(57)【要約】  本発明は、光学素子（１、１８）を備えた半導体リソグラフィ用の投影露光装置（１１）であって、光学素子（１）の少なくとも１つは、光学素子（１）において電流を非接触で生成する手段（２）を有し、電流は、少なくとも領域毎に少なくとも１つの光学素子（１）を加熱するのに適している投影露光装置に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子（１、１８）を備えた半導体リソグラフィ用の投影露光装置（１１）であって、前記光学素子（１）の少なくとも１つは、該光学素子（１）において電流を非接触で生成する手段（２）を有し、前記電流は、少なくとも領域毎に前記少なくとも１つの光学素子（１）を加熱するのに適していることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投影露光装置（１１）において、前記電流を非接触で生成する手段（２）は誘導コイルであることを特徴とする投影露光装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の投影露光装置（１１）において、前記少なくとも１つの光学素子（１）は、反射光学素子、特に斜入射ミラー又は多層膜ミラーであることを特徴とする投影露光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の投影露光装置（１１）において、前記反射素子（１）は、基板（１０２）及びその上に配置された反射領域（１０１）を有し、時変電流を非接触で生成する前記手段（２）を前記基板の側に配置したことを特徴とする投影露光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の投影露光装置（１１）において、前記反射素子（１）は、反射領域を前記基板上に配置した斜入射ミラーであり、強磁性材料を前記反射領域と前記基板との間に設けたことを特徴とする投影露光装置。
【請求項６】
請求項４に記載の投影露光装置（１１）において、前記反射素子（１）は、多層領域（１０１）を前記基板（１０２）上に配置した多層膜ミラーであり、強磁性材料（２１）を前記多層領域（１０１）と前記基板（１０２）との間に設けたことを特徴とする投影露光装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の投影露光装置（１１）において、前記強磁性材料（２１）を、１００ｎｍ未満、好ましくは５０ｎｍ未満、特に好ましくは５ｎｍ未満の厚さを有する層として具現したことを特徴とする投影露光装置。
【請求項８】
請求項５又は６に記載の投影露光装置（１１）において、前記強磁性材料（２１）を、前記反射領域又は前記多層領域（１０１）と前記基板（１０２）との間の全域にわたって配置しないことを特徴とする投影露光装置。
【請求項９】
請求項４〜８のいずれか１項に記載の投影露光装置（１１）において、前記強磁性材料（２１）を、前記反射光学素子（１）の前記基板（１０２）と前記反射領域（１０１）との間の中間領域の外部に配置したことを特徴とする投影露光装置。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれか１項に記載の投影露光装置（１１）において、前記強磁性材料（２１）は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｒＯ２、Ｇｄ、Ｄｙ、ＥｕＯ、又はＨｏの群からの物質を含有することを特徴とする投影露光装置。
【請求項１１】
請求項４〜１０のいずれか１項に記載の投影露光装置（１１）において、前記反射素子（１）は、多層領域（１０１）を前記基板（１０２）上に配置した多層膜ミラー（１）であり、該多層膜ミラー（１）の前記多層領域（１０１）の少なくとも１つの層は、強磁性材料（２１）を含む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、半導体リソグラフィ用の投影露光装置、特に、加熱可能な光学素子を備えたＥＵＶ投影露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体技術におけるコンポーネントの小型化を進める傾向に伴い、用いる投影対物系の分解能をそれに対応して高めることができるように、投影露光装置で用いる光の波長もより一層短波長化することが必要となっている。用いる光放射線の波長は、近年ではＥＵＶ（極紫外）領域にまで短縮されている。このような波長領域では、回折すなわち光屈折による結像を行うことができる光学コンポーネントで利用可能なものは事実上ない。その代わりに、上記波長領域では、反射又は反射素子により結像を達成する必要がある。この目的で、従来技術は、投影露光装置の投影対物系で用いるのに望まれる光学的効果に最適化した表面特性を有するミラー、すなわち例えば斜入射ミラー又は多層膜ミラーを用いる。
【０００３】
しかしながら、満足のいく結像を達成するためには、かなり大きなパワー密度の光放射線を上記ミラーに照射しなければならない。この場合、光学放射線の相当な割合がミラー材料に吸収され、これがミラーの加熱につながる。さらに別の要因は、ミラーの照明が結像対象の構造に応じて均一ではなく、用途に応じてミラー面積にわたってかなりの強度勾配を有することである。これらの強度勾配は、露光対象のウェハ上に形成すべき構造が異なれば結像対象のマスク上でも異なる照明分布が必要であることに起因する。この場合、照明設定が異なるとも言える。１つの典型的な照明設定は、例えば、照明放射線の２つの強度極大がマスク上に見られることにあり、これに関しては双極子（dipole：ダイポール）設定とも言える。他の設定も考えられる。結果として、それぞれ選択した照明設定による、投影対物系で用いるミラーの不均一な照明から、ミラーが加熱される程度が局所的に異なるようになる。ミラー材料の熱膨張により、生じた温度勾配がミラーの変形をもたらし、これが最終的に結像品質の低下につながる。この影響を補償するために、ミラー材料にわたる均一な温度分布を達成するのに用いることを意図した様々な解決手段がこれまで提案されてきた。
【０００４】
１つの可能性として、例えば、結像に用いる光放射線とは大きく異なる波長の光放射線を目標通りに導入することにより、各光学素子を領域毎に目標通りに加熱することがある。しかしながら、このためには、放射線を所望の領域に正確に位置合わせし、放射線源とそれら領域との間の領域を、光学素子に対する入射を損なわせ得る妨害素子がないよう加熱し続けることが必要である。さらに、この場合、適当であれば、加熱を意図しない領域が例えば迷光により誤って加熱され、これがさらなる誤差源（source error）となるという問題もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、領域毎に的を絞って加熱（標的加熱）することができる投影露光装置を特定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に記載の投影露光装置により達成される。従属請求項は、本発明の有利な実施形態及び変形例に関する。
【０００７】
半導体リソグラフィ用の本発明による投影露光装置は、光学素子を備え（exhibits）、光学素子の少なくとも１つは、光学素子において電流を非接触で生成する手段を有し、この場合、電流は、少なくとも領域毎に少なくとも１つの光学素子を加熱するのに適している。換言すれば、温度調節されることを意図した光学素子において、渦電流等の局所電流を目標通りに生成し、この電流は、光学素子の材料のオーム抵抗により、光学素子における局所加熱につながり、ひいては最終的に光学素子における温度分布の均一化につながる。導入部で述べた光学素子の望ましくない変形及びそれに関連する結像誤差は、その結果として効果的に回避される。従来技術における従来の慣習とは異なり、外部からの放射線の入射の結果として加熱が生じるのではなく、光学素子自体の材料に直接加熱が生じることにより、他の素子の望ましくない加熱又はシェーディング（shading）に関する上述の問題が効果的に回避される。
【０００８】
光学素子において、非接触で、すなわち機械的接触を伴わずに電流が生成されることにより、電流の導入による光学素子の機械的応力を最小限に抑えられる。
【０００９】
上述のような、非接触の電流生成の１つの有利な可能性は、電流を非接触で生成する手段が誘導コイルであることにある。上記誘導コイルの複数の断片（specimen）を、光学素子の領域に空間的に分布して配置できることで、誘導コイルが生成した交番磁場が光学素子の特定の領域に作用でき、２５Ｈｚ〜５０Ｈｚの範囲の周波数を有する交流電流での誘導コイルの動作が、コイルの動作パラメータの有利な選択肢を構成する。選択した低周波数は、投影露光装置の光学素子が通常有する機械的固有周波数とは十分に異なるので特に有利である。
【００１０】
代替的に、誘導コイルを数ｋＨｚの周波数範囲で動作させることもできるが、この場合も、用いる光学素子の機械的固有周波数から十分に異なる周波数範囲を選択することが有利である。
【００１１】
特に、ＥＵＶ半導体リソグラフィ用の投影露光装置に本発明を適用する場合、光学素子は、反射光学素子、特に斜入射ミラー又は多層膜ミラーであり得る。斜入射ミラーは、以下において、金属反射面を有するミラーを意味すると理解すべきである。短波スペクトル域でのこのようなミラーの動作中、ミラーの反射率は、入射角が浅くなる（斜入射）につれて高くなる。これに対して、多層膜ミラーは、ミラーリング金属層での反射に基づくのではなく、１方向に周期的に変わる反射率を有する空間的に広がった構造から入射電磁放射線を反射させることに基づく。上記周期構造は、特に、多層領域を基板に施すことにより生成する。多層領域は、特に、シリコン層及びモリブデン層の交互の繰り返しであり得る。
【００１２】
反射光学素子は、基板及びその上に配置した反射領域を有し得る。続いて、時変電流を非接触で生成する手段を、特に反射光学素子の基板の側に配置することができる。露光に用いる光放射線は、通常は反射領域を設けた側から反射光学素子に照射されるので、時変電流を非接触で生成する手段の基板側へ配置した変形例では、上記手段の存在によって、光学素子、すなわち本例では少なくともミラーの光学機能性が損なわれる。
【００１３】
本発明の単純な一実施形態では、１つ又は複数の誘導コイルを多層膜ミラーの基板側に配置する。交番磁場は、ミラーの多層領域において、特にモリブデン層で、上記層のオーム抵抗によるミラーの一定の加熱を早くも引き起こす渦電流を発生させる。
【００１４】
この場合、１０−６Ω・ｃｍ〜１０−５Ω・ｃｍの範囲の抵抗率が多層領域で想定され得る。
【００１５】
したがって、加熱の目的で、上記電流を非接触で生成する手段、すなわち例えば誘導コイルを有する未修正の多層膜ミラーを提供することも可能である。この変形例は、例えば、既に実用化されている、すなわち産業的に使用されている投影露光装置の後付けを可能にする。
【００１６】
特に、強磁性材料を多層膜ミラーの多層領域と基板との間に設けることにより、加熱の効率の改善を達成することができる。この場合、強磁性材料は、１００ｎｍ未満、好ましくは５０ｎｍ未満、特に好ましくは５ｎｍ未満の厚さを有する層として具現することができる。強磁性材料は、多層領域と基板との間の領域全体で均一な厚さを有する層として配置することができる。代替的に、多層領域と基板との間の全域にわたって強磁性材料を配置しないことも可能であり、換言すれば、多層領域と基板との間に強磁性材料の島状領域を配置しても良く、他の領域では基板と多層領域とが直接接触し、適当であれば金属接着促進層を介して接触する。この場合、基板と多層領域との間に強磁性材料の個別領域が延在する実施形態では、光学素子を特定の領域で目標通りに加熱できるという効果がある。光学素子の加熱は、多層領域の優れた熱伝導性により支援される。
【００１７】
本発明の一変形例では、強磁性材料層を１μｍ〜数μｍの範囲の厚さで形成し、この場合、上記層の厚さ方向における所望の熱誘導変形だけで、多層膜ミラーの表面幾何学的形状の補正にも大きく貢献できる。
【００１８】
適当であれば、粗さを多層膜ミラーの要件に適合させるために、強磁性材料層に平滑化層又は研磨層を設けることができる。平滑化層はここでは厚さ数ｎｍ、研磨層は厚さ数μｍであり得る。強磁性層自体を、研磨できるよう具現することもできる。
【００１９】
隣接層への強磁性層の接着性を高めるために、例えば金属酸化物、特に酸化アルミニウム若しくは酸化ジルコニウム、又はＣｒ若しくはＴｉ等の金属を用いた接着促進層を採用することがさらに可能であり、層系として具現することもできるこの層は、例えば２０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有し得る。
【００２０】
例として、研磨層は、非晶質シリコン、微結晶シリコン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化チタン、酸化アルミニウム、二酸化ジルコニウム、クロム、及び／又はそれらの組み合わせから成り得るか、又は上記材料の１つ又は複数を含み得る。
【００２１】
研磨層は、１μｍ〜１０μｍ、好ましくは３μｍ〜６μｍの厚さを有し得る。
【００２２】
例えば強磁性層の厚さ、磁気特性、又は組成に関して局所的に変化させることにより、多層膜ミラーの所望の温度分布を設定することが可能である。代替的又は付加的に、特定の温度分布を、電流を非接触で生成する手段の空間的配置により設定することもできる。
【００２３】
さらに、強磁性材料を、斜入射ミラーの反射領域とその基板との間に配置することもできる。
【００２４】
さらに、強磁性材料は、必ずしも多層膜ミラーの多層領域と基板との間にのみ配置する必要はない。多層領域とミラー基板との間の配置の代替として、又はそれに加えて、多層膜ミラーの基板と多層領域との間の中間領域の外部の領域に強磁性材料を設けることも同様に考えられ、特に、光学素子の縁部領域がここでは考慮される。これに対応して、斜入射ミラーの用途にもこれが当てはまる。
【００２５】
強磁性材料は、特に、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｒＯ２、Ｇｄ、Ｄｙ、ＥｕＯ、又はＨｏの群からの物質を含有し得る。
【００２６】
本発明のさらに別の有利な変形例は、多層膜ミラーの多層領域の少なくとも１つの層が強磁性材料を含有することにある。これにより、第１に、多層領域の上記層が光学的作用に、すなわち多層膜ミラーの反射率にまず寄与し、第２に、例えばミラーの裏側から入射（作用）する交番磁場によりミラーの加熱を支援するので、有利な二重の効果を達成することができる。特に、２種類の層から成る多層領域の構成の場合、一方の種類の層が強磁性材料を完全に含有することができる。
【００２７】
妨害的な磁歪効果を回避するために、例えば、露光が行われない時間に限って電流を非接触で生成する手段の動作させるようにすることができる。同様に、使用する交番磁場の周波数を、投影に用いる光源の動作周波数よりも顕著に高くすることにより、平均化効果により十分な結像特性を維持するという効果を達成することが可能である。
【００２８】
添付図面を参照して本発明をさらに詳細に後述する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明をミラーの１つで実現したＥＵＶ投影露光装置を示す。
【図２】均一な強磁性材料層を多層膜ミラーの多層領域と基板との間に設けた本発明の変形例を示す。
【図３】強磁性材料層を多層領域と基板との間に不均一に形成した本発明の実施形態を示す。
【図４】多層領域の多層のうち１種類が強磁性材料を含有するさらに別の変形例を示す。
【図５】強磁性材料を多層膜ミラーの基板と多層領域との間の領域の外部に設けた本発明のさらに別の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明による概念を実現したＥＵＶ投影露光装置１１を純粋に概略的に示す。投影露光装置１１は、光源１２と、マスクパターン（構造）を有するマスク（以下、構造担持マスクともいう）を配置した物体平面１４の視野を照明するＥＵＶ照明系１３と、ハウジング１６及び物体平面１４の構造担持マスクを半導体コンポーネントの製造用の感光基板１７に結像する放射線ビーム２０を有する投影対物系１５とを備える。照明系１３は、ビーム整形又はビーム誘導用の光学素子も有する。しかしながら、図１には光学素子をより詳細に示さない。
【００３１】
本発明によれば、ミラー１が電流２を非接触で生成する手段、この場合は誘導コイルを備えることが、図１から容易に認識可能である。さらに他のミラー１８に電流を非接触で生成する手段を設けることも考えられる。
【００３２】
図２は、光学素子を多層膜ミラー1として具現した本発明の第１実施形態を示す。この場合、多層膜ミラー１は、基板１０２と、その上に配置した多層領域１０１とを備える。基板１０２は、特に、例えばＺｅｒｏｄｕｒ又はＵＬＥ等の熱膨張率の低い材料であり得る。これは、多層膜ミラー１を機械的に安定化する役割を果たす。多層領域１０１は、基板１０２上に配置され、交互に変わる材料層、例えばそれぞれシリコン及びモリブデンを交互に有する。本例では、上記層をそれぞれ３つだけ示す。実際には、約３０個〜１００個の上記層を多層膜ミラー１に配置する。強磁性材料２１の層を、多層領域１０１と基板１０２との間に配置する。上記強磁性材料では、電流、特に渦電流を時変磁場により特に効果的に生成することができる。材料Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｒＯ２、Ｇｄ、Ｄｙ、ＥｕＯ、又はＨｏの１つ又は複数が、強磁性材料として適している。多層膜ミラー１の基板側に、特に強磁性材料２１で電流を非接触で生成する手段として２つのコイル２を配置する。動作中、約２５Ｈｚ〜５０Ｈｚの範囲の交流電流をコイル２に印加する結果として、時変磁場が生じ、これが強磁性材料２１の領域にすぐに入る。交番磁場により、電流が強磁性材料２１で誘導され、この電流は、強磁性材料２１のオーム抵抗により、その加熱及び多層膜ミラー１における周囲の領域の加熱につながる。交流電圧の周波数を上述のように選択することで、周囲のコンポーネント、特にミラー１の機械的固有周波数からの十分に大きな分離がそれにより確保され、時変磁場による機械的振動の励起が効果的に回避されるという利点がある。
【００３３】
すでに述べたように、使用コンポーネントの機械的固有周波数からの十分な分離が確保される限り、高周波交流電圧を用いることもできる。
【００３４】
熱膨張により、局所密度、したがって厚さ変動が材料２１内で、また多層膜ミラー１における隣接の同様に加熱された領域でもさらに生じる結果として、多層膜ミラー１の表面形態の補正を達成することができる。したがって、ミラー１の表面形態は能動的に導出可能である。しかしながら、所望の局所的温度変化を設定するためにコイル２を駆動する場合、ミラー１が入射結像光によっても加熱されることを考慮すべきである。これは、例えば投影露光装置の動作中に結像収差すなわち波面収差を測定することにより、またコイル２を駆動するための制御信号をそこから生成することにより、補償することができる。これには、投影対物系の動作中にのみ生じる結像収差を補正できるというさらなる利点がある。例えば、反射屈折投影対物系の場合、レンズ素子の加熱により波面収差が生じる。結像光が屈折素子を通過する際、放射線の一部も常に吸収されて素子の局所加熱を招き、これがさらに表面をある程度変形させ得る。動作中に生じるこのような結像収差も、表面形態の能動駆動を用いる本発明によるミラー１により補償できる。
【００３５】
この場合、例えば安定化及び接着促進用のさらに他の中間層を設けることが有利であり得る。さらに、例として、全ての実施形態において、必要な平滑度を達成するために、材料２１と多層領域１０１との間に追加の中間層を配置することも可能である。例として、ポリイミド層をこの目的で用いることができる。代替的又は補助的に、追加の中間層を多層領域１０１の下に設けることも可能であり、この層は特によく研磨され得る。したがって、例として、実際の表面形態を特に良好に設定することができる。
【００３６】
この場合、多層膜ミラー１の幾何学的形状の変化は必ずしも可逆である必要はない。材料の選択が適切であれば、例えば、動作中に生じた製造不良又は変形を補正するために、多層膜ミラー１の作製直後又は特定の動作期間後に補正措置として適当な材料層を誘導加熱することにより、不可逆的な密度の、したがって厚さの変更を行うことも同様に考えられる。
【００３７】
図３は、他の構成が図２と事実上同一であるとして、強磁性材料２１を有する領域を連続的に具現していない本発明の変形例を示す。強磁性材料２１は、多層領域１０１と基板１０２との間の領域で島状に分配して配置する。この配置には、光学素子１に作用する交番磁場による光学素子１の加熱が、光学素子１のうち強磁性材料２１に隣接した領域で主に生じるという利点がある。したがって、図３に示す例では、特に、多層領域１０１における場所依存性の高い温度分布を補償することが可能である。
【００３８】
図４は、層のうち１種類が強磁性材料２１から成るか又は層のうち１種類に強磁性材料２１を設けるよう多層領域１０１’を具現した、本発明の実施形態を示す。図２及び図３に示すように、強磁性材料２１の追加層をこうして不要にすることができ、コイル２の交番磁場の作用が、多層膜ミラー１の多層領域１０１’に所望の加熱を直接もたらす。特に、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｒＯ２、Ｇｄ、Ｄｙ、ＥｕＯ、又はＨｏの群からのすでに述べた物質は、強磁性材料を設けた層として有利な材料であることが分かっている。
【００３９】
図５は、強磁性材料２１を多層領域１０１と基板１０２との間の領域の外部にも設けた本発明の変形例を示す。図５に示すように、強磁性材料２１の付加的な領域を基板１０２の側部区域に配置し、当該側部区域に隣接して追加の誘導コイル２を装着する結果として、ミラー基板の、したがって多層膜ミラー１の特に高速且つ大面積の加熱を達成することが可能である。強磁性材料２１を多層膜ミラー１の側部区域のみに設けて、基板１０２と多層領域１０１との間の強磁性材料２１の層を不要にするようにした変形例も考えられる。しかしながら、この場合、多層膜ミラー１の縁部領域を加熱することが好ましく、これは特定の用途及び特定の照明設定で同様に有利であり得る。
【図１】
2013536988.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2013536988.tif 000008
2013536988.tif 000009