JP3730548B2 - 平板投影装置、素子製造方法およびそれによって製造された素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は平板投影装置であって、
放射線の投影ビームを供給する放射システムと、
所望のパターンに従って前記投影ビームをパターン化するように作用するパターン化手段を支持する支持構造体と、
基板を保持する基板テーブルと、
基板の目標部分上に前記パターン化されたビームを投影する投影システムとを含む平板投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書で使用している「パターン化手段」という用語は基板の目標部分において形成すべきパターンに対応したパターン化した断面を供給されてくる放射線ビームに付与するために使用しうる手段を指すものと広義に解釈し、これに関連して「光弁」という用語も使用しうる。一般に、前記パターンは、例えば集積回路あるいはその他の素子(以下を参照)のような目標部分に形成される素子の特定の機能層に対応する。そのようなパターン化手段は以下を含む。
マスク。マスクの概念は平板印刷技術において周知であり、バイナリ、交番相シフト、および減衰相シフト並びに各種のハイブリッドのマスク型式のようなマスク型式を含む。放射線ビームにそのようなマスクを位置させることによって、マスクに衝突する放射線を選択的に（透過マスクの場合は）透過を、（反射マスクの場合は）反射を発生させる。マスクの場合、支持構造体は一般にマスクが供給される放射線ビームにおける所望の位置に確実に保持可能で、かつ希望に応じてビームに対して相対運動可能にするマスクテーブルである。
プログラム可能なミラーアレイ。そのような素子の一例は粘弾性の制御層と反射面とを有するマトリックスアドレス可能な面である。そのような装置の背景にある基本原理は(例えば)反射面のアドレスされた領域が入射光線を回折光線として反射し、一方アドレスされない領域は入射光線を非回折光線として反射することである。適当なフィルタを使用することによって、前記非回折光線は反射されたビームから濾過され、回折された光線のみを残すことができる。このようにして、ビームはマトリックスアドレス可能な面のアドレスパターンに従ってパターン化されるようになる。必要なマトリックスのアドレス指定は適当な電子手段を使用して実行可能である。そのようなミラーアレイに関するそれ以上の情報は例えば、参考のために本明細書に含めている米国特許第５，２９６，８９１号および同第５，５２３，１９３号から収集しうる。プログラム化されたミラーアレイの場合、前記支持構造体は、例えば必要に応じて、固定あるいは可動としうるフレームあるいはテーブルとして実施すればよい。
プログラム化可能なＬＣＤアレイ。そのような構造の一例が参考のために本明細書に含めている米国特許第５，２２９，８７２号に提供されている。前述と同様に、この場合の支持構造体は例えば、必要に応じて固定あるいは可動としうるフレームあるいはテーブルとすればよい。
【０００３】
判り易くするために、本文の残りのある個所においては、マスクおよびマスクテーブルを含む例を特に指向する。しかしながら、そのような場合にも説明される一般的な原理は前述したように広義のパターン化手段に関連して理解すべきである。
【０００４】
例えば、集積回路（ＩＣｓ）の製造において、平板投影装置が使用可能である。そのような場合、パターン化手段はＩＣの個々の層に対応する回路パターンを発生させ、このパターンは放射線感受性材料の層（レジスト）をコーテイングした基板（シリコンウェーファー）の（例えば１個以上のダイからなる）目標部分上に像形成しうる。一般に、単一のウェーファーは一時１個投影システムを介して順次照射された隣接する目標部分の全体ネットワークを包含する。マスクテーブル上のマスクによってパターン化することを採用している現在の装置においては、２種類の型式の機械の間の区分けが可能である。一方の型式の平板投影装置においては、各目標部分は１回の操作で目標部分上にマスクパターン全体を露出することによって照射される。そのような装置は通常ウェーファー・ステッパと称されている。ステップ・アンド・スキャン装置と一般に称される代替的な装置においては各目標部分は所定の基準方向（「走査」方向）において投影ビームの下でマスクパターンを徐々に走査し、一方前記方向に対して平行あるいは逆平行の基板テーブルを同期的に走査することによって照射される。一般に、投影システムは倍率Ｍ（一般に＜１）を有し、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Ｍ倍の係数である。本明細書に記載の平板印刷装置に関する更なる情報は例えば参考のために本明細書に含めている米国特許第６，０４６，７９２号から収集しうる。
【０００５】
平板投影装置を使用した製造工程において、（例えばマスクにおける）パターンは放射線感受性材料（レジスト）の層によって少なくとも部分的に被覆されている基板上に像形成される。像形成段階の前に、基板は、例えばプライミング、レジストコーティング、およびソフトベークのような各種の工程を受けることができる。露出後、基板には、例えば露出後ベーク（ＰＥＢ），現像、ハードベーク、および像形成された形成物の測定／検査のようなその他の工程を実施しうる。このような配列の工程は例えばＩＣｓのような素子の個々の層をパターン化する基準として使用される。そのようなパターン化された層は次に、例えばエッチィング、イオン注入（ドーピング）、金属化、酸化、化学−機械的研磨等のような全て個々の層を仕上げする意図の各種の工程を通すことができる。数枚の層が必要とされる場合、全体の手順あるいはその変形を新規の各層に対して繰り返す必要がある。最終的に、ある配列の素子が基板（ウェーファー）に存在することになる。次に、これらの素子は、例えばダイシング、あるいはソーイングのような技術によって相互に分離され、その後個々の素子はピン等に接続されたキャリヤに装着しうる。そのような方法に関する更なる情報は、参考のために本明細書に含めている、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４、マグローヒル出版社刊行ピータ・ファン・ザント（Ｐｅｔｅｒｖａｎ Ｚａｎｔ）による「マイクロチップ製造：半導体処理に対する実用ガイド」（Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）という名称の本から収集することができる。
【０００６】
判り易くするために、投影システムは以下「レンズ」称しうる。しかしながら、この用語は屈折光学装置、反射光学装置および反射屈折光学装置を含む各種の型式の投影システムを網羅するものとして広義に解釈すべきである。本放射システムは、また放射線の投影ビームを導き、形成し、あるいは制御するための設計型式のいずれかによって作動する要素を含み、そのような要素は集約して、あるいは単数で以下「レンズ」と称しうる。更に、平板装置は２個以上の基板テーブル（および／または２個以上のマスクテーブル）を有する型式のものでよい。そのような「多段」装置において、並列で追加のテーブルを使用することができ、あるいは１個以上のテーブルを露出に使用している間に１個以上のテーブルにおいて準備段階を実行することができる。例えば、参考のために本明細書に含めている米国特許第５，９６９，４４１号および国際特許第９８／４０７９１号に複式段階の平板装置が記載されている。
【０００７】
平板装置において、例えば、線量（露出の間に送られる面積当たりの全体の放射線エネルギ）、焦点平面の位置、ビームの均一性、投射システムの瞳孔平面等のような投影ビームの種々の局面を検査することが望ましい。更に、収差と称される、投影システムによって導入された投影ビームの偏差を検出したいことがある。そのような収差の例は視界の曲がり、コマ収差、非点収差、球面収差、三次および五次の歪み等である。前述のビームアスペクトおよび収差を検出するために放射線を検出する放射線センサを平板投影装置において採用しうる。
【０００８】
本発明は波長が５０ナノメートル（ｎｍ）より短い波長を有する放射線に関する。そのような放射線の一例が波長が典型的に１０から１５ｎｍの範囲である遠紫外線（ＥＵＶ）である。そのような放射線を使用している平板装置において経験される主な問題は固形材料、液体および気体による前記放射線の吸収が一般に強いために投影ビームの強度が完全に減衰しうることである。その結果、前記放射線を検出しうる放射線センサは放射線通路においてそのような強度に吸収性の材料から部分的、あるいは完全に構成することはできない。別な欠点は、例えば一般にシンクロトロンに使用される光電子倍増管、ガス室等のような５０ａｎｍより短い波長を有する放射線を検出する既存の放射線センサが平板投影装置で使用するには大きすぎる寸法を有することである。そのような既存のセンサは、更に熱を拡散し過ぎであり、前記センサおよび／またはその周囲の環境（例えば、基板、基板の一部である干渉ミラーブロック基板テーブル等）の望ましくない温度変動をもたらしうる可能性がありうる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は５０ｎｍ未満の波長を有する放射線を検出可能な放射線センサが都合よく位置している平板投影装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
５０ｎｍ未満の波長を有する放射線の投影ビームを提供する放射システムと、所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するように作用するパターン化手段を支持する支持構造体と、
基板を保持する基板テーブルと、
パターン化したビームを基板の目標部分上に投影する投影システムと、
投影ビームからの放射線を受け取ることが出来るように位置した放射線センサであって、
波長λ1の入射放射線を二次放射線に変換する放射線感受性層と、
前記層から出てくる前記二次放射線を検出できる感知手段とを含む放射線センサとを含む平板投影装置が提供される。
【００１１】
そのような放射線センサは５０ｎｍ未満の放射線の検出を可能にする。前記二次放射線は極めて良好に検出可能な電磁放射線あるいは直接的あるいは間接的に極めて良好に測定可能である解放電子から構成しうる。
【００１２】
一実施例において、前記放射線感受性材料は波長λ1の前記放射線を波長λ1より大きい波長λ2を有する電磁放射線に変換する。適当な放射線感受性材料は例えばＣａＳ：Ｃｅ，ＹＡＧ：ＣｅおよびＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌから選択してよい。
【００１３】
別な実施例において、前記放射線感受性材料は波長λ1の前記放射線を前記放射線感受性材料から解放された電子に変換する。解放された電子は放射線感受性材料に対する補償電流を測定することによって間接的に、あるいは解放された電子を集めそれらの誘発された電流を測定することによって直接的に測定可能である。双方の方法に対してコレクタを使用すればよい。該コレクタは放射線感受性材料に対してコレクタを正に帯電させる何らかの電位差源に接続されている。本実施例において、放射線感受性材料は前記パターン化手段と、前記投影システムに設けられたレフレクタと、基板に向かう通路に沿って前記投影ビームをモニタする、あるいは汚染モニタとしてモニタする前記放射システムにおけるレフレクタとのうちの少なくとも１個に含めればよい。
【００１４】
本発明の別な局面によると、
放射線感受性材料の層によって少なくとも部分的に被覆された基板を提供する段階と、
放射システムを用いて５０ｎｍ未満の波長λ1を有する放射線の投影ビームを提供する段階と、
投影ビームの断面にパターンを付与するパターン化手段を用いる段階と、
放射線感受性材料の層の目標部分上に放射線のパターン化したビームを投影する段階と、
投影ビームからの放射線を検出する放射線センサであって、
波長λ1の入射放射線を二次放射線に変換する放射線感受性層と、
前記層から出てくる前記二次放射線を検出可能な感知手段とを含む放射線センサを使用する段階とを含む素子製造方法が提供される。
【００１５】
本明細書ではＩＣの製造における本発明による装置の使用を特定的に言及してよいが、そのような装置はその他の多くの適用可能性を有することを明確に理解すべきである。例えば、それは集積光学系、磁気ドメインメモリのための案内および検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に採用してもよい。当該技術分野の専門家はそのような代替的適用に関して、本明細書において「レチクル」、「ウェーファー」、「ダイ」という用語を使用すればそれはそれぞれより一般的な「マスク」、「基板」、および「目標部分」という用語と置き換えたものと考えるべきである。
【００１６】
本文書においては、「放射線」とか「ビーム」という用語は（例えば波長が３６５，２４８，１９３，１５７あるいは１２６ｎｍである）紫外線や（例えば波長が５−２０ｎｍの範囲の）遠紫外線（ＥＵＶ）並びに電子を含む全ての型式の電磁放射線を網羅するために使用されている。
【００１７】
本発明の実施例を対応する部材を対応する参照記号で指示している添付の概略図面を参照して例示のみとして以下説明する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施例１
図１は本発明の特定の実施例による平板投影装置を概略図示する。本装置は以下を含む。
放射線（例えばＥＵＶ放射線）の投影ビームＰＢを供給するための放射システムであって、この特定の場合は、また放射源ＬＡを含む放射システムＥｘ，ＩＬ。
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、物品ＰＬに対してマスクを正確に位置決めするために第１の位置決め手段に接続された第１の対象物テーブル（マスクテーブル）ＭＴ。
基板Ｗ（例えばレジストをコーティングしたシリコンウェーファー）を保持する基板ホルダを備え、物品ＰＬに対して基板を正確に位置決めするために第２の位置決め手段に接続された第２の対象物テーブルＷＴ。
基板Ｗの（例えば１個以上のダイを含む）目標部分上へマスクＭＡの照射された部分を像形成するための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、ミラー群））。図２は４個のレフレクタＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４をからなる反射型式の投影システムを示すが、代替的にそれ以外の数のレフレクタ（例えば、６個あるいは８個のレフレクタ）から構成してもよい。
【００１９】
ここで説明するように、本装置は反射型式（例えば反射マスクを有する）である。しかしながら、一般に、それは例えば（透過マスクを備えた）透過型式であってもよい。代替的に、本装置は例えば前述した型式のプログラム化可能なミラーアレイのような別な種類のパターン化手段を採用してもよい。
【００２０】
放射源ＬＡ（例えば、レーザ発生のプラズマ源あるいは放電源）が放射線のビームを発生させる。このビームは直接的に、あるいは例えばビームエクスパンダのような調節手段Ｅｘを横行した後照射システムＩＬ（イルミネータ）に送り込まれる。イルミネータＩＬは、ビームにおける強度配分の（通常σ−外部およびσ−内部と称される）外側および（または）内側の半径方向範囲を設定するための調整手段ＡＭから構成しうる。更に、一般に例えば積分器ＩＮやコンデンサＣＯのようなその他の各種の要素から構成される。このように、マスクＭＡに衝突するビームＰＢは断面方向に所望の均一性と強度分布とを有する。
【００２１】
図１に関して、放射源ＬＡは（放射源ＬＡが例えば水銀ランプである場合によくあることであるが）平板投影装置のハウジング内に位置してよいが、平板投影装置から遠隔であってもよく、それが発生させる放射線のビームは（例えば、適当な指向ミラーによって）本装置内へ導かれる。この後者の場合の方法は放射源ＬＡがエキシマレーザである場合によくある。本発明および特許請求の範囲はこれら双方の場合を網羅している。
【００２２】
その後ビームＰＢはマスクテーブルＭＴに保持されたマスクＭＡを遮る。ビームＰＢはマスクＭＡによって選択的に反射されているので、レンズＰＬを通過し、該レンズはビームＰＢを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集光する。第２の位置決め手段（および干渉測定手段ＩＦ）によって、基板テーブルＷＴは正確に運動し、例えばビームＰＢの通路に種々の目標部分Ｃを位置させる。同様に、第１の位置決め手段ＰＭは、例えばマスクＭＡがマスクライブラリから機械的に検索された後、あるいは走査の間にビームＰＢの通路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするために使用することができる。一般に、対象物テーブルＭＴ，ＷＴの運動は図１に明確に示していないが長いストロークのモジュール（粗い位置決め）および短いストロークのモジュール（微細な位置決め）の助勢によって実現される。しかしながら、（ステップ・アンド・スキャン装置とは対照的に）ウェーファーステッパの場合、マスクテーブルＭＴは短いストロークのモジュールに接続、あるいは固定してよい。
【００２３】
図示した装置は２種類の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は基本的に静止状態に保たれ、マスク全体の像が一回の操作（すなわち一回の「フラッシュ」）で目標部分Ｃ上に投影される。次に、種々の目標部分ＣがビームＰＢによって照射されう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．走査モードにおいて、特定の目標部分Ｃが一回の「フラッシュ」で露出されないことを除いて同じ手順が適用される。その代わりに、マスクテーブルＭＴはｖの速度で特定の方向（所謂「走査方向」、例えばｙ方向）に運動可能で、そのため投影ビームＰＢはマスク像の上を走査するようにされ、同時に基板テーブルＷＴは速度Ｖ＝Ｍｖで同じ方向あるいは反対の方向に同時に運動する。ＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／４または１／５）である。このように、解像力を犠牲にする必要なく比較的大きな目標部分Ｃを露出することができる。
【００２４】
例えば基板レベルでの強度あるいは線量を検出可能にするために、例えば基板の近傍の都合のよい位置に位置させることができる。そのような放射線センサの実施例が図３Ａに示されている。このセンサは放射線感受性層１と感知手段とを含む。波長λ1のＥＵＶ放射線が放射線感受性層１に入射すると、この放射線は波長λ2を有する二次電磁放射線あるいは前記層のラチス振動に変換しうる。
【００２５】
二次放射線の放射能力を向上するために、可成り複雑な材料が採用され、前記材料は一般にホストラチス（例えば硫化カルシウム（ＣａＳ））、硫化亜鉛（ＺｎＳ）あるいはイットリウムアルミニュームガーネット（ＹＡＧ）および、少なく共Ｃｅ3+、Ａｇ+、Ａｌ3+等のような少なくとも１個のイオンを含む。そのようなイオンは一般にホストラチスにおいて比較的少量で配分されている。そのような材料の表記の一例はＣａＳ：Ｃｅであって、ＣａＳはその中にＣｅ3+が配分されているホストラチスである。前記層１において使用するのに適した材料はＣａＳ：Ｃｅ、ＹＡＧ，ＣｅおよびＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌからなる群から選択しうる。そのような層の厚さは１μｍより小さいことが好ましい。そのような層はＥＵＶ放射線を入射ビームの波長とは相違する波長λ2を有する二次放射線に変換することができる。λ2は可視光線の範囲あるいは紫外線の範囲に入る。この二次放射線は前記層１から全ての方向に出てくる。
【００２６】
一般に、波長λ2を有する放射線が透過する材料（例えば、クォーツすなわちＣａＦ2）からなり−層１を支えるように作用する−層３上に設けることが可能で、それにより層１が投射ビームからのＥＵＶ放射線を受けとることが可能なように確実に位置するようにする。前記二次放射線の少なくとも一部はその後この放射線を感知する感知手段によって集められる。そのような感知手段の一例は集光光学装置５と適当な電子回路９に接続されたシリコンダイオード７とを含む。集光光学装置５は出現二次放射線を前記ダイオード７まで導くことができる１個以上のレンズから構成しうる。
【００２７】
放射線センサは、また例えば（基準パターンを発生させる）マスクの基準位置を像センサを支持している基板テーブルに整合させることができるようにＥＵＶ放射線の投影ビームのパターンを検知可能である像センサ（の一部として）を採用してよい。そのような整合はナノメートルの精度で実行可能である。更に、ＥＵＶ放射線の投影ビーム（におけるパターン）は、例えば投影システムの焦点位置、ビームの均一性、投影システムの瞳孔平面での放射線分布、等のような種々の局面の分析を行なうようにサンプル採集しうる。これらの局面は例えば透過像センサ（ＴＩＳ）を使用して検出可能である。そのようなＴＩＳの例が米国特許第４，５４０，２７７号に記載されている。投影システムによって導入された投影ビームの変位は前記放射線センサによって検出可能であり、これらの変位は収差と称されている。そのような収差の例は視野の曲がり、コマ収差、非点収差、球面収差、三次および五次歪み等である。前記収差の測定に関する更なる情報は、双方とも参考のために本明細書に含めている欧州特許出願番号第０１３０１５７１．４号および米国特許出願番号第０９／７８８，４７８（Ｐ−０１７４）号から収集可能である。
【００２８】
そのような像センサの概略図が図３Ｂに示されている。それはあるパターン（例えばラインの格子状セット）がエッチングされている金属層（例えばクローム層）を頂部に備えた、前述の放射線センサからなる。放射線感受性層１を、例えば前記金属層に前記パターンを（例えばプラズマエッチングにより）設けることに関連した処理段階から保護するために、保護層８が設けられる。この保護層は放射線を感知する側において前記放射線感受性層１と並置されており、その厚さはＥＵＶ放射線を正確に検出するため十分な透過性を確実にするために極少量の入射放射線を吸収するように選択される。そのような層８の厚さは２０ｎｍのオーダである。前記保護層８は、例えばダイアモンド状の炭素（Ｃ），窒化ホウ素（ＢＮ），窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化珪素（ＳｉＣ），Ｂ，ＲｕおよびＲｈ並びにそれらの化合物や合金からなる群から選択しうる。その後、パターン化された金属層６がその放射線受容側に設けられ、前記保護層８と並置される。
【００２９】
実施例２
以下述べることを除いて第１の実施例と同じでよい本発明の第２の実施例において、放射線センサは入射したＥＵＶ放射線を放射線センサから解放されつつある二次電子に変換する。二次電子は種々の方法により発生させればよい。
【００３０】
第１の方法において、放射線はあるエネルギを伴って放射線感受性層に入射される。このエネルギの一部は放射線感受性層において原子あるいはイオンをイオン化するために使用しうる。残りのエネルギ−入射放射線のエネルギと原子あるいはイオンをイオン化するエネルギ（電子の結合エネルギとも称される）との間のエネルギの差−は少なくとも部分的に運動エネルギに変換され、該運動エネルギが電子がイオンあるいは原子から離れうるようにし、前記電子は最終的に放射線感受性層を出て行くことができる。これの電子は光電子とも称される。別な方法においては、電子は所謂オーガ（Ａｕｇｅｒ）効果によって発生しうる。解放された光電子はある低い位置のエネルギレベルにおいて隙間から出て行く。その後、二次電子がより高いエネルギ状態からこのような低いエネルギレベルまで原子あるいはイオン内で弛緩し、弛緩エネルギは第３の電子すなわちオーガ電子まで転送することができる。この弛緩エネルギが第３の電子の結合エネルギよりも大きい場合、それはある運動エネルギを有することになり、イオンあるいは原子から出ていって、最終的に放射線感受性層から出て行くことができる。別な電子が光電子、オーガ電子および例えばプラズマ減衰のような入射放射線によってもたらされるその他の方法によって解放される。
【００３１】
前述の方法によって発生した電子は任意に放射線感受性層から出て行く。原子あるいはイオンは異なる結合エネルギを有する１個以上の電子からなるので、電子は大きな範囲の運動エネルギを伴って前記層から出て行く。
【００３２】
図４に示す第２の実施例の放射線センサは放射線感受性層１１と感知手段１２とを含む。放射線感受性層１１は入射したＥＵＶ放射線を前述した方法により電子に変換する。層１１は例えば金属から構成しうる。
【００３３】
発生した電子の少なくとも一部を受け取ることができるように位置している感知手段１２は例えば導電プレートのような電導体１３と、接地（電位）１７に接続された電流測定手段１５とを含む。運動エネルギとは独立して電子が一旦電導体１３に入射されると、電流が誘発され、この電流は電流測定装置１５によって測定可能である。この電流は供給される電子の数の測定値であり、一方電子の数の方は入射したＥＵＶ放射線の強度（エネルギ線量）の測定値である。
【００３４】
電子が放射線感受性層１１を出ると、この層１１は正に帯電されるようになる。次に、そのように正に帯電した層は解放された負に帯電した電子を誘引する。最終的に電子は層１１を出て行くことができず、その結果感知手段１２まで到達しえない。従って、放射線感受性層１１の帯電は、例えば層１１を接地（電位）１７に接続するか、あるいは放射線感受性層１１を負にバイアスすることによって電気的に補償する必要がある。更に、電導体１３は放射線感受性層１１から解放された電子を選択的に誘引したり、加速するように正に帯電（バイアス）することができる。
【００３５】
そのような放射線センサにより、該センサが基板の近傍に位置すると、例えば、基板レベルでの線量あるいは強度を検出することが可能である。線量あるいは強度の検出は基板レベルに限定されるのではなく、平板投影装置の他の位置でも検出可能である。例えば、投影システムＰＬのレフレクタＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４、イルミネータのレフレクタ、マスクＭＡあるいは基板Ｗ（あるいは放射線が入射するその他のいずれかの面）のような要素に入射するビームの強度も検出可能である。図５は放射線のビームＢＲが入射する面ＥＳのそのような要素Ｅの
断面図を示す。放射線ＢＲのビームは電子ｅを前記要素Ｅの面から解放させる。
【００３６】
要素Ｅの面ＥＳの上にメッシュＭが位置している。電圧源ＶＳがメッシュＭに接続され、該メッシュに所定の正の電圧を供給する。その結果、解放された電子ｅはメッシュＭに誘引され、かつ集められる。空間帯電効果に打ち勝つためにメッシュに供給される（照射面に対して）可成り大きい正の電圧が必要とされる。照射面ＥＳには負の電圧が供給されうる。解放された電子は５０Ｖ／ｃｍ程度の電界強度あるいは解放された電子による空間帯電効果に打ち勝つためにそれよりも更に大きい電界強度を経験する。低い入射ビームの強度に対しては、より低い電界強度で十分である。電流測定装置１５はメッシュによって集められた電子による電流を測定する。
【００３７】
図６はメッシュＭを斜視図で示す。この場合、メッシュは複数の平行のワイヤＭｗから構成されている。各ワイヤの太さｄ３は隣接するワイヤ間の距離ｄ１よりも著しく小さい。このことは、メッシュが放射線のビームを阻害しないようにする。更に、隣接するワイヤの間の距離ｄ１は要素Ｅの表面ＥＳからのワイヤの距離ｄ２よりも小さい。このことは、ワイヤから前記面までの電界が概ね均一になるようにする。
【００３８】
ワイヤの適当なサイズ範囲は太さｄ３が２μｍから１０μｍである。ワイヤは典型的には、タングステン、モリブデン、銅あるいはジルコニウムのような電導体から形成される。ジルコニウムが特に有利なのはそれがＥＵＶに対して透過性であることである。ワイヤの間の距離ｄ１および前記面ＥＳからワイヤまでの距離ｄ２の双方は典型的には１ｃｍのオーダでよい。
【００３９】
図７および図８は湾曲した要素Ｅで使用する本発明によるメッシュを示す。図７において、メッシュＭは、要素Ｅの曲がりに概ね倣うように湾曲化されている。図８においては、メッシュＭは概ね平坦である。前記説明において、メッシュは複数の平行ワイヤからなるものとして説明してきたが、種々のパターンも有利に使用しうることが認識される。
【００４０】
その他の型式の電導体１３，Ｍも使用してよい。別なオプションとしては入射ビームを阻害することがないように入射ビームを囲み、更に照射された面に対して概ね平行となる概ね環状の型式の導体を採用することである。そのような導体の一つはリング状の導体１３である。
【００４１】
更に、感知手段１５を使用して前述の光電流をモニタすることによって、光源から基板に向って進行するにつれて当該システムを通るＥＵＶ投影ビームをモニタすることもできる。当該システムにおける他の点での測定と相関しないある要素での光電流の測定された変化が当該システムにおけるある局部変化を指示する。そのような局部変化は（マスクを含む）レフレクタの汚染でありうる。レフレクタに存在する汚染は一般にレフレクタから逃げようとする電子に対する異なる仕事関数を提供するので光電流に対して影響を有する。このように、第２の実施例による放射線は汚染モニタとして使用しうる。
【００４２】
実施例３
以下述べることを除いて第１および第２の実施例と同じである本発明の第３の実施例において、放射線センサは、また入射ＥＵＶ放射線を第２の電子に変換する。第３の実施例による放射線センサは図９に示され、例えば金属である放射線感受性層２１と、接地（電位）２５に接続されている感知手段２３とを含む。放射線感受性層２１は第２の実施例に対して説明したものと類似の方法によって電子を発生させることが出来る。このように発生したり、解放される電子は正の帯電された層２１を形成し、この層は接地２５に接続されると中立層２１を形成するように電気的に補償される。その結果の電流が感知手段２３によって測定可能であり、この電流は入射ＥＵＶ放射線の強度の測定値である。
【００４３】
第３の実施例は、また投影システムＰＬあるいはイルミネータＩＬにおけるレフレクタ、あるいは検出要素としてのマスクのような要素を使用して強度あるいは線量を測定できるようにする。斜入射ミラーの場合、一般にそれらは電気抵抗の低い金属で作られるので応答時間が比較的短い。直角入射ミラーは、一般に反射すべき放射線の波長に調整された多層スタックからなる。多層スタックは、交互のモリブデン（Ｍｏ）および珪素（Ｓｉ）の層のスタックのような金属と半導体材料との交互の層から構成しうる。ミラーの全体的な抵抗は金属と半導体との間の特定の接触抵抗によって決まるので一般に大きい。この抵抗は半導体の層をドーピングすることによって顕著に低減しうる。抵抗が小さければ小さいほど、入射強度と測定された電流との間の均一性がより良好で、かつ応答時間がより速い。
【００４４】
前述した実施例に関して、またこの場合にも、レフレクタは投影ビームあるいは汚染モニタとして使用しうる。実施例２および３は、また一つの実施例に組み合わせてもよい。更に、実施例３には第２の実施例に関して述べたように、但し集められた光電子の電流を測定することなく解放された光電子を誘引し、集めるために解放電子収集導体１３を設けることができる。
【００４５】
実施例４
図１０に示し、以下述べることを除いて第２の実施例と同じでよい本発明の別な実施例はライン３１の配列からなる放射線センサである。各ライン３１は電子を発生させたり、解放する放射線感受性材料からなり、その結果正に帯電したラインをもたらす。各ラインを接地（電位）３５に接続することにより、個々のラインにおける帯電を補償するのに要する電流を感知手段３３によって個々に測定可能である。このように、各ラインにおける供給放射線の線量を区別することにより、例えば投影ビームの均一性を検出することが可能である。
【００４６】
ライン３１がある半導体材料から作られている場合、それらは各ラインの電気抵抗を測定する電気回路の一部としうる。従って、測定された抵抗は入射放射線の量の測定値である。
【００４７】
本実施例による放射線センサは、また第２の実施例において述べた像センサとして構成しうる。更に、個々の電流を測定するために感知手段に各々接続されている個々の要素の二次元の配列を提供しうる。
【００４８】
本発明の特定の実施例を前述してきたが、本発明は前述した以外の方法でも実施可能なことが認められる。本説明は本発明を限定する意図のものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による平板投影装置を概略図示する。
【図２】図１に示す装置の反射型式の投影システムを概略図示する。
【図３Ａ】本発明の第１の実施例による放射線センサを概略図示する。
【図３Ｂ】図３Ａに示す実施例の変形を概略図示する。
【図４】本発明による第２の実施例による放射線センサを概略図示する。
【図５】第２の実施例の変形を概略図示する。
【図６】第２の実施例の変形の各種の実行を概略図示する。
【図７】第２の実施例の変形の各種の実行を概略図示する。
【図８】第２の実施例の変形の各種の実行を概略図示する。
【図９】本発明の第３の実施例による放射線センサを概略図示する。
【図１０】本発明の第４の実施例による放射線センサを概略図示する。
【符号の説明】
ＡＭ 調整手段
Ｃ 目標部分
Ｅ 電界
ＥＳ 入射面
ＩＦ 干渉計
ＩＬ 放射システム
ＬＡ 放射源
Ｍ メッシュ
Ｍａ ワイヤ
ＭＡ マスク
ＭＴ マスクテーブル
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ レンズ
ＰＭ 位置決め手段
Ｒ レフレクタ
ＶＣ 真空室
ＶＰ 真空ポンプ
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
１、３ 層
５ 集光光学装置
７ シリコンダイオード
８ 保護層
９ 電子回路
１１ 放射線感受性層
１２ 感知手段
１３ 導電体
１５ 電流測定手段
１７ 接地
２１ 放射線感受性層
２３ 感知手段
２５ 接地
３１ ライン
【発明の属する技術分野】
本発明は平板投影装置であって、
放射線の投影ビームを供給する放射システムと、
所望のパターンに従って前記投影ビームをパターン化するように作用するパターン化手段を支持する支持構造体と、
基板を保持する基板テーブルと、
基板の目標部分上に前記パターン化されたビームを投影する投影システムとを含む平板投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書で使用している「パターン化手段」という用語は基板の目標部分において形成すべきパターンに対応したパターン化した断面を供給されてくる放射線ビームに付与するために使用しうる手段を指すものと広義に解釈し、これに関連して「光弁」という用語も使用しうる。一般に、前記パターンは、例えば集積回路あるいはその他の素子(以下を参照)のような目標部分に形成される素子の特定の機能層に対応する。そのようなパターン化手段は以下を含む。
マスク。マスクの概念は平板印刷技術において周知であり、バイナリ、交番相シフト、および減衰相シフト並びに各種のハイブリッドのマスク型式のようなマスク型式を含む。放射線ビームにそのようなマスクを位置させることによって、マスクに衝突する放射線を選択的に（透過マスクの場合は）透過を、（反射マスクの場合は）反射を発生させる。マスクの場合、支持構造体は一般にマスクが供給される放射線ビームにおける所望の位置に確実に保持可能で、かつ希望に応じてビームに対して相対運動可能にするマスクテーブルである。
プログラム可能なミラーアレイ。そのような素子の一例は粘弾性の制御層と反射面とを有するマトリックスアドレス可能な面である。そのような装置の背景にある基本原理は(例えば)反射面のアドレスされた領域が入射光線を回折光線として反射し、一方アドレスされない領域は入射光線を非回折光線として反射することである。適当なフィルタを使用することによって、前記非回折光線は反射されたビームから濾過され、回折された光線のみを残すことができる。このようにして、ビームはマトリックスアドレス可能な面のアドレスパターンに従ってパターン化されるようになる。必要なマトリックスのアドレス指定は適当な電子手段を使用して実行可能である。そのようなミラーアレイに関するそれ以上の情報は例えば、参考のために本明細書に含めている米国特許第５，２９６，８９１号および同第５，５２３，１９３号から収集しうる。プログラム化されたミラーアレイの場合、前記支持構造体は、例えば必要に応じて、固定あるいは可動としうるフレームあるいはテーブルとして実施すればよい。
プログラム化可能なＬＣＤアレイ。そのような構造の一例が参考のために本明細書に含めている米国特許第５，２２９，８７２号に提供されている。前述と同様に、この場合の支持構造体は例えば、必要に応じて固定あるいは可動としうるフレームあるいはテーブルとすればよい。
【０００３】
判り易くするために、本文の残りのある個所においては、マスクおよびマスクテーブルを含む例を特に指向する。しかしながら、そのような場合にも説明される一般的な原理は前述したように広義のパターン化手段に関連して理解すべきである。
【０００４】
例えば、集積回路（ＩＣｓ）の製造において、平板投影装置が使用可能である。そのような場合、パターン化手段はＩＣの個々の層に対応する回路パターンを発生させ、このパターンは放射線感受性材料の層（レジスト）をコーテイングした基板（シリコンウェーファー）の（例えば１個以上のダイからなる）目標部分上に像形成しうる。一般に、単一のウェーファーは一時１個投影システムを介して順次照射された隣接する目標部分の全体ネットワークを包含する。マスクテーブル上のマスクによってパターン化することを採用している現在の装置においては、２種類の型式の機械の間の区分けが可能である。一方の型式の平板投影装置においては、各目標部分は１回の操作で目標部分上にマスクパターン全体を露出することによって照射される。そのような装置は通常ウェーファー・ステッパと称されている。ステップ・アンド・スキャン装置と一般に称される代替的な装置においては各目標部分は所定の基準方向（「走査」方向）において投影ビームの下でマスクパターンを徐々に走査し、一方前記方向に対して平行あるいは逆平行の基板テーブルを同期的に走査することによって照射される。一般に、投影システムは倍率Ｍ（一般に＜１）を有し、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Ｍ倍の係数である。本明細書に記載の平板印刷装置に関する更なる情報は例えば参考のために本明細書に含めている米国特許第６，０４６，７９２号から収集しうる。
【０００５】
平板投影装置を使用した製造工程において、（例えばマスクにおける）パターンは放射線感受性材料（レジスト）の層によって少なくとも部分的に被覆されている基板上に像形成される。像形成段階の前に、基板は、例えばプライミング、レジストコーティング、およびソフトベークのような各種の工程を受けることができる。露出後、基板には、例えば露出後ベーク（ＰＥＢ），現像、ハードベーク、および像形成された形成物の測定／検査のようなその他の工程を実施しうる。このような配列の工程は例えばＩＣｓのような素子の個々の層をパターン化する基準として使用される。そのようなパターン化された層は次に、例えばエッチィング、イオン注入（ドーピング）、金属化、酸化、化学−機械的研磨等のような全て個々の層を仕上げする意図の各種の工程を通すことができる。数枚の層が必要とされる場合、全体の手順あるいはその変形を新規の各層に対して繰り返す必要がある。最終的に、ある配列の素子が基板（ウェーファー）に存在することになる。次に、これらの素子は、例えばダイシング、あるいはソーイングのような技術によって相互に分離され、その後個々の素子はピン等に接続されたキャリヤに装着しうる。そのような方法に関する更なる情報は、参考のために本明細書に含めている、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４、マグローヒル出版社刊行ピータ・ファン・ザント（Ｐｅｔｅｒｖａｎ Ｚａｎｔ）による「マイクロチップ製造：半導体処理に対する実用ガイド」（Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）という名称の本から収集することができる。
【０００６】
判り易くするために、投影システムは以下「レンズ」称しうる。しかしながら、この用語は屈折光学装置、反射光学装置および反射屈折光学装置を含む各種の型式の投影システムを網羅するものとして広義に解釈すべきである。本放射システムは、また放射線の投影ビームを導き、形成し、あるいは制御するための設計型式のいずれかによって作動する要素を含み、そのような要素は集約して、あるいは単数で以下「レンズ」と称しうる。更に、平板装置は２個以上の基板テーブル（および／または２個以上のマスクテーブル）を有する型式のものでよい。そのような「多段」装置において、並列で追加のテーブルを使用することができ、あるいは１個以上のテーブルを露出に使用している間に１個以上のテーブルにおいて準備段階を実行することができる。例えば、参考のために本明細書に含めている米国特許第５，９６９，４４１号および国際特許第９８／４０７９１号に複式段階の平板装置が記載されている。
【０００７】
平板装置において、例えば、線量（露出の間に送られる面積当たりの全体の放射線エネルギ）、焦点平面の位置、ビームの均一性、投射システムの瞳孔平面等のような投影ビームの種々の局面を検査することが望ましい。更に、収差と称される、投影システムによって導入された投影ビームの偏差を検出したいことがある。そのような収差の例は視界の曲がり、コマ収差、非点収差、球面収差、三次および五次の歪み等である。前述のビームアスペクトおよび収差を検出するために放射線を検出する放射線センサを平板投影装置において採用しうる。
【０００８】
本発明は波長が５０ナノメートル（ｎｍ）より短い波長を有する放射線に関する。そのような放射線の一例が波長が典型的に１０から１５ｎｍの範囲である遠紫外線（ＥＵＶ）である。そのような放射線を使用している平板装置において経験される主な問題は固形材料、液体および気体による前記放射線の吸収が一般に強いために投影ビームの強度が完全に減衰しうることである。その結果、前記放射線を検出しうる放射線センサは放射線通路においてそのような強度に吸収性の材料から部分的、あるいは完全に構成することはできない。別な欠点は、例えば一般にシンクロトロンに使用される光電子倍増管、ガス室等のような５０ａｎｍより短い波長を有する放射線を検出する既存の放射線センサが平板投影装置で使用するには大きすぎる寸法を有することである。そのような既存のセンサは、更に熱を拡散し過ぎであり、前記センサおよび／またはその周囲の環境（例えば、基板、基板の一部である干渉ミラーブロック基板テーブル等）の望ましくない温度変動をもたらしうる可能性がありうる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は５０ｎｍ未満の波長を有する放射線を検出可能な放射線センサが都合よく位置している平板投影装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
５０ｎｍ未満の波長を有する放射線の投影ビームを提供する放射システムと、所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するように作用するパターン化手段を支持する支持構造体と、
基板を保持する基板テーブルと、
パターン化したビームを基板の目標部分上に投影する投影システムと、
投影ビームからの放射線を受け取ることが出来るように位置した放射線センサであって、
波長λ1の入射放射線を二次放射線に変換する放射線感受性層と、
前記層から出てくる前記二次放射線を検出できる感知手段とを含む放射線センサとを含む平板投影装置が提供される。
【００１１】
そのような放射線センサは５０ｎｍ未満の放射線の検出を可能にする。前記二次放射線は極めて良好に検出可能な電磁放射線あるいは直接的あるいは間接的に極めて良好に測定可能である解放電子から構成しうる。
【００１２】
一実施例において、前記放射線感受性材料は波長λ1の前記放射線を波長λ1より大きい波長λ2を有する電磁放射線に変換する。適当な放射線感受性材料は例えばＣａＳ：Ｃｅ，ＹＡＧ：ＣｅおよびＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌから選択してよい。
【００１３】
別な実施例において、前記放射線感受性材料は波長λ1の前記放射線を前記放射線感受性材料から解放された電子に変換する。解放された電子は放射線感受性材料に対する補償電流を測定することによって間接的に、あるいは解放された電子を集めそれらの誘発された電流を測定することによって直接的に測定可能である。双方の方法に対してコレクタを使用すればよい。該コレクタは放射線感受性材料に対してコレクタを正に帯電させる何らかの電位差源に接続されている。本実施例において、放射線感受性材料は前記パターン化手段と、前記投影システムに設けられたレフレクタと、基板に向かう通路に沿って前記投影ビームをモニタする、あるいは汚染モニタとしてモニタする前記放射システムにおけるレフレクタとのうちの少なくとも１個に含めればよい。
【００１４】
本発明の別な局面によると、
放射線感受性材料の層によって少なくとも部分的に被覆された基板を提供する段階と、
放射システムを用いて５０ｎｍ未満の波長λ1を有する放射線の投影ビームを提供する段階と、
投影ビームの断面にパターンを付与するパターン化手段を用いる段階と、
放射線感受性材料の層の目標部分上に放射線のパターン化したビームを投影する段階と、
投影ビームからの放射線を検出する放射線センサであって、
波長λ1の入射放射線を二次放射線に変換する放射線感受性層と、
前記層から出てくる前記二次放射線を検出可能な感知手段とを含む放射線センサを使用する段階とを含む素子製造方法が提供される。
【００１５】
本明細書ではＩＣの製造における本発明による装置の使用を特定的に言及してよいが、そのような装置はその他の多くの適用可能性を有することを明確に理解すべきである。例えば、それは集積光学系、磁気ドメインメモリのための案内および検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に採用してもよい。当該技術分野の専門家はそのような代替的適用に関して、本明細書において「レチクル」、「ウェーファー」、「ダイ」という用語を使用すればそれはそれぞれより一般的な「マスク」、「基板」、および「目標部分」という用語と置き換えたものと考えるべきである。
【００１６】
本文書においては、「放射線」とか「ビーム」という用語は（例えば波長が３６５，２４８，１９３，１５７あるいは１２６ｎｍである）紫外線や（例えば波長が５−２０ｎｍの範囲の）遠紫外線（ＥＵＶ）並びに電子を含む全ての型式の電磁放射線を網羅するために使用されている。
【００１７】
本発明の実施例を対応する部材を対応する参照記号で指示している添付の概略図面を参照して例示のみとして以下説明する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施例１
図１は本発明の特定の実施例による平板投影装置を概略図示する。本装置は以下を含む。
放射線（例えばＥＵＶ放射線）の投影ビームＰＢを供給するための放射システムであって、この特定の場合は、また放射源ＬＡを含む放射システムＥｘ，ＩＬ。
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、物品ＰＬに対してマスクを正確に位置決めするために第１の位置決め手段に接続された第１の対象物テーブル（マスクテーブル）ＭＴ。
基板Ｗ（例えばレジストをコーティングしたシリコンウェーファー）を保持する基板ホルダを備え、物品ＰＬに対して基板を正確に位置決めするために第２の位置決め手段に接続された第２の対象物テーブルＷＴ。
基板Ｗの（例えば１個以上のダイを含む）目標部分上へマスクＭＡの照射された部分を像形成するための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、ミラー群））。図２は４個のレフレクタＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４をからなる反射型式の投影システムを示すが、代替的にそれ以外の数のレフレクタ（例えば、６個あるいは８個のレフレクタ）から構成してもよい。
【００１９】
ここで説明するように、本装置は反射型式（例えば反射マスクを有する）である。しかしながら、一般に、それは例えば（透過マスクを備えた）透過型式であってもよい。代替的に、本装置は例えば前述した型式のプログラム化可能なミラーアレイのような別な種類のパターン化手段を採用してもよい。
【００２０】
放射源ＬＡ（例えば、レーザ発生のプラズマ源あるいは放電源）が放射線のビームを発生させる。このビームは直接的に、あるいは例えばビームエクスパンダのような調節手段Ｅｘを横行した後照射システムＩＬ（イルミネータ）に送り込まれる。イルミネータＩＬは、ビームにおける強度配分の（通常σ−外部およびσ−内部と称される）外側および（または）内側の半径方向範囲を設定するための調整手段ＡＭから構成しうる。更に、一般に例えば積分器ＩＮやコンデンサＣＯのようなその他の各種の要素から構成される。このように、マスクＭＡに衝突するビームＰＢは断面方向に所望の均一性と強度分布とを有する。
【００２１】
図１に関して、放射源ＬＡは（放射源ＬＡが例えば水銀ランプである場合によくあることであるが）平板投影装置のハウジング内に位置してよいが、平板投影装置から遠隔であってもよく、それが発生させる放射線のビームは（例えば、適当な指向ミラーによって）本装置内へ導かれる。この後者の場合の方法は放射源ＬＡがエキシマレーザである場合によくある。本発明および特許請求の範囲はこれら双方の場合を網羅している。
【００２２】
その後ビームＰＢはマスクテーブルＭＴに保持されたマスクＭＡを遮る。ビームＰＢはマスクＭＡによって選択的に反射されているので、レンズＰＬを通過し、該レンズはビームＰＢを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集光する。第２の位置決め手段（および干渉測定手段ＩＦ）によって、基板テーブルＷＴは正確に運動し、例えばビームＰＢの通路に種々の目標部分Ｃを位置させる。同様に、第１の位置決め手段ＰＭは、例えばマスクＭＡがマスクライブラリから機械的に検索された後、あるいは走査の間にビームＰＢの通路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするために使用することができる。一般に、対象物テーブルＭＴ，ＷＴの運動は図１に明確に示していないが長いストロークのモジュール（粗い位置決め）および短いストロークのモジュール（微細な位置決め）の助勢によって実現される。しかしながら、（ステップ・アンド・スキャン装置とは対照的に）ウェーファーステッパの場合、マスクテーブルＭＴは短いストロークのモジュールに接続、あるいは固定してよい。
【００２３】
図示した装置は２種類の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は基本的に静止状態に保たれ、マスク全体の像が一回の操作（すなわち一回の「フラッシュ」）で目標部分Ｃ上に投影される。次に、種々の目標部分ＣがビームＰＢによって照射されう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．走査モードにおいて、特定の目標部分Ｃが一回の「フラッシュ」で露出されないことを除いて同じ手順が適用される。その代わりに、マスクテーブルＭＴはｖの速度で特定の方向（所謂「走査方向」、例えばｙ方向）に運動可能で、そのため投影ビームＰＢはマスク像の上を走査するようにされ、同時に基板テーブルＷＴは速度Ｖ＝Ｍｖで同じ方向あるいは反対の方向に同時に運動する。ＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／４または１／５）である。このように、解像力を犠牲にする必要なく比較的大きな目標部分Ｃを露出することができる。
【００２４】
例えば基板レベルでの強度あるいは線量を検出可能にするために、例えば基板の近傍の都合のよい位置に位置させることができる。そのような放射線センサの実施例が図３Ａに示されている。このセンサは放射線感受性層１と感知手段とを含む。波長λ1のＥＵＶ放射線が放射線感受性層１に入射すると、この放射線は波長λ2を有する二次電磁放射線あるいは前記層のラチス振動に変換しうる。
【００２５】
二次放射線の放射能力を向上するために、可成り複雑な材料が採用され、前記材料は一般にホストラチス（例えば硫化カルシウム（ＣａＳ））、硫化亜鉛（ＺｎＳ）あるいはイットリウムアルミニュームガーネット（ＹＡＧ）および、少なく共Ｃｅ3+、Ａｇ+、Ａｌ3+等のような少なくとも１個のイオンを含む。そのようなイオンは一般にホストラチスにおいて比較的少量で配分されている。そのような材料の表記の一例はＣａＳ：Ｃｅであって、ＣａＳはその中にＣｅ3+が配分されているホストラチスである。前記層１において使用するのに適した材料はＣａＳ：Ｃｅ、ＹＡＧ，ＣｅおよびＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌからなる群から選択しうる。そのような層の厚さは１μｍより小さいことが好ましい。そのような層はＥＵＶ放射線を入射ビームの波長とは相違する波長λ2を有する二次放射線に変換することができる。λ2は可視光線の範囲あるいは紫外線の範囲に入る。この二次放射線は前記層１から全ての方向に出てくる。
【００２６】
一般に、波長λ2を有する放射線が透過する材料（例えば、クォーツすなわちＣａＦ2）からなり−層１を支えるように作用する−層３上に設けることが可能で、それにより層１が投射ビームからのＥＵＶ放射線を受けとることが可能なように確実に位置するようにする。前記二次放射線の少なくとも一部はその後この放射線を感知する感知手段によって集められる。そのような感知手段の一例は集光光学装置５と適当な電子回路９に接続されたシリコンダイオード７とを含む。集光光学装置５は出現二次放射線を前記ダイオード７まで導くことができる１個以上のレンズから構成しうる。
【００２７】
放射線センサは、また例えば（基準パターンを発生させる）マスクの基準位置を像センサを支持している基板テーブルに整合させることができるようにＥＵＶ放射線の投影ビームのパターンを検知可能である像センサ（の一部として）を採用してよい。そのような整合はナノメートルの精度で実行可能である。更に、ＥＵＶ放射線の投影ビーム（におけるパターン）は、例えば投影システムの焦点位置、ビームの均一性、投影システムの瞳孔平面での放射線分布、等のような種々の局面の分析を行なうようにサンプル採集しうる。これらの局面は例えば透過像センサ（ＴＩＳ）を使用して検出可能である。そのようなＴＩＳの例が米国特許第４，５４０，２７７号に記載されている。投影システムによって導入された投影ビームの変位は前記放射線センサによって検出可能であり、これらの変位は収差と称されている。そのような収差の例は視野の曲がり、コマ収差、非点収差、球面収差、三次および五次歪み等である。前記収差の測定に関する更なる情報は、双方とも参考のために本明細書に含めている欧州特許出願番号第０１３０１５７１．４号および米国特許出願番号第０９／７８８，４７８（Ｐ−０１７４）号から収集可能である。
【００２８】
そのような像センサの概略図が図３Ｂに示されている。それはあるパターン（例えばラインの格子状セット）がエッチングされている金属層（例えばクローム層）を頂部に備えた、前述の放射線センサからなる。放射線感受性層１を、例えば前記金属層に前記パターンを（例えばプラズマエッチングにより）設けることに関連した処理段階から保護するために、保護層８が設けられる。この保護層は放射線を感知する側において前記放射線感受性層１と並置されており、その厚さはＥＵＶ放射線を正確に検出するため十分な透過性を確実にするために極少量の入射放射線を吸収するように選択される。そのような層８の厚さは２０ｎｍのオーダである。前記保護層８は、例えばダイアモンド状の炭素（Ｃ），窒化ホウ素（ＢＮ），窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化珪素（ＳｉＣ），Ｂ，ＲｕおよびＲｈ並びにそれらの化合物や合金からなる群から選択しうる。その後、パターン化された金属層６がその放射線受容側に設けられ、前記保護層８と並置される。
【００２９】
実施例２
以下述べることを除いて第１の実施例と同じでよい本発明の第２の実施例において、放射線センサは入射したＥＵＶ放射線を放射線センサから解放されつつある二次電子に変換する。二次電子は種々の方法により発生させればよい。
【００３０】
第１の方法において、放射線はあるエネルギを伴って放射線感受性層に入射される。このエネルギの一部は放射線感受性層において原子あるいはイオンをイオン化するために使用しうる。残りのエネルギ−入射放射線のエネルギと原子あるいはイオンをイオン化するエネルギ（電子の結合エネルギとも称される）との間のエネルギの差−は少なくとも部分的に運動エネルギに変換され、該運動エネルギが電子がイオンあるいは原子から離れうるようにし、前記電子は最終的に放射線感受性層を出て行くことができる。これの電子は光電子とも称される。別な方法においては、電子は所謂オーガ（Ａｕｇｅｒ）効果によって発生しうる。解放された光電子はある低い位置のエネルギレベルにおいて隙間から出て行く。その後、二次電子がより高いエネルギ状態からこのような低いエネルギレベルまで原子あるいはイオン内で弛緩し、弛緩エネルギは第３の電子すなわちオーガ電子まで転送することができる。この弛緩エネルギが第３の電子の結合エネルギよりも大きい場合、それはある運動エネルギを有することになり、イオンあるいは原子から出ていって、最終的に放射線感受性層から出て行くことができる。別な電子が光電子、オーガ電子および例えばプラズマ減衰のような入射放射線によってもたらされるその他の方法によって解放される。
【００３１】
前述の方法によって発生した電子は任意に放射線感受性層から出て行く。原子あるいはイオンは異なる結合エネルギを有する１個以上の電子からなるので、電子は大きな範囲の運動エネルギを伴って前記層から出て行く。
【００３２】
図４に示す第２の実施例の放射線センサは放射線感受性層１１と感知手段１２とを含む。放射線感受性層１１は入射したＥＵＶ放射線を前述した方法により電子に変換する。層１１は例えば金属から構成しうる。
【００３３】
発生した電子の少なくとも一部を受け取ることができるように位置している感知手段１２は例えば導電プレートのような電導体１３と、接地（電位）１７に接続された電流測定手段１５とを含む。運動エネルギとは独立して電子が一旦電導体１３に入射されると、電流が誘発され、この電流は電流測定装置１５によって測定可能である。この電流は供給される電子の数の測定値であり、一方電子の数の方は入射したＥＵＶ放射線の強度（エネルギ線量）の測定値である。
【００３４】
電子が放射線感受性層１１を出ると、この層１１は正に帯電されるようになる。次に、そのように正に帯電した層は解放された負に帯電した電子を誘引する。最終的に電子は層１１を出て行くことができず、その結果感知手段１２まで到達しえない。従って、放射線感受性層１１の帯電は、例えば層１１を接地（電位）１７に接続するか、あるいは放射線感受性層１１を負にバイアスすることによって電気的に補償する必要がある。更に、電導体１３は放射線感受性層１１から解放された電子を選択的に誘引したり、加速するように正に帯電（バイアス）することができる。
【００３５】
そのような放射線センサにより、該センサが基板の近傍に位置すると、例えば、基板レベルでの線量あるいは強度を検出することが可能である。線量あるいは強度の検出は基板レベルに限定されるのではなく、平板投影装置の他の位置でも検出可能である。例えば、投影システムＰＬのレフレクタＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４、イルミネータのレフレクタ、マスクＭＡあるいは基板Ｗ（あるいは放射線が入射するその他のいずれかの面）のような要素に入射するビームの強度も検出可能である。図５は放射線のビームＢＲが入射する面ＥＳのそのような要素Ｅの
断面図を示す。放射線ＢＲのビームは電子ｅを前記要素Ｅの面から解放させる。
【００３６】
要素Ｅの面ＥＳの上にメッシュＭが位置している。電圧源ＶＳがメッシュＭに接続され、該メッシュに所定の正の電圧を供給する。その結果、解放された電子ｅはメッシュＭに誘引され、かつ集められる。空間帯電効果に打ち勝つためにメッシュに供給される（照射面に対して）可成り大きい正の電圧が必要とされる。照射面ＥＳには負の電圧が供給されうる。解放された電子は５０Ｖ／ｃｍ程度の電界強度あるいは解放された電子による空間帯電効果に打ち勝つためにそれよりも更に大きい電界強度を経験する。低い入射ビームの強度に対しては、より低い電界強度で十分である。電流測定装置１５はメッシュによって集められた電子による電流を測定する。
【００３７】
図６はメッシュＭを斜視図で示す。この場合、メッシュは複数の平行のワイヤＭｗから構成されている。各ワイヤの太さｄ３は隣接するワイヤ間の距離ｄ１よりも著しく小さい。このことは、メッシュが放射線のビームを阻害しないようにする。更に、隣接するワイヤの間の距離ｄ１は要素Ｅの表面ＥＳからのワイヤの距離ｄ２よりも小さい。このことは、ワイヤから前記面までの電界が概ね均一になるようにする。
【００３８】
ワイヤの適当なサイズ範囲は太さｄ３が２μｍから１０μｍである。ワイヤは典型的には、タングステン、モリブデン、銅あるいはジルコニウムのような電導体から形成される。ジルコニウムが特に有利なのはそれがＥＵＶに対して透過性であることである。ワイヤの間の距離ｄ１および前記面ＥＳからワイヤまでの距離ｄ２の双方は典型的には１ｃｍのオーダでよい。
【００３９】
図７および図８は湾曲した要素Ｅで使用する本発明によるメッシュを示す。図７において、メッシュＭは、要素Ｅの曲がりに概ね倣うように湾曲化されている。図８においては、メッシュＭは概ね平坦である。前記説明において、メッシュは複数の平行ワイヤからなるものとして説明してきたが、種々のパターンも有利に使用しうることが認識される。
【００４０】
その他の型式の電導体１３，Ｍも使用してよい。別なオプションとしては入射ビームを阻害することがないように入射ビームを囲み、更に照射された面に対して概ね平行となる概ね環状の型式の導体を採用することである。そのような導体の一つはリング状の導体１３である。
【００４１】
更に、感知手段１５を使用して前述の光電流をモニタすることによって、光源から基板に向って進行するにつれて当該システムを通るＥＵＶ投影ビームをモニタすることもできる。当該システムにおける他の点での測定と相関しないある要素での光電流の測定された変化が当該システムにおけるある局部変化を指示する。そのような局部変化は（マスクを含む）レフレクタの汚染でありうる。レフレクタに存在する汚染は一般にレフレクタから逃げようとする電子に対する異なる仕事関数を提供するので光電流に対して影響を有する。このように、第２の実施例による放射線は汚染モニタとして使用しうる。
【００４２】
実施例３
以下述べることを除いて第１および第２の実施例と同じである本発明の第３の実施例において、放射線センサは、また入射ＥＵＶ放射線を第２の電子に変換する。第３の実施例による放射線センサは図９に示され、例えば金属である放射線感受性層２１と、接地（電位）２５に接続されている感知手段２３とを含む。放射線感受性層２１は第２の実施例に対して説明したものと類似の方法によって電子を発生させることが出来る。このように発生したり、解放される電子は正の帯電された層２１を形成し、この層は接地２５に接続されると中立層２１を形成するように電気的に補償される。その結果の電流が感知手段２３によって測定可能であり、この電流は入射ＥＵＶ放射線の強度の測定値である。
【００４３】
第３の実施例は、また投影システムＰＬあるいはイルミネータＩＬにおけるレフレクタ、あるいは検出要素としてのマスクのような要素を使用して強度あるいは線量を測定できるようにする。斜入射ミラーの場合、一般にそれらは電気抵抗の低い金属で作られるので応答時間が比較的短い。直角入射ミラーは、一般に反射すべき放射線の波長に調整された多層スタックからなる。多層スタックは、交互のモリブデン（Ｍｏ）および珪素（Ｓｉ）の層のスタックのような金属と半導体材料との交互の層から構成しうる。ミラーの全体的な抵抗は金属と半導体との間の特定の接触抵抗によって決まるので一般に大きい。この抵抗は半導体の層をドーピングすることによって顕著に低減しうる。抵抗が小さければ小さいほど、入射強度と測定された電流との間の均一性がより良好で、かつ応答時間がより速い。
【００４４】
前述した実施例に関して、またこの場合にも、レフレクタは投影ビームあるいは汚染モニタとして使用しうる。実施例２および３は、また一つの実施例に組み合わせてもよい。更に、実施例３には第２の実施例に関して述べたように、但し集められた光電子の電流を測定することなく解放された光電子を誘引し、集めるために解放電子収集導体１３を設けることができる。
【００４５】
実施例４
図１０に示し、以下述べることを除いて第２の実施例と同じでよい本発明の別な実施例はライン３１の配列からなる放射線センサである。各ライン３１は電子を発生させたり、解放する放射線感受性材料からなり、その結果正に帯電したラインをもたらす。各ラインを接地（電位）３５に接続することにより、個々のラインにおける帯電を補償するのに要する電流を感知手段３３によって個々に測定可能である。このように、各ラインにおける供給放射線の線量を区別することにより、例えば投影ビームの均一性を検出することが可能である。
【００４６】
ライン３１がある半導体材料から作られている場合、それらは各ラインの電気抵抗を測定する電気回路の一部としうる。従って、測定された抵抗は入射放射線の量の測定値である。
【００４７】
本実施例による放射線センサは、また第２の実施例において述べた像センサとして構成しうる。更に、個々の電流を測定するために感知手段に各々接続されている個々の要素の二次元の配列を提供しうる。
【００４８】
本発明の特定の実施例を前述してきたが、本発明は前述した以外の方法でも実施可能なことが認められる。本説明は本発明を限定する意図のものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による平板投影装置を概略図示する。
【図２】図１に示す装置の反射型式の投影システムを概略図示する。
【図３Ａ】本発明の第１の実施例による放射線センサを概略図示する。
【図３Ｂ】図３Ａに示す実施例の変形を概略図示する。
【図４】本発明による第２の実施例による放射線センサを概略図示する。
【図５】第２の実施例の変形を概略図示する。
【図６】第２の実施例の変形の各種の実行を概略図示する。
【図７】第２の実施例の変形の各種の実行を概略図示する。
【図８】第２の実施例の変形の各種の実行を概略図示する。
【図９】本発明の第３の実施例による放射線センサを概略図示する。
【図１０】本発明の第４の実施例による放射線センサを概略図示する。
【符号の説明】
ＡＭ 調整手段
Ｃ 目標部分
Ｅ 電界
ＥＳ 入射面
ＩＦ 干渉計
ＩＬ 放射システム
ＬＡ 放射源
Ｍ メッシュ
Ｍａ ワイヤ
ＭＡ マスク
ＭＴ マスクテーブル
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ レンズ
ＰＭ 位置決め手段
Ｒ レフレクタ
ＶＣ 真空室
ＶＰ 真空ポンプ
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
１、３ 層
５ 集光光学装置
７ シリコンダイオード
８ 保護層
９ 電子回路
１１ 放射線感受性層
１２ 感知手段
１３ 導電体
１５ 電流測定手段
１７ 接地
２１ 放射線感受性層
２３ 感知手段
２５ 接地
３１ ライン
Claims (13)
- 波長λ1が５０ｎｍ未満である放射線の投影ビームを提供する放射システム（ＩＬ）と、
所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するように作用するパターン化手段を支持する支持構造体（ＭＴ）と、
基板を保持する基板テーブル（ＷＴ）と、
前記基板の目標部分上にパターン化されたビームを投影する投影システム（ＰＬ）と、
投影ビームからの放射線を受け取ることができるように位置した放射線センサと
を有する平板投影装置において、
前記放射線センサが、
放射線感受性材料（１１）の層であって、波長λ1の入射放射線を、該放射線感受性材料から解放された電子に変換する放射線感受性材料（１１）の層と、
前記放射線感受性材料から解放された前記電子を集めるコレクタ（１３）であって、メッシュ（Ｍ）を有しているコレクタと、
前記開放された電子によって誘導される電流を測定するための測定装置（１５）と、
前記解放された電子を誘引するように、且つ前記放射線感受性材料と前記コレクタとの間の電界強度が空間帯電効果に打ち勝つのに十分大きくなるように、前記コレクタを前記放射線感受性材料に対して正に帯電させる手段と
を含むことを特徴とする平板投影装置。 - 前記測定装置（２３）が、前記解放された電子と代替する別な電子によって誘導される電流を測定するように前記放射線感受性材料に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記測定装置（１５）が、前記集められた電子によって誘発される電流を測定するように前記コレクタに接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
- 前記電界強度が５０Ｖ／ｃｍより大きいことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の装置。
- 前記放射線感受性材料が個々の要素（３１）のアレイに配置され、前記測定装置が前記個々の要素から解放された電子を個々に検出するように配置されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の装置。
- 前記個々の要素がラインのアレイとして配置されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
- 前記メッシュは、太さが２μｍから１０μｍの範囲である複数のワイヤから形成されていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の装置。
- 前記メッシュが、タングステン、モリブデン、銅およびジルコニウムを含む群から選択される材料から形成されることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の装置。
- 前記メッシュが、前記放射線感受性材料の層を形成している要素の面に対して概ね平行であることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の装置。
- 前記放射線感受性材料が、前記パターン化要素、前記投影システムに設けられたレフレクタ、および前記放射システムに設けられたレフレクタのうちの少なくとも１つに含まれていることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の装置。
- 前記支持構造体が、マスクを保持するマスクテーブルを有することを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の装置。
- 前記放射システムが放射線源を有することを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の装置。
- 放射線感受性材料の層によって少なくとも部分的に被覆された基板を提供する段階と、
放射システムを使用して５０ｎｍより小さい波長λ1を有する放射線の投影ビームを提供する段階と、
前記投影ビームの断面にパターンを付与するパターン化手段を用いる段階と、
前記パターン化した放射線ビームを前記放射線感受性材料の層の目標部分上に投影する段階と、
前記投影ビームからの放射線を検出する放射線センサを用いる段階と
を含む素子製造方法において、
前記放射線センサが、
放射線感受性材料（１１）の層であって、波長λ1の入射放射線を、該放射線感受性材料から解放された電子に変換する放射線感受性材料（１１）の層と、
前記放射線感受性材料から解放された前記電子を集めるコレクタ（１３）であって、メッシュ（Ｍ）を有しているコレクタと、
前記開放された電子によって誘導される電流を測定するための測定装置（１５）と、
前記解放された電子を誘引するように、且つ前記放射線感受性材料と前記コレクタとの間の電界強度が空間帯電効果に打ち勝つのに十分大きくなるように、前記コレクタを前記放射線感受性材料に対して正に帯電させる手段と
を含むことを特徴とする素子製造方法。
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