JP4397371B2 - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明はリソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ装置は所望のパターンを基板の標的部分に写像する機械である。リソグラフィ装置は例えば集積回路（ＩＣ）の製造、フラットパネル・ディスプレイ、及び微細構造を含むその他のデバイスで使用可能である。従来のリソグラフィ装置では、別名でマスク又はレチクルとも呼ばれるパターン形成手段を使用して、ＩＣ（又は他のデバイス）の個々の層に対応する回路パターンを作製することができ、このパターンを放射線感知材料層（例えばレジスト）を有する基板（例えばシリコン・ウェハ又はガラス板）上の（例えば１個又は数個のチップの一部からなる）標的部分に結像可能である。マスクの代わりにパターン形成手段は回路パターンを生成する個別制御可能な要素のアレイを含んでいてもよい。

一般に、単一の基板は連続して露光される隣接の標的部分のネットワークを含む。公知のリソグラフィ装置はパターン全体を標的部分に一挙に露光することによって各標的部分が照射されるステッパと、所定の方向（「走査」方向）でビームを通してパターンを走査し、同時にこの方向と実質的に平行又は反並行に同期的に走査することによって各標的部分が照射されるスキャナとを含んでいる。

リソグラフィ装置のスループットは特に装置の露光一回ごとに露光される基板の面積によって制御される。従来のリソグラフィの場合、スループットは時間単位当たりに基板上でステップ走査される露光フィールドの数によって決まる。露光フィールドのサイズは、レチクル・フィールドのサイズを典型的には４倍であるが例えば５倍又は６倍でもよい投影システムの倍率で除算した値によって決まる。

マスクの代わりに個別制御可能な要素のアレイを含む装置（例えばマスクレス・リソグラフィ装置）のスループットはフィールド内のピクセル数とピクセル当たりの露光面積との積を、各パターンをプリントするために使用される、典型的には２回のパスであるが３又は４回のパスも用いられるパス回数で除算した値によって決まる。パス回数が多くなると線量制御が向上し、ピクセル・ラスタによって誘発される不均一さが平滑にされる。基板を効率的に露光するため、ピクセルのサイズは最小フィーチャ・サイズの約半分でなければならない。したがって、最小フィーチャ・サイズが全体的な最小フィーチャ・サイズより大きい基板領域で（即ち解像度がより低くなる場合）は、装置は最大効率では動作しない。スループットが低下し、収益の低下につながる。

したがって、スループットを高めるためにマスクレス・リソグラフィシステムの効率を高めるシステム及び方法が必要とされている。

本発明の実施例によって、照射システムと、個別制御可能な要素のアレイと、投影システムとを含むリソグラフィ装置が提供される。照射システムは放射ビームを調整する。個別制御可能な要素のアレイはビームをパターン形成する。投影システムはパターン形成されたビームを基板の標的部分に投影する。

一実施例では、投影システムは大幅に異なる複数の倍率で放射ビームを投影する。

一実施例では、リソグラフィ装置はパターンをパターン形成デバイスから基板に転写する。リソグラフィ装置は大幅に異なる複数の倍率で放射ビームを投影することが可能である。

一実施例では、照射システムは複数の倍率で動作する。一実施例では、投影システムの倍率が変更されるとき、所望の開口数が確実に得られるようにするため、照射システムの角倍率は対応して変更される。

本発明の一実施例によれば、照射システムと、個別制御可能な要素のアレイと、投影システムとを含むリソグラフィ装置が提供される。照射システムは放射ビームを調整する。個別制御可能な要素のアレイはビームをパターン形成する。投影システムはパターン形成された放射ビームを第１の倍率で基板の標的部分に投影する。一実施例では、投影システムはパターン形成された放射ビームを第２の倍率で基板の標的部分に投影する。第２の倍率は実質的に１／ｎであり、但しｎはいずれかの正の整数である。

本発明の一実施例によれば、下記の工程、即ち、個々の制御可能要素のアレイを利用して放射ビームの断面にパターンを付与する工程、パターン形成された放射ビームを第１の倍率で基板の標的部分に投影する工程、及びパターン形成された放射ビームを第２の倍率で基板の標的部分に投影する工程を含むデバイス製造方法が提供される。第２の倍率は第１の倍率と大幅に異なる。

本発明のその他の実施例、特徴、及び利点、並びに本発明の様々な実施例の構造と動作とを添付図面を参照して以下に詳細に説明する。

本明細書に組み込まれ、明細書の一部を形成する添付図面は本発明を図示し、発明の説明と共に本発明の原理を説明し、当業者が本発明を利用できるようにするのにさらに役立てるものである。

ここで添付図面を参照して本発明を説明する。図中、同様の参照番号は同一の、又は機能的に同類の要素を示す。

概要及び用語
本明細書では集積回路（ＩＣ）の製造でのリソグラフィ装置の使用について特に言及されることがあるが、本明細書に記載のリソグラフィ装置は集積光学系、磁区メモリ用の誘導及び検出パターン、フラットパネル・ディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、ミクロ及びマクロ流体デバイス等のような他の用途も可能であることを理解されたい。このような別の用途の文脈で本明細書の「ウェハ」又は「チップ」という用語を使用する場合、より一般的な用語である「基板」又は「標的部分」とそれぞれ同義語であるとみなし得ることが当業者には理解されよう。本明細書で言及される基板は露光前又は露光後に、例えばトラック（例えば、典型的には基板にレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、又は計測ツール又は検査ツール内で処理されることが可能である。妥当である場合は、本明細書の開示内容は上記の、及びその他の基板処理ツールに応用可能である。さらに、基板は例えば多層ＩＣを製造するために複数回処理されることがあるので、本明細書で用いられる基板という用語は複数の処理済み層を既に含む基板をも意味することがある。

本明細書で用いられる「個別制御可能な要素のアレイ」という用語は入射する放射ビームにパターン形成された断面を付与して、所望のパターンを基板の標的部分内に生成可能であるようにするどのようなデバイスをも意味するものと広義に解釈されるべきである。「ライトバルブ」及び「空間光変調器」（ＳＬＭ）という用語もこの文脈で用いられることがある。このようなパターン形成デバイスの例は後述する。

プログラム可能なミラー・アレイは粘弾性の制御層と反射面とを有する行列アドレス指定可能な表面を含むことができる。このような装置の背後にある基本原理は、例えば反射層のアドレス指定されたエリアが入射光線を回折光線として反射し、一方、アドレス指定されないエリアは入射光線を非回折光線として反射するというものである。適切な空間フィルタを使用して、非回折光線を反射ビームから濾過によって除去し、回折光線だけを残して基板に到着させることが可能である。このようにして、ビームは行列アドレス指定可能な表面のアドレス指定パターンに従ってパターン形成される。

代替として、フィルタは回折光線を濾過によって除去して、非回折光線を残して基板に達するようにすることが可能であることを理解されたい。回折光学マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスのアレイも対応する態様で使用可能である。各々の回折光学ＭＥＭＳデバイスは互いに変形して、入射光線を回折光線として反射する格子を形成することが可能な複数個の反射リボンを含むことが可能である。

さらに別の代替実施例は、適切な局在的電界を印加することによって、又は圧電始動デバイスを使用することによって、軸の周りで各々を個々に傾倒可能な小型ミラーの行列配列を利用するプログラム可能なミラーを含むことが可能である。アドレス指定されたミラーが入射する放射ビームをアドレス指定されないミラーとは異なる方向に反射するように、ミラーは行列アドレス指定可能である。このようにして、反射ビームは行列アドレス指定可能なミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン形成される。必要な行列アドレス指定は適切な電子手段によって行うことが可能である。

上記の双方の場合とも、個別制御可能な要素のアレイは１つ又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。ミラー・アレイに関するそれ以上の情報は例えば、全体が参照により本明細書に組み込まれている米国特許第５，２９６，８９１号及び米国特許第５，５２３，１９３号、及びＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号及びＷＯ９８／３３０９６号から得ることができる。

プログラム可能なＬＣＤアレイを使用することも可能である。このような構造の例は、全体が参照により本明細書に組み込まれている米国特許第５，２２９，８７２号に記載されている。

フィーチャのプレバイアス、光学近接補正フィーチャの場合、位相変動技術及び多重露光技術が利用されることを理解されたい。例えば、個別制御可能な要素のアレイ上に「ディスプレイ」されるパターンは基板の、又は基板上の層に最終的に転写されるパターンとは大幅に異なることがある。同様に、基板上に最終的に生成されるパターンがいずれかの一時点に個別制御可能な要素のアレイ上に形成されるパターンに対応しないことがある。これは、基板の各部分上に形成された最終的なパターンが、個別制御可能な要素のアレイ上のパターン及び／又は基板の相対位置が変化する所定期間又は所定の露光回数にわたって形成される構成の場合にあり得る。

本文では集積回路（ＩＣ）の製造でのリソグラフィ装置の使用について特に言及されることがあるが、本明細書に記載のリソグラフィ装置は例えばＤＮＡチップ、ＭＥＭＳ、ＭＯＥＭＳ、集積光学系、磁気ドメインメモリ用の誘導及び検出パターン、フラットパネル・ディスプレイ、薄膜磁気ヘッド等の製造のような他の用途も可能であることを理解されたい。このような別の用途の文脈で本明細書の「ウェハ」又は「チップ」という用語を使用する場合、より一般的な用語である「基板」又は「標的部分」とそれぞれ同義語であるとみなし得ることが当業者には理解されよう。本明細書で言及される基板は露光前又は露光後に、例えばトラック（典型的には基板にレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、又は計測ツール又は検査ツール内で処理されることが可能である。妥当である場合は、本明細書の開示内容は上記の、及びその他の基板処理ツールに応用可能である。さらに、基板は例えば多層ＩＣを製造するために一度以上処理されることがあるので、本明細書で用いられる基板という用語は多重処理された層を既に含む基板をも意味することがある。

本明細書で使用される「放射線」及び「ビーム」は（例えば３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長を有する）紫外線（ＵＶ）放射線、及び（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極紫外（ＥＵＶ）線、並びにイオン・ビーム又は電子ビームのような粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射線を包含するものである。

本明細書で使用される「投影システム」は、例えば使用される露光放射に適した、又は浸漬液の使用又は真空の使用のようなその他の要因に適した屈折光学系、反射光学系、及び反射屈折光学系を含む様々な種類の投影システムを包含するように広義に解釈されるべきものである。本明細書で使用される「レンズ」という用語は、より一般的な用語である「投影システム」と同義語とみなすことができる。

照射システムはさらに放射ビームを配向、形成、又は制御するための屈折、反射、及び屈折反射光学部品を含む様々な種類の光学部品を包含することができ、このような部品は以下では集合的に、又は単独で「レンズ」と呼ばれることがある。

リソグラフィ装置は２つ（例えば二段）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有する種類のものであり得る。このような「多段」機械の場合、並行して追加のテーブルの使用が可能であり、又は１つ又は複数の他のテーブルが露光用に使用されている間に１つ又は複数のテーブルで準備工程の実施が可能である。

リソグラフィ装置はさらに、投影システムの最終要素と基板との間の空隙を埋めるために、基板が比較的高い屈折率を有する液体（例えば水）に浸される種類のものであり得る。浸漬液は、例えば基板と投影システムの第１の要素との間のようなリソグラフィ装置のその他の空隙に配置することもできる。浸漬技術は投影システムの開口数を高めるために公知である。

さらに、この装置には（例えば基板に選択的に化学物質を塗布し、又は基板の表面構造を選択的に修正するために）液体と基板の照射部分との相互作用が可能であるよう液体処理セルを備えることができる。

リソグラフィ投影装置
図１は本発明の実施例によるリソグラフィ投影装置１００を概略的に示す。装置１００は少なくとも放射システム１０２と、個別制御可能な要素のアレイ１０４と、オブジェクト・テーブル１０６（例えば基板テーブル）と、投影システム（「レンズ」）１０８とを含んでいる。

放射システム１０２はこの特定の場合は放射源１１２をも含み、放射ビーム１１０（例えば紫外線）を供給するために使用可能である。

個別制御可能な要素（例えばプログラム可能なミラーのアレイ）のアレイ１０４はビーム１１０にパターンを付与するために使用可能である。一般に、個別制御可能な要素のアレイ１０４の位置は投影システム１０８に対して固定可能である。しかし、代替の構成では、個別制御可能な要素のアレイ１０４はこれを投影システム１０８に対して正確に位置決めするために位置決めデバイス（図示せず）に接続可能である。本明細書に示すように、個別制御可能な要素１０４は（例えば個別制御可能な要素の反射アレイを有する）反射型である。

オブジェクト・テーブル１０６には基板１１４（例えばレジストを被覆したシリコン・ウェハ、又はガラス基板）を保持するための基板ホルダ（明確には図示せず）を備えることができ、又、オブジェクト・テーブル１０６は基板１１４を投影システム１０８に対して正確に位置決めするために位置決めデバイス１１６に接続可能である。

投影システム１０８（例えば石英及び／又はＣａＦ_２レンズ系、又はこのような材料製のレンズ要素を備えた屈折反射系、又はミラー系）はビーム・スプリッタ１１８から受光されたパターン形成されたビームを基板１１４の標的部分１２０（例えば１つ又は複数のチップ）に投影するために使用可能である。或いは、投影システム１０８は二次光源の像を投影可能であり、個別制御可能要素のアレイ１０４の要素がそのためのシャッターとして作用する。投影システム１０８はさらに、二次光源を形成し、且つマイクロスポットを基板１１４上に投影するためのマイクロレンズ・アレイ（ＭＬＡ）を備えることができる。

光源１１２（例えばエキシマ・レーザ）は放射ビーム１２２を生成可能である。ビーム１２２は直接、又は例えばビーム拡張器のような調整デバイス１２６を経た後に照射システム（イルミネータ）１２４に送られる。イルミネータ１２４はビーム１２２内の光度分布の半径方向外側及び／又は内側の範囲（一般にそれぞれσ−アウター及びσ−インナーと呼ばれる）を設定するための調整デバイス１２８を備えることができる。加えて、イルミネータ１２４は一般に積分器１３０及びコンデンサ１３２のような様々な他の部品を含んでいる。このように、個別制御可能な要素のアレイ１０４に衝突するビーム１１０はその断面内に所望の均一さと光度分布を有している。

図１に関連して、光源１１２は（光源１１２が例えば水銀灯である場合によくあるように）リソグラフィ投影装置１００のハウジング内に格納可能であることに留意されたい。代替実施例では、光源１１２はさらにリソグラフィ投影装置１００から離隔されることもできる。この場合は、放射ビーム１２２は（例えば適切な配光ミラーを利用して）装置１００に向けられよう。このケースは、光源１１２がエキシマ・レーザである場合が多い。これらのケースの双方とも、本発明の範囲内で企図されることを理解されたい。

引き続きビーム１１０は、ビーム・スプリッタ１１８を使用して配光された後、個別制御可能な要素のアレイ１０４に当たる。個別制御可能な要素のアレイ１０４によって反射された後、ビーム１１０は投影システム１０８を通過し、これがビーム１１０を基板１１４の標的部分１２０に集束する。

位置決めデバイス１１６（及び任意選択でビーム・スプリッタ１４０を介して干渉ビーム１３８を受光する底板１３６上の干渉計デバイス１３４）を利用して、異なる標的部分１２０をビーム１１０の光路内に位置決めするように基板テーブル１０６を正確に移動することが可能である。使用時には、個別制御可能な要素のアレイ１０４用の位置決めデバイスは例えば走査中に、ビーム１１０の光路に対する個別制御可能な要素のアレイ１０４の位置を正確に補正するために使用可能である。一般に、基板テーブル１０６の移動は図１には明確には図示されていないロングストローク・モジュール（粗位置決め）及びショートストローク・モジュール（微位置決め）を使用して実現される。個別制御可能な要素のアレイ１０４を位置決めするために同様のシステムを利用することも可能である。ビーム１１０は代替／補足として移動可能であり、一方、基板テーブル１０６及び／又は個別制御可能な要素のアレイ１０４は必要とされる相対移動のために固定位置を有することができることが理解されよう。

実施例の代替構造では、基板テーブル１０６の固定が可能であり、基板１１４は基板テーブル１０６の上で移動可能である。そのようにされる場合は、基板テーブル１０６には平坦な最上部の面上に多数の開口部が設けられ、基板１１４を支持することができるガス・クッションを備えるためにガスが開口部を通して送られる。これは従来エア・ベアリング機構と呼ばれている。基板１１４は、ビーム１１０の光路に対して基板１１４を正確に位置決め可能な１つ又は複数のアクチュエータ（図示せず）を使用して基板テーブル１０６の上方を移動される。或いは、基板１１４はガスが開口部を通過することを選択的に開始及び停止することによって基板テーブル１０６の上で移動可能である。

本発明によるリソグラフィ装置１００は本明細書では基板上のレジストを露光するものと記載されているが、本発明がこの用途に限定されるものではなく、装置１００はレジストを使用しないリソグラフィで使用するために、パターン形成されたビーム１１０を投影するために使用可能であることが理解されよう。

図示した装置１００は４つの好適なモードで使用可能である。

１．ステップ・モード：個別制御可能な要素のアレイ１０４上のパターン全体が一挙に（即ち単一の「フラッシュ」で）標的部分１２０に投影される。次に、異なる標的部分１２０がパターン形成されたビーム１１０によって照射されるように、基板テーブル１０６が異なる位置にｘ及び／又はｙ方向に移動される。

２．走査モード：所定の標的部分１２０が単一の「フラッシュ」で露光されるのではないことを除いては、基本的にステップ・モードと同一である。その代わりに、個別制御可能要素のアレイ１０４は速度ｖで所定方向（いわゆる「走査方向」、即ちｙ方向）に移動可能であることによって、パターン形成されたビーム１１０は個別制御可能要素のアレイ１０４の上を走査するようにされる。その結果、基板テーブル１０６は速度Ｖ＝Ｍｖで同一方向又は反対方向に同時に移動される。但しＭは投影システム１０８の倍率である。このようにして、解像度を損なわずに比較的大きい標的部分１２０の露光が可能である。

３．パルス・モード：個別制御可能要素のアレイ１０４は基本的に固定状に保たれ、パターン全体がパルス式放射システムを使用して基板１１４の標的部分１２０に投影される。基板テーブル１０６は基本的に一定速度で移動されることによってパターン形成されたビーム１１０は基板１０６を横切る線を走査するようにされる。個別制御可能要素のアレイ１０４上のパターンは必要に応じて放射システム１０２のパルス間に更新され、パルスは連続する標的部分１２０が基板１１４上の必要な位置で露光されるようにタイミングを合わせられる。その結果、パターン形成されたビーム１１０は基板１１４の１つのストリップについて完全なパターンを露光するように基板１１４を横切って走査可能である。この工程は基板１１４の全体が線ごとに露光されるまで反復される。

４．連続走査モード：ほぼ一定の放射システム１０２が使用されること以外はパルス・モードと基本的に同一であり、パターン形成されたビーム１１０が基板１１４を横切って走査し、これを露光すると個別制御可能要素のアレイ１０４上のパターンが更新される。

上記の使用モードの組合せ及び／又は変形、又は完全に異なる使用モードも使用可能である。

典型的な投影システム
図２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、３ｃ、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ及び６ｂは本発明の様々な実施例による投影システムを示している。

図２ａ及び２ｂに示されるように、投影システムＰＳは複数個の要素１１、２１、１２を備えている。特に、投影システムＰＳは放射ビームＢの光路の内部又は外部に配置可能な可動レンズを備えている。この例では、光学要素はレンズ、特に凸レンズであるが、凹レンズ、ミラー、又はその他のいずれかの光学要素でもあり得る。

図２ａでは、放射ビームＢはすべての光学要素１１、２１、１２を経て投影される。投影システムＰＳは例えば放射ビームＢを１／８に縮小可能である。

図２ｂは最小フィーチャ・サイズがより大きい基板の別の部分が露光される場合を示している。例えば、これは元の露光の最小フィーチャ・サイズの２倍であることができる。この場合は、像の必要な解像度はより低くてよく、光学要素２１は投影ビームの光路から除去される。投影システムＰＳは放射ビームＢを１／４に縮小する。この例では、光学要素２１は倍率を係数２だけ変更する。しかし、異なる係数で倍率を変更する光学要素も使用可能であることが理解されよう。

一実施例では、投影システム内のレンズの構成の変更の結果、放射ビームＢの倍率が大幅に変化する。例えば、倍率の変化は２、３、４、５、又はそれ以上の係数になる。

一実施例では、光学要素２１が放射ビームＢの光路から除去されて、ピクセル当たりに露光されるエリアは４倍の大きさになる。したがって、エリア全体が単一の露光にさらされる。したがってリソグラフィ装置のスループットは高くなる。基板のこの部分用の最小フィーチャには最大のピクセル・サイズが用いられるので、リソグラフィ装置はこの最小フィーチャ・サイズでは最大の効率で動作する。このように投影システムＰＳの倍率は必要な解像度に応じて変更される。

例えばＤＲＡＭ用により高い解像度が必要である場合は、光学要素２１を放射ビームＢの光路内に再挿入可能である。解像度をより高くする場合は、より多くの露光工程が必要である。様々な例で、倍率は基板間、ダイ間で、又は必要時にはいつでも変更可能である。

さらに、個別制御可能な要素のための技術は進歩し続けており、異なる倍率の投影システムを使用する能力がリソグラフィ装置の多様性を高めることにより、個別制御可能な要素のピクセル・サイズの縮小が可能である。

一例では、最小フィーチャ・サイズを有する基板の他のエリアを露光する必要がある場合、光学要素２１は再び放射ビームＢの光路内に移動される。放射ビーム内に適正に位置決めされることを保証するために、光学要素は硬い機械的終端停止機構（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｎｄ ｓｔｏｐ）に接触するように投影ビーム内に移動されることも可能であり、又は、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ｒｏｔＸ、ｒｏｔＹ及び／又はｒｏｔＺ方向の少なくとも１つ用の閉ループ・サーボ制御を備えることも可能である。

一実施例では、最適な調整のためにレンズの位置を確認し、又、さらに低収差を確認するために干渉計を使用することが可能である。一実施例では、レンズの位置を微調整するために制御ループの使用が可能である。

図３ａ、３ｂ、及び３ｃは、各々を放射ビームの光路の内部又は外部に配置可能である複数個の可動レンズがある別の実施例を示している。図３ａ、３ｂ、及び３ｃに示すように、複数個の可動レンズ２１、２２、２３を備えることができる。各可動レンズ２１、２２、２３は異なる倍率を有しているので、各レンズが放射ビームＢの光路内に配置される場合、投影システムは異なる縮小率を有する。図３ａは放射ビームＢの光路内のレンズ２２を示しており、図３ｂは放射ビームＢの光路内のレンズ２３を示している。さらに、図３ｃに示すように可動レンズの組合せを放射ビームＢの光路内に配置することが可能であり、その場合はレンズ２１及び２３は双方とも放射線Ｂの光路内に配置される。これらの各々のケースで、投影システムＰＳは異なる倍率を有している。

このように倍率が異なる複数個のレンズは、投影システムＰＳが多様な異なる倍率を有することができることを意味している。

図４ａ及び４ｂに示した実施例では、投影システムはいずれも放射ビームＢの光路内に移動可能な複数のレンズ群を備えている。

図４ａはレンズ３１及び３２を含む第１群の可動レンズ３０と、レンズ３６、３７、及び３８を含む第２群のレンズ３５を示している。各群のレンズは任意の数のレンズを含むことができ、たった１つでもよい。レンズ群内のレンズは互いに対してどの位置にあってもよいが、レンズ群内の他のレンズに対してはその位置に固定される。

図４ｂは第２群のレンズ３５が投影ビームの光路内に位置する状態を示している。一実施例では、異なる倍率が必要な基板の異なる部分が露光されると、第２群のレンズ３５は投影ビームの光路外に移動され、第１群のレンズ３０は投影ビームの光路内に移動される。これは例えば、スライド機構、回転機構、ボール・溝機構のような機械的終端停止機構によることも可能であり、又はＸ、Ｙ、Ｚ、ｒｏｔＸ、ｒｏｔＹ及び／又はｒｏｔＺ方向の少なくとも１つ用のサーボ制御によることも可能である。一実施例では、レンズ群の位置は干渉計によって確認可能である。投影ビームの光路内のレンズ群が正確な位置に確実にあることが特に重要である。

この例は２群のレンズ３０，３５だけを示しているが、任意の数のレンズ群であることが可能である。

図５ａ及び５ｂに示された実施例では、投影システムは各ルートが異なる倍率を有する、放射ビームＢ用の複数の可能なルートを備えることができる。一実施例では、投影システムはさらに放射ビームが異なるルートのどれを取るかを変更するための複数個のミラーを備えている。

図５ａはレンズ１１、４１、４２及び１２を経て投影される放射ビームＢを示している。図５ｂに示すように、投影システムＰＳ内の第２群を経て放射ビームＢを投影するために、ミラー４８及び４９が投影ビームの光路内に配置されている。第２ルートはレンズ４１及び４２とは倍率が異なるレンズ４４及び４５を備えている。レンズ４１、４２、４４及び４５の位置と強度は、投影システムの焦点が不変のままに留まるようなものである。ミラー４８及び４９は投影システムの残りの部分を経て投影されるように放射ビームＢをレンズ１２の方向に再投影する。投影システムＰＳは、投影システムＰＳ内の放射ビームＢによって取られるルートに応じて異なる倍率を有している。

この例ではミラー４８及び４９が使用されているが、例えばプリズムのような他の偏光要素も使用可能であろう。ミラーは投影システムの光路の内部と外部とに移動可能であり、それらの位置は機械的終端を利用して、又はサーボ制御を利用して正確に制御される。

この例では双方の光ルートが２つのレンズ４１及び４２と、４４及び４５とを備えているが、各ルートは任意の数の光学要素を備えることができる。まさに特定のルート内では追加の光学要素はあり得ない。

図６ａ及び６ｂに示された実施例では、投影システムＰＳは可動レンズを備えている。放射ビームの光路内のレンズの位置は可変である。

図６ａでは、レンズ１１、１２、１３、１４は第１の位置に示されている。図６ｂでは、レンズ１１、１２、１３、１４は第２の位置に示されている。レンズ１１及び１２は個別制御可能要素の方向に移動されており、レンズ１３及び１４は基板Ｗの方向に移動されている。しかし、レンズは放射ビームの光路と平行にのみ移動している。レンズ１１、１２、１３及び１４は、放射ビームＢの光路と平行にのみ移動することを確実にするためにトラック上にあることが可能である。この例では、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ｒｏｔＸ、ｒｏｔＹ及び／又はｒｏｔＺ軸の少なくとも１つ用のサーボ制御がある。一実施例では、他の軸のサーボ制御もある。

レンズ１１、１２、１３、１４の位置が異なることによって異なる縮小率を有する投影システムになる。

この構造では収差が高くなることがあるので、低解像度向けに使用されるのにより適している。

一実施例では、投影システムは２つの部分に配置可能である。１つの部分は基板に近接して配置されて倍率が固定され、他の部分は基板からより離れて配置されて倍率が可変である。総倍率は５０から１０００倍である。

図７は本発明の一実施例による投影システムを示している。投影システムＰＳの倍率の変化によって開口数（ＮＡ）が変化する。しかし、ＮＡをほぼ一定に保つことが望ましく、したがって照射される投影ビームの倍率も変更されなければならない。これは、投影システムが２つの部分、ＰＳ１とＰＳ２とに分割されている図７に示す装置によって達成される。ＰＳ１は固定倍率を有し、又ＰＳ２は（上記のように）可変倍率を有する。投影システムＰＳ２の可変部分は照射システムの一部としても動作する。放射ビームはイルミネータから投影され、ビーム・スプリッタによって反射され、投影システムＰＳ２の可変倍率部分を通過する。個別制御可能な要素によって反射された後、放射ビームは投影システムＰＳ２の可変部分を経て再投影される。このようにして、投影光学系の倍率が変更されると、対応して照射光学系の倍率も変化する。次に放射ビームがビーム・スプリッタ、投影システムＰＳ１の固定倍率部分を経て基板に再投影される。このように、投影光学系の倍率が変更されると、対応して照射光学系の倍率も変化する。或いは、イルミネータ自体の内部の倍率が変更される。しかし、ビームのテレセントリシティは一定に保たれなければならないので、それはより複雑になることがある。

これまで本発明の特定の実施例を記載してきたが、本発明は記載された以外にも実施可能であることが理解されよう。例えば、本発明は上記のような方法を記載する機械読み取り可能な命令の１つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータ・プログラム、又はこのようなプログラムが内蔵された（例えば半導体メモリ、磁気ディスク、又は光ディスクのような）データ記憶媒体の形式を取ることが可能である。

結論
本発明の様々な実施例がこれまで記載されてきたが、それらは実施例として提示されただけであり、限定されるものではないことを理解されたい。本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく形式及び細部に様々な変更が可能であることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明の広がりと範囲は上記の典型的な実施例のいずれかによって限定されるものではなく、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ規定されるべきものである。

特許請求の範囲を解釈するために、大要及び要約の項ではなく、詳細な説明の項が利用されることを意図するものと理解されたい。大要及び要約の項は発明者（単数又は複数）によって意図される本発明の１つ又は複数の典型的な実施例の開示が可能であるが、そのすべてではなく、したがって本発明及び添付の特許請求の範囲を限定することを意図するものでは決してない。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の一実施例による投影システムを示す図である。 本発明の一実施例による投影システムを示す図である。 本発明の一実施例による投影システムを示す図である。 本発明の一実施例による投影システムを示す図である。 本発明の一実施例による投影システムを示す図である。 本発明の一実施例による投影システムを示す図である。 本発明の一実施例による投影システムを示す図である。 本発明の一実施例による投影システムを示す図である。 本発明の一実施例による投影システムを示す図である。 本発明の一実施例による投影システムを示す図である。 本発明の一実施例による投影システムを示す図である。 本発明の一実施例による可変倍率投影システムと共に使用される照射機構を示す図である。

符号の説明

１１ レンズ
１２ レンズ
２１ 可動レンズ
２２ 可動レンズ
２３ 可動レンズ
３０ レンズ
３１ レンズ
３２ レンズ
３５ レンズ
３６ レンズ
３７ レンズ
３８ レンズ
４１ レンズ
４２ レンズ
４４ レンズ
４５ レンズ
４９ ミラー
１００ リソグラフィ装置
１０２ 放射システム
１０４ 個別制御要素のアレイ
１０６ オブジェクト・テーブル
１０８ 投影システム
１１０ ビーム
１１２ 放射源
１１４ 基板
１１６ 位置決めデバイス
１１８ ビーム・スプリッタ
１２０ 標的部分
１２２ 放射ビーム
１２４ イルミネータ
１２６ 横行調整デバイス
１２８ 調整デバイス
１３０ 積分器
１３２ コンデンサ
１３４ 干渉計
１３６ 底板
１３８ 干渉ビーム
１４０ ビーム・スプリッタ
ＰＳ 投影システム
Ｗ 基板

Claims (11)

1. 半導体デバイスの製造に用いられるリソグラフィ装置であって、
   放射ビームを調整する照射システムと、
   前記ビームをパターン形成する個別制御可能な要素のアレイと、
   前記パターン形成されたビームを基板の標的部分に投影する投影システムとを備え、
   前記投影システムは、
   前記パターン形成されたビーム用の、各々が異なる倍率を有する複数個の代替光路を備え、前記パターン形成されたビームを、前記複数個の代替光路のうちから選択されたひとつの代替光路を通して基板の標的部分に投影する、リソグラフィ装置。
2. 前記投影システムは、
   前記放射ビームの光路内に、又は光路外に配置可能な可動レンズを備える請求項１に記載の装置。
3. 前記投影システムはさらに、
   前記パターン形成されたビームの光路内に、又は光路外に移動される複数個の可動レンズを備える請求項２に記載の装置。
4. 前記投影システムは、
   光路内に、又は光路外に移動される複数群のレンズを備える請求項１に記載の装置。
5. 前記投影システムは、
   前記パターン形成されたビームが前記複数個の代替光路に向けられる方向を変更するための複数個のミラーを備える請求項１に記載の装置。
6. 前記投影システムは、
   可動レンズを備え、前記パターン形成されたビームの光路内の前記可動レンズの相対位置を変更することが可能である請求項１に記載の装置。
7. 前記照射システムは異なる複数の倍率で動作する請求項１に記載の装置。
8. 半導体デバイスの製造に用いられるシステムであって、
   照射システムによって発生される放射ビームをパターン形成するパターン発生器と、
   前記パターン形成されたビームを基板上に転写し、２倍以上異なる複数の倍率で前記パターン形成されたビームを投影する転写デバイスとを備えるシステム。
9. 前記照射システムは異なる複数の倍率で動作する請求項８に記載のシステム。
10. 半導体デバイスの製造に用いられるリソグラフィ装置であって、
    放射ビームを調整する照射システムと、
    前記ビームをパターン形成する個別制御可能な要素のアレイと、
    前記パターン形成された放射ビームを第１の倍率で基板の標的部分に投影する投影システムとを備え、前記投影システムは前記パターン形成されたビームを第２の倍率で前記基板の別の標的部分に投影し、前記第２の倍率は実質的に１／ｎであり、ただしｎはいずれかの正の整数であるリソグラフィ装置。
11. 半導体デバイスの製造方法であって、
    個々の制御可能要素のアレイを利用して放射ビームを形成する工程と、
    前記パターン形成された放射ビームを第１の倍率で基板の標的部分に投影する工程と、
    前記パターン形成された放射ビームを第２の倍率で前記基板の別の標的部分に投影する工程とを含み、前記第２の倍率は前記第１の倍率と２倍以上異なる方法。
    

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