(57)【要約】光学アドレス式極紫外線（ＥＵＶ）モジュレータであって、モジュレータから反射された又はモジュレータを透過したＥＵＶビームに空間振幅又は位相パターンを提供するモジュレータである。本モジュレータは、熱膨張率が高い材料を含むモジュレータ構造を含む。ターミナルインプリントがモジュレータの一部に入射したとき、結果的膨張により、その部分からのＥＵＶビームの反射位相又は振幅を変化する。可視パターン又は紫外線パターンを吸収することによって熱パターンがモジュレータにインプリントされ、その結果、ＥＵＶビームを対応して変調する。リソグラフィー装置は、光学アドレス式ＥＵＶモジュレータに基づく。
2007503723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極紫外線又は軟Ｘ線用のモジュレータにおいて、
極紫外線又は軟Ｘ線を反射するモジュレータ構造を含み、このモジュレータ構造は、熱膨張率が高い材料を含み、前記モジュレータ構造は、光ビームの照射に応じて膨張し、反射された極紫外線又は軟Ｘ線のパラメータを変化する、モジュレータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモジュレータにおいて、前記モジュレータ構造は多層ミラーを含み、前記熱膨張率が高い材料は、前記多層ミラーの一つ又はそれ以上の層を構成する、モジュレータ。
【請求項３】
請求項１に記載のモジュレータにおいて、基板を更に含み、前記モジュレータ構造は、多層ミラー、及びこの多層ミラーと前記基板との間の熱膨張率が高い一層の材料を含む、モジュレータ。
【請求項４】
請求項１に記載のモジュレータにおいて、前記モジュレータ構造は、反射された極紫外線又は軟Ｘ線の振幅を変調するように形成されている、モジュレータ。
【請求項５】
請求項１に記載のモジュレータにおいて、前記モジュレータ構造は、反射された極紫外線又は軟Ｘ線の位相を変調するように形成されている、モジュレータ。
【請求項６】
請求項１に記載のモジュレータにおいて、基板を更に含み、前記モジュレータ構造は前記基板に取り付けられた個々のモジュレータ要素の配列を含む、モジュレータ。
【請求項７】
請求項６に記載のモジュレータにおいて、前記モジュレータ要素の各々は、多層ミラーを含み、前記熱膨張率が高い材料は前記多層ミラーの一つ又はそれ以上の層を構成する、モジュレータ。
【請求項８】
請求項６に記載のモジュレータにおいて、前記モジュレータ要素の各々は、多層ミラー、及びこの多層ミラーと前記基板との間の前記熱膨張率が高い材料でできた一つの層を含む、モジュレータ。
【請求項９】
請求項１に記載のモジュレータにおいて、前記モジュレータ構造は、所定の空間強さパターンを持つ光ビームに応じて熱パターンを発生する、モジュレータ。
【請求項１０】
請求項１に記載のモジュレータにおいて、前記モジュレータ構造は、１０ｎｍ乃至１５ｎｍの範囲の波長の放射線を反射する、モジュレータ。
【請求項１１】
請求項１に記載のモジュレータにおいて、前記モジュレータ構造は、モリブデンを高屈折率材料として備えた多層ミラーを含む、モジュレータ。
【請求項１２】
請求項１に記載のモジュレータにおいて、前記熱膨張率が高い材料は、シリコンを含有したエラストマーを含む、モジュレータ。
【請求項１３】
請求項１に記載のモジュレータにおいて、前記熱膨張率が高い材料は、光ビームの光子を優先的に吸収する吸収分子を含む、モジュレータ。
【請求項１４】
請求項１に記載のモジュレータにおいて、前記モジュレータ構造が取り付けられた光透過性基板を更に含む、モジュレータ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のモジュレータにおいて、前記モジュレータ構造は前記基板を通して照光するように形成されている、モジュレータ。
【請求項１６】
リソグラフィー装置において、
熱膨張率が高い材料を含む、極紫外線又は軟Ｘ線を反射するモジュレータ構造を含む、極紫外線又は軟Ｘ線用のモジュレータ、
空間強さパターンを持つ光ビームをモジュレータに投射し、モジュレータに熱パターンを形成するように形成された光学的パターン発生器、
前記モジュレータに極紫外線又は軟Ｘ線を当てるように形成された光子源、及び
前記モジュレータから反射され且つ前記熱パターンに応じて変調されたターゲット極紫外線又は軟Ｘ線上に結像されるように形成された投射アッセンブリを含む、リソグラフィー装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のリソグラフィー装置において、前記モジュレータは多層ミラーを含み、前記熱膨張率が高い材料は、前記多層ミラーの一つ又はそれ以上の層を構成する、リソグラフィー装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載のリソグラフィー装置において、モジュレータは、更に、基板を含み、前記モジュレータ構造は、多層ミラー、及びこのミラーと前記基板との間の前記熱膨張率が高い材料でできた一つの層を含む、リソグラフィー装置。
【請求項１９】
請求項１６に記載のリソグラフィー装置において、前記モジュレータは、反射された極紫外線又は軟Ｘ線の振幅を変調するように形成されている、リソグラフィー装置。
【請求項２０】
請求項１６に記載のリソグラフィー装置において、前記モジュレータは、反射された極紫外線又は軟Ｘ線の位相を変調するように形成されている、リソグラフィー装置。
【請求項２１】
請求項１６に記載のリソグラフィー装置において、前記モジュレータは、基板、及びこの基板に取り付けられた個々のモジュレータ要素の配列を含む、リソグラフィー装置。
【請求項２２】
請求項１６に記載のリソグラフィー装置において、前記光子源は、１０ｎｍ乃至１５ｎｍの波長範囲の放射線を発生する、リソグラフィー装置。
【請求項２３】
請求項１６に記載のリソグラフィー装置において、前記モジュレータは、モリブデンを高屈折率材料として備えた多層ミラーを含む、リソグラフィー装置。
【請求項２４】
請求項１６に記載のリソグラフィー装置において、前記熱膨張率が高い材料は、シリコンを含有したエラストマーを含む、リソグラフィー装置。
【請求項２５】
請求項１６に記載のリソグラフィー装置において、前記熱膨張率が高い材料は、光学的強さパターンの光子を優先的に吸収するアブソーバー分子を含む、リソグラフィー装置。
【請求項２６】
請求項１６に記載のリソグラフィー装置において、前記モジュレータは光透過性基板を含み、前記モジュレータ構造は前記基板に取り付けられている、リソグラフィー装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載のリソグラフィー装置において、前記光学的パターン発生器は、前記光透過性基板を通して前記モジュレータ構造に空間強さパターンを投射するように形成されている、リソグラフィー装置。
【請求項２８】
請求項１６に記載のリソグラフィー装置において、前記空間強さパターンはパルスをなしており、前記光子源は、パルス状空間強さパターンが発生した熱パターンがモジュレータに存在する場合にモジュレータを照光するようにパルスをなしている、リソグラフィー装置。
【請求項２９】
請求項１６に記載のリソグラフィー装置において、前記空間強さパターン及び前記ターゲットは、モジュレータに対して同期して移動される、リソグラフィー装置。
【請求項３０】
請求項１６に記載のリソグラフィー装置において、前記空間強さパターン及び極紫外線又は軟Ｘ線がモジュレータに両側から入射する、リソグラフィー装置。
【請求項３１】
請求項１６に記載のリソグラフィー装置において、前記モジュレータを冷却するように形成された冷却アッセンブリを更に含む、リソグラフィー装置。
【請求項３２】
極紫外線又は軟Ｘ線用のモジュレータにおいて、
極紫外線又は軟Ｘ線を透過するモジュレータ構造を含み、このモジュレータ構造は、熱膨張率が高い材料を含み、前記モジュレータ構造は、光ビームの照射に応じて膨張し、透過した極紫外線又は軟Ｘ線のパラメータを変化する、モジュレータ。
【請求項３３】
極紫外線又は軟Ｘ線用のモジュレータにおいて、
光透過性基板、及び
第１温度で極紫外線又は軟Ｘ線に対して第１反射率を有し、第２温度で極紫外線又は軟Ｘ線に対して第２反射率を有する、前記基板に設けられたモジュレータ構造を含む、モジュレータ。
【請求項３４】
請求項３３に記載のモジュレータにおいて、前記モジュレータ構造は、前記熱膨張率が高い材料でできた一つ又はそれ以上の層を持つ多層ミラーを含む、モジュレータ。
【請求項３５】
請求項３３に記載のモジュレータにおいて、前記モジュレータ構造は、多層ミラー、及びこの多層ミラーと前記基板との間の前記熱膨張率が高い材料でできた一つの層を含む、モジュレータ。
【請求項３６】
請求項３３に記載のモジュレータにおいて、前記モジュレータ構造は、前記基板に設けられた個々のモジュレータ要素の配列を含み、前記個々のモジュレータ要素の各々は多層ミラーを含む、モジュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００３年８月２２日に出願米国仮特許出願第６０／４９７，２０４号の恩恵を主張するものである。同特許出願に触れたことにより、この特許出願に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。
【０００２】
本発明は、極紫外線（ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）又は軟Ｘ線用のモジュレータに関する。モジュレータは、リソグラフィー装置で特に有用であるが、リソグラフィーの用途に限定されない。
【背景技術】
【０００３】
１９９７年１１月２５日にセグリオ及びマークルに付与された米国特許第５，６９１，５４１号に開示されている、光子を使用するマスクレスリソグラフィープロセスは、空間的に変調した光場を発生する「バイナリー光スイッチのプログラマブル配列」を使用する。変調した光場は、次いで、所望の回路パターンを受け取る基板の表面に光学的に中継される。セグリオ及びマークルは、極紫外線（ＥＵＶ）、及びピクセルが個々のＥＵＶミラーを形成するデジタルマイクロミラー配列を使用することを論じている。個々のＥＵＶミラーは、光を基板に差し向けるか或いは逸らすのかのいずれかを行うように傾斜される。セグリオ及びマークルには、駆動回路に電気的に直接接続することによってデジタル式にプログラムできる能動素子を含むプログラマブル配列が開示されている。ピクセルをプログラムするため、通常は、ワイヤのマトリックスを提供することが提案される。マトリックスは、一対のワイヤの交点のところでマイクロミラーに電気信号を提供する。この構成は、回路の大きさが小さくなるに従って製造が更に困難になり、配列全体にアドレスする速度を制限する。
【０００４】
従来技術の光学アドレス式光モジュレータは、比較的高い屈折率の変化を用いる。これらの変化は、可視スペクトル範囲又は紫外線スペクトル範囲で、光学的に透過性の媒体における第１の電子的励起に関する一次光学的遷移よりも長い波長で得られる。極紫外線又は軟Ｘ線領域は、従来技術のモジュレータ設計を構成するための高屈折率又は光透過性媒体のいずれも提供しない。極紫外線領域では、実際のモジュレータは、反射モードで作動しなければならず、或いはこれらのモードが透過モードで作動する場合、サブミクロン単位の厚さのフィルムを使用しなければならない。１９９７年１１月２５日にクラークに付与された米国特許第５，６９１，８３６号に開示された、ミラー表面からの反射によって作動する光学アドレス式モジュレータは、中間電子駆動回路を含み、マイクロレンズを追加する複雑性がある。
【特許文献１】米国特許第５，６９１，５４１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，６９１，８３６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、極紫外線及び軟Ｘ線用の新規なモジュレータが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、アドレスワイヤのマトリックス及び関連したスイッチング回路を必要とせずに、モジュレータの非常に迅速な空間アドレスを提供する。その代わり、所望の空間パターンをモジュレータに光ビームによってインプリントすなわち刻印付けする。モジュレータは、温度衝撃が加わったときに振幅及び／又は位相を変化して反射する多層ミラーを含む。インプリンティング光ビームすなわち刻印付け光ビームは、モジュレータ構造に吸収される空間パターンを供給し、これが熱パターン（熱模様）となる。モジュレータ構造は、熱膨張率が高い少なくとも一層の光学的吸収材料を含む。光の強さが大きい領域で、この層が膨張し、モジュレータ構造がこのような領域で反射したＥＵＶ又は軟Ｘ線の振幅及び／又は位相を変化する。
【０００７】
本発明のモジュレータは、モジュレータの駆動に電力を必要としないという意味で受動的であり、マイクロレンズを必要としない。熱膨張原理は、極紫外線又は軟Ｘ線を変調する上で遙かに効果的である。これは、スペクトルのこれらの領域では、大幅な位相変化を生じる上で１ｎｍ程度の移動しか必要としないためである。こうした移動は熱膨張率が高い材料で、ほんの数十℃程度の小さな熱偏位（ｈｅａｔ  ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）で容易に達成できる。このような小さな動きは、反射された可視光や紫外線に大きな位相変化を加えることができない。
【０００８】
本発明の第１の特徴によれば、極紫外線又は軟Ｘ線用のモジュレータは、極紫外線又は軟Ｘ線を反射するモジュレータ構造を含み、このモジュレータ構造は、熱膨張率が高い材料を含み、モジュレータ構造は、光ビームの照射に応じて膨張し、反射された極紫外線又は軟Ｘ線のパラメータを変化する。
【０００９】
幾つかの実施例において、モジュレータ構造は多層ミラーを含み、熱膨張率が高い材料は、多層ミラーの一つ又はそれ以上の層を構成する。他の実施例では、モジュレータは、基板を更に含み、モジュレータ構造は、多層ミラー、及びこの多層ミラーと基板との間の熱膨張率が高い一層の材料を含む。モジュレータ構造は、反射された極紫外線又は軟Ｘ線の振幅を変調するように形成されていてもよい。別の実施例では、モジュレータは基板を更に含み、モジュレータ構造は基板に取り付けられた個々のモジュレータ要素の配列を含む。モジュレータ構造は、所定の空間強さのパターンを持つ光ビームに応じて熱パターンを発生する。
【００１０】
本発明の第２の特徴によれば、リソグラフィー装置において、熱膨張率が高い材料を含む極紫外線又は軟Ｘ線を反射するモジュレータ構造を含む、極紫外線又は軟Ｘ線用のモジュレータ、空間強さパターンを持つ光ビームをモジュレータに投射し、モジュレータに熱パターンを形成する光学的パターン発生器、モジュレータに極紫外線又は軟Ｘ線を当てるように構成された光子源、及びモジュレータから反射され且つ熱パターンに応じて変調されたターゲット極紫外線又は軟Ｘ線上に結像されるように形成された投射アッセンブリを含む、リソグラフィー装置が提供される。
【００１１】
本発明を更によく理解するため、添付図面を参照する。これらの図は、参照ため、本明細書に組み込む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の第１実施例によるリソグラフィー装置の概略ブロックダイヤグラムを図１及び図１のＡに示す。モジュレータ１０は、光学的パターニングを行い、極紫外線又は軟Ｘ線の反射を行うように形成されている。本明細書中の議論は、ＥＵＶ作業に関するが、本発明は、代表的には波長が１ｎｍ乃至１００ｎｍの範囲の極紫外線又は軟Ｘ線に適用できるということは理解されよう。
【００１３】
図１及び図１のＡの実施例では、モジュレータ１０は、光透過性基板１２及びこの基板１２に取り付けられたモジュレータ要素１４の配列を含む。モジュレータ要素１４は、行及び列をなして配置されていてもよく、パターンのピクセルを画成してもよい。モジュレータ要素１４の各々は、多層ミラー２０及び熱膨張率が高い材料でできた熱膨張性パッド又は層２２を含んでいてもよい。モジュレータ１０のこの他の実施例を以下に説明する。
【００１４】
光学的パターン発生器３０が、所定の空間強度パターン３４（図６参照）を持つ一つ又はそれ以上の光ビーム３２をモジュレータ１０に投射する。光学的パターン発生器３０は、可視光波長範囲又は深紫外線波長範囲で作動してもよい。パターン３４は、例えば、半導体ウェーハ上に形成されるべき回路パターンを描いてもよい。光子源４０が極紫外線又は軟Ｘ線を発生する。ＥＵＶ又は軟Ｘ線は、コリメーター光学装置４２によってコリメート即ち平行にされ、平行にされたＥＵＶビーム４４としてモジュレータ１０に投射される。反射されたＥＵＶビーム５０は、投射光学装置５２によって半導体ウェーハ５４等のターゲットに投射される。冷却アッセンブリがモジュレータ１０を空気及び／又は液体で冷却６０する。
【００１５】
図１では、光子源４０からの代表的には１３．５ｎｍの放射線をコリメート即ち平行にし、「マスク」として作用するモジュレータ１０に投射する。モジュレータ１０は、１３．５ｎｍで反射する多層ミラーの配列を含む。各ミラーは、基板１２に取り付けられた熱膨張性パッド２２に各々取り付けられている。各パッド２２は、光透過性基板１２を通って入射する可視光又は紫外線のパターン搬送ビームからの放射線を吸収するシリコン含有エラストマー等のエラストマーであってもよい。空間パターン３４を比較的強く刻印づける場合には、エラストマーパッドが大きな熱膨張を伴って応答し、それらの層上の多層ミラーから反射されたＥＵＶ放射線に位相シフトを加える。反射されたＥＵＶ放射線は、「マスク」をウェーハ上に結像するマイクロ化投射光学装置５２を通過する。この例では、マスクは空間位相パターンとしてプログラムされているが、これは、ウェーハのところで振幅変調パターンに変換される。この他のモジュレータ実施例は、以下に論じるように、直接振幅変調を行う。
【００１６】
回路の特徴部分（ｆｅａｔｕｒｅ）の大きさが減少するため、ウェーハ上のレジストを露光するために１３．５ｎｍのＥＵＶ光子を使用する利点がある。短い１３．５ｎｍの波長により、特徴部分の大きさがｗの回折制限パターニング（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ−ｌｉｍｉｔｅｄ  ｐａｔｅｒｎｉｎｇ）を２０ｎｍまで低下させることを容易にする。これは、式：ｗ＝ｋ１Λ／ＮＡでｋ１＝０．５、Λ＝１３．５ｎｍ、ＮＡ＝０．３とすることによって得られる。この関係において、ｋ１は経験的プロセス定数であり、ＮＡは、モジュレータ要素の配列をウェーハ上に結像するリソグラフィー投射光学装置の開口数である。ＥＵＶ投射光学装置についての今日の代表的な設計で５倍の投射マイクロ化が考えられる場合には、モジュレータは、ウェーハのところで２０ｎｍの特性を発生するために、１００ｎｍの特性のパターンを備えていなければならない。このようなパターンは、高開口数の光学的照光装置で２００ｎｍの放射線を使用してモジュレータ上に刻印付けることができる。
【００１７】
刻印付け光照射野（ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ  ｌｉｇｈｔ  ｆｉｅｌｄ）は多くの方法で発生できる。例えば、従来の深紫外線（ＤＵＶ）リソグラフィー露光工具で、ウェーハ位置がどこにあろうと非常に高速のアドレスを利用できる。図２に示す「ハイブリッド」露光装置は、光学アドレス式モジュレータ１０を有する。このモジュレータは、ＤＵＶ露光工具の通常のウェーハ位置に配置される。この装置では、回路パターンを備えた従来の透過ＤＵＶマスク１００が、ＤＵＶ投射光学装置１０２によってモジュレータ１０上に結像される。パターンは、次いで、モジュレータ１０によって、極紫外線ビーム５０にインプリントすなわち刻印付けされ、このビームが、パターンを、ＥＵＶ投射光学装置５２を介してウェーハ５４に搬送する。ＤＵＶマスク１００が並進されるとき、定置に保持されたモジュレータ１０に亘ってマスクの画像がスクロールするすなわち順次動く。ウェーハ５４は、スクロールされたパターンと同期して移動し、そのため、異なるモジュレータ要素からの多くのＥＵＶパルスが、ウェーハ表面上の各点での最終露光強さに寄与する。このようにして、欠陥がある一つのモジュレータ要素がウェーハ上の最終パターンの品質を大幅に劣化することがない。
【００１８】
図２に示すハイブリッド露光装置の潜在的リソグラフィー性能を例示するため、一つの例を考えた。３５ｎｍの最小特徴部（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｆｅａｔｕｒｅｓ）を良好な忠実度で形成するため、ウェーハでのピクセルの大きさを２０ｎｍであると仮定する。２０ｎｍのピクセルの大きさは、ｋ１が０．４５、Λ＝１３．５ｎｍ、及びＮＡ＝０．３と対応する。
【００１９】
この例を以下に簡単に説明する。
ａ）ＥＵＶ縮小率７倍、ＮＡ＝０．３
ｂ）ＥＵＶ「レチクル」（モジュレータ領域）での場の大きさは１０ｍｍ×５０ｍｍであり、ウェーハのところで１．４ｍｍ×７．１ｍｍである。
ｃ）ウェーハのところでのピクセルの大きさは２０ｎｍである
ｄ）良好な解像度での最小の特徴部分の大きさは３５ｎｍである
ｅ）モジュレータでのピクセルの大きさは１４０ｎｍである。１１０ｎｍの多層パッドが３０ｎｍのチャンネルによって離間されている。充填率は６２％である。
ｆ）光学アドレス式モジュレータは定置であり、ＤＵＶで走査される。
ｇ）ＥＵＶモジュレータでのＤＵＶスキャナの速度は、５００ｍｍ／秒である→ウェーハのところで７１ｍｍ／秒である。
ｈ）繰り返し周波数は４ｋＨｚ（同期したＤＵＶ及びＥＵＶの両方）である。
ｉ）１．４ｍｍを７１ｍｍ／秒で露光する。これには０．０２秒かかり、これを８０パルス行う。
ｊ）ＥＵＶにプリントした１秒当たりの面積は、７．１×７１ｍｍ2 ／秒、即ち５ｃｍ2 ／秒である。
ｋ）５ｍＪ／ｃｍ2 のレジスト、即ちウェーハのところで２５ｍＷ１３．５ｎｍ放射線
ｌ）ＥＵＶ投射光学装置（０．６７）∧６＝０．０９０→モジュレータから２７６ｍＷ出る。
ｍ）モジュレータ充填率６２％×反射率０．６７＝０．４１→モジュレータに６６４ｍＷ与えられる。
ｎ）コンデンサー（０．６７）∧６＝０．０９０→装置の開口について７．４Ｗ×２→ＥＵＶは１５Ｗを必要とする。
ｏ）ウェーハでの０．１０ｃｍ2 の面積での輝度は０．２９ｓｒであり、これは、１．０×１．５ｍｍの源で２ｓｒの収集を意味する。
ｐ）１秒当たりのピクセル＝５ｃｍ2 ／（２０ｎｍ）2 ＝１．２５×１０∧１２。
ｑ）不鮮明度５０ｎ秒ＥＵＶパルス、７０ｍｍ／秒→３．５ｎｍ。
ｒ）モジュレータでの熱負荷  ２．２ｍＪ／ｃｍ2 ×４ｋＨｚ＝９Ｗ／ｃｍ2 （ほぼ全てのＤＵＶ）。
【００２０】
ＤＵＶステッパについて仮定される性能は、２００３年での「当該技術分野の快適状態」（乾燥結像（ｄｒｙ  ｉｍａｇｉｎｇ）について）であり、幅が５０ｍｍの大きな場を走査方向と垂直方向で除外できる。ＤＵＶマスクは、４倍の光学装置が仮定される場合には、４ｃｍ×２０ｃｍであり、５００ｎｍのスケールの特徴を有する。モジュレータに達するＤＵＶパルスの放射束（フルエンス）は、サイマー（Ｃｙｍｅｒ）ＸＬＡ−１００（４ｋＨｚのレーザー）等の今日のＡｒＦレーザーのパルス毎の１０ｍＪの出力に基づいて適切でなければならない。モジュレータの正確な動きについて、このレーザーのパルス間振幅安定性が重要である。しかしながら、π及びゼロの位相差に基づくパターンについて、画像は、この範囲の最大１０％の位相エラーに対して非常に敏感ではない。サイマーの仕様では、安定性（１σ）が３％である。一つのウェーハピクセルに８０個のパルスが作用するため、ある種の平均が行われ、これによりパルス間位相エラーを均す。
【００２１】
本発明は、多数のマイクロミラーを、光学的プログラムビームの熱インプリントを使用してマイクロセカンド以下の時間で同時にプログラムする方法を提供する。これは、マスクレスリソグラフィーで有用であると考えられる。しかしながら、この高速で簡単な変調方法には多くの他の使用が可能である。従って、本発明はリソグラフィーに限定されないが、概括的用語において、ＥＵＶ又は軟Ｘ線のモジュレータと記載する。
【００２２】
振幅変調及び位相変調の両方が本発明の範囲内に含まれ、様々なモジュレータ構造を使用する。
図３は、振幅変調で使用できるモジュレータ構造を示す。多層ミラー１５０は、高屈折率材料及び低屈折率材料の交互の層を含む。材料及び厚さは、所与の波長の放射線を反射するように選択される。図３に示す多層ミラー１５０は、高屈折率層１５２及び低屈折率層１５４を含む。この実施例では、低屈折率層１５４のうちの少なくとも一つの熱膨張率が高い。図３の実施例では、高屈折率材料は、１３．５ｎｍのＥＵＶ波長でピーク反射を提供するモリブデンであり、低屈折率材料は、シリコン含有エラストマーである。通常、純シリコンが使用されるが、その熱膨張率は本発明のモジュレータで有用であるには低過ぎる。低屈折率層の組成は、１℃当たり百万分の１８２乃至３３０パーツの範囲の熱膨張率を持つシリコンエラストマーであってもよい。熱膨張率が高い材料は、光ビームの光子を優先的に吸収する吸収分子を含んでいてもよい。多層ミラー１５０は、代表的には、支持のため、光透過性基板に取り付けられる。幾つかの実施例では、図３に示すように形成された多層ミラーの配列を基板に取り付ける。空間強さパターンを担持する光ビームからの加熱衝撃の後、エラストマー層の膨張によってモジュレータ構造のピーク反射波長がシフトすることにより、振幅変調が起こる。図３の左側は、加熱前の多層ミラー１５０を示し、図３の右側は、加熱され且つ膨張した後の多層ミラー１５０を示す。
【００２３】
実際の環境では、モジュレータに入射したＥＵＶ放射線の部分的帯域幅は、コリメーター光学装置の多層ミラーで幾つかの反射が起こるため、約２．５％である。これらの反射の各々の部分的帯域幅は、１３．５ｎｍで約４％である。モジュレータミラーの帯域幅を入射放射線の帯域幅と良好に適合するため、Ｍｏ（モリブデン）−シリコーンエラストマースタックの周期を半波長でなく１波長に対して設定できる。これは、反射率帯域幅を２．５％まで狭くする。図４のＡ及びＢは、一波長期間スタックでの２．５％部分膨張についてのピーク反射波長のシフトの計算結果を示す。１３．５ｎｍのところで、反射率が、膨張なしの５５％から膨張による約５％まで低下し、１０：１のモジュレータコントラストを与える。
【００２４】
透過モジュレータを得るため、薄い基板に取り付けられた多層スタック、又は場合によっては自立構造の多層スタックに同じ原理を適用できる。基板が十分に薄い場合には、ＥＵＶ放射線を透過する。基板に取り付けられた、シリコーンエラストマーを含む多層スタックは、冷たい時にＥＵＶ放射線を反射するが、加熱時に透過するように調節できる。例えば、２０層の一波長スタックの加熱時の非共振透過率は５７％であり、透過率が４２％の１００ｎｍのシリコンナイトライド膜に取り付けることができ、全体として２４％の透過率を提供する。冷たい時、スタックはＥＵＶ放射線を約９７％はねかえす。透過モジュレータには脆いという欠点があり、多層スタックは、パルス間で、厚い基板に取り付けられた反射モジュレータ程迅速に冷却できない。
【００２５】
位相変調に適したモジュレータ構造を図５及び図６に示す。図５では、１３．５ｎｍで半波長周期の単一の従来のＭｏ−Ｓｉ多層ミラー２００が熱膨張性エラストマー層２０２を介して透明な基板２０４に取り付けられている。インプリントビームすなわち刻印付けビーム２１０の可視光又は紫外線は、基板を通って移動した後、層２０２に入射する。エラストマー層２０２は、インプリントビーム２１０を強力に吸収し、これにより温度を上昇するように設計されていてもよい。この温度上昇は、層２０２の膨張δに急速に変換される。多層ミラー２００が距離δ移動した後、反射したＥＵＶビーム２１４は、入射ＥＵＶビーム２１２に対し、位相が４δπ／Λ変化する。ここで、ΛはＥＵＶ波長である。
【００２６】
図５に示す原理は、図６において、基板２０４に別々に取り付けられており且つチャンネル２６０によって分離されたモジュレータ要素２５０の二次元配列に適用される。モジュレータ要素２５０の配列の正面図を図７に示す。モジュレータ要素２５０の各々は、多層ミラー２５２、及び多層ミラー２５２と基板２０４との間の熱膨張性パッド２５４を含んでいてもよい。モジュレータ要素２５０の各々は、所定のパターンをなしたピクセルを画成してもよい。上述の例によれば、ピクセルの大きさは１４０ｎｍ×１４０ｎｍであり、１１０ｎｍの正方形のモジュレータ要素が３０ｎｍのチャンネルによって離間されている。本発明の範囲内で異なるモジュレータ要素寸法を使用してもよいということは理解されよう。インプリントビーム２１０を空間変調するとき、パッド２５４に様々な膨張が加わり、その結果、インプリントビームの強さ分布が、反射されたＥＵＶビーム２１４の対応する位相分布に変換される。空間解像度は、個々のモジュレータ要素の横方向のスケールサイズで決まる。表面を分割し、独立したモジュレータ要素の配列にするのが好ましい。これは、そうでない場合には、短いスケール長さでは、横方向熱伝達が横方向空間温度分布を滑らかにし、達成可能な空間解像度を低下するためである。更に、分割してない多層ミラーの剛性は、短い横方向スケール長さの変形に対して障害になる。
【００２７】
かくして、本発明の少なくとも一つの実施例の幾つかの特徴を説明したが、当業者は、様々な変形及び変更、及び改良を容易に思いつくということは理解されよう。このような変形及び変更、及び改良は本開示の部分であると考えられ、本発明の精神及び範囲内に含まれる。従って、以上の説明及び図面は単なる例示である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は本発明の第１実施例によるリソグラフィー装置の概略ブロックダイヤグラムである。図１−Ａは図１に示すモジュレータの拡大部分断面図である。
【図２】本発明の第２実施例によるリソグラフィー装置の概略ブロックダイヤグラムである。
【図３】本発明の第３実施例による多層ミラーの加熱前及び加熱後の概略断面図である。
【図４−Ａ】ピーク反射率が１３．５ｎｍにある多層ミラーについて、反射率を波長の関数として示すグラフである。
【図４−Ｂ】加熱後の図４の多層ミラーについて、反射率を波長の関数として示すグラフである。
【図５】本発明の第４実施例によるモジュレータの概略断面図である。
【図６】本発明の第５実施例によるモジュレータの概略断面図である。
【図７】図６に示すモジュレータの正面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  モジュレータ                            １２  光透過性基板
１４  モジュレータ要素                        ２０  多層ミラー
２２  熱膨張性パッド                          ３０  光学的パターン発生器
３２  光ビーム                                ３４  空間密度パターン
４０  光子源                                  ４２  コリメーター光学装置
４４  コリメート済ＥＵＶビーム                ５０  反射されたＥＵＶビーム
５２  マイクロ化投射光学装置                  ５４  半導体ウェーハ
６０  冷却
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−Ａ】
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【図４−Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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