JP3986495B2 - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、所望するパターンに従って投影ビームをパターン化するパターニング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、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ための投影システムとを備えるリソグラフィ投影装置に関する。

本明細書において使用する「パターニング手段」という用語は、入射する放射線ビームに、基板の目標部分に形成される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に使用することができる手段を指すものとして広義に解釈されるべきである。「ライト・バルブ」という用語もこの意味で使用することができる。一般的に、上記パターンは、集積回路または他のデバイス（下記の説明を参照）などの目標部分に形成中のデバイスの特定の機能層に対応する。このようなパターニング手段としては下記のものがある。すなわち、
− マスク。マスクの概念は、リソグラフィにおいて周知のものであり、バイナリ・マスク・タイプ、レベンソン・マスク・タイプ、減衰位相シフト・マスク・タイプおよび種々のハイブリッド・マスク・タイプ等がある。放射線ビーム内にこのようなマスクを置くと、マスク上のパターンにより、マスク上に入射する放射線が選択的に透過（透過性マスクの場合）または選択的に反射（反射性マスクの場合）される。あるマスクの場合には、支持構造は、一般的に、確実にマスクを入射放射線ビーム内の所望する位置に保持することができ、そうしたい場合には、ビームに対してマスクが移動することができるようなマスク・テーブルである。

− プログラマブル・ミラー・アレイ。このようなデバイスの一例としては、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックス・アドレス可能面がある。このような装置の基本的原理は、（例えば）反射面のアドレスされた領域が入射光を回折光として反射し、アドレスされていない領域は入射光を非回折光として反射するという原理である。適当なフィルタを使用することにより、反射ビームから上記の非回折光をろ過して回折光だけを後に残すことができる。このようにして、ビームは、マトリックス・アドレス可能面のアドレス・パターンに従ってパターン形成される。プログラマブル・ミラー・アレイの他の実施形態は、それぞれが、適当な集中した電界を加えることにより、または圧電作動手段を使用することにより、軸を中心にして個々に傾斜することができる小さなミラーのマトリックス配置を使用する。ここでもまた、アドレスされるミラーが、アドレスされないミラーへ異なる方向に入力放射線ビームを反射するように、ミラーは、マトリックス・アドレス指定することができる。このようにして、反射したビームは、マトリックス・アドレス指定することができるミラーのアドレス・パターンに従っ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、適当な電子手段により行うことができる。上記両方の状況において、パターニング手段は、１つまたはそれ以上のプログラマブル・ミラー・アレイを備えることができる。本明細書に記載したミラー・アレイのより詳細な情報については、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号、および米国特許第５，５２３，１９３号およびＰＣＴ特許出願第ＷＯ９８／３８５９７号およびＷＯ９８／３３０９６号を参照されたい。プログラマブル・ミラー・アレイの場合には、上記支持構造を、例えば、必要に応じて固定式にも移動式にもすることができるフレームまたはテーブルの形で実施することができる。

− プログラマブルＬＣＤアレイ。このような構造の一例は、米国特許第５，２２９，８７２号に記載されている。すでに説明したように、この場合の支持構造は、例えば、必要に応じて固定式にも移動式にもすることができるフレームまたはテーブルの形で実施することができる。

説明を簡単にするために、本明細書の残りの部分のいくつかの箇所では、マスクまたはマスク・テーブルを含む例について集中的に説明する。しかし、このような例において説明する一般的原理は、すでに説明したように、パターニング手段の広義な意味で理解されたい。

リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造の際に使用することができる。このような場合、パターニング手段はＩＣの個々の層に対応する回路パターンを形成することができ、このパターンを、放射線感光材料（レジスト）の層でコーティングされた基板（シリコン・ウェハ）上の目標部分（例えば、１つまたはそれ以上のダイを含む）に画像として形成することができる。一般的に、１つのウェハは、１回に１つずつ、投影システムにより連続的に照射される隣接する目標部分の全ネットワークを含む。１つのマスク・テーブル上に１つのマスクによりパターン形成を行う現在の装置の場合、２つの異なるタイプの機械を区別して使用することができる。リソグラフィ投影装置の１つのタイプの場合には、１回の動作で目標部分上に全マスク・パターンを露光することにより各目標部分を照射することができる。このような装置は、通常、ウェハ・ステッパまたはステップ・アンド・リピート装置と呼ばれる。通常、ステップ・アンド・スキャン装置と呼ばれる別の装置の場合には、所与の基準方向（「走査」方向）の投影ビームの下で、マスク・パターンを順次走査し、一方この方向に平行または非平行に基板テーブルを同期状態で走査することにより、各目標部分が照射される。一般的に、投影システムは、倍率計数Ｍ（一般的に、１より小さい）を有しているので、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に係数Ｍを掛けたものになる。本明細書に記載するリソグラフィ・デバイスについてのより詳細な情報は、例えば、米国特許第６，０４６，７９２号から入手することができる。

リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスの場合には、パターン（例えば、マスクにおける）は、放射線感光材料（レジスト）の層で少なくとも一部が覆われている基板上に像形成される。この像形成ステップを行う前に、プライミング、レジスト・コーティングおよびソフト・ベークなどの種々の処理を基板に対して行うことができる。露光後、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび像形成特性の測定／検査などの他の種々の処理を基板に対して行うことができる。このような一連の処理は、例えば、ＩＣのようなデバイスの個々の層をパターン形成する際の基準として使用される。次に、このようにパターン化された層に対して、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械的研磨などの種々のプロセスを行うことができる。これらすべてのプロセスは、個々の層を仕上げるためのものである。いくつかの層が必要な場合には、全処理またはそれを修正したものを新しい各層に対して行わなければならない。最終的に、デバイスのアレイが基板（ウェハ）上に形成される。次に、これらのデバイスは、ダイシングまたはソーイングのような技術により相互に切り離され、それにより、個々のデバイスをキャリヤ上に装着することもできるし、ピン等に接続することもできる。このようなプロセスに関するより詳細な情報は、例えば、１９９７年にマグローヒル出版社より刊行された、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著、「マイクロチップ製造：半導体処理に対する実用ガイド」という名称の書籍（“Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”）の第３版、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４より入手することができる。

説明を簡単にするために、今後は投影システムを「レンズ」と呼ぶことにする。しかし、この用語は、例えば、屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系を含む種々のタイプの投影システムを含むものと広義に解釈されるべきである。放射線システムは、また、放射線の投影ビームの誘導、成形または制御のためのこれらの設計タイプのうちのどれかにより動作する構成要素を含むこともできる。これらの構成要素も、以下の説明においては、集合的にまたは単独で「レンズ」と呼ぶことにする。さらに、リソグラフィ装置は、２つまたはそれ以上の基板テーブル（および／または２つまたはそれ以上のマスク・テーブル）を有するタイプのものであってもよい。このような「多段」デバイスの場合には、追加テーブルを並列に使用することもできるし、または１つまたはそれ以上のテーブルを露光のために使用している間に、１つまたはそれ以上のテーブル上で準備ステップを実行することもできる。二段リソグラフィ装置については、米国特許第５，９６９，４４１号および国際特許出願第ＷＯ９８／４０７９１号に開示されている。

半導体をベースとする光検出器または光検出器アレイは、一般に、スペクトルの可視領域および赤外線領域内で光を感知する。遠紫外線領域（通常、２５０〜１９０ｎｍの範囲内のＤＵＶ）および真空紫外線領域（通常、１９５〜１２０ｎｍの範囲内のＵＶＵ）を含む紫外線領域（ＵＶ）内の電磁放射線に対するフォトダイオードの感度を増大するには、フォトダイオードをＤＵＶ／ＶＵＶ放射線を吸収し、それを以後「二次放射線」と呼ぶもっと長い波長を有する放射線に変換する変換層でコーティングすることができる。この二次放射線は、通常、赤外線および可視光線および紫外線スペクトル内の波長、すなわち４００ｎｍ〜１ミクロンの波長を有する放射線である。以後、変換対象の放射線を「一次放射線」と呼ぶことにする。

これらの変換コーティングは通常１〜５０ミクロンの厚さであるので、下に位置するフォトダイオード（通常、５〜５０ミクロンのピクセル・サイズ）のアレイの解像度を損なわないで塗布することができる。通常の変換コーティングは、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂから選択することができ、またＰ４３、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ、Ｔｂ（Ｐ４７）およびＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ（Ｐ１）と呼ぶことができる。また、ＣａＳ：Ｃｅ、ＹＡＧ：ＣｅおよびＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌも、変換コーティング材料として使用することができる。これらのコーティングは、入射する可視放射線または赤外線に全然影響を与えないし、可視波長および赤外線波長の放射線に対するカメラの感度を低下させない。二次放射線は、多かれ少なかれ等方性で放射されるので、二次放射線の約５０％は後方に放射され感光面に到着しない。その結果、光検出器にとっては有意な収率の損失が起こる。何故なら、入射放射線エネルギーの中の半分しか検出されないからである。さらに、感光面から遠ざかる方向に放射された二次放射線は、画像センサの上のある距離のところで反射し、画像センサに戻り、誤ったピクセル（ＤＵＶ光線が吸収されたピクセルでない）を照射する。

特に、光検出器のアレイが、空間内で変化する透過率または位相分布を有する光学素子と一緒に、上記光検出器アレイからなるセンサ・モジュールの検出部分として使用されている場合には、例えば、アレイの前面の整合または線量測定として、この追加の光学素子はこのような偽の反射を生じる。

この偽の反射により、空間的解像度が低減し、画像センサ上に「不必要な」ゴーストが発生する。さらに、可視光線および赤外線に対する相対的に高い感度により、これらの波長範囲内のストレイライトは大きな不必要な背景を生じる。スキャナ内においては、これら波長のところの放射線を使用する光学的方法をベースとする他の測定システムは、異なる診断システム間で不必要なクロストークを発生する。

本発明の１つの目的は、より高い収率が達成され、ゴーストの発生を抑制するように、変換層を有する現在の光検出器の検出特性を改善することである。

上記および他の目的は、冒頭のところで説明したリソグラフィ装置により達成される。本発明は、リソグラフィ装置が、投影ビームからの一次放射線を受光するために、投影ビームが横切る経路内を移動することができる放射線センサを備えることを特徴とする。上記センサは、
入射一次放射線を二次放射線に変換する放射線感光材料と、
上記放射線感光材料からの上記二次放射線を検出することができる感知手段と、
感知手段から遠ざかる方向に二次放射線が伝搬するのを実質的に阻止するためのフィルタ材料とを備える。

上記フィルタ材料は、フォトダイオードに到着する可視光線および赤外線のストレイライトの光子の数を低減し、有効なソーラ・ブラインド検出装置を生成する。それ故、頂部層は画像センサのスペクトル選択性を改善する。

フィルタ材料は一次放射線に対して透過性のものであってもよい。ある実施形態の場合には、フィルタ材料は上記二次放射線を吸収する。しかし、好適には、フィルタ材料は二次放射線に対して反射性のものであることが好ましい。変換層の頂部上に適当な光学的特性を有する追加のフィルタ材料層を使用することにより、変換層からの長い波長の二次放射が選択的に反射され、一方、一次ＤＵＶ／ＶＵＶの光子は透過する。反射した場合、ストレイライトおよびゴーストの形成が防止されるばかりでなく、光変換層が放射する二次放射線が感知手段の方向に逆に反射される。

これにより、感光面から遠ざかる方向に元来放射された二次光子の反射した部分を含む検出装置信号が増大し、それにより収率の損失が減少する。また、これにより、後方に放射され、ある点で反射した二次放射線の影響も低減する。

好適な実施形態の場合には、本発明によるリソグラフィ装置には、感知手段から遠ざかる方向に、上記フィルタ材料の前に放射線感光材料が設けられる。それ故、放射線センサの方向に伝搬する放射線は、最初フィルタ材料で濾過され、その後で放射線感光層内で変換され、次に放射線感知手段により検出される。このようにして、一次放射線だけが検出され、ストレイライトおよび放射線感光手段の方向に逆に反射された二次光線は阻止されるか、放射線感光手段から遠ざかる方向に反射される。

もう１つの好適な実施形態の場合には、上記フィルタ材料は半透過性金属層を含む。好適には、上記金属原子はＡｌまたはＣｒのグループからのものであることが好ましいことが分かった。

さらにもう１つの好適な実施形態の場合には、上記一次放射線は１２０〜２５０ｎｍの波長の放射線である。好適には、上記フィルタ材料の厚さは一次放射線の波長より薄いことが好ましい。好適には、上記フィルタ層の厚さは０．５〜３０ｎｍであることが好ましい。

本発明は、さらに、
放射線感光材料の層で少なくとも一部がカバーされている基板を供給するステップと、
放射線システムにより放射線の投影ビームを供給するステップと、
投影ビームのその断面をあるパターンに形成するために、パターニング手段を使用するステップと、
放射線感光材料の層の目標部分上に放射線のパターン化されたビームを投影するステップと、
投影ビームからの一次放射線を受光するために、投影ビームが横切る経路内を移動することができる放射線センサを使用するステップとを含むデバイス製造方法に関する。上記センサは、
入射一次放射線を二次放射線に変換する放射線感光材料と、
上記放射線感光材料からの上記二次放射線を検出することができる感知手段と、
二次放射線が感知手段から遠ざかる方向に伝搬するのを防止するためのフィルタ材料とを備える。

ＩＣ製造の際の本発明による装置の使用について、本明細書において特定の参照を行うことができるが、このような装置は、多くの他の可能な用途を有することをはっきりと理解されたい。例えば、本発明の装置は、集積光学システム、磁気領域メモリ用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の際に使用することができる。当業者であれば、このような別の用途の場合には、「レチクル」、「ウェハ」または「ダイ」のような用語の代わりに、それぞれ、もっと一般的な用語である「マスク」、「基板」および「目標部分」を使用することができることを理解することができるだろう。

対応する参照記号が対応する部材を示す添付の略図を参照しながら、以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。

実施形態１
図１は、本発明の特定の実施形態によるリソグラフィ投影装置１の略図である。この装置は、
この特定の実施形態の場合には、放射線源ＬＡも含む放射線（例えば、遠紫外線領域内の光線）の投影ビームＰＢを供給するための放射線システム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・ホルダーを備え、品目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ＰＭに接続している第１の対象物テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（例えば、レジストでコーティングされたシリコン・ウェハ）を保持するための基板ホルダーを備え、品目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している第２の対象物テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つまたはそれ以上のダイを備える）上にマスクＭＡの照射部分を画像形成するための投影システム（「レンズ」）ＰＬを備える。

本明細書で説明するように、上記装置は反射タイプのものである（すなわち、反射性マスクを有している）。しかし、一般的にいって、上記装置は、例えば、（透過性マスクを含む）透過性タイプのものであってもよい。別の方法としては、上記装置は、上記のようなあるタイプのプログラマブル・ミラー・アレイのような他のタイプのパターニング手段を使用することもできる。

放射線源ＬＡ（例えば、エキシマ・レーザ源）は、放射線ビームを生成する。このビームは、直接、または、例えば、ビーム・エクスパンダＥｘのようなコンディショニング手段を通過した後で、照明システム（照明装置）ＩＬに送られる。照明装置ＩＬは、ビーム内の輝度分布の（通常、それぞれσアウタおよびσインナと呼ばれる）外部および／または内部の半径方向の広がりを設定するための、調整手段ＡＭを備えることができる。さらに、照明装置は、通常、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯのような種々の他の構成部材を備える。このようにして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、その横断面内に必要な均一性と輝度分布を有する。

図１の場合、放射線源ＬＡは、リソグラフィ投影装置のハウジング内に収容することができるが（例えば、放射線源ＬＡが水銀ランプの場合、多くの場合そうであるように）、リソグラフィ投影装置から離れたところに設置することもでき、放射線源ＬＡが発生する放射線ビームは装置内に導入される（例えば、適当な方向づけミラーにより）。この後者のシナリオは、多くの場合、放射線源ＬＡがエキシマ・レーザの場合に使用される。本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。

その後で、ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡを照射する。マスクＭＡを通過した後で、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、レンズＰＬは基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームＰＢの焦点を結ぶ。第２の位置決め手段ＰＷ（および干渉計測定手段ＩＦの助けにより）、例えば、ビームＰＢの経路内の異なる目標部分Ｃに位置決めするために、基板テーブルＷＴを正確に移動することができる。同様に、例えば、マスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後で、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ために、第１の位置決め手段ＰＭを使用することができる。通常、対象物テーブルＭＴ、ＷＴの運動は、図１にははっきりと示していないロング・ストローク・モジュール（粗位置決め用）、およびショート・ストローク・モジュール（微細位置決め用）の助けを借りて行われる。しかし、ウェハ・ステッパ（ステップ・アンド・スキャン装置とは対照的な）の場合には、マスク・テーブルＭＴは、ショート・ストローク・アクチュエータに単に接続することもできるし、固定することもできる。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク整合マークＭ１、Ｍ２および基板整合マークＰ１、Ｐ２を使用して整合することもできる。

図の装置は、下記の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・モードの場合には、マスク・テーブルＭＴは、本質的に固定状態に維持され、全マスク画像は、１回で（すなわち、１回の「照射」で）目標部分Ｃ上に投影される。次に、異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射することができるように、基板テーブルＷＴがｘおよび／またはｙ方向にシフトされる。
２．走査モードの場合には、所与の目標部分Ｃが１回の「照射」で露光されない点を除けば、本質的には同じシナリオが適用される。代わりに、マスク・テーブルＭＴを、速度ｖで所与の方向（例えば、ｙ方向のような、いわゆる「走査方向」）に移動することができ、その結果、投影ビームＰＢはマスク画像上を走査する。同時に、基板テーブルＷＴは、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（通常、Ｍ＝１／４または１／５である）倍率である。このようにして、解像度を犠牲にしないで比較的広い目標部分Ｃを露光することができる。

基板レベルで、例えば、輝度または線量を決定することができるようにするために、放射線センサを、例えば、基板の近くの任意の位置に置くことができる。図２はこのような放射線センサ２のある実施形態である。この図の場合、センサは、感光素子３のピクセル・アレイを備える。感光素子は、通常、通常は可視領域および（近）赤外線領域内に感光特性を有する、基板４上の従来の半導体からなる。ＤＵＶまたはＶＵＶ領域またはＸ線領域（１ｎｍおよびそれより短い）までの（通常は、１３．５ｎｍの）極紫外線の領域内で、電磁放射線のようなもっと短い波長の放射線を検出することができるように、光変換層５が、通常、例えば、ＣａＳ：Ｃｅ、ＹＡＧ：ＣｅおよびＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌのグループから選択され、塗布される。このような光変換層５は、通常、１〜５０ミクロンの厚さで、そのため、下に位置するフォトダイオード（通常ピクセル・サイズが５〜５０ミクロン）のアレイの解像度を低下しないで塗布することができる。

従来の放射線センサの場合には、放射線源７からの入射放射線エネルギー（太い線６）の約５０％は、感光素子から遠ざかる方向に伝搬する。何故なら、シンチレーション層５が、多かれ少なかれ等方性による量子変換プロセスの結果発生した二次放射線（細い線８で示す）を放射するからである。この図に示すように、このような二次放射線８は、装置の反射性の部分９により逆に反射されるので、ゴーストを形成する。何故なら、放射線ビームが近くのピクセル１０上で再形成されるからである。このような反射性の部分９は、格子のようなセンサ組立体の一部であってもよいが、また装置の他の部分のような一般的な反射性の側壁部であってもよい。特に、例えば、整合または線量測定のために検出装置が使用される場合には、センサは、通常、光検出器アレイの前に空間内で変動する透過または位相分布を有する光学素子を含む。このような追加の光学素子９は、このような偽の反射をすぐに発生する。

シンチレーション層５は、通常、二次放射線８の波長範囲内で電磁放射線に対して透過性であるので、例えば、監視光または他のタイプの周囲の光源のような光源１１がその波長で放射した光は、通常望ましくない背景レベルを発生する。背景光源は、監視光または他のタイプの周囲光源を含むことができる。これらは光源１１として略図で示してある。この場合、周囲の光は領域１２内に入射する。

図３は、光変換層５上に蒸着したフィルタ材料１３の層の略図である。フィルタ材料１３は、二次放射線８が感光層３から遠ざかる方向へ伝搬するのを防止する。それ故、入射一次放射線６のエネルギーは、光シンチレーション層５内のフィルタ材料１３により「捕捉」される。図３の実施形態の場合には、フィルタ材料１３は、装置に逆方向に伝搬する二次光８を防止する利点ばかりでなく、光の収率を増大する利点も有する二次放射線８に対して反射性を有する。何故なら、光線は光変換層５方向に再び反射し、感光層３の方向に向かうからである。好適には、フィルタ材料は、約０．５〜３０ｎｍの範囲内の薄い金属層であることが好ましい。

このような薄い層１３は、入射光の波長に大きく依存する光学的特性を有する。すなわち、この層は、一次放射線に対して高い透過性を有し、二次放射線に対して低い透過性を有する。通常、二次放射線の一部は反射され、一部は吸収される。

この薄い層のダイクロイックな挙動は、固有の光学的材料特性と塗布した層の特定の厚さの間の特定の相互作用によるものである。このような金属多重層構造の一般的な光学的特性は、下記の参考文献、すなわち、１９９３年にオックスフォードのＰｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ社発行の、Ｍａｘ Ｂｏｒｎ ＆ Ｅｍｉｌｅ Ｗｏｌｆの「光学の原理」第６版、ＩＳＢＮ０−０８−０２６４８２−４に記載されている。この理論に基づいて、他の２つの誘電体（頂部側のガス状媒体または液状媒体または固体状の不動態層と底側の変換層）との間に、サンドイッチ状に挟まれているサブ波長（１００ｎｍ未満の厚さの「薄い」）金属層は、入射光の波長により変化する透過性挙動を示す。

本明細書は、サブ波長層（０．５〜３０ナノメートルの）層に関する。特に、適当に選択した厚さの層を使用すれば、透過レベルと反射を加えた吸収レベルとの間に制御されたバランスを得ることができる。材料および層の厚さを正しく選択すれば、１００ｎｍ以上の厚さを有する厚い層の挙動とはかなり異なる効果を得ることができる。このような厚い層は、すべての光を吸収または反射し、関連する波長に対して透過性を持たず、そのためこれらの「厚い」層は検出装置の波長のスクリーニングの用途には適していない。

適当な層の厚さとは別の問題であるが、最適な光学的性能を得るためには材料を正しく選択することが非常に重要である。薄い層の原子構造および分子構造により、入射光は材料に一意の方法で層と相互作用を行う。この相互作用は入射放射線の波長に大きく依存する。適当な材料を選択することにより、透過性の波長依存性を上記検出装置スクリーニングの用途に一致させることができる。

図３に略図で示すように、この時点で、二次放射線源１１のストレライトは、感光層３から阻止され、そのためセンサ２が検出する背景放射線は有意に減少する。さらに、反射性素子９の存在により、放射線センサ２の感光性は影響を受けず、ゴーストはもはや生成されない。

図４は、本発明による放射線センサの第２の実施形態の略図である。この実施形態の場合には、検出装置は、不動態層１４により保護されている。このような層１４は、頂部コーティングを保護し、安定させるためのものである。この材料は、ＤＵＶの波長範囲で高い透過性を示す酸化物またはフッ化物材料（例えば、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２、ＣａＦ２）のグループから選択することができる。この材料の主要な機能は、薄い金属コーティング層の酸化および化学的分解を防止することである。

図５ａおよび図５ｂは、層の厚さの異なる値に対する２５０〜１９０ｎｍのＤＵＶ範囲内の、（一次）放射線により照射されたアルミニウムのモデル化した光学的レスポンス（図５Ａ）、および可視光線の範囲内の、（二次）放射線により照射されたアルミニウムの光学的レスポンス（図５ｂ）を示す。これらの図を見れば分かるように、好適な層の厚さは、０．５〜３０ｎｍの範囲で変化し、もっと正確にいえば４〜１０ｎｍの範囲内で変化し、もっと特定していえば、好適な厚さは５〜６ｎｍである。これらの好適な範囲においては、ＤＵＶ光線の相対的透過性は高く、一方、二次放射線の透過性は相対的に低い。

ＤＵＶ透過性の減少は、二次放射線の透過性が低減するにつれて、もっと薄い厚さのところではっきりと認められる。波長に依存する（ダイクロイック）透過性の行動を支持しているのは、この厚さに対する依存性である。

図６は、問題の２つの金属層に対してある波長範囲で測定した光学的レスポンスを示す。クロームに対する図６ａおよびアルミニウムに対する図６ｂを見れば分かるように、光化学作用性波長領域（１５０〜２４８ｎｍ）内においては、放射線の透過は相対的に高く、一方、可視光線（４００ｎｍから１ミクロン）の範囲内においては透過性は相対的に低い。それ故、アルミニウムまたはクロームのこれらの薄い金属層は、関連する一次波長および二次波長内でダイクロイック行動を示し、そのため本発明の放射線センサ内でのフィルタ層として適している。

今まで本発明の特定の実施形態について説明してきたが、本発明は、上記以外の方法で実行することができることを理解することができるだろう。上記説明は本発明を制限するためのものではない。

本発明のある実施形態によるリソグラフィ投影装置である。 従来技術による放射線センサの略図である。 本発明による放射線センサの略図である。 本発明による放射線センサの他の実施形態の略図である。 層の厚さの異なる値に対する２５０〜１９０ｎｍのＤＵＶ範囲内の一次放射線により照射されたアルミニウムのモデル化した光学的レスポンスを示す。 可視光線の範囲内の二次放射線により照射されたアルミニウムの光学的レスポンスを示す。 問題の２つの金属層に対してある波長範囲で測定した光学的レスポンスを示す。

Claims (15)

1. リソグラフィ投影装置であって、
   一次放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、
   必要なパターンに従って前記投影ビームをパターン化する働きをする、パターニング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、
   前記基板の目標部分に前記パターン化されたビームを投影するための投影システムと、
   前記投影ビームからの一次放射線を受光するために、前記投影ビームが横切る経路内を移動することができる放射線センサを備えるリソグラフィ投影装置であって、前記センサが、
   入射一次放射線を二次放射線に変換する放射線感光材料と、
   前記放射線感光材料からの前記二次放射線を検出することができる感知手段と、
   前記感知手段から遠ざかる方向に二次放射線が伝搬するのを実質的に阻止するためのフィルタ材料とを備えるリソグラフィ投影装置。
2. 前記フィルタ材料が、前記一次放射線に対して透過性である、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
3. 前記フィルタ材料が、前記二次放射線に対して反射性である、請求項１または２に記載のリソグラフィ投影装置。
4. 前記感知手段から遠ざかる方向に、前記フィルタ材料の前に前記放射線感光材料を設けている、請求項１〜４の何れかに記載のリソグラフィ投影装置。
5. 前記フィルタ材料が、半透過性金属層を含む、前記請求項１〜４の何れかに記載のリソグラフィ投影装置。
6. 前記金属原子が、アルミニウムまたはクロームのグループからのものである、請求項５に記載のリソグラフィ投影装置。
7. 前記一次放射線が、１５０〜２５０ｎｍの波長を有する、請求項１〜６の何れかに記載のリソグラフィ投影装置。
8. 前記フィルタ材料の厚さが、前記一次放射線の波長よりも小さい、請求項１〜７の何れかに記載のリソグラフィ投影装置。
9. 前記フィルタ層の厚さが、０．５〜３０ｎｍである、請求項１〜８の何れかに記載のリソグラフィ投影装置。
10. 前記放射線感光材料が、厚さ１〜５０ミクロンの層を含む、前記請求項の何れかに記載のリソグラフィ投影装置。
11. 前記放射線感光材料が、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｔｂ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、ＣａＳ：Ｃｅ、ＹＡＧ：Ｃｅ、ＺｎＳ：ＡｇおよびＺｎＳ：Ａｌから選択される、請求項１〜１０の何れかに記載のリソグラフィ投影装置。
12. 前記感知手段が、フォトダイオードのアレイを含み、前記フォトダイオードが５〜５０ミクロンのピクセル・サイズを有する、請求項１〜４の何れかに記載のリソグラフィ投影装置。
13. 前記フィルタ層が、不動態化層によりコーティングされ、前記不動態化層がＳｉＯ２および／またはＭｇＦ２および／またはＣａＦ２を含む、請求項１〜１２の何れかに記載のリソグラフィ投影装置。
14. 前記放射線センサが、空間内で変動する透過性または位相分布を有する光学素子を備える、請求項１〜１３の何れかに記載のリソグラフィ投影装置。
15. デバイス製造方法であって、
    放射線感光材料の層で少なくとも一部がカバーされている基板を供給するステップと、
    放射線システムにより放射線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をあるパターンに形成するためにパターニング手段を使用するステップと、
    放射線感光材料の層の目標部分上に、放射線のパターン化されたビームを投影するステップと、
    投影ビームからの一次放射線を受光するために、前記投影ビームが横切る経路内を移動することができる放射線センサを使用するステップとを含み、前記センサが、入射一次放射線を二次放射線に変換する放射線感光材料と、
    前記材料からの前記二次放射線を検出することができる感知手段と、
    二次放射線が前記感知手段から遠ざかる方向に伝搬するのを防止するためのフィルタ材料とを備えるデバイス製造方法。

Images