JP2004506315A - 超紫外線リソグラフィーコンデンサに用いる回折スペクトルフィルタ - Google Patents
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Abstract
放射ビームを発生するコンデンサシステムは、連続スペクトルの放射を発生する放射源と、この放射源からの放射を集光して放射ビームを発生する１つ以上の第１光学素子を有するコンデンサと、特定の波長を有する第１放射を連続スペクトルの放射から分離する回折スペクトルフィルタとを含む。発生する熱を除去するには、冷却装置を用いることができる。このコンデンサシステムは、プロジェクションリソグラフィーにおけるリングフィールドカメラに対し用いることができる。
Description
【０００１】
発明の分野
本発明は、コンデンサ、特に小型のインコヒーレント放射源からの放射、この場合軟Ｘ線を集光して、これをプロジェクションリソグラフィー用のカメラに結合させるコンデンサに対し用いるのに特に適した回折スペクトルフィルタに関するものである。
【０００２】
発明の背景
プロジェクションリソグラフィーは、超小型電子技術処理のための高性能で重要な装置である。形状はますます小さくなる傾向にある為、光学システムは放射の波長によって決まる限界に近づいている。今や、 “長波長”すなわち“軟”Ｘ線（極紫外線；ＥＵＶとも称する）（波長λ＝１００〜２００Å）が形状寸法を所望どおりに小さくするための研究の最先端にある。
【０００３】
ホトリソグラフィーでは、コンデンサ光学システムが放射源からの放射を、マスク平面を照明するように結合し、これが撮像システムによりウェハー上にリレー（伝達）される。放射源は代表的に、連続スペクトルの放射を放出するが、所定の放射はＥＵＶである。コンデンサは代表的に、スペクトル純度フィルタ、すなわち、シリコン、ベリリウム、ジルコニウム、その他の適切な放射透過性材料より成り、所望の波長、例えば、１３．４ｎｍの放射を放射源から通してレチクルマスクに到達せしめる窓を採用している。不運にも、例えば、１μｍの厚さのシリコン窓は、この窓に入射する１３．４ｎｍの放射のほぼ半分を吸収するおそれがあり、その結果、シリコン窓が過熱されるおそれがある。従って、当該技術分野では依然として、スペクトル濾波効率及び熱問題を改善する技術を探索している。
【０００４】
発明の概要
本発明は、帯域外放射がコンデンサから反射性レチクルマスク上に投射されないようにするスペクトル純度フィルタとして機能する回折格子を採用する当該コンデンサを提供せんとするにある。
【０００５】
本発明は、部分的には、入射放射ビームが回折格子に投射されると種々の次数の放射が発生されるという認識に基いている。回折格子を適切に設計することにより、回折スペクトルフィルタは、伝送窓を採用するスペクトルフィルタと関連する高レベルの浪費を伴うことなく、所望の放射をレチクルマスクに向けて透過するように機能する。
【０００６】
回折スペクトルフィルタは、熱問題における決定的な利点を提供する。伝送窓は、積極的に冷却できない薄膜である。市販装置でのフラックスレベルでは、これらの薄膜は破損点まで過熱されるおそれがある。回折スペクトルフィルタは、他のコンデンサ素子のように積極的に冷却しうる厚肉基板上に形成するのが好ましい。
【０００７】
回折スペクトルフィルタを採用している好適なコンデンサは、一連のビームを生じる小型でインコヒーレントな放射源の一方の側に一連の非球面ミラーを有している。各非球面ミラーは、疑似点放射源を曲線セグメントに結像する。リングイメージの比較的小さなアークがカメラにとって必要であり、全てのビームは、これらが全てカメラにとって必要なこの同じアーク上に当るように操作される。又、これらのビームは全てカメラの仮想入射瞳を通るように向けられる。本発明は、部分的には、ビームセグメントを形状変更する補正ミラーを導入することにより全システム効率が改善されるという認識に基づくものである。この改善したコンデンサの効率は、現在の最新のカメラ設計により生ぜしめられる大半径のリングフィールドを満足するものである。
【０００８】
従って、本発明の一例では、リングフィールドカメラに対し用いるコンデンサシステムであって、
連続スペクトル放射の小型放射源と、
原非球面ミラーの少なくとも２つのほぼ等しい放射状セグメントを有し、各セグメントが放射源における１つの焦点と、リングフィールドの半径におけるカメラの物体視野を占める曲線焦点とを有し、且つ各セグメントが放射ビームを発生するようにした集光ミラーと、
放射ビームの全てがカメラの入射瞳を通過してリングフィールド半径に一致アークイメージを形成するように、並進又は回転或いはその双方を行うことができ、前記放射状セグメントの個数と同じ数の組の補正ミラーであって、各組の補正ミラーの少なくとも１つが又は補正ミラーのこれらの組に共通で放射を放出するミラーが、約２５〜８５度のコード角を有するビームセグメントを約０〜６０度のコード角を有する他のビームセグメントに整形するように配置されたコンケーブ（凹面）リレーミラーであるようにした補正ミラーと、
連続スペクトルの放射から、特定の波長を有する第１放射を分離する１つ以上の回折スペクトルフィルタと
を具えるコンデンサシステムを提供する。
【０００９】
本発明の他の一例では、リングフィールドカメラに対し用いるコンデンサシステムであって、
連続スペクトル放射の小型放射源と、
原非球面ミラーの少なくとも２つのほぼ等しい放射状セグメントを有し、各セグメントが放射源における１つの焦点と、リングフィールドの半径におけるカメラの物体視野を占める曲線焦点とを有し、且つ各セグメントが放射ビームを発生するようにした集光ミラーと、
放射ビームの全てがカメラの入射瞳を通過してリングフィールド半径に一致アークイメージを形成するように、並進又は回転或いはその双方を行うことができ、前記放射状セグメントの個数と同じ数の組の補正ミラーであって、各組の補正ミラーの少なくとも１つが又は補正ミラーのこれらの組に共通で放射を放出するミラーが、約２５〜８５度のコード角を有するビームセグメントを約０〜６０度のコード角を有する他のビームセグメントに整形するように配置されたコンケーブリレーミラーであるようにした補正ミラーと
を具え、前記補正ミラーの１つ以上の組が、前記連続スペクトルの放射から、特定の波長を有する第１放射を分離する回折スペクトルフィルタを含んでいるコンデンサシステムを提供する。
【００１０】
好適例では、コンケーブリレーミラーが原非球面ミラーの６個のほぼ等しい放射状セグメントを有する。他の好適例では、コンケーブリレーミラーが約２５〜８５度、好ましくは約５０度のコード角を有するビームを約０〜６０度、好ましくは約２８度のコード角を有する他のビームに整形する。
【００１１】
他の例では、本発明は、０．２５μｍよりも小さい、好ましくは０．１８μｍよりも小さい寸法の少なくとも１つの素子を含む集積化装置を、本発明のコンデンサシステムを採用するプロジェクションリソグラフィーにより製造する処理を提供する。
【００１２】
実施の形態
本発明は、放射源から帯域外放射を除去するのに回折スペクトルフィルタを採用する集光用のコンデンサシステムに関するものである。本発明を特定のコンデンサシステムにつき説明するが、いかなるコンデンサシステム、特にホトリソグラフィー技術に採用されているコンデンサシステムを有する回折スペクトルフィルタを採用することもできることに注意すべきである。コンデンサ照明システムは、例えばケーラー照明及び臨界照明コンデンサシステムを有している。コンデンサシステムは、例えば直線状プラズマ源又はアーク状放電源を含む種々の放射源に結合しうる。コンデンサシステムは、例えば、米国特許第 ５，３６１，２９２号、第 ５，７３７，１３７号及び第 ６，０３３，０７９号明細書に開示されている。これらの米国特許明細書は参考のために導入したものである。
【００１３】
ＥＵＶリソグラフィーシステムのレイアウト全体を図１Ａに示す。放射源２２からの放射はミラーセグメント３０（集合的に“Ｃ１ ”ミラーと称する）により集められる。ミラーセグメント３０はアークイメージを生ぜしめ、これらアークイメージがミラー４０及び５０（この場合それぞれ“Ｃ２ ”ミラー及び“Ｃ３ ”ミラーと称する）として集合的に示すルーフミラー対により回転される。ミラー５０から反射された放射ビームは、トーリックミラー６０（すなわち、Ｃ４ ミラー）により反射され、互いに重なり合った６つのリングフィールドセグメントを反射性マスク７０上に生ぜしめる。原ミラーを分割して得られた少なくとも２つのセグメント３０を採用する。原ミラーは代表的には、２〜１２個のセグメントに、好ましくは５〜８個のセグメントに、最も好ましくは図示のように６個のセグメントに分割する。一例として、ミラー３１はアークイメージを生ぜしめ、ルーフミラー対４１及び５１はアークイメージを回転させてスリットイメージに適合させ、これを適切な位置に移動させる。ミラー３２、４２及び５２の組み合わせにより同様なアークイメージが生ぜしめられ且つ処理され、以下同様である。ミラー４１、４２及び４３は互いに異なる独特なチャネルの一部であり、ミラー４４、４５及び４６の群はそれぞれミラー４１、４２及び４３の群のミラーイメージ（鏡像）である。
【００１４】
コンデンサの瞳を規定するＣ３ ミラーからＣ４ ミラーまでの距離はＣ４ ミラーからマスク７０までの距離の３〜１０倍にする必要がある。マスク７０上には一例のアーク７１を示してある。
【００１５】
ＥＵＶリソグラフィーシステムは更に、放射を用いてマスクをウェハー７８上に結像させる一組のミラーを有するリングフィールドカメラ７７を具えている。Ｃ４ ミラーは実際の入射瞳の後に続くこと明らかである。
【００１６】
Ｃ２ 及びＣ３ ミラーの６対の各々は、６つのチャネルを回転させるとともに移動させてこれらが互いに重なり合うようにするルーフミラー対として作用する。特に、Ｃ２ 及びＣ３ ミラーの対はＣ１ ミラーにより生ぜしめられたアーク状イメージを回転させ、これらがマスク平面上で重畳しうるようにする。Ｃ２ ミラーは平坦にし、主光線に対し８２度の入射角とするのが好ましいかすめ入射に用いるのが好ましい。主光線の入射角は各Ｃ２ ミラーに対して同じ入射角を有し、反射率が同じとなるようにするのが好ましい。更に、Ｃ１ ミラーの角度は、好ましくは入射角がＣ１ ミラーで同じとなるように放射源を中心として傾斜させる。Ｃ３ ミラーは代表的に、Ｃ１ ミラーのアーク状イメージをマスク上に伝達する弱い凸状の球面を有する。Ｃ３ ミラーは、包装を容易にするために、（方位角方向のビームの断面積が最小となる）システムの瞳に位置させるとともに、６つのチャネルからのアーク状のイメージを重ねるように傾斜させる。Ｃ３ ミラーは互いにできるだけ接近させて位置させ（約３ｍｍだけ有効口径を分離させる）、カメラに指向しうるＥＵＶの量を最大にするようにするのが好ましい。
【００１７】
図１Ａにおいては、Ｃ４ ミラー６０がトロイダル形状（又は楕円形状）となっている。コンデンサからのビームはミラー６０の表面から反射され、湾曲されたスリット照明７１を移動マスク７０上に形成する。ビーム７５はマスクからカメラ内に伝搬される。トロイダル形状としたフィールドミラーは、Ｃ３ ミラーを含む実際の瞳をカメラの入射瞳内に結像する。Ｃ４ ミラーの焦点距離はレンズメーカーの状況により決定しうる。曲率半径Ｒｘ 及びＲｙ は、コディントンの式により決定されるように、焦点距離及び入射角θの関数となる。傾斜角も入射ビームの断面をひずませる傾向にあり、入射角が増大するにつれてひずみが増大する。このひずみの原因を図１Ｂに示す。図１Ｂは特に、Ｒｙ を０．６ｍとし、Ｒｘ を９．０ｍとしたＣ４ バイコンケーブミラーの一例を示す。５０度セグメントの中央が、ほぼ円筒状で急傾斜のコンケーブミラーの底部で反射し、５０度セグメントの端部が、底部よりも高いこのコンケーブミラーのエッジで反射すると、リマッピング（形状変更）が生じること明らかである。
【００１８】
図２Ａ及び２Ｂは、リマッピング前後のビームセグメントを示す。５０度セグメントの端部は２８度セグメントの端部よりも巻き上がっていることに注意すべきである。
【００１９】
リソグラフィーシステムは、例えばＥＵＶ、紫外線及び可視光を含む連続放射スペクトルを発生する小型でコンパクトな放射源を採用するのが好ましい。このような放射源の一例はレーザ発生プラズマである。「小型」とは、３つの主方向の寸法が約０．２ｍｍよりも小さくなった放射容積を意味し、「コンパクト」とは、３つの主方向の寸法がほぼ同じで、その相違は２倍よりも小さくなることを意味する。これらの長さは最大強度点の半分の値間の全幅として規定される。
【００２０】
ＥＵＶリソグラフィーの場合、照明放射の波長は約９ｎｍ〜１８ｎｍ、特に約１３．４ｎｍとするのが好ましい。所望な波長を有さない放射を濾波して除去するために、リソグラフィーシステムは回折スペクトルフィルタを採用する。好適例では、（図１に示すような）コンデンサに、ブレーズ化した又は高効率とした格子を加え、帯域外放射の殆ど（＞９８％）をビームから回折させ、特にレチクルマスクを加熱しないようにする。このことは、以下のＡ〜Ｄのいずれかにより達成するのが好ましい。
Ａ） 反射面を加え、その上に格子を形成する。
Ｂ） コンデンサにすでに存在している湾曲ミラー上に、ブレーズ化した格子を形成する。この技術は、“Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｅｘｔｒｅｍｅ−ＵＶ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ”と題する米国特許出願第０９／１３０，２２４号明細書（１９９８年８月６日出願）に記載されている。
Ｃ） コンデンサにすでに存在している平面ミラーを平坦な反射格子と置換える。
Ｄ） 既存設計の集束ミラーを集光格子の軸外し区分と置換える。一実施例では、この集光格子の軸外し区分は平坦面を有する。
【００２１】
方法Ｃ及びＤを用いるのが好ましい。その理由は、これらが種々の理由でシステムの放射伝達を最大にする為である。これらの方法では、第１に、方法Ａにおけるように新たな面が加わらず、第２に、ブレーズ化格子をリソグラフィー処理によりスーパーポリッシュした平坦面上に製造しうる為に格子素子の効率を最大にしうる。更に、リソグラフィー処理で加えた層は極めて平滑にもすることができ、これにより散乱を最小にし、従って、効率を最大にする。更に、リソグラフィー処理中、層を規定する順次のマスクの正確なアライメントを達成することができる。
【００２２】
フィルタの原理を図５に示す。この図５は、正（又は負）の一次の回折次数の光が開口（アパーチュア）８２を通過し、残りの光がこの開口を通過しないように傾けた、ブレーズ化した反射格子８０を示す。このフィルタは図示のように、約９ｎｍ〜約１８ｎｍの波長帯域外の光を本質的に全て阻止し、しかもこの帯域内にあり１３ｎｍ〜１４ｎｍのサブ帯域内にない光の半分を、アルミニウムのような適切な何らかの放射（光）吸収材料から成るようにするのが好ましい放射吸収部材８４により阻止するように構成するものである。
【００２３】
図６は、コンデンサにおける回折スペクトルフィルタ及び放射吸収部材の位置決めを示す。光源８６からの放射は第１組のミラー８８により集光され、この第１組のミラーにより、小寸法に集光するとともにブレーズ化した格子９０に衝突するビームを生じる。格子は線形にするか、又は湾曲基板上に製造してある程度の集束力を有するようにしうる。ブレーズ化した格子９０と開口９４を有する放射吸収部材９６との間のビームチェーンには集束ミラー９２を配置するのが好ましい。図示のように、回折スペクトルフィルタ９０により回折されない可視光９８は反射角のために開口９４に入らず、一方、回折される深いＵＶ１００は吸収部材９６により吸収される。更に、深いＵＶ及び可視光を含むある非回折放射１０２も吸収部材９６により吸収される。好適例では、最終的に１３．４ｎｍのＥＵＶ１０４を開口９４内に回折させる。開口を有する吸収部材はレチクルマスク（図示せず）の直前に位置させることができる。この吸収部材をレチクルマスクの上流のある距離の位置に配置すると、吸収部材とレチクルマスクとの間に多くの光学素子が必要となってしまう。
【００２４】
図７に示す格子は、一連の傾斜部を有するブレーズ化した格子である。この格子は、基板１８２上に形成した直角三角形構造を有する。図９は、図７の格子よりも製造が容易な“量子化”ブレーズ格子を示す。図９から明らかなように、各三角形構造が一連の段部すなわちレベル２１１、２１２、２１３及び２１４により表わされている。量子化レベルの個数は代表的に２Ｎ に等しい。ここに、Ｎは製造処理に必要とするエッチング工程の最小数であり、代表的に２〜３２の範囲であり、好ましくは８〜１６の範囲とする。
【００２５】
更に、必要とする回折角を最小とすることにより、格子周波数を最小にし、これにより図７に示す形状幅ｗを最大にする。ｗが大きくなればなるほど、格子を製造するのが容易となる。このことが、格子をＣ２ 又はＣ３ 上に配置する（図１に示すＣ４ ミラー上に配置しない）のが好ましいかという理由である。
【００２６】
ブレーズ化した格子を含む回折格子を製造するための技術は、例えば、米国特許第 ４，８９５，７９０号、第 ４，９１５，４６３号、第 ５，６３８，２１２号及び第 ５，７３７，１２５号明細書に記載されているように当該技術分野において既知である。これらの米国特許明細書は参考のために導入したものである。好ましい製造方法では、コンデンサの１つ以上のミラー上に回折格子を製造するのにバイナリー光学素子表面レリーフ技術を採用する。バイナリー光学素子は（１９９５年にマグロウヒル社により発行された）“Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ”，Ｖｏｌ．ＩＩ，Ｃｈ．８の第２版に記載されている。近法線入射ミラーの場合には、ブレーズ化した格子を基板上に堆積し、その後に反射性の多重層、例えばＳｉ及びＭｏの交互の層を格子上に堆積するのが好ましい。近かすめ入射ミラーの場合には、通常、反射性の金属面を堆積する前に、ブレーズ化した格子を基板上に構成する。或いはまた、反射性の金属面を最初に基板上に堆積し、その上にブレーズ化した格子を形成する。ブレーズ化した格子は反射性の層と同じ材料から形成するのが好ましい。この構成によれば、一連の段部を有する傾斜構造（理想的な形状）の近似構造が得られる。これらの段部は（順次の段部で）波長の高さの関数となっている為、殆どの光は、あたかも傾斜構造から反射しているかのように回折される。（順次の段部で２πの移相を導入する）傾斜構造を８つの段部でシミュレートすると、理論的に反射光の９５％が一次回折される。（４つの段部の場合には、理論的に８０％よりも多くが一次回折され、１６個の段部の場合には、理論的に９９％よりも多くが一次回折される。）８つの段部の傾斜構造は、３つのマスクと３回の堆積工程とを用いることにより製造しうる。エッチングよりも層を堆積するのが好ましい。その理由は、材料をエッチング除去すると粗い表面を残すおそれがあるが、スーパーポリッシュした基板上には極めて平滑な層を堆積しうる為である。ダイアモンドスコアリング工具を用いて、湾曲面上に、ブレーズ化した回折格子を製造する方法は、米国特許第 ５，６３８，２１２号明細書に記載されている。平坦の又は湾曲させた硬質の光透過性マスクに対しては硬Ｘ線の平行ビームを用いることができる。
【００２７】
スペクトルフィルタ格子をＣ２ ミラー（図１Ａ）上に製造する場合には、入射角を大きくするのが有利である。基板及び堆積層の表面粗さの影響は入射角の余弦に比例して減少しなくなる。又、層の厚さがおおきくなると、これらを所定の精度で堆積するのが容易となる。しかし、これらのミラー上のビームフットプリントが比較的大きくなり、反射イメージの向きが各ミラー上で異なる。これにより、必要とする向きや、順次のミラーでの縞の幅を変える。
【００２８】
スペクトルフィルタ格子をＣ３ ミラー（図１Ａ）上に製造した場合には、これらミラーの全てが小型でほぼ同一となるという利点が得られる。更に、ビームの向きも、全てのミラーに対して同じとなる。しかし、必要とする形状高さは小さく、幅は調整しうるがかなり小さいという欠点がある。
【００２９】
図２Ａ及び２Ｂに示すように、コンデンサの好適例では、Ｃ４ ミラーによりビームセグメントを形状変更して、レチクルマスク上により伸長した照明パターンを形成する。従って、一例では、図５に示す吸収部材８４の開口８２は、細長の開口すなわちスリットを有するプレートを具え、その寸法は、ＥＵＶ放射のいくらかがこのプレートにより吸収されるとともに開口を通過するＥＵＶ放射の部分が所望の照明パターンを規定するような寸法とする。光はスリットに対し垂直に回折させて必要とする角度を最小にするのが好ましいことに注意すべきである。
【００３０】
ブレーズ化した格子を製造するには、傾斜関数をシミュレートするために２つ以上のマスクを使用する必要がある。これらのマスクを互いに極めて正確に位置決めし、堆積の結果が互いに等しい長さの段の列となるようにする。この位置決めは、ミラーブランクが平坦であれば達成するのが容易であるが、ミラーブランクが湾曲していると達成するのが極めて困難である。従って、湾曲基板上にブレーズ化した線形格子を形成するのは困難である。
【００３１】
Ｃ３ ミラーは湾曲している為、その上に回折スペクトルフィルタを形成する必要がある場合には、何らかの対応処置を講じる必要がある。その一方法は、ほぼ線形のブレーズ化した格子を平坦な表面上に形成し、Ｃ３ ミラーの有効口径上の軸外し焦点ブレーズ化格子の平面図である図１０に示すように、この格子にある集束力を加えることである。７つの縞を示してあり、これら縞間の間隔は随意である。この方法においては、格子における集束力がミラーの湾曲による集束力の代わりとなる。本例の格子は、軸外し開口を有する集束格子に類似する。従って、縞は開口のだいぶ外部の点を中心としてほぼ同心的となり、縞の空間周波数は縞の半径に比例して変化する。
【００３２】
図１Ａに示すＥＵＶホトリソグラフィーシステムを参照するに、上述した理由で、回折格子はこのシステム中のいずれのミラーに基づいても製造でき、Ｃ２ ミラー又はＣ３ ミラーに基づいて製造するのが好ましい。或いはまた、回折格子を含む他のミラーをこのシステムに加えることができる。この後者の方法では、この追加のミラーは、Ｃ３ ミラーアレイの直後に位置する近かすめ入射（８０°）の平面ミラーとするのが好ましい。このミラーは、その表面上に線形格子を有するのが好ましく、縞（ライン）の幅は３０μｍよりも広くする必要がある。回折格子は、密着焼きを用いるブレーズ化に対する１６段近似法により製造しうる。Ｒｕの材料反射率を約８５％とし、１６段近似法の理論的損失を１％のみとしたＲｕより成るミラーの場合、このスペクトルフィルタの期待効率は理論的に約６４％とし、代表的にはおそらく約８０％とする必要がある。回折格子を有する追加のミラーと関連して、システムはレチクルマスク７０の前方に位置する吸収部材をも有する。
【００３３】
図１Ａを参照するに、現存のミラーの１つの上に回折格子を製造する他の例では、Ｃ２ ミラー又はＣ３ ミラーが格子に対する２つの可能な位置である。Ｃ２ ミラーの場合、これらは比較的大きく（長さが約１５０ｍｍ）、従って（おそらく２段での）密着焼きとなるであろう。更に、これらのかすめ入射平面ミラー上での（入射角に関連する）ビームの向きはビーム毎に変化する。実際には、幾つかのビームの角度は、ビームを回折させる必要のある好適方向に対し殆ど垂直となる場合がある為、縞は数ミクロンだけ離すことができる。この場合、４段近似法を導入して、効率を８０％のみに制限する必要がある。
【００３４】
６個のＣ３ ミラーが、回折格子を位置させるのに好適な位置となる。各ミラーは比較的小さく、好ましくは７ｍｍ×１５ｍｍである為、格子はＥビームライター、すなわち電子線投影リソグラフィー装置により書込みうるものである。設計通りでは、Ｃ３ ミラーは代表的に、半径が６ｍの球面状をしており、これらの表面上に書込みを行うのは困難である。他の例としては、線形格子の分散及び設計時のミラーの集束力を有する回折格子を設計することができる。設計通りでは、Ｃ３ ミラーはほぼ法線入射ミラーであり、必要とする最小回折角は約２．５ｍｒである。従って、縞間隔は、（傾斜及び集束力の双方に対し）約２μｍ〜約６μｍの範囲とするのが好ましい。近法線入射のＣ３ ミラーの場合には、空間周波数は約１５０〜２０００ｍｍ−１の範囲とし、ブレーズ高は約５ｎｍ〜８０ｎｍとするのが好ましい。傾斜に対する１６段近似法によれば、約０．１２５μｍの最小の形状寸法が得られる。これはＥビーム又は現存のステッパーにより容易に実行しうる。更に、Ｃ３ ミラー上に回折格子を加えることにより、システムからほんの数パーセントのＥＵＶしか散乱させない。可視光はＥＵＶに対し少なくとも６ｍｍだけ偏移させるのが好ましい。これにより、不所望な放射をレチクルマスクから離す必要がある。
【００３５】
Ｃ２ ミラーアレイは格子を含むことができる。各平面Ｃ２ ミラーは、線形格子を上に有する他の平面ミラーと代えられる。しかし、Ｃ２ ミラーがビーム回転システムの一部である為、ビームが回折する最適角度がビーム毎に変化する為、各ビームは異なる角度で回転する。従って、各Ｃ２ ミラーは異なるものとする必要がある。かすめ入射のＣ２ ミラーの場合、空間周波数は約７０〜１０００ｍｍ−１の範囲とし、ブレーズ高は約２５ｍｍ〜５０ｍｍとするのが好ましい。
【００３６】
追加のミラーを各ビームラインに加える場合には、各ミラーによりビームをほぼ１５％だけ減衰させるが、これらの追加のミラーにより設計にある追加の融通性を加えることができる。これらの追加のミラーは、Ｃ３ ミラーの付近に加えるか或いはＣ１ 及びＣ３ ミラー間のどこかに加えることができる。
【００３７】
図８は、ＥＵＶホトリソグラフィーシステムにおける回折格子スペクトルフィルタの実施例を示す。放射源１１０からの放射はコンデンサにより集光及び処理されて、リングフィールドの照明フィールドを生ぜしめ、レチクルマスク１２６を照明する。このコンデンサは、上述した機能を有するミラーＣ１ 、Ｃ２ 、Ｃ３ 及びＣ４ を具えている。ホトリソグラフィーシステムは、開口１２４を有する吸収部材１２２を具えている。一実施例では、ミラーＣ３ がその表面上に回折格子を有する。他の実施例では、回折格子を有する追加の平面ミラー１１８を採用する。これらの何れの場合にも、回折格子はスペクトルフィルタとして機能しており、従って１３．４ｎｍの一次回折次数の光が開口１２４を通り、レチクルマスク１２６を照明する。多くの不所望な光が開口１２４を通過しない。
【００３８】
コンデンサの好適実施例は、ミラー前面上に形成した回折格子を有するＣ３ （１１６）ミラーを積極的に冷却する手段を有する。例えば、Ｃ３ ミラーの裏面と熱接触するように配置された室内に冷却源（例えば水）を循環させる。ミラーを冷却することにより、特にミラーを熱損傷から保護する。
【００３９】
本発明のコンデンサは、直径が０．２５μｍ以下、好ましくは０．１８μｍ以下の少なくとも１つの素子を有する集積化装置を製造するための投影リソグラフィーに用いるのに特に適している。製造処理は、製造される装置上に対応するパターン画像を生じ、最終的にパターン画像領域で材料を除去するか追加するように照射されるマスクパターンを用いるリソグラフィー描写により複数の順次のレベルを構成する処理を有する。代表的に、リソグラフィー描写が投影による場合には、集光された放射は、プロジェクションカメラの撮像光学系や、走査方向とこれに交差する方向とでほぼ等しい画質に適合するように処理され、隣接ライン間のスペースが変化する際に極めて平滑に処理される。好適実施例では、投影において、投影マスクの直線又はアーク（弧状）領域を照射するリングフィールド走査を行う。他の好適例では、投影において、像面上の結像されたアーク領域の寸法が本来のアーク領域の寸法に比べて減少し、結像されたパターンの寸法がマスク領域に比べて減少するようにする減少リングフィールド走査を行う。
【００４０】
図３に示すように、照明又は集光ミラーは非球面ミラーの６個の軸外しセグメントより成り、各セグメントの幅は５０度であり、これらセグメントにより６個のビームを生ぜしめ、各ビームは、放射源と原ミラーの中心とにより規定されるシステム軸線、すなわち、中心線１１を交差する。原非球面ミラー１０は“点”放射源１２をリングイメージ１４に結像する。従って、ｒ‐ｚ平面におけるこのイメージの断面は、一方の焦点がプラズマ源にあり他方の焦点がリングフィールド半径にある楕円形状となる。５０度幅のミラーセグメントの各々は、プラズマ源をリングイメージの５０度幅のセグメントに結像する。
【００４１】
図４は、非球面ミラーの１つのセグメント２０からのビームの子午線断面図及び等角投影図であり、この等角投影図は、断面積が最小のビーム領域を通過するライン２５を中心として側部に対して回転してある。この等角投影図は、集光ミラー２０と、アークイメージ２２と、軸線焦点１３の中心に位置する蝶ネクタイ形状の最小ビーム断面２４との形状を示している。この設計によれば、アーク２２の長さ方向に沿う均一照明を生じる。
【００４２】
他の好適なシステムは、軟Ｘ線を放出するレーザプラズマ源であって、このレーザプラズマ源の直径及び高さを約１５０μｍとしたものを採用する。システムの他端におけるカメラは，長さが１００ｍｍで、幅が４ｍｍで、２８度のリングフィールドを４分の１に減少させてウェハー上に結像させる。入射瞳は、反射性物体のマスクの後方３ｍであり、カメラの開口数（ＮＡ）は、ウェハーにおいて０．１０で、マスクにおいて０．０２５である。
【００４３】
Ｃ４ ミラーは、実際の入射瞳（Ｃ３ 平面）をカメラの入射瞳内に結像する。このイメージの寸法は、正しい部分干渉性（すなわち、σ＝０．７）を与えるように選択した寸法から著しく変化しないようにする必要がある。イメージのぼやけは比較的重要ではない為、瞳を再結像させるのに簡単なトロイダルミラーを用いることができる。
【００４４】
本発明は特に好適な実施例のみにつき上述したが、本発明の精神及び意図する範囲から逸脱することなく、上述した技術に照らして且つ本発明の特許請求の範囲内で種々の変更を行いうるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】ＥＵＶホトリソグラフィーシステムの斜視図であり、ビームがその補正ミラーの組を通る状態及びビームとカメラとの相互関係を示す。
【図１Ｂ】急勾配のバイコンケーブミラーを示す。
【図２】形状変更する前（Ａ）及び形状変更した後（Ｂ）のビームセグメントを示す。
【図３】補正ミラーのないコンデンサシステムの側面図であり、点放射源を、イメージがこのコンデンサシステムの中心線を交差しているリングフィールドに再結像する状態を示す。
【図４】本例に対するミラーの幾何学的形状及びビームを示す他の側面図である。
【図５】回折素子を示す。
【図６】コンデンサシステム中の回折素子を示す。
【図７】回折素子を示す。
【図８】コンデンサシステム中の回折素子を示す。
【図９】ブレーズ化した格子を示す。
【図１０】軸外し焦点ブレーズ化格子の平面図を示す。
発明の分野
本発明は、コンデンサ、特に小型のインコヒーレント放射源からの放射、この場合軟Ｘ線を集光して、これをプロジェクションリソグラフィー用のカメラに結合させるコンデンサに対し用いるのに特に適した回折スペクトルフィルタに関するものである。
【０００２】
発明の背景
プロジェクションリソグラフィーは、超小型電子技術処理のための高性能で重要な装置である。形状はますます小さくなる傾向にある為、光学システムは放射の波長によって決まる限界に近づいている。今や、 “長波長”すなわち“軟”Ｘ線（極紫外線；ＥＵＶとも称する）（波長λ＝１００〜２００Å）が形状寸法を所望どおりに小さくするための研究の最先端にある。
【０００３】
ホトリソグラフィーでは、コンデンサ光学システムが放射源からの放射を、マスク平面を照明するように結合し、これが撮像システムによりウェハー上にリレー（伝達）される。放射源は代表的に、連続スペクトルの放射を放出するが、所定の放射はＥＵＶである。コンデンサは代表的に、スペクトル純度フィルタ、すなわち、シリコン、ベリリウム、ジルコニウム、その他の適切な放射透過性材料より成り、所望の波長、例えば、１３．４ｎｍの放射を放射源から通してレチクルマスクに到達せしめる窓を採用している。不運にも、例えば、１μｍの厚さのシリコン窓は、この窓に入射する１３．４ｎｍの放射のほぼ半分を吸収するおそれがあり、その結果、シリコン窓が過熱されるおそれがある。従って、当該技術分野では依然として、スペクトル濾波効率及び熱問題を改善する技術を探索している。
【０００４】
発明の概要
本発明は、帯域外放射がコンデンサから反射性レチクルマスク上に投射されないようにするスペクトル純度フィルタとして機能する回折格子を採用する当該コンデンサを提供せんとするにある。
【０００５】
本発明は、部分的には、入射放射ビームが回折格子に投射されると種々の次数の放射が発生されるという認識に基いている。回折格子を適切に設計することにより、回折スペクトルフィルタは、伝送窓を採用するスペクトルフィルタと関連する高レベルの浪費を伴うことなく、所望の放射をレチクルマスクに向けて透過するように機能する。
【０００６】
回折スペクトルフィルタは、熱問題における決定的な利点を提供する。伝送窓は、積極的に冷却できない薄膜である。市販装置でのフラックスレベルでは、これらの薄膜は破損点まで過熱されるおそれがある。回折スペクトルフィルタは、他のコンデンサ素子のように積極的に冷却しうる厚肉基板上に形成するのが好ましい。
【０００７】
回折スペクトルフィルタを採用している好適なコンデンサは、一連のビームを生じる小型でインコヒーレントな放射源の一方の側に一連の非球面ミラーを有している。各非球面ミラーは、疑似点放射源を曲線セグメントに結像する。リングイメージの比較的小さなアークがカメラにとって必要であり、全てのビームは、これらが全てカメラにとって必要なこの同じアーク上に当るように操作される。又、これらのビームは全てカメラの仮想入射瞳を通るように向けられる。本発明は、部分的には、ビームセグメントを形状変更する補正ミラーを導入することにより全システム効率が改善されるという認識に基づくものである。この改善したコンデンサの効率は、現在の最新のカメラ設計により生ぜしめられる大半径のリングフィールドを満足するものである。
【０００８】
従って、本発明の一例では、リングフィールドカメラに対し用いるコンデンサシステムであって、
連続スペクトル放射の小型放射源と、
原非球面ミラーの少なくとも２つのほぼ等しい放射状セグメントを有し、各セグメントが放射源における１つの焦点と、リングフィールドの半径におけるカメラの物体視野を占める曲線焦点とを有し、且つ各セグメントが放射ビームを発生するようにした集光ミラーと、
放射ビームの全てがカメラの入射瞳を通過してリングフィールド半径に一致アークイメージを形成するように、並進又は回転或いはその双方を行うことができ、前記放射状セグメントの個数と同じ数の組の補正ミラーであって、各組の補正ミラーの少なくとも１つが又は補正ミラーのこれらの組に共通で放射を放出するミラーが、約２５〜８５度のコード角を有するビームセグメントを約０〜６０度のコード角を有する他のビームセグメントに整形するように配置されたコンケーブ（凹面）リレーミラーであるようにした補正ミラーと、
連続スペクトルの放射から、特定の波長を有する第１放射を分離する１つ以上の回折スペクトルフィルタと
を具えるコンデンサシステムを提供する。
【０００９】
本発明の他の一例では、リングフィールドカメラに対し用いるコンデンサシステムであって、
連続スペクトル放射の小型放射源と、
原非球面ミラーの少なくとも２つのほぼ等しい放射状セグメントを有し、各セグメントが放射源における１つの焦点と、リングフィールドの半径におけるカメラの物体視野を占める曲線焦点とを有し、且つ各セグメントが放射ビームを発生するようにした集光ミラーと、
放射ビームの全てがカメラの入射瞳を通過してリングフィールド半径に一致アークイメージを形成するように、並進又は回転或いはその双方を行うことができ、前記放射状セグメントの個数と同じ数の組の補正ミラーであって、各組の補正ミラーの少なくとも１つが又は補正ミラーのこれらの組に共通で放射を放出するミラーが、約２５〜８５度のコード角を有するビームセグメントを約０〜６０度のコード角を有する他のビームセグメントに整形するように配置されたコンケーブリレーミラーであるようにした補正ミラーと
を具え、前記補正ミラーの１つ以上の組が、前記連続スペクトルの放射から、特定の波長を有する第１放射を分離する回折スペクトルフィルタを含んでいるコンデンサシステムを提供する。
【００１０】
好適例では、コンケーブリレーミラーが原非球面ミラーの６個のほぼ等しい放射状セグメントを有する。他の好適例では、コンケーブリレーミラーが約２５〜８５度、好ましくは約５０度のコード角を有するビームを約０〜６０度、好ましくは約２８度のコード角を有する他のビームに整形する。
【００１１】
他の例では、本発明は、０．２５μｍよりも小さい、好ましくは０．１８μｍよりも小さい寸法の少なくとも１つの素子を含む集積化装置を、本発明のコンデンサシステムを採用するプロジェクションリソグラフィーにより製造する処理を提供する。
【００１２】
実施の形態
本発明は、放射源から帯域外放射を除去するのに回折スペクトルフィルタを採用する集光用のコンデンサシステムに関するものである。本発明を特定のコンデンサシステムにつき説明するが、いかなるコンデンサシステム、特にホトリソグラフィー技術に採用されているコンデンサシステムを有する回折スペクトルフィルタを採用することもできることに注意すべきである。コンデンサ照明システムは、例えばケーラー照明及び臨界照明コンデンサシステムを有している。コンデンサシステムは、例えば直線状プラズマ源又はアーク状放電源を含む種々の放射源に結合しうる。コンデンサシステムは、例えば、米国特許第 ５，３６１，２９２号、第 ５，７３７，１３７号及び第 ６，０３３，０７９号明細書に開示されている。これらの米国特許明細書は参考のために導入したものである。
【００１３】
ＥＵＶリソグラフィーシステムのレイアウト全体を図１Ａに示す。放射源２２からの放射はミラーセグメント３０（集合的に“Ｃ１ ”ミラーと称する）により集められる。ミラーセグメント３０はアークイメージを生ぜしめ、これらアークイメージがミラー４０及び５０（この場合それぞれ“Ｃ２ ”ミラー及び“Ｃ３ ”ミラーと称する）として集合的に示すルーフミラー対により回転される。ミラー５０から反射された放射ビームは、トーリックミラー６０（すなわち、Ｃ４ ミラー）により反射され、互いに重なり合った６つのリングフィールドセグメントを反射性マスク７０上に生ぜしめる。原ミラーを分割して得られた少なくとも２つのセグメント３０を採用する。原ミラーは代表的には、２〜１２個のセグメントに、好ましくは５〜８個のセグメントに、最も好ましくは図示のように６個のセグメントに分割する。一例として、ミラー３１はアークイメージを生ぜしめ、ルーフミラー対４１及び５１はアークイメージを回転させてスリットイメージに適合させ、これを適切な位置に移動させる。ミラー３２、４２及び５２の組み合わせにより同様なアークイメージが生ぜしめられ且つ処理され、以下同様である。ミラー４１、４２及び４３は互いに異なる独特なチャネルの一部であり、ミラー４４、４５及び４６の群はそれぞれミラー４１、４２及び４３の群のミラーイメージ（鏡像）である。
【００１４】
コンデンサの瞳を規定するＣ３ ミラーからＣ４ ミラーまでの距離はＣ４ ミラーからマスク７０までの距離の３〜１０倍にする必要がある。マスク７０上には一例のアーク７１を示してある。
【００１５】
ＥＵＶリソグラフィーシステムは更に、放射を用いてマスクをウェハー７８上に結像させる一組のミラーを有するリングフィールドカメラ７７を具えている。Ｃ４ ミラーは実際の入射瞳の後に続くこと明らかである。
【００１６】
Ｃ２ 及びＣ３ ミラーの６対の各々は、６つのチャネルを回転させるとともに移動させてこれらが互いに重なり合うようにするルーフミラー対として作用する。特に、Ｃ２ 及びＣ３ ミラーの対はＣ１ ミラーにより生ぜしめられたアーク状イメージを回転させ、これらがマスク平面上で重畳しうるようにする。Ｃ２ ミラーは平坦にし、主光線に対し８２度の入射角とするのが好ましいかすめ入射に用いるのが好ましい。主光線の入射角は各Ｃ２ ミラーに対して同じ入射角を有し、反射率が同じとなるようにするのが好ましい。更に、Ｃ１ ミラーの角度は、好ましくは入射角がＣ１ ミラーで同じとなるように放射源を中心として傾斜させる。Ｃ３ ミラーは代表的に、Ｃ１ ミラーのアーク状イメージをマスク上に伝達する弱い凸状の球面を有する。Ｃ３ ミラーは、包装を容易にするために、（方位角方向のビームの断面積が最小となる）システムの瞳に位置させるとともに、６つのチャネルからのアーク状のイメージを重ねるように傾斜させる。Ｃ３ ミラーは互いにできるだけ接近させて位置させ（約３ｍｍだけ有効口径を分離させる）、カメラに指向しうるＥＵＶの量を最大にするようにするのが好ましい。
【００１７】
図１Ａにおいては、Ｃ４ ミラー６０がトロイダル形状（又は楕円形状）となっている。コンデンサからのビームはミラー６０の表面から反射され、湾曲されたスリット照明７１を移動マスク７０上に形成する。ビーム７５はマスクからカメラ内に伝搬される。トロイダル形状としたフィールドミラーは、Ｃ３ ミラーを含む実際の瞳をカメラの入射瞳内に結像する。Ｃ４ ミラーの焦点距離はレンズメーカーの状況により決定しうる。曲率半径Ｒｘ 及びＲｙ は、コディントンの式により決定されるように、焦点距離及び入射角θの関数となる。傾斜角も入射ビームの断面をひずませる傾向にあり、入射角が増大するにつれてひずみが増大する。このひずみの原因を図１Ｂに示す。図１Ｂは特に、Ｒｙ を０．６ｍとし、Ｒｘ を９．０ｍとしたＣ４ バイコンケーブミラーの一例を示す。５０度セグメントの中央が、ほぼ円筒状で急傾斜のコンケーブミラーの底部で反射し、５０度セグメントの端部が、底部よりも高いこのコンケーブミラーのエッジで反射すると、リマッピング（形状変更）が生じること明らかである。
【００１８】
図２Ａ及び２Ｂは、リマッピング前後のビームセグメントを示す。５０度セグメントの端部は２８度セグメントの端部よりも巻き上がっていることに注意すべきである。
【００１９】
リソグラフィーシステムは、例えばＥＵＶ、紫外線及び可視光を含む連続放射スペクトルを発生する小型でコンパクトな放射源を採用するのが好ましい。このような放射源の一例はレーザ発生プラズマである。「小型」とは、３つの主方向の寸法が約０．２ｍｍよりも小さくなった放射容積を意味し、「コンパクト」とは、３つの主方向の寸法がほぼ同じで、その相違は２倍よりも小さくなることを意味する。これらの長さは最大強度点の半分の値間の全幅として規定される。
【００２０】
ＥＵＶリソグラフィーの場合、照明放射の波長は約９ｎｍ〜１８ｎｍ、特に約１３．４ｎｍとするのが好ましい。所望な波長を有さない放射を濾波して除去するために、リソグラフィーシステムは回折スペクトルフィルタを採用する。好適例では、（図１に示すような）コンデンサに、ブレーズ化した又は高効率とした格子を加え、帯域外放射の殆ど（＞９８％）をビームから回折させ、特にレチクルマスクを加熱しないようにする。このことは、以下のＡ〜Ｄのいずれかにより達成するのが好ましい。
Ａ） 反射面を加え、その上に格子を形成する。
Ｂ） コンデンサにすでに存在している湾曲ミラー上に、ブレーズ化した格子を形成する。この技術は、“Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｅｘｔｒｅｍｅ−ＵＶ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ”と題する米国特許出願第０９／１３０，２２４号明細書（１９９８年８月６日出願）に記載されている。
Ｃ） コンデンサにすでに存在している平面ミラーを平坦な反射格子と置換える。
Ｄ） 既存設計の集束ミラーを集光格子の軸外し区分と置換える。一実施例では、この集光格子の軸外し区分は平坦面を有する。
【００２１】
方法Ｃ及びＤを用いるのが好ましい。その理由は、これらが種々の理由でシステムの放射伝達を最大にする為である。これらの方法では、第１に、方法Ａにおけるように新たな面が加わらず、第２に、ブレーズ化格子をリソグラフィー処理によりスーパーポリッシュした平坦面上に製造しうる為に格子素子の効率を最大にしうる。更に、リソグラフィー処理で加えた層は極めて平滑にもすることができ、これにより散乱を最小にし、従って、効率を最大にする。更に、リソグラフィー処理中、層を規定する順次のマスクの正確なアライメントを達成することができる。
【００２２】
フィルタの原理を図５に示す。この図５は、正（又は負）の一次の回折次数の光が開口（アパーチュア）８２を通過し、残りの光がこの開口を通過しないように傾けた、ブレーズ化した反射格子８０を示す。このフィルタは図示のように、約９ｎｍ〜約１８ｎｍの波長帯域外の光を本質的に全て阻止し、しかもこの帯域内にあり１３ｎｍ〜１４ｎｍのサブ帯域内にない光の半分を、アルミニウムのような適切な何らかの放射（光）吸収材料から成るようにするのが好ましい放射吸収部材８４により阻止するように構成するものである。
【００２３】
図６は、コンデンサにおける回折スペクトルフィルタ及び放射吸収部材の位置決めを示す。光源８６からの放射は第１組のミラー８８により集光され、この第１組のミラーにより、小寸法に集光するとともにブレーズ化した格子９０に衝突するビームを生じる。格子は線形にするか、又は湾曲基板上に製造してある程度の集束力を有するようにしうる。ブレーズ化した格子９０と開口９４を有する放射吸収部材９６との間のビームチェーンには集束ミラー９２を配置するのが好ましい。図示のように、回折スペクトルフィルタ９０により回折されない可視光９８は反射角のために開口９４に入らず、一方、回折される深いＵＶ１００は吸収部材９６により吸収される。更に、深いＵＶ及び可視光を含むある非回折放射１０２も吸収部材９６により吸収される。好適例では、最終的に１３．４ｎｍのＥＵＶ１０４を開口９４内に回折させる。開口を有する吸収部材はレチクルマスク（図示せず）の直前に位置させることができる。この吸収部材をレチクルマスクの上流のある距離の位置に配置すると、吸収部材とレチクルマスクとの間に多くの光学素子が必要となってしまう。
【００２４】
図７に示す格子は、一連の傾斜部を有するブレーズ化した格子である。この格子は、基板１８２上に形成した直角三角形構造を有する。図９は、図７の格子よりも製造が容易な“量子化”ブレーズ格子を示す。図９から明らかなように、各三角形構造が一連の段部すなわちレベル２１１、２１２、２１３及び２１４により表わされている。量子化レベルの個数は代表的に２Ｎ に等しい。ここに、Ｎは製造処理に必要とするエッチング工程の最小数であり、代表的に２〜３２の範囲であり、好ましくは８〜１６の範囲とする。
【００２５】
更に、必要とする回折角を最小とすることにより、格子周波数を最小にし、これにより図７に示す形状幅ｗを最大にする。ｗが大きくなればなるほど、格子を製造するのが容易となる。このことが、格子をＣ２ 又はＣ３ 上に配置する（図１に示すＣ４ ミラー上に配置しない）のが好ましいかという理由である。
【００２６】
ブレーズ化した格子を含む回折格子を製造するための技術は、例えば、米国特許第 ４，８９５，７９０号、第 ４，９１５，４６３号、第 ５，６３８，２１２号及び第 ５，７３７，１２５号明細書に記載されているように当該技術分野において既知である。これらの米国特許明細書は参考のために導入したものである。好ましい製造方法では、コンデンサの１つ以上のミラー上に回折格子を製造するのにバイナリー光学素子表面レリーフ技術を採用する。バイナリー光学素子は（１９９５年にマグロウヒル社により発行された）“Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ”，Ｖｏｌ．ＩＩ，Ｃｈ．８の第２版に記載されている。近法線入射ミラーの場合には、ブレーズ化した格子を基板上に堆積し、その後に反射性の多重層、例えばＳｉ及びＭｏの交互の層を格子上に堆積するのが好ましい。近かすめ入射ミラーの場合には、通常、反射性の金属面を堆積する前に、ブレーズ化した格子を基板上に構成する。或いはまた、反射性の金属面を最初に基板上に堆積し、その上にブレーズ化した格子を形成する。ブレーズ化した格子は反射性の層と同じ材料から形成するのが好ましい。この構成によれば、一連の段部を有する傾斜構造（理想的な形状）の近似構造が得られる。これらの段部は（順次の段部で）波長の高さの関数となっている為、殆どの光は、あたかも傾斜構造から反射しているかのように回折される。（順次の段部で２πの移相を導入する）傾斜構造を８つの段部でシミュレートすると、理論的に反射光の９５％が一次回折される。（４つの段部の場合には、理論的に８０％よりも多くが一次回折され、１６個の段部の場合には、理論的に９９％よりも多くが一次回折される。）８つの段部の傾斜構造は、３つのマスクと３回の堆積工程とを用いることにより製造しうる。エッチングよりも層を堆積するのが好ましい。その理由は、材料をエッチング除去すると粗い表面を残すおそれがあるが、スーパーポリッシュした基板上には極めて平滑な層を堆積しうる為である。ダイアモンドスコアリング工具を用いて、湾曲面上に、ブレーズ化した回折格子を製造する方法は、米国特許第 ５，６３８，２１２号明細書に記載されている。平坦の又は湾曲させた硬質の光透過性マスクに対しては硬Ｘ線の平行ビームを用いることができる。
【００２７】
スペクトルフィルタ格子をＣ２ ミラー（図１Ａ）上に製造する場合には、入射角を大きくするのが有利である。基板及び堆積層の表面粗さの影響は入射角の余弦に比例して減少しなくなる。又、層の厚さがおおきくなると、これらを所定の精度で堆積するのが容易となる。しかし、これらのミラー上のビームフットプリントが比較的大きくなり、反射イメージの向きが各ミラー上で異なる。これにより、必要とする向きや、順次のミラーでの縞の幅を変える。
【００２８】
スペクトルフィルタ格子をＣ３ ミラー（図１Ａ）上に製造した場合には、これらミラーの全てが小型でほぼ同一となるという利点が得られる。更に、ビームの向きも、全てのミラーに対して同じとなる。しかし、必要とする形状高さは小さく、幅は調整しうるがかなり小さいという欠点がある。
【００２９】
図２Ａ及び２Ｂに示すように、コンデンサの好適例では、Ｃ４ ミラーによりビームセグメントを形状変更して、レチクルマスク上により伸長した照明パターンを形成する。従って、一例では、図５に示す吸収部材８４の開口８２は、細長の開口すなわちスリットを有するプレートを具え、その寸法は、ＥＵＶ放射のいくらかがこのプレートにより吸収されるとともに開口を通過するＥＵＶ放射の部分が所望の照明パターンを規定するような寸法とする。光はスリットに対し垂直に回折させて必要とする角度を最小にするのが好ましいことに注意すべきである。
【００３０】
ブレーズ化した格子を製造するには、傾斜関数をシミュレートするために２つ以上のマスクを使用する必要がある。これらのマスクを互いに極めて正確に位置決めし、堆積の結果が互いに等しい長さの段の列となるようにする。この位置決めは、ミラーブランクが平坦であれば達成するのが容易であるが、ミラーブランクが湾曲していると達成するのが極めて困難である。従って、湾曲基板上にブレーズ化した線形格子を形成するのは困難である。
【００３１】
Ｃ３ ミラーは湾曲している為、その上に回折スペクトルフィルタを形成する必要がある場合には、何らかの対応処置を講じる必要がある。その一方法は、ほぼ線形のブレーズ化した格子を平坦な表面上に形成し、Ｃ３ ミラーの有効口径上の軸外し焦点ブレーズ化格子の平面図である図１０に示すように、この格子にある集束力を加えることである。７つの縞を示してあり、これら縞間の間隔は随意である。この方法においては、格子における集束力がミラーの湾曲による集束力の代わりとなる。本例の格子は、軸外し開口を有する集束格子に類似する。従って、縞は開口のだいぶ外部の点を中心としてほぼ同心的となり、縞の空間周波数は縞の半径に比例して変化する。
【００３２】
図１Ａに示すＥＵＶホトリソグラフィーシステムを参照するに、上述した理由で、回折格子はこのシステム中のいずれのミラーに基づいても製造でき、Ｃ２ ミラー又はＣ３ ミラーに基づいて製造するのが好ましい。或いはまた、回折格子を含む他のミラーをこのシステムに加えることができる。この後者の方法では、この追加のミラーは、Ｃ３ ミラーアレイの直後に位置する近かすめ入射（８０°）の平面ミラーとするのが好ましい。このミラーは、その表面上に線形格子を有するのが好ましく、縞（ライン）の幅は３０μｍよりも広くする必要がある。回折格子は、密着焼きを用いるブレーズ化に対する１６段近似法により製造しうる。Ｒｕの材料反射率を約８５％とし、１６段近似法の理論的損失を１％のみとしたＲｕより成るミラーの場合、このスペクトルフィルタの期待効率は理論的に約６４％とし、代表的にはおそらく約８０％とする必要がある。回折格子を有する追加のミラーと関連して、システムはレチクルマスク７０の前方に位置する吸収部材をも有する。
【００３３】
図１Ａを参照するに、現存のミラーの１つの上に回折格子を製造する他の例では、Ｃ２ ミラー又はＣ３ ミラーが格子に対する２つの可能な位置である。Ｃ２ ミラーの場合、これらは比較的大きく（長さが約１５０ｍｍ）、従って（おそらく２段での）密着焼きとなるであろう。更に、これらのかすめ入射平面ミラー上での（入射角に関連する）ビームの向きはビーム毎に変化する。実際には、幾つかのビームの角度は、ビームを回折させる必要のある好適方向に対し殆ど垂直となる場合がある為、縞は数ミクロンだけ離すことができる。この場合、４段近似法を導入して、効率を８０％のみに制限する必要がある。
【００３４】
６個のＣ３ ミラーが、回折格子を位置させるのに好適な位置となる。各ミラーは比較的小さく、好ましくは７ｍｍ×１５ｍｍである為、格子はＥビームライター、すなわち電子線投影リソグラフィー装置により書込みうるものである。設計通りでは、Ｃ３ ミラーは代表的に、半径が６ｍの球面状をしており、これらの表面上に書込みを行うのは困難である。他の例としては、線形格子の分散及び設計時のミラーの集束力を有する回折格子を設計することができる。設計通りでは、Ｃ３ ミラーはほぼ法線入射ミラーであり、必要とする最小回折角は約２．５ｍｒである。従って、縞間隔は、（傾斜及び集束力の双方に対し）約２μｍ〜約６μｍの範囲とするのが好ましい。近法線入射のＣ３ ミラーの場合には、空間周波数は約１５０〜２０００ｍｍ−１の範囲とし、ブレーズ高は約５ｎｍ〜８０ｎｍとするのが好ましい。傾斜に対する１６段近似法によれば、約０．１２５μｍの最小の形状寸法が得られる。これはＥビーム又は現存のステッパーにより容易に実行しうる。更に、Ｃ３ ミラー上に回折格子を加えることにより、システムからほんの数パーセントのＥＵＶしか散乱させない。可視光はＥＵＶに対し少なくとも６ｍｍだけ偏移させるのが好ましい。これにより、不所望な放射をレチクルマスクから離す必要がある。
【００３５】
Ｃ２ ミラーアレイは格子を含むことができる。各平面Ｃ２ ミラーは、線形格子を上に有する他の平面ミラーと代えられる。しかし、Ｃ２ ミラーがビーム回転システムの一部である為、ビームが回折する最適角度がビーム毎に変化する為、各ビームは異なる角度で回転する。従って、各Ｃ２ ミラーは異なるものとする必要がある。かすめ入射のＣ２ ミラーの場合、空間周波数は約７０〜１０００ｍｍ−１の範囲とし、ブレーズ高は約２５ｍｍ〜５０ｍｍとするのが好ましい。
【００３６】
追加のミラーを各ビームラインに加える場合には、各ミラーによりビームをほぼ１５％だけ減衰させるが、これらの追加のミラーにより設計にある追加の融通性を加えることができる。これらの追加のミラーは、Ｃ３ ミラーの付近に加えるか或いはＣ１ 及びＣ３ ミラー間のどこかに加えることができる。
【００３７】
図８は、ＥＵＶホトリソグラフィーシステムにおける回折格子スペクトルフィルタの実施例を示す。放射源１１０からの放射はコンデンサにより集光及び処理されて、リングフィールドの照明フィールドを生ぜしめ、レチクルマスク１２６を照明する。このコンデンサは、上述した機能を有するミラーＣ１ 、Ｃ２ 、Ｃ３ 及びＣ４ を具えている。ホトリソグラフィーシステムは、開口１２４を有する吸収部材１２２を具えている。一実施例では、ミラーＣ３ がその表面上に回折格子を有する。他の実施例では、回折格子を有する追加の平面ミラー１１８を採用する。これらの何れの場合にも、回折格子はスペクトルフィルタとして機能しており、従って１３．４ｎｍの一次回折次数の光が開口１２４を通り、レチクルマスク１２６を照明する。多くの不所望な光が開口１２４を通過しない。
【００３８】
コンデンサの好適実施例は、ミラー前面上に形成した回折格子を有するＣ３ （１１６）ミラーを積極的に冷却する手段を有する。例えば、Ｃ３ ミラーの裏面と熱接触するように配置された室内に冷却源（例えば水）を循環させる。ミラーを冷却することにより、特にミラーを熱損傷から保護する。
【００３９】
本発明のコンデンサは、直径が０．２５μｍ以下、好ましくは０．１８μｍ以下の少なくとも１つの素子を有する集積化装置を製造するための投影リソグラフィーに用いるのに特に適している。製造処理は、製造される装置上に対応するパターン画像を生じ、最終的にパターン画像領域で材料を除去するか追加するように照射されるマスクパターンを用いるリソグラフィー描写により複数の順次のレベルを構成する処理を有する。代表的に、リソグラフィー描写が投影による場合には、集光された放射は、プロジェクションカメラの撮像光学系や、走査方向とこれに交差する方向とでほぼ等しい画質に適合するように処理され、隣接ライン間のスペースが変化する際に極めて平滑に処理される。好適実施例では、投影において、投影マスクの直線又はアーク（弧状）領域を照射するリングフィールド走査を行う。他の好適例では、投影において、像面上の結像されたアーク領域の寸法が本来のアーク領域の寸法に比べて減少し、結像されたパターンの寸法がマスク領域に比べて減少するようにする減少リングフィールド走査を行う。
【００４０】
図３に示すように、照明又は集光ミラーは非球面ミラーの６個の軸外しセグメントより成り、各セグメントの幅は５０度であり、これらセグメントにより６個のビームを生ぜしめ、各ビームは、放射源と原ミラーの中心とにより規定されるシステム軸線、すなわち、中心線１１を交差する。原非球面ミラー１０は“点”放射源１２をリングイメージ１４に結像する。従って、ｒ‐ｚ平面におけるこのイメージの断面は、一方の焦点がプラズマ源にあり他方の焦点がリングフィールド半径にある楕円形状となる。５０度幅のミラーセグメントの各々は、プラズマ源をリングイメージの５０度幅のセグメントに結像する。
【００４１】
図４は、非球面ミラーの１つのセグメント２０からのビームの子午線断面図及び等角投影図であり、この等角投影図は、断面積が最小のビーム領域を通過するライン２５を中心として側部に対して回転してある。この等角投影図は、集光ミラー２０と、アークイメージ２２と、軸線焦点１３の中心に位置する蝶ネクタイ形状の最小ビーム断面２４との形状を示している。この設計によれば、アーク２２の長さ方向に沿う均一照明を生じる。
【００４２】
他の好適なシステムは、軟Ｘ線を放出するレーザプラズマ源であって、このレーザプラズマ源の直径及び高さを約１５０μｍとしたものを採用する。システムの他端におけるカメラは，長さが１００ｍｍで、幅が４ｍｍで、２８度のリングフィールドを４分の１に減少させてウェハー上に結像させる。入射瞳は、反射性物体のマスクの後方３ｍであり、カメラの開口数（ＮＡ）は、ウェハーにおいて０．１０で、マスクにおいて０．０２５である。
【００４３】
Ｃ４ ミラーは、実際の入射瞳（Ｃ３ 平面）をカメラの入射瞳内に結像する。このイメージの寸法は、正しい部分干渉性（すなわち、σ＝０．７）を与えるように選択した寸法から著しく変化しないようにする必要がある。イメージのぼやけは比較的重要ではない為、瞳を再結像させるのに簡単なトロイダルミラーを用いることができる。
【００４４】
本発明は特に好適な実施例のみにつき上述したが、本発明の精神及び意図する範囲から逸脱することなく、上述した技術に照らして且つ本発明の特許請求の範囲内で種々の変更を行いうるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】ＥＵＶホトリソグラフィーシステムの斜視図であり、ビームがその補正ミラーの組を通る状態及びビームとカメラとの相互関係を示す。
【図１Ｂ】急勾配のバイコンケーブミラーを示す。
【図２】形状変更する前（Ａ）及び形状変更した後（Ｂ）のビームセグメントを示す。
【図３】補正ミラーのないコンデンサシステムの側面図であり、点放射源を、イメージがこのコンデンサシステムの中心線を交差しているリングフィールドに再結像する状態を示す。
【図４】本例に対するミラーの幾何学的形状及びビームを示す他の側面図である。
【図５】回折素子を示す。
【図６】コンデンサシステム中の回折素子を示す。
【図７】回折素子を示す。
【図８】コンデンサシステム中の回折素子を示す。
【図９】ブレーズ化した格子を示す。
【図１０】軸外し焦点ブレーズ化格子の平面図を示す。
Claims (33)
- 放射ビームを発生するコンデンサシステムであって、
連続スペクトルの放射を発生する放射源と、
前記放射源からの放射を集光して放射ビームを発生する１つ以上の第１光学素子を有するコンデンサと、
特定の波長を有する第１放射を前記連続スペクトルの放射から分離する回折スペクトルフィルタと
を具えるコンデンサシステム。 - リングフィールドカメラに対し用いるコンデンサシステムであって、
連続スペクトル放射の小型放射源と、
原非球面ミラーの少なくとも２つのほぼ等しい放射状セグメントを有し、各セグメントが放射源における１つの焦点と、リングフィールドの半径におけるカメラの物体視野を占める曲線焦点とを有し、且つ各セグメントが放射ビームを発生するようにした集光ミラーと、
放射ビームの全てがカメラの入射瞳を通過してリングフィールド半径に一致アークイメージを形成するように、並進又は回転或いはその双方を行うことができ、前記放射状セグメントの個数と同じ数の組の補正ミラーであって、各組の補正ミラーの少なくとも１つが又は補正ミラーのこれらの組に共通で放射を放出するミラーが、約２５〜８５度のコード角を有するビームセグメントを約０〜６０度のコード角を有する他のビームセグメントに整形するように配置されたコンケーブリレーミラーであるようにした補正ミラーと、
連続スペクトルの放射から、特定の波長を有する第１放射を分離する回折スペクトルフィルタと
を具えるコンデンサシステム。 - リングフィールドカメラに対し用いるコンデンサシステムであって、
連続スペクトル放射の小型放射源と、
原非球面ミラーの少なくとも２つのほぼ等しい放射状セグメントを有し、各セグメントが放射源における１つの焦点と、リングフィールドの半径におけるカメラの物体視野を占める曲線焦点とを有し、且つ各セグメントが放射ビームを発生するようにした集光ミラーと、
放射ビームの全てがカメラの入射瞳を通過してリングフィールド半径に一致アークイメージを形成するように、並進又は回転或いはその双方を行うことができ、前記放射状セグメントの個数と同じ数の組の補正ミラーであって、各組の補正ミラーの少なくとも１つが又は補正ミラーのこれらの組に共通で放射を放出するミラーが、約２５〜８５度のコード角を有するビームセグメントを約０〜６０度のコード角を有する他のビームセグメントに整形するように配置されたコンケーブリレーミラーであるようにした補正ミラーと
を具え、前記補正ミラーの１つ以上の組が、前記連続スペクトルの放射から、特定の波長を有する第１放射を分離する回折スペクトルフィルタを含んでいるコンデンサシステム。 - 請求項１〜３のいずれか一項に記載のコンデンサシステムにおいて、前記第１放射の波長とは異なる波長の放射の少なくとも一部分を吸収する１つ以上の吸収部材を有しているコンデンサシステム。
- 請求項１〜４のいずれか一項に記載のコンデンサシステムにおいて、前記第１放射が約１３．４ｎｍの波長を有するコンデンサシステム。
- 請求項１、４又は５に記載のコンデンサシステムにおいて、前記回折スペクトルフィルタが、ブレーズ化構造の回折格子を具えているコンデンサシステム。
- 請求項６に記載のコンデンサシステムにおいて、前記回折スペクトルフィルタが１つ以上の近法線入射ミラー上に形成されているコンデンサシステム。
- 請求項６に記載のコンデンサシステムにおいて、前記回折スペクトルフィルタが１つ以上のかすめ入射ミラー上に形成されているコンデンサシステム。
- 請求項６に記載のコンデンサシステムにおいて、前記回折格子が個別のプロファイルのブレーズ化格子であるコンデンサシステム。
- 請求項９に記載のコンデンサシステムにおいて、前記ブレーズ化格子が２レベルよりも多いレベルを有するコンデンサシステム。
- 請求項６に記載のコンデンサシステムにおいて、前記回折スペクトルフィルタが冷却手段を有するコンデンサシステム。
- 請求項６に記載のコンデンサシステムにおいて、前記回折スペクトルフィルタが１つ以上のかすめ入射平面ミラー上に形成されているコンデンサシステム。
- 請求項１２に記載のコンデンサシステムにおいて、前記格子がほぼ線形の格子であるコンデンサシステム。
- 請求項１２に記載のコンデンサシステムにおいて、前記格子が集束格子であるコンデンサシステム。
- 請求項１２に記載のコンデンサシステムにおいて、前記格子が湾曲面上にあるコンデンサシステム。
- 請求項２〜５のいずれか一項に記載のコンデンサシステムにおいて、前記集光ミラーが、原非球面ミラーの６個のほぼ等しい放射状セグメントを有するコンデンサシステム。
- 請求項１６に記載のコンデンサシステムにおいて、前記コンケーブリレーミラーが、約５０度のコード角を有するビームを約２８度のコード角を有する他のビームに整形するようになっているコンデンサシステム。
- 請求項１７に記載のコンデンサシステムにおいて、前記コンケーブリレーミラーが、放射源からの放射を、このコンケーブリレーミラーの中心における法線から測って５０度よりも大きな入射角で反射させるようになっているコンデンサシステム。
- 請求項２〜５のいずれか一項に記載のコンデンサシステムにおいて、前記回折スペクトルフィルタは、前記補正ミラーの１つ以上の組の上に形成されているコンデンサシステム。
- 請求項２〜５のいずれか一項に記載のコンデンサシステムにおいて、前記回折スペクトルフィルタは、ブレーズ化構造を有する回折格子を具えているコンデンサシステム。
- 請求項２〜５のいずれか一項に記載のコンデンサシステムにおいて、前記回折スペクトルフィルタは、１つ以上の近法線入射ミラー上に形成され、前記回折格子は、１５０ｍｍ−１〜２０００ｍｍ−１の空間周波数及び約５ｎｍ〜８ｎｍのブレーズ高さを有するコンデンサシステム。
- 請求項２〜５のいずれか一項に記載のコンデンサシステムにおいて、前記回折スペクトルフィルタは、１つ以上のかすめ入射ミラー上に形成され、前記回折格子は、７０ｍｍ−１〜１０００ｍｍ−１の空間周波数及び約２５ｎｍ〜５０ｎｍのブレーズ高さを有するコンデンサシステム。
- 請求項２０に記載のコンデンサシステムにおいて、前記回折格子は、個別のプロファイルのブレーズ化格子であるコンデンサシステム。
- 請求項２３に記載のコンデンサシステムにおいて、前記ブレーズ化格子が２レベルよりも多いレベルを有するコンデンサシステム。
- 請求項２４に記載のコンデンサシステムにおいて、１つ以上の前記回折スペクトルフィルタが冷却手段を有するコンデンサシステム。
- 請求項２〜５のいずれか一項に記載のコンデンサシステムにおいて、前記回折スペクトルフィルタが１つ以上のかすめ入射平面ミラー上に形成されているコンデンサシステム。
- 請求項２６に記載のコンデンサシステムにおいて、前記格子がほぼ線形の格子であるコンデンサシステム。
- 請求項２６に記載のコンデンサシステムにおいて、前記格子が集束格子の軸外し区分であるコンデンサシステム。
- 請求項２８に記載のコンデンサシステムにおいて、格子の最小空間周波数が、非回折光とＥＵＶ波長での一次の回折次数の光とを分離するのに充分な大きさであるコンデンサシステム。
- 請求項２９に記載のコンデンサシステムにおいて、前記回折スペクトルフィルタは、入射角を３０度よりも小さくした１つ以上の平面ミラー上に形成されているコンデンサシステム。
- 請求項３０に記載のコンデンサシステムにおいて、前記格子がほぼ線形の格子であるコンデンサシステム。
- 請求項３０に記載のコンデンサシステムにおいて、前記格子が集束格子の軸外し区分であるコンデンサシステム。
- 請求項３２に記載のコンデンサシステムにおいて、格子の最小空間周波数が、非回折光とＥＵＶ波長での一次の回折次数の光とを分離するのに充分な大きさであるコンデンサシステム。
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