JP7546005B2

JP7546005B2 - 第１コンポーネントと第２コンポーネントとを接着結合する方法及び装置

Info

Publication number: JP7546005B2
Application number: JP2021577433A
Authority: JP
Inventors: バーダーディーター
Original assignee: カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2020-06-10
Publication date: 2024-09-05
Anticipated expiration: 2040-06-10
Also published as: EP3994528A1; EP3994528C0; US20220118715A1; DE102019209610A1; CN114072731A; JP2022538302A; WO2021001127A1; US12397510B2; CN114072731B; EP3994528B1

Description

本願は、２０１９年７月１日に出願された独国特許出願第１０２０１９２０９６１０．７号の優先権を主張する。この独国出願の内容も参照により本願の本文に援用する。

本発明は、マイクロリソグラフィ用の第１コンポーネントと第２コンポーネントとを接着結合する方法及び装置に関する。本発明は特に、アクチュエータと光学素子、例えばマイクロリソグラフィ用のコンポーネントであるミラーとを接着結合するためのものであり得る。本発明はさらに、照明装置及び投影レンズを備えたマイクロリソグラフィ投影露光装置を製造する方法であって、照明装置及び／又は投影レンズの第１コンポーネントと第２コンポーネントとを接着結合する方法に関する。

マイクロリソグラフィは、例えば集積回路又はＬＣＤ等の微細構造コンポーネント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備えたいわゆる投影露光装置で実行される。この場合、照明装置により照明されたマスク（レチクル）の像を、投影レンズにより、感光層（フォトレジスト）で被覆されて投影レンズの像平面に配置された基板（例えばシリコンウェーハ）に投影することで、マスク構造を基板の感光コーティングに転写するようにする。

ＥＵＶ領域用に設計した投影レンズでは、すなわち例えば約１３ｎｍ又は約７ｎｍの波長では、適当な光透過屈折材料が利用可能でないことにより、ミラーを結像プロセス用の光学コンポーネントとして用いる。

ＥＵＶ領域用に設計されたシステム及びＤＵＶシステム（すなわち、２５０ｎｍ未満、特に２００ｎｍ未満の波長）の両方において、光学系での結像収差を例えば局所変形により少なくとも部分的に補償するために、光学コンポーネント、例えばミラー等を適応的に又は作動可能に構成することが知られている。特にこの目的で、１つ又は複数の（例えば圧電）アクチュエータを各光学素子に、例えばその光学有効面とは反対側の後側に接着結合により固定することができる。

このような接着結合の場合、接着結合の耐用寿命の理由で、且つ光学系での不所望の光学収差を回避するために、接着隙間の精密な設定が望ましいか又は必要だが、これはリソグラフィ用途での高精度要件ゆえに難題となっている。これは特に、さまざまな要因により、概して湾曲した接合面での各接着隙間の明確な設定がより困難になることに起因し、要因としては、接合面の製造関連の幾何学的ずれ、接着剤の粘度変動、並びに特に接着剤の流動挙動及びコンポーネントの正確な向きに対する重力の影響が特に挙げられる。付加的要因は、高精度要件を考慮して、特に各アクチュエータ又は関連の光学素子への機械的応力及びそれに関連する変形の導入を確実に防止しなければならないことである。

本発明の目的は、上述の問題を少なくとも部分的に回避しつつ接着隙間の確実で精密な設定を可能にする、マイクロリソグラフィ用の第１コンポーネントと第２コンポーネントを接着結合する方法及び装置を提供することである。

この目的は、独立請求項１の特徴に従った方法と、独立請求項１６の特徴に従った装置とにより達成される。

マイクロリソグラフィ用の第１コンポーネントと第２コンポーネントとを接着結合する本発明による方法であって、第２コンポーネントは光学素子である方法は、
第１コンポーネント及び第２コンポーネントを、第１及び第２コンポーネント間の相対位置を変えることができる位置決め装置に導入するステップと、
第１及び第２コンポーネント間の距離が所定の接着隙間を規定する第１値を有する第１相対位置を較正するステップと、
第１及び第２コンポーネント間の距離が第１値より大きい第２値を有する第２相対位置を較正するステップと、
第１及び第２コンポーネントを相互に第１値より大きく離して第１コンポーネントに接着剤を塗布するステップと、
第１及び第２コンポーネント間に接着結合を形成しながら第１相対位置を設定するステップと
を含み、第１コンポーネントに接着剤を塗布するステップより前に、第１相対位置を較正するステップ及び第２相対位置を較正するステップの両方を実行する。

以下では例として、第１コンポーネントはアクチュエータであり、第２コンポーネントは例えばミラーの形態の光学素子であり、両方のコンポーネントがマイクロリソグラフィ用であるものとするが、本発明はそれに限定されない。より正確には、本発明は、上記問題を少なくとも部分的に回避しつつ接着隙間のできる限り確実で正確な設定を達成しようとする、マイクロリソグラフィ用の他の用途でも実現可能であることが有利である。

マイクロリソグラフィの要件に関して、本発明は、特に接着結合時に、例えばアクチュエータ等の第１コンポーネント及び例えば光学素子等の第２コンポーネントの相互に対する相対位置を変えることができる位置決め装置で、接合面の一方に接着剤を塗布するより前に、最終的に望まれる接着隙間距離に対応した終了位置及び当該終了位置に未対応の（開始）位置の両方に関するアクチュエータと光学素子との間の相対位置の較正を実行することにより、アクチュエータと光学コンポーネントとの間の接着隙間の精密且つ制御された設定を実現するという概念に基づく。接着剤を塗布しないうちに実行されるこれらの較正ステップの一方は、通常は最初に又はアクチュエータが光学素子へ向けて最初に移動する前に実行され、他方の（接着隙間距離に対応する光学素子に対するアクチュエータの終了位置の較正に関する）較正ステップは、光学素子へ向けた最初の移動後に実行される。その後、再度アクチュエータを光学素子から相対的に大きな距離に離して、接着剤をアクチュエータに塗布し、最後にアクチュエータを較正済みの開始位置から接着隙間距離に対応する同じく較正済みの終了位置まで光学素子へ向けて移動させることが可能である。

最後に述べたステップは、光学素子にアクチュエータを接触させずに、且つさらに設定された接着隙間距離の（通常はセンサを用いた）制御下で実行されるので、結果として、精密な接着隙間設定が制御下で且つアクチュエータによる光学素子への機械的応力の導入を回避しつつ実現される。

一実施形態によれば、第２相対位置を較正するステップは、第１コンポーネントの表面に一時的に接触させた較正素子の位置の測定を含む。

一実施形態によれば、上記較正素子は、第２コンポーネントの表面に対応する幾何学的形状を有する。

一実施形態によれば、第１及び／又は第２相対位置を較正するステップは、少なくとも１つの距離センサ、特に光学距離センサを用いて実行される。

一実施形態によれば、第１及び／又は第２相対位置を較正するステップは、６自由度での第２コンポーネントの位置合わせを含む。

一実施形態によれば、上記第２コンポーネントの位置合わせは、位置決め装置にある少なくとも１つのメカニカルストップを用いて実行される。

一実施形態によれば、第１及び／又は第２相対位置を較正するステップは、第１コンポーネントの横方向の位置合わせを含む。

一実施形態によれば、上記第１コンポーネントの横方向の位置合わせは、位置決め装置にある少なくとも１つのメカニカルストップを用いて実行される。

一実施形態によれば、第１コンポーネントは複数の部分面を含み、接着剤の塗布中に、各部分面のエッジ領域で予想されるメニスカス形成を考慮して相互に異なる部分面で接着剤の計量を変える。

一実施形態によれば、接着剤の塗布中に、接着結合後に達する終了位置で予想される第１及び第２コンポーネント間の角度位置を考慮して接着剤を位置決めする。

一実施形態によれば、第１コンポーネントはアクチュエータである。

一実施形態によれば、第２コンポーネントは光学素子、特にミラー又はレンズ素子である。

本発明はさらに、照明装置及び投影レンズを備えたマイクロリソグラフィ投影露光装置を製造する方法であって、上述の特徴を有する方法を実行することにより照明装置及び／又は投影レンズの第１コンポーネントと第２コンポーネントとが接着結合される方法にも関する。

この場合、特に、第１コンポーネントはアクチュエータとすることができ、第２コンポーネントは特に光学素子、より詳細にはミラー又はレンズ素子とすることができる。

本発明はさらに、上述の特徴を有する方法を実行するよう構成された、マイクロリソグラフィ用の第１コンポーネントと第２コンポーネントとを接着結合する装置にも関する。

本発明のさらなる構成については、説明及び従属請求項を参照されたい。

添付図面に示す例示的な実施形態に基づいて、本発明を以下でより詳細に説明する。

本発明による方法でとり得る順序を説明する概略図を示す。本発明による方法でとり得る順序を説明する概略図を示す。本発明による方法でとり得る順序を説明する概略図を示す。本発明による方法でとり得る順序を説明する概略図を示す。本発明による方法でとり得る順序を説明する概略図を示す。図１ｂの領域「Ａ」でとり得る構成をより詳細に説明する概略詳細図を示す。図１ｂの領域「Ａ」でとり得る構成をより詳細に説明する概略詳細図を示す。例示的な一実施形態における本発明による方法の順序を説明するフロー図を示す。本発明による方法の有利な構成を説明するさらなる概略図を示す。本発明による方法の有利な構成を説明するさらなる概略図を示す。ＥＵＶ動作用に設計されたマイクロリソグラフィ投影露光装置の可能な構成を説明する概略図を示す。ＤＵＶ領域動作用に設計されたマイクロリソグラフィ投影露光装置の可能な構成を説明する概略図を示す。

本発明による方法の実施形態を、図１ａ～図１ｅ及び図２、図３に示す概略図を参照して、且つ図４に示すフロー図も参照して以下で説明する。

図１ａによれば、本方法は、以下でより詳細に説明するように、接着結合により相互に接合されるコンポーネント（一方は光学コンポーネント１０、他方はアクチュエータ２０）の位置合わせ及び当該コンポーネントの相互に対する相対位置の調整の両方を可能にする位置決め装置１００で実行される。これに伴い、図１ａと図４に示すステップＳ４１０及びＳ４２０とによれば、例えばメカニカルストップ１１２、１１３を用いて６自由度で光学コンポーネント１０を位置合わせする一方で、ｚ方向に可動なテーブル１１５により担持され且つ例えばマイクロメータねじの形態の調整装置４０により調整可能であるアクチュエータ２０を横方向に位置合わせするプロセスを最初に実行する。「２１」及び「２２」は、各（例えば圧電）アクチュエータ２０の接続線及び接点を示す。図１ａによれば、例示的な実施形態において、アクチュエータ２０の横方向の位置合わせは、横方向メカニカルストップ２４により実行される。

次のステップＳ４３０において、横方向相対調整の開始位置として働き得るアクチュエータ２０の（ｚ）位置の較正が行われる。ここで、以下で言及する測定技術（例えば共焦点センサ）は、アクチュエータ面に従って「ゼロ調整」され、その後の接着隙間用の境界面の位置が規定される。アクチュエータ２０のｚ位置の「ゼロ調整」に対応するこの較正は、任意の適当な測定技術を用いて実行され、例示的な実施形態では、参照ミラーの形態の較正素子５０の参照面５０ａに向けた共焦点センサ３０を用いて実行される。図２から最もよく分かるように、特定の例示的な実施形態において（本発明はそれに限定されないが）、共焦点センサ３０の測定部は、アクチュエータ２０内に位置する孔２３を通って延びる。この較正中にアクチュエータ２０の表面２０ａに当接する較正素子５０の参照面５０ａは、光学素子１０の表面に対応する幾何学的形状を有する。共焦点センサ３０を用いて参照面５０ａの位置を測定することにより、アクチュエータ２０の表面２０ａの位置も間接的に求められる。

さらに他の実施形態において、アクチュエータ２０の位置の上記較正は、任意の他の適当な（例えば触覚）測定技術を用いて、又は座標測定機を用いて実行することもできる。

図３によれば、アクチュエータ２０の位置の上記較正に用いられる較正素子（又は参照ミラー）は、横寸法を大幅に減らした構成にすることもできることで、例えば図３に示す例示的な実施形態において、較正素子５５は、アクチュエータ２０にある孔２３の真上に突出して共焦点センサ３０により用いられるようになる。したがって、このような較正素子５５を用いると、図２の構成とは異なり、アクチュエータ２０の表面２０ａ上に概して存在する凹凸又は形状誤差が較正に影響を及ぼさない。さらに、一方が大きい較正素子５０を用いて実行され他方が小さい較正素子５５を用いて実行される２つの別個の較正ステップを実行する際に、アクチュエータ２０の表面２０ａ上の上記形状誤差を求めることも可能である。

図４及び図１ｃに示す次のステップＳ４４０において、z方向に可動なテーブル１１５を用いて、且つ好ましくは共焦点センサ３０を用いて制御下で、所望の（単なる例として１０μｍの）接着隙間に達するまでアクチュエータ２０を光学素子１０へ向けて移動させる。本発明の実施形態において、上述のステップは、接着結合により複数のアクチュエータ２０を光学素子１０に固定するために実行することもできる。所望の接着隙間距離に達した後に、このｚ位置の対応する較正を再度実行し、それから図４及び図１ｄに示す後続のステップＳ４５０において、アクチュエータ２０を光学素子１０から再度離してアクチュエータ２０の表面に適当な装置２５により接着剤２６を塗布する。

その後のステップＳ４６０において、所望の接着隙間に従って事前に規定された較正位置に達するまでアクチュエータ２０を光学素子１０へ向けて再度移動させ、ここで、共焦点センサ３０を用いて接着隙間の細かな制御を再度行うことができる。接着剤２６の実際の硬化プロセス（ステップＳ４７０）は、通常は数日間続き得る。この場合、場合によっては接着剤２６が既に硬化してアクチュエータ２０がミラー１０に既に確実に固定された適当な期間（例えば２４時間）後に、ｚ方向に可動なテーブル１１５を比較的小さな距離（例えば５μｍ）だけ下げることで、そのような「自由移動」により、アクチュエータ２０から接着剤２６を介して光学素子１０までのその後の機械的応力の伝達を回避することができる。

ステップＳ４６０において、例えば任意の自由移動より前に、但し安全上の理由から好ましくはアクチュエータの細かな位置決め後に、（特に圧電）アクチュエータ２０への電流の印加も実行することができる。

さらに他の実施形態において、（特に圧電）アクチュエータは、接着結合のために図４に示すステップＳ４５０においてそれぞれ接着剤を塗布される複数の部分面も有し得る。この場合、図５ａ）～ｃ）に概略的に示すように、それぞれ塗布された接着剤の量は、規定の接着隙間で各エッジ面において均一なメニスカス形成を得る目的で、特定の幾何学的形状に応じて変わり得る。

そのために、図５ａ）は、アクチュエータ５０１と光学素子５００との間の、エッジ領域にメニスカス５０２が形成された接着隙間５０１の形成をまず概略的に示す。図５ｂ）によれば、アクチュエータは、接着結合中にメニスカスがそれぞれ形成されるエッジ領域（円弧部又は外縁部）に関して相互に異なる種々のタイプの部分面（「タイプ１」～「タイプ４」）を有する。この点で、例として、図５ｃ）に概略的に示す「タイプ１」の（「内側」）部分面では、メニスカスが４つの円弧部５１２にのみ形成されるが、短い方の外縁部５１３にも長い方の外縁部５１４にも形成されない。これに対して、「タイプ２」の部分面では、メニスカスは４つの円弧部に加えて短い方の外縁部にも形成され、「タイプ３」の部分面では、メニスカスは４つの円弧部に加えて長い方の外縁部にも形成され、「タイプ４」の部分面では、メニスカスは４つの円弧部に加えて短い方の外縁部及び長い方の外縁部にも形成される。よって、塗布される接着剤の量は、「タイプ１」の部分面の方が「タイプ２」の部分面より少なく選択され、「タイプ２」及び「タイプ３」の部分面の方が「タイプ４」の部分面より少なく選択される等のようにすることが好ましい。

さらに他の実施形態において、図１ｄ及びステップＳ４５０における接着剤の塗布時に、各位置における関連のアクチュエータ面の各傾斜位置又は角度位置を考慮する（すなわち、接着点位置で適当なマージンを選択する）ことも可能であり、結果として、接着点の所望の設定位置は、接着剤が各傾斜位置に従って決まるようにそこに流れた後に初めて確定される。これを図６に示す。対応するマージンの選択時に、接着剤の（好ましくは予め決定された）粘度が対応して考慮される。

図７は、ＥＵＶ動作用に設計され且つ本発明を実現できる例示的な投影露光装置の概略図を示す。

図７によれば、ＥＵＶ用に設計された投影露光装置７００の照明装置は、視野ファセットミラー７０３及び瞳ファセットミラー７０４を含む。プラズマ光源７０１及びコレクタミラー７０２を含む光源ユニットからの光が、視野ファセットミラー７０３へ指向される。第１望遠鏡ミラー７０５及び第２望遠鏡ミラー７０６が、瞳ファセットミラー７０４の下流の光路に配置される。偏向ミラー７０７が光路の下流に配置され、当該偏向ミラーは、そこに入射した放射線を６つのミラー７５１～７５６を含む投影レンズの物体面の物体視野へ指向させる。物体視野の場所で、反射構造担持マスク７２１がマスクステージ７２０に配置され、上記マスクは、投影レンズを用いて像面に結像され、像面では、感光層（フォトレジスト）で被覆された基板７６１がウェーハステージ７６０上に位置する。

さらに他の用途では、本発明をＤＵＶ動作用に設計された投影露光装置で実現することもできる。

図８は、ＤＵＶ領域（例えば、約１９３ｎｍ）の波長での動作用に設計され且つ同様に照明装置８０１及び投影レンズ８０８を備えたマイクロリソグラフィ投影露光装置８００のさらに別の可能な構成の概略図を示す。

照明装置８０１は、光源８０２と、レンズ素子８０３、８０４及び絞り８０５で極めて簡略的に表した照明光学ユニットとを含む。図示の例の投影露光装置８００の作動波長は、光源８０２としてＡｒＦエキシマレーザを用いる場合は１９３ｎｍである。しかしながら、作動波長は例えば、光源８０２としてＫｒＦエキシマレーザを用いる場合は２４８ｎｍ、又はＦ_２レーザを用いる場合は１５７ｎｍとすることもできる。照明装置８０１と投影レンズ８０８との間では、投影レンズ８０８の物体面ＯＰにマスク８０７が配置され、当該マスクはマスクホルダ８０６によりビーム経路に保持される。マスク８０７は、投影レンズ８０８により投影レンズ８０８の像面ＩＰに例えば１／４又は１／５に縮小して結像される、マイクロメートル～ナノメートル範囲の構造を有する。投影レンズ８０８は、光軸ＯＡを規定するレンズ素子構成体を含み、当該レンズ構成体も同様に、レンズ素子８０９～８１２で極めて簡略的に表されているにすぎない。

感光層８１５が設けられて基板ホルダ８１８により位置決めされた基板８１６又はウェーハが、投影レンズ８０８の像面ＩＰに保持される。例えば脱イオン水であり得る液浸媒体８５０が、像面側の最後に位置付けられた投影レンズ８０８の光学素子８２０と感光層８１５との間に位置する。

Claims

マイクロリソグラフィ用の第１コンポーネントと第２コンポーネントとを接着結合する方法であって、前記第２コンポーネントは光学素子である方法において、
ａ）前記第１コンポーネント及び前記第２コンポーネントを、第１及び第２コンポーネント間の相対位置を変えることができる位置決め装置（１００）に導入するステップと、
ｂ）第１及び第２コンポーネント間の距離が所定の接着時の接着隙間を規定する第１値を有する第１相対位置を較正するステップと、
ｃ）第１及び第２コンポーネント間の距離が前記第１値より大きい第２値であって、前記第１及び第２コンポーネントの相対調整の開始位置を示す前記第２値を有する第２相対位置を較正するステップと、
ｄ）第１及び第２コンポーネントを相互に前記第１値より大きく離して前記第１コンポーネントに接着剤（２６）を塗布するステップと、
ｅ）第１及び第２コンポーネント間に前記接着結合を形成しながら前記第１相対位置を設定するステップと
を含み、前記第１コンポーネントに前記接着剤（２６）を塗布するステップより前に、前記第１相対位置を較正するステップ及び前記第２相対位置を較正するステップの両方を実行する方法。
請求項１に記載の方法において、前記第２相対位置を較正するステップは、前記第１コンポーネントの表面に一時的に接触させた較正素子（５０、５５）の位置の測定を含むことを特徴とする方法。
請求項２に記載の方法において、前記較正素子（５０）は、前記第２コンポーネントの表面に対応する幾何学的形状を有することを特徴とする方法。
請求項１～３のいずれか１項に記載の方法において、前記第１及び／又は第２相対位置を較正するステップは、少なくとも１つの距離センサ、特に光学距離センサを用いて実行されることを特徴とする方法。
請求項１～４のいずれか１項に記載の方法において、前記第１及び／又は第２相対位置を較正するステップは、６自由度の前記第２コンポーネントの位置合わせを含むことを特徴とする方法。
請求項５に記載の方法において、前記第２コンポーネントの位置合わせは、前記位置決め装置にある少なくとも１つのメカニカルストップ（１１２、１１３）を用いて実行されることを特徴とする方法。
請求項１～６のいずれか１項に記載の方法において、前記第１及び／又は第２相対位置を較正するステップは、前記第１コンポーネントの横方向の位置合わせを含むことを特徴とする方法。
請求項７に記載の方法において、前記第１コンポーネントの横方向の位置合わせは、前記位置決め装置にある少なくとも１つのメカニカルストップ（２４）を用いて実行されることを特徴とする方法。
請求項１～８のいずれか１項に記載の方法において、前記第１コンポーネントは複数の部分面を含み、前記接着剤の塗布中に、各部分面のエッジ領域で予想されるメニスカス形成を考慮して相互に異なる部分面で接着剤の計量を変えることを特徴とする方法。
請求項１～９のいずれか１項に記載の方法において、前記接着剤の塗布中に、前記接着結合後に達する終了位置で予想される第１及び第２コンポーネント間の角度位置を考慮して前記接着剤を位置決めすることを特徴とする方法。
請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法において、前記第１コンポーネントはアクチュエータ（２０）であることを特徴とする方法。
請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法において、前記第２コンポーネントは光学素子（１０）、特にミラー又はレンズ素子であることを特徴とする方法。
照明装置及び投影レンズを備えたマイクロリソグラフィ投影露光装置（７００、８００）を製造する方法であって、請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法を実行することにより前記照明装置及び／又は前記投影レンズの第１コンポーネントと第２コンポーネントとが接着結合される方法。
請求項１３に記載の方法において、前記第１コンポーネントはアクチュエータ（２０）であることを特徴とする方法。
請求項１３又は１４に記載の方法において、前記第２コンポーネントは光学素子（１０）、特にミラー又はレンズ素子であることを特徴とする方法。
請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法を実行するよう構成されたことを特徴とする、マイクロリソグラフィ用の第１コンポーネントと第２コンポーネントとを接着結合する装置。