JP6283476B2 - Ｅｕｖリソグラフィ用の光学アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、ＥＵＶリソグラフィ用の光学アセンブリに関する。さらに、本発明は、当該光学アセンブリを備えた照明光学ユニット、当該照明光学ユニットの操作法、当該照明光学ユニットを備えた光学系、当該光学系を備えた投影露光装置、当該投影露光装置及び照明光学ユニット操作法を用いてマイクロ構造又はナノ構造コンポーネントを製造する方法、及びこのようにして製造したマイクロ構造又はナノ構造コンポーネント、特に半導体チップに関する。

ＥＵＶ投影露光装置は、特許文献１及び特許文献２から既知である。投影露光装置の照明パラメータ又は結像パラメータを測定するためには、これらのパラメータを測定するいわゆる計量プロセスを実行する必要がある。これらの計量プロセスでは、光源パラメータの特性化及び／又は照明される物体視野を結像するための投影光学ユニットのパラメータの特性化のために、照明される照野に照明光が全許容照明角からできる限り均一に当たる照明を事前規定する必要がある。この照明モードを充足瞳（filled pupil）とも称する。

米国特許出願公開第２０１１／０１２２３８４号明細書 独国特許出願公開第１０ ２００９ ０４７ ３１６号明細書

本発明の目的は、時間の無駄をできる限り抑えてこのような計量プロセスを行うことができる光学アセンブリを特定することである。

本発明によれば、出力結合ミラー、拡散ミラー、及び入力結合ミラーを備えた光学アセンブリを用いて、充足瞳を迅速にもたらすことができることが認識された。充足瞳を形成するための照明光学ユニットの他のコンポーネントの複雑な再配置は不要である。光学アセンブリは、既存の照明光学ユニット内に後付けするよう具現することができる。

請求項２に記載の拡散ミラーは、充足瞳を形成するＥＵＶ照明光の拡散仕様を実現するのに特に適している。

請求項３〜５に記載のアセンブリの実施形態が特に適していることが判明した。

照明ビーム経路への結合位置でのアセンブリの位置決めは、少なくとも１つの絞りによって正確に事前規定することができる。

請求項６に記載の照明光学ユニットの利点は、本発明によるアセンブリに関してすでに上述した利点に対応する。

拡散アセンブリの利点は、請求項７に記載の瞳ファセットミラーを有する照明光学ユニットに関連して特に明確に現れる。瞳ファセットミラーは、照明光学ユニットの照明瞳の領域に配置する。

請求項８に記載の拡散アセンブリの近接場配置により、瞳が物体視野内の位置とは実質的に無関係に拡散ミラーの影響を受ける。拡散アセンブリは、拡散アセンブリのコンポーネントの位置パラメータＰについて≦０．４が当てはまる場合に近接場配置される。Ｐの定義に関しては、国際公開第２００９／０２４１６４号明細書を参照されたい。

請求項９に記載の操作法の利点は、拡散アセンブリ及びそれを備えた照明光学ユニットに関してすでに上述した利点に対応する。照明光学ユニットの操作は、第１照明設定を事前規定して少なくとも１つの物体照明をその設定で実行した後に、拡散アセンブリを照明ビーム経路に導入し、続いてそれにより形成された充足瞳で計量測定を物体面及び／又は像面において実行し、その後に投影露光を第１照明設定で続行するか又はさらに別の照明設定を事前規定するように行うことができる。このとき、拡散アセンブリを照明ビーム経路から除去した後に、投影露光を続行することができる。

したがって、各操作法を用いて、光源及び／又は投影光学ユニットの基本パラメータを測定するか、又は当該基本パラメータに対する照明設定の変更の影響を求めることができる。

請求項１０に記載の光学系、請求項１１に記載の投影露光装置、請求項１２に記載の製造法、及びそれにより製造したデバイス又はコンポーネントの利点は、照明光学ユニットに関してすでに上述した利点に対応する。特に、極めて高い構造分解能を有する半導体チップを製造することが可能である。

本発明の例示的な実施形態を、図面を参照してより詳細に後述する。

マイクロリソグラフィ用の投影露光装置を概略的に、照明光学ユニットに関して子午断面（meridional section）で示す。 図１に示す目視方向とは逆の目視方向から見た、拡散ミラーで照明光を拡散させるための照明光出力及び入力結合の領域の図１に示す投影露光装置からの抜粋を示す。 拡散ミラーでの反射時の拡散ミラーによる照明光の拡散を示す図１からの抜粋を示す。

マイクロリソグラフィ用の投影露光装置１は、マイクロ構造又はナノ構造電子半導体コンポーネントを製造する役割を果たす。光源２が、例えば５ｎｍ〜３０ｎｍの波長範囲のＥＵＶ放射線を放出する。光源２は、例えば、ＬＰＰ（レーザ生成プラズマ）光源又はＤＰＰ（放電生成プラズマ）光源であり得る。使用放射線ビーム３の形態の照明光を、投影露光装置１内の照明及び結像に用いる。ＥＵＶ投影露光に用いる波長帯又は使用放射線ビーム３の目標波長範囲は、例えば１３．５ｎｍ±１ｎｍである。異なる目標波長範囲、例えば５ｎｍ〜１７ｎｍも可能である。使用波長帯の帯域幅は、０．１ｎｍ〜２ｎｍであり得る。光源２の下流で、使用放射線ビーム３は最初にコレクタ４を通過し、コレクタ４は、例えば従来技術から既知の多殻構成を有する入れ子式コレクタ（nested collector）であり得る。コレクタ４の下流で、使用放射線ビーム３は最初に中間焦点面５を通過し、中間焦点面５は、使用放射線ビーム３を不要な放射線又は粒子部分から分離するの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は視野ファセットミラー７に当たる。

視野ファセットミラー７は、従来技術から既知のように、視野ファセットのファセット配置を有する。上記視野ファセットは矩形又は弧状であり、それぞれが同じアスペクト比を有する。同じく従来技術から既知のように、視野ファセットは、視野ファセットミラー７の反射面を予め定め、視野ファセット群の複数の列に区分される。視野ファセットミラー７は、複数の個別ミラーを有するマルチミラーアレイとして具現することができ、複数の上記個別ミラーがそれぞれ視野ファセットミラー７の視野ファセットの１つを予め定める。視野ファセットミラー７のこのようなマルチミラーアレイ実施形態は、米国特許出願公開第２０１１／０００１９４７号明細書から既知である。

位置関係の説明を容易にするために、ｘｙｚ座標系をそれぞれ図示する。図１において、ｘ軸は図平面に対して垂直に図平面に向かって延びる。ｙ軸は、図１の左側に延びる。ｚ軸は、図１の上方に延びる。

視野ファセットミラー７で反射した後に、個々の視野ファセットに割り当てた光線束又は照明チャネルに分かれた使用放射線ビーム３は、瞳ファセットミラー８に当たる。

瞳ファセットミラー８の瞳ファセットは、従来技術から既知のように丸形である。瞳ファセット８に関して他の形状、例えば、矩形、正方形、菱形、又は六角形も可能である。瞳ファセットミラー８の瞳ファセットは、中心の周りに幾重にも設けたファセットリングとして配置する。瞳ファセットを視野ファセットの１つが反射した各光線束に割り当てることで、視野ファセットの１つ及び瞳ファセットの１つを含む入射を受ける各ファセット対が、使用放射線ビーム３の関連光線束に対するビーム誘導又は照明チャネルを予め定めるようにする。視野ファセットへの瞳ファセットのチャネル毎の割り当ては、投影露光装置１による所望の照明に応じて行う。特定のミラーファセットを駆動する目的で、視野ファセットを個別に傾斜させる。

瞳ファセットミラー８と３つのＥＵＶミラー９、１０、１１からなる下流の伝達光学ユニット１２とを介して、視野ファセットを投影露光装置１の物体面１３に結像させる。ＥＵＶミラー１１は、斜入射用のミラー（斜入射ミラー）として具現する。物体面１３にはレチクル１４を配置し、レチクル１４から、使用放射線ビーム３で投影露光装置１の下流の投影光学ユニット１６の物体視野１５を照明する。使用放射線ビーム３は、レチクル１４から反射される。レチクル１４は、レチクルホルダ（図示せず）により担持され、レチクルホルダはさらに、レチクルホルダをｙ方向に沿って制御下で変位させるレチクルホルダ駆動装置（同様に図示せず）により駆動される。スキャナとしての投影露光装置１の実施形態では、ｙ方向は走査方向を表す。

投影光学ユニット１６は、物体面１３の物体視野１５を像面１８の像視野１７に結像する。上記像面１８にはウェハ１９を配置し、ウェハ１９は、投影露光装置１による投影露光中に露光される感光層を保持する。ウェハ１９は、ウェハホルダ（図示せず）により担持され、ウェハホルダはさらに、ウェハ変位駆動装置（同様に図示せず）により制御下で駆動される。投影露光中、レチクル１４及びウェハ１９の両方をｙ方向に同期させて走査する。投影露光装置１はスキャナとして具現する。走査方向は、以下で物体変位方向とも称する。

視野ファセットミラー７、瞳ファセットミラー８、及び伝達光学ユニット１２のミラー９〜１１は、投影露光装置１の照明光学ユニット２０及び光源２の一部である。

ＥＵＶミラー１１と物体視野１５との間の照明ビーム経路には、光学拡散アセンブリ２１を配置し、光学拡散アセンブリ２１は、図２において拡大して図１に対して逆の目視方向から示す。拡散アセンブリ２１は、瞳ファセットミラー８の下流に配置する。

拡散アセンブリ２１は、照明光３を照明ビーム経路から出射結合する出力結合ミラー２２を有する。さらに、拡散アセンブリは、出力結合ミラー２２の下流の拡散アセンブリ２１のビーム経路内の拡散ミラー２３と、拡散反射した照明光３を照明ビーム経路に結合するための、拡散ミラー２３の下流の拡散アセンブリ２１のビーム経路内の入力結合ミラー２４とを有する。

拡散ミラー２３は、反射ＥＵＶ多層コーティング２６を有するマイクロ構造又はナノ構造基板２５を有する。

拡散ミラーを製造するための基板２５のマイクロ構造化又はナノ構造化は、Naulleau et al. Applied Optics, 2004, 5323に記載されている構造化のようにすることができる。

マイクロ構造化又はナノ構造化は、特許文献１及び特許文献２に記載の窪み及び／又は隆起のように具現することができる。

対応の構造を、基板２５のサンドブラストにより作製することができる。

図３は、入射照明光３に対する拡散ミラー２３の拡散効果を示す。入射照明光３が発散せずに入射することを理想的には想定すべきである。拡散ミラー２３で反射した後に、照明光３に関して拡散又は発散角σが形成される。この拡散角σは、２°〜８°の半値全幅であり、例えば４°、４．５°、５°、５．５°、６°、６．５°、又は７°であり得る。

拡散アセンブリ２１において、出力結合ミラー２２及び入力結合ミラー２４を共通のミラーキャリア２７上に配置する。ミラーキャリア２７は、９０°プリズムとして具現し、２つのミラー２２、２４は、プリズムミラーキャリア２７の隣辺面（cathetus surfaces）を表す。したがって、出力結合ミラー２２及び入力結合ミラー２４は、共通のミラー基板の、すなわちプリズムミラーキャリア２７の鏡面として具現する。

２つのミラー２２、２４は、ミラー変位駆動装置２８に機械的に接続する。変位駆動装置２８により、ミラーキャリア２７は、図１及び図２に示す、拡散ミラー２３を介して照明光３を誘導する結合位置と、図示していない、照明光３が拡散アセンブリ２１で反射しない、すなわちＥＵＶミラー１１から物体視野１５へ向けて反射せずに誘導される中立位置との間で変位させることができる。図１及び図２に示す結合位置でのミラーキャリア２７の位置決めは、少なくとも１つの精密絞り（precision stop）（図示せず）により行われる。

中立位置と結合位置との間の拡散アセンブリ２１の切り替えは、７秒未満、５秒未満、３秒未満の期間で、さらには１秒未満の期間で行うことができる。

光学拡散アセンブリ２１は、近接場配置される。拡散アセンブリ２１の場合、近接場を特徴付けるパラメータＰはＰ≦０．４である。

国際公開第２００９／０２４１６４号明細書によれば、パラメータＰは、
Ｐ（Ｍ）＝Ｄ（ＳＡ）／（Ｄ（ＳＡ）＋Ｄ（ＣＲ））
として定義される。

ここで以下が当てはまる。Ｄ（ＳＡ）は、コンポーネントＭのビーム整形面の、すなわちこの場合は拡散ミラー２３の拡散面のサブ開口の直径である。Ｄ（ＣＲ）は、レンズ１６により結像された有効物体視野から生じた主光線の、基準面で（例えば対称面又は子午面で）測定した、Ｍのビーム整形面に対する最大距離である。

投影露光装置１の視野面において、すなわち例えば視野ファセットミラー７の場所、物体視野１５の場所、又は像視野１７の場所において、パラメータＰ＝０である。投影露光装置１の瞳面において、すなわち例えば瞳ファセットミラー８の場所において、パラメータＰ＝１である。

拡散アセンブリ２１を中立位置から結合位置へ切り替えることにより、物体面１３における計量測定を投影露光装置１により実行することができる。これは特に、光源２のパラメータ、投影光学ユニット１６のパラメータ、又はさらに他の機械パラメータ、すなわちウェハ１９に対するレチクル１４のアライメント等の投影露光装置１のパラメータを、所定値との適合に関して調べるために用いることができる。計量測定を支援するために、投影光学ユニット１６の視野面の１つに、特に像面１８に配置した波面センサを利用することができる。このような波面センサは従来技術から既知である。

照明設定は、照明光学ユニット２０内の照明光が当たる照明チャネルを対応して選択することにより事前規定することができる。これは、視野ファセットの傾斜の駆動により行うことができ、照明設定が異なれば、瞳ファセットミラー８の瞳ファセットの異なるサブ集合体（sub-ensembles）に照明光３が当たる。

照明光学ユニット２０の動作中、最初に第１照明設定を、瞳ファセットミラー８の瞳ファセットのサブ集合体を対応して選択することにより事前規定する。少なくとも１つの物体照明、すなわちレチクル１４を用いた投影露光を、続いて第１照明設定で実行する。この場合、拡散アセンブリ２１は、最初は中立位置のままである。拡散アセンブリ２１を、続いて中立位置から結合位置へ移行させ、すなわちＥＵＶミラー１１と物体視野１５との間の照明ビーム経路に導入する。その後、拡散アセンブリ２１を照明ビーム経路に導入した状態で、物体面１３において計量測定を実行する。その後、拡散アセンブリを中立位置へ移行させ、すなわち照明ビーム経路から除去する。続いて、少なくとも１つのさらに別の物体照明をその照明設定内で実行する。光源及び／又は投影光学ユニットの基本パラメータを調べ並びに／又はレチクル１４のパラメータを調べるために、事前設定した照明設定に関係なく拡散アセンブリを照明ビーム経路に導入することができる。その後、拡散アセンブリにより照明瞳が充足されれば、物体面及び／又は像面において計量測定を実行することが可能である。それから、拡散アセンブリを照明ビーム経路から除去した後に、投影露光を続行することができる。さらなる投影露光の過程で、瞳ファセットミラー８の瞳ファセットの異なるサブ集合体に照明光３を当てることにより、異なる照明設定を事前規定してもよい。

マイクロ構造又はナノ構造コンポーネント、特に半導体コンポーネントをリソグラフィで製造するために、投影露光装置１を用いて、レチクル１４の少なくとも一部をウェハ１９の感光層の領域に結像させる。スキャナ又はステッパとしての投影露光装置１の実施形態に応じて、レチクル１４及びウェハ１９をスキャナ動作で連続的に又はステッパ動作で段階的に、ｙ方向に時間同期させて移動させる。

多層コーティングは、異なる屈折率を有する材料からなる層の、例えばモリブデン及びシリコンからなる交互層の配列、特に二層配列であり得る。

投影露光中、上述のように、照明設定が変わる限り照明光学ユニットを操作する。

投影露光中、同一の物体構造を２つ以上の照明設定で照明することができる。すなわち、同一の物体構造の多重露光を実行することができる。代替的に、異なる照明設定での照明を必要とする異なる物体構造を連続的に露光するために、照明設定を変えることができる。

Claims (12)

1. 結合位置と中立位置との間で変位可能なＥＵＶリソグラフィ用の光学アセンブリ（２１）であって、
   出力結合ミラー（２２）と、
   拡散ミラー（２３）と、
   入力結合ミラー（２４）と、
   を備え、
   前記結合位置において、
   前記出力結合ミラー（２２）は、ＥＵＶ光（３）を照明ビーム経路から出射結合し、
   前記拡散ミラー（２３）は、前記出力結合ミラー（２２）の下流において前記光学アセンブリ（２１）のビーム経路内にあり、
   前記入力結合ミラー（２４）は、拡散反射した前記ＥＵＶ光（３）を前記照明ビーム経路に結合するために、前記拡散ミラー（２３）の下流において前記光学アセンブリ（２１）の前記ビーム経路内にあり、
   前記中立位置において、前記照明ビーム経路から除去される、
   ＥＵＶリソグラフィ用の光学アセンブリ。
2. 請求項１に記載のアセンブリにおいて、前記拡散ミラー（２３）は、反射ＥＵＶ多層コーティング（２６）を有するマイクロ構造又はナノ構造基板（２５）を有することを特徴とするアセンブリ。
3. 請求項１又は２に記載のアセンブリにおいて、前記出力結合ミラー（２２）及び前記入力結合ミラー（２４）を共通のミラーキャリア（２７）に配置したことを特徴とするアセンブリ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、前記出力結合ミラー（２２）及び前記入力結合ミラー（２４）を共通のミラー基板（２７）の鏡面として具現したことを特徴とするアセンブリ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、前記出力結合ミラー（２２）及び前記入力結合ミラー（２４）を変位駆動装置（２８）に機械的に接続したことを特徴とするアセンブリ。
6. 結像させる物体（１４）を配置できる物体視野（１５）を照明するＥＵＶリソグラフィ用の照明光学ユニット（２９）であって、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学アセンブリ（２１）を特徴とする照明光学ユニット。
7. 請求項６に記載の照明光学ユニットにおいて、ＥＵＶ光（３）の反射に用いる瞳ファセットの配置に応じて物体照明の照明角分布を事前規定する複数の瞳ファセットを有し、前記光学アセンブリ（２１）を下流に配置した瞳ファセットミラー（８）を特徴とする照明光学ユニット。
8. 請求項６又は７に記載の照明光学ユニットにおいて、前記光学アセンブリ（２１）を前記照明光学ユニット（２０）の照明ビーム経路に近接場配置したことを特徴とする照明光学ユニット。
9. 請求項６〜８のいずれか１項に記載の照明光学ユニット（２０）を操作する方法であって、
   照明設定を事前規定するステップと、
   第１照明設定で少なくとも１つの物体照明を実行するステップと、
   光学アセンブリ（２１）を照明ビーム経路に導入するステップと、
   前記光学アセンブリ（２１）を前記照明ビーム経路に導入した状態で、物体面（１３）において計量測定を実行するステップと、
   前記光学アセンブリ（２１）を前記照明ビーム経路から除去するステップと、
   前記照明設定で少なくとも１つの物体照明を実行するステップと
   を含む方法。
10. 請求項６〜８のいずれか１項に記載の照明光学ユニット（２０）と、物体視野（１５）を像視野（１７）に結像する投影光学ユニット（１６）とを備えた光学系。
11. 投影露光装置（１）であって、請求項１０に記載の光学系とＥＵＶ光源（２）とを備えた投影露光装置。
12. 構造化コンポーネントを製造する方法であって、
    感光材料からなる層を少なくとも部分的に塗布したウェハ（１９）を準備するステップと、
    結像させる構造を有するレチクル（１４）を準備するステップと、
    請求項１１に記載の投影露光装置（１）を準備するステップと、
    前記投影露光装置（１）を用いて前記レチクル（１４）の少なくとも一部を前記ウェハ（１９）の前記層の領域に投影するステップと、
    照明設定の変更時又は変更前に請求項９に記載の方法を実行するステップと
    を含む方法。