JP2001525605A - 低劣化性のｕｖ光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 紫外線光源（１）と少なくとも１つの屈折光学素子（２，３，４，６，８）とを有し、特に、屈折光学素子（４）を含む少なくとも１つの系部分（１１）が１００℃以上の温度に耐えるよう構成されたマイクロリソグラフィーの投影露光系として構成された光学系。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 技術分野 本発明は、紫外線光源と少なくとも１つの屈折光学素子、即ち、レンズまたは
プリズムを有する光学系に関する。

【０００２】 この場合、特に、光源として主としてエキシマレーザを使用する、Ｈｇ−Ｉ線
の下方のＤＵＶ範囲のマイクロリソグラフィー投影露光系が対象となるが、他の
用途分野のエキシマレーザ用光学系も考えられる。

【０００３】 背景技術 この種の光学系は、例えば、本出願の部分をなす本出願人の特許出願ＥＰ０６
８７９５６Ａ１，ＥＰ０６５８８１０Ａ１およびＤＥ１９５２０５６３Ａに記載
されている。

【０００４】 適切な透明な媒体においても、ＤＵＶにおける高い光子エネルギによって、吸
収を増加する長時間障害が現れる。即ち、石英の場合、色中心の生成という障害
が現れる。更に、“コンパクション（Compaction）”として知られる材料圧密が
起きる。

【０００５】 石英部材の製造時、１７０−２００ｎｍの範囲の石英の透過率を５００℃以上
における加圧・加熱処理によって改善できるということは、日本公開ＪＰ−Ａ７
／０６１８２８から公知である。

【０００６】 ヨーロッパ特許ＥＰ０５３２２３６Ａには、同期放射系またはエキシマレーザ
を使用し、形状変化を補償するため、ＵＶ光下の加熱によって光学素子、特に、
マスクを昇温する系が記載されている。温度が９０℃以下に保持され（図６）、
従って、加熱を行わずにＵＶ光のみで達成される最高温度を有意には越えない加
熱屈折素子を含む例が示されているに過ぎない（例えば、図２，４参照）。

【０００７】 特に、半導体エレクトロニクスにおいて知られているように、高い運転温度は
、劣化プロセスを加速することになる。

【０００８】 高いＵＶ線量によって色中心に起因する上記の高い吸収を示す石英ガラス部材
は、約３５０℃まで加熱することによって、本来の透過率を取りもどすというこ
とが判明している。

【０００９】 更に、石英の昇温を招く高い平均出力（高いパルス周波数）の入射ＵＶ線量（
２４８ｎｍエキシマレーザ）による吸収増はゆっくり進行するということが判っ
ている。

【００１０】 ヨーロッパ特許ＥＰ０３７５５３４Ｂ１には、フォトマスクおよびＵＶ露光（
例えば、波長２４８ｎｍのＣａＦ₂における露光）による色中心形成によってマ スク構造を製造する製造法が記載されている。加熱によって、構造を再び除去で
きる。

【００１１】 米国特許ＵＳ５６２１８４３には、波長３２５ｎｍ以下のＵＶで使用するため
の石英ガラス製光伝送繊維が記載されている。光伝送繊維を２００℃−４００℃
の温度レベルに保持し、かくして、色中心の再結合および発生を最低濃度におい
て平衡させることを意図する。各種の加熱法が提示されている。

【００１２】 Ｐｉａｎｏら、ＳＰＩＥ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｏｇｒａｐｈｙ １９９７，ｐ８
７３〜には、高温によって圧密にもプラスの影響が与えられることが記載されて
いる。

【００１３】 発明の開示 本発明の課題は、ＵＶ光に対して高い耐光性を有する上述の種類の光学系を提
供することにある。

【００１４】 この課題は、少なくとも１つの光学素子が１００℃以上の運転温度にあるとい
う請求項１の特徴記載部分に開示の特徴を有する光学系によって解決される。１
００℃以上の耐熱性を定めた請求項１０についても同様のことが云える。即ち、
本発明にもとづき、製造時および使用時にできる限り一貫して常温の近傍に光学
系を保持することは、完全に普及している慣行とは異なる。

【００１５】 米国特許ＵＳ５６２１８４３には、高温によって色中心形成を安定化できるこ
とが示されている。従来の光学素子に現れる熱膨張などの問題は、人工衛星搭載
の光学系について知られている如き取付技術によって解決できる。

【００１６】 光学的デザインによって、光学計算において運転温度の高い場合の形状を決定
でき、従来の温度における生産のために、熱膨張にもとづき変更された形状パラ
メータを決定できる。

【００１７】 石英ガラスと金属ホルダとの間の結合手段としてのパテは、全部を金属技術に
よって、例えば、東独特許ＤＤ２０４３２０に記載の電気めっきによって置換え
ることができる。もちろん、完全な金属リングとする必要はなく複数の局部的ラ
グでもよい。

【００１８】 熱膨張の異なる部材を無応力状態で結合するための高精度の懸架部材は、例え
ば、本出願人のドイツ実用新案ＤＥ２９６０３０２４Ｕ１およびこの新案に提示
されている先行技術に記載されている。

【００１９】 最大ＵＶ光の負荷を受ける光学系の部分には、即ち、照明系には、請求項２に
もとづき高い運転温度を適用するのが好ましい。

【００２０】 請求項３にもとづき、好ましい光源はエキシマレーザである。なぜならば、こ
の場合、短い波長（特に、２４８ｎｍ，１９３ｎｍ，１５７ｎｍ）において高い
放射出力密度が達成されるからである。

【００２１】 本発明の好ましい適用分野は、請求項４に記載のマイクロリソグラフィー用投
影露光系である。なぜならば、これは、寿命の向上および光学的性質の安定化に
極めて大きい経済的意味がある極めて高価な光学系であるからである。

【００２２】 投影露光装置（例えば、上述の装置）の若干の照明系に光混合素子（カレイド
スコープ）として使用されるガラスロッドは、特に、高い運転温度において使用
される（請求項５）。これは、放射強度が高く且つ光路が大きい、即ち、吸収長
さが大きい光源の極めて近くにある素子である。

【００２３】 上記素子は、例えば、公知のレーザポンプ装置と類似の、楕円形シリンダミラ
ーを有する平行に配置されたＩＲ光源によって加熱できる。

【００２４】 他の部材、レンズおよびレンズ群、特に、全照明光学系も加熱できる。しかし
ながら、投影露光装置の全光学系（レチクルも含む）も加熱できる。

【００２５】 色中心形成の補償のために、石英ガラス部材の正確な温度は、あまり重要では
ない。なぜならば、熱力学的効果が重要であるからである。しかしながら、光学
的作用のために、正確で安定な温度調節が必要である。熱応力を避けるため、ゆ
っくり加熱する。

【００２６】 請求項６にもとづき、石英ガラス素子またはフッ化カルシウム素子に本発明を
適用するのが好ましい。

【００２７】 対応する方法は、請求項７−９の対象である。

【００２８】 運転温度は、− 約１００℃以上 −熱的変形などにもとづき、できる限り低く
保持する。ＵＶ照明中、色中心数は増加することになる。なぜならば、エキシマ
レーザのパルス休止期間によって且つ運転休止時（例えば、ステッパの位置変更
時またはウエファ交換時）のレーザ光のフェードアウトによって、補償のための
純粋な再結合の時間が与えられるからである。

【００２９】 更に、停止時間においても、加熱を行うことができる。この場合、高温におい
て、光学的仕様が損なわれることになる。この場合、色中心総数が減少する。

【００３０】 図面を参照して本発明を詳細に説明する。

【００３１】 発明を実施するための最良の形態 図１の投影露光装置は、ウエファステッパおよびウエファスキャナとして知ら
れている態様で、低ＵＶ（真空）の、例えば、波長２４８ｎｍまたは１９３ｎｍ
のエキシマレーザ１と、光束拡張系２と、ズームおよびアキシコンを含む調整光
学系３と、光の混合および均質化を行うガラスロッド４と、レチクル付マスキン
グ絞り５と、ＲＥＭＡレンズ６と、レチクル７と、投影レンズ８と、露光される
ウエファ９とからなる。

【００３２】 この場合、本発明にもとづき、ガラスロッド４は、ホルダ１２とともに、楕円
形シリンダミラー１１の１つの焦点を通る線に沿って配置されている。第２の焦
点を通る線に沿って、ＩＲ放射器が設けてある。最も簡単な場合、これは、電気
的加熱ワイヤである。他の系は、場合による若干のフッ化カルシウム製素子を除
いて他の伝送光学コンポーネントと同様、例えば、ＤＵＶ放射に適した特に最適
化された石英ガラス（例えば、ヨーロッパ特許ＥＰ０４０１８４５参照）からな
るガラスロッド４の特定の吸収帯域に適切に同調されている。

【００３３】 ガラスロッド４は、運転温度において系の光軸Ａに心合わせされ、室温（貯蔵
温度）から運転温度までのすべての温度において最小の応力を受け、従って、ホ
ルダ１２は、その構造および材料選択が、特に、有害な応力複屈折が現れないよ
うに設計されている。

【００３４】 給電ユニット１３は、１つまたは複数の温度センサ１５およびシステムコンピ
ュータ１４と共働して、ＩＲ放射器１０を制御、調節し、かくして、選択された
運転温度が安定に保持される。運転温度は、１５０℃−２５０℃にあれば好まし
く、構造および放射負荷に応じて個々に定める。

【００３５】 楕円形シリンダミラー１１の端部スクリーン１１ａ，１１ｂは、熱放射に対し
て隣接の構造群３，５，６を遮蔽するのに役立つ。ガラスロッド４の端面および
／またはレンズ群３，６の隣接面に、同一の目的のため、二色層を設けることが
できる。

【００３６】 他の好ましくは加熱される光学素子は、エキシマレーザ１の出口窓１ａおよび
構造群２または３のすべてまたは一部である。

【００３７】 図２に、図１の装置のガラスロッド４の範囲の横断面図を示した。フラッシュ
ランプによって励起されるレーザロッドのポンピング光学系において知られてい
る装置において、１つの焦点を通る線の範囲からＩＲ放射器１０によって放射さ
れたＩＲ光は、もちろん近似形状であってもよい楕円形シリンダミラー１１によ
って、第２焦点を通る線のまわりに中心を合わせたガラスロッド４へ屈折され、
このガラスロッドに吸収される。この場合、全面から十分に均一な加熱が行われ
る。

【００３８】 図３に、第２実施形態を示した。この場合、例えば図１の構造群２−６を含む
全照明装置２０は、主コンピュータ１４の監視下で加熱素子２２および調節ユニ
ット２３によって安定な高い運転温度を確保するスリーブ２１内に設置され、加
熱される。レチクル７，投影レンズ８およびウエファ９は、通常温度にある。ウ
エファ９のみは、通常、１００℃以上の高温に加熱できない。なぜならば、さも
ないと、ウエファ内に破壊プロセスが進行するからである。しかしながら、レチ
クル７および投影レンズ８は、基本的に加熱でき、上述の利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 放射加熱されるガラスロッドを有するマイクロリソグラフィー投影露光装置の
略図である。

【図２】 ガラスロッドの放射加熱状態を示す略横断面図である。

【図３】 照明系を加熱する形式の投影露光装置の略図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１１年１０月２２日（１９９９．１０．２２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紫外線光源（１）と少なくとも１つの屈折光学素子（２，３
   ，４，６，８）とを有する光学系において、光学素子（４）の運転温度が、１０
   ０℃以上（特に、１５０℃−２５０℃）であることを特徴とする光学系。
2. 【請求項２】 該光学系が、照明系（２０）および結像系（８）を含み、運
   転温度の高い光学素子が、照明系（２０）に設けてあることを特徴とする請求の
   範囲第１項記載の光学系。
3. 【請求項３】 光源（１）が、エキシマレーザであることを特徴とする請求
   の範囲第１項または第２項記載の光学系。
4. 【請求項４】 マイクロリソグラフィーのための投影露光系として構成され
   ていることを特徴とする請求の範囲第１−３項の少なくとも１つに記載の光学系
   。
5. 【請求項５】 該光学系が、光混合素子としてガラスロッド（４）を含み、
   上記ガラスロッド（４）が、高い運転温度を有することを特徴とする請求の範囲
   第４項記載の光学系。
6. 【請求項６】 石英ガラスまたはフッ化カルシウムからなる光学素子が、高
   い温度を有することを特徴とする請求の範囲第１−５項の少なくとも１つに記載
   の光学系。
7. 【請求項７】 紫外線光源（１）と、少なくとも１つの屈折光学素子（２，
   ３，４，６，８）とを有する光学系の運転法において、紫外線光源（１）の放射
   によらずに少なくとも１つの光学素子（４）を加熱し、１００℃以上の温度に保
   持することを特徴とする方法。
8. 【請求項８】 素子（４）の温度を１５０℃−２５０℃の範囲の数値に保持
   することを特徴とする請求の範囲第７項記載の光学系。
9. 【請求項９】 光学素子（４）を放射で加熱することを特徴とする請求の範
   囲第７項または第８項記載の光学系。
10. 【請求項１０】 紫外線光源（１）と少なくとも１つの屈折光学素子（２，
    ３，４，６，８）とを有し、特に、マイクロリソグラフィーの投影露光系として
    構成された光学系において、屈折光学素子を含む少なくとも１つの系部分が、１
    ００℃以上の温度に耐えるよう構成されていることを特徴とする光学系。