JP2007515766A - 光源、とくにｅｕｖプラズマ放電源のための傾斜ミラーの垂直入射コレクタシステム - Google Patents

Abstract

第１のコレクタミラーおよび第２のコレクタミラーを備え；
第１のコレクタミラーが、光源から出る第１のビーム経路を、第２のコレクタミラーに達する第２のビーム経路に反射し；
第１のコレクタミラーが、凹面の垂直入射ミラーであり；
第１のコレクタミラーによって受け取られる第１の開口角が、第２の開口角よりも大きいか、またはこれに大体において等しく、この第２の開口角が、第１のコレクタミラーから出力され、かつ第２のコレクタミラーによって受け取られる：
光源、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム。
【選択図】図３

Description

本発明は、とくに主として≦１９３ｎｍの波長を有するビームを放出する光源のための傾斜ミラーの垂直入射コレクタシステムに関する。ＥＵＶ光源、とくにＥＵＶプラズマ放電光源は、とくにきわめて望ましい。本発明は、その他にとくに望ましくはＥＵＶリソグラフィーのためのＥＵＶプロジェクション照明装置に付属するこのようなコレクタシステムを含む照明システムを記載している。

電子構成部分のための構造幅をなおさらに減少することができるようにするため、とくにサブミクロン範囲において、マイクロリソグラフィーのために使用される光の波長を減少することが必要である。≦１９３ｎｍの波長を有する光の利用、たとえば軟Ｘ線によるリソグラフィー、いわゆるＥＵＶリソグラフィーを考えることができる。

ＥＵＶリソグラフィーは、有望な将来のリソグラフィー技術の１つである。ＥＵＶリソグラフィーのための波長として現在では０．２−０．３の開口数において、１１−１４ｎｍの範囲のとくに１３．５ｎｍの波長が、議論されている。ＥＵＶリソグラフィーにおける画像品質は、一方においてプロジェクション対物レンズによって、他方において照明システムによって決まる。照明システムは、構造を有するマスク、いわゆるレティケル（Ｒｅｔｉｋｅｌ）を配置したフィールド平面のできるだけ均一な照明を利用できるようにする。プロジェクション対物レンズは、画像平面、いわゆるウエーハ平面にフィールド平面を形成し、この画像平面に光に感応する対象物が配置されている。ＥＵＶリソグラフィーのためのプロジェクション照明装置は、反射する光学的な要素によって構成されている。ＥＵＶプロジェクション照明装置のフィールドの形は、典型的には２ｍｍ（幅）×２２−２６ｍｍ（弧長さ）の大きな縦横比を有する１つのリングフィールドである。プロジェクションシステムは、通常は走査モードにおいて動作し、その際、フィールド平面内におけるレティケル、および画像平面内における光に感応する対象物、典型的には適当なフォトレジストを備えたウエーハは、それぞれ互いに同期して動かされる。ＥＵＶプロジェクション照明装置に関しては、次の刊行物を参照されたい：

Ｗ．Ｕｒｌｉｃｈ、Ｓ．Ｂｅｉｅｒｓｄｏｒｆｅｒ，Ｈ．Ｊ．Ｍａｎｎ、“Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｅｎｓｅｓ ｆｏｒ ＵＶ−ａｎｄ ＥＵＶ−Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ”、ｉｎ Ｓｏｆｔ Ｘ Ｒａｙ ａｎｄ ＥＵＶ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｗ．Ｍ．Ｋａｉｓｅｒ，Ｒ．Ｈ．Ｓｔｕｌｅｎ（Ｈｒｓｇ）、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ、第４１４６巻（２０００）、第１３−２４頁、および

Ｍ．Ａｎｔｏｎｉ，Ｗ．Ｓｉｎｇｅｒ，Ｊ．Ｓｃｈｕｌｔｚ，Ｊ．Ｗａｎｇｌｅｒ，Ｉ．Ｅｓｃｕｄｅｒｏ−Ｓａｎｚ，Ｂ．Ｋｒｕｉｚｉｎｇａ、“Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃｓ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ＥＵＶ−Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ”、ｉｎ Ｓｏｆｔ Ｘ Ｒａｙ ａｎｄ ＥＵＶ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｗ．Ｍ．Ｋａｉｓｅｒ，Ｒ．Ｈ．Ｓｔｕｌｅｎ（Ｈｒｓｇ）、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ、第４１４６巻（２０００）、第２５−３４頁。

その開示内容は、全範囲にわたって本出願に一緒に収納される。

ＥＵＶ光源、とくにレーザ−プラズマ−源および放電源のビームを撮影するために現在の技術水準によれば、臨界入射コレクタが使用され、したがってＥＵＶビームがかすめるような入射で全反射を形成しながら反射する面に当たるものが使用される。このようなコレクタは、たとえば回復したシステムとして構成することができ、これらのシステムは、複数のコレクタシェルから構成されており、かつこれらのシステムにおいてそれぞれ２つの反射が行われる。このような回復したコレクタは、ヴォルターシステムとも称する。このようなコレクタシステムにおいて、ミラーシステムが使用され、これらのミラーシステムは、たとえば双曲面状のおよびだ円体状のミラーの組み合わせからなり、かつこれらのミラーシステムの基本方式は、文献において初めて物理学年報１０，９４−１１４，１９５２に挙げられており、その際、この文書の開示内容は、全範囲において本出願に一緒に収納されている。

このようなコレクタの利点は、たとえば放電源のような大きく構成する光源によっても、半空間内に放射される出力を受け取り、かつ前側方向に集束することにある。相応する構成は、米国特許第５７６３９３０号明細書によって公知である。そのために現在の技術のレベルによれば、光源の広がりが折り返しの妨げになるだけになおさらのこと、この基本方式において光源の近くにおいて照明システムの寸法を減少するビーム経路の折り返しが不可能であることを伴う。

臨界入射コレクタのその他の欠点は、不可避の機械的な保持によってとくに回復した構成において生じる陰形成効果である。これらの保持は、なるほどたとえばスポーク車輪の形に精巧に構成することができるが、それでもなおとりわけ小さな源の際にビームの損失に通じる。相応する問題は、臨界入射コレクタの冷却装置についても生じ、これらの冷却装置は、同様に機械的な構造を厚くし、したがって陰形成損失になる。その際、１３．５ｎｍにおけるリソグラフィーのために真空を形成する必要性に基づいて、十分な熱伝導が存在せず、かつこのようにして熱負荷がミラーシェルの許容できない変形を引き起こすので、このような冷却装置を省略することはできない。

たとえばヨーロッパ特許第１２５５１６３号明細書によって公知になっているもののような単独の垂直入射コレクタミラーを有するコレクタは、後側から良好に冷却することができるが、光源の有限の大きさによって生じる陰形成は避けることができない。レーザ−プラズマ−源ではなく、放電源が存在する場合、広がった電極によって生じる所要場所は、照明出力の強力な減少を引き起こす。この問題を回避するために、源の近くにおいてそれ以上の折り返しを行うことはできない。ブラックシールドシステムの形にして配置された２つの垂直入射ミラーからなるこのようなコレクタは、米国特許第５７３７１３７号明細書によって公知になっており、かつ多重光源装置においてＥＵＶ光源を個別に集束するために、ヨーロッパ特許出願公開第１３１９９８８号明細書にも提案されている。その際、光源の後に粒子フィルタを配置することは、場所上の理由によって不可能であり、このことは、とくに源の近くの垂直入射ミラーの急速な溶融に通じる。さらにブラックシールド装置を有する従来の技術により公知のコレクタは、ＥＵＶ光源から出るビームが典型的にはＮＡ〜０．３の小さな開口数を有する第１の垂直入射コレクタミラーによって受け取られることを特徴としている。このようなシステムにおいて大きなコレクション角度に移行する際に、面の垂線に対して第２のコレクタミラーへの入射角は増大し、このことは、減少した反射率、および多層反射コーティングの強力に偏光する作用を引き起こす。

本発明の課題は、従来の技術の初めに示した問題に打ち勝つように、光源、とくにそのためにとくにレーザ−プラズマ−または放電光源が望ましいＥＵＶ光源のために垂直入射ミラーからなるコレクタシステムを構成することにある。その際、とくに良好に冷却すべきコレクタシステムを示すようにし、このコレクタシステムは、光源のビームを大きな開口数によって、したがって大きなコレクション開口によって受け取り、かつ同時にわずかなビーム損失、およびコレクタのミラーの多層反射層へのできるだけ小さな入射角を可能にする。さらにコレクタシステムは、光源のシールドのために十分な構成空間を利用することができるようにし、かつ照明システムのできるだけ短い全長に貢献するようにし、かつスペクトル的に純粋な照明ビームを発生するようにする。

本発明者らは、ブラックシールドシステムの傾斜ミラーの構成によって２つの垂直入射ミラーからなるコレクタシステムにおいて、十分に小さな入射角と大きなコレクション開口を結合することが可能になることを見出した。本出願においてコレクション開口とは、第１のコレクタミラーによって受け取られる開口数のことと解するものとし、このコレクション開口は、以下において第１の開口角が対応する第１の開口数と称する。そのために本発明によるコレクタシステムは、第１の垂直入射ミラーによって折り返された開口数が、コレクション開口より小さいかまたは同じ大きさであるように構成される。それにより第２の垂直入射ミラーのミラー大きさの増大が生じ、このミラーは、他方において第１の垂直入射ミラーに対して、できるだけ源間隔に近い間隔を置いて配置されている。本発明によればこのことは、コレクタの非対称構成によって、すなわち傾斜ミラー構成によって可能である。このことは、コレクタの軸線対称が放棄されることと解するものとする。その際、第２の垂直入射ミラーは、実質的に光源に並べて配置される。それにより自身の隔室内に光源を囲むために十分に構成空間が提供され、かつ同時に第２の垂直入射ミラーは、相応して拡大して構成することができ、かつ第１の垂直入射ミラーに対して十分な間隔を置いて配置することができる。さらにこのような配置においてミラー要素の裏側の冷却は簡単な様式および方法によって行うことができる。

本発明の有利な構成において、少なくとも第１の垂直入射ミラーは、形成の際に円すい形の成分を付け加えることによって、第２の垂直入射ミラーの軸線を外れた位置に押し付けられる。構成における円すい形の成分は、このミラーに対して適用するだけでよい。

次に本発明を図面によって例として説明する。

図２に、マイクロリソグラフィーのためのＥＵＶリソグラフィーシステムの典型的な構成が示されており、このＥＵＶシステムは、従来の技術に相当するブラックシールドコレクタシステム２’を含んでいる。

ブラックシールドコレクタシステム２’の略図的に簡単化された表示は、第１の垂直入射コレクタミラーＣ１’を示しており、このコレクタミラーは、その凹状の、たとえば放物線のまたはだ円の形成によって、光源１から光を受け取り、かつ第２の垂直入射コレクタミラーＣ２’に折り返し、このコレクタミラーは、ここでも双曲線またはだ円体に形成することができる。この第２の垂直入射コレクタミラーＣ２’は、光源１を拡大した中間画像Ｚに結像する対称的なコレクタシステムが生じるように、第１の垂直入射コレクタミラーＣ１’に対して心出しして配置されている。第２の垂直入射コレクタミラーＣ２’から出たビームのために、第１の垂直入射コレクタミラーＣ１’に通口８が設けられている。それにしたがって第１の垂直入射コレクタミラーＣ１’によって、第１の開口角によって光源１の光が受け取られ、かつ第２の開口角によって第２の垂直入射コレクタミラーＣ２’に放射される。第２の垂直入射コレクタミラーＣ２’から出たビーム束に、再び第３の開口角が対応している。本出願において開口角とは、光軸に対して最大のビーム角を有するビーム束の縁ビームの間の角度と解するものとする。ＥＵＶ照明において存在する真空条件において、このとき、開口角のサインから開口数が生じる。

コレクタシステムの役割は、源からたとえば４５°の大きな第１の開口角を受け取り、かつコレクタシステムの後においてたとえば６°のそれより著しく小さな第３の開口角に変換することにあり、その際、第３の開口角は、後続の照明システムに整合されている。たとえば第１の垂直入射コレクタミラーＣ１’における半分の開き角または４５°の第１の開口角は、第２の垂直入射コレクタミラーＣ２’における６°の第２の開口角に通じ、したがってほぼ７のコレクタの結像尺度に相応してほぼＮＡ〜０．７からほぼＮＡ〜０．１への開口数の減少に通じる。

第２の垂直入射コレクタミラーＣ２’は、ビーム経路の折り返しに基づいて必然的に小さく形成しなければならず、かつ光源１に対して所定の間隔を置いて配置しなければならない。それにより第１の垂直入射コレクタミラーＣ１’の後におけるビーム経路の第２の開口角を源から第１の垂直入射コレクタミラーＣ１’によって受け取られる第１の開口角より大きくしなければならないという欠点が生じる。この例において源と第１のコレクタミラーＣ１’との間の断面幅は４５０ｍｍであり；第１のコレクタミラーＣ１’と源の仮想の中間画像（図２には記入されていない）との間の断面幅は２８０ｍｍであり、それにより結像尺度は、２８０ｍｍ／４５０ｍｍ＝０．６２２に見積もることができ、すなわち第２の開口角のサインは、第１の開口角のサインよりもほぼ１／０．６２２＝１．６１倍だけ大きい。３８°でしかない小さな第１の開口角は、すでにこの場合、９０°の第２の開口角に通じる。この大きな第２の開口角は、第２の垂直入射コレクタミラーＣ２’によって、第２の垂直入射コレクタミラーＣ２’から出るそれより著しく小さな第３の開口角に変換しなければならない。垂直入射コレクタミラーの実際の構成の際に、コレクタミラーＣ１’およびＣ２’による光源の結像の際に、サイン条件からの偏差が生じることを確認している。それでもなお前記の見積もりは、基礎となる問題を適正に再現している。

この不利な効果は、図２において第１の垂直入射コレクタミラーＣ１’から出る縁ビームを考察する際に明らかになり、この縁ビームは、ほぼ０．６のコレクション開口に相当するほぼ３８°の第１の開口角を区画している。第１の垂直入射コレクタミラーから放射される縁ビームによって与えられる第２の開口角に対して、ほぼ６０度の角度がしたがい、この角度は、前に説明したように、従来の技術による２ミラーの垂直入射コレクタにおいて、第１の開口角よりもかなり大きい。したがって第２の垂直入射コレクタミラーＣ２’において６０°の第２の開口角を有する縁ビームは、−６°の第３の開口角を有する縁ビームに転向され、その際、角度は、それぞれ対称軸線に対するビーム角に関する。したがって第２の垂直入射コレクタミラーＣ２’のミラー面に対して３３°の大きな入射角が生じるので、ミラー表面の反射率の減少および不所望な偏光効果が生じる。

したがって第１の開口角から第３のものへの開口数の前記の減少の必要性により、従来の技術によれば、第２の開口角は第１の開口角よりも大きくなければならないので、第１の開口角が、したがって光源から受け取ることができる出力が制限されているという欠点が生じる。第２の開口角は、基本的には９０°よりも大きくてもよいが、このことは、大きな角度スペクトルに基づいて、それだけになおさらのこと第２の垂直入射コレクタミラーの多層システムにおける反射率における強力な損失に、かつ強力な偏光効果に通じる。さらにこのようにして形成された第２の垂直入射コレクタミラーは、問題になる幾何学的な状態を引き起こした。

さらに図２に、光源１から出てフィールド平面１３と称する照明される平面に通じる光経路内において、照明システムの光学部品、およびプロジェクション露光装置のプロジェクション対物レンズ１２６が示されている。照明システムおよびプロジェクション対物レンズのすべての部品は、図１における相応する部品と同じ参照符号を有する。これらの部品に関しては、図１についての説明を参照されたい。

図１にプロジェクション露光装置が示されており、このプロジェクション露光装置の露光システムは、本発明によるコレクタシステム２を含んでいる。本発明によれば、コレクタシステムは、ブラックシールド装置における傾斜ミラーシステムとして形成されており、すなわち第１および第２の垂直入射コレクタミラーＣ１およびＣ２は、軸線対称には配置されておらずまたは形成されていない。略図的に簡単化された表示において、凹状に形成された第１の垂直入射コレクタミラーＣ１が示され、このコレクタミラーは、第２の垂直入射コレクタミラーＣ２に光を折り返す。その際、本出願において垂直入射ミラーとは、ミラー垂線に対する入射角が７０°より小さいミラーと解するものとする。この条件によれば凹状に形成された第１の垂直入射コレクタミラーＣ１によるビーム経路の折り返しの概念も確定される。

本発明によれば、第１の垂直入射コレクタミラーＣ１は、光源の画像に縮小する結像作用を及ぼさないので、第１のコレクタミラーＣ１によって受け取られる第１の開口角は、第１のコレクタミラーＣ１から出てかつ第２のコレクタミラーＣ２によって受け取られる第２の開口角より大きいか、または実質的にこれに等しい。本発明による第１の垂直入射コレクタミラーＣ１の作用によって、光源１は、図３に示すように、仮想の中間画像Ｚｖに結像され、この中間画像は、第１の垂直入射コレクタミラーＣ１に対して、垂直入射コレクタミラーＣ１に対する光源１の間隔に等しいかまたはそれより大きい間隔を有する。傾斜ミラーの配置によって、望ましくは従来の技術に対して明らかに大きな垂直入射コレクタミラーＣ２が、軸線を外れて配置されており、すなわちこのコレクタミラーは、光源１に並べて側方に配置される。

第２の垂直入射コレクタミラーＣ２の選ばれた位置から出発して、このコレクタミラーは、その大きさについて、第１の垂直入射コレクタミラーＣ１から出たビーム第２の開口角全体をカバーするように、整合されている。さらに第２の垂直入射コレクタミラーＣ２は、望ましくは第２の垂直入射コレクタミラーＣ２を通る通口８の範囲に光源１の中間画像Ｚが形成されるように構成される。

別の構成において、光源１の中間画像Ｚは、第２の垂直入射コレクタミラーＣ２とは反対の第１の垂直入射コレクタミラーＣ１の側に形成される。その際、第２の垂直入射コレクタミラーＣ２から出たビームは、有利なように同様に第１の垂直入射コレクタミラーＣ１における通口８を通って案内され、かつ第１の垂直入射コレクタミラーＣ１の場合によっては存在する冷却装置も含めた光壁の範囲の外において、中間画像Ｚに結像される。

光源１の中間画像Ｚの形成は、光源１とコレクタシステム２を後続のシステムから雰囲気的に切り離された隔室内に囲むことが可能なので、有利である。このような隔室は、図１に概略的に示されており、かつ参照符号１０を備えている。さらに光源１の中間画像Ｚの形成に基づいて、照明のスペクトルフィルタ処理のためにたとえば格子スペクトルフィルタと共同作用する絞り１２を光経路内に収容することが可能である。

第１の垂直入射コレクタミラーＣ１のために対称軸線を備えたセグメントを利用する場合、光源１も第２の垂直入射コレクタミラーＣ２も、この対称軸線上にあるのではなく、この対称軸線に対向してかつ間隔を置いて配置されている。その際、間隔は、第２の垂直入射コレクタミラーＣ２と光源１との中心の間隔として定義される。この間隔は、少なくとも第２の垂直入射コレクタミラーＣ２全体が光源に近い範囲の外にある程度の大きさであり、その際、光源に近い範囲とは、望ましくは少なくとも１００ｍｍの、かつとくに望ましくは２００ｍｍのＥＵＶ光源の源の点までの範囲と解するものとする。

このような対称軸線が第１の垂直入射コレクタミラーＣ１にない場合、第２の垂直入射コレクタミラーＣ２の間隔を置いた配置は、ＥＵＶ光源１と第１の垂直入射コレクタミラーＣ１の頂点Ｓとによって画定される直線に対する垂直間隔に関する。多セグメントの第１の垂直入射コレクタミラーＣ１における頂点Ｓは、ミラー面の包絡面の頂点として定義される。

この様式および方法において光源から出たビームは、陰影損失なしに、第１の垂直入射コレクタミラーＣ１に到達することができ、かつ同時に第１と第２との垂直入射コレクタミラーＣ１およびＣ２の間の十分な間隔を達成することができ、その際、この間隔は、近似的に光源１と第１の垂直入射コレクタミラーＣ１との間の間隔程度の大きさである。

本発明によるコレクタの傾斜ミラーの構成、およびそれにより可能な第２のコレクタミラーＣ２の拡大、およびこの第２のコレクタミラーの第１のコレクタミラーＣ１までの延長された間隔によって、ＥＵＶ光源のためのブラックシールドコレクタにおける開口数の従来の技術により周知の制限に打ち勝つことが可能である。その際、第１のコレクタミラーＣ１が光源から受け取る開口数がＮＡ＞０．６およびそれより大きい場合にも、第２のコレクタミラーＣ２における入射角は、反射損失および不所望な偏光効果が許容できる程度になお十分に小さい。それ故にすなわち第１の垂直入射コレクタミラーＣ１が光源１から集める開口数のために、できるだけ大きな第１の開口角が望ましく、ＮＡ≧０．５のおよびとくにＮＡ≧０．６のおよびとくに望ましくはＮＡ≧０．７の値が望ましい。コレクタの本発明による傾斜ミラーの構成に基づいて、とくに大きな第１の開口角を、したがってＮＡ≧０．８５の開口数を考えることができる。

図１は、本発明によるコレクタの有利な構成を示しており、このコレクタにおいて光源１から出る第１のビーム経路、および第２の垂直入射コレクタミラーＣ２に延びかつ第２のビーム経路と称するものは、光源１に対して所定の距離以後、もはや透過しない。光源１の周りに１００ｍｍのおよびとくに有利には２００ｍｍの最小半径を有する第２のビーム経路が透過しない範囲は望ましい。光源１から第１の垂直入射コレクタミラーＣ１までの所定の最小間隔ｄにおいて、ｄ／５のまたはとくに望ましくはｄ／３の最小半径を有する光源１の回りの範囲が第２のビーム経路によって通り抜けられないことは、一般に望ましい。この範囲内において最小半径内に、付属の機械的な保持構造も含めて光学部品がないことは、さらに望ましい。それにより本発明による追加的な利点として、光源１を含む隔室６を構成するための十分な構成空間が利用できることが達成される。このような隔室内６において、光源１を囲む雰囲気は、真空になった照明システムの後続の範囲から切り離されるので、光源１から出る汚れがこの範囲に達することはない。その際、粒子フィルタが利用され、この粒子フィルタは、ＥＵＶビームを通過させるために、可能な構成においてジルコンからなるフィルムとして構成されているが、光源１から出る破片を引き止める。さらに追加的にまたはその代わりに、帯電した保護粒子を阻止するために電界または磁界を使用することができる。たとえば放電源のような大きな構成のＥＵＶ光源も、第２の垂直入射コレクタミラーＣ２の側方配置による本発明による傾斜ミラーブラックシールドコレクタシステムにおいて、光源１の近くへのビーム経路の折り返しを阻止しない。

第１の有利な構成において、第１の垂直入射コレクタミラーＣ２の反射面は、だ円体のセグメントとして形成されているが、一方軸線を外れて配置された第２の垂直入射コレクタミラーＣ２は、双曲面のセグメントとして形成されている。とくに第１の垂直入射コレクタミラーＣ１は、十分に大きな開口を達成するために大きな構造大きさを有するので、このコレクタミラーは、本発明の有利な構成において、複数の個別セグメントから構成されている。これらの個別セグメントは、互いに直接続いて共通の支持構造部に保持することができ、または個別的なかつ互いに可動の保持部を有することができる。第２の垂直入射コレクタミラーＣ２も、このように個別セグメントから構成することができる。垂直入射コレクタミラーＣ１およびＣ２大きな熱的な負荷に基づいて、これらのコレクタミラーは冷却すると有利である。そのために第１のコレクタミラーＣ１または第２のコレクタミラーＣ２のために冷却装置８．１および８．２として、媒体冷却により、たとえば水によりまたはペルチエ冷却によって動作するようなものを使用することができる。傾斜ミラー装置によるコレクタシステムにおける本発明による折り返しによって、第１および第２の垂直入射コレクタミラーＣ１およびＣ２に、このような冷却装置を収納することができるようにするために、十分に後方の構成空間が存在する。

さらに図１に、光源１から照明されるフィールド平面１３までの光経路内において本発明によるコレクタシステム２の後に配置された照明システムの光学部品、およびプロジェクション対物レンズ１２６が示されている。詳細に述べれば、図１に次のものが示されている：レティケルまたはマスク１１は、プロジェクション露光システムのフィールド平面１３内に配置され、かつ縮小光学系１２６によってその画像平面１３０上に結像され、この画像平面内に典型的には感光材料を備えたウエーハ１０６が存在する。そのために図１は、例として６つの個別ミラー１２８．１ないし１２８．６からなるプロジェクション対物レンズを示しており、このオブジェクション対物レンズは、たとえば全範囲において本出願に一緒に収納される米国特許第６６００５５２号明細書から明らかである。さらに理想的な場合には画像平面１３０の遠方に中心のある露光が概略的に示されており、すなわち画像平面１３のフィールド点から出たビーム束の主ビームは、画像平面１３０に垂直に交差している。さらにプロジェクション対物レンズ１２６は、入射瞳を有し、この入射瞳は、一般に露光システムの出射瞳に一致する。

さらに図１は、ＥＵＶ露光システムの典型的な構成を示しており、このＥＵＶ露光システムは、米国特許第６１９８７９３号明細書にしたがって二重カットした露光システムとして形成され、その際、この刊行物の内容は、全範囲において本出願に一緒に収納する。このようなシステムは、第１のラスタ要素３を備えたフィールドカット面ミラー３とも称する第１の光学要素を含んでいる。それに続いてビーム経路内において第２のラスタ要素５を備えた通常は瞳カット面ミラー５と称する第２の光学要素が続いている。

フィールドおよび瞳カット面ミラー３，５は、フィールド平面１３内における１つのフィールドを照明するために、および照明システムの射出瞳における照明を構成するために使われる。それぞれのフィールドハニカムの作用は、これらのフィールドハニカムが光源１の画像を形成するようになっており、その際、多数のフィールドカット面によって多数のいわゆる二次光源が形成される。二次光源は、瞳カット面ミラー５が配置された平面内にまたはその近くに形成される。図１に示すように、二次光源が瞳カット面ミラー５の範囲にあるようにするため、フィールドカット面自体は、光学的な作用を、たとえば集束光学作用を有することができる。後続の光学要素によってこれらの二次光源は、第３の光源として照明システムの射出瞳内に結像される。

さらにそれぞれのフィールドハニカムは、瞳カット面ミラー５のカット面、および図１による例において第１の反射光学要素１９、第２の反射光学要素２１および臨界入射ミラー２３の３つの光学要素からなる第２の光学部品７の後続の光学要素によって、フィールド平面１３に結像される。フィールドカット面のここに重畳された画像は、フィールド平面１３におけるマスク１１を照明するために使われ、その際、典型的には四角形のまたは弧状のフィールドカット面から出て、リングフィールドセグメントの形をしたフィールド面１３内における照明が生じる。一般にマイクロリソグラフィーシステムは、走査するシステムとして形成されているので、フィールド平面１３内におけるマスク１１および画像平面１３０内におけるウエーハ１０６は、照明または露光を引き起こすために、同期して動かされる。

図３に、傾斜ミラーのブラックシールドコレクタの本発明による構成が示されており、この構成において第２の垂直入射コレクタミラーＣ２に対して、種々の傾斜角を設定することができる。光源１および第１の垂直入射コレクタミラーＣ１の固定された位置を前提として、仮想の中間画像Ｚｖの位置が確定している。第２の垂直入射コレクタミラーＣ２の設定変形によって、光源１の拡大された中間画像Ｚの位置および配向を調節することができる。たとえば図３において、第２の垂直入射コレクタミラーＣ２の３つの異なった傾斜角が概略的に示されている。このようにしてマイクロリソグラフィーシステムの後続の部分のために生じる構成空間の要求に応じること、または多数の源の点を有するＥＵＶ光源を利用する際に個々の源の点の間において交代することが可能である。第２の垂直入射コレクタミラーＣ２が、個別セグメントから構成されている場合、個別セグメントに対して付属の傾斜角を個別に調節することができると、多数の源の点を重畳する際にとくに有利である。一般に調節可能な傾斜角を有する第２の垂直入射コレクタミラーＣ２に対して、第１の垂直入射コレクタミラーＣ１における通過開口８は、十分に大きく構成することができるか、または第２の垂直入射コレクタミラーＣ２のそれぞれの調節のために通過開口８の整合を行うことができる。第１の垂直入射コレクタミラーＣ１が、個々の支持要素を有する個別セグメントからモジュラー的に構成される場合、通過開口８の移動は、比較的簡単に実現することができる。

図４ａから図４ｃに、傾斜ミラーのブラックシールドコレクタの有利な構成が示されている。図４ａは、実質的に源に並べて配置された第２の垂直入射コレクタミラーＣ２を有する２ミラーのコレクタの前記の傾斜ミラーの構成を示している。図４ｂにおいて第２の垂直入射コレクタミラーＣ２は、源から放射される出力が第２の垂直入射コレクタミラーＣ２の中央開口を通過するように配置されている。ただしたとえば回転対称のコレクタシステムを有することもできるこの構成において、第２の垂直入射コレクタミラーＣ２における小さな開口に基づいて、受け取り可能なコレクション開口が制限されている。図４ｃにおいて第１および第２の垂直入射コレクタミラーＣ１およびＣ２は、それぞれミラーの形に円すい形の成分を付け加えた形成を有する。本発明者らは、円すい形の成分を有する結像しない光学要素としてミラーをこのように構成する際に、大きなコレクション開口を有するブラックシールドコレクタの本発明による構成がとくに良好に実現可能であることを認めた。その際、円すいの定数は、たとえば光学設計のための標準ソフトウエアパッケージから当業者にとって明らかである。

第１の垂直入射コレクタミラーＣ２に円すい形の成分を加えることによって、図４ｃに示すように、中心配置したシステムを実現することができ、このシステムにおいて光源１は、第２の垂直入射コレクタミラーＣ２の実質的に中心に配置される。本発明によるこの処置によって第１のコレクタミラーＣ１における円すい形の成分のため、第２のコレクタミラーＣ２における中央開口は、いっそう大きく選定することができ、それにより本発明によるいっそう大きな開口角が達成される。第１の垂直入射コレクタミラーＣ１における円すい形の成分は、第２の垂直入射コレクタミラーＣ２における中央の影形成を拡大するために利用できるだけでなく、他方において光源１のためおよびたとえば粒子フィルタのような光源を囲む部品のための構成空間を提供するためにも利用することができる。この効果は、図４ｃに図示されている。

本発明の別の有利な構成において、両方の垂直入射コレクタミラーのうちの一方Ｃ１またはＣ２に、スペクトルフィルタ処理のための格子を有する反射表面が形成される。このような格子スペクトルフィルタは、米国特許第２００３／００４３４５５号明細書により公知であり、その際、この明細書の内容は、全範囲において本出願に一緒に収納される。このスペクトル格子を第２の垂直入射コレクタミラーＣ２に設けた場合、１３．５ｎｍの有効波長および１００ｎｍより上の波長を光源のビームから取り除く多層システムと、ちょうど７ないし２７ｎｍの波長範囲を選択するように設定された格子スペクトルフィルタとの組み合わせたフィルタ作用によって、スペクトル的にとくに純粋な照明を達成することができる。実質的に第１の垂直入射コレクタミラーＣ１を通る通口８の範囲において不所望な回折配列をフィルタ処理するために絞りシステムを形成することは、場所上の理由により有利である。

本発明の別の構成において、本発明によるコレクタシステムに別のミラーを収容することを考えることができる。これらのミラーは、光源の画像を発生することに貢献することができ、かつコレクタのそれ以上の構成空間の整合のために使われる。さらに第１の垂直入射コレクタミラーＣ１に続くミラーのうちの１つを、臨界入射ミラーとして形成することを考えることができる。このことは、場合によっては第１の垂直入射コレクタミラーＣ１に直接続く第２のコレクタミラーであってもよい。

有利な構成において、本発明の少なくとも１つのコレクタミラーは、全範囲において本出願に一緒に収納するヨーロッパ特許第１１８９０８９号明細書にしたがって、温度変化の際に光学特性が変化しないように、機械的に保持することができる。さらに少なくとも１つのミラーは、組み立ての間にかつ動作の間にコレクタミラーを積極的に調節するために、または理想的な調節状態に維持するために、マニピュレータを介して調整可能に動かすことができ、または傾斜可能に構成することができる。

ブラックシールドコレクタの垂直入射ミラーの本発明により傾斜ミラーの配置を示すことによって、同時にプロジェクション露光装置が開示され、このプロジェクション露光装置は、このようなコレクタシステムを有するＥＵＶ照明システムを含んでいる。さらにマイクロエレクトロニクス構成部分を製造するための露光方法が示され、この方法においてこのような特徴を有するプロジェクション露光装置が利用される。

本発明による傾斜ミラーブラックシールドコレクタシステムを有するリソグラフィーシステムの構成を示す図である。 従来の技術に相当する軸線対称のブラックシールドコレクタシステムを有するリソグラフィーシステムの構成を示す図である。 調節可能な第２の垂直入射ミラーを有する傾斜ミラーブラックシールドコレクタシステムを示す図である。 ミラー面を形成するための円すい形の成分を含む傾斜ミラーブラックシールドコレクタシステムの構成を示す図である。 ミラー面を形成するための円すい形の成分を含む傾斜ミラーブラックシールドコレクタシステムの構成を示す図である。 ミラー面を形成するための円すい形の成分を含む傾斜ミラーブラックシールドコレクタシステムの構成を示す図である。

符号の説明

１ 光源
２，２’ コレクタシステム
３ 第１のラスタ要素を有する第１の光学要素（フィールドカット面ミラー）
４ 粒子フィルタ
５ 第２のラスタ要素を有する第２の光学要素（瞳カット面ミラー）
６ 光源の隔室
７ 第２の光学部品
８ 第１の垂直入射ミラーにおける通口
９．１，９．２ 冷却装置
１０ 光源１およびコレクタシステム２を囲む隔室
１１ 構造を有するマスク
１３ フィールド平面
１９ 第１の反射光学要素
２１ 第２の反射光学要素
２３ 臨界入射ミラー
２７ 照明システムの射出瞳
１０４ マスク
１０６ 感光材料を備えたウエーハ
１２６ プロジェクション対物レンズ
１２８．１，１２８．２，１２８．３，１２８．４，１２８．５，１２８．６ プロジェクション対物レンズのミラー
１３０ 画像平面
ｄ 第１の垂直入射コレクタミラーＣ１のミラー面に対する光源１の最小間隔
Ｃ１，Ｃ１’ 第１の垂直入射コレクタミラー
Ｃ２，Ｃ２’ 第２の垂直入射コレクタミラー
Ｚ 光源の中間画像
Ｚｖ 光源の仮想の中間画像
Ｓ 第１の垂直入射コレクタミラーの頂点

Claims (21)

1. 第１のコレクタミラー（Ｃ１）および第２のコレクタミラー（Ｃ２）を備え；
   第１のコレクタミラー（Ｃ１）が、光源（１）から出る第１のビーム経路を、第２のコレクタミラー（Ｃ２）に達する第２のビーム経路に反射し；
   第１のコレクタミラー（Ｃ１）が、凹面の垂直入射ミラーであり；
   第１のコレクタミラー（Ｃ１）によって受け取られる第１の開口角が、第２の開口角よりも大きいか、または実質的に等しく、この第２の開口角が、第１のコレクタミラー（Ｃ１）から出力され、かつ第２のコレクタミラー（Ｃ２）によって受け取られる：
   光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
2. 第１のコレクタミラー（Ｃ１）および第２のコレクタミラー（Ｃ２）を備え；
   第１のコレクタミラー（Ｃ１）が、ＥＵＶ光源（１）から出る第１のビーム経路を、第２のコレクタミラー（Ｃ２）に達する第２のビーム経路に反射し；
   第１のコレクタミラー（Ｃ１）が、凹面の垂直入射ミラーであり；
   第１のコレクタミラー（Ｃ１）が、ＮＡ≧０．５のおよび望ましくはＮＡ≧０．６のおよびとくに望ましくはＮＡ≧０．７の開口数を有する光源（１）からビームを受け取る：
   光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
3. 第１のコレクタミラー（Ｃ１）が、ＥＵＶ光源（１）の方向にビーム経路を折り返すことを特徴とする、請求項１または２に記載の光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
4. 第２のコレクタミラー（Ｃ２）が、ＥＵＶ光源（１）および第１のコレクタミラー（Ｃ１）の頂点（Ｓ）によって確定された直線に対して垂直間隔を置いて位置決めされることを特徴とする、請求項１ないし３の１つに記載の光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
5. 第１のコレクタミラー（Ｃ１）および／または第２のコレクタミラー（Ｃ２）が、反射面を形成するために円すい形の成分を含んでいることを特徴とする、請求項１ないし４の１つに記載の光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
6. 少なくとも１つのコレクタミラーが、冷却するための装置（８．１，８．２）を含んでいることを特徴とする、請求項１ないし５の１つに記載の光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
7. コレクタシステム（２）が、格子スペクトルフィルタを含むことを特徴とする、請求項１ないし６の１つに記載の光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
8. 格子スペクトルフィルタが、第１のコレクタミラー（Ｃ１）のおよび／または第２のコレクタミラー（Ｃ２）のミラー面上に形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
9. ＥＵＶ光源（１）に対して１００ｍｍのおよび望ましくは２００ｍｍの間隔を有する光源に近い範囲が、もっぱら第１のビーム経路によって通り抜けられることを特徴とする、請求項１ないし８の１つに記載の光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
10. 光源（１）から第１の垂直入射コレクタミラー（Ｃ１）のミラー面までの所定の最小間隔ｄの際に、ｄ／５のおよびとくに望ましくはｄ／３の最小半径を有する光源（１）の回りの範囲が、もっぱら第１のビーム経路によって通り抜けられ、かつ光源（１）の回りのこの最小半径内に、付属の機械的な保持構造も含めて光学部品が存在しないことを特徴とする、請求項１ないし８の１つに記載の光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
11. ＥＵＶ光源（１）が、光源に近い範囲において、または光源（１）の回りの最小半径内の範囲において、隔室（６）内に囲まれており、この隔室の雰囲気が、照明システムの残りの部分から切り離されていることを特徴とする、請求項９または１０に記載の光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
12. 光源に近い範囲において、または光源（１）の回りの最小半径内における範囲において、粒子フィルタ（４）および／または粒子トラップおよび／または高速のおよび／または帯電した粒子を制動する手段が設けられていることを特徴とする、請求項９−１１の１つに記載の光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
13. コレクタシステム（２）が、光源（１）の実の中間画像を発生することを特徴とする、請求項１ないし１２の１つに記載の光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
14. ＥＵＶ光源（１）の実の中間画像が、拡大された中間画像であることを特徴とする、請求項１３に記載の光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
15. 第２のコレクタミラー（Ｃ２）が、垂直入射ミラーであることを特徴とする、請求項１ないし１４の１つに記載の光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
16. 第２のコレクタミラー（Ｃ２）が、第１のコレクタミラー（Ｃ１）に対してその位置およびその配向について調節可能であることを特徴とする、請求項１ないし１５の１つに記載の光源（１）のための、とくにＥＵＶ光源のためのコレクタシステム（２）。
17. 光源（１）、とくにＥＵＶ光源；
    フィールド平面（１３）；
    光源（１）からフィールド平面（１３）までの光経路内において、光源（１）とフィールド平面（１３）との間にある、請求項１ないし１６の１つに記載のコレクタシステム（２）：
    を含む、照明システム。
18. 第１のラスタ要素（３）を備えた第１の光学要素、および第２のラスタ要素（５）を備えた第２の光学要素を含み、これらの要素が、コレクタシステム（２）の後およびフィールド平面（１３）の前における光経路内に配置されている、請求項１７に記載の照明システム。
19. フィールド平面（１３）内における１つのフィールドを照明するための第２の光学部品（７）を含み、この光学部品が、コレクタシステム（２）の後およびフィールド平面（１３）の前における光経路内に、かつ第２のラスタ要素（５）を備えた第２の光学要素を照明システムが含む場合には、このラスタ要素の後に配置されている、請求項１７または１８に記載の照明システム。
20. プロジェクション照明装置が、請求項１ないし１６の１つに記載のコレクタシステム（２）を含んでいることを特徴とする、プロジェクション照明装置。
21. 請求項１ないし１６の１つに記載のコレクタシステム（２）を含むプロジェクション照明装置が利用されることを特徴とする、マイクロエレクトロニクスの構成部分を製造する方法。

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