JP4198528B2 - 光学エレメントを組み立てる部品のキット、光学エレメントを組み立てる方法、光学エレメント、リソグラフィ装置、およびデバイス製造法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィ装置に使用する入射放射線に所望の変更を実行する光学エレメントの組立に関し、装置は、
−投影放射ビームを供給し、前記光学エレメントを含む放射システムと、
−パターン形成手段を支持する支持構造とを備え、パターン形成手段は、所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成する働きをし、さらに、
−基板を保持する基板テーブルと、
−パターン形成したビームを基板の標的部分に投影する投影システムとを備える。
【0002】
【従来の技術】
「パターン形成手段」という用語は、本明細書では、入射放射ビームに、基板の標的部分に生成すべきパターンに対応するパターン化した断面を与えるために使用できる手段を指すよう、広義に解釈されたい。「光弁」という用語も、この文脈で使用することができる。通常、前記パターンは、集積回路または他のデバイス(以下参照)など、標的部分に生成されるデバイスの特定の機能層に対応する。このようなパターン形成手段の例は、以下を含む。
−マスク。マスクの概念はリソグラフィでよく知られ、バイナリ、交互位相ずれ、および減衰位相ずれなどのマスク・タイプ、さらに様々な混合マスク・タイプを含む。このようなマスクを放射ビームに入れると、マスク上のパターンに従い、マスクに衝突する放射線の選択的透過(透過性マスクの場合)または反射(反射性マスクの場合)を引き起こす。マスクの場合、支持構造は概ねマスク・テーブルであり、これによって、マスクを確実に入射放射ビームの所望の位置に保持することができ、所望に応じてビームに対して移動させることができる。
−プログラマブル・ミラー・アレイ。このようなデバイスの一例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックス・アドレス可能表面である。このようなデバイスの基本的原理は、このようなデバイスは、(例えば)反射面のアドレス指定された区域が入射光を回折光として反射し、アドレス指定されない区域は、入射光を非回折光として反射する、ということである。適切なフィルタを使用すると、前記非回折光を反射したビームから除去し、回折光のみを残すことができ、この方法で、ビームは、マトリックス・アドレス可能表面のアドレス指定パターンに従ってパターン形成される。プログラマブル・ミラー・アレイの代替実施形態は、微小なミラーのマトリックス構成を使用し、これはそれぞれ、適切な局所的電界を加えるか、圧電起動手段を使用することにより、軸線の周囲で個々に傾斜させることができる。この場合も、ミラーはマトリックス・アドレス可能であり、したがってアドレス指定されたミラーは、入射放射ビームを異なる方向でアドレス指定されていないミラーへと反射し、この方法で、反射ビームは、マトリックス・アドレス可能ミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン化される。必要なマトリックス・アドレス指定は、適切な電子手段を使用して実行することができる。上述した状況の両方で、パターン形成手段は、1つまたは複数のプログラマブル・ミラー・アレイを備えることができる。本明細書で言及するミラー・アレイのさらなる情報は、例えば米国特許第5,296,891号および米国特許第5,523,193号および国際PCT特許出願第98/38597号および第98/33096号で見ることができ、これは参照により本明細書に組み込まれる。プログラマブル・ミラー・アレイの場合、前記支持構造は、例えば必要に応じて固定するか、移動可能な枠またはテーブルとして実現することができる。
−プログラマブルLCD。このような構造の例が米国特許第5,229,872号で与えられ、これは参照により本明細書に組み込まれる。上記のように、この場合の支持構造は、例えば必要に応じて固定するか、移動可能な枠またはテーブルとして実現することができる。
単純にするため、本明細書ではこれ以降、特定の位置で、マスクおよびマスク・テーブルを含む例を特に指向するが、このような場合に検討する一般的原理は、上述したようなパターン形成手段というより広義の文脈で考察されたい。
【0003】
リソグラフィ装置は、例えば集積回路(IC)の製造に使用することができる。このような場合、パターン形成手段は、ICの個々の層に対応する回路パターンを生成することができ、このパターンを、放射線感受性材料(レジスト)の層で被覆してある基板(シリコン・ウェーハ)上の標的部分(例えば1つまたは複数のダイを備える)に衝突させることができる。概して、1枚のウェーハが、隣接する標的部分でできた全ネットワークを含み、投影システムを介して投影部分を一度に一つずつ連続的に照射する。マスク・テーブル上のマスクによるパターン形成を使用する現在の装置では、2つの異なるタイプの機械を区別することができる。一方のタイプのリソグラフィ装置では、マスク・パターン全体を標的部分に1回で曝露させることにより、各標的部分を照射し、このような装置はウェーハ・ステッパと一般に呼ばれる。一般に走査ステップ式装置と呼ばれる代替装置では、所定の基準方向(「走査方向」)にて投影ビームでマスク・パターンを走査しながら、同時にこの方向に平行または逆平行に基板テーブルを走査することにより、各標的部分を照射する。概して、投影システムは倍率M(通常<1)を有するので、基板テーブルを走査する速度Vは、倍率Mにマスク・テーブルを走査するそれを掛けた値である。本明細書で述べるリソグラフィ装置に関するさらなる情報は、例えば米国特許第6,046,792号で見ることができ、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【0004】
リソグラフィ装置を使用する製造プロセスでは、(例えばマスクの)パターンを、少なくとも部分的に放射線感受性材料(レジスト)の層で覆われた基板に撮像する。この撮像ステップの前に、基板には、下塗り、レジスト被覆およびソフト・ベークなどの様々な手順を実行することができる。露光後、基板は、現像前ベーク(PEB)、現像、ハード・ベークおよび撮像機構の測定/検査など、他の手順を実行することができる。この一連の手順は、ICなど、デバイスの個々の層にパターン形成するベースとして使用される。このようなパターン形成した層は、次に、エッチング、イオン注入(ドーピング)、メタライゼーション、酸化、化学機械的研磨など、様々なプロセスを実施することができ、これは全て、個々の層を仕上げるためのものである。幾つかの層が必要な場合は、手順全体、またはその変形を、新しい層ごとに反復しなければならない。最終的に、基板(ウェーハ)上に列状のデバイスが存在することになる。次に、このデバイスを、ダイシングまたはソーイングなどの技術で相互から分離し、個々のデバイスをキャリアに装着するか、ピンに接続するなどできる。このようなプロセスに関するさらなる情報は、例えばPeter van Zanto著の著書「Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing」第3版(McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4)から獲得することができ、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【0005】
単純にするため、投影システムをこれ以降「レンズ」と呼ぶが、この用語は、例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系など、様々なタイプの投影システムを含むものと広義に解釈されたい。放射システムは、投影放射ビームを配向、形成または制御するため、これらの設計タイプのいずれかに従い作動するコンポーネントも含むことができ、このようなコンポーネントは、以下では包括的または単独に「レンズ」と呼ぶこともできる。さらに、リソグラフィ装置は、2つ以上の基板テーブル(および/または2つ以上のマスク・テーブル)を有するタイプでよい。このような「多段」機械では、追加のテーブルを平行にして使用するか、1つまたは複数のテーブルで準備ステップを実行し、1つまたは複数の他のテーブルを露光に使用することができる。二段リソグラフィ装置が、例えば米国特許第5,969,441号および国際特許第98/40791号に記載され、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【0006】
リソグラフィの技術では、マスク・パターンを照明する角度を適切に選択することにより、マスク・パターンの像を改良し、プロセス・ウィンドウを拡大できることが、よく知られている。ケーラー照明構成を有する装置では、マスクを照明する光の角度分布が、照明システムの瞳面の強度分布によって決定され、これを2次光源と認識することができる。照明モードは、通常、瞳面の強度分布の形状に言及して説明する。従来の照明、つまり0から特定の最大角度までの全角度から均等に照明するには、瞳面に均一な円盤形の強度分布が必要である。他の一般的に使用される強度分布は、瞳面の強度分布が環帯である環状の、瞳面に2つの極がある双極照明、および瞳面に4つの極がある四極照明である。これらの照明機構を生成するため、様々な方法が提示されてきた。例えば、ズーム・レンズとアキシコンとの組合せであるズーム・アキシコンを使用して、従来通りの照明、または制御可能な環帯の内径および外径(σinnerおよびσouter)を有する環状照明を生成することができる。双極および四極タイプの照明モードを生成するため、空間フィルタの使用が提案されてきたが、これは極があることが望ましい箇所に口を配置した不透明な板であり、光ファイバの可動束がある構成である。空間フィルタの使用が望ましくないのは、その結果として光の損失があり、そのため装置のスループットが減少し、所有するための費用が増加するからである。光ファイバの束を有する構成は複雑で、融通性がない。したがって、瞳面に所望の強度分布を形成するため、例えば回折または屈折光学エレメントなどの光学エレメントを使用することが提案されてきた。例えば欧州特許出願第0949541A号および第1109067A号を参照されたい。これらの文書は、特に、混合または「柔らかい」照明モードを生成できるよう、四極照明または従来の照明モードを形成するなど、領域によって効果が異なる回折光学エレメントについて記載している。回折光学エレメントは、現在、クォーツまたはCaF2基板の表面の部分によって異なるパターンをエッチングすることによって作成されている。
【0007】
回折光学エレメントは、瞳面の強度分布を決定する上で大きな自由を提供し、したがって理論上、所定のマスク・パターンで、最適な結果を与える照明モード、つまり最大のプロセス窓を使用できるようになる。しかし、最適な照明はパターンによって異なり、したがって最適な照明設定を使用するには、照明すべきパターンごとに注文製造の回折光学エレメントが必要になる。しかし、実際には、回折光学エレメントの製造に数ヶ月かかり、したがって大抵の場合は実際的でない。したがって、デバイス製造業者は、様々なタイプのパターンにとって適切な回折光学エレメントのコレクションを有し、撮像すべき所定のマスク・パターンにとって最適なものに最も近いエレメントを選択する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
所望の照明モードを提供するため、迅速かつ安価に組み立てることができる光学エレメントを提供することが、本発明の目的である。
【0009】
【課題を解決するための手段】
以上およびその他の目的は、本発明に従い、リソグラフィ装置の照射システムの面において入射放射線の所望の変更を実行するため、このような光学エレメントを組み立てるための部品のキットを提供することにより達成され、部品のキットは、以前に製造され、それぞれが入射放射線に影響を与える複数の光学コンポーネントを備え、前記光学コンポーネントの少なくとも一部の前記効果は、他の前記光学コンポーネントの前記効果とは異なり、さらにアレイ中の前記複数の光学コンポーネントのうちユーザが選択可能なサブセットを保持するホルダを備える。
【0010】
光学エレメントは、以前に製造され、ホルダ上のアレイに組み込まれた複数の光学コンポーネントから構築されるので、例えば放射システムの瞳面における所望の強度分布など、所望の効果を生成できる光学エレメントを迅速かつ容易に生成することが可能である。したがって、例えば注文製造の回折光学エレメントなどの構築で発生するもの以外に、遅延や費用が発生することなく、所定のマスク・パターンのために最適の、または最適に非常に近い照明パターンを使用することが可能である。光学コンポーネントは、偏光状態で、光の方向転換および/または回転などの変更を実行することができる。
【0011】
方向転換する光学コンポーネントは、入射放射線の角度分布と放出放射線の角度分布との間で変換を実行するものと見なすことができ、したがって放射線角度分布変換コンポーネントと呼んでもよい。所定の入射放射線の角度分布および所望の放出放射線の角度分布について、変換体系を決定することができる。次に、この体系を実行する光学コンポーネントを選択し、組み立てて、光学エレメントを形成する。
【0012】
光学エレメントは回折タイプ、つまり回折という光学現象に基づくタイプでよい。この場合、本発明による部品のキットを構成する光学コンポーネントは、それぞれが光を一つの(または4つの対称の)方向に配向する大きい回折光学エレメントの設置を従来通りに製造し、次に大きい回折光学エレメントを幾つかのそれぞれが小さい部片に分割することによって形成することができる。分割の方向が、光学コンポーネントの方向転換角度をほぼ決定する。回折光学エレメントは、一般に、特定の波長用に設計される。本発明による部品のキットは、例えば放射線ビームと等しい第1波長および可視スペクトルまたは赤外線スペクトルでよい補助ビームと等しい第2波長など、幾つかの異なる波長用に設計された回折光学コンポーネントを備える。
【0013】
光学コンポーネントは屈折性、つまり例えば楔と倍率とを組み合わせた形態(球形レンズ)など、屈折の光学現象に基づくものでもよい。屈折性エレメントは、回折性エレメントより透過性が高く、したがってスループットが大きいので、有利である。
【0014】
光学コンポーネントは、反射性でもよく、最終的に拡散性でもよく、これは以下では入射放射線を狭い角度範囲に配向する効果を有するものと定義される。
【0015】
偏光状態変更光学コンポーネントは、例えば1/4ラムダまたは1/2ラムダ・プレートのように、入射放射線の偏光状態を回転することができる。これは、入射放射線の特定の成分を除去することにより、入射放射線を、例えば直線的に偏光した放射線に偏光することもできる。
【0016】
最も望ましい照明モードは、直交軸線を中心に鏡面対称を呈する。つまり、瞳面の強度分布の4つの象限が、相互に鏡像である。したがって、光学コンポーネントはそれぞれ、光を4つの鏡面対称の方向に配向することが好ましい。リソグラフィ装置の放射システムが、ロッド・タイプの積算器を有し、これが照明放射線をロッドの4つの直交面から複数方向に内部反射させ、したがって4つの象限が相互に鏡像になる場合でも、各光学コンポーネントが光を4つの鏡面対称方向に配向することが望ましい。というのは、瞳面の各ポイントが、複数の光学コンポーネントから光を受けるので、光学コンポーネント間の透過性の差、または光学エレメントの不均一な照明のため、均一性が改善され、感度が低下するからである。
【0017】
光学コンポーネントは、モザイク状の形状を有する、つまり連続して反復すると光学エレメントの表面の大部分を覆い、4つの異なる方向に装着できるよう、90°の回転対称を有することが好ましい。後者の場合は、入射放射線を瞳面の一象限の個々の領域に配向する光学コンポーネントを設けるだけでよい。瞳面の残りは、単に、光学コンポーネントを様々な方向で装着することによって充填することができる。ロッド・タイプの積算器を使用する場合は、個々の領域が瞳面の象限の1/2に減少する。
【0018】
光学コンポーネントの都合のよいホルダは、例えばクォーツ板などの透明な板を備え、その上に光学コンポーネントをアレイ状に置き、さらに剛性構造がアレイを囲み、別の透明な板が頂部にあって、光学コンポーネントを所定の位置に維持する。ホルダは、たった1つの部分的に透過性の板を備え、例えば接合または接着などで光学コンポーネントをその上に固定してもよい。あるいは、光学コンポーネントを、表面に接触させずに相互に接着するか、保持し、支持体上または支持体内に装着してもよい。最後に、ホルダは、2次元のワイヤ・フレーム、または光学コンポーネントを中で滑動させることができる列を生成するH字形の輪郭を有するフレームでもよい。
【0019】
あるいは、光学エレメントは、入射放射線を狭い角度範囲に配向する板状の光学エレメント上に小さい楔を配置して作成することができ、このようなエレメントは、通常、拡散性プレートまたは拡散器として知られている。このような構成の場合、各楔が光を、楔の角度によって決定された角度で配向された細い円錐形に放出する。この構造は比較的簡単かつ安価に作成することができる。
【0020】
光学コンポーネントは、異なるマスク・パターンでは新しい異なる光学エレメントを生成するため再使用できるよう、支持体に着脱可能な状態で装着することが好ましい。また、光学エレメントは、ウェーハまたはウェーハ・バッチ間で迅速に変更することができ、それによって所定の作業のために最適な照明モードを求める実験が可能である。
【0021】
本発明は、リソグラフィ装置の放射システムの面において入射放射線の所望の変更を実行する光学エレメントを組み立てる方法も提供し、方法は、
−以前に製造され、入射放射線に対して異なる影響を及ぼす複数の光学コンポーネントから、所望の変更を実行する光学コンポーネントを選択するステップと、−前記光学エレメントを形成するため、選択した光学コンポーネントをアレイに装着するステップとを含む。
【0022】
光学コンポーネントを選択して、異なる強度の領域を有する強度分布を生成する際に、ユーザは、可能な限り所望の強度の比率に近い比率で、放射線を異なる領域に配向する幾つかの光学コンポーネントを選択することが好ましい。光学エレメントを構築するため、ユーザは、以前に製造された複数の光学コンポーネントから適切なものを選択肢、それを適切なホルダに装着する。例えば回折光学エレメントなどの合計製造時間は数時間で、これに対して同様の回折光学エレメントを従来通りに製造する場合は、数ヶ月かかる。
【0023】
本発明は、リソグラフィ装置の放射システムの面において入射放射線に所望の変更を実行する光学エレメントを提供し、光学エレメントは、以前に製造され、それぞれが入射放射線に影響を及ぼす複数の光学コンポーネントを備え、前記光学コンポーネントの少なくとも一部の前記影響は、他の前記光学コンポーネントの前記影響とは異なり、さらに前記複数の光学エレメントのユーザが選択可能なサブセットを、アレイ内に保持する支持部を備える。必要な場合、本発明による光学エレメントは、光学コンポーネントおよび支持部を再使用するため、分解することができる。
【0024】
さらに、本発明はリソグラフィ装置で、
−投影放射ビームを提供する放射システムと、
−パターン形成手段を支持する支持構造とを備え、パターン形成手段は、所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成する働きをし、さらに、
−基板を保持する基板テーブルと、
−パターン形成したビームを基板の標的部分に投影する投影システムとを備え、前記投影システムが、放射システムの面において入射放射線に所望の変更を実行する光学エレメントを備え、光学エレメントが、以前に製造され、前記入射放射線に異なる影響を及ぼす光学コンポーネントのユーザが選択可能なサブセットを、支持部上のアレイ内に装着することによって組み立てられることを特徴とするリソグラフィ装置を提供する。
【0025】
さらに、本発明は、デバイス製造方法で、
−基板を提供するステップと、
−放射システムを使用して投影放射ビームを提供するステップと、
−パターン形成手段を使用して、投影ビームの断面にパターンを与えるステップと、
−パターン形成した放射ビームを基板の標的部分に投影するステップとを含み、前記放射システムの面において入射放射線に所望の変更を実行するため、光学エレメントを配置し、光学エレメントが、以前に製造され、前記入射放射線に異なる影響を及ぼす複数の光学コンポーネントのうちユーザが選択可能なサブセットを支持部上のアレイ内に装着することによって組み立てられることを特徴とする方法を提供する。
【0026】
本明細書では、ICの製造に本発明による装置を使用することを特に言及してきたが、このような装置には他に多くの用途が可能であることが明示的に理解される。例えば、集積光学システム、磁気ドメイン・メモリの案内および検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造に使用することができる。このような別の用途の状況では、本明細書で「レチクル」、「ウェーハ」または「ダイ」という用語の使用は、それぞれより一般的な「マスク」、「基板」および「標的部分」という用語に置換されると見なすべきであることが、当業者には理解される。
【0027】
本明細書では、「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線(例えば365、248、193、157または126nmの波長)およびEUV(極紫外線、例えば5〜20nmの範囲の波長を有する)などのあらゆるタイプの電磁放射線、さらにイオン・ビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含むよう使用されている。
【0028】
次に、本発明の実施形態を、添付の略図に関して例示によってのみ説明する。図では、対応する参照記号は対応する部品を指す。
【0029】
【発明の実施の形態】
実施形態1
図1は、本発明の特定の実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示す。装置は、
−投影放射ビームPB(例えばDUV放射線)を供給する放射システムEx、ILを備え、この特定のケースでは、放射システムは放射線源LAも備え、さらに、
−マスクMA(例えばレチクル)を保持するマスク・ホルダを設けた第1オブジェクト・テーブル(マスク・テーブル)MAと、
−基板W(例えばレジストを被覆したシリコン・ウェーハ)を保持する基板ホルダを設けた第2オブジェクト・テーブル(基板テーブル)WTと、
−マスクMAの照射部分を基板Wの標的部分C(例えば1つまたは複数のダイを備える)に撮像する投影システム(「レンズ」)PL(例えば屈折性、反射性または反射屈折性システム)とを備える。
本明細書では、装置は透過タイプである(つまり透過性マスクを有する)。しかし、概して、例えば反射性マスクを有する反射タイプでもよい。あるいは、装置は、例えば上述したタイプのプログラマブル・ミラー・アレイなど、別の種類のパターン形成手段を使用してもよい。
【0030】
ソースLA(例えばエキシマ・レーザ)は放射線ビームを生成する。このビームは、直接または例えばビーム拡張器Exなどの調整手段を横断した後、照明システム(照明器)ILに供給される。照明器ILは、ビームの角度強度分布を調節する調節手段AMを備えてもよい。概して、放射システムの瞳面の強度分布のうち、少なくとも外径および/または内径方向の範囲(通常それぞれ外σまたは内σと呼ぶ)を調節することができる。また、照明器ILは、通常、積算器INおよび集光器COなど、他の様々な構成要素を備える。この方法で、マスクMAに衝突するビームPBは、その断面に所望の均一性および強度分布を有する。図1に関して、ソースLAは、(ソースLAが例えば水銀灯の場合に往々にしてあるように)リソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、リソグラフィ投影装置から離れ、これが生成する放射線ビームを(例えば適切な配向ミラーの助けにより)装置内に案内してもよく、後者のシナリオは、ソースLAがエキシマ・レーザである場合に多い。本発明および請求の範囲は、これらのシナリオ双方を含む。
【0031】
ビームPBはその後、マスク・テーブルMA上に保持されたマスクMAと交差する。マスクMAを横断した後、ビームPBはレンズPLを通過し、これはビームPBを基板Wの標的部分Cに集束させる。干渉測定手段IVの助けにより、例えばビームPBの路に異なる標的部分Cを配置するよう、基板テーブルWTを正確に移動させることができる。マスクMAは、例えばマスク・ライブラリから機械的に取り出した後、または走査中に、ビームPBの路に対して位置決めすることもできる。概して、オブジェクト・テーブルMT、WTの動作は、長ストローク・モジュール(粗い位置決め)および短ストローク・モジュール(細かい位置決め)の助けで実現され、これは図1には明示的に図示されていない。しかし、(走査ステップ式装置とは異なり)ウェーハ・ステッパの場合、マスク・テーブルMTは、短ストローク・アクチュエータに接続するだけか、固定することができる。マスクMAおよび基板Wは、マスク位置合わせマークM1、M2および基板位置合わせマスクP1、P2を使用して位置合わせすることができる。
【0032】
図示の装置は、次の2つの異なるモードで使用することができる。
1.ステップ・モードでは、マスク・テーブルMTを基本的に静止状態に維持し、マスク像全体を1回で(つまり「フラッシュ」1回で)標的部分Cに投影する。次に、異なる標的部分CをビームPBで照射できるよう、基板テーブルWTをxおよび/y方向にシフトさせる。
2.走査モードでは、基本的に同じシナリオが当てはまるが、所定の標的部分Cを1回の「フラッシュ」で露光しない。代わりに、投影ビームPBがマスク像を走査するよう、マスク・テーブルMTを速度vで所定の方向(いわゆる「走査方向」、例えばy方向)に移動させ、それと同時に基板テーブルを速度V=Mvで同方向または反対方向に移動させ、ここでMはレンズPLの倍率(通常はM=1/4または1/5)である。この方法で、解像度を妥協することなく、比較的大きい標的部分Cを露光することができる。
【0033】
本発明の照明器の実施形態を、図2に示す。これは、ビーム路22内の光学エレメント10、およびビーム路内の光学エレメント10に置換できる他の光学エレメントへのアクセスを有する光学エレメント交換器12を有する。交換器12は、幾つかの光学エレメントを備え、選択された光学エレメントをビーム路に配置するよう制御可能な回転ラックまたは回転式ディスク、または例えば写真スライド・プロジェクタで使用するような「スライドイン・スライドアウト」機構など、光学エレメントをビーム路に出し入れするのに適切な手段を備えることができる。
【0034】
光学エレメント10を通過する放射線は、1枚のレンズ14によって集光されて、瞳面16に空間的な強度分布を生成する。代替実施形態では、レンズ14は複合体であるが、これも本発明に使用することができるズーム・アキシコンとの場合とは異なり、その全ての構成要素は固定される。瞳面は、レンズ14の後部焦点面に配置される。光学エレメント10の選択が、照明器の角度強度分布(つまり照明の設定またはモード)を決定する。交換可能な光学エレメント10がそれぞれ、瞳面16に特定の強度分布を画定し、これは、例えば環状リング形状の場合、内径および外径によってパラメータ表示することができる。
【0035】
この実施形態では、1枚の固定レンズ14および複数の光学エレメント10が、ズーム・アキシコン・モジュールの様々な(可動)レンズおよび2つの相補的円錐形構成要素を置換する。レンズ14の後に、放射線は結合レンズ18によって集積器のロッド20(または例えばフライズアイ・レンズ)に結合される。結合レンズ18の軸方向の位置は、その前部焦点面がほぼ瞳面16と一致するよう選択される。光学エレメントを使用して瞳面における強度分布を完全に画定するこの実施形態は、集積器ロッド20の入口側における均一性、テレセントリック性および強度分布などの投影ビームの特徴によって示されるような性能に、マイナスの影響を与えない。
【0036】
交換式光学エレメント10の少なくとも1つは、本発明による複数の光学コンポーネントから構成した光学エレメントである。このようなコンポーネント30−1を図3に示す。これは、例えば光学エレメントの部片であり、これは入射放射線を、瞳面16の領域R1に対応する角度範囲に配向する。
【0037】
図4は、n×mのアレイの光学コンポーネント30−1から30−n.mで構成された光学エレメントを示す。光学コンポーネント30−1から30−n.mは、光を個々の領域R1からRn.mに配向して、所望の照明モードを形成する。図4に示す例では、照明モードは環状モードである(便宜上、領域R1からRn.mの一部のみ図示)。しかし、光学コンポーネント30−1から30−n.mを適切に選択することにより、ほぼ全ての所望の照明モードを設定することができる。領域R1からRn.mは、別個であっても、相互に完全に、または部分的に重複してもよいことに留意されたい。特に、重複の程度は、強度に変化を与えるために選択することができる。
【0038】
光学コンポーネント30−1から30−n.mは、この実施形態では正方形であり、したがって光学エレメント300内でその間にギャップがなく、したがって投影ビームからの強度損失が最小になる。他のモザイク状の形状を使用してもよい。結果として生じる強度損失が許容可能であれば、モザイク状以外の形状を使用してもよい。
【0039】
相互にモザイク状になる2つ以上の形状を使用することも可能であり、例えば八角形および正方形など、これらの形状が、個々に90°回転してもまだモザイク状であると、特に都合がよい。
【0040】
例示により、各光学コンポーネント30は、2×3mmの長方形の寸法を有してよく、n=19およびm=8であるアレイに使用して、24×24mmのサイズの正方形の光学エレメント300を生成してもよい。光学エレメント300を配置する投影ビームのサイズおよび形状に応じて、他の寸法および形状も言うまでもなく可能である。現在の回折光学エレメントは、回折の現象に基づいて入射放射線を適切に方向転換するため、約1mm2の最小面積が必要である。したがって、本発明で使用する回折光学コンポーネントの最小サイズは、約1×1mmである。多数で光学エレメントを構成するこのような小さいコンポーネントの扱いは、一般に手作業では実行せず、適切な自動ピック・アンド・ドロップ・マニピュレータを使用する。光学エレメントに組み込む様々な光学コンポーネントの最小数は、通常、瞳面で望ましい強度分布の複雑さおよび解像度によって決定される。概して、複雑になり、望ましい解像度が高くなるほど、様々な光学コンポーネントの必要数が多くなる。
【0041】
ロッド・タイプ積算器を使用する本発明のようなリソグラフィ装置では、ロッド内で複数の内部反射が生じるため、瞳面の4つの象限が相互の鏡像になる。その場合は、図5に示すように、光を瞳面16において鏡面対称を有する領域RaからRdのうち1つに配向する光学コンポーネント30’を使用すれば十分である。しかし、光を領域RaからRdの4つ全部に配向する光学コンポーネント30’を使用することが望ましい。というのは、光学コンポーネントの透過性が異なるか、全光学コンポーネントの照明が不均一であるため、感度が低下するからである。この方策を使用すると、放射線を瞳面の所定の領域に配向する光学コンポーネントの数が、4倍に増加する。
【0042】
積算器のロッドを使用する場合、これも光学コンポーネント30’が正方形であると、さらなる利点が得られる。その場合、光学コンポーネント30’を、図6に示すように90°回転させ、光を、図5から点RaからRdの対角線で鏡像である点R’aからR’dに配向させることができる。この利点は、事前に製造する光学コンポーネントの数が1/2に減少することである。
【0043】
図7は、本発明の実施形態により組み立てた光学エレメント300を断面図で示す。ここで見られるように、これは投影ビームの放射線に対して透明であるか、少なくとも部分的に透過性である支持部を形成する2枚の板31、32の間に挟んだアレイ状の光学コンポーネント30を備える。間に光学コンポーネント30がある状態で、2枚の板をフレーム33によって相互に保持する。光学コンポーネント30は、板31、32の一方の上で、容易にアレイに組み立てることができる。次に、他方の板を載せて、フレーム33を取り付け、アセンブリをしっかり保持する。光学コンポーネントは、フレーム33を解放することにより、配置変更または再使用することができる。光学コンポーネントは、1枚の板上に組み付けてもよい。支持部は、局所的に不透明で、放射線が光学コンポーネント30間のギャップを通過するのを防止する。これは、板31、32の一方または両方にクロムのグリッドを設けることによって達成することができる。
【0044】
光学エレメント300の様々な光学コンポーネント30の構成は、エレメント300に均等に照明しない場合、瞳面の強度分布に影響することに留意されたい。これは、光学エレメントの面における位置が、瞳面における方向に対応し、その逆も当てはまるからである。このことは、様々な光学コンポーネントが、組立のために最も都合のよいように配置できることを示唆する。しかし、光学エレメントの照明に不均一性がある場合は、均一性のエラーを平均するよう、瞳面の重複する領域に光を配向する光学コンポーネント同士を、光学エレメント内で分離することが望ましい。
【0045】
上述した例では、各光学コンポーネントが瞳面にある同様のサイズの領域に光を配向するが、より狭い、または広い領域、あるいは瞳面全体にも光を配向して、非常に局所かされた強度ピークを有する強度分布の生成を可能にし、(例えば軟質四極モードのため)強度変化および一般背景放射の程度を緩やかにする光学コンポーネントの提供が可能であることにも留意されたい。
【0046】
光学コンポーネントのタイプおよび方向の迅速な識別を可能にするため、試験装置を使用することができる。このような装置は、光学コンポーネントを装着できるホルダと、ほぼ視準した放射線ビームをコンポーネントに配向する低(安全)出力の可視光線レーザなどの光源とで構成され、選抜した様々な区域を有する標的に衝撃を与えて、コンポーネントのタイプおよび方向を示す。試験装置は、標的が蛍光になっているか、適切な検出器で置換されている場合、非可視放射線を使用してもよい。
【0047】
同様の装置を使用して、組み立てた光学エレメントの試験を可能にしてもよい。または、現場瞳面測定で知られるツールを使用して、リソグラフィ装置内の現場で組立済みエレメントを試験してもよい。
【0048】
実施形態2
本発明の第2の実施形態は、第1の実施形態と同じであるが、ビームの偏光状態の制御も含む。
【0049】
図8は、本発明の第2の実施形態による光学エレメント500を示す。これは基本的に光学エレメント300と同じであるが、照明ビームの偏光を制御するため、所望に応じて様々な方向に配置された、例えば1/2ラムダ・プレートなどの偏光変更コンポーネント50を含む。その方向に従い、偏光変更コンポーネント50は、例えばエキシマ・レーザなどで生成し、偏光した投影ビームPBの偏光状態を回転させる。偏光変更コンポーネント50と、その上にあって放射線を方向転換する光学コンポーネント30との作用の組合せにより、瞳での偏光の分布と同様、ビームの様々な偏光状態の相対的強度を制御することができる。図8は、2層の光学コンポーネントで作成した光学エレメントの例を示すが、必要に応じて光学コンポーネントの第3または第4層を光学エレメントに追加できることが予想される。
【0050】
あるいは、ほぼ1層の偏光変更コンポーネントで作成した光学エレメントを、瞳面に配置し、その瞳面の特定の領域に対応する放射線の偏光状態に、直接影響を与えるようにすることができる。
【0051】
偏光変更コンポーネント50は、例えば1/2ラムダ・プレートなどのこれより大きい光学エレメントを切断して製造してもよい。図示のように、偏光変更コンポーネント50は、光学コンポーネント30と同じサイズで、これと位置合わせされ、これは瞳の偏光分布を制御したい場合に都合がよい。しかし、偏光変更コンポーネント50が光学コンポーネント30と同じサイズで、それと位置合わせされることは、必須ではない。偏光変更エレメントを大型化すると、製造および組立がさらに容易になり、瞳面での細かい分布ではなく、様々な偏光状態の相対的強度のみを制御したい場合は、この方が都合がよい。偏光コンポーネントより大きい方向転換コンポーネントがあることも都合がよい。
【0052】
偏光状態のみを変更する場合は、方向転換光学コンポーネント30なしに、偏光変更コンポーネント50のみ使用することができる。複数のコンポーネント50が何らかの理由で等しくなければならない場合、例えばリターダ・プレートなどの都合良く製造されるプレート状偏光材料を、方向転換光学コンポーネント30の支持プレートとして使用し、余分な透明支持プレートの必要性をなくすことができる。
【0053】
投影ビームが偏光していない場合、偏光変更コンポーネント50は、リターダ・プレートではなく、偏光器でよい。
【0054】
光学コンポーネント30から分離する代わりに、偏光変更コンポーネントを光学コンポーネントに接合することができる。これによって、光学エレメントの組立が容易になるが、「キット」の含むコンポーネント数が必然的に多くなり、偏光状態の方向転換および変更の必要な組合せ全部を扱うことになる。光学コンポーネントに接合された偏光変更コンポーネント50は、大きいリターダ・プレートを大きい光学エレメントに接合し、次に小さいコンポーネントに分離することによって、都合よく生産することができる。
【0055】
集積偏光変更および方向転換光学コンポーネントは、適切な波長板(リターダ・プレート)を形成する基板材料から方向転換光学エレメントを形成することによって、作成することができる。これによって、偏光変更コンポーネントを方向転換コンポーネントに接合し、位置合わせする必要がなくなる。
【0056】
実施形態3
本発明の第3の実施形態は、光学エレメントの構造を除き、第1の実施形態と同じであり、その構造を以下で説明し、図9に示す。
【0057】
第3の実施形態では、光学エレメント400は、投影ビームPBからの入射放射線を細い角度範囲に配向する板状光学エレメント41を備える。板状エレメントは、回折、屈折、または拡散光学エレメント、例えばディフューザ・プレートでよい。出力側にアレイ状の楔42−から42−n.mを設け、これは、好ましい場合は入力側にも配置してよい。楔42−1から42−n.mは、様々な楔角度を有し、したがって様々な角度で細い円錐形の放射線43−1、43−2を放出する。円錐形の様々な角度は、瞳面16の異なる領域に変換される。
【0058】
第3の実施形態は、楔を、例えば様々な回折光学コンポーネントなどより安価に製造できる点で、第1より有利である。楔を、単に板状エレメント41上に配置し、重力で所定の位置に保持するか、エレメント41と第2板状エレメントの間に保持することができる。第2板状エレメントは、エレメント41と同様の機能を有するか、単純な透明の平板でよい。
【0059】
偏光変更コンポーネント50は、第2の実施形態に関して説明したように、第3の実施形態にも使用することができ、例えば楔42−1から42−n.mと板状エレメント41の間の配置される。
【0060】
実施形態4
本発明の第4の実施形態は、第3の実施形態に基づくが、発散機能を楔にまとめる。
【0061】
図10に示すように、再分配エレメント600は、楔と光学出力とを組み合わせた形状、例えば凹状球面を有する。これによって、円錐形63−1、63−2は様々な角度を有することができ、瞳面分布に対する制御を大きくすることができる。第3の実施形態と同様、偏光変更コンポーネントを含んでもよい。
【0062】
発散機能を全面的に楔62で実行する場合は、板状エレメント61が単純な平板で、光学効果がなくてもよい。
【0063】
本発明の特定の実施形態について以上で説明してきたが、本発明は、説明以外の方法で実践できることが理解される。説明は、本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示す。
【図2】図1のリソグラフィ装置の放射システムの部分の図である。
【図3】本発明で使用される1つの光学コンポーネントが、放射システムの瞳面の特定領域に光を配向することを示す。
【図4】本発明により光学エレメントを形成する光学コンポーネントのアレイ、および瞳面に形成される照明モードを示す。
【図5】本発明により光学エレメントに使用される光学コンポーネントが、その方向に従い、光を瞳面の異なる部分に配向できることを示す。
【図6】本発明により光学エレメントに使用される光学コンポーネントが、その方向に従い、光を瞳面の異なる部分に配向できることを示す。
【図7】本発明の第1実施形態による光学エレメントの断面図である。
【図8】本発明の第2実施形態による光学エレメントの断面図である。
【図9】本発明の第3実施形態による光学エレメントの断面図である。
【図10】本発明の第4実施形態による光学エレメントの断面図である。
【符号の説明】
10 光学エレメント
12 光学エレメント交換器
14 レンズ
16 瞳面
18 結合レンズ
20 集積器ロッド
22 ビーム路
30 光学コンポーネント
31 プレート
32 プレート
33 フレーム
41 板状エレメント
42 楔
43 放射線
50 偏光変更コンポーネント
61 板状エレメント
62 楔
63 円錐形
300 光学エレメント
400 光学エレメント
500 光学エレメント
Claims (19)
- リソグラフィ装置の放射システムの面において入射放射線の所望の変更を実行する光学エレメントを組み立てる部品のキットで、
−以前に製造され、それぞれが入射放射線に影響を及ぼす複数の光学コンポーネントを備え、前記光学コンポーネントのうち少なくとも一部の前記影響が、他の前記光学コンポーネントの前記影響とは異なり、さらに、
−前記複数の光学コンポーネントのユーザが選択可能なサブセットをアレイ内に保持する支持部とを備え、
前記光学コンポーネントが全て、90°の回転対称を有し、入射放射線を、前記リソグラフィ装置の瞳面の一象限にある個々の領域に配向する部品のキット。 - 前記光学コンポーネントのうち少なくとも一部の前記影響が、入射放射線の方向の変化である、請求項1に記載の部品のキット。
- 前記光学コンポーネントが全て、入射放射線を4つの相互に対称の方向に配向する、請求項2に記載の部品のキット。
- 前記光学コンポーネントが全て、形状が正方形で、入射放射線を、前記リソグラフィ装置の瞳面の象限一つの1/2にある個々の領域に配向する、請求項2に記載の部品のキット。
- 前記光学コンポーネントが、回折、屈折、反射、および拡散光学コンポーネントを備える光学コンポーネントのグループから選択される、請求項2から4いずれか1項に記載の部品のキット。
- 前記光学コンポーネントのうち少なくとも一部の前記影響が、入射放射線の偏光状態の変化である、請求項1から5いずれか1項に記載の部品のキット。
- 前記光学コンポーネントが、前記偏光状態の回転を実行する光学コンポーネント、および前記入射放射線の少なくとも部分的偏光を実行する光学コンポーネントを備える光学コンポーネントのグループから選択される、請求項6に記載の部品のキット。
- 前記光学コンポーネントのうち少なくとも一部の前記影響が、入射放射線の方向および偏光状態両方の変化である、請求項1から7いずれか1項に記載の部品のキット。
- 前記支持部が、前記入射放射線に対して部分的に透過性である、請求項1から8いずれか1項に記載の部品のキット。
- 前記光学コンポーネントが屈折性楔を備える、請求項9に記載の部品のキット。
- リソグラフィ装置の放射システムの面において入射放射線の所望の変更を実行する光学エレメントを組み立てる方法で、
−以前に製造され、入射放射線に対して異なる影響を及ぼす複数の光学コンポーネントから、所望の変更を実行する光学コンポーネントを選択するステップと、
−前記光学エレメントを形成するため、選択した光学コンポーネントを支持部上のアレイに装着するステップとを含み、
前記光学コンポーネントが全て、90°の回転対称を有し、入射放射線を、前記リソグラフィ装置の瞳面の一象限にある個々の領域に配向する方法。 - 前記以前に製造された複数の光学コンポーネントが、前記入射放射線の変更を実行する複数の第1光学コンポーネント、および前記入射放射線の偏光状態の変更を実行する複数の第2光学コンポーネントを備える、請求項11に記載の方法。
- 前記光学コンポーネントが、前記支持プレート上に着脱自在に装着される、請求項11または12に記載の方法。
- リソグラフィ装置の放射システムの面において入射放射線の所望の変更を実行する光学エレメントで、
−以前に製造され、それぞれが入射放射線に影響を及ぼす複数の光学コンポーネントを備え、前記光学コンポーネントのうち少なくとも一部の前記影響が、他の前記光学コンポーネントの前記影響とは異なり、さらに、
−前記複数の光学コンポーネントのユーザが選択可能なサブセットをアレイ内に保持する支持部を備え、
前記光学コンポーネントが全て、90°の回転対称を有し、入射放射線を、前記リソグラフィ装置の瞳面の一象限にある個々の領域に配向する光学エレメント。 - 前記光学コンポーネントが、方向転換光学コンポーネント、偏光変更光学コンポーネント、および入射放射線の方向および偏光状態両方の変更を実行する光学コンポーネントを備える光学コンポーネントのグループから選択される、請求項14に記載の光学エレメント。
- 前記以前に製造された複数の光学コンポーネントが、前記入射放射線の偏光状態の変更を実行する第1層の光学コンポーネントと、前記入射放射線の方向の変更を実行する第2層の光学コンポーネントとを備える、請求項14または15に記載の光学エレメント。
- 前記光学コンポーネントが、前記支持プレートに着脱自在に装着される、請求項14から16いずれか1項に記載の光学エレメント。
- リソグラフィ装置で、
−投影放射ビームを提供する放射システムと、
−パターン形成手段を支持する支持構造とを備え、パターン形成手段は、所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成する働きをし、さらに、
−基板を保持する基板テーブルと、
−パターン形成したビームを基板の標的部分に投影する投影システムとを備え、前記投影システムが、放射システムの面において入射放射線に所望の変更を実行する光学エレメントを備え、光学エレメントが、以前に製造され、前記入射放射線に異なる影響を及ぼす複数の光学コンポーネントのうちユーザが選択可能なサブセットを、支持部上のアレイ内に装着することによって組み立てられ、
前記光学コンポーネントが全て、90°の回転対称を有し、入射放射線を、前記リソグラフィ装置の瞳面の一象限にある個々の領域に配向することを特徴とするリソグラフィ装置。 - デバイス製造方法で、
−基板を提供するステップと、
−放射システムを使用して投影放射ビームを提供するステップと、
−パターン形成手段を使用して、投影ビームの断面にパターンを与えるステップと、
−パターン形成した放射ビームを基板の標的部分に投影するステップとを含み、前記放射システムの面において入射放射線に所望の変更を実行するため、光学エレメントを配置し、光学エレメントが、以前に製造され、前記入射放射線に異なる影響を及ぼす複数の光学コンポーネントのうちユーザが選択可能なサブセットを支持部上のアレイ内に装着することによって組み立てられ、
前記光学コンポーネントが全て、90°の回転対称を有し、入射放射線を、前記リソグラフィ装置の瞳面の一象限にある個々の領域に配向することを特徴とする方法。
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