JP3588095B2 - リトグラフ投影装置、装置の製造方法および光学要素を製造する方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、
放射線の投影ビームを供給するための放射線装置、
パターン化装置を支持するための支持構造であって、パターン化装置が所望のパターンに従って投影ビームをパターン化する働きをする前記支持構造、
基板を保持するための基板テブル、
パターン化されたビームを基板のターゲット部分上に投影するための投影装置を有するリトグラフ投影装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ここに使用される用語“パターン化装置”は、入射する放射線ビームに、基板のターゲット部分に創造されるべきパターンに対応する、パターン化された断面を与えるため使用可能な装置を指示するとき、広い意味に解すべきであり、用語“光バルブ”もこれに関連して使用可能である。一般に、前記パターンは、集積回路または他の装置(下記参照)のような、ターゲット部分に創造される装置内の特殊な機能的層に対応するであろう。そのようなパターン化装置は下記のものを含んでいる。
【0003】
マスク:マスクの概念はリトグラフィにおいて周知であり、それは2進、交流位相シフトおよび薄くした位相シフトのようなマスクの型、ならびに種々なハイブリッドマスクの型を含んでいる。放射線ビーム内にそのようなマスクを設置することは、マスク上のパターンに従い、マスクに衝突する放射線の選択的伝達(伝達性マスクの場合)または反射(反射性マスクの場合)を生ずる。マスクの場合、支持構造は一般に、マスクが入射する放射線ビーム内の所望の位置に確実に保持可能とされ、もし望むならばビームに対して移動可能とされる、マスクテーブルであろう。
【0004】
プログラム可能なミラー列:そのような装置の一例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックスのアドレス可能な表面である。そのような装置を支持する基本的原理は、(たとえば)反射面のアドレスされた領域は入射光を分散光として反射し、その一方アドレスされない領域は入射光を非分散光として反射する。適当なフィルタを使用すると、前記非分散光は反射ビームからフィルタされ、後方に分散光のみを残すことが可能であり、このようにして、ビームはマトリックスのアドレス可能な表面のアドレス化パターンに従ってパターン化される。プログラム可能なミラー列の別の実施例は、ごく小さいミラーのマトリックス配置を使用し、各ミラーは適当な局部的電界を加えることにより、またはピエゾ電気作動装置を使用することによって軸線の回りに個々に傾斜可能である。再言すれば、ミラーは、アドレスされたミラーがアドレスされないミラーと異なった方向の入射する放射線ビームを反射するであろうし、このようにして、反射ビームはマトリックス−アドレス可能なミラーのアドレスパターンに従ってパターン化される。必要なマトリックスへのアドレスは適当な電子装置を使用して実施可能である。上記両方の場合において、パターン化装置は一つ以上のプログラム可能なミラー列を含むことができる。ここに参照されたミラー列に関するこれ以上の情報は、例えば、米国特許第5296891号、および同5523193、PCT特許出願WO98/38597号およびWO98/33096号各明細書から得られ、それらはここに参照のため引用される。プログラム可能なミラー列の場合、前記支持構造は、たとえば所望により固定または可動とされる、フレームまたはテーブルとして実施される。
【0005】
プログラム可能なLCD列:そのような構造の例は、米国特許第5229872号明細書に記載され、ここに参照のため引用される。上記のように、支持構造はこの場合、たとえば所望により固定または可動とされる、フレームまたはテーブルとして実施される。
【0006】
簡単にするため、本明細書の下記の部分は、ある場合において、とくにマスクとマスクテーブルを含む例を指向するが、しかしながら、そのような場合に論じられる一般的原理は、上記に記載されたパターン化装置の一層広い概念において解されるべきである。
【0007】
リトグラフ投影装置は、たとえば、集積回路(ICs)の製造に使用可能である。そのような場合、パターン化装置がICの個々の層に対応する回路パターンを描き、このパターンは放射線感知物質(レジスト)の層によってコーティングされた基板(シリコンウェーハ)上の(たとえば一つ以上のダイを含む)ターゲット部分上に結像可能である。一般に、ウェーハ単体は、一度に一つ、投影装置を介して連続的に照射される隣接するターゲット部分の全ネットワークを含んでいる。マスクテーブル上のマスクによるパターン化を使用する現在の装置において、差別化は二つの異なった型の機械の間で実施可能である。一つの型のリトグラフ投影装置において、各ターゲット部分は一回の実施においてターゲット部分上に全マスクパターンを露出することによって照射され、そのような装置は普通ウェーハステッパと称せられる。普通ステップ−アンド−スキャン装置と称せられる、別の装置において、各ターゲット部分は、基準方向に平行にまたは平行でなしに基板テーブルを同期的に走査している間、所定の基準方向(走査方向)の投影ビームによってマスクパターンを順次に走査することにより、照射される。一般に投影装置が拡大係数M(<1)を有するため、基板テーブルが走査される速度Vはマスクテーブルが走査される速度係数のM倍となるであろう。ここに記載されるリトグラフ装置に関するこれ以上の情報は、ここに参照のため引用される。米国特許第6046792号明細書から得られるであろう。
【0008】
リトグラフ投影装置を使用する製造方法において、(たとえばマスク内の)パターンは、放射線感知物質(レジスト)の層で少なくとも部分的にカバーされた基板上に結像される。この結像段階の前に、基板はプライミング、レジストコーティングおよびソフトベーキングのような種々の処理を受ける。露出後、基板は露出後のベーキング(PEB)、現像、ハードベーキングおよび結像の特徴の測定/検査のような、他の処理を受ける。この一連の処理は装置の個々の層、たとえばICを、パターン化するため基本的に使用される。そのようなパターン化された層はついでエッチング、イオン打込み(ドーピング)、金属化、酸化、化学−機械的研磨、等のような種々の処理を受け、すべては個々の層を仕上げるためのものである。もしいくつかの層が必要であれば、全部の処理またはその変形が新しい各層に対して繰り返されなければならない。結局、一連の装置は基板(ウェーハ)上に存在する。これらの装置は、ダイシングまたはのこ引きのような技術によって互いに分離され、かくて個々の装置は、ピンなどに連結されたキャリヤ上に取付け可能である。これ以上の情報はたとえば、マックグロー・ヒル出版社(McGraw Hill Publishing Co.)によって1997年に発行された刊行物、ピーター・バン・ザント(Peter・Van・Zant)著“マイクロチップ製造:半導体処理への実用ガイド”(A Practical Guide to Semiconductor Processing)第3版、ISBN 0−07−067250−4.から得られ、ここに参照のため引用する。
【0009】
簡単のため、投影装置は今後“レンズ”と称せられるが、しかしながら、この用語は、たとえば、屈折光学装置、反射光学装置、および反射屈折光学装置を含む、種々の型の投影装置を含むものと広く解されるべきである。放射線装置はまた放射線の投影ビームを指向、形成または制御するためのこれらの設計の型のいずれかによって作動する要素をも含み、このような要素も下記において集合的にまたは単独で“レンズ”と称せられる。さらに、リトグラフ装置は二つ以上の基板テーブル(および/または二つ以上のマスクテーブル)を有する型のものとすることができる。そのような“多段”装置において、付加的テーブルは平行に使用されるか、または予備的段階が一つ以上のテーブル上で実施され、一方一つ以上の他のテーブルが露出のため使用される。二段階リトグラフ装置は、たとえば米国特許第5969441号およびWO98/40791号各明細書に記載されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
さらに小さい機構を結像するため、現在市販されているリトグラフ装置に使用されているような、193または157nmの波長を備えたUVの代わりに、露出放射線として、5から20nmの範囲の波長を備えたEUV放射線を使用することが提案された。EUV放射線用の放射および/または投影装置はミラー、通常多層ミラーを使用しなければならないため、EUV放射線用放射および/または投影装置用光学要素に対する反射レンズを形成し得るいかなる物質も知られていない。投影された結像の画質は、ミラー内の投影装置表面変形(形状誤差)、とくに投影装置内のそれに極度に敏感である。温度変動によって生じる表面変形を防止するため、ミラーは所望の形状を有し、熱膨張係数(CTE)がきわめて低いかゼロの多数の層を析出することによって形成される。種々のそのような物質が種々の供給業者から市販されている。その一つ、ゼロヅール(Zerodur,登録商標)は所望の低いCTEを得るため種々の添加剤とともに作られたガラスセラミックである。これらの物質はきわめて低いCTEを有するが、CTEは、表面変形および結像の質の低下をもたらす、ある程度の膨張および収縮が発生するように、一つの温度だけで正確にゼロである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、結像の画質における放射および/または投射装置の光学要素の熱的効果がさらに減少または除去される、リトグラフ投影装置を得ることにある。
このおよび他の目的は、使用中に熱負荷を受ける前記装置の少なくとも一つの要素が、製造温度とその要素の平均作動温度との間の温度においてゼロ交差を有する熱膨張係数を有する低CTE物質から作られていることを特徴とする、冒頭の記載において特定された本発明によって達成される。
【0012】
要素の製造および作動温度の間にCTEゼロ交差温度を有する物質を使用して要素を構成することにより、作動するときの要素の熱変形が最小にされるかまたは除去される。一般に、CTEがゼロ交差温度以下ではマイナスでありそれ以上ではプラスであろうため、要素の温度がその製造温度からその作動温度に変化するとき、要素は最初変形するが、これらの変形はゼロ交差温度の反対側で反対になるであろう。
【0013】
ゼロ交差の理想的温度は、ゼロ交差の領域における温度の関数としてCTEの形状に依存するであろう。もしCTEがその領域において温度によって直線的に変化するならば、物質が製造および平均作動温度の正確に中間にCTE温度を有するものが使用されなければならない。一般に、製造、ゼロ交差および装置作動温度は、製造および平均作動温度の間の温度によって変化するCTEの積分値がゼロまたはできるだけそれに近いようなものでなければならない。
【0014】
使用される物質がカラス。またはゼロヅール(Zerodur,登録商標)のようなガラスセラミックである場合、CTEゼロ交差温度は添加剤および/または製造方法の適切な制御によって所望のように選択可能である。もし必要ならば、ガラス(またはガラスセラミック)の一組が試行錯誤によって製造可能である。装置の平均作動温度が他の配慮によって決定されるかも知れないにしても、製造温度は一定であるかまたは変化がわずかなものに限定されるCTEゼロ交差温度を有する特殊なガラス(またはガラスセラミック)の使用を可能にすべく調節される、ことを認識すべきである。
【0015】
本発明は、いかなるリトグラフ装置の要素にも適用されるが、放射線ビームの通路における光学装置、とくにEUVリトグラフ装置のミラー、とくに表面変形が結像の画質に最大の作用を及ぼす投影装置のもの、投影ピームの強さが最大である照明装置の起動部分におけるものに適用するときとくに有利である。本発明はまたこれもまた大きい温度変化に通ずる、熱負荷が集中される小さいミラーにもとくに適用可能である。基板だけの、多層の堆積でない、多層ミラーに対して低CTE物質から作られることが認識されるであろう。
【0016】
もし異なった光学要素の作動温度が異なるならば、ゼロ交差温度が一つの要素に対してだけ理想的であるように、物質の同じ一組からリトグラフ装置の投影ビームに影響する光学要素のすべてを作ることが一般に好ましい。その場合に、ゼロ交差温度は好ましくはもっとも高い熱負荷を有するミラー、一般に第1ミラーに対して理想的になるように選択される。
【0017】
本発明の別の観点によれば、放射線感知物質の層によって少なくとも部分的にカバーされた基板を設けること、
放射線装置を使用して放射線の投影ビームを発生すること、
投影ビームにその断面にパターンを与えるためパターン化装置を使用すること、
放射線のパターン化された投影ビームを放射線感知物質の層のターゲット部分上に投影すること
の各工程を含む装置の製造方法において、前記方法が、
熱負荷を受ける前記装置の少なくとも一つの要素が、平均作動温度を有しかつ低CTE物質から、前記低CTE物質のCTEゼロ交差温度が前記要素の製造温度と前記平均作動温度の間にあるように、作られていることを特徴とする前記装置の製造方法が得られる。
【0018】
本発明のさらに別の観点によれば、使用中、熱負荷を受けかつ平均作動温度で作動されるであろう光学要素を製造する方法であって、
第1温度において熱膨張係数がゼロである低CTE物質を選択すること、
第2温度において前記選択されたた低CTE物質を使用して少なくとも一つの光学要素を製造すること
の各工程を含む方法において、
前記第1温度が前記作動温度における前記光学要素の表面変形を最小にするように前記第2温度と前記平均作動温度の間にあることを特徴とする前記光学要素を製造する方法が得られる。
【0019】
本明細書において、ICの製造における本発明による装置の使用に対して特別に参照されるが、そのような装置は多くの他の可能な用途を有することが明白に理解されるべきである。たとえば、複合光学装置、磁気分野のメモリー用の案内および検出パターン、液晶ディスプレーパネル、薄膜磁気ヘッドの製造等々において使用される。熟練した技術者は、そのような別の用途に関連して、本明細書における“網線”、“ウェーハ”または“ダイ”なる用語の使用が一層一般的な用語“マスク”、“基板”および“ターゲット部分”によってそれぞれ置換されることを認識すべきである。
【0020】
本明細書において、“放射線”および“ビーム”なる用語は、紫外線を含む、(たとえば、365,248,193,157または126nmの波長を有する)すべての型の電磁放射線およびEUV(たとえば5〜20nmの範囲の波長を有する超紫外線)、ならびにイオンビームまたは電子ビームのような粒子ビームを含むために使用される。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付の略図に基づいて、単なる例示として説明する。
図面において対応する参照符号は対応する部品を示す。
【0022】
図1は本発明の特殊な実施例によるリトグラフ投影装置を概略図示している。装置は、
この特殊な場合には放射線源LAをも含む、放射線の投影ビームPB(たとえばEUV放射線)を供給するための放射装置Ex、IL,
マスクMA(たとえば網線)を保持するためのマスクホルダを備え、かつ物品PLに対してマスクを正確に位置決めするための第1位置決め装置PMに連結された第1目的物テーブル(マスクテーブル)、
基板W(たとえばレジストをコーティングされたシリコンウェーハ)を保持するための基板ホルダを備え、かつ物品PLに対して基板を正確に位置決めするための第2位置決め装置PWに連結された第2物品テーブル(基板テーブル)
マスクMAの照射された部分を基板Wの(たとえば一つ以上のダイを含む)ターゲット部分C上に結像するための投影装置(レンズ)PL(たとえば多層ミラーの一群)
を含んでいる。
ここに記載されたように、装置は反射型のもの(すなわち一つ以上の反射マスクを含む)である。しかしながら、一般に、(たとえば伝達マスクを備えた)伝達型のものとすることもできる。そうでなければ、装置は、上記のような型のプログラムし得るミラー列のような伝達型のものとすることもできる。
【0023】
線源LA(たとえばレーザー発生またはプラズマ放出源)は、放射線のビームを発生する。このビームは、直接またはたとえばビームエキスパンダEXのような、調節装置を横切った後、照明装置(照明器)ILに供給される。照明器ILはビームの強さの分布の外側および/または内側半径方向延長部(通常それぞれ外側σおよび内側σと称せられる)を設定するための調節装置AMを含むことができる。さらに、それは一般に、積分器INまたは集光器COのような、種々な他の要素を含むであろう。このようにして、マスクMAに衝突するビームはその断面において所望の均一性および強さを有する。
【0024】
図1に関して、線源LAは(たとえば線源LAがしばしば水銀ランプであるような場合)リトグラフ投影装置のハウジング内にあるが、それはリトグラフ投影装置から離れており、それが発生する放射線ビームが(たとえば適当に指向されるミラーによって)装置内に導かれることもできることを認識すべきであるが、この後者のシナリオは、しばしば線源LAがエクシマレーザーである場合である。本発明はこれらの場合も含んでいる。
【0025】
ビームPBは引続いて、マスクテーブルMT上に保持されている、マスクMAに衝突する。マスクMAによって選択的に反射され、ビームPBはレンズPLを通過し、それはビームPBを基板Wのターゲット部分C上に結像する。第2位置決め装置(および干渉測定装置IF)によって、基板テーブルWTは、たとえばビームPBの通路内の異なったターゲット部分Cに位置決めするように、正確に移動可能である。同様に、第1位置決め装置は、ビームPBの通路に対して、たとえばマスクライブラリからのマスクMAの機械的検索の後、または走査の間マズクMAを正確に位置決めするため使用可能である。一般に、物品テーブルMT、WTの移動は、図1に明示されていないが、長行程モジュール(過程位置決め)および短行程モジュール(精密位置決め)によって実現されるであろう。しかしながら、(ステップアンドスキャン装置と反対の)ウェーハステッパの場合、マスクテーブルMTは短行程アクチュエータに当然接続されるか、固定される。
【0026】
図示の装置は二つの異なったモードで使用可能である。
1.ステップモードにおいて、マスクテーブルMTは本質的に静止状態に保持され、全マスク像はターゲット部分C上に一回の行程で(すなわち一回の照射で)投影される。ついで基板テーブルWTは、異なったターゲット部分CがビームPBによって照射可能であるように、xおよび/またはy方向に移行される。
2.スキャンモードにおいて、同じシナリオが、所定のターゲット部分Cが一回の照射で露出されないことを除いて、同じシナリオが適用される。その代わり、マスクテーブルMTはある速度vで、所定の方向に(いわゆる走査方向、たとえばy方向)に移動可能であり、そこで投影ビームPBはマスク像の上を走査され、同時に基板テーブルWTは同じまたは反対方向に速度V=Mvで動かされ、ここでMはレンズPLの拡大率である(典型的には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部分Cが、解像度を調節する必要なしに、露出可能である。
【0027】
図2は、リトグラフ装置1の照明および投影装置における多層ミラーの基板を作るため使用される、ゼロヅール(Zerodur,登録商標)のような低CTEガラスセラミックまたはULE(登録商標)のようなガラスの熱膨張係数の温度による変化を示している。曲線CTE(T)、温度Tの関数としての熱膨張係数は、温度Bにおいてゼロで交差し、Bの両側の温度範囲に対して実質的に直線である。本発明によれば、光学要素は温度Aで製造され、AおよびCは、CTE(T)が実質的に直線であり、Bが
A≦B≦C または A≧B≧C (1)
となるようにAとCの間にあるような平均温度で作動される。
【0028】
好ましくは、ゼロ交差温度Bは、製造温度Aと平均作動温度Cの中間にある。すなわち
CTE(T)がAからCまでの範囲で直線でない、さらに一般的な場合、製造温度および/または平均作動温度は
のように選択されるべきである。
【0029】
もし上記条件が満足されるならば、平均作動温度におけるミラーの表面変形は、実質的にゼロとなるであろう。このことは、表面変形を温度Tの関数として示す図3から分かるであろう。AがCより小さく、CTE(T)がB以下でマイナスであるこの例において、その温度がAからBまで上昇するときのミラーの最初の収縮は温度がB以上に上昇するとき反対になる。
この例において、製造温度は22℃であり、平均作動温度は約30℃であり、そこで26℃でCTEゼロ交差するガラス(またはガラスセラミック)が選択される。
【0030】
熟練した読者は、リトグラフ装置に使用されるような高精度光学要素は、通常、まったく一定の温度に維持されている間にそれらの最終的形状に研磨されることを知るであろう。しかしながら、製造行程が異なった温度で実施される場合、本発明の目的に対し、製造温度として適切なものは最終の研磨および形状検査温度である。
【0031】
本発明の特殊な実施例が上記に記載されたが、本発明は記載された以外の方法でも実施される。上記記載は本発明の限定を意図とするものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるリトグラフ投影装置を示す図。
【図2】本発明に使用されるガラス(またはガラスセラミック)の熱膨張係数の温度による変化を示すグラフ。
【図3】本発明による光学要素の表面変形の温度による変化を示すグラフ。
【符号の説明】
1 リトグラフ投影装置
EX 放射装置(ビームエキスパンダ)
IL 放射装置(照明装置)
PB 投影ビーム
LA 放射線源(水銀ランプ、エキシマレーザ)
MT マスクテーブル
MA マスク
PM 第1位置決め装置
PL 投影装置(レンズ)
W 基板(シリコンウェーハ)
WT 第2物品テーブル
PW 第2位置決め装置
C ターゲット部分
AM 調節装置
IN 積分装置
CO 集光装置
IF 干渉測定装置
Claims (9)
- 放射線の投影ビームを発生するための放射線システム、
パターン化装置を支持するための支持構造であって、パターン化装置が所望のパターンに従って投影ビームをパターン化する働きをする支持構造、
基板を保持するための基板テーブル、
パターン化されたビームを基板のターゲット部分上に投影するための投影装置、
を有するリトグラフ投影装置において、
使用中に熱負荷を受ける前記装置の少なくとも一つの要素が、製造温度と前記要素の平均作動温度との間の温度においてゼロ交差を有する熱膨張係数を有する低CTE物質から作られていることを特徴とするリトグラフ投影装置。 - 前記ゼロ交差の温度が実質的に前記製造温度と前記平均作動温度の平均に等しい請求項1に記載された装置。
- 前記製造温度から前記作動温度までの前記低CTE物質の熱膨張係数の積分値が実質的にゼロである請求項1または2に記載された装置。
- 前記少なくとも一つの要素が前記放射および/または投影装置における光学要素である請求項1,2または3のいずれか1項に記載された装置。
- 前記光学要素が使用中最高の熱負荷を受ける前記放射および/または投影装置における光学要素である請求項4に記載された装置。
- 前記光学要素がミラーである請求項4または5に記載された装置。
- 前記ミラーが前記低CTE物質および多層の堆積から作られている請求項6に記載された装置。
- 放射線感知物質の層によって少なくとも部分的にカバーされた基板を設けること、
放射線装置を使用して放射線の投影ビームを発生すること、
投影ビームにその断面にパターンを与えるためパターン化装置を使用すること、
放射線のパターン化された投影ビームを放射線感知物質の層のターゲット部分上に投影すること、
の各工程を含む装置の製造方法において、前記方法が、
熱負荷を受ける前記装置の少なくとも一つの要素が、平均作動温度を有しかつ低CTE物質から、前記低CTE物質のCTEゼロ交差温度が前記要素の製造温度と前記平均作動温度の間にあるように、作られていることを特徴とする前記装置の製造方法。 - 使用中、熱負荷を受けかつ平均作動温度で作動される光学要素を製造する方法であって、
第1温度において熱膨張係数がゼロである低CTE物質を選択すること、
第2温度において前記選択された低CTE物質を使用して少なくとも一つの光学要素を製造すること
の各工程を含む方法において、
前記第1温度が、前記作動温度における前記光学要素の表面変形を最小にするように、前記第2温度と前記平均作動温度との間にあることを特徴とする前記光学要素を製造する方法。
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