JP4041791B2 - 光学素子を製造する方法、リソグラフィ装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は光学素子を製造する方法に関し、この光学素子はリソグラフィ投影装置内で使用するためのものである。したがって本発明は、
放射線の投影ビームを提供するための放射線システムと、
パターン形成手段を支持するための支持構造であって、パターン形成手段が所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成するように働く支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
パターンが形成されたビームを基板のターゲット部分の上に投影するための投影システムとを有するリソグラフィ投影装置に関する。
放射線の投影ビームを提供するための放射線システムと、
パターン形成手段を支持するための支持構造であって、パターン形成手段が所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成するように働く支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
パターンが形成されたビームを基板のターゲット部分の上に投影するための投影システムとを有するリソグラフィ投影装置に関する。
本明細書で使用する「パターン形成手段」という用語は、基板のターゲット部分に作成するパターンに対応するパターンが形成された断面を、入射する放射線ビームに付与するために用いることができる手段を指すものと広く解釈すべきであり、「光弁（ｌｉｇｈｔ ｖａｌｖｅ）」という用語もこの意味で用いることができる。一般に、前記パターンは、集積回路や他のデバイスなど、ターゲット部分に作成されるデバイスの特定の機能層に対応している（以下参照）。こうしたパターン形成手段の例には以下のものが含まれる。
（１）マスク
マスクの概念はリソグラフィの分野では周知であり、それにはバイナリ・マスク、交互位相シフト・マスク（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ＰＳＭ）および減衰位相シフト・マスク（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ＰＳＭ）などのマスク・タイプ、ならびに様々なハイブリッド型のマスク・タイプが含まれる。こうしたマスクを放射線ビーム中に配置すると、マスク・パターンに従って、マスク上に衝突する放射線の選択的透過（透過性マスクの場合）または反射（反射性マスクの場合）が行われる。マスクの場合、その支持構造は、一般に入射する放射線ビーム中の所望の位置にマスクを保持できること、および必要であればビームに対してマスクを移動できることを保証するマスク・テーブルである。
（２）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は、粘弾性制御層および反射面を有する、マトリクス状にアドレス指定可能な表面である。こうした装置の背景となる基本原理は、（例えば）反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、アドレス指定されていない領域が入射光を非回折光として反射することにある。適切なフィルタを用いると、前記非回折光を反射ビームから濾去し、後に回折光のみを残すことができる。このようにして、マトリクス状にアドレス指定可能な表面のアドレス指定されたパターンに従ってビームにパターンが形成される。プログラマブル・ミラー・アレイの別の実施例は小さいミラーのマトリクス状の配列を使用するものであり、適切な局部電界を印加するか、あるいは電圧作動手段を用いることによりそれぞれのミラーを別々に軸線を中心に傾斜させることができる。ここでも、ミラーはマトリクス状にアドレス指定可能にされ、アドレス指定されたミラーが、入射する放射線ビームを、アドレス指定されていないミラーとは異なる方向に反射する。このようにして、マトリクス状にアドレス指定可能なミラーのアドレス指定パターンに従って、反射ビームにパターンが形成される。必要なマトリクス・アドレス指定は、適切な電子手段を用いて実施することができる。上述のどちらの場合も、パターン形成手段は１つまたは複数のプログラマブル・ミラー・アレイを備えることができる。本明細書で言及するミラー・アレイに関する他の情報は、例えば米国特許第５，２９６，８９１号および第５，５２３，１９３号、ならびにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号およびＷＯ９８／３３０９６号から得られ、これらを参照によって本明細書に組み込む。プログラマブル・ミラー・アレイの場合、前記支持構造は、例えばフレームまたはテーブルとして実施されることができ、これらは必要に応じて固定することも移動させることもできる。
（３）プログラマブルＬＣＤアレイ
このような構成の例は米国特許第５，２２９，８７２号に示されており、これを参照によって本明細書に組み込む。この場合の支持構造は、上述のように、例えば必要に応じて固定することも移動させることもできるフレームまたはテーブルとして実施されることができる。
簡略化のために、本明細書の他の部分では特定の箇所で、特にマスクおよびマスク・テーブルに関する実施例に言及することがあるが、こうした実施例の中で論じる一般原理は、先に述べたように、パターン形成手段のより広い意味において理解すべきである。
（１）マスク
マスクの概念はリソグラフィの分野では周知であり、それにはバイナリ・マスク、交互位相シフト・マスク（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ＰＳＭ）および減衰位相シフト・マスク（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ＰＳＭ）などのマスク・タイプ、ならびに様々なハイブリッド型のマスク・タイプが含まれる。こうしたマスクを放射線ビーム中に配置すると、マスク・パターンに従って、マスク上に衝突する放射線の選択的透過（透過性マスクの場合）または反射（反射性マスクの場合）が行われる。マスクの場合、その支持構造は、一般に入射する放射線ビーム中の所望の位置にマスクを保持できること、および必要であればビームに対してマスクを移動できることを保証するマスク・テーブルである。
（２）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は、粘弾性制御層および反射面を有する、マトリクス状にアドレス指定可能な表面である。こうした装置の背景となる基本原理は、（例えば）反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、アドレス指定されていない領域が入射光を非回折光として反射することにある。適切なフィルタを用いると、前記非回折光を反射ビームから濾去し、後に回折光のみを残すことができる。このようにして、マトリクス状にアドレス指定可能な表面のアドレス指定されたパターンに従ってビームにパターンが形成される。プログラマブル・ミラー・アレイの別の実施例は小さいミラーのマトリクス状の配列を使用するものであり、適切な局部電界を印加するか、あるいは電圧作動手段を用いることによりそれぞれのミラーを別々に軸線を中心に傾斜させることができる。ここでも、ミラーはマトリクス状にアドレス指定可能にされ、アドレス指定されたミラーが、入射する放射線ビームを、アドレス指定されていないミラーとは異なる方向に反射する。このようにして、マトリクス状にアドレス指定可能なミラーのアドレス指定パターンに従って、反射ビームにパターンが形成される。必要なマトリクス・アドレス指定は、適切な電子手段を用いて実施することができる。上述のどちらの場合も、パターン形成手段は１つまたは複数のプログラマブル・ミラー・アレイを備えることができる。本明細書で言及するミラー・アレイに関する他の情報は、例えば米国特許第５，２９６，８９１号および第５，５２３，１９３号、ならびにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号およびＷＯ９８／３３０９６号から得られ、これらを参照によって本明細書に組み込む。プログラマブル・ミラー・アレイの場合、前記支持構造は、例えばフレームまたはテーブルとして実施されることができ、これらは必要に応じて固定することも移動させることもできる。
（３）プログラマブルＬＣＤアレイ
このような構成の例は米国特許第５，２２９，８７２号に示されており、これを参照によって本明細書に組み込む。この場合の支持構造は、上述のように、例えば必要に応じて固定することも移動させることもできるフレームまたはテーブルとして実施されることができる。
簡略化のために、本明細書の他の部分では特定の箇所で、特にマスクおよびマスク・テーブルに関する実施例に言及することがあるが、こうした実施例の中で論じる一般原理は、先に述べたように、パターン形成手段のより広い意味において理解すべきである。
リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。このような場合、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可能であり、このパターンを、放射線感光材料（レジスト）の層で被覆した基板（シリコン・ウェハ）上の（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分に結像させることができる。一般に単一のウェハは、投影システムにより１つずつ連続的に照射される隣接するターゲット部分の全ネットワークを含む。マスク・テーブル上のマスクによるパターン形成を採用する現在の装置は、異なる２つのタイプの装置に区別することができる。一方のタイプのリソグラフィ投影装置では、マスク・パターン全体をターゲット部分の上に一度に露光することによって各ターゲット部分を照射するようになっており、こうした装置は一般にウェハ・ステッパと呼ばれる。もう一方の装置は、一般にステップ・アンド・スキャン式装置と呼ばれ、マスク・パターンを投影ビームの下で所与の基準方向（「走査」方向）に漸次走査し、それと同時にこの方向に対して平行または逆平行に基板テーブルを同期して走査することによって各ターゲット部分を照射する。一般に、投影システムは倍率Ｍ（一般にＭ＜１）を有するため、基板テーブルを走査する速度Ｖはマスク・テーブルを走査する速度のＭ倍になる。本明細書に記載するリソグラフィ装置に関するさらに詳しい情報は、例えば米国特許第６，０４６，７９２号から得ることができ、これを参照によって本明細書に組み込む。
リソグラフィ投影装置を用いた製造工程では、少なくとも一部を放射線感光材料（レジスト）の層で被覆した基板の上に（例えばマスクの）パターンが結像（イメージング）される。この結像ステップの前に、プライミング、レジスト・コーティングおよびソフト・ベークなど様々な処理を基板に施すことができる。また露光後に、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベークおよび結像したフィーチャの測定／検査など他の処理を基板に施すこともできる。この一連の処理が、例えばＩＣなどのデバイスの個々の層にパターンを形成するための基礎として用いられる。次いで、こうしたパターンが形成された層を、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、化学的機械研磨など様々な処理にかけることが可能であり、これらは全て、個々の層を仕上げるものである。いくつかの層が必要な場合には、全ての処理またはその変形形態を新しい層ごとに繰り返さなければならない。最終的に一連のデバイスが基板（ウェハ）上に形成されることになる。次いで、これらのデバイスをダイシングやソーイングなどの技術によって互いに分離し、それによって個々のデバイスをキャリアに取り付けたり、ピンに接続したりすることができるようになる。こうした工程に関する他の情報は、例えばピーター・ファン・ツァント（Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ）の著書「マイクロチップの製造；半導体処理のための実用ガイド（Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」第３版、マグローヒル出版社、１９９７、ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４から得ることができ、これを参照によって本明細書に組み込む。
簡略化のために、以下では投影システムを「レンズ」と呼ぶことがあるが、この用語は、例えば屈折光学系、反射光学系および反射屈折光学系を含めて様々なタイプ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。放射線システムはまた、投影する放射線ビームの方向付け、成形または制御を行うために、これらの設計タイプのいずれかに従って動作する構成要素を含むことができ、こうした構成要素も以下では一括して、または単独で「レンズ」と呼ぶことがある。さらに、リソグラフィ装置は２以上の基板テーブル（および／または２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。こうした「マルチ・ステージ」装置では、追加のテーブルを並行して用いてもよく、あるいは１つまたは複数のテーブル上で予備ステップを実施し、それと同時に１つまたは複数の他のテーブルを露光に用いることもできる。例えば米国特許第５，９６９，４４１号およびＷＯ９８／４０７９１号には２ステージ・リソグラフィ装置が記載されており、これらを参照によって本明細書に組み込む。
米国特許第６，３９２，７９２号は、リソグラフィ投影装置に用いるための回折光学素子を開示している。この回折素子は、基板の表面上に、いわゆるエッチング・スタック（ｅｔｃｈ ｓｔａｃｋ）を形成することによって製造され、このエッチング・スタックは、第１および第２の材料の交互になされた層を含む。この２つの材料は相対的なエッチング選択特性を有し、したがって特定の反応性イオン・エッチングは一方の材料と反応するが他方とは反応せず、また逆も同様である。次いで、スタックの上にレジスト膜を形成し、１つまたは複数のパターンが形成されたレジスト膜の領域を露光し、レジストを現像して、スタックの１つまたは複数の領域を遮蔽のない状態にし（ｕｎｃｏｖｅｒ）、スタックの他の領域は遮蔽されたままにすることによって、スタック内にレリーフ状のプロファイルを作成する。次いで、反応性イオン・エッチングを用いて、スタックの最上層の露出された部分をエッチング除去する。反応性イオン・エッチングは、最上層の材料としか反応しないように選択され、このエッチングは最上層の材料の深さよりも深く進行しないため、エッチングの深さを正確に制御することができる。スタック上にレジスト膜を形成するステップ、そのレジスト膜にパターンを形成するステップ、および反応性イオン・エッチングを行うステップを繰り返すことにより、基板上にレリーフ状のプロファイルを形成することができる。最終ステップは、多層の反射膜をレリーフ状のプロファイルの上に堆積させることを含み、それによって膜は、レリーフ状のプロファイルに実質的に一致する外形を有するようになされる。
米国特許第６，３９２，７９２号に開示される方法に伴う問題点の１つは、エッチング除去された層のエッジがきわめて鋭くなり、その結果、堆積させた多層の反射膜がレリーフ状のプロファイルに必ずしもうまく付着しないことである。さらに、エッチングは表面を粗くし、これは迷光および強度の損失を引き起こす。
本発明の目的は、光学素子を製造する代替形態を提供することであり、特に上述の問題を来さない光学素子の製造方法を提供することである。
この目的および他の目的は、
（ａ）基板を提供するステップと、
（ｂ）前記基板の表面上に、第１および第２の材料の交互層を含む多層スタックを堆積させるステップであって、前記２つの材料が相対的なエッチング選択性を提供可能であるステップと、
（ｃ）前記スタックの上にレジスト層を形成するステップと、
（ｄ）前記レジスト層にパターンを形成し、また前記レジスト膜を現像して前記スタックの１または複数の領域を遮蔽のないようにするステップと、
（ｅ）１または複数の遮蔽のない前記スタックの領域をプラズマ・エッチングしてステップ（ｄ）で露出された前記多層スタックの１つの層の一部を除去し、それによってレリーフ状のプロファイルを形成するステップと、
（ｆ）前記レリーフ状のプロファイルの上に膜を堆積させるステップと
を含む光学素子の製造方法によって達成される。
（ａ）基板を提供するステップと、
（ｂ）前記基板の表面上に、第１および第２の材料の交互層を含む多層スタックを堆積させるステップであって、前記２つの材料が相対的なエッチング選択性を提供可能であるステップと、
（ｃ）前記スタックの上にレジスト層を形成するステップと、
（ｄ）前記レジスト層にパターンを形成し、また前記レジスト膜を現像して前記スタックの１または複数の領域を遮蔽のないようにするステップと、
（ｅ）１または複数の遮蔽のない前記スタックの領域をプラズマ・エッチングしてステップ（ｄ）で露出された前記多層スタックの１つの層の一部を除去し、それによってレリーフ状のプロファイルを形成するステップと、
（ｆ）前記レリーフ状のプロファイルの上に膜を堆積させるステップと
を含む光学素子の製造方法によって達成される。
この方法の利点は、プラズマ・エッチングが反応性イオン・エッチングよりも高い圧力で実施可能であること、およびプラズマ・エッチングの方が速い場合が多いことにある。さらに、反応性イオン・エッチングの場合に生じることがある原子的な影響はまったく起こらない。最後に、異方性の反応性イオン・エッチングが、特定の結晶方向を他よりも速くエッチングするので、ファセット状の（ｆａｓｅｔｅｄ）エッチングおよび上述の問題を生じ得るのに対して、プラズマ・エッチングは等方性であり、したがって異方性の反応性イオン・エッチングによってエッチング除去する場合よりも、エッチング除去された領域のエッジが滑らかなプロファイルを有するように第１および第２の材料をエッチングすることができる。すなわち、プラズマ・エッチングによって、膜がレリーフ状のプロファイルの上によりしっかりと堆積した光学素子を得ることができる。このようにして、不都合な光学素子のエッジの影響も回避することができる。
本発明の他の観点によれば、
放射線の投影ビームを提供するための放射線システムと、
パターン形成手段を支持するための支持構造であって、パターン形成手段が所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成する支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
パターンが形成されたビームを基板のターゲット部分の上に投影するための投影システムと
を有するリソグラフィ投影装置であって、上述の方法で製造された光学素子によって特徴づけられるリソグラフィ投影装置が提供される。
放射線の投影ビームを提供するための放射線システムと、
パターン形成手段を支持するための支持構造であって、パターン形成手段が所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成する支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
パターンが形成されたビームを基板のターゲット部分の上に投影するための投影システムと
を有するリソグラフィ投影装置であって、上述の方法で製造された光学素子によって特徴づけられるリソグラフィ投影装置が提供される。
本発明の他の観点によれば、
少なくとも一部分を放射線感光材料の層で被覆された基板を提供するステップと、
放射線システムを用いて放射線の投影ビームを提供するステップと、
パターン形成手段を用いて投影ビームの断面にパターンを付与するステップと、
パターンが形成された放射線ビームを放射線感光材料の層のターゲット部分の上に投影するステップと
を含み、上述の方法で製造された回折光学素子を用いて前記投影ビームを回折することを特徴とするデバイス製造方法が提供される。
少なくとも一部分を放射線感光材料の層で被覆された基板を提供するステップと、
放射線システムを用いて放射線の投影ビームを提供するステップと、
パターン形成手段を用いて投影ビームの断面にパターンを付与するステップと、
パターンが形成された放射線ビームを放射線感光材料の層のターゲット部分の上に投影するステップと
を含み、上述の方法で製造された回折光学素子を用いて前記投影ビームを回折することを特徴とするデバイス製造方法が提供される。
本明細書では、本発明の装置をＩＣの製造に用いることについて特に言及することがあるが、こうした装置には他にも多くの用途に使用可能であることを明確に理解すべきである。例えば、一体型光学システム、磁気ドメイン・メモリ用の誘導および検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造に使用することができる。こうした別の用途についての文脈では、本明細書中の「レチクル」、「ウェハ」または「ダイ」という用語の使用はいずれも、それぞれ「マスク」、「基板」および「ターゲット部分」というより一般的な用語に置き換えて考えられるべきであることが当業者には理解されよう。
本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、（例えば３６５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍの波長を有する）紫外線、および（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）ＥＵＶ（極紫外線）を含むあらゆるタイプの電磁放射線、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包含している。
次に本発明の実施例を、添付の概略図を参照して例示のみの目的で説明する。
尚、図中において同じ参照記号は同じ部品を指すものであることに留意されたい。
図１は、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ投影装置を概略的に示している。この装置は、
（１）この特定の場合には放射線源ＬＡをも備えた、放射線の投影ビーム（例えばＥＵＶ放射）ＰＢを供給するための放射線システムＥｘ、ＩＬと、
（２）マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するためのマスク・ホルダを備えた第１のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴであって、部材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のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
（３）基板Ｗ（例えばレジスト塗布シリコン・ウェハ）を保持するための基板ホルダを備えた第２のオブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＷＴであって、部材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のオブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
（４）マスクＭＡの照射された部分を基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃに結像させるための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えばミラー群）と
を備えている。本明細書で図示する装置は、（例えば反射性マスクを有する）反射タイプのものである。しかし一般に、例えば（透過性マスクを有する）透過タイプのものであってもよい。あるいは装置には先に言及したタイプのプログラマブル・ミラー・アレイなど、他の種類のパターン形成手段を用いてもよい。
（１）この特定の場合には放射線源ＬＡをも備えた、放射線の投影ビーム（例えばＥＵＶ放射）ＰＢを供給するための放射線システムＥｘ、ＩＬと、
（２）マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するためのマスク・ホルダを備えた第１のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴであって、部材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のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
（３）基板Ｗ（例えばレジスト塗布シリコン・ウェハ）を保持するための基板ホルダを備えた第２のオブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＷＴであって、部材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のオブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
（４）マスクＭＡの照射された部分を基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃに結像させるための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えばミラー群）と
を備えている。本明細書で図示する装置は、（例えば反射性マスクを有する）反射タイプのものである。しかし一般に、例えば（透過性マスクを有する）透過タイプのものであってもよい。あるいは装置には先に言及したタイプのプログラマブル・ミラー・アレイなど、他の種類のパターン形成手段を用いてもよい。
放射線源ＬＡ（例えばレーザー生成源または放電プラズマ源）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・エキスパンダーＥｘなどの調節手段を通過した後に、照明系（照明器）ＩＬ内に送られる。照明器ＩＬは、ビームの強度分布の外側および／または内側の半径方向範囲（それぞれ一般にσ−アウタ（σ−ｏｕｔｅｒ）、σ−インナ（σ−ｉｎｎｅｒ）と呼ばれる）を設定するための調整手段ＡＭを含むことができる。さらに、調整手段ＡＭは、一般には積算器ＩＮやコンデンサＣＯなど他の様々な構成要素を含む。このようにして、マスクＭＡ上に衝突するビームＰＢは、その断面内に、所望される均一性および強度分布を有する。
図１に関して、（例えば放射線源ＬＡが水銀ランプである場合によく見られるように）放射線源ＬＡはリソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、リソグラフィ投影装置から離し、それが生成する放射線ビームを（例えば適切な方向付けミラーを利用して）装置内に導くことも可能であることに留意すべきであり、この後者のケースは、放射線源ＬＡがエキシマ・レーザーである場合によく見られる。本発明および特許請求の範囲は、これらのケースの両方を包含する。
ビームＰＢはその後、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに遮られる。マスクＭＡによって選択的に反射されたビームＰＢはレンズＰＬを通過し、このレンズＰＬはビームＰＢを基板Ｗのターゲット部分Ｃの上に集束させる。第２の位置決め手段（および干渉測定手段ＩＦ）を用いて、基板テーブルＷＴを、例えば異なるターゲット部分ＣをビームＰＢの経路内に位置決めするように、正確に移動させることができる。同様に、例えばマスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後、または走査中に、第１の位置決め手段を用いてマスクＭＡをビームＰＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、オブジェクト・テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、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（細かい位置決め）を用いて実現されるが、これらは図１に明示されていない。しかし、（ステップ・アンド・スキャン式装置ではなく）ウェハ・ステッパの場合には、マスク・テーブルＭＴを、短いストロークのアクチュエータに接続するだけでもよいし、または固定してもよい。
図示した装置は、異なる２つの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を本質的に静止した状態に保ち、マスクの像全体を１回（すなわち、ただ１回の「フラッシュ」）でターゲット部分Ｃの上に結像させる。次いで、異なるターゲット部分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をｘおよび／またはｙ方向に移動させる。
（２）走査モードでは、所与のターゲット部分Ｃを１回の「フラッシュ」で露光しないことを除けば、本質的に同じ方法が適用される。その代わり、マスク・テーブルＭＴは速度ｖで所与の方向（例えばｙ方向など、いわゆる「走査方向」）に移動可能であり、したがって投影ビームＰＢはマスクの像全体を走査する。それと同時に、基板テーブルＷＴを、速度Ｖ＝Ｍｖ（ただし、ＭはレンズＰＬの倍率であり、一般にＭ＝１／４または１／５）で同じ方向または反対方向に同時に移動させる。この方法では、解像度を損なうことなく、比較的大きいターゲット部分Ｃを露光することができる。
（１）ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴを本質的に静止した状態に保ち、マスクの像全体を１回（すなわち、ただ１回の「フラッシュ」）でターゲット部分Ｃの上に結像させる。次いで、異なるターゲット部分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をｘおよび／またはｙ方向に移動させる。
（２）走査モードでは、所与のターゲット部分Ｃを１回の「フラッシュ」で露光しないことを除けば、本質的に同じ方法が適用される。その代わり、マスク・テーブルＭＴは速度ｖで所与の方向（例えばｙ方向など、いわゆる「走査方向」）に移動可能であり、したがって投影ビームＰＢはマスクの像全体を走査する。それと同時に、基板テーブルＷＴを、速度Ｖ＝Ｍｖ（ただし、ＭはレンズＰＬの倍率であり、一般にＭ＝１／４または１／５）で同じ方向または反対方向に同時に移動させる。この方法では、解像度を損なうことなく、比較的大きいターゲット部分Ｃを露光することができる。
図１は、照明系ＩＬ内の光学素子ＯＥも示している。光学素子ＯＥは、回折光学素子であってもよく、あるいは反射光学素子であってもよいが、本発明に従って製造されるものである。光学素子は、例えばフレネル・レンズとすることができる。
図２は、本発明に従って光学素子ＯＥを作成するために用いる製造技術の好ましい実施例を示している。
この実施例では、基板１０が提供される。基板１０の主要な表面の上に、多層スタック２０が堆積されている。多層スタック２０は、プラズマ・エッチングを用いてエッチングすることが可能であり、また適切な選択特性を示す２つの異なる材料の交互層を含む。したがって１つおきの層２０ａ、２０ｃ、２０ｅおよび２０ｇが第１の材料からなり、層２０ｂ、２０ｄおよび２０ｆが第２のタイプの材料からなる。それゆえ各スタック層が、エッチング中に正確なステップ高さを得ることを可能にするナチュラル・エッチング・ストップ（ｎａｔｕｒａｌ ｅｔｃｈ ｓｔｏｐ）を提供する。
多層スタック２０は、例えば真空蒸着など任意の手段によって堆積させた層を有することができる。個々の層の厚さは、数ナノメートル程度とすることができる。基板１０はＳｉからなることが好ましく、第１および第２の材料はＳｉおよびＳｉＯ２の交互層とすることができる。
図２Ｂに示すように、レジスト層３０をスタック２０の最上面に堆積させ、周知の技術に従ってパターン形成する。次いでレジスト３０を現像して、被覆が除去され露出されたスタック２０のいくつかの領域、およびレジスト３０で被覆されたその他の領域を残すようにする。
レジストで被覆されたスタックの最上面をプラズマ・エッチングすることにより、レジストによって露出された領域内のスタックの最上層２０ｇをエッチング除去する。レジスト３０によって露出されていない領域では、プラズマ・エッチングはスタックの最上層２０ｇに影響を及ぼさない。このタイプのプラズマ・エッチング剤は、第１のタイプの材料のみを腐食し、第２のタイプの材料は腐食しないように選択される。このようにして最上層２０ｇが除去されると、スタック２０の層２０ｆはそれ以上エッチングが進まないように作用する。プラズマ・エッチング剤は、塩素またはフッ素ベースのものとすることができる。酸素を添加して用いてもよい。
プラズマ・エッチングの等方性により、除去された領域の側面はスタック２０の残りの部分に対して垂直ではなく、新たに露出した層２０ｆに対して９０°より大きい角度をなしてわずかに傾斜し、したがって高さ間の遷移（変化）が滑らかになる。これは、プラズマ・エッチングが特定の結晶方向を優先的にエッチングしないためであり、したがって、より露光された領域ほど腐食の程度が大きくなる。このことは、正確なプロファイルが得られれば、表面上に堆積させるどんな膜（例えば反射膜）も、そのような層間の変化が滑らかなものに付着させる方が、変化が滑らかでないものに付着させるよりも良好に付着するという点で有利である。
１つの層より大きい厚さが求められる場合には、（例えば化学的なレジスト剥離剤を用いたり、酸素プラズマ・エッチングを施したりすることによって）レジスト３０を除去することができ、図２Ｄに示すように全く新しいレジスト３４がスタック２０の最上面に塗布され、あるいはレジスト３０が適切な箇所に残されていてもよく、新しいレジスト３４が古いレジストの上に堆積され、層２０ｆが新たに露光される。いずれの場合にも、次いで新たに堆積させたレジスト３４にパターンを形成し、また現像して、スタックの最上層２０ｇの材料とは異なる材料で作成された新たに露光することになる層２０ｆの各領域を露光することができる。続いてこの層２０ｆを、層２０ｇをエッチングするのに用いたエッチング液とは異なるエッチング液（例えばＣＦ４ベースのガス状化学物質）を用いてプラズマ・エッチングする。このプラズマ・エッチング工程により、図２Ｅに示すような構造が形成される。
レジストの堆積、レジストの現像、プラズマ・エッチング、および交互タイプのプラズマ・エッチング剤を用いたレジストの残り部分の除去といった工程を繰り返し用いて、所望のスタックの任意のレリーフを小さくすることができる。スタックは少なくとも３つの層を含むことが好ましいが、層の数は個々の用途における必要なレリーフの深さに依存する。使用可能な一般的なエッチング液は、メンドーサら（Ｍｅｎｄｏｚａ ｅｔ ａｌ）の「大面積平面パネルのためのドライエッチング技術（Ｄｒｙ Ｅｔｃｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｆｏｒ Ｌａｒｇｅ Ａｒｅａ Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌｓ）」、半導体インターナショナル（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）、１９９９年６月、に記載されている。
この製造工程では、レリーフ状の表面の上に膜が堆積される。この膜は保護被膜とすることができる。あるいは膜はブラッグ反射体であってもよく、これは４０周期（ピリオド）以上のモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）、またはモリブデン（Ｍｏ）とベリリウム（Ｂｅ）の交互層を含んでいてもよい。他の材料および３層または４層の周期を用いることもできる。多層スタックから形成される適切な反射体についての詳細は、欧州特許公開ＥＰ−Ａ−１ ０６５ ５３２、ＥＰ−Ａ−１ ０６５ ５６８、および欧州特許出願第０２２５３４７５．４号に見ることができる。キャップ層をブラッグ反射体の上面に堆積させることもできる。
ここまで本発明の特定の実施例について説明してきたが、本発明は記載したものとは別の方法で実施することが可能であることが理解されよう。上記説明は本発明を限定するものではない。
Ｃ ターゲット部分
ＣＯ コンデンサ
Ｅｘ ビーム・エキスパンダー
ＩＬ 照明器
ＩＮ 積算器
ＬＡ 放射線源
ＭＡ マスク
ＭＴ マスク・テーブル
ＯＥ 光学素子
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ レンズ
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
１０ 基板
２０ 多層スタック
２０ａ〜ｇ スタック層
３０、３４ レジスト
ＣＯ コンデンサ
Ｅｘ ビーム・エキスパンダー
ＩＬ 照明器
ＩＮ 積算器
ＬＡ 放射線源
ＭＡ マスク
ＭＴ マスク・テーブル
ＯＥ 光学素子
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ レンズ
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
１０ 基板
２０ 多層スタック
２０ａ〜ｇ スタック層
３０、３４ レジスト
Claims (9)
- リソグラフィ投影装置に用いられる光学素子を製造する方法であって、
前記リソグラフィ投影装置は、
放射線の投影ビームを提供するための放射線システムと、
パターン形成手段を支持するための支持構造であって、該パターン形成手段が所望のパターンに従って前記投影ビームにパターンを形成する支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
パターンが形成されたビームを前記基板のターゲット部分の上に投影するための投影システムと、を備えており
前記光学素子を製造する方法は、
（ａ）基板を提供するステップと、
（ｂ）前記基板の表面上に第１の材料および第２の材料の交互層を含む多層スタックを堆積させるステップであって、前記２つの材料が相対的なエッチング選択性を提供可能であるステップと、
（ｃ）前記スタックの表面上にレジスト層を形成するステップと、
（ｄ）前記レジスト層にパターンを形成し、またこのレジスト層を現像して、前記スタックの１または複数の領域を遮蔽のないようにするステップと、
（ｅ）前記スタックの前記１または複数の遮蔽のない領域をプラズマ・エッチングしてステップ（ｄ）で露出された前記多層スタックの１つの層の一部を除去し、それによってレリーフ状のプロファイルを形成するステップと、
（ｆ）前記レリーフ状のプロファイルの上に膜を堆積させるステップと
を含む、光学素子の製造方法。 - デバイス製造方法に用いられる光学素子を製造する方法であって、
前記デバイス製造方法は、
少なくとも一部分が放射線感光材料の層で被覆された基板を提供するステップと、
放射線システムを用いて放射線の投影ビームを提供するステップと、
パターン形成手段を用いて前記投影ビームの断面にパターンを付与するステップと、
パターンが形成された放射線ビームを放射線感光材料の層のターゲット部分の上に投影するステップと、を含み、
前記光学素子を用いて前記投影ビームを変化させるものであり、
前記光学素子を製造する方法は、
（ａ）基板を提供するステップと、
（ｂ）前記基板の表面上に第１の材料および第２の材料の交互層を含む多層スタックを堆積させるステップであって、前記２つの材料が相対的なエッチング選択性を提供可能であるステップと、
（ｃ）前記スタックの表面上にレジスト層を形成するステップと、
（ｄ）前記レジスト層にパターンを形成し、またこのレジスト層を現像して、前記スタックの１または複数の領域を遮蔽のないようにするステップと、
（ｅ）前記スタックの前記１または複数の遮蔽のない領域をプラズマ・エッチングしてステップ（ｄ）で露出された前記多層スタックの１つの層の一部を除去し、それによってレリーフ状のプロファイルを形成するステップと、
（ｆ）前記レリーフ状のプロファイルの上に膜を堆積させるステップと
を含む、光学素子の製造方法。 - 前記ステップ（ｅ）の後に残存するレジストが除去され、前記ステップ（ｆ）の前に、前記ステップ（ｃ）から（ｅ）までが複数回繰り返されることを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
- 前記回折光学素子がフレネル・タイプのレンズである請求項１乃至３のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記膜が反射膜である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記膜がブラッグ反射体である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記膜が保護層である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の製造方法。
- 放射線の投影ビームを提供するための放射線システムと、
パターン形成手段を支持するための支持構造であって、該パターン形成手段が所望のパターンに従って前記投影ビームにパターンを形成する支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
パターンが形成されたビームを前記基板のターゲット部分の上に投影するための投影システムとを有するリソグラフィ投影装置であって、
以下の方法で製造される光学素子を有することを特徴とするリソグラフィ製造装置。
（ａ）基板を提供するステップ；
（ｂ）前記基板の表面上に第１の材料および第２の材料の交互層を含む多層スタックを堆積させるステップであって、前記２つの材料が相対的なエッチング選択性を提供可能であるステップ；
（ｃ）前記スタックの表面上にレジスト層を形成するステップ；
（ｄ）前記レジスト層にパターンを形成し、またこのレジスト層を現像して、前記スタックの１または複数の領域を遮蔽のないようにするステップ；
（ｅ）前記スタックの前記１または複数の遮蔽のない領域をプラズマ・エッチングしてステップ（ｄ）で露出された前記多層スタックの１つの層の一部を除去し、それによってレリーフ状のプロファイルを形成するステップ；および
（ｆ）前記レリーフ状のプロファイルの上に膜を堆積させるステップ。 - 少なくとも一部分が放射線感光材料の層で被覆された基板を提供するステップと、
放射線システムを用いて放射線の投影ビームを提供するステップと、
パターン形成手段を用いて前記投影ビームの断面にパターンを付与するステップと、
パターンが形成された放射線ビームを放射線感光材料の層のターゲット部分の上に投影するステップとを含むデバイス製造方法であって、
以下の方法で製造される光学素子を用いて前記投影ビームを変化させることを特徴とするデバイス製造方法。
（ａ）基板を提供するステップ；
（ｂ）前記基板の表面上に第１の材料および第２の材料の交互層を含む多層スタックを堆積させるステップであって、前記２つの材料が相対的なエッチング選択性を提供可能であるステップ；
（ｃ）前記スタックの表面上にレジスト層を形成するステップ；
（ｄ）前記レジスト層にパターンを形成し、またこのレジスト層を現像して、前記スタックの１または複数の領域を遮蔽のないようにするステップ；
（ｅ）前記スタックの前記１または複数の遮蔽のない領域をプラズマ・エッチングしてステップ（ｄ）で露出された前記多層スタックの１つの層の一部を除去し、それによってレリーフ状のプロファイルを形成するステップ；および
（ｆ）前記レリーフ状のプロファイルの上に膜を堆積させるステップ。
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