JP5210333B2 - ピクセルグリッド描画と組み合わせた連続光ビームを使用するリソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明はリソグラフィ装置およびデバイスを製造する方法に関する。

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目標部分に適用する機械である。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、集積回路（ＩＣ）、および微細構造を含む他のデバイスの製造において使用可能である。従来の装置では、マスクまたはレチクルと呼ぶこともできるパターニングデバイスは、フラットパネルディスプレイ（または他のデバイス）の個々の層に対応する回路パターンの生成に使用することができる。このパターンを、基板上に設けた放射線感光性材料（レジスト）の層への描像によって、基板（例えばガラス板）の全部または一部に転写することができる。

回路パターンの代わりに、パターニング手段を使用して、例えばカラーフィルタのパターンまたはドットのマトリクスのような他のパターンを生成することができる。マスクの代わりに、パターニングデバイスは、個々に制御可能なエレメントのアレイを有するパターニングアレイを有することができる。パターンは、このようなシステムではマスク系のシステムと比較して、より迅速かつ低コストで変更することができる。

フラットパネルディスプレイの基板は通常、長方形の形状である。このタイプの基板を露光するように設計されたリソグラフィ装置は、長方形の基板の全幅をカバーする、または幅の一部（例えば幅の半分）をカバーする露光領域を提供することができる。マスクまたはレチクルをビームで同時に走査しながら、基板を露光領域の下で走査することができる。この方法で、パターンが基板に転写される。露光領域が基板の全幅をカバーする場合は、１回の走査で露光を終了することができる。露光領域が、例えば基板の幅の半分をカバーする場合は、最初の走査の後に基板を横方向に移動させることができ、通常はさらなる走査を実行して、基板の残りの部分を露光する。

個々に制御可能なエレメントの各グループまたは小グループを、別個のレンズエレメントによって基板上の異なるスポットに描像することができる。これはピクセルグリッド描像として知られる。基板上の複数のスポットを露光してから、基板を投影システムに対して移動し、第二複数のスポットを露光する。一般的に、この目的にはパルス状レーザを使用する。しかし、パルス状レーザを使用して露光量を制御することは困難であり、したがってパルスをトリムすることが多く、これはレーザの非効率的な使用につながる。

したがって、必要とされているのは、露光量の制御をより良くするシステムおよび方法である。

本発明の１つの実施形態では、照明システム、個々に制御可能なエレメントのアレイ、基板ムーバ、および投影システムを有するリソグラフィ装置が提供される。照明システムは放射線ビームを調整する。個々に制御可能なエレメントのアレイは、放射線ビームを変調する。基板ムーバは、放射線ビームに対して第一方向で基板を連続的に移動させる。投影システムは、変調した放射線ビームを基板の目標部分に投影する。投影システムは、各集束エレメントが放射線ビームの異なる部分を基板に投影し、各部分が放射線のサブビームを形成するように、ある面に配置構成された集束エレメントのアレイを有する。照明システムは、放射線の連続的ソースを供給し、投影システムは、アレイの集束エレメントのうち少なくとも１つの焦点にて、放射線の対応するサブビームの断面の最大長が、第一方向では第一方向に対して直角である第二方向より短くなるように配置構成される。

別の実施形態では、以下のステップを有するデバイス製造方法が提供される。照明システムを使用して、放射線の連続ビームを提供する。断面にビームを与えるために、個々に制御可能なエレメントのアレイを使用する。各集束エレメントが放射線ビームの異なる部分を基板に投影し、各部分がサブビームを形成するように、ある面に配置構成された集束エレメントの少なくとも１つのアレイを使用して、パターン形成した放射線のビームを基板の目標部分に投影する。基板を第一方向に移動しながら、アレイの集束エレメントの少なくとも１つの焦点にて、放射線の対応するサブビームの断面の最大長が、第一方向では、第一方向に対して直角である第二方向より短くなるように、放射線ビームを投影する。

本発明のさらなる実施形態、形体、および利点、さらに本発明の様々な実施形態の構造および動作について、添付図面に関して以下で詳細に説明する。

本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示したものである。 本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示したものである。 図２で示すような本発明の実施形態を使用してパターンを基板に転写するモードを示したものである。 本発明の１つの実施形態による光学エンジンの配置構成を示したものである。 本発明の１つの実施形態による点像分布関数の断面を示したものである。 本発明の１つの実施形態により露光したスポットを示す。

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する添付図面は、本発明の１つまたは複数の実施形態を図示し、説明とともに、さらに本発明の原理を説明して、当業者が本発明を作成し、使用できるようにする働きをする。

次に、本発明の実施形態を添付の図面に関して説明する。図面では同様の参照番号は同一または機能的に同様のエレメントを示すことができる。また、参照番号の最左桁は、その参照番号が最初に現れた図面を識別することができる。

特定の構成および配置構成について検討するが、これは例示の目的のみで実行していることを理解されたい。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の構成および配置構成を使用可能であることが、当業者には認識される。本発明は様々な他の用途にも使用可能であることが、当業者には明白である。

図１は、本発明の１つの実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、照明システムＩＬ、パターニングデバイスＰＤ、基板テーブルＷＴ、および投影システムＰＳを有する。照明システム（照明装置）ＩＬは、放射線ビームＢ（例えばＵＶ放射線）を調整するように構成される。

パターニングデバイスＰＤ（例えばレチクルまたはマスクまたは個々に制御可能なエレメントのアレイ）はビームを変調する。一般的に、個々に制御可能なエレメントのアレイの位置は、投影システムＰＳに対して固定される。しかし、代わりに特定のパラメータに従って個々に制御可能なエレメントのアレイを正確に位置決めするように構成されたポジショナに接続することができる。

基板テーブルＷＴは、基板（例えばレジスト塗布した基板）Ｗを支持するように構築され、特定のパラメータに従って正確に基板の位置決めを行うように構成されたポジショナＰＷに接続される。

投影システム（例えば屈折性投影レンズシステム）ＰＳは、個々に制御可能なエレメントのアレイによって変調された放射線のビームを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば１つあるいはそれ以上のダイから成る）に投影するように構成される。

照明システムは、放射線の誘導、成形、あるいは制御を行うために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気、または他のタイプの光学構成要素、またはその組み合わせなどの様々なタイプの光学構成要素を含むことができる。

本明細書で使用する「パターニングデバイス」または「コントラストデバイス」なる用語は、基板の目標部分にパターンを生成するように、放射線ビームの断面を変調するために使用可能な任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。デバイスは、静止パターニングデバイス（例えばマスクまたはレチクル）または動的パターニングデバイス（例えばプログラマブルエレメントのアレイ）でよい。簡潔のために、説明の大部分は動的パターニングデバイスに関するものであるが、本発明の範囲から逸脱することなく、静止パターンデバイスも使用可能であることを理解されたい。

放射線ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが移相フィーチャーまたはいわゆるアシストフィーチャーを含む場合、基板の目標部分における所望のパターンに正確に対応しないことがあることに留意されたい。同様に、基板上に最終的に生成されるパターンは、個々に制御可能なエレメントのアレイ上に所定のある瞬間に形成されるパターンと対応しないことがある。これは、基板の各部分に形成される最終的なパターンが、所定の期間にわたって、または所定の露光回数にわたって構築され、その間に個々に制御可能なエレメントのアレイ上のパターンおよび／または基板の相対的位置が変化する場合に当てはまる。

一般的に、基板の目標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などの目標部分に生成されるデバイスの特別な機能層（例えばフラットパネルディスプレイのフィルタ層またはフラットパネルディスプレイの薄膜トランジスタ層）に相当する。このようなパターニングデバイスの例は、例えばレチクル、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、格子光弁、およびＬＣＤアレイを含む。

複数のプログラマブルエレメントを有するパターニングデバイスのように、電子的手段（例えばコンピュータ）の補助でプログラム可能であるパターンを有するパターニングデバイス（例えばレチクルを除き、以前の文章で言及した全てのデバイス）を、本明細書ではまとめて「コントラストデバイス」と呼ぶ。一例では、パターニングデバイスは、少なくとも１０のプログラマブルエレメント、例えば少なくとも１００個、少なくとも１０００個、少なくとも１００００個、少なくとも１０００００個、少なくとも１００００００個、または少なくとも１０００００００個のプログラマブルエレメントを有する。

プログラマブルミラーアレイは、粘弾性制御層および反射層を有するマトリクスアドレス可能表面を有することができる。このような装置の基本的原理は、反射性表面のアドレスされた区域は入射光を回折光として反射し、アドレスされない区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、非回折光を反射ビームから除去し、回折光のみを基板に到達させることができる。この方法で、ビームは、マトリクスアドレス可能表面のアドレッシングパターンに従ってパターンが形成される。

代替法として、フィルタは回折光を除去し、非回折光を基板に到達させることが可能であることが理解される。

回折性光学ＭＥＭＳデバイス（超小型電気機械システムデバイス）のアレイも、対応する方法で使用することができる。一例では、回折性光学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ために、相互に対して変形可能な複数の反射性リボンで構成される。

プログラマブルミラーアレイのさらなる代替例は、小さなミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、適切な局所的電界を加えるか、圧電起動手段を使用することによって、軸線の周囲で個々に傾斜することができる。この場合も、ミラーはマトリクスアドレス可能であり、したがってアドレスされたミラーは、入射放射線ビームを非アドレスミラーとは異なる方向で反射し、この方法で、反射ビームは、マトリクスアドレス可能ミラーのアドレッシングパターンに従ってパターンを形成することができる。必要なマトリクスアドレッシングは、適切な電子的手段を使用して実行することができる。

別の例のＰＤは、プログラマブルＬＣＤアレイである。

リソグラフィ装置は、１つまたは複数のコントラストデバイスを有してよい。例えば、それぞれが相互とは別個に制御される個々に制御可能なエレメントの複数のアレイを有することができる。このような配置構成では、個々に制御可能なエレメントのアレイの幾つか、または全部が、共通照明システム（または照明システムの一部）、個々に制御可能なエレメントのアレイの共通支持構造および／または共通投影システム（または投影システムの一部）のうち少なくとも１つを有することができる。

図１で示す実施形態のような例では、基板Ｗはほぼ円形の形状を有し、任意選択でその周囲の一部に沿って切り欠きおよび／または平坦な縁部がある。ある例では、基板は例えば長方形のような多角形の形状を有する。

基板がほぼ円形の形状を有する例は、基板が少なくとも２５ｍｍ、例えば少なくとも５０ｍｍ、少なくとも７５ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも１２５ｍｍ、少なくとも１５０ｍｍ、少なくとも１７５ｍｍ、少なくとも２００ｍｍ、少なくとも２５０ｍｍ、または少なくとも３００ｍｍの直径を有する例を含む。ある実施形態では、基板は最大５００ｍｍ、最大４００ｍｍ、最大３５０ｍｍ、最大３００ｍｍ、最大２５０ｍｍ、最大２００ｍｍ、最大１５０ｍｍ、最大１００ｍｍ、または最大７５ｍｍの直径を有する。

基板が長方形などの多角形である例は、基板の少なくとも１辺、例えば少なくとも２辺または少なくとも３辺が少なくとも５ｃｍ、例えば少なくとも２５ｃｍ、少なくとも５０ｃｍ、少なくとも１００ｃｍ、少なくとも１５０ｃｍ、少なくとも２００ｃｍ、または少なくとも２５０ｃｍの長さを有する例を含む。

一例では、基板の少なくとも１辺が、最大１０００ｃｍ、例えば最大７５０ｃｍ、最大５００ｃｍ、最大３５０ｃｍ、最大２５０ｃｍ、最大１５０ｃｍ、または最大７５ｃｍの長さを有する。

一例では、基板Ｗはウェハ、例えば半導体ウェハである。一例では、ウェハ材料は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ、ＳｉＣ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、およびＩｎＡｓで構成されたグループから選択される。一例では、ウェハはＩＩＩ／Ｖ化合物の半導体ウェハである。一例では、ウェハはシリコンウェハである。ある実施形態では、基板はセラミック基板である。一例では、基板はガラス基板である。一例では、基板はプラスチック基板である。一例では、基板は（人間の肉眼にとって）透明である。一例では、基板は着色される。一例では基板に色がない。

基板の厚さは変化してよく、ある程度例えば基板材料および／または基板の寸法に依存してよい。一例では、厚さは少なくとも５０μｍ、例えば少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも３００μｍ、少なくとも４００μｍ、少なくとも５００μｍ、または少なくとも６００μｍである。一例では、基板の厚さは最大５０００μｍ、例えば最大３５００μｍ、最大２５００μｍ、最大１７５０μｍ、最大１２５０μｍ、最大１０００μｍ、最大８００μｍ、最大６００μｍ、最大５００μｍ、最大４００μｍ、または最大３００μｍである。

本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、計測ツールおよび／または検査ツールで処理することができる。一例では、基板上にレジスト層を設ける。

本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、使用する露光放射線、または浸漬流体の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システムおよび静電気光学システムを含むさまざまなタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」なる用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」なる用語と同義と見なされる。

投影システムは、基板上にパターンが一貫して形成されるように、個々に制御可能なエレメントのアレイ上にパターンを描像することができる。あるいは、投影システムは、個々に制御可能なエレメントのアレイのエレメントがシャッタとして作用する２次ソースを描像することができる。これに関して、投影システムは、例えば２次ソースを形成して、スポットを基板上に描像するために、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡとして知られる）またはフレネルレンズアレイのような集束エレメントのアレイを有することができる。一例では、集束エレメント（例えばＭＬＡ）のアレイは、少なくとも１０個の焦点エレメント、例えば少なくとも１００個の焦点エレメント、少なくとも１０００個の焦点エレメント、少なくとも１０００個の焦点エレメント、少なくとも１０００００個の焦点エレメント、または少なくとも１００００００個の焦点エレメントを有する。一例では、パターニングデバイス内の個々に制御可能なエレメントの数は、集束エレメントのアレイにある集束エレメントの数と等しいか、それより多い。一例では、集束エレメントのアレイにある１つまたは複数（例えば１０００個以上、大部分、またはほぼ各々）の集束エレメントは、個々に制御可能なエレメントのアレイにある１つまたは複数の個々に制御可能なエレメント、例えば個々に制御可能なエレメントのアレイにある２つ以上の個々に制御可能なエレメント、３つ以上、５つ以上、１０個以上、２０個以上、２５個以上、３５個以上、または５０個以上を光学的に伴うことができる。一例では、ＭＬＡは例えば１つまたは複数のアクチュエータを使用して、少なくとも基板に向かう、および基板から離れる方向に（例えばアクチュエータを使用して）動作可能である。ＭＬＡを基板に近づけ、そこかな離すことができるので、例えば基板を移動させる必要なく、焦点を調節することができる。

本明細書の図１および図２で示すように、本装置は反射タイプである（例えば個々に制御可能なエレメントの反射性アレイを使用する）。あるいは、装置は透過タイプでもよい（例えば個々に制御可能なエレメントの透過性アレイを使用する）。

リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）あるいはそれ以上の基板テーブルを有するタイプのものでよい。このような「多段」機械においては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。

リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するよう、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する「浸漬液」で覆うことができるタイプでもよい。浸漬液は、例えばパターニングデバイスと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用してもよい。浸漬技術は、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よく知られている。本明細書で使用する「浸漬」なる用語は、基板などの構造を液体に浸さなければいけないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体を配置するというだけの意味である。

再び図１を参照すると、照明装置ＩＬは放射線ソースＳＯから放射線ビームを受け取る。一例では、放射線ソースは少なくとも５ｎｍ、例えば少なくとも１０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１５０ｎｍ、少なくとも１７５ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも２５０ｎｍ、少なくとも２７５ｎｍ、少なくとも３００ｎｍ、少なくとも３２５ｎｍ、少なくとも３５０ｎｍ、または少なくとも３６０ｎｍの波長を有する放射線を提供する。一例では、放射線ソースＳＯによって提供される放射線は、最大４５０ｎｍ、例えば最大４２５ｎｍ、最大３７５ｎｍ、最大３６０ｎｍ、最大３２５ｎｍ、最大２７５ｎｍ、最大２５０ｎｍ、最大２２５ｎｍ、最大２００ｎｍ、または最大１７５ｎｍの波長を有する。一例では、放射線は４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍおよび／または１２６ｎｍを含む波長を有する。一例では、放射線は約３６５ｎｍまたは約３５５ｎｍの波長を含む。一例では、放射線は、例えば３６５ｎｍ、４０５ｎｍおよび４３６ｎｍなどを含む波長の広い帯を含む。３５５ｎｍのレーザソースを使用することができた。ソースとリソグラフィ装置とは、例えばソースがエキシマレーザである場合に、別個の存在でよい。このような場合、ソースはリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射線ビームは、例えば適切な集光ミラーおよび／またはビーム拡大器などを含むビーム送出システムＢＤの助けにより、ソースＳＯから照明装置ＩＬへと渡される。他の場合、例えばソースが水銀ランプの場合は、ソースが装置の一体部品でもよい。ソースＳＯおよび照明装置ＩＬは、必要に応じてビーム送出システムＢＤとともに放射線システムと呼ぶことができる。

照明装置ＩＬは、放射線ビームの角度強度分布を調節する調節装置ＡＤを含んでよい。一般的に、照明装置の瞳面における強度分布の少なくとも外部および／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調節することができる。また、照明装置ＩＬは、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような他の様々な構成要素を含む。照明装置は、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有するように、放射線ビームの調整に使用することができる。照明装置ＩＬ、またはそれに関連する追加の構成要素は、放射線ビームを複数のサブビームに分割するようにも配置構成することができ、サブビームは、例えば個々に制御可能なエレメントのアレイにある１つまたは複数の個々に制御可能なエレメントに関連することができる。例えば２次元回折格子を使用して、放射線ビームをサブビームに分割することができる。本明細書の説明では、「放射線のビーム」および「放射線ビーム」は、ビームが複数のこのような放射線のサブビームで構成されている状況を含むが、それに制限されない。

放射線ビームＢは、パターニングデバイスＰＤ（例えば個々に制御可能なエレメントのアレイ）に入射し、パターニングデバイスによって調整される。放射線ビームＢは、パターニングデバイスＰＤで反射すると、ビームを基板Ｗの目標部分に集束する投影システムＰＳを通過する。位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ２（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダ、容量性センサなど）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えば放射線ビームＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるために正確に運動可能である。使用する場合、個々に制御可能なエレメントのアレイの位置決め手段は、例えば走査中にビームＢの経路に対してパターニングデバイスＰＤの位置を正確に補正するために使用することができる。

一例では、基板テーブルＷＴの運動は、図１に明示的に図示されていないロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）にて行われる。一例では、装置には少なくとも基板テーブルＷＴを運動させるショートストロークモジュールがない。同様のシステムを、個々に制御可能なエレメントのアレイの位置決めに使用することができる。必要な相対的運動を提供するために、オブジェクトテーブルおよび／または個々に制御可能なエレメントのアレイが固定位置を有する一方、投影ビームＢを代替的／追加的に動作可能にすることができることが理解される。このような配置構成は、装置のサイズの制限に役立てることができる。例えばフラットパネルディスプレイの製造に適用可能であるようなさらなる代替方法として、基板テーブルＷＴおよび投影システムＰＳの位置を固定し、基板Ｗは、基板テーブルＷＴに対して動作するように配置することができる。例えば、基板テーブルＷＴに、ほぼ一定の速度で基板Ｗを走査するシステムを設けることができる。

図１で示すように、放射線のビームＢは、放射線が最初にビーム分割器ＢＳで反射し、パターニングデバイスＰＤへと配向されるように構成されたビーム分割器ＢＳによって、パターニングデバイスＰＤに配向することができる。放射線ビームＢは、ビーム分割器を使用せずに、パターニングデバイスへと配向することもできる。一例では、放射線のビームは、０°と９０の間、例えば５°と８５°の間、１５°と７５°の間、２５°と６５°の間、または３５°と５５°の間の角度でパターニングデバイスへと配向される（図１で示した実施形態は、９０°の角度である）。パターニングデバイスＰＤは放射線のビームＢを変調し、反射してビーム分割器ＢＳへと戻し、これは変調されたビームを投影システムＰＳへと送る。しかし、放射線のビームＢをパターニングデバイスＰＤへと、その後に投影システムＰＳへと配向するために、代替配置構成を使用できることが理解される。特に、図１で示すような配置構成は、透過性パターニングデバイスを使用する場合は必要でないことがある。

ここに表した装置は幾つかのモードにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、個々に制御可能なエレメントのアレイおよび基板は、基本的に静止状態に保たれている。そして、放射線ビームに与えたパターン全体が１回で目標部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に基板テーブルＷＴがＸ方向および／あるいはＹ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが照射され得る。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の静止露光で描像される目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モードにおいては、個々に制御可能なエレメントのアレイおよび基板を同期走査する一方、放射線ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。個々に制御可能なエレメントのアレイに対する基板の速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）および像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の動的露光で目標部分の（非走査方向における）幅を制限し、走査動作の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。
３．パルスモードでは、個々に制御可能なエレメントのアレイが基本的に静止状態に維持され、パルス状放射線ソースを使用して、パターン全体を基板Ｗの目標部分Ｃに投影する。基板テーブルＷＴは、基本的に一定の速度で動作し、したがって投影ビームＢが基板Ｗ全体で線を走査する。基板Ｗの必要な位置で連続的な目標部分Ｃが露光されるように、放射線システムのパルスの間に、必要に応じて個々に制御可能なエレメントのアレイ上にあるパターンを更新し、パルスのタイミングをとる。その結果、投影ビームＢは基板Ｗを走査し、１片の基板で完全なパターンを露光することができる。完全な基板Ｗが線１本ずつ露光されるまで、このプロセスを繰り返す。
４．連続走査モードでは、基本的にパルスモードと同じであるが、変調した放射線のビームＢに対して基板Ｗをほぼ一定の速度で走査し、投影ビームＢが基板Ｗを走査して、それを露光するにつれ、個々に制御可能なエレメントのアレイ上にあるパターンを更新する。ほぼ一定の放射線ソース、または個々に制御可能なエレメントのアレイ上にあるパターンの更新と同期したパルス状放射線ソースを使用することができる。
５．図２のリソグラフィ装置を使用して実行可能なピクセルグリッド描像モードでは、基板Ｗ上に形成されるパターンは、パターニングデバイスＰＤへと配向されたスポット生成器によって形成されたスポットを、その後に露光することによって実現される。基板Ｗ上には、スポットがほぼグリッド状に印刷される。一例では、スポットのサイズは、印刷されたピクセルグリッドのピッチより大きいが、露光スポットグリッドより非常に小さい。印刷されるスポットの強度を変更することによって、パターンが実現される。露光フラッシュとフラッシュの間で、スポットの強度分布を変更する。

上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも使用することができる。

リソグラフィでは、基板上のレジストの層にパターンを露光する。次にレジストを現像する。その後、基板で追加の処理ステップを実行する。このようなその後の処理ステップが基板の各部分に及ぼす効果は、レジストの露光によって決定される。特に、所定の線量閾値より高い放射線量を受け取る基板の部分は、線量閾値より低い放射線量を受け取る基板の部分とは反応が異なるように調整される。例えば、エッチングプロセスでは、閾値より高い放射線量を受け取る基板の区域は、現像したレジストの層によってエッチングから保護される。しかし、露光後現像では、閾値より低い放射線量を受け取るレジストの部分が除去され、したがってこれらの区域がエッチングから保護されない。したがって、所望のパターンをエッチングすることができる。特に、パターニングデバイスの個々に制御可能なエレメントは、パターンフィーチャー内で基板上の区域に透過される放射線は、区域が露光中に線量閾値より高い放射線量を受け取るのに十分なほど高い強度であるように設定される。基板の残りの区域は、ゼロまたは非常に低い放射線強度を提供するように、対応する個々に制御可能なエレメントを設定することにより、線量閾値より低い放射線量を受け取る。

実際には、パターンフィーチャーの縁部における放射線量は、フィーチャー境界の一方側に最高放射線強度を、他方側に最低放射線強度を提供するように、個々に制御可能なエレメントを設定しても、所定の最大線量からゼロ線量まで突然には変化しない。そうではなく、回折効果のために、放射線量のレベルは遷移ゾーンにわたって低下する。現像したレジストによって最終的に形成されるパターンフィーチャーの境界の位置は、受け取った線量が放射線量閾値より下まで低下する位置によって決定される。遷移ゾーンにわたって放射線量が低下するプロフィール、したがってパターンフィーチャー境界の正確な位置は、パターンフィーチャー境界上、またはその付近の基板上の点に放射線を提供する個々に制御可能なエレメントを、最高または最低強度レベルだけではなく、最高強度レベルと最低強度レベルの間の強度レベルにも設定することによって、さらに精密に制御することができる。これを通常、「グレースケーリング」と呼ぶ。

グレースケーリングは、所定の個々に制御可能なエレメントによって基板に提供される放射線強度を、２つの値（つまり最高値および最低値）にしか設定できないリソグラフィシステムで可能な制御より、パターンフィーチャー境界の位置をさらに制御することができる。ある実施形態では、少なくとも３つの異なる放射線強度値、例えば少なくとも４つの放射線強度値、少なくとも８つの放射線強度値、少なくとも１６の放射線強度値、少なくとも３２の放射線強度値、少なくとも６４の放射線強度値、少なくとも１２８の放射線強度値、または少なくとも２５６の放射線強度値を基板に投影することができる。

上述した目的に対して追加的または代替的な目的に、グレースケーリングを使用可能であることを理解されたい。例えば、露光後の基板の処理は、受け取った放射線量レベルに応じて、基板の領域から３つ以上の潜在的反応があるように調整することができる。例えば、第一閾値より低い放射線量を受け取る基板の部分は、第一の方法で反応し、第一閾値より高いが、第二閾値より低い放射線量を受け取る部分は、第二の方法で反応し、第二閾値より高い放射線量を受け取る基板の部分は、第三の方法で反応する。したがって、グレースケーリングを使用して、３つ以上の望ましい線量レベルを有する放射線量プロフィールを基板にまたがって提供することができる。ある実施形態では、放射線量プロフィールは、少なくとも２つの望ましい線量レベル、例えば少なくとも３つの望ましい放射線量レベル、少なくとも４つの望ましい放射線量レベル、少なくとも６つの望ましい放射線量レベル、または少なくとも８つの望ましい放射線量レベルを有する。

上述したように、基板上の各ポイントで受け取る放射線の強度を制御するだけの方法以外の方法で、放射線量プロフィールを制御できることを、さらに理解されたい。例えば、基板上の各ポイントが受け取る放射線量は、代替的または追加的に、ポイントの露光の継続時間を制御することによって制御することができる。さらなる例として、基板上の各ポイントは潜在的に、複数の連続する露光で放射線を受け取ることができる。したがって、各ポイントが受け取る放射線量は、代替的または追加的に、複数の連続する露光のうち選択されたサブセットを使用してポイントを露光することによって制御することができる。

基板上に必要なパターンを形成するために、パターニングデバイスの個々に制御可能なエレメントをそれぞれ、露光プロセス中の各段階で必要な状態に設定する必要がある。したがって、必要な状態を表す制御信号を、個々に制御可能なエレメントのそれぞれに転送しなければならない。一例では、リソグラフィ装置は、制御信号を生成する制御装置を含む。基板上に形成すべきパターンは、ＧＤＳＩＩのようなベクトル規定フォーマットでリソグラフィ装置に提供することができる。設計情報を、個々に制御可能な各エレメント用の制御信号に変換するために、制御装置は１つまたは複数のデータ操作デバイスを含み、それぞれがパターンを表すデータストリーム上で処理ステップを実行するように構成される。データ操作デバイスは、集合的に「データ経路」と呼ぶことができる。

データ経路のデータ操作デバイスは、以下の機能のうち１つまたは複数を実行するように構成することができる。つまり、ベクトルに基づく設計情報をビットマップパターンデータに変換する、ビットマップパターンデータを必要な放射線量マップ（つまり基板にまたがる必要な放射線量プロフィール）に変換する、必要な放射線量マップを個々に制御可能な各エレメントに必要な放射線強度値に変換する、個々に制御可能な各エレメントに必要な放射線強度値を対応する制御信号に変換することである。

図２は、例えばフラットパネルディスプレイの製造などに使用可能な本発明による装置の配置構成を示す。図１に示したものと対応する構成要素は、同じ参照番号を付けて図示されている。また、例えば基板、コントラストデバイス、ＭＬＡ、放射線のビームの様々な形状のような様々な実施形態に関する以上の記述も、そのまま当てはまる。

図２は、本発明の１つの実施形態によるリソグラフィ装置の配置構成を示す。この実施形態は、例えばフラットパネルディスプレイの製造などに使用することができる。図１に示したものと対応する構成要素は、同じ参照番号を付けて図示されている。また、例えば基板、コントラストデバイス、ＭＬＡ、放射線のビームの様々な形状のような様々な実施形態に関する以上の記述も、そのまま当てはまる。

図２で示すように、投影システムＰＳはビーム拡大器を含み、これは２つのレンズＬ１、Ｌ２を有する。第一レンズＬ１は、変調した放射線ビームＢを受け取り、開口絞りＡＳの開口を通してこれを集束するように配置構成される。さらなるレンズＡＬを、開口に配置することができる。次に、放射線ビームＢは発散し、第二レンズＬ２（例えば視野レンズ）によって集束される。

投影システムＰＳはさらに、拡大した変調放射線Ｂを受けるように配置構成されたレンズのアレイＭＬＡを有する。パターニングデバイスＰＤの個々に制御可能なエレメントの１つまたは複数に対応する変調放射線ビームＢの様々な部分は、レンズのアレイＭＬＡにある個々の異なるレンズを通過する。各レンズは、変調放射線ビームＢの個々の部分を、基板Ｗ上にあるポイントに集束する。この方法で、放射線スポットＳのアレイが基板Ｗ上に露光される。照明されるレンズ１４のアレイのうち８個のレンズしか図示されていないが、レンズのアレイは、数千個のレンズを有してよいことが理解される（パターニングデバイスＰＤとして使用する個々に制御可能なエレメントのアレイにも、同じことが当てはまる）。

図３は、本発明の１つの実施形態により、図２のシステムを使用して基板Ｗ上のパターンを生成する方法を概略的に示す。塗りつぶした円は、投影システムＰＳ内のレンズのアレイＭＬＡによって基板Ｗ上に投影されたスポットＳのアレイを表す。基板Ｗ上で一連の露光部を露光するにつれ、基板Ｗを、Ｙ方向で投影システムＰＳに対して移動させる。空白の円は、基板Ｗ上で以前に露光されているスポット露光部ＳＥを表す。図示のように、投影システムＰＳ内のレンズのアレイによって基板上に投影された各スポットは、基板Ｗ上のスポット露光部の列Ｒを露光する。各スポットＳによって露光されたスポット露光部ＳＥの列Ｒ全部の合計によって、基板の完全なパターンが生成される。このような配置構成を、通常は上記で検討した「ピクセルグリッド描像」と呼ぶ。

放射線スポットＳのアレイは、基板Ｗに対して角度θで配置構成されることが理解される（基板の縁部は、Ｘ方向およびＹ方向に平行にある）。これは、基板が走査方向（Ｙ方向）に移動した場合に、各放射線スポットが基板の異なる区域を通過し、それによって放射線スポット１５のアレイで基板全体がカバーできるように実行される。一例では、角度θは最大２０°、１０°、例えば最大５°、最大３°、最大１°、最大０．５°、最大０．２５°、最大０．１０°、最大０．０５°、または最大０．０１°である。一例では、角度θは少なくとも０．００１°である。

図４は、本発明の１つの実施形態により、複数の光学エンジンを使用して１回の走査でフラットパネルディスプレイ基板Ｗの全体を露光できる方法を概略的に示す。図示の例では、「チェス盤」の形状で２列Ｒ１、Ｒ２に配置構成された８個の光学エンジン（図示せず）によって、８個のアレイＳＡの放射線スポットＳが生成され、したがって放射線スポットＳの１個のアレイの縁部が、放射線スポットの隣接アレイの縁部と（走査方向Ｙで）わずかに重なる。一例では、光学エンジンは少なくとも３列、例えば４列または５列で配置構成される。この方法で、放射線の帯が基板Ｗの幅にまたがって延在し、それによって基板全体の露光を１回の走査で実行することができる。任意の適切な数の光学エンジンを使用できることが理解される。一例では、光学エンジンの数は少なくとも１個、例えば少なくとも２個、少なくとも４個、少なくとも８個、少なくとも１０個、少なくとも１２個、少なくとも１４個、または少なくとも１７個である。一例では、光学エンジンの数は４０未満、例えば３０未満または２０未満である。

各光学エンジンは、上述したように別個の照明システムＩＬ、パターニングデバイスＰＤおよび投影システムＰＳを有することができる。しかし、２個以上の光学エンジンが、照明システム、パターニングデバイスおよび投影システムのうち１つまたは複数の少なくとも一部を共用できることを理解されたい。

１つの実施形態では、照明装置に供給する放射線ソースＳは連続的な放射線ソース、特にＨｇランプなどのランプである。この連続的ソースＳＯと組み合わせて、個々に制御可能なエレメントは、例えば少なくとも約５０ｋＨｚ、少なくとも約８０ｋＨｚ、および少なくとも約１００ｋＨｚの速度でＯＮとＯＦＦに切り換える。

一例では、投影システムＰＬに対して基板Ｗを連続的に移動する（走査する）。例えば、これは、基板ムーバ（基板移動装置）を使用して実行することができ、これは基板テーブルＷＴおよび基板ポジショナＰＷのうち少なくとも１つでよい。基板は、例えば露光プロセスを通して連続する速度で移動することができる。通常、連続的な放射線ソース、およびビームＰＬに対する基板の動作の結果、従来の露光スポットは歪むことがある（例えば走査方向に伸張する）。しかし、この実施形態の一例によると、露光された個々のスポットの形状が変化し、したがって走査方向に伸張した後、スポットの望ましい形状が獲得される。

一例では、各スポットは特定の点像分布関数を有し、これはその強度の断面空間依存性（cross-sectionedspatialdependenceofitsintensity）を表す。所望の結果は、この点像分布関数を変更することによって得られる。例えば、点像分布関数は、走査方向に対して直角の方向よりも走査方向（Ｙ）で短くなり、図５ａで示すような長方形または長円形の形状を形成することがある。したがって、露光放射線の断面は、走査方向に対して直角の方向より走査方向で短くなる。放射線の断面とは、任意の、または所定の強度レベルにおける放射線の輪郭、または所定の強度レベルより上の放射線の形状を意味する。

一例では、点像分布関数の調節は、レンズのアレイＭＬＡにて長方形または長円形の形状のレンズを使用することによって実行することができる。あるいは、照明装置を変更する（例えば個々に制御可能な各エレメントに入射するビームの角度分布を変更する）、または例えば投影システムに長円形レンズを使用するなどしてｘおよび／またはｙ方向の倍率を変更することによって実行される。この点像分布関数を連続的ソースおよび走査と組み合わせて使用すると、図５ｂで示すような円形の形状のスポットが露光される。

この実施形態の一例では、露光線量は、ランプＳＯの出力を通して制御され、一例では、通常使用されているより多くの放射線量を使用することができる。また、ランプは安価であり、その放射線が効果的に使用される。さらに、現在のピクセルグリッド描像システムで使用するデータ経路は、有意の改造をせずに使用することができる。

一般的に、マスクなしリソグラフィでは、個々に制御可能なエレメントを設定する状態は、全て同時に更新されるが、この実施形態の一例では、エレメントを同時に更新する必要がない。例えば、個々に制御可能な各エレメントを順番に更新することができ、必要な強度などを計算する場合に、これを考慮に入れる。個々に制御可能なエレメントを各状態に設定する際には少し時間がかかる。実際に個々に制御可能なエレメントがその新しい状態に落ち着くまでにかかる時間は、従来のシステムより短く、より正確な露光となる。

一例では、制御装置を使用して、個々に制御可能なエレメントの少なくとも割合の状態を設定する。これは、１つずつ順番に、１列ずつ順番に、または１グループずつ順番に設定することができる。本文では特定のデバイス（例えば集積回路またはフラットパネルディスプレイ）の製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途も有することは理解されるべきである。用途は、集積回路、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、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、超小型電子機械式デバイス（ＭＥＭＳ）等を含む。また、例えばフラットパネルディスプレイの場合は、この装置を使用して、例えば薄膜トランジスタ層および／またはカラーフィルタ層などの様々な層の生成を補助することができる。

以上では光学リソグラフィの状況における本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、刻印リソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに制限されないことが分かる。刻印リソグラフィでは、パターニングデバイスの構造が、基板上に生成されるパターンを画定する。パターニングデバイスの構造を、基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射線、熱、圧力またはその組み合わせを適用して、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。

結論
以上、本発明の様々な実施形態を説明したが、これは例示によってのみ提示されたもので、制限的ではないことを理解されたい。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および細部の様々な変更が可能であることが、当業者には明白である。したがって、本発明の幅および範囲は、上述した例示的実施形態のいずれにも制限されず、請求の範囲およびその同等物によってのみ定義されるものとする。

発明の開示および要約のセクションではなく、詳細な説明のセクションが請求の範囲の解釈に使用するよう意図されていることを認識されたい。発明の開示および要約のセクションは、本発明の発明者が想定する本発明の全ての例示的実施形態ではなく、１つまたは複数の例示的実施形態を述べており、したがって本発明および請求の範囲をいかなる意味でも制限するものではない。

Claims (5)

1. リソグラフィ装置であって、
   個々に制御可能なエレメントのアレイと、
   前記個々に制御可能なエレメントのアレイからのパターン形成した放射線ビームに対して第一方向に基板を連続的に移動させる基板ムーバと、
   前記パターン形成した放射線ビームを、ある面に配置構成された集束エレメントのアレイを使用して、前記基板の目標部分に投影する投影システムとを有し、
   前記各集束エレメントが前記パターン形成した放射線ビームの異なる部分を前記基板に投影し、該異なる各部分が放射線のサブビームを形成し、
   前記集束エレメントのアレイにある集束エレメントの少なくとも１つの焦点において、前記放射線のサブビームのうち対応するサブビームの断面の最大長が、第一方向では第一方向に対して直角である第二方向より短くなるように、前記放射線ビームの角度分布が変更される、リソグラフィ装置。
2. 前記個々に制御可能なエレメントが、個々に制御可能なレーザダイオードのアレイである、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記個々に制御可能なエレメントが、個々に制御可能なミラーのアレイである、請求項１又は２に記載のリソグラフィ装置。
4. デバイス製造方法であって、
   個々に制御可能なエレメントのアレイを使用して、パターン形成した放射線ビームを提供することと、
   集束エレメントのアレイにある各集束エレメントが前記パターン形成した放射線ビームの異なる部分を基板上に投影し、該異なる部分がそれぞれサブビームを形成するように、ある面に配置構成された前記集束エレメントの少なくとも１つのアレイを使用して、前記パターン形成した放射線ビームを前記基板の目標部分に投影することと、
   前記基板を連続的に第一方向に移動させることとを含み、
   前記パターン形成した放射線ビームは、前記集束エレメントのアレイにある集束エレメントの少なくとも１つの焦点にて、前記放射線のサブビームの対応するサブビームの断面の最大長が、第一方向では第一方向に対して直角である第二方向より短くなるように、その角度分布が変更されて、投影される、デバイス製造方法。
5. 前記個々に制御可能なエレメントのアレイの一部の状態を順番に設定する、請求項４に記載のデバイス製造方法。

Images