JP4431535B2 - リソグラフィ・グレイ・スケール化の方法及びシステム - 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（例えば、加工物、物体、ディスプレイ、その他）の目標部分に所望のパターンを付ける機械である。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、及び微細構造を含んだ他のデバイスの製造で使用することができる。従来のリソグラフィ装置で、マスク又はレチクルと呼ばれるパターン形成手段を使用して、ＩＣ（又は、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る。放射敏感材料（レジスト）の層を有する基板（例えば、シリコン・ウェーハ又はガラス板）の目標部分（例えば、１つ又は複数のダイの部分を含む）に、このパターンの像を形成することができる。マスクの代わりに、パターン形成手段は、回路パターンを生成する個々に制御可能な要素のアレイを備えることができる。これは、マスクレス・リソグラフィと呼ばれる。

一般に、単一基板は、連続して露光された網の目のような一面の隣り合う目標部分を含む。知られているリソグラフィ装置には、ステッパとスキャナがあり、ステッパでは、目標部分に全パターンを一度に露光して各目標部分に光が当てられ、スキャナでは、ビームによってパターンを所定の方向（「走査」方向）に走査し、同時に同期してこの方向に対して平行又は反平行に基板を走査して、各目標部分に光が当てられる。

像形成の他の方法に、ピクセル・グリッド像形成があり、この像形成では、連続してスポットを露光することによってパターンが実現される。

また、パターンを基板に押し付けることによって、パターン形成デバイスから基板にパターンを転写することもできる。パターン形成デバイスはマスクの代わりに、個々に制御可能な要素のアレイを備えるパターン形成アレイを備えることができる。マスクをベースにしたシステムと比較して、そのようなシステムの有利点は、より素早くより安価にパターンを変えることができることである。

多くのパターン形成デバイスは２値である。すなわち、基板の所定の点に加えられる露光量は、２種類のうちの１つすなわちハイ・レベルかロー・レベルであることができる。通常、ハイ・レベルはレジストを露光するレベル、すなわちレジスト閾値より上のレベルに設定されるが、一方で、ロー・レベルはレジスト閾値よりも下であり、レジストを露光しない。

しかし、グレイ・スケール化は、いくつかのパターン形成デバイス、例えば格子状光弁として動作するパターン形成デバイスを用いて直接達成することができるだけである。これらのデバイスは、ただ限られた数のピクセルを有するだけであり、その有用さが減少している。他のデバイスでは、個々に制御可能な要素を制御された割合でオン及びオフにすることで、グレイ・スケールを得ることができる。このデバイスには、装置が動作できる処理量を減少させるという不利点がある。

したがって、必要とされているものは、改善されたグレイ・スケール化像形成方法及びシステムである。

本発明は、グレイ・スケール化像形成方法及びシステムの改善に向けられる。本発明の実施例に従って、個々に制御可能な要素のアレイの中の要素の１グループは、放射ビームの一部をマイクロレンズのアレイの中の１つのレンズに投影し、かつ任意の数の個々に制御可能な要素をオン又はオフにしてグレイ・スケールを生成するように個々に制御可能である。

本発明の態様に従って、リソグラフィ装置は、放射ビームを条件付けする（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）照明システム、放射ビームの断面を調整する（ｍｏｄｕｌａｔｅ）個々に制御可能な要素のアレイ、基板を支持する基板テーブル、及び、調整された放射ビームを基板の目標部分に投影する投影システムを含む。投影システムは、各集束要素が放射ビームの異なる部分を基板上の１つのスポットに向けて通すように平面内に配列された集束要素のアレイを含む。個々に制御可能な要素の１つのグループの中の要素は、集束要素のアレイの中の１つの集束要素を通して放射ビームの一部を選択的に方向づけるように制御され、それによって、グレイ・スケール化が行われる。

本発明のさらに他の態様に従って、基板を供給すること、照明システムを使用して放射ビームを供給すること、個々に制御可能な要素のアレイを使用して放射ビームの断面を調整すること、及び、各集束要素が放射ビームの異なる部分を基板上の１つのスポットに向けて通すように平面内に配列された集束要素のアレイを設けることを含んだ方法が提供される。個々に制御可能な要素の１つのグループは、放射ビームの一部を選択的に集束要素のアレイの中のただ１つの集束要素に向けるように制御され、そして調整された放射ビームが基板の目標部分に投影される。放射ビームの一部をただ１つの集束要素を通して方向づけるために使用されるグループの中の個々に制御可能な要素の選択は、基板に対してグレイ・スケール化を行うように制御される。

本発明のさらに他の態様に従って、個々に制御可能な要素のアレイで放射ビームを受け取ること、放射ビームの部分を個々に制御可能な要素の対応するグループから対応する集束要素を通して基板に向けること、及び基板に対してグレイ・スケール化を行うように個々に制御可能な要素のグループの中の要素を選択的に制御することを含む方法が提供される。

本発明のさらに他の実施例、特徴及び有利点、並びに本発明の様々な実施例の構造及び動作は、以下で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、かつ本明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明を図示し、さらに、説明と共に、本発明の原理を説明し、かつ当業者が本発明を作りまた使用することができるようにするのに役立つ。

添付の図面を参照して、本発明の実施例を例としてこれから説明する。図面では、対応する参照符号は対応する部分を示す。

概要及び用語
この明細書では、集積回路（ＩＣ）の製造におけるリソグラフィ装置の使用を特に参照することがあるが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には、集積光システム、磁気ドメイン・メモリ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、マイクロ及びマクロ流体デバイス、その他の製造のような他の用途があり得ることは理解すべきである。当業者は理解することであろうが、そのような他の用途の背景では、本明細書での用語「ウェーハ」又は「ダイ」の使用はどれも、より一般的な用語「基板」又は「目標部分」とそれぞれ同義であると考えることができる。本明細書で参照する基板は、例えばトラック（一般にレジスト層を基板に塗布し、さらに露光されたレジストを現像するツール）、又は計測ツール、又は検査ツールで、露光前又は後に処理することができる。応用可能な場合、本明細書の開示は、そのような及び他の基板処理ツールに応用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣをつくるために一度より多く処理することができるので、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理された層をすでに含んでいる基板も意味することができる。

ここで使用するような「個々に制御可能な要素のアレイ」という用語は、所望のパターンを基板の目標部分に作ることができるように入射放射ビームにパターン形成された断面を与えるために使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広く解釈されるべきである。「光弁」及び「空間光変調器」（ＳＬＭ）という用語は、また、この背景で使用することができる。そのようなパターン形成デバイスの例は、以下で述べる。

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・アドレス指定可能な表面を備えることができる。そのような装置の基本原理は、例えば反射表面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射するがアドレス指定されない領域は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して、フィルタで回折光をフィルタ除去することができ、非回折光は基板に到達するようになる。このやり方で、マトリックス・アドレス指定可能表面のアドレス指定パターンに従って、ビームはパターン形成されるようになる。理解されることであろうが、代わりに、反射ビームから非回折光をフィルタ除去して、回折光だけが基板に到達するようにすることができる。また、回折光超小形電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスのアレイを対応するやり方で使用することもできる。各回折光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ように互いに相対的に変形可能な複数の反射リボンを含むことができる。

さらに他の実施例は、小さなミラーのマトリックス配列を使用するプログラム可能ミラー・アレイを含むことができ、そのミラーの各々は、適切な局部電界を加えて、又は圧電作動手段を使用して、軸のまわりに個々に傾けることができる。この場合も、ミラーはマトリックス・アドレス指定可能であり、その結果、アドレス指定されたミラーがアドレス指定されないミラーと異なる方向に入射放射ビームを反射するようになる。このようにして、マトリックス・アドレス指定可能ミラーのアドレス指定パターンに従って、反射ビームはパターン形成される。必要なマトリックス・アドレス指定は、適切な電子手段を使用して行うことができる。

上で説明した両方の状況で、個々に制御可能な要素のアレイは、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。プログラム可能ＬＣＤアレイを使用することもできる。理解すべきことであるが、例えば、特徴の事前偏倚、光学的近接補正用の特徴、位相変化技術、及び多重露光技術が使用される場合、個々に制御可能な要素のアレイに「ディスプレイ」されるパターンは、基板の層又は基板に最終的に転写されるパターンと実質的に異なることがある。同様に、基板に最終的に生成されるパターンは、個々の制御可能な要素のアレイに任意の一瞬に形成されたパターンに対応しないことがある。基板の各部分に形成される最終的なパターンが所定の期間又は所定の露光回数で作られ、その間に個々に制御可能な要素のアレイのパターン及び／又は基板の相対的な位置が変化する配列では、そのようになることがある。

この明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用を特に参照することがあるが、本明細書で説明したリソグラフィ装置には、例えば、ＤＮＡチップ、ＭＥＭＳ，ＭＯＥＭＳ，集積光システム、磁気ドメイン・メモリ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、その他の製造のような他の用途があり得ることは理解すべきである。当業者は理解することであろうが、そのような他の用途の背景では、本明細書での用語「ウェーハ」又は「ダイ」の使用はどれも、より一般的な用語「基板」又は「目標部分」とそれぞれ同義であると考えることができる。本明細書で参照する基板は、例えばトラック（一般にレジスト層を基板に塗布し、さらに露光されたレジストを現像するツール）、又は計測ツール、又は検査ツールで、露光前又は後に処理することができる。応用可能な場合、本明細書の開示は、そのような及び他の基板処理ツールに応用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣをつくるために一度より多く処理することができるので、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理された層をすでに含んでいる基板も意味することができる。

本明細書で使用した用語「放射」及び「ビーム」は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、約３６５、３５５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの波長を有する）及び極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、並びにイオン・ビーム又は電子ビームのような粒子ビームを含んだ、全ての種類の電磁放射を包含する。

投影システムは、パターンが基板上にコヒーレントに（ｃｏｈｅｒｅｎｔｌｙ）形成されるように、パターンの像を個々に制御可能な要素のアレイの上に作ることができる。若しくは、投影システムは、個々に制御可能な要素のアレイの要素がシャッタとして作用する２次放射源の像を形成することができる。この点で、投影システムは、例えば２次放射源を形成しかつスポットの像を基板上に形成するために、マイクロレンズ・アレイ（ＭＬＡとして知られている）又はフレネル・レンズ・アレイのような集束要素のアレイを含むことができる。このことは、以下で説明し、また図示する。そのような配列において、集束要素のアレイの各集束要素は、個々に制御可能な要素のアレイの中の１つの個々に制御可能な要素に関連させることができる。若しくは、投影システムは、個々に制御可能な要素のアレイの中の複数の個々に制御可能な要素からの放射が集束要素のアレイの中の１つの集束要素に向けられ、そしてそこから基板に向けられるように構成することができる。

また、照明システムは、放射ビームの方向付け、整形、又は制御を行うために、屈折型、反射型、及び屈折反射型の光学部品を含んだ様々な型の光学部品を包含することができる。そして、そのような部品は、以下で、一括して、又は単独で「レンズ」と呼ぶことがある。

リソグラフィ装置は、２個（デュアル・ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は２個以上のマスク・テーブル）を有する型であってもよい。そのような「多ステージ」機械では、追加のテーブルは並列に使用することができ、又は、１つ又は複数のテーブルが露光に使用されている間に、準備プロセスを１つまた複数の他のテーブルで行うことができる。

また、リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板の間のスペースを満たすように基板が比較的大きな屈折率を有する液体（例えば水）に浸漬される型のものであってもよい。浸漬液体は、また、リソグラフィ装置の他のスペース、例えば基板と投影システムの最初の要素の間に塗布することができる。浸漬技術は、投影システムの開口数を高めるために、当技術分野でよく知られている。

さらに、リソグラフィ装置は、流体と基板の被照射部との間の相互作用を可能にするための（例えば、化学薬品を基板に選択的に付けるための、又は基板の表面構造を選択的に変えるための）流体処理セルを備えることができる。

例示的なリソグラフィ投影ツール
図１は、例のリソグラフィ投影装置１００のブロック図を示し、リソグラフィ投影装置１００は、放射システム１０２、個々に制御可能な要素のアレイ１０４、物体テーブル１０６（例えば、基板テーブル）、及び投影システム（「レンズ」）１０８を含む。放射システム１０２は、放射源１１２から放射（例えば、ＵＶ放射）のビーム１１０を供給する。

個々に制御可能な要素１０４のアレイ（例えば、プログラム可能ミラー・アレイ）は、ビーム１１０にパターンを付ける。個々に制御可能な要素１０４のアレイの位置は、投影システム１０８に対して固定することができる。若しくは、個々に制御可能な要素１０４のアレイは、投影システム１０８に対して個々に制御可能な要素１０４のアレイを位置決めする位置決めデバイス（図示しない）に接続される。ここに示すように、個々に制御可能な要素１０４は反射型（例えば、反射型の個々に制御可能な要素のアレイを有する）である。若しくは、リソグラフィ装置は、透過型（例えば、透過型の個々に制御可能な要素のアレイを使用する）であってもよい。

物体テーブル１０６は、随意に、基板１１４（例えば、レジスト被覆シリコン・ウェーハ又はガラス基板）を保持する基板ホルダ（図示しない）を備える。物体テーブル１０６は、随意に、投影システム１０８に対して基板１１４を位置決めする位置決めデバイス１１６に接続される。

投影システム１０８（例えば、石英及び／又はＣａＦ_２レンズ・システム又はそのような材料でつくられたレンズ要素を備える反射屈折型システム、又はミラー・システム）は、ビーム・スプリッタ１１８から入って来たパターン形成ビームを基板１１４の目標部分１２０（例えば、１つ又は複数のダイ）に投影する。投影システム１０８は、個々に制御可能な要素１０４のアレイの像を基板１１４に投影することができる。若しくは、投影システム１０８は、個々に制御可能な要素１０４のアレイの要素がシャッタとして作用する２次放射源の像を投影する。以下でより詳細に述べるように、投影システム１０８は、２次放射源を形成しかつ超小形スポットを基板１１４に投影するマイクロレンズ・アレイ（ＭＬＡ）を含むことができる。

放射源１１２（例えば、周波数３倍Ｎｄ：ＹＡＧレーザ）は、放射ビーム１２２を生成し、この放射ビーム１２２は、直接か、又は例えばビーム拡大器のような条件付けデバイス１２６を通った後かのどちらかで、照明システム（照明装置）１２４に供給される。照明装置１２４は、ビーム１２２のスポット・サイズを調整するようにズームを設定する調整デバイス１２８を含むことができる。その上、照明装置１２４は、一般に、スポット生成装置１３０及び集光器１３２のような様々な他の部品を含む。例えば、スポット生成器１３０は、屈折又は回折格子、セグメント化されたミラー・アレイ、導波路、又は同様なものであることがあるが、これらに限定されない。このようにして、個々に制御可能な要素１０４のアレイに当たるビーム１１０は、所望のズーム、スポット・サイズ、一様性、及び強度分布をその断面に有する。

図１に関して留意すべきことであるが、放射源１１２は、リソグラフィ投影装置１００のハウジング内にあることがある。他の実施例では、放射源１１２は、リソグラフィ投影装置１００から遠く離れている。後者の場合、放射ビーム１２２は、随意に適切な方向付けミラーを使用して装置１００の中へ向けられる。理解されるべきことであるが、これらのシナリオの両方は、本発明の範囲内で考えられる。

ビーム１１０は、ビーム・スプリッタ１１８を使用して方向付けされた後で、個々に制御可能な要素１０４のアレイを捕らえる。個々に制御可能な要素１０４のアレイで反射されたビーム１１０は、投影システム１０８を通過し、投影システム１０８はビーム１１０を基板１１４の目標部分１２０に集束する。

位置決めデバイス１１６と、随意に、ビーム・スプリッタ１４０を介して干渉ビーム１３８を受け取るベース・プレート１３６上の干渉測定デバイス１３４とを使って、ビーム１１０の経路中に異なる目標部分１２０を位置決めするように、基板テーブル１０６を動かすことができる。使用される場合、個々に制御可能な要素１０４のアレイ用の位置決めデバイスを使用して、例えば走査中に、個々に制御可能な要素１０４のアレイの位置をビーム１１０の経路に対して修正することができる。一般に、物体テーブル１０６の移動は、長行程モジュール（粗い位置決め）及び短行程モジュール（精密位置決め）を使用して実現される。また、個々に制御可能な要素１０４のアレイを位置決めするために、同様なシステムを使用することもできる。若しくは、又は追加して、物体テーブル１０６及び／又は個々に制御可能な要素１０４のアレイが固定位置にあって必要な相対的な動きをすることできる間に、ビーム１１０が移動可能であってもよい。

他の構成では、基板テーブル１０６は固定され、基板１１４が基板テーブル１０６の上を動くことができる。この構成では、基板テーブル１０６は平らな最上面に多数の開口を備え、その開口を通してガスが供給されて基板１１４を支持することができるガス・クッションを実現している。これは、従来、空気ベアリング構成と呼ばれている。１つ又は複数のアクチュエータを使用して基板テーブル１０６の上で基板１１４が動かされる。これらのアクチュエータはビーム１１０の経路に対して基板１１４を位置決めすることができる。若しくは、開口を通るガスの通路を選択的に生じさせたり止めたりすることで、基板１１４が基板テーブル１０６の上を動かされる。

リソグラフィ装置１００は本明細書で基板上のレジストを露光するものとして説明するが、本発明はこの使用に限定されず、そして、装置１００は、レジストレス・リソグラフィで使用するためにパターン形成されたビーム１１０を投影するように使用することができる。

投影システムが、スポットのアレイの像を基板Ｗ上に形成する集束要素のアレイを含む場合、基板Ｗに形成されたパターンは、個々に制御可能な要素のアレイにただ一瞬に形成されたパターンに直接対応しないことがある。図２は、リソグラフィ投影装置１００によって基板に実現されたパターン２００を示す。塗り潰された円は、リソグラフィ投影装置１００の投影システム１０８の集束要素のアレイで基板に投影されたスポット２０２のアレイを表す。一連の露光が基板に露光されるときに、基板は投影システムに対してＹ方向に移動される。白抜きの円は、前に基板に露光されたスポット露光２０４を表す。図示のように、投影システム１０８の中の集束要素のアレイで基板に投影された各スポットは、スポット露光の列を基板に露光する。基板の完成したパターンは、各スポット２０２で露光されたスポット露光２０４の全ての列２０６の総和によって生じる。そのような配列は、一般に、「ピクセル格子像形成」と呼ばれる。

リソグラフィ投影装置１００は、少なくとも下記のモードで使用することができる。

１．ステップ・モード：個々に制御可能な要素１０４のアレイの全パターンが、一度に（すなわち、単一「フラッシュ」で）目標部分１２０に投影される。次に、異なる目標部分１２０がパターン形成されたビーム１１０で照射されるように、基板テーブル１０６がｘ方向及び／又はｙ方向に動かされる。

２．走査モード：所定の目標部分１２０が単一「フラッシュ」で露光されないことを除いて、基本的にステップ・モードと同じである。代わりに、個々に制御可能な要素１０４のアレイは速度ｖで所定の方向（いわゆる「走査方向」、例えば、ｙ方向）に動くことができるので、パターン形成されたビーム１１０は、個々に制御可能な要素１０４のアレイの上を走査するようになる。同時に、基板テーブル１０６は同期して同じ方向又は反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで動く。ここで、Ｍは投影システム１０８の拡大率である。このようにして、分解能で妥協する必要なしに、比較的大きな目標部分１２０を露光することができる。

３．パルス・モード：個々に制御可能な要素１０４のアレイは基本的に静止状態に保たれ、そして、パルス放射システム１０２を使用して基板１１４の目標部分１２０に全パターンが投影される。基板テーブル１０６は、パターン形成されたビーム１１０が基板１０６の端から端まで直線を走査するように、基本的に一定速度で動かされる。個々に制御可能な要素１０４のアレイのパターンは、放射システム１０２のパルスとパルスの間に必要に応じて更新され、そして、連続した目標部分１２０が基板１１４上の必要な位置で露光されるように、パルスはタイミングを合わせられる。結果として、パターン形成されたビーム１１０は、基板１１４を端から端まで走査して、基板１１４の細片に完全なパターンを露光することができる。プロセスは、基板１１４全体がラインごとに露光されるまで、繰り返される。

４．連続走査モード：基本的にパルス・モードと同じであるが、ただ異なるのは、実質的に一定の放射システム１０２が使用され、そして、パターン形成されたビーム１１０が基板１１４を横切って走査し露光するときに、個々に制御可能な要素１０４のアレイ上のパターンが更新されることである。

５．ピクセル格子像形成モード：基板１１４に形成されるパターンは、アレイ１０４に向けられたスポット生成器１３０で形成されたスポットが露光されることにより実現される。露光されたスポットは、実質的に同じ形である。１つの基板１１４で、スポットは実質的に格子状にプリントされる。１つの実施例では、スポット・サイズはプリントされたピクセル格子のピッチよりも大きいが、露光スポット格子よりも遥かに小さい。プリントされるスポットの強度を変えることで、パターンが実現される。露光フラッシュと露光フラッシュの間に、スポットの強度分布が変えられる。

上述の使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードを使用することもできる。

例示的なグレイ・スケール化システム及び方法
図３は、個々に制御可能な要素１０４のアレイから投影システム１０８内のマイクロレンズのアレイ３０２を通して基板１１４に投影された放射ビーム１１０のブロック図である。図４は、放射ビーム１１０、個々に制御可能な要素１０４、及びマイクロレンズ・アレイ３０２のより詳細なブロック図である。

図４の実施例では、９個の個々に制御可能な要素１０４のグループが、放射ビーム１１０の一部をマイクロレンズ・アレイ３０２の中のただ１つのレンズ４０２に投影するように配列されている。９個の個々に制御可能な要素１０４のグループの中で「オン」にされた（すなわち、放射ビームをただ１つのレンズ４０２に向けて投影する）個々に制御可能な要素１０４の数を調節することで、結果として得られる基板１１４の露光の程度を制御することができる。例えば、このグループの全ての個々に制御可能な要素１０４が「オン」にされ、図５ａに示すように完全に露光された基板の領域を生じさせるかもしれない。若しくは、９個の個々に制御可能な要素１０４全てが「オフ」にされ、図５ｂに示すように基板１１４の露光されない領域を生じさせるかもしれない。図５ｃにおいて、個々に制御可能な要素１０４の１つが「オン」にされ、結果として、部分的に露光された領域が生じている。さらに他の例では、図５ｄに示すように、９個の個々に制御可能な要素のうちの４個が「オン」にされ、部分的に露光された領域を生じさせている。図５ｄでは、図５ｃの場合よりも多くのピクセルが「オン」にされたので、その領域は図５ｃに示す例よりも多く露光されている。

他のグレイ・スケール化技術が、同時係属米国特許出願第１０／７７９，８８１号で教示されている。この出願は、その全体を参照して本明細書に組み込む。

「オン」にされるグループ内のピクセルの数を調整することによって、露光の程度の変化を得ることができ、これによって、比較的多数のグレイ・スケールが与えられる。９個の個々に制御可能な要素１０４のグループを図４及び５に示すが、任意の数の個々に制御可能な要素１０４を使用して、ただ１つのレンズ４０２に投影するグループを形成することができる。実施例では、個々に制御可能な要素１０４は、２×２、３×３、４×４、その他のように正方形にグループ化される。しかし、本発明は、正方形のグループ化に限定されない。実施例では、図５ａから５ｄに示すように、ピクセルの対称パターンが「オン」にされる。これは、光学的な歪みを減少させるのに役立つ。しかし、本発明は、対称的にピクセルをオンにすることに限定されない。

本発明は、動的ミラー・デバイスで形成された個々に制御可能な要素１０４と結合して実施することができる。所定のピクセルの「オン」状態と「オフ」状態の間に生じる高コントラストは、この型の用途に特に適していることが分かった。さらに、動的ミラー・デバイスは高ピクセル密度を有するので、この用途に特に適している。動的ミラー・デバイスは、大量生産に適した比較的安価な標準部品である。したがって、比較的標準的な部品を用いて大きなグレイ・スケールの範囲を比較的容易に得ることができる。

減少した数のピクセルがレンズを通して投影されるとき、開口数ＮＡが減少し、スポット・サイズの増加につながることがあることが明らかになった。さらに、個々のレンズ４０２の非対称照明が、集束問題を引き起こすことがある。これらの特徴は、様々な方法で対応することができる。

例えば、また制限することなしに、最少限の数のピクセルがオンにされたときの所定レベルよりも開口数が大きくなるように、各スポットを基板に生成するシステムを構成して、スポットのサイズが随意に制御される。

若しくは、又は追加して、個々に制御可能な要素１０４のどれを使用して放射ビームＢを単一レンズ４０２の方向に向けるかを制御する制御装置が設けられる。したがって、構造部品例えば投影システムなどの配列によって、又は個々に制御可能な要素のどれを使用して放射ビーム１１０を単一レンズ４０２の方向に向けるかを制御することによって、開口数を制御することができる。例えば、使用される単一レンズの全面積を最大限にすることで、開口数は増加し、したがってスポット・サイズが減少する。

適切な動作を保証する方法及びシステムは、制限することなく、次のことを含む。
１）投影システムのＮＡを最小限以上に増加させる。すなわち、ピクセルのグループのうちのただ１つが「オン」にされた状態で装置が動作することを保証する。
２）分解能を最適化するように「オン」にされるピクセルの組合せを選ぶ。グループの外側近くのピクセルを使用することで分解能が向上することが分かった。というのは、これによって、使用されるレンズ４０２の全面積が最大になり、したがってスポット・サイズが減少するからである。特に、「オン」にされるピクセルとピクセルの間の距離は、最大にすべきである。例えば、図５ｄで、グループの縁の中間のピクセルではなくて、角のピクセルが「オン」にされている。これで、レンズ使用面積が最大になる。
３）個々に制御可能な要素１０４のアレイとマイクロレンズ・アレイ３０２の間に散光器を配置して、照明される領域の大きさを増加させることができる。この場合も、これによって、使用されるレンズ４０２の全面積が増加し、したがってスポット・サイズが減少する。若しくは、石英棒又はハエの目レンズ（Ｆｌｉｅｓ ｅｙｅｓ ｌｅｎｓ）が使用されるかもしれない。さらに他の選択肢は、図６に示されるように追加のマイクロレンズ・アレイ６０２を取り入れることであろう。
４）また、コントラストの向上が分解能の減少を補償するので、動的ミラー・デバイスの使用はこの問題を軽減するのにも役立つ。一般に、グレイ・スケールを生成することができるデバイスは、グレイ・スケールを生成することができないデバイスよりもコントラストが小さい。動的ミラー・デバイスのコントラストの向上で、分解能必要条件が緩和される。
５）単一スポットの露光中にピクセルを「オン」及び「オフ」にすることができる。例えば、図５ｅに示すように２個のピクセルを「オン」にするのと同等なグレイ・スケールが必要な場合、図５ｆに示すように、それぞれ時間の５０％の間、角のピクセルを「オン」にすることによって、これは達成されるだろう。これによって、使用されるレンズの面積は最大になり、したがって、スポット・サイズは減少する。この効果は、また、より大きなグレイ・スケールの範囲をつくるためにも使用することができる。

投影システム１０８の一部を形成するものとして、ここではマイクロレンズ・アレイ３０２について説明したが、別個のユニットであっても同様に申し分ない。

結論
本発明の様々な実施例について上で説明したが、それらは実施例としてだけ示されたもので、制限するものでないことを理解すべきである。当業者には明らかになることであろうが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、形及び細部に様々な変化を加えることができる。したがって、本発明の広さ及び範囲は、上述の例示の実施例のどれによっても制限されるべきでなく、次の特許請求の範囲及びその同等物に従ってのみ定義されるべきである。

本発明の特定の実施例を上で説明したが、本発明は説明されたのと違ったやり方で実施できることは理解されるであろう。例えば、本発明、又は本発明の部分は、上で開示されたような方法を記述する機械可読命令の１つ又は複数のシーケンスを含んだコンピュータ・プログラム、又は格納されたそのようなコンピュータ・プログラムを有するデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形を取ることができる。

理解すべきことであるが、詳細な説明の項は特許請求の範囲を解釈するために使用するように意図されたものであるが、課題を達成するための手段及び要約の項はそうでない。課題を達成するための手段及び要約の項は、本発明の例示の実施例の全てではなく、１つ又は複数を本発明者が意図するように示すことができ、したがって、決して本発明及び添付の特許請求の範囲を制限する意図でない。

リソグラフィ装置を示すブロック図である。 基板に実現されたパターンを示す図である。 個々に制御可能な要素のアレイからマイクロレンズ・アレイを介して基板に投影された放射ビームを示すブロック図である。 個々に制御可能な要素とマイクロレンズ・アレイの間の放射ビームを示すブロック図である。 網羅的でない一連のグレイ・スケール・パターンを示す図である。 網羅的でない一連のグレイ・スケール・パターンを示す図である。 網羅的でない一連のグレイ・スケール・パターンを示す図である。 網羅的でない一連のグレイ・スケール・パターンを示す図である。 網羅的でない一連のグレイ・スケール・パターンを示す図である。 網羅的でない一連のグレイ・スケール・パターンを示す図である。 個々に制御可能な要素のアレイから複数のマイクロレンズ・アレイを介して基板に投影された放射ビームを示すブロック図である。

符号の説明

１００ リソグラフィ投影装置
１０２ 放射システム
１０４ 個々に制御可能な要素
１０６ 物体テーブル（基板テーブル）
１０８ 投影システム
１１４ 基板
１１６ 位置決めデバイス
１２０ 基板の目標部分
１１２ 放射源
１１０、１２２ 放射ビーム
１２４ 照明システム
３０２、６０２ マイクロレンズ・アレイ
４０２ マイクロレンズ・アレイ３０２の中の１つのレンズ
２０２ スポット
２０４ スポット露光

Claims (18)

1. 放射ビームを条件付けする照明システムと、
   前記放射ビームの断面を調整する個々に制御可能な要素のアレイと、
   基板を支持する基板テーブルと、
   前記調整された放射ビームを前記基板の目標部分に投影する投影システムであって、各集束要素が前記放射ビームの異なる部分を前記基板上の１つのスポットに向けて通すように平面内に配列された集束要素のアレイを含む投影システムと、を備えるリソグラフィ装置であって、
   前記個々に制御可能な要素のグループの中の任意の数の要素が、前記集束要素のアレイの中の１つの集束要素を通して前記放射ビームの一部を選択的に方向づけるように制御され、それによってグレイ・スケール化を行い、
   前記放射ビームの一部を前記１つの集束要素を通して方向づけるために使用される前記グループの中の個々に制御可能な要素の選択が、前記グループの外側近くの要素を使用し、前記グループの要素を対称的にオンにするリソグラフィ装置。
2. 前記放射ビームの経路中の個々に制御可能な要素の前記アレイと集束要素の前記アレイとの間に配列された修正要素をさらに備え、前記修正要素は、１つの個々に制御可能な要素によって選択的に方向づけされた前記放射ビームの一部が通過する集束要素の面積を増加させる、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記修正要素は、集束要素の前記アレイ中の集束要素の各々の方向に向けられた前記放射ビームの一部が通過する面積を、増加させる、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記修正要素が、全ての集束要素に共通の修正要素を備える、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記修正要素が散光器を備える、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記修正要素が、各集束要素が放射ビームの異なる部分を通すように平面内に配列された集束要素の第２のアレイを備える、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記修正要素が、石英棒及びハエの目レンズのうちの少なくとも１つを備える、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記修正要素が、前記投影システムの開口数を増加させる、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
9. 照明システムを使用して放射ビームを出力するステップと、
   個々に制御可能な要素のアレイを使用して前記放射ビームの断面を調整するステップと、
   各集束要素が前記放射ビームの異なる部分を基板上の１つのスポットに向けて通すように平面内に配列された集束要素のアレイを設けるステップであって、前記個々に制御可能な要素のグループが前記放射ビームの一部を選択的に集束要素の前記アレイの中のただ１つの集束要素に向けるステップと、
   前記調整された放射ビームを基板の目標部分に投影するステップと、を備えるリソグラフィ方法であって、
   前記放射ビームの一部を前記ただ１つの集束要素を通して方向づけるために使用される前記グループの中の個々に制御可能な要素の選択が、前記基板に対してグレイ・スケール化を行うように制御され、
   前記放射ビームの一部を前記ただ１つの集束要素を通して方向づけるために使用される前記グループの中の個々に制御可能な要素の選択が、前記グループの外側近くの要素を使用し、前記グループの要素を対称的にオンにするリソグラフィ方法。
10. 前記放射ビームが通過する前記集束要素の面積を最大にするステップをさらに備える、請求項９に記載の方法。
11. 前記基板上の１つの点の露光中に、ただ１つの制御可能な要素によって前記放射ビームの調整を変えるステップをさらに備える、請求項９または１０に記載の方法。
12. 所定の期間にわたる所定の露光量に関して、前記グループの中のいくつかの個々に制御可能な要素が、前記期間の部分の間に前記集束要素を通して前記放射ビームを方向づけるために使用され、前記いくつかの個々に制御可能な要素の数が前記期間全体の間に同じ露光量のために使用される場合における個々に制御可能な要素の数よりも多い、請求項９乃至１１のいずれかに記載の方法。
13. ただ１つの集束要素を通して前記放射ビームを方向づける前記グループの中の個々に制御可能な要素の間の距離を最大にするステップをさらに備える、請求項９乃至１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記放射ビームの経路中の個々に制御可能な要素の前記アレイと集束要素の前記アレイとの間に配列された追加の修正要素を使用して方向づけられる前記放射ビームの一部が通過する前記ただ１つの集束要素の面積を増加させるステップをさらに備える、請求項９乃至１３のいずれかに記載のリソグラフィ方法。
15. 個々に制御可能な要素のアレイで放射ビームを受け取るステップと、
    前記放射ビームの１部分を、前記個々に制御可能な要素の対応するグループから集束要素のアレイの中の対応する１つの集束要素を通して基板に向けるステップと、
    前記基板に対してグレイ・スケール化を行うように、前記個々に制御可能な要素のグループの中の任意の数の要素を選択的に制御するステップと、を備え、
    前記放射ビームの一部を前記対応する１つの集束要素を通して方向づけるために使用される前記グループの中の個々に制御可能な要素の選択が、前記グループの外側近くの要素を使用し、前記グループの要素を対称的にオンにするリソグラフィ方法。
16. （ａ）所望のスポット・サイズを実現するように前記個々に制御可能な要素のグループの中の要素、（ｂ）所望の開口数を実現するように前記個々に制御可能な要素のグループの中の要素、（ｃ）対称的にオンするように前記個々に制御可能な要素のグループの中の要素、及び（ｄ）対応する集束要素の照明された部分を最大にするように前記個々に制御可能な要素のグループの中の要素、のうちの少なくとも１つを選択的に制御するステップをさらに備える、請求項１５に記載のリソグラフィ方法。
17. 前記個々に制御可能な要素のグループは、縁に中間の要素と角の要素とを有し、
    前記グループの中の個々に制御可能な要素の選択は、オンにする要素の組合せを選ぶ際に角の要素から選択していく、請求項１乃至８のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
18. 前記個々に制御可能な要素のグループは、縁に中間の要素と角の要素とを有し、
    前記グループの中の個々に制御可能な要素の選択は、オンにする要素の組合せを選ぶ際に角の要素から選択していく、請求項９乃至１４のいずれかに記載の方法。

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