JP4814200B2 - 高分解能露光ツールの像コントラストの強化 - Google Patents

Description

[0001] 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。

[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板または基板の一部に与える機械である。リソグラフィ装置は例えばフラットパネルディスプレイや集積回路（ＩＣ）、微細構造を有する他のデバイスの製造に用いられる。通常例えばマスクまたはレチクルと称されるパターニング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、基板に塗布された放射感応性材料（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。

[0003] 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形成する場合もある。パターニングデバイスはマスクの代わりに、個別に制御可能な要素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。

[0004] 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リソグラフィ装置は、この長方形基板の幅全体またはその一部（例えば全幅の半分）をカバーする露光領域を有するように設計される。この露光領域の最下部で基板がスキャンされるとともに、マスクまたはレチクルは基板のスキャンに同期してビームに対してスキャンされる。このようにして基板にパターンが転写される。露光領域が基板の幅全体をカバーする場合には１回のスキャンで露光が完了する。露光領域が例えば基板の幅の半分をカバーする場合には、１回目のスキャン後に横方向に基板を移動させ、もう一度基板の残りを露光するためのスキャンを通常行う。

[0005] フィーチャサイズを縮小するとともにリソグラフィ装置の分解能限界を向上させるために、照明ビームを回折させてパターニングされた照明ビームの複数の回折次数部分を生成するパターニングデバイスが使用され得る。このパターニングされたビームの回折次数部分は互いに干渉するか結合して、基板上に投影される最終的なパターニングビームを形成する。照明モード、例えば２極、４極、６極、８極、環状等ならびに使用されるパターニングデバイスの種類、例えばバイナリ、減衰位相シフト、位相シフト、レベンソン型(Alternating)位相シフトに基づき、パターニングされたビームの異なる回折次数部分は異なる強度またはエネルギーを有する。

[0006] 例えば、２極照明およびバイナリパターニングデバイスを用いる場合、パターニングされたビームのゼロ回折次数部分はパターニングされたビームの第１およびそれ以上の回折次数部分よりも著しくより大きなエネルギーを有する。投影システムがこれらの異なる強度またはエネルギーを有するパターニングされたビームの異なる回折次数部分を組み合わせる（干渉させる）場合、組み合わされたパターニングされたビームは受容可能レベルより低い像コントラストを呈することもある。これは組み合わされたパターニングされたビームにおいて適切に干渉していない余分な光によって生じ得る。像コントラストが低減する結果、ライン幅の制御は悪くなり、プリントされるフィーチャの品質が低下することになる。場合によっては、像コントラストが低くなると、フィーチャが使用不可能になってしまうこともある。

[0007] したがって、必要とされているのは像コントラストを向上させるシステムおよび方法である。

[0008] 本発明の一実施形態では、照明システム、バイナリパターニングデバイス、および投影システムを備えたシステムを提供する。この照明システムは、非環状照明モードを有する放射ビームを生成するように構成されている。バイナリパターニングデバイスは、ビームをパターニングするように構成されている。投影システムは、パターニングされたビームを基板のターゲット部分に投影するように構成されている。この投影システムは、投影システムの瞳の端部に位置決めされて、パターニングされたビームのゼロ回折次数部分を減衰させるリング状アテニュエータを備える。アテニュエータは、パターニングされたビームのゼロ以上の回折次数部分の強度が実質的に均等化されるように構成されている。

[0009] 別の実施形態では、照明システム、位相シフトパターニングデバイス、および投影システムを備えたシステムを提供する。この照明システムは、非環状モードを有する放射ビームを生成するように構成されている。位相シフトパターニングデバイスは、ビームをパターニングするように構成されている。投影システムは、パターニングされたビームを基板のターゲット部分に投影するように構成されている。この投影システムは、投影システムの瞳に位置決めされて、パターニングされたビームの第１の回折次数部分を減衰させるリング状アテニュエータを備える。アテニュエータは、パターニングされたビームの第１の回折次数以上の部分の強度がパターニングされたビームのゼロ回折次数部分に実質的に均等化されるように構成されている。

[0010] 別の実施形態では、以下のステップを含むデバイス製造方法を提供する。放射ビームの少なくともオフアクシス部分を用いてバイナリパターニングデバイスを照明すること。投影システムの瞳の環状周縁端部においてパターニングされたビームのゼロ回折次数部分を減衰させて、パターニングされたビームのゼロ以上の回折次数の部分強度をこの減衰を介して実質的に均等化すること。パターニングされたビームの減衰された個々のゼロ以上の回折次数部分を、投影システムを使って基板のターゲット部分上に投影すること。

[0011] 本発明の更なる実施形態、特徴および利点のほか本発明の種々の実施形態の構造および動作を添付図面を参照して以下詳細に記載する。

[0012] ここに組み入れられ本明細書の一部を成す添付図面は、本発明の１つ以上の実施形態を例証するものであり、その説明と共に、本発明の原理を説明するように働き、当業者が本発明を作製、利用することができるように働く。

[0022] ここで、本発明の１つ以上の実施形態を添付図面を参照して記載する。図面中、同様の参照番号は同一のまたは機能的に類似する要素を示し得る。また、参照番号の一番左側の桁は、その参照番号が最初に登場する図面を表し得る。

[0023] 本明細書は本発明の特徴を組み入れた１つ以上の実施形態を開示する。開示された１つ以上の実施形態は本発明を例示するに過ぎない。本発明の範囲は開示された１つ以上の実施形態に限定されるものではない。本発明は添付の特許請求の範囲によって定義される。

[0024] 開示された１つ以上の実施形態ならびに本明細書において「一つの実施形態」、「ある実施形態」、「ある一例実施形態」等への言及は、記載された１つ以上の実施形態が具体的な特徴、構造、または特性を含み得るが、いずれの実施形態もその具体的な特徴、構造、または特性を必ずしも含まなくてよいことを示す。更に、そういったフレーズは同じ実施形態に必ずしも言及していない。また、具体的な特徴、構造、または特性をある実施形態に関連して記載する場合、明示されているか否かに関わらず、ほかの実施形態に関連するそういった特徴、構造、または特性をもたらすために当業者の知識の範囲内にあることを理解されたい。

[0025] 図１は本発明の一実施形態のリソグラフィ装置１を図で示す。この装置は、照明システムＩＬ、パターニングデバイスＰＤ、基板テーブルＷＴ、および投影システムＰＳを備える。照明システム（イルミネータ）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。

[0026] パターニングデバイスＰＤ（例えばレチクルすなわちマスク、または個別制御可能要素アレイ）はビームを変調する。通常、個別制御可能要素アレイは投影システムＰＳに対して位置が固定される。しかしそれに代わり、あるパラメータに従って個別制御可能要素アレイを正確に位置決めするために構成されたポジショナに接続されていてもよい。

[0027] 基板テーブルＷＴは、基板（例えばレジストでコートされた基板）Ｗを支持するよう構成されており、あるパラメータに従って基板を正確に位置決めするために構成されたポジショナＰＷに接続されている。

[0028] 投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳは、個別制御可能要素アレイによって変調された放射ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）に投影するよう構成されている。

[0029] 照明システムは、放射を誘導、整形、または制御するために、屈折光学部品、反射光学部品、磁気的光学部品、電磁気的光学部品、静電的光学部品または他の種類の光学部品などの種々の光学部品、あるいはこれらの組合せを含むことができる。

[0030] 本明細書において用いる「パターニングデバイス」または「コントラストデバイス」という用語は、例えば基板のターゲット部分にパターンを生成するなど、放射ビーム断面を変調するのに用い得るどのようなデバイスをも指すように広く解釈されるべきである。これらのデバイスは静的パターニングデバイス（例えばマスクやレチクル）であってもよいし、動的パターニングデバイス（例えばプログラマブル要素配列）であってもよい。簡潔にするために、説明のほとんどは動的パターニングデバイスの観点でなされるが、本発明の範囲を逸脱することなく静的パターニングデバイスを用いることも可能であることを理解されたい。

[0031] 放射ビームに与えられるパターンは、例えば、放射ビームのパターンが位相シフトフィーチャあるいは所謂アシストフィーチャを含む場合には、基板のターゲット部分に所望されるパターンと厳密に対応していなくてもよいことに留意されたい。同じく、基板に最終的に形成されるパターンは、個別制御可能要素アレイ上に形成されるパターンにどの時点においても対応しなくてもよい。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要素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場合に起こり得る。

[0032] 通常、基板のターゲット部分に生成されるパターンは、そのターゲット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）。そのようなパターニングデバイスの例には、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、およびＬＣＤアレイなどがある。

[0033] 電子的手段（例えばコンピュータ）によってパターンをプログラム可能であるパターニングデバイスは、例えば複数のプログラマブル要素を含むパターニングデバイス（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。さまざまな実施例ではパターニングデバイスは少なくとも１０個のプログラマブル要素を備え、または例えば少なくとも１００個、少なくとも１，０００個、少なくとも１０，０００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個のプログラマブル要素を備えてもよい。

[0034] 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にアドレス指定可能な表面を備えてもよい。この装置の基本的原理は、例えば、反射表面のうちアドレス指定されている領域が入射光を回折光として反射し、他方、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けられる。

[0035] 代替例として、フィルタにより回折光を取り除いて基板に非回折光を到達させるようにすることもできる。

[0036] 同様にして回折光学ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）デバイスアレイを用いることもできる。一例として、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(ribbons)を備える。

[0037] プログラマブルミラーアレイの他の例では、マトリックス状微小ミラーの配列が用いられ、各微小ミラーは局所的に電界を適宜与えられることにより、または圧電作動手段を使用することにより各々が独立に軸周りに傾斜し得る。再度述べるが、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けられ得る。必要とされるマトリックス状アドレス指定は、適した電子的手段を使用して実行することができる。

[0038] パターニングデバイスＰＤの他の例はプログラマブルＬＣＤアレイである。

[0039] リソグラフィ装置は１つ以上のコントラストデバイスを備えることができる。例えば、リソグラフィ装置は、複数の個別制御可能要素アレイを有し、それぞれの要素が互いに独立に制御されるものとすることができる。このような構成では、個別制御可能要素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は、共通の照明光学システム（または照明光学システムの一部）、個別制御可能要素アレイのための共通サポート構造、および／または共通の投影システム（または投影システムの一部）の少なくとも１つを有してもよい。

[0040] 一実施例では、図１に示す実施形態のように、基板Ｗは実質的に円形状であり、場合によっては周縁部にノッチおよび／または平坦端部を有していてもよい。一実施例では、基板は例えば長方形などの多角形形状でもよい。

[0041] 基板が実質的に円形の形状を有する実施例は、基板の直径が少なくとも２５ｍｍ、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である例を含む。一実施形態では、基板の直径は最長でも５００ｍｍ、最長でも４００ｍｍ、最長でも３５０ｍｍ、最長でも３００ｍｍ、最長でも２５０ｍｍ、最長でも２００ｍｍ、最長でも１５０ｍｍ、最長でも１００ｍｍ、または最長でも７５ｍｍである。

[0042] 基板が例えば長方形などの多角形である実施例は、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、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を有する例を含む。

[0043] 一実施例では、基板の少なくとも１辺の長さが、最長でも１０００ｃｍ、または例えば最長でも７５０ｃｍ、最長でも５００ｃｍ、最長でも３５０ｃｍ、最長でも２５０ｃｍ、最長でも１５０ｃｍ、または最長でも７５ｃｍである。

[0044] 一実施例では、基板Ｗはウェーハであり、例えば半導体ウェーハである。一実施例ではウェーハ材料は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ、ＳｉＣ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰおよびＩｎＡｓから成る群から選択される。このウェーハは、ＩＩＩ／Ｖ族化合物半導体ウェーハ、シリコンウェーハ、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。この基板は（ヒトの裸眼で）透明であってもよいし、有色であってもよいし、無色であってもよい。

[0045] この基板の厚さは例えば基板材料および／または基板寸法に応じてある程度変更され得る。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。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。

[0046] ここで言及する基板は、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）、メトロロジーツール、および／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。一実施例ではレジスト層が基板に設けられる。

[0047] 本明細書で用いる「投影システム」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タイプの投影システムをも包含するよう広く解釈されるべきであり、屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気的光学システム、電磁気的光学システム、静電的光学システム、またはこれらの任意の組合せなどが含まれる。以下「投影レンズ」という用語は、より一般的な用語である「投影システム」という用語と同義的に用いられ得る。

[0048] 投影システムは、個別制御可能要素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該パターンの像を形成し得る。これに代わり、投影システム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要素アレイの各要素はシャッタとして動作してもよい。この場合には投影システムは、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（ＭＬＡとして知られている）やフレネルレンズアレイなどのフォーカスのための要素のアレイを含んでもよい。一実施例ではフォーカスのための要素のアレイ（例えばＭＬＡ）は少なくとも１０個のフォーカスのための要素を備え、または例えば少なくとも１００個、少なくとも１，０００個、少なくとも１０，０００個、少なくとも１００，０００個、または少なくとも１，０００，０００個のフォーカスのための要素を備えてもよい。一実施例では、パターニングデバイスにおける個別制御可能要素の数は、フォーカスのための要素のアレイにおけるフォーカスのための要素の数とは等しいか、より多い。一実施例では、フォーカスのための要素のアレイにおける１つ以上（例えばたいていは各アレイにつき１０００以上）のフォーカスのための要素は、個別制御可能要素アレイにおける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）の個別制御可能要素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およ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。基板に近づく方向および遠ざかる方向にＭＬＡを移動させることができる場合には、基板を動かさなくても、例えば焦点合わせをすることが可能となる。

[0049] 図１および図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要素アレイを用いる）である。代替的には、透過型（例えば透過型個別制御可能要素アレイを用いる）の装置を用いてもよい。

[0050] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブルを備えるタイプのものとすることができる。このような「マルチステージ」の装置では、追加されたテーブルを並行して使用さすることができ、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することができる。

[0051] リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的高い屈折率を有する例えば水などの「液浸液」で被覆されて、投影システムと基板との間の空隙を充填するタイプのものとすることができる。液浸液は、例えばパターニングデバイスと投影システムとの間などのリソグラフィ装置の他の空間に適用されるものとすることもできる。液浸技術は投影システム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、露光時に投影システム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。

[0052] 再度図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。一実施例では、放射源は少なくとも５ｎｍ、例えば少なくとも１０ｎｍ、少なくとも１１〜３０ｎｍ、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を提供する。一実施例では、放射源ＳＯにより生成される放射は、最長でも４５０ｎｍ、または例えば最長でも４２５ｎｍ、最長でも３７５ｎｍ、最長でも３６０ｎｍ、最長でも３２５ｎｍ、最長でも２７５ｎｍ、最長でも２５０ｎｍ、最長でも２２５ｎｍ、最長でも２００ｎｍ、または最長でも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、および／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、および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することができる。例えば光源がエキシマレーザである場合には、光源とリソグラフィ装置とは別体であってもよい。この場合、光源はリソグラフィ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からイルミネータＩＬへとビームデリバリシステムＢＤを介して受け渡される。ビームデリバリシステムＢＤは例えば適切な誘導ミラーおよび／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、光源はリソグラフィ装置に一体に構成されていてもよい。光源ＳＯとイルミネータＩＬとは、またビームデリバリシステムＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射システムと総称される。

[0053] イルミネータＩＬは放射ビームの角度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。一般にはイルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常それぞれ「σ-outer」および「σ-inner」と呼ばれる）が調整される。それに加えて、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどのさまざまな他の要素を備えてもよい。イルミネータはビーム断面における所望の均等性および強度分布を得るべく放射ビームを調整するのに用いられ得る。イルミネータＩＬおよび追加の関連する構成要素は放射ビームを複数のサブビームに分割するように構成されていてもよい。例えば各サブビームが個別制御可能要素アレイの１つまたは複数の個別制御可能要素に対応するように構成してもよい。放射ビームをサブ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放射のサブビームを含むという状況も包含されるが、これに限定されるものではない。

[0054] 放射ビームＢは、パターニングデバイスＰＤ（例えば、個別制御可能要素アレイ）に入射して、当該パターニングデバイスにより変調される。放射ビームＢはパターニングデバイスＰＤにより反射され、投影システムＰＳを通過する。投影システムＰＳはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃにフォーカスさせる。ポジショナＰＷと位置センサＩＦ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、容量センサなど）により基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。基板テーブルＷＴは例えば放射ビームＢの経路に異なる複数のターゲット部分Ｃをそれぞれ位置決めするように移動される。個別制御可能要素アレイ用の位置決め手段が使用される場合には、例えばスキャン中にビームＢの経路に対してパターニングデバイスＰＤの位置を正確に補正するために用いられてもよい。

[0055] 一実施例では、ロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）により基板テーブルＷＴの移動を実現する。ロングストロークモジュールおよ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。別の実施例ではショートストロークステージを省略してもよい。個別制御可能要素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、オブジェクトテーブルおよび／または個別制御可能要素アレイの位置を固定する一方、投射ビームＢを代替的／追加的に移動可能としてもよいということも理解されるであろう。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および投影システム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することができる。例えば基板テーブルＷＴは、実質的に一定の速度で基板Ｗをスキャンさせるためのシステムを備えることができる。

[0056] 図１に示すように、放射ビームＢ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デバイスＰＤに入射するように構成されたビームスプリッタＢＳによってパターニングデバイスＰＤへ誘導することができる。ビームスプリッタを使わずに放射ビームＢをパターニングデバイスに入射させるようにすることもできることも理解されたい。一実施形態では放射ビームは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の実施形態は９０度である）。パターニングデバイス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システムＰＳへと伝達する。しかし、放射ビームＢをパターニングデバイスＰＤに入射させ、そのまま更に投影システム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。

[0057] 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。

[0058] １．ステップモードでは、放射ビームに付けられたパターンの全体が１回の放射でターゲット部分Ｃに投影される間、個別制御可能要素アレイおよび基板は実質的に静止状態とされる（すなわち１回の静的露光）。次いで、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向に移動されて、異なるターゲット部分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ターゲット部分Ｃの寸法が制限される。

[0059] ２．スキャンモードでは、放射ビームに付けられたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間、個別制御可能要素アレイおよび基板は同期してスキャンされる（すなわち１回の動的露光）。個別制御可能要素アレイに対する基板の速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）特性およ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回の動的露光でのターゲット部分Ｃの（非スキャン方向の）幅を制限し、スキャン移動距離がターゲット部分の（スキャン方向の）長さを決定する。

[0060] ３．パルスモードにおいて、個別制御可能要素アレイは実質的に静止状態のままにされ、パルス放射源により基板Ｗのターゲット部分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Ｗ上を線状にスキャンさせられる。個別制御可能要素アレイ上のパターンは放射システムからのパルス間に必要に応じて更新される。パルス放射のタイミングは、基板Ｗ上の必要な場所で複数のターゲット部分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がスキャンされることになる。そのプロセスを繰り返すことによって基板Ｗは完全に露光される。

[0061] ４．連続スキャンモードにおいては、変調された放射ビームＢに対して基板Ｗが実質的に等速でスキャンされ、ビームＢが基板Ｗ上をスキャンして露光するときに個別制御可能要素アレイ上のパターンが更新されることを除いて、基本的にパルスモードと同様である。個別制御可能要素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。

[0062] 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のリソグラフィ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、スポット発生器はパターニングデバイスＰＤに適切に方向付けられて配置されている。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上で露光スポットにより実質的に格子が描かれる。一実施例では、このスポットの寸法は描かれるピクセル格子のピッチよりも大きいが、露光スポットの格子の大きさよりもかなり小さい。描か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。露光放射と露光放射との間にスポットの強度分布が変更される。

[0063] 上記で記載したモードを組み合わせて用いてもよいし、モードに変更を加えて用いてもよく、また全く別のモードで使用してもよい。

[0064] 図５は本発明の別の実施形態のリソグラフィ装置を示す。上記図１および２と同様、図５の装置は照明システムＩＬ、サポート構造ＭＴ、基板テーブルＷＴ、および投影システムを備える。

[0065] 照明システムＩＬは放射ビームＢ（例えば、水銀アークランプによって提供されるＵＶ放射ビーム、あるいはＫｒＦエキシマレーザまたはＡｒＦエキシマレーザによって生成されるＤＵＶ放射ビーム）を調整するように構成されている。

[0066] サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴは、マスクパターンＭＰを有し、ある種のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続されたパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成されている。

[0067] 基板テーブルＷＴは、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを支持するよう構成されており、ある種のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続されている。

[0068] 投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳは、パターニングデバイスＭＡのパターンＭＰによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイからなる）に投影するよう構成されている。

[0069] 照明システムＩＬは、放射を誘導、整形、または制御するための、屈折光学素子、反射光学素子、あるいは回折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む。

[0070] サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡの重量を支持、すなわちそれに耐える。このサポート構造は、パターニングデバイスＭＡの配向、リソグラフィ装置のデザイン、および他の条件、例えば、パターニングデバイスＭＡが真空環境において保持されるか否かなどに依存するように、パターニングデバイスＭＡを保持する。サポート構造ＭＴはフレームまたはテーブルであってよく、例えば、必要に応じて固定してもよいし、可動のものであってもよい。サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡが例えば投影システムＰＡに関して所望の位置にあることを保証する。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を用いる場合、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義的であるとみなしてよい。

[0071] 上記のように、本明細書で用いられる用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分Ｃにパターンを生成するなど、放射ビームＢにその断面にてパターンを付与するのに用い得るどのようなデバイスを指すように広く解釈されるべきである。例えばパターンＭＰが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含んでいる場合には、放射ビームＢに付与されるパターンは基板Ｗのターゲット部分Ｃの所望のパターンに正確には対応しないことに留意されたい。全般的に、放射ビームＢに付与されるパターンは、集積回路などのターゲット部分Ｃに形成されるデバイスの特定の機能層に相当する。

[0072] 図５を参照すると、照明システムＩＬは、例えばｇ−ラインまたはｉ−ラインＵＶ放射を提供する水銀アークランプまたは２７０ｎｍ未満、例えば２４８、１９３、１５７および１２６ｎｍの波長のＤＵＶ放射を提供するエキシマレーザといった放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば放射源ＳＯがエキシマレーザである場合、放射源ＳＯおよびリソグラフィ装置は別個の実体であってよい。この場合、放射ビームＢは例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えるビームデリバリシステムＢＤを用いて放射源ＳＯから照明システムＩＬまで通される。その他の場合では、例えば放射源ＳＯが水銀ランプの場合、放射源ＳＯはリソグラフィ装置と一体であってよい。放射源ＳＯおよび照明システムは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと一緒に、放射システムと呼ばれ得る。

[0073] 照明システムＩＬは放射ビームＢの角度強度分布をマスクレベルで調整するためのアジャスタＡＤを備えてもよい。一般には照明システムＩＬの瞳ＩＰＵにおける強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常それぞれσ-outer、σ-innerと呼ばれる）が調整され得る。加えて照明システムＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどのさまざまな他の要素を備えてもよい。照明システムＩＬはマスクレベルでビーム断面における所望の均等性および強度分布を得るように放射ビームＢを調整するために用いられる。

[0074] 放射ビームＢは、サポート構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射し、パターンＭＰに従ってパターニングデバイスＭＡによってパターニングされる。マスクＭＡを横断すると、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムがこのビームＢを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にフォーカスさせる。

[0075] 投影システムは照明システム瞳ＩＰＵと対になった瞳ＰＰＵを有する。放射の一部は強度分布の照明システム瞳ＩＰＵから出て、マスクパターンによる回折に影響されることなくマスクパターンを横断し、強度分布の像を照明システム瞳ＩＰＵに形成する。

[0076] 第２のポジショナＰＷと位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、容量センサなど）により、例えば放射ビームＢの経路において異なるターゲット部分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。同じく、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後あるいはスキャン中に、第１のポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図５には明示せず）を用いて、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることもできる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）により実現される。同じく、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを用いて実現される。（スキャナとは対照的に）ステッパの場合、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータにのみに接続されてもよいし、固定されていてもよい。マスクＭＡおよび基板ＷはマスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いて整列され得る。図示のように基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は専用のターゲット部分を占めるが、ターゲット部分間の空隙（これらはスクライブレーンアライメントマークとして知られている）に設けられてもよい。同じく、２つ以上のダイがマスクＭＡに設けられている場合、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２はそのダイ間に設けられてよい。

[0077] 図５の示す装置は以下のモードのうちの少なくとも１つで使用可能である。

[0078] １．ステップモードでは、放射ビームに付けられたパターンの全体が１回の放射でターゲット部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは実質的に静止状態とされる（すなわち１回の静的露光）。次いで、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向に移動されて、異なるターゲット部分Ｃが露光され得る。ステップモードでは露光フィールドの最大サイズによって、１回の静的露光で結像されるターゲット部分Ｃの寸法が制限されることになる。

[0079] ２．スキャンモードでは、放射ビームに付けられたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴ板は同期してスキャンされる（すなわち１回の動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）特性およ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回の動的露光でのターゲット部分の（非スキャン方向の）幅を制限し、スキャン移動の距離がターゲット部分の（スキャン方向の）高さを決定する。

[0080] ３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持しながら実質的に静的に保持されたままにされ、基板テーブルＷＴは放射ビームに付与されるパターンがターゲット部分Ｃ上に投影されている間に移動またはスキャンされる。このモードでは通常、パルス放射源が用いられ、基板テーブルＷＴの各移動の後、またはスキャン中の連続する放射パルスの間に、必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上記タイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを用いたマスクレスリソグラフィに容易に適用可能である。

[0081] 上記で記載したモードを組み合わせて用いてもよいし、モードに変更を加えて用いてもよいし、あるいは全く別のモードで使用してもよい。

[0082] 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、所与のドーズ閾値を超える放射ドーズを受ける基板の部位が示す反応と、その閾値以下の放射ドーズ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放射ドーズを受けた基板上の領域は、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、この閾値以下の放射ドーズを受けたレジストの部分は露光後の現像工程で除去され、基板のその領域はエッチングから保護されない。このため、所望のパターンがエッチングされることができる。特に、パターニングデバイス内の個別制御可能要素は、パターンフィーチャ内の基板上の領域に送られる放射が、該領域が露光中にドーズ閾値を越える放射ドーズを受けるように実質的に高い強度であるように、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する個別制御可能要素が設定されることにより、ドーズ閾値以下の放射ドーズを受ける。

[0083] 実際には、パターンフィーチャの端部での放射ドーズは、たとえフィーチャ境界の一方の側に最大放射強度、他方の側に最小放射強度を与えるように個別制御可能要素が設定されるとしても、所与の最大ドーズからゼロドーズへと急激に変化するわけではない。その代わりに、回折の影響により、放射ドーズのレベルは移行領域に渡って低下するからである。パターンフィーチャの境界の位置は、最終的に現像されたレジストにより形成される。その境界位置は、放射されたドーズが放射ドーズ閾値を下回る位置によって定められる。この移行領域でのドーズ低下のプロファイル、故にパターンフィーチャの境界の正確な位置は、パターンフィーチャ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要素の設定により、より正確に制御できる。これらは、最大強度レベルまたは最小強度レベルに対してだけではなく、最大強度レベルおよび最小強度レベルの間の強度レベルに対しても同様である。これは通常「グレイスケーリング」と呼ばれる。

[0084] グレイスケーリングは、所与の個別制御可能要素により基板に与えられる放射強度が２値に設定されるだけ（例えば最大値と最小値だけ）のリソグラフィシステムにおいて可能であるよりも、より良好なパターンフィーチャ境界の位置の制御を与える。一実施形態では、少なくとも３種類の異なる放射強度値が基板に投影されることができ、例えば少なくとも４種類の放射強度値、少なくとも８種類の放射強度値、少なくとも１６種類の放射強度値、少なくとも３２種類の放射強度値、少なくとも６４種類の放射強度値、少なくとも１２８種類の放射強度値、または少なくとも２５６種類の放射強度値とすることもできる。

[0085] 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できることを理解されたい。例えば、露光後の基板の処理は、受けた放射ドーズレベルに応じて、基板の各領域の２つ以上の潜在的な反応があるように、調整することができる。例えば、第１の閾値以下の放射ドーズを受けた基板の部位では第１の種類の反応が生じ、第１の閾値以上であるが第２の閾値以下の放射ドーズを受けた基板の部位では第２の種類の反応が生じ、第２の閾値以上の放射ドーズを受けた基板の部位では第３の種類の反応が生じる。したがって、グレイスケーリングは、２以上の望ましいドーズレベルを有する基板に渡った放射ドーズプロファイルを与えるのに用いることができる。一実施形態では、放射ドーズプロファイルは少なくとも２つの所望のドーズレベルを有し、例えば少なくとも３つの所望の放射ドーズレベル、少なくとも４つの所望の放射ドーズレベル、少なくとも６つの所望の放射ドーズレベル、または少なくとも８つの所望の放射ドーズレベルを有する。

[0086] 放射ドーズプロファイルは、上記のように、基板上の各点が受ける放射強度を単に制御すること以外の方法によっても制御できることをさらに理解されたい。例えば、基板上の各点が受ける放射ドーズは、各点への露光時間を制御することによっても代替的にまたは追加的に制御することができる。更なる例としては、基板上の各点は、潜在的に連続的な複数の露光にて放射を受けることができる。したがって、各点が受けた放射ドーズは、連続的複数露光のうちの選択されたサブセットを用いて点を露光することにより代替的にまたは追加的に制御することが可能となる。

[0087] 基板上に要求されるパターンを形成するためには、パターニングデバイスにおける各個別制御可能要素を、露光処理中の各段階で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要素に伝達されなければならない。一実施例では、リソグラフィ装置は、制御信号を生成するコントローラを含む。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リソグラフィ装置に与えられることができる。デザイン情報を各個別制御可能要素用の制御信号に変換するために、コントローラは、１つ以上のデータ操作デバイスを含む。各データ操作デバイスは、パターンを表すデータストリーム上の処理ステップを実行するように構成されている。データ操作デバイスは「データパス」とも総称される。

[0088] このデータパスのデータ操作デバイスは、次に示す機能の１つ以上を実行するように構成されることができる。ベクトルベースデザイン情報をビットマップのターンデータに変換すること、ビットマップパターンデータを必要とされる放射ドーズマップ（例えば基板に渡って必要とされる放射ドーズプロファイル）に変換すること、および、必要とされる放射ドーズマップを各個別制御可能要素のための必要放射強度値に変換すること、および、各個別制御可能要素のための必要放射強度値を対応する制御信号に変換すること。

[0089] 図２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本発明の装置の構成を示す。図１および図５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、種々の実施形態の上記説明、例えば基板、パターニングデバイス、ＭＬＡ、放射ビームなどの種々の構成も同様に適用可能である。

[0090] 図２に示すように、投影システム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の開口部でフォーカスさせる。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は分岐し、第２のレンズＬ２（例えばフィールドレンズ）によりフォーカスされる。

[0091] 投影システム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を更に備える。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、パターニングデバイスＰＤの１以上の個別制御可能要素アレイに対応している。各レンズは変調放射ビームＢの各部分を基板Ｗ上の点にフォーカスさせる。このようにして基板Ｗ上に放射スポットＳのアレイが露光される。図示のレンズアレイには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（パターニングデバイスＰＤとして用いられる個別制御可能要素アレイについても同様である）。

[0092] 図３は、本発明の一実施形態による、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。図中の黒丸は、投影システムＰＳのレンズアレイＭＬＡによって基板Ｗに投影されるスポットＳのアレイを示す。基板Ｗは、基板Ｗ上での露光が進むにつれて投影システムＰＳに対してＹ方向に移動する。図中の白丸は、基板Ｗ上で既に露光されている露光スポットＳＥを示す。図示のように、投影システムＰＳのレンズアレイによって基板に投影された各スポットは基板Ｗ上に露光スポット列Ｒを露光により形成する。各スポットＳの露光により形成される露光スポットＳＥの列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。上記のようにこのような方式は一般に「ピクセルグリッド結像」(”pixel grid imaging”)と称される。

[0093] 放射スポットＳのアレイが基板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（基板の端部はそれぞれＸ方向およびＹ方向に平行である）。これは、基板がスキャン方向（Ｙ方向）に移動するときに、各放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、放射スポット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は最大で２０°または１０°であり、例えば最大で５°、最大で３°、最大で１°、最大で０．５°、最大で０．２５°、最大で０．１０°、最大で０．０５°、または最大で０．０１°である。一実施例では、角度θは最小で０．００１°である

[0094] 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回のスキャンで露光され得るのかを模式的に示す。この例では、放射スポットＳの８つのアレイＳＡが８つの光学エンジン（図示せず）により形成される。この光学エンジンは「チェス盤」(“chess board”)の構成のように２つの列Ｒ１、Ｒ２に配置されている。放射スポット（例えば図３のスポットＳ）のアレイの端部が隣接の放射スポットアレイの端部に（スキャン方向Ｙにおいて）少し重なるように形成される。一実施例において、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、放射帯が基板Ｗの幅に渡って延び、１回のスキャンで基板全体の露光が可能となる。任意の数の光学エンジンを用いることができることを理解されたい。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、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、例えば３０個未満または２０個未満である。

[0095] 各光学エンジンは、上記のような、別個の照明システムＩＬ、パターニングデバイスＰＤ、および投影システムＰＳを備えることができる。しかし、２個以上の光学エンジンが１以上の照明システム、パターニングデバイス、および投影システムの少なくとも一部を共有することもできる。

[0096] 図６はリソグラフィ装置の一部、例えば図１、２または５のリソグラフィ装置の１つの一部分を示す。このリソグラフィ装置の一部分は、回折パターニングデバイス６００と、アテニュエータ６３０、アパーチャストップＡＳおよび光学デバイスＯを含んだ投影システムＰＳと、基板Ｗとを備える。回折パターニングデバイス６００は、２極照明６０４からパターニングされたビーム６０２を生成する。本発明の範囲から逸脱しなければ、ビーム６０４用の他の照明モード、例えば上記の他の照明モードを用いることもできる。パターニングされたビーム６０２は、投影システム瞳６０６（図５の瞳ＰＰＵも参照されたい）に沿って位置決めされたアテニュエータ６３０で受け取られる。

[0097] ２極（ダイポール）照明６０４を用いる場合、２極照明６０４の２つの部分６０４−Ａおよび６０４−Ｂ（それぞれ実線および点線で示す）が回折パターニングデバイス６００に衝突する。回折パターニングデバイスはゼロ（０）回折次数部分６０８−Ａおよび６０８−Ｂ、＋／−の第１回折次数部分６１０−Ａおよび６１０−Ｂ、ならびに＋／−のより高い回折次数部分（図示せず）を形成する。図示の例では、パターニングされたビーム６０２のゼロ回折次数部分６０８−Ａおよび６０８−Ｂは、アテニュエータ６３０の減衰領域６３２（例えば減衰リング）によって減衰され、パターニングされたビーム６０２−Ａおよび６０２−Ｂの第１回折次数部分６１０−Ａおよび６１０−Ｂの第１の部分は、減衰されずにアテニュエータ６３０の開口、例えばアパーチャストップＡＳを通過する。第１回折次数部分６１０−Ａおよび６１０−Ｂの第２の部分は、瞳６０６を通過しない。このパターニングされたビーム６０２のアテニュエータ６３０との相互作用によって、部分的に減衰されたパターニングされたビーム６０２’が形成される。減衰されたゼロ次部分６０８’（ＡおよびＢは示さず）および第１回折次数部分６１０（ＡおよびＢは示さず）（部分的に減衰されたパターニングされたビーム６０２’）は、光学エレメントＯにて受け取られる。光学エレメントＯは、部分的に減衰されたパターニングされたビーム６０２’を基板Ｗのターゲット部分上に誘導する。

[0098] 図示のように、パターニングされたビーム６０２−Ａのゼロ回折次数部分６０８Ａおよび第１の２極６０４−Ａの第１回折次数ビーム６１０−Ａの一部分は、瞳６０６の両側へ誘導される。同じく、パターニングされたビーム６０２−Ｂのゼロ回折次数部分６０８−Ｂおよび第２の２極６０４−Ｂの第１回折次数ビーム６１０−Ｂの一部分は、瞳６０６の両側へ誘導される。これによって、パターニングされたビーム６０２−Ａのゼロ回折次数部分６０８−Ａは、第１回折次数ビーム６１０−Ｂの一部分と隣接することが可能となり、逆もまた同じになる。この図において、パターニングされたビームのゼロ回折次数部分と第１回折次数部分との間の空間は説明のためのものであって、原寸大ではないかもしれない。また、隣接しているパターニングされたビームのゼロ回折次数部分と第１回折次数部分は典型的には、最大分解能の状況にのみ当てはまる。あるいは、分解能が変われば、ビームの角度が変わり、パターニングされたビームのゼロ回折次数部分と第１回折次数部分は最早隣接しないであろう。

[0099] 一実施例では、投影システムＰＳの瞳６０６は光学エレメント、例えばレンズ等を含んでよい（図９および以下の考察を参照）。

[0100] 回折パターニングデバイス６００は、図１または２のパターニングデバイスＰＤとして、あるいは図５のマスクＭＡとして使用することができる。したがって、回折パターニングデバイス６００は上記で詳細に考察したように、動的または静的パターニングデバイスとすることができる。使用される回折パターニングデバイス６００の種類に応じて、パターニングされたビーム６０２の各回折次数部分は、瞳６０６のその対応する位置に達するときに、異なる強度またはエネルギーを有し得る。例えば、バイナリパターニングデバイスが回折パターニングデバイス６００として使用される場合、パターニングされたビーム６０２のゼロ回折次数部分６０８は最も大きいエネルギーを有し、パターニングされたビーム６０２の第１回折次数部分６１０が次に大きなエネルギーを有し、その他のより高い回折次数部分のエネルギーがそれに続いて大きなエネルギーを有する。あるいは、位相シフトパターニングデバイスが回折パターニングデバイス６００として使用される場合、パターニングされたビーム６０２の第１回折次数部分６１０およびより高い回折次数部分は、パターニングされたビーム６０２のゼロ回折次数部分６０８よりも大きなエネルギーを有する。しかし、パターニングされたビーム６０２の全次数は実質的に等しい強度を有することが好ましい。

[0101] この減衰スキームを介して、パターニングされたビーム６０２の分解能は、部分的に減衰されたパターニングされたビーム６０２’において増大される。これは、ゼロ回折次数部分６０８に対してより大きな角度を有する第１およびそれ以上の回折次数部分はアパーチャストップＡＳを通過するが、ゼロ回折次数部分６０８は実質的にそれらのエネルギーを均等化する端部６３６近傍を通過するためである。

[0102] 図７および８は種々のアテニュエータ７３０および８３０の代替構成を示す。代替的には、アテニュエータ７３０および８３０は、独立した要素とすることができ、あるいは投影システムＰＳ内で既に使用されている光学エレメント上に形成されることもできる。上記のように、アテニュエータ７３０および８３０は、パターニングされたビーム６０２の異なる回折次数部分の強度を実質的に均等化させるのに用いられる。例えば、アテニュエータ７３０および８３０上の吸収材料として、ニッケルまたはクロム材料を用いることができる。

[0103] 再度図７を参照すると、アテニュエータ７３０は、照明ビーム６０４が２極照明であり回折パターニングデバイス６００がバイナリパターニングデバイスである場合に用いられるように構成されている。上記のようにこの構成では、パターニングされたビーム６０２のゼロ回折次数部分６０８はパターニングされたビーム６０２の第１回折次数部分６１０よりも大きなエネルギーを有する。このため、アテニュエータ７３０は、エネルギーが第１回折次数部分６１０に実質的に等しくなるようにゼロ回折次数部分６０８のエネルギーを低減させる減衰領域７３２を含む。

[0104] ここで図８を参照すると、代替アテニュエータ８３０は、照明ビーム６０４が２極照明であり、回折パターニングデバイス６００が位相シフトパターニングデバイス（例えば減衰型位相シフトパターニングデバイス）である場合に用いられるように構成されている。上記のようにこの構成では、ゼロ回折次数部分６０８は第１回折次数部分６１０よりも低いエネルギーを有する。このため、アテニュエータ８３０は、エネルギーがゼロ回折次数部分６０８に実質的に等しくなるように第１回折次数部分６１０のエネルギーを低減させる領域８３４を有する。

[0105] 追加的に、あるいは代替的には、アテニュエータ８３０は、ゼロ回折次数部分６０８に対応する、（ビーム６０４の光の波長に対して）透過性である、すなわち（領域８３４の減衰に対して）減衰の弱い領域８３２を有してよい。これはゼロ回折次数部分６０８の減衰を制御しながら、第１回折次数部分６１０の減衰も制御するために行われてよい。

[0106] 追加的に、あるいは代替的には、アテニュエータ７３０および８３０は、段階的な減衰領域またはリング（図示せず）を有することができる。目段階的領域の各々は、アテニュエータの直径上を更に外側に動くときに増大または低減させる減衰量を有する。このようにして、各回折次数部分は、単一の回折次数部分のみを減衰するのに代わり、個々にかつ別個に減衰されることができる。また、この構成を用いる場合、ゼロ回折次数部分は所望の減衰を有するアテニュエータの一部分へ誘導されることができる。例えば、７０％の減衰が望ましい場合、ゼロ回折次数部分は、例えば６５％または７５％の減衰を有するアテニュエータの帯の代わりに、この減衰に相当するアテニュエータの帯の方に照明システムＩＬ（図示せず。図１、２および５を参照）によって誘導されることができる。

[0107] 追加的に、あるいは代替的には、アテニュエータ７３０および８３０は、パターニングされたビーム６０２に既知の位相変化を引き起こすように構成されることができる。この位相変化は、例えば補償システムを介して補償されることができる。この補償システムは、図１、２、５または６の投影システムＰＳの光学デバイスの補償アレンジであってよい。例えば、投影システムＰＳの光学デバイス間の間隔および／または配向が、アテニュエータ７３０または８３０によって生成される既知の位相変化を補償するように構成されることができる。

[0108] 図９は、減衰部分８３２および／８３４を含む光学エレメント９５０が瞳５０６に配置された代替配置を示す。アテニュエータ８３０は説明のために用いたのであって、限定するものではない。アテニュエータ８３０は、光学エレメント９５０上に形成された吸収媒体を用いて光学エレメント９５０上に形成することができる。例えば、ニッケルまたはクロム材料を吸収材料として用いることができる。一実施形態では、吸収材料の６０Å層（８３２および／または８３４に用いられる）が石英光学エレメント９５０上に形成されることができる。

[0109] 図１０は可変アテニュエータまたは動的減衰デバイス１０３０（例えばＬＣＤデバイス、電気光学変調器等）を示す。可変アテニュエータ１０３０は、瞳６０６に設けられてよい１つまたは複数の減衰部分１０３２−１〜１０３２−ｎ（ｎは２以上の整数）を有する。この場合、パターニングされたビーム６０２の１つまたは複数の回折次数部分それぞれのエネルギーを実質的に均等化するために、パターニングされたビーム６０２の１つまたは複数の回折次数部分各々についてどれぐらいの減衰が必要になるかを決定するのに、ディテクタもしくはセンサ１０３６およびコントローラ１０３８が用いられてよい。異なるエネルギーレベルを表す信号１０４０がディテクタ１０３６からコントローラ１０３８に送信される。１つまたは複数の減衰領域１０３２を調整してパターニングされたビーム６０２の個々の回折次数部分を適切に減衰させるために、コントローラ１０３８は動的減衰デバイス１０３０に制御信号１０４２を生成および送信する。これは、例えばキャリブレーション中、周期的、またはリアルタイムで継続的に行うことあできる。

[0110] また、アテニュエータ７３０、８３０または１０３０を用いて、投影システムＰＳから基板Ｗ上に投影される（図１、２および１２を参照）パターニングされた光６０２の各回折次数部分は、実質的に等しい強度を有する。

[0111] 図１１は方法１１００を示すフローチャートである。例えば、方法１１００は上記システムまたはデバイスのいずれか１つを用いて実行可能である。ステップ１１０２では、非環状照明ビームはバイナリパターニングデバイスを用いてパターニングされる。ステップ１１０４では、このパターニングされたビームのゼロ回折次数部分は投影システムの瞳に環状周縁端部において減衰される。パターニングされたビームのゼロ以上の回折次数部分の強度は、この減衰により実質的に均等化される。ステップ１１０６では、ビームの個々に減衰されパターニングされた回折次数部分が、投影システムを用いて基板のターゲット部分上に投影される。

[0112] 本説明においてはリソグラフィ装置を特定の装置（例えば集積回路やフラットパネルディスプレイ）の製造に用いることについて特に言及することができるが、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、限定するものではないが、集積回路、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド、微小電気機械素子（ＭＥＭＳ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の製造に用いることが可能である。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および／またはカラーフィルタ層などのさまざまな層の製造に用いることができる。

[0113] ここでは本発明の実施形態を光リソグラフィに使用することについて特に言及しているが、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、パターニングデバイスのトポグラフィが基板に生成されるパターンを決める。パターニングデバイスのトポグラフィ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合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。

[0114] （結論）本発明の種々の実施形態を上に記載したが、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。したがって、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。

[0013] 本発明の種々の実施形態のリソグラフィ装置を示す図である。 [0013] 本発明の種々の実施形態のリソグラフィ装置を示す図である。 [0014] 図２に示す本発明の一実施形態の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。 [0015] 本発明の一実施形態の光学エンジンの配置を示す図である。 [0016] 代替リソグラフィ装置を示す図である。 [0017] リソグラフィ装置の一部分を示す図である。 [0018] 種々のアテニュエータの構成を示す図である。 [0018] 種々のアテニュエータの構成を示す図である。 [0019] 減衰部分を含んだ光学要素を示す図である。 [0020] 可変アテニュエータを示す図である。 [0021] １方法を示すフローチャートである。

Claims (9)

1. （ａ）非環状照明モードを有する放射ビームの少なくともオフアクシス部分を用いて位相シフトパターニングデバイスを照明することと、
   （ｂ）投影システムの瞳の環状周縁端部において前記パターニングされたビームの一次回折次数部分を減衰させて、前記パターニングされたビームのゼロ回折次数部分および前記一次回折次数部分の強度を前記減衰を介して実質的に均等化することと、
   （ｃ）前記パターニングされたビームの前記減衰された一次回折次数部分および前記ゼロ回折次数部分を前記投影システムを用いて基板のターゲット部分上に投影することと、
   （ｄ）前記パターニングされたビームの回折次数部分各々のエネルギーを検出することと、
   （ｅ）前記検出されたエネルギーに基づいて制御信号を生成することと、
   を含む露光方法であって、
   ステップ（ｂ）が、リング状アテニュエータを用いて前記減衰を実行して、前記パターニングされたビームにおいて位相変化を生成させることを含み、
   ステップ（ｃ）の前に、ステップ（ｂ）で生成された前記位相変化を補償することを更に含み、
   前記アテニュエータが、前記制御信号に対応する個々の領域で透過ビームの減衰量が変化するように構成された可変アテニュエータであり、少なくとも前記パターニングされたビームのゼロ回折次数部分を減衰させる第１の減衰リング、および前記パターニングされたビームの一次回折次数部分を減衰させる第２の減衰リングを備える、
   露光方法。
2. 前記位相シフトパターニングデバイスが減衰位相シフトパターニングデバイスである、請求項１に記載の方法。
3. ステップ（ｂ）が、前記投影システムの瞳内に位置決めされた光学エレメント上に前記第１及び第２の減衰リングを形成することを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. ステップ（ｂ）が、前記光学エレメントとしてレンズを用いることを更に含む、請求項３に記載の方法。
5. ステップ（ｂ）において、前記光学エレメントが石英材料を含む、請求項３又は４に記載の方法。
6. 前記投影システムの前記瞳を出入りするように配置された物体上に前記第１及び第２の減衰リングを形成することを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
7. 前記放射ビームの非環状照明モードが２極、４極、６極または８極である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 非環状照明モードを有する放射ビームを生成する照明システムと、
   前記ビームをパターニングする位相シフトパターニングデバイスと、
   前記パターニングされたビームを基板のターゲット部分上に投影する投影システムであって、該投影システムの瞳の端部に位置決めされて、前記パターニングされたビームの一次回折次数部分を減衰させるリング状アテニュエータを含み、該アテニュエータが前記パターニングされたビームの一次回折次数部分の強度が前記パターニングされたビームのゼロ回折次数部分の強度と実質的に等しくされるように構成された投影システムと、
   前記パターニングされたビームの回折次数部分各々のエネルギーを検出するディテクタと、
   前記検出されたエネルギーに基づいて制御信号を生成するコントローラと、
   を備えるリソグラフィシステムであって、
   前記アテニュエータが、前記制御信号に対応する個々の領域で透過ビームの減衰量が変化するように構成された可変アテニュエータであり、少なくとも前記パターニングされたビームのゼロ回折次数部分を減衰させる第１の減衰リング、および前記パターニングされたビームの一次回折次数部分を減衰させる第２の減衰リングを備え、前記パターニングされたビームがそこを通過するときに前記パターニングされたビームにおいて位相変化を生じさせるように構成されており、
   前記投影システムが、前記アテニュエータによって生成された前記パターニングされたビームにおける位相変化を補償する位相変化補償システムを更に備える、
   リソグラフィシステム。
9. 前記位相シフトパターニングデバイスが減衰位相シフトパターニングデバイスである、請求項８に記載のリソグラフィシステム。

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