JP2006114914A - リソグラフィ・システム、リソグラフィ・システム内の光路の透過特性を調整するための方法、半導体デバイス、リソグラフィ・システムに使用するための反射エレメントを製造する方法、およびそれによって製造される反射エレメント - Google Patents

リソグラフィ・システム、リソグラフィ・システム内の光路の透過特性を調整するための方法、半導体デバイス、リソグラフィ・システムに使用するための反射エレメントを製造する方法、およびそれによって製造される反射エレメント Download PDF

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Abstract

【課題】基板のターゲット部分に到達するEUV放射線の強度プロファイルが実質的に均一化されたリソグラフィ装置を提供すること。
【解決手段】本発明のリソグラフィ・システムは、放射線ビームを提供する放射線システムと、放射線ビームの状態を整えるように構成された照明システムと、投影ビームの断面にパターンを付与するパターン化デバイスを支持するように構成されたサポートと、基板を保持する基板テーブルと、パターン化されたビームを基板のターゲット部分に投射する投影システムと、光路に沿って配置された透過アダプタとを有している。放射線システムは、放射線ビームを生成する放射線源を含む。放射線ビームおよび/またはパターン化されたビームの波長の関数である強度プロファイルが、透過アダプタによって、所定の強度プロファイルに等しくなるように調整される。
【選択図】図5

Description

本発明は、リソグラフィ・システム、リソグラフィ・システム内の光路の透過特性を調整あるいは適合させるための方法、半導体デバイス、リソグラフィ・システムに使用するための反射エレメントを製造する方法、およびそれによって製造される反射エレメントに関するものである。
リソグラフィ装置は、基板のターゲット部分に所望のパターンを適用するマシンである。リソグラフィ装置は、例えば集積回路(IC)の製造に使用することができる。このような場合、マスクあるいはレチクルと呼ばれるパターン化デバイス(パターン付与デバイス)を使用してICの個々の層に対応する回路パターンが生成され、このパターンが、放射線感光材料(レジスト)の層を有する基板(例えばシリコン・ウェハ)上の(例えば1つまたは複数のダイ部分を含む)ターゲット部分に画像化(イメージング)される。通常、1枚の基板には、順次露光される隣接ターゲット部分のネットワークが含まれる。知られているリソグラフィ装置には、パターン全体を1回でターゲット部分に露光することによって各ターゲット部分を照射するステッパと、パターンを投影ビームで所与の方向すなわち「走査」方向に走査し、同時に基板をこの方向に平行に、あるいは逆平行に同期走査することによって各ターゲット部分を照射するスキャナとがある。
リソグラフィ装置は遠からず、例えばプラズマ放電に基づくEUV放射線源を採用するかもしれない。リソグラフィ装置に現在使用されている、帯域幅が極端に狭い放射線源すなわちレーザ源とは異なり、EUV放射線源は、広帯域光源すなわち広範囲にわたる波長の放射線を生成する放射線源である。EUV放射線を使用したリソグラフィ装置の場合、放射線源によって放出されるEUV光のスペクトル分布はリソグラフィ装置によって変更される。より詳細には、画像化に関連するスペクトル効果は、リソグラフィ装置内の光学エレメントの透過特性と放出源スペクトルの両方に依存している。EUV光の波長すなわち5〜20nmの範囲の波長、例えば約13.5nmの波長の近辺の詳細なスペクトルに関する現在の知識は限られている。このスペクトルの現在の解像度は0.05nm程度であり、帯域幅は2%である。また、放射線源の実スペクトルは、入力パワー、放射線源の電極構成、使用する放出材料(Xe、Snもしくは他の適切な材料)およびプラズマの変化による放射線源の電極の履歴などのパラメータの変化によって変化するようである。
知識の不足により、リソグラフィ装置内において、放射線源による光の生成箇所と基板のターゲット部分への投射箇所との間の放射線の光路すなわち光の軌道がEUV放射線に対して最適化されていないことが大いに有り得る。放射線源によって放出されるスペクトルと光路に沿った光学コンポーネントによって期待されるスペクトルとの間の不整合は誤差の原因になっており、例えばアポダイゼイションの観点から見た場合の色誤差すなわち強度プロファイルのひずみの原因になっている。この誤差による第一次の影響はテレセントリック性の誤差であり、後の段階においては、当業者に知られているように、水平−垂直バイアスすなわち露光すべきパターン構造内における水平エレメントを通過する光と垂直エレメントを通過する光の間の基板レベルにおける強度の差が劇的に大きくなることである。
本発明の1つの観点によれば、基板のターゲット部分に到達する際の放射線の強度プロファイル、例えばEUV放射線の強度プロファイルが実質的に等化されたリソグラフィ装置が提供される。それゆえ本発明は、放射線ビームを提供するようになされた放射線システムと、放射線ビームの状態を整える(コンディショニングする)ようになされた照明システムと、放射線ビームの断面にパターンを付与するようになされたパターン化デバイスを支持するようになされたサポートと、基板を保持するようになされた基板テーブルと、パターン化された放射線ビームを基板のターゲット部分に投射するようになされた投影システムと、所定の強度プロファイルに実質的に等しくなるように、放射線ビームの波長の関数としての放射線ビームの第1の強度プロファイルを調整する(adapt)ようになされた透過アダプタとを含むリソグラフィ・システムを提供する。第1の強度プロファイルは、放射線ビームをパターン化する前に調整してもよく、あるいは放射線ビームをパターン化した後に適合させることもできる。このリソグラフィ・システムを使用することにより、アポダイゼイションおよびテレセントリック性の誤差を考慮することができる。
一実施例では、放射線源は、気体混合物が充填されたソース・チャンバを備えており、上記透過アダプタは、ソース・チャンバ内の気体混合物の密度、圧力および/または組成を調整するようになされている。これらの特性はすべて非常に融通の利く(調整容易な)ものであり、また短時間での変更が可能である。
一実施例では、透過アダプタは、動的構造のエレメントである。本発明の一実施例では、リソグラフィ・システムは、第1の強度プロファイルもしくは第2の強度プロファイルのいずれかを測定し、且つ測定強度プロファイル信号を提供する測定デバイスと、測定強度プロファイル信号に基づいて少なくとも1つの制御信号を決定し、且つ決定した少なくとも1つの制御信号を透過アダプタに提供することによって透過アダプタを制御する制御ユニットとをさらに備えている。これらの2つを導入することにより、波長の関数としての強度プロファイルを能動的に観察し、且つ制御することができる。その結果、リソグラフィ・システムの動作中に、アポダイゼイションおよびテレセントリック性の誤差などの誤差をもたらす可能性のある微小変化を修正することができる。
一実施例では、透過アダプタは、静的構造のエレメントである。このような透過アダプタの実施例として、パターン化デバイスのdスペーシング、パターン化デバイスのキャッピング層および交換可能フィルタがある。静的構造の透過アダプタにより、波長依存型強度プロファイルの構造的な不規則性が補償される。
本発明はさらに、リソグラフィ・システム内の光路の透過特性を調整するための方法に関するものである。この方法には、放射線ビームを提供するステップと、放射線ビームの断面をパターンでパターン化するステップと、パターン化された放射線ビームを基板のターゲット部分に投射するステップと、所定のプロファイルに実質的に等しくなるよう、放射線ビームの波長の関数としての放射線ビームの第1の強度プロファイルを調整するステップとが含まれている。この方法により、基板のターゲット部分に到達する際の放射線の強度プロファイルが実質的に等化(均一化)される。第1の強度プロファイルは、放射線ビームをパターン化する前に調整してもよく、あるいは放射線ビームがパターン化された後に調整してもよい。
一実施例では、上記方法は、第1の強度プロファイルまたは第2の強度プロファイルのいずれかを測定するステップと、測定強度プロファイル信号を提供するステップと、第1の強度プロファイルおよび/または第2の強度プロファイルを調整するために測定強度プロファイル信号を使用するステップとをさらに含む。この方法により、波長の関数としての強度プロファイルを能動的に観察および制御することができる。その結果、本発明により、リソグラフィ・システムの動作中に、アポダイゼイションおよびテレセントリック性の誤差などの誤差をもたらす可能性のある微小変化を修正することができる。
本発明はさらに、前述の方法に従って製造される半導体デバイスに関するものである。
本発明はさらに、リソグラフィ・システムに使用するための、ミラー基板と、第1の厚さを有する第1の層と、リソグラフィ・システムに使用される放射線に対する透明度が第1の層とは異なる透明度を有する、第2の厚さを有する第2の層とを備えた反射エレメントを製造する方法であって、所定の放射線源によって放出される放射線の波長の関数としての強度プロファイルを測定するステップと、強度プロファイルが、反射エレメントに衝突する際の放射線の所定の帯域幅内における所定のプロファイルに実質的に等しくなるように強度プロファイルを調整するために、測定した強度プロファイルに基づいて、第1の厚さおよび第2の厚さの少なくともいずれか一方の個別値を計算するステップと、ミラー基板を提供するステップと、第1の厚さを有する第1の層を提供するステップと、第2の厚さを有する第2の層を提供するステップとを含む方法に関するものである。
反射エレメントを製造するためのこの方法を使用することにより、波長依存型強度プロファイルの構造的な不規則性を補償することができる。
一実施例では、上記方法は、測定した強度プロファイルに基づいてキャッピング層の第3の厚さを計算するステップと、第3の厚さを有するキャッピング層を第1および第2の層の上に提供するステップとをさらに含む。この方法によって提供されるキャッピング層により、光路に沿って移動する放射線の波長依存型強度プロファイルをさらに最適化することができる。
本発明はさらに、前述の方法に従って製造される反射エレメントに関するものである。
本発明はさらに、リソグラフィ装置に使用するためのアセンブリであって、衝突する放射線ビームを、それぞれ異なる方向に回折し、且つ放射線ビームの帯域幅より狭い個別の定義済み波長帯域幅を備えた光を含む複数のビームレットに分割するための回折光学エレメントと、複数のビームレットを変調する光変調器とを備えたアセンブリに関するものである。
本明細書においては、リソグラフィ装置の、とりわけICの製造における使用について言及されているが、本明細書において説明するリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導および検出パターン、液晶ディスプレイ(LCD)、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他のアプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェハ」あるいは「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」あるいは「ターゲット部分」という用語の同義語と見なすことができることを理解されたい。本明細書において言及される基板は、例えばトラック(通常、基板にレジスト層を塗布し、且つ露光済みレジストを現像するツール)あるいは度量衡学ツールもしくは検査ツール中で、露光前もしくは露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツールおよび他の基板処理ツールに適用することができる。また基板は、例えば多層ICを生成するために複数回にわたって処理することができるため、本明細書に使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。
本明細書に使用される「パターン化デバイス」という用語は、投影ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板のターゲット部分にパターンを生成するために使用することができるデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。また投影ビームに付与されるパターンは、基板のターゲット部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。通常、投影ビームに付与されるパターンは、ターゲット部分に生成されるデバイス、例えば集積回路中の特定の機能層に対応している。
パターン化デバイスは、透過型であってもよく、あるいは反射型であってもよい。パターン化デバイスの実施例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイおよびプログラム可能LCDパネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、交互位相シフトおよび減衰位相シフトなどのマスク・タイプ、および様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。プログラム可能ミラー・アレイの実施例には、マトリックスに配列された微小ミラーが使用される。微小ミラーの各々は、入射する放射線ビームが異なる方向に反射するよう個々に傾斜させることができるため、この方法によって反射ビームがパターン化される。
サポートは、パターン化デバイスを支持しており、例えばパターン化デバイスの重量を支えている。サポートは、パターン化デバイスの配向、リソグラフィ装置の設計および他の条件、例えばパターン化デバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターン化デバイスを保持している。サポートには、機械式クランプ技法、真空クランプ技法もしくは他のクランプ技法、例えば真空条件下における静電クランプ技法を使用することができる。サポートは、例えば必要に応じて固定もしくは移動させることができ、また、例えば投影システムに対してパターン化デバイスを確実に所望の位置に配置することができるフレームであってもよく、あるいはテーブルであってもよい。本明細書における「レチクル」あるいは「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターン化デバイス」という用語の同義語と見なすことができる。
本明細書に使用される「投影システム」という用語には、例えば使用する露光放射線に適した、あるいは液浸液の使用もしくは真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系およびカタディオプトリック光学系を始めとする様々なタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。
また照明システムには、投影放射線ビームを導き、整形し、あるいは制御するための屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネントおよびカタディオプトリック光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントが包含されており、このようなコンポーネントについても、以下、集合的もしくは個々に「レンズ」と呼ぶことがある。
リソグラフィ装置は、場合によっては2つ以上の基板テーブル(二重ステージ)および/または複数のマスク・テーブルを有するタイプの装置であり、このような「マルチ・ステージ」マシンの場合には、追加のテーブルを並列に使用することができ、あるいは1つまたは複数のテーブルを露光のために使用している間に1つまたは複数の他のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。
またリソグラフィ装置は、基板が比較的屈折率の大きい液体中、例えば水中に浸されていてもよく、それにより投影システムの最終エレメントと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であってもよい。またリソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投影システムの第1のエレメントの間に液浸液を充填することも可能である。液浸技法は、当分野においては、投影システムの開口数を大きくすることでよく知られている。
以下、本発明の実施例について、単なる実施例に過ぎないが、添付の略図を参照して説明する。図において、対応する参照記号は、対応する部品を表している。
図1は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置1を略図で示したものである。このリソグラフィ装置1は、ベース・プレートBPと、放射線(例えばUV放射線もしくはEUV放射線)ビームPBを提供するようになされた照明システム(イルミネータ)ILとを備えている。サポート(例えばマスク・テーブル)MTは、パターン化デバイス(例えばマスク)MAを支持するようになされ、且つパターン化デバイスを投影システムPLに対して正確に位置決めする第1の位置決めデバイスPMに接続されている。基板テーブル(例えばウェハ・テーブル)WTは、基板(例えばレジスト被覆ウェハ)Wを保持するようになされ、且つこの基板を投影システムPLに対して正確に位置決めする第2の位置決めデバイスPWに接続されている。投影システム(例えば反射型投影レンズ)PLは、パターン化デバイスMAによって放射線ビームPBに付与されたパターンを基板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に画像化するようになされている。
図に示すように、このリソグラフィ装置は、反射型(例えば反射型マスクもしくは上述したタイプのプログラム可能ミラー・アレイを使用した)タイプの装置である。別法として、このリソグラフィ装置は、透過型(例えば透過型マスクを使用した)タイプの装置であってもよい。
イルミネータILは、放射線源SOから放射線を受け取る。放射線源が例えばプラズマ放電源である場合、放射線源およびリソグラフィ装置は、別個の構成要素とすることができる。その場合、放射線源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射線は通常、例えば適切な集光ミラーおよび/またはスペクトル純度フィルタを備えた放射線コレクタを使用して放射線源SOからイルミネータILへ引き渡される。それ以外の、例えば放射線源が水銀灯などの場合、放射線源はリソグラフィ装置の一構成要素とすることができる。放射線源SOおよびイルミネータILは、放射線システムと呼ぶことができる。
イルミネータILは、放射線ビームの角強度分布を調整するようになされた調整デバイスを備えることができる。通常、イルミネータのひとみ平面内における強度分布の少なくとも外部および/または内部ラジアル範囲(一般に、それぞれσアウターおよびσインナーと呼ばれる)は調整が可能である。イルミネータは、所望の一様な強度分布をその断面に有するコンディショニング済み放射線ビームPBを提供する。
放射線ビームPBは、マスク・テーブルMT上に保持されたマスクMAに入射する。マスクMAで反射した放射線ビームPBは、ビームを基板Wのターゲット部分Cに集束させる投影レンズ系PLを通過する。基板テーブルWTは、第2の位置決めデバイスPWおよび位置センサIF2(例えば干渉デバイス)を使用して正確に移動させることができ、それにより例えば異なるターゲット部分Cを放射線ビームPBの光路内に位置決めすることができる。同様に、第1の位置決めデバイスPMおよび位置センサIF1(例えば干渉デバイス)を使用して、例えばマスク・ライブラリから機械的に検索した後で、あるいは走査中に、マスクMAを放射線ビームPBの光路に対して正確に位置決めすることができる。通常、オブジェクト・テーブルMTおよびWTの移動は、位置決めデバイスPMおよびPWの一部を形成している長ストローク・モジュール(粗位置決め)および短ストローク・モジュール(精密位置決め)を使用して実現されるが、スキャナではなくステッパの場合、マスク・テーブルMTは、短ストローク・アクチュエータのみに接続されていてもよく、あるいは固定してもよい。マスクMAおよび基板Wは、マスク・アライメント・マークM1、M2および基板アライメント・マークP1、P2を使用して位置合せすることができる。
図に示す装置は、以下に示すモードで使用することができる。
(1)ステップ・モード
ステップ・モードでは、マスク・テーブルMTおよび基板テーブルWTが基本的に静止状態に維持され、投影ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Cに1回で投影される(すなわち単一静止露光)。次に、基板テーブルWTがXおよび/またはY方向にシフトされ、異なるターゲット部分Cが露光される。ステップ・モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一静止露光で画像化されるターゲット部分Cのサイズが制限される。
(2)走査モード
走査モード(スキャン・モード)では、投影ビームに付与されたパターンがターゲット部分Cに投影されている間に、マスク・テーブルMTおよび基板テーブルWTが同期走査される(すなわち単一動的露光)。マスク・テーブルMTに対する基板テーブルWTの速度および方向は、投影システムPLの倍率(縮小率)および画像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の非走査方向の幅が制限され、また走査運動の長さによってターゲット部分の高さ(走査方向の高さ)が決定される。
(3)その他のモード
その他モードでは、プログラム可能パターン化デバイスを保持するためにマスク・テーブルMTが基本的に静止状態に維持され、また投影ビームに付与されたパターンがターゲット部分Cに投影されている間に基板テーブルWTが移動もしくは走査される。このモードでは通常、パルス放射線源が使用され、走査中、基板テーブルWTが移動する毎に、あるいは連続する放射線パルスと放射線パルスの間に、必要に応じてプログラム可能パターン化デバイスが更新される。この動作モードは、上述したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターン化デバイスを利用しているマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。
上で説明した使用モードの組み合わせおよび/またはその変形形態もしくは全く異なる使用モードを使用することも可能である。
次に、本発明を、EUV放射線を使用したリソグラフィ装置の実施例により説明するが、本発明は、このタイプの放射線に制限されないことを理解されたい。他のタイプの放射線を適用することも可能である。
図2は、図1に示す投影装置1をより詳細に示したもので、放射線システム2、照明光学系ユニット4および投影システムPLを備えている。放射線システム2は、放電プラズマを使用して形成することができる放射線源SOを備えている。EUV放射線は、XeガスもしくはLi蒸気などのガスもしくは蒸気によって生成され、これらのガスもしくは蒸気中に極めて熱いプラズマが生成され、それにより電磁スペクトルのEUVレンジの放射線が放出される。この極めて熱いプラズマは、電気放電の「部分イオン化」プラズマを光軸O上で崩壊させることによって生成される。効率良く放射線を生成するためには、例えば10PaのXeもしくはLi蒸気、あるいは他の任意の適切なガスもしくは蒸気の分圧が必要である。放射線源SOによって放出される放射線は、例えばソース・チャンバ7の開口中もしくは開口の背後に配置されたガス障壁すなわち汚染トラップ9を介してソース・チャンバ7からコレクタ・チャンバ8へ引き渡される。ガス障壁9は、例えば参照により本明細書に組み込まれている米国特許第6,359,969号明細書および/または米国特許第6,614,505号明細書に詳細に記載されているようなチャネル構造を備えることができる。
コレクタ・チャンバ8は、かすめ入射線コレクタを使用して形成することができる放射線コレクタ10を備えている。コレクタ10によって引き渡された放射線は、回折格子スペクトル・フィルタ11で反射し、コレクタ・チャンバ8の開口で仮想ソース・ポイント12に集束する。照明光学系ユニット4内において、コレクタ・チャンバ8から入射したビーム16は、垂直入射リフレクタ13、14を介して、レチクル・テーブルまたはマスク・テーブルMT上に配置されたレチクルまたはマスクに向かって反射する。パターン化されたビーム17が形成され、投影システムPL内で反射エレメント18、19を介してウェハ・ステージまたは基板テーブルWT上に画像化される。通常、照明光学系ユニット4および投影システムPL内には、図に示すエレメントよりも多くのエレメントが存在している。例えばEUVリソグラフィ装置は、9つの反射エレメントを有することができ、そのうちの2つを照明システムIL内に、6つを投影システムPL内に、残りの1つを反射型マスクにそれぞれ備えていてもよい。
放射線源SOによって放出されるEUV光のスペクトル分布は、放射線源SOによる生成箇所と照明システムILの間の放射線ビームの光軌道、および照明システムILと基板Wのターゲット部分の間のビーム16の光軌道を含む放射線光軌道として画定される光路に沿って変化する。
例えば図3aに示すように、放射線源SOによって生成されるEUV放射線の波長の関数として例示的強度Iプロファイルを考察する。このプロファイルは、波長依存型であることが分かる。これは、スペクトルが、異なる線強度を有する多数のスペクトル線の総和を含むという事実によるものである。通常、リソグラフィ装置は、光路に沿って、限られた所定の放射線帯域幅が透過するように設計されている。図3a〜図3eに示すすべての図では、スペクトル帯域幅すなわちナノメートルの透過帯域幅が2本の垂直破線の間の領域で示されている。しかし放射線源SOによって放出される放射線は、肝心な帯域幅内では依然として波長依存型であることが分かる。
通常、リソグラフィ装置は、図3bに示すように、所定の帯域幅内において、光路に沿って実質的に波長独立型の透過を可能にするように最適化される。したがってこの帯域幅内における透過率Tは一様であり、一方、この帯域幅の外側の波長の放射線はまったく透過せず、光路に沿って吸収される。図3aに示す波長依存型放出プロファイルと、図3bに示す帯域幅内におけるリソグラフィ装置の実質的に波長独立型の透過プロファイルとを組み合わせることにより、図3cに示すように、システムの帯域幅内における、露光する基板の波長依存型露光が得られる。この波長依存性の結果、パターン化デバイス上に提供されたフィーチャは、そのフィーチャの配向によって部分的に決定される強度で、露光する基板上に投影されることになる。またテレセントリック性の誤差が明らかになるために、すなわち露光する基板に入射する放射線ビームが傾斜するために、焦点がシフトし、そのために誤差がもたらされることになる。また、とりわけ投影システムPL内のミラー部分における偏光によってこれらの強度差はさらに大きくなる。しかし、基板レベルにおける波長の関数としての所望の強度プロファイルは、図3dに示すように実質的に波長独立型である。
本発明によれば、図3dに示すような波長独立型強度プロファイルを基板レベルで達成するために、光路に沿って調整システム(アダプタ・システム)が提供される。この調整システムは、基板レベルでの波長の関数としての強度プロファイルが前述の所定の帯域幅内で等化(均等化)されるよう、リソグラフィ装置の透過プロファイルを光路に沿って変更するように構成されている。この調整システムはしたがって、放射線源によって放出される放射線の非一様な強度分布を補償する。図3eは、図3aに示す放射線源SOによって生成される強度プロファイルに対応する、波長の関数としての被調整透過プロファイルの一例を示すものである。図3aに示す強度プロファイルと図3eに示す透過プロファイルを組み合わせることにより、図3dに示す実質的に波長独立型の所望の強度プロファイルを得ることができることが分かる。
本発明の第1の動的実施例では、調整システムは、波長の関数としての透過プロファイルの変更案を表す信号に応答するように構成されている。図4は、このようなシステムを略ブロック図で示したものである。調整システム30は、リソグラフィ装置内で、放射線源SOと基板Wの間の光路に沿って配置されている。信号は、外部コンピュータ・システム29によって提供される外部信号であるか、あるいは測定デバイス31に接続された制御ユニット32によって生成される制御信号のいずれかである。波長の関数としての強度プロファイルを能動的に観察することにより、望ましくない強度プロファイルに起因する予測可能な誤差の最小化を促進することができ、したがってリソグラフィ装置の性能の改善を促進することができる。測定デバイス31は、放射線波長の関数としての強度プロファイルを、リソグラフィ装置内の所定の位置で測定するように構成されている。測定デバイス31は、測定したデータを連続的に制御ユニット32に送信する。制御ユニット32は、処理すべき基板Wのターゲット部分に所望の強度プロファイル(図3d)を確立するために、また修正を実施するための修正値を含んだ制御信号を生成するために、測定デバイス31を使用して測定した透過プロファイル(図3e)の修正に必要な変更を計算する。制御信号は調整システム30に送信され、調整システム30は、送信された制御信号に応答して、リソグラフィ装置内における放射線の透過プロファイルの変更に必要な準備を整える。測定デバイス31が放射線源SOと調整システム30の間に配置されると、制御ユニット32によって送信される制御信号はフィードフォワード信号になる。同様に、測定デバイス31が基板Wと調整システム30の間に配置されると、制御ユニット32によって送信される制御信号はフィードバック信号になる。
測定デバイス31は、波長の関数としての強度スペクトルを、放射線源SOの極めて近くで測定するように構成することができる。波長の測定を実行するために、強め合う干渉を使用して、観察波長の整数倍の位相差を引き出すことができる。この位相差を引き出すための知られている技法は、回折格子を照射し、異なる角度で反射する反射光を測定することである。強め合う干渉の角度は波長によって決まるため、角スペクトルには波長情報が含まれている。波長の分離を改善するために、放射線源と回折格子の間にピン・ホールを配置することができる。この場合、放射線源は点光源として作用することになる。例えば波長計あるいは波長エタロンなどの現況技術の測定デバイスを適合することによって、適切な測定デバイスを構築することができる。測定した強度プロファイルは、例えば制御ユニット32を介して調整システム30に送信されるフィードバック信号もしくはフィードフォワード信号として使用することができる。測定デバイス31を放射線源SOに極めて近接して位置決めすることにより、放出される放射線の波長依存型強度分布に起因する問題が解決される。測定デバイス31は、異なる位置の異なる角度の強度を測定するために、1つまたは複数の回折格子、1つまたは複数のアレイのダイオードおよびCCDチップを備えることができる。回折格子の他に、例えば微小孔もしくはサブ波長部品などの他の回折構造を使用することも可能である。
また測定デバイス31は、リソグラフィ装置内の他の位置に配置することも可能である。測定デバイス31は、例えば照明システムILの内部に配置することができ、また、例えば多層リフレクタおよび/または測定したプロファイルのシフトに起因する角度の変化を測定するための適切に配置されたセンサ等と組み合わせた回折格子などのエタロン態様のツールに基づいていてもよい。回折格子の角度は変更が可能であり、一方、センサは固定されることが好ましい。この方法によれば、スペクトルを取得することができる。角度を変化させている間、その角度に対する強め合う干渉の波長が変化する。現在のリソグラフィ・システムは、例えば極めて正確に制御することができる反射エレメント18、19などの多数の可動エレメントをEUVリソグラフィ・システム内に備えているため、比較的容易に実施態様を実行することができる。
別法としては、基板テーブルWTあるいはマスク・テーブルMTもしくは基準プレート(フィデューシャル・プレート)の上に測定デバイス31を配置することができる。基準プレートは、位置合せのための追加のプレートであり、これらの構造に極めて近接して配置されることが好ましい。また基準プレートは、回折格子および1つまたは複数のセンサを備えていてもよい。固定位置のパターンを測定するためのセンサ・アレイを提供することができ、これは、例えばテレセントリック性の誤差および/または基板レベルにおける水平−垂直バイアスを測定することができる。内部を測定することによるこのタイプの間接プロファイル観察により、リソグラフィ装置のいくつかの部品がシステム全体の透過プロファイルの調整に能動的に包含されていることが分かる。またリソグラフィ装置自体が測定ツールとして使用されるため、スタンドアロンで動作させることができる。
図5は、図2に示す放射線システム2の一部をより詳細に示したものである。図4に示す実施例の第1の実施例は、ソース・チャンバ(放射線源チャンバ)7内の気体混合物の特性を動的に調整するようになされた調整システム30を備えている。この気体混合物は、多数の異なる気体および蒸気を含有することができる。透過アダプタ30は、例えば弁などの調整エレメントを介して、密度、組成および圧力などのパラメータを制御することができる。同様の構造を提供することにより、リソグラフィ・システム内の他のチャンバ内の気体混合物の密度、組成および圧力を制御することも可能である。使用することができる気体には、Ar、Xe、Kr、Li、H、NおよびOがある。使用することができる蒸気には、SnおよびInなどの元素を含有した蒸気がある。複数の制御パラメータのうちの少なくとも1つに対して選択される値に応じて、気体混合物の吸収スペクトルの変化によってソース・チャンバ7の透過特性が変化する。したがって、放出される放射線の波長の関数である強度プロファイルをより波長独立性の強い強度プロファイルに変更することができる。測定デバイス31が存在することによって、システムの実際の透過スペクトルの変化に反応して透過スペクトルを調整する可能性が導入される。測定デバイス31は、放射線源SOに極めて近接して配置することができる。この位置は、測定の結果からフィードフォワード信号もしくはフィードバック信号の形で引き出される指令を受け取る透過アダプタ30が微小タイムフレーム内で作用することができる利点を有しているが、測定デバイス31を使用して、光路に沿った他の位置で放射線の強度プロファイルを測定することも可能である。
図6は、図5に示す実施例の第2の実施例を略図で示したもので、回折格子スペクトル・フィルタ11の下流側の光路に透過アダプタ30が配置されている。回折格子スペクトル・フィルタ11は、放射線コレクタ10を介して到達する放射線34をこの放射線34の波長に応じて選択的に反射する。例えば異なる波長λ、λIIおよびλIIIの3つの放射線成分35〜37が放射線34に含まれている場合に、放射線34は、スペクトル・フィルタ11で3つの方向に反射することになるであろう。つまり、波長がλである放射線成分35が第1の方向に反射し、波長がλIIである放射線成分36が第2の方向に反射し、波長がλIIIである放射線成分37が第3の方向に反射する。この実施例では、透過アダプタ30は、反射した放射線成分35〜37を受け取り、個々の放射線成分35〜37の非一様処理の結果としてそれらを調整する(適合させる)ようになされている。波長がλである放射線成分35は調整エレメント38によって調整され、一方、波長がλIIおよびλIIIである放射線成分は、それぞれ調整エレメント39および40によって調整される。調整エレメント38〜40は、複数のエレメントを備えることができる。例えば調整エレメント38〜40は、吸収層を備えたリフレクタを含んでいてもよい。調整エレメント38、39および40の各々が異なる吸収層を備えている場合、光路の透過プロファイルは、波長の関数として変化することになる。この場合も、透過アダプタ30を回折格子スペクトル・フィルタ11の下流側の光路に備えた本発明の一実施例では、例えば測定デバイス31によって、例えば制御ユニット32を介して提供される信号を使用して透過アダプタ30の特性を変化させることが可能である。例えば調整エレメント38〜40の各々が、例えば参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,741,329号明細書に記載されているように1つまたは複数のブレードを備えている場合、このような信号の受信に応じて、1つまたは複数のブレードを選択的に回転させることによって光路に直角をなすそれらの幅を増減させ、それにより光路に沿った特定波長の透過率を変化させることができる。透過アダプタ30は、例えば変形可能ミラー、超小型機械シャッタ、回転ブレードすなわちラメラ、あるいは1つまたは複数の特定の波長における適切な吸収特性を備えた薄い材料層を備えたウィンドウを含む可動フィンガなどの任意のタイプの光変調器を単独のユニットとして備えることができ、あるいはアレイの形態で備えることができる。透過アダプタは、反射する放射線の焦点面に配置することができる。透過アダプタ30は、ビーム全体に対して、あるいはビームの所定のセクション、例えば特定の波長を有するセクションのみに対して、ビームの方向および強度を始めとする光学特性を変更することができる。動的な調整によって、補償すべき透過プロファイルを速やかに変更することができる。測定デバイス31は光路に沿って配置され、透過アダプタ30の上流側および下流側に配置することができる。
また、例えば垂直入射リフレクタ13、14および反射エレメント17、18などのレンズにも、回折格子スペクトル・フィルタ11に関連して説明した透過アダプタと同様の構造を使用することができる。
図4に示す実施例の第2の静的実施例では、光路の透過特性を変更するために、リソグラフィ装置内の光学エレメントが調整され、あるいは追加のエレメントが含まれる。調整を確立するためのいくつかのオプションがある。図7を参照すると、EUVリソグラフィ装置内のすべての光学エレメントは、通常、反射型である。光学エレメント45の反射表面は、通常、多層コーティング46を備えている。多層コーティング46は、透明度が異なる少なくとも2つの交番層を備えている。通常、この少なくとも2つの交番層の第1の層は、Mo、Nbおよびそれらの組み合わせを含むグループから選択される材料を含有しており、一方、多層コーティング46の少なくとも2つの交番層の第2の層は、Be、B、C、BC、SiC、Siおよびそれらの組み合わせを含むグループから選択される材料を含有している。dは、多層コーティング46内の2つの全く同じ層と層の間の間隔を示している。したがってdスペーシングと呼ばれているこの層間隔は、多層コーティング46全体の光学特性に影響する。多層コーティング46に光が投射されると、多層コーティング46内の個々の層で反射する放射線ビームの干渉が層の間隔によって変化する。またこの間隔は、特定の波長におけるコーティング46の吸収を増減させることができる。したがって、dスペーシングを変更することにより、ミラーなどの反射エレメントの光路に対する角度を変更する場合と同様の効果が得られる。したがって、本発明の第2の実施例における光路の透過特性を調整するための第1のオプションは、1つまたは複数の光学エレメント45のdスペーシングを変更することである。上で説明した調整は、例えば照明システムILに使用されている垂直入射リフレクタ13、14などの光学エレメントのうちの1つまたは複数に使用することができる。本発明の一実施例では、レチクルのdスペーシングが調整される。
第2の実施例による、光学エレメントを調整することによってリソグラフィ装置の光路の透過特性を変更する第2のオプションは、光学エレメント45の頂部層の厚さを変更することであり、例えば照明システムILの垂直入射リフレクタ13、14あるいはレチクルMAのうちの1つまたは複数が変更される。キャッピング層47とも呼ばれるこの頂部層は、通常、例えばAuなどの不活性金属、例えばSiOなどの不活性材料、もしくは遷移金属(例えばPt、Ru)を含有しており、この層中での吸収が波長依存型であるため、その厚さΔによって光路の透過特性を変更することができる。キャッピング層によってスペクトルが変化する様式は、キャッピング層が含有している材料によって決まる。
当然のことではあるが、上記2つのオプションを組み合わせることができる。すなわち図7に示すように、光学エレメント45は、調整キャッピング層47と調整dスペーシングを備えることができる。第2の実施例を使用した場合、修正されるのは期待スペクトル・スキュー度のみである。最初にリソグラフィ装置内の光路の透過特性が測定される。引き続いて多層コーティング46の個々の層およびキャッピング層47のdスペーシングおよび/または厚さの値が計算され、計算した値に基づいて、一般的には反射型である少なくとも1つの調整すべき光学エレメント45が製造される。dスペーシングが調整されたコーティング46および/またはキャッピング層47を備えた少なくとも1つの光学エレメント45が導入されると、測定したスペクトル変化が調整される。本発明の一実施例では、レチクルのキャッピング層が調整される。レチクルは、その導入および除去が容易であるため、レチクルを調整することにより、dスペーシングおよびキャッピング層をより容易に、且つより頻繁に調整することができる利点が得られる。
光路に配置することができる追加のエレメントは、適切な波長依存型吸収特性を備えた材料の微小膜を備えたウィンドウなどの交換可能フィルタを備えている。この材料は、他の元素を使用することも可能であるが、例えばジルコニウム(Zr)およびニオブ(Nb)などの元素を含有することができる。ウィンドウを通過する光の強度減少を制限するためには、膜の厚さを薄くしなければならない。
図4に示す実施例の第3の静的実施例では、図6で説明した透過アダプタ30によって光路の透過特性が変更される。この実施例には、透過アダプタ30に接続された、設定値を動的に変更する制御ユニット32は存在していないが、この実施例の場合、光路に沿って誘導されるスペクトル変化を補償するための特定のモードに透過アダプタ30を設定する設定デバイスに透過アダプタ30を接続することができる。補償の範囲は、例えばレチクルの交換毎に定期的に実行される光路のスペクトル非対称度の測定によって決まる。
本発明は、リソグラフィ装置内における唯一のタイプの透過アダプタの使用に限定されないことを理解されたい。本発明の範囲内において、複数の透過アダプタの使用を含む様々な改変が可能である。
以上、本発明の特定の実施例について説明してきたが、説明した以外の方法で本発明を実践することができることが理解されよう。本発明は、EUV放射線を使用したリソグラフィ装置に限定されない。他のタイプの放射線を適用することも可能である。以上の説明は、本発明の制限を意図したものではない。
特許請求の範囲で言及されている「リソグラフィ・システム」は、放射線源SOがリソグラフィ装置の一部である場合と、放射線源SOがリソグラフィ装置の一部ではない場合の両方を意味していることを理解されたい。
本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の一実施例によるEUVリソグラフィ装置を示す図である。 EUV放射線源の波長の関数である強度プロファイルの一例を示すグラフである。 光学システムの波長の関数である透過プロファイルの一例を示すグラフである。 処理する基板のターゲット部分の波長の関数である強度プロファイルの一例を示すグラフである。 処理する基板のターゲット部分の波長の関数としての所望の強度プロファイルの一例を示すグラフである。 波長の関数である実際の強度プロファイルが図3aに示す強度プロファイルであり、波長の関数である所望の強度プロファイルが図3dに示す強度プロファイルである場合の光学システムの、波長の関数としての要求される透過プロファイルを示すグラフである。 本発明の一実施例を示す図である。 図4に示す実施例の第1の実施例を示す図である。 図4に示す実施例の第2の実施例を示す図である。 本発明の他の実施例による2つのオプションの組み合わせを示す図である。
符号の説明
1 リソグラフィ装置(投影装置)
2 放射線システム
4 照明光学系ユニット
7 ソース・チャンバ(放射線源チャンバ)
8 コレクタ・チャンバ
9 汚染トラップ(ガス障壁)
10 放射線コレクタ
11 回折格子スペクトル・フィルタ
12 仮想ソース・ポイント
13、14 垂直入射リフレクタ
16 コレクタ・チャンバから入射するビーム
17 パターン化されたビーム(パターンを付与されたビーム)
18、19 反射エレメント
29 外部コンピュータ・システム
30 調整システム(透過アダプタ)
31 測定デバイス
32 制御ユニット
34 放射線コレクタを介して到達する放射線
35 波長がλの放射線成分
36 波長がλIIの放射線成分
37 波長がλIIIの放射線成分
38、39、40 調整エレメント
45 光学エレメント
46 多層コーティング
47 キャッピング層
BP ベース・プレート
C 基板のターゲット部分
IF1、IF2 位置センサ
IL 照明システム(イルミネータ)
MA パターン化デバイス(マスク)
MT サポート(マスク・テーブル)
M1、M2 マスク・アライメント・マーク
O 光軸
PB 放射線ビーム
PL 投影システム(投影レンズ系)
PM 第1の位置決めデバイス
PW 第2の位置決めデバイス
P1、P2 基板アライメント・マーク
SO 放射線源
W 基板
WT 基板テーブル

Claims (29)

  1. 放射線ビームを提供するように構成された放射線システムと、
    前記放射線ビームの状態を整えるように構成された照明システムと、
    パターン化デバイスを支持するように構成されたサポートであって、前記パターン化デバイスは、パターン化された放射線ビームを提供するために前記放射線ビームの断面にパターンを付与するように構成されているサポートと、
    基板を保持するように構成された基板テーブルと、
    パターン化された前記放射線ビームを前記基板のターゲット部分に投射するように構成された投影システムと、
    前記放射線ビームの波長の関数としての前記放射線ビームの第1の強度プロファイルを調整して、所定の強度プロファイルに実質的に等しくなるようにする透過アダプタと
    を有するリソグラフィ・システム。
  2. 前記所定の強度プロファイルが、等化されたプロファイルである、請求項1に記載のリソグラフィ・システム。
  3. 前記透過アダプタが動的構成のエレメントである、請求項1に記載のリソグラフィ・システム。
  4. 前記動的構成が、
    前記第1の強度プロファイルまたは第2の強度プロファイルのいずれかを測定して、測定強度プロファイル信号を提供するように構成された測定デバイスと、
    前記測定強度プロファイル信号に基づいて少なくとも1つの制御信号を決定し、且つ前記少なくとも1つの制御信号を前記透過アダプタに提供することによって、前記透過アダプタを制御するように構成された制御ユニットと
    を有している、請求項3に記載のリソグラフィ・システム。
  5. 前記測定デバイスが、前記放射線源と前記透過アダプタの間の光路に沿って配置されており、また前記制御ユニットによって提供される前記少なくとも1つの制御信号がフィードフォワード信号である、請求項4に記載のリソグラフィ・システム。
  6. 前記測定デバイスが、前記透過アダプタと前記基板テーブルの間の光路に沿って配置されており、また前記制御ユニットによって提供される前記少なくとも1つの制御信号がフィードバック信号である、請求項4に記載のリソグラフィ・システム。
  7. 前記透過アダプタが少なくとも1つの光変調器を有し、該少なくとも1つの光変調器は、前記制御ユニットによって提供される前記少なくとも1つの制御信号を受けて、前記放射線ビームの一部の少なくとも1つの光学特性を動的に変調するように構成されている、請求項4に記載のリソグラフィ・システム。
  8. 前記少なくとも1つの光学特性が、ビームの方向、波長毎のビームの方向、ビームの強度および波長毎のビームの強度を含む群から選択される、請求項7に記載のリソグラフィ・システム。
  9. 前記透過アダプタが静的構成のエレメントである、請求項1に記載のリソグラフィ・システム。
  10. 前記リソグラフィ・システムが前記パターン化デバイスを有し、前記透過アダプタが、前記パターン化デバイスのdスペーシング、前記パターン化デバイスのキャッピング層、および交換可能フィルタを含む群のうちのいずれか1つであるように選択される、請求項9に記載のリソグラフィ・システム。
  11. 前記静的構成における前記透過アダプタが、ミラー基板と第1の厚さを有する第1の層と第2の厚さを有する第2の層とを含む反射エレメントを有しており、また各層は、前記リソグラフィ・システムに使用される放射線に対して異なる透過性を有している、請求項9に記載のリソグラフィ・システム。
  12. 前記反射エレメントが、第3の厚さを有するキャッピング層をさらに含む、請求項11に記載のリソグラフィ・システム。
  13. 前記放射線システムが放射線源をさらに有し、該放射線源は、気体混合物が充填された放射線源チャンバを有し、前記透過アダプタは、前記放射線源チャンバ内の前記気体混合物の密度、圧力および組成のうちの少なくとも1つを調整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・システム。
  14. 前記気体混合物が、Ar、Xe、Kr、Li、N、OおよびHを含む気体の群と、SnおよびInを含む蒸気の群とから選択される少なくとも1つの元素を含有している、請求項13に記載のリソグラフィ・システム。
  15. 前記透過アダプタは、前記放射線ビームがパターン化される前に前記第1の強度プロファイルを調整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・システム。
  16. 前記透過アダプタは、前記放射線ビームがパターン化された後に前記第1の強度プロファイルを調整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・システム。
  17. リソグラフィ・システム内の光路の透過特性を調整するための方法であって、
    放射線ビームを提供するステップと、
    前記放射線ビームの断面をパターン化するステップと、
    パターン化された前記放射線ビームを基板のターゲット部分に投射するステップと、
    前記放射線ビームの波長の関数としての前記放射線ビームの第1の強度プロファイルを、所定の強度プロファイルに実質的に等しくなるように調整するステップと
    を含む透過特性調整方法。
  18. 前記所定の強度プロファイルが、等化されたプロファイルである、請求項17に記載の方法。
  19. 前記第1の強度プロファイルまたは第2の強度プロファイルのいずれかを測定するステップと、
    測定強度プロファイル信号を提供するステップと、
    前記第1の強度プロファイルを調整するために前記測定強度プロファイル信号を使用するステップと
    をさらに含む、請求項17に記載の方法。
  20. 前記第1の強度プロファイルは、前記放射線ビームがパターン化される前に調整される、請求項17に記載の方法。
  21. 前記第1の強度プロファイルは、前記放射線ビームがパターン化された後に調整される、請求項17に記載の方法。
  22. 請求項17に記載の方法に従って製造された半導体デバイス。
  23. リソグラフィ・システムに使用するための反射エレメントを製造する方法であって、該反射エレメントが、ミラー基板と、第1の厚さを有する第1の層と、第2の厚さを有する第2の層とを有し、各層は、前記リソグラフィ・システムに使用される放射線に対して異なる透過性を有している反射エレメントの製造方法において、
    所定の放射線源によって放出される放射線の波長の関数として強度プロファイルを測定するステップと、
    前記測定した強度プロファイルに基づいて前記第1の厚さおよび第2の厚さの少なくともいずれか一方の個別値を計算し、それによって前記強度プロファイルが、前記反射エレメントに衝突する際の前記放射線の所定の帯域幅内の所定のプロファイルに実質的に等しくなるように、前記強度プロファイルを調整するステップと、
    前記ミラー基板を提供するステップと、
    前記第1の厚さを有する前記第1の層を提供するステップと、
    前記第2の厚さを有する前記第2の層を提供するステップと
    を含む反射エレメントの製造方法。
  24. 前記第1の層が、Mo、Nbおよびそれらの組み合わせを含む群から選択された材料を含有している、請求項23に記載の方法。
  25. 前記第2の層が、Be、B、C、BC、SiC、Siおよびそれらの組み合わせを含む群から選択された材料を含有している、請求項23に記載の方法。
  26. 前記測定した強度プロファイルに基づいてキャッピング層の第3の厚さを計算するステップと、
    前記第3の厚さを有する前記キャッピング層を前記第1および第2の層の上に提供するステップと
    をさらに含む、請求項23に記載の方法。
  27. 前記キャッピング層が、Au、Pt、RuおよびSiOを含む群から選択された材料を含有している、請求項26に記載の方法。
  28. 請求項23に記載の方法に従って製造された反射エレメント。
  29. 自身に衝突する放射線ビームを複数のビームレットに分割するように構成された回折光学エレメントであって、各ビームレットは異なる方向に回折され、また各ビームレットは、前記放射線ビームの帯域幅より狭い別個の所定の波長帯域幅の光を有している回折光学エレメントと、
    前記複数のビームレットを変調するようになされた光変調器と
    を有する、リソグラフィ・システムに使用するためのアセンブリ。
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