(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
‐  放射線の投射ビームを供給するための放射線システムと、
‐  プログラム可能パターン形成手段を支持するための支持構造であって、そのパターン形成手段が所望のパターンに応じて投射ビームをパターン形成する働きをする支持構造と、
‐  基板を保持するための基板テーブルと、
‐  基板のターゲット部分上にパターン形成したビームを投射するための投射システムとを含み、
‐  プログラム可能パターン形成手段が複数の個別パターン形成サブエレメントを含み、そのそれぞれを使用してパターン形成したサブビームを生成し、
‐  装置が、前記個別パターン形成サブエレメントによる像よりも大きい単一のパターン形成した像に複数のパターン形成したサブビームを結合するための結合手段を含み、
前記結合手段がビームスプリッタを含むことを特徴とする、結像装置。
【請求項２】
前記結合手段が、前記個別パターン形成サブエレメントのそれぞれ１つの像を前記投射システムの物体平面内に投射するために、前記個別パターン形成サブエレメントのそれぞれに対して１つずつ、複数の個別光学チャネルを含む、請求項１に記載の結像装置。
【請求項３】
前記複数の個別光学チャネルが、前記個別パターン形成サブエレメントの縮小像を投射するように配置されている、請求項２に記載の結像装置。
【請求項４】
前記結合手段が第１ないし第４の個別パターン形成サブエレメントと第１ないし第３のビーム・スプリッタとを含み、前記第１のビーム・スプリッタが前記第１および第２の個別パターン形成サブエレメントからのパターン形成したビームを結合して第１の結合ビームを形成し、前記第２のビーム・スプリッタが前記第３の個別パターン形成サブエレメントからのパターン形成したビームと前記第１の結合ビームとを結合して第２の結合ビームを形成し、前記第３のビームスプリッタが前記第４の個別パターン形成サブエレメントからのパターン形成したビームと前記第２の結合ビームとを結合して第３の結合ビームを形成し、その結合ビームが前記投射システムによって前記基板上に投射される、請求項２または３に記載の結像装置。
【請求項５】
前記結合手段が第１ないし第４の個別パターン形成サブエレメントと第１ないし第３のビーム・スプリッタとを含み、前記第１のビーム・スプリッタが前記第１および第２の個別パターン形成サブエレメントからのパターン形成したビームを結合して第１の結合ビームを形成し、前記第２のビーム・スプリッタが前記第３および第４の個別パターン形成サブエレメントからのパターン形成したビームを結合して第２の結合ビームを形成し、前記第３のビームスプリッタが前記第１の結合ビームと前記第２の結合ビームとを結合して第３の結合ビームを形成し、その結合ビームが前記投射システムによって前記基板上に投射される、請求項２または３に記載の結像装置。
【請求項６】
前記個別パターン形成サブエレメントが前記物体平面に平行な虚円の周りに配置され、前記個別光学チャネルのそれぞれが、前記虚円のほぼ半径方向に伸びる光軸を有する光学系と、前記物体平面と交差するように前記光学系によって出力されたビームを方向付けるための折りたたみミラーとを含む、請求項２または３に記載の結像装置。
【請求項７】
個別パターン形成サブエレメントをさらに含み、その個別パターン形成サブエレメントの像を前記物体平面上に投射するために前記物体平面と交差する光軸を有する光学系をさらに含む、請求項６に記載の結像装置。
【請求項８】
前記結合手段が、スリーウェイ・ビームスプリッタと、２つの折りたたみミラーとを含む、請求項１、２、または３に記載の結像装置。
【請求項９】
前記結合手段が、前記投射システム内の第１のエレメントを形成し、前記プログラム可能パターン形成手段からの放射線を収集するセグメント・レンズを含む、請求項１に記載の結像装置。
【請求項１０】
各個別パターン形成サブエレメントが、個々に制御可能な放射線変調デバイスのアレイを含む、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の結像装置。
【請求項１１】
前記複数の個別パターン形成サブエレメントが、キャリア・プレート上の千鳥状アレイとして取り付けられている、請求項１０に記載の結像装置。
【請求項１２】
前記個別パターン形成サブエレメントのそれぞれが、個々に制御可能な放射線変調デバイスの複数の個別アレイがそこに取り付けられたキャリア・プレートを含み、前記個別アレイが千鳥状アレイとして取り付けられている、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の結像装置。
【請求項１３】
前記個々に制御可能な放射線変調デバイスのそれぞれが、可動ミラーかまたは液晶デバイスのピクセルを含む、請求項１０、１１、または１２に記載の結像装置。
【請求項１４】
ターゲット部分の露光中に第１の方向に前記基板を走査するための手段をさらに含み、前記結合手段と前記投射システムが、前記複数の個別パターン形成サブエレメントの像を、前記第１の方向に垂直な第２の方向に伸びる少なくとも第１および第２の横列を有する千鳥状アレイとして前記基板上に投射するようにされ、前記第２の方向の前記像の長さがその間の空間より大きく、前記第２の横列の像が、前記第１の方向に前記第１の横列の空間の後ろに配置されている、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の結像装置。
【請求項１５】
前記千鳥状アレイが第３および第４の横列の像をさらに含み、前記第３の横列の像が前記第１の方向に前記第２の横列の後ろにあって、前記像の１つの前記第２の方向の長さより小さい第１のオフセット距離だけ前記第２の方向に前記第１の横列からオフセットされ、前記第４の横列の像が前記第１の方向に前記第３の横列の後ろにあって、前記第１のオフセット距離だけ前記第２の方向に前記第２の横列からオフセットされている、請求項１４に記載の結像装置。
【請求項１６】
前記複数の個別パターン形成サブエレメントの前記像のそれぞれが、個々に制御可能な放射線変調デバイスの個別アレイの像からなる千鳥状アレイを含む、請求項１４または１５に記載の結像装置。
【請求項１７】
‐  放射線感応材料の層によって少なくとも部分的に覆われた基板を設けるステップと、
‐  放射線システムを使用して放射線の投射ビームを供給するステップと、
‐  プログラム可能パターン形成手段を使用して、投射ビームの横断面にパターンを賦与するステップと、
‐  放射線感応材料の層のターゲット部分上に放射線のパターン形成したビームを投射するステップとを含み、
プログラム可能パターン形成手段が複数の個別パターン形成サブエレメントを含み、そのそれぞれを使用してパターン形成したサブビームを生成し、複数のパターン形成したサブビームが基板上で前記個別パターン形成サブエレメントによる像よりも大きい単一のパターン形成した像にビームスプリッタを用いて結合され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、
‐  放射線の投射ビームを供給するための放射線システムと、
‐  所望のパターンに応じて投射ビームにパターンを形成させるプログラム可能パターン形成手段を支持するための支持構造と、
‐  基板を保持するための基板テーブルと、
‐  基板のターゲット部分上にパターン形成したビームを投射するための投射システムとを含む、結像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ここで使用する「プログラム可能パターン形成手段」という用語は、基板のターゲット部分に作成すべきパターンに対応するパターン形成した断面を入射放射線ビームに賦与するために使用可能なプログラム可能手段を指すものとして、広く解釈すべきであり、これに関連して「光弁」という用語も使用することができる。一般に、前記のパターンは、集積回路またはその他のデバイス（以下を参照）など、ターゲット部分に作成されるデバイスの特定の機能層に対応することになる。このようなプログラム可能パターン形成手段の例としては以下のものがある。
‐  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、粘弾性制御層と反射面とを有するマトリックスアドレス可能表面である。このような装置の背景にある基本原理は、（たとえば）反射面のアドレス指定された領域が回折光として入射光を反射し、アドレス指定されていない領域が未回折光として入射光を反射するというものである。適切なフィルタを使用すると、前記未回折光を反射ビームから濾波して除去し、回折光のみを後に残すことができ、このようにして、ビームはマトリックスアドレス可能表面のアドレス指定パターンに応じてパターン形成した状態になる。プログラム可能ミラー・アレイの代替実施形態では小型ミラーのマトリックス配置を使用し、適当な局在電界を加えるかまたは圧電作動手段を使用することにより、そのそれぞれを個々に軸の周り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アドレス可能なものであり、アドレス指定されたミラーがアドレス指定されていないミラーに対して異なる方向に入射放射線ビームを反射することになり、このようにして、反射ビームは、マトリックスアドレス可能ミラーのアドレス指定パターンに応じてパターン形成される。必要なマトリックス・アドレス指定は、適当な電子手段を使用して実行することができる。上記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。ここで言及したミラー・アレイの詳細については、たとえば、米国特許第５２９６８９１号および第５５２３１９３号と、ＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号およびＷＯ９８／３３０９６号に開示されているので、これら文献を参照されたい。プログラム可能ミラー・アレイの場合、前記支持構造は、たとえば、フレームまたはテーブルとして実施することができ、必要に応じて固定または可動のものにすることができる。
‐  プログラム可能ＬＣＤアレイ。このような構造の一例は米国特許第５２２９８７２号に開示されているので参照されたい。上記の通り、この場合の支持構造は、たとえば、フレームまたはテーブルとして実施することができ、必要に応じて固定または可動のものにすることができる。
【０００３】
冒頭で明記した結像装置は、現在、たとえばスウェーデンのＭｉｃｒｏｎｉｃ社がマスク・ライティング・マシンを製作するために使用している。このようなマスクはリソグラフィ投射装置で使用することができ、その装置は、集積回路（ＩＣ）などの集積デバイスを生産する際に必要なより広範囲の製造プロセスの一部として、フォトレジストをコーティングしたシリコン・ウェハなどの感光基板上にマスク・パターンを繰返し結像する。このようなマスク・ライティング・マシンの基板は、たとえば、フォトレジストの層でコーティングされた金属化プレート（たとえば、Ｃｒをコーティングした水晶またはＣａＦ2プレート）である。このようなマスク・ライティング・マシンの背景にある考え方は、（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のマトリックスアドレス指定を行い、次にその手段が、パターン形成した放射線ビームをマスク・プレートの小さい部分へ偏光させる。パターン形成したビーム内のパターンを電子ファイルに応じて変化させ、同時に（走査またはステッピング・モーションで）マスク・プレートの表面全体に渡ってビームを移動させることにより、パターン形成したビームからの結合（並置）サブパターンの合計として、最終的なマスク・パターンが構築される。このため、このようなマシンは「マスク・ライタ」と呼ばれることもある。
【０００４】
上記の段落で説明したマシンはこれまでマスクの製造のみに使用されてきたが、少なくとも原則として、半導体およびその他の集積デバイスの製造にそのマシンを使用することは可能である。このような場合、マスク・プレートはたとえば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構築されたパターンはダイ・パターンのアレイに対応することになるだろう。しかし、このような応用例の主な欠点はその非常に低いスループットにあると思われ、現行のダイレクトライト・マシンは１日あたりおよそ１枚の基板というスループットとされており、これに対し、最新式のリソグラフィ投射装置は１時間あたりおよそ１００枚の基板というスループットを有する。それにもかかわらず、このような応用例を追求することは依然として興味深いことである可能性があり、たとえば、小ロットの特定の集積デバイス（専用ＡＳＩＣなど）を製作する鋳造所の場合、当該ロット用の特殊マスクを製作する際の非常に高いコスト（およそ５〜１０万米国ドルになる場合が多い）を必要とするより、前述のマシンによって提供されるダイレクトライト・プロセスを低速に耐えて使う方が良い可能性がある。このような選択は非常に小ロットで非常に高価なデバイスの場合には良い可能性があるが、ダイレクトライト・マシンのスループットが増加可能であれば、もっと良くなるだろう。ここに記載した従来のリソグラフィ装置に関する詳細については、たとえば、米国特許第６０４６７９２号を参照されたい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一目的は冒頭に記載した装置を提供することにあり、その装置は同じ技術分野の従来技術の装置に比べ、スループットが大幅に改善されている。さらに、本発明の一目的は、このような装置が、この目的のための従来のリソグラフィ投射装置（マスクを使用するもの）の使用に代わる商業的に魅力的な代替案として、集積回路およびその他の（半導体）デバイスの製造に使用可能とすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記その他の目的は冒頭に明記した結像装置において本発明により達成され、
‐  プログラム可能パターン形成手段が複数の個別パターン形成サブエレメントを含み、そのそれぞれを使用してパターン形成したサブビームを生成し、
‐  装置が、複数のパターン形成したサブビームを単一のパターン形成した像に結合するための結合手段を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明による装置は複数のパターン形成サブエレメントを使用し、そのそれぞれが、たとえば、従来技術のダイレクトライト装置のパターン形成手段全体と同じ大きさにすることができ、このようなサブエレメントからのサブビームを結合して複合像を生成するので、全体のスループットは従来技術の装置のスループットより大幅に改善される。これは、（単一）パターン形成手段のサイズを拡大しようと試みる手法としては非常に満足のいくものである。というのは、このようなサイズの拡大は（克服できる場合でも）非常に重要な製造上の困難によって達成されるものと思われるからであり、特に、たとえばミラー・アレイが１つまたは複数の欠陥ミラー「ピクセル」を含む可能性は、アレイのサイズの拡大につれて劇的に増大し、歩留まりが激減し、その結果、製造コストが大幅に増加することになるだろう。しかも、一般に、単一の拡大したパターン形成手段にこのようなデータを供給するより、本発明により複数のパターン形成サブエレメントに（マトリックス・アドレス指定のために）データを供給する方が容易である。
【０００８】
以下の実施形態では、本発明による装置を実施するための様々な方法を述べる。本発明の装置はスループットを増大させた（半導体）デバイスの製造にのみ使用できるのではなく、当然のことながら、大幅に増加した速度でマスクを書き込む場合にも使用できることは強調しておかなければならない。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、
‐  放射線感応材料の層によって少なくとも部分的に覆われた基板を設けるステップと、
‐  放射線システムを使用して放射線の投射ビームを供給するステップと、
‐  プログラム可能パターン形成手段を使用して、投射ビームの断面にパターンを賦与するステップと、
‐  放射線感応材料の層のターゲット部分上に放射線のパターン形成したビームを投射するステップとを含み、
プログラム可能パターン形成手段が複数の個別パターン形成サブエレメントを含み、そのそれぞれを使用してパターン形成したサブビームを生成し、複数のパターン形成したサブビームが基板上の単一のパターン形成した像に結合されることを特徴とする、デバイス製造方法が提供される。
【００１０】
ここに記載する結像デバイスを使用する（半導体）製造プロセスでは、放射線感応材料（レジスト）の層によって少なくとも部分的に覆われた基板上にデバイス・パターンが結像される。この結像ステップの前に、プライミング、レジスト・コーティング、ソフト・ベークなどの様々な手順を基板に施すことができる。また、露光後は、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、結像フィーチャの測定／検査など、その他の手順を基板に施すことができる。この一連の手順は、たとえばＩＣなどのデバイスの個々の層にパターン形成するための基礎として使用する。次にこのようなパターン形成した層に対して、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨など、いずれも個々の層を仕上げるための様々なプロセスを施すことができる。複数の層が必要な場合、新しい層ごとに手順全体またはその変形を繰り返さなければならなくなる。最終的に、デバイスのアレイが基板（ウェハ）上に存在することになる。次に、このようなデバイスはダイシングまたはソウイングなどの技法により互いに分離され、それゆえに、個々のデバイスをキャリア上に取り付けたり、ピンなどに接続することができる。このようなプロセスに関する詳細については、たとえば、参照により本明細書に組み込まれるPeter van Zantによる「Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing」の第３版という書籍（McGraw Hill Publishing Co.、１９９７年、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４）から入手することができる。
【００１１】
簡潔にするため、投射システムは以下「レンズ」と呼ぶ場合があるが、この用語は、たとえば、屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系を含む様々なタイプの投射システムを包含するものとして広く解釈しなければならない。また、放射線システムは、放射線の投射ビームの方向付け、成形、または制御のために、このような設計タイプのいずれかに応じて動作するコンポーネントも含むことができ、このようなコンポーネントも集合的にまたは単独で以下「レンズ」と呼ぶ場合がある。さらに、このリソグラフィ装置は、２つまたはそれ以上の基板テーブル（および／または２つまたはそれ以上のマスク・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「多段」デバイスでは、追加のテーブルを並行して使用する場合もあれば、１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つまたは複数のテーブルで予備ステップを実行する場合もある。２段リソグラフィ装置についての詳細は、たとえば、米国特許第５９６９４４１号およびＷＯ９８／４０７９１号を参照されたい。
【００１２】
本書ではＩＣを製造する際の本発明による装置の使用について特に言及することになるが、このような装置は他にも数多くの応用があることを明確に理解しなければならない。たとえば、集積化した光学系、磁気ドメイン・メモリ用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、ＤＮＡ分析装置などの製造に使用することができる。当業者であれば、このような代替応用例に関連して本書で「ウェハ」または「ダイ」という用語を使用する場合、「基板」および「ターゲット部分」という、より一般的な用語でそれぞれ置き換えられるものであることが理解できるだろう。
【００１３】
本書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線放射（たとえば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有するもの）およびＥＵＶ（極紫外線、たとえば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有するもの）を含むすべてのタイプの電磁放射線を包含するものとする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、例証としてのみ添付の概略図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
全図面において、対応する参照記号は対応する部分を示す。
【００１６】
実施例
図１は、それに関連して本発明を使用可能な結像装置の概略を示している。この装置は以下のものを含む。
‐  放射線（たとえば、ＵＶまたはＥＵＶ放射線）の投射ビームＰＢを供給するための放射線システムＲＳ。この特定の場合の放射線システムは、放射線源ＬＡと、ビーム拡大器Ｅｘと、照明ノードを設定するための調整手段ＡＭ、積分器ＩＮ、集光光学系ＣＯを含む、照明システムとを含む。
‐  空間光変調器（ＳＬＭ）とパターン・ラスタライザＰＲ（ＳＬＭをマトリックスアドレス指定するためのもの）とを含むパターン形成手段ＰＭ。
‐  基板Ｗ（たとえば、レジストでコーティングしたシリコン・ウェハ）を保持するための基板テーブルＷＴであって、アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めするために干渉測定測位手段ＩＦに接続されている。
‐  基板Ｗのターゲット部分Ｃ（たとえば、１つまたは複数のダイを含むもの）上にビームＰＢを結像するための投射システム（「レンズ」）ＰＬ（たとえば、屈折レンズ・システム）。
【００１７】
図１に関しては、放射線源ＬＡが結像装置のハウジング内に配置することができるが、リソグラフィ投射装置から離れていても良く、それが発生する放射線ビームは、たとえば適当な方向付けミラーの助けを借りて装置内に先導されることに留意しなければならない。本発明および特許請求の範囲は、これらのシナリオのいずれも包含するものである。
【００１８】
ビームＰＢは、ＳＬＭを横切って、レンズＰＬを通過し、そのレンズが基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームＰＢを集束させる。たとえば、ビームＰＢの経路内に様々なターゲット部分Ｃを位置決めするために、干渉測定測位手段ＩＦの助けを借りて、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。一般に、基板テーブルＷＴの移動は、長行程モジュール（低精度位置決め）と短行程モジュール（高精度位置決め）の助けを借りて実現されるが、これらのモジュールは図１には明確に示されていない。基板Ｗは、たとえば、その上にマスク・パターンを書き込む水晶板またはその上にデバイス・ダイのアレイを結像するシリコン・ウェハにすることができる。
【００１９】
実施形態１
図２は、本発明による結像装置２０の第１の実施形態の一部を示している。
【００２０】
放射線システムＲＳからの光は、ビーム・スプリッタ２１、２２を介して２つの空間光変調器ＳＬＭ１、ＳＬＭ２上に方向付けられる。次に、２つの空間光変調器ＳＬＭ１、ＳＬＭ２から反射されたパターン形成した光はビーム・スプリッタ２１、２２によって結合手段ＣＭ上に方向付けられる。この例の結合手段ＣＭは、個別のＳＬＭからのサブビームを方向付けて、それらを単一ビームＰＢに結合する反射器の形を取っている。ＳＬＭと（縮小）投射システムＰＬの間のビーム経路内に追加の光学系を導入することにより、パターン形成したサブビームを投射システムの入口でより小さいものにすることができ、これにより、ミラー・システムＣＭと、ＳＬＭのためにも、より多くの空間ができる。また、サブビーム分岐は同じ高さである必要はなく、この場合も、ミラー光学系のためにより多くの空間ができることになる。簡潔にするため、この図には２つのＳＬＭ分岐しか示されていないが、所望であれば、さらに追加することができる。
【００２１】
実施形態２
図３は、本発明による結像装置３０の第２の実施形態の一部を示している。
【００２２】
同図では４つの空間光変調器ＳＬＭ１〜ＳＬＭ４からのサブビームを単一の像に結合するために可能な方法を示しているが、同じ原理は４以外の数に拡張することができる。この場合、結合手段ＣＭはビームスプリッティング・ミラー・ブロック３１〜３４のアレイを含む。追加の光学素子を一切使用しない場合、各ＳＬＭと縮小投射システムＰＬとの光路長は同じでなければならない。ＳＬＭとミラー・ブロックとの間および／またはミラー・ブロック３１〜３４同士の間に光学素子を導入すると、設計上のフレキシビリティを増すことができる。
【００２３】
実施形態３
図４は、本発明による結像装置４０の第３の実施形態の一部を示している。
【００２４】
空間光変調器ＳＬＭ１〜ＳＬＭ６は、ビーム・スプリッタの２つの経路内に配置された２本の横列として配置されて、結合手段ＣＭとして動作する。空間光変調器ＳＬＭ１〜ＳＬＭ６からの反射ビームは、従来のリソグラフィ投射装置内のマスクの平面になると思われるところに構造体が位置合せされるように結合される。中間像はこの平面に作成され、装置の投射光学系ＰＬを使用できるようにする。空間光変調器ＳＬＭ１〜ＳＬＭ６のそれぞれについて、投射システムＰＬの物体平面に像Ｉ１〜Ｉ６を作成するように光学系４１が設けられている。
【００２５】
ＳＬＭのミラーをたとえば３２０だけ縮小しなければならない場合、係数４（たとえば）は投射光学系ＰＬで実現される。その場合、残りの縮小係数８０は、個々の空間光変調器ＳＬＭ１〜ＳＬＭ６用のそれぞれのチャネルの光学系４１で実現することができる。そのうえ、これらのサブビーム内にコントラスト・アパーチャ（空間フィルタ）を配置することができる。
【００２６】
実施形態４
図５は、本発明による結像装置の第４の実施形態の動作の一部を示している。
【００２７】
空間光変調器ＳＬＭ１〜ＳＬＭ−ｎは、ファン構成として位置決めされている。ＳＬＭの像は、従来のリソグラフィ投射装置内のマスクの位置になると思われるところの平面ＩＰ内に形成される。光学系内のＳｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ光学系が各ＳＬＭに接続されている場合、物体自体（ＳＬＭ）が平面内になくても、平面内に像を作成することは可能である。
【００２８】
この場合では複数のファンを位置決めすることができる（たとえば、同図の平面に対して垂直）。同図には２つのファンが示されているが、より多数のレベルも可能である。一般に、ＳＬＭは球形表面上に位置決めされる。
【００２９】
投射光学系ＰＬは、たとえば４だけ縮小して、平面ＩＰ内の像を基板Ｗ上に再結像する。
【００３０】
第３および第４の実施形態を結合することができる。図５の点線の枠内のシステムのレイアウトは中央のビーム・スプリッタから構成され、空間光変調器はそれぞれの曲面の上方と右側の両方に位置決めされている。光学系は、各ＳＬＭのすぐ下／そばに位置決めされ、少なくともＳｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ光学系とフィルタ・アパーチャから構成される。
【００３１】
単一走査でダイの幅全体を満たすための計算例は以下の通りである。
・  １００ｎｍで２５０×１０3個のピクセルを備えたウェハで２５ｍｍ
・  各方向の２つのミラーと非走査方向の５００×１０3個のミラーによって各ピクセルを印刷する。
・  最新式のＳＬＭは２０４８×５１２個のミラーを有するので、少なくとも２５０個のＳＬＭを結合しなければならない。
・  これは、ビーム・スプリッタの２つの方向のそれぞれについて１２５個ずつであることを意味する。
・  横列状に位置決めした場合、これは、８メートルより大きい横列を意味することになるだろう（１６μｍのミラーであり、チップ面積の５０％がミラーで満たされる）。あまり実用的な解決策ではない。
・  曲面レベルが１０通りであると想定すると、約８０×８０ｃｍ2の面積がＳＬＭで満たされ、記録密度が５０％になる。これはより実用的なものである。
・  走査中のスリット幅は約２５μｍである。
【００３２】
実施形態５
図６は、４つの空間光変調器を使用する、本発明の第５の実施形態によるリソグラフィ装置５０の一部を示している。放射線システムＲＳによって供給される投射ビームＰＢは、ビーム・スプリッタＢＳによってビームを拡大する結合レンズＣＬ内に方向付けられる。次に、４つの折り曲げミラー５１〜５４はそれぞれの空間光変調器ごとに個別光学チャネル内に放射線を方向付ける。明瞭にするため、２つの空間光変調器ＳＬＭ１、ＳＬＭ２と、それぞれの光学チャネル５５、５６のみを示す。第３および第４の空間光変調器とそれぞれの光学チャネルは同図のページの上下に位置決めされている。個別光学チャネル５５、５６は、空間光変調器によって反射されパターン形成したビームを集束し、平面内で互いに隣接する縮小像ＳＬＭ１’〜ＳＬＭ４’を形成する。これらの像は、結合レンズ５７と投射レンズＰＬによって基板Ｗ上にさらに縮小して再結像される。
【００３３】
実施形態６
図７は、少ない強度損失で３本のサブビームを結合するように適合させた第６の実施形態によるリソグラフィ装置の光学系６０の一部を示している。３本のパターン形成したサブビームＳＢ１〜ＳＢ３はスリーウェイ・ビーム・スプリッタ６３によって結合されるが、サブビームＳＢ１およびＳＢ２は折り曲げミラー６１、６２によってスリーウェイ・ビームスプリッタＴＳの側面内に方向付けられている。この配置により、３本のビームを結合するための反射の回数が最小限になり、このため、反射および偏光損失が最小限になる。
【００３４】
実施形態７
図８は、ビームスプリッタ７１〜７４を使用して４つの空間光変調器ＳＬＭ１〜ＳＬＭ４からのパターン形成したサブビームを結合する際の第２の実施形態と同様の第７の実施形態の光学系７０の一部を示している。
【００３５】
放射線源ＬＡ、たとえばエキシマ・レーザと、照明システムＩＬとを含む、放射線システムＲＳは平行投射ビームＰＢを射出し、そのビームはビーム・スプリッタ７１〜７４によって分割され、空間光変調器ＳＬＭ１〜ＳＬＭ４上に方向付けられる。反射し、パターン形成したサブビームは、入口にある個別光学系７５〜７８によりビーム・スプリッタ７１〜７４のそれぞれに対してＳＬＭ１’〜ＳＬＭ４’として結像される。個別光学系７５〜７８は、システムの様々な分岐の様々な光路長を補償し、たとえば１６または２０程度の縮小を含む場合もある。
【００３６】
次に投射システムＰＬは、像ＳＬＭ１’〜ＳＬＭ４’をＳＬＭ１”〜ＳＬＭ４”としてたとえば１６または２０程度縮小して基板上に再結像する。
【００３７】
実施形態８
図９は、各分岐が同じ回数でビーム・スプリッタを通過するように配置された本発明の第８の実施形態の光学系８０の一部を示している。
【００３８】
放射線システムＲＳによって出力された投射ビームＰＢは、第１のビーム・スプリッタ８１によって２つに分割される。ビームスプリッタ８１によって生成された２つのサブビームはそれぞれ第２および第３のビームスプリッタ８２、８３によってさらに２つに分割され、空間光変調器ＳＬＭ１〜ＳＬＭ４（明瞭にするため、ＳＬＭ１およびＳＬＭ３のみ図示する）に方向付けられる。空間光変調器から戻る、パターン形成したサブビームは、ビーム・スプリッタ８１〜８３を介してそれぞれのリレー・システム８４、８５（明瞭にするため、２つのみ図示する）によって像平面ＩＰ内に再結像される。その像平面は投射レンズＰＬの物体平面でもある。リレー・システム８４、８５は、それぞれの空間光変調器用の個別光学チャネルを形成し、好ましくは空間光変調器の像を縮小するが、それ以上の縮小は投射システムＰＬで実施される。
【００３９】
実施形態９
図１０は、本発明の第９の実施形態によるリソグラフィ投射装置の光学系９０の一部を示している。５つの空間光変調器ＳＬＭ１〜ＳＬＭ５が使用されているが、これらは、投射システムＰＬの物体平面内に像ＳＬＭ１’〜ＳＬＭ５’を作成する、それぞれの光学系９１〜９５と折り曲げミラー９６〜９９を有する。投射システムＰＬは、空間光変調器ＳＬＭ１〜ＳＬＭ５の縮小像を基板Ｗ上に投射する。
【００４０】
実施形態１０
第１０の実施形態では、上記のいずれかの実施形態で使用する光学系を使用することができるが、空間光変調器とそれぞれの光学系および投射システムＰＬは、基板上で空間光変調器の像同士のギャップが空間光変調器の高さの整数倍に正確に等しくなるように配置されている。したがって、第１０の実施形態のリソグラフィ装置は、図１１を参照して説明する走査方式を使用する。図１１は、２つの空間光変調器を備えた装置の走査方式を示しており、空間光変調器の像は基板上でアレイ幅２つ分だけ間隔が開いている。基板は、空間光変調器の像が同図に９０、９１として示されている経路に従うような蛇行経路に沿って移動する。したがって、まず、１として示されている２つのターゲット領域を結像し、次に、２として示されている隣接領域を結像し、次に、３として示されている領域を結像して、最初に結像した２つの領域間のギャップを埋める。次に、領域４が結像されるように、１つの空間光変調器の像の幅の４倍に等しい距離だけ基板を進める。次に、領域５および６などを結像するためにこのサイクルを繰り返す。
【００４１】
実施形態１１
図１２は、本発明による結像装置の第１１の実施形態において複数の空間光変調器ＳＬＭ１〜ＳＬＭｎを保持するキャリア・プレートＣＰを示している。それぞれの空間光変調器は、たとえば、それぞれが４μｍ平方の３０００×１０００個のミラーのアレイから構成される。
【００４２】
この例の結合手段の作用は、ＳＬＭがキャリア・プレートＣＰ上に配置され、従来の投射システム（図示せず）によって基板上に結像されるようなものである。キャリア・プレート上のＳＬＭを千鳥状パターンに配置することにより、基板の全領域を露光することができる。空間光変調器の隣接横列は、走査方向Ｙに垂直な方向にＳＬＭ同士がオーバラップするように配置されている。オーバラップのサイズは、ＳＬＭの配置精度によって決まる。基板の像は好ましくは、線量エラーの影響として考えられるものを低減するために、複数回の部分露光（たとえば、４回）から構築される。したがって、ＳＬＭの長さの１／４だけキャリア・プレートが移動するたびに、放射線源を発振させる。各ＳＬＭ内の最終グループのピクセルについては、基板レベルで射出される線量の制御を可能にするために照明を減衰させる。光学フィールドは、ＳＬＭの前にある第１のレンズ素子の最大半径によって制限され、従来のリソグラフィ投射装置のレンズの場合、この値は約１０ｃｍ程度になる。
【００４３】
キャリア・プレートＣＰの全領域を使用するわけではなく、各空間光変調器での開放角が小さいので、投射システムＰＬ内の第１のレンズをセグメント化することは可能であり、したがって、必要な屈折材料（たとえば、水晶またはＣａＦ2）のサイズと量を削減する。図１３は、この概念をより詳細に示している。空間光変調器を支えるプレートＣＰは１００ｍｍ以上の寸法を有することができるが、空間光変調器の活動部分はプレートの全領域のうちの小さい部分のみをカバーする。プレートＣＰ全体をカバーする視野を備えた大型レンズを設けるのではなく、空間光変調器からの放射線を収集するレンズＳＬをセグメント化し、空間光変調器からの放射線を収集するのに必要な部分のみを設ける。放射線源ＬＳ用の照明放射の開口数は小さいので、設けられたレンズのセグメントはレンズ全体で小さい部分にすぎない。全レンズを設ける場合には、セグメント・レンズで省かれる部分は、それを通過する有用な放射線はほとんどないかまたはまったくないだろう。
【００４４】
セグメント・レンズＳＬは、放射線システムからの投射ビームＰＢを拡大するだけでなく、ビーム・スプリッタＢＳと投射システムＰＬのサイズが比較的小さいものになるように、空間光変調器からのパターン形成したビームを縮小する。
【００４５】
当然のことながら、空間光変調器からのサブビームがどのくらい素早く発散し、光学系に集められるかに応じて、２つまたはそれ以上のセグメント・レンズを使用することができる。
【００４６】
複数の空間光変調器を支える第１１の実施形態のキャリア・プレートは、上記のいずれかの実施形態の単一空間光変調器の代わりに使用することができる。
【００４７】
実施形態１２
本発明の第１２の実施形態では、上記の実施形態のいずれかの光学配置を使用することができるが、空間光変調器の像は図１４に示すように配置される。
【００４８】
図１４で分かるように、像Ｉ１〜Ｉ９は４列の横列Ｒ１〜Ｒ４として配置されている。この横列は千鳥状になっており、走査方向Ｙに垂直な方向の結像フィールドＦの幅全体をカバーするように像同士の離隔距離は像の長さより小さい。第１、第２、第３および第４の横列では、像の上部と下部が位置合せされている。第２および第３の横列Ｒ２、Ｒ３により、均一性を改善し、シームを除去するために、ターゲット領域の全体が二度結像されることを保証する。露光時には、基板が横列間隔に等しい距離を前進するたびに、放射線源を１回または複数回発振させる。
【００４９】
同図に示す配置は２通りの方法で達成することができる。第一に、対応するレイアウトでキャリア・プレート上に空間光変調器を配置することができる。その場合、網掛け領域は各空間光変調器の活動領域を表し、その周りの枠は必要な取付けマージンと非活動領域を表す。フィールドＦは、ブレードをマスキングすることによって定義される、キャリア・プレート上の照明フィールドを表している。
【００５０】
別法として、図示の配置は、都合上配置された空間光変調器によって達成することができ、それぞれの像は図示のレイアウトで投射システムＰＬの物体表面に導かれる。この場合、同図のそれぞれの網掛け領域は、複数アレイからなるアレイが効果的に存在するように、１つの空間光変調器ではなく、複数の空間光変調器からなるアレイの像にすることができる。
【００５１】
実施形態１３
図１５は本発明の第１３の実施形態を示しており、その実施形態は第１２の実施形態の変形であり、同じやり方で実施に移すことができる。第１３の実施形態が第１２の実施形態と異なるのは、使用する空間光変調器（または複数の空間光変調器からなるアレイ）が１つ少ない点である。像Ｉ２およびＩ６はフィールドＦのエッジと位置合せされている。空間光変調器が１つ節約されているが、フィールドのエッジ部分は走査時に１回結像されるだけである。
【００５２】
実施形態１４
第１４の実施形態は、図１６に示し、第１２の実施形態と同じやり方で達成可能な、像のもう１つの代替配置を使用するものである。この場合、像は８列の横列に配列され、空間光変調器がより大きい非活動領域と取付けマージンを有する場合に特に適している。
【００５３】
実施形態１５
第１５の実施形態は、空間光変調器の活動領域が大きいパッケージに含まれ、ほとんどまたはまったく変更を加えずに既製の空間光変調器を使用可能な場合に特に有用なものである。図１７が示すように、隣接空間光変調器の活動領域の上部と下部が位置合せされた状態で、４列の横列Ｒ１〜Ｒ４の像を使用する。第１５の実施形態は、第１２の実施形態と同じやり方で実施することができる。
【００５４】
実施形態１６
図１８は、第１６の実施形態における像の配置を示しており、その実施形態も第１３の実施形態と同じやり方で実施することができる。第１７の実施形態では、２列の横列Ｒ１、Ｒ２の像のみを使用してフィールドＦ全体に及ぶが、これは比較的長く狭いものである。第１６の実施形態は、スループットを犠牲にして必要な空間光変調器の数を最小限にする。
【００５５】
実施形態１７
第１７の実施形態では、図１９に示す像の配置を使用する。４列の横列Ｒ１〜Ｒ４の像を使用して、第１６の実施形態より高いスループットで比較的幅広のフィールドＦを結像することができるが、第１および第２の横列に対して第３および第４の横列がずれているので、シームが除去される。
【００５６】
実施形態１８
本発明の第１８の実施形態では、図２０に示すように大きいフィールドＦをカバーするために８列の横列Ｒ１〜Ｒ８の像を使用することによってスループットを最大限にする。
【００５７】
本発明の特定の実施形態について前述してきたが、上記以外のやり方で本発明を実施できることが分かるだろう。この説明は本発明を制限するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関係する結像装置を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の光学系の一部を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の光学系の一部を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の光学系の一部を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態の光学系の一部を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施形態の光学系の一部を示す図である。
【図７】本発明の第６の実施形態の光学系の一部を示す図である。
【図８】本発明の第７の実施形態の光学系の一部を示す図である。
【図９】本発明の第８の実施形態の光学系の一部を示す図である。
【図１０】本発明の第９の実施形態の光学系の一部を示す図である。
【図１１】本発明の第１０の実施形態の走査方式を示す図である。
【図１２】本発明の第１１の実施形態における複数のプログラム可能パターン形成手段の配置を示す図である。
【図１３】第１１の実施形態のセグメント・レンズの概念を示す図である。
【図１４】本発明の第１２の実施形態における複数のプログラム可能パターン形成手段の配置を示す図である。
【図１５】本発明の第１３の実施形態における複数のプログラム可能パターン形成手段の配置を示す図である。
【図１６】本発明の第１４の実施形態における複数のプログラム可能パターン形成手段の配置を示す図である。
【図１７】本発明の第１５の実施形態における複数のプログラム可能パターン形成手段の配置を示す図である。
【図１８】本発明の第１６の実施形態における複数のプログラム可能パターン形成手段の配置を示す図である。
【図１９】本発明の第１７の実施形態における複数のプログラム可能パターン形成手段の配置を示す図である。
【図２０】本発明の第１８の実施形態における複数のプログラム可能パターン形成手段の配置を示す図である。
【符号の説明】
３０  結像装置
３１  ビームスプリッティング・ミラー・ブロック
３２  ビームスプリッティング・ミラー・ブロック
３３  ビームスプリッティング・ミラー・ブロック
３４  ビームスプリッティング・ミラー・ブロック
ＣＭ  結合手段
ＰＬ  光学縮小システム
ＲＳ  放射線システム
ＳＬＭ１  空間光変調器
ＳＬＭ２  空間光変調器
ＳＬＭ３  空間光変調器
ＳＬＭ４  空間光変調器
Ｗ  ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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