JP5645406B2 - 浸漬リソグラフィーのための疎水性被膜を有する光学的配置、ならびにそれを具える投影露光器機 - Google Patents

Description

(関連出願への相互参照)
本出願は、2006年12月29日付け出願の米国の仮出願第60/877,743号の35 U.S.C. 119(e)(1)の下での利益を請求する。2006年12月29日付け出願の米国の仮出願第60/877,743号の開示は、1部分と考慮され、および本出願の開示において参照することによって組込む。本出願は更に2006年12月28日付け出願の独国特許出願第10 2006 062 480.7号に対する35 U.S.C. 119(a)の下での優先権を主張し、その全体の内容を、この結果(hereby)、参照することによって本出願の開示において組込む。本出願はまた、2006年9月12日付け出願の独国特許出願第10 2006 043 548.6号に対して35 U.S.C. 199(a)の下での優先権を主張し、全体の内容を、この結果、参照することによって本出願の開示において組込む。

(本発明への背景)本発明は浸漬リソグラフィー(液浸石版印刷)のための光学的配置に関し、それは、次の、すなわち、少なくとも1種の部品(構成要素、component)で、それには、疎水性被膜(コーティング)が適用され、その疎水性被膜は、投影(投射)レンズの操作の間に、UV放射に露光(曝露)され、その少なくとも1種の部品は、浸漬流体によって、投影レンズの操作の間に、少なくとも1部分において濡らされるものを具える。本発明は更に、そのような光学的配置を具える投影露光器機(apparatus)に関する。

通例、光学部品の液体での、とりわけ水での濡れは、それらの光学的特徴上に負の効果を持つ。濡れは、たとえば、それらの表面上で塩類のような汚染性物質の形成を招くことがある。水で光学素子(エレメント)が濡れるのを防ぐため、または迅速に前記光学素子から水を除去するために、光学素子に疎水性被膜を提供することは知られている。本出願の状況では、用語“疎水性被膜”は、通常の場合のように、その表面が90°またはそれよりも大きな水との接触角を囲む被膜に言及する。

特開2003-161806号公報は、反射防止被膜を有する光学素子を記述し、そこでは、撥水性層がガラス基材(ガラス基板)の非被覆(非コート)領域において形成される。この配置において、撥水性被膜は、反射防止被膜に隣接してか、またはガラス基材の横方向の縁部分上で形成することができる。このようにして、湿気の任意の留まり(lodging)が光学素子および関係する保持構造の間の空間において防止されるべきである。

米国特許(US)第5,494,712号明細書は、重合体の層を基材に対し、水によってのその濡れを減らすために適用する方法を記述する。層は、好ましくは1種またはいくつかの(5または6くらいの)オルガノシリコン(有機ケイ素)化合物、例は、シランまたはシロキサンを備え、およびプラズマ強化化学気相成長法(PECVD)を用いて適用される。

濡れの問題はまた、マイクロリソグラフィーにおいて、とりわけ、浸漬リソグラフィーにおいて重要である。マイクロリソグラフィーにおいて、半導体部品を生産する目的のために、マスク上の構造は、縮尺で感光性基材上への投影レンズを用いて描かれる。そのような適用のために要求される高分解能を達成するため、UV波長範囲における発光放射、典型的に250nm未満が用いられる。分解能および被写界深度において更なる増加を達成するため、浸漬リソグラフィーにおいて、浸漬流体、通常は蒸留水が、屈折率を上昇させるように、投影レンズの最後の光学素子(last optical element)および感光性基材の間に配置される。この配置において、投影レンズの最後の光学素子は、水によって少なくとも部分的に濡らされ、その結果、浸漬リソグラフィーにおいて、撥水性および耐水性被膜が増加した頻度を伴って用いられる。

特開2005-268759 号公報から、光学部品は知られるようになり、それは浸漬リソグラフィーのための投影露光器機において配置され、および少なくとも1種の表面上で発光放射に露光される。表面は、二酸化ケイ素(SiO₂)、フッ化マグネシウム(MgF₂)またはフッ化カルシウム(CaF₂)から作成される結合性層を具え、その上に、アモルファス(不定形)のフッ素重合体を備える撥水性層が適用される。

特開平11-149812号公報は、光学素子を記述し、それには、撥水性の保護層で、好ましくは、フルオロカーボン重合体を備えるものが、反射増加性または反射低減性の(reflection-reducing)多層システムに対して、周囲空気からの湿気の進入に対する保護を提供するように適用される。保護層の厚さは、フルオロカーボン重合体による250nm未満の波長での放射の過度な吸収を防ぐように、1nmおよび10nmの間にある。

欧州特許出願(EP)公開第0895113(A2)号明細書は、保持装置および接着剤により貼られる部品を備えるアセンブリ(組立体)を記述し、それは、部品が紫外線スペクトル範囲において放射を伝達する。接着剤は、UV光によって、および透過性の(透明な)部品および接着剤の間で、接着剤の領域において、硬化可能であり、薄い層が適用され、それは接着剤を硬化させるのに適切なスペクトル範囲において光を伝達し、およびそれは、透過性の部品によって伝達されるスペクトル範囲内で、有用なスペクトル範囲から高度なUV光までを、接着剤がUV放射に対してこの波長の範囲において保護される結果として、反射し、または吸収する。

刊行物の米国特許出願公開第2006/0240365号から、水に感受性なレンズ素子を保護するための方法が知られるようになった。この方法では、レンズ表面の縁部分領域で、UV放射を吸収する薄い耐UV性層を発生させ、その層は金属酸化物からなる。さらなる保護層は金属酸化物層に適用され、その更なる層は、たとえば、ポリウレタン層であることができる。2つの層はレンズ素子を保護することを目的とし、それはたとえば、浸漬流体によって溶解されることから(from being dissolved)、水に感受性なフッ化カルシウムから構成することができる。

しかし、疎水性被膜が、先に述べたように、光学的表面の濡れを防ぐ目的のために用いることができるだけではない。その代わりに、疎水性被膜はまた、部品上への場所にも適用することができ、そこで、水による場所の濡れは、例は、本質的に半月の水柱を生成するために、避けることができない。そのような被膜を適用することは有利でありえ、例は、マイクロリソグラフィーのための投影レンズのその干渉法の測定の場合で、その光学的イメージング(撮像)特性に、および任意のイメージングエラー(誤差)に関し、前記レンズの使用に先立つ。そのような測定のために、投影レンズは対応する測定装置上に配置され、および浸漬流体は、測定装置および投影レンズの間に、測定することが実用的な適用(用途)において経験される条件で起こることができるように置かれる。ほとんどの場合、超純水(super-pure water)は、浸漬流体として、前記超純水が逃げるのを防ぐ測定装置の光学部品のまわりのリング(環状物)と共に用いられる。このリングは、凸面体を、および従って上方向に曲がった水の半月(メニスカス)を生成するために、疎水性の表面を持たなければならない。レンズの最後の光学部品への申し分のない接触は、その部品が測定装置に面し、いつも信頼できるように確実にされることが重要である。

浸漬システム(浸漬系)での疎水性被膜の使用における一般的な問題は、UV放射によって損傷を受けるか、または破壊される前記被膜の可能性から構成され、そのUV放射は、投影レンズの操作の間に、前記被膜上に作用する。さらにまた、UV放射の結果として、被膜の疎水性の特徴は、極端な場合に、前記被膜が親水性の特徴を発達させることができるように劣化しうる。とりわけ、実用的な適用は、疎水性の表面を有するリングの構成においてこれまでに用いられた材料が、短時間の後、それらの表面の特徴が関係する限り、放射の増加した継続時間と共に、それらの疎水性の特徴における減少が存在する効果にまで、すでに変化していることを示した。これはとりわけ、レーザーを伴う放射に関連し、それはますますより一層短い波長、例は、193nmおよびより一層短い波長を用いる。これは、すでに、操作の短い期間の後、安定な凸状物の水の半月を提供することがもはや可能でなく、およびこれの結果として、レンズおよび測定装置の間の浸漬柱(immersion column)が、中断されなければならない測定を伴って壊れることを意味する。
(本発明の目的)

本発明の目的は、序文において言及する種類の光学的配置において、疎水性被膜を有する部品を提供することであり、疎水性被膜はその疎水性の特徴を集中的な(intensive)、および永続するUV放射の下でさえ維持する。

(発明の概略)この目的は、疎水性被膜がUV放射を260nm未満の波長で吸収しおよび/または反射する少なくとも1つの耐UV性層を具えるという点で満たされる。この配置において、疎水性被膜は、たとえば、単一の耐UV性の、吸収材および/または反射性の層だけを具えることができ、それは、追加的に疎水性の特徴を備えるか、または耐UV性吸収材および/または反射性の層はさらに、疎水性の、被膜の層を、投影レンズのUV放射から保護することができる。

有利な具体例において、部品はUV範囲において波長で透過性である物質から作成される光学素子であり、その光学素子は、好ましくは投影レンズの端部素子(end element)を形成する。この場合に、光学素子は濡らされ、それは、少なくとも部分的な領域にて、浸漬流体によって、疎水性被膜を伴い、光学素子の更なる部分を濡らすことから保護するように、この部分的な領域の外側で、光学素子の表面に典型的に適用されていたこの配置においてであり、その部分は、通例、濡らされた部分的な領域に直接的に隣接しており、およびその部分は浸漬流体中に浸されない。

好適な改善において、疎水性被膜は、光学素子の光学的に明りょうな(clear)領域の外側に形成される。光学素子の用語“光学的に明りょうな領域”は、放射が標的とされる様式において通過する領域、すなわち、その領域で、例は、レンズの場合、イメージングに寄与するものに言及する。光学的に明りょうな領域は、とりわけ、表面の領域によって定められることができ、その領域で、レンズ表面が磨かれ、それに対し、この領域の外側の領域は、磨かれない、マット(つや消し)であり、および従って粗い表面を持つ。通常、光学的に明りょうな領域の範囲内は、投影レンズの端部素子が浸漬流体中に浸される領域に本質的に対応する。

本発明者は、光学的に明りょうな領域の外側での光学素子の任意の濡れをも、その光学的な特徴上に否定的な効果を、すなわち、濡れから招かれる蒸発による冷たさの結果として持つことができることを認識した。結果的に、濡らされた領域において、ヒートシンク(放熱板)が発生し、それは光学素子の温度平衡上に負の効果を持つことができ、およびそれは、たとえば、光学素子としてのレンズの場合において、望ましくないイメージングエラーを招くことがある。この問題は、とりわけ、マットな表面上で、すなわち、とりわけ、光学的に明りょうな領域の外側で起こり、それは、マットな表面からは、液体が磨かれた表面から流れ出すのと同様にして液体が流出しないからである。

さらにまた、本発明者は、明りょうな光学的領域の外側でさえ、疎水性被膜がUV放射の結果として、すなわち、投影レンズが操作されるとき、光学素子において生じる散乱した光の結果として損傷を受けることがあり、それは疎水性被膜が少なくとも1種の耐UV性層を具える理由であることを認識した。この配置では、疎水性被膜は、単一の耐UV性の疎水性層だけを具えるか、または好ましくは、UV光を吸収する耐UV性層によるかのいずれでもよく、更なる疎水性層は光学素子の内部からのUV放射を保護することができる。

有利な改善において、反射減少性被膜を、光学素子に対し適用し、そこで、疎水性被膜が光学素子の非コート領域において、好ましくは反射減少性被膜に隣接して配置される。通例、反射防止被膜は、レンズの明りょうな光学的領域において、少なくとも適用され、前記反射防止被膜は、通常、高い、および低い屈折率の物質が交代するいくつかの(5または6種くらいの)層を具える。反射防止被膜の好適例は、本出願人の国際出願PCT/EP2006/005630において述べられ、その刊行物は、それへの参照の結果として、本出願の内容の1部分を形成する。

特に好適な改善では、疎水性層は、耐UV性層の上に適用される。すでに上記に提示するように、耐UV性であり、およびUV放射を吸収する層は、疎水性層をUV放射から保護する。このように、疎水性層の劣化(水との接触角、被膜付着力および浸出性挙動に関して)を防止することができる。

有利な改善において、疎水性層の物質は、次の、すなわち、二酸化クロム(CrO₂)、シラン、シロキサン、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)、フッ化物、疎水性のニス(hydrophobic varnishes)および接着剤、重合体、好ましくはフルオロカーボンポリマー、とりわけ、Optron(オプトロン)、WR1およびTeflon(商標、テフロン)AFからなる群より選ばれる。OptronはMerck(メルク社)によって作成される一種の被膜であり、Teflon AFは、Cytop(サイトップ社)によって配布される。シロキサンは、UV光で硬化可能であることができ、またはそれらは熱的に硬化可能であることができ(例は、Ormocer(商標)(オルモセル))、またはそれらはCVD法を用いて適用することができる。上述の物質のどれも、長期間安定ではなく、それはそれらがマイクロリソグラフィーにおいて共通する放射強度でのUV光に露光されるとき、それは、少なくとも疎水性層が酸素を含む空気の雰囲気において用いられるときである。この状況において、用語“長期間において安定な”は、典型的に7年またはそれよりも短い耐用寿命に言及する。そのうえ、上述の物質のいくつかにおいて、基材の接着性および疎水性の特徴はUV光への露光によって妨げられることがある。しかしながら、不活性ガス雰囲気、例は、N₂、希ガスまたはこれらのものの混合物を提供することによって、これらの物質の長期間の安定性を増加させることは可能でありうる。疎水性層のために適切な更なる物質には、フッ素樹脂(fluoresins、フルオレジン)、フッ素系樹脂物質で、ポリテトラフルオロエチレンのようなもの、アクリル樹脂物質、またはシリコン系樹脂物質が含まれる。CYTOP(ASAHI GLASS CO., LTD.(旭硝子社)によって製造される)は、同様に撥水性層として用いうる。

さらに好適な改善では、光学素子を形成する上記の透過性物質は、次の、すなわち、フッ化カルシウム(CaF₂)、石英ガラス(SiO₂)および二酸化ゲルマニウム(GeO₂)からなる群より選ばれる。とりわけ、フッ化カルシウムおよび石英ガラスは、マイクロリソグラフィーにおいて用いられる典型的レンズ物質である。

改善において、耐UV性層は、900nmまたはそれよりも長い波長で、放射に対して透過性である。耐UV性層はこのようにして、波長、プロセスチェーン(プロセス連鎖)において放射されなければならない波長、すなわち、たとえば、レーザーはんだ付けのための940nmで、またはパイロメーター(高温計)測定のための1μmを超えるものに対して浸透性である。

好適な改善では、光学素子は、平らな凸面体(平凸)のレンズとして設計され、そこでは、平坦な表面は円錐形状の(conically shaped)レンズ部分を具える。この様式において形成される光学素子は、好ましくは、投影レンズの端部素子として浸漬リソグラフィーのために用いられる。

更なる好適例において、疎水性被膜は、円錐形状のレンズ部分の円錐の横方向の表面(conical lateral surface)上で、および/または平坦な表面上で提供される。円錐形状のレンズ部分が少なくとも部分的に浸漬流体と接触しているので、とりわけ、円錐の横方向の表面の場合、浸漬流体によって濡らされる前記円錐の横方向の表面の危険性が存在し、そこで、濡れがその場所から平坦な表面にまで拡がることができる。疎水性被膜を用いて、この領域における光学的な素子の濡れ、および従って温度の降下を防止することができる。加えて、または代わりに、疎水性被膜はまた、縁部領域、例は、レンズの、横方向の表面に適用することもでき、その縁部領域上で、レンズをホルダー(入れ物)に接続し、このように、レンズおよびマウント(取付け具)の間のギャップ(間隙)中への水の何らかの進入をも防止することができる。

更なる有利な改善では、光学素子の円錐形状のレンズ部分の少なくとも前面は、浸漬流体中に浸され、それの結果として、投影レンズの開口数および従って最も小さな構造のイメージングは、高分解能で、および大きな被写界深度を伴って可能になる。

本発明の参考例では、光学的配置は、投影レンズの光学的特徴を定めるための光学的測定装置を具え、そこでは、投影レンズおよび光学的測定装置の間で、浸漬流体が配置され、およびそこでは、浸漬流体の領域において、部品は配置され、それは、本質的に半月の水柱を形成する目的のため、疎水性被膜を具える。序文において提示するように、疎水性被膜はこの場合、水での部品の濡れを防ぐのに用いず、しかし、その代わりに、凸面体の上方に曲がる水の半月(a convex upwardly curved water meniscus)を生成することを用いる。測定装置を具える光学的配置は、投影露光器機の1部分を必ずしも形成するわけではなく、しかし、異なる投影露光器機の製造プロセス(処理)の間に投影レンズの光学的性能を特徴付けるために用いられる独立型測定配置として用いうる。

この参考例では、疎水性被膜を具える部品は、測定装置のハウジング(筐体)の1部分を形成するか、または測定装置の部品であり、その部品は、前記測定装置に対し接続され、その部品上で、浸漬流体が位置付けされる。

さらにこの参考例では、疎水性被膜を具える部品は、浸漬流体を制限するための囲いリングを、浸漬流体が流れ出すのを防止するために具える。

さらにこの参考例では、疎水性被膜を具える部品は貴金属から作成される。もちろん、他の材料もまた、これにとって可能である。

測定されるべきレンズが、たとえば、すでに使用中であるレンズであり、そこで、そのレンズの下でウェファが配置される場合、被覆されるべき部品はまた、Zerodur(ゼロデュアー、商標)、石英または投影露光器機において用いられる似た物質で作成することもできる。

好適例において、水、とりわけ、超純水は、浸漬流体として提供される。水の使用から離れ、他の浸漬流体で、例は、油のようなものも、可能である。

そのようなレンズの操作の間でさえ、ときどき、エネルギー測定、伝達測定および同様のものが遂行されなければならず、その結果、この理由のため、種々の測定装置を、ウェファのまわりに配置する。この配置では、また、近い液体の接触にとって、レンズの最後の光学素子および測定装置の間で存在することは必要である。したがって、この配置において、また、部品は、実用的な適用において経験される条件での集中的な放射の間でさえ、依然として適所にある凸面体の水の半月の形成を確実にすることが提供される必要がある。

更に好適な具体例において、耐UV性層は、260nmよりも短い波長で、好ましくは、200nmよりも短いものでUV放射に対して不浸透性である。いつもは、利用可能な光源のために、浸漬露光設備において用いられるUV放射の波長は248nmまたは193nmである。耐UV性層の吸収縁部(absorption edge、吸収限界)は、このようにして露光器機の操作上の波長(operational wavelength)を超え、それの結果として、層が、その層の頂部分上で適用され、およびそれは完全に耐UV性ではなく、および疎水性であり、その層はこの放射から保護されることができる。さらにまた、不浸透性層は、光学素子に適用されるとき、また対向するレンズの表面のいわゆる“UV焼け(UV burning)”の間、UV放射に対する保護を提供し、そのレンズ表面は、この浄化方法の間に、任意の吸着された不純物を除去するように集中的なUV放射を受ける。光学素子を提供するためのプロセスチェーンにおいて、UV-焼けは、種々の被膜、測定-およびインストール(据え付け)のステップ(工程)において提供される。疎水性層の提供のため、吸収性層は、プロセスチェーンにおける非常に初期の時間での点ですでに適用することができる。

耐UV性層は好ましくは、それが、次の、すなわち、二酸化チタン(TiO₂)、五酸化物タンタル(Ta₂O₅)、二酸化ハフニウム(HfO₂)、二酸化ジルコニウム(ZrO₂)およびチタンジルコニウムの混合された酸化物からなる群より選ばれる物質を備え、それは、石英ガラス、フッ化カルシウムまたは二酸化ゲルマニウムを備える部品を被覆するために特に有利に用いることができる。とりわけ、TiO₂およびTa₂O₅は耐UV性層のための物質として適切であり、それらは、280nm未満での波長で高い吸収性があって、および石英ガラスのものよりも少なくとも良好な疎水性の特徴を示しさえし、その結果、その頂部分上に適用される疎水性の層の部分的な損傷が光学素子の光学的特徴上にあまりに負の効果を持たないからである。必要があれば、疎水性被膜はまた、上述の物質の1種の層を単独で具えることもできる。さらにまた、上述の物質は疎水性被膜のための結合剤として用いることができ、すなわち、疎水性層は、それが部品の基材に付着するよりも良好に、これらの物質に対して付着する。耐UV性層用にとって適切である1未満でない(1以上の)光学濃度を有する更なる金属酸化物は、例は、SiOまたはCr₂O₃である。上述の物質の混合物が同様に耐UV性層を形成するために用いうると理解される。

さらなる好適例において、耐UV性層は厚さで少なくとも200nmを測られる。そのような厚さを有し、ほとんどの吸収性物質では、UV放射が吸収性層に浸透しないことを確実にされる。しかし、層の分離を防止するために、吸収性層の厚さは過剰でないべきである。層物質としてTa₂O₅およびTiO₂の場合、1μmの最大層厚は超えないべきである。

さらなる有利な具体例において、耐UV性層は貴金属層である。

広範囲の試行では、貴金属コート(被覆)で、例は、金、イリジウム、パラジウム、プラチナ(白金)、水銀、オスミウム、レニウム、ロジウム、ルテニウム、銀、コバルト、銅またはそれらの合金を備えるものが、その疎水性の表面の特徴を、広大なおよび集中的な放射の後さえ維持することが示された。

非常に抵抗性である疎水性被膜についての第2の解法は、化学的元素の周期系における第3から第7までの群の、例は、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、スカンジウム、イットリウム、マンガン、タリウム、およびそれらの合金の金属層の使用からなる。1を下回らない(以上の)光学濃度を有する他の金属で、シリコン(Si)のようなものが同様に用いられうることが理解される。

本発明に従う貴金属または金属の層を用いるとき、浸漬流体の汚染が、被膜から発する物質の結果として、短波レーザー照射に基づく記述された加重(aggravated)条件の下で存在しないことが示された。

実用的な適用では、酸化クロム、また黒色クロムとしても知られるものを備える被膜は、特に適切であることが示された。黒色クロムは二酸化クロムおよび金属クロムを備える複合物であり、およびマイクロリソグラフィーの適用のために十分であるUV放射への露光の下で、とりわけ、被膜が浸漬液体において配置されるときに耐久性を見せる。

さらにまた、10および200の間のnm、好ましくは、15および100の間のnmの耐UV性の貴金属または金属の層の層厚は、特に有利であることが示された。

好ましくは、耐UV性層および/または疎水性層(複数/単数)は、次の、すなわち、スパッタリング、PVD(物理的気相成長法)、CVD(化学気相成長法)、PECVD(プラズマ強化CVD)、冷-ガススプレイイング(冷ガス噴霧)、スピン(回転)被覆(コーティング)、プラズマ噴霧、ディップ(浸漬)被覆および手動被覆、とりわけ、ブラシまたはスポンジの使用を伴う適用(塗布)からなる群より選ばれる方法によって適用される。スパッタリングは、またカソード(陰極)スパッターとしても知られ、層の沈降のための方法であり、その方法を用い、適用される層の高品質を、非常に薄い層厚と共に達成することができる。3つのその後に言及する方法は、基材を、被覆すべきその表面上への蒸着によって被覆するための技術に関する。冷ガス噴霧の場合には、被覆物質は、非常に高速度で粉体の形態で原料物質(base material)に適用される。ロータリー被覆の場合には、薄くおよび同質の層が、回転基材に、適用され、またはその上に回転塗布される。プラズマ噴霧の場合には、粉体はプラズマジェットに添加され、その上で粉体は、高いプラズマ温度の結果として融解され、および被覆されるべき加工中の製品上にプラズマジェットと共に投じられる。ディップ被覆は、同質に被膜を適用することを可能にする。最後に、ブラシまたはスポンジの使用を伴う適用は、手動被覆のオプション(選択肢)を提供する。

本発明は更に、浸漬リソグラフィーのための投影露光器機において実践され、その器機は、イルミネーション(発光)システム、ならびに上述するような光学的配置を具える。光学的配置は、光学素子を、疎水性被膜を有する投影レンズの端部素子として具えることができ、および/またはそれは本質的に半月の水柱を生成する目的のために、疎水性被膜を備える部品を具えることができる。

本発明のさらなる特徴および利益は、本発明の模範的な具体例の以下の説明において、本発明の状況において、および請求の範囲において有意義である詳細を示す図面の図形におい提示される。個々の特徴は、本発明の変形において、個々にそれ自体で、またはいくつかで一緒に、任意の組合せにおける本発明の変形において実践することができる。

模範的な具体例及び参考例を概略的図面において示し、および以下の記載において説明する。以下のものを次に示す、すなわち
疎水性被膜を有する光学素子の概略図であり、(a)は斜視図において、および(b)は断面図においてのものである。 図1a、bに従う光学素子を投影レンズの端部素子として具えるマイクロリソグラフィーのための投影露光器機の具体例の概略図である。 投影レンズを測定するために用いる光学的配置の参考例の概略図である。

(好適例の詳細な記載)図1a、bは光学素子1を示し、それは、石英ガラス(SiO₂)を備え、平凸レンズとして設計され、および平坦な表面2上で、コニカル(円錐の)レンズ部分3を円錐台の形態において具える。コニカルレンズ部分3は、異なる開口角を有する2つのサブ(亜)領域を具え、および面4を具え、その上に、反射防止被膜9(図1bにおいて示す)が適用されており、それは、水による劣化に対する保護を提供するために、最上層で、キャッピング(ふた付け)層として知られるもので、たとえば、SiO₂またはテフロン(示せず)で作成されるものを具える。さらにまた、必要であるなら、疎水性被膜はまた、反射防止被膜上に形成することもでき、この場合において、耐UV性被膜は選ばれなければならず、それは、同時に操作波長でUV放射に対して透過性である。操作の間、UV放射のその部分だけがイメージングに貢献するのに用いられ、その部分は、面4を通して、前記面4の領域が明りょうな光学的領域をほぼ定めるように入る。とりわけ、浸漬リソグラフィーにおける光学素子1を用いて、反射防止被膜9を伴わずに行うことも可能であることが理解される。

コニカルレンズ部分3の円錐の横方向の表面5上で、反射防止被膜に隣接し、疎水性被膜6、7(図1bに示す)が適用され、それは更に平坦レンズ表面2にわたって拡がり、およびそれは、耐UV性であり、および280nm未満の波長を有するUV光を吸収するTiO₂で作成される第1層6を具える。代わりに、第1層6はまた、他の物質、たとえば、Ta₂O₅、HfO₂、ZrO₂またはチタン-ジルコンを含む混合された酸化物も備えることができる。示された領域に加え、レンズはまた、疎水性被膜を、レンズ縁部上で、例は、筒状形の横方向の表面上に備えることもできる。このようにして、レンズおよびマウントの間のギャップ中への任意の水の進入をも防ぐことは可能であり、そのギャップは光学素子1が据付けられるときに生じる。

疎水性の第2層7は第1層6上に適用され、その第2層7は、本ケースのOptronにおいて、フルオロカーボンポリマーから構成される。第2層7は耐UV放射性でなく、および従ってコニカルレンズ部分3の横方向の表面5を通して、または平坦表面4を通して入る散乱された光によって損傷を受けることがある。第2層7を散乱された光から保護するために、第1層6は200nmより厚い厚さを具え、それは、それをUV光に対して不浸透性にするのに十分である。第2層7はまた、若干の他の疎水性の、および非-耐UV性の物質、たとえば、二酸化クロム(CrO₂)、シラン、シロキサン、重合体類、フッ素重合体で、WR1またはテフロンAFのようなもの、DLC、フッ化物または疎水性のニスまたは接着剤から作成することができる。第1層6は追加的に、第2層7のための結合剤として役立ち、およびこの理由のために、第2層7のものに匹敵する格子状構造を持つ。

光学素子1を調製するためのプロセスチェーンにおいて、光学的器機におけるインストールのために、疎水性被膜6、7を初期段階に適用する。このプロセスでは、第2層7は第1層6によってレンズを通して通過するUV放射に対して保護され、それで、UV放射が、凸面体レンズの表面8のUV-焼けの間に、例は、プロセスチェーンにおけるその後の被覆工程の間に用いられる。TiO₂の第1層6は900nmよりも上で透過性であり、その結果、また、プロセスチェーンにおいて工程を遂行することが可能であり、その工程では、光学素子1が、放射によって、たとえば、レーザーはんだ付けの間に、光を通過させる必要がある。

第2および第1の層7、6のための層の物質の他の適切な組合せには、次のものが含まれ(層の厚さはかっこにおいて与える)、すなわち、fluoresin(フルオレシン)(1.0μm)/Si(200nm)、fluoresin(1.0μm)/Ta(200nm)、fluoresin(0.5μm)/Cr₂O₃(50nm)/Cr(150nm)、fluoresin(0,5μm)/W(100nm)/Cr(1.00nm)等である。これらの組合せのいずれかでも、少なくても1の光学濃度を提供することが可能である。

光学素子1を疎水性被膜6、7で被覆することは、CVD技術の使用を用いて遂行される。これに対する代わりに、他の被覆技術で、PVD、PECVD、冷ガス噴霧、スピン被覆、プラズマ噴霧、ディップ被覆および手動被覆、とりわけ、ブラシまたはスポンジの使用を伴う適用のようなものも用いることができると理解される。

さらにまた、第1層6および第2層7を具える被膜6、7を用いる代わりに、また、より一層多くの、またはより一層少ない層を伴う被膜を用いることも可能である。必要であるなら、2よりも多い層を適用することができ、およびさらなる機能性層を、第1および第2の層6、7の間、および/または表面5、2および第1層6の間で、それぞれ提供しうる。機能的な層は、保護層、第1層6および第2層7の間で密接な接点特性(tight contact performance)を改善するための層、または機械的な強さを強化するための層であってよい。しかしながら、また、耐UV性物質、たとえば、TiO₂またはTa₂O₅の単一の層だけを適用することは十分でありえ、これらの物質が、石英ガラスに比較して、より一層良好な疎水性の特徴を持ち、および従ってすでに濡れに対する若干の保護を提供するものだからである。

とりわけ、被膜はまた、貴金属、例は、金、イリジウム、パラジウム、白金、水銀、オスミウム、レニウム、ロジウム、ルテニウム、銀、コバルト、銅およびそれらの合金から、または化学的な元素の周期系における第3から第7までの群の金属、例は、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、スカンジウム、イットリウム、マンガン、タリウム、およびそれらの合金から作成される、耐UV性層であることができる。これらの物質は、特にUV放射に対して抵抗性であり、およびそれらは、被膜から発する物質で浸漬流体を汚染しないことが示された。この配置において、単一のそのような層だけを具える被膜を、疎水性層がUV放射から金属層または貴金属層を手段として保護される被膜で行えるように(as can a coating)用いることができる、上記に提示すように、付着性を改善するために、被膜はまた、貴金属の、または第3から第7までの主族元素の(main group)金属のいくつかの層を具えることもできると理解される。

光学素子1の機能は、マイクロリソグラフィーのための投影露光器機10の露光操作の状況において、図2で示すように、高度に集積された半導体部品を生成するためのウェファスキャナの形態において便宜上記載される。

投影露光器機10は光源として193nmの操作上の波長を有するエキシマーレーザー11を具え、そこで、他の操作上の波長、たとえば、248nmも可能である。発光システム12は、下流に配置され、その出口平面(exit plane)において、大きな、はっきりと規定される、非常に均一に発光されるイメージフィールドを生成し、そのフィールドは、下流に配置される投影レンズ13のテレセントリックの必要条件にマッチ(適合)する。

発光システム12の後方に、フォトマスク(示さず)を保持し、および操るための装置14を、前記フォトマスクが、投影レンズ13の対物平面15において据えられるように配置され、およびスキャンニング操作のために、この平面では、矢印16によって指し示される進む方向(direction of travel)において動かされうる。

平面15は、またマスク平面とも称され、その後方に、投影レンズ13は続き、それは、フォトマスクのイメージを縮尺で、たとえば、フォトレジスト層が適用されるウェファ17について、4：1または5：1または10：1のスケール(尺度)でイメージングする。ウェファ17は、それは感光性基材として役立ち、フォトレジスト層を有する平面の基材表面18が、投影レンズ13のイメージ平面190と本質的に一致するように配置される。ウェファ17は、スキャナドライブを具える装置20によって、ウェファ17を、フォトマスクに関して同調的に、および前記フォトマスクに対し逆平行で動かすために保持される。装置20はまた、マニピュレータ(操縦物)を、投影レンズ13の光軸21に平行なz-方向にだけでなく、前記軸に関して縦(垂直)方向のx-およびy-方向にもウェファ17を動かすために具える。

投影レンズ13は、図1a、bの光学素子1を、イメージ平面19、すなわち、コニカルレンズ部分3を有する透過性の平凸レンズに近接する端部素子として具え、その面4は、投影レンズ13の最後の光学的な表面を形成し、およびそれは、基材の表面18より上の作動距離で配置される。面4および基材の表面18の間で、水が、浸漬流体22として配置され、それは、開口数を、出力端部上、投影レンズ13のもので増やされる。結果的に、フォトマスク上の構造のイメージングは、光学素子1およびウェファ17の間のスペースが、より一層小さい屈折率の媒体で、例は、空気を用いて充填されるときに可能であるものよりも、大きな分解能および被写界深度で起こることができる。

（参考例）疎水性被膜を、明りょうな光学的領域の外側で前記素子が濡れるのを保護するために与えることができる光学素子だけでなく、それらの部品が、また、そのような被膜で与えられることができるものであり、そこでは、疎水性被膜および浸漬流体との間の永久的な接触が意図的で、すなわち、図3において示すような本発明の参考例における光学的配置で、そこでは、測定装置101を手段として、小さなスペースで、半導体リソグラフィーのための投影レンズ102があり、その投影レンズ102は、測定されなければならず、およびそれは浸漬システムにおいて用いられ、それが配置される。光学素子103で、それは投影レンズ102を通して放射の伝搬方向において最後に配置され、それは測定装置101より上で短い間隔をあけることで位置付けされる。

測定装置101において、またはその上で、グリッド(格子)104が光学部品として存在し、それは干渉の測定のために提供される。グリッド104のまわりで、リングの形態において部品105が配置される。グリッド104に面する少なくとも内部上で、リングは疎水性被膜108を具える。疎水性被膜は、貴金属層または金属層であり、それはスパッタリングを用いてリングの表面に適用された。模範的な具体例では、酸化クロムが疎水性金属被膜として用いられる。実用的な適用では、この物質が矢印106の方向に従うUV光を伴う照射に非常に抵抗性であり、およびそれが、その疎水性の特徴を維持することが示された。実用的な適用においては、浸漬流体、例は、超純水107の何らの汚染の証拠もなく、それは、完全に、最後の光学素子103および測定装置101の間の隙間を充填する。

レンズの測定は、たとえば、不連続な測定として遂行されることができ、そこでは、浸漬流体が隙間に置かれる。半月の柱(カラム)が形成された後、後者は対応して何時間も安定なままであり、および望ましい測定を実行することができる。超純水が用いられる場合、操作は好ましくは20°の水温の大気圧のものである。

しかし、また、不連続な方法に代えて、連続的に水を、隙間を通して、例は、少しの(2、3くらいの)mm/分の流速で、ポンプで送ることも可能である。この場合もまた、安定した半月柱が形成される。

一般的に言えば、遂行される測定の間、測定装置101から、およそ2から4までのmm、好ましくは、3mmの作動距離が、存在する。

部品105としてのリングの内部の疎水性被膜に代えて、または上記に加えて、疎水性被膜はまた、測定装置101のハウジングの頂部分上であり、その頂部分は、投影レンズ102に面するものの上に、またはグリッド104のまわりのプレート(板状体)であり、そのプレートは測定装置101の頂部分上に置かれたものに対して提供することもできる。

さらにまた、たとえば、図2において示されるような投影露光器機における図3で示す測定装置、または測定配置の使用は、可能である。この場合、図2の投影露光設備10における投影レンズ13の最後の光学素子1および測定装置101の間のスペースが、水で充填され、およびそれが、疎水性被膜を具える以前に述べた部品105と共に、半月の水柱を形成するために用いられる。この場合に、光学的配置を形成し、そこでは、双方の光学素子1および部品105は耐UV性の疎水性被膜6、7および108をそれぞれ具える。

好適例及び参考例の上記の説明は例として与えたものである。与えられた開示からは、この技術における熟練する者は、本発明およびその付随する利点を理解するだけでなく、開示した構造および方法への明白な種々の変形および修飾をも見出す。本出願人は、したがって、すべてのそのような変形および修飾が、本発明の精神および範囲内に、添付される請求の範囲、およびその等価物によって規定されるもののように入るとして保護されることを求める。

Claims (22)

1. 浸漬リソグラフィーのための光学的配置体であって、
   少なくとも１つの部品（1）を備え、
   前記少なくとも１つの部品（1）には、疎水性被膜（6、7）が適用されており、その疎水性被膜（6、7）は、投影レンズ（13）の操作の間にＵＶ放射に露光されるものであり、
   前記少なくとも１つの部品（1）は、浸漬流体（22）によって投影レンズ（13）の操作の間に少なくとも１部分において濡らされるものであり、
   疎水性被膜（6、7）は、ＵＶ放射を２６０ｎｍ未満の波長で吸収しおよび／または反射する少なくとも１つの耐ＵＶ性層（6）を具え、
   前記部品はＵＶ範囲における波長に透過性な物質から作成される光学素子（1）であり、
   疎水性被膜（6、7）は光学素子（1）の光学的にクリアな領域の外側の非研磨表面上に形成されており、
   前記疎水性皮膜（6、7）の前記耐ＵＶ性層（6）は、前記光学素子（1）の前記非研磨表面に直に形成されており、
   前記非研磨表面は、前記クリアな領域よりも粗い、マットな面である、光学的配置体。
2. 光学素子（1）は投影レンズ（13）の端部素子を形成する、請求項１に記載の光学的配置体。
3. 反射低減性被膜（9）が光学素子（1）に適用され、そこで疎水性被膜（6、7）は、光学素子（1）における前記反射低減性被膜（9）により被覆されていない領域に配置される、請求項１または２に記載の光学的配置体。
4. 疎水性層（7）が耐ＵＶ性層（6）の上に適用される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学的配置体。
5. 疎水性層（7）の物質が、次の、すなわち、二酸化クロム（CrO₂）、シラン、シロキサン、ダイヤモンドライクカーボン（DLC）、フッ化物、疎水性ニスおよび疎水性接着剤、重合体からなる群、またはＯｐｔｒｏｎ（オプトロン）、ＷＲ１およびＴｅｆｌｏｎ（商標、テフロン）AFのようなフルオロカーボン重合体からなる群より選ばれる、請求項４に記載の光学的配置体。
6. 前記光学素子（1）を形成する前記透過性な物質は、次の、すなわち、フッ化カルシウム（CaF₂）、石英ガラス（SiO₂）および二酸化ゲルマニウム（GeO₂）からなる群より選ばれる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学的配置体。
7. 耐ＵＶ性層（6）は９００ｎｍまたはそれよりも長い波長で放射に対して透過性である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学的配置体。
8. 光学素子（1）は平凸レンズとして設計され、平坦表面（2）が円錐形状のレンズ部分（3）を具える、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学的配置体。
9. 疎水性被膜（6、7）は、円錐形状のレンズ部分（3）の円錐の横方向表面（5）上、および/または平坦表面（2）上に提供される、請求項８に記載の光学的配置体。
10. 光学素子（1）の円錐に形成されたレンズ部分（3）の少なくとも前面（4）が浸漬流体（22）中に浸される、請求項８または９に記載の光学的配置体。
11. 水、または超純水が、浸漬流体（22）として提供される、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光学的配置体。
12. 耐ＵＶ性層（6）は、２６０ｎｍより短い波長、または２００ｎｍ未満で、ＵＶ放射に対して不浸透性である、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光学的配置体。
13. 耐ＵＶ性層（6）は、次の、すなわち、二酸化チタン（TiO₂）、五酸化タンタル（Ta₂O₅）、二酸化ハフニウム（HfO₂）、二酸化ジルコニウム（ZrO₂）およびチタン-ジルコニウム混合酸化物からなる群より選ばれる物質を含む、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光学的配置体。
14. 耐ＵＶ性層（6）は厚さで少なくとも２００ｎｍとして測られる、請求項１３に記載の光学的配置体。
15. 耐ＵＶ性層（6）は貴金属の層である、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光学的配置体。
16. 耐ＵＶ性層（6）は、次の、すなわち、金、イリジウム、パラジウム、白金、水銀、オスミウム、レニウム、ロジウム、ルテニウム、銀、コバルト、銅およびそれらの合金からなる群より選ばれる物質を備える、請求項１５に記載の光学的配置体。
17. 耐ＵＶ性層（6）は化学的元素の周期系の第３乃至第７の群の金属層である、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光学的配置体。
18. 耐ＵＶ性層（6）は、次の、すなわち、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、スカンジウム、イットリウム、マンガン、タリウム、およびそれらの合金からなる群より選ばれる物質を含む、請求項１７に記載の光学的配置体。
19. 耐ＵＶ性層（6）は酸化クロムを備える、請求項１８に記載の光学的配置体。
20. 耐ＵＶ性層（6）の被膜厚さは、１０および２００ｎｍの間、または１５および１００ｎｍの間である、請求項１５乃至１９のいずれか一項に記載の光学的配置体。
21. 耐ＵＶ性層（6）および/または疎水性層（7）は、次の、すなわち、スパッタリング、物理的気相成長法（PVD）、化学気相成長法（CVD）、プラズマ強化化学気相成長法（PECVD）、冷ガス噴霧、回転被覆、プラズマ噴霧、浸漬被覆および手動被覆からなる群、またはブラシまたはスポンジの使用を伴う塗布からなる群より選ばれる方法によって適用される、請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の光学的配置体。
22. 浸漬リソグラフィーのための投影露光器機（10）であって、
    イルミネーションシステム（12）と、
    請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の光学的配置体と
    を具える、器機。

Images