JP4087819B2 - コンピュータ・プログラム、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

リソグラフィ装置とは、所望のパターンを基板の目標部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）、フラットパネルディスプレイ、および微細構造を含む他のデバイスの製造に使用することができる。従来のリソグラフィ装置は、代替的にマスクまたはレチクルとも呼ばれるパターン化手段を使用して、ＩＣ（または他のデバイス）の個々の層に対応する回路パターンを生成することができ、このパターンを、放射線感光材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコンウェハまたは板ガラス）上の目標部分（例えば１つまたは幾つかのダイの一部を備える）に描像することができる。マスクの代わりに、パターン化手段は、個々に制御可能で、回路パターンを生成する働きをするアレイ状のエレメントを備えることができる。

一般的に、シングルウェハは、連続して露光される近接目標部分の全体ネットワークを含んでいる。既知のリソグラフィ装置はステッパおよびスキャナを含み、ステッパは、パターン全体を目標部分に１回の作動にて照射し、いわゆるスキャナでは、所定の方向（「走査」方向）に投影ビームでパターンを走査し、これと同時にこの方向と平行に、あるいは反平行に基板を走査することにより、各目標部分が照射される。

所定のパターンで露光する基板の区域は、通常、パターンを有して所定の瞬間に基板に入射するビームのサイズよりはるかに大きい。その結果、基板上の露光パターンは、これより小さく、基板に投影されるパターン化ビームのサイズに対応する部分に分割される。次に、この部分が基板上に連続的に投影される。

さらに、基板に露光される完全なパターンは、通常、反復単位で構成される。これは、例えば複数の等しいデバイスを基板上に形成する場合にそうである。この場合、各デバイスのパターンは反復単位である。

反復単位のサイズは、形成されるデバイスに応じて異なる。しかし、パターン化され、基板に投影されるフィールドのサイズは、個々に制御可能なアレイ状のエレメントのサイズ、および投影装置の倍率によって装置ごとに決定される。その結果、反復単位の第一コピーのパターンが、個々に制御可能なアレイ状のエレメントの所定位置に生成される場合、反復単位のパターンの同じ部分は通常、第二および第三コピーの同じ位置に生成されない。つまり、個々に制御可能なアレイ状のエレメントを制御するデータパスおよび／または装置に必要なデータ記憶スペース、したがって装置のコストが大幅に増加する。

基板に露光されるパターンの反復単位のサイズ変化に関係なく、個々に制御可能なアレイ状のエレメントにデータを提供する複雑さを削減することが、本発明の目的である。

本発明の態様によると、リソグラフィ装置で、
− 放射線の投影ビームを供給する照明システムと、
− 個々に制御可能で、投影ビームの断面にパターンを与える働きをするアレイ状のエレメントと、
− 基板を支持する基板テーブルと、
− 基板の目標部分にパターン化したビームを投影する投影システムとを備え、
装置がさらに、基板上に反復パターンを露光するために使用する複数の副露光部の少なくとも１つについて、個々に制御可能で、パターン化ビームを生成するために使用するアレイ状のエレメントの割合を必要に応じて制限する制御装置を備え、したがって前記副露光部のサイズの合計は、所定の方向で、同方向にて基板に露光された反復パターンのサイズと等しいことを特徴とするリソグラフィ装置が提供される。

その結果、反復単位の各部分のパターンが、反復単位のコピーごとに個々に制御可能なアレイ状のエレメントの同じ位置に生成され、個々に制御可能なアレイ状のエレメントを設定するデータを供給するための要件が単純化される。これにより、リソグラフィ装置のコストが大幅に削減される。

副露光部が全て同じサイズを有するよう、副露光部全てのサイズは、等しく削減することができる。その結果、投影システムに対する基板の速度、および放射線システムのパルス速度は、各反復単位の露光中に変更する必要がない。しかし、代替的に制御装置は、幾つかの副露光部のサイズのみを減少させるよう構成してよい。例えば、副露光部の１つのみ、サイズを減少させ、必要な調節の全てを実行することができる。さらなる例示的変形では、第一複数の副露光部がフルサイズで、第二複数の副露光部がこれより小さくしたサイズでよい。その結果、副露光部のサイズの平均減少率は、ピクセルサイズの整数倍である必要がない。第二複数の副露光部は、第一複数の副露光部内に分布するか、第一および第二複数の副露光部のうち一方の全てを最初に描像し、次に残りの副露光部を描像することができる。

個々に制御可能で、使用されているアレイ状のエレメントの割合は、個々に制御可能なアレイ状エレメントの一部分のパターンを設定することによって制限することができ、したがってパターン化されたビームの対応する部分は、放射線を実質的に含んでいない。

例えば、個々に制御可能なアレイ状エレメントとしてプログラマブルミラーアレイを使用する場合、個々に制御可能で、使用されていないアレイ状エレメントの部分は、その後にフィルタで反射ビームから除去される反射光のみに設定することができる。このようなシステムは、個々に制御可能なアレイ状エレメントを制御するソフトウェアに追加することにより、単純に実行することができる。

代替的および／または追加的に、投影ビームおよび／またはパターン付けしたビームの所定の部分を遮断することができる可動バリアを設けることができる。前者の場合、可動バリアは、個々に制御可能なアレイ状エレメントに放射線が入射するのを防止し、その結果、パターン化したビームの対応する部分が生成されるのを防止する。後者のケースでは、可動バリアは、パターン化されたビームの必要な部分が基板に投影されるのを直接防止する。このような可動バリアは、迷放射線が、個々に制御可能で使用されていないアレイ状エレメントの部分に対応する位置の基板に到達するのを防止するのに役立つので有利である。

個々に制御可能な第二アレイのエレメントも使用することができる。個々に制御可能な第二アレイのエレメントは、投影ビームまたはパターン化したビームのビームパスに配置し、個々に制御可能な第一アレイのエレメントのどの部分を照明するか、個々に制御可能な第一アレイのエレメントによって生成され、パターン化したビームのどの部分を基板に投影するかをそれぞれ制御することができる。このようなシステムは、容易に再構成することができる。個々に制御可能な追加のアレイ状エレメントは、個々に制御可能な第一アレイ状エレメントより単純な設計でよい。例えば、個々に制御可能な第一アレイ状エレメントを使用して、基板に投影するためのグレースケールを生成することができ、個々に制御可能なさらなるアレイ状エレメントは、個々に制御可能なエレメントの単純なバイナリアレイでよく、その各部分は、単純に放射線を伝送するか、伝送しない。あるいは、個々に制御可能な第二アレイ状エレメントを使用する場合は、グレースケールを使用することができる、個々に制御可能なさらなるアレイ状エレメントを選択することができる。というのは、それを組み合わせた効果は、さらに多くのグレーレベルを生成するものだからである。

制御装置は、個々に制御可能なアレイ状エレメントのどの領域が欠陥、例えば非応答性ピクセルを含むか決定することもできる。これで、制御装置は、個々に制御可能なアレイ状エレメントのうち使用されない部分を、個々に制御可能なアレイ状エレメントのうちパターン化ビームの生成に使用される部分に含まれる欠陥の総数が、最少になるか、個々に使用可能なアレイ状エレメントのうち、欠陥の修正難度が高い部分を使用しないような方法で選択することができる。個々に制御可能なアレイ状エレメントの欠陥の決定は、定期的に実行し、制御装置が個々に制御可能なアレイ状エレメントのうち使用されない部分を制御する場合に使用するため、検索テーブルに記憶することができる。

本発明のさらなる態様によると、デバイス製造方法で、
− 基板を設けることと、
− 照明システムを使用して放射線の投影ビームを設けることと、
− 投影ビームの断面にパターンを付与するため、個々に制御可能なアレイ状エレメントを使用することと、
− 放射線のパターン化したビームを基板の目標部分に投影することとを含み、
基板上に反復パターンを露光するために使用する複数の副露光部の少なくとも１つについて、個々に制御可能で、パターン化ビームを生成するために使用するアレイ状のエレメントの割合を必要に応じて制限し、したがって前記副露光部のサイズの合計が、所定の方向で、前記方向にて基板に露光された反復パターンのサイズと等しいことを特徴とする方法が提供される。

本発明のさらなる態様によると、コード手段を備えるリソグラフィ装置を制御するコンピュータプログラムで、コンピュータシステム上で実行されると、コード手段により装置が、基板上に反復パターンを露光するために使用する複数の副露光部の少なくとも１つについて、個々に制御可能で、パターン化したビームを生成するために使用するアレイ状のエレメントの割合を必要に応じて制限し、したがって前記副露光部のサイズの合計が、所定の方向で、前記方向にて基板に露光された反復パターンのサイズと等しくなる。

本明細書において使用する「個々に制御可能なアレイ状エレメント」という用語は、基板の目標部分に所望のパターンを生成できるよう、入射放射線ビームのパターンを付けた断面を与えるために使用できる任意の手段に言及するものとして広義に解釈されるべきであり、「ライトバルブ」および「空間光変調器」（ＳＬＭ）という用語も、この状況で使用し得る。そのようなパターン化手段の例には以下が含まれる。すなわち、
− プログラマブルミラーアレイ。これは、粘弾性制御層および反射面を有するマトリクスアドレス可能面を含むことができる。こうした装置の基本的原理は、（例えば）反射面のアドレスされた領域は入射光を回折光として反射するが、アドレスされていない領域は入射光を非回折光として反射するといったことである。適切なフィルタを使用することにより、回折光のみを残して上記非回折光を反射ビームからフィルタすることが可能である。この方法において、ビームはマトリクスアドレス可能面のアドレスパターンに従ってパターン化される。代替装置として、フィルタは、回折光を除去し、非回折光のみを基板に到達させることができる。回折光学ＭＥＭＳデバイスのアイレイも、相当する方法で使用することができる。各回折光学ＭＥＭＳデバイスは、入射光を回折光として反射する格子を形成するため、相互に対して変形可能な複数の反射性リボンで構成される。プログラマブルミラーアレイのさらなる代替実施形態は、微小ミラーのマトリクス構成を使用し、これはそれぞれ、適切な局所的電界を加えるか、圧電起動手段を使用することにより、軸を中心に個々に傾斜することができる。この場合も、ミラーはマトリクスアドレス可能であり、したがってアドレス指定されたミラーは、入射放射線ビームをアドレス指定されていないミラーへとは異なる方向に反射し、この方法で、反射したビームは、マトリクスアドレス可能ミラーのアドレス指定パターンに従いパターン化される。必要なマトリクスアドレス指定は、適切な電子的手段を使用して実行することができる。前述の両方の状況において、個々に制御可能なアレイ状エレメントは１つ以上のプログラマブルミラーアレイから構成可能である。ここに参照を行ったミラーアレイに関するより多くの情報は、例えば、米国特許第ＵＳ５，２９６，８９１号および同第ＵＳ５，５２３，１９３号、並びに、ＰＣＴ特許種出願第ＷＯ９８／３８５９７および同ＷＯ９８／３３０９６に開示されており、詳細は、当該文献を参照されたい。
− プログラマブルＬＣＤアレイ。このような構成の例が米国特許第ＵＳ５，２２９，８７２号に開示されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。

例えば微細形態の予備バイアス付与、光学近接補正形態、位相変動技術および多重露光技術を使用する場合、個々に制御可能なアレイ状エレメントに「表示」されるパターンは、層または基板上に最終的に転送されるパターンとは非常に異なることを理解されたい。同様に、基板上に最終的に生成されるパターンは、任意の瞬間に個々に制御可能なアレイ状エレメント上に形成されるパターンと対応していないことがある。これは、基板の各部分に形成される最終的パターンが、所定の期間に構築されるか、個々に制御可能なアレイ状エレメント上のパターンおよび／または基板の相対的位置が変化する間に、所定の露光部数で構築される場合である。

リソグラフィ装置の使用法に関して、本文ではＩＣの製造において詳細なる参照説明を行うものであるが、本明細書で説明するリソグラフィ装置は、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、薄膜磁気ヘッド等の製造など、他の多くの用途においても使用可能であることは理解されるべきである。こうした代替的な用途においては、本文にて使用した「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「基板」または「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることは当業者にとって明らかである。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、トラック（通常はレジストの層を基板に適用し、露光したレジストを現像するツール）または計測または検査ツールなどで処理してよい。適宜、本明細書の開示は、このようなツールまたは他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを作成するため、複数回処理してよく、したがって本明細書で使用する基板という用語は、複数の処理された層を既に含む基板も指す。

本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、４０８ｎｍ、３５５ｎｍ、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）および超紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射線を網羅するものとして使用される。

本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、使用する露光放射線、または浸漬液の使用や真空の使用など、他の要素の必要に応じて、屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折光学システムを含む様々なタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において使用する「レンズ」なる用語は、より広義の「投影システム」と同義であると見なすことができる。

照明システムは、放射線の投影ビームの投影の誘導、成形あるいは制御を行う屈折、反射、および反射屈折光学構成要素を含む様々なタイプの光学構成要素も含むことができ、このような構成要素も、以下では集合的または単独で「レンズ」と呼ぶことがある。

リソグラフィ装置は、基板テーブルを２つ（デュアルステージ）またはそれ以上（および／あるいは２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「多段」機械においては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。

リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するよう、水などの比較的高い屈折率を有する液体に基板を浸漬するタイプでもよい。浸漬液は、リソグラフィ装置の他の空間、例えばマスクと投影システムの第一要素との間に適用してもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させるためのもので、当技術分野でよく知られている。

本発明の実施形態を添付の略図を参照に、例示の方法においてのみ説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示すものとする。

図１は、本発明の独自の実施形態に基づくリソグラフィ投影装置を概略的に示したものである。この装置は、
− 放射線の投影ビームＰＢ（例えばＵＶ放射線）を供給する照明システム（照明装置）ＩＬと、
− 投影ビームにパターンを与えるために個々に制御可能なアレイ状のエレメントＰＰＭ（例えばプログラマブルミラーアレイ）とを備え、一般的に個々に制御可能なアレイ状エレメントの位置は、品目ＰＬに対して固定されるが、代わりに品目ＰＬに対して正確に位置決めするために位置決め手段に接続することができ、さらに、
− 基板（例えばレジスト塗布ウェハ）Ｗを支持し、品目ＰＬに対して基板を正確に位置決めするために位置決め手段ＰＷに連結を行った基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴと、
− 個々に制御可能なアレイ状エレメントＰＰＭによって投影ビームＰＢに与えられたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）に描像する投影システム（「レンズ」）ＰＬとを備え、投影システムは、個々に制御可能なアレイ状エレメントを基板に描像するか、あるいは投影システムは、個々に制御可能なアレイ状エレメントのエレメントがシャッタとして作用する２次ソースを描像するか、投影システムは、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡとして知られる）またはフレネルレンズアレイなどのアレイ状収束エレメントも備えて、２次ソースを形成し、基板にマイクロスポットを描像することができる。

ここで示しているように、本装置は反射タイプである（すなわち個々に制御可能なエレメントの反射アレイを有する）。しかし、一般的には、例えば透過タイプのものも可能である（すなわち、個々に制御可能なエレメントの透過アレイを有する）。

照明装置ＩＬは、放射線ソースＳＯから放射線ビームを受け取る。ソースおよびリソグラフィ装置は、例えばソースがエキシマレーザの場合、別個の存在でよい。このような場合。ソースは、リソグラフィ装置の部分を形成するとは見なされず、放射線ビームは、例えば適切な配向ミラーおよび／またはビームエキスパンダなどを備えるビーム送出システムＢＤにより、ソースＳＯから照明装置ＩＬへと通過する。他のケースでは、例えばソースが水銀灯である場合、ソースは装置の一体部品でよい。ソースＳＯおよび照明装置ＩＬは、必要に応じてビーム送出システムＢＤとともに、放射線システムと呼ぶことができる。

照明装置ＩＬは、ビームの角度強度分布を調節する調節手段ＡＭを備える。一般的に、照明装置のひとみ面における強度分布の外部および／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調節することができる。さらに、照明装置ＩＬは、一般的に積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯといったような、他のさまざまな構成要素を備える。こ照明装置は、その断面にわたり所望の均一性と強度分布とを有し、投影ビームＰＢと呼ばれる放射線の調整済みビームを提供する。

続いてビームＰＢは個々に制御可能なアレイ状エレメントＰＰＭに入射する。ビームＰＢは個々に制御可能なアレイ状エレメントＰＰＭによって反射した後、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームＰＢの焦点を合わせるレンズＰＬを通過する。位置決め手段ＰＷ（および干渉計測手段ＩＦ）により、基板テーブルＷＴは、例えばビームＰＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるために正確に運動可能である。個々に制御可能なアレイ状エレメントＰＰＭの位置決め手段を使用する場合、これは、例えば走査中に、ビームＰＢのピームパスに対して個々に制御可能なアレイ状エレメントＰＰＭの位置を正確に修正するために使用可能である。一般的に、オブジェクトテーブルＷＴの運動はロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）にて行われる。これについては図１に明示を行っていない。同様のシステムは、個々に制御可能なアレイ状エレメントの位置決めにも使用してよい。投影ビームは、代替的／追加的に、オブジェクトテーブルおよび／あるいは個々に制御可能なアレイ状エレメントが必要な相対的動作を提供するために固定位置を有している間に移動可能であることが理解される。さらなる代替方法として、フラットパネルディスプレイの製造において、基板テーブルおよび投影システムの位置を固定し、基板を基板テーブルに対して動作するよう配置できることが、特に適用可能である。例えば、基板テーブルには、ほぼ一定の速度で基板を走査するシステムを設けることができる。

本発明によるリソグラフィ装置は、本明細書では基板上のレジストを露光するよう説明されているが、本発明はこの使用法に制限されず、装置は、レジストなしリソグラフィに使用するパターン化した投影ビームの投影にも使用してよいことが理解される。

ここに表した装置は４つの好ましいモードにて使用可能である。
１．ステップモード。個々に制御可能なアレイ状エレメントが、パターン全体を投影ビームに与え、これが１回の作動（すなわち１回の静止露光）で目標部分Ｃに投影される。次に、異なる目標部分Ｃを露光できるよう、基板テーブルＷＴがＸ方向および／あるいはＹ方向にシフトされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の静止露光で描像される目標部分のサイズを制限する。
２．走査モード。個々に制御可能なアレイ状エレメントが、速度ｖにて所定方向（いわゆる「走査方向」、例えばＹ方向）に運動可能であり、それによって投影ビームＰＢが個々に制御可能なアレイ状エレメントを走査する。これと同時に、基板テーブルＷＴが速度Ｖ＝Ｍｖで、同一方向あるいは反対方向に運動する。ここで、ＭはレンズＰＬの倍率である。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の動的露光で目標部分の（非走査方向での）幅を制限し、走査運動の長さ、が、目標部分の（走査方向での）高さを決定する。
３．パルスモード。個々に制御可能なアレイ状エレメントが、基本的に静止状態に維持され、パルス状放射線ソースを使用して、パターン全体が基板の目標部分Ｃに投影される。基板テーブルＷＴは基本的に一定の速度で運動し、それによって投影ビームが基板Ｗにわたり線を走査する。個々に制御可能なアレイ状エレメント上のパターンは、放射線システムのパルス間で必要に応じて更新され、基板上の必要な位置で連続する目標部分Ｃが露光されるよう、パルスのタイミングが合わされる。その結果、投影ビームは、基板Ｗを走査して、基板の細片についてパターン全体を露光することができる。基板全体が線ごとに露光されるまで、プロセスが反復される。
４．連続操作モード。基本的にパルスモードと同じであるが、ほぼ一定の放射線ソースが使用され、投影ビームが基板を走査して、それを露光するにつれ、個々に制御可能なアレイ状エレメント上のパターンが更新される。

上述した使用モードの組合せおよび／あるいは変形、または全く異なる使用モードを使用してもよい。

図２および図３は、本発明が克服する問題を実際に示す。パターン５、６、７、８の繰返し単位が基板上に生成される。パターンは部分２０から２９に分割され、これら部分は基板に投影した場合に個々に制御可能なアレイ状エレメントが生成するパターン化されたフィールドと同じサイズである。図示のように、生成される反復パターンのサイズは、個々に制御可能なアレイ状エレメントが生成するフィールドのサイズの整数倍ではない。その結果、パターンの各反復単位の開始は、個々に制御可能なエレメントの１つのアレイが生成する区間の開始と一致しない。例えば、６および７と表示された反復単位のコピーは、２２および２５と表示された個々に制御可能なアレイ状エレメントの途中で開始する。図示の例では、パターンは、基板上に生成されるパターンの反復単位の第四コピー８の始まりで開始点に戻るが、図示のシーケンスは単純化され、一般的に、これが生じるにはさらに多くの反復単位のコピーがかかり、往々にして、基板上に存在するより多くの反復単位のコピーが必要となる。

図２は、基板上のパターン２０、２２、２５、２８の反復単位のサイズと、個々に制御可能なアレイ状エレメントによって基板上に投影される像フィールドのサイズとのミスマッチの効果を示す。個々に制御可能なエレメントを１アレイ使用して、各反復単位の開始点にパターンを提供する場合、個々に制御可能なエレメントのそのアレイ上にあるパターンは、毎回異なっていなければならない。明快さを期して、図２では、各反復単位の開始点に関して個々に制御可能なアレイ状エレメントのパターンに網掛けしてある。

図３では、異なる戦略が使用される。今回は、個々に制御可能なエレメントの各アレイを使用して、３つごとにパターンを提供する（個々に制御可能なアレイの１アレイが、例えば図３で網掛けしたパターン２０、２３、３６および２９を提供しなければならない）。この場合も、個々に制御可能なアレイ状エレメント上に設けなければならないパターンは、露光ごとに変化する。図２のシステムを使用するか図３のシステムを使用するかに関係なく、個々に制御可能なアレイ状エレメントに形成すべき多くの異なる構成のパターンがある。その結果、個々に制御可能なアレイ状エレメントにパターンを提供するため、より多くのデータ記憶またはより複雑なデータパスが必要である。

図４は、本発明の解決法を示す。使用される個々に制御可能なアレイ状エレメントの範囲が削減され、したがって生成されるパターンの反復単位５、６、７、８のサイズが、個々に制御可能なアレイ状エレメントによって生成されるパターン３０から４５のサイズの整数倍になる。その結果、基板上に生成されるパターンの各反復単位５、６、７、８の開始点は、個々に制御可能なアレイ状エレメントによって生成されるパターン３０、４４、３８、４２（網掛け）と一致する。その結果、図４に示す例では、個々に制御可能なアレイ状エレメントには４組のパターンしか必要でない。つまり、パターン３０、４４、３８、４２にはデータの第一部分、パターン３１、３５、３９、４３にはデータの第二部分、パターン３２、３６、４０、４４にはデータの第三部分、パターン３３、３７、４１、４５にはデータの第四部分である。個々に制御可能なアレイ状エレメントによって基板上に生成されたフィールドのサイズを削減し、さらに各露光部間のステップのサイズも相応して削減されるはずであることに留意されたい。これは、例えば基板が運動する速度を調整するか、放射線システムのパルスの周波数を調節することによって達成される。

したがって、個々に制御可能なエレメントを１アレイ使用して、基板の細片全体を露光するためのパターンを提供する場合、パターンの各反復単位中に適切な点で検索するため、パターンデータの各ステップを単純なバッファに記憶することができる

あるいは、個々に制御可能なエレメントを２アレイ以上を組合せて使用し、基板の細片１本を露光部とすることができる。例えば、図４に示した例で、個々に制御可能なエレメントを２アレイ使用する場合、それぞれが、図５ａ、図５ｂおよび図５ｃで示したようなパターンセットのうち２つに従いパターンを提供することができる。図５ａ、図５ｂおよび図５ｃで順次図示されているように、基板６０は、個々に制御可能なエレメント５１、５２の２アレイの下を走査し、その後、パターンが基板上で露光される。個々に制御可能な第一アレイのエレメント５１は、第一５３および第三５５パターンセット、つまり「ＡＢ」および「ＥＦ」を提供し、個々に制御可能な第二アレイのエレメント５２は、第二５４および第四５６パターンセット、つまり「ＣＤ」および「ＧＨ」を提供する。

図５ａで示すように、個々に制御可能な第一アレイのエレメント５１は最初に、第一パターンセット５３を提供するよう設定され、第三パターンセット５５を提供するデータは、データバッファに記憶される。同様に、個々に制御可能な第二アレイのエレメントは、第二パターンセット５４を提供するよう設定され、第四パターンセット５６を提供するデータは、データバッファに記憶される。次に、第一および第二パターンセット５３、５４が基板上で露光される。

次の段階では、図５ｂで示すように、基板６０は、露光部ごとに個々に制御可能なアレイ状エレメントによって、基板上に露光されるパターンのサイズに対応する量だけ、個々に制御可能なアレイ状エレメント５１、５２に対して移動する。次に、個々に制御可能な第一アレイのエレメント５１上のパターンを、データバッファ内のデータを使用して第三パターンセット５５にリセットし、第一パターンセット５３を形成するデータをバッファに転送する。同様に、個々に制御可能な第二アレイのエレメント上のパターンを、第四パターンセット５６に変更し、第二パターンセット５４を形成するデータをバッファに転送する。次に、第三および第四パターンセット５５、５６を基板上に露光する。その後、基板全体でパターンが反復されるまで、プロセスを反復する（基板を別のステップで移動する。個々に制御可能なアレイ状エレメント５１、５２の設定に使用するデータを、バッファ内のデータを交換し、個々に制御可能なアレイ状エレメント上のパターンを、基板上に露光する）。

実際には、個々に制御可能な各アレイのエレメントは、２つ以上のパターンセットに従いパターンを提供し、個々に制御可能なアレイ状エレメントにパターンを提供するために使用しない場合、そのパターンセットのデータは、データバッファ以外に記憶してもよい。同様に、個々に制御可能な任意の数のアレイのエレメントを一緒に使用して、基板の細片を露光し、基板が個々に制御可能な例状エレメントを過ぎて移動するので、基板の各部分を複数回、露光することができる。

露光部ごとに使用する個々に制御可能なアレイ状エレメントの範囲を削減する結果としての生産量の減少は、最小になると予想される。例えば、基板上に形成すべきデバイスが、長さ２０ｍｍのオーダーで、個々に制御可能なエレメントの各アレイのサイズが４０μｍである（４０ｎｍのサイズのピクセル１０００個）場合、パターンは、個々に制御可能なアレイ状エレメントによって形成されるそれぞれについて５００個の部分に分割しなければならない。最悪の場合、基板上に形成されるデバイスのサイズは、４０μｍ（個々に制御可能なアレイ状エレメント全体のサイズ）での量より分数的に２０ｍｍ小さくなる、つまり１９９６０μｍである。この場合、本発明によると、個々に制御可能なアレイ状エレメントの使用される部分は、１９９６０／５００＝３９．９２μｍに制限される。つまり、個々に制御可能なアレイ状エレメントは、８０ｎｍに、つまり２ピクセルに制限される。つまり、生産量は０．２％減少し、これは許容可能である。

基板上のパターンの像を形成するために使用される個々に制御可能なアレイ状エレメントの範囲の制御は、例えば制御装置によって実行することができる。個々に制御可能なアレイ状エレメントの有効サイズを制限するために、制御装置は、個々に制御可能なアレイ状エレメントの部分を、この部分からの放射線が基板に到達しないよう設定することができる。例えば、個々に制御可能なアレイ状エレメントが透過性である場合、個々に制御可能なアレイ状エレメントのこの部分は、不透明になるよう設定される。あるいは、例えば個々に制御可能なアレイ状エレメントがアレイ状マイクロミラーである場合、この部分のミラーは、放射線が投影システムに入らないよう配置される。

制御装置は、追加的／代替的に、１つまたは複数の可動バリアを制御することができる。これは、放射線システムと個々に制御可能なアレイ状エレメントの間および／または個々に制御可能なアレイ状エレメントと基板の間に配置する。前者は、個々に制御可能なアレイ状エレメントが照明されるのを防止するため使用することができ、後者は、パターン化手段から放射されるパターン化したビームの部分が基板の対応する部分を露光することを防止する。

個々に制御可能で、基板を露光するためのパターンを提供するアレイ状エレメントの部分を制御装置が制限する際のさらなる追加的または代替的手段は、放射線システムと個々に制御可能な第一アレイのエレメントの間および／または個々に制御可能な第一アレイのエレメントと基板の間に、個々に制御可能なさらなるアレイ状エレメントを設けることである。可動バリアの場合と同様、前者は、個々に制御可能な第一アレイのエレメントが照明されるのを防止するために使用され、後者は、個々に制御可能な第一アレイのエレメントから放射されるパターン化したビームの部分が基板を露光することを防止するために使用される。個々に制御可能なさらなるアレイ状エレメントは、単純にバイナリでよい。つまり各ピクセルが、ほぼ完全に放射線を遮断するか、その強度を全く低下させない。あるいは、個々に制御可能なさらなるアレイ状エレメントは、個々に制御可能な第一アレイのエレメントと同様グレースケールだけを生成することができ、したがって組み合わせて使用すると、個々に制御可能な第一アレイのエレメントと個々に制御可能なさらなるアレイ状エレメントは、さらに多くのグレースケールを生成することができる。

個々に制御可能なアレイ状エレメントは、定期的に試験して、非応答性ピクセルなどの障害を識別することができる。この場合、制御装置は、個々に制御可能なアレイ状エレメントの使用される部分の欠陥が最小になるような方法で、個々に制御可能なアレイ状エレメントの基板露光に使用されない部分を選択することができる。

図６は、図４で示した本発明の実施形態の変形を示す。この場合、単一の反復単位５、６、７、８を構成する各露光部に使用される個々に制御可能なアレイ状エレメントの範囲は、削減されず、したがって生成されるパターンの反復単位５、６、７、８のサイズは、個々に制御可能なアレイ状エレメントによって生成されるパターンのサイズの整数倍である。かわりに、各反復単位５、７、７、８を構成する露光部のうち１つを除く全てが６０、６１、６３、６４、６６、６７、６９、７０、個々に制御可能なアレイ状エレメントの全範囲を使用する。最終露光部６２、６５、６８、７１に使用される個々に制御可能なアレイ状エレメントの範囲は削減され、反復単位ごとに全露光部のサイズの合計は、その反復単位と同じサイズである。その結果、前記と同様、パターンの反復単位の全てを生成するために、個々に制御可能なアレイ状エレメントのデータの同じセットが必要である。サイズが削減されるのは最終露光部である必要はなく、複数の露光部を減少できることが理解される。

一般的に、本発明は、反復単位の露光部全てのサイズの合計が、その反復単位のサイズと同じである限り、反復単位を生成するために必要な各露光部のサイズを異なる量だけ減少させることによって実行することができる。しかし、隣接する露光部のサイズが変化する場合、露光部の縁が必要に応じて確実に位置合わせされるよう、投影システムに対する基板の速度および／または放射線システムのパルス速度も、パターンの各反復単位の露光中に変化するはずである。例えば、隣接する露光部が相互に突き当たるか、隣接する露光部の縁が多少重なり、露光されるパターンの連続性（一般に「ステッチング」と呼ばれる）が保証される。

反復単位の露光部の幾つかをサイズ減少させ、他のサイズは減少させないことが、特に有利なことがある。例えば、反復単位を構成する露光部の平均サイズ減少が、ピクセルのサイズの整数倍でない場合、それぞれが整数個のピクセルだけ減少できるよう、異なる露光部のサイズを異なる量だけ減少させると有利である。上記で検討したように、各露光部の位置は、各露光部の減少したサイズを考慮に入れるために調節しなければならない。これは、露光システムに対する基板の速度を変更するか、放射線システムのパルス速度を調節する、あるいはその両方によって実行することができる。露光部のサイズ減少が、ピクセルのサイズの整数倍である場合、露光部の対応する位置調節も、ピクセルのサイズの整数倍で実行される。位置の調節を、ピクセルのサイズの整数倍に制限すると、制御システムの複雑さが低下する。さらに、基板上のパターン全体の露光は、基板の各部分を２回以上露光することによって実行することができる。この場合、基板の露光位置をピクセルサイズの何分の一だけオフセットすることが、通常は望ましい。例えば、基板の各部分に２回の露光を使用する場合、第二露光は、第一露光に対してピクセル半分だけオフセットする。このようなシステムによって、より小さいパターン形態を生成することが可能である。というのは、第一露光で１つのピクセルによって露光する基板上のスポットの両半分が、第二露光の異なるピクセルによって露光され、したがって（第二露光の２つのピクセルを異なる値に設定することにより）異なる総量の放射線を受けることができる。これは、例えばパターン形態の縁の位置を調節するために使用してよい。反復単位内での露光位置の調節が、ピクセルのサイズの整数倍だけしか動作しない場合、それでもその後の露光部を、第一露光に対してピクセルのサイズの何分の一だけオフセットした基板の所定部分に配置することが可能である。

したがって、一般的に基板上に露光されるパターンの反復単位内にある第一グループの露光部は、ピクセルの第一整数倍だけ減少し、第二グループの露光部は、ピクセルの第二整数倍だけ減少する（さらに代替サイズだけ減少した追加のグループも使用してよい）。例えば、反復単位内の露光部で必要な平均サイズ減少が、ピクセルのサイズの半分である状況では、露光部の半分はサイズが減少せず、半分は１ピクセル減少する。それに対応して、露光部の半分の位置は、１ピクセルのサイズだけ移動しなければならない。これは、照明システムのタイミングを調節することによって、最も単純に実行することができる。例えば、ピクセルのサイズが３０ｎｍであり、投影システムに対して走査している基板の速度が２４０ｎｍ／ｓである場合、照明システムのタイミングに必要な調節は１２５ｎｓである。このような状況では、露光間の不変の時間は２５０μｓのオーダーになる。このサイズの調節は、照明システムの性能に影響を与えない。

したがって、サイズを減少させた露光部は、任意の都合がよい方法で配置することができる。例えば、サイズを減少させた露光部を、フルサイズの露光部と交互にするか、フルサイズの露光部の全てが基板上で最初に露光され、次にサイズを減少させた露光部の全てが基板上で露光されるよう、露光部を配置することができる。この場合、照明システムの繰り返し率の変更は１回だけ必要である。露光部の他の好都合の配置構成も使用できることが明白である。サイズを減少させた露光部のこのような配置構成は、露光位置を調節するために、投影システムに対する基板の動作を調節するなどによって、他の配置構成とともに使用することもできる。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。本説明は本発明を制限する意図ではない。

本発明の実施形態によるリソグラフィ投影装置を示したものである。 一連の反復単位に投影されるパターンと、個々に制御可能なアレイ状エレメント上に次々と生成しなければならない対応するパターンを示したものである。 図２に示した方式の変形を示したものである。 本発明による対応の方式を示したものである。 基板の露光シーケンスを示したものである。 基板の露光シーケンスを示したものである。 基板の露光シーケンスを示したものである。 図４に示した方式の変形を示したものである。

Claims (15)

1. リソグラフィ装置であって、
   放射線の投影ビームを供給する照明システムと、
   投影ビームの断面にパターンを与えてパターン化ビームを生成する働きをする個々に制御可能なアレイ状エレメントと、
   基板を支持する基板テーブルと、
   基板の目標部分に前記パターン化ビームを投影する投影システムと、
   前記パターン化ビームを生成するために使用される前記個々に制御可能なアレイ状エレメントの使用割合を必要に応じて制限する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、基板上に反復パターンを露光するために複数の副露光部を使用し、所定の方向における前記複数の副露光部のサイズの合計が、基板に露光される前記反復パターンの前記所定の方向におけるサイズと等しくなるように、前記複数の副露光部のうち少なくとも１つについて前記個々に制御可能なアレイ状エレメントの使用割合を制限することを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 前記制御装置が、前記反復パターンの露光に使用する第一複数の副露光部にパターン化ビームを生成するために使用される個々に制御可能なアレイ状エレメントの割合を制限し、前記反復パターンの露光に使用する第二複数の副露光部にパターン化ビームを生成するために使用される個々に制御可能なアレイ状エレメントの割合を制限しない、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
3. 前記第一および第二複数の副露光部のうち一方の全てが、副露光部の残りが露光される前に連続的に基板上に露光される、請求項２に記載のリソグラフィ投影装置。
4. 第一複数の副露光部が、残りの副露光部の間に散在する、請求項２に記載のリソグラフィ投影装置。
5. 前記制御装置が、前記反復パターンの露光に使用する副露光部の全てにパターン化ビームを生成するために使用する個々に制御可能なアレイ状エレメントの割合を制限し、したがって前記副露光部の前記方向でのサイズが同じである、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
6. 前記制御装置が、前記反復パターンの露光に使用する副露光部のうち１つのみにパターン化ビームを生成するために使用する個々に制御可能なアレイ状エレメントの割合を制限する、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
7. 制御装置が、個々に制御可能なアレイ状エレメントの一部にパターンを設定することによって、個々に制御可能なアレイ状エレメントの使用部分を制限し、したがって、パターン化ビームの対応する部分にほぼ放射線がない、請求項１から６いずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
8. 制御装置がさらに、パターン化ビームの断面の部分が基板上に投影されるのをほぼ防止する可動バリアを備える、請求項１から７いずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
9. 制御装置がさらに、投影ビームの断面の制御された部分が、個々に制御可能なアレイ状エレメントに入射し、それによってパターンが付与されるのをほぼ防止する可動バリアを備える、請求項１から８いずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
10. 前記制御装置は、前記照明システムと前記個々に制御可能なアレイ状エレメントとの間に配置される、追加の個々に制御可能なアレイ状エレメントを備え、該追加の個々に制御可能なアレイ状エレメントを使用して、投影ビームの断面のいずれの部分が前記個々に制御可能なアレイ状エレメントに入射しパターンが付与されるかを制御する、請求項１から９いずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
11. 前記制御装置は、前記個々に制御可能なアレイ状エレメントと前記基板との間に配置される、追加の個々に制御可能なアレイ状エレメントを備え、該追加の個々に制御可能なアレイ状エレメントを使用して、パターン化されたビームの断面のいずれの部分が前記基板に投影されるかを制御する、請求項１から１０いずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
12. 個々に制御可能な前記アレイ状エレメントおよび個々に制御可能な前記さらなるアレイ状エレメントがそれぞれ、３つ以上のグレーレベルを生成することができる、請求項１０または１１に記載のリソグラフィ投影装置。
13. 前記制御装置がさらに、個々に制御可能なアレイ状エレメントの欠陥がある領域を識別する手段を備え、個々に制御可能なアレイ状エレメントの使用される割合を制限する場合に、制御装置が、個々に制御可能なアレイ状エレメントの使用部分にある欠陥の数を最小限に抑えるよう、制御装置が構成される、請求項１から１２いずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
14. デバイス製造方法であって、
    基板を設けることと、
    照明システムを使用して放射線の投影ビームを設けることと、
    投影ビームの断面にパターンを与えるため、個々に制御可能なアレイ状エレメントを使用することと、
    放射線のパターン化したビームを基板の目標部分に投影することと、
    前記パターン化ビームを生成するために使用される前記個々に制御可能なアレイ状エレメントの使用割合を必要に応じて制限することと、を含み、
    基板上に反復パターンを露光するために複数の副露光部を使用し、所定の方向における前記複数の副露光部のサイズの合計が、基板に露光される前記反復パターンの前記所定の方向におけるサイズと等しくなるように、前記複数の副露光部のうち少なくとも１つについて前記個々に制御可能なアレイ状エレメントの使用割合を制限することを特徴とする方法。
15. リソグラフィ装置を制御するコンピュータプログラムであって、コンピュータシステム上で実行されると、前記リソグラフィ装置に対し、パターン化ビームを生成するために使用する個々に制御可能なアレイ状エレメントの使用割合を必要に応じて制限させるよう動作するコード手段を備え、
    前記コード手段は、基板上に反復パターンを露光するために複数の副露光部を使用し、所定の方向における前記複数の副露光部のサイズの合計が、基板に露光される前記反復パターンの前記所定の方向におけるサイズと等しくなるように、前記複数の副露光部のうち少なくとも１つについて前記個々に制御可能なアレイ状エレメントの使用割合を制限することを特徴とするコンピュータプログラム。

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