JP4246692B2 - リソグラフィ投影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製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板のターゲット部分に所望のパターンを与える機械装置である。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、および精密な構造を含む他のデバイスの製造に使用することができる。従来のリソグラフィ装置では、パターン形成デバイス（あるいは、マスクまたはレチクルと呼ぶ）を使用して、ＩＣ（または他のデバイス）の個々の層に対応した回路パターンを生成することができ、このパターンを、放射線感光材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコン・ウェハまたはガラス・プレート）上のターゲット部分（例えば１または複数のダイの一部を含む）に結像（ｉｍａｇｅ）することができる。パターン形成手段は、マスクの代わりに、回路パターンを生成するように働く個別に制御可能な要素のアレイ（ａｒｒａｙ ｏｆ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）を有していてもよい。

一般に、単一の基板は、隣接する複数のターゲット部分からなるネットワークを含み、これらターゲット部分が連続的に露光される。既知のリソグラフィ装置には、このターゲット部分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を照射するいわゆるステッパと、投影ビームによって所与の方向（「走査」方向）にパターンを走査し、それと同時に、同期して、この方向と平行または逆平行に基板を走査することによって各ターゲット部分を照射するいわゆるスキャナとが含まれる。

多くの場合、個別に制御可能な要素アレイ内における個別に制御可能な要素のパッキング密度（配置密度）が比較的小さい（すなわち、放射線ビームを変調することができる各要素の作用領域が、要素の全領域のうち比較的小さい部分である）。したがって放射線ビームのうち、かなりの割合の放射線を変調することができない。すなわち、この放射線は、アレイ上にパターンが設定されているにも拘らず、個別に制御可能な要素のアレイによって反射されるか、あるいは個別に制御可能な要素のアレイによって吸収される。

放射線システムの内部にマイクロ・レンズ・アレイを含めることによって複数のスポットから構成された投影ビームを提供し、次いでこのビームを個別に制御可能な要素のアレイの作用領域に投影することがすでに提案されている。しかし、そのような放射線の投影ビームを、個別に制御可能な要素のアレイに投影し、その後、パターン形成されたビームを基板に投影することは、複雑で、そのために高価な投影システムが必要である。

したがって複雑な投影システムを必要とせず、個別に制御可能な要素のアレイの作用領域のみを照明する方法が求められている。

本発明の一実施例は、放射線の投影ビームを調整する照明システムと、投影ビームの断面にパターンを与えるための個別に制御可能な要素のアレイと、基板を保持する基板テーブルとを含むリソグラフィ投影装置を提供する。この装置はまた、第１および第２の集束要素（フォーカス要素）のアレイと、投影システムとを含む。第１のアレイ内の各集束要素は、投影ビームの一部分を個別制御可能な要素の１つに直接向け、そこから反射される放射線を収集するために使用することができる。投影システムは、第１の集束要素のアレイの像（ｉｍａｇｅ）を第２の集束要素のアレイに投影するために使用することができる。第２のアレイは、個別制御可能な要素の１つから反射された放射線が第１の集束要素のアレイ内の集束要素の１つおよび投影システムを通して第２のアレイ内の集束要素の１つに投影されるように構成することができる。その第２のアレイ内の集束要素が、基板上のスポットに放射線を集束する。

本発明の別の実施例は、デバイスを製造する方法を提供する。この方法は、少なくとも以下のステップを含む。パターン形成のための個別制御可能な要素のアレイを使用して、照明システムから受け取られた投影ビームにパターンを形成するステップ。第１の集束要素のアレイのそれぞれ１つを使用して、投影ビームの一部分を個別制御可能な要素の１つに直接方向付け、且つそこから反射された放射線を受け取るステップ。投影システムを使用して、第１の集束要素のアレイの像を第２の集束要素のアレイに投影し、それによって個別制御可能な要素の１つから反射された放射線が第１の集束要素のアレイ内の集束要素の１つおよび投影システムを通して第２のアレイ内の集束要素の１つに投影されるステップであって、その第２のアレイ内の集束要素の１つが基板上のスポットに放射線を集束するようになっているステップ。

本発明のさらに他の実施例は、少なくとも以下のステップを含むデバイス製造方法を提供する。基板を提供するステップ。照明システムを使用して放射線の投影ビームを調整するステップ。個別制御可能な要素のアレイを使用して、投影ビームにパターンを形成するステップ。第１の集束要素のアレイを使用するステップであって、各集束要素が投影ビームの一部分を個別制御可能な要素の１つに直接方向付け、且つそこで反射された放射線を受け取るステップ。投影システムを使用して第１の集束要素のアレイの像を第２の集束要素のアレイに投影するステップであって、第２のアレイは、個別制御可能な要素の１つで反射された放射線が第１の集束要素のアレイ内の集束要素の１つおよび投影システムを通って第２のアレイ内の集束要素の１つに投影されるように構成されており、その第２のアレイ内の集束要素の１つが基板上のスポットに放射線を集束するステップ。

これらの実施例では、ビームを第１の集束要素のアレイに投影するために使用する投影光学と、パターンが形成されたビームを第２の集束要素のアレイに投影するための投影システムの要件とを、個別制御可能な要素のアレイが一様に露光されて基板に投影された場合と同じにすることができる。しかし、第１の集束要素のアレイは、それでも尚、放射線の一部分を個別制御可能な要素それぞれに集束することができ、それによって放射線ビームのより大きな割合を変調することが可能である。

第１の集束要素のアレイは、個別制御可能な要素のアレイに隣接して配置することができ、また一様に照明される。第１の集束要素のアレイは、マイクロ・レンズのアレイとすることができ、各マイクロ・レンズを使用して、放射線ビームの一部分を、個別制御可能な要素の１つ、特に前記個別制御可能な要素の作用部分に集束する。この様式では、第１の集束要素のアレイは、放射線が個別制御可能な要素のアレイに入射する前の放射線の経路内の最終要素である。

個別制御可能な要素はそれぞれ回折光学マイクロ電気機械（ＭＥＭＳ）デバイスとすることができる。そのようなデバイスの各要素は、少なくとも２つの設定に構成することができる。第１の設定では、作用面が平面反射器として働き、集束要素の対応する１つにゼロ次放射線を反射して戻す。第２の設定では、作用面が格子を形成し、集束要素の対応する１つから外れるように１次放射線を回折する。

投影システムは、集束要素のアレイの像を第２の集束要素のアレイに投影するように構成することができる。例えば個別制御可能な要素の１つで反射されたゼロ次放射線が、第１のアレイ内の集束要素の対応する１つを介して、また投影システムを通って、第２のアレイ内の集束要素の対応する１つに投影されるように、投影システムを構成することができる。第２のアレイ内の対応する集束要素は放射線を基板のスポット上に集束する。一実施例では、第２の集束要素のアレイをマイクロ・レンズのアレイとすることができる。

個別制御可能な要素のアレイは、基板の一方の側に搭載されていてもよく、また第１の集束要素のアレイは、個別制御可能な要素の周りに気密エンクロージャを形成するように基板に取り付けられていてもよい。別法として、個別制御可能な要素の周りに気密エンクロージャを形成するために、放射線の投影ビームに対して実質的に透過性を有するプレートを基板に取り付けることができる。第１の集束要素のアレイは、気密エンクロージャ内部に取り付けてもよい。

個別制御可能な要素を取り囲む気密エンクロージャは、真空化することができ、あるいは実質的に清浄で純粋なガスで充填することができる。気密エンクロージャがそのようなガスで充填される場合、装置は、気密エンクロージャとガス供給源とを接続するためのガス入口、およびエンクロージャからのガス出口を含んでいてもよく、それによってエンクロージャを通してガスを流し、不純物および／または汚染物質を除去することができる。

放射線が個別制御可能な要素のそれぞれに適切に集束されることを保証するために、個別制御可能な要素のアレイに対する第１の集束要素のアレイの位置を調節するアクチュエータを提供することができる。また、放射線が個別制御可能な各要素の作用部分に正確に集束されることを保証するために、第１の集束要素のアレイは、集束要素の相互位置を調節するアクチュエータを含むこともできる。

本発明のさらに他の実施例、特徴、および利点、ならびに本発明の様々な実施例の構造および動作を、図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を成す添付図面は本発明を図示するものであり、また本明細書の記述と共に、本発明の原理を説明し、当業者が本発明を製作および使用することができるようにするものである。

以下、添付図面を参照しながら本発明を説明する。図中、同じ参照番号は、同一の、または機能的に同様の要素を示す。尚、参照番号の最左端の数字が、その参照番号が初出する図面を表している。

（概要および用語）
本明細書で使用する用語「個別制御可能な要素のアレイ」は、所望のパターンを基板のターゲット部分に作成することができるように、入射してくる放射線ビームの断面にパターンを形成するように使用することができる任意の手段を表すものとして広く解釈されるべきである。用語「光弁（ライトバルブ）」および「空間光変調器（ＳＬＭ）」もこの文脈で使用することができる。そのようなパターン形成手段の例としては、以下のものが挙げられる。

（１）プログラム可能ミラー・アレイ
これは、粘弾性制御層と反射面とを有するマトリックス・アドレス指定可能表面を有していてもよい。そのような装置の基本原理は、（例えば）反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、アドレス指定されていない領域が入射光を非回折光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使用して、前記非回折光を反射ビームからフィルタ除去し、回折光だけを残して基板に到達させることができる。このようにして、ビームには、マトリックス・アドレス指定可能表面のアドレス指定パターンに従ってパターンが形成される。代替方法として、フィルタが回折光をフィルタ除去し、非回折光を残して基板に到達させてもよいことを理解されたい。これに対応する様式で、回折光学ＭＥＭＳデバイスのアレイを使用することもできる。各回折光学ＭＥＭＳは複数の反射リボン（反射帯）からなり、これらのリボンは、互いに対して変形して、入射光を回折光として反射する格子を形成することができる。プログラム可能ミラー・アレイのさらに他の代替実施例では、小さなミラーのマトリックス配列を使用することができ、これら小さなミラーはそれぞれ、適当な局部電界を加えることにより、または圧電作動手段を使用することにより、軸線のまわりで個別に傾斜させることができる。ここでもやはり、ミラーはマトリックス・アドレス指定可能であり、アドレス指定されたミラーが、アドレス指定されていないミラーとは異なる方向に入射放射線ビームを反射する。このようにして、反射ビームは、マトリックス・アドレス指定可能ミラーのアドレス指定パターンに従ってパターンが形成される。必要なマトリックス・アドレス指定は、適当な電子的手段を使用して行うことができる。上記両方の状況で、個別制御可能な要素のアレイは、１または複数のプログラム可能ミラー・アレイを有していてもよい。本明細書で言及するミラー・アレイについて、例えば参照により本明細書に組み込む米国特許第５２９６８９１号明細書および米国特許第５５２３１９３号明細書、ならびにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号のパンフレットおよびＷＯ９８／３３０９６号のパンフレットからより多くの情報を得ることができる。

（２）プログラム可能ＬＣＤアレイ
そのような構造の一例は、参照により本明細書に組み込む米国特許第５２２９８７２号明細書により与えられている。

フィーチャの事前バイアス、光近接効果補正フィーチャ、位相変化技法、および複数回露光技法が使用される場合、例えば個別制御可能な要素のアレイ上に「表示」されるパターンは、基板の層、または基板上に最終的に転写されるパターンとは実質的に異なる場合があることを理解されたい。同様に、基板上に最終的に生成されるパターンは、ある時点で個別制御可能な要素のアレイ上に形成されているパターンとは対応していない場合がある。これは、基板の各部に形成される最終的なパターンが所与の時間または所与の回数の露光にわたって構築され、その間に個別制御可能な要素のアレイ上のパターンおよび／または基板の相対位置が変化する構成に当てはまる。

本文では、ＩＣの製造にリソグラフィ装置を使用すること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が、集積光システム、磁気ドメイン・メモリ用の誘導および検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、薄膜磁気ヘッドの製造など他の用途を有していてもいいことを理解すべきである。そのような他の用途の文脈では、本明細書で使用する用語「ウェハ」または「ダイ」を、それぞれより一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」と同義であるものと考えることができることを当業者は理解されよう。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（典型的には、レジストの層を基板に塗布し、露光されたレジストを現像するツール）または測定ツールもしくは検査ツールで加工することができる。適用可能な場合には、本明細書の開示を、そのような基板加工ツール、およびその他の基板加工ツールに適用することができる。さらに、例えば多層ＩＣを作成するために基板を複数回加工することもでき、したがって本明細書で使用する用語「基板」は、複数回加工された層をすでに含む基板を表す場合もある。

本明細書で使用する用語「放射線」および「ビーム」は、紫外（ＵＶ）放射線（例えば波長が約４０８、３５５、３６５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍ）および極端紫外（ＥＵＶ）放射線（例えば波長が５〜２０ｎｍの範囲内）、ならびにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子ビームを含めた全てのタイプの電磁放射線を包含している。

本明細書で使用する用語「投影システム」は、例えば使用する露光放射線、または浸液の使用もしくは真空の使用など他の要因に適するように、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めた様々なタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈すべきである。本明細書における用語「投影レンズ」の使用は、より一般的な用語「投影システム」と同義と考えることができる。

また照明システムは、放射線の投影ビームを方向付け、成形し、あるいは制御するための、屈折、反射、および反射屈折光学構成要素を含めた様々なタイプの光学構成要素を包含していてもよい。以下、そのような構成要素を総称して、または個々に「レンズ」と呼ぶ場合がある。

リソグラフィ装置は、２つの基板テーブルを有するタイプ（デュアル・ステージ）、あるいはそれよりも多くの基板テーブルを有するタイプの装置にすることができる。そのような「マルチ・ステージ」装置では、追加のテーブルを並列して使用することができ、あるいは１または複数のテーブルで準備ステップを行うと同時に１または複数の他のテーブルを露光用に使用することができる。

またリソグラフィ装置は、比較的高い屈折率を有する液体（例えば水）の中に基板を液浸し、それにより投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するタイプの装置にすることができる。浸液は、リソグラフィ装置内の他の空間、例えば個別制御可能な要素のアレイと投影システムの最初の要素との間に適用してもよい。この液浸技法は、投影システムの開口数を増やす技術分野でよく知られている。

（リソグラフィ投影装置）
図１に、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ投影装置を模式的に示す。本装置は、以下の構成要素を備える。

（１）放射線（例えばＵＶ放射線）の投影ビームＰＢを整えるための照明システム（照明器）ＩＬ

（２）投影ビームにパターンを与えるための個別制御可能な要素のアレイＰＰＭ（例えばプログラム可能ミラー・アレイ）。一般に、個別制御可能な要素のアレイの位置は、要素ＰＬに対して固定されている。しかし、そうではなく、要素ＰＬに対してアレイを正確に位置決めするための位置決め手段に接続されていてもよい。

（３）基板（例えばレジスト被覆ウェハ）Ｗを支持するための基板テーブルＷＴであって、要素ＰＬに対して基板を正確に位置決めするための位置決め手段ＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェハ・テーブル）ＷＴ

（４）個別制御可能な要素のアレイＰＰＭによって投影ビームＰＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１または複数のダイを備えたもの）に結像するための投影システム（レンズ）ＰＬ。投影システムは、個別制御可能な要素のアレイを基板上に結像することができる。別法として、投影システムは、二次供給源を結像してもよく、その際、個別制御可能な要素のアレイの要素はシャッターとして作用する。また投影システムは、マイクロ・レンズ・アレイ（ＭＬＡとして知られている）またはフレネル・レンズ・アレイなど集束要素のアレイを有していてもよく、それによって例えば二次供給源を形成し、基板上にマイクロスポットを結像する。

本明細書で述べられているように、装置は反射型（すなわち反射性の個別制御可能な要素のアレイを有するもの）である。しかし、一般に、例えば透過型（すなわち透過性の個別制御可能な要素のアレイを有するもの）とすることもできる。

照明器ＩＬは、放射線源ＳＯから放射線のビームを受ける。例えば放射線源がエキシマ・レーザであるとき、放射線源とリソグラフィ装置を別個のものとすることができる。そのような場合、放射線源がリソグラフィ装置の一部を成しているとはみなされず、放射線ビームは、例えば適当な方向付けミラーおよび／またはビーム拡大器を備えたビーム送達システムＢＤを用いて、放射線源ＳＯから照明器ＩＬに進められる。他の場合、例えば放射線源が水銀ランプである場合には、放射線源を装置の一部とすることができる。放射線源ＳＯと照明器ＩＬを、必要であればビーム送達システムＢＤと共に、放射線システムと呼ぶ場合がある。

照明器ＩＬは、ビームの角度強度分布を調節するための調節手段ＡＤを備えることができる。一般に、照明器の瞳（ｐｕｐｉｌ）面における強度分布の少なくとも外側および／または内側ラジアル範囲（通常、それぞれσアウターおよびσインナーと呼ばれる）を調節することができる。さらに、照明器ＩＬは、通常、積分器ＩＮおよび集光器ＣＯなど他の様々な構成要素を備える。照明器は、断面で所望の一様性および強度分布を有する調整された放射線ビーム（投影ビームＰＢと呼ぶ）を提供する。

ビームＰＢは、その後、個別制御可能な要素のアレイＰＰＭを通る。個別制御可能な要素のアレイＰＰＭによって反射された後、ビームＰＢは投影システムＰＬを通過し、投影システムＰＬが、ビームＰＢを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束する。位置決め手段ＰＷ（および干渉計測定手段ＩＦ）を用いて、例えばビームＰＢの経路内に様々なターゲット部分Ｃを位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。使用する場合には、個別制御可能な要素のアレイのための位置決め手段を、例えば走査中に、ビームＰＢの経路に対する個別制御可能な要素のアレイＰＰＭの位置を正確に修正することように用いることができる。一般に、物体テーブルＷＴの移動は、図１には明示していない長行程モジュール（粗い位置決め）および短行程モジュール（精密な位置決め）を用いて実現することができる。個別制御可能な要素のアレイを位置決めするために同様のシステムを使用することもできる。別法として／追加として、投影ビームを可動にし、物体テーブルおよび／または個別制御可能な要素のアレイが固定位置を有するようにして必要な相対移動を行うことも可能であることを理解されたい。特にフラット・パネル・ディスプレイの製造に適用し得るさらに他の代替方法として、基板テーブルおよび投影システムの位置を固定し、基板を、基板テーブルに対して移動するように構成することもできる。例えば、基板テーブルが、実質的に一定の速度でテーブルを横切るように基板を走査するためのシステムを有していてもよい。

本明細書では、本発明によるリソグラフィ装置を、基板上のレジストを露光するための装置として説明しているが、本発明はこの使用法に限定されず、レジストレス・リソグラフィで使用する際には、パターン形成された投影ビームを投影するために装置を使用することも可能であることを理解されたい。

図示する装置は、以下の４つの好ましいモードで使用することができる。

（１）ステップ・モード
個別制御可能な要素のアレイが投影ビームにパターン全体を与え、このパターンが一度にターゲット部分Ｃに投影される（すなわち、ただ１回の静的露光）。次いで、異なるターゲット部分Ｃを露光することができるように、基板テーブルＷＴがＸおよび／またはＹ方向に移動する。ステップ・モードでは、露光領域の最大サイズが、ただ１回の静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズを制限する。

（２）走査モード
個別制御可能な要素のアレイが、所与の方向（いわゆる「走査方向」、例えばＹ方向）に速度ｖで移動可能であり、それによって投影ビームＰＢが、個別制御可能な要素のアレイ全体にわたって走査することができるようになっている。これと並行して、基板テーブルＷＴが、速度Ｖ＝Ｍｖで同じ方向または反対方向に同時に移動する。ここで、ＭはレンズＰＬの拡大率である。走査モードでは、露光領域の最大サイズが、ただ１回の動的露光におけるターゲット部分の（非走査方向における）幅を制限し、走査運動の長さが、ターゲット部分の（走査方向における）高さを決定する。

（３）パルス・モード
個別制御可能な要素のアレイが実質的に静止した状態で保たれ、パルス放射線源を使用してパターン全体が基板のターゲット部分Ｃに投影される。基板テーブルＷＴが実質的に一定の速度で移動し、それによって投影ビームＰＢが、基板Ｗ全体にわたってラインを走査することができる。個別制御可能な要素のアレイ上のパターンは、放射線システムのパルスの間に必要に応じて更新され、パルスは、連続するターゲット部分Ｃが基板上の要求された位置で露光されるようにタイミングを取られる。その結果、投影ビームが基板Ｗを横切って走査し、基板のストリップに対して全パターンを露光することができる。基板全体が露光されるまで、この工程がライン毎に繰り返される。

（４）連続スキャン・モード
実質的に一定の放射線源が使用されること、および投影ビームが基板を横切って走査しそれを露光するときに個別制御可能な要素のアレイ上のパターンが更新されること以外は、パルス・モードと本質的に同じである。

上述した使用モードの組合せおよび／または変形形態、あるいは全く異なる使用モードを採用することもできる。

放射線の投影ビームにパターンを形成するために個別制御可能な要素のアレイを照明するための構成を図２に示す。放射線システムからの放射線の投影ビーム１０が、ビーム・スプリッタ１１によって集束要素のアレイ１２に投影される。集束要素のアレイに放射線を投影するために別の構成を使用することもできることを理解されたい。例えば、わずかに非テレセントリックな角度で放射線を投影することができる。集束要素のアレイはマイクロ・レンズ・アレイであることが好ましい。しかしここでも、必要であれば別の構成、例えばフレネル・レンズまたはゾーン・プレート・レンズを使用することができる。集束要素のアレイ１２内の各要素は、投影ビーム１０の一部分を、個別制御可能な要素のアレイ１３内の個別制御可能な要素の１つに直接集束する。集束要素のアレイ１２は、個別制御可能な要素の作用領域のみに放射線が集束されるように構成されていることが好ましい。したがって、全放射線が個別制御可能な要素のアレイ１３の一部分に向けられ、例えば各個別制御可能な要素１３を制御するという要件のために個別制御可能な要素１３が粗くパッキングされている場合でさえ、アレイ１３を使用して放射線を変調することができる。

引き続き図２を参照すると、個別制御可能な要素のアレイ１３から反射された放射線は、集束要素のアレイ１２を通って戻り、ビーム・スプリッタ１１を通過し、次いで、投影レンズ１４を通過する。この構成では、パターンが形成されたビームは、その後、視野レンズ（対物レンズ）１６に入射する。視野レンズ１６は、パターンが形成されたビームを第２の集束要素のアレイ１７に向け、アレイ１７は放射線を基板１８に集束する。このようにして、第１の集束要素のアレイ１２が第２の集束要素のアレイ１７上に結像される。

第１の集束要素のアレイ１２を第２の集束要素のアレイ１７上に結像するために、図示および説明したものとは別の構成を使用することもできることを理解されたい。第２の集束要素のアレイ１７はマイクロ・レンズ・アレイであることが好ましい（しかし、前述したように、同様の効果をもたらす他のデバイスを使用することもできる）。第１の集束要素のアレイ１２と第２の集束要素のアレイ１７のピッチの関係が、第１のアレイを第２のアレイ１７上に結像するシステムの倍率によって決まることが理解されよう。

図２に模式的に示した好ましい構成では、個別制御可能な要素のアレイ１３内の個別制御可能な要素が、集束要素のアレイ１２内に、関連付けられた集束要素を有する。この集束要素が、投影ビーム１０の一部分からの放射線を、個別制御可能な要素の作用部分に集束し、またそこで反射された放射線を収集する。次いで、この反射された放射線が、投影システム１４および視野レンズ１６によって第２の集束要素のアレイ１７内の対応する集束要素の１つに投影される。次いでこの集束要素は、パターンが形成されたビームの一部分を基板１８上のスポットに集束する。上述したように、個別制御可能な要素のアレイ１３内の各個別制御可能な要素は、第１および第２の集束要素のアレイ１２、１７それぞれの内部の集束要素の１つに関連付けられている。それゆえ投影ビームは、第１の集束要素のアレイ１２上に単純に均一に照明されることができ、また第１の集束要素のアレイ１２は、第２の集束要素のアレイ１７上に単純に結像されることが必要なだけである。したがって、投影光学系は比較的単純である。

個別制御可能な要素のアレイ１３は、回折光学ＭＥＭＳデバイスのアレイからなることが好ましい。各回折光学ＭＥＭＳデバイスは、１または複数の反射面からなり、反射面は少なくとも２つの状態で構成されることができる。

第１の状態では、回折光学ＭＥＭＳデバイスは平面反射器であり、第１の集束要素のアレイ１２内の集束要素によってそこに集束された放射線が単純に反射される（すなわちゼロ次反射）。この反射された放射線は、上述したように、集束要素のアレイ１２内の関連付けられた集束要素によって収集されて、投影レンズ１４および視野レンズ１６を通って、第２の集束要素のアレイ１７内の集束要素の１つに投影される。この集束要素が、放射線を基板１８上のスポットに集束する。

回折光学ＭＥＭＳデバイスは、第２の状態にあるとき、格子を形成する。これは、複数のリボン状反射器からなる回折光学ＭＥＭＳデバイスによって実現することができ、これら複数のリボン状反射器は、リボンが１つおきに反射面の表面に垂直な方向に変位されるように作動可能である。別法として、反射面は連続であるが、平坦形状からずれて、例えば正弦曲線状にすることができる。それが実現される様式に拘らず、この第２の状態における回折光学ＭＥＭＳデバイスは、集束要素のアレイ１２内の集束要素によって集束された放射線ビームの一部分に対して格子として振舞う。その結果、回折により、回折光学ＭＥＭＳデバイスからの放射線は、１次回折放射線となり、集束要素のアレイ１２内の集束要素の関連付けられた１つに直接反射して戻ることはない。その代わり、それは集束要素のアレイ１２内の隣接する集束要素の１つに向けられていてもよく、この場合は大きな角度で集束要素のアレイから離れる。この放射線は、投影光学系の瞳１５内で遮断され、したがって第２の集束要素のアレイ１７に到達せず、基板１８に集束されない。対照的に、上述したように、第１の状態の回折光学ＭＥＭＳデバイスに集束された放射線はゼロ次で反射され、装置の光軸に実質的に平行である。したがって、瞳孔１５を通過し、第２の集束要素のアレイ１７内の集束要素の１つによって基板１８に集束される。その結果、第１の状態の回折光学ＭＥＭＳデバイスに関連付けられた放射線のみが基板１８に投影され、それにより、必要なパターンを生成する。

第１の個別制御可能な要素のアレイ１３内の個別制御可能な要素は、要素に損傷を及ぼす可能性があるガス、または要素の動作に干渉する可能性がある汚染物質粒子による汚染から保護するために、ハウジング内部に囲むことができる。図３に、そのようなデバイス２５を示す。

図３において、個別制御可能な要素のアレイ２６は、片側に個別制御可能な要素２８が取り付けられた基板２７からなる。集束要素のアレイ２９は、支持体３１内部に取り付けられたマイクロ・レンズなどの集束要素３０からなる。集束要素のアレイ２９は、個別制御可能な要素のアレイに取り付けられて気密エンクロージャ３２を形成する。図示されるように、これは、壁３３を取り付けることによって達成することができる。しかしこれらの要素は、個別制御可能な要素のアレイの基板２７からの突出部分によって、および／または集束要素のアレイの支持体３１からの突出部分によって代用することもできることを理解されたい。いずれの場合でも、構成要素は、共晶接合または他の既知の精密接合技法によって互いに結合することができる。このようにして集束要素のアレイ２９は、気密エンクロージャの一面として使用される。

図４に、そのようなデバイスの代替構成３５を示す。この構成では、気密エンクロージャ４２は、（個別制御可能な要素のアレイ３６の個別制御可能な要素３８が取り付けられた）基板３７と、側壁４３と、使用される放射線に対して実質的に透過性のある材料からなるプレート４４との組み合せによって形成される。上述したのと同様に、集束要素４０と支持体４１とから形成される集束要素のアレイ３９が、気密エンクロージャ４２内部に取り付けられる。上述したのと同様に、側壁は、基板または放射線透過プレートの一部とすることができる。

図５に、図３および図４に示したデバイス２５、３５のさらに他の変形構成を示す。この場合、気密エンクロージャが壁５３および放射線透過プレート５４から形成されるように壁５３が延びている。個別制御可能な要素のアレイ４６および集束要素のアレイ４９は、気密エンクロージャ内部に離隔して取り付けられる。

気密エンクロージャは、好ましくは１００ｍＴｏｒｒ未満に真空化することができ、または実質的に純粋で清浄なガス（例えば窒素、アルゴン、または他の不活性ガス）で充填することができる。必要であれば、気密エンクロージャをガスで洗浄することができる。例えば気密エンクロージャに接続されたガス入口およびガス出口が存在していてもよい。その際、ガス入口を清浄なガスの供給源に接続して気密エンクロージャを洗浄することができ、気密エンクロージャが完全でなく、汚染物質のわずかな進入が可能な場合でさえ、または汚染物質が気密エンクロージャ内部で生成される場合でさえ、汚染レベルを低く保つことが保証される。

集束要素３０、４０、５０とそれに対応する個別制御可能な要素２８、３８、４８との正確な位置合わせを保証するために、アクチュエータを提供して、個別制御可能な要素のアレイ２６、３６、４６に対する集束要素のアレイ２９、３９、４９の位置を調節することができる。追加として、または別法として、集束要素３０、４０、５０の互いに対する位置を調節するために複数のアクチュエータを提供することもできる。使用されるアクチュエータは、特に集束要素３０、４０、５０の互いに対する位置を調節するためのアクチュエータである場合には、圧電アクチュエータとすることができ、特に個別制御可能な要素のアレイ２６、３６、４６に対する集束要素のアレイ２９、３９、４９の位置を調節する場合には、ローレンツ・アクチュエータとすることができる。位置を正確に制御するための他のよく知られているデバイス、例えば熱電動作または音響的変調を使用し得ることも理解されたい。

（結論）
本発明の様々な実施例を上述してきたが、それらは単に例として提示したものであり、限定的なものでないことを理解されたい。本明細書において、本発明の精神および範囲を逸脱することなく形態および細部に様々な変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の外延および範囲は、上述した例示的な実施例のいずれにも制限されず、特許請求の範囲およびその等価箇所のみに従って定義されるべきである。

本発明の一実施例によるリソグラフィ投影装置を示す図である。 個別制御可能な要素のアレイを照明するための構成、およびパターン形成されたビームを基板に投影するための構成を概略的に示す図である。 本発明で使用するのに適した、個別制御可能な要素のアレイの構成を示す図である。 図３に示される構成の代替構成を示す図である。 図３および図４に示される構成のさらに他の代替構成を示す図である。

符号の説明

ＰＢ、１０ 放射線の投影ビーム
ＩＬ 照明システム、照明器
ＰＰＭ、１３、２６、３６、４６ 個別制御可能な要素のアレイ
Ｗ、１８、２７、３７ 基板
ＰＷ 位置決め手段
Ｃ ターゲット部分
ＰＳ 投影システム
ＩＮ 積分器
ＣＯ 集光器
１１ ビーム・スプリッタ
１２、１７、２９、３９、４９ 集束要素のアレイ
１４ 投影レンズ
１５ 瞳
１６ 視野レンズ
２８、３８、４８ 個別制御可能な要素
３０、４０、５０ 集束要素
３１、４１ 支持体
３２、４２ 気密エンクロージャ
３３、４３、５３ 壁
４４、５４ 放射線透過プレート

Claims (18)

1. 放射線の投影ビームを調整する照明システムと、
   前記投影ビームの断面にパターンを与えるための個別制御可能な要素のアレイと、
   基板を保持する基板テーブルと、
   それぞれが前記投影ビームの一部分を前記個別制御可能な要素の１つに直接方向付け、且つそこから反射された放射線を受け取る第１の集束要素のアレイと、
   前記第１の集束要素のアレイの像を第２の集束要素のアレイに投影する投影システムであって、該第２のアレイは、前記個別制御可能な要素の１つから反射された放射線が前記第１の集束要素のアレイ内の集束要素の１つおよび前記投影システムを介して該第２のアレイ内の集束要素の１つに投影されるように動作可能に構成されており、該第２のアレイ内の集束要素の１つは前記基板上のスポットに前記放射線を集束させる投影システムと、を有し、
   前記個別制御可能な要素のアレイは、前記個別制御可能な要素が片側に取り付けられる基板を有し、
   前記第１の集束要素のアレイは、前記個別制御可能な要素の周りに気密エンクロージャを形成するように前記個別制御可能な要素のアレイに取り付けられていることを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 放射線の投影ビームを調整する照明システムと、
   前記投影ビームの断面にパターンを与えるための個別制御可能な要素のアレイと、
   基板を保持する基板テーブルと、
   それぞれが前記投影ビームの一部分を前記個別制御可能な要素の１つに直接方向付け、且つそこから反射された放射線を受け取る第１の集束要素のアレイと、
   前記第１の集束要素のアレイの像を第２の集束要素のアレイに投影する投影システムであって、該第２のアレイは、前記個別制御可能な要素の１つから反射された放射線が前記第１の集束要素のアレイ内の集束要素の１つおよび前記投影システムを介して該第２のアレイ内の集束要素の１つに投影されるように動作可能に構成されており、該第２のアレイ内の集束要素の１つは前記基板上のスポットに前記放射線を集束させる投影システムと、を有し、
   前記個別制御可能な要素のアレイは、前記個別制御可能な要素が片側に取り付けられる基板を有し、
   前記放射線の投影ビームに対して実質的に透過性であるプレートが、前記個別制御可能な要素の周りに気密エンクロージャを形成するように前記基板に取り付けられ、
   前記第１の集束要素のアレイが、気密エンクロージャ内部に取り付けられていることを特徴とするリソグラフィ装置。
3. 個別制御可能な各要素に方向付けられた放射線ビームの前記一部分が、前記制御可能な要素の作用部分に集束されることを特徴とする請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記第１の集束要素のアレイが、前記個別制御可能な要素のアレイに隣接して配置され、前記放射線システムが、該集束要素のアレイを実質的に均一に照明することを特徴とする請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記第１の集束要素のアレイがマイクロ・レンズのアレイを有し、各マイクロ・レンズが、前記個別制御可能な要素の１つに放射線を集束することを特徴とする請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記第１の集束要素のアレイは、前記放射線が前記個別制御可能な要素のアレイに入射する前の放射線経路内の最終要素となるように配置されている請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記個別制御可能な要素のそれぞれが回折光学ＭＥＭＳデバイスであり、該ＭＥＭＳデバイスの作用面は、第１の設定において、ゼロ次放射線を前記第１の集束要素のアレイ内の集束要素の対応する１つに反射して戻す平面反射器として作用し、前記ＭＥＭＳデバイスの前記作用面は、第２の設定では、１次放射線を前記第１の集束要素のアレイ内の前記対応する集束要素の前記１つから外れるように回折する格子を形成することを特徴とする請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記第２の集束要素のアレイがマイクロ・レンズのアレイを有する請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記気密エンクロージャが、実質的に真空化されている請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記気密エンクロージャが、約１００ｍＴｏｒｒ未満に真空化されている請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記気密エンクロージャが、実質的に清浄で純粋な不活性ガスで充填されている請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記エンクロージャと前記ガスの供給源との間に接続されたガス入口と、前記エンクロージャからのガス出口とをさらに有し、前記エンクロージャを通して前記ガスが流れることを許容していることを特徴とする請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記個別制御可能な要素のアレイに対する前記第１の集束要素のアレイの位置を調節するアクチュエータをさらに有している請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
14. 前記第１のアレイ内の各集束要素の互いに対する位置を調節するためのアクチュエータをさらに有している請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
15. デバイスを製造する方法であって、
    基板を提供するステップと、
    照明システムを使用して放射線の投影ビームを調整するステップと、
    個別制御可能な要素のアレイを使用して前記投影ビームにパターンを形成するステップと、
    第１の集束要素のアレイを使用するステップであって、各集束要素が、前記投影ビームの一部分を前記個別制御可能な要素の１つに直接方向付け、且つそこから反射された放射線を受け取るステップと、
    投影システムを使用して、前記第１の集束要素のアレイの像を第２の集束要素のアレイに投影するステップであって、該第２のアレイは、前記個別制御可能な要素の１つから反射された放射線が前記第１の集束要素のアレイ内の前記集束要素の１つおよび前記投影システムを介して該第２のアレイ内の集束要素の１つに投影されるように構成されており、該第２のアレイ内の集束要素の１つは前記基板上のスポットに前記放射線を集束するステップと、を含み、
    前記個別制御可能な要素のアレイは、前記個別制御可能な要素が片側に取り付けられる基板を有し、
    前記第１の集束要素のアレイは、前記個別制御可能な要素の周りに気密エンクロージャを形成するように前記個別制御可能な要素のアレイに取り付けられていることを特徴とするデバイス製造方法。
16. デバイスを製造する方法であって、
    基板を提供するステップと、
    照明システムを使用して放射線の投影ビームを調整するステップと、
    個別制御可能な要素のアレイを使用して前記投影ビームにパターンを形成するステップと、
    第１の集束要素のアレイを使用するステップであって、各集束要素が、前記投影ビームの一部分を前記個別制御可能な要素の１つに直接方向付け、且つそこから反射された放射線を受け取るステップと、
    投影システムを使用して、前記第１の集束要素のアレイの像を第２の集束要素のアレイに投影するステップであって、該第２のアレイは、前記個別制御可能な要素の１つから反射された放射線が前記第１の集束要素のアレイ内の前記集束要素の１つおよび前記投影システムを介して該第２のアレイ内の集束要素の１つに投影されるように構成されており、該第２のアレイ内の集束要素の１つは前記基板上のスポットに前記放射線を集束するステップと、を含み、
    前記個別制御可能な要素のアレイは、前記個別制御可能な要素が片側に取り付けられる基板を有し、
    前記放射線の投影ビームに対して実質的に透過性であるプレートが、前記個別制御可能な要素の周りに気密エンクロージャを形成するように前記基板に取り付けられ、
    前記第１の集束要素のアレイが、気密エンクロージャ内部に取り付けられていることを特徴とするデバイス製造方法。
17. 基板にパターンを形成するための方法であって、
    パターン形成するために個別制御可能な要素のアレイを使用して、照明システムから受け取られた投影ビームにパターンを形成するステップと、
    第１の集束要素のアレイの各１つを使用して、前記投影ビームの一部分を前記個別制御可能な要素の１つに直接方向付け、且つそこから反射された放射線を受け取るステップと、
    投影システムを使用して、前記第１の集束要素のアレイの像を第２の集束要素のアレイに投影するステップであって、それによって前記個別制御可能な要素の１つから反射された放射線が前記第１の集束要素のアレイ内の前記集束要素の１つおよび前記投影システムを通して前記第２のアレイ内の前記集束要素の１つに投影され、また該第２のアレイ内の前記集束要素が前記放射線を前記基板上のスポットに集束するステップと、を含み、
    前記個別制御可能な要素のアレイは、前記個別制御可能な要素が片側に取り付けられる基板を有し、
    前記第１の集束要素のアレイは、前記個別制御可能な要素の周りに気密エンクロージャを形成するように前記個別制御可能な要素のアレイに取り付けられていることを特徴とするパターン形成方法。
18. 基板にパターンを形成するための方法であって、
    パターン形成するために個別制御可能な要素のアレイを使用して、照明システムから受け取られた投影ビームにパターンを形成するステップと、
    第１の集束要素のアレイの各１つを使用して、前記投影ビームの一部分を前記個別制御可能な要素の１つに直接方向付け、且つそこから反射された放射線を受け取るステップと、
    投影システムを使用して、前記第１の集束要素のアレイの像を第２の集束要素のアレイに投影するステップであって、それによって前記個別制御可能な要素の１つから反射された放射線が前記第１の集束要素のアレイ内の前記集束要素の１つおよび前記投影システムを通して前記第２のアレイ内の前記集束要素の１つに投影され、また該第２のアレイ内の前記集束要素が前記放射線を前記基板上のスポットに集束するステップと、を含み、
    前記個別制御可能な要素のアレイは、前記個別制御可能な要素が片側に取り付けられる基板を有し、
    前記放射線の投影ビームに対して実質的に透過性であるプレートが、前記個別制御可能な要素の周りに気密エンクロージャを形成するように前記基板に取り付けられ、
    前記第１の集束要素のアレイが、気密エンクロージャ内部に取り付けられていることを特徴とするパターン形成方法。

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