JP4672709B2 - リソグラフィ装置および方法 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、リソグラフィ装置および方法に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、基板のターゲット部分の上に所望のパターンを与える装置である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用できる。その場合に、マスクまたはレチクルと二者択一的に呼ばれるパターニングデバイスが、ＩＣの個別層に対応する回路パターンを生成するのに使用することができ、このパターンは、放射感応性材料（レジスト）層を有する基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、１つ、または複数のダイの一部を含む）の上に結像できる。

[0003] マスクの代わりに、パターニングデバイスが、個別制御可能な要素のアレイを含むパターニングアレイを備えることもできる。マスクベースシステムに比べてそのようなシステムの利点は、パターンがいっそう迅速に、低コストで変えることができるということである。

[0004] 一般に単一の基板は、引き続いて露光される網目状の隣接するターゲット部分を含むことになる。既知のリソグラフィ装置には、ターゲット部分の上に全パターンを一挙に露光することによって、各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、ビームを介して所与の方向（「スキャン」方向に）にパターンをスキャンすることによって各ターゲット部分が照射され、一方これと同期的に基板をこの方向と平行に、または逆平行にスキャンする、いわゆるスキャナとが含まれる。

[0005] リソグラフィ装置は、一般的に放射の調整されたイルミネーションビームを提供するためにイルミネータを備える。状況によっては、イルミネーションビームの断面内で空間強度分布を制御するために伝播イルミネーションビームの角度強度分布を変更することが望ましい場合がある。イルミネーションビームの角度強度分布を変更するために１つまたは複数の回折光学要素をイルミネータ内に設けることが知られている。回折光学要素は、イルミネーションビームの異なる部分を異なる角度で回折させ、したがってイルミネーションビームの瞳面として知られている面の形を変える。代替的にイルミネーションビームの角度強度分布を制御するためにイルミネーションビームの部分を選択的に方向変更するように配置されたプログラマブルミラーアレイなどの個別制御可能な要素のアレイを設けることが知られている。個別制御可能な要素のアレイが使用されるので、イルミネーションビームの角度分布は１つの角度分布から他の角度分布に容易に変えることができる。しかし、イルミネーションビームの角度強度分布を制御するために個別制御可能な要素のアレイを使用するイルミネータは、個別制御可能な要素のアレイを使用しないイルミネータより大きな占有面積を有する可能性がある。リソグラフィ装置内および周囲のスペースは貴重である場合があり、大きな占有面積を有するイルミネータは利用可能総スペースを減少させる。

[0006] 本発明の一態様によれば、リソグラフィ装置用のイルミネータが提供されており、そのイルミネータは、
放射の入射イルミネーションビームの角度強度分布を変更できる個別制御可能な反射要素のアレイを含み、
個別制御可能な反射要素のアレイは曲面支持構造上に設置されるか、または個別制御可能な反射要素のアレイは曲面反射表面として働くように配置されている。

[0007] 本発明の一態様によれば、イルミネータを使用して放射のイルミネーションビームを調整する方法が提供されており、その方法は、
放射のイルミネーションビームの角度強度分布を変えることができる個別制御可能な反射要素のアレイを放射のイルミネーションビームで照射するステップと、
アレイを曲面反射表面として働くようにさせるために個別制御可能な反射要素のアレイに入力信号を供給することによって、反射要素の位置または方位を制御するステップとを含む。

[0008] 本発明の一態様によれば、イルミネータに用いられる光学装置の欠陥を修正する方法が提供されており、そのイルミネータは、放射の入射イルミネーションビームの角度強度分布を変えることができる個別制御可能な反射要素のアレイを含み、個別制御可能な反射要素のアレイは曲面支持構造上に設置されるが、あるいは個別制御可能な反射要素のアレイは曲面反射表面として働くように配置され、その方法は、
個別制御可能な反射要素のアレイを放射のイルミネーションビームで照射するステップと、
イルミネータに使用される光学装置内の欠陥を修正するため、反射要素の位置または方位を制御するステップとを含む。

[0009] 本発明の一態様によれば、
放射の入射イルミネーションビームの角度強度分布を変えることができ個別制御可能な反射要素のアレイを含み、放射ビームを調整するように構成されるイルミネータと、さらに曲面支持構造上に設置されるか、または曲面反射表面として働くように配置されるイルミネータと、
ビームの断面内にパターンを与えるように構成されるパターニングデバイスを保持するように構成された支持構造と、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
基板のターゲット部分の上にパターン化ビームを投影するように構成された投影システムとを含むリソグラフィ装置が提供されている。

[0010] 次に、本発明の実施形態が、対応する参照符号が対応する部分を指す添付の概略図面を参照して、単に例として説明されるであろう。

[0016] 本明細書では、ＩＣ製造でのリソグラフィ装置の使用に対し特定の参照が為できるが、本明細書で説明されるイルミネーション装置およびリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスおよびディテクションパターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造など、他の応用例も有してよいことを理解されたい。そのような代替の応用例の文脈においては、本明細書で用語「ウェーハ」または「ダイ」の使用はいずれもより一般的な「基板」または「ターゲット部分」とそれぞれ同義とみなし得ることを、当業者は理解するであろう。ここで言う「基板」は、露光前にまたはその後に、例えばトラック（ｔｒａｃｋ）（一般的に基板にレジスト層を付け、露光されたレジストを現像するツール）、あるいはメトロロジーツールまたはインスペクションツール内で処理できる。適用可能である場合には、本発明の開示は、そのようなおよび他の基板処理ツールに適用できる。さらに、基板は２回以上、例えば多層ＩＣを形成するために処理されてよく、したがって本明細書で使用される用語、基板は、既に複数の処理された層を含む基板を指すこともある。

[0017] 本明細書で使用される用語「放射」および「ビーム」は、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含する。

[0018] 本明細書で使用される用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分にパターンを生成するなどのビームの断面内にパターンを与えるために使用できる任意のデバイスを指すものと広く解釈されるべきである。ビームに与えられたパターンが、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しないことがあることに留意されたい。一般に、ビームに与えられたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス中の特定の機能層に一致することになる。

[0019] パターニングデバイスは、透過型でも反射型でもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルを含む。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、およびハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどの種類のマスクならびに様々な種類のハイブリッドマスクを含む。プログラマブルミラーアレイの例では、小さなミラーのマトリックス配列を使用し、配列の中のそれぞれが入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個々に傾斜可能であり、このようにして反射されたビームがパターン化される。

[0020] 支持構造は、パターニングデバイスの方位、リソグラフィ装置の設計、および、例えばパターニングデバイスが真空環境中に保持されるか否かなどの他の条件により決まる方法でパターニングデバイスを保持する。支持構造は、機械的クランプ、真空式クランプ技法、または、例えば真空条件下での静電気クランプなど他のクランプ技法を用いることができる。支持構造は、例えば必要に応じて固定することも動かすこともでき、パターニングデバイスが、例えば投影システムに関して確実に所望の位置にくるようにすることができるフレームまたはテーブルであってよい。本明細書で用語「レチクル」または「マスク」を用いる場合はどれも、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義とみなし得る。

[0021] 本明細書で使用される用語「投影システム」は、屈折式光学システム、反射式光学システム、および反射屈折式光学システムを含み、例えば使用される露光放射に適した、または液浸液を使用するのか、真空を使用するのかなど他の要因に適した、様々な種類の投影システムも包含するものと広く解釈されるべきである。本明細書で、用語「投影レンズ」を用いる場合はどれも、より一般的な用語「投影システム」と同義とみなし得る。

[0022] イルミネーションシステムは、また放射ビームを誘導し、成形し、または制御するための屈折式、反射式、および反射屈折式光学構成要素を含む様々な種類の光学構成要素を包含し、またこのような構成要素は以下に集合的にまたは単数で「レンズ」と呼ばれることもある。

[0023] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）、または、それより多い基板テーブル（および／または２つ以上の支持構造）を有する形式でよい。このような「複数ステージ」の装置では追加のテーブル（および／または支持構造）は並行して使用されてよく、つまり、予備的なステップが１つまたは複数のテーブル（および／または支持構造）で実行され、一方、１つまたは複数の他のテーブル（および／または支持構造）が露光のために使用できる。

[0024] リソグラフィ装置は、投影システムの最終の要素と基板の間のスペースを満たすために、基板が相対的に高い屈折率を有する液体、例えば水に浸される形式のものでもよい。液浸液は、リソグラフィ装置内の他のスペース、例えばマスクと投影システムの最初の要素の間に与えられてもよい。液浸技法は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野では周知である。

[0025] 図１は、本発明の特定の実施形態によるイルミネータを組み込んでいるリソグラフィ装置を概略的に図示する。そのリソグラフィ装置は、

[0026] 放射ビームＰＢ（例えば、ＵＶ放射）を調整するために構成されたイルミネーションシステム（イルミネータ）ＩＬと、

[0027] パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを保持するために構成され、品目ＰＬに関してパターニングデバイスを正確に位置決めするために第１位置決めデバイスＰＭに接続されている支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、

[0028] 基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するために構成され、品目ＰＬに関して基板を正確に位置決めするために第２位置決めデバイスＰＷに接続されている基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、

[0029] 基板Ｗの（例えば、１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃの上にパターニングデバイスＭＡによってビームＰＢに与えられたパターンを結像するように構成された投影システム（例えば、屈折式投影レンズ）ＰＬとを含む。

[0030] 本明細書で図示したように、装置は透過型（例えば、透過マスクを使用する）である。代替的に装置は（例えば、上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する）反射型でもよい。

[0031] イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。放射源およびリソグラフィ装置は、例えば放射源がエキシマレーザである場合は、別個の要素でよい。そのような場合は、放射源が、リソグラフィ装置の部分を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを使って放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ送達される。他の場合では、例えば、放射源が水銀ランプである場合、放射源は一体型リソグラフィ装置の一部であってよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に、放射システムと呼ばれることがある。

[0032] イルミネータＩＬは、ビームの角度強度分布を調整するために構成された調整デバイスＡＭを含んでよい。一般に、イルミネータの瞳面内での強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般に、それぞれσ−ｏｕｔｅｒ、およびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）が調整できる。さらに、イルミネータＩＬは、一般にインテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの種々な他の構成要素を含む。イルミネータは、その断面内に所望の均一性と強度分布を有する調整された放射ビームＰＢを提供する。

[0033] 一実施形態によれば、イルミネータＩＬは、以下により詳細に説明することになるビームＰＢを変調するために配置されたプログラマブルミラーアレイ１をさらに備えている。図１は概略的にイルミネータＩＬを図示しており、調整デバイスＡＭ、プログラマブルミラーアレイ１（または他の適切な個別制御可能な要素のアレイ）、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯが、任意の適切な方法で位置決めされ、方向付けられてビームＰＢを提供可能であることを理解されたい。機能的な言い方では、放射源ＳＯからの放射ビームがイルミネータに入り、そこで調整され、イルミネータＩＬからビームＰＢとして出てくることが分かる。ビームＰＢは、放射源ＳＯからのビームのビーム経路を横切るビーム経路に沿ってイルミネータＩＬから出てくる場合があることを理解されたい。

[0034] ビームＰＢは、支持構造ＭＴ上に保持されているパターニングデバイスＭＡに入射する。パターニングデバイスＭＡを横断したビームＰＢは、基板Ｗのターゲット部分Ｃの上にビームを焦点合せする投影システムＰＬを通過する。第２位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス）を使って、基板テーブルＷＴが、例えばビームＰＢの経路内に別のターゲット部分Ｃを位置決めするために、正確に移動できる。同様に、第１位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示されてない）が、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後、またはスキャンの間に、ビームＰＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするために使用できる。一般に、オブジェクトテーブルＭＴおよびＷＴの移動は、位置決めデバイスＰＭおよびＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）とショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って実現されることになる。しかしステッパの場合には（スキャナとは違って）支持構造ＭＴは、ショートストロークアクチュエータだけに接続されるか、または固定されてもよい。パターニングデバイスＭＡと基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２と基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合せ可能である。

[0035] 図示した装置は以下のモードの1つまたは複数で使用できる。

[0036] １。ステップモードでは、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴは基本的に静止状態に保たれ、一方、ビームＰＢに与えられた全パターンが一挙にターゲット部分Ｃの上に投影（すなわち、単一静止露光）される。次いで、基板テーブルＷＴは、別のターゲット部分Ｃが露光可能となるようにＸおよび／またはＹ方向に位置を変えられる。ステップモードでは、露光フィールドの最大寸法が、単一静止露光で結像されるターゲット部分Ｃの寸法を制限する。

[0037] ２。スキャンモードでは、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴは、同期してスキャンされ、一方、ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃの上に投影（すなわち、単一動的露光）される。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）率およびイメージ反転特性によって決定される。スキャンモードでは、露光フィールドの最大寸法が、単一動的露光内のターゲット部分の幅（非スキャン方向の）を制限し、一方、スキャン動作の長さが、ターゲット部分の高さ（スキャン方向の）を決定する。

[0038] ３。別のモードでは、支持構造ＭＴが、プログラマブルパターニングデバイスを基本的に静止状態に保持し続け、基板テーブルＷＴが移動、またはスキャンされ、一方、ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃの上に投影される。このモードでは、一般にパルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴの各移動後、あるいはスキャンの間の連続する放射パルスの合間に、必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上述したタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に適用可能である。

[0039] 前述の使用モードについての組合せ、および／または変形形態、あるいは全く異なる使用モードが、使用されてもよい。

[0040] マスクテーブルＭＴおよびマスクＭＡの代わりにビームＰＢを変調するパターニングデバイスＰＤ（例えば個別制御可能な要素のアレイ）が設置されていてもよい。一般に、基板のターゲット部分に生成されるパターンは、集積回路またはフラットパネルディスプレイ（例えば、フラットパネルディスプレイ内のカラーフィルタ層またはフラットパネルディスプレイ内の薄膜トランジスタ層）などのターゲット部分内に生成されるデバイス中の特定の機能層に一致することになる。そのようなパターニングデバイスの例には、例えばプログラマブルミラーアレイ、レーザダイオードアレイ、発光ダイオードアレイ、回折格子光バルブ、および／またはＬＣＤアレイを含む。放射ビームの隣接部分に対して放射ビームの一部分の位相を変調することにより放射ビームにパターンを与える複数のプログラマブル要素を有する電子的にプログラマブルなパターニングデバイスを含めて、放射ビームの一部分の強度をそれぞれ変調できる複数のプログラマブル要素を含むパターニングデバイス（例えば、前の文章において言及した全てのデバイス）など、そのパターンが電子的手段（例えばコンピュータ）を使ってプログラマブルであるパターニングデバイスを本明細書では「コントラストデバイス」と呼ぶ。一実施形態では、そのようなパターニングデバイスは、少なくとも１０個のプログラマブル要素、例えば、少なくとも１００個の、少なくとも１０００個の、少なくとも１００００個の、少なくとも１０００００個の、少なくとも１００００００個の、または少なくとも１０００００００個のプログラマブル要素を含む。これらのデバイスのいくつかの実施形態が、以下にもう少し詳細に説明される。

[0041] 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ックス状にアドレス可能な表面を含んでよい。このような装置を支える基本原理は、（例えば）反射面のアドレスされた領域が入射する放射を回折放射として反射し、アドレスされない領域が入射する放射を非回折放射として反射するというものである。適切な空間フィルタを用いて、非回折放射は反射されたビームからフィルタで除かれ、回折放射だけを基板に到達させ、このようにしてビームはマトリックス状にアドレス可能な表面のアドレスパターンに従ってパターン化されるようになる。代替として、フィルタが回折放射をフィルタで除き、非回折放射を基板に到達させてもよいことは理解されよう。回折光学ＭＥＭＳデバイスのアレイも類似の方法で使用することができる。回折光学ＭＥＭＳデバイスは、入射する放射を回折放射として反射する格子を形成するために互いに対して変形させることができる複数の反射リボンからなる。プログラマブルミラーアレイのさらに別の実施形態は、それぞれが適切な局所電界を印加することによって、または圧電アクチュエータを使用することによって軸の周りに個別に傾斜させることができる微小ミラーのマトリックス配列を使用する。再び、このミラーは、アドレスされたミラーがアドレスされないミラーとは別の方向に入射する放射ビームを反射するように、マトリックス状にアドレス可能であり、このようにして、反射されたビームは、マトリックス状にアドレス可能なミラーのアドレスパターンに従ってパターン化できる。必要なマトリックスアドレスは、適切な電子的手段を用いて実行することができる。本明細書で参照したミラーアレイについてのさらに多くの情報は、例えば米国特許第５，２９６，８９１号、第５，５２３，１９３号、第７，０８８，４６８号および国際出願ＷＯ９８／３３０９６号から収集することができる。

[0042] プログラマブルＬＣＤアレイ。その構造の一例は米国特許第５，２２９，８７２号に与えられている。

[0043] リソグラフィ装置は、１つまたは複数のパターニングデバイス、例えば１つまたは複数のコントラストデバイスを含んでよい。例えば、それぞれが互いに独立して制御される個別制御可能な要素の複数のアレイを有することができる。このような配列では、個別制御可能な要素のアレイのいくつか、または全部が、1つまたは複数の共通のイルミネーションシステム（またはイルミネーションシステムの一部）、共通の支持構造および／または共通の投影システム（または投影システムの一部）を有してよい。

[0044] 前述したようにイルミネータＩＬは、イルミネーションビームの角度強度分布を変調し、または変更するように配置されたプログラマブルミラーアレイ１、あるいは個別制御可能な反射要素の任意の他の適切なアレイを備えることができる。プログラマブルミラーアレイ１は、イルミネーションビームの角度強度分布を変えるために別の方向にイルミネーションビームの一部を選択的に反射する。すなわちプログラマブルミラーアレイ１は、イルミネーションビームＩＢの瞳面の所で空間強度分布を変調するために配置されている。

[0045] イルミネータ内のプログラマブルミラーアレイ１は、図１のリソグラフィ装置に対して前述したように、基板のターゲット部分の上に投影されるべきビームにパターンを与えるパターニングデバイスとして使用されるプログラマブルミラーアレイと類似である。当技術者は、リソグラフィ装置内で使用する既知のパターニングデバイスが代わりにイルミネータ内で使用するのに好適であってよいことを理解するであろう。しかしイルミネータ内の個別制御可能な要素（例えば、ミラー）の数は一般に少ない。例えばイルミネータ内の個別制御可能な要素のアレイは、およそ６０×６０個の個別要素（例えばミラー）を含むことができる。さらに、イルミネータ内のそれぞれの個別制御可能な要素は、一般的に２つの直交する方向に傾斜できるように配置され、それに対しパターニングデバイス内の各要素は一般的に単一方向に傾斜するだけである。各要素（例えばミラー）に対する傾斜角の制御は、各要素の背後に位置する１つまたは複数の荷電プレートを制御することによって達成できる。各要素は、荷電プレートによって静電的に引き寄せられ、または押し戻される。代替的に各要素に対する傾斜角の制御が圧電要素を用いて達成されてもよい。各要素は、一般的におよそ０．８ｍｍ×０．８ｍｍから３ｍｍ×３ｍｍの間であり、中央位置から約±５°まで傾斜可能である。個別要素の傾斜に対し要求される精度は、フルスケール動作の約１／１０００（つまり、１０°のフルスケール動作に対し０．０１°）である。要素の位置が変更されるたびに整定時間は約１０ｍｓである。

[0046] イルミネーションビームの異なる断面の間をすばやく切り替え可能であることが望ましいリソグラフィ装置の１つまたは複数の実施形態に対して、個別制御可能な要素のアレイに入射するイルミネーションビームを変調できることは、望ましいことがある。その上に、またはその代わりに、こういう制御可能なアレイは、任意の所望のイルミネーション設定を行う際に比較的安価であり、融通が利くという点で有用であり得る。例えば、特定のリソグラフィ装置に対して、基板のターゲット領域上に異なるパターンを投影するために、異なるリソグラフィパターニングデバイスの間を切り替えることが必要である場合がある。それぞれのパターニングデバイスは、それ自体、異なるモード（すなわち角度強度分布）を有するイルミネーションビームを必要とすることがある。前述したように、リソグラフィ装置は、基板の露光の間に変えることができるイルミネータ内の回折光学要素を提供することによってイルミネーションビームに可変のモード（すなわち可変の角度強度分布）を与えることができる。しかし、例えばパターニングデバイスが切り替えられる場合、イルミネータマスクを変更するのに時間がかかることがある。したがって、個別制御可能な要素のアレイを制御することによってイルミネーションビームの断面をすばやく、制御可能に変更することができることは有利である。

[0047] 図２はイルミネータの一部を図示している。図示された部分は伝播するイルミネーションビームＩＢの角度強度分布を形成し、変更するために使用される。イルミネーションビームＩＢの角度強度分布は、平坦なプログラマブルミラーアレイ１００を用いて制御されている。イルミネーションビームＩＢの角度強度分布を変える前に、イルミネーションビームＩＢが確実にその断面内にわたって均一な強度プロファイルをもつようにするために、イルミネーションビームＩＢはホモジナイザを通過する。次いでイルミネーションビームＩＢは、プログラマブルミラーアレイ１００に向けて第１ミラー１０１により反射される。第１ミラー１０１とプログラマブルミラーアレイ１００の間に、イルミネーションビームＩＢの幅（つまり直径）を広げ、ビームを平行にするためにも使用される複数のレンズ１０２が配置される。プログラマブルミラーアレイ１００を最も効果的に使えるようにするために、イルミネーションビームＩＢが広げられ、プログラマブルミラーアレイ１００の全面（または、全面のほとんど）に入射するようになる。

[0048] イルミネーションビームＩＢが広げられた後、次いで角度強度分布がプログラマブルミラーアレイ１００によって制御され、イルミネーションビームＩＢの一部が異なる方向に選択的に反射される。これは、プログラマブルミラーアレイ１００内で個々のミラーを傾斜することによって達成される。したがってプログラマブルミラーアレイ１００が、イルミネーションビームＩＢの瞳面の所で空間強度分布を変える。イルミネーションビームＩＢは、所望の程度にまでビーム寸法を減少させるために用いられる、別の複数のレンズ１０３に向けて反射される。次いで、イルミネーションビームＩＢは第２ミラー１０４で反射され、これは、イルミネーションビームＩＢをさらに調整するために使用できる別のレンズ１０５または他の機器に誘導するのに用いられることがある。この図では、ミラーアレイ１００は瞳面より大きいが、これが必須ではないことは理解されよう。

[0049] プログラマブルミラーアレイ１００を最も効果的に使えるようにするために、イルミネーションビームＩＢが広げられ、これは、複数のレンズ１０２を使用する必要がある。ひとたび、イルミネーションビームＩＢの角度強度分布が制御されると、レンズ１０３により所望の程度までビーム幅（例えば直径）を減少させる必要がある。レンズ１０２、１０３は、多くのスペースを取るビーム幅を広げ、次いで減少させるために必要になる。これで分かることは、イルミネーションビームＩＢを変調するために平坦なプログラマブルミラーアレイ１００を使用するイルミネータが、イルミネーションビームＩＢを変調するために平坦なプログラマブルミラーアレイを使用しないイルミネータより広い占有面積を有する（つまり大きくなる）ということである。平坦なアレイの個別制御可能な要素を使用するイルミネータは、平坦なアレイの個別制御可能な要素を使用しないイルミネータより寸法で５００ｍｍまで大きくなることがある。もちろん、個別制御可能な反射要素の任意の適切なアレイを備えたイルミネータについても同じことが言える。一般的なリソグラフィ装置内および周囲のスペースは貴重なのでイルミネータの寸法の増加は、コストの点から見てもその分増加する可能性がある。したがってイルミネータをできる限り小さく保つことが望ましい。

[0050] 図２のプログラマブルミラーアレイ１００は平坦である。プログラマブルミラーアレイ１００は平坦なので、その表面上に入射するイルミネーションビームＩＢはコリメートされる（少なくとも実質的にコリメートされる）必要があり、このためレンズ１０２も必要になる。レンズ１０２を含むことがイルミネータの占有面積を増加させる。しかし、プログラマブルミラーアレイ、または個別制御可能な反射要素の任意の適切なアレイが、平坦である必要はない（または、少なくとも、アレイ内で要素のデフォルト方位が平坦である必要はない）。

[0051] 図３ａおよび３ｂは、本発明の一実施形態によるプログラマブルミラーアレイの側面図を図示している。図３ａは曲面プログラマブルミラーアレイ２００を図示する。プログラマブルミラーアレイ２００は、例えば基板などの曲面支持構造２０２に取り付けられたミラー要素２０１のアレイを含む。図２に関連して説明したプログラマブルミラーアレイ１００と同じ方法で、図３ａの曲面プログラマブルミラーアレイ２００は、イルミネーションビームＩＢの角度強度分布を制御することができる。言い換えると、曲面プログラマブルミラーアレイ２００のミラー要素２０１は、イルミネーションビームＩＢの瞳面の所で空間強度分布を変えるために、イルミネーションＩＢの部分を異なる方向に選択的に反射するように傾けることができる。しかし、曲面プログラマブルミラーアレイ２００が入射する拡散放射ビームをコリメートできる一種の反射レンズとして機能する点で、図３ａの曲面プログラマブルミラーアレイ２００は、図２の平坦なプログラマブルミラーアレイ１００とは異なる。曲面プログラマブルミラーアレイ２００が反射レンズとして使用可能であるという事実は、図４に関連して説明されるように、イルミネータの考えられる一利点である。入射イルミネーションビームの部分を選択的に異なる方向に反射するために、アレイ制御装置は、それらの要素が支持構造２００に沿って置かれている、その角度を変えるようにアレイ２００の要素２０１に異なる信号を供給することができる。アレイ制御装置は、コンピュータか、または任意の他の適切な装置であってよい。アレイ制御装置は、イルミネータの部分であっても、またはイルミネータに接続されてもよく、またそれによってイルミネーションシステムの一部分を形成してもよい。

[0052] ここで図３ｂを参照すると、別のプログラマブルミラーアレイ３００が図示されている。プログラマブルミラーアレイ３００は、それぞれが、支持構造３０２、例えば基板などの上に実装されている個別ミラー要素３０１のアレイを含む。しかし、図３ａの曲面プログラマブルミラーアレイ２００の曲面支持構造２０２と異なり、図３ｂのミラーアレイ３００の支持構造３０２は平坦である。曲面支持構造上に実装されているミラー要素３０１の代わりに、ミラー要素３０１は、あたかもミラー要素３０１が、まさに曲面支持構造上に実装されているかのように同じ効果を得て特定の角度で傾けられる。ミラーアレイ３００が、あたかもそれが曲面であるかのように、同じ様に放射を反射するようミラー要素３０１が傾けられ、つまり、ミラーアレイ３００が凹面フレネルミラー（またはリフレクタ）として働くように、ミラー要素３０１が傾けられる。したがって、図３ｂのミラーアレイ上に入射する所与の放射ビームは、一般に、図３ａのミラーアレイ上に入射する放射ビームと同様の調整を受ける。フレネルミラーの効果を得るのに必要な要素の角度は、実験、試行錯誤、コンピュータモデリング、手計算を用い、レイトレーシングまたは任意の他の適切な方法により計算することができる。アレイ制御装置は、ミラーアレイ３００のミラー要素３０１に合成信号を供給することができ、その合成信号は、フレネルミラーとして動作するようにアレイをデフォルトに設定する働きをするオフセット値と、設定（つまりフレネル）値により定義された位置に対してミラー要素３０１の角度を制御する働きをする第２制御信号とを含む。代替的に、ミラー要素３０１が、アレイ３００を全体としてフレネルミラーと同じ様に動作させるような方法で、ミラー要素３０１をデフォルトに位置合わせさせる信号を供給されてもよい。その信号は、それぞれのミラー要素３０１をデフォルト（つまりフレネル）角度に対して所望の角度に傾斜させるように変えることができる。代替的に、ミラー要素３０１のデフォルト（つまりフレネル）角度を決めるためのオフセット信号と、デフォルト（つまりフレネル）角度に対してミラー要素３０１の角度を制御するための他の可変制御信号の２つの信号を、ミラー要素３０１に対して印加することができる。ミラー要素に印加される信号は、ＤＣ電圧でよい。フレネルミラーとして働くようにアレイ３００を構成するのに必要な信号は、これらのＤＣ電圧に対するＤＣオフセットと見なすことができる。一般に、信号は、要素３０１をフレネルミラーとして働かせるように構成されたオフセット信号または値を考慮して、ミラー要素３０１の位置を制御するためにアレイ３００に送達される。アレイ３００に対し、例えば各要素に１つずつ、２つ以上の信号が供給されることがある。別に、アレイが、アレイ３００の１つまたは複数の要素３０１をアドレスするよう構成された１つ以上の合成信号を提供されることができる。

[0053] 一般にフレネルミラーを使用すると、フレネルレンズが同様の働きをするよう構成されている連続レンズと比較して反射された結像の品質を低下させる。結像の品質は、フレネルミラーの表面の不規則性により低下する。フレネルミラーの表面部分の間の境界が、放射を所望の方向に反射することができず、したがって反射された結像の品質が低下する。イルミネーションビームを調整するのに、ミラーアレイを使用する場合、アレイは、放射を反射できないミラーの間の領域を有することになる。これは、このアレイがフレネルミラーとして用いられる（また、したがって所望の方向に放射を反射できない領域を有する）場合は、連続の（または平坦な）アレイが、既に放射を反射できない領域を有しているので、反射された結像の品質の低下が目立たないことを意味する。

[0054] 図３ａおよび３ｂから、デフォルト位置では、それぞれのアレイ内の要素の大多数がアレイの中心に向いて傾いており、したがってアレイが反射レンズとして機能するということが分かる。制御装置からの信号がない場合に、図３ａのミラーアレイ２００は、入射する拡散イルミネーションビームをコリメート（または実質的にコリメート）することができる。図３ｂのミラーアレイ３００に関しては、ミラー要素３０１が、デフォルト（つまりフレネル）信号を供給される場合だけ、ミラーアレイ３００は入射する拡散イルミネーションビームをコリメート（または実質的にコリメート）することができる。

[0055] 図３ａは、１次元に湾曲しているような曲面ミラーアレイ２００（例えば、長く延びたＵ字型のようである）を示す。曲面ミラーアレイが２次元に湾曲していてもよく（例えば、アレイが、鉢型のようである）、その場合、ミラー２０１はアレイの中心に向けて傾けることになることは理解されよう。曲面ミラーアレイ２００に入射するイルミネーションビームＩＢが非対称であり、また／あるいはイルミネーションビームＩＢの拡散が、ただ１次元に対して補償する必要がある場合には、１次元の曲面ミラーアレイ２００の曲率だけで十分である可能性がある。この場合は、ミラーアレイ２００のミラー要素２０１は、アレイ２００の他の中心に向けて、アレイ２００の曲率を画定する円弧の特に中心（または中間点）に向けて方向付けられてよい。この中心は、アレイ２００に沿い、また横切る（例えば、長く延びたＵ字型アレイの底に沿う）仮想的な線として延在することになる。１次元の曲面ミラーアレイ２００は、イルミネーションビームＩＢが、矩形の断面で入射する場合に望ましいことがある。同様に、図３ｂのミラーアレイ３００が使用される場合、ミラーアレイ３００が１次元または２次元のフレネルミラーとして働くように、ミラー３０１を傾けることができる。ミラー３０１は、図３ａの曲面ミラーアレイ２００と同じ効果をもつように傾けることができ、つまりミラーはアレイ３００の中心に向けて傾けるか、またはアレイ３００を横切って延在する仮想的中心線に向けて傾けることができる。

[0056] 図４は、曲面ミラーアレイ２００（つまり、図３ａの曲面ミラーアレイ２００）が設置された図１のリソグラフィ装置のイルミネータＩＬの一部を図示している。曲面ミラーアレイ２００の代わりに、デフォルトでフレネルミラーとして働くように特定の角度に傾斜したミラーを有するミラーアレイ（例えば、図３ｂのミラーアレイ）が、使用できることを理解されたい。図４は均一化されたイルミネーションビームＩＢが、凸面ミラー４００に向け誘導されていることを示す。この凸面ミラー４００は、曲面ミラーアレイ２００に向けてイルミネーションビームＩＢを反射し、ビームが曲面ミラーアレイ２００に向けて伝わるときに、凸面ミラー４００の凸表面がイルミネーションビームＩＢを拡散させる。イルミネーションビームＩＢを拡散させ、ミラーアレイ２００に向け誘導させるのに任意の適切な曲面反射表面が使用可能であることを理解されたい。凸面ミラー４００の曲率および／あるいは凸面ミラー４００と曲面ミラーアレイ２００の間のスペースは、拡散イルミネーションビームＩＢが、ミラーアレイ２００の表面のほとんど、または全てに入射するように選択される。前に説明したようにミラーアレイ２００のミラー要素は、イルミネーションの角度強度分布を制御するために移動する。

[0057] 図２の平坦なミラーアレイ１００と異なり、図４の曲面ミラーアレイ２００は反射レンズとして機能し、入射するイルミネーションビームＩＢの拡散を補償することができる。言い換えれば、曲面ミラーアレイ２００から反射すると、イルミネーションビームＩＢは全体として、拡散も、集束もせず、曲面ミラーアレイ２００の光軸に実質的に平行である。しかし、曲面アレイ２００のミラー要素は、伝播するイルミネーションビームＩＢ内に所望の角度強度分布を得るために、入射イルミネーションビームの部分を異なる方向に誘導するように傾けられることがあるので、反射されたビームを全体としてコリメートさせることができないことは理解されたい。反射されたイルミネーションビームＩＢは、ミラー要素がイルミネーションビームの角度分布を変えるために傾けられない場合は、コリメートされることになる。これは、ミラー要素の角度を制御する信号がアレイに（例えば、示されていないが、アレイ制御装置によって、）送られていない時、デフォルト位置とみなし得る。ひとたび、イルミネーションビームＩＢが、曲面ミラー２００から反射されると、イルミネーションビームＩＢは、イルミネーションビームＩＢの幅を所望の程度まで減少させるために設けられている複数のレンズ４０１を通過する。レンズ４０１を通過した後、イルミネーションビームＩＢは、イルミネーションビームＩＢを所望のターゲット部分、例えば、さらなるレンズ４０３または他の機器に誘導するために使用されることがある、ミラー４０２に入射する。例えば、イルミネーションビームＩＢがレンズによって集束されるとき、伝播するビームＩＢ内の角度強度分布が、イルミネーションビームＩＢの断面内の空間強度分布に変換される（フーリエ変換理論に従って）ことは理解されよう。この図では、曲面ミラーアレイ２００は、瞳面より大きいが、これが必須ではないことは理解されよう。

[0058] 図２と４の比較から、曲面ミラーアレイ（または、フレネルミラーなどの曲面反射表面として構成されたミラーアレイ）を用いることによって、イルミネーションビームＩＢの角度分布を変えるために必要な構成要素の数が減少することが分かる。特に、図４の曲面ミラーアレイ２００が、反射レンズとして機能し、入射する拡散イルミネーションビームＩＢの拡散を補償することができるため、イルミネーションビームをコリメートし、それを所望の程度まで広げるために使用する図２の複数のレンズ１０２を設置する必要はない。曲面ミラーアレイを使用すると、これらのレンズ１０２が必要なくなるので、イルミネータの寸法を小さくすることができ、これはイルミネータ内に収めるべき構成要素が少なくなるからである。

[0059] 前に説明したように、リソグラフィ装置内および周囲のスペースは貴重であり、したがって曲面ミラーアレイを使うことによりイルミネータの寸法が小さくなり、コストの低減、ならびにスペースの節約が可能になった。さらにリソグラフィに用いられるレンズは、リソグラフィにしばしば伴う厳しい要求により、大抵の場合、高価である。例えば、しばしば極度に平滑であることが必要なレンズは、非常に低い複屈折を有し、また非常に低い熱膨張係数を有する。曲面ミラーアレイの組み込みによりこれらの高価なレンズが必要なくなると、リソグラフィ装置、またはリソグラフィ装置のイルミネータのコストが、さらに低減できる。さらにレンズは重いことがあり、したがって必要なレンズが減るほど、イルミネータおよび／またはリソグラフィ装置がより軽くなる。これにより輸送コスト等を下げることができる。レンズを通過する毎に放射ビームの強度が減少することも周知である。曲面ミラーアレイ（または、フレネルミラーとして構成されたミラーアレイ）を使用することにより、必要なレンズを減らすことができ、したがって、放射ビーム強度の減少は、従来技術のイルミネータより少なくてよい。

[0060] 図５は、図２と図４で図示したイルミネータ部分の間の比較を示している。曲面ミラーアレイ２００を組み込むイルミネータの占有面積が、平坦なミラーアレイ１００を備えるイルミネータよりかかなり小さいことが分かる。

[0061] 前に説明したようにプログラマブルミラーアレイは必須ではない。例えば、個別制御可能な反射要素の任意の適切なアレイが使用できる。アレイ要素が、曲面支持表面上に設置できる。代替的に、反射要素のアレイがフレネルミラーなどの曲面反射表面として働くように、アレイ要素が配置できる。曲面反射表面として働くように配置された曲面アレイまたはアレイは、例えば、球面または非球面である。アレイの曲率は凹または凸であり、曲率はアレイに入射するビームが拡散するか集束するかにより決まってよい。

[0062] 平坦な支持構造上に設置され、フレネルミラーの働きをするようにアレイの中心に向けて傾けられる個別制御可能な反射要素のアレイを製造する方か、より容易で、費用がかからない可能性がある。アレイ内の要素は、デフォルトで支持構造に対して傾けて配置される（つまり、要素が、修正角度でアレイ上に設置される）ように構成できる。代替的に、または追加的に、アレイ内の要素が、デフォルトで支持構造に対して平行に配置され、フレネルミラー効果が、アレイ内の別の要素が支持構造上に配置されている角度を操作することにより（例えば、アレイ制御装置により供給される信号を用いて、要素と支持構造の間に静電界を確定することによって）導入できる。

[0063] 個別制御可能な反射要素のアレイが、イルミネータ内で使用されている光学装置の欠陥を修正するために使用できる。例えば、アレイ要素の位置および方位が、イルミネータ内で使用されている１つまたは複数のレンズの欠陥を修正するように制御できる。レンズの欠陥を修正することにより、結果としてレンズが必要なくなり、イルミネータのコスト、寸法、および／または複雑さがさらに減少する。例えば、イルミネータの光学特性を最適化するために有効であり得る、アレイが非球面の反射表面として働くよう、アレイ要素の位置または方位が制御できる。

[0064] 図４に戻り、（限定しないが）一般的なビーム寸法と倍率を次に説明する。凸面ミラー４００に入射する放射ビームの直径は、通常、２０〜５０ｍｍである。凸面ミラー４００からの反射によりイルミネーションビームＩＢは拡散され、５〜１０倍に拡大されるようになり、その後、曲面ミラーアレイ２００に入射する。曲面ミラーアレイ２００から反射されるイルミネーションビームＩＢの直径は通常、約２７０ｍｍである。しかし、これらの値は、イルミネーションビームＩＢの入力パラメータと、イルミネーションビームＩＢを調整するために使用する装置により、またイルミネータによって与えられるイルミネーションビームＩＢの所望の特性（例えば直径）によっても変わることがあることは理解されたい。例えば、曲面ミラーアレイ２００から反射されるイルミネーションビームＩＢの直径は、３ｍｍピッチのミラーを有するアレイに対して約２７０ｍｍであるが、１ｍｍピッチをもつミラーに対しては、たった約７０ｍｍでよい。これらの代表値は図３ｂのミラーアレイ３００を使用するのに適用していることも理解されたい。

[0065] 前述した実施形態は、単なる例示であることは当業者には理解されよう。これらの、また全く別の実施形態に対して為される様々な修正が、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を逸脱することがないことも理解されたい。

[0011]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置の図である。 [0012]提案されたイルミネータの一部分の図である。 [0013]本発明の実施形態において使用された個別制御可能な反射要素のアレイの図である。 [0013]本発明の実施形態において使用された個別制御可能な反射要素のアレイの図である。 [0014]本発明の一実施形態によるイルミネータの部分の図である。 [0015]図２と図４のイルミネータ部分の占有面積の比較を示す図である。

Claims (15)

1. リソグラフィ装置用のイルミネータであって、
   放射の入射イルミネーションビームの角度強度分布を変更できる個別制御可能な反射要素のアレイを含み、
   前記個別制御可能な反射要素のアレイが曲面反射表面として働くように配置され、かつ前記アレイがアレイ制御装置から入力信号を受け取るように配置され、
   前記入力信号は前記アレイの前記反射要素の方位または位置を制御するように構成されており、
   前記アレイ制御装置が、オフセット入力信号を考慮に入れて計算された入力信号を供給するように配置され、前記入力オフセット信号が、他に入力信号がないときに前記アレイによって受け取られる場合、前記アレイの前記要素を前記曲面反射表面として働くよう配置させるために用意されている、
   イルミネータ。
2. 前記オフセット入力信号以外に入力信号のないとき、前記個別制御可能な反射要素のアレイが、前記放射の入射イルミネーションビームを実質的にコリメートするように配置される、請求項１に記載のイルミネータ。
3. 前記入力信号が前記オフセット入力信号と制御入力信号の重ね合わせを含み、前記個別制御可能な反射要素のアレイが、前記制御入力信号の受信に応答してデフォルト位置から移動できる、請求項１に記載のイルミネータ。
4. 前記個別制御可能な反射要素のアレイが前記曲面反射表面として働くように配置されており、前記要素がフレネルミラーとして働くように配置される、請求項１に記載のイルミネータ。
5. 前記個別制御可能な反射要素のアレイが前記曲面反射表面として働くように配置され、前記曲面反射表面が凹面である、請求項１に記載のイルミネータ。
6. イルミネータを使用して、放射のイルミネーションビームを調整する方法において、
   前記放射のイルミネーションビームの角度強度分布を変えることができる個別制御可能な反射要素のアレイを、前記放射のイルミネーションビームで照射するステップと、
   前記アレイを曲面反射表面として働くようにさせるために、前記個別制御可能な反射要素の前記アレイに入力信号を供給することによって前記反射要素の位置または方位を制御するステップと、
   を含み、
   前記入力信号がオフセット入力信号を考慮して計算され、前記オフセット入力信号は、他にどんな入力信号もないときに前記アレイによって受け取られる場合、前記個別制御可能な反射要素のアレイが前記曲面反射表面として働くデフォルト位置に、前記アレイの前記要素を移動させるように用意されている、
   方法。
7. 前記オフセット入力信号の他に入力信号のないとき、前記個別制御可能な反射要素のアレイが、前記放射のイルミネーションビームを実質的にコリメートするように配置される、請求項６に記載の方法。
8. 前記入力信号が前記オフセット入力信号と制御入力信号の重ね合わせを含み、前記個別制御可能な反射要素のアレイが、前記制御入力信号の受信に応答してデフォルト位置から移動できる、請求項６に記載の方法。
9. 前記アレイ制御装置からの前記オフセット入力信号に応答して、前記個別制御可能な反射要素のアレイの前記要素が、前記アレイがフレネルミラーとして働く構成に移動できる、請求項６に記載の方法。
10. 前記アレイ制御装置からの前記オフセット入力信号に応答して、前記個別制御可能な反射要素のアレイの前記要素が、前記アレイが凹面反射表面として働く構成に移動できる、請求項６に記載の方法。
11. 前記アレイ制御装置からの前記オフセット入力信号に応答して、前記個別制御可能な反射要素のアレイの前記要素が、前記アレイが凸面反射表面として働く構成に移動できる、請求項６に記載の方法。
12. 前記アレイ制御装置からの前記オフセット入力信号に応答して、前記個別制御可能な反射要素のアレイの前記要素が、前記アレイが球面または非球面反射表面として働く構成に移動できる、請求項６に記載の方法。
13. 前記個別制御可能な反射要素のアレイの前記要素が、平坦な反射表面を備える、請求項６に記載の方法。
14. 前記個別制御可能な反射要素のアレイの前記要素が、ミラーである、請求項６に記載の方法。
15. 前記個別制御可能な反射要素のアレイが、プログラマブルミラーアレイである、請求項６に記載の方法。

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