JP4972126B2 - リソグラフィ装置、複合材料、可動コンポーネント及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィ装置及び方法に関する。

[0001] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板、通常は、基板のターゲット部分に塗布する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いられる。その場合、マスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いてＩＣの個々のレイヤ上に形成する回路パターンを生成することができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、１つ又は複数のダイの一部を含む）上へ転写することができる。パターンの転写は、通常、基板上に提供された放射感応性材料（レジスト）のレイヤ上への結像によって行われる。一般に、単一の基板は連続的にパターン付けされる隣接するターゲット部分のネットワークを含む。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に一度に露光することで各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、放射ビームによってパターンを所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンしながらこれに同期してこの方向に平行又は逆平行に基板をスキャンすることで各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板上にインプリントすることでパターニングデバイスから基板へパターンを転写することもできる。

[0002] リソグラフィ装置内では、可動部品を使用することができる。例えば、支持及び／又は基板テーブルは可動であってもよい。位置決めデバイスによって可動部品に力を加えることができる。可動部品及び位置決めデバイスに鉄鋼及びアルミニウムなどの金属が使用されてきた。しかし、金属は重い場合がある。

[0003] 改良された材料又は少なくとも金属の代替物を提供することが望ましい。

[0004] 本発明のある実施形態によれば、放射ビームを調節するように構成された照明システムと、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付放射ビームを形成することができるパターンニングデバイスを支持するように構成された支持体と、基板を保持するように構成された基板テーブルと、パターン付放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムとを含むリソグラフィ装置であって、リソグラフィ装置のコンポーネントが複合材料を含み、複合材料がカーボンファイバ層とチタン層とを含むリソグラフィ装置が提供される。

[0005] 本発明の別の実施形態では、カーボンファイバ層を含む複合材料が提供され、チタン層が複合材料内に提供される。

[0006] 本発明のある実施形態によれば、カーボンファイバ層を提供するステップと、チタン層を提供するステップと、層を共に押圧するステップとを含む複合材料を製造する方法が提供される。

[0007] 対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明するが、この説明は単なる例示としてのものに過ぎない。

[0008]本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 [0009]本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置のクラッシュプロテクタを示す図である。 [0010]本発明のある実施形態による図２のクラッシュプロテクタの内側コーナ７を示す図である。 [0010]本発明のある実施形態による図２のクラッシュプロテクタの内側コーナ７を示す図である。 [0011]クラッシュ発生時の、カーボン層間にチタン層が提供されていない場合の図２のクラッシュプロテクタの一部における応力を示す図である。 [0012]クラッシュ発生時の、カーボン層間にチタン板が一部提供されている場合の図２のクラッシュプロテクタの一部における応力を示す図である。

[0013] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略示す。この装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射又は任意の他の適切な放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構成され、一定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に配置するように構成された第１の位置決めデバイスＰＭに接続されたパターニングデバイス支持体又は支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴとを含む。この装置は、また、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、一定のパラメータに従って基板を正確に配置するように構成された第２の位置決めデバイスＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴ又は「基板支持体」を含む。さらに、この装置は、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）上にパターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢへ付与されたパターンを投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳを含む。

[0014] 照明システムは、放射を方向付け、整形し、又は制御する、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気又は他のタイプの光学コンポーネント、又はその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含むことができる。

[0015] パターニングデバイス支持体は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、及びパターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた形でパターニングデバイスを保持する。パターニングデバイス支持体は、機械的、真空、静電気又は他のクランピング技術を用いてパターニングデバイスを保持することができる。パターニングデバイス支持体は、例えば、必要に応じて固定するか、又は可動式のフレーム又はテーブルであってもよい。パターニングデバイス支持体によって、例えば、投影システムに対してパターニングデバイスが確実に所望の位置にあるようにすることができる。本明細書に記載する「レチクル」又は「マスク」という用語のいかなる使用も「パターニングデバイス」というより一般的な用語と同義と考えてよい。

[0016] 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、基板のターゲット部分にパターンを生成するために、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用することができる任意のデバイスを指すものと広義に解釈すべきである。放射ビームに付与されたパターンは、基板のターゲット部分の所望のパターンに正確に対応しないこともあることに留意されたい。例えば、パターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合がこれにあたる。一般に、放射ビームに付与されたパターンは、集積回路などのターゲット部分に作成されるデバイスの特定の機能レイヤに対応する。

[0017] パターニングデバイスは、透過型又は反射型である。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルが挙げられる。マスクは、リソグラフィ分野で周知であり、バイナリ、レベンソン型（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ）位相シフト、及びハーフトーン型（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ）位相シフト、並びに種々のハイブリッドマスクタイプなどのマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例は、各々が入射する放射ビームを様々な方向に反射するように個別に傾斜させることができる小型ミラーのマトリクス配列を使用する。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射される放射ビームにパターンを付与する。

[0018] 本明細書で使用する「投影システム」という用語は、使用する露光放射又は液浸液の使用又は真空の使用などの他の要因にふさわしい、屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁気及び静電光学系、又はそれらの任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを包含すると広く解釈すべきである。本明細書での「投影レンズ」という用語のいかなる使用も、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えることができる。

[0019] 本明細書に示すように、本装置は、透過型（例えば、透過マスクを使用する）である。別の方法としては、本装置は、反射型（例えば、上記タイプのプログラマブルミラーアレイを使用するか、又は反射マスクを使用する）であってもよい。

[0020] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル又は「基板支持体」（及び／又は２つ以上のマスクテーブル又は「マスク支持体」）を有するタイプであってもよい。そのような「マルチステージ」マシンでは、追加のテーブル又は支持体を並列に使用することができ、又は１つ又は複数のテーブル又は支持体で準備ステップを実行中に１つ又は複数の他のテーブル又は支持体を使用して露光を実行することができる。

[0021] リソグラフィ装置は、投影システムと基板の間の空間を満たすように少なくとも基板の一部が、例えば、水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆われたタイプであってもよい。リソグラフィ装置の別の空間、例えば、マスクと投影システムとの間に液浸液を注入することもできる。液浸技術を用いて投影システムの開口数を増加させることができる。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に浸漬しなければならないという意味ではなく、露光時に投影システムと基板との間に液体が位置するというだけの意味である。

[0022] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射線源ＳＯから放射ビームを受ける。この線源とリソグラフィ装置は、例えば、線源がエクシマレーザである場合、別のエンティティであってもよい。そのような場合、線源は、リソグラフィ装置の一部を形成するとは考えられず、放射ビームは、例えば、適した誘導ミラー及び／又はビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤの助けを借りて線源ＳＯからイルミネータＩＬまで伝送される。他の場合、線源は、例えば、線源が水銀ランプである場合、リソグラフィ装置の一体化部分であってもよい。線源ＳＯ及びイルミネータＩＬ、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤを放射システムと呼んでもよい。

[0023] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するように構成されたアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、少なくともイルミネータの瞳平面内の強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にはそれぞれσ−ｏｕｔｅｒ及びσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯのような種々の他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータは、放射ビームが断面で所望の均一性と強度分布とを有するように放射ビームを調整するために使用することができる。

[0024] 放射ビームＢは、パターニングデバイス支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスによってパターン付けされる。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを横断してから、放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、このビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦する。第２の位置決めデバイスＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計、リニアエンコーダ又は容量センサ）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を放射ビームＢの経路に配置するように、正確に動かすことができる。同様に、例えば、マスクライブラリから機械的に検索してから、又はスキャン中に、第１の位置決めデバイスＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示していない）を使用して放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを正確に配置することができる。一般に、パターニングデバイス支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴの移動は、第１の位置決めデバイスＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）とショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けを借りて実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」の移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールとショートストロークモジュールを用いて実現することができる。ステッパの場合（スキャナとは違い）、パターニングデバイス支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴをショートストロークアクチュエータだけに接続してもよく、又は固定してもよい。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合わせしてもよい。図示の基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占めるが、ターゲット部分間の空間内に配置してもよい（スクライブレーンアライメントマークとして知られている）。同様に、２つ以上のダイがパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に提供されるケースでは、ダイとダイの間にパターニングデバイスアライメントマークを配置することができる。

[0025] 図示の装置は、以下のモードのうち少なくとも１つのモードで使用することができる。

[0026] １．ステップモードでは、パターニングデバイス支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」及び基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」が基本的に静止状態に保たれ、放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃに１回で投影される（すなわち、単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」がＸ及び／又はＹ方向にシフトされ、異なるターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一静止露光で結像するターゲット部分Ｃのサイズを制限する。

[0027] ２．スキャンモードでは、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、パターニングデバイス支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」及び基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」が同期してスキャンされる（単一動的露光）。パターニングデバイス支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」に対する基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」の速度及び方向は、投影システムＰＳの倍率（縮小率）及び画像反転特性によって決まる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一動的露光におけるターゲット部分の幅（非スキャン方向）を制限し、スキャン運動の長さがターゲット部分の高さ（スキャン方向）を決定する。

[0028] ３．別のモードでは、パターニングデバイス支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」が基本的に静止状態に保たれてプログラマブルパターニングデバイスを保持する。放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」が移動又はスキャンされる。このモードでは、通常、パルス放射線源が使用される。スキャン中、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」が移動するたびに、又は連続する放射パルスの間に、適宜、プログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用しているマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。

[0029] 上に述べた使用モードの組合せ及び／又はその変形形態、あるいは全く異なる使用モードを使用することもできる。

[0030] 本発明のある実施形態は、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付放射ビームを形成することができるパターンニングデバイスを支持するように構成された支持体と、基板を保持するように構成された基板テーブルと、パターン付放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムとを含むリソグラフィ装置であって、リソグラフィ装置のコンポーネントが複合材料を含み、複合材料がカーボンファイバ層と、チタン層とを含むリソグラフィ装置を含む。本明細書で使用する「コンポーネント」という用語は、基板テーブル、パターニングデバイス支持体、クラッシュプロテクタなどの装置の任意の部品を包含するように意図されている。また、「コンポーネント」という用語は、基板テーブルの表面などの部品の一部を包含するように意図されている。

[0031] 図２は、本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置のクラッシュプロテクタを示す。クラッシュプロテクタは、制御システムの停止又は障害時に可動部品を保護するために使用される可動部品である。クラッシュプロテクタは、空いた空間５内に搭載することができる可動基板テーブル（図１のＷＴ）を保護するために使用することができる。延長部３を用いてクラッシュプロテクタの主平面１に実質的に垂直な軸周りの回転を制限することができる。延長部３は、溝（図示せず）を通して案内される突起部（図示せず）を設けることができる。クラッシュプロテクタの回転方向の制御ができない場合、溝は、突起部と延長部３を介してクラッシュプロテクタに回転力を働かせることができ、その結果、内側コーナ７に極めて高いピーク応力を与えることができる。

[0032] 図３及び図４は、本発明のある実施形態による図２のクラッシュプロテクタの内側コーナ７の詳細を示す。内側コーナ７は、カーボンファイバ１１とチタン１５の交互の層を含む複合材料から構成される。チタン層は、内側コーナ又は高い応力が発生する他の箇所にも提供することができる。内側コーナ全体の応力を低減するためにチタン層が必要でない場合、チタン層１５はカーボン層１１より小さくてもよい。チタン層１５がない場所１３は、追加のカーボン層又は充填材料を充填してもよい。チタン層は、約０．０１から１ｍｍ、より好ましくは、約０．１ｍｍの厚みを有することができる。本発明のある実施形態では、チタンは、好ましくは、チタングレード５である。図３に示す異なる層は、共に押圧されて図４の内側コーナ７を形成する。図３及び図４では、４つのカーボンファイバ層１１が３つのチタン層１５と交互に並ぶが、さらに交互に並ぶカーボンファイバ層とチタン層を有する複合材料を使用することもできる。チタン層は、コーナが切り取られて複合材料の内側コーナを形成するチタンの矩形の板として提供することができる。この複合材料の利点は磁気力に影響されず、カーボンが振動を十分に減衰させるという点である。カーボンファイバを使用しても密度が非常に高くなり、極めて強く軽量な設計が可能になる。

[0033] 図５は、クラッシュ発生時のカーボン層間にチタン層が提供されていない場合の図２のクラッシュプロテクタの一部における応力を示す。クラッシュプロテクタ内の応力の上面図が図５の上側に、クラッシュプロテクタ内の応力の底面図が図５の下側に示されている。図５は、クラッシュが発生しチタン層が存在しない場合に内側コーナ９Ａ及び９Ｂに極めて高いピーク応力が発生することを示す。

[0034] 図６は、クラッシュ発生時の、カーボン層間にチタン板が一部提供されている場合の図２のクラッシュプロテクタの一部における応力を示す。クラッシュプロテクタ内の応力の上面図が図６の上側に、クラッシュプロテクタ内の応力の底面図が図６の下側に示されている。図６を図５と比較すると、クラッシュが発生し内側コーナにチタン板が存在する場合に内側コーナ７Ａ及び７Ｂに低いピーク応力が発生することを示す。ピーク応力がより低く、チタンがカーボン層よりも応力基準が優れている結果、クラッシュプロテクタは、クラッシュへの耐性が高いと言える。

[0035] 本明細書では、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について特に言及してきたが、本明細書に記載するリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気ドメインメモリの案内及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造を含む他の用途も有することができることを理解されたい。当業者には明らかなように、そのような別の用途においては、本明細書で使用する「ウェーハ」又は「ダイ」という用語は、いずれも、それぞれより一般的な「基板」又は「ターゲット部分」という用語と同義であると考えることができる。本明細書に記載する基板は、露光の前後に、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、露光したレジストを成長させるツール）、メトロロジーツール、及び／又は検査ツール内で処理されてもよい。本明細書中の開示内容を、適宜、上記基板処理ツール及び他の基板処理ツールにも適用することができる。さらに、基板は、例えば、多層ＩＣを作成するために、複数回処理することができるので、本明細書で使用する基板という用語は、すでに多重処理層を含む基板を意味することもできる。

[0036] 光リソグラフィの分野での複合材料の使用を特に言及してきたが、複合材料は他の用途にも使用することができることを理解されたい。

[0037] 本発明は、例えば、インプリントリソグラフィで使用することができる。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内の微細構成は、基板上に作成されるパターンを形成する。パターニングデバイスの微細構成を基板に供給されるレジスト層内に押圧し、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを印加することにより、レジストは硬化する。パターニングデバイスは、レジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。

[0038] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、若しくは１２６ｎｍの波長又はほぼこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、並びにイオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを含むすべてのタイプの電磁放射を包含する。

[0039] 「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電光学コンポーネントを含む種々のタイプの光学コンポーネントのいずれか１つ又は組合せを指すことができる。

[0040] 上記説明は、例示としてのものであって限定するものではない。それ故、添付の特許請求の範囲から逸脱することなしに本発明をさまざまに変更することができることは当業者には明らかであろう。

Claims (14)

1. 放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付放射ビームを形成することができるパターンニングデバイスを支持する支持体と、
   基板を保持する基板テーブルと、
   パターン付放射ビームを基板のターゲット部分に投影する投影システムと、
   を備えるリソグラフィ装置であって、
   リソグラフィ装置のコンポーネントが複合材料を含み、前記複合材料が、カーボンファイバ層と、チタン層とを含み、前記複合材料が、前記コンポーネントの内側コーナに提供され、前記チタン層が、コーナ形状が前記内側コーナ内に配置されたチタン板である、リソグラフィ装置。
2. チタン及びカーボンファイバ層が、前記複合材料内で交互に配置される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記コンポーネントが、前記基板テーブルである、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記コンポーネントが、前記支持体である、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記チタン層が、約０．０５ｍｍから０．６ｍｍの範囲の厚さを有する、請求項１〜４の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記チタン層が、約０．２ｍｍから０．４ｍｍの範囲の厚さを有する、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記コンポーネントが、前記装置を可動部品から保護するクラッシュプロテクタである、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記リソグラフィ装置の使用中に前記コンポーネントが可動である、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記コンポーネントが、可動部品を位置決めする位置決めデバイスである、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
10. コンポーネントの内側コーナに提供される複合材料であって、カーボンファイバ層と、チタン層とを含み、前記チタン層が、コーナ形状が前記内側コーナ内に配置されるチタン板である、複合材料。
11. チタン及びカーボンファイバ層が、前記複合材料内で交互に配置される、請求項１０に記載の複合材料。
12. 前記コンポーネントが、基板テーブル又はリソグラフィ装置のパターニングデバイスを支持する支持体である、請求項１０または１１に記載の複合材料。
13. カーボンファイバ層とチタン層とを含む複合材料を含むリソグラフィ装置内で使用される可動コンポーネントであって、
    前記複合材料が、前記可動コンポーネントの内側コーナに提供され、前記チタン層が、コーナ形状が前記内側コーナ内に配置されるチタン板である、可動コンポーネント。
14. コンポーネントの内側コーナに提供される複合材料を製造する方法であって、
    カーボンファイバ層を提供するステップと、
    チタン層を、コーナ形状が前記内側コーナ内に配置されるチタン板として提供するステップと、
    前記層を共に押圧するステップと、
    を含む複合材料を製造する方法。

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