JP4880635B2 - 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、所望のパターンを基板のターゲット部分に付ける機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造において使用することができる。そうした状況では、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣ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、このパターンの像は、放射感応性材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコンウェーハ）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）の上に形成することができる。一般には、単一基板が、連続的に露光される隣接ターゲット部分のネットワークを含む。既知のリソグラフィ装置は、ターゲット部分上にパターン全体を一度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、ビームによって所与の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンしながら、この方向と平行または逆平行に基板を同時に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るいわゆるスキャナとを含む。

[0003] 放射ビームの強度はフィールドサイズによって決まり、このフィールドサイズは実質上、放射ビームが入射する物体の上に広がる度合いである。従来のリソグラフィ装置では、放射源から供給される放射ビームが非常に強いことがあるので（例えば、フィールドサイズが非常に小さいことにより）、例えば、小さなレンズのアレイを使用して放射ビームが広げられない限り、それが入射するリソグラフィ装置の一部分を損傷することもある。しかし、小さなレンズのアレイを使用することは、放射ビームを広げ、そのフィールドサイズを増大させる非常に融通性のある方法ではないことがある。他の状況では、放射ビームを最大フィールドサイズまで広げることもできる。フィールドサイズが小さい場合には、放射ビームの一部分を使用することができず、したがってその部分が無駄になる。

[0004] 例えば、本明細書またはどこか他で特定されていようとなかろうと、従来技術の１つまたは複数の問題を未然に防ぐ、または軽減するリソグラフィ装置および方法を提供することが望ましい。

[0005] 本発明の一実施形態によれば、放射ビームを供給するイルミネーションシステムと、パターニングデバイスを支持するサポート構造と、放射ビームの断面にパターンを与えるように機能するパターニングデバイスと、基板を保持する基板テーブルと、パターニングされた放射ビームを基板のターゲット部分上に投影する投影システムとを備えるリソグラフィ装置が提供され、そのイルミネーションシステムは、放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を制御するように制御可能な、個別に制御可能な素子からなる第１のアレイを含む第１空間光変調器と、放射ビームに所望の角度分布を与える第２空間光変調器とを含む。

[0006] 本発明の一実施形態によれば、リソグラフィ装置のイルミネーションシステムが提供され、このイルミネーションシステムは、放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を制御するように制御可能な、個別に制御可能な素子からなる第１のアレイを含む第１空間光変調器と、放射ビームに所望の角度分布を与える第２空間光変調器とを含む。

[0007] 本発明の一実施形態によれば、基板を提供すること、イルミネーションシステムを使用して放射ビームを供給すること、パターニングデバイスを使用して放射ビームの断面にパターンを与えること、およびパターニングされた放射ビームを基板のターゲット部分上に投影することを含むリソグラフィ方法が提供され、イルミネーションシステムを使用して放射ビームを供給することは、放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を制御するように制御可能な、個別に制御可能な素子からなる第１のアレイを含む第１空間光変調器を使用して放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を制御すること、および第２空間光変調器を使用して放射ビームに所望の角度分布を与えることを含む。

[0008] 本発明の一実施形態によれば、放射ビームの特性に影響を及ぼす方法が提供され、この方法は、放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を制御するように制御可能な、個別に制御可能な素子からなる第１のアレイを含む第１空間光変調器を使用して放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を制御すること、および第２空間光変調器を使用して放射ビームに所望の角度分布を与えることを含む。

[0009] 本発明の一実施形態によれば、放射ビームを供給するイルミネーションシステムと、パターニングデバイスを支持するサポート構造と、放射ビームの断面にパターンを与えるように機能するパターニングデバイスと、基板を保持する基板テーブルと、パターニングされた放射ビームを基板のターゲット部分上に投影する投影システムとを備えるリソグラフィ装置が提供され、そのイルミネーションシステムは、放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を制御するように配置された第１空間光変調器と、第１空間光変調器を、放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を制御するために配置される別の空間光変調器と取り替える交換機構と、放射ビームに所望の角度分布を与える第２空間光変調器とを含む。

[0010] 本発明の一実施形態によれば、リソグラフィ装置のイルミネーションシステムが提供され、このイルミネーションシステムは、放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を決定する第１空間光変調器と、第１空間光変調器を、放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を決定するために配置される別の空間光変調器と取り替える交換機構と、放射ビームに所望の角度分布を与える第２空間光変調器とを含む。

[0011] 本発明の一実施形態によれば、基板を提供すること、イルミネーションシステムを使用して放射ビームを供給すること、パターニングデバイスを使用して放射ビームの断面にパターンを与えること、およびパターニングされた放射ビームを基板のターゲット部分上に投影することを含むリソグラフィ方法が提供され、イルミネーションシステムを使用して放射ビームを供給することは、放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を制御するように配置された第１空間光変調器を、放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を制御するために配置される別の空間光変調器と交換することによって放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を変えること、および第２空間光変調器を使用して放射ビームに所望の角度分布を与えることを含む。

[0012] 本発明の一実施形態によれば、放射ビームの特性に影響を及ぼす方法が提供され、この方法は、放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を制御するように配置された第１空間光変調器を、放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を制御するために配置される別の空間光変調器と交換することによって放射ビームのフィールドサイズ、放射ビームのフィールド位置、または放射ビームの均一性を変えること、および第２空間光変調器を使用して放射ビームに所望の角度分布を与えることを含む。

[0013] 次に、本発明の実施形態を例示的にのみ、添付の概略図を参照して説明する。図では、一致する符号は一致する部分を示す。

[0018] 本明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用を特に指すことがあるが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には、集積光学システム、磁気ドメインメモリの案内パターンおよび検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造といった他の応用例もありうることを理解されたい。そのような他の応用例との関連で、本明細書では、「ウェーハ」または「ダイ」という用語のどの使用でも、それぞれより一般的な用語の「基板」または「ターゲット部分」と同じ意味とみなしてよいことを当業者は理解されよう。本明細書で参照する基板は、露光の前後に、例えばトラック（一般にはレジスト層を基板に付け、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で処理することができる。適用可能な場合には、本明細書の開示は、そ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を作製するために複数回処理することができ、その結果、本明細書に使用される基板という用語はまた、複数の処理層をすでに含む基板を指すようになることもある。

[0019] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば波長が３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍ）および極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば波長が５〜２０ｎｍの範囲）、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、すべての種類の電磁放射を包含する。

[0020] 本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを与えて、基板のターゲット部分にパターンを生成するためなどに使用することができるデバイスを指すと広く解釈されるべきである。放射ビームに与えられるパターンは、基板のターゲット部分において所望のパターンと厳密には対応しないことがあることに注意されたい。一般には、放射ビームに与えられるパターンは、ターゲット部分に生成される集積回路などのデバイス内の特定の機能層に対応する。

[0021] パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。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パネルが含まれる。マスクはリソグラフィでは周知であり、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)位相シフトなどのマスク型、ならびに様々なハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、入射する放射ビームを異なる方向に反射するようにそれぞれのミラーを個別に傾けることができ、このようにして反射ビームがパターニングされる。

[0022] サポート構造は、パターニングデバイスを保持する。これは、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、また例えばパターニングデバイスが真空環境中に保持されているかどうかなどの他の条件に応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。その支持には、機械的クランプ、真空、または他のクランプ技術、例えば真空条件下での静電クランプを用いることができる。サポート構造は、例えばフレームまたはテーブルでよく、これは必要に応じて固定または移動可能としてよく、例えば投影システムに対してパターニングデバイスが必ず所望の位置にあるようにすることができる。本明細書では、「レチクル」または「マスク」という用語のどの使用でも、より一般的な用語の「パターニングデバイス」と同じ意味とみなしてよい。

[0023] 本明細書で使用される「投影システム」という用語は、例えば使用される露光放射に対して適切な、あるいは浸漬液の使用や真空の使用など他の要素に対して適切な屈折光学システム、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種類の投影システムを包含すると広く解釈されるべきである。本明細書では、「投影レンズ」という用語のどの使用でも、より一般的な用語の「投影システム」と同じ意味とみなしてよい。

[0024] イルミネーションシステムはまた、放射ビームを誘導し、形成し、または制御するための屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、および反射屈折光学コンポーネントを含む様々な種類の光学コンポーネントを包含することもあり、このようなコンポーネントはまた、総称して、あるいは個々に「レンズ」と以下で呼ばれることもある。

[0025] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のサポート構造）を有する種類とすることができる。このような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルを並行して使用することができ、あるいは準備ステップが１つまたは複数のテーブルで実施される一方で、別の１つまたは複数のテーブルが露光用に使用される。

[0026] リソグラフィ装置はまた、相対的に高い屈折率を有する液体、例えば水に基板が浸漬される種類として、投影システムの最後の素子と基板の間のスペースを充填することもできる。液浸液はまた、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第１素子との間に与えることもできる。投影システムの開口数を増大させるための液浸技術は、当業者には周知である。

[0027] 図１は、本発明の特定の実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、放射（例えばＵＶ放射またはＤＵＶ放射）ビームＰＢを調整するイルミネーションシステム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持し、パターニングデバイスを品目ＰＬに対して正確に位置決めするように第１の位置決めデバイスＰＭに接続されたサポート構造（例えばサポート構造）ＭＴと、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、品目ＰＬに対して基板を正確に位置決めするように構成された第２の位置決めデバイスＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＰＢに与えられたパターンの像を基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）の上に形成するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズ）ＰＬとを含む。

[0028] ここで示したように、この装置は透過形である（例えば透過形マスクを使用する）。別法として、装置は反射型でもよい（例えば上述した種類のプログラマブルミラーアレイを使用する）。

[0029] イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。この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ときには、別々の構成要素であることがある。このような場合では、放射源がリソグラフィ装置の一部を形成するとはみなされず、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を用いて、放射源ＳＯからイルミネータＩＬまで通される。他の場合では、放射源は、例えばそれが水銀ランプのときには、装置と一体化した部分とすることができる。放射源ＳＯとイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼ばれることがある。ビームデリバリシステムＢＤは、イルミネータＩＬの一部を形成することがある。

[0030] イルミネータＩＬは、ビームの角度強度分布を調整するように構成されたアジャスタＡＭを含むことがある。一般には、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも外側および／または内側径方向範囲（一般にはそれぞれσ-outerおよびσ-innnerと呼ばれる）を調整することができる。加えて、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など他の様々な構成要素を含む。イルミネータは、放射ＰＢの調整されたビームを供給し、その断面は所望の均一性および強度分布になっている。

[0031] 放射ビームＰＢは、サポート構造ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射する。パターニングデバイスＭＡを横断すると、ビームＰＢは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束するレンズＰＬを通過する。第２の位置決めデバイスＰＷ、および位置決めセンサＩＦ（例えば干渉計デバイス）を用いて、例えば異なるターゲット部分ＣをビームＰＢの経路内に位置決めするために、基板テーブルＷＴを正確に移動することができる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭ、および別の位置決めセンサ（図１には明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリからの機械的な取出しの後、またはスキャン中に、パターニングデバイスＭＡをビームＰＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般には、物体テーブルＭＴおよびＷＴの移動は、位置決めデバイスＰＭおよびＰＷの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）ならびにショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現される。しかし、ステッパの場合には（スキャナとは対照的に）、サポート構造ＭＴはショートストロークアクチュエータだけに接続または固定することができる。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、および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。

[0032] 図示の装置は、以下の好ましいモードで使用することができる。

[0033] １．ステップモードでは、サポート構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴは実質的に静止させておきながら、ビームＰＢに与えられたパターン全体をターゲット部分Ｃに一度に投影する（すなわち単一静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向に移動させる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一静止露光において結像されるターゲット部分Ｃのサイズを限定する。

[0034] ２．スキャンモードでは、サポート構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴを同時にスキャンしながら、ビームＰＢに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（すなわち単一動的露光）。サポート構造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（縮小）拡大特性および像反転特性によって決まる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが単一動的露光でのターゲット部分の幅（非スキャン方向）を限定するのに対して、スキャン移動の距離がターゲット部分の高さ（スキャン方向）を決定する。

[0035] ３．別のモードでは、サポート構造ＭＴは、プログラマブルパターニングデバイスを保持しながら実質的に静止させておき、基板テーブルＷＴを移動またはスキャンしながら、ビームＰＢに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス放射源が使用され、プログラマブルパターニングデバイスが、基板テーブルＷＴの各移動の後、またはスキャン中の連続した放射パルスの間で必要に応じて更新される。この動作モードは、上述した種類のプログラマブルミラーアレイなど、プログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。

[0032] 上記のモードの組合せおよび／または変形の使用、あるいは全く異なるモードの使用もまた利用することができる。

[0037] 図２ａは、図１のビームデリバリシステムＢＤ、およびイルミネータＩＬの一部をより詳細に概略的に示す。発散も収束もしていない放射ビームＲＢ（例えばレーザ源から放出される放射ビーム）が、個別に制御可能な複数の素子を含む第１空間光変調器１に入射する。第１空間光変調器１は放射ビームＲＢを発散させる（言い換えると放射ビームが広げられる）。次に、第１レンズ２が、放射ビームＲＢを第２空間光変調器３に向けて誘導する。第２空間光変調器３は、放射ビームＲＢに所望の角度分布を与えるように配置される。例えば放射ビームの角度分布は、瞳面にディスク形状が得られるように、あるいは瞳面にダイポール形状が得られるように変えることができる。次に、放射ビームＲＢは第２レンズ４を通過し、放射ビームを均質化するインテグレータＩＮに至る。

[0038] 第１空間光変調器１は、放射ビームのフィールドサイズを画定するように配置される。つまり、第１空間光変調器１は、入射する物体（例えばインテグレータＩＮ）の上に放射ビームＲＢが広がる度合いを画定するように配置される。第２空間光変調器３は、放射ビームＲＢに所望の角度分布を与えるように配置される。第１空間光変調器１および第２空間光変調器３両方の動作を図２ｂに関してより詳細に説明する。

[0039] 図２ｂは、第１空間光変調器１および第２空間光変調器３によって放射ビームＲＢの一部分がどのように影響を受けるかを示す。放射ビームＲＢの（発散も収束もしていない）部分が第１空間光変調器１の一部分に向けて誘導されることが分かる。第１空間光変調器１は、放射ビームＲＢの一部に発散を生じさせる。発散の程度は、図２ｂの角度「α」によって表される。次に、放射ビームＲＢの一部は、第１レンズ２の一部分によって第２空間光変調器３の一部分に向けて誘導される。第２空間光変調器３は、放射ビームＲＢの各部分を特定の方向に誘導することによって、放射ビームＲＢ中に所望の角度強度分布を生じさせる。次に、放射ビームＲＢの誘導された部分は、レンズ４によって例えばインテグレータＩＮに向けて誘導される。例えばインテグレータＩＮに放射ビームＲＢの一部が入射する角度は、図の角度「β」によって位置が示される。角度βは、第２空間光変調器３の部分の特性によって決まる（例えばその位置、方向、あるいは放射ビームＲＢの一部が入射する材料の性質）。フィールドサイズＦＳ（つまり、放射ビームＲＢ、または放射ビームＲＢの一部が、それが入射する表面に、例えばインテグレータＩＮの上に広がる範囲）は、第１空間光変調器１によって放射ビームＲＢ内に生じた角度発散αに比例する。

[0040] フィールドサイズＦＳは、第１空間光変調器１によって生じた放射ビームの角度発散αを変えることによって制御することができる。これは、第１空間光変調器１を構成する個々の素子からなるアレイの各素子の方向および／または位置を適切に制御することによって実現することができる。所望の応用例に応じて、個別に制御可能な素子からなる第１のアレイには、適切などんな素子も使用することができる。例えば、この素子は屈折性（例えばレンズ）、反射性（例えばミラー）、または回折性（例えばある種の移動可能な回折格子）とすることができる。（図１に示すように）放射源ＳＯから供給される放射ビームＲＢにある程度の発散を与えることによってフィールドサイズが増大され、このことは放射ビームが、それが入射するリソグラフィ装置の素子（例えばインテグレータＩＮ）を損傷するほど強くない可能性があることを意味する。さらに、放射ビームを発散させる際に、ある程度の均一性（すなわち言い換えれば一様性）を放射ビーム中に生じさせることができ、それによってインテグレータＩＮの必要性をなくすることができる。他の応用例では、第１空間光変調器１を構成する個別素子からなるアレイの各素子の方向および／または位置を変更して、放射ビームのフィールドサイズを縮小することができる（例えば、放射ビームＲＢを収束させることによって）。このようにして放射ビームＲＢの強度を増大させることもできる。一実施形態では、第１空間光変調器は、放射ビームのフィールドサイズ、および／または放射ビームのフィールド位置、および／または放射ビームの均一性を制御するように配置される。

[0041] 第２空間光変調器３によって放射ビームＲＢ中に生じた角度強度分布は固定することができる。例えば、第２空間光変調器３として回折光学素子（あるいは屈折またはホログラフィック光学素子）を使用して、例えば放射ビームＲＢの瞳面内にダイポール形状が確実に生じるようにすることができる。しかし、個別に制御可能な素子からなるアレイを含む第２空間光変調器３を設けることによって、放射ビームＲＢの角度強度分布の制御がより自在になる。例えば、放射ビームＲＢの角度強度分布は、個別に制御可能な素子からなるアレイ内の素子の方向および／または位置を変更することによって容易に変えることができる。この素子は屈折性（例えばレンズ）、反射性（例えばミラー）、または回折性（例えばある種の移動可能な回折格子）とすることができる。

[0042] 放射ビームのフィールドサイズを画定する第１空間光変調器１は、１次または２次空間次元で（例えば、図２ａおよび図２ｂに示された方向ＸおよびＹで）フィールドサイズを画定することができる。放射ビームＲＢのフィールドサイズを１次元または２次元で制御することは、第１空間光変調器１を構成する個別に制御可能な素子からなるアレイ内の素子の位置および／または方向の適切な制御によって実現することができる。

[0043] 放射ビームのフィールドサイズは、リソグラフィ装置内の適切な任意の位置で、例えば基板またはパターニングデバイスの高さで制御できることが理解されよう。前述のように、特定の箇所でのフィールドサイズは、第１空間光変調器１を規定する個別に制御可能な素子からなるアレイ内の素子の位置および／または方向を変えることによって変更することができる。

[0044] フィールドサイズを制御するだけでなく、第１空間光変調器１を規定する個別に制御可能な素子からなるアレイ内の素子の位置および／または方向を制御して、放射ビームＲＢのどの部分が第２空間光変調器３の特定の部分に入射するかに影響を及ぼすことができる。これは、第２空間光変調器３を使用して放射ビームＲＢ中に所望の角度強度分布を生じさせる場合に有用なことがある。これらの利点および他の利点を図３〜８に関して説明する。

[0045] 図３は、第１空間光変調器１が放射ビームＲＢの構成部分を混合（すなわち言い換えれば均質化）するように第１空間光変調器１の素子を構成できることを示す。例えば、放射ビームＲＢの構成部分はまず、放射ビームＲＢの構成部分を混合するために収束させることができる。このような混合が行われる場合には、混合するための、したがって放射ビームＲＢの均一性を制御するためのインテグレータを使用する必要がない場合がある。

[0046] ある状況では、第２空間光変調器に入射する放射の角度分布が、第２空間光変調器によって放射ビームの特定の部分に生じさせた角度と比べて確実に小さくなるようにすることが望ましいことがある。図４は、これをどのように実現できるかを示す。第１空間光変調器１は、第１空間光変調器１の特定の素子１ａが放射ビームの一部分を第２空間光変調器３の特定の部分３ａ上に誘導し集束させるように構成される。第２空間光変調器３に入射する放射の角度分布が、第２空間光変調器３によって放射ビームの特定の部分に生じさせた角度と比べて小さいことが分かる。

[0047] 図５は、第２空間光変調器３を構成する部分３ａすべてを使用する必要がないことを示す。そうしないで、第１空間光変調器１の一部分１ａによって放射を第２空間光変調器３の１つまたは選択された数の部分３ａ上に誘導することができる。第２空間光変調器３の別々の部分３ａは、放射ビームに別々の角度強度分布を生じさせるように構成することができるが、これらの角度強度分布のうちの１つだけまたは複数が望ましいことであろう。放射ビーム中に望ましい角度強度分布を生じさせる、第２空間光変調器３の１つまたは複数の部分３ａの領域（例えば、第２空間光変調器３が回折性である場合にはスリット）は、第１空間光変調器１の一部分１ａによってその上に誘導される放射を受け取るのに十分なだけ大きくなければならない。

[0048] 例えば、ある特定のフィールドサイズを生じさせるために、第１空間光変調器１のある特定の数の素子だけが必要である場合には、他のミラーに入射する光が無駄になりうる。しかし、本発明の一実施形態では第１空間光変調器１の素子が個別に制御可能であるので、フィールドサイズを決定するのに必要ではない素子は、放射ビームＲＢの一部分を、例えばそれを別の方向に反射する代わりに、第２空間光変調器３に向けて再誘導することができる。そうしなければ別の方向に反射されていたはずの放射ビームＲＢの一部分が無駄にならずに、ここでは放射ビームＲＢのフィールド強度に寄与することができる。

[0049] 図６は、第１空間光変調器１の一部分１ａが、放射ビームＲＢを収束させることによってそのフィールドサイズを縮小するように構成できることを示す。放射ビームの別々の部分をわずかに異なる方向に誘導することができる。例えば、放射ビームの別々の部分をわずかに異なる方向に誘導して、放射ビームＲＢの特定の部分が確実に第２空間光３変調器に同じ角度で入射するように、あるいは第２空間光変調器３の１つまたは複数の部分３ａ上の異なる部分に入射するようにできる。このような誘導を用いて、第２空間光変調器によって角度強度分布が制御される放射ビームＲＢの一部分の最終フィールド位置を制御することができる。図６で、第１空間光変調器１の１つの部分１ｃは、放射ビームの２つの構成部分ＲＢ１、ＲＢ２が同じ角度で第２空間光変調器３に確実に入射するように構成されていることが分かる。これは、これらの構成部分ＲＢ１、ＲＢ２のフィールド位置が同じになることを意味する。図５に関して述べたように、所望のフィールドサイズを構成するのに必要ではない放射ビームＲＢの部分を第２空間光変調器３に向けて再誘導して、フィールド強度を増大させることができる。戻って図６を参照すると、これらの再誘導された部分は、第２空間光変調器３へのそれらの入射角度が同じになるように誘導でき、フィールド内のそれらの位置には影響を及ぼさないことがここで理解されよう。

[0050] 第１空間光変調器は、個別に制御可能な素子からなるアレイを含む。これらの素子の間に、必要に応じて放射ビームを反射、屈折、または回折することがないスペースがありうる。図７は、この問題をどのように克服できるかを示す。例えば、屈折光学素子１０を第１空間光変調器１の前に配置して、放射ビームＲＢの各部分が第１空間光変調器１の個別に制御可能な素子１ａだけに入射し、素子１ａの間のスペースには入射しないことを確実にすることができる。屈折光学素子１０は、第１空間光変調器１の個別に制御可能な素子１ａに対して適所に固定することができ、あるいはこれらの素子１ａと正しい位置関係になるように移動可能とすることができる。反対に、第１空間光変調器１を屈折光学素子１０に対して適所に固定し、あるいは屈折光学素子１０と正しい位置関係になるように移動可能とすることもできる。

[0051] 図８は、放射ビームＲＢの均一性と、第１空間光変調器１に対するその位置とを監視する方法を示す。放射ビームＲＢの一部をＣＣＤカメラ３０に反射するように部分反射ミラー２０が使用される。カメラ３０を使用して放射ビームＲＢの位置を監視することができ、それによって放射ビームＲＢが入射する第１空間光変調器１の部分が変化しないことを確実にする。カメラ３０はまた、放射ビームＲＢの均一性を監視するために使用することもできる。均一性が変化した場合には、上記のように、第１空間光変調器１の一部分１ａの位置および／または方向を変化させて、放射ビームが均一になるようにそれを混合（すなわち言い換えれば均質化）することができる。このように変化させることはリアルタイムで行うことができる。

[0052] 上記の実施形態で、第１空間光変調器１は、放射ビームのフィールドサイズを変化させるように制御可能な、個別に制御可能な素子からなるアレイを含むと説明してきた。図９は、本発明の別の実施形態により、制御可能な素子のアレイを使用する代わりに、交換可能ではあるが固定された複数のフィールド画定素子（すなわち第１空間光変調器）１００、１０１、１０２を使用することもできることを示す。様々な異なるフィールド画定素子を交換機構内に装着することができ、この機構はコマンドによって、放射ビームの経路中に装着されたフィールド画定素子を取り替えることができる。次いでフィールド画定素子は、連続する露光または一連の露光の間に、次の露光または一連の露光のフィールドサイズを画定するために取り替えることができる。図２〜８の空間光変調器１に関して論じたすべての機能原理は、固定されてはいるが交換可能な図９の空間光変調器１００、１０１、１０２に当てはまる。しかし、異なる機能性を実現するには、空間光変調器の構成要素の位置または方向を変える代わりに、その空間光変調器を所望の機能性がある別のものに取り替える。

[0053] 放射ビームＲＶのフィールドサイズを制御するだけでなく、またはその代わりに、放射ビームのフィールド位置を、第１空間光変調器１を構成する個別に制御可能な素子からなるアレイの適切な制御によって制御することができる。フィールド位置は、レンズの好ましい部分、またはリソグラフィ装置の他の部品（例えば第２空間光変調器３）にフィールドを配置するように制御することができる。フィールド位置は、第１空間光変調器１を規定する個別に制御可能な素子からなるアレイを使用して１次元または２次元で制御することができる。

[0054] 第１空間光変調器１および／または第２空間光変調器３による放射ビームＲＢのどんな離散化も低減または除去するために、上記の実施形態にディフューザを追加できることが理解されよう。

[0055] 図２〜９は、第１空間光変調器１および第２空間光変調器３を屈折性として概略的に示す。しかし、上述のように、第１空間光変調器１および第２空間光変調器３は屈折性、反射性、または回折性とすることもできる。

[0056] 上記の実施形態では、放射ビームＲＢは、第２空間光変調器に入射する前に第１空間光変調器に入射する。しかし、放射ビームＲＢは、第１空間光変調器に入射する前に第２空間光変調器に入射することもある。放射ビームに対する離散化効果などを低減するには、放射ビームＲＢが第２空間光変調器に入射する前に第１空間光変調器に確実に入射するようにすることが好ましいことがある。

[0057] 本発明の特定の実施形態を以上で説明してきたが、説明と別の方法でも本発明を実施できることが理解されよう。説明は本発明を限定するものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲によって定義される。

[0014]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 [0015]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置の一部分を示す図である。 [0015]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置の一部分を示す図である。 [0016]本発明の実施形態による図２ａおよび図２ｂの装置の使い方を示す図である。 [0016]本発明の実施形態による図２ａおよび図２ｂの装置の使い方を示す図である。 [0016]本発明の実施形態による図２ａおよび図２ｂの装置の使い方を示す図である。 [0016]本発明の実施形態による図２ａおよび図２ｂの装置の使い方を示す図である。 [0016]本発明の実施形態による図２ａおよび図２ｂの装置の使い方を示す図である。 [0016]本発明の実施形態による図２ａおよび図２ｂの装置の使い方を示す図である。 [0017]本発明の別の実施形態によるイルミネーションシステムを示す図である。

Claims (14)

1. 放射ビームを供給するイルミネーションシステムを備えるリソグラフィ装置であって、
   前記イルミネーションシステムが、
   個別に制御可能な素子からなる第１のアレイを含む第１空間光変調器と、
   個別に制御可能な素子からなる第２のアレイを含み、前記第２のアレイを通過した前記放射ビームに所望の角度分布を与える第２空間光変調器とを有し、
   前記リソグラフィ装置がさらに、
   前記放射ビームの断面にパターンを与えるように機能するパターニングデバイスを支持するサポート構造と、
   基板を保持する基板テーブルと、
   前記パターニングされた放射ビームを前記基板のターゲット部分上に投影する投影システムとを備え、
   前記第１空間光変調器は、
   前記第２のアレイに向けて誘導される前記放射ビームの一部が発散角度を有するように、前記第１のアレイの各素子の方向及び／又は位置を制御することによって、前記第２のアレイを通過した放射ビームが入射する物体上に広がるフィールドサイズを増大するように制御し、
   前記第２空間光変調器は、
   前記第２のアレイを通過した放射ビームの一部が入射角度を有するように前記第２のアレイの各素子の方向及び／又は位置を制御する、
   リソグラフィ装置。
2. 前記フィールドサイズは、発散角度に比例して画定される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 個別に制御可能な素子からなる前記第１のアレイの素子が、前記放射ビームのフィールドサイズ、前記放射ビームのフィールド位置、または前記放射ビームの均一性を制御するために前記放射ビームの少なくとも一部を反射、屈折、または偏向するように配置される、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記第２空間光変調器が回折光学素子、屈折光学素子、またはホログラフィック光学素子である、請求項１から３いずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
5. 個別に制御可能な素子からなる前記第２のアレイの素子が、前記放射ビームの角度分布を制御するために、前記放射ビームの少なくとも一部を反射、屈折、または偏向するように配置される、請求項１から４いずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記放射ビームがレーザから供給される、請求項１から５いずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
7. レーザである放射源をさらに備える、請求項１から６いずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
8. イルミネーションシステムを使用して放射ビームを供給するステップと、
   前記放射ビームの断面にパターンを与えるパターニングデバイスを使用するステップと、
   前記パターニングされた放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するステップとを含むリソグラフィ方法であって、
   前記イルミネーションシステムを使用して放射ビームを供給する前記ステップが、
   個別に制御可能な素子からなる第１のアレイを備える第１空間光変調器を使用して、前記放射ビームのフィールドサイズを制御するステップと、
   個別に制御可能な素子からなる第２のアレイを備える第２空間光変調器を使用して、第２アレイを通過した前記放射ビームに所望の角度分布を制御するステップとを含み、
   前記放射ビームのフィールドサイズを制御するステップでは、
   前記第２のアレイに向けて誘導される前記放射ビームの一部が発散角度を有するように、前記第１のアレイの各素子の方向及び／又は位置を制御することによって、前記第２のアレイを通過した放射ビームが入射する物体上に広がるフィールドサイズを増大するように制御し、
   前記放射ビームに所望の角度分布を制御するステップでは、
   前記第２のアレイを通過した放射ビームの一部が入射角度を有するように前記第２のアレイの各素子の方向及び／又は位置を制御する、リソグラフィ方法。
9. 前記フィールドサイズは、発散角度に比例して画定される、請求項８に記載のリソグラフィ方法。
10. 前記放射ビームのフィールドサイズ、前記放射ビームのフィールド位置、または前記放射ビームの均一性を制御するために、個別に制御可能な素子からなる前記第１のアレイの１つまたは複数の素子の位置および／または方向を変えるステップをさらに含む、請求項８または９に記載のリソグラフィ方法。
11. 前記放射ビームの角度分布を変えるように個別に制御可能な素子からなる前記第２のアレイの１つまたは複数の素子の位置および／または方向を変えるステップをさらに含む、請求項８から１０いずれか１項に記載のリソグラフィ方法。
12. 前記フィールドサイズまたはフィールド位置を１次元で制御するステップをさらに含む、請求項８から１１いずれか１項に記載のリソグラフィ方法。
13. 前記フィールドサイズまたはフィールド位置を２次元で制御するステップをさらに含む、請求項８から１１いずれか１項に記載のリソグラフィ方法。
14. 前記放射ビームがレーザから供給される、請求項８から１３いずれか１項に記載のリソグラフィ方法。