[發明專利]投影機曝光裝置、曝光方法以及元件制造方法

有效

• 申請號: 200810211496.1
• 申請日: 2004-10-26
• 公開（公告）號: CN101387754A
• 公開（公告）日: 2009-03-18
• 發明（設計）人: 白石直正
• 申請（專利權）人: 株式會社尼康
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G03F7/20;G03F7/00
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 壽 寧;張華輝

本申請是原申請號200480031414.5(國際申請號PCT/JP2004/015853，國際申請日2004年10月26日)，發明名稱為“投影機曝光裝置、曝光方法以及元件制造方法”的分案申請。?

技術領域

本發明是有關于制造例如半導體集成電路(LSI等)、攝影元件、或液晶顯示器等的各種元件的光刻(L：thography)制程所使用的一種曝光技術，更詳細是關于以所定的偏光狀態的光照明掩模圖案(mask?pattern)的曝光技術。又，本發明是有關于使用此曝光技術的元件制造技術。?

背景技術

在形成半導體集成電路或液晶顯示器等的電子元件的微細圖案之際，使用將要形成的圖案以4～5倍程度比例放大所描繪的掩模(mask)的光柵(reticle)(或光罩(photomask)等)的圖案以通過投影光學系統縮小在被曝光基板(感光體)的晶圓(wafer)(或玻璃板等)上的曝光轉印方法。在其曝光轉印之際，使用步進機(stepper)等的靜止曝光型及掃描步進機(scanning?stepper)等的掃描曝光型的投影曝光裝置。投影光學系統的解像度，是比例于將曝光波長除以投影光學系統的開口數(NA)所得到的值。投影光學系統的開口數(NA)，是將曝光用的照明光向晶圓的最大入射角的正弦(Sin)乘上其光束通過的媒質的折射率者。?

因此，為對應于半導體集成電路等的微細化，投影曝光裝置的曝光波長，是更短波長化。現在曝光波長雖是以KrF準分子激光(excimer?laser)的248nm為主流，更短波長的ArF準分子激光的193nm也正要進入實用化的階段，然而，也進行使用更再短波長的波長的157nm的F₂激光和波長126nm的波長的Ar₂激光等的所謂真空紫外域的曝光光源的投影曝光裝置的提案。又不僅在短波長化，由投影光學系統的大開口數化(大NA化)也可以進行高解像度化的關系，正在進行使投影光學系統更再大NA化的開發，現在的最先端的投影光學系統的NA是為0.8程度。?

一方面，雖然使用同一曝光波長，同一NA的投影光學系統，對于提升所轉印的圖案的解像度，使用所謂相位移位光柵(Shift?reticle)的方法或使照明光的向光柵的入射角度分布控制于所定分布的環帶照明、二極照明、及四極照明等所謂超解像技術也正在實用化。?

此等之中，環帶照明是將照明光的向光柵的入射角度范圍限制于所定角度，亦即藉由將照明光學系統的瞳面的照明光分布限定于以照明光學系統的光軸為中心的環帶領域內，而可以發揮使解像度及焦點深度提升的效果(參照例如日本專利特開昭61-91662號公報)。一方面，二極照明、四極照明，是并非僅在入射角度范圍，在光柵上的圖案具有特定方向性的圖案的場合，對于照明光的入射方向也藉由限定于其圖案的方向性所對應的方向，以大幅度提升解像度及焦點深度(參照例如日本專利特開平4-101148號公報或對應其的美國專利第6233041號說明書、日本專利特開平4-225357號公報或對應其的美國專利第6211944號說明書)。?

尚且，對于光柵上的圖案方向使照明光的偏光狀態為最佳化，以提升解像度及焦點深度的嘗試也已被提案。此種方法是藉由使照明光在直交于圖案的周期方向的方向，即在平行于圖案長度方向的方向具有偏光方向(電場方向)的直線偏光光，以提升轉印像的對比(Contrast)等。例如，參照專利文獻1、非專利文獻1)。?

又，在環帶照明中，在照明光學系統的瞳面于照明光被分布的環帶領域中，使照明光的偏光方向與其圓周方向一致，以提升投影像的解像度和對比等的嘗試也已被提案。?

【專利文獻1】日本專利特開平5-109601公報。?

【非專利文獻1】Thimothy?A.Brunner，et?al.：“High?NA?Lithographicimaging?at?Brewster’s?Angel”，SPIE?

(美國Vol.4691，pp.1～24(2002)。?

如在上述的習知技術，在進行環帶照明的場合，于照明光學系統的瞳面，如使照明光的偏光狀態以實質上成為一致于環帶領域的圓周方向的直線偏光時，照明光量的損失變多，有照明效率低降的問題。?