JP6985935B2 - 波面マニピュレータを有する投影レンズ、投影露光方法、及び投影露光装置 - Google Patents
波面マニピュレータを有する投影レンズ、投影露光方法、及び投影露光装置 Download PDFInfo
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Description
本発明は、投影レンズの物体平面の領域に配置されたマスクのパターンを投影レンズの像平面に動作波長λ<260nmを有する電磁放射線を用いて結像するための投影レンズ、投影露光装置、及び投影レンズ又は投影露光装置を用いて実施することができる投影露光方法に関する。
[当初請求項1]
光学要素を用いて物体平面に配置されたパターンが像平面に結像可能であるように該物体平面(OS)と該像平面(IS)の間の投影ビーム経路に配置された光学面を有する複数の該光学要素と、
前記物体平面から前記像平面まで進行する投影放射線の波面の制御可能な影響のための波面操作システム(WFM)と、
を含み、
前記波面操作システムが、前記投影ビーム経路に配置されたマニピュレータ要素(ME)と該投影ビーム経路の放射線に対する該マニピュレータ要素の光学効果を可逆に変化させるための作動デバイス(DR)とを有するマニピュレータ(MAN)を有し、
前記マニピュレータ要素のマニピュレータ面が、投影レンズの最近接視野平面から有限距離(D)にこの視野平面と光学的に近接して、該マニピュレータ要素の局所的に異なる光学効果が、該視野平面の異なる視野点から発するビームに対して前記作動デバイスを用いて調節可能であるように配置される、
前記投影レンズの物体平面(OS)の領域に配置されたマスクのパターンを該投影レンズの像平面(IS)内に動作波長λ<260nmを有する電磁放射線を用いて結像するための該投影レンズ(PO)であって、
前記マスクを前記物体平面に対して変位させること及び/又は該マスクを変形することによる結像特性の変化に前記マニピュレータの感度を適応させるための感度適応システム、
を特徴とする投影レンズ(PO)。
[当初請求項2]
前記マニピュレータ要素(ME)は、担持デバイス(MT)を用いて移動可能に担持され、かつ作動制御システムの制御信号に依存する方式で位置変化デバイス(PC)を用いて前記最近接視野平面に対する第1の位置(P1)から第2の位置(P2)まで変位可能であることを特徴とする当初請求項1に記載の投影レンズ。
[当初請求項3]
光学要素を用いて物体平面に配置されたパターンが像平面に結像可能であるように該物体平面(OS)と該像平面(IS)の間の投影ビーム経路に配置された光学面を有する複数の該光学要素と、
前記物体平面から前記像平面まで進行する投影放射線の波面への制御可能な影響のための波面操作システム(WFM)と、
を含み、
前記波面操作システムが、前記投影ビーム経路に配置されたマニピュレータ要素(ME)と該投影ビーム経路の放射線に対する該マニピュレータ要素の光学効果を可逆に変化させるための作動デバイス(DR)とを有するマニピュレータ(MAN)を有し、
前記マニピュレータ要素のマニピュレータ面が、投影レンズの最近接視野平面から有限距離(D)にこの視野平面と光学的に近接して、該マニピュレータ要素の局所的に異なる光学効果が、該視野平面の異なる視野点から発するビームに対して前記作動デバイスを用いて調節可能であるように配置される、
前記投影レンズの物体平面(OS)の領域に配置されたマスクのパターンを該投影レンズの像平面(IS)内に動作波長λ<260nmを有する電磁放射線を用いて結像するための該投影レンズ(PO)であって、
前記マニピュレータ要素(ME)は、担持デバイス(MT)を用いて移動可能に担持され、かつ作動制御システムの制御信号に依存する方式で位置変化デバイス(PC)を用いて前記最近接視野平面に対する第1の位置(P1)から第2の位置(P2)まで変位可能である、
ことを特徴とする投影レンズ(PO)。
[当初請求項4]
前記投影レンズが、光軸(OA)を有し、前記マニピュレータ要素(ME)は、前記位置変化デバイス(PC)を用いて該マニピュレータ要素の領域内で該光軸と平行にシフト可能であり、及び/又は
前記マニピュレータ要素は、前記位置変化デバイス(PC)を用いて該マニピュレータ要素の前記領域内で前記光軸を横切って延びる傾斜軸の周りに傾斜可能である、
ことを特徴とする当初請求項1又は当初請求項3に記載の投影レンズ。
[当初請求項5]
少なくとも10μmの前記距離の変化が、少なくとも1つの視野点に対して調節可能であり、該距離の該変化は、好ましくは、10μmから100μmの範囲にあることを特徴とする当初請求項1から当初請求項4のいずれか1項に記載の投影レンズ。
[当初請求項6]
前記最近接視野平面は、投影レンズ(PO)の前記物体平面(OS)であることを特徴とする当初請求項1から当初請求項5のいずれか1項に記載の投影レンズ。
[当初請求項7]
屈折力を有する光学面が、前記マニピュレータ面での前記投影放射線の開口数NA M が物体側開口数NA O に等しいように前記物体平面(OS)と該マニピュレータ面(MS)の間に配置されないことを特徴とする当初請求項1から当初請求項6のいずれか1項に記載の投影レンズ。
[当初請求項8]
以下の条件:
(i)前記視野平面の視野点から発する各ビームが、前記マニピュレータ面で部分開口直径SADを有する部分開口を照明し、条件SAD/D FP <0.2が、第1のマニピュレータ面に適用され、D FP は、該マニピュレータ面の光学的使用直径の最大値であること、 (ii)前記マニピュレータ面と前記最近接視野平面の間の前記距離(D)は、30mm又はそれよりも短いこと、
(iii)条件SAR<0.1が、前記マニピュレータ面での部分口径比SARに対して適用されること、
のうちの少なくとも1つが、前記投影ビーム経路内の前記マニピュレータ面の位置に適用される、
ことを特徴とする当初請求項1から当初請求項7のいずれか1項に記載の投影レンズ。
[当初請求項9]
(i)前記マニピュレータが制御アルゴリズムに基づいて制御されるように構成された作動制御システムが、投影レンズに割り当てられ、
(ii)閾値によって定められた異なる相互に隣接する操作値範囲に対して前記マニピュレータの2又は3以上の異なる感度を有する感度シリーズ(SST)が、前記作動制御システムのストレージに格納され、感度が、該マニピュレータでの定められた操作値変化とそれによって得られる定められた操作値範囲内の投影レンズの結像特性に対する効果との間の関係を表し、
(iii)前記作動制御システムは、前記感度シリーズ内の閾値が超過されたか又は到達されなかった場合に、第1の感度からそれとは異なる第2の感度への切り換えが行われ、前記制御アルゴリズムがそれによって修正されるように構成される、
ことを特徴とする当初請求項1から当初請求項8のいずれか1項に記載の投影レンズ。
[当初請求項10]
感放射線基板をマスクのパターンの少なくとも1つの像で露光するための投影露光方法であって、
前記マスクを投影露光装置の照明系と投影レンズとの間に前記パターンが該投影レンズの物体平面の領域に配置されるように保持する段階と、
前記基板を該基板の感放射線面が前記物体平面に対して光学的に共役な前記投影レンズの像平面の領域に配置されるように保持する段階と、
前記マスクの照明領域を動作波長λ<260nmを有する前記照明系によって与えられる照明放射線で照明する段階と、
前記照明領域に位置する前記パターンの一部を前記投影レンズを用いて前記基板上の像視野に投影する段階であって、前記像視野内の像発生に寄与する前記投影放射線の全ての光線が投影ビーム経路を形成する前記投影する段階と、
前記投影ビーム経路に配置されたマニピュレータ面と該マニピュレータ面の面形態及び/又は屈折率分布を可逆に変化させるための作動デバイスとを有するマニピュレータを作動することにより、前記物体平面から前記像平面まで進行する前記投影放射線の波面に影響を及ぼす段階と
を含み、
前記マニピュレータ要素の前記マニピュレータ面が、前記投影レンズの最近接視野平面から有限距離(D)にこの視野平面に光学的に近接して該マニピュレータ要素の局所的に異なる光学効果が該視野平面の異なる視野点から発するビームに対して前記作動デバイスを用いて調節可能であるように配置され、
前記マスクを前記物体平面に対して変位させる段階及び/又は該マスクを変形する段階と、
前記マスクを前記物体平面に対して変位させる段階によって及び/又は該マスクを変形する段階によって引き起こされる結像特性の変化に前記マニピュレータの感度を適応させる段階と
を特徴とする投影露光方法。
[当初請求項11]
前記マニピュレータ要素(ME)は、前記マニピュレータの前記感度を適応させる目的に対して、作動制御システムの制御信号に依存する方式で前記最近接視野平面に対する第1の位置(P1)から第2の位置(P2)まで変位されることを特徴とする当初請求項10に記載の投影露光方法。
[当初請求項12]
前記投影レンズに割り当てられた作動制御システムのストレージに格納されて、閾値によって定められる異なる相互に隣接する操作値範囲に対する前記マニピュレータの2又は3以上の異なる感度を有する感度シリーズが存在し、
感度が、前記マニピュレータに対する定められた操作値変化とそれによって得られる定められた操作値範囲内の前記投影露光装置の結像品質に対する効果との間の関係を示し、 前記感度シリーズ内の閾値が超過されたか又は到達されなかった場合に、第1の感度からそれとは異なる第2の感度への切り換えが行われ、制御アルゴリズムが、それによって修正される、
ことを特徴とする当初請求項10又は当初請求項11に記載の投影露光方法。
[当初請求項13]
前記マスクの位置、及び/又は該マスクの変形状態、及び/又は前記マニピュレータの位置が確立され、該マニピュレータの前記感度は、該マスクの該確立された位置、及び/又は該確立された変形状態、及び/又は該マニピュレータの該確立された位置に依存する方式で自動的に選択されることを特徴とする当初請求項10、当初請求項11、又は当初請求項12に記載の投影露光方法。
[当初請求項14]
動作波長λ<260nmを有する紫外光を放出するための光源(LS)と、
前記光源の前記光を受光するための、そしてマスクのパターンに向けられる照明放射線を形成するための照明系(ILL)と、
前記マスクの構造を感光基板上に結像するための投影レンズ(PO)と、
前記マスクを前記照明系と前記投影レンズの間に前記パターンが該投影レンズの物体平面の領域に配置されるように保持するためのデバイスと、
前記基板を該基板の感放射線面が前記物体平面に対して光学的に共役な前記投影レンズの像平面の領域に配置されるように保持するためのデバイスと、
を含む、投影レンズの像区域の領域に配置された感放射線基板を該投影レンズの物体面の領域に配置されたマスクのパターンの少なくとも1つの像で露光するための投影露光装置であって、
前記投影レンズは、当初請求項1から当初請求項9のうちの1項に従って具現化される、
ことを特徴とする投影露光装置。
[当初請求項15]
投影露光装置が、投影露光装置の機能を制御するための中央コントローラを有し、波面操作システム(WFM)を作動するための制御モジュールが、該制御デバイスに割り当てられ、マニピュレータ(MAN)が、該制御モジュールによって投影露光装置の動作中に他の制御信号に従って作動可能であることを特徴とする当初請求項14に記載の投影露光装置。
[当初請求項16]
前記マスクを保持するための前記デバイスは、前記物体平面に対して垂直な変位方向の該マスクの直線的変位のための組み込み持ち上げデバイス、及び/又は該変位方向に対して垂直に延びる傾斜軸の周りに該マスクを傾斜させるための組み込み傾斜デバイスを有することを特徴とする当初請求項14又は当初請求項15に記載の投影露光装置。
SAR=sign CRH(MRH/(|CRH|+|MRH|))
式中のMRHは周辺光線高さを表し、CRHは主光線高さを表し、符号関数であるsign xは、xの符号を表し、慣例によってsign 0=1である。主光線高さは、大きさに関して最大視野高さを有する物体視野の視野点の主光線のビーム高さを意味するように理解される。この場合に、光線高さは符号付きのものであるように理解される。周辺光線高さは、光軸と物体平面の間の交点から進行する最大開口を有する光線の光線高さを意味するように理解される。この視野点は、特に軸外像視野の場合に、物体平面に配置されたパターンを転写することに寄与する必要はない。
表1−位置1でのマニピュレータ要素
MAN マニピュレータ
OA 光軸
WFM 波面操作システム
WSC マイクロリソグラフィ投影露光装置
Claims (15)
- 光学要素を用いて物体平面に配置されたパターンが像平面に結像可能であるように該物体平面(OS)と該像平面(IS)の間の投影ビーム経路に配置された光学面を有する複数の該光学要素と、
前記物体平面から前記像平面まで進行する投影放射線の波面の制御可能な影響のための波面操作システム(WFM)と、
を含み、
前記波面操作システムが、前記投影ビーム経路に配置されたマニピュレータ要素(ME)と該投影ビーム経路の放射線に対する該マニピュレータ要素の光学効果を可逆に変化させるための作動デバイス(DR)とを有するマニピュレータ(MAN)を有し、
前記マニピュレータ要素のマニピュレータ面が、投影レンズの最近接視野平面から有限距離(D)にこの視野平面と光学的に近接して、該マニピュレータ要素の局所的に異なる光学効果が、該視野平面の異なる視野点から発するビームに対して前記作動デバイスを用いて調節可能であるように配置される、
前記投影レンズの物体平面(OS)の領域に配置されたマスクのパターンを該投影レンズの像平面(IS)内に動作波長λ<260nmを有する電磁放射線を用いて結像するための該投影レンズ(PO)であって、
前記マスクを前記物体平面に対して変位させること及び/又は該マスクを変形することによって引き起こされる結像特性の変化に前記マニピュレータの感度を適応させるための感度適応システムであって、該マニピュレータの該感度は、該マニピュレータにおいて定められる操作値変化と、該操作値変化によって得られる結像品質又はリソグラフィ誤差に対する効果との間の関係を表しており、該適応は、第1の感度から、該第1の感度とは異なる第2の感度への切り替えを含む、感度適応システム、
を特徴とする投影レンズ(PO)。 - 前記マニピュレータ要素(ME)は、担持デバイス(MT)を用いて移動可能に担持され、かつ作動制御システムの制御信号に依存する方式で位置変化デバイス(PC)を用いて前記最近接視野平面に対する第1の位置(P1)から第2の位置(P2)まで変位可能であることを特徴とする請求項1に記載の投影レンズ。
- 前記投影レンズが、光軸(OA)を有し、前記マニピュレータ要素(ME)は、前記位置変化デバイス(PC)を用いて該マニピュレータ要素の領域内で該光軸と平行にシフト可能であり、及び/又は
前記マニピュレータ要素は、前記位置変化デバイス(PC)を用いて該マニピュレータ要素の前記領域内で前記光軸を横切って延びる傾斜軸の周りに傾斜可能である、
ことを特徴とする請求項1に記載の投影レンズ。 - 少なくとも10μmの前記有限距離(D)の変化が、少なくとも1つの視野点に対して調節可能であり、該有限距離(D)の該変化は、10μmから100μmの範囲にあることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の投影レンズ。
- 前記最近接視野平面は、投影レンズ(PO)の前記物体平面(OS)であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の投影レンズ。
- 前記マニピュレータ面での前記投影放射線の開口数NAMが物体側開口数NAOに等しくなるように、前記物体平面(OS)と該マニピュレータ面(MS)の間に屈折力を有する光学面が配置されないことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の投影レンズ。
- 以下の条件:
(i)前記視野平面の視野点から発する各ビームが、前記マニピュレータ面で部分開口直径SADを有する部分開口を照明し、条件SAD/DFP<0.2が、第1のマニピュレータ面に適用され、DFPは、該マニピュレータ面の光学的使用直径の最大値であること、
(ii)前記マニピュレータ面と前記最近接視野平面の間の前記距離(D)は、30mm又はそれよりも短いこと、
(iii)条件SAR<0.1が、前記マニピュレータ面での部分口径比SARに対して適用されること、
のうちの少なくとも1つが、前記投影ビーム経路内の前記マニピュレータ面の位置に適用される、
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の投影レンズ。 - (i)前記マニピュレータが制御アルゴリズムに基づいて制御されるように構成された作動制御システムが、投影レンズに割り当てられ、
(ii)閾値によって定められた異なる相互に隣接する操作値範囲に対して前記マニピュレータの2又は3以上の異なる感度を有する感度シリーズ(SST)が、前記作動制御システムのストレージに格納され、感度が、該マニピュレータでの定められた操作値変化とそれによって得られる定められた操作値範囲内の投影レンズの結像特性に対する効果との間の関係を表し、
(iii)前記作動制御システムは、前記感度シリーズ内の閾値が超過されたか又は到達されなかった場合に、第1の感度からそれとは異なる第2の感度への切り換えが行われ、前記制御アルゴリズムがそれによって修正されるように構成される、
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の投影レンズ。 - 感放射線基板をマスクのパターンの少なくとも1つの像で露光するための投影露光方法であって、
前記マスクを投影露光装置の照明系と投影レンズとの間に前記パターンが該投影レンズの物体平面の領域に配置されるように保持する段階と、
前記基板を該基板の感放射線面が前記物体平面に対して光学的に共役な前記投影レンズの像平面の領域に配置されるように保持する段階と、
前記マスクの照明領域を動作波長λ<260nmを有する前記照明系によって与えられる照明放射線で照明する段階と、
前記照明領域に位置する前記パターンの一部を前記投影レンズを用いて前記基板上の像視野に投影する段階であって、前記像視野内の像発生に寄与する前記投影放射線の全ての光線が投影ビーム経路を形成する前記投影する段階と、
前記投影ビーム経路に配置されたマニピュレータ面と該マニピュレータ面の面形態及び/又は屈折率分布を可逆に変化させるための作動デバイスとを有するマニピュレータを作動することにより、前記物体平面から前記像平面まで進行する前記投影放射線の波面に影響を及ぼす段階と
を含み、
前記マニピュレータ要素の前記マニピュレータ面が、前記投影レンズの最近接視野平面から有限距離(D)にこの視野平面に光学的に近接して該マニピュレータ要素の局所的に異なる光学効果が該視野平面の異なる視野点から発するビームに対して前記作動デバイスを用いて調節可能であるように配置され、
前記マスクを前記物体平面に対して変位させる段階及び/又は該マスクを変形する段階と、
前記マスクを前記物体平面に対して変位させる段階によって及び/又は該マスクを変形する段階によって引き起こされる結像特性の変化に前記マニピュレータの感度を適応させる段階であって、該マニピュレータの該感度は、該マニピュレータにおいて定められる操作値変化と、該操作値変化によって得られる結像品質又はリソグラフィ誤差に対する効果との間の関係を表しており、該適応は、第1の感度から、該第1の感度とは異なる第2の感度への切り替えを含む、段階と
を特徴とする投影露光方法。 - 前記マニピュレータ要素(ME)は、前記マニピュレータの前記感度を適応させる目的に対して、作動制御システムの制御信号に依存する方式で前記最近接視野平面に対する第1の位置(P1)から第2の位置(P2)まで変位されることを特徴とする請求項9に記載の投影露光方法。
- 前記投影レンズに割り当てられた作動制御システムのストレージに格納されて、閾値によって定められる異なる相互に隣接する操作値範囲に対する前記マニピュレータの2又は3以上の異なる感度を有する感度シリーズが存在し、
感度が、前記マニピュレータに対する定められた操作値変化とそれによって得られる定められた操作値範囲内の前記投影露光装置の結像品質に対する効果との間の関係を示し、
前記感度シリーズ内の閾値が超過されたか又は到達されなかった場合に、第1の感度からそれとは異なる第2の感度への切り換えが行われ、制御アルゴリズムが、それによって修正される、
ことを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の投影露光方法。 - 前記マスクの位置、及び/又は該マスクの変形状態、及び/又は前記マニピュレータの位置が確立され、該マニピュレータの前記感度は、該マスクの該確立された位置、及び/又は該確立された変形状態、及び/又は該マニピュレータの該確立された位置に依存する方式で自動的に選択されることを特徴とする請求項9、請求項10、又は請求項11に記載の投影露光方法。
- 動作波長λ<260nmを有する紫外光を放出するための光源(LS)と、
前記光源の前記光を受光するための、そしてマスクのパターンに向けられる照明放射線を形成するための照明系(ILL)と、
前記マスクの構造を感光基板上に結像するための投影レンズ(PO)と、
前記マスクを前記照明系と前記投影レンズの間に前記パターンが該投影レンズの物体平面の領域に配置されるように保持するためのデバイスと、
前記基板を該基板の感放射線面が前記物体平面に対して光学的に共役な前記投影レンズの像平面の領域に配置されるように保持するためのデバイスと、
を含む、投影レンズの像区域の領域に配置された感放射線基板を該投影レンズの物体面の領域に配置されたマスクのパターンの少なくとも1つの像で露光するための投影露光装置であって、
前記投影レンズは、請求項1から請求項8のうちの1項に従って具現化される、
ことを特徴とする投影露光装置。 - 投影露光装置が、投影露光装置の機能を制御するための中央コントローラを有し、波面操作システム(WFM)を作動するための制御モジュールが、該制御デバイスに割り当てられ、マニピュレータ(MAN)が、該制御モジュールによって投影露光装置の動作中に他の制御信号に従って作動可能であることを特徴とする請求項13に記載の投影露光装置。
- 前記マスクを保持するための前記デバイスは、前記物体平面に対して垂直な変位方向の該マスクの直線的変位のための組み込み持ち上げデバイス、及び/又は該変位方向に対して垂直に延びる傾斜軸の周りに該マスクを傾斜させるための組み込み傾斜デバイスを有することを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の投影露光装置。
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