JP5689059B2 - スペクトル純度フィルタ、放射源モジュール、リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents
スペクトル純度フィルタ、放射源モジュール、リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 Download PDFInfo
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関連出願への相互参照
[0001] 本願は、２００８年８月１４日に出願した米国仮出願第６１／１３６，１５２号および２００８年１１月２６日に出願した米国仮出願第６１／１９３，４２０号の優先権を主張する。米国仮出願第６１／１３６，１５２号および米国仮出願第６１／１９３，４２０号の両方は、その全体を本願に参考として組み込む。
[0001] 本願は、２００８年８月１４日に出願した米国仮出願第６１／１３６，１５２号および２００８年１１月２６日に出願した米国仮出願第６１／１９３，４２０号の優先権を主張する。米国仮出願第６１／１３６，１５２号および米国仮出願第６１／１９３，４２０号の両方は、その全体を本願に参考として組み込む。
[0002] 本発明は、極端紫外線（ＥＵＶ）放射リソグラフィ装置用の放射源、リソグラフィ装置およびデバイス製造方法に関する。
[0003] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。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、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパ、および放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。
[0004] 基板上に今まで以上に小さい構造を投影することを可能にするために、１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内、例えば、１３ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射であるＥＵＶ放射を使用することが提案されている。さらに、１０ｎｍより小さい、例えば、６．７ｎｍまたは６．８ｎｍなどといった５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内の波長を有するＥＵＶ放射を使用してもよいことも提案されている。
[0005] 放射は、プラズマを用いて生成することができる。プラズマは、例えば、適した材料（例えば、スズ）の粒子にレーザを向けることによって、あるいは、ＸｅガスまたはＬｉ蒸気などの適したガスまたは蒸気の流れにレーザを向けることによって生成することができる。結果として生じるプラズマは、出力放射、例えばＥＵＶ放射を放出し、これは、放射を受けて放射をビームへと集束させるミラー法線入射コレクタなどのコレクタを使用して集光される。そのような放射源を、一般的にレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源と呼ぶ。
[0006] 放射に加えて、プラズマ放射源のプラズマは、熱化された原子、イオン、ナノクラスタおよび／または微粒子などの粒子の形態の汚染を生成する。汚染は、所望の放射とともに放射源からコレクタに向かって出力され、これはかすめ入射コレクタおよび／または他の部分に損害を与え得る。
[0007] 放射源は、所望の放射に加えて二次放射も出力してもよい。例えば、ＥＵＶプラズマ放射源は、所望のＥＵＶ放射に加えて２０〜４００ｎｍの範囲、特に深紫外線（ＤＵＶ）範囲（１００〜４００ｎｍ）から選択された波長を有する二次放射を出力してもよい。さらに、二次放射は、ＥＵＶ放射のある所望の波長または波長の範囲を有するＥＵＶ放射、ならびにＥＵＶ放射の所望の波長を有さないかまたは所望の波長の範囲内ではない他のＥＵＶ放射を含んでもよい。そのような二次放射は、プラズマを生成するために使用されるレーザによってＬＰＰ放射源内に生じ得る。ここで、レーザ放射はＥＵＶ放射より長い波長を有する（ＣＯ２レーザからの１０．６μｍ波長放射であることが多い）。
[0008] リソグラフィでは、スペクトル純度を高めること、すなわち、出力ビームから二次放射を除去して所望の放射をより高い割合生み出すことが望ましい。例えば、レジストは二次放射の波長に敏感であり、よって像質は低下し得る。ＥＵＶリソグラフィ装置の光学系は高い反射率（例えば、ＬＰＰ源からの１０．６μｍ波長二次放射に対して）を有するため、二次放射はかなりのパワーで基板に到達し得る。加えてまたは代替的に、二次放射、特にＬＰＰ放射源内のレーザ放射は、パターニングデバイス、基板および／または光学系の望ましくない加熱へと繋がり得る。
[0009] したがって、例えば、放射源においてまたは放射源と使用するスペクトル純度フィルタを提供することが望ましく、ここでは二次放射は完全におよび／または部分的に除去され、および／または汚染緩和は効果的に改善される。特に、本体に入射する電磁放射のパワー負荷をかなり減少させるように構成された放射源においてまたは放射源と使用する本体を含むスペクトル純度フィルタを提供することが望ましい。
[0010] 本発明の一態様によると、極端紫外線（ＥＵＶ）放射を透過させ、かつプラズマ源の深ＵＶ放射および／または二次放射などといった、例えばＣＯ２レーザの１０．６μｍ放射などの非ＥＵＶ二次電磁放射を偏向させるように構成されたスペクトル純度フィルタが提供される。当該スペクトル純度フィルタは、ＥＵＶ放射を透過する材料の本体および非ＥＵＶ二次放射を反射する材料層を含み、この層は本体の放射入射側に配置されている。任意選択として、材料の本体のＥＵＶ放射に対する透過率は少なくとも２０％であってよい。加えてまたは代替的に、本体は、層と層との間の材料拡散を防ぐように構成された拡散防止層を含み得る多層構造を含んでよい。そのような拡散防止層は珪化物または炭化ホウ素組成物を含んでよい。材料層は、非ＥＵＶ二次電磁放射に対して少なくとも５０％の反射率を有し得る。
[0011] 本体の適切な材料は、ルビジウム（Ｒｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオビウム（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、炭素（Ｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）およびシリコン（Ｓｉ）の群から選択されてよいが、特にジルコニウム（Ｚｒ）が本体の適切な材料となることが分かった。
[0012] 非ＥＵＶ二次電磁放射に対して反射を有する材料層は、モリブデン、ルテニウム、金、銅および炭素の群から任意に選択される。
[0013] 材料層は、サブマイクロメートル範囲内の波長を有する電磁放射に対して少なくとも１０％吸収率、好ましくは少なくとも５０％吸収率を任意に有する。
[0014] 本発明の一態様によると、極端紫外線（ＥＵＶ）放射を透過させ、かつ非ＥＵＶ二次電磁放射を偏向させるように構成されたスペクトル純度フィルタが提供される。当該スペクトル純度フィルタは、材料の本体および高放射率材料層を含み、この層は本体の放射射出面上に構成されている。材料の本体はＥＵＶ放射に対して高透過型であってよい。加えてまたは代替的に、本体は拡散防止層を含んでよい。そのような拡散防止層は珪化物または炭化ホウ素組成物を含んでよい。
[0015] 本発明の一態様によると、リソグラフィ装置においてまたはリソグラフィ装置と使用する放射源モジュールが提供される。当該放射源モジュールは、極端紫外線（ＥＵＶ）放射を生成し、かつＥＵＶ放射および非ＥＵＶ二次電磁放射を出力するように構成され、上記したスペクトル純度フィルタを含む。
[0016] 本発明の一態様によると、パターニングデバイスからのパターンを基板上に投影するように構成されたリソグラフィ装置であって、上記したスペクトル純度フィルタおよび／または上記した放射源モジュールを含む、リソグラフィ装置が提供される。
[0017] 本発明の一態様によると、極端紫外線（ＥＵＶ）放射のパターン付きビームを基板上に投影することを含むデバイス製造方法であって、ＥＵＶ放射は、上記したスペクトル純度フィルタによってフィルタリングされるか、上記した放射源モジュールによって生成されるか、または上記したリソグラフィ装置によって投影される、デバイス製造方法が提供される。
[0018] 本発明の一態様によると、放射源を用いて極端紫外線（ＥＵＶ）放射および非ＥＵＶ二次電磁放射を含む放射を生成することと、スペクトル純度フィルタを用いてＥＵＶ放射を透過させ、かつ非ＥＵＶ二次電磁放射を偏向させるように放射をフィルタリングすることであって、スペクトル純度フィルタは、ＥＵＶ放射に対して高透過型の材料の本体、および本体の放射入射側に配置された非ＥＵＶ二次放射に対して高反射型の材料層を含む、ことと、透過したＥＵＶ放射のパターン付きビームを基板上に投影することとを含む、デバイス製造方法が提供される。
[0019] 本発明の一態様によると、放射源を用いて極端紫外線（ＥＵＶ）放射および非ＥＵＶ二次電磁放射を含む放射を生成することと、スペクトル純度フィルタを用いてＥＵＶ放射を透過させ、かつ非ＥＵＶ二次電磁放射を偏向させるように放射をフィルタリングすることであって、スペクトル純度フィルタは、ＥＵＶ放射に対して高透過型の材料の本体、およびＥＵＶに関する本体の放射射出面上に高放射率材料層を含む、ことと、透過したＥＵＶ放射のパターン付きビームを基板上に投影することとを含む、デバイス製造方法が提供される。
[0020] 前述したように、スペクトル純度フィルタは、少なくとも２０％のＥＵＶ放射を透過させ、かつ入射する非ＥＵＶ二次電磁放射の少なくとも５０％を偏向させるように構成されることが好ましい。高放射率材料層は、例えば、少なくとも０．３の放射率を有してよい。
[0021] 本体の適切な材料は、ルビジウム（Ｒｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオビウム（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、炭素（Ｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）およびシリコン（Ｓｉ）の群から選択されてよいが、特にジルコニウム（Ｚｒ）が本体の適切な材料となることが分かった。
[0022] 本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。
[0030] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置１を概略的に示す。この装置は、放射の放射ビームＢ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を含む。装置は、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、かつ特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位置決めするように構成された第１ポジショナＰＭに連結されたサポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、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、かつ特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２ポジショナＰＷに連結された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば、屈折または反射投影レンズシステム）ＰＳとを備える。
[0031] 照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを含むことができる。
[0032] サポート構造ＭＴ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、および、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態様で、パターニングデバイスを保持する。サポート構造ＭＴは、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。サポート構造ＭＴは、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
[0033] 本明細書において使用される「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内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応することになる。
[0034] パターニングデバイスは、反射型であってもよい。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、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レべンソン型(alternating)位相シフト、およびハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。
[0035] 本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学系、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、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とよい。
[0036] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、反射型マスクを採用しているもの）である。
[0037] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）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）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。
[0038] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受ける。例えば、放射源がＣＯ２レーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／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を使って送られる。その他の場合においては、放射源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムとともに、放射システムと呼んでもよい。
[0039] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータおよびコンデンサといったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
[0040] 放射ビームＢは、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。パターニングデバイスＭＡを通り抜けた後、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、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサＩＦ１を使い、例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後またはスキャン中に、パターニングデバイスＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。通常、サポート構造ＭＴの移動は、第１ポジショナ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）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２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およびショートストロークモジュールを使って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、サポート構造ＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。パターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、スクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがパターニングデバイスＭＡ上に設けられている場合、パターニングデバイスアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。
[0041] 例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
[0042] １．ステップモードにおいては、サポート構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
[0043] ２．スキャンモードにおいては、サポート構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。サポート構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
[0044] ３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、サポート構造ＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用す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。
[0045] 上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
[0046] 図２は、放射源ＳＯ、照明光学ユニットＩＬおよび投影システムＰＬを含む装置１をより詳細に示す。放射源ＳＯは、放電プラズマを含み得る放射エミッタ２を含む。ＥＵＶ放射は、電磁スペクトルのＥＵＶ放射範囲内の放射を放出するために非常に高温のプラズマが生成されるガスまたは蒸気、例えばＸｅガスまたはＬｉ蒸気によって生成することができる。非常に高温のプラズマは、放電の部分的にイオン化されたプラズマを光軸Ｏ上に崩壊させることによって作り出される。例えば、約１０ＰａのＸｅまたはＬｉ蒸気あるいは任意の他の適切なガスまたは蒸気の分圧は、放射の効率的な生成のために要求される場合がある。ある実施形態ではスズを使用してもよい。放射エミッタ２によって放出される放射は、放射源チャンバ３からコレクタチャンバ４内へと送られる。一実施形態では、放射源ＳＯは放射源チャンバ３およびコレクタチャンバ４を含む。
[0047] コレクタチャンバ４は、汚染トラップ５およびかすめ入射コレクタ６（長方形として概略的に示される）を含む。コレクタ６を通り抜けることができた放射は、格子スペクトルフィルタ７から反射してコレクタチャンバ４内のアパーチャにおける仮想源ポイント８内で合焦される。放射ビーム９は、コレクタチャンバ４から、第１法線入射リフレクタ１０および第２法線入射リフレクタ１１を介してサポート構造ＭＴ上に位置決めされたパターニングデバイス（例えば、マスク）へと照明光学ユニットＩＬ内で反射する。パターン付けされたビーム１２が形成され、これは、投影システムＰＬにおいて第１反射要素１３および第２反射要素１４を介して基板テーブルＷＴ上で保持されている基板（図示せず）上に結像される。示されたものよりも多くの要素が照明光学ユニットＩＬおよび投影システムＰＬ内に通常存在してもよい。
[0048] 図３は、本発明の一実施形態による放射源を概略的に示す。放射源モジュールＳＯは、例えばＳｎまたはＧｄなどの液化ターゲット材料２２を用いて構成された容器２０を含んでよい。容器２０は、領域２６へのＳｎまたはＧｄの液体小滴２４ａ、２４ｂ、２４ｃおよび２４ｄの供給のための適切な機構または開口部（図示せず）を用いて構成されてよい。ここで、小滴は、レーザ３０によって提供されるレーザビーム２８によって衝突されるように構成される。レーザビーム２８は、１０．６マイクロメートルの波長を有するＣＯ２レーザに関してよい。あるいは、１〜１１マイクロメートルの範囲内の波長をそれぞれ有する他の適切なレーザを使用してもよい。レーザビームは、適切な光学システム（図示せず）を用いて領域２６内で合焦されることが望ましい。レーザビームとの相互作用の際、小滴２４ａ、２４ｂ、２４ｃおよび２４ｄは、６．７ｎｍ放射または５〜２０ナノメートルの範囲内の他のあらゆるＥＵＶ放射を放出し得るプラズマ状態へと変化する。
[0049] 発散されるＥＵＶビーム３２は、図２に概略的に示すように、領域２６から発散される粒子デブリを収集または偏向するように構成された汚染トラップ５などの適切なデブリ緩和システム３４によって遮断されてよい。実質的にデブリを有さないＥＵＶビーム３２ａは、ビーム３２ａを適切に調整するように構成されたリソグラフィ装置の照明システムＩＬなどといった放射源またはリソグラフィ装置の後の光学システム３６内へと入ってよい。放射源ＳＯは、レーザ生成プラズマの放射源と協同するバッファガスを含んでよい。バッファガスは、ＥＵＶ放射に対して少なくとも５０％の透過率および二次放射に対して少なくとも７０％の吸収率を有してよい。バッファガスがＥＵＶ放射に対して少なくとも９０％または少なくとも９５％の透過率を有することが望ましい。さらに、バッファガスが次放射に対して少なくとも９０％の吸収率を有することが望ましい。
[0050] スペクトル純度を高めるために、ＥＵＶ源においてまたはＥＵＶ源と使用するスペクトル純度フィルタを使用してもよい。ほぼ全ての材料がＥＵＶ放射を吸収するので、二次電磁放射の高抑制（例えば、１０倍またはそれ以上）およびＥＵＶ放射に対して高透過率を有するスペクトル純度フィルタをどのように作り出すかということが課題である。加えてまたは代替的に、スペクトル純度フィルタが二次放射の吸収の原理に基づく場合、スペクトル純度フィルタへの熱負荷をどのように減少させるかという課題が生じる。
[0051] ＥＵＶ放射反射上層を赤外二次放射（例えば、１０．６μｍ波長放射）に対する反射防止（ＡＲ）コーティングと組み合わせる純反射スペクトル純度フィルタを使用してもよい。しかしながら、十分に広い範囲の角度においてＥＵＶ放射を効率的に反射させると同時に二次放射を効果的に透過または吸収する材料の組み合わせを見つけることが課題である。
[0052] ＥＵＶ放射を透過させて二次電磁放射（例えば、１０．６μｍ波長放射）を偏向させる透過型スペクトル純度フィルタを使用してもよい。例えば、ＥＵＶおよび二次電磁放射の両方を透過させ、かつ位相格子を介する回折によって二次電磁放射の方向を変化させるスペクトル純度フィルタが提供されてもよい。二次電磁放射は、その後、スペクトル純度フィルタとの熱問題を回避するために、中にアパーチャを有する本体によって遮断されてよく、ＥＵＶ放射はアパーチャ内を通る。しかしながら、波長に対して非常に正確な幾何学的形状の調節を伴うため、そのような位相格子で非常に高い回折効率を得ることは困難であり得る。これは、非常に狭い範囲の波長および入射角に対してのみ効果的であり得る。さらに、そのような解決策はスペクトル純度フィルタの本体に入射する放射のパワー負荷を減少しない。
[0053] 別の例としては、複数のアパーチャを有する構造化金属膜を使用してもよい。アパーチャが少なくとも部分的に遮断されると考えられる電磁放射の波長よりかなり小さい場合、放射透過率は小さい。アパーチャが放射の波長よりかなり大きい場合、透過率は開口領域に比例する。１〜５μｍの断面（例えば、直径）のアパーチャは、１０．６μｍの放射を実質的に遮断するのに十分に小さい一方、ＥＵＶ放射を透過させるのに十分に大きい。孔を有する二次元構造の代わりに、一次元ワイヤグリッドを使用してもよい。そのようなグリッドは電磁放射の偏光のうちの１つのみを偏向させるが、交差構成においてそれらの２つを順に使用することによって電磁放射の両方の偏光を偏向させることができる。しかしながら、十分なＥＵＶ放射透過率を有するために、構造は非常に開放的でアパーチャ間の壁（またはワイヤグリッドのワイヤ）は非常に細幅である必要がある。金属部分が細幅すぎる場合、１０．６μｍ放射は効果的に抑制されなくなり、構造は非常に脆く熱問題の影響を受けやすい。
[0054] ほとんどの材料がＥＵＶ放射を透過させないので、透過型スペクトル純度フィルタは一般には薄膜から生成される。一実施形態では、膜は、ＥＵＶ放射を最も透過させる材料のうちの１つであるジルコニウムを含む。しかしながら、二次電磁放射に対する反射率およびそのような膜の放射率が低いので、Ｚｒスペクトル純度フィルタは過熱を受け、これはその寿命を制限し得る。例えば、Ｓｉ／Ｚｒの薄膜スペクトル純度フィルタの光学性質は、４００℃より高い温度にまで加熱したときに低下し得る。
[0055] したがって、約６．７または１３．５ｎｍが好ましい５〜２０ｎｍの範囲内の波長を有するＥＵＶ放射に対して高い透過性質を有し、かつＥＵＶ放射ビームからの例えば約１０．６μｍの波長を有する二次電磁放射の効率的な除去が可能であるスペクトル純度フィルタを提供するという課題が残る。
[0056] 本発明の一実施形態によると、改善された機能性を有する透過型スペクトル純度フィルタが提供される。特に、改善または最適化された冷却を有するスペクトル純度フィルタが提供される。透過型薄膜スペクトル純度フィルタの性能は、その動作温度を低下させ、それによってその寿命を延期することによって改善することができる。そのような低下は、本体を含む構造を有するスペクトル純度フィルタを提供することによって達成することができ、その構造は、放射がスペクトル純度フィルタの本体に到達する前に二次電磁放射の少なくとも５０％をＥＵＶビームから反射または偏向させるように構成される。本発明の一態様によるスペクトル純度フィルタについての詳細を図４および図５を参照して説明する。
[0057] 図４は、本発明の一実施形態によるスペクトル純度フィルタ４０の上面図を概略的に示す。スペクトル純度フィルタ４０は、例えば５０枚の交互するＺｒ／Ｓｉ層を含む多層構造４２によって構成されてよい。一実施形態は、２〜２００枚の交互するＺｒ／Ｓｉ層を有してよい。
[0058] 一実施形態では、スペクトル純度フィルタ４０はメッシュ（図示せず）を含んでもよい。メッシュは、多層構造４２の片側のみに隣接するか、多層構造４２の両側にあるか、多層構造４２内へと部分的に貫通するか、または多層構造４２の片側から反対側へと貫通してもよい。メッシュは多層構造４２の一体的な強度を高める。多層構造４２は基部４４に設置される。形状は任意のものであってもよいが、一実施形態では、形状は実質的に環状である。基部４４は、リソグラフィ装置内へのスペクトル純度フィルタ４０の組み込みを容易にする。
[0059] 図５は、図４に示すスペクトル純度フィルタ４０の一部の断面図を概略的に示す。図５から分かるように、スペクトル純度フィルタ４０は多層構造４２を含む。多層構造４２は、前述したように前側および後側を有する。前側は、入射放射を受け、かつ二次電磁放射の最大反射率のために最適化される。多層構造４２に入射する放射のパワー負荷のかなりの減少を可能にするために、二次電磁放射の少なくとも５０％の偏向が十分であることが理解されるであろう。分かりやすくするために一部の層（要素（ｃ）および（ｄ））を他の層から間隔を空けて示しているが、実際には全ての層はお互いと接触するかまたは非常に近い。
[0060] 多層構造４２の要素（ｂ）は、スペクトル純度フィルタの本体に相当する。本体は、ＥＵＶ放射を透過させる単一層または多層の材料を含む。多層は、本体においてＮ回まで反復された単一層（要素（ａ））または本体においてＮ回まで反復された多層スタック（要素（ａ））を含んでよい。多層スタック（要素（ａ））はＮ個の層を含んでもよい。複数の単一層は同じ材料層を含む必要はない。多層スタックは同じ材料層含むかまたは同じ順番である必要はない。層の材料および順番は最大ＥＵＶ放射透過性および／または二次電磁放射の最大反射および／または最小動作温度を提供するために再構成されてもよい。
[0061] 多層構造４２の要素（ｃ）は二次電磁放射（例えば、１０．６μｍの波長放射）に対して高反射型の材料層である。この層は二次電磁放射を反射または偏向し、それによってスペクトル純度フィルタの本体の動作温度を低下させることによってフィルタ本体に対するパワー負荷を減少させる。適切な材料としては、モリブデン、ルテニウム、金、銅および炭素などが挙げられる。特にモリブデンは、良好なＥＵＶ放射透過率を維持する一方、適切な導電性質を有する。スペクトル純度フィルタの機能性は１０．６μｍ放射に関して説明されたがそのような例に限定されないことが理解されるであろう。
[0062] 多層構造４２の要素（ｄ）は、高放射率を有する材料層であってよい。要素（ｄ）はスペクトル純度フィルタの前面では任意であるが、本体（ｂ）の放射射出面にある本体（ｂ）の裏面には常に構成されることが望ましい。この層は、放射が一面から放出されたときに、パワー（Ｐ）が放射率による温度（Ｔ）に関連するという事実により、スペクトル純度フィルタの冷却を促進する。これは、Ｐ＝ｃｏｎｓｔ＊εＴ４といった式によって得られる。一実施形態では、この層の材料は、炭化物、酸化物および／または亜硝酸塩(nitrite)である。炭化物および酸化物は、非常に高い放射率ε＞０．９を有する。少なくとも０．３の放射率が実際の用途に十分であり得ることが理解されるであろう。層は、スペクトル純度フィルタの後および／または前側に実施されてもよい。層は、スペクトル純度フィルタの本体で使用されるものとは異なる材料からなってもよい。層は、本体材料（ａ）および／または（ｂ）、あるいは反射層材料（ｃ）の表面処理によって実現することができる。
[0063] 層（ｄ）がスペクトル純度フィルタの本体（ｂ）の前（すなわち、放射入射）面に構成された場合、サブマイクロメートル範囲内の波長を有する二次放射の少なくとも１０％、より望ましくは少なくとも５０％吸収率を可能にするように構成されることが望ましい。スペクトル純度フィルタの本体（ｂ）は、本体へと入る二次放射の少なくとも９０％吸収率を可能にするように構成されることが望ましい。結果的に、例えば、ＥＵＶビーム内に存在する深ＵＶ放射は実質的にフィルタリングされ、それによってスペクトル純度フィルタの本体（ｂ）に対する電磁放射のパワー負荷をさらに減少させる。
[0064] 本発明の一実施形態によるスペクトル純度フィルタに使用できる材料の例としては、ルビジウム（Ｒｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオビウム（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、炭素（Ｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、シリコン（Ｓｉ）ならびにそれらの酸化物、炭化物および亜硝酸塩が挙げられる。これらの材料の性質比較のために図６および図７を参照されたい。シリコンは、一般的にはＤＵＶ放射を抑制するために用いられる。
[0065] 図６は、高いＥＵＶ放射透過率を有する材料（ルビジウム（Ｒｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオビウム（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、炭素（Ｃ）およびルテニウム（Ｒｕ））の図式比較を示す。溶融温度、ＥＵＶ透過率および導電率は、最大値に正規化された相対的なスケールで表される。最大値は、溶融温度＝３８００Ｋ、ＥＵＶ透過率＝０．９６７および導電率＝０．１８７・１０６Ｏｈｍ−１ｃｍ−１である。全ての材料に対するＥＵＶ透過率は、厚さ５０ｎｍに対して得られる。
[0066] 図７は、高放射率を有する材料（炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）二酸化モリブデン（ＭｏＯ２）および二酸化ニオビウム（ＮｂＯ２））の図式比較を示す。溶融温度、ＥＵＶ透過率および放射率は、最大値に正規化された相対的なスケールで表される。最大値は、溶融温度＝３８０３Ｋ、ＥＵＶ透過率＝０．９５６および放射率＝０．９５である。全ての材料に対するＥＵＶ透過率は、厚さ１０ｎｍに対して得られる。
[0067] 一実施形態では、本体（要素（ｂ））は、各々が厚さ約１ｎｍを有するＺｒ層、および各々が厚さ約３ｎｍを有するＳｉ層を有してよい。一実施形態では、各層の厚さは可変性であってよく、すなわち、全ての層は、異なる材料または同じ材料に関わらず同じ厚さを有さなくてよい。
[0068] ＳｉおよびＺｒ層を有するスペクトル純度フィルタが高い温度にまで加熱した場合、Ｓｉ層はＺｒ層を通って拡散してＤＵＶ放射を透過させる桂化物を形成し得る。Ｓｉの拡散およびＺｒのケイ素化を防ぐために、図５に示すスペクトル純度フィルタの本体（要素（ａ）および／または要素（ｂ））は、以下の層構造［Ｚｒ／ＺｒＳｉ２／Ｓｉ／ＺｒＳｉ２／Ｚｒ］から成る。ケイ化ジルコニウム（ＺｒＳｉ２）の層は拡散バリアとしての機能を果たす。代替的にまたは追加として、拡散バリア層は炭化硼素組成物を含んでもよい。各材料層の一般的な厚さは０．２〜１０ｎｍの範囲から選択される。ＺｒＳｉ２層は、例えば、マグネトロンスパッタリングによって適用されてもよい。イットリウムまたは図６による他のあらゆる適切な材料を、Ｚｒの代わりに使用してもよい。したがって、イットリウムまたは他の適切な材料の適切な桂化物を拡散バリアとして使用してもよい。
[0069] したがって、高いＥＵＶ放射透過率、長い寿命および低い動作温度を有するスペクトル純度フィルタを提供することができる。一実施形態では、スペクトル純度フィルタは、ＣＯ２レーザ放射の最大反射および最大放射率のために最適化される。一実施形態では、Ｓｉ／Ｚｒ薄膜スペクトル純度フィルタの性能は、その動作温度を低下させることにより改善され、よってそのようなスペクトル純度フィルタの寿命を延ばす。一実施形態では、スペクトル純度フィルタに対するＣＯ２レーザ放射のパワー負荷を、少なくとも５倍減少させることができる。スペクトル純度フィルタの動作温度を、２００℃より多く低下させることができる。
[0070] 一実施形態では、二次電磁放射によってリソグラフィ装置の基板および／または一部に供給されるパワーおよび二次電磁放射の存在によるコントラスト損失をかなり減少させることができる。ＥＵＶ放射ビーム焦点の熱安定性を高めることができ、またオーバーレイ不確定性を減少させることができる。
[0071] 本発明の実施形態を、放電生成プラズマ源（ＤＰＰ源）またはレーザ生成プラズマ源（ＬＰＰ源）を含むがそれらに限定されないあらゆるタイプのＥＵＶ源に使用してもよいことが理解されるであろう。しかしながら、本発明の一実施形態は、通常レーザ生成プラズマ源の一部を形成するレーザ源からの放射を抑制するために特に適している。これは、そのようなプラズマ源はレーザから生ずる二次電磁放射を出力することが多いからである。
[0072] スペクトル純度フィルタは実際には放射経路のあらゆる箇所に配置されてよい。一実施形態では、スペクトル純度フィルタは、ＥＵＶ放射源からのＥＵＶ含有放射を受けてＥＵＶ放射を適切な下流ＥＵＶ放射光学システムに供給する領域に配置されており、このＥＵＶ放射源からの放射は、光学システムに入る前にスペクトル純度フィルタを通過するように構成される。一実施形態では、スペクトル純度フィルタはＥＵＶ放射源内にある。一実施形態では、スペクトル純度フィルタはＥＵＶリソグラフィ装置内にある。一実施形態では、スペクトル純度フィルタは、プラズマの前ではあるがコレクタの後に放射経路内に配置される。一実施形態では、本明細書中の概念は、リソグラフィ装置または他のツールのウィンドウまたはガスロックに組み込まれてもよい。
[0073] 本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。
[0074] 「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、および静電型光コンポーネントを含む様々な種類の光コンポーネントのいずれか１つまたはこれらの組合せを指すことができる。
[0075] 以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。
Claims (14)
- 極端紫外線（ＥＵＶ）放射を透過させ、かつ非ＥＵＶ二次電磁放射を偏向させるように構成されたスペクトル純度フィルタであって、
ＥＵＶ放射に対して少なくとも２０％の透過率を有する材料の本体と、
非ＥＵＶ二次電磁放射に対して少なくとも５０％の反射率を有する材料層と
を含み、
前記層は前記本体の放射入射側に配置され、かつ、前記層はモリブデン、金、及び銅の群から選択される、
スペクトル純度フィルタ。 - 前記本体の放射射出面に高放射率材料層をさらに含む、請求項１に記載のスペクトル純度フィルタ。
- 前記材料の放射率は０．３より大きい、請求項２に記載のスペクトル純度フィルタ。
- 前記高放射率材料層は前記材料層の放射入射側に配置されている、請求項２または３に記載のスペクトル純度フィルタ。
- 前記材料層は、サブマイクロメートル範囲内の波長を有する電磁放射に対して少なくとも１０％吸収率、好ましくは少なくとも５０％吸収率を有する、請求項１〜４のいずれかに記載のスペクトル純度フィルタ。
- 少なくとも２０％の極端紫外線（ＥＵＶ）放射を透過させ、かつ少なくとも５０％の非ＥＵＶ二次電磁放射を偏向させるスペクトル純度フィルタであって、
材料の本体と、
少なくとも０．３の放射率を有する高放射率材料層と
を含み、
前記高放射率材料層は前記本体の放射射出面上に配置され、前記高放射率材料層はＺｒＣ，Ｙ２Ｏ３，ＺｒＯ２，ＭｏＯ２、及びＮｂＯ２の群から選択される、
スペクトル純度フィルタ。 - 前記高放射率材料層は前記本体の放射入射側に配置されている、請求項６に記載のスペクトル純度フィルタ。
- 前記本体は、ＥＵＶ放射を透過する材料および非ＥＵＶ二次電磁放射を抑制する材料の多層構造を含む、請求項６または７に記載のスペクトル純度フィルタ。
- 前記本体の材料は、ルビジウム（Ｒｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオビウム（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、炭素（Ｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）およびシリコン（Ｓｉ）の群から選択される、請求項１〜８のいずれかに記載のスペクトル純度フィルタ。
- リソグラフィ装置においてまたはリソグラフィ装置と使用する放射源モジュールであって、前記放射源モジュールは、極端紫外線（ＥＵＶ）放射を生成し、かつ前記ＥＵＶ放射および非ＥＵＶ二次電磁放射を出力するように構成され、請求項１〜９のいずれかに記載のスペクトル純度フィルタを含む、放射源モジュール。
- パターニングデバイスからのパターンを基板上に投影するリソグラフィ装置であって、請求項１〜９のいずれかに記載のスペクトル純度フィルタおよび／または請求項１０に記載の放射源モジュールを含む、リソグラフィ装置。
- 極端紫外線（ＥＵＶ）放射のパターン付きビームを基板上に投影することを含むデバイス製造方法であって、前記ＥＵＶ放射は、請求項１〜９のいずれかに記載のスペクトル純度フィルタによってフィルタリングされるか、請求項１０に記載の放射源モジュールによって生成されるか、または請求項１１に記載のリソグラフィ装置によって投影される、デバイス製造方法。
- 放射源を用いて極端紫外線（ＥＵＶ）放射および非ＥＵＶ二次電磁放射を含む放射を生成することと、
スペクトル純度フィルタを用いてＥＵＶ放射を透過させ、かつ非ＥＵＶ二次電磁放射を偏向させるように前記放射をフィルタリングすることであって、前記スペクトル純度フィルタは、ＥＵＶ放射に対して少なくとも２０％透過率を有する材料の本体、および前記本体の放射入射側に配置された非ＥＵＶ二次電磁放射に対して少なくとも５０％反射率を有する材料層を含み、前記材料層はモリブデン、金、及び銅の群から選択される、ことと、
透過したＥＵＶ放射のパターン付きビームを基板上に投影することと
を含む、デバイス製造方法。 - 放射源を用いて極端紫外線（ＥＵＶ）放射および非ＥＵＶ二次電磁放射を含む放射を生成することと、
スペクトル純度フィルタを用いてＥＵＶ放射を透過させ、かつ非ＥＵＶ二次電磁放射を偏向させるように前記放射をフィルタリングすることであって、前記スペクトル純度フィルタは、ＥＵＶ放射に対して少なくとも２０％透過率を有する材料の本体、および前記本体の放射射出面に少なくとも０．３の放射率を有する材料層を含み、前記材料層はＺｒＣ，Ｙ２Ｏ３，ＺｒＯ２，ＭｏＯ２、及びＮｂＯ２の群から選択される、ことと、
透過したＥＵＶ放射のパターン付きビームを基板上に投影することと
を含む、デバイス製造方法。
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