JP6098950B2 - 照明光学ユニット - Google Patents

Description

ドイツ特許出願ＤＥ １０ ２０１１ ０７６ ２９７．３及びＵＳ ６１／４８８，９０１の内容が、引用によって組み込まれている。

本発明は、照明光学ユニットと絞りを含む照明系とに関する。更に、本発明は、この種の照明系を含むＥＵＶ投影露光装置、微細又はナノ構造化構成要素を生成する方法、及び本方法によって生成される構成要素に関する。

露光装置の光学品質を１つ又は複数の絞りの適切な配置によって改善することができることは公知である。絞りを含むＥＵＶ投影露光装置は、例えば、ＵＳ ２００７／２４２７９９ Ａ１から公知である。

ＵＳ ２００７／２４２７９９ Ａ１ ＵＳ ６，８５９，５１５ Ｂ２ ＵＳ ６，４５２，６６１

円形絞りは、従来技術から公知である。本発明により、円形絞りは、絞りの最適な設計とはならないことが認識された。

従って、本発明の目的は、ＥＵＶ投影露光装置の照明光学ユニットを改善することである。この目的は、請求項１の特徴によって達成される。

本発明により、絞りの形状も、投影露光装置の結像品質に対して有意な影響を有することが認識された。驚くことに、多くの場合に、円形の絞り形状は最適ではなく、例えば、多角形方式に具現化された絞りは、改善された透過特性、従って、改善された結像品質をもたらすことが立証されている。この絞りは、特に、絞り平面に離散対称群を有する放射線透過性領域を有する。特に、この離散対称性は、自明ではないｎ回回転対称性であり、特にｎ≧２、特に２≦ｎ≦１０、特にｎ＝２又はｎ＝４である。この場合、絞りは、円周絞りとして具現化することができる。この絞りは、ビーム経路を円周方向に区切る。絞りのフレームは、直接対称群を有することもできる。後者は、特に絞り開口部の対称群に対応する。

有利な実施形態により、絞りの形状は、照明光学ユニットのファセット要素のファセットの形状に適合される。有利な態様では、絞りの形状は、特に瞳ファセットの形状に適合される。矩形のファセットの場合に、絞りは、有利な態様では、矩形形状を同じく有する。この場合、絞りのアスペクト比は、有利な態様では、ファセットのアスペクト比に正確に対応する。特に、正方形ファセットの場合には、絞りの正方形実施形態が有利である。

更に有利な実施形態により、絞りの形状は、放射線源の形状に適合される。これは、特に、放射線源の中間像の領域内への絞りの配置の場合であれば有利である。その結果、物体視野の照明の安定性を更に改善することができる。

請求項２に記載の絞りの矩形実施形態は、絞りの形状を投影露光装置及び／又は結像される物体の実施形態に特に良好に適応させることを可能にする。特殊な場合として、絞りの矩形実施形態は、特に、正方形方式に実施することができる。

請求項３により、絞りは、開口絞りとして具現化される。これは、特に、絞りのフレームが更に別の機能、特に、機械的機能を有する場合であれば有利である。

絞りは、特に、中間焦点絞りとして具現化され、すなわち、放射線源の中間焦点面の領域に配置される。

絞りの形状は、特に、ＥＵＶ放射線源から到着するＥＵＶ放射線の強度分布に適合される。この場合、特に、ＥＵＶ放射線源の実施形態及びコレクターの構造詳細を考慮に入ることができる。絞りの形状、特に、絞り開口部の形状のそのような適合化は、放射線源と照明光学ユニットの間の良好な真空分離を提供するために絞り開口部が可能な限り小さいという２次条件の下で、特に、透過特性、例えば、光源ユニットから射出するＥＵＶ放射線の合計強度を最適化することを可能にする。

本発明の更に別の目的は、ＥＵＶ投影露光装置の照明系を改善することにある。

この目的は、請求項５の特徴を用いて達成される。

この種の照明系の利点は、照明光学ユニットに対して上述したものに対応する。

請求項６により、絞りは、光源ユニットと照明光学ユニットの間の境界に配置される。その結果、光源ユニットと照明光学ユニットの間の真空分離を改善することができる。

本発明の更に別の目的は、本発明による照明光学ユニットを含む投影露光装置、この投影露光装置を用いて構成要素を生成する方法、及び本方法によって生成される構成要素を明細に示すことである。

本発明により、これらの目的は、請求項７に記載の投影露光装置、請求項８に記載の生成方法、及び特許請求９に記載の構成要素を用いて達成される。

これらの主題の利点は、上述したものに対応する。

以下に図面を参照して本発明の例示的な実施形態をより詳細に記載する。

ＥＵＶ投影リソグラフィのための投影露光装置を通る略子午断面図である。 図１に記載のＥＵＶ投影露光装置のための絞りの概略図である。

図１は、マイクロリソグラフィのための投影露光装置１を子午断面内に略示している。投影露光装置１の照明系２は、放射線源３に加えて、物体平面６内で物体視野５を露光するための照明光学ユニット４を有する。この場合、抜粋としてしか例示していないレチクルホルダ８によって保持されている物体視野５に配置されたレチクル７が露光される。投影光学ユニット９は、物体視野５を像平面１１の像視野１０に結像するためなどに機能する。レチクル７上の構造は、像平面１１の像視野１０の領域に配置された同じく概略的に示すウェーハホルダ１３によって保持されているウェーハ１２の感光層上に結像される。

放射線源３は、５ｎｍと３０ｎｍの間の範囲の放出使用放射線を有するＥＵＶ放射線源である。ＥＵＶ放射線源は、プラズマ光源、例えば、ＧＤＰＰ（ガス放電生成プラズマ）光源又はＬＰＰ（レーザ生成プラズマ）光源を含むことができる。シンクロトロン上に配置された放射線源を放射線源３に対して使用することができる。当業者は、この種の放射線源に関する情報を例えばＵＳ ６，８５９，５１５ Ｂ２から求めることができるであろう。放射線源３から射出したＥＵＶ放射線１４は、コレクター１５によって集光される。コレクター１５の下流では、ＥＵＶ放射線１４は、中間焦点面１６を通って伝播し、その後に、視野ファセットミラー１７上に入射する。視野ファセットミラー１７は、物体平面６に対して光学的に共役な照明光学ユニット４の平面に配置される。

以下では、ＥＵＶ放射線１４を照明光又は結像光とも表している。

視野ファセットミラー１７の下流において、ＥＵＶ放射線１４は、複数の瞳ファセットを有する瞳ファセットミラー１８から反射される。特に、各視野ファセットは、中間焦点を各視野ファセットに割り当てられた瞳ファセット上に結像する。視野ファセットと瞳ファセットの間の割り当ては、切換可能にすることができる。瞳ファセットは、矩形方式、特に、正方形方式に実施することができる。この点に関する詳細に対しては、ＵＳ ６，４５２，６６１、特に、図１５及び図２３を参照されたい。瞳ファセットミラー１８は、投影光学ユニット９の瞳平面に対して光学的に共役な照明光学ユニット４の瞳平面に配置される。瞳ファセットミラー１８と、ビーム経路の順に名付けられたミラー２０、２１、及び２２を有する伝達光学ユニット１９の形態にある結像光学アセンブリとを用いて、視野ファセットミラー１７の視野ファセットが物体視野５に結像される。視野ファセットは、物体視野５の形状に適合された形状を有する。視野ファセットは、特に矩形方式又は弓形方式に具現化される。伝達光学ユニット１９の最後のミラー２２は、かすめ入射のためのミラー（「かすめ入射ミラー」）である。瞳ファセットミラー１８と伝達光学ミラー１９は、照明光１４を物体視野５内に伝達するための後続光学ユニットを形成する。伝達光学ユニット１９は、特に、瞳ファセットミラー１８が投影光学ユニット９の入射瞳に配置される場合は省くことができる。照明光学ユニット４の更なる詳細に対しては、ＵＳ ６，４５２，６６１を参照されたい。

位置関係のより簡単な説明のために、図１には直交ｘｙｚ座標系を示している。図１では、ｘ軸は、作図面と垂直にかつその中に延びている。ｙ軸は、右に向けて延びている。ｚ軸は、下向きに延びている。物体平面６と像平面１１は、両方共にｘｙ平面と平行に拡がっている。

レチクルホルダ８は、投影露光中にレチクル７を物体平面６内でｙ方向と平行な変位方向に変位させることができるように制御方式で変位可能である。ウェーハホルダ１３は、ウェーハ１２が、像平面１１内でｙ方向と平行な変位方向に変位可能であるように、制御方式で相応に変位可能である。その結果、レチクル７及びウェーハ１２を最初に物体視野５を通して、次に、像視野１０を通して走査することができる。変位方向は、走査方向とも表している。レチクル７及びウェーハ１２の走査方向の変位は、好ましくは、互いに同期して行うことができる。

中間焦点面１６内には絞り２３が配置される。図２には、更なる詳細を得ることができる絞り２３の概略図を表している。絞り２３は、特に開口部２４として具現化される第１の領域と、フレーム２５として具現化される第２の領域とを含む。第１の領域は、入射するＥＵＶ放射線に対して透過性を有する。この場合の透過性は、第１の領域２４が、入射するＥＵＶ放射線１４に対して少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、又は更に９９％よりも大きい透過率を有することを意味すると理解されなければならない。不透過性の第２の領域２５は、相応に最大で５％、最大で１％、又は最大で０．１％の透過率のみを有する。領域２４、２５は、図１に示す例示的な実施形態では中間焦点面１６と一致する絞り平面を定める。絞り平面は、特に投影露光装置１の光学軸と垂直に向けられる。

図示の例示的な実施形態において、領域２４、２５は、矩形方式、特に、正方形方式に具現化される。しかし、これらの領域は、丸いコーナを有する。一般的に表現すると、領域２４、２５は、多角形方式に具現化される。特に、領域２４、２５のうちの少なくとも一方は、絞り平面に離散対称群を有する。言い換えれば、絞り２３は、自明ではないｎ回回転対称性を有するが、円形対称性を持たない。従って、ｎ≧２が成り立つ。特に、２≦ｎ≦１０、特に、ｎ＝２又はｎ＝４が成り立つ。一例として、図２に示す正方形絞り２３は、４回回転対称性を有し、それに対して１に等しくないアスペクト比を有する矩形絞りは、４回回転対称性ではなく、２回回転対称性を有する。絞り２３のアスペクト比は、特に、瞳ファセットミラー１８上の瞳ファセットのアスペクト比に対応する。

図２に示す例示的な実施形態において、第１の領域２４は、第２の領域２５によって周囲的に完全に囲まれる。従って、絞り２３は、円周絞りとして具現化される。

絞り２３は、光源ユニット２６の一部とすることができる。更に、光源ユニット２６は、放射線源３とコレクター１５を含む。絞り２３は中間焦点面１６に配置されるので、放射線透過性の第１の領域２４を非常に小さくすることができる。特に第１の領域２４は、１ｍｍから５０ｍｍまでの範囲、特に３ｍｍから３０ｍｍまでの範囲、特に５ｍｍから１５ｍｍまでの範囲に最大直径ｄ_maxを有する。透過性領域２４が小さい程、光源ユニット２６を照明光学ユニット４から十分に分離し、特に、真空分離することができる。光源ユニット２６と照明光学ユニット４の間の真空分離は、特に、照明光学ユニット４に対して有害な雰囲気が光源ユニット２６に存在する場合に重要である。

放射線源３から射出するＥＵＶ放射線１４を光源ユニット２６から照明光学ユニット４に可能な限り損失のない方式で伝達するためには、放射線透過性の第１の領域２４が、特に、中間焦点面１６の領域内にある絞り２３の位置におけるＥＵＶ放射線１４の強度分布に適合された形状を有する場合であれば有利である。

絞り２３は、照明光学ユニット４の一部とすることができる。絞り２３の放射線透過性第１領域２４が、瞳ファセットミラー１８の瞳ファセットの形状に適合された形状を有する場合であれば有利である。

特に、瞳ファセットの正方形実施形態の場合には、絞り２３の正方形実施形態、特に、絞り２３の第１の領域２４の正方形実施形態が有利である。絞り２３は、特に、瞳ファセットと同じ対称特性を有する。

投影露光装置１が使用される時には、レチクル７と、照明光１４に対して感光性を有するコーティングを担持するウェーハ１２とが与えられる。その後に、レチクル７の少なくとも１つの区画が、投影露光装置１を用いてウェーハ１２上に投影される。ウェーハ１２上へのレチクル７の投影中に、レチクルホルダ８及び／又はウェーハホルダ１３は、物体平面６及び／又は像平面１１それぞれと平行な方向に変位させることができる。レチクル７の変位とウェーハ１２の変位は、好ましくは、互いに同期して行うことができる。最終段階は、ウェーハ１２上で照明光１４を用いて露光された感光層を現像する段階を含む。このようにして、微細又はナノ構造化構成要素、特に、半導体チップが生成される。

驚くことに、絞り２３の放射線透過性第１領域２４の所定のサイズに対する物体視野５の照明の均一性Ｕの安定性が、この領域の正方形実施形態を使用することにより、円形実施形態と比較して改善されることが立証された。この改善は、絞り２３の放射線透過性第１領域２４の正方形実施形態の場合に、放射線源３の不正確な位置決めによってもたらされる場合がある均一性における外乱が、丸い絞りが使用される場合よりも小さいことに帰することができる。従って、本発明による絞り２３は、投影露光装置１の改善された結像品質に寄与する。

更に、本発明による絞り２３によってもたらされる利点が、取りわけ、放射線源３の具体的な構成にも依存することが立証された。１つの特定の有利な実施形態において、絞り２３の放射線透過性第１領域２４の設計は、放射線源３の具体的な形状に適合される。この適合化は、瞳ファセットミラー１８上の瞳ファセットの形状への適合化の変形又は追加形態とすることができる。特に、中間焦点面１６内での絞り２３の配置の場合には、放射線源３の中間像が存在するので、放射線源３の形状への絞り２３の適合化は有利である。放射線源３の丸みを帯びた実施形態は、丸みを帯びた中間像をもたらすことになる。相応に、放射線源３の楕円形実施形態は、楕円形の中間像をもたらし、放射線源３のある程度矩形の特に正方形の実施形態は、対応する中間像をもたらす。本発明により、放射線源３が交換される場合に、絞り２３も、新しい放射線源３に適合された新しい絞り２３と交換することができる。

物体視野５の照明の改善された均一性は、照明のより高い安定性をもたらす。これは、特に、ウェーハ１２の露光中に放射線源３が完全に定常的ではなく、例えば、幾分揺動する場合であれば有利である。これは、中間焦点面１６内の点光源が、視野ファセットミラー１７の視野ファセットによって瞳ファセットミラー１８の瞳ファセット上の点の上に正確に結像されず、瞳ファセット上の位置が視野ファセット上の位置と相関し、従って、レチクル７内の位置と相関する場合であれば特に関連性がある。

２３ 絞り
２４ 開口部
２５ フレーム
ｄ_max 第１の領域の最大直径

Claims (7)

1. ＥＵＶ放射線源（３）から放出される放射線（１４）を用いて結像光学ユニット（９）によって結像することができる物体視野（５）を照明するための照明光学ユニット（４）であって、
   ａ．特定の形状の多数のファセットを有する瞳ファセットミラー（１８）と、
   ｂ．入射ＥＵＶ放射線（１４）に対して透過性である第１の領域（２４）と、入射ＥＵＶ放射線（１４）に対して不透過性である第２の領域（２５）とを含み、該領域（２４，２５）が絞り平面を定め、かつ該領域（２４，２５）の少なくとも一方が該絞り平面に離散対称群を有する絞り（２３）と、
   を含み、
   ｃ．前記絞り（２３）は、前記ＥＵＶ放射線源（３）の中間焦点面（１６）の領域に配置され、
   ｄ．前記絞り（２３）の前記領域（２４，２５）の少なくとも一方のアスペクト比が、前記瞳ファセットミラー（１８）の前記ファセットの前記形状のアスペクト比に対応する、
   ことを特徴とする照明光学ユニット（４）。
2. 前記絞り（２３）の前記領域（２４，２５）の少なくとも一方が、矩形方式に具現化されることを特徴とする請求項１に記載の照明光学ユニット（４）。
3. 前記絞り（２３）の前記第１の領域（２４）は、前記第２の領域（２５）によって周囲的に完全に囲まれることを特徴とする請求項１から請求項２のいずれか１項に記載の照明光学ユニット（４）。
4. ＥＵＶ放射線源（３）から放出された放射線（１４）を用いて結像光学ユニット（９）によって結像することができる物体視野（５）を照明するための照明系（２）であって、
   ａ．光源ユニット（２６）と、
   ｂ．請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明光学ユニット（４）と、
   を含み、
   ｃ．絞り（２３）が、前記ＥＵＶ放射線源（３）の中間焦点面（１６）の領域に配置される、
   ことを特徴とする照明系（２）。
5. 真空分離が、前記光源ユニット（２６）と前記照明光学ユニット（４）の間に与えられ、前記絞り（２３）は、該光源ユニット（２６）と該照明光学ユニット（４）の間の境界に配置されることを特徴とする請求項４に記載の照明系（２）。
6. ａ．請求項４又は請求項５に記載の照明系（２）と、
   ｂ．物体視野（５）を像視野（１０）内に結像するための結像光学ユニット（９）と、
   を含むことを特徴とするＥＵＶ投影露光装置（１）。
7. 微細又はナノ構造化構成要素を生成する方法であって、
   ａ．請求項６に記載のＥＵＶ投影露光装置（１）を与える段階と、
   ｂ．レチクル（７）を与える段階と、
   ｃ．感光コーティングを有するウェーハ（１２）を与える段階と、
   ｄ．前記ＥＵＶ投影露光装置（１）を用いて前記レチクル（７）の少なくとも１つの区画を前記ウェーハ（１２）上に投影する段階と、
   ｅ．前記ウェーハ（１２）上の前記露光された感光コーティングを現像する段階と、
   を含むことを特徴とする方法。

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