JP2015534132A - 投影露光装置に使用することができる出力ビームを発生させるためのeuv光源 - Google Patents

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Abstract

EUV光源(2)は、投影リソグラフィのための投影露光装置(1)のためのEUV照明光の使用可能出力ビーム(3)を発生させるように機能する。光源(2)は、EUV生出力ビームを発生させるEUV発生デバイス(2c)を有する。EUV生出力ビームは、円偏光状態にある。使用可能出力ビーム(3)の偏光を設定する目的に対してかつ偏光方向に関して、偏光設定デバイス(32;39)は、生出力ビームに対して直線偏光効果を有する。これは、分解能−最適化照明に向けて改善された出力ビームを与えるEUV光源をもたらす。【選択図】図1

Description

ドイツ特許出願DE 10 2012 219 936.5の内容が引用によって組み込まれている。
本発明は、投影リソグラフィのための投影露光装置に使用することができるEUV照明光の出力ビームを発生させるためのEUV光源に関する。本発明は、更に、そのような光源を有する照明系、そのような照明系を有する光学系、そのような光学系を有する投影露光装置、そのような投影露光装置を使用する微細構造化又はナノ構造化構成要素のための生成方法、及びこの方法を用いて生成される微細構造化又はナノ構造化構成要素に関する。
照明系を有する投影露光装置は、WO 2009/121 438 A1から公知である。EUV光源は、DE 103 58 225 B3から公知である。EUV光源を知らしめる更に別の文献は、WO 2009/121 438 A1に見出すことができる。更に、EUV照明光学ユニットは、US 2003/0043359 A1及びUS 5,896,438から公知である。偏光EUV光及び幾何学的偏光回転を発生させるための変形は、US 6,999,172 B2及びUS 2008/0192225 A1から公知である。
DE 10 2012 219 936.5 WO 2009/121 438 A1 DE 103 58 225 B3 US 2003/0043359 A1 US 5,896,438 US 6,999,172 B2 US 2008/0192225 A1 US 2011/0001947 A1 EP 1 225 481 A
Uwe Schindler著「電気的に切換可能なヘリシティーを有する超電導アンジュレータ(Ein supraleitender Undulator mit elektrisch umschaltbarer Helizitat[A superconducting undulator with electrically switchable helicity])」、Forschungszentrum Karlsruhe in Helmholtz−Gemeinschaft、scientific reports、FZKA 6997、2004年8月
本発明の目的は、分解能−最適化照明に向けて改善された出力ビームが与えられるようなEUV光源を開発することである。
本発明により、この目的は、請求項1に明記されている特徴を有するEUV光源によって達成される。
本発明により、分解能−最適化照明には直線偏光EUV照明光を特に良好に使用することができることが特定された。本発明による偏光設定デバイスは、そのような直線偏光EUV照明光を使用可能出力ビームの形態で与える。最初に円偏光EUV生出力ビームが発生されることに起因して、その結果は、最初に任意に事前定義可能な分極方位を有する直線偏光光を発生させるというオプションである。その結果は、この偏光設定に起因して可能な限り低い伝達率損失のみを有する偏光仕様である。光源のEUV発生デバイスは、アンジュレータとして具現化することができる。アンジュレータの偏向磁石は、変位可能方式で設計することができる。偏向磁石の変位は、アンジュレータ内に直線偏光使用可能出力ビームを発生させるために使用することができる。このEUV光源は、照明デバイス内の射出瞳を通して少なくとも局所的に直線偏光状態にある使用可能出力ビームによる照明視野の照明を実現するために使用することができる。特に、照明光学ユニットの下流の構成要素の使用の結果として、使用可能出力ビームによる照明視野のタンジェンシャル偏光照明(TE偏光)を達成することが可能である。タンジェンシャル偏光照明の場合に、使用可能出力ビームの直線偏光方向は、照明角度に関係なく常に照明視野上への入射平面に対して垂直な偏光状態にある。更に、このEUV光源は、偏光設定に起因する追加の伝達率損失がなくて済む直線偏光二重極照明を設定するために使用することができる。そのような直線偏光を有する二重極照明の場合に、照明視野は、各場合に直線偏光照明光による入射を受ける2つの主方向から照明される。
EUV光源は、電子ビームを利用する設計を有することができ、例えば、自由電子レーザ(FEL)に基づくX線ビーム源として設計することができる。これに代えて、EUV光源は、プラズマ光源として具現化することができ、この場合に、EUV放射線は、ドライバレーザを使用するか(LPP光源)又はガス放電を使用するか(GDPP光源)のいずれかによって発せられる。請求項2に記載の電子ビームを利用するEUV光源の場合に、円偏光EUV生出力ビームを効率的に発生させることができる。
EUV光源は、3nmと15nmの間の波長を有する放射線を発生させることができる。
請求項3に記載の設定デバイスは、特に制御された特定の直線偏光方向の指定を可能にする。偏光方向に関係なく同じ電力を有する使用可能出力ビームを与えることができる。
請求項4に記載の設定デバイスは、投影露光装置の照明視野を照明するためにEUV光源に続く照明光学ユニットに要求される要件を軽減する。両方のEUV偏向ミラーが、EUV光のブリュースター入射角の領域内で作動される場合に、これは、特に良好な偏光コントラスト比を有する直線偏光EUV照明光をもたらす。
請求項5及び請求項6に記載の実施形態は、設定デバイスの設計の変形を再度生成する。請求項5に記載の実施形態は、使用可能出力ビームの直線偏光された様々な偏光角をビームオフセットなしに指定することができる偏光設定を可能にする。3つ全てのEUV偏向ミラーは、EUV照明光のブリュースター入射角の領域内で作動させることができるが、これは必須ではない。
請求項7に記載のEUV偏向プリズムは、小型方式で実現することができる。
請求項8に記載の実施形態は、ここでもまた改善された偏光コントラスト比のオプションを導く。
請求項9に記載の照明系、請求項12に記載の光学系、請求項13に記載の投影露光装置、請求項14に記載の生成方法、及び請求項15に記載の微細構造化又はナノ構造化構成要素の利点は、本発明によるEUV光源を参照して上述したものに対応する。光学系の投影光学ユニットの像側開口数は、0.4よりも大きくすることができ、かつ0.5よりも大きくすることができる。
偏光設定デバイスは、EUV光源の構成要素とすることができるが、請求項10によれば、それはまた、照明光学ユニットの構成要素とすることができる。円偏光入力光から少なくとも局所的に直線の偏光を発生させるために偏光を設定する一般原理は、使用可能出力ビームの光源側発生の場合又は他に照明光学ユニットを通じた生出力ビームの更に別の進行中の両方で実現することができる。
本発明の例示的実施形態を図面に基づいて下記でより詳細に説明する。
EUV投影リソグラフィのための投影露光装置を概略的にかつ照明光学ユニットに関して子午断面に示す図である。 投影露光装置のEUV光源の偏光設定デバイスの2つの変形の一方を示す図である。 投影露光装置のEUV光源の偏光設定デバイスの2つの変形の一方を示す図である。 EUV投影リソグラフィのための投影露光装置の更に別の実施形態を図1と類似の図に示す図である。 図4に記載の投影露光装置内に使用することができる偏光設定デバイスの子午断面を示す図である。 偏光設定デバイスの更に別の実施形態を示す図である。
マイクロリソグラフィ投影露光装置1は、微細構造化又はナノ構造化電子半導体構成要素を生成するように機能する。光源又は放射線源2は、例えば、3nmと30nmの間、特に3nmと15nmの間の波長領域のEUV放射線を放出する。光源2は、自由電子レーザ(FEL)として具現化される。自由電子レーザは、非常に高い輝度を有するコヒーレント放射線を発生させるシンクロトロン放射線源である。そのようなFELが記載されている先行文献は、WO 2009/121 438 A1に明記されている。例えば、利用することができる光源2は、Uwe Schindler著「電気的に切換可能なヘリシティーを有する超電導アンジュレータ(Ein supraleitender Undulator mit elektrisch umschaltbarer Helizitat[A superconducting undulator with electrically switchable helicity])」、Forschungszentrum Karlsruhe in Helmholtz−Gemeinschaft、scientific reports、FZKA 6997、2004年8月、及びDE 103 58 225 B3に記載されている。
EUV光源2は、電子ビーム2bを発生させるための電子ビーム供給デバイス2aとEUV発生デバイス2cとを有する。電子ビーム2bは、電子ビーム供給デバイス2aによってEUV発生デバイス2cに供給される。EUV発生デバイス2cは、アンジュレータとして具現化される。任意的に、アンジュレータは、変位によって調節することができるアンジュレータ磁石を有することができる。
光源2は、2.5kWの平均電力を有する。光源2のパルス周波数は30MHzである。次に、各個々の放射線パルスは、83μJのエネルギを保持する。100fsの放射線パルス長の場合に、この長さは、833MWの放射線パルス電力に対応する。
投影露光装置1内の照明及び結像には、使用可能出力ビームとも呼ぶ使用可能放射線束3が照明光として使用される。使用可能放射線束3は、投影露光装置1の照明光学ユニット5に適合する開口角4の範囲で走査デバイス6を用いて放出される。光源2から進行して、使用可能放射線束3は、5mradよりも小さい発散を有する。走査デバイス6は、照明光学ユニット5の中間焦点面7に配置される。走査デバイス6の後に、使用可能放射線束3は、最初に視野ファセットミラー8上に入射する。
特に、使用可能放射線束3は、2mradよりも小さく、好ましくは1mradよりも小さい発散を有する。視野ファセットミラー8上の使用可能放射線束のスポットサイズは約4mmである。
視野ファセットミラー8で反射された後に、視野ファセットミラー8の個々の視野ファセット(描写していない)に関連付けられた光線の光線束に再分割された使用可能放射線束3は、瞳ファセットミラー9上に入射する。瞳ファセットミラー9の図1には描写していない瞳ファセットは円形である。視野ファセットのうちの1つによって反射される使用可能放射線束3の光線の各光線束は、視野ファセットのうちの1つと瞳ファセットのうちの1つとを有する入射されるファセットの対が、使用可能放射線束3の光線の関連付けられた光線束に対する照明チャネル又はビーム案内チャネルを各場合に定めるように、これらの瞳ファセットのうちの1つに関連付けられる。視野ファセットに対する瞳ファセットのチャネル毎の割り当ては、投影露光装置1による望ましい照明に依存してもたらされる。従って、個々の照明角度を設定するために、出力ビーム3は、視野ファセットのうちのそれぞれ1つと瞳ファセットのうちのそれぞれ1つとから構成される一連の対にある照明チャネルに沿って経路指定される。それぞれ予め決められた瞳ファセットを作動させるために、視野ファセットミラーは各場合に個々に傾斜される。
視野ファセットは、瞳ファセットミラー9と、それに続く3つのEUVミラー10、11、12から構成される伝達光学ユニット13とを用いて、投影露光装置1の投影光学ユニット16のレチクル平面又は物体平面15内の照明視野又は物体視野14内に結像される。EUVミラー12は、かすめ入射ミラーとして具現化される。
個々のファセット対によって設定される一連の個々の照明角度は、物体視野14の照明の照明角度分布をもたらし、この照明角度分布は、走査デバイス6を用いた視野ファセットミラー8の視野ファセットの照明によってもたらされる全ての照明チャネルの走査積分を通して照明光学ユニット5によってもたらされる。
照明光学ユニット5の実施形態(描写していない)の場合に、特に投影光学ユニット16の入射瞳の適切な位置の場合に、ミラー10、11、及び12を割愛することも可能であり、使用可能放射線束3に対する投影露光装置1の伝達率の相応の増大を導く。
物体平面15の物体視野14の領域内には、使用可能放射線束3を反射するレチクル17が配置される。レチクル17は、レチクル変位ドライブ19によって作動された時に変位させることができるレチクルホルダ18によって支持される。
投影光学ユニット16は、物体視野14を像平面21の像視野20に結像する。投影露光中に、投影露光装置1を用いた投影露光中に露光される感光層を担持するウェーハ22が、像平面21に配置される。ウェーハ22は、ウェーハホルダ23によって支持され、更にウェーハホルダ23は、ウェーハ変位ドライブ24を用いて制御される方式で変位させることができる。
位置関係の説明を簡易化するために、下記ではxyz座標系を使用する。x軸は、図1の作図面に対して垂直であり、かつこの面に向く。図1では、y軸は右に延びている。図1では、z軸は下方に延びている。投影露光装置1の全体描写では、z方向は、像平面21と垂直に延びている。光源2又は照明光学構成要素に関する描写では、z方向は、EUV光の主伝播方向に沿って延びている。
図1に記載の投影露光装置1では、照明光3のビーム経路内で視野ファセットミラー8は、第1のファセットミラーであり、瞳ファセットミラー9は、第2のファセットミラーである。ファセットミラー8、9は、その機能を交換することができる。従って、第1のファセットミラー8は、次に投影光学ユニット16の瞳平面又はそれに対して共役な平面に配置される瞳ファセットミラーとすることができ、第2のファセットミラー9は、次に物体平面15に対して光学的に共役な視野平面に配置される視野ファセットミラーとすることができる。
投影露光中に、レチクルとウェーハの両方は、レチクル変位ドライブ19とウェーハ変位ドライブ24の対応する作動によって同期方式で図1のy方向に走査される。投影露光中に、ウェーハは、y方向に典型的に600mm/sの走査速度で走査される。2つの変位ドライブ19、24の同期走査は、走査デバイス6の走査作動とは独立して行うことができる。
視野ファセットの長辺は、走査方向yに対して垂直である。視野ファセットのx/yアスペクト比は、同じく矩形設計又は湾曲設計を有することができるスリット形の物体視野14のものに対応する。
走査デバイス6は、使用可能放射線束3をかすめ方式で反射し、かつ図1のx軸と平行に延びるライン走査軸25の周りと、ライン走査軸25に対して垂直であり、図1のyz平面に位置するライン送り軸の周りとに傾斜させることができる走査ミラーである。両方の軸25、26は、走査デバイス6の反射ミラー面27に位置する。
EUV光源2は、生出力ビーム30(図2を参照されたい)の偏光を設定するために、EUV発生デバイス2c内の電子ビーム2bに対して偏向効果を及ぼす生偏光設定デバイス28を有する。生偏光設定デバイス28は、アンジュレータ2cの偏向磁石29の対応する配置によって実現される。これらの偏向磁石29は、EUV生出力ビーム30が、図2に適切な偏光記号31(円形矢印)に示す円偏光を有するように(図2を参照されたい)配置される。円偏光EUV出力ビームを提供するための偏向磁石29の対応する配置は、上記に既に言及したSchindlerの参考文献に記載されている。アンジュレータのアンジュレータ磁石の任意的な調節可能性は、直線偏光EUV光から円偏光EUV光に切り換えるために目標を定めた方式で使用することができる。ここで、生偏光設定デバイス28は、EUV生出力ビーム30の円偏光とEUV生出力ビーム30の直線偏光の間の切り換えのための切り換えユニットとしても同時に機能する。
図1には、アンジュレータ2cの構成要素としての偏向磁石29のうちの一部を略示している。
更に、EUV光源2は、使用可能出力ビーム3の偏光を設定するために生出力ビーム30に対する偏光方向に関して直線偏光効果を及ぼす偏光設定デバイス32を有する。
図2は、偏光設定デバイス32の変形を示している。偏光設定デバイス32は、ブリュースター入射角の領域内で作動される第1のEUV偏向ミラー33と、その下流に配置され、同じく生出力ビーム30に対してブリュースター入射角の領域内で作動される更に別のEUV偏向ミラー34とを有する。偏向ミラー33の入射平面と偏向ミラー34の入射平面とは一致する。
第2の偏向ミラー34によって反射された使用可能出力ビーム3は、偏向ミラー33の入射平面と垂直に、すなわち、図2のx軸と平行に直線偏光され、この直線偏光を適切な偏光記号35(十字円)に示している。
これら2つの偏向ミラー33、34は、偏光設定デバイス32の共通支持体36により、詳しくは描写していない方式で支持され、互いに対して固定された状態で配置される。支持体36は、回転ドライブ37を用いて、偏光設定デバイス32の第1の偏向ミラー33上への生出力ビーム30の入射軸と一致する回転軸38の周りに回転させることができる。支持体36の回転は、偏向ミラー33、34上への生出力ビーム30の入射平面の対応する回転、及び使用可能出力ビーム3の直線偏光方向の対応する回転をもたらす。
第2の偏向ミラー34での偏向の後に、使用可能出力ビーム3は、生出力ビームと同じ方向に伝播する。
図2に記載の偏光設定デバイス32は、正確に2つの偏向ミラー33、34を有する。第2の偏向ミラー34での偏向の後に、使用可能出力ビーム3は、生出力ビーム30と平行に伝播する。
偏向ミラー33及び34での2回ブリュースター反射の結果として、設定された直線偏光と平行な偏光成分を有する使用可能出力ビーム3の強度のこの直線偏光に対して垂直な偏光成分の強度に対する関係において、これらの強度の間に非常に明確な比を有する使用可能出力ビーム3の直線偏光が得られる。
図3は、偏光設定デバイス32の代わりに使用することができる偏光設定デバイス39の変形を示している。図2を参照して上述したものに対応する構成要素を同じ参照符号で表記しており、これらに対して再度詳細に解説することはしない。
偏光設定デバイス39は、ミラー面40、41、42を有する3つのEUV偏向ミラーを有する。第1のミラー面40及び第3のミラー面42は、3つのミラーのうちの2つを組み合わせるEUV偏向プリズム43の構成要素であり、このEUV偏向プリズムにおいて2つの長辺面がミラー面40、42として使用される。ミラー面40から42での反射は全て、図示の偏光設定デバイス39の回転位置ではyz平面と一致する同じ入射平面内で発生する。
ミラー面40及び42での反射、すなわち、偏向プリズム43での反射は、ブリュースター入射角の領域内で発生する。EUV偏向ミラー44のミラー面41での反射は、垂直入射の近くで発生する。これに代えて、ミラー面40から42での3回全ての反射は、60°の領域内に入射角を有するように設計することができる。ブリュースター入射角は、40°と47°の間の領域、特に45°の領域内にある。ミラー面40から42での多層反射層設計に基づいて、ブリュースター入射角は、45°からずることができ、例えば、43°とすることができる。
この場合に、2つのミラー面40、42の間の角度は、図3に記載の実施形態の場合のように90°の領域内ではなく、120°の領域内にあることになる。
偏向プリズム43と偏向ミラー44は、ここでもまた支持体36によって互いに支持される。
第3の偏向ミラー42での反射の後に、使用可能出力ビーム3は、偏光設定デバイス39の第1の偏向ミラー40までの生出力ビーム30の入射軸に沿って伝播する。従って、使用可能出力ビーム3の直線偏光方向を指定するための回転軸38の周りの偏光設定デバイス39の回転は、使用可能出力ビーム3のビームオフセットを導かない。
偏向プリズム43の代わりに、ミラー面40及び42に従って向きが設定されたミラー面を有する互いから分離して配置された2つの個々のミラーを使用することができる。
また、3つよりも多いミラー面を有する偏光設定デバイスの更に別の変形を使用することも可能である。
上述の偏光設定デバイスの変形は、投影露光装置1の照明光学ユニット5の構成要素とすることができる。この変形を図4に略示している。図1から図3を参照して上述したものに対応する構成要素及び機能を同じ参照符号で表記しており、これらに対して再度詳細に解説することはしない。この実施形態において、EUV光源2は、円偏光EUV生出力ビーム30を発生させる。次いで、この円偏光EUV生出力ビーム30は、偏光設定デバイス44によって直線偏光され、それによって直線偏光使用可能出力ビーム3がもたらされる。次に、このビームは、上述したように物体視野14のタンジェンシャル偏光照明をもたらすことができる。
図4の概略図では、偏光設定デバイス44は、かすめ方式で作動されるEUVミラー12の前に配置される。これに代えて、偏光設定デバイス44は、物体視野14の直前に配置することができる。かすめ方式で作動されるEUVミラー12は、照明光学ユニット5の1つの変形では割愛することができる。
下記では、偏光設定デバイス44の2つの変形を図5及び図6に基づいてより詳細に説明する。図1から図4を参照して上述したものに対応する構成要素は、ここでもまた同じ参照符号で表記しており、これらに対して再度詳細に解説することはしない。
図5に記載の実施形態における照明光学ユニット5の場合に、第1のファセットミラー8は、照明光の部分光束30iを物体視野又は照明視野14に案内するための照明チャネルを与える複数の個々のミラー45を有する。図5に記載の照明光学ユニット5では、第2のファセットミラー9の背後のEUVミラーは割愛される。個々のミラー45は、個々のミラー支持体46上に配置される。個々のミラー支持体46は、z軸と平行に延びる円偏光生照明光30の入射軸kに関して回転対称な設計を有する。個々のミラー支持体46は、xy平面と平行に配置された円形支持面47を有するように設計される。個々のミラー支持体46は、空間的に入射生照明光30と物体視野14の間に置かれる。
個々のミラー45は、個々のミラー支持体46上で密に充填された状態で配置された正方形又は矩形の反射面を有することができる。また、可能な限り少ない間隙のみを有して第1のファセットミラー8の反射面のカバーを可能にする他の形態の個々のミラーを使用することができる。そのような別の個々のミラー形状は、テッセレーションの数学理論から公知である。この関連において、US 2011/0001947 A1に明記されている参考文献を参照されたい。
視野ファセットミラー8の実施形態に基づいて、個々のミラー45は、例えば100μm×100μmから例えば5mm×5mmまでの領域内のx/y広がりを有する。個々のミラー45は、生照明光30に対してフォーカス効果を有するように成形することができる。
個々のミラー45は、生照明光30の入射軸kに関して回転対称である個々のミラー支持体46上に配置を有することができる。一例として、この配置は、個々のミラー配置の中心が生照明光30の入射軸kと支持体面47の交点に一致する個々のミラー支持体46上の個々のミラー45の複数の同心リングに具現化することができる。
図5に記載の子午断面図には、個々のミラー45のうちの4つを例示的に示している。第1のファセットミラー8の実際の実施形態において、個々のミラー45の個数は極めて多い。全体的に、第1のファセットミラー8は、数百個から数千個の個々のミラー45を有する。
個々のミラー45の反射面から構成される第1のファセットミラー8の全体反射面は、第1のファセットミラー8の実施形態に基づいて、例えば、300mm×300mm又は600mm×600mmの広がりを有する。
図5に最上部に示す個々のミラー45に基づいて示すように、個々のミラー45の各々は、入射照明光30の個々の偏向に向けてアクチュエータ48にそれぞれ接続される。アクチュエータ48は、個々のミラー45の各々が個々のミラー45の反射側から離れた側に配置される。一例として、アクチュエータ48は、圧電アクチュエータとして具現化することができる。そのようなアクチュエータの実施形態は、マイクロミラーアレイの設計から公知である。
アクチュエータ48は、描写していない方式で中央制御デバイス48aに信号接続され、それによってアクチュエータ48を個々のミラー45の個々の傾斜に向けて作動させることができる。
個々のミラー45の各々は、第1のものがx軸と平行に延び、第2のものがy軸と平行に延びる2つの互いに垂直な傾斜軸の周りに個々に独立して傾斜させることができる。2つの傾斜軸は、それぞれの個々のミラー45の個々の反射面に位置する。
個々のミラー45の反射面は、多層反射コーティングを担持する。
第1のファセットミラー8の個々のミラー45は、生照明光のそれぞれの部分光束30iが個々のミラー45上にこの個々のミラーの反射面上の法線Nに対する入射角Iで入射し、この個々のミラー45における生照明光部分光束30iの反射の際に、この個々のミラーがp偏光と比較してs偏光を目標を定めた方式で選択するように配置される。s偏光は、個々のミラー45の入射平面(図5の作図面)と垂直に振動する生照明光部分光束30iの偏光方向である。p偏光は、個々のミラー45の入射平面内で振動する生照明光部分光束30iの偏光である。図5では、s偏光を十字円に示している。これに代えて、照明光部分光束16iのビーム経路上にs偏光を大きい点で描写している。p偏光は、照明光のビーム経路上に双方向矢印で描写している。
個々のミラー45での照明光部分光束30iの反射の際にp偏光よりもs偏光を選択することは、p偏光生照明光30に対する反射率Rpとs偏光生照明光30に対する反射率Rsとの間の比Rp/Rsが0.8よりも小さいようなものである。図5では、s偏光に対するこの優先性を個々のミラー45での照明光部分光束30iの反射の後にs偏光成分だけが再現されることによって例示している。
個々のミラー45の配置に基づいて、この個々のミラー45上への入射角Iは、0.7よりも小さく、0.6よりも小さく、0.5よりも小さく、0.4よりも小さく、0.3よりも小さく、0.2よりも小さく、0.1よりも小さく、0.05よりも小さく、0.02よりも小さく、0.01よりも小さく、1×10-3よりも小さく、1×10-4よりも小さく、1×10-5よりも小さく、又はそれよりも一層小さい比Rp/Rsがもたらされるように予め決定することができる。
第2のファセットミラー9は、照明光3のビーム経路内で第1のファセットミラー8の下流に配置される(図5を参照されたい)。第2のファセットミラー9のそれぞれ1つのファセット49は、第1のファセットミラー8の個々のミラー45のうちの少なくとも1つと共に、照明光部分光束3iを照明視野14に案内するための照明チャネルを完成する。総じて、この配置は、第2のファセットミラー9のファセット49のうちの1つが、第1のファセットミラー8の個々のミラー45の群と共に、いくつかの部分光束30iに対する群照明チャネルを完成するようなものであり、第2のファセットミラー8のこのファセット49と、第1のファセットミラー8の個々のミラー45の群とがこの照明チャネルに属する。従って、第1のファセットミラー8の個々のミラー45のこの群は、照明光部分光束3iを全て第2のファセットミラー9の厳密に同じファセット49を通して照明視野14に案内する。
第2のファセットミラー9のファセット49での照明光の部分光束3iの反射により、この場合に同じく0とは有意に異なる入射角Iの反射があるので、照明光部分光束3iのs偏光がここでもまた選択される。個々のミラー45のうちの1つにおいて1回、更に第2のファセットミラー9のファセット49のうちの1つにおいてもう1回という照明光部分光束3iの2回反射は、照明光部分光束3iが照明視野14上に入射するときにほぼ完全なs偏光をもたらすか、又は全く完全なs偏光さえももたらす。
第2のファセットミラー9のファセット49は、図5に破線に示すファセット支持体50上に配置される。このファセット支持体50は、環状設計を有する。ファセット支持体50は、照明光3の入射軸kに関して回転対称な設計を有する。ファセット支持体50上の第2のファセットミラー9のファセット49の配置は、対応する回転対称性を有する。
全体的に、照明光学ユニット5は、入射軸kに関して回転対称な配置を有する。入射軸kは、照明視野14の中心を通過する。入射軸kは、物体平面15に対して垂直である。
第1のファセットミラー8の個々のミラー45及び第2のファセットミラー9のファセット49の配置の回転対称性は、生照明光部分光束30i及び使用可能照明光部分光束3iの入射軸kに関して少なくとも良好な近似で回転対称なビーム案内を可能にする。
図5には、第1のファセットミラー8の個々のミラー45によってxz平面内で偏向された照明光部分光束3iを反射するために設けられた第2のファセットミラー9のファセット49を入射軸kと同じ高さに破線で描写している。ファセット支持体50の環状設計の結果として、これらの視野ファセット49は、図5の作図面に従って、必然的に入射軸kから正のx方向と負のx方向との両方に離れて位置する。対応するファセット49は、ファセット支持体50上に入射軸kの周りの外周方向に均一に分散された状態で配置され、その結果は、照明光部分光束30i及び3iに対する原理的に回転対称な反射配置である。それによって照明視野5上の全ての点に対して、タンジェンシャル偏光された使用可能照明光3による照明がもたらされる。図5では、この照明を照明視野点51に対して詳細に描写している。
使用可能照明光3は、各照明方向から照明視野点51上にs偏光で入射する。照明視野点51は、視野ファセット49の環状配置に起因して環状照明角度分布52で照明されるので(照明視野点51は、環状光源を「見る」)、この照明により、図7に円で示すこの環状照明角度分布52の全ての点においてs偏光がもたらされ、このs偏光は、それ自体をタンジェンシャル偏光に相補する。偏光ベクトル53は、環状照明角度分布52の全ての点において照明角度分布52に対してタンジェンシャルに振動する。
このタンジェンシャル偏光の結果として、レチクル17を照明視野14内で照明角度には関係なくs偏光された使用可能照明光3で照明することができる。この照明は、照明光学ユニット5を投影露光装置1の構成要素として使用する場合に、最適化された構造分解能を可能にする。
ファセットミラー8と9は、照明光学ユニット5の偏光設定デバイス44を同時に構成する。
この照明光学ユニット5を使用することで、個々のミラー支持体46によって予め決定された照明光30又は3のビーム経路の中心遮蔽によって定められる照明角度に対する下限よりも大きい照明角度で照明視野14を照明することができる。
この照明光学ユニット5を用いて、環状照明設定、又は多重極照明設定、例えば、二重極照明設定又は四重極照明設定、例えば、C−四重極照明設定を実現することが可能である。
図5と同様に、図6は、照明光学ユニット5からの断面を示している。照明光学ユニット5は、電子ビームを利用するEUV光源2に対する代替実施形態を有するEUV光源53から物体視野14にEUV生出力ビーム30を案内するように具現化される。EUV光源53は、プラズマ光源、例えば、GDPP(ガス放電生成プラズマ)光源又はLPP(レーザ生成プラズマ)光源とすることができる。図1から図5を参照して上述したものに対応する構成要素及び機能を同じ参照符号で表記しており、これらに対して再度詳細に解説することはしない。
放射線源53から円偏光を伴って射出するEUV生放射線束30は、コレクター54によってフォーカスされる。適切なコレクターは、例えば、EP 1 225 481 Aから公知である。
コレクター54の後に、EUV生放射線束30は、中間フォーカス55を通って伝播し、その後に、個々のミラーアレイ56上に入射する。個々のミラーアレイ56は、マイクロ電気機械システム(MEMS)として具現化される。個々のミラーアレイ56は、行列状のアレイ内に行と列に配置された複数の個々のミラー57を有し、そのうちの2つの個々のミラー57を図6に略示している。個々のミラー57は、正方形又は矩形の反射面を有することができる。個々のミラー57は、各場合にアクチュエータ58に接続され、それぞれの個々のミラー57の反射平面内で互いに対して垂直な2つの軸の周りに傾斜可能であるように設計される。アクチュエータ58は、描写していない方式で中央制御デバイス48aに接続され、この中央制御デバイス48aを用いて、アクチュエータ58を個々のミラー57の個々の傾斜に向けて作動させることができる。
図面内には、個々のミラーアレイ56の個々のミラー57の個数を実際の個数よりもかなり控えめに例示している。全体的に、個々のミラーアレイ56は、約100,000個の個々のミラー57を有する。個々のミラー57のサイズに基づいて、個々のミラーアレイは、例えば、1000個、5000個、7000個、又は数十万個、例えば、500,000個の個々のミラー57を有することができる。これに代えて、有意に少数の個々のミラー57を存在させることができ、例えば、数百個の個々のミラー、例えば、200個、250個、300個、又は500個の個々のミラーとすることができる。非常に多くの個々のミラー57が存在する場合に、これらの個々のミラーを群に組み合わせることができ、各場合に個々のミラー群のうちの1つ内では同じ個々のミラー傾斜角が存在する。個々のミラー57は、EUV使用可能光3のそれぞれの入射角及び波長に対して最適化された高反射性の多重層を有することができる。
個々のミラーアレイ56の上流には、利用されるEUV生放射線束30を投影露光に対して使用することができない放射線源53の他の放出波長成分から分離するスペクトルフィルタを配置することができる。スペクトルフィルタは、例示していない。
個々のミラーアレイ56の下流では、EUV生放射線束30は、視野ファセットミラー8上に入射する。視野ファセットミラー8は、物体平面15に対して光学的に共役な照明光学ユニット5の平面に配置される。
視野ファセットミラー8の後に、EUV放射線束3は、瞳ファセットミラー9によって反射される。瞳ファセットミラー9は、照明光学ユニット5の入射瞳平面又はそれに対して光学的に共役な平面のいずれかに配置される。視野ファセットミラー8及び瞳ファセットミラー9は、各々、ハニカムとも呼ぶ複数のファセットから構成される。視野ファセットミラー8の視野ファセット60は、瞳ファセットミラー9によって形成されか、又は瞳ファセットミラー9と物体視野14の間に更に別の構成要素を含むかのいずれかである伝達光学ユニットによって物体視野14に結像される。ここで、物体視野14が照明光3によって完全に照明されるとすると、視野ファセット60の各々が物体視野14の全域に結像される。視野ファセット60は、図1に略示する環状ファセットミラー支持体61上に配置される。
EUV生放射線束30は、個々のミラーアレイ56上に70°よりも小さい入射角で、すなわち、かすめ入射ではなく入射する。原理的にはかすめ入射も可能である。視野ファセットミラー8の視野ファセット60及び瞳ファセットミラー9の瞳ファセット62は、使用可能光3の波長に適合された多層反射コーティングを担持する。瞳ファセット62は、丸形、六角形、又は矩形の設計を有することができる。
図6は、ファセットミラー8、9の視野ファセット60のうちの僅かに少数と瞳ファセット62のうちの僅かに少数とを誇張的に拡大した略示形式で描写している。視野ファセットミラー8は、数千個の視野ファセット60、例えば、3000個の視野ファセット60を有する。瞳ファセットミラー9は、数千個の瞳ファセット62、例えば、3000個の瞳ファセット62を有する。視野ファセットミラー8の視野ファセット60の個数は、瞳ファセットミラー9の瞳ファセット62の個数に等しくすることができる。
2つのファセットミラー8、9は、視野ファセット60及び瞳ファセット62上の多層反射コーティングのブリュースター角から最大で25°だけずれた入射角で入射を受ける。このブリュースター入射角は、例えば、43°とすることができる。
瞳ファセットミラー8は、投影光学ユニット16の瞳平面を構成するか又は投影光学ユニット16の瞳平面に対して光学的に共役である照明光学ユニット5の平面に配置される。瞳ファセットミラー8又は伝達光学ユニットにより、視野ファセットミラー8の視野ファセット60は、物体視野14内で互いに重ね合わされた状態で結像される。
視野ファセットミラー8の視野ファセット60は、物体視野14のx/yアスペクト比に対応するx/yアスペクト比を有する。従って、視野ファセット60は、1よりも大きいx/yアスペクト比を有する。視野ファセット60の長いファセット辺は、x方向に延びている。視野ファセット60の短いファセット辺は、y方向(走査方向)に延びている。
照明光学ユニット5は、個々のミラー57のうちの少なくとも1つと視野ファセット60のうちの少なくとも1つとによって各場合に形成されて照明光3の部分ビームを案内する照明チャネルを通じて中間フォーカス55が瞳ファセット62が置かれた空間領域に結像されるように配置される。こうして瞳ファセット62の各々の上に中間フォーカス像63が生成される。個々のミラー57のうちの幾つのものがそれぞれの照明チャネルに寄与するかに基づいて、この中間フォーカス像63は、個々のミラー57のうちのそれぞれ1つを通じた照明光3の案内に起因してそれぞれの瞳ファセット62上に生成されるいくつかの中間フォーカス像の重ね合わせ像として生成することができる。ここで、中間フォーカス像63は、それぞれの照明チャネルの瞳ファセット62上に正確に生成する必要はない。より具体的には、中間フォーカス像63が瞳ファセット62上に完全に収まるように、それぞれの瞳ファセット62が中間フォーカス像63の領域に置かれるだけで十分である。
瞳ファセット62が、視野ファセット60を物体視野14に結像する伝達光学ユニットの一部であるか否かに基づいて、瞳ファセット62は、結像効果を有し、すなわち、特に凹設計を有するか、又は純粋な偏向ミラー又は平面ミラーとして設計されるかのいずれかである。瞳ファセット62は、照明光学ユニット5の結像欠陥を補正するための補正非球面を支持することができる。
個々のミラー57の個数は、視野ファセット60の個数と少なくとも同程度の多さのものである。図6に記載の実施形態において、個々のミラー57の個数は、実際には視野ファセット60の個数よりも遥かに多く、特に10倍又はそれよりも更に多いとすることができる。照明光学ユニット5は、個々のミラーアレイ56が視野ファセット60上に結像されず、かつ瞳ファセット62上にも結像されないように具現化される。
視野ファセット60及び瞳ファセット62は、照明光3の部分ビーム3iを案内するようにそれぞれ位置合わせされた視野ファセット60のうちの正確に1つのものと瞳ファセット62のうちの正確に1つのものとによって各場合に形成される照明チャネルが、この視野ファセット60及び瞳ファセット62が一部を構成するファセット対60、62にそれぞれ固定的に割り当てられるように配置される。従って、視野ファセットミラー8からの照明ビーム経路64は、照明光学ユニット5内に固定的に定められる。照明の変化は、個々のミラーアレイ56の個々のミラー57を傾斜させることによってのみ引き起こされ、個々のミラーアレイ56は、視野ファセット60のうちのどれが生照明光30による入射を任意的に区画的に受けるかを選択するのに使用される。
図6に記載の照明光学ユニット5では、瞳ファセットミラー9の瞳ファセット62は平面設計を有する。凹ミラー65の形態にある中継光学ユニットは、視野ファセットミラー8の視野ファセット60を物体視野14に結像するための伝達光学ユニットとして機能する。
照明光学ユニット5では、瞳ファセット62の反射面は、任意的に、凹ミラー65による結像の結像欠陥を補正するための補正非球面として設計することができる。
図6に記載の照明光学ユニット5の照明ビーム経路64内では、照明光3は、凹ミラー65と物体視野14の間で視野ファセットミラー支持体61の通過開口部66を通して案内され、照明光3は、照明ビーム経路64内の瞳ファセットミラー9と凹ミラー65の間でもこの通過開口部66を通して案内される。
更に、図6に記載の照明光学ユニット内では、生照明光30も、中間フォーカス55と個々のミラーアレイ56との間で通過開口部66を通して案内される。
図6に記載の視野ファセットミラー8及び瞳ファセットミラー9は、ここでもまた照明光学ユニット5の偏光設定デバイス44を実現する。図6に記載の偏光設定デバイス44を用いても、上述した物体視野14を照明する際のタンジェンシャル偏光分布を同じく実現することが可能である。一例として、図6の作図面に従って、照明光部分ビーム3iは、物体視野14の前で放射されている時に相応にs偏光状態にある。
全てのEUVミラー面は、5nmと30nmの間の範囲の使用されるEUV波長に対して高い反射性を有するコーティングを担持することができる。これらのコーティングは、多層コーティングとすることができる。多層コーティングは、2つの異なるコーティング材料の交替多層、例えば、一連のモリブデン/シリコン二重層として設計することができる。
投影露光装置1を用いた微細構造化又はナノ構造化構成要素の生成において、最初にレチクル17とウェーハ22が与えられる。次いで、投影露光装置1を用いて、レチクル17上の構造がウェーハ22の感光層上に投影される。感光層を現像することにより、ウェーハ22上に微細構造又はナノ構造が生成され、従って、微細構造化又はナノ構造化構成要素、例えば、メモリチップの形態にある半導体構成要素が生成される。
1 投影露光装置
2 EUV光源
3 使用可能出力ビーム
2c EUV発生デバイス
32、39 偏光設定デバイス

Claims (15)

  1. 投影リソグラフィのための投影露光装置(1)のためのEUV照明光の使用可能出力ビーム(3)を発生させるためのEUV光源(2,53)であって、
    EUV生出力ビーム(30)を発生させるEUV発生デバイス(2c)を有し、
    前記EUV生出力ビーム(30)は、円偏光状態(31)にあり、
    前記使用可能出力ビーム(3)の偏光を設定するために前記偏光方向に関して前記生出力ビーム(30)に対して直線偏光効果を有する偏光設定デバイス(32;39)を有する、
    ことを特徴とするEUV光源(2,53)。
  2. 電子ビーム供給デバイス(2a)を有し、
    前記EUV発生デバイス(2c)には、前記電子ビーム供給デバイス(2a)を用いて電子ビーム(2b)が供給される、
    ことを特徴とする請求項1に記載のEUV光源。
  3. 前記偏光設定デバイス(32;39)は、前記生出力ビーム(30)に対するブリュースター入射角の領域内で作動される少なくとも1つのEUV偏向ミラー(33,34;40,41,42)を有し、このEUV偏向ミラーは、入射平面を回転させる目的で該生出力ビーム(30)の入射軸に一致する軸(38)の周りに回転させることができることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のEUV光源。
  4. 前記偏光設定デバイス(32;39)は、少なくとも2つのEUV偏向ミラー(33,34;40,41,42)を有し、
    前記使用可能出力ビーム(3)は、前記偏光設定デバイス(32;39)の最後のEUV偏向ミラー(34;42)での偏向後に前記生出力ビーム(30)と同じ方向に伝播する、
    ことを特徴とする請求項3に記載のEUV光源。
  5. 前記偏光設定デバイス(32;39)は、正確に2つのEUV偏向ミラー(33,34)を有し、
    前記使用可能出力ビーム(3)は、前記第2のEUV偏向ミラー(34)での偏向後に前記生出力ビーム(30)と平行に伝播する、
    ことを特徴とする請求項4に記載のEUV光源。
  6. 前記偏光設定デバイス(39)は、少なくとも3つのEUV偏向ミラー(40から42)を有し、
    前記使用可能出力ビーム(3)は、前記第3のEUV偏向ミラー(42)での偏向後に前記生出力ビーム(30)の入射軸(38)に沿って伝播する、
    ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のEUV光源。
  7. 前記偏光設定デバイス(39)は、EUV偏向プリズム(43)を有し、その2つの側面(40,42)が、ミラー面として使用されることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のEUV光源。
  8. 前記偏光設定デバイス(39)は、正確に3つのEUV偏向ミラー(40から42)を有し、
    全ての3つのEUV偏向ミラー(40から42)が、前記生出力ビーム(30)に対するブリュースター入射角の前記領域にある、
    ことを特徴とする請求項3から請求項7のいずれか1項に記載のEUV光源。
  9. 投影露光装置のための照明系であって、
    請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のEUV光源(2;53)を有し、
    使用可能出力ビーム(3)を用いてレチクル平面(15)の照明視野(14)を照明するための照明光学ユニット(5)を有する、
    ことを特徴とする照明系。
  10. 投影露光装置のための照明系であって、
    投影リソグラフィのためのEUV照明光の使用可能出力ビーム(3)を発生させるためのEUV光源(2;53)であって、
    EUV生出力ビーム(30)を発生させるEUV発生デバイス(2c)を有し、
    前記EUV生出力ビーム(30)が、円偏光状態(31)にある、
    前記EUV光源(2;53)を有し、
    前記使用可能出力ビーム(3)を用いてレチクル平面(15)の照明視野(14)を照明するための照明光学ユニット(5)を有し、
    前記照明光学ユニット(5)は、前記使用可能出力ビーム(3)の偏光を設定するために前記偏光方向に関して前記EUV生出力ビーム(30)に対して直線偏光効果を有する偏光設定デバイス(44)を有する、
    ことを特徴とする照明系。
  11. 前記EUV生出力ビーム(30)の円偏光と直線偏光の間で切り換えるための切り換えユニット(28)を有して具現化されることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のEUV光源(2;53)及び請求項9又は請求項10に記載の照明系の構成要素としてのEUV光源(2;53)。
  12. 投影露光装置のための光学系であって、
    請求項9又は請求項10に記載の照明系を有し、
    照明視野(14)を像視野(20)内に結像するための投影光学ユニット(16)を有する、
    ことを特徴とする光学系。
  13. EUVリソグラフィのための投影露光装置(1)であって、
    請求項1から請求項8又は請求項11のいずれか1項に記載のEUV光源を有し、
    請求項12に記載の光学系を有し、
    前記光学系の照明光(3)によって入射されるレチクル(17)をレチクル平面(15)に保持するためのレチクルホルダ(18)を有し、
    照明視野(14)を像平面(21)の像視野(20)に結像するための投影光学ユニット(16)を有し、
    投影露光の場合に前記照明視野(14)に配置されたレチクル構造が前記像視野(20)に配置されたウェーハ区画上に結像されるようにウェーハ(22)を前記像平面(21)に保持するためのウェーハホルダ(23)を有する、
    ことを特徴とする投影露光装置(1)。
  14. 構造化構成要素を生成する方法であって、
    レチクル(17)及びウェーハ(22)を与える段階と、
    請求項13に記載の投影露光装置(1)を用いて前記レチクル(17)上の構造を前記ウェーハ(22)の感光層上に投影する段階と、
    前記ウェーハ(22)上に微細構造又はナノ構造を発生させる段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
  15. 請求項14に記載の方法に従って生成された構造化構成要素。
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