(57)【要約】【課題】カタディオプトリック露光光学系を使用するリソグラフィシステムおよびリソグラフィ方法を提供して、画像反転なしに高精度の画像が形成できるようにすること。【解決手段】リソグラフィ装置において、画像を透過するか、または反射するレチクルステージ、ウェーハステージ、および前記のレチクルステージとウェーハステージとの間で配向されたカタディオプトリック露光光学系を有し、ここでこのカタディオプトリック露光光学系により、前記画像がウェーハステージに合同に投影されることを特徴とするリソグラフィ装置を構成する。【選択図】　　　図６
2004006894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ装置において、
画像を透過するか、または反射するレチクルステージ、
ウェーハステージ、および
前記のレチクルステージとウェーハステージとの間で配向されたカタディオプトリック露光光学系を有し、ここで該カタディオプトリック露光光学系により、前記画像が合同にウェーハステージに投影されることを特徴とする、
リソグラフィ装置。
【請求項２】
前記のレチクルステージは、実質的にウェーハステージに直交して配向されている、
請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
前記カタディオプトリック露光光学系素子により、前記画像の偶数回の反射が行われる、
請求項２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
前記の投影される画像には実質的に、パースペクティブな歪みおよび不鮮明な領域のうちのいずれか１つを含む収差が生じない、
請求項３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項５】
さらに、
露光ステーションと、
複数のウェーハステージとが含まれ、
当該ウェーハステージの各ウェーハステージは、当該の複数のウェーハステージのうちの他のウェーハステージに対応するデータ収集ステーションとは別個の、対応するデータ収集ステーションを有する、
請求項３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
前記の複数のウェーハステージの各ウェーハステージは、前記の対応するデータ収集ステーションから露光ステーションに移動される、
請求項５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
動作中に前記の複数のウェーハステージのうちの各ウェーハステージが択一的に前記の対応するデータ収集ステーションから露光ステーションに移動され、これによって前記の複数のウェーハステージのうちの第２ウェーハステージが露光ステーションにおいて露光されているのと同時に前記の複数のウェーハステージのうち第１ウェーハステージのデータ収集が行われる、
請求項５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
さらに、
前記装置内の第１ポジションの上方に配置された第１データ収集カメラと、
前記装置内の第２ポジションの上方に配置された露光装置と、
前記装置内の第３ポジションの上方に配置された第２データ収集カメラと、
前記第１ポジションから第２ポジションに移動される第１ウェーハステージと、
前記第３ポジションから第２ポジションに移動される第２ウェーハステージとを有する、
請求項３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
さらにレールを含んでおり、
前記の第１および第２ウェーハステージは当該レールに可動に取り付けられている、
請求項８に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１０】
さらに２重分離システムを含んでおり、
該２重分離システムには、
分離されていないツール構造体によって支持される分離されたベースフレームと、
該分離されたベースフレームによって支持される、半導体ウェーハを装着するためのマウントをなすウェーハステージ部材と、
前記の分離されたベースフレームによって支持される、レチクルに対するマウントをなすレチクルステージ部材と、
前記の分離されたベースフレームによって支持される、前記カタディオプトリック露光光学系素子に対するマウントをなす、分離されたブリッジとを有する、
請求項３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１】
リソグラフィ方法において、
画像を透過または反射するレチクルステージを準備するステップ、
該画像を受け取るウェーハステージを準備するステップ、および
前記のレチクルステージとウェーハステージとの間でカタディオプトリック露光光学系素子を配向して、前記画像が合同にウェーハステージに投影されるようにするステップを含むことを特徴とする、
リソグラフィ方法。
【請求項１２】
さらに、前記レチクルステージを配向して、実質的にウェーハステージに直交させるようにするステップを含む、
請求項１１に記載のリソグラフィ方法。
【請求項１３】
さらに、前記カタディオプトリック露光光学系素子によって、前記画像の偶数回の反射が行われるようにするステップを含む、
請求項１２に記載のリソグラフィ方法。
【請求項１４】
さらに、パースペクティブな歪みおよび不鮮明な領域のうちのいずれか１つを含む収差を実質的に生じることなく前記画像を投影するステップを含む、
請求項１３に記載のリソグラフィ方法。
【請求項１５】
さらに、
露光ステーションを準備するステップと、
複数のウェーハステージを準備するステップとを含み、
該ウェーハステージの各ウェーハステージは、当該の複数のウェーハステージのうちの他のウェーハステージに対応するデータ収集ステーションとは別個の、対応するデータ収集ステーションを有する、
請求項１３に記載のリソグラフィ方法。
【請求項１６】
さらに、前記の複数のウェーハステージの各ウェーハステージを前記の対応するデータ収集ステーションから露光ステーションに移動させるステップが含まれる、
請求項１５に記載のリソグラフィ方法。
【請求項１７】
動作中に前記の複数のウェーハステージのうちの各ウェーハステージを択一的に前記の対応するデータ収集ステーションから露光ステーションに移動させ、これによって前記の複数のウェーハステージのうちの第２ウェーハステージが露光ステーションにおいて露光されているのと同時に前記の複数のウェーハステージのうち第１ウェーハステージのデータ収集が行われるようにする、
請求項１６に記載のリソグラフィ方法。
【請求項１８】
さらに、
第１ポジションの上方に第１データ収集カメラを配置するステップと、
第２ポジションの上方に露光装置を配置するステップと、
第３ポジションの上方に第２データ収集カメラを配置するステップと、
前記第１ポジションから第２ポジションに第１ウェーハステージを移動させるステップと、
前記第３ポジションから第２ポジションに第２ウェーハステージを移動させるステップとを有する、
請求項１３に記載のリソグラフィ方法。
【請求項１９】
さらにレールを準備するステップとを含み、
前記の第１および第２ウェーハステージは当該レールに可動に取り付けられている、
請求項１８に記載のリソグラフィ方法。
【請求項２０】
さらに、
分離されていないツール構造体によって支持される分離されたベースフレームを準備するステップと、
該分離されたベースフレームによって支持されるウェーハステージ部材を準備して、半導体ウェーハを装着するためのマウントが得られるようにするステップと、
前記の分離されたベースフレームによって支持される、レチクルに対するマウントをなすレチクルステージ部材を準備するステップと、
前記の分離されたベースフレームによって支持される分離されたブリッジを準備して、前記カタディオプトリック露光光学系素子に対するマウントが得られるようにするステップとを有する、
請求項１３に記載のリソグラフィ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、改善されたリソグラフィシステムおよびリソグラフィ方法に関し、殊に画像の反転（ｉｍａｇｅ　ｆｌｉｐ）なしに高精度で画像を投影するカタディオプトリック露光光学系を使用したリソグラフィシステムおよびリソグラフィ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リソグラフィは、基板の表面にフィーチャを作成するのに使用される処理である。このような基板には、フラットパネルディスプレイ、回路基板、様々な集積回路などの製造に使用される基板を含めることができる。このような応用に対してしばしば使用される基板は、半導体ウェーハである。ここでの記載は説明のために半導体ウェーハについて書かれているが、当業者には、この記載がこの発明の属する技術分野において公知の他のタイプの基板にも適用されることが理解されよう。リソグラフィ中、ウェーハステージに配置されるウェーハは画像に曝され、ここでこの画像はリソグラフィ装置内に配置される露光光学系によってウェーハの表面に投影される。この画像は、原画像、ソース、露光される画像と称される。投影される画像とは、ウェーハの表面に実際に接する画像のことである。フォトリソグラフィの場合に複数の露光光学系が使用されるが、特定の適用に依存して別個のタイプの露光装置が使用され得る。例えば、当業者には公知のようにｘ線またはフォトンリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｎ　ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）にはそれぞれ別の露光装置が必要になることがある。ここではフォトリソグラフィの具体例について述べるが、これは説明のためだけである。
【０００３】
上記の投影される画像により、ウェーハの表面にデポジットされる層、例えば、フォトレジストの特性に変化が生じる。このような変化が、露光中にウェーハに投影されるフィーチャに相応するのである。露光に続いてこの層をエッチングして、パターンニングされた層を形成することが可能である。このパターンは、露光中にウェーハに投影される上記のフィーチャに相応する。このパターンニングされた層はつぎに、導体層、半導体層、または絶縁層などのウェーハ内の下部構造層の露光された部分を除去するために使用される。つぎのこのプロセスが別のステップと共に繰り返され、これはウェーハの表面に所望のフィーチャが形成されるまで続けられる。
【０００４】
露光光学系は、屈折および／または反射素子、すなわちレンズおよび／またはミラーを含んでいる。現在では、商業生産に使用されるほとんどの露光光学系はレンズだけからなる。しかしながらカタディオプトリック（すなわち屈折素子と反射素子との組み合わせ）形露光光学系の使用も増大している。屈折素子および反射素子を使用することによって、製造中に極めて多くのリソグラフィ変数をコントロールすることが可能である。しかしながらミラーの使用は、画像の反転の問題に結び付き得るのである。
【０００５】
【外１】
2004006894.tif 000003
【０００６】
現在のリソグラフィシステムには通例、レチクルステージが含まれており、これはウェーハステージに対して平行であり、これによってレチクルステージからの画像は下方に向かってウェーハステージに投影される。さらに、現在のリソグラフィシステムには通例、凹非球面素子（ｃｏｎｃａｖｅ　ａｓｐｈｅｒｅ）などの拡大ミラーを必要とするカタディオプトリック形露光光学系が含まれている。このミラーによって、投影される画像は強化されてウェーハをより良好に露光することが可能である。しかしながら平行なウェーハステージおよびレチクルステージと、拡大ミラーの幾何学形状とにより、カタディオプトリック形露光光学系において奇数回の反射を行うことが困難になっているのである。
【０００７】
この点を説明するため、図２には単純化された例示的なリソグラフィシステム２００が示されている。システム２００には、カタディオプトリック露光光学系２１２を使用する平行なレチクルステージ２０２およびウェーハステージ２０４が示されており、ここでこのカタディオプトリック露光光学系は、第１ミラー２０６と、ビームスプリッタ２０８と、４分の１波長板２０９と、拡大ミラー素子群２１０とを有する。この例示的なシステム２００では、画像はレチクルステージ２０２から、Ｐ偏光ビームを使用して投影される。この偏光されたビームは第１ミラー２０６によって反射されてまっすぐに拡大ミラー素子群２１０に入射する。４分の１波長プレート２０９により、このビームの偏光角が回転され得ることに注意されたい。第１ミラー２０６からの反射画像は、ビームスプリッタ２０８を通過する。これは、ビームスプリッタ２０８がビームのＰ偏光を通過させることによる。拡大ミラー素子群２１０から反射される画像の偏光角は９０°回転される。このビームはビームスプリッタ表面で反射されてウェーハ２０４に到達する。このようにビームスプリッタ２０８はＳ偏光を通過させないのである。引き続き画像は、４分の１波長板２０９を含む拡大ミラー素子群２１０からまっすぐに反射されて来る。画像が反転されることの他に、拡大ミラー素子群２１０によりこの画像の偏光も反転される。したがって拡大ミラー素子群２１０から反射されて来たビームはつぎにビームスプリッタ２０８で反射される。それはこの画像がいまやビームスプリッタ２０８とは逆の偏光を有するからである。画像はつぎに平行なウェーハステージ２０４に投影される。このような構成を使用することによって奇数回の反射が行われる。この結果、画像反転の問題が生じてしまうのである。
【０００８】
しかしながら択一的なリソグラフィシステム設計でこの画像反転の障害を克服する試みがなされているものもある。このような設計の１つが中央部が不鮮明（ｃｅｎｔｒａｌｌｙ　ｏｂｓｃｕｒｅｄ）になる光学系設計である。図３には、中央部が不鮮明になる光学系設計を有する例示的なリソグラフィシステム３００が示されている。システム３００には、カタディオプトリック露光光学系３１２を使用する平行なレチクルステージ３０２およびウェーハステージ３０４が示されており、ここでこのカタディオプトリック露光光学系は、第１ミラー３０６および拡大ミラー３０８を有する。この例示的なシステム３００では、画像はレチクルステージ３０２から真っ直ぐに拡大ミラー３０８に投影される。レチクルステージ３０２から投影される画像は第１ミラー３０６を通過することに注意されたい。これは第１ミラー３０６が（上記のビームスプリッタ２０８と同様に）偏光されているからである。画像はつぎに拡大ミラー３０８から反射されて第１ミラー３０６に真っ直ぐに到達する。画像が反転されることの他に、拡大ミラー３０８によりこの画像の偏光も反転される。この画像はつぎに第１ミラー３０６によって下方に反射され、拡大ミラー３０８の小さいホール３１０を通してウェーハステージ２０４に到達する。この構成では拡大ミラー３０８は、第１ミラー３０６の投影された反射のパスにあり、このために小さなホール３１０が拡大ミラー３０８に設けられているのである。第１ミラー３０６の投影された反射は、拡大ミラー３０８の小さなホール３１０を通ってウェーハステージ３０４に到達する。この構成を使用することにより、偶数回の反射が生じる。したがって画像反転の問題は生じないのである。しかしながらこの構成はそれなりの欠点を有する。画像が拡大ミラー３０８によって反射されると、画像情報の一部（すなわち拡大ミラー３０８の小さなホール３１０を通る画像の一部）が失われてしまうのである。これによって上記の投影される画像において収差または不整合が形成され得るのである。
【０００９】
画像反転の障害の克服を試行した他のリソグラフィシステムは、軸ずらし（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）設計である。図４には、軸ずらし設計による例示的なリソグラフィシステム４００が示されている。システム４００には、カタディオプトリック露光光学系４１２を使用する平行なレチクルステージ４０２およびウェーハステージ４０４が示されており、ここでこのカタディオプトリック露光光学系は第１ミラー４０６および拡大ミラー４０８を有する。この例示的なシステム４００では、画像はレチクルステージ４０２から第１ミラー４０６に投影され、第１ミラー４０６から反射されて拡大ミラー４０８に入射し、さらに拡大ミラー４０８から反射されてウェーハステージ４０４に到達する。この構成においてレチクルステージ４０２はウェーハステージ４０４から軸がずれている。それはこの画像が反射されてレチクルステージから離れ、これによって拡大ミラー４０８が使用されてこの画像が拡大されるためである。図示のように第１ミラー４０６とウェーハステージ４０４との間に小さな角度４１０がある。この構成を使用すれば、偶数回の反射が行われる。しかしながらこの構成はそれなりの欠点を有する。拡大ミラー４０８は、反射された画像を第１ミラー４０６からまっすぐに（すなわち垂直に）受け取らない。これは、拡大ミラー４０８が、反射された画像を第１ミラー４０６から受け取って、この画像を小さな角度４１０を介してウェーハステージ４０４に反射できなければならないからである。さらに拡大ミラー４０８は画像をウェーハステージ４０４にまっすぐに反射しない。この結果、収差および画像のパースペクティブな歪み（ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｗａｒｐｉｎｇ）が発生し得るのである。
【００１０】
したがって、画像反転のない高品質画像を形成可能なカタディオプトリック露光光学系を有するリソグラフィシステムを作製することは困難なのである。それゆえに今日のほとんどのリソグラフィシステムは、図１の設計と類似の設計を使用しているのである。この設計では奇数回の反射が行われるため、画像の反転の問題が発生する。その結果、これらのカタディオプトリック露光光学系を使用して画像を露光する場合には、投影される画像が所望の画像の反転であることを意識しておかなければならないのである。これにより、処理時間および準備の増大に結び付いてしまうことがある。この問題はさらに、今日使用されているほとんどのリソグラフィシステムでは画像が反転しないという事実によってさらに複雑になる。このような事実の結果、カタディオプトリック露光光学系および非カタディオプトリック露光光学系（すなわち画像反転の問題を有するシステムおよび画像反転の問題のないシステム）の両方を使用する製造者は、それぞれの画像方向を有する２つのレチクルプレートを使用しなければならない。これは高い製造コストに結び付く可能性がある。
【００１１】
【特許文献１】
米国特許明細書第５５３７２６０号
【特許文献２】
米国特許明細書第０９／４４９６３０号
【特許文献３】
米国特許明細書第０９／７９４１３３号
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、カタディオプトリック露光光学系を使用するリソグラフィシステムおよびリソグラフィ方法を提供して、画像反転なしに高精度の画像を形成できるようにすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の装置に関する課題は、本発明により、リソグラフィ装置において、画像を透過するか、または反射するレチクルステージ、ウェーハステージ、および前記のレチクルステージとウェーハステージとの間で配向されたカタディオプトリック露光光学系を有し、ここでこのカタディオプトリック露光光学系により、前記画像が合同にウェーハステージに投影されることを特徴とするリソグラフィ装置を構成することによって解決される。
【００１４】
また方法に関する課題は、本発明により、ソグラフィ方法において、画像を透過または反射するレチクルステージを準備し、この画像を受け取るウェーハステージを準備し、前記のレチクルステージとウェーハステージとの間でカタディオプトリック露光光学系素子を配向して、前記画像が合同にウェーハステージに投影されるようにすることによって解決される。
【００１５】
【発明の実施の形態および利点】
本発明は、画像反転なしに高画質の画像を投影するカタディオプトリック露光光学系を使用したリソグラフィシステムおよびリソグラフィ方法に関する。
【００１６】
本発明の１実施形態ではこのリソグラフィシステムおよびリソグラフィ方法は、レチクルステージ、ウェーハステージ、これらのレチクルステージとウェーハステージとの間に配置されたカタディオプトリック露光光学系を含む。カタディオプトリック露光光学系により画像がこのレチクルステージからウェーハステージに投影される。投影された画像は、レチクルステージからの画像と同じ画像方向を有する。言い換えると、このカタディオプトリック露光光学系によって画像反転は行われないのである。
【００１７】
本発明の１実施形態では、レチクルステージは第１面に、またウェーハステージは第２面にあり、ここで第１面は第２面に対して直交している。本発明の別の実施形態では、カタディオプトリック露光光学系により、偶数回の反射が行われる。本発明によれば、投影された画像は高精度である。さらに投影された画像にはパースペクティブな歪みおよび不鮮明な領域のような収差がない。
【００１８】
本発明の別の実施形態では２つのウェーハステージが使用される。各ウェーハステージは、対応するロード／アンロードおよびデータ収集ステーションを有する。ロード／アンロードおよびデータ収集ステーションは、露光ステーションのいずれか一方の側に配置されている。ウェーハステージは共通のレールに取り付けられており、これによって第１ステージが移動して露光ステーションから離れてと、第２ステージは直ちに移動して露光装置の下にその位置を占めることが可能である。このような配置構成によって露光装置が最大限に使用される。ウェーハデータ収集および露光ステップは本発明において並列に行われるため、スループットを増大させるために使用されることもある妥協的なウェーハ位置合わせ法を使用する必要がない。実際に本発明の並列性により、スループットを相応に低減させることなしに比較的大きなデータ収集が可能になる。
【００１９】
本発明の別の実施形態では、２重分離システムが使用される。１様相では分離されたベースフレームが、分離されていないツール構造体によって支持される。ウェーハステージ部材は、この分離されたベースフレームによって支持される。これらウェーハステージ部材により、半導体ウェーハを装着するためのマウントが得られる。レチクルステージ部材は上記の分離されたベースフレームによって支持される。これらのレチクルステージ部材により、レチクルに対するマウントが得られる。分離されたブリッジにより、露光光学系に対するマウントが得られる。この分離されたブリッジは、上記の分離されたベースフレームによって支持される。照明光源からの照射は、設けられたレチクルマウントに取り付けられたレチクルを通って、装着された半導体ウェーハの表面に到達する。取り付けられたレチクルのパターンは、装着された半導体ウェーハの表面に転写される。
【００２０】
本発明の１つの利点は、画像反転を発生させないカタディオプトリック露光光学系を使用することである。これによって製造者は、同じ画像をカタディオプトリック形のリソグラフィシステムで、またカタディオプトリック形でないリソグラフィシステムで使用可能である。これによって互換性が増し、製造コストが低減される。
【００２１】
本発明の別の利点は、ウェーハステージに高精度の画像が投影されることである。択一的なカタディオプトリック露光光学系の設計を使用する従来技術とは異なり、本発明により、光学的な瞳孔における不鮮明な領域およびパースペクティブな歪みなどの収差なしに高画質の画像が投影される。これによって高品質の製品が製造される。
【００２２】
本発明の別の利点は、露光光学系が最大限に使用されることである。これはウェーハデータ収集および露光ステップが並列して行われることによる。本発明の並列性により、スループットを相応に低減することなしにより多くのデータ収集が可能である。これによって製造プロセスの効率が増大される。
【００２３】
本発明の別の利点は、リソグラフィ装置の重要な素子間の相対運動が低減されることである。本発明は、多重に分離されたシステムを使用しており、これによって運動の負荷と、ウェーハステージ、レチクルおよび露光光学系に含まれる部材を含む重要な部材間の相対運動とが低減される。運動の負荷と、１つまたはそれ以上のリソグラフィシステムの部材間における相対運動を低減することにより、より厳格な許容誤差のため、半導体ウェーハをより精確に、また繰り返してエッチングすることが可能である。
【００２４】
本発明のさらなる特徴および利点ならびに本発明の様々な実施形態の構造および動作を添付の図面に関連して以下に詳しく説明する。
【００２５】
【実施例】
本発明の特徴および利点は、図に関連して読めば以下の詳細な説明からより明らかになる。これらの図では類似の参照符号は同じ素子または機能的に類似の素子を示している。さらに参照符号の最も左の桁により、この参照符号が最初に出現した図が識別される。
【００２６】
Ｉ．概略
本発明は、画像の反転なしに高画質の画像を投影するカタディオプトリック露光光学系を使用したリソグラフィシステムおよびリソグラフィ方法に関する。本発明により、半導体をより効率的にまたタイムリーに製造することが可能になる。
【００２７】
Ａ．定義
以下の定義は、説明のためにだけなされたものである。列挙された用語に対する択一的な定義は、関連する技術の分野に精通した者にはここに含まれる議論に基づいて明らかであり、また本発明の実施形態の範囲および精神に含まれるものである。
【００２８】
Ｂ．一般的な考察
本発明を、以下の実施例について説明する。これは便宜的なものだけであり、本発明の応用を制限することを意図したものではない。実際に以下の説明を読んだ後、関連する技術の分野に精通した者には、以下の発明が択一的にどのように実施されるかは明らかであろう。
【００２９】
ＩＩ．システムの向き
図５は、本発明の１実施形態におけるリソグラフィシステム５００を説明する図である。この図に示されているのは、レチクルステージ５０２、ウェーハステージ５０４およびカタディオプトリック露光光学系５０６である。システム５００の動作中、画像（図示せず）は、レチクルステージ５０２に関連づけられる。続いて、この画像はカタディオプトリック露光光学系５０６に投影され、これはこの画像を処理して、これをウェーハステージ５０４に投影する。択一的にはこの画像を反射させてカタディオプトリック露光光学系５０６に入射させることが可能である。ここまではレチクルステージ５０２からカタディオプトリック露光光学系５０６への画像の投影について述べた任意の事柄は、同じカタディオプトリック露光光学系への画像の反射にも交換して適用可能である。
【００３０】
本発明の１実施形態では、レチクルステージ５０２はウェーハステージ５０４と直交している。この構成を説明するため、図５を例として使用すると、レチクルステージ５０２は第１の面にあり、これに対してウェーハステージ５０４は第２の面にあり、ここで上記の第１の面は第２の面に直交している。この特徴により、ウェーハステージ５０４に投影される画像の画像方向と、原画像の画像方向とが一致する（すなわち画像が反転しない）。画像の方向については以下に詳しく説明する。
【００３１】
ＩＩＩ．　露光光学系
図６は、本発明の１実施形態におけるカタディオプトリック露光光学系６００のより詳細な図である。図６には、入口側レンズ６０２と、ビームスプリッタ６０４と、凸非球面素子６０８（すなわち拡大ミラー）と、出口側レンズ６１０とが示されている。図６は説明のためにだけ示されたのであり、本発明を図示の構成に制限しようとするものではない。極めて高性能のカタディオプトリック露光光学系６００には、例えば、ステップアンドスキャン形リソグラフィーツールにおいて必要となり得るこのような部材が含まれている。カタディオプトリック露光光学系の例は、”Ｃａｔａｄｉｏｐｔｒｉｃ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ　Ｈｉｇｈ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ”なる名称の同一出願人のＷｉｌｌｉａｍｓｏｎによる米国特許明細書第５５３７２６０号（特許文献１参照）に示されている。
【００３２】
入口側レンズ６０２は、カタディオプトリック露光光学系６００の入口に配置されている。画像がカタディオプトリック露光光学系６００に入ると、レンズ６０２によって画像が拡大および／または位置合わせされる。さらに入口側レンズ６０２またはカタディオプトリック露光光学系６００の入口に配置される任意の別の部材によって、当業者には公知の任意の処理を行うことが可能である。
【００３３】
ビームスプリッタ６０４は偏光ミラーである。したがってビームスプリッタ６０４と同じ偏光方向のビームがこれを通過することができ、これに対して偏光方向が異なるビームは、このビームスプリッタによって反射される。ビームスプリッタ６０４は、入射画像の入射角に対して４５°で配置されることにも注意されたい。図６を例として使用すると、ビームスプリッタ６０４は水平面に対して４５°で配置される。この特徴により、スネルの法則（すなわち入射角は反射角に等しい）によって入射画像を反射して凸非球面素子６０６に入射させることができる。
【００３４】
凸非球面素子６０６は、ビームスプリッタ６０４によって反射される入射画像の大きさを増大させる。さらに凸非球面素子６０６は、ビームスプリッタ６０４によって反射された入射画像を含むビームの偏光方向を反転させる。凸非球面素子６０６により、これらの処理および考えられ得る別の処理が、本発明の属する技術の分野の者には公知のようなやり方で行われる。
【００３５】
出口側レンズ６１０は、カタディオプトリック露光光学系６００の出力側に配置されている。画像がカタディオプトリック露光光学系６００を出射する際に、レンズ６１０によりこの画像が拡大および／または位置合わせされる。さらに出口側レンズ６１０またはカタディオプトリック露光光学系６００の出口に配置される任意の別の部材によって、当業者には公知の任意の処理を行うことが可能である。
【００３６】
Ａ．イメージパス
図７は、本発明の１実施形態における例示的なカタディオプトリック露光光学系７００内で画像が進むパスを説明する図である。この実施形態において画像７０２は、指定された入口を通ってカタディオプトリック露光光学系７００に入射する。画像７０２がカタディオプトリック露光光学系７００に入射すると、画像７０２はレンズ６０２によって拡大および／または位置合わせされる。
【００３７】
続いて画像７０２はビームスプリッタ６０４に入射する。画像７０２を含み、カタディオプトリック露光光学系７００の入口を通って来たビームは、ビームスプリッタ６０４とは偏光方向が逆である。従って、画像７０２はビームスプリッタ６０４によって反射される。ビームスプリッタ６０４の方向に起因して（すなわち４５°の角度）、画像７０２は反射されて真っ直ぐ凸非球面素子６０６に進む。
【００３８】
つぎに画像７０２は反射されて凸非球面素子６０６を離れる。この際に凸非球面素子６０６によって画像７０２の大きさが増大され、画像７０２の偏光方向が反転される。さらに凸非球面素子６０６により、当業者には公知のように２つの軸のまわりで画像が反転する。この結果、凸非球面素子６０６によって反射された後、画像７０２を含むビームと、ビームスプリッタ６０４とは偏光方向が等しい。
【００３９】
画像７０２を含むビームと、ビームスプリッタ６０４とは偏光方向が等しいため、画像７０２はビームスプリッタ６０４を通過する。つぎに画像７０２はカタディオプトリック露光光学系７００の出口に向かって投影される。この際にこの画像は出口側レンズ６１０を通過する。画像７０２がカタディオプトリック露光光学系７００から出射される際に、レンズ６１０により画像７０２は拡大および／または位置合わせされる。続いて画像７０２はウェーハステージ５０４に投影される。
【００４０】
Ｂ．投影された画像
図８は、本発明の１実施形態のカタディオプトリック露光光学系内で処理中の画像７０２の方向を説明する表である。ここで注意すべきであるのは、画像の１８０。の回転が永続的な問題ではないことである。その理由はウェーハを１８０。回転すればこの問題は補正されるからである。図８は、上記の図７に示したカタディオプトリック露光光学系７００による処理中に画像７０２がどの変化するかを示している。表８００の左側の欄には画像７０２の処理ステージの説明ならびに見る向き（ｖｉｅｗｉｎｇ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ）が示されている。言い換えると、左側の欄にはこの処理において画像７０２が目下どこにあり、画像７０２がどのように見えるはずであるかを示しているのである。表８００の右側の欄には、左記の視線の向きおよび左記の処理ステージから得られる画像７０２の図が示されている。
【００４１】
【外２】
2004006894.tif 000004
【００４２】
【外３】
2004006894.tif 000005
【００４３】
さらに本発明のリソグラフィシステムは、択一的なリソグラフィシステム設計に関連する（上述のような）問題を有していない。これは例えば、中央部が不鮮明になる光学系設計（図３を参照されたい）および軸ずらし設計（図４を参照されたい）である。このことの１つの理由は、本発明のリソグラフィシステムが、画像の通過する小さなホールを有する拡大ミラーを使用していないからである。したがって本発明のリソグラフィシステムには不鮮明な領域はないのである。
【００４４】
本発明のリソグラフィシステムが択一的なリソグラフィシステム設計に関連する問題を有さない別の理由は、拡大ミラーを使用することにある。本発明のリソグラフィシステムは、画像を真っ直ぐに（すなわち垂直に）拡大ミラー（すなわち凸非球面素子）に投影するのである。さらに本発明のリソグラフィシステムは、画像を上記の拡大ミラーから真っ直ぐに投影してウェーハステージなどの別の表面に真っ直ぐに投影する。したがって本発明のリソグラフィシステムには、パースペクティブな歪みおよび関連する問題がないのである。
【００４５】
ＩＶ．　２重ウェーハステージ
本発明の１実施形態では、２重ウェーハステージが使用されて製造プロセスがさらに効率化される。２重ウェーハステージには、同時に動作する別個の２つのウェーハステージを使用することが含まれており、これによって一方のウェーハをローディングしながら他方のウェーハを露光することができる。本発明のこの実施形態により、リソグラフィツールのスループットが増大し、その際に２つの基板ステージを使用することによって収集される位置合わせデータの量が同時に増大する。各基板ステージは、関連するロード／アンロードおよびデータ収集ステーションを有する。このロード／アンロードおよびデータ収集ステーションは、露光ステーションのいずれか一方の側に配置される。これらの基板ステージは共通のレールに取り付けられ、これによって第１ステージが移動して露光ステーションから離れると、第２ステージは直ちに露光装置の下に移動してその位置を占めることができる。このような配置構成によって露光装置が最大限に使用される。ウェーハデータ収集および露光ステップは本発明において並列に行われるため、スループットを増大させるために使用されることもある妥協的なウェーハ位置合わせ法を使用する必要がない。実際に本発明の並列性により、スループットを相応に低減させることなしに比較的大きなデータ収集が可能になる。
【００４６】
本発明の別の実施形態では、リソグラフィ装置は、露光ステーションおよび複数の基板ステージを有する。各基板ステージは対応するデータ収集ステーションを有し、ここでこのデータ収集ステーションは、複数の基板ステージの別の基板ステージに対応するデータ収集ステーションとは別個のデータ収集ステーションである。複数の基板ステージの各基板ステージは、対応するデータ収集ステーションから露光ステーションに移動可能である。
【００４７】
動作中、複数の基板ステージの各基板ステージは択一的に対応するそのデータ収集ステーションから露光ステーションに移動され、これによって複数の基板ステージのうちの第２ステージが露光ステーションにおいて露光されるのと同時に、これらの複数の基板ステージのうちの第１ステージのデータ収集を行うことが可能である。
【００４８】
このリソグラフィ装置はさらに、この装置内の第１および第３ポジションの上方に配置された第１および第２データ収集カメラを含むものとして特徴付けることが可能である。この露光装置は、このリソグラフィ装置内の第２ポジションの上方に配置されている。上記の第１および第２基板ステージは、第１ポジションから第２ポジションに、また第３ポジションから第２ポジションにそれぞれ移動可能である。
【００４９】
図９には本発明の１実施形態における２重ウェーハステージが図示されている。データ収集および露光構造体９００には第１ウェーハステージ９１０と、第２ウェーハステージ９２０とが含まれている。これらの第１および第２ウェーハステージはこの図において、その上にウェーハ９１１および９２１がその上に取り付けられているとして図示されている。ウェーハステージ９１０は、サブステージ９１２および９１３を介してレール９３０に取り付けられている。サブステージ９１３は移動可能にサブステージ９１２に取り付けられており、これによってレール９３０に対して垂直な方向にステージ運動が可能である。図示されていないが、サブステージ９１２および９１３は、この運動を実現するために当業者には公知のタイプのリニアブラシレスモータの部材を含むことができる。モータ９３１および９３２は、レール９３０に沿ってサブステージ９１３を駆動する。モータ９３１および９３２も当業者には公知のタイプのリニアブラシレスモータとすることが可能である。同様にウェーハステージ９２０はサブステージ９２２および９２３を介してレール９３０に取り付けられている。モータ９３１および９３２も、レール９３０に沿ってサブステージ９２３を駆動する。サブステージ９１２および９１３と同様に、付加的なモータ部材がサブステージ９２２および９２３に含まれており、これによってレール９３０に対して垂直方向のステージ運動が実現される。さらに（図示しない）干渉計がこの構造体内に配置され、これによってウェーハステージ９１０および９２０のレール９３０における位置と、９３０に対して垂直な軸に沿った方向での位置とが決定される。これらの干渉計は、以下に説明する制御システムと共に動作してステージ運動が制御される。
【００５０】
２重ウェーハステージのコンセプトは、１９９９年１１月３０日に提出された”Ｄｕａｌ　Ｓｔａｇｅ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄ”なる名称の同一出願人のＲｏｕｘ等による米国特許明細書第０９／４４９６３０号（特許文献２参照）により詳細に説明されている。
【００５１】
図５を参照すると、上記の２重ウェーハステージはウェーハステージ５０４と交換可能である。２重ウェーハステージと、リソグラフィシステム５００とを組み合わせることによって、高いスループットが可能なリソグラフィシステムが得られ、この際に画像反転のない高画質な画像を形成するカタディオプトリック露光光学系が使用される。
【００５２】
Ｖ．　２重分離システム
本発明の１実施形態では、２重分離システムが使用されて製造プロセスの精度がさらに高められる。２重分離システムには、ウェーハステージおよびレチクルステージの分離が含まれており、これによってこれらの２つのステージは周囲の運動から保護される。１様相では分離されたベースフレームが、分離されていないツール構造体によって支持される。ウェーハステージ部材は、分離されたベースフレームによって支持される。このウェーハステージ部材により、半導体ウェーハを装着するためのマウントが得られる。レチクルステージ部材は、分離されたベースフレームによって支持される。このレチクルステージ部材によりレチクルに対するマウントが得られる。分離されたブリッジにより、投影光学系に対するマウントが得られる。この分離されたブリッジは、分離されたベースフレームによって支持される。照明源から照射は、得られたレチクルマウントに取り付けられたレチクルを通過して、装着された半導体ウェーハの表面に到達する。取り付けられたレチクルのパターンは、装着された半導体ウェーハの表面に転写される。
【００５３】
別の様相では、分離されたブリッジにより、投影光学系に対するマウントが得られる。分離されたブリッジは、分離されていないベースフレームによって支持される。ウェーハステージ部材は、この分離されていないベースフレームによって支持される。このウェーハステージ部材により、半導体ウェーハを装着するためのマウントが得られる。レチクルステージ部材は、分離されていないベースフレームによって支持される。このレチクルステージ部材によってレチクルに対するマウント部が得られる。分離された光リレーは、分離されていないベースフレームによって支持される。この分離された光リレーには、サーボ制御される少なくとも１つのフレーミングブレード（ｆｌａｍｉｎｇ　ｂｌａｄｅ）が含まれる。これらのサーボ制御される１つまたはそれ以上のフレーミングブレードは、照明源からの照射がフレーミングされ、得られたレチクルマウントに取り付けられたレチクルにイメージングされるように構成されている。この照射は、このレチクル平面を通過して、装着された半導体ウェーハの表面に到達する。取り付けられたレチクルのパターンは、装着された半導体ウェーハに転写される。
【００５４】
図１０には本発明の１実施形態における２重分離システムが示されている。リソグラフィツール装置１１００には、重要な光学部材を支持する構造体における運動を最小化する分離システムが含まれている。リソグラフィツール装置１１００は、分離されたブリッジ１１０２と、投影光学系１１０４と、第１、第２および第３の空気式アイソレータ１１０６，１１０８および１１１０と、分離されていないベースフレーム１１１２と，第１および第２相対ポジションセンサ１１１４および１１１６と、第１，第２，第３および第４アクチュエータ１１１８，１１２０，１１２２および１１２４と、ウェーハサブステージ１１２６と、ブラケット１１４２を有するウェーハプレシジョンステージ１１２８と、フォーカスバックプレート１１３０と、１つまたはそれ以上の曲げスペーシングロッド（ｆｌｅｘｕｒｅｄ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｒｏｄ）１１３２と、レチクルステージ１１３４と、リニアモータ１１３６と、１Ｘリレー１１３８と、エアーバー１１４０とを有する。リソグラフィツール装置１１００のこれらの素子は以下のテキストおよびサブセクションにより完全に記載されている。
【００５５】
２重分離システムのコンセプトは、２００１年２月２８日に提出された、”Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｔｏｏｌ　ｗｉｔｈ　Ｄｕａｌ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒｉｎｇ　ｔｈｅＳａｍｅ”なる名称の同一出願人のＧａｌｂｕｒｔ等による米国特許明細書第０９／７９４１３３号（特許文献３参照）により詳細に説明されている。
【００５６】
図５を参照すると、上記のように２重分離システムと、ウェーハステージ５０４とを統合することが可能である。２重分離システムとリソグラフィシステム５００とを組み合わせることにより、高い動作精度が可能なリソグラフィシステムが得られ、この際に画像反転のない高画質の画像を形成するカタディオプトリック露光光学系が使用される。
【００５７】
ＶＩ．　結論
上に本発明の様々な実施形態を説明してきたが、これらは例として示したものあり、制限のためのものではないことを理解されたい。形態および詳細の様々な変更が、本発明の精神および範囲を逸脱することなく可能なことは当業者には明らかであろう。したがって本発明は、上記の例示的な実施形態のいずれにも制限されるべきでなく、冒頭の請求項およびこれに等価なものにしたがってのみ定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態において画像反転の問題を説明する図である。
【図２】カタディオプトリック露光光学系と、平行なレチクルステージおよびウェーハステージと、拡大ミラーとを使用する通例のリソグラフィシステムを説明する図である。
【図３】中央部が不鮮明になる光学系設計を使用するリソグラフィシステムを説明する図である。
【図４】軸ずらし設計を使用したリソグラフィシステムを説明する図である。
【図５】直交するレチクルステージおよびウェーハステージを使用する本発明の１実施形態のリソグラフィシステムを説明する図である。
【図６】直交するレチクルステージおよびウェーハステージを使用する本発明の１実施形態のリソグラフィシステムのカタディオプトリック露光光学系を説明する図である。
【図７】直交するレチクルステージおよびウェーハステージを使用する本発明の１実施形態のリソグラフィシステムにおけるイメージパスを説明する図である。
【図８】本発明の１実施形態においてカタディオプトリック露光光学系内で処理中の画像の方向を説明する表である。
【図９】本発明の１実施形態における２重ウェーハステージの説明図である。
【図１０】本発明の１実施形態における２重分離システムの説明図である。
【符号の説明】
２００　リソグラフィシステム
２０２　レチクルステージ
２０４　ウェーハステージ
２０６　第１ミラー
２０８　ビームスプリッタ
２０９　４分の１波長板
２１０　拡大ミラー素子群
２１２　カタディオプトリック露光光学系
３００　リソグラフィシステム
３０２　レチクルステージ
３０４　ウェーハステージ
３０６　第１ミラー
３０８　拡大ミラー
３１０　小さなホール
３１２　カタディオプトリック露光光学系
４００　リソグラフィシステム
４０２　レチクルステージ
４０４　ウェーハステージ
４０６　第１ミラー
４０８　拡大ミラー
４１０　小さな角度
４１２　カタディオプトリック露光光学系
５００　リソグラフィシステム
５０２　レチクルステージ
５０４　ウェーハステージ
５０６　カタディオプトリック露光光学系
６００　カタディオプトリック露光光学系
６０２　入口側レンズ
６０４　ビームスプリッタ
６０８　凸非球面素子
６１０　出口側レンズ
７００　カタディオプトリック露光光学系
７０２　画像
９００　データ収集および露光構造体
９１０　第１ウェーハステージ
９１１　ウェーハ
９１２，９１３　サブステージ
９２０　第２ウェーハステージ
９２１　ウェーハ
９２２，９２３　サブステージ
９３０　レール
９３１，９３２　モータ
１１００　リソグラフィツール装置
１１０２　分離されたブリッジ
１１０４　投影光学系
１１０６，１１０８，１１１０　空気式アイソレータ
１１１２　分離されていないベースフレーム
１１１４，１１１６　相対ポジションセンサ
１１１８，１１２０，１１２２，１１２４　アクチュエータ
１１２６　ウェーハサブステージ
１１２８　ウェーハプレシジョンステージ
１１３０　フォーカスバックプレート
１１３２　曲げスペーシングロッド
１１３４　レチクルステージ
１１３６　リニアモータ
１１３８　１Ｘリレー
１１４０　エアーバー
１１４２　ブラケット
【図１】
2004006894.tif 000006
【図２】
2004006894.tif 000007
【図３】
2004006894.tif 000008
【図４】
2004006894.tif 000009
【図５】
2004006894.tif 000010
【図６】
2004006894.tif 000011
【図７】
2004006894.tif 000012
【図８】
2004006894.tif 000013
【図９】
2004006894.tif 000014
【図１０】
2004006894.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月6日(2003.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
図９には本発明の１実施形態における２重ウェーハステージが図示されている。データ収集および露光構造体９００には第１ウェーハステージ９１０と、第２ウェーハステージ９２０とが含まれている。これらの第１および第２ウェーハステージはこの図において、その上にウェーハ９１１および９２１がその上に取り付けられているとして図示されている。ウェーハステージ９１０は、サブステージ９１２および９１３を介してレール９３０に取り付けられている。サブステージ９１３は移動可能にサブステージ９１２に取り付けられており、これによってレール９３０に対して垂直な方向にステージ運動が可能である。図示されていないが、サブステージ９１２および９１３は、この運動を実現するために当業者には公知のタイプのリニアブラシレスモータの部材を含むことができる。モータ９３１および９３２は、レール９３０に沿ってサブステージ９１３を駆動する。モータ９３１および９３２も当業者には公知のタイプのリニアブラシレスモータとすることが可能である。同様にウェーハステージ９２０はサブステージ９２２および９２６を介してレール９３０に取り付けられている。モータ９３１および９３２も、レール９３０に沿ってサブステージ９２６を駆動する。サブステージ９１２および９１３と同様に、付加的なモータ部材がサブステージ９２２および９２６に含まれており、これによってレール９３０に対して垂直方向のステージ運動が実現される。さらに（図示しない）干渉計がこの構造体内に配置され、これによってウェーハステージ９１０および９２０のレール９３０における位置と、９３０に対して垂直な軸に沿った方向での位置とが決定される。これらの干渉計は、制御システムと共に動作してステージ運動が制御される。