JP2003045797A - リソグラフィ装置、デバイス製造方法、およびそれによって製造されるデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実質的にスループットを低減することなく、
２つの異なるマスク露光を組み合わせることができるリ
ソグラフィ投影装置および方法を提供すること。 【解決手段】 第１の放射線投影ビームを提供するため
の第１の放射線システムと、第２の放射線投影ビームを
提供するための第２の放射線システムと、第１のパター
ニング手段および第２のパターニング手段を支持するた
めの支持構造体とを備えるリソグラフィ投影装置であっ
て、第１のパターニング手段が第１のパターンに従って
第１の投影ビームにパターンを付ける働きをし、第２の
パターニング手段が第１のパターンに従って第２の投影
ビームにパターンを付ける働きをし、さらに、基板を保
持するための基板テーブルと、第１および第２のパター
ン付きビームを組み合わせて、組み合わせたビームを基
板のターゲット部分に投影するための投影システムとを
備えるリソグラフィ投影装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線投影ビーム
を供給するための放射線システムと、パターニング手段
を支持するための支持構造体であって、このパターニン
グ手段が所望のパターンに従って投影ビームにパターン
を付けるように機能する支持構造体と、基板を保持する
ための基板テーブルと、パターン付けされたビームを基
板のターゲット部分に投影するための投影システムと、
を備えるリソグラフィ投影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本明細書で使用される用語「パターニン
グ手段」は、基板のターゲット部分に形成しようとする
パターンに対応したパターン付き断面を、入力された放
射線ビームに与えるために用いることのできる手段を表
すものとして広く解釈すべきである。用語「光バルブ」
をこの文脈で使用することもできる。一般に、前記パタ
ーンは、集積回路やその他のデバイスといったターゲッ
ト部分に作成される、デバイス内の特定の機能層に対応
している（以下参照）。このようなパターニング手段の
例としては、次のようなものが挙げられる。マスク。マ
スクの概念はリソグラフィでよく知られており、バイナ
リ型、交互位相シフト、減衰位相シフトなどのマスク・
タイプ、ならびに様々なハイブリッド・マスク・タイプ
が含まれる。放射線ビーム中にそのようなマスクを配置
することにより、マスク上のパターンに従って、マスク
に衝突する放射線の選択透過（透過性マスクの場合）ま
たは反射（反射性マスクの場合）が生じる。マスクの場
合、支持構造体は通常マスク・テーブルであり、マスク
・テーブルは、入射放射線ビームの所望の位置にマスク
を保持することを可能にし、また必要であればマスクを
ビームに対して移動することも可能にする。プログラム
可能ミラー・アレイ。そのようなデバイスの一例は、粘
弾性制御層および反射表面を有する、マトリックス・ア
ドレス可能な表面である。そのような装置の背後にある
基本原理は、（例えば）反射表面のアドレスされた領域
が入射光を回折光として反射し、アドレスされていない
領域が入射光を非回折光として反射することにある。適
切なフィルタを使用して、前記非回折光を反射ビームか
らフィルタ除去し、後ろに回折光のみを残すことができ
る。このようにすると、マトリックス・アドレス可能表
面のアドレス指定パターンに従ってビームにパターンを
付けられるようになる。プログラム可能ミラー・アレイ
の代替実施形態は、小さなミラーのマトリックス構成を
使用するものであり、ミラーはそれぞれ、適切な局所電
場を印加することによって、または圧電作動手段を使用
することによって、軸に関して個別に傾けることができ
る。ここでもやはり、ミラーはマトリックス・アドレス
可能であり、そのため、アドレスされたミラーは、アド
レスされていないミラーと異なる方向に入射放射ビーム
を反射する。このようにすると、反射されたビームは、
マトリックス・アドレス可能ミラーのアドレス・パター
ンに従ってパターンを付けられる。必要なマトリックス
・アドレス指定は、適切な電子手段を使用して実施する
ことができる。本明細書で上述したどちらの状況でも、
パターニング手段は、１つまたは複数のプログラム可能
ミラー・アレイを備えることができる。本明細書で言及
したミラー・アレイに関するより多くの情報は、例えば
参照により本明細書に組み込む米国特許第５２９６８９
１号および米国特許第５５２３１９３号、ならびにＰＣ
Ｔ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号およびＷＯ９８／３
３０９６号から得ることができる。プログラム可能ミラ
ー・アレイの場合、前記支持構造体を、例えばフレーム
またはテーブルとして実施することができ、必要に応じ
て固定することも、可動にすることもできる。プログラ
ム可能ＬＣＤアレイ。そのような構成の一例は、参照に
より本明細書に組み込む米国特許第５２２９８７２号に
与えられている。上と同様に、この場合の支持構造体
も、例えばフレームまたはテーブルとして実施すること
ができ、必要に応じて固定することも、可動にすること
もできる。話を簡単にするために、この本文ではここか
ら先、いくつかの箇所でマスクおよびマスク・テーブル
に関する実施例に特化して向けられている。しかし、そ
のような例によって論じられる一般的な原理は、本明細
書で上述したパターニング手段のより広い文脈で見られ
るべきである。

【０００３】リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路
（ＩＣ）の製造で使用することができる。そのような場
合、パターニング手段は、ＩＣの個々の層に対応する回
路パターンを生成することができ、このパターンを、放
射線感光材料（レジスト）の層で被覆されている基板
（シリコン・ウェハ）上のターゲット部分（例えば１つ
または複数のダイを備える）にイメージ（結像）するこ
とができる。一般に、単一のウェハが、１度に１つずつ
投影システムによって連続的に放射される隣接ターゲッ
ト部分の回路網全体を含んでいる。マスク・テーブル上
のマスクによるパターニングを採用する現行装置は、２
つの異なるタイプの機構に区分することができる。１つ
のタイプのリソグラフィ投影装置では、各ターゲット部
分が、マスク・パターン全体を一括してターゲット部分
に露光することによって照射される。そのような装置
は、一般にウェハ・ステッパと呼ばれる。代替装置（一
般にステップ・アンド・スキャン装置と呼ばれる）で
は、各ターゲット部分が、所与の基準方向（「スキャ
ン」方向）に投影ビーム下でマスク・パターンを漸次ス
キャンし、それと同時にこの方向に平行に、または反平
行に基板テーブルを同期してスキャンすることによって
照射される。一般に、投影システムが倍率Ｍ（通常＜
１）を有するので、基板テーブルがスキャンされる速度
Ｖは、マスク・テーブルがスキャンされる速度のＭ倍と
なる。ここに記述したリソグラフィ・デバイスに関する
より多くの情報は、例えば参照により本明細書に組み込
む米国特許第６０４６７９２号から得ることができる。

【０００４】リソグラフィ投影装置を用いた製造プロセ
スでは、（例えばマスクでの）パターンが、放射線感光
材料（レジスト）の層によって少なくとも部分的にカバ
ーされた基板上にイメージされる。このイメージング・
ステップの前に、基板にプライミング、レジスト・コー
ティング、ソフト・ベークなど様々な処置を施すことが
できる。露光後に、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハ
ード・ベーク、およびイメージされたフィーチャの測定
／検査など他の処置を基板に施すこともできる。この一
連の処置は、デバイス、例えばＩＣの個々の層にパター
ンを付けるための基礎として使用される。次いで、その
ようなパターン付けされた層に、エッチング、イオン注
入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学的
機械研磨など様々なプロセスを施すことができる。これ
らは全て、個々の層を完成させるためのものである。複
数の層が必要な場合、手順全体、またはその変形が、そ
れぞれの新たな層ごとに繰り返されなければならない。
最終的に、デバイスのアレイが基板（ウェハ）上に存在
することになる。次いで、これらのデバイスを、ダイシ
ングやソーイングなどの技法によって互いに分離し、個
々のデバイスを、例えばキャリアに取り付けるか、また
はピンに接続することができる。そのようなプロセスに
関するさらに詳しい情報は、例えば参照により本明細書
に組み込むＰｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔの著書「Ｍｉ
ｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａ
ｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」，第３版，マグロー
ヒル出版社，１９９７，ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５
０−４から得ることができる。

【０００５】話を簡単にするために、投影システムを本
明細書では以後「レンズ」と呼ぶ場合がある。しかし、
この用語は、例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折
光学系を含めた様々なタイプの投影システムを包含する
ものとして広く解釈すべきである。また、放射線システ
ムは、放射線の投影ビームを指向し、成形し、または制
御するためのこれら設計タイプのいずれかに従って動作
する構成要素を含むことができ、そのような構成要素も
以下で総称して、または個別に「レンズ」と呼ぶ。さら
に、リソグラフィ装置は、２つ以上の基板テーブル（お
よび／または２つ以上のマスク・テーブル）を有するタ
イプのものであってよい。そのような「多段」デバイス
では、追加テーブルを並列に使用することができ、ある
いは１つまたは複数のテーブルに関して予備ステップを
行い、その一方で１つまたは複数の他のテーブルを露光
することができる。二段リソグラフィ装置は、例えば、
参照により本明細書に組み込む米国特許第５９６９４４
１号およびＷＯ９８／４０７９１号に記載されている。

【０００６】例えば、２方向のクリティカルなフィーチ
ャに適合した２方向の二極照明を適用するために２つの
マスクおよび２回の露光を使用するリソグラフィ投影装
置およびリソグラフィ投影方法が知られている。そのよ
うな２マスク２回露光手法の別の例は、小さなピッチで
高密度フィーチャを印刷するために二極照明を適用し、
この高密度フィーチャのピッチよりも大きなピッチを有
するフィーチャを分離するように準高密度の印刷をする
ために環状照明を適用することである。前の例と同様
に、組み合わされた露光を得るために、２つの対応する
露光が連続して実行される。そのような「二重露光」適
用の例はどちらも特有の利点を有する。第１の例では、
例えば単一露光四極照明を用いて得ることができる分解
能よりも前記２方向での分解能を改善することができ
る。第２の例では、２回の露光に関して個別に光近接補
正方法を選択することができる。この追加の自由度を使
用して、印刷されるフィーチャの寸法の、ピッチに応じ
たばらつきの問題を軽減することができる。そのような
二重露光適用例に関するさらに詳しい情報は、例えば、
参照により本明細書に組み込む欧州特許出願００３０８
５２８．９および００３１０３６８．６から得ることが
できる。そのような装置および方法は、従来の装置およ
び方法に比べて性能が改善されているという利点を有す
るが、従来の装置および方法の２倍の露光を必要とする
という欠点があり、その結果、スループットが実質的に
半分になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スル
ープットを実質的に減らすことなく２つの異なるマスク
露光を組み合わせることができるリソグラフィ投影装置
およびリソグラフィ投影方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的およびその他の
目的は、本発明によれば、発明の詳細な説明の冒頭の段
落で指定したリソグラフィ装置であって、補助放射線投
影ビームを提供する手段をさらに有し、支持構造体がさ
らに、補助パターニング手段を支持するためのものであ
り、この補助パターニング手段が、パターニング手段の
パターンとは異なる補助パターンに従って補助投影ビー
ムにパターンを付けるように機能し、パターン付けされ
た両方の投影ビームが、互いに重なり合うレジストリで
基板上に同時に投影されることを特徴とするリソグラフ
ィ装置によって達成される。

【０００９】言及を容易にするために、本明細書では以
後、放射線システムを「第１の放射線システム」と呼
び、補助放射線システムを「第２の放射線システム」と
呼ぶ。同様に、放射線投影ビーム、パターニング手段、
およびパターンをそれぞれ「第１の放射線投影ビー
ム」、「第１のパターニング手段」、「第１のパター
ン」と呼び、補助放射線投影ビーム、補助パターニング
手段、および補助パターンをそれぞれ「第２の放射線投
影ビーム」、「第２のパターニング手段」、および「第
２のパターン」と呼ぶ。

【００１０】この装置は、２つの異なるパターンを基板
上に同時に投影することを可能にし、プロセスのスルー
プット時間を実質的に増大させることなく二重露光方法
の実施上の利点を提供するので有利である。

【００１１】ステップ・アンド・スキャン型の装置で
は、第１のパターニング手段と第２のパターニング手段
を支持するための単一支持構造体の使用により、単一の
アクチュエータを使用して第１のパターニング手段と第
２のパターニング手段をスキャン方向に同時に並進させ
ることができるようになっている。これは、２つの露光
の互いに関する起こり得る位置合わせ誤差を低減し、２
つの個別スキャニング支持構造体を同期させる必要がな
いので装置自体の複雑さを低減し、構造の重複を回避す
るので装置のコストを低減する。

【００１２】２つのパターン付きビームの基板上への投
影を容易にするために、第１のパターニング手段と第２
のパターニング手段の主要面が実質的に相互に垂直にな
るように、２つのパターニング手段を支持構造体上に支
持してもよい。

【００１３】単一の長ストローク・アクチュエータを使
用して支持構造体を位置決めしてもよく、第１および第
２の短ストローク・アクチュエータを使用して、支持構
造体に関してそれぞれ第１および第２のパターニング手
段を位置決めすることもできる。これは、第１のビーム
と第２のビームの重ね合わせ誤差を回避することを確実
にし、例えば各パターニング手段の表面欠陥を考慮して
各パターニング手段の個別調節をできるようにする。

【００１４】好ましくは、装置の投影システムが、前記
第１のパターン付きビームと第２のパターン付きビーム
とを組み合わせて、組み合わせたビームを基板のターゲ
ット部分に投影する。これにより、投影システムの構成
要素の多くを共有することができるようになり、コスト
および誤差の可能性を低減する。

【００１５】他の好ましい実施形態では、個別の放射線
システムによって提供される第１および第２の投影ビー
ムが平面偏光ビームであり、それぞれ第１および第２の
パターニング手段を横切るときに偏光ビーム結合器（コ
ンバイナ）を使用して組み合わされる。市販されている
偏光ビーム結合器のレイアウトは通常、組み合わされる
ビームが相互に垂直になるようなものである。したがっ
て、パターン付きビームがビーム結合器に向かって相互
に垂直な方向で伝播するように放射線システムおよびパ
ターニング手段を配置することが好ましい。

【００１６】本発明の他の観点によれば、放射線感光材
料の層によって少なくとも部分的にカバーされた基板を
提供するステップと、放射線システムを使用して放射線
投影ビームを提供するステップと、パターニング手段を
支持構造体上に支持し、このパターニング手段を使用し
て投影ビームの断面にパターンを与えるステップと、パ
ターン付けされた放射線ビームを放射線感光材料の層の
ターゲット部分に投影するステップと、を含むデバイス
製造方法であって、補助放射線投影ビームを提供するス
テップと、補助パターニング手段を前記支持構造体上に
支持し、この補助パターニング手段を使用して補助投影
ビームの断面にパターニング手段のパターンとは異なる
パターンを与えるステップと、パターン付きビームと同
時に、補助パターン付きビームを放射線感光材料の層に
投影するステップと、をさらに含むことを特徴とするデ
バイス製造方法が提供される。

【００１７】この本文では、本発明による装置のＩＣ製
造での使用に特化して言及しているが、そのような装置
が多くの他の可能性のある適用例も有することを明確に
理解されたい。例えば、集積光学系、磁区メモリ用の誘
導および検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッ
ドなどの製造に使用することができる。そのような代替
適用例の文脈では、この本文における用語「焦点板」、
「ウェハ」、または「ダイ」の使用を、より一般的な用
語「マスク」、「基板」、および「ターゲット部分」で
それぞれ置き代えられるものとみなすべきであることを
当業者は理解されよう。

【００１８】この文書では、用語「放射線」および「ビ
ーム」を、紫外放射線（例えば波長が３６５、２４８、
１９３、１５７、または１２６ｎｍのもの）およびＥＵ
Ｖ（例えば５〜２０ｎｍの波長を有する極紫外放射
線）、ならびにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子
ビームを含めた全てのタイプの電磁放射線を包含するも
のとして使用する。

【００１９】次に、本発明の実施形態を、添付の概略図
面を参照しながら単に例として説明する。

【００２０】

【発明の実施の形態】図中、対応する参照符号が、対応
する部分を示す。

【００２１】図１は、本発明のある特定の実施形態によ
るリソグラフィ投影装置を概略的に示す。この装置は、
以下のものを備える。放射線（例えばＵＶ放射線）の投
影ビームＰＢを供給するための放射線システムＥｘ、Ｉ
Ｌ。この特定の場合には、放射線源ＬＡも備える。マス
クＭＡ（例えば焦点板）を保持するためのマスク・ホル
ダを備え、アイテムＰＬに関してマスクを正確に位置決
めするための第１の位置決め手段に接続された第１のオ
ブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴ。基板
Ｗ（例えばレジスト被覆シリコン・ウェハ）を保持する
ための基板ホルダを備え、アイテムＰＬに関して基板を
正確に位置決めするための第２の位置決め手段に接続さ
れた第２のオブジェクト・テーブル（基板テーブル）Ｗ
Ｔ。基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つまたは複
数のダイを備える）にマスクＭＡの照射部分をイメージ
するための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、
屈折レンズ系）。本明細書で示すように、この装置は、
透過性タイプの（例えば、透過性マスクを有する）もの
である。しかし一般には、反射性タイプの（例えば反射
性マスクを有する）ものであってもよい。別法として、
この装置は、上で言及したタイプのプログラム可能ミラ
ー・アレイなど別の種類のパターニング手段を使用する
こともできる。

【００２２】放射線源ＬＡ（例えば、エキシマ・レー
ザ）は放射線ビームを発生する。このビームは、直接的
に、または例えばビーム拡大器Ｅｘなどの調整手段を横
切った後に、照明システム（照明器）ＩＬに供給され
る。照明器ＩＬは、ビームの強度分布の外側および／ま
たは内側放射範囲（一般にそれぞれσ外側およびσ内側
と呼ばれる）を設定するための調節手段ＡＭを備えるこ
とができる。さらに、一般には、積分器ＩＮや集光レン
ズＣＯなど様々な他の構成要素も備える。このようにし
て、マスクＭＡに衝突するビームＰＢが、その断面で所
望の均一性および強度分布を有するようにする。

【００２３】図１に関して、放射線源ＬＡは、（例えば
放射線源ＬＡが水銀ランプであるときにしばしばそうで
あるように）リソグラフィ投影装置のハウジング内部に
ある場合があり、しかしリソグラフィ投影装置から離れ
ていて、生成する放射線ビームが（例えば適切な方向付
けミラーによって）装置内に導かれる場合もあることに
留意されたい。この後者のシナリオは、放射線源ＬＡが
エキシマ・レーザであるときにしばしばそうである。本
発明および特許請求の範囲はこれら両方のシナリオを包
含する。

【００２４】ビームＰＢはその後、マスク・テーブルＭ
Ｔ上に保持されているマスクＭＡに交差する。ビームＰ
Ｂは、マスクＭＡを横切ると、レンズＰＬを通過し、レ
ンズＰＬが、ビームＰＢの焦点を基板Ｗのターゲット部
分Ｃに合わせる。第２の位置決め手段（および干渉計測
定手段ＩＦ）によって、基板テーブルＷＴを、例えばビ
ームＰＢの経路内に様々なターゲット部分Ｃを位置決め
するように正確に移動することができる。同様に、第１
の位置決め手段を使用して、例えばマスク・ライブラリ
からマスクＭＡを機械的に検索した後、またはスキャン
中に、ビームＰＢの経路に関してマスクＭＡを正確に位
置決めすることができる。一般に、オブジェクト・テー
ブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１には明示していない長ス
トローク・モジュール（粗い位置決め）と短ストローク
・モジュール（精密位置決め）とを用いて実現される。
しかし、（ステップアンドスキャン装置と異なり）ウェ
ハ・ステッパの場合には、マスク・テーブルＭＴを短ス
トローク・アクチュエータにのみ接続すること、または
固定することができる。

【００２５】図示した装置は、２つの異なるモードで使
用することができる。 （１）ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴが
本質的に静止して保たれ、マスク・イメージ全体が、タ
ーゲット部分Ｃに１度に（すなわちただ１回の「フラッ
シュ」で）投影される。次いで、基板テーブルＷＴがｘ
および／またはｙ方向にシフトされ、それにより別のタ
ーゲット部分ＣをビームＰＢによって照射することがで
きる。 （２）スキャン・モードでは、所与のターゲット部分Ｃ
がただ１回の「フラッシュ」で露光されない点を除き、
本質的に同じシナリオが適用される。１回のフラッシュ
で露光するのではなく、マスク・テーブルＭＴが速度ｖ
で所与の方向（いわゆる「スキャン方向」、例えばｙ方
向）に移動可能であり、それにより投影ビームＰＢがマ
スク・イメージ全体にわたってスキャンするようになっ
ている。それと並行して、基板テーブルＷＴが、速度Ｖ
＝Ｍｖで同方向または逆方向に同時に移動される。ここ
でＭはレンズＰＬの倍率である（典型的にはＭ＝１／４
または１／５）。このようにすると、分解能を損なわず
に、比較的大きなターゲット部分Ｃを露光することがで
きる。

【００２６】図２は、本発明の第１の態様による装置の
概略構成を示す。一般的な操作は、図１を参照して上述
したものと同じであり、したがって繰り返さない。

【００２７】図２に示される装置は、それぞれ第１の放
射線投影ビーム４および第２の放射線投影ビーム１４を
供給する第１の放射線システム１および第２の放射線シ
ステム１１を有する。上述し、図１に図示したように、
各放射線システム１および１１が要素ＩＬを備え、かつ
要素Ｅｘを備える場合もある。放射線システム１と１１
は必ずしも同一である必要はない。例えば、放射線が単
一の放射線源によって発生される場合、放射線源と２つ
の放射線システムの入口との間の光路長が等しくない場
合があり、その結果、これらの入口で異なる投影ビーム
断面が生じる。この相違は、前記断面の相違を補償する
ように異なるビーム拡大係数を特徴付ける図１のＥｘな
どのビーム拡大器の使用を必要とする場合がある。しか
し通常、２つの放射線システムは互いに実質上同じもの
とすることができる。各放射線システムが、例えば、σ
内側およびσ外側の値を設定するための図１の要素ＡＭ
や、多重極照明モードを生成するための調節可能要素な
どの調節手段を備えることができる。第１の放射線シス
テムの調節の設定は第２の放射線システムの調節の設定
とは異なる場合があり、それにより、それぞれ第１およ
び第２のパターンの投影イメージのリソグラフィ品質を
互いに独立して最適化することができる。

【００２８】投影ビーム４、１４が、それぞれ第１のマ
スク２および第２のマスク１２によってパターンを付け
られて、パターン付き放射線ビーム２４、２４４を生成
する。投影システム２０において、第１および第２のパ
ターン付き放射線ビームは、それぞれレンズ３、１３を
通過し、偏光ビーム結合器２１（偏光ビームスプリッタ
を逆に使用する）内で組み合わせられる。レンズ３およ
び１３をそれぞれ使用して、それぞれパターン付きビー
ム２４および２２４の異常を補償する（または、可能で
あれば補正する）ことができ、第１のパターン付きビー
ムの補償（または補正）を、第２のパターン付きビーム
に必ずしも影響を及ぼすことなく実行することができ、
その逆も成り立つという利点を有する。しかし、そのよ
うな補償手段が必要ない場合、レンズ３および１３はな
くてもよく、それにより偏光ビーム結合器は、投影シス
テム内に備えられたレンズ要素２３の上流となる。

【００２９】偏光ビーム結合器のビーム結合特性を最大
限に活用するために（すなわち放射線エネルギーの損失
を低減するために）、パターン付きビーム２４および２
２４の電磁放射線は、例えばビーム２４の電場が図２の
平面に実質的に平行に向けられ（Ｐ偏光）、ビーム２２
４の電場が図２に平面に実質的に垂直に向けられる（Ｓ
偏光）ように、直線偏光される。

【００３０】パターン付きビームの前記偏光状態の追加
の利点は、二極照明に関連してもたらされる。直線偏光
された電磁放射線を使用して二極露光が行われ、電場が
二極パターンにおける２つの（主要な）極を結ぶ軸線に
実質的に垂直に向けられ、次いでこの軸線が露光時にイ
メージされるマスク・フィーチャに実質的に垂直になる
とき、前記電場はそのフィーチャに実質的に平行にな
る。これは、露光の効率を大幅に高めることができ、と
りわけ大幅に高まったイメージ・コントラストを生成す
る。これについては欧州特許出願００３０８５２．９を
参照されたい。

【００３１】しかし、２つのパターン付きビームが組み
合わされた後に偏光状態を変えることが望ましい場合も
ある。例えば、円偏光されたパターン付きビームは、投
影システムの偏光依存イメージング特性にあまり敏感で
ない場合がある。したがって、この実施形態は、偏光ビ
ーム結合器の下流にλ／４板（「四分の一波長板」）２
２が存在するようにしている。この板は、主軸を前記Ｓ
およびＰ偏光方向に関して４５度に向けて、組み合わさ
れたパターン付きビームを実質的に円偏光されたパター
ン付きビーム２２２４に変換し、その後、ビームが残り
の光学系２３を通過して基板２５上にイメージされる。

【００３２】放射線システム１および１１は、直線偏光
された光を発生する（遠隔または一体型）放射線源を備
えることができる。これは、パターン付きビームの上述
したＳおよびＰ偏光状態をもたらすために活用すること
ができる。また、第１および第２の投影ビーム内の適切
な位置に配置される直線偏光フィルタによって前記直線
偏光状態を確保することも可能である。

【００３３】図３に示されるように、２つのマスク２、
１２が、組み合わされたマスク・テーブル３０上に取り
付けられている。第１のマスク２は、水平にマスク・テ
ーブルの第１のセクション３０ａ上に取り付けられ、第
２のマスク１２は、垂直にマスク・テーブルの第２のセ
クション３０ｂ上に取り付けられている。これにより、
２つのマスクを一緒にスキャンすることができ、２つの
露光間の位置合わせ不良の危険が低減する。単一の長ス
トローク・アクチュエータを使用してマスク・テーブル
３０を駆動し、個別の短ストローク・アクチュエータ
が、マスク・テーブル３０に関する各マスク２、１２の
位置を調節する。

【００３４】（両方のパターン付きビームによって供給
されるエネルギーによる基板での露光蓄積が単一スキャ
ニング速度に関わると仮定して、）２つの露光の照射線
量がそれぞれ公差内にあることを保証するために、可変
減衰器が放射線システム１および１１の一部となってい
る。これらの可変減衰器を用いると、基板ターゲット領
域に当たる放射線の照射線量を、２つのパターン付き投
影ビームそれぞれに関して互いに独立して調整すること
ができる。同様に、スキャン速度の変化が、各パターン
付き投影ビームに関する照射線量に影響を及ぼすことに
留意されたい。

【００３５】第２のパターン付きビームが第１のパター
ン付きビームと同時に基板上に投影されるので、２つの
投影されるイメージ間の干渉を最小限に抑えるために、
２つのビーム間の相互コヒーレンスをできるだけ低くす
べきである。コヒーレンスの概念は、放射線の伝播方向
に沿ったコヒーレンス長さ（本明細書で以後「時間的コ
ヒーレンス」と呼ぶ）と、伝播方向に垂直な方向でのコ
ヒーレンス長さ（本明細書で以後「空間的コヒーレン
ス」と呼ぶ）とに関連する。エキシマ・レーザや水銀ア
ーク・ランプなどの放射線源は、典型的には低い空間的
コヒーレンスをもつ光を発生するので、空間的コヒーレ
ンスは一般に問題を生じない。例えば、空間的コヒーレ
ンスは一般に非常に低く、空間的コヒーレンスに直接関
係するスペックル現象は光リソグラフィで問題とならな
い。時間的コヒーレンスの発生を回避するために、この
実施形態では、各放射線システムに関して１つずつ２つ
の個別放射線源を使用することが想定されている。

【００３６】別の実施形態では、偏光ビーム結合器が、
ビーム結合器として使用されるプレート・ビーム・スプ
リッタまたはペリクル・ビーム・スプリッタである。図
２の要素２１など立方形偏光ビーム結合器は通常、斜面
で一体に接合された２つのプリズム形構成要素からなる
（プリズム形構成要素の少なくとも１つが、斜面上に誘
電体のビーム結合コーティングを設けられている）。こ
の接合を行うことにより、放射線衝撃またはガス放出に
よる不安定性などの問題を生じて汚染をもたらす可能性
がある。さらに、パターン付きビームが横切る経路内に
立方形要素が存在することにより、固有のイメージ収差
が生じる可能性があり、これは投影システムで補正しな
ければならない（または少なくとも最小限に抑えなけれ
ばならない）。プレート・ビーム結合器またはペリクル
・ビーム結合器の使用がこれらの問題を軽減する。これ
らのビーム結合器は、光接合界面がなくなるようにビー
ム結合器コーティングを備える単一平坦平行基板を特徴
付ける。さらに、キャリア基板を十分に薄く（例えば、
ペリクル・ビーム結合器の場合には数ミクロンのオーダ
に）して、許容できない光収差の発生を回避することが
できる。

【００３７】次の実施形態は、図４に概略的に示されて
いる。ここでは、それぞれ放射線システム１および１１
によって供給される放射線の投影ビーム４および１４が
単一放射線源ＬＡによって発生されている。放射線源Ｌ
Ａから発する投影ビーム４１は、ビーム・スプリッタ２
１２により、放射線システム１に供給される第１の投影
ビーム４２と、要素２１３および２１４をわたって放射
線システム２に供給される第２の投影ビーム４３とに分
割される。要素２１３および２１４は、例えば図４に示
されるような折り曲げミラーであってよい。

【００３８】パターン付きビーム２４と２２４（図４）
の時間的コヒーレンスによって生じる可能性がある悪影
響は、スプリッタ２１２と、それぞれパターニング手段
２、１２との間の２つのビームの経路長の差によって回
避される。

【００３９】ビームスプリッタ２１２は、偏光ビーム・
スプリッタ（例えば偏光プレート・ビーム・スプリッ
タ、または偏光立方形ビーム・スプリッタ）としてもよ
い。このとき、一般にエキシマ・レーザが直線偏光され
た光を発生することは、図４に示されるようにｘ、ｙ方
向に関して４５度の角度でレーザの偏光を回転的に位置
付けることによって利用することができ、ビームスプリ
ッタ２１２は、それぞれ投影ビーム４２および４３にＰ
およびＳ偏光を与え、その一方で放射線エネルギーの損
失を最小限に抑える。さらに、上述した直線偏光子の使
用をこの方法で回避することもできる。

【００４０】別の実施形態では、図５に示されるよう
に、ビームスプリッタ２１２が、並列に配置された複数
のビームスプリッタ５０を備える。各ビーム・スプリッ
タ５０が、透過ビームに与えられるエネルギーと、反射
ビームに与えられるエネルギーとの間の差分比を特徴付
ける。図５の矢印５１によって示されるビーム分割面に
平行な方向でビームスプリッタ２１２を移動させること
によって、パターン付き放射線ビーム２４とパターン付
き放射線ビーム２２４の照射線量の比を、組み合わされ
たパターン付きビーム２２２４のエネルギーを実質的に
変えることなく調節することができる。単一スキャニン
グ速度を仮定すると、この調節手段を使用して、両方の
パターン付きビームに関する必要な照射線量を同時に設
定することができる。この目的での上述した可変減衰器
の使用をこの方法で回避することもできる。したがっ
て、より高いスキャニング速度で、必要な照射線量を達
成することができる。

【００４１】本発明の特定の実施形態を上述してきた
が、説明したのとは別の方法で本発明を実施することも
できることを理解されたい。本記述は本発明を限定する
ものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるリソグラフィ投影を
示す図である。

【図２】本発明の概略的構成を示す図である。

【図３】本発明のパターニング手段支持構造体を示す図
である。

【図４】第１および第２の放射線投影ビームが単一の放
射線源によって供給される実施形態を示す図である。

【図５】並列に配置された複数のビームスプリッタを備
えるビームスプリッタを示す図である。

【符号の説明】

１、１１、Ｅｘ 放射線システム ３、１３ レンズ ４、１４ 投影ビーム ２０ 投影システム ２１ 偏光ビーム結合器 ２２ λ／４板 ２４、２４４ パターン付き放射線ビーム ２５ 基板 ３０ マスク・テーブル ２１２ ビーム・スプリッタ ＬＡ 放射線源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルコ フーゴ ペトリュス モエルス オランダ国 エイントホーフェン、ウェン デュイネパッド ５ Ｆターム(参考） 2H097 AA03 CA12 CA13 LA10 5F046 AA12 BA04 BA05 CB10 CB17 CB25 CC02

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線投影ビームを提供するための放射
   線システムと、 所望のパターンに従って投影ビームにパターン付けする
   ように作用するパターニング手段を支持するための支持
   構造体と、 基板を保持するための基板テーブルと、 パターン付けされた前記ビームを基板のターゲット部分
   に投影するための投影システムとを有するリソグラフィ
   投影装置において、 該リソグラフィ投影装置が、補助放射線投影ビームを提
   供する手段をさらに有し、 前記支持構造体が、補助パターニング手段をさらに支持
   し、該補助パターニング手段が、前記パターニング手段
   のパターンとは異なる補助パターンに従って補助投影ビ
   ームにパターン付けするように作用し、 パターン付けされた両方の投影ビームが、互いに重なり
   合うレジストリで基板上に同時に投影されることを特徴
   とするリソグラフィ投影装置。
2. 【請求項２】 前記各パターニング手段の主要面が他の
   パターニング手段の主要面に実質的に垂直になるよう
   に、前記支持構造体が両方のパターニング手段を支持し
   ている請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
3. 【請求項３】 前記支持構造体を位置決めするための長
   ストローク作動手段と、 前記支持構造体に対して前記パターニング手段を位置決
   めするための第１の短ストローク作動手段と、 前記支持構造体に対して前記補助パターニング手段を位
   置決めするための第２の短ストローク作動手段と、をさ
   らに有することを特徴とずる請求項１または請求項２に
   記載のリソグラフィ投影装置。
4. 【請求項４】 前記投影システムがパターン付けされた
   前記両方のビームを組み合わせ、且つ、この組み合わせ
   たビームを基板のターゲット部分に投影することを特徴
   とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載
   のリソグラフィ投影装置。
5. 【請求項５】 前記補助投影ビームが補助放射線システ
   ムによって提供されることを特徴とする請求項１から請
   求項４までのいずれか１項に記載のリソグラフィ投影装
   置。
6. 【請求項６】 前記投影ビームの両方が平面偏光ビーム
   である請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載
   のリソグラフィ投影装置。
7. 【請求項７】 前記投影ビームは、偏光ビーム結合器を
   用いて組み合わされる請求項６に記載のリソグラフィ投
   影装置。
8. 【請求項８】 前記偏光ビーム結合器が前記投影システ
   ムの一部であり、前記投影システムがλ／４板をさらに
   有している請求項７に記載のリソグラフィ投影装置。
9. 【請求項９】 前記投影ビームが互いに実質的に非コヒ
   ーレントである請求項１から請求項８までのいずれか１
   項に記載のリソグラフィ投影装置。
10. 【請求項１０】 前記パターニング手段がどちらもマス
    クである請求項１から請求項９までのいずれか１項に記
    載のリソグラフィ投影装置。
11. 【請求項１１】 少なくとも１つの放射線システムが放
    射線源を有している請求項１から請求項１０までのいず
    れか一項に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記放射線システムおよび前記補助放
    射線システムに放射線ビームを供給するための単一の放
    射線源をさらに有することを特徴とする請求項５から請
    求項１０までのいずれか１項に記載の装置。
13. 【請求項１３】 放射線感光材料の層によって少なくと
    も部分的に覆われた基板を提供するステップと、 放射線システムを用いて放射線投影ビームを提供するス
    テップと、 パターニング手段を支持構造体上に支持し、該パターニ
    ング手段を用いて前記投影ビームの断面にパターンを与
    えるステップと、 パターン付けされた前記放射線ビームを前記放射線感光
    材料層のターゲット部分に投影するステップと、を含む
    デバイス製造方法において、 補助放射線投影ビームを提供するステップと、 補助パターニング手段を前記支持構造体上に支持し、該
    補助パターニング手段を用いて前記補助投影ビームの断
    面に前記パターニング手段のパターンとは異なるパター
    ンを与えるステップと、 パターン付けされた前記ビームと同時に、補助パターン
    付きビームを放射線感光材料の層に投影するステップ
    と、をさらに含むことを特徴とするデバイス製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１３の方法に従って製造される
    デバイス。