JP2016095523A - 傾斜偏向ミラーを有する反射屈折投影対物器械、投影露光装置、投影露光方法、及びミラー - Google Patents
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Abstract
Description
フォトリソグラフィに用いられる投影露光装置は、一般的に、光源からの1次光を照明光へと変換するように構成された照明システム、及び投影対物器械を含む。照明システムからの光は、所定のパターンを有するレチクル(又はマスク)を照明し、投影対物器械は、パターンの像を投影対物器械の像表面に配列された感光基板のある一定の領域上に転写する。一般的に、投影は、レチクルパターンの縮小像を基板上に生成するように、縮小スケールにおいて高分解能で実施される。
残念ながら、凹ミラーは、光を到来方向にまともに送り返すので、光学設計内に統合することが困難である。凹ミラーを統合する知的設計が望ましい。
平面偏向ミラーを単一凹ミラーとの組合せに用いる折り返し反射屈折投影対物器械に関する代表例は、例えば、US2006/0077366A1、US2003/0234912A1、US2005/0248856A1、US2004/0233405A1、又はWO2005/111689A2に開示されている。
そのような反射屈折システムにおけるある一定の結像条件の下では、結像されるパターンに含まれる異なる向きを有する構造線は、異なる効率で投影されることが判明している。様々な構造方向に対する向きに依存するこれらの差は、H−V差(水平−垂直差)又は限界寸法の変動(CD変動)とも呼ばれ、フォトレスト内の異なる構造の方向に対して異なる線幅として観測することができる。
本出願人が出願したWO2004/025370A1として公開されている国際特許出願(米国特許出願出願番号第11/066、923号に対応する)は、凹ミラーと、光軸に対して第1の傾斜角だけ傾斜された第1の偏向ミラー及び光軸に対して第2の傾斜角だけ傾斜された第2の偏向ミラーを有し、両方の傾斜角を45°又はその近くとすることができるビーム偏向デバイスとを有する反射屈折投影対物器械を開示している。s−偏光光に対する偏向ミラーの反射率Rsと、p−偏光光に対する偏向ミラーの反射率Rpとの間の比Rspは、この偏向ミラーに割り当てられた傾斜角を含む入射角度範囲内で、偏向ミラーの一方において1よりも大きく、他方の偏向ミラーにおいて1よりも小さい。そのような配列は、第1の偏向ミラーによって達成されるs−偏光及びp−偏光における反射強度の比の変化を少なくとも部分的に補償するために第2の偏向ミラーにおける反射を用いることを可能にする。従って、偏向ミラーの反射コーティングの設計は、偏向ミラーにおいて反射される光に対する偏光ミラーの偏光依存の影響が比較的小さく留まることを保証する。
ある一定のマイクロリソグラフィ技術では、マスクのパターンは、特定の照明モードに対応する照明システムの瞳平面における強度分布によって形成される有効光源からの光で照らされる。これらの照明モードは、様々な程度の干渉(例えば、パラメータσによって定められる)を有する従来の照明モード及び軸外照明を適用する非従来照明モードを含む。軸外照明モードは、特定のリソグラフィ処理に対して望ましい限界寸法が露光システムの理論上の分解能限界に非常に近くなる際に好ましいものとすることができる。軸外照明では、パターンをもたらすマスクは、傾いた(非垂直)角度で照らされ、それによって分解能を改善する場合があるが、特に、焦点深度(DOF)及び/又はコントラストを高めることによって処理裕度が改善される。1つの公知の軸外照明モードは、光軸上の従来のゼロ次のスポットがリング形強度分布へと修正される環状のものである。別のモードは、有効光源を形成する照明システムの瞳平面における強度分布が光軸上にない(軸外)いくつかの極によって特徴付けられる多重極照明である。双極照明が、1つの主な周期方向を有する焼き付けパターンに対して多くの場合に用いられる。4つの軸外照明極を用いる四重極照明は、パターンが互いに垂直な方向に沿った直交線のサブパターン(場合によっては水平線及び垂直線で表される)を含む場合に用いることができる。
照明光の偏光状態を制御することにより、更に別の改善を得ることができる。
本発明の別の目的は、サブパターンの向きの差に起因するコントラスト変動が大幅に回避されるように、様々な方向に向くサブパターンを含むパターンを結像することを可能にする傾斜偏向ミラーを有する反射屈折投影対物器械を提供することである。
本発明の別の目的は、投影対物器械の瞳表面における照明極内の強度分布に対して悪影響を実質的に持たない傾斜偏向ミラーを有する反射屈折投影対物器械を提供することである。
反射屈折投影対物器械は、深紫外(DUV)又は超深紫外(VUV)域からの紫外線を用いる投影露光装置においてマイクロリソグラフィ処理を実施するのに用いることができる。
一般的に、本出願では、記号「%」は「百分率ポイント」であると理解されるものとする。例えば、反射率R=90%とR=91%は、1百分率ポイント、すなわち、1%だけ異なる。反射率R=50%とR=51%において同じことが成り立つが、相対差はより大きい。
Rs PE= Rs 1(t1−Δα1)+ Rs 1(t1+Δα1)+ Rs 2(t2−Δα2)+ Rs 2(t2+Δα2) (1)
及び
Rp E=2*(Rp 1(t1)+Rp 2(t2)). (2)
一部の実施形態では、有効反射率分離ΔRは、1.5%又はそれ未満、及び/又は1%又はそれ未満とすることができる。
Rs(t+δα)+Rs(t−δα) = Rs(t) ± 0.5% (3)
がそれぞれの偏向ミラー上に入射する入射角度範囲の全ての入射角αに対して満たされるように、偏向ミラーの傾斜角に対応する入射角における反射率の値Rs(t)に対して実質的に点対称である場合に可能であり、上式において、δαは、傾斜角tとそれぞれの入射角αとの間の角度差である。数学的意味における点対称性からの許容偏差は、より小さいもの、例えば、±4%及び/又は±0.3%及び/又は±0.2%とすることができる。(記号「%」は、百分率ポイント反射率を表す。)
(Rp(t+δα)+Rp(t−δα)) / 2 = Rs(t) ± 2 % (4)
これらの条件に従う場合には、接線偏光のみならず、放射状偏光(好ましい偏光方向が瞳の半径方向にある)及び非偏光光(好ましい偏光方向を基本的に持たない光)が用いられる場合にも強度楕円度を基本的に回避することができる。
(Rs(t−Δα)+ Rs(t+Δα)) / 2 = Rp(t) ± 0.5% (5)
が満たされる場合には、偏光光が用いられる場合に、説明した反射率不均一性を招くことなく、ある一定の傾斜角で傾斜された偏向ミラーとして単一のミラーを用いることができる。同一のコーティング構造を有する2つの「均衡する」偏向ミラーを有する偏向デバイスを用いてもよい。
(Rp(t−Δα)+ Rp(t+Δα)) / 2 = Rs(t) ± 0.5% (6)
従って、条件(5)及び(6)に従うことにより、接線又は放射状偏光、又は非偏光光を用いることが可能になる。
Rp(t) = Rs(t) ± 0.5% (7)
を満たすコーティングは、瞳エッジにおいて接線偏光を用い、瞳の中心の近くで(光軸の近くで)非偏光光を用いることを可能にする。
従って、本発明は、ミラー基板及びこの基板上に被覆された反射コーティングを有するミラーであり、反射コーティングの反射率特性が、式(5)、又は式(5)と(6)、又は式(5)と(7)に従うミラーにも関する。ミラーは、屈折力を持たずに光軸を折り返す偏向ミラーとして用いるのに適する平面ミラーとすることができる。
マスク上の元の構造と基板上に結像される構造との間に高い忠実性を有する微細構造デバイスを得ることができる。
好ましくは、193nm又は157nmのような260nmと100nmの間の波長範囲からの紫外線1次光を用いることができる。
以上の及び他の性質は、特許請求の範囲だけでなく、本明細書及び図面においても見ることができ、個々の特性は、本発明の実施形態として単独又は部分組合せのいずれにおいても、更に他の分野においても用いることができ、有利で特許取得可能な実施形態を個々に表すことができる。
理解を容易にするために、図において対応する特徴を同様又は等しい参照識別記号で示している。
投影対物器械POは、像表面ISに最も近い最後の光学要素として平凸の最後のレンズLLを有し、この最後のレンズの平面の出射表面は、投影対物器械POの最後の光学面(出射表面)である。
一般的に、x方向に沿って位置決めされた極PX1、PX2(「x極」又は「赤道極」とも表す)から出射する光は、主に、一般的にy方向に延びるマスクのサブパターンを結像するのに有効である。場合によってこれらのパターンを「垂直線」で表し、これに対応するx極を「垂直極」で表している。y方向に沿って位置する極PY1及びPY2(「y極」又は「水平極」又は「極点極」から出射する光は、主に、x方向に主要な特徴部(場合によっては「水平線」で表す)を有するサブパターンを結像するのに有効である。
接線偏光(図1B)にある極からの光の好ましい偏光方向は、瞳エッジ光線PER1及びPER2の電界の振動方向が入射平面に対して垂直である、例えば、偏向ミラー上の反射時に、光がs−偏光光になるように作用する。それとは対照的に、x極PX1、PX2(赤道極)からの光は、電界ベクトルが基本的に入射平面内で振動するので、偏向ミラー上の反射時にp−偏光光として作用する。
Rs PE= Rs 1(t1−Δα1)+ Rs 1(t1+Δα1)+ Rs 2(t2−Δα2)+ Rs 2(t2+Δα2)
瞳エッジ光線PER1、PER2の反射は、最小値に近い入射角領域(例えば、31°と29°との間)内、又は最大入射角の領域(例えば、57°と59°との間)内のいずれかで発生する。30°<α<35°の領域では、平均反射率Rsは約92.5%である。57°<α<59°の領域では、平均反射率Rsは約90%である。従って、上述の定義による第1の反射率総和の4分の1は、約91%であり、これを図3のハッチング領域によって示している。一方、次式:
Rp C=2*(Rp 1(t1)+Rp 2(t2)).
として定められる第2の反射率総和Rs Eの4分の1は、t1=t2=45°であり、Rp(45°)=87%であるから、約87%である。その結果として、図3に示している従来技術のシステムでは、有効反射率分離ΔR=Rs PE−Rp Cは、約4百分率ポイントである。
Rs(t+δα)+Rs(t−δα) = Rs(t) ± 0.5%
更に、図4の反射コーティングでは、α=45°においてRs=Rsである。その結果、この反射コーティングは、強度楕円度を引き起こすことなく、非偏光光に対して用いることもできる。
Rs(t+δα)+Rs(t−δα) = Rs(t) ± 0.5%
Rp(t+δα)+Rp(t−δα) = Rp(t) ± 0.5%
(Rp(t+δα)+Rp(t−δα)) / 2 = Rs(t) ± 2 % (4)
(Rp(t−Δα)+ Rp(t+Δα)) / 2 = Rs(t) ± 0.5% (6)
Rp(t) = Rs(t) ± 0.5% (7)
その結果として、この種類のコーティングは、接線偏光のみならず放射状偏光に対して又は非偏光光に対して、基本的にここに示した偏光状態のいずれにおいても強度楕円度を招くことなく用いることができる。
本発明の異なる実施形態による投影対物器械は、WO2004/025370A1又はUS2006/0077366A1に示すように中間像を1つしか持たないか、又は例えばWO2005/040890A2又はUS2005/0185269A1に開示するように2つよりも多くの中間像を有することができる。
全ての特許請求の範囲の内容は、引用によって本明細書の一部とされている。
CM 凹ミラー
M1 第1の平面偏向ミラー
t1 第1の傾斜角
t2 第2の傾斜角
Claims (28)
- 投影対物器械の物体表面に配列されたパターンを投影対物器械の像表面上へと結像するために光軸に沿って配列された複数の光学要素、
を含み、
前記光学要素は、
凹ミラーと、
前記物体表面からの光を前記凹ミラーに向けて偏向させ、又は該凹ミラーからの光を前記像表面に向けて偏向させるために第1の傾斜軸回りに第1の傾斜角t1だけ前記光軸に対して傾斜された第1の偏向ミラーと、
第2の傾斜軸回りに第2の傾斜角t2だけ前記光軸に対して傾斜された第2の偏向ミラーと、
を含み、
前記第1の偏向ミラーは、(t1−Δα1)≦α1≦(t1+Δα1)に従う第1の入射角度範囲からの第1の入射角α1で該第1偏向ミラー上に入射するs−偏光光に対して反射率Rs 1(α1)、及びp−偏光光に対して反射率Rp 1(α1)を備えた第1の反射コーティングを有し、
前記第2の偏向ミラーは、(t2−Δα2)≦α2≦(t2+Δα2)に従う第2の入射角度範囲からの第2の入射角α2で該第2偏向ミラー上に入射するs−偏光光に対して反射率Rs 2(α2)、及びp−偏光光に対して反射率Rp 2(α2)を備えた第2の反射コーティングを有し、
前記第1及び第2の偏向ミラー上での反射時に蓄積される極点エッジ光線のs−偏光光に関する第1の反射率総和Rs PEが、該第1及び第2の偏向ミラー上での反射時に蓄積される赤道エッジ光線のp−偏光光に関する第2の反射率総和Rp Eと実質的に等しい、
ことを特徴とする反射屈折投影対物器械。 - ΔR=Rs PE−Rp Eに従って前記第1の反射率総和Rs PEと前記第2の反射率総和Rp Eの間の差として定義した有効反射率分離ΔRは、2%よりも小さく、ここで、
Rs PE= Rs 1(t1−Δα1)+ Rs 1(t1+Δα1)+ Rs 2(t2−Δα2)+ Rs 2(t2+Δα2)
及び
Rp E=2*(Rp 1(t1)+Rp 2(t2))
であることを特徴とする請求項1に記載の投影対物器械。 - 前記第1及び第2の偏向ミラーの少なくとも一方への入射角αを有するs−偏光光に対する反射率の変動Rs(α)が、δαを前記傾斜角tと前記それぞれの入射角αとの間の角度差であるとして、以下の条件:
Rs(t+δα)+Rs(t−δα) = Rs(t) ± 0.5%
が、該それぞれの偏向ミラー上に入射する前記入射角度範囲の全ての入射角αに対して満たされるように、該偏向ミラーの該傾斜角に対応する入射角での反射率値Rs(t)に対して実質的に点対称であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の投影対物器械。 - 更に、以下の条件:
(Rp(t+δα)+Rp(t−δα)) / 2 = Rs(t) ± 2 %
が満たされることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の投影対物器械。 - 前記第1及び前記第2の偏向ミラーの反射率特性に対して、以下の条件:
(Rs(t−Δα)+ Rs(t+Δα)) / 2 = Rp(t) ± 0.5%
が満たされることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の投影対物器械。 - 前記第1及び前記第2の偏向ミラーの反射率特性に対して、以下の条件:
(Rp(t−Δα)+ Rp(t+Δα)) / 2 = Rs(t) ± 0.5%
が満たされることを特徴とする請求項5に記載の投影対物器械。 - 前記第1及び前記第2の偏向ミラーの反射率特性に対して、以下に条件:
Rp(t) = Rs(t) ± 0.5%
が満たされることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の投影対物器械。 - 40°≦t1≦50°及び40°≦t2≦50°であり、
前記物体表面は、前記像表面に平行である、
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の投影対物器械。 - t1=45°及びt2=45°であることを特徴とする請求項8に記載の投影対物器械。
- 前記第1の反射コーティング及び前記第2の反射コーティングは、同じコーティング構造を有することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の投影対物器械。
- 前記第1の反射コーティング及び前記第2の反射コーティングは、260nmと100nmの間の波長範囲の紫外線に対して有効であることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の投影対物器械。
- 2つ又はそれよりも多くのカスケード結像対物器械部分及び1つ又はそれよりも多くの中間像を含むことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の投影対物器械。
- 反射屈折対物器械部分の瞳表面に又はそれに光学的に近く位置決めされた単一の凹ミラーを該凹ミラーの前に配列された1つ又はそれよりも多くの負のレンズと共に含むことを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の投影対物器械。
- 前記パターンの第1の実中間像を発生する第1の屈折対物器械部分と、
前記第1の中間像から第2の実中間像を発生する凹ミラーを含む第2の反射屈折対物器械部分と、
前記第2の中間像を前記像表面内に結像する第3の屈折対物器械部分と、
を含むことを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の投影対物器械。 - 前記第1の偏向ミラーは、前記物体表面から到来する光を前記凹ミラーに向けて偏向させるために前記第1の中間像に光学的に近く配列され、前記第2の偏向ミラーは、該凹ミラーから反射された光を前記像表面に向けて偏向させるために前記第2の中間像に光学的に近く配列されることを特徴とする請求項14に記載の投影対物器械。
- 前記物体表面から前記第1の中間像を通じて到来する光が、前記凹ミラーから到来する光を前記像表面に向けて偏向させる前記第1の偏向ミラー上に当たる前に該凹ミラー上に入射し、
前記第2の偏向ミラーは、前記第2の中間像の光学的下流に配列され、かつ前記像表面が前記物体表面と平行に配向されるように前記第1の偏向ミラーに対して垂直に配向される、
ことを特徴とする請求項14又は請求項15に記載の投影対物器械。 - 像側開口数NA>1で作動するように構成された液浸投影対物器械であることを特徴とする請求項1から請求項16のいずれか1項に記載の投影対物器械。
- ミラー基板と、
前記基板上に被覆された反射コーティングと、
を含み、
前記反射コーティングは、以下の条件:
(Rs(t−Δα)+ Rs(t+Δα)) / 2 = Rp(t) ± 0.5%
が満たされるように、(t−Δα)≦α≦(t+Δα)に従う入射角度範囲からの入射角αでミラー上に入射するs−偏光光に対して反射率Rs(α)、及びp−偏光光に対して反射率Rp(α)を有する、
ことを特徴とするミラー。 - 以下の条件:
(Rp(t−Δα)+ Rp(t+Δα)) / 2 = Rs(t) ± 0.5%
が満たされることを特徴とする請求項18に記載のミラー。 - 以下の条件:
Rp(t) = Rs(t) ± 0.5%
が満たされることを特徴とする請求項18又は請求項19に記載のミラー。 - 40°≦t≦50°及びΔα>10°であることを特徴とする請求項18から請求項20のいずれか1項に記載のミラー。
- 前記反射コーティングは、260nmと100nmの間の波長範囲の紫外線に対して有効であることを特徴とする請求項18から請求項21のいずれか1項に記載のミラー。
- 平面反射面を有する平面ミラーであることを特徴とする請求項18から請求項22のいずれか1項に記載のミラー。
- 反射屈折投影対物器械を利用して半導体素子及び他の種類のマイクロデバイスを加工する方法であって、
規定の波長を有する紫外線照明光でマスクを照明する段階と、
請求項1から請求項23のいずれか1項に記載の反射屈折投影対物器械を用いてパターンの像を感光基板上に投影する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記マスクの前記パターンは、4つの軸外照明極を含む軸外照明モードに対応する照明システムの瞳平面での強度分布によって形成された有効光源からの照明光で照らされることを特徴とする請求項24に記載の方法。
- 前記照明光は、前記照明極において接線偏光を有することを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 前記照明システムの前記瞳平面での前記強度分布は、光軸上に中心極を含み、該中心極における照明光は、実質的に非偏光であることを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 1次光を発生する光源と、
前記1次光を形成して、パターンを担持するマスク上に入射する照明光を発生する照明システムと、
前記パターンの像を感光基板上に投影する、請求項1から請求項27のいずれか1項に従って構成された投影対物器械と、
を含むことを特徴とする投影露光装置。
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