JP5063740B2 - インコヒーレントな放射を生成する反射ループシステム - Google Patents

Description

本発明は放射システムに関する。

露光装置は、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。露光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）、微細構造を有する他のデバイスの製造に用いられる。通常は例えばマスクまたはレチクルと称されるパターニング用デバイスを使用して、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、基板に塗布された照射感応材料（レジスト）層への像形成により基板（例えばガラスプレート）の全体または一部に転写される。

パターニング手段を使用して、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形成する場合もある。パターニング用デバイスは、それぞれ個別に制御可能である素子の配列（以下「個別制御可能素子アレイ」という場合もある）を備えるパターニングアレイをマスクの代わりに備えてもよい。このような方式では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である。この種の基板を露光するための露光装置は、長方形基板の幅全体またはその一部（例えば全幅の半分）をカバーする露光空間を有するように設計される。この露光空間の最下部で基板が走査されるとともに、マスク又はレチクルが基板の走査に同期してビームに対して走査される。このようにして基板にパターンが転写される。露光空間が基板の幅全体をカバーする場合には１回の走査で露光が完了する。露光空間が例えば基板の幅の半分をカバーする場合には、１回目の露光後に横方向に基板を移動させ、通常は基板の残りを露光するための走査をもう一度行う。

通常リソグラフィシステムでは照明ビームを生成するための放射源としてレーザが使われる。この照明ビームは例えばコヒーレントな照明ビームであってもよいし、部分コヒーレントな照明ビームであってもよい。照明ビームはリソグラフィシステム内の各所にて反射され散乱光を発生させる。この散乱光は照明ビームに干渉して像にスペックルパターンをもたらす。スペックルパターンは、基板に形成されるパターンに誤差を生じさせうるので好ましくない。スペックルパターンは、時間的・空間的に微小に変動する部分コヒーレントビーム間の干渉によっても引き起こされる。スペックルパターンはコヒーレントな照明ビーム（または部分コヒーレントな照明ビーム）のノイズ的な特性であると言われることもある。また、スペックルパターンは、角度分布を増加させる素子が使用される場合にも引き起こされることがある。多数のコヒーレントなコピービームが生成されるからである。多数のコヒーレントなコピービームは、異なる複数のコピービーム間（例えば世代または方向が異なるビーム間）での光路差がビームのコヒーレンス長（例えば横方向のコヒーレンス長または時間的コヒーレンス長）に比べて小さい場合に互いに干渉する。

従来は、レーザ下流に屈折光学素子または反射光学素子を配置してコヒーレントなビームからインコヒーレントなビームを形成することにより、スペックルパターンは補償されていた。これらの素子は「コヒーレンス破壊素子」と呼ばれることもある。上述のようにインコヒーレントなビームは多数のコヒーレントなコピービームを含む。

スペックルパターンの低減は、照明ビームに対して光学素子を移動させることによっても実現できる。光学素子の移動によりコヒーレントなコピービームそれぞれの位相分布が変化され、一群のコピービームがなすスペックルパターンも変化する。すべてのスペックルパターンが統合（例えば足し合わせ）されることにより、均一化された光が生成される。ところが、スペックルパターンを実質的に除去するためには光学素子の移動量を大きくする必要がある。また、この大きな移動量を、例えば露光時間のような短時間で行わなければならない。例えば１０００Ｈｚのレーザから３０パルスを用いる場合には、露光時間はおよそ３０μｓとなる。このような短時間での大移動はリソグラフィシステムに大きな振動や高加速度、高ジャークを引き起こすことになる。高加速度及び高ジャークはリソグラフィシステム内部に問題を発生させるおそれがある。また、１パルスにつき例えばおよそ５０ｎｓと統合時間が通常限られているので、スペックルパターンを実質的に除去すべくビームに対して充分に光学素子を移動させることはほとんど不可能になってきている。

他のスペックルパターン補償方法は各露光サイクルで多数のレーザパルス（例えば６０パルス）を用いることである。レーザパルスごとに異なるスペックルパターンが生じるので、多数のレーザパルスを用いることによりスペックルパターンを時間的に平均化して低減することができる。ところが最近のリソグラフィシステムでは各露光サイクルでレーザパルス数を小さくしたり各パルス長を短くしたりしてきている。各露光サイクルで各パルス長を短くすれば残念なことに平均化による効果が得られなくなる。また、スペックルパターンの補償に充分な光学素子移動量を短いパルス長の間に実現するのは難しい。

そこで、均一照度を有するインコヒーレントな放射を生成するシステム及び方法が求められている。

本発明の一実施形態によれば、放射源と反射ループシステムとを備えるシステムが提供される。放射源は、コヒーレントビームまたは部分コヒーレントビームを生成する。反射ループシステムは、少なくとも部分コヒーレントなビームを受けてループ内でまたは重複しない複数のループにおいて反射させ、よりインコヒーレントなビームを形成するように構成されている。

このシステムはレーザであってもよいし、照明器であってもよい。

２以上の反射ループシステムが光学的に直列に接続されていてもよい。

このシステムはパターニング用デバイス及び投影系を備えるリソグラフィシステム内部に配置されていてもよい。この場合、インコヒーレントビームから照明ビームが形成される。照明ビームはパターニング用デバイスによりパターンが付与され、投影系により基板に投影される。

他の実施形態によれば、デバイス製造方法が提供される。コヒーレントビームまたは部分コヒーレントビームがループ内でまたは重複しない複数のループにおいて反射されてインコヒーレントビームが形成される。インコヒーレントビームから照明ビームが形成される。照明ビームにパターンが付与される。パターンが付与された照明ビームが基板の目標部分に投影される。

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。

本発明の各実施形態に係る露光装置を示す図である。 本発明の各実施形態に係る露光装置を示す図である。 図２に示される本発明の実施形態により基板にパターンを転写する１つのモードを示す図である。 本発明の一実施形態に係る光学エンジンの配置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る反射ループシステムを含む放射生成のための構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る反射ループシステムを含む放射生成のための構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る反射ループシステムを含む放射生成のための構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る第１反射ループシステムと第２反射ループシステムとを含む反射ループシステムを示す図である。 本発明の一実施形態に係る反射ループシステムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る反射ループシステムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る反射ループシステムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る反射ループシステムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る反射ループシステムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る反射ループシステムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る反射ループシステムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る反射ループシステムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る反射ループシステムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る反射ループシステムによる入射照明強度分布及び出射照明強度分布を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る方法を示すフローチャートである。

１つまたは複数の実施形態に係るシステム及び方法は、（部分）コヒーレントビームから、よりインコヒーレントなビームを形成するために使用される。このシステムは放射源及び反射ループシステムを備える。放射源は、コヒーレントビームまたは部分コヒーレントビームを生成する。反射ループシステムは、（部分）コヒーレントなビームを受けてループ内でまたは重複しない複数のループにおいて反射させ、インコヒーレントなビームを形成するように構成されている。一実施例においては、この構成によるインコヒーレントビームの生成を通じて照明ビームのコヒーレントな部分どうしが干渉しないようになり、その結果スペックルも生成されないようになる。

本明細書を通じて、コヒーレントなレーザビームへの処理は部分コヒーレントなビーム例えば多数のモードを含むビームにも同様に適用可能である。その逆も同様である。すなわち、本発明の実施形態においては各種ビームを包含することを意図している。

以下では特定の構成について説明されるが、これは単に本発明の実施例をわかりやすく説明するためのものにすぎないと理解すべきである。当業者であれば本発明の趣旨を逸脱することなく他の構成を用いることが可能であると理解できよう。また当業者であれば本発明を他の多数の分野にも適用可能であることも明らかであろう。

図１は本発明の一実施形態に係る露光装置を模式的に示す図である。この装置は、照明光学系ＩＬ、パターニング用デバイスＰＤ、基板テーブルＷＴ、及び投影光学系ＰＳを備える。照明光学系（照明器）ＩＬは放射ビームＢ（例えばＵＶ放射）を調整するよう構成されている。

パターニング用デバイスＰＤ（例えばレチクル、マスク、または個別制御可能素子アレイ）はビームを変調する。普通は個別制御可能素子アレイは投影光学系ＰＳに対して位置が固定されるが、あるパラメタに従って該アレイを正確に位置決めする位置決め装置に接続されていてもよい。

基板テーブルＷＴは、基板（例えばレジストが塗布された基板）Ｗを支持するよう構成されており、あるパラメタに従って基板を正確に位置決めする位置決め装置ＰＷに接続されている。

投影光学系（例えば屈折投影レンズ光学系）ＰＳは、個別制御可能素子アレイにより変調された放射ビームを基板Ｗの（例えば１つ又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。

照明光学系は、屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子、あるいは他の種類の光学素子などの各種の光学素子、またはこれらの組合せを含み得るものであり、放射ビームの向きや形状、あるいは他の特性を制御するためのものである。

本明細書において「パターニング用デバイス」または「コントラストデバイス」なる用語は、例えば基板の目標部分にパターンを生成する等、放射ビーム断面を変調するのに用い得るいかなるデバイスをも示すよう広く解釈されるべきである。これらのデバイスは静的なパターニング用デバイス（例えばマスクやレチクル）であってもよいし、動的なパターニング用デバイス（例えばプログラム可能な素子の配列）であってもよい。簡単のために本説明のほとんどは動的パターニング用デバイスの観点でなされているが、本発明の範囲を逸脱することなく静的パターニング用デバイスを用いることも可能であるものと理解されたい。

放射ビームに付与されるパターンは、パターンが位相シフトフィーチャあるいはいわゆるアシストフィーチャを例えば含む場合には基板の目標部分に所望されるパターンと厳密に一致していなくてもよい。また、基板に最終的に形成されるパターンは、個別制御可能素子アレイ上に形成されるパターンにどの時点においても一致しないようになっていてもよい。このような事態は、基板の各部に形成される最終的なパターンが所定時間または所定回数の露光の重ね合わせにより形成され、かつこの所定の露光中に個別制御可能素子アレイ上のパターン及び／またはアレイと基板との相対位置が変化する場合に起こりうる。

通常、基板の目標部分に生成されるパターンは、その目標部分に生成されるデバイス例えば集積回路やフラットパネルディスプレイの特定の機能層に対応する（例えばフラットパネルディスプレイのカラーフィルタ層や薄膜トランジスタ層）。パターニング用デバイスの例としては、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、ＬＥＤアレイ、グレーティングライトバルブ、及びＬＣＤアレイなどがある。

電子的手段（例えばコンピュータ）によりパターンをプログラム可能であるパターニング用デバイスは、例えば複数のプログラム可能な素子を含むパターニング用デバイス（例えば１つ前の文章に挙げたものではレチクルを除くすべてのものが該当する）であり、本明細書では総称して「コントラストデバイス」と呼ぶこととする。一実施例ではパターニング用デバイスは少なくとも１０個のプログラム可能な素子を備え、または例えば少なくとも１００個、少なくとも１０００個、少なくとも１００００個、少なくとも１００，０００個、少なくとも１，０００，０００個、または少なくとも１０，０００，０００個のプログラム可能な素子を備えてもよい。

プログラマブルミラーアレイは、粘弾性制御層と反射表面とを有するマトリックス状のアドレス指定可能な表面を備えてもよい。この装置の基本的な原理は例えば、反射表面のうちアドレス指定されている区域が入射光を回折光として反射する一方、アドレス指定されていない区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。適当な空間フィルタを用いることにより、反射光ビームから非回折光を取り除いて回折光だけを基板に到達させるようにすることができる。このようにして、マトリックス状のアドレス指定可能表面にアドレス指定により形成されるパターンに従ってビームにパターンが付与される。

なお代替例として、回折光をフィルタにより取り除いて基板に非回折光を到達させるようにしてもよい。

同様にして回折光学ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）デバイスを用いることもできる。一例としては、回折光学ＭＥＭＳデバイスは、入射光を回折光として反射する回折格子を形成するよう変形される複数の反射性のリボン状部位を備える。

プログラマブルミラーアレイの他の例においては、マトリックス状の微小ミラーの配列が用いられる。各微小ミラーは局所的に電界を適宜付与されることによりまたは圧電駆動手段を使用することにより各々が独立に軸周りに傾斜しうる。繰り返しになるが、ミラーはマトリックス状にアドレス指定可能に構成されており、アドレス指定されたミラーは入射する放射ビームをアドレス指定されていないミラーとは異なる方向に反射する。このようにしてマトリックス状のアドレス指定可能なミラーにより形成されるパターンに従って反射ビームにパターンが付与されうる。必要とされるマトリックス状アドレス指定は、適宜の電子的手段を使用して実行することができる。

パターニング用デバイスＰＤの他の例はプログラム可能なＬＣＤアレイである。

露光装置は１つ以上のコントラストデバイスを備えてもよい。例えば、露光装置は、複数の個別制御可能素子アレイを有し、それぞれのアレイが互いに独立に制御されるものであってもよい。この構成においては、個別制御可能素子アレイのうちのいくつかのアレイまたはすべてのアレイが少なくとも１つの照明光学系（または照明光学系の一部）を共有していてもよい。斯かるアレイは当該アレイ用の支持構造及び／または投影光学系（または投影光学系の一部）を共有していてもよい。

一実施例としては、図１に示される実施形態のように、基板Ｗは実質的に円形状である。基板Ｗは周縁部にノッチ及び／または平坦部を有していてもよい。一実施例としては、基板は例えば長方形などの多角形形状でもよい。

基板の形状が実質的に円形の場合、基板の直径は少なくとも２５ｍｍであってもよく、または例えば少なくとも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であってもよい。一実施例では、基板の直径は長くても５００ｍｍ、長くても４００ｍｍ、長くても３５０ｍｍ、長くても３００ｍｍ、長くても２５０ｍｍ、長くても２００ｍｍ、長くても１５０ｍｍ、長くても１００ｍｍ、または長くても７５ｍｍである。

基板が例えば長方形などの多角形の場合、基板の少なくとも１辺の長さ、または例えば少なくとも２辺または少なくとも３辺の長さが、少なくとも５ｃｍであってもよく、または例えば少なくとも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であってもよい。

一実施例では、基板の少なくとも１辺の長さが、長くても１０００ｃｍ、または例えば長くても７５０ｃｍ、長くても５００ｃｍ、長くても３５０ｃｍ、長くても２５０ｃｍ、長くても１５０ｃｍ、または長くても７５ｃｍである。

一実施例においては、基板Ｗはウエハであり、例えば半導体ウエハである。一実施例ではウエハの材料は、Ｓｉ（ケイ素）、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）、ＳｉＧｅＣ（シリコンゲルマニウムカーボン）、ＳｉＣ(炭化ケイ素)、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＧａＡｓ(ガリウムヒ素)、ＩｎＰ（インジウムリン）、ＩｎＡｓ（インジウムヒ素）から成るグループから選択される。一実施例ではウエハは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウエハ、シリコンウエハ、セラミック基板、ガラス基板、またはプラスチック基板である。一実施例では基板は透明であってもよいし（ヒトの裸眼で）、有色であってもよいし、無色であってもよい。

この基板の厚さは例えば基板材料及び／または基板寸法に応じてある程度変更される。一実施例では、基板の厚さは、少なくとも５０μｍであり、または例えば少なくとも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。一実施例では、基板の厚さは、厚くても５０００μｍ、例えば厚くても３５００μｍ、厚くても２５００μｍ、厚くても１７５０μｍ、厚くても１２５０μｍ、厚くても１０００μｍ、厚くても８００μｍ、厚くても６００μｍ、厚くても５００μｍ、厚くても４００μｍ、または厚くても３００μｍである。

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）、計測装置、及び／または検査装置により処理されてもよい。一実施例ではレジスト層が基板に設けられる。

本明細書では投影光学系または投影系という用語は、使用される露光光、あるいは液浸露光用液体や真空の利用などの他の要因に関して適切とされるいかなる投影光学系をも包含するよう広く解釈されるべきである。投影光学系には例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気的光学系、電磁気的光学系、静電的光学系、またはこれらの任意の組み合わせなどが含まれる。以下では「投影レンズ」という用語は、より一般的な用語である投影光学系または投影系という用語と同義に用いられ得る。

投影系は、個別制御可能素子アレイにおけるパターンが基板上にコヒーレントに形成されるように当該パターンの像を形成する。これに代えて投影系は二次光源の像を形成してもよく、この場合個別制御可能素子アレイの各素子はシャッタとして動作してもよい。この場合には投影系は、例えば二次光源を形成し基板上にスポット状に像形成するために、例えばマイクロレンズアレイ（ｍｉｃｒｏ ｌｅｎｓ ａｒｒａｙ、ＭＬＡとして知られている）やフレネルレンズアレイなどの合焦用素子のアレイを含んでもよい。一実施例では合焦用素子のアレイ（例えばＭＬＡ）は少なくとも１０個の合焦用素子を備え、または例えば少なくとも１００個、少なくとも１０００個、少なくとも１００００個、少なくとも１００，０００個、または少なくとも１，０００，０００個の合焦用素子を備えてもよい。一実施例においては、パターニング用デバイスにおける個別制御可能素子の数と合焦用素子のアレイにおける合焦用素子の数とは等しいか、あるいは、パターニング用デバイスにおける個別制御可能素子の数が合焦用素子のアレイにおける合焦用素子の数よりも多い。一実施例では、合焦用素子のアレイにおける１つ以上（例えばたいていは各アレイにつき１０００以上）の合焦用素子は、個別制御可能素子アレイにおける１つ以上（例えば２つ以上、または３つ以上、５つ以上、１０以上、２０以上、２５以上、３５以上、または５０以上）の個別制御可能素子に光学的に連関していてもよい。一実施例では、ＭＬＡは、少なくとも基板に近づく方向及び遠ざかる方向に例えば１以上のアクチュエータを用いて移動可能である。基板に近づく方向及び遠ざかる方向にＭＬＡを移動させることができる場合には、基板を動かすことなく例えば焦点合わせをすることが可能となる。

図１及び図２に示されるように本装置は反射型（例えば反射型の個別制御可能素子アレイを用いる）である。透過型（例えば透過型の個別制御可能素子アレイを用いる）の装置を代替的に用いてもよい。

露光装置は２つ以上（２つの場合にはデュアルステージと呼ばれる）の基板テーブルを備えてもよい。このような多重ステージ型の装置においては、追加されたテーブルは並行して使用されるか、あるいは１以上のテーブルで露光が行われている間に１以上の他のテーブルで準備工程が実行されるようにしてもよい。

露光装置は、基板の少なくとも一部が「液浸露光用の液体」で覆われるものであってもよい。この液体は比較的高い屈折率を有する例えば水などの液体であり、投影系と基板との間の空隙を満たす。液浸露光用の液体は、例えばパターニング用デバイスと投影系との間などの露光装置の他の空間に適用されるものであってもよい。液浸技術は投影系の開口数を増大させる技術として周知である。本明細書では「液浸」という用語は、基板等の構造体が液体に完全に浸されているということを意味するのではなく、露光の際に投影系と基板との間に液体が存在するということを意味するに過ぎない。

図１に示されるように照明器ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。一実施例では、放射源により、少なくとも５ｎｍ、または例えば少なくとも１０ｎｍ、少なくとも１１乃至１３ｎｍ、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が供される。一実施例では、放射源ＳＯにより供される放射は、長くても４５０ｎｍ、または例えば長くても４２５ｎｍ、長くても３７５ｎｍ、長くても３６０ｎｍ、長くても３２５ｎｍ、長くても２７５ｎｍ、長くても２５０ｎｍ、長くても２２５ｎｍ、長くても２００ｎｍ、または長くても１７５ｎｍの波長を有する。一実施例では、この放射は、４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、及び／または１２６ｎｍの波長を含む。一実施例では、この放射は３６５ｎｍ程度、または３５５ｎｍ程度の波長を含む。一実施例では、この放射は例えば３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、及び４３６ｎｍの波長を含む広帯域の波長を含む。３５５ｎｍの波長のレーザ光源を使用し得る。例えば光源がエキシマレーザである場合には、光源と露光装置とは別体であってもよい。この場合、光源は露光装置の一部を構成しているとはみなされなく、放射ビームは光源ＳＯから照明器ＩＬへとビーム搬送系ＢＤを介して受け渡される。ビーム搬送系ＢＤは例えば適当な方向変更用ミラー及び／またはビームエキスパンダを含んで構成される。あるいは光源が水銀ランプである場合には、光源は露光装置に一体に構成されていてもよい。光源ＳＯと照明器ＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射系または放射システムと総称される。

照明器ＩＬは放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えてもよい。一般にはアジャスタＡＤにより、照明器の瞳面における強度分布の少なくとも半径方向外径及び／または内径（通常それぞれ「シグマ−アウタ（σ−ｏｕｔｅｒ）」、「シグマ−インナ（σ−ｉｎｎｅｒ）」と呼ばれる）が調整される。加えて照明器ＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の要素を備えてもよい。照明器はビーム断面における所望の均一性及び強度分布を得るべく放射ビームを調整するために用いられる。照明器ＩＬ及び追加の関連構成要素は放射ビームを複数の分割ビームに分割するように構成されていてもよい。例えば各分割ビームが個別制御可能素子アレイにおける１つまたは複数の個別制御可能素子に対応するように構成してもよい。放射ビームを分割ビームに分割するのに例えば二次元の回折格子を用いてもよい。本明細書においては「放射ビーム」という用語は、放射ビームがこれらの複数の分割ビームを含むという状況も包含するが、これに限定されないものとする。

放射ビームＢは、パターニング用デバイスＰＤ（例えば、個別制御可能素子アレイ）に入射して、当該パターニング用デバイスにより変調される。放射ビームはパターニング用デバイスＰＤにより反射され、投影系ＰＳを通過する。投影系ＰＳはビームを基板Ｗの目標部分Ｃに合焦させる。位置決め装置ＰＷと位置センサＩＦ２（例えば、干渉計、リニアエンコーダ、静電容量センサなど）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の経路に異なる複数の目標部分Ｃをそれぞれ位置決めするように移動される。また、個別制御可能素子アレイ用の位置決め手段が設けられ、例えば走査中にビームＢの経路に対してパターニング用デバイスＰＤの位置を正確に補正するために用いられてもよい。

一実施例においては、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（精細な位置決め用）により基板テーブルＷＴの移動を実現する。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は図１には明示されていない。一実施例では基板テーブルＷＴを移動させるためのショートストロークモジュールを省略してもよい。個別制御可能素子アレイを位置決めするためにも同様のシステムを用いることができる。必要な相対運動を実現するために、対象物テーブル及び／または個別制御可能素子アレイの位置を固定する一方、放射ビームＢを代替的にまたは追加的に移動可能としてもよいということも理解されよう。この構成は装置の大きさを小さくするのに役立ち得る。例えばフラットパネルディスプレイの製造に適用可能な更なる代替例として、基板テーブルＷＴ及び投影系ＰＳを固定し、基板Ｗを基板テーブルＷＴに対して移動させるように構成してもよい。例えば基板テーブルＷＴは、実質的に一定の速度で基板Ｗを走査させるための機構を備えてもよい。

図１に示されるように放射ビームＢはビームスプリッタＢＳによりパターニング用デバイスＰＤに向けられるようにしてもよい。このビームスプリッタＢＳは、放射ビームがまずビームスプリッタＢＳにより反射されてパターニング用デバイスＰＤに入射するように構成される。ビームスプリッタを使わずに放射ビームをパターニング用デバイスに入射させるようにすることもできる。一実施例では放射ビームは０度から９０度の間の角度でパターニング用デバイスに入射する。または例えば５度から８５度の間、１５度から７５度の間、２５度から６５度の間、または３５度から５５度の間の角度であってもよい（図１には９０度の例が示されている）。パターニング用デバイスＰＤは放射ビームＢを変調し、再度ビームスプリッタＢＳに向かって戻るように放射ビームＢを反射する。ビームスプリッタＢＳは変調されたビームを投影系ＰＳへと伝達する。しかしながら放射ビームＢをパターニング用デバイスＰＤに入射させ、そのまま更に投影系ＰＳに入射させるという代替的な構成も可能であることも理解されよう。特に透過型のパターニング用デバイスが用いられる場合には図１に示される構成は必要とはされない。

図示の装置はいくつかのモードで使用することができる。

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の全体が１回の照射で目標部分Ｃに投影される間、個別制御可能素子アレイ及び基板は実質的に静止状態とされる（すなわち１回の静的な露光）。そして基板テーブルＷＴがＸ方向及び／またはＹ方向に移動されて、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップモードでは露光フィールドの最大サイズによって、１回の静的露光で結像される目標部分Ｃの寸法が制限されることになる。

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に投影される間、個別制御可能素子アレイ及び基板は同期して走査される（すなわち１回の動的な露光）。個別制御可能素子アレイに対する基板の速度及び方向は、投影系ＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性により定められる。スキャンモードでは露光フィールドの最大サイズが１回の動的露光での目標部分Ｃの（非走査方向の）幅を制限し、走査移動距離が目標部分の（走査方向の）長さを決定する。

３．パルスモードにおいては、個別制御可能素子アレイは実質的に静止状態とされ、パルス放射源により基板Ｗの目標部分Ｃにパターンの全体が投影される。基板テーブルＷＴが実質的に一定の速度で移動して、ビームＢは基板上を線状に走査させられる。個別制御可能素子アレイ上のパターンは放射系からのパルス間に必要に応じて更新される。パルス照射のタイミングは、基板上の複数の目標部分Ｃが連続して露光されるように調整される。その結果、基板上の１つの短冊状領域にパターンが完全に露光されるようビームＢにより基板Wが走査されることになる。この短冊状領域の露光を順次繰り返すことにより基板Ｗは完全に露光される。

４．連続スキャンモードは基本的にパルスモードと同様である。異なるのは、変調された放射ビームＢに対して基板Ｗが実質的に等速で走査され、ビームＢが基板Ｗ上を走査し露光しているときに個別制御可能素子アレイ上のパターンが更新されることである。個別制御可能素子アレイのパターンの更新に同期させるようにした、実質的に一定の放射源またはパルス放射源を用いることができる。

５．ピクセルグリッド結像モードでは、基板Ｗに形成されるパターンはスポット状の露光を連続的に行うことにより実現される。このモードは図２の露光装置を使用して実現することができる。このスポット状の露光はスポット発生器により形成され、パターニング用デバイスＰＤへと向けられる。スポット状の露光はそれぞれ実質的に同形状である。基板Ｗ上には露光スポットが実質的に格子状に露光される。一実施例では、このスポットの寸法は露光されるピクセルのピッチよりも大きいが、毎回の露光時に露光スポットが形成する格子の大きさよりはかなり小さい。転写されるスポットの強度を変化させることによりパターンが形成される。露光照射の合間に各スポットの強度分布が変更される。

上記で記載したモードを組み合わせて動作させてもよいし、モードに変更を加えて動作させてもよく、さらに全く別のモードで使用してもよい。

リソグラフィでは基板上のレジスト層にパターンが露光される。そしてレジストが現像される。続いて追加の処理工程が基板に施される。基板の各部分へのこれらの追加の処理工程の作用は、レジストへの露光の程度によって異なる。特にこの処理は、所与の線量閾値を超える照射量を受けた基板の部位が示す反応と、その閾値以下の照射量を受けた部位が示す反応とが異なるように調整されている。例えば、エッチング工程においては上記の閾値を超える照射量を受けた基板上の区域は、レジスト層が現像されることによりエッチングから保護される。一方、この閾値以下の照射量を受けたレジストは露光後の現像工程で除去され、基板のその区域はエッチングから保護されない。このため、所望のパターンにエッチングがなされる。特に、パターニング用デバイス内の個別制御可能素子は、パターン図形内部となる基板上の区域での露光中の照射量が線量閾値を超えるように実質的に高強度であるように設定される。基板の他の領域は、ゼロまたはかなり低い放射強度を受けるように対応の個別制御可能素子が設定されることにより、線量閾値以下の放射を受ける。

実際には、パターン図形端部での照射量は所与の最大線量からゼロへと急激に変化するわけではない。この照射量は、たとえ図形の境界部分の一方の側への放射強度が最大となり、かつその図形境界部分の他方の側への放射強度が最小となるように個別制御可能素子が設定されていたとしても急激には変化しない。回折の影響により、照射量の大きさは移行領域を介して低下するからである。パターン図形の境界位置は最終的にレジストの現像により形成される。その境界位置は、照射された線量が閾値を下回る位置によって定められる。この移行領域での線量低下のプロファイル、ひいてはパターン図形の境界の正確な位置は、当該図形境界上または近傍に位置する基板上の各点に放射を与える個別制御可能素子の設定により、より正確に制御できるであろう。これは、強度レベルの最大値または最小値を制御するだけではなく、当該最大値及び最小値の間の強度レベルにも制御することによっても可能となるであろう。これは通常「グレイスケーリング」と呼ばれる。

グレイスケーリングによれば、個別制御可能素子により基板に２値の放射強度（つまり最大値と最小値）だけが与えられるリソグラフィシステムよりも、パターン図形の境界位置の制御性を向上させることができる。一実施例では、少なくとも３種類の放射強度が基板に投影されてもよく、または例えば少なくとも４種類の放射強度でも、少なくとも８種類の放射強度でも、少なくとも１６種類の放射強度でも、少なくとも３２種類の放射強度でも、少なくとも６４種類の放射強度でも、少なくとも１２８種類の放射強度でも、または少なくとも２５６種類の放射強度でもよい。

グレイスケーリングは上述の目的に加えてまたは上述の目的に代えて使用されてもよい。例えば、照射された線量レベルに応じて基板の各領域が２種以上の反応を可能とするように、露光後の基板への処理が調整されていてもよい。例えば、第１の線量閾値以下の放射を受けた基板の部位では第１の種類の反応が生じ、第１の線量閾値以上で第２の線量閾値以下の放射を受けた基板の部位では第２の種類の反応が生じ、第２の線量閾値以上の放射を受けた基板の部位では第３の種類の反応が生じるようにしてもよい。したがって、グレイスケーリングは、基板上での線量のプロファイルが２以上の望ましい線量レベルを有するようにするのに用いることができる。一実施例では、この線量プロファイルは少なくとも２つの所望の線量レベルを有し、または例えば少なくとも３つの所望の線量レベル、少なくとも４つの所望の線量レベル、少なくとも６つの所望の線量レベル、または少なくとも８つの所望の線量レベルを有してもよい。

線量プロファイルの制御は、上述のように基板上の各点が受ける放射強度を単に制御するという方法以外の方法によっても可能である。例えば、基板上の各点が受ける照射量は、各点への露光時間を代替的にまたは追加的に制御することによっても制御することができる。他の例として、基板上の各点は、連続的な複数回の露光により放射を受けてもよい。このような連続的複数露光から一部の露光を選択して用いることにより代替的にまたは追加的に各点が受ける照射量を制御することが可能となる。

基板上に要求されるパターンを形成するために、露光処理中の各段階でパターニング用デバイスの各個別制御可能素子を必要な状態に設定する必要がある。よって、この必要状態を表す制御信号が各個別制御可能素子に伝達されなければならない。一実施例では、露光装置はこの制御信号を生成する制御部を含む。基板に形成されるべきパターンは、例えばＧＤＳＩＩなどのベクトルで規定されるフォーマットで露光装置に供給されうる。デザイン情報を各個別制御可能素子用の制御信号に変換するために、制御部は、１つ以上のデータ処理装置を含む。各データ処理装置は、パターンを表すデータストリームに処理を施すように構成されている。各データ処理装置は「データパス」とも総称される。

このデータパス及びデータ処理装置は、次に示す機能の１つ以上を実行するように構成されていてもよい。その機能とは、ベクトルベースのデザイン情報をビットマップのパターンデータに変換すること、ビットマップのパターンデータを必要とされる線量マップ（つまり基板上で必要とされる線量のプロファイル）に変換すること、必要とされる線量マップを各個別制御可能素子用の必要放射強度値に変換すること、及び、各個別制御可能素子用の必要放射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、本発明に係る露光装置の一例を示す図である。この実施例は例えばフラットパネルディスプレイの製造に用いることができる。図１に示される構成要素に対応するものには図２においても同じ参照符号を付している。また、基板やコントラストデバイス、ＭＬＡ、放射ビームなどについてののさまざまな構成例などを含む上述のさまざまな変形例は同様に適用可能である。

図２に示されるように、投影系ＰＳは、２つのレンズＬ１、Ｌ２を備えるビームエキスパンダを含む。第１のレンズＬ１は、変調された放射ビームＢを受け、開口絞りＡＳの開口部で合焦させる。開口部には他のレンズＡＬを設けてもよい。そして放射ビームＢは発散し、第２のレンズＬ２（例えばフィールドレンズ）により合焦させられる。

投影系ＰＳは、拡大された変調放射ビームＢを受けるように構成されているレンズアレイＭＬＡをさらに備える。変調放射ビームＢの異なる部分はそれぞれレンズアレイＭＬＡの異なる部分を通過する。この変調放射ビームＢの異なる部分はそれぞれ、パターニング用デバイスＰＤの１つ以上の個別制御可能素子に対応している。各レンズは変調放射ビームＢの各部分を基板Ｗ上の点に合焦させる。このようにして基板Ｗ上に照射スポットＳの配列が露光される。図示されているレンズアレイには８つのレンズ１４が示されているだけであるが、レンズアレイは数千のレンズを含んでもよい（パターニング用デバイスＰＤとして用いられる個別制御可能素子アレイについても同様である）。

図３は、本発明の一実施形態に係り、図２のシステムを用いて基板Ｗ上にどのようにパターンが生成されるのかを模式的に示す図である。図中の黒丸は、投影系ＰＳのレンズアレイＭＬＡによって基板に投影されるスポットＳの配列を示す。基板は、基板上での露光が進むにつれて投影系に対してＹ方向に移動する。図中の白丸は、基板上で既に露光されている露光スポットＳＥを示す。図示されるように投影系ＰＳのレンズアレイＭＬＡによって基板に投影された各スポットは基板上に露光スポット列Ｒを形成する。各スポットＳＥの露光により形成される露光スポット列Ｒがすべて合わさって、基板にパターンが完全に形成される。上述のようにこのような方式はよく「ピクセルグリッド結像」と称される。

照射スポットＳの配列が基板Ｗに対して角度θをなして配置されている様子が示されている（基板Ｗの端部はそれぞれＸ方向及びＹ方向に平行である）。これは、基板が走査方向（Ｙ方向）に移動するときに、各照射スポットが基板の異なる領域を通過するようにするためである。これにより、照射スポット１５の配列により基板の全領域がカバーされることになる。一実施例では、角度θは大きくても２０°または１０°であり、または例えば大きくても５°、大きくても３°、大きくても１°、大きくても０．５°、大きくても０．２５°、大きくても０．１０°、大きくても０．０５°、または大きくても０．０１°である。一実施例では、角度θは小さくても０．００１°である。

図４は、本発明の一実施形態において、どのようにしてフラットパネルディスプレイの基板Ｗ全体が複数の光学エンジンを用いて１回の走査で露光されるのかを模式的に示す図である。この例では照射スポットＳの配列ＳＡが８つの光学エンジン（図示せず）により形成される。光学エンジンはチェス盤のような配列で２つの列Ｒ１、Ｒ２に配置されている。照射スポットの配列の端部が隣接の照射スポット配列の端部に（走査方向であるＹ方向において）少し重なるように形成される。一実施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列に配列される。このようにして、照射の帯が基板Ｗの幅を横切って延び、１回の走査で基板全体の露光が実現されることとなる。光学エンジンの数は適宜変更してもよい。一実施例では、光学エンジンの数は少なくとも１個であり、または例えば少なくとも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。一実施例では、光学エンジンの数は４０個未満であり、または例えば３０個未満または２０個未満である。

各光学エンジンは、上述の照明系ＩＬ、パターニング用デバイスＰＤ、及び投影系ＰＳを別個に備えてもよい。あるいは２個以上の光学エンジンが１以上の照明系、パターニング用デバイス、及び投影系の少なくとも一部を共有してもよい。

［放射生成のための代表的構成］
図５乃至図７はそれぞれ、本発明の実施形態に係り、反射ループシステムを備える放射生成のための構成を示す。

図５は本発明の一実施形態に係る放射システム５００を示す。放射システム５００は、放射源ＳＯ、反射ループシステムＲＬ、及び照明器ＩＬを含む。放射源ＳＯ及び反射ループシステムＲＬは照明器ＩＬから分離されて配置されている。例えば反射ループシステムＲＬは、図１及び図２におけるビーム搬送系ＢＤに置き換えて、あるいはビーム搬送系ＢＤに含まれて用いられてもよい。

放射源ＳＯは部分コヒーレント放射ビーム５０２またはコヒーレント放射ビーム５０２を生成する。この放射ビーム５０２は反射ループシステムＲＬを用いて、よりインコヒーレントな放射ビームへと形成される。図９乃至図１７を参照して後述するように、反射ループシステムＲＬは、１つのループ経路または重複しない複数のループ経路（例えば、反射ループシステムＲＬ内の周回経路）を備える。これにより、よりインコヒーレントなビーム５０４が生成される。一実施例においては、各ループまたは周回経路を通って生成された出力ビームの特性を１回または複数回のループにわたって重ね合わせることによってインコヒーレントなビーム５０４が生成される。なお以下では他に注記のない限り、ループという用語及び周回経路という用語は互いに置換可能であるものとする。また、これら２つの用語を総称して単にループという場合もある。なお、１回のループは部分コヒーレントビーム５０２の時間的コヒーレンス長よりも長く、これにより反射ループシステムＲＬ内部で光の干渉が生じない。干渉を除去することにより、スペックルパターンが除去される。

反射ループシステムＲＬは、具体的な光学系内部での位置づけ及び適用分野に応じて、例えばビームエキスパンダでも遅延ループでもフィールド画定素子であってもよい。これは、本明細書を理解する当業者には明らかであろう。これらの反射ループシステムの代表例は後述される。

図６は本発明の一実施形態に係る放射システム６００を示す。放射システム６００は放射源ＳＯと照明器ＩＬとを備える。放射源ＳＯは、放射デバイスＲＤ及び反射ループシステムＲＬを備える。なお、ビーム搬送系ＢＤ（本図では図示せず。図１及び図２を参照。）が放射源ＳＯと照明器ＩＬとの間において放射システム６００に含まれていてもよい。放射システム６００は、上述の放射システム５００と同様に機能する。１つの相違点は、放射源ＳＯが反射ループシステムＲＬを用いてインコヒーレント放射５０４を生成するということである。なお放射源ＳＯの機能のうち反射ループシステムＲＬの上流側で機能するものがあってもよいし、下流側で機能するものがあってもよい。

図７は本発明の一実施形態に係る放射システム７００を示す。放射システム７００は、放射源ＳＯと反射ループシステムＲＬとを備える照明器ＩＬを有する。なお、反射ループシステムＲＬから出射した光は、光学系またはパターニング用デバイス（図示せず。図１及び図２を参照。）へと向けられてもよい。放射システム７００は上述の放射システム５００と同様に機能する。なお照明器ＩＬの機能のうち反射ループシステムＲＬの上流側で機能するものがあってもよいし、下流側で機能するものがあってもよい。

なお、放射システム５００、６００、及び７００を本発明の趣旨から逸脱することなくリソグラフィ装置の他の照明系に用いることもできる。他の照明系というのは例えば露光用の照明系以外のアライメント照明光学系や検出用の光学系である。

また、放射システム５００、６００、及び７００は、インコヒーレント光及び／またはより均一化された光、例えばスペックルが起こらないようにしてスペックルパターンが実質的に除去された光を形成する必要がある照明系に置き換えて用いることができる。

図８は本発明の一実施形態に係る反射ループシステムＲＬを示す。反射ループシステムＲＬは、第１反射ループシステムＲＬ１（例えば上流側のシステム）と第２反射ループシステムＲＬ２（例えば下流側のシステム）を備える。第１反射ループシステムＲＬ１及び第２反射ループシステムＲＬ２の間に光学系が設けられてもよい。この光学系は例えば、反射ループシステムＲＬ１及びＲＬ２を光学的に結合するためのシリンドリカルレンズを含んでもよい。２つの連続する反射ループシステムＲＬ１及びＲＬ２を用いることにより、放射源ＳＯからの放射が第１及び第２の方向に混合される。この２重ループの構成により、例えばＸ方向及びＹ方向の両方向の混合が可能となる。

次式で示されるように、合成されたコヒーレンス長が時間的コヒーレンス長よりも大きいことが望ましい。

この式でｎ及びｍはそれぞれ第１反射ループシステムＲＬ１及び第２反射ループシステムＲＬ２における周回数である。ｎはループ１における総周回数Ｎ以下の整数である。ｍはループ２における総周回数Ｍ以下の整数である。Ｌ１及びＬ２は、第１反射ループシステムＲＬ１及び第２反射ループシステムＲＬ２のそれぞれにおけるループ経路の長さである。Ｌｃｏｈｅｒｅｎｃｅは、放射源ＳＯの放射例えば少なくとも部分コヒーレントである放射５０２の時間的コヒーレンス長である。なお、さらに反射ループシステムが追加された場合には次式で表される。

なお、本発明の他の実施形態においては、光学的に直列に結合された１つ以上の反射ループシステムＲＬｍ（ｍ＝１，２，３，・・・）を追加して用いてもよい。各反射ループシステムＲＬｍは、上流の反射ループシステムＲＬからインコヒーレント放射を受光し、このインコヒーレント放射を１回または複数回のループまたは周回経路でループさせて、別のインコヒーレント放射ビームを生成する。例えば、M個のループ経路系が直列に接続されており、各ループ経路が少なくとも部分コヒーレントであるビーム５０２のインコヒーレントなコピービームをＮ個生成する場合を考える。この場合、一連の反射ループシステムＲＬにより実現されるモードの総数はＮ＾Ｍに等しい。これに対して単一の反射ループシステムＲＬでコピービームを生成する場合にはＮ＊Ｍである。ある用途では直列接続の反射ループシステムＲＬが望ましい場合がある。これは例えば、反射量がＮ＊Ｍに応じて増減し、透過量がおよそＲｅ＾（Ｎ＊Ｍ）に応じて増減するからである（ここでＲｅは各反射ループシステム内部の反射デバイスの反射率である）。よって、多数の直列の反射ループシステムを用いる場合のほうが単一の大きな反射ループシステムを用いる場合よりもトータルの透過放射強度を大きくすることができる。

例えば、１回のループにつき４回の反射があって、Ｎ＝２である場合には、透過率は、

に等しい。ここで、Ｒは１つのミラーの反射率（例えば、Ｒ〜０．９８％）であり、ｘは１回目に通過するビームの割合（例えばｘは５０％よりも若干小さい）であり、次式が成立することが好ましい。

この場合、０回目及び１回目の通過は実質的に同強度を有し、透過率は約９６％である。よって、４つの反射ループシステムを直列接続した場合には透過率は８４．８％（０．９６＾４）であり、少なくとも部分コヒーレントであるビーム５０２のインコヒーレントなコピービームが２＾４＝１６個生成される。

ところが、代替例として１つのループ経路系を用いた場合には１５＋１回の周回経路となり、透過率は次式で与えられる。

よって、トータルでの透過ビーム強度を高くすることが望ましい場合には、１つの大きな反射ループシステムで全ループを生成するよりも、１つのシステムにつき例えば１ループを生成する反射ループシステムを直列接続とするほうが好ましい。

［反射ループシステムの代表的構成］
図９乃至図１７はそれぞれ本発明の実施形態に係る反射ループシステムを示す。

［反射ループシステムの第１の代表例］
図９は反射ループシステムＲＬ９の第１の構成例を示す。図１０、図１１、及び図１２はそれぞれ類似の反射ループシステムＲＬ１０、ＲＬ１１、及びＲＬ１２を示し、これらはそれぞれ異なる入口部と出口部とを有する。

図９に示されるように、反射ループシステムＲＬ９は、第１反射器９１０と第２反射器９１２と第３反射器９１４と第４反射器９１６とを備える。例えば、各反射器はミラーまたは他の同様の反射デバイスであってもよく、これらに限られない。第１反射器９１０は半径Ｒで湾曲する反射器である。一実施例においては、反射ループシステムＲＬ９は、該システムの焦点距離が第１反射器９１０の半径Ｒの１／２となるよう構成されている。第２反射器９１２、第３反射器９１４、及び第４反射器９１６はそれぞれ平面反射器である。第２反射器９１２及び第４反射器９１６はそれぞれ０度乃至９０度の角度例えば４５度に傾斜し、かつ反射ループシステムＲＬ９の瞳に関連して配置されている。第３反射器９１４は反射ループシステムＲＬ９の視野（フィールド）に関連して配置されている。通常、フィールドは周回ビームが最も集束する場所であり、瞳は周回ビームが最も拡散する場所である。反射ループシステムＲＬ９内部のどの場所であっても、フィールドまたは瞳面に選択することが可能である。フィールドと瞳との関係は、１つの場所における角度が他の場所での位置差に対応するということである（逆も同様）。ビームの入口及び出口を設けるには、フィールド及び瞳の一方または双方をミラー表面に設定することが望ましいがこれに限られない。一実施例では、第２反射器９１２及び第４反射器９１６の一方または双方を移動または傾斜させることにより、第３反射器９１４への照射位置が変化する。同様に、第３反射器９１４を移動または傾斜させることにより、第２反射器及び第４反射器への照射位置が変化する。

なお、第１ミラーは２つのミラー片に分割されていてもよい。この場合、各ミラー片は１つの周回経路において１度だけビーム照射を受けることになる。

また、第１乃至第４反射器９１０乃至９１６はそれぞれ、反射ループシステムＲＬ９内の１つのループ経路が少なくとも部分コヒーレントな放射ビーム５０２（図９には具体的に図示されていないが図５乃至図８を参照）の時間的コヒーレンス長よりも大きくなるように構成されていてもよい。

また、第１乃至第４反射器９１０乃至９１６のうち少なくとも１つの反射面が他の反射器の反射面に対して傾斜され、「非重複」の連続ループを形成するようになっていてもよい。後述するように、この傾斜により反射ループシステムＲＬ９の出口近傍（なお図９では出口は明示されていないが図１０乃至図１２を参照）でビーム経路をループごとに「ウォーキング」させることができる。この「ウォーキング」により、ループごとに反射ループシステムＲＬ９からビームの一部分を出すとともに、ビームの一部分を再度ループへと反射するようにすることができる。ビームのループ数を増加させることによりインコヒーレントビーム５０４（図９には具体的に図示されていないが図５乃至図８を参照）のインコヒーレンスを高めることができる。

図１０は、本発明の一実施形態に係る反射ループシステムＲＬ１０の入口位置１０１８を矢印Ａで示し、出口位置１０２０を矢印Ｂで示す。一実施例では、開口またはピンホール１０２２が第３反射器９１４に形成され、開口１０２２が出口１０２０として機能する。変形例としてピンホールはいかなる形状の孔であってもよい。孔の形状は例えば円形、正方形、楕円形、長方形であってもよく、さらにこれらに限られずいかなる開口形状であってもよい。反射ループ経路システムは（図示される平面内の）１つの主方向に沿って動作するから、長方形の開口が最も論理的な選択である。繰り返しになるが、第１乃至第４反射器９１０乃至９１６の反射面のうち少なくとも１つを他の反射面に対して傾斜または変位させて、後述のように、各周回経路またはループごとに周回ビームの異なる部分がピンホール１０２２を通じて伝達されるようにする。

動作時には、少なくとも部分コヒーレントなビーム５０２が入口部１０１８から反射ループシステムに進入する。次いでビーム５０２は、第２反射器９１２、第１反射器９１０、第３反射器９１４、第１反射器９１０、第４反射器９１６、第２反射器９１２、第１反射器９１０と順次反射する。この最後の反射後に周回ビームの一部分は第３反射器９１４で反射されて上述のシークエンスを繰り返し、周回ビームの一部分は第３反射器９１４のピンホール１０２０の出口１０２２から反射ループシステムＲＬ１０を出てインコヒーレントビーム５０４を形成する。このようにして、複数回のループが実現される場合にはループごとに周回ビームの一部分が出口１０２０から発せられインコヒーレントビーム５０４が形成される。

図１１は、本発明の一実施形態に係る反射ループシステムＲＬ１１の入口位置１１１８を矢印Ａで示し、出口位置１１２０を矢印Ｂで示す。一実施例では、開口またはピンホール１１２２が第３反射器９１４に形成され、開口１１２２が入口位置１１１８として機能する。また、この実施例では、ビームを出口位置１１２０を通じて外部に接続するのに反射デバイス１１２４例えばフォールドミラーが用いられる。それ以外については上述の反射ループシステムＲＬ１０と同様の原理が適用される。

動作時には、少なくとも部分コヒーレントなビーム５０２が第３反射器９１４のピンホール１１２２から反射ループシステムＲＬ１１に進入する。次いでビーム５０２は、第１反射器９１０、第２反射器９１２、第４反射器９１６、第１反射器９１０、第３反射器９１４、第１反射器９１０、第２反射器９１２と順次反射する。第２反射器９１２からの最後の反射後に周回ビームの一部分は反射器１１２４から反射され出口１１２０から外部に結合されインコヒーレントビーム５０４（図示せず）を形成し、周回ビームの一部分はビーム経路に留まって第４反射器９１６で反射されて上述のシークエンスを繰り返す。このようにして、複数回のループが実現される場合にはループごとに周回ビームの一部分が出口１１２０から発せられインコヒーレントビーム５０４（図示せず）が形成される。

図１２は、本発明の一実施形態に係る反射ループシステムＲＬ１２の入口位置１２１８を矢印Ａで示し、出口位置１２２０を矢印Ｂで示す。反射ループシステムＲＬ１２は図９に示される反射ループシステムＲＬ９に類似する。一実施例では、開口またはピンホール１２２２が第３反射器９１４に形成され、開口１２２２が入口位置１２１８として機能する。また、開口またはピンホール１２２６が第１反射器９１０に形成され、出口位置１２２０として機能する。それ以外については上述の反射ループシステムＲＬ１０及びＲＬ１１と同様の原理が適用される。

動作時には、少なくとも部分コヒーレントなビーム５０２が第３反射器９１４のピンホール１２２２から反射ループシステムＲＬ１２に進入する。次いでビーム５０２は、第１反射器９１０、第２反射器９１２、第４反射器９１６、第１反射器９１０、第３反射器９１４と順次反射する。第３反射器９１４からの最後の反射後に周回ビームの一部分は出口１２２０として作用する第１反射器９１０のピンホール１２２６を通じて発せられインコヒーレントビーム５０４（図示せず）を形成し、周回ビームの一部分はビーム経路に留まって第１反射器９１０で反射されて上述のシークエンスを繰り返す。このようにして、複数回のループが実現される場合にはループごとに周回ビームの一部分が出口１２２０から発せられインコヒーレントビーム５０４（図示せず）が形成される。

図１０、図１１、及び図１２のそれぞれに示される反射ループシステムＲＬ１０、ＲＬ１１、及びＲＬ１２の入口位置及び出口位置は、図９に示される反射ループシステムＲＬ９における入口位置及び出口位置の代表例を示すものにすぎずこれらに限られない。また、放射の入射及び出射のために、いずれの反射ループシステムの実施例の入口及び出口に隣接して光学素子を設けてもよい。

［反射ループシステムの第２の代表例］
図１３乃至図１７は、本発明の実施形態に係り、反射ループシステムＲＬ１３乃至ＲＬ１７により第２の構成例を示す。反射ループシステムＲＬ１３乃至ＲＬ１７は、それぞれ異なる入口位置及び出口位置を有する。この第２の構成例は反射ループシステムＲＬ１３に図示されるように、第１反射器１３３０及び第２反射器１３３２（例えば湾曲ミラー）を備える。後述するが、第１反射器１３３０及び第２反射器１３３２はそれぞれ２つのミラー片からなるものであってもよい。この第２の構成例においては、反射ループシステムは１つの周回経路に２つのフィールド及び２つの瞳を有する。一実施例では、これらの瞳及びフィールドは、第１反射器１３３０及び第２反射器１３３２間の領域に位置する。あるいは、これらの瞳及びフィールドは第１反射器１３３０及び第２反射器１３３２の表面上に位置してもよい。いずれの場合でも２つのフィールド及び２つの瞳が存在するから、入口位置及び出口位置をこれら２つの位置から選択することができる。第１反射器１３３０及び第２反射器１３３２はそれぞれ曲率半径Ｒを有する。反射ループシステムＲＬ１３の焦点距離Ｆは曲率半径Ｒに等しい。

なお、第１反射器１３３０及び第２反射器１３３２の一方または双方は、他方に対して移動可能である第１及び第２の半分体または部片を有していてもよい。この移動に基づいて、瞳及びフィールドは、第１及び第２反射器１３３０及び１３３２の間ではなく両反射器１３３０及び１３３２上に位置するようにする。

また、第１及び第２反射器１３３０及び１３３２はそれぞれ、反射ループシステムＲＬ１３内の１つのループ経路が少なくとも部分コヒーレントな放射ビーム５０２（図１３には具体的に図示されていないが図５乃至図８を参照）の時間的コヒーレンス長よりも大きくなるように構成されていてもよい。

また、第１及び第２反射器１３３０及び１３３２のうち少なくとも一方の反射面またはその一部分が、他の反射器１３３０または１３３２の反射面またはその少なくとも一部分に対して傾斜され、「非重複」の連続ループを形成するようになっていてもよい。例えば、複数回のループが実現される実施例ではこの傾斜によりループごとに異なる経路となるようにすることができる。これにより連続するビーム経路を非同一または非重複にすることができ、周回ビーム間で干渉が生じる可能性を低減することができる。その結果、例えばスペックルを除去することができる。この傾斜により反射ループシステムＲＬ１３の出口近傍（なお図１３では出口は明示されていないが図１４乃至図１７を参照）でビーム経路をループごとに「ウォーキング」させることもできる。この「ウォーキング」により、ループごとに反射ループシステムＲＬ１３からビームの一部分を出すとともに、ビームの一部分を再度ループへと反射するようにすることができる。ビームのループ数を増加させることによりインコヒーレントビーム５０４（図１３には具体的に図示されていないが図５乃至図８を参照）のインコヒーレンスを高めることができる。

図１４及び図１５は、本発明の一実施形態に係り、反射ループシステムＲＬ１４内部の第１ループ経路及び第２ループ経路をそれぞれ示す。少なくとも部分コヒーレントなビーム５０２が第２反射器１３３２のピンホールまたは開口１４３４を通じて反射ループシステムＲＬ１４に進入する。開口１４３４は、反射ループシステムＲＬ１４の入口としても出口としても機能する。この実施例において第１反射器１３３０は、第１半分体または第１部片１３３０Ａと、第２半分体または第２部片１３３０Ｂとを含む。第１部片１３３０Ａは第２部片１３３０Ｂに対して移動可能であり、その反射面が第２反射器１３３２の反射面に対して変位または傾斜させることができる。これにより、上述の「ウォーキング」が可能となる。

一実施例では図１４に示されるように、少なくとも部分コヒーレントなビーム５０２は、入口１４３４の通過後に、第１反射器１３３０の第１半分体１３３０Ａ、第２反射器１３３２、第１反射器１３３０の第２半分体１３３０Ｂ、そして再度第２反射器１３３２へと順次反射する。矢印Ｃは、第１反射器１３３０の第２反射器１３３２に対する部分的変位または傾斜に基づいて第１回目のループ後に生じるビームの「ウォーキング」を示す。さらに、図１５に示されるように、２回目のループは、第２反射器１３３２、第１反射器１３３０の第１半分体１３３０Ａ、第２反射器１３３２、第１反射器１３３０の第２半分体１３３０Ｂへと順次反射して形成される。なお図１５では図１４の１回目のループを破線で示し、２回目のループを実線で示している。矢印Ｄは第２回目のループ後に生じるビームの「ウォーキング」を示す。図示されるように、図１５上ではビームのウォーキングは右から左へと生じる。

さらにループが追加された場合には、連続する各ループ後に周回ビームの一部分が出口１４３４から発せられてインコヒーレントビーム５０４（図示せず）を形成する。例えば、反射ループシステムＲＬ１４でのループ後に、周回ビームの一部分は出口１４３４を通じて出射され、周回ビームの残りの部分は第２反射器１３３２で反射されて再度ループ経路を進む。

図１６及び図１７は、本発明の一実施形態に係り、反射ループシステムＲＬ１６内部の第１ループ経路及び第２ループ経路をそれぞれ示す。この実施例では、第１反射器１３３０の開口またはピンホール１６３６が入口及び出口として使用される。少なくとも部分コヒーレントなビーム５０２が第１反射器１３３０のピンホール１６３６を通じて反射ループシステムＲＬ１６に進入する。この実施例において第２反射器１３３２は、第１半分体または第１部片１３３２Ａと、第２半分体または第２部片１３３２Ｂとを含む。第１部片１３３２Ａは第２部片１３３２Ｂに対して移動可能である。第１部片１３３２Ａの反射面は第１反射器１３３０の反射面に対して変位または傾斜される。これにより、上述の「ウォーキング」が可能となる。

一実施例では図１６に示されるように、少なくとも部分コヒーレントなビーム５０２は、入口１６３６の通過後に、第２反射器１３３２の第１半分体１３３２Ａ、第１反射器１３３０、第２反射器１３３２の第２半分体１３３２Ｂ、そして再度第１反射器１３３０へと順次反射する。矢印Ｅは、第２反射器１３３２の反射面に対する第１反射器１３３０の反射面の部分的変位または傾斜に基づいて第１回目のループ後に生じるビームの「ウォーキング」を示す。さらに、図１７に示されるように、２回目のループは、第１反射器１３３０、第２反射器１３３２の第１半分体１３３２Ａ、第１反射器１３３０、第２反射器１３３２の第２半分体１３３２Ｂへと順次反射して形成される。矢印Ｆは第２回目のループ後に生じるビームの「ウォーキング」を示す。図示されるように、図１７上ではビームのウォーキングは左から右へと生じる。

さらにループが追加された場合には、連続する各ループ後に周回ビームの一部分が出口１６３６から発せられてインコヒーレントビーム５０４（図示せず）を形成する。例えば、ループ後に、周回ビームの一部分は出口１６３６を通じて出射され、周回ビームの残りの部分は第１反射器１３３０で反射されて再度ループ経路を進む。

［反射ループシステムの代表的構成］
一実施例においては、反射ループシステムＲＬは次式の関係に基づいて構成される。

ここで、
ｘ_ｉ＝入口でのビームサイズ（ｍｍ）
ｄ_ｉ＝入口でのビーム発散度（ｍｒａｄ）
ｘ_ｏ＝出口でのビームサイズ（ｍｍ）
ｄ_ｏ＝出口でのビーム発散度（ｍｒａｄ）
Ｎ＝周回数
Ｆ＝使用されるレンズの焦点距離（ｍ）
Ｄ＝瞳面でのビームサイズ（ｍ）
ｆ_ｏ＝フィールド開口（ｍ）
Ｘ＝フィールド面でのビームサイズ（ｍ）
ｔ_ｆ＝フィールド面でのビーム回転角（ｒａｄ）
ｔ_ｐ＝瞳面でのビーム回転角（ｒａｄ）
である。

次の表１は、反射ループシステムＲＬに用いられる代表的なパラメタを示す。

図１８は、本発明の一実施形態に係り、反射ループシステムＲＬ（図示せず）に入射する照明強度分布及び同システムから出射する照明強度分布を模式的に示す図である。例えば上述のいずれの反射ループシステムであっても、この実施例における反射ループシステムＲＬとして用いることができる。一実施例においては、反射ループシステムＲＬの入口部は強度分布１８００を受ける。反射ループシステムＲＬの各ループまたは各周回の出口部は、反射ループシステムＲＬから出射する光１８０４の分布のうち異なる複数の部分１８０２を選択するよう構成されている。この出口部における出力は、基本的にはすべての出口強度分布１８０６の和となり、その結果、出力は均一強度プロファイル１８０８となる。一実施例においては、グラフ１８０６はフィールドを示し、グラフ１８０８は瞳を示す。動作中においてグラフ１８０６は、１回目の周回後の出口部での光強度分布を示す。周回ごとに像が１つずつ左のセグメントへとシフトして、光分布１８０４のうちの次の部分１８０２が反射ループシステムＲＬから出射する。各周回の強度プロファイル１８０６を結合した和１８０８は、各周回後または全周回後に決定される。和１８０８は望ましくは均一である。

また、反射ループシステムＲＬはビームエキスパンダとして機能してもよい。ビームサイズよりも大きい入射窓部を形成することにより、ビームのエテンデューは増大する。ビームのエテンデューは、フィールド分布と光の角度分布との積で定義される。エテンデューの増加分は、入射ビームサイズで入射窓部のサイズを除した値に等しい。

また、反射ループシステムＲＬは、露光照明システム内のフィールド画定素子として機能してもよい。フィールド画定素子として用いられる場合には、反射ループシステムＲＬの瞳内部の各点は完全にインコヒーレントとなりうる。この場合スペックルは生じない。よって、スペックルが生成されないのでスペックル低減も不要である。例えば、フィールド画定素子として用いられる場合には、出射ビームは、各周回から出射されるすべての光のインコヒーレントな和となり得る（図１８を参照）。

また、反射ループシステムは、パルスストレッチャとして用いられてもよい。例えば、出射パルス長を伸張させて、出射パルス長を入射パルス長とシステムの総遅延時間（周回数と１回の周回時間との積）との和に等しくすることができる。

［動作例］
図１９は、本発明の一実施形態に係る方法１９００を示すフローチャートである。例えば、方法１９００は、上述の反射ループシステムＲＬ及びＲＬ９乃至ＲＬ１９のいずれかを用いるシステム５００、６００、７００、または８００のいずれかを用いて実行されてもよい。

ステップ１９０２においては、コヒーレントビームまたは部分コヒーレントビームがループ内で反射されてインコヒーレントなビームが生成される。ステップ１９０４においては、そのインコヒーレントなビームから照明ビームが生成される。ステップ１９０６においては、照明ビームにパターンが付与される。ステップ１９０８においては、パターンが付与された照明ビームが基板の目標部分に投影される。

本説明においてはリソグラフィ装置の用途を特定の装置（例えば集積回路やフラットパネルディスプレイ）の製造としているが、ここでの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、集積回路や光集積回路システム、磁区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、微小電気機械素子（ＭＥＭＳ）、ＬＥＤなどの製造に用いることが可能であり、これらに限られない。また、例えばフラットパネルディスプレイに関しては、本発明に係る装置は、例えば薄膜トランジスタ層及び／またはカラーフィルター層などのさまざまな層の製造に用いることができる。

ここでは特に光学的なリソグラフィを本発明に係る実施形態に適用したものを例として説明しているが、本発明は例えばインプリントリソグラフィなど文脈が許す限り他にも適用可能であり、光学的なリソグラフィに限られるものではない。インプリントリソグラフィでは、パターニング用デバイスのトポグラフィーが基板に生成されるパターンを決める。パターニング用デバイスのトポグラフィーが基板に塗布されているレジスト層に押し付けられ、電磁放射や熱、圧力、あるいはこれらの組み合わせによってレジストが硬化される。レジストが硬化されてから、パターニング用デバイスは、パターンが生成されたレジストから外されて外部に移動される。

［結語］
本発明の種々の実施例を上に記載したが、それらはあくまでも例示であって、それらに限定されるものではない。本発明の精神と範囲に反することなく種々に変更することができるということは、関連技術の当業者には明らかなことである。本発明の範囲と精神は上記で述べた例示に限定されるものではなく、請求項とその均等物によってのみ定義されるものである。

「課題を解決する手段」及び「要約書」の項ではなく「発明の詳細な説明」の項が請求項を解釈するのに使用されるように意図されている。「課題を解決する手段」及び「要約書」の欄は本発明者が考えた本発明の実施例の１つ以上を示すものであるが、すべてを説明するものではない。よって、本発明及び請求項をいかなる形にも限定するものではない。

Ｂ 放射ビーム、 Ｃ 目標部分、 ＩＬ 照明光学系、 ＰＤ パターニング用デバイス、 ＰＳ 投影光学系、 ＳＯ 放射源、 Ｗ 基板、 ＷＴ 基板テーブル。

Claims (9)

1. コヒーレントビームまたは部分コヒーレントビームを生成する放射源と、
   湾曲する反射デバイスを含む複数の反射デバイスを備え、よりインコヒーレントなビームを形成するようにループ内で前記コヒーレントビームまたは部分コヒーレントビームを反射させるよう構成されている反射ループシステムと、を備え、
   前記複数の反射デバイスの少なくとも１つは、前記複数の反射デバイスの他の１つに対して移動可能または傾斜可能に設けられており、
   前記反射ループシステムは、各ループ後にインコヒーレントビームの一部分が前記反射ループシステムから発せられ、残りの部分が次のループへと向けられるように、該反射ループシステムの出口近傍でループごとにビーム経路を一方向に移動させるよう構成されていることを特徴とするシステム。
2. 前記反射ループシステムの前記複数の反射デバイスは第２乃至第４の反射デバイスを備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記第２乃至第４の反射デバイスは３つの平面反射デバイスであることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 前記反射ループシステムは２つのフィールド面及び２つの瞳面を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 前記反射ループシステムの前記複数の反射デバイスは、
   前記反射ループシステムのフィールドに関連する第２の反射デバイスと、
   前記反射ループシステムの瞳に関連する第３の反射デバイスと、をさらに備え、
   前記フィールドまたは前記瞳の位置が第２及び第３の反射デバイスそれぞれの反射面間の変位に基づいて変更されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 照明放射ビームを生成する照明系であって、
   コヒーレントビームまたは部分コヒーレントビームを生成する放射源と、
   湾曲反射デバイスを含む複数の反射デバイスを備え、前記コヒーレントビームまたは部分コヒーレントビームを受けループ内で反射させてよりインコヒーレントなビームを形成する反射ループシステムと、を備える照明系と、
   照明放射ビームにパターンを付与するパターニング用デバイスと、
   パターンが付与されたビームを基板の目標部分に投影する投影系と、を備え、
   前記複数の反射デバイスの少なくとも１つは、前記複数の反射デバイスの他の１つに対して移動可能または傾斜可能に設けられており、
   前記反射ループシステムは、各ループ後にインコヒーレントビームの一部分が前記反射ループシステムから発せられ、残りの部分が次のループへと向けられるように、該反射ループシステムの出口近傍でループごとにビーム経路を一方向に移動させるよう構成されていることを特徴とするリソグラフィシステム。
7. （ａ）コヒーレントビームまたは部分コヒーレントビームをループ内で反射させてよりインコヒーレントなビームを形成するように湾曲反射デバイスを含む複数の反射デバイスを備える反射ループシステムを使用することと、
   （ｂ）前記インコヒーレントビームから照明ビームを形成することと、
   （ｃ）前記照明ビームにパターンを付与することと、
   （ｄ）パターンが付与された照明ビームを基板の目標部分に投影することと、を備え、
   前記複数の反射デバイスの少なくとも１つは、前記複数の反射デバイスの他の１つに対して移動可能または傾斜可能に設けられており、
   前記反射ループシステムは、各ループ後にインコヒーレントビームの一部分がステップ（ｂ）で用いられる照明ビームへと形成され、残りの部分が次のループへと向けられるように、該反射ループシステムの出口近傍でループごとにビーム経路を一方向に移動させるよう構成されていることを特徴とするデバイス製造方法。
8. インコヒーレントな出力ビームを出力するレーザであって、
   コヒーレントビームまたは部分コヒーレントビームを生成する放射源と、
   湾曲反射デバイスを含む複数の反射デバイスを備え、前記コヒーレントビームまたは部分コヒーレントビームを受けループ内で反射させてインコヒーレントな出力ビームを形成するように構成されている反射ループシステムと、を備え、
   前記複数の反射デバイスの少なくとも１つは、前記複数の反射デバイスの他の１つに対して移動可能または傾斜可能に設けられており、
   前記反射ループシステムは、各ループ後にインコヒーレントビームの一部分が前記反射ループシステムから発せられ、残りの部分が次のループへと向けられるように、該反射ループシステムの出口近傍でループごとにビーム経路を一方向に移動させるよう構成されていることを特徴とするレーザ。
9. インコヒーレントな照明ビームを出力する照明器であって、
   コヒーレントビームまたは部分コヒーレントビームを生成する放射源と、
   湾曲反射デバイスを含む複数の反射デバイスを備え、前記コヒーレントビームまたは部分コヒーレントビームを受けループ内で反射させてインコヒーレントな照明ビームを形成するように構成されている反射ループシステムと、を備え、
   前記複数の反射デバイスの少なくとも１つは、前記複数の反射デバイスの他の１つに対して移動可能または傾斜可能に設けられており、
   前記反射ループシステムは、各ループ後にインコヒーレントビームの一部分が前記反射ループシステムから発せられ、残りの部分が次のループへと向けられるように、該反射ループシステムの出口近傍でループごとにビーム経路を一方向に移動させるよう構成されていることを特徴とする照明器。

Images