(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の第１の表面上に機能性コーティングを備え、前記基板は前記第１の表面と共通の縁部を有し且つコーティングを備える第２の表面を備える、ＵＶ又はＥＵＶリソグラフィ用の光学素子であって、前記第２の表面（３３、４３）上の前記コーティング（４７）の厚さｔ２及び応力σ２を、前記第１の表面（３２、４２）上の前記機能性コーティング（３６、４６）の厚さｔ１及び応力σ１と組み合わせて条件ｔ１・σ１／ｔ２・σ２＝Ｘを満足し、式中、Ｘが１．２〜３．０の値を有するよう選択したことを特徴とする、光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子において、前記機能性コーティング（３６、４６）は、光学有効コーティング及び／又は研磨可能コーティングとして構成したことを特徴とする、光学素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光学素子において、前記第１の表面（３２、４２）上の前記機能性コーティング（３６、４６）及び／又は前記第２の表面（３３、４３）上の前記コーティング（４７）は、前記共通の縁部（３５、４５）まで延びる、光学素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子において、前記第２の表面（３３、４３）上の前記コーティング（４７）の材料及び／又は厚さは、引張応力又は圧縮応力がそれぞれ前記第１の表面（３２、４２）上の前記機能性コーティング（３６、４６）及び前記第２の表面（３３、４３）上の前記コーティング（４７）の両方に存在する、光学素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子において、Ｘは、１．４〜１．８の値を有する、光学素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学素子において、前記第２の表面（３３、４３）上の前記コーティング（４７）の応力σ２は、前記第１の表面（３２、４２）上の前記機能性コーティング（３６、４６）の応力σ１と等しくすることにより、条件ｔ１／ｔ２＝Ｘを満足する、光学素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学素子において、前記基板（３１、４１）は、前記第１の表面（３２、４２）の反対側に第３の表面（３４、４４）を有し、該第３の表面（３３、４４）は、コーティング（４８）を備える、光学素子。
【請求項８】
請求項７に記載の光学素子において、前記第３の表面上の前記コーティングの厚さｔ３及び応力σ３は、前記第３の表面（３３、４４）上の前記コーティング（４８）の厚さｔ３及び応力σ３の積が前記第１の表面（３２、４２）上の前記機能性コーティング（３６、４６）の厚さｔ１及び応力σ１の積と等しい、光学素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学素子において、前記機能性コーティング（３６、４６）及び前記第２の表面（３３、４３）上の前記コーティング（４７）の両方の熱膨張係数は、前記基板（３１、４１）の熱膨張係数よりも大きい、光学素子。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学素子において、前記機能性コーティング及び前記第２の表面（３３、４３）上の前記コーティング（４７）の両方の熱膨張係数は、前記基板（３１、４１）の熱膨張係数よりも小さい、光学素子。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学素子において、前記第２の表面（３３、４３）上の前記コーティング（４７）の熱膨張係数は、前記基板（３１、４１）の熱膨張係数とほぼ等しい、光学素子。
【請求項１２】
請求項１〜８及び１１のいずれか１項に記載の光学素子において、前記第２の表面（３３、４３）上の前記コーティング（４７）の熱膨張係数は、前記基板（３１、４１）の熱膨張係数と同符号を有する、光学素子。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光学素子において、前記第２の表面（３３、４３）上の前記コーティング（４７）は、アモルファスシリコン、ニッケル−リン合金、ダイヤモンド状炭素、モリブデン、二酸化ケイ素からなる群からの１つ又は複数の材料を含む、光学素子。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光学素子において、前記基板（３１、４１）は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、アルミニウム−ケイ素合金、石英ガラス、ドープ石英ガラス、チタンドープ石英ガラス、ガラスセラミック、フッ化カルシウム、炭化ケイ素、シリコン−炭化ケイ素、シリコンからなる群からの材料でできている、光学素子。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光学素子において、該光学素子は、ファセットミラー（１６、１７、１１４、１１６）のファセット（１８、１９）として又はミラーセグメントアレイ（６０）のミラーセグメント（６１）として形成した、光学素子。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光学素子を有するＵＶ又はＥＵＶリソグラフィ装置用の照明システム。
【請求項１７】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光学素子を備える、紫外又は極紫外波長範囲用のリソグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の第１の表面上に機能性コーティングを備えるＵＶ又はＥＵＶリソグラフィ用の光学素子であって、基板は第１の表面と共通の縁部を有する第２の表面を備える、光学素子に関する。さらに、本発明は、ＵＶ又はＥＵＶリソグラフィ装置用の照明システム、又は上記光学素子を有する紫外又は極紫外波長範囲用のリソグラフィ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体コンポーネントの生産においてリソグラフィ法でのさらに微細な構造の生産を可能にするために、使用する光の短波長化が進んでいる。極紫外（ＥＵＶ）波長範囲、例えば、約５ｎｍ〜２０ｎｍの波長で作動する場合、透過モードのレンズ状素子での作動は不可能となり、各作動波長に適合させた反射性コーティングを有するミラー素子の照明及び投影対物レンズが構成される。紫外（ＵＶ）波長範囲、例えば２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、又は１５７ｎｍの作動波長を使用する場合、反射光学素子を使用することもできる。ＵＶ波長では、透過モードで作動する光学素子が主に使用される。光学素子は、通常、光学素子における所望の作動波長の反射率又は透過率を最適化する役割を果たす機能性コーティングを第１の表面上に備える基板を備える。
【０００３】
１つの問題は、一方でコーティングの材料及び他方で基板の材料が、物理的特性、例えば熱膨張係数、弾性率（elasticity module）等に関して互いに異なるため、光学素子に応力が生じて、これが光学素子の機械的変形につながり、さらに結像誤差につながり得ることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、機械的変形を最小限に抑えるＵＶ又はＥＵＶリソグラフィ用の光学素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、基板の第１の表面上に機能性コーティングを備え、基板は第１の表面と共通の縁部を有し且つコーティングを備える第２の表面を備える、ＵＶ又はＥＵＶリソグラフィ用の光学素子であって、第２の表面上のコーティングの厚さｔ２及び応力σ２を、第１の表面上の機能性コーティングの厚さｔ１及び応力σ１と組み合わせて条件ｔ１・σ１／ｔ２・σ２＝Ｘを満足し、式中、Ｘが０．８〜５．０の値を有するよう選択した、光学素子により達成される。
【０００６】
特に機能性コーティングを有する表面と共通の縁部を有する表面に、付加的なコーティングを設けることで、機能性コーティング及び基板の複合体から生じる変形作用に影響を及ぼすことができることが分かった。この目的で、第２の表面上のコーティングの厚さｔ２及び応力σ２は、第１の表面上の機能性コーティングの厚さｔ１及び応力σ１と組み合わせて条件ｔ１・σ１／ｔ２・σ２＝Ｘを満足し、式中、Ｘが０．８〜５．０、好適には１．２〜３．０、特に好適には１．４〜１．８の値を有するよう選択する。有利には、厚さ及び応力の値は、関心の反射光学素子を使用する際の動作温度でよく見られるものを想定する。特に、縁部に隣接する表面上の適切に選択したコーティングにより、縁部領域で生じる変形に影響を及ぼすことができ、その大部分を補償することさえできる。これは、特に縁部領域でも照明され光学的に使用される光学素子で有利である。
【０００７】
好適な実施形態では、光学素子の機能性コーティングは、光学有効コーティング及び／又は研磨可能コーティングとして形成する。ＵＶリソグラフィ用の光学素子では、特に、光学有効コーティング、例えば反射防止コーティング、又は１つ又は複数の層の高反射性コーティングのみを設けること、及び例えば付加的な反射性コーティングとして働く研磨可能コーティングのみを設けることで十分であり得る。ＥＵＶリソグラフィ装置用の光学素子では、好適には、高周波局部周波数領域、すなわち約１０ｎｍ−１〜１０００ｎｍ−１の局部周波数で、最大０．５ｎｍ、好適には最大０．２ｎｍの平均表面粗さ（ｒｍｓ粗さ、すなわち二乗平均粗さ）に有利に研磨した研磨可能コーティングと、光学有効コーティング、好適には複数の層の高反射率コーティングとの両方を組み合わせる。しかしながら、例えば斜入射のための反射と共に使用するＥＵＶリソグラフィ用の光学素子は、好適には金属製の研磨可能コーティングを機能性コーティングとして備えることができる。
【０００８】
有利には、第１の表面の機能性コーティング及び第２の表面上のコーティングは、共通の縁部まで延びる。したがって、縁部領域の変形に特によく影響を及ぼすことができる。
【０００９】
好適には、第２の表面上のコーティングの材料及び／又は厚さは、引張応力又は圧縮応力が第１の表面上の機能性コーティング及び第２の表面上のコーティングの両方にそれぞれ存在するようなものである。機能性コーティング及び機械的変形に影響を及ぼすためのコーティングの両方において、同様の応力、すなわち引張応力又は圧縮応力が存在する場合、機能性コーティングにおける応力により生じる変形作用が第２の表面上のコーティングにより特に有利に補償されることが分かった。
【００１０】
好適な実施形態では、第２の表面上のコーティングの応力σ２を、第１の表面上の機能性コーティングの応力σ１と等しくなるよう選択するため、条件ｔ１／ｔ２＝Ｘを満足し、式中、Ｘは０．８〜５．０、好適には１．２〜３．０、特に好適には１．４〜１．８の値を有する。例えば、タイプ及び材料に関して機能性コーティングと一致するコーティングを第２の表面上のコーティングとして選択することにより、応力σ１及びσ２は両コーティングで同じになるため、ｔ１／ｔ２＝Ｘを厚さ比として選択するだけで補正効果を達成することができる。
【００１１】
基板が第１の表面の反対側に第３の表面を有するさらに別の好適な実施形態では、第３の表面もコーティングを有する。これは、機能性コーティングの表面領域、又は基板の第１の表面に及ぶ変形に影響を及ぼすのに特に適している。
【００１２】
この場合、第３の表面上のコーティングの厚さｔ３及び応力σ３は、第３の表面上のコーティングの厚さｔ３及び応力σ３の積が第１の表面上の機能性コーティングの厚さｔ１及び応力σ１の積と等しいようなものであることが好ましい。したがって、反射光学素子全体にわたる機能性コーティング及び基板の複合体における応力が誘発する変形は、大部分を補償することができる。
【００１３】
好適には、機能性コーティング及び第２の表面上のコーティング両方の熱膨張係数は、基板の熱膨張係数よりも大きいか又は小さい。これは、熱誘起応力に大部分が起因した縁部変形に特に有利である。第２の表面上のコーティングの熱膨張係数と基板の熱膨張係数との差が大きいほど、第２の表面上のコーティングの厚さが薄くても縁部変形を補償することができる。
【００１４】
他の変形形態では、第２の表面上のコーティングの熱膨張係数は、基板の熱膨張係数とほぼ等しい。これは、特に、各機能性コーティングに使用するコーティング法に起因した真性応力により主に引き起こされる縁部変形に有利である。大部分が熱誘起される縁部変形の場合でも、第２の表面上のコーティングの熱膨張係数と基板の熱膨張係数との差は、比較的小さくなるよう選択することができる。これには、それゆえ第２の表面上のコーティングを厚くすることができ、結果としてより大きな製造公差を許すことができるという利点がある。
【００１５】
さらに他の変形形態では、縁部変形は、機能性コーティングにおける成長誘起層応力（growth induced layer stresses）により大部分が引き起こされるが、第２の表面上のコーティングの熱膨張係数は、基板の熱膨張係数と同符号を有して、生じ得る付加的な熱誘起層応力の影響を低減するとともに縁部変形を可能な限り補償することが有利である。好適には、付加的に、第２の表面上のコーティングの熱膨張係数は、基板の熱膨張係数とほぼ同じであることでこの効果を高める。
【００１６】
有利には、第２の表面上のコーティングは、シリコン、ニッケル−リン合金、ダイヤモンド状炭素、モリブデン、二酸化ケイ素からなる群からの１つ又は複数の材料を含む。一方で、これらの材料は、高周波局部周波数範囲で特に低い粗さに良好に研磨することができる材料、例えば、アモルファスシリコン、二酸化ケイ素、又はニッケル−リン合金である。他方で、これらは、機能性コーティングに使用することもできる材料、例えば、モリブデン及びシリコンであり、こうした材料からＥＵＶ範囲の反射光学素子用に多層系を作る。
【００１７】
好適には、基板は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、アルミニウム−ケイ素合金、鋼、ガラス、石英ガラス、ドープ石英ガラス、チタンドープ石英ガラス、ガラスセラミック、フッ化カルシウム、炭化ケイ素、シリコン−炭化ケイ素、シリコンからなる群からの材料で本質的にできており、他の材料を少量含むことができる。上述の材料は全て、ＥＵＶ範囲の反射光学素子用の基板として適している。ガラス、特に石英ガラス、及びフッ化カルシウムは、ＵＶ範囲の透過光学素子で使用することもできる。
【００１８】
特に好適な実施形態では、光学素子は、ファセットミラーのファセットとして形成する。ファセットミラーは、小型ファセットからなり、小型ファセットは、通常は表面領域全体を、したがって縁部領域まで照明され、表面領域全体にわたる反射に寄与するものである。したがって、個別ファセットの縁部領域の変形は、ファセットミラーで特に有害である。したがって、機能性コーティングを備える第１の表面と共通の縁部を有する第２の表面上にコーティングを設けて、縁部領域の変形に対抗することは、ファセットミラーの場合に特に効果的である。
【００１９】
さらに別の特の好適な実施形態では、光学素子は、ミラーセグメントアレイのミラーセグメントとして形成する。ＥＵＶリソグラフィ用の反射光学素子の場合、特に、ミラー表面領域は、像側開口数が大きくなるにつれて、莫大な技術的製造及び費用のオーバーヘッドを伴うものになる場合がある。ミラーの寸法を大きくするほど、大きな加工機が作製に必要となり、使用する加工用具及び測定用具に課される要件が厳しくなる。さらに、製造する反射光学素子が大きいほど、それに対応して重い基板が必要となり、こうした基板は、特定のサイズ限度からはほとんど取り付けることができないか、又は重力に起因して許容可能な程度以上に曲がってしまう。この問題を制御する１つの方法は、複数のミラーセグメントからなる大きなミラーをミラーセグメントアレイとして形成することである。ファセットミラーのファセットと同様に、ミラーセグメントは、ミラーセグメントの縁部領域も含む表面領域まで照明されるため、個別ミラーセグメントの縁部領域の変形は、特に妨害的な作用を及ぼす。したがって、機能性コーティングを有する第１の表面と共通の縁部を有する第２の表面上にコーティングを設けることにより、縁部領域の変形に対抗するようにすることは、ミラーセグメントの場合にも特に効果的である。
【００２０】
さらに、上記目的は、上述のような光学素子を備えるＵＶ又はＥＵＶリソグラフィ装置用の照明システムにより、又は上述の光学素子を備える紫外又は極紫外波長範囲のリソグラフィ装置により達成される。
【００２１】
上記の特徴及びさらに他の特徴を、特許請求の範囲並びに明細書及び図面から得ることができ、個々の特徴は、単独で又は組み合わせて、本発明の実施形態の副次的組み合わせの形態で、また他の分野でも実現することができ、それ自体が保護可能でもある有利な実施形態を表すことができる。
【００２２】
本発明を、好適な例示的な実施形態を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＥＵＶリソグラフィ装置の実施形態を概略的に示す。
【図２】照明システムの実施形態を概略的に示す。
【図３ａ】従来の光学素子を概略的に示す。
【図３ｂ】従来の光学素子を概略的に示す。
【図３ｃ】従来の光学素子を概略的に示す。
【図４ａ】コーティングを追加した光学素子の実施形態を概略的に示す。
【図４ｂ】コーティングを追加した光学素子の実施形態を概略的に示す。
【図５】付加的なコーティングを備える光学素子の実施形態の変形と、同等の従来の光学素子の変形とを示す。
【図６】ミラーセグメントとして形成した４つの光学素子からなるミラーセグメントアレイを概略的に示す。
【図７ａ】機能性コーティングのみを設けた本質的に三角形のミラーセグメントの変形の分布を示す。
【図７ｂ】側面のみにコーティングを有する本質的に三角形のミラーセグメントの変形の分布を示す。
【図７ｃ】本質的に三角形であり、上面に機能性コーティング、側面にコーティングを有する、ミラーセグメントの表面にわたる変形の分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、例えば超小型電子コンポーネントの生産用のＥＵＶリソグラフィ装置１００の原理図であり、この装置は、図示の例では、ＥＵＶ範囲の作動波長で走査方向１２６に沿って走査モードで動作し、コーティングを追加した１つ又は複数の光学素子を備え得る。図１に示すＥＵＶリソグラフィ装置１００は、点状プラズマ放射源を備える。レーザ放射源１０２を、コンデンサレンズ１０４を介して、入口１０８から導入してプラズマ１０６に励起した適当な材料に指向させる。プラズマ１０６が放出した放射線は、コレクタミラー１１０により中間焦点Ｚに結像する。中間焦点Ｚにおける適当な絞り１１１は、望ましくない散乱放射線がＥＵＶリソグラフィ装置１００の照明システムの後続のミラー１１２、１１４、１１６、１１８、１２０に衝突しないことを確実にする。平面ミラー１２２は、レチクル１２４用の支持体を配置する物体平面に機械コンポーネント及び電子コンポーネント用の空間を設けるために、システムを折り畳む役割を果たす。視野ファセットミラー１１４及び瞳ファセットミラー１１６が、照明システムにおいて本例ではミラー１１２の後にある。視野ファセットミラー１１４は、ＥＵＶリソグラフィ装置の放射源の複数の像を瞳平面に投影する役割を果たし、瞳平面には、瞳ファセットミラー１１６の機能を有する第２のファセットミラーを配置し、第２のファセットミラーは、物体平面において視野ファセットミラー１１４のファセットの像を重ね合わせて、可能な限り均一な照明を達成する。ファセットミラー１１４及び１１６の後に続いて配置したミラー１１８及び１２０は、本質的に物体平面内の視野を整形する役割を果たす。縁部変形を最小限に抑えるために、特に、ファセットミラー１１４、１１６は、ＥＵＶ放射線で照明される表面上の高反射性コーティングに加えて、照明される表面と共通の縁部を有する側面上にコーティングを有し、これはさらに以下でより詳細に説明する。構造化したレチクル１２４は、物体平面内に配置し、その構造は、露光対象の物体１３０、例えばウェーハに、本例では６つのミラーを有する投影対物レンズ１２８により結像する。この場合は走査システムとして構成したＥＵＶリソグラフィ装置１００におけるレチクル１２４は、指示した方向１２６に変位可能であり、レチクル１２４の任意の構造を投影対物レンズにより例えばウェーハ１３０に投影するよう連続的且つ部分的に照明する。
【００２５】
図２は、例えば図１に示すようなＥＵＶリソグラフィ用の投影照明装置の一部である照明システム１１と組み合わせた放射源を示す。コレクタ１を、赤外線レーザ３が励起するプラズマ液滴２により形成される光源の周りに配置する。ＥＵＶ波長範囲において例えば約１３．５ｎｍの範囲の波長を得るために、１０．６μｍの波長で作動する炭酸ガスレーザにより、スズをプラズマに励起することができる。例えば、固体レーザを炭酸ガスレーザの代わりに使用することもできる。コレクタ１に続いて、中間焦点４における絞り５の下流には、個別ファセット１８を有する視野ファセットミラー１６及び個別ファセット１９を有する瞳ファセットミラー１７があり、ファセット１８、１９は、特に、ファセット１８、１９の機能性コーティングに起因した変形を補償する付加的なコーティングを備える。放射線は、ｙ方向に走査されてウェーハに投影すべき構造を有するレチクル１３に衝突する前に、まず折り返しミラー１２により指向し直される。折り返しミラー１２は、光学機能を有するというよりも、照明システム１１の空間要件を最適化する役割を果たす。
【００２６】
レーザ励起（ＬＰＰ源）又はガス放電（ＤＰＰ源）、シンクロトロン放射源、又は自由電子レーザ（ＦＥＬ）に基づくことができる種々の放射源、例えばプラズマ源を、ＵＶ又はＥＵＶリソグラフィで使用することができることに留意すべきである。さらに、コレクタは、任意の所望の構成、例えば、好適には使用する各放射源に適合したウォルターコレクタ（Wolter collectors）又は楕円コレクタとすることができる。投影照明装置の照明システムも、任意の特定の構成を有することができ、ファセットミラーに加えて、又はファセットミラーの代わりに、ハニカムコンデンサ、鏡面反射体、可動光学コンポーネント等を備えることができる。
【００２７】
ここで示すリソグラフィ装置又は照明システムの例は、自由に変更することができることにも留意すべきである。特に、ＵＶ波長範囲の作動波長での使用に関して、光学素子のいくつか又は全部をレンズとして形成することができる。
【００２８】
図３ａは、従来の光学素子３０の原理図であり、光学素子３０は、基板３１と基板３１の第１の表面３２上の機能性コーティング３６との複合体である。光学素子３０は、例えば、図１及び図２を参照して説明したようなファセットミラー、又は異なるタイプのミラー、ＵＶ範囲用のマスク若しくはレンズ素子等であり得る。
【００２９】
ここで示す例では、機能性コーティング３６は、第１の表面３２の表面領域全体にわたって縁部まで、特に第１の表面３２が基板３１の第２の表面３３と共通で有する縁部３５まで延びる。第３の表面３４は、第１の表面３２の反対側にある。機能性コーティング３６は、例えば、良好に研磨可能な材料の層３７、例えば、ニッケル−リン合金、アモルファスシリコン若しくは二酸化ケイ素、又はダイヤモンド状炭素であってもよく、又は光学有効コーティング３８、例えば反射防止又は高反射性層系であってもよく（図３ｃを参照）、又は良好に研磨可能なコーティング上の光学有効コーティングであってもよい。極紫外波長範囲での使用には、特に、多層系の形態での高反射性層系が好ましい。必要であれば、接着促進層を基板３１と機能性コーティング３６との間に設けることができる。
【００３０】
多層系は、作動波長での屈折率実部が大きい方の材料（スペーサとも称する）及び作動波長での屈折率実部が小さい方の材料（アブソーバとも称する）の交互塗布層であり、アブソーバ−スペーサ対がスタックを形成する。これは、本質的に結晶を模倣したものであり、格子面がアブソーバ層に対応し、ここでブラッグ反射が起こる。１２．５ｎｍ〜１５ｎｍの波長範囲での使用には、例えば、モリブデンをアブソーバ材料として使用することが有利であり、シリコンをスペーサ材料として使用することが有利である。紫外波長範囲では、多層系を、例えば酸化物及び／又はフッ化物ベースの高反射性コーティングとして用いることもできる。透過モードで使用する光学素子の場合、光学有効コーティングを、反射を回避するための層又は層系とすることができる。機能性コーティング３６は、研磨層３７と光学有効コーティング３８との組み合わせ、特に高反射性多層系であり得る。研磨層は、特にＥＵＶリソグラフィでの使用では、最大０．５ｎｍ、特に好適には最大０．２ｎｍの平均表面粗さに研磨する。
【００３１】
基板３４は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、アルミニウム−ケイ素合金、石英ガラス、ドープ石英ガラス、チタンドープ石英ガラス、ガラスセラミック、フッ化カルシウム、炭化ケイ素、シリコン−炭化ケイ素、シリコンからなる群からの材料でできていてもよい。
【００３２】
ここで示す例では、引張応力σ１が厚さｔ１の機能性コーティング３６に存在することで、光学素子３０の変形が生じ、ここではこれを非常に誇張して示す。一方で、光学素子３０全体が、その全表面にわたって曲がる。このような変形は、通常は比較的均一であり、さらに他の光学素子と組み合わせて相補的に変形させることにより光学的効果を部分的に補償することができる。他方で、光学素子３０は、図３ｂに拡大して示すが、機能性コーティング３６で生じる引張応力σ１により縁部３５の領域において内方だけでなく上方にも引張られる。この作用は、コーティングの縁部が基板の縁部、すなわち縁部３５に近いほど顕著になる。光学素子をその縁部まで光学的に使用する場合、この付加的な変形は、結像特性に特に有害である。
【００３３】
図４ａは、機能性コーティングが誘発する変形を最小限に抑える光学素子４０の例を概略的に示す。光学素子４０は、第１の表面４２上に機能性コーティング４６を有する基板４１を備える。例えば図３ａ、図３ｂに示すような従来の光学素子とは異なり、光学素子４０は、第１の表面４２と共通の縁部４５を有する基板４１の第２の表面４３上に、コーティング４７をさらに備える。さらに、光学素子４０は、図４ａに示す例では、第１の表面４２の反対側にありコーティング４８も備える第３の表面４４を有する。図４ａに示す例では、第２の表面４３は、基板４１の全周に延びるため、基板４１は全面をコーティングされる。
【００３４】
機能性コーティング４６は、例えば、単一材料の層であってもよく、又は図３ａ、図３ｂを参照してすでに説明したように、複数層の層系であってもよい。ＥＵＶ波長範囲での使用のために、特に、機能性コーティング４６は、複数の少なくとも２つの交互に配置した材料層を備えることで、個々の材料境界で反射した部分ビームの強め合う干渉により高反射率を得る。基板の粗さを補償するために、付加的な研磨可能コーティングを、有利には基板と光学有効コーティングとの間に設ける。ニッケル−リン合金、アモルファスシリコン、又は二酸化ケイ素の層が例えば一般的であり、これらは、０．２ｎｍ  ｒｍｓ以下の粗さに研磨することができる。これらは、多くの場合、１０μｍ〜３０μｍの厚さを有し、この厚さから、ニッケル−リン合金の研磨層で約５０Ｎ／ｍｍ２〜３００Ｎ／ｍｍ２の範囲の層応力を得ることができる。約１３ｎｍのＥＵＶ波長での使用のためには、例えばモリブデン及びシリコンの交互層に基づく機能性コーティング４６は、数百ナノメートル程度の厚さを有することができ、その場合、約２００Ｎ／ｍｍ２〜４００Ｎ／ｍｍ２以上の層応力が生じ得る。各場合に引張応力又は圧縮応力が生じるか否かは、使用する各コーティング法に応じても変わり得る。
【００３５】
光学素子の生産におけるコーティングプロセスを簡略化するために、特に、材料を、また層系の場合は場合によっては第２の表面４３上のコーティング４７又は第３の表面４４上のコーティング４８の構造を、第１の表面４２上の機能性コーティング４６と一致するよう選択することが有利であり得る。このとき、コーティング４７及び４８の対応する厚さを選択することにより、いかなる変形も補正することができる。好適には、第３の表面４４上のコーティング４８の厚さは、光学素子４０全体の変形を補償するように第１の表面４２上の機能性コーティング４６と同じ厚さを有するのが最善であり、第２の表面上のコーティング４７の厚さは、縁部領域の変形を補正するように第１の表面４２上の機能性コーティング４６よりもわずかに薄くするべきである。
【００３６】
機能性コーティング４６が、特に多層系の形態で光学有効コーティングを含む場合、また機能性コーティング４６の縁部領域における応力を補償するためのコーティング４７も対応の多層系として設計する場合、光学有効コーティングを塗布する第１の表面４２の表面領域の粗さと第２の表面４３の表面領域の粗さとが、特に高周波局部周波数領域で本質的に同等の値を有することで、表面粗さがコーティング４６、４７内の層応力又はそれらの補償に及ぼし得る影響を最小化すれば、有利であることが分かった。
【００３７】
縁部変形は、光学素子の基板上に機能性コーティングがあることにより生じることに留意すべきである。この縁部変形作用は、光学有効コーティングと研磨可能コーティングとの間の応力によりさらに生じ得るものであり、これらのコーティングは、隣接表面のコーティングにより補償することもできる機能性コーティングの互いに重なり合った部分コーティングである。縁部変形への寄与は、主に、研磨可能コーティングとその上に配置した光学有効コーティングとの間の応力により生じ得る。この場合、研磨可能層は、縁部変形の補正に関する限り、基板の延長とみなすこともでき、変形した縁部に隣接する面の研磨層の材料により形成される領域には、縁部領域における応力補償のために、好適には光学有効コーティングの材料でできた補償コーティングを設けることができる。逆の場合、つまり光学有効コーティング及び研磨可能コーティングの存在下での縁部変形が、主に研磨可能コーティングの応力に起因したものである場合、光学有効コーティングは、応力補償及び縁部変形の補正に関して機能性コーティングの一部として無視することができる。
【００３８】
図４ａに示す例では、基板４１の第３の表面４４上のコーティング４８は、コーティング４８の厚さ及び応力が第１の表面４２上の機能性コーティング４６の厚さ及び応力と本質的に同一であるように設計する。機能性コーティング４６と基板４１との間に特殊な応力緩和層を設ける従来の方法とは異なり、機能性コーティング４６が引き起こす光学素子４０の全体的な湾曲は、反対側の表面４４上のコーティング４８により補償する。しかしながら、隣接表面をコーティングすることによる縁部領域における変形の補償を、基板と光学有効コーティングとの間の、好適には研磨コーティングと光学有効コーティングとの間の１つ又は複数の応力補償層による光学素子全体の全体的な応力補償と組み合わせることも可能である。
【００３９】
図４ｂに拡大して示す縁部４５の領域の変形は、第２の表面４３上のコーティング４７により大部分を補償する。この目的で、表面４３上のコーティング４７の厚さｔ２及び応力σ２を、第１の表面４２上の機能性コーティング４６の厚さｔ１及び応力σ１と組み合わせて条件ｔ１・σ１／ｔ２・σ２＝Ｘを満足し、式中、Ｘが０．８〜５．０、好適には１．２〜３．０、特に好適には１．４〜１．８の値を有するよう選択した。補正効果を達成するために、両層に同等の応力が生じる場合、コーティング４７は機能性コーティング４６よりも薄い厚さを有するべきである。特に、両層における応力が同じであれば、つまり、例えば両層に引張応力が存在するか又は両層に圧縮応力が存在すすれば有利である。図４ｂに示す例では、引張応力が両層に存在する。特に好適なＸの値を適用可能な光学素子は、特に、第１の表面４２及び第２の表面４３が互いに対して概ね直角であるか、又は第１の表面４２の表面領域の湾曲が強すぎないか、又は第１の表面４２の表面領域にわたる機能性コーティング４６が過度の厚さ変動を有さないものである。断面が矩形形態から逸れすぎている光学素子では、Ｘの値をわずかに上下に補正して、変形の最適な補償を達成しなければならないことが起こり得る。
【００４０】
特に、コーティング４７及び／又は４８に機能性コーティング４６以外の材料を選択した場合、各層厚のパラメータの選択時に各光学素子を使用する際の動作温度を考慮に入れるべきである。これは、付加的な応力が、したがって変形も、異なる熱膨張係数に起因して誘発され得るからである。好適には、コーティングの熱膨張係数は、基板材料の熱膨張係数にも一致させるべきであり、光学素子を使用する際の温度を考慮に入れるべきである。例えば、ＥＵＶリソグラフィ装置において、停止温度と動作温度との間で最大約８０Ｋの温度差を予想することができる。
【００４１】
熱誘起応力に大部分が起因した縁部変形の場合、機能性コーティング及び第２の表面上のコーティングの両方の熱膨張係数が基板の熱膨張係数よりも大きいか又は小さいことが好ましい。第２の表面上のコーティングの熱膨張係数と基板の熱膨張係数との差が大きいほど、第２の表面上のコーティングの厚さが薄くても縁部変形をより良好に補償することができる。
【００４２】
各機能性コーティングのコーティング法により生じる真性応力に大部分が起因した縁部変形の場合、第２の表面上のコーティングの熱膨張係数が基板の熱膨張係数とほぼ等しいことが好ましい。大部分が熱誘起される縁部変形の場合でも、第２の表面上のコーティングの熱膨張係数と基板の熱膨張係数との差は、比較的小さくなるよう選択することができる。これには、それゆえ第２の表面上のコーティングを厚くすることができ、結果としてより大きな製造公差が許されるという利点がある。
【００４３】
さらに他の変形形態では、縁部変形は、機能性コーティングにおける成長誘起層応力により大部分が引き起こされるが、第２の表面上のコーティングの熱膨張係数は、基板の熱膨張係数と同符号を有して、生じ得る付加的な熱誘起層応力の影響を低減するとともに縁部変形を可能な限り補償することを可能にすることが有利である。好適には、付加的に、第２の表面上のコーティングの熱膨張係数は、基板の熱膨張係数とほぼ同じであることでこの効果を高める。
【００４４】
通常の熱膨張係数は、例えば、モリブデン−シリコン多層系で約８・１０−６Ｋ−１の範囲、石英ガラスで約０．５・１０−６Ｋ−１の範囲、シリコンで約２．６・１０−６Ｋ−１の範囲、アルミニウムで約２３・１０−６Ｋ−１の範囲であり、特にシリコンとのアルミニウム合金の値は実質的により小さくすることができ、銅で約１７・１０−６Ｋ−１の範囲、種々のタイプの鋼で約１１・１０−６Ｋ−１〜約２５・１０−６Ｋ−１である。
【００４５】
図５は、２つの異なる光学素子の縁部領域における機能性コーティングの表面プロファイルを示す。図示の例の光学素子はいずれも、３．２５ｍｍ×３．２５ｍｍのアルミニウム基板であり、厚さ約３０μｍのニッケル−リン合金の機能性コーティングを研磨層として有し、例えば付加的な高反射性コーティングとともに、ＵＶ又はＥＵＶリソグラフィ用のファセットミラーのファセットとして用いることができる。２つの光学素子の一方は、機能性コーティングを有する第１の表面に隣接する基板の第２の表面上にコーティングをさらに有する。このコーティングも、ニッケル−リン合金であり、約１７μｍの厚さを有する。両方の光学素子において、コーティングは共通の縁部まで延びる。
【００４６】
図５は、機能性コーティングを有する第１の表面に対して垂直な光学素子の変形を示す。光学素子の縁部から中心までの領域を示す。曲線Ａは、機能性コーティングを有する表面と共通の縁部を有する表面がコーティングを有する光学素子に相当する。曲線Ｂは、隣接表面にコーティングを追加していない従来の光学素子に相当する。従来の光学素子では、中間縁部領域の変形が数十ナノメートル程度である。しかしながら、機能性コーティングを有する表面に隣接する表面に付加的な層を有する光学素子では、変形が数ナノメートル程度でしかない。したがって、隣接表面の付加的なコーティングによる中間縁部領域の変形の低減はかなり大きい。基板上の機能性コーティングが引き起こす変形は、ほぼ完全に補償され、これが結像特性の改善につながる。
【００４７】
図６は、ミラーセグメント６１からなるミラーセグメントアレイ６０を概略的に示す。ここで示す例は、ＥＵＶ波長範囲用のミラーセグメントアレイである。しかしながら、他の波長範囲用のミラーも対応のミラーセグメントアレイとして形成することができる。ミラーセグメント６１は、取り付け用の、一部の実施形態では個別ミラーセグメント６１の作動用でもある、タブ６２を有する。特に、ミラーセグメント６１が互いに隣接する縁部領域６３では、図６に示すミラーセグメント６１の例は、概ね三角形とみなすことができる。各ミラーセグメント６１の上面と共通の縁部領域６３を有する面は、ここで示す例では、ミラーセグメント６１の上面上の機能性コーティングが引き起こす縁部領域６３の変形を補償するためのコーティングを有する。ミラーセグメント６１は、リソグラフィ動作時に、その縁部領域６３を超えて、特にミラーセグメントアレイ６０の中心に向かってＥＵＶ放射線で照明するため、この領域の変形は、ミラーセグメントアレイ６０の結像特性に特に妨害的な作用を及ぼすことになる。
【００４８】
本質的に三角形のミラーセグメント上のコーティングに起因した変形を、より詳細に研究した。その結果を図７ａ〜図７ｃに示す。厚さ５０ｍｍのチタンドープ石英ガラスの基板を調査した。図７ａに示す光学素子の表面７０に、ＥＵＶ波長範囲用の機能性コーティング、すなわちモリブデン及びシリコンベースの多層系を設けた。機能性コーティングの厚さが５００ｎｍで層応力が１００ＭＰａであるとき、有効量σ・ｄが５０ＭＰａ・μｍとなる。ゼロ値としてのその中心におけるミラー表面７０の高さに基づき、縁部に向かって最大−９．６９ｎｍの変形が生じる。
【００４９】
図７ｂに変形を示すミラーセグメントは、その側面７１及び７２、又はその隠れた第３の側面７３にのみコーティングを有する。側面７１、７２、７３上のコーティングは、その有効量が機能性コーティングの層応力の有効量の半分だけ、すなわち２５Ｍｐａ・μｍであるよう選択した。最大７．８３ｎｍの非コーティングミラー表面７０の変形が、特に側面７１、７２、７３と共通の縁部の領域で生じる。
【００５０】
ここで、表面７０上の機能性コーティングを側面７１、７２、７３上の付加的なコーティングと組み合わせた場合（図７ｃを参照）、縁部領域の変形を、表面７０の中心におけるゼロ値に対して実質的に低減する、すなわち最大でわずか−１．８９ｎｍに低減することができる。これは、機能性コーティングしか有さず側面にコーティングを有さないミラーセグメント（図７ａを参照）と比較して、５倍よりも大きな縁部領域における表面７０の変形の低減に相当する。これらの本質的に三角形の素子に特に好ましい、側面上のコーティンに対する機能性コーティングの有効量比は、約１．３〜２．０である。側面上のコーティングの材料（単数又は複数）は、所与の有効量について自由に選択することができるため、材料は、安価に利用できるか否か、及び最小限のオーバーヘッドで通常のコーティング法により施すことができるか否かに関して主に選択することができる。
【００５１】
ミラーセグメントに限らない特定の利点は、側面上のコーティングを機能性コーティングの塗布後に実行することができるため、縁部領域で実際に生じる変形の具体的な測定を第１のコーティングステップ後に実行することができ、側面上のコーティングを測定結果の知識に照らして、特に有効量に関してより最適化することができることである。
【００５２】
図７ａ〜図７ｃに示す例のそれぞれで、表面７０全体に機能性コーティングを設けた。図７ｂ及び図７ｃに示す例では、側面７１、７２、７３にも付加的なコーティングを完全に設けた。早くも側面をコーティングするときに、機能性コーティングが引き起こす縁部領域の変形を選択的に補償することができることに留意すべきである。
【００５３】
透過又は反射モードで使用するように設計することができる光学素子の付加的なコーティング案は、基板上の機能性コーティングが引き起こす変形を単純且つ効果的に補償することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  コレクタ
２  プラズマ
３  レーザ
４  中間焦点
５  絞り
６  赤外放射線
７  ＵＶ放射線
８  ＥＵＶ放射線
１１  照明システム
１２  折り返しミラー
１３  レチクル
１６  視野ファセットミラー
１７  瞳ファセットミラー
１８、１９  ファセット
３０  光学素子
３１  基板
３２  第１の表面
３３  第２の表面
３４  第３の表面
３５  縁部
３６  機能性コーティング
３７  研磨可能コーティング
３８  光学有効コーティング
４０  光学素子
４１  基板
４２  第１の表面
４３  第２の表面
４４  第３の表面
４５  縁部
４６  機能性コーティング
４７  第２のコーティング
４８  第３のコーティング
６０  ミラーセグメントアレイ
６１  ミラーセグメント
６２  取り付けタブ
６３  側面コーティング
７０  上面
７１、７２  側面
１００  リソグラフィ装置
１０２  レーザ源
１０４  コンデンサレンズ
１０６  プラズマ
１０８  入口
１１０  コレクタミラー
１１１  絞り
１１２  ミラー
１１４  視野ファセットミラー
１１６  瞳ファセットミラー
１１８  ミラー
１２０  ミラー
１２２  平面ミラー
１２４  レチクル
１２６  走査方向
１２８  投影対物レンズ
１３０  ウェーハ
【図１】
0005913863.tif 000002
【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
0005913863.tif 000007
【図４ｂ】
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【図５】
0005913863.tif 000009
【図６】
0005913863.tif 000010
【図７ａ】
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【図７ｂ】
0005913863.tif 000012
【図７ｃ】
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