JP5021031B2 - マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システム - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の序文に従ったマイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システムに関する。本発明は、更に、この種の照明システムを使用するマイクロリソグラフィ投影露光装置に関する。本発明は、更に、この種の投影露光装置を使用して微小構造構成要素を生成する方法、及びこの種の方法によって生成される微小構造構成要素に関する。

最初に挙げた種類の照明システム及びマイクロリソグラフィ投影露光装置は、ＥＰ１、０７６、９０６Ｂ１及びＵＳ６、４００、７９４Ｂ１に開示されている。この種のシステムは、波長１３．６ｎｍを有するＥＵＶ照明光で作動する。この種のシステムに対して現在好ましい光源は、プラズマ源である。それに対する代替として興味深いものは、シンクロトロン放射である。公知のＥＵＶリソグラフィシステムは、通常は、作動波長の１／４になる光学厚みを有する個々の層のコーティング又はそこから導出されたコーティングシステムが設けられた光束案内構成要素としてのブラッグミラーを備えている。この種のコーティングは、多くの場合に、偏光依存性効果を有する。光学構成要素の偏光感度は、偏光ベクトルと照明平面の間で最大９０°からずれる照明角度で入射する少なくとも周辺光線の有限角度がもはや無視できないので、照明又は投影システムの開口数が増加すると増加する。レチクル構造、すなわち、テンプレートが投影露光装置を使用して投影されるウェーハ又は基板上の感光層を照射することによる高コントラスト比の生成も、照明光の偏光特性に依存する。
ＵＳ２００６／０１５２７０１は、所定の偏光を設定するための選択的局所偏光影響効果を有する遅延構成を用いる投影露光装置の様々な実施形態を説明している。
ＥＵＶ放射源として機能するアンジュレータ構成は、ＵＳ５、８９６、４３８Ａ及びＵＳ６、４９８、３５１Ｂ１から公知である。

ＥＰ１、０７６、９０６Ｂ１ ＵＳ６、４００、７９４Ｂ１ ＵＳ２００６／０１５２７０１ ＵＳ５、８９６、４３８Ａ ＵＳ６、４９８、３５１Ｂ１ ＤＥ１０３、５８、２２５Ｂ３

本発明の目的は、露光装置の及び基板上に投影される構造の偏光要件に対してより柔軟に適応可能な方法で最初に挙げた種類の照明システムを開発することである。

この目的は、請求項１の特徴付け部分に示す特徴を有する照明システムにより本発明に従って達成される。
所定の方法で調節可能な偏光手段により、ＥＵＶ放射ビームは、照明光学器械の及びその下流に配置することができる投影光学器械の構成要素の偏光要件に十分に適応可能であることが本発明によって見出されている。ＥＵＶ放射ビームの偏光は、照明光学器械に対して最適化された高ＥＵＶ照明光収量を有するような方法で調節することができる。更に、ＥＵＶ放射ビームの偏光は、照明及びその下流に配置することができる投影が例えばコントラスト要件を満たすことができるような方法で適応可能である。所定の方法で調節可能であるＥＵＶ光の偏光は、直線偏光、又は楕円又は円偏光のような別の種類の偏光とすることができる。

放射ビームの所定の直線偏光の低損失設定は、ＥＵＶ光源又はこのＥＵＶ光源を含む照明システムの照明サブユニットを回転させることにより、請求項２に従って達成することができる。すなわち、放射ビームの所定の直線偏光の低損失設定は、ＥＵＶ光源を回転させることにより、又はこのＥＵＶ光源を含む照明システムの照明サブユニットを回転させることにより達成することができる。望ましい偏光方向の放射ビームの下流損失偏光は、省略することができる。照明システムの偏光要件及び結像されるレチクル構造に依存して、照明サブユニットは、放射ビームの望ましい偏光を達成するように回転させることができる。ＥＵＶ放射ビームの偏光はまた、照明サブユニットの回転以外の方法でも影響を受ける場合がある。構成要素の回転は、通常は必須ではない。同様に、ＥＵＶ光源の偏光にその構成要素の平行移動によっても影響を与えることが考えられる。これは、ウィグラー構成のアンジュレータの例によってＤＥ１０３、５８、２２５Ｂ３に示されている。

請求項３による回転可能アンジュレータ又はウィグラー構成は、照明サブユニット又は光源を回転させることによって向きが調節される適正に直線偏光されたＥＵＶ放射ビームを発生させる。
請求項４によるＥＵＶ光源及び下流光束案内構成要素の回転可能な設計は、それらと共に回転する下流構成要素に対する要件を低減するが、その理由は、それらが、放射ビームの偏光が照明サブユニットにおいてそれらと共に回転する下流構成要素に対して変化しないので、放射ビームの様々な直線偏光を案内する必要がないからである。回転された偏光は、回転可能照明サブユニットの下流までは有効ではないことになる。

請求項５による放射ビームの偏光の漸次的設定は、例えば、ステッパモータのような機械的作動手段により又は機械的ストップにより得ることができる。５°又は１０°の設定精度は、多くの用途に対して十分である。
請求項６による連続的回転可能な構成は、放射ビームの偏光の特に精密な調節を保証する。
所定の角速度で回転可能な請求項７による照明サブユニットは、特に、実質的に非偏光のＥＵＶ光の設定を可能にする。これは、ＥＵＶ照明の均一化に対して使用することができる。

請求項８による位置制御デバイスは、照明サブユニットの回転位置に対するビーム方向の望ましくない依存性を回避する。
請求項９による少なくとも１つの交換式ビーム案内構成要素は、使用するそれぞれのビーム案内構成要素に対して照明システムの偏光最適化を利用する。
請求項１０による相互交換式ビーム案内構成要素は、照明システムの照明設定値を設定する時の柔軟性を増大する。

本発明の別の目的は、本発明による照明システムを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置を作成すること、及びこのシステムを使用して実行可能であるマイクロリソグラフィ生産方法及びこの方法によって生成される構成要素を提供することである。
この目的は、請求項１１による投影露光装置、請求項１２による生産方法、及び請求項１３による構成要素により本発明に従って達成される。
これらの目的の利点は、照明設定値に関連して上述した利点から明らかになるであろう。
本発明の実施形態を図面によってより詳細に以下に説明する。

回転可能な照明サブユニットの２つの異なる実施形態を示す、ＥＵＶ光源を有する照明システムを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置を通した子午断面図である。 ＥＵＶ光源の拡大図である。

図１に１で示すマイクロリソグラフィ投影露光装置は、レチクル３、すなわち、レチクル平面２に配置された構造的テンプレートをウェーハ平面４に配置されたウェーハ５上に結像させるのに使用される。適切な投影又は照明光は、この場合は、例えば１０ｎｍから３０ｎｍの間の波長範囲のＥＵＶ放射光である。
投影露光装置１の照明システム６の光源は、より詳細に図２に示すアンジュレータシステムの形態のＥＵＶ光源７である。交替する南北の向きに連続的に配置された磁石１０の２つの列８、９は、電子ビーム１１を列８、９の間でほぼ正弦曲線経路に沿って移動させる。電子ビーム１１に沿って加速された電子は、正の相互干渉を有する放射ローブ１２を放出し、従って、放射ビーム１３を形成する。ＥＵＶ光源７を出た後に、放射ビーム１３は、スペクトルフィルタに通すことができる。アンジュレータ構成の代替として、ウィグラー構成は、ＥＵＶ光源として使用するのに適切である。

磁石１０の２つの列８、９は、ＥＵＶ光源７の図２に示す直交ｘ’ｙ’ｚ’座標系のｘ’ｙ’平面を定める。電子ビーム１１の正弦振動は、ｘ’ｙ’平面を通して伝播する。それに応じて、放射ビーム１３は、ｘ’ｙ’平面において直線偏光される。
ＥＵＶ光源７は、ｘ軸に一致する回転軸１４に関して回転可能である。この目的のために、ＥＵＶ光源７全体は、軸線方向／半径方向に装着される。ＥＵＶ光源７の回転可能部分には、対応するワイパを通じて電力が供給される。供給流体は、ＥＵＶ光源７の可動及び静止部分の間で密封された密封連結ユニットを通じて供給される。

回転軸１４に関するＥＵＶ光源７の回転は、図１に１６で示すような例えば歯車箱によってＥＵＶ光源７に機械的に接続された駆動モータ１５によって作動される。
駆動モータ１５は、信号線１７を通じて投影露光装置１の制御コンピュータ１８に接続されている。駆動モータ１５は、ＥＵＶ光源７を回転軸１４に関して連続的に回転させる。 ＥＵＶ光源７の下流の放射ビーム１３の方向は、放射ビーム１３に対する次の光束案内構成要素までの投影露光装置１の光軸２０の第１の部分１９を定める。回転軸１４は、この第１の光軸部分１９に一致する。

図１は、ＥＵＶ光源７の下の静止直交ｘｙｚ座標系を示す。ｘ軸は、ＥＵＶ光源７の座標系のｘ’軸に一致する。ｙ軸は、図１において上向きに延び、図１の図平面とｚ軸に垂直である。
ＥＵＶ光源７は、回転軸１４に関して回転可能であるので、ＥＵＶ光源７のｘ’ｚ’平面は、ｘ、ｘ’軸が互いに一致する時に静止ｘｚ平面に対してあらゆる望ましい角度で配置することができる。

その結果、静止系では、ｘ’ｙ’平面の放射ビーム１３の直線偏光は、第１の光軸部分１９に関して連続的に回転可能である。
位置制御デバイス２１は、ＥＵＶ光源７の下流に配置される。この位置制御デバイス２１は、連続的に配置された放射ビームのための２つの偏向構成要素２２、２３を有する。偏向構成要素２２、２３は、図１に概略図で示されている。これらの構成要素は、通常は反射構成要素である。ビーム位置制御デバイス２１自体から公知のように、偏向構成要素２２、２３は、位置感応型ＥＵＶ放射検出器（図示しない）と相互作用し、第１の偏向構成要素２２により、第２の偏向構成要素２３上の放射ビーム１３の入射点が回転軸１４に対するＥＵＶ光源の角度位置に関わらず一定に保たれるような方法で２つの軸に関して傾斜可能である。第２の偏向構成要素２３は、次に、別の位置感応型ＥＵＶ検出器と相互作用し、放射ビーム１３が第２の偏向構成要素２３によって正確に第１の光軸部分１９に沿って案内される方法で作動される。これは、位置制御デバイス２１の下流で、放射ビーム１３のビーム方向が、回転軸１４に関するＥＵＶ光源７の回転移動に関わらず一定のままであることを保証する。位置制御デバイス２１は、信号線２３ａを通じて制御デバイス１８に接続される。

位置制御デバイス２１の下流では、放射ビーム１３は、同時に放射ビーム１３の発散を増大するための散乱構成要素でもあるミラー２４によって偏向される。散乱構成要素２４の下流では、放射ビーム１３は、視野ファセットミラー２５上に衝突する。この視野ファセットミラー２５は、光軸２０に沿って放射ビーム１３を案内するための照明光学器械の第１の構成要素である。光軸２０の第２の部分２６は、散乱構成要素２４と視野ファセットミラー２５の間に延びている。第２の光軸部分２６及び図１の図平面は、一緒に直交ｘ’’ｙ’’ｚ’’座標系を形成する。ｘ’’軸は、第２の光軸部分２６に沿って延びている。ｙ’’軸は、図１の図平面と垂直に延びている。

この種のＥＵＶ照明システムから公知のように、視野ファセットミラー２５の視野ファセットは、２次光源を発生させる。視野ファセットミラー２５は、交換ホルダ２７によって定位置に保持される。この交換ホルダは、第２の光軸部分２６にほぼ平行に延びる回転軸２９に関して回転するように駆動モータ２８によって作動可能である。視野ファセットミラー２５と共に、交換ホルダ２７は、付加的な視野ファセットミラーを担持し、そのうちの付加的な視野ファセットミラー３０が図１に示されている。視野ファセットミラー２５及び３０は、それらの光束案内特性により、異なる直線偏光を有する放射ビーム１３に対して設計される。すなわち、視野ファセットミラー２５は、例えば、ｘ’’ｚ’’平面で直線偏光された放射ビームに対して設計される。第２の視野ファセットミラー３０は、例えば、ｘ’’ｙ’’平面で直線偏光された放射ビームに対して設計される。

瞳ファセットミラー３１は、光軸２０の方向に見た時に視野ファセットミラー２５の下流に配置される。瞳ファセットミラー３１の瞳ファセットの位置で、２次光源が、視野ファセットミラー２５の視野ファセットによって発生される。瞳ファセットミラー３１は、照明システム６の、放射ビーム１３をレチクル平面２に案内する照明光学器械の瞳平面の領域に配置され、かつ視野ファセットミラー２５をレチクル平面２内に結像させるための照明光学器械の下流構成要素と相互作用する。瞳ファセットミラー３１上の放射ビーム１３の局所分布は、レチクル平面２の照明システム６の照明視野における照明角度分布を定める。視野ファセットミラー２５と瞳ファセットミラー３１の間で、光軸の第３の部分３２が形成される。図１の図平面と共に、第３の光軸部分３２は、別のｘ’’’ｙ’’’ｚ’’’座標系を形成する。ｘ’’’軸は、第３の光軸部分３２に沿ってビーム方向に延びている。ｙ’’’軸は、図１の図平面に垂直に延びている。

視野ファセットミラーのための交換ホルダ２７に対応する瞳ファセットミラーのための別の交換ホルダ３３が設けられる。瞳ファセットミラー３１と共に、この交換ホルダ３３は、他の瞳ファセットミラーを保持し、そのうちの瞳ファセットミラー３４が図１に示されている。交換ホルダ３３は、駆動モータ３５によって回転軸３６に関して回転可能であり、これは、個々の瞳ファセットミラー３４の交互使用を可能にする。瞳ファセットミラー３１は、例えば、ｘ’’’ｚ’’’平面の放射ビームの偏光に対して最適化される。他の瞳ファセットミラー３４は、例えば、ｘ’’’ｙ’’’平面の放射ビーム１３の偏光に対して最適化される。

駆動モータ２８及び３５は、制御コンピュータ１８と信号接続している。
瞳ファセットミラー３４の下流で、放射ビーム１３は、付加的なＥＵＶミラー３７、３７ａによってレチクル平面２に案内される。レチクル平面２における照明視野は、反射ＥＵＶミラー３９から４２を含む投影対物器械３８によってウェーハ平面４内に結像される。
ＥＵＶ照明光学器械及び投影対物器械３８の光学構成は、当業者には公知である。ＥＵＶ照明光学器械及び投影光学器械３８の反射構成要素は、当業者に公知のようなＥＵＶ放射を反射するための複数の高反射率の個々の層を含む層状システムである。これらの層状システムの反射率は、入射ＥＵＶ光の偏光に依存する。

照明システム６は、以下のように機能する。照明環境、すなわち、レチクル平面２における照明視野を照明するための照明角度分布が、第１の段階で定められる。この環境を発生するのに適するフィールドファセットミラー及び瞳ファセットミラーは、所定の照明環境に依存して選択される。駆動モータ２８、３５が次に作動され、図１に示すように、ファセットミラー２５、３１の位置にこれらのファセットミラーを回転させる。フィールドファセットミラー２５及び瞳ファセットミラー３１は、放射ビーム１３の特定の直線偏光に対して最適化され、この特定の直線偏光は、回転軸１４に関してＥＵＶ光源を回転させることによって判断かつ設定される。ファセットミラー２５、３１が、例えば、ｘ’’ｚ’’及びｘ’’’ｙ’’’偏光に対して最適化される場合、ＥＵＶ光源７は、ｚ’軸がｚ軸に一致するような方法で回転軸１４に関して回転される。ファセットミラー２５、３１が、代替的に、ｘ’’ｙ’’及びｘ’’’ｙ’’’平面の直線偏光に対して最適化される場合、ＥＵＶ光源７は、ｚ’軸がｙ軸に一致するまで回転軸１４に関して回転される。
位置制御デバイス２１は、位置制御デバイス２１の下流で、放射ビーム１３がＥＵＶ光源の回転位置に関わらず正確に光軸に沿って案内されることを保証する。

放射ビーム１３の望ましい直線偏光が設定されるや否や、レチクル３は、光に露出され、その構造がウェーハ５のＥＵＶ感応層上に投影される。このようにして、微小構造は、微小構造をその後微小構造構成要素に加工することができるような極めて高い空間解像度でウェーハ上に生成される。
ＥＵＶ光源７は、回転軸１４に関して連続的に回転可能とすることができる。代替的に、ＥＵＶ光源７は、偏光表面の隣接する向きが１０°を超えない、好ましくは、５°を超えないピボット角によって互いに離間している直線偏光されたＥＵＶ照明光が別様に配向された偏光表面で発生させることができるような方法で回転するように配置することができる。

ＥＵＶ光源７に対する回転駆動モータ１５はまた、ＥＵＶ光源が所定の角速度で連続的に回転するような方法で設計することもできる。これは、連続回転偏光表面での放射ビーム、すなわち、特に実質的に非偏光の放射ビームを発生させ、これは、照明又は投影光学器械における望ましくない偏光依存性を均一にする。
位置制御デバイス２１により、放射ビーム１３の位置は、放射ビーム１３の実施のビーム方向が望ましいビーム方向から１００ｍｒａｄを超えない、及び好ましくは２０ｍｒａｄを超えない量だけずれるような方法で制御される。

以上の説明は、ＥＵＶ光源７だけが回転可能である回転可能実施形態に関するものである。代替的実施形態では、照明システムの付加的な光束案内構成要素を含む照明サブユニットを、ＥＵＶ光源７と共に回転するように装着することもできる。これを図１に示す破線の構成要素によって以下に説明する。この代替的実施形態では、ＥＵＶ光源７及び散乱構成要素２４は、１つの照明サブユニット４３に組み合わされる。ＥＵＶ光源７及び散乱構成要素２４間の位置制御デバイス２１は省略することができる。駆動モータ１５も同様に省略することができる。

照明サブユニット４３全体は、図１の４５で示すように、例えば歯車箱を通じて駆動モータ４４と機械的に連結される。駆動モータ４４は、信号線４６を通じて制御コンピュータ４７と信号接続している。制御コンピュータ４７は、駆動モータ２８、３５と、及び信号線４８を通じて、連続的に配置された偏向構成要素５０、５１を含む位置制御デバイス４９と信号接続している。位置制御デバイス４９は、散乱構成要素２４とフィールドファセットミラー２５の間に装着されて固定、すなわち、非回転である。
位置制御デバイス４９の機能は、位置制御デバイス２１に関連して上述したものに対応する。位置制御デバイス４９の下流で、放射ビーム１３は、光軸２０と正確に一致している。実際のビーム方向は、望ましいビーム方向から１００ｍｒａｄを超えない、及び好ましくは２０ｍｒａｄを超えない量だけずれている。

制御コンピュータ１８を含む駆動モータ１５、又は制御コンピュータ４７を含む駆動モータ４４は、照明サブユニット７又は４３の下流のＥＵＶ放射ビーム１３の所定の偏光を設定するための偏光設定デバイスの例である。構成要素の回転に基づかない他の偏光設定デバイスも同様に考えられる。その例は、ＤＥ１０３、５８、２２５Ｂ３に説明されている。偏光状態は、代替的に又は追加的に、照明サブユニットの平行移動によって影響を受ける場合がある。照明サブユニットの平行移動とは、照明システムの他の構成要素に対する照明サブユニットの変位、又は代替的に照明サブユニットの構成要素の互いに対する変位を意味するものである。

１ マイクロリソグラフィ投影露光装置
２ レチクル平面
６ 照明システム
７ ＥＵＶ光源照明サブユニット
１３ ＥＵＶ放射ビーム
１５、１８ 偏光設定デバイス
２０ 光軸
２４、２５、３１、３７ 照明光学器械

Claims (14)

1. 直線偏光されたＥＵＶ照明光の放射ビーム（１３）を発生するＥＵＶ光源（７）と、
   光軸（２０）に沿って前記放射ビーム（１３）を案内し、レチクル平面（２）における照明視野を該放射ビーム（１３）によって照明させる照明光学器械（２５、３１、３７、３７ａ）と、
   を含む、マイクロリソグラフィ投影露光装置（１）のための照明システム（６）であって、
   照明システム（６）の照明サブユニット（７；４３）が、少なくともＥＵＶ光源（７）を含み、かつ照明サブユニット（７；４３）のＥＵＶ放射ビーム（１３）の所定の偏光を該照明サブユニットの回転及び／又は平行移動によって設定するための偏光設定デバイス（１５、１８；４４、４７）を含む、
   ことを特徴とする照明システム（６）。
2. 前記照明サブユニット（７；４３）は、該照明サブユニット（７；４３）の下流に配置され、かつ最も近い偏向ＥＵＶ光束案内構成要素（２４；２５）まで延びる前記光軸（２０）の部分（１９、２６）に関して回転するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
3. 前記ＥＵＶ光源（７）は、前記放射ビームに関して回転可能であるアンジュレータ構成（８、９）又はウィグラー構成を含むことを特徴とする請求項２に記載の照明システム。
4. 前記放射ビーム（１３）の発散を増大させるための散乱構成要素（２４）が、前記ＥＵＶ光源（７）の下流に配置され、該ＥＵＶ光源（７）は、該散乱構成要素（２４）と共に、該散乱構成要素（２４）の下流に配置されて前記最も近い偏向ＥＵＶ光束案内構成要素（２５）まで延びる前記光軸（２０）の部分（２６）に関して回転するように配置された照明サブユニット（４３）であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の照明システム。
5. 偏光平面の隣接する向きが１０°を超えないピボット角によって互いに離間した異なる向きの偏光平面で直線偏光された放射ビーム（１３）が発生されるような前記照明サブユニット（７；４３）の回転可能な構成を特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の照明システム。
6. 偏光平面の隣接する向きが５°を超えないピボット角によって互いに離間した異なる向きの偏光平面で直線偏光された放射ビーム（１３）が発生されるような前記照明サブユニット（７；４３）の回転可能な構成を特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の照明システム。
7. 前記照明サブユニット（７；２３）の連続的に回転可能な構成を特徴とする請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の照明システム。
8. 事前設定可能な角速度で回転可能な照明サブユニット（７；４３）を特徴とする請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の照明システム。
9. 前記放射ビーム（１３）の実際のビーム方向が、１００ｍｒａｄを超えない量だけ制御デバイスの下流で望ましいビーム方向からずれるような方法で配置された該放射ビーム（１３）の位置制御デバイス（２１；４９）を特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の照明システム。
10. 前記放射ビーム（１３）の実際のビーム方向が、２０ｍｒａｄを超えない量だけ制御デバイスの下流で望ましいビーム方向からずれるような方法で配置された該放射ビーム（１３）の位置制御デバイス（２１；４９）を特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の照明システム。
11. 交換用光束案内構成要素（３０；３４）によって交換可能であるように交換ホルダ（２７；３３）により定位置に保持され、かつ一方において光束案内構成要素及び他方において該交換用光束案内構成要素（３０；３４）のビーム光束案内特性が、各々の場合に前記放射ビーム（１３）の異なる向きの偏光平面に対して構成されている、前記照明サブユニット（７；４３）の下流の少なくとも１つの光束案内構成要素（２５；３１）を特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の照明システム。
12. 前記交換ホルダ（２７；３３）によって保持された前記交換用光束案内構成要素（２５；３１）は、照明システムの照明環境を設定するためのデバイスの一部であることを特徴とする請求項１１に記載の照明システム。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の照明システムを含む投影露光装置。
14. 微小構造構成要素を生成する方法であって、
    レチクル（３）及びウェーハ（５）を準備する段階と、
    請求項１３に記載の投影露光装置の投影対物器械（１８）を使用して、前記レチクル（３）上の構造を前記ウェーハ（５）の感光層上に投影する段階と、
    前記ウェーハ（５）上に微小構造を生成する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。

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