JP4938616B2 - 高速可変減衰器としての干渉計の使用 - Google Patents

Description

本発明は、可変減衰器、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または基板の一部に転写する機械である。リソグラフィ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デバイスを使用して、集積回路や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。

パターニングデバイスを使用して、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リソグラフィ装置は、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がさらに行われる。

リソグラフィ装置とともに通常使用される放射源にはパルスレーザ源が含まれる。マスク使用型のリソグラフィ装置では通常エキシマレーザが使用され、基板の一部分にパターンを露光するのに数十回のレーザパルスが使用される。エキシマレーザの問題点は、各パルスのエネルギがプラスマイナス１０％の範囲で想定値からランダムに変動することである。しかし、高速制御アルゴリズムを用い、かつ基板への露光ドーズ量が通常４０乃至６０回のパルスの合計で与えられることから、基板が受けるドーズ量の変動は通常プラスマイナス０．１％またはそれ以下の範囲に収まる。

一方、マスクレスの装置では、パターニングデバイスに設定されたパターンが放射システムの１回のパルスで基板に結像される。これは、基板への１回の投影像の大きさが比較的小さいという状況で、リソグラフィ装置の基板スループットを充分確保するためである。しかし、上述のように１回のパルスにはプラスマイナス１０％のエネルギ変動が生じ得る。このようなパルスエネルギ変動により、基板に形成されるライン幅に受け入れがたい大きな変動が生じ得る。

マスクレスリソグラフィシステムにおいては、必要放射ドーズ量に制御するために１回の主パルスと１回または複数回の補正パルスでトータルの放射ドーズ量を得る構成とすることが提案されている。この場合、主パルスにより必要放射ドーズ量の大半が与えられる。主パルスのエネルギは測定され、必要ドーズ量まであとどの程度放射を追加する必要があるかが決定される。補正パルスは、充分なエネルギの第２のパルスを放射源から発して可変減衰器を通過させることにより生成される。このとき可変減衰器は要求レベルにパルスエネルギが減衰されるように設定されている。

例えば、主パルスが必要ドーズ量の９０％を与える。次いで、補正パルスのエネルギに低減するよう減衰器が設定される。このとき、減衰器は、必要ドーズ量を満足させるのに必要なエネルギだけを通過させるように調整される。放射源が総必要ドーズ量の９０％を設計上生成する場合には、可変減衰器は、放射パルスの９分の１だけを補正パルスとして通過させるよう設定される。これにより、必要ドーズ量の残りの１０％が与えられる。

この手法においては、主パルスのエネルギを正確に測定することが考慮される。減衰器は補正パルスとして必要なエネルギを正確に通過させるよう設定される。ところで、補正パルスにより与えられるドーズ量に生じ得る誤差（この誤差は放射源により生成されるパルスのエネルギ変動に起因するものであるが）もまた、減衰器によって低減される。このため、ドーズ量の精度は全体として向上される。

例えば、照度が更に減衰された第３の補正パルスを用いることによって、更なる精度向上も可能である。例えば、主パルスにより必要ドーズ量の９０％が与えられ、第１補正パルスにより必要ドーズ量の９％が与えられ、第２の補正パルスにより必要ドーズ量の１％を与えることができる。このようにすれば、放射源のドーズ量精度よりも１００倍良好なドーズ量精度を得ることができる。

しかし、この手法をリソグラフィ装置で用いるには、性能上の厳しい要件を満たす可変減衰器が必要である。第１に、所望の透過レベルを非常に正確に設定することができる可変減衰器でなければならない。第２に、異なる透過レベルの切替を非常に高速にすることができる可変減衰器でなければならない（連続パルス間の時間は１６６μｓ程度である）。第３に、比較的高い透過レベルと比較的低い透過レベルとを切替可能な可変減衰器でなければならない。第４に、製品寿命にわたってできるだけ安定して動作する可変減衰器でなければならない。最後に、リソグラフィプロセスで使われる波長の放射に対してこれらの性能条件が満足されなければならない。これらの性能条件を満たす可変減衰器は現在のところ知られていない。

そこで、リソグラフィ露光プロセスにおいて放射ドーズ量制御に使用されるリソグラフィ装置のサブシステムで使用するための必要性能条件を満たす可変減衰器を提供するシステム及び方法が求められている。

本発明の一実施形態によれば、入力放射ビームに対する目標透過レベルを表す入力制御信号に応じて該放射ビームに対する透過レベルが調整される可変減衰器が提供される。この可変減衰器は、第１及び第２の半透明反射器と、アクチュエータシステムと、を備える。第１及び第２の半透明反射器は、実質的に互いに平行に、かつ放射ビームが連続的に第１及び第２の半透明反射器を通過するよう配置されている。アクチュエータシステムは、第１及び第２の半透明反射器の間隔を入力制御信号に応じて制御する。

本発明の他の実施形態によれば、入力放射ビームに対する目標透過レベルを表す入力制御信号に応じて該放射ビームに対する透過レベルが調整される可変減衰器が提供される。この可変減衰器は、放射ビームスプリッタと、放射ビームコンバイナと、放射ビーム経路長制御部と、を備える。放射ビームスプリッタは、放射ビームを第１及び第２の放射ビーム経路に分割する。放射ビームコンバイナは、第１及び第２の放射ビーム経路からの放射を再結合し、再結合された放射を干渉させて出力放射ビームを生成する。放射ビーム経路長制御部は、第１及び第２の放射ビーム経路からの放射の干渉を制御すべく入力制御信号に応じて第１の放射ビーム経路の経路長を制御する。

本発明の更なる実施形態によれば、入力放射ビームに対する目標透過レベルを表す入力制御信号に応じて該放射ビームに対する透過レベルが調整される可変減衰器が提供される。この可変減衰器は、第１及び第２の位相格子と、アクチュエータシステムと、を備える。第１及び第２の位相格子は、実質的に互いに平行に配置される。放射ビームは、最初に第１の位相格子に入射し、第１の位相格子を通過してから第２の位相格子に入射する。各位相格子は、複数の第１種の領域及び複数の第２種の領域を備える。各位相格子において第１種の領域を通過する放射ビームに与えられる位相シフトが可変減衰器への入力放射ビーム波長の１／４だけ第２種の領域での位相シフトよりも大きいように位相格子は構成される。アクチュエータシステムは、入力制御信号に応じて第１及び第２の位相格子の相対位置を少なくとも第１の位置と第２の位置とのいずれかに調整する。第１の位置においては、第１の位相格子の第１種の領域及び第２種の領域を通過した放射がそれぞれ第２の位相格子の第１種の領域及び第２種の領域を通過する。第２の位置においては、第１の位相格子の第１種の領域及び第２種の領域を通過した放射がそれぞれ第２の位相格子の第２種の領域及び第１種の領域を通過する。

一実施形態においては、上述の可変減衰器が組み込まれたリソグラフィ装置が提供される。

本発明の更なる他の実施形態によれば、以下のステップを含むデバイス製造方法が提供される。パルス放射ビームを変調して基板に投影すること。パルス放射ビームのうち少なくとも１つのパルスの照度は変調される前に可変減衰器により減衰され、該可変減衰器は入力放射ビームに対する目標透過レベルを表す入力制御信号に応じて該放射ビームに対する透過レベルが調整されるよう構成されている。可変減衰器は、実質的に互いに平行に配置される第１及び第２の半透明反射器を備える。放射ビームは第１及び第２の半透明反射器を順に通過する。この方法は、入力制御信号に応じて第１及び第２の半透明反射器の間隔を制御することをさらに含む。

本発明の更なる他の実施形態によれば、以下のステップを含むデバイス製造方法が提供される。パルス放射ビームを変調して基板に投影すること。パルス放射ビームのうち少なくとも１つのパルスの照度は変調される前に可変減衰器により減衰され、該可変減衰器は入力放射ビームに対する目標透過レベルを表す入力制御信号に応じて該放射ビームに対する透過レベルが調整されるよう構成されている。可変減衰器は、放射ビームを第１及び第２の放射ビーム経路に分割する放射ビームスプリッタと、第１及び第２の放射ビーム経路からの放射を再結合し干渉させて出力放射ビームを生成する放射ビームコンバイナと、を備える。この方法は、第１及び第２の放射ビーム経路からの放射の干渉を制御すべく入力制御信号に応じて第１の放射ビーム経路の経路長を制御する放射ビーム経路長制御部を使用することをさらに含む。

本発明の更なる他の実施形態によれば、以下のステップを含むデバイス製造方法が提供される。パルス放射ビームを変調して基板に投影すること。パルス放射ビームのうち少なくとも１つのパルスの照度は変調される前に可変減衰器により減衰され、該可変減衰器は入力放射ビームに対する目標透過レベルを表す入力制御信号に応じて該放射ビームに対する透過レベルが調整されるよう構成されている。可変減衰器は、第１及び第２の位相格子を備え、第１及び第２の位相格子は実質的に互いに平行にかつ放射ビームが最初に第１の位相格子に入射し第１の位相格子を通過してから第２の位相格子に入射するように配置されている。各位相格子は複数の第１種の領域及び複数の第２種の領域を備える。各位相格子において第１種の領域を通過する放射ビームに与えられる位相シフトが可変減衰器への入力放射ビーム波長の１／４だけ第２種の領域での位相シフトよりも大きいように位相格子は構成されている。この方法は、入力制御信号に応じて第１及び第２の位相格子の相対位置を少なくとも第１の位置と第２の位置とのいずれかに調整することをさらに含む。第１の位置においては、第１の位相格子の第１種の領域及び第２種の領域を通過した放射がそれぞれ第２の位相格子の第１種の領域及び第２種の領域を通過する。第２の位置においては、第１の位相格子の第１種の領域及び第２種の領域を通過した放射がそれぞれ第２の位相格子の第２種の領域及び第１種の領域を通過する。

本発明の更なる他の実施形態によれば、
実質的に互いに平行に、かつパルス放射ビームが連続的にそれぞれを通過するよう配置されている第１及び第２の半透明反射器を使用して可変減衰器を形成することと、
前記第１及び第２の半透明反射器の間隔を前記入力制御信号に応じて制御することと、
入力放射ビームに対する目標透過レベルを表す入力制御信号に応じて該放射ビームに対する透過レベルが調整される前記可変減衰器を使用して前記パルス放射ビームのうち少なくとも１つのパルスの照度を減衰することと、
パルス放射ビームを変調することと、
変調されたビームを基板に投影することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の更なる他の実施形態によれば、
パルス放射ビームを第１及び第２の放射ビーム経路に分割する放射ビームスプリッタと、前記第１及び第２の放射ビーム経路からの放射を再結合し干渉させて出力放射ビームを生成する放射ビームコンバイナと、を使用して可変減衰器を形成することと、
前記第１及び第２の放射ビーム経路からの放射の干渉を制御すべく前記入力制御信号に応じて前記第１の放射ビーム経路の経路長を制御する放射ビーム経路長制御部を使用することと、
入力放射ビームに対する目標透過レベルを表す入力制御信号に応じて該放射ビームに対する透過レベルが調整される前記可変減衰器を使用して前記パルス放射ビームのうち少なくとも１つのパルスの照度を減衰することと、
前記可変減衰器からのパルス放射ビームを変調することと、
変調されたビームを基板に投影することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の更なる他の実施形態によれば、
実質的に互いに平行に第１及び第２の位相格子は配置されかつパルス放射ビームが最初に該第１の位相格子に入射し該第１の位相格子を通過してから該第２の位相格子に入射するように配置されている第１及び第２の位相格子から可変減衰器を形成することと、
各位相格子に複数の第１種の領域及び複数の第２種の領域を形成することと、
各位相格子において前記第１種の領域を通過する前記パルス放射ビームに与えられる位相シフトが可変減衰器への入力放射ビーム波長の１／４だけ前記第２種の領域での位相シフトよりも大きいように前記位相格子を構成することと、
前記入力制御信号に応じて前記第１及び第２の位相格子の相対位置を、前記第１の位相格子の前記第１種の領域及び前記第２種の領域を通過した放射がそれぞれ前記第２の位相格子の前記第１種の領域及び前記第２種の領域を通過する第１の位置と、前記第１の位相格子の前記第１種の領域及び前記第２種の領域を通過した放射がそれぞれ前記第２の位相格子の前記第２種の領域及び前記第１種の領域を通過する第２の位置との少なくともいずれかに調整することと、
入力放射ビームに対する目標透過レベルを表す入力制御信号に応じて該放射ビームに対する透過レベルが調整される前記可変減衰器を使用して前記パルス放射ビームのうち少なくとも１つのパルスの照度を減衰することと、
パルス放射ビームを変調することと、
変調されたビームを基板に投影することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

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。

本明細書は本発明の特徴を組み入れた１つまたは複数の実施形態を開示する。開示された実施形態は本発明の例示にすぎない。本発明の範囲は開示された実施形態には限定されない。本発明は添付の請求項により定義される。

以下で「一実施形態」、「一実施例」等の表現を用いる場合には、実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含んでもよいことを示すにすぎないものであり、当該特徴、構造または特性がすべての実施形態に含まれなければならないことを意味するのではない。またこれらの表現は同一の実施形態を必ずしも指し示すものでもない。さらに、一実施形態に関連して特定の特徴、構造、または特性が説明される場合には、明示的に説明されているか否かによらず当業者の知識により他の実施形態においても当該特徴、構造または特性が有効であるものと理解されたい。

本発明の実施形態は、ハードウエア、ファームウエア、ソフトウエア、またはこれらの組合せの形式で具現化されてもよい。本発明の実施形態は、１つまたは複数のプロセッサにより読取かつ実行可能である機械読取可能媒体に記憶された命令として具現化されてもよい。機械読取可能媒体は、機械（例えばコンピュータ）により読取可能な形式で情報を記憶または伝送するいかなる機構も含んでもよい。例えば、機械読取可能媒体は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記録媒体、光記録媒体、フラッシュメモリ装置、電気的または光学的または音響的またはその他の信号伝送形式（例えば搬送波、赤外信号、デジタル信号など）、またはその他を含んでもよい。また以下では、ファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令はある動作を実行するためのものとして記述されていてもよい。しかしこれらの記述は単に簡便化のためであり、これらの動作はそのファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令等を実行する演算装置、プロセッサ、コントローラ、または他の装置により実際に得られるものと理解されたい。

図１は本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置１を模式的に示す図である。この装置は、照明系ＩＬ、パターニングデバイスＰＤ、基板テーブルＷＴ、及び投影系ＰＳを備える。照明系（イルミネータ）ＩＬは放射ビームＢ（例えば紫外放射）を調整するよう構成されている。

本明細書ではリソグラフィを取りあげて説明しているが、本発明の範囲から逸脱することなくパターニングデバイスＰＤはディスプレイシステム（例えばＬＣＤテレビジョンまたはプロジェクタ）により構成することもできる。この場合、パターン付与ビームは、例えば基板やディスプレイデバイス等の様々な対象物に投影することができる。

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系をも包含するよう広く解釈されるべきである。投影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系という用語と同義に用いられ得る。

照明系は、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得るものであり、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該アレイを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。パターニングデバイスは、静的なパターニングデバイス（例えばマスクまたはレチクル）であってもよいし、動的なパターニングデバイス（例えばプログラム可能素子アレイ）であってもよい。簡単のため本明細書では動的パターニングデバイスを例に挙げて説明しているが、本発明の範囲から逸脱することなく静的パターニングデバイスを使用す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。

パターニングデバイスは電子的手段（例えばコンピュータ）でパターンをプログラム可能である。パターニングデバイスは、複数のプログラム可能素子を含んでもよく、例えば前の文で言及したレチクル以外のデバイスはすべて該当する。以下ではこれらを集合的に「コントラストデバイス」と称する。パターニングデバイスは少なくとも１０個のプログラム可能素子を備えてもよく、または少なくとも１００個、少なくとも１，０００個、少なくとも１０，０００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、のプログラム可能素子を備えてもよい。

プログラマブルミラーアレイの一実施例は、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、回折光をフィルタにより取り除いて非回折光を基板に到達させるようにしてもよい。

他の実施例として、回折光学ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）デバイスを同様に用いることもできる。一実施例では、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。

パターニングデバイスの他の例は、プログラマブルＬＣＤアレイである。

リソグラフィ装置は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、リソグラフィ装置は、複数の個別制御可能素子アレイを有し、それぞれのアレイ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つの照明系（または照明系の一部）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／または投影系（または投影系の一部）を共有していてもよい。

一実施例例えば図１に示される実施例では、基板Ｗは実質的に円形状であってもよい。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。他の実施例で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。

基板の少なくとも１辺の長さは、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はウェーハであり、例えば半導体ウェーハである。一実施例ではウェーハの材料は、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。ウェーハは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウェーハ、シリコンウェーハ、セラミック基板、ガラス基板、またはプラスチック基板である。基板は透明であってもよいし（ヒトの裸眼で）、有色であってもよいし、無色であってもよい。

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。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。また、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）、メトロロジツール、及び／またはインスペクションツール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フォーカス素子のアレイを含んでもよい。フォーカス素子のアレイ（例えばＭＬＡ）は少なくとも１０個のフォーカス素子を備え、または例えば少なくとも１００個、少なくとも１，０００個、少なくとも１０，０００個、少なくとも１００，０００個、または少なくとも１，０００，０００個のフォーカス素子を備えてもよい。

パターニングデバイスにおける個別制御可能素子の数とフォーカス素子のアレイにおけるフォーカス素子の数とは等しいか、あるいは、パターニングデバイスにおける個別制御可能素子の数がフォーカス素子のアレイにおけるフォーカス素子の数よりも多い。フォーカス素子のアレイにおける１つ以上（例えばたいていは１０００以上、またはすべての）のフォーカス素子は、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。

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ってもよい。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。

リソグラフィ装置は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。

リソグラフィ装置は、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デバイスと投影系との間などのリソグラフィ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に示されるようにイルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。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乃至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。また、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。この放射は、４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、及び／または１２６ｎｍの波長を含んでもよい。

例えば光源がエキシマレーザである場合には、光源とリソグラフィ装置とは別体であってもよい。この場合、光源はリソグラフィ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からイルミネータ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、光源はリソグラフィ装置に一体に構成されていてもよい。光源ＳＯとイルミネータ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、放射系または放射システムと総称される。

イルミネータ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、イルミネータの瞳面における照度分布の少なくとも半径方向外径及び／または内径の値（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。加えてイルミネータ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。イルミネータはビーム断面における所望の均一性及び照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。イルミネータ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、当該パターニングデバイスにより変調される。放射ビームはパターニングデバイス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。

一実施例では、基板テーブルＷＴの移動は、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）により実現される。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デバイスに入射させるようにすることもできる。放射ビームは０度から９０度の間の角度でパターニング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へと透過させる。しかしながら放射ビームＢをパターニングデバイス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のリソグラフィ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、パターニングデバイスＰＤへと向けられる。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が実質的に格子状（グリッド状）に転写される。このスポットの寸法は転写されるピクセルグリッド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はかなり小さい。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、所与のドーズ閾値を超える放射ドーズ量を受けた基板の部位が示す反応と、その閾値以下の放射ドーズ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放射ドーズ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、この閾値以下の放射ドーズ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放射ドーズ量がドーズ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、ドーズ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放射ドーズ量は所与の最大ドーズ量からゼロへと急激に変化するわけではない。この放射ドーズ量は、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、放射ドーズ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、照射されたドーズ量が閾値を下回る位置によって定められる。この移行領域でのドーズ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、照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照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。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、照射されたドーズ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のドーズ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のドーズ閾値以上で第２のドーズ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のドーズ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、基板上での放射ドーズ量プロファイルが２以上の望ましいドーズ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、このドーズ量プロファイルは少なくとも２つの所望のドーズ量レベルを有し、または例えば少なくとも３つの所望のドーズ量レベル、少なくとも４つの所望のドーズ量レベル、少なくとも６つの所望のドーズ量レベル、または少なくとも８つの所望のドーズ量レベルを有してもよい。

放射ドーズ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放射ドーズ量は、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、連続的な複数回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照射することにより代替的にまたは追加的に各点が受ける放射ドーズ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、本発明の一実施形態に係り、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Ｓ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。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。角度θは小さくても０．００１°である。

図４は、本発明の一実施形態において、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な配列で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（例えば図３のスポットＳ）の配列の端部に（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、リソグラフィ装置内部の放射ドーズ量制御システムの一部として使用され得る可変減衰器の構成例を示す図である。図示されるように、放射ビーム１０は例えば照明系１１により提供される。放射ビームは部分反射器１２を通過する。部分反射器１２は放射ビームの大半を可変減衰器１３へと通過させ、放射ビームの一部を放射検出器１４へと向ける。上述のように、照明系はパルス化された放射ビームを提供し、検出器１４は各放射パルスのエネルギを測定するよう構成されている。検出器１４は、検出器１４に向けられたパルス放射ビーム１０に基づいて可変減衰器１３に伝達される各パルスのエネルギを測定可能であるよう較正されていてもよい。ドーズ量制御部１５は、可変減衰器１３に入力される放射ビームに対する可変減衰器１３の透過レベルを設定する制御信号を可変減衰器１３に与えるために設けられている。放射ビーム１６は可変減衰器１３からの出力である。放射ビーム１６は、ドーズ量制御部１５からの制御信号に従って可変減衰器１３によって減衰されている。出力された放射ビーム１６は、リソグラフィ装置の残りの要素を通過して、例えば個別制御可能素子アレイ１７により変調される。

上述のように放射ドーズ量制御システムは、第１放射パルスがシステムを通じて大半が減衰されずに透過され、必要放射ドーズ量の大部分を与えるよう構成されている。放射検出器１４は、第１パルスのエネルギを測定し、ドーズ量制御部１５は、次の補正パルスに要求されるエネルギを決定する。制御部１５は、次のパルスを要求レベルに減衰するように可変減衰器１３の透過レベルを必要レベルに設定する。この処理は、必要に応じて更なる補正パルスに対しても繰り返し実行される。

図５に示される構成例の変形例をいくつか述べる。例えば、ドーズ量制御システムは、照明系の前段に設けられてもよい。例えば、放射源と、放射ビームを調整する照明系との間に設けられてもよい。また、放射検出器１４と部分反射器１２とは、可変減衰器１３により減衰された後の放射パルスのエネルギを測定するように構成されていてもよい（例えば、部分反射器は、可変減衰器からの出力である放射ビーム１６の一部を放射検出器１４に向けるように配置されていてもよい）。このようにすれば、可変減衰器１３の制御における誤差に対する補償をより良好に行うことができる。また、放射検出器１４は単なるフォトダイオードであってもよく、（１つのパルス内の所定タイミングでの照度を単に求めるというのではなく）１つの放射パルス全体のエネルギを求めるために必要な較正機能及び積分機能はドーズ量制御部１５に設けられていてもよい。本発明の可変減衰器１３は、図５に示される一適用例以外にも適用することが可能である。

［実施形態１］
図６は、本発明の第１実施形態に係る可変減衰器２０を示す図である。可変減衰器２０は放射ビーム２１の照度を制御する。可変減衰器は、一組の部分反射器２２、２３を備える。部分反射器２２、２３は、互いに平行に配置されており、互いに所定距離だけ離れて配置されている。この間隔は、コントローラ２５により制御されるアクチュエータシステム２４により制御される。

部分反射器２２、２３間で反射される放射の干渉は、可変減衰器の透過レベルＴに影響する。ここで、
部分反射器２２、２３の表面間隔をＬとし、
部分反射器２２、２３の反射率をＲとし、
放射の波長をλとし、
ミラーへの光の入射角をθとすると、

である。

よって、放射波長の大きさ程度の２つの部分反射器２２、２３の相対移動によって、可変減衰器の透過レベルは最大値及び最小値、更にそれらのあらゆる中間値を切替可能である。したがって、アクチュエータシステムは、例えば１つまたは複数の圧電アクチュエータを備える。圧電アクチュエータは、第１及び第２の部分反射器２２、２３の相対位置を必要移動範囲において非常に高速に高精度に調整することが可能である。

一般に、可変減衰器の透過レベル値の範囲は、部分反射器の反射率Ｒによって定められる。Ｒの値が高ければ、透過率と反射器間隔との関係を示す曲線は非常にシャープになるので、部分反射器２２、２３の相対移動が比較的小さくても透過レベルＴを大きく変化させることが可能となる。しかし、この場合、各ミラーの位置誤差に対する透過レベルＴの感度も大きくなる。ミラー反射率Ｒが高いほど、可変減衰器の透過レベルＴの最小値をより小さくすることができる。可変減衰器の透過レベル最小値をより小さくすることは、最終的に得られる合計放射ドーズ量の精度を高めるという観点から重要である。

図７は、図６に示される実施例の変形例を示す図である。この変形例では、放射ビームが部分反射器に小さい角度θをなして入射するように部分反射器が配置される。放射ビームを部分反射器に小さい角度で入射させる利点は、部分反射器により反射された放射が放射源に戻されないということである。入射角θとしては、このような戻り反射を防止または許容レベルに低減させるのに十分な値が選択される。しかし、入射角θが増加するにつれて、２つの部分反射器間の（理想的には完全に平行であるべき）相対角度の変動に対する可変減衰器の透過レベルの感度が大きくなる。さらに、放射ビームが正確に自分自身と干渉するのではなく若干シフトされたコピー光と干渉することになるため、可変減衰器により実現可能なコントラストが低減され得る。これらの現象は、入射角θ及び表面間隔Ｌを最小化することにより影響を小さくすることができる。

２つの部分反射器の相対位置を高精度に制御することは、可変減衰器の透過レベルを正確に制御するために不可欠である。よって、制御部２５は、例えば、可変減衰器において達成される透過レベルをアクチュエータシステム２４に与えられる制御信号に関連させる較正データを記憶するメモリ２６を備えてもよい。

［実施形態２］
図８は、本発明の第２の実施形態に係る可変減衰器の構成例を示す図である。第２の実施形態は図６及び図７に示される第１の実施形態と概ね同様であるが、部分反射器３２、３３の相対位置を使用してアクチュエータシステム３４が制御されるという点で異なる。この実施例では、２つの部分反射器３２、３３の相対位置を計測するために位置センサ３６が用いられる。この位置センサは例えば静電容量センサである。位置センサ３６は、部分反射器３２、３３の表面間隔Ｌの測定に単に利用されるように配置されていてもよい。あるいは、２つまたはそれ以上の位置センサを設けることにより、表面間の相対角度を測定可能としてもよい。この場合、制御部３５は可変減衰器透過レベルを制御すべく部分反射器３２、３３の間隔Ｌを調整するだけでなく、部分反射器３２、３３の相対角度を調整するためにもアクチュエータ３４を制御することができる。これにより、例えば出力放射ビーム３７の断面における放射の照度均一性を改善することができる。

制御部３５はフィードバック系を有していてもよい。このフィードバック制御系は、例えば、所望の可変減衰器透過レベルを与える部分反射器３２、３３の目標相対位置を決定し、目標相対位置と位置センサ３６により測定された相対位置との偏差を決定し、この偏差を低減するのに必要な制御信号をアクチュエータシステム３４に与えるように構成される。このようにすれば、各要素の機械的または熱的ドリフトや圧電アクチュエータシステムのヒステリシス及びクリープにかかわらず正確な透過レベル制御を実現するための較正の必要性を低減することができる。

［実施形態３］
図９Ａは、本発明の第３の実施形態を示す図である。第３の実施形態に係る可変減衰器４０も第１及び第２の実施形態と同様の原理で動作するが、２つの部分反射器４２、４３の相対位置制御に関して異なる。この実施例では、制御されるべき放射ビーム４１の入射角とは異なる入射角で第２の放射ビーム４６が部分反射器４２、４３を通過する。第２の放射ビーム４６もまた可変減衰器により減衰され、続いて放射検出器４７により検査される。第２の放射ビーム４６は放射源４８により与えられる。放射源４８は、制御対象放射ビーム４１の波長とは異なる波長の放射ビームを生成する。また放射源４８は照度についても同じである必要はないし、むしろ実用上の理由により同じではないほうがよい。第２の放射ビーム４６の放射源４８に必要とされる条件は比較的緩いので、可変減衰器内部に放射源４８を搭載することが可能であろう。または、放射源４８は可変減衰器４０の外部に搭載されてもよい。あるいは、可変減衰器が内部で使用されるリソグラフィ装置の外部に放射源４８を設けることさえ可能である。いずれの場合にも、放射検出器４７は、可変減衰器の部分反射器４２、４３により減衰された第２の放射ビーム４６の放射照度を検出するよう構成される。このようにして、制御部４５は、第２の放射ビーム４６に対する可変減衰器の透過レベルを直接測定することができる。

なお、第２の放射ビームの照度制御がそれほど高精度ではない場合には、第２の放射ビーム４６が部分反射器４２、４３を通過する手前に第２の放射検出器を部分反射器とともに設けてもよい。これにより、第２の放射ビームが可変減衰器を通過する前後で照度測定値を比較することができる。制御部４５は、第２の放射ビーム４６の可変減衰器透過レベルから制御対象放射ビーム４１の可変減衰器透過レベルを決定することができる。この決定は、２つの放射ビームの既知の波長及び各ビームの部分反射器４２、４３への入射角を用いる演算に基づいてなされる。または、較正データに基づいて決定されてもよい。

図９Ｂに示されるように、検出器ユニットは、フォトダイオード５０へと導く第１の経路に第２の放射ビーム４６を分割する部分反射器４９とＣＣＤ５１とを備えてもよい。フォトダイオード５０は例えば、放射の照度を測定する。ＣＣＤ５１は例えば、第２の放射ビーム４６の断面での放射の照度均一性を測定する。この構成によれば、フォトダイオード５０により放射照度を迅速に測定することができ、これにより制御部４５は可変減衰器の全体透過レベルを決定し、必要に応じて要求透過レベルを実現すべく部分反射器４２、４３の間隔を調整するためにアクチュエータシステム４４に制御信号を送信することができる。さらに、ＣＣＤ５１は、フォトダイオード５０よりも遅れて、第２の放射ビーム４６の放射照度均一性の計測結果を与える。これに基づいて、制御部４５は、可変減衰器の制御対象である放射ビーム４１の放射分布均一性を維持すべく部分反射器４２、４３の相対角度を調整するための補正量を決定することができる。

［実施形態４］
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る可変減衰器６０を示す図である。この実施形態では、制御対象放射ビーム６１は第１ビーム経路６２及び第２ビーム経路６３へと部分反射器６４により分割される。第１及び第２ビーム経路６２、６３は、第２の部分反射器６５により結合されて出力放射ビーム６６が形成される。第１及び第２ビーム経路６２、６３は、部分反射器６５で両者が干渉するように結合される。反射器６７がアクチュエータシステム６８に搭載されている。アクチュエータシステム６８は、反射器６７を適切に運動させることにより第１ビーム経路６２の長さを調整する。第１ビーム経路６２の長さ調整により、第１及び第２ビーム経路６２、６３の放射には、強め合う干渉または弱め合う干渉、あるいは２つの中間の干渉が生じる。これにより、出力放射ビーム６６の照度を制御することができる。放射ビームダンプ６９を設け、可変減衰器６０で捨てられる放射を吸収するようにしてもよい。

この構成によれば、第１及び第２のビーム経路６２、６３の経路長の差を放射波長の整数倍と放射波長の半分との和とするようにミラーを調整することができる。これにより、その放射に対する可変減衰器の透過レベルを非常に低くすることが可能となる。２つの放射ビーム経路６２、６３からの放射が第２の部分反射器６５において弱め合う干渉をすることになるからである。上述のように、これは、主放射パルス及びこれに続く１回または複数回の補正パルスを生成する放射ドーズ量制御システムにより与えられる最終的なドーズ量精度が可変減衰器により実現され得る最小透過レベルによって決まるという理由により望ましい。

アクチュエータシステム６８は、１つまたは複数の圧電アクチュエータを備えてもよい。このアクチュエータは、必要移動範囲において反射器６７の位置を正確かつ迅速に調整可能である。例えば最小透過レベルから最大透過レベルまで、放射ビーム波長の半分の経路長を調整するために放射ビーム波長の４分の１程度の範囲で例えば位置調整がされる。上述の第１の実施形態と同様に、制御部７０は、アクチュエータシステム６８に与えられる制御信号を放射ビーム６１に対する可変減衰器６０の透過レベルに関連させる較正データを記憶するメモリ７１を備えてもよい。

［実施形態５］
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る可変減衰器８０を示す図である。第５の実施形態は上述の第４の実施形態と同様に、例えば入力放射ビーム８１が第１の部分反射器８４により第１及び第２の放射ビーム経路８２、８３に分割され、第２の部分反射器８５により再結合されて出力放射ビーム８６が生成される。第４の実施形態と同様に第１の放射ビーム経路８２の経路長が調整される。例えば、アクチュエータシステム８８により駆動される反射器８７により調整される。第５の実施形態と第４の実施形態との相違点は、可変減衰器の制御構成にある。

第３の実施形態と同様に、第２の放射ビーム９１は可変減衰器８０を通過して放射検出器９２へと向けられて検査される。よって、可変減衰器の透過レベルが直接測定されることになる。第３の実施形態と同様に、入力及び出力の照度レベルを正確に比較するために可変減衰器へ入射する手前で第２の放射ビーム９１を検査する第２の検出器が設けられていてもよい。

図示されるように、第２の放射ビーム９１は、制御対象放射ビーム８１と同一の放射ビーム経路を通る。この場合、反射器９３、９４は、制御対象放射ビーム８１の放射ビーム経路に第２の放射ビーム９１を導入し、出力放射ビーム８６の経路から第２の放射ビーム９１を取り除くために設けられる。図３を参照して説明したように、第２の放射ビームの放射源９５は、可変減衰器内部に設けられていてもよいし、外部に設けられていてもよい。あるいは、可変減衰器が内部に搭載されるリソグラフィ装置の外部に設けられていてもよい。

いずれの場合であっても、第２の放射ビームとして制御対象放射ビーム８１とは異なる波長の放射が用いられるのであれば、第２の放射ビームの挿入及び除去に使用される反射器９３、９４は、第２の放射ビーム９１の放射波長を反射するとともに制御対象放射ビーム８１の放射波長を透過するものが選択される。このようにすれば、制御対象放射ビーム８１に干渉することなく第２の放射ビームを制御対象放射ビーム８１のビーム経路に導入及び除去することができる。

代替的構成として、制御対象放射ビーム８１のビーム経路への第２の放射ビームの導入及び除去に使用される反射器９３、９４は、偏光ビームスプリッタであってもよい。制御対象放射ビーム８１と第２の放射ビーム９１とは、それぞれ適当な向きで直線偏光されていてもよい。

他の代替例としては、第２の放射ビーム９１を正確に制御対象放射ビーム８１のビーム経路を通すのではなく、平行な経路を通すようにしてもよい（例えば、図１１の平面内または平面外の経路であってもよい）。反射器８７を駆動することによる第２の放射ビームの経路長変化は、制御対象放射ビーム８１の経路長変化と同じである。

制御部９０は、アクチュエータシステム８８への制御信号を生成する。この制御信号は、検出器９２により検出された第２の放射ビーム９１の照度に基づきミラー８７の位置を制御する。放射検出器９２は、図９Ｂの第３の実施形態に示されるものと同一構成であってもよい。つまり、検出器は第２の放射ビームの照度だけではなく第２の放射ビームの断面にわたる照度均一性も検出してもよい。この場合、制御部９０は、放射ビームの照度均一性を最適化するようにミラー８７の位置を調整するための制御信号をアクチュエータシステム８８に追加的に与えるようにしてもよい。

［実施形態６］
第６の実施形態に係る可変減衰器は、１組のλ／４位相格子を備える。位相格子は例えば、複数の第１種及び第２種の領域に分割されており、例えば複数の長手方向に延びる溝を有する。第１種の領域に入射する放射に誘起される位相シフトは、第２種の領域に入射する放射に誘起される位相シフトよりも波長の４分の１だけ大きいか、または小さい。図１２Ａに図示されるように、第１の位相格子１００は第１の領域１０２と第２の領域１０３とを有し、第１の領域は厚さt１を有し、第２の領域は第１の領域よりも薄い厚さt２を有する。第２の位相格子１０１も同様の構造を有する。

２つの位相格子は互いに平行に配置され、少なくとも一方が移動可能に取り付けられている。第２の位相格子と第１の位相格子とは、図１２Ａに示される第１の位置から相対的に移動可能である。第１の位置においては、第１及び第２の位相格子１００、１０１の第１種の領域１０２、１０４が一致し、第１及び第２の位相格子１００、１０１の第２種の領域１０３、１０５が一致するよう配置され、図１２Ｂに示される第２の位置へとシフトされ得る。第２の位置においては、第１の位相格子１００の第１種の領域１０２は第２の位相格子１０１の第２種の領域１０５に位置合わせされ、第１の位相格子１００の第２種の領域１０３は第２の位相格子の第１種の領域１０４に位置合わせされる。したがって、第１の位置ではλ／２位相格子が実質的に形成され、第２の位置では放射全体に同一の位相シフトが与えられるため位相格子は形成されない。よって、この結合位相格子により、第１の位置ではゼロ次の放射の透過が最小化され、第２の位置ではゼロ次の放射の透過が最大化される。

変形例として図１２Ｃに示されるように、位相格子１００、１０１は、互いに「タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）面」１４２または「半タルボ（ｈａｌｆ-Ｔａｌｂｏｔ）面」１４１に配置されるように距離１４３だけ隔てられてもよい。一般に、タルボ面は、平面周期構造（又は格子）が平行放射ビームで照射されたときに平面周期構造（又は格子）の像が形成される平面として定義される。半タルボ面は、タルボ面の半分の距離に位置する。これらの面の間隔は、タルボ間隔（Ｔａｌｂｏｔ ｓｐａｃｉｎｇ）または半タルボ間隔（ｈａｌｆ-Ｔａｌｂｏｔ ｓｐａｃｉｎｇ）と称される場合もある。位相格子１００、１０１の間隔は、例えば（図示されるように）空気、ガラス、または両者の組み合わせであってもよい。

図１２Ａ乃至図１２Ｃは、格子の背面で平行に配列されている位相格子１００、１０１を示す。これは、格子の基板側（つまり非パターン側）どうしを対向させまたは接触させることを示している。しかし、位相格子１００、１０１は、パターン側の面どうしが対向されまたは接触されてもよいし、一方の格子が他方の格子の背面又は基板側に対向するように配置されてもよい。いずれも場合でも、位相格子は接触していてもよいし、タルボ間隔または半タルボ間隔だけ隔てられていてもよい。

一実施例では、位相格子１００、１０１は周期構造を有し、領域１０２乃至１０５はすべて同じ幅を有する。製造を容易にするために、格子周期は入射放射波長よりも大きく、または相当大きくてもよい。また、照明は平行化され、発散度が格子の回折角よりも小さく又は相当小さくてもよい。格子の波長又は周期である。このようにすれば、照明の発散度を増大させるアジャスタＡＤ（図１）の前段に減衰器を配置するのに便利である。

一実施例では、タルボ面及び半タルボ面の位置ｓは、ｓ＝ｍｐ^２／λにより概ね与えられる。ここでｓは基準となる格子を起点に測定される。ｐは格子周期であり、λは入射放射波長であり、ｍは整数（１、２、３、・・・等）である。ｍが奇数の場合には半タルボ面または半タルボ間隔を表し、ｍが偶数の場合にはタルボ面を表す。λ＝１９３ｎｍ、ｐ＝１０μｍの場合には、ｓ＝ｍ＊５１８μｍである。この場合格子間隔はエアギャップである。高効率を実現するためには、この実施例では各格子はタルボ面または半タルボ面から２μｍ以内に位置決めされるべきである。位相格子間のギャップが例えばガラス等の格子基板材料で満たされる場合には、その材料の屈折率に比例して間隔が増加される。

よって、図１３に示されるように、本発明の第６の実施形態に係る可変減衰器１１０は、２つのλ／４位相格子１１１、１１２を備える。２つの格子１１１、１１２は、互いに平行に配置され、アクチュエータシステム１１３は、図１２Ａ及び図１２Ｂを参照して述べたように第１及び第２の位置を切り替えるべく位相格子の相対位置を調整する。これにより、可変減衰器透過レベルは最小透過レベルと最大透過レベルとの間で制御される。アクチュエータシステム１１３は、例えば、２つの位相格子１１１、１１２の相対位置を迅速かつ正確に制御し得る複数の圧電アクチュエータを備えていてもよい。また、アクチュエータは電磁アクチュエータであってもよい。

コントラストレベルを維持するために、ゼロ次放射のみを可変減衰器からの出力放射ビーム１１８として許容する開口１１７付きのバリア１１６が設けられてもよい。

ゼロ次のビームを他の次数のビームから分離するためにレンズ系が付加されてもよい。この場合、構成は複雑になるが、格子１１２と絞り１１６との間隔を短くすることができる。

制御部１１４は、アクチュエータシステム１１３に必要な制御信号を生成する。制御部１１４は、アクチュエータシステム１１３に与えられるべき制御信号を入力放射ビーム１１５に対する可変減衰器１１０の透過レベルに関連させる較正データを含むメモリ１１５を備えてもよい。

［実施形態７］
図１４は、本発明の第７の実施形態に係る可変減衰器１２０を示す図である。第７の実施形態に係る可変減衰器は第６の実施形態と同様に、例えば１組の互いに平行な位相格子１２１、１２２、及びアクチュエータシステム１２３を備え、アクチュエータシステム１２３は制御部１２４により与えられる制御信号に応答してこれら１組の位相格子の相対位置を制御する。

しかし、第７の実施形態に係る可変減衰器は、第１及び第２の位相格子１２１、１２２の実際の相対位置を測定する少なくとも１つの位置センサ１２５を備える。よって、制御部１２４は、入力放射ビーム１２６に対して可変減衰器１２０により所望の透過レベルを与えるための位相格子１２１、１２２の目標相対位置を決定することができる。さらに制御部１２４は、目標相対位置と測定相対位置との偏差を最小化するのに必要な制御信号をアクチュエータシステム１２３に供給する。

位置センサシステムは１つ又は複数の静電容量センサを備えてもよい。位置センサシステムは、図１２Ａ及び図１２Ｂに示される第１の位置と第２の位置とを切り替えるのに必要な位相格子相対移動方向における位相格子１２１、１２２の相対位置を単に測定するものであってもよい。しかし、位置センサは、これに加えて、位相格子１２１、１２２の間隔及び／又は位相格子１２１、１２２の相対角度をモニタしてもよい。この場合、制御部１２４は、位相格子１２１、１２２の間隔及び／又は位相格子１２１、１２２の相対角度を調整するための制御信号をアクチュエータシステムに与えてもよい。このようにすれば、位相格子１２１、１２２を極力平行かついわゆるタルボ面または半タルボ面近傍の特定距離に極力近接させた状態を維持して、本発明の可変減衰器の各実施態様において最大及び最小の透過レベルを実現することができるという利点がある。なお半タルボ面の場合、最大及び最小の透過レベルに必要な位相格子１２１、１２２の相対位置は逆になる。

［実施形態８］
図１５は本実施形態の第８の実施形態に係る可変減衰器１３０を示す図である。図示されるように、第８の実施形態は本発明の第６及び第７の実施形態と同様に、２つの位相格子１３１、１３２と、位相格子１３１、１３２の相対位置を調整するアクチュエータシステム１３３と、アクチュエータシステム１３３に制御信号を与える制御部１３５とを備える。

第８の実施形態においては、第２の放射ビーム１３６が位相格子１３１、１３２を通じて放射検出器１３７へと向けられて検査される。第２の放射ビームに関する先の実施形態と同様に、第２の放射ビームは、可変減衰器１３０の制御対象放射ビーム１３８とは異なる波長を有する。同様に、第２放射ビーム１３８の放射源１３９は、可変減衰器１３９内部に配置されてもよいし、可変減衰器外部に配置されてもよいし、可変減衰器が内部で使用されるリソグラフィ装置の外部に配置されてもよい。放射源１３９と検出器１３７とは位置が交換されてもよい。

第２の放射ビーム１３６は、制御対象放射ビーム１３８から離れた位置で位相格子１３１、１３２を通過する。よって、第２の放射ビームは制御対象放射ビーム１３８とは干渉しない。位相格子１３１、１３２を通過した第２の放射ビームの検査により、可変減衰器による放射ビームの透過レベルを直接測定することができる。先の実施形態と同様に、放射ビームが位相格子１３１、１３２を通過する前に放射ビームを検査する第２の検出器を設け、可変減衰器を通過する前後での放射照度の正確な比較をするようにしてもよい。

制御部１３５は、制御対象放射ビーム１３８に可変減衰器１３０により要求透過レベルを与えるべくアクチュエータシステム１３３を制御するために放射検出器１３７からのデータを使用してもよい。第２の放射ビーム１３６の放射が制御対象放射ビーム１３８の放射と異なる場合には、第２の放射ビームに対する可変減衰器１３０による透過レベルは制御対象放射ビーム１３８に対する可変減衰器１３０による透過レベルを直接は反映していないことがある。これに対しては、制御部１３５に演算モジュールを設けてもよい。演算モジュールは、第２の放射ビーム１３６に対する可変減衰器１３０による透過レベルから制御対象放射ビーム１３８に対する可変減衰器１３０による透過レベルを演算する。また、制御部は、第２の放射ビーム１３６に対する可変減衰器１３０の透過レベルを制御対象放射ビーム１３８に対する可変減衰器１３０の透過レベルに関連させる較正データを含むメモリを備えてもよい。

図１５に示されるように、可変減衰器１３０は、異なる位置で位相格子１３１、１３２を通過するよう配置される複数の第２の放射ビームと、対応する複数の検出器と、を備えてもよい。異なる位置での第２の放射ビームの可変減衰器透過レベルを比較することにより、制御部は、位相格子１３１、１３２の間隔及び／又は相対角度に必要な調整量を決定し、アクチュエータシステム１３３に必要な制御信号を与えることができる。

ダイナミックレンジ及び／または解像度を向上させるために、上述の減衰器の１つ又は複数を直列に配置してもよい。この場合、放射は各減衰器を連続的に通過して減衰されることになる。これはリソグラフィ装置にも適用可能であるし他の一般的用途にも適用可能である。

［実施形態９］
図１６は、本発明の第９の実施形態に係る可変減衰器１４０を示す図である。第９の実施形態は、放射ビーム１４１が第１及び第２の放射ビーム経路１４２、１４３へと部分反射器１４４により分割され第１及び第２のビーム部１４２、１４３が第２の部分反射器１４５で互いに干渉するよう再結合されるという点で上述の第４の実施形態と同様である。第４の実施形態と同様に、放射ビームダンプ１４６が設けられ、可変減衰器１４０で捨てられる放射を吸収するようにしてもよい。

第４の実施形態と同様に、第９の実施形態は、第１及び第２のビーム経路１４２、１４３の経路長を相対的に調整することにより可変減衰器１４０からの出力放射の照度を調整する。この調整は、第２の部分反射器１４５で放射が再結合されるときに、第１及び第２の放射ビーム経路１４２、１４３からの放射が強め合う干渉又は弱め合う干渉をすることによって行われる。

第９の実施形態は、第１の放射ビーム経路の経路長を調整する手段について第４の実施形態とは異なる。特に、第９の実施形態は、第１の放射ビーム経路１４２における放射が第１及び第２の反射器１５１、１５２間で複数回反射される。したがって、第１の放射ビーム経路１４２の経路長は第１及び第２の反射器１５１、１５２の間隔を変更することにより変えられる。

図１６に示される構成においては例えば、第１の反射器１５１の位置は固定され、第２の反射器１５２の位置はアクチュエータシステム１５３により調整されてもよい。しかし他の構成を用いることも可能であり、反射器間隔を制御するために、一方の反射器が駆動されてもよいし、両方の反射器が駆動されてもよい。さらに、アクチュエータシステムは、第１及び第２の反射器１５１、１５２の相対的な向きを調整してもよい。

第４の実施形態で説明したのと同様に、アクチュエータシステムは較正データを含むメモリ１５５を備える制御部１５４により制御されてもよい。較正データは、アクチュエータシステムに与えられる制御信号を放射ビーム１４１に対する可変減衰器１４０による透過レベルに関連させる較正データである。

２つの反射器１５１、１５２間で多数回放射を反射させることにより、反射器の所定移動量に対する第１の放射ビーム経路の経路長総変化量は、第４の実施形態において同じ反射器移動量により実現される経路長変化量よりも大きくなる。よって、第９の実施形態における経路長調整システムは第４の実施形態よりも応答性に優れる。第１の放射ビーム経路１４２において２つの反射器１５１、１５２間での反射回数が増えるにつれて、１つの反射器の移動量に対する可変減衰器１４０の応答性は高くなる。

一般に、システム内の反射器への要求移動量が小さいほど、その移動を容易かつ迅速に行うことができる。例えば、第４及び第９の実施形態で使用されるアクチュエータシステムは、１つ又は複数の圧電アクチュエータを含んでもよい。特に、反射器及びアクチュエータシステムは、基板に形成された圧電材料層を含んでもよい。この層は、表面の平坦性が必要レベルまで研磨され、反射器を形成する反射性コーティングにより被覆される。圧電材料層の一方の側に電極が設けられる。この電極により圧電材料を制御する制御信号が供給される。また、反射器として機能させるべく圧電材料の一方の側に被覆された反射性材料層が電極の１つとして使用されてもよい。

圧電材料の応答速度を最大化するためには、圧電材料層はできるだけ薄く制作すべきであり、例えば４０μｍ乃至８０μｍ程度とすべきである。しかし、圧電材料を駆動するのに必要となる電力は、層が薄くなるにつれて増大する。圧電アクチュエータを駆動するのに必要となる電力が増大することはリソグラフィシステムにおいては好ましくない。必要な制御信号を圧電アクチュエータに与えることが難しくなるとともに、リソグラフィ装置の特性に悪影響を与えることなくシステムから放熱されるべき熱量が増加するからである。したがって、第９の実施形態は、圧電アクチュエータの駆動量に対する第１の放射ビーム経路１４２の経路変化長が最大化されるという点で、ひいては切替速度も最大化されることとなり、好ましい。

しかし、システムを構成する際に、特に第１の放射ビーム経路１４２における第１及び第２の反射器間での反射回数を決定する際に、考慮しなければならないことがある。それは、第１の放射ビーム経路１４２における第１及び第２の反射器１５１、１５２間での反射回数が増えることにより切替速度が最大化される一方で、反射器位置の誤差の影響もまた大きくなるということである。

なお、第４の実施形態及び（第４の実施形態の変形例である）第５の実施形態に関連して上述した第４の実施形態の変形例はいずれも第９の実施形態にも適用可能である。特にアクチュエータシステムの制御精度を向上させるために適用可能である。

上述の説明において、可変減衰器は、例えば図５に示される放射ドーズ量制御システムに使用されるために、通過する放射ビームの減衰を迅速に調整するものであると説明されている。このシステムは例えば、第１のパルス放射ビームを可変減衰器１３を非減衰で通過させ、パルスのエネルギを精密に測定する。次の放射パルスは２つのパルスの合計エネルギによって、単パルスで要求放射ドーズ量を与えようとする従来の放射源よりも要求放射ドーズ量に近づくように可変減衰器１３により減衰される。

しかし、上述の可変減衰器はリソグラフィ装置内で使用される他の放射ドーズ量制御システムにも使用され得る。他の放射ドーズ量制御システムの一例が図１７に示される。図示されるように、放射ビーム１６０が例えば照明系１６１により与えられる。放射ビームは、部分反射器１６２を通過する。部分反射器１６２は、放射ビームの大半を通過させ、放射ビームの一部を放射検出器１６４へと向ける。図５に示される放射ドーズ量制御システムと同様に、パルス化された放射ビーム１６０は照明系１６１により与えられ、各放射パルスのエネルギは検出器１６４により測定される。

部分反射器１６２を通過した放射１６５は光遅延部１６６を通過して、可変減衰器１６７へと入射される。可変減衰器１６７はトリガユニット１６８により制御される。トリガユニット１６８は、１つの放射パルスの総エネルギの測定結果を検出器１６４から受信し、その放射パルスに要求される総エネルギを示す制御信号を制御部１７０から受信する。これらに基づき、トリガユニット１６８は、その放射パルスに必要とされる減衰量を決定し、光遅延部１６６からその放射パルスが入射したときに適切に減衰させるために必要な制御信号を可変減衰器１６７に与える。

光遅延部１６６により与えられる遅延は、検出器１６４が放射パルスのエネルギを測定し、トリガユニット１６８が必要な減衰量を決定して可変減衰器の減衰を必要レベルに変化させるのに十分な時間とされる。同様に、可変減衰器１６７は、連続する放射パルス間で減衰状態を十分に迅速に切り替えるように構成される。このシステムにより、各パルスが要求ドーズ量を有するパルス放射ビームが提供される。これにより、図５に示される必要ドーズ量制御システムのように２つのパルスを用いるのではなく、基板へのパターン形成を１つのパルスで行うことができる。

可変減衰器１６７の切替速度が十分に速く、かつ放射ビームを実質的に透過させないように（つまり非常に高いコントラスト比を有するように）することができる場合には、図１７に示される放射制御システムの更なる変形例が使用され得る。この変形例では、検出器１６４は、放射パルスの継続時間にわたって変動する照度測定結果をトリガユニット１６８に与える。トリガユニット１６８は、放射パルスの総エネルギが必要放射ドーズ量に達するまで放射パルスの照度測定結果を積分する。必要放射ドーズ量に達したときに、トリガユニット１６８は、放射ビームの最大透過状態から最小透過状態に切り替える制御信号を可変減衰器１６７に送信する。これにより、放射パルスがトリミングされ、必要ドーズ量を有する出力放射パルスを生成することができる。

本説明においてはリソグラフィ装置の用途を特定の装置（例えば集積回路やフラットパネルディスプレイ）の製造としているが、ここでのリソグラフィ装置は他の用途にも適用することが可能であるものと理解されたい。他の用途としては、集積回路や集積光学システム、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド、微小電気機械素子（ＭＥＭＳ）、ＬＥＤなどの製造に用いることが可能であり、これらに限られない。また、例えばフラットパネルディスプレイに関しては、本発明に係る装置は、例えば薄膜トランジスタ層及び／またはカラーフィルター層などのさまざまな層の製造に用いることができる。

ここでは特に光学的なリソグラフィ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に限られるものではない。インプリントリソグラフィでは、パターニング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。

「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。

本発明の各実施形態に係る露光装置を示す図である。 本発明の各実施形態に係る露光装置を示す図である。 図２に示される本発明の実施形態により基板にパターンを転写する１つのモードを示す図である。 本発明の一実施形態に係る光学エンジンの配置を示す図である。 本発明に係り、リソグラフィ装置内部での可変減衰器の使用を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る可変減衰器を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る可変減衰器を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る可変減衰器を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る可変減衰器を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る可変減衰器の詳細を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る可変減衰器を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る可変減衰器を示す図である。 本発明に係り、可変減衰器の変形例の動作原理を示す図である。 本発明に係り、可変減衰器の変形例の動作原理を示す図である。 タルボ間隔だけ隔てられた位相格子を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る可変減衰器を示す図である。 本発明の第７の実施形態に係る可変減衰器を示す図である。 本発明の第８の実施形態に係る可変減衰器を示す図である。 本発明の第９の実施形態に係る可変減衰器を示す図である。 本発明に係り、リソグラフィ装置内部での可変減衰器の他の使用例を示す図である。

符号の説明

１ リソグラフィ装置、 Ｂ 放射ビーム、 Ｃ 目標部分、 ＩＬ 照明系、 ＰＤ パターニングデバイス、 ＰＳ 投影系、 ＳＯ 放射源、 Ｗ 基板、 ＷＴ 基板テーブル。

Claims (12)

1. リソグラフィ装置での使用に適しており、第１の放射ビームに対する目標透過レベルを表す入力制御信号に応じて該放射ビームに対する透過レベルが調整される可変減衰器であって、
   実質的に互いに平行に、かつ前記放射ビームが連続的にそれぞれを通過するよう配置されている第１及び第２の半透明反射器と、
   前記第１及び第２の半透明反射器の間隔と相対角度位置とを前記入力制御信号に応じて制御するアクチュエータシステムと、
   前記アクチュエータシステムを前記入力制御信号に応じて制御すべく前記アクチュエータシステムに制御信号を与える制御部と、
   前記第１及び第２の半透明反射器の一方に対して、前記第１の半透明反射器に入射する第１の放射ビームとは異なる角度に入射する第２の放射ビームを生成する放射源と、
   前記第１及び第２の半透明反射器を通過した第２の放射ビームを検査する検出器システムと、を備え、
   前記検出器システムは、可変減衰器を通過する第２の放射ビームの照度を測定し、
   前記制御部は、前記入力制御信号に応じ第２の放射ビームの測定照度に基づいて前記間隔を制御するための前記アクチュエータシステムへの前記制御信号を生成し、
   前記検出器システムは、前記第２の放射ビーム断面の放射照度均一性をさらに測定し、
   前記制御部は、測定された前記第２の放射ビーム断面の放射照度均一性に基づいて前記第１及び第２の半透明反射器の相対角度位置を制御するための制御信号を前記アクチュエータシステムに与え、
   前記第２の放射ビームは、前記第１及び第２の半透明反射器に、前記第１の放射ビームと同一位置に入射することを特徴とする可変減衰器。
2. 前記第１の放射ビームが前記第１の半透明反射器に、固定された斜めの角度で入射することを特徴とする請求項１に記載の可変減衰器。
3. 前記制御部は、減衰器の透過レベルと前記制御信号との関係に対応する較正データを記憶するメモリを備え、
   前記制御部は、前記入力制御信号に応じかつ前記較正データに基づいて前記アクチュエータシステムへの前記制御信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の可変減衰器。
4. 前記第１及び第２の半透明反射器の相対位置を測定する位置センサシステムをさらに備え、
   前記制御部は、前記入力制御信号に応じかつ前記第１及び第２の半透明反射器の測定相対位置に基づいて前記アクチュエータシステムへの前記制御信号を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の可変減衰器。
5. 前記制御部は、前記入力制御信号に基づいて前記第１及び第２の半透明反射器の目標相対位置を決定し、前記第１及び第２の半透明反射器の目標相対位置及び測定相対位置の偏差に基づいて前記アクチュエータシステムへの前記制御信号を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の可変減衰器。
6. 前記制御部は、前記第１及び第２の半透明反射器の測定相対位置に基づいて前記第１及び第２の半透明反射器の相対角度位置を制御するための制御信号を前記アクチュエータシステムに与えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の可変減衰器。
7. 放射ドーズ量制御装置であって、
   前記放射ドーズ量制御装置に入射される放射パルスのエネルギを測定する検出器と、
   制御部と、
   請求項１から６のいずれかに記載の可変減衰器と、を備え、
   前記制御部は、前記検出器により測定された第１のパルスのエネルギに基づいて必要総放射ドーズ量を得るために第２のパルスに必要となるエネルギを決定し、前記第２のパルスを必要レベルへと減衰させる可変減衰器の透過レベルに設定する制御信号を前記可変減衰器に与えることを特徴とする放射ドーズ量制御装置。
8. 放射ドーズ量制御装置であって、
   前記放射ドーズ量制御装置に入射される放射パルスのエネルギを測定する検出器と、
   請求項１から６のいずれかに記載の可変減衰器と、
   前記可変減衰器に放射パルスが入力される前に遅延時間を与える光遅延部と、
   前記検出器により測定された放射パルスの放射エネルギに応じて、該放射パルスが前記可変減衰器に入力されたときに該放射パルスのエネルギを目標放射ドーズ量に減衰させるように前記可変減衰器を設定する制御信号を前記可変減衰器に送信するトリガユニットと、を備えることを特徴とする放射ドーズ量制御装置。
9. 放射ドーズ量制御装置であって、
   前記放射ドーズ量制御装置に入射される放射パルスの照度を測定する検出器と、
   請求項１から６のいずれかに記載の可変減衰器と、
   前記可変減衰器に放射パルスが入力される前に遅延時間を与える光遅延部と、
   前記検出器により測定された放射パルスの照度に応じて、目標放射ドーズ量に到達して該放射パルスのエネルギをトリミングすべきときに最大透過状態から最小透過状態に前記可変減衰器を切り替える制御信号を前記可変減衰器に送信するトリガユニットと、を備えることを特徴とする放射ドーズ量制御装置。
10. パルス放射ビームを調整する照明系と、
    前記パルス放射ビームの少なくとも１つのパルスの照度を減衰させる請求項１から６のいずれかに記載の可変減衰器と、
    放射パルスの目標照度を決定し、該目標照度に該パルスを減衰するのに必要となる前記可変減衰器の放射ビームに対する目標透過レベルに対応する制御信号を前記可変減衰器に与える制御部と、を備えるリソグラフィ装置。
11. 請求項１から６のいずれかに記載の可変減衰器が直列に複数配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
12. パルス放射ビームを変調して基板に投影することを含むデバイス製造方法であって、
    パルス放射ビームのうち少なくとも１つのパルスの照度は変調される前に可変減衰器により減衰され、該可変減衰器は第１の放射ビームに対する目標透過レベルを表す入力制御信号に応じて該放射ビームに対する透過レベルが調整されるよう構成されており、該可変減衰器は第１及び第２の半透明反射器を備え、該第１及び第２の半透明反射器は実質的に互いに平行にかつ第１及び第２の半透明反射器を前記放射ビームが順に通過するよう配置されており、
    前記入力制御信号に応じて前記第１及び第２の半透明反射器の間隔を制御することと、前記第１及び第２の半透明反射器の相対角度位置を制御することと、をさらに含み、
    前記第１の放射ビームが前記第１の半透明反射器に、固定された斜めの角度で入射し、
    前記間隔を制御することは、
    前記第１及び第２の半透明反射器の一方に対して、前記第１の半透明反射器に入射する第１の放射ビームとは異なる角度で入射し、前記第１及び第２の半透明反射器を通過した第２の放射ビームの照度を測定することと、
    前記入力制御信号に応じ第２の放射ビームの測定照度に基づいて前記間隔を制御することと、を含み、
    前記相対角度位置を制御することは、
    前記第１及び第２の半透明反射器を通過した前記第２の放射ビーム断面の放射照度均一性を測定することと、
    測定された前記第２の放射ビーム断面の放射照度均一性に基づいて前記第１及び第２の半透明反射器の相対角度位置を制御することと、を含み、
    前記第２の放射ビームは、前記第１及び第２の半透明反射器に、前記第１の放射ビームと同一位置に入射することを特徴とする方法。

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