JP2014514741A - 偏向ミラー及び当該偏向ミラーを備えたマイクロリソグラフィ用の投影露光装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の偏向ミラーであって、斜入射の偏向ミラーを使用して投影露光装置の物体平面の物体視野を照明する偏向ミラーに関する。当該偏向ミラーは、基板及び少なくとも１つの層系からなり、動作中に光が複数の入射角で上記ミラーに当たり、層系を、３０ｎｍ未満の波長を有する光及び５５°〜７０°の入射角で反射率の変動が２０％未満、特に１２％未満であるよう設計した。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏向ミラーに関する。さらに、本発明は、当該偏向ミラーを備えたマイクロリソグラフィ用の投影露光装置に関する。

ＥＵＶ波長範囲向けのマイクロリソグラフィ用の投影露光装置は、高反射率を有するミラーの使用に依存するが、これは、第１に個々のミラーの反射率値の積が投影露光装置の全透過率を決め、第２にＥＵＶ光源がその光パワーの点で限られるからである。

高反射率値を有するＥＵＶ波長範囲用のミラーは、例えば特許文献１から既知である。当該文献に記載のミラーは、基板に施され且つ一連の層を有する層系からなる。層系（いわゆる多層）を有するこうしたミラーは、概して、事実上の垂直入射で、すなわち０°〜４５°の入射角で動作する。事実上の斜入射、すなわち４５°〜９０°の入射角では、これに対して、単層を有するミラーを概して使用し、上記単層は金属からなる。

したがって、主に斜入射のミラーの場合に垂直入射と斜入射との間の移行範囲の入射角に関する反射率を高めるために、多層を単層と組み合わせたミラーが既知である。この場合、ミラーを個別区域に分割する。当該区域のそれぞれで、言及されるコーティングの１つを使用することができる。こうしたミラーは、特許文献２に例えばＥＵＶ光源用のコレクタミラーとして記載されている。しかしながら、これらのコレクタミラーの欠点は、各区域が均一な厚さを有する専用の層系でコーティングされることである。これは、各区域で反射率が上昇した後に低下することにつながる。区域の接続箇所では、反射率曲線に極小点が生じ、これらは、そのようなミラーをコレクタミラーとして使用する際には重要でないが、そのようなミラーを投影露光装置のマスクの直上流の照明光学ユニットの最終端にある偏向ミラーとして使用する際には、マスク上での許容不可能な強度変動を引き起こす。さらに、一度に１つの区域しかコーティングされないので、区域のコーティングは実行が複雑である。一つの区域をコーティングしている間、他の区域を例えばカバーによって保護しなければならない。

独国特許第１０１ ５５ ７１１号明細書 米国出願公開第２０１０／０２８４５１１号明細書

したがって、本発明の目的は、投影露光装置のマスクの均一な照明を可能にするＥＵＶマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明光学ユニットの偏向ミラーを提供することである。

本発明によれば、この目的は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の偏向ミラーであって、斜入射の偏向ミラーを使用して投影露光装置の物体平面の物体視野を照明するものであり、基板及び少なくとも１つの層系を備え、動作中に光が複数の入射角で偏向ミラーに当たり、層系を、３０ｎｍ未満の波長を有する光及び５５°〜７０°の入射角で反射率の変動が２０％未満、特に１２％未満であるよう設計した偏向ミラーによって達成される。

本発明による偏向ミラーがこのように小さな反射率の変動を有することにより、偏向ミラーに入射する配光を、照明する物体視野へ事実上均一に偏向させることができ、これは、物体視野での視野における強度変動（均一性）又は瞳における強度変動（アポダイゼーション）で明らかとなる光損失をもたらすことがない。瞳におけるこうした強度変動は、従来のシステムでは、光源からの強度の低い光を第１ファセット素子によって偏向ミラーの高反射率の領域へ指向させ、光源からの強度の高い光を他のファセット素子によって偏向ミラーの低反射率の領域へ指向させることにより補償される。この手順にはいくつかの欠点がある。第１に、２つの大きな望ましくない効果が相互に対して補償される。これは、生産時の欠陥に関与する全素子の感度の上昇という結果をもたらす。したがって、偏向ミラーの生産時の小さな変動が、瞳における強度の大きな変動につながり得ることで、この変動は許容できなくなる。第２に、ＥＵＶ範囲の光源の製造業者は、全ファセット素子に対して一定の強度の光を提供する光源に取り組んでいる。したがって、こうした光源が利用可能になるとすぐに、上述の補償が不可能となるであろう。

本願において、偏向ミラーは、任意の所望の断面におけるミラー面の箇所の最大局所曲率が０．２ｍ^−１未満であるミラーと理解されたい。かかる偏向ミラーは、概して、光を主に偏向させ、照明光学ユニットの光学結像にはほとんど寄与しない。特に平面ミラーは局所曲率を有さず、したがって結像光学素子でもない。

さらに、本発明の目的は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の偏向ミラーであって、斜入射の偏向ミラーを使用して投影露光装置の物体平面の物体視野を照明するものであり、基板及び少なくとも１つの層系を備え、動作中に光が複数の入射角で偏向ミラーに当たり、層系を、３０ｎｍ未満の波長を有する光及び５５°よりも大きな入射角で少なくとも３０％の反射率が達成されるよう設計した偏向ミラーによって達成される。

本発明による偏向ミラーが５５°よりも大きな入射角で高い反射率を有することにより、純粋に個々の金属層に基づく以前の偏向ミラーと比べて、偏向ミラーに入射する光分布を、照明する物体視野へ事実上均一に偏向させることができ、これは、視野における均一性又は瞳アポダイゼーションで明らかとなる光損失をもたらすことがない。

結果として、本発明による偏向ミラーは、物体視野における最大強度に対して１％未満の強度変動と、それに対応して照明光学ユニットで２％未満のアポダイゼーションとを実現することを可能にする。

本明細書において、層という用語は、基板にすでに面的に施されている材料の単層又は別の層を示す。かかる層は、横方向で厚さが異なり得る。層系は、上下に直接隣接した層が異なる材料からなる、上下に位置する１つ又は複数の層の配列であると理解されたい。偏向ミラーにおける２つの異なる箇所で相互に対応する全層の厚さは、同じ係数の下でのみ、異なる。したがって、極端な場合、層系は１つの層のみからなることもできる。周期的又は非周的な配列の２つ以上の層からなる層系が既知である。２つ以上の層を有する層系を多層と称する。層系は、基板から周囲媒体までの材料の順序と、基準厚に対するその相対的な厚さとによって表される。かかる基準厚は、例えば、層設計における総厚であり得る。局所層厚は、同じ箇所の全層の厚さの和であると理解されたい。層系は、基板上のその横方向の大きさも含む。層系は、基板の表面を全体的に又は部分的にのみ覆うことができる。

かかる層系を備えた偏向ミラーは、０°〜２０°の入射角間隔（angle-of-incidence interval）の場合に３０％を超える反射率を有する。この場合、光の反射率はその偏光に応じて決まる。光は、２つの直交偏向成分に分解される。入射面は、入射光線の衝突箇所における偏向ミラーの表面に対する法線と入射光線自体とによって定められる。２つの偏光成分の一方は入射面に対して垂直であり（ｓ偏光）、他方は入射面内にある（ｐ偏光）。非偏光反射率は、２つの直交偏光成分の反射率値の平均値として得られる。ＥＵＶ波長範囲のマイクロリソグラフィ露光装置は、多くの場合に非偏光で動作するので、非偏光反射率曲線（ｕ偏光）を本明細書における基礎とする。

かかる多層の有用性の限界は、ブリュースター角によって通常は与えられる。定義上、偏光因子が入射面内にある光（ｐ偏光）は上記角度で反射されない。したがって、この成分は、反射後の非偏光入射の場合にも存在しない。ブリュースター角は、層材料の屈折率によって決まり、５ｎｍ〜３０ｎｍの波長範囲の光では４５°に非常に近く、これは、既知の材料の屈折率が上記波長で１に非常に近いからである。

光線の入射角は、この場合、光線の入射方向と偏向ミラー上の光線の衝突箇所における偏向ミラーの表面に対する法線との間の角度として定義する。入射角は、ＡＯＩでも示す。偏向ミラーの全箇所で、光線は異なる方向から当たり得る。偏向ミラーの平均局所入射角は、偏向ミラーの同じ箇所に当たる全光線の入射角の平均値である。したがって、偏向ミラーの平均局所入射角は、偏向ミラー自体の形態及び光学系におけるその位置に応じて決まる。局所的入射角間隔は、最大入射角と最小入射角との間の差として得られる。その結果、全体的入射角間隔（global angle-of-incidence interval）は、偏向ミラーの使用領域全体で生じる最大入射角と偏向ミラーの使用領域全体のどこかで生じる最小入射角との間の角度間隔から得られる。

しかしながら、投影露光装置では、５５°よりも大きな入射角で偏向ミラーを使用する必要もある。特に６５°よりも大きな入射角について、斜入射の偏向ミラーが既知である。上記偏向ミラーのコーティングは通常、例えば金、ルテニウム、ロジウム、又はパラジウムから構成される個別金属層からなる。入射角に応じた上記偏向ミラーの反射率は、６５°における約３０％から９０°における約１００％まで上昇する。斜入射で動作する偏向ミラーは、１０°以上の全体的入射角間隔を有する。全体的入射角間隔から、反射率曲線、すなわち入射角に対する反射率の依存性を用いると、使用光の強度変動が１０％以上となる。かかる強度変動は、照明系の照明品質の低下につながり、その結果として投影レンズの結像性能の低下につながる。５５°未満の入射角では、非偏光光の反射率は３０％以下に低下する。反射率は、入射強度に対する反射強度の比として規定される。その結果、反射率値は０〜１の範囲で変わる。代替的に、反射率はパーセンテージとして規定することができる。この場合、反射率１が１００％に厳密に相当する。

一実施形態では、少なくとも１つの層系を基板に施し、当該少なくとも１つの層系の局所層厚は、ミラー基板上の位置に伴い連続的に変わる。結果として、従来技術で知られていた、区域の接続箇所は生じない。さらに、本発明には、かかるコーティングが作製し易いという利点がある。層系が１つしかない場合、コーティングを基板に一重コーティングで施すことができる。局所厚さ係数は、コーティング装置における適合によって生成される。層系の厚さは、この場合、ミラー面の任意の箇所における最大局所層厚が最小局所層厚よりも少なくとも１％大きいように変化させる。これは１０％以上であってもよい。このように、５５°よりも大きな入射角では、３０ｎｍ未満の波長で高い反射率、すなわち３０％以上の反射率が得られる。

厚さ係数は、偏肉を得るために基板上の１箇所における所与の層系の個別層全ての厚さに乗じる共通の係数である。厚さ係数は、基準厚を有する層系を指す。この基準厚は、例えば、層設計上の厚さ又は偏向ミラーの特定の箇所における厚さであり得る。したがって、厚さ係数１は、この基準厚に正確に対応する。

さらなる自由度としての厚さ係数は、偏向ミラー自体の層設計を変える必要なく、偏向ミラーの種々の箇所をそこに生じる種々の局所的入射角間隔に制御下で適合させることを可能にする。本発明による偏向ミラーは、偏向ミラーの種々の箇所における入射角間隔が大きいほど、一定の厚さ係数を１とした関連の層設計が本来可能にするよりも大きな反射率値をもたらす。厚さ係数の適合により、高入射角における局所平均反射率を高くするだけでなく、種々の入射角にわたり、本発明による偏向ミラーの反射率の変動を一層低減することが可能である。

ブリュースター角よりも大きな入射角について、平均入射角の増加に伴う厚さ係数の増加が、大きな入射角範囲での非偏光放射の反射率の単調増加につながることが認識された。したがって、一実施形態では、入射角が大きくなることに伴い厚さ係数が増加する。

本明細書において、単調増加は、第１入射角及び第１入射角よりも大きな第２入射角を有する偏向ミラー上の箇所の各対に関して、関連の反射率が増加するか又は少なくとも一定のままとなることを意味すると理解される。したがって、第２入射角に関連する第２反射率は、第１入射角に関連する第１反射率以上である。

本発明の一実施形態では、基板を層系で覆う。この場合、層の厚さ係数は、偏向ミラーに対する平均入射角の増加に対して、この入射角で偏向ミラーに当たる対象の波長を有する光の反射率が同様に増加するか又は同じレベルに留まるよう選択する。この厚さ係数の選択により、反射率は偏向ミラー全体にわたって最大となる。特に、７０°よりも大きな全平均入射角で５０％以上の反射率を得ることができる。使用可能な角度範囲を、６５°よりも大きいか又は６０°よりも大きな全角度に拡張することも可能である。

一実施形態では、層系は、材料群：ルテニウム、モリブデン、及びシリコンから選択するか又はこれらを化合物として組み合わせた材料からなる。しかしながら、他のコーティング材料も使用することができる。

５５°よりも大きな入射角で５０％の反射率を得るために、ブリュースター角未満の入射角範囲から既知である周期より少ない周期を有する多層を用いることさえ可能であることが、さらに認識された。したがって、１０〜１５周期を有する多層で、５５°よりも大きな入射角で５０％を超える反射率がすでに得られる。６０°〜７０°の入射角範囲では、１０周期以上を有する層系の全てが同様の反射率、特に６０％を超える反射率をもたらすことが分かっている。４５°未満の入射角、すなわち層材料のブリュースター角未満の入射角での周期層の使用から、３０以上の周期数Ｎが既知である。大きな平均入射角の範囲では、すなわち５５°よりも大きな入射角の場合、本発明による厚さ係数の変動が単調な反射率曲線につながるだけでなく、多層が有する周期数がより少なくもなり、したがってより製造し易くもなる。

さらに別の実施形態では、少なくとも１つの層系は、高屈折率材料と低屈折率材料との間に少なくとも１つのバリア層を有する。バリア層は、材料群：Ｂ_４Ｃ、Ｃ、グラフェン、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ホウ化ケイ素、窒化モリブデン、炭化モリブデン、ホウ化モリブデン、窒化ルテニウム、炭化ルテニウム、及びホウ化ルテニウムから選択するか又はこれらを化合物として組み合わせた材料からなる。言及したこれらの材料は、層系の層の相互拡散を防止する。

ＥＵＶ波長範囲におけるこの場合の高屈折率及び低屈折率という用語は、層系の１周期内の各相手層に関する相対的用語である。層系がＥＵＶ波長範囲において機能するのは、概して、光学的に高い屈折率効果を有する層をそれに対して光学的に低い屈折率の層と、層系の１周期の主要構成要素として組み合わせた場合のみである。

材料Ｂ_４Ｃを含み且つ０．３５ｎｍ〜０．８ｎｍ、好ましくは０．４ｎｍ〜０．６ｎｍの厚さを有するバリア層は、実際には層系の反射率値を高める。特に、ルテニウム及びケイ素から構成した層系の場合、Ｂ_４Ｃから構成したバリア層は、バリア層の厚さが０．４ｎｍ〜０．６ｎｍの値の場合に最大反射率を示す。

さらに別の実施形態では、本発明による偏向ミラーは、偏向ミラーの層構成体の終端となる化学的に不活性な材料から構成した少なくとも１つの層を有するキャッピング層系を備える。キャッピング層系は、基板から最も遠い層である。偏向ミラーは、それにより周囲の影響から保護される。実際には、ルテニウム又は炭化ケイ素の群からの材料が有意義であると判明した。

さらに別の実施形態では、偏向ミラーは、第１層系と横方向に並んで第２層系を備える。それにより、反射率曲線をマイクロリソグラフィ用の投影露光装置の要件によりよく適合させることができる。

上記第２層系は、適当な反射材料の単層からなり得る。ルテニウム、金、ロジウム、又はパラジウムがこうした材料の例である。しかしながら、他の材料を同様に用いることができる。第２層系は、単層の相対的厚さの非周期的配列を有する多層でもあり得る。この実施形態では、２つの層系間に境界線が生じる。概念上、当該境界線は、基板上の材料の明確な段差として形成される。製造により、段差の不鮮明化が生じ得る。２つの層系は、それに従って横方向に隣接して配置される。

相互に並べて配置した少なくとも２つの層系を備えた別の実施形態は、層系の１つの共通層又は４つ以下の共通層を有する。第１層系としての多層の領域及び第２層系としての単層の領域は、最上層として、共通の材料、例えばルテニウムを含むことができるので、この層を同時コーティングで実施することが有利である。この実施形態では、基板から最も遠い層の厚さ係数は、最初に０．８〜２の厚さ係数範囲で変わり、続いて１０以上の厚さ係数に増加する。空間的に画定された領域に多層が存在する。多層の周期層は、境界線又はその付近で終わり、そこで最上層の厚さ係数は大幅に増加する。

別の実施形態では、第２層系は、第１層系の１つの層以外の全部を含む。第１層系の層の数をｎで示す。したがって、第２層系は第１層系の少なくともｎ−１個の層を含む。結果として、同時コーティングを２つの層系の共通層で達成することができる。

さらに別の実施形態では、境界線を特定の平均入射角における線として具現する。本明細書では、上記特定の入射角を限界角と称する。したがって、当該限界角未満の平均入射角で偏向ミラーに当たる光線は、多層により反射され、より大きな平均入射角で偏向ミラーに当たる光線は、単層により反射される。偏向ミラー基板上の上記境界線の形態は、光学系の設計及び光学系における偏向ミラーの配置に応じて決まる。このような偏向ミラーは直線状の境界線を有する。しかしながら、曲線形態も可能である。この場合、限界角は６５°よりも大きく、好ましくは７０°よりも大きく、特に好ましくは７５°よりも大きい。

別の実施形態は、ＥＵＶ波長範囲のマイクロリソグラフィ装置の照明系がコレクタを有することを利用する。上記コレクタには、最大限の立体角範囲から光源からの光を集めてそれを光学照明系に結合する役割がある。上記コレクタは、機械的マウント及び支柱を必要とするので、照明系の下流ミラーに陰影部が生じる。本明細書では、陰影部は、光学素子において、使用光の強度が該当の光学素子における使用光の最大強度の１０％未満まで局所的に低下する領域を意味すると理解される。この場合、使用光は、マスク上の構造をウェハに結像するのに寄与する波長範囲である。例として、中心波長が１３．５ｎｍであるとすると、約１３．３ｎｍ〜１３．７ｎｍの使用光の範囲を考慮に入れるべきである。中心波長から２倍以上ずれた波長は、結像に寄与しない。

したがって、使用光から遮られた領域内にあるよう境界線を選択することが得策である。境界線の領域での製造不良は、ウェハへのマスクの構造の結像に影響を及ぼさない。陰影によって決まる境界線は、限界角によって画定される境界線と一致し得る。そうなるか否かは、この場合もシステムの光学設計に応じて決まる。

全てのコーティング材料に関して、吸収を無視すれば、９０°の入射角での反射率は１、すなわち１００％でなければならない。他方、良好な結像品質を得るためには、ミラー面の反射率の変動が小さいことが有利である。多層は、５５°よりも大きな入射角範囲で５０％を超える、好ましくは６５％、特に好ましくは７０％の反射率を有する。単層を有する第２層系がより大きな入射角で隣接する場合、これにより、多層の最大入射角でのその反射率から９０°の入射角での１００％までの増加が得られる。

したがって、さらに別の実施形態では、第２層系の反射率を高入射角で減衰させて、反射率曲線が大きな入射角範囲で反射率のわずかな変動しか示さないようにする。この場合、この範囲はできる限り大きく、好ましくは６０°〜７５°の入射角、特に好ましくは５５°〜８０°の入射角である。両方の層系の共通の入射角範囲にわたる反射率の変動は、このときできる限り小さく、好ましくは１０％未満、特に好ましくは５％未満である。７５°よりも大きな入射角での反射率のこうした減衰は、様々な技法によって行うことができる。

一実施形態では、吸収層を第２層系に施す。例として、Ｃｒ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＴａＢＮ、ＣｒＮ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｐｔの群から選択した材料がこの目的に適している。しかしながら、使用光の波長範囲で吸収性のある任意の他の材料も適している。

別の実施形態では、第２層系の粗さを目標通りに増加させて、結果として反射率が低下するようにする。

さらに、本発明の目的は、反射ファセット素子を有する少なくとも１つの光学素子及び上記請求項（preceding claims）のいずれかに記載の偏向ミラーを備えた、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明光学ユニットであって、偏向ミラーが、ファセット素子が生成した光を投影露光装置の物体平面の物体視野へ斜入射で偏向させることで、物体視野の均一な照明を得る、照明光学ユニットによって達成される。

ＥＵＶ照明光学ユニットにおける本発明による偏向ミラーの使用は、物体視野における強度変動が物体視野における最大強度の１％未満である物体視野の均一な照明を確保することを可能にする。これは、純粋に金属単層に基づく以前の偏向ミラーでは不可能である。この問題は、将来のシステムでもさらになお悪化するであろうが、これは、将来のシステムは開口数が高いので、照明光学ユニットの偏向ミラーの場合の入射角スペクトルは、より小さな入射角の方向に必然的にシフトするからである。

一実施形態では、照明光学ユニットの偏向ミラーは、平面ミラーであり、投影露光装置の物体平面の直上流の照明光学ユニットの最終ミラーとして位置する。偏向ミラーのような平面ミラーは、比較的作製し易く、照明光学ユニットに比較的単純に取り付け及び位置合わせ可能である。

さらに、本発明の目的は、本発明による偏向ミラー又は本発明による照明光学ユニットを備えた投影露光装置によって達成される。

本発明のさらに他の特徴及び利点は、本発明にとって重要な詳細を示す図面を参照して以下の本発明の例示的な実施形態の説明から、また特許請求の範囲から明らかとなるであろう。個々の特徴は、それぞれ個別に単独で、又は本発明の変形形態において任意の所望の組み合わせで複数として実現することができる。

本発明の例示的な実施形態を、図面を参照して以下でより詳細に説明する。

斜入射の多層の厚さプロファイルでのコーティングを有する偏向ミラーを示す。 平均入射角の関数としての厚さプロファイルを示す。 ルテニウムの単層の反射率曲線を示す。 多層の反射率曲線及び２つの偏光成分の反射率曲線を示す。 バリア層及びキャッピング層を有する斜入射の多層の厚さプロファイルでのコーティングを有する偏向ミラーを示す。 第１層系及び第２層系でのコーティングを有する偏向ミラーを示す。 一領域を多層で、別の領域をルテニウムでコーティングした偏向ミラーの反射率曲線を示す。 局所的に画定された領域における連続したルテニウム層及び多層でのコーティングを有する偏向ミラーを示す。 第１層系と１層以外は第１層系と同一である第２層系とを有する偏向ミラーを示す。 本発明による偏向ミラーを備えたマイクロリソグラフィ用の光学系を示す。 入射角に従ったコーティング領域の境界線を有する偏向ミラー上の入射角分布を示す。 照度に従って分離した偏向ミラー上のコーティング領域を示す。 ２つの層系及び第２層系上の吸収層を有する偏向ミラーを示す。 局所的に画定された領域における連続したルテニウム層及び吸収層及び多層でのコーティングの反射曲線を示す。

図１は、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置の偏向ミラー１の断面を概略的に示す。上記ミラーは、基板３及び少なくとも１つの層系５を備える。層系は、５５°よりも大きな平均入射角９で当たる３０ｎｍ未満の波長を有する光７で少なくとも３０％の反射率が達成されるよう設計する。層系５は、高屈折率層及び低屈折率層１７、１９の配列からなる。基板から続いて最初に低屈折率材料、次に高屈折率材料がある、また逆の配列の層系が既知である。平均局所入射角９は、表面法線２３に関係する。層系５の厚さプロファイルは、図中では非常に誇張して示されている。したがって、表面法線２３が基板３のみに対して垂直で層系の表面に対しては垂直でないように見える。しかしながら、ＥＵＶ光用の層系の総厚は、偏向ミラーの直径よりも数桁小さいので、光線７に関連する領域の層系は基板３と事実上平行である。層系５は、横方向に変わる局所厚１５を有する。この場合、層系の最小局所厚１１は、層系の最大局所厚１３から最小局所厚１１の少なくとも１％ずれている。最小局所厚１１の少なくとも１０％のずれが、特に有利である。この結果を達成できる１つの層系５は、以下の通りである。

下記の短縮表記が表される。
基板／…／（ＨＢＬＢ）×Ｎ／キャッピング層系Ｃ

この場合、文字Ｈは高屈折率層の厚さ、文字Ｌは低屈折率層の厚さ、文字Ｂはバリア層の厚さ、文字Ｃは化学的に不活性な終端層の厚さを象徴的に表す。Ｎは周期数である。

この場合、単位［ｎｍ］が、括弧内で指定した単層の厚さに適用される。ここで使用する多層ではバリア層を使用しなかった。したがって、使用した層設計は、短縮表記で以下のように指定することができる。
基板／…／（８．５５Ｓｉ６．４５Ｍｏ）×１５／１．５Ｒｕ

図１に示す物体に１桁又は２桁の数が設けられているように参照符号を選択する。さらに他の図に示す物体は、３桁以上の参照符号を有し、最後の２桁は物体を示し、前の桁は物体が示されている図の番号を示す。したがって、複数の図に示す対応する物体の参照符号は、最後の２桁に関して対応する。適当な場合、これらの物体の説明を前の図に関する文章に見ることができる。

図２は、平均入射角の関数としての使用した厚さ係数の例を示す。厚さ係数は、１３．５ｎｍの波長での対応の入射角で最高到達反射率が得られるよう決定する。

図３は、ルテニウムの単層の非偏光放射に関する反射率曲線を示す。反射率曲線において、反射率Ｒ＿ｍａｘを入射角ＡＯＩの関数として示す。図中の反射率は、０〜１の範囲で特定される。７０°よりも大きな入射角での高反射率は、斜入射の偏向ミラーで使用する。斜入射で動作するこのような偏向ミラーは、層系の厚さの変動に比較的影響されない。層の厚さが反射率を確保するのに十分なほど大きくなるとすぐに、厚さがさらに増加しても反射率はほとんど変わらない。したがって、かかる層系は単純に製造することができる。

全屈折率が波長依存性である。したがって、図示の屈折率曲線は全て、特定の波長でのみ有効である。ここで示す実施形態では１３．５ｎｍを選択した。しかしながら、他の波長でも対応の結果を得ることができる。

図４は、多層に関する入射光の種々の偏光状態の３つの反射率曲線を示す。最高到達反射率を入射角の関数としてプロットする。最高到達反射率は、固定の厚さ係数の場合の多層の反射率の最大値として得られる。厚さ係数を増加させた場合、最高到達反射率の位置は、より大きな入射角へシフトする。したがって、最高到達反射率は、いずれの場合も、偏向ミラーの厚さ係数をこの場所にある入射角に適合させることによって得ることができる。プロットした入射角に関する最良の厚さ係数が、いずれの場合も図４で選択されている。反射率曲線上の各点は、それに応じて異なる特に適合させた厚さ係数に属する。ここで示す実施形態では、層系の厚さは、５５°の平均入射角で１３ｎｍから７０°の平均入射角で２６ｎｍの厚さまで変わる。厚さ係数の変動は、この例では係数２である。入射角の増加の場合、非偏光に関する反射率も、増加するか又はあるレベルに達するとそこに留まる。したがって、反射率曲線は単調に上昇する。より小さな入射角範囲しか偏向ミラーで必要としない場合、反射率の所望の単調挙動を達成するには厚さ係数の変動も小さなもので十分である。同じ挙動がｐ偏光で得られる。この例では、厚さ係数を非偏光に適合させる。

図５は、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置の偏向ミラー５０１の断面を概略的に示す。上記ミラーは、基板５０３及び少なくとも１つの層系５０５を備える。層系は、５５°よりも大きな平均入射角５０９で当たる３０ｎｍ未満の波長を有する光５０７で少なくとも３０％の反射率が達成されるよう設計する。バリア層５２５を、それぞれ高屈折率層及び低屈折率層５１７、５１９間に挿入する。かかるバリア層は、個々の材料の化合物の形成及び材料同士の相互拡散を阻害する。バリア層５２５は、材料群：モリブデン、ケイ素、Ｂ４Ｃ、Ｃ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ホウ化ケイ素、窒化モリブデン、炭化モリブデン、ホウ化モリブデン、窒化ルテニウム、炭化ルテニウム、及びホウ化ルテニウムから選択するか又はこれらを化合物として組み合わせた材料からなる。層系は、横方向に変わる局所厚５１５を有する。この場合、層系の最小局所厚５１１は、層系の最大局所厚５１３から最小局所厚の少なくとも１％ずれている。ここでのキャッピング層はルテニウムからなる。炭化ケイ素を同様に用いてもよい。

図６は、第１層系６０５及び第２層系６３１の断面を概略的に示す。この実施形態では、２つの層系を基板６０１に施す。第１層系６０５は、周期的に構成した多層である。高屈折率層及び低屈折率層６１７及び６１９の１周期のみを図示する。この実施形態では、多層の厚さ係数は、図６の左側縁部から中心へ線形に増加する。これを層材料の楔形で示す。単層からなる第２層系６３１は、右側領域に施す。一定の厚さプロファイルを有する第２層系を図示する。光学系によっては、例えば線形厚さプロファイル等の他の変形形態も有用である。

図７は、多層として実現した第１層系及び単層として実現した第２層系を有する本発明の実施形態の反射率曲線を示す。個々の層系の各反射率曲線を破線で示す。実線は、偏向ミラー全体の反射率プロファイルを表す。７０°よりも小さな入射角の偏向ミラーの空間領域では、適合させた厚さプロファイルを有する多層６０５を施す。７０°よりも大きな入射角の領域では、単層６３１を施す。図示の反射率曲線は、層の材料としてモリブデン及びケイ素を含む１５周期から構成した多層に関する。Ｂ４Ｃから構成したバリア層が、この場合は個々の層を分離する。周囲の影響からの保護のために、多層をルテニウムから構成した最上層で保護する。この場合、最上層とは、基板から最大距離にある層である。偏向ミラーは、４５°〜８５°の入射角範囲全体で反射率曲線の単調増加プロファイルを有する。反射率が９０°で１００％に上昇するので、プロファイルも同様に、８５°〜９０°の範囲（図示せず）で単調に増大する。結果として、照明系のより好ましい使用光分布が生じ、より良好な結像品質が達成される。特に、５５°〜７０°の平均入射角での反射率のプラトーは、入射角とは無関係の反射率の１０％未満の変動により区別される。この例では、５５°の平均入射角での反射率は５８％であり、７０°の平均入射角での反射率は６８％である。この範囲は、結像効果に特に有利である。

さらに別の例示的な実施形態において、図８は、第１層系８０５及び第２層系８３１の概略断面を示す。この実施形態では、両方の層系をミラー基板８０３に施す。様々な目的を果たすためにルテニウムを使用することが認識されている。第１に、これは斜入射に対する単層のみからなる層系のコーティング材料として働き、第２に、これは多層のキャッピング層として働く。この実施形態では、少なくとも１つの層が層系８０５及び８３１の両方に共通する。図８では、基板から最も遠い層８２１が偏向ミラーの全領域にある。この場合、この層の極めて非線形の厚さ係数が生じ得る。偏向ミラーの空間的に画定された領域にのみある、多層８１７及び８１９の周期層等の層がある。層設計に応じて、最大５つの層が完成した偏向ミラーに存在しうる。

図９は、少なくとも第１層系９０５及び第２層系９３１を有する偏向ミラー９０１の断面を概略的に示す。この実施形態では、第１層系９０５を、キャッピング層９２１を有する多層として具現する。第１層系の合計の層数は、ｎ個である。第２層系９３１は、第１層系の１層以外の全部を含む。したがって、第２層系は、第１層系にも含まれるｎ−１個の層の全体群９３３を含む。図示の実施形態では、さらに別の単層９３２をｎ−１個の層９３３に加える。第２層系は、さらに別の層として非周期的な第２多層を含むこともできる。第１層系を単層として具現することも同様に可能であろう。

図１０は、照明光学ユニット１０６９を備えた投影露光装置１０６７の構成を概略的に示す。この場合、照明光学ユニット１０６９は、複数の第１反射ファセット素子１０７３を有する第１光学素子１０７１と、複数の第２反射ファセット素子１０７７を有する第２光学素子１０７５とを備える。第２光学素子１０７７の下流の光路には、第１ミラー１０８１及び第２ミラー１０８３を配置し、これらはいずれも垂直入射で動作する。すなわち、放射線が０°〜４５°の入射角で両方のミラーに当たる。その下流に偏向ミラー１０８５を配置し、これは、これに当たった放射線を物体平面１０４９の物体視野１０８７へ指向させる。偏向ミラー１０８５は、斜入射で動作する。すなわち、放射線が４５°〜９０°の入射角で偏向ミラーに当たる。本発明をこの偏向ミラーで使用する。反射構造担持マスクを物体視野１０８７の場所に配置し、当該マスクを、投影光学ユニット１０５１を用いて像平面１０５３に結像する。投影光学ユニット１０５１は、６つのミラー１０５５、１０５６、１０５７、１０５８、１０５９、及び１０６０を備える。投影光学ユニット１０５１の６つのミラー全部がそれぞれ、光軸１０６１に関して回転対称である面に沿って延びる反射光学面を有する。

図１１は、ミラー１１０１を概略的に示す。偏向ミラーのうちマイクロリソグラフィ装置の照明系の使用光が当たる領域１１３６をハッチングで示す。マイクロリソグラフィの動作に必要だが本発明には重要でない、存在しうるマウント、補正素子、又は他の物品は図示しない。種々のハッチングは、どの平均入射角が偏向ミラーのどの場所で生じるかを示す。局所ｘｙ座標系を図示する。この例では、ミラー面にわたる平均入射角の変動が結像のｙ方向で生じることが分かる。ｘ方向では、平均入射角はいずれの場合も一定のままである。ミラー面における平均入射角の他の分布も可能である。図１１は、偏向ミラーを２つの領域１１３７及び１１３９に分離する境界線１１３５を示す。この場合、境界線１１３５は、偏向ミラーの限界角の位置を特定する。光学設計に応じて、曲線の境界線も生じ得る。ここでは限界角として７０°を選択した。小さな入射角を有する偏向ミラーの領域、すなわち図１１における下側領域１１３７は、多層で覆う。この場合、当該多層は厚さ係数の変動を有する。この場合、厚さ係数は図２から得ることができる。偏向ミラーのうち限界角よりも大きな入射角を有する領域１１３９は、この例示的な実施形態ではルテニウムの単層でコーティングする。

図１２は、さらに別の偏向ミラーを概略的に示す。図１１のように、偏向ミラーのうち使用光が原理上当たり得る領域１２０１をここで示す。システムにおける機械的境界条件が、陰影部をもたらし得る。したがって、偏向ミラー１０８５では、使用光が領域１２０５及び１２３１のみに当たる。その間の領域１２４１は遮られる。この場合、コーティングの領域を入射角によって画定するのではなく、コーティングの領域間の境界線１２３５を陰影領域１２４１に入れることが得策である。領域１２０５には多層を施し、領域１２３１にはルテニウムの単層を施す。同様に、当然ながら、２つの異なる多層又は厚さ係数のプロファイルが異なる同じ多層を、これらの領域に施すこともできる。領域間の境界線１２３５は、このとき偏向ミラーの非使用部分にあるので、コーティングの移行領域の精度に関する要件は緩和される。コーティングは、使用領域１２０５及び１２３１でマイクロリソグラフィ露光装置の要件を満たしさえすればよい。直接使用光だけでなく、実際のマイクロリソグラフィ露光装置は、例えば粗面での散乱の結果として、又はマウントでの反射の結果として、迷光も有し得る。したがって、例えば１３．３ｎｍ〜１３．７ｎｍの使用波長範囲の光を幾何学的陰影領域１２４１に入射させることが可能である。しかしながら、この光は、ウェハへのマスクの結像に寄与しない。したがって、ミラー面１１０１に実際に当たる使用波長の最大強度の最大１０％が、非使用領域１２４１に入ることができる。さらに、例えば３００ｎｍ又は１０００ｎｍの明らかに異なる波長を有する光がそこに当たることが可能である。これは本発明には重要でない。

図１３は、少なくとも第１層系１３０５及び第２層系１３３１を有する偏向ミラー１３０１の断面を概略的に示す。この実施形態では、第１層系１３０５を、キャッピング層１３２１を有する多層として具現する。第２層系１３３１は、基板１３０３から最も遠く吸収作用を有する第１層系の層１３４３を含む。高吸収層１３４３を第２層系で適用することにより、７０°よりも大きな平均入射角に関する反射曲線の増加を低減することが可能である。したがって、反射曲線はより平坦なプロファイルを有し、その結果としてマスクの照明がより均一になる。この場合、吸収層は、材料群：Ｃｒ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＴａＢＮ、ＣｒＮ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｐｔから選択するか又はこれらの材料の化合物として組み合わせることができる。

図１４に示す反射曲線は、図１３からの例示的な実施形態に関して得られるものである。第１領域１４４５は、７０°未満の平均入射角での反射率に対応する。この第１領域は、第１層系によって形成される。第２領域１４４７では、吸収層のない単層に関して得られるような反射曲線を破線で示す。実線は、第２層系１３３１の吸収層１３４３での反射率を表す。実線は、入射角範囲１４４５及び１４４７全体の平坦なプロファイルを示す。

Claims (20)

1. マイクロリソグラフィ投影露光装置の偏向ミラー（１、５０１、６０１、８０１、９０１、１１０１、１２０１、１３０１）であって、
   前記投影露光装置は、斜入射の該偏向ミラー（１、５０１、６０１、８０１、９０１、１１０１、１２０１、１３０１）を使用して前記投影露光装置（１０６７）の物体平面（１０４９）の物体視野（１０８７）を照明するためのものであり、
   前記偏向ミラーは、基板（３、５０３、６０３、８０３、９０３、１３０３）及び少なくとも１つの層系（５、５０５、６０５、８０５、９０５、１２０５、１３０５）を備え、動作中に光が複数の入射角で前記偏向ミラー（１、５０１、６０１、８０１、９０１、１１０１、１２０１、１３０１）に当たり、
   前記層系は、３０ｎｍ未満の波長を有する光（７、５０７）及び５５°〜７０°の入射角（９、５０９）について、反射率の変動が２０％未満、特に１２％未満であるよう設計されていることを特徴とする、偏向ミラー。
2. マイクロリソグラフィ投影露光装置の偏向ミラー（１、５０１、６０１、８０１、９０１、１１０１、１２０１、１３０１）であって、
   前記投影露光装置は、斜入射の該偏向ミラー（１、５０１、６０１、８０１、９０１、１１０１、１２０１、１３０１）を使用して前記投影露光装置（１０６７）の物体平面（１０４９）の物体視野（１０８７）を照明するためのものであり、
   前記偏向ミラーは、基板（３、５０３、６０３、８０３、９０３、１３０３）及び少なくとも１つの層系（５、５０５、６０５、８０５、９０５、１２０５、１３０５）を備え、動作中に光が複数の入射角で前記偏向ミラー（１、５０１、６０１、８０１、９０１、１１０１、１２０１、１３０１）に当たり、
   前記層系は、３０ｎｍ未満の波長を有する光（７、５０７）及び５５°よりも大きな入射角（９、５０９）について、少なくとも３０％の反射率を達成するよう設計されていることを特徴とする、偏向ミラー。
3. 請求項１又は２に記載の偏向ミラーにおいて、
   前記層系は、局所厚を有し、前記層系の最小局所厚（１１、５１１）は、前記層系の最大局所厚（１３、５１３）から、前記最小局所厚の少なくとも１％、特に前記最小局所厚の少なくとも１０％ずれている、偏向ミラー。
4. 請求項１に記載の偏向ミラーにおいて、
   前記層系を、３０ｎｍ未満の波長を有する光（７、５０７）及び５５°よりも大きな入射角（９、５０９）について、少なくとも３０％の反射率を達成するよう設計した、偏向ミラー。
5. 請求項３に記載の偏向ミラーにおいて、
   前記層系の前記局所厚は、入射角の増加に伴い増加する、偏向ミラー。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の偏向ミラーにおいて、
   前記ミラーの反射率は、前記入射角に応じて、７０°よりも大きな、好ましくは６５°よりも大きな、特に好ましくは６０°よりも大きな入射角に関して、前記入射角の増加に伴い単調に増加する、偏向ミラー。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の偏向ミラーにおいて、前記層系は、材料群：ルテニウム、ケイ素、又はモリブデンから選択するか又はこれらの化合物として組み合わせた高屈折率材料及び低屈折率材料（１７、１９、５１７、５１９）の配列からなる、偏向ミラー。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の偏向ミラー（５０１、６０１、８０１、９０１、１１０１、１２０１、１３０１）において、
   前記層系は、高屈折率材料及び低屈折率材料（５１７、５１９）の配列からなり、前記高屈折率材料及び低屈折率材料（５１７、５１９）を、材料群：モリブデン、ケイ素、Ｂ４Ｃ、Ｃ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ホウ化ケイ素、窒化モリブデン、炭化モリブデン、ホウ化モリブデン、窒化ルテニウム、炭化ルテニウム、及びホウ化ルテニウムから選択するか又はこれらを化合物として組み合わせた材料からなる少なくとも１つのバリア層（５２５）によって分離した、偏向ミラー。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の偏向ミラー（５０１、６０１、８０１、９０１、１１０１、１２０１、１３０１）において、
   前記層系（５、５０５、６０５、８０５、９０５、１２０５、１３０５）は、複数の層を含み、前記層系のうち前記基板から最大距離にある層は、化学的に不活性な材料、特にルテニウム又は炭化ケイ素から構成したキャッピング層（２１、５２１、８２１、９２１）である偏向ミラー。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の偏向ミラー（６０１、８０１、９０１、１１０１、１２０１、１３０１）において、
    第１層系（６０５、８０５、９０５、１２０５、１３０５）及び第２層系（６３１、８３１、９３１、１２３１、１３３１）を備え、
    前記第２層系（６３１、８３１、９３１、１２３１、１３３１）を、前記第１層系（６０５、８０５、９０５、１２０５、１３０５）と横方向に並べて前記基板に施した、偏向ミラー。
11. 請求項１０に記載の偏向ミラーにおいて、
    前記第２層系（６３１）は、ルテニウム、金、ロジウム、又はパラジウムの群から選択した材料の単層からなる、偏向ミラー。
12. 請求項９又は１０に記載の偏向ミラー（９０１）において、前記第１層系（９０５）は、ｎ個の層を含み、
    前記第２層系（９３１）は、前記第１層系の少なくともｎ−１個の層（９３３）を含む、偏向ミラー。
13. 請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の偏向ミラー（１１０１）において、
    マイクロリソグラフィ投影露光装置での使用時に、前記第１層系を、前記偏向ミラーのうち全ての入射角が限界角（１１３５）未満である第１領域（１１３７）に施し、前記第２層系を、全ての入射角が前記限界角よりも大きい第２領域（１１３９）に施した、偏向ミラー。
14. 請求項１３に記載の偏向ミラー（１１０１）において、
    前記限界角（１１３５）は、６５°よりも大きく、好ましくは７０°よりも大きく、特に好ましくは７５°よりも大きい、偏向ミラー。
15. 請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の偏向ミラー（１２０１）において、
    前記第１層系（１２０５）と前記第２層系（１２３１）との間の境界線（１２３５）が、前記ミラーのうち、動作中に入射する使用放射線の強度が前記偏向ミラーに最大限に入射する使用放射線の強度の最大１０％である領域（１２４１）内に入る、偏向ミラー。
16. 請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の偏向ミラーにおいて、
    前記第１層系の反射率（１４４５）は、６０°〜７５°の入射角を有する全光線に関して前記第２層系の反射率（１４４７）から１０％未満ずれている、偏向ミラー。
17. 請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の偏向ミラーにおいて、
    前記第２層系（１３３１）のうち前記基板から最も遠い層（１３４３）を、材料群：Ｃｒ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＴａＢＮ、ＣｒＮ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｐｔから選択するか又はこれらの材料の化合物として組み合わせた、偏向ミラー。
18. 反射ファセット素子（１０７３、１０７７）を有する少なくとも１つの光学素子（１０７１、１０７５）及び請求項１〜１７のいずれかに記載の偏向ミラー（１、５０１、６０１、８０１、９０１、１１０１、１２０１、１３０１）を備えた、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明光学ユニット（１０６９）であって、前記偏向ミラー（１、５０１、６０１、８０１、９０１、１１０１、１２０１、１３０１）は、前記ファセット素子（１０７３、１０７７）が生成した光を前記投影露光装置（１０６７）の物体平面（１０４９）の物体視野（１０８７）へ斜入射で偏向させることで、該物体視野（１０８７）の均一な照明を得る、照明光学ユニット。
19. 請求項１８に記載の照明光学ユニット（１０６９）において、前記偏向ミラー（１、５０１、６０１、８０１、９０１、１１０１、１２０１、１３０１）は、平面ミラーであり、前記投影光学装置（１０６７）の前記物体平面（１０４９）の直上流の前記照明光学ユニット（１０６９）の最終ミラー（１０８５）として位置する、照明光学ユニット。
20. 請求項１〜１７のいずれか１項に記載の少なくとも１つの偏向ミラー（１、５０１、６０１、８０１、９０１、１１０１、１２０１、１３０１）及び請求項１８又は１９に記載の照明光学ユニット（１０６９）を備えた、マイクロリソグラフィで使用する、投影露光装置（１０６７）。