JP4801756B2 - ダイクロイックミラー、ダイクロイックミラーを製造するための方法、リソグラフィ装置、半導体デバイス、およびそれらのための製造方法 - Google Patents

Description

[0001] 関連出願の相互参照
本願は、２００８年５月２日に出願され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許仮出願第６１／０７１，５１８号の利益を主張する。
本発明は、ダイクロイックミラー、ダイクロイックミラーを含むリソグラフィ装置、ダイクロイックミラーを製造する方法、半導体デバイスを製造する方法、および半導体デバイスに関する。

[0002] リソグラフィは、基板の表面上でフィーチャを作成するために使用されるプロセスである。そのような基板は、フラットパネルディスプレイ、回路ボード、様々な集積回路（ＩＣ）などの製造時に使用されるものを含むことができる。そのような応用例に頻繁に使用される基板は、半導体ウェーハである。本明細書の説明が他のタイプの基板にも当てはまることを、当業者なら理解するであろう。そのような場合には、パターニングデバイスでＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができ、このパターンを、放射感応性材料（たとえば、レジスト）の層でコートされた基板（たとえば、シリコンウェーハ）上の（たとえば、１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分上に結像することができる。一般に、単一の基板は、投影システムを介して１つずつ連続して照射される、網状の隣り合うターゲット部分全体を含むことになる。サポート（たとえば、マスクテーブル）上のパターニング構造によるパターニングを使用する現行の装置では、２つの異なるタイプの機械間で区別することができる。１つのタイプのリソグラフィ投影装置では、パターニング構造のパターン全体を一度にターゲット部分上に露光することによって各ターゲット部分が照射され、そのような装置は、一般にウェーハステッパと呼ばれる。一般にステップ・アンド・スキャン装置と呼ばれる他のタイプの装置では、所与の基準方向（「スキャン」方向）で投影ビーム下のパターニング構造のパターンを漸次スキャンし、一方、この方向に対して平行または逆平行で基板サポートを同期スキャンすることによって、各ターゲット部分が照射される。一般に、投影システムは倍率Ｍ（Ｍ＜１）を有することになるため、基板テーブルがスキャンされる速さＶは、マスクテーブルがスキャンされる速さの係数Ｍ倍となる。本明細書に述べられているリソグラフィデバイスに関するより多くの情報は、たとえば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，０４６，７９２号から収集することができる。

[0003] リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスでは、（たとえば、マスク内の）パターンが、放射感応性材料（たとえば、レジスト）の層によって少なくとも部分的に覆われた基板上に結像される。この結像工程の前には、基板を、プライミング、レジストコーティング、ソフトベークなど、様々な工程にかけることができる。露光後には、基板を、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、および結像済みフィーチャの測定／検査など、他の工程にかけることができる。この一連の工程を基礎として使用し、デバイス、たとえばＩＣの個々の層をパターニングする。次いで、そのようなパターニングされた層を、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学的機械的研磨など、すべて個々の層を仕上げることが意図された様々なプロセスにかけることができる。いくつかの層が望まれる場合には、工程全体、または工程の変形形態を新しい各層について繰り返すことができる。最終的には、一連のデバイスが基板（ウェーハ）上に存在することになる。次いで、これらのデバイスは、ダイシングまたはソーイングなどの技法によって互いに分離され、そこから、個々のデバイスを、キャリア上に取り付ける、ピンに接続する、などすることができる。そのようなプロセスに関するさらなる情報は、たとえば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔによる書籍「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ： Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」第３版、ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．、１９９７年、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４から得ることができる。

[0004] 便宜上、投影システムは、以下「レンズ」と呼ばれることがあるが、この用語は、たとえば屈折光学系、反射光学系、反射屈折システムを含めて、様々なタイプの投影システムを包含するものと広く解釈すべきである。放射システムは、投影放射ビームを誘導する、整形する、または制御するために、これらの設計タイプのいずれかに従って動作するコンポーネントをも含むことができ、そのようなコンポーネントもまた、下記で集合的に、または単数で「レンズ」と呼ばれることがある。投影ビームが横切る第１のエレメントに対する、投影ビームが横切る第２のエレメントの位置は、話を簡単にするために、以下、前記第１のエレメントの「下流」または「上流」と呼ぶ。この文脈では、「下流」という表現は、第１のエレメントから第２のエレメントへの変位が、投影ビームの伝播の方向に沿った変位であることを示し、同様に、「上流」は、第１のエレメントから第２のエレメントへの変位が投影ビームの伝播の方向と反対の変位であることを示す。さらに、リソグラフィ装置は、２つ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）を有するタイプのものとすることができる。そのような「マルチステージ」デバイスでは、追加のテーブルを同時に使用することができ、あるいは、１つまたは複数の他のテーブルが露光用に使用されている間に、１つまたは複数のテーブル上で準備工程を実施することができる。デュアルステージリソグラフィ装置は、たとえば、参照により共に本明細書に組み込まれる米国特許第５，９６９，４４１号、および国際特許出願公開第ＷＯ９８／４０７９１号に記載されている。

[0005] たとえば、ますます増加する電子コンポーネントをＩＣ内で集積することが望まれている。リソグラフィ装置では、基板上に結像することができるフィーチャのサイズは、投影放射の波長によって制限される可能性がある。より高いデバイス密度、したがってより高い動作スピードを有する集積回路を生産するために、より小さいフィーチャを結像することができることが望ましい。最新のリソグラフィ投影装置は水銀ランプまたはエキシマレーザによって生成される紫外光を使用するが、５ｎｍから２０ｎｍの範囲内、特に約１３ｎｍの、より短い波長の放射を使用することが提案されている。そのような放射は、極端紫外（ＥＵＶ）または軟Ｘ線と呼ばれ、可能な線源は、たとえば、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を含む。放電プラズマ源を使用する装置は、Ｗ．Ｐａｒｔｌｏ、Ｉ．Ｆｏｍｅｎｋｏｖ、Ｒ．Ｏｌｉｖｅｒ、Ｄ．Ｂｉｒｘの「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｎ ＥＵＶ（１３．５ｎｍ）Ｌｉｇｈｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ａ Ｄｅｎｓｅ Ｐｌａｓｍａ Ｆｏｃｕｓ ｉｎ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｖａｐｏｒ」Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ ３９９７、ｐｐ．１３６−１５６（２０００年）；Ｍ．Ｗ．ＭｃＧｅｏｃｈの「Ｐｏｗｅｒ Ｓｃａｌｉｎｇ ｏｆ ａ Ｚ−ｐｉｎｃｈ Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｓｏｕｒｃｅ」Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ ３９９７、ｐｐ．８６１−８６６（２０００年）；Ｗ．Ｔ．Ｓｉｌｆｖａｓｔ、Ｍ．Ｋｌｏｓｎｅｒ、Ｇ．Ｓｈｉｍｋａｖｅｇ、Ｈ．Ｂｅｎｄｅｒ、Ｇ．Ｋｕｂｉａｋ、Ｎ．Ｆｏｒｎａｃｉａｒｉの「Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｓｏｕｒｃｅ ａｔ １３．５ ａｎｄ １１．４ｎｍ ｆｏｒ ＥＵＶ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ ３６７６、ｐｐ．２７２−２７５（１９９９年）；Ｋ．Ｂｅｒｇｍａｎｎらの「Ｈｉｇｈｌｙ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ、Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ Ｇａｓ−Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｌａｓｍａ」Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ、Ｖｏｌ．３８、ｐｐ．５４１３−５４１７（１９９９年）に記載されている。

[0006] 上記で参照されている放電プラズマ放射源など、ＥＵＶ放射源は、ＥＵＶ放射を発するために、ガスまたは蒸気の比較的高い分圧を使用する可能性がある。たとえば、放電プラズマ源では、電極間で放電が生み出され、その後で、得られる部分的にイオン化されたプラズマを崩壊させ、ＥＵＶ範囲内で放射を発する、非常に高温のプラズマを生み出すことができる。非常に高温のプラズマは、しばしばＸｅ内で生み出される。というのは、Ｘｅプラズマは、極端紫外（ＥＵＶ）範囲内、約１３．５ｎｍで放射するからである。効率的なＥＵＶ生成のために、０．１ｍｂａｒの典型的な圧力が、電極付近で、放射源に望まれる。そのような比較的高いＸｅ圧力を有することの欠点は、ＸｅガスがＥＵＶ放射を吸収することである。たとえば、０．１ｍｂａｒのＸｅは、１ｍにわたって、１３．５ｎｍの波長を有するＥＵＶ放射を０．３％しか透過しない。したがって、いくぶん高いＸｅ圧力を、線源の周りで限られた領域に閉じ込めることが望ましい。そのために、線源は、コレクタミラーおよび照明光学系を配置することができる後続の真空チャンバからチャンバ壁によって分離されるそれ自体の真空チャンバ内に容れることができる。

[0007] レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源として知られる、ＥＵＶ放射用の他の線源は、典型的にはＣＯ_２レーザを使用する。現行のリソグラフィシステムでは、１０．６μｍの波長を有するレーザからの放射が、有意なパワーでウェーハに到達することができる。このパワーの一部がウェーハによって吸収され、望ましくないウェーハの加熱を引き起こす。

[0008] とりわけＥＵＶ源およびリソグラフィ投影装置内のフォイルトラップから生ずる熱放射は、熱放射が当たるオブジェクトの加熱を引き起こすおそれがある。リソグラフィ投影装置では、これらのオブジェクトは、一般にその装置を構成する光学コンポーネントであることになる。線源の近くに配置される光学コンポーネントの一例は、線源から生ずる光のためにコレクタとして機能する１組のリフレクタによって形成されることがある。この熱放射によるコレクタの加熱は、コレクタ内の諸部の膨張に通じる可能性があり、それがコレクタの幾何学的収差を引き起こすおそれがあり、最終的には、その破壊に通じるおそれがある。

[0009] 本発明の一実施形態の態様は、ウェーハに向かう光路から赤外放射を除去するように構成されたダイクロイックミラーを提供することである。

[0010] 本発明の一実施形態の態様は、そのようなダイクロイックミラーを含むリソグラフィ装置を提供することである。

[0011] 本発明の一実施形態の態様は、そのようなダイクロイックミラーを製造する方法を提供することである。

[0012] 本発明の一実施形態の態様は、半導体デバイスを製造する方法を提供することである。

[0013] 本発明の一実施形態の態様は、半導体デバイスを提供することである。

[0014] 本発明の一実施形態の態様によれば、上限λ１を有する第１の波長範囲内の放射を、λ１より大きい下限λ２を有する第２の波長範囲内の放射から分離するように構成されたダイクロイックミラーが提供される。このミラーは、基板と、基板と反対の方向を向く反射表面を有する少なくとも１つの積層体とを含む。この積層体は、基板上において、第１の材料と第２の材料の交互する層を含む。これらの第１および第２の材料は、相対的なエッチング選択性をもたらすように構成される。積層体の幅は、基板に向かう方向で階段状に増大する。反射表面は、λ１より大きくλ２より小さい幅を有するステップを有する。このようにして、基板に対して階段状に傾斜した表面が形成される。これらの１つまたは複数の積層体は、たとえばそれらの上部の両側で階段状に傾斜する。傾斜は、１つまたは複数の積層体の、得られる形状が非対称なものとなるように、両側について同じであってもよい。一実施形態では、１つまたは複数の積層体は、それらの上部の一方の側だけで傾斜し、他方の側には、基板の表面に対して実質的に直交（transverse）する表面を有することができる。

[0015] 一実施形態では、上限を有する第１の波長範囲内の第１のタイプの放射を、第１の波長の上限より大きい下限を有する第２の波長範囲内の第２のタイプの放射から分離するように構成されたダイクロイックミラーが提供される。このミラーは、基板と、基板と反対の方向を向く反射表面、および基板に向かう方向で階段状に増大する幅を有する少なくとも１つの積層体とを含む。この積層体は、基板上において、第１の材料と第２の材料の交互する層によって形成される。反射表面は、第１の波長の上限より大きく第２の波長の下限より小さい幅を有するステップを有する。

[0016] ダイクロイックミラーは、複数の積層体を備えることができる。これらの積層体は、ある高さを有することができ、基板のところで、あるピッチで配置することができる。ピッチと高さとの比率は、約５と約２５の間の範囲内とすることができる。

[0017] 第１の波長範囲内の放射は、ステップの幅より小さい波長を有する。したがって、ステップの法線により、ＥＵＶ放射の反射方向が決定される可能性がある。第２の波長範囲内の放射の波長は、ステップのサイズより大きい。したがって、ミラーの表面は、この波長範囲内の放射にとって、大域的な傾斜（global inclination）に従う、積層体の諸ステップを通って補間された表面として見える可能性がある。この表面は、個々のステップの表面法線から逸脱する表面法線を有する。したがって、第１の波長範囲内の放射と第２の波長範囲内の放射は、相互に異なる方向で反射される可能性がある。

[0018] この原理は、約１μｍのλ２より大きい波長を有する赤外範囲内の放射を、約１００ｎｍのλ１未満の波長を有する極端紫外範囲内の所望の放射から分離するのに、特に適している。

[0019] 本発明の一実施形態によるダイクロイックミラーは、基板上の、第１の材料と第２の材料の交互する層によって形成される。これらの第１および第２の材料は、相対的なエッチング選択性をもたらすように構成される。ミラーの反射表面が複数の積層体によって形成される実施形態では、大きな反射表面を得ることができる一方、積層体の高さは、比較的大きくないものとすることができる。

[0020] 一実施形態では、上限を有する第１の波長範囲内の第１のタイプの放射を、第１の波長範囲の上限より大きい下限を有する第２の波長範囲内の第２のタイプの放射から分離するように構成されたダイクロイックミラーを製造する方法が提供される。この方法は、基板表面上において、第１の材料と第２の材料の交互する層を備えるエッチング積層体を形成することを含み、第１および第２の材料が、相対的なエッチング選択性をもたらすように構成される。この方法は、エッチング積層体内で複数の階段パターンを作成することを含み、階段パターンが少なくとも３つのレベルを有し、各レベルが、（ｉ）積層体の上部上にレジスト膜を形成すること、（ｉｉ）それぞれのパターニングされる領域を露光し、積層体の領域を露出するように現像すること、（ｉｉｉ）レジストで覆われていない領域で積層体の１つまたは複数の層をエッチングすること、および、複数のレベルについて、覆われていない領域の幅が削減されるように、工程（ｉ）から（ｉｉｉ）を繰り返すことによって形成される。

[0021] 本発明の一実施形態によるダイクロイックミラーは、基板表面上において、第１の材料と第２の材料の交互する層を含むエッチング積層体を形成することを含む、本発明の一実施形態による製造方法を用いて、製造の効率的な仕方を可能にすることができる。これらの第１および第２の材料は、相対的なエッチング選択性をもたらすように構成される。この方法は、エッチング積層体内で複数の階段パターンを作成することを含む。これらの階段パターンは、少なくとも３つのレベルを有し、各レベルが、（ｉ）積層体の上部上にレジスト膜を形成すること、（ｉｉ）それぞれのパターニングされる領域を露光し、積層体の領域を露出するように現像すること、（ｉｉｉ）レジストで覆われていない領域で積層体の１つまたは複数の層をエッチングすること、（ｉｖ）工程（ｉ）から（ｉｉｉ）を繰り返すことによって形成される。複数のレベルについて、１つまたは複数の覆われていない領域の幅が削減される。形成しようとする積層体の形状に応じて、覆われていない領域の幅は、異なるように減少させることができる。たとえば、覆われていない領域の幅が、その覆われていない領域を両側で、幅Ｗで縮小することによって削減された場合、対称的な形状を得ることができる。たとえば、覆われていない領域が一方の側で、幅Ｗで縮小された場合、非対称な形状が得られる。Ｗは、それぞれの先行するレベルについてのエリアに比べて、λ１＜Ｗ＜λ２の範囲内の値を有する。

[0022] 一実施形態では、第１および第２の材料のそれぞれは、他方の材料が不感応である特定のエッチング剤および／またはエッチング方法を有することができる。この場合には、第１の材料の層をエッチングするプロセスは、第２の材料の層の表面に達したとき停止する。同様に、第２の材料の層をエッチングするプロセスは、第１の材料の層の表面に達したとき停止する。したがって、各エッチング工程の後には、そのエッチング工程に対して不感応な層である平坦な表面が残る。

[0023] 第１の材料が、他方の材料に使用されるエッチング剤またはエッチング方法に対して不感応であれば十分とすることができる。一実施形態では、第１の材料によって形成される層が、第２の材料によって形成される層に対するエッチストップ層を形成する。第１の材料の層は、第２の材料の層に比べて相対的に小さい厚さを有することができる。その場合には、各エッチングサイクルが２つの工程を含むことができる。第１の工程では、第１の材料の層によって形成されたハードマスクの覆われていない部分を、その第１の材料用の第１のエッチング剤またはエッチング方法によって除去することができる。後続の第２の材料の層もまた、部分的にエッチングすることができる。第２の工程では、後続の第２の材料の層の覆われていない部分が、第２のエッチング剤および／またはエッチング方法によって完全にエッチング除去される。後続の第１の材料の層はこのエッチング剤および／またはエッチング方法に対して不感応であるため、このエッチング工程は、後続の層の表面で終了し、その結果、平坦な表面が得られる。

[0024] 相互に異なるエッチング感度を有する材料の諸例が、そのようなものとして知られている。たとえば、第１の材料は、窒化ケイ素または炭化ケイ素とすることができ、第２の材料は、リンケイ酸ガラスとすることができる。一実施形態では、第１の材料は、ハードマスクとして働く。一実施形態では、第１の材料としてのＡｌ_２Ｏ_３と第２の材料としてのＳｉＯ_２の組合せを使用することができる。第１の材料は、ＣＣｌ_４によってエッチングすることができる。第２の材料は、ＣＦ_４とＣＨＦ_３のガスの組合せによってエッチングされる。第１の材料は、実質的にこの組合せに関して不感応である。

[0025] 一実施形態では、これらの積層体は、高さＨを有し、基板のところでピッチＰで配置され、ピッチと高さとの比率Ｐ／Ｈは、約５と約２５の間の範囲内にある。実質的に２５より大きい比率、たとえば５０の場合、個々のステップの法線と諸ステップを通って補間された表面の法線との間の角度が比較的小さく、その結果、２つのタイプの放射が、小さな光学設計内で分離するのが困難になる可能性がある。実質的に５より小さい比率、たとえば２の場合、比較的大きな高さの積層体が望ましく、それにより、ダイクロイックミラーの製造コストが比較的大きくなるおそれがある。

[0026] 第１の材料および／または第２の材料が、第１および第２のタイプの放射に関して高い反射率を有するので、これらの２つのタイプの放射のどちらについてもダイクロイックミラーの高い反射率を得ることができる。

[0027] 本発明によるダイクロイックミラーの一実施形態では、基板と反対の方向を向く積層体の表面が反射コーティングを備える。この反射コーティングは、積層体によって形成されるレリーフプロファイルに実質的に合致する外部輪郭を有する。これにより、第１および第２の材料を、材料のより大きなグループから選択することが可能になる可能性がある。

[0028] 反射コーティングは、反射層を含むことができる。赤外放射をＥＵＶ放射から分離するように構成されたダイクロイックミラーの一実施形態では、たとえばＲｕ、Ｐｄ、またはＲｈの層を使用することができる。これらの材料は、どちらのタイプの放射に関しても比較的良好な反射率を有する。

[0029] 一実施形態では、反射コーティングは、ブラッグリフレクタ、たとえば１０〜１００層のＭｂ／Ｓｉの２重層を備えるリフレクタ積層体によって形成することができる。実際には、斜入射応用例用には、単一の反射層を含む反射コーティングが望ましいことがあり、直入射応用例の場合には、ブラッグリフレクタによって形成された反射コーティングが望ましいことがある。

[0030] 本発明の一態様によれば、リソグラフィ装置が提供される。この装置は、放射ビームを送るように構成された放射源と、放射ビームを調節するように構成された照明システムと、ビームにその断面でパターンを与えるように構成されたパターニングデバイスを支持するように構成されたサポートと、基板を保持するように構成された基板テーブルと、パターニングされたビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成された投影システムと、放射源と基板の間で光路内に配置された、本明細書に述べられている本発明の実施形態によるダイクロイックミラーとを含む。

[0031] 一実施形態では、放射ビームを送ること、ろ波された放射ビームを形成するように、ダイクロイックミラーを用いて、ビームの望ましくない放射を除去することを含むデバイス製造方法が提供される。ダイクロイックミラーは、基板と、基板と反対の方向を向く反射表面、および基板に向かう方向で階段状に増大する幅を有する少なくとも１つの積層体とを含む。この積層体は、基板上の、第１の材料と第２の材料の交互する層によって形成される。反射表面は、所望の放射の波長上限より大きく望ましくない放射の波長下限より小さい幅を有するステップを有する。この方法は、ろ波された放射のろ波されたビームをパターニングすること、パターニングされた放射ビームを基板のターゲット部分上に投影することを含む。

[0032] 本発明の一実施形態によるダイクロイックミラーは、リソグラフィ装置内の応用例に特に適している可能性がある。上述のように、放射源は、小さなクリティカルディメンションを有するターゲット基板内でパターンを得るために、ＥＵＶ範囲内の放射など短波長の放射を生成するように設計される。しかし、実際に使用可能なＥＵＶ源は、赤外範囲内の放射をも生成する。本発明のダイクロイックミラーは、本発明によれば、リソグラフィ装置内で、放射源とパターニングデバイスの間で光路内に配置されるため、赤外放射を実質的に抑制することができる。

[0033] これらおよび他の態様について、図面を参照してより詳細に述べる。

[0034]図１Ａは、本発明の一実施形態によるダイクロイックミラーの断面図であり、[0035]図１Ｂは、図１ＡにおけるＢによるダイクロイックミラーの上面図である。 [0036]本発明の一実施形態によるダイクロイックミラーの断面図である。 [0037]図１ＡにおいてＩＩによって示されているダイクロイックミラーの拡大部分の概略図であり、ダイクロイックミラーの動作の一態様を示す。 [0038]本発明の一実施形態によるダイクロイックミラーを製造するための方法の工程の図である。 [0038]本発明の一実施形態によるダイクロイックミラーを製造するための方法の工程の図である。 [0038]本発明の一実施形態によるダイクロイックミラーを製造するための方法の工程の図である。 [0038]本発明の一実施形態によるダイクロイックミラーを製造するための方法の工程の図である。 [0039]図４Ａは、図３Ａ〜３Ｄを参照して例示されている方法を用いて得られたミラーの動作の一態様の図であり、図４Ｂは、図３Ａ〜３Ｄを参照して例示されている方法を用いて得られたミラーの動作の一態様の図である。 [0040]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置の図である。 [0041]図５におけるＡによるリソグラフィデバイス内で使用されるダイクロイックミラーの上面図である。

[0042] 以下、本発明の実施形態が示されている添付の図面を参照して、本発明の実施形態についてより完全に述べる。しかし、本発明の実施形態は、多数の様々な形態で実施することができるものであり、本明細書で述べられている実施形態に限定されるものと解釈すべきでない。それどころか、これらの実施形態は、この開示が徹底した完全なものとなるように、かつ本発明の範囲を当業者に完全に伝えるように提供されている。図面では、見やすくするために、諸層および諸領域のサイズおよび相対的なサイズが誇張されることがある。

[0043] 以下の詳細な説明では、本発明を完全に理解するために多数の特定の詳細が述べられている。しかし、本発明は、これらの特定の詳細なしに実施することができることを、当業者なら理解するであろう。他の場合には、本発明の諸態様をわかりにくくしないように、周知の方法、工程、およびコンポーネントは詳細に述べられていない。

[0044] 図１Ａ、図１Ｂは、上限λ１を有する第１の波長範囲内の第１のタイプの放射を、λ１より大きい下限λ２を有する第２の波長範囲内の第２のタイプの放射から分離するように構成されたダイクロイックミラー１を示す。ここで、図１Ａはミラー１の断面を示し、図１Ｂは、図１Ａにおける矢印Ｂによる上面図を示す。図の実施形態では、第１のタイプの放射は、約１００ｎｍのλ１未満の波長を有する極端紫外範囲内の放射であり、第２のタイプの放射は、約１μｍのλ２より大きい波長を有する赤外範囲内の放射である。

[0045] このミラーは、基板１０と、基板１０上の、第１の材料と第２の材料の交互する層１２、１４によって形成される少なくとも１つの積層体、ここでは複数の積層体１６とを含む。これらの第１および第２の材料は、相対的なエッチング選択性をもたらすように構成される。積層体の幅は、基板１０に向かう方向で階段状に増大する。反射表面は、幅Ｗを有するステップ１１を有する。幅Ｗは、λ１＜Ｗ＜λ２の範囲内の値を有する。これらのステップは、幅Ｗに対して直交する方向で長さＬを有する。積層体１６が３つしか示されていないが、一実施形態では、より多くのステップが存在してもよい。図の実施形態では、ステップの幅Ｗは５μｍである。しかし、この幅は、上述の範囲内の別の値を有することができる（たとえば０．１μｍから８μｍの範囲内の幅）。

[0046] 図の実施形態では、積層体１６は、高さＨを有し、基板のところで、ピッチＰで配置される。ピッチと高さとの比率Ｐ／Ｈは、約５と約２５の間の範囲内であることが望ましい。実質的に２５より大きい比率、たとえば５０の場合、個々のステップの法線と諸ステップを通って補間された表面の法線との間の角度が比較的小さく、その結果、２つのタイプの放射が、小さな光学設計内で分離するのが困難になる可能性がある。実質的に５より小さい比率、たとえば２の場合、比較的大きな高さの積層体が望ましく、それにより、ダイクロイックミラーの製造コストが比較的大きくなるおそれがある。図の実施形態では、これらの積層体が１２層を含む。これらの１２層は、互いに交互する第１の材料の６つの層１２と第２の材料の６つの層１４とを含む。図の実施形態では、層１２は、第１の材料として窒化ケイ素を含み、約５０ｎｍの厚さを有する。層１４は、第２の材料としてリンケイ酸ガラスを含み、約５００ｎｍの厚さを有する。

[0047] したがって、形成された積層体の高さは、約３．３μｍである。この実施形態では、積層体１６のピッチＰは、約５０μｍである。したがって、この実施形態では、ピッチと高さとの比率Ｐ／Ｈは、約１５の値を有する。

[0048] 図の実施形態では、積層体の幅が、第１の材料の次の層１２それぞれのところで階段状に増大し、その結果、上面図から見て、これらの層の表面だけが見える。別法として、この幅は、各層、すなわち第１の材料の層１２と第２の材料の層のところで共に増大してもよい。一実施形態では、積層体は、より多くの層にわたって同じ幅を維持することができる。すなわち、積層体の幅は、第２、第４、第６の層のところで増大することができ、一方、中間層のところでは、幅が実質的に一定のものとすることができる。

[0049] 基板１０と反対の方向を向く積層体１６の表面は、反射コーティング１８を備えることができ、反射コーティング１８は、積層体１６によって形成されるレリーフプロファイルに実質的に合致する外部輪郭を有する。図の実施形態では、この反射コーティングは、反射層、ここでは、たとえば５〜２０ｎｍの範囲内の厚さを有するルテニウム層を含む。ダイクロイックミラーが放射源付近に配置される場合、たとえば数μｍ程度の実質的により大きな層厚を適用することができる。一実施形態では、パラジウムまたはルテニウムの層が反射コーティングとして働くことができる。これらの材料は、極端紫外範囲内の放射に関して良好な反射率を有する。一実施形態では、反射コーティングは、ブラッグリフレクタ、たとえば厚さ４〜８ｎｍの１０〜１００層のＭｂ／Ｓｉの２重層を含むリフレクタ積層体によって形成することができる。基板１０と反対の方向を向く表面のところで見える積層体１６の層が、分離しようとする２つのタイプの放射に関してすでに十分に反射性である場合、別個の反射コーティングは省略することができる。

[0050] 図１Ｃは、本発明の一実施形態によるダイクロイックミラーを断面で示す。図中、図１Ａおよび図１Ｂにおける諸部に対応する諸部は、同じ参照番号を有する。この実施形態では、ダイクロイックミラーが単一の非対称な積層体を含み、この積層体は、その上部１Ｃの第１の側１Ａで階段状に傾斜し、反対側１Ｂ上で、基板の表面に対して実質的に直交する表面を有する。この実施形態では、この積層体は、第１の材料の第１の層と第２の材料の第２の層とをそれぞれが含む１２の２重層を含む。これらの材料は、相互に異なるエッチング感度を有するように構成される。

[0051] 図２は、このミラーが第１のタイプの放射ＥＵＶを第２のタイプの放射ＩＲからどのように分離するかを示す。図２は、図１ＡにおいてＩＩによって示されているダイクロイックミラーの拡大部分を概略的に示す。図中、図１Ａ、図１Ｂにおける諸部に対応する諸部は、同じ参照番号を有する。放射の入射ビームＲｉｎは、特に１３．４ｎｍの波長を有する第１のタイプの放射ＥＵＶと、ここでは１０．６μｍの波長を有する第２のタイプの放射ＩＲとを含む。ＥＵＶ放射の波長１３．４ｎｍは、ステップの幅Ｗ、ここでは５μｍより実質的に小さいため、ステップによって形成されたミラーの細部が見え、その結果、ＥＵＶ放射の反射の方向は、ステップの法線１８ａによって決定される。入射放射ビームが法線１８ａと実質的に平行な角度を有するこの場合には、入射ビームのＥＵＶ部分は、実質的にこの法線の方向で反射される。赤外放射の波長１０．６μｍは、ステップによって形成された５μｍの幅Ｗを有する細部より大きいため、この波長範囲内では、大域的な傾斜だけが見える。したがって、この波長範囲については、反射表面が、諸ステップを通る平面２０として見える。この反射表面２０は、個々のステップの表面法線１８ａに対して回転される表面法線２０ａを有する。したがって、赤外放射ＩＲは、極端紫外放射ＥＵＶの角度とは異なる角度で放射される。

[0052] 図３Ａから図３Ｄは、図１Ａ、図１Ｂ、図２を参照して述べられているダイクロイックミラーを製造する方法の一実施形態を示す。この方法は、基板表面１０上の、第１の材料と第２の材料の交互する層１２、１４を含むエッチング積層体を形成する工程を含み、これらの２つの材料は、相対的なエッチング選択性をもたらすことができ、交互する層１２、１４は、そのようなものとして知られている仕方で、たとえば化学気相堆積によって堆積することができるが、たとえばスプレーコーティング、スリットコーティング、スロットダイコーティング、押出しコーティング（extrusion coating）や、インクジェットプリンティング、フレキソプリンティング、オフセットプリンティングのようなプリンティング、またはスピンコーティングによっても堆積することができる。この工程の後で、図３Ａに示されている層構造が得られる。このようにして付けられた層が十分に平坦なものと考えられない場合、たとえば化学的機械的研磨（ＣＭＰ）による、中間的な平坦化プロセスを適用することができる。

[0053] その後で、複数の階段パターンがエッチング積層体内で作成される。以下の工程（ｉ）から（ｉｉｉ）を繰り返すことにより、すなわち、

[0054] （ｉ）積層体の上部上にレジスト膜１５を形成すること、

[0055] （ｉｉ）それぞれのパターニングされる領域を露光し、積層体の領域を露出するように現像すること、および

[0056] （ｉｉｉ）レジストで覆われていない所で積層体の１つまたは複数の層をエッチングすることである。

[0057] この一連の工程（ｉ）から（ｉｉｉ）を最初に適用した後で、レジスト層によって覆われていない、基板１０から最も離れた層１２の部分が除去される。次いで、第１の材料の層が感応しない別のエッチング剤を用いて、基板１０から最も離れた第２の材料の層１４の、覆われていない部分が除去され、その結果、図３Ｂに示されている構造が得られる。

[0058] 次いで、一連の工程（ｉ）から（ｉｉｉ）が２回目として繰り返される。ここでは、追加の表面をレジスト１５で覆うことによって、覆われていない領域の幅が削減される。この場合、レジスト１５の各片は、両側において、幅Ｗで幅が広げられる。工程（ｉ）から（ｉｉｉ）を２回目として繰り返し、まず第１の材料の層１２が、次いで第２の材料の層１４が、それぞれのエッチング方法またはエッチング剤によってエッチングされた後で、図３Ｃに示されている構造が得られる。

[0059] 工程（ｉ）から（ｉｉｉ）をさらに５回繰り返し、その後で残りのレジストを除去した後で、図３Ｄに示されている構造が得られる。基板１０と反対の方向を向くこの構造の表面（上面）は、この上面それ自体がどちらのタイプの放射に関しても反射性でない場合、反射層を備えることができる。

[0060] 図４Ａおよび図４Ｂは、本発明による方法に従って得られた構造の一部を概略的に示す。ここで、図４Ａはその部分を断面で示し、図４Ｂは、その部分を、図４Ａにおける矢印Ｂによって示されている側面図により示す。図中、先の図に対応する諸部は、対応する参照番号を有する。図のように、層１２、１４をエッチングする工程により、層１４がアンダーカット１４ａを示す可能性がある。放射の一部分は、層１４のアンダーカット領域に当たって反射したとき、失われる可能性がある。実際には、反射表面の法線１８ａおよび入射放射Ｒｉｎの光路を通る平面が、ステップの長さ方向に沿って、すなわち積層体が階段状に広くなる方向に対して交差（transverse）する方向で配向される場合、この放射の損失は無視できるものである。

[0061] 図５は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置１００を概略的に示す。このリソグラフィ装置は、放射ビームを送るための放射源ＲＳを含む。リソグラフィ装置１００は、放射ビームを調節するように構成されたミラーＭ１〜Ｍ４を有する照明システムを含む。リソグラフィ装置１００は、パターニングデバイスＭＫを支持するように構成されたサポート（図示せず）を備える。パターニングデバイスＭＫは、ビームにその断面でパターンを与えるように構成される。パターニングされたビームは、ミラーＭ５〜Ｍ１０を含む投影システムによって、基板ＳＴのターゲット部分上に投影される。基板ＳＴは、当該基板ＳＴを保持するように構成された基板テーブル（図示せず）のところで配置される。

[0062] 図１Ａから図４Ｂを参照して述べられているダイクロイックミラー１は、放射源ＲＳと基板ＳＴの間に配置される。図の実施形態では、ダイクロイックミラー１は、照明システムＭ１〜Ｍ４とパターニングデバイスＭＫの間で光路内に配置される。ダイクロイックミラー１は、かすめ入射ミラーとして構成され、具体的には、照明システムＭ１〜Ｍ４によって送られる入射ビームＲｉｎと表面の１８ａの法線との間の角度は、７５度と８９度の間の範囲内にある。しかし、個々のステップ１１の表面に対する法線である反射表面の法線１８ａ、および入射放射Ｒｉｎの光路を通る平面がステップ１１の長さ方向に沿って配向されるため、ＥＵＶ放射の損失は無視できるものである。これは、図５における矢印Ａによるミラーの上面図、すなわちミラー１のステップ１１の表面に対して垂直な方向にある図を示す図５Ａでさらに明らかになる。入射放射ビームＲｉｎは、ステップの表面に対して交差する、かつステップの長さ方向に沿って配置された平面内で入射する。入射放射ビームのＥＵＶ成分もまた、この平面内で反射される。しかし、ＩＲ成分は、入射ビームＲｉｎ、およびステップ１１を通って補間された平面２０の法線２０ａを通る平面内で反射される。図５Ａにおける矢印ＩＩおよび図５における矢印ＩＩによる、図５Ａのミラー１の側面図にも対応する図２をも参照されたい。

[0063] かすめ入射ミラーは、単一の方向で平坦または湾曲したものとすることができ、これは有利である。他のミラーは、すべてダブルカーブ型である。かすめ入射ミラーは、所望のタイプの放射に関して反射性の材料の単一の層、たとえばＥＵＶ放射の場合にはＲｕ、Ｐｔ、またはＲｈの層によって形成された反射表面を備えることができる。層均一性および絶対厚さに関して非常に厳しい要件を有する多層によって形成された反射表面の場合に対して、この層は平坦であれば十分である。これは、ステップ付き表面の場合、製造するのに比較的コストがかかる。

[0064] 一実施形態では、ダイクロイックミラーは、照明システムとパターニングデバイスの間に配置されなくてもよい。本発明の一実施形態によるダイクロイックミラーは、光路内で別の位置に配置することができる。たとえば、このダイクロイックミラーは、照明システムの２つのミラー間、または放射源と照明システムの間で光路内に配置することができる。

[0065] 特許請求の範囲では、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える、含む）」という語は、他のエレメントまたは工程を除外せず、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数を除外しない。単一のコンポーネントまたは他のユニットが、特許請求の範囲に述べられているいくつかの項目の機能を満たすことができる。いくつかの尺度が相互に異なる請求項で述べられているというだけで、これらの尺度の組合せを有利に使用することができないことを示すことにはならない。特許請求の範囲内に参照符号があればそれは、その範囲を限定するものと解釈すべきでない。

Claims (14)

1. 上限を有する第１の波長範囲内の第１のタイプの放射を、前記第１の波長の前記上限より大きい下限を有する第２の波長範囲内の第２のタイプの放射から分離するように構成されたダイクロイックミラーであって、
   基板と、
   前記基板と反対の方向を向く反射表面、および前記基板に向かう方向で階段状に増大する幅を有する少なくとも１つの積層体と
   を備え、
   前記積層体が、前記基板上において、第１の材料と第２の材料の交互する層によって形成され、
   前記反射表面が、前記第１の波長の前記上限より大きく前記第２の波長の前記下限より小さい幅を有するステップを有する、ダイクロイックミラー。
2. 前記基板と反対の方向を向く、前記少なくとも１つの積層体の表面が反射コーティングを備え、
   前記反射コーティングが、前記少なくとも１つの積層体によって形成されるレリーフプロファイルに実質的に合致する外部輪郭を有する、請求項１に記載のダイクロイックミラー。
3. 前記反射コーティングが反射層を含む、請求項２に記載のダイクロイックミラー。
4. 前記反射コーティングがブラッグリフレクタを含む、請求項２に記載のダイクロイックミラー。
5. 前記第１のタイプの放射が極端紫外放射であり、前記第２のタイプの放射が赤外放射である、請求項１に記載のダイクロイックミラー。
6. 放射ビームを供給するための放射源と、
   前記放射ビームを調節するように構成された照明システムと、
   前記ビームにその断面でパターンを与えるように構成されたパターニングデバイスを支持するように構成されたサポートと、
   基板を保持するように構成された基板テーブルと、
   前記パターニングされたビームを前記基板のターゲット部分上に投影するように構成された投影システムと、
   前記放射源と前記基板の間に配置された、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のダイクロイックミラーと
   を備える、リソグラフィ装置。
7. 前記ダイクロイックミラーの前記反射表面の法線、および前記反射表面上の入射放射の光路を通る平面が、前記ステップの長さ方向に沿って配向される、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
8. 上限を有する第１の波長範囲内の第１のタイプの放射を、前記第１の波長範囲の前記上限より大きい下限を有する第２の波長範囲内の第２のタイプの放射から分離するように構成されたダイクロイックミラーを製造する方法において、
   （ａ）基板表面上において、第１の材料と第２の材料の交互する層を備えるエッチング積層体を形成することであって、前記第１および第２の材料が、相対的なエッチング選択性をもたらすように構成されること、および、
   （ｂ）前記エッチング積層体内で複数の階段パターンを作成すること
   を含み、前記階段パターンが少なくとも３つのレベルを有し、各レベルが、
   （ｉ）前記積層体の上部上にレジスト膜を形成すること、
   （ｉｉ）それぞれのパターニングされる領域を露光し、前記積層体の領域を露出するように現像すること、
   （ｉｉｉ）レジストで覆われていない領域で前記積層体の１つまたは複数の層をエッチングすること、および、
   （ｉｖ）複数のレベルについて、前記覆われていない領域の幅が削減されるように、工程（ｉ）から（ｉｉｉ）を繰り返すこと
   によって形成される、方法。
9. 前記基板と反対の方向を向く表面を前記階段パターンに実質的に合致し、かつ前記第１のタイプの放射および前記第２のタイプの放射に関して反射性である層でコーティングすることをさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記第１の材料の層が前記第２の材料の層より実質的に小さい厚さを有し、前記第１の材料の層が、前記第２の材料の層のためのハードマスクとして機能する、請求項８に記載の方法。
11. 前記第１の材料が、窒化ケイ素または炭化ケイ素であり、前記第２の材料がリンケイ酸ガラスである、請求項９に記載の方法。
12. 前記基板と反対の方向を向く前記積層体の表面で反射コーティングを付けることをさらに含み、
    前記反射コーティングが、前記レリーフプロファイルに実質的に合致する外部輪郭を有する、請求項８から請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 放射ビームを供給すること、
    請求項１に記載のダイクロイックミラーを用いて前記ビームの望ましくない放射を除去して、ろ波された放射ビームを形成すること、
    ろ波された放射の前記ろ波されたビームをパターニングすること、および、
    パターニングされた放射ビームを基板のターゲット部分上に投影すること
    を含む、デバイス製造方法。
14. 放射ビームを供給すること、および、
    ダイクロイックミラーを用いて前記ビームの望ましくない放射を除去して、ろ波された放射ビームを形成することを含み、
    前記ダイクロイックミラーが、
    基板と、
    前記基板と反対の方向を向く反射表面、および前記基板に向かう方向で階段状に増大する幅を有する少なくとも１つの積層体とを備え、
    前記積層体が、前記基板上において、第１の材料と第２の材料の交互する層によって形成され、
    前記反射表面が、所望の放射の波長上限より大きく前記望ましくない放射の波長下限より小さい幅を有し、
    前記方法が、
    ろ波された放射の前記ろ波されたビームをパターニングすること、および、
    パターニングされた放射ビームを基板のターゲット部分上に投影すること
    をさらに含む、デバイス製造方法。

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