JP5366970B2 - マイクロリソグラフィ投影露光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、マスクを感光面上に結像するマイクロリソグラフィ露光装置に関する。より具体的には、本発明は、ミラーアレイを含む照明光学系を含むそのような装置に関する。
マイクロリソグラフィ投影露光装置は、多くの場合に、照明光学系によって照明される物体視野内の物体視野点に関連付けられた射出瞳内に強度分布を生成するための照明光学系を含む。そのような装置は、例えば、US6,285,443B1から公知である。射出瞳の構造化(すなわち、望ましい強度分布を生成すること)は、フーリエ光学系によってそれに続く瞳平面とフーリエ関係を有する平面に回折光学要素(DOE)によって生成される角度空間における強度分布を構造化することから生じる。射出瞳では、強度分布は、DOEの平面内の角度に対応する瞳座標の関数として説明される。DOEによって生成される角度分布を選択的に変更するために、DOEと瞳平面の間に配置された可変ズーム対物系及び/又はアキシコン系を用いることができる。それによって、例えば、照明の干渉、例えば、σが、以下により詳細に説明することになる干渉パラメータである場合に、設定の外側σ及び/又は内側σを調節することができる。これらの調節可能な要素は、射出瞳のより複雑な構造化を可能にする。ズーム対物系及び/又はアキシコン系は、対称軸としての瞳平面の光軸に対して光の放射対称又は軸対称の再分配を保証する。一般性を制限することなく、光軸に関するアキシコンの対称性が仮定される。
上述の干渉パラメータでは、外側σは、射出瞳内の光のフィル・ファクタの尺度である。逆に内側σは、外側σに説明される射出瞳内の光充填領域の内側の中心の掩蔽又は遮光のフィル・ファクタの尺度である。照明光学系の物体平面内にある物体視野の物体視野点の射出瞳が構造化されるように、少なくとも1組の更に別のフーリエ光学系が、瞳平面内の瞳位置の関数としての上述の分布をそれに続く物体平面内の角度分布へと変換する。
これらの投影露光装置における制限ファクタは、アキシコン系のズーム対物系又はズーム要素の様々なレンズを調節することでは、DOEによって引き起こされる構造化を基本的に光軸に関して放射対称又は軸対称に僅かな範囲でしか修正することができないことである。完全に異なる射出瞳構造が望ましい場合には、DOEを変更すべきである。実際には、望ましい瞳構造化に適するDOEを準備するのに要する時間は数日又は更に数週である場合がある。従って、そのような投影露光装置は、迅速な変更という顧客要件を満たすには限られた適合性しか持たない。例えば、大幅に異なる射出瞳構造の間では数分の1秒内に変更を行うことはできない。
多ミラーアレイ(MMA)を用いて射出瞳の構造化を迅速に変更するための照明光学系を有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置は、例えば、WO2005/026843A2から公知である。
投影露光装置の照明光学系の射出瞳の最適な構造化をレチクル上の結像されるマスク構造の関数として計算する方法は、例えば、US6,563,566B2及びUS2004/0265707A1から公知である。
US6,285,443B1 WO2005/026843A2 US6,563,566B2 US2004/0265707A1
本発明の第1の目的は、導入部で言及した種類の投影露光装置を改良することである。特に、投影露光装置の照明光学系の物体視野点の射出瞳の構造化を迅速かつ再現可能に変更するための多ミラーアレイ(MMA)を有する投影露光装置を提供することが本発明の目的である。
本発明によると、この目的は、各物体視野点に対して、関連付けられた射出瞳内の強度分布の、関連付けられた射出瞳内の望ましい強度分布からの逸脱が、重心角度値sin(β)の場合に関連付けられた射出瞳の最大周辺角度値sin(γ)に基づいて表して2パーセントよりも小さく、及び/又は楕円度の場合に2パーセントよりも小さく、及び/又は極均衡の場合に2パーセントよりも小さくなるように照明光学系が多ミラーアレイの照明を時間的に安定化するための少なくとも1つ光学系を含む導入部で言及したマイクロリソグラフィのための第1の投影露光装置によって達成される。
本発明者は、例えば、US6,285,443B1に説明されている従来の投影露光装置におけるDOEが、射出瞳内で強い光混合を引き起こすことを見出した。この場合、強い光混合は、射出瞳内のある領域の強度が、基本的にDOEの全ての位置又は視野点から出射する複数の照明光線の重ね合わせによって形成されることを意味する。従って、そのような系では、光源の時間的及び/又は空間的な変動、例えば、空間的レーザジッターがDOEの強い光混合によって相殺される。露光工程中にはこの相殺により、時間平均された構造化と比較して僅かな範囲でしか変動しない時間的にほぼ安定化された構造化が射出瞳内に生る。従って、DOEを有する従来の投影露光装置では、射出瞳内のそのような時間平均の構造化をこの露光工程に対して望ましい構造化に様々な手法で近づけることができる。多くの系に対して適用可能な推定では、従来の投影露光装置のDOEの光混合特性を再現するために、投影露光装置のための多ミラーアレイ(MMA)のミラーが約80、000個又はそれよりも多く必要であることを示している。強い光混合を発生させるために投影露光装置においてそれ程多数のミラーを有するそのような多ミラーアレイ(MMA)は、現時点では技術的に得ることができない。
本発明によると、80、000個よりも少ないミラーしか持たない投影露光装置において、多ミラーアレイ(MMA)の照明の時間的安定化が、射出瞳の同様に良好な又は更に良好な時間平均の構造化を生じることが見出された。従って、最適に計算された投影露光装置のユーザが要望する投影露光装置の射出瞳の構造化を露光工程中に上述の投影露光装置によって高精度で再現することができる。従って、射出瞳の構造化において望ましい構造化と比較してごく僅かで許容可能な逸脱しか持たない変動を得ることができる。これは、本発明のこの第1の実施形態が、射出瞳の望ましい構造化を時間的に安定化するのに、瞳内でのDOEの光混合特性を再現することを有利に可能にすることを意味する。従って、射出瞳は、例えば、80、000個よりも少ないミラーしか持たないMMAを含む照明光学系の位置平面又は視野平面内の照明を時間的に安定化することにより、光源の時間的及び/又は空間的な変動、例えば、エキシマレーザのレーザジッターから有利に分離される。
この場合、射出瞳の構造化は、射出瞳内の強度分布と意味的に同等である。専門用語では、射出瞳の構造化の代わりに設定という用語も用いられる。
光学の教科書では、物体視野点の射出瞳は、開口制限絞りの像として定められ、これは、この絞りに続く光学系を通じてこの絞りを像空間内で結像することから生じる。別の表現を用いると、射出瞳は、物体視野点から開口制限絞りに続く光学系を通して見た絞りの後方観察において出現するこの開口制限絞りの像である。開口制限絞りが、それに続く光学系から、これらのそれに続く光学系の焦点距離の値よりも短い距離に位置する場合には、射出瞳は、開口制限絞りの虚像であり、着目している物体視野点の物体平面において光方向に先行する。しかし、この絞りが、それに続く光学系から、これらの光学系の焦点距離値よりも長い距離に位置する場合には、射出瞳は、開口制限絞りの実像であり、例えば、射出瞳の位置にあるスクリーンによって取り込むか又は表すことができる。テレセントリック系では、開口制限絞りは、それに続く光学系から、これらのそれに続く光学系の焦点距離に対応する距離に位置し、従って、射出瞳は、光方向に着目している物体視野点の物体視野平面の前の無限遠における開口制限絞りの虚像、及び光方向に着目している物体視野点の物体視野平面の後の無限遠における開口制限絞りの実像の両方として見られる。テレセントリック系の射出瞳としての開口制限絞りのこれらの虚像又は実像は、開口制限絞りを際どく通過することができ、物体視野点の照明光線(周辺光線)をこの物体視野点から直線的に後方に又は直線的に前方に無限遠へと延ばすことによって容易に得ることができる。この場合、物体視野点の射出瞳としての開口制限絞りの虚像又は実像内の照明光線の位置は、物体平面内のこの物体視野点における照明光線の関連付けられた角度に対応する。この場合、この対応は、照明光線の角度の正接を用いて成立し、同時にこの正接は、物体視野平面からの射出瞳の距離に対する射出瞳内での射出瞳中心からの照明光線の位置の距離の比である。この対応は、射出瞳内での射出瞳の中心に対する位置の距離と物体視野平面内での角度の間の正接関数による1対1対応を伴うので、光学の教科書における射出瞳の典型的な定義に加えて、物体視野平面内での角度を用いた射出瞳の別定義を本出願の範囲内で有効なものとする。本出願の範囲内での物体視野点の射出瞳は、照明光学系の開口制限絞りによって制限された物体平面内の物体視野点のこの物体視野点が照明光学系からの光を受光することができる角度範囲又は角度空間である。本出願の範囲内での射出瞳のこの定義は、物体平面内の物体視野点のこの物体視野点が照明光学系からの光を受光することができる角度範囲又は角度空間が、無限遠における開口制限絞りの虚像又は実像よりも技術測定目的で容易に利用することができるという利点を有する。
代替形態として、射出瞳は、物体平面内の角度範囲又は角度空間という形態の代わりに、物体平面のフーリエ変換として、いわゆるフーリエ光学系の瞳平面という形態で説明することができる。そのようなフーリエ光学系は、例えば、射出瞳を分析するために照明光学系の物体平面内に導入される測定機器の一部とすることができる。フーリエ光学系の物体平面と瞳平面の間のフーリエ関係により、瞳平面内で光軸に対して測定されたフーリエ光学系の瞳平面の点の高さは、物体平面内で光軸に対して測定された照明角度の正弦に関連付けられる。
従って、射出瞳の構造化、又は同等的に射出瞳内の強度分布は、開口制限絞りの虚像又は実像の像平面にわたる強度分布、フーリエ光学系の瞳平面内の面にわたる強度分布、又は位置/像平面又は視野平面内での角度範囲又は角度空間にわたる強度分布のいずれかとして説明することができる。
一般的に、マイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系は、テレセントリック性条件からの50mradよりも小さい逸脱しか伴わずに、物体平面又はレチクル平面にテレセントリックビーム経路を有する。レチクル平面内のテレセントリックビーム経路へのそのような近似は、最適な結像に向けてレチクルを光軸に沿って位置決めする際の公差に対して有利である。0mradのテレセントリック性値を有する完璧なテレセントリック照明光学系では、照明系の射出瞳としての開口制限絞りの虚像又は実像は無限遠に位置し、従って、全ての視野点の射出瞳は互いに一致する。本出願の範囲内での射出瞳としての物体視野点のこれらの物体視野点が照明光学系からの光を受光することができる角度範囲も同様に一致する。
物体平面又はレチクル平面内の物体視野にわたる50mradよりも小さいテレセントリック性分布では、射出瞳としての開口制限絞りの虚像又は実像は、照明光学系からの極めて大きい距離の位置で互いに偏心する。更に、本出願の範囲内での射出瞳としての物体視野点の角度範囲は、物体平面内で互いに傾斜される。上述の理由、及び照明光学系の他の結像誤差が、物体視野点の射出瞳内で更に別の差を引き起こす可能性があるという理由から、本出願の範囲内では投影露光装置のための照明光学系の全体的な射出瞳には着目せず、物体視野点の個々の射出瞳、及び物体視野点の個々の射出瞳内のそれぞれの強度分布に従って区別を付けることにする。理想的な場合には、上述のように、これらの射出瞳も一致するとすることができる。
フーリエ光学系の瞳平面、又は瞳平面と共役なフーリエ平面、例えば、照明光学系内の瞳平面、又は瞳を分析するための測定光学系の瞳平面内では、関連の平面内の強度分布を影響するか、又はこの平面内で強度分布を測定するかのいずれかを行うことができる。この場合、これらの平面は、「平坦」という用語の意味で必ずしも平面である必要はなく、2つまでの空間方向に湾曲したものとすることができる。同様に、物体/像平面、又は視野平面、又はこれらの平面と共役なフーリエ平面内で、関連の平面内の角度にわたる強度分布を影響するか、又はこの平面内で強度分布を測定するかのいずれかを行うことができる。ここでもまた、瞳平面に対して言及した一般化が、「平面」という用語に当て嵌まる。
投影露光装置において生成される物体視野点の射出瞳の強度分布からの望ましい強度分布の逸脱の尺度として、特に、関連付けられた射出瞳の最大周辺角度値sin(γ)と比較したこれらの2つの強度分布の重心角度値sin(β)の差を用いることができる。本出願の範囲内での角度値は、対応する角度xの正弦sin(x)を意味することを意図したものである。従って、周辺角度値は、射出瞳の周囲点を物体視野点から見た時の光軸又はそれに対して平行な軸に対する角度の正弦を意味することを意図したものである。物体視野点のこの物体視野点が照明光学系からの光を受光することができる角度範囲としての射出瞳の上述の別定義では、周辺角度値は、本出願の射出瞳として当て嵌まる角度範囲の周辺角度又は制限角度の正弦である。最大周辺角度値sin(γ)は、射出瞳の全ての周囲点の全ての周辺角度のうちで最大の角度値、又は本出願の射出瞳として当て嵌まる角度範囲の全ての周辺角度のうちで最大の周辺角度値である。重心角度値sin(β)は、射出瞳内の強度分布の重心角度βの正弦であり、これは、更に、射出瞳内の強度分布の重心が物体視野点によって感知される方向の角度である。
多くの場合に、射出瞳内の強度分布の重心が感知される方向を中心光線方向とも呼ぶ。重心角度値、又は中心光線角度の正弦は、同時に所定の強度分布における射出瞳のテレセントリック性の尺度でもある。
テレセントリック性の場合には、多くの場合に、幾何学的テレセントリック性とエネルギ的テレセントリック性の間の区別もつけられる(下記を参照されたい)。更に、幾何学的テレセントリック性の場合には、主光線テレセントリック性(下記を参照されたい)と射出瞳の均一で回転対称な充填を有する幾何学的テレセントリック性との間で区別がつけられる。幾何学的テレセントリック性は、ゼロと最大周辺角度値との間で変えることができる制限角度値までの光による射出瞳の均一で回転対称な充填の場合の重心角度値、又は中心光線角度の正弦と意味において同等である。
光による射出瞳の基本的に均一で回転対称な充填、すなわち、射出瞳内の基本的に均一で回転対称な強度分布では、いわゆるσ設定又は部分的にコヒーレントな設定という用語も用いられる。専門技術者の文献では、設定の外側σは、最大周辺角度の正弦に対する射出瞳内の光充填領域が突然終端を成す角度の正弦の比を意味することを意図したものである。しかし、設定の外側σのこの定義では、実際の照明光学系における条件、特に、結像誤差、ゴースト像、及び散乱光の存在は無視される。射出瞳内での明領域と暗領域との突然の遷移は、瞳平面内の絞りを用いることによって近似的にのみ生成することができ、これは、この場合、結像誤差、ゴースト像、及び散乱光は、その大部分を無視することができるからである。しかし、設定を生成するための照明光学系の瞳平面内での絞りの使用は、必然的に光損失、及び従って露光される基板又はウェーハの収量の低減を引き起こす。本出願の範囲内では、設定の外側σの提案する定義は、絞りを用いて望ましい設定を生成する投影露光装置のための照明光学系に対してのみ適用するものとする。全ての他の照明光学系に対しては、上述の設定の外側σの教科書定義に反して、上述の理由から、外側σは、最大周辺角度の正弦に対する射出瞳の合計強度の90%が存在する角度の正弦の比になる。従って、全ての他の照明光学系に対しては、次式が当て嵌まる。
外側σ=角度値(90%強度)/sin(γ)
一般的に、照明光学系の結像誤差に起因して、異なるσ設定におけるテレセントリック性と、所定の物体視野点に対する主光線テレセントリック性とでは、ゼロと数mradの間に収まるとすることができる異なる値が見られる。
物体視野点の主光線テレセントリック性は、物体視野点の位置における主光線の光軸又はそれに対して平行な軸に対する角度を意味することを意図したものである。この場合、主光線は、物体視野点から見て、射出瞳の幾何学的中心から出射する光線である。
同様に、環状設定におけるテレセントリック性値と、所定の物体視野点に対する主光線テレセントリック性とにおいても、一般的に、異なる値が得られる。環状設定は、射出瞳内の光の境界判断において外側σだけではなく内側σも有する強度分布を射出瞳内に含む。設定の内側σは、射出瞳内での中心の遮光又は掩蔽の範囲を説明する。専門技術者の文献では、設定の内側σは、最大周辺角度の正弦に対する射出瞳内の中心の遮光又は掩蔽が突然終端を成す角度の正弦の比を意味することを意図したものである。外側σに関して上述したものと同じ理由から、設定の内側σのこの定義は、設定が、瞳平面にある絞りによって生成される照明光学系には極めて適切である。全ての他の照明光学系における設定の内側σに対しては、本出願の範囲のこの定義に反して、設定の内側σは、最大周辺角度の正弦に対する、射出瞳の合計強度の10%が存在する角度の正弦の比とすべきことになる。従って、全ての他の照明光学系に対しては、次式が当て嵌まる。
内側σ=角度値(10%強度)/sin(γ)
一方、エネルギ的テレセントリック性は、異なる強度値を有する異なる射出瞳部分、又は照明光学系の結像誤差によって異なって歪曲されるか、又はより明確に表すと歪曲して結像される異なる射出瞳部分から生じる。
テレセントリック性は、それに対する異なる捉え方に起因して独特な量ではないので、本出願の範囲内では重心角度値、すなわち、重心角度又は中心光線角度の正弦を独特な比較可能な量として用いることにする。この量は、射出瞳内の強度分布の中心光線角度のエネルギ的ファクタ又は幾何学的ファクタの両方を含み、最終的にマスク結像の結像処理に対する重心角度又は中心光線角度の全体的な効果を説明する量をも表している。
投影露光装置において生成される物体視野点の射出瞳の強度分布からの望ましい強度分布の逸脱の更に別の尺度は、望ましい強度分布と得られる強度分布の間の楕円度の差である。
射出瞳の強度分布の楕円度を計算するために、射出瞳は、4つの四分円へと再分割される。この場合、x方向とy方向とを有する物体視野平面内の座標系に関して、四分円を配置するのに2つの従来の選択肢が存在する。四分円の第1の配列では、射出瞳は、x方向に1つの線によって分割され、y方向に1つの線によって分割される。この分割をxy分割と呼ぶ。
第2の配列では、これらの線は、xy座標系に対して45°に延びている。四分円が、物体視野に対して水平(H)方向と垂直(V)方向とに位置するので、第2の配列の射出瞳分割をHV分割と呼ぶ。
この場合、射出瞳内の強度分布の楕円度は、射出瞳の2つのH四分円内の強度の和と、射出瞳の2つのV四分円内の強度の和との間の差をこれらの2つの和の合計に対して正規化したものに100パーセントを乗じたマグニチュード値を意味することを意図したものである。射出瞳のXY分割における楕円度も同様に定められる。
投影露光装置において生成される物体視野点の射出瞳の強度分布からの望ましい強度分布の逸脱の更に別の尺度は、望ましい強度分布と得られる強度分布の間の極均衡の差である。射出瞳の強度分布の極均衡を計算するために、射出瞳内で強度を有する極又は領域の個数に従って、射出瞳は、光軸に関して放射対称な等しい大きさの区画へと相応に再分割される。これは、射出瞳内で互いに対向して位置する強度を有する2つの領域を有する双極設定では、射出瞳が、区画として2つの半域に分割されることを意味する。射出瞳内で強度を有する4つの領域を有する四重極設定では、射出瞳は、区画として4つの四分円に分割される。同様に、強度を有するn個の領域を射出瞳内に有するn極設定では、射出瞳はn個の区画に分割される。この場合、射出瞳内の強度分布の極均衡は、射出瞳の区画の最大強度と射出瞳の区画の最小強度との間の差をこれらの2つの区画からの強度の合計に対して正規化したものに100パーセントを乗じた値を意味することを意図したものである。
本出願の範囲内での光源の時間的及び/又は空間的な変動は、特に、光源と照明光学系との間で光軸に対して垂直な照明光線束位置、光源と照明光学系との間で光軸に対して垂直な照明光線束の一部の照明光線束の残りの部分に対する位置、照明光線束の方向、照明光線束の一部の照明光線束の残りの部分の方向に対する方向、照明光線束の強度及び偏光、照明光線束の一部の照明光線束の残りの部分の強度及び偏光と比較した強度及び偏光、及びこれらの特性のあらゆる組合せである光源によって出力される照明光線束の特性の時間的及び/又は空間的な変化を意味することを意図したものである。
マイクロリソグラフィのための投影露光装置のための光源として、365nmと3nmの間の波長を有する光源、特に、高圧水銀蒸気ランプ、レーザ、例えば、エキシマレーザ、例えば、ArF2、KrF2レーザ、又はEUV光源を考えることができる。本出願の範囲にある248nm、193nm、157nm、及び126nmという一般的な波長を有する光源としてのエキシマレーザの場合には、特に、光源のレーザパルスのレーザモードのモード数及びモード組成における変化も、光源の時間的及び/又は空間的な変動であると理解すべきである。
本出願の範囲内での多ミラーアレイ(MMA)の時間的に安定化された照明は、移動アンサンブル平均(下記を参照されたい)又は移動時間平均(下記を参照されたい)として、全てのアンサンブル平均又は時間平均の平均又は平均空間分布に基づいて表して25パーセントよりも小さくしか、特に、10パーセントよりも小さくしか空間分布が時間変化しない多ミラーアレイ(MMA)の平面内、又は多ミラーアレイ(MMA)上の照明光線束の空間強度分布を意味することを意図したものである。この場合、移動アンサンブル平均は、パルス光源(下記を参照されたい)の光パルスのアンサンブルにわたる移動平均値である。相応に、移動時間平均は、連続光源(下記を参照されたい)の特定の露光時間にわたる移動平均値である。
この場合、多ミラーアレイ(MMA)にわたる強度分布又は照明の積分強度は、例えば、光パルス毎に時間の関数として激しく大幅に変化する可能性があるが、移動アンサンブル平均又は移動時間平均としての多ミラーアレイ(MMA)にわたる照明の空間分布はそうではない。更に、移動アンサンブル平均又は移動時間平均としての多ミラーアレイ(MMA)にわたる強度分布の平均又は平均積分強度もそれ程変化してはならず、これは、この変化によって投影露光装置の像視野点の照射量が大幅に変化することになり、この変化は、一般的に、露光に対して望ましくないからである。
移動アンサンブル平均は、個数nの連続して発生する光パルスのアンサンブルにわたるある一定の量の移動平均値を意味することを意図したものである。この場合、移動は、個数nの連続して発生する光パルスのアンサンブルの先頭の光パルスが、光源の任意の光パルスであり、従って、アンサンブル平均が、アンサンブルの先頭の光パルスと共に時間移動することを意味する。この状況は、特定の露光時間にわたるある一定の量の移動平均値が、考慮される露光時間の開始時点と共に時間移動する場合の連続光源の特定の露光時間にわたる移動時間平均と類似である。
アンサンブルの光パルスの個数n又は特定の露光時間は、露光される加工物の像視野点の露光に何個の光パルス又はどれ程の露光時間を必要とするかに従って決められ、従って、いわゆるマスクレスリソグラフィのための投影露光装置から、いわゆるスキャナ、更にいわゆるステッパに及ぶ投影露光装置によっては、アンサンブルは、1つの光パルスと数百個の光パルスとの間、又はそれに対応する露光時間程度とすることができる。
本出願の範囲内では、射出瞳の構造化又は射出瞳内の強度分布と、投影露光装置の物体視野点の射出瞳の重心角度値、楕円度、極均衡、外側σ、及び内側σの両方が、特に、更に別の移動アンサンブル平均値又は移動時間平均値であると理解すべきである。これは、ある一定の量のこれらの移動アンサンブル平均値又は移動時間平均値のみが、露光工程中にアンサンブルの必要な光パルス又は必要露光時間に対して成立する照明条件又は結像条件を全体的に特徴付けるか又は説明するので、これらの平均値のみが、像視野点の露光に全体的に関連するからである。
本発明の上述の第1の目的の更に別の第2の解決法は、導入部で言及した第1の投影露光装置、すなわち、物体視野点を有する物体視野を物体平面内で照明するための照明光学系を有し、物体視野を像平面内の照明視野へと結像するための投影対物系を有し、上記照明光学系が、物体視野の各物体視野点に対して関連付けられた射出瞳最大周辺角度値sin(γ)を有する射出瞳を有し、上記照明光学系が、物体視野点の関連付けられた射出瞳内の強度分布を調節するための複数のミラーを有する少なくとも1つの多ミラーアレイ(MMA)を含み、上記照明光学系が、多ミラーアレイ(MMA)の照明を時間的に安定化するための少なくとも1つの光学系を含み、各物体視野点に対して、関連付けられた射出瞳内の第1の調節された強度分布が、関連付けられた射出瞳内の第2の調節された強度分布から、外側σ及び/又は内側σにおいて値0.1よりも小さくしか逸脱しないようにする投影露光装置によって提供される。
本発明によると、光源の時間的及び/又は空間的な変動に対する環状設定の時間的安定化が、多ミラーアレイ(MMA)の照明の時間的安定化という形態で与えられた場合に、多ミラーアレイ(MMA)を有する投影露光装置を用いた外側σ及び/又は内側σが若干しか異ならない環状設定の間の迅速な変更を特に良好に引き起こすことができる。
本発明によると、80、000個よりも少ないミラーしか持たない投影露光装置の多ミラーアレイ(MMA)の照明の時間的安定化は、本発明による第1の投影露光装置に関連して上述したように、DOEの光混合特性を再現するのに有利であることが見出された。従って、露光工程おいて外側σ及び/又は内側σが若干しか異ならない2つの環状設定の間で、投影露光装置のユーザが意図する変更は、大きな変動を伴わずに、更に、環状設定の形態にある望ましい構造化と比較して可能な最低の逸脱しか伴わずに高精度で再現可能に実施することができる。従って、本発明によると、投影露光装置のユーザは、外側σ及び/又は内側σが若干しか異ならない2つの環状設定、又は射出瞳内の望ましい強度分布の間で、迅速かつ正確に、時間的に安定して、更に、再現可能に変更を行うことができる。
本発明の更に別の利点及び特徴は、本発明により提案する投影露光装置に関する従属請求項、及び図面を利用した例示的な実施形態の説明に見ることができる。
本発明の更に別の第2の目的は、特に、照明光学系の物体視野の物体視野点の射出瞳内の強度分布が投影露光装置の光源の時間的及び/又は空間的な変動に対して安定化されるような導入部で言及した種類の多ミラーアレイ(MMA)を有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系を改良することである。
この目的は、導入部に言及した照明光学系、すなわち、物体視野の各物体視野点に関連付けられた射出瞳を有し、物体視野点に関連付けられた射出瞳内の強度分布を調節するための複数のミラーを有する少なくとも1つの多ミラーアレイ(MMA)を含み、光源と多ミラーアレイ(MMA)の間に照明光線の照明光線束を有し、多ミラーアレイ(MMA)の照明を時間的に安定化するための少なくとも1つの光学系を含み、この時間的安定化が、多ミラーアレイ(MMA)上での照明光線束の照明光線の重ね合わせによって実施される、物体視野点を有する物体視野の物体平面内での均一な照明のためのマイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系によって達成される。
本発明によると、多ミラーアレイ(MMA)の照明のための光源の照明光線束の照明光線の重ね合わせは、投影露光装置の光源の時間的及び/又は空間的な変動に対する照明の時間的安定化、及び従って射出瞳内の強度分布の安定化を有利に引き起こす。
本発明の更に別の利点及び特徴は、本発明により提案する照明光学系に関する従属請求項、及び図面を利用した例示的な実施形態の説明に見ることができる。
本発明の更に別の第3の目的は、投影露光装置の照明光学系の物体視野点の射出瞳の構造化を迅速に変更するのに適することを意図して、導入部で言及した種類の投影露光装置のための照明光学系のための多ミラーアレイ(MMA)を改良することである。
この目的は、単位[nm]の投影露光装置作動光波長λを有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系に適切であり、多ミラーアレイの各ミラーが、少なくとも1つの軸の回りに最大傾斜角度値sin(α)だけ回転可能であり、200[mm*nm]*sin(α)/λよりも大きい最小縁部長さを有する導入部で言及した多ミラーアレイ(MMA)によって達成される。
本発明者は、多ミラーアレイ(MMA)が、100μmよりも短い縁部長さ、及び4°を超える最大傾斜角を有するミラーを40、000個よりも多く有する多ミラーアレイ(MMA)が、例えば、193nmの波長におけるこの目的に対して利用可能な限り、外側σ及び/又は内側σが若干しか異ならない2つの環状設定の間の迅速な変更を多ミラーアレイ(MMA)を有する投影露光装置によってより容易に、高精度で、時間的に安定して、更に、再現可能に達成することができることを見出した。これは、この場合、以下の考察が示すことになるように、個々のミラーのスポットによって射出瞳の構造化を極めて微細に構成することができ、投影露光装置をユーザに対して許容可能な設置空間内に収容することができることによる。
しかし、特に、以下の考察は、結局は、40、000個よりも少ないミラー、及び/又は4°よりも小さい最大ミラー傾斜角しか持たない多ミラーアレイ(MMA)に対する操作方法も提供する。
多ミラーアレイ(MMA)の視野平面とフーリエ光学系の瞳平面の間の理想的なフーリエ光学系では、多ミラーアレイ(MMA)の個々のミラーの直径スポットは、この瞳平面内で、フーリエ光学系の焦点距離と、個々のミラーを出射する照明光線束のこの部分の最大発散角との積によって与えられる。一方、瞳平面内の瞳半径は、フーリエ光学系の焦点距離と個々のミラーの最大傾斜角との積によって与えられる。これから、個々のミラーの後の照明光線束のこの部分の最大発散角に対する個々のミラーの最大傾斜角の比が、瞳平面内の解像度又は階調の尺度として適切であることが分る。従って、小さい発散角及び大きい最大傾斜角は、外側σ又は内側σにおいて僅かな差しか持たない環状設定間の変更に必要な瞳内の高解像度を保証する。しかし、瞳内の解像度を高める第1の可能な手法としての小さい発散角は、瞳内の小さいスポットを保証し、従って、必然的に瞳内のスポット光の僅かな混合をも保証する。DOEの光混合特性に関する上述の解説を参照すると、上述のことによる効果は、射出瞳の構造化が、光源の時間的及び/又は空間的な変動に依存することである。
40、000個を超える多数のミラーを有する多ミラーアレイ(MMA)は、極めて小さい発散角により、射出瞳のある領域が多くのミラーによって照明されることを保証し、それによってこれらのミラーにわたる平均化、及び従って光源の時間的及び/又は空間的な変動からの分離が提供される。約40、000個のミラーを有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置のためのそのような多ミラーアレイ(MMA)は、現時点では技術的に多大な困難を伴わずには実施することができない。更に、最大傾斜角において4°を超える大きい値を有する多ミラーアレイ(MMA)は、瞳内の解像度を高める更に可能な手法である。そのような多ミラーアレイ(MMA)もまた、現時点では技術的に多大な困難を伴わずには実施することができない。
瞳内の解像度以外に、瞳サイズも、考慮すべきである制約条件下にある。
一般的に、照明光学系の瞳平面には、固有の光混合を有する視野形成要素(FDE)、又はそれに続く視野平面にそれに続く光混合を有する屈折光学要素(ROE)が存在する。両方の場合に、光混合は、照明光学系の物体視野の均一な照明を発生させるように機能する。瞳平面内のこれらの要素の機能構成は、ある一定の最小瞳サイズを必要とする。瞳平面内の瞳サイズは、最大傾斜角と、多ミラーアレイ(MMA)と瞳平面の間のフーリエ光学系の焦点距離とによって決められる。従って、最大傾斜角を更に大きくすることができない場合には、例えば、フーリエ光学系の焦点距離を長くすることができる。しかし、フーリエ光学系の焦点距離の2倍は、それに続く瞳平面からの多ミラーアレイ(MMA)の距離をも定めるので、従来、焦点距離のいずれか任意の延長に対して技術的設置空間制限が課せられる。
瞳内の解像度及び瞳サイズ以外に、照明光学系内の光損失及び瞳内の外来光も、考慮すべきである制約条件下にある。照明光学系内の光損失は、投影露光装置の基板又はウェーハの収量の低減を引き起こす。例えば、散乱光又はゴースト像によって引き起こされる瞳内の外来光は、最悪の場合、射出瞳のある一定の望ましい構造化を提供することができないということを招く。一般的に、瞳内の外来光は、瞳内の細かい解像度を妨害することになるので、外側σ又は内側σにおいて若干しか異ならない環状設定の間の変更ができないということをも招く。多ミラーアレイ(MMA)を有する照明光学系において光損失及び外来光が回避される場合には、回折効果に起因し、従って、投影露光装置の照明光の波長λの関数としての多ミラーアレイ(MMA)の最小ミラー縁部長さに対する下限が存在することを考慮すべきである。
上述の制約条件以外に、更に別の制約条件として照明光学系のコストを考慮すべきである。これから、多ミラーアレイ(MMA)、及び従って多ミラーアレイ(MMA)の個々のミラーの面積も任意に大きくすることができないことが分り、これは、多ミラーアレイ(MMA)の面積が、最大傾斜角と共に直径及び従ってそれに続く光学系のコストに寄与する幾何学的光束を決めることによる。更に、それによって照明光学系の物体視野のサイズもまた、所定の開口数NAに対して一緒に判断される。
本発明は、上述の発見を単位[nm]の作動光波長λを有する照明光学系のための本発明による多ミラーアレイ(MMA)において利用する。この場合、多ミラーアレイ(MMA)の各ミラーは、少なくとも1つの軸の回りに最大傾斜角度値sin(α)だけ回転可能であり、200[mm*nm]*sin(α)/λよりも大きい最小縁部長さを有する。本発明によるそのような多ミラーアレイ(MMA)を有する照明光学系を用いて上述のことから得られる利点は、この照明光学系が、投影露光装置の照明光学系の物体視野点の射出瞳の外側σ及び/又は内側σが若干しか異ならない構造化の迅速な変更を可能にすることである。この変更は、正確に、時間的に安定して、更に、再現可能に行われる。
本発明の更に別の利点及び特徴は、本発明により提案する多ミラーアレイに関する従属請求項、及び図面を利用した例示的な実施形態の説明に見ることができる。
本発明の更に別の第4の目的は、マイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系の多ミラーアレイ(MMA)の照明を均一化するための光学系を改良することである。
この第4の目的は、マイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系の多ミラーアレイ(MMA)の照明を均一化するための導入部で言及した光学系によって達成される。この場合、本発明による光学系は、発散及び光源から多ミラーアレイ(MMA)への照明光方向を有する照明光線束を有し、照明光方向に光学系の後の照明光線束の発散は、光学系の前の照明光線束の発散の5倍よりも小さい。
本発明者は、照明光学系の本発明による光学系による照明光学系の多ミラーアレイ(MMA)の照明の空間的均一化が、多ミラーアレイ(MMA)上の照明の時間的安定化、及び従って射出瞳内の強度分布の時間的安定化を保証することを見出した。従って、多ミラーアレイ(MMA)の照明、及び射出瞳内の強度分布は、均一化光学系により、投影露光装置の光源の時間的及び/又は空間的な変動から分離される。最大発散角と瞳内の解像度との関係の解説において上述したように、本発明者は、多ミラーアレイ(MMA)上の照明を均一化するための光学系が、照明光線束の発散を実質的に増大させてはならず、これは、そうでなければ、外側σ及び/又は内側σが僅かな程度にしか異ならない環状設定の変更に向けて瞳内で必要な解像度が得られないからであることを更に見出した。
本発明の更に別の利点及び特徴は、本発明により提案する光学系に関する従属請求項、及び図面を利用した例示的な実施形態の説明に見ることができる。
本発明の更に別の第5の目的は、マイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系のためのレーザの照明光線束を調整するための光学調整ユニットを改良することである。
この第5の目的は、マイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系のためのレーザの照明光線束を調整するための導入部で言及した光学調整ユニットによって達成される。この場合のレーザは、1つよりも多くのコヒーレントなレーザモード及びレーザ出力を有する。更に、照明光線束は、発散、光線又は光束プロフィール、及び偏光状態を有し、本発明による光学調整ユニットは、レーザ出力と多ミラーアレイ(MMA)との間で照明光線束の少なくとも発散、光線又は光束プロフィール、及び/又は偏光状態を修正する。
本発明者は、外側σ及び/又は内側σが若干しか異ならない2つの環状設定又は射出瞳内の望ましい強度分布の間で、物体視野点の射出瞳の構造化の迅速な変更を実施することができるように、ある一定の状況下では、照明光線束が多ミラーアレイ(MMA)上に到着する時に、照明光線束の照明のサイズ、発散角、及び/又は偏光状態を調整、準備、又は修正することが好ましいことを見出した。これは、特に、射出瞳内の強度分布のサイズが大幅に異なる2つの環状設定の間で変更を行う時に有利である。この場合、射出瞳内の強度分布の安定化に対するミラー個数の効果、及び射出瞳内の解像度に対する照明光線束のミラーの後の部分の最大発散角の効果に関する上述の解説を参照すると、ある一定の状況下で、2つの設定の一方において、多ミラーアレイ(MMA)の異なるミラー個数、及び/又は照明光線束の異なる発散角を選択することが好ましい。同様に、2つの設定の一方の結像特性において、偏光状態を変更することを好ましいとすることができる。また、これは、2つの環状設定が射出瞳内の強度分布のサイズにおいて大幅に異なる場合にそれ相応に可能性が高いものである。
本発明の更に別の利点及び特徴は、本発明により提案する光学調整ユニットに関する従属請求項、及び図面を利用した例示的な実施形態の説明に見ることができる。
本発明の更に別の第6の目的は、微細構造化構成要素のマイクロリソグラフィ製造の方法、並びにそれによって製造することができる構成要素を提供することである。
本発明によると、この目的は、基板の少なくとも一部の上に感光材料の層が付加された基板を準備する段階と、結像される構造を含むマスクを準備する段階、及び/又は照明光学系のための光学調整ユニットを準備する段階、及び/又は照明光学系のための光学系を準備する段階、及び/又は照明光学系のための多ミラーアレイを準備する段階、及び/又は投影露光装置のための照明光学系を準備する段階、及び/又は投影露光装置を準備する段階と、マスクの少なくとも一部を層のある一定の領域上に投影露光装置の投影対物系を利用して投影する段階とを有する微細構造化構成要素のマイクロリソグラフィ製造の方法、並びにそのような方法によって製造される微細構造化構成要素によって達成される。
一実施形態では、非コヒーレントな重ね合わせの時間的修正を引き起こすように構成された光学系は、ミラー面、及びこのミラー面の少なくとも一部分の傾斜を引き起こすように構成されたアクチュエータを有するミラーを含む。ミラー面の少なくとも一部分を傾斜させることにより、照明光線束も同様に傾斜され、光学インテグレーター上に傾斜して衝突する。それによってそれに続く多ミラーアレイ上に生成される強度分布の横方向シフトが生じる。光学インテグレーターが、ハニカムコンデンサーの2つのチャンネルプレートを含む場合には、照明光線部分束によって照明される第2のプレートのチャンネル上の面積を変更することができる。それによって、そうでなければ第1のチャンネルプレートが照明光線部分束を第2のチャンネルプレート上に集束する場合に発生する過度に高い強度によって引き起こされる可能性がある第2のチャンネルプレートにおける損傷を防止することができる。
光学インテグレーターのチャンネル(すなわち、マイクロレンズ)上に時間的に変化する入射角を伴って光線束を誘導する概念は、非コヒーレントな照明光線束の重ね合わせが懸念事項ではない場合に用いることができる。また、この場合に、この概念は、各々が複数のマイクロレンズを含む2つのプレートを含むハニカム光学インテグレーターにおける損傷を回避する。
ミラー面の少なくとも一部分の傾斜は、ミラー面を屈曲させるアクチュエータを用いて引き起こすことができる。好ましい実施形態では、アクチュエータは、光軸に対して0°とは異なる角度、好ましくは90°の角度だけ傾いた回転軸の回りにミラーの回転振動を引き起こすように構成される。回転振動の振幅を制御することにより、回転振動によって引き起こされるミラー面の傾斜を装置の作動中に変化する可能性がある一定の要求に適応させることができる。例えば、照明光線部分束の発散は、第2のチャンネルプレートのチャンネル上の照明区域のサイズに対して強い効果を有する。この発散が、様々な作用、例えば、加熱効果の結果として変化する光学要素の光学特性の結果として変化する場合には、回転振動の振幅を変化する要求に適応させることができる。
ミラーが、マイクロミラーアレイに光学的に共役にされることになる場合には、ミラー及びマイクロミラーアレイが平行な平面に配置される配列を好ましいとすることができる。この点に関して、光学系が、偏光依存のビーム分割面、及びビーム分割面とミラーの間に配置された偏光マニピュレータを含む場合は有利であるとすることができる。この場合、偏光依存のビーム分割面を折り返しミラーとして用いることができ、このミラーは、ミラーから反射され、偏光マニピュレータを2度通過した光に対しては透明性を有する。
これらの主題の利点は、投影露光装置、照明光学系、多ミラーアレイ(MMA)、光学系、及び光学調整ユニットに関連して上述した利点、及び図面を利用した例示的な実施形態の説明に示す利点から見ることができる。
本発明の様々な特徴及び利点は、以下の詳細説明を添付図面と共に参照することによってより容易に理解することができるであろう。
従来技術のインテグレーターとしてロッドを有する照明光学系を有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置の概略図である。 従来技術のインテグレーターとしてFDEを有する照明光学系を有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置の概略図である。 本発明による多ミラーアレイ(MMA)を有する本発明による照明光学系の本発明による瞳形成ユニットの概略図である。 本発明による多ミラーアレイ(MMA)の照明を安定化するための本発明による光学系の概略図である。 本発明による多ミラーアレイにわたる強度分布により本発明による多ミラーアレイ(MMA)の照明を安定化するための本発明による光学系の概略図である。 本発明による周期的位相要素により本発明による多ミラーアレイ(MMA)の照明を安定化するための本発明による光学系の概略図である。 不規則位相分布を有する本発明による位相要素により本発明による多ミラーアレイ(MMA)の照明を安定化するための本発明による光学系の概略図である。 本発明による回転位相要素により本発明による多ミラーアレイ(MMA)の照明を安定化するための本発明による光学系の概略図である。 本発明による瞳形成ユニットの後の第1の瞳平面に至るまでの照明光線束のビーム経路の概略図である。 本発明によるレンズアレイを有する本発明による瞳形成ユニットの後の第1の瞳平面に至るまでの照明光線束のビーム経路の概略図である。 本発明による混合及び/又は散乱要素により本発明による多ミラーアレイ(MMA)の照明を調整するための本発明による調整ユニットの概略図である。 本発明による混合及び/又は散乱要素、及び本発明による対称化ユニットにより本発明による多ミラーアレイ(MMA)の照明を調整するための本発明による調整ユニットの概略図である。 本発明による調整ユニットのための本発明による対称化ユニットの概略図である。 本発明による混合及び/又は散乱要素、本発明による対称化ユニット、及び本発明による絞りにより本発明による多ミラーアレイ(MMA)の照明を調整するための本発明による調整ユニットの概略図である。 本発明による調整ユニットのための本発明による位相要素の概略図である。 本発明によるインテグレーターとしての本発明によるハニカムコンデンサー、及び本発明による遠隔又は中継光学系により本発明による多ミラーアレイ(MMA)の照明を調整するための本発明による光学系の概略図である。 本発明によるインテグレーターとしての本発明によるロッド又は本発明による導光器、及び本発明による遠隔又は中継光学系により本発明による多ミラーアレイ(MMA)の照明を調整するための本発明による光学系の概略図である。 本発明によるインテグレーターとしての本発明によるプレート混合器コンデンサー、及び本発明による遠隔又は中継光学系により本発明による多ミラーアレイ(MMA)の照明を調整するための本発明による光学系の概略図である。 本発明による簡単なインテグレーターとしての役割を同時に達成する本発明による光学調整ユニットとしての本発明による立方体混合器、及び本発明による遠隔又は中継光学系により本発明による多ミラーアレイ(MMA)の照明を調整するための本発明による光学系の概略図である。 回転振動を実施することができるミラーを含む多ミラーアレイの照明を安定化するための本発明の別の実施形態による光学系を通る略子午断面図である。 照明光線部分束が第1のチャンネルプレート上に異なる入射角の下で衝突する3つの異なる時点における2つのチャンネルプレートを含むハニカムコンデンサーの照明の概略図である。 照明光線部分束が第1のチャンネルプレート上に異なる入射角の下で衝突する3つの異なる時点における2つのチャンネルプレートを含むハニカムコンデンサーの照明の概略図である。 照明光線部分束が第1のチャンネルプレート上に異なる入射角の下で衝突する3つの異なる時点における2つのチャンネルプレートを含むハニカムコンデンサーの照明の概略図である。 エバネセント波が僅かな距離だけ分離された2つのロッド間を伝播する実施形態による混合要素を通る略断面図である。 図24に示す混合要素を複数備える混合ユニットの概略図である。 2つのロッドが水又は別の誘電体媒体の薄層によって分離された別の実施形態による混合要素の概略図である。 Lummer−Gehrkeプレートと類似の平板を含む更に別の実施形態による混合要素の概略図である。
図1は、マイクロリソグラフィのための従来技術の投影露光装置の例を略示している。光源1は照明光線束12を発生させ、照明光線束12の断面が、ビーム拡大光学系14内で変更される。次に、照明光線束12は、回折光学要素3a(DOE)上に衝突する。回折光学要素3aは、照明光学系の視野平面に配置され、回折光学要素3a内に含まれる回折構造に従って照明角度分布を発生させる。次に、照明光線束12は、回折光学要素によって加えられた照明角度分布を伴って光学モジュール2及びそれに続く瞳平面を通過する。この瞳平面(図1には示していない)は、屈折光学要素3bの近くに配置される。照明光線束12を更に修正するために、光学モジュール2は、軸線方向に変位可能なレンズ22及び1対のアキシコン要素21で略示しているズーム系を含む。アキシコン要素21を互いに収縮させることにより、設定の内側σ、又は照明環境の照明光線束の断面の境界を調節することができる。一方、光軸に沿った少なくとも1つのレンズ22の変位を含むズーム系の焦点距離を変更する段階により、照明環境の外側σ、又は一般的に照明光線束断面の外側境界を調節することができる。回折光学要素3aの適切な構成、並びにアキシコン要素21及びズームレンズ22の位置の適切な選択により、光学モジュール2の出力において、すなわち、屈折光学要素3bの近くに配置された瞳平面にほぼあらゆる望ましい強度分布を発生させることができる。
屈折光学要素3bは、視野平面内で望ましい視野形状、例えば、10:1のアスペクト比を有する矩形視野形状を得るために、瞳平面内の照明光線束12のこの強度分布に対して視野角度分布を加える。瞳平面内の照明光線束12のこの視野角度分布は、それに続く視野レンズ光学系4によってロッド5の入力にある照明視野5e内に転写される。ロッド5の入力にある照明視野5eは、照明光学系の視野平面に位置し、先行する視野レンズ光学系4の開口数に一般的にではあるが必須ではなく対応する最大照明角度値を有する照明角度分布を有する。回折要素3aにある視野とは対照的に、視野5eは、照明光学系の幾何学的最大光束を有する。この幾何学的光束は、幾何学的光束の二重導入の結果である。それに続く視野平面内の照明角度分布を調節するために、最初に瞳に対する幾何学的光束が、回折光学要素3aによって導入される。第2の段階では、光学要素3bに続いて照明光学系の幾何学的最大光束を利用することができるようにそれに続く視野平面内の照明視野形状を調節するために、視野に対する幾何学的光束が屈折光学要素3bによって導入される。
ロッド5の入力にある照明視野5eは、ロッド5によってロッドの出力の視野5aへと転写される。ロッド出力の視野5a内の最大照明角度は、ロッド入力の視野5e内のものに対応する。ロッド5のロッド壁における複数回の全反射は、ロッド射出口において視野5aの視野点の射出瞳内に、各個々の2次光源の形状としてロッド入射口にある視野5eの視野形状を有する2次光源を発生させる。多くの2次光源の光がこの視野5a内では重ね合わされるので、ロッド5のこの万華鏡効果により、視野5aは、視野にわたる強度分布に関して均一化される。
視野絞り51は、視野5aの側方範囲の境界を形成し、視野の鮮明な明−暗遷移を保証する。それに続くいわゆるREMA対物系6は、視野5aをレチクル平面7内に結像する。それによって視野絞り51の明−暗縁部は、視野平面7の物体へと鮮明に転写される。視野絞り51の鮮明なエッジの結像のこの機能を「レチクル遮蔽」とも呼び、それによってこの対物系のREMA(レチクル遮蔽)という名前が誘導される。REMA対物系6は、例えば、コンデンサー群61、瞳平面の近くの瞳領域62、瞳レンズ群63、偏向ミラー64、及びそれに続く視野レンズ群65から成る。
REMA対物系の瞳領域62内では、例えば、特に、透過又は偏光に関して幅広い種類の瞳操作を実施することができる。REMA対物系6は、視野絞り51の鮮明な視野縁部を有する視野5aのレチクル平面(すなわち、視野平面7)への結像を保証する。それによって視野5aの照明角度分布も、視野平面7内の対応する照明角度分布へと転写される。従って、レチクル平面(すなわち、視野平面7)内にある照明視野の各物体視野点は、その照明角度分布又は射出瞳を得る。
一般的に、REMA対物系6は、レチクル又は視野平面7をテレセントリックに照明する、すなわち、全ての物体視野点の照明角度分布は、光軸、又は光軸に対して平行な軸に対して対称である。視野平面7の物体視野点における照明光線の照明光学系又は光源1の方向の後方の幾何学的な延長は、無限遠においてこの物体視野点に対する照明光学系の虚射出瞳を与える。物体視野平面7内の物体視野点の照明角度分布のそれに続く投影対物系8の方向の前方投影は、無限遠において、着目しているこの物体視野点に対する照明光学系の実射出瞳を与える。照明光学系の虚射出瞳又は実射出瞳は、視野平面7内でテレセントリックな照明光学系ビーム経路の場合の直接的な結果である。物体視野点の射出瞳の中心に対する射出瞳内の点の高さは、この場合、この物体視野点の照明光線角度の正接に射出瞳の距離を乗じたものによって与えられる。
物体視野平面7は、投影露光装置の照明光学系と投影対物系、例えば、投影対物系8の間の分割平面を表している。照明光学系は、鮮明な縁部によって境界が定められた視野を均一に照明し、それによって仕様に従って物体視野点の望ましい照明角度分布又は射出瞳を生成するという役割を有する。
本出願の範囲内では、物体視野点の特定の照明角度が、正接条件によって対応する射出瞳位置に関連付けられるので、物体視野点の照明角度分布の生成は、本明細書ではこの物体視野点の射出瞳内に強度分布を生成することと意味において同等である。
チップ製造のためのレチクル又はマスクは、物体視野平面7内に導入される。これらのマスクは、照明光学系によって生成される照明光線束12を用いて照明される。投影対物系8は、照明されたマスクを更に別の視野平面である像視野平面10内に結像する。像視野平面10には、感光層を上面上に支持する基板9が配置される。マスク構造は、投影対物系8により、感光層の対応する露光領域内に転写される。この場合一般的に、は、マスク視野全体が感光基板9上に1回の露光段階で転写されるいわゆるステッパと、1回の露光段階ではマスクの一部のみが基板9の一部の上に転写され、この場合、マスク全体を転写するためにマスクと基板とが相応に同期方式で移動されるいわゆるスキャナという2つの異なる種類の投影露光装置が存在する。
露光処理段階の後には、露光された基板9は、それに続く処理段階、例えば、エッチングを受ける。一般的に、その後基板9は新しい感光層を受け取り、新しい露光処理段階を受ける。これらの処理段階は、完成したマイクロチップ又は完成した微細構造化構成要素が得られるまで繰り返される。
図2は、マイクロリソグラフィのための従来技術の投影露光装置の別の例を略示している。図1のものに対応する図2の要素を同じ参照番号で表している。
図2の投影露光装置は、図1の投影露光装置とは、照明光学系においてのみ異なる。図2の照明光学系は、図1の照明光学系とは、2次光源を発生させるためのロッド5が不在である点で異なる。更に、図2の照明光学系は、視野形成要素3c(FDE)が、瞳平面内で必要な視野角度の発生を保証するだけでなく、2段ハニカムコンデンサーとしての構造によって2次光源の発生を保証する点でも異なる。従って、図2の視野形成要素3cは、図1の屈折光学要素(ROE)3bの機能と、図1のロッド5の機能の両方を含む。2段ハニカムコンデンサーとして構成された視野形成要素3cは、一方で瞳平面に必要な視野角を導入し、他方で瞳平面に2次光源を発生させる。従って、視野にわたって望ましい均一化された強度分布を有する対応する視野形状が、2次光源の光の重ね合わせによって照明光学系のそれに続く視野平面に発生する。
図3は、例えば、図1又は図2に表しているリソグラフィ投影露光装置のための照明光学系のための本発明による瞳形成ユニットを略示している。この場合、図3の本発明による瞳形成ユニットは、図1又は図2によるこの投影露光装置の瞳形成ユニット2の代替物として機能する。しかし、図3の瞳形成ユニットの使用は、図1又は図2に表しているこれらの投影露光装置に限定されない。
図3の瞳形成ユニットは、図1に図示の実施形態では屈折光学要素3bの近くに配置された瞳平面44内で終端を成し、図2に図示の実施形態では視野形成要素3cの近くに配置された瞳平面44内で終端を成す。多ミラーアレイ(MMA)38は、図1及び図2の回折光学要素3aの代わりに瞳平面44内で重ね合わされる照明角度分布を生成し、この瞳平面に強度分布を形成する。瞳平面44のこの強度分布は、理想的なフーリエ光学系を仮定する限り、射出瞳内の強度分布、又は物体視野点の照明角度分布に対応する。
光源から出射し、平面折り返しミラー30によって偏向された照明光線束12は、ハニカムコンデンサー32によって個々の照明光線部分束に分解され、その後、中継光学系34又はコンデンサー34によってレンズアレイ36上に誘導される。このレンズアレイ36は、照明光線部分束を多ミラーアレイ38の個々のミラー上に集中させる。異なる強度分布を瞳平面44内で調節することができるように、関連付けられた照明光線部分束の入射角を修正するために、多ミラーアレイ38の個々のミラーは、異なって傾斜させることができ、すなわち、多ミラーアレイのミラーのうちの少なくとも一部を少なくとも1つの軸の回りに回転させることができる。多ミラーアレイ38のミラーから出射する照明光線部分束は、それに続く散乱ディスク40及びコンデンサー光学系42を通過し、それによってこの時点では好ましくは平行な主光線を有して瞳平面44と交差する。
図4は、図3の平面折り返しミラー30と多ミラーアレイ38の間の区画を倍尺で示している。この図には、コンデンサー光学系34と多ミラーアレイ38の間の任意的なレンズアレイ36を示していない。図4は、照明光線束12の照明光線部分束が、ハニカムコンデンサー32及びコンデンサー34を多ミラーアレイ38上へと通過する様子を示している。この実施形態では、コンデンサー34は、ハニカムコンデンサー32の第2のハニカムチャンネルプレートが配置された前側焦点面、及び多ミラーアレイ38が配置された後側焦点面を有するフーリエ光学系を形成する。照明光線部分束のうちの選択された光線の光線経路を実線及び破線の形態で表し、光軸を一点鎖線の形態で表している。実線として表している光線経路は、ハニカムコンデンサー32の第1のハニカムチャンネルプレートに可能な限り大きい角度で衝突する光線を示している。破線形態で表している光線経路は、光軸に対して平行に、及び従って可能な限り僅かな角度でハニカムコンデンサー32の第1のハニカムチャンネルプレートに衝突する光線を示している。
従って、ハニカムコンデンサー32の前の照明光線部分束の発散は、実線形態にある照明光線部分束の照明光線の光線経路間の最大開口角によって与えられる。図4には、この発散を中黒円aによって記号表記している。円aの中黒の面積は、照明光線部分束の発散の尺度であることを意図している。
ハニカムコンデンサー32の後に照明光線部分束の発散を決めるのは、破線として表している光線経路である。更に、この発散は、中黒円bの形態で記号表記している。中黒円bは、ハニカムコンデンサーの前の中黒円よりも大きい面積を有し、従って、照明光線部分束に対するハニカムコンデンサー32の発散増大効果を表している。
図5は、照明光線束12の2つの照明光線部分束(実線及び破線で示している)が、如何にハニカムコンデンサー32の2つのハニカムチャンネルを通過し、多ミラーアレイ38上に衝突するかを示している。2つの照明光線部分束の両方の光線経路は、光軸に対して平行、及び従ってハニカムコンデンサー32に対して垂直に到着する光線に関連付けられる。図5によると、2つの照明光線部分束の2つの光線経路が、コンデンサー34によって多ミラーアレイ38上に重ね合わされることが分る。これを同様にハニカムコンデンサー32の2つのハニカムチャンネルからの光線経路12a及び12bを用いて例示している。光線経路12aと12bは、2つの異なるハニカムチャンネルから出射するが、多ミラーアレイ38上の同じ位置に重ね合わされる。
図5に示している2つの照明光線部分束が高い相互空間的干渉を有する場合には、2つの照明光線部分束が多ミラーアレイ38上で重ね合わされる時に、多ミラーアレイ38上で周期的な強度変化を引き起こす可能性がある。この種の例示的な変化を図5に関数100によって例示している。この関数100は、多ミラーアレイ38にわたる位置の関数として最大値と最小値との間で周期的に変化する。
図6は、空間的干渉を回避するのに用いられる周期的位相要素33aを含む点で図5に図示の実施形態とは異なる実施形態を略示している。図6の上部は、図5に示すものと類似のハニカムコンデンサー32の上側の2つのハニカムチャンネルを通過する2つの照明光線部分束の光線経路を示している。ハニカムコンデンサー32の2つの上側ハニカムチャンネルに関連付けられた照明光線部分束121から発する2つの照明光線部分束が、互いに空間的にコヒーレントであることを仮定する。
しかし、ハニカムコンデンサー32の2つのハニカムチャンネルプレートの間に配置された周期的位相要素33aの結果、ハニカムコンデンサー32の上側の2つのハニカムチャンネルの2つの照明光線部分束は位相において互いに逸脱され、それによって多ミラーアレイ38にわたる第1の空間的に周期的な強度分布に加えて、この第1のものに対して空間的にシフトした多ミラーアレイ38にわたる第2の空間的に周期的な強度分布が得られる。関数100aは、多ミラーアレイ38にわたる、これらの2つの互いに空間的にシフトした周期的強度分布を示している。これらの2つの周期的強度分布の和としての強度が、最大値と最小値との間ではもはや変化せず、その代わりに最大値と平均値との間でのみ変化することを明らかに見ることができる。これは、位相要素33aが、その周期的位相関数により、照明光線部分束の空間的干渉に起因する多ミラーアレイ38にわたる空間干渉現象の低減を引き起こすことを意味する。それに応じて、上述のことは、2つの互いに空間的にコヒーレントな照明光線部分束の発生源であり、ハニカムコンデンサー32の2つの下側ハニカムチャンネルを通過する下側照明光線部分束122に対して当て嵌まる。
図7は、多ミラーアレイ38上の強度分布の空間干渉現象を低減するために、任意の位相関数を有する位相要素33bがハニカムコンデンサー32の前に配置された別の実施形態を略示している。この場合、多ミラーアレイ38上で必要な第2の空間的強度分布は、2つの照明光線部分束が、ハニカムコンデンサー32の下側の2つのハニカムチャンネルを通過することによって生成される。これらの2つの照明光線部分束は、ハニカムコンデンサー32に入射する前に位相要素33bによって傾斜される。ハニカムコンデンサー32の前の傾斜により、入射した照明光線部分束122から発する2つの互いに空間的にコヒーレントな照明光線部分束は、多ミラーアレイにわたって空間的にシフトした第2の周期的強度分布を得るように、ハニカムコンデンサー32の第2のハニカムコンデンサープレートの内側で逸脱される。
関数100bは、多ミラーアレイ38上の2つの互いに空間的にシフトした周期的強度分布を表している。この場合、これらの2つの周期的強度分布の和としての合計強度が、最大値と最小値との間ではもはや変化せず、代わりに最大値と平均値との間でのみ変化することが分る。図6に図示の実施形態とは対照的に、照明光線部分束の空間的干渉に起因する多ミラーアレイ38上の空間的強度分布の変化は、2つの空間的にコヒーレントな照明光線部分束が、周期的位相要素によって互いに空間的にシフトした2つの分離した強度分布に寄与することによっては低減されない。その代わりに、この低減は、空間的干渉を有する2つの照明光線部分束が、他の空間的にコヒーレントな照明光線部分束の周期的強度分布に対して位相要素33bによって逸脱された周期的強度分布に寄与することによって達成される。
図8は、位相要素33cが、多ミラーアレイ38上に生成される強度分布に対する照明光線部分束の空間的干渉の効果を低減する別の実施形態を略示している。位相要素33cは、この実施形態では回転可能楔として構成される。この楔は、時間平均の合計強度分布が最大値と平均値との間で変化するように、多ミラーアレイ38上の空間的強度分布が時間の関数として前後に移動することを保証する。図8に示している強度分布100cは、回転可能位相要素33cの任意の固位置置における多ミラーアレイ38にわたる空間的強度分布の瞬間的な図を表している。位相要素33cが回転すると、この強度分布100cは、図8に示している双方向矢印によって示しているように、ミラーアレイ38にわたって周期的に移動する。従って、多ミラーアレイ38上の強度分布は、ミラーアレイ38の面にわたって時間の関数として逸脱され、その結果、多ミラーアレイのミラー上の強度は時間と共に平均化される。
図9は、照明光線束12のビーム経路を略示している。光線は、ハニカムコンデンサー32に入射し、多ミラーアレイの個々のミラー38sのうちの1つから反射され、最終的に瞳平面44を通過する。実線によって示している光線経路は、ハニカムコンデンサー32の個々のチャンネルの周囲部分(光学的な意味で)を通過する照明光線を表している。破線によって示している光線経路は、ちょうどハニカムコンデンサー32のチャンネルの周囲部を通過する照明光線を表している。図9の一点鎖線は光軸を表している。
図9に示しているハニカムコンデンサー32から出射する全ての光線は、コンデンサー34を通過し、多ミラーアレイ38の個々のミラー38sのうちの1つの上に収まる。ミラー38sから反射された後に、光線は、更に別のコンデンサー42を用いて瞳平面44の面要素44a上に重ね合わされる。図9では簡略化の目的で、ミラー38sをそれが透過性を有するかのように示していることに注意すべきである。実際には、コンデンサー42及び瞳平面44は、ハニカムコンデンサー34の中心が位置する光軸に対して傾いた光軸に沿って配置される。
照明光線束12の伝播方向に多ミラーアレイの後に配置されたコンデンサー42は任意的であり、特に、曲面ミラー38sが用いられる場合は省くことができる。
図10は、図9に示すものと類似のビーム経路を示している。しかし、この実施形態では、コンデンサー34と個々のミラー38sを含む多ミラーアレイ38の間には、レンズアレイ36が配置される。レンズアレイ36は、多ミラーアレイ38の個々のミラー38s上での光線の強い集中(集束)を保証する。図10に図示の実施形態では、実線及び破線で示している光線は、もはやそれに続くコンデンサー42によって瞳平面44内で瞳要素44a上に重ね合わされず、これらの光線は、瞳平面44内でより大きな面要素44bを照明するように互いに隣接して位置決めされる。レンズアレイ36、個々のミラー38sの反射面の曲率、及びコンデンサー42の適切な寸法決めにより、個々のミラーによって瞳平面内で照明される面要素44bのサイズを判断することができる。そのような寸法決めの結果として、瞳平面44内で照明される面要素44bは、図9に図示の実施形態において対応する面要素44aに等しいか又はそれよりも小さいとすることができる。
図11は、本発明の別の実施形態を略示している。瞳形成ユニットに入射し、瞳形成ユニットの多ミラーアレイ38上に衝突する照明光線束12の光線が示されている。この実施形態の瞳形成ユニットは、回折光学要素3d、及びコンデンサー又はフーリエ光学系34を含む。この実施形態の多ミラーアレイ38は、詳細図に示しているように、個々のミラー38sを含む。個々のミラー38sは、1つ又はそれよりも多くの軸の回りに傾斜させることができる。従って、個々のミラー38s上に入射する光線を異なる調節可能な出射方向に反射することができる。
回折光学要素3dは、照明光線束12を大量の照明光線部分束に分解し、これらの照明光線部分束をコンデンサー34を利用して多ミラーアレイ38の個々のミラー38s上に重ね合わせ、同時にこれらの照明光線部分束を個々のミラー38s上に集光又は集束するという役割を有する。これを更なる詳細図において多ミラーアレイ38のそれぞれの個々のミラー38s上で照明される領域381によって略示している。
図12は、図11に示している瞳形成ユニットの前に配置することができる光学調整ユニット400を略示している。光学調整ユニット400は、ある一定の強度分布401を有する照明光線束12を受光する。光学調整ユニット400は、その出力において光軸(図12には示していない)に関して対称な照明光線束を生成し、この照明光線束は、光軸の上と下とにそれぞれ強度部分分布402と403とを有する。図11によるDOE3d、コンデンサー34、及び多ミラーアレイ38を含む瞳形成ユニットの出力において、2つの強度分布402と403との重ね合わせが発生する。
図13は、図12に図示の実施形態に用いられ、対称な強度分布402と403とを生成する光学調整ユニット400の実施形態の詳細内容を略示している。強度分布401、及び図13に小さい円記号によって示しているように作図面に対して垂直な直線偏光を有する照明光線束12は、半透過ミラー505を通じて部分的に透過する。ミラー505の後方、すなわち、光学調整ユニット400の出力では、照明光線束は強度分布402を有し、作図面に対して垂直な偏光方向に直線偏光されている。
照明光線束12の他の部分は、偏光を維持しながら半透過ミラー505において反射される。この反射部分は、偏光依存のビームスプリッタ504により、照明光線束12の元の光方向と逆の方向に再度反射される。照明光線束12のこの部分は、その後λ/4プレート502を通過し、このλ/4プレートは、偏光方向を45°だけ回転させる光学回転子によって置換することができる。それによって照明光線束12のこの部分の偏光状態は、円偏光(示していない)へと変換される。その後、照明光線束12のこの変換部分はミラー501で反射され、その戻り経路上で再度λ/4プレート502を通過する。それによって光の円偏光は、作図面に対して平行な偏光方向を有する直線偏光へと変換される。
従って、照明光線束12の残りの部分が、戻り経路上で、作図面に対して平行な偏光方向を有する直線偏光光として偏光子504を通過することができる。それに続くλ/2プレート503は、光学調整ユニット400の出力において作図面に対して垂直な直線偏光を有する第2の強度分布403が得られるように、作図面に対して平行な向きから作図面に対して垂直な向きへと直線偏光光の偏光方向を回転させて戻す。この強度分布403は、強度分布402に対して鏡面対称な強度形状を有する。
図14は、付加的な絞りデバイス600が設けられている点で図12に図示の実施形態とは異なる実施形態を示している。絞りデバイス600は、調整ユニット400内で発生したあらゆる散乱光を有利に遮断することができるように、対称化された強度分布402と403とを有する照明光線束12の境界を定めるのに用いられる。
図15は、図11、図12、及び図14のうちの1つによる実施形態の回折光学要素3dの前に任意的に配置することができる位相要素701を略示している。非球面レンズ要素及び/又は自由曲面を有するレンズ要素とすることができ、又はこれらの要素を含むことができる位相要素701は、照明光線束12の波面700を適応させるように機能する。図15は、照明光線束12が位相要素701を通過する前の照明光線束12の波面700を示している。更に、図15は、位相要素701の後の照明光線束12の波面702を示している。位相要素701を通過した後の波面702は、例えば、照明光線束12の元の波面700よりも小さい曲率を有することを明らかに見ることができる。従って、位相要素701の適切な選択により、照明光線束12が、マイクロリソグラフィのための投影露光装置の照明光学系に入射する前に、照明光線束12の波面を修正することができる。照明光線束12の波面の曲率を修正することにより、照明光線束12の発散も同様に変更される。従って、図15の位相要素701は、照明光線束12の波面の曲率を修正するだけではなく、照明光線束12の発散を修正又は調整する役割をも達成する。
図16は、ハニカムコンデンサー32、コンデンサー光学系又は中継又は遠隔光学系34、レンズアレイ36、及び多ミラーアレイ38を含む本発明による瞳形成ユニットを略示している。図4に示しているハニカムコンデンサー32は、照明光線束の発散を実質的に増大させないので、光軸に対する多ミラーアレイ38上の対応する高さへとこれらの低い発散を変換することができるためには、長い焦点距離を有するコンデンサー又は中継光学系34を用いる必要がある。従って、技術的な設置空間の理由から、長い焦点距離を有するこのコンデンサー又は中継光学系34をプリズム又はミラーによって折り返すことが有利である。
図17は、図16に図示の実施形態と比較すると、ハニカムコンデンサー32が適切なロッド32a、光誘導光ファイバ32a、又は光誘導ファイバ束32aによって置換された別の瞳形成ユニットを略示している。
図18は、本発明による瞳形成ユニットの別の実施形態を略示している。この実施形態では、中継光学系又はコンデンサー光学系34は、2つの別々の中継光学系34aと34bとに分割される。図18では、従来の実施形態とは対照的に、互いに垂直に配置された2つの薄い光学プレートから成る「補助レンズ」によって形成された光学系が、光混合機器32bとして用いられる。互いに垂直に配置された2つの薄いプレートは、多ミラーアレイ38に対する望ましい光混合効果を保証する。
図18に図示の実施形態では、任意的なビーム形成ユニット31aが、照明光線束のサイズ及び発散の適応化を保証する。照明光学系の瞳形成ユニット及び/又は調整ユニットの本発明による要素が、31bによって示している照明光学系のハウジング壁の前に位置することができることを光線伝播方向に対して垂直な2つの断面平面31bによって示している。
図19は、本発明による瞳形成ユニットの別の実施形態を略示している。この実施形態では、光学調整ユニット32cが用いられ、それによって対称化において光の偏光特性を頼りとせずに、調整ユニット32cの出力において照明光線束が対称化される。照明光線束の一部は、ミラー37a及び37bによって偏向される。次に、照明光線束のこの部分は、いわゆるダブプリズム35を通過する。ダブプリズム35内では、光学調整ユニット32cの出力において、光の伝播方向に沿った軸に関して互いに対称化された2つの照明光線部分束によって形成される照明光線束が存在するように、照明光線束の実際の鏡像化又は対称化が発生する。
図19による例示的な実施形態では、更に別の光混合ユニット、例えば、ハニカムコンデンサー又はロッドを利用した更に別の光混合を不要にすることができる。それにも関わらず、他の光混合ユニット、例えば、言及したものとの組合せが可能である。図19による実施形態では、光源によって生成され、照明光線束12を形成する光の品質によっては、多ミラーアレイ38の照明を均一化するのに、付加的な光混合なしに光学調整ユニット32cの対称化特性を用いることで十分とすることができる。
図20は、多ミラーアレイ38上に生成される強度分布に対する照明光線部分束の空間干渉の効果を低減する光学系の別の実施形態を略示している。照明光線部分束を傾斜させる上で回転透過楔が用いられる図8に図示の実施形態とは対照的に、図20に図示の実施形態は、類似の効果を得るために回転振動を実施することができるミラーを用いる。しかし、図20に図示の実施形態では、照明光線部分ビーム121、122は作図のための紙面内でのみ傾斜され、それに対して図8に示している光線束121、122は光軸の回りの回転を実施する。それ以外に、図20に図示の実施形態は、以下の説明から明らかなように、照明光線部分束の最大傾斜角を変更することができる(必要に応じて)。
図20に図示の実施形態は、入射する照明光線束12の僅かな部分を分離し、この部分をフーリエ光学系812へと誘導するビームスプリッタプレート810を含む。分離部分は、フーリエ光学系812を通過した後に、位置解像センサ、例えば、CCDセンサを含む発散測定ユニット814上に衝突する。発散測定ユニット840は、照明光線束12の分離部分の発散を測定するように構成される。
照明光線束12の残りの部分は、ビームスプリッタプレート810を通過して偏光依存のビーム分割立方体816上に衝突する。入射する照明光線束12は、ビーム分割立方体816が照明光線束12を完全に反射するように選択された直線偏光状態にある。反射光線束12は4分の1波長板818を通過し、光学系の光軸822に対して垂直に延びる回転軸の回りに回転振動を実施することができる平面ミラー820上に衝突する。ミラー820にはアクチュエータ822が結合され、このアクチュエータは、図20に破線及び双方向矢印で示しているように、ミラー820が回転振動を実施するようにミラー820に対して力を作用する。アクチュエータ822は、ミラー制御ユニット824を通じて発散測定ユニット814に接続される。
ビーム分割立方体816の反対側には、ミラー820をハニカムコンデンサー32の第1のチャンネルプレート828上に結像する中継光学系826が設けられる。
以下では、図20に示している光学系の機能に対して説明する。
照明光線束12のビーム分割立方体816によって反射された部分は、4分の1波長板818上に衝突する。4分の1波長板818では、直線偏光状態が円偏光状態へと変換される。円偏光光は、振動しているミラー820上に衝突し、それによって所定の時点において照明光線束12の伝播方向が、ミラー820の瞬間的な回転角によって決められる度数だけ傾斜される。
ミラー820から反射された後に、照明光線束12は、再度4分の1波長板818を通って伝播する。それによって円偏光状態は変換されて直線偏光状態に戻るが、この直線偏光状態は、ビーム分割立方体816によって反射された照明光線束12の直線偏光状態とは直交する。この直交偏光状態の結果として、照明光線束12は、今度はビーム分割立方体816を通過し、中継光学系826及びハニカムコンデンサー32を通過した後にマイクロミラーアレイ38上に衝突する。
ミラー820の回転振動に起因して、照明光線部分束121、122は、ハニカムコンデンサー32上に傾斜して衝突する。照明光線束がハニカムコンデンサー32上に衝突する際の傾斜角は、ミラー820の回転振動の周期によって決められる周期で周期的に時間変化する。図20では、照明光線部分束のこの連続傾斜を照明光線部分束121において実線と破線とで例示している。
次に、照明光線部分束121のこの連続的に振動する傾斜の効果に対して、3つの異なる時点においてハニカムコンデンサー32上で小さい発散を有する照明光線部分束121を示している図21、図22、及び図23を参照してより詳細に説明する。図21で分るように、ハニカムコンデンサー32の第1のチャンネルプレート828のチャンネルを完全に照明する照明光線部分束121は、第2のチャンネルプレート830の対応するチャンネルに向けて収束する。図21に示している時点では、第2のチャンネルプレート830のこのチャンネルの光入射面832の下側部分のみが照明光線部分束121によって照明される。
図22に示している後の時点では、照明光線部分束121は、光軸822に対して平行に伝播するようにミラー820によって傾斜される。この時点では第2のチャンネルプレート830の対応するチャンネルの中心部分が、収束する照明光線部分束821によって照明される。
図23を参照すると、照明光線部分束121は、依然として後の時点において第2のチャンネルプレート830の対応するチャンネルの上側部分が照明されるように傾斜される。以上により、ミラー830の回転振動の最大振幅を適切に選択することによって第2のチャンネルプレート830の光入射面832を(ほぼ)均一に照明することができることが明らかになる。第2のチャンネルプレート830が作成される透過材料は、光強度が過度に大きい場合に損傷を受ける可能性があるから、上述のことは有利である。そのような大きい光強度は、照明光線部分束121が、第1のチャンネルプレート828のチャンネルにより、焦点が第2のチャンネルプレート830のチャンネル内に位置するように集束された場合に発生する可能性がある。
照明光線部分束121の発散が時間と共に変化しない場合には、第1のチャンネルプレート828のチャンネルの焦点距離は、焦点が第2のチャンネルプレート830のチャンネル内に位置しないように決めることができる。しかし、通常の状況下では、照明光線部分束121の発散の変化は完全に防止することができない。そのような条件下では、発散が、第2のチャンネルプレート内に許容することができない強度を引き起こす程度まで変化する可能性がある。
図20に示している光学系は、第2のチャンネルプレート830のチャンネルの光入射面832上で照明される区域を空間的に変更することによってそのような損傷を防止する。
照明光線部分束121の発散変化の結果として第2のチャンネルプレート830のチャンネル上の照明区域が過度に小さくなることを回避するか又はこれらの区域が同じく回避すべきである隣接チャンネルへの拡張を起こすことを回避するために、光学系は、発散測定ユニット814を用いて到着する照明光線束12の発散を測定する。測定値はミラー制御ユニット824に通信され、ミラー制御ユニット824は、図21から図23に示している条件が成立するように、すなわち、第2のチャンネルプレート830の光入射面832が、いずれか任意の時点ではなく時間積分的にではあるが完全に照明されるか、又は少なくとも過度に高い光強度によって引き起こされる損傷を阻止する区域にわたって照明されるように、アクチュエータ822によって生成される回転振動の最大振幅を制御する。
以下では、一部の代替実施形態を説明する。
発散が既知であるか又はその変化が既知の範囲にある場合には、ビーム分割プレート810、フーリエ光学系812、及び発散測定ユニット814を不要にすることができる。
別の実施形態では、ミラー820は回転振動を実施せず、適切なアクチュエータを用いて屈曲され、屈曲軸は、作図のための紙面に対して垂直に延びている。
別の代替的な実施形態では、ビーム分割立方体816及び4分の1波長板818が不要である。ミラー820は、その表面法線(中性位置における)が到着する照明光線束12の方向に対してある角度を形成するように配置される。それによって、言い換えれば、ミラー820は、折り返しミラーとして用いられる。この傾いた向きの結果として、ハニカムコンデンサー32を特にシャインプルーフ条件に従って同様に傾いた方式で構成することができる。
更に別の実施形態では、中継光学系826が不要である。しかし、この場合には、入射角だけでなく、照明光線部分束121が第1のチャンネルプレート828上に衝突する区域も時間変化することになる。これが許容できる場合には、中継光学系826の省略により、光学系の設計が大きく簡素化される。
別の代替的な実施形態では、4分の1波長板818が、別の偏光マニピュレータ、例えば、偏光方向を45°の角度だけ回転させる偏光回転子によって置換される。そのような偏光回転子は、例えば、光学活性材料を含むことができる。
図24は、図11に示している配列において回折光学要素3dの代わりに用いることができる混合要素903を通る断面を略示している。混合要素903は、照明光線束に対して透過性を有する第1ロッド910及び第2ロッド912を含む。第1ロッド910は第1の面914を有し、第2ロッド912は、第1ロッド910の第1の面914に隣接して配置された第2の面916を有する。第1の面914と第2の面916とは互いに対して平行であり、第1ロッド910内で内部全反射によって誘導される光の少なくとも実質的な部分が、第2ロッド912内にエバネセント波として結合する程小さい距離Dだけ分離される。
そのようなエバネセント波は、内部全反射が発生する場合の副作用である。エバネセント波は、2つの隣接する光学媒体間の境界面を横切って伝播する。通常の条件下では、エバネセント波は、いかなるエネルギも伝達させない。しかし、2つの媒体間の距離が数波長分よりも短く、すなわち、第3の媒体で充填された薄い間隙空間が存在する場合には、エバネセント波は、間隙空間を横切って第3の媒体にわたってエネルギを伝達させる。上述の距離が短い程、第2の媒体内に結合する光の分量は大きい。量子トンネル効果に非常に類似したこの効果を減衰内部全反射とも呼ぶ。
第1の面914と第2の面916の間の距離Dを光波長数個分よりも短く保つことを可能にするためには、面914、916は平面でなければならず、これは、それによってそのような短い距離Dを有する面914、916の平行配列が簡素化されることによるものである。図示の実施形態では、距離Dは、面914、916間に配置されたスペーサ918によって決められる。スペーサ918は、薄膜、例えば、金膜の帯、又はスパッタリング構造によって形成することができる。ロッドは、ほぼあらゆる断面、例えば、ロッドが薄い平板の形状を有するようなアスペクト比を有する矩形断面を有することができる。
参照番号920は、照明部分束の重心光線を表している。この光線920が、適切な入射角でロッド910の前端面921に結合される場合には、ロッド910の側面923上の入射角が臨界角より大きく、それによってこの側面923において内部全反射が発生することを保証することができる。
側面923から反射された光線920が第1の面914上に入射する場合、ある一定の分量の光は、隣接する第2ロッド912に結合することができ、それによってビーム分割機能が得られる。反射部分は、再度、側面923に向けて誘導され、透過部分は、第2ロッド912の側面925上に衝突する。このようにして光線は、第1又は第2の面914、916の一方の上に衝突する度に2つの光線に分割されることになる。
ロッド910、912の反対の後端面927、929からは、光線920がロッド910に結合される前の光線920の強度うちのある一定の分量を保持する複数の光線が出射する。この分量は、混合要素903の幾何学的パラメータ、特に、距離D、前端面921上の入射角、並びにロッド910、912の長さ及び厚みに依存する。
混合要素903の前端面921の大部分が照明光線束によって照明される場合には、短い長手寸法を有する混合要素903を用いて非常に有効な光混合効果が得られる。この実施形態の最も有意な利点のうちの1つは、光学境界においていかなる光も失われないことである。唯一の光損失は、ロッド910、912内の光吸収の結果として発生し、この光吸収は、非常に透過性の高い光学媒体が用いられる場合は非常に低く保つことができる。
偏光依存性を低減するために、混合要素903を通って伝播する光束は、直線偏光のs状態になければならない。
一実施形態では、照明光線束は、193nmの波長を有し、第1及び第2の面914、916に対する入射角は45°であり、距離Dは100nm、すなわち、光波長の約半分である。それによって面914、916において約50:50というビーム分割比を生じることになる。必要な平坦度及び最小粗度を有するロッドは、例えば、市販でスイスのSwissopticから入手可能である。
図25は、図24に示している混合要素903を複数備える混合ユニット950を通る略断面図である。この実施形態における混合要素903は、1mmから2mm程度の厚み及び10mmと50mmの間の長さを有し、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、石英、又は溶融シリカで構成することができる。混合要素903の厚みは等しくなくてもよい。
混合要素903の後端面の後方には、プリズム952が配置される。プリズム952は、光線束が平行に延びるように、様々な方向の下に後端面から出射する光線束を傾斜させる。この目的のために、プリズム952は、光線束が混合要素903から出射する際の角度に適応された傾きを有する2つの傾いた端面を有する。プリズム952の代わりに適切なミラー配列を用いることができ、これは当業技術でそれ自体公知である。
図25の下部に例示的に示している強度分布は、混合ユニット950付近の照明光線束の強度分布の不均一性を示している。
光線束は、2つの反対の角度の下に混合要素903の後端面から出射するので、混合要素903の前端面を同様に2つの反対の角度で照明するように考えることができる。それによって、混合ユニット950によって得られる光混合効果が更に改善される。混合要素903の前端面への光の結合を容易にするために、これらの端面は、図25の最上部の混合要素903において点線954によって示しているように、プリズムの形状を有することができる。
別の代替的な実施形態では、ユニットの後端面から出射する光が、それに続くユニットの前端面に結合するように、複数の混合ユニット(しかし、プリズム950を持たない)が、前後にカスケード方式で配置される。プリズム950は、カスケードの最後のユニットの後方に配置することができる。
図26は、更に別の実施形態による光混合要素を通る略断面図である。図24に示しているものと類似の要素を同じ参照番号を100だけ増大したもので表している。光混合要素1003は、主に、第1の面1014と第2の面1016の間に形成された間隙空間が空気又は別の気体(混合)によって充填されず、誘電体、例えば、超純水、又は複数の個々の部分層を含む誘電体ビーム分割層によって充填される点で図24に示している光混合要素903とは異なるものである。この場合、面1014、1016間の距離Dは、ナノメートルの数十又は数百分の1程度に保つことも又は一般的に減衰内部反射が発生する距離に保つ必要もない。それによってロッド1010、1012の製造及び装着が簡素化される。
面1014、1016間の間隙空間に配置される誘電体媒体は、通常は照明光線束に対してロッド1010、1012の材料よりも高い吸収を有するので、光混合要素1003内の光学的損失は、図24に図示の実施形態におけるものよりも幾分高い可能性がある。
当然ながら光混合要素1003は、図25に示す混合ユニット950に対して用いることができる。
図27は、更に別の実施形態による光混合要素1103を通る略断面図である。光混合要素1103は、傾いた前端面1118を有するプリズム部分1116を有する(一体的に、又は上部に形成されて)平板1114を含む。重心光線1120によって表している照明光線部分束は、平板1114の前端面1118を通じて平板1114に結合されると、その面における内部全反射に起因して平板1114内で前後に進むことになる。しかし、平板1114の平行な側面1122、1124上の光線1120の入射角は、入射角がかろうじて臨界角の近くに留まるように決められる。それによって面1122、1124の一方における各反射において、光線1120の一部分は透過し、屈折光線1120’として平板1114から出射する。面1122、1124で透過する光の分量は、入射角、及び平板1114の屈折率と周囲の媒体(通常は空気又は別の気体)の屈折率とによって決められる。従って、平板1114の機能は、光学分野で分光器として用いられるLummer−Gehrkeプレートの機能と同様である。
また、この実施形態では、屈折光線1120’は、2つの異なる角度の下に平板1114から出射する。平行に延びる光線束を得るために、プリズム1112a、1112b、及びミラー1113a、1113bが用いられる。
Lummer−Gehrkeプレートとは対照的に、屈折光束1120’が遠視野内で干渉パターンを生成することを回避すべきである。この回避は、平板1114内の2つの反射の間の距離aが、光の時間的な干渉長程度である場合に保証することができる。193nmの波長、及び1.5pmの帯域幅を有する光では、a=2.5cmである。偶然なことに、同じ条件は、図24から図26に図示の実施形態にも当て嵌まる。
図3、図9、図10の本発明による瞳形成ユニット、図4から図8及び図16から図247の本発明による光学系、並びに図11から図14の本発明による光学調整ユニットは、照明光線部分束の重ね合わせにより、マイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系の多ミラーアレイ(MMA)38の照明の時間的安定化を可能にする。
従って、これらの様々な実施形態は、物体視野の各物体視野点に関連付けられた射出瞳を有し、物体視野点に関連付けられた射出瞳内の強度分布を調節するための複数のミラーを有する少なくとも1つの多ミラーアレイ(MMA)を含み、光源と多ミラーアレイ(MMA)の間に照明光線の照明光線束を有し、多ミラーアレイ(MMA)の照明を時間的に安定化するための少なくとも1つの光学系を含み、この時間的安定化が、多ミラーアレイ(MMA)上での照明光線束の照明光線の重ね合わせによって実施される、物体視野点を有する物体視野の物体平面内での均一な照明のためのマイクロリソグラフィのための投影露光装置のための本発明による照明光学系を示している。
多ミラーアレイ(MMA)の照明、及び従って投影露光装置の物体視野点の射出瞳を光源の時間的及び/又は空間的な変動から分離するためには、この多ミラーアレイ(MMA)の照明を安定化すべきである。
この分離により、図3、図9、及び図10の本発明による瞳形成ユニット、図4から図8及び図16から図27の本発明による光学系、並びに図11から図14の本発明による光学調整ユニットを有する投影露光装置によって生成される物体視野点の射出瞳内の強度分布を重心角度値、楕円度、及び極均衡に関して望ましい強度分布から殆ど逸脱させないことが可能である。
これらの上述の実施形態は、物体視野点を有する物体視野を物体平面内で照明するための照明光学系を有し、物体視野を像平面内の像視野へと結像するための投影対物系を有し、上記照明光学系が、物体視野の各物体視野点に対して関連付けられた射出瞳最大周辺角度値sin(γ)を有する射出瞳を有し、上記照明光学系が、物体視野点の関連付けられた射出瞳内の強度分布を調節するための複数のミラーを有する少なくとも1つの多ミラーアレイ(MMA)を含み、各物体視野点に対して、関連付けられた射出瞳内の強度分布が、関連付けられた射出瞳内の望ましい強度分布から、重心角度値sin(β)の場合に関連付けられた射出瞳の最大周辺角度値sin(γ)に基づいて表して2パーセントよりも小さく、及び/又は楕円度の場合に2パーセントよりも小さく、及び/又は極均衡の場合に2パーセントよりも小さくしか逸脱しないように、上記照明光学系が、多ミラーアレイ(MMA)の照明を時間的に安定化するための少なくとも1つの光学系を含む、マイクロリソグラフィのための本発明による投影露光装置を示している。
この分離により、本発明による投影露光装置によって物体視野点の射出瞳内に生成される第1の強度分布を生成される第2の強度分布から外側σ又は内側σにおいて殆ど逸脱させないことが同様に可能である。
従って、上記に言及した実施形態は、物体視野点を有する物体視野を物体平面内で照明するための照明光学系を有し、物体視野を像平面内の照明視野へと結像するための投影対物系を有し、上記照明光学系が、物体視野の各物体視野点に対して関連付けられた射出瞳最大周辺角度値sin(γ)を有する射出瞳を有し、上記照明光学系が、物体視野点に関連付けられた射出瞳内の強度分布を調節するための複数のミラーを有する少なくとも1つの多ミラーアレイ(MMA)を含み、上記照明光学系が、多ミラーアレイ(MMA)の照明を時間的に安定化するための少なくとも1つの光学系を含み、各物体視野点に対して、関連付けられた射出瞳内の第1の調節された強度分布が、関連付けられた射出瞳内の第2の調節された強度分布から、外側σ及び/又は内側σにおいて値0.1よりも小さくしか逸脱しないようにする、マイクロリソグラフィのための本発明による投影露光装置を同様に示している。
図3から図12、図14、及び図16から図27の本発明による多ミラーアレイ(MMA)38は、外側σ及び/又は内側σにおいて若干しか異ならない環状設定間の変更に対して瞳内で必要な解像度要件を満たすために、本明細書の導入部で上記に提供した考察に従って構成される。更に、図示の図の上述の実施形態における本発明による多ミラーアレイ38は、特に、投影露光装置の設置空間要件、及び瞳平面44内の最小瞳サイズ要件を満たす。
従って、上述の実施形態は、多ミラーアレイの各ミラーが、少なくとも1つの軸の回りに最大傾斜角度値sin(α)だけ回転可能であり、かつ最小縁部長さを有し、最小縁部長さが、200[mm*nm]*sin(α)/λよりも大きい、単位[nm]の投影露光装置作動光波長λを有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系のための多ミラーアレイ(MMA)を示している。
図4から図8及び図16から図27の本発明による光学系は、多ミラーアレイ上の照明光線部分束の重ね合わせにより、この照明の均一化が、多ミラーアレイ(MMA)38の照明の純粋な時間的安定化を超えて拡張されることを保証する。この場合、上述の実施形態における本発明による光学系は、本明細書の導入部において上述した理由から、本発明による光学系の後に、照明光線部分束の高い発散という形態での付帯的な幾何学的光束を殆ど導入しない。
従って、上述の実施形態は、照明光線束の発散、及び光源から多ミラーアレイ(MMA)への照明光方向を有し、照明光方向に光学系の後の照明光線束の発散が、光学系の前の照明光線束の発散の5倍よりも小さい、マイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系の多ミラーアレイの照明を均一化するための本発明による光学系を示している。
図11から図15の本発明による光学調整ユニットは、レーザ出力と多ミラーアレイ(MMA)38との間で、照明光線束12の位置、発散、光線又は光束プロフィール、及び/又は偏光状態を修正することができる。
従って、上述の実施形態は、レーザが、1つよりも多くのコヒーレントなレーザモード及びレーザ出力を有し、照明光線束が、発散、光線又は光束プロフィール、及び偏光状態を有し、光学調整ユニットが、レーザ出力と多ミラーアレイ(MMA)との間で照明光線束の少なくとも発散、光線又は光束プロフィール、及び/又は偏光状態を修正する、マイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系のためのレーザの照明光線束を調整するための本発明による光学調整ユニットを示している。
本発明は、特許請求の範囲に記載の実施形態、又は例示的な実施形態の実施形態に限定されない。
特許請求の範囲に収まる個々の実施形態、又は上述の例示的な実施形態において提供した個々の実施形態の特徴の組合せから生じる実施形態もまた、本発明の対象とすべきものであると考えられる。
言及することができる例は、図16による実施形態と図17による実施形態との組合せであり、この場合、インテグレーター32と32aは、光伝播方向の連続配列によって共通して作動させることができる。同様に、例示的に示されるものは、図12から図14に関連して例として説明した調整ユニット400のインテグレーター32又は32aとの多くの組合せの可能性であり、この場合、これらの2つのユニットを光方向に多ミラーアレイ38の前にあらゆる望ましい順序で照明光線束内に連続して配置することができる。
更に、上述の個々の実施形態の特徴を組み合わせることから生じる実施形態以外に、同じく本発明の対象とすべきものと考えられる本発明による実施形態を異なる実施形態からの特徴を入れ替えることによって得ることができる。
以下の条項は、本発明のこれら及び他の態様をより一般的な用語で説明するものである。本出願人は、これらの条項によって説明される態様のうちのいずれについても請求を起こす権利を保有する。
1.a)各々が複数のマイクロレンズを含む2つのプレートを含むハニカム光学インテグレーターと、b)光線束を時間的に変化する入射角を伴って光学インテグレーターのマイクロレンズ上に誘導するように構成された光線束傾斜デバイスとを含む物体視野の物体視野点を物体平面内で照明するためのマイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明光学系。
2.デバイスが、ミラー面を有するミラー、及びデバイスの光軸に沿った移動成分を有する、ミラー面の移動を生成するように構成されたアクチュエータを含む条項1に記載の照明光学系。
3.アクチュエータが、光軸に対して0°とは異なる角度、好ましくは、90°の角度だけ傾いた回転軸の回りに上記ミラーの回転振動を引き起こすように構成される条項2に記載の装置。
4.光学系が、偏光依存のビーム分割面、及びビーム分割面とミラーの間に配置された偏光マニピュレータを含む条項1又は条項2に記載の装置。
5.物体視野の各物体視野点に関連付けられた射出瞳を有し、物体視野点の関連付けられた射出瞳内の強度分布を調節するための複数のミラーを有する少なくとも1つの多ミラーアレイ(MMA)を含み、光源と多ミラーアレイ(MMA)の間に照明光線の照明光線束を有し、多ミラーアレイ(MMA)の照明を時間的に安定化するための少なくとも1つの光学系を含み、この時間的安定化が、多ミラーアレイ(MMA)上の照明光線束の照明光線の重ね合わせによって実施される、物体視野点を有する物体視野の物体平面内での均一な照明のためのマイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系。
6.単位[nm]の投影露光装置作動光波長λを有し、多ミラーアレイの各ミラーが、少なくとも1つの軸の回りに最大傾斜角度値sin(α)だけ回転可能であり、最小縁部長さを有し、最小縁部長さが、200[mm*nm]*sin(α)/λよりも大きい、条項5に記載の照明光学系。
7.サイズOFを有する物体視野の照明物体視野面と、サイズAFを有する多ミラーアレイ(MMA)の照明面と、物体視野点の射出瞳の最大周辺角度値sin(γ)とを有し、0.1<c<1である定数c、多ミラーアレイ(MMA)のミラーの最大傾斜角度値sin(α)、物体視野点の射出瞳の最大周辺角度値sin(γ)のうちの最大周辺角度値sin(γ’)を用いて、
AF=c*sin(Y’)/sin(α)*OF
が成り立つ条項6に記載の照明光学系。
8.照明面AFに対する照明される全てのミラーの表面積の和の比としてのフィル・ファクタが10%よりも大きい条項7に記載の照明光学系。
9.0°と60°の間の入射角における多ミラーアレイ(MMA)のミラーの平均反射率が、25%よりも大きい条項5から条項8のいずれか1項に記載の照明光学系。
10.0°と60°の間の入射角における多ミラーアレイ(MMA)のミラーの反射率の平均反射率からの標準偏差が、平均反射率に基づいて表して50%よりも小さい条項9に記載の照明光学系。
11.多ミラーアレイ(MMA)のミラーの少なくとも1つの縁部厚みが、30μmよりも大きい条項5から条項10のいずれか1項に記載の照明光学系。
12.投影露光装置がいわゆるスキャナとして作動され、物体視野点の射出瞳の強度分布が、走査処理中に修正される条項5から条項11のいずれか1項に記載の照明光学系。
13.多ミラーアレイ(MMA)が、2000個と40、000個の間のマイクロミラーを含む条項5から条項12のいずれか1項に記載の照明光学系。
14.多ミラーアレイ(MMA)が、2cm2から80cm2の面広さを有する条項1から条項13のいずれか1項に記載の照明光学系。
15.多ミラーアレイ(MMA)のマイクロミラーによって発生する物体視野点の関連付けられた射出瞳内の照明立体角範囲が、関連付けられた射出瞳の最大周辺角度値sin(γ)に基づいて表して5%よりも小さく、特に、1%よりも小さい最大角度範囲値を有する、物体視野点の射出瞳の最大周辺角度値sin(γ)を有する条項5から条項14のいずれか1項に記載の照明光学系。
16.物体視野点の関連付けられた射出瞳における立体角範囲が、多ミラーアレイ(MMA)の少なくとも2つのミラー、特に、多ミラーアレイ(MMA)の少なくとも4つのミラーにより、非ゼロ強度で、関連付けられた射出瞳の最大周辺角度値に基づいて表して10%よりも小さく、特に、2%よりも小さい角度範囲値を有して照明される、物体視野点の射出瞳の最大周辺角度値sin(γ)を有する条項5から条項15のいずれか1項に記載の照明光学系。
17.多ミラーアレイ(MMA)の各個々のミラーが、10分の1秒以内、好ましくは、100分の1秒以内で望ましい角度に調節することができる条項5から条項16のいずれか1項に記載の照明光学系。
18.多ミラーアレイ(MMA)の各個々のミラーが、少なくとも1つのミラー設定又は少なくとも1つのミラー位置を測定するための少なくとも1つの容量センサ、圧電抵抗センサ、又は光センサを含む条項5から条項17のいずれか1項に記載の照明光学系。
19.全ての物体視野点に対する物体視野点の関連付けられた射出瞳の最大周辺角度値sin(γ)が、0.2よりも大きい、物体視野点の射出瞳の最大周辺角度値sin(γ)を有する条項5から条項18のいずれか1項に記載の照明光学系。
20.光学系が、多ミラーアレイ(MMA)の空間的に均一な照明に向けて構成された条項5から条項19のいずれか1項に記載の照明光学系。
21.照明光方向に光学系の後の照明光線束の発散が、光学系の前の照明光線束の発散の2倍よりも小さい、照明光線束の発散、及び光源から多ミラーアレイ(MMA)への照明光方向を有する条項20に記載の照明光学系。
22.光学系が、少なくとも1つの光学インテグレーターを含む条項1から条項21のいずれか1項に記載の照明光学系。
23.インテグレーターが、ハニカムコンデンサーである条項22に記載の照明光学系。
24.ハニカムコンデンサーが、5mよりも長い焦点距離を有する条項23に記載の照明光学系。
25.光学系が折り畳みビーム経路を有し、折り畳みビーム経路が、少なくとも1つのプリズム又はミラーによって折り返される条項5から条項24のいずれか1項に記載の照明光学系。
26.光学系が、照明光線束の照明光線を多ミラーアレイ(MMA)上で重ね合わせる条項20から条項25のいずれか1項に記載の照明光学系。
27.多ミラーアレイ(MMA)上での照明光線束の非コヒーレントな重ね合わせが、時間的に修正される条項26に記載の照明光学系。
28.非コヒーレントな重ね合わせの時間的修正が、回転楔プレートによって得られる条項27に記載の照明光学系。
29.光学系が、非コヒーレントな重ね合わせを与えるために、照明光線束を散乱させるための光学要素、及び/又は照明光線束を混合するための光学要素を含む条項26又は条項27に記載の照明光学系。
30.散乱光学要素が、1mrad(HWHM)よりも小さく、特に、0.4mrad(HWHM)よりも小さい散乱角を有する散乱ディスクである条項29に記載の照明光学系。
31.混合光学要素が、回折光学要素である条項29に記載の照明光学系。
32.光源と多ミラーアレイ(MMA)の間に光軸を有し、照明光線束の照明光線が、光源と多ミラーアレイ(MMA)の間に光軸に対して垂直にある平面内で光軸に対する高さを有し、照明光線の位相遅延が、光軸に対する照明光線の高さの関数として導入される、条項26又は条項27に記載の照明光学系。
33.照明光線の位相遅延が、光源と多ミラーアレイの間の光学位相要素によって生成される条項32に記載の照明光学系。
34.光学系が、多ミラーアレイ(MMA)のミラーのミラー面上に照明光線束の照明光線を集光するための少なくとも1つの光学デバイスを含む、光源と多ミラーアレイ(MMA)の間に照明光線束の照明光線を有して多ミラーアレイ(MMA)のミラーがミラー面を有する条項5から条項33のいずれか1項に記載の照明光学系。
35.光学デバイスが、レンズアレイ、ミラーアレイ、及び/又は回折光学要素(DOE)を含む条項34に記載の照明光学系。
36.光学系が、レーザの出力と多ミラーアレイ(MMA)との間で照明光線束の少なくとも発散、光線プロフィール、及び/又は偏光状態を修正するための光学調整ユニットを含む、1つよりも多くのコヒーレントなレーザモード及びレーザ出力を有する発散、光線又は光束プロフィール、及び偏光状態を有する照明光線束を発生させるためのレーザを有する条項5から条項35のいずれか1項に記載の照明光学系。
37.光学調整ユニットが、少なくとも1つのアナモフィック要素、非球面要素、自由曲面を有する要素、及び/又はDOEを含む条項36に記載の照明光学系。
38.光学調整ユニットが、少なくとも1つのミラー及び/又はビーム分割面を含む条項36に記載の照明光学系。
39.多ミラーアレイ(MMA)の複数のミラーが、多角形形状で構成された境界を有する条項5から条項38のいずれか1項に記載の照明光学系。
40.多ミラーアレイ(MMA)の複数のミラーが、複数のミラーをファセット方式で配置することを可能にする境界を有する条項5から条項38のいずれか1項に記載の照明光学系。
41.投影露光装置が、いわゆるスキャナとして作動され、境界が、少なくとも1つの対称方向を有し、対称方向が、走査方向に対して平行ではない、条項39から条項40のいずれか1項に記載の照明光学系。
42.多ミラーアレイ(MMA)の複数のミラーが、平面表面から逸脱する凹面又は凸面を有する条項5から条項41のいずれか1項に記載の照明光学系。
43.少なくとも1つのミラーが、多ミラーアレイ(MMA)の別のミラーとは異なる表面積を有する条項5から条項42のいずれか1項に記載の照明光学系。
44.少なくとも1つのミラーが、多ミラーアレイ(MMA)の別のミラーとは異なる面曲率を有する条項5から条項43のいずれか1項に記載の照明光学系。
45.少なくとも1つのミラーが、多ミラーアレイ(MMA)の別のミラーとは異なる、最も近い隣接ミラーからの最短距離を有する条項5から条項44のいずれか1項に記載の照明光学系。
46.照明光学系が、少なくとも1つのミラー特性において異なる少なくとも2つの多ミラーアレイ(MMA)で作動することを意図したものである、条項5から条項45のいずれか1項に記載の照明光学系。
47.少なくとも2つの多ミラーアレイ(MMA)の選択的使用ためのデバイスが設けられる条項46に記載の照明光学系。
48.少なくとも2つの多ミラーアレイ(MMA)を入れ替えるためのデバイスが設けられる条項47に記載の照明光学系。
49.少なくとも2つの多ミラーアレイ(MMA)を同時に作動させることができる条項46に記載の照明光学系。
50.多ミラーアレイの各ミラーが、少なくとも1つの軸の回りに最大傾斜角度値sin(α)だけ回転可能であり、最小縁部長さを有し、最小縁部長さが、200[mm*nm]*sin(α)/λよりも大きい、単位[nm]の投影露光装置作動光波長λを有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系のための多ミラーアレイ(MMA)。
51.多ミラーアレイ(MMA)の面のある一定のサイズ及び多ミラーアレイ(MMA)のミラーの最大傾斜角度値sin(α)を有し、0.1<c<1である定数c、照明光学系の物体視野平面内の開口数、多ミラーアレイ(MMA)のミラーの最大傾斜角度値sin(α)、及び照明光学系の物体視野平面内の物体視野のサイズOFを用いて、多ミラーアレイの面のサイズが、c*NA/sin(α)*OFによって与えられる、条項50に記載の照明光学系のための多ミラーアレイ(MMA)。
52.多ミラーアレイ(MMA)の面のサイズに対する全てのミラー面の面積の和の比としてのフィル・ファクタが、10%よりも大きい、条項51に記載の多ミラーアレイ(MMA)。
53.0°と60°の間の入射角における多ミラーアレイ(MMA)のミラーの平均反射率が、25%よりも大きい条項50から条項52のいずれか1項に記載の多ミラーアレイ(MMA)。
54.0°と60°の間の入射角における多ミラーアレイ(MMA)のミラーの反射率の平均反射率からの標準偏差が、平均反射率に基づいて表して50%よりも大きい条項53に記載の多ミラーアレイ(MMA)。
55.多ミラーアレイ(MMA)のミラーの少なくとも1つの縁部厚みが、30μmよりも大きい条項50から条項54のいずれか1項に記載の多ミラーアレイ(MMA)。
56.多ミラーアレイ(MMA)が、2000個と40、000個の間のマイクロミラーを含む条項50から条項55のいずれか1項に記載の多ミラーアレイ(MMA)。
57.多ミラーアレイ(MMA)が、2cm2から80cm2の面広さを有する条項50から条項56のいずれか1項に記載の多ミラーアレイ(MMA)。
58.多ミラーアレイ(MMA)の各個々のミラーが、10分の1秒以内、好ましくは、100分の1秒以内で望ましい角度に調節することができる条項50から条項57のいずれか1項に記載の多ミラーアレイ(MMA)。
59.多ミラーアレイ(MMA)の各個々のミラーが、少なくとも1つのミラー設定又は少なくとも1つのミラー位置を測定するための少なくとも1つの容量センサ、圧電抵抗センサ、又は光センサを含む条項50から条項58のいずれか1項に記載の多ミラーアレイ(MMA)。
60.多ミラーアレイ(MMA)の複数のミラーが、多角形形状で構成された境界を有する条項50から条項59のいずれか1項に記載の多ミラーアレイ(MMA)。
61.多ミラーアレイ(MMA)の複数のミラーが、複数のミラーをファセット方式で配置することを可能にする境界を有する条項50から条項60のいずれか1項に記載の多ミラーアレイ(MMA)。
62.多ミラーアレイ(MMA)の複数のミラーが、平面表面から逸脱する凹面又は凸面を有する条項102から条項103のいずれか1項に記載の多ミラーアレイ(MMA)。
63.少なくとも1つのミラーが、多ミラーアレイ(MMA)の別のミラーとは異なる表面積を有する条項61から条項62のいずれか1項に記載の多ミラーアレイ(MMA)。
64.少なくとも1つのミラーが、多ミラーアレイ(MMA)の別のミラーとは異なる面曲率を有する条項50から条項63のいずれか1項に記載の多ミラーアレイ(MMA)。
65.少なくとも1つのミラーが、多ミラーアレイ(MMA)の別のミラーとは異なる最も近い隣接ミラーからの最短距離を有する条項50から条項64のいずれか1項に記載の多ミラーアレイ(MMA)。
66.照明光方向に光学系の後の照明光線束の発散が、光学系の前の照明光線束の発散の5倍よりも小さい、照明光線束の発散、及び光源から多ミラーアレイ(MMA)への照明光方向を有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系の多ミラーアレイの照明を均一化するための光学系。
67.光学系が、少なくとも1つの光学インテグレーターを含む条項66に記載の光学系。
68.インテグレーターが、ハニカムコンデンサーである条項67に記載の光学系。
69.ハニカムコンデンサーが、5mよりも長い焦点距離を有する条項68に記載の光学系。
70.光学系が折り畳みビーム経路を有し、折り畳みビーム経路が、少なくとも1つのプリズム又はミラーによって折り返される条項66から条項69のいずれか1項に記載の光学系。
71.光学系が、照明光線束の照明光線を多ミラーアレイ(MMA)上で非コヒーレントに重ね合わせる条項66から条項70のいずれか1項に記載の光学系。
72.多ミラーアレイ(MMA)上での照明光線束の非コヒーレントな重ね合わせが、時間的に修正される条項71に記載の光学系。
73.非コヒーレントな重ね合わせの時間的修正が、回転楔プレートによって得られる条項72に記載の光学系。
74.光学系が、非コヒーレントな重ね合わせを与えるために、照明光線束を散乱させるための光学要素、及び/又は照明光線束を混合するための光学要素を含む条項71又は条項72に記載の光学系。
75.散乱光学要素が、1mrad(HWHM)よりも小さく、特に、0.4mrad(HWHM)よりも小さい散乱角を有する散乱ディスクである条項74に記載の光学系。
76.混合光学要素が、回折光学要素である条項75に記載の光学系。
77.光源と多ミラーアレイ(MMA)の間に光軸を有し、照明光線束の照明光線が、光源と多ミラーアレイ(MMA)の間に光軸に対して垂直にある平面内で光軸に対する高さを有し、照明光線の位相遅延が、光軸に対する照明光線の高さの関数として導入される条項71又は条項72に記載の光学系。
78.照明光線の位相遅延が、光源と多ミラーアレイの間の光学位相要素によって生成される条項77に記載の光学系。
79.光学系が、多ミラーアレイ(MMA)のミラーのミラー面上に照明光線束の照明光線を集光するための少なくとも1つの光学デバイスを含む、光源と多ミラーアレイ(MMA)の間に照明光線束の照明光線を有して多ミラーアレイ(MMA)のミラーがミラー面を有する条項66から条項78のいずれか1項に記載の光学系。
80.光学デバイスが、レンズアレイ、ミラーアレイ、及び/又は回折光学要素(DOE)を含む条項79に記載の光学系。
81.光学調整ユニットが、レーザ出力と多ミラーアレイ(MMA)との間で照明光線束の少なくとも発散、光線又は光束プロフィール、及び/又は偏光状態を修正する、1つよりも多くのコヒーレントなレーザモード及びレーザ出力を有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置のための照明光学系のためのレーザの発散、光線又は光束プロフィール、及び偏光状態を有する照明光線束を調整するための光学調整ユニット。
82.光学調整ユニットが、少なくとも1つのアナモフィック要素、非球面要素、自由曲面を有する要素、及び/又はDOEを含む条項81に記載の光学調整ユニット。
83.光学調整ユニットが、少なくとも1つのミラー及び/又はビーム分割面を含む条項81に記載の光学調整ユニット。
84.基板の少なくとも一部の上に感光材料の層が付加された基板を準備する段階と、結像される構造を含むマスクを準備する段階と、請求項1から請求項58のいずれか1項に記載の投影露光装置を準備する段階と、マスクの少なくとも一部を層のある一定の領域上に投影露光装置の投影対物系を利用して投影する段階とを含む、微細構造化構成要素のマイクロリソグラフィ製造の方法。
85.基板の少なくとも一部の上に感光材料の層が付加された基板を準備する段階と、結像される構造を含むマスクを準備する段階と、条項5から条項49のいずれか1項に記載の投影露光装置のための照明光学系を準備する段階と、そのような投影露光装置を準備する段階と、マスクの少なくとも一部を層のある一定の領域上に投影露光装置の投影対物系を利用して投影する段階とを含む、微細構造化構成要素のマイクロリソグラフィ製造の方法。
86.基板の少なくとも一部の上に感光材料の層が付加された基板を準備する段階と、結像される構造を含むマスクを準備する段階と、条項50から条項65のいずれか1項に記載の照明光学系のための多ミラーアレイを準備する段階と、投影露光装置のためのそのような照明光学系を準備する段階と、そのような投影露光装置を準備する段階と、マスクの少なくとも一部を層のある一定の領域上に投影露光装置の投影対物系を利用して投影する段階とを含む、微細構造化構成要素のマイクロリソグラフィ製造の方法。
87.基板の少なくとも一部の上に感光材料の層が付加された基板を準備する段階と、結像される構造を含むマスクを準備する段階と、条項66から条項83のいずれか1項に記載の照明光学系のための光学系を準備する段階と、投影露光装置のためのそのような照明光学系を準備する段階と、そのような投影露光装置を準備する段階と、マスクの少なくとも一部を層のある一定の領域上に投影露光装置の投影対物系を利用して投影する段階とを含む、微細構造化構成要素のマイクロリソグラフィ製造の方法。
88.基板の少なくとも一部の上に感光材料の層が付加された基板を準備する段階と、結像される構造を含むマスクを準備する段階と、条項81から条項83のいずれか1項に記載の照明光学系のための光学調整ユニットを準備する段階と、投影露光装置のためのそのような照明光学系を準備する段階と、そのような投影露光装置を準備する段階と、マスクの少なくとも一部を層のある一定の領域上に投影露光装置の投影対物系を利用して投影する段階とを含む、微細構造化構成要素のマイクロリソグラフィ製造の方法。
89.条項84から条項88のいずれか1項に記載の方法によって製造された微細構造化構成要素。
12 照明光線束
30 平面折り返しミラー
32 ハニカムコンデンサー
34 中継光学系
38 多ミラーアレイ
44 瞳平面

Claims (13)

  1. 装置が、物体平面における物体視野の物体視野点を照明するための照明光学系を含み、該照明光学系が、該物体視野の各物体視野点に対して、該物体点に関連付けられた射出瞳を有し、sin(γ)が、該射出瞳の最大周辺角度値であり、該照明光学系が、該物体視野点に関連付けられた射出瞳内の強度分布を調節するための複数のミラーを含む多ミラーアレイを含み、装置が、該物体視野を像平面内の像視野上に結像するための投影対物系を更に含む、マイクロリソグラフィのための投影露光装置であって、
    照明光学系が、各物体視野点に対して、関連付けられた射出瞳内の第1の調節された強度分布の該関連付けられた射出瞳内の第2の調節された強度分布からの逸脱が、外側σ及び/又は内側σにおいて0.1よりも小さくなるように、多ミラーアレイの照明を時間的に安定化するための少なくとも1つの光学系を収容し、
    物体視野点に関連付けられた前記射出瞳の前記最大周辺角度値sin(γ)は、全ての物体視野点に対して0.2よりも大きく、
    光源と前記多ミラーアレイの間に照明光線の照明光線束を有し、
    前記光学系は、前記多ミラーアレイ上の前記照明光線束の照明光線の重ね合わせにより、該多ミラーアレイの前記照明の時間的安定化を実施し、
    前記光学系は、前記多ミラーアレイ上に前記照明光線束の前記照明光線の非コヒーレントな重ね合わせを生成するように構成され、
    光源と前記多ミラーアレイの間に光軸を有し、
    前記照明光線束の照明光線が、前記光軸に対して垂直な前記光源と前記多ミラーアレイの間の平面内に該光軸に対する高さを有し、
    前記照明光線の位相遅延が、前記光軸に対する前記照明光線の前記高さの関数として導入され、
    前記照明光線の前記位相遅延は、前記光源と前記多ミラーアレイの間に配置された光学位相要素によって生成され、
    前記光学位相要素が透明であり、
    前記光学系は、第1のハニカムチャンネルプレート及び第2のハニカムチャンネルプレートを有するハニカムコンデンサーを含み、前記光学位相要素は、該第1のハニカムチャンネルプレートと該第2のハニカムチャンネルプレートとの間に配置される、
    ことを特徴とする投影露光装置。
  2. 物体視野点に関連付けられた前記射出瞳において前記多ミラーアレイのミラーによって発生する照明立体角範囲が、該関連付けられた射出瞳の前記最大周辺角度値sin(γ)に基づいて表して5%よりも小さい、特に、1%よりも小さい最大角度範囲値を有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 物体視野点に関連付けられた前記射出瞳における立体角範囲が、前記多ミラーアレイの少なくとも2つのミラーにより、特に、該多ミラーアレイの少なくとも4つのミラーにより、非ゼロ強度と、該関連付けられた射出瞳の前記最大周辺角度値に基づいて表して10%よりも小さい、特に、2%よりも小さい角度範囲値とを用いて照明されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の装置。
  4. 前記照明光線束は、発散と、前記光源から前記多ミラーアレイまでの照明光方向とを有し、
    前記光学系の後の前記照明光方向の前記照明光線束の前記発散は、該光学系の前の該照明光線束の該発散の2倍よりも小さい、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の装置。
  5. 前記光学系は、少なくとも1つのプリズム又はミラーによって折り返される折り畳みビーム経路を有す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項に記載の装置。
  6. 前記光学系は、前記非コヒーレントな重ね合わせの時間的修正を生成す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5のいずれか1項に記載の装置。
  7. 発散、光線又は光束プロフィール、及び偏光状態を有する照明光線束を発生させるために1つよりも多いコヒーレントなレーザモード、及びレーザ出力を有するレーザを含み、 前記光学系は、前記レーザの前記出力と前記多ミラーアレイの間の前記照明光線束の少なくとも前記発散、及び/又は前記光線プロフィール、及び/又は前記偏光状態を修正するための光学調整ユニットを含む、
    ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の装置。
  8. 前記光学調整ユニットは、少なくとも1つのアナモフィック要素、及び/又は非球面要素、及び/又は自由曲面を有する要素、及び/又はDOEを含むことを特徴とする請求項7に記載の装置。
  9. 前記光学系は、ミラー面を有するミラー、及び該ミラー面の少なくとも一部分の傾斜を生成するように、特に前記光軸に対して0°とは異なる角度だけ傾いた回転軸の回りの前記ミラーの回転振動を生じさせるように構成されたアクチュエータを含むことを特徴とする請求項6に記載の装置。
  10. 前記光学系は、前記非コヒーレントな重ね合わせを生成するために、散乱要素及び/又は前記照明光線束を混合する混合要素を含み、
    前記混合要素は、
    a)第1の側面を有する透過性第1ロッド、及び
    b)前記第1ロッドの前記第1の面に隣接する第2の側面を有する透過性第2ロッド、 を含み、
    前記第1の面と前記第2の面は、互いに対して平行であり、かつ前記第1ロッド内の内部全反射によって誘導される光の少なくとも実質的な部分が、前記第2ロッド内にエバネセント波として結合される程に小さい距離Dだけ離間している、
    ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の装置。
  11. 前記光学系は、前記非コヒーレントな重ね合わせを生成するために、散乱要素及び/又は前記照明光線束を混合する混合要素を含み、
    前記混合要素は、
    a)第1の側面を有する透過性第1ロッド、及び
    b)前記第1ロッドの前記第1の面に隣接する第2の側面を有する透過性第2ロッド、 c)前記第1の面及び前記第2の面と接触するビーム分割層、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の装置。
  12. 前記光学系は、前記非コヒーレントな重ね合わせを生成するために、散乱要素及び/又は前記照明光線束を混合する混合要素を含み、
    前記混合要素は、
    a)2つの平行な面を有する透過性ロッド、
    b)光線束が、内部全反射が発生する際の入射角に近い入射角の下で前記面に衝突し、それによって該光線束の一部分が内部全反射によって反射され、かつ別の部分が該面を通過するという効果を達成するために、光線束を前記ロッド内に結合するように構成された光線束入力結合デバイス、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の装置。
  13. 前記混合要素は、光線束が平行に延びるように、様々な方向の下で前記ロッドから出射する光線束を傾斜させるように構成されたプリズム又はミラー配列を含むことを特徴とする請求項10から請求項12のいずれか1項に記載の装置。
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