JPH0536588A - 走査リングフイールド縮小投影装置 - Google Patents
走査リングフイールド縮小投影装置Info
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- JPH0536588A JPH0536588A JP3263828A JP26382891A JPH0536588A JP H0536588 A JPH0536588 A JP H0536588A JP 3263828 A JP3263828 A JP 3263828A JP 26382891 A JP26382891 A JP 26382891A JP H0536588 A JPH0536588 A JP H0536588A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 リソグラフィに用いられる縮小投影装置でウ
ェーハ上の像の収差をなくすとともに所望の加工スペー
スを得ることを目的とする。 【構成】 300Åから40Åまでの波長範囲内のX線
放射線を用いて最大0.4μmまでの設計単位につくら
れるデバイスを生産するためのリソグラフィパターニン
グを行う走査リングフィールド縮小投影装置である。こ
の装置の光学構成は全−反射形であり、第1の凹面ミラ
ー25、第2の凸面ミラー26及び第3の凹面ミラーミ
ラー30からなる三面構造を含み、第2と第3のミラー
26、30の間に第4の凹面折り曲げ用ミラー29を具
備する。
ェーハ上の像の収差をなくすとともに所望の加工スペー
スを得ることを目的とする。 【構成】 300Åから40Åまでの波長範囲内のX線
放射線を用いて最大0.4μmまでの設計単位につくら
れるデバイスを生産するためのリソグラフィパターニン
グを行う走査リングフィールド縮小投影装置である。こ
の装置の光学構成は全−反射形であり、第1の凹面ミラ
ー25、第2の凸面ミラー26及び第3の凹面ミラーミ
ラー30からなる三面構造を含み、第2と第3のミラー
26、30の間に第4の凹面折り曲げ用ミラー29を具
備する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路などの製造に広
く用いられる、サブミクロンの設計単位のリングフィー
ルド投影パターン描写、およびこのような製造時に用い
られる装置に関わる。反射光学系を利用することによっ
てX線スペクトル領域、とりわけ300Å程度以下の長
い波長領域から数十Åの領域における操業が可能になっ
た。このような製造時の可能なスループットは走査リン
グフィールドスリットの実質的な幅および実質的な直線
長さ(これらのファクターは大型LSIチップを一回の
走査でパターン描写する能力を決定するものでもある
が)を左右するレンズの設計に依存する。0.25ミク
ロン以下の設計単位のVLSI(電気的なもの、光学的
なもの、ハイブリッド型を問わず)の製造が望まれてい
る。
く用いられる、サブミクロンの設計単位のリングフィー
ルド投影パターン描写、およびこのような製造時に用い
られる装置に関わる。反射光学系を利用することによっ
てX線スペクトル領域、とりわけ300Å程度以下の長
い波長領域から数十Åの領域における操業が可能になっ
た。このような製造時の可能なスループットは走査リン
グフィールドスリットの実質的な幅および実質的な直線
長さ(これらのファクターは大型LSIチップを一回の
走査でパターン描写する能力を決定するものでもある
が)を左右するレンズの設計に依存する。0.25ミク
ロン以下の設計単位のVLSI(電気的なもの、光学的
なもの、ハイブリッド型を問わず)の製造が望まれてい
る。
【0002】
【従来の技術】最初期から現在に至るLSI製造の歴史
はよく知られている。1ミクロンないしそれよりわずか
に小さい設計単位で作られた現在の1−2メガビットチ
ップの革命は最終的なものであるわけではない。リソグ
ラフィーの解像度はこれまで重要な役割を演じてきた
し、これからもそうであろう。今のところデバイスの製
造は近紫外線の波長(即ちλ=3650Å)を用いてい
る。より短い波長ないし遠紫外線(即ちλ=2480
Å)を用いた次世代のデバイスへの開発努力がなされて
いる。更に小さい設計単位はより短い波長を要請するの
で、パターニングに用いられる電磁波は必然的にX線ス
ペクトルとなることだろう。
はよく知られている。1ミクロンないしそれよりわずか
に小さい設計単位で作られた現在の1−2メガビットチ
ップの革命は最終的なものであるわけではない。リソグ
ラフィーの解像度はこれまで重要な役割を演じてきた
し、これからもそうであろう。今のところデバイスの製
造は近紫外線の波長(即ちλ=3650Å)を用いてい
る。より短い波長ないし遠紫外線(即ちλ=2480
Å)を用いた次世代のデバイスへの開発努力がなされて
いる。更に小さい設計単位はより短い波長を要請するの
で、パターニングに用いられる電磁波は必然的にX線ス
ペクトルとなることだろう。
【0003】来たるべき世代のデバイスのX線による製
造に係わる研究開発活動は、波長10−15ÅのX線を
中心に行なわれて来た。素材の特性、即ち劣悪な反射
率、透過/吸収、を考慮すると有用な光学系は用いるこ
とができない。したがってX線に対する研究開発努力は
ほとんどプロキシミティプリンティング(近接印刷)に
向けられて来た。この近接印刷は、防護マスクと小さな
透き間で接触させて行なうプリンティングであり、必然
的に対象と像の比率は1:1に限られる。
造に係わる研究開発活動は、波長10−15ÅのX線を
中心に行なわれて来た。素材の特性、即ち劣悪な反射
率、透過/吸収、を考慮すると有用な光学系は用いるこ
とができない。したがってX線に対する研究開発努力は
ほとんどプロキシミティプリンティング(近接印刷)に
向けられて来た。この近接印刷は、防護マスクと小さな
透き間で接触させて行なうプリンティングであり、必然
的に対象と像の比率は1:1に限られる。
【0004】上記問題に拘らず、数多くの考察が投影X
線リソグラフィーに関する連続し並行的になされた努力
を支えている。この努力は対象と像との比率の縮小に関
する期待のために広くなされている。1:1のマスクの
製造、特に0.25ミクロン以下の設計単位での製造は
問題を示す一方、比率縮小システムでの使用に適した高
集積の拡大マスクが現在の技術を用いてつくられる。加
えて、近接印刷で除外される厚く丈夫な反射マスクが投
影に使用される。
線リソグラフィーに関する連続し並行的になされた努力
を支えている。この努力は対象と像との比率の縮小に関
する期待のために広くなされている。1:1のマスクの
製造、特に0.25ミクロン以下の設計単位での製造は
問題を示す一方、比率縮小システムでの使用に適した高
集積の拡大マスクが現在の技術を用いてつくられる。加
えて、近接印刷で除外される厚く丈夫な反射マスクが投
影に使用される。
【0005】投影X線リソグラフィーについての初期の
努力は2つの球面ミラーシュワルツシルトシステムを用
いていた。(木下らによる「多層膜ミラーを用いた軟X
線縮小リソグラフィー」,J.Vac.Sci.Tec
hnol.,B6巻,1648頁、1989年,及びハ
ウリラックとセッペラによる「X線縮小カメラを用いた
軟X線投影リソグラフィー」,J.Vac.Sci.T
echnol.,B6巻,2161頁、1988年,参
照のこと。)実際のリソグラフィー−像面湾曲、テレセ
ントリシティ達成における困難、及び中心の曇りによる
減損に関してシュワルツシルト設計の使用を制限する3
つの主な要因がある。
努力は2つの球面ミラーシュワルツシルトシステムを用
いていた。(木下らによる「多層膜ミラーを用いた軟X
線縮小リソグラフィー」,J.Vac.Sci.Tec
hnol.,B6巻,1648頁、1989年,及びハ
ウリラックとセッペラによる「X線縮小カメラを用いた
軟X線投影リソグラフィー」,J.Vac.Sci.T
echnol.,B6巻,2161頁、1988年,参
照のこと。)実際のリソグラフィー−像面湾曲、テレセ
ントリシティ達成における困難、及び中心の曇りによる
減損に関してシュワルツシルト設計の使用を制限する3
つの主な要因がある。
【0006】将来有望な研究はリングフィールド走査シ
ステムの使用に関係する。すべてのリングフィールド光
学構成は、収差の光線依存及び低次の(すなわち3次
の)収差を高次の収差に釣り合わせてシステムの光軸か
ら離れた狭い環状補正領域をつくる(その軸に関して回
転対称な一定の曲率の領域)技術の使用に基く。したが
って、その補正された領域の形状は一直線のストリップ
というよりはむしろ弓形状のストリップである。ストリ
ップの幅は、より大きな分解能のためにより重要な設計
曲率よりも大きいあるいは小さい距離で残留非点収差を
増やして印刷される最も小さな機能の関数である。
ステムの使用に関係する。すべてのリングフィールド光
学構成は、収差の光線依存及び低次の(すなわち3次
の)収差を高次の収差に釣り合わせてシステムの光軸か
ら離れた狭い環状補正領域をつくる(その軸に関して回
転対称な一定の曲率の領域)技術の使用に基く。したが
って、その補正された領域の形状は一直線のストリップ
というよりはむしろ弓形状のストリップである。ストリ
ップの幅は、より大きな分解能のためにより重要な設計
曲率よりも大きいあるいは小さい距離で残留非点収差を
増やして印刷される最も小さな機能の関数である。
【0007】この原理に基く関連した装置は、より長い
波長で用いるものであるが、パーキン−エルマーコーポ
レーションから販売されているオフィナー1:1リング
フィールドシステムである。有用な記載は1973年7
月24日発行の米国特許第3、748、015号明細書
にある。それは単一の倍率で用いられるゼロ歪曲のテレ
セントリックシステムである。このシステムの対称性の
ために(ここで光学システム及びビーム路は絞りから像
までのように対象物から絞りまで実際上同一であり、
「絞り」は主光線のクロスオーバーの点、または開口が
一般に配置されたシステム中の位置を意味する。)、コ
マ及び歪曲収差が本質的に補正される。低次と高次の収
差の釣り合いは狭い円形の補正領域を与える。オフィナ
ー1:1システムの顕著な効果はリングフィールドの補
正が球面ミラーで達成されることである。このシステム
の欠点は縮小できないことであり、処理量が補正ゾーン
の狭さに対応する小さなリング幅により制限されること
である。
波長で用いるものであるが、パーキン−エルマーコーポ
レーションから販売されているオフィナー1:1リング
フィールドシステムである。有用な記載は1973年7
月24日発行の米国特許第3、748、015号明細書
にある。それは単一の倍率で用いられるゼロ歪曲のテレ
セントリックシステムである。このシステムの対称性の
ために(ここで光学システム及びビーム路は絞りから像
までのように対象物から絞りまで実際上同一であり、
「絞り」は主光線のクロスオーバーの点、または開口が
一般に配置されたシステム中の位置を意味する。)、コ
マ及び歪曲収差が本質的に補正される。低次と高次の収
差の釣り合いは狭い円形の補正領域を与える。オフィナ
ー1:1システムの顕著な効果はリングフィールドの補
正が球面ミラーで達成されることである。このシステム
の欠点は縮小できないことであり、処理量が補正ゾーン
の狭さに対応する小さなリング幅により制限されること
である。
【0008】X線投影リソグラフィーに対する主な動機
付けは、近接印刷及びオフィナーリングフィールドシス
テムの両方において要求される1:1マスク製造におけ
る困難性である。全−反射三要素対物レンズを用いたシ
ステムを記載した関連の刊行物には、1980年12月
23日発行の米国特許第4、240、707号明細書及
び1988年3月29日発行の米国特許第4、733、
955号明細書がある。これらの両方の設計は2つの正
の(凸の)ミラーに挟まれた1つの負の(凹の)ミラー
を備える構成に基づき、共にスペクトルの可視−赤外領
域について設計されている。これらのシステムは、二次
元のあるいは高アスペクトレシオの(直線スリットの)
どちらかの視界に遠い対象物の像を(無限遠に)つくる
のに適する。しかし、これらのシステムは像空間でテレ
セントリックでもなく像歪曲を補正するものでもない。
手近かな目的のための三ミラー面設計の他の欠点は対象
物と像の両方がシステムの同一サイドに配置されること
である。この結果、この光学システムの障害を避けるた
めにウエーハの動きに厳密な制限が加わる。
付けは、近接印刷及びオフィナーリングフィールドシス
テムの両方において要求される1:1マスク製造におけ
る困難性である。全−反射三要素対物レンズを用いたシ
ステムを記載した関連の刊行物には、1980年12月
23日発行の米国特許第4、240、707号明細書及
び1988年3月29日発行の米国特許第4、733、
955号明細書がある。これらの両方の設計は2つの正
の(凸の)ミラーに挟まれた1つの負の(凹の)ミラー
を備える構成に基づき、共にスペクトルの可視−赤外領
域について設計されている。これらのシステムは、二次
元のあるいは高アスペクトレシオの(直線スリットの)
どちらかの視界に遠い対象物の像を(無限遠に)つくる
のに適する。しかし、これらのシステムは像空間でテレ
セントリックでもなく像歪曲を補正するものでもない。
手近かな目的のための三ミラー面設計の他の欠点は対象
物と像の両方がシステムの同一サイドに配置されること
である。この結果、この光学システムの障害を避けるた
めにウエーハの動きに厳密な制限が加わる。
【0009】他の関連した刊行物には1988年3月3
1日発行の米国特許第4、747、678号明細書があ
る。これは深UVリソグラフィーに関する4:1縮小シ
ステムを記載し、四ミラー面反射システムと屈折レンズ
の三群との組み合わせを用いている。これはリングフィ
ールドシステムであって、テレセントリックで低歪曲を
持つ。この設計における基本的な合意事項は屈折レンズ
が縮小構成において球面ミラーの使用を見込んでおくこ
とである。このシステムは2500Åの波長で0.5μ
mの分解能を達成しているが、軟X線波長領域には適さ
ない。屈折レンズによるかなりの吸収がありそのため反
射レンズでの集中に至るからである。
1日発行の米国特許第4、747、678号明細書があ
る。これは深UVリソグラフィーに関する4:1縮小シ
ステムを記載し、四ミラー面反射システムと屈折レンズ
の三群との組み合わせを用いている。これはリングフィ
ールドシステムであって、テレセントリックで低歪曲を
持つ。この設計における基本的な合意事項は屈折レンズ
が縮小構成において球面ミラーの使用を見込んでおくこ
とである。このシステムは2500Åの波長で0.5μ
mの分解能を達成しているが、軟X線波長領域には適さ
ない。屈折レンズによるかなりの吸収がありそのため反
射レンズでの集中に至るからである。
【0010】この1:1リングフィールドの固有の効果
が操作モードでの使用に近ずくにも拘らず、LSI製造
において価値ある役割を演じるには信頼性が少ない。
1:1マスク製造の問題は別として、その一般的な要旨
はそのような操作システムの処理量が、リングフィール
ドの幅の全域での収差の最小化にかけられる過剰な要求
のため本来的に小さいことである。その結果、狭いリン
グ形状のスリットは非常に低い処理量をもたらす。
が操作モードでの使用に近ずくにも拘らず、LSI製造
において価値ある役割を演じるには信頼性が少ない。
1:1マスク製造の問題は別として、その一般的な要旨
はそのような操作システムの処理量が、リングフィール
ドの幅の全域での収差の最小化にかけられる過剰な要求
のため本来的に小さいことである。その結果、狭いリン
グ形状のスリットは非常に低い処理量をもたらす。
【0011】リングフィールドシステムの縮小形態で
は、コマ及び歪曲収差はもはや構成の対称性により解消
されない。その結果、より多くの設計変数がこれらの収
差に加えて球面収差、非点収差及び像面湾曲について要
求される。米国特許第4、747、678号明細書に記
載された設計においてその変数は屈折レンズの付加とし
て現れる。X線設計ではその付加的変数は各ミラーが球
体から非球面へはずれるという形態をとる。三次収差補
正(しばしば円錐定数と呼ばれる)及びより高次の補正
についての非球面係数は収差を制御するための非常に効
果的な手段であり、そして一般的に各係数は1つの一次
収差を制御しまたは補正する。非球面ミラーの使用は最
近、投影X線システムには避けられないと考えられてい
る。全−球面ミラー設計が、収差補正の見地から見込ま
れることであるが、開発されてきているが、これらのシ
ステムは10のミラーまで含む。利用可能な多層ミラー
に関する正常入射近く(〜60%)での軟X線の低反射
性は十分に光学−紫外線の波長の反射性(典型的には9
8%以上)以下であり、このことは投影システムにおい
て用いることのできる多くのミラーに対して厳密な制限
を加える。
は、コマ及び歪曲収差はもはや構成の対称性により解消
されない。その結果、より多くの設計変数がこれらの収
差に加えて球面収差、非点収差及び像面湾曲について要
求される。米国特許第4、747、678号明細書に記
載された設計においてその変数は屈折レンズの付加とし
て現れる。X線設計ではその付加的変数は各ミラーが球
体から非球面へはずれるという形態をとる。三次収差補
正(しばしば円錐定数と呼ばれる)及びより高次の補正
についての非球面係数は収差を制御するための非常に効
果的な手段であり、そして一般的に各係数は1つの一次
収差を制御しまたは補正する。非球面ミラーの使用は最
近、投影X線システムには避けられないと考えられてい
る。全−球面ミラー設計が、収差補正の見地から見込ま
れることであるが、開発されてきているが、これらのシ
ステムは10のミラーまで含む。利用可能な多層ミラー
に関する正常入射近く(〜60%)での軟X線の低反射
性は十分に光学−紫外線の波長の反射性(典型的には9
8%以上)以下であり、このことは投影システムにおい
て用いることのできる多くのミラーに対して厳密な制限
を加える。
【0012】他の困難性はおそらくさらにより重大であ
ろう。近接印刷で用いられる10〜15Åの波長のX線
放射線は、上述のように現在利用可能なX線光学の範囲
外である。
ろう。近接印刷で用いられる10〜15Åの波長のX線
放射線は、上述のように現在利用可能なX線光学の範囲
外である。
【0013】このことは約130Åを中心とする、すな
わち100〜150Åの範囲のより長い波長の放射線を
考慮させる。そのようなより長い波長でややより大きな
屈折率を持つ適当な材料は入手可能ではあるが、スリッ
トの幅Wに基づく処理量の限界、すなわち放射線の波長
ではなく装置の設計単位に関係する限界は引き続き問題
である。(ウッドらの「1/10ミクロン構成の結像の
ための短波長環状フィールド光学システム」,Pro
c.of 33rd Int. Symp.onEle
ctron,Ion,and Photon Beam
s,1989年、を参照)
わち100〜150Åの範囲のより長い波長の放射線を
考慮させる。そのようなより長い波長でややより大きな
屈折率を持つ適当な材料は入手可能ではあるが、スリッ
トの幅Wに基づく処理量の限界、すなわち放射線の波長
ではなく装置の設計単位に関係する限界は引き続き問題
である。(ウッドらの「1/10ミクロン構成の結像の
ための短波長環状フィールド光学システム」,Pro
c.of 33rd Int. Symp.onEle
ctron,Ion,and Photon Beam
s,1989年、を参照)
【0014】約100Åでの利用可能な屈折率は、なお
全く低いが、多層反射光学構成(ブラック反射体(DB
R))の製造には十分である。140Åの放射線を用い
る〜45%の方向反射率をもたらすDBR反射光学構成
が組み立てられてきており、1/10μmの構成サイズ
を得るのに用いられてきた。ボルクホルムらの「多層被
膜光学構成を用いた14nmでの縮小結像」,J.Va
c.Sci.Technol.,B8(6),(11/
12月、1990年)を参照のこと。このアプローチは
全構成(非走査性)、縮小投影を提供するものである
が、像面湾曲により厳しく制限される。必要な分解能は
得られるものの、フィールドサイズは非常に小さく、例
えば0.1μmの構成サイズで25μmx50μmであ
る。リングフィールド走査での使用に適用可能なもの
の、同じフィールド制限が適用されて数ミクロンのオー
ダーのスリット幅W(所望の数mmのスリット長さLに
対応する)となる。
全く低いが、多層反射光学構成(ブラック反射体(DB
R))の製造には十分である。140Åの放射線を用い
る〜45%の方向反射率をもたらすDBR反射光学構成
が組み立てられてきており、1/10μmの構成サイズ
を得るのに用いられてきた。ボルクホルムらの「多層被
膜光学構成を用いた14nmでの縮小結像」,J.Va
c.Sci.Technol.,B8(6),(11/
12月、1990年)を参照のこと。このアプローチは
全構成(非走査性)、縮小投影を提供するものである
が、像面湾曲により厳しく制限される。必要な分解能は
得られるものの、フィールドサイズは非常に小さく、例
えば0.1μmの構成サイズで25μmx50μmであ
る。リングフィールド走査での使用に適用可能なもの
の、同じフィールド制限が適用されて数ミクロンのオー
ダーのスリット幅W(所望の数mmのスリット長さLに
対応する)となる。
【0015】要するに、マスク安全性及び対象物対像の
縮小の可能性による例えば0.25μm以下のリングフ
ィールド投影印刷の魅力は、まだ実行できる処理方法を
もたらしていない。処理量の制限による非常に高いカメ
ラ/光源コストは責任あるものと考えられている。
縮小の可能性による例えば0.25μm以下のリングフ
ィールド投影印刷の魅力は、まだ実行できる処理方法を
もたらしていない。処理量の制限による非常に高いカメ
ラ/光源コストは責任あるものと考えられている。
【0016】
【課題を解決するための手段】処理方法の見地から、本
発明の核心はリングフィールド投影特性の観測であり、
このアプローチに伴う優秀性を保持しつつ製造における
装置の処理量を増大させることである。本発明の主な側
面は、広い走査領域を可能とする単一走査の間に像の幅
をどちらも収容するスリットの大きさを達成し得ること
に関する。特に、十分な観測は、ある原理の収差は光学
中心からの曲率による依存性に関して反対の勾配からな
るという事実にある。これよって光学構成の設計におい
て収差を実質的に解消することができ、これによりスリ
ット長さLを少なくとも単一パターン全体の大きさと等
しくしつつスリットの幅Wを増大させることができる。
発明の核心はリングフィールド投影特性の観測であり、
このアプローチに伴う優秀性を保持しつつ製造における
装置の処理量を増大させることである。本発明の主な側
面は、広い走査領域を可能とする単一走査の間に像の幅
をどちらも収容するスリットの大きさを達成し得ること
に関する。特に、十分な観測は、ある原理の収差は光学
中心からの曲率による依存性に関して反対の勾配からな
るという事実にある。これよって光学構成の設計におい
て収差を実質的に解消することができ、これによりスリ
ット長さLを少なくとも単一パターン全体の大きさと等
しくしつつスリットの幅Wを増大させることができる。
【0017】X線リングフィールド製造に向けられた活
動は期待されるコストにより促されてきた。上記の研究
に内在する考察から推定すると、非常に低い装置処理量
となり、大きな装置への投資の非効率的使用に至る。パ
ーキン−エルマー装置のアプローチに関する有用な生産
の割合は、許容できる走査率のため大きな部分を占め、
その走査率は次には広いスリット幅(特性上、約2m
m)になる。スリット幅を横切り必要となる収差限界
(設計の基礎とされる一定の半径の包含された弧のいず
れかの側までの)はより小さい設計単位の限界となる。
1.0μmから現在企図される0.1μmmまでの設計
単位の大まかに近似される縮小は、幅において同時に必
要とされる縮小(約0.1mm、すなわち100μmま
での)に帰結する。他の研究はまだ狭いスリットの必要
性を提案する。必要となる高アスペクト比のスリットの
照射における実際上の困難は、特に相対的に高価なX線
源が必要となることである。更に、所定の収差について
のスリット幅は、収差制御を続けるため曲率が大きくな
るにつれて減少しなければならないから、実際上、曲率
における限界を考慮するに至る。しかし、曲率が小さく
なると、スリットの弧の必要な直線寸法もまた小さくな
る。その結果、重要なことは走査領域の結果的な縮小は
間接費(走査間において装置を再配置するのに要する時
間)を増大させることであって、許容された走査長さ
は、所望の像のパターン幅よりも小さく減らされ、その
ためスリットの突き合わせ端で非常に高い精度が必要に
なる。
動は期待されるコストにより促されてきた。上記の研究
に内在する考察から推定すると、非常に低い装置処理量
となり、大きな装置への投資の非効率的使用に至る。パ
ーキン−エルマー装置のアプローチに関する有用な生産
の割合は、許容できる走査率のため大きな部分を占め、
その走査率は次には広いスリット幅(特性上、約2m
m)になる。スリット幅を横切り必要となる収差限界
(設計の基礎とされる一定の半径の包含された弧のいず
れかの側までの)はより小さい設計単位の限界となる。
1.0μmから現在企図される0.1μmmまでの設計
単位の大まかに近似される縮小は、幅において同時に必
要とされる縮小(約0.1mm、すなわち100μmま
での)に帰結する。他の研究はまだ狭いスリットの必要
性を提案する。必要となる高アスペクト比のスリットの
照射における実際上の困難は、特に相対的に高価なX線
源が必要となることである。更に、所定の収差について
のスリット幅は、収差制御を続けるため曲率が大きくな
るにつれて減少しなければならないから、実際上、曲率
における限界を考慮するに至る。しかし、曲率が小さく
なると、スリットの弧の必要な直線寸法もまた小さくな
る。その結果、重要なことは走査領域の結果的な縮小は
間接費(走査間において装置を再配置するのに要する時
間)を増大させることであって、許容された走査長さ
は、所望の像のパターン幅よりも小さく減らされ、その
ためスリットの突き合わせ端で非常に高い精度が必要に
なる。
【0018】効率的にコリメート化されたシンクロトン
光源はかなり容易に小さな走査幅Wを照射するのに用い
られる(恐らく、近コヒーレンス性、あるいはしばしば
コヒーレンス性を減ずるための意図的な変更の効果によ
り、フリンジによりされるように)。一般的に、コリメ
ート化された光源と同様にランバート光源のような小光
源領域が望ましい。より大きな領域の光源、例えばプラ
ズマ光源からのパワーは小さな光源からできるだけ効率
的に集めることが出来なく、比較的高価な、精度良く設
計されたコンデンサーが必要となる。このコンデンサー
は装置の原コストと処理コストとの両方を引き上げる
(後者に関しては、コンデンサーの製作が不完全になる
ような程度まで)。
光源はかなり容易に小さな走査幅Wを照射するのに用い
られる(恐らく、近コヒーレンス性、あるいはしばしば
コヒーレンス性を減ずるための意図的な変更の効果によ
り、フリンジによりされるように)。一般的に、コリメ
ート化された光源と同様にランバート光源のような小光
源領域が望ましい。より大きな領域の光源、例えばプラ
ズマ光源からのパワーは小さな光源からできるだけ効率
的に集めることが出来なく、比較的高価な、精度良く設
計されたコンデンサーが必要となる。このコンデンサー
は装置の原コストと処理コストとの両方を引き上げる
(後者に関しては、コンデンサーの製作が不完全になる
ような程度まで)。
【0019】本発明の重要な一側面は、高処理量の特に
適した設計からなる装置に向けられている。この本発明
の側面は、約300Åから40Åまでの波長範囲(所謂
「長」または「軟」X線スペクトラム内)における使用
のために設計された、全−反射、縮小、リングフィール
ド投影装置に向けられている。ここにおけるプロセスは
装置設計のより広い範囲を使用するが、クレームされた
装置は典型的なものである。本発明の設計は商業的製造
に適すると考えられる処理量を供給する一方、分解能及
び低処理量の従来技術の装置に以前から関連して結果的
に生じる収差がないことに関する効果を維持する。
適した設計からなる装置に向けられている。この本発明
の側面は、約300Åから40Åまでの波長範囲(所謂
「長」または「軟」X線スペクトラム内)における使用
のために設計された、全−反射、縮小、リングフィール
ド投影装置に向けられている。ここにおけるプロセスは
装置設計のより広い範囲を使用するが、クレームされた
装置は典型的なものである。本発明の設計は商業的製造
に適すると考えられる処理量を供給する一方、分解能及
び低処理量の従来技術の装置に以前から関連して結果的
に生じる収差がないことに関する効果を維持する。
【0020】より特定的に言うと、本発明の装置は、初
期の設計に関連する走査アーチ形スリット形状の像のフ
ィールドを提供する。分解能と収差との要求が一致した
スリットの大きさは、突き合わせの必要のないパターン
の大きさを収容する長さとX線源を効果的に使用する幅
との両方からなる。設計の選択には光軸からの実質的な
放射距離が含まれ、大きなスリットの長さL(大きなチ
ップの単一走査パターニングを可能とするに十分な長
さ)を可能にする。好適な実施態様のためこの設計の柔
軟性は、パターンの幅に合うスリットの長さL及び様々
なX線源を効果的に使用できる実質的なスリットの幅W
に換えるので、高処理量がもたらされる。大きなスリッ
トの幅は、スリット全体に均一に照明するための設計要
求を容易にする。
期の設計に関連する走査アーチ形スリット形状の像のフ
ィールドを提供する。分解能と収差との要求が一致した
スリットの大きさは、突き合わせの必要のないパターン
の大きさを収容する長さとX線源を効果的に使用する幅
との両方からなる。設計の選択には光軸からの実質的な
放射距離が含まれ、大きなスリットの長さL(大きなチ
ップの単一走査パターニングを可能とするに十分な長
さ)を可能にする。好適な実施態様のためこの設計の柔
軟性は、パターンの幅に合うスリットの長さL及び様々
なX線源を効果的に使用できる実質的なスリットの幅W
に換えるので、高処理量がもたらされる。大きなスリッ
トの幅は、スリット全体に均一に照明するための設計要
求を容易にする。
【0021】本発明では反射三非球面ミラーシステム
は、明瞭なリングフィールドの形態で縮小投影システム
としての使用について構成される(中央の不明瞭さを避
けることは、全空間周波数範囲にわたって、すなわち、
結像の線間隔の全範囲にわたって最大コントラストを可
能にする。)。ミラーの基本的な円錐定数は各ミラー毎
に選択され、球面収差、コマ収差、非点収差、歪曲収差
を補正しあるいは釣合いをとる。ミラーの半径は円錐定
数と協力して機能するように各ミラー毎に選択され、最
適な補正をし、像空間においてテレセントリックである
明瞭なリングフィールドの形態を維持する。高次の非球
からの逸脱はまた最適な回折の限定された性能を与える
のに用いられる。設計空間における好ましい構成は、小
さな6次及び8次の非球逸脱を持つ基本の球体(すなわ
ち、ゼロの円錐定数)として3つのミラーのうちの1つ
を有する。(コマ、非点、歪曲の種々の形の収差に関す
る用語は、通常の使用形態に基づく。W.T.ウェルフ
ォードによる「対称光学システムの収差」、アカデミッ
ク・プレス、1974年、を参照。)
は、明瞭なリングフィールドの形態で縮小投影システム
としての使用について構成される(中央の不明瞭さを避
けることは、全空間周波数範囲にわたって、すなわち、
結像の線間隔の全範囲にわたって最大コントラストを可
能にする。)。ミラーの基本的な円錐定数は各ミラー毎
に選択され、球面収差、コマ収差、非点収差、歪曲収差
を補正しあるいは釣合いをとる。ミラーの半径は円錐定
数と協力して機能するように各ミラー毎に選択され、最
適な補正をし、像空間においてテレセントリックである
明瞭なリングフィールドの形態を維持する。高次の非球
からの逸脱はまた最適な回折の限定された性能を与える
のに用いられる。設計空間における好ましい構成は、小
さな6次及び8次の非球逸脱を持つ基本の球体(すなわ
ち、ゼロの円錐定数)として3つのミラーのうちの1つ
を有する。(コマ、非点、歪曲の種々の形の収差に関す
る用語は、通常の使用形態に基づく。W.T.ウェルフ
ォードによる「対称光学システムの収差」、アカデミッ
ク・プレス、1974年、を参照。)
【0022】本発明のシステムは三反射の第2と第3の
ミラーとの間で第4のミラー(零または有限光学パワー
の基本システムにおける折り曲げ用ミラー)を用いる。
この第4のミラーは次の4つの重要な目的にかなう。
(1)システムを折り曲げる、すなわち光学構成の反対
側にウェーハを置くことによって、障害なくウェーハを
動かす柔軟性を可能とする。(2)光学構成における追
加の設計上の柔軟性を提供して三システムの他の制限を
解消する。(3)光学構成とウェーハとの間の隙間を大
きくする。(4)システムにおいて利用可能な絞りを提
供する。大きくされたスリットの幅はかなりの部分にお
いて本設計に起因する。非球逸脱はこの平面か曲面かど
ちらかのミラーに加えられ、付加的な収差補正がなさ
れ、使用分野が歪曲収差によって制限のみされたシステ
ムとなる。この設計形態の分解能(歪曲収差を無視し
た)に関する結像性能は、その3次と5次との釣り合い
に起因する残留像面湾曲によって制限される。好ましい
構成において、パッケージ式ミラーは球面である。
ミラーとの間で第4のミラー(零または有限光学パワー
の基本システムにおける折り曲げ用ミラー)を用いる。
この第4のミラーは次の4つの重要な目的にかなう。
(1)システムを折り曲げる、すなわち光学構成の反対
側にウェーハを置くことによって、障害なくウェーハを
動かす柔軟性を可能とする。(2)光学構成における追
加の設計上の柔軟性を提供して三システムの他の制限を
解消する。(3)光学構成とウェーハとの間の隙間を大
きくする。(4)システムにおいて利用可能な絞りを提
供する。大きくされたスリットの幅はかなりの部分にお
いて本設計に起因する。非球逸脱はこの平面か曲面かど
ちらかのミラーに加えられ、付加的な収差補正がなさ
れ、使用分野が歪曲収差によって制限のみされたシステ
ムとなる。この設計形態の分解能(歪曲収差を無視し
た)に関する結像性能は、その3次と5次との釣り合い
に起因する残留像面湾曲によって制限される。好ましい
構成において、パッケージ式ミラーは球面である。
【0023】上述の記載は、少なくとも最初の設計にお
いて商業的装置で直接的に実行されそうである。事実、
前述の詳細は、最も適用可能な従来研究が平面折曲げ用
ミラーにより改良された三面の形態を取る点において歴
史的意味で広く適用する。歴史的に正しいけれども、第
4の要素のある種の機能は三面システムの一部となるこ
とは明白であろう。光学的に等価なシステムはたぶん非
球項を含まない球形の折曲げ用ミラーの使用を基礎に
し、システムでは補正は他の要素に対する適当な非球面
補正によってなされる。同様に、折曲げ用ミラーは大部
分の商業的装置で使用されるであろうことは予期される
が、簡便な三面システムが本発明の増大されたWをもた
らすよう設計される。縮減された吸収損失が折曲げ用ミ
ラーの便利さを補償することが想像される。
いて商業的装置で直接的に実行されそうである。事実、
前述の詳細は、最も適用可能な従来研究が平面折曲げ用
ミラーにより改良された三面の形態を取る点において歴
史的意味で広く適用する。歴史的に正しいけれども、第
4の要素のある種の機能は三面システムの一部となるこ
とは明白であろう。光学的に等価なシステムはたぶん非
球項を含まない球形の折曲げ用ミラーの使用を基礎に
し、システムでは補正は他の要素に対する適当な非球面
補正によってなされる。同様に、折曲げ用ミラーは大部
分の商業的装置で使用されるであろうことは予期される
が、簡便な三面システムが本発明の増大されたWをもた
らすよう設計される。縮減された吸収損失が折曲げ用ミ
ラーの便利さを補償することが想像される。
【0024】許容できる特徴に関する本発明性あるシス
テムの特質を設計と操作との両見地から述べることは便
利である。そのような特徴を列挙する場合、経済上また
は他の状態が1つ以上除かれることを提起する事情があ
ることを銘記すべきである。 ・背面の隙間 ・ミラーでのビームクリアランス ・曇のないこと ・同軸性(全ての湾曲中心、リング形状の対象物の中心
及び像フィールドが共通の軸を有し、この共通の軸はシ
ステムの組み立て及び位置決めを容易にする。) ・円錐形状への6次及び8次の逸脱の付加のみ(非球面
ミラー勾配の縮小及びこれによる製造の複雑さの低下) ・非球面逸脱が少ないこと ・放射状に観察され従属し横切る走査歪曲収差による使
用フィールドの(スミアーレベルを保つのに必要な)縮
小は減らされ、あるいは本発明の歪曲収差補正の使用に
より回避される。 ・4つのミラーのうちの1つ及びしばしば2つは球面が
基本 ・接近可能な開口絞り(折り曲げ用ミラー)
テムの特質を設計と操作との両見地から述べることは便
利である。そのような特徴を列挙する場合、経済上また
は他の状態が1つ以上除かれることを提起する事情があ
ることを銘記すべきである。 ・背面の隙間 ・ミラーでのビームクリアランス ・曇のないこと ・同軸性(全ての湾曲中心、リング形状の対象物の中心
及び像フィールドが共通の軸を有し、この共通の軸はシ
ステムの組み立て及び位置決めを容易にする。) ・円錐形状への6次及び8次の逸脱の付加のみ(非球面
ミラー勾配の縮小及びこれによる製造の複雑さの低下) ・非球面逸脱が少ないこと ・放射状に観察され従属し横切る走査歪曲収差による使
用フィールドの(スミアーレベルを保つのに必要な)縮
小は減らされ、あるいは本発明の歪曲収差補正の使用に
より回避される。 ・4つのミラーのうちの1つ及びしばしば2つは球面が
基本 ・接近可能な開口絞り(折り曲げ用ミラー)
【0025】
【実施例】一般的なシステムの特性 設計性と操作性の両方において、4つのミラーのシステ
ムが便宜性の点で有益であり好ましいが、走査領域、処
理量を提供する光学的目的は、3つのミラー(三面)シ
ステムでなし遂げられ得る。非点収差をゼロにするのに
適し、他の収差を減らすのに矛盾がない非球面性が三面
システムで使用可能である。一般的見地から、これを基
本に革新的な効果が論じられ得る。設計上の選択は、中
間像があるかどうか(再結像があるかどうか)及び最初
のミラー(対象物に最も近い)が正(凹)かあるいは負
(凸)かどうかについての決定に大きく左右される。一
般に、再結像には高解像度(ここではデバイスに関して
意図されたものとしての)を得ることが難しいという性
能上の欠点がある。なぜなら、再結像は意図されている
デバイス製造に必要なものではなく、デバイス製造のた
めのものではないからである。
ムが便宜性の点で有益であり好ましいが、走査領域、処
理量を提供する光学的目的は、3つのミラー(三面)シ
ステムでなし遂げられ得る。非点収差をゼロにするのに
適し、他の収差を減らすのに矛盾がない非球面性が三面
システムで使用可能である。一般的見地から、これを基
本に革新的な効果が論じられ得る。設計上の選択は、中
間像があるかどうか(再結像があるかどうか)及び最初
のミラー(対象物に最も近い)が正(凹)かあるいは負
(凸)かどうかについての決定に大きく左右される。一
般に、再結像には高解像度(ここではデバイスに関して
意図されたものとしての)を得ることが難しいという性
能上の欠点がある。なぜなら、再結像は意図されている
デバイス製造に必要なものではなく、デバイス製造のた
めのものではないからである。
【0026】大フォーマットのシステムに対しては、第
1のミラーはそれ以降のミラーの実効視野を引き下げる
ために負であることが多い。この設計が追及されていた
が、しかし曇らない構成におけるテレエントリック性の
要請が満たされないことが見出された。その結果、本発
明の好適なシステムでは正の第1のミラーを用いる。テ
レセントリック性はここでのシステムおよび方法に要請
される性質であるが、焦点面に対する(即ちウエハに対
する)結像光線の通常の入射について記述する。像の移
動により像が領域外に出てしまうことなしに(入射角の
異常により)、および/または、平行でない主要光線に
対して像の倍率が変わってしまうことなしに、ウエハの
焦点面のわずかに外への移動が許容されることは大変重
要なことである。
1のミラーはそれ以降のミラーの実効視野を引き下げる
ために負であることが多い。この設計が追及されていた
が、しかし曇らない構成におけるテレエントリック性の
要請が満たされないことが見出された。その結果、本発
明の好適なシステムでは正の第1のミラーを用いる。テ
レセントリック性はここでのシステムおよび方法に要請
される性質であるが、焦点面に対する(即ちウエハに対
する)結像光線の通常の入射について記述する。像の移
動により像が領域外に出てしまうことなしに(入射角の
異常により)、および/または、平行でない主要光線に
対して像の倍率が変わってしまうことなしに、ウエハの
焦点面のわずかに外への移動が許容されることは大変重
要なことである。
【0027】上記の情報はレンズ設計プログラムを用い
たコンピューターに入力されて、表1−4に示された例
で述べられている設計情報をもたらした。ここで用いた
プログラムは Optical Research Associates(ORA) の「C
ode V」(商標)であるが、同様の能力を持つその他のプ
ログラムも入手可能であり、それらを用いてもよい。
たコンピューターに入力されて、表1−4に示された例
で述べられている設計情報をもたらした。ここで用いた
プログラムは Optical Research Associates(ORA) の「C
ode V」(商標)であるが、同様の能力を持つその他のプ
ログラムも入手可能であり、それらを用いてもよい。
【0028】好ましい実施態様の例 投影システムの一実施例は、物体平面から像平面の間
に、凹面の第1、凸面の第2、凹面の第3および凹面の
第4のミラーを含む。リングフィールド全体にわたるき
わめて低い(〜10nm) 歪曲を実現するために、少なく
ともこれらのミラーのうち2つは非球面でなければなら
ない。4つのミラーの半径絶対値は、同じく物体平面か
ら像平面へ、システムの焦点距離に対して、0.56,0.22,
4.57および0.38で、それぞれ±5%以内である。同様に
4つのミラーの半径は、同様のオーダーで、1.00,0.39
7,8.165, および0.688 の割合であり、ぞれぞれ±5%
以内である。ミラーの間の軸方向距離は、システムの焦
点距離に対して、0.191(第1の凹面ミラーから第2の凸
面ミラーまで)、0.165 (第2の凸面ミラーから第3の
凹面ミラーまで)、0.197 (第3の凹面ミラーから第4
の凹面ミラーまで)、および 0.286 (第4の凹面ミラー
から像まで)であり、それぞれ±10%以内である。像
におけるシステムの開口数は 0.1であり、0.08μm の高
解像度が必要でないならもっと小さくすることも出来
る。像の歪曲に対する要求が緩められれば、像の品質を
それほど低下させることなく(回折により制限されはす
るが)、開口数を〜 0.14 に増加させることができる。
に、凹面の第1、凸面の第2、凹面の第3および凹面の
第4のミラーを含む。リングフィールド全体にわたるき
わめて低い(〜10nm) 歪曲を実現するために、少なく
ともこれらのミラーのうち2つは非球面でなければなら
ない。4つのミラーの半径絶対値は、同じく物体平面か
ら像平面へ、システムの焦点距離に対して、0.56,0.22,
4.57および0.38で、それぞれ±5%以内である。同様に
4つのミラーの半径は、同様のオーダーで、1.00,0.39
7,8.165, および0.688 の割合であり、ぞれぞれ±5%
以内である。ミラーの間の軸方向距離は、システムの焦
点距離に対して、0.191(第1の凹面ミラーから第2の凸
面ミラーまで)、0.165 (第2の凸面ミラーから第3の
凹面ミラーまで)、0.197 (第3の凹面ミラーから第4
の凹面ミラーまで)、および 0.286 (第4の凹面ミラー
から像まで)であり、それぞれ±10%以内である。像
におけるシステムの開口数は 0.1であり、0.08μm の高
解像度が必要でないならもっと小さくすることも出来
る。像の歪曲に対する要求が緩められれば、像の品質を
それほど低下させることなく(回折により制限されはす
るが)、開口数を〜 0.14 に増加させることができる。
【0029】好適ないくつかの実施例では、使用可能な
イメージフィールド(結像性能に基づく、および歪曲を
無視して)は、2つの寸法RおよびWを持つ円弧形であ
る。ここでRおよびWは、図4に示すように,Rは円弧
の半径であり、Wは円弧の幅であり(R>W)、W>1
mmである。このシステムは小型であり、真空の環境下
での必要により、後側のクリアランスが少なくとも2イ
ンチ(5cm)である。非点収差が大きなリング幅にわ
たり補正されているので、設計単位へ企図されるX線レ
ソグラフィーの適用のための使用可能なリングの幅は歪
曲収差によっては制限されない。意図されている0.2
5μm以下の設計単位のX線リソグラフィーに使用可能
なフィールドの幅は歪曲によって制限される。このこと
はUVスペクトルでの放射線を表すことを用いるとほと
んど予期される競合はない0.1μm以下の設計単位に
大きな意義を持つ。他の考慮、例えば生産率は、約0.
3μmと同程度の広さのようなより大きな設計単位への
商業的応用を生じる。
イメージフィールド(結像性能に基づく、および歪曲を
無視して)は、2つの寸法RおよびWを持つ円弧形であ
る。ここでRおよびWは、図4に示すように,Rは円弧
の半径であり、Wは円弧の幅であり(R>W)、W>1
mmである。このシステムは小型であり、真空の環境下
での必要により、後側のクリアランスが少なくとも2イ
ンチ(5cm)である。非点収差が大きなリング幅にわ
たり補正されているので、設計単位へ企図されるX線レ
ソグラフィーの適用のための使用可能なリングの幅は歪
曲収差によっては制限されない。意図されている0.2
5μm以下の設計単位のX線リソグラフィーに使用可能
なフィールドの幅は歪曲によって制限される。このこと
はUVスペクトルでの放射線を表すことを用いるとほと
んど予期される競合はない0.1μm以下の設計単位に
大きな意義を持つ。他の考慮、例えば生産率は、約0.
3μmと同程度の広さのようなより大きな設計単位への
商業的応用を生じる。
【0030】走査システムは、それ自身の性質により、
マスク上の任意の点をウェーハ上の対応点にマイクロ化
することの不変性により強い要求を負わせる。マスク上
の特別な点のマイクロ化は、光学システムの近軸のマイ
クロ化と歪曲収差との組み合わせにより決まる。リング
フィールド走査システムに関して、マスク上の単一点
は、ウェーハ上の単一点に結像せんとして光学システム
の弧状に照射されたフィールドにおいて線状路に沿って
進む。ウェーハ上のこの光学的投影点の正確な位置は、
局所的マイクロ化が像スミア(smear) を生じるこの走査
路に沿って変化すれば、変化するであろう。局所マイク
ロ化誘起像スミアでの変化はしばしば鋭敏さの制御要因
である。走査方向に沿って、局所歪曲収差での一定また
は線形な変化(及び、それゆえの局所マイクロ化)は、
ウェーハの走査率を縮小率の近軸の値とわずかに異なる
ように微調整することで補償される。しかし、公差走査
の方向では、この技術は、照射された弧状リングの中心
から離れて方位角上に存在する特徴点には効果的でな
い。リングを半径方向に横切る歪曲収差の変化による局
所マイクロ化の変化は、補償できない公差走査の像スミ
アを生じさせる。
マスク上の任意の点をウェーハ上の対応点にマイクロ化
することの不変性により強い要求を負わせる。マスク上
の特別な点のマイクロ化は、光学システムの近軸のマイ
クロ化と歪曲収差との組み合わせにより決まる。リング
フィールド走査システムに関して、マスク上の単一点
は、ウェーハ上の単一点に結像せんとして光学システム
の弧状に照射されたフィールドにおいて線状路に沿って
進む。ウェーハ上のこの光学的投影点の正確な位置は、
局所的マイクロ化が像スミア(smear) を生じるこの走査
路に沿って変化すれば、変化するであろう。局所マイク
ロ化誘起像スミアでの変化はしばしば鋭敏さの制御要因
である。走査方向に沿って、局所歪曲収差での一定また
は線形な変化(及び、それゆえの局所マイクロ化)は、
ウェーハの走査率を縮小率の近軸の値とわずかに異なる
ように微調整することで補償される。しかし、公差走査
の方向では、この技術は、照射された弧状リングの中心
から離れて方位角上に存在する特徴点には効果的でな
い。リングを半径方向に横切る歪曲収差の変化による局
所マイクロ化の変化は、補償できない公差走査の像スミ
アを生じさせる。
【0031】上述の観察は、モデルにより確証された。
そのモデルでは、物体(マスク)が像(ウェーハ)と共
に中心から外に出され、像は縮小率と物体が出された距
離の積に等しい距離まで外に出された。モデリングは、
リングスリットの先端に沿って10°づつ増加した7つ
一組の物体点を必要とした。表Aには、5つ一組の走査
位置における像について主光線のx及びy切片が示され
ている。この表から、y方向走査は11nmの像スミア
をスリットの±30°の弧長の端で生じることがわか
る。
そのモデルでは、物体(マスク)が像(ウェーハ)と共
に中心から外に出され、像は縮小率と物体が出された距
離の積に等しい距離まで外に出された。モデリングは、
リングスリットの先端に沿って10°づつ増加した7つ
一組の物体点を必要とした。表Aには、5つ一組の走査
位置における像について主光線のx及びy切片が示され
ている。この表から、y方向走査は11nmの像スミア
をスリットの±30°の弧長の端で生じることがわか
る。
【表1】
【0032】従来のリングフィールドシステムではリン
グ幅は典型的には、歪曲収差により制限される以前に、
これらの歪曲収差レベル(10nm)ではほとんど加工
がなされていないのだが、非点収差により制限された。
この像フィールド全体で分解能は0.08μmである。
グ幅は典型的には、歪曲収差により制限される以前に、
これらの歪曲収差レベル(10nm)ではほとんど加工
がなされていないのだが、非点収差により制限された。
この像フィールド全体で分解能は0.08μmである。
【0033】次の表Bにはスリットのフィールドの幅を
横切る分解能についての性能データが記載されている。
この表に84%で囲んだエネルギー回折スポットの直
径、及び13nmの波長でのRMS波面誤差を示す。本
発明の更に好ましい態様では、像縮小率は2:1、Wは
少なくとも0.5mm、Rは少なくとも31.25mm
であり、リング状の像フィールド全体での分解能は0.
1μm以上である。もしこのような分解能が必要でない
のならば、システムにおける開口を減ずることにより減
らされてもよく(例えば、0.2〜0.5μmの範囲の
値まで)、リングの幅が増加し、その結果、処理量が増
加する。本発明の好ましい実施態様では開口絞りは第3
のミラーの近くに置かれる。
横切る分解能についての性能データが記載されている。
この表に84%で囲んだエネルギー回折スポットの直
径、及び13nmの波長でのRMS波面誤差を示す。本
発明の更に好ましい態様では、像縮小率は2:1、Wは
少なくとも0.5mm、Rは少なくとも31.25mm
であり、リング状の像フィールド全体での分解能は0.
1μm以上である。もしこのような分解能が必要でない
のならば、システムにおける開口を減ずることにより減
らされてもよく(例えば、0.2〜0.5μmの範囲の
値まで)、リングの幅が増加し、その結果、処理量が増
加する。本発明の好ましい実施態様では開口絞りは第3
のミラーの近くに置かれる。
【表2】
【0034】具体例 図1は半導体X線リソグラフィについのレーザ具体的な
本発明の装置を図式的に示す。この装置は、X線ビーム
12(典型的な例では多色ビーム)を射出する光源11
(具体的には、シンクロトロンまたはレーザプラズマ
源)を具備する。オプションのフィルタシステム13は
ビーム12のスペクトル幅を狭め実質的に単色のビーム
12’とする。このビームは続いてコンデンサ18に導
かれ、該コンデンサはマスク14の必要な箇所を一様に
照射する形態のビーム12”を射出する。射出されパタ
ーン化されたビームは光学系10に導かれる。該光学系
は図示のようにマスクステージ15にマウントされたマ
スク14の像を、ステージ17上にマウントされたウエ
ハ16上に投射する。18はx−yスキャナであり所望
のマスク−像縮小率に適合するような方向及び相対速度
でマスク14とウエハ16を走査する。後述するように
本発明の投影装置は全−反射式であるので、フィルタシ
ステムは常に必要なわけではない。しかし、最高の解像
度は通常ビームの長波長要素を除去したときに得られ
る。更に、投影システムにおいて、入射光線のスペクト
ル幅をミラーの反射帯域にマッチさせると、システムの
安定度は特に高められる。なぜなら、ミラーが所望でな
い光線を担う必要がないからである。
本発明の装置を図式的に示す。この装置は、X線ビーム
12(典型的な例では多色ビーム)を射出する光源11
(具体的には、シンクロトロンまたはレーザプラズマ
源)を具備する。オプションのフィルタシステム13は
ビーム12のスペクトル幅を狭め実質的に単色のビーム
12’とする。このビームは続いてコンデンサ18に導
かれ、該コンデンサはマスク14の必要な箇所を一様に
照射する形態のビーム12”を射出する。射出されパタ
ーン化されたビームは光学系10に導かれる。該光学系
は図示のようにマスクステージ15にマウントされたマ
スク14の像を、ステージ17上にマウントされたウエ
ハ16上に投射する。18はx−yスキャナであり所望
のマスク−像縮小率に適合するような方向及び相対速度
でマスク14とウエハ16を走査する。後述するように
本発明の投影装置は全−反射式であるので、フィルタシ
ステムは常に必要なわけではない。しかし、最高の解像
度は通常ビームの長波長要素を除去したときに得られ
る。更に、投影システムにおいて、入射光線のスペクト
ル幅をミラーの反射帯域にマッチさせると、システムの
安定度は特に高められる。なぜなら、ミラーが所望でな
い光線を担う必要がないからである。
【0035】図2および3は、本例での開発に用いられ
た装置の概要を示し、同じ装置を90度異なる方向から
みた図である。この装置は作動状態で描かれており、ビ
ーム21を発生するX線源20を含み、ビーム21はマ
スク22(図1のマスク14に相当する)をスリット幅
Wで照射する。図は単純化した図式的なものであり、例
えば光源20から出ている様に描かれているX線ビーム
は、通常は光源20とマスク22の間の不図示のコンデ
ンサを通過している。拡散していくように描かれている
反射光24は、凹面ミラー25により反射されて凸面ミ
ラー26を照射し、今度は収斂していく光27になる。
凸面ミラー26からの反射光はビーム28であり、折曲
げミラー29を照射する。該折曲げミラー29は図示の
例では凹面ミラーであり、拡散していく光31で凹面ミ
ラー30を照射する。ミラー30の曲率と位置とは反射
光が像空間でテレセントリックとなるようになってい
る。ビーム33によるウエハ32の照射は収斂するよう
に図示されておりマスクに対する像の縮小を示してい
る。説明の便宜のためミラー25、26および30を含
む完全な同軸構造は破線で示された部分25a,26a
および30であり、これらはすべて軸34に関して同軸
であるものとして示されている。折曲げミラー29は軸
34に関して心合わせされているように描かれている
が、これは実際に第1の例で採用されている構成であ
る。リング状の物体および像(イメージ)フィールドは
軸34に関して同軸であり、それらの平面(即ち円弧形
のフィールドを含む物体/像平面)は軸34に垂直であ
る。
た装置の概要を示し、同じ装置を90度異なる方向から
みた図である。この装置は作動状態で描かれており、ビ
ーム21を発生するX線源20を含み、ビーム21はマ
スク22(図1のマスク14に相当する)をスリット幅
Wで照射する。図は単純化した図式的なものであり、例
えば光源20から出ている様に描かれているX線ビーム
は、通常は光源20とマスク22の間の不図示のコンデ
ンサを通過している。拡散していくように描かれている
反射光24は、凹面ミラー25により反射されて凸面ミ
ラー26を照射し、今度は収斂していく光27になる。
凸面ミラー26からの反射光はビーム28であり、折曲
げミラー29を照射する。該折曲げミラー29は図示の
例では凹面ミラーであり、拡散していく光31で凹面ミ
ラー30を照射する。ミラー30の曲率と位置とは反射
光が像空間でテレセントリックとなるようになってい
る。ビーム33によるウエハ32の照射は収斂するよう
に図示されておりマスクに対する像の縮小を示してい
る。説明の便宜のためミラー25、26および30を含
む完全な同軸構造は破線で示された部分25a,26a
および30であり、これらはすべて軸34に関して同軸
であるものとして示されている。折曲げミラー29は軸
34に関して心合わせされているように描かれている
が、これは実際に第1の例で採用されている構成であ
る。リング状の物体および像(イメージ)フィールドは
軸34に関して同軸であり、それらの平面(即ち円弧形
のフィールドを含む物体/像平面)は軸34に垂直であ
る。
【0036】図3は図2とは直角な方向から見た図2と
同様の装置の図である。光源20はここでもマスク22
を照射しているが、ここではスリットの主方向の寸法即
ち長さLを一様に照射するのに十分な主寸法の結像光線
23aによってである。それ以外は図2と同じである、
即ちビーム24はミラー25で反射されてミラー26を
ビーム27で照射し、ビーム28が折曲げミラー29を
照射する。そしてビーム31となりミラー30を照射し
てビーム33によりウエハ32上に結像する。
同様の装置の図である。光源20はここでもマスク22
を照射しているが、ここではスリットの主方向の寸法即
ち長さLを一様に照射するのに十分な主寸法の結像光線
23aによってである。それ以外は図2と同じである、
即ちビーム24はミラー25で反射されてミラー26を
ビーム27で照射し、ビーム28が折曲げミラー29を
照射する。そしてビーム31となりミラー30を照射し
てビーム33によりウエハ32上に結像する。
【0037】動作に際してはマスクの様々な点から発し
たビーム24は凹面で非球面の第1のミラー25で反射
され収斂する光となり凸面で非球面の第2のミラーに入
射する。第2のミミラー26に入射した光27は凸面の
第3のミラー29へと反射される。現時点で好適な例で
は第3のミラーは擬平面で、弱い非球面であるが、選択
的には球面であっても良い。第3のミラーはシステムの
開口絞りの位置、即ち主光線がクロスする位置に置か
れ、折曲げを行なう、即ち像を光学系の反対側へと移動
させる。他の光学要素と同様にそれは光軸34に関して
心合わせされている。このミラーに与えられるパワーは
投影リソグラフィーに用いるのに必要な後側クリアラン
スにより要請される。第3のミラーから光線は反射され
て拡散するパターンとなり、凹面で非球面の第4のミラ
ーに入射する。このミラーの曲率と位置は、そこからの
反射光が像空間でテレセントリックとなるように選択さ
れる。図に示されているように、本発明の露光システム
では開口およびリング状の物体および像(イメージ)フ
ィールドが回転対称であり、物体および像平面は光軸3
4に垂直である。更に、システムはすべて反射式であ
り、縮小方式で、曇りも起こらず有限の共役系であり、
平らなマスクの平らで円弧形のX線像を形成するように
なっている。像は歪曲が制限されイメージフィールド全
体で高解像度が得られる。イメージフィールドは円弧形
で円弧の幅Wと円弧の長さLの2つの寸法を持つ。円弧
の長さLはリングの半径Rに依存するもので、図4に示
されるとおりである。
たビーム24は凹面で非球面の第1のミラー25で反射
され収斂する光となり凸面で非球面の第2のミラーに入
射する。第2のミミラー26に入射した光27は凸面の
第3のミラー29へと反射される。現時点で好適な例で
は第3のミラーは擬平面で、弱い非球面であるが、選択
的には球面であっても良い。第3のミラーはシステムの
開口絞りの位置、即ち主光線がクロスする位置に置か
れ、折曲げを行なう、即ち像を光学系の反対側へと移動
させる。他の光学要素と同様にそれは光軸34に関して
心合わせされている。このミラーに与えられるパワーは
投影リソグラフィーに用いるのに必要な後側クリアラン
スにより要請される。第3のミラーから光線は反射され
て拡散するパターンとなり、凹面で非球面の第4のミラ
ーに入射する。このミラーの曲率と位置は、そこからの
反射光が像空間でテレセントリックとなるように選択さ
れる。図に示されているように、本発明の露光システム
では開口およびリング状の物体および像(イメージ)フ
ィールドが回転対称であり、物体および像平面は光軸3
4に垂直である。更に、システムはすべて反射式であ
り、縮小方式で、曇りも起こらず有限の共役系であり、
平らなマスクの平らで円弧形のX線像を形成するように
なっている。像は歪曲が制限されイメージフィールド全
体で高解像度が得られる。イメージフィールドは円弧形
で円弧の幅Wと円弧の長さLの2つの寸法を持つ。円弧
の長さLはリングの半径Rに依存するもので、図4に示
されるとおりである。
【0038】図4は、半径Rのリングフィールド43の
一部として示した寸法Wおよび長さLのスリット40を
図式的に示す図である。44は光軸45からスリット4
0の中心46までの距離である。Wは約0.5mmであ
りRは約31.25mmである。このときLはおよそ3
1.25mmになる。しかしながら、長方形、正方形そ
の他の軸を離れたフィールドの形状も可能であり企てら
れてもいる。円錐形および通常の非球面のミラー形状も
本発明によって可能になった様々な実施例において利用
可能である。本発明は様々なレベルの像品質を達成する
であろう光学系も提供する。典型的な例では0.5〜
0.05μmの範囲であり、また歪曲補正は1〜0.0
01μmである。
一部として示した寸法Wおよび長さLのスリット40を
図式的に示す図である。44は光軸45からスリット4
0の中心46までの距離である。Wは約0.5mmであ
りRは約31.25mmである。このときLはおよそ3
1.25mmになる。しかしながら、長方形、正方形そ
の他の軸を離れたフィールドの形状も可能であり企てら
れてもいる。円錐形および通常の非球面のミラー形状も
本発明によって可能になった様々な実施例において利用
可能である。本発明は様々なレベルの像品質を達成する
であろう光学系も提供する。典型的な例では0.5〜
0.05μmの範囲であり、また歪曲補正は1〜0.0
01μmである。
【0039】本発明による投影システムではミラーのパ
ラメータは容易に選ぶことができて球面収差、コマ及び
ペツバルの湾曲を高度に補正するよう協動する。設計の
特徴は、接近可能な絞り(第3のミラーにあるいは近く
に)、例えば公差走査方向における像スミアが11nm
になる低歪曲収差、像面の焦点面からの変位をマイクリ
メータで規準化したテレセントリック像空間(非テレセ
ントリック性誤差が1μmの焦点ぼけごとに5nm以下
である)、パッケージ式折り曲げの追加とパッケージク
リアランスの制御のための追加のミラーのパワーの使用
により、例えば2インチ以上の大きな後方クリアラン
ス、をそれぞれ含む。
ラメータは容易に選ぶことができて球面収差、コマ及び
ペツバルの湾曲を高度に補正するよう協動する。設計の
特徴は、接近可能な絞り(第3のミラーにあるいは近く
に)、例えば公差走査方向における像スミアが11nm
になる低歪曲収差、像面の焦点面からの変位をマイクリ
メータで規準化したテレセントリック像空間(非テレセ
ントリック性誤差が1μmの焦点ぼけごとに5nm以下
である)、パッケージ式折り曲げの追加とパッケージク
リアランスの制御のための追加のミラーのパワーの使用
により、例えば2インチ以上の大きな後方クリアラン
ス、をそれぞれ含む。
【0040】典型的には、像フィールド全体の分解能は
本発明のシステムでは0.2μmよりも良い。本発明に
よる具体的なシステムでは分解能は、幅0.5mm、半
径31.25mmのリングフィールド全体で0.08μ
mである。
本発明のシステムでは0.2μmよりも良い。本発明に
よる具体的なシステムでは分解能は、幅0.5mm、半
径31.25mmのリングフィールド全体で0.08μ
mである。
【0041】表Bは本発明の投影システムの最新の好ま
しい態様の、波長13nmの計算性能データを示す。特
に表Bは84%で囲んだエネルギー回折スポットの直
径、及び0.5mmのリング幅を横切る異なるフィール
ド点についてのRMS波面誤差を示す。表I〜表III
は構造的データ及び図2及び図3の具体的な最新の好ま
しい投影システムについの他の関連する情報を含む。こ
のシステムは、4:1、0.1NA、0.5mmのテレ
セントリックリングフィールドシステムである。基準波
長は13nmである。表Iはミラーの半径及び間隔を示
し、表II,表IIIと共に本具体例の装置を記述す
る。記載の量は、例えば、OAR Code V Reference Manua
l, Version 7.20 (1988年12月)、OpticalResea
rch Associates, Pasadena, Calif. に記載のような光
学設計に精通したものに良く知られた用語である。技術
用語は、「INF」(平坦の、無限半径の円の周囲表面
の記述)を含み、「厚さ」とは技術的に承認された用語
であって、例えば571.7951は物体表面から第1
のミラーまでのmmで表した距離であるように、面から
面までの距離である。
しい態様の、波長13nmの計算性能データを示す。特
に表Bは84%で囲んだエネルギー回折スポットの直
径、及び0.5mmのリング幅を横切る異なるフィール
ド点についてのRMS波面誤差を示す。表I〜表III
は構造的データ及び図2及び図3の具体的な最新の好ま
しい投影システムについの他の関連する情報を含む。こ
のシステムは、4:1、0.1NA、0.5mmのテレ
セントリックリングフィールドシステムである。基準波
長は13nmである。表Iはミラーの半径及び間隔を示
し、表II,表IIIと共に本具体例の装置を記述す
る。記載の量は、例えば、OAR Code V Reference Manua
l, Version 7.20 (1988年12月)、OpticalResea
rch Associates, Pasadena, Calif. に記載のような光
学設計に精通したものに良く知られた用語である。技術
用語は、「INF」(平坦の、無限半径の円の周囲表面
の記述)を含み、「厚さ」とは技術的に承認された用語
であって、例えば571.7951は物体表面から第1
のミラーまでのmmで表した距離であるように、面から
面までの距離である。
【表3】
【表4】
【0042】表A、B、I〜IIIを含む「具体例」に
前置された説明は本発明の実際の加工の態様である。こ
の事は完全性の目的で含まれるのだが、特許請求の範囲
に正しく記載された本発明の教示について制限を加える
ものではない。
前置された説明は本発明の実際の加工の態様である。こ
の事は完全性の目的で含まれるのだが、特許請求の範囲
に正しく記載された本発明の教示について制限を加える
ものではない。
【0043】方法についての考察 これまでの詳細な説明は、方法に関する示唆がないわけ
ではないにせよ、大部分装置に関するものであった。明
らかにスリットの寸法の柔軟性はもっとも大きな価値を
有するものである。収差が引き下げられたスリット幅の
拡大はサブミクロンのデバイス製造における処理量を増
加させる。またこのことはスリット長の拡大はより大き
なチップの製造を可能にし、またオーバーヘッドを小さ
くすると言っても良い。ここで示した装置の設計は、幾
分限定的なものである。ここで今確認されたより大きな
幅での収差の引き下げは、他の設計アプローチを呼び起
こす、ここで示したカテゴリーとは異なるアプローチを
である。この方向は固有の方法の利点により呼び起こさ
れるだろう。
ではないにせよ、大部分装置に関するものであった。明
らかにスリットの寸法の柔軟性はもっとも大きな価値を
有するものである。収差が引き下げられたスリット幅の
拡大はサブミクロンのデバイス製造における処理量を増
加させる。またこのことはスリット長の拡大はより大き
なチップの製造を可能にし、またオーバーヘッドを小さ
くすると言っても良い。ここで示した装置の設計は、幾
分限定的なものである。ここで今確認されたより大きな
幅での収差の引き下げは、他の設計アプローチを呼び起
こす、ここで示したカテゴリーとは異なるアプローチを
である。この方向は固有の方法の利点により呼び起こさ
れるだろう。
【0044】X線リソグラフィ−によるパターニング
(いくらか「軟らかい」X線は特に)企図されている2
5μm以下の設計単位に対して本質的な発展をもたら
す。高解像度のレジストに関する進行中の発展は、第1
にマルチレベルレジスト(最上部のみを露光し、その後
そのパターンを下層の材料に転写するもの)、第2に表
面活性化レジスト(これ自体は始めは「近−表面」活性
化の形態であり、最終的に真−表面活性化となる。近−
表面活性化においては、状態/材料は像を形成する光の
上層部(およそ厚さ2000ないし3000Å)への侵
入を妨げるように選択される。真の表面活性化(これは
最近になって出現したものであるが)は、自由表面上の
1つないしいくつかの単層分の厚さのみを活性化する。
(いくらか「軟らかい」X線は特に)企図されている2
5μm以下の設計単位に対して本質的な発展をもたら
す。高解像度のレジストに関する進行中の発展は、第1
にマルチレベルレジスト(最上部のみを露光し、その後
そのパターンを下層の材料に転写するもの)、第2に表
面活性化レジスト(これ自体は始めは「近−表面」活性
化の形態であり、最終的に真−表面活性化となる。近−
表面活性化においては、状態/材料は像を形成する光の
上層部(およそ厚さ2000ないし3000Å)への侵
入を妨げるように選択される。真の表面活性化(これは
最近になって出現したものであるが)は、自由表面上の
1つないしいくつかの単層分の厚さのみを活性化する。
【0045】近−表面および真−表面活性化について、
ここでは、パターニング光の侵入を妨げる不透明性のか
なりの増加が必要とされる。本開示で主に扱ってきた軟
X線は本来このようなアプローチに適している。例え
ば、ここまで種々の考察で扱ってきた130Åの光線は
多くの材料に対して本来限られた侵入深度しか持たな
い。その外に適したものとして、有機レジスト材料は数
千Åのオーダーしか侵入されない。その他の重元素を含
むレジスト材料もさらに侵入を引き下げる。
ここでは、パターニング光の侵入を妨げる不透明性のか
なりの増加が必要とされる。本開示で主に扱ってきた軟
X線は本来このようなアプローチに適している。例え
ば、ここまで種々の考察で扱ってきた130Åの光線は
多くの材料に対して本来限られた侵入深度しか持たな
い。その外に適したものとして、有機レジスト材料は数
千Åのオーダーしか侵入されない。その他の重元素を含
むレジスト材料もさらに侵入を引き下げる。
【0046】表面および近−表面活性化の発展(この発
展は、UV波長領域で不透過性を増加させるための努力
を誘発し、また企図されている小さい設計単位に特に意
義のあるものであるが)はすべて、高解像度の確実な達
成に通じる。数千Åだけの深度は焦点深度が1μmかそ
れ以下であろうX線処理におけるより大きな融通性をも
たらす。表面活性内の像がその下の材料に転写される転
写方法は、近−垂直パターニング、即ちアンダーカット
を最小化する非等方性転写の見込を示している。
展は、UV波長領域で不透過性を増加させるための努力
を誘発し、また企図されている小さい設計単位に特に意
義のあるものであるが)はすべて、高解像度の確実な達
成に通じる。数千Åだけの深度は焦点深度が1μmかそ
れ以下であろうX線処理におけるより大きな融通性をも
たらす。表面活性内の像がその下の材料に転写される転
写方法は、近−垂直パターニング、即ちアンダーカット
を最小化する非等方性転写の見込を示している。
【0047】本発明の装置/方法は、例えば55Åまで
のより短い波長を目的とするが、最も顕著な商業的な使
用方法は、実際、目的とされたのよりも長い波長の使用
を伴う。必要とされる〜1μm厚さの均一な組成の単一
材料のレジスト層を可能にする最初の使用方法は注目さ
れると期待される。55Åの放射線はレジスト層の全体
(おそらく、0.5〜1.0μmの厚さ範囲で)に侵入
するが、その使用により、通常の商業的方法でのレジス
ト/現像が良く理解された経済的意味(必要な製造工程
の減少、より高くに期待される生産高、その他)で可能
となる。しかし、上述の考慮は表面活性化に重みを置く
に至るであろう。詳細は次の文献を参照のこと。 Proce
eding of SPIE, vol.1343, (1990年), "Resist Schemes
ForSoftX-ray Lithography" (San Diego, Calif.,で
の1990年7 月9-12日のXUV リソグラフィシンポジウムに
発表)
のより短い波長を目的とするが、最も顕著な商業的な使
用方法は、実際、目的とされたのよりも長い波長の使用
を伴う。必要とされる〜1μm厚さの均一な組成の単一
材料のレジスト層を可能にする最初の使用方法は注目さ
れると期待される。55Åの放射線はレジスト層の全体
(おそらく、0.5〜1.0μmの厚さ範囲で)に侵入
するが、その使用により、通常の商業的方法でのレジス
ト/現像が良く理解された経済的意味(必要な製造工程
の減少、より高くに期待される生産高、その他)で可能
となる。しかし、上述の考慮は表面活性化に重みを置く
に至るであろう。詳細は次の文献を参照のこと。 Proce
eding of SPIE, vol.1343, (1990年), "Resist Schemes
ForSoftX-ray Lithography" (San Diego, Calif.,で
の1990年7 月9-12日のXUV リソグラフィシンポジウムに
発表)
【0048】本発明による進歩は、経済的に実行可能な
処理料を提供して他のアプローチのものと競走しあるい
は越えるという最も大きい意義を持つ。本発明の方法
は、入手可能なX線源を用いるものであるが、1cm2
/秒以上の速度でパターン露出できる。これは6インチ
のウェーハを3分で行うのに等しい。間接的な時間(ウ
ェーハの運搬及び位置合せ)に1分を仮定すると、1時
間で6インチ径のウェーハ15枚の処理量となる。同じ
間接時間で0.5cm2 /秒の速度で露出すれば、1時
間でウェーハ8枚の処理量となり、なお十分な処理量で
ある。
処理料を提供して他のアプローチのものと競走しあるい
は越えるという最も大きい意義を持つ。本発明の方法
は、入手可能なX線源を用いるものであるが、1cm2
/秒以上の速度でパターン露出できる。これは6インチ
のウェーハを3分で行うのに等しい。間接的な時間(ウ
ェーハの運搬及び位置合せ)に1分を仮定すると、1時
間で6インチ径のウェーハ15枚の処理量となる。同じ
間接時間で0.5cm2 /秒の速度で露出すれば、1時
間でウェーハ8枚の処理量となり、なお十分な処理量で
ある。
【0049】今日の加工は、5〜10mj/cm2 (ミ
リジュール/平方センチメータ)の範囲でレジストの感
度を処理量と分解能との妥協として提案する。例えば1
mj/cm2 以下のより大きい感度を持つレジストは、
吸収されたX線フォトンの数が統計的に変動することに
より分解能の低下をこうむる。
リジュール/平方センチメータ)の範囲でレジストの感
度を処理量と分解能との妥協として提案する。例えば1
mj/cm2 以下のより大きい感度を持つレジストは、
吸収されたX線フォトンの数が統計的に変動することに
より分解能の低下をこうむる。
【0050】もし、1cm/秒で露出すべきである場
合、10mWのX線のパワーをウェーハに加える必要が
ある。記載されたこのような投影システムは、4つのミ
ラーと反射マスクとを含むが、各表面が通常の入射で約
60%の反射率を持つとして約7.8%の光源から像の
伝達効率を得る。このことは、マスクに約130mWの
パワーで入射することを意味する。使用可能な放射線の
帯域幅は主として、コンデンサー及びミラーの反射率の
帯域幅の関数である。これまで検討したブラッグミラー
及びコンデンサーの設計は、中心波長を130Å(モリ
ブデン−シリコン多層DBRコーティングの使用に対し
て適切な波長)として5%帯域幅を基礎としている。こ
のような放射線は大型シンクロトロンのベンデングマグ
ネットで得られる(ブルークハーベン・ラボラトリーズ
でのナショナル・シンクロトロン光源真空紫外線リング
は、1%/ミリ放射線/100mAの帯域幅で0.25
mWを発生する。)。
合、10mWのX線のパワーをウェーハに加える必要が
ある。記載されたこのような投影システムは、4つのミ
ラーと反射マスクとを含むが、各表面が通常の入射で約
60%の反射率を持つとして約7.8%の光源から像の
伝達効率を得る。このことは、マスクに約130mWの
パワーで入射することを意味する。使用可能な放射線の
帯域幅は主として、コンデンサー及びミラーの反射率の
帯域幅の関数である。これまで検討したブラッグミラー
及びコンデンサーの設計は、中心波長を130Å(モリ
ブデン−シリコン多層DBRコーティングの使用に対し
て適切な波長)として5%帯域幅を基礎としている。こ
のような放射線は大型シンクロトロンのベンデングマグ
ネットで得られる(ブルークハーベン・ラボラトリーズ
でのナショナル・シンクロトロン光源真空紫外線リング
は、1%/ミリ放射線/100mAの帯域幅で0.25
mWを発生する。)。
【0051】貯蔵リングが300mAの電流を有する場
合、もしコンデンサの光学系が100ミリラドの発散角
内でこのパワーの50%を集めると、中心が130Åの
波長帯域幅の5%内でマスクに到達するパワーは約17
0mWで、マスク照明に必要な130mWを越えるであ
ろう。詳細はD.L.Whiteらによる「軟X線投影
リソグラフィ],SolidState Techno
logy(1991年7月)を参照のこと。
合、もしコンデンサの光学系が100ミリラドの発散角
内でこのパワーの50%を集めると、中心が130Åの
波長帯域幅の5%内でマスクに到達するパワーは約17
0mWで、マスク照明に必要な130mWを越えるであ
ろう。詳細はD.L.Whiteらによる「軟X線投影
リソグラフィ],SolidState Techno
logy(1991年7月)を参照のこと。
【図1】本発明に係るX線リソグラフィー装置の例の主
要構成要素を図式的に示す図である。
要構成要素を図式的に示す図である。
【図2】本発明の投影システムの例の要部をマスクから
像平面まで図式的に示す図であり、もともと回転対称で
あるミラーの軸を外れた部分を示している。
像平面まで図式的に示す図であり、もともと回転対称で
あるミラーの軸を外れた部分を示している。
【図3】図2と同様の図であり、図2とは90°異なる
方向から見た図である。
方向から見た図である。
【図4】本発明の投影システムの例のイメージフィール
ドの形状と大きさを示す図である。
ドの形状と大きさを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 タンヤ イー.ジエウエル アメリカ合衆国 08807 ニユージヤーシ イ,ブリツジウオーター,テインバーリン ドライヴ 12 (72)発明者 ケヴイン トンプソン アメリカ合衆国 91011 カルフオルニア, ラ カナダ,オールド ランドマーク レ ーン 847
Claims (25)
- 【請求項1】 300Åから40Åまでの波長範囲内の
X線放射線を用いて最大0.4μmまでの設計単位につ
くられるデバイスを生産するためのデバイス製造中に弧
状スリット内に実質的に含まれた像領域を走査すること
によりリソグラフィパターニングを行う装置であって、 この装置の光学構成は全−反射形であり、ブラッグ反射
体(DBR)を備え、第1、第2及び第3の光学要素か
らなる三面構造を含み、 前記スリットはX線放射線源の効率的な使用を可能とす
るような光軸からの半径である領域を含んで全ての収差
を十分に小さくし前記設計単位でのパターニングを可能
とする走査リングフィールド縮小投影装置において、 この装置は前記第2の光学要素と前記第3の光学要素と
の間に第4の光学要素を具備し、この第4の光学要素は
非平面であるとともに、(1)接近可能な絞りを設ける
こと、(2)前記光学構成の物体と反対側に像を位置さ
せること、(3)前記デバイスが前記像の表面に一致す
る表面に配置されたときに前記デバイスの都合良い製造
を可能とするために所望の加工空間を設けること、及び
(4)前記領域の半径依存性を減少させることの4つの
機能を供し、これにより走査方向において前記三面構造
に可能なものよりも大きい寸法を持つ領域を提供し、 前記像において収差がなくかつ所望の加工空間を提供す
ることを特徴とする走査リングフィールド縮小投影装
置。 - 【請求項2】 前記像領域は弧状であり、前記弧状スリ
ットに一致する請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 前記走査方向における前記像領域の寸法
は少なくとも0.5mmである請求項2記載の装置。 - 【請求項4】 前記走査方向に垂直に測定した前記弧状
スリットの直線寸法は少なくとも31.5mmである請
求項2記載の装置。 - 【請求項5】 前記第4の光学要素の表面が凹である請
求項1記載の装置。 - 【請求項6】 半径方向における前記像領域の寸法は中
心最大値から減少しそうでない増大した曲率が引き起こ
す露出量を補償する請求項2記載の装置。 - 【請求項7】 前記弧状スリットは前記リングフィール
ドの60°弦の長さにほぼ一致する長さからなる請求項
2記載の装置。 - 【請求項8】 前記光学要素の表面は物体面から像面へ
順に、それぞれ凹、凸、凹、及び凹であり、これらの光
学要素の半径の絶対値は物体から像の方に見てかつシス
テム焦点距離の分数として表してそれぞれ0.56、
0.22,4.57,及び0.38の±5%以内であ
り、同じに見て光学要素の軸方向の間隔はシステム焦点
距離の分数で表して0.191,0.165,0.19
7であり、前記第4の光学要素から像までの間隔はその
軸に沿って測定して0.286であり、これらの全ての
間隔の値は上記各値の±10%以内である請求項1記載
の装置。 - 【請求項9】 300Åから40Åまでの波長範囲内の
X線放射線を用いて最大0.4μmまでの設計単位につ
くられるデバイスを生産するためのデバイス製造中に弧
状スリット内に実質的に含まれた像領域を走査すること
によりリソグラフィパターニングを行う装置であって、 この装置の光学構成は全−反射形であり、ブラッグ反射
体(DBR)を備え、物体から像の方に見て順に凹、
凸、凹である第1、第2及び第3の光学要素からなる三
面構造を含み、 前記スリットはX線放射線源の効率的な使用を可能とす
るような光軸からの半径である領域を含んで全ての収差
を十分に小さくし前記設計単位でのパターニングを可能
とする走査リングフィールド縮小投影装置において、 前記三面構造の要素は互いに十分に非球補正された反射
表面により画定されて走査方向において増大した寸法を
有する領域を提供することを特徴とする走査リングフィ
ールド縮小投影装置。 - 【請求項10】 前記装置は、(1)接近可能な絞りを
設けること、(2)前記光学構成の物体と反対側に像を
位置させること、及び(3)前記デバイスが前記像の表
面に一致する表面に配置されたときに前記デバイスの都
合良い製造を可能とするために所望の加工空間を設ける
こと、を含む機能を供する第4の光学要素を具備するこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項11】 光学構成の配置は像空間においてテレ
セントリック性となるものであることを特徴とする請求
項1〜9のいずれか記載の装置。 - 【請求項12】 前記像領域はほぼ平坦であることを特
徴とする請求項1〜9のいずれか記載の装置。 - 【請求項13】 歪曲収差補正は走査中の残留歪曲収差
が最大20nmの像スミアになるに十分であることを特
徴とする請求項1〜9のいずれか記載の装置。 - 【請求項14】 最大0.4μmの設計単位に従って設
計されたデバイスの製造方法であって、この製造は該設
計単位で行われた少なくとも一のリソグラフィパターニ
ング工程を伴ない、パターニングは軟X線放射線を用い
てレジスト層上へのリングフィールド縮小投影により行
なわれ、この軟X線放射線のスペクトルは現像を含む更
なる処理が続くレジスト層に対して光化学作用をもつ部
分を含む方法において、 該製造におけるパターニング中の処理量は、パターニン
グに伴うオーバーヘッドを除いて、放射の十分に該光化
学作用を有する部分に対して10mj/cm2の感度を
有するレジストに対して0.5cm2 /秒の速度であ
り、あるいはこれとは異なる感度を有するレジストに対
して同等の速度であり、該速度はレジストの感度に反比
例して変化し、該処理量は光化学作用を有するパワー1
0mwの照射に基くものであり、該処理量は該パワーの
変化にほぼ比例して変化するオーバーヘッドを除くもの
であることを特徴とするデバイスの製造方法。 - 【請求項15】 スペクトルの光化学作用を有する部分
の中心は、波長300Å〜40Åの範囲にある請求項1
4記載の方法。 - 【請求項16】 スペクトルの光化学作用を有する部分
の中心は、波長150Å〜100Åの範囲にある請求項
15記載の方法。 - 【請求項17】 前記放射のレジスト内への侵入は、レ
ジストの厚さ全体よりも小さい請求項14記載の方法。 - 【請求項18】 前記レジストは前記放射の方向からみ
て、組成の異なる少なくとも2つの層からなる請求項1
7記載の方法。 - 【請求項19】 前記少なくとも2つの層のうち第1の
層は自由表面を成し、さらに前記第1の層を現像する工
程を含み、引き続いてパターンが他の層に転写されるこ
とを特徴とする請求項18記載の方法。 - 【請求項20】 該レジストは3層レジストである請求
項19記載の方法。 - 【請求項21】 前記放射によるパターニングはレジス
トの入射表面を変化させ、それに続くパターン転写時の
感受性に関して前記レジストを活性化することを特徴と
する請求項14記載の方法。 - 【請求項22】活性化の際に変化するレジストの厚さは
最大でいくつかの単層の厚さであることを特徴とする請
求項21記載の方法。 - 【請求項23】 前記X線放射はシンクロトロンにより
発生されることを特徴とする請求項14記載の方法。 - 【請求項24】 走査方向に垂直な向きに計った走査幅
は31.5mmより大きいことを特徴とする請求項23
記載の装置。 - 【請求項25】 走査方向に計った同時に走査される大
きさは0.5mm以下であることを特徴とする請求項2
4記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/732,559 US5315629A (en) | 1990-10-10 | 1991-07-19 | Ringfield lithography |
US732559 | 1991-07-19 |
Related Child Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002031940A Division JP2002324755A (ja) | 1991-07-19 | 2002-02-08 | 走査リングフィールド縮小投影装置 |
JP2003159765A Division JP2004006908A (ja) | 1991-07-19 | 2003-06-04 | 走査リングフィールド縮小投影装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0536588A true JPH0536588A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=24944023
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3263828A Pending JPH0536588A (ja) | 1991-07-19 | 1991-10-11 | 走査リングフイールド縮小投影装置 |
JP2002031940A Pending JP2002324755A (ja) | 1991-07-19 | 2002-02-08 | 走査リングフィールド縮小投影装置 |
JP2003159765A Pending JP2004006908A (ja) | 1991-07-19 | 2003-06-04 | 走査リングフィールド縮小投影装置 |
Family Applications After (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002031940A Pending JP2002324755A (ja) | 1991-07-19 | 2002-02-08 | 走査リングフィールド縮小投影装置 |
JP2003159765A Pending JP2004006908A (ja) | 1991-07-19 | 2003-06-04 | 走査リングフィールド縮小投影装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0523303B1 (ja) |
JP (3) | JPH0536588A (ja) |
DE (1) | DE69132160T2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08148415A (ja) * | 1994-11-24 | 1996-06-07 | Nikon Corp | 照明装置及び露光装置 |
JP2010063163A (ja) * | 2009-12-10 | 2010-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | 画像読取装置 |
JP2014507798A (ja) * | 2011-01-11 | 2014-03-27 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | Euv結像のための装置およびその装置を用いた方法 |
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---|---|---|---|---|
US5339346A (en) * | 1993-05-20 | 1994-08-16 | At&T Bell Laboratories | Device fabrication entailing plasma-derived x-ray delineation |
US8208198B2 (en) | 2004-01-14 | 2012-06-26 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Catadioptric projection objective |
FR2860304B1 (fr) * | 2003-09-26 | 2005-11-25 | Sagem | Systeme optique a haute ouverture numerique |
US20080151365A1 (en) | 2004-01-14 | 2008-06-26 | Carl Zeiss Smt Ag | Catadioptric projection objective |
KR20140138350A (ko) | 2004-05-17 | 2014-12-03 | 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 | 중간이미지를 갖는 카타디옵트릭 투사 대물렌즈 |
CN102870030B (zh) * | 2010-04-22 | 2015-04-08 | 卡尔蔡司Smt有限责任公司 | 成像光学系统和具有这种成像光学系统的用于微光刻的投射曝光设备 |
JP5008012B2 (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-22 | レーザーテック株式会社 | 検査装置、及び検査方法 |
CN107421639B (zh) * | 2017-05-05 | 2023-09-29 | 安徽谱泉光谱科技有限公司 | 材料表面处理工艺过程中的等离子体三维信息诊断系统 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4240707A (en) * | 1978-12-07 | 1980-12-23 | Itek Corporation | All-reflective three element objective |
US4733955A (en) * | 1986-04-14 | 1988-03-29 | Hughes Aircraft Company | Reflective optical triplet having a real entrance pupil |
EP0252734B1 (en) * | 1986-07-11 | 2000-05-03 | Canon Kabushiki Kaisha | X-ray reduction projection exposure system of reflection type |
US5063586A (en) * | 1989-10-13 | 1991-11-05 | At&T Bell Laboratories | Apparatus for semiconductor lithography |
-
1991
- 1991-10-02 DE DE1991632160 patent/DE69132160T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-10-02 EP EP19910309020 patent/EP0523303B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-11 JP JP3263828A patent/JPH0536588A/ja active Pending
-
2002
- 2002-02-08 JP JP2002031940A patent/JP2002324755A/ja active Pending
-
2003
- 2003-06-04 JP JP2003159765A patent/JP2004006908A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH08148415A (ja) * | 1994-11-24 | 1996-06-07 | Nikon Corp | 照明装置及び露光装置 |
JP2010063163A (ja) * | 2009-12-10 | 2010-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | 画像読取装置 |
JP2014507798A (ja) * | 2011-01-11 | 2014-03-27 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | Euv結像のための装置およびその装置を用いた方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004006908A (ja) | 2004-01-08 |
JP2002324755A (ja) | 2002-11-08 |
DE69132160D1 (de) | 2000-06-08 |
EP0523303B1 (en) | 2000-05-03 |
DE69132160T2 (de) | 2000-09-28 |
EP0523303A1 (en) | 1993-01-20 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011011 |