(57)【要約】【課題】高いウェーハ処理量を可能にする多重露光方法と、生産性の向上を少なくとも変わらぬ品質および低費用化を可能にするマイクロリソグラフィー投影露光装置を提供する。【解決手段】感光層により被覆される少なくとも１個の基板の多重露光方法において、第１の露光は、第１組の露光パラメータにしたがって第１の投影系（１７）において行なわれ、第２の露光は、第２組の露光パラメータを用いて、前記第１の投影系（１７）から空間的に分離される第２の投影系（１８）において行なわれる。これらの投影系は、共通の投影露光装置（１）に一体化される。前記第１の露光は、たとえば振幅マスク（６）を用いて、前記第２の露光は位相マスク（９）を用いて行なわれうる。多数の投影系を使用することにより、並行して行なわれるとともに、したがって時間が節約される多重露光が可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光層により被覆される少なくとも１個の基板の多重露光方法において：
第１組の第１の露光パラメータにしたがって前記基板の第１の露光を行なう段階と；
第２組の第２の露光パラメータにしたがって前記基板の少なくとも１回の第２の露光を行なう段階と；
第１の投影系の前記第１の露光と、前記第１の投影系から空間的に分離される第２の投影系の前記第２の露光とを利用する段階とを有する方法。
【請求項２】
前記第１の露光は、第１のマスクを利用して行なわれ、前記第２の露光は、前記第１のマスクとは異なる第２のマスクを利用して行なわれる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のマスクは、振幅マスクであり、前記第２のマスクは、位相マスクである請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１組の露光パラメータは、前記第２の投影系の場合には設定されないか、または設定されえない少なくとも１個の露光パラメータを含み、かつ／または前記第２組の露光パラメータは、前記第１の投影系の場合には設定されないか、または設定されえない少なくとも１個の露光パラメータを含む前記請求項の１項に記載の方法。
【請求項５】
１組の露光パラメータは、下記のグループの少なくとも１個の露光パラメータを含む前記請求項の１項に記載の方法：
−照明のコヒーレンス度σ
−照明の環状性
−照明の極性
−前記マスクの少なくとも１つの構造方向に対する照明の配向
−露光の時間プロファイル
−露光の波長。
【請求項６】
前記基板の位置は、前記第２の投影系における前記第２の露光の場合に、前記基板が、投影対象の構造寸法と比較して低い精度で、前記第１の投影系における前記第１の露光時の前記基板と同等の位置を有して設定されうるように設定される前記請求項の１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の投影系から前記第２の投影系への前記基板の移送は、前記第１の露光と前記第２の露光との間において行なわれる前記請求項の１項に記載の方法。
【請求項８】
前記移送時において、前記基板は、前記第１の投影系からの取り出し後かつ前記第２の投影系内への導入前に中間的に保管される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
投影系における露光のために、前記基板を露光位置の領域内に投入する段階と、計測を利用して前記基板を前記露光位置に配置する段階と、前記基板を露光する段階と、前記基板を前記露光位置から排出する段階とが、この順序で行なわれ、第１の基板を前記第１の投影系内において計測を利用して配置する段階と、第２の基板を前記第２の投影系内において露光する段階とが、少なくとも一時的に同時に行なわれる前記請求項の１項に記載の方法。
【請求項１０】
第１の極照明が、第１の露光のための露光パラメータとして設定され、前記第１の露光とは異なる配向を有する第２の極照明が、少なくとも１回の第２の露光のための露光パラメータとして設定される前記請求項の１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の露光および前記第２の露光は、同じ配設光源の光を用いて行なわれ、前記第１の露光および前記第２の露光は、好ましくは時間的に別々に行なわれる前記請求項の１項に記載の方法。
【請求項１２】
感光層により被覆される少なくとも１個の基板を多重露光するためのマイクロリソグラフィー投影露光装置（１）において、第１組の露光パラメータが設定されるか、または設定されうる第１の投影系（１７）と、前記第１の投影系（１７）から空間的に分離されるとともに、第２組の露光パラメータが設定されるか、または設定されうる少なくとも１個の第２の投影系（１８）とからなるマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項１３】
前記第１の投影系（１７）は、前記第２の投影系（１８）の場合には完全に設定されえない第１組の露光パラメータを設定することが可能である第１の特化された投影系（１７）であり、かつ／または前記第２の投影系（１８）は、前記第１の投影系（１７）の場合には完全には設定されえない第２組の露光パラメータを設定することができる第２の特化された投影系（１８）である請求項１２に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項１４】
下記のグループの少なくとも１個の露光パラメータが前記第１および／または前記第２の投影系（１７、１８）において設定されるか、または設定されうる請求項１２または１３に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置：
−照明のコヒーレンス度σ
−照明の環状性
−照明の極性
−マスクの少なくとも１つの構造方向に対する照明の配向
−露光の時間プロファイル
−露光の波長。
【請求項１５】
前記第１の投影系（１７）と前記第２の投影系（１８）との各々は、計測を利用して前記基板を位置決めして、前記第２の投影系（１８）における前記基板の、前記第１の投影系（１７）における前記基板の同等位置（１１）に対する位置（１３）が投影対象の最小構造寸法と比較して低い精度で設定されうるようにする位置決め装置を有する請求項１２〜１４の１項に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項１６】
少なくとも１個の輸送装置が設けられて、前記基板を前記第１の投影系（１７）から前記第２の投影系（１８）に移送する請求項１２〜１５の１項に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項１７】
前記輸送装置は、前記基板を中間的に保管する中間保管装置を備える請求項１６に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項１８】
同じ光源（２）が、前記第１の投影系（１７）と前記第２の投影系（１８）とに割り振られる請求項１２〜１７の１項に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項１９】
前記光源（２）の下流において光路内に、配光装置として、光を任意で前記第１の投影系（１７）または前記第２の投影系（１８）へと偏向させる調節可能な光偏向器（４；４ａ；４ｂ）が配置される請求項１８に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項２０】
前記調節可能な光偏向器（４；４ａ；４ｂ）は、少なくとも１個の回転可能かつ／または変位可能な鏡（２１；２１）を有する請求項１９に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項２１】
少なくとも１個の配設光源（２）の波長は、２６０ｎｍより短く、特に２４８ｎｍ、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍである請求項１２〜２０の１項に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項２２】
特定の１組の露光パラメータのみが前記第１の投影系（１７）および／または前記第２の投影系（１８）において設定されうる請求項１２〜２１の１項に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項２３】
前記第１の投影系（１７）および／または前記第２の投影系（１８）は、異なるコヒーレンス度を有する軸上照明のみが設定されうる照明系（５、８）を有する請求項２２に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項２４】
前記第１の投影系（１７）および／または前記第２の投影系（１８）は、０．３５未満のコヒーレンス度σを有する従来式コヒーレント照明のみが設定されうる照明系（５、８）を有する請求項２２または２３に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項２５】
前記第１の投影系（１７）および／または前記第２の投影系（１８）は、軸外照明のみが設定されうる照明系（５、８）を有する請求項２２〜２４の１項に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項２６】
前記第１の投影系（１７）および／または前記第２の投影系（１８）は、調節可能な光学素子を含まない照明系（５、８）を有する請求項２２〜２５の１項に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項２７】
前記第１の投影系（１７）および／または前記第２の投影系（１８）は、交換可能な光学素子を含まない照明系（５、８）を有する請求項２２〜２６の１項に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項２８】
照明系（５、８）と投影対物レンズ（７、１０）とを有する投影系（１７、１８）において、０．３５より低いコヒーレンス度σを有する従来式コヒーレント照明のみが前記照明系（５、８）において設定されうる投影系。
【請求項２９】
照明系（５、８）と投影対物レンズ（７、１０）とを有する投影系（１７、１８）において、軸外照明のみが前記照明系（５、８）において設定されうる投影系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも感光層により被覆される１個の基板の多重露光方法と、少なくとも感光層により被覆される１個の基板の多重露光用マイクロリソグラフィー投影露光装置と、照明系および投影対物レンズを有する投影系とに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体構成品およびその他の微細パターン素子をマイクロリソグラフィーにより製作するための投影露光装置の効率は、実質的に、投影対物レンズの結像特性によって判断される。さらにまた、その装置を用いて達成されうる結像品質とウェーハ処理能力とは、実質的に、投影対物レンズの上流に配置される照明系の特性によって左右される。前記照明系は、一次光源、たとえばレーザの光を可能な限り高い効率で供給することと、生産過程において、該照明系の照明フィールドにおいて可能な限り均一な照度分布をもたらすこととができなければならない。
【０００３】
ウェーハ上において生じしめられるパターンの種類と大きさとによって、適切な露光パラメータが照明系および／または投影対物レンズにおいて設定されうる。たとえば、異なるコヒーレンス度を有する従来式照明および環状フィールド照明または極照明を照明系において設定して、軸外斜光照明を創出することができる。開口数は、投影対物レンズにおいて設定されうる。
【０００４】
所定の波長の一次光源であれば、適切な露光パラメータを選択することは、特に、構造寸法が小さいために、その他の露光パラメータを用いると良好な品質で結像させることができない構造を結像させるのに役立ちうる。しかしながら、このような微細構造を解像することができる露光パラメータの選択には、しばしば、長い露光時間が付随し、そのためにウェーハ処理量が低くなってしまう。より高いウェーハ処理量が達成される露光パラメータを選択すると、より大きい構造寸法を有する構造は解像されうるが、このような微細構造は、しばしば、適正に解像されえない。
【０００５】
ウェーハ上において生じしめられる構造は、しばしば、微細構造と粗構造とに細分されうるため、第１組の露光パラメータを用いて粗構造を結像させる一方で、第１組とは異なる第２組の露光パラメータを用いて微細構造を結像させる、ウェーハの二重露光を行なうことが好適でありうる。第１組の露光パラメータは、たとえば、粗構造を結像させるために短い露光時間しか必要とされないように選択されうる。第２組の露光パラメータは、第１組の露光パラメータを用いて結像させることができないような微細な構造のみを結像させるように最適化されうる。当然ながら、２回を超える回数の露光による多重露光も可能である。
【０００６】
周知の種類の二重露光においては、振幅マスクによる露光が、第１組の露光パラメータを用いて行なわれる。このようにすると、たとえば環状、双極子または四極子照明などの斜光照明を利用して、解像度を高めることが可能になる。第２組の露光パラメータを用いた第２の露光は、位相マスクを利用して行なわれる。これにより、低いコヒーレンス度σを有するコヒーレント照明が、一般に、照明系において設定される。このような方法は、たとえば、Ｍ．Ｄ．レヴェンソン、Ｎ．Ｓ．ヴィスワナサン、Ｒ．Ａ．シムソン（M. D. Levenson, N. S. Viswanathan, R. A. Simson）の「フォトリソグラフィーにおける位相シフトマスクを用いた解像度の向上（Improving Resolution in Photolithography with a Phase-Shifting Mask）」と題する論文、ＩＥＥＥ遷移電子素子（IEEE Trans. Electr. Dev.）、ＥＤ−２９（１２）、ｐｐ．１８２８〜１８３６、１９８２年と、Ｇ．Ｎ．ヴァンデンバーグ、Ｆ．ドリッセン、Ｐ．Ｊ．ヴァンアドリケム、Ｋ．Ｇ．ロンズ、Ｊ．リー、Ｌ．カーラクリン（G. N. Vandenberghe, F. Driessen, P. J. van Adrichem, K. G. Ronse, J. Li, L. Karlaklin）の「二重露光の性能最適化（Performance Optimization of the Double-Exposure）」と題する論文、写真−光学計測技術者協会報（Proc. of the SPIE）、第４５６２巻、ｐｐ．３９４〜４０５、２００２年において説明されている。前記文献に記載されている多重露光の方法において、第１組の露光パラメータが、最初に、投影系において設定されて、第１の露光が行なわれる。その後、第２組の露光パラメータが、投影系において設定されて、第２の露光が行なわれ、このことは、前記投影系を再構成することを必要とする。このように投影系を第１から第２組の露光パラメータに再構成することは、時間損失と、前記再構成において自身の位置および／または形状を変化せしめられることが必要である部分の機械的摩耗とを引き起こす。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｍ．Ｄ．レヴェンソン、Ｎ．Ｓ．ヴィスワナサン、Ｒ．Ａ．シムソン（M. D. Levenson, N. S. Viswanathan, R. A. Simson）の「フォトリソグラフィーにおける位相シフトマスクを用いた解像度の向上（Improving Resolution in Photolithography with a Phase-Shifting Mask）」と題する論文、ＩＥＥＥ遷移電子素子（IEEE Trans. Electr. Dev.）、ＥＤ−２９（１２）、ｐｐ．１８２８〜１８３６、１９８２年
【非特許文献２】Ｇ．Ｎ．ヴァンデンバーグ、Ｆ．ドリッセン、Ｐ．Ｊ．ヴァンアドリケム、Ｋ．Ｇ．ロンズ、Ｊ．リー、Ｌ．カーラクリン（G. N. Vandenberghe, F. Driessen, P. J. van Adrichem, K. G. Ronse, J. Li, L. Karlaklin）の「二重露光の性能最適化（Performance Optimization of the Double-Exposure）」と題する論文、写真−光学計測技術者協会報（Proc. of the SPIE）、第４５６２巻、ｐｐ．３９４〜４０５、２００２年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、高いウェーハ処理量を可能にする多重露光方法を提供することにある。さらにまた、本発明の目的は、このような方法を実施するために、従来装置と比べて生産性の向上を少なくとも変わらぬ品質と低費用化を可能にするマイクロリソグラフィー投影露光装置を提供することにある。加えて、このような方法に用いられうる費用効果的な投影系を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらの目的は、請求項１の特徴を有する方法と、請求項１２の特徴を有するマイクロリソグラフィー投影露光装置と、請求項２８の特徴を有する投影系とによって達成される。
【００１０】
有利な開発形態は、従属請求項に記載されている。全ての請求項の語句表現は、参照により本明細書に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にしたがったマイクロリソグラフィー投影露光装置のひとつの実施例の全体略図である。
【図２】光偏向器のまた他の実施例の略平面図である。
【図３】光偏向器のさらに他の実施例の略平面図である。
【図４】本発明にしたがった多重露光方法のひとつの開発形態を説明する略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
冒頭に記載された種類の本発明の方法は、以下の段階からなる：第１組の第１の露光パラメータにしたがって基板の第１の露光を行なう段階。第２組の第２の露光パラメータにしたがって基板の少なくとも１回の第２の露光を行なう段階であって、前記第１の露光には第１の投影系を、第２の露光には前記第１の投影系から空間的に分離される第２の投影系を利用する段階。それぞれの露光のための前記組をなす露光パラメータは、第１および第２の空間的に分離される投影系において最適化された態様で設定されうる。その結果として、多重露光時において投影系を調節する必要はなく、したがって、一方において時間が節約されうるとともに、他方においては、露光パラメータの切換えによって投影系の可動部分におけるいかなる摩耗も起こりえない。連続する第１および第２の露光は、処理要件に適合せしめられうる。第１および第２の投影系は、有利な点として、共通のマイクロリソグラフィー投影露光装置内に配置されて、前記方法を簡単な態様で実施することができる。
【００１３】
前記方法のひとつの開発形態において、第１の露光は、第１のマスクを利用して行なわれ、第２の露光は、前記第１のマスクとは異なる第２のマスクを利用して行なわれる。２つの露光に異なるマスクが用いられる場合には、たとえば、第１のマスクを利用して第１の構造方向を有する構造を基板上に結像させるとともに、第２のマスクを利用して前記第１の構造方向とは異なる第２の構造方向を有する構造を同様に結像させることが可能になる。
【００１４】
前記方法のひとつの開発形態において、第１のマスクは、振幅マスクであり、第２のマスクは、位相マスクである。粗構造は、透過マスクまたは反射マスクとして設計されうる振幅マスクを用いて結像せしめられうる。微細構造は、同様に透過または反射により作用せしめられうる位相マスクを用いて基板上に転写されうる。
【００１５】
前記方法のひとつの実施例において、第１組の露光パラメータは、第２の投影系の場合に設定されないか、または設定されえない少なくとも１個の露光パラメータを含み、かつ／または第２組の露光パラメータは、第１の投影系の場合に設定されないか、または設定されえない少なくとも１個の露光パラメータを含む。２個の投影系において異なる露光パラメータを設定することにより、前記投影系は、異なる種類の露光用に最適化されうる。露光に用いられる各々の個別の投影系の複雑さは、これによって減じられうる。このように投影系の複雑さが減じられることは、費用の削減に貢献しうる。
【００１６】
前記方法のひとつの開発形態において、１組の露光パラメータは、以下のグループの少なくとも１つの露光パラメータを含む：照明のコヒーレンス度σ、照明の環状性、照明の極性、マスクの少なくとも１つの構造方向に対する照明の配向、露光の時間プロファイルおよび露光の波長。
【００１７】
照明のコヒーレンス度σは、下流の投影対物レンズの入射側開口数に対する照明系の出射側開口数の比として示される。この場合、小さいσ値は、概してまたは完全に干渉性の照明に対応する一方で、コヒーレンスは、σが大きくなるほど低くなる。環状性は、瞳面における照明光の半径方向の強度分布として理解される。ここで、異なる照明形態間における区別は、わずかな強度の光が光軸に近接して位置する（軸上照明）か、または大部分が光軸からより遠くに外れて位置する（軸外照明）かによって行なわれる。照明の極性は、軸外照明の放射対称性として理解される。これは、たとえば双極対称または四極対称でありうる。このような多極照明は、マスクの少なくとも１つの構造方向に対して特定の配向を有しうる。この配向は、結像品質の向上が達成されるように選択されうる。
【００１８】
露光の時間プロファイルは、露光時間としてだけではなしに、露光時間中における照射強度の時間的変動としても理解される。照明光の波長は、各露光間および／または投影系間において異なり得、以って結像せしめられる構造への適合化を達成することが可能になる。
【００１９】
前記方法のひとつの開発形態において、基板の位置は、第２の投影系における第２の露光の場合には、投影対象の最小構造寸法と比較して低い精度で第１の投影系における第１の露光時と同等の基板の位置を有して設定されうるように設定される。このことは、第１の露光と第２の露光とにおいて結像せしめられる構造間における重ね合せを効果的に制御することを可能にする。このような制御は、前記方法を利用して基板上において生じしめられうる構造の品質に有利な効果を持つ。マイクロリソグラフィー投影露光装置を適用する場合に重ね合せ制御が実施されるべき精度は、数ナノメートルの範囲内である。この精度を達成するために、基板は、投影系において、計測により支援される位置決め装置によって配置されうる。
【００２０】
前記方法のひとつの実施例において、第１の投影系から第２の投影系への基板の移送は、第１の露光と第２の露光との間において行なわれる。２個の投影系は、基板の移送により、移動せしめられる必要はない。適切な輸送装置が、マイクロリソグラフィー投影露光装置において基板の輸送のために設けられうる。これに代わる方法として、投影対物レンズが基板に対して移動せしめられる場合は、当然ながら、基板は、第１の露光と第２の露光とにおいて同じ位置に維持されることも可能である。
【００２１】
前記方法のひとつの実施例において、移送時において、基板は、第１の投影系からの除去後かつ第２の投影系への導入前に中間的に保管される。中間保管装置が、この目的のために設けられうる。この中間保管は、第２の露光を第１の露光の直後に行なうことができない場合でも、第１の露光の実施を継続することを可能にする。これは、第２の露光が第１の露光より長い所要時間を必要とする場合、または第２の投影系に関して保守作業、清掃作業等を行なうことが必要である場合に特に有利であることが立証されうる。
【００２２】
前記方法のひとつの開発形態において、投影系における露光のために、基板を露光位置の領域内に投入する段階と、計測を利用して前記基板を露光位置に配置する段階と、前記基板を露光する段階と、前記基板を露光位置から取り出す段階とが、この順序で行なわれ、計測を利用して第１の基板を第１の投影系において配置する段階と、第２の基板を第２の投影系において露光する段階とが、少なくとも一時的に同時に行なわれる。本発明にしたがった方法を用いて達成されうるウェーハ処理量は、このように並行して２個の基板を同時に処理することによって実質的に増加しうる。さらに、光源の負荷が実質的に増加しうる。
【００２３】
前記方法のひとつの開発形態において、第１の極照明は、第１の露光のための露光パラメータとして設定され、前記第１の露光とは異なる配向を有する第２の極照明は、少なくとも１回の第２の露光のための露光パラメータとして設定される。特に、双極子照明を用いる場合は、これにより、異なる配向を有する構造を特に有利な態様で基板上に転写することが可能になる。
【００２４】
前記方法のひとつの実施例において、第１の露光および第２の露光は、同じ指定光源の光を用いて行なわれる。共通の光源を有する２個以上の投影系を用いて前記方法を実施することにより、費用を削減することが可能になる。任意で光を第１の投影系または第２の投影系に偏向させる調節可能な光偏向器が、マイクロリソグラフィー投影露光装置において配光装置として設けられうる。このような偏向器は、迅速に駆動され得、したがって投影系において光を所望の瞬間に得ることができる。この偏向器は、少なくとも１個の回転可能かつ／または変位可能な鏡または１個の適切な偏向プリズムを有しうる。偏向時における光損失は、このような鏡またはプリズムを用いることによって軽微に維持されうる。１個の光源を用いて一時的に分離された態様で行なわれる第１および第２の露光に代わるものとして、前記第１および第２の露光は、前記光源からの光が配光装置によって２つ以上の光線成分に分割される場合に一時的に部分的に重複しうる。これに代わる方法として、マイクロリソグラフィー投影露光装置に多数の光源を設けることが可能である。
【００２５】
冒頭に記載の種類の本発明のマイクロリソグラフィー投影露光装置は、第１組の露光パラメータが設定されるか、または設定されうる第１の投影系からなるとともに、前記第１の投影系から空間的に分離され、かつ第２組の露光パラメータが設定されるか、または設定されうる少なくとも１個の第２の投影系を含む。
【００２６】
前記マイクロリソグラフィー投影露光装置のひとつの開発形態において、少なくとも１つの指定光源の波長は、２６０ｎｍより短く、特に２４８ｎｍ、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍである。このような短い波長を用いることにより、特に微細な構造を結像させることが可能になる。異なる波長の多数の光源をマイクロリソグラフィー投影露光装置において用いることができる。
【００２７】
前記マイクロリソグラフィー投影露光装置のひとつの実施例において、前記投影露光装置は、特化された１組の露光パラメータのみが設定されうるか、または設定される第１および／または第２の投影系を有する。このような投影系は、露光工程の個別の要件に適合せしめられうる。したがって、投影系が全ての考えられる使用条件に対して最適化されえなくてもよい。この特化によって、多様な組をなす露光パラメータを実施するために投影系に移動可能および／または変位可能および／または交換可能な光学素子を設ける費用が削除される。運転費用は、特定の種類の露光用に最適化される専用の「無駄のない」投影系を用いることによって最適化されうる。従来装置の場合において可変性を高めるために用いられうる広範な特殊装置を排除することができる。本発明にしたがった装置を用いると、組立ラインの稼動の原理にしたがって、ワークシェアリング／作業の専門化が可能になる。
【００２８】
このマイクロリソグラフィー投影露光装置のひとつの開発形態において、第１および／または第２の投影系は、異なるコヒーレンス度を有する軸上照明のみが設定されうる照明系を有する。このように照明系を特化することにより、軸外照明を生じしめる光学素子、たとえばアキシコンを排除することが可能になる。
【００２９】
前記マイクロリソグラフィー投影露光装置のひとつの実施例において、第１および／または第２の投影系は、０．３５より低いコヒーレンス度σを有する従来式のコヒーレント照明のみが設定されうる照明系を有する。このような投影系は、位相マスクによる露光において有利に用いられ得、その理由は、こうした露光は、光軸に対して実質的に平行にマスクに入射するビームを用いて行なわれるべきであるためである。
【００３０】
前記マイクロリソグラフィー投影露光装置のひとつの実施例において、第１および／または第２の投影系は、軸外照明のみが設定されうる照明系を有する。このような投影系を用いて、たとえば双極子照明のみを生じしめることができる。微細構造は、相対的に長い波長の照明光の場合でも、第１および第２の投影系の双極子照明が異なる配向を有する２個の投影系における二重露光により基板上において生じしめられうる。
【００３１】
前記マイクロリソグラフィー投影露光装置のひとつの開発形態において、第１および／または第２の投影系は、調節可能な光学素子を含まない照明系を有する。このような照明系は、特定の露光工程に合わせて最適に調整されうる。調節可能な光学素子を排除することは、費用の削減をもたらしうる。この場合も、照明系の構成要素のいかなる機械的摩耗も起こり得ない。
【００３２】
前記マイクロリソグラフィー投影露光装置のひとつの実施例において、第１および／または第２の投影系は、交換可能な光学素子を含まない照明系を有する。交換可能な光学素子を排除することは、このような交換はしばしば照明系内への汚染物質の侵入を伴うため、結像品質に好ましい作用を及ぼしうる。
【００３３】
本発明は、さらにまた、冒頭に記載の種類の投影系において、０．３５より低いコヒーレンス度σを有する従来式のコヒーレント照明のみが設定されうる投影系と、軸外照明のみが設定されうる本発明にしたがった投影系とからなる。このような投影系は、マイクロリソグラフィー投影露光装置において、少なくとも１個の第２の投影系と互いに一体化されうるが、こうした装置において単独でも用いられうる。このような費用効果的な特化された投影系の有利な開発形態に関しては、本発明にしたがったマイクロリソグラフィー投影露光装置との関連において前記説明を参照されたい。
【００３４】
前記およびその他の特徴は、特許請求の範囲から明らかになるだけではなく、詳細な説明と図面とからも明らかになり、個別の特徴は、それぞれ単独で、または複数の特徴を部分的に組み合わせた形態で本発明の実施例およびその他の分野において実施されうるとともに、本質的に保護されうる実施例を有利に構成しうる。
【実施例】
【００３５】
図１に、半導体構成品およびその他の微細構造の半組立品の製作に用いられうるとともに、遠紫外領域の光を用いて数マイクロメートル未満の解像度を達成する作用を持つマイクロリソグラフィー投影露光装置１の一例が示されている。約２４８ｎｍの動作波長を有するＫｒＦエキシマレーザは、光源２としての役割を果たす。これに代わるものとして、約１５７ｎｍのＦ２レーザ、１９３ｎｍの動作波長を有するＡｒＦエキシマレーザまたは３６８または４３６ｎｍの動作波長を有する水銀灯も紫外光源として用いられうる。
【００３６】
レーザ２は、光偏向器４までの光路３を定める装置に接続される。光路３は、前記光偏向器において、２つの部分路に分割される。第１の部分路１９ａ内に、第１のマスク６を照明する第１の照明系５と前記第１のマスク６により支持される構造を露光対象の基板上に結像させる第１の投影対物レンズ７とを有する第１の投影系１７が配置される。第２の部分路１９ｂ内には、第２のマスク９を照明する第２の照明系８と前記第２のマスク９により支持される構造を露光対象の基板上に結像させる第２の投影対物レンズ１０とを有する第２の投影系１８が配置される。
【００３７】
これらの２個の各々の投影系１７、１８は、さらにまた、光学的に検出される計測データに基づいて、それぞれの投影系の下に取り付けられるウェーハステージ１２、１４の位置をそれぞれのマスク８、９に対して設定する計測支援位置決め装置を有する。この投影露光装置１は、さらにまた、該投影露光装置内において行なわれる処理全体を制御する制御コンピュータ４１を有する。
【００３８】
多数の標識位置がウェーハ用に投影露光装置１内において設けられる。ウェーハに関して露光、計測または保管等の処理が行なわれるときに、ウェーハは連続的にこれらの位置をとる。投入位置１５は、ウェーハが投影露光装置１内に導入される前にウェーハを支持する役割を果たす。ウェーハは、第１または第２の投影系における露光時に、それぞれ露光位置１１または１３をとる。ウェーハは、これらの２つの露光位置間において、輸送装置を利用して移動せしめられうるとともに、処理過程において、それが適切である場合には、中間保管装置４５によって移送位置４０において保持されうる。ウェーハは、投影露光装置１から取り出された後に、最終的に、排出位置１６をとる。
【００３９】
二重露光が、マイクロリソグラフィー投影露光装置１を利用して行なわれる一方で、フォトレジストにより被覆されるウェーハであって、感光層を有するとともに露光対象となる基板を構成するウェーハは、投入位置１５から第１の露光位置１に近接する位置へと移送される。輸送装置（前記図には図示せず）が、この移送とその後の移送とのために、投影露光装置１内において設けられる。ウェーハを正確に露光位置に配置するために、ウェーハは、第１のウェーハ段１２による計測支援位置決め装置によって、該ウェーハが第１の投影系１７に対して数ナノメートルの精度で所望の位置をとるまで移動せしめられる。この位置決めは、アラインメント装置４２に関する測定データに基づいて行なわれる。マスク６は、該マスクの配置がウェーハの配置と調和しうるように移動せしめられうる保持装置によって保持される。ウェーハは、レーザ２から到来するとともに光偏向器４において第１の部分路１９ａへと向けられる光を用いて露光される。
【００４０】
調節可能な光偏向器４は、この場合は、図２の平面図に示されるところの実施例４ａの態様に設計されうる。この偏向器は、ビーム偏向用の回転可能な鏡２０を有する。ここで示される鏡２０の第１の位置において、光路３を横切る照明光は、自身の方向を前記鏡により９０°だけ偏向せしめられることによって、完全に第１の部分路１９ａへと向けなおされる。これに代わる方法として、鏡２０は、照明光を第２の部分路１９ｂへと偏向させる第２の位置に回転せしめられうる。この鏡２０の第２の位置は、図において破線により示されている。鏡２０は、制御コンピュータ４１によって、照明光の光路が第１の部分路１９ａと第２の部分路１９ｂとの間において迅速に切り換えられうるように自動的に駆動されうる。照明ビームの位置および角度の自動計測は、光を２つの部分路１９ａ、１９ｂに正確に導入することを目的として用いられる。
【００４１】
調節可能な光偏向器４は、図３の平面図に示されるように、また他の実施例４ｂの態様でも実施されうる。この偏向器は、ビーム偏向用の変位可能な反射プリズム２１を有する。この反射プリズム２１は、自身の等しい長さの各辺が反射層を備える二等辺三角形プリズムとして設計される。光路３を横切る照明光は、図において示される鏡２１の第１の位置において、前記反射層により自身の方向を９０°だけ偏向せしめられることによって、第１の部分路１９ａに向けなおされる。これに代わる方法として、鏡２１は、照明光を第２の部分路１９ｂへと偏向させる第２の位置に変位せしめられうる。この反射プリズム２１の位置は、図において破線により示されている。
【００４２】
調節可能な光偏向器を用いた選択的なビーム偏向に代わる方法として、光は、適切な光学機構を用いて同時に両方の部分路１９ａ、１９ｂに照射せしめられうる。これは、たとえば鏡２０または反射プリズム２１の代わりにビームスプリッターを導入することによって行なわれうる。これに代わる方法として、それが適切である場合には異なる波長を有し、かつその光が適切な分光装置を用いて投影系に向けられるとともに投影系上へと分割される多数の光源を投影露光装置内において設けることも可能である。
【００４３】
偏向器４からの光が投影系１７を通過すると同時に、第１のマスク６上にある構造は、ウェーハ上に転写される。ここに示された例において、第１のマスク６は、透過マスクとして設計される振幅マスクであり、その場合には、構造は、キャリヤ水晶上においてクロムで施される。第１のマスク６を用いた露光は、第１の投影系１７に中程度の要求しか課さない。投影対物レンズの開口数は、結像せしめられる構造が非常に粗いため、相対的に小さくされうる。明らかに中程度の要求にもかかわらず、露光を目的として、解像度における光学的改良を高い開口数とともに用いることが指摘されうる。特に、これにより、斜めに入射する照明、すなわち、たとえば双極子照明、四極子照明または環状照明を利用することができる。照明系５は、前記の露光パラメータ用に特化される。前記照明系は、任意に軸外光強度を設定するための調節可能なアキシコン素子と、さらにまた最大コヒーレンス度を設定するためのズーム装置とを含む。しかしながら、０．３５未満の低いコヒーレンス度σを有する照明を設定することはできない。
【００４４】
第１の露光後に、ウェーハは、第２の露光位置１３に持ち込まれる。ウェーハは、第１の露光位置１２から第２の露光位置１３への輸送時に中間的に保管されうる。中間保管装置４５が、この目的のために、投影露光装置１内において設けられる。ウェーハを第２の露光位置１３に配置するために、前記ウェーハは、第２のウェーハステージ１４による計測支援位置決め装置によって、該ウェーハが第２の露光系１８に対する自身の所望位置をとり終えるまで移動せしめられる。連続的に生じしめられる露光構造の正確な重ね合せを保証するために、前記位置決めは、近接位置（光軸に対して直角および平行）、回転位置および傾斜位置に対して高い精度を有する計測支援位置決め装置を利用して行なわれる。ウェーハは、その後、光偏向器を利用して第２の部分路１９ｂへと向けられる、レーザ２から到来する光を用いて露光される。第２のマスク９により生じしめられる構造は、この露光時においてウェーハ上に転写される。
【００４５】
第２の露光において、マスク９は、微細構造、たとえばトランジスタのゲート構造を結像させるのに適する透過位相マスクである。この位相マスク９に衝突する光は、可能な限り平行な態様で該マスク９に衝突することを意図され、そのため、照明系は、０．３５未満の低いコヒーレンス度σを有する従来式コヒーレント照明用に最適化されるとともに、投影対物レンズ１０は、高い開口数を有する。したがって、投影系１８は、位相マスク９を用いた露光に特化される。よって、前記投影系においては、たとえば軸外照明を設定することはできない。したがって、前記照明系は、調節可能なアキシコン素子も光学素子用交換装置も有さない。
【００４６】
第２の露光後に、ウェーハは、第２の露光位置１３から排出位置１６へと移送されて、以ってウェーハの二重露光が終了する。基板の感光層上において生じしめられる構造は、その後、基板のパターン化を目的として、図には図示されない処理段階において処理される。それが適切である場合には、然る後に、ウェーハは、新しい感光層を設けられて、さらに他の露光工程、たとえばまた他の二重露光工程が、半導体構成品の製造に必要とされる全ての構造がウェーハ上において生じしめられるまで行なわれうるようになる。
【００４７】
例証として本明細書に示された事例に代わるものとして、第１の露光および第２の露光は、さらにまた、第１の振幅マスクと該第１の振幅マスクとは異なる第２の振幅マスクとを用いて行なわれうる。このマスクが、たとえば２つの異なる構造方向に延びる微細構造を有する場合は、これにより、第１の照明系において第１の構造方向に最適化される双極子照明を、第２の照明系において前記方向に対して回転せしめられた第２の双極子照明を設定することが可能である。
【００４８】
図１において例証として示された、本発明にしたがったマイクロリソグラフィー投影露光装置の実施例は、２個以上の投影系を設けることにより、多重露光用に拡張せしめられうる。装置内における汚染を防止するための統合的フラッシングの概念が、露光の円滑な遂行のために用いられうる。これは、たとえば多数の別々のフラッシング装置を互いに入れ子状に重ねて、装置内に存在するガスが外側から内側方向に漸進的により清浄になるようにすることによって実施されうる。投影系１７、１８は、調節可能な補正要素と、個別の各投影系を基板上における特定の構造の生成に最適に調和させる計測装置とを備えうる。
【００４９】
投影露光装置１を通る個別のウェーハの経路は、図１を利用して説明された。当然ながら、あらゆる所定の瞬間において、１個以上のウェーハが投影露光装置１を横切って、ウェーハ処理量を高めうる。
【００５０】
図４に、本発明の方法のひとつの開発形態を説明するための略図が示されている。縦座標は、それぞれマイクロリソグラフィー投影露光装置１内におけるウェーハの位置に対応する５つの区画に分割されている。第１の位置は、図１の投入位置１５であり、第２の位置は、第１の投影系の露光位置１１である。移送位置４０は、第３の区画に割り振られている。図１の第２の露光位置１３は第４の区画に、排出位置１６は第５の区画に割り振られている。方法段階が投影露光装置１の前記５つの位置の１つにおいて行なわれる場合は、このことは、図４において、その位置において行なわれる処置が記載されたボックスによって示されている。投入位置１５と排出位置１６と移送位置４０とに関しては、これらの処置は、基板の投入と排出と移送とである。第１および第２の露光位置１１、１３の場合は、この処置は、較正動作（計測支援位置決め）または露光動作のいずれかからなりうる。個別の位置において行なわれる処置の一時的な変動は、横座標に沿って表示されている。
【００５１】
個別の基板の経路が、投影露光装置内において追跡される場合は、この経路は、第１の区画１５において投入動作３０から始まる。基板は、その後、第１の露光位置１１に移送され、前記位置において正確な位置決めのための計測動作３１が、その後に露光動作３２が行なわれる。基板は、その後、移送動作３３において中間保管装置４５内の移送位置４０に移送される。前記位置から、基板は、第２の露光位置に持ち込まれ、この位置において計測支援位置決めのための計測動作３４と、以って露光動作３５とが行なわれる。最後に、基板は、投影露光装置から排出段階３６において取り出される。
【００５２】
多数の基板が同時に投影露光装置内に存在する場合は、前記の処理サイクルは、多数の基板において時間的にずれた態様で同時に進行しうる。当然ながら、このことは、前記の処理サイクル３０、３１、３２、３３、３４、３５に対するある一定の時間ずれを必要とする。並行して進められる多数のこうした処理サイクルが、図４に示されている。最適化された処理サイクルは、たとえば１個のウェーハが一方のウェーハステージから次のウェーハステージへの移送時において中間的に保管される一方で、先行のウェーハは、先行する投影系により較正されて位置を判断されるとともに、後続のウェーハは、下流の投影系の下において露光されることによって達成されうる。ウェーハの較正と露光との段階は、これによって切り離されて、レーザ光源２が最適に負荷されるようになる。
【００５３】
前記投影露光装置の高水準の利用率、以って高いウェーハ処理量は、並行運転によって達成されうる。各処理段階に必要とされる時間は、図４では、図の簡潔化のために同一に選択されているが、通常の事例においては、異なる処理段階が異なる時間を必要とすることは言うまでもない。その結果として、投影プラットフォーム１において少なくとも２個の特化された投影系１７、１８によりウェーハを連続露光する方法が創出される。
【符号の説明】
【００５４】
１ 投影露光装置
２ レーザ
３ 光路
４ 光偏向器
５、８ 照明系
６、９ マスク
７、１０ 投影対物レンズ
１１、１３ 露光位置
１２、１４ ウェーハステージ
１５ 投入位置
１６ 排出位置
１７、１８ 投影系
１９ａ、１９ｂ 部分路
２０ 鏡
２１ 反射プリズム
３０ 投入動作
３３ 移送動作
３４ 計測動作
３６ 排出段階
４０ 移送位置
４１ 制御コンピュータ
４２ アラインメント装置
４５ 中間保管装置
【図１】
2011029655.tif 000003
【図２】
2011029655.tif 000004
【図３】
2011029655.tif 000005
【図４】
2011029655.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月29日(2010.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のマイクロリソグラフィー投影系、第２のマイクロリソグラフィー投影系、及び、単一の光源を備える、マイクロリソグラフィー投影露光装置であって、
前記第１のマイクロリソグラフィー投影系は、
第１のパターンを照明するようになった、第１の照明系、及び
前記第１のパターンを第１の基板上に結像させる、第１の投影対物系
を備え、
前記第２のマイクロリソグラフィー投影系は、前記第１のマイクロリソグラフィー投影系から空間的に分離され、
第２のパターンを照明するようになった、第２の照明系、及び
前記第２のパターンを第２の基板上に結像させる、第２の投影対物系
を備え、
前記単一の光源は、前記第１のマイクロリソグラフィー投影系及び前記第２のマイクロリソグラフィー投影系の両方に割り振られている
前記マイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項２】
前記単一の光源の下流において光路内に、調節可能な光偏向器をさらに備え、前記調節可能な光偏向器は、前記単一の光源からの光を、前記第１の投影系への第１の部分路に沿って、または前記第２の投影系への第２の部分路に沿って偏向させうる、請求項１に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項３】
前記調節可能な光偏向器は、回転可能かつ／または変位可能な鏡を備え、あるいは、前記調節可能な光偏向器は、回転可能かつ／または変位可能な偏向プリズムを備える、請求項２に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項４】
前記単一の光源の下流において光路内に、光学装置をさらに備え、前記光学装置は、前記単一の光源からの光の第１の部分を、前記第１の投影系への第１の部分路へ案内するようになり、また前記光学装置は同時に、前記単一の光源からの光の第２の部分を、前記第２の投影系への第２の部分路へ案内するようになった、請求項１に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項５】
前記光学装置はビームスプリッターを備える、請求項４に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項６】
前記単一の光源は、２６０ｎｍよりも短い波長の光を供給するようになった、請求項１に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項７】
前記第２の基板は前記第１の基板と同じである、請求項１に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項８】
前記第２のパターンは前記第１のパターンとは異なる、請求項１に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項９】
前記第１のパターンは振幅マスクであり、前記第２のパターンは位相マスクである、請求項１に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項１０】
前記第１のマイクロリソグラフィー投影系及び前記第２のマイクロリソグラフィー投影系は、位置決め装置をそれぞれ備え、前記位置決め装置は、前記第１の基板に対する前記第２の基板の位置を、基板上に投影される最小の構造寸法以下の位置誤差で設定しうるように、計測支援を用いて基板の位置決めをするようになった、請求項１に記載のマイクロリソグラフィー投影露光装置。
【請求項１１】
感光層で被覆された基板の多重露光方法であって、
光源及び第１のマイクロリソグラフィー投影系を使用して、第１組の第１の露光パラメータにしたがって前記基板の第１の露光を行なう段階と；
光源及び第２のマイクロリソグラフィー投影系を使用して、第２組の第２の露光パラメータにしたがって前記基板の第２の露光を行なう段階であって、前記第２のマイクロリソグラフィー投影系は、前記第１のマイクロリソグラフィー投影系から空間的に分離されている、前記段階と
を備える方法。
【請求項１２】
前記光源からの光を、第１の投影系への第１の部分路に沿って偏向させて、前記第１の露光を行なう段階、及び／または、前記光源からの光を、第２の投影系への第２の部分路に沿って偏向させて、前記第２の露光を行なう段階
をさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の露光は、第１のマスクを使用して行なわれ、前記第２の露光は、第２のマスクを使用して行なわれ、前記第２のマスクは前記第１のマスクとは異なる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のパターンは振幅マスクであり、前記第２のパターンは位相マスクである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
基板上に投影される最小の構造寸法以下の位置誤差で、前記第１の投影系における基板に対する前記第２の投影系における基板の位置を設定する段階をさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のマイクロリソグラフィー投影系及び前記第２のマイクロリソグラフィー投影系は、照明放射を提供する照明系をそれぞれ備え、
前記第１のマイクロリソグラフィー投影系における少なくとも１つの露光パラメータの値は、前記第２のマイクロリソグラフィー投影系における少なくとも１つの露光パラメータの値とは異なり、また
前記少なくとも１つの露光パラメータは、照明放射のコヒーレンス度σ、照明放射の環状性、照明放射の極性、及びマスクの少なくとも１つの構造方向に対する照明放射の配向からなる群から選ばれる
請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
第１の照明系であって、該第１の照明系を通過する第１の光路内に配列された第１のパターンを照明するようになった、前記第１の照明系、
前記第１の照明系から空間的に分離されている第２の照明系であって、前記第１のパターンから空間的に分離され、前記第２の照明系を通過する第２の光路内に配列された第２のパターンを照明するようになった、前記第２の照明系、及び
光学素子であって、該光学素子が前記第１の光路及び前記第２の光路の両方における放射に影響するように、前記第１の光路及び前記第２の光路に置かれた、前記光学素子
を備える装置であって、
前記装置はマイクロリソグラフィー投影露光装置である、前記装置。
【請求項１８】
前記光学素子は反射光学素子を備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記光学素子は反射プリズムを備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記光学素子は、前記第１の照明系及び前記第２の照明系の上流に、前記装置の光源と前記第１の照明系及び前記第２の照明系の各々との間に置かれる、請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１のパターン及び前記第２のパターンの少なくとも１つを基板上に結像させるようになった投影対物系をさらに備え、前記基板を前記第１のパターンの像及び前記第２のパターンの像の両方で多重露光するようになった、請求項１７に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１の光路内の前記第１のパターンの下流で前記第１のパターンと前記基板との間に置かれた、少なくとも１つの第１の光学要素、及び
前記第１の光学要素から空間的に分離され、前記第２の光路内の前記第２のパターンの下流で前記第２のパターンと前記基板との間に置かれた、少なくとも１つの第２の光学要素
をさらに備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項２３】
前記装置の光源と投影対物系との間に反射プリズムをさらに備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項２４】
前記装置の光源と投影対物系との間に配置されたビームスプリッターをさらに備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項２５】
前記第２のパターンは前記第１のパターンとは異なる、請求項１７に記載の装置。
【請求項２６】
前記第１の照明系は、第１組の露光パラメータにしたがって第１の照明放射を提供するようになり、前記第２の照明系は、第２組の露光パラメータにしたがって第２の照明放射を提供するようになり、前記第１組の露光パラメータと前記第２組の露光パラメータとの間で、少なくとも１つの露光パラメータが異なる、請求項１７に記載の装置。
【請求項２７】
前記異なる少なくとも１つの露光パラメータは、照明放射のコヒーレンス度σ、照明放射の環状性、照明放射の極性、及びマスクの少なくとも１つの構造方向に対する照明放射の配向からなる群から選ばれる、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記第１の光路内の前記第１のパターンの下流に配置された、第１の投影対物系、及び
前記第１の投影対物系から空間的に分離され、前記第２の光路内の前記第２のパターンの下流に配置された、第２の投影対物系
をさらに備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項２９】
前記第１の照明系及び前記第２の照明系の両方に割り振られている単一の光源をさらに備える、請求項１７に記載の装置。