(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別制御可能な要素のアレイによりパターン付与された放射ビームを基板上の目標部分に投影する投影系と、
前記投影系に対して基板を移動させて複数の露光位置を順番に経由させる基板位置コントローラと、
前記基板位置コントローラと相互作用し露光位置を調整して、前記基板および前記投影系の少なくとも一つの熱で誘発された幾何学的な変化を少なくとも部分的に補償する基板位置ベースの膨張補償部と、
所望の照射量パターンの第１の表現を制御信号に変換するように構成されたデータ処理システムと、
を備え、
前記基板位置コントローラは、第１の軸と実質的に平行な方向に前記基板を移動させ、
前記基板位置ベースの膨張補償部は、第１の軸と平行な方向における露光位置を調整し、
前記データ処理システムは、制御信号を適用して、前記基板および前記投影系の少なくとも一つの熱膨張を少なくとも部分的に補償する制御信号ベースの膨張補償部を備え、
前記制御信号は、前記個別制御可能な要素のアレイを制御することを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項２】
前記制御信号ベースの膨張補償部は、前記制御信号を適用して、前記第１の軸と直角方向における基板の熱膨張のみを少なくとも部分的に補償することを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
パターン付与された放射ビームを基板上の目標部分に投影する投影系と、
前記投影系に対して基板を移動させて複数の露光位置を順番に経由させる基板位置コントローラと、
前記基板位置コントローラと相互作用し露光位置を調整して、前記基板および前記投影系の少なくとも一つの熱で誘発された幾何学的な変化を少なくとも部分的に補償する基板位置ベースの膨張補償部と、
前記投影系の少なくとも一部分の温度を測定する投影系温度測定システムと、
を備え、
前記基板位置ベースの膨張補償部は、前記基板および前記投影系の少なくとも一つの少なくとも一部分の温度に関連するデータと、前記基板および前記投影系の少なくとも一つにおいて温度によって引き起こされる影響に関連するデータと、に基づいて露光位置を調整し、
前記基板位置ベースの膨張補償部は、前記投影系温度測定システムから得た測定に基づいて露光位置を調整することを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項４】
投影系の温度測定と、前記投影系のイメージング特性の対応する誤差および前記基板上に形成されるパターンの対応する誤差のいずれか一つと、を関連付ける較正データを格納するメモリデバイスをさらに備え、
前記基板位置ベースの膨張補償部は、前記温度測定システムおよび前記較正データから得た測定に基づいて露光位置を調整することを特徴とする請求項３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項５】
前記基板位置ベースの膨張補償部は、前記温度測定システムから得た測定と、前記投影系の熱で誘発されたイメージング誤差および前記投影系における熱的影響による前記基板上に形成されるパターンの誤差のいずれか一つを予測する関連する予測モデルと、に基づいて露光位置を修正することを特徴とする請求項３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
パターン付与された放射ビームを基板上の目標部分に投影する投影系と、
前記投影系に対して基板を移動させて複数の露光位置を順番に経由させる基板位置コントローラと、
前記基板位置コントローラと相互作用し露光位置を調整して、前記基板および前記投影系の少なくとも一つの熱で誘発された幾何学的な変化を少なくとも部分的に補償する基板位置ベースの膨張補償部と、
前記投影系のイメージング特性における変化を検出する投影系イメージング誤差決定デバイスと、
を備え、
前記投影系は、第１の波長が優勢である第１の調整された放射ビームと、第１の波長とは異なる第２の波長が優勢である第２の調整された放射ビームの少なくとも一つを投影し、
前記基板上に形成されたレジストは、前記第１の波長の放射に露光したときは反応するが、前記第２の波長の放射に露光したときは反応せず、
前記投影系イメージング誤差決定デバイスは、前記基板上のマーカから反射された前記第２の波長の放射を検出して、前記投影系のイメージング誤差についての情報を引き出すことを特徴とするリソグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２０００５年１０月４日に出願された米国仮特許出願第６０／７２２，９５０号の利益を請求し、参照によりその全体が本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、リソグラフィ装置およびデバイスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
リソグラフィ装置は、基板上にまたは基板の一部に所望のパターンを付与する機械である。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、集積回路（ＩＣ）、および微細な構造を備える他のデバイスの製造に用いることができる。従来の装置では、マスクまたはレチクルと呼ばれるパターニング用デバイスを用いて、フラットパネルディスプレイ（または他のデバイス）の個々の層に対応する回路パターンを生成することができる。基板上に設けられた放射感受性材料（レジスト）の層にイメージを与えることで、基板（例えば、ガラスプレート）の全体または一部にこのパターンを転写することができる。
【０００４】
パターニング用デバイスを用いて、回路パターンの代わりに他のパターン、例えばカラーフィルタパターンまたはマトリックス状の点を生成することができる。マスクの代わりに、パターニング用デバイスは、個別制御可能な要素のアレイからなるパターニング用アレイを備えてもよい。このシステムでは、マスクべースのシステムと比較してより迅速にかつ少ないコストでパターンを変更することができる。
【０００５】
フラットパネルディスプレイ基板は、通常長方形形状をしている。このタイプの基板を露光するように設計されているリソグラフィ装置は、長方形基板の全幅を覆う露光領域、または長方形基板の幅の一部（例えば、幅の半分）を覆う露光領域を提供することができる。露光領域の下部で基板が走査される一方、マスクまたはレチクルが同期してビームによって走査される。このようにして、パターンが基板に転写される。露光領域が基板の全幅を覆う場合、一回の走査で露光を完了することができる。例えば、露光領域が基板の幅の半分を覆う場合には、一回目の走査の後、基板を横方向に移動させ、さらなる走査が通常実行されて基板の残りの部分が露光される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
露光の間、投影ビームが基板および／または投影系に熱を伝達するので、熱歪みが発生する。露光中の歪みは、基板に形成されるイメージの品質を低下させ得る（例えば、パターン層間のオーバレイ精度を低下させ、また重要な寸法均一性を低下させる）。
【０００７】
したがって、露光中に放射で誘発される熱歪みの結果を軽減するシステムおよび方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態では、パターニング用デバイスと、投影系と、基板位置コントローラと、基板位置ベースの膨張補償部と、を備えるリソグラフィ装置が提供される。パターニング用デバイスは放射ビームを調整する。投影系は、調整された放射ビームを基板上の目標部分に投影する。基板位置コントローラは、投影系に対して基板を移動させて複数の露光位置を順番に経由させる。基板位置ベースの膨張補償部は、基板位置コントローラと相互作用し露光位置を調整して、基板および投影系の少なくとも一つの熱で誘発された幾何学的な変化を少なくとも部分的に補償する。
【０００９】
本発明の別の実施形態では、リソグラフィ用の補償された照射量パターンを生成する方法が提供する。この方法は、以下のステップを含む。調整された放射ビームが有する熱的影響によって投影中に投影系に生じる歪みについて、所望の照射量パターンにしたがって調整された放射ビームによって基板上に形成されるパターンについての予測歪みをモデル化するステップ。補償された照射量パターンにしたがって放射ビームが調整されるとき、基板上に形成されるパターンが所望の照射量パターンに近づくように、予測歪みを是正する補償された照射量パターンを計算するステップ。
【００１０】
本発明のさらなる実施形態では、リソグラフィ用の補償された照射量パターンを生成する方法が提供される。この方法は、以下のステップを含む。調整された放射ビームが有する熱的影響によってビームが投影されたときに基板上に生じる歪みについて、所望のパターンにしたがって調整された放射ビームによって基板上に形成されるパターンについての予測歪みをモデル化するステップ。補償された照射量パターンにしたがって放射ビームが調整されるとき、基板上に形成されるパターンが所望の照射量パターンに近づくように予測歪みを是正する補償照射量パターンを計算するステップ。基板上に形成すべき所望のパターンは、基板上の複数の参照点に対して定義される。モデル化するステップは、参照点の相対位置に対する熱で誘発された変化を考慮に入れ、補償された放射ビームは参照点間の内挿によって生成される。
【００１１】
本発明のさらなる実施形態では、パターニング用デバイスと、投影系と、パターンコントローラと、投影系温度測定システムと、を備えるリソグラフィ装置が提供される。パターニング用デバイスは、放射ビームを調整する。投影系は、調整された放射ビームを基板上の目標部分に投影する。パターンコントローラは、放射ビームの調整を修正して、基板および投影系の少なくとも一つの熱で誘発された幾何学的な変化を少なくとも部分的に補償する。投影系温度測定システムは、投影系の少なくとも一部の温度を測定する。パターンコントローラは、温度測定システムから得た測定に基づいて、放射ビームの調整を修正するように構成される。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態では、パターニング用デバイスと、投影系と、パターンコントローラを備えるリソグラフィ装置が提供される。パターニング用デバイスは、放射ビームを調整可能である。投影系は、調整された放射ビームを基板上の目標部分に投影するように構成される。パターンコントローラは、基板および投影系の少なくとも一つの熱で誘発された寸法上の変化を少なくとも部分的に補償するために、放射ビームの調整を修正するように構成される。パターンコントローラは、所望の照射量パターンの関数として放射ビームの調整を修正するように構成される。
【００１３】
本発明のさらに別の実施形態では、パターニング用デバイスと、投影系と、パターンコントローラと、基板歪み測定デバイスとを備えるリソグラフィ装置が提供される。パターニング用デバイスは、放射ビームを調整可能である。投影系は、調整された放射ビームを基板上の目標部分に投影するように構成される。パターンコントローラは、基板および投影系の少なくとも一つの熱で誘発された幾何学的な変化を少なくとも部分的に補償するために、放射ビームの調整を修正するように構成される。基板歪み測定デバイスは、基板の形状における熱で誘発された変化を測定するように構成される。パターンコントローラは、歪み測定デバイスから得た測定に基づいて露光位置を修正するように構成される。
【００１４】
一実施形態では、パターニング用デバイスと、投影系と、パターンコントローラと、投影系イメージング誤差検出器とを備えるリソグラフィ装置が提供される。パターニング用デバイスは、放射ビームを調整可能である。投影系は、調整された放射ビームを基板上の目標部分に投影するように構成される。パターンコントローラは、基板および投影系の少なくとも一つの熱で誘発された幾何学的な変化を少なくとも部分的に補償するために、放射ビームの調整を修正するように構成される。投影系イメージング誤差検出器は、投影系のイメージング特性における変化を検出するように構成される。パターンコントローラは、イメージング検出器からの測定に基づいて露光位置を修正するように構成される。
【００１５】
本発明のさらに別の実施形態では、以下のステップを含むデバイス製造方法が提供される。放射ビームを調整可能なパターニング用デバイスを設けるステップ。基板を支持するように構成された基板テーブルを設けるステップ。調整された放射ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影系を設けるステップ。基板を投影系に対して移動させ複数の露光位置を順番に経由させるように構成された基板位置コントローラを設けるステップ。基板位置コントローラと相互作用して、基板および投影系の少なくとも一つの熱で誘発された幾何学的な変化を少なくとも部分的に補償するために露光位置を修正するステップ。
【００１６】
本発明のさらに別の実施形態では、以下のステップを含むデバイス製造方法が提供される。放射ビームを調整可能なパターニング用デバイスを設けるステップ。基板を支持するように構成された基板テーブルを設けるステップ。調整された放射ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影系を設けるステップ。投影系の少なくとも一部の温度を測定するステップ。基板および投影系の少なくとも一つの熱で誘発された幾何学的な変化を少なくとも部分的に補償するために、温度測定に基づいて放射ビームの調整を修正するステップ。
【００１７】
本発明のさらに別の実施形態では、以下のステップを含むデバイス製造方法が提供される。放射ビームを調整可能なパターニング用デバイスを設けるステップ。基板を支持するように構成された基板テーブルを設けるステップ。調整された放射ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影系を設けるステップ。基板および投影系の少なくとも一つの熱で誘発された幾何学的な変化を少なくとも部分的に補償するために、所望の照射量パターンの関数として放射ビームの調整を修正するステップ。
【００１８】
本発明の別の実施形態では、以下のステップを含むデバイス製造方法が提供される。放射ビームを調整可能なパターニング用デバイスを設けるステップ。基板を支持するように構成された基板テーブルを設けるステップ。調整された放射ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影系を設けるステップ。基板の形状における熱で誘発された変化を測定するステップ。基板および投影系の少なくとも一つの熱で誘発された幾何学的な変化を少なくとも部分的に補償するために、測定に基づいて露光位置を修正するステップ。
【００１９】
本発明のさらに別の実施形態では、以下のステップを含むデバイス製造方法が提供される。放射ビームを調整可能なパターニング用デバイスを設けるステップ。基板を支持するように構成された基板テーブルを設けるステップ。調整された放射ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影系を設けるステップ。基板および投影系の少なくとも一つの熱で誘発された寸法上の変化を少なくとも部分的に補償するために、放射ビームの調整を修正するように構成されたパターンコントローラを設けるステップ。投影系のイメージング特性における変化を検出するステップ。検出した変化に基づいて露光位置を修正するステップ。
【００２０】
本発明のさらなる実施形態、特徴、および利点について、本発明の様々な実施形態の構造および動作とともに、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００２１】
本明細書に援用され明細書の一部をなす添付の図面は、本発明の一つまたは複数の実施形態を表し、また、図面の説明とともに本発明の原理を説明し、当業者が本発明を製造し使用することを可能にする役割を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
添付の図面を参照して、以下に本発明を説明する。図面中、同様の番号は同一の要素または機能的に類似した要素を表す。さらに、参照番号の左端の桁によって、その参照番号が最初に現れた図面を識別することができる。
【００２３】
特定の構成および配置が説明されるが、これは説明の目的のためにのみ行われていることを理解するべきである。当業者は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の構成および配置を使用できることは言うまでもない。本発明を様々な他の応用形態でも使用できることは、当業者にとって明らかである。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を表す。リソグラフィ装置は、照明系ＩＬ、パターニング用デバイスＰＤ、基板テーブルＷＴ、投影系ＰＳを備える。照明系（照明器）ＩＬは、放射ビームＢ（例えば、紫外線放射）を調節するように構成される。
【００２５】
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な要素のアレイ）は、ビームを調整する。一般に、個別制御可能な要素のアレイの位置は、投影系ＰＳに対して固定される。しかしながら、代わりに、個別制御可能な要素のアレイを特定のパラメータにしたがって正確に配置するように構成されたポジショナにアレイが接続されてもよい。
【００２６】
基板テーブルＷＴは基板（例えば、レジストでコートされた基板）Ｗを支持するように構築されており、特定のパラメータにしたがって基板を正確に配置するように構成されたポジショナＰＷと接続される。
【００２７】
投影系（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳは、個別制御可能な要素のアレイによって調節された放射ビームを、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つまたは複数のダイを含む）上に投影するように構成される。
【００２８】
照明系は、様々なタイプの光学部品を含むことができる。例えば、放射を導き、成型し、または制御するための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気、または他のタイプの部品、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
【００２９】
本明細書で用いられる「パターニング用デバイス」または「コントラスト用デバイス」という用語は、放射ビームの断面を調節して例えば基板の目標部分にパターンを形成するために使用可能な任意のデバイスを指すものとして、広く解釈されるべきである。このデバイスは、静的パターニング用デバイス（例えば、マスクまたはレチクル）、または動的パターニング用デバイス（例えば、プログラム可能な要素のアレイ）のいずれであってもよい。簡潔さのために、説明の大半を動的パターニング用デバイスに関して述べるが、本発明の範囲から逸脱することなく、静的パターニング用デバイスも使用できることは認められよう。
【００３０】
例えば、パターンが位相シフト特徴またはいわゆるアシスト特徴を備えている場合、放射ビームに付与されるパターンは、基板の目標部分の所望のパターンと必ずしも正確に一致していなくてもよいことに注意する。同様に、基板に最終的に生成されるパターンは、任意の瞬間に個別制御可能な要素のアレイ上に形成されるパターンと一致していなくてもよい。これは、基板の各部に形成された最終的なパターンが所与の期間または所与の露光回数にわたって積み上げられる構成においても当てはまる。露光の間、個別制御可能な要素のアレイおよび／または基板の相対位置上のパターンは変化する。
【００３１】
通常、基板の目標部分に作成されるパターンは、集積回路またはフラットパネルディスプレイなどの基板の目標部分に作成されるデバイス内の特定の機能層（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、またはフラットパネルディスプレイの薄膜トランジスタ層）に対応する。この種のパターニング用デバイスの例には、レチクル、プログラム可能なミラーのアレイ、レーザダイオードアレイ、発光ダイオードアレイ、グレーティングライトバルブ（grating light valves）、およびＬＣＤアレイが含まれる。
【００３２】
複数のプログラム可能な要素（例えば、レチクルを除く前文で述べたデバイスの全て）を備えるパターニング用デバイスといった、電子手段（例えば、コンピュータ）を用いてパターンがプログラム可能であるパターニング用デバイスは、本明細書では集合的に「コントラスト用デバイス」と呼ばれる。一実施例では、パターニング用デバイスは、少なくとも１０個のプログラム可能な要素を備える。例えば、少なくとも１００個、少なくとも１０００個、少なくとも１万個、少なくとも１０万個、少なくとも１０００万個、または少なくとも１０００万個のプログラム可能な要素を備える。
【００３３】
プログラム可能なミラーアレイは、粘弾性制御層と反射面とを有するマトリックス状にアドレス指定可能な表面を備えてもよい。このような装置の背後にある基本原理は、例えば、反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射する一方、アドレス指定されない領域は、入射光を非回折光として反射する、というものである。適切な空間フィルタを用いることで、反射ビームから非回折光を取り除き、回折光だけを残して基板に到達させることができる。このように、マトリックス状にアドレス指定可能な表面のアドレス指定後のパターンにしたがって、ビームにパターンが付与される。
【００３４】
代替的に、フィルタで回折光を取り除き、非回折光を残して基板に到達させることができるのは言うまでもない。
【００３５】
回折光学ＭＥＭＳデバイス（micro-electro-mechanical system devices）のアレイを対応する方法で使用することもできる。一実施例では、回折光学ＭＥＭＳデバイスは、複数の反射リボンから構成されている。反射リボンは互いに対して変形して、入射光を回折光として反射する格子を形成することができる。
【００３６】
プログラム可能なミラーアレイのさらに別の実施例は、微少なミラーのマトリックス配列を使用する。微少ミラーのそれぞれを、適当な局所電解を印加することによって、または圧電作動手段を使用することによって、軸周りに個別に傾斜させることができる。この場合も、ミラーはマトリックス状にアドレス指定可能であり、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、マトリックス状にアドレス指定可能なミラーのアドレス指定後のパターンにしたがって、反射ビームにパターンを付与することができる。必要なマトリックス状のアドレス指定は、適当な電子手段を用いて実行することができる。
【００３７】
別の実施例のＰＤは、プログラム可能なＬＣＤアレイである。
【００３８】
リソグラフィ装置は、一つまたは複数のコントラスト用デバイスを備えることができる。例えば、リソグラフィ装置は、個別制御可能な要素のアレイを複数備えてもよく、これらは互いに独立して制御される。この構成では、個別制御可能な要素のアレイの一部または全てが、少なくとも一つの共通の照明系（または、照明系の一部）と、個別制御可能な要素のアレイ用の共通の支持構造と、および／または共通の投影系（または、投影系の一部）とを有することができる。
【００３９】
図１に示した実施形態などの例では、基板Ｗは実質的に円形形状をなしており、その周囲部に沿って任意に切り欠きおよび／または平坦な縁を有する。一例では、基板は長方形形状などの多角形形状をなしている。
【００４０】
基板が実質的に円形形状である例には、少なくとも２５ｍｍの直径を有する基板が含まれる。基板の直径は、例えば、少なくとも５０ｍｍ、少なくとも７５ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも１２５ｍｍ、少なくとも１５０ｍｍ、少なくとも１７５ｍｍ、少なくとも２００ｍｍ、少なくとも２５０ｍｍ、または少なくとも３００ｍｍである。一実施形態では、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、または最大７５ｍｍである。
【００４１】
基板が多角形、例えば長方形である例には、基板の少なくとも一辺の長さ、例えば少なくとも基板の二辺または少なくとも三辺の長さが、少なくとも５ｃｍ、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のものが含まれる。
【００４２】
一実施例では、基板の少なくとも一辺の長さは、最大１０００ｃｍ、例えば最大７５０ｃｍ、最大５００ｃｍ、最大３５０ｃｍ、最大２５０ｃｍ、最大１５０ｃｍ、または最大７５ｃｍである。
【００４３】
一実施例では、基板Ｗはウェハであり、例えば半導体ウェハである。一実施例では、ウェハの材料は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ、ＳｉＣ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰおよびＩｎＡｓからなる群から選択される。一実施例では、ウェハはＩＩＩ／Ｖ族化合物半導体ウェハである。一実施例では、ウェハはシリコンウェハである。一実施形態では、基板はセラミック基板である。一実施例では、基板はガラス基板である。一実施例では、基板はプラスチック基板である。一実施例では、基板は（人間の裸眼に対して）透明である。一実施例では、基板は色付きである。一実施例では、基板には色がない。
【００４４】
基板の厚みは変化してもよい。また、基板の厚みは、例えば基板材料および／または基板寸法にある程度は依存してもよい。一実施例では、基板の厚みは少なくとも５０マイクロメートル、例えば少なくとも１００マイクロメートル、少なくとも２００マイクロメートル、少なくとも３００マイクロメートル、少なくとも４００マイクロメートル、少なくとも５００マイクロメートル、または少なくとも６００マイクロメートルである。一実施例では、基板の厚みは、最大５０００マイクロメートル、例えば最大３５００マイクロメートル、最大２５００マイクロメートル、最大１７５０マイクロメートル、最大１２５０マイクロメートル、最大１０００マイクロメートル、最大８００マイクロメートル、最大６００マイクロメートル、最大５００マイクロメートル、最大４００マイクロメートル、または最大３００マイクロメートルである。
【００４５】
本明細書で参照される基板は、例えばトラック（通常、基板にレジストの層を塗布し、露光したレジストを現像するツール）、計測ツールおよび／または検査ツールによって、露光の前後に加工されてもよい。一実施例では、レジスト層は基板に設けられる。
【００４６】
本明細書で使用される「投影系」という用語は、使用中の露光放射に適した、あるいは液浸の使用または真空の使用といった他の要因に適した、屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁気、および静電気の光学系、またはそれらの組み合わせを含むあらゆるタイプの投影系を包含するものとして広く解釈されるべきである。本明細書における「投影レンズ」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「投影系」と同義であるとみなしてよい。
【００４７】
投影系は、基板上にパターンがコヒーレントに形成されるように、個別制御可能な要素のアレイ上にパターンの像を作ることができる。または、投影系は第２の放射源の像を作ってもよく、個別制御可能な要素のアレイの要素が第２の放射源のシャッタとして作用する。この点において、投影系は、例えば第２の放射源を形成しまた基板上にスポットの像を作るために、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡとして知られる）またはフレネルレンズアレイなどの集束要素のアレイを備えることができる。一実施例では、集束要素のアレイ（例えば、ＭＬＡ）は、少なくとも１０個の集束要素、例えば少なくとも１００個の集束要素、少なくとも１０００個の集束要素、少なくとも１万個の集束要素、少なくとも１０万個の集束要素、または少なくとも１００万個の集束要素からなる。一実施例では、パターニング用デバイス内の個別制御可能な要素の数は、集束要素のアレイ内の集束要素の数と等しいか、それ以上である。一実施例では、集束要素アレイ内の集束要素の一つまたは複数（例えば、１０００以上、大多数、または各々）を、個別制御可能な要素のアレイ内の個別制御可能な要素の一つまたは複数と光学的に関連付けることができる。例えば、個別制御可能な要素のアレイ内の個別制御可能な要素の二つ以上、例えば３以上、５以上、１０以上、２０以上、２５以上、３５以上、または５０以上と関連付けることができる。一実施例では、例えば一つまたは複数のアクチュエータを用いて、少なくとも基板に向けておよび基板から離れる方向にＭＬＡを移動することができる。基板に向けておよび基板から離れる方向にＭＬＡを移動可能とすることで、基板を移動する必要なく、例えば焦点調節が可能になる。
【００４８】
図１および図２に示すように、リソグラフィ装置は反射型（例えば、個別制御可能な要素の反射アレイを使用するもの）である。代替的に、リソグラフィ装置は透過型（例えば、個別制御可能な要素の透過アレイを使用するもの）であってもよい。
【００４９】
リソグラフィ装置は、二つの基板テーブル（デュアルステージ）または複数の基板テーブルを有するタイプであってもよい。このような「マルチステージ」の装置では、追加のテーブルを並列して使用してもよいし、一つまたは複数のテーブルに対して予備的なステップを実行される一方、一つまたは複数の他のテーブルを露光のために使用してもよい。
【００５０】
リソグラフィ装置は、投影系と基板の間の空間を満たすように比較的屈折率の高い「浸液」（例えば、水）によって基板の少なくとも一部が覆われているタイプの装置であってもよい。リソグラフィ装置の他の空間、例えばパターニング用デバイスと投影系の間に液浸を適用してもよい。液浸技術は、投影系の開口数を増やす技術として周知である。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板などの構造が液体に浸漬されていなければならないことを意味するわけではなく、露光中に投影系と基板との間に液体が存在していることを意味するに過ぎない。
【００５１】
再び図１を参照して、照明器ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。一実施例では、放射源は少なくとも５ナノメートル、例えば少なくとも１０ナノメートル、少なくとも５０ナノメートル、少なくとも１００ナノメートル、少なくとも１５０ナノメートル、少なくとも１７５ナノメートル、少なくとも２００ナノメートル、少なくとも２５０ナノメートル、少なくとも２７５ナノメートル、少なくとも３００ナノメートル、少なくとも３２５ナノメートル、少なくとも３５０ナノメートル、または少なくとも３６０ナノメートルの波長を有する放射を提供する。一実施例では、放射源ＳＯによって提供される放射は、最大４５０ナノメートル、例えば最大４２５ナノメートル、最大３７５ナノメートル、最大３６０ナノメートル、最大３２５ナノメートル、最大２７５ナノメートル、最大２５０ナノメートル、最大２２５ナノメートル、最大２００ナノメートル、または最大１７５ナノメートルの波長を有する。一実施例では、放射は４３６ナノメートル、４０５ナノメートル、３６５ナノメートル、３５５ナノメートル、２４８ナノメートル、１９３ナノメートル、１５７ナノメートル、および／または１２６ナノメートルを含む波長を有する。一実施例では、放射は約３６５ナノメートルまたは約３５５ナノメートルの波長を含む。一実施例では、放射は、例えば３６５ナノメートル、４０５ナノメートルおよび４３６ナノメートルを包含する広い波長帯域を含む。３５５ナノメートルのレーザ源も使用することができた。例えば放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は別個のものであってもよい。この場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとはみなされず、例えば適切な配向ミラー（directing mirror）および／またはビームエキスパンダを備えるビーム伝送系ＢＤを用いて、放射源ＳＯから照明器ＩＬに放射ビームが渡される。他の場合、例えば放射源が水銀灯である場合、放射源はリソグラフィ装置と一体の部品であってもよい。放射源ＳＯと照明器ＩＬ、必要であればビーム伝送系ＢＤを合わせて放射系と称してもよい。
【００５２】
照明器ＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節する調節器ＡＤを備えてもよい。一般に、照明器の瞳面における強度分布の外径範囲および／または内径範囲（一般に、それぞれσアウターおよびσインナーと呼ばれる）を少なくとも調節することができる。加えて、照明器ＩＬは、インテグレータＩＮおよび集光器ＣＯ等の様々な他の構成要素を備えてもよい。照明器を使用して放射ビームを調節し、その断面において所望の均一性および強度分布を持たせることができる。照明器ＩＬ、または照明器と関連する追加の部品は、放射ビームを複数のサブビームに分離するように構成されていてもよい。サブビームはそれぞれ、個別制御可能な要素のアレイの一つまたは複数の個別制御可能な要素と関連している。例えば、放射ビームをサブビームに分離するために、二次元の回折格子を用いることができる。この説明では、「放射のビーム」および「放射ビーム」は、このような複数の放射のサブビームでビームが構成される状況を包含するが、これに限定されるわけではない。
【００５３】
放射ビームＢは、パターニング用デバイスＰＤ（例えば、個別制御可能な要素のアレイ）上に入射し、パターニング用デバイスによって調整される。放射ビームＢは、パターニング用デバイスＰＤによって反射された後、投影系ＰＳを通過する。投影系ＰＳは、ビームの焦点を基板Ｗの目標部分Ｃに合わせる。ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、容量センサ等）を使用して、基板テーブルＷＴを正確に移動させて、例えば異なる目標部分Ｃを放射ビームＢの経路に配置することができる。使用されると、個別制御可能な要素のアレイ用の位置決め手段を使用して、例えば走査中に、ビームＢの経路に対するパターニング用デバイスＰＤの位置を正確に修正することができる。
【００５４】
一実施例では、基板テーブルＷＴの移動は、長ストロークモジュール（粗い位置決め）と短ストロークモジュール（微細な位置決め）を用いて実現することができる。これらモジュールは、図１には示されていない。一実施例では、リソグラフィ装置は、基板テーブルＷＴを移動するための少なくとも短ストロークモジュールを有していない。類似したシステムを使用して、個別制御可能な要素のアレイを配置することができる。代替的にまたは追加的に、ビームＢを移動可能とする一方、オブジェクトテーブルおよび／または個別制御可能な要素のアレイの位置を固定して、必要な相対移動を提供できることは認められよう。このような構成は、リソグラフィ装置のサイズを抑えるときに役立ちうる。例えばフラットパネルディスプレイの製造に適用可能であるさらなる変形として、基板テーブルＷＴと投影系ＰＳの位置を固定し、基板Ｗを基板テーブルＷＴに対して移動可能に構成してもよい。例えば、基板テーブルＷＴが、実質的に一定速度で基板Ｗを横断して走査するシステムを備えていてもよい。
【００５５】
図１に示すように、放射ビームＢはビームスプリッタＢＳによってパターニング用デバイスＰＤの方向に向けられる。ビームスプリッタＢＳは、放射が最初にビームスプリッタにより反射されてパターニング用デバイスＰＤに向けられるように構成されている。ビームスプリッタを使用せずに放射ビームＢをパターニング用デバイスに向けることも可能であることを理解すべきである。一実施例では、放射ビームはパターニング用デバイスに対して、０度から９０度の間、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度の間の角度で向けられる（図１の実施形態では、９０度である）。パターニング用デバイスＰＤは、放射ビームＢを調整し、放射ビームを反射してビームスプリッタＢＳに戻す。ビームスプリッタＢＳは、調整されたビームを投影系ＰＳに対して透過する。しかしながら、放射ビームＢをパターニング用デバイスＰＤに向け、その後投影系ＰＳに向けるために、別の構成も使用できることは言うまでもない。特に、図１に示すような構成は、透過型のパターニング用デバイスを使用する場合には必要でない。
【００５６】
図示のリソグラフィ装置は、いくつかのモードで使用することができる。
【００５７】
１．ステップモードでは、個別制御可能な要素のアレイと基板とが本質的に静止状態を保つ一方、放射ビームに与えられたパターン全体が目標部分Ｃ上に一度に投影される（つまり、単一の静的露光）。続いて、基板テーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向に移動して、異なる目標部分Ｃを露光することができる。ステップモードでは、露光領域の最大サイズにより、単一の静的露光でイメージが与えられる目標部分Ｃのサイズが制限される。
【００５８】
２．走査モードでは、個別制御可能な要素のアレイと基板とが同期して走査される一方、放射ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一の動的露光）。個別制御可能な要素のアレイに対する基板の速度および方向は、投影系ＰＳの倍率（縮小）および像反転特性によって決定することができる。走査モードでは、露光領域の最大サイズが単一の動的露光における目標部分の（非走査方向における）幅を制限するのに対して、走査移動の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。
【００５９】
３．パルスモードでは、個別制御可能な要素のアレイが本質的に静止し続け、パルス状の放射源を用いて、パターンの全体が基板Ｗの目標部分Ｃ上に投影される。基板Ｗを横切ってビームＢがライン状に走査されるように基板テーブルＷＴを本質的に一定速度で移動させる。放射系のパルスの間に必要に応じて個別制御可能な要素のアレイ上のパターンが更新され、基板Ｗの必要な位置で連続する目標部分Ｃが露光されるようにパルスが調節される。結果として、ビームＢが基板Ｗの全体を走査して、基板のストリップ状に完全なパターンを露光することができる。基板Ｗが一行ずつ完全に露光されるまで、上記過程が繰り返される。
【００６０】
４．連続走査モードでは、調整後の放射ビームＢに対して基板Ｗを実質的に一定速度で走査する点、およびビームＢが基板Ｗの全体を走査し基板Ｗを露光すると個別制御可能な要素のアレイ上のパターンが更新される点を除いて、パルスモードと実質的に同一である。個別制御可能な要素のアレイ上のパターンの更新と同期した実質的に一定の放射源またはパルス放射源を使用することができる。
【００６１】
５．図２のリソグラフィ装置を用いて実行可能なピクセル格子イメージングモードでは、パターニング用デバイスＰＤに向けられたスポットジェネレータにより形成されるスポットを連続的に露光することで、基板Ｗ上に形成されるパターンが実現される。露光されたスポットは、実質的に同じ形状を有する。スポットは、基板Ｗ上に実質的に格子状に焼き付けられる。一実施例では、スポットのサイズは、焼き付けられた画素の格子のピッチよりは大きいが、露光スポットの格子よりは遙かに小さい。焼き付けられるスポットの強度を変化させることで、パターンが実現される。露出フラッシュの間、スポットにわたる強度分布が変化する。
【００６２】
上述の使用モードの組み合わせおよび／または変形、または全く異なる使用モードも利用することができる。
【００６３】
リソグラフィにおいては、基板上のレジスト層にパターンが露光される。その後、レジストは現像される。続いて、追加の処理ステップが基板に実行される。基板の各部に対するこれら続きの処理の効果はレジストの露光によって決まる。特に、所与の照射量（ドース、露光量）しきい値を越える放射量（radition dose）を受けた基板の部分が、ドースしきい値を下回る放射量を受けた基板の部分と異なる反応をするように、プロセスが調整される。例えば、エッチングプロセスにおいて、しきい値を越える放射量を受けた基板の領域は、現像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、しきい値を下回る放射量を受けたレジストの部分は露光後の現像で取り除かれ、その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。特に、パターン特徴の内部で基板上の領域に透過される放射が、その領域が露光の間にドースしきい値を越える放射量を受ける十分に高い強度となるように、パターニング用デバイスの個別制御可能な要素が設定される。対応する個別制御可能な要素をゼロまたはかなり低い放射強度を提供するように設定することによって、基板上の残りの領域は、ドースしきい値より小さい放射量を受ける。
【００６４】
実際には、特徴の境界の一側で最大の放射強度を提供し反対側で最小の放射強度を提供するように個別制御可能な要素を設定する場合でも、パターン特徴の端での放射量は、所与の最大量からゼロにまで急激には変化しない。その代わり、回折効果のために、放射量のレベルは遷移ゾーンの全体で低下する。現像されたレジストによって最終的に形成されるパターン特徴の境界の位置は、受け取った放射量がドースしきい値を下回る位置によって決まる。遷移ゾーン全体で放射量が減少する部分の輪郭、つまりパターン特徴境界の正確な位置は、パターン特徴境界上のまたは隣接する基板上の点に放射を提供する個別制御可能な要素を設定することによって、より正確に制御することができる。これらは、最大強度レベルまたは最小強度レベルであるだけでなく、最大強度レベルと最小強度レベルの間の強度レベルであってもよい。これは、一般に「グレースケーリング」と呼ばれる。
【００６５】
所与の個別制御可能な要素によって基板に与える放射強度を二値（すなわち、単に最大値と最小値）にしか設定できないリソグラフィシステムで制御する場合よりも、グレースケーリングは、パターン特徴境界の位置を詳細に制御することができる。一実施形態では、少なくとも３つの異なる放射強度値、例えば、少なくとも４つの放射強度値、少なくとも８つの放射強度値、少なくとも１６の放射強度値、少なくとも３２の放射強度値、少なくとも６４の放射強度値、少なくとも１２８の放射強度値、または少なくとも２５６の放射強度値を基板上に投影することができる。
【００６６】
上述の目的に対して追加の目的または別の目的のためにグレースケーリングを使用できることは言うまでもない。例えば、受け取った放射量レベルに依存して、基板の領域に３以上の潜在的反応があるように露光後の基板の処理を調整することができる。例えば、第１のしきい値より低い放射量を受けた基板の部分は、第１の態様で反応する。第１のしきい値を越えるが第２のしきい値より低い放射量を受けた基板の部分は、第２の態様で反応する。第２のしきい値を越える放射量を受けた基板の部分は、第３の態様で反応する。したがって、３以上の所望の放射量レベルを有する基板全体にわたる放射量プロファイル（分布）を与えるために、グレースケーリングを使用することができる。一実施形態では、放射量プロファイルは、少なくとも２つの所望の放射量レベル、例えば少なくとも３つの所望の放射量レベル、少なくとも４つの所望の放射量レベル、少なくとも６つの所望の放射量レベル、または少なくとも８つの所望の放射量レベルを有する。
【００６７】
上述したような、基板上の各点で受け取る放射の強度を単に制御することによる方法以外の方法で、放射量プロファイルを制御できることは言うまでもない。例えば、代替的にまたは追加的に、各点での露光の継続時間を制御することによって、基板上の各点で受け取られる放射量を制御することができる。他の実施例として、複数の連続露光で基板上の各点で潜在的に放射を受けることができる。したがって、複数の連続露光のうち選択されたサブセットを使用して各点を露光することによって、各点で受け取られる放射量を代替的にまたは追加的に制御することができる。
【００６８】
所要パターンを基板上に形成するために、パターニング用デバイス内の個別制御可能な要素のそれぞれを、露光プロセス中の各ステージで必要な状態に設定する必要がある。したがって、必要な状態を表す制御信号を、個別制御可能な要素のそれぞれに伝えなければならない。一実施例では、リソグラフィ装置は、制御信号を生成するコントローラを備える。基板上に形成すべきパターンは、ベクトル定義のフォーマット、例えばＧＤＳＩＩでリソグラフィ装置に提供することができる。設計情報を個別制御可能な要素それぞれのための制御信号に変換するため、コントローラは一つまたは複数のデータ処理装置を含む。各データ処理装置は、パターンを表すデータストリーム上の処理ステップを実行するように構成される。データ処理装置は、集合的に「データパス」と呼ぶことができる。
【００６９】
データパスのデータ処理装置は、以下の機能のうち一つまたは複数の機能を実行するように構成することができる。すなわち、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機能、ビットマップのパターンデータを所要放射量のマップ（すなわち、基板全体の所要放射量プロファイル）に変換する機能、所要放射量マップを個別制御可能な要素のそれぞれに必要な放射強度値に変換する機能、そして、個別制御可能な要素のそれぞれ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である。
【００７０】
図２は、例えばフラットパネルディスプレイの製造に使用可能な本発明による装置の配置を示す。図１に示す構成要素に対応する構成要素は、同一の参照番号で表される。また、例えば基板、コントラスト用デバイス、ＭＬＡ、放射ビーム等の様々な構成といった様々な実施形態についての上記説明は、そのまま適用可能である。
【００７１】
図２に示すように、投影系ＰＳは、レンズＬ１、Ｌ２を備えるビームエキスパンダを有する。第１のレンズＬ１は、調整された放射ビームＢを受け取り、開口絞りＡＳの開口部を通してその焦点を合わせる。別のレンズＡＬが絞りに配置されていてもよい。続いて、放射ビームＢは発散して、第２のレンズＬ２（例えば、フィールドレンズ）によって焦点が合わせられる。
【００７２】
投影系ＰＳは、拡大された調整後ビームＢを受け取るように構成されたレンズアレイＭＬＡをさらに備える。パターニング用デバイスＰＤ内の個別制御可能な要素のうち一つまたは複数と対応して、調整された放射ビームＢの異なる部分がレンズアレイＭＬＡ内のそれぞれ異なるレンズを通過する。各レンズは、調整された放射ビームＢの各部分の焦点を基板Ｗ上に位置する一点に合わせる。このようにして、放射スポットＳのアレイが基板Ｗ上に露光される。図示のレンズアレイ１４のうち８つのレンズのみが示されているが、レンズアレイは数千ものレンズで構成することができることは言うまでもない（パターニング用デバイスＰＤとして使用される個別制御可能な要素のアレイについても同じことが当てはまる）。
【００７３】
図３は、本発明の一実施形態にしたがって、図２のシステムを使用して基板Ｗ上にパターンを生成する方法を図式的に示す。黒丸は、投影系ＰＳ内のレンズアレイＭＬＡによって、基板Ｗ上に投影されたスポットＳのアレイを表す。一連の露光が基板Ｗ上に露光されるのに合わせて、基板Ｗが投影系ＰＳに対してＹ方向に移動する。白丸は、基板Ｗ上で以前に露光されたスポット露光ＳＥを表す。図示するように、投影系ＰＳ内のレンズアレイによって基板上に投影された各スポットは、基板上のスポット露光の列Ｒとなって現れる。基板の完全なパターンは、スポットＳのそれぞれによって露光されたスポット露光ＳＥの列Ｒの全てを合計することで生成される。このような構成は、一般に上述の「ピクセル格子イメージング（pixel grid imaging）」と呼ばれる。
【００７４】
放射スポットＳのアレイは、基板Ｗに対してθの角度で配置されていることが分かる（基板の縁は、Ｘ方向およびＹ方向と平行である）。こうしたのは、基板が走査方向（Ｙ方向）に移動するとき、各放射スポットが基板の異なる領域を通過するようにするためである。これによって、基板の全体を放射スポット１５のアレイによってカバーすることが可能になる。一実施例では、角度θは最大２０度、１０度であり、例えば、最大５度、最大３度、最大１度、最大０．５度、最大０．２５度、最大０．１０度、最大０．０５度、または最大０．０１度である。一実施例では、角度θは少なくとも０．００１度である。
【００７５】
図４は、本発明の一実施形態にしたがって、複数の光学エンジンを使用してフラットパネルディスプレイ基板Ｗの全体を一回の走査で露光可能とする方法を図式的に示す。図示の例では、放射スポットＳの８つのアレイＳＡが「チェス盤」状構成で二つの列Ｒ１、Ｒ２に配置された、８つの光学エンジン（図示せず）により生成される。放射スポットＳ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とわずかに（走査方向Ｙに）オーバーラップしている。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列に配置される。このようにすると、放射の帯が基板Ｗの幅全体に延び、一回の走査で基板の全体を露光することが可能になる。任意の適当な数の光学エンジンを使用できることは言うまでもない。一実施例では、光学エンジンの数は、少なくとも１個、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、例えば３０個未満、または２０個未満である。
【００７６】
上述したように、各光学エンジンは、別個の照明系ＩＬ、パターニング用デバイスＰＤ、および投影系ＰＳを備えることができる。しかしながら、二つ以上の光学エンジンが、照明系、パターニング用デバイス、および投影系のうちの一つまたは複数の少なくとも一部を共用可能であることは言うまでもない。
【００７７】
処理の間、露光放射によって基板Ｗおよび／または投影系ＰＳの加熱が発生するおそれがあり、これは熱歪みにつながる。これは、基板Ｗにとって、周囲温度と比較して投影系ＰＳの下部を通過するときにその形状が変化することを意味する。この形状の変化は、熱で誘発される歪みまたは熱で誘発される形状変化と呼ぶことができ、基板の全体または任意の部分が熱膨張したために生じる基板の形のいかなる変化をも包含すると理解される。投影系ＰＳにとって、このような歪みは、倍率の変化または他の光学的誤差などの光学特性の不必要な変動が生じることを意味する。ここで、熱で誘発された歪み／形状変化とは、投影系ＰＳの任意の部品に対するいかなる変化をも含めた、熱膨張から生じる投影系ＰＳの形のいかなる変化をも包含すると理解される。
【００７８】
熱歪みは、基板Ｗの上に形成されるパターンの品質を低下させる傾向がある。例えば、形成されるパターンは、位置合わせおよび／または重要な寸法の均一性に関して、熱歪みがない場合よりも所望の照射量パターン（ドースパターン）に対して類似したものにならない。
【００７９】
加熱の大きさおよび空間分布は、要求される照射量パターン（例えば、パターン形状）に依存する。これは、通常、基板上のあるパターン層から次のパターン層の間で変動する。これは、関連する歪みが層の間で変化することを意味しており、例えばオーバーレイ問題につながる。
【００８０】
図５は、基板Ｗおよび／または投影系ＰＳが加熱および変形しやすい場合に、例えば入力デバイス５０５を介してユーザによって定義される所望の照射量パターンを基板Ｗ上に形成するときの精度を改善できる、複数の異なる実施形態を示す。これらの実施形態は、それぞれ別々に実装してもよいし、または任意の組み合わせで実装してもよい。
【００８１】
一実施例では、投影系ＰＳに対して基板Ｗを異なる位置で露光することによって、基板Ｗ上にパターンが形成される。この実施例では、基板位置ベースの膨張補償部５４０が設けられ、基板Ｗが移動される方法を制御することで、基板Ｗおよび／または投影系ＰＳの要素の熱膨張を修正することができる。例えば、基板位置ベースの膨張補償部５４０を、投影系ＰＳに対する基板Ｗの大まかな移動を制御するように構成された基板位置コントローラ５００と相互作用する（例えば、修正を与える）ように構成することができる。
【００８２】
例えば、投影系ＰＳに対する一連の露光位置に基板テーブルＷＴを正確に移動可能な基板移送システム５５０を設けることができる。露光位置のそれぞれは、基板Ｗまたは基板Ｗの一部の露光が生じる基板テーブルＷＴの位置を表している。露光が連続的になされる場合には、露光位置は、パターニング用デバイスＰＤからの特定パターンの露光が基板Ｗに付与される位置を表す。基板位置コントローラ５００は、例えば、基板位置測定装置５３０にリンクされたフィードバックループを有するクローズドループ制御システムまたはサーボシステムを備え、露光位置のそれぞれに対して効果的な収束を実現することができる。このようにして、基板テーブルＷＴを離散的な位置の間で移動させるかまたは連続的に移動させるように構成することができる。
【００８３】
一実施例では、基板位置ベースの膨張補償部５４０は、加熱の影響を補償するために露光位置を変更すべき方法を計算することができる。補償された露光位置はコントローラ５００に供給され、コントローラ５００はそれにしたがって基板テーブルＷＴの動作を調整することができる。
【００８４】
上述した実施例では、基板Ｗの動作は、基板Ｗを支持する基板テーブルＷＴの動作を調整することで制御される。しかしながら、基板Ｗを投影系ＰＳに対して移動させることができる別の構成も可能である。例えば、基板テーブルＷＴに対して基板Ｗを移動可能とする装置を設けることができる。装置それ自身は、投影系ＰＳに対して固定されていてもよいし、または移動してもよい。代替的にまたは追加的に、基板テーブルＷＴおよび／または基板Ｗに対して投影系ＰＳが移動できるように構成してもよい。
【００８５】
一実施例では、基板位置ベースの膨張補償部５４０は、基板Ｗおよび／または投影系ＰＳの温度プロファイルに関連するデータと、温度プロファイルの効果に関連するデータ（例えば、基板Ｗおよび／または投影系ＰＳの部品の歪みの特定モード、および／または温度プロファイルにより生じる投影系ＰＳのイメージング誤差）とに基づいて、露光位置の修正のやり方（または、より一般的には、露光中の基板Ｗと投影系ＰＳの相対運動の修正のやり方）を計算することができる。
【００８６】
例えば、温度プロファイルに関するデータは、基板Ｗおよび／または投影系ＰＳの関連する部品上の様々な点またはその近傍で取得される実際の温度測定から求めることができる。この手法によると、信頼性が高いリアルタイムの温度分布が得られる。
【００８７】
例えば、基板テーブルＷＴおよび／または投影系ＰＳに温度センサ５２５を設け、これら部品のいずれかまたは両方の温度プロファイルを求める。例えば、熱電対配列および／またはサーモグラフィックセンサを用いることができる。この温度プロファイルを使用して、例えば、予測モデルから歪み予想を計算することができる。
【００８８】
様々な実施例では、温度センサ５２５の測定値は、露光中に、基板位置ベースの膨張補償部５４０、制御信号ベースの膨張補償部５６０のいずれかまたは両方に送られる。前記モデルにしたがって、関連する補正が計算される。
【００８９】
代替的にまたは追加的に、例えば対象となる露光ステージを含むまでの露光プロセスにおける予想熱流量を解析することで、所望の照射量パターンから予想温度分布を導くことができる。この手法によると、温度センサを設ける必要がなくなり、またオフラインでもオンラインでも計算を実行することができる。
【００９０】
一実施例では、関連する予測モデル（例えば、入力として与えられる温度分布／プロファイルに基づいて要求される出力を与える数学モデル）を使用して、投影系ＰＳの歪みおよび／またはイメージング誤差に関連するデータを温度分布から導くことができる（特定の所望の照射量パターンの熱的影響を測定するかまたはモデル化するかのいずれかによって求めることができる。）この手法によると、温度歪みを直接測定する必要がなく、またオフラインでもオンラインでも計算を実行することができる。代替的にまたは追加的に、予測モデルは、所望の照射量パターンを入力として直接取得することができ、また、所望の照射量パターンを予測温度分布に変換する追加の内部計算ステップを含むことができる。予測モデルは、較正測定値および／または較正テーブルの必要性をなくすかまたは必要性を低下することができる。
【００９１】
例えば、所要の照射量パターンと、装置デザインの温度特性、光学特性および／または機械特性とに基づいて、光学系の倍率変化（または、投影系ＰＳのイメージング特性における他の変化）を予測する予測モデルを構築することができる。代替的に、加熱による基板Ｗの歪みを、所望の照射量パターンと、露光走査の詳細と、基板テーブルＷＴおよび／または基板Ｗの温度特性および／または機械特性とから予測することができる。
【００９２】
代替的にまたは追加的に、基板Ｗの歪みおよび／または投影系ＰＳのイメージング誤差を、（例えばメモリ装置５４５に記憶可能な）較正データから導くことができる。一実施例では、較正データは対照実験から求められ、温度分布および／または所望の照射量パターンと予測歪みおよび／または予測イメージング誤差との間の関連を提供するこれらの対照実験は、基板Ｗおよび／または投影系ＰＳの多数の異なる温度分布に対して、および／または多数の所望の照射量パターンに対して、歪みおよび／またはイメージング誤差を測定することで得られる。入力として使用するのに最も都合のよいデータを何とみなすかによって、較正のタイプを選択することができる。較正データの使用により、信頼性の高い補償を確実にすることができる。高周波較正マップ（すなわち、高密度のエントリを有する較正テーブル）を使用すると正確な補償を得ることができる。
【００９３】
一実施例では、純粋に理論上の予測モデルと較正実験との組み合わせを使用することができる。例えば、理論モデルにおける熱キャパシタンス、熱抵抗、実効熱膨張係数などのパラメータを、実験結果に一致するように調整する（例えば、チューニングする）ことができる。
【００９４】
代替的にまたは追加的に、基板Ｗおよび／または投影系ＰＳの変形を直接測定可能な歪み測定装置５２０を設けてもよい。例えば、基板Ｗ上に形成されたマーカの位置および／または向きを測定するセンサを設けることができる。マーカの位置および／または向きを、投影系ＰＳに対して、互いのマーカに対して、リソグラフィ装置の基準フレームに対して、またはこれらの任意の組み合わせに対して、測定することができる。
【００９５】
一実施例では、投影系ＰＳのイメージング特性の変化は、第２の波長（基板Ｗ上のレジストが感光しない波長）の放射を使用する歪み測定装置５２０によって測定することができる。例えば、投影系ＰＳの一つまたは複数の特定のイメージング特性を表すイメージを、基板Ｗ上の特徴に基づいて、第２の放射を用いて形成することができる。放射スポットの位置偏差を測定してもよい。これは、例えば基板Ｗを適当な検出器と置き換えることで、オフラインで実行できる。
【００９６】
代替的にまたは追加的に、投影系の要素の物理状態を測定する装置を設けてもよい。例えば、投影系ＰＳの別々の要素の相対間隔を求めることができ、これから、イメージング誤差の程度および／または特性を導くことができる。イメージング特性が（例えば熱的効果により生じる）機械応力の影響を受ける場合、応力センサを備えてもよい。投影系ＰＳでマイクロレンズアレイが用いられる場合、個別ミラーの互いに対する位置および向き、および／またはリソグラフィ装置の基準フレームに対する個別ミラーの位置および向きを測定することができる。
【００９７】
一実施例では、歪み測定装置５２０により測定された歪みを表すデータを、露光中に基板位置ベースの膨張補償部５４０または制御信号ベースの膨張補償部５６０のいずれか、またはその両方に送ってもよい。その後、関連する修正がなされてもよい。
【００９８】
歪み測定装置５２０をオフラインで使用して、熱で誘発された歪みと所望の照射量パターンとを結びつける較正データを生成することができる。例えば、特定の特性を持つ「較正パターン」を基板Ｗ上に形成したときに、基板Ｗの全体または一部および／または投影系ＰＳおよび／または投影されたイメージの歪みを、一つまたは様々な位置で測定することができる。この手順は、異なる特性を持つ「較正パターン」の範囲にわたって繰り返される。得られた較正データを使用して現実の所望の照射量パターンの熱的影響を予測する最適な方法については、いくつかの方法が考えられる。一つの手法は、所望の照射量パターンの特性に最も近い特性を有する較正パターンを特定し、対応する較正データを熱で誘発された歪みを推測するための基礎として用いるというものである。代替的にまたは追加的に、所望の照射量パターンを数学的に「分解」または「拡張」して、複数の較正パターン（ここでは、基底関数として用いる）を作成することができる。較正パターンは、それらの合計が所要の照射量パターンを最も良く表すように重み付けされる。続いて、熱で誘発された歪みを推定するために、所望の照射量パターンを形成する複数の較正パターンのそれぞれに関連する較正データを、適当な重みにしたがって結合する。この手法は、前述の方法よりも計算集約的なものとなりうるが、より現実の熱的影響に近づけることができる。所望の照射量パターンに近似するが同一でない較正パターン（または、組み合わせることで近似にできる較正パターン）に基づいた較正データを使用すると、妥当なコストで高度の修正ができる。この方法は、基板上に形成されるパターンが変更されるたびに較正を実行する必要はない、という理由でなされてもよい。
【００９９】
代替的にまたは追加的に、歪み測定装置５２０を使用して較正実験を実行し、基板Ｗおよび／または投影系ＰＳの歪みと、温度センサ５２５により測定された温度との関係を決定してもよい。これら較正測定の結果と温度測定の結果とを参照することで、補償部５４０と５６０は、歪み測定装置５２０のみを用いて可能であるよりも安価にかつ迅速にオンラインで歪みを決定可能となるかもしれない。
【０１００】
他の実施例では、基板Ｗの動きを調整して温度歪みを訂正する手法は、主走査方向（すなわち、本実施例におけるＹ軸に沿う方向）に沿った膨張の累積特性による主走査方向に平行な方向の修正に特に有効である。Ｙ軸に沿った各点について、膨張による位置誤差は、その前に膨張した全ての点の膨張に依存する。最も多くの影響を受けるものは、（Ｘが一定の）同一のラインに沿って、および／または隣接したライン上にあるものであってもよい。例えば、これは、基板Ｗのより多くがＹ軸に沿って露光されるにつれて、この方向における点の位置誤差が増加することを意味してもよい。観察される実際の膨張は、放射、基板Ｗ、基板テーブルＷＴ等の熱特性に加えて、基板Ｗの支持および／またはクランプのやり方といった他の要因の数に依存していてもよく、これらを考慮に入れてもよい。
【０１０１】
全体として、補償の有意な水準は、基板Ｗの位置／運動を調整することで達成できる。また、そのプロセスは、既存のハードウェアに高価なハードウェアを追加したり大きな変更を施したりする必要がないので、比較的容易にかつ経済的に実現することができる。
【０１０２】
一実施例では、Ｘ軸に平行な（すなわち、Ｙが一定のラインに沿った）熱膨張の成分は、この手法を用いて簡単に修正できるわけではない。これらの成分は、同一のラインに沿った領域または近隣のラインに沿った領域の歪みの仕方にも依存している。しかしながら、Ｙが一定の同一ラインに沿ったパターンの部分は、非常に短い時間間隔にわたって（通常はあるラインの端から別のラインにではなく）露光される傾向にあるので、熱膨張は、ラインの沿った別の点とは大きく異なる傾向がある。入射エネルギーが不均衡である場合、Ｘ軸に沿った基板Ｗの正味の動きが生じる可能性があるが、基板Ｗの運動を調整することによるＸ成分の修正は、Ｙ成分に対するよりも効果が低くなりうる。
【０１０３】
一実施例では、Ｙ軸に沿った修正の累積的な性質は、基板Ｗの相対位置／運動を調整することによるこれらの補償が便利であることを意味してもよい。
【０１０４】
一実施例では、Ｘ軸に平行な熱歪みの成分は、パターニング用デバイスＰＤにより付与されるパターンを適用することで、より便利に扱うことができる。これは、Ｙ軸に平行の歪み成分に対するのと同じ方法でパターンの離れた部分からのドースを考慮する必要がないため、Ｘ軸に平行な訂正のためにオンラインで（すなわち、露光中に「リアルタイム」で）さえ達成可能である。これは、（Ｘに沿った）予測歪みを計算するときに考慮すべきデータの量が遙かに少なく、またデータパス５５５の関連する成分に対してより容易に利用可能となりうる（例えば、完了すべき計算のために十分に長いバッファ内に全てを保持することができる）。Ｙに沿った修正のためには、大量のデータを処理しなければならず、これにより、プロセスがよりやっかいで高価なものとなりうる。
【０１０５】
したがって、効果的な補償戦略は、Ｙ軸修正を扱うための基板位置ベースの補償を、Ｘ軸修正のみを扱うための制御信号ベースの補償とのみ組み合わせることであってもよい。しかしながら、Ｘ軸および／またはＹ軸に沿った歪み成分の任意の組み合わせのために、基板位置ベースの補償と制御信号ベースの補償の両方を同時に実装してもよいことは理解すべきである。同一の歪み成分のために両方の方法が用いられる場合、基板位置ベースの補償を粗い修正として使用し、制御信号ベースの補償を微細な修正として使用してもよい。その反対でもよい。
【０１０６】
上述の「Ｙ軸」は、主要な走査方向と平行な任意の軸として理解されるべきである。Ｙ座標は、考え得る多数の起点に対して定義することができ、起点は、種々の基準フレームに対して固定することができる。例えば、投影系ＰＳまたは基板である。例えば、Ｙ座標は、（所与の走査に対して）最初に露光される基板Ｗ上の点から測定することもできるし、露光スリット（所与の時間に露光可能である投影系ＰＳの下方の領域を表す）のエッジの一つから測定することもできる。
【０１０７】
パターニング用デバイスＰＤとして個別制御可能な要素のアレイが用いられる場合には、基板Ｗ上に形成すべきパターンは、スポット露光のアレイで作り上げることができる。スポット露光のそれぞれに関連する強度すなわちドースを調節して、所望の照射量パターンを定義する。個別制御可能な要素のアレイは、「データパス」ハードウェア５５５（「データ処理システム」とも呼ばれ、ユーザにより提供される所望の照射量パターンの表現を変換することによって、制御信号を求める）により提供される制御信号によって制御される。通常、スポット露光のアレイの中心点は、基板Ｗが投影系ＰＳの下を移動するときに基板Ｗ上に一様な格子（例えば、正方対称または六方対称）を形成するように配置されている。以下に説明するように、実際に形成される格子は、基板Ｗが露光後に冷却されるときに、熱収縮によってイメージングされた格子に対して歪んでしまう。
【０１０８】
本発明の一実施形態によると、投影系ＰＳにおける熱膨張によって生じる基板の膨張および／またはイメージング誤差を少なくとも部分的に補償するために、供給される制御信号をパターニング用デバイスＰＤに適用する制御信号ベースの膨張補償部５６０が設けられる。補償は、内挿アルゴリズムを介して実行することができる。内挿アルゴリズムは、基板Ｗが投影系の下方を通過するとき熱歪みが生じる場合に、歪んでいない基板Ｗについて計算される所要のドース値と、（例えば室温で冷却した後に）同一パターンを生成するために必要なドース値との間で変換する。一実施例では補償部５６０は、データ処理装置５１０により出力される補償されていない制御信号を調節するように構成することができる。上述の実施形態および／または実施例のように、この方法は、露光中に基板Ｗおよび／または投影系ＰＳが変形する仕方についての情報に基づいている。この情報は、上述したように、基板Ｗおよび／または投影系ＰＳの予測温度プロファイルの測定および／または計算によって、および／または関連する熱で誘発された歪みの測定および／または計算によって、求めることができる。
【０１０９】
上述したように、基板Ｗが部分的に加熱された状態にあるときにイメージングされるスポット露光のアレイの中心位置は、基板Ｗが冷却されると「歪んだ格子」となる。しかしながら、要求される照射量パターンは、「歪んでいない格子」に対して定義することができる。「歪んでいない格子」は、基板Ｗが形状変化しない理論的状態（これは、例えば、データ処理装置５１０によって「補償されていない制御信号」として表現される場合である）におけるスポット露光のアレイの中心位置に対応する。内挿アルゴリズムは、歪んだ格子内の各位置について、歪んでいない格子に対して定義される所要の照射量パターンを生成するために必要な露光量を決定するように作用する。
【０１１０】
別の代替的または追加的手法は、投影系ＰＳおよび／または基板Ｗ上の調整された放射ビームの熱的影響により、基板上に形成されるパターンの予測熱歪みをモデル化し、これら熱的影響を是正する補償された照射量パターンを生成することである。リソグラフィ装置固有のハードウェアのいずれも変更することなく、所望の照射量パターンの代わりに、補償された照射量パターンをリソグラフィ装置に入力として与えることができる。補償された照射量パターンは、所望の照射量パターンとはわずかに異なったものとなる。これは、補償された照射量パターンは、イメージング中に生じる熱で誘発された歪みを考慮に入れて設計されるためである。しかしながら、（例えば周囲温度にまで冷却された後に）基板Ｗ上に最終的に形成されるパターンは、他の場合よりも、所望の照射量パターンに近いものとなる。
【０１１１】
所望の照射量パターンが基板Ｗ上の複数の参照点に対して定義されている場合、オフラインのモデリングは、参照点の相対位置に対する熱で誘発された変化を考慮に入れてもよい。例えば、所望の照射量パターンが格子状のスポット露光またはピクセルに対して定義されている場合、モデリングは、熱的影響によるスポット露光またはピクセルのそれぞれの位置の変化の仕方を考慮してもよい。内挿を用いて、参照点の新たな位置を考慮に入れて所望の照射量パターンを形成するための最適な方法を決定してもよい。例えば、古い参照点の位置に対して定義される所望の照射量パターンの間の新たな位置で、内挿を実行することができる。参照点の相対位置を、お互いに対して、投影系ＰＳに対して、または他の基準フレームの一部に対して、定義することができる。
【０１１２】
モデリングプロセスは、上述の予測モデルと同じ要因を考慮に入れてもよい。これらの要因は、所望の照射量パターンに関連するエネルギーの流れの詳細と、関係する部材（例えば、基板Ｗ、基板テーブルＷＴ、取り付け部材など）の熱特性、機械特性、光学特性とを含んでもよい。モデルパラメータは、実験的に測定してもよい。
【０１１３】
一実施例では、図５は、基板位置ベースの膨張補償部５４０と、制御信号ベースの膨張補償部５６０を示す。しかし、いずれか一方が単独に実装されていてもよい。制御信号ベースの膨張補償部５６０は、より一般的にはパターンコントローラとも呼ぶことができる。その一般的な機能は、自身の補償機能を実行するために、放射ビームを調整する方法を修正することである。
【０１１４】
特定のデバイス（例えば、集積回路またはフラットパネルディスプレイ）の製造におけるリソグラフィ装置の使用について本文で特に言及してきたが、本明細書で述べたリソグラフィ装置は、他の応用形態も有していることを理解すべきである。応用形態には、集積回路、集積された光学システム、磁気領域メモリ用の誘導および検出パターン（guidance and detection pattern）、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、微少電子機械デバイス（ＭＥＭＳ）が含まれるが、これらに限定されない。また、例えばフラットパネルディスプレイにおいて、本発明の装置を使用して、種々の層、例えば薄膜トランジスタ層および／またはカラーフィルタ層の作成を補助することができる。
【０１１５】
光リソグラフィの文脈における本発明の実施形態の使用について特に言及してきたが、文脈が許す限り、本発明は光リソグラフィに限定されない、例えばインプリントリソグラフィなどの他の応用形態でも本発明を使用できることを認められよう。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内のトポグラフィが基板に形成されるパターンを定義する。基板に供給されたレジスト層にパターニング用デバイスのトポグラフィが押し付けられると、電磁気放射、熱、圧力、またはこれらの組み合わせを与えることによってレジストが硬化される。レジストが硬化した後、レジストにパターンを残してパターニング用デバイスがレジストから取り除かれる。
【０１１６】
本発明の特定の実施形態について述べたが、本発明は上記以外にも実施可能であることは言うまでもない。例えば、本発明は、上述したような方法を記述した、機械により読み取り可能な一つ以上の命令シーケンスを収容するコンピュータプログラムの形態をとってもよく、あるいは、そのようなコンピュータプログラムを内部に記憶するデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク）の形態をとってもよい。
【０１１７】
結論
本発明の様々な実施形態について説明したが、それらは例示のみを目的として示されたものであり、限定ではないことを理解すべきである。本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、形態および詳細における様々な変更をなしうることは、当業者にとって明らかである。したがって、本発明の広がりおよび範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、添付の請求項およびそれらの等価物にしたがってのみ定義されるべきである。
【０１１８】
発明の詳細な説明の部分は、請求項を解釈するために使用されることを意図しているが、課題を解決するための手段（Summary）および要約の部分はそうではないことは言うまでもない。課題を解決するための手段（Summary）および要約の部分は、本発明の実施形態の一つまたは複数を説明することができるが、発明者によって考慮された実施形態の全てを説明することはできない。したがって、それらは、いかなる場合でも本発明および請求項を限定する意図ではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の様々な実施形態によるリソグラフィ装置を表す図である。
【図２】本発明の様々な実施形態によるリソグラフィ装置を表す図である。
【図３】図２に示す本発明の一実施形態を使用して基板にパターンを転写する一態様を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による光学エンジンの構成を表す図である。
【図５】露光中の基板の膨張を補償する、本発明の様々な実施形態を含むリソグラフィ装置を示す図である。
【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５】
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