JP5357393B2 - Relaxガス放電レーザリソグラフィ光源 - Google Patents
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Description
本出願は、現在の米国特許第6671294号である「リソグラフィ処理のためのレーザスペクトル加工」という名称の2001年7月27日出願の米国特許出願出願番号第09/918,773号の継続出願である2003年11月3日出願の「リソグラフィ処理のためのレーザスペクトル加工」という同じ名称の現在特許出願中の米国特許出願出願番号第10/701,280号の一部継続出願である2004年10月1日出願の「RELAXガス放電レーザリソグラフィ光源」という名称の米国特許出願第10/956,784号に対する優先権を主張するものであり、本出願は、2004年6月23日出願の「帯域幅スペクトル制御のためのレーザ出力ビーム波面スプリッタ」という名称の米国特許出願出願番号第10/875,662号の一部継続出願であり、2004年5月18日出願の「レーザ出力光パルスストレッチャ」という名称の米国特許出願出願番号第10/847,799号と現在の米国特許第6,750,972号である2002年6月14日出願の「照明の向上を伴うガス放電紫外線波長計」という名称の米国特許出願出願番号第10/173,190号との一部継続出願である2004年3月23日出願の「DUV光源光学要素の改善」という名称の米国特許出願出願番号第10/808,157号の一部継続出願であり、本出願は、現在の米国特許第6,750,792号である2002年6月14日出願の「照明の向上を伴うガス放電紫外線波長計」という名称の米国特許出願出願番号第10/173,190号の一部継続出願であり、本出願は、2004年7月1日出願の「レーザ薄膜ポリシリコン焼き鈍し光学システム」という名称の米国特許出願出願番号第10/884,101号の一部継続出願であり、かつ代理人整理番号第2004−0108−05号の2004年8月9日出願の「リソグラフィ処理のためのレーザスペクトル加工」という同じ名称の米国特許出願出願番号第10/915,517号、及び代理人整理番号第2004−0108−06号の2004年8月5日出願の「リソグラフィ処理のためのレーザスペクトル加工」という同じ名称の米国特許出願出願番号第10/912,933号に関連しており、この前者は、「ガス放電レーザ出力光の干渉性低減の方法及び装置」という名称の2001年12月21日出願の米国特許出願出願番号第10/036,925号及び2004年6月29日出願の米国特許出願出願番号第10/881,533号、「長遅延及び高TISパルスストレッチャ」という名称の2003年11月13日出願の米国特許出願出願番号第10/712,545号、「ガス放電MOPAレーザスペクトル分析モジュールのための光学マウント」という名称の2003年9月30日出願の米国特許出願出願番号第10/676,224号、及び「ガス放電MOPAレーザスペクトル分析モジュール」という名称の2003年9月30日出願の米国特許出願出願番号第10/676,175号の継続出願であり、その後者は、これらの出願の分割出願であり、以上の各々は、本出願と共通の出願人に譲渡されており、これらの各々の開示内容は、本明細書において引用により組み込まれている。
露光光学系の有効焦点深度は、光軸上の異なる位置にある像点を有する複数の光ビームを重ね合わせることにより増大させることができ、すなわち、マスクパターン像を基板表面のトポグラフィの上部と下部の間の領域で正確に形成することができることが本発明者の調査によって明らかとなった。用語「像点」は、露光光学系に対するマスクパターンの共役平面上の点を示している。従って、レジスト層によって被覆された基板をマスクを通じて露出光に露出するための「露光」作動がレジスト層とマスクパターンの像平面の間の光軸方向の異なる位置関係において複数回行われる時、又は異なる位置関係において露光作動が同時に行われる時には、マスクパターンの像は、基板表面のトポグラフィの上部及び下部のみならずトポグラフィの上部と下部の中間の位置にも正確に形成することができる。すなわち、細かなパターンをトポグラフィの全域にわたって正確に形成することができる(第3欄、33〜54行、強調を付加)。また、フクダIは、以下のように説明している。
更に、本発明の本実施形態では、光軸の方向に基板を移動することにより、マスクパターンの像平面が基板内に(又は、上に)2つの異なる位置において形成された。代替的に、光軸の方向にマスクパターンを有するレチクルを移動し、屈折係数において空気と異なる透明材料を露光光学系に導入し、露光光学系の全体又は一部分において大気圧を変更し、多重焦点を有するレンズを用い、異なる平面においてマスクパターンの像平面を形成する複数の露光光学系からの光ビームを重ね合わせるか、又は同一の露光光学系において異なる波長又は連続する波長を用いることにより、マスクパターンの像平面を異なる位置に形成することができる(第6欄、37〜53行、強調を付加)。
1990年6月26日にフクダ他に付与された「投影アライナ及び露光方法」という名称の米国特許第4,937,619号(フクダII)では、別々のレーザビームが発生し、光学的に組み合わされてリソグラフィツールにあるレチクルに同時に到達する複数の異なる波長を有する単一ビームを生成するシステムが提案されている。フクダIIはまた、以下のように説明している:
図5は、本発明の第3の実施形態の構成図である。図5に示す実施形態は、反射ミラー31、エタロン32、エキシマレーザガス空洞33、出力ミラー34、ミラー35、エタロン角度制御回路36、レーザ振動制御回路37、露光波長制御回路38、照明光学システム14、レチクル15、投影レンズ16、基板ステージ17、及び投影アライナに対して要求される様々な要素を含む。
エタロン32は、反射ミラー31、エキシマレーザガス空胴33、及び出力ミラー34から構成されたエキシマレーザ共振器により振動させられるレーザビームの帯域幅を狭くし、エタロン32の角度を高精度調節することにより帯域幅が狭くなった光の中心波長を変更する。波長制御回路38は、エタロンの角度を所定の値に設定するためにエタロン角度制御回路36に指令を送り、このエタロンの角度に対して所定の個数の露光パルスのレーザ振動を引き起こすためにレーザ振動制御回路37に指令を送る。露光波長制御回路38は、基板上に設けられた1つの露光領域の露光中に、設定されたエタロン32の角度を上述の機能を用いて変更することができ、複数の異なる波長を有する光を用いて投影露光を行うことができる。投影レンズ16は、レチクル15上のパターンを上述の複数の波長の各々に関して同一の光軸上の異なる位置上に集束させるために、本発明の投影アライナを用いて焦点自由度向上露光を行うことができる。
図5に示すように反射ミラー31とレーザ共振器33の間に配置する代わりに、エタロン32及び波長制御手段は、例えば、出力ミラー34とレーザガス空洞33の間又は出力ミラー34と照明光学システム14の間に配置することができる。更に、上述のラインナローイング及び波長変更は、エタロンの角度を変更する方法に限定されない。
本実施形態は、ただ1つのエキシマレーザが用いられるために経済的に有利である。それに加えて、帯域幅ナローイング装置が反射ミラー及び出力ミラーの間に配置されるので、帯域幅のナローイングによるレーザ出力の低下は、小さな値に制限することができる。
本発明の投影アライナを用いることにより、細かいパターンの焦点深度が第1の実施形態と同一の方法で増大することが確認された。
次に、高速に応答する同調機構を使用して、パルスバースト内のレーザパルスの中心波長を調節し、望ましいレーザスペクトルを近似するパルスバーストに関する積分スペクトルを得る。レーザビーム帯域幅は、フォトレジストフィルムにおいて向上したパターン解像度を生成するために、少なくとも2つのスペクトルピークを有する有効なビームスペクトルを生成するように制御される。・・・好ましい実施形態では、波長同調ミラーは、レーザの繰返し数と同位相の500ディザ毎秒を超えるディザ速度でディザ処理される。・・・別の実施形態では、一連のレーザパルスに対して2つのピークを有する望ましい平均スペクトルを生成するために、最大変位は、レーザパルスと一対一に合わせられた。他の好ましい実施形態は、3つの別々の波長を利用するものである。
以上の付与された特許の開示内容は、本明細書に引用として組み込まれている。
RELAXの特定の実施は、例えば、波面分割、測定学、及び光を用いる用途、例えばウェーハスキャナの走査ウインドウとの同期の実際の実施と、本発明の実施形態の態様によって対処される同様の問題とにおいて、既存のレーザ光源システム、例えばガス放電レーザ光源システムに対する修正を必要とする。
測定モジュール50はまた、例えば、単一の中心波長スペクトルのみ又はほぼこれのみを含むビーム44の単一部分だけがフリンジパターン発生機構、例えばエタロン84上に投影されるように、特定の1つ又は複数の中心波長を含むビームの一部分を遮蔽するためのシャッター装置60を含むことができる。この点に関しては、例えば中心波長の空間的分布における分割、例えば異なるパルスで変化するのに反して常にビーム内に両方のピークを有するツインピークスペクトルに関するビームの中間での又はビームのほぼ中間での分割におけるあらゆる動きを考慮に入れることが重要であると考えられる。この場合には、利用されるあらゆるシャッター作動又は他の光学式又は機械式の遮蔽機構は、波長部分間の分割の上下するドリフトにおけるあらゆる許容範囲を受入れることができるようにするために、PDAが適正に作動するために十分な照明を有するように安定した状態を保ちながら半分よりも若干多くのビームを遮蔽せねばならない。すなわち、各々が別々の中心波長を有する2つの半分であるこの例では、ビームの半分全体よりも少ない量がサンプリングされ、これによって幾らかの光子は失われるが、サンプリングされた半分は、全てが同一の中心波長のものであるというより確かな保証を伴っている。同一の効果を得るためには、サンプリングされた部分は、空間的に分離されてはいるが時間的には分離されていないビームのスペクトルピーク数に従って選択された何らかの他の部分としてもよい。サンプリングは、パルス間でシャッター60を移動させるか、又は代替的に、位置間で交替させ、その位置に1つの中心波長を有する連続パルス内のいくつかの選択された空間部分にわたって積分し、干渉パルス内の異なる中心波長を有する空間部分を遮蔽することによって行うことができる。
単一の挿入可能な楔、例えば、可変屈折光学要素楔100(複数楔)又は100’(連続的に湾曲した凹円柱レンズ表面)は、単純性、小型、光の最大の抽出、及び低失損を含む多くの好ましい属性を有することを当業者は更に理解するであろう。しかし、楔角度(又は連続的に湾曲した表面の位置)の選択は、二重スペクトルピーク分離に対して楔が回転する時に非常に僅かな調節しか与えない。従って、異なる中心波長をこうして生成することができ、この後に例えば上述で入射角選択機構、例えば高速同調ミラーを用いて説明したようにこれらの中心波長間の中心波長を選択することができるが、屈折光学要素、すなわち、楔を通過するビーム部分及び楔を通過しない部分における中心波長は、ピーク間で距離をおいて離れて固定されることになる。
各ピーク間のエネルギ均衡に対する調節は、2つの楔又は他の光学要素を垂直に平行移動し、例えば、ビーム内で分割線を高く置くか又は低く置くかのいずれかにより達成することができる。
また、例えば図7に例示しているように、それぞれの任意の時間的走査周期2は、図7に示しているようにパルス3からパルス+3まで続くことができ、図7に示して上述したように、任意の時間パルス走査周期1と同一の効果を伴うことを当業者は認めるであろう。
しかし、ある一定の用途では、レチクル平面及び瞳平面の両方は、レーザビーム入力からスクランブルすることができ、ツインピークスペクトルに対する上部/下部の分割はいかなる逆効果も引き起こさない。
例えば、積分された照射量の均一性を調節するために「ニブラー」を使用するステッパ/スキャナに対しては、RELAXスペクトルを生成するためのライン中心ディザ処理方法は、例えば10%程度である可能性があるスリット高変化等により、露光スリットの様々な領域における2つのピーク間の不均衡をもたらす場合がある。
いくつかの場合には、ステッパ/スキャナレンズにおける横方向の色収差は、マルチピークRELAXスペクトル、例えば2ピークスペクトルに伴う性能に許容できる小さな影響を有する場合がある。
レーザパルス繰返し数、例えば4kHzレーザに対する500Hzの例えば何らかの分数の高周波数正弦波は、スリット幅における変化上にいかなる著しいスペクトル変化も受けないが、例えばレーザ発射と同位相でなければならない。最悪の場合の位相誤差は、ピークからエネルギの半分が完全に動かされ、中心波長点付近で再配置されることをもたらす。
100、120、120’、120’’、120’’’ 可変屈折光学要素
Claims (11)
- パルスバースト内のパルスの選択された個数Nの間続く時間的走査周期を有する光利用ツールにおける利用のために、選択されたパルス繰返し数での選択された個数のレーザ出力光パルスのバーストを含むビームを生成する狭帯域短パルス幅ガス放電レーザ出力光パルスビーム生成システムであって、該システムが、
レーザ出力光パルスビームを生成するレーザであって、該レーザ出力光パルスビームが、それぞれの中心波長の選択された差によって分離された第1の中心波長を有する第1の複数の連続パルス及び第2の中心波長を有する第2の複数の連続パルスを含む、前記レーザと、
前記レーザの出力を受ける線狭帯域化モジュール内の分散中心波長選択光学機器と、
前記分散中心波長選択光学機器上への前記レーザ出力光パルスビームの少なくとも第1の入射角を選択し、もって前記時間的走査周期の中の前記第1の複数の連続パルスについての第1の中心波長を選択し、また前記分散中心波長選択光学機器上への前記レーザ出力光パルスビームの少なくとも第2の入射角を選択し、もって前記時間的走査周期の中の前記第2の複数の連続パルスについての第2の中心波長を選択する、前記レーザから前記分散中心波長選択光学機器への経路内の同調光学機器と、
前記レーザからの前記レーザ出力光パルスビームの診断部分を抽出するビームスプリッタと、
抽出された前記診断部分を受けるレーザ出力光パルスビームパラメータ測定モジュールと、
前記レーザに接続されたレーザコントローラと、
前記ビームパラメータ測定モジュールからの少なくとも1つの信号及び前記レーザコントローラからの少なくとも1つの信号に応答して、前記それぞれの中心波長を制御するための、前記同調光学機器をディザ処理する同調光学機器アクチュエータに接続された波長コントローラであって、前記第1の中心波長の前記第1の複数の連続パルス、前記第2の中心波長の前記第2の複数の連続パルス、及び、前記第1の中心波長の前記第1の複数の連続パルス及び前記第2の中心波長の前記第2の複数の連続パルスの中間の複数の遷移パルスを含む波長制御信号を出力する波長コントローラと、ここで、各遷移パルスに対してレーザは発射されず、
を含むことを特徴とするシステム。 - 前記波長コントローラは、前記利用ツールからの少なくとも1つの信号に応答して前記それぞれの中心波長を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記利用ツールからの前記少なくとも1つの信号は、走査ウインドウ内のパルスの個数、中心波長の望ましい組、望ましい前記第1の中心波長におけるパルスのピークと前記第2の中心波長におけるパルスのピークとの間の分離、及び望ましい中心波長を表す信号の群から取られた信号を含む、
ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。 - 前記第1の中心波長のパルス及び前記第2の中心波長のパルスに対して別々に照射量を制御する照射量コントローラ、
を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記同調光学機器は同調ミラーを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記分散中心波長選択光学機器は回折格子を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記レーザから前記分散中心波長選択光学機器への経路内の可変屈折光学要素であって、前記第1の中心波長と前記第2の中心波長との間の分離を選択するように構成された、前記可変屈折光学要素、
を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記可変屈折光学要素が、
レーザ光パルスビームに対する入射表面を形成する第1のほぼ平坦な面と、
レーザ光ビームに対する出射口の複数のほぼ平坦面を形成し、その各表面が可変屈折光学要素からの出射口の独特の個別の角度を形成する第2の多面的な面と、
を含むことを特徴とする請求項7に記載のシステム。 - 前記可変屈折光学要素が、
レーザ光パルスビームに対する入射表面を形成する第1のほぼ平坦な面と、
レーザ光ビームに対する複数の湾曲した出射口表面を形成し、各出射口表面がレーザ光パルスビームに対する出射口の独特の個別の平坦面を近似する第2の多面的な面と、
を含むことを特徴とする請求項7に記載のシステム。 - 前記第1の複数のパルスは、前記第1の入射角が選択される連続パルスを含み、前記第2の複数のパルスは、前記第2の入射角が選択される連続パルスを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記レーザ出力光パルスビームは、前記時間的走査周期の中の第3の複数のパルスを含み、該第3の複数のパルスについての第3の入射角が選択され、前記第1の複数のパルスと前記第2の複数のパルスと前記第3の複数のパルスとの合計がNパルスに等しい、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
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