JP3662571B2

JP3662571B2 - リソグラフ装置およびデバイス製造方法

Info

Publication number: JP3662571B2
Application number: JP2003193930A
Authority: JP
Inventors: ラルフ、クルト
Original assignee: エイエスエムエルネザランドズベスローテンフエンノートシャップ
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: US7405031B2; KR20040026094A; JP2004134743A; US20040043331A1; CN1284048C; CN1470944A; TW200406646A; KR100526159B1; SG111108A1; TWI227380B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、
放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
所望のパターンに従って投影ビームをパターン形成するように使用されるパターン形成手段を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
パターン形成されたビームを基板の目標部分に投影するための投影システムとを備えるリソグラフ投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ここで使用されるような「パターン形成手段」という用語は、基板の目標部分に作成すべきパターンに対応するパターン形成された断面を、入射放射ビームに与えるために使用することができる手段を称するものとして、広く解釈すべきである。また、用語「光弁」は、この文脈で使用することができる。一般に、前記のパターンは、集積回路または他のデバイスのような、目標部分に作成されるデバイスの特定の機能層に対応する（下を参照されたい）。そのようなパターン形成手段の例は、次のものを含む。
マスク。マスクの概念は、リソグラフではよく知られており、２進位相シフト、交番位相シフト、および減衰位相シフト、ならびに様々な混成マスクの種類のようなマスクの種類を含む。そのようなマスクを放射ビーム内に配置することで、マスクのパターンに応じて、マスクに当たる放射の選択的な透過（透過マスクの場合）または反射（反射マスクの場合）が起こる。マスクの場合、支持構造は一般にマスク・テーブルであり、このマスク・テーブルによって、マスクは、確実に入射放射ビーム内の所望の位置に保持することができるようになり、さらに、望むならば、マスクをビームに対して移動させることができるようになる。
プログラム可能ミラー・アレイ。そのようなデバイスの一例は、粘弾性制御層および反射表面を有するマトリック・アドレス指定可能表面である。そのような装置の基本原理は、（例えば）反射表面のアドレス指定された領域は入射光を回折光として反射するが、アドレス指定されていない領域は入射光を非回折光として反射する。適切なフルタを使用して、前記の非回折光を、反射ビームからフルタ除去して、後に回折光だけを残すことができる。このようにして、マトリックス・アドレス指定可能表面のアドレス指定パターンに従って、ビームはパターン形成される。プログラム可能ミラー・アレイの他の実施形態では、小さなミラーのマトリックス配列が使用される。この小さなミラーの各々は、適当な局部電界を加えることで、または圧電作動手段を使用することで、軸のまわりに個々に傾斜させることができる。やはり、アドレス指定されたミラーが、アドレス指定されていないミラーに対して異なる方向に入射放射ビームを反射するように、ミラーはアドレス指定可能なマトリックである。このようにして、反射ビームは、マトリックス・アドレス指定可能ミラーのアドレス指定パターンに応じてパターン形成される。必要なマトリックス・アドレス指定は、適当な電子的な手段を使用して行うことができる。上記の両方の状況で、パターン形成手段は１つまたは複数のプログラム可能ミラー・アレイを含むことができる。本明細書で言及するミラー・アレイについて、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号および米国特許第５，５２３，１９３号、ならびにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７およびＷＯ９８／３３０９６からより多くの情報を収集することができる。これらの特許は、参照により本明細書に援用される。プログラム可能ミラー・アレイの場合、前記の支持構造は、例えば、フレームまたはテーブルとして具体化することができ、それは、必要に応じて、固定するか、可動にすることができる。
プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構造の一例は、米国特許第５，２２９，８７２号に与えられている。この特許は、参照により本明細書に援用される。上記のように、この場合の支持構造は、例えば、フレームまたはテーブルとして具体化することができ、それは、必要に応じて、固定するか、可動にすることができる。
簡単にするために、本明細書の残りは、特定の配置による、具体的には、マスクおよびマスク・テーブルを含む例を対象とする。しかし、そのような例で述べる一般的な原理は、上で述べたようなパターン形成手段のより広い環境の中で理解すべきである。
【０００３】
リソグラフ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。そのような場合、パターン形成手段は、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができる。このパターンの像が、放射感応材料（レジスト）の層で覆われた基板（シリコン・ウェーハ）上の目標部分（例えば、１つまたは複数のチップで構成される）に形成される。一般に、単一のウェーハは全体として網の目状の隣接する目標部分を含み、この隣接する目標部分が、投影システムにより、一度に１つずつ、連続的に照射される。マスク・テーブル上のマスクによるパターン形成が使用される現在の装置では、２つの異なる種類の機械を区別することができる。一方の種類のリソグラフ投影装置では、全マスク・パターンを一括して目標部分に露出させることで、各目標部分が照射される。そのような装置は、通常、ウェーハ・ステッパと呼ばれる。走査ステップ式装置と通常呼ばれる他方の装置では、投影ビームの当たるマスク・パターンを所与の基準方向（「走査」方向）に漸進的に走査し、同時に、同期して、この方向に対して平行または逆平行に基板テーブルを走査することで、各目標部分が照射される。一般に、投影システムは、拡大率Ｍ（一般に、Ｍ＜１）を持つので、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の因数Ｍ倍となる。ここで説明したようなリソグラフ装置に関して、例えば、米国特許第６，０４６，７９２号から、もっと多くの情報を収集することができる。この特許は、参照により本明細書に援用される。
【０００４】
リソグラフ投影装置を使用する製造プロセスでは、放射感応材料（レジスト）の層で少なくとも部分的に覆われた基板に、パターン（例えば、マスク内の）の像が作られる。この像形成ステップの前に、基板は、下塗り、レジスト被覆、およびソフト・ベークのような様々な手順を経ることができる。露出後に、基板は、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、および形成された像のフィーチャの測定／検査のような他の手順を受けることができる。この手順の配列は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン形成する基礎として使用される。次に、そのようなパターン形成層は、エッチング、イオン打込み（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨などのような、全て個々の層を仕上げるために意図された、様々なプロセスを経ることができる。いくつかの層が必要な場合には、この全手順またはその変形を、新しい層ごとに繰り返さなければならない。最終的に、デバイスの配列が基板（ウェーハ）上に存在するようになる。次に、ダイシングまたは鋸引きのような方法で、これらのデバイスを互いに分離し、それから、個々のデバイスを、ピンなどに接続されたキャリアに取り付けることができる。そのようなプロセスに関するより多くの情報は、例えば、「ＭｉｃｒｏｃｈｉｐＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：ＡｐｒａｃｔｉｃａｌＧｕｉｄｅｔｏＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（マイクロチップの製造：半導体処理への実用的入門書）」、ＴｈｉｒｄＥｄｉｔｉｏｎ、ｂｙＰｅｔｅｒｖａｎＺａｎｔ、ＭｃＧｒａｗＨｉｌｌＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏ．、１９９７、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４の本から得ることができる。この本は参照により本明細書に援用される。
【０００５】
簡単にするために、投影システムを以下で「レンズ」と呼ぶことがある。しかし、この用語は、例えば、屈折光学システム、反射光学システム、およびカタディオプトリック・システムなどの光学要素を含む様々な種類の投影システムを包含するものとして広く解釈すべきである。また、放射システムは、これらの設計方式のいずれかに従って動作して放射の投影ビームを方向付け、整形し、または制御する構成部品を含むことができる。さらに、そのような構成部品もまた、下で一括してまたは単独で、「レンズ」と呼ぶことがある。さらに、リソグラフ装置は、２つ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスク・テーブル）を有する種類のものであることがある。そのような「マルチ・ステージ」の装置では、追加のテーブルは、並列に使用されることがあり、または、他の１つまたは複数の他のテーブルを露出に使用しながら、１つまたは複数のテーブルで準備ステップが行われることがある。双子ステージ・リソグラフ装置は、例えば、米国特許第５，９６９，４４１号および国際公開ＷＯ９８／４０７９１に記載されている。これらを参照により本明細書に援用する。
【０００６】
極端紫外（ＥＵＶ）スペクトル領域用の光学素子、例えば多層薄膜反射器は、反射率および光学的品質を著しく低下させる物理的および化学的損傷に対して特に敏感である。この波長での反射率は、より長波長での反射器に比べて既に小さい。このことは、一般的なＥＵＶリソグラフ・システムは１１個のミラーを使用することがあるので、特別な問題である。ここで、１１個のミラーは、照明光学装置に４個と、結像光学装置の６個と反射レチクルである。また、いくつかの斜入射ミラーがあるかもしれない。したがって、単一ミラーのピーク反射率の１〜２％の「小さな」減少でも、光学システムに重大な光処理能力減少をもたらすことは明らかである。
【０００７】
従来の反射光学装置は主に垂直入射反射用のＭｏ／Ｓｉ多重光学層光学素子から成る。そのような多重光学層光学素子は、Ｓｉで成端されている場合、すなわち最も外側の光学層がＳｉの層である場合（表面粗さまたは界面拡散を考慮に入れない）、７３．７％の理論反射率を有する（実際には、値は約６９％である）。
【０００８】
Ｍｏの体心立方（ＢＣＣ）結晶構造とＳｉ結晶構造（ダイアモンド構造）の間の大きな格子不整の結果として多層中に大きな応力があるために、そのような光学素子には問題がある。応力または応力緩和は、それぞれ光学素子の初期故障または変化をもたらすことがある。
【０００９】
また、理論的な観点から、Ｍｏ成端多重光学層光学素子は、外側のＭｏ層の厚さが１．５から３ｎｍの場合、反射率が従来の光学素子よりもほぼ１から１．５％高い。しかし、光学素子の製造後、リソグラフ投影装置の組立て中に、外側の表面は通常空気にさらされる。空気にさらされると、外側のＭｏ層は完全に酸化し、数％の劇的な反射率損失をもたらす。したがって、今日まで、Ｓｉの外側の層を有する多重光学層光学素子だけが使用されている。
【００１０】
ＥＵＶ放射は、ＥＵＶスキャナの真空中の水と酸素（酸素は炭素軽減または清浄のために使用されるかもしれない）による分子汚染と結合すると、リソグラフ投影装置での使用中に、多重光学層光学素子の反射率の劇的な減少をもたらす。したがって、ＥＵＶリソグラフ装置で、光学素子の寿命は短い。外側表面の酸化の結果であるこの反射率減少は、ＥＵＶスキャナで用いられたベーキングされていない真空の中の水分の１０^-7ミリバール程度の低い圧力で起こることがある。
【００１１】
最近、Ｒｕキャップ層並びに高密度充填Ｃキャップ層で酸化を減らすことができ、したがって反射率損失も減らせることが実験的に示された（ヨーロッパ特許出願第ＥＰ１，０６５，５３２号を参照されたい）。しかし、厚いＲｕ層（約３ｎｍ）は、吸収のために許容できない反射損失をもたらす。一方で、薄い層（約１．５ｎｍ）は、Ｒｕがコーティングされている層と混合する結果となり、したがって酸化および反射率損失ももたらす。厚さ１．５ｎｍのＲｕ保護外側層が２．０ｎｍのＭｏ層とともに使用される場合、約５０時間の間は酸化を防いでいるように見えるが、そのような光学素子の理論反射率は７１．５％程度である。すなわち、標準的なＳｉ終端多重光学層光学素子よりも２〜３％低い。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、投影ビームに極端紫外線（ＥＵＶ）を使用するリソグラフ投影装置用の多重光学層ミラーを含んだ、より長い使用寿命の光学素子を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この目的および他の目的は、冒頭のパラグラフに明記されたようなリソグラフ装置であって、ＭｏとＣｒの合金で構成された少なくとも１つの光学層を有する、投影ビームが入射する少なくとも１つの光学素子を特徴とするリソグラフ装置で本発明に従って達成される。
【００１４】
本光学素子は、反射器のようなビーム修正要素、例えば照明システムおよび投影システムの１つに含まれる多重光学層近垂直入射ミラーまたは斜入射ミラー、散乱板のような積分器、特に多重光学層マスクの場合のマスク自体、または、投影ビームの方向付け、収束、整形、制御などに関係している任意の他の光学素子であるかもしれない。また、本光学素子は、イメージ・センサまたはスポット・センサのようなセンサであるかもしれない。
【００１５】
本発明の光学素子は、ＥＵＶ放射の非常に効率のよい吸収材料であると考えられているＣｒが存在しているにもかかわらず、驚くほど高い反射率を有する。Ｓｉ上に薄いＭｏ層を堆積することで生じる格子不整による応力は、Ｃｒ原子がＭｏ結晶中のＭｏ原子に容易に取って代わるために減少する。ＭｏとＣｒの両方がそれぞれ３．１５および２．８８オングストロームの格子定数を有する体心立方（ＢＣＣ）結晶構造を形成するので、Ｍｏ／Ｃｒ合金の原子間距離はＭｏよりも小さく、その結果、Ｍｏ／Ｃｒ合金の原子間距離はＳｉ層の原子間距離により完全に適合して格子不整応力を減少させる。もちろん、Ｓｉは５．４３オングストロームの格子間隔を有する正方晶構成である。
【００１６】
少なくとも１つの光学層は、０．５から１０モル％のＣｒ、好ましくは１〜５モル％のＣｒ、より好ましくは３モル％のＣｒで構成されるのが好ましい。そのような組成は、Ｓｉでない層の応力を減少させると同時に、高い値の反射率を与える。
【００１７】
好ましくは、本光学素子は多重光学層光学素子であり、Ｍｏ／Ｃｒ層が外側の層である。このようにして、本光学素子は化学作用からより適切に保護される。もしくは、本光学素子は、Ｍｏ／Ｃｒ光学層を覆うＲｕの外側保護層を有する多重光学層光学素子であるかもしれない。この後者の構成に関して、Ｍｏ／Ｃｒ光学層はＳｉとＲｕの間に優れた拡散障壁を形成し、それによって、Ｒｕ保護外側層が使用されるときに腐食保護が強化されることが分かった。
【００１８】
好ましくは、本光学素子の光学層は複数のＭｏ／Ｃｒ光学層で構成され、このＭｏ／Ｃｒ光学層の間にＳｉの層が挟まれている。この場合、反射率は標準的なＳｉ成端多層光学素子の反射率と同じくらいであるが、Ｓｉ層とＭｏ／Ｃｒ合金層の間の格子不整による応力は要素全体を通して減少している。
【００１９】
少なくとも１つの光学層は１から３．５ｎｍの厚さ、好ましくは１．５から３ｎｍの厚さであるのが好ましい。これらの厚さで、光学素子の反射率は最適化される。
【００２０】
本発明のさらに他の態様に従って、デバイス製造方法が提供され、この製造方法は、
放射感応材料の層で少なくとも部分的に覆われている基板を供給するステップと、
放射システムを使用して放射の投影ビームを供給するステップと、
前記投影ビームの断面にパターンを与えるようにパターン形成手段を使用するステップと、
放射の前記パターン形成されたビームを前記放射感応材料の層に投影するステップとを含み、
ＭｏとＣｒの合金で構成された少なくとも１つの光学層を有する、前記投影ビームが入射する少なくとも１つの光学素子を特徴とする。
【００２１】
この明細書では、ＩＣの製造で本発明に従った装置を使用することを特に参照するかもしれないが、そのような装置は他の多くの可能な用途を有することは明確に理解すべきである。例えば、集積光システム、磁気ドメイン・メモリの誘導および検出、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッド、その他の製造で使用することができる。当業者は理解するであろうが、そのような他の用途の環境では、この明細書での用語「レチクル」、「ウェーハ」または「チップ」の使用は、より一般的な用語「マスク」、「基板」および「目標部分」でそれぞれ置き換えられるものとして考えるべきである。
【００２２】
本明細書において、用語「放射」および「ビーム」は、紫外線放射（波長が、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍである）およびＥＵＶ（極端紫外線放射、例えば、波長が５〜２０ｎｍの範囲にある）ならびにイオンビームや電子ビームなどの粒子ビームを含んだ、全ての種類の電磁放射を包含するように使用される。
【００２３】
本発明の実施形態は、ただ単なる実施例として添付の概略図面を参照して説明する。
【００２４】
図において、対応する参照符号は対応する部分を示す。
【００２５】
【発明の実施の形態】
実施形態１
図１は、本発明の特別な実施形態に従ったリソグラフ投影装置を模式的に示す。本装置は、
放射（例えば、ＥＵＶ放射）の投影ビームＰＢを供給するための、この特別な場合には放射源ＬＡも含む放射システムＥｘ、ＩＬと、
マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するためのマスク・ホルダを備え、かつ要素ＰＬに対してマスクを正確に位置決めするための第１の位置決め手段に接続された第１の物体テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（例えば、レジスト塗布シリコン・ウェーハ）を保持するための基板ホルダを備え、かつ要素ＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段に接続された第２の物体テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
マスクＭＡの放射照射部分の像を、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つまたは複数のダイを含む）に形成するための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、ミラー群）とを備える。ここに示すように、本装置は、反射型（例えば、反射マスクを有する）である。しかし、一般に、本装置は例えば透過型（例えば、透過マスクを有する）であることもできる。もしくは、本装置は、上で言及したような型のプログラム可能ミラー・アレイのような、他の種類のパターン形成手段を使用することができる。
【００２６】
放射源ＬＡ（例えば、レーザ生成プラズマ源または放電プラズマ源）は放射のビームを生成する。このビームは、直接か、または例えばビーム拡大器Ｅｘのような条件付け手段を通り抜けた後のいずれかで、照明システム（照明装置）ＩＬに送られる。照明装置ＩＬは、ビームの強度分布の外側および／または内側の半径範囲（一般に、それぞれσ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を設定するための調整手段ＡＭを備えることができる。さらに、照明装置は、一般に、積分器ＩＮおよび集光装置ＣＯのような様々な他の部品を備える。このようにして、マスクＭＡに当たるビームＰＢは、その断面に所望の一様性および強度分布を有する。
【００２７】
図１に関して注意すべきことであるが、放射源ＬＡはリソグラフ投影装置のハウジング内にあるかもしれないが（例えば、放射源ＬＡが水銀ランプである場合にしばしばそうであるように）、また、放射源はリソグラフ装置から遠く離れており、放射源の生成する放射ビームが装置内に導かれるかもしれない（例えば、適切な方向付けミラーを使用して）。この後者のシナリオは、放射源ＬＡがエキシマ・レーザである場合にしばしばそうである。この発明および特許請求の範囲は、これらのシナリオの両方を含む。
【００２８】
その後、ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴに保持されているマスクＭＡを横切る。マスクＭＡを通過した後で、ビームＰＢはレンズＰＬを通り抜け、このレンズがビームＰＢを基板Ｗの目標部分Ｃに収束させる。第２の位置決め手段（および、干渉測定手段ＩＦ）を使って、例えば、ビームＰＢの経路中に異なる目標部分Ｃを位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に移動することができる。同様に、第１の位置決め手段を使用して、例えば、マスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取出した後でまたは走査中に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１にはっきりと示されていない長ストローク・モジュール（粗い位置決め）と短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して行われる。しかし、ウェーハ・ステッパの場合（走査ステップ式装置に対立するものとして）、マスク・テーブルＭＴは、短ストローク・アクチュエータにつなぐだけでよいか、または固定することができる。
【００２９】
図示の装置は、２つの異なるモードで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは基本的に静止したままであり、全マスク像が一括して（すなわち、単一「フラッシュ」で）目標部分Ｃに投影される。次に、異なる目標部分ＣがビームＰＢで照射されるように、基板テーブルＷＴがｘおよび／またはｙ方向に移動される。
２．走査モードでは、基本的に同じシナリオが当てはまるが、ただ、特定の目標部分Ｃが単一「フラッシュ」で露出されないことが異なる。代わりに、マスク・テーブルＭＴが、特定の方向（いわゆる「走査方向」、例えば、ｙ方向）に速度ｖで移動可能であり、その結果、投影ビームＰＢはマスク像全体を走査することができるようになる。これと並行して、基板テーブルＷＴが、速度Ｖ＝Ｍｖで、同じ方向または反対方向に同時に移動する。ここで、ＭはレンズＰＬの拡大率である（一般に、Ｍ＝１／４または１／５）。このようにして、分解能で妥協する必要なく、比較的大きな目標部分Ｃを露出させることができる。
【００３０】
以下で説明する本発明の例は、薄膜設計プログラムＴＦＣａｌｃ（ＳｏｆｔｗａｒｅＳｐｅｃｔｒａＩｎｃ．）を使用して行われる計算から得られ、さらにＬＰｒｏ（４ＤＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｔｄ．）を使用して検証される。Ａ．Ｖ．Ｔｉｋｈｏｎｒａｖｏｖ、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．３２、５４１７（１９９３）、Ａ．Ｖ．Ｔｉｋｈｏｎｒａｖｏｖ、Ｍ．Ｋ．ＴｒｕｂｅｓｋｏｖａｎｄＧＭ．ＤｅＢｅｌｌ、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．３５、５４９３（１９９６）およびＪ．Ａ．ＤｏｂｒｏｗｓｋｉａｎｄＲ．Ａ．Ｋｅｍｐ、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．２９、２８７６（１９９０）に述べられているように、ＴＦＣａｌｃの内蔵汎用ルーチンおよびニードル最適化ルーチンを最適化プロセスに使用した。これらの文献を参照によって援用する。様々な材料の光学定数、すなわち複素屈折率Ｎ＝ｎ−ｉｋは、Ｈｅｎｋｅｅｔ．ａｌ．による原子散乱係数から得られ、さらにＢｅｒｋｅｌｅｙのＣＸＲＯウェブ・サーバから得られた（Ｂ．Ｌ．Ｈｅｎｋｅ、Ｅ．Ｍ．Ｇｕｌｌｉｋｓｏｎ、ａｎｄＪ．Ｃ．Ｄａｖｉｓ、ＡｔｏｍｉｃＤａｔａａｎｄＮｕｃｌｅａｒＤａｔａＴａｂｌｅｓ、５４（２）、１８１−３４２（１９９３）；ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｘｒｏ．ｌｂｌ．ｇｏｖ／ｏｐｔｉｃａｌ＿ｃｏｎｓｔａｎｔｓ／）。使用された材料のｎおよびｋの値は６ｎｍから４２ｎｍまで波長の関数としてダウンロードし、そのようなものとして、ｎおよびｋの波長依存性は全ての計算に暗に含まれた。特定の興味のある波長での様々な材料のｎおよびｋの値は、以下の表１に表す。本発明に従った反射器の性能向上を実証するために、以下の例では理想的な「白色」光照明を想定する。
【００３１】
図２は、斜入射多重光学層光学素子の理論反射率を計算するシミュレーションの結果を示す。計算は、１３．５ｎｍの投影ビーム波長を想定し、ただし表面粗さまたは界面拡散を考慮しないで行われている。グラフは、様々な多重光学層光学素子に関して外側層厚さによる反射率の変化を示す。
【００３２】
上の組の線は、Ｓｉ基板に成長させた４０周期のＳｉ／Ｍｏ層を含む多重光学層光学素子に基づいたシミュレーションの結果である。実際には、Ｚｅｒｏｄｕｒ（ＴＭ）または、ＵＬＥ（ＴＭ）のような他の低熱膨張係数材料が、基板として使用され、さらに４０から５０周期のＳｉ／Ｍｏが使用される。Ｓｉ層は４．４ｎｍの厚さであり、Ｍｏ層は２．５ｎｍの厚さであり、さらに最後の外側層は厚さ４．４ｎｍのＳｉで構成される。
【００３３】
まさに一番上の線は、Ｓｉの最後の外側層をＭｏで構成される層で覆った比較例である。これが最も高い反射率を与えるが、上で説明したように、実際には、そのようなＭｏの外側層はリソグラフ投影装置の組立て中に酸化して、実際にははるかに小さな反射率を与える。下の５本の線は、Ｍｏの外側層を異なるＣｒ濃度のＭｏとＣｒの合金に取り替えた場合を表している。
【００３４】
５本の線は、１モル％のＣｒから５モル％のＣｒまでの範囲にある５つの異なる組成の合金に関するものである。０．５から１０モル％のＣｒの組成範囲が効果的であることが、グラフの傾向から推定できる。最も外側の層の合金のＣｒのレベルは、表面の酸化を防ぐだけでなく格子不整による応力を減少させるのに十分でなければならないし、さらに反射率に有害な影響を及ぼすかもしれない量よりも少なくなければならない。
【００３５】
図２から理解することができるように、多重光学層光学素子の反射率は、厚さ１から３．５ｎｍ、好ましくは厚さ１．５ｎｍから３ｎｍの厚さのＭｏとＣｒの合金で構成された外側光学層の場合には申し分ない。最適条件は約２．２５ｎｍの厚さである。
【００３６】
外側層をＭｏとＣｒの合金で構成することで得られる利点は、化学的および物理的な作用からの光学素子保護の向上および純粋Ｍｏ層に比べて減少した格子不整による応力である。純粋なＭｏの外側層を用いて構成された標準的な多重光学層光学素子を上回る反射率の減少が見られるが、純粋Ｍｏの外側層は、水分を多量に含有する環境の酸素による劣化が速いために使用されない。現在、標準的な多重光学層光学素子は、たった７３．７％の理論反射率を与えるＳｉの外側層を有する。
【００３７】
図２から理解することができるように、ＭｏとＣｒの合金の外側層は、化学的および物理的な作用に対する保護の強化およびそれによる長寿命化を実現するだけでなく、Ｓｉ外側層を有するＳｉとＭｏで構成される標準的な多重光学層光学素子よりも高い最大理論反射率も実現する。
【００３８】
さらに、ＭｏをＣｒとの合金にすると、Ｍｏの体心立方（ｂｃｃ）格子定数は約３．１５オングストロームから体心立方Ｃｒの格子定数である２．８８オングストロームの方に向かって減少する。そのように減少した格子定数は、５．４３オングストロームの格子定数のダイアモンド構造を有するＳｉのより小さな原子間距離により適切に適合する。格子不整によるＭｏ層の応力のこの減少は、光学素子の長寿命化をもたらす。上で言及した最後の利点を使用して、標準的な多重光学層光学素子のＭｏ層をＭｏとＣｒの合金に取り替えることで、多重光学層光学素子の全体にわたって良好な影響を及ぼすことができる。したがって、多重光学層光学素子の全体のＭｏ層の歪が小さくなり、したがって、光学素子の寿命は長くなるだろうと思われる。図２から理解することができるように、Ｓｉ／Ｍｏシステムの純粋Ｍｏの代わりに、３モル％のＣｒとのＭｏの合金を使用するそのようなシステムの理論反射率が、それ以外のＭｏ外側層を有する標準的な多重光学層光学素子よりも減少した反射率になっても、その反射率は、依然として、Ｓｉ外側層を有する標準的な多重光学層光学素子と同等である。
【００３９】
光学素子が斜入射ミラー（例えば、集光鏡または照明装置とレチクル（ＰＯボックス）の間の入口ミラー）である場合、２０から１００ｎｍのＭｏ／Ｃｒの比較的厚い層が必要になる。このようにして、少なくとも１つの光学層は１から１００ｎｍの厚さであるのが好ましい。
【００４０】
代替として、Ｃｒとの合金にされたＭｏの外側層を約２ｎｍの厚さでコーティングすることができる。この外側光学層を、約１．５ｎｍの厚さのＲｕの外側保護層で覆うことができる。多重光学層光学素子のＳｉ中へのガス分子の拡散に対するＲｕの耐性が特に高くないことを除いて、Ｒｕは優れた保護を実現することが以前から分かっている。しかし、Ｃｒとの合金にされたＭｏを使用するとき、この層は、ＳｉとＲｕの間でより望ましい拡散障壁として作用する。したがって、この解決法は、反射率をほんの少し犠牲にして優れた腐食保護を実現する。
【００４１】
図３は、標準的なＭｏ／Ｓｉ多重光学層光学素子の酸素濃度対深さのオージェ深さ分布を示す。電子放射は、１×１０^-5ミリバールの水圧で１．８ｍＷ／ｍｍ²で供給された。見られるように、外側Ｓｉ層への酸素の拡散は本当に直ぐに起こるが、Ｍｏ層を通過する酸素拡散はずっと遅い。このようにして、ＭｏまたはＣｒとの合金にされたＭｏの外側層に関して、多重光学層光学素子中への酸素の拡散は非常に減少し、光学素子の寿命の改善につながると考えることができる。
【００４２】
理解されるであろうが、多重光学層光学素子の任意の層にＣｒとの合金にされたＭｏの層を使用することは、Ｍｏ層とＳｉ層の間の格子不整が減少するので有利である。
【００４３】
また、本発明は、ＭｏとＳｉ以外の元素の光学層で構成された多重光学層光学素子に使用するのにも適していることは理解されるであろう。例えば、ＭｏとＲｂ、ＭｏとＲｕ、ＲｕとＢｅなどである。他の組合せについては、ＥＰ１，０６５，５６８を参照されたい。
【００４４】
本発明の特定の実施形態を上で説明したが、本発明は説明したようなものとは別の方法で実施できることは理解されるであろう。この説明は本発明を制限する意図ではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に従ったリソグラフ投影装置を示す。
【図２】本発明に従った光学素子の外側層厚さ対反射率を示すグラフである。
【図３】電子照射時間の関数として酸素信号のオージェ深さ分布を示すグラフである。

Claims

リソグラフ投影装置であって、
放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
所望のパターンに従って前記投影ビームをパターン形成するために働くパターン形成手段を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記パターン形成されたビームを前記基板の目標部分に投影するための投影システムとを備えたリソグラフ投影装置において、
ＭｏとＣｒの合金で構成された少なくとも１つの光学層を有する、前記投影ビームが入射する少なくとも１つの光学素子を特徴とするリソグラフ投影装置。
前記少なくとも１つの光学層が、０．５から１０モル％のＣｒ、好ましくは１から５モル％のＣｒ、さらにより好ましくは３モル％のＣｒで構成されている、請求項１に記載の装置。
前記少なくとも１つの光学素子が、多重光学層光学素子である、請求項１または請求項２に記載の装置。
前記少なくとも１つの光学層が、外側の層である、請求項３に記載の装置。
前記光学素子が、前記少なくとも１つの光学層にコーティングされたＲｕの外側保護層を有する、請求項３に記載の装置。
前記Ｒｕの外側保護層が、０．５から２．５ｎｍ、好ましくは１．５ｎｍの厚さを有する、請求項５に記載の装置。
前記少なくとも１つの光学層以外の前記光学素子の光学層がＳｉまたはＭｏで構成される、請求項３から請求項６までのいずれか一項に記載の装置。
前記少なくとも１つの光学層が、Ｓｉの層の上を覆っている、請求項４、請求項５、請求項６または請求項７に記載の装置。
前記光学素子の光学層が、複数の前記少なくとも１つの光学層で構成され、Ｓｉの層が前記複数の前記少なくとも１つの光学層の間に挟まれている、請求項３から請求項８までのいずれか一項に記載の装置。
前記少なくとも１つの光学層が、１から３．５ｎｍの厚さ、好ましくは１．５から３ｎｍの厚さである、前記請求項のいずれか一項に記載の装置。
前記放射システムが、５から２０ｎｍの波長を有する前記投影ビームを生成するためのＥＵＶ源を含む、前記請求項のいずれか一項に記載の装置。
デバイス製造方法であって、
放射感応材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を供給するステップと、
放射システムを使用して放射の投影ビームを供給するステップと、
前記投影ビームの断面にパターンを与えるようにパターン形成手段を使用するステップと、
放射の前記パターン形成されたビームを前記放射感応材料の層に投影するステップとを含む方法において、
ＭｏとＣｒの合金で構成された少なくとも１つの光学層を有する、前記投影ビームが入射する少なくとも１つの光学素子を特徴とするデバイス製造方法。