JP4137990B2 - 過フルオロポリエーテル液ペリクル - Google Patents

Description

本発明はリソグラフィ投影装置で使用するマスクのペリクル、およびマスクのクリーニング方法に関する。

本明細書で使用する「パターニング・デバイス」という用語は、基板の標的部分に生成すべきパターン対応するパターン状断面を入射投影ビームに与えるために使用できるデバイスを指すよう、広義に解釈されたい。「ライト・バルブ」という用語もこの文脈で使用することができる。通常、パターンは、集積回路または他のデバイスなど、標的部分に生成される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・デバイスの一例はマスクである。マスクの概念はリソグラフィでよく知られ、バイナリ、交互移相、および減衰移相、さらに様々な複合マスク・タイプなどのマスク・タイプを含む。このようなマスクを放射線ビーム内に配置すると、マスク上のパターンに従い、マスク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）が引き起こされる。マスクの場合、支持構造は通常はマスク・テーブルであり、これはマスクを入射放射線ビームの所望の位置に保持でき、所望に応じてビームに対し移動できることを保証する。

パターニング・デバイスの別の例はプログラマブル・ミラー・アレイである。このようなアレイの一例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックス・アドレス可能表面である。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指定された区域が回折光として入射光を反射し、アドレス指定されない区域は非回折光として入射光を反射する、ということである。適切なフィルタを使用すると、非回折光を反射ビームから除去し、回折した光のみを残すことができる。この方法で、ビームはマトリックス・アドレス可能表面のアドレス指定パターンに従いパターン形成される。プログラマブル・ミラー・アレイの代替実施形態は、微小なミラーのマトリックス構成を使用し、適切な局所的電界を加えるか、圧電アクチュエータを使用することにより、各ミラーを軸線の周囲で個々に傾斜させることができる。この場合も、ミラーはマトリックス・アドレス可能であり、したがってアドレス指定されたミラーは、アドレス指定されないミラーとは異なる方向に入射放射線ビームを反射する。この方法で、反射したビームはマトリックス・アドレス可能ミラーのアドレス指定パターンに従い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、適切な電子機器を使用して実行することができる。上述した両方の状況で、パターニング・デバイスは、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ようなミラー・アレイに関するさらなる情報は、例えば米国特許第５，２９６，８９１号および第５，５２３，１９３号、国際ＰＣＴ特許公報第９８／３８５９７号および第９８／３３０９６号で見ることができる。プログラマブル・ミラー・アレイの場合、支持構造は、例えばフレームまたはテーブルとして埋め込むことができ、これは必要に応じて固定するか、可動式でよい。

パターニング・デバイスの別の例はプログラマブルＬＣＤアレイである。このような構造の一例が米国特許第５，２２９，８７２号で与えられている。上述したように、この場合の支持構造は、例えばフレームまたはテーブルとして埋め込むことができ、これは必要に応じて固定するか、可動式でよい。

単純にするため、本明細書の残りの部分では、特定の位置でマスクおよびマスク・テーブルに関わる例を特に指示する。しかし、このような場合に検討する一般的原理は、上記のようなパターニング・デバイスという、より広義の文脈で考えられたい。

リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。このような場合、パターニング・デバイスは、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができ、このパターンを、放射線感受性材料の層（レジスト）で被覆してある基板（シリコン・ウェハ）の標的部分（例えば１つまたは複数のダイを備える）に描像することができる。概して、１つのウェハは投影システムを介して１回に１つずつ連続的に照射される隣接した標的部分のネットワーク全体を含む。現在の装置ではマスク・テーブル上のマスクによるパターニングを使用して、２つの異なるタイプの機械を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１回で標的部分に露光することにより、各標的部分を照射する。このような装置は一般にウェハ・ステッパと呼ばれる。一般に走査ステップ式装置と呼ばれる代替装置では、所与の基準方向（「走査」方向）にて投影ビームでマスク・パターンを漸進的に走査しながら、同時にこの方向とは平行または逆平行にて基板テーブルを走査することにより、各標的部分を照射する。一般に、投影システムは倍率Ｍ（通常は＜１）を有するので、基板テーブルを走査する速度Ｖは倍率Ｍにマスク・テーブルを走査する速度を掛けたものとなる。本明細書で説明するようなリソグラフィ・デバイスに関するさらなる情報は、例えば米国特許第６，０４６，７９２号で見ることができる。

リソグラフィ投影装置を使用する既知の製造プロセスでは、少なくとも部分的に放射線感受性材料（レジスト）の層で覆われた基板に、（例えばマスクの）パターンを描像する。この描像の前に、基板にはプライミング、レジスト被覆およびソフト・ベークなどの様々な手順を実施してよい。露光後、基板は、描像した形状の現像前ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベークおよび測定／検査など、他の手順を実施することができる。この一連の手順は、例えばＩＣなど、デバイスの個々の層にパターン形成するためのベースとして使用する。このようなパターン形成した層は、次にエッチング、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様々なプロセスを実施することができ、これらは全て、個々の層を仕上げるよう意図されている。数層が必要な場合は、手順全体またはその変形を新しい層ごとに反復しなければならない。様々な積み重ねた層のオーバレイ並置が可能な限り精確であることを保証することが重要である。そのため、ウェハの１箇所以上に小さい基準マークを設け、したがってウェハ上の座標系の起点を画定する。光学および電子デバイスを基板ホルダ位置決めデバイス（以下では「アライメント・システム」と呼ぶ）と組み合わせて使用すると、新しい層を既存の層に並置させねばならない度にこのマークを再配置し、したがってアライメントの基準として使用することができる。最終的に、アレイ状のデバイスが基板（ウェハ）上に存在することになる。次に、これらのデバイスを、ダイシングまたはソーイングなどの技術によって相互から分離し、ここで個々のデバイスをキャリア上に装着したり、ピンに接続したりすることができる。このようなプロセスに関するさらなる情報は、例えばＰｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔの著書「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ： Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」第３版（ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．，１９９７，（ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４）から取得することができる。

単純にするため、投影システムは以下では「レンズ」と呼ぶ。しかし、この用語は、例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系など、様々なタイプの投影システムを含むものと広義に解釈されたい。放射線システムは、投影放射ビームを配向、形成または制御するため、これらの設計タイプのいずれかに従い作動するコンポーネントも含むことができ、このようなコンポーネントは、以下では包括的または単独に「レンズ」と呼ぶこともできる。さらに、リソグラフィ装置は、２つ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプでよい。このような「多段」デバイスでは、追加のテーブルを平行にして使用するか、１つまたは複数のテーブルで準備ステップを実行し、１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用することができる。二段リソグラフィ装置が、例えば米国特許第５，９６９，４４１号および国際特許第９８／４０７９１号に記載されている。

図２を参照すると、リソグラフィ投影装置に使用するマスク１０は、一般に、一方の表面に形成されたクロムなどの不透明材料のパターン形成層１２を有するガラスまたはクォーツ素材１１を含む。ペリクル２０を設けて、埃粒子などの汚染物質がマスク１０に接触するのを防止する。マスク１０上に汚染物質があると、描像すべき所望のパターンが変化してしまう。ペリクル２０は、素材１１に取り付けた枠２１および枠２１に取り付けた薄膜２２を含む。薄膜２２は、放射線がマスクに到達するのを遮断しないよう、パターン形成層から、マスク１０に描像される放射線の焦点距離より大きい高さＨに配置する。薄膜２２上に汚染物質があっても、これも焦点がずれ、パターンの像に悪影響を与えないよう、マスク１０から上に隔置される。

薄膜２２は、反射防止コーティングをフルオロポリマ・フィルムに塗布するか、十分な粘度を有するポリマ溶液を適切なフィルム上で回転させることによって形成することができる。フルオロポリマ・フィルムに塗布する反射防止コーティングは、回転によって形成することができる。フィルムは、回転プロセスに伴う力に耐えるため、比較的厚くなくてはならない。薄膜２２の厚さは、薄膜２２を通るマスク１０への放射線の透過性に直接影響を及ぼす。薄膜２２による放射線の吸収および反射は、マスク１０への放射線の透過を減少させ、全ての放射線がリソグラフィ・プロセスに使用されるのを妨げる。薄膜２２は、回転被覆し、持ち上げ、枠２１に接着して装着するのに十分な機械的強度を有するほど厚くなければならない。図２に示すペリクルは、ポリマ・フィルムおよび回転被覆したコーティングを含み、一般にソフト・ペリクルと呼ばれ、クォーツ・ペリクルから区別されるが、これは一般にハード・ペリクルを指す。ハード・ペリクルは一般に、ソフト・ペリクルより高価であり、追加の光学要素として作用することがあって、これはフォトリソグラフィ投影装置の描像およびオーバレイ性能に悪影響を及ぼすことがある。ソフト・ペリクルは、製造費はこれより低いが、薄膜の屈曲またはだれのため、光学歪みを導入することがある。ソフト・ペリクルは、ハード・ペリクルより耐久性も低く、ハード・ペリクルより頻繁に交換する必要がある。

薄膜２２は概して脆弱であり、従来のマスク・クリーニング・プロセスで容易に破壊される。従来のクリーニング・プロセスは、脱イオン水または水酸化アンモニウムなどのクリーニング流体をマスク１０に噴霧することと、余分なクリーニング流体を除去するためにマスク１０を回転することと、すすぎの水を噴霧することとを含むことができる。薄膜２２はマスクをクリーニングする前に除去することが多く、次に枠２１に再度取り付ける。次に、マスク１０をフォトリソグラフィ投影装置に使用するため再承認しなければならない。各ペリクルは、特定のマスクに適合するよう構築される。薄膜２２を除去し、マスク２０をクリーニングして、薄膜２２を枠２１に再度取り付け、マスク１０を再度承認するプロセスは、時間および費用がかかる。ペリクル薄膜は厚さおよび粗さが不均一なことは、薄膜の放射線透過性の不均一性も引き起こす。フィルムの厚さは、放射線波長の最大フリンジで動作できるよう精密に制御しなければならない。

集積回路デバイスの小型化への傾向のため、２４８ｎｍおよび１９３ｎｍの放射線を使用して現在印刷されるものよりさらに小さい限界寸法（ＣＤ）の機構を有するパターンを印刷することができるリソグラフィ投影システムが必要である。７０〜１００ｎｍという小さいＣＤを有するパターン機構を印刷するため、１５７ｎｍの放射線を使用するリソグラフィ投影装置が、現在開発されている。しかし、２４８ｎｍおよび１９３ｎｍのフォトリソグラフィのペリクル薄膜に現在使用されている既知のポリエーテルは、１５７ｎｍのフォトリソグラフィに使用するには適切でない。ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＡＦおよびＣＹＴＯＰ（登録商標）などの市販のフルオロポリマは、十分な機械的結着性がないので、１５７ｎｍ放射線での照射で急速に破裂してしまう。

現在開発されているフルオロポリマは、９５％を超える透過度を生成するのに十分な透過性を有する。照射すると、フルオロポリマは光化学的に暗色化し、これはペリクル薄膜の透過度および有効寿命を低下させる。ペリクルの有効寿命は、透過性の向上とともに一様に延長すると一般に想定されている。しかし、１５７ｎｍのフォトリソグラフィとして使用するためＤｕＰｏｎｔが開発したＴＥＦＬＮ（登録商標）ＡＦ（ＴＡＦｘ）ポリマは、吸収度が異なる材料が同様の有効寿命を有し、吸収度が同様のポリマが異なる有効寿命を有することを示した。理想的には、１５７ｎｍのフォトリソグラフィに使用するペリクルは、少なくとも９８％の透過度であり、光化学的な暗色化に抗して７．５ｋＪ／ｃｍ^２の露光寿命の間は有用でなければならない。

１５７ｎｍのフォトリソグラフィのペリクルとして使用するフルオロポリマは、必要な光学特性（つまり透過度および吸収率）、フィルムの形成特徴、および機械的および光化学的放射線耐久性を有することが重要である。フルオロポリマは、ガス放出が最低になるのに必要な低い光吸収率も有し、薄膜をペリクル枠に取り付けるのに使用する非汚染性接着剤、ペリクル枠をマスクに取り付けるのに使用するガスケット材料、およびペリクル枠の材料との適合性がなければならない。空気によって生じる光吸収は１５７ｎｍでは１９３ｎｍより４桁高くなるので、露光システム全体を汚染物質がないよう設計し、維持する必要がある。ウェハおよびマスク・ステージを含む光学路は、ｐｐｍ単位の濃度の酸素、水および有機分子にしか曝露できない。現在のマスク・クリーニング技術は、窒素などの気体でのパージを含む。パージ・プロセスは、フォトリソグラフィ投影装置を使用して生産する集積回路デバイスの生産費および時間を増大させる。

基板にパターンを印刷するために１５７ｎｍの放射線などのパターン状投影ビームまたは放射線を提供するフォトリソグラフィ投影装置で使用することができるペリクルを、パターニング・デバイスに提供することが、本発明の一態様である。基板にパターンを印刷するために１５７ｎｍの放射線などのパターン状投影放射線ビームを提供するフォトリソグラフィ投影装置で使用することができるペリクルを有するパターニング・デバイスを製造し、クリーニングする方法を提供することも、本発明の態様である。

以上および他の態様は、本発明により、リソグラフィ投影装置に使用するパターニング・デバイスにて達成され、パターニング・デバイスは、クォーツ、ガラス、ＭｇＦまたはＣａＦ_２のうち１つで形成された素材層、不透明材料の層が素材層の表面上にあるパターン状層、および素材層の表面上にあって表面を覆う過フルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）液の層を含む。

本発明のさらなる態様によると、フォトリソグラフィ装置に使用するパターニング・デバイスを製造する方法が提供され、方法は、素材層と、素材層の表面上にある不透明材料のパターン状層とを有するパターニング・デバイスを提供することと、素材層の表面に表面を覆って過フルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）液層を形成するＰＦＰＥ液を塗布することと、ＰＦＰＥ液層の少なくとも一部を除去することとを含む。

本発明のさらなる態様によると、フォトリソグラフィ投影装置に使用するパターニング・デバイスのクリーニング方法が提供され、パターニング・デバイスは、素材層と、素材層の表面上にある不透明材料のパターン状層とを含み、方法は、過フルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）液体層を形成するため、素材層の表面に表面を覆うＰＦＰＥ液を塗布することと、ＰＦＰＥ液層の少なくとも一部を除去することとを含む。

本発明のさらなる態様によると、集積回路、集積光学システム、磁気ドメイン・メモリのパターン、液晶表示パネル、および薄膜磁気ヘッドに使用するデバイスが提供され、デバイスは、放射線感受性材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を設けることと、投影放射線ビームを提供することと、本発明によるパターニング・デバイスを使用して、投影ビームの断面にパターンを与えることと、パターン形成した放射線ビームを放射線感受性材料の層の標的部分に投影することとを含む方法によって製造される。

本明細書では、本発明による装置をＩＣの製造に使用することに特に言及しているが、このような装置は、他の多くの用途が可能であることを明示的に理解されたい。例えば、集積光学システム、磁気ドメイン・メモリの案内および検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッドなどであり、このような代替用途の状況では、本明細書で「レチクル」、「ウェハ」または「ダイ」という用語を使用すると、それはそれぞれより一般的な「マスク」、「基板」および「標的部分」という用語に置換するものと考えるべきことが当業者には理解される。

本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長）およびＥＵＶ（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する極紫外線）などのあらゆるタイプの電磁放射線、さらにイオン・ビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含むよう使用されている。

次に、本発明の実施形態について、添付概略図を参照しながら、例示によってのみ説明する。

図では、対応する参照記号は対応する部品を示す。

図１は、本発明の特定の実施形態によりリソグラフィ投影装置を概略的に示す。装置は、放射線の投影ビームＰＢ（例えば２４８ｎｍ、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍの波長で動作するエキシマ・レーザによって、または１３．６ｎｍで作動するレーザ点火のプラズマ・ソースによって生成されたようなＵＶ放射線またはＥＵＶ放射線など）を供給する照明システムＥｘ、ＩＬを含む。この実施形態では、放射線システムは、放射線源ＬＡも備える。装置は、マスクＭ（レチクルなど）を保持するためにマスク・ホルダが設けられ、第１位置決めデバイスＰＭに接続されて、投影システムＰＬに対してマスクを正確に位置決めする第１オブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）と、基板Ｗ（レジスト被覆したシリコン・ウェハなど）を保持するために基板ホルダが設けられ、第２位置決めデバイスＰＷに接続されて、投影システムＰＬに対して基板を正確に位置決めする第２オブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＷＴと、マスクＭＡの照射部分を基板Ｗの標的部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを備える）に描像するよう構築および構成された投影システムまたはレンズＰＬ（クォーツおよび／またはＣａＦ_２レンズ・システムまたは屈折性または反射屈折性システム、ミラー・グループまたはアレイ状のフィールド偏向器など）も含む。ここで図示されているように、装置は透過性タイプである（つまり透過性マスクを有する）。しかし、概して、例えば屈折性マスクなどを有する屈折性タイプでもよい。あるいは、装置は、上記で言及したようなタイプのプログラマブル・ミラー・アレイなど、別種のパターニング・デバイスを使用してもよい。

ソースＬＡ（例えばＵＶエキシマ・レーザ、ストレージ・リングまたはシンクロトロンで電子ビームの路の周囲に設けるアンジュレータまたはウィグラ、レーザで生成したプラズマ・ソース、放電源または電子またはイオン・ビーム・ソース）が放射線のビームＰＢを生成する。ビームＰＢは、直接に、またはビーム拡張器Ｅｘなどの調整装置を横断した後に照明システム（照明装置）ＩＬに供給される。照明装置ＩＬは、ビームの強度分布の外側および／または内側の半径方向範囲（一般にそれぞれ外部σおよび内部σと呼ぶ）を設定する調節デバイスＡＭを備えることができる。また、通常は、集積器ＩＮおよびコンデンサＣＯなどの様々な他のコンポーネントを備える。この方法で、マスクＭＡに衝突するビームＰＢは、断面に所望の均一性および強度分布を有する。

図１に関して、ソースＬＡは（ソースＬＡが水銀灯などである場合によくあるように）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遠く、それが生成する放射線ビームを（適切な配向ミラーの助けなどにより）装置内に導いてもよいことに留意されたい。後者のシナリオは、ソースＬＡがエキシマ・レーザである場合によくある。本発明は、これらのシナリオの両方を含む。特に、本発明および請求の範囲は、放射線システムＥｘ、ＩＬが、例えば１５７ｎｍ、１２６ｎｍおよび１３．６ｎｍの波長など、約１７０ｎｍより小さい波長を有する放射線の投影ビームを供給するような構成である実施形態を含む。

ビームＰＢはその後、マスクＭＡと交差し、これはマスク・テーブルＭＴ上に保持されている。マスクＭＡを横断すると、ビームＰＢはレンズＰＬを通過し、これはビームＰＢを基板Ｗの標的部分Ｃに集束させる。第２位置決めデバイスＰＷ（および干渉計ＩＦ）の助けにより、例えばビームＰＢの路内で異なる標的部分Ｃに位置決めするよう、基板テーブルＷＴを正確に動作させることができる。同様に、第１位置決めデバイスＰＭを使用して、例えばマスクＭＡをマスク・ライブラリから機械的に取り出した後、または走査中に、ビームＰＢの路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。概して、オブジェクト・テーブルＭＴ、ＷＴの動作は、長ストローク・モジュール（粗い位置決め）および短ストローク・モジュール（微細位置決め）の助けにより実現される。しかし、ウェハ・ステッパの場合、（走査ステップ式装置とは異なり）マスク・テーブルＭＴを短ストローク・アクチュエータに接続するだけ、またはこれに固定すればよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク・アライメント・マークＭ_１、Ｍ_２および基板アライメント・マークＰ_１、Ｐ_２を使用して位置合わせすることができる。

図示の装置は、２つの異なるモードで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは基本的に静止状態に維持し、マスクの像を１回で、つまり１つの「フラッシュ」で標的部分Ｃに投影する。次に、ビームＰＢで異なる標的部分Ｃを露光できるよう、基板テーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向にシフトさせる。
２．走査モードでは、基本的に同じシナリオが当てはまるが、所与の標的部分Ｃが１つの「フラッシュ」では露光しない。代わりに、マスク・テーブルＭＴは速度ｖで所与の方向（いわゆる「走査方向」、例えばＹ方向）に移動可能であり、したがって投影ビームＰＢがマスクの像を走査する。同時に、基板テーブルＷＴが速度Ｖ＝Ｍｖで同じ方向または反対方向に同時に移動し、ここでＭはレンズＰＬの倍率（通常はＭ＝１／４または１／５）である。この方法で、解像度を妥協せずに比較的大きい標的部分Ｃを露光することができる。

図３を参照すると、本発明によるマスク３０の例示的実施形態は、素材層３１およびパターン状の不透明層３２、つまりハード・マスクを含む。ハード・マスク３２は、例えばクロムなどで形成してよい。従来のクォーツおよびガラス（例えばホウ珪酸ガラスまたは溶融シリカ・ガラス）は１５７ｎｍで不透明であるので、素材層３１はＣａＦ_２で形成する。素材層３１は、１９３ｎｍまたは２４８ｎｍの放射線を使用するフォトリソグラフィ投影装置のクォーツまたはガラスで形成してよいことを理解されたい。

過フルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）液体のペリクル４０をマスク３０上に形成する。ＰＦＰＥは、例えばＡｕｓｉｍｏｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＦＯＭＢＬＩＮ（登録商標）またはＧＡＬＤＥＮ（登録商標）、またはＤｕＰｏｎｔから入手可能なＫＲＹＴＯＸ（登録商標）でよい。ＰＦＰＥ液は、現在は真空ポンプの潤滑液として使用され、したがってフォトリソグラフィ投影装置を使用するクリーン・ルーム環境に適合性がある。ＰＦＰＥ液は光学的にクリーンで、有毒でなく、化学的に不活性で、少なくとも幾つかの電流抵抗材料に適合する。ＰＦＰＥ液は１５７ｎｍの吸収度ａ＝１０^−３μｍ^−１（底は１０）を有し、これは現在の実験的な１５７ｎｍのレジストの数千分の一であり、現在の１５７ｎｍのペリクル材料の１０分の１である。

ＰＦＰＥ液は、１５７ｎｍのフォトリソグラフィのマスク素材に使用するＣａＦ_２により近い屈折率も有する。再び図２を参照すると、空気が薄膜２２と素材１１との間の空間を占有している。空気は屈折率ｎ＝１．０を有する。薄膜２２の屈折率と空気の屈折率との差は、空気の屈折率と素材１１の屈折率との差と同様に比較的大きい。このように屈折率の差が比較的大きいので、放射線の反射が増加し、マスクを通る放射線の量が減少する。概して、屈折率の差が大きくなるほど、反射が大きくなる。ペリクル薄膜として使用する反射防止コーティングを含む現在のフィルムは、１．１３から１．２の間の屈折率を有する。したがって、ペリクル薄膜の屈折率と空気との差は０．１３と０．２の間である。

再び図３を参照すると、ＣａＦ_２の屈折率は約１．５６である。ＦＯＭＢＬＩＮ（登録商標）Ｚ−２５は１５７ｎｍでｎ＝１．３５の屈折率を有する。ＦＯＭＢＬＩＮ（登録商標）Ｙ−１８は１５７ｎｍでｎ＝１．３７の屈折率を有する。これより分子量が高いタイプのＦＯＭＢＬＩＮ（登録商標）Ｙ−１４０は、１５７ｎｍでｎ＝１．３８の屈折率を有する。したがって、ＣａＦ_２素材３１と液体ペリクル４０の屈折率の差は、０．１８から０．２１になることがあり、これはペリクル薄膜として使用する反射防止コーティングを有する現在のフィルムで仕様可能な差と適合性がある。また、フォトリソグラフィ投影装置の最終光学要素上に適切なコーティングを使用することにより、屈折率の差を軽減するか、解消することができる。

ＰＦＰＥ液は化学物質で、耐溶剤性である。これは、優れた耐熱性および電気抵抗も有し、金属、プラスチック、エラストマおよびゴムに非反応性である。ＰＦＰＥ液は液体および酸素ガスに対して不活性で、不燃性である。ＰＦＰＥ液は高濃度酸素状態に耐えられるので、マスクの生産時にペリクルとして使用するのに適している。フォトレジストの剥ぎ取りプロセスで見られる高濃度酸素状態から影響されないからである。ＰＦＰＥ液は、アルミ・エッチング中に生成され、硫黄、大部分の酸、大部分の塩基および大部分の酸化剤の生成物であるルイス酸にも耐えることができる。これは多様な粘度があり、気化損が少ない。ＰＦＰＥ液は、優れた放射線硬度、および電離放射線の存在時での重合しにくさも有する。ＰＦＰＥ液はオゾン減少可能性がゼロで、環境保護局により揮発性有機薬品と分類される。

図４を参照すると、本発明の例示的実施形態による交互または減衰移相マスク５０は、素材層５１および不透明層、つまりハード・マスク５２を含むマスク素材を含む。上記で検討したように、素材層５１はＣａＦ_２、ＭｇＦ、Ｆをドープしたクォーツまたはガラス、または１５７ｎｍのリソグラフィに適した光学的特性を有する他の任意の材料で形成することができ、１９３ｎｍまたは２４８ｎｍのリソグラフィ用のガラスまたはクォーツで形成することができる。機構５３および５４を有するパターンをマスク５０に形成する。マスク５０は、レジストなどの放射線感受性材料をマスク素材に塗布することと、レジストをパターン状の投影放射線ビームに露光することと、ハード・マスクを除去することと、ウェットまたはドライのエッチングでパターンを形成することを含む任意の既知のプロセスで製造することができる。

図５を参照すると、素材層６１およびパターン状不透明層６２を含むマスク６０上にペリクルを形成する装置の例示的実施形態は、スピン・チャック７０およびマスク支持体７１を含む。回転駆動機構７２が動作可能な状態でスピン・チャック７０に接続する。ＰＦＰＥ液ソース７４は、ＰＦＰＥ液をマスク６０の表面に供給するよう配置され、マスクは、自身上にパターン状不透明層６２を有する。ソース７４は、例えば噴霧機構、ノズル、または計量供給アームでよい。

図６を参照すると、ソース７４はＰＦＰＥ液８０をマスク６０に供給して、パターン状不透明層６２を含むマスク６０の表面を覆う。ＰＦＰＥ液８０は、ＰＦＰＥ液８０上の汚染物質がマスク６０を通過する放射線を遮断せず、パターンの像に影響を与えないよう焦点外れになる厚さＨより大きい厚さＴまで、マスク６０に塗布される。

図６の矢印Ａで示すように、スピン・チャック７０は回転駆動機構７２によって回転し、余分なＰＦＰＥ液８０を振り落とす。余分なＰＦＰＥ液８０は、パターン状不透明層６２からの液体の厚さＨが、図７に示すようにマスク６０に描像されるべき放射線の焦点距離と等しくなるか、それよりわずかに大きくなるまで振り落としてよい。振り落とす液体の量は、回転駆動機構７２を制御してスピン・チャック７０の速度を制御するか、回転駆動機構７２を制御してスピン・チャック７０の回転時間を制御する、あるいはその両方によって制御することができる。ＰＦＰＥ液８０の厚さは、既知の測定／検査デバイスによって決定することができる。マスク６０を回転させると、ＰＦＰＥ液８０の厚さの均一性に対する制御も向上する。

図８を参照すると、本発明の例示的実施形態によりペリクルを形成する方法は、マスクを設けることＳ１１０と、ＰＦＰＥ液を塗布することＳ１２０と、マスク上のＰＦＰＥ液の厚さを調節するため、ＰＦＰＥ液の一部を除去することＳ１３０とを含む。方法は、例えば減衰移相マスク、交互移相マスク、バイナリ・マスクおよび複合マスクなど、任意のタイプのマスク上のペリクルを形成するために使用することができることを理解されたい。ＰＦＰＥ液は、例えば攪拌（マスクの反復的往復運動など）、化学反応、またはＰＦＰＥ液を塗布したマスクをマスクから所定の距離に縁を有するブレードなどの部材の下に通すなど、回転以外の方法で除去してもよい。

図５から図７に示す装置は、汚染しているＰＦＰＥ液のペリクルを除去し、汚染したペリクルをＰＦＰＥ液の新しいペリクルと交換することにより、マスクのクリーニングにも使用することができる。図９を参照すると、本発明の例示的実施形態によりマスクをクリーニングする方法は、汚染したＰＦＰＥ液ペリクルを除去することＳ２１０と、ＰＦＰＥ液をマスクに塗布することＳ２２０と、マスク上のＰＦＰＥ液の厚さを調節するため、ＰＦＰＥ液の一部を除去することＳ２３０とを含む。上記で検討したように、汚染したＰＦＰＥ液ペリクルは、回転または攪拌など、任意の方法で除去することができる。新しいクリーンなペリクルとして塗布したＰＦＰＥ液の一部は、例えば回転または攪拌、またはマスクをブレードの下に通すことにより除去してもよい。

図１０を参照すると、本発明によりマスクをクリーニングする別の例示的方法は、汚染したＰＦＰＥ液ペリクルを有するマスクにＰＦＰＥ液を塗布することＳ３１０と、マスク上のＰＦＰＥ液の厚さを調節するため、ＰＦＰＥ液の一部を除去することＳ３２０とを含む。この第２の例示的実施形態では、クリーンなＰＦＰＥ液を塗布する前に、汚染したＰＦＰＥペリクルを除去しない。汚染したＰＦＰＥ液ペリクルは、クリーンなＰＦＰＥ液の塗布によって取って代わられる。マスクは、クリーンなＰＦＰＥ液の塗布と同時に回転または攪拌するか、汚染したＰＦＰＥ液ペリクルに取って代わるのに十分な量のクリーンなＰＦＰＥ液を塗布した後に、回転または攪拌することができる。

図１１を参照すると、集積回路、集積光学システム、磁気ドメイン・メモリ、液晶表示パネルまたは薄膜磁気ヘッドに使用するデバイスを製造する方法は、放射線感受性材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を設けることＳ５１０と、放射線システムを使用して投影放射線ビームを提供することＳ５２０と、本発明の例示的実施形態によるペリクルを有するマスクを使用して、投影ビームの断面にパターンを与えることＳ５３０と、放射線感受性材料の層の標的部分にパターン状の放射線ビームを投影することＳ５４０とを含む。

図１２を参照すると、本発明による例示的方法で製造したデバイス９００は、自身内に形成された機構９３３、９３４をパターンを有する基板９１０を含む。上記で検討したように、デバイス９００は、集積回路、集積光学システム、磁気ドメイン・メモリ、液晶表示パネルおよび薄膜磁気ヘッドの製造で形成できることを理解されたい。デバイス９００は、この方法またはその変形を反復することによって形成できる複数のパターン状層を含んでもよいことも理解されたい。

本発明によるＰＦＰＥ液ペリクルを含むマスクは、フォトリソグラフィ投影装置の生産能力を向上させる。汚染したＰＦＰＥ液ペリクルを除去するか取って代わることによるマスクのクリーニングは、クリーニング・プロセス中に損傷または破壊することもあるペリクル枠および薄膜を有するマスクのクリーニングより短時間で実行することができる。このようにクリーニング時間が減少することにより、ペリクル枠および薄膜を含む従来のマスクより短時間で、パターン状ウェハの生産用フォトリソグラフィ装置でマスクを除去し、クリーニングして、交換することができる。本発明によるＰＦＰＥ液ペリクルを含むマスクは、マスクまたはペリクルを保護するための特殊な包装も必要としない。フォトリソグラフィ投影装置で使用する前に、汚染物質がないＰＦＰＥ液ペリクルと容易に交換することができるＰＦＰＥ液ペリクルを付けて、マスクを輸送または保存することができる。本発明によるマスクのクリーニング方法は、脱イオン水を使用する現在の方法より好ましくもある。クリーニング後にマスク上に脱イオン水が残ると、１５７ｎｍの放射線を吸収し、パターンの描像に悪影響を及ぼすからである。

本発明の特定の実施形態について以上で説明してきたが、本発明は記述以外の方法で実践できることが理解される。説明は、本発明を制限するものではない。

フォトリソグラフィ投影装置の略図である。 既知の構造によるマスクおよびペリクルの略図である。 本発明の例示的実施形態によるマスクおよびペリクルの略図である。 本発明の別の例示的実施形態によるマスクおよびペリクルの略図である。 本発明によるペリクルを製造することができる本発明の例示的実施形態による装置の略図である。 本発明によるペリクルを製造することができる本発明の例示的実施形態による装置の略図である。 本発明によるペリクルを製造することができる本発明の例示的実施形態による装置の略図である。 本発明の例示的実施形態によりマスク上にペリクルを形成する方法の略図である。 本発明によりペリクルを設けたマスクをクリーニングする、本発明の例示的実施形態による方法の略図である。 本発明によりペリクルを設けたマスクをクリーニングする、本発明の別の例示的実施形態による方法の略図である。 集積回路、集積光学システム、磁気ドメイン・メモリ、液晶表示パネルまたは薄膜磁気ヘッドに使用するデバイスを製造する方法の略図である。 本発明による方法で製造した集積回路、集積光学システム、磁気ドメイン・メモリ、液晶表示パネル、または薄膜磁気ヘッドで使用する集積回路、集積光学システム、磁気ドメイン・メモリ、液晶表示パネル、または薄膜磁気ヘッドに使用するデバイスの略図である。

Claims (4)

1. リソグラフィ投影装置に使用するパターニング・デバイスで、
   クォーツ、ガラス、ＭｇＦまたはＣａＦ_２で形成した素材層と、
   素材層の表面上に不透明材料の層があるパターン状層と、
   素材層の表面上に形成されたペリクル層であって、該素材層の表面及び前記パターン状層を覆う過フルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）液のペリクル層とを備えるパターニング・デバイス。
2. 素材層の屈折率とペリクル層の屈折率との差が、０．２１以下である、請求項１に記載のパターニング・デバイス。
3. 素材層が、不透明材料層のパターンに対応するパターンを含む、請求項１又は２に記載のパターニング・デバイス。
4. 前記ペリクル層の厚さは、該ペリクル層の表面上の物質が、パターニング・デバイスに描像される放射線の焦点から外れるように調整されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のパターニング・デバイス。

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