JP2008047887A - 光学インテグレータ - Google Patents
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Abstract
【課題】ビームの強度分布の均一性およびビームのテレセントリック性の少なくとも一方を改善する。
【解決手段】露光装置において光を修正するための第1サーフェス、第2サーフェスを有する光学インテグレータに関する。第1サーフェスは、反射性を有し、ボリュームを規定し、光学照射系内に光軸に沿って光軸を取り囲むように配置され、当該第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光を反射するように構成される。第2サーフェスは、ボリューム内に配置され、準反射性を有する第1セクションを含み、第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分を反射し、当該第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第2の部分を透過するよう構成される。第2サーフェスは、光の反射回数を増加させ、光の強度分布の均一性を改善する。
【選択図】図6
【解決手段】露光装置において光を修正するための第1サーフェス、第2サーフェスを有する光学インテグレータに関する。第1サーフェスは、反射性を有し、ボリュームを規定し、光学照射系内に光軸に沿って光軸を取り囲むように配置され、当該第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光を反射するように構成される。第2サーフェスは、ボリューム内に配置され、準反射性を有する第1セクションを含み、第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分を反射し、当該第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第2の部分を透過するよう構成される。第2サーフェスは、光の反射回数を増加させ、光の強度分布の均一性を改善する。
【選択図】図6
Description
本発明は、光学インテグレータに関する。
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。通常は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。
パターニング手段を使用して、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。
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)をカバーする露光空間を有するように設計される。この露光空間の最下部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。露光空間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。露光空間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。
露光装置は、光学照射系を備える。光学照射系ではしばしば、光軸(光軸はビームの伝搬方向を定義する)に対して垂直な平面において輝度が実質的に均一な分布を有するテレセントリック(telecentric)なビームが要求される。あいにく光源は通常、ガウシアン分布の強度を有し、および(または)比較的テレセントリック性の低いビームを生成するため、こうした状況にあるビームを修正して補償する目的で、光学照射系にはしばしば光学デバイスが設けられる。多くの光学照射系において、この光学デバイスは光学インテグレータである。
光学インテグレータは、(1)光軸を取り囲むよう構成された表面、もしくは(2)光軸を挟む2つの分離した表面、を有する物体である。光学インテグレータの内部のボリュームは、光源にて生成される光の波長に対して透明な材料で形成される物体や、ガス、もしくは真空である。光学照射系はビームを光学インテグレータに入射させるように構成され、光が表面で反射され、その結果、光学インテグレータから出射するビームはより均一な強度分布を有し、および(または)よりテレセントリックとなる。
ビームの強度分布の均一性およびビームのテレセントリック性は、一般的に光学インテグレータ内で光が経る反射の回数に応じて増大する。典型的に、反射の回数は、(1)光軸に沿った光学インテグレータの長さを長くし、または(2)光学インテグレータの光軸に垂直な平面上の、光学インテグレータの表面で輪郭が規定されるエリアの面積を小さくすることによって増加する。
光学インテグレータの長さを増加させると、光学照射系の長さの増加を引き起こし、ビームのエネルギが吸収される度合いが増加する。光学インテグレータの光軸に垂直な平面上の、光学インテグレータの表面で定義されるエリアの面積を小さくすると、光学インテグレータの出口に通常配置されるリレーレンズの拡大率が大きくなる。いずれのアプローチも、光学インテグレータのコストおよび複雑さを増加させる。必要なのは比較的短い長さを有し、光軸に垂直な平面上の、光学インテグレータの表面によって規定されるエリアの面積が比較的大きな光学インテグレータであり、さらには、その表面において比較的多くの回数の反射を生じさせるように構成された光学インテグレータである。
本発明のある態様は光学インテグレータに関する。ある態様の光学インテグレータは、第1サーフェスと第2サーフェスを備える。第1サーフェスは反射性を有し、ボリューム(volume)の輪郭を規定し、光学照射系内に光軸に沿って光軸を取り囲むように配置され、第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光を反射するように構成される。第2サーフェスは、ボリューム内に配置され、準反射性を有する第1セクションを含む。第2サーフェスの第1セクションは、当該第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分を反射し、第2サーフェスの第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第2の部分を透過するよう構成される。第1サーフェスの内部に第2サーフェスを設けることによって、光軸に沿ったある長さと、光軸に垂直な平面上の第1サーフェスによって輪郭が規定されるあるエリアにて生ずる、光の反射の回数が増加する。
別の態様の光学インテグレータは、第1サーフェスと第2サーフェスを備える。第1サーフェスは反射性を有し、ボリュームを規定し、光学照射系内に光軸に沿って光軸を取り囲むように配置され、当該第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光を反射するように構成される。第2サーフェスは、ボリューム内に配置され、少なくとも準反射性を有する第1セクションを含む。第2サーフェスの第1セクションは、第2サーフェスの第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分を反射するよう構成される。ボリュームはガスまたは真空である。
さらに別の態様の光学インテグレータは、第1、第2、第3サーフェスを備える。第1、第2サーフェスは、反射性を有し、ボリュームの輪郭を規定し、光学照射系内に光軸に沿って、光軸が第1、第2サーフェスの間に位置するように配置される。第1、第2サーフェスは、第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光を反射し、第2サーフェスに対して入射するパスに沿った光を反射するように構成される。第3サーフェスは、ボリューム内に配置され、少なくとも準反射性を有する第1セクションを含む。第2サーフェスは第1サーフェスと分離している。第3サーフェスの第1セクションは、当該第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分を反射するよう構成される。
本発明は、ビームの強度分布の均一性およびビームのテレセントリック性の少なくとも一方を改善する方法に関する。この方法のある態様において、第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光が、当該第1サーフェスから反射される。第2サーフェスの第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分が、当該第2サーフェスの第1セクションから反射される。第2サーフェスの第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第2の部分が、当該第2サーフェスの第1セクションから透過される。第1サーフェスはボリュームを規定し、第2サーフェスはボリューム内に配置される。
この方法の別の態様において、第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光が、当該第1サーフェスから反射する。第2サーフェスの第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分が、当該第2サーフェスの第1セクションから反射する。第1サーフェスはボリュームを規定し、第2サーフェスはボリューム内に配置される。ボリュームはガスを含み、または真空である。
この方法の別の態様において、第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光が、当該第1サーフェスから反射する。第2サーフェスに対して入射するパスに沿った光が、当該第2サーフェスから反射する。第3サーフェスの第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分が、当該第3サーフェスの第1セクションから反射する。第1、第2サーフェスはボリュームを規定する。第3サーフェスはボリューム内に配置される。第2サーフェスは第1サーフェスと分離している。
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。
いくつかの本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一の符号は同一または機能的に同等の要素を示すものとする。さらに、符号の最も左の桁はその符号が最初に現れる図面を示している。
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。また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。
本明細書に記述されている、「ある実施の形態」、「実施例」などと記される「実施の形態」は、ある特定の特徴、構造、性質を含むが、全ての実施の形態が必ずしもその特定の特徴、構造、性質を含むとは限らない。さらに、それらの語は必ずしも同一の実施の形態を示すとは限らない。さらに、ある特定の特徴、構成、性質がある実施の形態に関連づけて記述される場合に、別の実施の形態に関連するこのような特徴、構成、性質にも影響することは当業者に理解されるところである。
本発明の実施の形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアあるいはこれらの組み合わせによって実現できる。本発明の実施の形態はまた、マシン読み取り可能な媒体に記録され、プロセッサにより読み出し、実行可能な命令としても実現可能である。マシン読み取り可能な媒体は、マシン(たとえばコンピュータデバイス)により読み出し可能な形式の情報をストアし、転送する機能を含んでもよい。たとえば、マシン読み出し可能な媒体は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、磁気ディスク記録媒体、光学記録媒体、フラッシュメモリ装置、電気、光学、音響その他の形式の伝搬信号(たとえば搬送波、赤外線信号、デジタル信号など)などを含む。さらに、ここでのファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令は、ある動作を実行するものとして記述される。しかしながら、これらの記述は単に便宜的なものであって、これらの動作が、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令等を実行するコンピュータ装置、プロセッサ、コントローラ、その他の装置の結果生ずることは理解されよう。
図1は本発明の実施形態に係る露光装置1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。
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。
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(例えば1つ又は複数のダイからなる)目標部分Cに投影するよう構成されている。
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。
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。
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。
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。
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、例えば基板の目標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。
放射ビームに付与されるパターンは、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例えば含む場合には基板の目標部分に所望されるパターンと厳密に一致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一致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。
通常、基板の目標部分に生成されるパターンは、その目標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。
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。
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の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。
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。
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。
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る。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、放射源により、少なくとも5nm、または例えば少なくとも10nm、少なくとも11〜13nm、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により供される放射は、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。
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。
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径及び/または内径(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における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するが、これに限定されないものとする。
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の目標部分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は正確に移動され、例えば放射ビームBの経路に異なる複数の目標部分Cをそれぞれ位置決めするように移動される。また、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。
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。
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。
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。
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回の照射で目標部分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、異なる目標部分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目標部分Cの寸法が制限されることになる。
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目標部分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回の動的露光での目標部分Cの(非走査方向の)幅を制限し、走査移動距離が目標部分の(走査方向の)長さを決定する。
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の目標部分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、基板上の複数の目標部分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。
4.連続スキャンモードは基本的にパルスモードと同様である。異なるのは、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上を走査し露光しているとき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。
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。露光照射の合間に各スポットの強度分布が変更される。
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。
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。
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。
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(つまり最大値と最小値)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。
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、この線量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。
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。
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。
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。
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の異なる部分はそれぞれ、パターニング用デバイスPDの1つ以上の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)。
図3は、本発明の実施形態に係り、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によって基板に投影されるスポットSの配列を示す。基板は、基板上での露光が進むにつれて投影系に対してY方向に移動する。図中の白丸は、基板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。
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。
図4は、本発明の実施形態において、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。
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。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。
図5は、本発明が適用可能な光学照射系500の例を示すブロック図である。しかしながら、本発明の用途は光学照射系500に限定されるものではない。たとえば、本発明は図1、図2に示される露光装置に使用される光学照射系に用いることができる。光学照射系500は、光源502、集光レンズ504、光学インテグレータ506、投影光学レンズ508を備える。状況に応じて、光学照射系500はさらに、リレーレンズ510を備えてもよい。光学照射系500において、これらの要素は光軸512に沿って配置される。
光源502は光のビーム514を生成するように構成される。通常、光軸512と垂直な平面におけるビーム514の強度分布はガウシアン分布を有しており、ビーム514のテレセントリック性は低い。集光レンズ504はビーム514を受け、光学インテグレータ506の入射口516にビーム514を集光する。
光学インテグレータ506は入射口516に集光されたビーム514を受け、ビーム514の強度分布の不均一性、テレセントリック性の低さのいずれかまたは両方を修正し、修正されたビーム514を光学インテグレータ506の出射口518に生成する。光学照射系500はビーム514が光学インテグレータ506に入射するよう構成される。その結果、修正されたビーム514が表面で反射し、光学インテグレータ506から出射する修正されたビーム514がより均一な強度分布を有し、もしくはより高いテレセントリック性を有することになる。
リレーレンズ510が光学照射系500内部に配置される場合、リレーレンズ510は、出射口518のビーム514を受け、ビーム514をレチクル520上に照射するように構成される。投影光学レンズ508はレチクル520からのビーム514を受け、ビーム514をウェハ522に投影するように構成される。
図6は、光学インテグレータ506の実施形態600のブロック図である。実施形態600は、第1サーフェス602を備える。第1サーフェス602は、反射性を有し、ボリューム604の輪郭を規定し、光学照射系500(不図示)の内部に、光軸512を取り囲むように配置され、第1サーフェス602に対して入射するパス606に沿った光を反射するように構成される。
第1サーフェス602は、いくつかの形状をとることができ、光源502にて生成されるビーム514の光軸に垂直な平面に沿った強度分布の大きさや、光源502にて生成されるビーム514のテレセントリック性の程度の一方または両方にもとづいて決定することができる。たとえば図7は、多角柱型の形状を有する第1サーフェス602の実施形態700を示す。図8は、角柱が四角柱である場合の、第1サーフェス602の実施形態800を示す。図9は、円柱型の形状を有する第1サーフェス602の実施形態900を示す。図10は、円柱が楕円柱である場合の第1サーフェス602の実施形態1000を示す。図11は、錐台型の形状を有する第1サーフェス602の実施形態1100を示す。図12は、錐台が四角錐台である場合の第1サーフェス602の実施形態1200を示す。図13は、錐台が円錐台である場合の第1サーフェス602の実施形態1300を示す。
図6に戻る。第1サーフェス602は、第1サーフェス602に対して入射するパス606に沿った光を実質的に最適に反射し、第1サーフェス602のパス606に沿った光の透過を最小限とする材料のフィルム608を有してもよい。ボリューム604は、光源502(不図示)からの光の波長に対して透明な材料でできた物体(不図示)であってもよい。かわりに、ボリューム604はガスを含んでもよく、あるいは真空であってもよい。パス606に沿った光は図6に示されており、たとえば、実施形態600において反射の回数(N)は2回である。
図14は、光学インテグレータ506の実施形態1400のブロック図である。実施形態1400は、第1サーフェス1402、第2サーフェス1404を備える。第1サーフェス1402、第2サーフェス1404は反射性を有し、ボリューム604を規定する。第1サーフェス1402、第2サーフェス1404はたとえば光学照射系500(不図示)の内部に、光軸512に沿って、光軸512が第1サーフェス1402と第2サーフェス1404の間に位置するように配置される。第1サーフェス1402は、第1サーフェス1402に対して入射するパス1406に沿った光を反射するように構成される。第2サーフェス1404は、第2サーフェス1404に対して入射するパス1408に沿った光を反射するように構成される。第2サーフェス1404は第1サーフェス1402と分離している。
第1サーフェス1402に対する第2サーフェス1404の幾何学的配置はさまざまな変形が可能であり、光源502にて生成されるビーム514の光軸に垂直な平面に沿った強度分布の大きさや、光源502にて生成されるビーム514のテレセントリック性の程度の一方または両方にもとづいて決定することができる。たとえば図15は第2サーフェス1404が第1サーフェス1402と実質的に平行である実施形態1500を示す。図16は、ビーム514(不図示)が光軸512に沿った第1の方向1602を向いている場合に、第2サーフェス1404が第1サーフェス1402に収束(converge)している実施形態1600を示す。また、ビーム514(不図示)が光軸512に沿った第2の方向1604を向いている場合に、第2サーフェス1404は第1サーフェス1402から離反(diverge)している。
図14に戻る。第1サーフェス1402、第2サーフェス1404はそれぞれ、パス1406、1408に沿った光を実質的に最適に反射し、パス1406、1408に沿った光を実質的に最低限透過させるフィルム608を有している。ボリューム604は、光源502(不図示)にて生成された光の波長に対して透明な材料の物体であってもよい。かわりに、ボリューム604はガスを含み、あるいは真空であってもよい。パス1406、1408それぞれに沿った光は図14に示され、たとえば実施形態1400において反射の回数(N)は2回である。
実施形態600あるいは実施形態1400において、光源502にて生成された光の波長に対して透明な材料の物体であり、この材料はたとえば、それに限定されるものではないが;ガラス、シリカ、あるいはフッ化カルシウムであってもよい。状況によっては、入射口516、出射口518の一方、または両方は、光源502にて生成された光の波長に対して透明な材料であって、ビーム514を実質的に透過させる材料でできたフィルム(不図示)を有してもよい。
ビーム514の強度分布の均一性やビーム514のテレセントリック性は、光学インテグレータ506において光が経る反射の回数の増加とともに改善される。実施形態600および実施形態1400から、反射の回数は、以下によって増加することがわかる。
(1)光軸512に沿った光学インテグレータ506の長さを長くする
(2)第1サーフェス602または第1サーフェス1402、第2サーフェス1404によって規定され、光軸512に対して垂直な平面内の光学インテグレータ506のエリアを小さくする。
反射の回数は入射口516におけるビーム514の開口数を増大させることによっても増加する。
(1)光軸512に沿った光学インテグレータ506の長さを長くする
(2)第1サーフェス602または第1サーフェス1402、第2サーフェス1404によって規定され、光軸512に対して垂直な平面内の光学インテグレータ506のエリアを小さくする。
反射の回数は入射口516におけるビーム514の開口数を増大させることによっても増加する。
図17は本発明の光学インテグレータ506の実施形態1700を示すブロック図である。実施形態1700は第1サーフェス602および第2サーフェス1702を備える。第1サーフェス602は反射性を有し、ボリューム604を規定し、たとえば光学照射系500(不図示)内に光軸512に沿って、光軸512を取り囲むように配置され、第1サーフェス602に対して入射するパス606に沿った光を反射するように構成される。
第2サーフェス1702はボリューム604内に配置され、準反射性を有する第1セクション1708を含む。第2サーフェス1702の第1セクション1708は、第1セクション1708に対して入射するパス1706に沿った光の第1の部分1704を反射し、第2サーフェス1702の第1セクション1708に対して入射するパス1706に沿った光の第2の部分1710を透過するよう構成される。第2サーフェス1702は、ビーム514の強度分布の均一性およびビーム514のテレセントリック性の少なくとも一方を改善するよう構成される。ボリューム604内部の第2サーフェス1702の位置は、光源502(不図示)にて生成されるビーム514(不図示)の光軸512に垂直な平面に沿った強度分布の大きさや、光源502にて生成されるビーム514のテレセントリック性の程度の一方または両方にもとづいて決定することができる。同様に、第1の部分1704と第2の部分1710の強度比は、光源502(不図示)にて生成されるビーム514(不図示)の光軸512に垂直な平面に沿った強度分布の大きさや、光源502にて生成されるビーム514のテレセントリック性の程度の一方または両方にもとづいて決定することができる。
第2サーフェス1702の第1セクション1708は、実質的に第2サーフェス1702のすべてであってもよい。第2サーフェス1702は、第2サーフェス1702に対して入射するパス1706に沿った光の第1の部分1704を反射し、第2サーフェス1702に対して入射するパス1706に沿った光の第2の部分1710を透過する材料でできたフィルム1712を有してもよい。この材料は、限定されるものではないが、Ge(ゲルマニウム)、MgF2(フッ化マグネシウム)、SiO2(二酸化ケイ素)、TiO2(二酸化チタン)、ThF4(フッ化トリウム)、ZnS(硫化亜鉛)、ZnSe(セレン化亜鉛)またはこれらの任意の組み合わせであってもよい。さらにフィルム1712はこの材料の多層構造を有してもよい。
ボリューム604の内部に第2サーフェス1702を設けることによって、光軸512に沿った光学インテグレータ506のある長さと、光軸512に対して垂直な平面上の第1サーフェス602によって輪郭が規定される光学インテグレータ506のあるエリアに対して、実施形態1700における光の反射の回数が増加する。一般的に、全反射回数(T)は、第1サーフェス602内の第2サーフェス1702の数(M)に1を加えた値に、第2サーフェス1702が無い場合に第1サーフェス602にて生ずる反射の回数(N)を乗じた値のべき乗に比例し、以下の関係で表現される。
T∝[N×(1+M)]!
したがって、ある全反射回数Tを考えた場合、実施形態1700は、光軸512に対して垂直な平面内に比較的大きなエリアを規定するよう構成された第1サーフェス602を備える相対的に短い光学インテグレータ506となる。
T∝[N×(1+M)]!
したがって、ある全反射回数Tを考えた場合、実施形態1700は、光軸512に対して垂直な平面内に比較的大きなエリアを規定するよう構成された第1サーフェス602を備える相対的に短い光学インテグレータ506となる。
図18は、本発明の光学インテグレータ506の実施形態1800のブロック図である。実施形態1800は実施形態1700に立脚している。しかしながら、実施形態1800において、第2サーフェス1702は反射性を有する第2セクション1804を有している。第2サーフェス1702の第2セクション1804は、第2サーフェス1702の第2セクション1804に入射するパス1802に沿った光を反射するよう構成される。第2サーフェス1702の第1セクション1708は、第2サーフェス1702の第1セクション1708に対して入射するパス1706に沿った光の第1の部分1704を反射し、第2サーフェス1702の第1セクション1708に対して入射するパス1706に沿った光の第2の部分1710を透過する材料でできたフィルム1712を有してもよい。第2サーフェス1702の第2セクション1804は、第2サーフェス1702の第2セクション1804に入射するパス1802に沿った光を反射する材料でできたフィルム1806を有してもよい。
かわりに、第2サーフェス1702は透明な第2セクション1804を有してもよい。第2サーフェス1702の第2セクション1804は、第2サーフェス1702の第2セクション1804に対して入射するパス1802に沿った光を透過するよう構成される。さらに、第2サーフェス1702の第1セクション1708は、第2サーフェス1702の第1セクション1708に対して入射するパス1706に沿った光の第1の部分1704を反射し、第2サーフェス1702の第1セクション1708に対して入射するパス1706に沿った光の第2の部分1710を透過する材料でできたフィルム1712を有してもよい。しかしながら、第2サーフェス1702の第2セクション1804は、第2サーフェス1702の第2セクション1804に対して入射するパス1706に沿った光を透過する材料でできたフィルム(不図示)を有してもよい。
第2サーフェス1702の第1セクション1708および第2セクション1804の位置は、光源502(不図示)にて生成されるビーム514(不図示)の光軸に垂直な平面に沿った強度分布の大きさや、光源502(不図示)にて生成されるビーム514(不図示)のテレセントリック性の程度の一方または両方にもとづいて決定することができる。
図19は、本発明に係る光学インテグレータ506の実施形態1900のブロック図である。実施形態1900は、実施形態1700に立脚している。しかしながら、実施形態1900において、ボリューム604は第1の物体1902および第2の物体1904を備える。第1の物体1902は第1の材料で構成される。第2の物体1904は第2の材料で構成される。第1、第2の材料は光源502(不図示)にて生成される光の波長に対して透明である。第2の材料は、第1の材料と同じであってもよいが、これに限定されるものではない。第1の物体1902および第2の物体1904は、第1サーフェス602の第1セクション1906を規定する。第1サーフェス602の第1セクション1906は、実質的に第1サーフェス602のすべてであってもよい。第2の物体1904は第2サーフェス1702を規定する。
図20は、本発明に係る光学インテグレータ506の実施形態2000のブロック図である。実施形態2000は、実施形態1900に立脚している。しかしながら、実施形態1900において、ボリューム604はさらに第3の物体2002を備える。第3の物体2002は、第3の材料で構成される。第3の物体2002は、第1サーフェス602の第2セクション2004と第3サーフェス2006を規定する。第3サーフェス2006は、準反射性を有する第1セクション2012を含む。第1セクション2012は、第3サーフェス2006の第1セクション2012に対して入射するパス2010に沿った光の第1の部分2008を反射し、第3サーフェス2006の第1セクション2012に対して入射するパス2010に沿った光の第2の部分2014を透過するよう構成される。第3の物体2002は、光源502(不図示)にて生成される光の波長に対して透明である。第3の材料は、第1の材料、第2の材料と同じであってもよいが、必ずしもそうである必要はない。
図21は、本発明に係る光学インテグレータ506の実施形態2100のブロック図である。実施形態2100は実施形態1900に立脚している。しかしながら実施形態2100において、第2の物体1904のディメンジョン(大きさ)2102は、第1の物体1902のディメンジョン(大きさ)2102と異なっている。
図22は、本発明に係る光学インテグレータ506の実施形態2200のブロック図である。実施形態2200は、第1サーフェス602および第2サーフェス1702を備える。第1サーフェス602は反射性を有し、ボリューム604を規定し、たとえば光学照射系500(不図示)内に、光軸512に沿って、光軸512を取り囲むように配置され、第1サーフェス602に対して入射するパス606に沿った光を反射するように構成される。第1サーフェス602は、第1サーフェス602に対して入射するパス606に沿った光を実質的に最適に反射し、第1サーフェス602のパス606に沿った光の透過を最小限とする材料のフィルム608を有してもよい。
第2サーフェス1702はボリューム604内に配置され、少なくとも準反射性を有する第1セクション1708を含む。第2サーフェス1702の第1セクション1708は、第1セクション1708に対して入射するパス1706に沿った光の第1の部分1704を反射するよう構成される。第2サーフェス1702は、ビーム514の強度分布の均一性およびビーム514のテレセントリック性の少なくとも一方を改善するよう構成される。ボリューム604内の第2サーフェス1702の位置は、光源502(不図示)にて生成されるビーム514(不図示)の光軸512に垂直な平面に沿った強度分布の大きさや、光源502にて生成されるビーム514のテレセントリック性の程度の一方または両方にもとづいて決定することができる。ボリューム604はガスを含み、または真空であってもよい。
第2サーフェス1702の第1セクション1708に対して入射するパス1706に沿った光の第1の部分1704は、実質的に第2サーフェス1702の第1セクション1708に対して入射するパス1706に沿った光の全部であってもよい。または、第2サーフェス1702の第1セクション1708は、第2サーフェス1702の第1セクション1708に対して入射するパス1706に沿った光の第2の部分1710を透過するよう構成されてもよい。
当業者であれば、実施形態1700〜2200は、それぞれの特徴の一つまたは複数を任意に組み合わせることが可能である。たとえば、図23は、上述の実施形態1700〜2200のいくつかの特徴を組み合わせた、本発明に係る光学インテグレータ506の実施形態2300のブロック図である。
実施形態2300は、第1の物体1902、第2の物体1904、第3の物体2002およびボリューム2302を備える。
第1の物体1902は第1の材料で構成される。第2の物体1904は第2の材料で構成される。第3の物体2002は第3の材料で構成される。ボリューム2302はガスを含んでもよいし、または真空であってもよい。第1の物体1902、第2の物体1904、第3の物体2002、ボリューム2302は、たとえば光軸512に沿って、光学照射系500(不図示)の内部に配置される。
第1の物体1902、第2の物体1904、第3の物体2002は、第1サーフェス602を規定する。ボリューム2302は第1の物体1902、第2の物体1904、第3の物体2002の内部に配置される。
実施形態2300は、第1の物体1902、第2の物体1904、第3の物体2002およびボリューム2302を備える。
第1の物体1902は第1の材料で構成される。第2の物体1904は第2の材料で構成される。第3の物体2002は第3の材料で構成される。ボリューム2302はガスを含んでもよいし、または真空であってもよい。第1の物体1902、第2の物体1904、第3の物体2002、ボリューム2302は、たとえば光軸512に沿って、光学照射系500(不図示)の内部に配置される。
第1の物体1902、第2の物体1904、第3の物体2002は、第1サーフェス602を規定する。ボリューム2302は第1の物体1902、第2の物体1904、第3の物体2002の内部に配置される。
第1サーフェス602は、反射性を有し、光軸512を取り囲むように配置され、第1サーフェス602に対して入射するパス606に沿った光を反射するように構成される。第2の物体1904は第2サーフェス1702を規定する。第2サーフェス1702は、準反射性を有する第1セクション1708と、反射性を有する第2セクション1804を備える。第2サーフェス1702の第1セクション1708は、第1セクション1708に対して入射するパス1706に沿った光の第1の部分1704を反射し、第2サーフェス1702の第1セクション1708に対して入射するパス1706に沿った光の第2の部分1710を透過するよう構成される。第2サーフェス1702の第2セクション1804は、第2サーフェス1702の第2セクション1804に入射するパス1802に沿った光を反射するよう構成される。第3の物体2002は、第3サーフェス2006を規定する。第3サーフェス2006は、準反射性を有する第1セクション2012と、透過性を有する第2セクション2306を備える。第3サーフェス2006の第1セクション2012は、第3サーフェス2006の第1セクション2012に対して入射するパス2010に沿った光の第1の部分2008を反射し、第3サーフェス2006の第1セクション2012に対して入射するパス2010に沿った光の第2の部分2014を透過するよう構成される。第3サーフェス2006の第2セクション2306は、第3サーフェス2006の第2セクション2306に対して入射するパス2304に沿った光を透過するよう構成される。第1〜第3の材料は、光源502(不図示)にて生成される光の波長に対して透明である。
実施形態1700〜2300において、第1サーフェス602は、いくつかの形状をとることができ、光源502にて生成されるビーム514の光軸に垂直な平面に沿った強度分布の大きさや、光源502にて生成されるビーム514のテレセントリック性の程度の一方または両方にもとづいて決定することができる。たとえば、第1サーフェス602は、図7〜13に示される実施形態700〜1300のいずれかの形状をとることができる。しかしながら、本発明において、第1サーフェス602の形状はこれらの形状に限定されるものではない。
図24は、本発明に係る光学インテグレータ506の実施形態2400のブロック図である。実施形態2400は、第1サーフェス1402、第2サーフェス1404、第3サーフェス2402備える。第1サーフェス1402、第2サーフェス1404は反射性を有し、ボリューム604を規定し、たとえば光学照射系500(不図示)内に光軸512に沿って、光軸512が第1サーフェス1402と第2サーフェス1404の間に位置するように配置される。第1サーフェス1402は、第1サーフェス1402に対して入射するパス1406に沿った光を反射するように構成される。第2サーフェス1404は、第2サーフェス1404に対して入射するパス1408に沿った光を反射するように構成される。第2サーフェス1404は第1サーフェス1402と分離している。
第1サーフェス1402および第2サーフェス1404はそれぞれ、第1サーフェス1402、第2サーフェス1404において光1406、1408を実質的に最適に反射し、第1サーフェス1402、第2サーフェス1404において光1406、1408の透過を最小限とする材料のフィルム608を有してもよい。ボリューム604は、光源502(不図示)からの光の波長に対して透明な材料でできた物体(不図示)であってもよい。あるいは、ボリューム604はガスを含んでもよく、あるいは真空であってもよい。
第3サーフェス2402はボリューム604内に配置され、準反射性を有する第1セクション2408を含む。第3サーフェス2402の第1セクション2408は、第1セクション2408に対して入射するパス2406に沿った光の第1の部分2404を反射するよう構成される。第3サーフェス2402は、ビーム514の強度分布の均一性およびビーム514のテレセントリック性の少なくとも一方を改善するよう構成される。ボリューム604内部の第3サーフェス2402の位置は、光源502(不図示)にて生成されるビーム514(不図示)の光軸512に垂直な平面に沿った強度分布の大きさや、光源502にて生成されるビーム514のテレセントリック性の程度の一方または両方にもとづいて決定することができる。
実施形態2400において、第1サーフェス1402に対する第2サーフェス1404の幾何学的配置はさまざまな変形が可能であり、光源502にて生成されるビーム514の光軸に垂直な平面に沿った強度分布の大きさや、光源502にて生成されるビーム514のテレセントリック性の程度の一方または両方にもとづいて決定することができる。第1サーフェス1402に対する第2サーフェス1404の配置は、たとえば図15、図16に示される実施形態1500、1600のいずれであってもよい。しかしながら、第1サーフェス1402に対する第2サーフェス1404の配置はこれらの配置に限定されるものではないことは当業者に理解される。さらに、当業者であれば、実施形態2400は実施形態1700〜2300のひとつまたは複数の特徴を有してもよい。
図25は、本発明に係るビームの強度分布の均一性およびビームのテレセントリック性の少なくとも一方を改善する方法2500のフローチャートである。方法2500のステップ2502において、第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光が、第1サーフェスから反射される。第1サーフェスはボリュームを規定する。ステップ2504において、第2サーフェスの第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分が、第2サーフェスの第1セクションから反射される。第2サーフェスはボリューム内に配置される。ステップ2506において、第2サーフェスの第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第2の部分が、第2サーフェスの第1セクションから透過される。
図26は、本発明に係るビームの強度分布の均一性およびビームのテレセントリック性の少なくとも一方を改善する方法2600のフローチャートである。方法2600のステップ2602において、第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光が、第1サーフェスから反射する。第1サーフェスはボリュームを規定する。ボリュームはガスを含み、または真空である。ステップ2604において、第2サーフェスの第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分が、第2サーフェスの第1セクションから反射する。第2サーフェスはボリューム内に配置される。
図27は、本発明に係るビームの強度分布の均一性およびビームのテレセントリック性の少なくとも一方を改善する方法2700のフローチャートである。方法2700のステップ2702において、第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光が、第1サーフェスから反射する。ステップ2704において、第2サーフェスに対して入射するパスに沿った光が、第2サーフェスから反射する。第1、第2サーフェスはボリュームを規定する。第2サーフェスは第1サーフェスと分離している。ステップ2706において、第3サーフェスの第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分が、第3サーフェスの第1セクションから反射する。第3サーフェスはボリューム内に配置される。
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。
[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。
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。
「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。
CS…制御システム、PD…パターニング用デバイス、W…基板、S…制御信号、SO…放射源、1…露光装置、500…光学照射系、502…光源、504…集光レンズ、506…光学インテグレータ、508…投影光学レンズ、510…リレーレンズ、512…光軸、514…ビーム、516…入射口、518…出射口、520…レチクル、522…ウェハ、602…第1サーフェス、604…ボリューム、606…パス、1402…第1サーフェス、1404…第2サーフェス、1406…パス、1408…パス、1702…第2サーフェス、1704…第1の部分、1706…パス、1708…第1セクション、1710…第2の部分、1712…フィルム、1804…第2セクション、1806…フィルム、1902…第1の物体、1904…第2の物体、2002…第3の物体、2004…第2セクション、2006…第3サーフェス、2012…第1セクション、2008…第1の部分、2010…パス、2014…第2の部分、2102…ディメンジョン、2302…ボリューム、2306…第2セクション、2402…第3サーフェス、2408…第1セクション、2406…パス、2404…第1の部分。
Claims (25)
- 反射性を有し、ボリュームを規定する第1サーフェスであって、光学照射系内に光軸に沿って前記光軸を取り囲むように配置され、当該第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光を反射するように構成された第1サーフェスと、
前記ボリューム内に配置され、準反射性を有する第1セクションを含み、前記第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分を反射し、当該第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第2の部分を透過するよう構成された第2サーフェスと、
を備えることを特徴とする光学インテグレータ。 - 前記第2サーフェスは、ビームの強度分布の均一性およびビームのテレセントリック性の少なくとも一方を改善するよう構成されることを特徴とする請求項1に記載の光学インテグレータ。
- 前記光学照射系は露光装置に内に配置されることを特徴とする請求項1に記載の光学インテグレータ。
- 前記第2サーフェスの前記第1セクションは、実質的に前記第2サーフェスのすべてであることを特徴とする請求項1に記載の光学インテグレータ。
- 前記第2サーフェスは、当該第2サーフェスの前記第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分を反射し、当該第2サーフェスの前記第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第2の部分を透過する材料のフィルムであることを特徴とする請求項4に記載の光学インテグレータ。
- 前記第2サーフェスは、反射性を有する第2セクションを含み、前記第2サーフェスの前記第2セクションに対して入射するパスに沿った光を反射するよう構成されることを特徴とする請求項1に記載の光学インテグレータ。
- 前記第2サーフェスの前記第1セクションは、当該第2サーフェスの前記第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分を反射し、当該第2サーフェスの前記第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第2の部分を透過する第1の材料のフィルムを有し、
前記第2サーフェスの前記第2セクションは、当該第2サーフェスの前記第2セクションに対して入射するパスに沿った光を反射する第2の材料のフィルムを有することを特徴とする請求項6に記載の光学インテグレータ。 - 前記第2サーフェスは、透明な第2セクションを含み、前記第2サーフェスの前記第2セクションに対して入射するパスに沿った光を透過するよう構成されることを特徴とする請求項1に記載の光学インテグレータ。
- 前記第2サーフェスの前記第1セクションは、当該第2サーフェスの前記第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分を反射し、当該第2サーフェスの前記第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第2の部分を透過する第1の材料のフィルムを有し、
前記第2サーフェスの前記第2セクションは、当該第2サーフェスの前記第2セクションに対して入射するパスに沿った光を透過する第2の材料のフィルムを有することを特徴とする請求項8に記載の光学インテグレータ。 - 前記ボリュームは第1、第2の物体を備え、
前記第1の物体は第1の材料で構成され、
前記第2の物体は第2の材料で構成され、
前記第1、第2の物体は、前記第1サーフェスの前記第1セクションを規定し、
前記第2の物体は、前記第2サーフェスを規定し、
前記第1、第2の材料は光源にて生成される光の波長に対して透明であることを特徴とする請求項1に記載の光学インテグレータ。 - 前記第2の材料は前記第1の材料と同じであることを特徴とする請求項10に記載の光学インテグレータ。
- 前記第1サーフェスの前記第1セクションは、実質的に前記第1サーフェスのすべてであることを特徴とする請求項10に記載の光学インテグレータ。
- 前記ボリュームはさらに第3の物体を備え、
前記第3の物体は第3の材料で構成され、
前記第3の物体は、前記第1サーフェスの第2セクションと第3サーフェスを規定し、
前記第3サーフェスは、準反射性を有する第1セクションを含み、当該第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分を反射し、当該第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第2の部分を透過するよう構成され、
前記第3の材料は光源にて生成される光の波長に対して透明であることを特徴とする請求項10に記載の光学インテグレータ。 - 前記第2の物体の大きさは、前記第1の物体の大きさと異なっていることを特徴とする請求項10に記載の光学インテグレータ。
- 前記第1サーフェスの形状は、多角柱、円柱、錐台のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の光学インテグレータ。
- 前記多角柱は四角柱であり、前記円柱は楕円柱であり、前記錐台は四角錐台または円錐台であることを特徴とする請求項15に記載の光学インテグレータ。
- 反射性を有し、ボリュームを規定する第1サーフェスであって、光学照射系内に光軸に沿って前記光軸を取り囲むように配置され、当該第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光を反射するように構成された第1サーフェスと、
前記ボリューム内に配置され、少なくとも準反射性を有する第1セクションを含み、当該第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分を反射するよう構成された第2サーフェスと、
を備え、前記ボリュームはガスを含み、または真空であることを特徴とする光学インテグレータ。 - 前記第2サーフェスの前記第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分は、実質的に前記第2サーフェスの前記第1セクションに対して入射するパスに沿った光の全部であることを特徴とする請求項17に記載の光学インテグレータ。
- 前記第2サーフェスの前記第1セクションは、前記第2サーフェスの前記第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第2の部分を透過するよう構成されたことを特徴とする請求項17に記載の光学インテグレータ。
- 反射性を有し、ボリュームを規定する第1、第2サーフェスであって、光学照射系内に光軸に沿って、前記光軸が前記第1、第2サーフェスの間に位置するように配置され、前記第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光を反射し、前記第2サーフェスに対して入射するパスに沿った光を反射するように構成された第1、第2サーフェスと、
前記ボリューム内に配置され、少なくとも準反射性を有する第1セクションを含み、当該第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分を反射するよう構成された第3サーフェスと、
を備え、
前記第2サーフェスは前記第1サーフェスと分離していることを特徴とする光学インテグレータ。 - 前記第2サーフェスは前記第1サーフェスに対して実質的に平行であることを特徴とする請求項20に記載の光学インテグレータ。
- 前記第2サーフェスは、前記光軸に沿った方向を望んだとき、前記第1サーフェスに収束していき、または第1サーフェスからそれていくことを特徴とする請求項20に記載の光学インテグレータ。
- ビームの強度分布の均一性およびビームのテレセントリック性の少なくとも一方を改善する方法であって、
第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光を、当該第1サーフェスから反射するステップと、
第2サーフェスの第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分を、当該第2サーフェスの第1セクションから反射するステップと、
第2サーフェスの第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第2の部分を、当該第2サーフェスの第1セクションから透過させるステップと、
を含み、
前記第1サーフェスはボリュームを規定し、前記第2サーフェスは前記ボリューム内に配置されることを特徴とする方法。 - ビームの強度分布の均一性およびビームのテレセントリック性の少なくとも一方を改善する方法であって、
第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光を、当該第1サーフェスから反射するステップと、
第2サーフェスの第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分を、当該第2サーフェスの第1セクションから反射するステップと、
を含み、
前記第1サーフェスはボリュームを規定し、前記第2サーフェスは前記ボリューム内に配置され、前記ボリュームはガスを含み、または真空であることを特徴とする方法。 - ビームの強度分布の均一性およびビームのテレセントリック性の少なくとも一方を改善する方法であって、
第1サーフェスに対して入射するパスに沿った光を、当該第1サーフェスから反射するステップと、
第2サーフェスに対して入射するパスに沿った光を、当該第2サーフェスから反射するステップと、
第3サーフェスの第1セクションに対して入射するパスに沿った光の第1の部分を、当該第3サーフェスの第1セクションから反射するステップと、
を含み、
前記第1、第2サーフェスはボリュームを規定し、前記第2サーフェスは前記第1サーフェスと分離しており、前記第3サーフェスは前記ボリューム内に配置されることを特徴とする方法。
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