JP4659000B2 - 測定された光学素子特性に基づくパターンデータの変更 - Google Patents

Description

本発明はマスクレスリソグラフィ（ＭＬＬ）及び光学マスクレスリソグラフィ（ＯＭＬ）の分野に関する。

本願は２００６年１月２７日出願の米国特許出願第１１／３４０，８６５号に関連しており、この出願を本明細書の一部として援用する。

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転写する機械である。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、集積回路や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やウエハなど）の全体または一部に転写される。パターニング用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。

パターニング用デバイスは、それぞれ個別に制御可能である素子（例えばパターニング用デバイスのピクセルまたは画素）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。集積回路用の基板は通常円形である。この種の基板を露光するための露光装置は、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一部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がさらに行われる。

光学的ラスタライゼーションは、転写されるべき所望のパターンの記述（例えばグラフィックデザインシステム（ＧＤＳＩＩマスクファイル））を使用する技術である。この技術は、光学的像面にパターンを再生するパターニング用デバイスの状態（例えばピクセルの透過率や微小ミラーピクセルの傾斜またはピストン移動量）を演算するためのものである。マスクレスリソグラフィにおいてラスタライゼーションはパターンデータを形成するために用いられる技術である。パターンデータはパターニング用デバイスを制御するパターン制御部により使用される。パターニング用デバイスを制御することには例えば、パターニング用デバイスに関連する個別制御可能素子例えばミラーを移動させることが含まれる。

さまざまな例においてラスタライゼーションは、所望のパターンを形成しフーリエ変換を施して投影光学系の瞳または像面においてパターンがどのように見えるのかを決定することにより行われる。この決定に関連するパターンデータが生成されてデータパスを通じてパターン制御部へと伝送される。パターニング用デバイスの特性をパターンデータに調和させるアルゴリズムがある。パターンデータは、入射照明光にパターンを付与するためにパターニング用デバイス上にパターンを形成するのに使用される制御信号を生成するためのものである。投影光学系は、パターンが付与された光が投影光学系の瞳において所望の像を再生するようにその光を配光する。

ところが、通常ラスタライゼーションは、投影光学系が完全な光学素子を備えているという前提で行われるが、残念なことにほとんどの投影光学系の光学素子にはわずかな欠陥がある。このため投影光学系に収差やディストーションが生じる。これらの収差やディストーションは投影光学系の形成する像に影響を与え、基板上に形成されるパターン形状に誤差を引き起こすこともあり得る。加えて、一般にラスタライゼーションは、パターン生成システムに到達する照明光が完全に均一であり、照明光のプロファイルが完璧に定義されることを前提としている。残念なことにほとんどの照明光学系は、ビームを不均一にしたり照明光プロファイルを多少不正確な形状にしたりする僅かな欠陥を有する。その結果基板上に形成されるパターン形状に誤差が生じる。

そこで、投影光学系で形成される像の収差及び／またはディストーションを補償するシステム及び方法が求められている。また、照明光の瞳充填及び視野均一性の欠陥を補償するシステム及び方法が求められている。これらの補償は、パターニング用デバイスを制御するために生成されるパターンデータを、欠陥を考慮に入れて変更することにより行われる。

本発明の一実施形態によれば、次のステップを備える方法が提供される。パターンデータが基板上に形成されるべきフィーチャに対応して生成される。投影光学系の収差及び／またはディストーションが測定される。測定結果に基づいてパターンデータに変更が加えられる。パターニング用デバイスに接続されている個別制御可能素子を制御するために、変更されたパターンデータがパターニング用デバイスに伝送される。

これに加えてまたはこれに代えて、照明系の視野及び瞳の一方または双方での不均一性が測定されてパターンデータの変更に使用されてもよい。

本発明の他の実施形態によれば、照明系とパターニング用デバイスと投影系と測定システムとを備えるリソグラフィシステムが提供される。照明系は、放射ビームを処理する。パターニング用デバイスは、制御部及び個別制御可能素子アレイを含む。制御部は、受信したパターンデータに基づいて放射ビームにパターンを付与するよう個別制御可能素子アレイを制御する。投影系は、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。測定システムは、投影系の収差及び／またはディストーションを測定する。制御部は、測定された収差またはディストーションを使用してパターンデータを変更する。

これに加えてまたはこれに代えて、照明系の視野及び瞳の一方または双方での不均一性が測定されてパターンデータの変更に使用されてもよい。

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。

本明細書は本発明の特徴を組み入れた１つまたは複数の実施形態を開示する。開示された実施形態は本発明の例示にすぎない。本発明の範囲は開示された実施形態には限定されない。本発明は添付の請求項により定義される。

以下で「一実施形態」、「一実施例」等の表現を用いる場合には、実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含んでもよいことを示すにすぎないものであり、当該特徴、構造または特性がすべての実施形態に含まれなければならないことを意味するのではない。またこれらの表現は同一の実施形態を必ずしも指し示すものでもない。さらに、一実施形態に関連して特定の特徴、構造、または特性が説明される場合には、明示的に説明されているか否かによらず当業者の知識により他の実施形態においても当該特徴、構造または特性が有効であるものと理解されたい。

本発明の実施形態は、ハードウエア、ファームウエア、ソフトウエア、またはこれらの組合せの形式で具現化されてもよい。本発明の実施形態は、１つまたは複数のプロセッサにより読取かつ実行可能である機械読取可能媒体に記憶された命令として具現化されてもよい。機械読取可能媒体は、機械（例えばコンピュータ）により読取可能な形式で情報を記憶または伝送するいかなる機構も含んでもよい。例えば、機械読取可能媒体は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記録媒体、光記録媒体、フラッシュメモリ装置、電気的または光学的または音響的またはその他の信号伝送形式（例えば搬送波、赤外信号、デジタル信号など）、またはその他を含んでもよい。また以下では、ファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令はある動作を実行するためのものとして記述されていてもよい。しかしこれらの記述は単に簡便化のためであり、これらの動作はそのファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令等を実行する演算装置、プロセッサ、コントローラ、または他の装置により実際に得られるものと理解されたい。

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。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。

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。

放射ビームＢ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Ｗの目標部分Ｃ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Ｗ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Ｗの目標部分Ｃに生成されるパターンは、その目標部分Ｃ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。

パターニング用デバイスＰＤにより形成されるパターンは、パターン制御部ＰＣ例えばコンピュータなどの電子的手段を用いて制御信号ＣＳを伝送することによりプログラム可能である。制御信号ＣＳはパターン制御部ＰＣからパターニング用デバイスＰＤへと伝達される。制御信号ＣＳはパターン制御部ＰＣにより生成される。パターン制御部ＰＣは、受信した信号またはデータのうちの１つまたは複数に基づいて制御信号ＣＳを生成する。パターン制御部ＰＣが受信する信号には、仮想パターンデータＶＰＤ、パターニング用デバイスデータＰＤＤ、及び／または、測定された信号または測定されたデータｍ１（なお信号という用語とデータという用語とは本明細書を通じて交換可能である）などがある。測定信号または測定データｍ１は、投影系ＰＳの光学特性を測定する測定システムＭＳ１により測定される。なお、仮想パターンデータＶＰＤ及びパターニング用デバイスデータＰＤＤは、パターン制御部ＰＣに直接記録されていてもよいし、リソグラフィシステムの適用分野に基づいて１つのデータストリームとして受信されてもよい。

仮想パターンデータＶＰＤは、パターニング用デバイスの個別制御可能素子の制御によりパターニング用デバイスＰＤ上に形成されるべき理想的または所望のマスクパターンの像を示すデータである。パターニング用デバイスデータＰＤＤは、既知または測定済のパターニング用デバイス特性（例えば、電圧と傾斜角との関係、欠陥画素位置、振幅位相結合応答曲線、位置ドリフトなど）を示すデータである。このパターニング用デバイス特性は例えば、特定のパターニング用デバイスＰＤを用いる場合の較正に使用することができる。

図５及び図６を参照して後述するように、仮想パターンデータＶＰＤは測定信号ｍ１に基づいて変更または操作されてもよい。測定信号ｍ１は、投影光学系ＰＳの像における収差及び／またはディストーションの測定値に対応する情報を含む。像の収差またはディストーションは、投影光学系ＰＳ内部の光学素子の欠陥（例えば表面欠陥、位置合わせの不完全さ等）により引き起こされる。この測定信号ｍ１に基づいて、パターン制御部ＰＣは、投影光学系ＰＳの光学素子により引き起こされるいかなるディストーション及び／または収差に関してパターンデータを調整してもよい。その後、制御信号ＣＳが測定信号ｍ１に基づいて変更されてもよい。

パターン制御部ＰＣは、測定信号または測定データｍ２を第２測定システムＭＳ２から受信する。第２測定システムＭＳ２は、照明系ＩＬの光学特性を測定する。第２測定システムＭＳ２からの測定信号ｍ２も、制御信号ＣＳの特性に寄与してもよい（例えば、変更に使用されてもよい）。例えば、測定信号ｍ２は、照明光Ｂの強度不均一性を補正するのに使用されてもよい。照明器の設計及び製造上の限界に依存して、パターニング用デバイスＰＤに作用する照明光Ｂは、照明視野及び照明瞳の一方または双方において不均一性を有することがある。視野におけるこの不均一性は光のレベルの不均一性を示し、例えばむらや明点または暗点を引き起こす。明点及び暗点のマップが第２測定システムＭＳ２により測定されて測定信号ｍ２が生成されれば、ラスタライゼーションされたグレイトーンマップすなわち制御信号ＣＳがパターン制御部ＰＣにより生成される。制御信号ＣＳは視野の平坦化かつ均一化に使用される。例えば明点を弱くして暗点に合わせるようにパターンデータが変更されてもよい。

一方、照明瞳において極のバランスがとれていなくて光が均等に分布していない場合には、投影光学系ＰＳによる像にディストーションが生じることがある。よって、照明器ＩＬの瞳形状が不均一である場合には、パターン制御部ＰＣはこれを補償するような制御信号ＣＳを作り出すアルゴリズムを使用してもよい。その結果、投影光学系ＰＳにより所望の像を得ることができる。

測定システムＭＳ１及びＭＳ２の一方または双方は、投影光学系ＰＳまたは照明光学系ＩＬのいずれかからの像または光ビームを受光する１次元または２次元のセンサまたは検出器（例えばフォトセンサ、フォトディテクタ、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサなど。以下ではこれらを単にセンサと呼ぶ。）であってもよい。センサは、受光した光ビーム強度及び他の光学的特性を当該光学的特性に対応する電気信号に変換する。収差及び／またはディストーションを測定するためのセンサにはさまざまな種類があることは本明細書を理解する当業者には明らかであり、それらはすべて本発明の範囲に含まれるものと理解されたい。

測定システムＭＳ１及び／またはＭＳ２は多数の測定装置を含んでもよく、各測定装置は測定面上の異なる部位に対応してもよい。測定システムＭＳ１及び／またはＭＳ２、またはパターン制御部ＰＣのいずれかが、パターンデータの変更及び操作を適切に行うために、測定面全体にわたってデータを集積かつ連関させてもよい。

測定システムＭＳ１及びＭＳ２は、気圧、気温、及び他の環境変化の検出にも使用されてもよい。環境変化は投影光学系ＰＳにより作られる像に影響しうる。例えば、気圧または一般的な圧力は、光学系の倍率に影響しうる。投影光学系ＰＳの光学素子間の気体の屈折率特性を変化させるからである。この倍率変化により像にディストーションが生じ得る。よって、これらの環境変化を検出した上で、測定信号ｍ１及びｍ２はパターン制御部ＰＣによるパターンデータの変更に使用されてもよい。

パターニング用デバイスＰＤは、複数のプログラム可能素子を含んでもよく、これに限られない。例えば前の文で言及したレチクル以外のデバイスはすべて該当する。以下ではこれらを集合的に「コントラストデバイス」と称する。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素子を備えてもよく、または少なくとも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、少なくとも１０，０００，０００個、または少なくとも１００，０００，０００個のプログラム可能素子を備えてもよい。

プログラマブルミラーアレイの一実施例は、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非回折光を基板に到達させるようにしてもよい。

他の実施例として、回折光学ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）デバイスを同様に用いることもできる。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。

この実施例においては、微小ミラーは「フェイズステップ」を有していてもよいし、有していなくてもよい。「フェイズステップ」とは、半数の微小ミラーが他の半数とは異なる高さとされており、その高さの違いがリソグラフィシステムにおける照明光波長の１／４に等しいというものである。フェイズステップがない場合には、ミラーは、平坦位置に指令されているときに投影レンズの入射瞳に対して最大の反射率を有することになる（つまり最も明るくなる）。フェイズステップが存在する場合には、ミラーが平坦位置に指令されているときに最大の干渉が生じる（つまり最も暗くなる）。

プログラマブルミラーアレイの更なる他の実施例はマトリックス状の微小ミラーの配列であり、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基準光学面に対して個別的にピストン的に往復運動される。このピストンミラーをパターニング用デバイスＰＤの個別制御可能素子として制御することにより、形成される像における振幅及び位相を独立に制御することができる。よって、何らかの収差及びディストーションが投影光学系の位相の誤差により生じている場合には、ピストンミラーは位相誤差のみを修正することができる（他のデバイスでは振幅に関連する誤差にも影響を与えてしまうことがある）。

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。ＬＣＤアレイは入射光を透過するように構成されていてもよいし、入射光を反射するように構成されていてもよい。

パターニング用デバイスＰＤの他の例はデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）である。

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てもよい。例えば、リソグラフィ装置は、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つの照明系（または照明系の一部）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／または投影系（または投影系の一部）を共有していてもよい。

基板Ｗは実質的に円形状であってもよい。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。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。基板の少なくとも１辺の長さは、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。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。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。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。また、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。

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フォーカス素子のアレイを含んでもよい。フォーカス素子のアレイ（例えばＭＬＡ）は少なくとも１０個のフォーカス素子を備え、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個のフォーカス素子を備えてもよい。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フォーカス素子のアレイにおけるフォーカス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フォーカス素子のアレイにおけるフォーカス素子の数よりも多い。フォーカス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）のフォーカス素子は、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。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ってもよい。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。

リソグラフィ装置は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。

リソグラフィ装置は、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リソグラフィ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。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。また、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。この放射は、４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、及び／または１２６ｎｍの波長を含む。

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。

基板テーブルＷＴの移動は、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）により実現される。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。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へと透過させる。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、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（グリッド状）に転写される。このスポットの寸法は転写されるピクセルグリッド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。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、少なくとも２５６種類の放射強度でも、少なくとも５１２種類の放射強度でも、または少なくとも１０２４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照射す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。

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。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。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（例えば図３のスポットＳ）の配列の端部に（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。

［光学的マスクレスリソグラフィシステム及び方法の例］
図５はパターニング用デバイスＰＤの動作領域５００の詳細を示す図である。動作領域５００は、動作デバイス５０２（図においては点線パターンで示される）のアレイを含む。動作デバイス５０２は、ＤＭＤ等の微小ミラーデバイス上のミラーまたはＬＣＤ上の位置であってもよい。動作デバイス５０２は、関連技術分野において知られているように、画素（ピクセル）と呼ばれてもよい。動作デバイス５０２の物理特性を調整することにより、動作デバイス５０２はオンまたはオフのいずれかの状態となる。所望のパターンに基づくデジタルまたはアナログの入力信号が動作デバイス５０２をオンまたはオフに切り替えるために使用される。いくつかの実施例においては、基板Ｗに実際に描かれるパターンが検出され、パターンが許容誤差範囲外にあるか否かが決定されてもよい。パターンが許容誤差範囲外にある場合には、パターニング用デバイスＰＤにより生成されるパターンを微小調整（例えば較正、調整など）のためにアナログまたはデジタル制御信号をリアルタイムで生成するようにパターン制御部ＰＣが使用されてもよい。

図６は、アレイの３つのセクション６５０による露光の一例を示す図である。このアレイは１つのセクションにつき４つのパターニング用デバイスＰＤを有する。図６においては、５回の光パルスの間に基板Ｗ上の１つの列の複数露光領域６６０に書き込みがなされる様子が示されている。セクション６５０−１及び６５０−３はパターニング用デバイスＰＤの第１群（例えば先行する一群）の一部を示し、セクション６５０−２はパターニング用デバイスＰＤの第２群（例えば後続する一群）の一部を示すものであってもよい。この露光ダイアグラムは透過的に示されており、基板Ｗが１回のパルスにつき動作領域５００の２つ分の幅に等しい量だけ矢印の方向にステップ移動する様子が示されている。パルス１の際にはアレイは対象物１１２に重なっていない。パルス２において、パターニング用デバイスＰＤのアレイが第１セクション６５０−１に生成するパターンが第１露光領域６６０−１に書き込まれる。パルス３において、同一または相違するパターンがセクション６５０−２により露光領域６６０−１に書き込まれ、同一または相違するパターンがセクション６５０−１により露光領域６６０−２に書き込まれる。このようにして、セクション６５０−２の後続群は、セクション６５０−１の先行群の後で同じ露光領域６６０−１への書き込みを行う。このような露光処理がパルス４及びパルス５においても図示されるように繰り返される。

図７は、一群のパターニング用デバイスＰＤの他の実施例を示す図である。パターニング用デバイスＰＤは、光学フィールド領域７６０、上段の微小ミラーデバイス７６２−ｎ、及び下段の動作微小ミラーデバイス７６４−ｎとを有する。微小ミラーデバイス７６２−ｎ及び７６４−ｎの各々は、機械的及び電気的にデバイスをマウントする支持領域７６６−ｎを有する。上段の個別の微小ミラーデバイス７６２のミラー動作領域は、下段の個別の微小ミラーデバイス７６４のミラー動作領域間の空間を埋めるように位置合わせされている。連続パルス露光により基板Ｗ（図示せず）を横切るように切れ目のない短冊状領域が書き込まれる。そのためにパルスの合間にミラー動作領域の幅方向に基板Ｗが移動される。基板Ｗの同じ部位を繰り返し通過させることにより、基板上に特定レベルのスポット露光を実現すべく多数回のパルス露光を行うことができる。パルス露光のエネルギーレベルは同一であっても異なっていてもよい。基板Ｗを通過させた分に応じて多数のパルスを受けたスポット露光を基板Ｗ上に得ることができる。

上述の説明は、マスクレスリソグラフィシステムにおいてパターニング用デバイスＰＤのアレイを使用して実現することができる露光プロセスの非常に簡単な例を示すものである。パターニング用デバイスＰＤにより一回のスキャンで各露光領域６６０にどのように多重露光をすればパターニング用デバイスＰＤを１つだけ使用する従来のシステムよりも高いスループットを得られるのかを示すものである。

［ラスタライゼーション処理の例］
上述のようにマスクレスリソグラフィにおける主たる課題の１つは、入射放射ビームにパターンを付与し、そのパターン化ビームが基板上に（または投影光学系ＰＳの瞳において）所望のパターンを再生するためのパターニング用デバイスＰＤの個別制御可能素子（例えばピクセル）の最良の制御方法を解明することである。マスクレスのラスタライゼーションに関してはいくつかのアプローチを用いることができる。

１つのアプローチは像の最適化である。像最適化とは、フィーチャ近接効果及び画素間の光学的干渉を考慮に入れて所望のパターンを最適に転写する画素状態を得るよう反復計算することである。コンセプトレベルでは、このアプローチは、従来のマスク設計における光近接効果補正（ＯＰＣ）に用いられるさまざまな技術に対応する。グローバル最適化ラスタライゼーションと呼ばれる光学的ラスタライゼーション技術もある。この技術には、所与のマスクにより生成される瞳の調整、及びパターニング用デバイスＰＤの変調原理による制約条件を考慮に入れることは含まれている。しかし、上述の技術のいずれにおいても投影系ＰＳ及び／または照明系ＩＬの光学的特性（例えば光学的誤差）は考慮されていない。

要求されるパターンを基板Ｗに形成するためには、パターニング用デバイスＰＤの各個別制御可能素子を露光プロセスにおける各段階で要求状態に設定する必要がある。よって、その要求状態を表す制御信号ＣＳが各個別制御可能素子に伝送されなければならない。例えば、図１を参照して既述したようにリソグラフィ装置は、制御信号ＣＳを生成してパターニング用デバイスＰＤに伝送するのにパターン制御部ＰＣを用いる。基板Ｗに形成されるべきパターンは、ＧＤＳＩＩなどのベクトル形式のフォーマットでリソグラフィ装置に供給される。設計情報（例えば仮想パターンデータＶＰＤ）を各個別制御可能素子への制御信号ＣＳへと変換するために、パターン制御部ＰＣは１つ以上のデータ処理装置を備えてもよい。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構成されている。これらのデータ処理装置は以下では「データパス」と総称される。

データパスにおけるデータ処理装置は、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、ベクトルベースの設計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８は、本発明の一実施形態に係る制御信号生成方法８００を示すフローチャートである。

ステップ８０２においては、基板に形成されるべきフィーチャに対応してパターンデータが生成される。例えば、このパターンデータは仮想パターンデータＶＰＤであってもよいし、仮想パターンデータＶＰＤ及びパターニング用デバイスデータＰＤＤの組合せであってもよい。

ステップ８０４においては、投影光学系ＰＳの収差及び／またはディストーションが測定される。例えば、図１を参照して説明したように、測定システムＭＳ１を用いて測定信号ｍ１が生成される。

ステップ８０６においては、測定信号に基づいてパターンデータに変更を加える。例えば、パターン制御部ＰＣは、測定信号ｍ１を受信し、測定信号ｍ１を用いてパターンデータを変更する。

ステップ８０８においては、パターニング用デバイスに接続されている個別制御可能素子を制御するために、変更されたパターンデータがパターニング用デバイスＰＤに伝送される。例えば、制御信号ＣＳがパターニング用デバイスＰＤに伝送される。

ステップ８０８の前に、ステップ８１０において照明系の照明視野及び照明瞳の一方または双方における不均一性が測定される。例えば、図１を参照して説明したように、測定システムＭＳ２を用いて測定が実行される。この不均一性の測定には、照明光源と照明光学系との相互作用によるスペックルパターンの測定が含まれていてもよい。例えば、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・空間的な微小変動を有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、角度分布を大きくす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。

ステップ８０６においては、照明光学系で測定された光学特性に対応して測定システムＭＳ２により生成された測定信号ｍ２に基づいてパターンデータが更に変更されてもよい。例えば、パターン制御部ＰＣは、測定信号ｍ２を受信してパターンデータ及び制御信号のそれぞれに変更を加える。

ステップ８０４は、投影光学系の像面での収差及び／またはディストーションを測定すること、及びその測定値を投影光学系の瞳面での値へと変換することを含んでもよい。

上述の測定ステップ及び変更ステップは、露光処理に先立って周期的に行われてもよいし、リアルタイムに連続的に行われてもよい。

図９は、本発明の一実施形態に係る制御信号生成方法９００を示すフローチャートである。

ステップ９０２においては、仮想パターンデータＶＰＤ（例えばＧＤＳＩＩデータであり、ＯＰＣデータ及び照明特性データ（例えばＮＡやシグマなど）を含んでもよい）が生成される。

ステップ９０４においては、仮想パターンデータＶＰＤに対してパターンの分割処理及び配列処理が実行される。

ステップ９０６においては、仮想パターンデータＶＰＤに対して幾何学的操作及びアポダイゼーションを実行する。例えば、この操作は、（例えば測定システムＭＳ１により）測定された投影光学系のディストーション、及びパターニング用デバイスＰＤの特性（例えばパターニング用デバイスデータＰＤＤ）に基づいて行われる。

ステップ９０８においては、瞳フィールド及び回折パターンが計算される。例えば、この計算には三角化の技術が用いられる。また、この計算には、照明光学系ＩＬの特性（例えばＮＡやシグマなど）、測定システムＭＳ１により生成された測定信号ｍ１に含まれる投影光学系の収差、測定システムＭＳ２により生成された測定信号ｍ２に含まれる照明光学系の特性（例えば視野及び瞳の均一性プロファイルの例えば高周波成分）、及びステッチングプロファイルを考慮に入れてもよい。

ステップ９１０においては、パターニング用デバイスＰＤに対してグローバル最適化が実行される。例えば、この処理はパターニング用デバイスデータＰＤＤ（例えば、位相及び振幅に関する個別制御可能素子の応答特性曲線、欠陥ピクセルマップなど）に基づいて行われる。

ステップ９１２においては、装置固有の補正が行われる。例えば、照明光学系ＩＬの視野での均一性及び／またはスペックルパターンに基づく変更が行われる。これは、測定システムＭＳ２により生成された測定信号ｍ２の一部であり得る低周波の誤差を考慮に入れて行われる。

ステップ９１４においては、グレイトーンから電圧への変換が実行される。例えばパターニング用デバイスデータＰＤＤが使用されてもよい。このデータは例えば、電圧を介して振幅及び位相に関連するパターニング用デバイス較正プロファイルである。ここで制御信号ＣＳが生成されパターニング用デバイスＰＤに送られる。

図８及び図９に示される処理によれば、投影系ＰＳの光学素子自体及び光学素子レイアウトによる収差またはディストーションが測定され補償される。また、照明系ＩＬの視野または瞳の一方または双方における不均一性による収差またはディストーションも測定され補償される。これは、測定デバイスＭＳ１及びＭＳ２で投影系ＰＳ及び／または照明系ＩＬの光学特性を測定することにより行われる。これらの測定デバイスＭＳ１及びＭＳ２からの信号ｍ１及びｍ２はパターン制御部ＰＣへ送られる。パターン制御部ＰＣはこれらの信号ｍ１及び／またはｍ２を使用してパターンデータ（仮想パターンデータＶＰＤ及び／またはパターニング用デバイスデータＰＤＤ）を操作または変更し、投影系及び／または照明系の瞳に形成される像の誤差をなくすようにする。

測定データによるパターンデータの変更により、高周波数の収差が補正される。従前は、高次の収差または高次のゼルニケ項は（これらは光学素子の例えば表面品質に起因するものであるが）、１つ以上の光学素子表面を直接修正することにより調整されていた。この調整はさまざまな手段により行われていた。例えば、変形可能な光学素子を使用したり、特定の光学素子を再形成する等の手段が用いられていた。しかし、これらの物理的な補正によってもレンズ近傍での高周波の非点収差は十分に補正できていなかった。ところが、パターンデータの操作によって高周波の誤差も補正しうる。また、低次のゼルニケ項及びディストーションも上述のように補正可能である。

この補正処理は、システムのキャリブレーション処理中に行われてもよいし、起動時及び／または周期的に行われてもよいし、露光処理中にリアルタイムで行われてもよい。起動時及び／または周期的に行われる場合には、１枚以上の基板を露光している間に時間的に変動しないかまたは変動が十分に遅く実質的に一定である静的な誤差のみが本技術により補償されうる。補正処理がリアルタイムで行われる場合には、データパスに十分な演算リソースが必要となるであろう。投影レンズの収差及び／またはディストーションの動的変化を予測及び／または追跡する演算を行うために必要となるからである。また、同様に、リアルタイムでの照明瞳のプロファイルの動的変化、及び／または視野での照明均一性の演算も必要である。さらに、動的に生成されるパターンに補償プロファイルを演算かつ適用することも必要である。

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）、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。

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。 空間光変調器を示す図である。 照明光源からの連続光パルスによる露光ダイアグラムの一例を示す図である。 照明光源からの連続光パルスによる露光ダイアグラムの一例を示す図である。 制御信号生成方法の一例を示すフローチャートである。 制御信号生成方法の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

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 (27)

1. それぞれ個別に制御可能である素子の配列を有するパターニング用デバイスを備えるリソグラフィ装置を使用して所望のパターンを基板またはその一部に転写するマスクレスリソグラフィ方法であって、
   前記リソグラフィ装置は、
   レーザ光源により供される放射からパターニング用デバイスに入射する照明ビームを生成する照明系と、
   パターニング用デバイスにて前記照明ビームにパターンを付与した放射ビームを基板に投影するための、固定された投影系と、
   前記投影系を通過した放射ビームに対し基板を移動させるための基板テーブルと、
   前記投影系の収差及びディストーションのうち少なくとも１種類を測定する第１の測定システムと、
   前記レーザ光源と前記照明系との相互作用によるスペックルパターンを含む該照明系における不均一性を測定する第２の測定システムと、をさらに備え、
   前記方法は、
   （ａ）基板上に形成されるべきフィーチャに対応するパターンデータを生成し、
   （ｂ）前記第１の測定システムを使用して前記投影系の収差及びディストーションのうち少なくとも１種類を測定し、
   （ｃ）ステップ（ｂ）での測定結果に基づいて、前記投影系の光学素子表面の欠陥に起因する非点収差を含む高周波の収差を補償するよう前記パターンデータに変更を加え、
   （ｄ）前記配列のそれぞれの個別制御可能素子を制御するために、変更されたパターンデータをパターニング用デバイスに伝送することを含み、
   ステップ（ｄ）の前に、前記第２の測定システムを使用して前記スペックルパターンを測定し、当該測定結果に基づいて該スペックルパターンを補償するよう前記パターンデータを変更することをさらに含むことを特徴とする方法。
2. ステップ（ｂ）は、投影系の収差の少なくとも１種類を測定することを含み、
   ステップ（ｃ）は、測定された収差及びディストーションのうち少なくとも１種類が取り除かれた像を形成するようパターンデータを変更することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ステップ（ｄ）は、多数のミラー位置を有しデジタル制御される微小ミラーアレイを個別制御可能素子として使用することを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. ステップ（ｂ）は、投影系の気圧及び温度の少なくとも一方を測定することをさらに含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. ステップ（ｂ）乃至（ｄ）が周期的に実行されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. ステップ（ｂ）乃至（ｄ）が基板のパターニングに際してリアルタイムで連続的に実行されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. ステップ（ｂ）乃至（ｄ）は、収差及びディストーションの少なくとも１種類のうち動的である収差またはディストーションと静的である収差またはディストーションとの少なくとも一方を補償することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. ステップ（ｂ）は、投影光学系の像面において収差及びディストーションのうち少なくとも１種類を測定すること、及び測定値を投影系の瞳での値に変換することを含み、
   ステップ（ｃ）は、測定された収差及びディストーションのうち少なくとも１種類が取り除かれた像を瞳面及び像面において形成するようパターンデータを変更することを含むことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. ステップ（ｂ）は、像面において異なる複数の部位でなされた測定結果を結合することを含むことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. ステップ（ｄ）の前に、
    パターニング用デバイスに照明放射を供する照明系の瞳での欠陥を測定し、
    照明系の測定結果に基づいてパターンデータを変更することをさらに含むことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の方法。
11. ステップ（ｄ）の前に、
    パターニング用デバイスに照明放射を供する照明系の視野での不均一性を測定し、
    照明系の測定結果に基づいてパターンデータを変更することをさらに含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記個別制御可能素子は基準光学面に対して個別的にピストン的に往復運動されるピストンミラーであり、形成される像における振幅及び位相を独立に制御可能であることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
13. レーザ光源により供される放射から照明ビームを生成する照明系と、
    制御部及び個別制御可能素子アレイを含み、制御部は、受信したパターンデータに基づいて前記照明ビームにパターンを付与するよう個別制御可能素子アレイを制御するように構成されてい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ために使用される、固定された投影系と、
    前記投影系を通過した放射ビームに対し基板を移動させるための基板テーブルと、
    投影系の収差及びディストーションのうち少なくとも１種類を測定する第１の測定システムと、
    前記レーザ光源と前記照明系との相互作用によるスペックルパターンを含む該照明系における不均一性を測定する第２の測定システムと、を備え、
    前記制御部は、前記第１の測定システムにより測定された前記投影系の収差及びディストーションのうち少なくとも１種類を使用して前記投影系の光学素子表面の欠陥に起因する非点収差を含む高周波の収差を補償するようパターンデータを変更し、前記第２の測定システムにより測定された前記スペックルパターンを使用して該スペックルパターンを補償するよう前記パターンデータを変更することを特徴とするリソグラフィシステム。
14. 前記制御部は、前記第１の測定システムにより測定された収差及びディストーションの少なくとも１種類が取り除かれた像を瞳面において形成するようパターンデータを変更することを特徴とする請求項１３に記載のリソグラフィシステム。
15. 前記個別制御可能素子アレイは、多数のミラー位置を有しデジタル制御される微小ミラーアレイを備えることを特徴とする請求項１３または１４に記載のリソグラフィシステム。
16. 前記第１の測定システムは、投影系の気圧及び温度の少なくとも一方を測定し、
    前記制御部は、投影系の気圧及び温度の少なくとも一方を使用してパターンデータを変更することを特徴とする請求項１３から１５のいずれかに記載のリソグラフィシステム。
17. 前記第１及び第２の測定システム及び前記制御部は、周期的にパターンデータを変更することを特徴とする請求項１３から１６のいずれかに記載のリソグラフィシステム。
18. 前記第１及び第２の測定システム及び前記制御部は、リアルタイムで連続的にパターンデータを変更することを特徴とする請求項１３から１７のいずれかに記載のリソグラフィシステム。
19. 前記第１の測定システム及び前記制御部は、収差及びディストーションの少なくとも１種類のうち動的である収差またはディストーションと静的である収差またはディストーションとの少なくとも一方を補償することを特徴とする請求項１３から１８のいずれかに記載のリソグラフィシステム。
20. 前記第１の測定システムは、投影光学系の像面において収差及びディストーションの少なくとも１種類を測定し、測定値を投影系の瞳での値に変換し、
    前記制御部は、測定された収差及びディストーションの少なくとも１種類が取り除かれた像を瞳面及び像面において形成するようパターンデータを変更することを特徴とする請求項１３から１９のいずれかに記載のリソグラフィシステム。
21. 前記第１及び第２の測定システムは、測定面において異なる複数の部位でなされた測定結果を結合することを特徴とする請求項１３から２０のいずれかに記載のリソグラフィシステム。
22. 前記第１及び第２の測定システムは複数の測定装置を備え、各測定装置が測定面上の異なる位置に対応することを特徴とする請求項２１に記載のリソグラフィシステム。
23. 前記第２の測定システムは、パターニング用デバイスに照明放射を供する照明系の瞳での欠陥を測定し、
    前記制御部は、照明系の測定結果に基づいてパターンデータを変更することを特徴とする請求項１３から２２のいずれかに記載のリソグラフィシステム。
24. 前記第２の測定システムは、パターニング用デバイスに照明放射を供する照明系の視野での不均一性を測定し、
    前記制御部は、測定された照明系の視野に基づいてパターンデータを変更することを特徴とする請求項１３から２３のいずれかに記載のリソグラフィシステム。
25. 前記個別制御可能素子アレイの各個別制御可能素子は、基準光学面に対して個別的にピストン的に往復運動されるピストンミラーであり、形成される像における振幅及び位相を独立に制御可能であることを特徴とする請求項１３から２４のいずれかに記載のリソグラフィシステム。
26. ステップ（ｂ）は、投影光学系の像面において収差及びディストーションのうち少なくとも１種類を測定することを含み、
    ステップ（ｃ）は、測定された収差及びディストーションのうち少なくとも１種類が取り除かれた像を像面において形成するようパターンデータを変更することを含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
27. 前記第１の測定システムは、投影光学系の像面において収差及びディストーションのうち少なくとも１種類を測定し、
    前記制御部は、測定された収差及びディストーションのうち少なくとも１種類が取り除かれた像を像面において形成するようパターンデータを変更することを特徴とする請求項１３から２５のいずれかに記載のリソグラフィシステム。