(57)【要約】犠牲反射面を有する集光光学部品を用いることによって、集光光学部品の有効寿命を飛躍的に延ばすことができ、前記集光光学部品を組み込んだ集光器の全体的な性能を延ばすことができる。集光光学部品は、通常、レーザプラズマ源からの放射の断片によって浸食される。下側反射面の上に上部の犠牲反射面を設けることによって、光学部品の寿命が効果的に改善されるとともに、放射源への制約を緩和することができる。犠牲反射面を使用することに起因する空間的および時間的に変化する反射率は、集光器の設計を適切に行うことによって適合させることができる。
2007522651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＵＶ放射を集光し、且つマスクに結像させるカメラに使用する集光システムであって：
ＥＵＶ放射を発生する放射源と；
該放射源に対向する少なくとも１つの集光ミラーとを具え；
少なくとも１つの集光ミラーが、基板、下側反射面、および上側の犠牲反射面を有し、下側の反射面は、ＥＵＶ放射の少なくとも約３０％の垂直入射反射率を有し、下側の反射面は前記基板の表面上に堆積した第１の多層膜からなり、且つ前記犠牲反射面は、前記下側反射面の表面上に堆積した第２の多層膜とし、上側の犠牲反射面の存在が、前記少なくとも１つの集光ミラーの反射率を高めない、集光システム。
【請求項２】
ソース像を形成する放射源からの極紫外（ＥＵＶ）放射を集光するための一組のミラーと、前記一組のミラーからの１本以上のビームを並進または回転させること、或いはこれらの両方が可能であり、且つ１本以上のビームの収束またはソース像の大きさを変更することが可能な補正ミラーとを有する集光システムであって、該集光システムが、ＥＵＶ放射源に対向する少なくとも１つの集光ミラーを含み、該集光ミラーが、基板、下側反射面、および上側の犠牲反射面を有し、下側の反射面は、ＥＵＶ放射の少なくとも約３０％の垂直入射反射率を有し、下側の反射面は前記基板の表面上に堆積した第１の多層膜からなり、且つ前記犠牲反射面は、前記下側反射面の表面上に堆積した第２の多層膜とし、上側の犠牲反射面の存在が、前記少なくとも１つの集光ミラーの反射率を高めない、集光システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの集光ミラーが、不動態化オーバーコートを含まない、請求項１または２に記載の集光システム。
【請求項４】
前記放射源が、レーザプラズマ源である、請求項１または２に記載の集光システム。
【請求項５】
（i）前記第１の多層膜が、第１の反射率を有する第１の材料と、第１の材料の反射率よりも大きい第２の反射率を有する第２の材料とを交互に配した層を有し、（ii）前記第２の多層膜が第３の反射率を有する第３の材料と、第３の材料の反射率よりも大きい第４の反射率を有する第４の材料とを交互に配した層を有している、請求項１または２に記載の集光システム。
【請求項６】
前記第１の多層膜が、約２０〜８０個の層対を有し、前記第２の多層膜が、約１００〜４００個の層対を有している、請求項１または２に記載の集光システム。
【請求項７】
前記第２の多層膜の厚さが、前記第１多層膜の厚さの少なくとも２倍である、請求項１または２に記載の集光システム。
【請求項８】
前記犠牲反射面が、前記下側反射面の上に塗布したルテニウムを有する、請求項１または２に記載の集光システム。
【請求項９】
放射源からの選択波長の放射を集光するための集光システムに用いる集光ミラーを作成する方法であって：
（ａ）下側の反射面が、第１の波長を有する第１の放射光に対して所望の反射率を有するように、前記下側の反射面を基板上に堆積するステップと；
（ｂ）前記下側の反射面の上に犠牲反射面を堆積するステップと；
を有する、集光ミラーの作成方法。
【請求項１０】
前記下側の反射面が、第１の多層膜を有し、且つ前記上側の犠牲反射面が前記第１の多層膜の上に第２の多層膜を有し、該第２の多層膜も前記第１の放射光を反射する、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ａ）が、前記第１の放射光に対し少なくとも３０％の反射率を有するように、第１の多層膜を基板上に堆積するステップを有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
（i）前記第１の多層膜が、第１の屈折率を有する第１の材料と、第１の材料の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有する第２の材料とを交互に配した層を有し、且つ
（ii）前記第２の多層膜が第３の屈折率を有する第３の材料と、第３の材料の屈折率よりも大きい第４の反射率を有する第４の材料とを交互に配した層を有している、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記上側の犠牲反射面が、前記下側の反射面の上に塗布したルテニウムの単一層を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記下側反射面の表面をプラズマ融解除去することによって汚染をなくすステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記上側の犠牲反射面を表面洗浄するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記上側の犠牲反射面の少なくとも一部を除去するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
放射源から選択した波長の放射を集光する集光システムに使用するのに好適な集光ミラーを作成する装置であって：
（ａ）下側の反射面が、第１の波長を有する第１の放射光に対して所望の反射率を有するように、前記下側の反射面を基板上に堆積する手段と；
（ｂ）前記下側の反射面の上に上側の犠牲反射面を堆積する手段と；
を具えている、集光ミラーの作成装置。
【請求項１８】
前記上側の犠牲反射面が、前記下側の反射面の上に塗布したルテニウムの単一層を有する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記下側反射面の表面をプラズマ融解除去することによって汚染をなくす手段も具えている、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記上側の犠牲反射面を表面洗浄する手段も具えている、請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ＥＵＶリソグラフィ（ＥＵＶＬ）は、マイクロエレクトロニクス産業における未来技術である。これは、４５ｎｍおよびこれより小さい特徴寸法を有するバイスを製造するための有力候補の１つである。本発明は、ＥＵＶＬ装置のプラズマに対向する集光面の寿命を延ばすための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にリソグラフィとは、様々な媒体間でパターンを転写するプロセスのことである。通常、リソグラフコーティングは、対象パターンの投射像を受けるのに適した放射増感したコーティングである。一旦像が投射されると、その像はコーティングの上に消去不能に形成される。記録した像は、対象パターンのネガティブ像にも、ポジティブ像にもすることができる。一般的に、対象パターンの“透明画”は、衝突する放射に対して選択的に透明もしくは不透明にする領域を有するように作成する。コーティングの近くに長手方向に近づけて配置した透明画を経てコーティングを露光することによって、このコーティングの露光された領域は、選択的に架橋され、それによって特定の溶剤現像液中で（コーティング次第で）可溶性にも、難溶性にもなる。可溶性の、すなわち架橋されない領域は、現像プロセス中に除去されて、パターン像が可溶性の低い架橋ポリマーとしてコーティング内に残る。
【０００３】
投影リソグラフィは、マイクロエレクトロニクス処理のための、強力且つ必須のツールであって、近接印刷法にとって代わった。“長”もしくは“軟”ｘ線（別名、極ＵＶ）（波長範囲１０〜２０ｎｍ）は、現在、より小さい転写特徴サイズを達成するための研究の最前線にある。投影フォトリソグラフィでは、レチクル（もしくはマスク）は、縮小投影（縮小）レンズを介してウェーハ上に結像される。ＥＵＶ投影リソグラフィに使用するレチクルは一般に、反射面の一部を覆うＥＵＶ吸収材料でコーティングされたガラス基板を有する。作動時には、照明系（集光器）からのＥＵＶ放射が、レチクルの表面へと投射され、この放射は露光されたレチクルの反射面、すなわちＥＵＶ吸収材料でコーティングされていない部分で反射される。反射された放射は、ウェーハに反射光学系を用いて再結像され、レチクルからのパターンはウェーハ上に効果的に転写される。
【０００４】
ＥＵＶ放射源は、高出力のパルスレーザ（例えば、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）レーザ）、またはエキシマレーザに依存するレーザ発生プラズマＥＵＶ源であり、これは２０００〜１０，０００ワットの出力を５０〜２５０μｍのスポットにして、これにより原材料を例えば２５０，０００〜５００，０００℃にまで加熱して、生じたプラズマからＥＵＶ放射を放出させる。プラズマ源はコンパクトであり、これらのプラズマ源は、１つの放射源もしくはツールの故障によって装置全体が停止することのない、単一のリソグラフィツールに専用のものとすることができる。レーザ発生プラズマ源を用いるステッパは、比較的廉価であり、既存の設備に格納することができる。明るく、インコヒーレントのＥＵＶを発生し、且つレーザ発生プラズマ源とは全く異なる物理現象を使用するフォトリソグラフィに適したＥＵＶ源を開発することが望まれている。開発中のこのような放射源の１つにＥＵＶ放電源がある。
【０００５】
集積回路素子を製造するためのＥＵＶリソグラフィマシーンは、例えば、Tichenor等による米国特許第６，０３１，５９８号に記載されている。図７を参照するに、ＥＵＶリソグラフィマシーンは、主真空チャンバもしくは主投影チャンバ１０２およびソース真空チャンバ１０４を有している。ソースチャンバ１０４は、各チャンバが排気したり、他のチャンバの環境を汚染したりすることなくアクセスできるようにするエアロック弁（図示せず）を介して主チャンバ１０２に接続されている。一般に、レーザビーム１３０は、旋回ミラー１３２によってソースチャンバ１０４内に向けられる。キセノンのような高密度ガスもしくは液体流が、ガス供給器１３４を介してプラズマ発生器１３６内に注入され、レーザビーム１３０とガス供給器１３４との相互作用が、ＥＵＶリソグラフィに使用される照明を発するプラズマを生成する。ＥＵＶ放射は、利用可能なＥＵＶ光の約３０％を集光するセグメント化した集光器１３８によって集光され、放射１４０は瞳光学部品１４２へと向けられる。瞳光学部品は、集光器からのビームをかすめ角で結像ミラー１４３上に合焦させるべく配置した長細いミラーからなり、結像ミラー１４３はフィルタ／ウィンドウ１４４を通る照射ビームの向きを変える。フィルタ１４４は、所望波長のＥＵＶのみを通し、チャンバ１０４内の散乱レーザビーム光は排除する。次いで、照射ビーム１４５は、中継光学部品１４６、他のかすめ角ミラーから反射され、レチクル１４８上のパターンを照射する。ミラー１３８、１４２、１４３および１４６は相俟って全照射系、すなわち集光器を構成する。そしてレチクル１４８からの反射パターンは、像の大きさをウェーハ上にプリントするのに望ましい大きさにまで縮小する投影光学部品１５０を通過する。投影光学部品１５０を出た後、ビームは真空ウィンドウ１５２を通過する。そしてビームは、そのパターンをウェーハ１５４上にプリントする。
【０００６】
プラズマ源によって崩壊物(debris)および高エネルギイオンが生成されることは、フォトリソグラフィを首尾よく現像する上で最も重大な阻害要因の一つとなる。特に、種（species）は、ＥＵＶ光を集光するために使用される光学部品を浸食する傾向にあり、これはそのＥＵＶ反射率を激しく低下させる。最終的には、この浸食により光学部品の効率が損なわれ、しばしば交換する必要性がでてしまう。本技術は、この課題に対処する技術を模索するものである。
【０００７】
プラズマ源によって生成される崩壊物は、フォトリソグラフィを首尾よく現像する上で最も重大な阻害要因の１つであり、特に、崩壊物は、ＥＵＶ光を集光するために使用される光学部品を浸食する傾向にあり、これはそのＥＵＶ反射率を激しく低下させる。最終的には、この浸食により光学部品の能率が損なわれ、しばしば交換する必要性がでてしまう。本技術は、この課題に対処する技術を模索するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、犠牲反射面を有する集光光学部品を使用することで集光光学部品の有効寿命を大きく伸ばすことができ、それにより集光光学部品を組み込んだ集光器の全体的な性能が向上するという認識に基づいて成したものである。
【０００９】
本発明の一実施態様では、放射を集光し、且つマスクに結像させるカメラに使用する集光システムであって：
放射源と；
該放射源に対向する少なくとも１つの集光ミラーとを具え；
少なくとも１つの集光ミラーが、基板、下側反射面、および上側の犠牲反射面を有している集光システムを提供する。
【００１０】
本発明の他の実施態様では、ソース像を形成する放射源からの極紫外（ＥＵＶ）放射を集光するための一組のミラーと、前記一組のミラーからの１本以上のビームを並進または回転させること、或いはこれらの両方が可能であり、且つ１本以上のビームの収束またはソース像の大きさを変更することが可能な補正ミラーとを有する集光システムであって、該集光システムが、ＥＵＶ放射源に対向する少なくとも１つの集光ミラーを含み、該集光ミラーが、基板、下側反射面、および上側の犠牲反射面を有する集光システムを提供する。
【００１１】
本発明のさらに他の実施態様では、放射源からの選択波長の放射を集光するための集光システムに用いる集光ミラーを作成する方法であって：
（ａ）第１多層膜が、第１の波長を有する第１の放射光に対して所望の反射率を有するように、前記第１多層膜を基板上に堆積するステップと；
（ｂ）前記第１多層膜の上に第２の多層膜を堆積するステップと；
を有し、第２の多層膜も第１の放射光を反射する、集光ミラーの作成方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、犠牲反射面を有する集光ミラーを有する集光システムに関するものである。本発明を特定の集光器について記述するが、犠牲反射面を有する集光ミラーは、いかなる集光器においても、特にフォトリソグラフィにおいて使用される集光器に使用することができることを理解しておく必要がある。集光照明システムは、例えば、ケーラーおよび臨界照明集光システムを含む。集光器は、例えば線状のプラズマ源もしくは弧状の放電源を含む様々な放射源に組み合わせることができる。集光器については、例えば、Ｓｗｅａｔｔによる米国特許第５，３６１，２９２号、Ｃｏｈｅｎ外による同第５，７３７，１３７号、Ｈｕｄｙｍａによる同第６，０３３，０７９号、および以下全てＳｗｅａｔｔ等による同第６，１１８，５７７号、第６，２１０，８６５号、第６，２８５，７３７号、および第６，４６９，８２７号に記載されている。
【００１３】
集光ミラー上に形成する「犠牲反射面」とは、集光ミラーの下側の反射面の頂部に作成する多層の反射性スタックを意味している。ＥＵＶ放射用の集光ミラーの場合には、集光ミラー自体が、基板上に堆積した２つ以上の材料製の層を交互に配したスタックを有している。したがって、「犠牲反射面」は、第２のスタックとしてみなすことができ、これもまた、２つ以上の材料製の層を交互に配したものであり、集光ミラーの第１のスタックの上に作成する。第２のスタックを形成する材料は、第１のスタックを形成する材料とは相違させることができるが、設計および製造を容易にするために、第２のスタックの材料およびその厚さは第１のスタックと同じにするのが好適である。
【００１４】
本発明の重要なる特徴は、上部の犠牲反射面を、放射源にさらされることによる酸化や劣化から集光ミラーの下側反射面を保護するための恒久的な保護用のオーバーコートとするためのものではないことにある。これらの従来技術による保護用のオーバーコートは、「不動態化オーバーコート」とも称され、これは例えばＭｏｎｔｃａｌｍ等による米国特許第５，９５８，６０５号に記載されている。本発明による犠牲反射面は、このような不動態化もしくはキャッピング被膜を必要とせず、むしろ本発明の場合における犠牲反射面は、下側反射面が通常の動作中に劣化するのと同様に、徐々に劣化するようにする。もちろん、犠牲反射面は、下側反射面が露光される前に、先ず浸食することになる。犠牲反射面の二重層を、下側反射面の材料と同じ材料で作る場合には、犠牲反射面の個々の二重層も下側反射面のそれとほぼ同じ厚さおよび周期性をもつようにする。
【００１５】
図１は、本発明による犠牲反射面もしくはスタックを有する集光ミラーの概略図である。集光ミラーの構造体は、基板１０の上面に堆積した多層のスタック１２を具えている。基板１０は支持体として作用し、これは例えばシリコンやガラスなどの適切な材料で製造することができる。スタック１２は、（i）基板１０上に直接製造した下側反射面１４と、（ii）この反射面１４の上に製造した上側の犠牲反射面１６とを具えている。（スタック１２における層の数は実際にはもっと多いから、図１は説明のための図に過ぎないことは明らかである。）
【００１６】
多層の反射スタック１２は、重要な波長の光を反射するように設計するもので、これは従来の薄膜および多層技法によって堆積することのできる２つ以上の材料層を交互に配して形成する。好適な材料としては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、カーボン(Ｃ)、ベリリウム（Ｂｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、Ｂ４Ｃ，Ｍｏ２Ｃ、チタン（Ｔｉ）およびバナジウム(Ｖ)等が挙げられる。好適なスタックは、以下の７つの組み合わせ、すなわち、Ｍｏ−Ｓｉ、Ｗ−Ｃ、Ｍｏ−Ｂｅ、Ｒｕ−Ｂ４Ｃ、Ｍｏ２Ｃ−Ｓｉ、Ｔｉ−Ｃ、およびＶ−Ｃから選択される２つの材料を交互に配した層から形成する。 ＭｏとＳｉ（Ｍｏ／Ｓｉ）を交互に配した層は、ＥＵＶの用途にとって、例えば１０ｎｍ程度の波長の放射用に特に好適である。後に詳述するように、多層反射スタックからの放射の反射率は、スタックを形成する二重層の数に比例するが、二重層の数が所定数に達すると反射率は横ばいになる。層の数を増やすことで、小さい角度および時間帯域幅を犠牲にして、より高い反射率を得ることができる。二重層の数は、使用する材料に依存しており、概して約１０〜２００、好ましくは２０〜８０の範囲内の枚数とする。さらに、二重層は、概して約２ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜３０ｎｍの二重層の周期性を有する。「周期性」とは、１つの二重層の厚さを意味している。
【００１７】
ＥＵＶリソグラフィ用に犠牲反射面を組み込んだ集光ミラーの製造に当たっては、先ず下側反射面もしくはスタックを設計し、これを基板上に堆積する必要がある。好適な下側反射面は、上述の交互に配した二重層を有している。ＥＵＶの用途のために、下側反射面は、概して約２０％〜８０％、好ましくは少なくとも３０％のＥＵＶを反射するスタックを提供する２０〜８０の二重層を有しており、少なくとも約３０％のＥＵＶの入射光反射率を有している。好適なスタックは、一般に６０〜７０％のＥＵＶを反射するＭｏおよびＳｉからなる４０〜６０の二重層を有している。ＥＵＶリソグラフィのために期待されるプラズマ仕上げした集光ミラーの最大ＥＵＶ反射率は、概してこれらの範囲にある。さらに多くの二重層を加えたとしても、スタックのＥＵＶ反射率はこの値を超えて大きく改善されることはない。
【００１８】
次に、ＭｏおよびＳｉからなる二重層を有する犠牲反射スタックを、下側反射面の上に形成する。ＥＵＶへ応用するために、犠牲反射面は、概して４０〜４００の、好ましくは６０〜２００のＭｏおよびＳｉからなる二重層で構成する。実際の製造においては、下側反射面の形成の完了と犠牲反射面の形成の開始との間に中断が生じることはない。実際上、犠牲反射面は、所望のもしくは最大のＥＵＶ反射率を達成するのにはミラーに必ずしも必要ではない二重層スタックの外側の部分としてみなすことができる。下側反射面上に犠牲反射面もしくはスタックを堆積することは、集光ミラーの反射率を高めるものではないものの、犠牲反射面は、集光ミラーの耐用期間を長くする。好適な実施例においては、犠牲反射スタックの厚さは、下側反射面の少なくとも２倍にする。
【００１９】
ＥＵＶリソグラフィに適用する集光ミラーのＥＵＶ反射率は、ミラー上に堆積される二重層の数の関数としてシミュレートすることができるが、実用上の問題としては、理論上完全な反射率を達成することは有り得ない。実際上、ミラーの「実反射率」は、実際の生産中に計測しながら最大反射率を達成するのに必要な「ｘ」で表わす二重層の総数を決定する。これは下側反射面についても云えることである。本発明では、集光ミラーは、先ずｘ枚の二重層を基板上に堆積し、次いで追加の二重層を「ｙ」で表される枚数だけ犠牲反射面として堆積することによって製造する。ｙはｘの数分の１、もしくはｘの倍数として表わすことができる。好適な実施例において、ｙは、ｘの少なくとも２倍、好ましくは３もしくは４倍とする。
【００２０】
本発明による集光ミラーの耐久性は、犠牲反射面もしくはスタックの厚さに比例する。犠牲反射面の多重層の形成に用いられる材料の物理的な特性が、全体の耐久性に影響することは明らかである。実用的な見地から、堆積することのできる多重層の数は、スタック内に生じる応力によって制限され、この応力の大きさは二重層の数と共に増加する。応力が光学部品を規格外にまでも変形させた時点では、多重層が不具合を来たし、基板から剥離する。それゆえ応力の少ない多重層が好適である。多重層の数が増えることによって表面が粗くなることはまた、スタック上に堆積することのできる二重層の数を制限する。
【００２１】
犠牲反射面を用いる集光ミラーは図２に示したような適切なＥＵＶリソグラフィシステムに組み込むことができる。放射源２２からの放射は、集光ミラーセグメント３０（まとめて“Ｃ１”ミラーと称する）によって集光され、これにより弧形の像が生成され、これら弧形の像はミラー４０および５０としてまとめて示したルーフミラー対（それぞれ“Ｃ２”および“Ｃ３”ミラーと称する）によって回転させられる。（後に詳述するように、ミラーセグメント３０は犠牲多重層を有している）。ミラー５０によって反射された放射ビームは、トーリック（円環）ミラー６０（またはＣ４ミラー）によって反射され、６つの重複されたリングフィールドセグメントを反射マスク７０上に伝達する。親ミラー３０の少なくとも２つのセグメントを使用する。一般に親ミラーは、２〜１２個のセグメントに、好ましくは５〜８個のセグメントに、最も好ましくは６個のセグメントに分割する。例えば、ミラー３１は弧形の像を生成し、ルーフミラー対４１および５１はこの弧形の像を回転させてスリット像とし、これを適切な位置に伝達する。同様な弧形の像が、ミラーの組３２、４２、５２、などの組み合わせにより創られ、処理される。ミラー４１、４２、および４３は異なる独立したチャネルの一部であり、ミラー４４、４５および４６の群はそれぞれミラー４１、４２および４３の群のミラー像となる。
【００２２】
集光器の瞳を規定するＣ３ミラーからＣ４ミラーまでの距離は、Ｃ４ミラーからマスク７０までの距離の３〜１０倍の長さにすべきである。実例となる弧形７１をマスク７０上に示す。
【００２３】
ＥＵＶリソグラフィシステムはさらに、ウェーハ７８上に放射を使用してマスクを結像させる一組のミラーを有するリングフィールドカメラ７７を具えている。明らかなように、Ｃ４ミラーは、実入射瞳に後続している。
【００２４】
Ｃ２およびＣ３３ミラーの各々６つの対は、ルーフミラー対として作用し、６チャネルの光をオーバーラップさせるように並進させる。特に、Ｃ２およびＣ３のミラー対は、Ｃ１ミラーによって形成された弧形の像を回転させ、これらの像がマスク平面にて重畳されるようにする。Ｃ２ミラーは好ましくは平坦であって、かすめ入射に用いられ、このかすめ入射は好ましくは主ビームの入射角の８２°とする。主ビームの入射角は、反射率を同率にするために、好ましくはＣ２ミラーの各々において同じ入射角にする。更に、Ｃ１の角度は、Ｃ１の入射角が全て同じになるように放射源を中心に傾斜させるのが好適である。Ｃ３ミラーは概して、弱い凸型の球面をもち、Ｃ１の弧状の像をマスク上にまで中継する。Ｃ３ミラーは、システムの瞳（すなわち方位ビームの断面が最小となる箇所）に位置付けて、パッケージ化を促進し、そして６つのチャネルから弧状の像を重複させるべく傾斜させる。Ｃ３ミラーは好ましくは、カメラの中に入射するＥＵＶの量を最大化するためにできる限り互いに接近させるようにする（有効開口は約３ｍｍ離間させる）。
【００２５】
図２Ｂは、トロイド形（または楕円形）に形成したＣ４フィールドミラー６０を示している。図に示したように、集光器からのビームの断面６２は、ミラー６０の表面で反射し、可動マスク７０（図１Ａ）上に湾曲スリット照明７１を形成する。ビーム７５は、マスクからカメラ内に伝播する。トロイドは、Ｃ３ミラーを含む実瞳をカメラの入射瞳内に結像する。ミラーＣ４の焦点距離は、レンズメーカーの方程式から決定することができる。曲率半径ＲｘおよびＲｙは、コーディントン（Coddington)の方程式によって定まる焦点距離および入射角θの関数である。傾斜角も、入射角の増加につれて歪むのにつれて、入射ビームの横断面を歪ませる。この歪の出所を、Ｒｙが０．６ｍで、Ｒｘが９．０ｍであるＣ４の両凹面ミラーの例を示した図２Ｃに示してある。明らかなように、５０度のセグメントの中央部を、ほぼ円筒状で急勾配に傾けた凹面ミラーの底に反射させたときで、セグメントの端部がミラーの高めの縁部に反射するときは再マッピングが起こる。
【００２６】
図３Ａおよび３Ｂは、作り変える前と後のビームセグメントを示している。５０度のセグメントの端部の方が２８度のセグメントの端部よりもはるかに曲がる点に注意する。
【００２７】
本発明による集光器は、寸法が０．２５μｍ以下、好ましくは０．１８μｍ以下の少なくとも１つの素子を有する集積化デバイスを製造するための投影リソグラフィに使用するのに特に適している。このプロセスはマスクパターンに対応するパターン像を、製造すべきデバイス上に形成すべく照射されるマスクパターンを使用したリソグラフィ描画法によって、連続する複数レベルを構築することから成り、最終的にはパターン像領域内の材料が除去もしくは追加されることになる。概してリソグラフィ描画法が投影によって行われる場合には、集光した放射を処理して、投影カメラの結像光学部品および像品質を適合させて、その像品質が走査方向と横断走査方向でほぼ等しくなり、且つ隣接する線の間隔が変化するにつれて滑らかに変化するようにする。好適な実施例では、投影が、投影マスクの直線もしくは弓形の領域の光の照射を含むリングフィールドの走査を含むようにする。他の好適な実施例では、投影が、縮小リングフィールド走査を含み、この縮小リングフィールド走査では、像平面上に結像される弓形の領域が、対象である弓形の領域の大きさに対して縮小されたものとなり、これにより結像したパターンの大きさがマスク領域に比べて縮小されるようにする。
【００２８】
図４に示すように、照明器または集光ミラーは、それぞれ５０°の幅を持ち、システム軸もしくは放射源および親ミラーの中心によって規定される中心線１１とそれぞれ交差する６つのビームを発生する、非球面ミラーの６つの軸外セグメントから成る。親の非球面ミラー１０は、“点”光源１２をリング像１４に結像させる。従って、そのｒ−ｚ平面内での断面は、一方の焦点がプラズマ源にあり、もう一方がリングフィールドの半径にある楕円となる。５０°のミラーセグメントの各々は、ソースをリング像の５０°のセグメントに結像させる。
【００２９】
図５は、非球面ミラーの１つのセグメント２０からのビームのメリジアン断面図および等角投影図の両者を示しており、ここで等角投影図は側面図に対して、最小のビーム断面を有するビームの領域を通過している線２５の周囲で回転させたものである。この図は集光ミラー２０の形状、弧形の像２２および軸上の線焦点の中央に位置している蝶ネクタイ形の最小ビーム断面２４を示している。このような設計によって、弧形像２２の長さ方向に沿って均一な光照射が行える。
【００３０】
リソグラフィシステムでは好ましくは、例えば、ＥＵＶ、紫外線、可視光を含む放射の連続スペクトルを生成する小さく、小型の放射源を使用する。このような放射源の例としては、レーザ生成プラズマがある。“小さい”とは、基本的な３方向における寸法が約０．２ｍｍよりも小さい放射容積を意味している。“小型”とは、３方向の寸法がほぼ同じで、それぞれの差が１/２以下であることを意味している。これらの長さは、最大値の半分の強度を持つ位置間の全幅として規定される。ＥＵＶリソグラフィ用の照明放射の波長は、約９ｎｍ〜１８ｎｍ、好ましくは約１３．４ｎｍとするのが好適である。
【００３１】
放射源として好適なものは、例えばKubiak外による米国特許第５，５７７，０９２号に記載されているレーザプラズマ源（ＬＰＳ）および共にSilfvastによる米国特許第５，４９９，２８２号および第６，０３１，２４１号に記載されている毛管放電放射源およびパルス化毛管放電放射源がある。他の放射源としては、Fomaciarらによる米国特許第６，３５６，６１８号に記載されている電気毛管放電放射源がある。
【００３２】
明らかなように、集光Ｃ１ミラーの浸食速度は、図２Ａに示すように放射源２２の設計と集光ミラーまでのこの放射源の接近度にかなり依存する。レーザ生成プラズマ源の場合、Ｃ１ミラーの浸食速度はレーザとノズルの距離に大きく影響されることが分かっている。ノズル（もしくはターゲット）は、ガス供給の放出口である。概してレーザとノズルの間隔を小さくすることで高いＥＵＶ出力を得ることができるが、Ｃ１ミラーの浸食速度が大きくなるという付随効果もある。４０枚のＭｏ／Ｓｉの二重層を有する下側反射面および１００枚の二重層を有する犠牲反射面を持つように設計したＣ１ミラーを、上述のフォトリソグラフィシステムにおいて使用する場合、Ｃ１ミラーの寿命を生産日数で約１７５日以上伸ばすことができるということが推定された。この推定は、一日にそれぞれ４×５のＦＥＭの全領域ダイを有する１０個のウェーハを生産し、それぞれのダイは露光に８０秒かかる（走査速度０．５ｍｍ／ｓ）ということに基づいている。適切な設計をすることで、レーザ励起プラズマのレーザとターゲットの間隔をより小さくしたものを使用することができるようになり、これによりＣ１ミラーの寿命が延びて、処理能力が増すことになる。
【００３３】
上述の集光器の一部として犠牲反射面を有するＣ１ミラーを使用する場合には、フォトリソグラフィシステムの性能を最大化するために、Ｃ１ミラーの浸食パターンも考慮に入れる必要がある。例えば、６つのＣ１ミラーそれぞれにおいて浸食は不均一に起こるため、反射率が空間的に変化することになる。例えば、上述のフォトリソグラフィシステムにおいては、Ｃ１の半径方向における反射率のばらつきは、走査方向における放射源の像であるレチクル照明には現れない。非走査方向において、Ｃ１要素からなる６つのＣ１ミラーの影は、レチクル上に投じられる。反射率の方位変動はレチクルに現れる。しかしながら、６つの重なり合ったチャネルは、この変動を減らす傾向にある。従って、集光器には犠牲反射面を有する集光ミラーを用いるのが好適である。集光器の設計は、Ｃ１光学部品がレチクル上に結像されないようにすることで、この要因を補償することができる。原則として、集光器は、Ｃ１光学部品の反射率の空間的および時間的な変動を調整するように設計することができる。理想的には、Ｃ１光学部品は、瞳平面に結像され、この瞳平面では結像性能に左程影響を与えることなく、実質的な強度変動を容認することができる。
【００３４】
考慮する必要のある関連した問題として、表面が浸食されるにつれて起こる犠牲反射面における反射率の変動の大きさがある。この変動は、部分的には二重層に使用される特定の材料に依存している。図６Ａおよび６Ｂは、算出したＣ１ミラーの反射率とミラーにある層の数との関係を示している。ミラーの層は、最初は全部で８０の二重層の対、すなわちＭｏとＳｉを交互に配した１６０枚の層である。これは、下側反射面として用いる４０のＭｏ／Ｓｉ二重層と、犠牲反射面として用いる４０のＭｏ／Ｓｉ二重層を表している。グラフは、頂部層が浸食される際のＭｏ／Ｓｉ多重層の反射率を示している。加えて、図６Ａから明らかな局部振動は、ＭｏとＳｉの層を交互に配したことによるものである。算出された最大の変動は１．７９％であり、これはマスク平面上において容認するには大きすぎるものであるが、これは瞳平面における強度変動としては容易に適合させることができる。
【００３５】
多重層の不均一な浸食もＣ１ミラーの表面に形状変化を引き起こす。（形状変化とは、理想的に定た光学部品の形状からの偏差のことである）。一次効果にとって、反射はほぼ１の屈折率を有する材料からなる多層スタックの深度内から起こるため、多重層の除去は、反射波面の位相を変化させさせることにはならない。しかしながら、多くの多重層を除去すると、二次効果によって、反射された光の波面に無視できないほどの位相誤差が生じることになる。多重層にかかる応力が大きい場合には、頂部層が浸食されたことによって起こる弛緩が、形状の変化を誘発する。これらの効果の一方または両方は、使用することのできる犠牲多重層の数を制限することになる。集光器の形状の必要条件は、結像光学系のそれよりもずっと自由度のあるものであるため、この要件は主要な制約となるものではない。
【００３６】
フォトリソグラフィシステムが停止し、犠牲反射面を有するＣ１ミラーがその頂部面にＭｏ層を有しているという極端な場合においては、長期間にわたる酸化によって厚いＭｏＯ２の層が生成されることになる。Ｍｏ層の厚さが２．７６ｎｍである場合、体積が元の２倍になるとすると、厚さが５．５ｎｍのＭｏＯ２が形成されうる。この現象によって１５．６％の反射損失が生じる。Ｃ１ミラーの６つのセグメントの全表面がこの最悪の状態にある場合、反射率の損失はスループット損失として明白なものとなる。酸化物層は、放射源の更なる動作によって除去されることになるため、スループット損失を生むこの酸化物は一時的なものである。スループットの変化が小さく、ゆっくりと変化するので、通常のツール動作において容易に適合させる必要がある。
【００３７】
これまでの記述において特に本発明の好適な実施例のみを開示したが、上述の技術および添付の請求の範囲を逸脱しない範囲内で、本発明の多くの修正および変更を加え得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】二重層スタックで形成した集光ミラーを示す図である。
【図２】図２Ａは、一組の補正ミラーをビームが通過することを示し、且つビームとカメラの相互作用を示している、ＥＵＶフォトリソグラフィシステムの斜視図であり、  図２Ｂおよび図２Ｃは、急勾配に傾けられた両凸ミラーを示す図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、新形態にする前および後のビームセグメントを示す図である。
【図４】補正ミラーを持たない集光システムの側面図であり、システムの中心線を横切る像を有するリングフィールドに、点光源を再結像させるところを示す図である。
【図５】本発明の実施例の他の側面図であり、ミラーとビームの幾何学的関係をより詳細に示す図である。
【図６】図６ＡはＭｏ/Ｓｉ多重層の浸食に対して算出した反射率のグラフであり、  図６Ｂは、Ｍｏ層およびＳｉ層をそれぞれ交互に積層したことに因り生じる局所的な振動を示す図である。
【図７】従来技術によるフォトリソグラフィ装置を示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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