JP2004200696A - リソグラフィ装置、ミラー要素、デバイス製造方法、およびビーム送達システム - Google Patents

Abstract

【課題】コストおよび改造を最小限に抑えながら、エネルギー出力を最大にするフォトリソグラフィ装置を提供すること。
【解決手段】本発明によれば、放射線の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を形成するパターン形成手段を支持するための支持構造と、基板を保持するための基板テーブルと、パターンが形成されたビームを基板のターゲット部分の上に投影するための投影システムと、パターン形成手段を照明することができるように、放射線ビームを調整して調整済み放射線ビームを提供する照明システムと、投影ビームを放射線システムから照明システムまで、方向を変更して送達するための方向変更要素を備えたビーム送達システムとを有するリソグラフィ装置が提供される。放射線ビームは所定の偏光状態を有するように構成され、方向変更要素は放射線ビームの所定の偏光状態に対して放射線損失を最小にするように構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、放射線の投影ビームを提供するための放射線システムと、パターン形成手段を支持するための支持構造であって、パターン形成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形成するように働く支持構造と、基板を保持するための基板テーブルと、パターンが形成されたビームを基板のターゲット部分の上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、放射線システムが、放射線ビームを調整（コンディショニング）するための照明システムであって、それによって調整済み放射線ビームを提供してパターン形成手段を照明する照明システムと、ビームを放射線源から照明システムへと方向を変更させて送達するために、方向変更要素（ｒｅｄｉｒｅｃｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）を備えているビーム送達システム（ｂｅａｍ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｓｙｓｔｅｍ）とをさらに有しているリソグラフィ投影装置に関するものである。

本明細書で使用する「パターン形成手段」という用語は、基板のターゲット部分に作成するパターンに対応するパターンが形成された断面を、入射する放射線ビームに付与するために用いることができる手段を指すものと広く解釈すべきであり、「光弁（ｌｉｇｈｔ ｖａｌｖｅ）」という用語もこの意味で用いることができる。一般に、前記パターンは、集積回路や他のデバイスなど、ターゲット部分に作成されるデバイスの特定の機能層に対応している（以下参照）。こうしたパターン形成手段の例には以下のものが含まれる。
（１）マスク
マスクの概念はリソグラフィの分野では周知であり、それにはバイナリ・マスク、交互位相シフト・マスク（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ＰＳＭ）および減衰位相シフト・マスク（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ＰＳＭ）などのマスク・タイプ、ならびに様々なハイブリッド型のマスク・タイプが含まれる。こうしたマスクを放射線ビーム中に配置すると、マスク・パターンに従って、マスク上に衝突する放射線の選択的透過（透過性マスクの場合）または反射（反射性マスクの場合）が行われる。マスクの場合、その支持構造は、一般に入射する放射線ビーム中の所望の位置にマスクを保持できること、および必要であればビームに対してマスクを移動できることを保証するマスク・テーブルである。
（２）プログラマブル・ミラー・アレイ
このようなデバイスの一例は、粘弾性制御層および反射面を有する、マトリクス状にアドレス指定可能な表面である。こうした装置の背景となる基本原理は、（例えば）反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、アドレス指定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。適切なフィルタを用いると、前記非回折光を反射ビームから濾去し、後に回折光のみを残すことができる。このようにして、マトリクス状にアドレス指定可能な表面のアドレス指定されたパターンに従ってビームにパターンが形成される。プログラマブル・ミラー・アレイの別の実施例は小さいミラーのマトリクス状の配列を使用するものであり、適切な局部電界を印加するか、あるいは電圧作動手段を用いることによりそれぞれのミラーを別々に軸線を中心に傾斜させることができる。ここでも、ミラーはマトリクス状にアドレス指定可能にされ、アドレス指定されたミラーが、入射する放射線ビームを、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、マトリクス状にアドレス指定可能なミラーのアドレス指定パターンに従って、反射ビームにパターンが形成される。必要なマトリクス・アドレス指定は、適切な電子手段を用いて実施することができる。上述のどちらの場合も、パターン形成手段は１つまたは複数のプログラマブル・ミラー・アレイを備えることができる。本明細書で言及するミラー・アレイに関する他の情報は、例えば米国特許第５，２９６，８９１号および第５，５２３，１９３号、ならびにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号およびＷＯ９８／３３０９６号から得られ、これらを参照によって本明細書に組み込む。プログラマブル・ミラー・アレイの場合、前記支持構造は、例えばフレームまたはテーブルとして実施されることができ、これらは必要に応じて固定することも移動させることもできる。
（３）プログラマブルＬＣＤアレイ
このような構成の例は米国特許第５，２２９，８７２号に示されており、これを参照によって本明細書に組み込む。この場合の支持構造は、上述のように、例えば必要に応じて固定することも移動させることもできるフレームまたはテーブルとして実施されることができる。

簡略化のために、本明細書の他の部分では特定の箇所で、特にマスクおよびマスク・テーブルに関する実施例に言及することがあるが、こうした実施例の中で論じる一般原理は、先に述べたように、パターン形成手段のより広い意味において理解すべきである。

リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。このような場合、パターン形成手段は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可能であり、このパターンを、放射線感光材料（レジスト）の層で被覆した基板（シリコン・ウェハ）上の（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分に結像させることができる。一般に単一のウェハは、投影システムにより１つずつ連続的に照射される隣接するターゲット部分の全ネットワークを含む。マスク・テーブル上のマスクによるパターン形成を採用する現在の装置は、異なる２つのタイプの装置に区別することができる。一方のタイプのリソグラフィ投影装置では、マスク・パターン全体をターゲット部分の上に一度に露光することによって各ターゲット部分を照射するようになっており、こうした装置は一般にウェハ・ステッパ、またはステップ・アンド・リピート式装置と呼ばれる。もう一方の装置は、一般にステップ・アンド・スキャン式装置と呼ばれ、マスク・パターンを投影ビームの下で所与の基準方向（「走査」方向）に漸次走査し、それと同時にこの方向に対して平行または逆平行に基板テーブルを同期して走査することによって各ターゲット部分を照射する。一般に、投影システムは倍率Ｍ（一般にＭ＜１）を有するため、基板テーブルを走査する速度Ｖはマスク・テーブルを走査する速度のＭ倍になる。本明細書に記載するリソグラフィ装置に関するさらに詳しい情報は、例えば米国特許第６，０４６，７９２号から得ることができ、これを参照によって本明細書に組み込む。

リソグラフィ投影装置を用いた製造工程では、少なくとも一部を放射線感光材料（レジスト）の層で被覆した基板の上に（例えばマスクの）パターンが結像（イメージング）される。この結像ステップの前に、プライミング、レジスト・コーティングおよびソフト・ベークなど様々な処理を基板に施すことができる。また露光後に、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベークおよび結像したフィーチャの測定／検査など他の処理を基板に施すこともできる。この一連の処理が、例えばＩＣなどのデバイスの個々の層にパターンを形成するための基礎として用いられる。次いで、こうしたパターンが形成された層を、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処理にかけることが可能であり、これらは全て、個々の層を仕上げるものである。いくつかの層が必要な場合には、全ての処理またはその変形形態を新しい層ごとに繰り返さなければならない。最終的に一連のデバイスが基板（ウェハ）上に形成されることになる。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術によって互いに分離し、それによって個々のデバイスをキャリアに取り付けたり、ピンに接続したりすることができるようになる。こうした工程に関する他の情報は、例えばピーター・ファン・ツァント（Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ）の著書「マイクロチップの製造；半導体処理のための実用ガイド（Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」第３版、マグローヒル出版社、１９９７、ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４から得ることができ、これを参照によって本明細書に組み込む。

簡略化のために、以下では投影システムを「レンズ」と呼ぶことがあるが、この用語は、例えば屈折光学系、反射光学系および反射屈折光学系を含めて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。放射線システムはまた、投影ビームの方向付け、成形または制御を行うために、これらの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、こうした構成要素も以下では一括して、または単独で「レンズ」と呼ぶことがある。さらに、リソグラフィ装置は２以上の基板テーブル（および／または２以上のマスク・テーブル）を有するタイプのものであってもよい。こうした「マルチ・ステージ」装置では、追加のテーブルを並行して用いてもよく、あるいは１つまたは複数のテーブル上で予備ステップを実施し、それと同時に１つまたは複数の他のテーブルを露光に用いることもできる。例えば米国特許第５，９６９，４４１号およびＷＯ９８／４０７９１号には２ステージ・リソグラフィ装置が記載されており、これらを参照によって本明細書に組み込む。

本明細書では、本発明の装置をＩＣの製造に用いることについて特に言及することがあるが、こうした装置は他にも多くの用途に使用可能であることを明確に理解すべきである。例えば、一体型光学システム、磁気ドメイン・メモリ用の誘導および検出パターン、液晶ディスプレイ・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。こうした別の用途についての文脈では、本明細書中の「レチクル」、「ウェハ」または「ダイ」という用語の使用はいずれも、それぞれ「マスク」、「基板」および「ターゲット部分」というより一般的な用語に置き換えて考えられるべきであることが当業者には理解されよう。

本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、（例えば３６５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍの波長を有する）紫外線（ＵＶ）、および（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極紫外線（ＥＵＶ）を含むあらゆるタイプの電磁放射線、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包含している。

従来技術のリソグラフィ・システムは一般に、実際の投影システムからある一定の距離を隔てて設置された放射線源を有する。ほとんどの構成では、レーザー・システムなどの放射線発生装置が別の場所に設置され、それが同じ建物の別のフロアであることもしばしばである。こうしたリソグラフィ・システムの標準的な構成は、建物のあるフロアに設置されたレーザー、ならびに別のフロアに設置された照明システムおよび投影システムである。その長短にかかわらず、こうした距離のために、ビームを放射線源から、入射放射線が実際にリソグラフィ工程で使用される場所（すなわち最適な照明特性を与えるように放射線ビームが最初に調整される照明システム）まで搬送および送達するビーム送達システムであって、引き続いてマスクなどのパターン形成手段からターゲット材料にリソグラフィ・パターンを転写するためにビームを投影するビーム送達システムが必要になる。

ビーム送達システムは一般に、一連の反射ミラーおよび他の光ガイド要素を備えている。こうした従来技術のビーム制御のための例示的な構成を、例えば図２に示す。リソグラフィ工程の解像度およびスループットを高めることへの要求がさらに増しつつある中で、フォトリソグラフィ・システム内の放射線ビームの品質をさらに向上させる必要が生じている。特に、高いスループットおよび良好なフォトリソグラフィの結果を得るためには、一般に高強度の放射線ビームが必要であることが分かっている。特に（一般に２４８〜１２７ｎｍの範囲である）深紫外光（ＤＵＶ）、あるいはさらに（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極紫外光（ＥＵＶ）を用いたより高度なリソグラフィでは、適切なエネルギー特性を有する放射線ビームを生成するために今まで以上に困難が伴い費用がかかることが示されている。

したがって、エネルギー損失を最小限に抑えるために、特にビーム送達システムによる放射線源から照明システムまでのエネルギーの伝送を最大にするために、現在のリソグラフィ・システムに変更を加える必要が生じている。

したがって、本発明の１つの目的は、コストおよび改造を最小限に抑えながら、最大のエネルギー出力を与えるように構成されたフォトリソグラフィ・システムを提供することである。本発明の別の目的は、所定の距離をブリッジする要求を満たしつつ、複雑さが低減され且つ汎用性が高められたビーム送達システムを提供するために、ビーム送達システムを簡略化することである。

これらの目的および他の目的を達成するために、本発明は、放射線源が所定の偏光状態を有するビームを提供するように構成され、方向変更要素が放射線ビームの所定の偏光状態に対して最小の放射線損失を与えるように構成された、請求項１の前文に記載された構成によるフォトリソグラフィ・システムを提供する。

このようにして反射損失が最小限に抑えられ、したがって、さらに強力な放射線システムを設ける必要性を回避しながら、さらに高いビーム強度がもたらされる。本発明の好ましい実施例では、方向変更要素が誘電体ミラー要素であり、また投影ビームが各ミラー要素に対してＳ偏光を有するように配置される。こうしたＳ偏光状態（すなわち入射ビームおよび反射ビームによって規定される入射平面に垂直な偏光状態）は、Ｐ偏光状態よりかなり高い反射を示すことが分かっている。Ｐ偏光状態では、光ビームの偏光方向は入射平面内にある。

放射線ビームの偏光状態を反射面に対して最適なＳ偏光状態に変えるために、ビーム送達システムは、例えば周知のハーフ・ラムダ板（ｈａｌｆ ｌａｍｂｄａ ｐｌａｔｅ）など、少なくとも１つの偏光板を有することが好ましい。

一実施例では、偏光板は少なくとも１つのミラー要素と一体化されている。このミラー要素は、それ自体で別の発明として示すことができるものである。偏光板は少なくとも１つのミラー要素と結合することができる。こうした実施例が提供する利点は、既存のシステムに比較的小さい改造を加えればよいことであり、それ以上の改造を加える必要なしに、通常の誘電性の反射ミラーが本発明のミラーに置き換えられる。

本発明によれば、反射ごとに最高５％までの強度増加が可能である。したがって、ビーム送達システムが５つ程度の方向変更ミラーを用いている一般的な構成では、本発明のフォトリソグラフィ・システムを使用することにより、最高２０％までの光放射線の出力増加を達成することができる。フォトリソグラフィ・システムを構成する際の自由度を大きくしつつ、こうした利益を与えることが可能であり、ビーム送達システム内でさらに多くの方向変更ミラーを使用することができるようになる。反対に、本発明のビーム送達システムが放射線ビームの伝送を高めるため、放射線システムに対して設けられる制限的な要求は少なくなる。ビームが（例えば正方形など）ある対称性に従った形であればミラーの数を減らすことも可能であり、ビームを適切な方向に回転させる必要がなくなる。特に、通常は光ビームの断面が長方形であるため、９０°とは異なる曲げ角度は、ビーム送達システムでは一般に好ましくない。こうした特定の長方形の形状により、ビームを所望の方向に回転させるために追加のミラーが必要になることがある。したがって、好ましい実施例では、反射の回数を減らすため、ビーム送達システムに入る前の放射線ビームの断面は正方形である。一般的な正方形のビームを用いる方法を、本明細書では好ましい実施例として示すが、この方法はそれ自体で使用することも可能であり、また別の発明として示すことも可能であることに留意されたい。

本発明はさらに、少なくとも一部分を放射線感光材料の層で被覆さ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の投影ビームを提供するステップと、パターン形成手段を用いて投影ビームの断面にパターンを付与するステップと、パターンが形成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の上に投影するステップと、放射線ビームを調整してパターン形成手段を照明する照明システムを提供するステップと、投影ビームを放射線源から照明システムまで、方向を変更して送達するための方向変更要素を提供するステップと、放射線ビームが所定の偏光状態を有するように構成するステップと、方向変更要素が放射線ビームの所定の偏光状態に対して最小の放射線損失を与えるように構成するステップとを含むデバイス製造方法に関するものである。

好ましい実施例では、この方法は、投影ビームが各方向変更要素に対してＳ偏光状態を有するように構成するステップを含む。

本発明はさらに、誘電体反射層と、この反射層に対する放射線ビームの所定の偏光状態を提供する偏光層とを有するミラー要素であって、偏光層が誘電体反射層と一体化されたミラー要素に関するものである。

次に本発明の実施例を、添付の概略図を参照して例示のみの目的で説明する。尚、図中において同じ参照記号は同じ部品を指すものであることに留意されたい。

図１は、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ投影装置を概略的に示している。この装置は、
（１）この特定の場合には放射線源ＬＡをも備えた、放射線の投影ビーム（例えば深紫外線領域の光）ＰＢを供給するための放射線システムＥｘ、２、ＩＬと、
（２）マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するためのマスク・ホルダを備えた第１のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴであって、部材ＰＬに対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ＰＭ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と、
（３）基板Ｗ（例えばレジスト塗布シリコン・ウェハ）を保持するための基板ホルダを備えた第２のオブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＷＴであって、部材ＰＬに対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ＰＷ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）ＷＴと、
（４）マスクＭＡの照射された部分を基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃに結像させるための投影システム（「レンズ」）ＰＬと
を備えている。

本明細書で図示する装置は、（例えば反射性マスクを有する）反射タイプのものである。しかし一般に、例えば（透過性マスクを有する）透過タイプのものであってもよい。あるいは装置には先に言及したタイプのプログラマブル・ミラー・アレイなど、他の種類のパターン形成手段を用いてもよい。

放射線源ＬＡ（例えばエキシマ・レーザー）は放射線ビームを生成する。このビームは、直接、または例えばビーム・エキスパンダーＥｘなどの調節手段を通過した後に、照明システム（照明器）ＩＬ内に送られる。照明器ＩＬは、ビームの強度分布の外側および／または内側の半径方向範囲（それぞれ一般にｓ−アウタ（ｓ−ｏｕｔｅｒ）、ｓ−インナ（ｓ−ｉｎｎｅｒ）と呼ばれる）を設定するための調整手段ＡＭを含むことができる。さらに、調整手段ＡＭは、一般には積算器ＩＮやコンデンサＣＯなど他の様々な構成要素を含む。このようにして、マスクＭＡ上に衝突するビームＰＢは、その断面内に、所望される均一性および強度分布を有する。

図１に関して、（例えば放射線源ＬＡが水銀ランプである場合によく見られるように）放射線源ＬＡはリソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、リソグラフィ投影装置から離し、それが生成する放射線ビームを（例えばビーム送達システム２を利用して）装置内に導くことも可能であることに留意すべきであり、この後者のケースは、放射線源ＬＡがエキシマ・レーザーである場合によく見られる。本発明および特許請求の範囲は、これらのケースの両方を包含する。

ビームＰＢはその後、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに遮られる。マスクＭＡを横切った後、ビームＰＢはレンズＰＬを通過し、このレンズＰＬはビームＰＢを基板Ｗのターゲット部分Ｃの上に集束させる。第２の位置決め手段ＰＷ（および干渉測定手段ＩＦ）を用いて、基板テーブルＷＴを、例えば異なるターゲット部分ＣをビームＰＢの経路内に位置決めするように、正確に移動させることができる。同様に、例えばマスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後、または走査中に、第１の位置決め手段ＰＭを用いてマスクＭＡをビームＰＢの経路に対して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、長いストロークのモジュール（粗い位置決め）および短いストロークのモジュール（細かい位置決め）を用いて実現されるが、これらは図１に明示されていない。しかし、（ステップ・アンド・スキャン式装置ではなく）ウェハ・ステッパの場合には、マスク・テーブルＭＴを、短いストロークのアクチュエータに接続するだけでもよいし、または固定してもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク位置合わせマークＭ１、Ｍ２、および基板位置合わせマークＰ１、Ｐ２を用いて整列させることができる。

図示した装置は、異なる２つの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を本質的に静止した状態に保ち、マスクの像全体を１回（すなわち、ただ１回の「フラッシュ」）でターゲット部分Ｃの上に投影させる。次いで、異なるターゲット部分ＣをビームＰＢで照射することができるように、基板テーブルＷＴをｘおよび／またはｙ方向に移動させる。
（２）走査モードでは、所与のターゲット部分Ｃを１回の「フラッシュ」で露光しないことを除けば、本質的に同じ方法が適用される。その代わり、マスク・テーブルＭＴは速度ｖで所与の方向（例えばｙ方向などの、いわゆる「走査方向」）に移動可能であり、したがって投影ビームＰＢはマスクの像全体を走査する。それと同時に、基板テーブルＷＴを、速度Ｖ＝Ｍｖ（ただし、ＭはレンズＰＬの倍率であり、一般にＭ＝１／４または１／５）で同じ方向または反対方向に同時に移動させる。この方法では、解像度を損なうことなく、比較的大きいターゲット部分Ｃを露光することができる。

図２には、ビーム送達システム２のさらに詳細な図が示されている。この図では、放射線ビームはエキシマ・レーザー源３を出て、ＤＵＶまたはＶＵＶの範囲（例えば２４８、１９３、１５７または１２７ｎｍ）のレーザー光を生成する。ビームはビーム・エキスパンダー部４に入り、そこでビームは必要とされる断面を有するように調整される。ビーム・エキスパンダー部４は、レーザー光搬送用の閉じた環境を提供するためのチュービング５に接続されている。一般にこのチュービング５は、光ビームを最適に搬送するために、例えば純粋な窒素ガスなどの合目的ガスを含んでいる。この文脈では、ビーム送達システムの伝送を、ビーム送達システム内での出力エネルギーと入力エネルギー、すなわち照明システム７の入口ポート６付近で測定されたエネルギーＥｂｄとレーザー・システムの出力エネルギーＥＬの比として定義してもよい。

チュービング５は、一般に保護環境内での搬送を提供するように設計され、通常、９０°のベンド（曲部）９を介して接続された複数のストレート・チュービング８を含む。これらのベンド９は、方向変更要素、すなわち通常は入射ビームの方向に対して４５°の方向を向いた誘電性ミラーを含む。通常は光ビームの断面が長方形であるため、９０°とは異なる曲げ角度は一般に好ましくない。しかし、断面の対称性に応じて他の角度を用いることもできる。

本発明によれば、光ビームの偏光状態を、それが最小の放射線損失を与える所定の偏光を有するように回転させる。特にビームは、ビーム送達システムのベンド９内で誘電体ミラー要素に対してＳ偏光状態を有するように構成される。

図３は本発明の一実施例を示している。この場合には、ある特徴をもった断面１１を有するレーザー・ビーム１０が、ビームの水平方向および垂直方向のスパンを変化させる一連のレンズ１２を通して導かれている。その結果、一般に正方形のビーム１３が生成され、それが下方に向けられた９０°の屈曲を与える第１のベンド・ミラー１４上で反射される。レーザー・ビームは、図のＹ方向に実質的に水平な偏光状態１５を与えるレーザー源３によって生成されている。原則的には、レーザー３は、異なる偏光を提供するように回転されてもよいが、これは実際にはかなり大きい修正となり、大幅な再設計なしに実施することはできない。図示するように、入射平面は、入射光ビームのポインティング・ベクトルＰ_ｉおよび反射光ビームのポインティング・ベクトルＰ_ｒによって架けられている。明らかに、偏光１５は、反射ミラー１４ではＸ−Ｚ平面に平行な入射平面に対して垂直である。したがって、ビーム１３は第１のベンド・ミラー１４上でＳモードで反射し、元のビーム強度の９８％程度の最適な反射が可能になる。

偏光方向が反射によって変わることはなく、したがってＹ方向のままである。第２のミラー１６での入射平面の向きはＸ−Ｙ平面に平行であるため、もし変えられなければ偏光状態は入射平面に平行であり、これは第２のベンド・ミラー１６に対してＰ偏光であることを意味する。ここでは、ビーム１３の伝送の低下が起こり、一般にこれらのベンド・ミラーに用いられる誘電性ミラーでは、伝送はわずかに約９４％である。

本発明によれば、第２のベンド・ミラー１６に対するＳ−方向性を与えるために、放射線ビームの経路内に偏光板１７が挿入される。曲げ角度が９０°であるため、ビームの偏光状態も、例えばハーフ・ラムダ板１７によって９０°だけ回転される。ハーフ・ラムダ板とは、その複屈折により、偏光ベクトルの２つの直交成分の間で、放射線ビームの波長の整数倍に波長の半分を加えた位相シフトが起こるような厚さを有する透過板である。さらに偏光板１７は、放射線ビーム１３の断面より大きい寸法を有していなければならず、実際には大体５×５ｃｍの寸法である。放射線ビーム１０の経路内に挿入された偏光板１７により、放射線ビームの偏光状態１５が９０°回転されて、第２のベンド・ミラー１６に対してＳ偏光状態になる。

図４は、反射が全てＳ偏光型であるためにビームの偏光状態を変える必要がない、ビーム送達システム２の代替構成を示している。この構成では、ビーム送達システム２は、まっすぐなビーム送達軌道１８およびベンド・ポイント９を含み、全てが同一平面内にある。見やすいように、図中の全ての軌道を参照番号１８で参照しているわけではない。この平面は全ての反射要素の各入射平面に平行である。レーザー３は、図のＺ方向を向き且つ水平方向に偏光した放射線ビームを生成する。ビームは第１の反射要素１９によってＸ方向に平行に、下方に向けて反射される。この第１の反射要素は回転可能な、いわゆるビーム・ステアリング・ミラーである。ビーム・ステアリング・ミラー１９をわずかに回転させることにより、照明システム７の近くでビームの平行移動がもたらされる。入射する光ビームに対して４５°（近い）角度で配置された反射ミラーにより、ビームが照明システム７に向けてさらに導かれる。したがってベンド９により、ビーム送達システム２内で９０°の（またはそれにきわめて近い）角度がもたらされる。図４の構成では、ビームが照明システム７に向けてさらに導かれ、第２のビーム・ステアリング・ミラー２０によって反射される。ステアリング・ミラー２０はその位置が照明器に近いため、主として照明システム７内のビームのポインティング方向に変化をもたらす。他のミラーが照明システムの内外にあり、これらはエネルギー・センサー・ミラーＥＳ、およびレチクルの近くのＲＥＭＡミラーによって概略的に図示されている。照明システム７の近くまたは内外でのビームの軌道が点線で示されている。各反射ミラーは、平行な入射平面を有するような方向に向けられている。ビームの回転が９０°を超える必要がないように、ビームは正方形の断面のものであることが好ましい。したがって、前記構成の全てのベンドにおいて、偏光状態が変わらずに入射および出射の放射線の軌道に対して垂直方向のままであり、最適なＳ偏光の反射を提供する。

しかし実際の環境の下では、１つまたは複数の、いわゆるビームのブレーク（ｂｒｅａｋ）またはビームの回転（ｒｏｔａｔｉｏｎ）を有することがしばしば求められ、後者は（図３に示す）２回の連続した反射の間における入射平面の回転として定義される。あるいは、特定のビーム送達構成設備によっては、ある追加のビーム回転を故意に加えて、偏光板を一切用いずにＰ型の反射を減らしＳ型の反射を増やすようにすることができる。

図５は、リソグラフィ装置で使用するための本発明の一実施例を示している。Ｐ型偏光の反射に合わせて最適化されたミラー２１が示されている。すなわち、このミラーは、誘電体反射層２２と、この反射層に対する前記放射線ビームの所定の偏光状態を与えるための偏光層２３とを有し、この偏光層は誘電性反射層と一体化されている。この図から、入射平面に対するＰ型偏光２４を有する放射線の入射ビームが、例えばハーフ・ラムダ層である前記偏光層２３を通過し、それによって偏光方向が９０°だけ変化することが明らかになる。したがって、反射層の近くでは、ビームの偏光状態がＳ型偏光２５に変更されて、最適な反射を与えるようになる。反射ビームは再び偏光層２３を反対方向に通過し、変更された偏光を伴って偏光層２３を出て、偏光は再び入射平面に対してＰ型になる。

ここまで本発明の特定の実施例について説明してきたが、本発明は記載したものとは別の方法で実施することが可能であることが理解されよう。上記説明は本発明を限定するものではない。

本発明の一実施例によるリソグラフィ投影装置を示す図である。 リソグラフィ投影装置のビーム送達システムを示す図である。 本発明の一実施例を示す図である。 本発明の他の実施例を示す図である。 本発明による反射ミラー要素を示す図である。

符号の説明

Ｃ ターゲット部分
ＣＯ コンデンサ
Ｅｘ ビーム・エキスパンダー
ＩＬ 照明器
ＩＮ 積算器
ＬＡ 放射線源
Ｍ１、Ｍ２ マスク位置合わせマーク
ＭＡ マスク
ＭＴ マスク・テーブル
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ レンズ
ＰＭ、ＰＷ 位置決め手段
Ｐ１、Ｐ２ 基板位置合わせマーク
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
２ ビーム送達システム
３ エキシマ・レーザー源
４ ビーム・エキスパンダー部
５ チュービング
６ 入口ポート
７ 照明システム
８ ストレート・チュービング
９ ベンド、ベンド・ポイント
１０ レーザー・ビーム、放射線ビーム
１２ レンズ
１３ ビーム、放射線ビーム
１４、１６ 反射ミラー、ベンド・ミラー
１５ 偏光状態
１７ 偏光板
１８ ビーム送達軌道
１９、２０ ビーム・ステアリング・ミラー
２１ ミラー
２２ 反射層
２３ 偏光層
２４ Ｐ型偏光
２５ Ｓ型偏光

Claims (13)

1. 放射線の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を形成するパターン形成手段を支持するための支持構造と、
   基板を保持するための基板テーブルと、
   パターンが形成されたビームを基板のターゲット部分の上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装置において、
   前記放射線システムが、
   前記パターン形成手段を照明することができるように、調整済み放射線の投影ビームを提供するように、前記放射線ビームを調整するための照明システムと、
   前記ビームを放射線源から前記照明システムまで、方向を変えて送達するための複数の方向変更要素を備えたビーム送達システムとをさらに有しており、
   前記放射線源が、所定の偏光状態を有するビームを提供するように構成され、前記方向変更要素が前記放射線ビームの前記所定の偏光状態に対して最小の放射線損失を提供するように構成されていることを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 前記方向変更要素が誘電体ミラー要素であり、前記ビームが該ミラー要素のそれぞれに対してＳ偏光状態を有するように構成されている請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記ビーム送達システムが、前記放射線ビームの所定の状態を変更するための少なくとも１つの偏光板を有してい請求項１または請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記偏光板がハーフ・ラムダ板である請求項３に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記偏光板が少なくとも１つの前記ミラー要素と一体化されている請求項３または請求項４に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記偏光板が少なくとも１つの前記ミラー要素と結合されている請求項５に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記各方向変更要素が入射平面を規定しており、全ての方向変更要素の全ての入射平面が互いに平行である請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
8. 誘電体反射層と、該反射層に対して放射線ビームの所定の偏光状態を提供するための偏光層とを有するミラー要素であって、前記偏光層が前記誘電体反射層と一体化されているミラー要素。
9. 前記偏光層が、２４８〜１２７ｎｍの範囲の所定の波長を有する光のためのハーフ・ラムダ層である請求項８に記載のミラー要素。
10. 少なくとも一部分を放射線感光材料の層で被覆さ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の投影ビームを提供するステップと、
    パターン形成手段を用いて投影ビームの断面にパターンを付与するステップと、
    パターンが形成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の上に投影するステップと、
    前記パターン形成手段を照明することができるように、放射線ビームを調整するための照明システムを提供するステップと、
    前記ビームを前記放射線源から前記照明システムまで、方向を変えて送達するための複数の方向変更要素を提供するステップと
    を含むデバイス製造方法であって、
    前記放射線ビームが所定の偏光状態を有するように構成するステップと、
    前記放射線ビームの所定の偏光状態に対して最小の放射線損失を提供するように前記方向変更要素を構成するステップと
    をさらに含むことを特徴とするデバイス製造方法。
11. 前記ビームが前記方向変更要素のそれぞれに対してＳ偏光状態を有するように構成するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
12. 前記放射線源から前記照明システムへと方向を変えられる前記放射線ビームが、正方形の断面を備えている請求項１０または請求項１１に記載の方法。
13. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のリソグラフィ装置に使用されるビーム送達システム。