JP5632894B2 - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィ装置、及び、デバイスを製造するための方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、または基板の部分に与える機械である。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、微細形状を備えるその他のデバイス又は構造の製造に用いられる。従来のリソグラフィ装置においては、マスクまたはレチクルとも称されるパターニングデバイスが、ＩＣやフラットパネルディスプレイ、その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ために使用されることがある。このパターンは例えば、（例えばシリコンウェーハまたはガラスプレート等の）基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層への結像により、基板（の部分）へと転写される。

パターニングデバイスを使用して、回路パターンではなく例えばカラーフィルタのパターンやドットのマトリックス状配列などの他のパターンを生成する場合もある。従来のマスクに代えて、パターニングデバイスは、回路パターンまたはその他の適用可能なパターンを生成する個別に制御可能な素子の配列を備えるパターニングアレイを備えてもよい。このような「マスクレス」方式では従来のマスクを使用する方式に比べて迅速かつ低コストにパターンを準備したり変更したりできるという利点がある。

故に、マスクレスシステムはプログラマブルパターニングデバイス（例えば、空間光変調器、コントラストデバイスなど）を含む。プログラマブルパターニングデバイスは、個別制御可能素子のアレイを使用して所望のパターンが与えられたビームを形成するよう（例えば電子的に、または光学的に）プログラムされている。プログラマブルパターニングデバイスの種類には、マイクロミラーアレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）アレイ、グレーティングライトバルブアレイ、自己放射可能なコントラストデバイスなどがある。プログラマブルパターニングデバイスは電気光学偏光器からも形成され得るものであり、これは例えば、基板上に投影される放射のスポットを移動させるように、または、間欠的に放射ビームを基板から例えば放射ビーム吸収体へと逸らせるように、構成される。このような構成においては、放射ビームは連続的であり得る。

リソグラフィプロセスにおいては、複数の放射ビームが生成されパターン付けられて基板に投影されうる。一実施例においては、それら放射ビームを生成するために、自己放射コントラストデバイスのアレイが上述のように使用されてもよい。しかし、自己放射コントラストデバイスの各々は公称波長で放射ビームを与えるよう設計されているにもかかわらず、自己放射コントラストデバイスの各々によって与えられる放射ビームの波長にはいくらかの変動がある場合がある。この原因は例えば、自己放射コントラストデバイスの使用時の性能に影響する製造上の公差及び／または環境上の要因があり得る。自己放射コントラストデバイスは例えばレーザダイオードであってもよい。現在入手できる公称波長４０５ｎｍのレーザダイオードの場合、レーザダイオードにより与えられる放射ビームの波長は典型的には４００ｎｍから４１０ｎｍの範囲にある。

基板に投影される放射ビームの波長の変動は望ましくない。とりわけ、基板に放射ビームを投影するのに使用される投影系の内部で種々の光学素子を各放射ビームが通過すると、各放射ビームの応答がその具体的な波長に依存しうる。その結果、複数の放射ビームに由来して基板上に投影される放射のスポットの公称上の格子からずれが生じうる。これにより、形成されるパターンに誤差が生じるかもしれず、それは望ましくない。

したがって、望まれることは、例えば、１つ又は複数の放射ビームの波長の公称値からのずれによってもたらされる１つ又は複数の問題を緩和し又は最小化することができるリソグラフィシステムを提供することである。

本発明のある実施の形態によると、リソグラフィ装置であって、
複数の放射ビームを基板に投影するよう構成されている投影系を備えており、該複数の放射ビームは、第１波長範囲内の放射から形成される第１の１つ又は複数の放射ビームのグループと、前記第１波長範囲と異なる第２波長範囲内の放射から形成される第２の１つ又は複数の放射ビームのグループと、を備え、
分散素子であって、第１のグループの１つ又は複数の放射ビームが第２のグループの１つ又は複数の放射ビームと異なる角度で前記分散素子に入射し、かつ前記分散素子から出力される第１及び第２のグループの前記１つ又は複数の放射ビームが実質的に平行であるように構成されている分散素子を備えるリソグラフィ装置が提供される。

本発明のある実施の形態によると、デバイス製造方法であって、
複数の放射ビームを基板に投影する投影系を使用することを備え、該複数の放射ビームは、第１波長範囲内の放射から形成される第１の１つ又は複数の放射ビームのグループと、前記第１波長範囲と異なる第２波長範囲内の放射から形成される第２の１つ又は複数の放射ビームのグループと、を備え、
第１のグループの１つ又は複数の放射ビームが第２のグループの１つ又は複数の放射ビームと異なる角度で分散素子に入射し、かつ前記分散素子から出力される第１及び第２のグループの前記１つ又は複数の放射ビームが実質的に平行であるように、放射ビームに前記分散素子を通過させることを備えるデバイス製造方法が提供される。

本発明のいくつかの実施の形態が付属の概略的な図面を参照して以下に説明されるがこれらは例示に過ぎない。対応する参照符号は各図面において対応する部分を指し示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置の部分を示す図である。

本発明のある実施の形態に係る図１のリソグラフィ装置の部分の上面図である。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置の部分を高度に概略的に示す斜視図である。

本発明のある実施の形態に係り、基板上への図３に係るリソグラフィ装置による投影を示す概略上面図である。

プリズムの断面図であり、異なる波長の放射の分散を示す。

本発明のある実施の形態に係る部分の断面図である。

本発明のある実施の形態に係る部分の平面図である。

本発明のある実施の形態に係る部分の平面図である。

本発明のある実施の形態に係る部分の断面図である。

本発明のある実施の形態に係る部分の断面図である。

本発明のある実施の形態は、リソグラフィ装置に関連し、これはプログラマブルパターニングデバイスを含んでもよく、当該デバイスは例えば自己放射コントラストデバイスのアレイからなることがある。こうしたリソグラフィ装置に関する更なる記述は国際公開第２０１０／０３２２２４号及び米国特許出願公開第２０１１／０１８８０１６号明細書にあり、これらの全体が本明細書に援用される。しかし、本発明のある実施の形態は、いかなる形式のプログラマブルパターニングデバイスを使用してもよく、当該デバイスには例えば既に説明したものが含まれる。

図１は、リソグラフィ装置の部分の概略側断面図である。この実施形態においては、リソグラフィ装置は、後述するようにＸＹ面で実質的に静止した個別制御可能素子を有するが、そうである必要はない。リソグラフィ装置１は、基板を保持する基板テーブル２と、基板テーブル２を最大６自由度で移動させる位置決め装置３と、を備える。基板は、レジストで被覆された基板であってもよい。ある実施の形態においては、基板はウェーハである。ある実施の形態においては、基板は多角形（例えば矩形）の基板である。ある実施の形態においては、基板はガラスプレートである。ある実施の形態においては、基板はプラスチック基板である。ある実施の形態においては、基板は箔である。ある実施の形態においては、リソグラフィ装置は、ロールトゥロール製造に適する。

リソグラフィ装置１は、複数のビームを発するよう構成されている複数の個別に制御可能な自己放射可能なコントラストデバイス４を備える。ある実施の形態においては、自己放射コントラストデバイス４は、放射発光ダイオード（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、高分子ＬＥＤ（ＰＬＥＤ））、または、レーザダイオード（例えば、固体レーザダイオード）である。ある実施の形態においては、個別制御可能素子４の各々は青紫レーザダイオード（例えば、三洋の型式番号DL-3146-151）である。こうしたダイオードは、三洋、日亜、オスラム、ナイトライド等の企業により供給される。ある実施の形態においては、ダイオードは、例えば約３６５ｎｍまたは約４０５ｎｍの波長を有するＵＶ放射を発する。ある実施の形態においては、ダイオードは、０．５ｍＷないし２００ｍＷの範囲から選択される出力パワーを提供することができる。ある実施の形態においては、レーザダイオードの（むき出しのダイの）サイズは、１００μｍないし８００μｍの範囲から選択される。ある実施の形態においては、レーザダイオードは、０．５μｍ^２ないし５μｍ^２の範囲から選択される発光領域を有する。ある実施の形態においては、レーザダイオードは、５度ないし４４度の範囲から選択される発散角を有する。ある実施の形態においては、それらのダイオードは、合計の明るさを約６．４×１０^８Ｗ／（ｍ^２・ｓｒ）以上にするための構成（例えば、発光領域、発散角、出力パワーなど）を有する。

自己放射コントラストデバイス４は、フレーム５に配設されており、Ｙ方向に沿って及び／またはＸ方向に沿って延在してもよい。１つのフレーム５が図示されているが、リソグラフィ装置は、図２に示すように複数のフレーム５を有してもよい。フレーム５には更に、レンズ１２が配設されている。フレーム５、従って、自己放射コントラストデバイス４及びレンズ１２はＸＹ面内で実質的に静止している。フレーム５、自己放射コントラストデバイス４、及びレンズ１２は、アクチュエータ７によってＺ方向に移動されてもよい。それに代えて又はそれとともに、レンズ１２はこの特定のレンズに関連するアクチュエータによってＺ方向に移動されてもよい。任意選択として、各レンズ１２にアクチュエータが設けられていてもよい。

自己放射コントラストデバイス４はビームを発するよう構成されていてもよく、投影系１２、１４、１８はそのビームを基板の目標部分に投影するよう構成されていてもよい。自己放射コントラストデバイス４及び投影系が光学コラムを形成する。リソグラフィ装置１は、光学コラム又はその一部を基板に対して移動させるためのアクチュエータ（例えばモータ１１）を備えてもよい。フレーム８には視野レンズ１４及び結像レンズ１８が配設されており、そのアクチュエータを用いてフレーム８は回転可能であってもよい。視野レンズ１４と結像レンズ１８との結合が可動光学系９を形成する。使用時においては、フレーム８は自身の軸１０まわりを、例えば図２に矢印で示す方向に、回転する。フレーム８は、アクチュエータ（例えばモータ１１）を使用して軸１０まわりに回転させられる。また、フレーム８はモータ７によってＺ方向に移動されてもよく、それによって可動光学系９が基板テーブル２に対し変位させられてもよい。

内側にアパーチャを有するアパーチャ構造１３がレンズ１２の上方でレンズ１２と自己放射コントラストデバイス４との間に配置されてもよい。アパーチャ構造１３は、レンズ１２、関連する自己放射コントラストデバイス４、及び／または、隣接するレンズ１２／自己放射コントラストデバイス４の回折効果を限定することができる。

図示される装置は、フレーム８を回転させると同時に光学コラム下方の基板テーブル２上の基板を移動させることによって、使用されてもよい。自己放射コントラストデバイス４は、レンズ１２、１４、１８が互いに実質的に整列されたときこれらのレンズを通じてビームを放つことができる。レンズ１４、１８を移動させることによって、基板上でのビームの像が基板の一部分を走査する。同時に光学コラム下方の基板テーブル２上の基板を移動させることによって、自己放射コントラストデバイス４の像にさらされる基板の当該部分も移動する。光学コラム又はその一部の回転を制御し、自己放射コントラストデバイス４の強度を制御し、且つ基板速度を制御するコントローラにより自己放射コントラストデバイス４の「オン」と「オフ」とを高速に切り換える制御をすることによって（例えば、「オフ」であるとき出力がないか、しきい値を下回る出力を有し、「オン」であるときしきい値を上回る出力を有する）、所望のパターンを基板上のレジスト層に結像することができる。

図２は、自己放射コントラストデバイス４を有する図１のリソグラフィ装置の概略上面図である。図１に示すリソグラフィ装置１と同様に、リソグラフィ装置１は、基板１７を保持する基板テーブル２と、基板テーブル２を最大６自由度で移動させる位置決め装置３と、自己放射コントラストデバイス４と基板１７とのアライメントを決定し、自己放射コントラストデバイス４の投影に対して基板１７が水平か否かを決定するためのアライメント／レベルセンサ１９と、を備える。図示されるように基板１７は矩形形状を有するが、追加的に又は代替的に円形の基板が処理されてもよい。

自己放射コントラストデバイス４はフレーム１５に配設されている。自己放射コントラストデバイス４は、放射発光ダイオード、例えばレーザダイオード、例えば青紫レーザダイオードであってもよい。図２に示されるように、自己放射コントラストデバイス４はＸＹ面内に延在するアレイ２１に配列されていてもよい。

アレイ２１は細長い線であってもよい。ある実施の形態においては、アレイ２１は、自己放射コントラストデバイス４の一次元配列であってもよい。ある実施の形態においては、アレイ２１は、自己放射コントラストデバイス４の二次元配列であってもよい。

回転フレーム８が設けられていてもよく、これは、矢印で図示される方向に回転してもよい。回転フレームには、各自己放射コントラストデバイス４の像を与えるためのレンズ１４、１８（図１参照）が設けられていてもよい。本装置には、フレーム８及びレンズ１４、１８を備える光学コラムを基板に対して回転させるためのアクチュエータが設けられていてもよい。

図３は、周辺部にレンズ１４、１８が設けられている回転フレーム８を高度に概略的に示す斜視図である。複数のビーム、本実施例では１０本のビームが、それらレンズの一方へと入射し、基板テーブル２により保持された基板１７のある目標部分に投影されている。ある実施の形態においては、複数のビームは直線に配列されている。回転可能フレームは、アクチュエータ（図示せず）によって軸１０まわりに回転可能である。回転可能フレーム８の回転の結果として、それらビームは、一連のレンズ１４、１８（視野レンズ１４及び結像レンズ１８）に入射する。一連のレンズの各々に入射してビームは偏向され、それによりビームは基板１７の表面の一部分に沿って動く。詳しくは図４を参照して後述する。ある実施の形態においては、各ビームが対応する源によって、すなわち自己放射コントラストデバイス、例えばレーザダイオードによって、生成される（図３には図示せず）。図３に示される構成においては、ビームどうしの距離を小さくするために、それらビームはともに、あるセグメントミラー３０によって偏向されかつ運ばれる。それによって、後述するように、より多数のビームを同一のレンズを通じて投影し、要求解像度を実現することができる。

回転可能フレームが回転すると、ビームが連続する複数のレンズへと入射する。このときあるレンズがビームに照射されるたびに、レンズ表面上でビームが入射する場所が移動する。レンズ上のビーム入射場所に依存してビームが異なって（例えば、異なる偏向をもって）基板に投影されるので、（基板に到達する）ビームは後続のレンズが通過するたびに走査移動をすることになる。この原理について図４を参照して更に説明する。図４は、回転可能フレーム８の一部を高度に概略的に示す上面図である。第１ビームセットをＢ１と表記し、第２ビームセットをＢ２と表記し、第３ビームセットをＢ３と表記する。ビームセットのそれぞれが、回転可能フレーム８の対応するレンズセット１４、１８を通じて投影される。回転可能フレーム８が回転すると、複数ビームＢ１が基板１７に投影され、走査移動によって領域Ａ１４を走査する。同様に、ビームＢ２は領域Ａ２４を走査し、ビームＢ３は領域Ａ３４を走査する。回転可能フレーム８の回転と同時に、対応するアクチュエータによって基板１７及び基板テーブルが（図２に示すＸ軸に沿う方向であってもよい）方向Ｄに移動され、そうして領域Ａ１４、Ａ２４、Ａ３４におけるビームの走査方向に実質的に垂直に移動される。方向Ｄの第２のアクチュエータによる移動（例えば、対応する基板テーブルモータによる基板テーブルの移動）の結果、回転可能フレーム８の一連のレンズによって投影されるとき連続する複数回のビーム走査が互いに実質的に隣接するよう投影されて、実質的に隣接する領域Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４がビームＢ１の走査のたびに生じ（図４に示すように、領域Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３は以前に走査され、領域Ａ１４は今回走査されている）、実質的に隣接する領域Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４がビームＢ２の走査のたびに生じ（図４に示すように、領域Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３は以前に走査され、領域Ａ２４は今回走査されている）、実質的に隣接する領域Ａ３１、Ａ３２、Ａ３３、Ａ３４がビームＢ３の走査のたびに生じる（図４に示すように、領域Ａ３１、Ａ３２、Ａ３３は以前に走査され、領域Ａ３４は今回走査されている）。このようにして、基板表面の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３が、回転可能フレーム８を回転させる間に基板を方向Ｄに移動させることにより、覆われてもよい。多数のビームを同一のレンズを通じて投影することにより、（回転可能フレーム８をある同一の回転速度とすると）より短い時間で基板全体を処理することができる。レンズ通過のたびに各レンズにより基板を複数のビームが走査するので、連続する複数回の走査に際して方向Ｄの変位量を大きくすることができるからである。見方を変えると、多数のビームを同一のレンズを通じて基板に投影するとき、ある所与の処理時間における回転可能フレームの回転速度を小さくしてもよいということである。こうして、回転可能フレームの変形、摩耗、振動、乱流などといった高回転速度による影響を軽減してもよい。ある実施の形態においては、図４に示すように、複数のビームは、レンズ１４、１８の回転の接線に対してある角度をなして配列されている。ある実施の形態においては、複数のビームは、各ビームが重なるか、又は各ビームが隣接ビームの走査経路に隣接するように配列されている。

多数のビームを一度に同一レンズにより投影する態様の更なる効果は、公差の緩和に見ることができる。レンズの公差（位置決め、光学投影など）があるために、連続する領域Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４（及び／または領域Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４及び／またはＡ３１、Ａ３２、Ａ３３、Ａ３４）の位置には、互いの位置決めにいくらかの不正確さが現れ得る。したがって、連続する領域Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４間にいくらかの重なりが必要とされるかもしれない。１本のビームの例えば１０％を重なりとする場合、同一レンズに一度にビームが一つであると、同様に１０％の係数で処理速度が遅くなるであろう。一方、同一レンズを通じて一度に５本又はそれより多数のビームが投影される状況においては、（上記同様１本のビームについて）同じ１０％の重なりが５本又はそれより多数の投影線ごとにあるとすると、重なりの総計は概ね５（又はそれより多数）分の１である２％（又はそれ未満）へと小さくなるであろう。これは、全体的な処理速度を顕著に小さくする効果をもつ。同様に、少なくとも１０本のビームを投影することにより、重なりの総計をおよそ１０分の１に小さくしうる。したがって、多数のビームを同時に同一レンズにより投影するという特徴によって、基板の処理時間に生じる公差の影響を小さくしうる。それに加えて又はそれに代えて、より大きな重なり（従って、より大きな公差幅）が許容されてもよい。一度に同一レンズにより多数のビームを投影するのであれば、重なりが処理に与える影響が小さいからである。

多数のビームを同一レンズを通じて同時に投影することに代えて又はそれとともに、インタレース技術を使用することができるかもしれない。しかしながらそのためには、より厳格にレンズどうしを整合させることが必要になるかもしれない。従って、それらレンズのうちある同一レンズを通じて一度に基板に投影される少なくとも２つのビームは相互間隔を有し、リソグラフィ装置は、その間隔の中に後続のビーム投影が投影されるように光学コラムに対して基板を移動させるよう第２アクチュエータを動作させるよう構成されていてもよい。

１つのグループにおいて連続するビームどうしの方向Ｄにおける距離を小さくするために（それによって、例えば方向Ｄに解像度を高くするために）、それらビームは方向Ｄに対して、互いに斜めに配列されていてもよい。そうした間隔は、各セグメントが複数ビームのうち対応する１つのビームを反射するセグメントミラー３０を光路に設けることによって更に縮小されてもよい。それらセグメントは、それらミラーに入射するビームどうしの間隔よりもミラーで反射されたビームどうしの間隔を狭くするよう配設されている。そうした効果は、複数の光ファイバによっても実現しうる。この場合、ビームのそれぞれが複数ファイバのうち対応する１つのファイバに入射し、それらファイバが、光路に沿って光ファイバ上流側でのビームどうしの間隔よりも光ファイバ下流側でのビームどうしの間隔を狭くするよう配設されている。

また、そうした効果は、複数ビームのうち対応する１つのビームを各々が受光する複数の入力を有する集積光学導波路回路を使用して実現されてもよい。この集積光学導波路回路は、光路に沿って集積光学導波路回路の上流側でのビームどうしの間隔よりも集積光学導波路回路の下流側でのビームどうしの間隔を狭くするよう構成されている。

基板に投影される像のフォーカスを制御するためのシステムが提供されてもよい。上述のある構成において、ある光学コラムの部分又は全体により投影される像のフォーカスを調整するための構成が提供されてもよい。

ある実施の形態においては、投影系は、少なくとも１つの放射ビームを、デバイスが形成されるべき基板１７の上方にある物質層で形成された基板へと、その層からレーザ誘起物質移動により物質の滴の局所的な堆積を生じさせるように、投影する。

図１０を参照するに、レーザ誘起物質移動の物理的なメカニズムが示されている。ある実施の形態においては、放射ビーム２００は、実質的に透明な材料２０２（例えばガラス）を通じて材料２０２のプラズマ着火に満たない強度で合焦されている。表面熱吸収が、材料２０２を覆うドナー材料層２０４（例えば金属フィルム）から形成される基板に生じる。この熱吸収によってドナー材料２０４が溶ける。また、加熱によって、誘起圧力勾配が前進方向に生じ、これはドナー材料層２０４からの、従ってドナー構造（例えばプレート）２０８からのドナー材料滴２０６の前進加速をもたらす。故に、ドナー材料滴２０６はドナー材料層２０４から解放され、デバイスが形成されるべき基板１７に向けて当該基板上に（重力の支援の有無によらず）移動される。ビーム２００をドナープレート２０８上の適切な位置に当てることにより、ドナー材料パターンを基板１７上に成膜することができる。ある実施の形態においては、ビームはドナー材料層２０４に合焦される。

ある実施の形態においては、１つ又は複数の短いパルスを使用してドナー材料の輸送が行われる。ある実施の形態においては、これらのパルスは、準一次元の前進加熱及び溶融材料の質量移動を得るための数ピコ秒又は数フェムト秒の長さであってもよい。このような短パルスは材料層２０４における横方向の熱流れをほとんど又はまったく促進しないので、ドナー構造２０８にほとんど又はまったく熱負荷は生じない。この短パルスは、材料の急速溶融及び前進加速を可能とする（例えば、金属のような材料が気化された場合、スパッタ成膜をもたらす前進方向性は失われるであろう）。短パルスは、その加熱温度より僅かに高く気化温度より低い材料加熱を可能とする。例えばアルミニウムの場合、およそ摂氏９００ないし１０００度の温度が望ましい。

ある実施の形態においては、レーザパルスの使用によって、ある量の材料（例えば金属）がドナー構造２０８から基板１７へと１００ｎｍないし１０００ｎｍの滴の形式で転写される。ある実施の形態においては、ドナー材料は、金属を備え、または実質的に金属からなる。ある実施の形態においては、金属は、アルミニウムである。ある実施の形態においては、材料層２０４はフィルムの形式をとる。ある実施の形態においては、フィルムは他の本体または層に付着されている。上述のように、本体または層はガラスであってもよい。

上記に特定した複数放射ビームの波長に小さい変動があることによる困難について図５を参照して更に説明する。図５は、プリズム５０の断面を示し、プリズム５０には２本の一致する放射ビーム５１、５２が入力面５０ａに入射する。２本の放射ビーム５１、５２はわずかに異なる波長を有する。そのため、放射ビーム５１、５２がプリズムを通過すると、それらの経路が発散する。よって、２本の放射ビーム５１、５２はプリズムの出力面５０ｂ上でわずかに異なる場所から出力され、一方が他方に対してある小さい角度をなす。

この作用は分散として知られており、プリズムの材料の屈折率がそのプリズム５０を通過する放射の波長により異なることによって生じる。類似の作用がリソグラフィ装置において複数の放射ビームが投影系の光学素子を通過するときにも起こるので、それら複数の放射ビームのうち１つ又は複数のビームの位置及び角度にずれが生じる。このようなずれは公称波長からの放射ビーム波長の変動に依存する。こうした誤差を低減又は最小化するために、例えば、それら１つ又は複数の放射ビームの波長変動を低減又は最小化してもよい。複数の自己放射コントラストデバイスを使用する場合には、これを実現するために、ある狭い波長範囲内にある自己放射コントラストデバイスのみを選択してもよい。しかし、これにより、製造コストが顕著に高まる結果となるかもしれない。追加的な又は代替的な方法は、放射ビームが投影系を通過するときに生じるずれを補償するために、自己放射コントラストデバイスの各々の放射ビーム指向性を調整することである。しかし、これは比較的高価であるかもしれない。

ところが、分散作用の低減又は最小化を試みること、または分散作用の補償を試みることに加えて又はそれに代えて、分散作用を利用してもよい。

上述のような複数の放射ビームを基板に投影するリソグラフィ装置にとっての更なる問題は、比較的小さいパターンフィーチャをもつパターンを形成することを可能とするために、放射ビームの各々をできるだけ近づけることが望まれるということである。それと同時に、各放射ビームを制御するために使用されるパターニングデバイスの素子をどの程度近づけうるかについては実用上の制限がある。例えば、自己放射コントラストデバイスを使用する場合には、それらデバイスは有限のサイズを必ず持つから、放射ビームは生成時点である最小の間隔をもつことになる。それら複数の放射ビームは縮小光学系を用いて接近させられるかもしれない。しかし、縮小倍率が大きいほど、放射ビームポインティング誤差に対しシステムがより敏感になっていく。したがって、大きな縮小倍率は望ましくない。

図６は、波長が少し異なる放射ビームを一緒にするためにどのように分散を使用しうるかを示す断面図である。効率上、本システムは図５に示すものと同一であるが、反転されている。よって、わずかに異なる放射波長を有する２本の放射ビーム５１、５２が、プリズム５０の入力面５０ａ上においてわずかに離れた場所で一方が他方に対し小さい角度をなすように、向けられている。放射ビーム５１、５２がプリズム５０に入射する場所とそれらの間の角度とを適切に選択することによって、放射ビーム５１、５２は、互いに平行に、望まれる場合には互いに一致して、出力されるよう配列されてもよい。

リソグラフィ装置のある実施の形態においては、上述の原理を使用して、基板に投影されるべき放射ビームを近づけてもよい。とりわけ、放射ビームを２以上のグループに分割してもよい。各グループは、ある比較的狭い範囲内の波長を有する１つ又は複数の放射ビームを含んでもよい。各グループの１つ又は複数の放射ビームは分散素子に向けられてもよく、それによって、入力側では各グループの放射ビーム間に角度の違いがあるが分散素子から出力される放射ビームは実質的に平行であるようにしてもよい。

ある実施の形態においては、図５及び図６に示す上述のようなプリズム５０が、分散素子として使用されてもよい。図７は、放射ビームのグループの構成を平面図で示す。図示されるように、放射ビームがプリズム５０の入力面５０ａに投影されてもよい。図示されるように、１つ又は複数の放射ビームが第１範囲内の波長の放射を有する第１グループ６１と第２範囲内の波長の放射を有する第２グループ６２とに分けられてもよい。これら波長範囲は異なっていてもよい。ある実施の形態においては、これら波長範囲は重なり合わなくてもよい。

図７に示されるように、グループ６１、６２のそれぞれが均等に隔てられた平行な放射ビームの列として配列されている。そのため、２つのグループが組み合わされて放射ビームの出力グループ６３を形成するとき、もとのグループ６１、６２からの放射ビームは規則的に交互に配置されている。しかし、他の構成においては、異なる放射ビーム間隔が使用されてもよい。

いずれの場合においても、グループ６１、６２の放射ビームにプリズム５０を通過させることによって、出力面５０ｂから出力される放射ビームは、放射ビームの単一出力列６３を提供する。また、図６に示すのと同じようにして入力放射ビームが第１及び第２のグループ６１、６２間で入射角度に小さい相違があるように配列されているので、すべての出力放射ビーム６３が実質的に平行である。

したがって、図７に示すように、プリズム５０に入力される放射ビームの２つのグループ６１、６２は第１のピッチを、すなわち隣接する放射ビームどうしの間隔を有してもよく、その一方、それらグループが組み合わされたときの出力放射ビームのピッチは、より小さくなってもよい。

例えば、入力放射ビームは、プリズム５０の入力面５０ａに入射するとき０．５ｍｍの直径及び１ｍｍのピッチを有してもよい。この場合、出力放射ビームグループ６３は、出力面５０ｂに実質的に同一のスポットサイズを有しうるが、ピッチは半分に小さくされ例えば０．５ｍｍであってもよい。

図８は、図７に示す実施の形態の変形例を示す平面図である。図示されるように、この場合、放射ビームの３つのグループ６１、６２、６５がプリズム５０に入力され、単一の出力放射ビームグループ６３を形成するよう組み合わされる。グループ６３の出力放射ビームは、一列に配列され、互いに実質的に平行に配列されている。こうした実施の形態においては、グループ６１、６２、６５のそれぞれは、各々が区別され分離され得る異なる複数の波長範囲にある放射から形成されている。また、入力放射ビームは、各グループ６１、６２、６５内で放射ビーム６３が実質的に平行であり一列に配列されているが放射ビームのグループ６１、６２、６５のそれぞれは他に対して角度を有してプリズム５０に入力されるように、配列されている。図８に示されるように、こうした構成により、放射ビームグループのピッチは、当初与えられたグループから出力グループへと３分の１に減少してもよい。

システムの要求に依存して、任意の数の放射ビームグループが、放射ビームのピッチの所望の減少率を提供するために使用されてもよい。

２つの放射ビームグループを使用するある実施の形態においては、２つの放射ビームグループの放射の公称波長は、４００ｎｍと４１０ｎｍであってもよい。３つの放射ビームグループを使用するある実施の形態においては、放射ビームグループの公称波長は、４００ｎｍ、４０５ｎｍ、及び４１０ｎｍであってもよい。いずれの場合においても、ある実施の形態においては、各グループの波長範囲の大きさは１ｎｍ又はそれ未満であってもよく、任意選択として、当該グループの公称波長をその範囲の中心としてもよい。ある実施の形態においては、波長範囲の大きさは、あるグループの公称波長とそれに最も近い他のグループとの波長の差異の１０％又はそれ未満であってもよく、任意選択として、当該グループの公称波長をその範囲の中心としてもよい。

ある実施の形態においては、プリズム５０は溶融石英から形成されていてもよい。この材料は比較的高い分散の性質とリソグラフィ装置の動作条件下での適切な寿命とを有する点で有利でありうる。溶融石英は、波長４００ｎｍの放射の屈折率が１．４７４６であり、波長４１０ｎｍの放射の屈折率が１．４６９３である。図６に示す構成において溶融石英プリズムを使用する場合に出力放射ビーム５１、５２を実質的に平行にするためには、波長４１０ｎｍ、４００ｎｍの入力放射ビーム５１、５２は、０．０９８０５６°の角度差を持たなければならない。この角度差は、２つの放射ビーム５１、５２のソース間に所望の間隔を与えるのに充分でありうる。例えば、この角度差で２５０μｍの間隔を与えるには、ソースはプリズム５０からおよそ１４６ｍｍの距離にある必要があるであろう。

代替的な構成のプリズムが使用されてもよい。また、異なる材料がプリズム５０を形成するために使用されてもよい。そうした材料は例えば、使用される放射波長において屈折率に適切な差異を与えかつリソグラフィ装置において使用される構成部品に適切な寿命を与えるように選択されてもよい。溶融石英に代えて、いわゆるフリントガラスが選択されてもよく、これは比較的高い分散値を有する。こうした材料の例としては、ショット製のＦ２及びＮ−ＳＦ１１と定められているものがある。

本発明のある実施の形態は、分散素子を形成するためにプリズム５０の使用に言及することにより上記に説明されているが、他の構成が使用されてもよく、使用される放射の波長に依存して変化する応答を与える他の素子が使用されてもよい。

ある実施の形態においては、図９に示されるように、分散素子は格子７０から形成されていてもよい。格子７０の場合、ゼロ次放射以外のある特定次の放射の反射角度がその放射の波長に依存する。よって、図９に示されるように、異なる波長を有する２本の入力放射ビーム５１、５２は、それぞれの選択された次数の放射が格子７０の表面に対し実質的に同一の角度で反射するように、格子７０に入射するよう構成されていてもよい。こうした構成により、出力放射ビーム５１、５２は実質的に一致する。

図６及び図９の比較において、プリズム５０の使用と格子７０の使用との間の相違点は、格子７０の使用に関して入力放射ビーム５１、５２が格子７０上の実質的に同一の点７１に入射することである。他の点に関しては、リソグラフィ装置における分散素子の構成は同様であってよい。

説明したように、本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置においては、複数の放射ビームがいくつかの別個のグループに分割され、各グループに放射波長の特定の範囲が関連付けられている。それら異なる波長に対する分散素子の異なる応答がこれら複数の放射ビームを近づけるために使用される。しかし、各グループに関連付けられた１つ又は複数の放射ビームは、投影系内部の１つ又は複数の他の光学素子を通過するときに、異なる応答を互いに示してもよい。よって、ある実施の形態においては、投影系は、少なくとも１つの色補正素子を含んでもよく、これは、放射ビームグループ間の波長の違いによる投影系の分散素子以外の１つ又は複数の光学素子の応答における相違を少なくとも部分的に補償するよう構成されている。

例えば、色補正がない場合には、各グループの放射ビーム間にはフォーカス誤差があり得る。色補正素子は従って、この誤差を補償するために、使用される放射波長の各々について屈折率に変化を有するよう適切に選択された材料片であってもよい。

代替的に又は追加的に、こうしたフォーカス誤差は上記グループの放射波長間での変動により生じるが、フォーカス誤差は、各グループの放射源と分散素子との間の光路長を調整することによって、低減又は最小化されてもよい。

分散素子、及び、使用される場合には色補正素子は、リソグラフィ装置の内部で任意の数の異なる場所に配設されてもよい。少なくとも静止部分と移動部分とをもつ投影系を有するある実施の形態においては、静止部分が分散素子を備えてもよい。ある実施の形態においては、分散素子は、投影系内の最初の光学素子、または投影系内の最初のいくつかの素子の１つであるよう配設されていてもよい。分散素子をこのように配設することにより、投影系内の後続の１つ又は複数の光学素子の構築にあたり、複数の放射ビームの間隔が小さくなっているという点で有利であり得る。

本発明のある実施の形態は、投影系の部分としての分散素子に言及して上記に説明されているが、これは単なる例示的な構成であり、分散素子はリソグラフィ装置内で１つ又は複数の他の場所に設けられていてもよい。ある実施の形態においては、分散素子は、複数の放射ビームを提供するよう構成されている複数の放射源と、それら複数の放射ビームにパターンを与えるよう構成されている１つ又は複数のパターニングデバイスとの間に設けられていてもよい。

ある実施の形態においては、使用される場合には色補正素子は、投影系内の最終光学素子、または最終素子の１つであってもよい。

あるデバイス製造方法によると、パターンが投影された基板から、ディスプレイ、集積回路、又はその他の任意の品目等のデバイスが製造されうる。

本書ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用を例として説明しているが、本明細書に説明したリソグラフィ装置は他の用途にも適用することが可能であるものと理解されたい。他の用途としては、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用案内パターン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）、薄膜磁気ヘッドなどがある。当業者であればこれらの他の適用に際して、本明細書における「ウェーハ」あるいは「ダイ」という用語がそれぞれ「基板」あるいは「目標部分」という、より一般的な用語と同義であるとみなされると理解することができるであろう。本書に言及された基板は露光前または露光後において、例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置）、メトロロジツール、及び／またはインスペクションツールにより処理されてもよい。適用可能であれば、本明細書の開示はこれらのまたは他の基板処理装置にも適用され得る。また、基板は例えば多層ＩＣを製造するために複数回処理されてもよく、その場合には本明細書における基板という用語は既に処理されている多数の処理層を含む基板をも意味し得る。

「レンズ」という用語は、文脈が許す限り、屈折光学部品、回折光学部品、反射光学部品、磁気的光学部品、電磁気的光学部品、静電的光学部品を含む各種の光学部品のうちいずれか１つ、またはこれらの組み合わせを指し示してもよい。

上述の説明は例示であり、限定を意図しない。よって、以下に述べる請求項の範囲から逸脱することなく既述の本発明に変更を加えることができるということは、当業者には明らかなことである。

Claims (15)

1. リソグラフィ装置であって、
   複数の放射ビームを提供するよう構成されているプログラマブルパターニングデバイスと、
   前記複数の放射ビームを基板に投影するよう構成されている投影系と、を備え、
   該複数の放射ビームは、第１波長範囲内の放射から形成される第１の１つ又は複数の放射ビームのグループと、前記第１波長範囲と異なる第２波長範囲内の放射から形成される第２の１つ又は複数の放射ビームのグループと、を備え、
   前記投影系は、第１のグループの１つ又は複数の放射ビームが第２のグループの１つ又は複数の放射ビームと異なる角度で前記分散素子に入射し、かつ前記分散素子から出力される第１及び第２のグループの前記１つ又は複数の放射ビームが実質的に平行であるように構成されている分散素子を備え、
   前記プログラマブルパターニングデバイスと前記分散素子との間の放射ビーム経路長は、放射ビームの各グループにつき異なっており、その相違は、異なる放射波長に対し前記投影系の応答が異なることによって導入される基板に投影されるときの放射ビームの最良焦点位置の違いを低減するよう選択され、及び／または、前記投影系は、前記分散素子と基板との間に配設されている色補正素子を備え、該色補正素子は、異なる放射波長に対し前記投影系の他の素子の応答が異なることによって導入される基板に投影されるときの放射ビームの最良焦点位置の違いを低減するよう構成されているリソグラフィ装置。
2. 前記分散素子は、通過する放射の波長により変わる屈折率を有する材料で形成されているプリズムを備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記複数の放射ビームは、他のグループの波長範囲と異なる第３波長範囲内の放射から形成される第３の１つ又は複数の放射ビームのグループを備え、
   前記分散素子は、各グループの１つ又は複数の放射ビームが他のグループと異なる角度で前記分散素子に入射し、かつ前記分散素子から出力される各グループの前記放射ビームが実質的に平行であるように構成されている、請求項１又は２に記載のリソグラフィ装置。
4. 各グループ内の放射ビームは前記分散素子に入射するとき各グループに関連付けられた個々の列に配列され、それらグループのすべての放射ビームが前記分散素子から出力されるとき１つの列に配列されている、請求項１から３のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
5. 各グループからの放射ビームが出力放射ビーム列において規則的に交互に配列されている、請求項４に記載のリソグラフィ装置。
6. 各グループの波長範囲は１ｎｍ以下である、請求項１から５のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
7. 前記第１のグループの１つ又は複数の放射ビームは、第１の均等に隔てられた平行な放射ビームの列として配列され、前記第２のグループの１つ又は複数の放射ビームは、第２の均等に隔てられた平行な放射ビームの列として配列されている、請求項１から６のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
8. 前記第１波長範囲は、第１の放射ビームのグループの第１公称波長を含み、前記第２波長範囲は、第２の放射ビームのグループの第２公称波長を含み、前記第１公称波長は、前記第２公称波長と異なる、請求項１から７のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
9. 前記色補正素子は、前記投影系内の最終光学素子、または最終素子の１つである、請求項１から８のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
10. 前記プログラマブルパターニングデバイスは、前記複数の放射ビームを選択的に提供する制御可能素子を備える、請求項１から９のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
11. 前記プログラマブルパターニングデバイスは、複数の自己放射コントラストデバイスを備える、請求項１から１０のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
12. 前記投影系は静止部分と移動部分とを備える、請求項１から１１のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
13. 前記移動部分は、前記静止部分に対し回転するよう構成されている、請求項１２に記載のリソグラフィ装置。
14. 前記静止部分は、前記分散素子を備える、請求項１２又は１３に記載のリソグラフィ装置。
15. デバイス製造方法であって、
    複数の放射ビームを提供するプログラマブルパターニングデバイスを使用することと、前記複数の放射ビームを基板に投影する投影系を使用することと、を備え、
    該複数の放射ビームは、第１波長範囲内の放射から形成される第１の１つ又は複数の放射ビームのグループと、前記第１波長範囲と異なる第２波長範囲内の放射から形成される第２の１つ又は複数の放射ビームのグループと、を備え、
    前記投影系を使用することは、
    第１のグループの１つ又は複数の放射ビームが第２のグループの１つ又は複数の放射ビームと異なる角度で前記投影系の分散素子に入射し、かつ前記分散素子から出力される第１及び第２のグループの前記１つ又は複数の放射ビームが実質的に平行であるように、放射ビームに前記分散素子を通過させることを備え、
    前記プログラマブルパターニングデバイスと前記分散素子との間の放射ビーム経路長は、放射ビームの各グループにつき異なっており、その相違は、異なる放射波長に対し前記投影系の応答が異なることによって導入される基板に投影されるときの放射ビームの最良焦点位置の違いを低減するよう選択され、及び／または、前記投影系は、前記分散素子と基板との間に配設されている色補正素子を備え、該色補正素子は、異なる放射波長に対し前記投影系の他の素子の応答が異なることによって導入される基板に投影されるときの放射ビームの最良焦点位置の違いを低減するよう構成されているデバイス製造方法。

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