JP2017513059A - マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイスのためのｅｕｖ光源 - Google Patents

Abstract

本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイスのためのＥＵＶ光源に関連し、ＥＵＶ光源は、電子ビームを生成するための電子源（１１０）と、電子ビームを加速するための加速器ユニット（１２０）と、電子ビームを偏向することによってＥＵＶ光を生成するためのアンジュレーター配置（１００）とを含み、アンジュレーター配置（１００）は、第１の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための第１のアンジュレーター（１０１）と、第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための少なくとも１つの第２のアンジュレーター（１０２）とを含み、第２のアンジュレーター（１０２）は、電子ビームの伝播方向に沿って第１のアンジュレーター（１０１）の下流に配置され、アンジュレーター配置（１００）は、それが、第１のアンジュレーター（１０１）がＥＵＶ光の生成に関して飽和状態にある第１の作動モードと、第１のアンジュレーター（１０１）がＥＵＶ光の生成に関して飽和状態にない少なくとも１つの第２の作動モードとを有するように構成される。【選択図】図３

Description

本出願は、２０１４年３月２６日出願のドイツ特許出願ＤＥ １０ ２０１４ ２０５ ５７９．２の優先権を主張するものである。このＤＥ出願の内容は、本出願の本文に引用によって組み込まれている。

本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイスのためのＥＵＶ光源に関する。

マイクロリソグラフィは、例えば、集積回路又はＬＣＤのような微細構造化構成要素を生成するのに使用される。マイクロリソグラフィ処理は、照明デバイスと投影レンズとを有するいわゆる投影露光装置内で実施される。この場合に、照明デバイスを用いて照明されるマスク（レチクル）の像は、マスクの構造を基板の感光コーティングに転写するために感光層（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）上に投影レンズを用いて投影される。

ＥＵＶ範囲、すなわち、例えば、約１３ｎｍ又は約７ｎｍの波長に向けて設計される投影レンズでは、適切な光透過性屈折材料の利用可能性の欠如に起因して、結像処理にはミラーが使用される。

ＥＵＶ放射線源としては、プラズマ光源及びシンクロトロンに加えて、自由電子レーザの使用が公知である。このレーザは、取りわけ、生成される放射線が望ましいＥＵＶ放射線、すなわち、望ましい波長範囲に限定され、かつプラズマ光源の場合にそこに要求されるターゲット材料に起因して生じる汚染も回避されるという利点を有する。

投影露光装置の作動中に、結像コントラストを最適化する目的に対して、同じく投影露光装置の作動中に偏光分布の変更を実施することができるように、瞳平面及び／又はレチクル内の特定の偏光分布を照明デバイス内に目標を定めた方式で設定しなければならない。

原理的に、自由電子レーザでは、偏光放射線は、電子ビームを偏向することによってＥＵＶ光を生成するための複数の磁石を含むアンジュレーター配置の使用によって生成される。図７ａ及び図７ｂは、各々、電子ビーム７０５を生成するための電子源７１０と、この電子ビーム７０５を加速するための加速器ユニット７２０と、電子ビーム７０５を偏向することによってＥＵＶ光を生成するための複数の磁石を含み、この場合は２つのアンジュレーター７０１、７０２を含むアンジュレーター配置７００とを含む自由電子レーザの可能な構成を示している。生成される放射線の偏光は、アンジュレーター配置７００の磁石の具体的な配置により、図７ａ、図７ｂによる原理では２つのアンジュレーター７０１、７０２を含むアンジュレーター配置７００の使用によって予め定められるので、互いに異なる偏光方向（例えば、水平偏光光及び垂直偏光光）を有する光ビームＳ１、Ｓ２を生成することができ、図７ｂに示すように、例えば、アンジュレーター７０１、７０２を互いに対して傾斜させることにより（関連のアンジュレーター内の電子ビームのそれぞれの伝播方向に対して）、それぞれのビーム経路の空間分離を実現することも可能である。

図７ａ、図７ｂに関して上述した原理が、異なる偏光照明設定の設定（水平偏光光と垂直偏光光の重ね合わせ時の実質的に偏光された放射線の生成を含む）を可能にする場合であっても、ここで実際には、偏光照明設定のうちの望ましいものに依存して、それぞれ望ましくない偏光状態を有するアンジュレーターの光は使用されず、又は失われ、その結果、投影露光装置の性能が損なわれるという問題が発生する。

ＥＵＶ範囲に向けて設計された投影露光装置内の偏光分布を変更することに関する従来技術に関しては、単に一例として、ＤＥ １０ ２００８ ００２ ７４９ Ａ１、ＵＳ ２００８／０１９２２２５ Ａ１、ＷＯ ２００６／１１１３１９ Ａ２、及びＵＳ ６，９９９，１７２ Ｂ２を参照されたい。

ＤＥ １０ ２００８ ００２ ７４９ Ａ１ ＵＳ ２００８／０１９２２２５ Ａ１ ＷＯ ２００６／１１１３１９ Ａ２ ＵＳ ６，９９９，１７２ Ｂ２ ＵＳ ２００７／０１５２１７１ Ａ１

Ｙ．Ｓｏｋｏｌ、Ｇ．Ｎ．Ｋｕｌｉｐａｎｏｖ、Ａ．Ｎ．Ｍａｔｖｅｅｎｋｏ、Ｏ．Ａ．Ｓｈｅｖｃｈｅｎｋｏ、及びＮ．Ａ．Ｖｉｎｏｋｕｒｏｖ著「極紫外リソグラフィのための小型１３．５ｎｍ自由電子レーザ（Ｃｏｍｐａｃｔ １３．５−ｎｍ ｆｒｅｅ−ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｌａｓｅｒ ｆｏｒ ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）」、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｓｐｅｃ．Ｔｏｐ．、１４：０４０７０２、２０１１年 Ｐ．Ｓｃｈｍｕｓｅｒ他著「紫外及び軟Ｘ線自由電子レーザ：物理的原理、実験結果、技術的課題の紹介（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ａｎｄ Ｓｏｆｔ Ｘ−Ｒａｙ Ｆｒｅｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌａｓｅｒｓ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｕｌｔｓ， Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ）」、ＳＴＭＰ ２２９、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ、Ｂｅｒｌｉｎ Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ ２００８、ＤＯＩ １０．１００７／９７８−３−５４０−７９５７２−８

本発明の目的は、比較的僅かな光損失しか伴わずに偏光分布の柔軟な設定を可能にするマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイスのためのＥＵＶ光源を提供することである。

この目的は、独立請求項１に記載の特徴によって達成される。

マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイスのための本発明による光源は、電子ビームを生成するための電子源と、電子ビームを加速するための加速器ユニットと、電子ビームを偏向することによってＥＵＶ光を生成するためのアンジュレーター配置とを含み、アンジュレーター配置は、第１の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための第１のアンジュレーターと、第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための少なくとも１つの第２のアンジュレーターとを含み、第２のアンジュレーターは、電子ビームの伝播方向に沿って第１のアンジュレーターの下流に配置され、アンジュレーター配置は、第１のアンジュレーターがＥＵＶ光の生成に関して飽和状態にある第１の作動モードと、第１のアンジュレーターがＥＵＶ光の生成に関して飽和状態にない少なくとも１つの第２の作動モードとを有するように構成される。

本発明は、特に、本発明によるアンジュレーター配置に存在する２つのアンジュレーターの全体的に生成される電磁放射線に関してそれぞれの絶対値の変更を達成することにより、異なる望ましい偏光照明設定の柔軟な設定を実現し、従って、最終的に生成される偏光状態の柔軟な設定を実現するという概念に基づいている。

本発明により、電子ビームの伝播方向に沿って最初にあるアンジュレーターを飽和状態又は他に非飽和状態のいずれかで選択的に作動させることにより、電子ビームの伝播方向に関してアンジュレーター配置によって全体的に放出される放射線中で第２のアンジュレーターが構成する比率を同時に変更することができる。これは、第１のアンジュレーターにおける飽和発生の場合に、使用可能エネルギ全体が、第１のアンジュレーター内の電子ビームから既に引き出され、その結果、第２のアンジュレーターを通過するときには電子のエネルギ非鮮鋭度が既に大き過ぎて、そこではレーザ作用がもはや可能ではないという考察に基づいている。それとは対照的に、飽和が第１のアンジュレーター内で発生しない場合に、第１のアンジュレーターが比較的弱い程度にしか光を生成しないか又は電子ビームからエネルギを引き出さない場合に、相応にレーザ作用又は発光が第２のアンジュレーター内で発生する。

その結果、従って、本発明によるアンジュレーター配置によって放出される放射線エネルギ全体又は放射線強度の常時使用を用いて、この全体強度に対する２つのアンジュレーターの相対寄与の変動より、有意な光損失を伴わずに偏光分布の柔軟な設定を達成することが可能である。

この場合に、本発明の更に別の利点は、自由電子レーザにおけるコストに関する主な支出が、電子を加速するための構成要素及びこれらの構成要素の必要な冷却によってもたらされるので（アンジュレーター配置によってではなく）、２つのアンジュレーターの使用を有する本発明による概念は、コストに関する有意な支出の増加をもたらさないという点である。

本発明の更に別の利点は、下記でより一層詳細に説明するように、２つのアンジュレーターの間で全体的に放出されるエネルギの分布の有意な変動、従って、最終的に与えられる偏光状態の有意な変動をいわゆる利得長さ又は関連のパラメータの比較的小さい変更によって事前にもたらすことができるという点である。

本発明の開示の意味の範囲では、ＥＵＶ光の生成に関してアンジュレーターが飽和状態にあるということは、好ましくは、関連のアンジュレーターの出力における強度は、９０％がこのアンジュレーターを通した後に得られる強度値の１．１倍よりも小さいことを意味すると理解されたい（この場合に、関連のアンジュレーターの出力におけるゼロに等しくない強度が基準として採用される）。

アンジュレーター配置は、ＥＵＶ光を生成するための複数の磁石を含むことができる。しかし、本発明は、これに限定されず、更に別の実施形態において、例えば、ＵＳ ２００７／０１５２１７１ Ａ１から公知であるレーザの電磁場を使用することができる。

一実施形態により、アンジュレーター配置は、少なくとも１つの作動モードにおいて、ＥＵＶ発光の少なくとも９０％の比率が第２のアンジュレーターによって達成されるように構成される。

一実施形態により、アンジュレーター配置は、少なくとも１つの作動モードにおいて、ＥＵＶ発光の少なくとも９０％の比率が第１のアンジュレーターによって達成されるように構成される。

一実施形態により、アンジュレーター配置は、少なくとも１つの作動モードにおいて、ＥＵＶ光の生成の少なくとも４０％の比率が第１のアンジュレーターによって引き起こされ、生成の少なくとも４０％の比率が第２のアンジュレーターによって達成されるように構成される。

一実施形態により、アンジュレーター配置によって生成されるＥＵＶ光の偏光状態は、電子ビームがアンジュレーター配置に入射する前の電子ビームの修正によって可変方式で設定可能である。特に、アンジュレーター配置によって生成されるＥＵＶ光の偏光状態は、電子ビームがアンジュレーター配置に入射する前の電子ビームの利得長さの修正によって可変方式で設定可能にすることができる。偏光設定（又は２つのアンジュレーターの相対寄与の変更）が、電子ビームがアンジュレーター配置に入射する前の電子ビームの設定又は修正によって達成されるという事実により、アンジュレーター配置自体における起動は必要ではなく、従って、アンジュレーター配置のそのような起動に関する構造的な費用が回避される。

一実施形態により、ＥＵＶ光源は、電流を印加することができる電子ビームをフォーカスするための複数の四重極磁石を含み、第１の作動モードと第２の作動モードの間の切り換えは、四重極磁石のうちの少なくとも１つにおける電流の変動によって少なくとも部分的に達成される。

一実施形態により、第１の偏光状態と第２の偏光状態は、互いに対して直交する。

一実施形態により、アンジュレーター配置は、第１のアンジュレーターによって生成された第１の光ビームと第２のアンジュレーターによって生成された第２の光ビームとを照明デバイスに互いから空間的に分離された方式で給送することができるように更に構成される。

一実施形態により、第１のアンジュレーター及び第２のアンジュレーターは、第１のアンジュレーター内の電子ビームの伝播方向と第２のアンジュレーター内の電子ビームの伝播方向とが互いに対して傾斜されるように配置される。

一実施形態により、アンジュレーター配置は、第１のアンジュレーターによって生成される第１の光ビームと第２のアンジュレーターによって生成される第２の光ビームとを照明デバイスに給送する途中で互いの上に重ねることができるように更に構成される。

本発明は、更に、照明デバイスと投影レンズとを含み、上述の特徴を有するＥＵＶ光源を含むマイクロリソグラフィ投影露光装置に関する。

更に別の態様により、本発明は、電子ビームを生成するための電子源と、電子ビームを加速するための加速器ユニットと、電子ビームを偏向することによってＥＵＶ光を生成するためのアンジュレーター配置とを含むＥＵＶ光源と、照明デバイスと、投影レンズとを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置に関し、アンジュレーター配置は、第１の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための第１のアンジュレーターと、第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための少なくとも１つの第２のアンジュレーターとを含み、投影露光装置の作動中に、第１のアンジュレーターによって生成されるＥＵＶ光、及び第２のアンジュレーターによって生成されるＥＵＶ光は、それぞれ照明デバイス内に結合され、電子ビームのエネルギが第１のアンジュレーターによって生成されたＥＵＶ光と第２のアンジュレーターによって生成されたＥＵＶ光とにそれぞれ変換される際のそれぞれの相対比率は、可変方式で設定可能である。

この場合に、特に、第１及び第２のアンジュレーターによってそれぞれ生成されるＥＵＶ光の光エネルギは、相対比率を計算するために使用することができる。

電子ビームのエネルギが第１のアンジュレーターによって生成されるＥＵＶ光と第２のアンジュレーターによって生成されるＥＵＶ光とにそれぞれ変換される際のそれぞれの相対比率の可変設定は、電子ビームがアンジュレーター配置に入射する前の電子ビームの修正によって（例えば、利得長さの修正によって）実施することができる。

更に別の態様により、本発明は、電子ビームを生成するための電子源と、電子ビームを加速するための加速器ユニットと、電子ビームを偏向することによってＥＵＶ光を生成するためのアンジュレーター配置とを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイスのためのＥＵＶ光源を作動させる方法に関し、アンジュレーター配置は、第１の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための第１のアンジュレーターと、第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための少なくとも１つの第２のアンジュレーターとを含み、第２のアンジュレーターは、電子ビームの伝播方向に沿って第１のアンジュレーターの下流に配置され、アンジュレーター配置の作動中に、第１のアンジュレーターがＥＵＶ光の生成に関して飽和状態にある第１の作動モードと、第１のアンジュレーターがＥＵＶ光の生成に関して飽和状態にない第２の作動モードとの間で切り換えが達成される。

一実施形態により、第１の作動モードと第２の作動モードの間の切り換えは、電子ビームがアンジュレーター配置に入射する前の電子ビームの修正によって（例えば、利得長さの修正によって）達成される。

更に別の態様により、本発明は、電子ビームを生成するための電子源と、電子ビームを加速するための加速器ユニットと、電子ビームを偏向することによってＥＵＶ光を生成するためのアンジュレーター配置とを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイスのためのＥＵＶ光源を作動させる方法に関し、アンジュレーター配置は、第１の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための第１のアンジュレーターと、第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための少なくとも１つの第２のアンジュレーターとを含み、投影露光装置の作動中に、第１のアンジュレーターによって生成されるＥＵＶ光、及び第２のアンジュレーターによって生成されるＥＵＶ光は、それぞれ照明デバイス内に結合され、電子ビームのエネルギが第１のアンジュレーターによって生成されるＥＵＶ光と第２のアンジュレーターによって生成されるＥＵＶ光とにそれぞれ変換される際のそれぞれの相対比率は、可変方式で設定可能である。

一実施形態により、電子ビームのエネルギが第１のアンジュレーターによって生成されるＥＵＶ光と第２のアンジュレーターによって生成されるＥＵＶ光とにそれぞれ変換される際のそれぞれの相対比率の可変設定は、電子ビームがアンジュレーター配置に入射する前の電子ビームの修正によって達成される。

一実施形態により、ＥＵＶ光源は、電流を印加することができる電子ビームをフォーカスするための複数の四重極磁石を含み、第１の作動モードと第２の作動モードの間の切り換えは、四重極磁石のうちの少なくとも１つにおける電流の変動によって少なくとも部分的に達成される。

一実施形態により、近似タンジェンシャル偏光分布又は近似ラジアル偏光分布が、照明デバイスの瞳平面に少なくとも時々生成される。

一実施形態により、非偏光光が、照明デバイスの瞳平面に少なくとも時々生成される。

本発明は、更に、微細構造化構成要素をマイクロリソグラフィで生成する方法にも関する。

本発明の更に別の構成は、本明細書及び従属請求項から集めることができる。

添付図面に示す例示的実施形態に基づいて、本発明を下記でより詳細に説明する。

本発明による自由電子レーザの可能な構成を解説するための概略図である。 本発明の根底にある原理を解説するための概略図である。 本発明の根底にある原理を解説するための概略図である。 本発明の根底にある原理を解説するための概略図である。 本発明を実現することができるマイクロリソグラフィ投影露光装置の可能な構成を解説するための概略図である。 本発明を実現することができるマイクロリソグラフィ投影露光装置の可能な構成を解説するための概略図である。 ａ及びｂは、自由電子レーザの可能な構成を解説するための概略図である。 本発明の更に別の実施形態による自由電子レーザの可能な構成を解説するための概略図である。

図１は、本発明によるＥＵＶ光源によって形成された自由電子レーザの可能な構成を解説するための概略図を示している。

図１により、そのような自由電子レーザの場合に、電子源１１０によって生成された電子ビームは、加速器ユニット１２０を用いて相対論的速度まで加速される。これらの電子をそのエネルギに基づいて双極子磁石１３０が第１の電子ビーム経路１４０又は第２の電子ビーム経路１５０に誘導し、この場合に、複数の二重極磁石（図１には例示的に部分的に「Ｄ」と表記している）、四重極磁石（図１には例示的に部分的に「Ｑ」と表記している）、及び六重極（図１には例示的に部分的に「Ｓ」と表記している）が、それぞれこれらの電子ビーム経路１４０、１５０上に配置される。

加速器ユニット１２０を通過すると、電子ビーム内の電子のエネルギは、これらの電子が「１３０」で表記した二重極磁石によって第１の電子ビーム経路１４０に誘導されるようなものであり、従って、再度加速器ユニット１２０を通り、その結果、これらの電子は更に加速される。二重極磁石１３０の２回目の通過中の電子ビーム内の電子のエネルギは、第２の電子ビーム経路１５０上に誘導されるようなものである。加速器ユニット２を複数回通過することは、再循環器概念とも呼ばれ、Ｙ．Ｓｏｋｏｌ、Ｇ．Ｎ．Ｋｕｌｉｐａｎｏｖ、Ａ．Ｎ．Ｍａｔｖｅｅｎｋｏ、Ｏ．Ａ．Ｓｈｅｖｃｈｅｎｋｏ、及びＮ．Ａ．Ｖｉｎｏｋｕｒｏｖ著「極紫外リソグラフィのための小型１３．５ｎｍ自由電子レーザ（Ｃｏｍｐａｃｔ １３．５−ｎｍ ｆｒｅｅ−ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｌａｓｅｒ ｆｏｒ ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）」、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｓｐｅｃ．Ｔｏｐ．、１４：０４０７０２、２０１１年に詳細に記載されている。しかし、本発明は、この再循環器概念に限定されず、異なる構成（加速器ユニットを複数回数通過することのない）で実現することができる。

第２の電子ビーム経路１５０内に誘導された電子は、アンジュレーター配置１００上に入射する。このアンジュレーター配置１００は、電子ビームに正弦波周期移動を引き起こす。電子の偏向に起因して、電子は、電子の相対論的移動によって電子経路に沿ってほぼ完全に前方に誘導されるシンクロトロン放射線を放出する。アンジュレーター配置１００の隣接周期内で放出される放射線は、正しい位相で重なることができる。この場合に、自由電子レーザの波長は、電子のエネルギ、アンジュレーター配置１００の周期、アンジュレーター配置１００の磁場を変更することによって調整することができる。

アンジュレーター配置１００によって生成されるＥＵＶ光は、図１には概略的にしか示していない投影露光装置１６０の照明デバイス内に結合される。

図２及び図３は、本発明の根底にある原理を解説するための概略図を示している。

図２に全く概略的に示すように、電子ビームがアンジュレーター配置１００を通過するときに、初期状態で均一に分布していた電子（セクション「Ａ」）から波長程度の大きさの電子バンチ（いわゆる「マイクロバンチ」）が形成され（セクション「Ｂ」）、この場合に、１つの同じ電子バンチ内にある電子のみが互いにコヒーレントな放射線を放出することができる。従って、電子バンチ又は「マイクロバンチ」が十分に有意になる（セクション「Ｃ」）や否やレーザ作用が始まり、レーザ作用及びそれに関連付けられたエネルギ損失に起因する電子のエネルギ分散及び相応に強まるエネルギ非鮮鋭度が過度に大きくなり、又は電子バンチ又は「マイクロバンチ」の分解をもたらすや否やレーザ作用は終了する（セクション「Ｄ」）。

図３により、次に、本発明によるアンジュレーター配置１００は、第１のアンジュレーター１０１と第２のアンジュレーター１０２を含み、第１及び第２のアンジュレーター１０１、１０２は、これらのアンジュレーターによってそれぞれ放出される電磁放射線が互いに異なる偏光状態を有するように、これらのアンジュレーターのそれぞれの磁石配置に関して構成される。具体的な例示的実施形態において、例えば、第１のアンジュレーター１０１は、それによって放出される光が水平又はｘ方向に偏光されるように構成することができ、第２のアンジュレーター１０２は、それによって放出される光が垂直又はｙ方向に偏光されるように構成することができる。

本発明によるこのアンジュレーター配置１００を端緒として、下記で説明するように、この時点で、全体的に生成される電磁放射線に関して２つのアンジュレーター１０１、１０２のそれぞれの絶対値の柔軟な変更を実現することが可能であり、従って、最終的に生成される偏光状態の柔軟な設定を達成することができる。

原理的に、アンジュレーターでは、図４に記載の放出される光強度又はエネルギの飽和開始前の伝播距離ｚへの依存性に関して、放出される光強度又はエネルギＥ_emittにおいて、次式の関係を有する指数関数的増大が発生する。

式中のＬ_gは、いわゆる利得長さを表し、Ｉ₀は、アンジュレーターの入力における光強度を表している。

特に、アンジュレーター１０１、１０２の間で全体的に放出されるエネルギを分布させるための（すなわち、全体的に生成される電磁放射線に関してこれらのアンジュレーター１０１、１０２のそれぞれの絶対値を変更するための）本発明の一実施形態により、利得長さＬ_gを変更することができる。この手法は、比較的短い利得長さでは使用可能エネルギ全体が、第１のアンジュレーター１０１内で電子ビームから既に取り出され、この場合に、電子のエネルギ非鮮鋭度はその後に非常に大きいことでレーザ作用がもはや可能ではないという考察に基づいている。それとは対照的に、利得長さが比較的長いように選択される場合に、第１のアンジュレーター１０１内で比較的弱い程度にしか光が生成されず、又はエネルギが電子ビームから取り出されず、その結果、レーザ作用又は発光は、第２のアンジュレーター１０２においてのみ発生する。

図３に略示するように、第１のシナリオ「Ｉ」では、例えば、アンジュレーター配置によって放出される全体の放射線が水平に偏光されるように、レーザ作用開始と終了の両方が、第１のアンジュレーター１０１の側で発生することができる。第２のシナリオ「ＩＩ」では、アンジュレーター配置によって放出される全体の放射線が垂直に偏光されるように、レーザ作用開始と終了の両方が、第２のアンジュレーター１０２の側で発生することができる。第３のシナリオ「ＩＩＩ」では、水平偏光放射線と垂直偏光放射線の両方が生成されるように（等しい比率、又は他に異なる比率で）、第１のアンジュレーター１０１側と第２のアンジュレーター１０２側の両方でレーザ作用がそれぞれ発生することができる。第３のシナリオの場合に、異なって偏光された関連の光線を例えば疑似タンジェンシャル偏光照明設定のような特定の偏光照明設定を生成するために照明デバイスに空間的に分離して給送するか（下記で図５及び図６を参照して説明するように）、又は他に非偏光光を生成するために互いの上に重ねるかのいずれかを行うことができる。

一例示的定量的考察は、図４を参照して示した指数関数的プロファイルに起因して、２つのアンジュレーター１０１、１０２の間に全体的に放出されるエネルギの分布の有意な変化、従って、最終的に与えられる偏光状態の有意な変化は、比較的小さい利得長さの変更によって予め達成することができることを示している。

この点に関して、下記では、電子ビームのノイズのみから始まる飽和を達成するための典型的なアンジュレーター長さが利得長さの値の１８倍に対応すると仮定する。発光全体が第１のアンジュレーター１０１によって引き起こされるアンジュレーター１０１、１０２の構成から始める場合に、利得長さは１．２倍だけ長くなり、例えば、第１のアンジュレーター１０１の長さは、事実上１８／（１．２）＝１５利得長さしかなく、従って、第１のアンジュレーターは、飽和を達成するまでに３利得長さを欠き、その結果、第１のアンジュレーターによって放出されるエネルギ又は強度は、最大可能なエネルギ又は強度の約５％でしかなく、残りの約９５％は、第１のアンジュレーターの代わりに第２のアンジュレーター１０２によって放出される。

利得長さＬ_gは、電子源によって生成される電子ビームの直径と、この電子ビームが予め有するエネルギ分散との両方に依存する。従って、２つのアンジュレーター１０１、１０２の間で全体的に放出されるエネルギの分布を変更するための利得長さＬ_gの変更は、原理的に異なる手法で達成することができ、異なるオプションの組合せも可能である。

１つのオプションにより、図１に記載の構成に示す電子ビームをフォーカスさせるための四重極磁石Ｑに印加される電流は、目標を定めた方式で変更することができる。この変更は、四重極磁石Ｑによって引き起こされる電子ビームの常時フォーカスが、各々特定の電子と光軸の間の大きい角度をもたらす電子ビームの電子の発散を相殺するという考察に基づいている。利得長さに対するこの角度増加の効果は、例えば、Ｐ．Ｓｃｈｍｕｓｅｒ他著「紫外及び軟Ｘ線自由電子レーザ：物理的原理、実験結果、技術的課題の紹介（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ａｎｄ Ｓｏｆｔ Ｘ−Ｒａｙ Ｆｒｅｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌａｓｅｒｓ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｕｌｔｓ， Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ）」、ＳＴＭＰ ２２９、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ、Ｂｅｒｌｉｎ Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ ２００８、ＤＯＩ １０．１００７／９７８−３−５４０−７９５７２−８により詳細に記載されている次式の無次元パラメータによって表すことができる。

式（２）では、εは、電子ビームの「エミッタンス」（すなわち、占有位相空間体積）、すなわち、位置空間におけるＲＭＳと角度空間におけるＲＭＳとの積である。位置空間における範囲は、加速器物理学において直接指定されるのではなく、エミッタンスに対する積β_avεとして指定される。λｅは、放出される放射線の波長である。λｅは、二重ローレンツ収縮によるアンジュレーターの周期λ_uからもたらされ、すなわち、電子の静止系では、アンジュレーターは相対論的に移動し、電子によって放出される放射線を実験室系に変換しなければならない。Ｌ_g0は、第１近似の利得長さ、すなわち、位置空間、角度空間、及びエネルギ空間における相互作用効果及び／又は非鮮鋭度を無視した利得長さである。従って、Ｌ_g0は、利得長さを修正することができる関連の全ての効果に対する換算係数として予想通りに機能する。

言い換えれば、第１のアンジュレーター１０１がＥＵＶ光の生成に関して飽和状態にある第１の作動モードと、第１のアンジュレーター１０１がＥＵＶ光の生成に関して飽和状態にない少なくとも１つの第２の作動モードとの間の切り換え、従って、更にＥＵＶ光源によって生成される放射線の偏光状態の制御は、四重極磁石Ｑに印加される電流の変動によって少なくとも部分的に実現することができる。

更に別のオプションにより、電子源１１０によって生成される電子のエネルギ非鮮鋭度を用いて、アンジュレーター１０１、１０２の間で全体的に放出されるエネルギの利得長さＬ_gの変更又は分布の変更を行うことができる。これらの電子エネルギ非鮮鋭度に対する関連パラメータは、第１に電極の（電子）温度であり、第２に電子を脱離させるために使用される光子のエネルギである。更に、電子と偏向磁石内の追加の電界との間の相互作用も、エネルギ非鮮鋭度の増大をもたらす可能性がある。利得長さに対するエネルギ非鮮鋭度の効果は、次式の無次元パラメータによって表すことができる。

σ_ηは、電子ビーム内の電子のエネルギ変化のＲＭＳを定量化するものである。

図８は、本発明による更に別の実施形態によるＥＵＶ光源によって形成される自由電子レーザの可能な構成を解説するための概略図を示しており、図１と比較して類似するか又は機能的に実質的に等しい構成要素は、「７００」だけ大きくした参照番号で表記している。図８に記載の構成は、特に、アンジュレーター８０１、８０２が電子ビームの伝播方向に互いに前後に配置されず、互いに並列に配置される点で図１に記載と異なり、この場合に、電子ビームスイッチ８７０（例えば、駆動可能磁石の形態にある）が電子ビーム経路８５０に置かれ、この電子ビームスイッチを駆動することにより、電子バンチをアンジュレーター配置８００のアンジュレーター８０１、８０２に選択的に誘導することができる。この場合に、第１のアンジュレーター８０１によって生成されるＥＵＶ光と第２のアンジュレーター８０２によって生成されるＥＵＶ光とが投影露光装置８６０（図８には概略的にしか示していない）内に（すなわち、１つの同じ照明デバイス内に）結合される。従って、図８に記載の構成においても、電子ビームのエネルギが第１のアンジュレーターによって生成されるＥＵＶ光と第２のアンジュレーターによって生成されるＥＵＶ光とにそれぞれ変換される際のそれぞれの相対比率は、可変方式で設定することができる（この場合に、アンジュレーターは、この実施形態においても、例えば、互いに直交する偏光状態を生成することができる）。ここで図８に記載の構成の場合にも、異なって偏光されたビームを例えば疑似タンジェンシャル偏光照明設定のような特定の偏光照明設定を生成するために投影露光装置８６０の照明デバイスに空間的に分離して給送するか（図５及び図６を参照して以下に説明するように）、又は他に非偏光光を生成するために互いの上に重ねるかのいずれかを行うことができる。

その結果、図８に示す構成の場合にも、本発明によるアンジュレーター配置８００によって放出される放射線エネルギ又は強度全体の常時使用を用いて、この全体強度に対する２つのアンジュレーター８０１、８０２の相対寄与の変動により、光の有意な損失なく偏光分布の柔軟な設定を達成することができる。

図５〜図６は、本発明を実現することができるマイクロリソグラフィ投影露光装置の全く概略的で簡略化した図として機能する。図５により、光は、ビーム偏向配置１０（図６を参照して下記で説明する）を含み、かつ瞳生成のための光学ユニット５０４内の中間視野平面に置かれたミラー装置２００を含む照明デバイス５０３内に２つの入力５０１ａ、５０１ｂ（例えば、上述のアンジュレーター１０１、１０２に対応する）を通じて光学ビーム案内及び拡大ユニット５０２を通して結合される。下流の投影レンズ５０６の物体平面内には、照明デバイス５０３によって照明されるマスク（レチクル）５０５が置かれ、投影レンズ５０６は、このマスク５０５上の構造を像平面に配置されたウェーハ５０７上に結像する。

図６により、ビーム偏向配置１０は、例えば、ストリップミラーユニットとして具現化することができ、「１１」及び「１２」は、２つの異なるストリップミラー、又は他にストリップミラー群を表している。これらのストリップミラー又は第１の反射面１１、１２、．．．は、互いに垂直な２つの傾斜軸（この例示的実施形態ではｘ方向とｙ方向に延びる）の周りに傾斜可能であり、それによってこれらのストリップミラー又は第１の反射面１１、１２、．．．で反射される光を各々それぞれのストリップミラーの傾斜に依存して異なる原理的には任意に設定可能な立体角で反射することができる。第１の入力５０１ａ又は第２の入力５０１ｂのいずれかから発してビーム偏向配置１０の個々の反射面又はストリップミラーで反射され、関連のアンジュレーター１０１、１０２によって与えられた対応する偏光状態を有する光は、互いに独立して調節可能な複数のミラー要素を含む上述のミラー装置２００（図６には例示していない）を通して瞳平面に（例えば、瞳平面に置かれた瞳ファセットミラー上に）誘導され、この瞳平面には、最初のビーム偏向配置１０の反射面及びミラー装置のミラー要素の反射面の向きに従って望ましい偏光照明設定Ｐ１が生成される。例えば、図６に示すが本発明を限定しない望ましい偏光照明設定は、高コントラスト結像をそれ自体公知な方式で可能にする近似的にタンジェンシャルに偏光された照明設定（疑似タンジェンシャル偏光照明設定とも呼ぶ）とすることができ、この場合に、ｘ方向に互いに対向して位置する照明極は、ｙ方向に直線偏光され、ｙ方向に互いに対向して位置する照明極は、ｘ方向に直線偏光される。生成される偏光分布は、更に、例えば、少なくとも近似ラジアル偏光分布とすることもできる。

本発明を特定の実施形態に基づいて記述したが、当業者には、例えば、個々の実施形態の特徴の組合せ及び／又は交換により、多くの変形及び代替実施形態が明らかである。従って、そのような変形及び代替実施形態が本発明によって付随的に包含され、かつ本発明の範囲が特許請求の範囲及びその均等物の意味の範囲でのみ限定されることは、当業者には説明するまでもない。

１０１ 第１のアンジュレーター
１０２ 第２のアンジュレーター
Ｉ 水平偏発光シナリオ
ＩＩ 垂直偏発光シナリオ
ＩＩＩ 水平偏と光垂直偏光の両方が生成されるシナリオ

Claims (22)

1. マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイスのためのＥＵＶ光源であって、
   電子ビームを生成するための電子源（１１０）と、
   前記電子ビームを加速するための加速器ユニット（１２０）と、
   前記電子ビームを偏向することによってＥＵＶ光を生成するためのアンジュレーター配置（１００）と、
   を含み、
   前記アンジュレーター配置（１００）は、
   第１の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための第１のアンジュレーター（１０１）と、
   前記第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための少なくとも１つの第２のアンジュレーター（１０２）と、
   を含み、
   前記第２のアンジュレーター（１０２）は、前記電子ビームの伝播方向に沿って前記第１のアンジュレーター（１０１）の下流に配置され、
   前記アンジュレーター配置（１００）は、それが、前記第１のアンジュレーター（１０１）がＥＵＶ光の前記生成に関して飽和状態にある第１の作動モードと、該第１のアンジュレーター（１０１）がＥＵＶ光の該生成に関して飽和状態にない少なくとも１つの第２の作動モードとを有するように構成される、
   ことを特徴とするＥＵＶ光源。
2. 前記アンジュレーター配置（１００）は、少なくとも１つの作動モードにおいて、前記ＥＵＶ光の前記生成の少なくとも９０％の比率が前記第２のアンジュレーター（１０２）によって達成されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶ光源。
3. 前記アンジュレーター配置（１００）は、少なくとも１つの作動モードにおいて、前記ＥＵＶ光の前記生成の少なくとも９０％の比率が前記第１のアンジュレーター（１０１）によって達成されるように構成され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. 前記アンジュレーター配置（１００）は、少なくとも１つの作動モードにおいて、前記ＥＵＶ光の前記生成の少なくとも４０％の比率が前記第１のアンジュレーター（１０１）によって達成され、かつ該生成の少なくとも４０％の比率が前記第２のアンジュレーター（１０２）によって達成されるように構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＥＵＶ光源。
5. 前記アンジュレーター配置（１００）によって生成される前記ＥＵＶ光の前記偏光状態は、前記電子ビームの修正により、後者が該アンジュレーター配置（１００）に入射する前に可変方式で設定可能であ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ＥＵＶ光源。
6. 前記アンジュレーター配置（１００）によって生成される前記ＥＵＶ光の前記偏光状態は、前記電子ビームの利得長さの修正により、後者が該アンジュレーター配置（１００）に入射する前に可変方式で設定可能であ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. 電流を印加することができる前記電子ビームをフォーカスするための複数の四重極磁石を含み、
   前記第１の作動モードと前記第２の作動モードの間の切り換えが、前記四重極磁石のうちの少なくとも１つにおける前記電流の変動によって少なくとも部分的に達成される、
   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. 前記第１の偏光状態と前記第２の偏光状態は、互いに対して直交す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ＥＵＶ光源。
9. 前記アンジュレーター配置（１００）は、前記第１のアンジュレーター（１０１）によって生成された第１の光ビームと前記第２のアンジュレーター（１０２）によって生成された第２の光ビームとを互いから空間的に分離される方式で前記照明デバイスに給送することができるように更に構成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。
10. 前記第１のアンジュレーター及び前記第２のアンジュレーターは、該第１のアンジュレーター（１０１）内の前記電子ビームの伝播の方向と該第２のアンジュレーター（１０２）内の該電子ビームの該伝播の方向とが互いに対して傾斜するように配置され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ＥＵＶ光源。
11. 前記アンジュレーター配置（１００）は、前記第１のアンジュレーター（１０１）によって生成された第１の光ビームと前記第２のアンジュレーター（１０２）によって生成された第２の光ビームとを前記照明デバイスに給送する途中で互いの上に重ねることができるように更に構成され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ＥＵＶ光源。
12. 照明デバイス（５０３）と投影レンズ（５０６）とを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置であって、
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のＥＵＶ光源、
    を含むことを特徴とする装置。
13. マイクロリソグラフィ投影露光装置であって、
    電子ビームを生成するための電子源（１１０，８１０）、
    前記電子ビームを加速するための加速器ユニット（１２０，８２０）、及び
    前記電子ビームを偏向することによってＥＵＶ光を生成するためのアンジュレーター配置（１００，８００）、
    を含むＥＵＶ光源と、
    照明デバイス（５０３）と、
    投影レンズ（５０６）と、
    を含み、
    前記アンジュレーター配置（１００，８００）は、第１の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための第１のアンジュレーター（１０１，８０１）と、該第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための少なくとも１つの第２のアンジュレーター（１０２，８０２）とを含み、
    投影露光装置の作動中に、前記第１のアンジュレーター（１０１，８０１）によって生成されたＥＵＶ光及び前記第２のアンジュレーター（１０２，８０２）によって生成されたＥＵＶ光が、前記照明デバイス（５０３）内にそれぞれ結合され、
    前記電子ビームのエネルギが前記第１のアンジュレーター（１０１，８０１）によって生成されたＥＵＶ光に、かつそれぞれ前記第２のアンジュレーター（１０２，８０２）によって生成されたＥＵＶ光に変換されるそれぞれの相対比率が、可変方式で設定可能である、
    ことを特徴とする装置。
14. 前記電子ビームの前記エネルギが前記第１のアンジュレーター（１０１，８０１）によって生成されたＥＵＶ光に、かつそれぞれ前記第２のアンジュレーター（１０２，８０２）によって生成されたＥＵＶ光に変換される前記それぞれの相対比率の前記可変設定は、該電子ビームの修正により、後者が前記アンジュレーター配置（１００，８００）に入射する前に実施することができることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置。
15. マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイスのためのＥＵＶ光源を作動させる方法であって、
    前記ＥＵＶ光源は、電子ビームを生成するための電子源（１１０）と、該電子ビームを加速するための加速器ユニット（１２０）と、該電子ビームを偏向することによってＥＵＶ光を生成するためのアンジュレーター配置（１００）とを含み、
    前記アンジュレーター配置（１００）は、
    第１の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための第１のアンジュレーター（１０１）と、
    前記第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための少なくとも１つの第２のアンジュレーター（１０２）と、
    を含み、
    前記第２のアンジュレーター（１０２）は、前記電子ビームの伝播の方向に沿って前記第１のアンジュレーター（１０１）の下流に配置され、
    前記アンジュレーター配置（１００）の作動中に、前記第１のアンジュレーター（１０１）がＥＵＶ光の前記生成に関して飽和状態にある第１の作動モードと該第１のアンジュレーター（１０１）がＥＵＶ光の該生成に関して飽和状態にない少なくとも１つの第２の作動モードとの間の切り換えが達成される、
    ことを特徴とする方法。
16. 前記第１の作動モードと前記第２の作動モードの間の前記切り換えは、前記電子ビームの修正により、後者が前記アンジュレーター配置（１００）に入射する前に達成されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイスのためのＥＵＶ光源を作動させる方法であって、
    前記ＥＵＶ光源は、電子ビームを生成するための電子源（１１０）と、該電子ビームを加速するための加速器ユニット（１２０）と、該電子ビームを偏向することによってＥＵＶ光を生成するためのアンジュレーター配置（１００）とを含み、
    前記アンジュレーター配置（１００，８００）は、第１の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための第１のアンジュレーター（１０１，８０１）と、該第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を有するＥＵＶ光を生成するための少なくとも１つの第２のアンジュレーター（１０２，８０２）とを含み、
    前記投影露光装置の作動中に、前記第１のアンジュレーター（１０１，８０１）によって生成されたＥＵＶ光及び前記第２のアンジュレーター（１０２，８０２）によって生成されたＥＵＶ光が、前記照明デバイス（５０３）内にそれぞれ結合され、
    前記電子ビームのエネルギが前記第１のアンジュレーター（１０１，８０１）によって生成されたＥＵＶ光に、かつそれぞれ前記第２のアンジュレーター（１０２，８０２）によって生成されたＥＵＶ光に変換されるそれぞれの相対比率が、可変方式で設定可能である、
    ことを特徴とする方法。
18. 前記電子ビームの前記エネルギが前記第１のアンジュレーター（１０１，８０１）によって生成されたＥＵＶ光に、かつそれぞれ前記第２のアンジュレーター（１０２，８０２）によって生成されたＥＵＶ光に変換される前記それぞれの相対比率の前記可変設定は、該電子ビームの修正により、後者が前記アンジュレーター配置（１００，８００）に入射する前に達成されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記ＥＵＶ光源は、電流を印加することができる前記電子ビームをフォーカスするための複数の四重極磁石を含み、
    前記第１の作動モードと前記第２の作動モードの間の前記切り換えは、前記四重極磁石のうちの少なくとも１つにおける前記電流の変動によって少なくとも部分的に達成される、
    ことを特徴とする請求項１５から請求項１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 近似タンジェンシャル偏光分布又は近似ラジアル偏光分布が、前記照明デバイスの瞳平面に少なくとも時々生成されることを特徴とする請求項１５から請求項１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 非偏光光が、前記照明デバイスの瞳平面に少なくとも時々生成されることを特徴とする請求項１５から請求項２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 微細構造化構成要素をマイクロリソグラフィで生成する方法であって、
    感光材料から構成された層が少なくとも部分的に加えられた基板を与える段階と、
    結像される構造を有するマスク（５０５）を与える段階と、
    請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置を与える段階と、
    前記投影露光装置を用いて前記マスク（５０５）の少なくとも一部を前記層の領域上に投影する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。

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