JP5129399B2 - 投影露光装置へ電磁放射を案内する装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体リソグラフィ用の投影露光装置に導入された光ファイバで電磁放射を案内する装置に関する。

半導体リソグラフィ用の投影露光装置は、特に結像に使用されるＥＵＶ又はＶＵＶ放射に光学的に影響を与える光学素子を含む。光線案内及び結像性能を改善するために、関連する光学素子の温度分布を均等にして光学素子の望ましくない温度により誘発される歪みを防止すべく、光学素子を部分的に加熱することもできる。一例として、光学素子の加熱には電磁赤外放射（略してＩＲ放射）を使用することができる。この場合には、ＩＲ放射は光学素子に衝突し、その光学素子に部分的に吸収され、その結果としてその光学素子を加熱する。電磁放射は光ファイバによって外部からＥＵＶ投影露光装置に案内するのが有利であり、その赤外放射源はＥＵＶ投影露光装置の外部に置かれる。それゆえ、光源からの廃熱を別個に消散させることができ、光源からの廃熱によるＥＵＶ投影露光装置への追加の望ましくないエネルギー入力がファイバの使用によって避けられる。一例として、赤外放射を放射するファイバ結合レーザを光源として使用することができる。レーザから発する光ファイバは一般にシングルモードファイバとして具体化される。光源ファイバの出力から加熱すべき光学素子の位置まで高い放射パワーを輸送するためには、他の光ファイバ、例えばマルチモードファイバが使用される。

投影露光装置内の光学素子に至る光ファイバの射出端に電磁放射の不均一な強度プロファイル分布が存在し得る。均一性の欠如が存在する場合、ファイバ断面の中心に対して回転対称の放射分布が存在しない。特に、強度プロファイル分布の重心がファイバ断面に対して偏在する場合が起こり得る。ファイバの射出端における電磁放射のこのような不均一な分布は、投影露光装置内の光学素子への電磁放射の衝突が正しくない空間分解分布のせいで光学素子の望ましくない加熱を生じる欠点を有する。光学素子の正しい加熱は、特にファイバの射出端における強度プロファイル分布が均一であるときに容易になる。

本発明は、ファイバの射出端における強度プロファイル分布を均一にするという目的に基づいている。

この目的は、独立請求項１及び８の特徴を備える装置によって達成される。従属請求項は本発明の有利な実施形態及び変形例に関連する。

半導体リソグラフィ用の投影露光装置に電磁放射を案内する本発明による装置は、特に光ファイバを備える。前記光ファイバは電磁放射を投影露光装置内の光学素子まで輸送する働きをする。ファイバの一部分の機械的操作のためにアクチュエータが設けられ、その結果として、ファイバの射出端に出現する電磁放射の強度プロファイルが時間的に平均化され均一化されることが達成できる。強度プロファイルは、それがファイバの射出端でファイバ断面の中心に対して回転対称である場合に均一である。この場合には、均一化は時間的な平均化によって達成される。光ファイバの機械的操作は特定の時間区分において繰り返し実行することができる。投影露光装置は特にＥＵＶ投影露光装置とすることができる。この場合には、電磁放射は装置内の光学素子を加熱する働きをする。電磁放射は、例えば１０６４ｎｍ〜１５５０ｎｍの波長範囲内にすることができる。電磁放射源としてファイバレーザを存在させることができ、ファイバはステップインデックスプロファイルを有するマルチモードファイバとすることができる。アクチュエータは、特にファイバの一部分を横方向運動させるのに適したもの、又はファイバの一部分においてファイバの断面を可逆的に変化させるのに適したものとすることができる。ファイバの機械的操作のための部分は投影露光装置の内部又は外部にすることができる。

上に概説された可能性の代わりに又は加えて、電磁放射の強度プロファイルの均一化は拡散スクリーンを用いて達成することもできる。

本発明の模範的な実施形態が図面を参照して以下に詳細に説明される。

ファイバがアクチュエータにより横方向に動かされる区分におけるマルチモード光ファイバを示す。 ファイバ断面がアクチュエータにより変化される区分におけるマルチモード光ファイバを示す。 光ファイバが挿入された、半導体リソグラフィ用投影露光装置を示す。

図１及び図２に示される模範的な実施形態はＩＲ放射をＥＵＶ投影露光装置に輸送する働きをするマルチモード光ファイバを備える。ここではＩＲ放射が光学素子を加熱するために使用される。図示のマルチモードファイバ１は、例えばステップインデックスプロファイルを有するが、ファイバ断面に他の屈折率分布を有するファイバも可能である。ＩＲ放射は、例えばファイバ結合ＩＲレーザ（図示せず）によって入力結合され、その入力結合及びレーザの光出力ファイバとマルチモードファイバとの接続は図１及び図２に詳細に示されていない。ＩＲ放射の入力結合及びマルチモード光ファイバ内の伝播状態に依存してＩＲ放射の種々の伝播モードが前記ファイバ内に生じ得る。マルチ光ファイバの射出端は図に詳細に描かれていない。ファイバ１は全長で、例えば３メートルから３０メートルの長さにすることができる。

アクチュエータ２はマルチモード光ファイバ１の図１に示す部分に配置される。前記アクチュエータ２は偏心部材４及び昇降ロッド５を有する回転モータ３として具体化され、ファイバ１をファイバ１の長手方向に対してほぼ横断方向に、即ち横方向に動かすように作用する。偏心部材４は昇降ロッド５を介してファイバ１に接続される。昇降ロッド５は案内部６によって側面に沿って保持される。昇降ロッド５は偏心部材の回転中に図に矢印で示されるようにｚ方向に移動する。昇降ロッド５は、ファイバ１が昇降ロッド５の動きに従動するようにファイバ１に接続される。図１において、破線で示すファイバ１は、例えば昇降ロッド５の回転下位点におけるファイバ１の偏向位置を示す。マウント部７は前記昇降ロッド５から離れた位置に固定され、ファイバ１を保持するこのマウント部は位置固定式である。図に示すファイバ１の部分が横方向に動かされると、その結果として特にファイバ１に接続された昇降ロッド５とマウント部７との間の部分においてファイバの幾何学的方向が変わることになる。従って、この運動はファイバの方向に幾何学的変化を生じる。この幾何学的変化は必ずしも周期的に繰り返す必要はなく、本発明の他の実施形態ではランダムにすることもできる。ファイバ１の横方向運動中の振幅は、例えば僅か数ミリメートルとすることができる。この幾何学的変化の場合には、ファイバ１内のＩＲ放射が変更を受けるため、ファイバ１内のモード構造がそれぞれ変化し得る。図１に示す部分におけるこのモード構造の変化は射出端における強度プロファイルの変化も生じる。固定の昇降ロッド５とマウント部７との間のファイバ部分に適切な運動を与えると、時間的積分を考慮すれば、マルチモードファイバの断面に均一に又は対称に分布された強度分布が射出端に生じる。この場合には、運動の周波数は、例えば０．１〜１００Ｈｚの範囲にすることができ、振幅は特に０．１〜５０ｍｍにすることができる。従って、加熱すべき光学素子の空間的に均一化された加熱、さもなければ空間的に限定された加熱を実現することができる。

図２は異なる光ファイバ１’の一部分を示し、この部分において、ファイバ１’の断面を時間的に局部的に変化させることができる。光ファイバ１’は、例えば、同様にステップインデックスプロファイルを有する市販のマルチモードファイバとすることができる。アクチュエータ８は、図に示されているファイバ１’の部分に配置され、前記アクチュエータはファイバ１’の断面を時間とともに変形するように働く。ファイバ１’の変形された断面は図２に破線で示されている。種々のアクチュエータ原理を使用できる。それらは、例えば図２に示されるような圧電原理に基づくアクチュエータも含む。スタンプ９がアクチュエータ８に取り付けられ、アクチュエータ８の運動をファイバ１’に伝達する。スタンプ９はファイバ１’を支持部１０に対して押圧する。アクチュエータ８は比較的高速の周期的運動をｚ方向に行う。この運送の周波数は例えば数ヘルツにすることができる。ファイバ断面の変化の結果として、屈折率も局部的に変化し得る。断面積及び／又は屈折率の変化はファイバ１’内のモード伝播の変化を生じ得る。ファイバ断面への力の伝達のために、例えばファイバを両側から圧縮するレバー又はトングなどの他の機械的メカニズムを使用することもできる。

図３は、ファイバ１”が挿入されている半導体リソグラフィ用の投影露光装置１１を概略的に示す。更に、一例として光学素子１２も投影露光装置１１内に示され、この光学素子はＥＵＶビームパスに光学的に影響を与えるために使用され、例えば偏向ミラーとすることができる。図示の模範的な実施形態においては、ＩＲファイバレーザ１３が光源として使用されている。光ファイバ１”内を赤外放射が光学素子１２へと案内される。ファイバ１”の一部分において、ファイバ１”の機械的操作がアクチュエータ１４によって行われる。図３に示すアクチュエータはファイバ断面の可逆的変化を実行する。この機械的操作の場合には、光ファイバ１”の射出端における放射強度分布は均一化され、この均一化は時間的平均化によって達成される。アクチュエータ１４による機械的操作はこの時間内に繰り返し実行される。ファイバ１”から出るＩＲ放射１５は光学素子１２に衝突し、その結果光学素子１２を加熱する。

Claims (7)

1. 半導体リソグラフィ用の投影露光装置（１１）に電磁放射（１５）を光ファイバ（１、１’、１”）で案内する装置において、前記ファイバ（１、１’、１”）の一部分の機械的操作のためにアクチュエータ（２，８，１４）が設けられ、その結果として、前記ファイバ（１、１’、１”）の射出端に出現する電磁放射の強度プロファイルが時間的に平均化され均一化されることが達成でき、前記投影露光装置はＥＵＶ投影露光装置（１１）であって、前記電磁放射（１５）はＥＵＶ投影露光装置（１１）内の光学素子（１２）を加熱する働きをすることを特徴とする装置。
2. 前記電磁放射（１５）は１０６４ｎｍ〜１５５０ｎｍの波長範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記電磁放射（１５）の光源としてファイバレーザ（１３）が存在することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記ファイバはステップインデックスプロファイルを有するマルチモードファイバ（１、１’、１”）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
5. 前記アクチュエータ（２，８，１４）は前記ファイバ（１、１’、１”）の一部分を横方向運動させるのに適していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
6. 前記アクチュエータ（２，８，１４）は前記ファイバ（１、１’、１”）の一部分においてファイバ断面を可逆的に変化させるのに適していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の装置を備えることを特徴とする半導体リソグラフィ用の投影露光装置（１１）。

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