JP4981806B2 - リソグラフィシステム - Google Patents

Description

本発明は画像パターンをウェハのようなターゲット表面へ投影するためのリソグラフィシステムに関し、制御データは光信号手段により露光投影を制御するための制御ユニットへ結合され、それによって特にシステムへの自由スペース相互接続を使用し、このような制御ユニットは投影スペースに対して、特にマルチビームマスクレスリソグラフィシステムに近くに、またはその内部に含まれる。本発明は原理的に特に荷電粒子および光投影ベースのリソグラフィシステムに関する。

このようなシステムは例えば本出願人の国際特許出願WO2004038509号明細書中に、即ちその図１４により与えられている特定の実施形態から知られている。既知のシステムは荷電粒子、特に電子をウェハおよび検査ツールのようなターゲット表面に投影するためのいわゆるビームコラムにより投影される画像のパターンデータを提供するためのコンピュータシステムを具備している。ビームコラムは１以上の荷電粒子ソースが収容されている真空室を具備し、それは前記１又は複数のソースから粒子を吸引するためにとりわけ電界を使用して、それ自体は知られている方法で粒子を放出する。

ビームコラムはさらに放出された荷電粒子束を書込みビームと呼ばれる多重荷電粒子ビームへ分割するためにそれを収束し、露光投影を形成する荷電粒子光学手段を備えている。露光投影を制御するための制御ユニットはこのような書込みビームを成形又は誘導するための荷電粒子光学手段の形態で含まれ、ここではブランカ光学部分またはブランキング偏向装置を具備する変調器アレイと前記ブランキング偏向装置によりブランクされない書込みビームを使用してパターンの書込み目的で書込みビームを偏向する書込み偏向装置アレイを示している。

例えば本出願人の国際特許出願WO2004107050号明細書で知られているブランカ光学部品はコンピュータが提供した信号にしたがって、停止プレートにおいて各書込みビームに対して設けられた開口を実効的に通過する書込みビーム部分が存在しないようにする傾斜量まで、書込みビームを他の書込みビームと平行の直線軌道から離すように偏向し、それによって特定の書込みビームの「オフ」状態を行っている。

ビームコラム中の全ての光部分は開口のアレイにより成形され、別々の部分の開口は制御された方法で前記ターゲット表面の方向への前記コラムの書込みビームの通過を可能にするように相互に整列されている。既知のマスクレスマルチビームシステムにはさらに典型的にその共役平面に配置されているソースとターゲット表面との両者を有するブランキング偏向装置が設けられており、即ちそれはWO2004/0819010号明細書の主題と容易に組み合わせられることができる。このようにしてリソグラフィシステムはターゲット表面上でソースの最適な輝度を好ましく実現する。また、このようにして最小量のスペースがブランカアレイに対して必要とされる。

書込みビームのターゲット表面はビームコラム中に含まれる段上に保持される。システムの電子制御ユニットにより誘起される段は前記放出される書込みビーム束に関して垂直に、好ましくはこのような書込みビーム束が最終的に書込みの目的で偏向される方向を横断する方向だけで前記表面と共に移動する。既知のリソグラフィシステムによるパターンの書込みはしたがってターゲット表面の相対的な移動と、前記制御ユニットによる、特にそのいわゆるパターンストリーマによる前記ブランカ光学系による通報時の書込みビームの時間決めされた「オン」と「オフ」の切換えの組合せにより行われる。

オン／オフ切換えの通報、即ち書込みビームの変調は光の光学系を使用することにより行われる関連される既知のシステムに存在する。ブランカ光学系は例えば本出願人の国際特許出願WO2005010618号明細書により与えられているような方法を適用して、電子信号に変換される光信号を受信するためのフォトダイオードのような感光部を具備している。光信号はシステムの前記制御ユニットによる電子から光への変換により発生され、光キャリアにより、即ち「例えば真空境界の透明部分」から最終的に投影する硝子ファイバ束によってビームコラムへ転送される。光信号はレンズシステムを使用して前記ブランカ光学系へ投影され、そのレンズシステムは既知のシステムにおいてブランカ光学部分に含まれる偏向装置の送信機部分と感光部分との間に位置されている収束レンズを具備することが開示されている。偏向装置、感光部分、光から電気への変換部分の構成はいわゆるＭＥＭＳ−と（Ｂｉ−）ＣＭＯＳ技術の両者を使用して生成される。ミラリング部品の使用を防止するために、関連される既知のシステムではシグナリング光ビームがブランキング光学部に関してはるかに上方から投影され、それによって感光素子上に可能な限り小さくパターン情報伝播光信号の入射角度を実現する。しかしながら関連する実施形態を示す出版物は、このような代りの位置の大部分で生じるさらに大きい入射確度を補正するためにミラーを使用して、投影の他の位置が実現されることができることを教示している。

前述したリソグラフィシステムの通常のセットアップは満足できるものであることが証明されているが、記載されている傾斜角の照明システムにおいて、これが最適ではなく、少なくとも期待に満たない光透過を有し、比較的大きな収差を有する欠点があることが認められている。本発明はそれ故、既知のマスクレスマルチビームリソグラフィシステムを改良しようとするものであるが、特にその光の光学システム（ＬＯＳ）に関してである。本発明はさらにその光伝送効率の増加および／またはその光学部の収差の可能性を減少することによってリソグラフィシステムを改良することを目的としている。

本発明は露光、例えば前記リソグラフィシステム部分の書込み投影を通すための１以上の穴が設けられている光ビームの再誘導のためのミラーを使用して前述の前記問題を少なくともかなりの程度まで解決する。特に本発明によるこのようなシステムの前記自由空間の光学的相互接続は有孔、即ち前記複数の書込みビームの投影軌道に設けられた穴を有するミラーを具備し、そのミラーは軸上の、即ち前記感光素子上の前記光ビームの少なくとも仮想的に垂直な入射を実現するために前記エミッタ部と前記感光素子に関して配置されており、前記ミラーには１以上の前記書込みビームの通過を可能にする少なくとも１つの穴が設けられている。

その代わりに、さらに本発明の基礎となる洞察によれば、リソグラフィシステムが提供され、それにおいては電子画像パターンは画像をターゲット表面に投影するための露光ツールに転送され、前記露光ツールは露光投影を制御するための制御ユニットを具備し、その制御ユニットは少なくとも部分的に前記露光ツールの投影スペース中に含まれ、光信号により制御データが与えられ、前記光信号は自由スペースの光学相互接続を使用して前記制御ユニットに結合され、前記制御ユニットの感光部に放出される変調された光ビームを有し、ここで変調された光ビームは前記感光部上の前記光ビームの軸上入射のための穴のある、換言すると有孔のミラーを使用して前記感光部に結合され、前記ミラーの１以上の穴は前記露光投影の通過のために設けられている。

本発明によるシステムを使用して、リソグラフィシステムの露光ツールの露光投影に対して少なくとも認知できる程度の干渉がなく、即ちそれを阻止することにより収差の存在を最小にする。本発明で請求している解決策により、本発明は新規で従来は不可能であると予測されていたが、非常に好ましい方法を行うために比較的簡単な後知恵によって実現される。

この明細書で説明され、示されている種々の特徴及び特性は可能である場合には個別に適用されることができる。これらの個々の特徴、特に従属の請求項に記載されている特徴及び特性は分割特許出願の主題になることが可能である。

図面に示されている本発明によるマスクレスリソグラフィシステムについての以下の実施形態の例示により本発明をさらに説明する。
図面では、対応する構造特徴、即ち少なくとも機能は同一の参照符合により示されている。

図１は本発明により改良される従来技術のリソグラフィシステムの全体的な側面図を示しており、ここでは光エミッタまたは光伝送体Ｆｂの変調手段の端部２で光ファイバＦｂにより実施される場合、光ビーム８はレンズ54により表されている光学システムを使用して変調器アレイ24上に投影される。各光ファイバ端部からの変調された光ビーム８は感光素子、即ち前記変調器アレイ24の変調器の感光部上に投影される。特にファイバＦｂの端部は変調器アレイに投影される。各光ビーム８は１以上の変調器を制御するためにパターンデータの一部を保持し、その変調は前記ターゲット表面上に所望の画像を生成するために変調器アレイの命令に基づいてパターンデータを転送するための通報システムを形成している。

図１はビーム発生器50も示しており、それは発散荷電粒子ビーム51、この例では電子ビームを発生する。光学システム52、即ち電子光学システムを使用して、このビーム51は平行ビームに成形される。平行ビーム51はビームスプリッタ53に衝突し、ブランカアレイとも呼ばれる変調アレイ24に誘導される複数の実質的に平行な書込みビーム22を生じる。

静電偏向素子を具備する変調アレイ24の変調器を使用して、書込みビーム27はリソシステムの光軸から偏向され、書込みビーム28は偏向されないで変調器を通過する。

ビーム停止アレイ25を使用して、偏向された書込みビーム27は停止される。停止アレイ25を通過する書込みビーム28は第１の書込み方向で偏向装置アレイ56で偏向され、各ビームレットの断面は投影レンズ55を使用して減少される。書込み中、ターゲット表面49は第２の書込み方向でシステムの残りに関して移動する。

リソグラフィシステムはさらにデータ記憶装置61、読出ユニット62、データ変換器63を備えている制御ユニット60を具備し、いわゆるパターンストリーマを含んでいる。制御ユニット60はシステムの残りの部分から離れて位置され、例えばクリーンルームの内部の外側に位置されている。光ファイバＦｂを使用して、パターンデータを保持する変調された光ビーム８はプロジェクタ54へ伝送され、そのプロジェクタ54はファイバの端部を変調アレイ24へ投影する。

図２は第１の実施形態による改良されたリソグラフィシステムの光の光学システムを図解して表している。これは有孔ミラー104を使用し、このミラー104は変調器アレイ24の感光素子上における光ビーム８の軸内入射を実現するために設けられる。その有孔ミラーはそれを全てのブランキングする偏向された書込みビーム27と全ての偏向されていない書込みビーム28が通過することができる１つの比較的大きい穴か、各偏向された又は偏向されていない書込みビームのためにそれぞれ１つ設けられた複数の比較的小さい穴105を有している。好みにしたがって、ミラー104は４５度の角度でシステム中に含まれている実質的に平坦な反射表面を有しており、それによって変調器24における入射ビーム８の垂直入射を維持しながら、光の光学システムで必要とされるスペースの量は軸的に最小である。このような最小にされた軸的なスペースの要求により、設計の自由がＬＯＳを変調器アレイ24の上側または下側へ配置することが可能になり、それはアレイ24の製造自由度を高め、それはＣＭＯＳおよびＭＥＭＳ技術の使用で製造される非常に複雑な部分である。有孔ミラー104の使用により、好ましくは焦点を結ぶ機能を行うレンズシステムにより実施される集束レンズ106は可能な限り後者の近く、少なくともファイバ端部２に対してより近く位置されることができる。前記集束レンズ106を有孔ミラー104の近くに位置させることにより、有孔ミラーは光信号強度を過度に失わずに設けられることができ、穴105が存在するために好ましく実現されることができる。

ファイバ端部２のアレイは本発明により、仮想的なファイバアレイ103、実際はマイクロレンズ101の焦点平面のアレイスポットを形成するマイクロレンズアレイ101によって完成される。本発明の特定の、独立した特徴にしたがって、ここで好ましい実施形態によるマイクロレンズアレイ101のマイクロレンズはファイバアレイＦｂの特定のファイバにより伝送された光信号について拡大機能を行う。本発明によるレンズシステムはしたがって、マイクロレンズにより各信号を拡大し、それに続いて全ての放出された光信号に共通の前記レンズ106により信号の焦点を結ぶデュアル画像システムを確立する。このようにして各ファイバの実効的なスポットサイズを増加する設定と、ファイバピッチを減少する設定との独立が好ましく実現される。

前述の第１の効果に関して、本発明によれば、光信号８の強力な焦点の要求をなくし、それによって収差の可能性を減少し、さらに光透過を増加してその損失を減少するように感光素子の領域を可能な限り大きくカバーする好ましい効果が得られる。所望され生成される光スポットは光を周辺の不活性部分に投影することにより光の損失を最小にするように感光領域ほど大きくない。しかしながら、この構成は、その小さい変位が関連する感光素子、例えばフォトダイオードにより受信されるよりも光量の減少を予想させるので、光の投影が光ビーム８の位置エラーに対して比較的感度があることを示唆している。したがって入射スポット24iの寸法を大きくするが感光領域よりは大きくしないことによって、本発明により、入射光ビーム部分の誤整列に関する感度を合理的に減少させてしかも高価で複雑な光学素子がＬＯＳの自由スペース相互接続に必要とされることが防止される。これに関して、誤整列はリソシステムの実際の状態と、構造的な不正確性と、またはその組合せによるものである可能性がある。ここで前述した第２の効果について、特に変調器アレイ24上の感光素子のピッチよりも大きいファイバＦｂの端部のピッチは、過剰で結果的に不経済な製造努力が行われない限り、不適合である。本発明のデュアルレンズ及びデュアル画像化システムにより、両者のパラメータの設定が独立に行われ、好ましい方法で実現される。

図３は本発明によるリソグラフィシステムにおいて図２に沿って説明される光の光学システムの好ましい組込みの構成を表している。図は前述のブランカまたは変調器アレイ24のホルダ24Sを示しており、そのホルダ手段によって変調器アレイ24は荷電粒子コラム中に配置される。このような荷電流子コラムはウェハまたは他の種類のターゲット表面を保持するホルダと共にハウジングＨｖに含まれ、ハウジングにより前記コラム及びターゲット段の真空状態が実現される。ファイバＦｂのアレイは、ここでは前記開口のファイバの気密密封を実現するために多量の真空に適応する密封材料を使用することにより前記ハウジングＨｖの取外し可能な部分の開口を通して与えられる。前記ファイバの内部ハウジング端部Ｆｂｖはそれによってそこで作用する可能性のある機械的インパルス外からかなりの範囲まで固定される。ファイルのアレイの端部Ｆｂｖはその端部２でさらに光の光学システムのレンズ及びミラー部分に対して機械的にハウジングＨＩに固定される。さらに、このハウジングＨＩは前記変調器アレイホルダ24Sに固定される。このようにして好ましい機械的方法により、ファイバ端部２と変調器アレイの位置、特にその感光領域は相互に関して確実に固定される。次にアレイホルダ24Sはコリメータ52とスプリッタ53のような素子の示されていないフレームに接続され、さらに図１により説明されるように荷電粒子コラムを構成する。

図３で１次元で示されているように、有孔ミラー104は変調器アレイの領域全体をカバーし、同じようにレンズ106は傾斜されたミラー104の領域全体をカバーする。レンズ106はそれによってホルダ24Sに近接して軸的に組み込まれている。

前述の説明からデュアルレンズシステムの原理、レンズハウジングＨＩのブランカ24への機械的固定、有孔ミラー104の特別な応用は全て相互に独立して適用されることができることが明白であろう。さらに後者に対して、デュアル画像化の原理は本発明の好ましい垂直投影の代わりにオフ軸投影を使用する場合にも適用されることができる。

図４は第２の実施形態にしたがって、改良されたリソグラフィシステムの光の光学システムを図解して表している。これは有孔ミラー107を使用し、変調器アレイ24の感光素子上の入射ビーム８の軸内入射を実現するように適用されている。その有孔ミラーは全てのブランキングする偏向された書込みビーム27と全ての偏向されていない書込みビーム28が通過することのできる１つの比較的大きい穴108、またはそれぞれ偏向された又は偏向されていない書込みビームのための複数の比較的小さい穴を具備している。好みに応じて、ミラー104は、集束する反射表面を具備し、その反射表面は入射光ビーム８を変調器24の方向へ反射するような角度に配置されており、前記反射表面は特に入射光ビーム８を変調器24へ同時に焦点を結ばせるため凹面である。

焦点を結ぶ反射表面107を有する有孔ミラーの使用により、集束レンズ106は省略されることができる。特に集束レンズ106の表面における反射のために光信号強度の損失はさらに減少されることができることができる好ましい効果が得られる。

さらに、この第２の実施形態の集束素子、特に有孔ミラー107の凹面の反射表面は第１の実施形態のレンズ106よりも変調器アレイアレイ24に対して非常に近付けることができる。この近い距離によって、この第２の実施形態の光の光学システムは多数の孔で、したがって光の光学システムの増加された分解能で設計されることができる。

また図４の第２の実施形態では、ファイバ端部２のアレイはマイクロレンズアレイ101で完成され、マイクロレンズ101の焦点平面上に仮想的なファイバアレイ103、事実上スポットのアレイを形成する。マイクロレンズアレイ101のマイクロレンズはファイバアレイＦｂの特定のファイバにより伝送される光信号に対して拡大機能を行う。第２の実施形態による有孔ミラー107の凹面の反射表面はしたがってマイクロレンズにより各信号を拡大し、それに続いて全ての放出された光信号に共通の有孔ミラー107の前記凹面の反射表面により信号の焦点を結ぶデュアル画像システムを形成する。

さらに、図４に示されているように集束反射表面107を有する有孔ミラーはまた図３に示されているように集束レンズ106と組み合わせられることができる。この場合、集束素子106、107は２つの光学部品を構成し、両光学部品は焦点結びの効果に貢献でき、および／またはさらに光学的収差を減少するために使用されることができる。

以上の説明で示されている概念および全ての関連する詳細とは別に、本発明はまた請求項のセットに規定されているような全ての特徴と前述の図面から当業者により直接的にまたは明白に得られるような本発明に関する全ての詳細に関する。特許請求の範囲では、前述の用語の意味に固定されるのではなく、図面に示された構造に対応する任意の参照符合は特許請求の範囲を読むとき単なる前記前述の用語の例示的な意味として含まれる。

本発明のもととなった従来技術のリソグラフィシステムの概略図。 第１の実施形態による既知のリソグラフィシステムの改良された光の光学システムの概略図。 リソグラフィシステムの図２の光の光学システムにおける構造的配置の概略図。 第２の実施形態による既知のリソグラフィシステムの改良された光学システムの概略図。

Claims (13)

1. 電子画像パターンがターゲット表面に画像を投影するための露光ツールに伝送され、前記露光ツールは露光投影を制御するための制御ユニットを具備し、その制御ユニットは少なくとも部分的に前記露光ツールの投影スペース中に含まれ、光信号により制御データを与えられ、前記光信号は自由スペースの光学相互接続を使用して前記制御ユニットに結合され、前記制御ユニットの感光部分に放出される変調された光ビームを有し、ここで変調された光ビームは前記感光部分上の前記光ビームの軸上入射のための穴のあるミラーを使用して前記感光部に結合され、前記ミラーの穴は前記露光投影の通過のために設けられているリソグラフィシステム。
2. 電子画像パターンは露光投影を使用する光投影により、露光表面へのパターンのマスクレス投影のためのマルチビームシステムにより書込みツールによって形成される露光ツールに伝送され、このような書込みツールが内部に含まれている真空ハウジングを具備し、
   マルチビーム投影ソースが存在し、前記パターンを書込むための複数の書込みビームを生成し、
   書込みビームは受信されたパターン情報にしたがって書込みビームを個々に制御する静電ブランカ偏向装置のような個々の制御装置を有する制御ユニットを具備しているブランカアレイに誘導され、
   光の光学システムはパターン情報信号をこのような制御装置へ伝送するために存在する光伝送部を具備しており、
   制御装置はこのような変調された光ビームを受信するための感光素子を具備し、
   前記光の光学システムは自由スペース光学相互接続を具備し、光のデータキャリアシステムを形成し、変調された光ビームを伝播するパターンデータを前記制御装置へ送信し、
   自由スペース光学相互接続は光ビームを伝播する自由空間相互接続パターンデータを前記感光素子へ放出するエミッタ部を具備し、
   前記自由スペース光学相互接続は前記複数の書込みビームの投影軌道に組み込まれた有孔ミラーを具備し、
   前記ミラーは前記感光素子上の前記光ビームの軸上入射を実現するために前記エミッタ部と前記感光素子に関して配置されており、
   前記ミラーには１以上の前記書込みビームの通過を可能にする少なくとも１つの穴が設けられている請求項１記載のリソグラフィシステム。
3. 放出部は前記露光投影の方向に関して少なくとも仮想的に垂直に前記光ビームを放出するように構成されている請求項２記載のシステム。
4. 前記自由スペース相互接続は制御ユニットのダウンストリーム側に含まれている請求項１乃至３のいずれか１項記載のシステム。
5. エミッタと前記有孔ミラーを含んでいる前記自由スペース相互接続は機械的に制御ユニットに接続されているハウジング中に含まれる請求項１乃至４のいずれか１項記載のシステム。
6. 集束レンズは前記有孔ミラーの近くに、前記エミッタに対するよりも前記ミラーに対して非常に接近して前記自由スペース光学相互接続中に配置され、前記レンズは前記エミッタにより放出される全ての光ビームに共通である請求項１乃至５のいずれか１項記載のシステム。
7. 前記有孔ミラーは集束反射表面を備え、前記反射表面は凹面であり、前記ミラーは前記エミッタにより放出される全ての光ビームに共通である請求項１乃至６のいずれか１項記載のシステム。
8. マイクロレンズは、マイクロレンズが設けられている光ファイバ端部のような各光キャリア構成部の非常に近い位置であり、かつ前記有孔ミラーに対するよりも前記キャリア端部に近い位置において前記自由スペース光学相互接続中に配置され、それによって前記エミッタを形成している請求項１乃至７のいずれか１項記載のシステム。
9. 自由スペース光学相互接続は、可能な複数のマイクロレンズで完成されたファイバに共通のマイクロレンズと集束レンズを具備し、そのマイクロレンズはファイバの伝送する光を拡大し、集束レンズは前記可能な複数のファイバにより伝送された光信号全体の拡大を消去するように構成されている請求項１乃至８のいずれか１項記載のシステム。
10. 前記自由スペース光学相互接続は書込みビームをブランキングするブランカアレイにより形成される制御ユニットと前記ブランカアレイにより偏向された書込みビームを停止するための停止プレートとの間に設けられている請求項１乃至９のいずれか１項記載のシステム。
11. １以上の光信号キャリアは真空に適応する密封材料を使用して露光ツールの真空壁を通って供給され、それに続いて荷電粒子ビームコラムのための真空スペース中に位置される自由スペース光学接続ハウジングに対して機械的に結合される端部を有している請求項１乃至１０のいずれか１項記載のシステム。
12. 電子画像パターンは変調されたデータ伝播光ビーム（８）の投影により前記書込みツールに伝送され、最終的に前記画像パターンを前記書込みビームへ転送するための自由スペース光学相互接続を具備するリソグラフィシステムにおいて、前記自由スペース光学相互接続の一部として前記書込みツールに含まれる１以上の穴を有する穿孔されたミラーを具備し、それによって前記書込みツールの投影方向に前記光ビームを誘導して、前記１又は複数の穴を通る前記書込みツール投影の通過を可能にしているリソグラフィシステム。
13. 前記書込みツールは露光表面へパターンのマスクレス投影を行うためのマルチビームシステムを使用し、内部にこのようなリソグラフィシステムが組み込まれている真空ハウジングを具備している請求項１２記載のシステム。

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