JP5162560B2 - フライアイインテグレータ、イルミネータ、リソグラフィ装置および方法 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、リソグラフィ装置および方法に関する。詳細には、本発明は、リソグラフィ装置またはリソグラフィ装置用イルミネータにおける使用に適したフライアイインテグレータに関する。

[0002] 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。

[0003] リソグラフィは、ＩＣおよび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。しかしながら、リソグラフィを用いて作り出されるフィーチャの寸法が小さくなるにつれて、リソグラフィは、小型のＩＣまたは他のデバイスおよび／または構造を製造することを可能にするためのさらなる重要な要素になってきている。

[0004] パターンプリンティングの限界の理論的な推測は、式（１）で示される解像度についてのレイリー基準によって与えられ得る：

[0005] 上の式で、λは、使用される放射の波長であり、ＮＡ_ＰＳ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。ｋ_１は、レイリー定数とも呼ばれてい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：露光波長λを短くすることによって、開口数ＮＡ_ＰＳを大きくすることによって、あるいはｋ_１の値を小さくすることによって達成することができる、と言える。

[0006] 露光波長を縮小するため、したがって、最小印刷可能サイズを縮小させるためには、極端紫外線（ＥＵＶ）（時々、軟Ｘ線とも呼ばれる）を提供するために放射源を使用することが提案されている。ＥＵＶ放射源は、約１３ｎｍの放射波長を出力するように構成されている。したがって、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。可能な放射源としては、例えば、レーザ生成プラズマ源、放電プラズマ源、または電子蓄積リングからのシンクロトロン放射が挙げられる。

[0007] 一般には、光学材料および流体の透過は、減少する波長と共に低下する。よって、ＥＵＶ放射は、光学材料または流体を通り抜けるときに実質的に吸収され得る。したがって、基板にパターンを付与するためにＥＵＶ放射を使用するリソグラフィ装置は、少量の残留ガスにより許容範囲内のみのＥＵＶ放射の吸収が存在し得るように真空下で動作する。１つ以上の真空壁および真空ポンプを用いてリソグラフィ装置を通る放射ビームパスの一部または全てに沿って真空環境が提供されてもよい。ＥＵＶ放射は屈折型光学要素の光学材料によって容易に吸収されるため、リソグラフィ装置におけるＥＵＶ放射ビームを調整、パターニング、誘導または再誘導するために用いられる光学要素が屈折、透過要素としてではなく、反射要素として組み入れられることを確実にするという一般的な傾向（すなわち、先入観）がある。

[0008] 効果的にＥＵＶ放射を反射させるためには、反射型光学要素を念入りに設計および構成する必要がある。ＥＵＶ放射を反射させるために用いられる多数の光学要素は１つ以上の層を含み、多くの場合、多層構造であるかまたは多層構造を含むとされる。多層構造は、典型的には、構造に入射するＥＵＶ放射の６５〜７０％を反射する。したがって、そのような多層構造から反射するＥＵＶ放射ビームの強度が各反射に対して３０〜３５％減少することが理解されるであろう。反射型ＥＵＶ放射リソグラフィ装置においては、放射ビームは多数の場合において反射し、かつ多数の異なる光学要素から反射してもよく、基板にパターンを付与することができる放射ビームの強度を激しく減少する。そのような強度の減少は、ＥＵＶ放射リソグラフィ装置のスループットに有害な影響を与える場合がある。さらに、リソグラフィ装置における折り返された光路に沿って放射ビームを反射させる必要性は、リソグラフィ装置の設計における増大した複雑さ、および／または例えば、装置のサイズまたはコストにおける増加へと繋がる場合がある。

[0009] 例えば、上述した放射の強度における損失および／または上述した装置の増大した複雑さが除去または緩和されるＥＵＶ放射リソグラフィのためのリソグラフィ装置および方法を提供することが望ましい。

[0010] 本発明の一実施形態によると、レンズの第１アレイと、レンズの第２アレイとを含み、レンズの第１アレイとレンズの第２アレイとは合わせてフライアイインテグレータを形成するものであり、レンズの第１アレイおよびレンズの第２アレイは、５μｍ〜５０μｍの範囲から選択された直径、および、２５μｍ〜２５００μｍの範囲から選択された曲率半径を有するレンズを含む、透過型フライアイインテグレータが提供される。

[0011] レンズは、以下の材料：Ｓｉ、Ｙ、Ｂｅ、Ｍｏ、Ｂ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｓｃ、Ａｌ、Ｎｉ、あるいはそれらの材料のいずれかの炭化物、酸化物または窒化物、あるいはポリマーから選択された少なくとも１つの材料を含んでもよい（例えば、それらから形成される）。

[0012] フライアイインテグレータは、リソグラフィ装置における使用に適し得る。リソグラフィ装置は、基板にパターンを付与するために電磁スペクトルのＥＵＶ部分を規定する範囲における波長またはそれより短い波長を有する放射を使用するように構成されてもよい。

[0013] 本発明の一実施形態によると、リソグラフィ装置のためのイルミネータが提供され、イルミネータは本明細書中に説明されるようなフライアイインテグレータを含む。

[0014] 本発明の一実施形態によると、本明細書中に説明されるようなフライアイインテグレータを含む、または本明細書中に説明されるようなフライアイインテグレータを含むイルミネータを含むリソグラフィ装置が提供される。

[0015] リソグラフィ装置は、基板にパターンを付与するために５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲から選択された波長を有する放射を用いるように構成されてもよい。

[0016] 本発明の一実施形態によると、放射ビームの均一性を改善する方法であって、方法は、透過型フライアイインテグレータに放射ビームを通すことを含み、フライアイインテグレータは、レンズの第１アレイと、レンズの第２アレイとを含み、レンズの第１アレイとレンズの第２アレイとは合わせてフライアイインテグレータを形成するものであり、レンズの第１アレイおよびレンズの第２アレイは、５μｍ〜５０μｍの範囲から選択された直径、および、２５μｍ〜２５００μｍの範囲から選択された曲率半径を有するレンズを含む、方法が提供される。

[0017] 放射ビームは、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲から選択された波長を有する放射を含む。

[0018] 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。
[0019] 図１は、本発明に関連する一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示す。 [0020] 図２は、図１に示され、それを参照して説明されるリソグラフィ装置のより詳細な表示を概略的に示す。 [0021] 図３は、図１および図２に示され、それらを参照して説明されるイルミネータの一部を概略的に示す。 [0022] 図４は、本発明の一実施形態によるイルミネータの一部を概略的に示す。 [0023] 図５は、図４に示され、それを参照して説明されるイルミネータの一部の部分のより詳細な図である。 [0024] 図６ａは、本発明の一実施形態によって使用されてもよいレンズのアレイの実施形態を概略的に示す。 [0024] 図６ｂは、本発明の一実施形態によって使用されてもよいレンズのアレイの実施形態を概略的に示す。

[0025] 図１は、本発明に関する一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示している。装置は、
[0026] - 放射ビームＢ（例えば、ＥＵＶ放射）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、
[0027] - パターニングデバイス（例えば、マスクまたはレチクル）ＭＡを支持するように構成され、かつパターニングデバイスを正確に位置付けるように構成された第１ポジショナＰＭに連結されているサポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、
[0028] - 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、かつ基板を正確に位置付けるように構成された第２ポジショナＰＷに連結されている基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、
[0029] - パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与さ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ている投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳとを備える。

[0030] 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。

[0031] サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスの配向、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。

[0032] 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。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。

[0033] パターニングデバイスは、透過型であっても、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、レベンソン型(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。

[0034] 「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、あるいは真空の使用といった他の要因にとって適切な、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得る。ガスは放射を吸収しすぎることがあるため、ＥＵＶ放射に対して真空を使用することが望ましい場合がある。したがって、１つ以上の真空壁および１つ以上の真空ポンプを用いて真空環境が全ビームパスに提供されてもよい。

[0035] 本明細書に示されているとおり、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。また、装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）であってもよい。ＥＵＶ放射は、光学材料または屈折型光学要素によって容易に吸収される。このため、基板にパターンを付与するためにＥＵＶ放射を使用するリソグラフィ装置は透過型ではなく、本質的に反射型であるべきと通常考えられる。

[0036] 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つ以上のパターニングデバイステーブル）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、追加のテーブルを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。

[0037] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源４２から放射ビームを受ける。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、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４２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ＢＤを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀ランプである場合、放射源４２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４２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ＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。

[0038] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度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。

[0039] 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（例えば、マスク）ＭＡから反射した後、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、パターニングデバイス（例えば、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。パターニングデバイス（例えば、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。

[0040] 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。

[0041] １． ステップモードでは、サポート構造（例えば、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（すなわち、単一静止露光）ターゲット部分Ｃ上に投影する。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。

[0042] ２． スキャンモードでは、サポート構造（例えば、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）。サポート構造（例えば、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。

[0043] ３． 別のモードでは、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（例えば、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。

[0044] 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。

[0045] 図２は、放射源４２、照明システムＩＬおよび投影システムＰＳを含むリソグラフィ装置をより詳細に示す。放射源４２は、放電プラズマによって形成され得る放射放出ポイントＳＯを含む。ＥＵＶ放射は、電磁スペクトルのＥＵＶ範囲内の放射を放つために非常に高温のプラズマが生成される、例えば、Ｘｅガス、Ｌｉ蒸気またはＳｎ蒸気などのガスまたは蒸気によって生成され得る。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生成される。例えば、１０ＰａのＸｅ、Ｌｉ、Ｓｎ蒸気、あるいは任意の他の適したガスまたは蒸気の分圧が、放射の効率的な生成のために必要されることがある。一実施形態では、ＥＵＶ放射源としてＳｎベースの放射源が適用される。放射放出ポイントＳＯによって放たれる放射は、放射源チャンバ４７から、放射源チャンバ４７における開口部内またはその後方に位置付けされた任意選択のガスバリアまたは汚染物質トラップ４９（一部の場合、汚染物質バリアまたはフォイルトラップとも呼ばれている）を介してコレクタチャンバ４８へと進む。汚染物資トラップ４９は、チャネル構造を含んでもよい。汚染物質トラップ４９は、ガスバリア、またはガスバリアとチャネル構造との組み合わせも含んでもよい。

[0046] コレクタチャンバ４８は、いわゆるかすめ入射コレクタ（いわゆるかすめ入射リフレクタを含む）であり得る放射コレクタ５０を含んでもよい。放射コレクタ５０は、上流放射コレクタ側５０ａおよび下流放射コレクタ側５０ｂを有する。コレクタ５０を通った放射は、格子スペクトルフィルタ５１から反射してコレクタチャンバ４８内のアパーチャにおける中間焦点５２で合焦することができる。図２の放射ビーム５６で示されるように、コレクタチャンバ４８から発散される放射ビームは、いわゆる法線入射リフレクタ５３および５４を介して照明システムＩＬを通り抜ける。これらの法線入射リフレクタは、ビーム５６をサポート（例えば、レチクルまたはマスクテーブル）ＭＴ上に位置付けされたパターニングデバイス（例えば、レチクルまたはマスク）へと誘導する。パターン付けされたビーム５７が形成され、これは、投影システムＰＳによって反射要素５８および５９を介して基板テーブルＷＴ上に結像される。図示されているものよりも多い要素が、照明システムＩＬおよび／または投影システムＰＳ内に通常存在し得る。格子スペクトルフィルタ５１は、リソグラフィ装置のタイプによって、任意に存在してもよい。さらに、図示されているものより多くのミラーがあってもよく、例えば、図２の投影システムＰＳに示される要素５８および５９よりも１〜４個多くの反射要素が存在してもよい。

[0047] 一実施形態では、放射コレクタ５０は、リフレクタ１４２、１４３および１４６を有する入れ子化されたコレクタである。図２で概略的に示されるように、入れ子化された放射コレクタ５０は、以下、かすめ入射コレクタ（またはかすめ入射コレクタリフレクタ）の一例として使用される。しかしながら、かすめ入射リフレクタを含む放射コレクタ５０の代わりに、法線入射リフレクタを含む放射コレクタが適用されてもよい。したがって、適用可能な箇所においては、かすめ入射コレクタとしての放射コレクタ５０は、一般的にコレクタとしても解釈されてもよく、特定の一実施形態では、法線入射コレクタとしても解釈されてもよい。

[0048] さらに、図２に概略的に示されるような格子５１の代わりに、透過型光フィルタが適用されてもよい。ＥＵＶ放射が透過し、かつ紫外線（ＵＶ）があまり透過せず、または紫外線（ＵＶ）を実質的に吸収までもする光フィルタは、当該技術分野では公知である。したがって、「格子スペクトルフィルタ」は、本明細書中、格子または透過型フィルタなどを含む「スペクトルフィルタ」としてさらに示される。概略図２には示されていないが、任意選択の光学要素としても含まれるのは、例えば放射コレクタ５０の上流に構成されたＥＵＶ放射透過型光フィルタ、またはイルミネータＩＬおよび／または投影システムＰＳにおける１つ以上のＥＵＶ放射透過型光フィルタであってもよい。

[0049] 放射コレクタ５０は、放射放出ポイントＳＯまたは放射放出ポイントＳＯのイメージの近傍に通常配置される。各リフレクタ１４２、１４３および１４６は、少なくとも２つの隣接する反射面を含んでもよく、放射放出ポイントＳＯからより遠い反射面は、放射放出ポイントＳＯにより近い反射面よりも光軸Ｏに対して小さな角度で配置される。このようにして、放射コレクタ５０は、光軸Ｏに沿って伝搬する（Ｅ）ＵＶ放射ビームを発生させるように構成される。少なくとも２つのリフレクタは、実質的に同軸に配置され、光軸Ｏの周りで実質的に回転対称に延在してもよい。放射コレクタ５０が、外側リフレクタ１４６の外面上にさらなるフィーチャ、または外側リフレクタ１４６の周りにさらなるフィーチャを有してもよいことが理解されたい。例えば、さらなるフィーチャは、保護ホルダやヒータであってもよい。参照番号１８０は、２つのリフレクタの間、例えば、リフレクタ１４２と１４３との間の空間を示している。

[0050] 使用中、外側リフレクタ１４６ならびに内側リフレクタ１４２および１４３のうちの１つ以上の上に、堆積物が発見されることがある。放射コレクタ５０は、そのような堆積物によって劣化し得る（例えば、放射放出ポイントＳＯからのイオン、電子、クラスター、小滴、電極腐食などのデブリによる劣化）。例えばＳｎ源によるＳｎの堆積物は、数層の単層の後、放射コレクタ５０または他の光学要素の反射に有害であり、そのような光学要素のクリーニングを必要とする場合がある。

[0051] ＥＵＶ放射ビームの多重反射がＥＵＶ放射ビームを調整し、整形し、かつパターニングするために必要とされ、さらに放射ビームをその放射源から基板へと誘導するためにも必要とされることが図１および図２の説明から理解されるであろう。ＥＵＶ放射を反射させるために用いられる光学要素（例えば、ミラーなど）は、多くの場合、例えば、多層構造から形成される。典型的な多層構造は、適切な入射角に対して、構造に入射するＥＵＶ放射の６５〜７０％を反射する。したがって、ＥＵＶ放射リソグラフィ装置内の多重反射に対しては、ＥＵＶ放射ビームの強度は、放射源におけるその初期強度から基板のターゲット部分上の最終（使用可能）強度へと大幅に減少することが理解されるであろう。さらに、そして図２およびその説明から理解されるように、ＥＵＶ放射ビームを放射源から基板へと誘導するために必要である多重反射は、多くの場合、反射型光学要素の複雑な構成を必要とする。そのような要素は、ＥＵＶ放射ビームのパスを折り返し、操作し、制御するなどのために用いられてもよい。光学要素は、ＥＵＶ放射ビームのパスが、例えば、そのような光学要素またはリソグラフィ装置の他の部分のうちの１つ以上によって偶然に妨害または妨げられないように構成される。そのような光学要素の複雑かつ念入りに設計された構成は、ＥＵＶ放射リソグラフィ装置の設計における複雑さ、および／または装置のサイズまたはコストの増加へと繋がる場合がある。

[0052] 本発明の一実施形態によると、上記の課題または本明細書中に記載されていない他の課題のうちの１つ以上を、ＥＵＶ放射リソグラフィ装置における１つ以上の透過型光学要素を用いることによって少なくとも部分的に克服することができる。ＥＵＶ放射リソグラフィでは、一般的には、そのような透過型光学要素が実際に用いるＥＵＶ放射を過剰に吸収してしまうと考えられているので、透過型光学要素の使用に関して一般的な先入観が存在する。しかしながら、意外にも、本発明の一実施形態によると、特定の寸法を有する透過型光学要素に対しては、ＥＵＶ放射リソグラフィ装置において使用されるＥＵＶ放射が実質的に透過する。さらに、一部の実施形態においては、そのような透過型光学要素の透過率は、ＥＵＶ放射リソグラフィ装置において一般的に使用される反射型光学要素の反射率より大きくてもよい。

[0053] 本発明の一実施形態においては、ＥＵＶ放射リソグラフィ装置における使用のための透過型光学要素（例えば、ＥＵＶ放射リソグラフィ装置の、またはそのためのイルミネータ）は、レンズの２つのアレイを含むフライアイインテグレータである。フライアイインテグレータは当該技術分野では公知であるため、それらの光学的性質および構成は、本明細書中では詳細な説明を省略する。本発明の実施形態の目的のために、レンズのアレイを形成するレンズは、５μｍ〜５０μｍの範囲から選択された直径（例えば、１０μｍ）および２５μｍ〜２５００μｍの範囲から選択された曲率半径を有する。例えば、レンズのアレイを形成するレンズは、直径１０μｍおよび曲率半径１００μｍを有する。典型的なレンズ直径１０μｍおよび曲率半径１００μｍに対しては、レンズの厚さは１００ｎｍの次数であり得る。直径５μｍおよび曲率半径２５μｍ、直径１０μｍおよび曲率半径１００μｍ、直径２０μｍおよび曲率半径４００μｍ、または直径５０μｍおよび曲率半径２５００μｍによって規定される直径−半径の組み合わせを有するレンズは全て、１００ｎｍの次数のレンズの厚さを有し得る。

[0054] 上記で特定された範囲における直径および曲率半径、または上記で特定された直径−半径の組み合わせを有するレンズは、ＥＵＶ放射（またはさらに短い波長）リソグラフィ装置で使用できるようにＥＵＶ放射（またはさらに短い波長の放射）に対する十分な透過率を有する。これは、特に、レンズがＳｉ、Ｙ、Ｂｅ、Ｍｏ、Ｂ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｓｃ、Ａｌ、Ｎｉ、それらの元素のいずれかの炭化物、酸化物または窒化物、ポリマー、あるいは前述のものの任意の適切な組み合わせであった場合に該当する。例えば、シリコン製であり、直径約１０μｍおよび曲率半径約１００μｍを有するレンズを有するレンズのアレイは、ＥＵＶ放射に対して約８５％の透過率を有する。これは、ＥＵＶ放射リソグラフィ装置における従来の反射型光学要素で使用される多層構造の６５〜７０％の反射率を超えるかなりの改善である。

[0055] ここで、従来技術の構成の参照およびそれとの比較とともに、図３、図４、図５、図６ａおよび図６ｂを参照して、本発明の特定の実施形態を説明する。

[0056] 図３は、図２に示され、それを参照して説明されるイルミネータＩＬの一部を概略的に示す。図示されるイルミネータの一部は、法線入射リフレクタ５３および５４を含む。図２を参照して説明されたように、放射ビーム５６は、法線入射リフレクタ５３および５４の両方から反射する。図３を再び参照すると、放射ビーム５６は、放射ビーム５６の均一性を改善するために法線入射リフレクタ５３および５４から反射してもよい。言い換えると、法線入射リフレクタ５３および５４は、光インテグレータとして働くことができる。例えば、リフレクタ５３は、複数の反射フィールドファセット要素を含み、リフレクタ５４は、対応する複数の瞳ファセットミラーを含む。フィールドファセットミラーおよび瞳ファセットミラーの各対は、フィールドファセットミラーが中間焦点５２を瞳ファセットミラーに結像し、瞳ファセットミラーがフィールドファセットミラーにおける強度分布をパターニングデバイスＭＴに結像するように構成される。結果的に、要素５４の瞳ファセットミラーにおける中間焦点のイメージは、ＥＵＶ放射の二次放射源として働くことができ、その一方、パターニングデバイスＭＴにおける強度分布は、瞳ファセットミラーによって投影される強度分布イメージの均質化された混合である。

[0057] 当該技術分野に公知であるように、法線入射リフレクタ５３および５４は、多層構造から形成される。多層構造は、リフレクタ５３および５４に入射するＥＵＶ放射に対して６５〜７０％の反射率を有する法線入射リフレクタ５３および５４という結果となる。したがって、放射ビーム５６が法線入射リフレクタ５３および５４の両方から反射する図３に示されるビームパスに対しては、放射ビームの強度は、約４４％と５８％との間で減少する。したがって、結果的に、ＥＵＶ放射ビーム５６の強度は、法線入射コレクタ５３および５４から反射することによってほとんど半分になる。ＥＵＶ放射リソグラフィ装置のスループットを最大化するためには、基板にパターンを付与するためにできる限りの放射が利用可能であることを確実にするためにＥＵＶ放射ビームがリソグラフィ装置を通り抜ける際、ＥＵＶ放射ビームの強度における減少を最小化することが望ましい。さらに、放射ビーム５６が反射するため、放射ビーム５６のビームパスが折り返されることが図３から分かる。放射ビームパスの折り返しおよび放射ビームを折り返すために使用される光学要素の位置は、放射ビームがリソグラフィ装置の１つ以上の部分によって偶然に妨げられないことを確実にするように構成される必要がある。これは、リソグラフィ装置の設計における複雑さ、および／または装置のサイズまたはコストの増加へと繋がる場合がある。

[0058] 図４は、本発明の一実施形態によるフライアイインテグレータを概略的に示す。フライアイインテグレータは、図２および図３に示され、それらを参照して説明された法線入射リフレクタ５３および５４によって形成されるインテグレータの代わりに、またはそれとともに用いられてもよい。つまり、図４のフライアイインテグレータは、リソグラフィ装置のイルミネータにおいて用いられてもよい。図４のフライアイインテグレータは、さらにまたは代替として、リソグラフィ装置の１つ以上の他の部分において用いられてもよい。

[0059] フライアイインテグレータは、レンズの第１アレイ２００およびレンズの第２アレイ２０２を含む。放射ビーム５６ａは、放射ビームの均一性を改善するためにフライアイインテグレータのレンズの第１アレイ２００およびレンズの第２アレイ２０２を通り抜ける。レンズの第１アレイ２００およびレンズの第２アレイ２０２がフライアイインテグレータとして機能するためには、レンズの第１アレイ２００の各レンズは、レンズの第２アレイ２０２のそれぞれのレンズの出射面に放射放出ポイントのイメージを形成するように構成されてもよい。例えば、レンズの第１アレイ２００の各レンズは、レンズの第２アレイ２０２のそれぞれのレンズの出射面に、またはその近くに中間焦点５２のイメージを形成するように構成されてもよい。レンズの第２アレイは、イルミネータ（または一般的にはリソグラフィ装置）の瞳面に、またはそれに隣接して配置されてもよい。レンズの第１アレイ２００のレンズがフィールドファセットまたはレンズとして機能すると考えられる一方、レンズの第２アレイ２０２は、瞳ファセットまたはレンズとして機能すると考えられてもよい（上記のフィールドファセットミラーと瞳ファセットミラーとのアナロジーにおいて）。フライアイインテグレータは当該技術分野では周知であるため、それらの構成は本明細書では詳細な説明を省略する。本発明の一実施形態の利益および利点は、以下でより詳細に説明されるＥＵＶ放射に対するフライアイインテグレータの透過性質に関連する。

[0060] アレイ２００および２０２の各々のレンズがシリコン製であり、直径約１０μｍおよび曲率半径約１００μｍを有した場合、ＥＵＶ放射に対する各レンズの透過率は約８５％である。放射ビーム５６ａの各部が二つのレンズ、レンズの第１アレイ２００におけるレンズおよびレンズの第２アレイ２０２におけるレンズを通り抜ける必要があることが図４から分かる。フライアイインテグレータの全体的な透過は、組み合わされた２つのレンズのアレイ２００と２０２とに対する全透過である。したがって、透過は、全体としてフライアイインテグレータに対して約７２％である。言い換えると、図４のフライアイインテグレータを通り抜ける放射ビームの強度は、約２８％減少される。これは、図３に示され、それを参照して説明される、２つの法線入射リフレクタから反射したＥＵＶ放射ビームの強度における減少が約５０％として説明される状態とはっきりと異なり、かつその状態に対するかなりの改善である。

[0061] 図５は、図４に示され、それを参照して説明されるフライアイインテグレータの一部を形成するレンズの第１アレイ２００の一部のより詳細な拡大図である。図５は、レンズの第１アレイ２００の一部を形成する複数のレンズ２１０を示す。ＥＵＶ放射が実質的に透過できるためには（例えば、約８０％以上の透過率を有する）、アレイ２００における各レンズ２１０は、５μｍ〜５０μｍの範囲から選択された、例えば１０μｍの直径を有するべきである。各レンズ２１０の曲率半径は、例えば１００μｍといったように、２５μｍ〜２５００μｍの範囲、５０μｍ〜４００μｍの範囲、または９０μｍ〜１１０μｍの範囲から選択されるべきである。レンズ２１０は、ＥＵＶ放射が実質的に透過する任意の適した材料から形成することができる。

[0062] 例えば、１３．５ｎｍの波長またはおよそ１３．５ｎｍの波長を有するＥＵＶ放射に対しては、Ｓｉ、Ｙ、Ｂｅ、Ｍｏ、Ｂ、Ｒｕ、あるいはそれらの元素いずれかの炭化物、酸化物または窒化物などの材料が適している。ＥＵＶ放射および／またはさらに短い波長に対しては、Ｃｒ、Ｓｃ、Ａｌ、Ｎｉ、あるいはそれらの元素のいずれかの炭化物、酸化物または窒化物が適している。ポリマー材料がＥＵＶ放射および／またはさらに短い波長に対して適していることもある。シリコンは、本明細書中の特定された寸法のレンズを形成するために、例えば、光および／またはインプリントリソグラフィプロセスを用いて比較的簡単に作用し得るため、シリコンは所望の材料であり得る。さらにまたは代わりに、１つ以上の他の材料から形成されるレンズアレイが、例えば、光および／またはインプリントリソグラフィプロセスを用いて形成されてもよい。

[0063] 上述した実施形態においては、レンズのアレイを形成するレンズは、凸レンズとして図に示された。フライアイ配置の構成および必要なセットアップによって、これらのレンズは代替として凹状であってもよい。図６ａは、本発明の一実施形態によるフライアイインテグレータのレンズの１つ以上のアレイを形成するために使用されてもよい凸レンズのアレイ２２０を概略的に示す。図６ｂは、本発明の一実施形態によるフライアイインテグレータのレンズの１つ以上のアレイを形成するために使用されてもよい凹レンズのアレイ２３０を示す。当該技術分野で公知であるように、アレイのレンズが適切および所望の虚または実焦点距離を有することを確実にしやすくするために凹または凸レンズの直径および曲率半径が明確に選ばれてもよいことが理解されるであろう。

[0064] 図４および図５に関連して説明されたようなフライアイ構成を使用する利点としては、現行の反射インテグレータと比較した場合にフライアイインテグレータを通り抜けるＥＵＶ放射ビームの強度の損失における減少である。本発明の一実施形態によるフライアイインテグレータが透過型であるため、別の利点としては、放射ビームのパスの折り返しを少しも必要としないことである。これは、ビームパスをより単純にし、かつフライアイ構成が例えば、反射インテグレータを用いるイルミネータと比較してより小さく、かつ複雑でないように配置された装置を可能にする。

[0065] 説明したフライアイインテグレータは、リソグラフィ装置で用いられてもよい。説明したフライアイインテグレータは、リソグラフィ装置のイルミネータまたはリソグラフィ装置のためのイルミネータで用いられてもよい。リソグラフィ装置は、例えば、ステッパまたはスキャナリソグラフィ装置であってもよい。リソグラフィ装置のフィールドサイズは、望ましくは１ｍｍ×１ｍｍより大きく、例えば、１５ｍｍ×１５ｍｍまたは２６ｍｍ×３３ｍｍである。フライアイインテグレータのレンズの第１アレイの各レンズは、対応するフライアイインテグレータのレンズの第２アレイのレンズの位置と対応するように位置付けされてもよい。レンズの第１アレイにおけるレンズの空間分布は、レンズの第２アレイにおけるレンズの空間分布と類似または同一であってもよい。第１アレイのレンズの直径および／または曲率半径は、実質的に同じであってもよい。第２アレイのレンズの直径および／または曲率半径は、実質的に同じであってもよい。第１アレイのレンズの直径および／または曲率半径は、第２アレイのレンズの直径および／または曲率半径と実質的に同じであってもよい。第１アレイおよび／または第２アレイのうちの１つ以上のレンズは、第１アレイおよび／または第２アレイのうちの１つ以上のレンズとは異なる直径および／または曲率半径を有してもよい。

[0066] 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。

[0067] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長、またはおよそこれらの値の波長を有する）、およびＥＵＶ放射（例えば、２〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。

[0068] 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 (9)

1. レンズの第１アレイと、
   レンズの第２アレイと
   を含み、
   前記レンズの第１アレイと前記レンズの第２アレイとは合わせて極端紫外線用透過型フライアイインテグレータを形成するものであり、
   前記レンズの第１アレイおよび前記レンズの第２アレイは、５μｍ〜５０μｍの範囲から選択された直径、および、２５μｍ〜２５００μｍの範囲から選択された曲率半径を有するレンズを含む、極端紫外線用透過型フライアイインテグレータ。
2. 前記レンズは、直径５μｍおよび曲率半径２５μｍ、直径１０μｍおよび曲率半径１００μｍ、直径２０μｍおよび曲率半径４００μｍ、または直径５０μｍおよび曲率半径２５００μｍの直径−半径の組み合わせを有する、請求項１に記載の極端紫外線用透過型フライアイインテグレータ。
3. 前記レンズは、以下の材料：Ｓｉ、Ｙ、Ｂｅ、Ｍｏ、Ｂ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｓｃ、Ａｌ、Ｎｉ、あるいはそれらの材料のいずれかの炭化物、酸化物または窒化物、あるいはポリマーから選択された少なくとも１つの材料を含む、請求項１または２に記載の極端紫外線用透過型フライアイインテグレータ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の極端紫外線用透過型フライアイインテグレータを含む、リソグラフィ装置用イルミネータ。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の極端紫外線用透過型フライアイインテグレータを含む、リソグラフィ装置。
6. 請求項４に記載のイルミネータを含む、リソグラフィ装置。
7. 基板にパターンを付与するために２ｎｍ〜２０ｎｍの範囲から選択された波長を有する極端紫外線放射を用いるように構成されている、請求項４に記載のイルミネータまたは請求項５あるいは６に記載のリソグラフィ装置。
8. 極端紫外線放射ビームの均一性を改善する方法であって、
   極端紫外線用透過型フライアイインテグレータに放射ビームを通すことを含み、
   前記極端紫外線用透過型フライアイインテグレータは、
   レンズの第１アレイと、
   レンズの第２アレイと
   を含み、
   前記レンズの第１アレイと前記レンズの第２アレイとは合わせて極端紫外線用透過型フライアイインテグレータを形成するものであり、
   前記レンズの第１アレイおよび前記レンズの第２アレイは、５μｍ〜５０μｍの範囲から選択された直径、および、２５μｍ〜２５００μｍの範囲から選択された曲率半径を有するレンズを含む、方法。
9. 前記極端紫外線放射ビームは、２ｎｍ〜２０ｎｍの範囲から選択された波長を有する放射を含む、請求項８に記載の方法。