JP4390768B2 - 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製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板の目標部分上に所望のパターンを形成する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）、平面パネル・ディスプレイ、および微細な構造を含む他のデバイスの製造の際に使用することができる。従来のリソグラフィ装置の場合には、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニング手段を、ＩＣ（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を生成するために使用することができ、このパターンは、放射線感光材料（例えば、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）上の目標部分（例えば、１つまたは数個のダイの一部を含む）上に画像形成することができる。マスクの代わりに、パターニング手段は、回路パターンを生成する個々に制御可能な素子のアレイを備えることができる。

通常、１つの基板は、連続的に露光される隣接する目標部分のネットワークを含む。周知のリソグラフィ装置は、各目標部分が、一度に目標部分上に全パターンを露光することにより照射されるステッパと、所与の方向（「走査」方向）に平行にまたは逆平行に基板を同期状態で走査しながら、上記走査方向にビームを通してパターンを走査することにより各目標部分が照射されるスキャナを含む。

マスクを使用しないリソグラフィ装置の場合には、個々に制御可能な素子上に放射線ビームを投影するために、通常、偏光ビーム・スプリッタが使用される。放射線ビームは、ビーム・スプリッタを通して２回投影され、ビーム・スプリッタを通しての１回目の通過の後、およびビーム・スプリッタを通しての２回目の通過の前で放射線ビームの偏光を変えるために、１／４波長のプレートが使用される。放射線ビームの方向を制御するために偏光を使用するということは、放射線ビームの断面が均一な偏光を有すること、およびそれ故、露光中異なる効果を生成するために異なる偏光を使用することができないことを意味する。また、ビーム・スプリッタは、非効率的であり、熱的に制御するのが難しい。

偏光の問題を避けるために、偏光ビーム・スプリッタの代わりに、半分銀メッキしたミラーを含む非偏光ビーム・スプリッタを使用することができる。しかし、このようなデバイスを２回通過すると、放射線の約７５％またはそれ以上が失われ、処理能力がかなり低減する。

それ故、ビーム・スプリッタを必要としないリソグラフィ装置を含むシステムおよび方法の開発が待望されている。

本発明の一実施形態によれば、本発明は、照明システム、個々に制御可能な素子のアレイおよび投影システムを備えるリソグラフィ装置を提供する。照明システムは、放射線ビームを調整する。個々に制御可能な素子のアレイは、放射線ビームにパターンを与える。投影システムは、基板の目標部分上に、パターンを与えられた放射線ビームを投影する。放射線ビームは、個々に制御可能な素子のアレイを垂直でない方向に照明する。

ある例の場合には、個々に制御可能な素子は、放射線ビームのテレセントリック性を変化させることができる。このことは、個々に制御可能な素子上に放射線ビームを投影するために、個々に制御可能な素子または凹状光学素子の対象物フィールド内に折り返しミラーまたはプリズムを設置することにより行うことができる。

他の例の場合には、個々に制御可能な素子は、放射線ビームの光軸を変えることができる。さらに、個々に制御可能な素子のアレイ上に、放射線ビームを投影するように構成されている反射デバイスを使用することもできる。ある例の場合には、個々に制御可能な素子は、個々に制御可能な素子による反射の後の放射線ビームの光軸を、個々に制御可能な素子による反射の前の放射線ビームの光軸とは異なるように変化させるように配置されている。他の例の場合には、リソグラフィ装置は、放射線ビームを投影するために非球形光学素子を備えることができる。

本発明の一実施形態によれば、本発明は、下記のステップ、すなわち、個々に制御可能な素子のアレイにより、放射線ビームにパターンを与えるステップと、基板上にパターン・ビームを投影するステップと、個々に制御可能な素子を放射線ビームにより垂直でない方向に照明するステップとを含むデバイス製造方法を提供する。

本発明の他の実施形態、機能および利点、並びに本発明の種々の実施形態の構造および動作については、添付の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ていて、本明細書の一部を形成する添付の図面は、説明と一緒に本発明を記述するためのものであり、さらに本発明の原理を説明するためのものであり、当業者が本発明を使用できるようにするためのものである。

添付の図面を参照しながら、本発明について以下に説明する。図面中、類似の参照番号は、同じまたは機能的に類似の要素を示す。

（概観および用語）
本明細書の残り全体を通して、「整合マーク」および「複数の整合マーク」という用語は、別段の指示がない限り、それぞれ、１つまたは複数の個々の個別でない整合マークを示すために使用する。「個々の」という用語は、各整合マークが、そのタイプの他のものから（すなわち、他の整合マークから）独立していて別のものであることを意味する。「個別でない」という用語は、いくつかの部分に分割されない（例えば、各整合マークが１つの分割されていないエンティティである）ことを意味する。種々のこのようなマークは、本発明の実施形態で使用することができ、本明細書内のドット、ダッシュおよびラインという用語は、単に特定の例にすぎないことを理解されたい。他の形も使用することができる。

本明細書においては、集積回路（ＩＣ）の製造の際のリソグラフィ装置の使用を特に参照することができるが、本明細書に記載するリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気領域メモリ用の案内および検出パターン、平面パネル・ディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、マイクロおよびマクロ流体デバイス等の製造のような他の用途にも使用することができることを理解されたい。当業者であれば、このような別の用途の場合、本明細書で「ウェハ」または「ダイ」という用語を使用した場合には、これらの用語をそれぞれもっと一般的な用語である「基板」または「目標部分」の同義語であると見なすことができることを理解することができるだろう。本明細書内の基板は、例えば、トラック（例えば、通常、基板にレジストの層を塗布し、露光したレジストを現像するツール）内で、または測定または検査ツール内で、露光の前後に処理することができる。適用できる場合には、本明細書の開示をこのような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、例えば、多重層ＩＣを生成するために、基板を２回以上処理することができる。そのため、本明細書において使用する場合、基板という用語は、すでに複数の処理層を含んでいる基板を意味する場合がある。

本明細書で使用する場合、「個々に制御可能な素子のアレイ」という用語は、入射放射線ビームの断面にパターンを与えるために使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広義に解釈すべきである。それ故、所望のパターンを基板の目標部分内に形成することができる。「光弁」および「空間光変調装置」（ＳＬＭ）という用語も本明細書で使用することができる。このようなパターニング・デバイスの例については以下に説明する。

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面を有するマトリックス・アドレス指定可能な表面を備えることができる。このような装置の基本的原理は、例えば、反射面のアドレス指定したエリアは、入射光を回折光として反射するが、一方、アドレス指定しなかったエリアは、入射光を非回折光として反射するというものである。適当な空間フィルタを使用することにより、非回折光を反射ビームからフィルタリングして、回折光だけを基板に届くようにすることができる。このようにして、ビームは、マトリックス・アドレス指定可能な表面のアドレッシング・パターンによりパターンを与えられる。

別の方法の場合、フィルタが回折光をフィルタリングし、非回折光が基板に届くようにすることができることを理解することができるだろう。回折光学微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）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。各回折光学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ように相互に変形することができる複数の反射性リボンを含むことができる。

もう１つの他の実施形態は、それぞれが、適当に局地化した電界をかけることにより、または圧電作動デバイスを使用することにより、軸を中心にして個々に傾斜することができる小さなミラーのマトリックス配置を使用するプログラマブル・ミラー・アレイを含むことができる。この場合も、ミラーは、マトリックス・アドレス指定可能であり、そのため、アドレス指定されたミラーは、アドレス指定しなかった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・アドレス指定可能なミラーのアドレッシング・パターンによりパターンを与えられる。必要なマトリックス・アドレス指定は、適当な電子手段により行うことができる。

上記両方の実施形態の場合、個々に制御可能な素子のアレイは、１つまたは複数のプログラマブル・ミラー・アレイを備えることができる。このミラー・アレイの詳細については、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号および第５，５２３，１９３号およびＰＣＴ特許出願第ＷＯ９８／３８５９７号および第ＷＯ９８／３３０９６号を参照されたい。これらの文献の全文は、参照によって本明細書に組み込むものとする。

プログラマブルＬＣＤアレイも使用することができる。米国特許第５，２２９，８７２号に、このような構造の一例が記載されている。上記米国特許の全文は、参照によって本明細書に組み込むものとする。

機能の予備バイアス、光学的近接効果補正機能、位相変更技術および多重露光技術を使用することを理解されたい。例えば、個々に制御可能な素子のアレイ上に「表示された」パターンは、層にまたは基板上に最終的に転写したパターンとはかなり異なる場合がある。同様に、基板上に最終的に形成したパターンは、個々に制御可能な素子のアレイ上に任意の瞬間に形成されたパターンに対応しない場合がある。このようなことは、基板の各部分上に形成された最終的なパターンが、個々に制御可能な素子のアレイ上および／または基板の相対的に位置上のパターンが変化する所与の時間または所与の露光回数を終了した後に形成される配置の場合に起こる。

本明細書においては、ＩＣの製造の際のリソグラフィ装置の使用を特に参照することができるが、本明細書に記載するリソグラフィ装置は、例えば、ＤＮＡチップ、ＭＥＭＳ、ＭＯＥＭＳ、集積光学システム、磁気領域メモリ用の案内および検出パターン、平面パネル・ディスプレイ、薄膜磁気ヘッド等の製造のような他の用途にも使用することができることを理解されたい。当業者であれば、このような別の用途の場合には、本明細書で「ウェハ」または「ダイ」という用語を任意に使用した場合には、これらの用語をそれぞれもっと一般的な用語である「基板」または「目標部分」の同義語であると見なすことができることを理解することができるだろう。本明細書に記載する基板は、例えば、トラック（通常、基板にレジストの層を塗布し、露光したレジストを現像するツール）内で、または測定または検査ツール内で露光の前後に処理することができる。適用できる場合には、本明細書の開示をこのような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、例えば、多重層ＩＣを生成するために、基板を２回以上処理することができる。そのため、本明細書において使用する場合、基板という用語は、すでに複数の処理層を含んでいる基板を意味する場合がある。

本明細書で使用する「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有する）、極紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、５〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する）、およびイオン・ビームまたは電子ビームのような粒子ビームを含むすべてのタイプの電磁放射線を含む。

本明細書で使用する場合、「投影システム」という用語は、適宜、例えば、使用中の露光放射、または浸漬流体の使用または真空の使用のような他の要因のための屈折性光学システム、反射性光学システム、および反射屈折性光学システムを含む種々のタイプの投影システムを包含するものとして広義に解釈すべきである。本明細書において「レンズ」という用語を任意に使用した場合には、この用語をもっと一般的な用語である「投影システム」の同義語であると見なすことができる。

照明システムは、また、放射線ビームをある方向に向け、成形し、制御するための屈折性、反射性、および反射屈折性の光学構成要素を含む種々のタイプの光学構成要素を包含することができる。また、このような構成要素は、下記の説明において集合的にまたは単独に「レンズ」と呼ぶことができる。

リソグラフィ装置は、２つ（例えば、二重段）またはそれ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプのものであってもよい。このような「複数段の」機械においては、追加のテーブルを並列に使用することもできるし、または、１つまたは複数の他のテーブルを露光のために使用しながら、１つまたは複数のテーブル上で準備のためのステップを行うこともできる。

リソグラフィ装置は、投影システムの最終素子と基板との間の空間を満たすために、基板が比較的高い屈折率を有する液体（例えば、水）内に浸漬されるタイプのものであってもよい。浸漬液体は、また、例えば、基板と投影システムの第１の素子との間のリソグラフィ装置内の他の空間にも適用することができる。浸漬技術は、投影システムの開口数を増大するための当業者にとって周知の技術である。

さらに、装置は、流体と基板の照射された部分との間で相互作用が行われるように、流体処理セルを備えることができる（例えば、基板に化学薬品を選択的に塗布し、または基板の表面構造を選択的に修正するために）。

リソグラフィ投影装置
図１は、本発明のある実施形態によるリソグラフィ投影装置１００の略図である。装置１００は、少なくとも１つの放射システム１０２、個々に制御可能な素子のアレイ１０４、対象物テーブル１０６（例えば、基板テーブル）、および投影システム（「レンズ」）１０８を含む。

放射システム１０２は、放射線ビーム１１０（例えば、紫外放射線）を供給するために使用することができる。この特定の例の場合には、放射システムは、放射線源１１２も備える。

個々に制御可能な素子のアレイ１０４（例えば、プログラマブル・ミラー・アレイ）は、ビーム１１０にパターンを与えるために使用することができる。通常、個々に制御可能な素子のアレイ１０４の位置は、投影システム１０８に対して固定することができる。しかし、別の配置の場合には、個々に制御可能な素子のアレイ１０４を、投影システム１０８に対してこのアレイを正確に位置決めするために、位置決めデバイス（図示せず）に接続することができる。図に示すように、個々に制御可能な素子１０４は、反射性タイプのものである（例えば、個々に制御可能な素子の反射性アレイを有する）。

対象物テーブル１０６は、基板１１４（例えば、レジストでコーティングされたシリコン・ウェハまたはガラス基板）を保持するための基板ホルダー（特に図示せず）を備えることができ、対象物テーブル１０６は、投影システム１０８に対して基板１１４を正確に位置決めするために、位置決めデバイス１１６に接続することができる。

投影システム１０８（例えば、クォーツおよび／またはＣａＦ_２レンズ系、またはこのような材料からできているレンズ素子、またはミラー・システムを備える反射屈折光学系）は、ビーム・スプリッタ１１８から受光したパターンを与えられたビームを、基板１１４の目標部分１２０（例えば、１つまたは複数のダイ）上に投影するために使用することができる。投影システム１０８は、個々に制御可能な素子のアレイ１０４の画像を基板１１４上に投影することができる。別の方法としては、投影システム１０８は、それに対して個々に制御可能な素子のアレイ１０４の素子が、シャッタとして機能する二次ソースの画像を投影することができる。投影システム１０８は、二次ソースを形成し、基板１１４上にマイクロスポットを投影するために、マイクロ・レンズ・アレイ（ＭＬＡ）を備えることもできる。

ソース１１２（例えば、エキシマ・レーザ）は、放射線ビーム１２２を生成することができる。ビーム１２２は、直接、または例えばビーム・エクスパンダのような調整デバイス１２６を横切った後で、照明システム（照明装置）１２４内に供給することができる。照明装置１２４は、ビーム１２２内の輝度分布の（通常それぞれσアウタおよびσインナと呼ばれる）外側および／または内側の半径の範囲を設定するために調整デバイス１２８を備えることができる。さらに、照明装置１２４は、通常、インテグレータ１３０およびコンデンサ１３２のような種々の他の構成要素を含む。このようにして、個々に制御可能な素子のアレイ１０４上に入射するビーム１１０は、その断面内に所望の均一性および輝度分布を含む。

図１に関連して、ソース１１２をリソグラフィ投影装置１００のハウジングに内蔵させることができる（例えば、ソース１１２が水銀ランプの場合、多くの場合そうであるように）ことに留意されたい。他の実施形態の場合には、ソース１１２は、また、リソグラフィ投影装置１００から離れた場所に位置することができる。この場合には、放射線ビーム１２２は、装置１００（例えば、適当な方向づけミラーにより）内に向けられる。この後者のシナリオは、多くの場合、ソース１１２がエキシマ・レーザの場合に使用される。これら両方のシナリオは、本発明の範囲内に入ることを理解されたい。

その後で、ビーム１１０は、ビーム・スプリッタ１１８によりある方向に向けられた後で、個々に制御可能な素子のアレイ１０４に当たる。個々に制御可能な素子のアレイ１０４により反射した後で、ビーム１１０は、投影システム１０８を通過し、この投影システムは、基板１１４の目標部分１２０上にビーム１１０の焦点を結ぶ。

位置決めデバイス１１６（およびビーム・スプリッタ１４０を通して干渉ビーム１３８を受光するベース・プレート１３６上のオプションとしての干渉計測定デバイス１３４）により、ビーム１１０の経路内の異なる目標部分１２０を位置決めするために、基板テーブル１０６を正確に移動することができる。使用する場合、例えば走査中、ビーム１１０の経路に対して、個々に制御可能な素子のアレイ１０４の位置を正確に修正するために、個々に制御可能な素子のアレイ１０４のための位置決めデバイスを使用することができる。通常、図１に明示していないロング・ストローク・モジュール（粗位置決め）およびショート・ストローク・モジュール（微細位置決め）の助けを借りて、対象物テーブル１０６を移動することができる。類似のシステムを個々に制御可能な素子のアレイ１０４を位置決めするために使用することもできる。ビーム１１０を別の方法で／さらに移動することができることを理解されたい。一方、対象物テーブル１０６および／または個々に制御可能な素子のアレイ１０４は、必要な相対的な運動を行うために固定位置を有することができる。

この実施形態の他の構成の場合には、基板テーブル１０６を固定することができる。この場合、基板１１４は基板テーブル１０６上を移動することができる。これを行う場合、基板テーブル１０６は、平らな最上面上に多数の開口部を備えていて、基板１１４を支持することができるガス・クッションを供給するために、開口部を通してガスが供給される。これは従来から空気ベアリング装置と呼ばれている。基板１１４は、ビーム１１０の経路に対して基板１１４を正確に位置決めすることができる１つまたは複数のアクチュエータ（図示せず）により基板テーブル１０６上を移動する。別の方法としては、開口部を通るガスの流れを選択的にスタートおよびストップさせて、基板テーブル１０６上で基板１１４を移動することができる。

本明細書においては、本発明によるリソグラフィ装置１００を基板上のレジストを露光するためのものとして説明してきたが、本発明の使用はこれに限定されないこと、および装置１００を、レジストを使用しないリソグラフィ装置内で使用するために、パターンを与えられたビーム１１０を投影するために使用することができることを理解することができるだろう。

図の装置１００は、下記の４つのモードで使用することができる。

１．ステップ・モード：個々に制御可能な素子のアレイ１０４上の全パターンは、一度に（すなわち、１回の「フラッシュ」で）目標部分１２０上に投影される。次に、基板テーブル１０６は、パターンを与えられたビーム１１０により照射される異なる目標部分１２０用の異なる位置に向け、ｘおよび／またはｙ方向に移動する。

２．走査モード：所与の目標部分１２０が１回の「フラッシュ」で露光されない点を除けば、本質的にはステップ・モードと同じモードである。代わりに、個々に制御可能な素子のアレイ１０４は、速度ｖで（例えば、ｙ方向のようないわゆる「走査方向」である）所与の方向に移動することができる。その結果、パターンを与えられたビーム１１０が、個々に制御可能な素子のアレイ１０４上を走査する。同時に、基板テーブル１０６が、速度Ｖ＝Ｍｖで同じまたは反対方向に同時に移動する。この場合、Ｍは、投影システム１０８の倍率である。このようにして、解像度を劣化しないで、比較的大きな目標部分１２０を露光することができる。

３．パルス・モード：個々に制御可能な素子のアレイ１０４は、本質的には固定状態に維持され、パルス放射システム１０２により、全パターンが基板１１４の目標部分１２０上に投影される。基板テーブル１０６は、パターンを与えられたビーム１１０が、基板１０６を横切ってラインを走査するように、本質的には一定の速度で移動する。放射システム１０２のパルス間で、必要に応じて個々に制御可能な素子のアレイ１０４上でパターンが更新され、パルスのタイミングは、基板１１４上の必要な位置において連続している目標部分１２０が露光されるようにとられる。それ故、基板１１４のストリップに対して完全なパターンを露光するように、パターンを与えられたビーム１１０は、基板１１４を横切って走査することができる。このプロセスは、ライン毎に完全なパターン１１４が露光されるまで反復して行われる。

４．連続走査モード：ほぼ一定の放射システム１０２が使用され、パターンを与えられたビーム１１０が基板１１４を横切って走査し、基板を露光する度に、個々に制御可能な素子のアレイ１０４上のパターンが更新されるという点を除けば、本質的にパルス・モードと同じである。

上記使用モードの組合せおよび／またはこれらモードを変更したもの、または全く異なる使用モードも使用することができる。

図２、図３および図４は、本発明の種々の実施形態による、個々に制御可能な素子の非テレセントリック照明である。

図２に示すように、放射線ビームＰＢは、個々に制御可能な素子のパターニング・アレイＰＰＭの背後の照明装置ＩＬから凹状ミラー２１の方向に向かって投影された面平行ビーム（ｐｌａｎｅ ｐａｒａｌｌｅｌ ｂｅａｍ）である（すなわち、パターニング・アレイを横切る点のところの主光線は相互に平行である）。凹状ミラー２１は環状をしている。凹状ミラーの軸は、放射線ビームＰＢ、投影システムＰＬ、および個々に制御可能な素子のアレイＰＰＭの光軸と整合している。凹状ミラー２１は、放射線ビームを、放射線ビームがパターンを与えられる個々に制御可能な素子ＰＰＭの前面の方向に反射する。

図２を見れば分かるように、放射線ビームＰＢは、パターニング・アレイＰＰＭに垂直ではなく、パターニング・アレイは、放射線ビームＰＢのテレセントリック性を変化させる。次に、パターンを与えられた放射線ビームＰＢは、凹状ミラー２１の方向に反射され、このミラー内の孔部を通して投影システムＰＬ内に伝達される。

光学素子のこの配置を使用すれば、ビーム・スプリッタ・キューブを使用する必要がなくなり、それ故、任意の偏光のビームを使用することができる。実際、放射線ビームＰＢの異なる部分は異なる偏光を有し、プロセスの画像形成中に異なる方法で使用することができる。反射の際の光のどんな損失でも、ビーム・スプリッタを使用した場合の偏光効果による光の損失より小さく、使用するミラーをよりよく制御することができ、光学システムの精度が向上する。

また、凹状ミラー２１とパターニング・アレイＰＰＭの間にレンズを使用しないですむ。それ故、装置のこの画像形成部分を小さくすることができる。

この例の場合には、凹状ミラー２１は１つしかないが、凹状ミラー２１は、凹状を形成する多数の小さなミラーから形成することができる。凹状を形成しているすべてのミラーは、共通の曲率半径および共通の光軸を有する。この例の場合には、パターニング・アレイＰＰＭの個々に制御可能な各素子は、対応するミラー素子を有することができる。ミラー素子は、個々に制御可能な素子により反射する前に、放射線ビームＰＢを反射するためだけのものであるので、ミラー２１またはミラー素子の品質は、個々に制御可能な素子による反射の後でも、個々に制御可能な素子による反射の前又は後或いはその両方で使用される素子の場合よりは重要なものではない。

図３に示すように、発散した放射線ビームＰＢは、凹状ミラー２３の方向に投影される。凹状ミラー２３は、図２に示すものより小さな曲率半径を有する。凹状ミラー２３は、パターニング・アレイＰＰＭの個々に制御可能な素子の方向に放射線ビームＰＢを反射する。曲率半径の小さな凹状ミラーを使用することにより照明装置ＩＬ内の光学素子のサイズを小さくすることができる。

図４に示すように、中央孔部を有する折り返しミラー２４は、凹状ミラー２１とパターニング・アレイＰＰＭの間に位置していて、凹状ミラー２１およびアレイＰＰＭの光軸に約４５度の角度で配置されている。放射線ビームＰＢは、照明装置ＩＬから投影され、折り返しミラー２４により凹状ミラー２１およびアレイＰＰＭと同じ光軸を有する経路上に反射する。放射線ビームＰＢは、投影システムＰＬの方向に伝達されるように、凹状ミラーおよびアレイＰＰＭの個々に制御可能な素子により反射する。

この例の場合には、照明装置は投影システムの光軸に垂直に、折り返しミラー２４は投影システムＰＬに４５度で配置されているが、照明装置ＩＬの位置は、装置の配置により変えることができ、折り返しミラーの角度は、それに従って変えることができる。

図５は、本発明の一実施形態による、図２、図３または図４のうちの１つに示す配置のうちの１つまたは複数内の個々に制御可能な素子ＰＰＭのレイアウトを示す。この実施形態の場合には、アレイの個々に制御可能な素子ＰＰＭの対象物フィールド３０は、図５に示すように環状に配置されている。

図６、図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４および図１５は、本発明の種々の実施形態による、個々に制御可能な素子への追加の非テレセントリック照明である。

図６の実施形態の場合には、アレイＰＰＭの個々に制御可能な素子のフィールドは、例えば、図５に示すように、環状エリア内に配置されている。照明装置ＩＬからの放射線ビームＰＢは、主投影システムＰＬの光軸に対して約４５度の角度で配置されている、折り返しミラーまたはプリズム４１によりアレイの方向に反射する。折り返しミラーまたはプリズム４１は、個々に制御可能な素子ＰＰＭの対象物フィールド内に入るほど十分小さいが、画像フィールドには入らない。パターニング・アレイＰＰＭの前面には、アレイＰＰＭの個々に制御可能な素子による反射の前および後の両方で、放射線ビームＰＢが伝達される正の光学倍率（例えば、凸レンズまたはレンズのグループ）を有する素子４２が位置する。素子４２は、放射線ビームを投影システムＰＬの開口絞り４４の方向に焦点を結ぶ働きをする。開口絞り４４、素子４２、パターニング・アレイＰＰＭおよび折り返しミラーまたはプリズム４１は、すべて投影システムＰＬと同じ光軸上に配置されている。

ビーム・スプリッタを使用していないので、偏光は自由に変えることができ、画像形成のために使用することができ、光の損失が少ない。

図７に示すように、負の光学倍率（例えば、凹レンズまたはレンズ・グループ）を有する素子４５は、折り返しミラーまたはプリズム４１および凸レンズ４２の間に位置する。素子４５は、他の光学素子４１、４２、４４と同じ光軸上に配置されていて、個々に制御可能な素子による反射の前には、放射線ビームの経路内に入ることができるほど十分小さいが、上記反射の後では、放射線ビームの経路内には入らない。素子４５は、放射線ビームＰＢの発散を増大するので、照明装置ＩＬ内にもっと小さくまたもっと安価な光学素子を使用することができる。

図８の実施形態の場合には、個々に制御可能な素子ＰＰＭは環状になっていて、放射線ビームＰＢは、ＰＰＭ環状体の中央の孔部を通して照明装置ＩＬからミラー４６の方向に投影される。ミラー４６は、凸状ミラーであっても、または凹状ミラーであってもよい。この実施形態の場合には、凸状ミラーを使用している。ミラー４６により反射した後で、放射線ビームは発散し、正の光学倍率（例えば、凸レンズまたはレンズ・グループ）を有する素子４２を通して、個々に制御可能な素子ＰＰＭ上に伝達される。ミラー４６は、照明装置ＩＬ、素子４２および投影システムＰＬと同じ光軸を共有する。ミラー４６は、十分に小さく、個々に制御可能な素子による反射の前だけ放射線ビームＰＢを反射するが、反射後には放射線ビームを反射することはできない。

この実施形態の場合には、照明装置ＩＬは、ＰＰＭパターニング・アレイの後の空間内に収容することができ、デバイスがもっとコンパクトになる。

図９の実施形態の場合には、素子４２’は環状をしている。放射線ビームＰＢは、環状素子４２’の中央の孔部を通してミラー４６の方向に投影される。それにより、アレイＰＰＭの個々に制御可能な素子による反射の前の放射線ビームＰＢの伝達が改善される。

図１０の実施形態を見れば分かるように、この実施形態の個々に制御可能な素子ＰＰＭは、放射線ビームＰＢの光軸を変化させる。個々に制御可能な素子により反射した後で、放射線ビームＰＢは投影システムＰＬの方向に投影される。アレイＰＰＭの個々に制御可能な各素子または素子のグループは、放射線ビームＰＢを反射するために使用する対応するミラー５０を含む。ある例の場合には、光の損失を防止するために、ミラー５０だけが照明され、ミラー間の空間は照明されない。放射線ビームＰＢを投影システムＰＬの方向に反射する個々に制御可能な素子は、投影システムＰＬの光軸に対して約０．１ラジアンの小さな角度で配置されている。個々に制御可能な素子ＰＰＭにより反射した後で、放射線ビームＰＢは、ミラー５０間の空間を通して投影される。ある例の場合には、個々に制御可能な各素子または素子のグループの画像フィールドは、同じ個々に制御可能な素子の対象物フィールドが反射したミラーに隣接する空間を通して投影される。この実施形態にはビーム・スプリッタを使用していないので、この場合も偏光は自由に変えることができ、画像形成のために有利に使用することができる。

図１１の実施形態を見れば分かるように、照明システムＩＬからの入射放射線ビームＰＢは、１つのレンズ素子であってもレンズのグループであってもよい、レンズ６３を通して個々に制御可能な素子のアレイＰＰＭ上に投影される。放射線ビームＰＢが個々に制御可能な素子による反射の前および後の両方で凸レンズ６３を通して透過するように、凸レンズ６３は個々に制御可能な素子の近くに配置されている。個々に制御可能な素子は、放射線ビームの光軸を変化させるように配置されている。次に、放射線ビームＰＢは再び凸レンズ６３を通して投影される。ミラー６４は、ビームを投影システム内にうまく向けるために、放射線ビームに対して４５度に配置されている。このシステムの入り口および出口の瞳は物理的に分離しているので、特定の装置の要件に従って正確な位置を調整することができる。

図１２に示すように、パターニング・アレイＰＰＭは、斜めの角度で照明される。個々に制御可能な素子により反射した後で、放射線ビームＰＢは凸状非球形反射光学素子７１の方向に伝達される。上記光学素子７１は、放射線ビームＰＢを環状非球形反射光学素子７２の方向に反射する。次に、放射線ビームＰＢは、投影システムＰＬの方向に投影される。光学素子７１および７２は、シュバルツシルト２ミラー設計を形成するが、リッチー・クレチアン（Ｒｉｔｃｈｅｙ−Ｃｈｒｅｔｉｅｎ）設計のような他の望遠鏡的設計も使用することができる。このようなオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）設計を使用することにより、個々に制御可能な素子ＰＰＭのオフアクシス照明による光路の違いを最小限度に低減することができる。

少なくともこの実施形態の場合には、ビーム・スプリッタ・キューブの代わりにミラーを使用することにより、偏光効果による光の損失がないという利点が得られる。さらに、代わりに使用するミラーをよりよく制御することができ、その結果、光学システムをもっと精度の高いものにすることができる。この実施形態の場合には、ミラー・システムは、またある倍率を有することができ、後ろの光路において拡大を行なわなくてもすむことになる。

図１３の実施形態の場合には、照明システムＩＬは、放射線ビームＰＢを２つ以上の部分的ミラーまたは１つの大きなミラーとして具現化することができる第１のミラー８１上に向ける。第１のミラー８１は、放射線を分割パターニング・アレイＰＰＭの２つの部分の間に位置する第２のミラー８２上に向ける。第２のミラー８２は、放射線ビームＰＢ’を、放射線を個々に制御可能な素子上に向けるパターニング・アレイの前に位置する第３のミラー８３上に向ける。第３のミラー８３は、パターンを与えられたビームが投影レンズ内に通過できるようにするための開口部を有する。図では第２のミラー８２は凸状ミラーになっているが、第２のミラーは平面ミラーでも凹状ミラーであってもよいことを理解することができるだろう。

図１４の実施形態の場合には、図１３の第１および第２のミラーは除去され、照明システムＩＬの出力は、パターニング・アレイＰＰＭの２つの部分の間に配置されている。照明システムは、パターニング・アレイＰＰＭの前に位置する凹状ミラー９１上に向けられる２つのサブビームを出力する。凹状ミラー９１は、放射線を後方に向けてパターニング・アレイ上に照射し、パターンを与えられたビームが投影システム内に通過することができるようにする開口部を有する。

図１５の実施形態の場合には、照明装置は、一方の側面上に位置していて、放射線を折り返しミラー９２上に向け、この折り返しミラー９２は、放射線をパターニング・アレイＰＰＭ上に向ける。折り返しミラー９２は、素子により反射したビームレット（ｂｅａｍｌｅｔｓ）が、投影システムＰＬ内に通過することができるようにするために、パターニング・アレイ内の複数の個々に制御可能な素子に対応する複数の開口部を有する。この実施形態の場合には、個々に制御可能な素子のアレイは非常にまばらである。

図１６は、照明システムＩＬ、パターニング・アレイＰＰＭ、投影システムＰＬおよび放射線結合装置（１０１、１０２および１０３）の全体の略図であり、一方、図１７および図１８は、放射線を照明装置ＩＬ内のマスク面ＭＰから、パターニング・アレイＰＰＭの面に中継するリレー・システムＲＳのもう１つの光学設計である。図１７および図１８は、「折り返され」ておらず、図１６の開口部付き折り返しミラー１０２を使用していないことに留意されたい。

図１６の場合には、照明システムＩＬは、ビーム供給光学系ＢＤを介して、放射線源ＬＡから光を受光するテレセントリック部分を備える。テレセントリック部分は、瞳を形成する第１の回折光学素子ＰＤＥを備える。テレセントリック部分は、また、ズーム可能なコンデンサ光学系Ｃ１、第１の回折光学素子により満たされていてフィールドを形成している第２の回折光学素子ＦＤＥ、およびマスク面ＭＰの均一な照明を行う固定コンデンサ光学系Ｃ２も含む。第１のリレー・レンズ・グループ１０１、第２のリレー・レンズ・グループ１０２、および開口部付き折り返しミラー１０３を備えるリレー・システムは、非テレセントリックであり、マスク面の画像をパターニング・アレイ上に投影する。

図１７の場合には、リレー・システムＲＳは、光学素子１７０１、１７０２、１７０３、１７０４、１７０５、および１７０６を含み、一方、図１８の場合には、リレー・システムＲＳは、光学素子１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、１８０５および１８０６を含む。ある例の場合には、図に示すように、光学素子は、凹状、凸状、または他のタイプのレンズである。他のタイプおよび構成のレンズも使用することができることを理解されたい。

図１９は、本発明の一実施形態によるパターニング・アレイ、投影システム、および放射線結合装置を示す。図１９は、パターニング・アレイのまばらな配置からのビームレットを投影システム内に結合するために使用するため、ある平面に対して異なる角度で設定されているリレー・ミラーの使用方法を示す。種々のパターニング・アレイＰＰＭ１〜ＰＰＭ３が、例えば、各アレイの駆動回路および位置決めシステムのような周辺電子部品およびメカに対して便利な位置に間隔を置いて位置する。ミラー９１１〜９１３は、パターンを与えられたサブビームＰＢＬ１〜ＰＢＬ３を投影システムＰＬ内に結合するために、平面１１４に対して適当な角度に設定される。

図２０は、本発明の一実施形態による照明システム、パターニング・アレイ、投影システムおよび放射線結合装置を示す。この実施形態を使用すれば、パターニング・アレイの広範ではあるがはっきりと分離されたアレイを投影システム内に結合することができる。この図は、アレイのいくつかの各行からの１つのパターニング・アレイによる、照明装置および結合装置を通る断面図である。

図２１は、本発明の一実施形態によるパターニング・アレイの例示としての配列を示す。この図のアレイは照明システムから見たものである。もちろん、異なる数の行および列内に配置されている異なる数のパターニング・アレイも使用することができる。

図２０および図２１の両方について説明すると、第１の結合ミラー２０２１は、湾曲面上に配置されていて、画像形成されるパターンのその各部分に従ってビームを変調するパターニング・アレイＰＰＭ_１，１〜ＰＰＭ_４，Ｎのそれぞれ上に照明システムの放射線出力を向ける働きをする。次に、パターニング・アレイから反射したサブビームは、第１の結合ミラー２０２１により形成されたサブビーム間の空間内に配置されている第２の結合ミラー２０２２により、投影システムＰＬ内に結合される。パターンを与えられたビームレットは、投影システムＰＬ内に結合した画像を運ぶ１本のビームに結合されるが、パターニング・アレイは、周辺電子部品およびメカのための広い余地をとることができる比較的まばらなアレイとして配置することができる。

図２２は、本発明の一実施形態による照明システム、パターニング・アレイ、投影システムおよび放射線結合装置を示す。斜入射ミラー２２３６〜２２３９は、パターニング・アレイのまばらなグリッドを使用した場合の、パターニング・アレイの仮想の密なグリッドを生成するために使用される。図を見れば分かるように、１つの大きな半径のミラーのセグメントであってもよい、一組の照明装置ミラー２２３１〜２２３５は、照明システム（図示せず）からの放射線をパターニング・アレイＰＰＭ１〜ＰＰＭ４上に向ける。次に、各パターニング・アレイから選択的に反射したサブビームは、斜入射ミラー２２３６〜２２３９により投影システムＰＬ内に結合される。投影システムＰＬから見た場合、パターニング・アレイは、図の点線による輪郭が示すように、遥かに密なグリッドを占拠しているように見える。

図２３は、本発明の一実施形態による照明システム、パターニング・アレイ、投影システムおよび放射線結合装置を示す。パターニング・アレイＰＰＭ１〜ＰＰＭ４は、平面内に設定されているが、選択的に反射したサブビームが、これらサブビームを投影システムＰＬ内に向ける結合ミラー２３４１〜２３４４上に向けられるようにある角度を有する。この配置により、投影システムから見た場合、パターニング・アレイの仮想の密なアレイができ、パターニング・アレイおよび結合ミラー上への垂直に近い入射により偏光を制御することができる。図２２内のレンズＰＬと比較した場合、もっと小さいレンズＰＬを照明システムＩＬで使用することができ、折り返しは、経路の長さを増大し、投影システム内のテレセントリック角度を小さくする。結合ミラー２３４１〜２３４４から投影システムへのビーム経路は、パターニング・アレイ間の空間を通る。

図２４は、本発明の一実施形態による照明システム、パターニング・アレイ、投影システムおよび放射線結合装置を示す。ビーム経路は、結合ミラー２４５１〜２４５４から投影システムＰＬへのすべてのビーム経路が、パターニング・アレイＰＰＭ１〜ＰＰＭ４のための支持構造の１つの開口部１５６を通るように配置されている。この配置により、パターニング・アレイのための周辺電子部品、メカおよびケーブルのために比較的大きな環状空間２４５７ができる。同様に、照明システムＩＬからパターニング・アレイＰＰＭ１〜ＰＰＭ４へのすべてのビーム経路は、結合ミラー２４５１〜２４５４のアレイ内の１つの開口部を通る。

今まで本発明の特定の実施形態について説明してきたが、本発明は、上記以外の方法で実行することができることを理解することができるだろう。より詳細に説明すると、上記実施形態においては、照明システムおよび投影システムの位置を逆にすることができる。各実施形態のパターニング・アレイは、１つの基板上の全長にわたってアレイ状に配列された複数の素子を備えることができるが、同様に、それぞれが素子のアレイを含むいくつかの基板を備えることもできる。素子のアレイは、規則正しいものである必要はないが、照明の配置および投影システム内へのパターンを与えられたビームの結合に最も適するように分配することができる。多くの実施形態を二次元の形で示してきたが、回転対称になるようにすることもでき、それ故、三次元のもっと複雑な配置にすることもできる。上記説明は本発明を制限するものではない。

結論
今まで本発明の種々の実施形態について説明してきたが、これらの実施形態は単に例示としてのものであって、本発明を制限するものではないことを理解されたい。当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、形状および詳細な点を種々に変更することができることを容易に理解することができるだろう。それ故、本発明の領域および範囲は、上記例示としての実施形態のどれかに限定すべきではなく、添付の特許請求の範囲およびその等価物によってだけ定義すべきである。

「課題を解決するための手段」および「要約」の部分ではなく、「発明を実施するための最良の形態」の部分は、特許請求の範囲を解釈するために使用するものであることを理解されたい。「課題を解決するための手段」および「要約」の部分は、本発明者が考えた本発明の例示としての実施形態を、１つまたは複数記述することができるが、すべてを記述することはできない。それ故、「課題を解決するための手段」および「要約」の部分は、本発明および添付の特許請求の範囲を如何なる意味でも制限するものではない。

本発明の一実施形態による、リソグラフィ装置である。 本発明の種々の実施形態による、個々に制御可能な素子の非テレセントリック照明である。 本発明の種々の実施形態による、個々に制御可能な素子の非テレセントリック照明である。 本発明の種々の実施形態による、個々に制御可能な素子の非テレセントリック照明である。 本発明の一実施形態による、図２、図３または図４のうちの１つに示す配置のうちの１つまたは複数内の個々に制御可能な素子のレイアウトである。 本発明の種々の実施形態による、個々に制御可能な素子の追加の非テレセントリック照明である。 本発明の種々の実施形態による、個々に制御可能な素子の追加の非テレセントリック照明である。 本発明の種々の実施形態による、個々に制御可能な素子の追加の非テレセントリック照明である。 本発明の種々の実施形態による、個々に制御可能な素子の追加の非テレセントリック照明である。 本発明の種々の実施形態による、個々に制御可能な素子の追加の非テレセントリック照明である。 本発明の種々の実施形態による、個々に制御可能な素子の追加の非テレセントリック照明である。 本発明の種々の実施形態による、個々に制御可能な素子の追加の非テレセントリック照明である。 本発明の種々の実施形態による、個々に制御可能な素子の追加の非テレセントリック照明である。 本発明の種々の実施形態による、個々に制御可能な素子の追加の非テレセントリック照明である。 本発明の種々の実施形態による、個々に制御可能な素子の追加の非テレセントリック照明である。 本発明の一実施形態による、照明システム、パターニング・アレイ、投影システムＰＬ、および放射線結合装置全体の略図である。 本発明の種々の実施形態による、リレー・システムの別の光学設計である。 本発明の種々の実施形態による、リレー・システムの別の光学設計である。 本発明の一実施形態による、パターニング・アレイ、投影システムおよび放射線結合装置である。 本発明の一実施形態による、照明システム、パターニング・アレイ、投影システム、および放射線結合装置である。 本発明の一実施形態による、パターニング・アレイの配置である。 本発明の一実施形態による、照明システム、パターニング・アレイ、投影システム、および放射線結合装置である。 本発明の一実施形態による、照明システム、パターニング・アレイ、投影システム、および放射線結合装置である。 本発明の一実施形態による、照明システム、パターニング・アレイ、投影システム、および放射線結合装置である。

符号の説明

１００ 装置
１０２ 放射システム
１０４ 個々に制御可能な素子のアレイ
１０６ 対象物テーブル
１０８ 投影システム
１１０ 放射線ビーム
１１２ ソース
１１４ 基板
１１６ 位置決めデバイス
１１８ ビーム・スプリッタ
１２０ 目標部分
１２２ ビーム
１２４ 照明装置
１２６ 調整デバイス
１３０ インテグレータ
１３２ コンデンサ
１３４ 干渉計測定デバイス
１３６ ベース・プレート
１４０ ビーム・スプリッタ
２１，２３ 凹状ミラー
２４ 折り返しミラー
３０ 対象物フィールド
４１ プリズム
４２，４２’ 素子
４４ 開口絞り
４５ 素子
４６，５０，６４，８１，８２，８３ ミラー
６３ レンズ
７１ 凸状非球形反射光学素子
７２ 環状非球形反射光学素子
ＰＢ 放射線ビーム
ＰＰＭ パターニング・アレイ
ＩＬ 照明装置
ＰＬ 投影システム

Claims (12)

1. リソグラフィ装置であって、
   放射線ビームを調整する照明システムと、
   パターンを与えるための個々に制御可能な素子を備えるパターニング・アレイと、
   基板の目標部分上に前記パターンを与えられた放射線ビームを投影する投影システムと、
   前記放射線ビームを前記パターニング・アレイの方向に向ける折り返しミラーまたはプリズムと、を備え、
   前記個々に制御可能な素子の対象物フィールドは環状に配置され、
   前記折り返しミラーまたはプリズムは、前記パターンを与えられた放射線ビームの断面のうち前記対象物フィールドが配置されない環の中央部分に対応した位置に配置されることにより、前記パターニング・アレイから前記投影システムへの前記パターンを与えられた放射線ビームの経路外に配置されるリソグラフィ装置。
2. 前記パターニング・アレイのうち前記対象物フィールドが配置されない環の中央部分に孔部が設けられ、
   前記放射線ビームは前記照明システムから前記折り返しミラーまたはプリズムへ前記孔部を通して伝達される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記パターニング・アレイが、前記パターニング・アレイの前記画像の瞳が、前記折り返しミラーまたはプリズムよりも、前記個々に制御可能な素子からもっと遠いところに位置するように配置される、請求項１に記載の装置。
4. 前記対象物フィールドおよび画像フィールドの両方を屈折させるために、前記パターニング・アレイの近くに配置されている正の光学倍率を有する光学素子をさらに備える、請求項１に記載の装置。
5. 前記折り返しミラーまたはプリズムが、前記放射線ビームの光軸を変えるように配置される、請求項１に記載の装置。
6. 前記パターニング・アレイの対象物フィールド内に配置されているが、その画像フィールド内には配置されていない負の光学倍率を有する光学素子をさらに備える、請求項１に記載の装置。
7. リソグラフィ装置であって、
   放射線ビームを調整する照明システムと、
   パターンを与えるための個々に制御可能な素子を備える複数のパターニング・アレイと、
   そのそれぞれが前記複数のパターニング・アレイのそれぞれに対応する複数の結合ミラーと、
   基板の目標部分上に前記複数のパターニング・アレイによってパターンを与えられた放射線ビームを投影する投影システムとを備え、
   各結合ミラーが、前記複数のパターニング・アレイのそれぞれが選択的に反射した放射線を前記投影システム内に向けるように配置されるリソグラフィ装置。
8. 前記投影システムから見た場合、前記パターニング・アレイが前記パターニング・アレイの実際の配置より密な仮想アレイとして配置されるように、前記結合ミラーが配置される、請求項７に記載の装置。
9. 前記結合ミラーが、前記結合ミラーから前記投影システムへのすべてのビーム経路が、前記パターニング・アレイのための支持構造内の１つの開口部を通るように配置される、請求項７に記載の装置。
10. 前記結合ミラーが、前記結合ミラーから前記投影システムへのビーム経路が、前記パターニング・アレイのための支持構造内の複数の開口部を通るように配置される、請求項７に記載の装置。
11. 前記結合ミラーが、前記パターニング・アレイおよび前記結合ミラー上の放射線の入射角がほぼ垂直になるように配置される、請求項７に記載の装置。
12. 前記照明システムからの放射線を前記各パターニング・アレイに向けるための第２の複数の結合ミラーをさらに備える、請求項７に記載の装置。

Images