JP5745736B2 - 帯域幅スペクトル制御のためのレーザ出力ビーム波面スプリッタ - Google Patents
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関連出願
本出願は、2004年6月23日出願の「レーザ出力ビーム波面スプリッタ帯域幅」という名称の米国特許出願第10/875,662号に対する優先権を主張するものであり、また、2001年12月21日出願の米国特許出願第10/036,925号(’925出願)に基づく2002年11月14日公開の発明者Spangler他による「リソグラフィ処理のためのレーザスペクトル処理」という名称の米国公開特許出願第2002/0167975号A1、及び2001年7月27日出願の米国特許出願出願番号第09/918,773号に基づく2003年12月30日出願の「リソグラフィ処理のためのレーザスペクトル処理」という名称のKroyan他に付与された米国特許第6,671,294号(’294特許)にも関するものであり、これらの開示内容は、これによって引用により組み込むものとする。
本発明者の調査により、光軸上の異なる位置に像点を有する複数の光ビームを重ね合わせることにより、露光光学システムの有効焦点深度を上げることができ、従って、基板表面のトポグラフィの上部と底部の間の領域に正確にマスクパターンの画像を形成することができることが見出された。「像点」という用語は、露光光学システムに対するマスクパターンの共役平面上の点を意味する。従って、マスクを通過する露出光にレジスト層で被覆した基板を露光させる「露光」作業をレジスト層とマスクパターンの画像平面との間で光軸の方向に異なる位置関係で複数回行った時、「又は」異なる位置関係での露光作業を同時に行った時に、基板表面のトポグラフィの上部と底部ばかりでなく、トポグラフィの上部と底部の間の中間位置でも、正確にマスクパターンの画像を形成することができる。従って、トポロジー全体にわたって細かいパターンを正確に形成することができる。(3段、33から54行、強調を追加)
更に、本発明の実施形態では、マスクパターンの像平面は、光軸の方向に基板を変位させることにより、基板内(又は、基板の上)の2つの異なる位置に形成された。代替的に、マスクパターンを有する焦点板を光軸の方向に移動させるか、空気と屈折率が異なる透明材料を露光光学システムに導入するか、露光光学システムの全体又は一部分において大気圧を変えるか、多重焦点を有するレンズを使用するか、異なる平面にマスクパターンの像平面を形成する複数の露光光学システムからの光ビームを重ね合わせるか、又は異なる波長又は連続波長を同じ露光光学システムで使用することにより、マスクパターンの像平面を異なる位置に形成してもよい。(6段、37から53行、強調を追加)
また、例えばニコンが販売するシステムでは、例えば、ステッパが2つの焦点面の間で連続的なステージ運動を可能にするように提案されている。
図5は、本発明の第3の実施形態の構成図である。図5に示す実施形態は、反射ミラー31と、エタロン32と、エキシマレーザガス空洞32と、出力ミラー34と、ミラー35と、エタロン角制御回路36と、レーザ発振制御回路37と、露光波長制御回路38と、照明光学システム14と、焦点板15と、映写レンズ16と、基板ステージ17と、投影アライナに必要とされる様々な要素とを含む。
本発明の実施形態は、使用するエキシマレーザが1つだけであるために経済的に有利である。更に、帯域幅狭化によって引き起こされるレーザ出力の低下は、帯域幅狭化装置が反射ミラーと出力ミラーの間に配置されるので、小さな値に限定することができる。
本発明の投影アライナを使用することにより、細かいパターンの焦点深度が第1の実施形態と同様に増大したことが確認された。
高速応答同調機構を次に使用して、パルスバースト内のレーザパルスの中心波長を調節し、パルスバーストに対して、望ましいレーザスペクトルを近似する統合パルスを達成する。フォトレジストフィルム内のパターン解像度を改善するために、少なくとも2つのスペクトルピークを有する有効ビームスペクトルを生成するようにレーザビーム帯域幅を制御する。...好ましい実施形態では、波長同調ミラーは、レーザの繰返し数と同位相で毎秒500ディザよりも大きいディザ速度でディザ処理される。...別の実施形態では、一連のレーザパルスについて2つのピークを有する望ましい平均スペクトルを生成するために、最大変位は、1対1ベースでレーザパルスに合わせられる。他の好ましい実施形態は、3つの別々のピークを有するスペクトルを生成する3つの別々の波長同調位置を利用する。(要約)
[0008]FLEX(「焦点自由度強化露光」の略)と呼ぶリソグラフィ技術は、異なる焦点設定で同じフィールドの複数の露光パスを利用することによって焦点深度を改善するものであることがこれまでに示されている(シミュレーション及び実験を通じて)。この技術はまた、フォトレジストフィルムの物理的厚みが区分的焦点設定で複数のパスで露出されるので、一般的に焦点ドリリングと呼ばれる。フォトレジスト内の画像は、複数の露光パスの合成で形成される。
[0009]ステップと走査の両方、並びにステップと繰返し露光実施を伴うこのFLEX処理からいくつかの問題が生じる。多重パス露光は、付加的な重なり(画像配置)誤差と画像ぼけをもたらす。これは、複数の露光には複数の撮像パスが必要であるので、処理自由度、焦点反復性、並びにウェーハ収量に関して更に別の意味合いを有する。
帯域幅の効果は、焦点ぼけ、レンズ収差、部分的干渉のような変動の他の原因と類似のものであると考えられる。波長が短いほど結果が厳しいものになり、例えば、193nmレンズは、一般的に248nmレンズよりも色収差が高く、かつ波長に対する他の収差の感度が高い。また、孤立した線と密度の濃い線は、影響の受け方が異なり、孤立した線では、ある程度の利点があるが、濃い線の場合は、改善は殆どないと判断されている。DOF改善の利点は、ある一定の種類の撮像、例えばコンタクトホール撮像に最適であるように思われる。
ある一定の他のリソグラフィパラメータも影響を受ける恐れがあり、例えば、線量は、このRELAX技術の場合には、若干高めでなければならないと考えられる。光学的近接効果、線形性、及びマスク誤差係数、ライン端部短縮、及び恐らく他のパラメータも影響を受けると思われる。レンズ性能に及ぼす影響、例えば、歪/変位及び収差を判断する必要がある場合がある。
この効果は、「ラマン−ナス」セル又は「ブラッグ」セルで利用することができる。
本出願の出願人は、上述の種類のガス放電レーザシステムにおいて一方ではDOFの強化を可能にし、かつ例えばパルス単位の波長の修正の必要性に対するより機敏な応答も可能にするRELAXを実行する改良型方法及び装置を提案する。
LNM102は、例えば回折格子中心波長選択光学器械120と、例えばレーザパルスビームを回折格子120上に傾く機構、例えば図5に関して先に参照した特許に説明されるような同調ミラー14とを含むことができる。
本発明の実施形態の態様によれば、例えば分割Rmaxについては、Rmax同調ミラー14は、図5に示すように、例えば縦軸の中心線に沿って縦長く(図5に示すような紙の平面で)分割され、駆動機構は、各々の半割部について複製され、例えば、2つのステッピングモータを先に参照した出願及び特許に示すようなものとすることができることが理解されるであろう。分割Rmax126、128の各半割部は、図7に示すようにそれ自体の台に取り付け、パルスビームの空間的分離部分を回折格子120上の異なる入射角で回折格子120上に向くように別々に角度を付けることができる。同様に、図8aに示すような曲げRmax14は、長手の中心線(図5に示すように紙の平面に直角)に従って裏面に溝を有し、同様にピボット回転点として溝周りに各半割部をピボット回転させることによって異なる入射角でビームの空間的分離部分を回折格子120上に向かって回折格子から2つの選択中心波長を受け取るように配向された上述のような別々の傾斜機構を設けることができる。
別の代替手法は、例えば、複数のパルスであるレーザビーム内で、すなわち、パルスバースト又は連続的パルスとすることができる一連のパルス内でパルス単位又は実質的にパルス単位で時間依存の異なる帯域幅を提供することが考えられる。これは、例えば、Rmaxをディザ処理することによって1つ置きのパルスに波面変化を間欠的に注入することによって達成することができる。また、パルス毎に差動的に誘導される誘導光学要素を使用することによって達成することができる。この手法は、リソグラフィツールで見ると、時間的に分離されるが空間的に分離されないか又は空間的に分離されるパルス間解決法に実質的に非常に近い可能性がある。
本出願人の試験によれば、ビーム130の半割部116、118で空間的に(但し、時間的ではなく)分離されたビーム中の得られるスペクトルは、例えば、FWHMで測定された時に帯域幅の2つのピークから成り、この帯域幅は、元の単一ピークと大雑把に同等であり、これは、ビーム部分116とビーム部分118の各ピークが回折格子120の全開口の半分を使用したに過ぎないことによる。それによって各分離ピークの帯域幅と、ミラー14の半分のみが使用された時(分割Rmax122に分割された時)に発散又は虹効果も半減されるという事実のオフセット効果とが増大する傾向がある。2つの効果は、一般的に互いに相殺し合うものであり、得られるスペクトルは、ビームを空間的に分割することなく、元の単一ピークとして類似のスペクトル幅を有する2つのピークから成る。部分116の第1の中心波長と部分118の第2の中心波長でのスペクトルピーク間の差は、例えば、分割Rmax122の部分126、128の差動的位置決めによる回折格子120上の異なる入射角の関数である。
回折格子から戻されたビーム内のピーク分離は一定のままであると同時に、例えば、同調可能なRmaxから回折格子120上への更に別の反射を伴ってピークの中心波長が選択可能であるように、図8aから図8cの実施形態は、剛性、すなわち、別々に回転可能ではないとすることができることが更に理解されるであろう。
104 出力ビームの第1の空間的に形成された部分
116 レーザビームパルスの第1の空間的に形成された部分
140 単一楔
Claims (14)
- レーザ出力光パルスを含むビームを選択パルス繰返し数で生成する狭帯域短パルス持続時間ガス放電レーザ出力光パルスビーム生成システムであって、
前記システムはLittrow構成内の分散中心波長選択光学器械を含み、該分散中心波長選択光学器械は各パルスに対して1つの中心波長を選択し、該中心波長は、該分散中心波長選択光学器械上へのそれぞれのパルスを含むレーザ光パルスビームの入射角に依存して決定され、
前記システムは、複数の空間入射角選択要素を含むことにより、分散中心波長選択光学器械上への前記それぞれのパルスを含む前記レーザ光パルスビームの少なくとも2つの入射角を選択するように作動する同調機構を含み、
前記複数の空間入射角選択要素の各々は、各部分が少なくとも2つの異なる選択中心波長の一方を有する、複数の空間的に分離されているが時間的に分離されていない部分を含むレーザ光パルスを前記Littrow構成内の分散中心波長選択光学器械から戻すために、前記レーザ光パルスの空間的に分離されているが時間的に分離されていない異なる部分に対して入射角を各々定め、
さらに、前記システムが、前記空間入射角選択要素によって定められる前記入射角を該空間入射角選択要素の特性を変えることにより調節する、各々の空間入射角選択要素のための角制御機構、を含む
ことを特徴とするシステム。 - 前記角制御機構は、前記パルスの各空間的に分離されているが時間的に分離されていない部分に対する前記それぞれの入射角を選択する電気機械的選択機構を含む、
請求項1に記載のシステム。 - 前記角制御機構は、前記パルスの各空間的に分離されているが時間的に分離されていない部分に対する前記それぞれの入射角を選択する圧電選択機構を含む、
請求項1に記載のシステム。 - 前記角制御機構は、前記パルスの各空間的に分離されているが時間的に分離されていない部分に対する前記それぞれの入射角を選択する電気機械的及び圧電選択機構を含む、
請求項1に記載のシステム。 - 前記複数の空間入射角選択要素は、前記ビームの断面プロファイルにわたって互いに対して差動的に変位可能であり、かつ少なくとも1つのパルスの持続時間にわたって選択された差動的に変位したアラインメントに留まる、
請求項1に記載のシステム。 - 前記同調機構は、
少なくとも1つのパルスの持続時間にわたって第1の角制御機構によって位置決めされる第1の選択要素と、
少なくとも1つのパルスの持続時間にわたって第2の角制御機構によって位置決めされる第2の選択要素と、
を含む、
請求項1に記載のシステム。 - 前記第1及び第2の角制御機構の一方は、定置装着式である、
請求項6に記載のシステム。 - 前記角制御機構の少なくとも1つは、音波の誘導に基づいて屈折率を変更する音響光学要素、電界の誘導に基づいて屈折率を変更する電気光学要素、又は磁場の誘導に基づいて屈折率を変更する磁気光学要素を含む、
請求項1に記載のシステム。 - レーザ出力光パルスを含むビームを選択パルス繰返し数で生成する狭帯域短パルス持続時間ガス放電レーザ出力光パルスビーム生成システムであって、
前記システムはLittrow構成内の分散中心波長選択光学器械を含み、該分散中心波長選択光学器械は、選択中心波長に中心がある各パルスに対して1つの帯域幅を選択し、該選択中心波長は、該分散中心波長選択光学器械上へのそれぞれのパルスを含むレーザ光パルスビームの入射角に依存して決定され、
前記システムは、時間的入射角選択要素を含むことにより、前記分散中心波長選択光学器械上への前記それぞれのパルスを含む前記レーザ光パルスビームの少なくとも2つの入射角を選択するように作動する同調機構を含み、
前記時間的入射角選択要素は、各部分が少なくとも2つの異なる選択中心波長の1つを有する、各パルスの複数の時間的分離部分を含むレーザビームを前記Littrow構成内の前記分散中心波長選択光学器械から戻すために、前記パルスの時間的に分離された異なる部分に対して入射角を定め、
さらに、前記システムが、前記時間的入射角選択要素によって定められる前記入射角を該時間的入射角選択要素の特性を変えることにより調節する、該時間的入射角選択要素のための角制御機構、を含む
ことを特徴とするシステム。 - 前記同調機構は、更に、
前記パルスの各空間的に分離されているが時間的に分離されていない部分の少なくとも第1の時間的分離部分に対して少なくとも第1の入射角、及び該パルスの各空間的分離部分の第2の時間的に分離されているが空間的に分離されていない部分に対して第2の入射角を各々定める複数の時間的入射角選択要素と、
を含む、
請求項1に記載のシステム。 - 前記同調機構は、
少なくとも1つのパルスの持続時間にわたって第1の角制御機構によって位置決めされる第1の選択要素アセンブリと、
前記少なくとも1つのパルスの前記持続時間にわたって第2の角制御機構によって位置決めされる第2の選択要素アセンブリと、
を含む、
請求項10に記載のシステム。 - 前記第1の選択要素アセンブリは、空間入射角選択要素と時間的入射角選択要素とを含み、
前記第2の選択要素アセンブリも、空間入射角選択要素と時間的入射角選択要素とを含む、
請求項11に記載のシステム。 - 前記同調機構は、個々のパルスが少なくとも2つの異なる中心波長のそれぞれの1つを含む選択帯域幅を有して、少なくとも2つの中心波長スペクトルを含むレーザパルスビームの統合効果を一連のパルス内に生成する複数のパルスを含むレーザビームを前記分散中心波長選択光学器械から戻すために、該一連のパルス内の異なるパルスに対して異なる入射角を定める、
請求項1に記載のシステム。 - 前記複数の空間入射角選択要素は、差動的に曲げ可能な分散中心波長選択光学器械を含み、該分散中心波長選択光学器械は、各部分が少なくとも2つの異なる選択中心波長の1つを有する複数の空間的に分離されているが時間的に分離されていない部分を含むレーザ光パルスを前記分散中心波長選択光学器械の第1及び第2の区域から戻すための、該第1及び第2の区域を少なくとも含む、
請求項1に記載のシステム。
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