JP2010261951A - ゾーン最適化ミラー及び同ミラーを用いた光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】極端紫外（ＥＵＶ）又はＸ線放射光を反射するためのゾーン最適化ミラーを提供する。
【解決手段】極端紫外（ＥＵＶ）又はＸ線放射光１８を反射するためのゾーン最適化ミラーＭＺは、コーティングＣ１、Ｃ２、…Ｃｎを有する二以上のほぼ区分されたゾーンＺ１、Ｚ２、…Ｚｎを有する反射面Ｓを備える。各コーティングは、放射光の入射角のうち所定範囲を最適に反射させる。一以上のゾーン最適化ミラーを有するＥＵＶ光学系１０とＥＵＶリソグラフィ２００も開示されている。
【選択図】図４

Description

本発明は概してミラー及び光学系に関し、特に、ゾーン最適化された反射率を有する極端紫外（ＥＵＶ）及びＸ線ミラーや、かかるミラーを用いるＥＵＶ及びＸ線光学系に関する。

ある種の望遠鏡、顕微鏡及びリソグラフィシステム等のＥＵＶ及びＸ線光学系は、波長が短いため、透過レンズではなく反射ミラーを用いるのが一般的である。かかるミラーの面は、対象となる波長において電磁放射するため相当な反射係数を付与する特殊な反射コーティングがなされている。

反射コーティングとして主に二つのタイプが用いられる。単一層と複数層（「マルチレイヤ」）である。単一層コーティングは、主として、小さい斜入射角α（つまり、反射面に対して測定される角度α）のため高い反射率−例えば、入射角αが０°から１８°である場合８０パーセントを超える反射率−を有する薄い金属層（例えば、金（Ａｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）のフィルムで、１００ｎｍ）である。単一金属層は、ウォルターミラー等のいわゆる斜入射ミラーに用いられ、放射光は比較的小さい斜入射角α（例えば、０°〜２０°）で入射する。

図１は、二つのＲＵフィルムについての斜入射角αに対する反射係数Ｒをプロットした図である。この二つのＲＵフィルムの厚さは異なっており、異なる薄膜蒸着方法により生成されている。プロット図から、約２０°より大きい斜入射角αでは反射率Ｒが大幅に下がっているのが分かる。一方のフィルムは他方よりも常に高い反射率を示しているものの、双方とも斜入射角αに対する反射率が際立って低下している。これは基本的な物理的効果に起因する。よって、フィルム生成方法を将来的に発展させることによりこの効果を軽減することは期待できない。

マルチレイヤのコーティングは、主に、周期的又は非周期的な連続する薄い層（例えば、モリブデン（Ｍｏ）やシリコン（Ｓｉ）のフィルム）により構成されており、ある可変角度において高い反射率Ｒを有する。マルチレイヤのコーティングは、いわゆる法線入射ミラーで用いられ、反射係数Ｒは、法線入射角φ（つまり、表面法線に対して測定される角度）又はその付近の光に対し最適化される。反射率Ｒはマルチレイヤの周期を変化させることにより調整される。図２は、Ｍｏ／Ｓｉマルチレイヤのコーティングについて法線入射角φに対するＥＵＶ反射率をプロットしたものである。φ＝１９°付近が最も幅のあるピークであることが分かる。

上記双方のミラーコーティングに共通することは、ミラーの空間的範囲において均一に構成されていることである。これにより、コーティングが設計された限られた角度範囲でしかミラーが使用できなくなる。その結果、ＥＵＶ及びＸ線光学系は、それぞれ異なる限定された角度範囲で構成された複数のミラーが必要となりがちになる。かかる光学系においてはミラーの数を削減することが望ましい。それは、ミラーによって光学系の構成を複雑化するとともにコスト高になる上、光学系全体の光の透過を縮減させるからである。

本発明の付加的な構成及び効果は後述の詳細な説明で述べるが、当業者であれば、ある程度はその説明からすぐに理解でき、或いは後述の詳細な説明、クレーム及び添付図面を含めここに説明する本発明を実施することにより理解されるものである。

本発明の第１の観点によれば、極端紫外（ＥＵＶ）又はＸ線放射光を反射するためのゾーン最適化ミラーが提供される。同ミラーは、各々がＥＵＶ又はＸ線放射光の入射角のうち所定範囲を反射させるよう構成されたコーティングをそれぞれ有する、二以上のほぼ区分されたゾーンを有する反射面を備える。実施例では、コーティングのうち一以上のコーティングは単一層であり、他のコーティングの一つはマルチレイヤである。

本発明の他の観点によれば、放射源からＥＵＶ又はＸ線放射光を集光する集光器が提供される。集光器は、放射源を通る光軸周りに配される。少なくとも一つのミラーは、二以上のほぼ区分されたゾーンを有する反射面を有するゾーン最適化ミラーである。各ゾーンは、ＥＵＶ又はＸ線放射光が入射する角度のうち所定の範囲のものを反射させるコーティングを有する。

本発明の他の観点によれば、ＥＵＶ又はＸ線リソグラフィシステムが提供される。同システムは、ＥＵＶ又はＸ線放射光の光源と、同ＥＵＶ又はＸ線放射光を集光する、上記において簡単に説明した集光光学系とを有する。同光学系はまた、集光器からＥＵＶ又はＸ線放射光を受光する集光装置を含み、同放射光をパターンを有する反射マスクに向けて、同パターンを集積回路（ＩＣ）チップの製造過程の半導体ウエハの光電性面上に結像する。

本発明の他の観点によれば、後述するように一以上のゾーン最適化ミラーを備える、極端紫外（ＥＵＶ）又はＸ線放射光を結像させるイメージングシステムが提供される。

本発明の他の観点によれば、ＥＵＶ又はＸ線波長放射光のためのゾーン最適化ミラーの形成方法が提供される。同方法は、ミラー面をｎ個のゾーンＺｎに分割し、各ゾーンについて、ミラー面に入射する放射光の入射角のうち対応する入射角範囲を決定することを含む。同方法はまた、各ゾーンＺｎについて、対応する入射角範囲の放射光の反射率Ｒｎをほぼ最適化する最適コーティングＣｎを決定することを含む。同方法はまた、各ゾーンＺｎについて、反射率Ｒｎをほぼ最適化する対応するコーティングＣｎを蒸着させることを含む。

上記概要的説明及び後述の詳細な説明は本発明の実施例を示すものであり、特許請求の範囲に記載された本発明の本質及び特徴を理解するための概要や構成を述べることを意図したものである。添付の図面は、本発明をより理解するためのものであり、本明細書の一部をなす。図面は本発明の実施例を示すものであり、明細書と合わせて本発明の原理及び作用を説明するものである。

異なる厚さを有する二つのＲＵフィルムについての斜入射角α（度）に対する反射係数Ｒ（％）をプロットした図である。

Ｍｏ／Ｓｉマルチレイヤのコーティングについて法線入射角φ（度）に対するＥＵＶ反射率Ｒ（％）をプロットした図である。

単一のミラーゾーンにおいて空間的に均一な単一層コーティングを有する先行技術のＥＵＶ又はＸ線ミラーの概略図である。

図３と同様の概略図であるが、異なる反射率のコーティングを有する二つのゾーンを有するゾーン最適化ミラーの一例を示す。

単一層と複数の異なるマルチレイヤの反射コーティングについて、斜入射角α（度）に対する反射率Ｒ（％）のプロット図であり、対応するゾーン最適化ミラーの５つのゾーンの最適化反射率を示す。

図５Ａと同様のプロット図を概略的に示すものであり、隣接するゾーン間の遷移領域が円滑である例を示す。

上記先行技術によるミラーを形成するために、空間的に均一なコーティングを形成するのに使用される、汎用の物理蒸着（ＰＶＤ）システムの概略断面図である。

図６と同様のＰＶＤシステムの一例の概略図であるが、ミラーゾーンＺｎ毎に異なるコーティングＣｎを形成するよう改良されたＰＶＤシステムを示す。

マルチレイヤの周期（ｎｍ）と斜入射角α（度）の関数としてＭｏ／Ｓｉマルチレイヤの算出された反射率Ｒを等高線で示したプロット図であり、マルチレイヤ周期及び斜入射角の許容範囲を示す。

二つの従来のミラーと二つのゾーン最適化ミラーとからなるＥＵＶ集光器の一例の斜視図である。

図９ＡのＥＵＶ集光器の概略断面図である。

図９Ａ及び図９ＢのＥＵＶ集光器の上部の拡大断面図であり、各ミラーＭ０１、Ｍ０２、ＭＺ３及びＭＺ４に対応する光源角度範囲Δθ₁、Δθ₂、Δθ₃及びΔθ₄を示す。

図９Ａ〜９ＣのＥＵＶ集光器のゾーン最適化ミラーＭＺ３の斜視図であり、その三つのゾーンＺ１、Ｚ２及びＺ３を示す。 図９Ａ〜９ＣのＥＵＶ集光器のゾーン最適化ミラーＭＺ３の断面図（Ｘ−Ｚ面で切り取ったもの）であり、その三つのゾーンＺ１、Ｚ２及びＺ３を示す。

図９Ａ〜９ＣのＥＵＶ集光器の光源出射角θ（度）に対する斜入射角α（度）のプロット図であり、各ミラーに関する斜入射角範囲を示す。

半導体ウエハのパターン形成に用いられる、図９Ａ及び９ＢのＥＵＶ集光器を有するＥＵＶリソグラフィシステムの概略図である。

図面に表した各部分は例示的なものに過ぎず、必ずしも寸法が正確ではない。誇張されている部分もあれば、最低限しか表していない部分もある。図面は当業者によって理解され適切に実施されるよう本発明の実施例を例示することを意図するものである。

本発明は、概してミラー及び光学系に関し、特に、ゾーン最適化された反射率を有する極端紫外（ＥＵＶ）及びＸ線ミラーや、かかるミラーを用いるＥＵＶ及びＸ線光学系に関する。

以下において、「斜入射角」はαとされ、当該面に対して測定され、「法線入射角」は、φとされ、当該面の表面法線Ｎ（図３）に対して測定される。よって、φ＝９０°−αである。従って、当業者は、これら二つの角度が「入射角」であり、これらの角度のいずれもが本発明の作用の原理を説明するために用いられることを理解するとともに、一方又は他方を使用することは限定されないことも理解する。クレームにおいては、当業者は、一方の入射角が他方と同等であることを理解する。

角度の範囲は、「入射角範囲Δφ」、「斜入射角範囲Δα」、「光源角度範囲Δθ」等、Δによって示される。

＜ゾーン最適化ミラー＞
図３は、コーティングＣを有する面Ｓを有する先行技術のＥＵＶ又はＸ線ミラーＭ０の概略図である。コーティングＣは、単一のミラー「ゾーン」Ｚにおいて空間的にほぼ均一な単一層（フィルム）からなる。ミラーＭ０は放射源ＬＳに対して配されるように示されており、放射源ＬＳは基準軸ＡＲに対し角度θでＥＵＶ又はＸ線による光子の電磁放射１８を発生させる。出射された放射光１８は、光線２０によって概略的に表されており、光線２０はＥＵＶ又はＸ線の波長λを有する。ミラーＭ０は、限定された光源角度範囲Δθ₁、従って法線入射光線角度φの限定された法線入射角範囲Δφ₁における単一ゾーンＺとされるところで光線２０を受ける。

図４は、図３と同様の概略図であるが、本発明によるゾーン最適化ミラーＭＺの一例を示し、面Ｓは二つのゾーンＺ１及びＺ２に分割される。ゾーンＺ１は、単一層のコーティング等の第１コーティングＣ１を含み、同コーティングは第１光源角度範囲Δθ₁において光線２０の所定の反射率Ｒ１を付与する。ゾーンＺ２は、マルチレイヤコーティング等の第２コーティングＣ２を含み、同コーティングは第２光源角度範囲Δθ₂において光線２０の選択された反射率Ｒ２を付与する。異なるゾーンＺｎのコーティングＣｎはまた単一層コーティングでもよく、例えば、小さい方の斜入射角αに対してはＭｏコーティング、大きい方の（斜）入射角に対してはＲｕコーティングとしてもよい。

ＥＵＶ及びＸ線ミラーの所定のポイントに到達する光線２０の入射角φが入射角の狭い範囲Δφ内とすることに基づき、コーティングＣ１及びＣ２はミラーＭＺの複数の位置を対応する入射角φに対応させ、ミラーゾーン毎に異なるコーティングを施すことにより決められる。

ゾーン最適化ミラーＭＺの形成方法の一例は、ミラー面Ｓを複数（ｎ個）のゾーンＺ１、Ｚ２、…Ｚｎに分割することを含む。同方法はまた、各ゾーンＺｎについて、入射する光（放射光）の入射角φの対応する入射角範囲Δφ_nを決定することを含む。同方法は更に、各ゾーンＺｎについて、対応する入射角範囲Δφ_nに対する光線２０の反射率Ｒｎをほぼ最適化する最適コーティングＣ１、Ｃ１、…Ｃｎを決定することを含む。同方法は更に、各ゾーンＺｎについて、対応するゾーン反射率Ｒｎをほぼ最適化する対応するコーティングＣｎを蒸着することを含む。概して、所定のゾーンＺｎの反射率Ｒｎは、同所定のゾーンの入射角範囲Δφ_nにおいては、隣接するゾーンの反射率（つまり、ゾーンＺｎ−１のＲｎ−１、ゾーンＺｎ＋１のＲｎ＋１等）よりも大きい。換言すると、各ゾーンは、自身の入射角範囲Δφ_nにおいてはほぼ最適化された反射率Ｒｎを有するよう構成されており、この同じゾーンＺｎに異なる入射角範囲（例えばΔφ_n-1）の放射光あてると反射率が低下する。

図４のゾーン最適化ミラーＭＺの例を参照すると、ゾーンＺ１のコーティングＣ１の例は、比較的小さい斜入射角αを扱う単一のＭｏ層であり、ゾーンＺ２のコーティングＣ２の例は比較的大きな斜入射角αを扱うＭｏ／Ｓｉコーティングのマルチレイヤである。図４に示す通り、ゾーン最適化ミラーＭＺは、放射源ＬＳから図３の先行技術のミラーＭ０よりも広い角度範囲Δθの光線２０を受光し反射させることができる。

図５Ａは、複数の異なる反射コーティングＣｎ、つまり単一のＭｏ層（点線）と、異なるフィルム間隔（周期）ｄを有する一連のＭｏ／Ｓｉマルチレイヤに対する斜入射角α（度）に対する反射率Ｒ（％）、及び対応するゾーン最適化ミラーＭＺ（実線）の対応するゾーンＺ１〜Ｚ５の対応する最適化反射率のプロット図である。図５Ａのプロットから、ゾーン最適化ミラーＭＺは、ミラーＭＺが光線２０を受光し反射する斜入射角範囲Δαを大幅に増加させていることが分かる。また、図５Ａにおいては、各ゾーンＺｎにおける反射率Ｒは一定である必要はなく、ほとんどの場合一定ではないことは注目に値する。むしろ、反射率Ｒは各ゾーンＺｎにおいて、図５Ａに示すように、空間的に変化することが普通である。この場合、各ゾーンＺｎは対応する平均反射率Ｒｎを有する。

隣接するゾーンＺｎは、比較的先鋭な遷移領域によって区切られていることが好ましい。かかる遷移領域は完全なエッジ又は段であれば理想的である。しかし、製造及び／又はプロセスにより、隣接するゾーン間においては円滑な又は先鋭でない遷移領域となりがちなのが現実である。従って、ゾーンＺｎは、遷移領域が先鋭である必要がないため、「ほぼ区切られている」ゾーンと称する。

図５Ｂは、図５Ａと同様のプロット図を概略的に示すものであり、ゾーンＺ１及びＺ２間の円滑な遷移領域Ｔ１と、ゾーンＺ２及びＺ３間の円滑な遷移領域Ｔ２とを示す。隣接するゾーンＺｎ間の境界Ｂｎは、円滑な遷移領域Ｔｎがある場合幾通りにも決めることができる。例えば、局所的な最小反射率（図５Ｂに示すようなもの）や、反射率変化点等によって決めることができる。大体において、この円滑な遷移により大きな性能劣化に至ることはない。

先行技術のミラーＭ０よりも広い角度範囲の入射光を受光して反射させるゾーン最適化ミラーＭＺの性能により、ミラーによるＥＵＶ及びＸ線の光学系の利用可能な設計空間を増やすことができる。二つのゾーン最適化ミラーＭＺを採用し、同様の先行技術の設計に比してミラーの数が少ない光学系の設計例を、以下において詳細に説明する。

実施例において、ゾーン最適化ミラーＭＺは、０°≦α≦３０°、場合によっては０°≦α≦４０°の斜入射角範囲Δαにおいて動作する。これに比べ、同様の先行技術の範囲Δαは約０°≦α≦２０°である。ＥＵＶ波長のゾーン最適化ミラーＭＺの一例では、集光効率は、例えば約２０％と大幅に改善された。他の例についても、更に良好な集光効率が得られる。より良い集光効率は光学系の性能の改善に直接つながる。例えば、集光効率の向上は、ＥＵＶベースのリソグラフィシステムの処理能力を向上させる。

再び図５Ａを参照すると、本発明により、極めて広い角度範囲で動作する単一のゾーン最適化ミラーＭＺを生成することが可能になる。例えば、図５Ａのプロット図は、所定の反射率Ｒを有する５つのミラーゾーンＺ１〜Ｚ５を対応する斜入射角範囲Δα１〜Δα５において使用することによって、約５°≦α≦３５°の斜入射角範囲Δαを有するゾーン最適化ミラーＭＺの反射率Ｒを示す。しかし、全体の入射角範囲Δαは、各々が対応する入射角範囲Δα６、Δα７、…Δα_nにおいて所定の反射率Ｒ６、Ｒ７、…Ｒを有するゾーンＺ６、Ｚ７、…Ｚｎを更に追加することにより、最小約０°〜最大約９０°の範囲まで拡げることができる。従って、本発明の一の観点によっては、所定のＥＵＶ又はＸ線ミラーが「斜入射」又は「法線入射」ミラーのいずれかである必要はなく、これら両極において作用する新たなタイプのハイブリッドなＥＵＶ又はＸ線ミラーを生成することができる。
＜製造例＞
一つの実施例においては、法線入射と斜入射のゾーン最適化ＥＵＶ及びＸ線ミラーＭＺのコーティングＣｎは、マグネトロンスパッタリングとしても知られている物理蒸着（ＰＶＤ）を用いてミラー面に施される。一方、他の実施例では、コーティングＣｎは、電気鋳造、蒸着、或いはイオンビーム蒸着（ＩＢＤ）等の他の蒸着技術を用いて施すこともできる。他の実施例においては、ゾーン最適化ミラーＭＺの反射面は、反射面が所定の曲率を有するように構成された硬質なシェル等、電気鋳造のモノリシック構造によって支持される。

図６は、従来技術のミラーＭ０を生成するために空間的に均一なコーティングを生成するのに用いる汎用のＰＶＤシステム８の概略断面図である。ターゲット１０は、コーティングされるミラーＭ０の側部に面した真空空間（図示省略）に取り付けられる。シェルタイプのミラーＭ０を二つに分割したものが示されている。プラズマ２９が照射され、プラズマから抽出されたイオンがターゲット１０を侵食する。これにより真空空間を横切って面ＳにコーティングＣを蒸着させる原子流動３０が生じる。メカニカルなシャッタ４０を用いてこの流動を選択的にブロックし蒸着プロセスを制御する。これによりほぼ均一なコーティングＣを実現する。ミラーシェルＭ０のように円筒対称性を有するミラーでは、ミラー（又はプラズマ源）は、異なる極角においても確実に均一な蒸着を行うため垂直軸を中心に回転される。

マルチレイヤのコーティングＣの蒸着には、図６の構成を、第２のターゲット１０及び第２のシャッタを含むように拡張し、一回の真空運転時に複数の個々に空間的にほぼ均一な層を連続的に蒸着させる。二つのターゲット１０は同時に操作され、その場合マルチレイヤの周期は回転速度とそれぞれの蒸着率によって決まる。現在のＰＶＤシステムのほとんどは自動化が進んでいる。シャッタ動作、ターゲットパワー動作等の主な運転はコンピュータ制御されている。

本発明の一の実施例においては、上記ＰＶＤシステム及び方法は、複数のミラーゾーンＺｎにおいてコーティングＣｎを蒸着してゾーン最適化ミラーＭＺを生成するように改良される。一例においては、改良ＰＶＤ方法は、一の材料、好適にはマルチレイヤの材料でミラー面Ｓ全体をコーティングすることを含む。そしてミラー面Ｓの一部はメカニカルなマスクを用いたり、後に除去するフォトレジスト等の犠牲リフトオフ層を面に被覆したりする等してマスクされる。そして、一以上の他のコーティング層を第１の層上のマスクされていない領域に蒸着する。上述のように、隣接するゾーンＺｎ間の境界は製造やプロセス上の制限により完全にははっきりとしない場合もある。

他の実施例においては、コーティングＣｎは、ＰＶＤシステムの一回の作動つまり「運転」で蒸着される。図７は、図６と同様のＰＶＤシステム８の一例の斜視図であるが、ミラーゾーンＺｎ毎に異なるコーティングＣｎを生成するよう改良されたものである。改良ＰＶＤシステム８は、異なるコーティング材料（例えば、モリブデンとシリコン）からなるターゲット１０Ａ及び１０Ｂを有する。ＰＶＤシステム８はまた、シャドーマスクとして作用する改良シャッタ４０を有することにより、特定のターゲット１０Ａ及び１０Ｂの原子流動３０の空間変調を生じさせる。最も簡単な形態においては、原子（シリコン原子等）流動３０がミラー面Ｓの一部に対し完全にブロックされている。

一の実施例においては、シャッタ４０はターゲット１０Ａに対しターゲット１０Ｂとは異なる透過性を有する。結果として、ミラー面Ｓのある部分は単一層の材料（例えば、純粋のモリブデン）でコーティングされ、他の部分はマルチレイヤ（例えば、Ｍｏ／Ｓｉ）でコーティングされる。精製では、シャッタの開きは位置によって異なり、これにより高さ毎に有効なＭｏ及びＳｉ蒸着率が異なるため、仕上がったマルチレイヤは高さ毎に異なる周期となる。一例では、シャドーイングとシャッタ機能は、別のメカニカルな部品（図示省略）を挿入することにより切り離される。

＜ゾーン許容範囲＞
図８は、マルチレイヤの周期（ｎｍ）と斜入射角α（度）の関数としてＭｏ／Ｓｉマルチレイヤの算出された反射率Ｒを等高線で示したプロット図である。二つの楕円Ｅ１及びＥ２は、所定の斜入射角範囲Δαにおいて最適な反射係数Ｒが得られる領域を示す。特に、楕円Ｅ１は、約２０°≦α≦２２．５°の関連する斜入射角範囲Δα₁を有し、楕円Ｅ２は、約２２．５°≦α≦２５°の関連する斜入射角範囲Δα₂を有する。マルチレイヤ周期（つまり、楕円の垂直方向の長さ）において＋/−１％オーダの変動によっては、反射率Ｒが大きく損なわれることはない。よって、当該斜入射角範囲Δαのマルチレイヤ周期における変動においては十分な許容範囲がある。

上記設計及び許容条件に基づいて２５°くらいまでの斜入射角αに対応するよう設計されたゾーン最適化ミラーＭＺ上のゾーンＺｎの区分例は次の通りである。０＜２０°のΔα₁に対しては純粋なＭｏコーティング、２０°≦α≦２２．５°のΔα₂に対しては、２２．５ｎｍ周期で許容範囲＋／−１％のＭｏ／Ｓｉマルチレイヤコーティング、２２．５°≦α≦２５°のΔα₃に対しては、１９．４ｎｍ周期で許容範囲＋／−１％のＭｏ／Ｓｉマルチレイヤコーティングである。これにより、約０°≦α≦２５°の全体の斜入射角範囲Δα＝Δα₁＋Δα₂＋Δα₃における実質最大反射率Ｒを有するゾーン最適化ミラーＭＺの簡単且つロバストな設計が実現できる。

＜ゾーン最適化ミラーを有する光学系＞
本発明のいくつかの観点によれば、一以上のゾーン最適化ミラーＭＺを有するＥＵＶ及びＸ線光学系がある。かかる光学系の例をＥＵＶ集光器に関連させて説明する。かかる集光器はＥＵＶマイクロリソグラフィシステムにおいて使用することができる。ＥＵＶ集光器の例はＭｏ／Ｓｉ及びＲｕの反射コーティングの組み合わせを用い、角度範囲Δα〜４０°において作用する。単一のＲｕコーティングによる同様の構成に比べ、本構成は、通常８〜１２個のミラーを用いるのに比べ４個のミラーしか用いない。

図９Ａは二つの従来のミラーＭ０と二つのゾーン最適化ミラーＭＺを有するＥＵＶ集光器１０の一例の斜視図である。参考のためデカルト座標（Ｘ−Ｙ−Ｚ）が示されている。図９ＢはＸ−Ｚ面で見た図９ＡのＥＵＶ集光器１０の概略断面図である。ＥＵＶ集光器１０は光軸Ａ１を中心に同心円状に配された４つの入れ子状の楕円形ミラーからなり、そのうち最も内側の二つのミラーＭ０１及びＭ０２は単一層のＲｕコーティングを有する従来のミラーである。最も外側のミラーＭＺ３及びＭＺ４は、以下において詳細に説明するように、複数のゾーンＺ１…Ｚｘ及びＺ１…Ｚｙをそれぞれ有するゾーン最適化ミラーである。ＥＵＶ集光器１０は開口ＣＡを有し、それは最も外側のゾーン最適化ミラーＭＺ４の径と同等である。実施例では、ＣＡ＝６９８ｍｍである。

ＥＵＶ集光器１０はまた、光軸Ａ１に沿って、光源焦点ＳＦ及び対応する（つまり、共役である）中間焦点ＩＦを有する。光源ＬＳは光源焦点ＳＦに示されている。光源ＬＳは放射光１８と対応する光線２０を発生させる。光源ＬＳからミラーＭまでの軸距離は、「光源−光学」距離ＳＤであり、実施例においてはＳＤ＝２００ｍｍである。

図９Ｃは、ミラーＭ０１、Ｍ０２，ＭＺ３及びＭＺ４にそれぞれ対応する光源角度範囲Δθ₁、Δθ₂、Δθ₃、Δθ₄を示すＥＵＶ集光器１０の上部の拡大断面図（Ｘ−Ｚ面）である。これらの角度範囲それぞれからの光２０は対応するミラーによってフォーカスされて、図９Ｂに示すように、中間焦点ＩＦにおいて中間光源像ＩＳを形成する。光源焦点ＳＦと中間焦点ＩＦ間の距離はＤＦであり、実施例ではＤＦ＝２２００ｍｍである。ＥＵＶ集光器１０は、光源ＬＳ及び中間像ＩＳ間（つまり共役焦点ＳＦとＩＦの間）において光２０が一回しか反射しない「単一反射」設計である。

図１０Ａは、ゾーン最適化ミラーＭＺ３及びその３つのゾーンＺ１，Ｚ２及びＺ３の斜視図であり、図１０Ｂはその断面図（Ｘ−Ｚ面で切り取ったもの）である。各ゾーンＺ１〜Ｚ３に対するコーティングＣ１、Ｃ２及びＣ３は下記の表１にまとめられており、ミラーＭＺ４のゾーンＺ１及びＺ２のコーティングＣ１及びＣ２は下記の表２にまとめられている。図１０Ｂはまた、参考のため、斜入射光線２０の一例とその斜入射角αと入射角φとを示す。コーティングＣｎは以下に示すように必要な曲率を有するシェル状の電気鋳造のモノシリック構造５０によって支持されている。

ＥＵＶ集光器１０の設計パラメータは以下の表３に列挙されている通りである。

同光学設計によって４つのミラーのみで７６．３°までの集光角度による集光が可能となる。これは、同等の集光角度をカバーするのにもっとたくさんのミラーを必要とする、二つの反射ミラー（ウォルターミラー等）による従来設計に比べ顕著な効果である。同様の先行技術のシステムにおけるミラーの数は通常１０から１４個である。楕円形集光器の幾何学上の寸法と必要な体積は先行技術による通常設計と同様である。例えば、システムにおいて最も大きな径はおよそ７００ｍｍであり、これは二つの反射ミラー構成の典型である。また、４個のミラー設計を全体で４〜６個のミラーとなるよう設計変更することも可能である。

表４はＥＵＶ集光器１０の一例のレンズ設計値（「処方」）を以下の通り示す。

図１１は、４つのミラーＭ０１，Ｍ０２，ＭＺ３及びＭＺ４の光源出射角θ（度）に対する斜入射角α（度）のプロット図であり、対応する光源出射角範囲Δθに対する各ミラーの斜入射角の範囲を示す。同プロット図は、ゾーン最適化ミラーＭＺ３の斜入射角範囲Δαが（図１０Ａ及び図１０Ｂに関して上述したように）約２０°≦α≦２５°であり、ゾーン最適化ミラーＭＺ４については約３３°≦α≦４１°であることを示している。これらの斜入射角範囲においては、Ｒｕを含むいかなる単一層コーティングでも反射率ＲはミラーＭＺ３では比較的小さく、ミラーＭＺ４では事実上ゼロである。よって、ミラーＭＺ３及びＭＺ４についてはそれぞれ最適化反射コーティングがないと、ＥＵＶ集光器１０の単一反射、４ミラー設計は不可能であり、もっと多くのミラー（一般的には８〜１２のシェルミラー）を用いた先行技術の２反射設計を使用しなければならない。

その他のＥＵＶ集光器１０の単一反射設計の重要な構成は、ミラーエッジオブスキュレーションが少ないため、光学性能を向上させていることである。ＥＵＶ集光器１０の４ミラー反射設計における各ミラーは、同様の入れ子の二つの反射ミラー設計に比べ、大きい立体角において集光するため、各ミラーの熱負荷は大きくなる。しかし、当業者であれば、各ミラーの裏側に隣接する空間を、増加する熱負荷に対応するよう適切なミラー冷却装置を置くために利用できることは理解するであろう。

＜ＥＵＶリソグラフィシステム＞
図１２は、本発明によるＥＵＶリソグラフィシステム（「システム」）２００の一例である。システム２００はシステム軸ＡＳとＥＵＶ光源２０６とを有する。同光源は例えばλ＝１３．５ｎｍで放射光１８を出射するホットプラズマ源である。放射光１８は、例えば、リチウム、ゼノン或いは錫のターゲットに対するレーザビーム（レーザ生成プラズマ、つまりＬＰＰ源）や放電源（放電生成プラズマ、つまりＤＰＰ源等）によって生成される。かかる光源から出射される放射光１８は、ほぼ等方性があり、現在のＤＰＰ光源では、放電電子によって光軸ＡＳに対しておよそθ＝６０°以上の光源出射角に制限される。ＥＵＶリソグラフィの例は、例えば、米国特許出願US2004/0265712A1、US2005/0016679A1及びUS2005/0155624A1に開示されており、これらの出願はここに引用して本願の一部とする。

システム２００は上述したようなＥＵＶ集光器１０を有し、一以上のゾーン最適化ミラーＭＺを有する。ＥＵＶ集光器１０はＥＵＶ光源２０６の下流側に隣接して配されており、集光器軸Ａ１はシステム軸ＡＳに沿っている。ＥＵＶ集光器１０は、光源焦点ＳＦに配されたＥＵＶ光源２０６からの放射光１８（つまり光線２０）を集光し、集光された放射光は中間焦点ＩＦにおいて中間光源像ＩＳを形成する。入力端２１７と出力端２１８とを有する照射系２１６はシステム軸ＡＳに沿って配され、入力端がＥＵＶ集光器１０に隣接するようにしてＥＵＶ集光器の下流側に隣接して配されている。照射系２１６は光源像ＩＳからの光線２０を入力端２１７で受光し、出力端２１８でほぼ均一なＥＵＶ放射光２２０を出力する。

投射光学系２２６は（屈折した）システム軸Ａ１に沿って照射系２１６の下流側に配されている。投射光学系２２６は照射系出力端２１８に対向する入力端２２７と、反対側の出力端２２８とを有する。反射レチクル２３６は投射光学系の入力端２２７に隣接して配され、半導体ウエハ２４０は投射光学系の出力端２２８に隣接して配されている。レチクル２３６はウエハ２４０に転写されるパターン（図示せず）を有し、ウエハは光電性のコーティング（フォトレジスト層等）２４２を含む。作用においては、均一化されたＥＵＶ放射光がレチクルを照射し反射させ、その上のパターンが投射光学系２２６によりウエハ２４０の光電面２４２に結像される。次いでパターンが転写されたウエハ２４０は、集積回路（ＩＣ）チップを生成するため、標準的なフォトリソグラフィー及び半導体加工技術を用いて加工される。

ＥＵＶ集光器１０を用いるため。システム２００は先行技術のカウンタパートよりも効率的である。これにより、システムによって伝送されるＥＵＶ放射光の量は増加するため、処理能力（例えば単位時間に処理されるウエハの数）が向上する。

本発明に対しては、その主旨や範囲を逸脱することなく様々な変更や改良が可能であることは当業者であれば理解されるところである。従って、本発明は、解釈された特許請求の範囲及びその均等物の範囲内であれば、かかる変更や改良を含むことを意図するものである。

Claims (21)

1. 極端紫外（ＥＵＶ）又はＸ線放射光を反射するためのゾーン最適化ミラーであって、
   それぞれコーティングを有する二以上のほぼ区分されたゾーンを有する反射面を備え、
   前記コーティングはそれぞれ、前記ＥＵＶ又はＸ線放射光の入射角のうち所定範囲を反射させる、
   ゾーン最適化ミラー。
2. 前記コーティングのうち少なくとも一つのコーティングは単一層の材料からなり、他のコーティングのうち少なくとも一つのコーティングは複数層の材料からなる、
   請求項１に記載のゾーン最適化ミラー。
3. 前記コーティングのうち少なくとも一つのコーティングは、Ｍｏ単一層からなり、他のコーティングのうち少なくとも一つのコーティングはＲｕ単一層からなる、
   請求項１に記載のゾーン最適化ミラー。
4. 前記単一層及び前記複数層の材料は、Ｍｏ、Ｒｕ及びＳｉを含む材料群から選択される、
   請求項２に記載のゾーン最適化ミラー。
5. 前記反射面は、楕円の切断面形状を有する、
   請求項１に記載のゾーン最適化ミラー。
6. 前記反射面は、電気鋳造されたモノリシック構造によって支持されている、
   請求項１に記載のゾーン最適化ミラー。
7. 隣接するゾーンは、円滑に変化する遷移領域によって区切られている、
   請求項１に記載のゾーン最適化ミラー。
8. 各ゾーンは空間的に変化する反射率を有する、
   請求項１に記載のゾーン最適化ミラー。
9. 請求項１に記載のゾーン最適化ミラーを少なくとも一つ備える、
   極端紫外（ＥＵＶ）又はＸ線放射光を結像するイメージングシステム。
10. 放射源からＥＵＶ又はＸ線放射光を集光する集光器であって、
    前記放射源を通る光軸周りに配された一以上のミラーを備え、
    前記ミラーのうち少なくとも一つは、二以上のほぼ区分されたゾーンがある反射面を有するゾーン最適化ミラーであり、
    各ゾーンは、前記ＥＵＶ又はＸ線放射光が入射する角度のうち所定の範囲のものを反射させる、
    集光器。
11. 各々が楕円形の切断面形状である、４〜６の同心円状に配されたミラーからなり、前記ミラーのうち少なくとも二つはゾーン最適化ミラーである、
    請求項１０に記載の集光器。
12. 前記一以上のミラーは、二つの共役焦点を形成し、前記二つの共役焦点間において放射光は１回のみ反射する、
    請求項１０に記載の集光器。
13. 最も外側のミラーの次のミラーは３つのゾーンを有し、
    最も外側のミラーは二つのゾーンを有する、
    請求項１０に記載の集光器。
14. 最も外側のゾーン最適化ミラーの次のゾーン最適化ミラーは、約２０°から約２５°の間の斜入射角αの第１の範囲を選択的に反射させ、
    最も外側のゾーン最適化ミラーは、約３３°から約４１°の間の斜入射角αの第２の範囲を選択的に反射させる、
    請求項１３に記載の集光器。
15. 隣接するゾーンは、円滑に変化する反射率遷移領域によって区切られている、
    請求項１０に記載の集光器。
16. 反射マスクに照射するための極端紫外（ＥＵＶ）又はＸ線リソグラフィシステムであって、
    ＥＵＶ又はＸ線放射光の光源と、
    集光された放射光を受光し生成する請求項８に記載の集光光学系と、
    集光された放射光を受光し、前記反射マスクに照射するための集光光を生成する集光装置と、
    を備える、リソグラフィシステム。
17. 光電性の半導体ウエハにパターン化された像を形成する請求項１６記載のＥＵＶ又はＸ線リソグラフィシステムであって、
    前記反射マスクの下流側に配され、前記反射マスクから反射光を受光し、前記光電性の半導体ウエハにパターン化された像を形成する投射光学系、
    を更に備える、リソグラフィシステム。
18. 極端紫外（ＥＵＶ）又はＸ線波長放射光のためのゾーン最適化ミラーの形成方法であって、
    ａ）ミラー面をｎ≧２個のゾーンＺｎに分割し、
    ｂ）各ゾーンＺｎについて、前記ミラー面に入射する放射光の入射角のうち対応する入射角範囲を決定し、
    ｃ）各ゾーンＺｎについて、前記対応する入射角範囲の放射光の反射率Ｒｎをほぼ最適化する最適コーティングＣｎを決定し、
    ｄ）各ゾーンＺｎについて、前記反射率Ｒｎをほぼ最適化する対応するコーティングＣｎを蒸着させる、
    ことを含む、方法。
19. 隣接するゾーンは、前記反射率が円滑に変化する遷移領域によって区切られている、
    請求項１８に記載の方法。
20. 各々が手順ａ）からｄ）を行うことによって形成された複数のゾーン最適化ミラーを組み合わせて、ＥＵＶ又はＸ線光学系を形成することを更に含む、
    請求項１８に記載の方法。
21. 前記ＥＵＶ又はＸ線光学系を使用して光電性基材のパターンを形成することを含む、
    請求項２０に記載の方法。
    

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