JP3766802B2 - 遠紫外軟ｘ線投影リソグラフィー法システムおよびリソグラフィーエレメント - Google Patents
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Description
【０００１】
発 明 の 背 景
本願は、１９９９年７月２２日付けでClaude L.Davis，Robert Sabia，Harrie J.Stevensによって提出された米国仮特許出願第６０／１４５０５７号「遠紫外軟Ｘ線投影リソグラフィー法およびマスク装置」、および１９９９年８月１９日付けでClaude L.Davis，Robert Sabia，Harrie J.Stevens，Kenneth E. Hrdinaによって提出された米国仮特許出願第６０／１４９８４０号「遠紫外軟Ｘ線投影リソグラフィー法およびマスク装置」、および１９９９年１０月１２日付けで Claude L.Davis，Kenneth E. Hrdina によって提出された米国仮特許出願第６０／１５８８１３号「遠紫外軟Ｘ線投影リソグラフィー法およびマスク装置」の優先権を主張した出願である。
【０００２】
発明の分野
本発明は、一般的には、集積回路を製造し、かつ極小の形状寸法を有するパターンを形成するための投影リソグラフィー法およびシステムに関するものである。特に本発明は、遠紫外軟Ｘ線を用いたリソグラフィーおよび放射線を操作するリソグラフィーエレメントに関し、このエレメントは、反射的に動作して遠紫外軟Ｘ線を操作し、回路パターンの形成に利用されるパターン画像を照射し、投影し、縮小するものである。本発明は、リソグラフィーのために遠紫外軟Ｘ線フォトンを反射させて、現今の光リソグラフィーの回路形成特性に優るリソグラフィーのために遠紫外軟Ｘ線を使用することを可能にしたリソグラフィーエレメントおよびその使用法に関するものである。
【０００３】
技術的背景
遠紫外軟Ｘ線を用いると、より微小な形状寸法が得られるという利点があるが、その放射線の性質から、この波長の放射線の操作および調節が困難であるため、商業生産でのかかる放射線の使用は遅れている。集積回路の製造に現在用いられている光リソグラフィーシステムは、２４８ｎｍから１９３ｎｍ，１５７ｎｍというように、より短波長の光へ向かって進んでいるが、遠紫外軟Ｘ線の商業的利用および採用は阻害されてきた。１５ｎｍ帯のような極めて短い波長の放射線に関するこの遅々とした進歩の理由の一部は、安定かつ高品質のパターン画像を維持しながらこのような放射線の照射に耐え得るミラーエレメントを経済的に製造することができないことに起因する。集積回路の製造に遠紫外軟Ｘ線の利点を利用するためには、ガラス基板の表面に反射被膜を直接堆積させることを好ましくは可能ならしめる安定で高品質なガラスリソグラフィーエレメントを必要とする。
【０００４】
米国特許第５,９５６,１９２号には、２枚の凸面ミラーと２枚の凹面ミラーを含むリソグラフィーミラーエレメントを備えた４枚ミラー式ＥＵＶ投影システムが記載されている。米国特許第５,３５３,３２２号には、１枚の凸面ミラーと２枚の凹面ミラーを含むリソグラフィーミラーエレメントを備えた３枚ミラー式Ｘ線投影レンズシステムが記載されている。米国特許第５,６９８,１１３号に言及されているように、現在の遠紫外軟Ｘ線リソグラフィーシステムは極めて高価である。米国特許第５,６９８,１１３号では、たとえエッチングが基板表面を劣化させるとしても、溶融シリカおよびＺＥＲＯＤＵＲタイプのアルミノシリケートガラスセラミックからなる基板表面から多層被膜をエッチングで取り除くことによって、多層被膜で覆われた基板の表面を復元させることにより、上記のような高価格を打破しようと試みた。“「Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｎｅｗｓ”１９９９年８月，Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ．８のRichard StulenおよびDonald Sweeneyによる「遠紫外軟Ｘ線リソグラフィー」には、Ｓｉ基板上のＥＵＶ反射被膜が記載されている（図３）。
【０００５】
本発明は、安定で、反射多層被膜を施すことが容易なリソグラフィーエレメント基板を提供し、かつ遠紫外軟Ｘ線を用いた優れた投影リソグラフィー法／システムを提供するものである。本発明は、仕上げ加工されたガラス表面上に直接堆積される反射多層被膜を備えた、安定な高性能リソグラフィーエレメントを提供し、かつ費用がかかり繁雑な、ガラス基板表面と反射多層被膜との間の中間層を省略したものである。
【０００６】
発 明 の 概 要
本発明の一つの態様は、１００ｎｍ未満、好ましくは７０ｎｍ以下、最も好ましいのは５０ｎｍ以下の寸法を有する印刷配線態様の集積回路を作成するための投影リソグラフィー法／システムであって、遠紫外軟Ｘ線源から遠紫外軟Ｘ線λを発生させかつ方向づけるための照射サブシステムを提供する工程を含む方法／システムである。この方法はさらに、遠紫外軟Ｘ線λによって照射されたときに投影されるマスクパターンを形成するために、上記照射サブシステムから発生せしめられる遠紫外軟Ｘ線λによって照射されるマスクステージおよびマスクを提供する工程を含む。この方法はさらに、投影サブシステム、ウエーハステージおよび放射線感応性ウエーハ表面を備えた集積回路ウエーハを提供する工程を含み、上記投影サブシステムは、マスクパターンを上記マスクから上記放射線感応性ウエーハ表面上に投影する。照射サブシステムおよび投影サブシステムを提供する工程は、反射リソグラフィーエレメントを提供する工程を含む。リソグラフィーエレメントを提供する工程は、反射多層被膜で被覆されたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントを提供する工程を含む。反射リソグラフィーエレメントを提供する工程は、欠陥のない表面を備えかつ表面状態測定値が０．２５ｎｍ（実効値）を超えないように仕上げ加工されたＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラス投影基板を提供する工程を含むことが最も好ましい。上記基板表面は、マスクパターンが投影されかつ縮小されるように、放射線を操作する凹面または凸面が好ましい湾曲面のような、放射線を操作し得る表面形状を有することが好ましい。基板表面は、０．２５ｎｍ未満の表面凹凸を有し、中間的空間周波数粗さは０．２０ｎｍ以下、高い空間周波数粗さは０．１０ｎｍ以下である。
【０００７】
別の態様では、本発明は、投影リソグラフィーシステムの作成方法および投影リソグラフィー法を含み、この方法は、遠紫外軟Ｘ線源を備えた照射サブシステムを提供する工程と、反射多層被膜で覆われたエッチングされていないガラス表面を有するＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスマスクウエーハからなる反射マスクを有するマスクステージを提供する工程とを含む。この方法はさらに、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを含む複数の反射リソグラフィーエレメントを備えた縮小投影サブシステムを提供し、かつ放射線感応性半導体ウエーハを備えたウエーハステージを提供し、そして、上記照射サブシステム、上記マスクステージ、上記縮小投影サブシステムおよび上記ウエーハステージを整合させる各工程を含み、ここで、上記遠紫外軟Ｘ線源が上記マスクステージを遠紫外軟Ｘ線で照射して回路印刷パターンを形成し、この印刷パターンが、上記縮小投影サブシステムによって投影され、縮小されて、上記放射線感応性ウエーハ上に合焦される。
【０００８】
本発明はさらに遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントの作成方法を含み、この方法は、混入異物を含まず、かつ０．２５ｎｍ（実効値）未満の表面凹凸状態を有し、中間空間周波数粗さが０．２０ｎｍ（実効値）未満、高空間周波数粗さが０．１０ｎｍ（実効値）未満の整形されたエレメント表面を備えたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ 非結晶化ガラス基板を提供し、上記整形されたエレメントガラス表面を、周期多層厚（実効値）が少なくとも０．１％の均質な多層を備えた反射多層被膜で覆って、遠紫外軟Ｘ線に対し少なくとも６５％の反射率を有する均一な反射被膜を形成する各工程を含む。
【０００９】
本発明はまた、遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントを含み、このリソグラフィーエレメントは、印刷されてしまう虞れがある表面凹凸が表面にない、エッチングされていない、研磨された、放射線を操作し得る整形された表面を有する混入異物を含まない、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスを備えている。
【００１０】
さらに本発明は、遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントの作成方法を含み、この方法は、高純度Ｓｉを含む原料および高純度Ｔｉを含む原料を提供し、これら高純度Ｓｉを含む原料および高純度Ｔｉを含む原料を転化サイトに配送し、高純度Ｓｉを含む原料および高純度Ｔｉを含む原料をＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラススートに転化させ、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラススートを、混入異物を含まない均質なＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスに固結させ、このガラスをＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスプリフォームに成形し、このプリフォームを、整形された表面を備えたリソグラフィーエレメント基板に成形し、この基板表面の凹凸および仕上げ状態を測定し、そして基板表面を遠紫外軟Ｘ線反射被膜で覆う各工程を含む。
【００１１】
本発明のさらなる特徴および利点は下記の説明に記載されており、下記の詳細な説明、請求の範囲および添付図面を含む記載内容から、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【００１２】
上述の概要説明および後述の詳細説明はともに、本発明を例示したにとどまり、請求の範囲に記載された本発明の特性および特質を理解するための全体像の提供を意図したものである。添付図面は本発明のさらなる理解のために添付したものであり、本明細書の一部を構成するものである。図面は本発明の種々の実施の形態を示し、記述内容とともに本発明の原理および動作の説明に資するものである。
【００１３】
発明の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明による投影リソグラフィー法／システムの実施の形態が図１に全体として符号２０で示されている。
【００１４】
本発明によれば、投影リソグラフィー法に関する発明は、照射サブシステムから発せられる遠紫外軟Ｘ線λで照射されるマスクステージを備えており、このマスクステージは、遠紫外軟Ｘ線λによって照射されたときに投影されるマスクパターンを形成するためのマスクを含む。本発明は、遠紫外軟Ｘ線λを操作し、かつ上記投影されるマスクパターンに作用する、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスのリソグラフィーエレメントを提供する工程を含む。
【００１５】
図１の実施の形態に示されているように、投影リソグラフィー法／システム２０は、回路パターン化された反射マスク２４を含むマスクステージ２２を備えている。図１に示されているように、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントＥは、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの反射被膜で覆われた欠陥のない表面３０を利用して遠紫外軟Ｘ線λを反射させる。反射被膜で覆われた、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの欠陥のない表面は、ガラス表面３２上に施された反射多層被膜３４を含み、この反射多層被膜３４は、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス表面３２に直接被着されかつ接着されていることが好ましい。図２は、図１の投影リソグラフィー法／システム２０の光軸整合を示す。図３は、ガラス表面３２を覆う反射多層被膜３４を含む、反射被膜で覆われた、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの欠陥のない表面３０を有するＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントＥを示す。図３の反射リソグラフィーエレメントＥは、本発明では上記照射サブシステムに利用されるのが好ましい。図４は、湾曲面に整形されたガラス表面３２上に反射多層被膜３４を備えたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントＥを示す。図４の反射リソグラフィーエレメントＥは、本発明では上記投影サブシステムに利用されるのが好ましい。
【００１６】
１００ｎｍ未満の形状寸法を有する印刷形態の集積回路を作成するための投影リソグラフィー法は、遠紫外軟Ｘ線λを発生させかつ方向づけるための照射サブシステム３６を提供する工程を含む。この照射サブシステム３６は、遠紫外軟Ｘ線源３８を備えている。好ましい実施の形態においては、照射サブシステム３６が、１．０６４μｍのネオジミウムＹＡＧレーザー４０を備え、このレーザーが、脈動ガスジェットＸｅクラスターからキセノンガスプラズマ４２を生成させ、このプラズマは、集光器４４によって方向づけられる遠紫外軟Ｘ線λを出力する。これに代わり、遠紫外軟Ｘ線源３８は、シンクロトロン、放電でポンピングされたＸ線レーザー、電子ビームで励起された放射線源装置、またはフェムト秒レーザーパルスによる高調波発生に基づく放射線源であってもよい。この照射サブシステム３６は、遠紫外軟Ｘ線源３８を方向づけかつ集光器４４を形成する複数のＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ リソグラフィーエレメントＥを含むことが好ましい。集光器４４のリソグラフィーエレメントＥは、好ましくは平らな反射面を有し、好ましくは放射線源３８から放射される放射線λに対し斜めの反射角を形成するように配置された、リソグラフィエレメントを用いて、漏斗状放射線λパイプを形成する。Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ リソグラフィーエレメントＥは、放射線λを集めるため、楕円幾何学状に利用することができる。
【００１７】
この投影リソグラフィー法は、照射サブシステム３６から発せられる遠紫外軟Ｘ線λによって照射されるマスクステージ２２を提供する工程を含む。このマスクステージ２２を提供する工程は、遠紫外軟Ｘ線λによって照射されたときに投影されるマスクパターンを形成するためのパターン化された反射マスク２４を提供する工程を含む。反射マスク２４を提供する工程は、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの、反射多層被膜で覆われた欠陥のないウエーハ表面３０上に被せられパターン化された吸収テンプレート２８を備えたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスウエーハ２６を提供する工程を含む。
【００１８】
本発明の方法は、投影サブシステム４６と、放射線感応性ウエーハ表面５０を備えた集積回路ウエーハ４８とを提供する工程を含み、上記投影サブシステム４６は、マスク２４から投影されるマスクパターンを放射線感応性ウエーハ表面５０に投影する。この投影サブシステム４６は、図１および図２に示されているような４個のガラスリソグラフィーエレメントＥを備えていることが好ましい。
【００１９】
好ましい実施の形態においては、遠紫外軟Ｘ線λの波長は、約５ｎｍから約１５ｎｍまでの範囲内にあり、最も好ましい照射サブシステム３６は、約λの波長は、約５ｎｍから約１５ｎｍまでの範囲内にあり、最も好ましい照射サブシステム３６は、約１３．４ｎｍを中心とする遠紫外軟Ｘ線を、１３．４ｎｍにおいて少なくとも６５％の反射率を有するＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントＥを用いて、反射マスク２４に向ける。約１３．４ｎｍを中心とする遠紫外軟Ｘ線λに対して、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの表面３２はＭｏとＳｉの交互層からなる反射多層被膜３４で覆われる。これに代わり、約１１．３ｎｍを中心とする遠紫外軟Ｘ線λを用いる場合は、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの表面３２がＭｏとＢｅの交互層からなる反射多層被膜３４で覆われることが好ましい。約１１．３ｎｍを中心とする遠紫外軟Ｘ線λに対しては、反射性のＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントＥが少なくと７０％の反射率を有する。多層被膜３４は第１元素と第２元素との交互層であることが好ましく、これにより被膜は遠紫外軟Ｘ線λに対して高反射性となる。
【００２０】
提供されたリソグラフィーエレメントＥのＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスは、欠陥を含んでおらず、すなわちガラス体にバルクガラス欠陥がなく、ガラス内に空所およびガス入り泡のような混入異物がなく、そして特に、寸法が８０ｎｍよりも大きい欠陥がないものである。特に好ましい実施の形態においては、ガラス表面３２が、０．２５ｎｍ（実効値）を超える寸法の凹凸形状を有さずかつ少なくとも０．１５ｎｍ（実効値）以下の表面粗さを有する平面状表面となるように研磨のような仕上げ加工が施されて、研磨のような仕上げ加工が施された、エッチングされていないガラス表面である。ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスは、実質的に遠紫外軟Ｘ線λに対し不透過性であり、反射被膜で覆われたウエーハ表面３０および極めて低い粗さを有する表面３２は、本発明において、照射放射線の散乱を阻止し、かつ投影リソグラフィー作業中において極めて安定な高品質画像を提供する。提供されたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスは、安定で、均質で、化学的結合に耐性を有し、塩素を含まず、かつアルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる不純物のレベルが１０ｐｐｂ未満であることが好ましい。Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスは、５ないし１０重量％のＴｉＯ２ を含み、かつ２０℃における熱膨脹係数が＋３０ｐｐｂから−３０ｐｐｂまでの範囲内にあることが好ましく、２０℃における熱膨脹係数が＋１０ｐｐｂから−１０ｐｐｂまでの範囲内にあることがさらに好ましい。ＴｉＯ２ 含有率は６ないし８重量％が好ましく、６．５ないし７．５重量％がより好ましく、７重量％が最も好ましい。リソグラフィーエレメントＥのガラス基板の熱膨脹係数の変動は１５ｐｐｂ以下であることが好ましい。リソグラフィーエレメントのガラスは、２５℃における熱伝導率Ｋが１．４０ｗ／（ｍ．℃）以下であることが好ましく、１．２５から１．３８までの範囲内にあることがさらに好ましく、約１．３１が最も好ましい。投影リソグラフィーの間、リソグラフィーエレメントＥおよびマスク２４は遠紫外軟Ｘ線λの照射によって加熱されるが、このようにリソグラフィーエレメントＥが照射を受けて加熱された場合でも、パターン化された回路の投影画像の変化が阻止され、投影された画像の品質が維持される。本発明の方法において、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスは、遠紫外軟Ｘ線λの照射によって動作温度にまで熱せられるが、このガラスは、このような動作温度において熱膨脹係数が略ゼロ中心になるようにＴｉドーパントのレベルが調整されるのが好ましく、熱膨脹係数が略ゼロであることは、リソグラフィーエレメントの製造温度およびリソグラフィーエレメントが動作せずに休止している温度をも含むことが好ましい。このような熱伝導率および熱膨脹係数を備えたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスは、適正な動作と安定性とを提供し、かつこのエレメントが経済的に製造できることに加えて、リソグラフィーエレメントの冷却を必要としない極めて信頼性および経済性の高いリソグラフィー法／システムを提供する。好ましい実施の形態においては、リソグラフィーエレメントは積極的には冷却されておらず、循環冷却液、熱電冷却手段、またはその他の温度上昇防止手段のような冷却システムを備えていない。
【００２１】
提供された、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの欠陥のない表面３２は、表面凹凸測定値（surface figure measurement）が０．２５ｎｍ（実効値）を超えていない。非結晶性ガラスに適した研磨法は、化学的、機械的研磨である。整形された表面ミラーであるリソグラフィーエレメントに対し、非結晶性ガラス基板に適切な大きさに整形された湾曲面が設けられ、仕上げ加工される。リソグラフィーエレメントＥの欠陥のないガラス表面は表面凹凸測定値が０．２５ｎｍ（実効値）を超えず、かつ０．１０ｎｍ以下の高い空間周波数粗さ（周波数約１μｍ−１において）を有することが好ましい。反射多層被膜で覆われたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス表面３０は、反射多層被膜を照射する放射線λの少なくとも６５％、より好ましくは少なくとも７０％を反射させることが好ましい。好ましい実施の形態においては、表面３２がエッチングされてなく、かつ中間のバリア層またはリリース層は設けられずに、反射多層被膜３４が直接ウエーハ表面に接着されるようになっている。
【００２２】
本発明はさらに、投影リソグラフィーシステムの作成方法および投影リソグラフィーパターンの投影方法を含み、この方法は、遠紫外軟Ｘ線源３８を備えた照射サブシステム３６を提供し、かつマスクステージ２２を提供する各工程を含み、マスクステージ２２は、マスク受容部材５２およびこのマスク受容部材５２に受容された反射マスク２４を備え、反射マスク２４は、受ける遠紫外軟Ｘ線の少なくとも６５％を反射し得る反射多層被膜３４で覆われたエッチングされていない表面を備えたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスマスクウエーハを含む。この方法はさらに、複数のＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントＥを備えた縮小投影サブシステム４６を提供し、放射線感応性半導体ウエーハ５８を備えたウエーハステージ５６を提供し、かつ遠紫外軟Ｘ線源３８が遠紫外軟Ｘ線を反射マスク２４に照射し、反射マスク２４が遠紫外軟Ｘ線を反射させて印刷パターンを形成し、この印刷パターンが投映され、縮小されて放射線感応性印刷媒体５８上に合焦されるように、照射サブシステム３６、マスクステージ２２、投影サブシステム４６、およびウエーハステージ５６を整合させる各工程を含む。この方法は、混入異物および放射線感応性印刷媒体５８に印刷されてしまい得る表面欠陥のない、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ ２ ガラスマスクウエーハ２６を備えた反射マスク２４を提供することを含む。
【００２３】
この方法は、システム２０の動作中に放射線λの照射を受けたときのリソグラフィーエレメントＥの動作温度を測定する工程と、測定された動作温度において略ゼロを中心とする熱膨脹係数を有するＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを提供する工程とを含むことが好ましい。このような熱膨脹係数の調整は、０ないし９．０重量％のＴｉＯ２ を含む高純度ＳｉＯ２ ガラスの熱膨脹特性を示す図８に示されているように、ＳｉＯ２ 中のＴｉドーパントの含有率の変化を調節することによってなされる。
【００２４】
この方法のさらなる実施の形態において、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスが遠紫外軟Ｘ線により高い温度領域まで加熱され、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスが上記高い温度領域に対し１０ｐｐｂ未満で−１０ｐｐｂよりも大きい熱膨脹係数を有する。この方法は、熱伝導率Ｋが１．４０ｗ／（ｍ．℃）以下、さらに好ましくは１．２５から１．３８までの範囲、最も好ましくは約１．３１の熱絶縁体（熱伝導率が低い）であるＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを提供し、かつ該ガラスおよび反射性エレメントＥを積極的に冷却することなくそのガラスの温度上昇を許容することが好ましい。
【００２５】
本発明はさらに、混入異物を含まず、０．２５ｎｍ未満（実効値）の表面凹凸状態（surface figure features ）を有し、中心的空間周波数粗さが０．２０ｎｍ（実効値）未満、高い空間周波数粗さが０．１０ｎｍ（実効値）未満のＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ 非結晶性基板を提供し、かつこのエレメントガラス表面を、少なくとも０．１％（実効値）の周期多層厚（multilayer period thickness ）に調節された一様な多層被膜で覆って、遠紫外軟Ｘ線に対し少なくとも６５％の反射率を備えた反射マスク表面３０を形成する各工程を含む遠紫外軟Ｘ線反射性投影リソグラフィーエレメントマスク２４の作成方法を含む。この方法はさらに、湾曲した表面３０を生成させる工程を含む。反射多層被膜で覆うことは、Ｍｏ／ＳｉまたはＭｏ／Ｂｅのような第１素子および第２素子からなる平滑な薄層（厚さ４ｎｍ以下）を交互に形成することを含むことが好ましい。
【００２６】
上記交互層は、１３．４ｎｍを中心とすることが好ましい、もしくは１１．３ｎｍを中心とする最大遠紫外軟Ｘ線反射率を提供する。このような交互の反射多層被膜は、各境界で反射されるフォトンの構造的干渉に対し理想的な層の厚さと、多数の境界が被膜の反射率に寄与する最小限の吸収とによって、四分の一波長板に類似した機能を有する。リソグラフィーエレメントの表面３２を横切る方向に厚さが約０．１％、表面３２の形状を維持するためには好ましくは０．０１％より良好な一様性を有すべく調節された多層被膜３４に関し、層ごとの厚さの偏差は０．０１ｎｍ以内であることが好ましい。好ましい実施の形態においては、被膜が厚さ約２．８ｎｍのＭｏ層と、厚さ約４．０ｎｍのＳｉ層との交互層からなる。適切な堆積条件をもってすれば、上記のような交互層で１３．４ｎｍにおいて６８％以上の反射率が得られる。Ｍｏ層とＳｉ層とからなる交互層は、通常の大気にさらされたときのＭｏの酸化を防止するために、Ｓｉ層からなることが好ましいキャップ層でカバーされていることが好ましい。
【００２７】
好ましい実施の形態においては、上記反射多層被膜は、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスウエーハの表面に直接堆積される。仕上げ加工された表面とＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの特性とによって、ガラス表面と反射多層被膜との間の直接的堆積と接着とが、ガラス・セラミック結晶を含む基板材料に用いられる被膜平滑化処理のような基板表面の付加的処理を必要とすることなしに提供され、ガラス表面と反射多層被膜との間に中間層が必要なくなる。仕上げ加工されたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスウエーハの表面と反射多層被膜との間での直接的接着による接触により、優れたかつ安定な反射リソグラフィーエレメントを得ることができる。
【００２８】
Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスプリフォームを提供する工程は、図６に示されているように、高純度Ｓｉを含む原料１１４および高純度Ｔｉを含む原料１２６を提供し、高純度Ｓｉを含む原料１１４および高純度Ｔｉを含む原料１２６を転化サイト１００に配送し、これら配送された原料をＴｉをドープされたＳｉＯ２ スート１０１に転化させ、このスート１０１を、耐火性ジルコン炉内で回転するジルコン製採集カップ１４２内の高温のＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス体１４４の上部ガラス表面上に堆積し、スートの堆積と同時に、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ スートを固結させて、混入異物を含まない均質なＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス体１４４を得る各工程を含むことが好ましい。高純度Ｓｉを含む原料１１４および高純度Ｔｉを含む原料１２６を提供する工程は、塩素を含まない高純度Ｓｉ含有原料を提供し、かつ塩素を含まない高純度Ｔｉ含有原料を提供し、これら塩素を含まない高純度原料を塩素を含まないＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ スートに転化させ、このスートをＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスに固結させる各工程を含むことが好ましい。Ｓｉ原料として好ましいのはポリメチルシロキサン、より好ましいのはポリメチルシクロシロキサン、最も好ましいのは高純度オクタメチルシクロテトラシロキサン（少なくとも９９％のオクタメチルシクロテトラシロキサンからなるＳｉ原料）のようなシロキサンが好ましい。Ｔｉ原料としてはチタニウムアルコキシドが好ましく、チタニウムイソプロポキシド［Ｔｉ（ＯＰｒｉ）４ ］がより好ましく、少なくとも９９％のチタニウムイソプロポキシドからなるＴｉ原料が好ましい。窒素からなる不活性キャリアガス１１６がＳｉ原料およびＴｉ原料中に気泡として注入され、飽和を防止すべく、窒素からなる不活性キャリアガス１１８が、Ｓｉ蒸気とキャリアガスとの混合ガスおよびＴｉ蒸気とキャリアガスとの混合ガスに添加されて、配送システム１２０およびマニフォルド１２２を通じた原料の転化サイト１００への配送を容易にしている。Ｓｉ原料はマニフォルド１２２内でＴｉ原料と混合されて、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ の均質なガス状の先駆混合物を形成することが好ましく、このガス状の先駆混合物は、炉１４０の上部１３８に取り付けられて転化サイトバーナー火炎１３７を生成させる転化サイトバーナー１３６に導管１３４を通じて配送され、原料混合物がＴｉをドープされたＳｉＯ２ スートに転化され、次に均質なＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスに転化される。ＳｉＯ２ 中のＴｉＯ２ 含有量の重量％は、スート１０１およびガラス１４４内に混入させる転化サイト１００に配送されるＴｉ原料の量を変えることによって調整される。好ましい方法では、ガラス１４４および基板のＴｉドーパントの重量％レベルは、反射リソグラフィーエレメントの動作温度における熱膨脹係数がゼロに近付くように調整される。図８によれば、高純度ＳｉＯ２ ガラス中のＴｉＯ２ の重量％の調整により、得られたガラスの熱膨脹特性が調整される。ガラスのＴｉドーパントの重量％は、好ましくは約６重量％のＴｉＯ２ から約９重量％のＴｉＯ２ までの範囲内、最も好ましいのは７から８重量％までの範囲内に調節される。転化サイトバーナー火炎１３７は、約１６００℃以上の温度において原料を燃焼させ、酸化させてスートに変換し、かつスートをガラス１４４に固結させるための燃料／酸素混合物（天然ガスおよび／またはＨ２ と酸素）で形成される。原料およびスート１０１の流れを阻害しかつガラス１４４の製造工程を複雑にする可能性のある火炎１３７に達する以前での反応を阻止すべく、導管１３４および導管中を流れる原料の温度が調節され監視されることが好ましい。炉１４０および特にジルコンカップお１４２よび上方部分１３８は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属、および炉から拡散してガラス１４４を汚染する虞れのあるその他の不純物を含まない高純度耐火煉瓦で造られていることが好ましい。このような高純度煉瓦は、高純度材料を用いかつ煉瓦を焼成して不純物を取り除くことによって得られる。
【００２９】
カップ１４２は、ガラス体１４４が、少なくとも０．５ｍ、好ましくは１ｍ、最も好ましいのは１．５ｍの直径、少なくとも８ｃｍ、好ましくは少なくとも１０ｃｍの高さを有する円柱体、好ましくは高さが１２ないし１６ｃｍの範囲内にある円柱体となるように、直径少なくとも０．５ｍ、好ましくは少なくとも１ｍ、最も好ましいのは直径約１．５ｍの円形状であることが好ましい。ガラス体１４４をＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス基板に形成するためには、混入異物のようなガラス欠陥の存否を検査し、もし欠陥があれば、図７Ａに示すように、ガラス体１４４の部分６２のような欠陥のない部分を精選し、図７Ｂに示すように、欠陥のない部分６２を切り出す作業を含むことが好ましい。次に図７Ｃに示すように、切り出された欠陥のない部分６２から複数枚の基板が形成される。プリフォーム６０は、ガラス体１４４の中心部分の孔開けで部分６２から切り出され、次に曲面が形成されかつ仕上げ加工が施されて、図７Ｃに示すようなリソグラフィーエレメントＥが提供される。
【００３０】
図７ａ〜図７ｃは、リソグラフィーエレメントにおける最大寸法が１ｍを超えることが好ましい大きなリソグラフィーエレメントの作成方法を示し、これには、図６に示すように形成された円柱体の大部分が利用される。このような大きい反射リソグラフィーエレメントは、放射線λの回折効果を最小にする点で好ましく、集積回路基板ウエーハ上に高解像度の投影画像を提供する。Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを利用した反射リソグラフィーエレメントのサイズを最大にすることにより、回折効果を最小にした優れた投影画像が本発明の方法、システムおよびリソグラフィーエレメントによって提供される。システム内のリソグラフィーエレメントを最大にするためには、ガラスディスク１４４の直径を１ｍ以上、好ましくは１．５ｍ以上にすることが好ましい。
【００３１】
本発明はさらに、遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントを含む。リソグラフィーエレメントＥは、エッチングされていないことが好ましい混入異物を含まないＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス基板を備えている。
【００３２】
図１〜図４はこのようなＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントを示す。図５ａ〜図５ｃはリソグラフィー集積回路印刷パターンＩＣを示す。図５ａに示されているように、リソグラフィー集積回路印刷パターンＩＣは反射マスク２４上に形成されている。図５ｂの投影されるリソグラフィー集積回路印刷パターンＩＣは、図５ａのマスクを遠紫外軟Ｘ線λで照射することによって形成される。図５ｃのリソグラフィー集積回路印刷パターンＩＣは、図５ａのマスクパターンＩＣから生成された図５ｂの投影されるパターンＩＣからウエーハ４８のウエーハ表面５０上に形成される。
【００３３】
本発明はまた、ガラス混入異物を含まないＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスプリフォームを提供する工程を含む。Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスプリフォームを提供する工程は、高純度Ｓｉを含有する原料１１４および高純度Ｔｉを含有する原料１２６を提供し、原料１１４および１２６を転化サイト１００に配送し、原料１１４および１２６をＴｉをドープされたＳｉＯ２ スート１０１に転化させ、スート１０１を混入異物を含まない均質なＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスに固結させ、このガラスをＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスプリフォーム６０に形成する各工程を含むことが好ましい。スート１０１およびガラス１４４を塩素を含まないものにするために、Ｓｉ原料１１４およびＴｉ原料１２６は塩素を含んでいないことが好ましい。
【００３４】
図６に示されているように、カップ１４２は、少なくとも０．５ｍ、好ましくは少なくとも１ｍ、最も好ましいのは１．５ｍの直径Ｄを有し、かつ少なくとも１２ｃｍ、好ましくは少なくとも２０ｃｍの高さ（深さ）を有することが好ましく、ガラス１４４はカップ１４２の寸法および形状に応じたＤ＞Ｈとなる直径Ｄと厚さＨとを有し、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスプリフォームから作成されたガラス体は、Ｄ≧２Ｈのディスクで、好ましくはＤ≧３Ｈ、さらに好ましくはＤ≧４Ｈ、最も好ましくはＤ≧５Ｈである。
【００３５】
図７ａ〜図７ｃに示されているような好ましい実施の形態においては、ガラス体の直径Ｄが２Ｘよりも大きく、好ましくは３Ｘよりも大きいような最大直径Ｘを備えたガラス体からプリフォームが形成される。
【００３６】
図９は、ミラーＭ１，ミラーＭ２，ミラーＭ３およびミラーＭ４を含む投影サブシステムに４個のリソグラフィーエレメントＥが設けられた本発明の実施の形態を示す。図１０は、ミラーＭ１，ミラーＭ２およびミラーＭ３を含む投影サブシステムに３個のリソグラフィーエレメントＥが設けられた本発明の実施の形態を示す。
【００３７】
プリフォーム表面を研磨する工程に付加される仕上げ工程では、プリフォーム表面を清掃して研磨材を取り除き、反射多層被膜を接触させるための清浄な平滑表面が提供される。プリフォームを提供する工程は、遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントの動作温度においてガラスがほぼゼロ中心の熱膨脹係数を有するように、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスプリフォームのＴｉドーパントの重量％のレベルを調整する工程を含むことが好ましい。
【００３８】
遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントを作成する本発明の方法は、１００ｎｍ未満の形状寸法を有する印刷態様の集積回路の大量生産のための、遠紫外軟Ｘ線投影リソグラフィを利用することができる大量のガラス基板の効率的な製造に関して経済的な手段を提供するものである。さらに、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを作成する本発明の方法は、仕上げられたガラス表面３２を検査しかつ品質認定を行なって、その表面が適正な形状と仕上げ状態と欠陥のないことを保証し、さらにガラスの熱膨脹係数を検査しかつ品質認定を行なうという効果的な工程を含む。
【００３９】
遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントＥの使用中において、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラス基板はリソグラフィー動作温度になっている。ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスウエーハの動作温度には、最大動作温度が設定されている。遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントの作成中、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスは製造処理温度にさらされる。この製造処理温度は、切出し、機械加工、仕上げ、および被膜付け間の高められた温度を含む。製造処理温度は最大製造温度を含む。ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスは耐結晶化特性を有し、結晶化が誘起される結晶化温度Ｔ結晶を有し、Ｔ結晶は最大動作温度および最大製造温度よりも実質的に高い。Ｔ結晶は最大動作温度および最大製造温度よりも少なくとも４００℃高いことが好ましく。好ましくは少なくとも７００℃高く、少なくとも８００℃高いことが最も好ましい。最大動作温度および最大製造温度は５００℃を超えることはないが、Ｔ結晶は１３００℃以上であることが好ましい。Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを用いれば、リソグラフィーエレメントＥの製造時および使用時に経験する高い温度においてもガラスの結晶化が阻止される。したがって、このガラスは、それが高い結晶化温度を有する点で有利である。
【００４０】
さらに、製造処理温度およびリソグラフィー動作温度を考慮して、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスは、熱循環にさらされたときにその物理的寸法を維持するようになっている。低い方の温度と高い方の温度との間の熱循環が反復されるＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントの使用および製造において、ガラス基板の物理的寸法は実質的に不変である。Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスは熱循環ヒステリシスに対し抵抗力を有していることが好ましく、最低リソグラフィー動作温度から最高リソグラフィー動作温度まで熱循環が反復（１００回を超える）された場合にも熱循環ヒステリシスがないことが最も好ましい。０℃に近い低温から３００℃に近い高温まで３００℃未満の熱循環が反復された場合、ガラスウエーハの物理的寸法の測定可能な変化がないことが最も好ましい。
【００４１】
好ましい実施の形態においては、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントは、ガラス内の永久歪みに起因する１０ｎｍ／ｃｍ未満の、好ましくは２ｎｍ／ｃｍ未満の複屈折率を有する。２ｎｍ／ｃｍ未満の複屈折率は、２０℃における熱膨脹率が＋１０ｐｐｂから−１０ｐｐｂまでの範囲内、熱膨脹率の変動が１０ｐｐｂ未満、最も好ましくは５ｐｐｂ未満となるように、ＳｉＯ２ 中にＴｉドーパントを均質に分布させることにより達成される。さらに、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスをアニールすることによって複屈折率を低下させることができる。ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメント基板は、このガラスが機械加工のような応力を受けた後に少なくとも９００℃の温度で、さらに好ましくは少なくとも１０００℃で、最も好ましくは１０３０℃でアニールされることが好ましい。
【００４２】
上記のような低い複屈折率レベルの保証は、超音波をガラスに伝播させ、ガラスを通る超音波の通過時間を測定することにより、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスの熱膨脹を監視して、超音波の速度と、超音波にさらされたガラスの膨脹係数を決定することによって達成されることが好ましい。このようなＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスの測定および監視は、マスク製造工程中に行なわれることが好ましい。このような超音波測定は、品質調節、検査および精選に利用されることが好ましい。このような測定は、Ｔｉドーパントが均質に分布されたガラス体１４４の製造を保証することに利用されるのが好ましい。さらに、このような測定は、ガラス体１４４の検査と、ガラス体１４４から切り出される部分６２の精選に用いられることが好ましい。さらにこのような測定は、仕上げ加工のような後の方の製造工程中に過度の歪みがガラス内に形成されないことを保証するのに利用され、またガラスのさらなるアニーリングが必要か否かを決定するファクターとして用いられることが好ましい。
【００４３】
プリフォーム６０は、直径約１５２ｃｍ、厚さ（高さ）２０ｃｍのＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス円柱の混入異物を含まない領域から切り出すことによって得た。図６にしたがって、オクタメチルシクロテトラシロキサン原料およびチタニウム・イソプロポキシド原料から、約７．５重量％のＴｉＯ２ を含む高純度ＳｉＯ２ ガラスからなる上記円柱を作成することが好ましい。
【００４４】
本発明の精神と範囲から離れることなしに種々の変形、変更が可能であることは、当業者には明白であろう。したがって、本発明は、添付の請求項およびそれらの等価物の範囲内で提供される種々の変形、変更を含むことを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態の概略図
【図２】 本発明の一実施の形態の光軸配列を示す側面図
【図３】 本発明の一実施の形態の側断面図
【図４】 本発明の一実施の形態の側断面図
【図５ａ】 本発明のリソグラフィーパターン方法を示す図
【図５ｂ】 本発明のリソグラフィーパターン方法を示す図
【図５ｃ】 本発明のリソグラフィーパターン方法を示す図
【図６】 本発明の一実施の形態の概略図
【図７】 図７ａ〜図７ｃおよび図７Ａ〜図７Ｃは本発明の一実施の形態の製造工程図
【図８】 ＳｉＯ２中のＴｉＯ２の重量％に関する温度（Ｘ軸）対熱膨脹率（Ｙ軸）を示すグラフ
【図９】 本発明の一実施の形態の光軸整合を示す側面図
【図１０】 本発明の一実施の形態の光軸整合を示す側面図
【符号の説明】
２０ 投影リソグラフィーシステム
２２ マスクステージ
２４ 反射マスク
２６ ガラスウエーハ
３６ 照射サブシステム
３８ 遠紫外軟Ｘ線源
４６ 投影サブシステム
５６ ウエーハステージ
発 明 の 背 景
本願は、１９９９年７月２２日付けでClaude L.Davis，Robert Sabia，Harrie J.Stevensによって提出された米国仮特許出願第６０／１４５０５７号「遠紫外軟Ｘ線投影リソグラフィー法およびマスク装置」、および１９９９年８月１９日付けでClaude L.Davis，Robert Sabia，Harrie J.Stevens，Kenneth E. Hrdinaによって提出された米国仮特許出願第６０／１４９８４０号「遠紫外軟Ｘ線投影リソグラフィー法およびマスク装置」、および１９９９年１０月１２日付けで Claude L.Davis，Kenneth E. Hrdina によって提出された米国仮特許出願第６０／１５８８１３号「遠紫外軟Ｘ線投影リソグラフィー法およびマスク装置」の優先権を主張した出願である。
【０００２】
発明の分野
本発明は、一般的には、集積回路を製造し、かつ極小の形状寸法を有するパターンを形成するための投影リソグラフィー法およびシステムに関するものである。特に本発明は、遠紫外軟Ｘ線を用いたリソグラフィーおよび放射線を操作するリソグラフィーエレメントに関し、このエレメントは、反射的に動作して遠紫外軟Ｘ線を操作し、回路パターンの形成に利用されるパターン画像を照射し、投影し、縮小するものである。本発明は、リソグラフィーのために遠紫外軟Ｘ線フォトンを反射させて、現今の光リソグラフィーの回路形成特性に優るリソグラフィーのために遠紫外軟Ｘ線を使用することを可能にしたリソグラフィーエレメントおよびその使用法に関するものである。
【０００３】
技術的背景
遠紫外軟Ｘ線を用いると、より微小な形状寸法が得られるという利点があるが、その放射線の性質から、この波長の放射線の操作および調節が困難であるため、商業生産でのかかる放射線の使用は遅れている。集積回路の製造に現在用いられている光リソグラフィーシステムは、２４８ｎｍから１９３ｎｍ，１５７ｎｍというように、より短波長の光へ向かって進んでいるが、遠紫外軟Ｘ線の商業的利用および採用は阻害されてきた。１５ｎｍ帯のような極めて短い波長の放射線に関するこの遅々とした進歩の理由の一部は、安定かつ高品質のパターン画像を維持しながらこのような放射線の照射に耐え得るミラーエレメントを経済的に製造することができないことに起因する。集積回路の製造に遠紫外軟Ｘ線の利点を利用するためには、ガラス基板の表面に反射被膜を直接堆積させることを好ましくは可能ならしめる安定で高品質なガラスリソグラフィーエレメントを必要とする。
【０００４】
米国特許第５,９５６,１９２号には、２枚の凸面ミラーと２枚の凹面ミラーを含むリソグラフィーミラーエレメントを備えた４枚ミラー式ＥＵＶ投影システムが記載されている。米国特許第５,３５３,３２２号には、１枚の凸面ミラーと２枚の凹面ミラーを含むリソグラフィーミラーエレメントを備えた３枚ミラー式Ｘ線投影レンズシステムが記載されている。米国特許第５,６９８,１１３号に言及されているように、現在の遠紫外軟Ｘ線リソグラフィーシステムは極めて高価である。米国特許第５,６９８,１１３号では、たとえエッチングが基板表面を劣化させるとしても、溶融シリカおよびＺＥＲＯＤＵＲタイプのアルミノシリケートガラスセラミックからなる基板表面から多層被膜をエッチングで取り除くことによって、多層被膜で覆われた基板の表面を復元させることにより、上記のような高価格を打破しようと試みた。“「Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｎｅｗｓ”１９９９年８月，Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ．８のRichard StulenおよびDonald Sweeneyによる「遠紫外軟Ｘ線リソグラフィー」には、Ｓｉ基板上のＥＵＶ反射被膜が記載されている（図３）。
【０００５】
本発明は、安定で、反射多層被膜を施すことが容易なリソグラフィーエレメント基板を提供し、かつ遠紫外軟Ｘ線を用いた優れた投影リソグラフィー法／システムを提供するものである。本発明は、仕上げ加工されたガラス表面上に直接堆積される反射多層被膜を備えた、安定な高性能リソグラフィーエレメントを提供し、かつ費用がかかり繁雑な、ガラス基板表面と反射多層被膜との間の中間層を省略したものである。
【０００６】
発 明 の 概 要
本発明の一つの態様は、１００ｎｍ未満、好ましくは７０ｎｍ以下、最も好ましいのは５０ｎｍ以下の寸法を有する印刷配線態様の集積回路を作成するための投影リソグラフィー法／システムであって、遠紫外軟Ｘ線源から遠紫外軟Ｘ線λを発生させかつ方向づけるための照射サブシステムを提供する工程を含む方法／システムである。この方法はさらに、遠紫外軟Ｘ線λによって照射されたときに投影されるマスクパターンを形成するために、上記照射サブシステムから発生せしめられる遠紫外軟Ｘ線λによって照射されるマスクステージおよびマスクを提供する工程を含む。この方法はさらに、投影サブシステム、ウエーハステージおよび放射線感応性ウエーハ表面を備えた集積回路ウエーハを提供する工程を含み、上記投影サブシステムは、マスクパターンを上記マスクから上記放射線感応性ウエーハ表面上に投影する。照射サブシステムおよび投影サブシステムを提供する工程は、反射リソグラフィーエレメントを提供する工程を含む。リソグラフィーエレメントを提供する工程は、反射多層被膜で被覆されたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントを提供する工程を含む。反射リソグラフィーエレメントを提供する工程は、欠陥のない表面を備えかつ表面状態測定値が０．２５ｎｍ（実効値）を超えないように仕上げ加工されたＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラス投影基板を提供する工程を含むことが最も好ましい。上記基板表面は、マスクパターンが投影されかつ縮小されるように、放射線を操作する凹面または凸面が好ましい湾曲面のような、放射線を操作し得る表面形状を有することが好ましい。基板表面は、０．２５ｎｍ未満の表面凹凸を有し、中間的空間周波数粗さは０．２０ｎｍ以下、高い空間周波数粗さは０．１０ｎｍ以下である。
【０００７】
別の態様では、本発明は、投影リソグラフィーシステムの作成方法および投影リソグラフィー法を含み、この方法は、遠紫外軟Ｘ線源を備えた照射サブシステムを提供する工程と、反射多層被膜で覆われたエッチングされていないガラス表面を有するＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスマスクウエーハからなる反射マスクを有するマスクステージを提供する工程とを含む。この方法はさらに、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを含む複数の反射リソグラフィーエレメントを備えた縮小投影サブシステムを提供し、かつ放射線感応性半導体ウエーハを備えたウエーハステージを提供し、そして、上記照射サブシステム、上記マスクステージ、上記縮小投影サブシステムおよび上記ウエーハステージを整合させる各工程を含み、ここで、上記遠紫外軟Ｘ線源が上記マスクステージを遠紫外軟Ｘ線で照射して回路印刷パターンを形成し、この印刷パターンが、上記縮小投影サブシステムによって投影され、縮小されて、上記放射線感応性ウエーハ上に合焦される。
【０００８】
本発明はさらに遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントの作成方法を含み、この方法は、混入異物を含まず、かつ０．２５ｎｍ（実効値）未満の表面凹凸状態を有し、中間空間周波数粗さが０．２０ｎｍ（実効値）未満、高空間周波数粗さが０．１０ｎｍ（実効値）未満の整形されたエレメント表面を備えたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ 非結晶化ガラス基板を提供し、上記整形されたエレメントガラス表面を、周期多層厚（実効値）が少なくとも０．１％の均質な多層を備えた反射多層被膜で覆って、遠紫外軟Ｘ線に対し少なくとも６５％の反射率を有する均一な反射被膜を形成する各工程を含む。
【０００９】
本発明はまた、遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントを含み、このリソグラフィーエレメントは、印刷されてしまう虞れがある表面凹凸が表面にない、エッチングされていない、研磨された、放射線を操作し得る整形された表面を有する混入異物を含まない、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスを備えている。
【００１０】
さらに本発明は、遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントの作成方法を含み、この方法は、高純度Ｓｉを含む原料および高純度Ｔｉを含む原料を提供し、これら高純度Ｓｉを含む原料および高純度Ｔｉを含む原料を転化サイトに配送し、高純度Ｓｉを含む原料および高純度Ｔｉを含む原料をＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラススートに転化させ、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラススートを、混入異物を含まない均質なＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスに固結させ、このガラスをＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスプリフォームに成形し、このプリフォームを、整形された表面を備えたリソグラフィーエレメント基板に成形し、この基板表面の凹凸および仕上げ状態を測定し、そして基板表面を遠紫外軟Ｘ線反射被膜で覆う各工程を含む。
【００１１】
本発明のさらなる特徴および利点は下記の説明に記載されており、下記の詳細な説明、請求の範囲および添付図面を含む記載内容から、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【００１２】
上述の概要説明および後述の詳細説明はともに、本発明を例示したにとどまり、請求の範囲に記載された本発明の特性および特質を理解するための全体像の提供を意図したものである。添付図面は本発明のさらなる理解のために添付したものであり、本明細書の一部を構成するものである。図面は本発明の種々の実施の形態を示し、記述内容とともに本発明の原理および動作の説明に資するものである。
【００１３】
発明の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明による投影リソグラフィー法／システムの実施の形態が図１に全体として符号２０で示されている。
【００１４】
本発明によれば、投影リソグラフィー法に関する発明は、照射サブシステムから発せられる遠紫外軟Ｘ線λで照射されるマスクステージを備えており、このマスクステージは、遠紫外軟Ｘ線λによって照射されたときに投影されるマスクパターンを形成するためのマスクを含む。本発明は、遠紫外軟Ｘ線λを操作し、かつ上記投影されるマスクパターンに作用する、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスのリソグラフィーエレメントを提供する工程を含む。
【００１５】
図１の実施の形態に示されているように、投影リソグラフィー法／システム２０は、回路パターン化された反射マスク２４を含むマスクステージ２２を備えている。図１に示されているように、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントＥは、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの反射被膜で覆われた欠陥のない表面３０を利用して遠紫外軟Ｘ線λを反射させる。反射被膜で覆われた、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの欠陥のない表面は、ガラス表面３２上に施された反射多層被膜３４を含み、この反射多層被膜３４は、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス表面３２に直接被着されかつ接着されていることが好ましい。図２は、図１の投影リソグラフィー法／システム２０の光軸整合を示す。図３は、ガラス表面３２を覆う反射多層被膜３４を含む、反射被膜で覆われた、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの欠陥のない表面３０を有するＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントＥを示す。図３の反射リソグラフィーエレメントＥは、本発明では上記照射サブシステムに利用されるのが好ましい。図４は、湾曲面に整形されたガラス表面３２上に反射多層被膜３４を備えたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントＥを示す。図４の反射リソグラフィーエレメントＥは、本発明では上記投影サブシステムに利用されるのが好ましい。
【００１６】
１００ｎｍ未満の形状寸法を有する印刷形態の集積回路を作成するための投影リソグラフィー法は、遠紫外軟Ｘ線λを発生させかつ方向づけるための照射サブシステム３６を提供する工程を含む。この照射サブシステム３６は、遠紫外軟Ｘ線源３８を備えている。好ましい実施の形態においては、照射サブシステム３６が、１．０６４μｍのネオジミウムＹＡＧレーザー４０を備え、このレーザーが、脈動ガスジェットＸｅクラスターからキセノンガスプラズマ４２を生成させ、このプラズマは、集光器４４によって方向づけられる遠紫外軟Ｘ線λを出力する。これに代わり、遠紫外軟Ｘ線源３８は、シンクロトロン、放電でポンピングされたＸ線レーザー、電子ビームで励起された放射線源装置、またはフェムト秒レーザーパルスによる高調波発生に基づく放射線源であってもよい。この照射サブシステム３６は、遠紫外軟Ｘ線源３８を方向づけかつ集光器４４を形成する複数のＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ リソグラフィーエレメントＥを含むことが好ましい。集光器４４のリソグラフィーエレメントＥは、好ましくは平らな反射面を有し、好ましくは放射線源３８から放射される放射線λに対し斜めの反射角を形成するように配置された、リソグラフィエレメントを用いて、漏斗状放射線λパイプを形成する。Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ リソグラフィーエレメントＥは、放射線λを集めるため、楕円幾何学状に利用することができる。
【００１７】
この投影リソグラフィー法は、照射サブシステム３６から発せられる遠紫外軟Ｘ線λによって照射されるマスクステージ２２を提供する工程を含む。このマスクステージ２２を提供する工程は、遠紫外軟Ｘ線λによって照射されたときに投影されるマスクパターンを形成するためのパターン化された反射マスク２４を提供する工程を含む。反射マスク２４を提供する工程は、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの、反射多層被膜で覆われた欠陥のないウエーハ表面３０上に被せられパターン化された吸収テンプレート２８を備えたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスウエーハ２６を提供する工程を含む。
【００１８】
本発明の方法は、投影サブシステム４６と、放射線感応性ウエーハ表面５０を備えた集積回路ウエーハ４８とを提供する工程を含み、上記投影サブシステム４６は、マスク２４から投影されるマスクパターンを放射線感応性ウエーハ表面５０に投影する。この投影サブシステム４６は、図１および図２に示されているような４個のガラスリソグラフィーエレメントＥを備えていることが好ましい。
【００１９】
好ましい実施の形態においては、遠紫外軟Ｘ線λの波長は、約５ｎｍから約１５ｎｍまでの範囲内にあり、最も好ましい照射サブシステム３６は、約λの波長は、約５ｎｍから約１５ｎｍまでの範囲内にあり、最も好ましい照射サブシステム３６は、約１３．４ｎｍを中心とする遠紫外軟Ｘ線を、１３．４ｎｍにおいて少なくとも６５％の反射率を有するＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントＥを用いて、反射マスク２４に向ける。約１３．４ｎｍを中心とする遠紫外軟Ｘ線λに対して、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの表面３２はＭｏとＳｉの交互層からなる反射多層被膜３４で覆われる。これに代わり、約１１．３ｎｍを中心とする遠紫外軟Ｘ線λを用いる場合は、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの表面３２がＭｏとＢｅの交互層からなる反射多層被膜３４で覆われることが好ましい。約１１．３ｎｍを中心とする遠紫外軟Ｘ線λに対しては、反射性のＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントＥが少なくと７０％の反射率を有する。多層被膜３４は第１元素と第２元素との交互層であることが好ましく、これにより被膜は遠紫外軟Ｘ線λに対して高反射性となる。
【００２０】
提供されたリソグラフィーエレメントＥのＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスは、欠陥を含んでおらず、すなわちガラス体にバルクガラス欠陥がなく、ガラス内に空所およびガス入り泡のような混入異物がなく、そして特に、寸法が８０ｎｍよりも大きい欠陥がないものである。特に好ましい実施の形態においては、ガラス表面３２が、０．２５ｎｍ（実効値）を超える寸法の凹凸形状を有さずかつ少なくとも０．１５ｎｍ（実効値）以下の表面粗さを有する平面状表面となるように研磨のような仕上げ加工が施されて、研磨のような仕上げ加工が施された、エッチングされていないガラス表面である。ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスは、実質的に遠紫外軟Ｘ線λに対し不透過性であり、反射被膜で覆われたウエーハ表面３０および極めて低い粗さを有する表面３２は、本発明において、照射放射線の散乱を阻止し、かつ投影リソグラフィー作業中において極めて安定な高品質画像を提供する。提供されたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスは、安定で、均質で、化学的結合に耐性を有し、塩素を含まず、かつアルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる不純物のレベルが１０ｐｐｂ未満であることが好ましい。Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスは、５ないし１０重量％のＴｉＯ２ を含み、かつ２０℃における熱膨脹係数が＋３０ｐｐｂから−３０ｐｐｂまでの範囲内にあることが好ましく、２０℃における熱膨脹係数が＋１０ｐｐｂから−１０ｐｐｂまでの範囲内にあることがさらに好ましい。ＴｉＯ２ 含有率は６ないし８重量％が好ましく、６．５ないし７．５重量％がより好ましく、７重量％が最も好ましい。リソグラフィーエレメントＥのガラス基板の熱膨脹係数の変動は１５ｐｐｂ以下であることが好ましい。リソグラフィーエレメントのガラスは、２５℃における熱伝導率Ｋが１．４０ｗ／（ｍ．℃）以下であることが好ましく、１．２５から１．３８までの範囲内にあることがさらに好ましく、約１．３１が最も好ましい。投影リソグラフィーの間、リソグラフィーエレメントＥおよびマスク２４は遠紫外軟Ｘ線λの照射によって加熱されるが、このようにリソグラフィーエレメントＥが照射を受けて加熱された場合でも、パターン化された回路の投影画像の変化が阻止され、投影された画像の品質が維持される。本発明の方法において、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスは、遠紫外軟Ｘ線λの照射によって動作温度にまで熱せられるが、このガラスは、このような動作温度において熱膨脹係数が略ゼロ中心になるようにＴｉドーパントのレベルが調整されるのが好ましく、熱膨脹係数が略ゼロであることは、リソグラフィーエレメントの製造温度およびリソグラフィーエレメントが動作せずに休止している温度をも含むことが好ましい。このような熱伝導率および熱膨脹係数を備えたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスは、適正な動作と安定性とを提供し、かつこのエレメントが経済的に製造できることに加えて、リソグラフィーエレメントの冷却を必要としない極めて信頼性および経済性の高いリソグラフィー法／システムを提供する。好ましい実施の形態においては、リソグラフィーエレメントは積極的には冷却されておらず、循環冷却液、熱電冷却手段、またはその他の温度上昇防止手段のような冷却システムを備えていない。
【００２１】
提供された、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの欠陥のない表面３２は、表面凹凸測定値（surface figure measurement）が０．２５ｎｍ（実効値）を超えていない。非結晶性ガラスに適した研磨法は、化学的、機械的研磨である。整形された表面ミラーであるリソグラフィーエレメントに対し、非結晶性ガラス基板に適切な大きさに整形された湾曲面が設けられ、仕上げ加工される。リソグラフィーエレメントＥの欠陥のないガラス表面は表面凹凸測定値が０．２５ｎｍ（実効値）を超えず、かつ０．１０ｎｍ以下の高い空間周波数粗さ（周波数約１μｍ−１において）を有することが好ましい。反射多層被膜で覆われたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス表面３０は、反射多層被膜を照射する放射線λの少なくとも６５％、より好ましくは少なくとも７０％を反射させることが好ましい。好ましい実施の形態においては、表面３２がエッチングされてなく、かつ中間のバリア層またはリリース層は設けられずに、反射多層被膜３４が直接ウエーハ表面に接着されるようになっている。
【００２２】
本発明はさらに、投影リソグラフィーシステムの作成方法および投影リソグラフィーパターンの投影方法を含み、この方法は、遠紫外軟Ｘ線源３８を備えた照射サブシステム３６を提供し、かつマスクステージ２２を提供する各工程を含み、マスクステージ２２は、マスク受容部材５２およびこのマスク受容部材５２に受容された反射マスク２４を備え、反射マスク２４は、受ける遠紫外軟Ｘ線の少なくとも６５％を反射し得る反射多層被膜３４で覆われたエッチングされていない表面を備えたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスマスクウエーハを含む。この方法はさらに、複数のＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントＥを備えた縮小投影サブシステム４６を提供し、放射線感応性半導体ウエーハ５８を備えたウエーハステージ５６を提供し、かつ遠紫外軟Ｘ線源３８が遠紫外軟Ｘ線を反射マスク２４に照射し、反射マスク２４が遠紫外軟Ｘ線を反射させて印刷パターンを形成し、この印刷パターンが投映され、縮小されて放射線感応性印刷媒体５８上に合焦されるように、照射サブシステム３６、マスクステージ２２、投影サブシステム４６、およびウエーハステージ５６を整合させる各工程を含む。この方法は、混入異物および放射線感応性印刷媒体５８に印刷されてしまい得る表面欠陥のない、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ ２ ガラスマスクウエーハ２６を備えた反射マスク２４を提供することを含む。
【００２３】
この方法は、システム２０の動作中に放射線λの照射を受けたときのリソグラフィーエレメントＥの動作温度を測定する工程と、測定された動作温度において略ゼロを中心とする熱膨脹係数を有するＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを提供する工程とを含むことが好ましい。このような熱膨脹係数の調整は、０ないし９．０重量％のＴｉＯ２ を含む高純度ＳｉＯ２ ガラスの熱膨脹特性を示す図８に示されているように、ＳｉＯ２ 中のＴｉドーパントの含有率の変化を調節することによってなされる。
【００２４】
この方法のさらなる実施の形態において、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスが遠紫外軟Ｘ線により高い温度領域まで加熱され、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスが上記高い温度領域に対し１０ｐｐｂ未満で−１０ｐｐｂよりも大きい熱膨脹係数を有する。この方法は、熱伝導率Ｋが１．４０ｗ／（ｍ．℃）以下、さらに好ましくは１．２５から１．３８までの範囲、最も好ましくは約１．３１の熱絶縁体（熱伝導率が低い）であるＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを提供し、かつ該ガラスおよび反射性エレメントＥを積極的に冷却することなくそのガラスの温度上昇を許容することが好ましい。
【００２５】
本発明はさらに、混入異物を含まず、０．２５ｎｍ未満（実効値）の表面凹凸状態（surface figure features ）を有し、中心的空間周波数粗さが０．２０ｎｍ（実効値）未満、高い空間周波数粗さが０．１０ｎｍ（実効値）未満のＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ 非結晶性基板を提供し、かつこのエレメントガラス表面を、少なくとも０．１％（実効値）の周期多層厚（multilayer period thickness ）に調節された一様な多層被膜で覆って、遠紫外軟Ｘ線に対し少なくとも６５％の反射率を備えた反射マスク表面３０を形成する各工程を含む遠紫外軟Ｘ線反射性投影リソグラフィーエレメントマスク２４の作成方法を含む。この方法はさらに、湾曲した表面３０を生成させる工程を含む。反射多層被膜で覆うことは、Ｍｏ／ＳｉまたはＭｏ／Ｂｅのような第１素子および第２素子からなる平滑な薄層（厚さ４ｎｍ以下）を交互に形成することを含むことが好ましい。
【００２６】
上記交互層は、１３．４ｎｍを中心とすることが好ましい、もしくは１１．３ｎｍを中心とする最大遠紫外軟Ｘ線反射率を提供する。このような交互の反射多層被膜は、各境界で反射されるフォトンの構造的干渉に対し理想的な層の厚さと、多数の境界が被膜の反射率に寄与する最小限の吸収とによって、四分の一波長板に類似した機能を有する。リソグラフィーエレメントの表面３２を横切る方向に厚さが約０．１％、表面３２の形状を維持するためには好ましくは０．０１％より良好な一様性を有すべく調節された多層被膜３４に関し、層ごとの厚さの偏差は０．０１ｎｍ以内であることが好ましい。好ましい実施の形態においては、被膜が厚さ約２．８ｎｍのＭｏ層と、厚さ約４．０ｎｍのＳｉ層との交互層からなる。適切な堆積条件をもってすれば、上記のような交互層で１３．４ｎｍにおいて６８％以上の反射率が得られる。Ｍｏ層とＳｉ層とからなる交互層は、通常の大気にさらされたときのＭｏの酸化を防止するために、Ｓｉ層からなることが好ましいキャップ層でカバーされていることが好ましい。
【００２７】
好ましい実施の形態においては、上記反射多層被膜は、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスウエーハの表面に直接堆積される。仕上げ加工された表面とＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスの特性とによって、ガラス表面と反射多層被膜との間の直接的堆積と接着とが、ガラス・セラミック結晶を含む基板材料に用いられる被膜平滑化処理のような基板表面の付加的処理を必要とすることなしに提供され、ガラス表面と反射多層被膜との間に中間層が必要なくなる。仕上げ加工されたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスウエーハの表面と反射多層被膜との間での直接的接着による接触により、優れたかつ安定な反射リソグラフィーエレメントを得ることができる。
【００２８】
Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスプリフォームを提供する工程は、図６に示されているように、高純度Ｓｉを含む原料１１４および高純度Ｔｉを含む原料１２６を提供し、高純度Ｓｉを含む原料１１４および高純度Ｔｉを含む原料１２６を転化サイト１００に配送し、これら配送された原料をＴｉをドープされたＳｉＯ２ スート１０１に転化させ、このスート１０１を、耐火性ジルコン炉内で回転するジルコン製採集カップ１４２内の高温のＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス体１４４の上部ガラス表面上に堆積し、スートの堆積と同時に、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ スートを固結させて、混入異物を含まない均質なＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス体１４４を得る各工程を含むことが好ましい。高純度Ｓｉを含む原料１１４および高純度Ｔｉを含む原料１２６を提供する工程は、塩素を含まない高純度Ｓｉ含有原料を提供し、かつ塩素を含まない高純度Ｔｉ含有原料を提供し、これら塩素を含まない高純度原料を塩素を含まないＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ スートに転化させ、このスートをＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスに固結させる各工程を含むことが好ましい。Ｓｉ原料として好ましいのはポリメチルシロキサン、より好ましいのはポリメチルシクロシロキサン、最も好ましいのは高純度オクタメチルシクロテトラシロキサン（少なくとも９９％のオクタメチルシクロテトラシロキサンからなるＳｉ原料）のようなシロキサンが好ましい。Ｔｉ原料としてはチタニウムアルコキシドが好ましく、チタニウムイソプロポキシド［Ｔｉ（ＯＰｒｉ）４ ］がより好ましく、少なくとも９９％のチタニウムイソプロポキシドからなるＴｉ原料が好ましい。窒素からなる不活性キャリアガス１１６がＳｉ原料およびＴｉ原料中に気泡として注入され、飽和を防止すべく、窒素からなる不活性キャリアガス１１８が、Ｓｉ蒸気とキャリアガスとの混合ガスおよびＴｉ蒸気とキャリアガスとの混合ガスに添加されて、配送システム１２０およびマニフォルド１２２を通じた原料の転化サイト１００への配送を容易にしている。Ｓｉ原料はマニフォルド１２２内でＴｉ原料と混合されて、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ の均質なガス状の先駆混合物を形成することが好ましく、このガス状の先駆混合物は、炉１４０の上部１３８に取り付けられて転化サイトバーナー火炎１３７を生成させる転化サイトバーナー１３６に導管１３４を通じて配送され、原料混合物がＴｉをドープされたＳｉＯ２ スートに転化され、次に均質なＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスに転化される。ＳｉＯ２ 中のＴｉＯ２ 含有量の重量％は、スート１０１およびガラス１４４内に混入させる転化サイト１００に配送されるＴｉ原料の量を変えることによって調整される。好ましい方法では、ガラス１４４および基板のＴｉドーパントの重量％レベルは、反射リソグラフィーエレメントの動作温度における熱膨脹係数がゼロに近付くように調整される。図８によれば、高純度ＳｉＯ２ ガラス中のＴｉＯ２ の重量％の調整により、得られたガラスの熱膨脹特性が調整される。ガラスのＴｉドーパントの重量％は、好ましくは約６重量％のＴｉＯ２ から約９重量％のＴｉＯ２ までの範囲内、最も好ましいのは７から８重量％までの範囲内に調節される。転化サイトバーナー火炎１３７は、約１６００℃以上の温度において原料を燃焼させ、酸化させてスートに変換し、かつスートをガラス１４４に固結させるための燃料／酸素混合物（天然ガスおよび／またはＨ２ と酸素）で形成される。原料およびスート１０１の流れを阻害しかつガラス１４４の製造工程を複雑にする可能性のある火炎１３７に達する以前での反応を阻止すべく、導管１３４および導管中を流れる原料の温度が調節され監視されることが好ましい。炉１４０および特にジルコンカップお１４２よび上方部分１３８は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属、および炉から拡散してガラス１４４を汚染する虞れのあるその他の不純物を含まない高純度耐火煉瓦で造られていることが好ましい。このような高純度煉瓦は、高純度材料を用いかつ煉瓦を焼成して不純物を取り除くことによって得られる。
【００２９】
カップ１４２は、ガラス体１４４が、少なくとも０．５ｍ、好ましくは１ｍ、最も好ましいのは１．５ｍの直径、少なくとも８ｃｍ、好ましくは少なくとも１０ｃｍの高さを有する円柱体、好ましくは高さが１２ないし１６ｃｍの範囲内にある円柱体となるように、直径少なくとも０．５ｍ、好ましくは少なくとも１ｍ、最も好ましいのは直径約１．５ｍの円形状であることが好ましい。ガラス体１４４をＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス基板に形成するためには、混入異物のようなガラス欠陥の存否を検査し、もし欠陥があれば、図７Ａに示すように、ガラス体１４４の部分６２のような欠陥のない部分を精選し、図７Ｂに示すように、欠陥のない部分６２を切り出す作業を含むことが好ましい。次に図７Ｃに示すように、切り出された欠陥のない部分６２から複数枚の基板が形成される。プリフォーム６０は、ガラス体１４４の中心部分の孔開けで部分６２から切り出され、次に曲面が形成されかつ仕上げ加工が施されて、図７Ｃに示すようなリソグラフィーエレメントＥが提供される。
【００３０】
図７ａ〜図７ｃは、リソグラフィーエレメントにおける最大寸法が１ｍを超えることが好ましい大きなリソグラフィーエレメントの作成方法を示し、これには、図６に示すように形成された円柱体の大部分が利用される。このような大きい反射リソグラフィーエレメントは、放射線λの回折効果を最小にする点で好ましく、集積回路基板ウエーハ上に高解像度の投影画像を提供する。Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを利用した反射リソグラフィーエレメントのサイズを最大にすることにより、回折効果を最小にした優れた投影画像が本発明の方法、システムおよびリソグラフィーエレメントによって提供される。システム内のリソグラフィーエレメントを最大にするためには、ガラスディスク１４４の直径を１ｍ以上、好ましくは１．５ｍ以上にすることが好ましい。
【００３１】
本発明はさらに、遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントを含む。リソグラフィーエレメントＥは、エッチングされていないことが好ましい混入異物を含まないＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス基板を備えている。
【００３２】
図１〜図４はこのようなＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントを示す。図５ａ〜図５ｃはリソグラフィー集積回路印刷パターンＩＣを示す。図５ａに示されているように、リソグラフィー集積回路印刷パターンＩＣは反射マスク２４上に形成されている。図５ｂの投影されるリソグラフィー集積回路印刷パターンＩＣは、図５ａのマスクを遠紫外軟Ｘ線λで照射することによって形成される。図５ｃのリソグラフィー集積回路印刷パターンＩＣは、図５ａのマスクパターンＩＣから生成された図５ｂの投影されるパターンＩＣからウエーハ４８のウエーハ表面５０上に形成される。
【００３３】
本発明はまた、ガラス混入異物を含まないＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスプリフォームを提供する工程を含む。Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスプリフォームを提供する工程は、高純度Ｓｉを含有する原料１１４および高純度Ｔｉを含有する原料１２６を提供し、原料１１４および１２６を転化サイト１００に配送し、原料１１４および１２６をＴｉをドープされたＳｉＯ２ スート１０１に転化させ、スート１０１を混入異物を含まない均質なＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスに固結させ、このガラスをＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスプリフォーム６０に形成する各工程を含むことが好ましい。スート１０１およびガラス１４４を塩素を含まないものにするために、Ｓｉ原料１１４およびＴｉ原料１２６は塩素を含んでいないことが好ましい。
【００３４】
図６に示されているように、カップ１４２は、少なくとも０．５ｍ、好ましくは少なくとも１ｍ、最も好ましいのは１．５ｍの直径Ｄを有し、かつ少なくとも１２ｃｍ、好ましくは少なくとも２０ｃｍの高さ（深さ）を有することが好ましく、ガラス１４４はカップ１４２の寸法および形状に応じたＤ＞Ｈとなる直径Ｄと厚さＨとを有し、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスプリフォームから作成されたガラス体は、Ｄ≧２Ｈのディスクで、好ましくはＤ≧３Ｈ、さらに好ましくはＤ≧４Ｈ、最も好ましくはＤ≧５Ｈである。
【００３５】
図７ａ〜図７ｃに示されているような好ましい実施の形態においては、ガラス体の直径Ｄが２Ｘよりも大きく、好ましくは３Ｘよりも大きいような最大直径Ｘを備えたガラス体からプリフォームが形成される。
【００３６】
図９は、ミラーＭ１，ミラーＭ２，ミラーＭ３およびミラーＭ４を含む投影サブシステムに４個のリソグラフィーエレメントＥが設けられた本発明の実施の形態を示す。図１０は、ミラーＭ１，ミラーＭ２およびミラーＭ３を含む投影サブシステムに３個のリソグラフィーエレメントＥが設けられた本発明の実施の形態を示す。
【００３７】
プリフォーム表面を研磨する工程に付加される仕上げ工程では、プリフォーム表面を清掃して研磨材を取り除き、反射多層被膜を接触させるための清浄な平滑表面が提供される。プリフォームを提供する工程は、遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントの動作温度においてガラスがほぼゼロ中心の熱膨脹係数を有するように、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスプリフォームのＴｉドーパントの重量％のレベルを調整する工程を含むことが好ましい。
【００３８】
遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントを作成する本発明の方法は、１００ｎｍ未満の形状寸法を有する印刷態様の集積回路の大量生産のための、遠紫外軟Ｘ線投影リソグラフィを利用することができる大量のガラス基板の効率的な製造に関して経済的な手段を提供するものである。さらに、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを作成する本発明の方法は、仕上げられたガラス表面３２を検査しかつ品質認定を行なって、その表面が適正な形状と仕上げ状態と欠陥のないことを保証し、さらにガラスの熱膨脹係数を検査しかつ品質認定を行なうという効果的な工程を含む。
【００３９】
遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントＥの使用中において、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラス基板はリソグラフィー動作温度になっている。ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスウエーハの動作温度には、最大動作温度が設定されている。遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントの作成中、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスは製造処理温度にさらされる。この製造処理温度は、切出し、機械加工、仕上げ、および被膜付け間の高められた温度を含む。製造処理温度は最大製造温度を含む。ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスは耐結晶化特性を有し、結晶化が誘起される結晶化温度Ｔ結晶を有し、Ｔ結晶は最大動作温度および最大製造温度よりも実質的に高い。Ｔ結晶は最大動作温度および最大製造温度よりも少なくとも４００℃高いことが好ましく。好ましくは少なくとも７００℃高く、少なくとも８００℃高いことが最も好ましい。最大動作温度および最大製造温度は５００℃を超えることはないが、Ｔ結晶は１３００℃以上であることが好ましい。Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを用いれば、リソグラフィーエレメントＥの製造時および使用時に経験する高い温度においてもガラスの結晶化が阻止される。したがって、このガラスは、それが高い結晶化温度を有する点で有利である。
【００４０】
さらに、製造処理温度およびリソグラフィー動作温度を考慮して、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスは、熱循環にさらされたときにその物理的寸法を維持するようになっている。低い方の温度と高い方の温度との間の熱循環が反復されるＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントの使用および製造において、ガラス基板の物理的寸法は実質的に不変である。Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスは熱循環ヒステリシスに対し抵抗力を有していることが好ましく、最低リソグラフィー動作温度から最高リソグラフィー動作温度まで熱循環が反復（１００回を超える）された場合にも熱循環ヒステリシスがないことが最も好ましい。０℃に近い低温から３００℃に近い高温まで３００℃未満の熱循環が反復された場合、ガラスウエーハの物理的寸法の測定可能な変化がないことが最も好ましい。
【００４１】
好ましい実施の形態においては、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメントは、ガラス内の永久歪みに起因する１０ｎｍ／ｃｍ未満の、好ましくは２ｎｍ／ｃｍ未満の複屈折率を有する。２ｎｍ／ｃｍ未満の複屈折率は、２０℃における熱膨脹率が＋１０ｐｐｂから−１０ｐｐｂまでの範囲内、熱膨脹率の変動が１０ｐｐｂ未満、最も好ましくは５ｐｐｂ未満となるように、ＳｉＯ２ 中にＴｉドーパントを均質に分布させることにより達成される。さらに、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスをアニールすることによって複屈折率を低下させることができる。ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスリソグラフィーエレメント基板は、このガラスが機械加工のような応力を受けた後に少なくとも９００℃の温度で、さらに好ましくは少なくとも１０００℃で、最も好ましくは１０３０℃でアニールされることが好ましい。
【００４２】
上記のような低い複屈折率レベルの保証は、超音波をガラスに伝播させ、ガラスを通る超音波の通過時間を測定することにより、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスの熱膨脹を監視して、超音波の速度と、超音波にさらされたガラスの膨脹係数を決定することによって達成されることが好ましい。このようなＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスの測定および監視は、マスク製造工程中に行なわれることが好ましい。このような超音波測定は、品質調節、検査および精選に利用されることが好ましい。このような測定は、Ｔｉドーパントが均質に分布されたガラス体１４４の製造を保証することに利用されるのが好ましい。さらに、このような測定は、ガラス体１４４の検査と、ガラス体１４４から切り出される部分６２の精選に用いられることが好ましい。さらにこのような測定は、仕上げ加工のような後の方の製造工程中に過度の歪みがガラス内に形成されないことを保証するのに利用され、またガラスのさらなるアニーリングが必要か否かを決定するファクターとして用いられることが好ましい。
【００４３】
プリフォーム６０は、直径約１５２ｃｍ、厚さ（高さ）２０ｃｍのＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス円柱の混入異物を含まない領域から切り出すことによって得た。図６にしたがって、オクタメチルシクロテトラシロキサン原料およびチタニウム・イソプロポキシド原料から、約７．５重量％のＴｉＯ２ を含む高純度ＳｉＯ２ ガラスからなる上記円柱を作成することが好ましい。
【００４４】
本発明の精神と範囲から離れることなしに種々の変形、変更が可能であることは、当業者には明白であろう。したがって、本発明は、添付の請求項およびそれらの等価物の範囲内で提供される種々の変形、変更を含むことを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態の概略図
【図２】 本発明の一実施の形態の光軸配列を示す側面図
【図３】 本発明の一実施の形態の側断面図
【図４】 本発明の一実施の形態の側断面図
【図５ａ】 本発明のリソグラフィーパターン方法を示す図
【図５ｂ】 本発明のリソグラフィーパターン方法を示す図
【図５ｃ】 本発明のリソグラフィーパターン方法を示す図
【図６】 本発明の一実施の形態の概略図
【図７】 図７ａ〜図７ｃおよび図７Ａ〜図７Ｃは本発明の一実施の形態の製造工程図
【図８】 ＳｉＯ２中のＴｉＯ２の重量％に関する温度（Ｘ軸）対熱膨脹率（Ｙ軸）を示すグラフ
【図９】 本発明の一実施の形態の光軸整合を示す側面図
【図１０】 本発明の一実施の形態の光軸整合を示す側面図
【符号の説明】
２０ 投影リソグラフィーシステム
２２ マスクステージ
２４ 反射マスク
２６ ガラスウエーハ
３６ 照射サブシステム
３８ 遠紫外軟Ｘ線源
４６ 投影サブシステム
５６ ウエーハステージ
Claims (20)
- １００ｎｍ未満の形状寸法を有する印刷配線態様の集積回路を製造するための投影リソグラフィー法であって、
遠紫外軟Ｘ線源を備えて、遠紫外軟Ｘ線λを発生させかつ方向づけるための照射サブシステムを提供し、
前記遠紫外軟Ｘ線λによって照射された場合に投影されるマスクリソグラフィーパターンを形成するための、前記照射サブシステムによって発生せしめられた前記遠紫外軟Ｘ線λによって照射されるマスクステージおよびマスクを提供し、
投影サブシステムを提供し、
ウエーハステージおよび遠紫外軟Ｘ線λに感応するウエーハ表面を備えた集積回路ウエーハを提供し、
前記投影サブシステムを用いて、前記マスクから投影されるマスクパターンを放射線感応性ウエーハ表面に投影する各工程を含み、
ここで、前記照射サブシステムおよび前記投影サブシステムが複数の反射リソグラフィーエレメントを備え、該反射リソグラフィーエレメントが、前記放射線および前記リソグラフィーパターンを操作するために、反射多層被膜を備えると共に欠陥のないガラス表面を備えた、Ｔｉをドープされた複数の高純度ＳｉＯ２ ガラス基板を有していることを特徴とする、投影リソグラフィー法。 - 前記ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスが、混入異物を含まないガラスであることを特徴とする請求項１記載の投影リソグラフィー法。
- 前記ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラス基板が、５ないし１０重量％のＴｉＯ２ を含み、かつ２０℃において＋３０ｐｐｂから−３０ｐｐｂまでの範囲の熱膨脹係数を有することを特徴とする請求項１記載の投影リソグラフィー法。
- 前記基板が２５℃において１．４０ｗ／（ｍ×℃）以下の熱伝導率を有することを特徴とする請求項１記載の投影リソグラフィー法。
- 前記ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラス基板が、前記遠紫外軟Ｘ線λによって加熱され、前記集積回路ウエーハ上に投影されたリソグラフィーパターンが前記ガラス基板の加熱に実質的に影響されないリソグラフィーパターンであることを特徴とする請求項１記載の投影リソグラフィー法。
- 前記ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスが前記遠紫外軟Ｘ線λによって動作温度に加熱され、前記ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスが前記動作温度において略ゼロを中心とする熱膨脹係数を有するようなＴｉドーパントレベルを有することを特徴とする請求項３記載の投影リソグラフィー法。
- 前記反射多層被膜を備えた、ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスを有してなる反射リソグラフィーエレメントの表面が、該反射リソグラフィーエレメントを照射する遠紫外軟Ｘ線λの少なくとも６５％を反射させることを特徴とする請求項１記載の投影リソグラフィー法。
- 前記反射リソグラフィーエレメントが最大動作温度および最大製造温度を有し、前記Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスが前記最大動作温度および前記最大製造温度よりも高い結晶化温度Ｔ結晶を有することを特徴とする請求項１記載の投影リソグラフィー法。
- 前記Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスが１０ｎｍ／ｃｍ未満の複屈折率を有することを特徴とする請求項１記載の投影リソグラフィー法。
- 投影リソグラフィー印刷パターンを作成する方法であって、
遠紫外軟Ｘ線源を備えた照射サブシステムを提供し、
反射多層被膜で覆われたガラスマスクウエーハ表面を備えたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスマスクウエーハから構成された反射マスクを含むマスクステージを提供し、
Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを有してなる複数の反射リソグラフィーエレメントを含む縮小投影サブシステムを提供し、
放射線感応性半導体ウエーハを含むウエーハステージを提供し、
前記照射サブシステム、前記マスクステージ、前記縮小投影サブシステムおよび前記ウエーハステージを整合させる各工程を含み、
遠紫外軟Ｘ線源からの遠紫外軟Ｘ線で前記マスクを照射し、該反射マスクが前記放射線を反射させて、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを有してなる反射リソグラフィーエレメントを備えた前記縮小投影サブシステムによって縮小されかつ前記放射線感応性半導体ウエーハ上に投影される印刷パターンを形成する
ことを特徴とする方法。 - 前記照射サブシステムを提供する工程が、前記遠紫外軟Ｘ線λを方向づけかつ集光させる、Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを有してなる複数の反射リソグラフィーエレメントを提供する工程を含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
- 表面形状測定値が実効値で０．２５ｎｍを超えない整形されたガラス表面を備えた反射リソグラフィーエレメントを提供する工程を含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
- 前記投影リソグラフィー印刷パターンを作成する方法を実施中に前記遠紫外軟Ｘ線λにさらされたときの前記反射リソグラフィーエレメントの動作温度を測定する工程をさらに含み、前記反射リソグラフィーエレメントの動作温度においてほぼゼロ中心とされた熱膨脹係数を有するＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを備えた反射リソグラフィーエレメントを提供する工程を含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
- 前記Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスが、前記遠紫外軟Ｘ線によって高い温度範囲に加熱され、該Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスが前記高い温度範囲に対して１０ｐｐｂ未満で−１０ｐｐｂよりも大きい熱膨脹係数を有することを特徴とする請求項１０記載の方法。
- 遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメントを作成する方法であって、
混入異物を含まずかつ実効値で０．２５ｎｍ未満の表面凹凸状態と、実効値で０．２０ｎｍ未満の中間的空間周波数粗さと、実効値で０．１０ｎｍ未満の高い空間周波数粗さとを備えた整形されたエレメントガラス表面を備えたＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス基板を提供し、
前記整形されたエレメントガラス表面を、実効値で少なくとも０．１％に調節された均一な周期的多層厚を有する反射多層被膜で覆って、遠紫外軟Ｘ線に対し少なくとも６５％の反射率を有する一様な反射被膜を形成する、
各工程を有してなる方法。 - 前記反射リソグラフィーエレメントが、前記遠紫外軟Ｘ線によって高い温度範囲に加熱され、前記Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスが前記高い温度範囲に対して１０ｐｐｂ未満で−１０ｐｐｂよりも大きい熱膨脹係数と１０ｐｐｂ以下の熱膨脹係数変化とを有することを特徴とする請求項１５記載の方法。
- 前記Ｔｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラス基板を提供する工程が、高純度Ｓｉを含む原料および高純度Ｔｉを含む原料を提供し、該高純度Ｓｉを含む原料および高純度Ｔｉを含む原料を転化サイトに配送し、前記高純度Ｓｉを含む原料および高純度Ｔｉを含む原料をＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラススートに転化させ、該ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラススートを、混入異物を含まない均質なＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラスに固結させ、該ガラスをＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラス基板に成形する各工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
- 前記ガラス基板がＴｉドーパントの重量％レベルを有し、前記ＴｉをドープされたＳｉＯ２ ガラス基板を提供する工程が、該ガラス基板が前記反射リソグラフィーエレメントの動作温度において略ゼロを中心とする熱膨脹係数を有するように前記Ｔｉドーパントの重量％レベルを調整する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１ ５記載の方法。
- 実効値で０．２５ｎｍを超える表面凹凸状態の印刷されてしまう虞れがある表面形状欠陥がなく、実効値で０．２０ｎｍ未満の中間的空間周波数粗さと実効値で０．１０ｎｍ未満の高い空間周波数粗さとを備えた表面を有する、エッチングされていない研磨された放射線を操作する形状の表面を備えた、混入異物を含まないＴｉをドープされた高純度ＳｉＯ２ ガラスを有してなる遠紫外軟Ｘ線反射リソグラフィーエレメント。
- 前記ガラスが結晶のないガラスであることを特徴とする請求項１９記載のリソグラフィーエレメント。
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