JP2016035606A - マイクロリソグラフィ投影露光装置においてマスクを照明するための照明システム - Google Patents
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Description
現在の投影露光装置では、2つの異なる種類の装置の間で区別することができる。1つの種類では、ウェーハ上の各ターゲット部分は、マスクパターン全体をターゲット部分上に1回で露光させることによって照射され、そのような装置は、一般的に、ウェーハステッパと呼ばれる。一般的に、逐次走査装置又はスキャナと呼ばれる他方の種類の装置では、各ターゲット部分は、所定の基準方向に投影ビーム下でマスクパターンを漸次的に走査し、それと同時にこの方向に対して平行又は非平行に基板テーブルを同期して走査することによって照射される。ウェーハの速度とマスクの速度の比は、通常は1よりも小さく、例えば、1:4である投影対物系の倍率に等しい。
EP1、262、836Alでは、そのようなミラーアレイは、1000個を超える微細ミラーを含むマイクロ電気機械システム(MEMS)として実現されている。ミラーの各々は、互いに対して垂直な2つの異なる平面内で傾斜させることができる。すなわち、そのようなミラーデバイス上に入射する放射線を半球の(実質的に)あらゆる望ましい方向へと反射することができる。ミラーアレイと瞳面の間に配置された集光レンズは、ミラーによって生成される反射角を瞳面内の位置へと変換する。ビーム均一化に向けて石英ロッドのような光結合器が用いられる。この公知の照明システムは、瞳面を各々が1つの特定の微細ミラーに関連付けられ、これらのミラーを傾斜させることによって瞳面にわたって自由に移動させることができる複数の円形スポットで照明することを可能にする。
類似の照明システムは、US2006/0087634A1、及びUS7、061、582B2のような他の特許文献から公知である。
照明システムの光源とビーム偏向アレイの間には、視野形成ラスター要素を配置することができる。視野形成ラスター要素は、ビーム偏向アレイ上と、従って、ビーム偏向アレイ平面とマスク平面の間の光学的共役性の結果として、同じくマスク上とに照明される視野の形状を少なくとも部分的に決める2次元遠視野強度分布を生成する。システムの性能を改善し、照明システムの全長を短縮するように、視野形成ラスター要素とビーム偏向アレイの間に集光器を配置することができる。
瞳形成ラスター要素が用いられる場合には、対物系の瞳面内の2次元遠視野強度分布は、ビーム偏向アレイによって生成される遠視野強度分布と、瞳形成ラスター要素によって生成される遠視野強度分布との畳み込みである。
少なくとも1つの方向に沿ったマスクの照明視野の鮮明な縁部を達成するために、視野絞りを設けることができる。視野絞りは、対物面、又はそれと共役ないずれか他の平面、例えば、対物系の中間像平面内又はこれらの直近に配置することができる。
ビーム偏向要素は、要素を通過する光線を偏向する透過要素とすることができる。そのような透過要素は、電気光学又は音響光学要素として実現することができる。しかし、好ましくは、偏向要素は、対物面に対して傾斜することができるミラーである。
本発明の様々な特徴及び利点は、添付図面と併せて以下の詳細説明を参照することでより容易に理解することができる。
図1は、集積回路及び他の微細構造構成要素の製造に用いられる投影露光装置10の概略斜視図である。投影露光装置は、投影光の発生のための光源と、投影光を注意深く定められた特性を有する投影光束へと変換する照明光学器械とを収容する照明システム12を含む。投影光束は、微細構造18を収容するマスク16上の視野14を照明する。この実施形態では、照明視野14は、ほぼリングセグメントの形状を有する。しかし、他の例えば矩形の照明視野14の形状も考えている。
図2は、図1に示している照明システム12の第1の実施形態を通じたより詳細な子午断面である。明瞭化のために、図2の図は、かなり簡略化しており、正しい縮尺のものではない。これは、特に、異なる光学ユニットを非常に少数の光学要素によってのみ表していることを意味する。現実には、これらのユニットは、かなり多くのレンズ及び他の光学要素を含むことができる。
照明システム12は、ハウジング28、及び図示の実施形態ではエキシマレーザ30として実現された光源を含む。エキシマレーザ30は、約193nmの波長を有する投影光を発射する。他の種類の光源及び他の波長、例えば、248nm又は157nmも考えている。
一般的に、視野形成光学ラスター要素34は、幾何学的光学流束を増大させるあらゆる光学要素によって実施することができる。これは、より具体的には、この要素の任意の表面区域上に入射するあらゆる光束の発散を増大させるあらゆる光学要素が適切であることを意味する。
2つの直交傾斜軸線42、44の回りに各個々のミラー要素Mijを傾斜させるために、2つのアクチュエータ(示していない)が、各個々のミラー要素Mijに接続される。アクチュエータは、アクチュエータに向けて適切な制御信号を発生させる制御ユニット46に接続される。従って、制御ユニット46は、ミラー要素Mijの傾斜角を判断し、それによってミラー要素Mijが入射光線を偏向する角度も判断される。制御ユニット46は、投影露光装置10の様々な作動を連係させる全体システム制御器48に接続される。
少なくとも、これらの物点が、平行ビーム38によって正確に同じ方式で照明される限り、特定のミラー要素Mij上の全ての物点に対して同じ考えが相応に当て嵌まる。従って、特定のミラー要素Mijから反射される全ての光は、同じスポットで瞳平面62と交差する。これはまた、所定の時点で特定のミラーの全ての像点における角度分布が実質的に同一であることを意味する。
ミラーアレイ40は、対物系52によってマスク16上に結像されるので、図6に示している格子は、像平面54内でのミラーアレイ40の像を表すとも考えることができる。従って、走査作動中の特定の時点において、この格子の上側半分内に位置決めされたマスク16上の全ての点は一方の側(極P1)から照明され、格子の残りの半分内に位置決めされた全ての点は反対側(極P2)から照明される。マスク16上の点が照明視野を通じて、図6に矢印70によって表している走査方向Yに沿って移動する場合には、この点は、最初は、極P1を通過した光だけによって照明され、次に、極P2を通過した光だけによって照明される。走査作動の完了の後には、左の「=」記号の下に示しているように、マスク16上の特定の点は、両方の側(極P1及びP2)から照明されている。
例えば、この列の個々のミラー要素Mijをオフ状態にすることができ、又は瞳平面60内の他の区域をこの列のミラー要素Mijのうちの1つ又はそれよりも多くによって照明することができる。更に、この特定の列によって照明されるマスク16上の点が異なる角度分布を受けるように、特定の列Cj内に含まれるミラー要素の傾斜角を連続的又は急激に変更することを考えることさえ可能である。
ここでもまた、角度分布は、ミラーアレイ40の個々のミラーMijを傾斜させることによって修正することができる。この点とは別に、上述の方式で1つ又はそれよりも多くの列Cjによって照明されるマスク上の点において環状照明設定を達成し、異なる列Cj’のミラー要素Mijによって照明されるマスク上の他の点において異なる照明設定、例えば、双極又は四重極照明設定を達成することができる。
本発明の範囲に依然として収まる様々な代替的な実施形態が現時点で考えられることを十分に理解すべきである。
図8は、図2と類似の更に簡略化した表現で代替的な実施形態を示している。図8では、図2に示しているものに対応する構成要素を同じ参照番号に100を加算したもので表しており、これらの構成要素の大部分に対しては、再度詳細には説明しないことにする。
図8に図示の実施形態では、対物系152の対物面150と像平面154とは平行ではなく、互いに傾いている。傾いた対物面150の鮮明な像を像平面154上に形成するためには、対物系152は、その光軸OAが対物面150上の法線及び像平面154上の法線の両方に対してある角度を形成するように配列すべきである。
Scheimpflug条件の充足は、ミラーアレイ40が配置される対物面50と集光レンズ36の光軸との間の角度が小さくなるという利点を有する。それによって平行ビーム38によるミラーアレイ40の照明の歪曲が低減する。
ミラー要素Mijが対物系52の対物面50内に正確に配置される場合には、ミラー要素Mij間の不可避の間隙が、マスク16上に鮮明に結像されることになる。これを図9の略子午断面に例示しており、この図は、それぞれミラー要素M2及びM3から反射され、マスク16上に入射する2つの光束B2及びB3を示している。図9で明らかに分るように、隣接するミラー要素M2、M3の間の間隙が、マスク16上の72において結像される。間隙像の幅は、対物系52の倍率に依存する。
そのような間隙72が走査方向Yに対して垂直に延びる場合には、走査作動によって得られる積算効果に起因して、これらの間隙は殆ど心配しなくてよい。しかし、走査方向Yに対して平行に延びる間隙72(本明細書ではY間隙と呼ぶ)は、マスク16の不均一な照明を生じる場合があり、これは、最終的にウェーハ24上の望ましくない構造サイズへと転化することになる。
Y間隙がX方向に沿って均等に配分されない場合には、Y方向に沿って延びる他の補償対策なしには低い光エネルギしか受光しない複数のストライプが存在することになる。しかし、適切な補償対策の適用時には、上述したことにも関わらず、走査作動中の均一なエネルギ分布を達成することができる。そのような補償対策は、例えば、これらのストライプの間の残りの区域内の強度の低減を含むことができる。この目的のために、個々のミラー要素Mijをオフ状態にすることができる。
ミラー要素Mijが対物面50の前方に配置された場合を図11に例示しており、この図は、2つのミラー要素M1、M2を断面で示している。簡略化のために、反射面821、822は、(少なくとも近似的に)距離Aminだけ対物系52の対物面50から分離した平面83に配置されると仮定する。2つの隣接するミラー要素M1、M2の間の間隙の幅をDで表している。
Amin>D/α
距離Aの有効な上限は、単一のミラー要素Mijから出射する光束が対物面50内で交差しないところとすることができる。これを図12に例示しており、この図は、幅Lの2つのミラー要素M1’及びM2’を示している。ミラー要素M1’の両縁上の点821a’、821b’から出射する光束の開口角をδで表している。距離Amaxにおいて、光束884a’、884b’は交差する。距離Amaxは、幅L及び開口角δから次式によって判断される。
Amax<L/δ
図1から図7に図示の実施形態では、マスク16上の照明視野14が、ほぼリングセグメントの形状を有すると仮定している。そのような幾何学形状は、例えば、適切な回折光学要素として構成される視野形成光学要素34によって得ることができる。しかし、遠視野内で鮮明な縁部を得ることは困難である。通常、照明視野14では、少なくとも走査方向Yに沿って延びる縁部が鮮明でなければならない。
照明システム312では、対物系352は、視野絞り374が配置された中間像平面391を有する。視野絞り374は、図10を参照して上述したように、調節可能な種類のものとすることができる。付加的な中間像平面391は、照明システム312内でより大きな視野絞りデバイスも設置するより大きな自由度をもたらす。
図14は、本発明による照明システムの別の代替的な実施形態を図2と類似の子午断面に示している。図2に示しているものに対応する構成要素を同じ参照番号に400を加算したもので表しており、これらの構成要素の大部分に対しては再度説明しないことにする。
照明システム412は、図2に示している照明システム12から、主に2つの点において異なる。
別の相違点は、視野形成光学要素434が、屈折アレイ440を直接照明せず、対物系499によって対物面450と光学的に共役である平面450’内に位置決めされた瞳形成光学要素493を通じて照明する。マイクロレンズアレイ又は回折光学要素のような光学ラスター要素として構成することができる瞳形成光学要素493は、対物系499によって屈折アレイ440上に結像される角度分布を生成する。その結果、屈折要素Tijから出射する光線の方向は、個々の屈折要素Tijによって生成される偏向角だけではなく、瞳形成要素493によって生成される角度分布にも依存する。瞳形成要素は、個々の屈折要素Tijに関連付けられた区画を含むことができ、これらの区画は、異なる遠視野強度分布を生成する。これは、例えば、ある一定の透過要素Tijに対して共通の又は異なる固定オフセット角を与えるのに用いることができる。そのようなオフセット角は、屈折要素Tijの代わりにミラー要素が用いられる場合は特に有用なものとすることができる。
これを図15に例示しており、この図は、その上の部分に瞳形成要素493によって生成された例示的遠視野強度分布DPDEを示している。この場合、この遠視野強度分布が正六角形の形状を有すると仮定している。図15の中央部分は、屈折アレイ440によって生成された例示的遠視野強度分布DRAを示している。遠視野強度分布DRAは、各々が単一の屈折要素Tijによって生成された複数の個々の遠視野強度分布Dijによって作られる。これらの個々の遠視野強度分布Dijは、小さいスポットである。
40 ビーム偏向アレイ
50 対物面
52 対物系
54 像平面
60 瞳面
Mij ビーム偏向要素
Claims (29)
- a)対物面(50;150;250;350;450)と、少なくとも1つの瞳面(60;160;360;460)と、マスク(16)を配置することができる像平面(54;154;354;454)とを有する対物系(52;152;252;352;452)、及び
b)各ビーム偏向要素(Mij;Tij)が制御信号に応答して可変である偏向角だけ入射光線を偏向するようになった反射又は透過ビーム偏向要素(Mij;Tij)のビーム偏向アレイ(40;240;340;440)、
を含む、走査マイクロリソグラフィ投影露光装置(10)においてマスク(16)を照明するための照明システムであって、
ビーム偏向要素(Mij;Tij)が、対物系(52;152;252;352;452)の対物面(50;150;250;350;450)に又はその直近に配置される、
ことを特徴とするシステム。 - 光源(30;330;430)、及び該光源(30;330;430)と前記ビーム偏向アレイ(40;240;340;440)の間に配置された視野形成ラスター要素(34;134;334;434)を特徴とする請求項1に記載の照明システム。
- 前記視野形成ラスター要素(34;334;434)は、前記マスク(16)上に照明される視野(14)の形状を少なくとも部分的に決める2次元遠視野強度分布を生成することを特徴とする請求項2に記載の照明システム。
- 前記視野形成ラスター要素によって生成される前記遠視野強度分布は、矩形又は湾曲スリットの幾何学形状を有することを特徴とする請求項3に記載の照明システム。
- 前記スリットは、その横幅の少なくとも2倍も長い長さを有することを特徴とする請求項4に記載の照明システム。
- 前記視野形成ラスター要素(34;134;334;434)は、回折光学要素であることを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の照明システム。
- 前記視野形成ラスター要素(34;134;334;434)は、マイクロレンズの少なくとも1つのアレイを含むことを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の照明システム。
- 前記視野形成ラスター要素(34;134;334;434)と前記ビーム偏向アレイ(40;140;340;440)の間に配置された集光器(36;136;336;436)を特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の照明システム。
- 前記対物系(452)の前記像平面(454)と光学的に共役な視野平面に配置された瞳形成ラスター要素(493)を特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の照明システム。
- 前記対物系(452)の前記瞳面(460)における2次元遠視野強度分布(Dtot)が得られ、
前記分布(Dtot)は、前記ビーム偏向アレイ(440)によって生成された遠視野強度分布(DRA)と、前記瞳形成ラスター要素(493)によって生成された遠視野強度分布(DPDE)との畳み込みである、
ことを特徴とする請求項9に記載の照明システム。 - 前記瞳形成ラスター要素(493)は、n=2、3、4、...としてn個のコーナを有する少なくとも実質的に多角形の形状を有する遠視野強度分布(DPDE)を生成することを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の照明システム。
- 各ビーム偏向要素(Mij;Tij)は、偏向光ビームが前記瞳面(60;160;360;460)を通過するように判断された「オン」状態、又は偏向光線が該瞳面(60;160;360;460)を通過しないように判断された「オフ」状態のいずれかにあるようになっていることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の照明システム。
- 視野絞り(94、96、98;374)を特徴とする請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の照明システム。
- 前記視野絞り(94、96、98)は、前記対物面(50)に配置されることを特徴とする請求項13に記載の照明システム。
- 前記対物系(352)は、前記視野絞り(374)が配置された中間像平面(391)を有することを特徴とする請求項13に記載の照明システム。
- 前記ビーム偏向要素は、少なくとも1つのビーム偏向要素が、前記ビーム偏向アレイの両端の間で走査方向に平行に延びるいずれかの任意の線上で照明されるように千鳥方式で配置されることを特徴とする請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の照明システム。
- 前記視野絞り(74)は、絞り縁部を有し、該絞り縁部は、
a)走査方向と垂直なX方向に少なくとも実質的に沿って延び、かつ
b)隣接するビーム偏向要素間の間隙に各々対応する窪みを有する、
ことを特徴とする請求項13から請求項15のいずれか1項に記載の照明システム。 - 前記絞り縁部は、複数のブレード(80)によって形成され、
前記ブレード(80)の少なくとも一部の形状及び/又は位置が、アクチュエータ(78)の補助によって調節可能である、
ことを特徴とする請求項16に記載の照明システム。 - 前記ビーム偏向要素(M1、M2)は、前記対物面(50)から|A|>Aminである距離Aに配置され、
前記距離Aminは、前記対物面における使用可能な視野を前記ビーム偏向要素によって完全に照明することができる該対物面(50)からの最短距離である、
ことを特徴とする請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の照明システム。 - 前記ビーム偏向要素(M1’、M2’)は、前記対物面(50)から距離A<Amaxに配置され、
前記距離Amaxは、偏向要素(M1’)の両縁から出射する2つの光束(884a’、884b’)が交差する前記対物面(50)からの最短距離である、
ことを特徴とする請求項1から請求項19のいずれか1項に記載の照明システム。 - 前記ビーム偏向要素は、透過要素(Tij)であり、該透過要素は、該透過要素を通過する光線を偏向することを特徴とする請求項1から請求項20のいずれか1項に記載の照明システム。
- 前記透過要素(Tij)は、電気光学又は音響光学要素であることを特徴とする請求項21に記載の照明システム。
- 前記ビーム偏向要素は、前記対物面(50;150;350;450)に対して傾斜させることができるミラー(Mij)であることを特徴とする請求項1から請求項20のいずれか1項に記載の照明システム。
- 前記ミラー(Mij)は、その間の角度を形成する2つの傾斜軸線(42、44)によって傾斜させることができることを特徴とする請求項23に記載の照明システム。
- 前記角度は、90°であることを特徴とする請求項24に記載の照明システム。
- 前記対物面(150)と前記像平面(154)は、互いに対して傾いていることを特徴とする請求項1から請求項25のいずれか1項に記載の照明システム。
- 前記対物系(152)は、前記対物面(50)上の法線及び前記像平面(54)上の法線の両方に対して傾いている光軸(OA)を有することを特徴とする請求項26に記載の照明システム。
- 前記対物面(150)と前記対物系(152)の物体側主平面(Ho)とは、第1の直線に沿って少なくとも実質的に交差し、
前記像平面(154)と前記対物系(152)の像側主平面(H1)とは、第2の直線に沿って少なくとも実質的に交差する、
ことを特徴とする請求項27に記載の照明システム。 - 請求項1から請求項28のいずれか1項に記載の照明システム(12;412;512)と、
マスク(16)を感光層(22)上に結像する投影対物系(20)と、
を含むことを特徴とするマイクロリソグラフィ投影露光装置。
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