(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明ビームをパターニング用デバイスに与えるための露光システムの照明光学系であって、
ビームを受光し、複数のビームを出力する第１の光学素子と、
前記複数のビームを受光し、前記第１の光学素子と共役関係にある像面に前記複数のビームを再結像させることで、前記複数のビームに対応する複数の分散した対応ビームを形成する多開口光学デバイスと、を備え、前記複数の分散した対応ビームそれぞれが、前記複数のビームそれぞれの開口数よりも小さい開口数を有し、
前記光学系は、前記パターニング用デバイスの上流に設けられ、前記パターニング用デバイスにおける複数の動作領域または所望の照射領域に対応する複数の完全にまたは部分的にビームを透過させる透過領域を含む第２の光学素子をさらに備え、
前記多開口光学デバイスは、前記複数の分散した対応ビームのそれぞれを、前記第２の光学素子の透過領域のそれぞれに、または前記パターニング用デバイスにおける複数の動作領域または所望の照射領域のそれぞれに向けることを特徴とする光学系。
【請求項２】
前記第１の光学素子は、回折光学素子または屈折光学素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記多開口光学デバイスは、レンズアレイを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項４】
前記レンズアレイは、フライアイレンズを含むことを特徴とする請求項３に記載の光学系。
【請求項５】
前記多開口光学デバイスは、直列に配置された第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとを有するレンズリレーを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項６】
前記第１のレンズアレイ及び前記第２のレンズアレイは、フライアイレンズであることを特徴とする請求項５に記載の光学系。
【請求項７】
前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとが、前記光学系において２つのテレセントリック性を維持するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項８】
前記第１の光学素子は、瞳決定素子を含み、
前記光学系は、
前記複数の対応ビームを集光する第１の集光器と、
フィールド決定集光ビームを形成するフィールド決定素子と、
前記フィールド決定集光ビームを集光する第２の集光器と、
集光された前記フィールド決定集光ビームをパターニング用デバイスに向けるリレーと、
を更に備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光学系。
【請求項９】
前記パターニング用デバイスは個別制御可能素子アレイを含むことを特徴とする請求項８に記載の光学系。
【請求項１０】
前記第１の光学素子は、瞳決定素子を含み、
前記光学系は、
前記複数の対応ビームを集光する第１の集光器と、
集光された前記複数の対応ビームを受光し、フィールドが決定されたビームを出力するフィールド決定素子と、
フィールドが決定されたビームを受光し、別の複数の対応ビームを出力する別の多開口光学デバイスと、
前記別の複数の対応ビームを受光し、集光する第２の集光器と、
集光された前記別の複数の対応ビームを受光し、パターニング用デバイスに向けるリレーと、
を更に備え、
前記別の複数の対応ビームそれぞれは、フィールドが決定されたビームの開口数よりも小さい開口数を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光学系。
【請求項１１】
前記第１の光学素子は、フィールド決定素子を含み、
前記光学系は、
放射源からビームを受光し、瞳が決定されたビームを出力するよう配置されている瞳決定素子と、
瞳が決定されたビームを集光し、集光されたそのビームをフィールド決定素子により受光されたビームとして方向づける第１の集光器と、
前記複数の対応ビームを受光し、集光する第２の集光器と、
集光された前記複数の対応ビームを受光し、パターニング用デバイスに向けるリレーと、
を更に備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光学系。
【請求項１２】
前記多開口光学デバイスは、前記複数の対応ビームの各対応ビームを前記像面の対応部分に向けるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項１３】
前記露光システムは、請求項１に記載の光学系に加え、
前記パターニング用デバイスによりパターンが付与されたビームを基板のターゲット部分に投影する投影系と、
を更に備えることを特徴とする露光システム。
【請求項１４】
照明ビームをパターニング用デバイスに与えるための露光システムの照明光学系であって、
ビームを受光し、第１の開口数を有する第１のビームレットの組を出力する第１の光学素子と、
前記第１のビームレットの組を受光し、第２の分散したビームレットの組を出力する開口数変換素子と、を備え、第２のビームレットの各組は、前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数を有し、
前記光学系は、前記パターニング用デバイスの上流に設けられ、前記パターニング用デバイスにおける複数の動作領域または所望の照射領域に対応する複数の完全にまたは部分的にビームを透過させる透過領域を含む第２の光学素子をさらに備え、
前記開口数変換素子は、前記第２の分散したビームレットの組のビームレットのそれぞれを、前記第２の光学素子の透過領域のそれぞれに、または前記パターニング用デバイスにおける複数の動作領域または所望の照射領域のそれぞれに向けることを特徴とする光学系。
【請求項１５】
前記開口数変換素子は、前記第１の光学素子と共役関係にある像面上の分散した対応位置に前記第２のビームレットの組を向けるよう構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の光学系。
【請求項１６】
前記開口数変換素子は、レンズアレイまたはフライアイレンズを含むことを特徴とする請求項１４に記載の光学系。
【請求項１７】
前記開口数変換素子は、レンズアレイのアレイまたはフライアイレンズのアレイを含むことを特徴とする請求項１４に記載の光学系。
【請求項１８】
前記開口数変換素子は、２つのテレセントリック性を維持するよう構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の光学系。
【請求項１９】
露光システムにおいてパターニング用デバイスに与えるための照明ビームを調整する方法であって、
第１の開口数を有する第１の複数ビームを放射ビームから形成するステップと、
前記第１の開口数を有する前記第１の複数ビームを第２の開口数をそれぞれ有する第２の分散した複数ビームに変化させるステップと、を含み、前記第２の開口数のそれぞれは前記第１の開口数よりも小さく、
前記第２の開口数を有する前記第２の分散した複数ビームを像面上の分散した所定部分に向けるステップを更に含み、
前記向けるステップは、前記第２の分散した複数ビームのそれぞれを、前記パターニング用デバイスにおける複数の動作領域または所望の照射領域のそれぞれに、または前記パターニング用デバイスの上流に設けられ前記複数の動作領域または所望の照射領域に対応する複数の完全にまたは部分的にビームを透過させる透過領域のそれぞれに向けることを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記変化させるステップは、レンズアレイまたはフライアイレンズを用いることにより変化させることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記変化させるステップは、レンズアレイのアレイまたはフライアイレンズのアレイを用いることにより変化させることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記第２の複数ビームにパターンを付与するステップと、
パターンが付与されたそのビームを基板に投影するステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項１９から２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
露光システムにおいてパターニング用デバイスに与えるための照明ビームを調整する方法であって、
光学素子を用いることにより放射ビームから複数のビームを形成するステップと、
前記光学素子と共役関係にある像面に前記複数のビームを再結像させることで、前記複数のビームに対応する複数の分散した対応ビームを形成するステップと、を含み、前記再結像するステップ中において、２つのテレセントリック性が維持されており、
前記複数の分散した対応ビームのそれぞれを、前記パターニング用デバイスにおける複数の動作領域または所望の照射領域のそれぞれに、または前記パターニング用デバイスの上流に設けられ前記複数の動作領域または所望の照射領域に対応する複数の完全にまたは部分的にビームを透過させる透過領域のそれぞれに向けるステップをさらに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、照明光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置は、所望のパターンを基板または基板の一部に転写する機械である。露光装置は、例えばフラットパネルディスプレイや集積回路（ＩＣ）、微細構造を有する他のデバイスの製造に用いられる。通常、例えばマスクまたはレチクルと称されるパターニング用デバイスを使用して、フラットパネルディスプレイ（または他のデバイス）の各層に対応した回路パターンを形成する。このパターンは、基板に塗布された照射感応材料（レジスト）層への像形成により基板（例えばガラスプレート）の全体または一部に転写される。
【０００３】
パターニング用デバイスを使用して、回路パターンではなく例えばカラーフィルタのパターンやドットのマトリックス状配列などの他のパターンを形成する場合もある。パターニング用デバイスは、それぞれ個別に制御可能である素子の配列（以下「個別制御可能素子アレイ」という場合もある）を備えるパターニングアレイをマスクの代わりに備えてもよい。このような方式ではマスクを使用する方式に比べて迅速かつ低コストにパターンを変更することができる。
【０００４】
フラットパネルディスプレイの基板は通常長方形である。この種の基板を露光するための露光装置は、長方形基板の幅全体またはその一部（例えば全幅の半分）をカバーする露光領域を有するように設計される。この露光領域で基板が走査されるとともに、マスク又はレチクルが基板の走査に同期してビームに対して走査される。このようにして基板にパターンが転写される。露光領域が基板の幅全体をカバーする場合には１回の走査で露光が完了する。露光領域が例えば基板の幅の半分をカバーする場合には、１回目の露光後に横方向に基板を移動させ、通常は基板の残りを露光するための走査をもう一度行う。
【０００５】
通常、照明モード及びビーム形状（例えばフィールドサイズと形状）は放射ビームを回折または屈折させる回折及び／または屈折アレイを用いることにより形成される。回折または屈折アレイそれぞれにより形成された回折または屈折ビームは、像を形成しない光学素子（例えば集光器）と、像を形成する光学素子（例えばリレー）とが用いられることにより所望のビームに変化する。
【０００６】
レンズまたアレイ（例えばレンズアレイ）では解像度は、用いられる光の波長と開口数とに依存する。開口数は媒体（例えば空気ではｎ＝１、浸漬液ではｎ＝１．５）の屈折率ｎと、対象がアレイの周縁部に投影されることにより形成される円錐の半角ｉの正弦とに依存する。開口数の値が大きいほど、レンズまたはアレイの解像度は向上する。
【０００７】
例えばマスクレスリソグラフィ及び顕微鏡法などのように高い拡大率（縮小率）を有する光学系の場合、照明系から出力されるビームは極めて低い発散度（開口数）を有することが必要とされる。このことは、（ａ）照明系に入力されるビームの発散度（プレ開口数）が極めて低い（例えば照明系から出力されるビームに比べて少なくとも３〜４倍低い）必要があり、その要求は時折達成されず（ｂ）回折または屈折アレイの形状が大きい必要があることを意味する。
【０００８】
例えば液浸露光装置のように光学系の開口数が大きい場合、照明系から出力されるビームは高い発散度（開口数）を有することが必要とされる。この場合の２つの主な問題は、（ａ）回折または屈折アレイの形状が極めて小さい必要があり、そのためこれらのアレイが製造されるとき、その製造が困難であり、（ｂ）光学系内の集光器が、同時に要求されるフィールドサイズとビームの発散度との双方を満足させるだけの能力を備えていないことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
必要とされているのは、露光系の照明系で用いられる光学系と方法である。その照明系は、回折または屈折アレイにより照明ビームに所望の開口数または発散度を形成する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態では、光学素子と多数の開口を有する光学デバイス（以下、単に「多開口光学デバイス」という）とを備える光学系が供される。光学素子はビームを受光し、複数のビームを出力する。多開口光学デバイスは、その複数のビームを受光し、光学素子と共役関係にある像面にその複数のビームを再結像させることで、複数のビームに対応する複数の対応ビームを形成する。複数の対応ビームそれぞれは、複数のビームそれぞれの開口数よりも小さい開口数を有する。
【００１１】
本発明の他の実施形態では、光学素子と、開口数を変化させる素子（以下、単に「開口数変換素子」という）とを備える光学系が供される。光学素子はビームを受光し、第１の開口数を有する第１のビームレットの組を出力する。開口数変換素子は第１のビームレットの組を受光し、第２のビームレットの組を出力する。第２のビームレットの各組は、第１の開口数よりも小さい第２の開口数を有する。
【００１２】
本発明の更なる実施形態では、以下のステップを含む方法が供される。第１の開口数を有する第１の複数ビームを放射ビームから形成するステップ。第１の開口数を有する第１の複数ビームを第２の開口数をそれぞれ有する第２の複数ビームに変化させるステップ。第２の開口数は、第１の開口数よりも小さい。
【００１３】
本発明の更なる実施形態では、以下のステップを含む方法が供される。光学素子を用いることにより放射ビームから複数のビームを形成するステップ。光学素子と共役関係にある像面にその複数のビームを個々にまたはまとめて再結像する一方、その像形成中において２つのテレセントリック性を維持するステップ。
【００１４】
本発明の更なる実施形態や特徴、効果は、本発明のさまざまな実施形態の構成及び作用とともに添付図面を参照して以下に詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
１以上の実施形態では、望ましい発散度と指向性とを有する照明ビームを形成するためのシステム及び方法が用いられる。照明ビームは、瞳決定素子とフィールド決定素子とを用いることにより形成される。そして、こうした素子により形成されたビームの発散度または開口数は、光学素子を用いることにより変化する。この光学素子は、瞳決定素子及びフィールド決定素子のいずれかもしくは双方と共役関係にある面にビームを再結像し、または瞳決定素子及びフィールド決定素子のいずれかもしくは双方により形成されたビームの開口数を変化させる。
【００１６】
以下では特定の構成について説明されるが、これは単に本発明の実施例をわかりやすく説明するためのものにすぎないと理解すべきである。当業者であれば本発明の趣旨を逸脱することなく他の構成を用いることが可能であると理解できよう。当業者であれば本発明を他の多数の分野にも適用可能であることも明らかであろう。
【００１７】
図１は本発明の一実施形態に係る露光装置を模式的に示す図である。この装置は、照明光学系ＩＬ、パターニング用デバイスＰＤ、基板テーブルＷＴ、及び投影光学系ＰＳを備える。照明光学系（照明器）ＩＬは放射ビームＢ（例えばＵＶ放射）を調整するよう構成されている。
【００１８】
パターニング用デバイスＰＤ（例えばレチクル、マスク、または個別制御可能素子アレイ）はビームを変調する。普通は個別制御可能素子アレイは投影光学系ＰＳに対して位置が固定されるが、あるパラメタに従って正確に位置決めする位置決め装置に接続されていてもよい。
【００１９】
基板テーブルＷＴは、基板（例えばレジストが塗布された基板）Ｗを支持するよう構成されており、あるパラメタに従って基板を正確に位置決めする位置決め装置ＰＷに接続されている。
【００２０】
投影光学系（例えば屈折投影レンズ光学系）ＰＳは、個別制御可能素子アレイにより変調された放射ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイからなる）に投影するよう構成されている。
【００２１】
照明光学系は、屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子、あるいは他の種類の光学素子などの各種の光学素子、またはこれらの組合せを含み、放射ビームの向きや形状、あるいは他の特性を制御するためのものである。
【００２２】
本明細書において「パターニング用デバイス」または「コントラストデバイス」なる用語は、例えば基板のターゲット部分にパターンを生成する等、放射ビーム断面を変調するのに用い得るいかなるデバイスをも示すよう広く解釈されるべきである。これらのデバイスは静的なパターニング用デバイス（例えばマスクやレチクル）であってもよいし、動的なパターニング用デバイス（例えばプログラム可能な素子の配列）であってもよい。簡単のために本説明のほとんどは動的パターニング用デバイスの観点でなされているが、本発明の範囲を逸脱することなく静的パターニング用デバイスを用いることも可能であるものと理解されたい。
【００２３】
放射ビームに付与されるパターンは、例えば、仮に放射ビームのパターンが位相シフトフィーチャあるいはいわゆるアシストフィーチャを含む場合には、基板のターゲット部分に所望されるパターンと厳密に対応していなくてもよい。また、基板に最終的に形成されるパターンは、個別制御可能素子アレイ上に形成されるパターンにどの時点においても対応しないようになっていてもよい。このような事態は、基板の各部に形成される最終的なパターンが所定時間または所定回数の露光の重ね合わせにより形成され、かつこの所定の露光中に個別制御可能素子アレイ上のパターン及び／またはアレイと基板との相対位置が変化する場合に起こりうる。
【００２４】
通常、基板のターゲット部分に生成されるパターンは、そのターゲット部分に生成されるデバイス例えば集積回路やフラットパネルディスプレイの特定の機能層に対応する（例えばフラットパネルディスプレイのカラーフィルタ層や薄膜トランジスタ層）。パターニング用デバイスの例としては、レチクル、プログラマブルミラーアレイ、レーザダイオードアレイ、ＬＥＤアレイ、グレーティングライトバルブ、及びＬＣＤアレイなどがある。
【００２５】
電子的手段（例えばコンピュータ）によりパターンをプログラム可能であるパターニング用デバイスは、例えば複数のプログラム可能な素子を含むパターニング用デバイス（例えば１つ前の文章に挙げたものではレチクルを除くすべてのものが該当する）であり、本明細書では総称して「コントラストデバイス」と呼ぶこととする。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素子を備え、または例えば少なくとも１００個、少なくとも１０００個、少なくとも１００００個、少なくとも１００，０００個、少なくとも１，０００，０００個、または少なくとも１０，０００，０００個のプログラム可能な素子を備えてもよい。
【００２６】
プログラマブルミラーアレイは、粘弾性制御層と反射表面とを有するマトリックス状にアドレス指定可能な表面を備えてもよい。この装置の基本的な原理は例えば、反射表面のうちアドレス指定されている区域が入射光を回折光として反射する一方、アドレス指定されていない区域が入射光を非回折光として反射するというものである。適当な空間フィルタを用いることにより、反射光ビームから非回折光を取り除いて回折光だけを基板に到達させるようにすることができる。このようにして、マトリックス状のアドレス指定可能表面にアドレス指定により形成されるパターンに従ってビームにパターンが付与される。
【００２７】
なお代替例として、フィルタにより回折光を取り除いて基板に非回折光を到達させるようにしてもよい。
【００２８】
同様にして回折光学ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）デバイスを用いることもできる。一例としては、回折光学ＭＥＭＳデバイスは、入射光を回折光として反射する回折格子を形成するよう変形される複数の反射性のリボン状部位を備える。
【００２９】
プログラマブルミラーアレイの他の例においては、マトリックス状の微小ミラーの配列が用いられ、各微小ミラーは局所的に電界を適宜付与されることによりまたは圧電駆動手段を使用することにより各々が独立に軸周りに傾斜しうる。繰り返しになるが、ミラーはマトリックス状にアドレス指定可能に構成されており、アドレス指定されたミラーは入射する放射ビームをアドレス指定されていないミラーとは異なる方向に反射する。このようにしてマトリックス状のアドレス指定可能なミラーにより形成されるパターンに従って反射ビームにパターンが付与されうる。必要とされるマトリックス状アドレス指定は、適宜の電子的手段を使用して実行することができる。
【００３０】
パターニング用デバイスＰＤの他の例はプログラム可能なＬＣＤアレイである。
【００３１】
露光装置は１つ以上のコントラストデバイスを備えてもよい。例えば、露光装置は、複数の個別制御可能素子アレイを有し、それぞれの素子が互いに独立に制御されるものであってもよい。この構成においては、個別制御可能素子アレイのうちのいくつかのアレイまたはすべてのアレイが少なくとも１つの照明光学系（または照明光学系の一部）を共有していてもよい。斯かるアレイは当該アレイ用の支持構造及び／または投影光学系（または投影光学系の一部）を共有していてもよい。
【００３２】
一実施例としては、図１に示される実施形態のように、基板Ｗは実質的に円形状である。基板Ｗは周縁部にノッチ及び／または平坦部を有していてもよい。一実施例としては、基板は例えば長方形などの多角形形状でもよい。
【００３３】
基板の形状が実質的に円形の場合、基板の直径は少なくとも２５ｍｍであってもよく、または例えば少なくとも５０ｍｍ、少なくとも７５ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも１２５ｍｍ、少なくとも１５０ｍｍ、少なくとも１７５ｍｍ、少なくとも２００ｍｍ、少なくとも２５０ｍｍ、または少なくとも３００ｍｍであってもよい。一実施例では、基板の直径は長くても５００ｍｍ、長くても４００ｍｍ、長くても３５０ｍｍ、長くても３００ｍｍ、長くても２５０ｍｍ、長くても２００ｍｍ、長くても１５０ｍｍ、長くても１００ｍｍ、または長くても７５ｍｍである。
【００３４】
基板が例えば長方形などの多角形の場合、基板の少なくとも１辺の長さ、または例えば少なくとも２辺または少なくとも３辺の長さが、少なくとも５ｃｍであってもよく、または例えば少なくとも２５ｃｍ、少なくとも５０ｃｍ、少なくとも１００ｃｍ、少なくとも１５０ｃｍ、少なくとも２００ｃｍ、または少なくとも２５０ｃｍであってもよい。
【００３５】
一実施例では、基板の少なくとも１辺の長さが、長くても１０００ｃｍ、または例えば長くても７５０ｃｍ、長くても５００ｃｍ、長くても３５０ｃｍ、長くても２５０ｃｍ、長くても１５０ｃｍ、または長くても７５ｃｍである。
【００３６】
一実施例においては、基板Ｗはウエハであり、例えば半導体ウエハである。一実施例ではウエハの材料は、Ｓｉ（ケイ素）、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）、ＳｉＧｅＣ（シリコンゲルマニウムカーボン）、ＳｉＣ(炭化ケイ素)、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＧａＡｓ(ガリウムヒ素)、ＩｎＰ（インジウムリン）、ＩｎＡｓ（インジウムヒ素）から成るグループから選択される。一実施例ではウエハはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウエハである。一実施例ではウエハはシリコンウエハである。一実施例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（ヒトの裸眼で）透明である。一実施例では基板は有色である。一実施例では基板は無色である。
【００３７】
この基板の厚さは例えば基板材料及び／または基板寸法に応じてある程度変更される。一実施例では、基板の厚さは、少なくとも５０μｍであり、または例えば少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも３００μｍ、少なくとも４００μｍ、少なくとも５００μｍ、または少なくとも６００μｍである。一実施例では、基板の厚さは、厚くても５０００μｍ、例えば厚くても３５００μｍ、厚くても２５００μｍ、厚くても１７５０μｍ、厚くても１２５０μｍ、厚くても１０００μｍ、厚くても８００μｍ、厚くても６００μｍ、厚くても５００μｍ、厚くても４００μｍ、または厚くても３００μｍである。
【００３８】
基板は露光前または露光後において例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置）、計測装置、及び／または検査装置により処理されてもよい。一実施例ではレジスト層が基板に設けられる。
【００３９】
本明細書では投影光学系または投影系という用語は、使用される露光光、あるいは液浸露光用液体や真空の利用などの他の要因に関して適切とされるいかなる投影光学系をも包含するよう広く解釈されるべきである。投影光学系には例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気的光学系、電磁気的光学系、静電的光学系、またはこれらの任意の組み合わせなどが含まれる。以下では「投影レンズ」という用語は、より一般的な用語である投影光学系または投影系という用語と同義に用いられ得る。
【００４０】
投影系は、個別制御可能素子アレイにおけるパターンが基板上にコヒーレントに形成されるように当該パターンの像を形成する。これに代えて投影系は二次光源の像を形成してもよく、この場合個別制御可能素子アレイの各素子はシャッタとして動作してもよい。この場合には投影系は、例えば二次光源を形成し基板上にスポット状に像形成するために、例えばマイクロレンズアレイ（ｍｉｃｒｏ  ｌｅｎｓ  ａｒｒａｙ、ＭＬＡとして知られている）やフレネルレンズアレイなどの合焦用素子のアレイを含んでもよい。一実施例では合焦用素子のアレイ（例えばＭＬＡ）は少なくとも１０個の合焦用素子を備え、または例えば少なくとも１００個、少なくとも１０００個、少なくとも１００００個、少なくとも１００，０００個、または少なくとも１，０００，０００個の合焦用素子を備えてもよい。一実施例においては、パターニング用デバイスにおける個別制御可能素子の数と合焦用素子のアレイにおける合焦用素子の数とは等しいか、あるいは、パターニング用デバイスにおける個別制御可能素子の数が合焦用素子のアレイにおける合焦用素子の数よりも多い。一実施例では、合焦用素子のアレイにおける１つ以上（例えばたいていは各アレイにつき１０００以上）の合焦用素子は、個別制御可能素子アレイにおける１つ以上（例えば２つ以上、または３つ以上、５つ以上、１０以上、２０以上、２５以上、３５以上、または５０以上）の個別制御可能素子に光学的に連関していてもよい。一実施例では、ＭＬＡは、少なくとも基板に近づく方向及び遠ざかる方向に例えば１以上のアクチュエータを用いて移動可能である。基板に近づく方向及び遠ざかる方向にＭＬＡを移動させることができる場合には、基板を動かすことなく例えば焦点合わせをすることが可能となる。
【００４１】
図１及び図２に示されるように本装置は反射型（例えば反射型の個別制御可能素子アレイを用いる）である。透過型（例えば透過型の個別制御可能素子アレイを用いる）の装置を代替的に用いてもよい。
【００４２】
露光装置は２つ以上（２つの場合にはデュアルステージと呼ばれる）の基板テーブルを備えてもよい。このような多重ステージ型の装置においては、追加されたテーブルは並行して使用されるか、あるいは１以上のテーブルで露光が行われている間に１以上の他のテーブルで準備工程が実行されるようにしてもよい。
【００４３】
露光装置は、基板の少なくとも一部が「液浸露光用の液体」で覆われるものであってもよい。この液体は比較的高い屈折率を有する例えば水などの液体であり、投影系と基板との間の空隙を満たす。液浸露光用の液体は、例えばパターニング用デバイスと投影系との間などの露光装置の他の空間に適用されるものであってもよい。液浸技術は投影系の開口数を増大させる技術として周知である。本明細書では「液浸」という用語は、基板等の構造体が液体に完全に浸されているということを意味するのではなく、露光の際に投影系と基板との間に液体が存在するということを意味するに過ぎない。
【００４４】
図１に示されるように照明器ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。一実施例では、少なくとも５ｎｍ、また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、または少なくとも３６０ｎｍの波長を有する放射が供される。一実施例では、放射源ＳＯにより生成される放射は、長くても４５０ｎｍ、または例えば長くても４２５ｎｍ、長くても３７５ｎｍ、長くても３６０ｎｍ、長くても３２５ｎｍ、長くても２７５ｎｍ、長くても２５０ｎｍ、長くても２２５ｎｍ、長くても２００ｎｍ、または長くても１７５ｎｍの波長を有する。一実施例では、この放射は、４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、及び／または１２６ｎｍの波長を含む。一実施例では、この放射は３６５ｎｍ程度、または３５５ｎｍ程度の波長を含む。一実施例では、この放射は例えば３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、及び４３６ｎｍの波長を含む広帯域の波長を含む。３５５ｎｍの波長のレーザ光源を使用し得る。例えば光源がエキシマレーザである場合には、光源と露光装置とは別体であってもよい。この場合、光源は露光装置の一部を構成しているとはみなされなく、放射ビームは光源ＳＯから照明器ＩＬへとビーム搬送系ＢＤを介して受け渡される。ビーム搬送系ＢＤは例えば適当な方向変更用ミラー及び／またはビームエキスパンダを含んで構成される。あるいは光源が水銀ランプである場合には、光源は露光装置に一体に構成されていてもよい。光源ＳＯと照明器ＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射系と総称される。
【００４５】
照明器ＩＬは放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えてもよい。一般にはアジャスタＡＤにより、照明器の瞳面における強度分布の少なくとも半径方向外周部及び／または内周部での量（通常それぞれ「シグマ−アウタ（σ−ｏｕｔｅｒ）」、「シグマ−インナ（σ−ｉｎｎｅｒ）」と呼ばれる）が調整される。加えて照明器ＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の要素を備えてもよい。照明器はビーム断面における所望の均一性及び強度分布を得るべく放射ビームを調整するために用いられる。照明器ＩＬ及び追加の関連構成要素は放射ビームを複数の分割ビームに分割するように構成されていてもよい。例えば各分割ビームが個別制御可能素子アレイの１つまたは複数の個別制御可能素子に対応するように構成してもよい。放射ビームを分割ビームに分割するのに例えば二次元の回折格子を用いてもよい。本明細書においては「放射ビーム」という用語は、放射ビームがこれらの複数の分割ビームを含むという状況も包含されるが、これに限定されないものとする。
【００４６】
放射ビームＢは、パターニング用デバイスＰＤ（例えば、個別制御可能素子アレイ）に入射して、当該パターニング用デバイスにより変調される。放射ビームはパターニング用デバイスＰＤにより反射され、投影系ＰＳを通過する。投影系ＰＳはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに合焦させる。位置決め装置ＰＷと位置センサＩＦ２（例えば、干渉計、リニアエンコーダ、静電容量センサなど）により基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。基板テーブルＷＴは例えば放射ビームＢの経路に異なる複数のターゲット部分Ｃをそれぞれ位置決めするように移動される。個別制御可能素子アレイ用の位置決め手段が設けられ、例えば走査中にビームＢの経路に対してパターニング用デバイスＰＤの位置を正確に補正するために用いられてもよい。
【００４７】
一実施例においては、ロングストロークモジュール（粗い位置決め用）及びショートストロークモジュール（精細な位置決め用）により基板テーブルＷＴの移動を実現する。ロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールは図１には明示されていない。一実施例では基板テーブルＷＴを移動させるためのショートストロークモジュールを省略してもよい。個別制御可能素子アレイを位置決めするためにも同様のシステムを用いることができる。必要な相対運動を実現するために、対象物テーブル及び／または個別制御可能素子アレイの位置を固定する一方、放射ビームＢを代替的にまたは追加的に移動可能としてもよいということも理解されよう。この構成は装置の大きさを小さくするのに役立ち得る。例えばフラットパネルディスプレイの製造に適用可能な更なる代替例として、基板テーブルＷＴ及び投影系ＰＳを固定し、基板Ｗを基板テーブルＷＴに対して移動させるように構成してもよい。例えば基板テーブルＷＴは、実質的に一定の速度で基板Ｗを走査させるための機構を備えてもよい。
【００４８】
図１に示されるように放射ビームＢはビームスプリッタＢＳによりパターニング用デバイスＰＤに向けられるようにしてもよい。このビームスプリッタＢＳは、放射ビームがまずビームスプリッタＢＳにより反射されてパターニング用デバイスＰＤに入射するように構成される。ビームスプリッタを使わずに放射ビームＢをパターニング用デバイスに入射させるようにすることもできる。一実施例では放射ビームは０度から９０度の間の角度でパターニング用デバイスに入射する。または例えば５度から８５度の間、１５度から７５度の間、２５度から６５度の間、または３５度から５５度の間の角度であってもよい（図１には９０度の例が示されている）。パターニング用デバイスＰＤは放射ビームＢを変調し、再度ビームスプリッタＢＳに向かって戻るように放射ビームＢを反射する。ビームスプリッタＢＳは変調されたビームを投影系ＰＳへと伝達する。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に入射させ、そのまま更に投影系ＰＳに入射させるという代替的な構成も可能であることも理解されよう。特に透過型のパターニング用デバイスが用いられる場合には図１に示される構成は必要とはされない。
【００４９】
図示の装置はいくつかのモードで使用することができる。
【００５０】
１．ステップモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンの全体が１回の照射でターゲット部分Ｃに投影される間、個別制御可能素子アレイ及び基板は実質的に静止状態とされる（すなわち１回の静的な露光）。そして基板テーブルＷＴがＸ方向及び／またはＹ方向に移動されて、異なるターゲット部分Ｃが露光される。ステップモードでは露光フィールドの最大サイズによって、１回の静的露光で結像されるターゲット部分Ｃの寸法が制限されることになる。
【００５１】
２．スキャンモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間、個別制御可能素子アレイ及び基板は同期して走査される（すなわち１回の動的な露光）。個別制御可能素子アレイに対する基板の速度及び方向は、投影系ＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性により定められる。スキャンモードでは露光フィールドの最大サイズが１回の動的露光でのターゲット部分の（非走査方向の）幅を制限し、走査移動距離がターゲット部分の（走査方向の）長さを決定する。
【００５２】
３．パルスモードにおいては、個別制御可能素子アレイは実質的に静止状態とされ、パルス放射源により基板Ｗのターゲット部分Ｃにパターンの全体が投影される。基板テーブルＷＴが実質的に一定の速度で移動して、ビームＢは基板上を線状に走査させられる。個別制御可能素子アレイ上のパターンは放射系からのパルス間に必要に応じて更新される。パルス照射のタイミングは、基板上の複数のターゲット部分Ｃが連続して露光されるように調整される。その結果、基板上の１つの短冊状領域にパターンが完全に露光されるようビームＢにより基板Ｗが走査されることになる。この短冊状領域の露光を順次繰り返すことにより基板Ｗは完全に露光される。
【００５３】
４．連続スキャンモードにおいては、変調された放射ビームＢに対して基板Ｗが実質的に等速で走査され、ビームＢが基板Ｗ上を走査して露光するとともに個別制御可能素子アレイ上のパターンが更新されることを除いては基本的にパルスモードと同様である。個別制御可能素子アレイのパターンの更新に同期させるようにした、実質的に一定の放射源またはパルス放射源を用いることができる。
【００５４】
５．ピクセルグリッド結像モードでは、基板Ｗに形成されるパターンはスポット状の露光を連続的に行うことにより実現される。このモードは図２の露光装置を使用して実現することができる。このスポット状の露光はスポット発生器により形成され、スポット発生器はパターニング用デバイスＰＤに適切に方向付けられて配置されている。スポット状の露光はそれぞれ実質的に同形状である。基板Ｗ上には露光スポットにより最終的に実質的に格子が描かれる。一実施例では、このスポットの寸法は最終的に基板上に描かれる格子のピッチよりも大きいが、毎回の露光時に露光スポットが形成する格子の大きさよりもかなり小さい。転写されるスポットの強度を変化させることによりパターンが形成される。露光照射の合間の露光がなされていないときに各スポットの強度分布が変更される。
【００５５】
上記で記載したモードを組み合わせて動作させてもよいし、モードに変更を加えて動作させてもよく、さらに全く別のモードで使用してもよい。
【００５６】
リソグラフィでは基板上のレジスト層にパターンが露光される。そしてレジストが現像される。続いて追加の処理工程が基板に施される。基板の各部分へのこれらの追加の処理工程の作用は、レジストへの露光の程度によって異なる。特にこの処理は、所与の線量閾値を超える照射量を受けた基板の部位が示す反応と、その閾値以下の照射量を受けた部位が示す反応とが異なるように調整されている。例えば、エッチング工程においては上記の閾値を超える照射量を受けた基板上の区域は、レジスト層が現像されることによりエッチングから保護される。一方、この閾値以下の照射量を受けたレジストは露光後の現像工程で除去され、基板のその区域はエッチングから保護されない。このため、所望のパターンにエッチングがなされる。特に、パターニング用デバイス内の個別制御可能素子は、パターンに含まれる図形内部となる基板上の区域での露光中の照射量が線量閾値を超えるように実質的に高強度であるように設定される。基板の他の領域は、ゼロまたはかなり低い放射強度を受けるように対応の個別制御可能素子が設定されることにより、線量閾値以下の放射を受ける。
【００５７】
実際には、パターン図形端部での照射量は所与の最大線量からゼロへと急激に変化するわけではない。この照射量は、たとえ図形の境界部分の一方の側への放射強度が最大となり、かつその図形境界部分の他方の側への放射強度が最小となるように個別制御可能素子が設定されていたとしても急激には変化しない。回折の影響により、照射量の大きさは移行領域を介して低下するからである。パターン図形の境界位置は最終的にレジストの現像により形成される。その境界位置は、照射された線量が閾値を下回る位置によって定められる。この移行領域での線量低下のプロファイル、ひいてはパターン図形の境界の正確な位置は、当該図形境界上または近傍に位置する基板上の各点に放射を与える個別制御可能素子の設定により、より正確に制御できるであろう。これは、強度レベルの最大値または最小値を制御するだけではなく、当該最大値及び最小値の間の強度レベルにも制御することによっても可能となるであろう。これは通常「グレイスケーリング」と呼ばれる。
【００５８】
グレイスケーリングによれば、個別制御可能素子により基板に２値の放射強度（例えば最大値と最小値）だけが与えられるリソグラフィーシステムよりも、パターン図形の境界位置の制御性を向上させることができる。一実施例では、少なくとも３種類の放射強度が基板に投影されてもよく、または例えば少なくとも４種類の放射強度でも、少なくとも８種類の放射強度でも、少なくとも１６種類の放射強度でも、少なくとも３２種類の放射強度でも、少なくとも６４種類の放射強度でも、少なくとも１２８種類の放射強度でも、または少なくとも２５６種類の放射強度でもよい。
【００５９】
グレイスケーリングは上述の目的に加えてまたは上述の目的に代えて使用されてもよい。例えば、照射された線量レベルに応じて基板の各領域が２種以上の反応を可能とするように、露光後の基板への処理が調整されていてもよい。例えば、第１の線量閾値以下の放射を受けた基板の部位では第１の種類の反応が生じ、第１の線量閾値以上で第２の線量閾値以下の放射を受けた基板の部位では第２の種類の反応が生じ、第２の線量閾値以上の放射を受けた基板の部位では第３の種類の反応が生じるようにしてもよい。したがって、グレイスケーリングは、基板上での線量のプロファイルが２以上の望ましい線量レベルを有するようにするのに用いることができる。一実施例では、線量のプロファイルは少なくとも２つの所望の線量レベルを有し、または例えば少なくとも３つの所望の線量レベル、少なくとも４つの所望の線量レベル、少なくとも６つの所望の線量レベル、または少なくとも８つの所望の線量レベルを有してもよい。
【００６０】
線量プロファイルの制御は、上述のように基板上の各点が受ける放射強度を単に制御するという方法以外の方法によっても可能である。例えば、基板上の各点が受ける照射量は、各点への露光時間を代替的にまたは追加的に制御することによっても制御することができる。他の例として、基板上の各点は、連続的な複数の露光により放射を受けてもよい。このような連続的複数露光から一部の露光を選択して用いることにより代替的にまたは追加的に各点が受ける照射量を制御することが可能となる。
【００６１】
基板上に要求されるパターンを形成するために、露光処理中の各段階でパターニング用デバイスの各個別制御可能素子を必要な状態に設定する必要がある。よって、この必要状態を表す制御信号が各個別制御可能素子に伝達されなければならない。一実施例では、露光装置はこの制御信号を生成する制御部を含む。基板に形成されるべきパターンは、例えばＧＤＳＩＩなどのベクトルで規定されるフォーマットで露光装置に供給されうる。デザイン情報を各個別制御可能素子用の制御信号に変換するために、制御部は、１つ以上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に処理を施すように構成されている。データ処理装置は「データパス」とも総称される。
【００６２】
このデータパス及びデータ処理装置は、次に示す機能の１つ以上を実行するように構成されていてもよい。その機能とは、ベクトルベースのデザイン情報をビットマップのパターンデータに変換すること、ビットマップのパターンデータを必要とされる線量マップ（例えば基板上で必要とされる線量のプロファイル）に変換すること、必要とされる線量マップを各個別制御可能素子用の必要放射強度値に変換すること、及び、各個別制御可能素子用の必要放射強度値を対応する制御信号に変換することである。
【００６３】
図２は、本発明に係る露光装置の一例を示す図である。この実施例は例えばフラットパネルディスプレイの製造に用いることができる。図１に示される構成要素に対応するものには図２においても同じ参照符号を付している。また、基板やコントラストデバイス、ＭＬＡ、放射ビームなどについてののさまざまな構成例などを含む上述のさまざまな変形例は同様に適用可能である。
【００６４】
図２は、本発明に係る露光装置の一例を示す図である。この実施例は例えばフラットパネルディスプレイの製造に用いることができる。図１に示される構成要素に対応するものには図２においても同じ参照符号を付している。また、基板やコントラストデバイス、ＭＬＡ、放射ビームなどについてののさまざまな構成例などを含む上述のさまざまな変形例は同様に適用可能である。
【００６５】
図２に示されるように、投影系ＰＳは、２つのレンズＬ１、Ｌ２を備えるビームエキスパンダを含む。第１のレンズＬ１は、変調された放射ビームＢを受け、開口絞りＡＳの開口部で合焦させる。開口部には他のレンズＡＬを設けてもよい。そして放射ビームＢは発散し、第２のレンズＬ２（例えばフィールドレンズ）により合焦させられる。
【００６６】
投影系ＰＳは、拡大された変調放射ビームＢを受けるように構成されているレンズアレイＭＬＡをさらに備える。変調放射ビームＢの異なる部分はそれぞれレンズアレイＭＬＡの異なる部分を通過する。この変調放射ビームＢの異なる部分は、パターニング用デバイスＰＤの異なる個別制御可能素子に対応している。各レンズは変調放射ビームＢの各部分を基板Ｗ上の点に合焦させる。このようにして基板Ｗ上に照射スポットＳの配列が露光される。図示されているレンズアレイには８つのレンズ１４が示されているだけであるが、レンズアレイは数千のレンズを含んでもよい（パターニング用デバイスＰＤとして用いられる個別制御可能素子アレイについても同様である）。
【００６７】
図３は、本発明の一実施形態に係り、図２のシステムを用いて基板Ｗ上にどのようにパターンが生成されるのかを模式的に示す図である。図中の黒丸は、投影系ＰＳのレンズアレイＭＬＡによって基板Ｗに投影されるスポットＳの配列を示す。基板Ｗは、基板Ｗ上での露光が進むにつれて投影系ＰＳに対してＹ方向に移動する。図中の白丸は、基板Ｗ上で既に露光されている露光スポットＳＥを示す。図示されるように投影系ＰＳのレンズアレイＭＬＡによって基板に投影された各スポットは基板Ｗ上に露光スポット列Ｒを形成する。各スポットＳＥの露光により形成される露光スポット列Ｒがすべて合わさって、基板にパターンが完全に形成される。上述のようにこのような方式はよく「ピクセルグリッド結像」と称される。
【００６８】
照射スポットＳの配列が基板Ｗに対して角度θをなして配置されている様子が示されている（基板Ｗの端部はそれぞれＸ方向及びＹ方向に平行である）。これは、基板が走査方向（Ｙ方向）に移動するときに、各照射スポットが基板の異なる領域を通過するようにするためである。これにより、照射スポット１５の配列により基板の全領域がカバーされることになる。一実施例では、角度θは大きくても２０°または１０°であり、または例えば大きくても５°、大きくても３°、大きくても１°、大きくても０．５°、大きくても０．２５°、大きくても０．１０°、大きくても０．０５°、または大きくても０．０１°である。一実施例では、角度θは小さくても０．００１°である。
【００６９】
図４は、本発明の一実施形態において、どのようにしてフラットパネルディスプレイの基板Ｗ全体が複数の光学エンジンを用いて１回の走査で露光されるのかを模式的に示す図である。この例では照射スポットＳの配列ＳＡが８つの光学エンジン（図示せず）により形成される。光学エンジンはチェス盤のように２つの列Ｒ１、Ｒ２に配置されている。照射スポットＳの配列の端部が隣接の照射スポット配列の端部に（走査方向であるＹ方向において）少し重なるように形成される。一実施例では光学エンジンは少なくとも３列、例えば４列または５列に配列される。このようにして、照射の帯が基板Ｗの幅を横切って延び、１回の走査で基板全体の露光が実現されることとなる。光学エンジンの数は適宜変更してもよい。一実施例では、光学エンジンの数は少なくとも１個であり、または例えば少なくとも２個、少なくとも４個、少なくとも８個、少なくとも１０個、少なくとも１２個、少なくとも１４個、または少なくとも１７個である。一実施例では、光学エンジンの数は４０個未満であり、または例えば３０個未満または２０個未満である。
【００７０】
各光学エンジンは、上述の照明系ＩＬ、パターニング用デバイスＰＤ、及び投影系ＰＳを別個に備えてもよい。上述のあるいは２個以上の光学エンジンが１以上の照明系、パターニング用デバイス、及び投影系の少なくとも一部を共有してもよい。
【００７１】
図５は、一般的な照明系５００を示す。一実施例では、照明系５００は照明系ＩＬの代わりに用いられてもよい。図５、８、９及び１０ではレンズ（または他の光学素子）が矢印により示されている。これらの図では、両端の矢が外側を向いている矢印が凸レンズ、両端の矢が内側を向いている矢印が凹レンズとして示される。
【００７２】
照明系５００は、照明ビーム５０２を処理するために用いられる。この処理では、対物面５０４上のパターニング用デバイス（図示せず）に照射する照明ビームに所望の瞳とフィールド高さとが形成される。照明系５００は瞳決定素子５０６、第１の集光器５０８（例えば集光レンズまたは集束レンズ）、フィールド決定素子５１０、第２の集光器５１２及び光学系５１３を備える。光学系５１３はビームを処理し、処理したビームを対物面５０４に向ける。一実施例では、光学系５１３はリレー光学系５１４、開口部５１６、キューブ５１８（例えばビームスプリッタ、偏光キューブ、偏光ビームスプリッタなど）及び投影光学系５２０（パターンが付与されたビームを基板に投影する投影系とは異なる）を有する。
【００７３】
図５の各素子に関するより詳細な説明は、例えば共有の米国特許第６８１３００３号及び米国特許第６７７５０６９号に、係属中で共有の米国特許出願第１０／８９６０２２号、米国特許出願第１０／８０８４３６号及び米国特許出願第１０／８１２９７８号に開示されており、その全体をここに引用する。
【００７４】
ビーム５０２は、断面のサイズが約１２×１２ｍｍであってもよく、瞳決定素子５０６に作用する。瞳決定素子５０６は、ビーム５０２を複数のビームまたは複数のビームレット５２２に分離する屈折光学素子または回折光学素子のいずれであってもよい。複数のビームまたはビームレット５２２は瞳を決定し、第１の開口数（または開口数と相関関係にある発散度）を有する。第１の開口数として例えば０．００２５程度の開口数が望ましい。しかし、瞳決定素子の製造はこの所望の開口数を形成するよりも困難な場合がある。
【００７５】
ビーム５２２は、集光器５０８によりフィールド決定素子５１０に集光され、複数のビームまたは複数のビームレット５２６が形成される。フィールド決定素子５１０は、屈折光学素子または回折光学素子であってもよい。集光されたビーム５２４は、約０．０００７５から約０．００１５の開口数を有することが望ましい。この開口数はビーム５２２の開口数よりも小さい。フィールドが決定されたビーム５２６は約０．０３１６５の円形の開口数または長さ約０．００２９３×幅約０．０００３３の長方形の開口数を有していてもよい。
【００７６】
ビーム５２６は集光器５１２により面５２７に向けられ、その後リレー５１４、開口部５１６及びキューブ５１８を経て、投影光学系５２０により対物面５０４に投影される。一実施例では、面５２７は光学素子５２９を含む。光学素子５２９は、開口が多数形成されている構造、補助的な開口が多数形成されている素子、ステンシルマスク、強度補正用の開口が多数形成されている素子などのいずれか１つであってもよい。一実施例では、光学素子５２９は完全にまたは部分的にビームを透過させる１つ以上の透過領域５３１を備える。透過領域５３１の配置及び数は、パターニング用デバイス（図示せず）上における動作領域または所望の照射領域に対応している。各領域５３１では、幅の中心から外側に向かって全方向にまたは幅方向に透過率が段階的に変化してもよい。一実施例では、パターンニング用デバイスに到達する望ましくない散乱光を軽減し、または実質的に取り除くために光学素子５２９が用いられてもよい。
【００７７】
一実施例では、面５２７はパターニング用デバイスであり、光学系５１３が照明系５００から取り除かれてもよい。この実施例では、ビーム５２６は、集光器５１２または以下の実施形態に示される他の光学素子によりパターニング用デバイス（図示せず）の動作領域に向けられる。
【００７８】
照明系５００では、効果的でない照明ビームが形成されることがある。それは、各種照明ビーム５２２及び／または５２６が各種光学素子に作用する位置を正確に制御できないためであり、いいかえればビーム５２２及び／または５２６の発散度を制御できないということである。これは、通常、少なくとも瞳決定素子５０６とフィールド決定素子５１０とがビームレット５２２と５２６とを形成し、これらのビームレットが、各ビームのビームレットを重ね合わせてしまう発散度または開口数を有するためである。その結果、望ましい照明ビームが形成されない。例えば、これらの素子５０６と５１０とは散光器と同様に機能してもよい。一実施例では、回折光学素子のピッチが狭くなればなるほど回折されるビームの広がりが広くなる、つまり回折されるビームの発散度が高くなるため、素子５０６と５１０とが散光器のように機能する。その結果、照明または照明モードの効率は減少する。
【００７９】
回折光学素子を用いて開口数が小さい照明ビームを形成することは困難である。例えば、約２０００分の１ラジアンまたは約１／８度ぐらいの開口数である。こうしたサイズの開口数は、照明ビームの照明モード（すなわち照明の種類、例えば通常型、双極型、四極型、環状型などの照明）において所望のまたは必要なサイズ、形状及び発散度を形成するために望ましい。
【００８０】
一実施例では、回折素子５０６及び５１０のような光学素子は、空間的に切れ目のないビームを連続して受光してもよい。しかし、こうした素子の後にビームを受光する光学素子（以下、単に「後受け光学素子」という）では、ビーム５２２及び／または５２６を更に処理するために用いられるターゲット領域が分散していてもよい。このため、後受け光学素子の１つのターゲット領域のみがビーム５２２及び／または５２６を受光するべきなのに、面全体がビーム５２２及び／または５２６を受光するときには、照明系５００の効率が減少し、光量が無駄となる。また、後受け光学素子は、望ましい開口数を有していないビームを受光してもよい。なぜなら、上述したように瞳決定素子５０６とフィールド決定素子５１０とを正確に製造することが困難だからである。
【００８１】
例えば瞳決定素子５０６及び／またはフィールド決定素子５１０などの回折光学素子により大きな開口数が形成されると、出力された出力光は渦を巻き、これにより光損失が生じる。光損失は、出力光の開口数が形成されることなく、出力光が発散することにより生じる。
【００８２】
照明系に対してより望まれることは、後受け光学素子及び／またはパターニング用デバイスにより効果的に照射するため特定の発散度または開口数を有する照明ビームを形成し、方向づけることである。上述したように開口数がより大きいと光の照射範囲が、照射される対象物よりも時折大きくなる。一方、開口数がより小さい（狭い）とより効果的な照明ビームが形成される。図６〜１０に示されるシステムでは、こうした非効率性を実質的に解消する光学素子（例えば光学素子６２８または光学素子７２８）が用いられる。
【００８３】
図６は、本発明の一実施形態に係り、光学素子６２８を備える照明系５００の一部を示す。各種実施例では、光学素子６２８は瞳決定素子５０６の後ろに１つ、フィールド決定素子５０８の後ろに１つまたは両素子の後ろに１つずつ設けられていてもよい。より詳細には図８、９及び１０に関して説明する。ビーム５３０の発散度を変化させるために複数の素子または１つの素子からなる光学素子６２８が用いられる。この変化はビーム（ビームレット）６３０の第１の開口数を、所望の発散度または第２の（所望の）開口数を有するビーム（ビームレット）６３２に変えることによりなされる。また、光学素子６２８は、瞳決定素子５０６／フィールド決定素子５１０と共役面６３４との間におけるビームの空間的に分散したまたは空間的に切れ目のない部分を向けるために用いられる。各面（または各点）において焦点が合っているときに共役な関係が成立し、ここでは素子５０６及び／または５１０は面６３４と共役関係にある面に位置している。ビーム６３２に所望の発散度または開口数を形成することにより、望ましい均一性、テレセントリック性、楕円率などが照明ビームに実現される。マスクレス系、液浸系、これらの系の組み合わせ、または、照明ビームのパラメータを極めて正確に制御することが必要な他のいかなる露光系において、パターンを付与するための照明ビームが形成されようとされなかろうと、これが実現され得る。
【００８４】
一実施例では、素子６２８は、同様な出力特性を持たせるためビーム６３０の各ビームレットを変化させてもよい。別の実施例としては、素子６２８は、ビーム６３０のビームレットのそれぞれまたはビームレットの複数組を変化させるために配置されてもよい。これにより各ビームレットまたはビームレットの各組に異なる出力特性を持たせることができる。
【００８５】
一実施例では、ビーム６３０の第１の開口数はビーム６３２の第２の開口数より大きい。また、一実施例では第２の開口数は、瞳決定素子５０６及び／またはフィールド決定素子５１０のみを用いることにより形成され得る開口数よりも実質的に小さくてもよい。
【００８６】
各種の実施例では、第１及び第２の開口数のこの関係は、瞳決定素子５０６／フィールド決定素子上の拡大像または縮小像を「複数のチャネル」を介した領域に形成する光学素子６２８を用いることにより実現される。「複数のチャネル」は、例えば少なくとも図７に関して以下に示されるような、光学素子６２８内の複数の素子によって形成されている。例えば、素子６２８は、瞳決定素子５０６／フィールド決定素子５１０上の像を共役面６３４上に再結像してもよい。共役面６３４に再結像された像はより小さい開口数または発散度を有する。
【００８７】
より小さい開口数または発散度が光学素子６２８による出力の結果として説明されているが、使用目的によってはより大きい開口数または発散度が望ましいことがあり、光学素子６２８はそのような場合に用いられてもよい。
【００８８】
一実施例では、光学素子６２８は、空間的に分散したビームレット６３２を形成し、ターゲットまたは像面６３４の動作領域６３６に向けるために用いられてもよい。また、光学素子６２８及び／またはそれに続く他の光学素子（図示せず）が、場合によっては約２５０％以上光学効率を増大させるために用いられてもよい。光学素子６２８により照明ビーム全体が、光学素子６２８に続く面または光学素子における所望の素子、領域または一部（ターゲット領域）のみに実質的に向けられるため光学効率が増大する。光学効率の増大により、望ましくない領域いいかえれば照明ビームの照射がこれ以上必要ない領域に照射される照明ビームが実質的に取り除かれ、各ターゲット領域の光量が高くなる。
【００８９】
例えば光学素子６２８は、マスク５２９を通して光損失を実質的に減少させるために周辺領域ではなくマスク５２９の領域５３１（図５参照）に向けられる、空間的に分散したビームを形成してもよい。
【００９０】
図７は、本発明の一実施形態に係る光学素子７２８の例を示す。この実施形態では、光学素子７２８は、第１のフライアイレンズ７２８Ａと第２のフライアイレンズ７２８Ｂとを備えるフライアイリレー７２８である。フライアイリレー７２８は、例えば瞳決定素子５０６またはフィールド決定素子５１０などの回折光学素子と共役面６３４との間に配置されている。素子７２８Ａと７２８Ｂとの間には、素子７２８Ａの焦点面７３８が配置されている。一実施例では、光学素子としてフライアイリレー７２８を用いることにより２つのテレセントリック性が照明系５００において維持される。
【００９１】
フライアイリレー７２８において対応するレンズ（ＡとＢ）の各組は、それ自身がフライアイリレー７２８におけるリレーまたはチャネルとしてみなされてもよい。
【００９２】
本発明者は、像を形成するためにフライアイレンズを用いているが、これは、例えば光の均一化などフライアイレンズの一般的な使用方法とは異なる。一実施例では本発明者は、空間的に分散した各像を形成するため、像を形成するフライアイアレイ７２８によりビームを分離させ、そのビームを分離されたままにする。
【００９３】
他の実施例では、光学素子６２８は、以上及び以下で説明される機能を発揮できれば小型レンズ、開口を多数有する光学素子、開口を多数有するアレイ、レンズを多数有するレンズアレイ（例えばマイクロレンズアレイ）、フライアイレンズまたはこれらの素子を１以上含む複数の素子（リレー）であってもよい。
【００９４】
図８は、本発明の一実施形態に係る照明系８００を示す。照明系８００は、図５の照明系５００における素子のほとんどを備えるが、光学系５１３が光学系８１３に置き換えられている。光学系８１３は２つの光学リレー系８１４を備える。照明系８００は光学素子７２８を更に備える。照明系８００は、光学素子７２８を用いることにより照明ビームを形成する。光学素子７２８は、上述したように照明系５００により処理されたビームよりも高い効率でフィールド決定素子５１０とそれに続く他の光学素子とに作用する。一実施例では、これにより所望の開口数８４０が対物面５０４に形成される。
【００９５】
図９は、本発明の一実施形態に係る照明系９００を示す。照明系９００は照明系８００と同様であるが、第１の開口数を有するビーム６３０'を第２の開口数を有するビーム６３２'に変化させる第２の光学素子７２８を備える。照明系９００は、フィールド決定素子５１０と集光器５１２のそれぞれに作用する光学素子７２８と、それに続く他の光学素子と、の双方を用いることにより照明ビームを形成する。この構成により、上述したように照明系５００または場合によっては照明系８００により処理されたビームよりも高い効率が達成される。一実施例では、これにより所望の開口数９４０が対物面５０４に形成される。
【００９６】
図１０は、本発明の一実施形態に係る照明系１０００を示す。照明系１０００は、図５の照明系５００及び図８の照明系８００における素子のほとんどを備え、更に素子７２８を備える。照明系１０００は、光学素子７２８を用いることにより照明ビームを形成する。光学素子７２８は、上述したように照明系５００により処理されたビームよりも高い効率で集光器５１２とそれに続く他の光学素子とに作用する。一実施例では、これにより所望の開口数１０４０が対物面５０４に形成される。
【００９７】
図１１は、本発明の一実施形態に係る照明系１１００の一部を示し、フィールド決定素子５１０からパターニング用デバイス面５０４までを示す。照明系１１００では、面５２７と面５０４との間にフライアイリレー７２８が配置されている。この照明系では、集光レンズ５１２を用いることによりフィールド決定素子で処理されたビーム５２６が光学素子５２９に向けられる。各領域５３１または光学素子５２９を通して形成された像は、面５０４におけるパターニング用デバイス１１４２上の動作領域１１４４に到達する前にフライアイリレー７２８によりサイズが縮小される。一実施例では、光学素子５２９を通過した像のサイズＡ１（例えば１６．９５×１６．９３ｍｍ）は、フライアイリレー７２８の画像処理により面５０４でイメージＡ２（例えば８．５７×３．４３ｍｍ）まで縮小される。
【００９８】
図１２は、本発明の一実施形態に係り、フライアイレンズリレー７２８を用いることによりフィールド決定素子５１０と光学素子５２９との間でビームが縮小される例を示す。この実施形態では、ビーム６２６の断面積が５０％縮小される。例えば、第１のビーム６２６−１の領域Ａ１は、光学素子５２９上で領域Ａ２を形成するためフライアイリレー７２８を通して半分に縮小される。これが、光学素子７２８Ａ−ｎと７２８Ｂ−ｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）との各組により形成された各チャネルで行われる。この実施例では、フィールド決定素子５１０により形成されたフィールド全体がフライアイリレー７２８を通してサブフィールドに変化する。
【００９９】
上述したように、一実施例では、素子７２８Ａ−ｎ及び７２８Ｂ−ｎの光学特性を変化させるため各チャネルごとに縮小の程度が異なっていてもよい。
【０１００】
図１３は、本発明の一実施形態に係る照明系１３００を示す。図１３は、集光器５１２と面５２７との間にフライアイリレー７２８と回折光学素子１３４６とを備えることを除いて図５と同様である。また、この実施形態では光学系５１３は、１つの開口部を備えるリレーである光学系１３１３に置き換えられている。光学系１３１３は、２つのレンズ１３５０と１３５４との間に配置されている開口部１３５２を備える。一実施例では、これにより所望の開口数１３４０が対物面５０４に形成される。
【０１０１】
本説明においては露光装置の用途を特定の装置（例えば集積回路やフラットパネルディスプレイ）の製造としているが、ここでの露光装置は他の用途にも適用することが可能であるものと理解されたい。他の用途としては、集積回路や光集積回路システム、磁区メモリ用ガイダンスおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド、微小電気機械素子（ＭＥＭＳ）、ＬＥＤなどの製造に用いることが可能であり、これらに限られない。また、例えばフラットパネルディスプレイに関しては、本発明に係る装置は、例えば薄膜トランジスタ層及び／またはカラーフィルター層などのさまざまな層の製造に用いることができる。
【０１０２】
ここでは特に光学的なリソグラフィーを本発明に係る実施形態に適用したものを例として説明しているが、本発明は例えばインプリントリソグラフィーなど文脈が許す限り他にも適用可能であり、光学的なリソグラフィーに限られるものではない。インプリントリソグラフィーでは、パターニング用デバイスのトポグラフィーが基板に生成されるパターンを決める。パターニング用デバイスのトポグラフィーが基板に塗布されているレジスト層に押し付けられ、電磁放射や熱、圧力、あるいはこれらの組み合わせによってレジストが硬化される。レジストが硬化されてから、パターニング用デバイスは、パターンが生成されたレジストから外されて外部に移動される。
【０１０３】
上述のように本発明の具体的な実施形態が説明されたが、本発明は上述の形式以外の形式でも実施可能であると理解されたい。例えば本発明は、上述の方法が記述された機械で読み取り可能な１以上の一連の指示を含むコンピュータプログラムの形式、またはこのようなコンピュータプログラムが記録された（半導体メモリや磁気・光ディスクなどの）データ記録媒体の形式をとってもよい。
【０１０４】
［結語］
本発明の種々の実施例を上に記載したが、それらはあくまでも例示であって、それらに限定されるものではない。本発明の精神と範囲に反することなく種々に変更することができるということは、関連技術の当業者には明らかなことである。本発明の範囲と精神は上記で述べた例示に限定されるものではなく、請求項とその均等物によってのみ定義されるものである。
【０１０５】
「課題を解決する手段」及び「要約書」の項ではなく「発明の詳細な説明」の項が請求項を解釈するのに使用されるように意図されている。「課題を解決する手段」及び「要約書」の欄は本発明者が考えた本発明の実施例の１つ以上を示すものであるが、すべてを説明するものではない。よって、本発明及び請求項をいかなる形にも限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施形態に係る露光装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る露光装置を示す図である。
【図３】図２に示される本発明の実施形態により基板にパターンを転写する１つのモードを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る光学エンジンの配置を示す図である。
【図５】一般的な照明系を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係り、追加の光学素子を備える図５の照明系の一部を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係り、図６における追加の光学素子の例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係り、図６における追加の光学素子を１つ以上備える照明系である。
【図９】本発明の一実施形態に係り、図６における追加の光学素子を１つ以上備える照明系である。
【図１０】本発明の一実施形態に係り、図６における追加の光学素子を１つ以上備える照明系である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る照明系を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る照明系１１００の一部を示し、フィールド決定素子からパターニング用デバイス面までを示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る照明系を示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
５００  照明系、  ５０４  対物面、  ５０６  瞳決定素子、  ５０８  第１の集光器、  ５１０  フィールド決定素子、  ５１２  第２の集光器、  ５１３  光学系、  ５１４  リレー光学系、  ５１６  開口部、  ５１８  キューブ、  ５２０  投影光学系、  ５２７  面、  ５２９  光学素子、  ５３１  透過領域、  ６２８  光学素子、  ６３４  共役面、  ６３６  動作領域、  ７２８  光学素子、  ７２８Ａ  第１のフライアイレンズ、  ７２８Ｂ  第２のフライアイレンズ、  ７３８  焦点面、  ８００  照明系、  ８１３  光学系、  ８１４  光学リレー系、  １１４２  パターニング用デバイス、  １１４４  動作領域、  １３１３  光学系、  １３４０  開口数、  １３４６  回折光学素子、  １３５０  レンズ、  １３５２  開口部、  １３５４  レンズ。  
【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１２】
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【図１３】
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【図１１】
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