JP5134732B2 - Ｅｕｖマイクロリソグラフィ用の照明光学系 - Google Patents

Description

本発明は、ＥＵＶマイクロリソグラフィのための照明光学系に関する。本発明はまた、そのような照明光学系を有する照明系、及びそのような照明系を有する投影露光機に関する。

ＥＵＶマイクロリソグラフィのための投影露光機は、ＤＥ １０ ２００５ ０６２ ０３８ Ａ１から公知である。投影露光機のための照明補正デバイスは、ＵＳ ６ ３６６ ３４１ Ｂ１、ＥＰ ０ ９５２ ４９１ Ａ２、ＥＰ １ ３４９ ００９ Ａ２、ＥＰ ０ ７２０ ０５５ Ａ１、ＥＰ １ ２９１ ７２１ Ａ１、ＷＯ ２００７／０３９ ２５７ Ａ１、ＷＯ ２００６／０６６ ６３８ Ａ１、及びＵＳ ２００６／０２４４９４１ Ａ１から公知である。

ＤＥ １０ ２００５ ０６２ ０３８ Ａ１ ＵＳ ６ ３６６ ３４１ Ｂ１ ＥＰ ０ ９５２ ４９１ Ａ２ ＥＰ １ ３４９ ００９ Ａ２ ＥＰ ０ ７２０ ０５５ Ａ１ ＥＰ １ ２９１ ７２１ Ａ１ ＷＯ ２００７／０３９ ２５７ Ａ１ ＷＯ ２００６／０６６ ６３８ Ａ１ ＵＳ ２００６／０２４４９４１ Ａ１ ＵＳ ７ １４５ ２６９ Ｂ２ ＵＳ ７ １５４ ２６９ Ｂ２

本発明の目的は、精度に対して最も厳しい要求が与えられた場合であっても事前設定された照明パラメータとの整合性を保証するようなＥＵＶマイクロリソグラフィのための照明光学系を開発することである。

本発明によると、上述の目的は、ＥＵＶ使用放射線ビームを用いて物体視野の位置にある物体を照明する目的のためのＥＵＶマイクロリソグラフィのための照明光学系によって達成される。この場合、照明光学系は、物体視野を物体視野内の所定の強度分布及び所定の照明角度分布で照明するための照明強度事前設定デバイス及び照明角度事前設定デバイスを含む。照明光学系には、物体視野照明の強度分布及び物体視野照明の角度分布という照明パラメータのうちの少なくとも一方を補正するための照明補正デバイスも装備される。

ここで、照明補正デバイスは、物体視野平面又はそれに共役な平面の領域に配置される絞り配列であり、投影露光中に物体が変位した変位方向（ｙ）に沿って変位させることができる複数の指状絞りを有する絞り配列と、物体視野の領域内のＥＵＶ使用放射線ビームの位置を測定するための少なくとも１つの検出器とを含む。この場合、検出器は、検出器データを評価し、その検出器データを制御信号に変換するための少なくとも１つの評価デバイスに信号伝達目的で接続される。照明補正デバイスは、信号伝達目的で評価デバイスに接続したＥＵＶ使用放射線ビームと絞り配列の間の相対位置を変更するための少なくとも１つのアクチュエータも含む。

ここで、照明補正デバイスは、照明の期間中に、使用放射線ビームのビーム方向と垂直に指状絞りに向かう使用放射線ビームのエッジに対して８μｍの最大変位が保証されるように設計される。

絞り配列は、物体視野平面又はそれに共役な平面の領域に配置されるので、物体視野の変位も、使用放射線ビームの変位に対応する。更に、絞り配列が物体視野平面の領域に配置される場合には、使用放射線ビームと絞り配列の間の相対位置の位置変化から物体視野の位置における照射量変化を判断することができる。それとは対照的に、絞り配列が、物体視野平面に共役な平面に配置される場合には、共役平面と物体視野平面の間の物体対像比を考慮することも必要である。

ウェーハの近くで判断される測定値を用いてレチクル上の強度分布を制御する絞り配列は、一般的にウェーハに対する露光システム内に設けられる。これらの測定は、定期的に露光中断中にしか実施することができず、従って、露光システムの収量を低減する。本発明によると、物体視野照明を特徴付けるのに用いることができる照明パラメータにおける変動は、物体が投影に露光される期間中にこれらの絞り配列に対する照明物体視野の相対移動によってもたらされ、露光作動に対する許容外の頻繁な中断なしには測定することができないことが見出された。物体視野と絞り配列の間の最大許容移動は、所定の視野幅と必要とされる照射量安定性とによって判断される。例示的に、８ｍｍの視野幅、均一な強度を有する視野、及び０．１パーセントの照射量安定性、すなわち、物体視野上に入射する全使用放射線の安定性が与えられた場合には、物体に対して８ｍｍ^*０．１％＝８μｍの最大物体視野移動が許容可能である。相対移動は、露光ユニットの絞り配列に対する２つの測定作動の間で最大で８μｍの値に達する可能性があり、較正作動は露光工程を中断するので、これらの測定作動は、照明系に対する高熱負荷の場合には、許容不能な程頻繁な測定作動による以外は行うことができないものである。本発明の照明補正デバイスは、ウェーハ平面内での付加的な測定作動なしに、そのような相対移動を最も厳しい要件さえも満たす照明パラメータをもたらす程にまで低減する。好ましくは、照明補正デバイスは、使用放射線ビームのビーム方向と垂直に物体の方向の物体視野の８μｍよりも小さい最大変位を保証する。この最大変位は、例えば、５μｍ又はそうでなければ５μｍよりも小さいとすることができる。この安定性は、付加的なセンサ及びアクチュエータに基づく視野位置に対する付加的な制御ループを導入することによって得ることができる。

物体視野照明の照明パラメータに影響を与えるように機能する絞り配列の指状絞りに向う使用光ビームの最大変位を保証する照明補正デバイスは、物体視野照明の安定性を更に高める。好ましくは、照明補正デバイスは、物体の投影露光中に、指状絞りに向かう使用光ビームのエッジに対して８μｍの最大変位を保証する。特に、ＥＵＶ光に対して反射性を有するレチクルが利用される場合には、絞り配列の相対位置は、そのような絞り配列が一方の側だけから使用放射線ビーム内に侵入することができ、従って、そのような絞り配列に対する使用放射線ビームの変位が強度変化の自己補償を招かないので、本発明によって見出されたように、レチクルの近くに配置された物体視野照明の強度分布を補正するのに特に強い効果を有する。

使用光ビームと絞り配列の間の相対位置は、照明パラメータが、検出器による照明実際値の取得からアクチュエータの駆動変位に至るまで５ｍｓの範囲の時定数を用いて補正されるような時定数を用いて補正することができ、物体の照明中に補正が満足な作用を遂げることを保証する。

アクチュエータが、少なくとも１つのＥＵＶ補正ミラーの変位を起こし、それによってＥＵＶ使用放射線ビームと絞り配列の間の相対位置の変化をもたらす形態での照明補正デバイスの設計は、物体に対する物体視野の相対位置及び／又は絞り配列に対する使用放射線ビームの相対位置の効率的な補正を可能にする。補正ミラーは、駆動することによって６つまでの自由度で変位させることができる。

少なくとも１つの調節光源、特に、調節レーザは、使用放射線ビームの経路と一致するか又はそれに近接する経路上でもたらされる調節放射線ビームを有するレーザ放射線に対する照明補正デバイスの少なくとも１つの検出器が少なくとも１つの調節放射線ビームに対して感受性を有するように設計される検出器との併用で、照明パラメータの検出のための使用光の付随損失なしに物体に対する物体視野の安定化、又は絞り配列に対する使用放射線ビームの安定化を可能にする。

使用放射線ビームで伝達され、かつ使用放射線ビームの波長とは異なる光波長に対して感受性を有するように設計される検出器には対応する利点が存在する。この場合、これらの波長は、干渉を検出し、照明パラメータを最適化するのに有利に用いることができる。

圧電アクチュエータ又はローレンツアクチュエータは、補正ミラーの非常に高精度の変位を可能にする。他の種類のアクチュエータを用いることもできる。ローレンツアクチュエータは、例えば、ＵＳ ７ １４５ ２６９ Ｂ２から公知である。

ＥＵＶ補正ミラーは、外周方向に分散して配置されてＥＵＶ補正ミラーをその光学面に対して垂直な軸の回りにピボット回転させることができる３つのアクチュエータを有し、特に、物体平面に対して垂直な軸の回りの物体視野の位置の回転を可能にする。これは、補正作業を実行するために用いることができる。

圧電活物質から作られた複数の積み重ねた個別板を有する圧電アクチュエータは、圧電的に達成可能な変位振幅の拡大をもたらす。

少なくとも２つの自由度で駆動することによって変位させることができる補正ミラーは、一方で物体視野照明の強度分布と、他方で物体視野照明の角度分布との事実上独立した補正を可能にする。

照明光学系の照明角度を事前設定するように機能する瞳ファセットミラーと、照明強度事前設定デバイス及び照明角度事前設定デバイスの下流に配置され、物体視野の上流に配置されたＥＵＶミラーの両方が、照明パラメータを補正するための補正ミラーとして特に適切であることが見出されている。

空間分解能を測定し、測定光ビームの少なくとも１つの区画を取得する検出器は、測定光ビームの高感度取得を可能にする。測定光ビームは、使用放射線ビームの少なくとも一部分、又はそうでなければ調節光ビーム又は使用光に伴って同様に伝達される光とすることができる。

両方が互いに非共役な平面に配置された２つの検出器の測定結果は、一方で物体視野照明の強度分布を他方で物体視野照明の角度分布を特徴付けるための独立した照明パラメータを得ることができる。

指状絞りの使用放射線ビームに向く端部に配置された少なくとも１つの検出器を用いる検出は、指状絞りを有する絞り配列の照明パラメータに影響を与えるための効率的な補正を可能にする。好ましい設計では、検出器は、指状絞りが、使用放射線ビーム内に完全に挿入された状態で使用放射線ビームを完全に覆うように、指状絞りの端部において延長された設計のものとすることができる。この場合、この位置において使用放射線ビームの完全な測定が可能である。

特に、使用放射線ビーム（３）の変位方向（ｙ）に対して横断（ｘ）するエッジ側区画を使用放射線ビーム（３）の変位方向（ｙ）と平行な広がり全体に沿って空間分解能を用いて取得するように設計された視野位置検出器の形態にある検出器は、エッジ側の物体視野照明の位置の高感度の判断を可能にする。

熱検出器は、廉価である。

説明した照明光学系を含む照明系の利点は、これまで説明した照明光学系の利点に対応する。支持フレーム上の共通ホルダは、物体の方向の物体視野の望ましくない最大相対変位、又は照明補正デバイスの光学構成要素に向う使用放射線ビームの望ましくない最大相対変位を本質的に低減する。照明系の支持フレームは、特に、投影露光機の作動に関連して増強する可能性があると考えられる支持フレームの固有周波数が振動に対して特に良好に減衰するように設計される。

照明光学系及び光源を共通の支持フレーム上に堅固に固定する代替として、光源は、駆動することによって下流の照明光学系に対して少なくとも２つの自由度で変位させることができる。下流の照明光学系に対する光源の変位の効果は、こうして照明補正デバイスの変位可能光学構成要素の効果に対応することができる。

評価デバイスと光源の制御デバイスとの間の信号接続は、照明補正デバイスによる照明光学系の補正に対して光源のパラメータの変化を考慮することを可能にする。それによって特に制御デバイスによって検出される光源のビーム方向変化、又は使用放射線ビーム内の全エネルギ又はエネルギ分布の変化を考慮することができる。

本発明の照明系を含む投影露光機の利点は、照明系及び照明光学系に関連して上述したものに対応する。

図面を用いて本発明の例示的な実施形態を以下により詳細に説明する。

マイクロリソグラフィのための投影露光機の照明光学系に関する略子午断面図である。 図１に記載の投影露光機の照明光学系の視野ファセットミラーのファセット配列の図である。 図１に記載の投影露光機の照明光学系の瞳ファセットミラーのファセット配列の図である。 図１からのレチクル平面領域内の拡大詳細図である。 図１に記載の投影露光機の視野強度事前設定デバイスの図４の視線方向Ｖからの図である。 図１に記載の投影露光機のための調節レーザを用いる更に別の設計の照明光学系の子午断面図である。 図１に記載の投影露光機のための光源によって放出される光に対する検出器を用いる更に別の設計の照明光学系の子午断面図である。 アクチュエータを用いて２つの角度と高さとにおいて変位させることができる図７に記載の照明光学系のミラーの斜視図である。 アクチュエータによって２つの位置及び回転角において変位させることができる図７に記載の照明光学系の更に別の設計のミラーの図である。 エッジ側に視野位置検出器を有する更に別の設計の視野強度事前設定デバイスの図である。

図１に略示しているマイクロリソグラフィのための投影露光機１は、微細構造又はナノ構造の電子半導体構成要素を製作するのに有利である。光源２は、例えば、５ｎｍと４０ｎｍの間、特に５ｎｍと３０ｎｍの間の波長領域内のＥＵＶ放射線を放出する。ＥＵＶ放射線の場合に、本出願では「放射線」と「光」を同義語として用いる。使用放射線ビーム又は使用光ビーム３は、投影露光機１の内部で照明及び結像の目的に用いられる。光源２の下流では、使用放射線ビーム３は、最初に、例えば、従来技術で公知のマルチシェル設計を有する入れ子式コレクターとすることができるコレクター４を通過する。コレクター４の下流では、使用放射線ビーム３は、最初に中間焦点面５を通過し、この中間焦点面５の通過は、使用放射線ビーム３を望ましくない放射線成分又は粒子成分から分離するように用いることができる。中間焦点面５を通過した後に、使用放射線ビーム３は、最初に視野ファセットミラー６に入射する。視野ファセットミラー６の設計を図２に例示している。

位置関係の説明を容易にするために、図面内にはｘｙｚ座標系をそれぞれ示している。図１では、ｘ軸は作図面と垂直にこの面に入り込むように延びている。図１では、ｙ軸は左に延びている。図１では、ｘ軸は上方に延びている。

図２は、例えば、視野ファセットミラー６の視野ファセット７のファセット配列を示している。視野ファセット７は矩形であり、それぞれ同じｘ／ｙアスペクト比を有する。矩形の視野ファセット７の代わりに湾曲視野ファセットを用いることができる。視野ファセット７は、視野ファセットミラー６の反射面を構成し、この例では各々が６つの視野ファセット群８を有する４つの列へとグループ分けされる。視野ファセット群８は、通例として、各々７つの視野ファセット７を有する。２つの中央の視野ファセット列の２つのエッジ側視野ファセット群８は、それぞれ４つの付加的な視野ファセット７を有し、従って、これらの視野ファセット群８は、合計で１１個の視野ファセット７を有する。２つの中央ファセット列の間、及び第３のファセット群行と第４のファセット群行の間に、ファセットミラー６のファセット配列は、コレクター４の保持スポークによって視野ファセットミラー６が遮蔽される間隙空間９を有する。

視野ファセットミラー６における反射の後に、個別視野ファセット７に割り当てられる光線円錐に分割された使用放射線ビーム３は、瞳ファセットミラー１０に入射する。

図３は、瞳ファセットミラー１０の円形の瞳ファセット１１の例示的ファセット配列を示している。瞳ファセット１１は、内外に位置するファセットリングで中心１１ａの回りに配置される。視野ファセット７のうちの１つによって反射される使用放射線ビーム３の各光線円錐には、瞳ファセット１１が割り当てられ、それによって視野ファセット７のうちの１つと瞳ファセット１１のうちの１つとを有する影響を受けたファセット対が、各場合に使用放射線ビーム３の関連付けられた光線円錐に対するビーム誘導チャンネルを構成する。瞳ファセット１１の視野ファセット７へのチャンネル別割り当ては、投影露光機１による望ましい照明に依存して実施される。視野ファセットミラー７は、特定の瞳ファセット１１を駆動するために、すなわち、特定のビーム誘導チャンネルを事前設定するために、一方でｘ軸の回りに、他方でｙ軸の回りに個別に傾斜される。

視野ファセット７は、瞳ファセットミラー１０、更に３つのＥＵＶミラー１２、１３、１４から構成される下流の伝達光学系１５を通じて投影露光機１の視野平面１６内に結像される。ＥＵＶミラー１４は、かすめ入射ミラーとして設計される。

レチクル１８が配置されるレチクル平面１７は、視野平面１６の下流のｚ方向に約５ｍｍから２０ｍｍの間隔の位置に配置される。レチクル１８は、保持デバイス１８ａによって保持される。使用放射線ビーム３は、レチクル１８によって反射される。レチクル１８のうちで使用放射線ビーム３によって照明される領域は、下流にある投影露光機１の投影光学系２０の物体視野１９と一致する。

従って、投影露光機１では、視野ファセット７が伝達光学系１５によってファセット像で結像される視野平面１６と、投影光学系２０の物体平面を同時に構成するレチクル平面１７とは一致しない。代替的に、視野平面１６がレチクル平面１７と一致するように投影露光機１を設計することができる。

使用放射線ビーム３を誘導して成形する構成要素４、６、１０、１２、１３、及び１４により、光源２は、物体視野１９にわたって事前設定された照明強度分布と事前設定された照明角度分布とを有する拡張された照明を生成する。強度分布及び角度分布に割り当てられる光学パラメータは、以下に更に例示する検出器を用いてレチクル１８の隣で測定することができる。それによって物体視野１９の実際の照明の望ましい照明への適応化が可能である。レチクル１８によって反射及び回折される放射線は、下流の投影光学系２０における物体を形成する。

投影光学系２０は、レチクル平面１７内の物体視野１９を像平面２２内の像視野２１内に結像する。この像平面２２内には、投影露光中に投影露光機１を用いて露光される感光層を有するウェーハ２３が配置される。ウェーハ２３は、保持デバイス２３ａによって保持される。投影露光中に、レチクル１８及びウェーハ２３の両方の保持デバイス１８ａ、２３ａは、ｙ方向に同期方式で変位し、特に同期方式で走査される。この場合、投影露光機１は、スキャナとして設計される。従って、ｙ方向を走査方向又は物体変位方向とも呼ぶ。

視野平面１６内には、視野強度事前設定デバイス２４が配置される。視野強度事前設定デバイス２４は、例えば、物体視野１９の照明の強度分布を補正するための投影露光機１の照明補正デバイスの例である。視野強度事前設定デバイス２４は、走査積分され、すなわち、ｙ方向に積分される強度分布を物体視野１９にわたって設定するように機能する。視野強度事前設定デバイス２４は、制御デバイス２５によって駆動される。

視野ファセットミラー６、瞳ファセットミラー１０、伝達光学系１５のミラー１２から１４、及び視野強度事前設定デバイス２４は、投影露光機１の照明光学系２６の構成要素である。視野ファセットミラー６は、照明光学系２６の照明強度事前設定デバイスを構成する。瞳ファセットミラー１０は、照明光学系２６の照明角度事前設定デバイスを構成する。

視野平面１６がレチクル平面１７と一致するように照明光学系２６が投影光学系２０に対して整列する場合には、視野強度事前設定デバイス２４は、視野平面１６に配置されず、約５ｍｍから約２０ｍｍだけこの視野平面の前方に配置される。この場合、視野強度事前設定デバイス２４は、物体視野１９の照明の強度分布の補正に加えて、物体視野１９の角度分布を補正する役割もある程度達成する。

図４及び図５は、視野強度事前設定デバイス２４をより詳細に示している。視野強度事前設定デバイス２４は、互いに隣合わせで配置された複数の指状の個別絞り２７を有する。図４及び図５に記載の設計の場合には、各々が４ｍｍの幅を有する合計で２６個の個別絞りが存在する。これらのうちで１１個の個別絞り２７のみを図５に例示している。個別絞り２７は互いに直接に隣接し、また、部分的に重ね合わせる方式でも配置される。部分重ね合わせの場合には、個別絞り２７のうちで隣接するものは、可能な限り互いに近接し、かつ使用放射線ビーム３のビーム方向に対して垂直な平面に存在する。

全ての個別絞り２７は、１つの同じ側から使用放射線ビーム３内に挿入される。個別絞り２７を互いに依存しない方式でｙ方向の事前設位置置に設定するのに、制御デバイス２５を用いることができる。レチクルの変位中にレチクル１８上の物体点が物体視野１９を通過する特定の視野高さ、すなわち、特定のｘ位置に基づいて、この物体点のｙ方向の走査経路、従って、この物体点が受ける積分された使用放射線強度は、それぞれの個別絞り２７のｙ位置によって判断される。このようにして、個別絞り２７の相対ｙ位置の事前設定により、レチクル１８を照明する使用放射線強度の均一化又は事前設定分布を提供することができる。視野強度事前設定デバイス２４の目標パラメータ、すなわち、可能な限り均一な物体視野１９の照明の強度分布の理由から、視野強度事前設定デバイス２４を「ＵＮＩＣＯＭ」（均一性補正モジュール）とも呼ぶ。

視野強度事前設定デバイス２４とレチクル１８の間の使用放射線ビーム３のビーム経路内には、駆動器２９によって駆動される検出器２８を挿入することができる。それによって投影露光機１の露光中断中に、使用放射線ビーム３を測定することができる。検出器２８は、空間分解能を用いて測定を行う検出器、例えば、適切な附属要素、例えば、シンチレーション板を用いて使用放射線ビーム３に敏感であるように構成されたＣＣＤチップである。

検出器２８は、信号伝達目的で信号線３０を通じて評価デバイス３１に接続される。評価デバイス３１は、検出器データを評価するように機能する。

ＥＵＶミラー１３は、アクチュエータ３２に機械的に接続される。アクチュエータ３２は、ミラー１３を全ての６つの自由度、すなわち、３つの平行移動自由度と３つの傾斜自由度で変位させるように用いることができる。アクチュエータ３２は、信号伝達目的で図１に部分的に示している信号線３３を通じて評価デバイス３１に接続される。

照明光学系２６の全ての剛性要素は、図１に概略的にしか示していない支持フレーム３４上に高精度で、かつ熱的及び／又は機械的なドリフトに対して堅固に固定される。支持フレーム３４の一部はまた、剛性の誘導構成要素３５であり（図４と比較されたい）、この誘導構成要素３５に沿って視野強度事前設定デバイス２４の個別絞り２７が適切な精度で搬送される。この高精度の誘導の結果、レチクル１８の照明期間中に、使用放射線ビーム３に対してｙ方向に最大で８μｍの指状絞り２７の最大変位が保証される。それによって視野強度事前設定デバイス２４を用いて設定される物体視野１９の照明の強度分布が、最大で０．１％だけ変化することが保証される。

レチクル１８は、図４に示している保持デバイス１８ａによって保持され、レチクルの変位中にレチクル誘導構成要素３７に関連して誘導される。レチクル誘導構成要素３７も同様に支持フレーム３４の一部であり、熱的及び機械的なドリフトに対して高精度で堅固に固定される。

レチクル誘導構成要素３７が誘導される際の精度は、レチクル１８の露光中に、レチクルの実際の位置における望ましい位置からの偏位が最大で２．８ｎｍであるようなものである。

支持フレーム３４は、特に、レチクル１８の露光期間に対応する振動周波数から分離され、従って、そのような固有振動数の範囲で支持フレーム３４のいかなる共振も発生することができないように設計される。

図６は、図１に記載の投影露光機１に対して用いることができる照明光学系３８の更に別の設計を示している。図１から図５を参照して上述したものに対応する構成要素は、同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には説明しない。

図６では、使用放射線ビーム３を極めて概略的に例示している。ミラー６、１０及び１２から１４もまた、これらのミラーの反射光学面の形状に関して極めて概略的に例示している。

中間焦点面５の領域内に、調節レーザユニット４２の３つの調節レーザ３９から４１が配置される。調節レーザ３９から４１の調節放射線ビーム４３、４４、４５は、使用光放射線ビーム３が、照明光学系３８のミラー６、１０、１２、１３、及び１４を通じて３つの調節放射線ビーム４３から４５の間で進むように使用光放射線ビーム３の光路に隣接して進む。ミラー１４における反射の後に、調節放射線ビーム４３は、空間分解能を用いる３つの割り当てられた検出器上に収まり、図６には、これらの検出器のうちの１つの検出器４６を例示的に示している。これらの検出器は、支持フレーム３４に堅固に連結される。照明光学系３８のミラー６、１０、１２から１４における反射の後に、３つの調節放射線ビーム４３から４５の位置から使用放射線ビーム３の位置を推定することができる。この場合、ＤＥ １０ ２００５ ０６２ ０３８ Ａ１に説明されているものと同等の測定法を用いることができる。

使用放射線ビーム３の光路を補正するために、信号伝達目的で、詳細には示していない手法で評価デバイス３１に接続した検出器４６の測定結果に基づいて、今度はアクチュエータ３２が、ミラー１３を６つの自由度の範囲で変位させるように駆動される。

このようにして、一方で視野強度事前設定デバイス２４に対する使用放射線ビーム３の相対変位により、他方でレチクル１８に対する使用放射線ビーム３の相対変位によって、事前設定許容誤差が超えられないことが保証される。この最大変位は、物体、すなわち、レチクル１８の連続照明中に保証されるべきである。照明の中断中に、例えば、レチクル１８上の様々な構造化区画の個別照明の間に、より大きい変位が許容可能である。

図６に例示しているように、１つ又はそれよりも多くの調節放射線ビームの代替として、調節放射線ビームによる調節目的で、使用放射線ビーム３に伴って伝達され、投影露光に用いられず、使用光の波長とは異なる光波長を利用することができる。この場合に関わるものは、例えば、ＥＵＶ使用放射線ビームを生成するためのポンプ光又はポンプ放射線の波長とすることができる。ポンプ光は、例えば、１０μｍの波長を有することができる。同じく伝達されるこの光は、図６に関連して上記で調節放射線ビーム４３から４５に割り当てたものと同じ軌道上を進むことができる。

図７は、投影露光機１に使用するための照明光学系４７の更に別の設計を示している。図１から図６を参照して上述したものに対応する構成要素は、同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には説明しない。

ＥＵＶミラー１４の下流の使用放射線ビーム３のビーム経路内のレチクル平面１７の上流には、使用放射線に対して部分的に透過性を有するミラーの形態にある分離要素４８が配置される。

分離要素４８によって反射される分離ビーム４９は、その強度分布及びビーム角度分布に関して分離要素４８の下流の使用放射線ビーム３に正確に対応する。分離ビーム４９は、視野方向センサである検出器５０によって空間分解能を用いて測定される。視野方向センサ５０は、図７のレチクル平面１７の領域内に実線として例示している使用放射線ビーム３の実際のビーム方向の図７に破線を用いて例示している望ましいビーム方向５２からの偏位を検出するように用いることができる。

使用放射線ビーム３のビーム経路内で分離要素４８の下流には、空間分解能を用いて測定を行う視野位置センサである更に別の検出器５３が配置される。図４に記載の設計の検出器２８と同様に、検出器５３は、投影露光機１の露光中断中に使用放射線ビーム３のビーム経路内に挿入することができる。図７に実線で例示している物体視野１９の実際の位置の図７に破線で例示している望ましい物体視野位置５４からの偏位は、検出器５３を用いて検出される。

分離要素４８の改良は、検出器５０、５３によって用いられる波長に依存する。分離要素は、例えば、使用光ビーム３の断面と比較して非常に小さいミラーとすることができ、使用光ビーム３のうちの僅かな部分しか分離しないものである。検出器５０、５３によって用いられる他の波長では、分離要素４８は、視野方向センサ５０の使用波長に対して反射性を有して視野位置センサ５３の使用波長に対して透過性を有するコーティングを有するミラーとすることができる。特に、分離要素４８は、検出器５０、５３の使用波長に関して５０−５０のビームスプリッタとすることができる。この場合、このビームスプリッタは、使用光ビーム３のうちで視野位置センサ５３によって用いられる成分全体を対象とすることができる。

２つの検出器５０、５３は、互いに光学的に共役ではない光学照明幾何学形状を構成する平面上に配置される。例示的に、このようにして、２つの検出器５０、５３の測定結果の線形組合せにより、一方で物体視野１９の位置変化を抽出し、他方で使用ビーム３の方向変化を抽出することができる。

検出器５０、５３は、信号伝達目的で、信号線５５、５６を通じて評価デバイス３１の評価システム５７に接続される。駆動電子機器５８もまた、図７に記載の設計の評価デバイス３１に属している。駆動電子機器５８は、信号伝達目的で、信号線５９、６０、６０ａを通じてアクチュエータ６１、６２、６２ａに接続される。アクチュエータ６１は、視野ファセットミラー６に機械的に接続される。アクチュエータ６２は、ミラー１３に機械的に接続される。アクチュエータ６２ａは、ミラー６に機械的に接続される。ミラー１０、１３、１６は、アクチュエータ６１、６２、６２ａによって６つの自由度の範囲でそれぞれ変位させることができる。図７には、これをミラー６、１０、及び１３の隣に傾斜自由度を示すように意図した双方向矢印によって概略的に示している。

アクチュエータ３２又は６１、６２、６２ａによる全ての６つの自由度でのミラーの調節は必須ではない。アクチュエータによって変位させることができるミラーは、より少ない自由度、例えば、１つの自由度、２つの自由度、３つの自由度、４つの自由度、又は５つの自由度で変位させることができる。

使用放射線ビーム３を正確に調節するためには、３つのミラー６、１０、１３のうちの正確に２つをアクチュエータによって変位させることができることで十分である。従って、使用放射線ビーム３の正確な調節は、ミラー６と１０、ミラー６と１３、又はミラー１０と１３をアクチュエータによって調節することができる場合に達成することができる。

図８は、３つの自由度によってミラー１３を変位させるためのアクチュエータ６２の例を示している。アクチュエータ６２は、支持フレーム３４に堅固に連結されたフレーム板６３を含む。フレーム板６３上には、ミラー１３の外周面を巡って分散して配置された合計で３つの圧電アクチュエータ６４を通じてミラー装着板６５が支持される。この場合、圧電アクチュエータ６４の各々に力印加点６６が割り当てられる。ミラー１３は、ミラー装着板６５内に堅固に保持される。

アクチュエータ６２は、ミラー１３を２つの自由度で傾斜させ、全ての３つの圧電アクチュエータ６４が同じ具合に同時に駆動された時に、ミラー１３を光学面と垂直に平行移動させるように用いられ、すなわち、ミラー１３を３つの自由度で変位させるように用いることができる。

図９は、アクチュエータ６１の一部の例示的な実施形態を示しており、それを用いて視野ファセットミラー６を視野ファセットミラー６の光学面に対して垂直な中心軸６７の回りに回転させることができる。例示していない手法で視野ファセットミラー６を上部に堅固に保持するミラー装着板６８は、ミラー装着板６８を外周方向に巡って分散して配置された３つの力印加点６９を介し、かつそれぞれ力印加点６９に割り当てられた圧電アクチュエータ７０を通じて、支持フレーム３４に堅固に連結されたフレームブロック７１上で支持される。更に、圧電アクチュエータ７０と力印加点６９の間には、中心軸６７に関するミラー装着板６８の絶対調節位置に基づいて、圧電アクチュエータ７０と力印加点６２の間の許容誤差の補償を保証する中実継手７２がそれぞれに配置される。

図９に例示しているアクチュエータ６１の一部を用いて、補正目的でｚ軸の回りの視野の回転を達成することができる。

圧電アクチュエータ６４及び７０によって得ることができる調節幅を拡大するために、圧電アクチュエータ６４及び７０の一方は、それぞれ圧電活物質から作られる複数の積み重ねられた個別の板から構成されるスタックを有することができる。圧電アクチュエータ６４、７０の代わりにローレンツアクチュエータを用いることができる。そのようなアクチュエータは、例えば、ＵＳ ７ １５４ ２６９ Ｂ２から公知である。

図１０は、視野強度事前設定デバイス２４の代わりに用いることができる更に別の設計の視野強度事前設定デバイス７３を示している。

図１０に少数の代表的な個別絞り７４しか例示していない視野強度事前設定デバイス７３の個別絞り７４は、使用放射線ビーム３に向くその端部に、使用放射線、又は代替的に調節放射線、又はそうでなければ使用光に伴って同様に伝達される放射線に敏感な測定区画７５又は７６を有する。この場合、個別絞り７４の２つの設計が可能である。図１０の左に例示している４つの個別絞りの場合には、測定区画７５は比較的短く、それぞれの個別絞り７４の自由端区画を構成する。図１０の右に例示している３つの個別絞り７４の場合には、測定区画７６は、使用放射線ビーム３の走査方向ｙに沿った関連の寸法よりも長い。図１０は、使用光ビーム３内に完全に入り込んだ位置にある測定区画７６を有する個別絞り７４を示しており、この位置では、測定区画７６は、個別絞り７にそれぞれ割り当てられたｘ区画内の使用光ビーム３を完全に検出する。

個別絞り７４の測定区画７５、７６は、信号伝達目的で、信号線７９を通じて評価デバイス３１（図１０には例示していない）に接続され、図１０には、信号線７９のうちの１つの信号線を示している。

測定区画７５を有する個別絞り７４は、物体視野１９の照明の強度分布を均一化するように機能する相対位置に例示されており、この位置では、個別絞り７４、従って、測定区画７５は、異なる量だけ使用光ビーム３内に入り込む。測定区画７５は、それぞれの測定区画７５によって吸収されて使用光の放射エネルギと相関する放射エネルギを測定するように用いられる。

測定区画７５、７６は、空間分解能を用いずに測定区画７５、７６上に入射する放射線の積分吸収エネルギを測定することができる熱検出器とすることができる。測定区画７５、７６は、空間分解能を用いて測定を行う検出器として設計することができる。

視野強度事前設定デバイス７３のレベルで走査方向ｙに対して垂直な方式で使用放射線ビーム３の両方のエッジに存在するものは、使用放射線ビーム３の位置、従って、物体視野１９の位置、すなわち、実際の物体視野位置を測定するための２つの検出器７７、７８である。検出器７７、７８は、空間分解能を用いて測定を行い、かつ使用光、又は代替的に調節光、又は使用光に伴って伝達される光に敏感なＣＣＤ検出器である。

視野強度事前設定デバイス７３は、一方で使用放射線ビーム３の位置を判断するのに、他方で使用放射線ビーム３による物体視野１９の照明の強度分布を補正するのに用いることができる。検出器７７、７８の測定結果、及び任意的に投影露光機１の照明の中断中に完全に移動された場合の測定区画７６の測定結果は、位置特定のために用いられる。測定区画７５の測定結果又は測定区画７６の誘導領域の測定結果は、物体視野照明の強度分布を補正するのに用いられる。測定区画７５、７６の一方でこの測定モードで検出される吸収エネルギが降下した場合には、それぞれの個別絞り７４を使用放射線ビーム３のビーム経路内に更に深く挿入すべきである。測定区画７５、７６上の測定電力がこの測定モードで増大した場合には、対応する個別絞り７４を使用放射線ビーム３のビーム経路から引き出さなければならない。

説明した検出器に加えて、投影露光機１は、光源２によって出力される使用放射線の全エネルギを測定するための検出器を更に有する。

光源２の全エネルギに対する検出器は、測定区画７５、７６を用いて測定されたエネルギが全ての測定区画７５、７６上で降下又は増大する範囲において、光源の全エネルギのドリフト又は全ての個別絞り７４に対する使用放射線ビーム３の変位が存在するか否かを比較によって判断するように用いることができる。

個別絞り７４及び／又は検出器７７、７８に対する使用放射線ビーム３の測定される位置変化、従って、物体視野１９の対応する位置変化は、この位置を補正するミラーを評価デバイス３１の駆動電子機器５８によって適切に駆動することによって補正することができる。

例示した照明光学系の実施形態は、物体視野１９の照明の角度分布を補正するのに用いることができる。例えば、この目的で、照明光学系２６は、特定の瞳ファセット１１を区画化することができる調節可能絞り配列を瞳平面８０内に有することができ（図１と対照されたい）、それによって照明角度分布に影響を与えることができる。一方でこの絞り配列は、駆動電子機器５８により、適切な検出器測定の結果に応じて駆動することができる。

照明光学系２６、３８、又は４７を用いた照明パラメータの補正、すなわち、物体視野照明の強度分布及び／又は物体視野照明の角度分布の補正は、以下の通りに行われる。検出器又は測定区画２８、４６、５０、５３、７５、７６、７７、７８を用いて、使用放射線ビーム３の位置、並びに適切な場合にはその強度分布及び照明角度分布が検出される。次に、検出器測定データが、評価デバイス３１の評価システム５７によって評価され、駆動電子機器５８内で、アクチュエータ３２、６４、７０に対する制御信号、又は個別絞り２７又は７４のための駆動器に対する制御信号に変換される。次に、これらの構成要素は、物体視野照明の強度分布又は物体視野照明の角度分布の照明パラメータの実際値が、事前設定許容誤差帯域の範囲の望ましい値に対応するように適切に駆動することによって変位させることができる。この補正は、補正が走査露光中に依然として有効であるように５ｍｓの範囲の時定数を用いて実施される。

原理的には、視野強度事前設定デバイス２４及び７３は、それぞれの照明光学系の視野平面１６と共役な視野平面に配置することができる。

照明光学系２６、３８、４７の場合には、正確に２つの変位可能補正ミラー、例えば、視野ファセットミラー６／瞳ファセットミラー１０のミラー対、視野ファセットミラー６／ミラー１３のミラー対、又は瞳ファセットミラー１０／ミラー１３のミラー対を用いることができる。そのような変位可能ミラー対は、原理的に物体視野照明の強度分布と物体視野照明の角度分布の両方を補正する可能性を提供する。

評価デバイス３１は、信号伝達目的で、光源２に対する制御デバイス８１に接続することができる（図１と対照されたい）。このようにして、評価デバイス３１が、例えば、光源２のアクチュエータの変数を操作することに基づいて又は光源２の検出器による検出器測定に基づいて、光源２の制御デバイスを通じて評価デバイス３１に対して利用可能にされる光源２の変化をパラメータの補正中に考慮することも可能である。

３ ＥＵＶ使用放射線ビーム
６，１０ 事前設定デバイス
１３ 光学構成要素
１９ 物体視野
３１ 評価デバイス
４７ 照明光学系
５０，５３ 検出器
６１，６２ アクチュエータ

Claims (20)

1. ＥＵＶ使用放射線ビーム（３）を用いて物体視野（１９）の位置の物体（１８）を照明する目的のためのＥＵＶマイクロリソグラフィのための照明光学系（２６；３８；４７）であって、
   物体視野（１９）を該物体視野内の所定の強度分布及び所定の照明角度分布で照明するための照明強度事前設定デバイス（６）及び照明角度事前設定デバイス（１０）を含み、かつ
   前記物体視野照明の強度分布、及び
   前記物体視野照明の角度分布、
   という照明パラメータの少なくとも一方を補正するための照明補正デバイスを含み、
   前記照明補正デバイスは、
   物体視野平面（１７）又はそれに共役な平面の領域に配置され、かつ投影露光中に物体（１８）が変位した変位方向（ｙ）に沿って変位させることができる複数の指状絞り（２７；７４）を有する絞り配列（２４；７３）と、
   前記物体視野（１９）の領域におけるＥＵＶ使用放射線ビーム（３）の位置を測定するための少なくとも１つの検出器（２８；４６；５０，５３；７５，７６，７７，７８）と、
   信号伝達目的で前記検出器（２８；４６；５０，５３；７５，７６，７７，７８）に接続され、該検出器のデータを評価して該検出器のデータを制御信号に変換するための少なくとも１つの評価デバイス（３１）と、
   信号伝達目的で前記評価デバイス（３１）に接続され、前記ＥＵＶ使用放射線ビーム（３）と前記絞り配列（２４，７３）の間の相対位置を変更するための少なくとも１つのアクチュエータ（３２；６１，６２，６２ａ）と、
   を含み、
   前記照明補正デバイスは、照明期間中に前記使用放射線ビーム（３）のビーム方向と垂直に前記指状絞り（２７；７４）の方向に該使用放射線ビーム（３）のエッジに対して８μｍの最大変位が保証されるように設計され、
   前記照明補正デバイスは、前記アクチュエータ（３２；６１，６２，６２ａ）が前記絞り配列（２４，７３）の変位を達成し、かつこれによって前記ＥＵＶ使用放射線ビーム（３）と該絞り配列（２４，７３）の間の前記相対位置の変動を引き起こすように設計されることを特徴とする照明光学系。
2. 前記照明補正デバイスの前記少なくとも１つの検出器（７５，７６）は、指状絞り（２７；７４）の前記使用放射線ビーム（３）に向く端部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
3. 前記指状絞り（２７；７４）は、互いに隣接して前記変位方向（ｙ）に対して横断（ｘ）し、かつそれらが全体として該変位方向（ｙ）に対して横断する物体視野寸法（ｘ）を完全に覆うように設計される、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学系。
4. ＥＵＶ使用放射線ビーム（３）を用いて物体視野（１９）の位置の物体（１８）を照明する目的のためのＥＵＶマイクロリソグラフィのための照明光学系（２６；３８；４７）であって、
   物体視野（１９）を該物体視野内の所定の強度分布及び所定の照明角度分布で照明するための照明強度事前設定デバイス（６）及び照明角度事前設定デバイス（１０）を含み、かつ
   前記物体視野照明の強度分布、及び
   前記物体視野照明の角度分布、
   という照明パラメータの少なくとも一方を補正するための照明補正デバイスを含み、
   前記照明補正デバイスは、
   物体視野平面（１７）又はそれに共役な平面の領域に配置され、かつ投影露光中に物体（１８）が変位した変位方向（ｙ）に沿って変位させることができる複数の指状絞り（２７；７４）を有する絞り配列（２４；７３）と、
   前記物体視野（１９）の領域におけるＥＵＶ使用放射線ビーム（３）の位置を測定するための少なくとも１つの検出器（２８；４６；５０，５３；７５，７６，７７，７８）と、
   信号伝達目的で前記検出器（２８；４６；５０，５３；７５，７６，７７，７８）に接続され、該検出器のデータを評価して該検出器のデータを制御信号に変換するための少なくとも１つの評価デバイス（３１）と、
   信号伝達目的で前記評価デバイス（３１）に接続され、前記ＥＵＶ使用放射線ビーム（３）と前記絞り配列（２４，７３）の間の相対位置を変更するための少なくとも１つのアクチュエータ（３２；６１，６２，６２ａ）と、
   を含み、
   前記照明補正デバイスは、照明期間中に前記使用放射線ビーム（３）のビーム方向と垂直に前記指状絞り（２７；７４）の方向に該使用放射線ビーム（３）のエッジに対して８μｍの最大変位が保証されるように設計され、
   前記照明補正デバイスは、前記アクチュエータ（３２；６１，６２，６２ａ）が少なくとも１つのＥＵＶ補正ミラー（６；１３；６，１０；１０，１３）の変位を達成し、かつこれによって前記ＥＵＶ使用放射線ビーム（３）と前記絞り配列（２４，７３）の間の前記相対位置の変動を引き起こすように設計され、
   前記照明強度事前設定デバイス（６）と前記照明角度事前設定デバイス（１０）との下流に配置され、かつ前記物体視野（１９）の上流に配置されるＥＵＶミラー（１３）が、ＥＵＶ補正ミラーとして設計される
   ことを特徴とする照明光学系。
5. 前記ＥＵＶ補正ミラー（６，１３；６，１０；１０，１３）は、少なくとも２つの自由度で駆動されることを通して変位させることができることを特徴とする請求項４に記載の照明光学系。
6. 前記補正ミラー（６，１０，１３）は、少なくとも２つの圧電アクチュエータ（６４；７０）を通じて又は少なくとも２つのローレンツアクチュエータを通じて駆動されることを通して変位させることができることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の照明光学系。
7. 前記ＥＵＶ補正ミラー（６）は、外周方向に分散するように配置された３つのアクチュエータ（７０）を有し、それを通じて該ＥＵＶ補正ミラー（６）をその光学面に垂直な軸（６７）の回りにピボット回転させることができることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の照明光学系。
8. 圧電アクチュエータ（６４；７０）が、それぞれ、圧電活物質から作られた複数の積み重ねた個々の板を有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の照明光学系。
9. 正確に２つのＥＵＶ補正ミラー（６，１３；６，１０；１０，１３）は、少なくとも２つの自由度で駆動されることを通して変位させることができることを特徴とする請求項３から請求項８のいずれか１項に記載の照明光学系。
10. 前記照明角度を事前設定するように機能する照明光学系の瞳ファセットミラー（１０）が、ＥＵＶ補正ミラーとして設計されることを特徴とする請求項４から請求項９のいずれか１項に記載の照明光学系。
11. 前記照明補正デバイスは、前記照明パラメータが、前記検出器（２８；４６；５０，５３；７５，７６，７７，７８）による照明実際値の取得から前記アクチュエータ（３２；６１，６２，６２ａ）の前記駆動された変位までの５ｍｓの前記領域における時定数を用いて補正されるように設計されることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の照明光学系。
12. 前記照明補正デバイスは、前記使用放射線ビーム（３）の経路と一致するか又はそれに近接する経路上で誘導される調節放射線ビーム（４３から４５）を有する少なくとも１つの調節光源（３９から４１）を含み、該照明補正デバイスの前記少なくとも１つの検出器（４６）は、該少なくとも１つの調節放射線ビーム（４３から４５）に対して感受性を有するように設計されることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の照明光学系。
13. 前記照明補正デバイスの前記少なくとも１つの検出器（２８；４６；５０，５３；７５，７６，７７，７８）は、前記使用放射線ビーム（３）で伝達され、かつ該使用放射線ビーム（３）の波長とは異なる光波長に対して感受性を有するように設計されることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の照明光学系。
14. 前記照明補正デバイスの前記少なくとも１つの検出器（２８；４６；５０，５３；７５，７６，７７，７８）は、空間分解能を用いて測定を行い、かつ測定光ビームの少なくとも１つの区画を取得する検出器として設計されることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の照明光学系。
15. 互いに光学的に共役ではない平面に配置された２つの検出器（５０，５３）が設けられることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の照明光学系。
16. 前記照明補正デバイスの前記少なくとも１つの検出器（７７，７８）は、それが、前記使用放射線ビーム（３）の前記変位方向（ｙ）に対して横断（ｘ）するエッジ側区画を該変位方向（ｙ）と平行な該使用放射線ビーム（３）の広がり全体に沿って空間分解能を用いて取得するように設計されることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の照明光学系。
17. 前記少なくとも１つの検出器（２８；４６；５０，５３；７５，７６，７７，７８）は、熱検出器として設計されることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の照明光学系。
18. 請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の照明光学系を含み、
    ＥＵＶ光源を有し、
    前記照明光学系及び前記光源は、共通の支持フレーム上に堅固に固定される、
    ことを特徴とする照明系。
19. 照明補正デバイスの評価デバイス（３１）が、前記光源（２）の制御デバイス（８１）に信号伝達目的で接続されることを特徴とする請求項１８に記載の照明系。
20. 請求項１から請求項１９に記載の照明系、
    を含むことを特徴とする投影露光機。

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