JP5932635B2 - リソグラフィ装置および検出装置 - Google Patents

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Description

[関連出願の相互参照]
[0001] 本出願は、２００９年４月２７日に出願された米国仮出願第６１／１７２，９０４号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0002] 本発明は、リソグラフィ装置、およびリソグラフィ装置の一部を形成し得る検出装置に関する。
[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。基板上へのパターンの結像は、投影システムによって行われ、投影システムは複数のレンズまたはミラーを含み得る。
[0004] リソグラフィは、ＩＣや他のデバイスおよび／または構造の製造における重要なステップの１つとして広く認識されている。しかし、リソグラフィを使用して作られるフィーチャの寸法が小さくなるにつれ、リソグラフィは、小型ＩＣや他のデバイスおよび／または構造を製造できるようにするための、より重要な要因になりつつある。
[0005] パターンプリンティングの限界の理論的な推定値は、式（１）に示す分解能のレイリー規準によって与えられ得る：
ＣＤ ＝ ｋ１λ／ＮＡＰＳ （１）
[0006] ここで、λは、使用される放射の波長であり、ＮＡＰＳは、パターンを印刷するために使用される投影システムの開口数である。ｋ１は、レイリー定数とも呼ばれるプロセス依存調整係数であり、ＣＤは、印刷されたフィーチャのフィーチャサイズ（またはクリティカルディメンジョン）である。式（１）から、フィーチャの最小印刷可能サイズの縮小は、３つの方法、すなわち露光波長λを短くすること、開口数ＮＡＰＳを大きくすること、またはｋ１の値を小さくすること、によって達成可能であるということになる。
[0007] 露光波長を短くし、ひいては最小印刷可能サイズを縮小するために、リソグラフィ装置の極端紫外線（ＥＵＶ）放射源を使用することが提案されている。ＥＵＶ放射源は、およそ１３．５ｎｍの放射波長を出力するように構成されている。従って、ＥＵＶ放射源は、小さなフィーチャの印刷を達成するための重大なステップを構成し得る。
[0008] パターンが基板上に投影される精度が高水準にとどまることを確実にするために、リソグラフィ装置の一部分の光学性能を監視することは従来行われている。例えば、結像ディテクタをリソグラフィ装置の基板テーブル内に配置してよく、また、結像ディテクタはリソグラフィ装置の投影システムに存在する収差を監視するために使用されてよい。従来の（非ＥＵＶ）リソグラフィ装置では、結像ディテクタは、シンチレーション材料、例えば、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ（Ｐ４３として知られる）の層を備えたＣＣＤアレイを含み得る。シンチレーション材料は、例えば、約２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの放射を、例えば、約５５０ｎｍ（またはいくつかの他の適切な波長）の可視放射に変換する。そして、可視放射はＣＣＤアレイによって検出される。
[0009] （シンチレーション材料層を備えたＣＣＤアレイを用いて）同様にＥＵＶ放射を検出することが可能である一方、ＥＵＶが検出される効率および／または精度は低くなるおそれがある。
[0010] 少なくとも一部の従来のディテクタと比較して向上した効率および／または精度でＥＵＶ放射を検出することができる検出装置を提供することが望ましい。
[0011] 本発明の第１実施形態において、検出装置であって、シンチレーション材料層と、シンチレーション材料上に設けられたスペーサ材料層と、スペーサ材料上に設けられたスペクトル純度フィルタ層と、を備えるディテクタを含む、検出装置が提供される。
[0012] 本発明の第２実施形態において、ＥＵＶ放射を、スペクトル純度フィルタ層を通して、スペクトル純度フィルタ層の下に設けられたスペーサ材料層を通して、シンチレーション材料層上に誘導することと、次いでディテクタを使用してシンチレーション材料によって放出されたシンチレーション放射を検出することと、を含む、検出方法が提供される。
[0013] 本発明のさらなる特徴および利点、ならびに本発明のさまざまな実施形態の構造および動作を、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。なお本発明は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されない。このような実施形態は、例示のためにのみ本明細書で示される。本明細書の教示に基づいて、追加の実施形態が当業者には明らかであろう。
[0014] 本明細書に組み込まれ、かつ明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明を示し、さらに説明とともに本発明の原理を説明し、かつ当業者が本発明を行い使用することを可能とするのに役立つ。
[0015] 図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を概略的に示す。 [0016] 図２は、図１のリソグラフィ装置のより詳細な概略図である。 [0017] 図３は、本発明の一実施形態に係る検出装置の概略断面図である。 [0018] 図４ａは、スペクトル純度フィルタの上面またはスペクトル純度フィルタとの境界面からの距離の関数としてのシンチレータ材料の発光量子効率をグラフで示す。 [0018] 図４ｂは、シンチレータ材料によるＥＵＶ放射の吸収および窒化シリコンによるＥＵＶ放射の吸収をグラフで示す。 [0017] 図５は、本発明の一実施形態に係る検出装置の概略断面図である。
[0019] 本発明の特徴及び利点は、図面を参照した以下の詳細な説明から、より明らかであろう。これらの図面において、同一の参照符号は、全体を通じて対応する要素を示す。図面において、同一の参照番号は、概して、同一、機能的に同様、および／または構造的に同様の要素を示す。要素が最初に現れる図面は、対応する参照番号の最も左の数字により示される。
[0020] 本明細書は、本発明の特徴を組み入れた１つ以上の実施形態を開示する。開示される実施形態は、本発明を例示するに過ぎない。本発明の範囲は、開示される実施形態に限定されない。本発明は、添付の請求項により定義される。
[0021] 説明されている実施形態および本明細書での「一実施形態」、「実施形態」、「例示的実施形態」などに関する言及は、説明されている実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含み得るが、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むとは限らないことを示す。また、そのような語句は同一の実施形態を必ずしも示すものではない。さらに、実施形態と関連して特定の特徴、構造、または特性が説明される場合、明示的に説明されているか否かによらず、他の実施形態と関連してそのような特徴、構造、または特性を達成することは当業者の知識の範囲内であると理解されたい。
[0022] 本発明の実施形態は、ハードウエア、ファームウエア、ソフトウエア、またはこれらの組合せの形式で実現されてよい。本発明の実施形態は、１つ以上のプロセッサにより読取かつ実行可能である機械読取可能媒体に記憶された命令として実現されてもよい。機械読取可能媒体は、機械（例えば、演算デバイス）により読取可能な形式で情報を記憶または伝送する任意の機構を含んでよい。例えば、機械読取可能媒体は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記録媒体、光記録媒体、フラッシュメモリデバイス、電気的、光学的、または音響的もしくはその他の伝搬信号形式（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号）、またはその他を含んでよい。また本明細書では、ファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令は、ある動作を実行するためのものとして記述されていてもよい。しかし、当然のことながら、これらの記述は単に便宜上のものであり、これらの動作は、そのファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令などを実行する演算デバイス、プロセッサ、コントローラ、または他の装置により実際に得られるものである。
[0023] しかし、そのような実施形態をより詳細に説明する前に、本発明の実施形態が実行され得る例示的環境を提示することは有益である。
[0024] 図１は、本発明を具体化するリソグラフィ装置２を概略的に示している。このリソグラフィ装置２は、放射ビームＢ（例えば、極端紫外線（ＥＵＶ））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、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、反射投影レンズシステム）ＰＳと、を含む。
[0025] 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の屈折型、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。ほとんどのＥＵＶリソグラフィ装置では、照明システムは、主に反射光コンポーネントから形成される。
[0026] サポート構造は、パターニングデバイスを支持、すなわち、パターニングデバイスの重量を支える。サポート構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置２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。
[0027] 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機能層に対応することになる。
[0028] パターニングデバイスの例としては、マスクおよびプログラマブルミラーアレイが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、通常、ＥＵＶリソグラフィ装置においては反射型であろう。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。
[0029] 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、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。通常、ＥＵＶリソグラフィ装置においては、光エレメントは反射型となる。しかし、他の型の光エレメントが使用されてもよい。光エレメントは、真空内に置かれ得る。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。
[0030] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置２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。
[0031] 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。
[0032] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、コレクタアセンブリ／放射源ＳＯによって放射放出点から放射ビームを受ける。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、コレクタアセンブリは、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、コレクタアセンブリ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。放射ジェネレータを含むコレクタアセンブリ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。
[0033] 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ＩＬを使って放射ビームＢ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。
[0034] 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。マスクＭＡによって反射された後、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の経路内に位置付けるように、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、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置付けることもできる。通常、マスクテーブル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）、マスクテーブル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。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマーク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、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスク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。
[0035] 本発明の一実施形態に係る検出装置Ｄは、基板テーブルＷＴ内に設けられる。検出装置は以下でさらに説明される。
[0036] 例示の装置２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。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブル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、基板の平面内で移動され、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。
２．スキャンモードにおいては、マスクテーブル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）。マスクテーブル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。
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、マスクテーブル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。
[0037] 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。
[0038] 図２は、図１のリソグラフィ装置２の実施形態をより詳細に示しているが、引き続き模式化したものであり、コレクタアセンブリ／放射源ＳＯと、イルミネータＩＬ（照明システムと呼ばれることもある）と、投影システムとを含んでいる。
[0039] 放射源ＳＯは、放射ジェネレータと、イルミネータＩＬの入口開口２０にある仮想放射源点集光焦点１８に放射を集束させるコレクタアセンブリとを含む。放射ビーム２１が、イルミネータＩＬ内で第１および第２リフレクタ２２、２４を介し、レチクルまたはマスクテーブルＭＴ上に位置決めされたレチクルまたはマスクＭＡ上で反射される。パターン形成されたビーム２６が形成され、投影システムＰＳ内で第１および第２反射エレメント２８、３０を介して基板テーブルＷＴ上に保持された基板Ｗ上に結像される。
[0040] 本発明の一実施形態に係る検出装置Ｄは、基板テーブルＷＴ内に設けられる。検出装置Ｄは、投影システムＰＳに存在する収差を監視するために使用される結像ディテクタを含み得る。収差の監視は、例えば、検出装置Ｄの上方に格子を設け、レチクルＭＡ上に同等の格子を設け、そして基板テーブルＷＴの別々の位置で検出装置によって検出された像を監視することによって達成され得る。
[0041] 図２に示すエレメントより多いまたは少ない数のエレメントが、コレクタアセンブリ／放射源ＳＯ、照明システムＩＬ、および投影システムＰＳ内に通常存在してよいことが明らかである。例えば、いくつかの実施形態では、リソグラフィ装置２は、１つ以上の透過型または反射型スペクトル純度フィルタも含み得る。また、より多いまたは少ない数のエレメントがリソグラフィ装置内に存在してよい。
[0042] 図３は、本発明の一実施形態に係る検出装置Ｄの断面を概略的に示している。検出装置Ｄは、結像ディテクタ４０、シンチレーション材料層４１、スペーサ材料層４２、およびスペクトル純度フィルタ層４３を含む。シンチレーション層４１は結像ディテクタ４０の上に設けられ、スペーサ材料層４２はシンチレーション層の上に設けられ、そしてスペクトル純度フィルタ層４３はスペーサ材料層４２の上に設けられる。
[0043] 結像ディテクタ４０は、例えば、ＣＣＤアレイとすることができる。ＣＣＤアレイは、１２ｍｍｘ１２ｍｍという寸法の検出面を有し得る。シンチレーション材料４１は、例えば、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ:Ｔｂ（Ｐ４３として知られ、例えば、英国、ハーロー（Ｈａｒｌｏｗ）に所在のＡｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、またはドイツ、ベンスハイム（Ｂｅｎｓｈｅｉｍ）に所在のＰｒｏｘｉｔｒｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ ＧｍｂＨから入手可能である）とすることができる。シンチレーション材料層の厚さは、例えば、１０μｍとすることができる。スペーサ材料４２は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ、不定比性（stoichiometric））とすることができる。スペーサ材料の厚さは以下でさらに説明される。スペクトル純度フィルタ層４３は、例えば、ジルコニウム層とすることができる。ジルコニウム層は、深紫外線（ＤＵＶ）および可視放射の効果的なフィルタリングを提供する程度に十分に厚くてよいが、極端紫外線（ＥＵＶ）を吸収しすぎない程度に十分に薄くてもよい。ジルコニウム層の厚さは、例えば、約５０ｎｍとすることができる。
[0044] 追加の層（図示せず）は、Ｐ４３層４１とＣＣＤアレイ４０との間に設けられ得る。ガラスとすることができる追加の層は、Ｐ４３層４１のＣＣＤアレイ４０に対する接続を容易にし得る（Ｐ４３層４１をＣＣＤアレイ４０上に直接接合することは難しい場合がある）。接着剤をＣＣＤアレイ４０と追加の層との間に設けてよく、また、追加の層とＰ４３層４１との間に設けてよい。追加の層は、例えば、ドイツ、マインツ（Ｍａｉｎｚ）に所在のＳｃｈｏｔｔ ＡＧから入手可能である、ＥＭＡを含むＳｃｈｏｔｔ Ｓｔａｎｄａｒｄ ４７Ａガラスから形成される、いわゆるフェースプレートとすることができる。
[0045] 図３は、ジルコニウム層４３に入射する放射を示している。極端紫外線（ＥＵＶ）に加え、深紫外線（ＤＵＶ）および可視放射もジルコニウム層に入射する。というのは、ＥＵＶ放射を生成するために使用される放射源ＳＯ（図１および図２を参照）は、ＥＵＶ放射、ＤＵＶ放射、および可視放射を含む広範囲の波長にわたる放射を生成し得るからである。放射源ＳＯが生成するＤＵＶ放射および可視放射の量は、放射源が生成するＥＵＶ放射の量より多くなり得る。従って、ＥＵＶ放射に加え、かなりの量のＤＵＶ放射および可視放射が検出装置Ｄに入射し得る。
[0046] ＣＣＤアレイ４０による検出の前に、ＤＵＶ放射および可視放射などの非ＥＵＶ放射を遮ることが望ましい。これによって、ＣＣＤアレイによって検出された像が投影システムＰＳを通過したＥＵＶ放射（投影システムを通過した他の波長の放射ではない）の像であることが確実になる。投影システムの収差は、ＥＵＶ放射および非ＥＵＶ放射に別々に影響を及ぼし得る。リソグラフィ装置の動作中パターンを基板上に投影するために使用されるのはＥＵＶ放射であるので、投影システム収差がＥＵＶ放射のみに与える作用を検出することが望ましい。すなわち、投影システムの光学特性は、ＥＵＶ放射と非ＥＵＶ放射とについて異なることがあり、ＥＵＶ放射のみの光学特性を検出することが望ましい。
[0047] ジルコニウム層４３は、ＤＵＶ放射および可視放射の大部分を遮り、それによって主にＥＵＶ放射が窒化シリコン層４２に進む。ジルコニウム層４３が提供するフィルタリング比は、その厚さによって決まることになる。例えば、約５０ｎｍのジルコニウム層は、１（ＥＵＶ）：０．２（ＤＵＶ）：０．１（可視）のフィルタリング比を提供し得る。また、約１００ｎｍのジルコニウム層は、１（ＥＵＶ）：０．０４（ＤＵＶ）：０．０２（可視）のフィルタリング比を提供し得る。すなわち、（同量のＥＵＶ、ＤＵＶ、および可視放射がフィルタに入射すると仮定して）フィルタが透過させるＥＵＶ放射の量は、フィルタが透過させるＤＵＶ放射および可視放射の量の、例えば、５〜２０倍多くなり得る。
[0048] ジルコニウム層４３を介する透過に続いて、ＥＵＶ放射は、窒化シリコン層４２内に進む。ＥＵＶ放射は、窒化シリコン層４２を通過する際にその一部が吸収される（例えば、およそ２０％）が、そうでなければ変化しない。その後ＥＵＶ放射はＰ４３層４１に入射する。
[0049] Ｐ４３層４１は、シンチレーションを介してＥＵＶ放射の光子を約５５０ｎｍなどの可視波長の光子に変換する。そして、５５０ｎｍの光子はＣＣＤアレイ４０によって検出される。このように、ＣＣＤアレイ４０はＥＵＶ放射の結像検出を行う。これによって、投影システムＰＳの収差が投影システムを通過するＥＵＶ放射に与える作用を監視するために、ＣＣＤアレイが使用されることが可能になる。
[0050] ジルコニウム層４３とＰ４３層４１との間の窒化シリコン層４２の存在によって、（ジルコニウム層４３がＰ４３層４１の上に直接設けられた場合に見られるであろう変換効率と比較して）ＥＵＶ光子の変換効率が約５５０ｎｍ光子まで向上する。ジルコニウム層４３がＰ４３層の上に直接設けられた場合、これはＰ４３のシンチレーションの実質的な消光につながるであろう。そしてこれはＥＵＶから約５５０ｎｍに変換される光子の数の著しい減少につながるであろう。
[0051] 以下にさらに説明するように、ＥＵＶ放射はＰ４３によって強く吸収される。このＥＵＶ放射の強い吸収は、公知のＥＵＶシンチレータを含む大多数の物質によく見られるものである。これは、ＥＵＶ光子の５５０ｎｍ光子への変換の大部分がＰ４３層の最初の（ほぼ）５０ｎｍにおいて生じることを意味する。その結果、ジルコニウム層４３がＰ４３層の上に直接設けられた場合、光子変換の大部分がジルコニウム層の約５０ｎｍ以内で起こるであろう。しかし、ジルコニウム層に近接して起こる光子変換は、ジルコニウムによって消光する。この消光は、ジルコニウム層に非放射的に伝達され、次いでジルコニウム内で消散する、Ｐ４３での励起原子のエネルギーに起因する。こうして、Ｐ４３の上に直接ジルコニウムを設けることによって、ＥＵＶから５５０ｎｍに変換される光子の数は実質的に減少する。
[0052] この例において、Ｐ４３層４１とジルコニウム層４３との間に窒化シリコン層４２を設けることによってＰ４３をジルコニウムから隔て、それによってジルコニウムが引き起こすシンチレーション消光の実質的な減少がもたらされる。
[0053] 一例において、消光がジルコニウムの存在に起因するＰ４３の表面で起こることを特定し、Ｐ４３とジルコニウムとの間の窒化シリコン層を設けることによってその消光を防ぐことは、実質的な進歩をもたらす。
[0054] 一例において、窒化シリコン層を用いてジルコニウムをＰ４３から隔てることは、例えば、ジルコニウムとＰ４３との間に空間を残すことと比較して有利である。というのは、それによってコンタミがジルコニウムとＰ４３との間に蓄積するのを防ぐからである。空間が設けられた場合、その空間にコンタミが蓄積するのを防ぐことは難しいであろう。例えば、空間を取り囲む表面上にカーボンが成長するおそれがある。さらに、いったんコンタミが蓄積すると、それを除去するのは難しいであろう。特に、ジルコニウム層は薄くなり、クリーニング中に損傷を受けやすくなるであろう。
[0055] 一例において、ジルコニウムとＰ４３との間に密閉空間が設けられた場合、リソグラフィ装置からのガスの排気中の圧力変化により問題が生じるであろう（真空は、リソグラフィ装置がリソグラフィに使用される前に、リソグラフィ装置内に設けられる）。特に、ジルコニウム層は破裂するであろう。
[0056] 図４ａは、本発明の一実施形態に係る、Ｐ４３層の外表面に別々の材料を設けることに起因する、Ｐ４３層のシンチレータ原子の発光量子効率に対する作用を理論計算に基づいて示すグラフである。このグラフは、Ｐ４３の外表面からの距離（単位はｎｍ）の関数としてのＰ４３の量子効率を示している（外表面はグラフにおいて境界面と示される）。図４ａに示す例で使用される計算では、量子効率の変動は、Ｐ４３の外表面から遠ざかるＰ４３の量子効率が約１０％であると仮定して計算された。この値は計算のために選択されたが、本発明は、他の値の量子効率について使用されてもよい。また、Ｐ４３のシンチレータ原子の遷移双極子モーメントの向きが任意に分散されていると仮定された。上述の消光は、ジルコニウムの存在下でのＰ４３の量子効率を計算する際に考慮された。
[0057] 実線Ｖが示す第１の例では、Ｐ４３の表面に物質は存在せず、単なる真空に過ぎない。図４ａから分かるように、Ｐ４３の表面（境界面）での量子効率は、ある程度（Ｐ４３の大部分の値のおよそ３０％）まで抑えられ、次いで表面から８０ｎｍあたりのピークまで上がる。量子効率は、約１５０ナノメートルの周期で変動するように現れ、変動の大きさは、表面からの距離とともに減少する。
[0058] 破線Ｚが示す第２の例では、ジルコニウム層がＰ４３の表面に設けられる。ジルコニウムの存在によって、量子効率はＰ４３の表面でのゼロまで低下する。消光は、ジルコニウムが金属であり、従って励起したシンチレータ原子のエネルギーを吸収可能な自由電子を有するという事実に起因して生じると考えられている。量子効率は、境界面のおよそ７５ｎｍ以内の定常値まで徐々に上昇する。しかし、図４ｂに関して以下に説明するように、Ｐ４３に入射するＥＵＶ放射の大部分は、Ｐ４３の最初の約５０ｎｍ以内で吸収されることになる。従って、（ジルコニウムの存在下での）Ｐ４３の最初の約５０ｎｍにおける低い量子効率は、Ｐ４３の実質的な性能低下の原因となる。
[0059] 点線Ｓで示す第３の例では、窒化シリコン層がＰ４３の表面に設けられる。窒化シリコンの存在は、Ｐ４３の表面での高い量子効率を引き起こす。量子効率は高いままであり、表面からの距離が増加するにつれてわずかに上昇する。こうして、Ｐ４３の表面に窒化シリコンを設けることによって、Ｐ４３の表面に近い位置でのＰ４３の良好な量子効率がもたらされる。確かに、Ｐ４３が真空内にあるときよりも窒化シリコンが存在するときの方がＰ４３の最初のおよそ３０ｎｍ以内の量子効率が高いことが分かる。
[0060] 図４ｂは、Ｐ４３内のｎｍ単位で測定された距離の関数としての規格化ＥＵＶ放射強度の減衰を示すグラフである（実線で示す）。Ｐ４３でのＥＵＶ放射の強度は非常に急速に減少し、Ｐ４３材料の最初の約５０ｎｍ以内で強度のおよそ６０％が失われることが分かる。Ｐ４３でのこの強いＥＵＶ吸収は、ＥＵＶによって引き起こされたシンチレーションの大部分がＰ４３の最初の５０ｎｍで発生する原因である。
[0061] 窒化シリコン内のｎｍ単位で測定された距離の関数としての規格化ＥＵＶ放射強度の減衰が図４ｂに破線として示されている。窒化シリコンのＥＵＶ放射強度は、対象となる距離（例えば、０〜１００ｎｍ）にわたって略直線状に比較的ゆっくりと減少する。窒化シリコンによるこの比較的低いＥＵＶ吸収は、この材料が本発明の上述の実施形態で使用される根拠である。
[0062] 図４ａおよび図４ｂを使用して検出装置Ｄの窒化シリコン層４２の適切な厚さを選択してよい。より厚い窒化シリコン層４２は、Ｐ４３層４１のジルコニウム層４３からのより強力な隔離を提供し、また、ジルコニウムの消光効果を低減させる。しかし、より薄い窒化シリコン層４２はより少ないＥＵＶを吸収し、それによってより多いＥＵＶがＰ４３に入射する。これらの２つの要件の間で均衡がとられ得る。スペーサ層４２が窒化シリコン以外の材料から形成される実施形態では、同様に当該材料の適切な厚さが選択され得る。
[0063] 図４ａを参照すると、約５０ｎｍ分ジルコニウムをＰ４３から隔てることによって量子効率の回復がもたらされることになる（量子効率全体の約９０％を上回る量子効率まで戻る）。図４ｂを参照すると、窒化シリコンの約５０ｎｍを使用してその隔離を実現することによって、およそ２５％分Ｐ４３に入射するＥＵＶ放射の強度が減少することになる。
[0064] 窒化シリコン層４２の他の厚さは、例えば、図４ａおよび図４ｂを参照して適切な厚さを選択することによって用いられてよい。例えば、窒化シリコン層４２の厚さは、約５０ｎｍから１００ｎｍとすることができる。
[0065] 上述の通り、窒化シリコン層４２は可視放射を透過させる。Ｐ４３層は可視スペクトル（例えば、５５０ｎｍ）の光子を放出するので、Ｐ４３層から放出されたシンチレーション光子は、著しい吸収を受けずに窒化シリコン層４２を通過し得る。その結果、Ｐ４３層４１から放出されてＣＣＤアレイ４０から遠ざかるシンチレーション光子の一部は、ジルコニウム層４３によって反射されてＣＣＤアレイに向かって戻ることになり、従ってＣＣＤアレイに入射することになる。これによりＣＣＤアレイ４０に入射する放射の強度が高まることになる。
[0066] ＣＣＤアレイ４０に入射する放射の強度を高めることは有利であると考えられ得るが、ＣＣＤアレイによって見られる像のコントラストは減少し得る。というのは、放射が放出された位置と異なる位置において、Ｐ４３層４１に戻ってくる放射によって像が不鮮明になり得るからである。図５を参照すると、ＥＵＶ放射５０はＰ４３層４１上の位置Ａに入射する。放射５１は、Ｐ４３層４１上の位置Ａから放出され、窒化シリコン層４２を通過してある角度で上方に、かつジルコニウム層４３の方へ進む。ジルコニウム層４３は放射５２を反射し、放射５２はＰ４３層４１上の位置Ｂの方へある角度で下方に進む。位置Ｂは、位置Ａから少し離れている。ＣＣＤアレイ４０によって検出された像では、ＥＵＶ放射はＰ４３層４１上の位置Ｂに入射したように見える。こうして、図５に示すようにジルコニウム層を介して反射された放射は、ＣＣＤアレイ４０によって検出された像を不鮮明にする。
[0067] 窒化シリコンの代わりに使用されてよく、かつ上述の不利点がないスペーサ層材料は、シリコンである。シリコンは、ＥＵＶ放射を実質的に透過させるが、可視スペクトルの放射を吸収する。従って、図５を再び参照して、Ｐ４３層４１上の位置Ａから放出された放射５１は、シリコン層４２によって吸収され、反射されて位置ＢにおいてＰ４３層に戻ることはない（非常に低い強度で反射されて戻る）。放射５１は吸収されるので、反射放射に起因する像の不鮮明化は回避される（または低減される）。
[0068] スペーサ材料層４２として窒化シリコンではなくシリコンが用いられる場合、ＣＣＤアレイ４０で受ける放射の全強度は低下する。ＣＣＤアレイ４０で受ける放射の強度を低下させることは直観に反すると考えられ得る。しかし、上記の理由により、ＣＣＤアレイで見られる像の質の向上がもたらされ得る。この像質の向上は放射強度の損失より有益であり得るため、実益は、スペーサ材料層４２として窒化シリコンではなくシリコンを使用することに起因する。
[0069] シリコン層４２は、例えば、Ｐ４３層から垂直に放出された放射と比較して、浅い角度でＰ４３層４１から放出された放射を優先的に吸収する。この状況では、「浅い角度」という用語は、Ｐ４３層４１とシリコン層４２の境界面の平面に対して測定された角度を指すよう意図されている。というのは、浅い角度で放出された放射が進む距離が、垂直に放出された放射が進む距離と比較して非常に長いからである。放射はシリコン層を通ってより長い距離を進むので、Ｐ４３層から垂直に放出された放射と比較して、シリコン層によってより完全に吸収されることになる。従って、シリコン層４２は、Ｐ４３層４１上の起点から最も遠くに迷走する放射を必然的に抑制し、それによってＣＣＤアレイ４０によって見られる像のコントラストが向上する。
[0070] シリコンからスペーサ材料層４２を形成するさらなる利点は、窒化シリコンの屈折率（ｎ＝２．１）と比較して比較的高いシリコンの屈折率（ｎ＝５．２）が、浅い角度でＰ４３層４１から放出された可視放射がシリコンスペーサ層内に進み吸収される程度であることである。
[0071] スペーサ層材料４２としてシリコンを使用するさらなる利点は、シリコンがＤＵＶ放射を非常に吸収することである。従って、ジルコニウム層４３およびシリコン層４２は、ジルコニウムのみまたはシリコンのみを用いて達成され得る効率よりも高くなり得る効率でＥＵＶ放射を透過させ、かつ他の波長を遮る複合フィルタとして機能する。
[0072] 上述の例はスペーサ層材料としてのシリコンの使用に言及しているが、同様の特性を有する他の材料が使用されてもよい。スペーサ層は、例えば、可視放射を吸収し、かつＥＵＶ放射を実質的に透過させる他の材料から形成されてよい。
[0073] 窒化シリコンおよびシリコンはスペーサ材料の例であると見なされ得る。スペーサ材料は任意の適切な材料であってよい。シンチレータ材料による光子の放出を著しくは消光させないスペーサ材料が選択され得る。ＥＵＶ放射に対してある程度の透過性を示す（例えば、入射するＥＵＶ放射のかなりの部分を透過させる）スペーサ材料が選択され得る。
[0074] スペーサ材料がＥＵＶ放射を吸収する程度は、関連する考慮事項であり得る。スペーサ材料は、例えば、材料の約５０ｎｍ以内のＥＵＶ放射の約５０％未満、材料の約５０ｎｍ以内のＥＵＶ放射の約４０％未満、そして、材料の約５０ｎｍ以内のＥＵＶ放射の約２５％未満を吸収し得る。
[0075] 所与の材料のＥＵＶ放射吸収は、減衰長（1/expに低下する強度に対して用いられる長さ）として表され得る。窒化シリコン（ＳｉＮ、不定比性）は約１９３ｎｍの減衰長を有する。別の可能なスペーサ材料は二酸化シリコン（ＳｉＯ２）であり、これは約１３５ｎｍの減衰長を有する。窒化シリコンは、（他の市販の光透過性無機材料と比較して）低ＥＵＶ吸収度を有するという利点をもたらす。
[0076] スペーサ材料は、例えば、低密度を有し、かつＥＵＶ放射の存在下で安定性のある有機材料であってよい。ＥＵＶ放射の存在下で十分な安定性を示すという条件で、スペーサ材料は、例えば、ポリプロピレン（減衰長は約４００ｎｍ）、パリレン−Ｎ，Ｃ（減衰長は約３２０ｎｍ、３００ｎｍ）、ポリカーボネート（減衰長は約２２０ｎｍ）、またはＰＭＭＡ（減衰長は約１９０ｎｍ）とすることができる。
[0077] 上記減衰長は、Ｌａｗｒｅｎｃｅ Ｂｅｒｋｅｌｅｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ（ｈｔｔｐ：／／ｈｅｎｋｅ．ｌｂｌ．ｇｏｖ／ｏｐｔｉｃａｌ＿ｃｏｎｓｔａｎｔｓ）のウェブサイトの理論予測に基づく。
[0078] Ｐ４３はシンチレータ材料の一例と見なされ得る。しかし、シンチレータは任意の適切な材料であってよい。例えば、シンチレータはＹＡＧ：Ｃｅ、または、より容易に検出可能な波長（例えば、可視波長）にＥＵＶを変換する他のシンチレータであってよい。
[0079] ジルコニウムは、スペクトル純度フィルタ（すなわち、望ましくない波長を遮るフィルタ）の一例と見なされ得る。しかし、スペクトル純度フィルタは、任意の適切な材料であってよい。例えば、スペクトル純度フィルタは金属であってよい。金属は、例えば、純金属または複合物、例えば、ジルコニウムとシリコンおよび／または窒化物、であってよい。スペクトル純度フィルタは、異なる材料の層を含んでよい。
[0080] ディテクタ４０がＣＣＤアレイであることは不可欠ではない。ディテクタは、シンチレータによって変換された光子を検出する任意のディテクタであってよい。ディテクタは、例えば、光電子増倍管のマイクロアレイなどの結像ディテクタであってよい。ディテクタは、例えば、フォトダイオードなどの非結像ディテクタであってよい。
[0081] 上記説明において、ＥＵＶという用語は極端紫外線を指すよう意図されている。リソグラフィ装置内での極端紫外線は１３．５ｎｍを中心とすることが多いが、極端紫外線という用語は他の波長も包含し得る（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長）。
[0082] 本明細書において、集積回路の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。
結論
[0083] 発明の概要及び要約の項目は、発明者が想定するような本発明の１つ以上の例示的実施形態について述べることができるが、全部の例示的実施形態を述べることはできず、従って本発明及び請求の範囲をいかなる意味でも制限しないものとする。
[0084] 本発明を、複数の特定の機能の実施およびそれらの関係を示す機能構成ブロックを用いて説明してきた。これらの機能構成ブロックの境界は、説明の都合上、本明細書において任意に定義されている。これら特定の機能やそれらの関係が適切に実現される限り、別の境界を定義することができる。
[0085] 特定の実施形態に関する前述の説明は、本発明の全般的な特徴をすべて示すものであり、従って当業者の知識を適用すれば、過度の実験を行わなくとも、本発明の一般的な概念から逸脱することなく、そのような特定の実施形態などのさまざまな用途に対して容易に変更および／または改変を行うことができる。従って、そのような改変や変更は、本明細書で提示した教示ならびに説明に基づき、開示した実施形態の等価物の趣旨および範囲内に収まるものとする。なお、当然ながら、ここで用いた語法や用語は説明のためであって限定を意図するものではなく、本明細書の用語あるいは語法は、上記教示や説明を考慮しながら当業者が解釈すべきものである。
[0086] 本発明の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るべきでなく、添付の特許請求の範囲およびその等価物によってのみ規定されるべきである。

Claims (11)

  1. 検出装置であって、
    シンチレーション材料層と、前記シンチレーション材料上に設けられたスペーサ材料層と、前記スペーサ材料層上に設けられたスペクトル純度フィルタ層と、を備えるディテクタを含み、
    前記スペクトル純度フィルタ層はジルコニウムであり、
    前記スペーサ材料層は、シリコン、窒化シリコン、または二酸化シリコンであり、前記スペーサ材料層の厚さは２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、
    検出装置。
  2. 前記スペーサ材料層の厚さは少なくとも５０ｎｍである、請求項１に記載の装置。
  3. 前記スペーサ材料層は、当該材料の５０ｎｍ以内でＥＵＶ放射の５０％未満を吸収する、請求項１に記載の装置。
  4. 前記スペーサ材料層は、当該材料の１００ｎｍ以内でＥＵＶ放射の５０％未満を吸収する、請求項３に記載の装置。
  5. 前記スペーサ材料層は、前記シンチレーション材料層によって放出されたシンチレーション放射の波長で実質的に透過性を示す、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
  6. 前記シンチレーション材料層はＧｄ２Ｏ２Ｓ：ＴｂまたはＹＡＧ：Ｃｅである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
  7. 前記ディテクタは結像ディテクタである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
  8. 前記結像ディテクタはＣＣＤアレイである、請求項７に記載の装置。
  9. リソグラフィ装置であって
    基板を保持する基板テーブルと、
    パターン形成された放射ビームを前記基板のターゲット部分上に投影する投影システムと、を含み、
    さらに請求項１〜８のいずれか一項に記載の検出装置を含む、リソグラフィ装置。
  10. 前記検出装置は、前記リソグラフィ装置の前記基板テーブル内に設けられる、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
  11. 検出方法であって、
    ＥＵＶ放射を、ジルコニウムであるスペクトル純度フィルタ層を通して、前記スペクトル純度フィルタ層の下に設けられたスペーサ材料層を通して、シンチレーション材料層上に誘導することと、
    次いでディテクタを使用して前記シンチレーション材料層によって放出されたシンチレーション放射を検出することと、を含み、
    前記スペーサ材料層は、シリコン、窒化シリコン、または二酸化シリコンであり、前記スペーサ材料層の厚さは２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、
    検出方法。
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