JP2013532381A - Ｅｕｖリソグラフィ用のマスク、ｅｕｖリソグラフィシステム、及びマスクの結像を最適化する方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、ＥＵＶリソグラフィ用のマスク（１０５）であって、基板（１０７）と、基板（１０７）に施した多層コーティング（１０８）と、多層コーティング（１０８）に施し吸収体材料を有するマスク構造（１０９）とを備え、マスク構造（１０９）は、１００ｎｍ未満の最大厚さ、好ましくは３０ｎｍ、特に好ましくは２０ｎｍ、特に１０ｎｍを超えない最大厚さを有するＥＵＶリソグラフィ用のマスクに関する。本発明は、当該マスク（１０５）を有するＥＵＶリソグラフィシステム、及びマスク（１０５）の結像を最適化する方法にも関する。
【選択図】図３ｃ
【選択図】図３ｃ
Description
本発明は、ＥＵＶリソグラフィ用のマスク、当該マスクを有するＥＵＶリソグラフィシステム、及びＥＵＶリソグラフィシステムにおけるマスクの結像を最適化する方法に関する。
本願は、２０１０年６月１５日付けで出願された米国仮特許出願第６１／３５４，９２５号の優先権を米国特許法第１１９条（ｅ）項（１）に従って主張する。２０１０年６月１５日付けで出願された米国仮特許出願第６１／３５４，９２５号の開示を、本願の一部を形成するとみなし、参照により本願の開示に援用する。
以下で簡単にリソグラフィシステムと称するマイクロリソグラフィ用の投影露光システムは、概して、光源と、光源が放出した光ビームを処理して照明光を形成する照明系と、レチクル又はマスクと一般に称する投影対象物と、物体視野を像視野及び像が投影されるウェーハ又は基板と一般に称する別の物体に結像する投影対物系とを備える。マスク又はマスクの少なくとも一部は、物体視野内にあり、ウェーハ又はウェーハの少なくとも一部は、投影対物系の像視野内にある。
マスクが完全に物体視野の範囲内にあり、ウェーハがウェーハ及び像視野の相対移動を伴わずに照明される場合、リソグラフィシステムをウェーハステッパと一般に称する。マスクの一部のみが物体視野の領域内にあり、ウェーハがウェーハ及び像視野の相対移動中に照明される場合、リソグラフィシステムをウェーハスキャナと一般に称する。レチクル及びウェーハの相対移動により画定される空間次元を、走査方向と一般に称する。
ウェーハ上で最終的に達成することができるリソグラフィシステムの集積密度は、実質的に以下のパラメータに応じて決まる：（ａ）対物レンズの焦点深度（ＤＯＦ）、（ｂ）像側開口数（ＮＡ）、及び（ｃ）照明光の波長。リソグラフィシステムの確実な動作のために、確保する必要があるいわゆるプロセス開口は、最大限の大きさであり、所望の限界寸法（ＣＤ）すなわちウェーハに生じる最小限の構造幅で可能な焦点変動（ＦＶ）及び照明光量変動と、所与の開口数（ＮＡ）とを備えるものである。ＣＤをさらに減らすために、ＥＵＶリソグラフィシステムにおける開発は、概して開口数ＮＡの増加に向けられる。以下の説明では、「限界寸法」という用語は、最小構造幅を指すのではなく、線幅又は構造幅の別称として用いられる。
マイクロリソグラフィ照明プロセスによる製造を意図した集積スイッチング回路の集積密度には、周期構造が決定的に重要である。集積構造は、ピッチすなわち周期長と構造幅とによって表す。ウェーハで用いる構造幅は、照明対象のレジストのラッカー閾値（lacquer threshold）により所与の程度まで自由に調整することができる。しかしながら、最小限に達成可能なピッチＰｉｔｃｈｍｉｎは、照明光の波長λ及び対物レンズの物体側開口数ＮＡにより与えられる。所定のσ設定でのコヒーレント及びインコヒーレント照明に、次式を適用する。
Ｐｉｔｃｈｍｉｎ〜λ／（ＮＡ（１＋σ））
Ｐｉｔｃｈｍｉｎ〜λ／（ＮＡ（１＋σ））
現在、ピッチ及びＣＤの最高の分解能は、約１３．５ｎｍの照明光の波長での弱いＸ線（専門用語でＥＵＶ／極紫外線と称する）源を有するいわゆるＥＵＶリソグラフィシステムにより作動される。これらは、専門用語でＥＵＶシステムとも称する。照明したマスクをウェーハに結像する関連の対物レンズは、カトプトリック（catoptric：反射光学）対物レンズである。これらは、０．２〜０．３５又はそれよりも大きな像側開口数で通常は作動される。例えば、特許文献１又は特許文献２を参照されたい。
結像対象のマスクは、概してＵＬＥ（商標）又はＺｅｒｏｄｕｒ（登録商標）等のガラス基板を有し、これは、誘電体層のスタック、特に交互のＭｏ層及びＳｉ層により１３．５ｎｍの波長を有する光に対して高反射性となり、層スタック上の構造化吸収体層の形態であるマスク構造もまた、構造化クロム層により、又は窒化タンタル（ＴａＮ）若しくは他の材料の構造化層により画定される。構造化吸収体層又はマスク構造の厚さは、通常は１００ｎｍを超える。
結像対象のマスク上の構造は、概して２つの好ましい方向を有する。したがって、投影照明系の結像品質を評価する場合、少なくともＨ（水平方向）構造及びＶ（垂直方向）構造の最大分解可能ピッチ間が区別される。この場合、以下において、Ｈ構造がマスク構造の一連の透光領域及び非透光領域を指すものであり、これら領域の個々の領域それぞれが走査方向に対して直交するように長さが伸びているものとする。
マスクの照明は、ＥＵＶリソグラフィシステムにおいて反射と共に行われる。したがって、非掩蔽（non-obscured）システムでマスクのテレセントリック照明を得ることは、通常ならば照明系及び対物レンズが邪魔になるので不可能である。主光線角（別称：主光線角（ＣＲＡ））は、対物レンズの物体面に対する概念上の直交線（notional orthogonal）に対する照明光の主ビームの角度である。特許文献１に記載の投影露光システムでは、６°のＣＲＡを０．３３の像側開口数ＮＡと共に用いる。特許文献２に記載の投影露光システムでは、１５°のＣＲＡを０．５の像側開口数ＮＡと共に用いる。概して、用いるＣＲＡは、対物レンズの開口数ＮＡと共に増加する。
より詳細に後述するように、０°以外のＣＲＡは、対物レンズの物体面に対して直交方向のマスク構造の長さに起因して反射した照明光の影をもたらす。この場合、これは、照明系、マスク、及び対物レンズの幾何学的３次元配置により決まるマスクの純粋に地形的な効果である。構造化層（マスク構造）の厚さが概して１３．５ｍｍの照明光の数波長分なので、この効果は、特に大きなＮＡ、したがって大きなＣＲＡを有するＥＵＶリソグラフィシステムでは無視できる程度ではなくなり、したがってマスク構造のシャドウイング（shadowing）が指摘され得る。
単純な幾何学的観察によれば、照明系及び対物レンズの設計に関して、マスクにおけるＣＲＡの入射面がＨ構造の個別構造の長さに対して直交すると仮定した場合、このシャドウイングがＶ構造よりもＨ構造で強く現れることが明らかである。マスク上の構造幅が同一であると仮定した場合のウェーハ上のＨ構造及びＶ構造の構造幅の差のサイズは、対物レンズの物体面で見た場合の物点としてのその位置、より詳細には、物体面内にある座標系の走査方向に延びる軸に対して物点が向く方位角に応じて決まる。ＣＲＡは、座標系の軸が位置する物体面に対して垂直な平面で測定されるので、その軸上に位置しない物点、すなわち０°以外の方位角を有する物点では、ＣＲＡが回転して見える。
Ｈ構造は、概して、対物レンズの物体面におけるそれらの位置に従って広くなるよう結像される。Ｈ構造に関して、マスクの焦点位置に応じると共に、マスクの焦点位置の補整により補正することができる波面の視野依存転向（field-dependent redirection）Ｚ２、Ｚ３に対応する、像の変位がさらに生じる。係数Ｚ２、Ｚ３は、フリンジ表記（Fringe notation）に従った指数を有するゼルニケ係数であり、非特許文献１を参照されたい。全波面を解析した場合、視野依存歪み項Ｚ２、Ｚ３、焦点変動Ｚ４、及び非点収差Ｚ５、Ｚ６が収差として得られる。これらは、コマＺ７、Ｚ８及び二次非点収差Ｚ１２、Ｚ１３等の高次の波面誤差を伴う。
以下で「厳密効果（rigorous effects）」とも称するこれらの結像誤差の発生の説明は、例えば非特許文献２でより詳細に説明されている。厳密効果は、上記論文で考察されている。厳密効果は、構造幅、マスクの構造を規定する材料、例えばＣｒ等、及びマスクの領域における照明光のビーム経路の方向でのこれら構造の厚さに応じて決まる。
マスク構造のシャドウイング又は厳密効果に起因して生じ、且つ特にテレセントリック性誤差の形態で認識可能となる結像誤差に加えて、多層コーティングがマスクに当たる放射線の入射角範囲にわたって変わる反射率を有することで、対物瞳におけるアポダイゼーションも変化し、これが結像中のテレセントリック性誤差にもつながる。しかしながら、テレセントリック性誤差に対するこれら２つの寄与は、考慮すべき厳密効果の非線形性により別個に最適化できない。
リソグラフィシステム、特にＥＵＶリソグラフィシステムでは、マスクの厳密効果が誘発する波面の構造幅及びピッチに依存した収差を補正する手段が必要であり、マスクが誘発する構造幅及びピッチに依存した非点収差と、物点の位置に応じて決まる構造幅及びピッチに依存した歪みと、構造幅及びピッチに依存した焦点位置とを補正することも特に必要である。
Handbook of Optical Systems, Singer et al. (eds.), WileyVch, 2005
J. Ruoff: "Impact of mask topography and multi-layer stack on high NA imaging of EUV masks", Proc. SPIE 7823, September 2010
本発明の目的は、ＥＵＶリソグラフィ用のマスク、特に高開口数用のＥＵＶリソグラフィシステム、及びより高い品質でマスクの結像を可能にする方法を提供することである。
この目的は、ＥＵＶリソグラフィ用のマスクであって、基板と、基板に施した多層コーティングと、多層コーティングに施し吸収体材料を有するマスク構造とを備え、マスク構造が１００ｎｍ未満の最大厚さ、好ましくは３０ｎｍ、特に好ましくは２０ｎｍ、特に１０ｎｍを超えない最大厚さを有するＥＵＶリソグラフィ用のマスクにより、一態様に従って達成される。
マスク構造又は吸収体材料の厚さを１００ｎｍ未満、特に３０ｎｍ未満の厚さに制限することにより、マスク構造のシャドウイング及びそれに関連した結像品質に対する悪影響を大幅に低減することができる。これは、大きな開口数及びそれに従って大きなＣＲＡを用いてマスクを照明する場合に特に有利である。
一実施形態では、ＥＵＶリソグラフィシステムにおけるマスクの結像を改善するための多層コーティングは、マスク構造に応じて決まると共に位置に従って値が変わる（which is value in dependence of）光学設計を有する。多層コーティングの光学設計という用語は、多層コーティングの層設計、すなわちコーティング材料、したがって個別層の屈折率の選択と、層の厚さ及びその順序との両方であると理解されることを意図したものである。この場合、多層コーティングの光学設計をマスク構造に、より正確にはマスクに局所的に設けられる吸収体構造に適合させることにより、多層コーティングの局所的光学設計が多層コーティングに施したマスク構造に応じて決まるようにすることを提案する。これにより、ＥＵＶリソグラフィシステムにおけるマスクの結像を改善又は最適化し、特に結像誤差を低減することが可能である。これは、ＯＰＣ（光近接効果補正）又はＲＥＴ（超解像技術）という名称で知られるマスク結像最適化に匹敵し、用いるマスク構造をその幾何学的形状に関して適合させることにより、マスク構造を投影系で撮像した際にマスクの所望の像が生成されるようにする。
この場合、光学設計は、多層コーティングの個別層、例えばシリコン層又はモリブデンの層の厚さをマスク上の位置に従って相互に独立して変えることにより適合させることができる。この場合、多層コーティングの厚さは概して変わるが、必ずしもそうでない場合がある。その理由は、例えば、シリコン層を第１因子によりスケーリングすることができ、モリブデン層を第２逆数因子（reciprocal factor）によりスケーリングすることができることにより、多層コーティングの全厚は一定のままになるからである。
発展形態において、位置に従って値が変わる多層コーティングの光学設計は、多層コーティングの厚さの位置依存変化を含む。この場合、最も単純な場合には、多層コーティングの反射率に影響を及ぼすコーティングの全層を共通因子によりスケーリングすることができることにより、多層コーティングの全厚が位置に従って同じ因子によりスケーリングされる。通常、シリコン及びモリブデンを含む複数の二重層が多層コーティングの反射率に影響を及ぼすことにより、これら又は場合によってはこれら二重層のいくつかのみが最も単純な場合には共通の因子によりスケーリングされる。当然ながら、他の材料の組み合わせ、例えば、モリブデン及びベリリウム、ルテニウム及びベリリウム、又はランタン及びＢ４Ｃ等を、多層コーティングの層のシリコン及びモリブデンの代わりに用いることもできる。
多層コーティングの１つ又は複数の被覆層及び任意に存在する機能中間層も、理論上は共通因子によりスケーリングできるが、絶対にそうである必要はなく、単にコーティングの厚さの不必要な増加につながり得る。結像の最適化に必要なマスクの表面全体における厚さの局所的変化又は最大厚さ変動は、この場合は概して、表面全体の平均厚さの少なくとも約０．１％であり、概して平均厚さの約１０％以下であり、通常の値は約０．５％〜７％である。
発展形態では、多層コーティングの光学設計は、マスク構造のピッチに従った位置と共に変わる。マスク構造のピッチは、マスク構造又はマスクの個々の吸収体構造の、例えば走査方向と平行であるか又は走査方向を横断する構造方向での周期長を表す。（局所的）ピッチに従って、多層コーティングの光学設計、特に厚さは、マスク構造の結像を改善するよう適合させることができる。この場合、特定の結像誤差、特にテレセントリック性誤差を低減又は最小化することが可能である。
別の実施形態では、ＥＵＶリソグラフィシステムにおけるマスクの結像を改善するために、マスク構造の光学設計を位置に従って変わる多層構造の光学設計に適合させる。多層構造の光学設計の最適化に加えて、マスク構造自体の光学設計の最適化を吸収体層の構造の（局所的）幅の適合により行うことも可能であり、ＥＵＶリソグラフィシステムにおけるマスクの結像をさらに改善することができるように、吸収体構造に横方向勾配（下記参照）を与えること及び／又はマスク構造の厚さを最適化することが特に可能である。
この場合、マスク構造の光学設計及び多層コーティングの光学設計の両方が、特定の結像誤差、特にテレセントリック性誤差に影響を及ぼすことを利用することができる。したがって、マスク構造により生じ、吸収体層のシャドウイング又は厳密効果に起因するテレセントリック性誤差を、最も好適な場合には、入射角に従った多層コーティングの反射率の変化により生じるテレセントリック性誤差により（実質的に）補償することができる。上述のように、テレセントリック性誤差への両方の寄与を考慮した全体的最適化が、補償の定量的決定に必要である。
当然ながら、多層コーティングの光学設計が位置とは無関係であり、マスク構造の光学設計、特に横方向プロファイル及び／又は吸収体厚さを（表面全体での平均としての）テレセントリック性誤差を最小化できるよう適切に適合させた、マスクの最適化を行うことも任意に可能である。この場合、多層コーティングの光学設計は、特に、多層コーティングの全厚（表面にわたって一定である）又はＭｏ若しくはＳｉを含む個別層の厚さを開口数又はＣＲＡに従ってスケーリングするよう選択することができるので、結像又は反射率が概して用いる開口数に最適化され、すなわち、この場合は多層コーティングの厚さの局所的（位置依存）最適化をなくすことができる。
一実施形態では、マスク構造の厚さは、マスク構造のピッチ及び／又は多層コーティングの位置依存光学設計に従って位置依存的に変わる。本発明者らの知見によれば、マスク構造のシャドウイングの効果が厚さの減少に伴って低減し、これには結像特性に有利な効果があるが、マスク構造を施した多層コーティングは、特に吸収体層の厚さが比較的薄い、例えば１００ｎｍ未満のマスクの結像特性に決定的な影響を及ぼす。これは以下の理由からである。
結像について、テレセントリック性誤差又は像コントラスト等の有意な特性値は、マスク構造の厚さに従って単調に変わるのではなく厚さに従った周期的変動を示す。この場合、変動の周期長は、多層コーティングの光学設計に関連し、特にマスク構造の（局所的）ピッチに応じても決まる。結果として、マスク構造の厚さの適切な選択は、結像品質に決定的な影響を及ぼす。調査中の本発明者らの知見によれば、結像の最も関連のある特性値の変動は、マスクを作動させる開口数又はＣＲＡとは実質的に無関係であり、すなわち、特定の主光線角又は入射角範囲に最適化したマスクの厚さを、僅かに適合させて他の主光線角にも用いることができる。
別の実施形態では、マスク構造は、厚さ方向で値が変わる構造幅を有する少なくとも１つの吸収体構造を有し、すなわち、少なくとも１つの吸収体構造が横方向勾配を有する。厚さ方向に値が変わる吸収体構造の構造幅を、例えば、複数の吸収体層を重ねて施すことにより作製することができることにより、隣接する吸収体層間の移行部で構造幅が変わる階段状構造が作製される。
発展形態では、吸収体構造の少なくとも１つのフランクは、９０°以外のフランク角を有する。吸収体構造の幅の段状変化に加えて、又はその代わりに、例えば吸収体構造を方向性エッチングプロセスにより施す場合、吸収体構造の幅を連続的に変化させることも可能である。当然ながら、厚さ方向の構造幅の変化は、マスクの結像特性を改善するために位置に従って（例えば、ピッチに従って）選択することもできる。
別の発展形態では、少なくとも１つのフランク角は、７０°〜８８°又は９２°〜１１０°、特に７０°〜８５°又は９５°〜１１０°である。バイナリマスク構造、すなわち高さ方向で一定である構造を有するマスク構造の比較的小さなずれさえも、マスクの結像中の実質的な改善に寄与し得ることが分かっている。
吸収体材料の厚さを約１００ｎｍである従来の厚さと比べて減少させる場合、マスク構造の吸収体材料は、像コントラストを悪化させないために照明光の十分な吸収を確保したままとなるほど大きな吸収係数を有するべきである。
したがって、吸収体材料は、ＥＵＶ領域の波長に関して、特に１３．５ｎｍで、０．０５よりも大きな、好ましくは０．０６よりも大きな、特に好ましくは０．０７よりも大きな、特に０．０８よりも大きなｋ値（屈折率の虚部）を有することが有利である。
マスクの一実施形態では、吸収体材料は、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化銀（Ａｇ２Ｏ）、イリジウム（Ｉｒ）、及び鉄（Ｆｅ）を含む群から選択する。これらの材料は、ＥＵＶ領域の波長に関して０．０５よりも大きな吸収係数、すなわち、吸収材料として従来用いられるｋ値が０．０４３４の窒化タンタルＴａＮよりも大きな吸収係数を有する。
別の実施形態では、吸収体材料は、二酸化スズ（ＳｎＯ２）、コバルト（Ｃｏ）、クロムニッケル合金、特にＮｉ８Ｃｒ２、酸化スズ（ＳｎＯ）、及び胴（Ｃｕ）を含む群から選択する。これらの材料は、０．０６よりも大きな吸収係数（ｋ値）を有する。
一実施形態では、吸収体材料は、銀（Ａｇ）、アクチニウム（Ａｃ）、テルル（Ｔｅ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、及びスズ（Ｓｎ）を含む群から選択する。これらの材料は、現在関連する波長に関してｋ＝０．０７以上の吸収係数を通常は有する。
別の実施形態では、吸収体材料は、それぞれが０．０８よりも大きな吸収係数を有するニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、及びテルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）を含む群から選択する。特にニッケルは、０．０９よりも大きな吸収係数を有するので吸収体材料として非常に適している。
別の実施形態では、マスクの多層コーティングは、マスク構造の吸収体材料に適合させた被覆層を有する。多層コーティングは、吸収体材料でコーティングされるので、多層コーティング上の吸収体層の接着性は、吸収体層を施す被覆層の材料に応じて決まる。したがって、被覆層及び吸収体層の材料を適合するよう選択する、すなわち、同様の化学的特性又は構造的特性を有する材料を用いることにより、被覆層上の吸収体層の良好な接着を確保することが有利である。
本発明の別の態様は、ＥＵＶリソグラフィシステムであって、上述のように構成したマスクと、マスクを照明光で照明する照明系と、マスクを基板に結像する対物レンズとを備えるＥＵＶリソグラフィシステムにおいて行う。すでに上述したように、例えば吸収層の厚さを薄くすることにより低減することができるシャドウイング効果又は厳密効果を生むように、反射型マスクはテレセントリックビーム経路内で作動されない。
一実施形態では、マスク構造の少なくとも１つの吸収体構造の厚さは、マスクの結像に関連するＥＵＶリソグラフィシステムの少なくとも１つの特性値、特にテレセントリック性誤差又は像コントラストが最小又は最大となる厚さからのずれが、１．５ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以下、特に０．２ｎｍ以下である。上述のように、テレセントリック性誤差又は像コントラスト等の結像に関連する特性値は、マスク構造の厚さに従って変わる。したがって、マスク構造又は吸収体の厚さは、例えばテレセントリック性誤差を最小化又は像コントラストを最大化するという点で、上記特性値を最適化、すなわち最大化又は最小化するよう調整することができる。
この場合、マスク構造の厚さは、マスクの表面全体にわたって一定であるよう選択することができる。しかしながら、結像をさらに最適化するために、マスク構造の厚さを局所的に変える、すなわち、個々の吸収体構造の厚さを例えば多層コーティングの光学設計の（局所的）ピッチ及び／又は位置依存変化に従って変えることも可能である。
別の実施形態では、マスク構造が有する構造幅は、厚さ方向で値が変わり、結像に関連するＥＵＶリソグラフィシステムの少なくとも１つの特性値、特にテレセントリック性誤差及び像コントラストを厚さ方向で一定の構造幅を有するマスク構造と比べて改善するよう選択される。結像に関連する特性値が結像誤差である場合、これは、厚さ方向の吸収体構造の構造幅の適切な選択により低減又は最小化することができる。しかしながら、他の特性値、例えば像コントラストも、吸収体構造の横方向勾配により改善することができる。
別の実施形態では、多層コーティングは、マスクの結像に関連するＥＵＶリソグラフィシステムの少なくとも１つの特性値、特にテレセントリック性誤差又は像コントラストを位置に依存しない光学設計を有する多層コーティングと比べて改善するよう選択した光学設計の位置依存変化を有する。上述のように、多層コーティングの光学設計は、例えば、用いるマスク構造に応じた層厚（特にピッチ）の局所的変化により最適化することができる。適切に選択した光学設計、例えば、位置に従った多層コーティングの適切に選択した厚さにより、テレセントリック性誤差を低減又は最小化することが特に可能であり、又は結像の他の特性値を改善又は最適化することができる。この場合、光学設計の位置依存変化は、位置に依存せず特定の開口数又は特定のＣＲＡに（及び場合によっては特定の照明設定に）最適化した光学設計に基づき行うことができる。
一実施形態では、少なくとも１つの特性値をさらに改善するために、マスク構造の光学設計を多層コーティングの光学設計の位置依存変化に適合させる。すでに上述したように、結像は、マスク構造の光学設計を多層コーティングの光学設計に適合させることによりさらに改善することができ、特に、テレセントリック性誤差を低減又は最小化することができる。この場合、特に吸収体層の厚さ及び吸収体層の横方向プロファイルを適切に適合させることができる。
一実施形態では、マスクの少なくとも部分領域において多層コーティングが有する厚さは、マスクの結像に関連するＥＵＶリソグラフィシステムの少なくとも１つの特性値、特にテレセントリック性誤差及び像コントラストを、多層コーティングの反射率がＥＵＶリソグラフィシステムの入射角範囲に最適化される厚さと比べて改善するよう選択する。
この実施形態では、多層コーティングの厚さは、少なくとも部分領域において、特にマスクの表面全体にわたって、ＥＵＶリソグラフィシステムの入射角範囲に最適化した、すなわち反射率が最大限であり、入射角範囲全体で可能な限り一定である（一定の）層厚を有する層設計からずれている。所定の開口数に関して最大限且つ可能な限り一定の反射率を達成するために、このような光学設計は、多層コーティングの各個別層の層厚の（位置に依存しない）最適化を含み得る。これにより、交互層材料の厚さが周期的に繰り返されなくなり得る（非周期設計）多層コーティングが形成される。（位置に依存しない）この設計に基づき、部分領域において、光学設計の局所的適合又はその場所のマスク構造（特にピッチ）に応じた厚さの局所的変化がそれぞれ行われる。
別の実施形態では、ＥＵＶリソグラフィシステムは、マスクの結像中、−０．５ｍｒａｄ〜０．５ｍｒａｄ、好ましくは−０．３ｍｒａｄ〜０．３ｍｒａｄ、特に−０．１ｍｒａｄ〜０．１ｍｒａｄのテレセントリック性誤差を有する。このように小さなテレセントリック性誤差は、マスクの上記最適化によりもたらすことができる。
一実施形態では、対物系は、０．２以上、好ましくは０．４以上、特に好ましくは０．５以上の開口数を有する。高開口数では、主光線角が開口数の増加と共に増加するので、厚さが小さい吸収体層の選択が特に有利である。
別の実施形態では、ＥＵＶリソグラフィシステムを、少なくとも５°、好ましくは少なくとも８°の主光線角でマスクを作動させるよう構成する。主光線角は、開口数の増加と共に（ほぼ線形に）同じく増加するので、上述の不利な効果が主光線角の増加に伴い徐々に生じることから、この場合の最適化したマスクには特に有利な効果がある。
本発明の別の態様は、ＥＵＶリソグラフィシステムにおけるマスクの結像を最適化する方法であって、マスクは、基板と、基板に施した多層コーティングと、多層コーティングに施し吸収体材料を有するマスク構造とを備え、マスク構造に従った多層コーティングの光学設計及び／又はマスク構造の光学設計を、結像に関連するＥＵＶリソグラフィシステムの少なくとも１つの特性値を改善し、特に最大化又は最小化するよう結像を最適化するために選択する方法に関する。例えば、テレセントリック性誤差、像コントラスト、及び／又は結像中のアポダイゼーションを、マスクの光学設計の適合により改善又は最適化することができる。多層コーティングの光学設計を最適化するために、特に個別層の厚さを位置に従って適合させることができる。マスク構造の光学設計を最適化するために、マスク構造の厚さ及び／又は吸収体層若しくは吸収体構造の横方向プロファイルを適切に適合させることができる。
マスクをＥＵＶリソグラフィに設ける場合、マスクを作動させるＥＵＶリソグラフィシステムの開口数又は主光線角ＣＲＡに従って吸収材料のタイプ及び／又は厚さの適合を行うことも概して有利である。適切な吸収体材料は、また場合によっては層厚も、選択した開口数に応じて決まり、これは、吸収体材料の厚さが最小限であり、用いる吸収体材料の適合が最大限である場合、各開口範囲にとって有利ではないことが分かっている。その代わりに、最適な結像品質を達成するために、吸収体材料の層厚及びタイプを慎重に選択しなければならない。
単一の吸収体層を有するマスク構造の代わりに、異なる材料も含み得る２つ以上の重ねた吸収体層を施すことも可能である。上述のように、この場合、吸収体層は例えば、マスク構造が矩形プロファイルの代わりに階段状プロファイル又は傾斜縁を有するプロファイルを有するように、異なる横方向長さを有し得る。このような横方向プロファイルは、適切なエッチングプロセスにより調整することができる。結果として、ＥＵＶマスクにおいて、吸収体層の横方向プロファイルの適切な適合により補正を行うことができ、この補正は、例えばシャドウイングの補正又はテレセントリック性誤差の低減の役割を果たす。
当然ながら、多層コーティングは、高開口数での動作用に適切に変更することもできる。その理由は、多層コーティングが広い角度範囲で反射型の働きをしなければならないように、マスクを用いる際の角度範囲も開口数と共に増加するからである。この場合、多層コーティング及び吸収体層の両方の適合を、投影対物系（ジョーンズ瞳）の照明分布及び透過並びに結像に関連する他のパラメータを考慮して最適な結像が可能であるよう特に行うことができる。この場合、特に物体面における照明分布（例えば、σ設定）も、マスクの光学設計の適合に加えて、用いるマスク構造に適合させることができる（いわゆる光源／マスク最適化）。
本発明の他の特徴及び利点は、発明上重要な詳細を示す図面の各図を参照して以下の本発明の実施形態の説明から、また特許請求の範囲から理解されるであろう。個々の特徴は、本発明の変形形態で個別に又は任意の組み合わせで実施することができる。
実施形態を概略図に示し、以下の説明において説明する。
図１は、ビーム整形系１０２、照明系１０３、及び投影系１０４を有し、これらそれぞれを別個の真空ハウジングに収容し、ビーム整形系１０２のＥＵＶ光源（図示せず）から始まってビーム経路内に連続的に配置した、ＥＵＶリソグラフィシステム１０１を示す。例えば、プラズマ源又はシンクロトロンをＥＵＶ光源として用いることができる。約５ｎｍ〜約２０ｎｍの波長範囲でＥＵＶ光源から放出される放射線を、最初にコリメータ（図示せず）において集束させ、この場合は１３．５ｎｍである所望の作動波長を、下流のモノクロメータ（図示せず）で入射角を変えることにより除去する。
波長及び空間分布に関してビーム整形系１０２において処理した放射線を、照明系１０３に導入し、照明系１０３は、約８°の主光線角（ＣＲＡ）でマスク１０５に指向させた照明放射線を整形する役割を果たす光学素子（図示せず）を有する。マスク１０５は、投影系１０４により縮小してウェーハ１０６に結像される。この目的で、投影系１０４は、他の反射光学素子（図示せず）を有する。
投影系１０４（以下で投影対物系とも称する）の開口数に対する主光線角ＣＲＡの（事実上）線形の依存性を図２に示す。主光線角ＣＲＡの直線の上にある第１線は、マスク１０５に当たる放射線の最大入射角を示し、下方の第２線は、マスク１０５に対する照明光の最小入射角を示す。角度は理論上０°であるが、構成空間に関する技術的理由から０°よりも僅かに大きくなるよう通常は選択する。本例では、最小入射角は、開口数ＮＡの増加と共に線形に増加する。しかしながら、当然、構成タイプすなわち最小入射角は例えば開口数とは無関係であり得るので、必ずしもそうである必要はない。図２に示す例では、マスク１０５に当たる放射線の角度範囲は、開口数ＮＡの増加と共に増加する。
比較的大きな主光線角又は大きな開口数でのＥＵＶリソグラフィシステム１０１の動作中のマスク１０５に対する厳密効果の発生を、図３ａ〜図３ｃを参照して以下で説明する。マスク１０５は、例えばＵＬＥ（商標）又はＺｅｒｏｄｕｒ（登録商標）を含むガラス基板１０７を有し、これに多層コーティング１０８を施す。この場合、多層コーティングは、約λ＝１３．５ｎｍの波長の照明光に関して高反射性であるシリコン又はモリブデンの多数の交互層１０８ａ、１０８ｂを有する。図３ａにおいて照明放射線を吸収する吸収層として働く窒化タンタル（ＴａＮ）の構造化層を含むマスク構造１０９を、多層コーティング１０８に施す。
左側の図は、マスク構造１０９が複数のＨ構造１０９ａを有する場合の照明光１１０の入射を示す。基板１０７の表面に対して直交する次元をこの場合はＺとし、これは、ＴａＮ構造１０９の厚さが約５０ｎｍである次元に相当する。Ｈ構造１０９ａは、図３ａに示すＸＹＺ座標系のＸ軸方向よりもＹ軸方向に大きく延びる。照明光１１０のビームが方向Ｚに対して角度β＞０°、例えば６°、８°、又は１２°でマスク１０５に当たる場合、この例では破線で示す反射ビームについてＨ構造１０９ａにおいてシャドウイング効果が生じる。右側の図に示すマスク構造１０９では、吸収体構造１０９’がＶ構造の形態であることにより、このシャドウイング効果が生じない。
マスク構造、例えば左側の図のＨ構造１０９ａの幅は、Ｘ方向におけるその長さｂに対応する。Ｈ構造のピッチは、Ｈ構造の周期長を示し、図３ａにおけるＸ方向でｐとする。これは、Ｙ方向に関して右側の図に示すＶ構造１０９’にも当てはまる。
図３ｂは、対物レンズ１０４の物体面内の視点からの、５０ｎｍの厚さｄ１を有するＨ構造１０９ａにおけるシャドウイング効果を示す。照明光は、左側から多層コーティング１０８に当たってそこで反射し、右側のＨ構造１０９ａにおいて、純粋に幾何学的なタイプの、多層コーティング１０８での照明光の反射の有効箇所に応じたシャドウイングが生じることが分かる。図３ｃは、より小さな厚さｄ２＝２０ｎｍを有する吸収体層（Ｈ構造）１０９におけるシャドウイング効果を示す。図３ｂを図３ｃと比べると、吸収体の厚さが小さいほどシャドウイングが低減し、照明放射線の反射が増えることが分かる。
図４ａ、図４ｂは、図３ｂ、図３ｃに示す厚さｄ１＝５０ｎｍ及びｄ２＝２０ｎｍに関して、Ｈ構造及びＶ構造のピッチ、さらにＨＶバイアス、すなわちＨ構造及びＶ構造の限界寸法ＣＤ間の差に従ってウェーハ１０６上に１２ｎｍのＣＤ（すなわち構造幅）を有する構造を作製するための（ウェーハスケール、すなわち結像倍率に従って１／４での）ＣＤすなわちマスク上の構造幅を示す。ウェーハ上で所定のＣＤを作製するためのマスク上の構造のＣＤがピッチに応じて決まることに加えて、図４ａ、図４ｂにおいて、５０ｎｍの厚さｄ１を有するマスク構造を用いた場合よりも２０ｎｍの厚さｄ２を有するマスク構造を用いた場合の方が、ＨＶバイアスが実質的に小さいことも明らかに分かる。結果として、約０．５５の開口数に対応する約１０°の主光線角ＣＲＡを用いた場合、２０ｎｍの厚さを有するマスク構造の選択が、５０ｎｍの厚さｄ１を有する吸収体層を用いるよりも有利である。それは、これによりＨＶバイアスが低減されるからである。
Ｈ構造１０９ａが、概して対物レンズ１０４の物体面におけるその位置に従ってより広範に結像されることに加えて、Ｈ構造では、波面の視野依存傾斜（ゼルニケ係数Ｚ２、Ｚ３）に対応するマスクの焦点位置に応じた像の変位も生じる。全波面を解析した場合、収差として視野依存歪み項Ｚ２、Ｚ３、焦点変動Ｚ４、及び非点収差Ｚ５、Ｚ６が得られる。これらは、コマＺ７、Ｚ８及び二次非点収差Ｚ１２、Ｚ１３等の高次の波面誤差を伴う。図５で見ることができるように、言及した効果は、概してマスク構造１０９（吸収体層）の厚さの増加と共に高まる。
結果として、マスク構造１０９の厚さを３０ｎｍ以下、例えば２０ｎｍ以下、特に１０ｎｍ以下に減らすことが有利である。しかしながら、この場合、マスク構造１０９がその吸収特性を維持することを確実にすべきである。すなわち、マスク構造用に選択した吸収体材料は、吸収体層の選択した厚さで、像コントラストを低下させないように照明光１１０を吸収する機能を保持するのに十分なほど大きな吸収係数を有するべきである。
マスク構造１０９に可能な吸収体材料を、吸収係数（ｋ係数）の順に以下に列挙するが、以下の一覧は、種々の標準加工物（standard works）からのデータを材料データと組み合わせたものであり、こうした理由で、いくつかの材料は異なるｋ値で複数回記載される。これらの差は、ｋ値の実験的測定が困難であることである程度説明がつく。材料のタイプに加えて、吸収体材料を施すのに用いたコーティング方法もｋ値に影響を及ぼし得る。
ｋ ＞０．０９
Ｎｉ ｋ＝０．０９１１００
Ｎｉ ｋ＝０．０９１１００
ｋ＞０．８
Ａｇ：ｋ＝０．０８２４００
ＺｎＴｅ：ｋ＝０．０８２０００
Ａｇ：ｋ＝０．０８２４００
ＺｎＴｅ：ｋ＝０．０８２０００
ｋ＞０．０７
Ａｇ：ｋ＝０．０７８８９３
Ａｃ：ｋ＝０．０７７７５７
Ｔｅ：ｋ＝０．０７６７００
ＣｓＩ：ｋ＝０．０７４４６２
Ｃｕ：ｋ＝０．０７４４００
Ｎｉ：ｋ＝０．０７２４２８
Ｓｎ：ｋ＝０．０７２００３
Ｃｏ：ｋ＝０．０７００００
Ａｇ：ｋ＝０．０７８８９３
Ａｃ：ｋ＝０．０７７７５７
Ｔｅ：ｋ＝０．０７６７００
ＣｓＩ：ｋ＝０．０７４４６２
Ｃｕ：ｋ＝０．０７４４００
Ｎｉ：ｋ＝０．０７２４２８
Ｓｎ：ｋ＝０．０７２００３
Ｃｏ：ｋ＝０．０７００００
ｋ＞０．０６
ＳｎＯ２：ｋ＝０．０６６６３７
Ｃｏ：ｋ＝０．０６５９８８
Ｎｉ８Ｃｒ２：ｋ＝０．０６４９３１
ＳｎＯ：ｋ＝０．０６２６６４
Ｃｕ：ｋ＝０．０６０９４１
ＳｎＯ２：ｋ＝０．０６６６３７
Ｃｏ：ｋ＝０．０６５９８８
Ｎｉ８Ｃｒ２：ｋ＝０．０６４９３１
ＳｎＯ：ｋ＝０．０６２６６４
Ｃｕ：ｋ＝０．０６０９４１
ｋ＞０．０５
Ｐｔ：ｋ＝０．０５９５０２
Ｚｎ：ｋ＝０．０５５４１７
Ａｕ：ｋ＝０．０５５４００
ＮｉＯ：ｋ＝０．０５４７４９
Ａｇ２Ｏ：ｋ＝０．０５４１４０
Ｉｒ：ｋ＝０．０５３２００
Ｆｅ：ｋ＝０．０５１９６２
Ａｕ：ｋ＝０．０５１３２２
Ｐｔ：ｋ＝０．０５９５０２
Ｚｎ：ｋ＝０．０５５４１７
Ａｕ：ｋ＝０．０５５４００
ＮｉＯ：ｋ＝０．０５４７４９
Ａｇ２Ｏ：ｋ＝０．０５４１４０
Ｉｒ：ｋ＝０．０５３２００
Ｆｅ：ｋ＝０．０５１９６２
Ａｕ：ｋ＝０．０５１３２２
驚くべきことに、マスク構造１０９、１０９’に関して最大限に強力な吸収材料の使用が、いずれの場合も、すなわち開口数ＮＡに関係なく有利であるが、図６に示すようにこの場合はそうではない。この図では、５０ｎｍ及び２０ｎｍの厚さを有するＴａＮを含む吸収体層と、上記一覧の材料のうち最大の吸収係数を有するニッケルＮｉの吸収体層とについて、０．３２、０．４５、及び０．５５の開口数ＮＡに関するテレセントリック性誤差を示す。
予想通りに、厚さ２０ｎｍのニッケルの吸収体層は、０．４５及び０．５５の開口数ＮＡではテレセントリック性誤差（ｍｒａｄ）を低減するので有利である。しかしながら、これは開口数０．３２には当てはまらない。この場合、厳密効果により、テレセントリック性誤差が吸収体層の厚さの増加と共に減少し、窒化タンタルを用いた場合よりもニッケルを吸収体として用いた場合に大きくなる。
結果として、所定の開口数又は所定の主光線角ＣＲＡに関するマスク構造の適切な材料及び適切な吸収体材料の確定は、簡単ではない。すなわち、どの材料及びどの厚さが所定のＮＡに特に有利であるか、すなわち厳密効果及びシャドウイングに起因して生じる投影対物系１０４の結像誤差を最小化するかを、容易に予測することはできない。
当然ながら、結像を種々の結合誤差に関して最適化することができ、理想的には、結像誤差を最適化することにより他の結像誤差を同時に最適化するか、又は他の結像誤差に関してごく僅かな適合を行わなければならない。例えば、吸収体層の厚さ及び吸収体材料を、マスクが約１８０°の範囲の位相シフトを有する減衰位相マスクとして働くよう選択することで、像コントラストを最適化することができる。
吸収体材料の選択時に考慮しなければならない別の点は、吸収体材料と多層コーティング１０８（図３ｃを参照）との適合性に関係する。多層コーティング１０８は、保護のために、例えばクロムを吸収体材料として用いる場合はルテニウムを含み得る被覆層１１１を有する。被覆層１１１の材料及び吸収体層の材料は、吸収体層１０９が被覆層１１１に可能な限り良好に接着し、層間剥離等の望ましくない効果が生じないよう吸収体層１０９を被覆層１１１に施すことが容易に可能であるよう選択すべきである。
要約すると、吸収体層の厚さ及び吸収体材料は、最適な結像品質を得るために、開口数及び他の条件、例えば被覆層の材料等に従って適切に選択しなければならない。
結像品質を改善するために、特にマスク構造１０９、又はより正確には個々の吸収体構造１０９ｂ〜１０９ｅが、横方向勾配、すなわち、基板１０７に伴うＸＹ平面に対して垂直な厚さ方向Ｚで値が変わる幅ｂ（Ｚ）を有し得る。図７を参照されたい。図７に示す吸収体構造１０９ｂ〜１０９ｅにおいて、２つの相互に対応するフランク１１２、１１３の少なくとも一方が、多層コーティング１０８と９０°以外のフランク角α１、α２を画定する。図７にも示すように、フランク角α１、α２は、９０°以外であってもよく、例えばグレースケールマスクを用いた方向性エッチングにより異形吸収体構造１０９ｂ〜１０９ｅを作製することが可能である。これは、結像品質の改善に必要なフランク角α１、α２が直角とはごく僅かに、すなわち通常は最大２０°、すなわち通常は７０°〜１１０°の範囲内で異なるからである。
図７において同じく分かるように、吸収体構造１０９ｂ〜１０９ｅのいわゆる限界寸法（線幅）は、横方向勾配がある場合に厚さの半分ｄ／２に関して求める。当然ながら、例えば横方向長さの異なる複数の吸収体層を重ねて施す場合、厚さ方向Ｚにおける幅ｂ（Ｚ）の段状又は階段状変化を、傾斜フランク１１２、１１３による幅ｂ（Ｚ）の連続変化の代わりに行うことも可能である。
フランク角α１、α２を適当に選択することによる結像品質の最適化の実施例を、吸収体構造１０９ｂ、１０９ｃに関する厳密効果のシミュレーションにより行い、第１フランク角α１を最適化のために変え、第２フランクα２を９０°となるよう選択した。
０．２５の開口数ＮＡとσ設定０．５の従来の（コヒーレント）照明とを、シミュレーションの基礎とした。吸収体構造として、ウェーハ上に（入射主光線の平面と平行な方向で測定して）２７ｎｍの幅ｂを有する線を用い、周期長又はピッチを変えた。この場合、吸収体構造の厚さｄは７０ｎｍであり、ＴａＮをシミュレーション用の吸収体材料（ｎ＝０．９４２９＋０．０４０８ ｉ）として用いた。モリブデン及びシリコンの４０個の二重層を、多層コーティング１０８の基礎とした。ｎＭｏ＝０．９２３＋０．００６２２ ｉの屈折率及び２．７８ｎｍの厚さＤＭｏを、モリブデン層のシミュレーション用に選択した。したがって、ｎＳｉ＝０．９９９＋０．００１８２ ｉの屈折率及び４．１７ｎｍの厚さＤＳｉを、シリコン層のシミュレーション用とした。
バイナリ吸収体構造として以下の結果を得た（α１＝α２＝９０°）
これに対して、第１フランク角α１の変化又は最適化について以下の結果を得た。
この場合、マスクＣＤという用語は、マスク上の線幅であると理解されることを意図したものであり、結像倍率は考慮に入れない（ウェーハスケール）。したがって、表１及び表２におけるマスクＣＤの値は、マスク上の実際の線幅を得るために結像倍率でなおもスケーリングしなければならない。１／４に縮小される結像の本実施例では、結果として、これらの値を４倍にしなければならない。表１及び表２を参照して分かるように、マスク上の線幅を、ウェーハへの結像中に所望の（一定の）線幅を得るためにこの場合はピッチに従って変えた。ピッチに従ったマスク上の線幅のこのような変化を、「光近接効果補正」とも称する。
表に記載したテレセントリック性誤差を、図８にもグラフで示し、第１棒は表１におけるテレセントリック性誤差に相当し、第２棒は表２におけるテレセントリック性誤差に相当する。
図８を参照して明確に分かるように、横方向勾配の適切な選択により、結像を最適化することができるか又はテレセントリック性誤差を実質的に低減することができ、ピッチに応じた第１フランク角α１の最適値は、９０°以外であってもよい。したがって、結像を最適化するために、フランク角α１を、マスク構造１０９に従った位置又は局所的ピッチに従って適切に変えることができる。製造の複雑さの低減を意図する場合、ピッチとは無関係の均一なフランク角をマスク構造１０９全体で画定することもできる。これは、マスク構造の局所的ピッチが比較的小さな範囲内でのみ変わる場合に特に有利である。
横方向プロファイルを用いたマスク構造の幾何学的形状の最適化に加えて、又はその代わりに、多層コーティング１０８の光学設計も結像品質を改善するために最適化することができる。この場合、ＥＵＶ放射線用の従来の多層コーティング１０８は、例として図９に示すように、入射角に応じた反射率Ｒを有する。反射率Ｒは、０°〜約１０°の入射角範囲で６７％よりも高いが、多層コーティング１０８の例示的な周期設計において実質的にこの範囲でも約２％変わる。
用いる入射角範囲にわたる反射率Ｒのこの変化は、対物瞳におけるアポダイゼーションの変化をもたらし、傾斜が非対称変化に起因した大部分を構成する。この効果による結果の１つは、結像中のテレセントリック性誤差である。マスク構造１０９もテレセントリック性誤差をもたらすので（図６を参照）、多層コーティング１０８のテレセントリック性誤差は、マスク１０５、すなわち多層コーティング１０８及びそれに施したマスク構造１０９の総合的効果がテレセントリック性誤差を、又はより包括的にはアポダイゼーションを最小化するよう選択することができる。
多層コーティング１０８の光学設計を最適化するために、特にシリコン又はモリブデンの個別層１０８ａ、１０８ｂの厚さを適当に選択することができる。この場合、第１に、多層コーティング１０８全体（被覆層１１１を含まない。図３ｃを参照）を主光線角又は開口数に従って固定することにより、例えば図９に示すように、最大限であり入射角にわたって可能な限り均一な反射率Ｒをもたらすようにする。開口数に最適化した設計に基づき、続いて、位置依存最適化、最も単純な場合には位置依存因子を用いた多層コーティング１０８の厚さの局所的スケーリングを行うことができる。
厳密効果を考慮してこのような多層コーティング１０８をシミュレートするために、０．４５の開口数ＮＡ、８°の主光線角、及びσ設定０２０／０９０の輪帯照明を基礎とし、これはすなわち、σ値の下限を０．２、σ値の上限を０．９とした輪帯照明である。ウェーハ上で１６ｎｍの幅ｂを有する線を吸収体構造として選択し、周期長又はピッチｐ（図３ａを参照）を変えた。この場合、吸収体構造の厚さｄは５６ｎｍであり、ＴａＮを吸収体材料（ｎ＝０．９４２９＋０．０４０８ ｉ）として用い、バイナリ吸収体の幾何学的形状（α１＝α２＝９０°）をシミュレーションに用いた。
モリブデン及びシリコンを含む４０個の二重層が、多層コーティング１０８を構成するものとした。モリブデン層のシミュレーションについて、屈折率をｎＭｏ＝０．９２３＋０．００６２２ ｉとし、厚さＤＭｏを２．８２ｎｍとした。したがって、ｎＳｉ＝０．９９９＋０．００１８２ ｉの屈折率及び４．２３ｎｍの厚さＤＳｉを、シリコン層のシミュレーションの基礎とした。すなわち、多層コーティングの厚さＤを、０．２５の開口数ＮＡに関する表１及び表２と共に上述したコーティングに関して１．４％増加させ、又はｆ＝１．０１４倍した。シミュレーションの結果を以下の表に記載する。
表３を参照して分かるように、テレセントリック性誤差はピッチに応じて決まる。したがって、マスク構造１０９の局所幾何学的形状、又はより正確にはマスク構造１０９の局所的周期長（ピッチ）に応じて決まる多層コーティング１０８の厚さＤの位置依存変化を行うことが有利である。ピッチに従ったこのような厚さ最適化の結果を以下の表で見ることができる。
初期多層（ＭＬ）という用語は、表３を参照して説明した多層コーティングであると理解されることを意図したものであり、この多層コーティングは、開口数０．４５に最適化し、開口数０．２５及び通常照明に最適化した表１及び表２の多層コーティングよりも１．４％増加した厚さを有するものである。表３及び表４に記載したテレセントリック性誤差を比較する図１０を特に参照して分かるように、多層コーティング１０８の厚さＤ（Ｘ，Ｙ）をピッチに従って適合させることにより、テレセントリック性誤差の実質的な低減を達成することが可能である。
表４に記載した値で、吸収体構造又はマスク構造１０９の限界寸法すなわち線幅を同時に適合又は最適化（ＯＰＣ）し、最適化中に照明調整も考慮した。
図１１及び図１２を参照して以下で説明するように、像コントラスト（図１１を参照）又はテレセントリック性誤差（図１２を参照）等の関連の特性値を最適化するために、マスク構造１０９又は吸収体層の厚さを適切に最適化することができる。この目的で、６°又は８°の主光線角に従った２つの異なる開口数０．３３又は０．４５に関する厳密効果を考慮して、（２次元）シミュレーション計算を行った。多層コーティング１０８を上述のように選択し、１．００６２又は１．０１６０のスケーリング因子ｆを表１及び表２に記載のコーティングの厚さに関して用いた。σ値０．５の通常設定を照明として選択し、ピッチｐを１．１１×１３．５ｎｍ／ＮＡとし、ニッケルを吸収体層の材料として選択した。
図１１及び図１２を参照して分かるように、テレセントリック性誤差及び像コントラストの両方が、吸収体層又はマスク構造１０９の厚さに従って変わり、テレセントリック性誤差が最小となる厚さｄＴ，ＭＩＮは、像コントラストが最大となる厚さｄＣ，ＭＡＸと事実上同一である。結果として、吸収体層の厚さｄを最大値ｄＣ，ＭＡＸ又は最小値ｄＴ，ＭＩＮの領域で適切に選択すれば、走査に関連する特性値の両方を共に最適化することができる。理想的には、厚さｄは、像コントラストの最大値ｄＣ，ＭＡＸ又はテレセントリック誤差の最小値ｄＴ，ＭＩＮに対応する。いずれの場合も、極値からの厚さｄの距離は、最大１．５ｎｍ、有利には最大０．５ｎｍであるべきである。
当然ながら、上述のステップの全てをマスク１０５の結像の最適化のために総合することができる。すなわち、マスク構造１０９の光学設計（厚さ及び横方向プロファイル）及び多層コーティング１０８の光学設計の両方を同時に最適化することができ、特に最適化の相互依存を考慮することも望ましい。最適化に照明分布を含めることもさらに可能である。すなわち、結像の最適化のために、照明設定（単数又は複数）及びマスク（多層コーティング及びマスク構造）の相互作用を考慮することも可能であり、すなわち、照明設定をマスク構造（光源／マスク最適化）に従って最適化することができる。
Claims (25)
- ＥＵＶリソグラフィ用のマスク（１０５）であって、
基板（１０７）と、
該基板（１０７）に施した多層コーティング（１０８）と、
該多層コーティング（１０８）に施し吸収体材料を有するマスク構造（１０９）と
を備え、該マスク構造（１０９）は、１００ｎｍ未満の最大厚さ、好ましくは３０ｎｍ、特に好ましくは２０ｎｍ、特に１０ｎｍを超えない最大厚さを有するＥＵＶリソグラフィ用のマスク。 - 請求項１に記載のマスクにおいて、前記多層コーティング（１０８）は、ＥＵＶリソグラフィシステム（１０１）における前記マスク（１０５）の結像を改善するために前記マスク構造（１０９）に応じて決まる位置依存変化を含む光学設計を有するマスク。
- 請求項２に記載のマスクにおいて、前記多層コーティング（１０８）の前記光学設計の前記位置依存変化は、前記多層コーティング（１０８）の厚さ（Ｄ（Ｘ，Ｙ））の位置依存変化を含むマスク。
- 請求項２又は３に記載のマスクにおいて、前記多層コーティング（１０８）の前記光学設計は、前記マスク構造（１０９）のピッチ（ｐ）に従った位置依存変化を含むマスク。
- 請求項２〜４のいずれか１項に記載のマスクにおいて、前記マスク構造（１０９）の前記光学設計を、前記ＥＵＶリソグラフィシステム（１０１）における前記マスク（１０５）の結像を改善するために前記位置依存変化を含む前記多層コーティング（１０８）の前記光学設計に適合させたマスク。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載のマスクにおいて、前記マスク構造（１０９）の前記厚さ（ｄ）は、前記マスク構造（１０９）のピッチ（ｐ）及び／又は位置依存変化を含む前記多層コーティング（１０８）の前記光学設計に従って位置依存的に変わるマスク。
- 請求項１〜６のいずれか１項に記載のマスクにおいて、前記マスク構造（１０９）は、厚さ方向（Ｚ）で値が変わる構造幅（ｂ（Ｚ））を有する少なくとも１つの吸収体構造（１０９ｂ〜１０９ｅ）を有するマスク。
- 請求項７に記載のマスクにおいて、前記吸収体構造（１０９ｂ〜１０９ｅ）の少なくとも１つのフランク（１１２、１１３）は、９０°以外のフランク角（α１、α２）を有するマスク。
- 請求項８に記載のマスクにおいて、前記フランク角（α１、α２）は、７０°〜８８°又は９２°〜１１０°であるマスク。
- 請求項１〜９のいずれか１項に記載のマスクにおいて、前記マスク構造（１０５）の前記吸収体材料は、ＥＵＶ領域の波長に関して、特に１３．５ｎｍで、０．０５よりも大きな、好ましくは０．０６よりも大きな、特に好ましくは０．０７よりも大きな、特に０．０８よりも大きな吸収係数を有するマスク。
- 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のマスクにおいて、前記吸収体材料を、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｕ、ＮｉＯ、Ａｇ２Ｏ、Ｉｒ、及びＦｅを含む群から選択したマスク。
- 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のマスクにおいて、前記吸収体材料を、ＳｎＯ２、Ｃｏ、Ｎｉ８Ｃｒ２、ＳｎＯ、及びＣｕを含む群から選択したマスク。
- 請求項１〜１２のいずれか１項に記載のマスクにおいて、前記吸収体材料を、Ａｇ、Ａｃ、Ｔｅ、ＣｓＩ、及びＳｎを含む群から選択したマスク。
- 請求項１〜１３のいずれか１項に記載のマスクにおいて、前記吸収体材料を、Ｎｉ、Ａｇ、及びＺｎＴｅを含む群から選択したマスク。
- 請求項１〜１４のいずれか１項に記載のマスクにおいて、前記多層コーティング（１０８）は、前記マスク構造（１０９）の前記吸収体材料に適合させた被覆層（１１１）を有するマスク。
- ＥＵＶリソグラフィシステム（１０１）であって、
請求項１〜１５のいずれか1項に記載のマスク（１０５）と、
該マスク（１０５）を照明光で照明する照明系（１０３）と、
前記マスク（１０５）を基板（１０６）に結像する対物レンズ（１０４）と
を備えるＥＵＶリソグラフィシステム。 - 請求項１６に記載のＥＵＶリソグラフィシステムにおいて、前記マスク構造（１０８）の少なくとも１つの吸収体構造（１０９ａ〜１０９ｅ）の厚さ（ｄ）は、前記マスク（１０５）の結像に関連する前記ＥＵＶリソグラフィシステム（１０１）の少なくとも１つの特性値、特にテレセントリック性誤差又は像コントラストが最小値（ｄＴ，ＭＩＮ）又は最大値（ｄＣ，ＭＡＸ）を有する厚さ（ｄＣ，ＭＡＸ、ｄＴ，ＭＩＮ）からのずれが１．５ｎｍ以下であるＥＵＶリソグラフィシステム。
- 請求項１６又は１７に記載のＥＵＶリソグラフィシステムにおいて、前記マスク構造（１０８）の少なくとも１つの吸収体構造（１０９ｂ〜１０９ｅ）は、厚さ方向（Ｚ）で値が変わる構造幅（ｂ（Ｚ））を有し、該構造幅（ｂ（Ｚ））を、前記マスク（１０５）の結像に関連する前記ＥＵＶリソグラフィシステム（１０１）の少なくとも１つの特性値が前記厚さ方向（Ｚ）で一定の構造幅（ｂ）を有する吸収体構造（１０９ａ）と比べて改善されるよう選択したＥＵＶリソグラフィシステム。
- 請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のＥＵＶリソグラフィシステムにおいて、前記多層コーティング（１０８）は、位置依存変化を含む光学設計を有し、該光学設計を、前記マスク（１０５）の結像に関連する前記ＥＵＶリソグラフィシステム（１０１）の少なくとも１つの特性値が位置に依存しない光学設計を有する多層コーティングと比べて改善されるよう選択したＥＵＶリソグラフィシステム。
- 請求項１６〜１９のいずれか１項に記載のＥＵＶリソグラフィシステムにおいて、前記マスク構造（１０９）の前記光学設計を、前記少なくとも１つの特性値を改善するために前記位置依存変化を含む前記多層コーティング（１０８）の前記光学設計に適合させたＥＵＶリソグラフィシステム。
- 請求項１６〜２０のいずれか１項に記載のＥＵＶリソグラフィシステムにおいて、前記多層コーティング（１０８）は、前記マスク（１０５）の少なくとも部分領域において、前記マスク（１０５）の結像に関連する前記ＥＵＶリソグラフィシステム（１０１）の少なくとも１つの特性値を、前記多層コーティング（１０８）の反射率（Ｒ）が前記ＥＵＶリソグラフィシステム（１０１）の入射角範囲に最適化される厚さと比べて改善する厚さを有するＥＵＶリソグラフィシステム。
- 請求項１６〜２１のいずれか１項に記載のＥＵＶリソグラフィシステムにおいて、前記マスク（１０５）の結像中、−０．５ｍｒａｄ〜０．５ｍｒａｄ、好ましくは−０．３ｍｒａｄ〜０．３ｍｒａｄ、特に−０．１ｍｒａｄ〜０．１ｍｒａｄのテレセントリック性誤差を有するＥＵＶリソグラフィシステム。
- 請求項１６〜２２のいずれか１項に記載のＥＵＶリソグラフィシステムにおいて、前記対物レンズ（１０４）は、０．２以上、好ましくは０．４以上、特に好ましくは０．５以上の開口数を有するＥＵＶリソグラフィシステム。
- 請求項１７〜２３のいずれか１項に記載のＥＵＶリソグラフィシステムにおいて、少なくとも５°、好ましくは少なくとも８°の主光線角で前記マスク（１０５）を作動させるよう構成したＥＵＶリソグラフィシステム。
- ＥＵＶリソグラフィシステム（１０１）におけるマスク（１０５）の結像を最適化する方法であって、該マスク（１０５）は、
基板（１０７）と、
該基板（１０７）に施した多層コーティング（１０８）と、
該多層コーティング（１０８）に施し吸収体材料を有するマスク構造（１０９）と
を備え、前記多層コーティング（１０８）の光学設計を、前記マスク構造（１０９）に応じて選択し、且つ／又は該マスク構造（１０９）の光学設計を、前記マスク（１０５）の結像に関連する前記ＥＵＶリソグラフィシステム（１０１）の少なくとも１つの特性値を改善するよう結像を最適化するために選択した方法。
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