JP2010510666A - フォトリソグラフィ・スキャナ・フィールド投影装置用の反射光学システム - Google Patents

Abstract

フォトリソグラフィ・スキャナ・フィールド投影装置用の反射光学システムについて述べる。一例では、光学投影システムは、フォトリソグラフィ・マスクの反射をウェハ上に結像するために少なくとも８つの反射表面を有し、このシステムは、少なくとも０．５の開口数を有する。

Description

本説明は、フォトリソグラフィ用のフィールド投影システムに関し、詳細には、大開口数および他の改善された特性のためのオブスキュレーション（ｏｂｓｃｕｒａｔｉｏｎ）を有する反射光学反射システムに関する。

集積回路チップ上でトランジスタ、ダイオード、抵抗器、コンデンサ、および他の回路要素の数を増やすために、これらのデバイスは、共にますます近接して配置される。これは、各デバイスをより小さくすることを必要とする。現在の製造技術では、１９３ｎｍの波長を有するレーザ光がフォトリソグラフィに使用される。これらは、遠紫外（ＤＵＶ）システムと称される。これらのシステムは、差渡し約１００ｎｍ、最大でおそらくは差渡し５０ｎｍのフィーチャを確実に作り出すことが可能である。さらに小さいフィーチャを作り出すことに対する１つの障害は、使用される光の波長である。提案されている次のステップは、極端紫外（ＥＵＶ）光と称される４ｎｍ〜３０ｎｍの光を使用することである。システムの残りの部分、およびプロセス・パラメータに応じて、この光は、現行の５０ｎｍ〜１００ｎｍよりはるかに小さい、差渡し１０ｎｍから２０ｎｍと同寸のフィーチャを生み出すことを可能にすることができる。

フィーチャのより小さいサイズは、解像度の改善の結果である。フォトリソグラフィ・システムの解像度は、光の波長を、照明システムの投影光学系の開口数で除したものに比例する。その結果、解像度は、使用される光の波長を短縮することによって、またはフォトリソグラフィ投影光学系の開口数（ＮＡ）を増大することによって、またはそれらの両方によって改善することができる。

提案されているＥＵＶフォトリソグラフィのための、１つの普及している波長は、１３．５ｎｍである。既知の材料はすべて、この周波数で光を吸収する。その結果、投影光学系を、透明なレンズを使用して作製することができない。したがって、提案されている投影光学系は、曲面鏡を使用することに基づくものである。しかし、ＥＵＶ光について、今までに開発されている最良のミラーは、ミラーに照射される光の約７０％を反射するにすぎない。その光の他の３０％は、ミラーによって吸収される。

これらのＥＵＶ投影光学系ミラーは、シリコン基板に多層コーティングを付着することによって作製される。これらの多層は、ＭｏおよびＳｉ、またはＭｏおよびＢｅの、４０層以上の交互層で構成される。これらの多層は、周期構造に依拠し、コーティング間で反射波面を構築する。表面の反射率は、光が表面に当たる角度、温度、および光の波長によって大きく影響を受ける。入射角については、光がミラーに直接、すなわちミラー表面に対して垂直に当たるとき、反射率は最高である。光が垂直から逸れるほど、その光に対するミラーの反射率が低くなる。入射角が２０度を超えると、光損失の増大は、かなりのものとなる。これは、光学システムの可能な設計を大きく制限する。ＤＵＶに関して十分に機能する投影光学設計は、高入射角によりＥＵＶに関して全く機能しない可能性がある。

フォトリソグラフィ・スキャナの開口数（ＮＡ）は、一部には、投影光学系内のミラーの数によって制限される。６枚ミラー・システムは、０．２５のＮＡを有することができ、８枚ミラー・システムは、０．４のＮＡを有することができる。しかし、ＥＵＶ照明の場合、最もよく知られるミラーは、部分的に反射性にすぎない。したがって、８枚ミラー・システムでは、６枚ミラー・システムに比べて、ミラー・システムを通ってくる光の量が半分に減少する可能性がある。ミラーがより多くなると、より長い露光時間、またはより明るい光源が必要となる。露光時間がより長くなると、マイクロ電子デバイスを生産するのにかかる時間が著しく影響を受ける可能性がある。光源がより明るくなると、光の吸収によって引き起こされる極度の熱、および光それ自体の破壊的な影響により、ＥＵＶ光に伴う他の難点がもたらされる。その結果、８枚ミラー・システムは、非現実的なものと考えられている。

本発明の実施形態については、以下の詳細な説明から、また本発明の様々な実施形態の添付の図面から、より完全に理解することができる。しかし、図面は、限定的なものと解釈するべきではなく、説明および理解するためのものにすぎない。

本発明の一実施形態によるフォトリソグラフィ用の例示的な反射投影光学システムのｘ−ｚ平面内での光線追跡図である。

図１Ａの例示的な反射投影光学システムのｘ−ｙ平面内での光線追跡図である。

２つのオブスキュレーションを示す、図１Ａの投影光学システムの光軸に沿って見下ろす図である。

図１Ａの投影光学システムの歪曲および収差解析の図である。

図１Ａの投影光学システムに関するプリスクリプションを提供する表である。

図１Ａの投影光学システムに関する仕様データを提供する表である。

図１Ａの投影光学システムに関する平均入射角を提供する表である。

図１Ａの投影光学システムに関する波面解析を提供する表である。

本発明の一実施形態によるフォトリソグラフィ用の第２の例示的な反射投影光学システムのｘ−ｚ平面内での光線追跡図である。

図８Ａの例示的な反射投影光学システムのｘ−ｙ平面内での光線追跡図である。

２つのオブスキュレーションを示す、図８Ａの投影光学システムの光軸に沿って見下ろす図である。

図８Ａの投影光学システムの歪曲および収差解析の図である。

図８Ａの投影光学システムに関するプリスクリプションを提供する表である。

図８Ａの投影光学システムに関する仕様データを提供する表である。

図８Ａの投影光学システムに関する平均入射角を提供する表である。

図１の投影光学システムに関する波面解析を提供する表である。

本発明の一実施形態によるフォトリソグラフィ用の第３の例示的な反射投影光学システムのｘ−ｚ平面内での光線追跡図である。

２つのオブスキュレーションを示す、図１５の投影光学システムの光軸に沿って見下ろす図である。

図１５の投影光学システムに関する平均入射角を提供する表である。

本発明の実施形態と共に使用するのに適したＥＵＶフォトリソグラフィ用の例示的なステッパの図である。

０．５のＮＡを達成することができるＥＵＶ光用の８枚ミラー光学投影システムについて述べる。これは、他の６枚ミラー・システムおよび８枚ミラー・システムに比べて解像度を倍化する。ＮＡがより高くなると、システムに関するエタンデュ（集められる光）が著しく高くなり、２つの追加のミラー内で吸収によって失われる光を相殺する。システム全体を通して低入射角を維持する際に助けとなる、８枚ミラー・システムにおけるオブスキュレーションについても述べる。環状の収集光学系を使用し、オブスキュレーションによって失われる光を補償することができる。

図１Ａは、反射投影光学システムの一例の光線追跡図を、ｘ−ｚ平面内で示す。図１Ｂは、同じシステムをｘ−ｙ平面内で示す。このシステムは、本発明の一実施形態によるＥＵＶフォトリソグラフィ投影光学系に適している。図１Ａおよび図１Ｂのシステムのミラーの半径、非球面プリスクリプション、および軸分離で表した、ミラーのそれぞれについてのプリスクリプションが、図４に示されている。各ミラーに当たる光の平均入射角が図６に与えられており、このミラー・システムの波面解析が図７に与えられている。

図１Ａおよび図１Ｂの反射光学システムは、１〜２ｍｍの間のリング・フィールド幅を有する、０．５０の開口数を達成することができる遮光（ｏｂｓｃｕｒｅｄ）８枚ミラー・システム設計である。マスクが図の左端にあり、ウェハが右端にある。マスクを照明するための光源および収集光学系は、示されていない。８枚のミラーのうち、ミラーＭ７およびミラーＭ８は、ミラーの表面を通る穴の形態にある小さなオブスキュレーションを有する。

マスクは、各辺で約６インチ（１５０ｍｍ）ある方形の結像表面を有することができる。次いで、投影されるイメージ・フィールドは、約１ｍｍ×２０ｍｍ（スキャン×クロススキャン）とすることができ、これはステッピング・スキャナにとって望ましいフィールドである。

光学リソグラフィ・システムの解像度は、レイリー方程式のコヒーレント近似、
Ｒ＝ｋ１λ／ＮＡ
によって見積もられるのが慣例であり、この式は、無単位のレイリー定数ｋ１、光の波長λ、露光システムの開口数ＮＡの関数として、最も小さい解像可能なハーフピッチ（最小ラインに最小スペースを加算したものの２分の１）で表して、解像度Ｒを表す。ｋ１値は、リソグラフィ処理の化学的および他の側面に基づいて、リソグラフィ・プロセスの質の尺度として使用される。０．５のｋ１係数を仮定すると、この設計は、ｋ１λ／ＮＡによって０．５×１３．５ｎｍ／０．５＝１３．５ｎｍとして与えられる最小解像度を達成する。特別なプリンティング技法、および交互照明方式により、これを１０ｎｍ未満に増大することができる。これは、シリコン半導体材料に関する動作の限界に近いものである。

図１Ａおよび図１Ｂの投影システムでは、長共役から短共役にかけて、第１のミラーは凹面、第２のミラーは凸面、第３のミラーは凹面、第４のミラーは凹面、第５のミラーは凸面、第６のミラーは凹面、第７のミラーは凸面、第８のミラーは凹面である。凹面ミラーを「Ｐ」（正の光屈折力）で、また凸面ミラーを「Ｎ」（負の光屈折力）で示すと、第１の実施形態の構成は、「ＰＮＰＰＮＰＮＰ」として述べることができる。

ミラーＭ１とミラーＭ２は、第１の結像群Ｇ１として共に機能する。Ｇ１群は、ミラーＭ２の後で、マスクの中間像Ｉ１を形成する。ミラーＭ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６は、別の結像群Ｇ２を形成し、Ｍ６とＭ７との間で、第１の中間像の第２の中間像Ｉ２を形成する。この中間像は、ミラーＭ７およびミラーＭ８からなる第３の結像群Ｇ３によってウェハ上に中継される。

Ｇ３群は、Ｇ２群によって形成された第２の中間像Ｉ２を、この例では４分の１に縮小する適正な縮小率でウェハに中継する。第２の中間像Ｉ２は、ミラーＭ６とミラーＭ７とのほぼ中間である。どちらのミラーからも遠いこの場所は、主光線の入射角を減少させる助けとなり、ミラー間により多くのクリアランスまたは空間をもたらす。同様に、第１の中間像Ｉ１は、ミラーＭ２とミラーＭ３とのほぼ中間であり、同様の利益をもたらす。

後方作業距離は小さい（約１〜２ｍｍ）が、同様の条件下で動作する現行の液浸ステッパにとっては十分である。これは、一部には、２０：１というミラーＭ７のアスペクト比によって可能になる。マスクのところでの主光線角は、約８度の範囲内にあり、この角度は、シャドーイング効果により水平−垂直バイアスに影響を及ぼす。しかし、これはマスク・バイアスによって容易に補償することができる。

図２は、２つのオブスキュレーションを示す、図１Ａの投影光学システムの光軸３０に沿って見下ろす図を示す。上部スリット３２は、Ｍ８内のオブスキュレーションである。Ｍ８の表面は、ほぼＭ６からの仮想像であるため、完全な像がＭ８内の小さなオブスキュレーションを通過することができる。同様に、Ｍ７内の下部スリット３４は、ほぼＭ８からウェハ上への実際の像であるため、小さなスリットが完全な像を通すことができる。本例では、スリットは、およそ幅１〜２ｍｍ、差渡し２６ｍｍである。光は、ミラーＭ８からウェハに至るその経路内で、ミラーＭ７内の穴３２を通過する。光は、ミラーＭ６からミラーＭ７に至るその経路内で、ミラーＭ８内の穴３４を通過する。オブスキュレーションは、非常に小さいため、部分的にコヒーレントな像形成（ｉｍａｇｅｒｙ）に対して重大な影響を有する可能性が低い。

瞳面オブスキュレーションは、結像に影響を及ぼす可能性がある。面積において１０％（直線寸法において３１．６％）にすぎないオブスキュレーションを有する小さな投影レンズが、そうでない場合には瞳の中央を通過するはずの光の回折次数を遮断する可能性がある。これは、像の質をかなり劣化させるおそれがある。それらの回折次数のこの遮断を克服するために、これらの回折次数を、図面に示されているように、軸外し角で導くことができる。

そのような中心遮光（ｃｅｎｔｒａｌ ｏｂｓｃｕｒａｔｉｏｎ）に伴う光損失を低減するために、円盤照明パターンに対して、環状の照明パターンを使用することができる。そのようなパターンは、ほぼ環状の明部によって囲まれた、中央の、ほぼ円形の暗部を有することができる。明部は、暗部の外周のところに円形の内周を、また投影光学システムの結像フィールド内に円形の外周を有する。これは、光強度を、オブスキュレーションの外側で増大させ、オブスキュレーションを介して減少させることを可能にし、その結果、ウェハ上の得られる像のコントラストを増大させることになる。環状の照明パターンは、収集光学系によって生成することができる（たとえば、図１８の１１７参照）。

軸外し照明方式または収集光学システムの環状の照明パターンは、図１Ａおよび図１Ｂの投影光学系と、また図８Ａおよび図８Ｂの投影光学系と組み合わせることができる。この照明パターンは、これらのシステム内で、上述のオブスキュレーションを少なくとも部分的に補償することになる。

図３は、十分に補正された設計を示す、光線追跡最適化の後で行われた歪曲および収差解析を示す。イメージ・フィールド全体にわたる歪曲の最大の範囲は、約０．４５ｎｍ以下である。変位の変化は、規則正しく、かつなだらかである。４：１から５：１の範囲の縮小比が可能である。この低歪曲は、十分にＥＵＶ光を用いたフォトリソグラフィにとって必要とされる範囲内にある。

図４には、プリスクリプションが（カリフォルニア州パサデナのＯｐｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓの）Ｃｏｄｅ Ｖ（登録商標）フォーマットでリストされている。鏡面は、諸図におけるＭ１〜Ｍ８と同じ順序でＯＢＪ：１〜８として採番されている。表面番号の後には、曲率半径（Ｒ）と、光学表面間の頂点から頂点の間隔とをリストする２つの追加のエントリがある。各表面の後のＡＳＰエントリは、より高次の多項式変形を用いた回転対称の円錐表面を示す。非球面プロファイルは、そのＫ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ値によって一意に決定される。

仕様データが図５に与えられている。オブジェクトのところでの開口数（ＮＡＯ）は０．１２５ラジアンであり、この仕様は、マスクのところでの結像束の角度発散を設定する。ＹＯＢ指定は、スキャン寸法におけるリング・フィールドの範囲を規定する。

図６は、平均入射角を示す。結像束の入射角は、「主光線」に対して定量化される。所与のフィールド点からの主光線は、このフィールド点から生じ、開口絞りの中央を通過する光線である。良好な近似のために、任意のミラーの平均入射角を、リング・フィールドの中央にあるフィールド点から生じる主光線の入射角によって推定することができる。より具体的には、このフィールド点は、投影システムの接平面内で、弓状フィールドの半径方向極値の中点にある。

上述のように、ＥＵＶ光用に今までに開発されているミラーは、多層コーティングを使用する。しかし、これらのコーティングの反射率は、入射角が増大するにつれて、より急速に減少する。換言すれば、入射角の追加の増大それぞれが、より大きな影響を有する。すなわち、投影システムは、平均入射角がより大きいとき、多層反射コーティングによって誘発される位相誤差（ｐｈａｓｅ ｅｒｒｏｒ）の影響をより受けやすい。したがって、多層コーティングを用いる最良の結果のためには、投影リソグラフィ・システムのミラーのところでの平均入射角を最小限に抑えるべきである。１２度以下の角度がうまくゆく。２０度を超える角度は、非常に不利に働く。さらに、ミラー上の任意の点での結像束の角度偏倚もまた、多層反射コーティングによって結像束に与えられる位相誤差および振幅誤差を共に低減するために、最小限に抑えるべきである。図６は、１つの例外と共に、１０度を十分に下回る平均入射角を示す。この１つの例外の場合でさえ、Ｍ５は、２０度を十分に下回る平均入射角を有する。

図７は、システムに関する複合ＲＭＳ（２乗平均）位置が約０．０３となるように決定される、光学システムの波面解析を示す。これもまた、フォトリソグラフィに対する要件内にある。

図８Ａおよび図８Ｂは、本発明の別の例示的な実施形態の光線追跡図を示す。図８Ａは、システムをｘ−ｚ平面内で示す。図８Ｂは、システムをｘ−ｙ平面内で示す。半径、非球面プリスクリプション、および軸分離で表した、このシステムのミラーのそれぞれについてのプリスクリプションが、図１０に提示されている。各ミラーに当たる光の平均入射角が図１３に与えられており、このミラー・システムの波面解析が図１４に与えられている。

図８Ａおよび図８Ｂの反射光学システムもまた、１〜２ｍｍの間のリング・フィールド幅を有する、０．５０の開口数を達成することができる遮光８枚ミラー・システム設計である。マスクが図の左端にあり、ウェハが右端にある。マスクを照明するための光源および収集光学系は、やはり示されていない。８枚のミラーのうち、ミラーＭ７およびミラーＭ８は、ミラーの表面を通る穴の形態にある小さなオブスキュレーションを有する。

図８Ａおよび図８Ｂのシステムもまた、０．５の開口数と、１３．５ｎｍの最小解像度とを示す。しかし、入射角がより低く、歪曲が少ないので、性能は、図１Ａおよび図１Ｂのものよりさらに高い。

図８Ａおよび図８Ｂの投影システムでは、長共役から短共役にかけて、第１のミラーは凹面、第２のミラーは凹面、第３のミラーは凸面、第４のミラーは凹面、第５のミラーは凸面、第６のミラーは凹面、第７のミラーは凸面、第８のミラーは凹面である。凹面ミラーを「Ｐ」（正の光屈折力）で、また凸面ミラーを「Ｎ」（負の光屈折力）で示すと、第１の実施形態の構成は、「ＰＰＮＰＮＰＮＰ」として述べることができる。

図１Ａおよび図１Ｂの例と同様に、ミラーＭ１とミラーＭ２は、第１の結像群Ｇ１として共に機能する。Ｇ１群は、ミラーＭ２の後で、マスクの中間像Ｉ１を形成する。ミラーＭ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６は、別の結像群Ｇ２を形成し、Ｍ６とＭ７との間で、マスクの第２の中間像Ｉ２を形成する。この中間像は、ミラーＭ７およびミラーＭ８からなる第３の結像群Ｇ３によってウェハ上に中継される。

第１の中間像Ｉ１および第２の中間像Ｉ２は、ミラー間のほぼ中間である。最も近いミラーは、それぞれＭ２とＭ３、およびＭ６とＭ７である。両ミラーからの距離は、主光線の入射角を減少させる助けとなり、クリアランスの増大をもたらす。

図９は、Ｍ７およびＭ８内のオブスキュレーションを示す、図８Ａおよび図８Ｂの投影光学システムの光軸４０に沿って見下ろす図を示す。上部スリット４２は、システムの第２の中間像Ｉ２付近に位置決めされたＭ８内のオブスキュレーションである。Ｍ７内の下部スリット４４は、ウェハ付近であり、小さなスリットが完全な像を通すことができる。本例では、スリットはやはり、およそ幅１〜２ｍｍ、差渡し２６ｍｍである。光は、ミラーＭ８からウェハに至るその経路内で、ミラーＭ７内の穴３２を通過する。光は、ミラーＭ６からミラーＭ７に至るその経路内で、ミラーＭ８内の穴３４を通過する。オブスキュレーションは、非常に小さいため、部分的にコヒーレントな像形成に対して重大な影響を有する可能性が低い。

図１０は、光線追跡最適化の後で行われた歪曲および収差解析を示す。図１０は、図１Ａおよび図１Ｂの例よりさらに低い歪曲を示す。イメージ・フィールド全体にわたる歪曲の最大の範囲は、約０．２ｎｍ未満である。

図１１は、Ｃｏｄｅ Ｖ（登録商標）フォーマットでリストされた例示的なプリスクリプションを示す。フォーマットおよび構造は、図４に関するものと同じである。

図１２は、図５と同じフォーマットにある仕様データを示す。

図１３は、図６に関するものと同じ仕方で平均入射角を示す。２つの例外を有する図１２では、平均入射角は、７．５度以下である。２つの例外、すなわちＭ３およびＭ５も、依然として２０度を十分に下回る。最も高い入射角は、図１Ａおよび図１Ｂの例に関する最も高い入射角より、依然として著しく小さい。したがって、図８Ａおよび図８Ｂのシステムは、図１Ａおよび図１Ｂのものより少ない光損失、かつより正確な結像を示すことを期待することができる。

図１４は、システムに関する複合ＲＭＳ（２乗平均）位置が約０．０１８となるように決定される、光学システムの波面解析を示す。これは、図１Ａおよび図１Ｂに関するものよりさらに低い。

図１５は、本発明の第３の実施形態を示す。図１５は、システムをｘ−ｚ平面内で示す。図１５の反射光学システムもまた、１〜２ｍｍの間のリング・フィールド幅を有する、０．５０の開口数を達成することができる遮光８枚ミラー・システム設計である。マスクが図の左端にあり、ウェハが右端にある。マスクを照明するための光源および収集光学系は、やはり示されていない。８枚のミラーのうち、ミラーＭ７およびミラーＭ８は、やはりミラーの表面を通る穴の形態にある小さなオブスキュレーションを有する。

図１５の投影システムでは、長共役から短共役にかけて、第１のミラーは凹面、第２のミラーは凹面、第３のミラーは凸面、第４のミラーは凹面、第５のミラーは凸面、第６のミラーは凹面、第７のミラーは凸面、第８のミラーは凹面である。凹面ミラーを「Ｐ」（正の光屈折力）で、また凸面ミラーを「Ｎ」（負の光屈折力）で示すと、第３の実施形態の構成は、「ＰＰＮＰＮＰＮＰ」として述べることができる。

やはり、ミラーＭ１とミラーＭ２は、第１の結像群Ｇ１として共に機能する。Ｇ１群は、ミラーＭ２の後で、マスクの中間像Ｉ１を形成する。ミラーＭ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６は、別の結像群Ｇ２を形成し、Ｍ６とＭ７との間で、マスクの第２の中間像Ｉ２を形成する。この中間像は、ミラーＭ７およびミラーＭ８からなる第３の結像群Ｇ３によってマスク上に中継される。

図１６は、図２および図９と同様のオブスキュレーションの図を示す。オブスキュレーションは、やはりＭ７およびＭ８内にある。光軸５０に対する上部スリット５２は、システムの第２の中間像Ｉ２付近に位置決めされたＭ８内のオブスキュレーションである。Ｍ７内の下部スリット５４は、ウェハ付近である。本例では、これらのスリットは、図２および図９におけるものとほぼ同じサイズおよび形状である。

図１７は、図６および図１３に関するものと同じ仕方で平均入射角を示す。平均入射角は、すべて２０度を下回り、１つを除くすべての入射角が１０度を下回る。

このシステムは、他に、３０．３ｍｌのＲＭＳフィールド複合波面誤差と、０．３ｎｍ未満の総合的な歪曲と、非点収差またはＦＣのない１．０ｎｍ未満のフィールド曲率と、マスクのところでの７．７５度の主光線角度と、ウェハのところでの１．０ｍｒａｄ未満のテレセントリシティとを有するものとして特徴付けることができる。これらの特徴は、３つの述べられている実施形態すべてにおいて非常に似ている。

上述の本発明の実施形態は、いくつかの以前の設計で共通の６枚ミラーに対して、８枚ミラーを使用する。３０％吸収を伴うＥＵＶ波長では、追加の２枚ミラーは、著しい量の、追加の光の吸収を引き起こす。しかし、上述の設計は、入射角を著しく減少させるために、また開口数ＮＡおよびエタンデュを著しく増大するために、２枚の追加のミラーを使用する。その結果、投影光学システムを通る光の透過が、実際に増大される。

普及している現行の投影光学系設計は、６枚ミラーを使用して、２ｍｍ×２６ｍｍのスキャニング・フィールドで０．２５のＮＡを実現する。これは、１．５ｍｍ×２０ｍｍのスキャニング・ステージおよび８枚ミラーで０．５のＮＡに匹敵する。エタンデュは、Ｅ_ｏｐｔ＝ｗ×ｈ×π×σ^２×ＮＡ^２によって決定することができる。σは６枚ミラー・システムについて０．５、８枚ミラー・システムについて０．６であるので、エタンデュは、本発明の実施形態についての８．４８に対して、６枚ミラー・システムについて２．５５である。

したがって、本発明の８枚ミラー・システムは、現行の６枚ミラーＥＵＶ投影システムより、３．３３倍のエタンデュの増大をもたらす。一方、２回の余分な反射により、スループットは、０．４９倍減少する（０．７×０．７）。換言すれば、６枚ミラーに対して８枚ミラーを透過する光の量は、２分の１に減少する。

しかし、透過は、依然として１．６３倍増大される（６３％）。エタンデュ（面積と立体角の積）の増大により、さらに２回の反射を追加することによって誘発される損失がそれぞれ７０％で克服される。透過の増大は、エタンデュの増大に反射損失を乗ずることによって迅速に決定することができる（３．３３×０．４９＝１．６３）。

図１８は、本発明の実施形態に従って、マスクを保持しウェハを露光するために使用することができる半導体製造装置、この場合には光学リソグラフィ装置に関する従来のアーキテクチャを示す。このステッパは、圧力、温度、環境を正確に制御することができる、封止された真空チャンバ（図示せず）内に封入されてもよい。このステッパは、エキシマ・レーザまたはキセノン・ガス放電チャンバなど光源１２１と、その光をウェハ上で合焦するための光収集システム１１７とを含む照明システムを有する。レチクル・スキャニング・ステージ（図示せず）は、マスク１０９を担持する。ランプからの光は、マスク上に送られ、マスクを透過した光はさらに、たとえばマスク・パターンを４分の１に縮小する上述の光学システムの１つなど投影光学システム１１３によって、ウェハ１１５上に合焦される。

図１８のステッパは、本発明の実施形態から利益を受けることができる製造装置の一例である。また、本発明の実施形態は、多数の他のフォトリソグラフィ・システムに適用することができる。このステッパは、概略的に示されている。様々な構成要素の相対位置は、変わる可能性がある。

本明細書に示され述べられているものほど複雑でない、またはそれより複雑なミラー構成、ミラー・コーティング、オブスキュレーション、または光学設計が使用されてもよい。本発明の実施形態は、様々な反射材料および構造に適用することができる。様々な異なる理由で、光学要素をシステムに追加することができる。したがって、構成は、価格制約、性能要件、技術的改善、または他の状況など、多数の要因に応じて、実装ごとに変わる可能性がある。また、本発明の実施形態は、本明細書に示され述べられているものと異なる材料およびデバイスを使用する他のタイプのフォトリソグラフィ・システムにも適用することができる。

上記の説明では、多数の特定の詳細が述べられている。しかし、本発明の実施形態は、これらの特定の詳細なしに実施することができることを理解されたい。たとえば、周知の均等の光学要素および材料を、本明細書に述べられているものに代えることができる。場合によっては、周知の光学要素、構造、技法は、この説明の理解を曖昧にしないように、詳細に示されていない。

本発明の実施形態について、いくつかの例で表して述べたが、本発明は、述べられている実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内で、修正および変更と共に実施することができることを、当業者なら理解することができる。したがって、この説明は、限定するものではなく、例示的なものとみなすべきである。

Claims (21)

1. フォトリソグラフィ・マスクの反射をウェハ上に結像するために少なくとも８つの反射表面を備え、少なくとも０．５の開口数を有することを特徴とするフォトリソグラフィ用の光学投影システム。
2. 少なくとも１つの反射表面内にオブスキュレーションをさらに備え、前記反射が前記オブスキュレーションを通過することを可能にすることを特徴とする請求項１記載の光学投影システム。
3. 前記オブスキュレーションは、前記ウェハに最も近い２つの前記反射表面内にあることを特徴とする請求項１記載の光学投影システム。
4. フォトリソグラフィ・マスクの反射をウェハ上に結像するために少なくとも８つの反射表面を備え、各表面上での、前記マスクから前記ウェハに反射する光の入射角が１８度以下であることを特徴とするフォトリソグラフィ用の光学投影システム。
5. ８つの反射表面を備え、前記ウェハに最も近い２つの前記表面がオブスキュレーションを含み、前記マスクの前記反射がそれぞれのオブスキュレーションを通過することを可能にすることを特徴とする請求項４記載の光学投影システム。
6. 前記反射表面は、多層Ｍｏ／Ｓｉ膜を備えることを特徴とする請求項４記載の光学投影システム。
7. フォトリソグラフィ・マスクの反射をウェハ上に結像するために少なくとも８つの反射表面を備え、第７および第８の表面がオブスキュレーションを有し、像が前記オブスキュレーションを通過することを可能にすることを特徴とするフォトリソグラフィ用の光学投影システム。
8. 前記反射表面は、第１の中間像を生成するための第１の群と、第２の中間像を生成するための第２の群と、前記第２の中間像を前記ウェハ上に中継する、前記第７および第８の反射表面からなる第３の群とを形成することを特徴とする請求項７記載のシステム。
9. 第７の反射表面は、前記第８の反射表面より前記マスクに近いことを特徴とする請求項７記載の光学投影システム。
10. 前記オブスキュレーションは、照明の回折次数が軸外しとなるように位置決めされることを特徴とする請求項７記載の光学投影システム。
11. フォトリソグラフィ・マスク上で環状の照明パターンを生成するための収集光学系と、
    前記環状の照明パターンの中央部分と少なくとも部分的に一致するオブスキュレーションを有する反射表面を有する投影光学系と
    を備えるフォトリソグラフィ用の光学システム。
12. 前記投影光学系は複数の反射要素を備え、像に最も近い２つの前記反射要素はオブスキュレーションを有することを特徴とする請求項１１記載の光学システム。
13. 前記複数の反射要素は、５つの正の屈折力の反射表面と、３つの負の屈折力の反射表面とを備えることを特徴とする請求項１２記載の光学投影システム。
14. フォトリソグラフィ・マスクの反射をウェハ上に結像するために少なくとも８つの反射表面を備え、第２の反射表面と第３の反射表面との間に第１の仮想像を、また第６の反射表面と第７の反射表面との間に第２の仮想像を形成することを特徴とするフォトリソグラフィ用の光学投影システム。
15. 第１および第２の光学要素は結像群を形成し、第７および第８の光学要素は中継群を形成することを特徴とする請求項１４記載の光学投影システム。
16. 前記８つの反射表面のうちの６つのそれぞれで反射する光の入射角は、８度以下であることを特徴とする請求項１５記載の光学投影システム。
17. フォトリソグラフィ・マスクの反射をウェハ上に結像するために少なくとも８つの反射表面を備え、前記８つの反射表面は、長共役から短共役にかけて、
    凹面反射表面を有する第１のミラーと、
    第２のミラーと、
    第３のミラーと、
    凹面反射表面を有する第４のミラーと、
    凸面反射表面を有する第５のミラーと、
    凹面反射表面を有する第６のミラーと、
    凸面反射表面を有する第７のミラーと、
    凹面反射表面を有する第８のミラーと
    であることを特徴とするフォトリソグラフィ用の光学投影システム。
18. 前記第２のミラーは凸面反射表面を有し、前記第３のミラーは凹面反射表面を有することを特徴とする請求項１７記載のシステム。
19. 前記第２のミラーは凹面反射表面を有し、前記第３のミラーは凸面反射表面を有することを特徴とする請求項１７記載のシステム。
20. 前記反射表面は、第１の中間像を生成するための第１の群と、第２の中間像を生成するための第２の群と、前記第２の中間像を前記ウェハ上に中継するための第３の群とを形成することを特徴とする請求項１７記載のシステム。
21. 前記８つの反射表面のうちの６つのそれぞれで反射する光の入射角は、８度以下であることを特徴とする請求項１７記載のシステム。

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