JP2000036459A - リソグラフィ投影装置 - Google Patents
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Abstract
するハイブリッド光学/電子ビームリソグラフィ装置を
得ること、また、該リソグラフィ装置が、より大きい寸
法の場を有する一方、公知ハイブリッド装置の場の収差
を防止または低減し得るようにする。 【解決手段】 光電陰極4が湾曲状にされ、部分球形に
合致するようにされており、疑似単極磁場を利用するこ
とによって、光電子が集束され、縮小されるようになっ
ている。
Description
置、それも放射源と照明ビーム発生システムとを含む放
射システムと、マスクを保持するマスクホールダを備え
た可動の第1客体テーブルと、基板保持用の基板ホール
ダを備えた可動の第2客体テーブルと、基板のターゲッ
ト部分にマスクの照射部分を結像させる投影システムと
を含む形式のものに関する。本発明は、特に、基板上の
放射線感応層を感光させる電子ビームを発生させるため
に、映像搬送電磁ビームを使用する装置に関するもので
ある。
テムを「レンズ」と呼ぶことにする。但し、この用語
は、例えば屈折レンズ、反射レンズ、反射屈折システ
ム、帯電粒子光学素子(charged partikle optics)等を
含む種々の型式の投影システムを包含するものと、広く
解釈すべきである。照明システムも、前記原則のいずれ
かにしたがって投影放射ビームの方向づけ、成形、制御
のいずれかのために操作される部材を含むことができ、
これらの部材も、以下では集合的または個別的にレンズ
と呼ぶことにする。加えて、第1と第2の客体テーブル
は、それぞれ「マスクテーブル」、「基板テーブル」と
呼ぶこともできる。更に、リソグラフィ装置は、2つ以
上のマスクテーブルおよび/または2つ以上の基板テー
ブルを有する型式のものでよい。このような「多段」装
置の場合、付加テーブルを並列して用いたり、準備段階
を1つ以上の段階で行うことができる一方、1つ以上の
別の段階が感光用に設けられる。例えば国際特許出願WO
98/28665およびWO 98/40791には、2段リソグラフィ装
置が記載されている。
(ICs)の製造に用いることができる。その場合、マス
ク(レチクル)は、ICの個別層に対応する回路パターン
を含み、この回路パターンが、基板(シリコン・ウェー
ハ)上のターゲット区域(ダイ)に結像される。前記基
板は、感光材料(レジスト)層で被覆されている。一般
に単一ウェーハは、隣接ダイの全ネットワークを包含し
ており、これらのダイが、一度に1個づつレチクルを介
して順次に照射される。リソグラフィ投影装置の一型式
の場合、各ダイが、全体のレチクルパターンをダイ上に
一度に感光させることで照射される。この種の装置は、
普通、ウェーハステッパーと呼ばれている。普通、ステ
ップ・アンド・スキャン装置と呼ばれている別の装置で
は、所定の基準方向(「走査」方向)で投影ビーム下で
レチクルパターンを漸次に走査する一方、同時に前記方
向と平行または逆平行にウェーハテーブルを走査するこ
とによって、各ダイが照射される。一般に、投影システ
ムは倍率M(概して<1)を有しているので、ウェーハテ
ーブルが走査される速度vは、レチクルテーブルが走査
される速度のM倍となる。以上、リソグラフィ装置につ
いて、ここで説明した情報は、国際特許出願を 97/3320
5から知ることができる。
結像される造作(features)の寸法は、投影放射線の波長
によって制限される。比較的高密度の装置で、したがっ
て比較的高速の操作速度で、集積回路を製造する場合に
望ましいのは、比較的小さい造作を結像できることであ
る。大部分の現在のリソグラフィ投影装置は、水銀灯ま
たはエキシマーレーザーから発生する紫外線を用いてい
るが、より高い周波数(エネルギー)の放射線、例えば
X線またはEUV、もしくは例えば電子またはイオン等の粒
子ビームを、リソグラフィ装置の照射放射線として使用
する提案がなされている。しかし、提案された電子やイ
オンのビームの投影リソグラフィ装置では、生産量が制
限されている。全ビーム電流は、確率的な(ランダム)
散乱効果を避けるためには、制限されねばならない。散
乱効果は、場の面積に比例するか、または場の面積が3/
4の仕事率に相応し、公知の一システムの場合、全ビー
ム電流が事実上35μAに制限される。
スク構造のため、並びに電子光学的に修正不能のシステ
ム収差(例えば場の曲率およびひずみ)のために、感光
される場の寸法が付加的に制限される。電子光学システ
ム内の収差を修正する公知の2つの方法では、フォイル
・レンズ(foil lenses)を用いるか、またはシステム
軸上の線電荷または線電流を用いる。公知リソグラフィ
装置では、フォイル・レンズは、許容しがたい散乱とビ
ームの減衰を生じさせる一方、使用される電子ビーム
は、線電荷または線電流を得るには軸に近すぎる。
は、ハイブリッド光学/電子ビームリソグラフィ装置が
提案されている。この装置では、紫外線(UV)がマスク
の照射に使用され、マスクの映像が、光電子放出プレー
ト上に投影される。これにより、光電子放出プレート
は、マスクパターンに対応するパターンで電子を放出す
る。光電子は、加速され、基板ウェーハ上に投影され、
基板ウェーハ上のレジスト層を感光させる。
感応層を有する基板上にマスク内のマスクパターンを結
像させる次のようなリソグラフィ投影装置が得られる。
すなわち、放射線源および照明ビーム発生システムを含
む放射線システムと、マスクを保持するマスクホールダ
を備えた可動の第1客体テーブルと、基板保持用の基板
ホールダを備えた可動の第2客体テーブルと、基板のタ
ーゲット部分にマスクの照射部分を結像させる投影シス
テムとを含む前記投影装置であって、前記投影システム
が、光電陰極と、前記マスクパターンに対応するパター
ンで光電子を放射させるために、前記光電陰極上に前記
マスクの電磁放射線映像を投影する第1投影手段と、基
板上に前記光電子を投影する第2投影手段とを含む形式
のものの場合に、前記光電陰極が、収差を補償するため
に湾曲していることを特徴とするリソグラフィ投影装置
である。
ム装置よりも高い生産量を有するハイブリッド光学/電
子ビームリソグラフィ装置を得ることができる。また、
本発明の装置は、より大きい寸法の場を有する一方、公
知ハイブリッド装置の場の収差を防止または低減するこ
とができる。
は、非平面的であること、言い換えると、投影システム
の「光軸」に対して凹状および/または凸状であること
を指示する意図のものである。光電陰極は、部分球形の
表面に合致しているのが好ましい。
ス製造方法が得られる。すなわち前記方法が、エネルギ
ー感応材料層により少なくとも部分的に被覆されている
基板を得る段階と、パターンを有するマスクを得る段階
と、放射ビームを使用して、前記エネルギー感応材料層
のターゲット区域上にマスクパターンの少なくとも一部
を投影する段階とを含む形式のものの場合に、前記投影
段階が、次の段階、すなわち電磁放射ビームで照射し
て、前記マスクパターンの少なくとも一部の映像を運ぶ
映像搬送電磁放射ビームを生成する段階と、湾曲面を有
する光電陰極上に前記映像搬送電磁放射ビームを向ける
ことで、光電子を発生させる段階と、基板のターゲット
区域に前記光電子を向ける段階とを含むことを特徴とす
る方法である。
る製造方法の場合、マスク内のパターンは、エネルギー
感応材料(レジスト)層により少なくとも部分的に被覆
された基板上に結像する。この結像段階に先行して、基
板は、例えば下塗、レジスト被覆、ソフトベーク等種々
の処置を受ける。感光後、基板は、このほかの処置、例
えば感光後ベーク(PEB)、現像、ハードベーク、結像
された造作の測定/点検等をうける。この一連の処置
は、デバイス、例えばICの個別の層にパターンを設ける
ための基礎となるものである。このパターンを設けた層
は、次いで例えばエッチング、イオン注入(ドーピン
グ)、メタライゼーション、酸化、化学-機械式研磨等
種々の処置を受ける。もし数個の層が必要な場合には、
各新層ごとにすべての前記処置またはその変形処置を反
復せねばならない。場合によっては、一連のデバイスが
基板(ウェーハ)上に設けられる。これらのデバイス
は、次いでダイシングまたはソーイングによって互いに
分離された後、個々のデバイスがキャリアに取付けら
れ、ピンに接続される等々の処置を受ける。この過程に
ついて更に情報を得たい場合には、例えば次の文献から
得ることができる。すなわちペーター・ヴァン・ザント
(Peter van Zant)著『マイクロチップの製造:半導体プ
ロセッシングの実用的案内』(A Practical Guide to Se
miconductor Processing)、第3版、1997年マグローヒル
社刊(ISBN 0-07-067250-4)である。
め、本明細書には具体的な説明がなされてるが、本発明
の装置は、多くの他の可能な用途を有することをはっき
りと理解すべきである。例えば光集積回路システム、磁
区メモリ用の案内・検出パターン、液晶ディスプレーパ
ネル、薄膜磁気ヘッド等々の製造に使用できる。そのよ
うな別の諸用途の文脈内では、本明細書に用いられてい
る「レチクル」、「ウェーハ」、「ダイ」という用語
が、それぞれより一般的な「マスク」、「基板」、「タ
ーゲット区域」という用語に置き換えられるものである
ことは、当業者には明らかなことであろう。
説明目的の実施例について説明する。各図において、同
じ部材には同じ符号が付されている。図1には、本発明
によるリソグラフィ投影装置が示されている。この装置
は、放射線(例えば紫外線)の投影ビームPBを供給す
るための放射システムLA、Ex、IN、COと、第1
客体テーブル(マスクテーブル)MTであって、マスク
MA(例えばレチクル)を保持するマスクホールダを備
え、かつアイテムPLに対しマスクを精密に位置決めす
るための第1位置決め手段に接続された形式のものと、
第2客体テーブル(基板テーブル)WTであって、基板
W(例えばレジスト被覆されたシリコンウェーハ)を保
持する基板ホールダを備え、かつアイテムPLに対し基
板を精密に位置決めするための第2位置決め手段に接続
された形式のものと、基板Wのターゲット部分C(ダ
イ)上にマスクMAの照射部分を結像させるための投影
システム(「レンズ」)PLとを含んでいる。ここに示
したように、全装置が透過性の構成要素を含んでいる
が、代わりに1つ以上の反射性構成要素を含んでいても
よい。
放射源LA(例えばHgランプまたはエキシマレーザ
ー)を含んでいる。この放射ビームは、種々の光学構成
要素、例えばビーム整形レンズEx、積分器IN、コン
デンサCOを通過することで、合成ビームPBが、事実
上平行にされ、かつその横断面にわたり一様な強さにさ
れる。
T上のマスクホールダ内に保持されたマスクMAと交差
する。マスクMAを通過したビームPBは、レンズPL
を通過する。レンズPLは、ビームPBを基板Wのター
ゲット区域C上に集束させる。干渉変位・測定手段(in
terferometric displacement and measuring means)I
Fによって、基板テーブルWTは精密に移動させられ
て、例えばビームPBの経路内に異なるターゲット区域
Cを位置決めすることができる。同じように、第1位置
決め手段は、例えばマスクライブラリからマスクMAを
機械式に回収した後、ビームPBの経路に対するマスク
MAの精密位置決めに使用できる。通例、客体テーブル
MT、WTの移動は、図1には明瞭には示されていない
長行程モジュール(コース位置決め)と短行程モジュー
ル(精密位置決め)とによって実現される。図示の装置
は2つの異なるモードで使用できる:ステップモードで
は、マスクテーブルMTが実質的に定置的に保持され、
マスクの映像全体が一度に(すなわち単一の「フラッシ
ュ」で)ターゲット区域Cに投影される。次いで、基板
テーブルWTがx方向および/またはy方向に移動させ
られることで、異なるターゲット区域CがビームPBに
より照射できる。走査モードでも、実質的に等しいシナ
リオが適用されるが、所定ターゲット区域Cが単一の
「フラッシュ」で感光されない点が異なっている。その
代わりに、マスクテーブルMTが所定方向(いわゆる
「走査方向」、例えばx方向)に速度vで移動可能であ
り、それにより投影ビームPBがマスク映像全般にわた
って走査する。同時に、等方向または逆方向に速度V=
Mvで基板テーブルWTが移動する。この場合、Mはレ
ンズPLの倍率である(通常M=1/4または1/5)。この
ようにして、比較的大きいターゲット区域Cが感光で
き、解像に関して妥協する必要はない。
ある。このシステムでは、従来式のレチクル1が、光源
(例えば248nm波長の紫外線)と照明システムLA、E
x、IN、COとにより照明される。光は、レチクル1
の透過性区域を通過し、光学システム3により映像搬送
ビーム2内に集められ、光電陰極4上に投影される。
ズとして示してあるが、実際には複数のレンズおよび/
または集束、縮小(所望とあれば)、収差修正等のため
の他の構成要素を含むことができる。光電陰極4は、部
分球形の表面(例えばガラス製またはクォーツ製)を有
し、この表面は、例えば金、ガリウム砒素、カーバイド
のいずれかで被覆されている。使用される特定の被覆に
よって、光電陰極4の仕事関数および効率が決定され
る。使用される被覆は、したがってビーム2に使用され
る照射光の波長にしたがって変更できる。
パターンに対応するパターンで光電陰極4から発せら
れ、加速プレート6によって約100keVに加速され、電子
光学システム7によりウェーハ8上へ投影される。(後
述する疑似単極磁場の場合には、2kV程度の低い加速電
圧で十分なことがある)更にまた、電子光学システム7
は単一のレンズとして示してあるが、実際には、後述す
るように、適当な電場および/または磁場発生器を含む
ことになろう。電子光学システム7は、また光電子ビー
ム5によって運ばれる映像を縮小(例えば倍率1/4)
してウェーハ8上へ投影できる。
場の曲率を修正するように計算されている。他のひずみ
は、光電陰極4より前のレンズを用いて修正できる。光
源の光電子ガリウム光電陰極に衝突すると、電子がラン
ダムな方向に放出される。放出された電子は、加速プレ
ート6により発生せしめられた電場により加速され、放
物線状の経路をたどり、力線に漸近的に接近する。加速
電場を去る電子の経路が後方へ外挿される場合、電子
は、光電陰極の背方の仮想放射源から放出されるように
見えるだろう。
ムな放出角度によってウェーハに生じるぶれは、電子が
1eVのエネルギー拡散を有し、半開角度が10keVの加速エ
ネルギーで80mradになるように、また100keVでは800mra
dになるように強制される場合には、無視できる。双方
の場合、加速ギャップは10mmと推定される。実際には、
全システム内のエネルギー拡散は0.2eVと予想され、し
たがってランダム放出角度の効果は無視することができ
る。
子通過用の中央貫通穴を有するプレートの形状を有して
いる。収差を低減するために必要とされることは、貫通
穴を有する加速プレートの代わりに、加速グリッドを用
いることだろう。しかしながら、その種の加速グリッド
は、基板(ウェーハ)上に影を投じることになろう。別
の解決策は、一方向にのみ線材が延在する「格子枠(gri
llage)」を用いることである。その場合、影の効果は、
格子枠の線材と直角の方向に格子枠に対しマスクおよび
基板を走査することで防止することができる。格子枠が
投じる影は、その場合、基板を横断して移動し、局所的
な妨害より、むしろ場全対にわたり無視できるドーズの
減少を生じさせるだろう。
電子電流は、次式にしたがって、変換の量子効果と波長
とに依存する: S(λ)=Y(λ)・λ/124 この式において、S(λ)は、単位がmA/Wの場合、入射
光電力で割った電子流、Y(λ)は量子効果(単位は
%)、λは波長(単位はnm)である。248nmの波長の場
合、量子効果は20%程度の値が可能であり、150mW/cm2の
入射光電力から60μA/mm2のビーム電流が与えられる。
この値は、量子効果が2%まで低下しても、適当な生産量
が得られるのに十分なビーム電流である。
する従来式の電子光学システムを用いることができる。
その場合には、光電陰極は、第1レンズの前部焦点面に
配置される。第1レンズの背部焦点面は第2レンズの前
部焦点面に合致する。基板(ウェーハ)は、その場合、
第2レンズの背部焦点面に配置される。この構成によ
り、倍率Mはf2/f1に等しくなる。f1とf2とは、それぞ
れ第1レンズと第2レンズの焦点距離である。また、た
いていの収差は、これらのレンズが等しい形状と励起素
子(excitaitions)(レンズ内のアンペア巻線)を有し、
かつ倍率Mにしたがって決められる幾何寸法を有するよ
うにすることで解消できる。残る最も重要な収差は場の
曲率であるが、この曲率は、本発明の湾曲光電陰極によ
り修正できる。従来の電子リソグラフィ装置は、場の曲
率と色収差とのため、ウェーハに23.5nmのぶれを有して
いる。このぶれは、本発明により事実上除去でき、ウェ
ーハ上の場の面積を4倍にでき、かつ最大電流を通常約
2.5〜4倍だけ増大させることができる。この結果、生産
量がかなり増大する。
合、電子映像が疑似単極磁場を用いて基板(ウェーハ)
上に縮小される。磁気単極が存在すれば、1点から生じ
る直線的な力線を有する磁場、言い換えると、点電荷に
より発生する電場に似た形態の磁場を発生させるだろ
う。磁気単極の存在は分からないが、電子ビームを収容
し、かつそれを縮小するのに十分な大きさの容積にわた
って、単極磁場に近似する磁場を発生させることができ
る。
軸線と考えることができる。十分に強力な、回転対称の
磁場では、電子は、常に出発した軸線に戻ってくるだろ
う。したがって、疑似単極磁場により、電子は、その最
初の旋回で横切った力線に限定されよう。図3には、こ
の効果が示され、異なる力線に制限された出発(放出)
角度の異なる電子トレースが示されている。図3では、
横軸線が投影システムの光軸線に沿った距離を、また縦
軸線は光軸線から離れる距離を、いずれも任意の単位で
示している。
縮小率でウェーハに案内するように構成でき、しかも各
交差箇所での球面収差または色収差を増大させることが
ない。従来の縮小システムに見られたような単一の全体
的な交差が不在であるということは、ビーム電流が、交
差箇所の空間電荷により生じる確率的効果による制限を
受けないことを意味する。したがって、このことにより
少なくとも従来システムに比較される程度の大きさの全
ビーム電流の増大が可能になる。例えば3×3mm 2の放出
面積は、1×1mm2の9つのサブフィールドに解体できる。
疑似単極磁場は、固有の縮小レンズを有する各サブフィ
ールドを示す。したがって、確率的なぶれを増すことな
く、9倍の大きさの電流を使用できる。単極磁場は、例
えば米国特許第5268579号(ブリーカー)に記載にした
がって、また該特許の装置を用いて発生させることがで
きる。
荷(line charge)または、磁気レンズが用いられる場合
には線電流を利用できる点であり、これによって、電子
-レンズ内の収差を修正できる。本発明の実施例では、
照射される光電陰極部分がオフアクシスの(軸芯外れ)
場合には、関連電子ビームもオフアクシスとなり、線電
荷または線電流用の空間が得られよう。以上、本発明の
特定実施例を説明したが、本発明は、既述の説明とは別
様に実現することもできることが理解できよう。既述の
説明は本発明を限定する意図のものではなく、本発明は
特許請求の範囲によってのみ規定されるものである。
置の図。
Claims (11)
- 【請求項1】 放射線感応層を有する基板上にマスク内
のマスクパターンを結像させるリソグラフィ投影装置で
あって、該投影装置が、 放射源と照明ビーム発生システムとを含む放射システム
と、 マスクを保持するマスクホールダを備えた可動の第1客
体テーブルと、 基板を保持する基板ホールダを備えた可動の第2客体テ
ーブルと、 基板のターゲット部分にマスクの照射部分を結像させる
投影システムとを含み、該投影システムが、 光電陰極と、 前記マスクパターンに対応するパターンで光電子を放射
させるように、前記光電陰極上に前記マスクの電磁放射
線映像を投影するための第1投影手段と、 基板上に前記光電子を投影するための第2投影手段とを
含む形式のものにおいて、 前記光電陰極(4)が、収差を補償するために湾曲して
いることを特徴とする、リソグラフィ投影装置。 - 【請求項2】 前記光電陰極(4)が、前記第2投影手
段の場の収差を補償するようにされた湾曲形状を有して
いる、請求項1に記載された装置。 - 【請求項3】 前記光電陰極(4)が、部分球形の表面
に事実上適合している、請求項1または請求項2に記載
された装置。 - 【請求項4】 前記第2投影手段が、電子加速手段と電
子集束手段とをふくむ、請求項1から請求項3までのい
ずれか1項に記載された装置。 - 【請求項5】 前記電子集束手段が、疑似単極磁場を発
生させる手段を含む、請求項4に記載された装置。 - 【請求項6】 前記電子加速手段が、事実上一方向にの
み延在する線材の格子枠を含む、請求項4または請求項
5に記載された装置。 - 【請求項7】 更に、前記線材格子枠に対し前記マスク
および基板を走査するための手段を含む、請求項6に記
載された装置。 - 【請求項8】 前記電磁放射線映像のひずみに対し逆作
用を生じさせることにより、前記第1投影手段が、前記
第2投影手段のひずみを前補償するようにされている、
請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載された
装置。 - 【請求項9】 前記電磁放射線が紫外線を含む、請求項
1から請求項8までのいずれか1項に記載された装置。 - 【請求項10】 前記第2投影手段が、前記基板上に縮
小された電子映像を投影するようにされている、請求項
1から請求項9までのいずれか1項に記載された装置。 - 【請求項11】 デバイスの製造方法であって、前記方
法が、 少なくとも部分的にエネルギー感応材料層で被覆された
基板を得る段階と、 パターンを有するマスクを得る段階と、 放射ビームを使用して、前記エネルギー感応材料層のタ
ーゲット区域上にマスクパターンの少なくとも一部を投
影する段階とを含む形式のものにおいて、 前記投影段階が、次の段階、すなわち電磁放射ビームで
マスクパターンを照射して、前記マスクパターンの少な
くとも一部の映像を運ぶ映像搬送電磁放射ビームを生成
する段階と、 前記映像搬送電磁放射ビームを、湾曲面を有する光電陰
極プレート上に向け、光電子を発生させる段階と、 基板のターゲット区域に前記光電子を向ける段階とを含
むことを特徴とする、デバイスの製造方法。
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