JP2007515658A

JP2007515658A - 半導体リソグラフィにおける光学的半組立品及び投射対物レンズ

Info

Publication number: JP2007515658A
Application number: JP2005509814A
Authority: JP
Inventors: フロムメイアー、アンドレアス; モリソン、フレイサー・ジー; ケラー、ボルフガング; クワン、イム−ブン・パトリック; キルヒナー、ハラルト; ハインテル、ビリ
Original assignee: カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2023-12-03
Also published as: US20070014037A1; AU2003296244A1; US7448763B2; KR101134210B1; EP1668419B1; WO2005040926A3; WO2005040926A2; AU2003296244A8; EP1668419A2; ATE475907T1; KR20060096493A; JP4237755B2; DE60333600D1

Abstract

例えば鏡要素（７）のような光学要素を備えた光学的半製品は、光学的表面（９）と円周上に配置された複数の軸受け部（１２）を有している。前記光学要素（７）は前記複数の軸受け部（１２）に結合要素（１４，１４，１６，１７，１８）で結合されている。応力緩和のための、例えば複数の曲線状スロット（１１）の如き複数のスロットが、前記光学的表面（９）と前記軸受け部（１２）の間に設けられている。
【選択図】
図４

Description

本発明は、少なくとも一つの光学的半組立品を持った半導体リソグラフィにおける光学的半組立品及び投射対物レンズに関する。

最初に述べられているタイプの光学的半組立品、及び円周上に配置された複数の軸受け部を有し、弾力的な結合部材を介して取り付けられている光学部品を備えた光学的半組立品を持った投射対物レンズは、国際公表ＷＯ０２／１６９９３号公報（WO ０２／１６９９３ A1）に開示されている。

半導体部品を製造するための投射照明システムの投射対物レンズ中のマウントに光学部品を応力を緩和して結合することも、ドイツ国特許公開１９８２５７１６号公報（DE １９８２５７１６ A1）に開示されている。

欧州特許公開１１３７０５４号公報（EP １１３７０５４ A1）にも、光学要素とマウントと間の結合要素を有し、各々は２本の個別に調整可能な脚を有している円周上に配置された３つの軸受け部を有するウエハー機器である半導体リソグラフィにおける投射対物レンズが示されている。

更なる先行技術が引用文献である欧州特許１２４５９８２号明細書（EP １２４５９８２ A２）に記載されている。

半導体リソグラフィにおける投射対物レンズを備えた投射照明システムにおいて光学的に反射性のＥＵＶシステムは、温度の影響と長時間の運転に関して、特に動的安定性に関して究極的に高い要求を満足する必要がある。複数の光学的半組立品への極度に小さな表面的結果が、前記光学的表面の輪郭に非常に大きな破壊的な影響を引き起こす。

複数の光学的半組立品をマウントすること、さらには、一方では例えば機械的力と異なる熱膨張係数により生ずる熱応力をできるだけ緩和するべきであり、他方では強固にマウントするべきである個々の光学的要素を、マウントすることに関して、特別な問題が結果として生ずる。例えば、複数の光学的半組立品又は個々の光学要素までもアクチュエータで位置決めされ調整されるが、光学的表面に影響を及ぼすそれらを調整する力を除去するためである。このことは、特に鏡要素又はレンズに適用される。

時々、位置決めの再現性を提供する意図で、数時間、光学要素を取り除いたり、据え付けたりする必要がある。この場合、水平面あるいは垂直の軸位置から偏向した光学要素の光軸という、据付の位置が特に問題である。この場合、重力に加えて偏向力も起きる。
国際公表ＷＯ０２／１６９９３号公報ドイツ国特許公開１９８２５７１６号公報欧州特許公開１１３７０５４号公報欧州特許１２４５９８２号明細書

それゆえ、本発明は、光学的半組立品の場合に、先に述べた問題点を除去するマウント及び複数の要素をマウントするための結合を提供することを目的としている。特に、それによって、光学的半組立品及び／又は半組立品の光学要素への外部的影響をできるだけ最小化することである。

本発明によれば、この目的は、前記光学的表面と前記複数の軸受け部との間に配置された応力を緩和する複数の切り抜きによって達成される。

本発明による前記複数の切り抜きは、結果として、外部からの熱応力及び機械的応力及び、例えば振動又は変形力のような荷重をいずれも、できるだけ前記光学要素に近づけない。このことは移送中及び作動中に当てはまる。好ましくは複数のスロットの形態の、この複数の切り抜きの介在によって、前記複数の軸受け部と前記光学要素の光学的表面との分離が成し遂げられる。このように、これら２つの部品間の結合領域は最小限にまで減ぜられる。充分な安定性又は剛性が存在すること、及び動的な必要条件を規格に合うように継続することに気をつけるだけである。

１つの可能な改良においては、複数のスロットは、曲線形状であり、そのコースが前記光学的表面の外周と少なくともほぼ符合していることができる。このように、前記結合領域は必要スペースが低く、最小限の移行領域になり、同時に前記光学要素と前記マウント間の異なる膨張を吸収することができる充分な隙間となる。同時に、前記複数の軸受け部と光学要素間の充分な剛性は維持することができ、また、前記した部品間の熱転移が可能である領域は相当に減少する。

本発明の非常に有用な改良として、もし前記光学要素として鏡要素が準備されたなら、前記鏡部品は光学表面と基部とを一体的に形成することができる。

この場合には、非常に低い熱転移係数を持つ材料、例えば、石英ガラス、Zerodur（登録商標）（Schott Glas製ガラスセラミック）、ULE（登録商標）（Cornig製超低膨張ガラス）が、有用に利用される。単品形態の使用は、良い動的性質、特に高い固有周波数に関して、を提供するだけでなく、更に前記光学要素の異なる構成部品間の多数の結合が最小限にまで減少させられるので、長期間の安定性を提供する。

本発明の有用な結果は、クランプ力を調整できる複数の要素の結合手段を提供できることである。この目的のため、例えば、前記複数の軸受け部を前記マウントに適切な力で結合することができる複数のクランプ要素を提供する。この場合、前記複数のクランプ要素は、それぞれねじ結合で前記マウントに結合することができ、所定のクランプ力が付与されるように複数のスプリング要素の使用が可能である。

時には、修理目的等のため、前記光学要素が取り外され、再度据え付けなければならない場合、前記光学要素の光学的表面の正確な調整又は提供のために、再現性のある固定状態及び軸受け状態を生み出すことが必要である。これは、特に、前記マウントへの前記複数の結合要素を備えた前記複数の軸受け部に関して当てはまる。ここで、もし可能であれば、前記光学要素あるいはその光学的表面に対するそれらの効果が同一に保たれるように、通常は、力あるいは力の転移の定常的な吸収作用が維持されるべきである。本発明によれば、前記複数のクランプ要素の配置に関して、このことは最大限にまで達成され得る。

さらなる有用な改良は、前記光学要素の円周上に配されている３つの軸受け部にあり、各軸受け部は少なくとも１つの結合ジョイントで前記マウントに結合されている。

この改良によって、前記光学要素の平衡的なマウントが成し遂げられる。
この場合、２方向に剛性であるように設計された少なくとも１つの結合ジョイントを有用的に準備することができ、この剛性の設計は特に接線方向及び軸方向に備わるべきである。

本発明によるこの改良は、以下の状態を達成することである。第１に、各軸受け部は熱応力及び／又は機械的荷重に最適に反応し、これらを“遮断”することができる。第２に、全体的にみるように、前記光学要素の高度に剛性のある全体的な取り付けが、上述した自由度を有する３つの軸受け部によって達成されることである。

本発明による前記光学的半組立品は、光学分野で非常に広範囲に使用することができる。

大変有用な可能性のある使用は、複数の半導体要素を製造するための半導体リソグラフィにおける投射対物レンズに前記光学的半組立品を取り付ける工程においてである。この分野においては、光学的イメージ品質の極度に高い精度が必要となる。

各軸受け部に対して準備される、特に２脚の台の形態で配置される２つの軸受け足部が設備されたならば、非常に有用なマウント技術が結果として生ずる。この場合には、複数のスロットを備えた複数の固体ジョイントとして設計された複数の結合ジョイントを準備することができる。

前記複数の結合ジョイントを複数の固体ジョイントとして形成することで、固体ジョイント内の複数のスロットの配置に依存して、規定された希望の方向への自由度を持ち、自由に動き、弾力的に従順な結合を可能にする。

本発明の有用な結果と改良は、残余の従属項によって明らかになる。

以下に図を用いて本発明の原理の具体例が示されている。

図１から解るように、ＥＵＶ投射照明システム１は、光源２、構造物を支持するマスクが配置されている平面４内の視野を照明するためのＥＵＶ照明システム３、及び光感受性基板６上に平面４内で構造物を支持する前記マスクを形成する投射対物レンズ５を有している。前記投射対物レンズ５は、そのハウジング８内部に、複数の光学要素、特に複数の鏡７を持っている。このタイプのＥＵＶ投射照明システム１は、欧州特許第１２７８０８９号明細書（EP １２７８０８９ A2）に開示されている。

鏡要素７の構造は、基本的に図２及び図３に示されている。図からわかるように、鏡要素７は、光学的表面９を持った実際の鏡部分８と基台部分１０を有しているが、鏡部分８と一体的に形成されている。これの材質は非常に低い温度膨張係数を有する材質、例えば石英ガラス、Zerodur（登録商標）（スコット）、ULE（登録商標）（コーニング）等である。

鏡部分８の光学的表面９の外側円周上に、約１２０°おきに曲線状のスロット１１形態で複数の切り抜きが配されている。複数のスロット１１は、それらの曲線形状が光学的表面９の外面横部に対応し、連続的に軸方向に基台部分１０を貫通している。ここで、複数のスロット１１は、基台部分１０及び鏡部分８の円周上で、３つの軸受け部１２との間に配置されている。このことは、光学的表面９を備えた鏡部分８との間に、スロット１１の両側にだけ幅の狭い材質の領域が存在し、複数の軸受け部１２の結合がなされることを意味する。

図示された位置にある複数のスロット１１よって、外部から働く熱的又は機械的応力は、光学的表面９に大概働かないようにできるので、照明光束の変化は起こらない。

図４に基本的に示されているように、光学要素は３つの軸受け部１２によってマウント１３に結合されており、本実施例の場合には、軸受け部１２は、基台部分１０への付属部品の形態で形成されている。各軸受け部１２には結合要素２として、２脚の台の形態で軸受け足部１４が備えられている。マウント１３に結合されている２脚の台の２つの脚１４ａ，１４ｂは、上部側において２つの脚１４ａ，１４ｂは出会い、基台部分１０へ結合するためにリテーニングプレート１５が備えられ、後者のすぐ裏面に置かれる。各場合にクランププレート１６が、軸受け部１２の範囲で基台部分１０の上方に取り付けられている。各軸受け部において、複数のねじを備えたねじ結合１７が、クランププレート１６とリテーニングプレート１５との間のクランプ結合をひき起こす。再現できる軸受け力を達成するために、ねじ結合１７のこれらのねじの頭とクランププレート１６の間に、各場合に、例えば円板スプリングの形状のスプリング要素１８が存在し、精密な締め付け力とそれ故同一のクランプ力を得ることができる。

図２には、曲線状のスロット１１の１つ（左方に示されている）が拡大した形であることが破線で示されている。このように、大きな空隙が光学的に関係のない領域に生成されている。もし、構造的な制約から、照明光束を鏡要素７を通して導くことができないことが避けがたいならば、必要ならば、それを通してウエハーを照明するための照明光束がガイドされ得る。

各軸受け部１２に属している脚１４ａと脚１４ｂを備えた２つの軸受け足部１４は、接線方向及び通常は光軸である軸方向に剛性であるように設計されている接合ジョイントとして形成されている。図からわかるように、各軸受け部１２における２つの軸受け脚１４ａ、１４ｂを備えた軸受け足部１４は、６自由度を有しているが、接線方向及び軸方向には自由度は妨げられ、高い剛性であるように選択されている。他の方向又は自由度は、非常に柔軟に取り付けられている。接合ジョイント及び軸受け部の配置のために、全般的に見ると、このように非常に高い剛性となっている。しかしながら、各軸受け部に発生する応力は、軸受け部の柔軟性、即ち弾性のために、軸受け部によって吸収又は放散される。

複数の接合ジョイントは固体ジョイントとして設計され得る。このことは、各場合において、前記複数の接合ジョイントは、弾性力を備えた所望の自由度に従って、適切な曲げあるいは弾性が前記複数のスロットに備わっているように、軸受けブロックにおいて、単に材料の断面を自由にしておく複数のスロットを備えた軸受けブロックを含んでいることを意味する。このタイプの複数の固体ジョイントは一般的に知られている。

複数の接合要素のために、非常に低い熱伝導性を有し、非常に低い熱膨張係数を有する複数の材料が、同じく一般的には準備される。しかしながら、例えば、インバール、炭素繊維のような弾性材料を用いると、有用である。同様に、非常に低い熱膨張係数を有するセラミック材料がマウント１３として適切である。下方部のプレート１５も同様にインバールから構成され得るが、上方部のプレート１６は、前記鏡要素に影響しないので、光学例えば鋼板等、どのような所望の材料でよい。熱応力を遮るあるいは放散するために、軸受け足部１４は、特に半径方向には非常に柔軟である。

光源、照明システム及び投射対物レンズを備えたＥＵＶ投射照明システムの基本的な構造を示す図である。鏡部品として構成された光学要素を備えた光学的半製品の平面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。結合ジョイントとマウントを備えた本発明の光学部品の斜視図である。

Claims

光学的表面及び円周上に配置された複数の軸受け部を有する光学要素であって、前記光学要素は、複数の結合要素を介して前記複数の軸受け部においてマウントに結合されており、応力を緩和する複数の切り抜き（１１）が前記光学的表面（９）と前記複数の軸受け部（１２）の間に配されていることを特徴とする光学的半組立品。
前記複数の切り抜きが複数のスロット（１１）として形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学的半組立品。
前記複数のスロット（１１）が少なくともほぼ曲線形状であることを特徴とする請求項２記載の光学的半組立品。
前記曲線形状は、そのコースが前記光学的表面（９）の外周と少なくともほぼ符合していることを特徴とする請求項３記載の光学的半組立品。
前記複数のスロット（１１）は、軸方向に連続するように形成されていることを特徴とする請求項２記載の光学的半組立品。
前記光学要素（７）はレンズであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光学的半組立品。
前記光学要素（７）は鏡要素であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光学的半組立品。
前記鏡要素（７）は、前記光学的表面（９）と基部（１０）を備えた鏡部（８）を有していることを特徴とする請求項７記載の光学的半組立品。
前記鏡部（９）と前記基部（１０）は一体的に形成されていることを特徴とする請求項８記載の光学的半組立品。
前記複数の切り抜き（１１）が前記基部（１０）に配されていることを特徴とする請求項８記載の光学的半組立品。
前記複数の切り抜き（１１）の少なくとも１つは、同時に投射ビームの通路のために設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の光学的半組立品。
複数の結合要素（１５〜１８）はクランプ力が調整可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の光学的半組立品。
前記複数の結合要素は前記軸受け部（１２）を適切な力で前記マウント（１３）に結合するクランプ要素（１５〜１７）を有していることを特徴とする請求項１２記載の光学的半組立品。
前記クランプ要素（１５，１６）はそれぞれねじ結合（１７）で前記マウントに結合されていることを特徴とする請求項１３記載の光学的半組立品。
前記ねじ結合（１７）は予め選択されたクランプ力で取り付けできるように複数のスプリング要素（１８）を備えていることを特徴とする請求項１４記載の光学的半組立品。
３つの軸受け部（１２）が前記光学要素（７）の円周上に分散して配置されており、各軸受け部（１２）は少なくとも１つの結合ジョイント（１４）で前記マウント（１３）に結合されていることを特徴とする請求項１２ないし請求項１５のいずれか１項に記載の光学的半組立品。
少なくとも１つの前記結合ジョイント（１４）は、２方向に剛性を有していることを特徴とする請求項１６記載の光学的半組立品。
少なくとも１つの前記結合ジョイント（１４）は、接線方向及び軸方向に剛性を有していることを特徴とする請求項１７記載の光学的半組立品。
各軸受け部（１２）のために2つの軸受け脚が結合要素（１４）として備えられていることを特徴とする請求項１６ないし請求項１８のいずれか１項に記載の光学的半組立品。
前記２つの軸受け脚（１４）は、２脚の台（１４ａ，１４ｂ）の形状で配置されていることを特徴とする請求項１９記載の光学的半組立品。
前記結合要素（１４）は、複数のスロットを有する固体ジョイントとして形成されていることを特徴とする請求項１６ないし請求項２０のいずれか１項に記載の光学的半組立品。
光学的表面及び円周上に配置された複数の軸受け部を有する光学要素であって、前記光学要素は、複数の結合要素を介して前記複数の軸受け部においてマウントに結合されている少なくとも１つの光学的半組立品を備えた半導体リソグラフィにおける投射対物レンズにおいて、応力を緩和する複数の切り抜き（１１）が前記光学的表面（９）と前記複数の軸受け部（１２）の間に配されていることを特徴とする投射対物レンズ。
前記光学要素（７）がレンズである請求項２２記載の投射対物レンズ。
光学的表面及び円周上に配置された複数の軸受け部を有する鏡要素であって、前記鏡要素は、複数の結合要素を介して前記複数の軸受け部においてマウントに結合されている少なくとも１つの光学的半組立品を備えた半導体リソグラフィにおける投射対物レンズにおいて、応力を緩和する複数の切り抜き（１１）が前記光学的表面（９）と前記複数の軸受け部（１２）の間に配されていることを特徴とする投射対物レンズ。
前記複数の切り抜きが少なくともほぼ複数の曲線形状のスロット（１１）として形成されていることを特徴とする請求項２４記載の投射対物レンズ。
前記鏡要素（７）は光学的表面（９）と基部を備えた鏡部分（８）を有し、前記鏡部分（８）と前記基部（１０）は一体的に形成されていることを特徴とする請求項２４記載の投射対物レンズ。
前記複数の結合要素は前記軸受け部（１２）を適切な力で前記マウント（１３）に結合するクランプ要素（１５〜１７）を有していることを特徴とする請求項２４記載の投射対物レンズ。
前記クランプ要素（１５，１６）は、予め選択されたクランプ力で取り付けできるように複数のスプリング要素（１８）を備えたねじ結合（１７）で前記マウントに結合されていることを特徴とする請求項２７記載の投射対物レンズ。
少なくとも前記鏡要素（７）、前記複数の結合要素（１４）及び前記マウント（１３）は、非常に低い熱膨張係数を有する材料から形成されていることを特徴とする請求項２４記載の投射対物レンズ。
前記鏡要素は、光学的表面（９）と基部（１０）を備え、前記光学的表面は前記基部に一体的に結合されている鏡部分を含み、ガラスセラミックから形成されていることを特徴とする請求項２９記載の投射対物レンズ。
前記複数の結合要素の少なくともいくかはインバールで形成されていることを特徴とする請求項２９記載の投射対物レンズ。
前記マウント（１３）はセラミックで形成されていることを特徴とする請求項２９記載の投射対物レンズ。