JP2005123586A - 投影装置および投影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 パターンデータに応じて描画を行う際に変調光の位相をシフトすることにより、解像度を高めることができる投影装置および投影方法を提供する。
【解決手段】本発明による投影装置は、投影面に形成すべきパターンを表現するパターンデータの入力を受けとり、パターンデータに応じて入射光を空間的に変調する空間光変調器（マイクロミラーアレイ３）と、空間光変調器で反射された光を投影面上に縮小投影する投影光学系５とを備えた投影装置である。空間光変調器は、パターンデータに応じて駆動される複数の微小ミラー３ｂのアレイと、複数の微小ミラー３ｂのアレイを支持する基板３ａとを有しており、複数の微小ミラー３ｂの各々の基板３ａに対する傾斜および／または基板３ａに対する垂直な方向への変位を行う駆動部３ｃとを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、高い解像度で像を形成することができる投影装置および方法に関し、特に、半導体集積回路技術の分野におけるリソグラフィに必要となる回路パターンの形成に好適に用いられる投影装置および方法に関している。

マイクロミラーアレイなどの空間光変調器を用いて描画を行う投影装置が提案されている。このような投影装置としては、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：商品名）を用いたシステムがよく知られている。このシステムは、ディスプレイの用途以外にも、半導体リソグラフィや写真プリントなどの種々の分野に応用することが期待されている。

特許文献１は、ＤＭＤを半導体リソグラフィに応用した技術を開示している。この技術によれば、露光用のフォトマスクを使用せず、回路パターンを示す像をＤＭＤに表示し、そのＤＭＤによって反射された光をフォトレジストに投影して露光を行う。

通常のＤＭＤでは、各微小ミラーの傾きが二段階で変化するが、非特許文献１が開示している空間光変調器では、微小のミラーの傾きを多値信号によって多段階で変化させる。非特許文献１は、多値制御によって駆動するマイクロミラーアレイを用いてリソグラフィを行なうことを記載している。この文献によれば、投影面上の暗部に相当する微小ミラーに最大の傾きを与え、明部に相当する微小ミラーには最小の傾きを与える。これらの暗部と明部との境界部に相当する微小ミラーには中間的な傾きが与えられる。中間的な傾きの角度を変化させると、暗部と明部との境界位置が変化することが記載されている。
特開平１０−１１２５７９号公報 Ｐｅｔｅｒ Ｄｕｅｒｒ, ｅｔ ａｌ. , "Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ", Ｐｒｏｃ. ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ.４９８５, ｐｐ.２１１-２２１ (２８-２９ Ｊａｎｕａｒｙ ２００３)

しかしながら、上記したような従来の構成では、位相シフト法などの高解像マスク技術の適用が難しく、受光面における描画パターンの微細化に限界があった。

例えば、特許文献１に記載されたようなＤＭＤを微小ミラーとして用いたものは、各ミラーがＯＮとＯＦＦの２値の光量変調を与え、これは開口部を有する通常のマスクと等価な働きをする。隣り合った明部からの回折光は互いに位相が揃っているために干渉し、２つの明部の像は受光面上で互いに分離しにくくなる。

非特許文献１に記載されたようなミラーの傾きをアナログ制御するものも、本質的には特許文献１の構成と同じである。すなわち、各ミラーは傾き角度の制御しかできないため、ミラー面の片側は上がるが、反対側は下がり、ミラー面全体の平均的な変位は常に０である。これはミラーに変調された反射光の平均的な位相変化が０であることを意味する。従って、隣り合った明部からの回折光は互いに位相が揃っているために干渉し、２つの明部の像は受光面上で互いに分離しにくくなる。

従って、上記した従来技術のいずれについても、位相シフトマスクを用いた場合に比べて解像度が低下していた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パターンデータに応じて描画を行う際に変調光の位相をシフトすることにより、解像度を高めることができる投影装置および投影方法を提供することにある。

本発明の投影装置は、投影面に形成すべきパターンを表現するパターンデータの入力を受けとり、前記パターンデータに応じて入射光を空間的に変調する空間光変調器と、前記空間光変調器で反射された光を前記投影面上に縮小投影する投影光学系とを備えた投影装置であって、前記空間光変調器は、前記パターンデータに応じて駆動される複数の微小ミラーのアレイと、前記複数の微小ミラーのアレイを支持する基板とを有しており、前記複数の微小ミラーの各々の前記基板に対する傾斜および前記基板に対する垂直な方向への変位を個々の微小ミラーごとに変化させることができる駆動部とを有している。

好ましい実施形態において、前記駆動部は、前記パターンデータに応じて、各微小ミラーの前記基板に対する垂直な方向への変位および前記基板に対する傾斜によって規定される前記微小ミラーの状態を変化させる。

好ましい実施形態において、前記駆動部は、前記パターンデータに応じて、各微小ミラーの前記基板に対する垂直な方向への変位を多段階で変化させることができる。

好ましい実施形態において、前記駆動部は、前記パターンデータに応じて、各微小ミラーの前記基板に対する２軸の傾斜をそれぞれ多段階に変化させる。

好ましい実施形態において、前記駆動部は、前記パターンデータに応じて、相互に異なる少なくとも第１から第３の状態を各微小ミラーにとらせることができ、前記第１の状態にある前記微小ミラーは、前記基板に対して傾斜し、前記反射光を実質的に前記投影光学系の開口瞳外に偏向させ、前記第２の状態にある前記微小ミラーおよび前記第３の状態にある前記微小ミラーは、前記基板の垂直方向に関して相対的に異なる変位を示し、かつ、いずれもが前記反射光を前記投影光学系の開口瞳内に偏向させる。

好ましい実施形態において、前記第２の状態にある微小ミラーで反射された光と、前記第３の状態にある微小ミラーで反射された光とは、互いに逆相になる相対的な位相差が与えられる。

好ましい実施形態において、前記第１の状態にある前記微小ミラーを挟んで、前記第２の状態にある微小ミラーと前記第３の状態にある前記微小ミラーとが隣接している。

好ましい実施形態において、前記位相差は実質的に１８０度である。

好ましい実施形態において、前記パターンデータは、パターンデータ発生器により生成され、前記パターンデータ発生器は、各微小ミラーの状態を個々に基板に対する垂直な方向への変位および２軸の傾斜を与える前記パターンデータの多段階の設定値を、前記微小ミラー毎に可変とする。

好ましい実施形態において、前記パターンデータは、前記微小ミラーの前記基板に対する２軸の傾斜をそれぞれ多段階に設定する。

好ましい実施形態において、前記投影面に形成するパターンは、回路素子を形成するためのパターンであり、前記投影面は、感光性レジスト上に形成される。

好ましい実施形態において、前記パターンデータ発生器が、前記投影光学系の収差を補正するためのパターンデータを発生する。

本発明の投影装置は、投影面に形成すべきパターンを表現するパターンデータの入力を受けとり、前記パターンデータに応じて入射光を空間的に変調する空間光変調器と、前記空間光変調器で変調された光を前記投影面上に投影する投影光学系とを備えた投影装置であって、前記空間光変調器は、前記パターンデータに応じて、前記入射光の振幅および／または位相を変調することができる複数の変調素子のアレイを有しており、前記複数の変調素子の各々は、相互に異なる少なくとも第１から第３の状態をとることができ、前記第１の状態にある前記変調素子は、前記投影面上における前記変調光の振幅を所定値以下に変調し、前記第２の状態にある前記変調素子は、前記投影面上における前記変調光の振幅を前記所定値以上に保ち、前記第３の状態にある前記変調素子は、前記投影面上における前記変調光の振幅を前記所定値以上に保つとともに、前記第２の状態にある前記変調素子からの変調光との間で相対的な位相差を形成する。

本発明の像形成方法は、複数の微小ミラーが行および列状に配列されたマイクロミラーアレイを駆動することにより、前記複数の微小ミラーの各々の傾斜および／または光軸方向への変位を個別に行なうステップと、前記マイクロミラーアレイに光を投射し、各微小ミラーからの反射光を投影面上に投影することにより、前記投影面上に像を作成するステップとを含む。

本発明の投影方法は、各々が光の振幅および／または位相を変調する複数の変調素子を備えた空間光変調器を用意する工程と、前記空間光変調器に光を入射させ、前記複数の変調素子の各々によって変調された変調光を投影面に投影して像を形成する工程とを含む投影方法であって、前記投影面上における前記変調光の振幅を所定値以下に変調する第１のパターンデータと、前記投影面上における前記変調光の振幅を前記所定値以上に保つ第２のパターンデータと、前記投影面上における前記変調光の振幅を前記所定値以上に保つとともに、前記第２のパターンデータを与えられた変調素子からの変調光との間で相対的な位相差を与える第３のパターンデータとを、前記空間光変調器に入力するステップを含む。

本発明によれば、パターンデータに応じて駆動される複数の微小ミラーのアレイと、複数の微小ミラーのアレイを支持する基板とを有する空間光変調器を用い、複数の微小ミラーの各々の基板に対する傾斜および／または基板に対する垂直な方向への変位を行うことにより、入射光に位相のシフトを与え、投影面上に形成する描画パターンの解像度を高める。

以下、図面を参照しながら、本発明による投影装置の第１の実施形態を説明する。

まず、図１を参照する。

図１に示される本実施形態の投影装置は、光源１と、光源から放射された光を空間的に変調するマイクロミラーアレイ３と、光源１から放射された光の一部を反射してマイクロミラーアレイ３に導くとともに、マイクミラーアレイ３で反射した光を透過するビームスプリッタ２と、ビームスプリッタ２を透過してきた光を縮小投影する縮小投影光学系５とを備えている。

縮小投影光学系５の下方には、ウェハ６を搭載したウェハステージ８が存在している。ウェハ６の上には、例えば感光性を有するフォトレジスト層が形成されている。

マイクロミラーアレイ３には、パターンデータ発生器４が接続されており、ウェハ６に転写すべきパターンを規定する電気信号（パターンデータ）がマイクロミラーアレイ３に送られる。

光源１は、コヒーレント光源または部分コヒーレント光源であり、例えば、エキシマレーザ、放電プラズマ、レーザ生成プラズマなどの放射線源と、必要な波長の光のみを透過させる波長フィルタとを備えた構成を有している。好ましい実施形態における光源１は、紫外線（UV）の波長よりも短い特定波長の光ビームを均一な照度分布で供給する。

本実施形態で用いているマイクロミラーアレイ３は、基板３ａと、基板３ａ上に行列状に配列された多数の微小ミラー３ｂを備えている。各微小ミラー３ｂは、アクチュエータ３ｃによって独立に駆動される。本実施形態における各微小ミラー３ｂは、１辺が１〜５μｍ程度の正方形形状を有しており、２次元アレイ状に配列された多数の微小ミラー３ｂの全体によって反射面が形成される。各微小ミラー３ｂは、その裏面に接続されたアクチュエータ３ｃによって、基板３ａに対して傾斜するだけではなく、基板３ａの主面に垂直な方向に変位することができる。微小ミラー３ｂの垂直方向変位および傾斜変位は、いずれも、多値信号で制御される。１つの微小ミラー３ｂと、この微小ミラー３ｂに対応する１つのアクチュエータ３ｃの対が１つの光変調素子を構成している。マイクロミラーアレイ３の構造の詳細は、後述する。

パターンデータ発生器４は、描画パターンに対応したパターンデータを発生し、これを電気信号としてマイクロミラーアレイ３に供給する。本実施形態のパターンデータは、マイクロミラーアレイ３の各アクチュエータ３ｃに与える駆動電圧を１６ｂｉｔで表現する。

マイクロミラーアレイ３により変調された反射光の一部はビームスプリッタ２を透過し、１／１０〜１／５０倍の高倍率の縮小投影光学系５により、ウェハ６上のレジスト７に結像する。本実施形態におけるレジスト７は、紫外領域の短波長光に感光感度を持つ化学増幅フォトレジストである。ウェハ６はウェハステージ８に真空吸着されて保持され、図示しない精密送り機構によって移送され、露光される。

次に、図２を参照して、マイクロミラーアレイ３の詳細を説明する。図２は本発明の実施形態１におけるマイクロミラーアレイ３の分解斜視図である。このマイクロミラーアレイ３は、本出願人による国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０２／１２３４４に開示されている可変形ミラーの構成と同様の構成を有している。

なお、図２は、１つの変調素子（微小ミラー３ｂおよびアクチュエータ３ｃとの対）を拡大して示しているが、実際のマイクロミラーアレイ３は、多数の変調素子が２次アレイ状に配列された構成を有している。

図２に示されるように、アクチュエータ３ｃの固定部側には、基板３ａ上に設けられた絶縁層２１と、その絶縁層２１上に設けられたベース２２および固定電極２３〜２５が形成されている。ベース２２および固定電極２３〜２５は、アルミニウム（Ａｌ）または多結晶シリコンなどの導電膜をパターニングすることによって形成されている。固定電極２３〜２５はそれぞれ２つの固定電極片２３ａ、２３ｂ〜２５ａ、２５ｂに分割されている。固定電極片２３ａ、２３ｂ〜２５ａ、２５ｂは、絶縁層２１に形成されたビア（不図示）によって基板３ａに形成された駆動回路に接続されている。駆動回路は、０〜５Ｖの範囲内で各々独立した電圧を固定電極片２３ａ、２３ｂ〜２５ａ、２５ｂに与えることができる。この６つの固定電極片２３ａ、２３ｂ〜２３ａ、２３ｂに印加する電圧は１６ｂｉｔの多段階の値として設定され得る。一方、ベース２２は、接地電位に設定されており、ベース２２の一部は、可動電極を支持する支持ポスト２２ａとして機能する。

アクチュエータ３ｃの可動部側では、支持ポスト２２ａにヒンジ２６を介してヨーク２７〜２９が取り付けられ、さらにこれらのヨーク２７〜２９を微小ミラー３ｂに連結するための中間連結部材３０が設けられている。

ヨーク２７〜２９は、対応する固定電極２３〜２５に対向し、それぞれが可動電極として機能する。ヨーク２７〜２９は、アルミニウム（Ａｌ）または多結晶シリコンなどの導電性部材をパターニングすることによって形成され、ベース２２と導通して接地電位に設定されている。ヨーク２７〜２９は、それぞれ固定電極片２３ａ、２３ｂ〜２５ａ、２５ｂに対向する位置に第１の部分２７a〜２９ａおよび第２の部分２７ｂ〜２９ｂを有している。例えばヨーク２７について、固定電極片２３ａに駆動電圧を与えた場合、第１の部分２７ａが固定電極片２３ａ側に吸引される。これに対し、固定電極片２３ｂに駆動電圧を与えた場合は、第２の部分２７ｂが固定電極片２３ｂ側に吸引される。このようにして、回動軸Ａを中心にしてCW（時計回り）方向、CCW（反時計回り）方向の何れに対しても、選択的に回動力を付与できる。他のヨーク２８，２９についても同様である。

中間連結部材３０は、３点の突起３０ａ〜３０ｃを備え、突起３０ａはヨーク２７の第２の部分２７ｂと連結し、突起３０ｂはヨーク２８の第１の部分２８ａと連結し、突起３０ｃはヨーク２９の第２の部分２９ｂと連結している。このため、ヨーク２７〜２９を個別に回動駆動させると、突起３０ａ〜３０ｃの変位を独立に制御できることになり、これによって中間連結部材３０の状態が定まる。微小ミラー３ｂは、中間連結部材３０の概中心部である斜線部３０ｄにおいて中間連結部材３０と一体に連結されている。このため、中間連結部材３０の状態が、微小ミラー３ｂの状態を決定する。突起３０ａ〜３０ｃは中間連結部材３０とは別プロセスで形成しても良く、例えば突起３０ａ〜３０ｃをポリイミドなどの柔軟な材料で形成しても良い。上記の構成から明らかなように、固定電極片２３ａ、２３ｂ〜２５ａ、２５ｂを適宜選択して駆動電圧を独立に設定することにより、微小ミラー３ｂを、ｚ方向の変位、ｘ軸周りの傾き、ｙ軸周りの傾きについて正負双方向に駆動することが可能である。

上記のような構成のマイクロミラーアレイ３は、近年進歩の著しいＭＥＭＳ（微小電子機械システム）技術によって好適に作製され得る。

次に、図３および図４を参照しながら、マイクロミラーアレイ３による位相シフトを説明する。まず、図３を参照する。図３は、位相シフト動作を行う場合のマイクロミラーアレイ３の状態と受光面での光量分布を示す図である。

図３（ａ）は、マイクロミラーアレイ３の拡大断面図である。図３（ａ）は、５つの変調素子Ａ〜Ｅを示しているが、マイクロミラーアレイ３に含まれる変調素子の数はこれに限定されない。以下において、変調素子Ａ〜Ｅを構成する部材の後には、添字Ａ〜Ｅを付けてその帰属を示す。

図３（ａ）に示されている変調素子Ａの固定電極片２３ａＡ〜２５ａＡには、それぞれ、最大電圧を印加されている。このため、ヨーク２７Ａ〜２９Ａは、いずれも反時計方向に回転し、微小ミラー３ｂＡは、最大角度で傾斜する第１の状態にある。

変調素子ＣおよびＥ、変調素子Ａと同様の状態にある。すなわち、変調素子ＣおよびＥの微小ミラー３ｂＣおよび３ｂＥも、最大角度で傾斜する第１の状態にある。

微小ミラー３ｂＡ、３ｂＣ、３ｂＥによって入射光Ｌinは反射され、図１に示す縮小投影光学系５の開口瞳外に偏向される。このため、図１に示すレジスト７において変調素子Ａ、ＣおよびＥに対応する位置には暗部が形成されることになる。

変調素子Ｂには、どの固定電極片にも電圧が印加されず、ミラー３ｂＢは第２の状態をとる。第２の状態は、無変形状態に相当して、傾き角度およびｚ方向（光軸方向）の変位は、いずれも０である。微小ミラー３ｂＢのミラー面は、入射光Ｌinの伝搬方向に対して垂直であるため、反射光は縮小投影光学系５の開口瞳内に偏向され、レジスト７上に明部を形成する。

変調素子Ｄについては、固定電極片２４ｂＤおよび２つの固定電極片２３ａＤ、２５ａＤに、それぞれ、所定の電圧が印加される。このため、ヨーク２７Ｄと２９Ｄとは反時計方向に回転し、ヨーク２８Ｄは時計方向に回転する。従って、微小ミラー３ｂＤは、基板３ａに対して垂直なｚ方向に所定量変位した第３の状態をとる。このときの微小ミラー３ｂＤの傾き角度は０であり、ｚ方向への変位量はλ／４であるλは（入射光Ｌinの波長）。すなわち、微小ミラー３ｂＢと微小ミラー３ｂＤとの間にはλ／４の相対的な変位が与えられ、往復の光路にしてλ／２の光路長差が発生する。従って、微小ミラー３ｂＢからの反射光と微小ミラー３ｂＤからの反射光との間には１８０度の位相差が与えられる。微小ミラー３ｂＤのミラー面は入射光Ｌinに垂直であり、この反射光は縮小投影光学系５の開口瞳内に偏向され、受光面であるレジスト７上に明部を形成する。

図３（ａ）のマイクロミラーアレイから反射してきた光がレジスト７の表面に形成するの電界の強度分布を図３（ｂ）に示す。破線Ｅ_BおよびＥ_Dは、それぞれ、微小ミラー３ｂＢおよび３ｂＤからの反射光による電界強度分布を示している。微小ミラー３ｂＢからの反射光の電界Ｅ_Bと微小ミラー３ｂＤからの反射光の電界Ｅ_Dとは位相が１８０度ずれているために、レジスト７上の電界分布Ｅ_B＋Ｅ_Dはその裾野部の重なる部分が互いに相殺し合って値が小さくなる。

光量は電界強度の自乗に比例するため、レジスト７上での光量分布は、図３（ｃ）に示す曲線で示される。２つの明部の間の暗部が高いコントラスト比で再現され、２つの明部の像は受光面上で明確に分離されている。

このように、二つの隣り合った明部を形成する微小ミラー３ｂＢと微小ミラー３ｂＤとの間にλ／４の相対的な変位を与えることにより、両者からの反射光は１８０度の相対的な位相差を持った状態で干渉し、レベンソン型位相シフトマスクと等価な効果を発揮して、明暗パターンの解像度を高めることができる。

なお、ここでは説明を簡単にするために、明部および暗部をそれぞれ１つの微小ミラーで形成した場合についてのみ説明したが、明部および暗部をそれぞれ複数の微小ミラーを用いて形成しても良いことはもちろんである。

次に、比較のために、図４を参照しながら位相シフトを行わない場合を示す。

図４（ａ）に示される状態において、微小ミラー３ｂＡ、３ｂＣ、３ｂＥは第１の状態にあり、レジスト７上に暗部を形成する。微小ミラー３ｂＢ、３ｂＤは、第２の状態にあり、傾き角度およびｚ方向の変位は、いずれも０である。従って、両者からの反射光は同位相で干渉し、レジスト７上に明部を形成する。

図４（ｂ）は、レジスト７上の電界強度分布を示している。微小ミラー３ｂＢからの反射光の電界Ｅ_Bと微小ミラー３ｂＤからの反射光の電界Ｅ_Dとは、位相が同じであるために、レジスト７上の電界分布Ｅ_B＋Ｅ_Dはその裾野部が同相で重なり合い、値が大きくなる。

図４（ｃ）は、レジスト７上での光量分布を示している。２つの明部の間の暗部とのコントラスト比が低く、２つの明部の像は分離しにくいことがわかる。このように、微小ミラー３ｂが基板３ａに対する傾斜のみを行う場合、明暗パターンの解像度が低い。これに対して、微小ミラー３ｂが基板３ａに対する傾斜および／または基板に対する垂直な方向への変位を行う場合（図３）は、明暗パターンの解像度を高めることができる。

次に、図５を参照しながら、本発明の投影方法を説明する。図５は本発明の実施形態１における投影方法の工程手順を示すフローチャートである。

まず、マイクロミラーアレイ３を駆動するパターンデータを作成する（工程４０）。

パターンデータはＣＡＤを用いて作成する。レジスト７上に十分な解像度の回路パターンが投影されるように、各微小ミラーに与えるべき３つのパラメータ値が決定される。この３つのパラメータ値とは、ｘ軸周りの傾き角度、ｙ軸周りの傾き角度、ｚ方向の変位であり、それぞれの最適値が例えば２５６段階程度の多値データとして求められる。

これらのパラメータ値の最適化には、露光・現像の物理モデルに基づいたシミュレーションを用いる。光近接効果（Optical Proximity Effect）の補正も、この工程で行われる。

レベンソン型位相シフトマスクでは、隣り合った明部どうしの位相差が基本的に１８０度（逆位相）となるが、回路パターンがランダムパターンである場合、場所によっては同位相にならざるを得ないような「矛盾箇所」が発生する。パターンデータ発生器４は、こうした矛盾箇所において、隣り合った明部同士の位相差を１８０度以下の値、例えば１２０度などの値に設定する。これにより、３つの明部に互いに同じ程度の位相差を与えつつ、その矛盾を解決することができる。あるいは明部または暗部に対応した微小ミラー３ｂの傾き角度を調整し、レジスト７上の光量分布を調整する。このような多段階のパターンデータによって、回路パターン配置の柔軟性を高め、回路パターンの高密度化を図ることができる。

上記のように作成したパターンデータは、パターンデータ発生器のメモリに格納される（工程４１）。

投影動作の際には、パターンデータ発生器は所定のタイミングでメモリからパターンデータを読み出し（工程４２）、マイクロミラーアレイ３に入力する（工程４３）。

このパターンデータに応じて、微小ミラー３ｂに基板３ａに対する傾斜および／または前記基板に対する垂直な方向への変位を行わせる（工程４４）。

パターンデータは、多値の３つのパラメータの組み合わせであるため、多様の値をとるが、少なくとも、以下の第１〜第３のパターンデータを含んでいる。第１のパターンデータは、微小ミラー３ｂを基板３ａに対して所定角度θｔｈ以上傾斜させる第１の状態に設定し、反射光を実質的に投影光学系５の開口瞳外に偏向させることにより、変調光の振幅を所定値Ｉｔｈ以下に変調する。第２のパターンデータは、微小ミラー３ｂを基板３ａに対する傾斜角度が所定角度θｔｈ以下になる第２の状態に設定し、微小ミラー３ｂからの反射光を投影光学系５の開口瞳内に偏向させ、変調光の振幅を所定値Ｉｔｈ以上とする。第３のパターンデータは、微小ミラー３ｂを基板３ａに対する傾斜角度が所定角度θｔｈ以下になる第３の状態に設定し、微小ミラー３ｂからの反射光を投影光学系５の開口瞳内に偏向させ、変調光の振幅を所定値Ｉｔｈ以上とする。同時に、第３のパターンデータは、基板３ａに対する垂直な方向に関して、第３の状態にある微小ミラー３ｂと第２の状態にある微小ミラー３ｂとの間で相対変位を与えて、両者からの反射光が相対的に位相差を持つようにしている。

一方、光源１は、コヒーレント光または部分コヒーレント光を発生して、マイクロミラーアレイ３に投射する（工程４５）。マイクロミラーアレイ３からの反射光は投影光学系５によりレジスト７上に縮小投影する（工程４６）。レジスト７への所定時間の投影露光が完了すると、ウェハステージ８を移送し（工程４７）、これを繰り返せば、次々とレジスト７を露光できる。

以上のように、本実施形態では、パターンデータ発生器が発生するパターンデータに応じて駆動されるマイクロミラーアレイの微小ミラーを、基板に対する傾斜および／または基板に対する垂直な方向への変位を可能に設けている。これにより、入射光を変調する際に実質的な振幅変調だけでなく位相変調をも行うことができる。このような位相変調を行なうことにより、マスクを用いないで直接描画を行う投影装置および投影方法においても、位相シフト法による高解像度化を可能とし、微細な描画パターンを投影面上に形成することができる。このように本実施形態の投影装置によれば、マスクが不要であり、かつ、マイクロミラーアレイの反射面をパターンデータに応じて適応的に変化させることができるため、何種類もの描画パターンから必要なパターンを選択して迅速に形成することができる。

本実施形態では、微小ミラー３ｂの垂直方向への変位を多段階に制御しているため、パターンデータのみによって簡単に任意の位相シフト量を実現することができ、従来のマスクによる位相シフト法では実現が困難であった位相シフトパターンを形成することができる。すなわち、従来の位相シフトマスクでは、位相シフト量は位相シフターと呼ばれる透明媒質の厚さで決定するため、基本的にシフト量の多値化や場所毎のシフト量の最適化はマスク製造プロセスの複雑化を招いていた。しかし、本実施形態によれば、パターンデータのみを変更すれば任意の変調素子に任意の位相シフト量を発生させることができ、極めて簡易に柔軟な位相シフトパターンを発生させることができる。

また、微小ミラー３ｂの２軸の傾き角度をパターンデータ発生器４がそれぞれ多段階に制御しているため、投影面上での描画パターンの制御余裕度をより高めることができる。これにより、例えば従来のレベンソン型位相マスクでは開口部の同位相化に伴う解像度低下を回避しにくかったようなランダムな回路パターンについても、パターン間距離をそれほど広げずに位相の矛盾箇所の対応を図ることができる。

また、パターンデータ発生器４が発生するパターンデータが単に描画パターンに対応するだけでなく、マイクロミラーアレイ３に投影光学系５の収差を補正させる機能を兼備するものであってもよい。こうした機能は例えばレジスト７からの反射光の一部を別途波面センサに導き、波面を検出することにより実現できる。こうした構成により、１つのマイクロミラーアレイ３に、描画パターンの形成と光学系の収差補正との２つの機能を果たさせることができる。

なお、本実施形態では、マイクロミラーアレイ３を空間光変調器として用い、このマイクロミラーアレイ３に入射光の実質的な振幅および／または位相を変調させることにより、位相シフトによる高解像度化を行っているが、マイクロミラーアレイ以外の空間光変調器を用いても、これに準ずる効果を奏することができる。例えば、振幅変調用と位相変調用の２つの液晶パネルを設けて、これらを空間光変調器として用いてもよい。

また、本実施形態では、光源１の出力光を紫外線帯域以下の短波長光としたが、これを可視光帯などの他の波長帯域光としてもよい。さらに、本発明はリソグラフィ用途の投影装置に限定されず、ディスプレイ用途や写真プリント用途などの他用途に適用することもできる。

なお、パターンデータ発生器は投影装置の構成要素であってもよいし、なくても良い。本発明の動作に必要なパターンデータは、投影装置に内蔵された記憶媒体に格納されていても良いし、またはリムーバルの記憶媒体に格納されていてもよい。パターンデータは外部で作成され、通信線を介して本発明の投影装置に供給されても良い。

本発明の投影装置および方法は、高解像度のリソグラフィだけではなく、ディスプレイや写真プリントなどの種々の用途に適用される。

本発明による投影装置の実施形態を示す概略構成図である。 上記実施形態におけるマイクロミラーアレイの分解斜視図である。 位相シフト動作を行う場合のマイクロミラーアレイ３の状態と受光面での光量分布を示す説明図である。 位相シフト動作を行わない場合のマイクロミラーアレイ３の状態と受光面での光量分布を示す説明図である。 本発明の実施形態における投影方法の工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 光源
２ ビームスプリッタ
３ マイクロミラーアレイ
３ａ 基板
３ｂ 微小ミラー
３ｃ アクチュエータ
４ パターンデータ発生器
５ 投影光学系
６ ウェハ
７ レジスト
８ ウェハステージ

Claims (15)

1. 投影面に形成すべきパターンを表現するパターンデータの入力を受けとり、前記パターンデータに応じて入射光を空間的に変調する空間光変調器と、
   前記空間光変調器で反射された光を前記投影面上に縮小投影する投影光学系と、
   を備えた投影装置であって、
   前記空間光変調器は、
   前記パターンデータに応じて駆動される複数の微小ミラーのアレイと、
   前記複数の微小ミラーのアレイを支持する基板とを有しており、
   前記複数の微小ミラーの各々の前記基板に対する傾斜および前記基板に対する垂直な 方向への変位を個々の微小ミラーごとに変化させることができる駆動部と、
   を有している、投影装置。
2. 前記駆動部は、前記パターンデータに応じて、各微小ミラーの前記基板に対する垂直な方向への変位および前記基板に対する傾斜によって規定される前記微小ミラーの状態を変化させる、請求項１に記載の投影装置。
3. 前記駆動部は、前記パターンデータに応じて、各微小ミラーの前記基板に対する垂直な方向への変位を多段階で変化させることができる、請求項２に記載の投影装置。
4. 前記駆動部は、前記パターンデータに応じて、各微小ミラーの前記基板に対する２軸の傾斜をそれぞれ多段階に変化させる請求項３に記載の投影装置。
5. 前記駆動部は、前記パターンデータに応じて、相互に異なる少なくとも第１から第３の状態を各微小ミラーにとらせることができ、
   前記第１の状態にある前記微小ミラーは、前記基板に対して傾斜し、前記反射光を実質的に前記投影光学系の開口瞳外に偏向させ、
   前記第２の状態にある前記微小ミラーおよび前記第３の状態にある前記微小ミラーは、前記基板の垂直方向に関して相対的に異なる変位を示し、かつ、いずれもが前記反射光を前記投影光学系の開口瞳内に偏向させる、請求項２から４のいずれかに記載の投影装置。
6. 前記第２の状態にある微小ミラーで反射された光と、前記第３の状態にある微小ミラーで反射された光とは、互いに逆相になる相対的な位相差が与えられる請求項５に記載の投影装置。
7. 前記第１の状態にある前記微小ミラーを挟んで、前記第２の状態にある微小ミラーと前記第３の状態にある前記微小ミラーとが隣接している請求項６に記載の投影装置。
8. 前記位相差は実質的に１８０度である請求項７に記載の投影装置。
9. 前記パターンデータは、パターンデータ発生器により生成され、
   前記パターンデータ発生器は、各微小ミラーの状態を個々に基板に対する垂直な方向への変位および２軸の傾斜を与える前記パターンデータの多段階の設定値を、前記微小ミラー毎に可変とする請求項１に記載の投影装置。
10. 前記パターンデータは、前記微小ミラーの前記基板に対する２軸の傾斜をそれぞれ多段階に設定する請求項９に記載の投影装置。
11. 前記投影面に形成するパターンは、回路素子を形成するためのパターンであり、
    前記投影面は、感光性レジスト上に形成される請求項１に記載の投影装置。
12. 前記パターンデータ発生器が、前記投影光学系の収差を補正するためのパターンデータを発生する請求項９に記載の投影装置。
13. 投影面に形成すべきパターンを表現するパターンデータの入力を受けとり、前記パターンデータに応じて入射光を空間的に変調する空間光変調器と、
    前記空間光変調器で変調された光を前記投影面上に投影する投影光学系と、
    を備えた投影装置であって、
    前記空間光変調器は、
    前記パターンデータに応じて、前記入射光の振幅および／または位相を変調すること ができる複数の変調素子のアレイを有しており、前記複数の変調素子の各々は、相互に 異なる少なくとも第１から第３の状態をとることができ、
    前記第１の状態にある前記変調素子は、前記投影面上における前記変調光の振幅を所 定値以下に変調し、
    前記第２の状態にある前記変調素子は、前記投影面上における前記変調光の振幅を前 記所定値以上に保ち、
    前記第３の状態にある前記変調素子は、前記投影面上における前記変調光の振幅を前 記所定値以上に保つとともに、前記第２の状態にある前記変調素子からの変調光との間 で相対的な位相差を形成する、投影装置。
14. 複数の微小ミラーが行および列状に配列されたマイクロミラーアレイを駆動することにより、前記複数の微小ミラーの各々の傾斜および／または光軸方向への変位を個別に行なうステップと、
    前記マイクロミラーアレイに光を投射し、各微小ミラーからの反射光を投影面上に投影することにより、前記投影面上に像を作成するステップと、
    を含む像形成方法。
15. 各々が光の振幅および／または位相を変調する複数の変調素子を備えた空間光変調器を用意する工程と、
    前記空間光変調器に光を入射させ、前記複数の変調素子の各々によって変調された変調光を投影面に投影して像を形成する工程と、
    を含む投影方法であって、
    前記投影面上における前記変調光の振幅を所定値以下に変調する第１のパターンデータと、前記投影面上における前記変調光の振幅を前記所定値以上に保つ第２のパターンデータと、前記投影面上における前記変調光の振幅を前記所定値以上に保つとともに、前記第２のパターンデータを与えられた変調素子からの変調光との間で相対的な位相差を与える第３のパターンデータとを、前記空間光変調器に入力するステップ
    を含む、投影方法。