JP2024521841A - 投影露光装置及び投影露光装置のコンポーネントを設計する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、半導体リソグラフィ用の投影露光装置（１、１０１）のコンポーネント（３０）であって、コンポーネント（３０）は、光学素子（３１）及びアクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）を含み、光学素子（３１）及びアクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）は、相互に摩擦力により接続され、アクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）は、光学素子（３１）を少なくとも局所的に変形させるよう構成される、コンポーネント（３０）に関する。本発明によれば、アクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）は、アクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）を画定する周囲における剛性損失が結像品質に及ぼす影響を最小化するように具現される。本発明はさらに、光学素子（３１）及びアクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）を有する投影露光装置（１、１０１）の結像品質に、アクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）により光学素子（３１）の変形が生じた場合の寄生変形が及ぼす効果を最小化するための、投影露光装置（１、１０１）のコンポーネント（３０）を設計する方法であって、アクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）を設計するステップと、作動により又は光学素子（３１）及びアクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）の熱膨張係数の差により生じる光学素子（３１）の寄生変形を求めるステップと、投影露光装置（１、１０１）で用いられる走査露光の総和効果を考慮して、寄生変形に基づき寄生収差を求めるステップと、求められた寄生収差に基づきアクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）を最適化するステップと、寄生収差の値が所定の値を下回るまで前のプロセスステップ（６１、６２、６３、６４）の少なくともいくつかを繰り返すステップとを含む方法に関する。

Description

本願は、２０２１年５月２７日の独国特許出願第１０ ２０２１ ２０５ ３６８．８号の優先権を主張し、その内容を参照により完全に本明細書に援用する。

本発明は、特にアクチュエータにより生じる寄生変形が投影露光装置の結像品質に及ぼす悪影響を最小化するための、半導体リソグラフィ用の投影露光装置のコンポーネント及び当該コンポーネントを設計する方法に関する。

半導体リソグラフィ用の投影露光装置では、レンズ素子及び／又はミラー等の光学素子を用いて、レチクルとしても知られるリソグラフィマスク、例えば位相マスクがウェハとしても知られる半導体基板に結像される。

特にリソグラフィ光学ユニットの高分解能を達成するために、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、又は１９３ｎｍの典型的な波長を有する従来システムに比べて、例えば１ｎｍ～１２０ｎｍの、特に１３．５ｎｍの領域の波長を有するＥＵＶ光もここ数年用いられている。

その場合に用いられる光学素子には、結像品質の改善及び動作中に起こる外乱の補正のために特に機械的に操作されるものがあり、光学素子の純粋なシフトと光学素子の変形とを区別しなければならない。

デフォーマブルミラーの場合、例えばアクチュエータマトリクスの形態のアクチュエータがミラーの裏側に接着接続又は接合されて、目標通りの変形のための機械的接続を生み出す。

四角形の板の形態で具現されて複数の相互接続されたアクチュエータパッドを含むアクチュエータマトリクスが、従来技術から知られている。個々のアクチュエータパッドは、通常は、四角形又は三角形であり、アクチュエータパッドの角又は辺に通常配置される孔を含む。これらは、アクチュエータパッドをコントローラに接触させることができる機能を有する。アクチュエータ及び光学素子の組み合わせの物理的な剛性損失が、アクチュエータの全周で、すなわちアクチュエータマトリクスの板の外縁及び孔の周囲で生じ、この損失は、作動中に又は例えば熱膨張係数の差に基づく熱膨張の差に起因して、周囲の領域の寄生変形をもたらす。これは、投影露光装置の結像品質に悪影響を及ぼす。

今日のリソグラフィシステムの走査動作モード、すなわち照明スリット下の位相マスクの移動及び逆方向のウェハの移動により、上記寄生変形により生じた収差が走査方向に沿って累積し得ることで、悪影響がさらにより顕著になる。

本発明の目的は、従来技術の上記欠点をなくすコンポーネントを提供することである。本発明のさらに別の目的は、上記コンポーネントを設計する方法を特定することからなる。

この目的は、独立請求項の特徴を有するコンポーネント及び方法により達成される。従属請求項は、本発明の有利な発展形態及び変形形態に関する。

本発明による半導体リソグラフィ用の投影露光装置のコンポーネントは、光学素子及びアクチュエータを含む。光学素子及びアクチュエータは、相互に摩擦力により接続され、アクチュエータは、光学素子を少なくとも局所的に変形させるよう構成される。本発明によれば、アクチュエータは、アクチュエータを画定する周囲における剛性損失が結像品質に及ぼす影響を最小化するように具現される。アクチュエータとミラー等の光学素子との間の摩擦力による接続は、接着接続若しくは接合により、又はねじ接続等の解除可能な接続により実現することができる。

本発明の第１実施形態において、アクチュエータは、少なくとも２つのアクチュエータパッドを含むアクチュエータマトリクスの形態で具現することができる。アクチュエータマトリクスは、通常は９個～３０個のアクチュエータパッドを含む。

特に、投影露光装置で用いられる走査方向と平行な軸上に延びるアクチュエータの周囲部分の累積長さを最小化することができる。投影露光装置で用いられる走査露光法には、この場合、寄生変形等の走査方向に対して垂直に延びる外乱の一部の光学効果が走査動作により平均されて最小化されることにより、有利な効果がある。

さらに、アクチュエータの外周は、走査方向に対して少なくとも部分的に傾斜した向きにされる。結果として、周囲のうち走査方向に延びる部分の走査動作による合計が最小化されるのが有利である。

特に、アクチュエータは、走査方向に対して蛇行する周囲輪郭を含む。当該輪郭は、例えば、アクチュエータパッドが六角形であること、及びアクチュエータパッドをアクチュエータパッドの幅の半分だけシフトさせて行状に配置することにより実現することができ、アクチュエータパッドの突起が隣接するパッドの凹部内に突出する。

さらに、アクチュエータの直線状の周囲構造を走査方向に対して傾斜した向きにすることができる。これには、アクチュエータを画定する周囲に、走査方向に揃った部分がなくなるという利点がある。しかしながら、アクチュエータの傾斜が光学有効面に対するアクチュエータの変形効果に及ぼし得る構造上の影響を考慮する必要がある。

特に、アクチュエータマトリクスに形成されたアクチュエータパッドの接触用の孔は、投影露光装置で用いられる走査方向と平行な軸上に延びる孔の縁部分の累積長さを減らすように設計することができる。

これは、例えば、孔の少なくともいくつかの面積を最小化する結果として全ての孔の縁の累積全長が減ることで達成することができる。孔は、角、辺、アクチュエータパッドの有効面内、又はこれらの部分の組み合わせに形成することができる。孔のサイズは、接触に必要な空間により定められる。

さらに、孔は、走査方向と平行に延びる軸上に配置された孔の数が最小であるように配置することができる。こうして、走査運動により累積する寄生収差が最小限になる。軸上に位置付けられた孔の数は、例えば、上述のようなアクチュエータパッドに対する孔の有利な配置により減らすことができる。

本発明のさらに別の実施形態において、アクチュエータパッドは、三角形、矩形、又は六角形の幾何学的形状を有することができる。アクチュエータパッドの幾何学的形状に加えて、アクチュエータパッドにより形成されたアクチュエータマトリクスの行数及び列数も自由に選択可能なので、例えば３行３列～５行及び５列又はより多くのマトリクスが考えられる。行数及び列数は同一である必要はなく、したがって４行６列のマトリクスを形成することもできる。

本発明のさらに別の実施形態において、アクチュエータは、剛性損失を補正するための別個に制御可能な部分を有することができる。これにより、中間空間の領域で変わるアクチュエータパッド及びミラー材料からなるシステム全体の剛性を、上記部分の制御を対応して変更することにより考慮することが可能となるので、望ましくない運動／変形が抑えられると共に結果として生じ得る像誤差が回避される。

特に、上記部分は、アクチュエータマトリクスの周囲領域に配置されたアクチュエータパッドの周囲アクチュエータパッドとして形成され、部分アクチュエータパッドとして形成されたアクチュエータパッドの第２領域とは独立して制御可能であり、剛性損失により生じる寄生変形を補正するよう構成され得る。周囲アクチュエータパッドにより、分割されていないアクチュエータパッドに比べて周囲での変形効果が高まるので、剛性損失を補償することができる。

光学素子及びアクチュエータを有する投影露光装置の結像品質に、アクチュエータにより光学素子の変形が生じた場合の寄生変形が及ぼす効果を最小化するための、投影露光装置のコンポーネントを設計する本発明による方法は、
アクチュエータを設計するステップと、
作動により又は光学素子及びアクチュエータの熱膨張係数の差により生じる、光学素子の寄生変形を求めるステップと、
投影露光装置で用いられる走査露光の総和効果を考慮して、寄生変形に基づき寄生収差を求めるステップと、
求められた寄生収差に基づきアクチュエータを最適化するステップと、
寄生収差の値が所定の値を下回るまで前のプロセスステップの少なくともいくつかを繰り返すステップと
を含む。

寄生変形は、例えばＦＥＭシミュレーションにより、又は光学測定技術を用いて光学素子の光学有効面上で求めることができる。寄生収差は、寄生変形に基づくシミュレーションにより、又はコンポーネントレベルで若しくはシステム全体、すなわち投影露光装置での測定により求めることができる。

さらに、アクチュエータの移動量の少なくとも一部を用いて寄生変形を補正することができる。この自己補正には、既知のように、誤差が生じた部位でそれらの誤差を補償できるという利点がある。

さらに、生じる寄生収差を求める際に、投影露光装置に存在する結像品質を最適化するためのさらに他の手段を考慮することができる。

特に、上記手段は、投影露光装置のさらなる光学素子の位置決め又は変形用のマニピュレータの形態で具現することができる。通常、投影露光装置の略全ての光学素子が操作可能であり、したがって多くの追加の補正手段が利用可能である。

さらに、複数の影響パラメータを考慮した結像品質の予測及びそれに必要なマニピュレータの移動量の決定のためのシミュレーションに基づくアルゴリズムの形態で、１つの手段を具現することができる。

本発明の例示的な実施形態及び変形形態を、図面を参照して以下でより詳細に説明する。

ＥＵＶ投影リソグラフィ用の投影露光装置の子午線断面を概略的に示す。 ＤＵＶ投影リソグラフィ用のさらに別の投影露光装置の子午線断面を概略的に示す。 従来技術から既知のコンポーネントを示す。 波面図を示す。 本発明によるコンポーネントの第１実施形態を示す。 波面図を示す。 本発明によるコンポーネントの詳細図を示す。 本発明によるコンポーネントのさらに別の実施形態を示す。 本発明の詳細図を示す。 本発明によるコンポーネントを設計する方法に関するフローチャートを示す。

マイクロリソグラフィ投影露光装置１の必須構成部品を、最初に図１を参照して例として説明する。投影露光装置１及びその構成部品の基本構造の説明は、ここでは限定的ではないと理解すべきである。

投影露光装置１の照明系２の一実施形態は、放射源３に加えて、物体面６の物体視野５を照明する照明光学ユニット４を有する。代替的な実施形態において、光源３は、照明系の残りの部分とは別個のモジュールとして設けることもできる。この場合、照明系は、光源３を含まない。

物体視野５に配置されたレチクル７が露光される。レチクル７は、レチクルホルダ８により保持される。レチクルホルダ８は、レチクル変位ドライブ９により特に走査方向に変位可能である。

説明のために、直交ｘｙｚ座標系を図１に示す。ｘ方向は図の平面に対して垂直に延びる。ｙ方向は水平に延び、ｚ方向は鉛直に延びる。図１では、走査方向はｙ方向に沿って延びる。ｚ方向は物体面６に対して垂直に延びる。

投影露光装置１は、投影光学ユニット１０を備える。投影光学ユニット１０は、物体視野５を像面１２の像視野１１に結像する働きをする。像面１２は、物体面６と平行に延びる。代替として、物体面６と像面１２との間では０°以外の角度も可能である。

レチクル７上の構造が、像面１２の像視野１１の領域に配置されたウェハ１３の感光層に結像される。ウェハ１３は、ウェハホルダ１４により保持される。ウェハホルダ１４は、ウェハ変位ドライブ１５により特にｙ方向に沿って変位可能である。一方ではレチクル変位ドライブ９によるレチクル７の変位と、他方ではウェハ変位ドライブ１５によるウェハ１３の変位とは、相互に同期するように行われ得る。

放射源３は、ＥＵＶ放射源である。放射源３は、特に、以下で使用放射線、照明放射線、又は照明光とも称するＥＵＶ放射線１６を出射する。特に、使用放射線は、５ｎｍ～３０ｎｍの範囲の波長を有する。放射源３は、プラズマ源、例えばＬＰＰ（レーザ生成プラズマ）源又はＧＤＰＰ（ガス放電プラズマ）源であり得る。これは、シンクロトロンベースの放射源でもあり得る。放射源３は、自由電子レーザ（ＦＥＬ）であり得る。

放射源３から出る照明放射線１６は、コレクタ１７により集束される。コレクタ１７は、１つ又は複数の楕円反射面及び／又は双曲反射面を有するコレクタであり得る。照明放射線１６は、コレクタ１７の少なくとも１つの反射面に斜入射（ＧＩ）で、すなわち４５°よりも大きな入射角で、又は垂直入射（ＮＩ）で、すなわち４５°よりも小さな入射角で入射し得る。コレクタ１７は、第１に使用放射線に対する反射率を最適化するために、第２に外来光を抑制するために構造化且つ／又はコーティングされ得る。

コレクタ１７の下流で、照明放射線１６は中間焦点面１８の中間焦点を伝播する。中間焦点面１８は、放射源３及びコレクタ１７を有する放射源モジュールと照明光学ユニット４との間の分離を表し得る。

照明光学ユニット４は、偏向ミラー１９と、ビーム経路でその下流に配置された第１ファセットミラー２０とを備える。偏向ミラー１９は、平面偏向ミラー、あるいは純粋な偏向効果を超えたビーム影響効果を有するミラーであり得る。代替として又は追加として、偏向ミラー１９は、照明放射線１６の使用光波長をそこから逸脱する波長の外来光から分離する分光フィルタの形態であり得る。第１ファセットミラー２０が、視野面として物体面６と光学的に共役な照明光学ユニット４の平面に配置される場合、これを視野ファセットミラーとも称する。第１ファセットミラー２０は、以下で視野ファセットとも称する複数の個別の第１ファセット２１を含む。図１は、当該ファセット２１のいくつかのみを例として示す。

第１ファセット２１は、巨視的なファセットの形態、特に矩形ファセットの形態、又は弧状の周囲輪郭若しくは部分円の周囲輪郭を有するファセットの形態とすることができる。第１ファセット２１は、平面ファセット、あるいは凸状又は凹状に湾曲したファセットの形態であり得る。

例えば独国特許出願公開第１０ ２００８ ００９ ６００号から既知のように、第１ファセット２１自体も、それぞれ複数の個別ミラー、特に複数のマイクロミラーから構成することができる。第１ファセットミラー２０は、特に微小電気機械システム（ＭＥＭＳシステム）として形成され得る。詳細は独国特許出願公開第１０ ２００８ ００９ ６００号を参照されたい。

コレクタ１７と偏向ミラー１９との間で、照明放射線１６は水平に、すなわちｙ方向に沿って進む。

照明光学ユニット４のビーム経路で、第１ファセットミラー２０の下流に第２ファセットミラー２２が配置される。第２ファセットミラー２２が照明光学ユニット４の瞳面に配置される場合、これを瞳ファセットミラーとも称する。第２ファセットミラー２２は、照明光学ユニット４の瞳面から離れて配置することもできる。この場合、第１ファセットミラー２０及び第２ファセットミラー２２の組み合わせを鏡面反射器とも称する。鏡面反射器は、米国特許出願公開第２００６／０１３２７４７号、欧州特許第１ ６１４ ００８号、及び米国特許第６，５７３，９７８号から既知である。

第２ファセットミラー２２は、複数の第２ファセット２３を含む。瞳ファセットミラーの場合、第２ファセット２３を瞳ファセットとも称する。

第２ファセッ２３も同様に、例えば円形、矩形、又は六角形の周囲を有し得る巨視的なファセット、あるいはマイクロミラーから構成されたファセットであり得る。この点に関して、独国特許出願公開第１０ ２００８ ００９ ６００号を同様に参照されたい。

第２ファセット２３は、平面反射面、あるいは凸状又は凹状に湾曲した反射面を有し得る。

照明光学ユニット４は、結果として二重ファセットシステムを形成する。この基本原理は、フライアイコンデンサ（フライアイインテグレータ）とも称する。

第２ファセットミラー２２を投影光学ユニット１０の瞳面と光学的に共役な平面に正確に配置しないことが有利であり得る。特に、独国特許出願公開第１０ ２０１７ ２２０ ５８６号に記載のように、瞳ファセットミラー２２は、投影光学ユニット１０の瞳面に対して傾斜するように配置され得る。

第２ファセットミラー２２を用いて、個々の第１ファセット２１が物体視野５に結像される。第２ファセットミラー２２は、物体視野５の上流のビーム経路で最後のビーム整形ミラー又は実際に照明放射線１６に対する最終ミラーである。

照明光学ユニット４のさらに別の実施形態（図示せず）において、特に物体視野５への第１ファセット２１の結像に寄与する転写光学ユニットが、第２ファセットミラー２２と物体視野５との間のビーム経路に配置され得る。転写光学ユニットは、厳密に１つのミラー、あるいは照明光学ユニット４のビーム経路に前後に並んで配置された２つ以上のミラーを有することができる。転写光学ユニットは、特に、１つ又は２つの垂直入射ミラー（ＮＩミラー）及び／又は１つ又は２つの斜入射ミラー（ＧＩミラー）を含むことができる。

図１に示す実施形態において、照明光学ユニット４は、コレクタ１７の下流に厳密に３つのミラー、具体的には偏向ミラー１９、視野ファセットミラー２０、及び瞳ファセットミラー２２を有する。

照明光学ユニッ４のさらに別の実施形態では、偏向ミラー１９が不要でもあるので、照明光学ユニット４は、その場合はコレクタ１７の下流に厳密に２つのミラー、具体的には第１ファセットミラー２０及び第２ファセットミラー２２を有することができる。

第２ファセット２３による、又は第２ファセット２３及び転写光学ユニットを用いた、物体面６への第１ファセット２１の結像は、通常は近似的な結像にすぎない。

投影光学ユニット１０は、複数のミラーＭｉを含み、これらには投影露光装置１のビーム経路におけるそれらの配置に従って番号を付す。

図１に示す例において、投影光学ユニット１０は、６個のミラーＭ１～Ｍ６を含む。４個、８個、１０個、１２個、又は任意の他の数のミラーＭｉでの代替も同様に可能である。最後から２番目のミラーＭ５及び最終ミラーＭ６はそれぞれ、照明放射線１６用の通過開口を有する。投影光学ユニット１０は、二重遮蔽光学ユニットである。投影光学ユニット１０は、０．５よりも大きく、０．６よりも大きくてもよく、例えば０．７又は０．７５であり得る像側開口数を有する。

ミラーＭｉの反射面は、回転対称軸のない自由曲面として具現することができる。代替として、ミラーＭｉの反射面は、反射面形状の回転対称軸が厳密に１つである非球面として設計することができる。照明光学ユニット４のミラーと同様に、ミラーＭｉは、照明放射線１６に対して高反射コーティングを有することができる。これらのコーティングは、特にモリブデン及びシリコンの交互層を有する多層コーティングとして設計することができる。

投影光学ユニット１０は、物体視野５の中心のｙ座標と像視野１１の中心のｙ座標との間にｙ方向の大きな物体－像オフセットを有する。ｙ方向で、この物体－像オフセットは、物体面６と像面１２との間のｚ距離と略同じサイズであり得る。

特に、投影光学ユニット１０は、アナモルフィックな形態を有することができる。特にこれは、ｘ方向及びｙ方向に異なる結像スケールβｘ、βｙを有する。投影光学ユニット１０の２つの結像スケールβｘ、βｙは、好ましくは（βｘ，βｙ）＝（＋／－０．２５，＋／－０．１２５）である。正の結像スケールβは、像反転のない結像を意味する。結像スケールβの負の符号は、像反転のある結像を意味する。

投影光学ユニット１０は、結果として、ｘ方向に、すなわち走査方向に対して垂直な方向に４：１の比でサイズを縮小させる。

投影光学ユニット１０は、ｙ方向に、すなわち走査方向に８：１でサイズを縮小させる。

他の結像スケールも同様に可能である。ｘ方向及びｙ方向で同じ符号及び同じ絶対値の、例えば０．１２５又は０．２５の絶対値の結像スケールも可能である。

物体視野５と像視野１１との間のビーム経路におけるｘ方向及びｙ方向の中間像面の数は、同じであってもよく、又は投影光学ユニット１０の実施形態に応じて異なっていてもよい。ｘ方向及びｙ方向のこのような中間像の数が異なる投影光学ユニット１０の例は、米国特許出願公開第２０１８／００７４３０３号から既知である。

瞳ファセット２３のそれぞれが、物体視野５を照明する照明チャネルをそれぞれ形成するために視野ファセット２１の厳密に１つに割り当てられる。特に、これによりケーラーの原理に従った照明を得ることができる。遠視野は、視野ファセット２１を用いて複数の物体視野５に分解される。視野ファセット２１は、それぞれに割り当てられた瞳ファセット２３に中間焦点の複数の像を生成する。

それぞれ割り当てられた瞳ファセット２３により、視野ファセット２１は、物体視野５を照明する目的で重なり合ってレチクル７に結像される。物体視野５の照明は、特にできる限り均一である。その均一性誤差は２％未満であることが好ましい。異なる照明チャネルを重ね合わせることにより、視野均一性を得ることができる。

投影光学ユニット１０の入射瞳の照明は、瞳ファセットの配置により幾何学的に規定することができる。導光する照明チャネル、特に瞳ファセットのサブセットを選択することにより、投影光学ユニット１０の入射瞳における強度分布を設定することができる。この強度分布を照明設定とも称する。

照明光学ユニット４の照明瞳の規定の照明部分の領域における同様に好ましい瞳均一性を、照明チャネルの再分配により達成することができる。

物体視野５の、特に投影光学ユニット１０の入射瞳の照明のさらなる態様及び詳細を、以下で説明する。

特に、投影光学ユニット１０は共心入射瞳を有し得る。これはアクセス可能とすることができる。これはアクセス不可能とすることもできる。

投影光学ユニット１０の入射瞳は、通常は瞳ファセットミラー２２を用いて正確に照明することはできない。瞳ファセットミラー２２の中心をウェハ１３にテレセントリックに結像する投影光学ユニット１０の結像の場合、開口光線は一点で交わらないことが多い。しかしながら、開口光線の対で求められた距離が最小になる面を見つけることが可能である。この面は、入射瞳又はそれと共役な実空間面を表す。特に、この面は有限の曲率を有する。

投影光学ユニット１０は、タンジェンシャルビーム経路とサジタルビーム経路とで入射瞳の位置が異なる場合がある。この場合、結像素子、特に転写光学ユニットの光学コンポーネント部品を、第２ファセットミラー２２とレチクル７との間に設けるべきである。この光学素子を用いて、タンジェンシャル入射瞳及びサジタル入射瞳の位置の相違を考慮することができる。

図１に示す照明光学ユニット４のコンポーネントの配置において、瞳ファセットミラー２２は、投影光学ユニット１０の入射瞳と共役な面に配置される。視野ファセットミラー２０は、物体面６に対して傾斜するように配置される。第１ファセットミラー２０は、偏向ミラー１９により画定された配置面に対して傾斜するように配置される。

第１ファセットミラー２０は、第２ファセットミラー２２により画定された配置面に対して傾斜するように配置される。

図２は、本発明を同様に用いることができるＤＵＶ投影リソグラフィ用のさらに別の投影露光装置１０１を子午線断面で概略的示す。

投影露光装置１０１の構成及び結像の原理は、図１で説明した構成及び手順と同等である。同一のコンポーネント部品は図１よりも１００増やした参照符号で示し、すなわち図２の参照符号は１０１から始まる。

図１で説明したＥＵＶ投影露光装置１とは異なり、使用光として用いられるＤＵＶ放射線１１６は、１００ｎｍ～３００ｎｍの範囲の、特に１９３ｎｍの大きな波長を有するので、屈折、回折、及び／又は反射光学素子１１７、例えばレンズ素子、ミラー、プリズム、終端板等をＤＵＶ投影露光装置１０１での結像又は照明に用いることができる。投影露光装置１０１は、この場合、照明系１０２と、ウェハ１１３上のその後の構造を決定する構造が設けられたレチクル１０７を収容し且つ正確に位置決めするレチクルホルダ１０８と、上記ウェハ１１３を保持し、移動させ、且つ正確に位置決めするウェハホルダ１１４と、複数の光学素子１１７を有する投影レンズ１１０とを実質的に備えており、光学素子１１７は、投影レンズ１１０のレンズハウジング１１９にマウント１１８により保持される。

照明系１０２は、ウェハ１１３へのレチクル１０７の結像に必要なＤＵＶ放射線１１６を供給する。レーザ、プラズマ源等をこの放射線１１６の供給源として用いることができる。放射線１１６は、レチクル１０７への入射時にＤＵＶ放射線１１６が直径、偏光、波面形状等に関して所望の特性を有するように、照明系１０２において光学素子により整形される。

レンズ素子、プリズム、終端板等の屈折光学素子１１７を追加で用いるほかに、レンズハウジング１１９を有する下流の投影光学ユニット１１０の構成は、図１で説明した構成とは原理上異ならず、したがってさらに詳細には説明しない。

図３ａは、ミラー３１と、アクチュエータマトリクス３２の形態の２つのアクチュエータとを含む、従来技術から既知のコンポーネント３０を示す。アクチュエータマトリクス３２は、ミラー３１の光学有効面（図示せず）の反対側に位置付けられたミラー３１の裏側に並んで配置される。各アクチュエータマトリクス３２は、行列状に配置された複数の正方形のアクチュエータパッド３３を有し、その角にアクチュエータパッド３３をコントローラ（図示せず）と接触させるための孔を有する。板状のアクチュエータマトリクス３２は矩形であり、アクチュエータマトリクス３２の四周のうちの２つが、図３ａに太矢印で示す走査方向に延びる。アクチュエータパッド３３間の孔３４は、走査方向と平行に延びる軸（破線で示す）上にそれぞれ前後に並んで位置付けられる。生じる寄生変形は、走査方向に累積して収差を引き起こす。アクチュエータマトリクス３２は、原理上は湾曲形状を有することもできる。ミラー３１に配置されるアクチュエータマトリクス３２の数は、自由に選択可能であり、すなわち３つ、４つ、又はより多くのアクチュエータマトリクス３２をミラー３１に形成することもできる。同様に、アクチュエータマトリクス３２の行数及び列数も自由に選択可能である。したがって、コンポーネント３０は、４行３列の２つのアクチュエータマトリクス３２を有する図３ａで説明した実施形態に加えて、５行５列の３つのアクチュエータマトリクス３２、又は４行５列の４つのマトリクス３２、又は任意の他の組み合わせをミラー３１上に含むこともできる。アクチュエータマトリクス３２及び行列の数は、ここでは主にアクチュエータマトリクス３２の用途及び生産性に応じて変わる。

図３ｂは、走査動作で累積する寄生収差の図を示す。これらは、剛性損失に基づくアクチュエータマトリクス３２の周縁効果に起因する寄生変形により引き起こされる。図中で用いられる点密度は、ここでは正又は負の方向の波面ずれに対応する。図３ｂに太矢印で示す走査方向に並んだ収差を、走査方向に延びる同一の点密度の領域の形態で明確に視認できる。

図４ａは、ミラー３１と、並んで配置されたアクチュエータマトリクス３５の形態の２つのアクチュエータとを含む、本発明によるコンポーネント３０を示す。各アクチュエータマトリクス３５は、六角形のアクチュエータパッド３６を有し、これも同様に、アクチュエータパッド３６をコントローラ（図示せず）と接触させるための孔３８を角に有する。孔３８は楕円形であり、孔３８の長軸がそれぞれ走査方向に対して垂直に揃えられる。アクチュエータパッド３６は、図４ａに太矢印で示す走査方向に対して垂直な行３７状に配置される。行３７はまた、それぞれアクチュエータパッドの幅の半分だけ相互にオフセットして交互に配置されて、走査方向に対して垂直に配置される。これにより、走査方向と平行に位置付けられたアクチュエータマトリクス３５の周囲で、走査方向に対して蛇行する周囲輪郭が得られる。したがって、剛性損失により周囲輪郭で引き起こされる寄生変形が走査動作により平均されるのが有利であり、生じる収差はこうして最小化される。走査方向に対する周囲輪郭の適合に加えて、アクチュエータパッド３６の接触用の楕円孔３８の短軸は、図３ａに示す孔の直径よりも小さいので、走査方向と平行に延びる孔３８の縁部分の累積長さが減る。さらに、図４ａに点破線で示す複数の軸上の孔３８は、アクチュエータパッド３６が六角形であることにより走査方向と平行に配置されるので、軸毎の寄生的な累積誤差が小さくなる。結果として、収差の振幅が最小化されるのが有利である。隣接するアクチュエータマトリクス３５間の距離をできる限り小さく抑えるために、アクチュエータマトリクス３５は噛合い状に配置される。したがって、２つの隣接するアクチュエータマトリクス３５の当接する縁におけるアクチュエータパッド３６の変形効果は、従来技術から既知の図３ａで説明したアクチュエータマトリクス３２と同等である。図３ａに関して既に説明したように、アクチュエータマトリクス３２は、原理上は湾曲形状を有することもできる。さらに、ミラー３１に配置されるアクチュエータマトリクス３２の数は、自由に選択可能であり、すなわち３つ、４つ、又はより多くのアクチュエータマトリクス３２をミラー３１に形成することもできる。同様に、アクチュエータマトリクス３２の行数及び列数も自由に選択可能である。したがって、コンポーネント３０は、４行３列の２つのアクチュエータマトリクス３２を有する図４ａで説明した実施形態に加えて、５行５列の３つのアクチュエータマトリクス３２、又は４行５列の４つのマトリクス３２、又は任意の他の組み合わせをミラー３１上に含むこともできる。アクチュエータマトリクス３２及び行列の数は、ここでは主にアクチュエータマトリクス３２の用途及び生産性に応じて変わる。

図３ｂで説明した寄生収差の図に比べて、図４ｂは、走査動作により累積する寄生収差の有意な減少を示し、これは、第１に点密度の平均絶対値の減少により、第２に同一の点密度の、したがって同一の収差の領域のプロファイルの走査方向からのずれにより認識できる。

図５ａ～図５ｆは、アクチュエータパッド４０．１、４０．２、４０．３、４０．４、４０．５、４０．６の幾何学的形状及び接触用の孔４１．１、４１．２、４１．３、４１．４、４１．５、４１．６の配置が異なるアクチュエータマトリクス３９．１、３９．２、３９．３、３９．４、３９．５、３９．６のさらに他の代替的な実施形態を示す。アクチュエータパッド４０．１、４０．２、４０．３、４０．４、４０．５、４０．６の幾何学的形状と、孔４１．１、４１．２、４１．３、４１．４、４１．５、４１．６の形状及び配置との異なる組合せを、以下の表に示す。走査方向は、矢印で図示する。

図６は、ミラー３１とアクチュエータマトリクス４３とを有するコンポーネント３０を示す本発明のさらに別の実施形態を示す。既に上述したように、アクチュエータマトリクス４３の周囲領域における剛性損失により引き起こされる寄生変形は、走査方向と平行に揃った軸上にあるアクチュエータマトリクス４３の周囲長さを最小化すれば、走査動作により最小化される。図６に示す例示的な実施形態では、アクチュエータマトリクス４３を台形にすることにより、全周が走査方向と平行に揃っていないので、周囲領域の寄生変形により生じる寄生収差を略完全に回避できるか、又は走査動作により大幅に平均できるのが有利である。

図７は、ミラー３１と、アクチュエータマトリクス５０の形態で具現されたアクチュエータの周囲に配置されたアクチュエータパッド５１とを有する、コンポーネント３０の詳細図を示す。アクチュエータパッド５１は、部分アクチュエータパッド５２及び周囲アクチュエータパッド５３に分割され、これらは各ライン５４、５５を介して相互に独立して制御可能である。これには、図７に実線で示す周囲アクチュエータパッド５３により生じる光学有効面５６の変形が、図７に破線で示す分割されていないアクチュエータパッドにより生じる変形よりも周囲領域で大きいという利点がある。アクチュエータマトリクス５０の周囲領域における剛性損失により生じる寄生変形は、それにより少なくとも部分的に補償されるので、寄生収差が最小化されるのが有利である。

図８は、光学素子３１とアクチュエータ３２、３５、３９．ｘ、４３、５０とを有する投影露光装置１、１０１の結像品質に、アクチュエータ３２、３５、３９．ｘ、４３、５０により光学素子３１の変形が生じた場合の寄生変形が及ぼす効果を最小化するための、投影露光装置１、１０１のコンポーネント３０を設計する可能な方法を示す。

第１方法ステップ６１において、アクチュエータ３２、３５、３９．ｘ、４３、５０を設計する。

第２方法ステップ６２において、作動により又は光学素子３１とアクチュエータ３２、３５、３９．ｘ、４３、５０との熱膨張係数の差により生じる光学素子３１の寄生変形を求める。

第３方法ステップ６３において、投影露光装置で用いられる走査露光の総和効果を考慮して、寄生変形に基づき寄生収差を求める。

第４方法ステップ６４において、求められた寄生収差に基づきアクチュエータを最適化する。この場合、特に個々のアクチュエータパッド及び孔の形状及び配置を変えることができる。

第５ステップ６５において、寄生収差の値が所定の値を下回るまで前のプロセスステップの少なくともいくつかを繰り返す。

１ 投影露光装置
２ 照明系
３ 放射源
４ 照明光学ユニット
５ 物体視野
６ 物体面
７ レチクル
８ レチクルホルダ
９ レチクル変位ドライブ
１０ 投影光学ユニット
１１ 像視野
１２ 像面
１３ ウェハ
１４ ウェハホルダ
１５ ウェハ変位ドライブ
１６ ＥＵＶ放射線
１８ 中間焦点面
１９ デフォーマブルミラー
２０ ファセットミラー
２１ ファセット
２２ ファセットミラー
２３ ファセット
３０ コンポーネント
３１ ミラー
３２ アクチュエータマトリクス
３３ アクチュエータパッド
３４ 孔
３５ アクチュエータマトリクス
３６ アクチュエータパッド
３７ 行
３８ 孔
３９．１～３９．６ アクチュエータマトリクス
４０．１～４０．６ アクチュエータパッド
４１．１～４１．６ 孔
４２ 電極
４３ アクチュエータマトリクス
５０ アクチュエータマトリクス
５１ アクチュエータパッド
５２ 部分アクチュエータパッド
５３ 周囲アクチュエータパッド
５４ ライン
５５ ライン
５６ 光学有効面
６１ 方法ステップ１
６２ 方法ステップ２
６３ 方法ステップ３
６４ 方法ステップ４
６５ 方法ステップ５
１０１ 投影露光装置
１０２ 照明系
１０７ レチクル
１０８ レチクルホルダ
１１０ 投影光学ユニット
１１３ ウェハ
１１４ ウェハホルダ
１１６ ＤＵＶ放射線
１１７ 光学素子
１１８ マウント
１１９ レンズハウジング

Claims (17)

1. コンポーネント（３０）を含む投影対物レンズ（１０、１１０）を備えた投影露光装置（１、１０１）であって、前記コンポーネント（３０）は、光学素子（３１）及びアクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）を含み、前記光学素子（３１）及び前記アクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）は、相互に摩擦力により接続され、前記アクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）は、前記光学素子（３１）を少なくとも局所的に変形させるよう構成される投影露光装置（１、１０１）において、
   前記アクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）は、該アクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）を画定する周囲における剛性損失が結像品質に及ぼす影響を最小化するように具現されることを特徴とする投影露光装置。
2. 請求項１に記載の投影露光装置（１、１０１）において、
   前記アクチュエータは、少なくとも２つのアクチュエータパッド（３３、３６、４０．ｘ、５１）を含むアクチュエータマトリクス（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）の形態であることを特徴とする投影露光装置。
3. 請求項１又は２に記載の投影露光装置（１、１０１）において、
   投影露光装置（１、１０１）で用いられる走査方向と平行な軸上に延びる前記アクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）の周囲部分の累積長さが最小化されることを特徴とする投影露光装置。
4. 請求項３に記載の投影露光装置（１、１０１）において、
   前記アクチュエータ（３５、３９．ｘ、４３、５０）の外周が、前記走査方向に対して少なくとも部分的に傾斜した向きにされることを特徴とする投影露光装置。
5. 請求項３又は４に記載の投影露光装置（１、１０１）において、
   前記アクチュエータ（３５）は、前記走査方向に対して蛇行する周囲輪郭を含むことを特徴とする投影露光装置。
6. 請求項３又は４に記載の投影露光装置（１、１０１）において、
   前記アクチュエータ（４３）の直線状の周囲構造が、前記走査方向に対して傾斜した向きにされることを特徴とする投影露光装置。
7. 請求項２～６のいずれか１項に記載の投影露光装置（１、１０１）において、
   前記アクチュエータマトリクス（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）に形成された前記アクチュエータパッド（３３、３６、４０．ｘ、５１）の接触用の孔（３４、３８、４１．ｘ）が、投影露光装置（１、１０１）で用いられる走査方向と平行な軸上に延びる前記孔（３４、３８、４１．ｘ）の縁部分の累積長さを減らすように設計されることを特徴とする投影露光装置。
8. 請求項７に記載の投影露光装置（１、１０１）において、
   前記孔（３４、３８、４１．ｘ）の少なくともいくつかの面積が最小化されることを特徴とする投影露光装置。
9. 請求項７又は８に記載の投影露光装置（１、１０１）において、
   前記孔（３４、３８、４１．ｘ）は、前記走査方向と平行に延びる軸上に配置された前記孔（３４、３８、４１．ｘ）の数を減らすように配置されることを特徴とする投影露光装置。
10. 請求項２～９のいずれか１項に記載の投影露光装置（１、１０１）において、
    前記アクチュエータパッド（３３、３６、４０．ｘ、５１）は、三角形、矩形、又は六角形の幾何学的形状を有することを特徴とする投影露光装置。
11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載の投影露光装置（１、１０１）において、
    前記アクチュエータ（５０）は、剛性損失を補正するための別個に制御可能な部分（５３）を有することを特徴とする投影露光装置。
12. 請求項１１に記載の投影露光装置（１、１０１）において、
    前記部分は、前記アクチュエータマトリクス（５０）の周囲領域に配置された前記アクチュエータパッド（５１）の周囲アクチュエータパッド（５３）として形成され、部分アクチュエータパッド（５４）として形成された前記アクチュエータパッド（５１）の第２領域とは独立して制御可能であり、剛性損失により生じた寄生変形を補正するよう構成されることを特徴とする投影露光装置。
13. 光学素子（３１）及びアクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）を有する投影露光装置（１、１０１）の結像品質に、前記アクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）により前記光学素子（３１）の変形が生じた場合の寄生変形が及ぼす効果を最小化するための、投影露光装置（１、１０１）のコンポーネント（３０）を設計する方法であって、
    前記アクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）を設計するステップと、
    作動により又は前記光学素子（３１）及び前記アクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）の熱膨張係数の差により生じる前記光学素子（３１）の寄生変形を求めるステップと、
    前記投影露光装置（１、１０１）で用いられる走査露光の総和効果を考慮して、寄生変形に基づき寄生収差を求めるステップと、
    求められた寄生収差に基づき前記アクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）を最適化するステップと、
    寄生収差の値が所定の値を下回るまで前のプロセスステップ（６１、６２、６３、６４）の少なくともいくつかを繰り返すステップと
    を含む方法。
14. 請求項１３に記載の方法において、
    前記アクチュエータ（３２、３５、３９．ｘ、４３、５０）の移動量の少なくとも一部を用いて寄生変形を補正することを特徴とする方法。
15. 請求項１３又は１４のいずれか１項に記載の方法において、
    寄生収差を求める際に、前記投影露光装置（１、１０１）に存在する結像品質を最適化するためのさらに他の手段を考慮することを特徴とする方法。
16. 請求項１５に記載の方法において、
    前記手段は、前記投影露光装置（１、１０１）のさらなる光学素子の位置決め又は変形用のマニピュレータの形態で具現されることを特徴とする方法。
17. 請求項１５又は１６に記載の方法において、
    複数の影響パラメータを考慮した結像品質の予測及びそれに必要なマニピュレータの移動量の決定のためのシミュレーションに基づくアルゴリズムの形態で、１つの手段を具現することを特徴とする方法。

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