JP2016177292A - マイクロリソグラフィ投影露光装置の素子を作動させる機構 - Google Patents
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Abstract
Description
造に用いられる。マイクロリソグラフィプロセスは、照明デバイス及び投影レンズを有す
るいわゆる投影露光装置で実行される。この場合、照明デバイスにより照明されたマスク
(レチクル)の像を、投影レンズにより、感光層(フォトレジスト)で被覆されて投影レ
ンズの像平面に配置された基板(例えばシリコンウェーハ)に投影することで、マスク構
造を基板上の感光コーティングに転写するようにする。
装置では、利用可能な光透過性材料がないことにより、ミラーを結像プロセス用の光学コ
ンポーネントとして用いる。上記ミラーは、担持フレーム(carrying frame)に固定する
ことができ、各ミラーの例えば6自由度の(すなわち、3つの空間方向x、y、及びzの
変位に関する、また対応の軸を中心とした回転Rx、Ry、及びRzに関する)運動を可
能にするために、少なくとも部分的に操作可能であるよう設計することができる。この場
合、ミラーの位置をセンサフレームに固定した位置センサにより求めることができる。
(actively deformable)ミラー及び能動変形不可能な(non-actively deformable)ミラ
ーの両方として用いられ、前者の場合、例えば熱的影響に起因した例えば投影露光装置の
動作中に生じる光学特性及び得られる結像収差を能動変形により補償することができ、後
者の場合、所期の変形が行われない。
ツアクチュエータと共に)、位置センサにより測定されるミラー位置の偏差が最小限であ
るようにミラーの位置をできる限り安定に保つ役割を果たす。この目的で原理上可能な一
手法は、コントローラゲインを増加させること、したがって制御帯域幅を増加させること
にある。しかしながら、この場合、ミラーが理想的な剛体ではなく機械的構造の特定の固
有周波数(例えば、2kHz〜3kHzの範囲の典型的な大きさ)をそれぞれが有すると
いう問題が実際には生じ、開口数の増加と共に増大するミラーの寸法及び担持構造及び測
定構造の寸法の対応の固有周波数スペクトルが、より低い周波数へとさらにシフトする。
これは、目標通りに変形可能、したがって柔軟(compliant)であるよう設計されなけれ
ばならない能動変形可能なミラーにはなおさら当てはまる。しかしながら、アクチュエー
タによる上記固有周波数の励起には、制御ループにおける減衰が比較的低いことにより比
較的大きな振幅が各位置センサにより検出され、その結果として制御ループの安定性が脅
かされ得ると共に、能動位置制御を安定して操作できなくなるか又は低い制御品質でしか
操作できないという影響がある。
。
ラフィ投影露光装置の素子を作動させる機構を提供することである。
構であって、
調整可能な力を光学素子にそれぞれで伝達できる第1数(nR)の自由度と、
力を光学素子に伝達する目的で機械式継手を介して光学素子にそれぞれ結合した第2数
(nA)のアクチュエータと
を備え、第2数(nA)は第1数(nR)よりも大きく、
上記アクチュエータの少なくとも1つは、光学素子の少なくとも1つの固有振動モード
の節に配置される機構に関する。
自由度の数を超える(すなわち、例えば6自由度の素子又はミラーの作動に対して少なく
とも7つのアクチュエータが用いられる)という点で、「過作動(over-actuation)」を
行うという概念に基づく。光学素子への加力に関するこの追加自由度は、明確な静定機構
と比べて(自由度数に対して)余剰のアクチュエータが利用可能である結果として得られ
るものであるが、機械構造の上述の固有振動励起を減らすか又は完全に消すように力を光
学素子に加えるという趣旨で、この追加自由度をここでさらに用いることができる。この
過作動のさらに別の利点は、アクチュエータの数がより多いことにより、力のよりよい分
布が可能となることである。
決め時に用いることができ、第2にアクチュエータの駆動時(すなわち、発生した力線の
所期の構成)にも用いることができる。アクチュエータの位置決めに関する限り、本発明
の上記手法によれば、アクチュエータの少なくとも1つが固有振動モードの節に配置され
、その結果、当該アクチュエータの励起とは関係なくそれぞれ望ましくない固有振動モー
ドが励起されない。
作動させる機構であって、
調整可能な力を光学素子にそれぞれで伝達できる第1数(nR)の自由度と、
力を光学素子に伝達する目的で機械式継手を介して光学素子にそれぞれ結合した第2数
(nA)のアクチュエータと
を備え、第2数(nA)は第1数(nR)よりも大きく、
アクチュエータは、自由度の作動が光学素子の少なくとも1つの固有振動モードに実質
的に直交するよう配置される機構に関する。
ドに実質的に直交するよう配置される。本願の意味の範囲内で、「実質的に」直交すると
は、開制御ループの伝達関数に弱減衰共振として現れる固有振動モードの作動が、その大
きさに関して非過作動と比べて少なくとも6dB、特に少なくとも12dB、より詳細に
は少なくとも20dB低減するようなものと理解すべきである。
子がいずれの場合もEUV用に設計した投影露光装置のミラーであっても、本発明はこれ
に限定されない。この点で、本発明を、例えば屈折光学素子又は回折光学素子等の他の光
学素子と共に実現することもできる。さらに他の実施形態では、本発明をDUV用(すな
わち、200nm未満、特に160nm未満の波長用)に設計した投影露光装置で実現す
ることもできる。
形可能であるよう構成することができる。かかる外乱は、例えば、(例えばEUV)光源
が放出する放射線の吸収に起因した熱膨張、また(かかる熱的影響により生じるか又は他
の何らかの方法で生じる)結像収差でもあり得る。
(例えば、約10個〜100個)が通常は利用され、さらに、ミラーは、能動変形不可能
なミラーとは対照的に比較的弾性に設計される。本発明によれば、これらの(変形)アク
チュエータは、特に、上述の過作動を実現するために用いることができる。したがって、
この手法によれば、第1に該当のミラーを変形させるために用いられ、第2にミラーの位
置の制御に、この場合はミラーの望ましくない固有振動モードの励起が少ないか又は皆無
であるよう必要な力を発生させるために用いられるという点で、変形アクチュエータが二
重に用いられる。したがって、換言すれば、変形アクチュエータは、位置決めアクチュエ
ータ(能動変形不可能なミラーの場合にのみ存在する)の機能をさらに果たす。
)のセンサ素子をさらに備える。一実施形態によれば、この場合、第3数(nS)のセン
サ素子は、第1数(nR)の自由度よりも多い。
子の位置決めに存在する自由度数(nR)に対して余剰nS(すなわち、少なくともnR
+1個)のセンサも設けることができる。本発明によるこのさらなる概念は、制御工学に
関して上述の過作動と同等であり、以下では過作動に類似して「過感知(over-sensing)
」とも称する。余剰のセンサの結果として得られる追加自由度は、特定の固有周波数又は
固有振動モードがそもそもセンサシステムによって検出さえされず、その結果、位置制御
がかかる固有周波数に反応できないようにセンサの配置を選択するために用いることがで
きる。過感知の概念には、力が光学素子又はミラーに静的に定められて(statically gov
erned manner)加えられ、光学素子又はミラーの固有の又は望ましくない変形がこうして
回避されるというさらなる利点がある。
の光学素子を作動させる機構であって、
調整可能な力を光学素子にそれぞれで伝達できる第1数(nR)の自由度と、
光学素子の場所及び/又は位置を求める第3数(nS)のセンサ素子と
を備え、第3数(nS)は第1数(nR)よりも大きい機構にも関する。
光学素子を作動させるよう設計することができる。
両方で用いることができる。
に関する。
作動させる方法であって、
調整可能な力を第1数(nR)の自由度で光学素子に伝達し、
上記力伝達を第2数(nA)のアクチュエータにより実行し、
第2数(nA)は第1数(nR)よりも大きく、
上記アクチュエータの少なくとも1つを、光学素子の少なくとも1つの固有振動モード
の節に配置する方法に関する。
作動させる方法であって、
調整可能な力を第1数(nR)の自由度で光学素子(100、200)に伝達し、
上記力伝達を第2数(nA)のアクチュエータにより実行し、
第2数(nA)は第1数(nR)よりも大きく、
自由度の作動は、光学素子の少なくとも1つの固有振動モードに対して実質的に直交す
る方法にも関する。
位置を求める。この場合、特に、第3数(nS)を第1数(nR)よりも大きくすること
ができる。
/又は能動変形の方法であって、
制御可能な力を第1数(nR)の自由度で光学素子に伝達し、
第3数(nS)のセンサ素子を用いて光学素子の場所及び/又は位置を求め、
第3数(nS)は第1数(nR)よりも大きい方法にも関する。
投影露光装置における少なくとも1つの結像収差を求めるステップと、
上記結像収差が少なくとも部分的に補償されるよう光学素子を位置決め及び/又は能動
的に変形するステップと
を特に含み得る。
明する概略図を示す。
力方向又は駆動方向を有する3つのアクチュエータ111、112、及び113を用いて
ミラー100を3自由度z、Rx、及びRyで(すなわち、空間方向zの変位とx軸及び
y軸それぞれを中心とした回転とに関して)位置決めすることにより、従来通りに平衡に
取り付けられる。これらの丁度3つのアクチュエータ111、112、及び113で、3
自由度z、Rx、及びRyは静定である。しかしながら、図3及び図4を参照してここで
同様に説明するように、これら3つのアクチュエータ111、112、及び113は、ミ
ラー100の弾性固有周波数又は固有振動モードを励起し得る。
対して大きな数(本例ではnA=4)のアクチュエータ111、112、113、及び1
14が、図3及び図4を参照して同じくさらに詳細に説明するように本発明に従って用い
られ、上記アクチュエータ111〜114は、ミラー100のいくつかの固有周波数又は
固有振動モードで位置制御の望ましくない励起も関連の外乱も生じないよう位置決めされ
る。
を明確化する役割を果たす。図2によれば、比較的多数(例えば、10個、100個、又
はそれ以上)の変形アクチュエータ211、212、…が変形可能なミラー200を能動
的に変形させる役割を果たし、ミラー200は同時に、能動変形を可能にするために比較
的弾性に設計される。本発明によれば、変形アクチュエータ211、212、…は、第1
にミラー200を変形させる役割を果たし、第2に上述の過作動により、ミラー200の
望ましくない固有周波数又は固有周波数モードの励起ができる限り生じないようミラー2
00の位置の制御を構成する役割を果たすという点で、二重に用いられる。
及び図4に示す概略図を参照して特定の例示的な実施形態に基づいて以下で説明する。こ
の場合、簡単のために図3及び図4における光学素子の運動を並進自由度及び回転自由度
に制限し、振動能力を説明するために系を3つの節310、320、330に細分又は離
散化し、上記節310、320.330のそれぞれが、各並進自由度q1、q2、及びq
3及び各回転自由度φ1、φ2、φ3を有する。さらに、図3によれば、同じ質量mが各
節310、320、330に割り当てられ、節310、320、330は同じ剛性kを伴
う。
モードを示し、第1振動モードは剛体の並進であり(図4a)、第2振動モードは剛体の
回転であり(図4b)、第3振動モードは剛体の第1曲げ振動である(図4c)。
クチュエータを用いて、剛体並進及び剛体回転を作動させることができ、こうした目的で
、特定の場合には、(力F1を加える)一方のアクチュエータを節310に配置して(力
F3を加える)他方のアクチュエータを節310に配置することができる。コントローラ
による並進及び回転の制御のために、これら2つのアクチュエータにより所望の並進力f
及び所望のトルクMを生成する変換行列Taを通常は用いることができる。
ように励起されるかを調べ、上記変換行列を用いると、力fが所望通りに並進剛体モード
(モード1)を励起し、トルクMが回転剛体モード(モード2)を励起するが、((5)
から分かるように、曲げモード(モード3)は並進軸に現れるので)力fが曲げモード(
モード3)もさらに励起することが明らかである。その結果、上記曲げモードは、並進運
動の制御ループの伝達関数にも現れ、設定できる帯域幅の制限に不所望につながる可能性
があり得る。
。この目的で、追加のアクチュエータが例示的な実施形態で設けられ、当該追加のアクチ
ュエータは、図3に従って力F2を加えるためにノード320に配置される。その結果、
3つのアクチュエータが並進及び回転のための力を発生させるのに利用可能であり、2つ
のアクチュエータによる上述の静定作動と比べて、変換行列Taの設計に関して追加自由
度が得られる。これは、上記変換行列Taがこのとき一意に定まらなくなるからである。
結果として付加的に得られた自由度を用いるために、変換行列Taの要素は、力f及びト
ルクMが対応の(並進又は回転)剛体自由度のみを依然として作動させるが、力fが曲げ
モードを励起できなくなるよう選択されることが好ましい。
御ループの構成及び機能を説明する図を示す。この場合、nRは位置制御された剛体自由
度の数を示し、nAは位置制御されたアクチュエータの数を示し、アクチュエータの数は
自由度の数を超え、すなわちnA>nRが成り立つ。
トローラ510はnR個の位置制御された剛体自由度に対して静変換行列Taを生成する
。上記変換行列Ta及びミラー変形の駆動信号に基づき、ミラー530を作動させるアク
チュエータ520が位置センサ540による位置決定と共に駆動される。得られる静変換
行列Taはさらに、位置コントローラ510等に供給される。
ーの場合の制御ループを説明する類似の図を示す。この場合、nRは位置制御された剛体
自由度の数を示し、nSはセンサの数を示し、センサの数は自由度の数を超え、すなわち
nS>nRが成り立つ。
的に同一のコンポーネントは「200」を足した参照符号で示す。この場合も、nRは位
置制御された剛体自由度の数を示し、nAは位置制御されたアクチュエータの数を示し、
nA>nRが成り立つ。
しくない変形につながり得る状況を考慮したものである。上記望ましくない変形の原因は
、位置コントローラが光学素子の位置を安定に保つために動的力及び小さな静的力の両方
を概して加えることである。静的力は、位置及び時間依存的であり得る。その場合、過静
定数(overdeterminatenumber)の加力点(アクチュエータ)に対する可変の静的力の過
静定印加(overdeterminate application)は、光学素子の望ましくない変形につながり
得る。
。位置コントローラは、通常はPID状コントローラ、すなわち動的挙動が比例成分(P
成分)、微分成分(D成分)、及び積分成分(I成分)を有するコントローラである。I
成分が静的力を発生させる一方で、P成分及びD成分は動的力を発生させる。I成分がこ
のときPD成分から分離されてより小さな静定部分集合(NR)のアクチュエータに静定
的に加えられる場合、静的力は、静定数の加力点に常に静定的に加わり、その結果として
上述の望ましくない変形が回避される。
リソグラフィ投影露光装置の概略図を示す。
ス6は、光源2が放出する照明光3の光伝播方向に、コレクタ26、スペクトルフィルタ
27、視野ファセットミラー28、及び瞳ファセットミラー29を備え、瞳ファセットミ
ラー29から物体平面5に配置した物体視野4に光が当たる。物体視野4から出射した光
は、入射瞳30を有する投影レンズ31に入る。投影レンズ31は、中間像平面17、第
1瞳平面16、及び絞り20を配置したさらに別の瞳平面を有する。投影レンズ31は、
合計6つのミラーM1〜M6を備える。M6は、光ビーム経路に対して最終ミラーを示し
、当該ミラーは貫通孔18を有する。M5は、光ビーム経路に対して最後から2番目のミ
ラーを示し、当該ミラーは貫通孔19を有する。物体平面に配置した物体視野4又はレチ
クルから出射したビームは、結像対象のレチクル構造の像を生成するために、ミラーM1
〜M6での反射後に像平面9に配置したウェーハへ伝わる。
ーの位置決め及び/又は能動変形に用いることができる。
合わせ及び/又は交換により、多くの変形形態及び代替的な実施形態が当業者には明らか
である。したがって、当業者には言うまでもなく、かかる変形形態及び代替的な実施形態
は本発明に付随的に包含され、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその等価物の
意味の範囲内にのみ制限される。
Claims (20)
- マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学素子を作動させる機構であって、
調整可能な力を前記光学素子にそれぞれで伝達できる第1数(nR)の自由度と、
力を前記光学素子(100、200)に伝達する目的で機械式継手を介して前記光学素
子(100、200)にそれぞれ結合した第2数(nA)のアクチュエータ(111、1
12、113、114、211、212、…)と
を備え、前記第2数(nA)は前記第1数(nR)よりも大きく、
前記アクチュエータ(111、112、113、114、211、212、…)の少な
くとも1つは、前記光学素子(100、200)の少なくとも1つの固有振動モードの節
に配置される機構。 - マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学素子を作動させる機構であって、
調整可能な力を前記光学素子にそれぞれで伝達できる第1数(nR)の自由度と、
力を前記光学素子(100、200)に伝達する目的で機械式継手を介して前記光学素
子(100、200)にそれぞれ結合した第2数(nA)のアクチュエータ(111、1
12、113、114、211、212、…)と
を備え、前記第2数(nA)は前記第1数(nR)よりも大きく、
前記アクチュエータは、前記自由度の作動が前記光学素子(100、200)の少なく
とも1つの固有振動モードに実質的に直交するよう配置される機構。 - 請求項1又は2に記載の機構において、前記光学素子(100、200)はミラーであ
ることを特徴とする機構。 - 請求項3に記載の機構において、前記ミラー(200)は、前記投影露光装置における
望ましくない外乱を補償するために能動的に変形可能であるよう構成されることを特徴と
する機構。 - 請求項3に記載の機構において、前記ミラー(100)は能動変形不可能なミラーであ
ることを特徴とする機構。 - 先行の請求項のいずれか1項に記載の機構において、該機構は、前記光学素子(100
、200)の場所及び/又は位置を求める第3数(nS)のセンサ素子(121、122
、123、221、222、223)をさらに備えることを特徴とする機構。 - 請求項6に記載の機構において、前記第3数(nS)は前記第1数(nR)よりも大き
いことを特徴とする機構。 - マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学素子を作動させる機構であって、
調整可能な力を前記光学素子(100、200)にそれぞれで伝達できる第1数(nR
)の自由度と、
前記光学素子(100、200)の場所及び/又は位置を求める第3数(nS)のセン
サ素子(121、122、123、221、222、223)と
を備え、前記第3数(nS)は前記第1数(nR)よりも大きい機構。 - 先行の請求項のいずれか1項に記載の機構において、少なくとも1つのアクチュエータ
がローレンツアクチュエータであることを特徴とする機構。 - 先行の請求項のいずれか1項に記載の機構において、前記第1数(nR)の自由度は少
なくとも3、特に6であることを特徴とする機構。 - 先行の請求項のいずれか1項に記載の機構において、該機構は、EUV用に設計したマ
イクロリソグラフィ投影露光装置の光学素子を作動させるよう設計されることを特徴とす
る機構。 - 先行の請求項のいずれか1項に記載の機構を備えたマイクロリソグラフィ投影露光装置
。 - マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学素子を作動させる方法であって、
調整可能な力を第1数(nR)の自由度で前記光学素子(100、200)に伝達し、
前記力伝達を第2数(nA)のアクチュエータ(111、112、113、114、2
11、212、…)により実行し、
前記第2数(nA)は前記第1数(nR)よりも大きく、
前記アクチュエータ(111、112、113、114、211、212、…)の少な
くとも1つを、前記光学素子(100、200)の少なくとも1つの固有振動モードの節
に配置する方法。 - マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学素子を作動させる方法であって、
調整可能な力を第1数(nR)の自由度で前記光学素子(100、200)に伝達し、
前記力伝達を第2数(nA)のアクチュエータ(111、112、113、114、2
11、212、…)により実行し、
前記第2数(nA)は前記第1数(nR)よりも大きく、
前記自由度の作動は、前記光学素子(100、200)の少なくとも1つの固有振動モ
ードに対して実質的に直交する方法。 - 請求項13又は14に記載の方法において、前記光学素子を前記調整可能な力により能
動的に変形させることを特徴とする方法。 - 請求項13〜15のいずれか1項に記載の方法において、前記光学素子の位置を前記調
整可能な力により操作することを特徴とする方法。 - 請求項13〜16のいずれか1項に記載の方法において、第3数(nS)のセンサ素子
(121、122、123、221、222、223)を用いて前記光学素子(100、
200)の場所及び/又は位置を求めることを特徴とする方法。 - 請求項17に記載の方法において、前記第3数(nS)は前記第1数(nR)よりも大
きいことを特徴とする方法。 - マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学素子の位置決め及び/又は能動変形の方法で
あって、
制御可能な力を第1数(nR)の自由度で前記光学素子(100、200)に伝達し、
第3数(nS)のセンサ素子(121、122、123、221、222、223)を
用いて前記光学素子(100、200)の場所及び/又は位置を求め、
前記第3数(nS)は前記第1数(nR)よりも大きい方法。 - 請求項13〜19のいずれか1項に記載の方法において、
前記投影露光装置における少なくとも1つの結像収差を求めるステップと、
前記結像収差が少なくとも部分的に補償されるよう前記光学素子(100、200)を
位置決め及び/又は能動的に変形するステップと
を含むことを特徴とする方法。
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