JP4353923B2 - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明はリソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板の目標部分に所望のパターンを適用するマシンである。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）、フラット・パネル・ディスプレイ及び微細構造を必要とする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では、マスク或いはレチクルとも呼ばれているパターニング手段を使用して、ＩＣ（或いは他のデバイス）の個々の層に対応する回路パターンが生成され、このパターンが、放射線感応材料（たとえばレジスト）の層を有する基板（たとえばシリコン・ウェハ若しくはガラス板）上の目標部分（たとえば１つ又は複数のダイ部分を含む）に画像化される。このパターニング手段には、回路パターンを生成する個々に制御可能な複数のエレメントのアレイをマスクの代わりに含むこともできる。

通常、１枚の基板には、順次露光される目標部分に隣接する回路網が含まれている。知られているリソグラフィ装置には、パターン全体を１回で目標部分に露光することによって目標部分の各々が照射されるステッパと、パターンを投影ビームで所与の方向（「走査」方向）に走査し、且つ、基板をこの方向に平行に、或いは非平行に同期走査することによって目標部分の各々が照射されるスキャナとがある。

マスクレス・リソグラフィでは、パターニングされたビームの個々の部分を複数のレンズの各々が受け取り、且つ、集束させるようになされたレンズ・アレイを備えた投影システムを使用して、パターニングされたビームを基板の目標部分に投射することが知られている。したがって、アレイのレンズの各々が個々の放射スポットを基板に投影し、複数のレンズのアレイが全体として放射パターンを基板に投影している。このようなシステムは、一般に微小レンズ・アレイ即ちＭＬＡシステムと呼ばれている。このようなシステムでは、パターニングされたビームは、通常、一連のレンズ構成要素を備え、且つ、実質的に平行な放射ビームを提供するようになされたビーム・エキスパンダを介してレンズ・アレイ上に投射されている。

理想的には、ビーム・パターニング構成要素及びビーム投射構成要素は、ＭＬＡの個々のレンズによって目標基板上に投影される個々のスポットが、制御可能な複数のエレメントの個々のエレメントに鮮明に集束し、且つ、対応するよう、正確に整列させなければならない（つまり、互いに対して、且つ、目標基板に対して整列させなければならない）が、正確に整列させるためには、パターニングされたビームのＭＬＡ上への投射とＭＬＡが重なり合うように構成要素を整列させなければならない。ＭＬＡの個々のレンズは、制御可能な複数のエレメントの個々のエレメントに対応するビームの一部を受け取り、且つ、集束させなければならない。

「対応する個々のエレメント」とは、ビームのその部分の強度が主として依存しているエレメントのことであることは理解されよう。一般に、ＭＬＡの特定のレンズが受け取るビーム部分の強度は、その「対応する」エレメントに隣接する複数のエレメントの状態にも依存している。

多数のビーム・パターニング構成要素及びビーム投射構成要素を正確に整列させ、それにより、投影放射スポットと制御可能エレメントとの間の所望の相応関係を提供することには問題がある。

可能性のあるもう１つの問題は、パターニング手段（即ち制御可能な複数のエレメントのアレイ）に供給される投影ビームが一様ではない可能性がある（つまり、その断面全体に渡って一様な強度を有していない可能性がある）ことである。このような場合、パターニング構成要素及び投射構成要素を正確な整列でセット・アップしても、基板に投影される放射パターンは、望ましくない強度変調を有することになる。

したがって、投影放射スポットと制御可能エレメント及び／又は一様な強度を有する投影ビームとの間の正確な相応関係を可能にするリソグラフィ・システム及び方法が必要である。

本発明の一実施例により、投影放射ビームを供給するための照明システムと、投影ビームの断面にパターンを付与するように機能する、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイと、パターニングされたビームを目標平面に投射するための投影システムと、基板の目標表面と目標平面が実質的に一致するように基板を支持するための基板テーブルとを備えたリソグラフィ装置が提供される。投影システムは、少なくとも１つの構成要素を備える。この構成要素（若しくは複数の構成要素）は、パターニングされたビームを受け取るようになされた複数のレンズのアレイを備えており、複数のレンズのアレイは、パターニングされたビームの個々の部分をそのアレイの個々のレンズが受け取り、且つ、集束させるようになされており、また、対応する放射パターンを目標平面に投影するようになされている。この実施例では、リソグラフィ装置は、さらに、投影放射パターンの強度分布を検出し（つまり、投影放射パターンの強度分布の指示を提供し）、且つ、検出した強度分布を表す強度信号を提供するようになされたセンサ・システムと、投影放射パターンを調整するための、複数のエレメントのアレイ、投影システムの構成要素及び照明システムのうちの少なくとも１つの位置及び配向のうちの少なくとも１つが調整されるように制御することができる位置決めシステムと、複数のエレメントのアレイを制御して投影ビームに所定のパターンを付与し、前記強度信号を受け取り、且つ、検出した強度分布に応じて前記位置決めシステムを制御するための制御信号を提供し、それにより前記放射パターンを調整するようになされた制御システムとを備える。

したがって、この実施例では、検出した強度分布に応じて位置決めシステムを制御する制御システムによって、位置及び／又は配向が固定されたビーム供給システム、パターニングシステム及び投影システムのすべての構成要素ではなく、これらの構成要素のうちの少なくとも１つの位置及び／又は配向を調整することができる。

一実施例では、目標平面で検出される、ビームに適用される所定の特定のパターンに対する強度分布は、ビーム供給システム、パターニングシステム及び投影システムの構成要素の整列に依存している。したがって、リソグラフィ装置は、少なくとも１つの構成要素の不整列を自動修正するか、或いは実際に故意の構成要素「不整列」を自動設定する能力を有している（たとえば、供給される投影ビーム全体の強度の非一様性を補償し、或いは他の構成要素の不整列を補償するために）。

一実施例では、位置決めシステムは、複数のビーム供給構成要素、パターニング構成要素及び投影システム構成要素に対する独立した調整を提供するようになされている。

一実施例では、位置決めシステムは、複数のレンズのアレイの位置及び／又は配向が調整されるように制御することができる。

一実施例では、投影システムは、少なくとも１つのレンズを備えた第１の部分及び複数のレンズのアレイを備えた第２の部分を備える。第１の部分は、パターニングされたビームを複数のレンズのアレイに投射するようになされている。この実施例では、位置決めシステムは、第１の部分のレンズの位置及び／又は配向が調整されるように制御することができるが、他の実施例では、投影システムは、このレンズ・アレイ以外のレンズを備えていない場合もある。

たとえば、投影システムは、パターニングされたビーム（即ちパターニングデバイス／プログラム可能マスクの画像）を複数のレンズのアレイに導くためのミラー構造をレンズ・システムに代わって備えることができる。別法としては、高度に平行なビームを提供するレーザなどの光源を使用してパターニングデバイスを照射し、次に、パターニングデバイスで反射したパターニングレーザ・ビームでレンズ・アレイを直接照射することも可能である。

一実施例では、第２の部分には、パターニングされたビームの一部を遮断するようになされた不透明部分を備えたマスクが含まれている。この不透明部分は、複数の窓のアレイを画定している。窓の各々は、複数のレンズのアレイの対応するレンズと整列しており、パターニングされたビームに対して透明である。マスクは、複数のレンズのアレイに取り付けることができ、また、たとえばＭＬＡの表面に提供された遮断材料のシート若しくは層の形態を取ることができる。マスクを組み込むことにより、目標平面に投影される放射パターンの強度分布は、様々な構成要素の適切な整列に対してより敏感になる。詳細には、強度分布は、パターニングされたビームを複数のレンズのアレイに投射する際のそのサイジング（即ち倍率）及び配向の適切性に対して敏感である。また、マスク及びレンズ・アレイを使用することにより、不整列を示すより明白なパターンを、検出した強度分布中に観察することができる。

一実施例では、位置決めシステムは、第１の部分のレンズがパターニングされたビームに対して縦方向に並進するように制御することができるアクチュエータを備えており、それにより複数のレンズのアレイ上のパターニングされたビームの投射倍率が調整される（つまり、第１の部分のレンズの位置が調整される）。

一実施例では、第１の部分は、ビーム・エキスパンダを備えることができる。ビーム・エキスパンダは、第１のレンズ及び第２のレンズを備えた一連のレンズ構成要素を備える。この実施例では、位置決めシステムは、第１のレンズ及び第２のレンズのうちの少なくとも一方がパターニングされたビームに対して縦方向に並進するように制御することができるアクチュエータ・システムを備えており、それにより、複数のレンズのアレイ上のパターニングされたビームの投射倍率が調整される。

一実施例では、位置決めシステムは、制御可能な複数のエレメントのアレイが少なくとも１つの軸に沿って並進するように制御することができるアクチュエータを備えており、それにより複数のレンズのアレイ上のパターニングされたビームの投射が該複数のレンズのアレイに対して並進する。

追加若しくは別法として、制御可能な複数のエレメントのアレイが１つの軸の周りに回転するように制御することができるアクチュエータを位置決めシステムに持たせ、それにより複数のレンズのアレイ上のパターニングされたビームの投射を該複数のレンズのアレイに対して回転させることができ、且つ／又は、制御可能な複数のエレメントのアレイが少なくとも１つの軸の周りに傾斜するように制御することができるアクチュエータを位置決めシステムに持たせ、それにより投影ビームに対する複数のエレメントのアレイの傾斜を調整することも可能である。

一実施例では、位置決めシステムは、複数のレンズのアレイが目標平面に対して直角をなす方向に並進するように制御することができる（たとえば焦点を調整するための）アクチュエータ、複数のレンズのアレイが目標平面に平行の少なくとも１つの軸に沿って並進するように制御することができる（たとえば複数のレンズのアレイを、たとえば第１の部分によって投射されるパターニングされたビームに対して並進させるための）アクチュエータ、複数のレンズのアレイが目標平面に対して直角をなす軸の周りに回転するように制御することができる（たとえば複数のレンズのアレイを、第１の部分によって投射されるパターニングされたビームに対して回転させるための）アクチュエータ、及び／又は複数のレンズのアレイが少なくとも１つの軸の周りに傾斜するように制御することができる（たとえば第１の部分によって投射されるパターニングされたビームに対する複数のレンズのアレイの傾斜を調整するための）アクチュエータを備えることができる。

一実施例では、センサ・システムは、放射強度を検出するようになされたセンサ、及び放射パターンが投影される目標平面の領域全体に渡って走査するようにセンサを制御することができるセンサ走査システムを備えることができる。他の実施例では、センサ・システムは、走査を必要とすることなく前記強度分布を検出するようになされた複数のセンサのアレイを備える。

一実施例では、制御システムは、検出する強度分布がモアレ・パターンを含むよう、所定の幾何学パターンが投影ビームに付与されるようにエレメントを制御するようになされている。また、制御システムは、モアレ・パターンに応じて位置決めシステムを制御するようになされている。複数のモアレ・パターンを認識し、認識したパターンに応じて位置決めシステムを制御するように制御システムを適合させ、それにより、複数のレンズのアレイに対するパターニングされたビームの整列を調整することも可能である。モアレ・パターンの各々は、個々の構成要素対の間の不整列の特徴を表しており、制御システムは、その不整列を修正するために、認識したパターンに対応する少なくとも１つの構成要素対を調整するようになされていることが好ましい。

本発明の他の実施例により、照明システムを使用して投影放射ビームを提供するステップと、投影ビームの断面に所定のパターンを付与するために、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイを使用するステップと、パターニングされた放射ビームを投影システムを使用して目標平面に投射するステップとを含むデバイス製造方法が提供される。投影システムは、少なくとも１つの構成要素を備える。この構成要素（若しくは複数の構成要素）は、パターニングされたビームを受け取るようになされた複数のレンズのアレイを備えており、複数のレンズのアレイは、パターニングされたビームの個々の部分をそのアレイの個々のレンズが受け取り、且つ、集束させるようになされており、また、対応する放射パターンを目標平面に投影するようになされている。また、この方法には、目標平面に投影される放射パターンの強度分布を検出するステップと、投影放射パターンを調整するために、検出した強度分布に応じて、複数のエレメントのアレイ、投影システムの構成要素及び照明システムのうちの少なくとも１つの位置及び配向（たとえば目標平面に対する）のうちの少なくとも１つを調整するステップと、基板の目標表面と目標平面が実質的に一致するように基板を提供し、且つ、支持するステップと、投影ビームの断面に所望のパターンを付与するために、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイを使用するステップと、前記所望のパターンを有するビームを基板の目標表面の目標部分に投射するステップが含まれている。

一実施例では、複数のレンズのアレイの位置及び／又は配向を調整するステップを上記調整ステップに含めることができる。

一実施例では、投影システムは、少なくとも１つのレンズを備えた第１の部分及び複数のレンズのアレイを備えた第２の部分を備える。第１の部分は、パターニングされたビームを複数のレンズのアレイに投射するようになされており、第１の部分のレンズの位置及び／又は配向を調整するステップが上記調整ステップに含まれている。

一実施例では、上記調整ステップに、（１）第１の部分（たとえばビーム・エキスパンダを備えることができる）のレンズをパターニングされたビームに対して縦方向に並進させるステップであって、それにより複数のレンズのアレイ上のパターニングされたビームの投射倍率が調整されるステップ、（２）制御可能な複数のエレメントのアレイを少なくとも１つの軸に沿って並進させるステップであって、それにより複数のレンズのアレイ上のパターニングされたビームの投射が該複数のレンズのアレイに対して並進するステップ、（３）制御可能な複数のエレメントのアレイを１つの軸の周りに回転させるステップであって、それにより複数のレンズのアレイ上のパターニングされたビームの投射が該複数のレンズのアレイに対して回転するステップ、（４）制御可能な複数のエレメントのアレイを少なくとも１つの軸の周りに傾斜させるステップであって、それにより投影ビームに対する複数のエレメントのアレイの傾斜が調整されるステップ、（５）複数のレンズのアレイを目標平面に対して直角をなす方向に並進させるステップ、（６）複数のレンズのアレイを目標平面に平行の少なくとも１つの軸に沿って並進させるステップであって、それにより複数のレンズのアレイが、第１の部分によって投射されるパターニングされたビームに対して並進するステップ、（７）複数のレンズのアレイを目標平面に対して直角をなす軸の周りに回転させるステップであって、それにより複数のレンズのアレイが、第１の部分によって投射されるパターニングされたビームに対して回転するステップ、及び／又は（８）複数のレンズのアレイを少なくとも１つの軸の周りに傾斜させるステップであって、それにより第１の部分によって投射されるパターニングされたビームに対する複数のレンズのアレイの傾斜が調整されるステップのうちの１つ又は複数を含めることができる。

一実施例では、放射強度を検出するためのセンサを提供し、且つ、配置するステップ、及び放射パターンが投影される目標平面の領域全体をセンサで走査するステップを上記検出ステップに含めることができ、或いは別法として、前記強度分布を検出するための複数のセンサのアレイを提供し、且つ、配置するステップを上記検出ステップに含めることができる。

一実施例では、この方法には、さらに、検出した強度分布のパターンを認識するステップが含まれている。認識されるパターンは、複数のエレメントのアレイ、投影システムの構成要素（たとえば、第１の部分のレンズ及び／又は複数のレンズのアレイ）及び照明システムから選択される一対の構成要素間の不整列の特徴を表している。この実施例では、この不整列を修正するために、少なくとも一対の選択された対の位置及び／又は配向を調整するステップが上記調整ステップに含まれている。

一実施例では、ビームに適用される所定のパターンは幾何学パターンであり、投影放射パターン中のモアレ・パターンを検出するステップが上記検出ステップに含まれている。その場合、上記調整ステップには、検出したモアレ・パターンに応じて上に挙げた構成要素のうちの少なくとも１つを調整するステップが含まれている。

一実施例では、さらに、検出したモアレ・パターンを、それぞれ個々の構成要素対の間の不整列の特徴を表す複数のモアレ・パターンから認識するステップを上記方法に含めることができ、その場合、上記調整ステップには、検出したモアレ・パターンに対応する個々の対のうちの少なくとも１つを調整するステップが含まれている。

一実施例では、制御可能な複数のエレメントのアレイと複数のレンズのアレイを整列させるステップが上記調整ステップに含まれている。

一実施例では、投影ビーム全体の強度の非一様性を補償するために、上に挙げた構成要素のうちの少なくとも１つの位置及び／又は配向を調整するステップが上記調整ステップに含まれている。したがってこの調整には、供給されるビームの非一様性を補償するために、たとえば制御可能な複数のエレメントのアレイと複数のレンズのアレイの間の不整列を故意に設定するステップを含めることができる。

一実施例では、さらに、複数のエレメントのアレイ、投影システムの構成要素及び照明システムの位置及び配向を設定するステップと、目標平面に投影される放射パターンの対応する強度分布を検出するステップと、複数のエレメントのアレイ、投影システムの構成要素及び照明システムのうちの少なくとも１つを移動させるステップと、目標平面に投影される放射パターンの対応する強度分布の変化を検出するステップと、複数のエレメントのアレイ、投影システムの構成要素及び照明システムのうちの少なくとも１つの最適位置を決定するために、強度分布の変化を使用するステップが上記方法に含まれている。

したがって、この実施例では、検出したパターンの変化を特定の画像化システムのエレメント若しくは構成要素の運動の関数（或いはエレメント／構成要素の数の関数）としてモデル化することにより、最適位置の予測を補間によってより正確に決定することができる。

以下、本発明の他の実施例、特徴及び利点、並びに本発明の様々な実施例の構造及び動作について、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本明細書に組み込まれ、且つ、本明細書の一部を形成している添付の図面は本発明を示したもので、以下の説明と共に本発明の原理をさらに詳細に示し、且つ、当業者による本発明の構築及び使用を可能にする役割を果たしている。

以下、本発明について、添付の図面を参照して説明する。添付の図面においては、同様の参照番号は、同一若しくは機能的に類似の構成要素を表している。

概説及び技術
本明細書においては、リソグラフィ装置の、とりわけ集積回路（ＩＣ）の製造における使用が参照されているが、本明細書において説明するリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導及び検出パターン、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の他のアプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェハ」或いは「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」或いは「目標部分」という用語の同義語と見なすことができることは、当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、たとえばトラック（たとえば、通常、基板にレジスト層を塗布し、且つ、露光済みレジストを現像するツール）或いは測定ツール若しくは検査ツール中で、露光前若しくは露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するために複数回に渡って処理することができるため、本明細書に使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。

「不整列」という用語は、その広義の意味で解釈すべきであり、名目上の理想的な位置、配向若しくは分離に対する１つの構成要素の他の構成要素からのあらゆる偏移が包含されている。

「モアレ・パターン」という用語も、同じくその広義の意味で使用されており、幾何学的にパターニングされたビームを複数のレンズの幾何学アレイを介して投射することによって生じる、投影放射パターン中のあらゆるパターンが包含されている。

本明細書に使用されている「個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ」という用語は、入射する放射ビームの断面をパターニングするために使用することができ、それにより基板の目標部分に所望のパターンを生成することができる任意の手段を意味するものとして広義に解釈されたい。このコンテキストの中では、「光バルブ」及び「空間光変調器」（ＳＬＭ）という用語を使用することも可能である。このようなパターニングデバイスの実施例について、以下に考察しておく。

プログラム可能ミラー・アレイは、粘弾性制御層及び反射表面を有するマトリックス処理可能表面を備えることができる。このような装置の基礎をなしている基本原理は、たとえば、反射表面の処理領域が入射光を回折光として反射し、一方、未処理領域が入射光を非回折光として反射することである。適切な空間フィルタを使用することにより、非回折光を反射ビームからフィルタ除去し、回折光のみを残して基板に到達させることができるため、この方法により、マトリックス処理可能表面の処理パターンに応じてビームがパターニングされる。

このフィルタは、代替として、回折光をフィルタ除去し、非回折光を残して基板に到達させることができることは理解されよう。また、複数の回折型光超小型電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスのアレイを対応する方法で使用することも可能である。回折型光ＭＥＭＳデバイスの各々は、互いに対して変形可能な複数の反射型リボンを備え、入射する光を回折光として反射する回折格子を形成することができる。

他の代替実施例は、マトリックスに配列された微小ミラーを使用したプログラム可能ミラー・アレイを備えることができる。これらの微小ミラーの各々は、適切な局部電界を印加することによって、或いは圧電駆動手段を使用することによって、１つの軸の周りに個々に傾斜させることができる。この場合も、入射する放射ビームを反射する方向が、処理済みミラーと未処理ミラーとでそれぞれ異なるようにミラーをマトリックス処理することができるため、この方法により、マトリックス処理可能ミラーの処理パターンに従って反射ビームがパターニングされる。必要なマトリックス処理は、適切な電子手段を使用して実行される。

上で説明したいずれの状況においても、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイは、１つ又は複数のプログラム可能ミラー・アレイを備えることができる。上で参照したミラー・アレイに関する詳細な情報については、たとえば、いずれも参照によりその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第５，２９６，８９１号及び第５，５２３，１９３号、並びにＰＣＴ特許出願第ＷＯ９８／３８５９７号及び第ＷＯ９８／３３０９６号を参照されたい。

また、プログラム可能ＬＣＤアレイを使用することも可能である。参照によりその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第５，２２９，８７２号に、このような構造の実施例の１つが記載されている。

フィーチャの予備バイアス化、光学近似補正フィーチャ、位相変分技法及び多重露光技法を使用する場合、たとえば、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ上に「表示される」パターンは、基板の層若しくは基板上に最終的に転写されるパターンとは実質的に異なっていても良い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、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ上に任意の瞬間に形成されるパターンに対応している必要はない。これは、基板の個々の部分に最終的に形成されるパターンが、所与の時間周期若しくは所与の露光回数で積み上げられ、その間に、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ上のパターン及び／又は基板の相対位置が変更される構造の場合がそうである。

本明細書においては、リソグラフィ装置の、とりわけＩＣの製造における使用が参照されているが、本明細書において説明するリソグラフィ装置は、たとえばＤＮＡチップ、ＭＥＭＳ、ＭＯＥＭＳ、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導及び検出パターン、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の他のアプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェハ」或いは「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」或いは「目標部分」という用語の同義語と見なすことができることは、当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、且つ、露光済みレジストを現像するツール）或いは測定ツール若しくは検査ツール中で、露光前若しくは露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するために複数回に渡って処理することができるため、本明細書に使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。

本明細書に使用されている「放射」及び「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（たとえば波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍの放射）、極紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）、及びイオン・ビーム或いは電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。

本明細書に使用されている「投影システム」という用語には、たとえば使用する露光放射に適した、或いは液浸液の使用若しくは真空の使用などの他の要因に適した屈折光学系、反射光学系及びカタディオプトリック光学系を始めとする様々なタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。

また、照明システムには、投影放射ビームを導き、整形し、或いは制御するための屈折光学構成要素、反射光学構成要素及びカタディオプトリック光学構成要素を始めとする様々なタイプの光学構成要素が包含されており、このような構成要素についても、以下、集合的若しくは個々に「レンズ」と呼ぶ。

リソグラフィ装置は、場合によっては２つ（たとえば二重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は複数のマスク・テーブル）を有するタイプの装置であり、このような「多重ステージ」マシンの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。

また、リソグラフィ装置は、基板が比較的屈折率の大きい液体中（たとえば水中）に浸され、それにより投影システムの最終エレメントと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であっても良い。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばマスクと投影システムの第１のエレメントの間に液浸液を充填することも可能である。液浸技法は、当分野においては、投影システムの開口数を大きくすることで良く知られている。

また、リソグラフィ装置は、流体と基板の照射部分の間の相互作用を可能にする（たとえば基板に化学薬品を選択的に添加し、或いは基板の表面構造を選択的に修正する）ための流体処理セルを備えることができる。

リソグラフィ投影装置
図１は、本発明の一実施例によるリソグラフィ投影装置１００を略図で示したものである。装置１００は、少なくとも放射システム１０２、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４、対物テーブル１０６（たとえば基板テーブル）及び投影システム（「レンズ」）１０８を備える。

放射システム１０２を使用して投影放射（たとえばＵＶ放射）ビーム１１０を供給することができ、この特定の実施例では放射システム１０２は、さらに、放射源１１２を備える。

個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４（たとえばプログラム可能ミラー・アレイ）を使用して、投影ビーム１１０にパターンを適用することができる。通常、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４の位置は、投影システム１０８に対して固定することができるが、代替構造では、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４は、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４を投影システム１０８に対して正確に位置決めするための位置決めデバイス（図示せず）に接続することができる。図に示すように、個々に制御可能な複数のエレメント１０４は反射型のエレメントである（たとえば個々に制御可能な複数のエレメントの反射型アレイを有している）。

対物テーブル１０６は、基板１１４（たとえばレジスト被覆シリコン・ウェハ若しくはガラス基板）を保持するための基板ホルダ（特に図示せず）を備えることができ、また、対物テーブル１０６は、基板１１４を投影システム１０８に対して正確に位置決めするための位置決めデバイス１１６に接続することができる。

投影システム１０８（たとえば水晶及び／又はＣａＦ_２レンズ系、或いはこのような材料でできたレンズ・エレメントを備えたカタディオプトリック系、若しくはミラー系）を使用して、ビーム・スプリッタ１１８から受け取るパターニングされたビームを基板１１４の目標部分１２０（たとえば１つ又は複数のダイ）に投射することができる。投影システム１０８は、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４の画像を基板１１４に投影することができる。別法としては、投影システム１０８は、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４のエレメントがシャッタとして作用する二次ソースの画像を投影することができる。また、投影システム１０８は、二次ソースを形成し、且つ、基板１１４にマイクロスポットを投影するための微小レンズ・アレイ（ＭＬＡ）を備えることも可能である。

放射源１１２（たとえばエキシマ・レーザ）は、放射ビーム１２２を生成することができる。ビーム１２２は、照明システム（イルミネータ）１２４に直接供給されるか、或いは、たとえばビーム・エキスパンダ１２６などの調節デバイス１２６を介して供給される。イルミネータ１２４は、ビーム１２２の強度分布の外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）をセットするための調整デバイス１２８を備えることができる。また、イルミネータ１２４は、通常、インテグレータ１３０及びコンデンサ１３２などの他の様々な構成要素を備える。この方法によれば、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４に衝突する投影ビーム１１０の断面に、所望する一様な強度分布を持たせることができる。

図１に関して、放射源１１２をリソグラフィ投影装置１００のハウジング内に配置する（放射源１１２がたとえば水銀灯の場合にしばしば見られるように）ことができることに留意されたい。代替実施例では、放射源１１２をリソグラフィ投影装置１００から離して配置することも可能である。その場合は、放射ビーム１２２が装置１００に導かれることになる（たとえば適切な誘導ミラーを使用して）。この後者のシナリオは、放射源１１２がエキシマ・レーザの場合にしばしば見られるシナリオである。本発明の範囲には、これらのシナリオの両方が意図されていることを理解されたい。

ビーム１１０は、次に、ビーム・スプリッタ１１８を使用して導かれた後、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４で遮られる。個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４で反射したビーム１１０は、ビーム１１０を基板１１４の目標部分１２０に集束させる投影システム１０８を通過する。

基板テーブル１０６は、位置決めデバイス１１６（及びベース・プレート１３６上の、ビーム・スプリッタ１４０を介して干渉ビーム１３８を受け取る任意選択の干渉測定デバイス１３４）を使用して正確に移動させることができ、それにより異なる目標部分１２０をビーム１１０の光路内に配置することができる。使用されている場合、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４のための位置決めデバイスを使用して、たとえば走査中に、ビーム１１０の光路に対する個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４の位置を正確に修正することができる。通常、対物テーブル１０６の移動は、図１には明確に示されていないが、長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現されている。また、同様のシステムを使用して、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４を配置することも可能である。別法として、或いは追加として、投影ビーム１１０を移動可能にし、一方、対物テーブル１０６及び／又は個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４に固定位置を持たせることによって必要な相対移動を提供することも可能であることは理解されよう。

この実施例の代替構成では、基板テーブル１０６を固定し、基板１１４を基板テーブル１０６上で移動させることができる。このような場合、基板テーブル１０６の一番上の平らな表面に多数の開口が設けられ、その開口を通してガスが供給され、それにより基板１１４を支持することができるガス・クッションが提供される。これは、従来、空気軸受構造と呼ばれている。基板テーブル１０６上の基板１１４の移動は、基板１１４をビーム１１０の光路に対して正確に位置決めすることができる１つ又は複数のアクチュエータ（図示せず）を使用して実施される。別法としては、開口を通るガスの通過を選択的に開始及び停止することによって、基板１１４を基板テーブル１０６上で移動させることも可能である。

本明細書においては、本発明によるリソグラフィ装置１００は、基板上のレジストを露光するための装置として記述されているが、本発明はこのような使用に限定されないこと、また、レジストレス・リソグラフィに使用するために、装置１００を使用して、パターニングされた投影ビーム１１０を投射することができることは理解されよう。

図に示す装置１００は、４つの好ましいモードで使用することができる。
１．ステップ・モード：個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４上のパターン全体が目標部分１２０に１回の露光で投影される（即ち単一「フラッシュ」）。次に、基板テーブル１０６がｘ及び／又はｙ方向を異なる位置に移動し、異なる目標部分１２０がパターニングされた投影ビーム１１０によって照射される。
２．走査モード：所与の目標部分１２０が単一フラッシュで露光されない点を除き、基本的にステップ・モードと同じである。代わりに、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４を速度ｖで所与の方向（いわゆる「走査方向」、たとえばｙ方向）に移動させることができるため、パターニングされた投影ビーム１１０を使用して個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４が走査される。同時に、基板テーブル１０６が速度Ｖ＝Ｍｖで同じ方向若しくは反対方向へ移動する。Ｍは投影システム１０８の倍率である。この方法によれば、解像度を犠牲にすることなく、比較的大きい目標部分１２０を露光することができる。
３．パルス・モード：個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４が基本的に静止状態に維持され、パルス放射システム１０２を使用してパターン全体が基板１１４の目標部分１２０に投影される。投影ビーム１１０を使用して基板１１４の両端間のラインを走査することができるよう、基本的に一定の速度で基板テーブル１０６が移動する。放射システム１０２のパルスとパルスの間に、必要に応じて個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４上のパターンが更新され、また、パルスは、連続する目標部分１２０が基板１１４上の必要な位置で露光されるようにタイミングが合わせられる。したがってパターニングされた投影ビーム１１０は、基板１１４の両端間を走査することができ、それにより基板１１４の細長い区画に完全なパターンを露光することができる。このプロセスは、基板１１４全体がライン毎に露光されるまで繰り返される。
４．連続走査モード：パルス・モードと基本的に同じであるが、実質的に一定の放射システム１０２が使用され、パターニングされた投影ビーム１１０が基板１１４の両端間を走査し、基板１１４を露光すると、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４上のパターンが更新される点が異なっている。

上で説明した使用モードの組合せ及び／又はその変形形態若しくは全く異なる使用モードを使用することも可能である。

図１に示す実施例では、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４は、プログラム可能ミラー・アレイである。プログラム可能ミラー・アレイ１０４は、マトリックスに配列された微小ミラーを備えており、微小ミラーの各々は、１つの軸の周りに個々に傾斜させることができる。傾斜の程度は個々のミラーの状態を規定する。これらの微小ミラーは、エレメントに不備がない場合、コントローラからの適切な制御信号によって制御することができる。不備のないエレメントの各々は、それらの状態が一連の状態のうちの任意の１つになるように制御することができるため、投影放射パターン中の対応するピクセルの強度を調整することができる。

一実施例では、一連の状態には、（ａ）ミラーで反射する放射による対応するピクセルの強度分布に対する寄与が最小であり、さらにはゼロである黒い状態、（ｂ）反射した放射による寄与が最大である最も白い状態、及び（ｃ）反射した放射による寄与が（ａ）と（ｂ）の中間である複数の中間状態が含まれている。これらの状態は、正規のビーム・パターニング／印刷に使用される正規設定と、不備のあるエレメントによる影響を補償するために使用される補償設定に分割される。正規設定は、黒い状態及び複数の中間状態の第１のグループを含む。この第１のグループは、複数の灰色状態として記述することができ、対応するピクセルの強度に対する寄与が最小の黒い値から特定の正規最大値まで徐々に大きくなるように選択することができる。補償設定は、複数の中間状態のうちの残りの第２のグループ及び最も白い状態を含む。複数の中間状態のこの第２のグループは、複数の白い状態として記述することができ、最も白い状態に対応する真の最大値まで徐々に増加する、正規最大値よりも大きい寄与を提供するように選択することができる。複数の中間状態のこの第２のグループは、複数の白い状態として記述されているが、これは単に正規露光ステップと補償露光ステップの区別を容易にするためのものであることは理解されよう。別法として、グレー・スケール印刷を可能にするべく選択することができる、黒と白の間の一連の複数の灰色状態として複数の状態のすべてを記述することも可能である。

第２の例示的リソグラフィ装置
図２は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示したものである。この実施例では、照明システム１は、投影放射ビーム２を直接パターニング手段３に供給するようになされている。パターニング手段３は、個々に制御可能な複数のエレメント３１、３２のアレイを備える。分かりやすくするために、４つのエレメント３１、３２しか示されていないが、実際には百万個以上の個々に制御可能な複数のエレメント３１、３２が存在している場合もある。この実施例では、エレメント３１、３２はミラーであり、その傾斜角は、制御システム９から適切な制御信号９４を印加することによって設定することができる。

他の形態の制御可能なエレメント３１、３２を使用することも可能であることは理解されよう。たとえば、これらの制御可能なエレメントは、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ州ＳｕｎｎｙｖａｌｅのＳｉｌｉｃｏｎ Ｌｉｇｈｔ Ｍａｃｈｉｎｅｓが製造している回折格子光バルブに見られるような可動回折格子であっても良い。

図２を参照すると、この実施例では、２つのエレメント３１は、公称「白い」位置に設定されており、２つのエレメント３２は、公称「黒い」位置に設定されている。アレイ３は、投影ビーム２にパターンを付与している。アレイ３で反射したパターニングされたビーム４は、次に、第１の部分５及び第２の部分６を備えた投影システムによって目標平面Ｐに投射される。

この実施例では、第１の部分５は、パターニングされた実質的に平行なビーム４をアレイ３から受け取り、且つ、受け取ったビーム４を集束させて開口絞り５３の開口５４を通過するようになされた第１のレンズ５１を備えたビーム・エキスパンダである。パターニングされたビーム４は、次に、第２のレンズ５２（たとえば視野レンズ）によって実質的に平行なビームに拡大され、第２の部分６に引き渡される。

この実施例では、第２の部分６は、ビームの方向に対して横方向に展開した複数のレンズ６１のアレイ、及び隣接するレンズとレンズの間を照射するパターニングされたビーム４の一部を遮断するようになされた不透明マスキング構造６２を備えており、したがって一連の複数のレンズ６１の各々は、パターニングされたビーム４の個々の部分を受け取り、且つ、集束させて、対応する放射スポットを目標平面Ｐに形成する。一実施例では、パターニングされたビーム４のうちの個々のレンズに入射する部分は、アレイ３の制御可能なエレメント３１、３２の個々のエレメントに対応すべきである。

図２に示す実施例では、目標基板（図示せず）の表面に放射パターンを投影する複数のレンズ６１のアレイではなく、リソグラフィ装置がセット・アップ構成の中に存在している。目標基板は、この時点では、複数のレンズ６１のアレイの下方に配置されていない。その代わりに、センサ・システム７が配置され、目標平面Ｐに投影された放射パターンの強度分布を測定している。この実施例では、センサ・システム７は、センサ７１及び走査システム７２を備えており、走査システム７２は、センサ７１が矢印Ａ７で示す方向に目標平面Ｐの領域全体を走査するよう、制御信号９７を使用して制御することができる。センサ・システム７は、制御システム９に強度信号７３を提供している。

制御システム９は、検出した強度分布に基づいて、ビーム供給システム、ビーム・パターニングシステム及びビーム投射システムのうちのいずれか１つの位置及び／又は配向を調整するための制御信号９１、９３、９５、９６を複数のアクチュエータ８１、８３、８５、８６に提供するようになされている。

たとえばアクチュエータ８３はアレイ３に結合されており、アレイ３が互いに直角をなす３つの軸（ｘ、ｙ及びｚのラベルが振られている）のうちのいずれか１つに沿って並進するように、また、アレイ３がこれらの３つの軸の周りに回転するように制御することができる。図に示すｚ軸は、目標平面Ｐに対して概ね直角をなしており、ｘ軸及びｙ軸は、目標平面Ｐと平行である。ｘ軸若しくはｙ軸の周りのアレイ３の回転は、目標平面Ｐに対するアレイ３の傾斜を意味していることが理解されよう。

アクチュエータ８６は、投影システムの第２の部分６に結合されており、レンズ・アレイ６１が互いに直角をなす３つの軸に沿って並進し、且つ、それらの軸の周りに回転するように制御することができる。

アクチュエータ８５は、ビーム・エキスパンダ５の構成要素を調整している。

アクチュエータ８１は、照明システム１の位置及び配向を調整している。

図２に示す実施例では、照明システム１、アレイ３、ビーム・エキスパンダ５及びレンズ・アレイ６１は、３つのすべての軸に沿って、且つ、それらの軸の周りに位置及び配向を調整する各アクチュエータにそれぞれ結合されているが、代替実施例では、使用するアクチュエータの数を少なくし、調整をより限定されたものにすることができることは理解されよう。たとえば、照明システム１の位置を目標平面Ｐに対して固定し、アクチュエータ８１を省略することができる。他の実施例では、アレイ３の回転のみを調整するようにアクチュエータ８３を配置することができる。一実施例では、単一のアクチュエータを使用して、単一の構成要素の単一の軸の周りの並進若しくは回転を調整することができる。したがって、使用するアクチュエータの数及びそれらのアクチュエータが提供する調整の程度は、特定の要求事項に合わせて選択することができることは理解されよう。

図２に示す実施例に戻ると、ビーム・エキスパンダ５に結合されているアクチュエータ８５は、矢印Ａ１及びＡ２で示すように、レンズ５１及び５２の位置がビームの方向（図２ではｚ方向に対応する方向）に沿って個々に調整されるように制御することができ、それにより制御システム９は、パターニングされたビーム４の倍率及び複数のレンズ６１のアレイへのパターニングされたビーム４の投射サイズを調整することができる。

一実施例では、アレイ３及び複数のレンズ６１のアレイは、対応するアクチュエータ８３及び８６によって、ｚ軸の周りに個々に回転させ、且つ、ｘ軸及びｙ軸に沿って個々に並進させることができる。これは、制御可能な複数のエレメント３１、３２の個々のエレメントに対応するビームの一部を複数のレンズ６１の各々が受け取るよう、ビーム・エキスパンダ５によって提供される調整可能な倍率と共に、複数のレンズ６１のアレイに投射されるパターニングされたビーム４と複数のレンズ６１のアレイの位置決めを可能にしている。

例示的ＭＬＡ
図３は、本発明の一実施例による微小レンズ・アレイ（ＭＬＡ）を略平面図で示したものである。図４は、図３に示すＭＬＡの線Ａ−Ａに沿った略横断面図である。この実施例では、ＭＬＡは、平らな上部表面及び複数のレンズ６１を画定するように成形された下部表面を有する透明な材料のボディを備える。また、ＭＬＡは、透明なボディの平らな上部表面に取り付けられた不透明材料の層６２の形態のマスク構造を備える。不透明層６２中には複数の円形窓６３のアレイが形成されており、窓６３の各々は、複数のレンズ部分６１の対応する１つと中心が合っている。図には９個の窓６３のアレイが示されているが、実際にはＭＬＡは、最大百万個、若しくはそれ以上の微小レンズを備えることができることを理解されたい。

投影ビームの例示的パターニング
図５は、本発明の一実施例による、投影ビームの断面に適用される所定のパターンを示したものである。黒い正方形は、光強度が比較的大きい領域を表し、黒い正方形と黒い正方形の間の白い線は、光強度が比較的小さい領域を表している。図２のコンテキストにおいては、図５は、ビーム２をパターニングするアレイ３の状態を表すマップと見なすことができる。この場合、黒い正方形は、「白い」状態にあるエレメントを表しており、白い線は、単純にエレメント３１、３２間の空間を表している。図５に示すパターンは、長方形のアレイに配置された強度が大きい領域を含んだ幾何学パターンである。

図６は、本発明の一実施例による、投影ビームの断面に適用されるもう１つの所定のパターンを示したものである。図６に示すパターンは、整列の目的に使用することができる。この場合も、黒い正方形は、光強度が比較的大きい領域を表し、白い正方形及び白い線は、光強度が比較的小さい領域を表している。また、この場合も、制御可能な複数のエレメント状態のマップとして見た場合、黒い正方形は、「白い」状態にあるエレメントを表し、白い正方形は、「黒い」状態にあるエレメントを表している。

例示的不整列描写
図７は、本発明の一実施例による、ＭＬＡとＭＬＡ上のパターニングされたビームの投射との間の回転不整列（即ち誤差）を略図で示したものである。図７には、回転誤差即ち微小レンズ・アレイ６と微小レンズ・アレイ６上のパターニングされたビーム４の投射４６との間の回転不整列が誇張して描写されている。ＭＬＡ６及びビーム投射４６は、公称ｚ方向に沿って見たものである。

図８は、投影ビームが図５に従ってパターニングされ、且つ、図７に示す回転不整列が存在する場合の、マスクを備えたＭＬＡを介して目標平面に投影された放射パターンを略図で示したものである。図８は、パターニングされたビームのＭＬＡマスクを介した図と見なすことも可能である。

図９は、投影ビームが図６に従ってパターニングされ、且つ、図７に示す回転不整列が存在する場合の、マスクを備えたＭＬＡを介して目標平面に投影された放射パターンを略図で示したものである。

図８及び９に示す実施例では、回転誤差が、モアレ・パターンを含んだ強度分布をもたらしていることは理解されよう。このモアレ・パターンは、幾何学的にパターニングされたビームを複数のＭＬＡマスク窓の幾何学的アレイを介して投射することによってもたらされると見なすことができる。図８及び９に示す各々の強度分布中のモアレ・パターンは、特徴のある外観を有している。マイクロスポットの強度は、ｘ及びｙの両方の方向に変調されている。モアレ・パターンは、マクロ・スポットからなっていると見なすことができる。より広範囲に渡ってＭＬＡが使用され、且つ、それに対応してより多くのエレメントを備えたエレメント・アレイを使用してビームがパターニングされたと仮定すると、対応するモアレ・パターンは、回転不整列誤差が十分に小さい場合、単一のマクロ・スポットを含むことになる。しかしながら、回転不整列誤差が大きくなると、モアレ・パターンは、規則的な長方形のアレイに配列された、さらに多くのマクロ・スポットを展開することになる。したがって図８及び９で観察することができるモアレ・パターンは、それぞれＭＬＡとパターニングされたビームのＭＬＡ上への投射との間の回転不整列の特徴を表している。

一実施例では、制御システム９は、回転不整列誤差を修正するために、この特性パターンを認識し、且つ、ビームのパターン及び投射構成要素を適切に調整するようになされている。図２に示す実施例の場合、この修正は、アクチュエータ８３及び／又はアクチュエータ８６を制御して、アレイ３及び／又は複数のレンズのアレイ６をｚ軸の周りに回転させることによって達成することができる。制御システム９は、構成要素の配向を調整する際の投影放射パターンに対する変化をモニタすることができる。制御システム９は、このフィードバックによって整列を達成することができる。強度分布中のマクロ・スポットが消失すると、アレイ３及び複数のレンズのアレイ６は、互いに適切に回転整列している。

図１０は、本発明の一実施例による、ＭＬＡとＭＬＡ上のパターニングされたビームの投射との間の倍率誤差を略図で示したものである。この倍率誤差は、ＭＬＡ上のパターニングされたビームの投射４６がＭＬＡ６より大きい場合に生じる。

図１１は、投影ビームが図５に従ってパターニングされ、且つ、図１０に示す倍率誤差が存在する場合の、マスクを備えたＭＬＡを介して目標平面に投影された放射パターンを略図で示したものである。

図１２は、投影ビームが図６に従ってパターニングされ、且つ、図１０に示す倍率誤差が存在する場合の、マスクを備えたＭＬＡを介して目標平面に投影された放射パターンを略図で示したものである。

図１１及び１２は、それぞれ図５及び６に従ってパターニングされたビームのこのような誤差によってもたらされる目標平面の強度分布を示している。この場合も、強度分布は、それぞれモアレ・パターンを含む。このモアレ・パターンも、マクロ・スポットを含むと見なすことができ、倍率誤差の特徴を表している。図２に示す装置の場合、制御システム９は、この特性パターンを認識し、且つ、アクチュエータ８５を制御して、レンズ５１及び５２の少なくとも１つの縦方向の位置を調整し、それにより複数のレンズ６１のアレイに投射されるパターニングされたビームのサイズを小さくするように適合されている。

図１３は、本発明の一実施例による、ＭＬＡとＭＬＡ上のパターニングされたビームの投射との間のスキュー誤差を略図で示したもので、ＭＬＡ６上へのパターニングされたビームの投射４６が長方形ではなく、平行四辺形であるスキュー誤差が示されている。

図１４は、投影ビームが図５に従ってパターニングされ、且つ、図１３に示すスキュー誤差が存在する場合の、マスクを備えたＭＬＡを介して目標平面に投影された放射パターンを略図で示したものである。

図１５は、投影ビームが図６に従ってパターニングされ、且つ、図１３に示すスキュー誤差が存在する場合の、マスクを備えたＭＬＡを介して目標平面に投影された放射パターンを略図で示したものである。

図１４及び１５は、それぞれ図５及び６に従ってパターニングされたビームがＭＬＡを介して投射される場合に生じる目標平面の強度分布を示している。このスキュー不整列の場合、結果として生じる強度分布中のモアレ・パターンは、マクロ・スポットではなく、マクロ線を含む。したがって、この異なる形態のモアレ・パターンは、異なるタイプの不整列誤差の特徴を表している。

図２に示す制御システム９は、図１４及び１５に示すモアレ・パターンの検出及び認識に応答して、アレイ３がｘ軸及びｙ軸の少なくとも１つの周りに適切に傾斜するようアクチュエータ８３を制御し、それにより、パターニングされたビームの投射４６とＭＬＡ６を重ね合わせることができる。

タイプが異なる多くの不整列が同時に存在する可能性があることは理解されよう。したがって、検出される強度分布は、いくつかの特性成分を有するモアレ・パターンを含んでいることが考えられる。一実施例では、個々の特性成分を検出し、且つ、ビーム・パターニングシステム及び投射システムの位置及び／又は配向を適切に調整するように制御システム９を構成することができる。

また、複数の異なる所定のパターンがビーム２に適用されるように制御システム９にアレイ３を制御させることも可能であることは理解されよう。たとえば、それらに限定されないが、複数の線の複数のアレイ或いは複数の同心円の複数のアレイをこれらの所定のパターンに含めることができる。ビームに適用すべき所定のパターンを適切に選択することにより、特定の複数のタイプの不整列誤差を容易に検出することができることは、以上の説明を読めば当業者には明らかであろう。

本発明の様々な実施例のセンサ・システムは、基板テーブル上に配置し、且つ、基板テーブル上で支持することができる光検出器を備えることができることを理解されたい。この光検出器は、ＭＬＡの領域全体を走査し、その領域全体の強度のマップを作成するように構成することができる。また、光センサを使用して、露光フィールド全体の一様性を測定することも可能であることを理解されたい。特定の実施例では、照明源に起因する画像フィールド全体の非一様性を修正するために、不整列（即ち誤差）を故意に導入することが望ましいことがある。センサ／検出器は、様々な形態を取ることができ、たとえば、センサ／検出器は、ＣＣＤ或いはＣＭＯＳチップなどの感光性デバイスであっても良い。

結論
以上、本発明の様々な実施例について説明したが、以上の説明が単なる実施例に過ぎず、本発明を何ら制限するものではないことを理解されたい。上で説明した実施例に、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく様々な形態変更及び細部変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。したがって本発明の見解及び範囲は、上で説明した例示的実施例に何ら制限されず、唯一、特許請求の範囲の各請求項及びそれらの等価物によってのみ定義されるものとする。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の一実施例による微小レンズ・アレイ（ＭＬＡ）の略平面図である。 図３に示すＭＬＡの線Ａ−Ａに沿った略横断面図である。 本発明の一実施例による、投影ビームの断面に適用される所定のパターンを示す図である。 本発明の一実施例による、投影ビームの断面に適用されるもう１つの所定のパターンを示す図である。 本発明の一実施例による、ＭＬＡとＭＬＡ上のパターニングされたビームの投射との間の回転不整列（即ち誤差）を示す略図である。 投影ビームが図５に従ってパターニングされ、且つ、図７に示す回転不整列が存在する場合の、マスクを備えたＭＬＡを介して目標平面に投影された放射パターンを示す略図である。 投影ビームが図６に従ってパターニングされ、且つ、図７に示す回転不整列が存在する場合の、マスクを備えたＭＬＡを介して目標平面に投影された放射パターンを示す略図である。 本発明の一実施例による、ＭＬＡとＭＬＡ上のパターニングされたビームの投射との間の倍率誤差を示す略図である。 投影ビームが図５に従ってパターニングされ、且つ、図１０に示す倍率誤差が存在する場合の、マスクを備えたＭＬＡを介して目標平面に投影された放射パターンを示す略図である。 投影ビームが図６に従ってパターニングされ、且つ、図１０に示す倍率誤差が存在する場合の、マスクを備えたＭＬＡを介して目標平面に投影された放射パターンを示す略図である。 本発明の一実施例による、ＭＬＡとＭＬＡ上のパターニングされたビームの投射との間のスキュー誤差を示す略図である。 投影ビームが図５に従ってパターニングされ、且つ、図１３に示すスキュー誤差が存在する場合の、マスクを備えたＭＬＡを介して目標平面に投影された放射パターンを示す略図である。 投影ビームが図６に従ってパターニングされ、且つ、図１３に示すスキュー誤差が存在する場合の、マスクを備えたＭＬＡを介して目標平面に投影された放射パターンを示す略図である。

符号の説明

１ 照明システム
２、１１０ 投影放射ビーム（投影ビーム）
３ パターニング手段（アレイ）
４ パターニングされたビーム
５ 投影システムの第１の部分（ビーム・エキスパンダ）
６ 投影システムの第２の部分（微小レンズ・アレイ）
７ センサ・システム
９ 制御システム
３１、３２ 制御可能なエレメント
４６ パターニングされたビームの投射
５１ 第１のレンズ
５２ 第２のレンズ
５３ 開口絞り
５４ 開口絞りの開口
６１ レンズ（レンズ・アレイ）
６２ 不透明マスキング構造（不透明材料の層）
６３ 窓
７１ センサ
７２ 走査システム
７３ 強度信号
８１、８３、８５、８６ アクチュエータ
９１、９３、９４、９５、９６、９７ 制御信号
１００ リソグラフィ投影装置
１０２ 放射システム（パルス放射システム）
１０４ 個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ（個々に制御可能な複数のエレメント、プログラム可能ミラー・アレイ）
１０６ 対物テーブル（基板テーブル）
１０８ 投影システム
１１２ 放射源
１１４ 基板
１１６ 位置決めデバイス
１１８、１４０ ビーム・スプリッタ
１２０ 基板の目標部分
１２２ 放射ビーム
１２４ 照明システム（イルミネータ）
１２６ ビーム・エキスパンダ（調節デバイス）
１２８ ビームの強度分布の外部及び／又は内部ラジアル・エクステントをセットするための調整デバイス
１３０ インテグレータ
１３２ コンデンサ
１３４ 干渉測定デバイス
１３６ ベース・プレート
１３８ 干渉ビーム
Ｐ 目標平面

Claims (40)

1. 放射ビームを供給する照明システムと、
   前記ビームをパターニングする、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイと、
   パターニングされたビームを目標平面に投射する投影システムと、
   基板の目標表面と前記目標平面が実質的に一致するように前記基板を支持する基板テーブルと、
   前記パターニングされたビームの放射パターンの強度分布を検出し、且つ、検出した強度分布を表す強度信号を提供するセンサ・システムと、
   前記個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ、前記投影システムの構成要素及び前記照明システムのうちの少なくとも１つの位置及び配向のうちの少なくとも１つを調整することによって前記放射パターンを調整する位置決めシステムと、
   前記個々に制御可能な複数のエレメントのアレイが前記ビームをパターニングするように前記個々に制御可能な複数のエレメントのアレイを制御し、前記強度信号を受け取るよう、前記放射パターンを前記センサ・システムに導き、且つ、前記検出した強度分布に応じて前記位置決めシステムを制御するための制御信号を提供し、それにより前記放射パターンを調整するための制御システムと、を備えたリソグラフィ装置であって、
   前記投影システムが、前記パターニングされたビームを受け取るようになされた複数のレンズのアレイを備えた少なくとも１つの構成要素を備え、
   前記複数のレンズのアレイの個々のレンズが、前記パターニングされたビームの個々の部分を受け取り、且つ、集束させ、
   前記複数のレンズのアレイが、対応する放射パターンを前記目標平面に投影し、
   前記制御可能な複数のエレメントのアレイおよび前記レンズのアレイによって形成され、検出された強度分布がモアレ・パターンを含むよう、前記制御システムは、前記制御可能な複数のエレメントのアレイを制御して前記ビームをパターニングし、且つ、
   前記制御システムが、前記モアレ・パターンに応じて前記位置決めシステムを制御する、リソグラフィ装置。
2. 前記複数のレンズのアレイの位置及び配向のうちの少なくとも１つが調整されるように前記位置決めシステムを制御することができる、請求項１に記載の装置。
3. 前記投影システムが、
   少なくとも１つのレンズを備えた第１の部分と、
   前記複数のレンズのアレイを備えた第２の部分とを備え、
   前記第１の部分が、前記パターニングされたビームを前記複数のレンズのアレイに投射する、請求項１に記載の装置。
4. 前記位置決めシステムが、前記第１の部分の前記少なくとも１つのレンズの位置及び配向のうちの少なくとも１つを調整する、請求項３に記載の装置。
5. 前記第２の部分が、
   前記パターニングされたビームの一部を遮断するようになされた不透明部分を有するマスクを備え、前記不透明部分が複数の窓のアレイを画定し、複数の窓の各々が前記複数のレンズのアレイの個々のレンズと整列し、且つ、前記パターニングされたビームに対して透明である、請求項３に記載の装置。
6. 前記マスクが前記複数のレンズのアレイに取り付けられた、請求項５に記載の装置。
7. 前記位置決めシステムが、
   前記第１の部分の前記少なくとも１つのレンズを前記パターニングされたビームに対して縦方向に移動させるアクチュエータを備え、それにより前記複数のレンズのアレイに対する前記パターニングされたビームの倍率が調整される、請求項３に記載の装置。
8. 前記第１の部分が、
   第１のレンズ及び第２のレンズを備えた一連のレンズ・構成要素を備えたビーム・エキスパンダを備えた、請求項３に記載の装置。
9. 前記位置決めシステムが、
   前記第１及び第２のレンズのうちの少なくとも１つを前記パターニングされたビームに対して縦方向に移動させるアクチュエータ・システムを備え、それにより前記複数のレンズのアレイに対する前記パターニングされたビームの倍率が調整される、請求項８に記載の装置。
10. 前記位置決めシステムが、
    前記制御可能な複数のエレメントのアレイを少なくとも１つの軸に沿って移動させるアクチュエータを備え、それにより前記複数のレンズのアレイ上の前記パターニングされたビームの投射が前記複数のレンズのアレイに対して移動する、請求項１に記載の装置。
11. 前記位置決めシステムが、
    前記制御可能な複数のエレメントのアレイを１つの軸の周りに回転させるアクチュエータを備え、それにより前記複数のレンズのアレイ上の前記パターニングされたビームの投射が前記複数のレンズのアレイに対して回転する、請求項１に記載の装置。
12. 前記位置決めシステムが、
    前記制御可能な複数のエレメントのアレイを少なくとも１つの軸の周りに傾斜させるアクチュエータを備え、それにより前記ビームに対する前記制御可能な複数のエレメントのアレイの傾斜が調整される、請求項１に記載の装置。
13. 前記位置決めシステムが、
    前記複数のレンズのアレイを前記目標平面に対して直角の方向に移動させるアクチュエータを備えた、請求項１に記載の装置。
14. 前記位置決めシステムが、
    前記複数のレンズのアレイを前記目標平面に平行な少なくとも１つの軸に沿って移動させるアクチュエータを備え、それにより前記複数のレンズのアレイが前記パターニングされたビームに対して移動する、請求項１に記載の装置。
15. 前記位置決めシステムが、
    前記複数のレンズのアレイを前記目標平面に対して直角をなす１つの軸の周りに回転させるアクチュエータを備え、それにより前記複数のレンズのアレイが前記パターニングされたビームに対して回転する、請求項１に記載の装置。
16. 前記位置決めシステムが、
    前記複数のレンズのアレイを少なくとも１つの軸の周りに傾斜させるアクチュエータを備え、それにより前記パターニングされたビームに対する前記複数のレンズのアレイの傾斜が調整される、請求項１に記載の装置。
17. 前記センサ・システムが、
    放射強度を検出するセンサと、
    前記センサに前記放射パターンが投影される前記目標平面の領域全体を走査させるセンサ走査システムとを備えた、請求項１に記載の装置。
18. 前記センサ・システムが、
    前記強度分布を検出するようになされた複数のセンサのアレイを備えた、請求項１に記載の装置。
19. 前記制御システムが複数のモアレ・パターンを認識し、且つ、認識したパターンに応じて前記位置決めシステムを制御し、それにより前記複数のレンズのアレイに対する前記パターニングされたビームの整列が調整される、請求項１に記載の装置。
20. （ａ）個々に制御可能な複数のエレメントのアレイを使用して放射ビームをパターニングするステップと、
    （ｂ）パターニングされたビームを少なくとも１つの構成要素を備えた投影システムを使用して目標平面に投射するステップと、
    （ｃ）複数のレンズのアレイの個々のレンズが前記パターニングされたビームの個々の部分を受け取り、且つ、集束させるよう、前記パターニングされたビームを前記少なくとも１つの構成要素上で受け取るステップと、
    （ｄ）対応する放射パターンを前記複数のレンズのアレイを使用して前記目標平面に投影するステップと、
    （ｅ）前記目標平面における前記投影放射パターンの強度分布を検出するステップと、
    （ｆ）前記投影放射パターンを調整するために、検出した強度分布に応じて、前記制御可能な複数のエレメントのアレイ、前記投影システムの構成要素及び照明システムのうちの少なくとも１つの位置及び配向のうちの少なくとも１つを調整するステップと、
    （ｇ）基板の目標表面と前記目標平面が実質的に一致するように前記基板を提供し、且つ、支持するステップと、
    （ｈ）前記パターンを有するビームを前記基板の前記目標表面の目標部分に投射するステップと
    を備え、
    ステップ（ｅ）が、前記投影放射パターン中のモアレ・パターンを検出するステップを含み、
    ステップ（ｆ）が、前記制御可能な複数のエレメントのアレイおよび前記レンズのアレイによって形成され、検出されたモアレ・パターンに応じて、前記複数のエレメントのアレイ、前記投影システムの構成要素及び前記照明システムのうちの少なくとも１つの位置及び配向のうちの少なくとも１つを調整するステップを含む、
    デバイス製造方法。
21. ステップ（ｆ）が、
    前記複数のレンズのアレイの位置及び配向のうちの少なくとも１つを調整するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記投影システムが、少なくとも１つのレンズを備えた第１の部分及び前記複数のレンズのアレイを備えた第２の部分を備え、
    前記第１の部分が前記パターニングされたビームを前記複数のレンズのアレイに投射し、
    ステップ（ｆ）が、前記第１の部分の前記少なくとも１つのレンズの位置及び配向のうちの少なくとも１つを調整するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
23. ステップ（ｆ）が、
    前記第１の部分の前記少なくとも１つのレンズを前記パターニングされたビームに対して縦方向に並進させるステップであって、それにより前記複数のレンズのアレイ上の前記パターニングされたビームの投射の倍率が調整されるステップを含む、請求項２２に記載の方法。
24. 前記第１の部分が、第１のレンズ及び第２のレンズを有する一連のレンズ・構成要素を備えたビーム・エキスパンダを備え、ステップ（ｆ）が、
    前記第１及び第２のレンズのうちの少なくとも１つを前記パターニングされたビームに対して縦方向に並進させるステップであって、それにより前記複数のレンズのアレイ上の前記パターニングされたビームの投射の倍率が調整されるステップを含む、請求項２３に記載の方法。
25. ステップ（ｆ）が、
    前記制御可能な複数のエレメントのアレイを少なくとも１つの軸に沿って並進させるステップであって、それにより前記複数のレンズのアレイ上の前記パターニングされたビームの投射が前記複数のレンズのアレイに対して並進するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
26. ステップ（ｆ）が、
    前記制御可能な複数のエレメントのアレイを１つの軸の周りに回転させるステップであって、それにより前記複数のレンズのアレイ上の前記パターニングされたビームの投射が前記複数のレンズのアレイに対して回転するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
27. ステップ（ｆ）が、
    前記制御可能な複数のエレメントのアレイを少なくとも１つの軸の周りに傾斜させるステップであって、それにより前記ビームに対する前記複数のエレメントのアレイの傾斜が調整されるステップを含む、請求項２０に記載の方法。
28. ステップ（ｆ）が、
    前記複数のレンズのアレイを前記目標平面に対して直角をなす方向に並進させるステップを含む、請求項２０に記載の方法。
29. ステップ（ｆ）が、
    前記複数のレンズのアレイを前記目標平面に平行の少なくとも１つの軸に沿って並進させるステップであって、それにより前記複数のレンズのアレイが前記パターニングされたビームに対して並進するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
30. ステップ（ｆ）が、
    前記複数のレンズのアレイを前記目標平面に対して直角をなす軸の周りに回転させるステップであって、それにより前記複数のレンズのアレイが前記パターニングされたビームに対して回転するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
31. ステップ（ｆ）が、
    前記複数のレンズのアレイを少なくとも１つの軸の周りに傾斜させるステップであって、それにより前記パターニングされたビームに対する前記複数のレンズのアレイの傾斜が調整されるステップを含む、請求項２０に記載の方法。
32. ステップ（ｅ）が、
    センサを使用して放射強度を検出するステップと、
    前記センサに前記放射パターンが投影される前記目標平面の領域全体を走査させるステップとを含む、請求項２０に記載の方法。
33. ステップ（ｅ）が、
    複数のセンサのアレイを使用して前記強度分布を検出するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
34. （ｉ）前記検出した強度分布中のパターンを確定するステップであって、認識したパターンが、前記複数のエレメントのアレイ、前記投影システムの構成要素及び前記照明システムの各々の１つを含む個々の対の間の不整列の特徴を表すステップをさらに含み、
    ステップ（ｆ）が、前記不整列を修正するために、前記対の少なくとも１つの位置及び配向のうちの少なくとも１つを調整するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
35. （ｉ）前記検出したモアレ・パターンを複数のモアレ・パターンの中から確定するステップをさらに含み、
    ステップ（ｆ）が、前記検出したモアレ・パターンに応じて、前記複数のエレメントのアレイ、前記投影システムの構成要素及び前記照明システムのうちの少なくとも１つの位置及び配向のうちの少なくとも１つを調整するステップを含む、請求項３６に記載の方法。
36. モアレ・パターンの各々が、前記制御可能な複数のエレメントのアレイ、前記投影システムの構成要素及び前記照明システムから選択される個々に対の間の不整列の特徴を表し、
    ステップ（ｆ）が、前記検出したモアレ・パターンに対応する個々の対のうちの少なくとも１つの位置及び配向のうちの少なくとも１つを調整するステップを含む、請求項３５に記載の方法。
37. 前記ステップ（ｆ）が、
    前記制御可能な複数のエレメントのアレイと前記複数のレンズのアレイを整列させるステップを含む、請求項２０に記載の方法。
38. ステップ（ｆ）が、
    前記ビーム全体の強度の非一様性を補償するために、前記制御可能な複数のエレメントのアレイ、前記投影システムの構成要素及び前記照明システムのうちの少なくとも１つの位置及び配向のうちの少なくとも１つを調整するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
39. ステップ（ｆ）が、
    前記非一様性を補償するために、前記制御可能な複数のエレメントのアレイと前記複数のレンズのアレイの間の不整列を設定するステップを含む、請求項３８に記載の方法。
40. （ｉ）前記複数のエレメントのアレイ、前記投影システムの構成要素及び前記照明システムの位置及び配向を設定するステップと、
    （ｊ）前記目標平面上の前記投影放射パターンの対応する強度分布を検出するステップと、
    （ｋ）前記複数のエレメントのアレイ、前記投影システムの構成要素及び前記照明システムのうちの少なくとも１つを移動させるステップと、
    （ｌ）前記目標平面上の前記投影放射パターンの前記強度分布の対応する変化を検出するステップと、
    （ｍ）前記複数のエレメントのアレイ、前記投影システムの構成要素及び前記照明システムのうちの少なくとも１つの最適位置を決定するために、前記強度分布の変化を使用するステップと
    をさらに含む、請求項２０に記載の方法。

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