(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
個々に制御可能な複数のエレメントのアレイを含むパターン形成装置と、
前記パターン形成装置からの調節された放射ビームを基板の目標部分に投射する投影システムと、
前記調節された放射ビームの少なくとも一部を検査する放射ビーム検査装置と、
基板に露光する必要のある必要パターンの少なくとも一部に対応するデータを記憶する必要パターン・データ記憶装置と、
前記放射ビーム検査装置によって検出されるパターンと前記必要パターンの相違を判定し、且つ、前記相違を最小化するために必要な本リソグラフィ装置の少なくとも１つの動作の修正を決定する修正コントローラと、
を備え、
基板露光構成では、前記リソグラフィ装置が、前記調節された放射ビームを使用して前記基板に放射のパターンを露光し、
放射ビーム検査構成では、前記放射ビーム検査装置が、前記リソグラフィ装置が前記基板露光構成であった場合に前記基板に露光されることになる前記放射のパターンを検査し、
前記リソグラフィ装置の前記少なくとも１つの動作の修正が、前記個々に制御可能な複数のエレメントのアレイによって設定されるパターンに対する少なくとも１つの変更を含み、
前記基板に露光されることになる前記放射のパターンを生成し、前記放射ビーム検査装置によって前記放射のパターンを検査し、本リソグラフィ装置の少なくとも１つの動作の修正を決定するステップを、繰り返し実行することを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項２】
前記放射ビーム検査装置が、前記基板を支持する基板テーブルに取り付けられている、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
前記基板が、放射が投射される上部表面であって、前記基板テーブルによって基板が支持され、且つ、前記リソグラフィ装置が前記基板露光構成の時、実質的に第１の平面内に位置する上部表面を有し、
前記放射ビーム検査装置が、前記基板テーブルの前記基板を支持する部分に隣接して前記基板テーブルに取り付けられ、
前記リソグラフィ装置が、前記基板露光構成の場合に、前記投影システムが前記基板に前記調節された放射のビームを投射し、また、前記放射ビーム検査構成の場合に、前記投影システムが実質的に前記第１の平面に位置している前記放射ビーム検査装置に前記調節された放射のビームを投射するように、前記基板テーブルの少なくとも一部を前記投影システムに対して移動させるアクチュエータを有した、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
基板が前記基板テーブルによって支持される時、前記基板が前記投影システムと前記放射ビーム検査装置の間の位置で支持されるように、前記放射ビーム検査装置が前記基板テーブルに取り付けられ、前記放射ビーム検査構成では、基板が前記位置に支持されない、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項５】
前記基板の代わりに前記放射ビーム検査装置が基板テーブル上で支持されている、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
前記リソグラフィ装置が、
前記投影システムによって投射される前記調節された放射ビームを制御する光学素子をさらに有し、前記光学素子が第１の設定に設定されると、前記基板テーブル上で支持されている基板に前記調節された放射のビームが投射され、また、前記光学素子が第２の設定に設定されると、前記放射ビーム検査装置に前記調節された放射のビームが投射される、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
前記リソグラフィ装置の動作が、前記リソグラフィ装置が前記放射ビーム検査構成である間に、前記修正コントローラによって決定される修正に従って修正され、
前記修正コントローラが、前記放射ビーム検査装置によって検出されるパターンと前記必要パターンの間に残留しているあらゆる相違を判定し、且つ、前記相違を最小化するために必要な前記リソグラフィ装置のさらなる動作の修正を決定する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
前記個々に制御可能な複数のエレメントのアレイによって設定されるパターンに対する前記少なくとも１つの変更が、パターン・フィーチャの追加、パターン・フィーチャの除去及びパターン・フィーチャの再サイズ化のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
前記個々に制御可能な複数のエレメントのアレイが、前記調節された放射ビームの一部の強度が少なくとも３つの異なるレベルに設定されるように構築され、
前記個々に制御可能な複数のエレメントのアレイによって設定されるパターンに対する前記少なくとも１つの変更が、前記放射のパターンの少なくとも一部における前記調節された放射ビームの強度の調整を含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１０】
前記基板に露光する必要のある前記パターンに対応する、前記修正コントローラによって決定される前記個々に制御可能な複数のエレメントのアレイによって設定されるパターンに対する前記少なくとも１つの変更に従って修正されるパターン・データを記憶する修正パターン・データ記憶装置をさら有し、前記個々に制御可能な複数のエレメントのアレイが、前記修正パターン・データ記憶装置に記憶されているパターン・データに従って設定される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１】
前記修正コントローラによって決定される前記個々に制御可能な複数のエレメントのアレイによって設定されるパターンに対する前記少なくとも１つの変更に対応するデータを記憶するパターン修正データ記憶装置をさらに有し、
前記個々に制御可能な複数のエレメントのアレイが、前記必要パターン・データ記憶装置に記憶されている、前記パターン修正データ記憶装置に記憶されているデータによって修正された前記必要パターン・データに従って設定される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２】
前記リソグラフィ装置の前記少なくとも１つの動作の修正が、前記照明システムによって提供される前記放射ビームの強度の変更、前記照明システムによる前記放射ビームの調整の変更、及び前記投影システムの１つ又は複数の設定の変更のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３】
前記照明システムによって提供される前記放射ビームの強度、前記照明システムによる前記放射ビームの調整、及び前記投影システムの１つ又は複数の設定のうちの少なくとも１つの前記変更に対応するデータを記憶するシステム設定データ記憶装置をさらに有し、
前記リソグラフィ装置が、前記基板露光構成の場合に、前記システム設定データ記憶装置に記憶されているデータを使用するシステム・コントローラによって制御される、請求項１２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１４】
前記基板に露光される前記必要パターンが、前記基板に形成する必要のあるパターン・フィーチャに対応する、前記基板の処理条件の変化によって生じる、前記基板に露光される放射のパターンと前記基板に形成されるパターン・フィーチャの間の相違の特性化に従って修正されるパターンである、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１５】
前記必要パターン・データ記憶装置が、前記基板に形成する必要のあるフィーチャのパターンの少なくとも一部、及び前記基板の処理条件の変化によって生じる、前記基板に露光される放射のパターンと前記基板に形成されるパターン・フィーチャの間の相違の特性化に対応するデータを記憶し、
前記修正コントローラが、前記必要パターン・データ記憶装置に記憶されているデータから、前記基板に露光する必要のあるパターンを決定する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１６】
リソグラフィ装置を使用して基板にデバイスを形成するためにリソグラフィ装置の動作を最適化する方法であって、
繰り返し実行される、
個々に制御可能な複数のエレメントのアレイを含むパターン形成装置を使用して放射ビームを調節する工程と、
前記調節された放射のビームが前記基板に投射された場合に基板に露光されることになる対応するパターンを決定するために、前記調節された放射ビームの少なくとも一部を検査する放射ビーム検査装置に前記調節された放射のビームを投射する工程と、
前記基板に露光する必要のあるパターンと、前記放射ビーム検査装置によって決定されるパターンとの相違を最小化するために前記リソグラフィ装置の少なくとも１つの動作の修正を決定する工程と、
を含み、
前記リソグラフィ装置の前記少なくとも１つの動作の修正が、前記個々に制御可能な複数のエレメントのアレイによって設定されるパターンに対する少なくとも１つの変更を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、基板又は基板の一部に所望のパターンを適用する機械である。リソグラフィ装置は、たとえばフラット・パネル・ディスプレイ、集積回路（ＩＣ）及び微細構造を必要とする他のデバイスの製造に使用することができる。従来の装置では、マスク又はレチクルと呼ばれているパターン形成装置を使用して、フラット・パネル・ディスプレイ（又は他のデバイス）の個々の層に対応する回路パターンが生成される。生成されたパターンは、基板の上に提供されている放射線感応材料（レジスト）の層に結像することによって基板（たとえばガラス板）全体又は基板の一部に転送される。
【０００３】
パターン形成手段を使用して、回路パターンではなく、たとえばカラー・フィルタ・パターン即ちドットのマトリックスなどの他のパターンを生成することも可能である。マスクの代わりに、パターン形成装置は、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイを有するパターン形成アレイを有することも可能である。マスクをベースとするシステムと比較すると、このようなシステムによって、より速やかに、且つ、より低コストでパターンを変更することができる。
【０００４】
通常、フラット・パネル・ディスプレイ基板の形状は長方形である。このタイプの基板を露光するために設計されたリソグラフィ装置は、長方形基板の幅全体をカバーする露光領域又は基板の幅の一部（たとえば基板の幅の半分）をカバーする露光領域を提供することができる。基板は、マスク又はレチクルがビームで同期走査されている間、露光領域の下で走査されることが可能である。この態様において、パターンが基板に転送される。露光領域が基板の幅全体をカバーしている場合、露光は単一走査で完了する。露光領域がたとえば基板の幅の半分をカバーしている場合、第１の走査が終了した後、基板が横方向に移動することができ、通常、さらに走査が実行され、基板の残りの部分が露光される。
【０００５】
現在、リソグラフィ・プロセスは、とりわけ、極めて微小なパターン・フィーチャを有するデバイス、たとえば集積回路デバイスなどを形成するために使用されている。パターン・フィーチャのサイズは、常に縮小が要求されている。所与のプロセスで形成することができるパターン・フィーチャのサイズの限界は、部分的には使用する放射の波長で決まる。所与の波長及びリソグラフィ装置の場合、所与のサイズ未満のパターン・フィーチャを形成することは不可能である。しかしながら、可能な限り小さいパターン・フィーチャを備えたデバイスを形成することが要求されるため、可能な限りその限界の近くでリソグラフィ・システムを動作させることが一般的である。リソグラフィ・プロセスを解像度の限界付近で動作させる場合、回折効果によって、基板に投影される放射のパターンにスプリアス・アーチファクトが出現することがあり、たとえば基板に露光される放射のパターンに、基板に形成されることが望ましいパターンの一部ではない偽フィーチャが出現することになる。
【０００６】
従来のデバイスは、スプリアス効果がシミュレートされており、一度スプリアス効果が考慮されると、基板に露光される実際の放射のパターンが所望する実際のパターンに可能な限り近くなるよう、パターン形成装置によって設定されるパターンが修正される。パターン形成装置によって提供されるパターンの変更だけでなく、リソグラフィ装置の他の動作設定も、偽パターン・フィーチャの生成に影響している。他の従来のデバイスには、スプリアス効果をモデル化するための試行の際に、必要な放射のパターンを基板に露光するためのパターン形成装置の最適設計及びリソグラフィ装置の最適動作設定を予測するために、このような設定が考慮されている。
【０００７】
しかしながら、スプリアス効果を予測するためのシミュレーション技法は正確ではない。したがって、通常、このようなシミュレーション技法を使用して、パターン形成装置のパターンを予測し、予測したパターンを使用して基板を露光し、基板を処理し、所望するパターンとの相違の程度を決定するため、結果として基板に形成されたパターンを検査し、且つ、パターン形成装置のパターンを修正するために、この検査情報を使用してスプリアス効果のシミュレーションを改善しなければならない。場合によっては、満足すべきパターン形成装置のパターンが提供されるまで、何度かこのプロセスを繰り返さなければならない。とりわけパターン形成装置としてレチクルを使用する場合、レチクルの製造には経費がかかり、また、パターン形成装置のパターンを修正する毎に新しいレチクルを製造しなければならないため、このような手順には、時間及び費用が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、時間及び費用のかかる手順を必要とすることなく、所望する放射のパターンを確実に基板に露光するためのシステム及び方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施例では、照明システムと、パターン形成装置と、投影システムと、放射検査装置とを有するリソグラフィ装置が提供される。照明システムは放射ビームを調整する。パターン形成装置は放射ビームの断面を調節する。投影システムは、調節された放射ビームを基板の目標部分に投射する。放射ビーム検査装置は、調節された放射ビームの少なくとも一部を検査する。このリソグラフィ装置は、基板露光構成及び放射ビーム検査構成で動作可能である。基板露光構成では、リソグラフィ装置は、調節された放射のビームが放射のパターンを基板に露光するように構成される。放射ビーム検査構成では、放射ビーム検査装置は、リソグラフィ装置が基板露光構成である場合に基板に形成されることになる放射のパターンを検査する。
【００１０】
本発明の他の実施例では、リソグラフィ装置を使用した基板へのデバイス形成に対して、リソグラフィ装置の動作を最適化する方法であって、以下の工程を有する方法が提供される。パターン形成装置を使用して放射ビームを調節する工程。調節された放射のビームが基板に投射された場合に基板に露光されることになる対応するパターンを決定するために、調節された放射ビームの少なくとも一部を検査する放射ビーム検査装置に調節された放射のビームを投射する工程。基板に露光する必要のあるパターンと、放射ビーム検査装置によって決定されるパターンとの相違を最小化するために必要なリソグラフィ装置の少なくとも１つの動作の修正を決定する工程。
【００１１】
以下、本発明の他の実施例、特徴及び利点、並びに本発明の様々な実施例の構造及び動作について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
本明細書に組み込まれ、且つ、本明細書の一部を形成している添付の図面は、本発明の１つ又は複数の実施例を示したもので、以下の説明と共に本発明の原理をより良く説明し、且つ、当業者による本発明の構築及び使用を可能にする役割を果している。
【００１３】
以下、本発明について、添付の図面を参照して説明する。図において、同様の参照番号は、全く同じ構成要素又は機能的に類似した構成要素を表している。また、参照番号の左端の１つ又は複数の桁は、その参照番号が最初に出現する図面を識別している。
【実施例】
【００１４】
特定の構成及び配置が説明されているが、それらは、単なる説明を目的としたものにすぎないことを理解されたい。本発明の精神及び範囲を逸脱することなく他の構成及び配置を使用することができることは当業者には認識されよう。また、他の様々な用途に本発明を使用することができることは当業者には明らかであろう。
【００１５】
図１は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。このリソグラフィ装置は、照明システムＩＬ、パターン形成装置ＰＤ、基板テーブルＷＴ及び投影システムＰＳを有している。照明システム（イルミネータ）ＩＬは、放射ビームＢ（たとえばＵＶ放射）を調整するように構成されている。
【００１６】
パターン形成装置ＰＤ（たとえばレチクル若しくはマスク又は個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ）は放射ビームを調節している。通常、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイの位置は、投影システムＰＳに対して固定することができる。しかしながら、その代わりに、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイを特定のパラメータに従って正確に配置するようになされたポジショナに接続することも可能である。
【００１７】
基板テーブルＷＴは、基板（たとえばレジスト被覆基板）Ｗを支持するように構築されており、基板を特定のパラメータに従って正確に配置するように構成されたポジショナＰＷに接続されている。
【００１８】
投影システム（たとえば屈折型投影レンズ系）ＰＳは、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイによって調節された放射のビームを基板Ｗの目標部分Ｃ（たとえば１つ又は複数のダイが含まれている）に投射するように構成されている。
【００１９】
照明システムは、放射を導き、整形し、或いは制御するための、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、静電光学コンポーネント若しくは他のタイプの光学コンポーネント、又はそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを有することができる。
【００２０】
本明細書に使用されている「パターン形成装置」又は「コントラスト装置」という用語は、放射ビームの断面を調節し、それにより基板の目標部分にパターンを生成するべく使用することができる任意の装置を意味するものとして広義に解釈されたい。この装置は、静的パターン形成装置（たとえばマスク又はレチクル）であっても、或いは動的パターン形成装置（たとえばプログラム可能な複数のエレメントのアレイ）のいずれであっても良い。簡潔にするために、ほとんどの説明は動的パターン形成装置に関するものであるが、本発明の範囲を逸脱することなく静的パターン装置を使用することも可能であることを理解されたい。
【００２１】
放射ビームに付与されるパターンは、たとえばそのパターンが位相フィーチャ又はいわゆる補助フィーチャを含んでいる場合、基板の目標部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。同様に、基板に最終的に生成されるパターンは、任意の瞬間に個々に制御可能な複数のエレメントのアレイに形成されるパターンに必ずしも対応している必要はない。これは、基板の個々の部分に最終的に形成されるパターンが、所与の時間期間又は所与の露光回数で積み上げられ、その間に、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ上のパターン及び／又は基板の相対位置が変更される構造の場合がそうである。
【００２２】
基板の目標部分に生成されるパターンは、通常、目標部分に生成される、たとえば集積回路又はフラット・パネル・ディスプレイなどのデバイス中の特定の機能層（たとえばフラット・パネル・ディスプレイのカラー・フィルタ層又はフラット・パネル・ディスプレイの薄膜トランジスタ層）に対応している。このようなパターン形成装置の実施例には、たとえばレチクル、プログラム可能ミラー・アレイ、レーザ・ダイオード・アレイ、発光ダイオード・アレイ、回折格子光バルブ及びＬＣＤアレイがある。
【００２３】
電子手段（たとえばコンピュータ）を使用してそのパターンをプログラムすることができる、たとえばプログラム可能な複数のエレメントを有するパターン形成装置などのパターン形成装置（たとえば上に挙げた、レチクルを除くすべての装置）は、本明細書においては集合的に「コントラスト装置」として言及されている。一実施例では、パターン形成装置は、少なくとも１０個のプログラム可能エレメントを有しており、たとえば少なくとも１００個、少なくとも１０００個、少なくとも１００００個、少なくとも１０００００個、少なくとも１００００００個又は少なくとも１０００００００個のプログラム可能エレメントを有している。
【００２４】
プログラム可能ミラー・アレイは、粘弾性制御層及び反射表面を有するマトリックス・アドレス指定可能表面を有することができる。このような装置の基礎をなしている基本原理は、たとえば、反射表面のアドレス指定領域が入射光を回折光として反射し、一方、非アドレス指定領域が入射光を非回折光として反射することである。適切な空間フィルタを使用することにより、非回折光を反射ビームからフィルタリングし、基板に到達する回折光のみを残すことができる。この方法によれば、マトリックス・アドレス指定可能表面のアドレス指定パターンに従ってビームがパターン化される。
【００２５】
別法として、フィルタを使用して回折光をフィルタリングし、基板に到達する非回折光を残すことも可能であることは理解されよう。
【００２６】
複数の回折型光ＭＥＭＳデバイス（超小型電気機械システム・デバイス）のアレイを対応する方法で使用することも可能である。一実施例では、回折型光ＭＥＭＳデバイスは、互いに変形して入射光を回折光として反射する回折格子を形成することができる複数の反射リボンからなっている。
【００２７】
プログラム可能ミラー・アレイの他の代替実施例には、マトリックスに配列された、それぞれ適切な局部電界を印加することによって、或いは圧電駆動手段を使用することによって１つの軸線の周りに個々に傾斜させることができる微小ミラーが使用されている。この場合も、ミラーの各々は、入射する放射ビームを反射する方向がアドレス指定されたミラーと非アドレス指定ミラーとでそれぞれ異なるよう、マトリックス・アドレス指定することができる。この方法によれば、マトリックス・アドレス指定可能ミラーのアドレス指定パターンに従って反射ビームがパターン化される。必要なマトリックス・アドレス指定は、適切な電子手段を使用して実行することができる。
【００２８】
ＰＤのもう１つの実施例は、プログラム可能ＬＣＤアレイである。
【００２９】
リソグラフィ装置は、１つ又は複数のコントラスト装置を有することができる。たとえばリソグラフィ装置は、互いに独立して制御される、個々に制御可能な複数のエレメントの複数のアレイを有することができる。このような構造の場合、個々に制御可能な複数のエレメントの複数のアレイの一部又はすべてのアレイは、共通照明システム（又は照明システムの一部）、個々に制御可能な複数のエレメントの複数のアレイのための共通支持構造及び／又は共通投影システム（又は投影システムの一部）のうちの少なくとも１つを有することができる。
【００３０】
図１に示す実施例のような実施例の場合、基板Ｗの形状は実質的に円形であり、その周囲の一部に沿って任意選択でノッチ及び／又は平らな縁を備えている。一実施例では、基板の形状は多角形であり、たとえば長方形である。
【００３１】
基板の形状が実質的に円形である例には、基板の直径が少なくとも２５ｍｍ、たとえば少なくとも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又は少なくとも３００ｍｍの例が含まれている。一例では、基板の直径は、最大５００ｍｍ、最大４００ｍｍ、最大３５０ｍｍ、最大３００ｍｍ、最大２５０ｍｍ、最大２００ｍｍ、最大１５０ｍｍ、最大１００ｍｍ又は最大７５ｍｍである。
【００３２】
基板が多角形、たとえば長方形である例には、基板の少なくとも１つの辺、たとえば少なくとも２つの辺又は少なくとも３つの辺の長さが少なくとも５ｃｍ、たとえば少なくとも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又は少なくとも２５０ｃｍの例が含まれている。
【００３３】
一例では、基板の少なくとも１つの辺の長さは最大１０００ｃｍであり、たとえば、最大７５０ｃｍ、最大５００ｃｍ、最大３５０ｃｍ、最大２５０ｃｍ、最大１５０ｃｍ又は最大７５ｃｍである。
【００３４】
一例では、基板Ｗはウェハであり、たとえば半導体ウェハである。一例では、ウェハ材料は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ、ＳｉＣ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ及びＩｎＡｓからなるグループから選択される。一例では、ウェハはＩＩＩ／Ｖ族化合物半導体ウェハである。一例では、ウェハはシリコン・ウェハである。一例では、基板はセラミック基板である。一例では、基板はガラス基板である。一例では、基板はプラスチック基板である。一例では、基板は透明である（人間の肉眼に対して）。一例では、基板が着色されている。一例では、基板は無着色である。
【００３５】
基板の厚さは、たとえば基板の材料及び／又は基板の寸法に応じてある程度変更することができる。一例では、基板の厚さは少なくとも５０μｍであり、たとえば少なくとも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又は少なくとも６００μｍである。一例では、基板の厚さは最大５０００μｍであり、たとえば最大３５００μｍ、最大２５００μｍ、最大１７５０μｍ、最大１２５０μｍ、最大１０００μｍ、最大８００μｍ、最大６００μｍ、最大５００μｍ、最大４００μｍ又は最大３００μｍである。
【００３６】
本明細書において言及されている基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジストの層を塗布し、且つ、露光済みのレジストを現像するツール）、度量衡学ツール及び／又は検査ツール中で、露光前又は露光後に処理することができる。一例では、レジスト層は、基板の上に提供されている。
【００３７】
本明細書に使用されている「投影システム」という用語は、使用する露光放射に適した、若しくは液浸液の使用又は真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系、カタディオプトリック光学系、磁気光学系、電磁光学系及び静電光学系、又はそれらの任意の組合せを始めとする任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。
【００３８】
投影システムは、基板にパターンが干渉的に形成されるように、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイにパターンを画像化することができる。別法としては、投影システムは、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイのエレメントがシャッタとして作用する二次ソースを画像化することも可能である。この点に関して、投影システムは、たとえば二次ソースを形成し、且つ、基板にスポットを画像化するための複数の集束エレメントのアレイ、たとえば微小レンズ・アレイ（ＭＬＡとして知られている）又はフレネル・レンズ・アレイなどを有することができる。一例では、複数の集束エレメントのアレイ（たとえばＭＬＡ）は、少なくとも１０個の集束エレメントを有しており、たとえば少なくとも１００個の集束エレメント、少なくとも１０００個の集束エレメント、少なくとも１００００個の集束エレメント、少なくとも１０００００個の集束エレメント又は少なくとも１００００００個の集束エレメントを有している。一例では、パターン形成装置の個々に制御可能な複数のエレメントの数は、複数の集束エレメントのアレイの集束エレメントの数に等しいか又はそれ以上である。一例では、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイの個々に制御可能な複数のエレメントのうちの１つ又は複数のエレメント、たとえば個々に制御可能な複数のエレメントのアレイの個々に制御可能な複数のエレメントのうちの２個以上のエレメント、つまり３個以上、５個以上、１０個以上、２０個以上、２５個以上、３５個以上又は５０個以上のエレメントなどに、複数の集束エレメントのアレイの集束エレメントのうちの１つ又は複数のエレメント（たとえば１０００個以上のエレメント、大半のエレメント又はほぼ個々のエレメント）を光学的に結合することができる。一例では、ＭＬＡは、たとえば１つ以上のアクチュエータを使用して、少なくとも基板に向かう方向及び基板から離れる方向に移動させることができる（たとえば複数のアクチュエータを使用して）。基板に向かってＭＬＡを移動させることができ、また、基板から離れる方向にＭＬＡを移動させることができるため、たとえば、基板を移動させることなく焦点を調整することができる。
【００３９】
図１及び図２に示すように、リソグラフィ装置は反射型の装置（たとえば個々に制御可能な複数のエレメントの反射型アレイを使用した装置）である。別法としては、リソグラフィ装置は透過型の装置（たとえば個々に制御可能な複数のエレメントの透過型アレイを使用した装置）であっても良い。
【００４０】
リソグラフィ装置は、２つ（二重ステージ）以上の基板テーブルを有するタイプの装置であっても良い。このような「多重ステージ」機械の場合、追加テーブルを並行に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備工程を実行することができる。
【００４１】
また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の大きい「液浸液」、たとえば水で覆われ、それにより投影システムと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であっても良い。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばパターン形成装置と投影システムの間の空間に液浸液を適用することも可能である。液浸技法は、当分野では、投影システムの開口数を大きくすることで良く知られている。本明細書に使用されている「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に浸すことを意味しているのではなく、単に、露光の間、投影システムと基板の間に液体が置かれることを意味しているにすぎない。
【００４２】
もう一度図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っている。一例では、放射源は、少なくとも５ｎｍ、たとえば少なくとも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の波長の放射を提供している。一例では、放射源ＳＯによって提供される放射は、最大４５０ｎｍ、たとえば最大４２５ｎｍ、最大３７５ｎｍ、最大３６０ｎｍ、最大３２５ｎｍ、最大２７５ｎｍ、最大２５０ｎｍ、最大２２５ｎｍ、最大２００ｎｍ又は最大１７５ｎｍの波長を有している。一例では、放射は、４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ及び／又は１２６ｎｍを含む波長を有している。一例では、放射には、３６５ｎｍ近辺又は３５５ｎｍ近辺の波長が含まれている。一例では、放射には、たとえば３６５ｎｍ、４０５ｎｍ及び４３６ｎｍを包含する広帯域の波長が含まれている。３５５ｎｍのレーザ源を使用することも可能である。放射源がたとえばエキシマ・レーザである場合、放射源及びリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。その場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、たとえば適切な誘導ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを有したビーム引渡しシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外のたとえば放射源が水銀灯などの場合、放射源は、リソグラフィ装置の一構成部品にすることができる。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビーム引渡しシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。
【００４３】
イルミネータ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を有することができる。通常、イルミネータのひとみ平面の強度分布の少なくとも外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）は調整が可能である。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の様々なコンポーネントを有することができる。イルミネータを使用して放射ビームを調整し、所望する一様な強度分布をその断面に持たせることができる。また、イルミネータＩＬ又はイルミネータＩＬに関連する追加コンポーネントは、たとえば個々に制御可能な複数のエレメントのアレイの個々に制御可能な複数のエレメントのうちの１つ又は複数のエレメントにそれぞれ結合することができる複数のサブビームに放射ビームを分割するように構成することも可能である。たとえば二次元回折格子を使用して放射ビームをサブビームに分割することができる。本明細書では、「放射のビーム」及び「放射ビーム」という用語には、それには限定されないが、ビームが放射のこのような複数のサブビームからなっている状況が包含されている。
【００４４】
放射ビームＢは、パターン形成装置ＰＤ（たとえば個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ）に入射し、パターン形成装置によって調節される。パターン形成装置ＰＤで反射した放射ビームＢは、放射ビームを基板Ｗの目標部分Ｃに集束させる投影システムＰＳを通過する。基板テーブルＷＴは、ポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ２（たとえば干渉デバイス、リニア・エンコーダ、容量センサ等）を使用して正確に移動させることができ、それによりたとえば異なる目標部分Ｃを放射ビームＢの光路内に配置することができる。使用されている場合、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイのための位置決め手段を使用して、たとえば走査中に、放射ビームＢの光路に対するパターン形成装置ＰＤの位置を正確に修正することができる。
【００４５】
一実では、基板テーブルＷＴの移動は、図１には明確に示されていないが、長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現されている。一例では、リソグラフィ装置には、基板テーブルＷＴを移動させるための少なくとも短ストローク・モジュールが存在していない。また、同様のシステムを使用して個々に制御可能な複数のエレメントのアレイを位置決めすることも可能である。別法／追加として、放射ビームＢを移動可能にし、且つ、対物テーブル及び／又は個々に制御可能な複数のエレメントのアレイに固定位置を持たせ、それにより必要な相対移動を提供することも可能であることは理解されよう。このような構造により、リソグラフィ装置の大きさの制限が促進される。たとえばフラット・パネル・ディスプレイの製造に適用することができる他の代替として、基板テーブルＷＴ及び投影システムＰＳの位置を固定し、基板Ｗが基板テーブルＷＴに対して移動するように構成することも可能である。たとえば、実質的に一定の速度で基板Ｗの両端間を走査するシステムを基板テーブルＷＴに設けることができる。
【００４６】
図１に示すように、放射のビームＢは、最初にビーム・スプリッタによって反射され、パターン形成装置ＰＤに向けられるように構成されたビーム・スプリッタＢＳによってパターン形成装置ＰＤに導かれる。ビーム・スプリッタを使用することなく放射のビームＢをパターン形成装置に導くことも可能であることを認識されたい。一例では、放射のビームは、０°と９０°の間の角度、たとえば５°と８５°の間、１５°と７５°の間、２５°と６５°の間又は３５°と５５°の間の角度（図１に示す実施例では９０°の角度）でパターン形成装置に導かれる。パターン形成装置ＰＤは、放射のビームＢを調節し、且つ、調節ビームを投影システムＰＳに向かって透過させるビーム・スプリッタＢＳに向けて再び反射する。しかしながら、代替構造を使用して放射のビームＢをパターン形成装置ＰＤへ導き、引き続いて投影システムＰＳへ導くことも可能であることは理解されよう。詳細には、透過型パターン形成装置を使用する場合は、図１に示すような構造は不要である。
【００４７】
図に示す装置は、複数のモードで使用することができる。
【００４８】
１．ステップ・モード：放射ビームに付与されたパターン全体が目標部分Ｃに１回で投影されている間、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ及び基板が基本的に静止状態に維持される（即ち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップ・モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一静止露光で画像化される目標部分Ｃのサイズが制限される。
【００４９】
２．走査モード：放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ及び基板が同期走査される（即ち単一動的露光）。個々に制御可能な複数のエレメントのアレイに対する基板の速度及び方向は、投影システムＰＳの倍率（縮小率）及び画像反転特性によって決まる。走査モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一動的露光における目標部分の幅（非走査方向の幅）が制限され、また、走査運動の長さによって目標部分の高さ（走査方向の高さ）が決まる。
【００５０】
３．パルス・モード：個々に制御可能な複数のエレメントのアレイが基本的に静止状態に維持され、パルス放射源を使用してパターン全体が基板Ｗの目標部分Ｃに投影される。基板テーブルＷＴは、放射ビームＢを使用して基板Ｗの両端間のラインを走査することができるよう、基本的に一定の速度で移動する。個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ上のパターンは、必要に応じて放射システムのパルスとパルスの間に更新され、パルスは、連続する目標部分Ｃが基板Ｗ上の必要な位置で露光されるように調節されている。したがって放射ビームＢは、細長い基板の完全なパターンを露光するべく基板Ｗの両端間を走査することができる。このプロセスは、基板Ｗ全体がライン毎に露光されるまで繰り返される。
【００５１】
４．連続走査モード：パルス・モードと基本的に同様であるが、実質的に一定の速度で基板Ｗが放射の調節ビームＢに対して走査され、また、放射ビームＢが基板Ｗの両端間を走査して基板Ｗを露光すると、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ上のパターンが更新される点が異なっている。実質的に一定の放射源即ち個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ上のパターンの更新と同期したパルス放射源を使用することができる。
【００５２】
５．ピクセル格子画像化モード：図２に示すリソグラフィ装置を使用して実行することができ、基板Ｗに形成されるパターンは、スポット発生器によって形成される、パターン形成装置ＰＤへ導かれるスポットを連続的に露光することによって実現される。露光されるスポットは実質的に同じ形状を有している。スポットは、実質的に格子の形で基板Ｗに印刷される。一例では、スポットのサイズは、印刷されるピクセル格子のピッチより大きく、且つ、露光スポット格子よりはるかに小さくなっている。印刷されるスポットの強度を変化させることによってパターンが実現される。露光フラッシュと露光フラッシュの間に、スポット全体の強度分布が変更される。
【００５３】
上で説明した使用モードの組合せ及び／又はその変形形態、或いは全く異なる使用モードを使用することも可能である。
【００５４】
リソグラフィでは、基板上のレジストの層にパターンが露光される。次にレジストが現像される。続いて追加処理工程が基板に施される。基板の個々の部分に対して実行されるこれらの後続する処理工程の効果は、レジストの露光によって決まる。詳細には、所与の線量閾値を超える放射線量を受け取る基板部分の応答と、所与の線量閾値未満の放射線量を受け取る基板部分の応答が異なるようにプロセスが調整される。たとえば、エッチング・プロセスでは、所与の線量閾値を超える放射線量を受け取る基板領域は、現像済みのレジストの層によってエッチングから保護される。しかしながら、露光後現像の場合、所与の線量閾値未満の放射線量を受け取るレジスト部分が除去されるため、これらの領域はエッチングから保護されない。したがって所望のパターンをエッチングすることができる。詳細には、露光の間、所与の線量閾値を超える放射の線量を受け取る基板上のパターン・フィーチャ内の領域へ向かって透過する放射の強度が十分な大きさの強度になるように、パターン形成装置の個々に制御可能な複数のエレメントが設定される。基板上の残りの領域は、対応する個々に制御可能な複数のエレメントをゼロ又は著しく小さい放射強度を提供するように設定することによって所定の線量閾値未満の放射線量を受け取ることになる。
【００５５】
実際には、個々に制御可能な複数のエレメントがフィーチャ境界の一方の側に最大放射強度を提供し、且つ、もう一方の側に最小放射強度を提供するように設定された場合であっても、パターン・フィーチャの縁部分の放射線量が所与の最大線量からゼロ線量へ急激に変化することはない。その代わりに、回折効果のため、放射線量のレベルが遷移ゾーンの両端間で減少することになる。現像済みのレジストによって最終的に形成されるパターン・フィーチャの境界の位置は、受け取る線量が放射線量閾値未満に減少する位置によって決定される。パターン・フィーチャの境界上又はパターン・フィーチャの境界付近に位置している基板上の複数のポイントに放射を提供する個々に制御可能な複数のエレメントを、最大強度レベル又は最小強度レベルだけでなく、最大強度レベルと最小強度レベルの間の強度レベルに設定することにより、遷移ゾーンの両端間における放射線量のドロップ・オフ・プロファイルをより正確に制御することができ、延いてはパターン・フィーチャ境界の正確な位置をより正確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」と呼ばれている。
【００５６】
グレースケーリングによって、所与の個々に制御可能なエレメントによって基板に提供される放射強度を２つの値（即ち最大値及び最小値のみ）にしか設定することができないリソグラフィ・システムで可能である制御と比較すると、はるかに良好なパターン・フィーチャ境界位置の制御が提供される。一実施例では、少なくとも３個の異なる放射強度値を基板に投射することができ、たとえば少なくとも４個の放射強度値、少なくとも８個の放射強度値、少なくとも１６個の放射強度値、少なくとも３２個の放射強度値、少なくとも６４個の放射強度値、少なくとも１２８個の放射強度値又は少なくとも２５６個の放射強度値を基板に投射することができる。
【００５７】
グレースケーリングは、上で説明した目的に対する追加又は代替目的として使用することができることを理解されたい。たとえば、受け取る放射線量のレベルに応じて３つ以上の潜在応答領域が基板に存在するよう、露光後における基板の処理を調整することができる。たとえば、第１の閾値未満の放射線量を受け取る基板部分は第１の態様で応答し、第１の閾値を超え、且つ、第２の閾値未満の放射線量を受け取る基板部分は第２の態様で応答し、また、第２の閾値を超える放射線量を受け取る基板部分は第３の態様で応答する。したがって、グレースケーリングを使用することにより、３つ以上の所望の線量レベルを有する放射線量プロファイルを基板の両端間に提供することができる。一例では、放射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ており、たとえば少なくとも３つの所望の放射線量レベル、少なくとも４つの所望の放射線量レベル、少なくとも６つの所望の放射線量レベル又は少なくとも８つの所望の放射線量レベルを有している。
【００５８】
また、放射線量プロファイルは、上で説明した、基板上の個々のポイントが受け取る放射の強度を単に制御する方法以外の方法を使用して制御することができることを理解されたい。たとえば、別法又は追加として、ポイントの露光継続期間を制御することによって基板上の個々のポイントが受け取る放射線量を制御することも可能である。他の実施例としては、連続する複数の露光で基板上の個々のポイントが潜在的に放射を受け取ることができる。したがって、別法又は追加として、連続する複数の露光の選択されたサブセットを使用してポイントを露光することにより、個々のポイントが受け取る放射線量を制御することができる。
【００５９】
必要なパターンを基板に形成するためには、露光プロセスの間、パターン形成装置の個々に制御可能な複数のエレメントの各々を個々のステージ毎に必要な状態に設定しなければならない。したがって、必要な状態を表す制御信号を個々に制御可能な複数のエレメントの各々に送信しなければならない。一例では、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有している。基板に形成されるパターンは、ＧＤＳＩＩなどのベクトル画定フォーマットでリソグラフィ装置に提供される。コントローラは、設計情報を個々に制御可能なエレメント毎に制御信号に変換するための１つ又は複数のデータ操作装置を有している。データ操作装置の各々は、パターンを表すデータ・ストリームに対する処理工程を実行するように構成されている。データ操作装置は、集合的に「データ経路」と呼ぶことができる。
【００６０】
データ経路のデータ操作装置は、ベクトル・ベースの設計情報をビットマップ・パターン・データに変換する機能、ビットマップ・パターン・データを必要な放射線量マップ（即ち基板の両端間に必要な放射線量プロファイル）に変換する機能、必要な放射線量マップを必要な放射強度値に個々に制御可能なエレメント毎に変換する機能、及び個々に制御可能なエレメントの各々に必要な放射強度値を対応する制御信号に変換する機能のうちの１つ又は複数の機能を実行するように構成することができる。
【００６１】
図２は、本発明による、たとえばフラット・パネル・ディスプレイの製造に使用することができるリソグラフィ装置の構造を示したものである。図１に示すコンポーネントに対応するコンポーネントは、同じ参照数表示を使用して示されている。また、様々な実施例についての以上の説明、たとえば基板の様々な構成、コントラスト装置、ＭＬＡ、放射のビーム等についての説明は、この図２にも適用される。
【００６２】
図２は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置の構造を示したものである。この実施例は、たとえばフラット・パネル・ディスプレイの製造に使用することができる。図１に示すコンポーネントに対応するコンポーネントは、同じ参照数表示を使用して示されている。また、様々な実施例についての以上の説明、たとえば基板の様々な構成、コントラスト装置、ＭＬＡ、放射のビーム等についての説明は、この実施例にも適用される。
【００６３】
図２に示すように、投影システムＰＳは、２つのレンズＬ１、Ｌ２を有するビーム・エキスパンダを含んでいる。第１のレンズＬ１は、調節放射ビームＢを受け取り、且つ、開口絞りＡＳの開口を通して調節放射ビームＢを集束させるように構成されている。開口内には別のレンズＡＬを配置することができる。次いで放射ビームＢは、発散して第２のレンズＬ２（たとえば視野レンズ）によって集束する。
【００６４】
投影システムＰＳは、さらに、広がった調節放射Ｂを受け取るように構成された複数のレンズのアレイＭＬＡを有している。パターン形成装置ＰＤの個々に制御可能な複数のエレメントのうちの１つ又は複数のエレメントに対応している調節放射ビームＢの異なる部分が、複数のレンズのアレイＭＬＡの対応する異なるレンズを通過する。レンズの各々は、調節放射ビームＢの対応する部分を基板Ｗ上の一点に集束させている。この方法によれば、複数の放射スポットＳのアレイが基板Ｗに露光される。図に示す複数のレンズＭＬのアレイには８つのレンズしか示されていないが、この複数のレンズのアレイは数千個のレンズを備えることができることは理解されよう（パターン形成装置ＰＤとして使用されている個々に制御可能な複数のエレメントのアレイについても同様である）。
【００６５】
図３は、本発明の一実施例による、図２に示すシステムを使用して基板Ｗにパターンを生成する方法を略図で示したものである。塗りつぶされた円は、投影システムＰＳの複数のレンズのアレイＭＬＡによって基板Ｗに投影された複数のスポットＳのアレイを表している。基板Ｗは、一連の露光が基板Ｗに露光される際に、投影システムＰＳに対してＹ方向に移動する。空白の円は、基板Ｗに既に露光済みのスポット露光ＳＥを表している。図に示すように、投影システムＰＳの複数のレンズのアレイによって基板に投影されたスポットの各々は、スポット露光の列Ｒを基板Ｗに露光している。基板に対する完全なパターンは、複数のスポットＳの各々によって露光されたスポット露光ＳＥのすべての列Ｒを合わせることによって生成される。このような構造は、一般に、上で説明した「ピクセル格子画像化」と呼ばれている。
【００６６】
複数の放射スポットＳのアレイは、基板Ｗに対して角度θで配置されていることが分かる（基板の縁がＸ方向及びＹ方向に平行に位置している）。これは、基板が走査方向（Ｙ方向）に移動する際に、放射スポットの各々が基板の異なる領域を通過し、それにより複数の放射スポットのアレイによって基板全体がカバーされるようにするためである。一例では、角度θは最大２０°、１０°であり、たとえば最大５°、最大３°、最大１°、最大０．５°、最大０．２５°、最大０．１０°、最大０．０５°又は最大０．０１°である。一例では、角度θは少なくとも０．００１°である。
【００６７】
図４は、本発明の一実施例による、フラット・パネル・ディスプレイ基板Ｗ全体が、複数の光学エンジンを使用して単一走査で露光される様子を略図で示したものである。図に示す実施例では、複数の放射スポットＳの一方のアレイの縁と、複数の放射スポットの隣接するアレイの縁がわずかに重畳する（走査方向Ｙに重畳する）ように、「チェス盤」構成で２列Ｒ１、Ｒ２に配置された８つの光学エンジン（図示せず）によって複数の放射スポットＳの８つのアレイＳＡが生成されている。一例では、光学エンジンは少なくとも３列に配置されており、たとえば４列又は５列に配置されている。この態様においては、放射の帯が基板Ｗの幅全体に広がるため、単一走査で基板全体を露光することができる。適切な任意の数の光学エンジンを使用することができることは理解されよう。一例では、光学エンジンの数は少なくとも１個であり、たとえば少なくとも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個又は少なくとも１７個である。一例では、光学エンジンの数は４０個未満であり、たとえば３０個未満又は２０個未満である。
【００６８】
光学エンジンの各々は、上で説明した照明システムＩＬ、パターン形成装置ＰＤ及び投影システムＰＳを個々に有することができる。しかしながら、照明システム、パターン形成装置及び投影システムのうちの１つ又は複数の少なくとも一部を複数の光学エンジンが共有することも可能であることを理解されたい。
【００６９】
「実施例１」
図５ａ及び図５ｂは、本発明の第１の実施例によるリソグラフィ装置を示したものである。図５ａに示すように、基板Ｗは、基板テーブルＷＴの上に支持されている。リソグラフィ装置が図５ａに示すように基板露光構成で構成されている場合、パターン形成装置ＰＤによって調節された放射のビームは、投影システムＰＳによって基板Ｗに投射することができる。上で説明したように、リソグラフィ装置は、たとえば、基板テーブルＷＴを投影システムＰＳに対して移動させるアクチュエータＰＷを有することができる。したがって、基板Ｗが基板テーブルＷＴの上に支持されている場合、放射のビームを基板Ｗの所望の部分に投射することができるように、基板Ｗは投影システムＰＳによって投影される放射のビームに対して動かされ得る。
【００７０】
基板テーブルを基板に対して移動させるために、アクチュエータＰＷは、調節された放射のビームを生成するために必要な投影システムＰＳ及び他のコンポーネントを静止した状態に維持して基板テーブルＷＴを移動させることができ、或いは基板テーブルＷＴを静止した状態に維持して、調節された放射のビームを生成するために必要な投影システムＰＳ及び他のコンポーネントを移動させることができることは理解されよう。
【００７１】
また、本発明の第１の実施例によるリソグラフィ装置は、放射ビーム検査構成で動作させることができる。図５ｂは、この動作モードのリソグラフィ装置を示したものである。図に示すように、基板テーブルＷＴは、調節された放射のビームが投影システムＰＳによって同じく基板テーブルＷＴの上に取り付けられている放射ビーム検査装置１０に投射されるように、投影システムＰＳに対して動かされている。
【００７２】
放射ビーム検査装置１０は、調節された放射のビームの少なくとも一部を検査する。放射ビーム検査装置１０は、リソグラフィ装置が基板露光構成で構成された場合に基板に露光されることになる放射のパターンを決定するように構成されている。したがって、放射ビーム検査装置１０は、リソグラフィ装置が放射ビーム検査構成で構成された場合に、調節された放射のビームが入射する放射ビーム検査装置１０の表面１０ａと、リソグラフィ装置が基板露光構成で構成された場合の基板Ｗの表面１１が同じ平面になるように構成されている。
【００７３】
放射ビーム検査装置１０は、たとえばカメラ、ＣＣＤデバイス、或いは放射のパターンを画像化することができる他の任意のセンサを有することができる。解像度を改善するために、放射ビーム検査装置は、パターン化された放射のビームをセンサへの投射に先立って拡大するためのレンズ又はレンズ系を有することができる。別法又は追加として、極めて微小な複数の開口が貫通している放射阻止層をセンサの上に形成することによってセンサの解像度を改善することも可能である。これらの開口の各々は、放射センサの１つのピクセル即ちセルに結合することができる。個々の開口は、放射センサの対応するピクセル即ちセルより小さく、したがって、実際に放射センサのピクセル即ちセルに到達することができるのは、放射阻止層が存在していない場合にピクセル即ちセルに入射することになる放射の一部のみである。したがって開口のサイズまでセンサの解像度が改善される。しかしながら、このようなセンサによって検査されるのは、所与の任意の時間にセンサに投射される放射のビームの一部にすぎないことは理解されよう。適切なこのような装置は、たとえばＣａｌｉｆｏｒｎｉａ州Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ在所のＢｒｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓが製造している。
【００７４】
図５ａ及び５ｂに示すように、放射ビーム検査装置１０は、リソグラフィ装置が基板露光構成で構成された場合に基板に投影されることになる放射のパターンに関連するデータを制御システム２０に送信している。以下でより詳細に説明するように、制御システム２０は、放射ビーム検査装置１０によって検出されるパターンと、基板Ｗに露光する必要のある放射のパターンを比較している。制御システム２０は、生成される実際の放射のパターンと必要なパターンとの相違を判定し、判定した相違に基づいて、この相違を最小化するためのリソグラフィ装置の動作に対する変更を決定している。したがって、放射ビーム検査構成において、放射パターンの基板への露光に対するリソグラフィ装置の動作が最適化される。次に、リソグラフィ装置を基板露光構成に切り換え、放射ビーム検査構成のリソグラフィ装置で決定されたリソグラフィ装置の最適動作条件を使用して基板Ｗに放射のパターンを露光することができる。この方法によれば、基板に露光する必要のある放射のパターンに緊密に整合した放射のパターンを基板Ｗに露光することができる。
【００７５】
個々に制御可能な複数のエレメントのアレイをパターン形成装置として使用している装置の場合、基板Ｗへの放射のパターンの露光を最適化するためのリソグラフィ装置の動作の修正には、たとえば個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ上に設定されるパターンの修正を含むことができる。パターンは、たとえばパターン・フィーチャを追加することによって、或いはパターン・フィーチャを除去することによって、且つ／又はパターン・フィーチャを再サイズ化することによって変更することができる。つまり、パターンに対する変更は、基板に露光されるパターンに出現するスプリアス・アーチファクトを抑制するために従来のリソグラフィで現在実施されている方法と同じ仕方で実施することができる。したがって制御システム２０は、たとえば、基板に露光する必要のある放射のパターンを生成するために、パターン形成装置上に設定されるパターンに対する必要な修正を予測するべく既知の回折効果のモデルを使用することができる。しかしながら、本発明の場合、従来の手法とは対照的に、パターンを最適化する際に、基板を処理し、或いは基板に形成されたパターンを引き続いて検査するために、修正されたパターンを実際に基板に露光する必要はない。実際の露光に代わって、基板に露光されることになる放射のパターンが放射ビーム検査装置１０によって直接検査される。したがって、パターン形成装置ＰＤ上に設定される修正済みパターンを速やかにチェックし、修正済みパターンが実際に改善されているかどうか、どのように改善されているか、また、基板に露光されることになる放射のパターンが許容可能な必要なパターンに十分に類似しているかどうかを決定することができる。
【００７６】
いくつかのリソグラフィ装置では、個々に制御可能なエレメントの各々が、調節された放射のビームの対応する部分を３つ以上の強度レベルのうちの１つに調節することができる、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイをパターン形成装置として使用することができる。可能な強度レベルの数は、それには限定されないが、たとえば２５６個であっても良い。このような装置の場合、基板に露光される放射のパターンを最適化するためにパターン形成装置上に設定されるパターンに対する変更には、パターン形成装置ＰＤ上に設定されるパターンの少なくとも一部の放射強度の調整を含むことができる。
【００７７】
リソグラフィ装置が放射ビーム検査構成で構成されている間、パターン形成装置ＰＤ上に設定されるパターンに対する可能な改善の複数回にわたる反復を速やかに検査することができることは理解されよう。したがって、高度に最適化されたパターンを最小の時間遅れで決定することができ、また、既に知られている最適化技法と比較してはるかに低コストで決定することができる。制御システム２０内における最適化手順は、上で説明したように、生成される実際のパターンを検査することによってチェックされ、且つ、改善される期待スプリアス・アーチファクトのシミュレーションに基づくものであっても良い。このような状況の下に、修正済みパターンをパターン形成装置ＰＤ上に設定することによって得られる、基板に露光されることになる放射のパターンの実際の改善と、シミュレーションによって予測される改善との相違を使用して、そのシミュレーションの基礎をなしているモデルを改善し、後続するパターンに対する最適化手順を改善することができる。追加又は別法として、パターン形成装置ＰＤ上に設定されるパターンに対する一連の無作為修正又は擬似無作為修正を実行し、この一連の無作為修正によって得られる、基板Ｗに露光されることになる放射のパターンを検査し、基板に露光する必要のあるパターンに最も近い露光パターンを修正パターンとして選択し、且つ、選択したパターンを次の反復の基礎として使用することによって、基板Ｗに露光する必要のあるパターンを生成するためにパターン形成装置ＰＤ上に設定されるパターンを最適化することも可能である。この手順は、パターンが最適設計に収斂するまで繰り返されてもよい。
【００７８】
放射ビーム検査装置１０は、調節された放射のビームのある瞬間における一部しか検査することができない。したがって、調節された放射のビームの他の部分を放射ビーム検査装置１０が検査することができるように、基板テーブルＷＴを移動させるためのアクチュエータＰＷを使用して放射ビーム検査装置を移動させることができる。したがって、放射ビーム検査装置１０は、連続した移動によって、調節された放射のビームのすべてを検査することができる。次に、このデータを使用して、パターン形成装置ＰＤ上に設定されたパターン全体を最適化することができる。放射ビーム検査装置１０は、場合によっては、調節された放射のビームのすべてを検査する必要はない。たとえば、放射ビーム検査装置１０からのデータを制御システムが使用して、放射のパターンに生成されるスプリアス・アーチファクトをシミュレートするために使用されるモデルを最適化する場合、放射ビーム検査装置１０に必要なことは、調節された放射のビームの一部を検査することのみであり、次に、最適化されたモデルを使用して、パターン形成装置上に設定される完全なパターンを決定することができる。
【００７９】
放射ビーム検査構成のリソグラフィ装置を使用して、たとえば基板に形成される完全なデバイスであるパターンを最適化することができる。次に、この最適化設計を使用して、設計が最適化されたリソグラフィ装置（一度基板露光構成に切り換えられたリソグラフィ装置）と他のリソグラフィ装置（場合によっては放射ビーム検査構成を有していないリソグラフィ装置）の両方を使用してデバイスを製造することができる。設計が一度最適化されると、その最適設計を使用して、従来のリソグラフィ装置と共に使用するためのレチクル（マスク）を形成することができることは理解されよう。別法又は追加として、基板のバッチ、基板又は基板に形成される個々のデバイスへのパターンの露光に先立って、少なくとも部分最適化手順を実行することも可能である。たとえば、特定の設計に対して完全な最適化プロセスを一度実行し、次に、基板のバッチ、単一基板又は基板上の個々のデバイスへのパターンの露光に先立って、部分最適化手順のみを実行してもよい。
【００８０】
基板に露光する必要のある放射のパターンは、基板に形成しなければならないデバイスのパターンに必ずしも直接対応している必要はない。たとえば、基板に露光する必要のある放射のパターンは、基板（又は基板の層）に形成する必要のある、リソグラフィ・プロセス以外のプロセスの条件変化を考慮するために修正されるデバイスのパターンに対応していても良い。リソグラフィ・プロセス以外の他のプロセスには、たとえば基板へのレジストの塗布及びリソグラフィ・プロセス後のレジストの現像がある。このような他のプロセスの変化は、２つの基板又は同じ基板の２つの部分に全く同じ放射のパターンを露光することができたとしても、１つ又は複数の基板に実際に形成されるデバイス（又はデバイスの一部）のパターンが若干変化することがあることを意味している。これらの変化は特性化することが可能である。このような特性化を使用して、１つ又は複数の基板に実際に形成されるデバイス（又はデバイスの一部）のパターンが同じパターンになるように、１つ又は複数の基板に露光される放射のパターンを調整することができる。したがって、基板の異なる部分或いはバッチ内の異なる基板に形成される公称パターンは同じであっても、必要な実際の放射露光のパターンは異なっていることがある。したがって、上で説明したように、場合によっては、たとえば基板のバッチ、基板又は基板上の個々のデバイスを露光する前に、パターン形成装置ＰＤ上に設定されるパターンの少なくとも部分最適化を形成することが必要である。
【００８１】
制御システム２０は、パターン形成装置ＰＤ上に設定されるパターンの修正以外に、別法又は追加として、照明システムによって提供される放射ビームの強度の調整、照明システムによって提供される放射ビームの条件付けの調整、たとえばイルミネータのひとみ平面における放射の強度分布の調整、及び／又は投影システムの１つ又は複数の設定の調整によってリソグラフィ装置の動作を修正し、それにより基板に露光される放射のパターンを最適化することも可能である。上で説明したパターン修正の場合と同様、最適化されたシミュレーションを使用して、且つ／又は最適設定を見出すための無作為変化又は擬似無作為変化を実行することによって設定を最適化することができる。
【００８２】
パターン形成装置上に設定されるパターンを最適化し、且つ、これらの設定のうちの任意の設定又はすべての設定を最適化することができることを理解されたい。また、パターン形成装置ＰＤ上に設定されるパターン、及びこれらの設定のうちの任意の設定又はすべての設定は、個別に最適化することも或いは同時に最適化することも可能である。
【００８３】
「実施例２」
図６ａ及び図６ｂは、本発明による、それぞれ基板露光構成及び放射ビーム検査構成の第２の実施例のリソグラフィ装置を示したものである。この第２の実施例の大部分は第１の実施例と同じであり、簡潔にするために、以下、相違している部分についてのみ説明する。
【００８４】
第１の実施例の場合と同様、放射ビーム検査装置３０は、基板テーブルＷＴに取り付けられている。しかしながら、第２の実施例のリソグラフィ装置の場合、放射ビーム検査装置３０は、基板Ｗが基板テーブルＷＴ上で支持されることになる位置の下に取り付けられている。したがって、基板Ｗが基板テーブルＷＴ上で支持される場合には、基板Ｗは、投影システムＰＳと放射ビーム検査装置３０の間に位置することになる。そのため、図６ａに示すように、基板Ｗが基板テーブルＷＴ上で支持される時は、リソグラフィ装置の構成は基板露光構成になり、また、図６ｂに示すように、基板が基板テーブルＷＴ上で支持されない場合には、リソグラフィ装置の構成は放射ビーム検査構成になる。したがって、第２の実施例の場合、パターンが露光される基板Ｗの表面１１の平面（即ち図６ａ及び図６ｂに示す水平平面）における基板テーブルＷＴの必要な移動範囲は、第１の実施例の場合より狭い。
【００８５】
図６ａ及び図６ｂに示す構造の場合、放射ビーム検査構成では、放射ビーム検査装置３０は、パターンが露光される基板Ｗの表面１１と同じ平面に位置していない。詳細には、放射ビーム検査装置３０は、基板の上部表面１１から基板Ｗの厚さに等しい量だけ投影システムＰＳから離れている。したがって、制御システム２０は、放射ビーム検査装置３０によって提供されるデータから、リソグラフィ装置が基板露光構成で構成された場合に基板に露光されることになる放射のパターンを決定する際に、これを考慮することができる。アクチュエータＰＷは、別法又は追加として、基板が基板テーブルＷＴ上に支持された場合に基板Ｗの上部表面１１が位置することになる平面内に放射ビーム検査装置３０が実際に位置するように、基板テーブルＷＴを垂直方向に移動させるように構成することも可能である。別法又は追加として、基板テーブルＷＴは、さらに、基板が基板テーブルＷＴ上に支持された場合に基板Ｗの上部表面１１が位置することになる平面内に放射ビーム検査装置３０が位置することができるように、基板テーブルＷＴの少なくとも一部に対して少なくとも放射ビーム検査装置３０を移動させるためのアクチュエータを備えることも可能である。
【００８６】
「実施例３」
図７ａ及び図７ｂは、本発明の第３の実施例による、それぞれ基板露光構成及び放射ビーム検査構成のリソグラフィ装置を示したものである。この第３の実施例の大部分は、第１及び第２の実施例に対応しており、簡潔にするために、以下、相違している部分についてのみ説明する。
【００８７】
この構造では、放射ビーム検査装置４０は、リソグラフィ装置から取り外すことができ、また、基板Ｗに代わって基板テーブルＷＴ上で支持することができる。したがって、基板露光構成では、基板テーブルＷＴは基板を支持し、放射ビーム検査構成では、基板テーブルＷＴは放射ビーム検査装置４０を支持している。一例では、放射ビーム検査装置４０は、必要に応じて基板Ｗと同じ方法で支持され、且つ、保持される。たとえば、放射ビーム検査装置４０は、基板のサイズと同じサイズにすることができる。また、一例では、放射ビーム検査装置４０の厚さは、基板が基板テーブル上で支持された場合に、基板Ｗの上部表面１１が位置することになる平面と同じ平面内に放射ビーム検査装置４０が位置するように、基板Ｗの厚さと同じ厚さである。別法又は追加として、基板テーブルを位置決めするためのアクチュエータＰＷは、放射ビーム検査装置４０の垂直方向の位置を調整するために、第２の実施例と対応する仕方で基板テーブルの垂直方向の位置を調整するように構成される。別法又は追加として、基板テーブルＷＴは、基板テーブルＷＴの残りの部分に対する放射ビーム検査装置４０の位置を調整するための追加アクチュエータを備えることも可能である。別法又は追加として、制御システム２０は、基板が基板テーブル上に支持された場合の放射ビーム検査装置４０の位置及び基板Ｗの上部表面１１の位置のあらゆる相違を考慮することも可能である。
【００８８】
「実施例４」
図８ａ及び図８ｂは、本発明による、それぞれ基板露光構成及び放射ビーム検査構成の第４の実施例のリソグラフィ装置を示したものである。この第４の実施例の大部分は、第１、第２及び第３の実施例に対応しており、簡潔にするために、以下、相違している部分についてのみ説明する。
【００８９】
図に示されるように、このリソグラフィ装置は、投影システムＰＳによって投射される調節された放射のビームを制御する光学素子５０を備えている。光学素子５０は、図８ａに示す、調節された放射のビームが基板テーブルＷＴ上に支持されている基板Ｗに投射される第１の位置と、図８ｂに示す、調節された放射のビームが放射ビーム検査装置５１へ導かれる第２の位置の間で切り換えることができる。したがって、光学素子を第１の位置と第２の位置の間で切り換えることによって、基板露光構成と放射ビーム検査構成の間でリソグラフィ装置を切り換えることができる。
【００９０】
図８ａ及び図８ｂに示すリソグラフィ装置の場合、光学素子５０は、投影システムＰＳによって基板Ｗに投射される調節された放射のビームを妨害しないように、或いは調節された放射のビームを放射ビーム検査装置５１に向けて反射させるべく回転させることができる平面反射器である。
【００９１】
また、このリソグラフィ装置は、平面反射器が第１の位置にある場合、調節された放射のビームが平面反射器によって必ず基板Ｗに向かって反射し、また、平面反射器が第２の位置にある場合、調節された放射のビームが必ず放射ビーム検査装置５１に導かれるように構成することも可能であることは理解されよう。また、光学素子は、反射器の代わりに、回転可能なプリズムからなっていても良い。他の代替として、光学素子は、調節された放射のビームの方向を、電圧を印加することによって制御することができるように構成された電気光学材料から形成することも可能である。したがって、このリソグラフィ装置は、電気光学材料に第１の電圧が印加されると、調節された放射のビームが基板Ｗに導かれ、また、電気光学材料に第２の電圧が印加されると、調節された放射のビームが放射ビーム検査装置５１に導かれるように構成することができる。
【００９２】
「実施例５」
図９は、本発明の一実施例による本発明の制御システム２０を示したものである。本発明の第５の実施例の制御システムは、本発明の第１、第２、第３及び第４の実施例のうちの任意の実施例のリソグラフィ装置と組み合わせて使用することができることは理解されよう。
【００９３】
図に示すように、制御システム２０は、基板に露光する必要のある放射のパターンに対応するデータを記憶する必要パターン・データ記憶装置６１を有している。また、制御システム２０は、基板（又は基板の一部）に必要なパターンと、放射ビーム検査装置６０によって検出されるパターンを比較する修正コントローラ６２を含んでいる。修正コントローラ６２は、パターン形成装置ＰＤ上に設定されるパターンに対する必要な修正を決定し、且つ、基板に露光する必要のある、必要に応じて修正コントロール６２によって変更されたパターンに対応するパターン・データを記憶する修正パターン・データ記憶装置６３に修正パターンを出力している。アレイ・コントローラ６４は、修正パターン・データ記憶装置６３からの修正パターン・データを使用して、パターン形成装置ＰＤにパターンを設定している。
【００９４】
「実施例６」
図１０は、第１、第２、第３及び第４の実施例のうちの任意の実施例と共に使用することができる、本発明の他の実施例による制御システム２０の代替構造を示したものである。
【００９５】
図９に示す第５の実施例の場合と同様、基板に露光する必要のある放射のパターンに対応するデータが必要パターン・データ記憶装置７１に記憶される。修正コントローラ７２は、上で説明したように、このデータと放射ビーム検査装置７０からのデータを比較し、パターン形成装置ＰＤ上に設定されるパターンに対する必要な修正を決定している。制御システム２０は、さらに、パターン形成装置ＰＤ上に設定される、修正コントローラ７２によって決定されるパターンに対する修正を記憶するパターン修正データ記憶装置７３を含んでいる。アレイ・コントローラ７４は、必要パターン・データ記憶装置７１からの、パターン修正データ記憶装置７３に記憶されているデータに従って修正されたデータを使用して、パターン形成装置ＰＤ上にパターンを設定している。この第６の実施例の制御システムの利点は、完全な修正パターンではなく、パターンに対する修正のみが記憶されるため、必要な記憶容量がより小さいことである。
【００９６】
「実施例７」
上で説明したように、第１、第２、第３及び第４のいずれの実施例においても、リソグラフィ装置の動作に対する修正には、パターン形成装置ＰＤ上に設定されるパターンの修正に対する代替又は追加として、照明システムによって提供される放射の強度、照明システムによる放射ビームの条件付け、及び投影システムの１つ又は複数の設定のうちのいずれか１つ又は複数の変更を含むことができる。
【００９７】
図１１は、本発明の他の実施例による制御システム２０を示したものである。パターン形成装置に設定されるパターンが同じく調整される装置の場合、この実施例の制御システム２０は、少なくとも上記２つの実施例の制御システムと組み合わせることができることは理解されよう。
【００９８】
図１１に示すように、制御システム２０は、必要パターン・データ記憶装置８１、及び必要パターン・データと放射ビーム検査装置８０からのデータを比較し、リソグラフィ装置の動作に対する必要な修正を決定する修正コントローラ８２を含んでいる。リソグラフィ装置の動作に対する必要な変更に対応するデータ、或いはリソグラフィ装置の必要な設定に対応するデータは、システム設定データ記憶装置８３に記憶される。制御システム２０は、さらに、システム設定データ記憶装置８３に記憶されているデータに従って、放射源ＳＯ、照明システムＩＬ及び投影システムＰＳのうちの少なくとも１つの設定を制御するシステム・コントローラ８４を有している。
【００９９】
結論
以上、本発明の様々な実施例について説明したが、以上の説明は単なる実施例を示したものにすぎず、本発明を何ら限定するものではないことを理解されたい。本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、本発明の形態及び細部に様々な変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の見解及び範囲は、上で説明した例示的実施例によっては一切限定されず、唯一、特許請求の範囲の各請求項及びそれらの等価物によってのみ定義されるものとする。
【０１００】
特許請求の範囲の解釈に際しては、発明の開示及び要約書の節ではなく、実施例の節を使用するべく意図されていることを理解されたい。発明の開示及び要約書の節には、一人又は複数の発明者が意図している本発明の１つ又は複数の例示的実施例が示されているが、すべての例示的実施例が示されているわけではない。したがって発明の開示及び要約書の節には、本発明及び特許請求の範囲に対する限定は一切意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。
【図２】本発明の他の実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。
【図３】図２に示す本発明の実施例を使用して基板にパターンを転送するモードを示す図である。
【図４】本発明の一実施例による光学エンジンの配置を示す図である。
【図５ａ】本発明による、基板露光構成の本発明の第１の実施例のリソグラフィ装置を示す図である。
【図５ｂ】本発明による、放射ビーム検査構成の本発明の第１の実施例のリソグラフィ装置を示す図である。
【図６ａ】本発明による、基板露光構成の本発明の第２の実施例のリソグラフィ装置を示す図である。
【図６ｂ】本発明による、放射ビーム検査構成の本発明の第２の実施例のリソグラフィ装置を示す図である。
【図７ａ】本発明による、基板露光構成の本発明の第３の実施例のリソグラフィ装置を示す図である。
【図７ｂ】本発明による、放射ビーム検査構成の本発明の第３の実施例のリソグラフィ装置を示す図である。
【図８ａ】本発明による、基板露光構成の本発明の第４の実施例のリソグラフィ装置を示す図である。
【図８ｂ】本発明による、放射ビーム検査構成の本発明の第４の実施例のリソグラフィ装置を示す図である。
【図９】本発明の実施例による、リソグラフィ装置のための制御システムを示す図である。
【図１０】本発明の他の実施例による、リソグラフィ装置のための制御システムを示す図である。
【図１１】本発明の他の実施例による、リソグラフィ装置のための制御システムを示す図である。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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