(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の光軸、及び該光軸上に位置する第１の焦点、並びに実焦点または虚焦点である第２の焦点を有するコレクターミラーであって、前記第１の焦点近くに配置された光源からの光を前記第２の焦点に集束させるコレクターミラーを具備し、このコレクターミラーは、前記第２の焦点が温度変化のときに変化しないように、前記光軸の方向に変位可能である、光源からの放射線のための集束装置。
【請求項２】
前記光源は、レーザープラズマ源である請求項１の集束装置。
【請求項３】
前記コレクターミラーは、温度変化のときに、これの形状が前記第１の焦点と第２の焦点との間の間隔が一定に保たれるように、前記光軸の方向に変位可能であると共に、共焦点曲線群に従って変化され得る請求項１の集束装置。
【請求項４】
前記コレクターミラーは、温度変化のときに放射線の角度分布が第２の焦点の所で維持されるように、前記光軸の方向であるｚ方向に変位可能であると共に、当該コレクターミラーの形状が変化され得る請求項１の集束装置。
【請求項５】
前記コレクターミラーは、温度変化のときに放射線の角度分布が第２の焦点の所で維持されるように、前記光軸の方向に変位可能であることに加えて、当該コレクターミラーの形状が変化され得るか、前記光源が変位され得る請求項１の集束装置。
【請求項６】
前記コレクターミラーは、前記光源を含む面内にあるマウントに装着されている請求項１の集束装置。
【請求項７】
前記変位は、前記コレクターミラー並びに前記マウントの形状の変化によりなされ得る請求項６の集束装置。
【請求項８】
前記変位は、前記コレクターミラーもしくは前記マウントの形状の変化によりなされ得る請求項６の集束装置。
【請求項９】
前記コレクターミラーは、平行四辺形ビーム構造体によりフレームに装着されている請求項６の集束装置。
【請求項１０】
駆動構成部材が、前記変位のために設けられている請求項６の集束装置。
【請求項１１】
前記駆動構成部材は、前記コレクターミラーと前記マウントとの間に配設されている請求項１０の集束装置。
【請求項１２】
前記コレクターミラーは、曲げばねによって前記マウントに接続されている請求項６の集束装置。
【請求項１３】
前記コレクターミラーは、前記光源の方向に付勢されている請求項１の集束装置。
【請求項１４】
ばね装置が、前記付勢のために設けられている請求項１３の集束装置。
【請求項１５】
異方性熱負荷が与えられたときに、前記コレクターミラーは、均一な温度分布が前記コレクターミラーでなされ得るように、不均一に分布された冷却装置を有する請求項１の集束装置。
【請求項１６】
ＥＵＶ放射線を使用するマイクロリソグラフィで使用するための請求項１の集束装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比較的詳細まで規定された型の、請求項１の前段部に係わるコレクターミラーを有する、光源、特にレーザープラズマ源からの放射線のための収束装置（focusing device）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロリソグラフィにおいて、レーザープラズマ源等の光源がしばしば使用されている。この光源の光は、コレクターミラーを介して、虚像もしくは実像の条件で、第２の焦点に集められ、所定のビームを形成するために照明システムへガイドされる。コレクターミラーは、レーザープラズマ源により加熱され、例えば照明の欠陥、テレセントリング（telecentring）のエラー、均一性の欠陥などのマイナス影響を下流の照明システムに与え得る形状の変化に対応し、光のロスを導き得る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
こうした不利な点を回避するために、発生された熱を放散させるようにコレクターミラーを冷却する方法が公知である。しかし、この目的を果すために必要になる大きな支出にも関わらず、結像の精度に関して、避けられない公差化の問題が、まだ残っている。これらは、特に第２の焦点の位置の変化に帰する。更に、パルス的に操作される場合に、時間とともに強く変化し得る所定の高熱負荷を考えると、コレクターミラーは、全体に一定の温度レベルで維持されることが不可能で、“動的な”冷却システムを必要とするようになる。
【０００４】
本発明の目的は、先行技術での不利な点が回避され、特にコレクターミラーの光学特性が、下流照明システムにおけるマイナス影響が起こらないように熱負荷下でも変わらない形状で維持される装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係われば、この目的は，請求項１で請求された態様によりなされる。
【０００６】
コレクターミラーは、ｚ方向に、即ち、光軸の方向に特に変位され、また、コレクターミラー自身は、第２の焦点の位置が温度変化のときに変化されないようにデザインされている事実により、コレクターミラーの光学特性が熱負荷のもとでさえも変化されない形態で維持される。
コレクターミラーが、これの形状が、楕円群、双曲線群もしくは放物線群のような共焦点曲線群(isofocal family of curves)に従って設定されるように、装着もしくは構成する第１のデザイン上の解決が本発明に係れば提案されている。“共 (isofacal)”焦点曲線群により意味されることは、源、即ち、第１の焦点と第２の焦点との間の間隔（spacing）が変化しないことである。楕円群のみが、簡単にするために、以下に説明される。楕円の共焦点群は、源をこの源の固定された像(fixed image) に投影する。このコレクターミラーが、共焦点曲線群に従って加熱のもとで成形されているので、この光学特性は、一定に維持される。このことは、コレクターミラーを冷却するか、高い経費をかけて一定の温度に維持する必要性をなくすことを意味するが、熱によるコレクターミラーの形状の変化は、選択された光学特性が変化しないで維持されるように、生じることも意味する。
【０００７】
上記のような共焦点コレクターミラーにとって、円錐定数(conic constant)Ｋとセミパラメータ(semiparameter) Ｐ＝Ｒとは、源とコレクターミラーの頂点との間の間隔の一次関数により良い近似値で表され得る。
もし、一方で、目的が、コレクターミラーの変位もしくは変化によって、通常は無視し得る倍率の変化を避けるとこであれば、光源とこの光源の結像面との間の間隔は、第２の解決策に従って変えられなければならない。これは、例えば、能動的(actively)にか、受動的な熱膨張(passive thermal expansion)によりなされ得る。偏心率γもしくは円錐定数Ｋは、倍率を有するコレクターミラーに対して一定に維持されなければならない。そして、頂点曲率Ｐ＝Ｒは、線形的に変化しなければならない。この解決は、臨界照明をするシステムにとって、ある環境のもとでは、有効である。なぜなら、光源の像は、レチクルで同じサイズを維持するからである。
【０００８】
第１の焦点と第２の焦点との間隔が同じに維持される共焦点曲線群を使用する解決策とは反して、 異なる解決策においては、コレクターミラーから第２の焦点へのビーム角度が同じに維持されて、第２の焦点が対応して変位される。もし、第２の焦点が同じ点に維持されるのであれば、コレクターミラーばかりではなく、光源もしくは第１の焦点も、ｚ方向に対応して動かされなければならない。
【０００９】
コレクターミラーは、異方性の熱負荷を通常は受けるので、少なくともほぼ均一な温度分布がコレクターミラーで果されるような方法でコレクターミラーに不均一に分布された冷却装置が設けられるというような、本発明に係わる改良が成され得る。これは、公知の冷却装置と比較して、比較的高い費用がかかる。しかしながら、この費用は、コレクターミラー全体の冷却を果す必要がなく、また大部分の均一な温度分布を確実にすることから、著しく低く維持されることが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
所望の方法でコレクターミラーの形状の変化を特に果すためのデザイン構造が、従属項と、図面を参照して以下に説明される典型的な実施形態とにおいて、原則的かつ概略的に説明されている。
【００１１】
ＥＵＶリソグラフィのための照明システムにおけるミラーの配置が、共焦点に機能するコレクターミラー１を用いる可能性のある例として、図１に示されている。
【００１２】
例えばレーザープラズマ源、またはピンチプラズマ（pinch plasma ）焦点もしくは高濃度（dense）プラズマ焦点の源２からの光は、コレクターミラー１を介して、フェーセットミラー（facet mirror）３上に投射される。この源２は、コレクターミラー１の第１の焦点に位置されている。説明されている典型的な実施形態において、第２の焦点（図示されず）は、フェーセットミラー３の下流に位置されている。光は、照明システムの下流ビーム構造体とルーティングユニットとに供給され、偏向ミラー４を介してフェーセットミラー３からレチクル（マスク）５へ送られる。レチクル５の構造は、投射レンズ６を介しての結像のためにウエハ７での結像を導いている（図示されず）。
【００１３】
レーザープラズマ源２は、コレクターミラー１を、これの形状が変化する高熱負荷にさらす。通常、これの形状の変化は、制御不可能な照明欠陥を生じさせる。
【００１４】
図２は、コレクターミラーの光学特性が維持されるような、コレクターミラー１の制御される形状の変化と変位との原則を示している。これは、第２の焦点の位置が変わらずに維持されるように、コレクターミラー１が特にｚ方向へ変位され、これの形状が、共焦点曲線群に従って変化されるという解決法を示している。
【００１５】
良い省略算のために、楕円形群を示すパラメーターε及びｐが、温度変化ｄＴの一次関数として表され得る。かくして、これは、
【数１】
0005021876.tif 000002
を適用できる。この場合、
ｐ＝セミパラメーター
２ｅ＝焦点間隔
ｓ０＝源からコレクターミラーの頂点までの距離
ａ０＝ｅ＋Ｓ０並びにＳ（ｄＴ＝０）＝Ｓ０
である。
【００１６】
これは、間隔距離＝源からコレクターミラーまでの距離であるために、
ｓ＝ａ−ｅ
α＝使用される材料の線膨張係数
ε＝楕円の偏心率
γ２＝第２の焦点とコレクターミラーとの間のアパーチャ角
を適用している。
図２に示されるように、焦点間隔２ｅは、変わらずに維持され、角度γ２がγ２’に変化し、角度Ｓ０がＳ（ｄＴ）に変化するのみである。
【００１７】
図３では、解決法の原理を示しており、コレクターミラーは、倍率、即ち像の大きさもしくは像側のアパーチャが熱負荷下で変化しないように、デザインされている。源２からこの光源の像までの間隔は、目的によって異なる。偏心率εもしくは円錐定数Ｋが、この倍率維持コレクターのために一定に維持されている。頂点曲率ｐ＝Ｒが、線形に移動する。以下の式は、セミパラメーターｐのためにこれから導かれる。
【００１８】
【数２】
0005021876.tif 000003
また、図３に示されているように、この場合、焦点間隔２ｅは、２ｅ’に変化する。これは、源２が２’に変位されることを意味する。示されるように、この場合、アパーチャの角度γ２は、変わらずに維持されている。また、源２が変位される代わりに、角度γ２を変わらず維持するために、第２の焦点が、同じ結果を有するように変位されることが、原則的には可能である。しかしながら、実際は、第２の焦点は、固定されて維持される。また、源２と、コレクターミラー１とは、ｚ方向へ適当に変位される。
【００１９】
言うまでもなく、楕円群の代わりに、双曲線群もしくは放物線群を利用することも可能である。
コレクターミラー１は、加熱される際、これが共焦点であるかあるいは倍率を維持する形で機能するように、設定の必要条件に従ってデザインされている。このことは、形状の特有の変化が、この形状がこれに応じて変化するような方法で成されることを意味する。多々のデザインの改良が、この成形を果すために、可能である。かくして、図４乃至図９を参照して概略的に以下で説明されている典型的な実施形態は、例としてのみ考慮されるのがよい。これらは、共焦点コレクターミラー１に関する。コレクターミラー１の適当なデザイン構造と、これの吊り下げと、適当な場合はこれの冷却とを考えると、コレクターミラー１の形状の変化は同様に起こるが、これは、特に望ましい特有の光学特性が、そのまま維持されるように起こるというのが、実際のところである。
【００２０】
図４の典型的な実施形態に係われば、コレクターミラー１は、周囲で、光軸８即ち、ｚ軸（光学軸）に対し直角に変位され得る支持部９を介してマウント１０に接続されている。加熱されている際、コレクターミラー１は、膨張し、支持部９は、矢印１１の方向に、温度に応じて、変位され得る（コレクターミラー１の破線部を参照）。同時に、コレクターミラー１は、後方へ移動されるか、中央のガイド１２で、ばね装置１３の抵抗に抗して、源２から離れる。示されるように、こうして、源２と頂点との間の間隔Δａ１の変化が起こる。コレクターミラーの共焦点を維持する、もしくは、この光学特性に関連する後者の共熱を維持するために、間隔Δａ１の変化が、同様の光学効果を有する楕円形の所望の共焦点群を発生させるように設定されることを確実にする必要がある。しかしながら、所望の間隔の変化は、計算でもしくは経験的に、使用される公知の材料、膨張倍率、焦点間隔、更には公知のパラメーターによって決定され得る。
【００２１】
熱負荷下で、コレクターミラー１は、ｚ軸に沿った変位を行う。即ち、間隔距離は、変化する。また、源２の平面１５にミラーを取り付けるという目的を果すのに好都合である。熱膨張が生じると、これは、自動的にｚ軸８に抗する移動を引き起こす。こうして、楕円の形状は、源からの像の大きさもしくは“像の側上”のアパーチャの“関連するアパーチャ”において、互いに異なっている。しかしながら、一般に、このような像の大きさの変化は、照明システムの性能に極僅かな影響を与えるのみである。
【００２２】
受動的なデザインでは充分でない場合、ｚ変位は、マウントにもしくはマウント１０とコレクターミラー１もしくは支持部９との間に適当な部材を用いて、比較的正確に設定され得る。これは、例えば支持部材１６（図５を参照）を介して吊り下げることによって、または１以上の能動部品１７（図６を参照）を用いて、果され得る。能動部品１７は、コレクターミラー１とマウント１０との間に配置され得る。これは、所望の長手方向の変位を果すために、例えば特殊な膨張係数を有する材料で形成された駆動構成部材として使用され得る。また、同様に、例えば空気、水圧、静磁気、圧電部材等の単純駆動動作構成部材も、使用可能である。このような駆動構成部材は、特に駆動され、必要であれば、適当な適応と変化を果すという利点を有している。
【００２３】
共焦点コレクターミラー１のための支持部の型が、図７に示されている。更に、この“自然な”変位Δａ１は、付加的に、更に膨張される。このために、複数のストラット１８が、コレクターミラー１に、周囲に渡って分配されるように、配置されている。これらは、この場合、ｚ軸８と外周との間の周囲の領域に配置されている。ストラット１８は、一端で、夫々に支点１９を介して、コレクターミラー１に接続されており、他端は、夫々に支点２０で、関節部を成すように夫々に支持されている。ストラット１８の長軸は、ｚ軸８に対し平行に延びている。これは、コレクターミラー１が温度上昇を経験すると、膨張し、破線の位置に到達する。同時に、かくして、ストラット１８も変位され、これらの支点は、破線の位置１８’，１９’へ変位される。この結果、コレクターミラー１の頂点から源２までの間隔は、更に値Δａｘだけ、付加的に変化する。かくして、コレクターミラー１の全変位は、Δａ２＝Δａ１＋Δａｘで表される。Δａｚは、共焦点を果すために、ストラット１８の長さＬにより、所望のように設定され得る。
【００２４】
ストラット１８の外側の軸回転が、ｚ軸、かくして付加的な通路Δａｘ上への投射に対し、対応する短縮化を引き起こす。
改善の原則が、図８に示されており、逆の動きが果される。この場合、同様に、ストラット１８は、周囲に渡って設けられ、ｚ軸８とコレクターミラー１の外周との間に位置され、同様に、夫々に関節部１９を介してコレクターミラー１に一端で接続され、また、他端で支点２０に取着されている。
【００２５】
しかしながら、ストラット１８の長軸は、コレクターミラー１の後方への変位を考慮して特に寸法Δａｘだけストラット１８がこの変位を妨害するように、この場合ｚ軸に対し傾斜するように位置されている。この場合、これは、コレクターミラー１の変位のためのΔａ３＝Δａ１−Δａｘを適用できる。同様に、Δａｘは、ストラット１８の長さＬにより設定され得、かくして、コレクターミラー１の対応する全変位を共焦点を作り出すように果すことが可能である。
【００２６】
図７に係わる全変位間隔が増加する改良か、図８に係わる全変位間隔を減少する改良の選択は、特有の使用状況とパラメーターとによって夫々に決定されている。
コレクターミラー１の支持部の型は、図９の原則に示されている。支持部は、平行四辺形２１を介し、マウント１０を用いて機能する。
また、適当な場合は、更なる冷却装置を付加的に設置することが可能である。この冷却装置は、図４の原則に参照符号“２２”で示されている。特にレーザープラズマ源が使用されている際、コレクターミラー１は周囲に渡って分配され不均一に加熱されるので、冷却ダクト２２は、全体的に見て、コレクターミラー１において少なくとも大部分に均一な温度がもたらされるように局所的な冷却が果されるような方法で、配置されている。
温度が上昇する際、また、コレクターミラー１の変位は、倍率に変化を生じさせる。しかし、これは、ほんの僅かの変化である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、マイクロリソグラフィのためのＥＵＶ照明システムに配置された本発明に関わるコレクターミラーの概略を示している。
【図２】図２は、楕円形の共焦点群のための、コレクターミラーと第２の焦点との間の放射線の移動通路の原則を示している。
【図３】図３は、倍率を維持するための、コレクターミラーと第２の焦点との間の放射線の移動通路の原則を示している。
【図４】図４は、本発明に関わる共焦点コレクターミラーのための第１の型の支持部を示している。
【図５】曲げばねを備えた共焦点コレクターミラーの支持部を示している。
【図６】図６は、能動部品を備えた共焦点コレクターミラーの支持部を示している。
【図７】図７は、温度上昇が起こる際に間隔が付加的に変化する共焦点コレクターミラーの支持部を示している。
【図８】図８は、温度上昇が起こる際の位置の変動が少ない共焦点コレクターミラーの支持部を示している。
【図９】図９は、平行四辺形ガイドを介して取り付けられた共焦点コレクターミラーの支持部を示している。
【符号の説明】
１…コレクターミラー、２…源、３…フェ−セットミラー、４…偏向ミラー、５…レチクル、６…投影レンズ、７…ウエハ。
【図１】
0005021876.tif 000004
【図２】
0005021876.tif 000005
【図３】
0005021876.tif 000006
【図４】
0005021876.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005021876.tif 000010
【図８】
0005021876.tif 000011
【図９】
0005021876.tif 000012