(57)【要約】マイクロリソグリフィ用の投影露光装置のための操作方法であって、投影露光装置は光学素子、マニピュレータを備える。マニピュレータは、光学素子の温度を変化させること、及びマニピュレータに起因する光学素子への熱の流れを引き起こす偏向を変化させることで光学素子に作用を及ぼす。マニピュレータの効果のヒストリ、特に光学素子に導入する温度又は導入する温度に起因する光学的効果をレコードに記録する。【選択図】図１
2013545271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロリソグラフィ用の投影露光装置の操作方法であって、前記投影露光装置は、
光学素子と、
前記光学素子に作用を及ぼす非線形性マニピュレータ又は非忘却型マニピュレータを備え、
前記マニピュレータの効果のヒストリをレコードに記録することを特徴とする操作方法。
【請求項２】
マイクロリソグラフィ用の投影露光装置の操作方法であって、前記投影露光装置は、
光学素子と、
前記光学素子の温度を変化させること及び前記光学素子への熱の流れを引き起こす偏向を変化させることで光学素子に作用を及ぼすマニピュレータを備え、
前記マニピュレータの効果のヒストリ、特に前記光学素子に導入する温度又は導入する温度に起因する光学的効果をレコードに記録することを特徴とする操作方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記マニピュレータの作用モードが、
オーム熱、
赤外光、
ペルチェ素子に起因する熱又は
特にガス流による流動に起因する熱
に前記光学素子を晒すことに基づくことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２又は３の何れかに記載の方法であって、
ベクトルX=(Xk)の形式で表現される格子により、前記光学素子を個々のセルXkに離散化し、
時点tiにおける前記セルXkの温度は、前記時点tiにおいてベクトル
【数１】
2013545271.tif 000025
の形式のレコードの部分であることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記格子がデカルト格子、極格子又は有限要素法により製造された格子であることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、
セル
2013545271.tif 000026
のスタート時点t0における温度を含むレコードのスタート値を基本とし、
セル
2013545271.tif 000027
の時点ti+1における温度のレコードには以下、
(a)セル
2013545271.tif 000028
の時点tiの温度と、時点tiから時点ti+1までの、セル間の熱の流れを表現する第１遷移マトリクス
2013545271.tif 000029
との積と、
ｂ）セル 
2013545271.tif 000030
の時点tiにおける温度と、前記マニピュレータに起因する、セルにおける時点tiから時点ti+1までの温度変化を表現する第２遷移マトリクス
2013545271.tif 000031
との積の付加的な追加と、
が続くことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
2013545271.tif 000032
であり、但しラムダδ = 0.1又はδ = 0.5又はδ = 0.01の場合には、
2013545271.tif 000033
が定められることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項４〜７の何れか一項に記載の方法であって、
時点tiは
2013545271.tif 000034
と等距離に位置し、請求項６による遷移マトリクスが時間に依存ずることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項４〜８の何れか一項に記載の方法であって、
前記マニピュレータにより熱入力される時点
2013545271.tif 000035
は、
2013545271.tif 000036
と等距離にあり、レコードは前記マニピュレータによる熱入力の時点
2013545271.tif 000037
のみで変化することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項４又は５に記載の方法であって、
前記マニピュレータによるセルへの熱入力
2013545271.tif 000038
が時点tiにおいて記録され、
前記熱入力
2013545271.tif 000039
の前記時点tiにおける個々の光学的効果
2013545271.tif 000040
が計算され、
前記熱入力
2013545271.tif 000041
の時点tnにおける総計的な光学的効果
2013545271.tif 000042
が、加重和
2013545271.tif 000043
により計算されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、
重み
2013545271.tif 000044
が指数関数的に低減する配列を形成し、特にβ > 0に対して、
【数２】
2013545271.tif 000045
であることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
【数３】
2013545271.tif 000046
に対して定められることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか一項に記載の方法であって、
所定の時点における前記マニピュレータの光学的効果が、前記マニピュレータの効果及び前記マニピュレータの効果に関して記録されたヒストリと共に決定されることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
時点tiにおける、前記マニピュレータの持続時間ti+1 - tiの熱入力の光学的効果が、温度分布間の差
2013545271.tif 000047
の光学的効果により計算されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
マイクロリソグラフィ用の投影露光装置の操作方法であって、該方法は、
先行する請求項１３又は１４に従ってレコードを記録するステップと、
前記投影露光装置の撮像システムの第１像収差を計測するか、シミュレーション化するか又は参照テーブルに従って決定するかするステップと、
熱入力の光学的効果が、像収差を低減するか又は前記第１像収差とは質的に異なる第２像収差に変えるかする場合に、前記マニピュレータが前記光学素子に熱入力を行うステップ、
とを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、
前記マニピュレータが前記像収差を、前記第１像収差とは質的に異なる像収差であり、線形性又は忘却型マニピュレータによるこの変更の間に、後に又は同時に低減される像収差へと変えることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１〜１６の何れか一項に記載の方法であって、
レコードに従って計算された、時点tiにおける前記光学素子への熱入力
2013545271.tif 000048
が、前記時点での前記光学素子における実温度分布を計測することで校正されることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
前記マニピュレータによる影響を考慮していない前記光学素子において熱を分布させるためのレンズ加熱モデルを考慮した方法で、校正が実施されることを特徴とする方法。
【請求項１９】
マイクロリソグラフィ用の投影露光装置であって、
前記投影露光装置はメモリを備え、該メモリには先行する請求項の何れか一項に記載の熱入力の効果のヒストリが記録されることを特徴とする投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロリソグラフィ用の投影露光装置の操作方法に関するものである。
【０００２】
本発明は更にマイクロリソグラフィ用の投影露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
マイクロリソグラフィ用の投影露光装置は一般に、光源、該光源から放出される光線を処理する照明系、投影対称となる物体（一般にレチクル又はマスクと呼ばれる）、物体視野を像視野上に撮像する投影レンズ（以下、「レンズ」と略称する）、及び投影先となる別の物体（一般に「ウェハ」と呼ばれる）を備える。レチクル又はレチクルの少なくとも一部は物体視野内に位置し、ウェハ又はウェハの少なくとも一部は像視野内に位置する。レンズは一般的に、そのレンズに属する光学素子を配置する基準となる光軸を定める。一般的に、前記光学素子は前記光軸に対して回転対称であり、光軸は物体視野及び像視野に対する法線となる。この場合のレンズの設計は回転対称であると言われる。
【０００４】
レチクルが物体視野の領域にほぼ完全に入り、且つウェハの露光がウェハと像視野の相対移動なしに行われる場合には、その投影露光装置を一般に「ウェハステッパ」と称する。レチクルの一部だけが物体視野の領域に入り、且つウェハの露光がウェハと像視野の相対移動中に行われる場合には、その投影露光装置は一般に「ウェハスキャナ」と称する。
【０００５】
ウェハの露光中は、事前に定義された開口及び照明系により事前に定義された設定、例えばフルコヒーレント、部分コヒーレント、特に二極又は四極設定により投影露光装置の操作が行われる。開口は照明系により事前に定義され、及び／又はレンズ内の絞りにより画定される。マイクロリソグラフィ用のレンズの通常の像側開口は、０．５〜０．６又は０．６〜０．７又は０．７〜０．８又は０．８〜０．９又は０．９より大きい値である。設定は一般に、例えばアキシコン、絞り、マイクロミラーアレイ、１つ又は複数の可変ＤＯＥ（回折光学素子）のような照明系の光学素子により事前定義される。露光中は、物体視野に関連する各視野点から、開口絞りで切り取られた最大の光線が、物体視野から像視野へと通過する。理想的に製造されたレンズでは、その撮像収差はレンズの設計のみによって決まり、前記最大の光線によって画定される波面は、視野点に関連する像点近傍において、像点を中点とする球面波にほぼ対応する。従って、かかるレンズの可能な分解能は、依然として開口内にある回折次数によって決まる。従ってかかるタイプのレンズは、回折限界型とも呼ばれる。
【０００６】
レンズの最後の光学素子とウェハとの間の領域にガスが媒質として充填される場合、そのレンズの屈折率は通常１．００となり、従って上述の開口は幾何学的でありかつ開口数となる。
【０００７】
レンズの最後の光学素子とウェハとの間の領域に液体が媒質として充填される場合、かかるレンズは液浸レンズと呼ばれる。１つの可能な浸液は水であり、水の屈折率は約１．４３である。従って、割り当てられる像側開口数を決定するために上述の像側開口を１．４３倍増加させる必要がある。従って、これにより液浸レンズの像側開口数は約０．７５〜０．９又は０．９〜１．０５又は１．０５〜１．２又は１．２〜１．３５又は１．３５より大きくなる。
【０００８】
かかるレンズにより達成され得るマイクロリソグラフィの可能な分解能Ｒは、開口数ＮＡに反比例し、レンズの動作波長λ及び処理パラメータｋ１に比例する。
【０００９】
【数１】
2013545271.tif 000003
【００１０】
上式で、k1は常に少なくとも０．２５である。動作波長は一般に３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ又は１３ｎｍである。１３ｎｍの場合、レンズは純粋な反射型レンズ、すなわちミラーのみで構成されるレンズである。これらは真空内で操作され、幾何学的開口（及びそれに対応する開口数）が０．２〜０．２５又は０．２５〜０．３又は０．３〜０．４又は０．４〜０．４５又は０．４５より大きい 。
【００１１】
マイクロリソグラフィ用のレンズの更なるタイプとしては屈折型レンズ、すなわちレンズ素子だけで構成されるレンズ、及び反射屈折型レンズ、すなわちレンズ素子とミラーで構成されるレンズが挙げられる。
【００１２】
動作波長を有する光による投影露光装置の作動中に、投影露光装置のレンズに属する光学素子中で変化が生じ、場合によってはレンズの光学特性の不可逆的な変化に至る。ここでは例として、光学素子の可能なコーティングの圧縮、希薄化及び科学的に調整された変化が挙げられる。更に不可逆的な変化は、装置のマウント内の光学素子のドリフトにより生じる。このドリフトは、時間の経過と共に発生する。他の変化は性質上可逆的であり、例えば、形態変化を生じさせレンズ素子の屈折率分布を変化させるレンズ加熱等がある。このような変化は、レンズの光学特性を経時的及び場所依存的に変化させる。
【００１３】
従って、マイクロリソグラフィ用のレンズには、その開発過程で多数の操作機能が追加されてきた。これらの操作機能を使用することにより、レンズの光学特性の変化に制御された形で対処できる。例えばレンズ素子、ミラー、回折光学素子のようなレンズに関連する光学素子の１つ又は複数を変位、回転、交換、変形、加熱又は冷却するにはマニピュレータを利用する。特に非球面化平面プレートを、レンズの交換素子として提供する。交換素子は、マニピュレータを備えたレンズの光学素子である可能性もある。これらの素子は、好ましくは光の伝搬方向に見たときに、レンズの最初と最後の光学素子のうちのいくつか、又はレンズの中間像近傍に位置する光学素子のうちのいくつか、又はレンズの瞳面近傍に位置する光学素子のうちのいくつかとする。「近傍（vicinity）」という用語は、本明細書ではいわゆるサブ開口率（subaperture ratio）によって定義する。この点については、例えば国際公開第２００８／０３４６３６号を参照されたい。この国際特許出願の内容を全体的に本願に援用する。特に第４１及び４２ページについては、その内容を全体的に本願に援用する。
【００１４】
そこで、例えば国際公開第２００８／０３７４９６号は、光学素子を収容したマイクロリソグラフィ用のレンズを開示する。この光学素子にはマニピュレータによって多数の力及び／又はトルクが印加され、その結果、この光学素子の形状に関して高い局所的変動性が実現される。
【００１５】
光学素子を変形させるマニピュレータは、特に迅速なそれらの応答挙動により特徴付けられる。望遠鏡技術分野からの迅速応答マニピュレータの概要は、R.K.Tyson: Principles of Adaptive Optics、Academic Press、Inc.、ISBN0.12.705900-8に記載される。
【００１６】
また、例えば国際公開第２００８／０３４６３６号には、マイクロリソグラフィ用のレンズにおける平面プレートが開示される。前記平面プレートの内部又は上部には、電流を印加可能な導体トラックが位置する。従って、温度変化が生じた場合には、平面プレートの屈折率に局所的な影響を及ぼすことにより、平面プレートがそれ自体の屈折率に関して局所的変動性を有することができる。
【００１７】
また、例えば国際公開第２００９／０２６９７０号においては、国際公開第２００８／０３４６３６号の平面プレートに対して熱シンクを与え、プレートの空間的平均温度が時間的な不変性を有することを可能にしている。
【００１８】
また、例えば欧州特許第８５１３０５号明細書には、マイクロリソグラフィ用のレンズの１対の平面プレート、いわゆるアルバレス（Alvarez）プレートが開示される。この１対のアルバレスプレートは、各例においてプレートの対向面上に非球面を有する。該非球面は、プレート相互に対する相対的なゼロポジションにおいて、それらの光学的効果を相補する関係にある。プレートの一方又は両方をレンズの光軸に対して垂直にずらすと、これらアルバレスプレートの効果が確立される。
【００１９】
また、例えば欧州特許出願公開第１６７００４１号は、特にダイポール照明の吸収の結果としてマイクロリソグリフィ用のレンズに導入される像収差の補償に役立つ装置を開示する。ダイポール照明の場合、レンズの瞳面内に位置する光学素子が回転非対称な加熱を受ける。この光学素子は、好ましくは動作波長と異なる波長の光を放出する第２の光源からの、少なくとも近似的に、前記過熱に対して相補的となる付加的な光を受ける。これにより望ましくない像収差が補償され又は少なくとも低減するか、あるいは先の像収差とは性質の異なる像収差に変換される。この場合、前記像収差をゼルニケ多項式に展開する係数（顕著にゼロと異なる）の指数が像収差対で異なる場合には、第１の像収差は第２の像収差とは性質が異なると理解すべきである。像収差のゼルニケ多項式への展開については、ドイツ特許出願公開第１０２００８０４２３５６号及びドイツ特許出願公開１０２００４０３５５９５号を参照されたい。
【００２０】
また、例えばドイツ特許出願公開第１９８２７６０２号が開示する光学素子は、ペルチェ素子により周囲に冷気又は熱が与えられる。
この場合、具体的にはマニピュレータが光学素子に熱を印加するケースでは、以下に述べる効果が認められる。これらのマニピュレータは、レンズの複数の光学素子が加熱されたという事実の結果生じた像収差を修正すべく使用される。一般にかかる場合には、熱が印加される個々の光学素子は、加熱されるこのような光学素子の複数に対して補償をする傾向がある。これには２つの影響がある。
【００２１】
１．第１に、補償される光学素子の各個々と比較して、相対的に高い熱を光学素子に印加する必要がある。従って、熱が印加される光学素子に対するマニピュレータの効果は、光学素子の偏向に比例するとはもはや推測できない。
【００２２】
以下、「比例（proportional）」という用語に代えて、「線形性（linear）」という用語を用いる。
【００２３】
２．第２に、ヒステリシス効果が補償の間に現れる。第１位置の光学素子に熱が印加され、第１光学素子の熱が補償される場合、及び第１位置とは異なる第２位置で光学素子に熱が印加され、第２光学素子の熱が補償される場合、このように光学素子に熱が２度印加された後の熱分布及びその際のマニピュレータの効果は、これら２つの位置に熱が印加される場合の時間的順序に依存する。
【００２４】
これらの２つの効果は、例えばレンズ素子といった透過光学素子に限定されるものではない。特にEUVレンズに使用され、ゼロデュア又はULEからなる本体を有するミラーの場合にも、非線形性及びヒステリシスが認められる。非線形性及びヒステリシスは、加熱に起因する表面変形の大きさが、一方では熱に直接的に依存し、他方ではその大きさが表面変形の傾度にも影響する事実により、前記ミラーのケースで発生する。ゼロデュア又はULEなどのミラー材の熱膨張係数自体が、熱に再依存するためである。
【００２５】
非線形性及びヒステリシスのこれら２つの問題に対して、以下のような対抗策が可能である。
【００２６】
国際公開第２００９／０２６９７０号が開示する熱マニピュレータは、国際公開第２００８／０３４６３６号、欧州特許出願公開第１６７００４１号及びドイツ特許出願公開第１９８２７６０２号と比較して、熱シンクにより熱バランスが時間的に補償されるという利点を有する。これにより、国際公開第２００９／０２６９７０号の熱マニピュレータが、その時間的及び空間的平均温度の周囲で偏向が小さく、光学的効果で線形性を示すと推測可能な結果となる。なぜなら後者は常に所定の温度間隔で変化し、該温度間隔はマニピュレータのヒストリの間に変化しないためである。
【００２７】
この場合、マニピュレータの所定の偏向に対するマニピュレータの光学的効果とは、偏向された、及び偏向されていないマニピュレータ間のレンズの像収差の差異であると理解されるべきである。マニピュレータの最大可能偏向範囲と比較して相対的に小さい基準偏向が規定されると、その場合前記光学的効果は、前記マニピュレータの感度ともなる。この場合、マニピュレータの偏向はベクトルと理解され、このベクトルの寸法はマニピュレータの自由度数に対応し、またベクトルの入力値は個々の寸法における偏向強度を示す。
【００２８】
例えば欧州特許出願公開第１６７００４１号においては、８つの赤外線熱源がレンズ素子に向けられる。従って偏向は、ジュール／秒で設定される熱フローの入力値を有し、各源の熱フローの持続時間が秒で乗じられた、８次元ベクトルとして表現可能である。これらの熱入力の結果として発生した像収差は、測定可能及びモデル化が可能であり、熱が印加されていないレンズにも関連する。これはマニピュレータの光学的効果を表す。
【００２９】
国際公開第２００９／０２６９７０号の熱マニピュレータが、国際公開第２００８／０３４６３６号、欧州特許出願公開第１６７００４１号及びドイツ特許出願公開第１９８２７６０２号の熱マニピュレータに対して有する更なる利点は、ヒステリシスが全く無いことであり、別な方法で表現すれば「忘却」特性である。これは以下を意味すると理解されたい。国際公開第２００９／０２６９７０号のマニピュレータは、偏向が実行された場合、マニピュレータの現偏向状態から独立した光学的効果をもたらす。なぜならこの偏向状態を達成するため、マニピュレータにより平面プレートに導入された熱の総量は、再度熱シンクを介して流れ去っているためである。平面プレートにおける空間的な相対温度分布のみが（この温度分布は現光学的効果に関連する）、マニピュレータの新たな偏向の初期温度分布、及び平面プレートにおいて関連して新たとなる温度の再分布をもたらす。
【００３０】
一方、国際公開第２００８／０３４６３６号、欧州特許出願公開１６７００４１号及びドイツ特許出願公開１９８２７６０２号のマニピュレータは、非線形性及び非忘却型マニピュレータと称さなければならない。マニピュレータにより最初の時点で熱が印加される光学素子は、未定義の方法で自らの周囲に熱を放出する。この結果として、後続して熱が印加される第２時点で、どのような熱分布がその時点で光学素子に存在しているか不明確になる。例えばミラー材としてゼロデュア又はULEを使用したEUVの場合のミラーなどは、光学素子の表面の変化が非線形性であるため温度に依存し、この新たな熱入力による光学的効果は一方ではもはや偏向の強度に依存した線形性を示さず、他方ではミラー及びレンズなどの他の光学素子において、例えば新たな熱入力による光学的効果は光学素子における初期温度分布にも依存し、従って特にマニピュレータのヒストリに依存することになる。
【００３１】
上述の非熱マニピュレータが同様にヒストリを忘却することは、強調されるべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】国際公開第２００８／０３４６３６号
【特許文献２】国際公開第２００８／０３７４９６号
【特許文献３】国際公開第２００９／０２６９７０号
【特許文献４】欧州特許第８５１３０５号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第１６７００４１号
【特許文献６】ドイツ特許出願公開第１０２００８０４２３５６号
【特許文献７】ドイツ特許出願公開第１０２００４０３５５９５号
【特許文献８】ドイツ特許出願公開第１９８２７６０２号
【非特許文献】
【００３３】
【非特許文献１】R.K.Tyson: Principles of Adaptive Optics、Academic Press、Inc.、ISBN0.12.705900-8
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
本発明の目的は、国際公開２００８／０３４６３６号、欧州特許出願公開１６７００４１号及びドイツ特許出願公開第１９８２７６０２号のような熱マニピュレータの、非線形性及び非忘却性に関する上述の観察を考慮に入れた、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置のための操作方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
明確性を期すため、発明の個々の実施形態を系統的に以下のような定式に分割する。
【００３６】
定式化１：マイクロリソグラフィ用の投影露光装置のための操作方法であって、投影露光装置は光学素子と、光学素子に作用を及ぼす非線形性マニピュレータ又は非忘却型マニピュレータを備え、マニピュレータの効果のヒストリをレコードに記録することを特徴とする操作方法。
【００３７】
定式化１の方法により、マニピュレータの効果のヒストリをレコードに記録する。この場合前記の効果は、一方ではマニピュレータが作用を及ぼす光学素子において、マニピュレータにより誘導された温度分布となることが可能であり、他方ではマニピュレータの対応する偏向によりもたらされた光学的効果であるとも理解できる。ヒストリを精査することによりマニピュレータの現偏向状態が推定可能となり、ひいてはマニピュレータの新たな偏向の効果が予測可能となる。
【００３８】
定式化２：マイクロリソグリフィ用の投影露光装置の操作方法であって、投影露光装置は光学素子と、光学素子の温度を変化させること及び光学素子への熱の流れを引き起こす偏向を変化させることで光学素子に作用を及ぼすマニピュレータを備え、マニピュレータの効果のヒストリ、特に光学素子に導入する温度又は導入する温度に起因する光学的効果をレコードに記録することを特徴とする操作方法。
【００３９】
定式化２による方法は、光学素子に熱を印加するマニピュレータの実施例に基づいて定式化１による方法を構成する。光学素子が例えばレンズ素子等の反射性光学素子である場合、反射素子の素材の屈折率を変えること及びその形状を変えることで熱を印加する。光学素子がミラーである場合、熱の印加は実質的に形状の変化を誘導する。
【００４０】
定式化３：定式化２に記載の方法であって、マニピュレータの作用モードが、オーム熱、赤外光、ペルチェ素子に起因する熱、又は特にガス流による流動に起因する熱に晒されている光学素子に基づくことを特徴とする方法。
【００４１】
上述の定式化３は、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置が光学素子に熱を印加するための手段の可能性について論じている。オーム熱は、国際公開第２００８／０３４６３６号に記載されているように加熱ワイヤにより印加する。光学素子が平面プレート又はレンズ素子である場合、ここで有利なことに局所的に温度を変えることが可能であり、これにより平面プレート又はレンズ素子の基板の屈折率を変えることができる。この場合ワイヤの直径は、投影露光装置のレンズの許容誤差となる迷光をもはや誘発しないよう小さくすることが有利である。光学素子に赤外光を印加することにより、光学素子の加熱に必要なエネルギー移動が、有利なことに非接触型の方法で実現される。このようなマニピュレータは、光学素子の偏向のために大きな自由度を有することができる。このように、例えば欧州特許出願公開第１６７００４１号は、８本の導波管を使用してレンズ素子に赤外光を印加するマニピュレータを開示する。一方、熱的接続されたペルチェ素子の電圧を調整して光学素子に熱を印加することにより、光学素子への熱供給を精密に分配できるよう、制御可能である。その結果、マニピュレータの偏向が特に精密に分配できる。流動を光学素子へ印加することは、有利にも光学素子への熱の印加に沿って、マイクロリソグラフィの投影露光装置のレンズの空気スペースのパージにつながり、その結果レンズから不純物が取り除かれる。
【００４２】
定式化４：定式化２又は３の何れかに記載の方法であって、ベクトルのX=(Xk)の形式で表現される格子により、光学素子を個々のセルXkに離散化し、時点tiにおける前記セルXkの温度は、時点tiにおいてベクトル
【数２】
2013545271.tif 000004
の形式のレコードの部分であることを特徴とする方法。
【００４３】
定式化４の方法により、光学素子の離散化された温度分布は定式化２又は３によるレコードの一部となる。前記格子の個々のセルXkにおいては、温度は空間的に一定であると推測される。従って光学素子の空間的温度分布は、ベクトル
2013545271.tif 000005
により時点tiにおいて記録される。その結果、マニピュレータの光学的効果を決定するために必要な全てのデータである、離散化の選択のモジュロが得られる。この場合レコードは、第１バリエーションとしてすでに過去である時点tj≦ｔiにおける全ての温度分布のリストとするか、又は第２バリエーションとして、変化する時点tiのみの状態の記録レコードとする。この場合、tiは単調に増加する時点の有限数列である。
【００４４】
定式化５：定式化４に記載の方法であって、格子がデカルト格子、極格子又は有限要素法により製造された格子であることを特徴とする方法。
【００４５】
光学素子の形状に適合させた格子を使用することには、光学素子の形状及び位置に対しても適合が可能である。例えば、デカルト格子は平面プレート又は折りたたみ式ミラーに適している。極格子は、レンズの瞳に近接して配置されたレンズ素子に適している。有限要素法により製造された格子は、極めて不規則な形状を有する光学素子、又は光学素子において、投影露光装置の作動中に温度分布の空間的勾配が大きいと予測される場合に適している。特に有限要素法により製造された格子の場合、格子を空間的かつ局所的に変化させることにより、熱マニピュレータ調整に関する要求事項の変更を考慮した格子が可能であるため、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置の作動中に大きな温度勾配が予想される理由がある領域において、光学素子温度に関してより詳細な分解能が可能となる。
【００４６】
2013545271.tif 000006
【００４７】
2013545271.tif 000007
【００４８】
2013545271.tif 000008
【００４９】
2013545271.tif 000009
【００５０】
定式化７による方法によって、光学素子における温度分布のレコードが、温度が時点ti+1において所定値を下回った場合に、温度
【数３】
2013545271.tif 000010
と定めることにより単純化される。定式化７においては、光学素子の公称温度のために事前に設定される限界値であると単にみなすべきである0値を参照する。これにより有利にも、定式化６により、時点ti+1における新たな温度分布を決定する際の計算時間が低減される。
【００５１】
定式化８：定式化４〜７の何れか一項に記載の方法であって、時点tiは
【数４】
2013545271.tif 000011
と等距離に位置し、定式化１０による遷移マトリクスが時間に依存することを特徴とする方法。
【００５２】
定式化８による遷移マトリクス
2013545271.tif 000012
は時間に依存する公式であり、複数の遷移マトリクスを異なる長さの時間周期で使用可能に保つ必要がある場合と比較して、必要とするメモリースペースが少ない。
【００５３】
2013545271.tif 000013
【００５４】
2013545271.tif 000014
【００５５】
2013545271.tif 000015
【００５６】
定式化１０による方法は、マニピュレータの効果を記録するために、定式化６に対して代替方法を提示するものである。定式化１０によれば、光学素子における一般的な温度進展を描写する遷移マトリクスは必要無しとされている。マニピュレータに起因する熱入力のみが記録され、この熱入力による光学的効果が計算される。上記で説明した非線形性のため、これら総体的熱入力により所与の時点において確立された光学的効果は、個々の熱入力の累積的効果として決定されるべきである。このために加重和が定式化１０により確立される。この場合、パラメータαiは、例えば有限要素法及びそれにより得られる光学素子のための熱伝導方程式の解法といった解析的又は数値的計算から決定される。
【００５７】
2013545271.tif 000016
【００５８】
定式化１１によるこの方法においては、定式化１０による重み
2013545271.tif 000017
は、合計１となる指数関数的に減少する配列により確立される。この場合、パラメータβ > 0は光学素子に特有であり、数値的なシミュレーション又は測定により決定可能であり、光学素子の温度計測により校正可能である。
【００５９】
2013545271.tif 000018
【００６０】
定式化７による方法の場合と同様に、定式化１２による方法においても類似の方法で低減が達成されるが、ここでは空間的というよりむしろ時間的重みを０に設定する場合を除く 。対応して、他の熱入力との比較ではるか過去であるマニピュレータの熱入力は減衰していると見なされ、従って対応する係数を0.0と設定する。
【００６１】
定式化１３：先行する定式化の何れか一項に記載の方法であって、所定の時点におけるマニピュレータの光学的効果が、マニピュレータの効果及びマニピュレータの効果に関して記録されたヒストリと共に決定されることを特徴とする方法。
【００６２】
定式化１３による方法においては、非線形性又は非忘却型マニピュレータの光学的効果は、それらに関して記録されたヒストリに基づいて決定される。その結果，線形性マニピュレータに元来備わっている感度と並行して，レンズ又はマイクロリソグラフィ用の投影露光装置を調整するためにヒストリ を利用可能である。光学的効果は，マニピュレータの非線形性及び所望の最大偏向が組み合わさって感度などの鮮明度を妨げている場合，調整の間の感度の代替機能となる。
【００６３】
定式化１４：定式化１３、及び先行する定式化６から９の何れか一項による方法であって、時点tiにおける、マニピュレータの持続時間ti+1 - tiの熱入力の光学的効果が、温度分布
【数５】
2013545271.tif 000019
間の差の光学的効果により計算されることを特徴とする方法。
【００６４】
定式化１４による方法においては、温度分布間の差の光学的効果は、定式化１３からの光学的効果の相似形として計算されることを特徴とする。
【００６５】
定式化１５：マイクロリソグラフィ用の投影露光装置の操作方法であって、先行する定式化１３又は１４に従ってレコードを記録するステップと、投影露光装置のレンズの第１像収差を計測するか、シミュレーション化するか又は参照テーブルに従って決定するかするステップと、（ａ）熱入力の光学的効果が像収差を低減するか、又は（ｂ）熱入力の光学的効果が、像収差を第１像収差とは質的に異なる第２像収差に変えるかする場合に、マニピュレータが光学素子に熱入力を行うステップとを含むことを特徴とする方法。
【００６６】
定式化１５による方法は、定式化１３又は１４いずれかに従う像収差の計算を伴う。マイクロリソグラフィ用の投影露光装置のレンズの決定された第１像収差を、前記像収差により低減可能である場合、又は前記像収差とは質的に異なる第２像収差に変更可能である場合、前記像収差は直接的に低減可能であり、又は第２像収差を低減可能な更なるマニピュレータにより低減可能でもある。
【００６７】
定式化１６：先行する定式化のいずれか一項に記載の方法であって、レコードに従って計算された、時点tiにおける光学素子への熱入力
2013545271.tif 000020
が、前記時点での光学素子における実温度分布を計測することで校正されることを特徴とする方法。
【００６８】
定式化１６による方法においては、計算された熱入力のレコードの校正は、光学素子における実温度分布を計測することにより実行される。これにより、実温度分布及び計算された温度分布が互いに大きくかけ離れてドリフトし、マニピュレータの光学的効果がもはや計算不能となるか又は実際に確立されている光学的効果と無関係になることを防止する。このような校正は、定期的又は不定期的に実施可能である。校正により、所与の時点tiにおいて、セルの温度入力を、定式化６に従って決定された温度に替えて、計測された温度で置き換える。この場合好適には、校正の間マニピュレータは偏向されない。この場合、レンズが操作される前に、定式化６からの遷移マトリクス、定式化１０からのパラメータ
2013545271.tif 000021
又は定式化１１からのパラメータβをレンズに対して確実に適合させる基本校正をレンズに行うことが可能である。この基本校正は、２回以上の温度計測の助力を受けて実行可能である。このような基本校正は、ガラス配合又はミラー基板が異なる場合、又は異なるレンズの異なる光学素子においてコーティング特性が異なる場合などの組み合わせの場合に有利となることが可能である。
【００６９】
定式化１７：定式化１６に記載の方法であって、マニピュレータによる影響を考慮していない光学素子において熱を分布させるためのレンズ加熱モデルを考慮した方法で、校正が実施されることを特徴とする方法。
【００７０】
定式化１７による方法においては、米国特許公開公報第２００８０００２１６７号が開示する、例えばマニピュレータに起因する温度入力を、照明光が引き起こした温度入力から区別可能であるようなレンズ加熱モデルを考慮した方法で、校正が実施されることを特徴とする。これにより、レンズ加熱の寄与によりレコードが誤りを含まないよう保証される。
【００７１】
定式化１８：マイクロリソグラフィ用の投影露光装置であって、投影露光装置はメモリを備え、このメモリには先行する請求 項の何れか一項に記載の熱入力の効果のヒストリが記録されることを特徴とする投影露光装置。
【００７２】
定式化１８によるマイクロリソグラフィ用の投影露光装置は、メモリを備えることによりマニピュレータによる熱入力の効果の上述のヒストリを記録し、それに対応してマイクロリソグラフィ用の投影露光装置の上述の操作方法のうちの一つとして適していることが事実となり、上述の利点から利益を得る。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
添付図面を参照して、本発明を詳説する。
【図１】本発明に係る方法を実行するために適切な投影装置を示す図である。
【図２】本発明に係る方法を実行するために適切な投影露光装置を示す図である。
【図３】非線形性又は非忘却型マニピュレータの効果のレコードを、本発明に従って記録する場合のフローチャートである。
【図４】本発明に従って記録したレコードを校正する場合のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
図１は、像視野102上に物体視野101を撮像するためのマイクロリソグラフィ用の投影装置100の例示的な一実施形態を示す。投影装置100は投影レンズ110（以下、「レンズ」と略称する）を収容する。物体視野内に位置する２つの視野点103及び104を例として図示している。前記視野点は、レンズにより撮像面102に撮像される。
【００７５】
レンズはレンズ素子111、113、ミラー112及びここに図示されていない平面プレート等の光学素子を収容する。マニピュレータ121は、レンズ素子のうちの１つに作用する。マニピュレータ121は、レンズ素子を変位させ又は屈曲させることができる。このようなマニピュレータは線形性であり、与えられた最大偏向との関連で忘却型と見なすことができる。第２マニピュレータ122は、同様の方法でミラー112に作用する。第３マニピュレータ123は、第２レンズ素子113に熱を印加する。この熱の印加は、オーム熱、赤外光、ペルチェ素子に起因する熱、又は特にガス流による流動に起因する熱により実施可能である。これにより、局所的に屈折率及びレンズ素子の形状が変化し、その結果局所的にこれらの光学的効果が変化する。
【００７６】
所定の開口が設けられ、その開口により境界が画定される最大光線が２つの視野点103及び104から現れる。ここでは前記光線の最も外側の光線を破線で示してある。前記最も外側の光線はそれぞれ視野点103及び104と関連する波面の境界を画定する。本発明の例示のために、前記波面は球面であると仮定する。波面センサ及び／又は更なるセンサ及び／又は予測モデルが、波面がレンズを通過した後の像収差又は波面に関する情報をもたらす決定ユニット150を形成する。前記更なるセンサは例えば、空気圧センサ、レンズ内の温度の測定センサ、レンズ素子上の温度又はミラーの裏面上の温度の測定センサである。特にレンズ素子113の温度は、センサ151により計測される。
【００７７】
2013545271.tif 000022
【００７８】
図２は、本発明による投影装置100を備えるマイクロリソグラフィ用の投影露光装置201を示す。投影露光装置は光源により構成し、光源は一般に193 nm又は248 nmの動作波長で操作するレーザーとする。性質上、より狭い帯域幅の動作波長をもたらすが、365 nm、405 nm及び435 nm（i-、g-及びh-ライン）の波長でピークを顕著に示したガス放電ランプのような他の光源も使用する。同様に、13.5 nmの波長がプラズマ源LPP又はDPP、又はシンクロトロン放射源などのX線源と共に使用される。投影露光装置内の照明光の進路は、図中の矢印により概略的に示してある。光は感知可能なエタンデュ無くレーザー202を出る。エタンデュは照明系203により発生し、照明系203は照明系203の所定の出力側開口によりレチクル101を照らす。照明設定も又、照明系203により定められる。二極、四極又は環状設定、例えばマルチミラーアレイを利用して設定可能な自由設定も使用される。
【００７９】
一般にバイナリクロムマスク又は位相シフトマスクとして定義されるマスクを通過した後、照明光は本発明による投影装置100及びその内部のレンズ110に到達する。前記レンズは、現在使用されているレチクルの撮像に最適なシグマ設定に対応する絞り位置で操作される。シグマ設定は、照明系の出力側開口とレンズの入力側開口の商として定義される。
【００８０】
ダイの露光中にダイを変更した場合、ウェハを変更した場合、レチクルを変更した場合又はバッチを変更した場合に、波面センサ150によりレンズの像収差が測定され、前記像収差の１つがもはや所定の仕様を満たさない場合には、マニピュレータ121、122及び123を調整又は制御することにより、前記像収差を再び仕様どおりの状態に戻す。
【００８１】
2013545271.tif 000023
【００８２】
2013545271.tif 000024
【図１】
2013545271.tif 000049
【図２】
2013545271.tif 000050
【図３】
2013545271.tif 000051
【図４】
2013545271.tif 000052
【手続補正書】
【提出日】平成25年5月29日(2013.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロリソグラフィ用の投影露光装置の操作方法であって、前記投影露光装置は、
光学素子と、
前記光学素子の温度を変化させること及び前記光学素子への熱の流れを引き起こす偏向を変化させることで光学素子に作用を及ぼすマニピュレータを備え、
前記マニピュレータの効果のヒストリ、特に前記光学素子に導入する温度又は導入する温度に起因する光学的効果をレコードに記録する操作方法において、
ベクトルX=(Xk)の形式で表現される格子により、前記光学素子を個々のセルXkに離散化し、
時点tiにおける前記セルXkの温度は、前記時点tiにおいてベクトル
【数１】
2013545271.tif 000053
の形式のレコードの部分であることを特徴とする操作方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記マニピュレータの作用モードが、
オーム熱、
赤外光、
ペルチェ素子に起因する熱又は
特にガス流による流動に起因する熱
に前記光学素子を晒すことに基づくことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記格子がデカルト格子、極格子又は有限要素法により製造された格子であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、
セル
2013545271.tif 000054
のスタート時点t0における温度を含むレコードのスタート値を基本とし、
セル
2013545271.tif 000055
の時点ti+1における温度のレコードには以下、
(a)セル
2013545271.tif 000056
の時点tiの温度と、時点tiから時点ti+1までの、セル間の熱の流れを表現する第１遷移マトリクス
2013545271.tif 000057
との積と、
ｂ）セル
2013545271.tif 000058
の時点tiにおける温度と、前記マニピュレータに起因する、セルにおける時点tiから時点ti+1までの温度変化を表現する第２遷移マトリクス
2013545271.tif 000059
との積の付加的な追加と、
が続くことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
2013545271.tif 000060
であり、但しd = 0.1又はd = 0.5又はd = 0.01の場合には、
2013545271.tif 000061
が定められることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の方法であって、
時点tiは
2013545271.tif 000062
と等距離に位置し、請求項６による遷移マトリクスが時間に依存ずることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の方法であって、
前記マニピュレータにより熱入力される時点
2013545271.tif 000063
は、
2013545271.tif 000064
と等距離にあり、レコードは前記マニピュレータによる熱入力の時点
2013545271.tif 000065
のみで変化することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１〜３の何れか一項に記載の方法であって、
前記マニピュレータによるセルへの熱入力
2013545271.tif 000066
が時点tiにおいて記録され、
前記熱入力
2013545271.tif 000067
の前記時点tiにおける個々の光学的効果
2013545271.tif 000068
が計算され、
前記熱入力
2013545271.tif 000069
の時点tnにおける総計的な光学的効果
2013545271.tif 000070
が、加重和
2013545271.tif 000071
により計算されることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
重み
2013545271.tif 000072
が指数関数的に低減する配列を形成し、特にβ > 0に対して、
【数２】
2013545271.tif 000073
であることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
【数３】
2013545271.tif 000074
に対して定められることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法であって、
所定の時点における前記マニピュレータの光学的効果が、前記マニピュレータの効果及び前記マニピュレータの効果に関して記録されたヒストリと共に決定されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
時点tiにおける、前記マニピュレータの持続時間ti+1 - tiの熱入力の光学的効果が、温度分布間の差
2013545271.tif 000075
の光学的効果により計算されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
マイクロリソグラフィ用の投影露光装置の操作方法であって、該方法は、
先行する請求項１１又は１２に従ってレコードを記録するステップと、
前記投影露光装置の撮像システムの第１像収差を計測するか、シミュレーション化するか又は参照テーブルに従って決定するかするステップと、
熱入力の光学的効果が、像収差を低減するか又は前記第１像収差とは質的に異なる第２像収差に変えるかする場合に、前記マニピュレータが前記光学素子に熱入力を行うステップ、
とを含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記マニピュレータが前記像収差を、前記第１像収差とは質的に異なる像収差であり、線形性又は忘却型マニピュレータによるこの変更の間に、後に又は同時に低減される像収差へと変えることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れか一項に記載の方法であって、
レコードに従って計算された、時点tiにおける前記光学素子への熱入力
2013545271.tif 000076
が、前記時点での前記光学素子における実温度分布を計測することで校正されることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、
前記マニピュレータによる影響を考慮していない前記光学素子において熱を分布させるためのレンズ加熱モデルを考慮した方法で、校正が実施されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
マイクロリソグラフィ用の投影露光装置であって、
前記投影露光装置はメモリを備え、該メモリには請求項１〜１６の何れか一項に記載の熱入力の効果のヒストリが記録されることを特徴とする投影露光装置。
【請求項１８】
マイクロリソグラフィ用の投影露光装置の操作方法であって、前記投影露光装置は、
光学素子と、
前記光学素子に作用を及ぼす非線形性マニピュレータ又は非忘却型マニピュレータを備え、
前記マニピュレータの効果のヒストリをレコードに記録することを特徴とする操作方法。
【国際調査報告】
2013545271.tif 000077
2013545271.tif 000078
2013545271.tif 000079
2013545271.tif 000080
2013545271.tif 000081
2013545271.tif 000082