JP4938906B2 - 光ビーム強度のパルス間エネルギ平準化 - Google Patents

Description

本発明は、光学系に関する。より具体的には、本発明は、リソグラフィ処理に有用な光ビーム出力強度の平準化に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板または基板の一部に転写する機械である。リソグラフィ装置は例えばフラットパネルディスプレイや集積回路（ＩＣ）、微細構造を有するその他のデバイスの製造に用いられる。従来の装置では、光をパターニングデバイスに向ける。パターニングデバイスは、マスクであってもよいしレチクルでもあってもよい。またマスクレスの場合には、個別的にプログラム可能な素子のアレイまたは個別的に制御可能な素子のアレイであってもよい。パターニングデバイスを使用して、ＩＣやフラットパネルディスプレイ（または他のデバイス）の各層に対応した回路パターンを形成する。このパターンは、基板（例えばガラスプレートやウェーハなど）上に設けられた放射感応性材料（例えばレジスト）層に結像させることにより、基板の全体または一部に転写される。結像工程は、投影系による光の処理を含んでもよい。投影系は、ミラーやレンズ、ビームスプリッタなどの光学素子を含んでもよい。他の構成要素やデバイスがリソグラフィ装置に存在してもよく、これらが光学素子を備えていてもよい。

リソグラフィ装置においては極小のドーズ量制御変動が求められる場合がある。例えば、単パルス転写においては０．５％未満のドーズ量制御変動が要求される場合がある。レーザ等の光源におけるパルス間変動は最大で１０％以上にもなりうる。この問題への現状の解決策の１つは、ポッケルスセルを使用することである。ポッケルスセルは、スイッチとして使用可能な電気光学デバイスである。ポッケルスセルは、２つの偏光状態（速い軸及び遅い軸）の間の位相を変化させる。ポッケルスセルは交差する偏光子間で使用され、光ビーム強度を変調または制御する。ポッケルスセルデバイスが依拠する現象は、ポッケルス効果または線形電気光学効果と呼ばれている。しかし、ポッケルスセルを使用する手法にはさまざまな欠点がある。例えば、非常に高い電圧が要求されることや、光学系が大きな容積を占めかつ非常に複雑となること、検出用電子回路及びスイッチ用電子回路が極度に複雑であること、二光子吸収及び色中心形成により透過率が損なわれること、などがある。

一実施形態においては、平準化されていない入力強度を有する光ビームのエネルギをパルス間で平準化するシステムは、３次の非線形特性を有する光学デバイスを含む一群の光学デバイスを備える。前記一群の光学デバイスを通過する未平準化光ビームの透過特性は、光学デバイスからの出力光ビームの出力強度が平準化されるように変化する。

一実施例においては、前記一群の光学デバイスは、未平準化光ビームを受光して、該未平準化光ビームを反射及び通過させるビームスプリッタを備えてもよい。前記一群の光学デバイスは、ビームスプリッタから反射された未平準化光ビームを受光して、未平準化光ビームの第１の部分を反射しかつ未平準化光ビームの第２の部分を通過させる非線形干渉フィルタを備えてもよい。前記一群の光学デバイスは、非線形干渉フィルタからの未平準化光ビームの第１の部分を受光し、該未平準化光ビームの第１の部分を反射するミラーを備えてもよい。前記一群の光学デバイスは、ビームスプリッタを透過した未平準化光ビームを受光しかつミラーからの未平準化光ビームの第１の部分を受光し、受光したビームを、平準化された出力強度を有する出力光ビームへと結合するビームコンバイナを備えてもよい。

他の実施例においては、前記一群の光学デバイスは、ビームステアリングシステムを構成する第１のプリズム及び第２のプリズムを少なくとも備えてもよい。これらのプリズムはそれぞれ３次の非線形特性を有してもよい。入射した未平準化光ビームが第１のプリズムにより処理され、処理された光ビームは第２のプリズムに入射して第２のプリズムにより処理されてもよい。前記一群の光学デバイスは、第２のプリズムの下流に設けられ、第２のプリズムで処理された光ビームを受光して、平準化された出力強度を有する出力光ビームを通過させる開口をさらに備えてもよい。

また、リソグラフィシステムが提供される。一実施形態においては、リソグラフィシステムは、放射ビームを発する放射源と、放射ビームを処理する照明系と、処理された放射ビームにパターンを付与するパターニングデバイスと、パターンが付与された放射ビームを基板の目標部分に投影する投影系と、を備える。このシステムは、放射源の下流に配置され、３次の非線形特性を有する光学デバイスを含む一群の光学デバイスを備えるパルス間エネルギ平準化部をさらに備えてもよい。前記一群の光学デバイスを放射ビームが通過する際に放射ビームの実効的な透過特性が変化して、前記一群の光学デバイスを放射ビームが出るときには放射ビームの出力強度が平準化されている。

光ビームのエネルギをパルス間で平準化する方法もまた提供される。一実施形態においては、光ビームの透過特性を、３次の非線形特性を有する光学材料を通過させることで変化させ、該光ビームのパルス間のエネルギ変動を安定化するよう該光ビームを処理する。一実施例においては、変化された光ビーム透過特性は光ビームの入射強度レベルに応じて異なる。一実施例においては、光ビームは前記光学材料で反射された第１の部分に結合され、結合光ビームは平準化された出力強度を有する。他の実施例においては、透過特性を変化させることは、光ビームの入射強度レベルに基づく実効屈折率に基づいて該光ビームの方向を変えることを含む。この実施例においては、光ビームはさらに開口を通過してもよい。

本発明の更なる実施形態や特徴、効果は、本発明のさまざまな実施形態の構成及び作用とともに添付図面を参照して以下に詳細に説明される。

本発明の一実施形態に係るパルス間平準化システムの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係り、図１に示される非線形光学デバイス等の双安定デバイスの透過特性の一例を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るパルス間平準化システムの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係り、図１及び図３のパルス間平準化システムに示される非線形光学デバイス通過後のパルス列の平準化を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係り、図１及び図３のパルス間平準化システムを含むリソグラフィ装置の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係り、図１及び図３のパルス間平準化システムを含むリソグラフィ装置の他の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係り、光ビームのエネルギのパルス間平準化方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係り、図７に示される方法のステップ７０４の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係り、図７に示される方法のステップ７０４の一例を示すフローチャートである。

以下では特定の構成が説明されるが、これは単に例示目的であるものと理解されたい。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で他の構成を認識可能であろう。また、本発明は他にさまざまな応用が可能であることも当業者に明らかであろう。

以下で「一実施形態」、「一実施例」等の表現を用いる場合には、実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含んでもよいことを示すにすぎないものであり、当該特徴、構造または特性がすべての実施形態に含まれなければならないことを意味するのではない。またこれらの表現は同一の実施形態を必ずしも指し示すものでもない。さらに、一実施形態に関連して特定の特徴、構造、または特性が説明される場合には、明示的に説明されているか否かによらず当業者の知識により他の実施形態においても当該特徴、構造または特性が有効であるものと理解されたい。

図１は、本発明の一実施形態に係るパルス平準化システム１００の一例を示す図である。システム１００は、ビームスプリッタ１０２、非線形光学（ＮＬＯ）デバイス１０４（例えば干渉フィルタ）、ミラー１０６、ビームコンバイナ１０８を含む。ビームスプリッタ１０２はレーザ等の光源（図示せず）から光ビーム１１０を受光し、その光ビームの一部（ビーム１１１）を通過させるとともに光ビームの一部（ビーム１１２）を反射する。ＮＬＯデバイス１０４は、反射光ビーム１１２をビームスプリッタ１０２から受光する。

ＮＬＯデバイス１０４は、３次の非線形性を有する非線形材料を備える。３次の非線形性を有する材料は、第３高調波発生や、強度の屈折率依存（光カー効果としても知られる、詳細は後述）等の３次の非線形相互作用を有する。図１において、ＮＬＯデバイス１０４は、３次の非線形性を示す非線形光学材料で形成され、かつ２つの表面が部分反射コーティングで被覆されて、非線形ファブリ・ペロー干渉フィルタを構成している。これは、２つの部分反射ミラーの間に非線形光学材料を配置することによっても構成することができる。３次の非線形性を有する非線形材料をファブリ・ペロー共振器の内部に配置すると、双安定性が現れる。ビームスプリッタ１０２で反射されて受光した光ビーム１１２の強度に応じて、ＮＬＯデバイス１０４は、光ビーム１１２を異なる強度で反射及び透過する。すなわち、ＮＬＯデバイス１０４の透過特性は、光ビーム１１２の入射強度に基づいて変化する。例えば、ＮＬＯデバイス１０４が受光する反射光ビーム１１２の強度があるしきい値よりも小さければ、光ビーム１１２の大半がＮＬＯデバイス１０４で（ビーム１１３として）反射され、ＮＬＯデバイス１０４を透過するビーム（ビーム１１４）の出力強度は反射ビーム１１３よりも小さくなる。一方、ＮＬＯデバイス１０４が受光する反射光ビーム１１２の強度があるしきい値よりも大きければ、光ビーム１１２の大半がＮＬＯデバイス１０４を（ビーム１１４として）透過して、ＮＬＯデバイス１０４で反射されるビーム（ビーム１１３）の出力強度は小さくなる。ＮＬＯデバイス１０４は実質的にゲートまたはフィルタとして作用する。強いビーム（すなわち高い入射強度のビーム）であれば、ＮＬＯデバイス１０４を透過する割合が大きく反射される割合が小さい。弱いビーム（すなわち小さい入射強度のビーム）であれば、ＮＬＯデバイス１０４を透過する割合が小さく反射される割合が大きい。

ＮＬＯデバイス１０４の双安定特性の一例が図２のグラフ２００に示されている。グラフ２００においては、ＮＬＯデバイス１０４に入射する光ビームの入力強度（または入射強度）を横軸２２０に示し、ＮＬＯデバイス１０４を透過した光ビーム１１２の出力強度を縦軸２２２に示す。入力強度がしきい値より小さい場合には、低いライン２２６に示されるように出力強度は小さい。逆に、入力強度がしきい値よりも大きい場合には、高いライン２２４に示されるように出力強度は大きい。グラフ２００に示されるように、このしきい値は、入力強度が高強度から低強度へとしきい値（例えばしきい値２２７）を下回る場合と、低強度から高強度へとしきい値（例えばしきい値２２８）を上回る場合とで異なりうる。

図１に戻る。ＮＬＯデバイス１０４はビーム１１２をビーム１１４として通過させる。ビーム１１４は、上述のように、ビーム１１２の入射強度に依存する強度を有する。この実施例では、ビーム１１４は不要な過剰光である。ＮＬＯデバイス１０４はビーム１１２をビーム１１３として反射する。ビーム１１３も上述のように、ビーム１１２の入射強度に依存する強度を有する。このようにして、ＮＬＯデバイス１０４は、入射強度に基づいて透過特性が変化する光ゲートとして機能する。この光ゲートのスイッチング時間はおよそ１０^−１２秒とすることができる。ミラー１０６はビーム１１３を受け、ビームコンバイナ１０８に向けてビーム１１３をビーム１１５として反射する。ビームコンバイナ１０８はビームスプリッタ１０２からのビーム１１１も受ける。ビームコンバイナ１０８は、ビーム１１１及びビーム１１５を結合して結合ビーム１１６を形成する。システム１００のようなシステムを用いることにより、結合ビーム１１６の総強度を平準化できるという効果が得られる。非線形光学系についての更なる詳細は、「Boyd, Robert W., Nonlinear Optics, Academic Press, San Diego, California, 1992, pp. 159-164 and 262-263」及び「Awwal, A.A.S. and Arif, M., "Information Processing and Micro-Optical System: Free Space Optical Computing," in Encyclopedia of Modern Optics, Ed. Bob D. Guenther, Elsevier, Vol. 2, pp. 247-256, December 2004」を参照。これらの文献の全体を本明細書に援用する。

図３は、本発明の一実施形態に係るパルス平準化システム３００の他の例を示す図である。システム３００は、プリズム３３０及びプリズム３３２を含む。プリズム３３０及びプリズム３３２は、ビームステアリングシステムを構成し、各々が３次の非線形性を有する。上述のように、３次の光学非線形性があることによって、光カー効果としても知られる光強度の屈折率依存が生じる。各プリズムに入射する光ビームの入射強度レベルに応じて、その光ビームは、プリズム内部で実質的に屈折率が異なる。例えば、第１プリズム３３０が受光する光ビーム３３４の入射強度が小さければ、図中の上方のビーム３３６を生じさせる実効屈折率となる。逆に、第１プリズム３３０が受光する光ビーム３３４の入射強度が大きければ、図中の下方のビーム３３８を生じさせる実効屈折率となる。プリズム３３０及びプリズム３３２は、入力強度に基づく非常に効率的なビームステアリングシステムを形成する。透過強度を制限する開口（例えばハードアパーチャ３４０）をプリズム３３０及びプリズム３３２に付随して設けることにより、このシステムはパルス間変動を安定化する非常に効率的なパルス間光リミッタとなる。

図３に示される実施例では２つのプリズムのみが示されているが、本発明は２つのプリズムには限定されない。入力ビームに存在する変動の程度やその変動に要求される安定化レベル、あるいは入力強度レベルに応じてプリズムの数を変えてもよい。

光カー効果は、入力強度が小さい場合には通常小さい。しかし、入力強度が大きい場合には、屈折率がｎ＝ｎ_０＋ｎ_２Ｉで示される。ここで、ｎ_０は屈折率の線形部分であり、ｎ_２は屈折率の非線形部分であり、Ｉは入力ビーム強度である。この屈折率及び非線形光学について更なる詳細は、「Boyd, Robert W., Nonlinear Optics, Academic Press, San Diego, California, 1992, pp. 159-164 and 262-263」を参照。この文献の全体を本明細書に援用する。

システム１００及びシステム３００はそれぞれパルス間変動の平準化または安定化を実現するシステムの一例であるが、３次の非線形特性を有する非線形光学デバイスを使用する他のさまざまなシステムも本明細書の開示から予測可能である。例えば、システム１００は階段状に連続的に（カスケード状に）構成されていてもよいし、システム３００は更なる制御のために３つ以上のプリズムを含んでもよい。

図４は、本発明の一実施形態に係り、例えば図１及び図３のパルス間平準化システムに示される非線形光学デバイスを通過したパルス列の平準化の様子を示すブロック図である。図４は、光源４４４、パルス間平準化部４４６（例えばシステム１００またはシステム３００）、及び可変光減衰器（ＶＡＴ）４４８を備えるパルス間平準化システム４００を示す。なお可変光減衰器４４８は省略されてもよい。ＶＡＴ４４８は、光のドーズ量を制御するために使用される。ＶＡＴ４４８は、本システムにおけるエネルギ（または強度）を制御する。これは、照明系に有益な制御である。光源は、平準化されていないパルス列４５４を有する光ビーム４５０を発する。パルス間平準化部４４６は光ビーム４５０を受光し光ビーム４５２をＶＡＴ４４８へと通過させる。光ビーム４５２は平準化されたパルス列４５６を有する。システム４００を用いることにより、ＶＡＴ４４８による決定論的モデルに基づいて、何ら計測の必要なくかつ何らフルーエンスを低下させることなく、放射ドーズ量を設定することができる。これはつまり、要求される設定を選択するためにＶＡＴ４４８がパルスエネルギ測定値に依存する必要がないということである。個々のパルスのエネルギを知ることなくＶＡＴ４４８を構成することができるのは、既にエネルギがパルス間で平準化されているからである。

図５は、本発明の一実施形態に係り、パルス間平準化システムを含むリソグラフィシステム５００の一例を示すブロック図である。リソグラフィシステム５００は、光源５６０、ビーム搬送系５６２、照明系５６４、パターニングデバイス５６６、投影系５６８、及び基板ステージ５７０を備える。ビーム搬送系５６２は省略されてもよい。システム１００またはシステム３００等のパルス間平準化システムは、光源５６０の下流のいかなる位置に設けてもよい。どの位置でパルス間の平準化をすることが望ましいかによって決めればよい。理想的には、パルス間平準化システムは、リソグラフィシステム５００においては光源５６０のすぐ後に配置される。例えば、図５においては、位置Ａで示される光源５６０の直下である。そうすれば、リソグラフィシステム５００の残りにおけるパルス間強度変動を除去することができる。

上述の説明では本発明の実施形態を光リソグラフィに適用したが、本発明はパルス間のエネルギ平準化が望まれるいかなる光学システムに使用されてもよい。

当業者には理解されるであろうが、リソグラフィシステム５００はパルス間平準化システム１００または３００を含むシステムの一例であり、図６に示されるのは他の一例である。図６は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を示す。この装置は、照明系ＩＬ、支持構造ＭＴ、基板テーブルＷＴ、及び投影系ＰＳを備える。

照明系ＩＬは放射ビームＢ（例えば、水銀アークランプにより供されるＵＶ放射ビーム、または、ＫｒＦエキシマレーザまたはＡｒＦエキシマレーザにより生成されるＤＵＶ放射ビーム）を調整するよう構成されている。

支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴは、パターニングデバイス（例えばマスクまたは動的パターニングデバイス）ＭＡを支持するよう構成されている。パターニングデバイスＭＡは、マスクパターンＭＰを有する。支持構造ＭＴは、第１ポジショナＰＭに接続されている。第１ポジショナＰＭは、パラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするよう構成されている。

基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴは、基板（例えばレジストで被覆されたウェーハ）Ｗを支持するよう構成され、第２ポジショナＰＷに接続されている。第２ポジショナＰＷは、パラメータに従って基板を正確に位置決めするよう構成されている。

投影系（例えば屈折投影レンズ系）ＰＳは、パターニングデバイスＭＡのパターンＭＰにより放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイからなる）目標部分Ｃに投影するよう構成されている。

照明系は、放射の方向変更、形状変更、またはその他の制御のための屈折光学素子、反射光学素子、回折光学素子、またはこれらの任意の組み合わせを含むさまざまな形式の光学素子を含んでもよい。照明系は、図１及び図３を参照して説明したパルス間平準化部を含んでもよい。

支持構造は、パターニングデバイスを支持する（すなわち荷重を受ける）。支持構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、あるいはパターニングデバイスが真空環境に保持されるか否か等のその他の条件に応じた形式でパターニングデバイスを保持する。支持構造は、例えばフレームまたはテーブルであってもよく、固定されていても必要に応じて移動可能であってもよい。支持構造は、パターニングデバイスを所望の位置、例えば投影系に対する所望の位置に位置決めすることを保証してもよい。本明細書においては「レチクル」または「マスク」という用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義であるとみなされたい。

「パターニングデバイス」という用語は、例えば基板の目標部分にパターンを生成するために放射ビーム断面にパターンを与えるのに使用され得るいかなるデバイスをも含むよう広く解釈されるべきである。放射ビームに付与されるパターンは、例えばパターンＭＰが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャである場合には、基板目標部分に与えるパターンに厳密に一致していなくてもよい。一般には、放射ビームに付与されるパターンは、目標部分に形成されるデバイス（例えば集積回路）の特定の機能層に対応している。

パターニングデバイスは透過型であってもよいし反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知である。マスクには例えば、バイナリマスクやレベンソン型位相シフトマスク、減衰型位相シフトマスクがあり、さまざまなハイブリッド型のマスクもある。プログラマブルミラーアレイの例としては、微小ミラーのマトリックス配列がある。各ミラーは個別的に傾斜され、入射放射ビームを異なる方向に反射する。傾斜ミラーにより放射ビームにパターンが付与される。放射ビームはこのマトリックスミラーにより反射される。

「投影系」という用語は、使用される露光放射に対してあるいは液浸液や真空の使用等のその他の条件に対して適切な屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、またはこれらの任意の組み合わせを含むいかなる形式の投影光学系をも含むように広く解釈されるべきである。本明細書においては「投影レンズ」という用語は、より一般的な用語である「投影系」と同義であるとみなされたい。

図示されるように、リソグラフィ装置は透過型（例えば透過型マスクを使用）である。あるいは、リソグラフィ装置は反射型（例えば上述のプログラマブルミラーアレイまたは反射型マスクを使用）であってもよい。

リソグラフィ装置は２つまたはそれ以上の基板テーブル（及び／または２つまたはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプであってもよい。２つの場合はデュアルステージとも称される。この「多重ステージ」の装置においては、複数のテーブルが並列に使用されてもよい。あるいは、１つまたは複数のテーブルが露光に使用されているときに１つまたは複数のテーブルで準備工程が実行されていてもよい。

リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的高屈折率の液体（例えば水）で覆われて基板と投影系との間の空間を満たすようになっている形式であってもよい。液浸技術は投影系の開口数を大きくする技術として周知である。「液浸」という用語は、基板等の構造体が液体に浸されていることを意味するというよりも、投影系と基板との間に露光中に液体が存在することを意味するにすぎない。

図６においては、照明系ＩＬが放射源ＳＯからの放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合には、別体であってもよい。この場合、放射源ＳＯから照明系ＩＬに向かう放射ビームはビーム搬送系ＢＤを通過する。ビーム搬送系ＢＤは例えば、適切な方向変更用ミラー及び／またはビームエキスパンダを備える。一方、例えば放射源が水銀ランプである場合には、放射源はリソグラフィ装置に一体に構成されていてもよい。放射源ＳＯ及び照明系ＩＬを総称して、あるいはビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも併せて、放射系と称してもよい。

照明系ＩＬは、マスク位置での放射ビーム角強度分布を調整するアジャスタＡＤを備えてもよい。一般には、照明系ＩＬの瞳ＩＰＵでの強度分布の外径及び内径（それぞれσアウタ、σインナと呼ばれている）を少なくとも調整する。加えて、照明系ＩＬは、例えばインテグレータＩＮやコンデンサＣＯ等のその他の要素を備えてもよい。照明系は、放射ビームを調整してマスク位置でのビーム断面に所望の均一性及び所望の強度分布を与えるように使用されてもよい。

放射ビームＢはパターニングデバイス（例えばマスクＭＡまたはプログラマブルパターニングデバイス）に入射する。パターニングデバイスは支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）に保持されている。放射ビームＢは、パターニングデバイスによりパターンＭＰに従ったパターンが与えられる。放射ビームＢは、マスクＭＡを通過し、さらに投影系ＰＳを通過する。投影系ＰＳは基板Ｗの目標部分Ｃにビームを集束する。

投影系は照明系の瞳ＩＰＵに共役な瞳ＰＰＵを有する。瞳ＰＰＵは、照明系の瞳ＩＰＵでの強度分布のうちマスクパターンを通過したときにその回折の影響を受けていない放射の一部が照明系の瞳ＩＰＵでの強度分布の像を形成する位置である。

第２ポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）により基板テーブルＷＴは正確に移動され、例えば、放射ビームＢの経路に複数の目標部分Ｃを位置決めすることができる。同様に、第１ポジショナＰＭ及び（図６には明示されていない）別の位置センサは、例えばマスクライブラリからの機械的取付後または走査中にマスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めするために使用されてもよい。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、ロングストロークモジュール（粗い位置決め用）及びショートストロークモジュール（微細位置決め用）により実現されてもよい。これらは第１ポジショナＰＭの一部を構成する。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２ポジショナＰＷの一部を構成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールにより実現されてもよい。ステッパにおいては（スキャナとは逆に）マスクテーブルＭＴはショートストロークのアクチュエータに接続されていてもよいし、固定されていてもよい。マスクＭＡと基板Ｗとは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用してアライメントされる。図においては基板アライメントマークが専用の目標部分を占拠しているが、アライメントマークは目標部分の間に配置されていてもよい（これはスクライブラインアライメントマークとして知られる）。同様に、マスクＭＡに複数のダイが設けられている場合には、マスクアライメントマークがダイ間に配置されてもよい。

図示の装置は以下のモードの少なくとも１つに使用され得る。

１．ステップモードにおいては、放射ビームに付与されたパターン全体が目標部分に一回で投影される際に（すなわち一回の静的露光において）、マスクテーブルＭＴと基板テーブルＷＴとが実質的に静止状態とされる。その後基板テーブルＷＴはＸ方向及び／またはＹ方向に移動されて別の目標部分Ｃが露光される。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズが一回の静的露光に結像できる目標部分Ｃのサイズを制限する。

２．スキャンモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される際に（すなわち１回の動的露光において）マスクテーブルＭＴと基板テーブルＷＴとが同期して走査される。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影系ＰＳの倍率及び像反転特性により決定されてもよい。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズが一回の動的露光における目標部分の（非走査方向の）幅を制限する。一方、目標部分の（走査方向の）長さは走査移動距離が決定する。

３．別のモードにおいては、放射ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃに投影される際に、プログラマブルパターニングデバイスを保持するマスクテーブルＭＴは実質的に静止され、基板テーブルは移動または走査される。このモードにおいては、一般にパルス放射源が使用され、基板テーブルの移動後または走査中の連続パルス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、例えば上述のプログラマブルミラーアレイ等のプログラマブルパターニングデバイスが使用されるマスクレスリソグラフィに適用されてもよい。

上述のモードの組み合わせや変形例が使用されてもよいし、まったく異なるモードが使用されてもよい。

上述の説明ではリソグラフィ装置でのＩＣの製造を例としたが、リソグラフィ装置はそれ以外に利用されてもよい。例えば、集積光学システムや、磁気ドメインメモリの案内パターン及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等に利用されてもよい。当業者であれば、これらの代替分野における「ウェーハ」または「ダイ」という用語は、より一般的な「基板」または「目標部分」という用語と同義とみなせると理解できるであろう。基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（基板にレジスト層を形成し、露光後のレジストを現像するツール）、メトロロジツール、及び／またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能であれば、本発明はこれらのまたはその他の基板処理ツールに適用されてもよい。また、例えば多層ＩＣを形成するために、基板が複数回処理されてもよい。よって、基板という用語は、既に多層の処理層を有する基板を意味してもよい。

「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば約３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長）、及び極紫外（ＥＵＶ）放射（例えば５乃至２０ｎｍの範囲の波長）を含むあらゆる種類の電磁放射を含む。

図７は、光ビームエネルギのパルス間平準化方法７００を示すフローチャートである。方法７００はステップ７０２から開始し直ちにステップ７０４に移行する。ステップ７０４においては、光ビームのパルス間エネルギ変動を安定化させるように、３次の非線形特性を有する光学材料に光ビームを通過させることにより光ビームの透過特性が変更される。方法７００はステップ７０６で終了する。

図８及び図９は、本発明の一実施形態に係り、図７に示される方法のステップ７０４の例を示すフローチャートである。図８は、図１のシステム１００により説明したパルス間平準化部を使用する光ビームエネルギのパルス間平準化ステップ７０４の例８００を示すフローチャートである。処理８００はステップ８０２から始まる。ステップ８０２においては、光ビームが、光学材料から反射された光ビームの第１の部分と結合される。その結果、結合された光ビームは平準化された出力強度を有する。ステップ８０４において、例８００は方法７００のステップ７０６に戻る。

図９は、図３のシステム３００により説明したパルス間平準化部を使用する光ビームエネルギのパルス間平準化ステップ７０４の例９００を示すフローチャートである。処理９００はステップ９０２から始まる。ステップ９０２においては、光ビームの入力強度レベルに応じた屈折率に基づいて光ビームの方向が変更される（ステアされる）。ステップ９０４においては、光ビームが開口を通過する。ステップ９０６において、例９００は方法７００のステップ７０６に戻る。

上述のパルス間平準化システムは、リソグラフィ装置を含む光学システムにおけるパルス間変動を安定化するために使用し得る。上述の実施形態はマスクを使用するリソグラフィであるが、マスクレスリソグラフィにも同様に適用可能である。各実施形態は液浸リソグラフィや干渉リソグラフィ、同様に機能する光学系を含むその他のシステムにも用いることが可能である。

上述の説明によれば、非線形光学材料を使用するパルス間平準化システムが、光で光を制御する洗練されかつ効果的な方法を提供する。これにより、安価でコンパクトな光学設計が可能となる。ポッケルスセルに必要となる遅延線を取り除くこともできる。リアルタイムに光を光で制御しているので、簡素で安価な電子回路とすることができる。実際、電子回路がなくてもパルス間変動を制御することが可能となる。先に述べたように、例えば可変光減衰器（ＶＡＴ）を使用することにより、何ら計測することなくかつ何らフルーエンスを低下させることなく放射ドーズ量を設定することもできる。

結語
課題を解決するための手段及び要約の欄ではなく、発明を実施するための最良の形態の欄が請求項を解釈するのに使用されることを意図していると理解されたい。課題を解決するための手段及び要約の欄は本発明者の考える本発明の幾つかの例を説明するものであるがすべてを説明するものではない。よって、課題を解決するための手段及び要約の欄は、本発明及び請求項を制限することを意図するものではない。

本発明は、特定の機能及びそれら機能間の関係を示す機能ブロックを用いて説明されているが、各機能ブロックの境界は説明の便利のために任意に定義されたものにすぎない。よって各機能及びそれらの関係が適切に実現される限り、異なる境界を定義してもよい。

上述の各実施形態の説明は本発明の基本原則を完全に現すものであり、当業者の知識を適用することにより、過度の実験を要することなく、本発明の基本概念を逸脱することなく、適宜修正したりさまざまな分野に適合させたりすることが可能である。よって、これらの修正や適合は、本明細書の教示に基づいて、開示の実施形態の均等の範囲に含まれる。また本明細書における用語の選択は発明を限定するためではなく単に説明のために使用されているにすぎず、本明細書の教示に照らして当業者に解釈されるべきである。

本発明のさまざまな実施形態が説明されたがこれらは例示にすぎず本発明を限定するものではない。本発明の趣旨から逸脱することなくさまざまな変更が可能であることは当業者に明らかであろう。よって、本発明の範囲は上述の実施形態によっていかなる形にも限定されるべきではなく請求項及びその均等物によって定められるべきである。

Ｂ 放射ビーム、 Ｃ 目標部分、 ＩＬ 照明系、 ＰＤ パターニングデバイス、 ＰＳ 投影系、 ＳＯ 放射源、 Ｗ 基板、 ＷＴ 基板テーブル。

Claims (11)

1. 平準化されていない入力強度を有する光ビームのエネルギをパルス間で平準化するシステムであって、
   ３次の非線形特性を有する光学デバイスを含む一群の光学デバイスを備え、
   前記一群の光学デバイスを通過する未平準化光ビームの透過特性が、該光学デバイスからの出力光ビームの出力強度が平準化されるように変化し、
   前記一群の光学デバイスは、ビームステアリングシステムを構成する第１のプリズム及び第２のプリズムを少なくとも備え、該第１及び第２のプリズムはそれぞれ３次の非線形特性を有し、入射した未平準化光ビームが第１のプリズムにより処理され、処理された光ビームは第２のプリズムに入射して第２のプリズムにより処理されることを特徴とするシステム。
2. 前記一群の光学デバイスは、
   第２のプリズムの下流に設けられた開口をさらに備え、該開口は、第２のプリズムで処理された光ビームを受光して、平準化された出力強度を有する出力光ビームとして通過させることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記開口は、ハードアパーチャであることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 第１のプリズム及び第２のプリズムのそれぞれの実効屈折率は入射ビームの入射強度レベルに基づくことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシステム。
5. 前記一群の光学デバイスに未平準化光ビームを与える光源と、
   前記出力光ビームを受光してドーズ量制御をする可変光減衰器と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のシステム。
6. 前記出力光ビームを処理する照明系と、
   処理された光ビームにパターンを付与するパターニングデバイスと、をさらに備える請求項１から５のいずれかに記載のシステム。
7. 前記一群の光学デバイスと前記照明系との間で光ビームの方向を変更するビーム搬送系をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 放射ビームを発する放射源と、
   放射ビームを処理する照明系と、
   処理された放射ビームにパターンを付与するパターニングデバイスと、
   パターンが付与された放射ビームを基板の目標部分に投影する投影系と、
   前記放射源の下流に配置され、３次の非線形特性を有する光学デバイスを含む一群の光学デバイスを備えるパルス間エネルギ平準化部と、を備え、
   前記一群の光学デバイスを放射ビームが通過する際に放射ビームの実効的な透過特性が変化して、前記一群の光学デバイスを放射ビームが出るときには放射ビームの出力強度が平準化され、
   前記一群の光学デバイスは、ビームステアリングシステムを構成する第１のプリズム及び第２のプリズムを少なくとも備え、該第１及び第２のプリズムはそれぞれ３次の非線形特性を有し、入射した未平準化光ビームが第１のプリズムにより処理され、処理された光ビームは第２のプリズムに入射して第２のプリズムにより処理されることを特徴とするリソグラフィシステム。
9. 光ビームのエネルギをパルス間で平準化する方法であって、
   光ビームの透過特性を、３次の非線形特性を有する光学材料を通過させることで変化させることと、
   該光ビームを処理することと、を含み、
   それによって該光ビームのパルス間のエネルギ変動が安定化される方法であって、
   前記透過特性を変化させることは、前記光ビームの入射強度レベルに基づく実効屈折率に基づいて該光ビームの方向を変えることを含むことを特徴とする方法。
10. 前記光ビームを処理することは、前記光ビームに開口を通過させることを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記透過特性を変化させることは、前記実効屈折率をｎ＝ｎ_０＋ｎ_２Ｉで定めることを含み、ｎは実効屈折率であり、ｎ_０は実効屈折率の線形部分であり、ｎ_２は実効屈折率の非線形部分であり、Ｉは光ビームの入射強度レベルであることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。

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