JP2013074299A - マイクロリソグラフィ投影露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクを層上に結像するためのマイクロリソグラフィ投影露光装置を提供する。
【解決手段】マイクロリソグラフィ投影露光装置は、投影光源（ＬＳ）と、光学要素（Ｍ２）によって少なくとも部分的に吸収される加熱光（ＨＬ）を生成するための加熱光源（１００）とを含む。照明光学ユニット（１０２）は、光学要素（Ｍ２）の光学面（１０４）上で加熱光（ＨＬ）が所定の強度分布（１０８）を有するように、加熱光（ＨＬ）を光学要素（Ｍ２）上に向ける。本発明により、照明光学ユニット（１０２）は、回折光学要素（１１８；１１８ａ，１１８ｂ；２１８）又は屈折自由形状要素（３１８；４１８）として具現化された偏向要素を含み、この偏向要素は、その上に入射する加熱光（ＨＬ）を同時に異なる方向に向ける。
【選択図】図１２

Description

本発明は、マスクを層上に結像するためのマイクロリソグラフィ投影露光装置に関する。

マイクロリソグラフィ投影露光装置は、マスク内に含まれるか、又はマスク上に配置された構造をレジスト又はいずれかの他の感光層に転写するのに使用される。投影露光装置の最も重要な光学構成要素は、光源と、光源によって生成された投影光を調整してマスク上に向ける照明系と、マスクのうちで照明系によって照明される区画を感光層上に結像する投影対物系とである。

投影光の波長が短い程、投影露光装置を用いて感光層上に定義することができる構造は小さい。次世代の投影露光装置は、極紫外スペクトル範囲（ＥＵＶ）内で１３．５ｎｍの波長をする投影光を使用することになる。多くの場合にそのような装置は、略してＥＵＶ投影露光装置と呼ばれる。

しかし、そのような短い波長に対して十分に高い透過能を有するいずれの光学材料も存在しない。従って、ＥＵＶ投影露光装置においては、長い波長において通例のものであるレンズ及び他の屈折光学要素はミラーで置換され、従って、マスクも同様に反射構造のパターンを含む。

ＥＵＶ投影露光装置においてミラーを設けることは、高い技術的課題をもたらす。ＥＵＶ光に適し、ミラー基板に付加されるコーティングは、多くの場合に、僅か数ナノメートルの厚みのみを有する技術的に複雑な工程において蒸着によって上下に重ねて付加される３０個又は４０個を超える二重層を含む。そのような複雑な構造を有するコーティングを用いても、ＥＵＶ光に対するミラーの反射率は、通常７０％を超えることは殆どなく、更に、これは、反射コーティング上に垂直に又は数度の入射角で入射する光に対してしか当て嵌まらない。

ミラーの比較的低い反射率の結果は、各ミラーが光学的損失を伴い、最終的に投影露光装置の収量を低下させるので、投影露光装置の開発中に可能な限り少数のミラーしか用いない手法を行わなければならないことである。

その一方、ミラーの比較的低い反射率は熱問題も伴い、これは、高エネルギＥＵＶ光のうちでコーティングによって反射されない部分が吸収され、ミラー内の温度増大をもたらすことによる。投影露光装置は、ガスによるＥＵＶ光の高い吸収に起因して真空中で作動させなければならず、従って、対流による熱移動は除外されるので、この過程において生成された熱は、実質的にミラー基板を通じた熱伝導を用いて消散させなければならない。

ミラー基板内で発生する温度勾配がミラーの望ましくない変形をもたらさないように、ミラー基板において、作動温度において可能な限り小さく、又は更に殆どゼロと言える程小さい熱膨張係数を有する材料を使用するのが好適である。この種のガラスシステムの材料は、例えば、ＳｃｈｏｔｔによってＺｅｒｏｄｕｒ（登録商標）という商標の下で、更にＣｏｒｎｉｎｇによってＵＬＥ（登録商標）という商標の下で販売されている。付加的な対策を使用することにより、ＥＵＶ光の吸収によってもたらされる熱変形を低く保つことができ、又は少なくとも投影対物系の光学特性に対する熱変形の効果を許容限度内に保つことができる。

従って、ＵＳ ７，４７７，３５５ Ｂ２は、ミラーの基板材料が熱膨張係数がゼロ又は少なくとも最小である温度にあるように、付加的な加熱手段を用いてこのミラーを加熱することを提案している。この場合、装置の作動中の温度変動は、ミラーの結像特性に対していずれの効果も持たないか又は僅かな効果のみを有する。

ＵＳ ７，５５７，９０２ Ｂ２は、２つのミラーが、これらの２つのミラーの一方において温度増大と共に増大する熱膨張係数を有する材料で構成され、他方のミラーにおいて温度増大と共に減少する熱膨張係数を有する材料から構成される投影対物系を説明している。ミラーの適切な選択の場合にこの手法で達成することができることは何かというと、温度変化の場合に２つのミラーは大きく変形するが、これらの変形の光学効果が互いに殆ど相殺することである。

ファセットミラーの場合にも、個々のミラーファセットを担持する担持本体がこの場合には熱的に誘起される変形によって一般的に影響を受けることを除き、類似の問題を解決する必要がある。ガラスシステム材料の比較的低い熱伝導度に起因して、担持本体として通常は金属が使用される。しかし、作動温度で上述のガラスシステム材料の場合のものと類似の小さいマグニチュードを有する熱膨張係数を有するいずれの金属も存在しない。

熱的に誘起される変形の問題は、長い波長、例えば、１９３ｎｍ（ＶＵＶ）又は２５４ｎｍ（ＤＵＶ）に向けて設計された投影露光装置においても存在する。通常、この問題は、投影光の吸収（僅かではあるが）の結果として不均一に加熱され、その結果、形状を変化させるレンズ要素及び他の屈折光学要素に影響を及ぼす。

ＤＥ １０３ １７ ６６２ Ａ１は、結像ミラー上の選択領域を付加的な加熱光で照明する加熱光源を含むＥＵＶ投影露光装置を開示している。加熱光の吸収の結果として、ミラー面上に少なくともほぼ均一な温度分布が確立される。適切な設計を使用すると、熱平衡において、ミラー基板の熱膨張係数が絶対最小値を有する温度が確立される。その結果、温度分布の比較的低い温度変動又は残留不均一性は、ミラー基板の感知可能な熱変形、従って、結像収差をもはやもたらすことができない。

加熱光を用いてミラー上の選択領域のみを照明するために、この公知の投影露光装置では、ミラー面上で、投影光が入射し、従って、加熱光によって付加的に加熱することが意図されない領域を遮蔽する透過フィルタが加熱光源の下流に配置される。加熱光が、ミラー面上で可能な限り鮮明に境界が定められたパターンを形成することが意図される場合には、透過フィルタをミラー面上に結像する付加的な結像光学ユニットを設けることができる。別の実施形態では、加熱光としてレーザが使用され、このレーザに制御可能な光線偏向デバイスが割り当てられる。この光線偏向デバイスを用いて、レーザによって生成されたレーザ光線が、ミラー面上の望ましい領域上にのみもたらされる。この場合、光線偏向デバイスは、それ自体公知のバーコードスキャナにおけるものと類似の方式に実施することができる。

この公知の投影露光装置において不利であると見出されたことは、透過フィルタが使用される場合に、加熱光のうちで、ある一定の条件下では無視することができない量の一部分が透過フィルタ内で失われることである。ミラー面上で比較的小さい領域のみを高強度で加熱することが意図される場合には、透過フィルタの使用は、非常に高パワーの加熱光源を必要とし、その結果、透過フィルタは、一層強度に加熱される。

スキャナ様のミラーにおいてミラー面上で加熱光によって照明される領域にわたって掃引する比較的細かいレーザ光線の使用により、いずれの光損失も発生しないのは確かである。しかし、十分に高い熱入力を得るためには、レーザ光線の強度を高くすべきである。しかし、ある一定の関連下では、高い局所放射線作用によってミラーの高感度反射コーティングが損傷を受ける可能性がある。

ＵＳ ７，４７７，３５５ Ｂ２ ＵＳ ７，５５７，９０２ Ｂ２ ＤＥ １０３ １７ ６６２ Ａ１

本発明の目的は、冒頭に示した種類の投影露光装置を加熱光を用いた光学要素の効率的かつ同時に穏やかな加熱を保証するように改善することである。

この目的は、マスクを層上に結像するためのマイクロリソグラフィ投影露光装置によって達成される。装置は、層が感光性を有する投影光を生成するように構成された投影光源と、装置の作動中に投影光に露出される光学面を有する光学要素とを含む。更に、装置は、投影光源とは異なる加熱光源であり、層が感光性を持たず、光学要素によって少なくとも部分的に吸収される加熱光を生成するように構成された加熱光源と、光学面上で加熱光が所定の強度分布を有するように、加熱光を光学要素上に向けるように構成された照明光学ユニットとを含む。照明光学ユニットは、回折光学要素によって又は屈折自由形状要素として形成された偏向要素を含み、この偏向要素は、その上に入射する加熱光を同時に異なる方向に向ける。

従って、照明光学ユニットを望ましくない方向に射出する光を透過フィルタを用いて遮蔽するか、又は走査レーザ光線の場合のように加熱光を時間的に連続して異なる場所に向ける代わりに、本発明により、加熱される光学要素の光学面上に望ましい強度分布が生成されるように、加熱光を同時に異なる方向の間で分布させる偏向要素が使用される。その結果、高い加熱パワーを低い損失しか伴わずに加熱光源から光学要素に伝達することができる。投影露光装置内でもたらされる熱損失は相応に低く、更に、光学要素の高感度面に対する損傷をもたらす可能性がある非常に高い局所放射線強度が回避される。

光学要素の光学面上に異なる強度分布を生成することができることが意図される場合には、偏向要素は、可変光学特性を有するべきである。

最も簡単な場合には、偏向要素は、異なる偏向特性を有する異なる偏向要素と交換することができるように交換可能ホルダに収容される。

制御可能可変偏向特性を有する偏向要素の使用は、より一層高い柔軟性を有する。

偏向要素が回折光学要素として設計される場合には、適切な選択肢は、例えば、回折光学要素を空間分解方式で切換可能なＬＣＤパネルとして設計することである。この場合、回折光学要素の回折構造は、個々に点灯及び消灯することができるＬＣＤパネルのピクセルによって形成される。このようにして、偏向要素の可変角度分布、従って、光学面上の加熱光の可変強度分布を確立することができる。

制御可能可変偏向特性を有する回折偏向要素の別の例は、音響光学変調器である。そのような変調器内では、超音波発生器を用いて超音波定常波が生成される。この波は、超音波発生器を駆動することによって変更することができる回折効果を有する格子状屈折率分布の形成をもたらす。

特に、光学面上の強度分布の微補正に向けて、照明光学ユニットは、空間分解方式で切換可能な加熱光の一部を制御可能方式で減衰させることができるＬＣＤパネルを含むことができる。そのような制御可能可変透過フィルタの結果として吸収損失がもたらされるが、光学要素上の光学面の照明が、実質的に偏向要素によって判断され、ＬＣＤパネルが、比較的小さい補正のためだけに使用される場合には、これらの損失を低く保つことができる。

本発明の一実施形態では、照明光学ユニットは、ビーム経路内で偏向要素の下流に配置されたテレスコープ光学ユニットを含む。そのようなテレスコープ光学ユニットは、入力側で優勢な角度分布を拡大するという利点を有する。それによって主に偏向要素が回折光学要素として設計される場合に、比較的大きい回折構造によって小さい偏向角を生成することができるので、回折光学要素から構成される要件が大きく軽減される。更に、それによって回折光学要素の製造が容易になる。例えば、テレスコープ光学ユニットが１０という倍率を有する場合には、１μｍの加熱光波長において、テレスコープ光学ユニットの出力において３０度の偏向角を生成するためには２０μｍの格子間隔で十分である。それとは対照的に回折光学要素は、３°程度の偏向角を生成するだけでよい。

本発明は、光学要素がミラーであり、投影光が３０ｎｍよりも短い波長を有する場合に特に有利に使用することができる。しかし、原理的には、本発明は、ＶＵＶ投影露光装置又はＤＵＶ投影露光装置におけるミラー及び屈折要素の場合にも使用することができる。

加熱光は、例えば、０．８μｍと５０μｍの間の中心波長を有する赤外線光とすることができる。一般的に、赤外線光は、加熱される光学要素によって高度に吸収される。更に、通常、感光層として使用されるフォトレジストは、一般的に赤外線光に対して感光性を持たない。これは、反射又は散乱の結果として少量の加熱光がフォトレジストに到達することを阻止することができない可能性があるので重要である。

加熱光源には射出窓を割り当てることができ、装置の作動中に加熱光はこの射出窓から射出する。この場合、好ましくは、照明光学ユニットは、射出窓から射出する光を平行なビームに変換するコリメータを含む。平行な光の使用は、第１に偏向要素の設計を容易にする。更に、その結果として、偏向要素の下流の角度分布は、偏向要素が露出される加熱光の強度分布には殆ど依存しなくなる。

射出窓は、例えば、加熱光源自体、例えば、赤外線レーザダイオードの射出窓とすることができる。しかし、射出窓は、加熱光を加熱光源から照明光学ユニットに向ける光ファイバの端部とすることができる。

本発明の更に別の特徴及び利点は、図面を参照する以下に続く実施形態の説明から明らかになるであろう。

本発明による第１の実施形態に従ったＥＵＶ投影露光装置の略斜視図である。 図１に示す投影露光装置を通る子午断面図である。 図１及び図２に示す投影露光装置の照明系の一部である瞳ファセットミラーの簡略化した斜視図である。 投影露光装置の投影対物系のミラー、このミラー上に入射する投影光及び加熱光を示す図２の子午断面図からの拡大抜粋図である。 図４に示すミラーの平面図である。 偏向要素が回折光学要素として設計された第１の実施形態による加熱光に向けて設けられた照明光学ユニットを通る簡略化した子午断面図である。 ２つの別々の加熱光源が設けられた第２の実施形態による加熱光に向けて設けられた照明光学ユニットを通る簡略化した子午断面図である。 偏向要素として使用される回折光学要素がＬＣＤパネルとして設計された第３の実施形態による加熱光に向けて設けられた照明光学ユニットを通る簡略化した子午断面図である。 偏向要素が音響光学要素として設計された第４の実施形態による加熱光に向けて設けられた照明光学ユニットを通る簡略化した子午断面図である。 偏向要素が屈折自由形状要素として設計された第５の実施形態による加熱光に向けて設けられた照明光学ユニットを通る簡略化した子午断面図である。 自由形状要素に制御可能減衰器としてＬＣＤパネルが割り当てられた第６の実施形態による加熱光に向けて設けられた照明光学ユニットを通る簡略化した子午断面図である。 偏向要素の下流にテレスコープ光学ユニットが配置された第７の実施形態による加熱光に向けて設けられた照明光学ユニットを通る簡略化した子午断面図である。 請求する本発明の主題の一部ではない第８の実施形態による加熱光に向けて設けられた照明光学ユニットを通る簡略化した子午断面図である。 請求する本発明の主題の一部ではない第９の実施形態による加熱光に向けて設けられた照明光学ユニットを通る簡略化した子午断面図である。 請求する本発明の主題の一部ではない第１０の実施形態による加熱光に向けて設けられた照明光学ユニットを通る簡略化した子午断面図である。

１．投影露光装置の基本構成
図１は、全体を１０で表す本発明によるマイクロリソグラフィ投影露光装置の基本構成を非常に概略的な斜視図に示している。投影露光装置１０は、マスク１４の下側に配置された反射構造１２を感光層１６上に投影する働きをする。特に、フォトレジスト（レジストとも呼ぶ）とすることができる感光層１６は、ウェーハ１８又はいずれかの他の基板によって担持される。

投影露光装置１０は、マスク１４の構造１２が設けられた側を投影光ＰＬで照明する照明系２０を含む。特に、５ｎｍと３０ｎｍの間の範囲が、投影光ＰＬにおける波長として適切である。示すこの実施形態では、投影光ＰＬの中心波長は約１３．５ｎｍであり、従って、極紫外スペクトル範囲（ＥＵＶ）内にある。投影光ＰＬは、マスク１４の下側で、図示の実施形態ではリングセグメントの幾何学形状を有する照明視野２４を照明する。

更に、投影露光装置１０は、照明視野２４の領域内に位置する構造１２の縮小像２４’を感光層１６上に生成する投影対物系２６を含む。ＯＡは、リングセグメント形の照明視野２４の対称軸と一致する投影対物系２６の光軸を表している。しかし、本発明は、投影対物系２６内にいずれの回転対称扇形面も存在せず、従って、光軸が定義されない投影露光装置に対して使用することができる。

投影対物系２６は、感光層１６の露光中にマスク１４がウェーハ１８と同期して変位した走査作動に向けて設計される。図１には、マスク１４及びウェーハ１８のこれらの変位移動を矢印Ａ１、Ａ２に示している。マスク１４が変位した速度とウェーハ１８が変位した速度との比は、この場合、投影対物系２６の結像スケールβに等しい。図示の実施形態では、投影対物系２０によって生成される像２４’は縮小され（｜β｜＜１）、反転されず（β＞０）、この理由から、ウェーハ１８は、マスク１４よりも低速ではあるが、同じ方向に変位される。従って、感光層１６の露光中に、照明視野２４は、マスク１４にわたってスキャナ様の方式で掃引を行い、その結果、比較的大きい連続構造領域であっても、感光層１６上に投影することができる。

投影対物系２６の物体平面内に位置する照明視野２４内の各点から光ビームが射出し、これらの光ビームは、投影対物系２６内に入射する。投影対物系２６は、入射光ビームが、投影対物系２６の下流の像平面内で視野点に収束するという効果を有する。物体平面内で光ビームが射出する視野点と、像平面内でこの光ビームが再度収束する視野点とは、この場合、互いに光学的共役と呼ぶ関係にある。

照明視野２４の中心にある個別点に対してそのような光ビームを略示し、２８で表している。この場合、投影対物系１０内に入射する時の光ビーム２８の開口角は、投影対物系１０の開口数ＮＡの尺度である。縮小像に起因して、投影対物系２６の像側開口数ＮＡは、結像スケールβの逆数で拡大する。

図２は、投影露光装置１０を通る略子午断面図である。投影対物系２６は、間に合計で６つのミラーＭ１からＭ６が配置された物体平面３０と像平面３２とを有する。物体平面３０内の点から射出する光ビーム２８は、最初に凹の第１のミラーＭ１上に入射し、凸の第２のミラーＭ２上に反射して戻され、凹の第３のミラー上に入射し、凹の４番目のミラーＭ４上に反射して戻され、更に凸の５番目のミラーＭ５上に入射し、このミラーＭ５は、このＥＵＶ光を凹の６番目のミラーＭ６上に再度向ける。６番目のミラーＭ６は、最終的に光ビーム２８を像平面３２内の共役結像点上に集束させる。

ミラーＭ１からＭ６に図２に破線に示す部分を補填した場合には、このようにして補填を受けたミラーの反射面は、投影対物系２６の光軸ＯＡに関して回転対称になる。しかし、容易に確認することができるように、この場合ミラーＭ１、Ｍ２、及びＭ４からＭ６は、光路を部分的に遮蔽することになるので、上述のビーム経路は、そのような完全に回転対称なミラーを用いては達成することができない。

投影対物系２６は、第２のミラーＭ２の面内又はその直近に位置する第１の瞳面３４を有する。瞳面は、物体平面３０内の点から射出した光ビームの主光線が瞳面において光軸ＯＡと交わることによって区別される。図２ではこれを３６で表し、破線に示す、光ビーム２８の主光線に対して示している。

５番目のミラーＭ５と６番目のミラーＭ６の間のビーム経路には第２の瞳面３８が位置し、第２の瞳面３８からこれらの２つのミラーＭ５、Ｍ６までの距離は比較的大きい。第２の瞳面３８と同じ面には、遮蔽絞り４０が配置される。

投影露光装置１０の照明系２０は、光源ＬＳ（例えば、レーザプラズマ光源）によって生成されたＥＵＶ光を調整し、このＥＵＶ光をマスク１４上において照明視野２４内の各点が、望ましい強度及び照明角度分布を有するＥＵＶ光で照明されるようにマスク１４上に向ける。この目的のために、照明系２０は、入力ミラー７０と、視野ファセットミラー７２と、瞳ファセットミラー７４と、第１のコンデンサーミラー７６と、第２のコンデンサーミラー７８とを有する。かすめ入射に向けて設計されたミラー８０を通じて、ＥＵＶ光は最終的にマスク１４上にもたらされる。

この場合、図３の斜視図に示す瞳ファセットミラー７４が、８２に示す照明系２０の瞳面に配置される。照明系２０の瞳面８２は、投影対物系２６の瞳面３４及び３８に対して光学的に共役である。その結果、照明系２０の瞳ファセットミラー７４上に強度分布は、最初に投影対物系２６の第２のミラーＭ２上に結像され、そこから第２の瞳面３８上に結像される。

瞳ファセットミラー７４は、視野ファセットミラー７２を用いて異なる具合に照明することができる。この目的のために、視野ファセットミラー７２のミラーファセット８４は、ミラーファセット８４上に入射するＥＵＶ光を瞳ファセットミラー７４の異なるミラーファセット上に向けることができるように、アクチュエータ８５を用いて個々に傾斜可能であり、又はいずれかの他の手法で調節可能である。この目的のために、視野ファセットミラー７２のアクチュエータ８５は、投影露光装置１０の上の中央コントローラ８８に接続した制御ユニット８６によって駆動される。物体平面３０内の照明視野２４の幾何学形状は、視野ミラーファセット８４の外側プロフィールによって定義される。

照明系２０の瞳面８２は、フーリエ変換によって物体平面３０に関連付けられるので、物体平面３０内の照明角度分布は、瞳面８２内の空間強度分布によって定義される。その結果、瞳ファセットミラー７４の異なる照明を用いて、マスク１４上に入射する投影光の照明角度分布をマスク１４内に含まれる構造１２にターゲット方式で適応させることができる。

一部の照明角度分布の場合には、投影光が、幅狭に境界が定められた角度範囲でのみマスク上に入射することが意図される。照明系２０の瞳面８２の照明では、これは、視野ファセットミラー７２によって瞳面８２の比較的小さい領域のみが照明されることを意味する。

照明系２０の瞳面８２は、下流の光学構成要素によって投影対物系２６の第１の瞳面３４上に結像されるので、同様に小さい領域のみが照明される強度分布が第２のミラーＭ２の面上にもたらされる。更に、瞳ファセットミラーのラスター状配列８９に起因して、上述の領域は均一に照明されず、同様にラスター化される。第２のミラーＭ２の面上の多くの場合に極とも呼ばれる領域が小さい程、投影光の部分吸収の得られる熱入力は均一ではない。高エネルギ投影光のうちの３分の１程度がミラーの反射コーティング内で吸収されるので、ラスター化された極の領域内の熱入力は比較的高い。低い熱膨張係数を有する材料から構成されるミラー基板を使用する場合であっても、ミラー基板の変形を回避するのは困難である。しかし、そのような変形は、投影対物系２６の結像特性を劣化させ、それによってマスク１４上の構造１２は、感光層１６上にもはや最適には結像されない。

２．加熱光
ミラーＭ２の面上に望ましい（一般的に均一な）温度分布を得るために、投影対物系２６は、ウェーハ１８上の層１６が感光性を持たず、ミラーＭ２によって少なくとも部分的に吸収される加熱光ＨＬを生成するように設計された加熱光源１００を含む。照明光学ユニット１０２は、好ましくは、第２のミラーＭ２の反射面のうちで高エネルギＥＵＶ光に露出されない領域にのみ加熱光ＨＬを向ける。

図４は、第２のミラーＭ２と、加熱光源１００と、照明光学ユニット１０２とを子午断面内の拡大図に示している。投影光ＰＬは、第２のミラーＭ２の１０４で表すミラー面上に２つの比較的小さい極Ｐ１、Ｐ２をラスター方式で照明する。図５に記載のミラーＭ２の平面図では、２つのラスター化された極Ｐ１、Ｐ２のサイズ及び形状、並びにミラーＭ２のミラー面１０４上でのこれらの極の位置を容易に確認することができる。

この実施形態では、照明光学ユニット１０２は、加熱光源１００によって生成された加熱光ＨＬが、ミラー面１０４のうちで投影光ＰＬに露出されない領域１０８上にのみもたらされるように設計される。図５の平面図に示すように、図示の実施形態では、加熱光ＨＬによって照明される領域１０８は実質的に円形であり、２つの同様にほぼ円形の極Ｐ１、Ｐ２を取り囲む。

加熱光ＨＬの吸収の得られる熱入力が、極Ｐ１、Ｐ２の領域内での投影光ＰＬの吸収の得られるものとほぼ同じマグニチュードのものである場合には、投影光ＰＬが２つの小さい極Ｐ１、Ｐ２しか照明しなくても、ミラーＭ２内の温度分布は少なくともほぼ回転対称に留まる。この温度分布の平均温度が、この温度において材料が最小の熱膨張係数、又は更にゼロと言える程小さい熱膨張係数を有するようにミラー基板の材料と調整される場合には、第２のミラーＭ２は全く変形せず、又は最大でも殆ど変形しない。しかし、時に依然として発生するいずれかの変形は、いずれの場合にもそれ自体が前と同様に回転対称であり、これは、補正することが比較的容易な回転対称結像収差をもたらす。

しかし、第２のミラーＭ２内で加熱光ＨＬの影響下で確立される温度分布は、必ずしも回転対称である必要はない。上記に対する変形としての適切な選択肢は、ある一定の限度内で任意であるが、所定の温度分布を生成することである。この所定の温度分布は、この温度分布の場合にいずれの結像収差も確立されないように投影対物系２６の設計に考慮される。この場合、全ての作動条件下で第２のミラーＭ２内に所定の温度分布が確立されるように、ミラーＭ２上で加熱光ＨＬによって照明される領域１０８を設定された照明角度分布、従って、ミラー面１０４上で投影光ＰＬによって照明される領域の幾何学形状に適応させなければならない。

照明光学ユニット１０２における本発明による様々な構成を図６から図１５を参照して以下に説明する。

図６に図示の実施形態では、加熱光源１００は、０．８μｍと５０μｍの間の中心波長を有する赤外線光を生成する。加熱光ＨＬは、光ファイバ１１０内に取り込まれ、取り込み側とは反対に位置する光ファイバ１１０の射出窓１１２に進む。射出窓１１２は、平行な加熱光線１１６を生成するコリメータレンズ要素１１４の焦点面内に位置する。平行な加熱光線１１６は、図示の実施形態では回折光学要素として設計される偏向要素１１８上に入射する。回折光学要素１１８は、明瞭化の目的で図６には拡大して示す複数の微細な回折構造１２０を含む。一般的に回折構造１２０のサイズは、数マイクロメートルの桁のものである。

回折光学要素は、異なる光学偏向特性を有する回折光学要素１１８と容易に交換することができるように、交換可能ホルダ１２２に収容される。この図では簡略化して示す交換可能ホルダ１２２は、例えば、外周にわたって配分された複数の回折光学要素１１８を含む回転可能に装着された円盤を含むそれ自体公知のターレットホルダとして具現化することができる。この場合、サーボモータを用いて円盤を回転させることにより、望ましい回折光学要素１１８をビーム経路に導入することができる。

回折光学要素１１８の構造１２０は、回折光学要素１１８が、図５の照明領域１０８によって示すように、遠視野においてミラー面１０４上の加熱光ＨＬの望ましい強度分布をもたらす角度分布を生成するように設計される。従って、加熱光源１００によって生成された加熱光ＨＬは、ミラー面１０４の照明される領域１０８にわたって損失なく配分される。

異なるマスク１４を結像することが意図される場合には、多くの場合に、照明角度分布もこのマスク１４に適応させなければならない。これは、ミラー面１０４上で投影光ＰＬによって照明される領域が、その形状及び／又はサイズを変化させることに現れる。第２のミラーＭ２内に望ましい（一般的に回転対称な）温度分布を得るためには、上記に応答して、加熱光ＨＬによって照明される領域１０８の形状も適応させなければならない。この適応は、交換可能ホルダ１２２を用いて回折光学要素１１８を変更することによって行われる。

回折光学要素１１８は平行な加熱光線１１６に露出されるので、回折光学要素１１８の平行な加熱光線１１６に露出されている入力側の強度分布の不均一性は、回折光学要素１１８によって生成される角度分布に対していずれの効果も持たず、又は感知可能な効果を持たない。その結果、ミラー面１０４上に加熱光ＨＬによって生成される強度分布は、回折光学要素１１８上の強度分布の製造又は作動に依存する変動に殆ど依存しない。

３．代替的な実施形態
図７に図示の実施形態では、加熱光ＨＬａ、ＨＬｂでミラー面１０４を照明するために、図６に示す配列が２つ使用される。この場合、付加記号ａ及びｂで識別される２つの配列の構成要素は、回折要素１１８ａ、１１８ｂを除いて等しく設計される。異なる回折光学要素１１８ａ、１１８ｂを使用することにより、加熱光源１００ａ、１００ｂの別々の駆動によって任意に重なることができる異なる強度分布をミラー面１０４上に生成することができる。

図８に図示の実施形態では、回折光学要素は、空間分解方式で切り換えることができるＬＣＤパネル２１８として設計される。このようにして、図６及び図７に図示の実施形態におけるものように回折光学要素を異なる偏向特性を有する要素と交換する必要なく、異なる角度分布を生成することができる。

図９に図示の実施形態では、偏向要素は、超音波発生器を用いて超音波定常波を生成することができる音響光学変調器３１８である。それによって回折効果を有し、入射光を異なる方向に回折する屈折率格子の形成がもたらされる。屈折率格子の特性は、超音波発生器によって生成される超音波を変更することによって変更することができる。

図１０に図示の実施形態では、偏向要素は、屈折自由形状要素４１８として具現化される。加熱光ＨＬに露出される自由形状要素４１８の一方又は両方の屈折面は、自由形状要素４１８の下流に加熱光ＨＬの望ましい角度分布がもたらされるように定義された面断面形状を有する。

上述の角度分布を修正することができるように、図１１に図示の実施形態では、空間分解方式で切り換えることができ、かつ図８に図示の実施形態とは対照的に回折特性を持たないが、その代わりに加熱光の一部を制御可能可変方式で減衰させることのみが意図されるＬＣＤパネル１３０がビーム経路に配置される。従って、ＬＣＤパネル１１０は、自由形状要素４１８の上流又は下流のいずれかに配置することができる。

図１２は、回折光学要素１１８の下流に拡大テレスコープ光学ユニットが配置された特に好ましい実施形態を示している。この拡大により、回折光学要素１１８によって生成された角度分布は更に広がり、こうすることによってミラー面１０４の相対的に一層大きい領域を加熱光ＨＬを用いてターゲット方式で照明することを可能にする。角度分布の広がりの結果として、回折光学要素１１８によって生成される角度分布から構成される要件は軽減し、それによってより大きく、従って、製造することがより容易な回折構造１２０を有する回折光学要素１１８を使用することができる。

４．ピボット回転可能加熱光線
図１３から図１５は、現時点で請求する本発明の主題の一部ではない実施形態を示している。

加熱光源２００によって生成された加熱光は、光ファイバ２１０内に取り込まれ、光ファイバ２１０の射出窓２１２において射出する。この実施形態でも、平行な加熱光線２１６が、コリメータレンズ２１４の下流にもたらされる。加熱光線２１６は、数センチメートルの桁の直径、例えば、１ｃｍと１５ｃｍの間の直径を有し、従って、所定の時点において、ミラー面１０４上で加熱光によって加熱される領域１０８全体を照明することができない。

ミラー面１０４にわたって加熱光線２１４を移動することができるように、図示の実施形態では光ファイバ２１０に対して作用し、それによって射出窓２１２を横に偏向させるアクチュエータ２１９が設けられる。この偏向により、平行な加熱光線２１６の伝播方向が変更される。アクチュエータ２１９がコリメータレンズ２１４に対して作用することができることは言うまでもない。平行な加熱光線２１６を２次元でピボット回転させることを可能にするために、光ファイバ２１９又はコリメータレンズ２１４を異なる方向に偏向させる２つ又はそれよりも多くのアクチュエータ２１９を設けることができる。

適切なアクチュエータ２１９は、プランジャー型コイル、圧電ドライバ、静電ドライバ、又はそうでなければ熱ドライバ（例えば、バイメタル素子）のような動的ドライバを含む。

ミラー面１０８上の温度分布は、加熱光源２００によって生成される加熱光ＨＬの強度の変更、加熱光線２１６のピボット回転移動の距離又は速度の変更、又は両方の技術の組合せのいずれかによって設定することができる。この場合、コリメータレンズ２１６の焦点距離が小さい程、アクチュエータ２１９によって生成される光ファイバ２１０又はコリメータレンズ２１４に対する偏向に関わるピボット回転移動は大きい。

図１４に図示の実施形態では、加熱光線２１６は、２つの回転可能楔プリズム２２１、２２３を用いて偏向される。楔プリズム２２１、２２３の角度位置に基づいて、平行な加熱光線２１６は、異なる方向に２次元でピボット回転される。均一な回転楔プリズム２２１、２２３の場合には、時間と共に平均した場合に、円錐立体角度範囲が加熱光線２１６によって走査される。ミラー面１０８上の強度分布は、楔回転と加熱光源２００内での発光との同期によって変更することができる。

図１５に図示の実施形態では、平行な加熱光線２１６を異なる方向に偏向させることができるように、平行な加熱光線２１６のビーム経路に多軸ピボット回転可能平面ミラー２２５が導入される。

１００ 加熱光源
１１４ コリメータレンズ要素
１１８ 回折光学要素
１２２ 交換可能ホルダ
１３２ テレスコープ光学ユニット
ＨＬ 加熱光

Claims (11)

1. マスク（１４）を層（１６）上に結像するためのマイクロリソグラフィ投影露光装置であって、
   ａ）前記層（１６）が感光性となる投影光（ＰＬ）を生成するように構成された投影光源（ＬＳ）と、
   ｂ）前記装置（１０）の作動中に前記投影光（ＰＬ）を受ける光学面（１０４）を有する光学要素（Ｍ２）と、
   ｃ）前記投影光源（ＬＳ）とは異なるものであり、前記層（１６）が感光性とならない、前記光学要素（Ｍ２）によって少なくとも部分的に吸収される加熱光（ＨＬ）を生成するように構成された加熱光源（１００）と、
   ｄ）前記加熱光（ＨＬ）を、該加熱光（ＨＬ）が前記光学面（１０４）上で所定の強度分布（１０８）を有するように前記光学要素（Ｍ２）に向けるように設計された照明光学ユニット（１０２）と、
   を含み、
   前記照明光学ユニット（１０２）は、回折光学要素（１１８；１１８ａ，１１８ｂ；２１８）によって又は屈折自由形状要素（３１８；４１８）として形成された偏向要素を含み、該偏向要素は、その上に入射する前記加熱光（ＨＬ）を同時に異なる方向に向ける、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記偏向要素（１１８；１１８ａ，１１８ｂ；３１８；４１８）は、それを異なる偏向特性を有する異なる偏向要素と交換することができるように交換ホルダ（１２２）に収容されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記偏向要素（２１８；３１８）は、制御可能に可変である偏向特性を有す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. 前記偏向要素は、空間分解方式で切換可能でありかつ回折光学要素として作用するＬＣＤパネル（２１８）を含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記偏向要素は、音響光学変調器（３１８）を含むことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の装置。
6. 前記照明光学ユニット（１０２）は、空間分解方式で切換可能でありかつそれによって前記加熱光（ＨＬ）の一部を制御可能な可変方式で減衰させることができるＬＣＤパネル（１３０）を含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
7. 前記照明光学ユニット（１０２）は、ビーム経路内で前記偏向要素（１１８）の下流に配置されたテレスコープ光学ユニット（１３２）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. 前記光学要素は、ミラー（Ｍ２）であり、前記投影光（ＰＬ）は、３０ｎｍよりも短い波長を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記加熱光（ＨＬ）は、０．８μｍと５０μｍの間に中心波長を有する赤外線光であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の装置。
10. 装置の作動中に加熱光（ＨＬ）が射出する射出窓（１１２）を含み、
    前記照明光学ユニット（１０２）は、前記射出窓（１１２）から射出する前記加熱光（ＨＬ）を平行化されたビーム（１１６）に変換するコリメータ（１１４）を含む、
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記射出窓（１１２）は、前記加熱光（ＨＬ）を前記加熱光源（１００）から前記照明光学ユニット（１０２）に案内する光ファイバ（１１０）の端部によって形成されることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の装置。

Images