(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＵＶリソグラフィミラーを作成する方法において、当該方法が、
ミラーブランクを作成するためにガラス材の板を垂下させる工程；及び
完成ミラーを作成するために前記ミラーブランクの上面を研磨する工程；
を有してなり、
脈理面が、完成ミラー面に実質的に平行であることを特徴とする方法。
【請求項２】
ＥＵＶリソグラフィ素子を作成する方法において、当該方法が、
ガラス材の個片の上面を研削する工程；
ブランクを作成するために前記個片の前記上面に、ガラス材の板をかぶせて前記ガラス材の板を垂下させる工程；及び
完成リソグラフィ素子を作成するために前記ブランクの上面を研磨する工程；
を有してなり、
脈理面が、前記完成リソグラフィ素子の表面に実質的に平行であることを特徴とする方法。
【請求項３】
前記ガラス材の板が火炎加水分解により作成されることを特徴とする請求項１から２いずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記ガラス材の板が超低膨張ガラス材を含むことを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記超低膨張ガラス材が５℃から３５℃の温度範囲において３０ｐｐｂ/℃をこえない熱膨張係数を有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連特許出願
本出願は、２０００年１０月１３日に出願された、名称を「ＥＵＶミラーにおいて脈理を回避する方法」とする、米国仮特許出願第６０/２４０,３０３号の優先権を主張する。
【０００２】
発明の分野
本発明は極紫外(ＥＵＶ)リソグラフィ用のＥＵＶミラーに関する。さらに詳しくは、本発明はＥＵＶミラーを作成する方法に関する。
【０００３】
発明の背景
極紫外(ＥＵＶ)リソグラフィ(ＥＵＶＬ)は、比較的新しいリソグラフィ形式である。ＥＵＶＬは、結像を行うために波長が１０から１４ナノメートル(ｎｍ)の範囲の(軟Ｘ線とも呼ばれる)極紫外(ＥＵＶ)光を用いる。これまでは、集積回路(ＩＣ)の大量生産に選択されるリソグラフィ手法は、光リソグラフィであった。光リソグラフィにおける絶え間ない進歩により、光リソグラフィは１００ｎｍまたはさらに微細なデバイス世代にかけて半導体工業の主力手段であり続けることができた。しかし、ＩＣチップの回路充填密度をさらに高めるためには、新しい技術(次世代リソグラフィ：ＮＧＬ)が必要になるであろう。ＥＵＶＬは光リソグラフィの後継技術となることを競っているＮＧＬ技術の１つである。
【０００４】
多くの点においてＥＵＶＬは光リソグラフィに類似している。例えば、図１に示されるように、ＥＵＶＬシステムについての基本的な光学的構成は光リソグラフィシステムの光学的構成と類似している。構成には、光源１，集光器２，マスクステージ５上のマスク(レチクル)４，光学系６及びウエハステージ８上のウエハ７が含まれる。ＥＵＶリソグラフィシステムと光リソグラフィシステムはともに、フォトレジストで被覆されたシリコンウエハを含む基板上にマスク上の像を投影するために光学系(カメラ)を用いる。しかし、明白な類似性はここまでである。ＥＵＶは事実上全ての材料で強く吸収されるため、ＥＵＶ結像は真空中で行われなければならず、これはシステムをチャンバ３内に封じ込めることにより達成される。さらに、チャンバ３は、それぞれがそれぞれ自体の真空システムを有する、別々の隔室１０及び２０に区画される。ＥＵＶはほとんどの材料で吸収されるから、基板(ウエハ)７上にマスク４上の像を集束及び投影するに適するレンズはない。この結果、透過モードの代わりに反射モードでＥＵＶＬを実施する必要がある。反射モードでは、光は、レンズを透過する代わりに、ミラー(図示せず：光学系６の内部にある)で反射される。反射光学系を用いるにしても、ＥＵＶを反射し得る材料は多くはない。近垂直入射(すなわち、入射ビームがミラー面に対して垂直に近い角度でミラー面に到着する)において妥当な反射率を得るため、ミラー面には一般に多層薄膜コーティングが施される。この多層薄膜コーティングは、分布ブラッグ反射として知られる現象でＥＵＶを反射する。
【０００５】
ＥＵＶＬ結像システムにおける反射面用の多層コーティングは、ＥＵＶ光学定数が異なる材料の多数の交互層からなる。このような多層膜は、層の周期がほぼλ/２であれば、共鳴反射率を与える。ここでλは波長である。最も有望なＥＵＶ多層膜は、モリブデン(Ｍｏ)とシリコン(Ｓｉ)の交互層からなるコーティングである。これらの層は、マグネトロンスパッタリングにより被着される。Ｍｏ層またはＳｉ層のそれぞれは、周期がλ/２になるように、ＥＵＶ光のλ/４の厚さに被着される。このタイプの反射器では、それぞれのシリコン表面で入射光が少しずつ反射される。層厚が反射光波に強めあう干渉をおこさせる。層数が多くなるほど、より多くの光が反射されるであろう。しかし、コーティング層数を多くしていけば、最終的には表面コーティングの欠陥が反射率を落とすことになるであろう。現在、ＥＵＶＬシステムのミラーのほとんどはほぼ４０対のＭｏ：Ｓｉ交互層を有する。さらに、Ｍｏ：Ｓｉ多層膜のほとんどは、一般的なレーザプラズマ光源の波長である、約１３.４ｎｍの波長で最善に機能するように最適化されている。
【０００６】
一般的なＥＵＶＬ光学系すなわちカメラ(図１の６を参照されたい)はいくつかのミラー(例えば図２に示される４-ミラーリングフィールドカメラ)からなる。カメラを構成するミラーは、回折限界結像を達成するために、極めて高度の表面形状完全性及び表面仕上げを有していなければならない。それぞれのミラーの表面形状(基本形状)は偏差が０.２５ｎｍ ｒｍｓ(二乗平均平方根)ないしこれより小さくなるまで正確でなければならないと予測されている。表面形状に加えて、表面仕上げにも厳格な要件が課せられなければならない。ＥＵＶＬの光学系作成に対する難題は、所望のレベルの表面形状精度及び表面仕上げを同時に達成することである。
【０００７】
図２はＥＵＶＬ用の一般的な従来技術の４-ミラー光学系を示す。このような光学系は、像をマスクからウエハ上に縮小投影するために用いられる。光学系で達成される縮小により、マスク上の像より小さな像をウエハ上に焼き付けることが可能になる。投影操作は一般にステップアンドスキャン法で行われる。ステップアンドスキャン動作では、光源(図１の１及び２を参照されたい)からの光ビームがマスク上の像をスキャンするために用いられる。マスクから反射された光ビームＬがさらに、マスクからウエハ上に像を縮小投影するために、４つのミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３及びＭ４で順次反射される。
【０００８】
ＥＵＶＬ結像に必要とされる高度の形状及び仕上げ精度には、ミラーが環境変化、例えば温度変化に対して実質的に不変であるべきことが要求される。より良い熱統御を可能にするためには、これらのミラーが極めて低い熱膨張係数(ＣＴＥ)をもつ軽量材料でつくられることが好ましい。そのような用途に対して有望な材料の１つは、コーニング社(Corning Inc.)のＵＬＥ（登録商標）ガラスのような、超低膨張ガラス材である。
【０００９】
「ＵＬＥ」ガラスは５℃から３５℃の温度範囲にわたって約０±３０ｐｐｂ/℃のＣＴＥを有する。「ＵＬＥ」ガラスのＣＴＥはチタン濃度の関数である。「ＵＬＥ」ガラスは一般に約６から８重量％のＴｉＯ２を含有する。約７重量％のＴｉＯ２を含有する組成では、ＣＴＥがほぼゼロである。熱膨張が極めて低いだけでなく、「ＵＬＥ」ガラスは結晶相を有していない点でも独特である。言い換えれば、「ＵＬＥ」ガラスは完全に非晶質である。「ＵＬＥ」ガラスは耐熱ガラスであり、このため通常の手段での作成は困難である。「ＵＬＥ」ガラスは、鋳込みによる代わりに、化学的気相成長法にある程度類似する火炎加水分解石英ガラスプロセスで作成される。火炎加水分解プロセスにおいては、高純度の酸化チタン及び酸化ケイ素前駆体が火炎に注入されて、成長中のガラスの表面上への堆積物が形成される。このプロセスにより、ナトリウム及びその他のアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属のような不純物が最小限に抑えられる。
【００１０】
独特の形成プロセスにより、「ＵＬＥ」ガラスは層成堆積物で形成される。このことは「ＵＬＥ」ガラスが本来的に脈理を有することを意味するが、これらの脈理は目に見えず、ほとんどの用途に影響しない。「ＵＬＥ」ガラスは表面粗さが０.５Å ｒｍｓ(二乗平均平方根)になるまで研磨されるが、ＥＵＶミラーのような厳格な用途に対しては脈理が問題を生じさせ得る。例えば、脈理は、ＥＵＶ微細リソグラフィのための投影システムに使用されるミラーで像劣化を生じさせることになるであろう中間周波表面構造をつくることができる。
【００１１】
図３Ａは「ＵＬＥ」ガラスの個片３１を示し、本図には脈理３２が示されている。脈理がミラー軸に垂直に走り、ミラーが引き続いて凹面または凸面形に研削及び研磨されると、脈理面が横切られる。図３Ｂは、上部が研削されて凸面が与えられた、「ＵＬＥ」ガラスの円柱３３を示す。脈理面の相異なる層が横切られて、ほぼ同心円の脈理端３４が残されていることが明らかである。これは光源が可視から赤外の範囲にある用途に対しては問題にならない。しかし波長が約１３ナノメートル(ｎｍ)の光を用いるＥＵＶリソグラフィでは、これらの脈理端３４が細条として現れ得る。これらの細条により、光学縦列内で投影されるいかなる像も劣化させることになろう収差が生じ得る。この問題は「ＵＬＥ」ガラスに関して示されるが、これはこのガラス特有の問題ではない。「ＵＬＥ」ガラスの形成における火炎加水分解プロセスのような、材料上に新しく形成された材料を徐々に堆積させることにより作成されるいかなる材料においても、脈理による同じ問題に遭遇するであろう。本明細書では、本来的に脈理を有するそのような材料を「ＵＬＥ」ガラス様材料と総称する。
【００１２】
「ＵＬＥ」ガラス様材料を有効に利用するためには、超低膨張材料のＥＵＶミラーの作成において脈理の影響を低減し得る方法を有することが望ましい。
【００１３】
発明の概要
本発明の実施形態は、ＥＵＶリソグラフィに使用するためのミラーを作成する方法に関する。いくつかの実施形態は、ミラーブランクを作成するためにガラス材の板を垂下させる工程及び研磨済ミラーを作成するためにミラーブランクの上面を研磨する工程を含む。別の実施形態は、ガラス材個片の上面を研削する工程、ミラーブランクを形成するためにガラス材の板をガラス材個片の上面にかぶせて垂下させる工程及び研磨済ミラーを作成するためにミラーブランクの上面を研磨する工程を含む。ガラス材は、熱膨張係数が５℃から３５℃の温度範囲にわたって３０ｐｐｂ/℃をこえない、超低膨張ガラス材とすることができる。
【００１４】
本発明のその他の態様及び利点は以下の詳細な説明及び添付図面から明らかになるであろう。
【００１５】
詳細な説明
本発明の実施形態は、「ＵＬＥ」ガラス様材料からＥＵＶミラーを作成する方法に関する。本発明は、像品質を劣化させ得る脈理の影響を大きく低減させる。
【００１６】
いくつかの実施形態は薄板ミラーの作成方法に関する。図４Ａは、側面に脈理４２を示す、薄板４１の側面図を示している。脈理面は板の表面に平行である。この板の表面を所望の曲率で研削するとすれば、研削が脈理面を横切ることになり、上述の問題は避けられないであろう。本発明の一実施形態にしたがえば、代わりに、図４Ｂに示されるように、薄板４１が所望の曲面をもつまで“垂下”されてミラーブランク４３が作成され、ミラーブランク４３では脈理面４４がミラーの垂下曲面に実質的に平行のままである。この垂下曲面はほぼ完成ミラーの最終形状を有するから、完成ミラーの作成には、少しばかりの研磨及び研削しか必要ではない。脈理面を横切ることにともなう問題は、実質的に排除されるであろう。本明細書で用いられる垂下とは、板状ガラス材の熱変形プロセスを指す。当業者であれば、所望の程度の垂下を達成するに必要な正確な条件(温度及び時間)を知っているであろう。「ＵＬＥ」ガラスには、１３００℃を上回る、好ましくは１４５０〜１５００℃の温度が一般に必要である。
【００１７】
完成ミラーの研磨またはラップ仕上げは、技術上既知のいずれかの方法で達成することができる。ミラーが所望の形状及び仕上げまで研磨されると、モリブデン(Ｍｏ)及びケイ素(Ｓｉ)のコーティングを、マグネトロンスパッタリング、イオンビームスパッタリングまたはその他の適切な方法により施すことができる。一般的なＥＵＶＬ用途では、これらのミラーは多数の交互するＭｏ及びＳｉ層で被覆されるべきである。本明細書で用いられる研磨には、Ｍｏ−Ｓｉ被覆工程を含めることができる。
【００１８】
本発明の別の実施形態は厚いミラーの作成方法に関する。厚いミラーでは、上述の垂下方法は適用できない。ミラーがある形状をこえて垂下されると、材料が流動する。このため、所望の厚さを有するに十分な材料を維持することが困難になる。この困難は垂下と研削を併用することで克服できる。
【００１９】
本発明の一実施形態にしたがえば、図５Ａに、厚い円柱形の板／ブロック５３が示され、脈理面５４が円柱の軸に垂直であることを示されている。本実施形態では、この円柱形ブロック５３が、初めに、ミラーの最終形状に近い形状を上面に与えるように研削される。これにより、脈理面が横切られてほぼ同心の脈理条５６を示す上面を有する、ミラーベース５５が作成される。ミラーベースがほぼ最終形状まで研削されてしまえば、薄板(図６Ａの６１を参照されたい)を、このベースに焼鈍固着(垂下)させることができる。
【００２０】
図６Ａに示されるように、板の表面に平行な脈理面６２をもつ薄板６１を、図５Ｂに示されたベースと同様のベース６３にかぶせて垂下させることができる。ミラーベース６３は、最終形状に近い形状及び脈理面を横切ることによる脈理条６４をもつ上面を有する。薄板６１がミラーベース６３上にかぶせて垂下させられると、研磨されるばかりの、ミラーブランク６５が作成される。ミラー６５の上面は図６Ａに示されるような薄板６１の上面であるから、ミラー６５は脈理条のない上面を有する。ミラーベースにかぶせて薄板６１を垂下させる結果、脈理面６７は曲面になった上面６６に平行のままである。したがって、ミラーブランク６５では、全ての脈理条が上面ではなく側面上にある。このミラーはほぼ最終形状を有するから、完成ミラーを作成するには、少しばかりの研磨及び研削しか必要ではない。これにより、脈理面の横切り及びこれにともなう問題は排除されるかまたは最小限に抑えられるであろう。
【００２１】
技術上既知のいくつかの方法が、上板６１をベース６３に焼鈍固着するに適する。これらには、熱融着、フリット融着及び接着剤を用いる焼鈍固着(すなわち接着)がある。熱融着では、熱エネルギーを与えて接合領域を溶融させることにより、上板６１とベース６３が融着(接合)される。フリット融着では、低温溶融ガラス材フリット(粉末)が接合部に付加されて、加熱されると上板６１とベース６３を“貼り”合せる。例えば、本発明と同じ譲受人に譲渡された米国特許第６,０４８,８１１号の明細書は、本プロセスに適するフリット融着プロセスを開示している。同様に、焼鈍固着は接着剤により、すなわち適切な接着剤を接合部に塗布することにより、達成できる。適切な接着剤には、エポキシ樹脂、シリコーン接着剤及び、加熱すると溶融してベースと面板との間の接合を形成する、鑞材または接合材があるが、これらには限定されない。面板がベースとほぼ同じか同じＣＴＥを有する材料でつくられている場合、理想的には、接着剤のＣＴＥがそのＣＴＥに一致すべきである。
【００２２】
限られた数の実施形態を用いて本発明を説明したが、本開示の援助を受けた当業者であれば、本明細書に開示されたような本発明の範囲を逸脱することなく、その他の変形が可能であることを認めるであろう。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術のＥＵＶＬシステムの図である
【図２】  ＥＵＶＬカメラ用の従来技術の４-ミラー光学系を示す図である
【図３Ａ】  脈理を有する、「ＵＬＥ」ガラス様材料の個片を示す図である
【図３Ｂ】  「ＵＬＥ」ガラス様材料の円柱形個片を示す。円柱上部は凸面形に研削されている
【図４Ａ】  側面上の脈理を見せている「ＵＬＥ」ガラス様材料の薄板の側面図を示す図である
【図４Ｂ】  薄板を垂下せて曲面をもたせた後の図４Ａと同じ側面図を示す
【図５Ａ】  円柱軸に垂直な脈理面を有する「ＵＬＥ」ガラス様材料の円柱を示す図である
【図５Ｂ】  凸面上の同心脈理条を示す、図５Ａに示される円柱から作成された凸面ミラーブランクである。
【図６Ａ】  凸形の上面をもつミラーベースに取り付けられようとしている、「ＵＬＥ」ガラス様材料でつくられた上板を示す
【図６Ｂ】  ベースに焼鈍固着された上板をもつミラーブランクを示す
【符号の説明】
３１    ガラス材個片
３２，４２    脈理
３４，６４    脈理条
４１，６１    薄ガラス板
４３，６５    ＥＵＶミラーブランク
４４，５４，６２，６７    脈理面
５５，６３    ミラーベース
【図１】
0005142444.tif 000002
【図２】
0005142444.tif 000003
【図３Ａ】
0005142444.tif 000004
【図３Ｂ】
0005142444.tif 000005
【図４Ａ】
0005142444.tif 000006
【図４Ｂ】
0005142444.tif 000007
【図５Ａ】
0005142444.tif 000008
【図５Ｂ】
0005142444.tif 000009
【図６Ａ】
0005142444.tif 000010
【図６Ｂ】
0005142444.tif 000011