JP6126627B2 - ミラー配置、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置で使用するミラー配置 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、2012年1月19日付けで出願された独国特許出願第10 2012 200 736.9号及び2012年1月19日付けで出願された米国特許出願第61/588,226号の優先権を主張する。これらの出願の内容は参照により本明細書に援用される。

本発明はミラー配置に関し、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置で使用するミラー配置に関する。特に、本発明はマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明装置のファセットミラーに関する。

マイクロリソグラフィは、例えば集積回路又はLCD等の微細構造部品の製造に用いられる。マイクロリソグラフィプロセスは、照明装置及び投影レンズを有する投影露光装置と称する装置で実行される。この場合、照明装置により照明されたマスク（レチクル）の像が、投影レンズにより、感光層（フォトレジスト）で被覆され投影レンズの像平面内に配置される基板（例えばシリコンウェハ）上に投影されることにより、マスク構造を基板の感光性コーティングに転写する。

EUV領域用、すなわち例えば約13nm又は約7nmの波長用に設計された投影レンズでは、適切な光透過性屈折材料が利用可能でないことにより、ミラーが結像プロセス用の光学部品として用いられる。

EUVでの作動用に設計されたマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明装置においては、視野ファセットミラーの形状でファセットミラーを使用すること及びビームガイド部品として瞳ファセットミラーを使用することが、例えば独国公開特許第10 2008 009 600 A1号明細書より既知である。こうしたファセットミラーは、個々のミラーの多数から構成され、個々のミラーは調整その他の目的で、特定の照明角度分布を実現すべく個々のケースでフレキシャにより傾斜自在であるよう設計される。

この場合、特に対応するフレキシャを直接個々のミラーに合体させるのが、従来の通例である。しかし、個々のミラーが合体されたフレキシャを有するこうした構成には、フレキシャを個々のミラーに追加的に合体させた結果、個々のミラーが光学精密部品として製造するにはどうしても複雑となるため、関連する光学部品が複雑となり、従って製造費用及び装置全体の費用が著しく増加するという欠点がある。この欠点は、個々のミラーが銅のような金属材料からではなく、例えば特定のEUV仕様に従うために、例えばむしろセラミック材料（例えばシリコン）から製造された場合に一層深刻となる。セラミック材料に典型的な脆い材料特性のため、フレキシャの合体を実現することが特に困難かつ費用がかかるためである。

独国特許出願公開第10 2008 009 600号明細書

上述の背景に対応して本発明の目的は、個々のミラーの複数を有するミラー配置、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置で使用するミラー配置であって、個々のミラーに関して要求される可動性又は可傾性が、製造技術の観点から比較的小額の費用で実現されるミラー配置を提供することである。

この目的は、独立請求項１に記載の特徴により達成される。

ミラー配置、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置で使用するミラー配置であって、
-複数の個々のミラーと、
-複数のフレキシャであって、前記個々のミラーの各々が、前記フレキシャの１つにより少なくとも１つの傾斜軸回りに傾斜可能な該複数のフレキシャと
を備え、
-前記フレキシャが共通部品に合体されているミラー配置。

本発明は、特に以下の構想に基づくものである。つまり、ミラー配置が複数の個々のミラーを含み、各ミラーはフレキシャ（固定式継手、ヒンジ）により傾斜可能であり、フレキシャは共通部品（全ての個々のミラー又は全てのフレキシャに共通）に合体される場合、しかしながらこの共通部品は、個々のミラーからは機械的に分離された実施態様とする。従って本発明により、特にモジュール構成が作成される。このモジュール構成においては、ミラー配置の個々のミラーは、追加の機械的機能性を持たない純粋な光学部品としてのみ製造され、一方個々のミラーを作動するために要求される機能性は、個々のミラーから分離され、一体的に全てのフレキシャを含む構成部品により提供される。従って、ミラー配置の複雑さ及び製造費用が本発明により結果的に著しく削減される。

上記で説明されたモジュール構成により、一方では特に個々のミラーを、他方ではフレキシャを有する構成部品を、用途に関して最適である異なる材料から製造可能である。従って、例えばフレキシャを適切な金属材料から製造可能としたままで、一方個々のミラーは、例えば特定のEUV仕様に従うために、例えばシリコンのようなセラミック材料から製造可能である。

一実施形態によれば、本発明によるミラー配置において、フレキシャを有する共通部品は着脱自在に個々のミラーに接合される。この着脱自在な接合は、特に以下により詳細に説明するように、クランプ接合により実現可能である。

一実施形態によれば、フレキシャは板ばね式フレキシャの態様で実施される。これらの板ばね式フレキシャは、特に共通部品を形成するフレキシャプレート（又はヒンジプレート）において具現化可能である。このために、例えば共通部品を形成するフレキシャプレートは、板ばね式フレキシャを直接切りつける（例えばフォトエッチングにより）金属プレートとして製造可能である。

一実施形態によれば、各々のフレキシャは各々に割り当てられた個々のミラーを２つの回転自由度で作動可能であり、個々のミラーは特に機械的なクランプ接合により連結される。具体的には、個々のミラーは２本の互いに垂直な傾斜軸、例えば光入射方向に垂直な平面（x-y面）内の傾斜軸回りに、傾斜可能である。

更に、好適にはフレキシャは各々に割り当てられた個々のミラーを、（厳密に）１つの並進自由度において作動可能であるよう具現化される。この場合、特に個々のミラーの各々は、割り当てられたフレキシャにより軸方向に、又はミラー面に対して垂直方向にフレキシャにより変位可能又は移動可能である。その結果、特に作動中に生じる熱膨張、例えば作動のため個々のミラーの各々に取り付けられたピン又はプランジャの線膨張が吸収される。

一実施形態によれば、フレキシャを有する共通部品は、例えばハンダ又は溶接接合（例えば多数の溶接スポットを使用した拡散溶接又はレーザ溶接）により、領域的及び固定的にキャリアに接合されている。前記キャリアは、特に（しかしながら本発明はそれに限定されず）ミラー配置を冷却する冷却装置の構成部品（例えば前記冷却装置の上部冷却プレート）とすることが可能である。

本発明は更に光学系、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明装置に関する。光学系は、上述の特徴を有する本発明によるミラー配置を有する。更に、本発明は又マイクロリソグラフィ投影露光装置、特にEUVリソグラフィ用のマイクロリソグラフィ投影露光装置に関し、そうした光学系を有する。

本発明の更なる構成は、明細書及び従属請求項から理解可能である。

本発明を、添付の図面に示された例示的な実施形態に基づいて以下に詳述される。

本発明の実施形態の概略図を示す。 本発明の実施形態の概略図を示す。 本発明の実施形態の概略図を示す。 本発明が実現可能なマイクロリソグラフィ投影露光装置の構成の概略図を示す。

本発明によるミラー配置の構成は、図１〜図３の概略図を参照して実施形態に基づき以下に説明される。この場合、配置の抜粋に関して図１は概略断面図を、図２は斜視図を示し（個々のミラーを省略）、図３はミラー配置の部分、特にフレキシャを含むミラー配置部分の拡大斜視図を示す。

図１及び図３から最も良くわかるように、本発明によるミラー配置は複数の個々のミラー101, 102, 103, 104,…を含み、これらのミラー101, 102, 103, 104,…は各ケースにおいて少なくとも１つの傾斜軸回り（例示的な実施形態における２本の互いに垂直な傾斜軸回り）に、フレキシャ151, 152, 153, 154,…により傾斜可能である。図２から最も良くわかるように、フレキシャ151, 152, 153, 154,…は共通部品に一体化されており、共通部品は例示的な実施形態においてフレキシャプレート150として具現化される。フレキシャプレート150においては、フレキシャ151, 152, 153, 154,…が板ばね式フレキシャとして、フレキシャプレート150に対応する切り欠きを作成することにより（例えばフォトエッチングにより）一体化されている。

特定の例示的な実施形態においては、フレキシャ151, 152, 153, 154,…は、２つの回転自由度（各々ｘ軸及びｙ軸回りの回転、すなわち自由度Rx及びRyに対応）における可動性に加え、１つの並進自由度（ｚ軸に沿う移動可能性に対応）における可動性を有するように備えられている。図３のフレキシャ152に示されるように、上述の目的のために、各フレキシャ151, 152, 153, 154,…は３つのセクション152a, 152b及び152cを有して具現化される。これらのセクション152a, 152b及び152cは翼状に切り出され、ｚ軸に対する接線方向に走り、板ばね式フレキシャとして作成される。

例えば調整プロセスのために必要とされる個々のミラーの可傾性は、自由度Rx及びRyにより確保される。一方、作動中に生じる、ピン又は特に関連する個々のミラー102を作動する図１のプランジャ142の熱膨張（例えば線膨張）は、追加されたｚ方向への並進自由度により吸収可能である。

再び図１を参照すると、個々のミラー101, 102, 103, 104,…に割り当てられた関連するピン又はプランジャ（ピン又は可視のプランジャ142のみ）は、各ケースにおいて管状又はスリーブ状素子131, 132, 133,…内部に配置され、各々割り当てられた個々のミラー101, 102, 103,…のミラー本体（各ケースでミラー本体にネジ山が施される）に、（図１の端部側に施されたネジ付きピン142aにより）ネジ留めされる。

図１から最も良くわかるように、フレキシャ151, 152, 153, 154,…を合体する共通部品を形成するフレキシャプレート150は、クランプ接合により着脱自在に個々のミラー101, 102, 103, 104,…に接合される。具体的には、フレキシャプレート150のクランプ接合は、例示的な実施形態において一方では個々のミラー101, 102, 103, 104,…の間、他方ではキャリア110の間で実施される。前記キャリア110は次に、例示的な実施形態において、ミラー配置を冷却するための冷却装置（キャリア110及び更には冷却プレート120によっても形成される）の構成部品を形成する。冷却流体は、管状又はスリーブ状素子131, 132, 133,…間の領域にある前記冷却装置内の冷却流のために使用される。この場合前記管状素子131, 132, 133,…は、既述のように各々がその内部において、各々の個々のミラー101内にネジ留めされたピンのうちの１本（例えば図１のピン142）を受容し、前記ピンに関しては、例えばネジ形状の固定素子171, 172, 173,…により固定され、前記固定素子171, 172, 173,…は下面又は個々のミラー101, 102, 103, 104,…から見て外側向きの冷却プレート120の下部の側面上に位置する。

例示的な実施形態においては、フレキシャプレート150とキャリア110との間の接合は、領域的な接合として特にハンダ又は溶接接合（例えば多数の溶接スポットを使用した拡散溶接又はレーザ溶接）により実現される。図１からわかるように、更にフレキシャプレート150には、個々のミラーの各々の端部の下の領域で、各ケースにおいて穿孔の形状でリセス160が施される。リセス160は、この領域でフレキシャプレート150が調整のために必要とされる遊びを有する効果を及ぼす。これは以下の状況を鑑みるものである。つまり、各フレキシャ151, 152, 153, 154,…の回転点は個々のミラー101, 102, 103, 104,…の各々の素子軸上に位置し、フレキシャ151, 152, 153, 154,…は調整の間、その辺の１つの辺上でやや上方に動き、他の辺の上でやや下方に動き、こうした動きはリセス160により許容される。

本発明はこれに限定されず、図１〜図３に示された配置の例示的なサイズは、例えば下記の如く実現可能である。個々のミラー101, 102, 103, 104,…の各軸間の例示的な距離が数ミリメートル（例えば5mm）程度である場合、フレキシャプレートの厚みを数10分の１ミリメートル（例えば0.3mm）とすると、フレキシャ151, 152, 153, 154,…は例えば対応する板ばね式フレキシャの外径を約4mmとして実現可能である。フレキシャプレート150の材料としては、例えば銅合金のような熱伝導率の良い金属（同様に本発明はこれに限定されない）を使用可能である。

本発明は上記に、例示的な実施形態としてファセットミラー（特に瞳ファセットミラー）に基づいて説明されてきたが、これに限定されるものではない。従って、更なる例示的な実現可能性は、異なる照明設定（すなわち照明装置の瞳面における強度分布）を作り出すための照明装置で使用されるような、MMA（マイクロ・ミラー・アレイ）と称されるマイクロミラー配置にも存在する。マイクロミラー配置は同様に多数の個々のミラーを有しており、これらの個々のミラーは互いに独立して調整可能である。このような照明装置又は関連するマイクロリソグラフィ投影露光装置は、DUVでの作動用（すなわち波長が約193nm又は約157nm）にも設計可能である。

図４は、EUVでの作動用に設計され本発明が実現可能であるマイクロリソグラフィ投影露光装置の構成を概略的にのみ示す。

図４に示されたマイクロリソグラフィ投影露光装置１は、照明装置２及び投影レンズ３を有し、照明装置２は投影レンズ３の物体平面OPを照明する。プラズマ放射源４により生成されたEUV照明光は、集光ミラー５を経由して中間焦平面IMIに移動し、そこから視野ファセットミラー６を経由して瞳ファセットミラー７に移動する。瞳ファセットミラー７は上述の実施形態により構成可能である。瞳ファセットミラー７から、照明光はミラー８〜１０により構成された転送光学ユニットを経由して物体平面OPに移動する。物体平面OPには、結像すべき構成を有するマスク（レチクル）が配置される。マスク構造は、投影レンズ３を経由して投影レンズ３の結像面IPに位置する基板（ウェハ）の感光性コーティングに転写される。

本発明が特定の実施形態に基づいて説明されてきたとしても、多くの変形形態及び代替的な実施形態が、例えば個々の実施形態の特徴の組み合わせ及び／又は交換により当業者には明らかである。従って当業者に対しては、このような変形形態及び代替的な実施形態も併せて本発明に包含され、本発明の範囲が、添付の特許請求の範囲及びその均等物の定めにおいてのみ限定されることは言うまでもない。

Claims (15)

1. ミラー配置、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置で使用するミラー配置であって、
   複数の個々のミラー(101, 102, 103, 104,…)と、
   複数のフレキシャ(151, 152, 153, 154,…)であって、前記個々のミラー(101, 102, 103, 104,…)の各々が、前記フレキシャの１つにより少なくとも１つの傾斜軸回りに傾斜可能な該複数のフレキシャと
   を備え、
   前記フレキシャ(151, 152, 153, 154,…)が共通部品に合体され、
   前記個々のミラー(101, 102, 103, 104,…)は着脱自在に前記共通部品に接合され、さらに
   前記個々のミラー（101, 102, 103, 104,…）は、該個々のミラー（101, 102, 103, 104,…）を作動するために要求される追加の機械的機能性を持たない純粋な光学部品であるミラー配置。
2. 請求項１に記載のミラー配置であって、ファセットミラー、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明装置の瞳ファセットミラーであることを特徴とするミラー配置。
3. 請求項1又は２に記載のミラー配置であって、この着脱自在な接合はクランプ接合により実施されていることを特徴とするミラー配置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のミラー配置であって、前記フレキシャ(151, 152, 153, 154,…)は板ばね式フレキシャの態様で実施されていることを特徴とするミラー配置。
5. 請求項４に記載のミラー配置であって、前記板ばね式フレキシャは、前記共通部品を形成するフレキシャプレート（150）の態様で実施されていることを特徴とするミラー配置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載のミラー配置であって、前記共通部品は領域的及び固定的にキャリア（110）に接合されていることを特徴とするミラー配置。
7. 請求項６に記載のミラー配置であって、この領域的接合はハンダ接合又は溶接接合により実施されていることを特徴とするミラー配置。
8. 請求項６又は７に記載のミラー配置であって、前記キャリア（110）は該ミラー配置を冷却するための冷却装置の構成部品であることを特徴とするミラー配置。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載のミラー配置であって、各々の前記フレキシャ(151, 152, 153, 154,…)は、各々に割り当てられた個々のミラー(101, 102, 103, 104,…)を２つの回転自由度(Rx, Ry)で作動可能であることを特徴とするミラー配置。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載のミラー配置であって、各々の前記フレキシャ(151, 152, 153, 154,…)は、各々に割り当てられた個々のミラー(101, 102, 103, 104,…)を１つの並進自由度（z）で作動可能であることを特徴とするミラー配置。
11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載のミラー配置であって、前記個々のミラー(101, 102, 103, 104,…)及び前記共通部品は、互いに異なる材料から製造されていることを特徴とするミラー配置。
12. 請求項１〜１１の何れか一項に記載のミラー配置であって、前記個々のミラー(101, 102, 103, 104,…)はセラミック材料から製造されていることを特徴とするミラー配置。
13. 請求項１〜１２の何れか一項に記載のミラー配置であって、ファセットミラー、特に照明装置の瞳ファセットミラーであることを特徴とするミラー配置。
14. マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学系であって、前記光学系は請求項１〜１３の何れか一項に記載のミラー配置を有することを特徴とする光学系。
15. マイクロリソグラフィ投影露光装置、特にEUVリソグラフィ用のマイクロリソグラフィ投影露光装置であって、請求項１４に記載の光学系を有することを特徴とするマイクロリソグラフィ投影露光装置。

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