JP5496847B2

JP5496847B2 - 干渉型リソグラフィ装置

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Publication number: JP5496847B2
Application number: JP2010226475A
Authority: JP
Inventors: シャマレフ，イェヴゲニー，コンスタンティノヴィッチ
Original assignee: ASML Holding NV
Current assignee: ASML Holding NV
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2027-05-24
Also published as: US8934084B2; JP2011040775A; JP4681578B2; US20070279642A1; JP2007324590A; JP2011040776A; JP5496846B2

Description

[0001] 本発明はリソグラフィシステムに関し、より詳細には、干渉型リソグラフィに関する。

[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板または基板の一部に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、フラットパネルディスプレイ、集積回路（ＩＣ）、および微細構造に関わる他のデバイスの製造において使用することができる。従来の装置では、フラットパネルディスプレイ（または、他のデバイス）の個々の層に対応した回路パターンを生成するために、一般にマスクまたはレチクルと呼ばれているパターニングデバイスを使用することができる。このパターンは、基板（例えば、ガラス板）上に設けられた放射感応性材料（例えば、フォトレジスト）の層にイメージングすることにより、基板の全体または一部上に転写することができる。

[0003] パターニング手段は、回路パターンの代わりに、例えばカラーフィルタのパターンまたはドットのマトリクスなどの他のパターンを生成するためにも使用することができる。パターニングデバイスは、マスクの代わりに、個々に制御可能な要素のアレイを含むパターニングアレイを含むことができる。マスクに基づくシステムに比較して、このようなシステムでは、より迅速に、かつ、より低い費用でパターンを交換することができる。

[0004] フラットパネルディスプレイの基板は、形状が典型的に矩形である。このタイプの基板を露光するように設計されたリソグラフィ装置は、この矩形基板の幅全体を網羅するか、または幅の一部（例えば、幅の半分）を網羅する露光領域を提供することができる。基板は露光領域下でスキャンすることができる一方、マスクまたはレチクルはビームを介して同期してスキャンすることができる。このようにして、パターンは基板に転写される。露光領域が基板の幅全体を網羅していれば、露光は単一回のスキャンで完了させることができる。露光領域が、例えば基盤の幅の半分を網羅していれば、基板は、第１のスキャンの後に横方向に移動することができ、基板の残り部分を露光するために、さらなるスキャンが典型的に行われる。

[0005] 半導体製造プロセス全体によって達成される分解能は、関与する光学機器のみならず、採用されている化学的プロセス（例えば、フォトレジストとエッチング用化学物質との間の相互反応など）にも左右される。

[0006] ３０から１００ｎｍなどのナノメータの規模の分解能を達成するために従来のマスク、レチクル、およびパターニングアレイを使用することは非常に困難である。

[0007] 小さなナノメータ規模のフィーチャを形成するための干渉型リソグラフィツールが、液浸システム内におけるか、または同ツール自体だけのいずれかで提案されている。干渉リソグラフィは周期的なパターンを製作するために特に有用である。干渉リソグラフィとは、２つのコヒーレントなビームが干渉して定在波を生成し、この定在波を、例えばウェーハ上のフォトレジストに記録することができるプロセスである。

[0008] ハイブリッド型光学干渉リソグラフィとは、フィーチャの最小ピッチのグリッドが干渉リソグラフィを使用して印刷されるイメージング技術である。これらのフィーチャは、有用な回路を形成するために第２のリソグラフィ工程（例えば、光学式、マスク不使用式、または電子ビーム）において「トリミング」される。

[0009] これらの方法はトールボット干渉計法を典型的に使用する。より高い分解能を達成するために、非対称トールボット干渉計法が提案されている。しかし、これらのシステムを使用すると、大きなイメージフィールドにわたり所望の干渉縞コントラストを達成することは時々非常に困難となる。加えて、限られたレーザコヒーレンスなどの制約下でウェーハ上に干渉縞を印刷するための信頼できる技術に対する必要性、鋭いフィールドエッジを有する必要性、および／または、印刷されたパターンのピッチを変化させるための必要性がある。

[0010] したがって、必要なことは、現在の従来のレンズに基づくリソグラフィシステムの能力に匹敵するか、またはこれを凌駕する分解能寸法でピッチを有するパターンのフィールド全体にわたり所望のコントラストを生成する干渉リソグラフィのシステムおよび方法である。

[0011] 本発明の一実施形態において、照射源からの光は、回折格子などのビーム分割デバイスを介して入力プリズムに通過する。ビーム分割デバイスは、プリズムに一体的に形成、光学的接触を介してプリズムに結合、または液浸用液体を介してプリズムに結合されている。ビーム分割デバイスからの光は２つのビームに分割される。各ビームは、特定の反射角で入力プリズムの表面で反射され、かつアフォーカルイメージングブランチを介して基板プリズムに指向される。アフォーカルイメージングブランチは単位倍率を生成し、フィールドブレードの鋭いイメージを作り出し、かつビーム中のずれを低減する。基板プリズムは入力プリズムと対称になっている。各ビームは特定の反射角で基板プリズムの表面で反射され、かつ、出力表面に指向される。出力表面は干渉計のイメージ平面を規定している。干渉計の対称性により、２つのビームは、ビーム分割デバイスの回折角にほぼ等しい角度で基板プリズムの出力表面に入射する。２つのビームは、基板上に印刷されるべきイメージを生成するように出力表面で干渉する。

[0012] 本発明の他の実施形態において、光は、回折格子などのビーム分割デバイスを介してモノリシックのプリズムに通過する。このビーム分割デバイスは、上述と同様の形でプリズムに近接している。光は２つのビームに分割される。各ビームは、特定の反射角でモノリシックのプリズムの表面で反射される。反射されたビームはモノリシックのプリズムの出力表面に入射する。モノリシックのプリズムの出力表面は干渉計に対するイメージ平面を規定している。出力表面へのビームの入射角は、ビーム分割デバイスの回折角にほぼ等しい。２つのビームは、基板上に印刷されるべきイメージを生成するようにモノリシックのプリズムの出力表面で干渉する。

[0013] 反射角および回折格子とイメージ平面との間の距離などの上記システムの各々の要素は、特定のピッチに対して干渉計を最適化するために変化させることができる。可変ピッチを有する干渉型リソグラフィシステムを提供するために、複数のこれらの干渉計が、例えば積層形態に配列される。干渉計の積層の各干渉計は特定のピッチに対して最適化されている。続いて、干渉計の積層は、照射システムからの光が必要なピッチに対して最適化された干渉計を介して指向されるように、必要に応じて移動することができる。

[0014] 本発明のさらなる実施形態、特徴、および長所、ならびに本発明の様々な実施形態の構造および動作は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明されている。

[0015] 本明細書に組み込まれ、かつ本明細書の一部を形成している添付の図面は、本発明を示し、さらに、本発明の原理を説明するため、および当業者が本発明を実施および使用することを可能にするために、説明とともに機能する。

[0024] 本発明は添付の図面を参照して説明される。図面では、典型的に、最初に出現した要素は対応する参照番号の最も左にある数字により示される。

[0025] 特定の構成および配列が検討されている一方、これが例示の目的のみのために行われていることを理解されたい。当業者は、他の構成および配列が本発明の精神および範囲から逸脱せずに使用できることを認識されよう。当業者には、本発明が様々な他の応用例においても採用できることを明らかであろう。

[0026] 「一実施形態」、「実施形態」、「例示的実施形態」などへの本明細書における言及は、説明されている実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含む可能性はあるが、各実施形態がその特定の特徴、構造、または、特性を必ずしも含んではいないことを示すことに注意されたい。さらに、このような表現は同じ実施形態を必ずしも言及してはいない。さらに、特定の特徴、構造、または特性が実施形態と関連して説明されている時は、明示的に説明されていてもいなくても、そのような特徴、構造、または特性を他の実施形態と関連して実現することは当業者の知識の範囲内であると考えられる。

Ｉ．例示的干渉型リソグラフィシステム
[0027] 図１はトールボット干渉計として当技術分野において一般に知られている干渉型リソグラフィシステム１００を示す図である。通常は（図示されていない）レーザにより発生される空間的かつ時間的にコヒーレントな光ビーム１０２は、ビームスプリッタ１０４（例えば、回折デバイス、回折格子、位相シフトビームスプリッタなど）に入射する。ビームスプリッタ１０４はビーム１０２を第１および第２のビーム１０６Ａおよび１０６Ｂに分離する。続いて、２つのビーム１０６Ａおよび１０６Ｂは、それぞれ基板１１０（例えば、工作物、ディスプレイなどで、以下、基板と称する）に向けて第１および第２の反射表面１０８Ａおよび１０８Ｂにより再指向される。ビームスプリッタ１０４から基板１１０への各経路は、干渉計１００の「アーム」または「ブランチ」と時々呼ばれている。例示的な従来のトールボット干渉計は、全てがその全体において本明細書に参照により組み込まれている米国特許第７００５２３５号明細書、同第６８８２４７７号明細書、および、４５９６４６７号明細書、ならびに米国公開特許出願第２００５−００７３６７１号明細書を含む。

[0028] 干渉パターン１１２は基板１１０の頂部表面に形成される。干渉パターン１１２は書き込み用イメージで（図１では記号付けされていない）フォトレジスト層を露光する。例えば、第１および第２のビーム１０６Ａおよび１０６Ｂは、基板１１０上に複数の線を露光するように干渉させるために基板１１０上に投影することができる。これらの線は、放射の２つのビーム間の弱め合う干渉により引き起こされた極小により分離された、放射のビーム間の強め合う干渉により引き起こされた極大の線に対応する。

[0029] 基板１１０は、基板１１０の表面全体のパターニングを可能にするために、例えばスキャン、ステッピングなどの書き込み用イメージに関した基板１１０の移動を可能にする（図示されていない）ステージまたはテーブル上に所在できることを理解されたい。他の実施例において、基板１１０は基板１１０全体のイメージング中に静止していることができる。

[0030] 一実施例において、ビームスプリッタ１０４はビーム１０６Ａおよび１０６Ｂとして第１次ビームのみを生成する。様々な実施例において、ビームスプリッタ１０４は、この説明を読めば当業者に明らかであるように、位相シフト、Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ位相シフト、バイナリ位相シフト、または他のタイプのビームスプリッタとすることができる。

[0031] 一実施例において、ビーム１０６Ａは、ビームスプリッタ１０４と反射表面１０８Ａとの間の経路長ａを有する一方、ビーム１０６Ｂはビームスプリッタ１０４と反射表面１０８Ｂとの間の経路長ｂを有する。同様に、ビーム１０６Ａは反射表面１０８Ａと基板１１０との間の経路長ｃを有する一方、ビーム１０６Ｂは反射表面１０８Ｂと基板１１０との間の経路長ｄを有する。示された実施例において、トールボット干渉計１００は一般に対称系と呼ばれている。なぜなら、ａ＋ｃ＝ｂ＋ｄだからであり、これは露光フィールド１１４にわたり実質的に均一な干渉縞１１２を生成し、これは望ましい。

[0032] 一実施例において、コヒーレントな放射１０２は、（図示されていない）放射源から放射ビームを受光する（図示されていない）照射器により生成されている。一実施例において、放射源は少なくとも５ｎｍ、例えば、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１５０ｎｍ、少なくとも１７５ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも２５０ｎｍ、少なくとも２７５ｎｍ、少なくとも３００ｎｍ、少なくとも３２５ｎｍ、少なくとも３５０ｎｍ、または少なくとも３６０ｎｍの波長を有する放射を供給することができる。一実施例において、放射源により供給される放射は最大で４５０ｎｍ、例えば、最大で４２５ｎｍ、最大で３７５ｎｍ、最大で３６０ｎｍ、最大で３２５ｎｍ、最大で２７５ｎｍ、最大で２５０ｎｍ、最大で２２５ｎｍ、最大で２００ｎｍ、または最大で１７５ｎｍの波長を有する。一実施例において、放射は４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、および／または１２６ｎｍを含む波長を有する。一実施例において、放射は約３６５ｎｍまたは約３５５ｎｍの波長を含む。一実施例において、放射は、例えば、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、および４３６ｎｍを包含する広帯域の波長を含む。３５５ｎｍのレーザ源を使用することができる。

[0033] 放射源およびリソグラフィ装置は別個の単体とするか、例えば放射源がエキシマレーザである時は、サブシステムとすることができる。このような場合、放射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、かつ放射ビームは、例えば適した指向ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムの支援を得て放射源から照射器に通過される。

[0034] 図２は他の干渉型リソグラフィシステム２００を示す。空間的かつ時間的にコヒーレントな光ビーム２０２はビームスプリッタ２０４に入射する。一実施例において、ビーム２０２は、ビーム１０２に関して上述したものと同様の照射および／または放射システムから形成することができる。ビームスプリッタ２０４はビーム２０２を第１および第２のビーム２０６Ａおよび２０６Ｂに分離する。一実施例において、ビームスプリッタ２０４は、ビーム２０６Ａおよび２０６Ｂとして第１回折次ビームのみを生成する。続いて、２つのビーム２０６Ａおよび２０６Ｂは、それぞれ基板２１０に向けて第１および第２の反射表面２０８Ａおよび２０８Ｂにより再指向される。干渉パターン２１２は基板２１０の頂部表面に形成される。干渉パターン２１２は、例えば、露光フィールド２１４にわたり（図２では番号付けされていない）フォトレジスト層を露光する。ビーム２０６Ａおよび２０６Ｂならびに基板２１０は、上述の通りに互いに関して移動することができるか、または静止したままに留めておくことができる。システム２００は、例えば液浸用液体中に収容することができる。

[0035] 図２の反射表面２０８Ａおよび２０８Ｂは、図１の反射表面１０８Ａおよび１０８Ｂの配向に比較して、基板２１０上へのより大きな入射角を可能にする位置において配向されている。より大きな入射角は、干渉縞１１２により基板１１０上に形成されるパターンに比較して、干渉縞２１２により基板２１０上に形成されるパターンにおける上昇した分解能を可能にする。ビームスプリッタ２０４の格子の周期は、干渉縞２１２により基板２１０上に作り出される干渉パターンの周期よりも大幅に大きい。

[0036] 一実施例において、ビーム２０６Ａはビームスプリッタ２０４と反射表面２０８Ａとの間の経路長ａを有する一方、ビーム２０６Ｂはビームスプリッタ２０４と反射表面２０８Ｂとの間の経路長ｂを有する。同様に、ビーム２０６Ａは反射表面２０８Ａと基板２１０との間の経路長ｃを有する一方、ビーム２０６Ｂは反射表面２０８Ｂと基板２１０との間の経路長ｄを有する。示された実施例において、干渉計２００は非対称系と呼ばれることがある。なぜなら、フィールドの中央の外ではａ＋ｃ≠ｂ＋ｄだからであり、これは露光フィールド２１４にわたり実質的に不均一な干渉縞パターン２１２を生成し得、これは望ましくない。例えば、たとえ干渉縞が中央位置２１６において良好に、かつ高コントラストで形成されたとしても、中央位置２１６からいずれかの方向に離れていくことは、ビーム経路長における差分、および、ビームの時間的コヒーレンスの喪失によるイメージコントラスト値を引き起こす。ビーム２０６Ａおよび２０６Ｂは、露光フィールド２１４の中央２１６においてのみ、両ビームの幅全体にわたっては適切に干渉しない。そのため、高分解能においては、イメージを生成しているフィールド２１４にわたるイメージ干渉縞２１２が一貫したコントラストの縞とはならない可能性がある。すなわち、露光フィールド２１４の中央２１６に最大コントラスト比がある。したがって、干渉縞２１２の一部のみが最適なイメージを生成する可能性がある。

[0037] 干渉計２００が非対称系であるため、露光フィールド２１４の幅全体にわたり整合するコヒーレンスは、最適でない可能性がある。このタイプのイメージングに関して典型的に問題となる２つのタイプのコヒーレンスがある。（１）空間的コヒーレンス（すなわち、空間／位置に基づくもの）、および（２）時間的コヒーレンス（すなわち、時間に基づくもの）であり、これらは以下に詳細に検討される。一般に、コヒーレンスの概念は、安定性または位相の予測性に関連している。特定の基板位置における光線は、ビームスプリッタ２０４上の同じ位置から発する。

[0038] 空間的コヒーレンスとは、空間の異なった点における光ビーム間の相関を記述している。空間的コヒーレンスは距離の関数として記述されている。すなわち、空間コヒーレンスはビームの断面の直径全体にわたる固定位相の関係の維持である。

[0039] 時間的コヒーレンスは、時間の異なった瞬間において観測される光ビーム間の相関または予測可能な関係を記述している。光学においては、時間的コヒーレンスが同じ光源からのビームを組み合わせることにより測定されるが、経路長の差を知って、かつ生成された干渉パターンを観測して行う。一実施例において、時間的コヒーレンスの長さは、波長の二乗をビームの帯域幅で除することにより算出される。

[0040] 一実施例において、可干渉性の整合（時間的コヒーレンス）は不整合となり得る。なぜなら、ビームスプリッタ２０４におけるビーム角が基板２１０における角度におけるものと同じではないからであり、このことは非対称の経路長（例えば、ａ＋ｃ≠ｂ＋ｄ）をもたらす。例えば、これらの角度は、トールボット干渉計１００が完全に対称な経路長を有しているという事実に基づき、同干渉計１００に対して同じである。このことは、露光フィールド１１４にわたり全ての点において等しい２つの干渉レーザビーム１０６Ａおよび１０６Ｂからの干渉縞１１２をもたらす。しかし、トールボット干渉計２００が２つの干渉するビーム２０６Ａおよび２０６Ｂに対して完全に対称な経路長を有してはいないという事実に基づき、角度はトールボット干渉計２００に対して同じではない。このことは、ビーム２０６Ａおよび２０６Ｂがフィールド２１４の中央２１６から離れるに従い増加する量だけ異なっていく干渉縞のコントラストをもたらし得る。一実施例において、非常に高い分解能のイメージングの場合は、イメージングのためにフィールド２１４の中央２１６における中央帯域のみを利用できる可能性しかなく、このことは、イメージングのためのフィールド２１４の許容可能な部分のサイズを減少させ、スループットを低下させる。

ＩＩ．ピッチを有するパターンを印刷するための例示的干渉型リソグラフィシステム
[0041] 図３は完全に対称な経路長を提供する一方、基板へのより大きな入射角を可能にする干渉計３００を示す。干渉計３００は入力回折格子３０２、入力プリズム３０４、第１のアフォーカルイメージングブランチ３０６、第２のアフォーカルイメージングブランチ３０８、および基板プリズム３１０を含む。本明細書において入力回折格子が参照されているが、当業者は、例えば、かつ限定せずに、位相シフトビームスプリッタまたは他の回折デバイスなどのいずれのタイプのビーム分割デバイスも使用できることを認識されよう。

[0042] 入力回折格子３０２は、イメージ平面３３８に形成される干渉パターンの周期の２倍にほぼ等しい周期を有する。入力回折格子３０２はプリズム３０４の入力表面３４０に近接している。本発明の一実施形態において、入力回折格子３０２は入力プリズム３０４の入力表面３４０上に製作されるか、または一体に形成される。本発明の他の実施形態において、入力回折格子３０２は入力表面３４０と光学的に接触している。本発明のさらに他の実施形態において、入力回折格子３０２と入力表面３４０との間のいかなるギャップも液浸用液体で充填されている。

[0043] ゼロ回折次遮光体、例えば、遮蔽アパーチャ３１２は、入力回折格子３０２から、入力プリズム３０４と基板プリズム３１０との間に横切って所在している。遮蔽アパーチャ３１２も第１のアフォーカルイメージングブランチ３０６と第２のアフォーカルイメージングブランチ３０８との間に所在している。遮蔽アパーチャ３１２は、ゼロ次回折光が入力回折格子３０２を外出した後でイメージ平面３３８に到達しないよう遮蔽し、ならびに、例えば、かつ限定せずに、半透明な板とすることができる。フィールドブレードは格子３０２とともに含めることができ、かつ／または、入力プリズム３０４の出力表面３１３上に定置することができる。フィールドブレードの境界はイメージ平面３３８に形成された干渉パターンの境界を生成するために使用することができる。この境界は、例えば、矩形とすることができる。

[0044] 第１のアフォーカルイメージングブランチ３０６は、第１のアフォーカルイメージングブランチ３０６の中点に関して対称に配列されたレンズ３１４および３１６を含む。第２のアフォーカルイメージングブランチ３０８は、レンズ３１４および３１６のそれぞれと同一の第２のアフォーカルイメージングブランチ３０８の中点に関して対称に配列されたレンズ３１８および３２０を含む。レンズ３１４および３１６ならびにレンズ３１６および３２０は、単位倍率を持つ個々のブランチ３０６および３０８において光を供給する。これらのレンズも、入力回折格子３０２に結合された任意のフィールドブレードのイメージ平面３３８上に鋭いイメージを形成する。

[0045] 入力光ビーム３２４は、特定の回折角を有する入力回折格子３０２上に指向される。入力回折格子３０２は、入力光ビーム３２４を２つの別個かつ空間的にコヒーレントな放射ビーム、第１のビーム３２６および第２のビーム３３２に分割する。第１のビーム３２６は反射角θでプリズム３０４の第１の表面３２８で反射し、かつ第１のアフォーカルイメージングブランチ３０６を通過する。第１のアフォーカルイメージングブランチ３０６において、レンズ３１４は第１のビーム３２６を集光点３１５に集光させる。集光点３１５は、例えば、第１のアフォーカルイメージングブランチ３０６の中点に位置することができる。続いて、レンズ３１６は第１のビーム３２６を基板プリズム３１０に指向する。干渉計３００内のレンズ３１４および３１６は第１のビーム３２６中のずれ効果を低減する。

[0046] 基板プリズム３１０は入力プリズム３０４に対面している。基板プリズム３１０の表面の角度は、干渉計３００が４つの対称的な反射表面を含むように、入力プリズム３１４の表面の角度に対称となっている。

[0047] 第１のアフォーカルイメージングブランチ３０６を通過した後、第１のビーム３２６はイメージング平面３３８に向けて反射角θで基板プリズム３１０の第１の表面３３０で反射する。

[0048] 入力回折格子３０２を外出した後、第２のビーム３３２は反射角θでプリズム３０４の第２の表面３３４で反射し、第２のアフォーカルイメージングブランチ３０８を通過する。第２のアフォーカルイメージングブランチ３０８において、レンズ３１８は第２のビーム３３２を集光点３１９に集光させる。続いて、レンズ３２０が第２のビーム３３２を基板プリズム３１０に指向する。干渉計３００内のレンズ３１８および３２０は、第２のビーム３３２中のずれ効果を低減する。

[0049] 第２のアフォーカルイメージングブランチ３０８を通過した後、第２のビーム３３２は、イメージング平面３３８に向かって反射角θで基板プリズム３１０の第２の表面３３６で反射する。

[0050] 基板プリズム３１０はビーム結合器として機能し、第１および第２のビーム３２６および３３２をイメージ平面３３８において干渉させる。この干渉は、基板プリズム３１０の出力表面と一致しているイメージ平面３３８において干渉パターンを生成する。イメージ平面３３８において第１および第２のビーム３２６および３３２により生成された干渉パターンは、基板３２２上にイメージを生成するために使用される。基板３２２はイメージ平面３３８に位置決めすることができるか、またはパターンを、例えば、ある体積の液浸用液体を介して基板３２２に指向することができる。

[0051] 入力プリズム３０４の屈折率は、基板プリズム３１０の屈折率にほぼ等しい。入力プリズム３０４および基板プリズム３１０は、例えば、かつ限定せずに、１．５６の屈折率を有する溶融シリカから製作することができる。屈折率が整合され、かつ光が双方のプリズムにおいて同じ反射角θで反射されるため、イメージ平面３３８上でのビーム３２６および３３２の入射角は、回折格子４０２の回折角にほぼ等しい。干渉計３００のアフォーカルイメージングブランチ３０６および３０８の倍率が１にほぼ等しい場合、イメージ平面３３８は、入力回折格子３０２と共役であるかのように機能する。イメージ平面３３８の入力回折格子３０２とのこの共役は、干渉計３００が最小の空間的コヒーレンスで機能することを可能にしている。すなわち、干渉しているビーム間のずれは最小となる。加えて、レーザ照準の不安定性に対する感受性は低い。

[0052] 図４は、第１のアフォーカルイメージングブランチ３０６のみが示されている干渉計３００の光線追跡図である。図４の実施形態において、干渉計３００は、レンズ３１４および３１６により達成されたほぼ単位倍率を有する。干渉計３００が異なった倍率を有していれば、第１のアフォーカルイメージングブランチ３０６および第２のアフォーカルイメージングブランチ３０８に対するイメージ平面は、反対の傾斜を有することができ、かつ一致しなくてよい。

[0053] 干渉計３００においては第１の光路３２６と第２の光路３３２との間の光路長差がほぼゼロであるため、干渉計３００はイメージ平面３３８において鋭いフィールドエッジを有するイメージを生成する。鋭いフィールドエッジの生成が必要ではない時、または鋭いフィールドエッジが他の手段によって提供された場合、干渉計３００のより単純なバージョンを使用することができる。図５は干渉計３００のより単純なバージョンである例示的な干渉計５００を示す。干渉計５００は、例えば、かつ限定せずに、溶融シリカから製作されたプリズム５０１を含む。干渉計５００が単一のプリズムのみを必要とするため、干渉計５００と同様の干渉計は、本明細書において一体式干渉計と呼ぶ。一体式干渉計５００は入力表面５０２を有する。フィールドブレード付回折格子５０４は、例えば、かつ限定せずに、光学的接触、一体形成、またはある体積の液浸用液体を介して入力表面５０２に近接している。干渉計３００の場合のように、回折格子５０４は、代替物として、当業者に知られているいずれかのタイプのビーム分割デバイスとすることができる。

[0054] 回折格子５０４は特定の回折角を有し、かつ入力光５０６を第１のビーム５０８と第２のビーム５１０とに分割する。第１のビーム５０８は反射角θでイメージ平面５１４に向かって第１の表面５１２で反射する。第２のビーム５１０は反射角θでイメージ平面５１４に向かって第２の表面５１６で反射する。第１および第２の表面５１２および５１６は、反射性のコーティングで被覆することができる。第１および第２のビーム５０８および５１０はイメージ平面５１４で干渉し、同平面５１４では一体式プリズムがビーム結合器として機能している。この干渉は、一体式プリズムの出力表面と一致しているイメージ平面５１４に干渉パターンを生成する。回折格子５０４上のフィールドブレードは、例えば、イメージ平面５１４に形成された干渉パターンの、矩形の境界を規定することができる。出力表面上での第１および第２のビーム５０８および５１０の入射角は、回折格子５０４の回折角にほぼ等しい。イメージ平面５１４に基板を位置決めすることができるか、または液浸用液体を介してイメージ平面５１４から基板に光を指向することができる。

[0055] 遮蔽アパーチャ５１８は、一体式干渉計５００内に埋め込まれているか、そうでなければ、内部に位置決めされている。遮蔽アパーチャ５１８は、ゼロ回折次光が回折格子５０４を外出した後にイメージ平面５１４に到達することを遮断するように、サイズ調整され、かつ一体式干渉計５００内に位置決めされている。

[0056] たとえ一体式干渉計５００によりイメージ平面に生成されたフィールドエッジが干渉計３００により生成されたものほど鋭くはない可能性があるとしても、一体式干渉計５００は、それでも干渉計ブランチ間の光路差を補償している。加えて、空間的コヒーレンスに対する感度は、入力回折格子とイメージ平面との間の距離の最小化により低減されている。

[0057] 一体式干渉計５００は異なったパターンピッチに対して修正することができ、このピッチは各パターン間の距離となっている。図６は３２ｎｍのパターンピッチに対して最適化されている実施例の一体式干渉計６００を示す。図７は６４ｎｍのパターンピッチに対して最適化されている実施例の一体式干渉計７００を示す。

ＩＩＩ．例示的可変ピッチ干渉型リソグラフィシステム
[0058] 干渉型リソグラフィシステムにおけるピッチの変化は有用であるが、実施が困難である。これは、干渉計ブランチ間の光路長差をゼロにほぼ等しく保ちつつ、角度条件を満たす設計パラメータが変更されなければならないからである。この問題を解決するために、不連続なピッチ値のアレイを決定することができる。したがって、干渉計型リソグラフィシステムは個々の干渉計の積み重ね物または積層物として構築することができる。個々の干渉計の積層物における各干渉計は、例えば干渉計３００および／または一体式干渉計５００に類似したものとすることができる。

[0059] 図８は干渉計８００の例示的積層物の図である。干渉計８００の積層物は、本実施例において３２ｎｍから６４ｎｍまでのピッチの範囲の５基の干渉計を含んでいる。当業者は、任意のピッチ範囲に所望のピッチサイズを有する任意の数の干渉計を干渉計８００の積層物と類似の積層形態で使用できることを認識されよう。干渉計８００の積層物における各干渉計は他の干渉計とは異なった平面にあり、かつ特定のピッチに対して（例えば、入力格子、反射角、および位置を使用して）最適化されている。したがって、干渉計８００の積層物は、照射光８０４が必要なピッチに最適化された干渉計８００の積層物における干渉計に入射するように、必要に応じて照射システム８０２に対してＹ方向に移動することができる。

[0060] 図９は照射システム８０２から見た干渉計８００の積層物の図である。様々な干渉計に結合されている入力格子は、格子（および、この格子の対応する干渉計）が、新しいピッチへの切換えが必要な時に照射光に対して移動するように位置合わせされている。

ＩＶ．結論
[0061] 上記の説明は光、光源、および光のビームに言及している。言及された光が特定の波長を有する光に限定されず、かつ上記に検討されたようにリソグラフィに適している（極端）紫外光または赤外光を含む他の波長を含むことができることを理解されよう。

[0062] 特定のデバイス（例えば、集積回路またはフラットパネルディスプレイ）の製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して、本明細書では特定の参照を行うことができるが、本明細書に説明されているリソグラフィ装置が他の応用例を有することができることを理解されたい。応用例は、集積回路、集積光学システム、磁気ドメインメモリのための誘導および検出のパターン、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、マイクロエレクトロメカニカルデバイス（ＭＥＭＳ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの製造を含むが、これらに限定されない。同様に、フラットパネルディスプレイの事例において、本装置は様々な層、例えば、薄膜トランジスタ層および／またはカラーフィルタ層の生成において役立てるために使用することができる。

[0063] 光学リソグラフィの状況において、本発明の実施形態の利用に対して、特定の参照を上記に行うことができたが、本発明は、例えば液浸リソグラフィなどの他の応用例においても本発明が使用できることは理解されよう。リソグラフィ装置は、干渉計と基板との間の空間を充填するために、基板の少なくとも一部が、例えば水などの比較的大きな屈折率を有する「液浸用液体」により覆うことができるタイプのものとすることもできる。液浸用液体は、リソグラフィ装置における他の空間、例えば、パターニングデバイスと干渉計との間にも適用することができる。液浸技術は、投影システムのアパーチャ数を増大させるために、当技術分野においてはよく知られている。本明細書において使用されている用語「液浸」とは、基板などの構造体が液体中に沈められなければならないことを意味しているのではなく、むしろ、露光中に干渉計と基板との間に液体が所在することのみを意味している。

[0064] 本発明の様々な実施形態が上記に説明された一方、それらの実施形態が実施例としてのみ提示されており、限定ではないことを理解されたい。当業者には、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、形態および詳細における様々な変更をそれらの実施形態において行うことができることが明らかであろう。したがって、本発明の広がりおよび範囲は、上述の例示的実施形態のいずれによっても限定されないが、冒頭の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ規定される。

[0065] さらに、後続の要約の目的は、米国特許商標庁および一般大衆、ならびに、特許または法律に関する用語もしくは言い回しに馴染みのない当技術分野の特に科学者、技術者、および実施者が、本出願の技術的開示の性質および本質を大雑把な調査から素早く決定することを可能にすることである。要約書は本発明の範囲をいかなる形でも限定するものではない。

[0016]例示的なトールボット干渉型パターニングシステムを示す図である。 [0016]例示的なトールボット干渉型パターニングシステムを示す図である。 [0017]本発明の実施形態による２プリズム干渉型システムを示す図である。 [0018]図３の干渉型システムの光線追跡図である。 [0019]本発明の実施形態による一体式干渉型システムを示す図である。 [0020]３２ｎｍのピッチに対して最適化された実施例の一体式干渉型システムを示す図である。 [0021]６４ｎｍのピッチに対して最適化された実施例の一体式干渉型システムを示す図である。 [0022]本発明の実施形態による可変ピッチ干渉型リソグラフィシステムを示す図である。 [0023]リソグラフィ装置における照射システムから見た図８の実施例のシステムを示す図である。

Claims

可変ピッチを有する干渉型リソグラフィ装置であって、
照射システムと、
前記照射システムからの光が入射される第１の入射面を有し、第１のピッチを有する第１の干渉パターンを形成するように構成された第１の干渉計と、
前記照射システムからの光が入射される第２の入射面を有し、第２のピッチを有する第２の干渉パターンを形成するように構成された第２の干渉計と、を含み、
前記第１および第２の干渉計は、前記第１および第２の入射面が前記照射システムの方向に配置されるように積層され、
前記第１および第２の干渉計は、前記照射システムからの光が前記第１および第２の干渉計の１つに入射するように、前記照射システムに関して可動である、干渉型リソグラフィ装置。
前記第１の干渉計が、
少なくとも２つの空間的にコヒーレントな放射ビームを生成するためのビームスプリッタと、
前記第１のピッチを有する干渉パターンを形成するために基板の表面上に前記２つの空間的にコヒーレントな放射ビームを再指向および結合するように構成されたビーム結合器と、を含む、請求項１に記載の干渉型リソグラフィ装置。
前記ビームスプリッタは、前記少なくとも２つの空間的にコヒーレントな放射ビームを生成するための格子を含む、請求項２に記載の干渉型リソグラフィ装置。
前記ビーム結合器は反射表面を含む、請求項２に記載の干渉型リソグラフィ装置。