JP2010502003A - マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システム - Google Patents

マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システム Download PDF

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Abstract

請求項1の序文に従ったマイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システム、更に、この種の照明システムを使用するマイクロリソグラフィ投影露光装置、更に、この種の投影露光装置を使用して微小構造構成要素を生成する方法、及びこの種の方法によって生成される微小構造構成要素を提供する。マイクロリソグラフィ投影露光装置(1)のための照明システム(6)は、直線偏光されたEUV照明光の放射ビーム(13)を発生するEUV光源(7)を含む。照明光学器械(24、25、31、37)は、光軸(20)に沿って放射ビーム(13)を案内し、これは、レチクル平面(2)における照明視野を放射ビーム(13)によって照明させる。照明システム(6)の照明サブユニット(7)は、少なくともEUV光源(7)を含み、かつ照明サブユニット(7)のEUV放射ビーム(13)の所定の偏光を設定するための偏光設定デバイス(15、18)を含む。この結果は、装置の偏光要件に対して及び基板又はウェーハ上に投影される構造に対して柔軟に適応可能な照明システムである。
【選択図】図1

Description

本発明は、請求項1の序文に従ったマイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システムに関する。本発明は、更に、この種の照明システムを使用するマイクロリソグラフィ投影露光装置に関する。本発明は、更に、この種の投影露光装置を使用して微小構造構成要素を生成する方法、及びこの種の方法によって生成される微小構造構成要素に関する。
最初に挙げた種類の照明システム及びマイクロリソグラフィ投影露光装置は、EP1、076、906B1及びUS6、400、794B1に開示されている。この種のシステムは、波長13.6nmを有するEUV照明光で作動する。この種のシステムに対して現在好ましい光源は、プラズマ源である。それに対する代替として興味深いものは、シンクロトロン放射である。公知のEUVリソグラフィシステムは、通常は、作動波長の1/4になる光学厚みを有する個々の層のコーティング又はそこから導出されたコーティングシステムが設けられた光束案内構成要素としてのブラッグミラーを備えている。この種のコーティングは、多くの場合に、偏光依存性効果を有する。光学構成要素の偏光感度は、偏光ベクトルと照明平面の間で最大90°からずれる照明角度で入射する少なくとも周辺光線の有限角度がもはや無視できないので、照明又は投影システムの開口数が増加すると増加する。レチクル構造、すなわち、テンプレートが投影露光装置を使用して投影されるウェーハ又は基板上の感光層を照射することによる高コントラスト比の生成も、照明光の偏光特性に依存する。
US2006/0152701は、所定の偏光を設定するための選択的局所偏光影響効果を有する遅延構成を用いる投影露光装置の様々な実施形態を説明している。
EUV放射源として機能するアンジュレータ構成は、US5、896、438A及びUS6、498、351B1から公知である。
EP1、076、906B1 US6、400、794B1 US2006/0152701 US5、896、438A US6、498、351B1 DE103、58、225B3
本発明の目的は、露光装置の及び基板上に投影される構造の偏光要件に対してより柔軟に適応可能な方法で最初に挙げた種類の照明システムを開発することである。
この目的は、請求項1の特徴付け部分に示す特徴を有する照明システムにより本発明に従って達成される。
所定の方法で調節可能な偏光手段により、EUV放射ビームは、照明光学器械の及びその下流に配置することができる投影光学器械の構成要素の偏光要件に十分に適応可能であることが本発明によって見出されている。EUV放射ビームの偏光は、照明光学器械に対して最適化された高EUV照明光収量を有するような方法で調節することができる。更に、EUV放射ビームの偏光は、照明及びその下流に配置することができる投影が例えばコントラスト要件を満たすことができるような方法で適応可能である。所定の方法で調節可能であるEUV光の偏光は、直線偏光、又は楕円又は円偏光のような別の種類の偏光とすることができる。
放射ビームの所定の直線偏光の低損失設定は、EUV光源又はこのEUV光源を含む照明システムの照明サブユニットを回転させることにより、請求項2に従って達成することができる。すなわち、放射ビームの所定の直線偏光の低損失設定は、EUV光源を回転させることにより、又はこのEUV光源を含む照明システムの照明サブユニットを回転させることにより達成することができる。望ましい偏光方向の放射ビームの下流損失偏光は、省略することができる。照明システムの偏光要件及び結像されるレチクル構造に依存して、照明サブユニットは、放射ビームの望ましい偏光を達成するように回転させることができる。EUV放射ビームの偏光はまた、照明サブユニットの回転以外の方法でも影響を受ける場合がある。構成要素の回転は、通常は必須ではない。同様に、EUV光源の偏光にその構成要素の平行移動によっても影響を与えることが考えられる。これは、ウィグラー構成のアンジュレータの例によってDE103、58、225B3に示されている。
請求項3による回転可能アンジュレータ又はウィグラー構成は、照明サブユニット又は光源を回転させることによって向きが調節される適正に直線偏光されたEUV放射ビームを発生させる。
請求項4によるEUV光源及び下流光束案内構成要素の回転可能な設計は、それらと共に回転する下流構成要素に対する要件を低減するが、その理由は、それらが、放射ビームの偏光が照明サブユニットにおいてそれらと共に回転する下流構成要素に対して変化しないので、放射ビームの様々な直線偏光を案内する必要がないからである。回転された偏光は、回転可能照明サブユニットの下流までは有効ではないことになる。
請求項5による放射ビームの偏光の漸次的設定は、例えば、ステッパモータのような機械的作動手段により又は機械的ストップにより得ることができる。5°又は10°の設定精度は、多くの用途に対して十分である。
請求項6による連続的回転可能な構成は、放射ビームの偏光の特に精密な調節を保証する。
所定の角速度で回転可能な請求項7による照明サブユニットは、特に、実質的に非偏光のEUV光の設定を可能にする。これは、EUV照明の均一化に対して使用することができる。
請求項8による位置制御デバイスは、照明サブユニットの回転位置に対するビーム方向の望ましくない依存性を回避する。
請求項9による少なくとも1つの交換式ビーム案内構成要素は、使用するそれぞれのビーム案内構成要素に対して照明システムの偏光最適化を利用する。
請求項10による相互交換式ビーム案内構成要素は、照明システムの照明設定値を設定する時の柔軟性を増大する。
本発明の別の目的は、本発明による照明システムを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置を作成すること、及びこのシステムを使用して実行可能であるマイクロリソグラフィ生産方法及びこの方法によって生成される構成要素を提供することである。
この目的は、請求項11による投影露光装置、請求項12による生産方法、及び請求項13による構成要素により本発明に従って達成される。
これらの目的の利点は、照明設定値に関連して上述した利点から明らかになるであろう。
本発明の実施形態を図面によってより詳細に以下に説明する。
回転可能な照明サブユニットの2つの異なる実施形態を示す、EUV光源を有する照明システムを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置を通した子午断面図である。 EUV光源の拡大図である。
図1に1で示すマイクロリソグラフィ投影露光装置は、レチクル3、すなわち、レチクル平面2に配置された構造的テンプレートをウェーハ平面4に配置されたウェーハ5上に結像させるのに使用される。適切な投影又は照明光は、この場合は、例えば10nmから30nmの間の波長範囲のEUV放射光である。
投影露光装置1の照明システム6の光源は、より詳細に図2に示すアンジュレータシステムの形態のEUV光源7である。交替する南北の向きに連続的に配置された磁石10の2つの列8、9は、電子ビーム11を列8、9の間でほぼ正弦曲線経路に沿って移動させる。電子ビーム11に沿って加速された電子は、正の相互干渉を有する放射ローブ12を放出し、従って、放射ビーム13を形成する。EUV光源7を出た後に、放射ビーム13は、スペクトルフィルタに通すことができる。アンジュレータ構成の代替として、ウィグラー構成は、EUV光源として使用するのに適切である。
磁石10の2つの列8、9は、EUV光源7の図2に示す直交x’y’z’座標系のx’y’平面を定める。電子ビーム11の正弦振動は、x’y’平面を通して伝播する。それに応じて、放射ビーム13は、x’y’平面において直線偏光される。
EUV光源7は、x軸に一致する回転軸14に関して回転可能である。この目的のために、EUV光源7全体は、軸線方向/半径方向に装着される。EUV光源7の回転可能部分には、対応するワイパを通じて電力が供給される。供給流体は、EUV光源7の可動及び静止部分の間で密封された密封連結ユニットを通じて供給される。
回転軸14に関するEUV光源7の回転は、図1に16で示すような例えば歯車箱によってEUV光源7に機械的に接続された駆動モータ15によって作動される。
駆動モータ15は、信号線17を通じて投影露光装置1の制御コンピュータ18に接続されている。駆動モータ15は、EUV光源7を回転軸14に関して連続的に回転させる。 EUV光源7の下流の放射ビーム13の方向は、放射ビーム13に対する次の光束案内構成要素までの投影露光装置1の光軸20の第1の部分19を定める。回転軸14は、この第1の光軸部分19に一致する。
図1は、EUV光源7の下の静止直交xyz座標系を示す。x軸は、EUV光源7の座標系のx’軸に一致する。y軸は、図1において上向きに延び、図1の図平面とz軸に垂直である。
EUV光源7は、回転軸14に関して回転可能であるので、EUV光源7のx’z’平面は、x、x’軸が互いに一致する時に静止xz平面に対してあらゆる望ましい角度で配置することができる。
その結果、静止系では、x’y’平面の放射ビーム13の直線偏光は、第1の光軸部分19に関して連続的に回転可能である。
位置制御デバイス21は、EUV光源7の下流に配置される。この位置制御デバイス21は、連続的に配置された放射ビームのための2つの偏向構成要素22、23を有する。偏向構成要素22、23は、図1に概略図で示されている。これらの構成要素は、通常は反射構成要素である。ビーム位置制御デバイス21自体から公知のように、偏向構成要素22、23は、位置感応型EUV放射検出器(図示しない)と相互作用し、第1の偏向構成要素22により、第2の偏向構成要素23上の放射ビーム13の入射点が回転軸14に対するEUV光源の角度位置に関わらず一定に保たれるような方法で2つの軸に関して傾斜可能である。第2の偏向構成要素23は、次に、別の位置感応型EUV検出器と相互作用し、放射ビーム13が第2の偏向構成要素23によって正確に第1の光軸部分19に沿って案内される方法で作動される。これは、位置制御デバイス21の下流で、放射ビーム13のビーム方向が、回転軸14に関するEUV光源7の回転移動に関わらず一定のままであることを保証する。位置制御デバイス21は、信号線23aを通じて制御デバイス18に接続される。
位置制御デバイス21の下流では、放射ビーム13は、同時に放射ビーム13の発散を増大するための散乱構成要素でもあるミラー24によって偏向される。散乱構成要素24の下流では、放射ビーム13は、視野ファセットミラー25上に衝突する。この視野ファセットミラー25は、光軸20に沿って放射ビーム13を案内するための照明光学器械の第1の構成要素である。光軸20の第2の部分26は、散乱構成要素24と視野ファセットミラー25の間に延びている。第2の光軸部分26及び図1の図平面は、一緒に直交x’’y’’z’’座標系を形成する。x’’軸は、第2の光軸部分26に沿って延びている。y’’軸は、図1の図平面と垂直に延びている。
この種のEUV照明システムから公知のように、視野ファセットミラー25の視野ファセットは、2次光源を発生させる。視野ファセットミラー25は、交換ホルダ27によって定位置に保持される。この交換ホルダは、第2の光軸部分26にほぼ平行に延びる回転軸29に関して回転するように駆動モータ28によって作動可能である。視野ファセットミラー25と共に、交換ホルダ27は、付加的な視野ファセットミラーを担持し、そのうちの付加的な視野ファセットミラー30が図1に示されている。視野ファセットミラー25及び30は、それらの光束案内特性により、異なる直線偏光を有する放射ビーム13に対して設計される。すなわち、視野ファセットミラー25は、例えば、x’’z’’平面で直線偏光された放射ビームに対して設計される。第2の視野ファセットミラー30は、例えば、x’’y’’平面で直線偏光された放射ビームに対して設計される。
瞳ファセットミラー31は、光軸20の方向に見た時に視野ファセットミラー25の下流に配置される。瞳ファセットミラー31の瞳ファセットの位置で、2次光源が、視野ファセットミラー25の視野ファセットによって発生される。瞳ファセットミラー31は、照明システム6の、放射ビーム13をレチクル平面2に案内する照明光学器械の瞳平面の領域に配置され、かつ視野ファセットミラー25をレチクル平面2内に結像させるための照明光学器械の下流構成要素と相互作用する。瞳ファセットミラー31上の放射ビーム13の局所分布は、レチクル平面2の照明システム6の照明視野における照明角度分布を定める。視野ファセットミラー25と瞳ファセットミラー31の間で、光軸の第3の部分32が形成される。図1の図平面と共に、第3の光軸部分32は、別のx’’’y’’’z’’’座標系を形成する。x’’’軸は、第3の光軸部分32に沿ってビーム方向に延びている。y’’’軸は、図1の図平面に垂直に延びている。
視野ファセットミラーのための交換ホルダ27に対応する瞳ファセットミラーのための別の交換ホルダ33が設けられる。瞳ファセットミラー31と共に、この交換ホルダ33は、他の瞳ファセットミラーを保持し、そのうちの瞳ファセットミラー34が図1に示されている。交換ホルダ33は、駆動モータ35によって回転軸36に関して回転可能であり、これは、個々の瞳ファセットミラー34の交互使用を可能にする。瞳ファセットミラー31は、例えば、x’’’z’’’平面の放射ビームの偏光に対して最適化される。他の瞳ファセットミラー34は、例えば、x’’’y’’’平面の放射ビーム13の偏光に対して最適化される。
駆動モータ28及び35は、制御コンピュータ18と信号接続している。
瞳ファセットミラー34の下流で、放射ビーム13は、付加的なEUVミラー37、37aによってレチクル平面2に案内される。レチクル平面2における照明視野は、反射EUVミラー39から42を含む投影対物器械38によってウェーハ平面4内に結像される。
EUV照明光学器械及び投影対物器械38の光学構成は、当業者には公知である。EUV照明光学器械及び投影光学器械38の反射構成要素は、当業者に公知のようなEUV放射を反射するための複数の高反射率の個々の層を含む層状システムである。これらの層状システムの反射率は、入射EUV光の偏光に依存する。
照明システム6は、以下のように機能する。照明環境、すなわち、レチクル平面2における照明視野を照明するための照明角度分布が、第1の段階で定められる。この環境を発生するのに適するフィールドファセットミラー及び瞳ファセットミラーは、所定の照明環境に依存して選択される。駆動モータ28、35が次に作動され、図1に示すように、ファセットミラー25、31の位置にこれらのファセットミラーを回転させる。フィールドファセットミラー25及び瞳ファセットミラー31は、放射ビーム13の特定の直線偏光に対して最適化され、この特定の直線偏光は、回転軸14に関してEUV光源を回転させることによって判断かつ設定される。ファセットミラー25、31が、例えば、x’’z’’及びx’’’y’’’偏光に対して最適化される場合、EUV光源7は、z’軸がz軸に一致するような方法で回転軸14に関して回転される。ファセットミラー25、31が、代替的に、x’’y’’及びx’’’y’’’平面の直線偏光に対して最適化される場合、EUV光源7は、z’軸がy軸に一致するまで回転軸14に関して回転される。
位置制御デバイス21は、位置制御デバイス21の下流で、放射ビーム13がEUV光源の回転位置に関わらず正確に光軸に沿って案内されることを保証する。
放射ビーム13の望ましい直線偏光が設定されるや否や、レチクル3は、光に露出され、その構造がウェーハ5のEUV感応層上に投影される。このようにして、微小構造は、微小構造をその後微小構造構成要素に加工することができるような極めて高い空間解像度でウェーハ上に生成される。
EUV光源7は、回転軸14に関して連続的に回転可能とすることができる。代替的に、EUV光源7は、偏光表面の隣接する向きが10°を超えない、好ましくは、5°を超えないピボット角によって互いに離間している直線偏光されたEUV照明光が別様に配向された偏光表面で発生させることができるような方法で回転するように配置することができる。
EUV光源7に対する回転駆動モータ15はまた、EUV光源が所定の角速度で連続的に回転するような方法で設計することもできる。これは、連続回転偏光表面での放射ビーム、すなわち、特に実質的に非偏光の放射ビームを発生させ、これは、照明又は投影光学器械における望ましくない偏光依存性を均一にする。
位置制御デバイス21により、放射ビーム13の位置は、放射ビーム13の実施のビーム方向が望ましいビーム方向から100mradを超えない、及び好ましくは20mradを超えない量だけずれるような方法で制御される。
以上の説明は、EUV光源7だけが回転可能である回転可能実施形態に関するものである。代替的実施形態では、照明システムの付加的な光束案内構成要素を含む照明サブユニットを、EUV光源7と共に回転するように装着することもできる。これを図1に示す破線の構成要素によって以下に説明する。この代替的実施形態では、EUV光源7及び散乱構成要素24は、1つの照明サブユニット43に組み合わされる。EUV光源7及び散乱構成要素24間の位置制御デバイス21は省略することができる。駆動モータ15も同様に省略することができる。
照明サブユニット43全体は、図1の45で示すように、例えば歯車箱を通じて駆動モータ44と機械的に連結される。駆動モータ44は、信号線46を通じて制御コンピュータ47と信号接続している。制御コンピュータ47は、駆動モータ28、35と、及び信号線48を通じて、連続的に配置された偏向構成要素50、51を含む位置制御デバイス49と信号接続している。位置制御デバイス49は、散乱構成要素24とフィールドファセットミラー25の間に装着されて固定、すなわち、非回転である。
位置制御デバイス49の機能は、位置制御デバイス21に関連して上述したものに対応する。位置制御デバイス49の下流で、放射ビーム13は、光軸20と正確に一致している。実際のビーム方向は、望ましいビーム方向から100mradを超えない、及び好ましくは20mradを超えない量だけずれている。
制御コンピュータ18を含む駆動モータ15、又は制御コンピュータ47を含む駆動モータ44は、照明サブユニット7又は43の下流のEUV放射ビーム13の所定の偏光を設定するための偏光設定デバイスの例である。構成要素の回転に基づかない他の偏光設定デバイスも同様に考えられる。その例は、DE103、58、225B3に説明されている。偏光状態は、代替的に又は追加的に、照明サブユニットの平行移動によって影響を受ける場合がある。照明サブユニットの平行移動とは、照明システムの他の構成要素に対する照明サブユニットの変位、又は代替的に照明サブユニットの構成要素の互いに対する変位を意味するものである。
1 マイクロリソグラフィ投影露光装置
2 レチクル平面
6 照明システム
7 EUV光源照明サブユニット
13 EUV放射ビーム
15、18 偏光設定デバイス
20 光軸
24、25、31、37 照明光学器械

Claims (13)

  1. 直線偏光されたEUV照明光の放射ビーム(13)を発生するEUV光源(7)と、
    光軸(20)に沿って前記放射ビーム(13)を案内し、レチクル平面(2)における照明視野を該放射ビーム(13)によって照明させる照明光学器械(25、31、37、37a)と、
    を含む、マイクロリソグラフィ投影露光装置(1)のための照明システム(6)であって、
    照明システム(6)の照明サブユニット(7;43)が、少なくともEUV光源(7)を含み、かつ照明サブユニット(7;43)のEUV放射ビーム(13)の所定の偏光を該照明サブユニットの回転及び/又は平行移動によって設定するための偏光設定デバイス(15、18;44、47)を含む、
    ことを特徴とする照明システム(6)。
  2. 前記照明サブユニット(7;43)は、該照明サブユニット(7;43)の下流に配置され、かつ最も近い偏向EUV光束案内構成要素(24;25)まで延びる前記光軸(20)の部分(19、26)に関して回転するように配置されることを特徴とする請求項1に記載の照明システム。
  3. 前記EUV光源(7)は、前記放射ビームに関して回転可能であるアンジュレータ構成(8、9)又はウィグラー構成を含むことを特徴とする請求項2に記載の照明システム。
  4. 前記放射ビーム(13)の発散を増大させるための散乱構成要素(24)が、前記EUV光源(7)の下流に配置され、該EUV光源(7)は、該散乱構成要素(24)と共に、該散乱構成要素(24)の下流に配置されて前記最も近い偏向EUV光束案内構成要素(25)まで延びる前記光軸(20)の部分(26)に関して回転するように配置された照明サブユニット(43)であることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の照明システム。
  5. 偏光平面の隣接する向きが10°を超えない、好ましくは、5°を超えないピボット角によって互いに離間した異なる向きの偏光平面で直線偏光された放射ビーム(13)が発生されるような前記照明サブユニット(7;43)の回転可能な構成を特徴とする請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の照明システム。
  6. 前記照明サブユニット(7;23)の連続的に回転可能な構成を特徴とする請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の照明システム。
  7. 事前設定可能な角速度で回転可能な照明サブユニット(7;43)を特徴とする請求項2から請求項6のいずれか1項に記載の照明システム。
  8. 前記放射ビーム(13)の実際のビーム方向が、100mradを超えない、好ましくは、20mradを超えない量だけ制御デバイスの下流で望ましいビーム方向からずれるような方法で配置された該放射ビーム(13)の位置制御デバイス(21;49)を特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の照明システム。
  9. 交換用光束案内構成要素(30;34)によって交換可能であるように交換ホルダ(27;33)により定位置に保持され、かつ一方において光束案内構成要素及び他方において該交換用光束案内構成要素(30;34)のビーム光束案内特性が、各々の場合に前記放射ビーム(13)の異なる向きの偏光平面に対して構成されている、前記照明サブユニット(7;43)の下流の少なくとも1つの光束案内構成要素(25;31)を特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の照明システム。
  10. 前記交換ホルダ(27;33)によって保持された前記交換用光束案内構成要素(25;31)は、照明システムの照明環境を設定するためのデバイスの一部であることを特徴とする請求項9に記載の照明システム。
  11. 請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の照明システムを含む投影露光装置。
  12. 微小構造構成要素を生成する方法であって、
    レチクル(3)及びウェーハ(5)を準備する段階と、
    請求項11に記載の投影露光装置の投影対物器械(18)を使用して、前記レチクル(3)上の構造を前記ウェーハ(5)の感光層上に投影する段階と、
    前記ウェーハ(5)上に微小構造を生成する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
  13. 請求項12に記載の方法に従って生成された微小構造構成要素。
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