JP2011228699A - 反射光学要素、投影系及び投影露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも２つの交互材料の層を有する多層系を備えた反射面を基板上に含む紫外から極紫外までの波長範囲の反射光学要素、及び投影露光装置を提供する。
【解決手段】作動波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料の層（４１，４２）を有する多層系を備えた反射光学要素を提案し、作動波長である一定の入射角帯域幅分布を有する放射線は、反射光学要素上に入射することができ、反射面は、層（４１，４２）が第１の周期の厚み（Ｐ１）の交互材料を有する１つ又はそれよりも多くの第１の部分（Ａ１）と、交互材料の層（４１，４２）が第１（Ｐ１）及び少なくとも１つの更に別の周期の厚み（Ｐ２）を有する１つ又はそれよりも多くの更に別の部分（Ａ２）とを含み、反射面にわたる第１（Ａ１）及び更に別の部分（Ａ２）の配列は、入射角帯域幅分布に適応される。
【選択図】図４

Description

本発明は、作動波長での屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料の層を有する多層系を備えた反射面を基板上に含む紫外から極紫外までの波長範囲の作動波長のための反射光学要素に関し、ある一定の入射角帯域幅分布の作動波長の放射線は、反射光学要素上に入射することができ、反射面は、交互材料層が第１の周期の厚みを有する第１の部分と、交互材料層が第１の及び更に別の周期の厚みを有する更に別の部分とを有する。更に、本発明は、極紫外波長範囲の作動波長で作動されてそのような反射光学要素を含む投影系及び投影露光装置に関する。

リソグラフィ法を用いた半導体構成要素の製造において常により微細な構造を生成することを可能にするために、一層短い波長の光が使用される。特に約５ｎｍと２０ｎｍの間の波長における極紫外（ＥＵＶ）波長範囲で作業を行う場合には、レンズ様の要素を用いて透過モードで作業を行うことはもはや不可能であり、その代わりに多層系をベースとして各作動波長に適応された反射コーティングを有する反射光学要素の照明及び投影対物系又はマスクが構成される。多層系ベースの反射光学要素は、紫外波長範囲に対して使用することができる。

多層系は、作動波長で高い屈折率実数部を有する材料（スペーサとも呼ぶ）と、作動波長で低い屈折率実数部を有する材料（吸収体とも呼ぶ）とが交互に付加された層であり、吸収体−スペーサの対は、ある一定の周期の厚みのスタックを形成し、この周期の厚みは、スタックを形成する個々の層の和に等しい。吸収体−スペーサの対を有するスタックを交互に配置することにより、結晶が本質的に模倣され、結晶の格子平面は、吸収体層に対応し、吸収体層の上でブラッグ反射が発生する。より複雑な多層系では、スタックは、吸収体層及びスペーサ層以外に１つ又はそれよりも多くの付加的な層を含む場合がある。これらの付加的な層は、例えば、スペーサ材料と吸収体材料との化学的混合を回避するか又は例えば赤外線放射線に起因する反射光学要素の加熱の場合にスタックの熱安定性を改善する機能を有することができる。

露光される物体上に常により微細な構造を結像することを可能にするためには、投影露光装置の光学系は、可能な最も高い解像度を保証すべきである。この高い解像度は、作動波長としての可能な最も短い波長の使用だけでなく、可能な最も大きい開口で光学系を設計することによって得られる。しかし、そのような設計は、平均入射角と入射角の帯域幅の両方が、光学系のミラー毎のみならず、個々のミラー上で大幅に異なる場合があるという欠点を有する。それによって有用放射線の低い伝達率、及び結像欠陥がもたらされる可能性があり、投影露光装置の低い収量又は極めて不均一な瞳照明を招き、従って、結像品質が実質的に劣化する。

ＵＳ２００４／０２６３８２０ Ａ１ ＥＰ １ ９３０ ７７１ Ａ１

本発明の目的は、特に高解像度ＵＶ又はＥＵＶリソグラフィに使用するための反射光学要素を更に開発することである。

第１の態様によると、上述の目的は、作動波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料の層を有する多層系を備えた反射面を基板上に含む紫外から極紫外までの波長範囲の作動波長のための反射光学要素によって達成され、作動波長である一定の入射角帯域幅分布を有する放射線は、反射光学要素上に入射することができ、反射面は、交互材料層が第１の周期の厚みを有する１つ又はそれよりも多くの第１の部分と、交互材料層が第１の周期の厚み及び少なくとも１つの更に別の周期の厚みを有する１つ又はそれよりも多くの更に別の部分とを含み、反射面にわたる第１の部分及び更に別の部分の配列は、入射角帯域幅分布に適応される。

交互材料の層が多層系の深さにわたって１つよりも多くの周期の厚みを有する部分、言い換えれば吸収体−スペーサの対を有する異なるスタックの層厚が変化する部分は、幅広い入射角帯域にわたって有意な反射率を可能にし、一方、交互材料の層が多層系の深さにわたって本質的に１つの周期の厚みを有する部分と比較して最大反射率が低減することが見出された。例えば、１つの周期の厚みを有する部分を幅狭の入射角帯域幅を有する位置に配置し、１つよりも多くの周期の厚みを有する部分を幅広の入射角帯域幅を有する位置に多層系の深さにわたって配置することで、１つ周期の厚みの層を有する１つ又はそれよりも多くの部分、及び１つよりも多くの周期の厚みの層を有する更に別の部分の配列を反射光学要素の反射面にわたる入射角帯域幅の分布に適応させることにより、反射面を形成する多層系が反射面にわたって一定の周期の厚み分布のような入射角帯域幅分布には依存しない周期の厚み分布を有する従来の反射光学要素と比較して反射光学要素の全体の反射率を高めることができ、又はテレセントリック性又は楕円度のような結像特性を改善することができる。反射面の多層系の特殊な設計を使用することにより、反射光学要素は改善された反射率を有し、従って、高い開口数を有する投影露光装置を使用するＵＶ又はＥＵＶリソグラフィにおける使用に特に適し、この反射光学要素を使用することによって収量は増大する。反射光学要素は、例えば、投影露光装置のミラー、特に投影露光装置の投影系のミラーとすることができる。

好ましくは、反射面にわたる第１の部分及び更に別の部分の配列は、ある一定の波長、例えば、作動波長で周期の厚みを特定的に変更することによって最大反射率を若干高く又は低くシフトさせることができるという事実を利用することによって平均入射角の変動に適応される。

使用するべき光源及び着目している反射光学要素の前方に配置された光学要素を把握した場合に、入射角帯域幅分布、並びに平均入射角の分布の両方を厳密に計算することができることに注意すべきである。従って、これらの情報は、反射光学要素の多層系の構造を設計する時には既に算入済みとすることができる。更に、反射光学要素の製造中に発生し、品質管理中に検出され、結像誤差を誘起する場合がある面欠陥は、例えば、ＵＳ２００４／０２６３８２０ Ａ１に説明されているもののような付加的な層を後に付加することによって補償することができる。

好ましくは、反射面は、２つ又はそれよりも多くの第１の部分を有し、第１の周期の厚みは、全ての第１の部分内で同じである。好ましくは、反射面は、２つ又はそれよりも多くの更に別の部分を有し、少なくとも１つの周期の厚みは、全ての更に別の部分内で同じである。反射面の多層系内の異なる周期の厚みの可能な最小数を設けることにより、反射光学要素の製造中に多層系が基板に付加される時の被覆工程が簡素化される。

有利な態様では、少なくとも１つの第１の部分は、厳密に１つの周期の厚みを有する交互材料層のシーケンスを含み、少なくとも１つの更に別の部分は、各々が厳密に１つの周期の厚みを有する交互材料層の少なくとも２つのシーケンスを含み、これらのシーケンスのうちの１つは、少なくとも１つの第１の部分のシーケンスと同じ周期の厚みを有する。それによって被覆工程を各種類のシーケンスに関する個々の段階に再分割することができ、従って、被覆工程は簡素化される。

特に好ましくは、少なくとも１つの更に別の部分内では、少なくとも１つの第１の部分のシーケンスと同じ周期の厚みを有するシーケンスは、基板と少なくとも１つの更に別のシーケンスの間に配置される。被覆工程の開始時には、第１の周期の厚みを有する更に別の部分のそれぞれのシーケンスに対応するか又は第１の部分のシーケンスの第１の層に対応する連続的な周期の厚みを有する交互材料層の連続面を付加することができる。この場合、異なる部分に従って被覆工程を差別化する段階は、上方の層に対してしか必要とならない。従って、既存の被覆工程は、本明細書に提案する多層系に最小限にしか適応させなくてもよい。

好ましい実施形態では、反射面にわたる第１の部分及び更に別の部分の配列は、方位角方向に周期的である。方位角方向に周期的な配列は、多角形の物体又は像視野において特に有利である。対称な多角形の物体又は像視野は、結像反射光学要素が直接に瞳平面に存在するか又は少なくともその近くに存在する場合には、これらの反射光学要素上で、その面にわたって方位角方向に周期的な入射角帯域幅分布を有する。正三角形の形状を有する物体又は像視野は、例えば、近瞳反射光学要素上で３回の周期を伴って方位角方向に周期的な入射角帯域幅分布を有し、正方形の形状を有する物体又は像視野は、近瞳反射光学要素上で４回の周期を伴って方位角方向に周期的な入射角帯域幅分布を有し、正六角形の形状を有する物体又は像視野は、近瞳反射光学要素上で６回の周期を伴って方位角方向に周期的な入射角帯域幅分布を有する。

有利な態様では、反射面にわたる第１の部分及び更に別の部分の配列は、２つの周期を伴って方位角方向に周期的である。反射面の多層系の一部分のそのような配列を有する反射光学要素は、レチクルとも呼ぶマスクの構造が一部分で照明され、露光される物体上に結像する投影露光装置における使用に特に適している。多くの場合に、これらの部分は、一方の辺長が他方の辺長よりも実質的に長い本質的に矩形の形状を有する。変形では、レチクル構造の各結像部分が走査され、多くの場合に、走査区域も矩形である。これらの投影露光装置も、殆どの場合、矩形の物体又は像視野に対して設計される。矩形の物体又は像視野は、近瞳反射光学要素上に２つの周期を伴って方位角方向に周期的な入射角分布を生成し、方位角方向に周期的な部分を有する反射光学要素は、これに特に良好に適合する。

好ましくは、反射面にわたる第１の部分及び更に別の部分の配列は、ｒが、座標系の原点からの反射面上の点の距離であり、θが、反射面上のこの点の方位角に対応し、Ｎが、一部分内にある異なるシーケンスの数であり、Ｄ_i（ｒ）が、放射対称な層厚プロフィールであり、Ψ_i（２θ）が、方位角方向に周期的な関数である時に、次式として表現することができる分布に対応する。

上述の分布に基づいて、様々な基準に鑑みて既に最適化された従来の層厚プロフィールＤ_i（ｒ）を１からＮまでの全てのｉに対して２波方位角方向周期関数Ψ_i（２θ）で乗算し、全和を取ることにより、層厚プロフィールＤ_i（ｒ）を有する多層系を有する従来の反射光学要素を本明細書に説明する反射光学系を作り出すように特に容易に修正することができる。これらの手段により、周期の厚みは個々のシーケンス内で変更される。各周期の厚みに基づいて、シーケンスは、幅狭又は幅広の入射角帯域幅において有意な反射率を有する。１つ又はそれよりも多くのシーケンスを有する部分の配列は、関数Ψ_i（２θ）を用いて入射角帯域幅の分布に適応される。

好ましくは、２波方位角方向周期関数Ψ_i（２θ）は、ステップ関数又は正弦又は余弦関数である。そのような多層系は、被覆工程中にシャッターの使用によって特に容易に製造することができる。

更に別の態様によると、上述の目的は、紫外又は極紫外の波長範囲の波長で作動され、１つ又はそれよりも多くのそのような反射光学要素を含む投影露光装置のための投影系によって達成される。そのような投影系は、リソグラフィに使用される時に、有用放射線の改善された伝達率及び改善された結像特性という利点を有する。

好ましい実施形態では、投影系は、瞳掩蔽系として構成される。この目的のために、投影系は、物体平面内の物体視野を像平面内の像視野内に結像するための複数のミラーを含み、ミラーのうちの少なくとも１つは、結像光の通過のための開口を有する。そのような投影系では、同等の開口数において瞳掩蔽を持たない投影系と比較して平均入射角と入射角帯域幅の両方を低減することができる。そのような投影系は、瞳掩蔽を有する投影系内でミラーとして使用される反射光学要素を有することで、平均入射角が実質的に小さく、従って、原理的に所定の入射角帯域幅にわたって高い反射率を可能にするという利点を有する。

好ましくは、最大入射角帯域幅を有するミラーが、上述の反射光学要素として設けられる。これらの手段により、従来のミラーと比較して特に際立った反射率の改善を提供することができ、そのような投影系を有する投影露光装置における収量を大きく高めることができる。

有利な態様では、特に第１の部分及び更に別の部分の配列が反射面にわたって方位角方向に周期的である場合には、反射光学要素は、投影系の瞳平面内又はその近くに配置される。

更に、上述の目的は、極紫外波長範囲の波長で作動され、提案する反射光学要素を有する投影露光装置によって達成される。

上記及び更に別の特徴は、本明細書及び図面、並びに特許請求の範囲から導出することができ、個々の特徴は、単独で又は本発明の実施形態及び同じく他の分野における部分結合の形態にある組合せに実施することができ、有利な実施形態及びそれ自体の保護に値する実施形態を表すことができる。

好ましい例示的な実施形態を参照して本発明をより詳細に以下に説明する。

投影露光装置の実施形態の概略図である。 投影系の実施形態の概略図である。 多層系の様々な変形の概略図である。 多層系の様々な変形の概略図である。 多層系の様々な変形の概略図である。 反射光学要素の反射面にわたる異なる部分の分布の第１の例の概略図である。 反射光学要素の反射面にわたる異なる部分の分布の第２の例の概略図である。 図２の投影系のミラーＭ５上の入射角分布及びそれに関連する入射角帯域幅分布の図である。 図２の投影系のミラーＭ５上の入射角分布及びそれに関連する入射角帯域幅分布の図である。 投影系のミラーＭ５が矩形視野の中心にある視野点に関して回転対称層厚分布を有する図２の投影系の射出瞳内の強度分布の図である。 投影系のミラーＭ５が矩形視野の外側周囲部にある視野点に関して回転対称層厚分布を有する図２の投影系の射出瞳内の強度分布の図である。 矩形視野の図である。 射出瞳の幾何学形状の図である。 投影系のミラーＭ５が矩形視野の中心にある視野点に関して方位角方向に周期的な層厚分布を有する図２の投影系の射出瞳内の強度分布の図である。 投影系のミラーＭ５が矩形視野の外側周囲部にある視野点に関して方位角方向に周期的な層厚分布を有する図２の投影系の射出瞳内の強度分布の図である。

図１は、ＵＶ放射線又はＥＵＶ放射線を使用するリソグラフィのための投影露光装置１の例示的かつ非常に概略的な図である。投影露光装置１は、光源２を有する。光源は、光学要素（図示せず）を有する照明系４によって物体平面５内の物体視野にもたらされる照明光３を放出する。物体平面５内には、像視野として像平面８に配置された物体９上に結像される構造を有するレチクル６が配置される。この図に示している例では、露光される物体９は、物体ホルダ１０を用いて像平面８内に保持されるウェーハである。物体平面５内の物体視野は、投影系７を用いて像平面８内のウェーハ９上に結像される。この目的のために、物体平面５から発する光ビーム３ａが投影系７内に入射し、光ビーム３ｂが投影系７から射出するに従って望ましい結像スケールで像平面内のウェーハ９上に入射する。投影露光装置１は、走査型のものである。レチクル６と物体９の両方が、投影露光作動中にＹ方向に走査される。

照明系４、特に投影系７のミラーのうちの１つ又はそれよりも多くは、作動波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料の層を有する多層系を備えた反射面を基板上に含む紫外から極紫外までの波長範囲の作動波長のための反射光学要素とすることができ、作動波長である一定の入射角帯域幅分布を有する放射線は、反射光学要素上に入射することができ、反射面は、交互材料層が第１の周期の厚みを有する１つ又はそれよりも多くの第１の部分と、交互材料層が第１の周期の厚み及び少なくとも１つの更に別の周期の厚みを有する１つ又はそれよりも多くの更に別の部分とを有し、反射面にわたる第１の部分及び更に別の部分の配列は、入射角帯域幅分布に適応される。

図２は、６つのミラーＭ１からＭ６を含む図１の投影系７の実施形態を例示的かつ概略的な方式で示している使用される投影系に基づいて、６つよりも多いか又は少ないミラーが存在してもよい。図２は、物体平面５内の物体視野から発し、６つのミラーＭ１からＭ６を通じて像平面８内の像視野内に結像される中心部分光ビーム１１ｂ及び組合せ光ビームの周囲部にある２つの部分光ビーム１１ａ、ｃのビーム経路を示している。

ミラーＭ１からＭ４は、物体平面５を中間像平面８’内に結像する。部分光ビーム１１ａ〜ｃは、中間平面８’の１つの点で交わる。従って、中間平面８’を瞳平面８’とも呼ぶ。ミラーＭ６は、この例では放射方向に見て瞳平面８’の後方の近くに配置される。ミラーＭ６のような光学要素の最も近い瞳平面までの近接度又は距離は、周囲部分光ビーム１１ａ、ｃの主光線（この図には示していない）の距離Ｄ（ＣＲ）、並びに部分光ビーム１１ａ、ｂ、又はｃによってそれぞれの光学要素上で照射される面の１つの方向の広がりＤ（ＳＡ）を考慮することによってパラメータ化することができる。パラメータＰは、Ｄ（ＣＲ）とＤ（ＳＡ）との和に対するＤ（ＳＡ）の比として定めることができる。それぞれの反射光学要素が正確に瞳平面に配置される場合には、定義によってＤ（ＣＲ）は０に等しい。この場合Ｐは１に等しくなる。それぞれの光学要素が視野平面に配置される場合には、部分光が、関係する視野点に理想的に収束するので、Ｄ（ＳＡ）は０に等しくなる。この場合、Ｐも同様に０に等しくなる。従って、Ｄ（ＣＲ）≪Ｄ（ＳＡ）の場合、言い換えれば、Ｐが１に近い値を有する場合には、反射光学要素は、瞳平面の近くに配置される。瞳平面への「近さ」というこの概念は、ＥＰ １ ９３０ ７７１ Ａ１においてその図４に関連してより詳細に説明されている。ＥＰ １ ９３０ ７７１ Ａ１の内容は、引用によって組み込まれている。この瞳平面には、その中心位置に掩蔽シャッター（図示せず）が配置される。これらの手段により、ミラーＭ５、Ｍ６内の中心貫通開口部に関連する部分ビームは掩蔽される。中間像平面８’内の中間像を像平面８内に結像するためのミラーＭ６と合わせて使用されるミラーＭ５は、部分光ビーム１１ａ〜ｃが再度組み合わされる更に別の瞳平面の近くに配置される。図２に示している投影系の実施形態は、中心瞳掩蔽を有する系である。

ミラーＭ１からＭ６の各々は、本明細書で説明する反射光学要素のうちの１つとすることができる。図２に示している例では、１つのみ又は１つよりも多くの周期の厚みを有する多層系の一部分の配列を各ミラー上の入射角帯域幅の分布に適応させることによる反射率改善は、特にこの図に示す例では最も大きい入射角帯域幅を有するミラーであるミラーＭ５において得ることができる。

図３ａ〜ｃは、反射光学要素２０の構造を略示している。基板２２には、本質的に反射面２１を形成する多層系２３が付加される（図３ａを参照されたい）。図３ｂは、多層系２３の全体の構造を略示している。この例では、多層系２３は、異なる複素屈折率を有する様々な材料で基板２２を順次被覆することによって生成されたものである。更に、汚染のような外部の影響に対する保護のための複数の異なる材料層で構成することができる保護層２５が、多層系２３に付加的に付加されている。本質的に多層系２３は、好ましい実施形態では図３ｃに略示している構造を有する多くの反復的なスタックであり、周期の厚みとも呼ぶ厚みを有するスタック２４から構成される。特にスタック２４の複数の反復によって作動波長で十分に高い反射をもたらすスタック２４の重要な層は、高い屈折率実数部を有する材料のいわゆるスペーサ層２６、及び低い屈折率実数部を有する材料のいわゆる吸収体層２７である。それによって結晶が本質的に模倣され、吸収体層２１は、結晶内のそれぞれのスペーサ層２２によって定められる互いにからの距離を有する格子平面であり、その上で入射する紫外放射線又は特に極端紫外放射線の反射が発生する格子平面に対応する。層の厚みは、各吸収体層２１上で反射される放射線が、ある一定の作動波長で建設的に干渉し、それによって反射光学要素の高い反射率が得られるように選択される。本明細書では、反射率はブラッグ条件に従い、従って、波長だけでなく入射角にも依存する。

ＥＵＶリソグラフィでは、例えば、１２ｎｍと１５ｎｍの間の波長が好ましい。この波長範囲では、吸収体材料としてモリブデンをスペーサ材料としてシリコンベースの多層系により、特に高い反射率を得ることができる。１３．５ｎｍの波長では、理論的に、７５％を超える範囲の反射率が可能である。例えば、約７ｎｍの厚み、及び約０．４の吸収体層厚対スタック厚の比を有する５０個から６０個のスタックを使用することができる。しかし、実際のモリブデン−シリコン多層系では、ケイ化モリブデンの混合層が形成され、それによって最大反射率の実質的な低下に至る結果を招く。光学特性の劣化を抑止するために、図３ｃに示している例によると、スペーサ２６から吸収体２７への界面と、吸収体２７からスペーサ２６への界面の両方において中間層２８を設け、多層系の熱力学的及び熱的安定性を高めることを提案する。

個別層２６、２７、２８、並びに反復的なスタック２４の厚み、すなわち、多層系にわたる周期の厚みは一定とすることができ、又はどのような反射プロフィールを得るべきかに依存して変化することができることに注意すべきである。特に、ある一定の波長に対して多層系を最適化することができ、この場合、最大反射率及び／又は反射帯域幅は他の波長におけるものよりも高い。この波長の放射線では、それぞれの反射光学要素２０は、例えば、ＥＵＶリソグラフィに使用され、これが、反射光学要素２０が最適化されたこの波長を作動波長とも呼ぶ理由である。交互材料及び層厚を適切な方式で選択することにより、Ｘ線又はＵＶ範囲にわたる他の波長に対して多層系を設計することができる。

本明細書に説明する反射光学要素のための多層系は、第１の周期の厚みを有する１つ又はそれよりも多くの第１の部分と、第１の周期の厚み及び少なくとも１つの更に別の周期の厚みを有する１つ又はそれよりも多くの更に別の部分とに再分割され、反射面にわたる第１の部分及び更に別の部分の配列は、反射面上の入射角帯域幅分布に適応される。本明細書では、第１の部分は、小さい入射角帯域幅の区域内にあり、更に別の部分は、大きい入射角帯域幅の区域内にある。多層系の様々な部分の範囲の厚み分布の２つの実施形態を図４及び図５に例示的な方式で示している。基板面上に座標原点を有する厚みＤを固定ラジアル距離における方位角θの関数としてプロットしている。

図４及び図５に示している例では、第１の部分及び更に別の部分Ａ１，Ａ２の配列は、反射面にわたって方位角方向に２つの周期を有して周期的である。本明細書では、第１の部分Ａ１は、正確に１つの周期の厚みＰ１を有する各々が１つの吸収体層４１と１つのスペーサ層４２とのスタックシーケンスＦ１を有し、更に別の部分Ａ２は、同様に各々が１つの吸収体層４１と１つのスペーサ層４２とを有する２つのスタックシーケンスＦ２、Ｆ３を有し、第１の部分Ａ１のシーケンスＦ１におけるものと同じ周期の厚みＰ２を有する更に別の部分Ａ２のシーケンスＦ２は、基板とシーケンスＦ２の上に配置される各シーケンスＦ３との間に配置される。

両方の配列は、次式として表現することができる分布に対応する。

ここで、ｒは、座標原点からの反射面の点の距離であり、θは、反射面上のこの点の方位角であり、Ｎは、一部分内にある異なるシーケンスの数であり、Ｄ_i（ｒ）は、放射対称な層厚プロフィールであり、Ψ_i（２θ）は、方位角方向に周期的な関数である。これらの手段により、これらの部分の配列は、矩形の物体又は像視野に特に良好に適応され、そので、レチクルが連続的又は段階的な方式で走査される投影露光装置において多くの場合に使用される。

図４に示している例では、Ψ₁（２θ）は、第１の部分Ａ１のシーケンスＦ１又は更に別の部分Ａ２の第１のシーケンスＦ２内の層厚プロフィールに関して１という一定の値にあり、Ψ₂（２θ）は、０°〜４５°、１３５°〜２２５°、及び３１５°〜３６０°の方位角における第２のシーケンスＦ３内の層プロフィールに関して１よりも小さい値を有し、４５°〜１３５°及び２２５°〜３１５°の方位角に関して１という値を有するステップ関数である。これは、第２の部分Ａ２の第２のシーケンスＦ３において、第１の部分Ａ１のシーケンスＦ１又は、更に別の部分Ａ２の第１のシーケンスＦ２のスタック厚Ｐ１とは異なる値を有する明確に定められたスタック厚Ｐ２をもたらす。この例においてより簡単な被覆工程を可能にするために、更に別の部分Ａ２内に付加的に与えられた第２の周期の厚みＰ２が全ての更に別の部分Ａ２内で同じであるのと全く同様に、第１の周期の厚みＰ１は、全ての部分Ａ１、Ａ２内で同じである。

図５に示している例では、Ψ₂（２θ）は余弦関数である。これらの手段により、区域０°及び１８０°内の第１の部分Ａ１から区域９０°及び２７０°内の更に別の部分Ａ２への移行は連続的である。更に別の部分Ａ２内では、基板と第２のシーケンスＦ３の間に配置されたシーケンスＦ２、及び第１の部分Ａ１のシーケンスＦ１は、一定の第１の周期の厚みＰ１を有する。更に別の部分Ａ２の第２のシーケンスＦ３内では、周期の厚みＰ２は、方位角方向に余弦関数によって変調される。

この図に示している例では、１種類の第１の部分と１種類の更に別の部分とが設けられることに注意すべきである。第１の周期の厚み及び更に別の周期の厚みの変化を考えることができる。特に、１つよりも多くの更に別の周期の厚みを有する更に別の部分を設けることができる。

更に別の例示的な実施形態として、図１の投影露光装置の図２に示している投影系のミラーＭ５に対して、矩形の物体又は像視野を有するＥＵＶリソグラフィのための実施形態でより詳細に解説することにする。図６ａには、ミラーＭ５の反射面にわたる平均入射角の分布を等高線グラフとして示しており、個々の等高線は、度によるある一定の入射角に対応する。反射面は、極座標ｒ，θでパラメータ化することができる。ミラーＭ５は、その中心にその後のミラーＭ６によって反射された放射線が通過する通路を有する（図２を参照されたい）。平均入射角は、通路の周囲部における約６．５８°から反射面の外側周囲部における約１４．３０°まで変化する。反射面の表面法線からの偏位は、入射角として測定される。図６ｂには、ミラーＭ５の反射面にわたる入射角帯域幅分布を同様に等高線グラフとして示している。個々の等高線は、ある一定の入射角帯域幅に対応する。入射角帯域幅は、特に、ｘ＝０ｍｍにおける、すなわち、０°と１８０°とにおける約１．９４°から、ｙ＝０ｍｍにおける、すなわち、９０°と２７０°とにおける約７．０１°まで方位角方向に変化し、従って、二波形分布が存在する。

瞳ミラーＭ５の反射面にわたる入射角帯域幅のこの幅広い変化は、視野の中心にある視野点又は視野周囲部にある視野点のいずれの光ビームであるかに基づいて、投影系の瞳内に大きく異なる放射線強度をもたらす可能性がある。図７ｃには、物体又は像視野の例を略示している。辺長は、ｙ方向におけるものよりもｘ方向に実質的に長い。各視野点（ｘ，ｙ）からは、複数のビームが様々な角度で放出される。各視野点に関して異なる強度分布が射出瞳内にもたらされる。以下では、（０．０）における中心にある視野点に関する強度分布、及び視野の外側周囲部にある視野点（ｘ_max，０）に関する強度分布をより詳細に解説する。

配列が入射角帯域幅分布に適応され、異なる周期の厚みを有する部分を伴わない従来の多層系を用いたＭ５のような図２の投影系の瞳ミラーにおける伝達率としての瞳内の強度分布を視野の中心にある視野点に関して図７ａに、及び視野の外側周囲部にある視野点に関して図７ｂにある一定の伝達率の値に対応する等高線グラフとして示している。αを入射角とするｓｉｎ（α）の値を有する角度空間内の瞳の広がりを物体又は像視野のフーリエ変換として示し、その関数として平均伝達率をプロットしている。瞳は、瞳掩蔽の理由から中央に孔を有する。伝達率が高くなる程、そのようなミラーを有する投影露光装置を用いて得ることができる収量は高くなる。射出瞳の広がりは、ビーム方向に対して垂直な平面内でのそれぞれの投影系の開口数ＮＡに対応し、直交座標ｘ及びｙにより、この例ではｘ方向（ＮＡｘ）にもｙ方向（Ｎａｙ）にも０．５でパラメータ化されている。

従来の多層系は、スペーサとしてシリコンを及び吸収体としてルテニウムをベースとし、炭化ホウ素の中間層を有する１３．５ｎｍの作動波長に対する多層系である。スタック内の層のシーケンスは、シリコン−炭化ホウ素−ルテニウム−炭化ホウ素である。層厚は、スペーサ層では３．６４９ｎｍ、吸収体層では３．１５３ｎｍ、中間層では０．４００ｎｍである。スタック数は１６であり、多層系は、３．６２７ｎｍ厚のシリコン層、０．４００ｎｍ厚の炭化ホウ素、及び保護層としての１．５ｎｍ厚のルテニウム層によって真空に対して閉じている。これらの層厚は、公称層厚ｄ０である。多層系は、次式の構造を有する反射面にわたる回転対称層厚プロフィールを有する。
d(x,y) = d0^＊(C0+C2x ^＊x²+C2y ^＊y²)
ここで、係数Ｃ０＝９．１０^*１０^-01、Ｃ２ｘ＝５．５０^*１０^-06、Ｃ２ｙ＝５．５０^*１０^-06である。

図７ａに示している、視野中心から放出されるビームの場合には、伝達率は、瞳にわたって０．４９７７と０．５１３３の間で変化し、０．５０９０という平均値を有する。幾何学的中心に対する伝達率分布の重心のシフトは、テレセントリック性パラメータを用いて単位ｍｒａｄにおけるａｒｃｓｉｎ（α）として測定される。ｘ方向には、テレセントリック性は０．００００ｍｒａｄであり、ｙ方向には、テレセントリック性は−０．２３２０ｍｒａｄである。この値が０に近づく程、シフトは小さくなり、従って、結像欠陥の危険性も小さくなる。

均一に照明される瞳からの更に別の偏位は、楕円度パラメータによって単位％で測定される。視野点（ｘ，ｙ）の関数としての楕円度は、

として定められ、この場合、強度Ｉは、各場合に射出瞳全体にわたって積分され、ｒ及びφは瞳座標である（射出瞳及び極座標を略示している７ｄも参照されたい）。図７ａでは、楕円度は０．０４０８％である。楕円度が０％に近づく程、結像欠陥の危険性は小さくなる。特に、楕円度は、水平構造と垂直構造の間の分離境界における差に関する尺度である。

上述の従来の多層系を有するミラーＭ５における物体又は像視野の外側周囲部にある視野点に関する伝達率の分布を図７ｂに示している。伝達率は、視野の中心からの視野点に関するものよりも大幅に不規則に瞳にわたって分布される。値は、０．４８７１という平均値を伴って０．５２３１と０．４２８８の間で変化する。特に、ｘ方向のテレセントリック性は、−０．５５０９％の楕円度と同様に６．４８６７ｍｒａｄと非常に高く、一方、ｙ方向では、テレセントリック性は−０．０４８２ｍｒａｄである。

比較のために、図８ａ、図８ｂには、本明細書に説明する反射光学要素として構成されたミラーＭ５における射出瞳にわたる対応する伝達率分布を示している。この目的に対して、このミラーＭ５の多層系は、反射面にわって上位の１８層では回転対称ではないが２波方位角方向周期的である層厚プロフィールを除いて、図７ａ、図７ｂを参照して説明した従来の多層系に適合する。層厚プロフィールは、最初の４９層では、係数Ｃ０＝９．３３^*１０^-01、Ｃ２ｘ＝２．７０^*１０^-06を有し、その上にある１８層では、係数Ｃ０＝９．４０^*１０^-01、Ｃ２ｘ＝２．００^*１０^-06、Ｃ２ｙ＝−３．８０^*１０^-06を有する。上記に直交座標で示した層厚プロフィールは、極座標では次式の構造を有する。
d(r,θ) = d0^*[c0+0.5^*r^2*((C2x+C2y)+(C2x-C2y)^*cos(2θ))]

最初の４９層では、Ｃ２ｘは、Ｃ２ｙに等しいので、厚みは、θに依存しない。その結果は、回転対称分布である。上位の１８層では、Ｃ２ｘは、Ｃ２ｙに等しくないので、ｃｏｓ（２θ）に比例する係数が付加され、従って、ｒの各値に対して、すなわち、ミラー中心からの各距離に対して図５に示しているような第１の部分と更に別の部分との分布がもたらされる。この場合、第１の部分は、入射角帯域幅が小さい傾向を有する位置に配置され、更に別の部分は、入射角帯域幅が大きい傾向を有する位置に配置される（図６ｂも参照されたい）。上述のことと同時に、係数Ｃ０、Ｃ２ｘ、Ｃ２ｙを選択する時に、ミラー面にわたるそれぞれの方位角θにおける平均入射角に対して、反射率が可能な限り高くなければならないことが考慮に入れられる。

図８ａに示している視野の中心からの視野点の場合には、伝達率の値は、０．５００１という平均値を伴って瞳にわたって０．４１９３と０．５１０５の間で変化する。ｘ方向には、テレセントリック性は、０．００００ｍｒａｄであり、ｙ方向には、テレセントリック性は、−１．３３３９ｍｒａｄであり、一方、楕円度は、２．２９８６％である。図８ｂには、物体又は像視野の外側周囲部にある視野点に関する伝達率の分布を示している。伝達率の値は、０．７５４５ｍｒａｄのｘ方向テレセントリック性、−１，４２２２ｍｒａｄのｙ方向テレセントリック性、及び−０．９０８６％の楕円度において、０．４８８４という平均値を伴って０．５１６２と０．３８７５の間で変化する。従って、瞳にわたる伝達率分布は、視野の中心からの視野点に関しては若干低い平均伝達率を伴って幾分不規則であるが、視野の周囲部における視野点に関しては、伝達率分布は、従来のミラーＭ５よりも若干高い平均伝達率を伴って実質的に均一である。物体又は像視野の全ての視野点に注意すると、本明細書に提案するミラーＭ５において、若干高い平均伝達率を伴って瞳にわたって非常に均一な伝達率分布がもたらされる。従って、それぞれの投影露光装置では、より高い収量が、同時により少ない結像欠陥しか伴わずに可能になる。本明細書に説明する例では、投影系の１つのミラーのみを本明細書に説明する方式で修正した。投影系又は投影露光装置内のより多くのミラー、及び同じく場合に基づいて多層系を含むレチクルが入射角帯域幅分布に適応される程、正の効果は強くなる。

本明細書に説明した種類の多層系を用いて得られる正の効果は、材料の選択、中間層の存在、スタック数、及び作動波長の選択には依存しないことに注意すべきである。逆に、反射光学要素のそれぞれの入射角帯域幅分布及び平均入射角の変動に適応されたＵＶ又はＥＵＶリソグラフィのための反射光学要素を得るために、本明細書に説明した方式でこれまで公知の全ての多層系を修正することができる。

参照番号のリスト
１ 投影露光装置
２ 光源
３ ビーム
３ａ 光ビーム
３ｂ 光ビーム
４ 照明系
５ 物体平面
６ レチクル
７ 投影系
８ 像平面
８’ 中間像平面
９ 物体
１０ 物体ホルダ
１１ａ，ｃ 周囲光ビーム
１１ｂ 中心光ビーム
１２ レチクル
２０ 反射光学要素
２１ 反射面
２２ 基板
２３ 多層系
２４ スタック
２５ 保護層
２６ スペーサ
２７ 吸収体
２８ 中間層
４１ 吸収体
４２ スペーサ
Ｍ１ ミラー
Ｍ２ ミラー
Ｍ３ ミラー
Ｍ４ ミラー
Ｍ５ ミラー
Ｍ６ ミラー
Ａ１ 第１の部分
Ａ２ 更に別の部分
Ｐ１ 第１の周期の厚み
Ｐ２ 更に別の周期の厚み
Ｆ１ シーケンス
Ｆ２ シーケンス
Ｆ３ シーケンス

４１，４２ 交互材料の層
Ａ１ 第１の部分
Ａ２ 更に別の部分
Ｐ１ 第１の周期の厚み
Ｐ２ 更に別の周期の厚み

Claims (16)

1. 作動波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料の層を有する多層系を備えた反射面を基板上に含み、ある一定の入射角帯域幅分布を有する該作動波長の放射線が、反射光学要素上に入射することができ、該反射面が、該交互材料の層が第１の周期の厚みを有する１つ又はそれよりも多くの第１の部分と、該交互材料の層が第１の及び少なくとも１つの更に別の周期の厚みを有する１つ又はそれよりも多くの更に別の部分とを含む、紫外から極紫外までの波長範囲の作動波長のための反射光学要素であって、
   反射面（２１）にわたる第１の及び更に別の部分（Ａ１，Ａ２）の配列が、入射角帯域幅分布に適応される、
   ことを特徴とする反射光学要素。
2. 前記反射面（２１）にわたる前記第１の及び更に別の部分（Ａ１，Ａ２）の前記配列は、平均入射角の変動に適応されることを特徴とする請求項１に記載の反射光学要素。
3. 前記反射面（２１）は、２つ又はそれよりも多くの第１の部分（Ａ１）を含み、前記第１の周期の厚み（Ｐ１）は、全ての第１の部分（Ａ１）で同じであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の反射光学要素。
4. 前記反射面（２１）は、２つ又はそれよりも多くの更に別の部分（Ａ２）を含み、前記少なくとも１つの更に別の周期の厚み（Ｐ２）は、全ての更に別の部分（Ａ２）で同じ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項に記載の反射光学要素。
5. 前記少なくとも１つの第１の部分（Ａ１）は、厳密に１つの周期の厚み（Ｐ１）を有する交互材料の層（４１，４２）のシーケンス（Ｆ１）を有し、前記少なくとも１つの更に別の部分（Ａ２）は、各々が厳密に１つの周期の厚み（Ｐ１，Ｐ２）を有する交互材料の層（４１，４２）の少なくとも２つのシーケンス（Ｆ２，Ｆ３）を有し、該シーケンスのうちの１つ（Ｆ２）は、該少なくとも１つの第１の部分（Ａ１）の該シーケンス（Ｆ１）と同じ周期の厚み（Ｐ１）を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の反射光学要素。
6. 前記少なくとも１つの更に別の部分（Ａ２）において、該少なくとも１つの更に別の部分（Ａ１）の前記シーケンス（Ｆ１）と同じ周期の厚み（Ｐ１）を有する前記シーケンス（Ｆ２）は、前記基板（２２）と前記少なくとも１つの更に別のシーケンス（Ｆ３）の間に配置されることを特徴とする請求項５に記載の反射光学要素。
7. 前記第１の及び更に別の部分（Ａ１，Ａ２）の前記配列は、前記反射面にわたって方位角方向に周期的であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の反射光学要素。
8. 前記第１の及び更に別の部分（Ａ１，Ａ２）の前記配列は、前記反射面にわたって方位角方向に２つの周期を伴って周期的であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の反射光学要素。
9. 前記配列は、
   

   

   として表現される分布に対応し、ここで、ｒは、座標原点からの前記反射面（２２）上の点の距離であり、θは、該反射面上の該点の方位角であり、Ｎは、一部分における異なるシーケンスの数であり、Ｄ_i（ｒ）は、放射対称な層厚プロフィールであり、Ψ_i（２θ）は、方位角方向に周期的な関数であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の反射光学要素。
10. Ψ_i（２θ）は、ステップ関数であることを特徴とする請求項９に記載の反射光学要素。
11. Ψ_i（２θ）は、正弦又は余弦関数であることを特徴とする請求項９に記載の反射光学要素。
12. 投影露光装置のための紫外又は極紫外の波長範囲の波長で作動される投影系であって、
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の反射光学要素、
    を含むことを特徴とする投影系。
13. 瞳掩蔽系（７）として構成されることを特徴とする請求項１２に記載の投影系。
14. 最大入射角帯域幅を有するミラー（Ｍ５）が、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の反射光学要素として構成されることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の投影系。
15. 前記反射光学要素は、投影系の瞳平面に又はその近くに配置されることを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載の投影系。
16. 紫外又は極紫外の波長範囲の波長で作動される投影露光装置であって、
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の反射光学要素（Ｍ５）、
    を含むことを特徴とする投影露光装置。

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