JP2011524076A - 光エレメント、当該光エレメントを含むリソグラフィ装置、デバイス製造方法、およびそれによって製造されたデバイス - Google Patents

光エレメント、当該光エレメントを含むリソグラフィ装置、デバイス製造方法、およびそれによって製造されたデバイス Download PDF

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Abstract

光エレメントは、第１材料を含み、第１波長の放射を実質的に反射し、かつ第２波長の放射を実質的に透過させるように構成された第１層（４）を含む。当該光エレメントは、第２材料を含み、第２波長の放射を実質的に吸収する、または透過させるように構成された第２層（２）を含む。当該光エレメントは、第１層と第２層との間で第３材料を含み、第２波長の放射を実質的に透過させ、かつ第１層に対向する第２層の上面からの第２波長の放射の反射を低減させるように構成された第３層を含む。第１波長の放射のスペクトル純度を向上させるために、第１層は、第２層に対して入射光路の上流に位置する。
【選択図】 図２

Description

[0001] 本発明は、光エレメント、当該光エレメントを含むリソグラフィ装置、デバイス製造方法、およびそれによって製造されたデバイスに関する。より詳細には、光エレメントを、レーザプラズマ（ＬＰＰ）極端紫外線（ＥＵＶ）源用の反射かすめ入射スペクトル純度フィルタとして使用することができる。
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるステッパ、および放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
[0003] ＬＰＰ源を使用する場合、レーザ放射それ自体は、プラズマでの散乱および反射によってＥＵＶリソグラフィツール中に放出される望ましくない大量の放射を表す。通常、約１０．６μｍの波長を有するＣＯ２レーザが使用される。ＥＵＶリソグラフィシステムの光学系は、１０．６μｍにおいて高い反射率を有するため、レーザ放射は、かなり大きいパワーでリソグラフィツール中に伝搬する。このパワーの一部は、最終的にウェーハによって吸収され、ウェーハの望ましくない加熱を引き起こすことになる。
[0004] 米国特許第７、１９６、３４３Ｂ２号に、深紫外（ＤＵＶ）放射を選択的に通すための反射かすめ入射スペクトル純度フィルタ（ＳＰＦ）が開示されている。このＳＰＦは、１偏光のＤＵＶ放射のための反射防止（ＡＲ）コーティングが施された２つの垂直ミラーを含む。図５に示すような２つの垂直反射を使用することにより、基板中での吸収によって（ほとんど非偏光の）ＤＵＶ放射が効果的に抑制される。さらに、ＡＲコーティングは、ＥＵＶに対する反射率が高く、従ってＥＵＶ放射がほとんど反射されることを特徴とする。
[0005] １０．６μｍに対するＡＲコーティングは、通常、ＥＵＶに対して非常に低い反射率を有する、そして従来のミラー基板は、１０．６μｍの放射を吸収するのではなく反射する、という主として２つの理由により、このスペクトル純度フィルタは、ＬＰＰ源中の１０．６μｍの放射の抑制に適していない。
[0006] 本発明の実施形態は、第１材料を含む第１層であって、第１波長の放射を反射し、かつ第２波長の放射を実質的に透過させる、または吸収するように構成された第１層と、第２材料を含む第２層であって、前記第２波長の前記放射を実質的に吸収するように構成された第２層と、前記第１層と前記第２層との間の第３材料を含む第３層であって、前記第２波長の前記放射を少なくとも部分的に透過させる第３層と、を含み、ＥＵＶ放射のスペクトル純度を向上させるために、前記第１層は、前記第２層に対して入射光路の上流に位置する、光エレメントを提供することによってスペクトル純度を向上させることができる。
[0007] 本発明の一態様に従い、第１材料を含む第１層であって、第１波長の放射を反射し、かつ第２波長の放射を少なくとも部分的に透過させるように構成された第１層と、第２材料を含む第２層であって、前記第２波長の前記放射を実質的に吸収するように構成された第２層と、前記第１層と前記第２層との間の第３材料を含む第３層であって、前記第２波長の前記放射を少なくとも部分的に透過させる第３層と、を含み、前記第１波長の前記放射のスペクトル純度を向上させるために、前記第１層は、前記第２層に対して入射光路の上流に位置する、光エレメントが提供される。
[0008] 本発明の一態様に従い、第１材料を含む第１層であって、第１方向に第１波長の放射を反射し、かつ第２波長の放射を少なくとも部分的に透過させるように構成された第１層と、第２材料を含む第２層であって、第２方向に前記第２波長の前記放射を実質的に反射するように構成され、前記第１方向および前記第２方向は互いに実質的に異なる第２層と、前記第１層と前記第２層との間の第３材料を含む第３層であって、前記第２波長の前記放射を少なくとも部分的に透過させる第３層と、を含み、前記第１波長の前記放射のスペクトル純度を向上させるために、前記第１層は、前記第２層に対して入射光路の上流に位置する、光エレメントが提供される。
[0009] 本発明の一態様に従い、第１材料を含む第１層であって、第１方向に第１波長の放射を反射し、かつ第２波長の放射を少なくとも部分的に透過させるように構成された第１層と、第２材料を含む第２層であって、前記第２波長の前記放射を実質的に散乱させるように構成された第２層と、前記第１層と前記第２層との間の第３材料を含む第３層であって、前記第２波長の前記放射を少なくとも部分的に透過させる第３層と、を含み、前記第１波長の前記放射のスペクトル純度を向上させるために、前記第１層は、前記第２層に対して入射光路の上流に位置する、光エレメントが提供される。
[0010] 本発明の一態様に従い、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、前記放射ビームにパターン形成するように構成されたパターニングデバイスと、基板を保持するように構成されたサポートと、前記基板のターゲット部分上に前記パターン形成された放射ビームを投影するように構成された投影システムと、を含むリソグラフィ装置であって、前記照明システムおよび／または前記投影システムは、第１材料を含む第１層であって、第１波長の放射を反射し、かつ第２波長の放射を少なくとも部分的に透過させるように構成された第１層と、第２材料を含む第２層であって、前記第２波長の前記放射を実質的に吸収するように構成された第２層と、前記第１層と前記第２層との間の第３材料を含む第３層であって、前記第２波長の前記放射を少なくとも部分的に透過させる第３層と、を含む光エレメントであって、前記第１波長の前記放射のスペクトル純度を向上させるために、前記第１層は、前記第２層に対して入射光路の上流に位置する、光エレメントを含む、リソグラフィ装置が提供される。
[0011] 本発明の一態様に従い、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、前記放射ビームにパターン形成するように構成されたパターニングデバイスと、基板を保持するように構成されたサポートと、前記基板のターゲット部分上に前記パターン形成された放射ビームを投影するように構成された投影システムと、を含むリソグラフィ装置であって、前記照明システムおよび／または前記投影システムは、第１材料を含む第１層であって、第１方向に第１波長の放射を反射し、かつ第２波長の放射を少なくとも部分的に透過させるように構成された第１層と、第２材料を含む第２層であって、第２方向に前記第２波長の前記放射を実質的に反射するように構成され、前記第１方向および前記第２方向は互いに実質的に異なる第２層と、前記第１層と前記第２層との間の第３材料を含む第３層であって、前記第２波長の前記放射を少なくとも部分的に透過させる第３層と、を含む光エレメントであって、前記第１波長の前記放射のスペクトル純度を向上させるために、前記第１層は、前記第２層に対して入射光路の上流に位置する、光エレメントを含む、リソグラフィ装置が提供される。
[0012] 本発明の一態様に従い、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、前記放射ビームにパターン形成するように構成されたパターニングデバイスと、基板を保持するように構成されたサポートと、前記基板のターゲット部分上に前記パターン形成された放射ビームを投影するように構成された投影システムと、を含むリソグラフィ装置であって、前記照明システムおよび／または前記投影システムは、第１材料を含む第１層であって、第１方向に第１波長の放射を反射し、かつ第２波長の放射を少なくとも部分的に透過させるように構成された第１層と、第２材料を含む第２層であって、前記第２波長の前記放射を実質的に散乱させるように構成された第２層と、前記第１層と前記第２層との間の第３材料を含む第３層であって、前記第２波長の前記放射を少なくとも部分的に透過させる第３層と、を含む光エレメントであって、前記第１波長の前記放射のスペクトル純度を向上させるために、前記第１層は、前記第２層に対して入射光路の上流に位置する、光エレメントを含む、リソグラフィ装置が提供される。
[0013] 本発明の一態様に従い、放射ビームにパターン形成してパターン形成された放射ビームを形成することと、前記パターン形成された放射ビームを基板上に投影することと、第１材料を含む第１層であって、第１波長の放射を反射し、かつ第２波長の放射を少なくとも部分的に透過させるように構成された第１層と、第２材料を含む第２層であって、前記第２波長の前記放射を実質的に吸収するように構成された第２層と、前記第１層と前記第２層との間の第３材料を含む第３層であって、前記第２波長の前記放射を少なくとも部分的に透過させる第３層と、を含む少なくとも１つの光エレメントであって、前記第１波長の前記放射のスペクトル純度を向上させるために、前記第１層は、前記第２層に対して入射光路の上流に位置する、少なくとも１つの光エレメントに対して前記放射ビームを反射することと、を含む、デバイス製造方法が提供される。
[0014] 本発明の一態様に従い、放射ビームにパターン形成してパターン形成された放射ビームを形成することと、前記パターン形成された放射ビームを基板上に投影することと、第１材料を含む第１層であって、第１波長の放射を反射し、かつ第２波長の放射を少なくとも部分的に透過させるように構成された第１層と、第２材料を含む第２層であって、前記第２波長の前記放射を実質的に吸収するように構成された第２層と、前記第１層と前記第２層との間の第３材料を含む第３層であって、前記第２波長の前記放射を少なくとも部分的に透過させる第３層と、を含む少なくとも１つの光エレメントであって、前記第１波長の前記放射のスペクトル純度を向上させるために、前記第１層は、前記第２層に対して入射光路の上流に位置する、少なくとも１つの光エレメントに対して前記放射ビームを反射することと、を含む、デバイス製造方法が提供される。
[0015] 本発明の一態様に従い、放射ビームにパターン形成してパターン形成された放射ビームを形成することと、前記パターン形成された放射ビームを基板上に投影することと、第１材料を含む第１層であって、第１方向に第１波長の放射を反射し、かつ第２波長の放射を少なくとも部分的に透過させるように構成された第１層と、第２材料を含む第２層であって、第２方向に前記第２波長の前記放射を実質的に反射するように構成され、前記第１方向および前記第２方向は互いに実質的に異なる第２層と、前記第１層と前記第２層との間の第３材料を含む第３層であって、前記第２波長の前記放射を少なくとも部分的に透過させる第３層と、を含む少なくとも１つの光エレメントであって、前記第１波長の前記放射のスペクトル純度を向上させるために、前記第１層は、前記第２層に対して入射光路の上流に位置する、少なくとも１つの光エレメントに対して前記放射ビームを反射することと、を含む、デバイス製造方法が提供される。
[0016] 本発明の一態様に従い、放射ビームにパターン形成してパターン形成された放射ビームを形成することと、前記パターン形成された放射ビームを基板上に投影することと、第１材料を含む第１層であって、第１方向に第１波長の放射を反射し、かつ第２波長の放射を少なくとも部分的に透過させるように構成された第１層と、第２材料を含む第２層であって、前記第２波長の前記放射を実質的に散乱させるように構成された第２層と、前記第１層と前記第２層との間の第３材料を含む第３層であって、前記第２波長の前記放射を少なくとも部分的に透過させる第３層と、を含む少なくとも１つの光エレメントであって、前記第１波長の前記放射のスペクトル純度を向上させるために、前記第１層は、前記第２層に対して入射光路の上流に位置する、少なくとも１つの光エレメントに対して前記放射ビームを反射することと、を含む、デバイス製造方法が提供される。
[0017] 例えば、本発明の実施形態において、第１波長の放射はＥＵＶ放射とすることができ、第２波長の放射はＣＯ２またはイットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）レーザ放射とすることができる。
[0018] 本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。
[0019] 図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を示す。 [0020] 図２は、図１のリソグラフィ装置の光エレメントの一実施形態を示す。 [0021] 図３は、本発明に係る光デバイスの一実施形態を示す。 [0022] 図４は、ｐ偏光（ＲＰ）およびｓ偏光（ＲＳ）についての波長１３．５ｎｍの放射に対する図２の光エレメントの反射率を示す。 [0023] 図５は、ｐ偏光（ＲＰ）およびｓ偏光（ＲＳ）についての波長１０．６μｍの放射に対する図２の光エレメントの反射率を示す。 [0024] 層厚さの関数としての、入射角５°での図２の光エレメントのＥＵＶ反射率を示す。 [0025] 図７は、入射角５°での図２の光エレメントのｐ偏光のＤＵＶ反射率を示す。 [0026] 図８は、ＤＵＶレジームでの図３の光デバイスの全反射率を示す。 [0027] 図９は、非ゼロミラー厚さによるエタンデュ増加を示す。 [0028] 図１０（ａ）は、光エレメントの実施形態の概略断面図を示す。 [0028] 図１０（ｂ）は、光エレメントの実施形態の概略断面図を示す。 [0028] 図１０（ｃ）は、光エレメントの実施形態の概略断面図を示す。 [0029] 図１１は、ｐ偏光（ＲＰ）およびｓ偏光（ＲＳ）についての波長１０．６μｍでの３°テーパーの光エレメントの反射率を示す。 [0030] 図１２は、入射角１０°の光エレメントのテーパー実施形態の半角（semi-angle）の関数としての、点源の仮想源サイズおよび仮想立体角を示す。 [0031] 図１３は、曲面ミラーを有する実施形態の３次元インプレッションを示す。 [0032] 図１４は、入射角２°および入射角１０°に最適化された多層光エレメント、ならびに局所入射角に最適化されたグレーデッド（graded）多層光エレメントの反射曲線を示す。 [0033] 図１５は、入射角および第２Ｇｅ層の関数としての、ダイヤモンドライクカーボン／Ｇｅ／ＴｈＦ４／Ｇｅ／ａ−ＳｉＯ２多層光エレメントの１０．６μｍでの反射率ＲＰを示す。 [0034] 図１６は、図１のリソグラフィ装置の光エレメントの一実施形態を示す。 [0035] 図１７（ａ）は、本発明に係る光エレメントの一実施形態を示す。 [0035] 図１７（ｂ）は、本発明に係る光エレメントの一実施形態を示す。 [0036] 図１８は、本発明に係る光エレメントの一実施形態を示す。 [0037] 図１９（ａ）は、ダイヤモンド成長の一例を示す。 [0037] 図１９（ｂ）は、ダイヤモンド成長の一例を示す。
[0038] 図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を概略的に示している。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えば、紫外線、ＤＵＶ放射、ＥＵＶ放射、またはＥＵＶ放射より短い波長を有する放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構成され、かつ特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１ポジショナＰＭに連結されているサポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、かつ特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２ポジショナＰＷに連結されている基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成されている投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳとを備える。
[0039] 照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを含むことができる。
[0040] サポート構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわちパターニングデバイスの重量を支える。サポート構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスを保持する。サポート構造は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。サポート構造は、例えば、所望の通りに固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
[0041] 本明細書において使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定機能層に対応することになる。
[0042] パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レべンソン型(alternating)位相シフト、およびハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって、あるいは液浸液の使用または真空の使用といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学系、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。
[0043] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、反射型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）であってもよい。
[0044] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。
[0045] また、リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を満たすように、比較的高屈折率を有する液体（例えば水）によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプのものであってもよい。また、リソグラフィ装置内の別の空間（例えば、マスクと投影システムとの間）に液浸液を加えてもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させることで当技術分野において周知である。本明細書において使用される「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、単に、露光中、投影システムと基板との間に液体があるということを意味するものである。
[0046] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受ける。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀ランプである場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、所望の場合、ビームデリバリシステムとともに放射システムと呼んでもよい。
[0047] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータおよびコンデンサといったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
[0048] 放射ビームＢは、サポート構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通り抜けた後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置付けるように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサＩＦ１を使い、例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置付けることもできる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２ポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、スクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。
[0049] 例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
[0050] １．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
[0051] ２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
[0052] ３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、マスクテーブルＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、所望の通りに更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
[0053] 上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
[0054] 図２において、光エレメント１の一実施形態を示す。図示の実施形態において、光エレメント１は、第１層４、第２層２、および第３層３を含む。図２の実施形態において、第１層４は、第２層２および第３層３に対して、入射光路内の上流に配置され、第３層３は、第２層２に対して、入射光路内の上流に配置される。一実施形態において、第１層４は、第３層３の上部（例えば、上面上）に配置され、第３層３は、第２層２の上部（例えば、上面上）に配置される。
[0055] 一つには金属は一般に、非常に薄く塗布された場合でも１０．６μｍの放射を反射するものであるという理由で、第１層４は、ダイヤモンドライクカーボンまたはＴｉＯ２、もしくはそれらの混合物などの適切な非金属を含み得る。この実施形態において、第１層４は、ＥＵＶ反射キャッピング層である。加えて、第１層４は、よく深紫外線（ＤＵＶ）放射と称される波長範囲である約１００ｎｍから約３００ｎｍの波長の放射を少なくとも部分的に透過させるので、それによりＤＵＶ放射に対するいわゆる反射防止（ＡＲ）コーティングとして機能する。一実施形態において、第１層４は、ＤＵＶ放射を実質的に透過させる。第１層４は、ＥＵＶに対する適切な反射率を有する。第１層は、約１ｎｍから約５０ｎｍ、約１ｎｍから約２０ｎｍ、約２０ｎｍ、または約１０ｎｍの範囲の厚さを有し得る。
[0056] 第３層３は、いわゆる反射防止コーティングであってよく、また１０．６μｍの波長の放射を透過性させるように調整されてよい。第３層３の目的は、第２層２からの１０．６μｍの放射の反射をさらに低減させることである。最適なパラメータは、第２層２の材料と、反射率が低減されるべきかすめ角の範囲とによって決まる。第３層３は、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＡｓ、およびＧｅなどの１つ以上の物質、ならびに／もしくは、ＴｈＦ４およびＹＦ３などの低屈折率ハロゲン化合物を含み得る。
[0057] 第２層２は、１０．６μｍの波長を有する放射の高吸収係数を有する材料の層である。第２層２は、Ａｌ２Ｏ３またはＴｉＯ２などのセラミックス、もしくは融解石英またはＳｉＯ２などのガラスといった材料を含み得る。その材料は、１０．６μｍの波長を有する放射に対して低い固有かすめ入射反射率（intrinsic grazing-incidence reflectivity）を有し得る。例えば、ＴｉＯ２は、Ａｌ２Ｏ３よりかなり低い反射率を有する。第２層２の厚さは、１０．６μｍの波長を有する放射の実質的にすべてがその層に吸収されるように選択され、その結果、層の底部側の反射率が低減または解消される。第２層２の厚さは、約０．０１ｍｍと約１ｍｍとの間、例えば、約０．０５ｍｍであり得る。
[0058] 第３層３は、１０．６μｍの波長を透過させるように構成され得る。また、第１層４（ＥＵＶキャッピング層）は、ＤＵＶ放射に対する反射防止コーティングの厚みを有し得る。従って、光エレメントは、２種の放射の抑制、すなわち１０．６μｍの波長を有する放射およびＤＵＶ放射の抑制を組み合わせる。つまり、光エレメントに入射する１０．６μｍの波長を有する放射は第１層４および第３層３の中を伝播し、第２層２によって吸収され、またＤＵＶ放射は、ＤＵＶ放射に対する反射防止コーティングとして機能する第１層４によって抑制され得る。
[0059] 図２の実施形態において、全反射率の一般値は、ＥＵＶ放射について８５．１％、ＤＵＶ放射について１０〜４０％、そして１０．６μｍの波長を有する放射について１０．７％である。
[0060] 光エレメント１は基板５上に設けられ得る。図５の実施形態の場合がその例である。第２層２は相当量の熱（一般に約１００Ｗ／ｃｍ２）を吸収し得る。従って、光エレメント１は高い熱伝導率を有する基板５、例えばＣｕ上に配置され、基板５から熱を効率的に運び出すことができる。加えて、冷却をさらに向上させる目的で冷却手段（例えば、水冷却）を利用してよい。
[0061] 図３においては一実施形態が示され、２つのミラー７が互いに交差する方向に配置される。これらのミラー７はともに、両側が図２に示す光エレメントを含むように両面を有している。図３の一実施形態は、ソースＳＯが放出する放射がコレクタによって集束される焦点である、いわゆる中間焦点（intermediate focus）に、適切に配置され得る。図３に示す光デバイスを中間焦点に配置することの潜在的な利点は、少なくとも十分に薄いミラー７について、この実施形態が放射源の結像に及ぼす影響が非常に制限されることである。また、入射角は小さく、高いＥＵＶ反射率をもたらす。
[0062] 中間焦点での入射の一般的な入射角は、光軸に対して約２°から約９°であり得る。このことはＡＲコーティングの設計に関連し、ＡＲコーティングは特定の角度範囲内で最適化される。光軸からの最小入射角は約２°であり得るが、ミラーに対する最小入射角は約０°とすることができる。従って、ミラーは約０°から約９°の範囲に対して最適化され得る。
[0063] この角度範囲に対する光エレメント１の一実施形態は、以下の通りに構成され得る。すなわち、厚さ２０ｎｍのダイヤモンドライクカーボンによって形成される第１層４と、厚さ４２０ｎｍのＧｅによって形成される中間層と、厚さ５１００ｎｍのＴｈＦ４によって形成される第３層３と、厚さ５００ｎｍのＧｅによって形成されるさらなる中間層と、厚さ５０μｍのａ−ＳｉＯ２によって形成される第２層２とである。
[0064] ダイヤモンドライクカーボン層はＧｅなどの炭化物形成材料にしっかりと付着し、Ｌ．Ｔａｏ、Ｓ．Ｒａｍａｃｈａｎｄｒａｎ、Ｃ．Ｔ．Ｎｅｌｓｏｎ、Ｔ．Ｈ．Ｌｅｅ、Ｌ．Ｊ．Ｏｖｅｒｚｅｔ、Ｍ．Ｊ．Ｇｏｅｃｋｎｅｒ、Ｍ．ｊ．Ｋｉｍ、Ｇ．Ｓ．ＬｅｅおよびＷ．Ｈｕによる「Ｎａｎｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ Ｔｅｍｐｌａｔｅｓ ｆｏｒ Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．、Ｄｉａｍｏｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ−Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｔｏ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（２００７）、２４３に示すように高いＥＵＶ反射率のために望ましいサブナノメータ粗さを有するように形成することができる。
[0065] 図４は、１３．５ｎｍでのｐ偏光（ＲＰ）およびｓ偏光（ＲＳ）に対する光エレメントの一実施形態の反射率の一例を示す。この波長において、反射率は、第１層４としてのダイヤモンドライクカーボンによってのみ決定される。偏光の影響は非常に小さく、反射率は角度範囲全体に対して＞８０％である。
[0066] しかし、１０．６μｍにおいて、図５に示すようにｐ偏光（ＲＰ）とｓ偏光（ＲＳ）との間で反射率に大きな差がある。ＡＲコーティングの目的は、ｐ偏光放射を抑制することである。そして、ｓ偏光放射は他のミラーによって抑制され、そのために再びｐ偏光される（図３）。この例について、ＡＲコーティングの反射防止特性は、ｐ偏光反射率が０．５％（ＲＰ＜０．５％）未満であって角度４．５°において最適である。角度範囲の上限に向かって、ｐ偏光反射率は約１０％まで増加し得る。また、ゼロ入射角において１００％に近づく。
[0067] 任意の入射角での図３の光デバイスの２つのミラー７の合成反射率は、［ＲＰ（θ）Ｒｓ（φ）＋Ｒｓ（θ）ＲＰ（φ）］／２によって与えられ、ここでθは第１ミラーに対する入射角であり、φは第２ミラーに対する入射角である。
[0068] 光デバイスの全反射率を得るために、角度（θ、φ）の適切な範囲に対する積分を式（１）によって計算する。
[0069] 式（１）において、放射強度分布が積分範囲に対して一定であることを前提とする。強度分布は一般にコレクタ配置によって決まる。典型的な楕円コレクタについては、強度は光軸に向かってわずかに増加するが、このことが反射率に対して若干の効果しか及ぼさないことを計算は示す。これらの境界条件のもとでは、全反射率の一般値は１３．５ｎｍで８５．１％であり、１０．６μｍで１０．７％である。すなわち、全スペクトル純度は８倍に増加する。
[0070] 上記の通り、ＥＵＶ反射キャッピング層（第１層）４の厚さは、ＤＵＶ放射の反射が制限されるように選択される。図６に示す通り、厚さは、高いＥＵＶ反射率を維持するために約１０ｎｍまたはそれ以上であり得る。図７は、ＤＵＶレジームにおけるｐ偏光の反射率を示し、この反射率はダイヤモンドライクカーボン層の厚さ、一般に１２〜３６ｎｍ（１２０〜３６０Ａ）によって決まる。説明値（legend values）は、オングストローム（Ａ）でのダイヤモンドライクカーボン層の厚さを示す。ダイヤモンドライクカーボン層の厚さが２０ｎｍである図２の実施形態については、図８から分かるように、式（１）によって計算された光デバイスの全ＤＵＶ反射率は１０％と４０％との間である。図８のグラフが作られる層は、厚さ２０ｎｍを有するダイヤモンドライクカーボン層である。
[0071] 光エレメント１の全厚さの値は、ソースイメージのひずみを最小化するために、可能な限り低くあるべきである。図９において、点源ＩＦが式（２）によって与えられるサイズｓに拡張（stretched）される。
[0072] 例えば、全厚さｄ＝２００μｍ（１００μｍＣｕ冷却基板＋両側の２ｘ５０μｍの多層）の典型的な実施形態において、仮想源サイズｓ＝１７３μｍである。これは実際のＥＵＶピンチサイズと比較して小さいため、厚さ２００μｍの光エレメントの実施形態は、エタンデュの著しい増加をもたらすと見込まれない。
[0073] 図２の実施形態において、一部の放射は小角度、特に垂直ミラーで反射され、ここでオブスキュレーションによる入射角の下限はない。このような小角度では、１０．６μｍに対するＡＲコーティングの働きは、図５に示すように比較的悪く、このことは、全スペクトル純度の観点から非常に不均一なＩＲ遠視野像（IR far-field pattern）および最適以下の性能につながる。
[0074] 一実施形態において、両方のミラーに対する最小入射角は、微小角度で入射する放射を遮ることによって増加する。例えば、光デバイスは、使用中に第１および第２ミラーのそれぞれの最小入射角、θｍｉｎ＝２°およびφｍｉｎ＝２°を備えてよい。これらのパラメータについては、波長１０．６μｍの放射の全反射率は１０．７％から３．５２％まで減少し、一方、１３．５ｎｍでの全反射率はほとんど影響を受けない（８５．１％から８３．２％）。従って、図２の実施形態での８倍に対し、スペクトル純度は２４倍に増加する。しかし、更なるオブスキュレーションに起因して、スループットは基本的な実施形態の７２％まで減少する。これは、ＥＵＶ放射の一部が遮られることになるからである。
[0075]一部の用途については、一定方向のオブスキュレーションは許容されない。例えば、スキャナツールにおいて、オブスキュレーションは、特定方向、すなわちスキャンラインに平行な方向で許容されない。従って、別の実施形態において、ミラーは、互いに実質的に垂直であるが、どちらもスキャンラインに平行でないように、例えば、両方のミラーはスキャンラインから４５°傾斜するように回転される。
[0076] 一実施形態において、１つまたは両方のミラー７の反射面７’および７”は図１０ａに示すように平行でなく、図１０ｂに示すように放射源に向かってテーパーを持つ、もしくは図１０ｃに示すように放射源に向かって湾曲する。テーパーミラーまたはウェッジミラーの潜在的な利点は、入射角範囲がより高い値に移動してよく、１０．６μｍの放射がより抑制可能となることである。例えば、テーパー半角が３°である場合、入射角の範囲は０〜１０°から３〜１３°に移動する。図１２は、入射角１０°の光エレメントのテーパー実施形態の半角の関数としての点源の仮想源サイズおよび仮想立体角を示す。
[0077] ＡＲコーティングのパラメータは、図１０ｂの光エレメントの入射角範囲に対して再最適化することができる。例えば、多層全体は以下の通りである。
[0078] この角度範囲についての光エレメント１の実施形態は、以下の通り構成され得る。厚さ２０ｎｍのダイヤモンドライクカーボンから形成される第１層４と、厚さ７１５ｎｍのＧｅから形成される中間層と、厚さ１４００ｎｍのＴｈＦ４から形成される第３層３と、厚さ５０ｎｍのａ−ＳｉＯ２から形成される第２層２とである。
[0079] 図１１は、１０．６μｍでのこのミラーの反射率を示している。ｐ偏光放射の反射率は、基本的な実施形態と比較してかなり低く、すべての入射角に対してＲＰ＜１３％である。本発明に係る光エレメントの一部の実施形態、すなわち２つのテーパーミラーからなるデバイスについては、全反射率は、１０．６μｍに対して５．６６％、１３．５ｎｍに対して７４．６％となり得る。従って、スペクトル純度は、図２の実施形態での８倍との比較において１３倍に増加し得る。ここで、２つのテーパーミラーに関して２つの反射がもはや正確に垂直でないという事実は無視されている。例えば、ウェッジ半角３°については、２つの面の間の角度は９０°ではなく８９．８４°であるので、この影響は、実際は非常に小さくなると想定される。
[0080] ウェッジミラーの実施形態は、平面ミラーを有する図２の実施形態とは異なる方法でソースイメージを変化させる。ウェッジ半角αおよび厚さｄについては、点源は式（３）によって与えられる仮想源サイズに拡張される。
式（３）はα＝０°については式（２）となる。また、テーパリングは中間焦点に対して光路の下流に放射が放出される立体角に影響を及ぼす。立体角Ωは、２π（１−ｃｏｓθｍａｘ）から２π［１ｃｏｓ（θｍａｘ＋２α）］まで増加する。図１１は、αという関数としての両方の効果を示す。α＝３°の典型的な実施形態については、エタンデュ（〜Ωｓ２）は推定で２．４倍に増加し、これは、エタンデュ要件および放射源の当初のエタンデュに応じて許容され得る。
[0081] 一実施形態において、光エレメント、例えばミラーは、図１０ｃに示す通り湾曲される。ミラー面の少なくとも一部の曲率は、放射源ＳＯによって放出され、かつコレクタＣＯによって中間焦点上に集束される放射に関して、中間焦点が光エレメントに対する所定位置に位置決めされ、放射が入射する場所にかかわらず入射角が同一であり、ならびにエタンデュが最も影響を受けないようであり得る。このことは、ミラーの有限厚に起因して光軸からの放射角度がミラー上の位置によって変化するという理由で起こり得る。例えば、ミラーは、全放射が４．５°のかすめ入射で反射されるように形成することができる。この場合、反射された放射は光軸から５°以内で放出される。すなわち、立体角は減少する。また、仮想源サイズは、ミラーの正確な形状によって変化することになる。これによってエタンデュの最終的な増加が決定することになる。
[0082] ４．５°の反射角において、図２の実施形態のＡＲコーティングは、１０．６μｍの放射を最大で抑制する（図５を参照）。従って、全反射率は、１０．６μｍで０．０５％まで低くなり、１３．５ｎｍで８４．３％まで高くなる。放射が反射される角度を減少させることによって、全ＥＵＶ反射率をさらにもっと増加させることができる（２°に対して９２．８％まで）。なお、この例は点源の理想的な場合について挙げられるものである。有限の放射源サイズでは、一般に、ミラー表面の各点の入射角の非ゼロ範囲が存在する。従って、ＡＲコーティングは単一の角度ではなく角度範囲に対して最適化され得るので、１０．６μｍ放射の全反射率は、実際にはより高くなり得る。
[0083] 一実施形態において、コーティングのパラメータは、ミラー上の横位置の関数として変化する。各位置のコーティングは、ｐ偏光の１０．６μｍ放射の反射率が当該位置に対応する入射角に対して最小になるようなパラメータを有し得る。このことは一般に起こり得る。というのはミラー上の任意の位置において、放射はただ１つの入射角で入射するからである。０．０５％未満というＲＰ値は、約２°以上の角度すべてに対して達成することができる。例えば、入射角１０°でのＲＰ＝０．０４％は、以下の構成を有する光エレメントについて達成され得る。すなわち、厚さ２０ｎｍのダイヤモンドライクカーボンによって形成される第１層４と、厚さ７３０ｎｍのＧｅによって形成される中間層と、厚さ９８０ｎｍのＴｈＦ４によって形成される第３層３と、厚さ１５００ｎｍのＧｅによって形成されるさらなる中間層と、厚さ５０μｍのａ−ＳｉＯ２によって形成される第２層２とである。
[0084] 入射角２°でのＲＰ＝０．０４％は、以下の構成について達成され得る。すなわち、厚さ２０ｎｍのダイヤモンドライクカーボンによって形成される第１層４と、厚さ７１０ｎｍのＧｅによって形成される中間層と、厚さ２５００ｎｍのＴｈＦ４によって形成される第３層３と、厚さ７００ｎｍのＧｅによって形成されるさらなる中間層と、厚さ５０μｍのａ−ＳｉＯ２によって形成される第２層２とである。
[0085] これらの２つの多層の入射角の関数としての反射率を図１４に示す。図１５は、単に１つのパラメータ、すなわちＧｅ層のうちの１つの層の厚さを変えることによっても、大きい角度範囲に対するコーティングの最適化が可能であることを示している。
[0086] １０．６μｍでの全反射率の算出については、第１実施形態の構成と同様の、平面ミラーを有する光エレメントを利用し、２°以下の角度に対して０．０４％、そして＞２°の角度に対して０．０５％と等しいＲＰ値を有するコーティングを使用する。
[0087] ｓ偏光ＲＳの反射率は、すべての角度に対して１であることを前提とする。このことは、１０．６μｍでの３．２９％および１３．５ｎｍでの８５．１％という全反射率につながる。従って、スペクトル純度は、２６倍に増加する。再び、このことは、点源の理想的な場合においてのみ成立し得る。有限の放射源サイズでは、一般に、ミラー表面の各点の入射角の非ゼロ範囲が存在する。従って、ＡＲコーティングは単一の角度ではなく角度範囲に対して最適化され得るので、１０．６μｍ放射の全反射率は、実際にはより高くなり得る。
[0088] 同様に、第１層４（ＥＵＶ反射キャッピング層）の厚さもまた、各入射角でのＤＵＶ抑制を最適化するために、横位置の関数として変化し得る。一実施形態において、第１層４の厚さ範囲は約１０ｎｍから約５０ｎｍである。より小さい厚さでは、ＥＵＶ反射率は著しく低下することがあり（図６参照）、一方、より大きい厚さでは、ＩＲ反射率は増加を開始し得る。
[0089] 原子水素が中間焦点、特にＬＰＰ源に存在し得る。この水素は、光エレメントをさらに冷却するために使用され得る。一実施形態において、保護キャッピング層が、第１層４上に堆積されて光エレメントを水素誘起ダメージから保護する。例えば、厚さ数ナノメータのＳｉ３Ｎ４層は、反射率へのはっきり認められるほどの影響なしに使用され得る。ダイヤモンドライクカーボン層を第１層４として使用する場合（上述した実施形態と同様に）、ダイヤモンドライクカーボンは原子水素の影響をそれほど受けないので、保護層は必要でなくてよい。
[0090] 一実施形態において、光エレメントは十字形に、および／または中間焦点に配置される必要はないが、２つの直交するミラーの別の対として配置される。例えば、光エレメントは、投影光学系の２つの直交するかすめ入射ミラーとして実施され得る。また、本明細書で開示する第３層３を、スペクトル純度を向上させるための中間焦点でのミラーの代わりに、またはこれらのミラーに加えて、他のかすめ入射ミラー（例えば、ｇミラー）に塗布してスペクトル純度を向上させてよい。
[0091] 光エレメントの別の実施形態は、図１６に示すような以下の構成要素を含む。すなわち、１０．６μｍで高反射率を有する材料の反射層５と、１０．６μｍを透過させる材料の第２層２と、１０．６μｍ用に調整される第３層３と、ＥＵＶ反射第１層４とである。
[0092] 反射層５の材料は、１０．６μｍで高反射率を有するように選択される。たいていの金属（例えば、Ｍｏ）がこの部類に入る。この層の厚さは、ミラーの機械的ロバスト性のために最小限必要なだけの大きさ、例えば、０．２ｍｍであることが望ましい。あるいは、この層はより薄く、かつ支持基板上に設けることもできる。
[0093] 第２層２の目的は、１０．６μｍ放射を反射層１に対して透過させつつ、ＥＵＶ反射第１層４のための平面のベースを提供することである。従って、この層の厚さは均一であり得ない。この第２層２は、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＡｓ、およびＧｅなどのＣＯ２レーザウィンドウ材料から形成されることが望ましい。
[0094] 第３層３は、第２層２からの反射率をさらに低減させ得る。このコーティングの最適なパラメータは、反射率が低減されるべきかすめ角の範囲によって決まる。第３層３は、例えば、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＡｓ、およびＧｅなどのＣＯ２レーザウィンドウ材料および／またはＴｈＦ４およびＹＦ３などの低屈折率ハロゲン化物を含み得る。
[0095] 第１層４は、ＥＵＶに対する高反射率を有し、一般にその厚さは約１０ｎｍが望ましい。金属は、非常に薄い層として塗布された場合でも、一般に１０．６μｍ放射を反射するので、第１層４は非金属材料、例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）またはＴｉＯ２で形成されることが望ましい。
[0096] 第１層４もまたＤＵＶに対する反射防止（ＡＲ）コーティングとして機能するので、その厚さは、ＤＵＶ範囲内で望ましい抑制を与えるように調整される。
[0097] 本実施形態において、２つのミラーは十字形に配置され、かつ中間焦点（図１も参照）に設けられる。図１６に示す構造は各ミラーの両側に施される。
[0098] 中間焦点での一般的な入射角は、光軸から２°から９°までであることが前提とされ得る。このことはＡＲコーティングの設計に関連し、ＡＲコーティングは一定の角度範囲内で最適化される。また、このことは、ＩＲ反射面とＥＵＶ反射面との間の角度を選択することに関連する。光軸に対する最小入射角は２°であるが、ミラーへの最小入射角は０°である（０°に近い）。従って、ミラーは０°から９°までの範囲に対して最適化されるべきである。
[0099] この角度範囲についての一般的な実施形態は、以下の通りである。
[00100] ＤＬＣ［２０ｎｍ］／Ｇｅ［４２０ｎｍ］／ＴｈＦ４［５１００ｎｍ］／Ｇｅ［５００ｎｍ］／ＺｎＳｅ［変動する］／Ｍｏ。
[00101] ここで、ＤＬＣはＥＵＶ反射キャップ層であり、Ｇｅ／ＴｈＦ４／ＧｅスタックはＡＲコーティングであり、ＺｎＳｅは分離層であり、Ｍｏはグレーデッド赤外反射層である。
[00102] ０°から９°までの角度範囲を考慮すると、層１の表面は、第１層４の表面と少なくとも５°を成すことが望ましく、その結果、赤外放射は光軸から少なくとも１０°で反射され、従ってＥＵＶ放射から分離される。一般に、光軸に沿うミラーの長さは約１ｃｍとなる。従って、反射層１の表面が連続している場合、図１６に示すスタックの望ましい厚さは約１ｍｍとなり、両面ミラーの全厚さは２ｍｍとなるであろう。許容できるエタンデュを維持するために、より小さい厚さを有することが望ましい。このことは、図１６に示すように鋸歯（sawtooth）状反射層１を使用することによって達成され得る。例えば、鋸歯は１ｍｍの周期を有してよく、その結果スタックの厚さは約０．１ｍｍまで低減される。
[00103] 別の実施形態において、反射層１の周期はほぼ赤外波長（１０．６μｍ）と同程度、例えば、０．１ｍｍ未満である。この実施形態において、反射層１は反射格子として機能することができ、これによってＣＯ２またはＹＡＧレーザ放射を回折させ得る（ＣＯ２またはＹＡＧレーザ放射を多数の回折次数に反射し得る）。表面プロファイルは放射の大部分をＥＵＶビーム外の回折次数に誘導するように最適化されてよい。
[00104] 図４は、１３．５ｎｍでのｐ偏光およびｓ偏光の、図１６の実施形態の反射率を示す。図５は、１０．６μｍでの反射率を示す。波長１３．５ｎｍにおいて、反射率は単にＤＬＣキャップ層によって決定される。偏光効果は非常に小さく、角度範囲全体に対して反射率は＞８０％である。波長１０．６μｍにおいて、ｐ偏光とｓ偏光との間で反射率に大きな差が存在する。ＡＲコーティングの目的はｐ偏光放射を抑制することである。そして、ｓ偏光放射は、他のミラーによって抑制され、そのために再びｐ偏光される。この例については、ＡＲコーティングの反射防止特性は、ＲＰ＜０．５％であって角度４．５°において最適となる。角度範囲の上限に向かって、反射率は約１０％まで増加する。また、ゼロ入射角に向かって、反射率は（必然的に）１００％に近づく。
[00105] 別の実施形態は、図１７に示す以下の構成要素を含む。すなわち、１０．６μｍの放射を実質的に透過させる材料の層２と、１０．６μｍ用に調整される反射防止コーティング３と、ＥＵＶ反射キャップ層４とである。
[00106] 層２の材料は、１０．６μｍで高透過率を有するように選択される。この層は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、またはＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＡｓ、およびＧｅなどのＣＯ２レーザウィンドウ材料から形成されることが望ましい。
[00107] ＡＲコーティング３は、層１の赤外かすめ入射反射率をさらに低減させる。このコーティングの最適なパラメータは、反射率が低減されるべきかすめ角の範囲によって決まる。ＡＲコーティングは、例えば、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＡｓ、およびＧｅなどのＣＯ２レーザウィンドウ材料および／またはＴｈＦ４およびＹＦ３などの低屈折率ハロゲン化物を含み得る。
[00108] キャップ層４は、ＥＵＶに対する高反射率を有し、一般にその厚さは約１０ｎｍが望ましい。金属は、非常に薄い層として塗布された場合でも、一般に１０．６μｍ放射を反射するので、キャッピング層４は非金属材料、例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）またはＴｉＯ２で形成されることが望ましい。
[00109] キャップ層４もまたＤＵＶに対するＡＲコーティングとして機能するので、その厚さは、ＤＵＶ範囲内で望ましい抑制を与えるように調整される。
[00110] 本実施形態において、２つのミラーは図３に示すように十字形に配置され、かつ中間焦点に設けられ得る。図１７に示す構造は、図１８に示すように各ミラーの両側に施される。赤外放射が、ミラーを介した透過後にＥＵＶビームの外側に誘導されることを確実にするために、層２の裏面は本発明の態様に従ってパターン形成される。
[00111] 一実施形態において、裏面は、図１７（ａ）に示すように、ＥＵＶ反射キャップ層３に対して一般に傾斜する表面配向を有し得る。そして、赤外放射は、ＥＵＶが反射される立体角の外側に回折される。図１７（ａ）の鋸歯状プロファイルの周期が赤外波長よりはるかに大きいという条件で、放射が誘導される角度は、単に頂点法線およびスネルの法則によって与えられる。
[00112] 一実施形態において、裏面のパターンは赤外放射と同程度の周期を有するので透過格子として機能する。格子プロファイルは、放射の大部分をＥＵＶビーム外の回折次数に誘導するように最適化されてよい。
[00113] 一実施形態において、図１７（ｂ）に示すように、裏面は、赤外放射（１０．６μｍ）と同程度の長さスケールで、高い表面粗さを有する。この場合、赤外放射は、その放射の大部分がＥＵＶビームの外側に誘導されるように散乱される。本実施形態は、製造しやすいという特別な利点を有し得る。例えば、層２の材料は前述の通りダイヤモンドであってよく、これは平面基板、例えばＳｉ上に成長され得る。適切な成長パラメータを選択することによって、図１９に示すように、望ましい粗さがダイヤモンド層の上面に自動的に生じ得る。従って、図１７（ｂ）に示すように、基板からのリフトオフ後、層は滑らかな面と粗い面を有する。残りの成されるべきことは、層の滑らかな面へのコーティング３および４の堆積である。
[00114] 先行する実施形態のいずれかに基づいた実施形態において、層２のパターン形成された裏面もまた、ＡＲコーティング３と同様の（しかし一般に異なるパラメータを有する）反射防止コーティングで覆われてよい。この追加のＡＲコーティングは層２の内反射を減少させ、それによってスタック全体の透過率を増加させ得る。追加のＡＲコーティングは任意のものである。というのは、内反射は、光がＥＵＶビームの外側で反射または回折される限り、一般に問題とならないからである。
[00115] 一実施形態において、層２の裏面はパターン形成されない、または粗くないが、ＥＵＶ反射面に対して連続的に傾斜される。これは、実質的な傾斜角（例えば、５°）はＥＵＶビームの外側で放射を回折する必要があるので、好適な実施形態であり得ない。このことは比較的厚いミラーの生成につながることになり、図３に示すようにＳＰＦがＩＦで設けられる場合、エタンデュの望ましくない増加という結果になり得る。従って、傾斜面を数段階で分割して図１７（ａ）に示すような鋸歯パターンを得ることが望ましい場合がある。
[00116]中間焦点での入射角は、光軸から２°から９°までであることが前提とされ得る。このことはＡＲコーティングの設計に関連し、ＡＲコーティングは一定の角度範囲内で最適化される。光軸からの最小入射角は２°であるが、ミラーへの最小入射角は０°である（０°に近い）。従って、ミラーは０°から９°までの範囲に対して最適化されるべきである。
[00117] この角度範囲についての実施形態は、以下の通りである。
[00118] ＤＬＣ［２０ｎｍ］／Ｇｅ［４２０ｎｍ］／ＴｈＦ４［５１００ｎｍ］／Ｇｅ［５００ｎｍ］／ＺｎＳｅ［変動する］。
[00119] ここで、ＤＬＣ層はＥＵＶ反射キャップ層であり、Ｇｅ／ＴｈＦ４／ＧｅスタックはＡＲコーティングであり、ＺｎＳｅ層はパターン形成された裏面を有する赤外線透過層である。
[00120] 図４は、１３．５ｎｍでのｐ偏光およびｓ偏光に対する一般的な実施形態の反射率を示す。この波長において、反射率は、ＤＬＣキャップ層によってのみ決定される。偏光の影響は非常に小さく、反射率は角度範囲全体に対して＞８０％である。
[00121] 図５は、鏡面反射に対するミラー（すなわち、層２の裏面によって反射され、一般にＥＵＶビームの外側に誘導される部分ではない）の赤外反射率を示す。１０．６μｍでが、ｐ偏光とｓ偏光との間で反射率に大きな差がある。ＡＲコーティングの目的は、ｐ偏光放射を抑制することである。そして、ｓ偏光放射は他のミラーによって抑制され、そのために再びｐ偏光される。この例について、ＡＲコーティングの反射防止特性は、ＲＰ＜０．５％であって角度４．５°において最適である。角度範囲の上限に向かって、反射率は約１０％まで増加し得る。また、ゼロ入射角に向かって（必然的に）１００％に近づく。
[00122] 基本的な実施形態について算出された全反射率は１３．５ｎｍで８５．１％であり、１０．６μｍで１０．７％である。すなわち、全スペクトル純度は８倍に増加する。ＳＰＦの各位置において、放射はただ１つの角度で入射することを前提とすると、横方向に勾配を持ったコーティングを使用することによって、１０．６μｍでの反射率を３．２９％にまで理想的に低減させることができる。実際に入射角の範囲が存在するので（放射源サイズおよびＳＰＦミラーの厚さに応じて）、その低減は一般により小さくなる。
[00123] 本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。
[00124] 光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
[00125] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長、またはおよそこれらの値の波長を有する）、および極端紫外線（ＥＵＶ）（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
[00126] 「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光コンポーネントを含む様々な種類の光コンポーネントのいずれか１つまたはこれらの組合せを指すことができる。
[00127] 以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。例えば、本発明は、上記に開示した方法を表す１つ以上の機械読取可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態、またはこのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態であってもよい。
[00128] 上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。

Claims (38)

  1. 第１材料を含む第１層であって、第１方向に第１波長の放射を実質的に反射し、かつ第２波長の放射を実質的に透過させる第１層と、
    第２材料を含む第２層であって、前記第２波長の前記放射を実質的に吸収する、または透過させる第２層と、
    前記第１層と前記第２層との間の第３材料を含む第３層であって、前記第２波長の前記放射を実質的に透過させ、かつ前記第１層に面する前記第２層の上面からの前記第２波長の前記放射の反射を低減させる第３層と、を含み、
    前記第１波長の前記放射のスペクトル純度を向上させるために、前記第１層は、前記第２層に対して入射光路の上流に位置する、光エレメント。
  2. 前記第１層に対向しない、前記第２層の底面が、第２方向に前記第２波長の放射を実質的に反射し、前記第１方向および前記第２方向は互いに実質的に異なる、請求項１に記載の光エレメント。
  3. 前記第１層に対向しない、前記第２層の底面が、前記第２波長の放射を実質的に回折させる、請求項１に記載の光エレメント。
  4. 前記第１層に対向しない、前記第２層の底面が、前記第２波長の放射を実質的に散乱させる、請求項１に記載の光エレメント。
  5. 前記第２層の前記底面は、前記第２波長と同程度の長さスケールで表面粗さを有する、請求項４に記載の光エレメント。
  6. 第４層をさらに含み、前記第４層は前記第２層の前記底面に対して設けられる、先行する請求項のいずれかに記載の光エレメント。
  7. 前記第１材料は、ダイヤモンドライクカーボンおよびＴｉＯ２からなる群のうちの少なくとも一つの材料を含む、先行する請求項のいずれかに記載の光エレメント。
  8. 前記第３材料は、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＡｓ、Ｇｅ、ＴｈＦ４、およびＹＦ３からなる群から選択される少なくとも一つの材料を含む、先行する請求項のいずれかに記載の光エレメント。
  9. 前記第１波長の前記放射は、ＥＵＶ放射である、先行する請求項のいずれかに記載の光エレメント。
  10. 前記第２波長の前記放射は、赤外放射である、先行する請求項のいずれかに記載の光エレメント。
  11. 前記第１層の厚さは、前記第１層が第３波長の放射に対する反射防止コーティングとして機能する程度である、先行する請求項のいずれかに記載の光エレメント。
  12. 前記第１層の前記厚さは、１〜２０ｎｍの範囲内にある、請求項１１に記載の光エレメント。
  13. 前記第３波長の前記放射はＤＵＶ放射である、請求項１１または１２に記載の光エレメント。
  14. 実質的にＥＵＶ放射のみが反射される、先行する請求項のいずれかに記載の光エレメント。
  15. 前記第１波長の前記放射の約７０％〜約９５％が反射される、先行する請求項のいずれかに記載の光エレメント。
  16. 前記第３波長の前記放射の約０％〜約５０％が反射される、請求項１５に記載の光エレメント。
  17. 前記第２波長の前記放射の約０％〜約２０％が反射される、請求項１２または１３に記載の光エレメント。
  18. 先行する請求項のいずれかに記載の少なくとも２つの光エレメントを含む光デバイス。
  19. 前記光エレメントのうちの少なくとも２つの光エレメントの反射面が互いに対向しない、請求項１８に記載の光デバイス。
  20. 前記光エレメントのうちの少なくとも２つの光エレメントの反射面が互いに交差して位置付けられる、請求項１８に記載の光デバイス。
  21. 前記反射面は、互いに少なくとも実質的に垂直に方向決めされる、請求項２０に記載の光デバイス。
  22. 前記第１層は、前記第２波長の前記放射を実質的に透過させる、先行する請求項のいずれかに記載の光エレメント。
  23. 先行する請求項のいずれかに記載の少なくとも１つの光エレメントを含むリソグラフィ装置。
  24. 先行する請求項のいずれかに記載の少なくとも２つの光エレメントを含むリソグラフィ装置であって、前記光エレメントのそれぞれの前記反射面が互いに実質的に垂直に方向付けられる、リソグラフィ装置。
  25. 放射ビームを調整する照明システムと、
    前記放射ビームにパターン形成するパターニングデバイスと、
    基板を保持するサポートと、
    前記基板のターゲット部分上に前記パターン形成された放射ビームを投影する投影システムと、をさらに含む、請求項２３に記載のリソグラフィ装置。
  26. 放射ビームを調整する照明システムと、
    前記放射ビームにパターン形成するパターニングデバイスと、
    基板を保持するサポートと、
    前記基板のターゲット部分上に前記パターン形成された放射ビームを投影する投影システムと、を含むリソグラフィ装置であって、
    前記照明システムおよび／または前記投影システムは、
    第１材料を含む第１層であって、第１方向に第１波長の放射を実質的に反射し、かつ第２波長の放射を実質的に透過させる第１層と、
    第２材料を含む第２層であって、前記第２波長の前記放射を実質的に吸収する、または透過させる第２層と、
    前記第１層と前記第２層との間の第３材料を含む第３層であって、前記第２波長の前記放射を実質的に透過させ、かつ前記第１層に対向する前記第２層の上面からの前記第２波長の前記放射の反射を低減させる第３層と、を含む光エレメントであって、
    前記第１波長の前記放射のスペクトル純度を向上させるために、前記第１層は、前記第２層に対して入射光路の上流に位置する、光エレメントを含む、リソグラフィ装置。
  27. 前記第１層に対向しない、前記第２層の底面が、第２方向に前記第２波長の放射を実質的に反射し、前記第１方向および前記第２方向は互いに実質的に異なる、請求項２６に記載のリソグラフィ装置。
  28. 前記第１層に対向しない、前記第２層の底面が、前記第２波長の放射を実質的に回折させる、請求項２６に記載のリソグラフィ装置。
  29. 前記第１層に対向しない、前記第２層の底面が、前記第２波長の放射を実質的に散乱させる、請求項２６に記載のリソグラフィ装置。
  30. 前記第２層の前記底面は、前記第２波長と同程度の長さスケールで表面粗さを有する、請求項２９に記載のリソグラフィ装置。
  31. 第４層をさらに含み、前記第４層は前記底面に対して設けられる、請求項２７〜３０のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
  32. 放射ビームにパターン形成してパターン形成された放射ビームを形成することと、
    前記パターン形成された放射ビームを基板上に投影することと、
    第１材料を含む第１層であって、第１方向に第１波長の放射を実質的に反射し、かつ第２波長の放射を実質的に透過させる第１層と、
    第２材料を含む第２層であって、前記第２波長の前記放射を実質的に吸収する、または透過させる第２層と、
    前記第１層と前記第２層との間の第３材料を含む第３層であって、前記第２波長の前記放射を実質的に透過させ、かつ前記第１層に面する前記第２層の上面からの前記第２波長の前記放射の反射を低減させる第３層と、を含む少なくとも１つの光エレメントであって、
    前記第１波長の前記放射のスペクトル純度を向上させるために、前記第１層は、前記第２層に対して入射光路の上流に位置する、少なくとも１つの光エレメントに対して前記放射ビームを反射することと、を含む、デバイス製造方法。
  33. 前記第１層に対向しない、前記第２層の底面が、第２方向に前記第２波長の放射を実質的に反射し、前記第１方向および前記第２方向は互いに実質的に異なる、請求項３２に記載のデバイス製造方法。
  34. 前記第１層に対向しない、前記第２層の底面が、前記第２波長の放射を実質的に回折させる、請求項３２に記載のデバイス製造方法。
  35. 前記第１層に対向しない、前記第２層の底面が、前記第２波長の放射を実質的に散乱させる、請求項３２に記載のデバイス製造方法。
  36. 前記第２層の前記底面は、前記第２波長と同程度の長さスケールで表面粗さを有する、請求項３５に記載のデバイス製造方法。
  37. 第４層をさらに含み、前記第４層は前記底面に対して設けられる、請求項３３〜３６のいずれかに記載のデバイス製造方法。
  38. 請求項３２〜３７に記載の方法により製造されたデバイス。
JP2010548013A 2008-02-27 2009-02-24 光エレメント、リソグラフィ装置、および、デバイス製造方法 Active JP5583605B2 (ja)

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