(57)【要約】  反射性（ミラーベース）光学器械、特に、多重反射光学システム及びこれらの製作に関する技術を提供する。１つ又はそれよりも多くのミラー（光軸に関して対称）を含み、放射線源（例えば、レーザ生成プラズマ、又は無限遠の放射線源）からの放射線が中間焦点の像焦点に向けられる反射光学システムにおいて、この又は各ミラーは、少なくとも第１及び第２の反射面を有し、それによって使用中に放射線源からの放射線は、光路において第１及び第２の反射面で連続かすめ入射反射を受け、少なくとも第１及び第２の反射面は、この第１及び第２の反射面での連続かすめ入射反射の入射角が実質的に等しくなるように形成される。反射面の好ましい幾何学的形状のための公式を開示する。この又は各ミラーは、電気形成された一体型構成要素として形成することができ、第１及び第２の反射面の各々は、ミラーの２つの隣接区画のそれぞれのものに設けられる。この反射光学システムは、ＥＵＶリソグラフィのための集光光学システム、又はＥＵＶ又はＸ線望遠鏡又は撮像光学システムに具現化することができる。【選択図】図５
2009545181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源からの放射線が像焦点に向けられる反射光学システムであって、
１つ又はそれよりも多くのミラー、
を含み、
前記ミラー又は各ミラーは、前記放射線源を通って延びる光軸に関して対称であり、該ミラー又は各ミラーは、少なくとも第１及び第２の反射面を有し、それによって使用中に該放射線源からの放射線が、光路において該第１及び第２の反射面で連続かすめ入射反射を受け、
前記少なくとも第１及び第２の反射面は、該第１及び第２の反射面での前記連続かすめ入射反射の入射角が、該反射面上に入射する全ての光線に対して実質的に等しくなるように形成される、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記ミラー又は各ミラーは、電気形成された一体型構成要素として形成され、
前記第１及び第２の反射面の各々は、前記ミラーの２つの隣接区画のそれぞれのものに設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ミラー又は各ミラーに対して、
前記少なくとも第１及び第２の反射面は、前記入射角が等しくなる形状及び前記光軸に対する位置及び／又は向きを有する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ミラー又は各ミラーに対して、
前記第１の反射面は、前記放射線源に最も近く、前記第２の反射面からの放射線が、前記光軸上の前記像焦点に向けられ、
前記第１及び第２の反射面は、該反射面での所定の反射点に対して、
2009545181.tif 000015
によって定められ、ここで、
ρ1は、前記放射線源から前記第１の反射面までの長さであり、
ρ2は、前記像焦点から前記第２の反射面までの長さであり、
θ1は、前記光軸と前記放射線源及び前記第１の反射面での第１の反射点を結ぶ線との間の角度であり、
θ2は、前記光軸と前記像焦点及び前記第２の反射面での第２の反射点を結ぶ線との間の角度であり、
２ｃは、前記放射線源から前記像焦点までの前記光軸に沿った長さであり、
２ａは、前記光路の一定長さであり、かつ
ｋは、定数である、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記ａ、ｋは、
2009545181.tif 000016
であり、ここで、下付き文字「R」は、前記第１及び第２の反射面の交点Ｒに対する値を表す、
ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
放射線が放射線源から集光される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の反射光学システム、
を含むことを特徴とする、ＥＵＶリソグラフィのための集光光学システム。
【請求項７】
放射線源、例えば、ＬＰＰ源と、
請求項６に記載の集光光学システムと、
光学コンデンサと、
反射マスクと、
を含むことを特徴とするＥＵＶリソグラフィシステム。
【請求項８】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の反射光学システム、
を含むことを特徴とする、ＥＵＶ又はＸ線撮像のための撮像光学システム。
【請求項９】
請求項８に記載の撮像光学システムと、
像焦点に配置された撮像デバイス、例えば、ＣＣＤアレイと、
を含むことを特徴とするＥＵＶ又はＸ線撮像システム。
【請求項１０】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の反射光学システム、
を含み、
無限遠の放射線源からの放射線が、像焦点に反射される、
ことを特徴とするＥＵＶ又はＸ線望遠鏡システム。
【請求項１１】
ミラー又は各ミラーに対して、
第１の反射面が、前記放射線源に最も近く、第２の反射面からの放射線が、前記像焦点に向けられ、
前記第１及び第２の反射面は、該反射面での所定の反射点に対して、
2009545181.tif 000017
によって定められ、ここで、
ρ1は、基準平面から前記第１の反射面までの長さであり、
ρ2は、前記像焦点から前記第２の反射面までの長さであり、
ρ3は、前記第１及び第２の反射面での入射点間の長さであり、
θ2は、光軸と前記像焦点及び前記第２の反射面での第２の反射点を結ぶ線との間の角度であり、
２ｃは、前記放射線源から前記像焦点までの前記光軸に沿った長さであり、
２ａは、光路の一定長さであり、かつ
ｋは、定数である、
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ａ、ｋは、
2009545181.tif 000018
であり、ここで、下付き文字「R」は、前記第１及び第２の反射面の交点Ｒに対する値を表す、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載のＥＵＶ又はＸ線望遠鏡システムと、
像焦点に配置された撮像デバイス、例えば、ＣＣＤアレイと、
を含むことを特徴とするＥＵＶ又はＸ線撮像システム。
【請求項１４】
複数のミラーが、入れ子式構成で設けられることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ミラーのうちの２つ又はそれよりも多くの各々は、異なる幾何学的形状を有することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ミラーのうちの１つ又はそれよりも多くには、例えばその後ろ側に、該ミラーの熱管理のための１つ又はそれよりも多くのデバイス、例えば、冷却線、ペルチェセル、及び温度センサが装着されていることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ミラーのうちの１つ又はそれよりも多くには、例えばその後ろ側に、前記放射線源からのデブリの緩和のための１つ又はそれよりも多くのデバイス、例えば、侵食検出器、ソレノイド、及びＲＦ源が装着されていることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射性（ミラーベース）光学器械に関し、より具体的には、多重反射光学システム及びこれらの製作に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、広範な光学システムにおいて用途が見られ、その例は、リソグラフィのための集光光学器械、及び望遠鏡又は撮像（例えば、Ｘ線）システムである。
Ｘ線用途に対する公知の光学設計は、Ｉ型ウォルター望遠鏡である。Ｉ型ウォルター望遠鏡の光学構成は、通常は金であるコーティング材料からの高い反射率を保証するのに十分低いかすめ入射角で作動する入れ子式二重反射ミラーから成る。Ｉ型ウォルターミラーでは、遠方放射線源からのＸ線放射は、最初に放物表面、次に双曲面によって反射され、これらの表面は、共に光軸回りに円柱対称性を有する。
【０００３】
より最近になって、放物表面が楕円体によって置換された、他の用途向けに既に提案されているＩ型ウォルター設計の変形が、「極紫外線（ＥＵＶ）」マイクロリソグラフィにおける光源として用いられる小さい高温プラズマから放出される１３．５ｎｍの放射線を集光するための用途を見出しており、現在、半導体産業における次世代リソグラフィツールのための有望な技術と考えられている。この技術には、像が形成される照明されたシリコンウェーハターゲットにわたってほぼ一定の放射線エネルギ密度又は流束を供給するという性能要件が存在する。ＥＵＶリソグラフィ光源内の高温プラズマは、放電により（「放電生成プラズマ」又はＤＰＰ光源）、又はリチウム、キセノン、又は錫から成るターゲットに対するレーザビームにより（「レーザ生成プラズマ」又はＬＰＰ光源）発生されるが、後者が、最も有望であるように見える。光源からの放出は、ほぼ等方性であり、現在のＤＰＰ光源では、放電電極によって光軸から約６０°又はそれよりも大きい角度に限定される。ＥＵＶリソグラフィシステムは、例えば、ＵＳ２００４／０２６５７１２Ａ１、ＵＳ２００５／００１６６７９Ａ１、及びＵＳ２００５／０１５５６２４Ａ１に開示されている。
【０００４】
ＥＵＶ光源における集光器の目的は、プラズマから放出される帯域内電力の可能な最大量をリソグラフィツールの次の光学段階である照明器へと転送することである。集光器効率は、２πｓｒでの中間焦点における帯域内電力と光源によって放射された合計帯域内電力との間の比として定義される。光源側の所定の最大集光角に対して、集光器効率は、主にミラーの光学面上のコーティングの反射率によって判断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＵＳ２００４／０２６５７１２Ａ１
【特許文献２】ＵＳ２００５／００１６６７９Ａ１
【特許文献３】ＵＳ２００５／０１５５６２４Ａ１
【特許文献４】ＥＰ−Ａ−１３２９０４０
【特許文献５】ＷＯ２００５／０５４５４７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
公知のシステムに伴う問題は、コーティングの反射率が最も効率的な方式で利用されていないので、集光器効率がその本来のものよりも著しく低いことであり、集光器効率のいかなる改善も大いに望ましいものである。
更に別の問題は、利用可能な集光器効率では、極めて強力な光源を開発し、集光器において高い光学品質及び安定性を有する必要性が課せられることである。
更に別の問題は、利用可能な集光器効率では、リソグラフィ機器の全体効率が大量生産及び高いウェーハ処理量を維持するのに十分に高くない場合があることである。
更に別の問題は、極めて強力な光源への露出に起因して集光器の寿命が比較的短い場合があることである。
本発明は、上記及び他の問題の解決を模索するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様により、１つ又はそれよりも多くのミラーを含み、放射線源からの放射線が像焦点に向けられる集光反射光学システムを提供し、この又は各ミラーは、放射線源を通して延びる光軸に対して対称であり、この又は各ミラーは、少なくとも第１及び第２の反射面を有し、それによって使用中に光源からの放射線は、光路内でこの第１及び第２の反射面で連続かすめ入射反射を受け、少なくとも第１及び第２の反射面は、第１及び第２の反射面での連続かすめ入射反射の入射角が実質的に等しくなるように形成される。
【０００８】
好ましくは、連続かすめ入射反射の入射角は、反射面上に入射する全ての光線に対して実質的に等しい。
好ましくは、この又は各ミラーは、電気形成された一体型構成要素として形成され、第１及び第２の反射面は、各々、ミラーの２つの隣接区画のそれぞれのものに設けられる。
好ましくは、この又は各ミラーに対して、少なくとも第１及び第２の反射面は、入射角が等しくなる形状、及び光軸に対する位置及び／又は向きを有する。
【０００９】
より好ましくは、この又は各ミラーに対して、第１の反射面は、放射線源に最も近く、第２の反射面からの放射線は、光軸上の像焦点に向けられ、第１及び第２の反射面は、反射面での所定の反射点に対して次式で定められる。
2009545181.tif 000003
【００１０】
ここでρ1は、光源から第１の反射面までの長さであり、ρ2は、像焦点から第２の反射面までの長さであり、θ1は、光軸と光源及び第１の反射面での第１の反射点を結ぶ線との間の角度であり、θ2は、光軸と像焦点及び第２の反射面での第２の反射点を結ぶ線との間の角度であり、２ｃは、光源から像焦点までの光軸に沿った長さであり、２ａは、光路の一定長さであり、ｋは定数である。
ａ及びｋの値は、より好ましくは、次式によって判断される。
2009545181.tif 000004
ここで、下付き文字「R」は、第１及び第２の反射面の交点Ｒに対する値を表している。
【００１１】
本発明の別の態様により、放射線源から放射線が集光される特許請求の範囲の請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の反射光学システムを含むＥＵＶリソグラフィのための集光光学システムを提供する。
本発明の別の態様により、放射線源、例えばＬＰＰ光源と、特許請求の範囲の請求項６に記載の集光光学システムと、光学コンデンサと、反射マスクとを含むＥＵＶリソグラフィシステムを提供する。
【００１２】
本発明の別の態様により、特許請求の範囲の請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の反射光学システムを含むＥＵＶ又はＸ線撮像のための撮像光学システムを提供する。
本発明の別の態様により、特許請求の範囲の請求項８に記載の撮像光学システムと、像焦点に配置された撮像デバイス、例えばＣＣＤアレイとを含むＥＵＶ又はＸ線撮像システムを提供する。
【００１３】
本発明の別の態様により、無限遠の光源からの放射線が像焦点へと反射される特許請求の範囲の請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の反射光学システムを含むＥＵＶ又はＸ線望遠鏡システムを提供する。
ＥＵＶ又はＸ線望遠鏡システムでは、好ましくは、この又は各ミラーに対して、第１の反射面は、放射線源に最も近く、第２の反射面からの放射線は、像焦点に向けられ、第１及び第２の反射面は、反射面での所定の反射点に対して次式によって定められる。
2009545181.tif 000005
【００１４】
ここで、ρ1は、基準平面から第１の反射面までの長さであり、ρ2は、像焦点から第２の反射面までの長さであり、ρ3は、第１及び第２の反射面での入射点間の長さであり、θ2は、光軸と像焦点及び第２の反射面での第２の反射点を結ぶ線との間の角度であり、２ｃは、光源から像焦点までの光軸に沿った長さであり、２ａは、光路の一定長さであり、ｋは定数である。
ａ及びｋの値は、より好ましくは、次式によって判断される。
2009545181.tif 000006
【００１５】
ここで、下付き文字「R」は、第１及び第２の反射面の交点Ｒに対する値を表している。
本発明の別の態様により、特許請求の範囲の請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載のＥＵＶ又はＸ線望遠鏡システムと、像焦点に配置された撮像デバイス、例えばＣＣＤアレイとを含むＥＵＶ又はＸ線撮像システムを提供する。
【００１６】
本発明の上述の態様の各々において、複数のミラーを入れ子式構成で設けることができる。
また、ミラーのうちの２つ又はそれよりも多くは、各々、異なる幾何学的形状を有することができる。
更に、ミラーは、例えばその後ろ側に、ミラーの熱管理のための１つ又はそれよりも多くのデバイス、例えば、冷却線、ペルチェセル、及び温度センサを装着することができる。
ミラーは、例えばその後ろ側に、光源からのデブリ緩和のための１つ又はそれよりも多くのデバイス、例えば、侵食検出器（erosion detectors）、ソレノイド、及びＲＦ源を装着することができる。
【００１７】
実施形態によると、本発明は、各光線に対して２つのかすめ入射角を等しくすることによって著しく改善された全体反射率が得られる入れ子式かすめ入射光学器械のための２回反射ミラーである。本発明は、高温プラズマ源から放出される放射線を集光して照明光学器械上に合焦させる必要がある「極紫外線」マイクロリソグラフィに対する非撮像集光光学器械に適用可能である。本発明はまた、Ｘ線用途における使用に対して物体が無限遠にある場合に対する等しい反射角度を有する二重反射ミラーに具現化されるように本明細書では説明する。
【００１８】
本発明の利点は、集光効率が改善及び／又は最大化されることである。
本発明の更に別の利点は、極めて強力な光源を開発する労力を緩和し、集光器出力の光学品質及び安定性を改善し、集光器寿命を延ばすことにある。
本発明の更に別の利点は、リソグラフィ機器の全体効率が高められ、より高いウェーハ処理量を可能にすることである。
ここで、添付図面を参照して本発明の実施形態を例示的に詳細に以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】公知のＥＵＶリソグラフィシステムの例を示す図である（従来技術）。
【図２】ＥＵＶリソグラフィシステムの集光光学器械におけるかすめ入射反射を示す図である（従来技術）。
【図３】ＥＵＶプラズマ源に対する公知のＩ型ウォルター集光器の概念的光学レイアウトを示す図である（従来技術）。
【図４】１３．５ｎｍにおける選択された材料の理論反射率を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるＥＵＶリソグラフィ用途のための２回反射ミラーの幾何学的形状及び慣例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による入れ子式集光器の光学レイアウトを示す図である。
【図７】図４の入れ子式集光器及びＩ型ウォルター設計に対して各光線が受ける合計反射率を放出角度の関数として例示する図である。
【図８】光源焦点が無限遠にある時、例えば、Ｘ線撮像用途における本発明の第３の実施形態による２回反射ミラーの幾何学的形状及び慣例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
説明及び図面では、同様の要素を示す上で同様の番号を用いている。別途明示しない限り、いかなる個々の設計特徴及び構成要素も、本明細書に開示しているいずれか他の設計特徴及び構成要素との組合せに用いることができる。
本明細書の光学要素又はシステムの解説では、別途明示しない限り、光軸回りの円柱対称を仮定しており、「像焦点」への言及は、像焦点又は中間焦点を意味する。
【００２１】
本明細書に用いる場合の製作されたミラーにおける「実質的に等しい」かすめ入射角に関しては、この角度は、強化された集光器効率、より好ましくは、著しく強化された又は最大の集光器効率を生じるものと十分に類似の角度であると解釈すべきである。いかなる意味においても限定ではないが、この角度は、１０％又はそれ未満、より好ましくは、５％又はそれ未満、更に一層好ましくは、１％又はそれ未満だけ異なる角度であると解釈すべきである。理想的には、これらの角度は等しいが、これは不可欠ではない。
【００２２】
図１（従来技術）は、公知のＥＵＶリソグラフィシステムの例を示している。システム１００は、レーザ１１０、レーザ生成プラズマ１２０、光学コンデンサ１３０、集光器１３１、侵食検出器１３５、反射マスク１４０、縮小光学器械１５０、及びウェーハ１６０を含む。代替的に、レーザ１００及びレーザ生成プラズマ１２０は、放電光源１５０で置換することができる。
レーザ１１０は、レーザビームを発生させ、液体フィラメントＸｅ又はＳｎのようなターゲット材料に衝突させる。それにより著しい広帯域極紫外線（ＥＵＶ）放射線を有するプラズマ１２０が生成される。集光器１３１は、プラズマからのＥＵＶ放射線を集光する。集光光学器械の後に、ＥＵＶ光は、ＥＵＶ干渉膜又は多層（ＭＬ）コーティングによって被覆したいくつかのミラーを通じてマスクに送出される。ＥＵＶ光を発生させる上で、レーザ生成プラズマは、放電光源１５０と置換することができる。放電光源１５０では、Ｘｅ又はＳｎが用いられる。光学コンデンサ１３０は、波長１３〜１４ｎｍのＥＵＶ放射線で反射マスク１４０を照らす。集光光学器械１３１及びコンデンサ光学器械１３０は、ＭＬコーティングを含むことができる。集光器１３１は、プラズマ１２０に露光される間に時間と共に侵食される可能性がある。集光器１３１は、侵食検出器１３５に対する回路又はインタフェース回路を含む。侵食検出器１３５は、集光器１３１の単層又はＭＬコーティング内に侵食があるか否かを検出する。ＭＬコーティング内の侵食を継続的にモニタすることにより、重大な侵食を検出することができ、時宜を得た方式で侵食された集光器の交換を行うことができる。
【００２３】
反射マスク１４０は、その表面にわたって吸収パターンを有する。このパターンは、縮小光学器械１５０によって縮小倍率４：１で撮像される。縮小光学器械１５０は、ミラー１５２及び１５４のようないくつかのミラーを含む。これらのミラーは、厳しい表面精度及び粗度（例えば、３オングストロームよりも小さい）を有する非球面である。ウェーハ１６０は、レジストで被覆され、反射マスク１４０上のパターンによって撮像される。一般的に逐次走査露光が実施され、すなわち、反射マスク１４０及びウェーハ１６０が同期して走査される。この技術を用いると、５０ｎｍよりも小さい分解能が可能である。
【００２４】
図２（従来技術）は、ＥＵＶリソグラフィシステムの集光光学器械、すなわち、例示的ＥＵＶチャンバ内の断面図にかすめ入射反射を示している。この場合は放電生成プラズマ（ＤＰＰ）光源２０５である光源、及びリソグラフィチャンバ１０５内での使用に向けてＥＵＶ光２１５を集光及び方向付けする集光ミラー２１０は、ＥＵＶチャンバ内部にある。集光ミラー２１０は、公称円錐／円柱又は楕円構造を有することができる。
【００２５】
タングステン（Ｗ）又はプラズマ侵食に対して耐性を有する他の高融点金属又は合金をＥＵＶ光源内の構成要素として用いることができる。しかし、プラズマ侵食は、依然として発生する可能性があり、侵食によって生成されたデブリは、集光ミラー２１０上に堆積する可能性がある。デブリは、他の発生源、例えば、チャンバ壁から生成される可能性がある。デブリ粒子は、集光ミラーを被覆する可能性があり、その結果、反射率の損失が生じる。放電によって生成される高速原子（例えば、Ｘｅ、Ｌｉ、Ｓｎ、又はＩｎ）は、集光ミラーの一部をスパッタリングによって剥離する可能性があり、更に反射率が低減する。
【００２６】
ある一定の状況では、集光ミラーの周囲に磁場が作り出され、荷電粒子及び／又は高エネルギイオン２２０が偏向され、それによって侵食が低減する。磁場は、ソレノイド構造を用いて発生させることができる。この磁場は、荷電粒子が磁場方向に対して直角又はある一定の他の角度で進む時に、ローレンツ力を発生させるように用いることができる。強磁性管の周囲に強電流（Ｉ）及び多くのループを印加することにより、強磁場を発生させることができる。
【００２７】
図３（従来技術）は、ＥＵＶプラズマ源における公知のＩ型ウォルター集光器の概念的光学レイアウトを示している。ＥＵＶ光源における集光器の目的は、プラズマから放出される帯域内電力の可能な最大量をリソグラフィツールの次の光学段階である照明器（図１の１３０）に転送することである。
図３を参照すると、更に多くの入れ子式ミラーを集光光学システム３００内に示すことができるが、２つのみ（３０２、３０４）を示している。光源３０６からの放射線は、最初に双曲表面３０８、３１０によって反射され、次に楕円表面３１２、３１４によって反射され、最終的に光軸３２０上の像又は中間焦点３１６に合焦される。上述のＩ型ウォルター望遠鏡では、楕円（３１２、３１４）表面及び双曲（３０８、３１０）表面は、共通焦点３１８を共有する。ミラー３０２、３０４などの各々に対して、表面３０８、３１２が配置される異なる区画は、一体化することができ、又は互いに固定又は装着することができる。
【００２８】
開口数及びエタンデュに関する集光器３００の出力光学仕様は、照明器（図１の１３０）における入力光学要件に一致すべきである。集光器３００は、一方の側で照明器（図１の１３０）の光学仕様に一致し、他方の側でプラズマ源３０６からの熱負荷及びデブリに耐えながら、可能な最大の効率を有するように設計される。実際に、ウェーハ（図１の１６０）上に転送されるパターンの望ましい分解能及び線幅の粗さを得るのに必要な露光照射量において予想される増加に起因して、中間焦点３１６における帯域内放射線に対する電力要件は、元の１１５Ｗから１８０Ｗ及びそれよりも大きく増加することが公知である。ＤＰＰ光源及びＬＰＰ光源の両方の最大変換効率が数パーセントに限られること、更に照明器１３０内の法線入射ミラー及び投影光学器械ボックスの反射率が約７０％を超えることができないので、ウェーハ１６０の平面に至る光路に沿った６〜８個又はそれよりも多いミラーの各々に対して、集光器３００は、数キロワットの範囲の熱負荷に耐えなければならない。ミラー３０２、３０４が作られている肉薄の金属シェル上のそのような高熱負荷によって誘起される変形は、ミラーの裏面に一体化された冷却システムがあったとしても、集光器３００の出力ビームの安定性及び品質を危うくする可能性がある。
【００２９】
集光器効率におけるいかなる改善も、極めて強力な光源を開発し、リソグラフィ機器のウェーハ処理量を高め、集光器出力の光学品質及び安定性を改善することへの要求を緩和するという利点、並びに集光器寿命を延びるという利点を有することは上述のことから明らかである。
図４は、１３．５ｎｍにおける選択された材料の理論的反射率、すなわち、１３．５ｎｍの波長において一部の選択された材料におけるかすめ入射角への反射率の依存性の一部の例を示している。光源側の所定の最大集光角度に対して、集光器効率は、主にミラー３０２、３０４の光学面３０８〜３１４上のコーティングの反射率によって判断される。各光線は、２回の反射を受けるので、全体反射率は、２回の反射の各々の反射率の積によって与えられる。
【００３０】
図５は、本発明の一実施形態によるＥＵＶリソグラフィ用途のための２回反射ミラー３０２の幾何学的形状及び慣例を示している。更に、多くの入れ子式ミラーを集光光学システム内に示すことができるが、１つのみ（３０２）を示している。本発明による設計は、少なくとも図４に示しているかすめ入射角への依存性の種類に関しては、全ての光線に対して２つのかすめ入射角、従って、２回の反射の反射率が等しい時に全体反射率が最大であるという発見に基づいている。この条件は、Ｉ型ウォルター設計における全ての光線に対しては満たすことができない。実際に、後者では、２つのかすめ入射角は、各ミラーに対して、多くとも１つの光線に対してだけ等しくすることができる。
【００３１】
本発明により、上述の条件（等しいかすめ入射角）が各ミラー３０２、３０４によって集光される全ての光線に対して満たされる二重反射集光ミラー３０２、３０４を提供する。以下にこの設計の非常に簡単な理論的取り扱い及び説明、並びに本発明の実施形態による入れ子式集光器３００の効率のＩ型ウォルター集光器の効率に対する比較を提供する。アッベの条件は、本発明の実施形態による集光器では満たされないが、コマ収差は、集光器効率に影響を及ぼす範囲でのみ問題である。プラズマ源の有限サイズ及び場合によっては集光ミラーの形状誤差に起因して、コマ収差の相対寄与は、無視することができると考えられる。
【００３２】
ミラー表面形状
本発明は、性能を高めるためにミラーの反射面においてある一定の形状／幾何学的形状を採用し、これらの幾何学的形状の数学的定義をより明快に理解することができるように、これらの表現に用いられるパラメータ及び概念を以下に簡単に言及する。
図５に示している幾何学的形状では、物体又は光源焦点Ｓ（すなわち、プラズマ源３０６）から放出される光線は、第１の表面３０８上の点Ｐ、第２の表面３１２上の点Ｑにおいて反射され、最終的に像又は中間焦点ＩＦ（３１６）に合焦される。光軸３２０回りの対称性が仮定される。光源３０６及び像焦点３１６の位置は、長さ２ｃのベクトル２ｃ＝ＩＦ−Ｓを定める。光線経路は、長さがそれぞれρ1、ρ2、及びρ3の３つの隣接ベクトルρ1ｕ1＝Ｐ−Ｓ、ρ2ｕ2＝ＩＦ−Ｑ、及びρ3ｕ3＝Ｑ−Ｐによって説明される。各ベクトルの方向は、光軸３２０に対して反計時回りに測定して角度θ1、θ2、及びθ3を形成する単位ベクトルｕ1、ｕ2、及びｕ3によって定められる。３つのベクトルρ1ｕ1、ρ2ｕ2、及びρ3ｕ3がパラメータｔの関数として割り当てられたとすると、２つの表面３０８、３１２の断面幾何学的形状は、ベクトルρ1ｕ1及びρ1ｕ1＋ρ3ｕ3の先端によってＳに対して定められる。
【００３３】
本発明の実施形態により、３つのベクトルρ1ｕ1、ρ2ｕ2、及びρ3ｕ3は、以下の関係を満たす。
ρ1ｕ1＋ρ2ｕ2＋ρ3ｕ3＝２ｃ          （１）
更に、光源Ｓ（３０６）から放出され、２つの表面３０８、３１２によって反射される球面波を像焦点ＩＦ（３１６）に合焦させるために、光路は、全ての光線に対して同じである。本発明の実施形態により、２ａが光路の一定長さである場合には、次式が成り立つ。
ρ1＋ρ2＋ρ3＝２ａ          （２）
【００３４】
最後に、点Ｐ及びＱ（それぞれ表面３０８及び３１２における反射点）における反射条件と、本発明の実施形態に従って２つのかすめ入射角ψ13＝（θ1−θ3）／２及びψ23＝（θ3−θ2）／２が等しい、すなわち、
θ1−θ3＝θ3−θ2          （３）
であるという事実とを用いると、本発明の実施形態によるミラー幾何学的形状（反射面）を定めることが可能になる。より具体的には、本発明の実施形態に従って以下のシステムを採用する。
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【００３５】
θ1、ａ、ｃ、ｋが与えられたとすると、これらの式は、３つの未知数ρ1、ρ2、及びθ2に対する３つの方程式であり、数値的に解くことができる。次に、結果として生じるプロフィール（ミラー形状又は幾何学的形状）が光軸３２０の回りに回転され、軸対称の２表面ミラー３０２が得られる。（式４）によって定められる表面３０８、３１２は、２次代数方程式で説明することはできない。特に、これらの表面３０８、３１２は、円錐断面によって発生せず、楕円体及び／又は双曲体から成る２回反射システムで生じるような共通焦点を持たない。
【００３６】
交点Ｒにおける角度θ1及び｜θ2｜の値θ1、R及び｜θ2、R｜は、光源３０６及び像焦点３１６の両方における最小角度である。ｃが割り当てられていると仮定すると、Ｒではρ3＝０であるから、長さρ1、R及びρ2、Rは、既知であり、定数ａ及びｋは、関係（２）及び（４ａ）によって判断される。
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【００３７】
θ1が、その最小値θ1、Rから増加することが許される場合には、関係（４）は、ミラー３０２の両方の表面３０８、３１２の形状を与える。θ1の最大値は、ある一定の範囲で任意である。好都合な選択は、光源３０６からのミラー３０２の最小距離を何らかの規定値：
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として、光源３０６の周囲の半径：
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の球形領域が、プラズマ源３０６からのデブリを緩和するのに必要なハードウエアのために自由になるような選択である。代替的に、共通の支持構造体上へのミラーの装着を容易にするために、θ1における最大値は、全てのミラーが像焦点３１６側の同じ水平座標で終端を成すように選択することができる。
【００３８】
外側ミラー３０４のような形状／幾何学的形状（形状６を参照）は、以下の通りに反復して計算される。第２のミラー３０４（図６）の頂点Ｒ’は、点Ａ及びＢを通る光線の交点によって定められる。同様に、これらの光線は、角度θ1及び｜θ2｜の最小値θ1、R'及び｜θ2、R'｜、並びに対応する長さρ1、R'及びρ2、R'を定める。次に（５）及び（６）から新しい定数値ａ’及びｋ’を計算し、（４）からミラー形状を計算するために上述の手順を適用することができる。この後、この過程は、適正な個数の入れ子式ミラーで望ましい開口数を含むように反復することができる。
【００３９】
図６は、本発明の第２の実施形態による入れ子式集光器３００の光学レイアウトを示している。このレイアウトは、以下に説明するものを除き、第１の実施形態と同じである。入れ子式集光器３００は、１５個の厚み２ｍｍの二重反射ミラー（３０２、３０４等）から成る。この場合には、１５００ｍｍの焦点距離２ｃ、光学器械３００と光源焦点３０６の間の１１０ｍｍの最小距離：
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並びに中間焦点３１６におけるそれぞれ１．５°及び８°の最小及び最大放射角度が存在する。対応する最小及び最大集光角度は、９．２°及び８６．８°であり、５．３ｓｒと同等である（ミラー厚による掩蔽を考慮に入れて）。上述のように、集光器の集光効率は、２πｓｒでの像又は中間焦点における電力と光源から放出される電力との間の比として定められる。等方性点光源では、各ミラー３０２、３０４のような集光効率は、次式によって与えられる。
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【００４０】
ここで、Ｒ（ψ）は、かすめ入射角ψにおけるミラー反射率である。理論反射率を有するルテニウムの反射コーティングを仮定すると、図６の集光器における合計集光効率は５０．９％である。この値は、焦点距離、中間焦点における角度、及び最大集光角度に関して同じ境界条件に適合するＩ型ウォルター構成に基づく基準集光器設計に対する４０．１％の計算効率と比較すべきである。
【００４１】
本発明の実施形態により、全体的な入れ子式ミラーのアセンブリの入れ子式かすめ入射ミラー３０２（並びに、外側ミラー３０４など、図６を参照）の各々の製作のための製造工程は、ミラー３０２、３０４等がネガ原版（示していない）からの電気メッキ複製によって得られる電気形成法に基づいている。この場合には、２つの反射面３０８、３１２を供給するミラーの２つの区画をこれらが所定の点（Ｒ）で連結するまで延ばすのが適切である。この方式でミラーの２つの区画は、一体的な構造に製造され、従って、更に別の相対的アラインメントの必要性が回避される。電気形成によるミラーの製造技術は、例えば、ＥＰ−Ａ−１３２９０４０及びＷＯ２００５／０５４５４７に開示されている。
図７は、各光線が受ける合計反射率を図６の入れ子式集光器３００及びＩ型ウォルター設計に対する放出角度の関数として例示している。本発明の実施形態による入れ子式集光器３００は、少なくとも大きい放出角度では、Ｉ型ウォルター設計よりも有効である。内側ミラーは、小さい角度範囲を集光するので、より低い放出角度での反射率の利得はより制限される。
【００４２】
図８は、例えば、ＥＵＶ又はＸ線撮像用途において光源焦点が無限遠にある場合の本発明の第３の実施形態による２回反射ミラーの幾何学的形状及び慣例を示している。この設計は、上述の実施形態と同様であり、従って以下に簡単に解説する。この場合は、ｕ1は、図８に示しているように光軸３２０に対して平行であり、θ1＝０である。光軸３２０上への式（１）の投影のみが適用可能である。
ρ1＋ρ2ｕ1・ｕ2＋ρ3ｕ1・ｕ3＝２ｃ          （８）
代わりに、式（２）は、依然として有効である。
【００４３】
本発明の実施形態により、２つのかすめ入射角ψ13＝−θ3／２及びψ23＝（θ3−θ2）／２が等しければ、θ3＝θ2／２が得られる。図８の点Ｐ及びＱにおける反射条件を用い、θ2を独立変数として選択すると、反射面の幾何学的形状は、本発明の実施形態に従って次式によって定められる。
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【００４４】
前と同様に、ｃが割り当てられていると、定数ａ及びｋは、点Ｒにおける角度｜θ2｜の最小値｜θ2、R｜が与えられた状態で、本発明の実施形態に従って次式によって判断される。
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【００４５】
第１のミラー３０２及び次のミラー（示していない）の決定のための過程は、図５の実施形態における集光器３００に対して説明したものとこうして同一になる。
本発明の実施形態とは対照的に、Ｘ線望遠鏡における二重反射円錐ミラーでは、軸線方向光線は、点幾何学的焦点には到達せず、光学器械は、軸上球面収差に対して補正されない。
【００４６】
等しいかすめ入射角を有する本発明の実施形態による二重反射ミラー３０２、３０４などの設計は、少なくとも大きい放出角度では、ＥＵＶマイクロリソグラフィにおける集光器の効率改善に有効である。大量生産ツールにおいて必要とされる高電力レベルへの高まる要求は、サブシステムの性能を物理的限界まで高めることを必要とする。集光器に対しては、これは、とりわけ、集光立体角を高めて全体反射率を改善することを意味する。この目的に対して、本発明による集光光学システムは、本明細書に示す選択された基準仕様に対してＩ型ウォルター構成よりも２７％高い集光効率を有する。
【符号の説明】
【００４７】
３００  入れ子式集光器
３０２  ２回反射ミラー、入れ子式ミラー
３０６  プラズマ源
３１６  像、中間焦点ＩＦ
Ｓ  物体、光源焦点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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