(57)【要約】方法は、第１のグレースケールパターンを形成する光振幅を有する光でミラーアレイを照明することを含む。ミラーアレイは多数のミラーを含み、ミラーのうち少なくとも２つは同一の振幅の光で照明される。また、方法は、光振幅を有する光を基板上に結像して、第１のグレースケールパターンとは異なる第２のグレースケールパターンを基板に生成することを含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラーアレイ上に複数の光振幅を発生するように構築及び構成された光源であって、前記光振幅は第１のグレースケールパターンを形成するように構成されている、光源と、
前記第１のグレースケールパターンを有する前記光を基板に誘導して、前記第１のグレースケールパターンとは異なる第２のグレースケールパターンを発生するように構成されている前記ミラーアレイと、
を備える、マスクレスリソグラフィシステム。
【請求項２】
前記光源は、前記第１のグレースケールパターンを形成するための振幅プレートを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光源は、前記振幅プレートを均一に照明する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記光源は、前記第１のグレースケールパターンを形成する複数の光振幅を有する光を発生するように構成された複数の光源を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の光源の各々は、前記第１のグレースケールパターンにおける１ビットに対応する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記光源は、前記ミラーアレイを均一に照明するように構成され、
前記第１のグレースケールパターンは、時変グレースケールパターンである、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記光源は、前記複数のミラーのうち少なくとも２つを同一の光振幅で照明するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記光を前記基板上の複数のスポットに集光するためのレンズアレイを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ミラーアレイはデジタルミラーデバイスである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記光源は、第１の解像度で前記第１のグレースケールパターンを発生するように構成され、
前記ミラーアレイは、前記複数の光振幅を反射して、前記基板で組み合わせた露光が前記第１の解像度よりも高い第２の解像度を有するようにする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２の解像度は、２５６のグレースケール値であり、
前記光源は、８の異なる光振幅を発生して、８のグレースケール値を有する前記第１の解像度を発生するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
マスクレスリソグラフィを実行する方法であって、
第１のグレースケールパターンを形成する複数の光振幅を有する光でミラーアレイを照明することであって、前記ミラーアレイは複数のミラーを含み、前記複数のミラーのうち少なくとも２つは前記同一の振幅の前記光で照明されることと、
前記複数の光振幅を有する前記光を基板上に結像して、前記第１のグレースケールパターンとは異なる第２のグレースケールパターンを前記基板に生成することと、
を含む、方法。
【請求項１３】
前記ミラーアレイを照明するステップは、前記複数の光振幅で前記ミラーアレイ上の複数の領域を照明することを含み、前記複数の領域は前記第１のグレースケールパターンのビットに対応し、
前記方法は、前記基板を１つの位置で複数回照明して、前記第２のグレースケールパターンに対応する合計の光振幅を与えることを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のグレースケールパターンは、時変グレースケールパターンであり、
前記時変グレースケールパターンにおける各光パルスは、前記ミラーアレイを実質的に均一に照明する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
記録された命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、
前記命令は、コンピュータによって実行された場合、請求項１２に記載の方法を実施する、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
[0001]  本出願は、２０１８年８月１日に出願されたＥＰ出願第１８１８６８２６．６号の優先権を主張し、援用により全体が本願に含まれる。
【０００２】
[0002]  本明細書における記載は、一般にパターニングプロセスに関する。更に具体的には、本開示は、マスクレスリソグラフィを実行するための装置、方法、及びコンピュータプログラム製品を含む。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造において使用することができる。ＩＣの個々の層に対応するパターン（「設計レイアウト」）を、パターニングデバイスのパターンを介して、放射感応性材料（「レジスト」）層でコーティングされた基板（例えばシリコンウェーハ）のターゲット部分（例えば１つ以上のダイを含む）を照射する等の方法によって、ターゲット部分に転写することができる。一般に、単一の基板は複数の隣接したターゲット部分を含み、これらのターゲット部分の１つずつに、リソグラフィ投影装置が順次パターンを転写する。リソグラフィ投影装置の１つのタイプでは、パターニングデバイス全体のパターンが１回で１つのターゲット部分に転写される。このような装置はステッパとも呼ばれることがある。代替的な装置では、ステップアンドスキャン装置によって、所与の基準方向（「スキャン」方向）と平行又は逆平行に基板を同期的に移動させながら、投影ビームによってパターニングデバイスをこの基準方向にスキャンすることができる。パターニングデバイスのパターンの様々な部分が、徐々に１つのターゲット部分に転写される。一般に、リソグラフィ投影装置は縮小率Ｍ（例えば４）を有するので、基板を移動させる速度Ｆは、投影ビームがパターニングデバイスをスキャンする速度の１／Ｍ倍となる。リソグラフィデバイスに関する更なる情報は、例えば、援用により全体が本願に含まれる米国特許第６，０４６，７９２号から得ることができる。
【０００４】
[0004]  パターニングデバイスから基板へパターンを転写することに先立って、基板には、プライミング、レジストコーティング、及びソフトベーク等の様々な手順を行うことができる。露光後は、基板に、ポストベーク（ＰＥＢ：post-exposure bake）、現像、ハードベーク、及び転写したパターンの測定／検査のような他の手順（「露光後手順」）を施すことができる。この多くの手順は、例えばＩＣのようなデバイスの個々の層を作製するための基礎として用いられる。次いで基板に、エッチング、イオンインプラント（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨のような、全てデバイスの個々の層を完成させることを目的とする様々な手順を行うことができる。デバイスにいくつかの層が必要である場合、それぞれの層で手順全体又はその変形（variant）が繰り返される。最終的には、基板上の各ターゲット部分にデバイスが存在することになる。次いで、これらのデバイスをダイシング又はソーイング等の技法によって相互に分離し、その結果として、個々のデバイスをキャリア上に搭載すること、ピンに接続すること等が可能となる。
【０００５】
[0005]  このため、半導体デバイスのようなデバイスの製造は典型的に、多数の製造プロセスを用いて基板（例えば半導体ウェーハ）を処理して、デバイスの様々なフィーチャと複数の層を形成することを含む。このような層とフィーチャは通常、例えば堆積、リソグラフィ、エッチ、化学機械研磨、及びイオンインプラントを用いて製造及び処理される。複数のデバイスを基板上の複数のダイに製造し、次いで個々のデバイスに分離することができる。このデバイス製造プロセスはパターニングプロセスと見なすことができる。パターニングプロセスは、リソグラフィ装置におけるパターニングデバイスを用いた光学リソグラフィ及び／又はナノインプリントリソグラフィ等、パターニングデバイスのパターンを基板に転写するためのパターニングステップを含み、また、典型的にではあるが任意選択的に、例えば現像装置によるレジスト現像、ベークツールを用いた基板のベーク、エッチ装置によるパターンを用いたエッチングのような、１つ以上の関連したパターン処理ステップを含む。
【０００６】
[0006]  上記のように、リソグラフィはＩＣ等のデバイスの製造における中心的なステップであり、リソグラフィで基板に形成されたパターンはマイクロプロセッサやメモリチップ等のデバイスの機能素子を画定する。また、同様のリソグラフィ技法は、フラットパネルディスプレイ、マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）、及び他のデバイスの形成、並びに２Ｄ及び／又は３Ｄ付加製造（additive manufacturing）においても使用される。
【０００７】
[0007]  半導体製造プロセスが進歩し続けるにつれて、機能素子の寸法は絶えず小型化されているが、その一方で、１つのデバイス当たりのトランジスタ等の機能素子の量は、「ムーアの法則」と呼ばれる傾向に従って数十年にわたり着実に増加している。技術の現状では、デバイスの製造に用いられるリソグラフィ投影装置は、深紫外線照明源からの照明を用いて設計レイアウトを基板に投影し、１００ｎｍよりも大幅に小さい、すなわち照明源（例えば１９３ｎｍの照明源）からの放射の波長の半分よりも小さい寸法を有する個々の機能素子を生成する。
【０００８】
[0008]  リソグラフィ投影装置の従来の解像限界よりも小さい寸法のフィーチャを印刷するこのプロセスは、ＣＤ＝ｋ１×λＮＡの解像式に従って、低ｋ１リソグラフィと呼ぶことができる。ここで、λは使用される放射の波長（例えば２４８ｎｍ又は１９３ｎｍ）であり、ＮＡはリソグラフィ投影装置における投影光学系の開口数であり、ＣＤは「クリティカルディメンション」、すなわち一般には印刷される最小フィーチャサイズであり、ｋ１は経験的な解像ファクタである。一般に、ｋ１が小さければ小さいほど、特定の電気的機能性及び性能を達成するため設計者が計画した形状及び寸法に類似するパターンを基板上に再現することは難しくなる。こういった問題を克服するため、リソグラフィ投影装置、設計レイアウト、又はパターニングデバイスに、洗練された微調整ステップが適用される。これらには、限定ではないが、例えばＮＡ及び光学コヒーレンス設定の最適化、カスタム化照明スキーム、位相シフトパターニングデバイスの使用、設計レイアウトにおける光近接効果補正（ＯＰＣ：optical proximity correction、「光学及びプロセス補正」と呼ばれることもある）、又は一般に「解像度向上技術（ＲＥＴ：resolution enhancement technique）」と定義される他の方法が含まれる。本明細書で用いる場合、「投影光学系」という用語は、例えば屈折光学系、反射光学系、アパーチャ、及び反射屈折光学系を含む様々なタイプの光学システムを包含すると広義に解釈されるものとする。また、「投影光学系」という用語は、放射の投影ビームを誘導、整形、又は制御するため、これらの設計タイプのいずれかに従って集合的に又は単独で動作するコンポーネントを含み得る。「投影光学系」という用語は、リソグラフィ投影装置の光路上のどこに配置されているかにかかわらず、リソグラフィ投影装置内のいかなる光学コンポーネントも含むことができる。投影光学系は、放射源からの放射がパターニングデバイスを通過する前にこの放射を整形、調整、及び／又は投影するための光学コンポーネント、及び／又は、放射がパターニングデバイスを通過した後にこの放射を整形、調整、及び／又は投影するための光学コンポーネントを含み得る。一般に、投影光学系には放射源及びパターニングデバイスは含まれない。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]  マスクレスリソグラフィを実行するための方法、システム、及びコンピュータプログラムが開示される。１つの態様において、方法は、第１のグレースケールパターンを形成する光振幅を有する光でミラーアレイを照明することを含む。ミラーアレイは多数のミラーを含み、これらのミラーのうち少なくとも２つは同一の振幅の光で照明される。また、方法は、光振幅を有する光を基板上に結像して、第１のグレースケールパターンとは異なる第２のグレースケールパターンを基板に形成することも含む。
【００１０】
[0010]  いくつかの変形において、方法は、複数の部分を含む振幅プレートに光を透過させることを含み、複数の部分を透過した光は複数の光振幅を含むことができる。他の変形において、同一の振幅の光は振幅プレートの単一の部分からミラーアレイに結像することができる。第１のグレースケールパターンは第１の解像度を有し、振幅プレートは光振幅を伝送して、基板で組み合わせた露光を第１の解像度よりも高い第２の解像度とすることができる。第２の解像度は２５６のグレースケール値を有し、振幅プレートは８の光振幅を伝送して第１の解像度の８のグレースケール値を与えることができる。
【００１１】
[0011]  他の変形において、光振幅は第１のグレースケールパターンにおけるビットに対応し得る。方法は、７又は８の光振幅を有する第１のグレースケールパターンを発生することを含み得る。７の光振幅を有する第１のグレースケールパターンは、８の部分のうち３つが等しい光振幅を伝送する振幅プレートの８の部分を照明することによって発生できる。
【００１２】
[0012]  いくつかの変形において、マスクレスリソグラフィシステムは、複数の光振幅を有する光を発生させるように構成された複数の光源を含むことができる。次いでこの光は、第１のグレースケールパターンの光を基板へ誘導するよう構成されたミラーアレイにおいてグレースケールパターンを形成できる。例えばいくつかの実施形態では、光源は第１のグレースケールパターンにおける１ビットに対応し得る。このように、複数の光源を用いて、グレースケールパターンを形成する照明を実行できる。例えば、１つの光源がグレースケールパターンの１ビットを発生することができる。任意選択的に、グレースケールパターンの各ビットを、複数の光源からの対応する単一の光源によって発生することができる。
【００１３】
[0013]  更に別の変形において、方法は、ミラーアレイの調整周波数に対応するトグル周波数によって光源をオン及びオフに切り換えることを含み得る。また、光を放出するように１つ以上のレーザダイオードを制御することができる。光源は、ミラーアレイに隣接して位置決めされて、光源とミラーアレイが交互になったジグザグパターンの一部を形成することができる。光源は、レンズアレイに隣接して位置決めされて、光源とレンズアレイが交互になったジグザグパターンの一部を形成することができる。
【００１４】
[0014]  いくつかの変形では、複数の光振幅でミラーアレイ上の複数の領域を照明することができる。複数の領域は第１のグレースケールパターンのビットに対応し得る。
【００１５】
[0015]  他の変形において、方法は、光を基板に集光する多数のレンズを含むレンズアレイに光を結像することを含み得る。また、方法は、基板を１つの位置で複数回照明して、第２のグレースケールパターンに対応する合計の光振幅を与えることを含み得る。
【００１６】
[0016]  更に別の変形において、方法は、レンズアレイを基板のスキャン方向に対してある角度に位置決めすることで、レンズアレイからのスポットを実質的に当接させ、基板において実質的に連続したスポット列を生成することを含み得る。
【００１７】
[0017]  いくつかの変形において、方法は、光からガウシアン光ビームを基板のスポットに結像することを含み得る。スポットは、ガウシアン光ビームのプロファイルの幅に対応するスポット直径を有する。また、方法は、リソグラフィシステムによる基板のスキャン中に、光の複数の露光を行って、基板に光フィーチャサイズ及び光フィーチャ配置を有する光フィーチャを形成することを含み得る。光フィーチャサイズは、複数の露光中に送出された振幅プロファイルの合計に基づく。光フィーチャサイズを維持しながら露光における光振幅のうち１つ以上を変更することにより、光フィーチャをシフトさせることができる。光フィーチャは、第２のグレースケールパターンのビットに対応する光振幅の合計によって形成することができる。シフトさせることは、第２のグレースケールパターンの異なるビットに対する光振幅のうち１つ以上を変更することによって実行できる。
【００１８】
[0018]  相互に関係する態様において、記録された命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、命令は、コンピュータによって実行された場合、本明細書に記載された方法を実施する。
【００１９】
[0019]  更に別の相互に関係する態様において、マスクレスリソグラフィシステムは、光源から受光した光を透過させる振幅プレートを含む。振幅プレートは複数の部分を含み、これら複数の部分を透過した光は複数の光振幅を含む。また、このシステムは、透過した光を基板に誘導するように構成されたミラーアレイも含む。
【００２０】
[0020]  いくつかの変形において、システムは、光を基板上の複数のスポットに集光するレンズアレイを含み得る。レンズアレイはマイクロレンズアレイとすることができる。システムは、振幅プレートを照明する光源も含み、また、振幅プレートを均一に照明することができる。ミラーアレイはデジタルミラーデバイスとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
[0021]  本明細書に組み込まれてその一部を形成する添付図面は、本明細書に開示される主題の特定の態様を図示し、本記載と共に、開示される実施に関連した原理のいくつかの説明に役立つ。
【００２２】
【図１】[0022]  一実施形態に従った例示的なマスクレスリソグラフィシステムを示す簡略化された図である。
【図２】[0023]  一実施形態に従った例示的な基板及び露光パターンを示す簡略化された図である。
【図３】[0024]  一実施形態に従った、基板におけるピクセルグリッドイメージングを示す簡略化された図である。
【図４】[0025]  一実施形態に従った、２つのガウシアン光ビームの重畳によって形成されるクリティカルディメンションを示す簡略化された図である。
【図５】[0026]  一実施形態に従ったクリティカルディメンションのシフトを示す簡略化された図である。
【図６】[0027]  一実施形態に従ったマスクレスリソグラフィ方法を示すプロセスフロー図である。
【図７】[0028]  一実施形態に従った例示的なコンピュータシステムのブロック図である。
【図８】[0029]  一実施形態に従ったリソグラフィ投影装置の概略図である。
【図９】[0030]  一実施形態に従った別のリソグラフィ投影装置の概略図である。
【図１０】[0031]  一実施形態に従ったリソグラフィ投影装置の詳細図である。
【図１１】[0032]  一実施形態に従ったリソグラフィ投影装置のソースコレクタモジュールの詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
[0033]  本明細書で用いる場合、「基板」という用語は、製造プロセスの一部として光を向かわせることができる材料を記述する。例えば基板は、フォトレジスト、ウェーハ、フラットパネルディスプレイ、感光性材料及び（例えば金属又は他の機能材料の）粒子を含むスラリ等を含み得る。
【００２４】
[0034]  本明細書で用いる場合、「パターニングプロセス」という用語は、リソグラフィプロセスの一部として指定された光パターンを適用することによりエッチングされた基板を生成するプロセスを意味する。また、パターニングプロセスは、例えばフラットスクリーンデバイス又は集積回路の現像のように、製造中に光の送出を伴ういずれかのプロセスも含み得る。
【００２５】
[0035]  本明細書では、マスクレスリソグラフィシステム及び装置、マスクレスリソグラフィ方法、プログラマブルパターニングデバイス及び他の装置、製造物品及び方法の１つ以上の実施形態が記載される。一実施形態では、低コスト及び／又は柔軟なマスクレスリソグラフィ装置が提供される。これはマスクレスなので、例えばＩＣ又はフラットパネルディスプレイを露光するために従来のマスクは必要ない。同様に、パッケージング用途のために１つ以上のリングは必要ない。プログラマブルパターニングデバイスは、パッケージング用途のデジタルエッジ処理「リング」を提供してエッジ投影を回避することができる。また、マスクレス（デジタルパターニング）によって可撓性基板へのパターニングを可能とすることができる。本明細書で記載されるように、様々な実施形態は、「低解像度」グレースケール光の連続的な露光を組み合わせて、基板に「高解像度」グレースケール画像を提供することで、パターニングプロセスを実施できる。
【００２６】
[0036]  図１は、一実施形態に従った例示的なマスクレスリソグラフィシステムを示す簡略化された図である。図１に示されているように、リソグラフィ装置１００はパターニングデバイス１１０及び投影システム１５０を含むことができる。パターニングデバイス１１０は、光源１１２（本明細書で検討されるようなレーザダイオード等）及びミラーアレイ１４０を含むことができる。ミラーアレイ１４０は、光源１１２からの光（本明細書では放射ビーム又はビーム１１４とも呼ばれる）を受光し、ビーム１１４をＸ方向及び／又はＹ方向に横方向へ変位させることができる。一実施形態において、パターニングデバイス１１０は、光源１１２からミラーアレイ１４０に放射ビーム１１４を結像するためのレンズ１３０を含み得る。
【００２７】
[0037]  ミラーアレイ１４０からの偏向ビーム１１４は、投影システム１５０によって受光することができる。投影システム１５０は、対物レンズ１５２と、レンズアレイ１５４と、集光、拡大、収差補正等を実行するための任意の数の他のレンズ又はレンズアレイと、を含むことができる。対物レンズ１５２は、パターニングデバイス１１０からビーム１１４を受光するように配置できる。図１の例において、ビーム１１４は対物レンズ１５２から発散し、任意の数の個々のレンズを含み得るレンズアレイ１５４で受光される。次いで、レンズアレイ１５４はビーム１１４を基板１６０上に集光することができる。本明細書で更に記載される通り、基板１６０は矢印で示されるようにリソグラフィ装置１００に対して移動できる。
【００２８】
[0038]  基板１６０の特定位置に結像される光の振幅を制御することによって、マスクレスリソグラフィを実行することができ、また、リソグラフィプロセスに利点を与えるグレースケーリング（以下で詳述される）を組み込んだ方法を実行できる。従って一実施形態では、マスクレスリソグラフィを実行する方法は、第１のグレースケールパターン１２６を形成する多数の光振幅を有するビーム１１４でミラーアレイ１４０を照明することを含み得る。ミラーアレイ１４０は、振幅プレート１２０からの光（例えば第１のグレースケールパターン１２６を有する）を受光する多数のミラーを含み得る。多数の光振幅を有する光は、基板１６０に結像されて、第１のグレースケールパターン１２６とは異なる第２のグレースケールパターンを基板１６０に生成することができる。また、ミラーのうち少なくとも２つは同一の振幅の光で照明することができ、これは、ミラーアレイ１４０上にグレースケール照明帯域を形成するよう作用することができる。これについては本明細書で更に説明する。
【００２９】
[0039]  本明細書で用いる場合、「第１のグレースケールパターン」は、例えば振幅プレート１２０又はリソグラフィ装置１００の他の要素によってミラーアレイ１４０で生成されるグレースケールパターンを意味する。「第２のグレースケールパターン」は、基板１６０を第１のグレースケールパターン１２６に１回以上露光することから得られる有効グレースケールパターンを意味する。例えば、光源１１２の１／２振幅に相当する光で基板１６０を露光し、その後、光源１１２の１／２５６振幅で基板の同じ部分を露光すると、基板１６０では実質的に光源の１２９／２５６振幅の露光が生成される。
【００３０】
[0040]  一実施形態では、ミラーアレイ１４０に対して単一の光源１１２が存在し得る。他の実施形態では、光源１１２は複数（例えば２、３、６、１０等）の光源を含み、これらを組み合わせて振幅プレート１２０の均一な照明を行うことも可能である（以下で更に記載する）。
【００３１】
[0041]  一実施形態において、光源１１２は、ミラーアレイ１４０の調整周波数に対応するトグル周波数によってオン及びオフに切り換えることができる。例えば、ミラーアレイ１４０がその構成を１秒間に３０回変更できる場合（例えば１／６０秒の静止状態と１／６０秒の調整）、光源１１２は、ミラーアレイ１４０がその１／６０秒の調整期間中は照明されないようにオン及びオフになるよう動作できる。別の実施形態では、１つ以上のレーザダイオードが光源１１２として機能し、例えばトグル周波数もしくはパターンで又は連続的に光を放出するよう制御することができる。
【００３２】
[0042]  別の実施形態において、マスクレスリソグラフィシステムは、複数の光振幅を有する光を発生させるように構成された複数の光源（図１にはまとめて光源１１２として示されている）を含むことができる。次いでこの光は、第１のグレースケールパターンの光を基板へ誘導するよう構成されたミラーアレイにおいてグレースケールパターンを形成できる。例えばいくつかの実施形態では、光源は第１のグレースケールパターンにおける１ビットに対応し得る。このように、複数の光源を用いて、グレースケールパターンを形成する照明を実行できる。例えば、１つの光源がグレースケールパターンの１ビットを発生することができる。このような実施形態では、光源１１２を２次元アレイ等の光源アレイとして、振幅プレート１２０の代わりに用いることも可能である。任意選択的に、グレースケールパターンの各ビットを、複数の光源からの対応する単一の光源によって発生することができる。例えば、グレースケールパターンが８ビットパターンである場合、複数（例えば８）の光源の各々が単一の光振幅を発生することができる。同様に、他の実施形態では、１ビットを形成するために、複数の光源からの照明を組み合わせて、そのビットに対応する所望の振幅を形成することができる（例えば２つの光源を組み合わせて第１のビットを形成し、別の２つの光源を組み合わせて第２のビットを形成する等）。代替的な実施形態では、光源１２０のアレイ内の各光源が特定の振幅を発生し、それらが共に第１のグレースケールパターン１２６を形成し、続いてこれをミラーアレイ１４０に投影して、第２のグレースケールパターンを発生する。このような実施形態では、例えばミラーアレイ１４０の調整周波数に対応して、光源アレイ内の個々の光源の振幅をパルスごとに調整することにより、ミラーアレイ１４０への様々な第１のグレースケールパターン１２６のシーケンスを発生させることができる。このような実施形態では、第１のグレースケールパターン１２６において明確に定義されたグレースケール値のシーケンスを発生させるように、光源１２０のアレイ内の個々の光源（図示せず）に対する駆動信号を較正することができる。
【００３３】
[0043]  代替的な実施形態において、第１のグレースケールパターン１２６は時変グレースケールパターンであってもよい。このような実施形態では、ミラーアレイ１４０を照明するビーム１１４は時変グレースケールを含み、例えば第１のパルスが最上位ビットの振幅を表し、第２のパルスが次の上位ビットの振幅を表す等であり、これが最下位ビットを表すパルスまで続く。このような時変グレースケールパターンにおいて、時変動作中に光源１１２は様々なパルスの各々で均一にミラーアレイ１４０を照明することができる。このような実施形態では、振幅プレート１２０を省略することも可能であり、光源１１２に対する駆動信号は、時変の第１のグレースケールパターン１２６を発生するため時変グレースケール値を発生するように構成されている。
【００３４】
[0044]  任意選択的に、リソグラフィ装置は、複数の光源１１２に放射（例えば紫外線（ＵＶ）放射）を供給する放射システム（図示せず）を備えることができる。パターニングデバイスが、例えばレーザダイオードアレイ又はＬＥＤアレイのような放射源そのものである場合、リソグラフィ装置は放射システムなしで、すなわちパターニングデバイス以外の放射源なしで、又は少なくとも簡略化放射システムなしで設計することができる。
【００３５】
[0045]  放射システムは、放射源から放射を受けるように構成された照明システム（イルミネータ）を含むことができる。照明システムは、放射デリバリシステム（例えば適切な誘導ミラー）、放射調節デバイス（例えばビームエキスパンダ）、放射の角度振幅分布を設定する調整デバイス（一般に、イルミネータの瞳面における振幅分布の少なくとも外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調整することができる）、インテグレータ、及び／又はコンデンサのうち１つ以上を含み得る。照明システムを用いて、光源１１２に与えられる放射を調整し、その断面にわたって所望の均一性と振幅分布とが得られるようにしてもよい。照明システムは、放射を、例えば各々が複数の光源１１２のうち１つ以上に関連付けられるサブビームに分割するように構成できる。例えば、２次元回折格子を用いて放射をサブビームに分割することができる。本記載において、「放射のビーム」、「放射ビーム」、及び「ビーム」という用語は、限定ではないが、ビーム１１４が複数のそのような放射のサブビームから成る状況を包含する。
【００３６】
[0046]  他の実施形態において、放射システムは、光源１１２に供給されるか又は光源１１２によって供給される放射を生成する放射源（例えばエキシマレーザ）も含み得る。例えば放射源がエキシマレーザである場合、放射源及びリソグラフィ装置１００は別々の構成要素とすることができる。このような場合、放射源はリソグラフィ装置１００の一部を形成すると見なされず、放射は放射源からイルミネータへ渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプである場合、放射源はリソグラフィ装置１００の一体部分とすることができる。これらの状況は双方とも本発明の範囲内であると考えられる。
【００３７】
[0047]  一実施形態において、一実施形態では光源１１２とすることができる放射源は、少なくとも５ｎｍの波長を有する放射を提供することができ、この波長は、例えば少なくとも１０ｎｍ、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、又は少なくとも３６０ｎｍである。一実施形態において、放射は最大で４５０ｎｍの波長を有し、この波長は、例えば最大で４２５ｎｍ、最大で３７５ｎｍ、最大で３６０ｎｍ、最大で３２５ｎｍ、最大で２７５ｎｍ、最大で２５０ｎｍ、最大で２２５ｎｍ、最大で２００ｎｍ、又は最大で１７５ｎｍである。一実施形態において、放射は、４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、１２６ｎｍ、及び／又は１３．５ｎｍを含む波長を有することができる。一実施形態において、放射は約３６５ｎｍ又は約３５５ｎｍの波長を含み得る。一実施形態において、放射は、例えば３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、及び４３６ｎｍを包含する広帯域の波長を含み得る。また、３５５ｎｍレーザ源も使用できる。一実施形態において、放射は約４０５ｎｍの波長を有し得る。
【００３８】
[0048]  一実施形態において、放射は照明システムからパターニングデバイス１１０に、０度から９０度までの角度で誘導することができる。この角度は、例えば５度から８５度、１５度から７５度、２５度から６５度、又は３５度から５５度である。照明システムからの放射は、直接パターニングデバイス１１０に（すなわちミラーアレイ１４０に頼ることなく）提供することができる。代替的な実施形態では、放射はビームスプリッタによって照明システムからパターニングデバイス１１０へ誘導することができる。ビームスプリッタは、放射が最初にビームスプリッタで反射されてパターニングデバイス１１０へ誘導されるように構成されている。パターニングデバイス１１０はビーム１１４を変調し、これを反射してビームスプリッタへ戻すことができ、ビームスプリッタは変調されたビームを基板１６０の方へ伝送する。しかしながら、代替的な構成を用いて放射をパターニングデバイス１１０へ誘導し、続いて基板１６０へ誘導することも可能である。具体的には、透過型パターニングデバイス１１０（例えばＬＣＤアレイ）が用いられる場合、又はパターニングデバイス１１０が自発光型（例えばレーザダイオード）である場合、照明システム構成は必要ないことがある。
【００３９】
[0049]  本発明の一実施形態に従ったリソグラフィ装置１００は、本明細書では基板を露光するためのものとして記載されるが、リソグラフィ装置１００を用いて基板上のレジストを露光すること、又はレジストを用いないリソグラフィ（resistless lithography）で使用するためパターン形成されたビーム１１４を投影することも可能である。
【００４０】
[0050]  開示される主題のいくつかの実施形態は、例えば基板１６０に到達する光の振幅を制御することによってグレースケーリングを実施できる。具体的には、グレースケーリングプロセスの一部として、ミラーアレイ１４０上に特定の振幅の光を結像することができる。必要な特定の振幅を与えるため、振幅プレート１２０を使用できる。本明細書で用いる場合、振幅プレート１２０は、どの光振幅がミラーアレイ１４０に到達するかを決定するフィルタ又は他の光減衰構造もしくは光低減構造を任意の数だけ（例えば１、７、８、１６等）含むことができる。一実施形態において、光は複数の部分を含む振幅プレート１２０を透過することができ、複数の部分を透過した光は多数の光振幅を含む。一例として、振幅プレート１２０は、第１のグレースケールパターン１２６に対応する率（factor）で光を減衰させる（例えば１／２５６、１／１２８、１／６４、１／３２、１／１６、１／８、１／４、及び１／２）減光フィルタ（neutral density filter）を含むことができる。一実施形態において、複数の部分は、光を減衰させるように機能する様々な厚さの非透明層を含み得る。非透明層は例えば、光源１１２からの光の一部を阻止すると共に所望のグレースケールパターンを形成するよう充分に薄い金属コーティング又はフィルムで作製できる。このように、光振幅は第１のグレースケールパターン１２６のビットに対応することができる。一実施形態において、第１のグレースケールパターン１２６は第１の解像度を有し（例えば「低解像度」８ビットグレースケールパターン）、振幅プレート１２０は光振幅を伝送して、基板１６０で組み合わせた露光が第１の解像度よりも高い第２の解像度を有することを可能とする。具体的には、いくつかの実施形態において、第２の解像度は２５６のグレースケール値とすることができ、振幅プレート１２０は８の光振幅を伝送して第１の解像度の８のグレースケール値を与えることができる。
【００４１】
[0051]  いくつかの実施形態では、振幅プレート１２０の単一の部分からミラーアレイ１４０に同一振幅の光を結像することで、個々のミラーを「低解像度帯域」（例えば８「ビット」グレースケール、７ビットグレースケール等）に実質的にグループ化できる。他の実施形態によれば、第１のグレースケールパターン１２６（振幅プレート１２０から発生してミラーアレイ１４０に送出される）は、８の光振幅又は７の光振幅を有し得る。更に別の実施形態では、８の部分のうち３つが等しい光振幅を伝送する振幅プレート１２０の８の部分を照明することによって、第１のグレースケールパターン１２６は７の光振幅を有し得る。ここで、振幅プレート１２６の３つの部分（例えば光源１１２からの最大振幅の１／４を有する）のうち１つは１つの帯域として作用し、他の２つの１／４振幅部分は１／２振幅露光のために基板１６０で組み合わせることができる。
【００４２】
[0052]  本明細書で用いる場合、「振幅」又は「光振幅」という用語は、光源１１２から放出される光の振幅を意味する。更に、いくつかの実施形態では、「振幅」という用語を用いて強度又はエネルギを示し得ることも考えられる。例えば、グレースケールパターンを光源振幅の１／２５６、１／１２８等で表すのではなく、パワー（Ｗ）又は強度（Ｗ／ｍ２）で表すことも可能である（例えば、強度プレートの一部は、強度プレートで測定される光源の強度の１／２５６を伝送できる）。また、強度（又は、本明細書で更に一般的に使用される「振幅」）を、本開示の範囲から逸脱することなく、単位立体角当たりのパワーで表すことも可能である。
【００４３】
[0053]  露光する必要がある基板上のピクセルをアドレスするため、ビーム１１４を所望の位置へ誘導するミラーアレイ１４０を提供することができる。一実施形態において、ビーム１１４は、ミラーアレイ１４０によって、露光する必要がある基板１６０上のスポットへ誘導することができる。一実施形態において、ミラーアレイ１４０は、ビーム１１４をＸ方向及びＹ方向の双方に偏向させて基板のピクセル上にスポットを位置決めするよう構成できる。ビーム１１４の一部が必要でない場合、これをビームダンプの方へ偏向させることができる。
【００４４】
[0054]  一実施形態では、ミラーアレイ１４０上の複数の領域を多数の光振幅で照明することができる。これらの領域は第１のグレースケールパターン１２６のビットに対応し得る。
【００４５】
[0055]  上記で検討されたように、ミラーアレイ１４０は、光源１１２からのビーム１１４のＸ方向及び／又はＹ方向への偏向を容易にすることができる。言い換えると、このタイプのミラーアレイ１４０は、ビーム１１４をレンズアレイ１５４上の特定の位置の方へ向かわせ、これによって基板１６０へ向かわせることができる。一実施形態において、ミラーアレイ１４０は放射をＹ方向のみ又はＸ方向のみに偏向できる。一実施形態において、ミラーアレイ１４０は放射をＸ方向及びＹ方向の双方に偏向できる。
【００４６】
[0056]  一実施形態において、ミラーアレイ１４０は、機械的ミラーアレイ（すなわち検流計タイプ）、電気光学ミラーアレイ、及び／又は音響光学ミラーアレイとすることができる。機械的ミラーアレイは、最大数の分解可能放射スポットを提供する傾向がある（すなわち、分解可能スポットは、ビームがそれ自身の角度分布に等しい角度だけ偏向されることを意味する）が、スポットスキャンレートは最も遅い傾向がある。電気光学ミラーアレイは、スポットスキャンレートは最も速い傾向があるが、分解可能放射スポットは最も少数である傾向がある。
【００４７】
[0057]  一実施形態において、ミラーアレイ１４０は電気光学ミラーアレイとすることができる。電気光学ミラーアレイは、最大で数ナノ秒のスイッチング速度を提供できる。一実施形態において、電気光学ミラーアレイは±１５度の偏向角を提供できる。一実施形態では、これにより、０．０５度の入力ビーム発散度に対して約６００の放射スポットを生成できる。一実施形態では、電気光学ミラーアレイを用いると、放射偏向用に高速移動機械部品を含むことを回避できる。一実施形態では、放射源１１２と基板１６０との間に移動光学要素が全く存在しない可能性がある。
【００４８】
[0058]  電気光学ミラーアレイは、光学的に透明なピエゾ材料を含み得る。このため、一実施形態では、ピエゾ材料に印加される電位差によってビーム１１４を誘導することができる。例えば、このような光学的に透明な材料に電位差を印加した場合、材料の屈折率が変化し、これがビーム伝搬方向を変化させる（すなわち放射ビームを偏向させることができる）。一実施形態において、材料は、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＫＨ２ＰＯ４（ＫＤＰ）、又はＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（ＡＤＰ）から選択される。ＬｉＴａＯ３は４０５ｎｍ波長に対して透明である。
【００４９】
[0059]  投影システム１５０（例えばクォーツ及び／又はＣａＦ２レンズシステム、又はそのような材料から作製されたレンズ素子を含む反射屈折システム、又はミラーシステム）を用いて、ビーム１１４を基板１６０に投影することができる。投影システム１５０は、光源１１２及びミラーアレイ１４０によって与えられた第１のグレースケールパターンが基板１６０上にコヒーレントに形成されるように第１のグレースケールパターンを投影することができる。
【００５０】
[0060]  これに関連して、投影システムは、二次放射源を形成すると共に基板１６０上にスポットを結像するため、１つのフォーカス要素を含むか、又は、例えばマイクロレンズアレイ１５４（ＭＬＡ：micro-lens array）もしくはフレネルレンズアレイ１５４のような多数のフォーカス要素（本明細書では全体的にレンズアレイ１５４と呼ぶ）を含むことができる。
【００５１】
[0061]  一実施形態では、光を基板１６０に集光するレンズを含むレンズアレイ１５４に光を結像することができる。別の実施形態では、基板１６０を１つの位置で複数回照明して、第２のグレースケールパターンに対応する合計の光振幅を与えることができる。
【００５２】
[0062]  一実施形態において、レンズアレイ１５４（例えばＭＬＡ）は少なくとも１０のフォーカス要素を含むことができる。これは例えば、少なくとも１００のフォーカス要素、少なくとも１，０００のフォーカス要素、少なくとも１０，０００のフォーカス要素、少なくとも１００，０００のフォーカス要素、又は少なくとも１，０００，０００のフォーカス要素である。いくつかの実施形態において、レンズアレイ１５４内のレンズの数はミラーアレイ１４０内のミラーの数に等しくすることができる。
【００５３】
[0063]  一実施形態において、レンズアレイ１５４は、例えば１つ以上のアクチュエータを用いて、少なくとも基板に近付くか又は遠ざかる方向に移動可能である。レンズアレイ１５４を基板に近付くか又は遠ざかるように移動可能であると、例えば基板１６０を移動させる必要なくフォーカス調整を行うことができる。一実施形態では、レンズアレイ１５４内の個々のレンズ素子、例えばレンズアレイ１５４内の各レンズ素子が、少なくとも基板に近付くか又は遠ざかる方向に移動可能である（例えば、平坦でない基板における局所的なフォーカス調整のため、又は各光学コラムを同一焦点距離にするため）。
【００５４】
[0064]  レンズアレイ１５４内のレンズのいずれも光を基板上のスポットに集光することができる。本明細書で用いる場合、「スポット」は、１つ以上のレンズからの光が基板１６０に到達する基板上のエリアを意味する。スポットは、いずれかの特定のレンズの焦点であり得るが、必ずしもそうでないことがある。いくつかの実施形態では、スポットはガウシアンビームのウエストに対応し得る。スポットは、基板及びビームの距離や角度、レンズの形状、整形開口を有するビームブロック等の結果として、円形、楕円形、又は他の任意の形状であり得る。
【００５５】
[0065]  一実施形態において、スポットサイズは、１０ミクロン以下、５ミクロン以下、例えば、３ミクロン以下、２ミクロン以下、１ミクロン以下、０．５ミクロン以下、０．３ミクロン以下、又は約０．１ミクロンとすることができる。一実施形態において、基板上のスポットサイズは、０．１ミクロン以上、０．２ミクロン以上、０．３ミクロン以上、０．５ミクロン以上、０．７ミクロン以上、１ミクロン以上、１．５ミクロン以上、２ミクロン以上、又は５ミクロン以上である。一実施形態において、スポットサイズは約０．１ミクロンである。一実施形態において、スポットサイズは約０．５ミクロンである。一実施形態において、スポットサイズは約１ミクロンである。このようなサイズは、スポットの直径、長軸もしくは軌道長半径（semi-major axis）、又は他の関連する寸法に適用することができる。
【００５６】
[0066]  いくつかの実施形態において、リソグラフィ装置は、露光プロセス中の各段階でパターニングデバイスを必要な状態に設定するための信号を発生するコントローラを含むことができる。基板に形成されるパターンは、例えばＧＤＳＩＩのようなベクトル定義フォーマットでリソグラフィ装置に提供できる。設計情報を制御信号に変換するため、コントローラは、パターンを表すデータストリームに対して処理ステップを実行するように構成できる１つ以上のデータ操作デバイスを含み得る。データ操作デバイスをまとめて「データパス」と呼ぶことができる。
【００５７】
[0067]  データパスのデータ操作デバイスは、ベクトルベースの設計情報をビットマップパ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な放射ドーズマップ（すなわち基板における必要な放射ドーズプロファイル）に変換すること、必要な放射ドーズマップを各光源ごとの必要な放射振幅値に変換すること、各光源ごとの必要な放射振幅値を対応する制御信号に変換すること、という機能のうち１つ以上を実行するように構成できる。
【００５８】
[0068]  一実施形態において、制御信号は、有線又は無線通信によって光源１１２及び／又は１つ以上の他のデバイス（例えばミラーアレイ及び／又はセンサ）に供給することができる。更に、光源１１２及び／又は１つ以上の他のデバイス（例えばミラーアレイ及び／又はセンサ）からの信号をコントローラに伝達することも可能である。制御信号と同様に、電力を有線又は無線手段によって光源１１２又は１つ以上の他のデバイス（例えばミラーアレイ及び／又はセンサ）に供給することができる。例えば有線の実施形態では、信号を伝送するラインと同じであるか異なるかにかかわらず、１つ以上のラインによって電力を供給できる。電力を伝送するため、滑り接触機構（sliding contact arrangement）を提供することができる。無線の実施形態では、ＲＦ結合によって電力を伝達できる。
【００５９】
[0069]  前述の検討は光源１１２及び／又は１つ以上の他のデバイス（例えばミラーアレイ及び／又はセンサ）に供給される制御信号に焦点を当てたが、これに加えて又はこの代わりに、適切な構成による光源１１２から及び／又は１つ以上の他のデバイス（例えばミラーアレイ及び／又はセンサ）からコントローラへの信号の送信も包含することを理解されたい。このため、通信は、一方向（例えば光源１１２及び／又は１つ以上の他のデバイス（例えばミラーアレイ及び／又はセンサ）への方向のみ、もしくはこれらからの方向のみ）、又は二方向（すなわち光源１１２及び／又は１つ以上の他のデバイス（例えばミラーアレイ及び／又はセンサ）からの方向及びこれらへの方向）とすることができる。
【００６０】
[0070]  一実施形態において、パターンを提供するための制御信号は、基板上でのパターンの適正な供給及び／又は実現に影響を及ぼし得るファクタを考慮に入れるように変更することができる。例えば、光源１１２やレンズ等のうち１つ以上の加熱を考慮に入れるように制御信号を補正することができる。このような加熱は、光源１１２やレンズ等が指し示す方向の変化や、放射の均一性の変化等を生じる可能性がある。一実施形態では、光源１１２及び／又は例えばセンサからの他の要素に関連した測定温度及び／又は膨張／収縮を用いて、パターンを形成するため提供されるはずであった制御信号を変更することができる。つまり、例えば露光中に光源１１２の温度が変動し、この変動が、一定の単一温度で提供されるはずであった投影パターンに変化を引き起こす可能性がある。従って、このような変動を考慮に入れるように制御信号を変更することができる。同様に、一実施形態では、アライメントセンサ及び／又はレベルセンサ１５０からの結果を用いて、光源１１２が与えるパターンを変更することができる。パターンを変更することで、例えば光源１１２と基板１６０との間の光学系（存在する場合）から生じ得るディストーション、基板１６０の位置決めの不規則性、基板１６０の不均一性等を補正することができる。
【００６１】
[0071]  位置決めデバイス（及び、任意選択的に、ベース上の位置センサ（例えば干渉ビームを受ける干渉測定デバイス、リニアエンコーダ、又は容量センサ））を利用することによって、ビーム１１４の経路内に様々なターゲット部分を位置決めするよう基板１６０を正確に移動させることができる。他の実施形態では、光源１１２のための位置決めデバイスを用いて、例えばスキャン中にビーム１１４の経路に対して光源１１２の位置を正確に補正することができる。
【００６２】
[0072]  図２は、一実施形態に従った例示的な基板及び露光パターンを示す簡略化された図である。リソグラフィ装置１００は、一実施形態において、フレーム又は他の支持構造上に配置された光源１１２を含むことができる。
【００６３】
[0073]  一実施形態において、光源１１２は、ミラーアレイ１４０に隣接して位置決めされて、光源とミラーアレイが交互になったジグザグパターンの一部を形成することができる。別の実施形態では、光源は、レンズアレイ１５４に隣接して位置決めされて、光源とレンズアレイ１５４が交互になったジグザグパターンの一部を形成することができる。
【００６４】
[0074]  図２に示されているように、光源１１２は、Ｙ方向に沿って延出している複数（例えば少なくとも８）の固定した別個のアレイ状の光源１１２として配置することができる。更に、一実施形態では、複数のアレイの光源１１２を、隣接するアレイの光源１１２に対して交互にＸ方向にジグザグ配置することができる。リソグラフィ装置１００、特に光源１１２は、ピクセルグリッドイメージング（以下で記載される）を行うように配置することができる。レンズアレイ１５４は、光源１１２と同様にジグザグ配置することができる。このように、光源１１２及びレンズアレイ１５４は、少なくとも図２に示されている投影図において、アセンブリライン又は他の処理装置によって使用され得る結像領域の大部分を占めることができる。光源１１２及びレンズアレイ１５４が同一平面状にある必要はないことは理解されよう。図２の例は概ね、例えばパターニングに必要な面積を最小限に抑えるため、リソグラフィ装置１００の様々なコンポーネントをジグザグ構成に位置決めできることを示す。
【００６５】
[0075]  複数のリソグラフィ装置１００を使用し、各リソグラフィ装置１００が１つ以上の光源１１２を備えることによって、基板１６０全体を単一スキャンで露光できる。少なくとも２列（例えばＲ１、Ｒ２）に配置された複数のリソグラフィ装置１００によって、「チェス盤」すなわちジグザグ構成の放射スポットのアレイを生成することができ、放射スポットの１つのアレイのエッジは隣接する放射スポットアレイのエッジにわずかに重複するようになっている。一実施形態において、リソグラフィ装置１００（光源１１２及び／又はレンズアレイ１５４の１つ以上のグループに対応し得る）は、少なくとも３列、例えば４列又は５列に配置されている。このため、放射帯域は基板１６０の幅にわたって延出し、基板全体の露光を単一スキャンで実行することが可能となる。このような「全幅」単一パス露光は、２つ以上のパスを接続するスティッチング問題を回避するのに役立ち、また、基板パス方向を横断する方向に基板を移動させる必要がないので機械設置面積を縮小することができる。任意の適切な数のリソグラフィ装置１００を使用できることは認められよう。一実施形態では、リソグラフィ装置１００の数は少なくとも１であり、例えば少なくとも２、少なくとも４、少なくとも８、少なくとも１０、少なくとも１２、少なくとも１４、又は少なくとも１７である。一実施形態において、リソグラフィ装置１００の数は４０未満であり、例えば３０未満又は２０未満である。各リソグラフィ装置１００は、それぞれ別個のパターニングデバイス１１０を備え、任意選択的に、別個の投影システム１５０及び／又は上述したような放射システムも備えることができる。しかしながら、２つ以上のリソグラフィ装置１００が、放射システム、パターニングデバイス１１０、及び／又は投影システム１５０のうち１つ以上の少なくとも一部を共有できることは認められよう。
【００６６】
[0076]  基板１６０は、パルスモードでスキャンする（又は露光する）ことができる。パルスモードにおいて、光源１１２は基本的に静止状態に維持され、パルシング（例えばパルス放射源によって又は光源のパルシングによって与えられる）を用いてパターン全体が基板１６０のターゲット部分に投影される。ビーム１１４が基板１６０全体にわたってラインをスキャンしていくように、基板１６０を基本的に一定の速度で移動させる。光源によって与えられるパターンは、必要に応じてパルスとパルスとの間で更新される。これらのパルスは、基板１６０上の必要な位置で連続ターゲット部分を露光するようなタイミングに調整されている。その結果、ビーム１１４は基板１６０をスキャンして、基板１６０の細長い一部分（strip）についてパターン全体を露光することができる。このプロセスは、基板１６０全体が１ラインずつ露光されるまで繰り返される。
【００６７】
[0077]  図３は、一実施形態に従った、基板１６０におけるピクセルグリッドイメージングを示す簡略化された図である。一実施形態において、リソグラフィ装置１００は光源１１２の放射を基板に投影するが、基板への投影では個々のピクセルを形成せず、基板への投影では実質的に連続した像を形成するように投影を行う。リソグラフィ装置１００、特に光源１１２は、本明細書で詳述されるようなピクセルグリッドイメージングを行うように構成できる。別の実施形態では、リソグラフィ装置１００はピクセルグリッドイメージングを行う必要がない。更に別の実施形態では、レンズアレイ１５４を基板１６０のスキャン方向に対してある角度に位置決めすることで、レンズアレイ１５４からのスポットを実質的に当接させ、基板１６０において実質的に連続したスポット列を生成することができる。
【００６８】
[0078]  図３は、どのように基板１６０上のパターンを発生できるかを概略的に示す。黒く塗りつぶした円は、投影システム１５０のレンズアレイ１５４によって基板１６０に投影されたスポットＳのアレイを表す。基板上で一連の露光を露光する際、基板１６０を投影システム１５０に対してＸ方向に移動させる。白い円は、基板１６０上ですでに露光された可能性のあるスポット露光ＳＥを表す。図示のように、投影システム１５０内のレンズアレイ１５４によって基板１６０に投影された各スポットは、基板１６０上でスポット露光の列Ｒを露光する。各スポットＳにより露光されたスポット露光ＳＥの全ての列Ｒの和によって、基板１６０のためのパターン全体を発生する。このような構成を「ピクセルグリッドイメージング」と呼ぶことができる。図３は概略図を示しており、スポットＳは実際には、例えば図４及び図５を参照して後述するように重複する可能性があることは認められよう。
【００６９】
[0079]  放射スポットＳのアレイを基板スキャン方向に対して角度αに配置できることがわかる（基板１６０のエッジはＸ方向及びＹ方向に平行である）。これを行う目的は、基板１６０がスキャン方向（Ｘ方向）に移動した場合、各放射スポットが基板の異なるエリアを通過することにより、基板全体を放射スポットＳのアレイでカバーできるようにするためである。様々な実施形態において、角度αは、２０度、１０度、５度、３度、１度、０．５度、０．２５度、０．１０度、０．０５度、又は０．０１度のうち１つよりも小さくすることができる。一実施形態において、角度αは少なくとも０．０００１度であり、例えば少なくとも０．００１度である。傾斜角α及びスキャン方向におけるアレイの幅は、基板１６０の表面エリア全体が確実にアドレスされるように、像スポットサイズ及びスキャン方向に垂直な方向のアレイ間隔に応じて決定される。
【００７０】
[0080]  本開示の文脈において、特定の実施形態では、いくつかのスポットＳが同一の光振幅を有し得ることに留意するのは重要である。例えば図３は、（振幅プレート１２０から結像された）同一の光振幅を有し得る例示的なスポット３１０を示す。振幅プレート１２０は、ミラーアレイ１４０及び／又はレンズアレイ１５４上のいくつかの場所に同一の光振幅を与えることができる。一度に多くのスポットに低解像度の光を提供し、反復露光を用いて、製造プロセスに必要な合計の高解像度露光を提供することによって、リソグラフィ装置１００のスループットを大幅に増大させることができる。
【００７１】
[0081]  フォトリソグラフィでは、例えば、基板上のレジスト層を選択的に放射に露光することによって、基板に所望のフィーチャを生成することができる。特定の最小放射ドーズ（「ドーズ閾値」）を受けるレジストのエリアでは化学反応が起こるが、他のエリアは不変のままである。このようにして生成されたレジスト層の化学的な差によって、レジストの現像が可能となる。すなわち、少なくとも最小ドーズを受けたエリアを選択的に除去すること、又は最小ドーズを受けなかったエリアを除去することが可能となる。この結果、基板の一部は依然としてレジストによって保護されるが、レジストが除去された基板のエリアはむき出しになり、例えば基板の選択的なエッチングや選択的な金属堆積といった追加の処理ステップを行うことが可能となり、これによって所望のフィーチャが生成される。パターニングデバイス１１０を制御することによって、放射のパターニングを実行できる。この制御は、所望のフィーチャ内にある基板上のレジスト層のエリアに伝送される放射は充分に振幅が高いのでこのエリアは露光中にドーズ閾値よりも高い放射ドーズを受けるが、基板上の他のエリアはゼロ又は著しく低い放射振幅を与えることでドーズ閾値よりも低い放射ドーズを受けるように行われる。
【００７２】
[0082]  実際、所望のフィーチャのエッジでは、フィーチャ境界の一方側で最大放射振幅を与えると共に他方側で最小放射振幅を与えるように設定された場合であっても、エッジにおける放射ドーズは所与の最大ドーズからゼロドーズへ急激には変化しない。むしろ、回折効果に起因して、放射ドーズのレベルは遷移ゾーンを介して低下する可能性がある。そのため、レジスト現像後に最終的に形成される所望のフィーチャの境界位置は、与えられたドーズが放射ドーズ閾値未満に低減する位置によって決定される。フィーチャ境界上にあるか又はフィーチャ境界付近にある基板上のポイントに対して、最大又は最小振幅レベルだけでなく、最大振幅レベルと最小振幅レベルとの間の振幅レベルの放射を提供することによって、遷移ゾーンを介した放射ドーズ低下のプロファイル、従ってフィーチャ境界の精密な位置をより精密に制御することができる。これは一般に「グレースケーリング」又は「グレーレベリング」と呼ばれる。
【００７３】
[0083]  グレースケーリングによって、基板に与えられる放射振幅が２つの値のみ（すなわち最大値と最小値だけ）に設定されるリソグラフィシステムで可能であるよりも、フィーチャ境界位置の充分な制御を行うことができる。一実施形態では、少なくとも３つの異なる放射振幅値を投影することができる。これは例えば、少なくとも４の放射振幅値、少なくとも８の放射振幅値、少なくとも１６の放射振幅値、少なくとも３２の放射振幅値、少なくとも６４の放射振幅値、少なくとも１００の放射振幅値、少なくとも１２８の放射振幅値、又は少なくとも２５６の放射振幅値である。パターニングデバイスが放射源自体（例えば発光ダイオード又はレーザダイオードのアレイ）である場合、例えば、伝送される放射の振幅レベルを制御することによってグレースケーリングを実行できる。パターニングデバイスがミラーアレイ１４０を含む場合、例えば、ミラーアレイ１４０の傾斜角を制御することによってグレースケーリングを実行できる。また、複数のプログラマブル要素及び／又はミラーアレイをグループ化し、所与の時点でオン又はオフに切り換えられるグループ内の要素及び／又はミラーアレイの数を制御することによって、グレースケーリングを実行できる。
【００７４】
[0084]  一例において、パターニングデバイス（基板の１回以上の露光のシーケンスを与える１つ以上のリソグラフィデバイスを含む）は、（ａ）提供される放射が最小であるか、又は対応するピクセルの振幅分布に対する寄与がゼロである黒い状態、（ｂ）提供される放射が最大の寄与を生じる最白状態（whitest state）、及び（ｃ）提供される放射が中間の寄与を生じる複数の状態、を含む一連の状態を有し得る。これら複数の状態は全て、グレースケール印刷を可能とするため選択可能な、黒と白との間のグレースケールのシーケンスとして記載され得る。
【００７５】
[0085]  図４は、一実施形態に従った、２つのガウシアン光ビームの重複によって形成されるクリティカルディメンションを示す簡略化された図である。
【００７６】
[0086]  いくつかのリソグラフィプロセスでは、光を組み合わせて、基板において特定の寸法を有する特定量の照明を与えることができる。例えば、フォトレジスト又は他のそのような基板を光に露光して、光パターンによって特定の寸法のフィーチャを形成することができる。このような寸法は、フォトレジストのフィーチャ又は基板の所望のフィーチャを特徴付けるクリティカルディメンション（ＣＤ）を含み得る。クリティカルディメンション（又は単に光ビームの「エッジ」）が光スポットの特徴的な幅に対応するように、光を発生させることができる。
【００７７】
[0087]  一実施形態において、光源１１２からの光は、基板１６０においてスポットＳに結像できるガウシアン光ビームとすることができる。スポットＳは、ガウシアン光ビームのプロファイルの幅に対応するスポット直径４１０を有し得る。また、スポット直径４１０は、得られる空間像の解像度と見なすことができ、場合によっては、基板１６０に生成できる最小フィーチャを表し得る。
【００７８】
[0088]  別の実施形態では、リソグラフィシステムによる基板１６０のスキャン中に、多数の光露光を行って光フィーチャ４３０（空間像の一部に対応し得る）を形成することができる。本明細書で用いる場合、「光フィーチャ」は基板における光のことであり、「印刷されたフィーチャ」は、リソグラフィプロセス中に送出された光フィーチャから得られる物理的なフィーチャ又は変化を指す。光フィーチャ４３０は、基板において光フィーチャサイズ４２０及び光フィーチャ配置Ｓ１を有し得る。光フィーチャサイズ４２０は、露光中に送出された振幅プロファイルの合計に基づき得る。図４に示されている一例では、光フィーチャ４３０は、隣接するスポットの露光（スキャン中の様々な時点で発生し得る）を合計することにより形成される。
【００７９】
[0089]  ある意味で、基板１６０上の光フィーチャ４３０のエッジの位置は、基板１６０上に結像されるスポットの像配置（例えばスポット間の間隔やスポットサイズ等）によって限定され得るが、本開示の実施形態は、以下で記載されるように、そのようなエッジの微調整を可能とする。
【００８０】
[0090]  図５は、一実施形態に従ったクリティカルディメンションのシフトを示す簡略化された図である。
【００８１】
[0091]  この例において、光フィーチャ４３０は、２つの隣接する光スポットを合計した結果とすることができる（が、所望の光フィーチャを形成するため任意の数及び配置の光スポットを使用できる）。光フィーチャ幅４２０は、いくつかのリソグラフィプロセスで用いられるようなクリティカルディメンションに対応し得る。更に別の実施形態では、光フィーチャサイズ４２０を維持しながら光露光における光振幅のうち１つ以上を変更することにより、光フィーチャ４３０をシフトさせることができる。一実施形態において、光フィーチャ４３０は、第２のグレースケールパターンのビットに対応する光振幅の合計によって形成することができる。具体的には、第２のグレースケールパターンの異なるビットに対する光振幅を変更することによってシフトを実行できる。図５に示されているように、以前は等しかった２つの振幅を２つの異なる振幅Ａ２及びＡ３に変更することで露光を変動させると、光フィーチャ４３０の位置を（Ｓ１からＳ２へ）わずかにシフトさせることができる。このようにビット単位で基板１６０での露光を変更することにより、パターニングプロセスで印刷されたフィーチャの微調整を達成できる。また、フィーチャサイズ４２０は振幅Ａ２及びＡ３によって操作することができる。例えば、Ａ２及びＡ３の双方の強度が増大又は低減した場合、像配置Ｓ２は同一のままであるが、光像サイズ４１０はこれに応じて増大又は低減し得る。
【００８２】
[0092]  グレースケーリングは、上述した目的に更に追加されるか又は代替的な目的のために使用できることは認められよう。例えば、与えられた放射ドーズレベルに応じて基板領域の３つ以上の応答が可能であるように、露光後の基板の処理を調節することができる。例えば、第１の閾値未満の放射ドーズを受けた基板の部分は第１のやり方で応答し、第１の閾値よりも大きいが第２の閾値未満の放射ドーズを受けた基板の部分は第２のやり方で応答し、第２の閾値よりも大きい放射ドーズを受けた基板の部分は第３のやり方で応答する。従って、グレースケーリングを用いて、３つ以上の所望のドーズレベルを有する基板の放射ドーズプロファイルを提供することができる。一実施形態において、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する。これは例えば、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、又は少なくとも８つの所望の放射ドーズレベルである。
【００８３】
[0093]  更に、上述のように、単に各ポイントで受ける放射の振幅を制御すること以外の方法によって放射ドーズプロファイルを制御できることは認められよう。例えば、その代わりに又はそれに加えて、各ポイントの露光の持続時間を制御することにより、そのポイントで受ける放射ドーズを制御できる。更に別の例として、各ポイントは複数の連続的な露光の放射を受ける可能性がある。従って、前述のことの代わりに又はそれに加えて、複数の連続的な露光のうち選択されたサブセットを用いて各ポイントを露光することにより、そのポイントで受ける放射ドーズを制御できる。
【００８４】
[0094]  更に、上記のグレースケーリングに関する検討はフォトリソグラフィに焦点を当てたが、同様の概念を本明細書で検討される材料除去及び材料堆積に適用することができる。例えば、グレースケーリングを実行するように様々なドーズレベルでアブレーションを制御できる。同様に、材料堆積に関連したグレースケーリングを実行するようにドーズレベルを制御できる。
【００８５】
[0095]  図６は、一実施形態に従ったマスクレスリソグラフィ方法を示すプロセスフロー図である。
【００８６】
[0096]  一実施形態において、マスクレスリソグラフィを実行する方法は、ステップ６１０において、第１のグレースケールパターン１２６を形成する多数の光振幅を有する光でミラーアレイ１４０を照明することを含み得る。ミラーアレイ１４０は多数のミラーを含むことができ、これらのミラーのうち少なくとも２つは同一の振幅の光で照明することができる。６２０において、多数の光振幅を有する光を基板１６０に結像して、基板１６０で第２のグレースケールパターンを生成することができる。
【００８７】
[0097]  図７は、一実施形態に従った例示的なコンピュータシステムＣＳのブロック図である。
【００８８】
[0098]  コンピュータシステムＣＳは、情報を伝達するためのバスＢＳ又は他の通信機構を含み、更に、情報を処理するための、バスＢＳと結合されたプロセッサＰＲＯ（又は複数のプロセッサ）を含む。また、コンピュータシステムＣＳは、情報及びプロセッサＰＲＯによって実行される命令を記憶するための、バスＢＳに結合されたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他の動的ストレージデバイス等のメインメモリＭＭも含む。メインメモリＭＭは、プロセッサＰＲＯによって実行される命令の実行中に一時変数又は他の中間情報を記憶するためにも使用され得る。コンピュータシステムＣＳは更に、プロセッサＰＲＯ用の静的情報及び命令を記憶するための、バスＢＳに結合された読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）ＲＯＭ又は他の静的ストレージデバイスも含む。情報及び命令を記憶するための磁気ディスク又は光ディスク等のストレージデバイスＳＤが提供され、バスＢＳに結合されている。
【００８９】
[0099]  コンピュータシステムＣＳは、バスＢＳを介して、コンピュータユーザに情報を表示するための陰極線管（ＣＲＴ）又はフラットパネルディスプレイ又はタッチパネルディスプレイ等のディスプレイＤＳに結合することができる。プロセッサＰＲＯに情報及びコマンド選択を伝達するための英数字キー及び他のキーを含む入力デバイスＩＤが、バスＢＳに結合されている。プロセッサＰＲＯに方向情報及びコマンド選択を伝達するため並びにディスプレイＤＳ上でのカーソル移動を制御するための別のタイプのユーザ入力デバイスが、マウス、トラックボール、又はカーソル方向キー等のカーソル制御ＣＣである。この入力デバイスは典型的に、２軸、すなわち第１の軸（例えばｘ）及び第２の軸（例えばｙ）の２自由度を有し、デバイスが面内で位置を指定することを可能とする。また、タッチパネル（スクリーン）ディスプレイも入力デバイスとして使用され得る。
【００９０】
[00100]  一実施形態に従って、本明細書に記載される１つ以上の方法の部分は、プロセッサＰＲＯがメインメモリＭＭに含まれる１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行することに応答して、コンピュータシステムＣＳによって実行することができる。そのような命令は、ストレージデバイスＳＤのような別のコンピュータ可読媒体からメインメモリＭＭに読み取ることができる。メインメモリＭＭに含まれる命令のシーケンスの実行によって、プロセッサＰＲＯは本明細書に記載されるプロセスステップを実行する。また、メインメモリＭＭに含まれる命令のシーケンスを実行するため、マルチプロセッシング構成の１つ以上のプロセッサも使用され得る。代替的な実施形態では、ソフトウェア命令の代わりに又はソフトウェア命令と組み合わせてハードワイヤード回路を使用できる。従って、本明細書の記載は、ハードウェア回路とソフトウェアのいかなる特定の組み合わせにも限定されない。
【００９１】
[00101]  本明細書で用いる場合、「コンピュータ可読媒体」という用語は、命令を実行のためプロセッサＰＲＯに提供することに関与する任意の媒体を指す。そのような媒体は、限定ではないが、不揮発性媒体、揮発性媒体、及び伝送媒体を含む多くの形態をとり得る。不揮発性媒体は、例えばストレージデバイスＳＤのような光ディスク又は磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メインメモリＭＭのような動的メモリを含む。伝送媒体は、バスＢＳを構成するワイヤを含む同軸ケーブル、銅線、及び光ファイバを含む。伝送媒体は、無線周波数（ＲＦ）及び赤外線（ＩＲ）データ通信中に発生したもの等、音波又は光波の形態もとり得る。コンピュータ可読媒体は、例えばフロッピーディスク、可撓性ディスク、ハードディスク、磁気テープ、他の任意の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、他の任意の光媒体、パンチカード、紙テープ、孔のパターンを有する任意の他の物理的な媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、他の任意のメモリチップもしくはカートリッジのように非一時的であり得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、記録された命令を有し得る。命令は、コンピュータにより実行された場合、本明細書に記載された特徴のいずれかを実施できる。一時的なコンピュータ可読媒体は、搬送波又は他の伝搬電磁信号を含み得る。
【００９２】
[0100]  様々な形態のコンピュータ可読媒体は、１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行のためプロセッサＰＲＯへ伝送することに関与し得る。例えば、命令は、最初はリモートコンピュータの磁気ディスク上に担持されている場合がある。リモートコンピュータは、命令をその動的メモリにロードし、モデムを使用して電話線で命令を送信することができる。コンピュータシステムＣＳにローカルなモデムは、電話線でデータを受信し、赤外線送信器を用いてデータを赤外線信号に変換することができる。バスＢＳに結合された赤外線検出器は、赤外線信号内で伝送されたデータを受信し、データをバスＢＳに乗せることができる。バスＢＳはデータをメインメモリＭＭに伝送し、ここからプロセッサＰＲＯは命令を検索し実行する。メインメモリＭＭが受信した命令は、任意選択的に、プロセッサＰＲＯによる実行の前又は後にストレージデバイスＳＤに記憶してもよい。
【００９３】
[0101]  また、コンピュータシステムＣＳは、バスＢＳに結合された通信インタフェースＣＩも含み得る。通信インタフェースＣＩは、ローカルネットワークＬＡＮに接続されたネットワークリンクＮＤＬに対する双方向データ通信結合を提供する。例えば通信インタフェースＣＩは、対応するタイプの電話線にデータ通信接続を提供するための総合デジタル通信網（ＩＳＤＮ：integrated services digital network）カード又はモデムとすればよい。別の例として、通信インタフェースＣＩは、コンパチブルなＬＡＮにデータ通信接続を提供するためのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）カードとすればよい。ワイヤレスリンクを実装することも可能である。任意のそのような実装において、通信インタフェースＣＩは、様々なタイプの情報を表すデジタルデータストリームを伝送する電気信号、電磁信号、又は光信号を送信及び受信する。
【００９４】
[0102]  ネットワークリンクＮＤＬは、典型的に、１つ以上のネットワークを介して他のデータデバイスに対するデータ通信を提供する。例えばネットワークリンクＮＤＬは、ローカルネットワークＬＡＮを介してホストコンピュータＨＣに対する接続を提供し得る。これは、今日では一般に「インターネット」ＩＮＴと呼ばれる世界的なパケットデータ通信ネットワークを介して提供されるデータ通信サービスを含み得る。ローカルネットワークＬＡＮ（インターネット）は双方とも、デジタルデータストリームを伝送する電気信号、電磁信号、又は光信号を使用する。様々なネットワークを介した信号、及びコンピュータシステムＣＳとの間でデジタルデータを伝送する通信インタフェースＣＩを介したネットワークデータリンクＮＤＬ上の信号は、情報を輸送する搬送波の例示的な形態である。
【００９５】
[0103]  コンピュータシステムＣＳは、１又は複数のネットワーク、ネットワークデータリンクＮＤＬ、及び通信インタフェースＣＩを介して、メッセージを送信すると共にプログラムコードを含むデータを受信することができる。インターネットの例では、ホストコンピュータＨＣは、インターネットＩＮＴ、ネットワークデータリンクＮＤＬ、ローカルネットワークＬＡＮ、及び通信インタフェースＣＩを介して、アプリケーションプログラムについて要求されたコードを送信できる。１つのそのようなダウンロードされたアプリケーションは、例えば本明細書に記載される方法の全て又は一部を提供することができる。受信されたコードは、受信された状態でプロセッサＰＲＯによって実行され、及び／又は、後で実行するためストレージデバイスＳＤもしくは他の不揮発性ストレージに記憶され得る。このように、コンピュータシステムＣＳは、搬送波の形態のアプリケーションコードを取得できる。
【００９６】
[0104]  図８は、一実施形態に従ったリソグラフィ投影装置の概略図である。
【００９７】
[0105]  リソグラフィ投影装置は、照明システムＩＬと、第１のオブジェクトテーブルＭＴと、第２のオブジェクトテーブルＷＴと、投影システムＰＳと、を含むことができる。
【００９８】
[0106]  照明システムＩＬは放射ビームＢを調節することができる。この特定の事例では、照明システムは放射源ＳＯも備えている。
【００９９】
[0107]  第１のオブジェクトテーブル（例えばパターニングデバイステーブル）ＭＴは、パターニングデバイスＭＡ（例えばレチクル）を保持するパターニングデバイスホルダを備えることができ、構成要素（item）ＰＳに対してパターニングデバイスを正確に位置決めするため第１のポジショナに接続することができる。
【０１００】
[0108]  第２のオブジェクトテーブル（基板テーブル）ＷＴは、基板Ｗ（例えばレジストコートシリコンウェーハ）を保持する基板ホルダを備えることができ、構成要素ＰＳに対して基板を正確に位置決めするため第２のポジショナに接続することができる。
【０１０１】
[0109]  投影システム（「レンズ」）ＰＳ（例えば屈折光学システム、反射光学システム、又は反射屈折光学システム）は、パターニングデバイスＭＡの照射部分を基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）に結像することができる。
【０１０２】
[0110]  本明細書で示されているように、装置は透過型とすることができる（すなわち透過パターニングデバイスを有する）。しかしながら一般には、これは例えば反射型としてもよい（反射パターニングデバイスを有する）。装置は、異なる種類のパターニングデバイスを従来のマスクに採用することができ、その例にはプログラマブルミラーアレイ又はＬＣＤマトリックスが含まれる。
【０１０３】
[0111]  放射源ＳＯ（例えば水銀ランプ又はエキシマレーザ、ＬＰＰ（laser produced plasma、レーザ生成プラズマ）ＥＵＶ源）は、放射ビームを生成する。このビームは、直接に、又は、例えばビームエキスパンダＥｘのような調節装置を横断した後に、照明システム（イルミネータ）ＩＬに供給される。イルミネータＩＬは、ビーム内の振幅分布の外側半径範囲及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を設定するための調整デバイスＡＤを含み得る。更に、イルミネータＩＬは一般に、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯのような他の様々なコンポーネントを備えている。このため、パターニングデバイスＭＡに入射するビームＢは、断面において所望の均一性及び振幅分布を有する。
【０１０４】
[0112]  いくつかの実施形態において、放射源ＳＯはリソグラフィ投影装置の筐体内に存在し得る（例えば、放射源ＳＯが例えば水銀ランプである場合に当てはまることが多い）が、放射源ＳＯがリソグラフィ投影装置から遠くに位置し、放射源ＳＯにより生成される放射ビームを（例えば適切な誘導ミラーを利用して）装置内へ導くことも可能である。この後者の状況は、放射源ＳＯがエキシマレーザ（例えばＫｒＦ、ＡｒＦ、又はＦ２レージングに基づく）である場合に当てはまることが多い。
【０１０５】
[0113]  ビームＰＢは続いて、パターニングデバイステーブルＭＴ上に保持されたパターニングデバイスＭＡに入射する（intercept）。パターニングデバイスＭＡを横断した後、ビームＢはレンズＰＬを通過し、レンズＰＬはビームＢを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集光する。第２の位置決め装置（及び干渉測定装置ＩＦ）を利用して、例えば様々なターゲット部分ＣをビームＰＢの経路内に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。同様に、第１の位置決め装置を用いて、例えばパターニングデバイスライブラリからのパターニングデバイスＭＡの機械的な取り出し後又はスキャン中に、ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めできる。一般に、オブジェクトテーブルＭＴ、ＷＴの移動は、ロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）を利用して実現することができる。しかしながら、ステッパの場合（ステップアンドスキャンツールとは対照的に）、パターニングデバイステーブルＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定してもよい。
【０１０６】
[0114]  図示されているツールは、２つの異なるモード、すなわちステップモード及びスキャンモードで使用できる。ステップモードでは、パターニングデバイステーブルＭＴが基本的に静止状態に維持され、パターニングデバイス像全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一の「フラッシュ」）。次いで、別のターゲット部分ＣをビームＰＢによって照射できるように、基板テーブルＷＴをｘ方向及び／又はｙ方向に移動させることができる。
【０１０７】
[0115]  スキャンモードでは、基本的に同じ状況が当てはまるが、所与のターゲット部分Ｃが単一の「フラッシュ」で露光されない点が異なっている。パターニングデバイステーブルＭＴは所与の方向（いわゆる「スキャン方向」、例えばｙ方向）に速度ｖで移動可能であるので、投影ビームＢによってパターニングデバイス像がスキャンされ、これと同時に、基板テーブルＷＴを同一方向又は反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで移動させる。ここで、ＭはレンズＰＬの倍率である（典型的にＭ＝１／４又は１／５）。このようにして、解像度を損なうことなく比較的大きいターゲット部分Ｃを露光することができる。
【０１０８】
[0116]  図９は、一実施形態に従った別のリソグラフィ投影装置（ＬＰＡ）の概略図である。
【０１０９】
[0117]  ＬＰＡは、ソースコレクタモジュールＳＯと、放射ビームＢ（例えばＥＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、支持構造ＭＴと、基板テーブルＷＴと、投影システムＰＳと、を含むことができる。
【０１１０】
[0118]  支持構造（例えばパターニングデバイステーブル）ＭＴは、パターニングデバイス（例えばマスク又はレチクル）ＭＡを支持し、パターニングデバイスを正確に位置決めするよう構成された第１のポジショナＰＭに接続するように構築できる。
【０１１１】
[0119]  基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴは、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを支持し、基板を正確に位置決めするよう構成された第２のポジショナＰＷに接続するように構築できる。
【０１１２】
[0120]  投影システム（例えば反射投影システム）ＰＳは、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）に投影するように構成できる。
【０１１３】
[0121]  ここに示されているように、ＬＰＡは反射型とすることができる（例えば反射パターニングデバイスを使用する）。ほとんどの材料はＥＵＶ波長範囲内では吸収性であるので、パターニングデバイスは、例えばモリブデンとシリコンのマルチスタックを含む多層リフレクタを有し得ることに留意するべきである。一例において、マルチスタックリフレクタは４０層のモリブデンとシリコンの対を有し、各層の厚さは４分の１波長である。Ｘ線リソグラフィを用いて、より短い波長を生成することも可能である。ほとんどの材料はＥＵＶ波長及びｘ線波長では吸収性であるので、パターニングデバイストポグラフィ上のパターン付きの薄い吸収材料片（例えば多層リフレクタの上のＴａＮアブソーバ）によって、フィーチャが印刷される場所（ポジ型レジスト）又は印刷されない場所（ネガ型レジスト）を画定する。
【０１１４】
[0122]  イルミネータＩＬは、ソースコレクタモジュールＳＯから極端紫外線放射ビームを受光することができる。ＥＵＶ放射を生成する方法は、例えばキセノン、リチウム、又はスズのようなＥＵＶ範囲内に１つ以上の輝線がある少なくとも１つの元素を有する材料をプラズマ状態に変換することを含むが、必ずしもこれに限定されない。そのような方法のうちの１つであり、しばしばレーザ生成プラズマ（「ＬＰＰ」）と呼ばれる方法では、線発光元素を有する材料の小滴、流れ、又はクラスタ等の燃料をレーザビームで照射することにより、プラズマを生成することができる。ソースコレクタモジュールＳＯは、燃料を励起するレーザビームを提供するためのレーザを含むＥＵＶ放射システムの一部とすることができる。結果として生じるプラズマは、例えばＥＵＶ放射のような出力放射を放出し、この出力放射はソースコレクタモジュール内に配置された放射コレクタを用いて収集される。例えばＣＯ２レーザを使用して燃料励起のためのレーザビームを提供する場合、レーザとソースコレクタモジュールは別個の構成要素とすることができる。
【０１１５】
[00123]  そのような場合、レーザはリソグラフィ装置の一部を形成するとは見なされず、放射ビームは、レーザからソースコレクタモジュールへ、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムを用いて渡される。他の事例では、例えば放射源がしばしばＤＰＰ源と呼ばれる放電生成プラズマＥＵＶジェネレータである場合、放射源はソースコレクタモジュールの一体部分とすることができる。
【０１１６】
[0124]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角度振幅分布を調整するためのアジャスタを備えることができる。一般に、イルミネータの瞳面内の振幅分布の少なくとも外側半径範囲及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調整することができる。更に、イルミネータＩＬは、ファセットフィールドミラーデバイス及びファセット瞳ミラーデバイスのような様々な他のコンポーネントも含むことができる。イルミネータを用いて、放射ビームが断面において所望の均一性と振幅分布を有するように調節することができる。
【０１１７】
[0125]  放射ビームＢは、支持構造（例えばパターニングデバイステーブル）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に入射することができ、パターニングデバイスによってパターン形成される。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡから反射された後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集光する。第２のポジショナＰＷ及び位置センサＰＳ２（例えば、干渉デバイス、リニアエンコーダ、又は容量センサ）を使用して、例えば様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に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。同様に、第１のポジショナＰＭ及び別の位置センサＰＳ１を用いて、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めすることができる。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合わせできる。
【０１１８】
[0126]  図示されている装置ＬＰＡは、ステップモード、スキャンモード、及び静止モードのうち少なくとも１つで使用することができる。
【０１１９】
[0127]  ステップモードでは、支持構造（例えばパターニングデバイステーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴが基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに付与されたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。次いで、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴをＸ方向及び／又はＹ方向に移動させる。
【０１２０】
[0128]  スキャンモードでは、支持構造（例えばパターニングデバイステーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴが同期的にスキャンされる一方、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一動的露光）。支持構造（例えばパターニングデバイステーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。
【０１２１】
[0129]  静止モードでは、支持構造（例えばパターニングデバイステーブル）ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに付与されたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴを移動させるたびに、又はスキャン中に連続する放射パルスと放射パルスとの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイ等のプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
【０１２２】
[0130]  図１０は、一実施形態に従ったリソグラフィ投影装置の詳細図である。
【０１２３】
[0131]  図示のように、ＬＰＡは、ソースコレクタモジュールＳＯと、照明システムＩＬと、投影システムＰＳと、を含むことができる。ソースコレクタモジュールＳＯは、このソースコレクタモジュールの閉鎖構造ＥＳ内に真空環境を維持できるように構築及び配置されている。放電生成プラズマ源によって、ＥＵＶ放射放出高温プラズマＨＰを形成することができる。ＥＵＶ放射を生成するには、例えばＸｅガス、Ｌｉ蒸気、又はＳｎ蒸気のようなガス又は蒸気によって高温プラズマＨＰを生成して電磁スペクトルのＥＵＶ範囲内の放射を放出させればよい。高温プラズマＨＰは、例えば放電によって少なくとも部分的に電離したプラズマを生じることにより生成される。効率的な放射発生のため、例えば分圧が１０ＰａのＸｅ、Ｌｉ、Ｓｎの蒸気、又は他のいずれかの適切なガスもしくは蒸気が必要となり得る。一実施形態では、励起したスズ（Ｓｎ）のプラズマを供給してＥＵＶ放射を生成する。
【０１２４】
[0132]  高温プラズマＨＰが放出した放射は、ソースチャンバＳＣからコレクタチャンバＣＣ内へ、ソースチャンバＳＣの開口内又は開口の後ろに位置決めされた任意選択的なガスバリア又は汚染物質トラップＣＴ（場合によっては汚染物質バリア又はホイルトラップとも称される）を介して送出される。汚染物質トラップＣＴはチャネル構造を含むことができる。汚染物質トラップＣＴは、ガスバリア、又はガスバリアとチャネル構造との組み合わせを含んでもよい。本明細書で示される汚染物質トラップ又は汚染物質バリアＣＴは、少なくとも、当技術分野において既知のチャネル構造を含む。
【０１２５】
[0133]  コレクタチャンバＣＣは、いわゆるかすめ入射コレクタとすることができる放射コレクタＣＯを含み得る。放射コレクタＣＯは、上流放射コレクタ側ＵＳと下流放射コレクタ側ＤＳを有する。コレクタＣＯを横断した放射は、格子スペクトルフィルタＳＦで反射して、鎖線「Ｏ」で示される光軸に沿って、仮想光源点ＩＦに集光することができる。仮想光源点ＩＦは一般に中間焦点と称される。ソースコレクタモジュールは、中間焦点ＩＦが閉鎖構造ＥＳの開口ＯＰに又はその近傍に位置付けられるように配置できる。仮想光源点ＩＦは放射放出プラズマＨＰの像である。
【０１２６】
[0134]  この後、放射は照明システムＩＬを横断する。照明システムＩＬは、パターニングデバイスＭＡにおいて放射ビームＢの所望の角度分布を与えると共にパターニングデバイスＭＡにおいて所望の放射振幅均一性を与えるように配置されたファセットフィールドミラーデバイスＦＭ及びファセット瞳ミラーデバイスｐｍを含むことができる。支持構造ＭＴによって保持されたパターニングデバイスＭＡで放射ビームＢが反射されると、パターン付きビームＰＢが形成され、このパターン付きビームＰＢは、投影システムＰＳによって、反射要素ＲＥを介して、基板テーブルＷＴにより保持された基板Ｗ上に結像される。
【０１２７】
[0135]  一般に、照明光学ユニットＩＬ及び投影システムＰＳには、図示するよりも多くの要素が存在し得る。格子スペクトルフィルタＳＦは、リソグラフィ装置のタイプに応じて任意選択的に存在し得る。更に、図示するよりも多くのミラーが存在する場合があり、例えば投影システムＰＳには１〜６の追加の反射要素が存在することがある。
【０１２８】
[0136]  コレクタ光学系ＣＯは、コレクタ（又はコレクタミラー）の単なる一例として、かすめ入射リフレクタＧＲを有する入れ子状コレクタとすることができる。かすめ入射リフレクタＧＲは光軸Ｏを中心として軸対称に配置され、このタイプのコレクタ光学系ＣＯは、ＤＰＰ源と呼ばれることが多い放電生成プラズマ源と組み合わせて使用され得る。
【０１２９】
[0137]  図１１は、一実施形態に従った、リソグラフィ投影装置ＬＰＡのソースコレクタモジュールＳＯの詳細図である。
【０１３０】
[0138]  ソースコレクタモジュールＳＯは、ＬＰＡ放射システムの一部とすることができる。レーザＬＡは、キセノン（Ｘｅ）、スズ（Ｓｎ）、又はリチウム（Ｌｉ）等の燃料にレーザエネルギを堆積して、数十ｅＶの電子温度を有する高度に電離したプラズマＨＰを生成するように構成できる。これらのイオンの脱励起及び再結合中に発生した高エネルギ放射が、プラズマから放出され、近法線入射コレクタ光学系ＣＯによって収集され、閉鎖構造ＥＳの開口ＯＰに集光される。
【０１３１】
[0139]  実施形態は、以下の条項を用いて更に記載することができる。
１．マスクレスリソグラフィを実行する方法であって、
第１のグレースケールパターンを形成する複数の光振幅を有する光でミラーアレイを照明することであって、ミラーアレイは複数のミラーを含み、複数のミラーのうち少なくとも２つは同一の振幅の光で照明される、照明することと、
複数の光振幅を有する光を基板上に結像して、第１のグレースケールパターンとは異なる第２のグレースケールパターンを基板に生成することと、
を含む方法。
２．複数の部分を含む振幅プレートに光を透過させることを更に含み、複数の部分を透過した光は複数の光振幅を含む、条項１に記載の方法。
３．同一の振幅の光は振幅プレートの単一の部分からミラーアレイに結像される、条項２に記載の方法。
４．第１のグレースケールパターンは第１の解像度を有し、振幅プレートは複数の光振幅を伝送して、基板で組み合わせた露光が第１の解像度よりも高い第２の解像度を有するようにする、条項２に記載の方法。
５．第２の解像度は２５６のグレースケール値であり、振幅プレートは８の光振幅を伝送して第１の解像度の８のグレースケール値を与える、条項４に記載の方法。
６．照明することは、複数の光源によって第１のグレースケールパターンを形成することを更に含む、条項１に記載の方法。
７．照明することは、複数の光源の中の光源によって第１のグレースケールパターンの１ビットを発生することを更に含む、条項６に記載の方法。
８．照明することは、複数の光源の中の単一の対応する光源によって第１のグレースケールパターンにおける各ビットを発生することを更に含む、条項７に記載の方法。
９．複数の光振幅は第１のグレースケールパターンにおけるビットに対応する、条項１から８のいずれかに記載の方法。
１０．８の光振幅を有する第１のグレースケールパターンを発生することを更に含む、条項１から９のいずれかに記載の方法。
１１．７の光振幅を有する第１のグレースケールパターンを発生することを更に含む、条項１から１０のいずれかに記載の方法。
１２．８の部分のうち３つが等しい光振幅を伝送する振幅プレートの８の部分を照明することによって、７の光振幅を有する第１のグレースケールパターンを発生することを更に含む、条項１１に記載の方法。
１３．光源はミラーアレイを均一に照明するように構成され、第１のグレースケールパターンは時変グレースケールパターンとして発生される、条項１に記載の方法。
１４．時変グレースケールパターンにおける第１のパルスは最上位ビットの振幅を表し、時変グレースケールパターンにおける第２のパルスは次の上位ビットの振幅を表す、条項１３に記載の方法。
１５．ミラーアレイの調整周波数に対応するトグル周波数によって光源をオン及びオフに切り換えることを更に含む、条項１から１４のいずれかに記載の方法。
１６．光を放出するように１つ以上のレーザダイオードを制御することを更に含む、条項１から１５のいずれかに記載の方法。
１７．光源はミラーアレイに隣接して位置決めされて、光源とミラーアレイが交互になったジグザグパターンの一部を形成する、条項１から１６のいずれかに記載の方法。
１８．光源はレンズアレイに隣接して位置決めされて、光源とレンズアレイが交互になったジグザグパターンの一部を形成する、条項１から１７のいずれかに記載の方法。
１９．複数の光振幅でミラーアレイ上の複数の領域を照明し、複数の領域は第１のグレースケールパターンのビットに対応する、条項１から１８のいずれかに記載の方法。
２０．光を基板に集光する複数のレンズを含むレンズアレイに光を結像することを更に含む、条項１から１９のいずれかに記載の方法。
２１．基板を１つの位置で複数回照明して、第２のグレースケールパターンに対応する合計の光振幅を与えることを更に含む、条項１から２０のいずれかに記載の方法。
２２．レンズアレイを基板のスキャン方向に対してある角度に位置決めすることで、レンズアレイからのスポットを実質的に当接させ、基板において実質的に連続したスポット列を生成することを更に含む、条項１から２１のいずれかに記載の方法。
２３．光からガウシアン光ビームを基板のスポットに結像することを更に含み、スポットは、ガウシアン光ビームのプロファイルの幅に対応するスポット直径を有する、条項１から２２のいずれかに記載の方法。
２４．リソグラフィシステムによる基板のスキャン中に、光の複数の露光を行って、基板に光フィーチャサイズ及び光フィーチャ配置を有する光フィーチャを形成することを更に含み、光フィーチャサイズは複数の露光中に送出された振幅プロファイルの合計に基づく、条項２３に記載の方法。
２５．光フィーチャサイズを維持しながら複数の露光における光振幅のうち１つ以上を変更することにより光フィーチャをシフトさせることを更に含む、条項２４に記載の方法。
２６．光フィーチャは、第２のグレースケールパターンのビットに対応する光振幅の合計によって形成され、シフトさせることは、第２のグレースケールパターンの異なるビットに対する光振幅のうち１つ以上を変更することによって実行される、条項２５に記載の方法。
２７．記録された命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、命令は、コンピュータによって実行された場合、上記の条項のいずれかの方法を実施する、コンピュータプログラム製品。
２８．光源から受光した光を透過させる振幅プレートであって、複数の部分を含み、複数の部分を透過した光は複数の光振幅を含む、振幅プレートと、
透過した光を基板に誘導するように構成されたミラーアレイと、
を備えるマスクレスリソグラフィシステム。
２９．光を基板上の複数のスポットに集光するレンズアレイを更に備える、条項２８に記載のシステム。
３０．レンズアレイはマイクロレンズアレイである、条項２９に記載のシステム。
３１．振幅プレートを照明する光源を更に備える、条項２８から３０のいずれかに記載のシステム。
３２．光源は振幅プレートを均一に照明する、条項３１に記載のシステム。
３３．ミラーアレイはデジタルミラーデバイスである、条項２８から３２のいずれかに記載のシステム。
３４．第１のグレースケールパターンを形成する複数の光振幅を有する光を発生するように構成された複数の光源と、
第１のグレースケールパターンを有する光を基板に誘導するように構成されたミラーアレイと、
を備えるマスクレスリソグラフィシステム。
３５．ミラーアレイはデジタルミラーデバイスである、条項３４に記載のシステム。
３６．複数の光源の各々は第１のグレースケールパターンにおける１ビットに対応する、条項３４又は３５に記載のシステム。
３７．ミラーアレイ上で第１のグレースケールパターンを照明するように構築及び構成された光源であって、第１のグレースケールパターンは時変グレースケールパターンから構成され、時変グレースケールパターンにおける各光パルスはミラーアレイを実質的に均一に照明する、光源と、
透過した光を基板に誘導するように構成されたミラーアレイと、
を備えるマスクレスリソグラフィシステム。
３８．時変グレースケールパターンにおける第１のパルスは最上位ビットの振幅を表し、時変グレースケールパターンにおける第２のパルスは次の上位ビットの振幅を表す、条項３７に記載のマスクレスリソグラフィシステム。
【０１３２】
[0140]  本明細書に開示される概念は、サブ波長フィーチャを結像するための任意の汎用的な結像システムをシミュレーションするか又は数学的にモデル化することができ、ますます短くなる波長を生成することができる新たな結像技術と共に用いるのに特に有用であり得る。すでに使用されている新たな技術は、ＡｒＦレーザを使用して１９３ｎｍ波長を生成でき、また、フッ素レーザを使用して１５７ｎｍ波長も生成できるＥＵＶ（極端紫外線）、ＤＵＶリソグラフィを含む。更に、ＥＵＶリソグラフィは、２０〜５０ｎｍの範囲内で光子を生成するため、シンクロトロンを使用することによって、又は材料（固体又はプラズマのいずれか）と高エネルギ電子を衝突させることによって、この範囲内の波長を生成できる。
【０１３３】
[0141]  本明細書に開示される概念は、シリコンウェーハ等の基板上での結像のために使用され得るが、開示される概念は、例えばシリコンウェーハ以外の基板上での結像に使用されるもの等、任意のタイプのリソグラフィ結像システムと共に使用され得ることは理解されよう。
【０１３４】
[0142]  上記の記載は限定でなく例示を意図している。従って、以下に述べる特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく記載されるように変更を実施できることは、当業者には認められよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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