(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の放射線投影ビームを供給する放射系と、
プログラム可能素子の配列を含み、第１の投影ビームの断面に第１のパターンに従って各プログラム可能素子に対応するピクセルの配列を形成する第１のプログラム可能パターン形成手段と、
基板を保持する基板テーブルと、
第１のパターン形成された投影ビームを基板のターゲット部分に投影する投影系とを含むリソグラフ投影装置であって、
プログラム可能素子の配列を含み、放射系から供給された第２の投影ビームの断面に第１のパターンとは異なる第２のパターンに従って各プログラム可能素子に対応するピクセルの配列を形成する第２のプログラム可能パターン形成手段をさらに含み、
前記投影系が、基板の前記ターゲット部分に第２のパターン形成された投影ビームを投影し、
第１のパターン形成された投影ビームは第１の強度を有し、第２のパターン形成された投影ビームは第１の強度とは異なる第２の強度を有し、
第１の強度を有する第１のパターン形成された投影ビームの第１のピクセルに、第２の強度を有する第２のパターン形成された投影ビームのピクセルのうち第１のピクセルに対応するピクセルを組み合わせることにより、グレースケール化されたピクセルが配列されたパターンを生成することを特徴とする、リソグラフ投影装置。
【請求項２】
プログラム可能素子の配列を含み、放射系から供給された第３乃至第ｎの投影ビームそれぞれの断面に第１乃至第ｎ−１のパターンとは異なる第３乃至第ｎのパターンに従って各プログラム可能素子に対応するピクセルの配列を形成する第３乃至第ｎのプログラム可能パターン形成手段をさらに含み、ｎは３以上の整数であり、
前記投影系が、基板の前記ターゲット部分に第３乃至第ｎのパターン形成された投影ビームを投影し、
第１乃至第ｎのパターン形成された投影ビームはそれぞれ第１乃至第ｎの異なる強度を有し、第ｎの強度はｎを変数とする数式により定められ、
投影ビームの１つのピクセルに対応するターゲット部分内の部分領域が、第１乃至第ｎの投影ビームのいずれかで露光されるか、第１乃至第ｎの投影ビームの任意の組合せで露光されるか、第１乃至第ｎの投影ビームのいずれによっても露光されないか、または、第１乃至第ｎの投影ビームのすべてによって露光されるかのいずれかとされることにより各ピクセルにグレースケーリングが実現されるように、各プログラム可能パターン形成手段のパターンが異なっている、請求項１に記載のリソグラフ投影装置。
【請求項３】
前記第１および第２の投影ビームが異なる強度を有するように、放射系が、第１および第２の投影ビームを供給するように構成されたビーム・スプリッタを含んでいる、請求項１または請求項２に記載のリソグラフ投影装置。
【請求項４】
前記第１および第２の投影ビームならびに前記第１および第２のパターン形成された投影ビームの少なくとも１つの強度を調節するように可変減衰器が設けられた、請求項１、請求項２または請求項３に記載のリソグラフ投影装置。
【請求項５】
放射系が、前記第１および第２の投影ビームをそれぞれ供給する、別個に強度を設定することができる第１および第２の放射線源を含む、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のリソグラフ投影装置。
【請求項６】
第１および第２のパターン形成された投影ビームが、投影系によって基板のターゲット部分に投影される単一のパターン形成された投影ビームに合成されている、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のリソグラフ投影装置。
【請求項７】
第１および第２のパターン形成された投影ビームが、基板のターゲット部分に別々に投影される、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のリソグラフ投影装置。
【請求項８】
放射線感応材料の層で少なくとも部分的に被覆された基板を提供することと、
放射系を用いて、第１の投影放射線ビームを供給することと、
プログラム可能素子の配列を含む第１のプログラム可能パターン形成手段を使用して、第１の投影ビームの断面に第１のパターンに従って各プログラム可能素子に対応するピクセルの配列を形成することと、
第１のパターン形成した投影放射線ビームを放射線感応材料の層のターゲット部分に投影することとを含むデバイス製造方法において、該方法が、
第２の投影放射線ビームを供給することと、
プログラム可能素子の配列を含む第２のプログラム可能パターン形成手段を提供して、第２の投影ビームの断面に第１のパターンとは異なる第２のパターンに従って各プログラム可能素子に対応するピクセルの配列を形成することと、
第２のパターン形成された投影放射線ビームを放射線感応材料の層の前記ターゲット部分に投影することを含み、
第１のパターン形成された投影ビームは第１の強度を有し、第２のパターン形成された投影ビームは第１の強度とは異なる第２の強度を有し、
第１の強度を有する第１のパターン形成された投影ビームの第１のピクセルに、第２の強度を有する第２のパターン形成された投影ビームのピクセルのうち第１のピクセルに対応するピクセルを組み合わせることにより、グレースケール化されたピクセルが配列されたパターンを生成することを特徴とする、デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフ投影装置であって、第１の投影放射線ビームを供給する放射系と、第１の投影ビームを第１の所望のパターンに従ってパターン形成する第１のプログラム可能パターン形成手段と、基板を保持する基板テーブルと、パターン形成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含むリソグラフ投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書で使用する「プログラム可能パターン形成手段」という用語は、入射する放射線ビームに、基板のターゲット部分に形成しようとするパターンに対応するパターン形成断面を与えるために使用することができる手段を指すものとして広義に解釈されるものとする。「光弁」「空間光変調器」（ＳＬＭ）という用語も同様の意味合いで使用することができる。一般に、前記パターンは、集積回路またはその他のデバイスなど（以下参照）、ターゲット部分に形成しているデバイスの特定の機能層に対応することになる。このようなパターン形成手段の例としては、以下のようなものがある。
【０００３】
プログラム可能ミラー・アレイ。このようなデバイスの一例は、粘弾性制御層およ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である。この装置の基本原理は、（例えば）反射表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し、アドレス指定されない領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。適当なフィルタを使用すると、前記アドレス指定されない領域を反射ビームから取り除き、その後に回折光だけを残すことができる。こうして、マトリックス・アドレス指定可能表面のアドレッシング・パターンに従って、ビームがパターン形成される。プログラム可能ミラー・アレイの代替実施形態では、適当な局部電界を印加する、または圧電作動手段を利用することによってそれぞれ個別に軸の周りで傾斜させることができる小型ミラーのマトリックス配列を利用する。この場合もやはり、ミラーはマトリックス・アドレス指定可能であり、アドレス指定されたミラーは、アドレス指定されないミラーとは異なる方向に入射放射線ビームを反射するようになっている。こうして、マトリックス・アドレス指定可能ミラーのアドレッシング・パターンに従って、反射ビームがパターン形成される。必要なマトリックス・アドレッシングは、適当な電子手段を用いて行うことができる。上述のいずれの状況でも、パターン形成手段は、１つまたは複数のプログラム可能ミラー・アレイを含むことができる。本明細書で述べるミラー・アレイに関するさらに詳細な情報は、例えば、参照により本明細書に組み込む米国特許第５,２９６,８９１号および第５,５２３,１９３号、ならびにＰＣＴ特許出願第ＷＯ９８／３８,５９７号および第ＷＯ９８／３３,０９６号から得ることができる。プログラム可能ミラー・アレイの場合には、前記支持構造は、例えば、必要に応じて固定式にも可動式にもすることができるフレームまたはテーブルとして実施することができる。
【０００４】
プログラム可能ＬＣＤアレイ。この構造の一例は、参照により本明細書に組み込む米国特許第５,２２９,８７２号に与えられている。上記と同様に、この場合の支持構造は、例えば、必要に応じて固定式にも可動式にもすることができるフレームまたはテーブルとして実施することができる。
【０００５】
分かりやすくするために、本明細書の残りの部分では、いくつかの箇所で、マスクおよびマスク・テーブルを含む例について詳細に述べるが、そうした場合に論じる一般的な原理は、上述のような広範なパターン形成手段の状況で理解されるものとする。
【０００６】
リソグラフ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。このような場合には、プログラム可能パターン形成手段でＩＣ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、このパターンを、放射線感応材料（レジスト）で被覆された基板（シリコン・ウェハ）のターゲット部分（例えば１つまたは複数のダイを含む）上に結像させることができる。一般に、単一のウェハは、一度に１つずつ投影系を介して連続的に照射される隣接するターゲット部分の全ネットワークを含むことになる。現行の装置では、マスク・テーブル上のマスクによるパターン形成を利用して、２つの異なるタイプの機械に区別することができる。１つのタイプのリソグラフ投影装置では、各ターゲット部分は、マスク・パターン全体をターゲット部分上に１回露光することによって照射される。このような装置は一般に、ウェハ・ステッパと呼ばれる。一般にステップ・スキャン装置と呼ばれる代替装置では、各ターゲット部分は、投影ビームの下でマスク・パターンを所与の基準方向（「走査」方向）に漸進的に走査し、これと同期して、基板テーブルをこの方向に対して平行または逆平行に走査することによって、照射される。一般に、投影系は倍率Ｍ（一般に＜１）を有するので、基板テーブルを走査する速度Ｖは、マスク・テーブルを走査する速度の倍率Ｍ倍となる。本明細書に記載するリソグラフ・デバイスに関するさらなる情報は、例えば参照により本明細書に組み込む米国特許６,０４６,７９２号から得ることができる。
【０００７】
リソグラフ投影装置を用いた製造プロセスでは、パターン（例えばマスク中のパターン）を、放射線感応材料（レジスト）の層で少なくとも部分的に被覆した基板上で結像させる。この結像ステップの前に、プライミングやレジスト被覆、ソフト・ベークなど様々な手続きを基板にほどこすことができる。露光後に、露光後ベーク（ＰＥＢ）や現像、ハード・ベーク、像の特徴の測定／検査など、その他の手続きを基板に対して行うことができる。この手続きの配列は、ＩＣなどのデバイスの個々の層にパターン形成を行う基礎として使用される。このようにしてパターン形成された層は、その後、エッチングやイオン注入（ドーピング）、金属化、酸化、化学機械研磨など、個々の層の仕上げを目的とした様々な処理を受けることができる。いくつかの層が必要である場合には、手続き全体、またはその変形手続きを、層が新しくなるごとに繰り返す必要がある。最終的に、デバイスのアレイが基板（ウェハ）上に載ることになる。その後、これらのデバイスをダイシングやソーイングなどの技法で互いに分離して、これら個々のデバイスを、キャリアに取り付けたり、ピンに接続したりすることができる。このようなプロセスに関するさらなる情報は、例えば、参照によって本明細書に組み込む、Ｐｅｔｅｒ  ｖａｎ  Ｚａｎｔ著「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、Ｔｈｉｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ、ＭａｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ．、１９９７年、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４から得ることができる。
【０００８】
分かりやすくするために、以下では投影系を「レンズ」と呼ぶ。ただし、この用語は、例えば屈折光学部品、反射光学部品、反射屈折系を含む様々なタイプの投影系を含むものとして広範に解釈されるものとする。放射系も、投影放射線ビームを方向付ける、整形する、または制御するなど任意の設計に従って動作する構成要素を含むことができる。このような構成要素も、以下では集合的に、または１つにまとめて「レンズ」と呼ぶ。さらに、リソグラフ装置は、２つ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプにすることができる。このような「複数ステージ」デバイスでは、追加のテーブルを同時に使用することができる、または１つまたは複数のテーブルについては予備ステップを実行しながら、その他の１つまたは複数のテーブルは露光用に使用することができる。２ステージリソグラフ装置は、例えば、参照により本明細書に組み込む米国特許第５,９６９,４４１号およびＷＯ９８／４０,７９１号に記載されている。
【０００９】
現在、本明細書冒頭の段落に記載した結像装置は、例えばスウェーデンのＭｉｃｒｏｎｉｃ社製のマスク書込み機械を作製するために利用されている。このようなマスクは、集積回路（ＩＣ）などの集積デバイスの製造に含まれるより広い製造プロセスの一部として、フォトレジスト被覆シリコン・ウェハなどの感光性基板上にマスク・パターンを繰り返し結像するリソグラフ投影装置で使用することができる。このようなマスク書込み機械の基板は、例えば、フォトレジストの層で被覆された金属化プレート（例えばＣｒで被覆した石英またはＣａＦ2のプレート）である。このマスク書込み機械の背後にある考えは、（非常に複雑な）マスク・パターンの電子ファイルを使用してパターン形成手段をマトリックス・アドレス指定し、その後、このアドレス指定されたパターン形成手段がパターン形成された放射線ビームをマスク・プレートの小部分に向けるというものである。電子ファイルに従ってパターン形成されたビームのパターンを変化させ、同時にマスク・プレートの全表面にわたって（走査運動またはステップ運動で）ビームを移動させることにより、パターン形成されたビームからの組み合わされた（並置された）サブパターンの和として、最終的なマスク・パターンが形成される。このため、このような機械は、「直接書込み」機械と呼ばれることがある。
【００１０】
前段落に記載した機械は、従来はマスクの製造にのみ使用されていたが、少なくとも原理的には、半導体その他の集積デバイスの製造に使用することもできる。そのような場合には、マスク・プレートは、例えばＳｉウェハで置き換えられ、パターン形成手段によってウェハ上に形成されるパターンはダイ・パターンのアレイに対応することになる。しかし、この適用の大きな欠点は、スループットが非常に低いことである。現況技術のリソグラフ投影装置のスループットが１時間あたり基板１００個程度であるのに対して、現在の直接書込み機械で達成されるスループットは１日あたり基板１つ程度であると予想されている。それにもかかわらず、この適用を推し進めることが、依然として魅力的であることもある。例えば、特定の集積デバイス（専用ＡＳＩＣなど）を小ロットで製造する鋳造の場合、上述のような機械によってもたらされる遅い直接書込みプロセスの方が、当該ロットで特殊なマスクを製造する際に必然的に生じる非常に高いコスト（しばしば５０〜１０００米ドル程度になる）よりも魅力的である可能性がある。現時点では、この選択肢は、非常に高価なデバイスを非常に小さなロットで製造する場合にしか魅力的でないかもしれないが、直接書込み機械のスループットを高めることができれば、はるかに魅力的なものとなる。本明細書に記載の従来のリソグラフ装置に関するさらなる情報は、例えば参照により本明細書に組み込み米国特許第６,０４６,７９２号から得ることができる。
【００１１】
上記で言及したような直接書込み機械では、白黒の陰影を有するパターン（バイナリ・パターン）を製造するだけでなく、中間グレー陰影（グレースケーリング）の生成も可能にすることが望ましい。従来技術の機械では、このようなグレースケーリングは、様々な方法で達成することができる。例えば、傾斜可能ミラーを利用したプログラム可能ミラー・アレイ（ＰＭＡ）では、各ミラー（ピクセル）は、ゼロ傾斜極値と完全傾斜極値の間の（連続的または離散的な）中間傾斜を可能にするように実施することができる。同様に、ピストンのように上下に平行移動するミラーを利用し、これらのミラーから反射したコヒーレント光を移相させるＰＭＡでは、各ミラーを、全振幅に満たない中間平行移動を可能にし、それにより０からπの間の値での移相を可能にするように実施することができる。しかし、これら従来技術の方法の欠点は、各ミラーを動かすために比較的複雑な作動手段が必要となることであり、その結果として動作が比較的低速になり、必然的にスループットを犠牲にすることになることである。さらに、このような作動手段の製造は比較的困難であり、比較的低い歩留りでしか行うことができないことが多いので、製造コストが高くなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、これらの問題を改善することである。さらに詳細には、本発明の目的は、比較的高いスループットでグレースケーリングを実行することができ、かつ比較的高い歩留りで製造することができる、本明細書冒頭の段落に記載した装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記その他の目的は、本明細書冒頭の段落に記載したリソグラフ装置において、該装置が、放射系から供給される第２の投影ビームを第２の所望のパターンに従ってパターン形成する第２のプログラム可能パターン形成手段をさらに含み、前記投影系が、基板の前記ターゲット部分に第２のパターン形成された投影ビームを投影し、第１および第２のパターン形成された投影ビームの強度が異なることを特徴とするリソグラフ装置によって達成される。
【００１４】
この装置は、グレースケール・パターンを瞬時に基板上に投影することができるので、これは有利である。パターン形成された投影ビームのそれぞれについて異なる強度を用いることにより、所与数のパターン形成された投影ビームで達成できるグレースケール数を多くすることができる。好ましくはそれぞれがさらに異なる強度を有するパターン形成された投影ビームを生じるプログラム可能パターン形成手段の数を増やせば、グレースケールの数も多くなる。
【００１５】
ビーム・スプリッタを使用して、放射線源からの投影ビームを、プログラム可能パターン形成手段を照明するのに必要な数の投影ビームに分割することができる。このビーム・スプリッタは、パターン形成手段を様々な強度の投影ビームで照明するように配列される。この方式は、本質的に、基板上に投影されるビーム全体の強度を必ずしも低下させることなく、様々な強度を有するパターン形成された投影ビームを作る。
【００１６】
あるいは、可変減衰器を設けて、基板上に投影されるパターン形成された投影ビームの強度を低下させることもできる。これらは、例えば、パターン形成手段に入射する投影ビームの強度を低下させるように配置する、および／またはパターン形成された投影ビームのビーム経路中に配置して、パターン形成された投影ビームの強度を直接低下させることができる。したがって、放射系の複雑さを緩和することができる。
【００１７】
さらに、２つ以上の別個の放射線源を使用して、様々な強度を有する投影ビームを生成することによって、パターン形成された投影ビームの強度を変化させる手段を設けることができる。
【００１８】
状況によっては、パターン形成された投影ビームのそれぞれを合成して、基板のターゲット部分に投影される単一のパターン形成された投影ビームにすることが望ましいこともある。これは、投影系を１つしか必要とせず、したがって装置のコストが最小限に抑えられるので有利である。あるいは、パターン形成された投影ビームのそれぞれを個別に基板のターゲット部分に投影し、パターン形成された投影ビームを合成する手段を不要にすることもできる。
【００１９】
複数のパターンを基板のターゲット部分に同時に投影することによってグレースケールを生み出すことに加えて、プログラム可能パターン形成手段の１つまたは複数を使用して投影ビームをパターン形成し、基板の同じターゲット部分に投影される露光光の数を増やすこともできる。このような手段によって、プログラム可能パターン形成手段の数を過度に大きくすることなく、さらに細かいグレースケールを実現することができる。
【００２０】
本発明のさらに別の態様によれば、
放射線感応材料の層で少なくとも部分的に被覆された基板を提供することと、放射系を用いて、第１の投影放射線ビームを供給することと、第１のプログラム可能パターン形成手段を使用して、第１の投影ビームの断面に第１のパターンを与えることと、第１のパターン形成した投影放射線ビームを放射線感応材料の層のターゲット部分に投影することとを含むデバイス製造方法において、該方法が、第２の投影放射線ビームを供給することと、第２のプログラム可能パターン形成手段を提供して、第２の投影ビームの断面に第２のパターンを与えることと、第２のパターン形成された投影放射線ビームを放射線感応材料の層の前記ターゲット部分に投影することとをさらに含み、前記第１および第２のパターン形成された投影ビームが異なる強度を有することを特徴とするデバイス製造方法が提供される。
【００２１】
本明細書では、本発明による装置をＩＣの製造に使用する場合について特に述べるが、この装置にはその他にも多くの適用分野があることを明確に理解されたい。例えば、この装置は、統合光学系、磁区メモリの誘導および検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造に利用することができる。当業者なら、これらの代替の適用分野においては、本文書に任意に使用される「レチクル」、「ウェハ」、または「ダイ」などの用語は、それぞれ「マスク」、「基板」、および「ターゲット部分」といったより一般的な用語で置き換えられるものと考えられることを理解するであろう。
【００２２】
本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線放射（例えば３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）およびＥＵＶ（極紫外線放射、例えば５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子ビームを含めた、全てのタイプの電磁放射を包含するものとして使用している。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、例示のみを目的として、添付の概略図を参照しながら本発明の実施形態について述べる。
【００２４】
これらの図面では、対応する参照符号は対応する部分を示している。
【００２５】
実施形態１
図１は、本発明の特定の実施形態によるリソグラフ投影装置を概略的に示す図である。この装置は、
この特定の場合では放射線源ＬＡも含む、放射線の投影ビームＰＢ（例えばＥＵＶ放射線）を供給する放射系Ｅｘ、ＩＬと、
プログラム可能パターン形成手段ＭＡ（例えばＳＬＭ）を保持するためのマスク・ホルダを備え、アイテムＰＬに対してプログラム可能パターン形成手段を正確に位置決めするための第１の位置決め手段に接続された、第１の物体テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（例えばレジスト被覆シリコン・ウェハ）を保持するための基板ホルダを備え、アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段に接続された、第２の物体テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
プログラム可能パターン形成手段ＭＡの照射部分を、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）に結像させるための投影系（「レンズ」）ＰＬ（例えばミラー群）とを含む。
【００２６】
本明細書で述べるこの装置は、反射タイプである（例えば反射性プログラム可能パターン形成手段を有する）。しかし、一般には、例えば（例えば透過性プログラム可能パターン形成手段を有する）透過タイプであっても良い。あるいは、この装置は、上述のタイプのプログラム可能ＬＣＤアレイなど、別の種類のパターン形成手段を利用することもできる。
【００２７】
放射線源ＬＡ（例えばエキシマ・レーザ）が、放射線ビームを発生させる。このビームは、直接、または例えばビーム拡大器などの調整手段を横切った後で、照明システム（照明器）ＩＬに供給される。照明器ＩＬは、ビームの強度分布の外側の径方向の広がりおよび／または内側の径方向の広がり（一般には、それぞれ外σ（σ−ｏｕｔｅｒ）および内σ（σ−ｉｎｎｅｒ）と呼ばれる）を設定するための調節手段ＡＭを含むことができる。さらに、照明器は一般に、積分器ＩＮやコンデンサＣＯなど、その他の様々な構成要素を含むことになる。このようにして、プログラム可能パターン形成手段ＭＡに入射するビームＰＢの断面は、所望の均一さおよび強度分布を有するようになる。
【００２８】
図１に関して、放射線源ＬＡは、リソグラフ投影装置のハウジング内に置くことができるが（放射線源ＬＡが例えば水銀ランプであるときしばしばそうなるように）、リソグラフ投影装置から離して置き、放射線源が発生させる放射線ビームを装置中に導くようにすることもできることに留意されたい（例えば、適切な方向付けミラー）。この後者の状況は、放射線源ＬＡがエキシマ・レーザであるときにしばしば見られる。本発明および本発明の特許請求の範囲は、これら両方の状況を包含する。
【００２９】
その後、ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されたプログラム可能パターン形成手段ＭＡに当たる。このプログラム可能パターン形成手段ＭＡによって反射された後で、ビームＰＢはレンズＰＬを通過し、このレンズＰＬが基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームＰＢを収束させる。第２の位置決め手段（および干渉測定手段ＩＦ）を援用して、基板テーブルＷＴを正確に移動させ、例えば様々なターゲット部分ＣをビームＰＢの経路中に位置決めすることができる。同様に、例えば走査中に、第１の位置決め手段を使用して、ビームＰＢの経路に対してプログラム可能パターン形成手段ＭＡを正確に位置決めすることができる。プログラム可能パターン形成手段のビームＰＢに対する相対的な位置が固定されている場合には、第１の位置決め手段は、省略することができる。一般に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１には明示していない長行程モジュール（粗い位置決め）および短行程モジュール（精細な位置決め）を援用して行われることになる。ただし、（ステップ・スキャン装置とは異なり）ウェハ・ステッパの場合には、マスク・テーブルＭＴは、短行程アクチュエータのみに接続することも、固定することもできる。
【００３０】
図示の装置は、異なる２つのモードで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは基本的に静止状態に保たれ、マスク像全体を１回で（すなわち１回の「フラッシュ」で）ターゲット部分Ｃに投影する。次いで、別のターゲット部分ＣにビームＰＢを照射することができるように、基板テーブルＷＴをｘ方向および／またはｙ方向にシフトさせる。２．スキャン・モードでも、基本的には同じ手順が当てはまるが、所与のターゲット部分Ｃを１回の「フラッシュ」では露光しない。その代わりに、マスク・テーブルＭＴが所与の方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に速度ｖで移動可能であり、投影ビームＰＢでマスク像を走査するようになっている。同時に、基板テーブルＷＴを速度Ｖ＝Ｍｖで同じ方向または反対方向に同時に移動させる。ここで、ＭはレンズＰＬの倍率である（通常はＭ＝１／４または１／５）。こうして、解像度を落とすことなく比較的大きなターゲット部分Ｃを露光することができる。
３．パルス・モードでは、マスク・テーブルは基本的に静止状態に保たれ、プログラム可能パターン形成手段の像全体が、基板のターゲット部分Ｃ上に投影される。基板テーブルＷＴは、投影ビームＰＢで基板Ｗを横切る線を走査するように基本的に一定速度で移動する。放射系のパルスは、基板上で露光させる連続したターゲット部分Ｃが互いに隣り合うようにタイミングをとる。したがって、投影ビームが基板のある線全体を走査した後は、その線についての完全なパターンが基板上で露光されたことになる。基板全体が線ごとに露光されるまで、このプロセスを繰り返す。
【００３１】
図２は、本発明の特定の実施形態による結像装置の一部分を示す図である。この実施形態では、図１のプログラム可能パターン形成手段ＭＡは、複数（Ｎ＝４）の構成要素パターン形成手段ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３、ＰＭ４を含む。さらに、ビームＰＢは、４つのミラー・ブロックによってパターン形成手段間に向けられる。これらのミラー・ブロックは、入射投影ビームＰＢiを、構成要素投影ビームＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４に分割する働きをする。これらの構成要素投影ビームＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４は、その後、それぞれの構成要素パターン形成手段ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３、ＰＭ４によって反射され、パターン形成される。ここで述べたように、各構成要素投影ビームＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４は、それぞれの可変減衰器ＶＡ１、ＶＡ２、ＶＡ３、ＶＡ４を通過し、４つの構成要素投影ビームには個別の強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４が生じる。その後、Ｉ１〜Ｉ４の相対値を任意に選択することができる。
【００３２】
あるいは、可変減衰器ＶＡ１〜ＶＡ４（の少なくとも一部）を省略して、単純にビーム分割手段ＢＳの特性によって生じる固有値Ｉ１〜Ｉ４を受け入れることもできる。
【００３３】
パターン形成された後で、構成要素投影ビームＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４はそれぞれのミラー・ブロックに戻る。ミラー・ブロックは、これらの構成要素投影ビームを合成して単一の複合出射投影ビームＰＢeにする。したがって、ミラー・ブロックは、合成手段ＣＭの機能を提供する。あるいは、構成要素投影ビームＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４を、別個に基板のターゲット部分に投影することもできる。
【００３４】
Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3、…、Ｉnの必要な変化は、様々な方法で達成することができることを理解されたい。放射系は、各構成要素パターン形成手段ごとに異なる放射線源（レーザやランプなど）を含むことができ、Ｉnは、例えば、各放射線源の出力パワーを変化させることにより、または各放射線源とそれに対応する構成要素パターン形成手段の間に可変減衰器を利用することにより、変化させることができる。
【００３５】
特にＩ１〜Ｉ４の相対値に応じて、投影系ＰＬまで進行し、最終的に基板Ｗまで進行する出射投影ビームＰＢeにおいて様々な程度のグレースケーリングを達成することができる。このグレースケーリングの原理について次に説明する。
【００３６】
図３は、非常に簡略化したパターンＰに基づく、本発明で利用するグレースケーリングの原理を示す図である。この図の左側に示すように、パターンＰは１２個のピクセル位置を含み、そのそれぞれに番号１〜１２が付けられている。様々なピクセル位置は、以下のように異なる「色合い」を有する。
ピクセル位置１および６は「黒（Ｂ）」、
ピクセル位置４、７および１０は「暗灰色（ＤＧ）」、
ピクセル位置５および８は「中灰色（ＭＧ）」、
ピクセル位置３および９は「明灰色（ＬＧ）」、
位置２、１１および１２は「白（Ｗ）」。
【００３７】
同図の下側部分は、このパターンにおいてどのように本発明を利用すればグレースケーリング効果（すなわち中間的な色合いＤＧ、ＭＧおよびＬＧ）を達成することができるかを示している。この目的のために、同図では、図２の４つの構成要素パターン形成手段ＰＭ１〜ＰＭ４を、組み合わせるとパターンＰになる提案されたピクセル構成とともに示している。各構成要素パターン形成手段はバイナリ・タイプであるので、個々のピクセルは、光を通過させることを意味する「オン（１）」、または光を遮断することを意味する「オフ（０）」となる可能性がある。この点については、以下のことに留意されたい。
【００３８】
ピクセル位置１および６は、４つ全ての構成要素パターン形成手段において「オフ」である。したがって、所望の通り、これらの位置は、最終的に生じるパターンＰにおいて「黒」となる。
【００３９】
ピクセル位置２、１１および１２は、４つ全ての構成要素パターン形成手段において「オン」である。したがって、所望の通り、これらの位置は、最終的に生じるパターンＰにおいて最大強度Ｉを受ける（「白」）。
【００４０】
ピクセル位置３および９は、構成要素パターン形成手段ＰＭ１〜ＰＭ３では「オン」であるが、パターン形成手段ＰＭ４では「オフ」である。したがって、パターンＰのこれらの位置は、強度Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３を受け、強度Ｉ４は受けない。したがって、これらの位置は比較的明るくなるが、「白」にはならない。こうして、所望の通り、「明灰色」の色合いが達成される。
【００４１】
ピクセル位置５および８は、パターン形成手段ＰＭ１およびＰＭ３では「オン」であるが、パターン形成手段ＰＭ２およびＰＭ４では「オフ」である。したがって、パターンＰのこれらの位置は、強度Ｉ１＋Ｉ３を受け、強度Ｉ２＋Ｉ４は受けない。したがって、これらの位置は、前段落の場合ほどには明るくならない。こうして、所望の通りに、「中灰色」の色合いが達成される。
【００４２】
ピクセル位置４、７および９は、パターン形成手段ＰＭ３およびＰＭ４では「オン」であるが、パターン形成手段ＰＭ１およびＰＭ２「オフ」である。したがって、パターンＰのこれらの位置は、強度Ｉ３＋Ｉ４を受け、強度Ｉ１＋Ｉ２は受けない。したがって、これらの位置は、前段落の場合ほどには明るくならない（この特定の実施形態ではＩ１＞Ｉ２＞Ｉ３＞Ｉ４であるため）。こうして、所望の通りに、「暗灰色」の色合いが達成される。
【００４３】
構成要素パターン形成手段ＰＭ１〜ＰＭ４のピクセル構成の様々な「代替の」置換構成を同様に利用して多くの様々なグレーの「色合い」を達成することができることは、当業者ならすぐに分かるであろう。
【００４４】
Ｉn（ｎは上記例では４である）に対して異なる値を適切に選択することにより、広範囲の値にわたるグレースケーリングを達成することができる。例えば、Ｉ1：Ｉ2：Ｉ3：Ｉ4…Ｉn＝１：２：４：８…２n-1となるように、強度Ｉnを選択することができる。これは、所与数の構成要素パターン形成手段で達成できる最大数のグレースケールを実現するものである。あるいは、構成要素パターン形成手段のうちの１つが機能しなくなった場合でもグレースケーリングの「色合い」を可能にするには、Ｉ1：Ｉ2：Ｉ3：Ｉ4：Ｉ5…Ｉn＝１：１：２：３：５…Ｉn-2＋Ｉn-1となるように、強度Ｉnを選択することもできる。これらの例以外にも、多くの可能性があることは言うまでもない。
【００４５】
図４は、本発明による追加のグレーの「色合い」を生成する手段の詳細を示す図である。分かりやすくするために、この図には、構成要素投影ビームＰＢ１〜ＰＢ４を生成する、またはそれぞれの構成要素パターン形成手段に向ける方法も、構成要素投影ビームを基板Ｗ上に収束させるために利用する光学部品も示していない。さらに、この図では、構成要素パターン形成手段ＰＭ１〜ＰＭ４は透過タイプとして示しているが、反射タイプの構成要素パターン形成手段にも同じ原理を適用されることに留意されたい。これらの点は、当業者なら容易に理解および把握するであろう。
【００４６】
ここで述べるように、図１のウェハ・テーブルは、方向ｄに前後に移動させることができる。こうして、基板Ｗ上の所与のターゲット部分Ｃを、構成要素パターン形成手段ＰＭ１〜ＰＭ４から出射されたパターン形成された構成要素投影ビームＰＢ１〜ＰＢ４のそれぞれで走査することができる。ｄ方向の基板Ｗの速度ｖが構成要素パターン形成手段ＰＭ１〜ＰＭ４のパターン生成のタイミングと正確に一致／同期している場合には、ターゲット部分Ｃは、例えばパターン形成された構成要素投影ビームＰＢ１〜ＰＢ４を通過する間に、図３の下側部分に示すパターンのそれぞれに露光されることになる。これは、図２に示す並列露光ではなく、直列露光である。
【００４７】
ビームＰＢ１〜ＰＢ４を通るように基板Ｗを移動させる代わりに、ビームＰＢ１〜ＰＢ４を移動させて、基板は静止状態に保つこともできることは言うまでもない。
【００４８】
もちろん、同時に露光される複数の構成要素パターン形成手段を使用する技法は、同一のパターン形成手段を複数回露光して追加のグレーの「色合い」を生み出す手法と組み合わせることができる。この場合には、基板のターゲット部分のパターンは、基板のターゲット部分に同時に投影された２つ以上の構成要素パターン形成手段を２回以上露光した結果生じたものとなる。強度およびパターンは、各構成要素パターン形成手段ごと、また各露光ごとに変えることができる。
【００４９】
単一のプログラム可能パターン形成手段を使用して、ターゲット部分Ｃを繰り返し露光し、露光の度に照度およびパターンを変えることもできる。
【００５０】
本発明の特定の実施形態について上記で述べたが、本発明は上述以外の方法でも実施することができることを理解されたい。本記述は、本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるリソグラフ投影装置を示す図である。
【図２】本発明の特定の実施形態による結像装置の一部分を示す図である。
【図３】本発明で利用するグレースケーリング原理を示す図である。
【図４】本発明の別の実施形態による結像装置の一部分を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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