JP2016513281A - Ｅｕｖリソグラフィデバイス用照明システムおよびそのためのファセットミラー - Google Patents

Abstract

本発明は、ＥＵＶリソグラフィデバイス（１）のための照明システム（１０）に関し、照明システム（１０）は、ＥＵＶ放射（４）を反射するファセット要素（１３ａ〜ｄ）を有する第１のファセットミラー（１３）と、第１のファセットミラー（１３）によって反射されたＥＵＶ放射（４）を照明視野上に反射するためのファセット要素（１４ａ〜ｄ）を有する第２のファセットミラー（１４）とを含む。第１のファセットミラー（１３）または第２のファセットミラー（１４）のファセット要素（１３ａ〜ｄ、１４ａ、ｃ；１４ｂ、ｄ）のうちの少なくとも１つは、ＥＵＶ放射（４）を回折させるための回折光学要素として設計される。特に、第２のファセットミラー（１４）のファセット要素（１４ａ、ｃ；１４ｂ、ｄ）のうちの少なくとも１つは、照明視野の一部のみを照明するための回折光学要素（１４ａ、ｃ；１４ｂ、ｄ）として設計される。本発明は、さらに、そのような照明システム（１０）を含むＥＵＶリソグラフィデバイス（１）と、少なくとも１つの回折ファセット要素（１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄ）を含むファセットミラー（１３、１４）とに関する。

Description

本発明は、ＥＵＶ放射を反射するファセット要素を有する第１のファセットミラーと、第１のファセットミラーによって反射されたＥＵＶ放射を照明システムの照明視野上に反射するためのファセット要素を有する第２のファセットミラーとを含むＥＵＶリソグラフィデバイス用照明システムに関する。本発明は、さらに、そのような照明システムを含むＥＵＶリソグラフィデバイスと、少なくとも１つの回折ファセット要素を含むファセットミラーとに関する。
ＥＵＶリソグラフィデバイスの照明システム、特に、ＥＵＶ投影露光装置では、ファセットミラーの形態の光学要素は、照明システムによって照明される照明視野において、ＥＵＶ光源によって発生された放射の均質化を生じさせるのに使用される。この場合、視野ファセットミラーとも呼ばれる第１のファセットミラーが、一般に、照明システムの二次光源を発生させるために使用される。第２のファセットミラーは、第１のファセットミラーによって発生された二次光源の場所に配列され、瞳ファセットミラーと呼ばれる。第２のファセットミラーのファセット要素は、第１のファセットミラーのファセット要素を照明視野上に画像化する役割を果たす。それゆえに、第１のファセットミラーのファセット要素（例えば、正方形、長方形、…）の形状は、一般に、照明視野の形状に対応する。

ファセットミラーがＥＵＶリソグラフィデバイスで使用される場合、光損失に関連した理想的でない画像化が、ファセット要素の生成中の製造誤差のために生じる可能性がある。この場合に不利に作用するものは、画像化またはビーム整形に必要とされる個々のファセット要素の表面形態を、十分正確に生成することができないか、または従来の生成方法では非常に高い費用でしか生成することができない可能性があることである。

本発明の目的は、照明視野の照明を最適化することができるように、照明システム、前記照明システムを含むＥＵＶリソグラフィデバイス、およびファセットミラーを開発することである。

この目的は、第１のファセットミラーまたは第２のファセットミラーのファセット要素のうちの少なくとも１つがＥＵＶ放射を回折させるための回折光学要素として設計される冒頭部で述べたタイプの照明システムによる第１の態様に従って達成される。
本発明は、事前定義された、例えば、球面の表面形態によってではなく、回折によって、すなわち、ファセット要素によって事前定義されたグレーティング構造での入射ＥＵＶ放射の回折によって、ファセット要素の所要のビーム整形をもたらすことを提案する。ＥＵＶ波長範囲、すなわち、約５ｎｍと約２０ｎｍとの間の波長の放射用を含む、反射効果を有する回折光学要素の生産性または機能性は、Ｐ．Ｎａｕｌｌｅａｕ等によって説明されており、ＥＵＶ位相マスクの実現を記載している論文"Diffractive optical elements and their potential role in high efficiency illuminators",2008 EUV Workshop, 6/12/2008,Lawrence Berkeley National Laboratoryを参照されたい。そこに記載されている１つの例示的な実施形態では、基板は２値（単段）表面構造を備えており、それに反射多層被覆が施されている。多層被覆の層をできるだけ共形に施すことによって位相ホログラムを発生させることができる。
回折光学要素のようなファセット要素の実施形態は、ＥＵＶ放射の（ほとんど）任意の入射ビームプロファイルをそれぞれ反射され回折された所望のビームプロファイルに変換することを可能にする。特に、一方または両方のファセットミラーの各ファセット要素は、照明システムの各部分ビームまたはチャネルに対して理想的なビームプロファイルを発生させるために個別に適合された回折の性質を備えることができる。ＥＵＶ放射のビーム整形は回折によって行われるので、ファセット要素の表面形態は、その生成が簡単化されるように選ぶことができる。照明システムで回折光学要素を使用することによるさらなる利点は、回折光学要素が、その活性領域で入射放射を混ぜ合わせ、それにより、照明放射の均質化または均一性を改善することである。例として、第１のファセットミラーのそれぞれのファセット要素は、（それに割り当てられた）瞳ファセットミラーのファセット要素をできるだけ均質に、例えば、「シルクハット」照明分布で照明するために使用することができる。

本発明の第１の態様に従った一実施形態では、第２のファセットミラーのファセット要素のうちの少なくとも１つは、照明視野の一部のみを照明するための回折光学要素として設計される。このようにして、照明視野の角度分布または瞳は照明視野の異なる部分には異なるように選ぶことができる、すなわち、瞳が照明視野にわたって場所依存で変化する照明視野を発生させることが可能である。例として、照明視野の中央部分領域では、Ｘ双極子、すなわち、照明視野の短い側の方向に向けられた双極子のような瞳分布を実現することが可能であり、一方、照明視野の外側部分領域では、Ｙ双極子、すなわち、照明視野の長い側の方向に向けられた双極子を実現することが可能であり、逆も同様である。従来の照明システムでは、対照的に、照明視野全体が、一般に、瞳ファセットミラーのそれぞれのファセット要素によって照明される。

ウェハスキャナのようなＥＵＶ投影露光装置では、照明視野は、一般に、長方形であり、例えば２０：１の高いアスペクト比を有し、短い側は走査方向に平行に延びる。上述でより詳しく説明したように、視野ファセットミラーのファセット要素の形状は、一般に、照明視野の形状に対応する。しかしながら、適切な場合、瞳ファセットミラーで回折ファセット要素を使用して、照明視野の形状から外れた形状を選ぶことが可能である、すなわち、視野ファセット要素のために異なるアスペクト比を、適切な場合、正方形の形状さえ選ぶことが可能である。このようにして、適切な場合、視野ファセットミラーのファセット要素のサイズを減少させることが可能であり、かつ／または前記ファセット要素は中間焦点からより小さな距離に配列することができ、またはより多くのファセット要素が同じ距離で実現され得る。

１つの実施形態では、ファセット要素は照明視野の一部を照明するように設計され、照明視野の一部は少なくとも２つの非連続な部分領域を含む。回折光学要素を使用すると、照明視野の一部を同時に照明することが可能になり、照明視野の一部は、具体的には入射ＥＵＶ放射が異なる次数の回折（例えば、−１次および＋１次の回折）に回折されることによる、２つの（または多分より多くの）非連続な部分領域を含む。

１つの実施形態では、第２のファセットミラーは、照明視野の第１の部分を照明するための複数の第１のファセット要素と、照明視野の第２の部分を照明するための複数の第２のファセット要素とを有し、前記第２の部分は第１の部分と異なる。照明視野の第３、第４、…の部分を照明するための第３、第４、…のファセット要素を設けることもでき、照明視野の部分はいずれの場合も互いに異なることができることは言うまでもない。瞳ファセットミラーは、ここで、特に、異なるタイプのファセット要素によって照明される照明視野の部分が互いに補完して、全照明視野を形成するように構成することができる。
適切な場合、瞳ファセットミラーのそれぞれの第１、第２、…のファセット要素によって照明される照明視野の部分の間に重なりがあることも可能である。これは、３つの、特に４つ以上の異なるタイプのファセット要素が瞳ファセットミラーに設けられ、それらが、適切な場合、露光動作中に、照明されるべきマスク構造に応じて選択され得る場合に特に有利である。適切な場合、さらに、露光の間の走査動作中に、それぞれ画像化されるべきであり、現在、照明視野に位置を定められているマスクのその部分領域（ストリップ）に、瞳ファセットミラーのファセット要素の選択、したがって、照明視野の場所依存瞳を適合させることができる。
１つの有利な実施形態では、第１のファセットミラーのファセット要素は、第１のファセット要素を照明するための第１の位置と、第２のファセット要素を照明するための第２の位置との間で切り替えられ得る。第１のファセットミラーのファセット要素は、一般に、照明視野の所望の瞳形状を実現する役割を果たす瞳ファセットミラーのそれらの（第１または第２の）ファセット要素を、狙った通りに、選択するために、少なくとも２つの（角度）位置間で切替え可能である。この場合、一般に、複数の切替え位置（少なくとも２つ）を選ぶことができ、放射は、２つの（またはより多くの）異なる角度または（狭い）角度分布で入射する。第１または第２のファセット要素の照明の狙い通りの選択の結果として、場所依存で照明視野の瞳を変更し、瞳を、例えば、それぞれ画像化されるべきマスク構造に適合させることが可能である。

さらなる実施形態では、第２のファセットミラーのファセット要素は、第１のファセット要素が第２のファセット要素と交互になる格子配列を形成する。それは、照明視野の異なる部分領域を照明するためのファセット要素が互いに比較的小さい距離に配列される場合、有利であることが立証された。このように、瞳ファセットミラーの第１のファセット要素を照明するための第１の位置と瞳ファセットミラーの第２のファセット要素（および、適切な場合、第３、第４、…のファセット要素）を照明するための第２の位置との間の視野ファセットミラーのファセット要素の差または差角は、比較的小さい。これは、視野ファセットミラーのファセット要素の反射率が、一般に、狭い入射角範囲でのみ最適化されるので有利である。

さらなる実施形態では、ファセット要素のうちの少なくとも１つは、ＥＵＶ放射を放射センサ上に偏向させるための回折光学要素として設計される。回折光学要素は、特に、入射ＥＵＶ放射の放射パワーの一部のみを高次の回折に反射するように設計することができ、一方、放射パワーの主要部分は照明視野を照明するために使用される。放射センサは、入射ＥＵＶ放射の放射強度またはパワーを検出し、照明システムの上流に配設されたＥＵＶ光源のパワーを検査する役割、および、適切な場合、調整する役割を果たすことができる。

さらなる実施形態では、ファセット要素のうちの少なくとも１つは平面表面形態を有し、特別に、すべてのファセット要素が平面表面形態を有する。（実質的に）平坦な表面形状を有するファセット要素は、他の表面形態、例えば球面の表面形態と比較してより正確に生成することができる。ファセット要素で一般に使用される球面形態の場合には、さらに、隣接するファセット要素が隣接する縁部領域で相互に互いに遮光するという問題がある可能性がある。本出願の意味内では、平坦表面形態は、多分実行される表面構造化の前に、使用される基板が平坦形状を有する表面形態であると理解される（以下を参照）。

さらなる実施形態では、少なくとも１つの回折ファセット要素は、付形面を有する基板と、ＥＵＶ放射を反射するための多層被覆とを有し、前記多層被覆は基板に施される。多層被覆は、一般に、異なる材料からなる複数の個々の層を有し、一般に、異なる屈折率を有する２つの材料からなる交互層が使用される。個々の層の層厚および層材料は、ファセット要素で反射されるべきＥＵＶ放射波長に適合される。ファセット要素を回折光学要素として使用することができるように、回折光学要素は付形面を有する。表面プロファイルは、例えば２値プロファイル、すなわち、１段または１段高所（ｏｎｅ ｓｔｅｐ ｈｅｉｇｈｔ）のみを有するプロファイルとすることができる。
１つの展開では、基板は多段表面プロファイルを有する。２、３、４、…、ｎ段表面プロファイルによって、例えば、鋸歯様表面構造、したがって、鋸歯またはブレーズドグレーティングの三角形形状に近似することが可能である。波長に適合した好適なブレーズ角と、近似した鋸歯構造間の距離とを選ぶことによって、入射ＥＵＶ放射が反射される次数の回折を、狙った通りに、選択し、回折効率を向上させることが可能である。ブレーズプロファイルは、例えば、フレネルレンズのような回折光学要素を生成するために使用することができる、すなわち、ＥＵＶ放射は単一次数の回折にのみ偏向される。ビーム整形では、少なくとも２段表面プロファイル、好ましくは、多段表面プロファイルが不規則であり、明確に定められた周期性がなく、その結果、離散的な次数の回折を区別できない回折光学要素を使用することが可能である。そのようなビーム整形回折光学要素の場合には、しかも、多段表面プロファイルは回折効率を向上させることができる。

さらなる実施形態では、少なくとも１つの回折要素は、一般に基板の付形面として具現されるグレーティング構造を有し、グレーティング構造はＥＵＶ放射の波長の大きさの程度の横方向範囲（ｌａｔｅｒａｌ ｅｘｔｅｎｔ）を有する。ＥＵＶ放射の回折では、グレーティング構造の横方向範囲（格子定数またはピッチとも呼ばれる）は、一般に、それぞれ反射され回折されるＥＵＶ放射の波長λの大きさの程度である、すなわち、グレーティング構造の横方向範囲は、一般に、５０×λ、好ましくは１０×λ、より好ましくは５×λを超えない。ＥＵＶ放射の波長は、一般に、５ｎｍと１５ｎｍとの間にあるので、グレーティング構造の最大の横方向範囲（格子定数）は７５０ｎｍを超えず、好ましくは１５０ｎｍ以下、特に７５ｎｍ以下である。当然、ＥＵＶ放射の波長λが１５ｎｍ未満、例えば１３．５ｎｍである場合、グレーティング構造の横方向範囲はそれに応じて減少される。

本発明のさらなる態様は、上述のように具現される照明システムを含むＥＵＶリソグラフィデバイスに関する。上述でより詳しく説明したように、照明システムは、画像化されるべき構造（マスク）が配列される面の像視野をできるだけ均質に照明する役割を果たす。ここで説明する照明システムを用いて、照明視野の場所またはそれぞれ照明される部分に依存する角度分布（場所依存瞳）を発生させることができる。
本発明の１つの態様は、本発明の１つの態様は、特に、上述したような照明システムのためのファセットミラーで実現され、ファセットミラーはＥＵＶ放射を反射するための少なくとも１つの回折ファセット要素を含み、回折ファセット要素は、基板と、ＥＵＶ放射を反射する多層被覆とを含み、前記多層被覆は基板に施され、少なくとも１つの回折ファセット要素はＥＵＶ放射を回折させるように設計される。

１つの実施形態では、一般に基板の付形面として具現され、ＥＵＶ放射の大きさの程度の横方向範囲を有するグレーティング構造を、少なくとも１つの回折ファセット要素は有する。上述で示したように、横方向範囲（格子定数またはピッチ）は、一般に、５０×λ以下、１０×λ以下、特に５×λ以下であり、ここで、λはＥＵＶ放射の波長を示す。

好ましくは、基板は多段表面プロファイルを有する。多段表面プロファイルの結果として、鋸歯様表面構造が近似されて、またはグレースケールリソグラフィ（以下を参照）の場合には、鋸歯様表面構造を生成して、例えばブレーズドグレーティングのような回折光学要素を実現し、特定の事前定義された次数の回折へのＥＵＶ放射の回折の効率を向上させることができる。ビーム整形回折ファセット要素を実現するために、多段表面プロファイルは、非周期的表面構造に近づくように設計することもできる。多段表面プロファイルは、例えばリソグラフィ法を用いて表面を微細構造化することによって実現することができる。
好ましくは、多段表面プロファイルは、異なる段高所を有する少なくとも２つ、好ましくは少なくとも３つまたは４つの段を有する。段または段高所の数が多いほど、所望の表面プロファイルに十分に近づくことができ、一般に、回折ファセット要素の回折効率は大きくなる。極端な場合には、（疑似）連続高所プロファイルまたは表面プロファイルも可能であり、個々の段はもはや識別できない。そのような表面プロファイルは、例えば、グレースケールリソグラフィを用いて生成することができる。

さらなる実施形態では、多層被覆は、多段表面プロファイルを平滑にするために、少なくとも１００個の個々の層、好ましくは少なくとも１２０個の個々の層、特に少なくとも１５０個の個々の層を有する。この場合、個々の層は、高い屈折率材料または低い屈折率材料から構成された層であり、個々の層の層厚および層材料は、ファセット要素で反射されるべきＥＵＶ放射波長に整合されると理解される。例えば、拡散を防止するように、または環境にある汚染物質に対して多層被覆を保護するように設計される多層被覆の追加の層は、本出願の意味内では個々の層と見なされない。

十分に多くの個々の層を設けることによって、多層被覆において実質的に連続な位相プロファイル（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｐｈａｓｅ ｐｒｏｆｉｌｅ）を実現することが可能であり、その結果、特に、ブレーズドグレーティングのような鋸歯様表面構造に近づくように設計された表面構造の場合には、所望の次数の回折への回折の効率を最大にすることができる。この場合、それは、例えば鋸歯様表面構造のグレーティング構造の横方向範囲がＥＵＶ放射の波長よりも著しく小さい範囲内にある場合に有利であり、それは、個々の層の層厚がほとんどこの範囲内にあり、個々の層が、層厚と同等であるかまたは層厚よりも著しく大きい横方向範囲を有する構造に共形に成長するからである。
多層被覆は、従来の被覆法によって、すなわち、平坦状に、施すことができる。特に、気相からの層材料の従来の堆積を、多層被覆を施すために使用することができる。多層被覆の層による平滑化に加えてまたはその代替として、基板の多段表面プロファイルに施される平滑化層を使用することも可能である。平滑化層は、一般に、機械的に平滑化されるかまたは研磨され、その結果、平滑化層は所望の表面プロファイルを有するかまたはそれに近づく。平滑化に好適な従来の材料、例えば、ＳｉまたはＳｉＯ₂を、平滑化層のための材料として使用することができる。後続のステップで、多層被覆が平滑化層に施される。

ファセットミラーが瞳ファセットミラーとして使用される場合、特に、照明視野の第１の部分を照明するために使用される第１のファセット要素の多段表面プロファイルは、照明視野の第２の部分を照明するために使用される第２のファセット要素の多段表面プロファイルと異なることが可能である。
一般に、第１および／または第２のファセット要素の表面プロファイルも互いに異なり、専用の個々の表面プロファイルを、特に、ファセット要素ごとに定めることができる。適切な場合、回折光学要素の表面に形成される回折グレーティングのグレーティング周期は、適切な場合、基板表面の場所にも依存すること、すなわち、表面にわたって一定である単一周期長のみを基板が有することが必ずしも必要ではないことは言うまでもない。同じことが、付形面によって近似される可能性のある鋸歯様表面構造のブレーズ角に当てはまる。特に、もはや均一の周期長でない表面プロファイルを生成することも可能である。

本発明のさらなる特徴および利点は、本発明に不可欠な詳細を示す図面の図を参照した本発明の例示的な実施形態の以下の記述から、および特許請求の範囲から明白である。個々の特徴はいずれの場合もそれ自体個々に、または本発明の変型では任意の所望の組合せで複数として実現することができる。
例示的な実施形態が、概略図で示され、以下の記述で説明される。

照明視野を照明するための照明システムを含むＥＵＶリソグラフィ装置の概略図である。 照明視野の異なる部分を照明するように設計された第１および第２の回折ファセット要素を有する図１の照明システムのための瞳ファセットミラーの概略図である。 照明視野の視野依存瞳照明を発生させるための図２の瞳ファセットミラーの図である。 ２値表面プロファイル（図４ａ）を有する、および鋸歯様表面構造に近似するためのそれぞれ２段表面プロファイルおよび４段表面プロファイル（図４ｂ、ｃ）を有する構造化表面（グレーティング構造）を有する基板の３つの概略図である。

図面についての以下の記述では、同一の参照符号が、同一のまたは機能的に同一の構成要素に対して使用される。
図１は、ＥＵＶリソグラフィ装置１を概略的に示す。ＥＵＶリソグラフィ装置１は、５０ｎｍ未満の、特に、約５ｎｍと約１５ｎｍとの間のＥＵＶ波長範囲で高いエネルギー密度を有するＥＵＶ放射を発生させるためのＥＵＶ光源２を含む。ＥＵＶ光源２は、例えば、レーザ誘起プラズマを発生させるためのプラズマ光源の形態で、またはシンクロトロン放射源として具現することができる。プラズマ光源の場合には、特に、図１に示すように、照明ビーム４を形成するためにＥＵＶ光源２のＥＵＶ放射を集束するために、およびこのようにしてエネルギー密度をさらに増加させるために、集光ミラー３を使用することが可能である。照明ビーム４は、ＥＵＶリソグラフィ装置１が動作する動作波長λ_Bのまわりの狭帯域波長範囲に集中する波長スペクトルを有する。モノクロメータ１２が、動作波長λ_Bを選択するために、または狭帯域波長範囲を選択するために使用される。

照明ビーム４は、本例では４つの反射光学要素１３から１６を含む照明システム１０により構造化物体Ｍを照明する役割を果たす。構造化物体Ｍは、反射性マスクとすることができ、例えば、反射性マスクは、物体Ｍに少なくとも１つの構造を生成するために、反射性および非反射性または少なくとも低い反射性の領域を有する。代替として、構造化物体Ｍは、複数のマイクロミラーとすることができ、複数のマイクロミラーは、１次元または多次元配列で配列され、複数のマイクロミラーは、適切な場合、それぞれのミラーへのＥＵＶ放射４の入射角を設定するために少なくとも１つの軸のまわりに移動可能である。
構造化物体Ｍは、照明ビーム４の一部を反射し、投影ビーム５を成形し、投影ビーム５は構造化物体Ｍの構造に関する情報を運び、投影ビーム５は投影レンズ２０に放射され、投影レンズ２０は、基板Ｗ上への構造化物体Ｍまたは構造化物体Ｍのそれぞれの部分領域の画像化を行う。基板Ｗ、例えば、ウェハは、半導体材料、例えばシリコンを含み、ウェハステージＷＳとも呼ばれるマウントに配列される。

この場合には、照明システム１０の第１および第２の反射要素１３、１４は、ファセットミラーとして具現され、格子配列で配列されたマイクロミラーの形態の複数のファセット要素を有する。図１は、各ファセットミラー１３、１４に対して、例として、４つのファセット要素１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄを示し、そのファセット要素で照明ビーム４または照明ビーム４のそれぞれの部分ビームが反射される。第１の光学要素１３は、以下では、視野ファセットミラー１３とも呼ばれ、照明システム１０の二次光源を発生させる役割を果たす。第２の光学要素１４は、第１の光学要素１３によって発生された二次光源の場所に配列され、以下では、瞳ファセットミラー１４とも呼ばれる。
視野ファセットミラー１３のそれぞれのファセット要素１３ａ〜ｄに入射する照明ビーム４の部分ビームは、前記要素で瞳ファセットミラー１４のそれぞれのファセット要素１４ａ〜ｄ上に偏向される。視野ファセットミラー１３のファセット要素１３ａ〜ｄは、長方形とし、例えば２０：１のアスペクト比（ｘ：ｙ）を有することができ、Ｘ方向は図１の図面の面に対して垂直に延びる。この場合、ファセット要素１３ａ〜ｄのアスペクト比は、照明システム１０によって照明される、例えば、長方形の照明視野のアスペクト比に対応する。長方形の形状と異なる形状である照明視野および／またはファセット要素１３ａ〜ｄが同様に可能であることは言うまでもない。
本例では、視野ファセットミラー１３のファセット要素１３ａ〜ｄの各々は、Ｘ方向に平行な軸方向のまわりに傾斜させることができる。加えて、それぞれのファセット要素１３ａ〜ｄは、適切な場合、さらに、ＸＺ面（図面の面）にあるさらなる軸のまわりに傾斜可能とすることができる。照明ビーム４がファセット要素１３ａ〜ｄに入射する方向は、このようにして設定することができる。以下でさらにより詳細に説明するように、傾斜させることによって、特に、視野ファセットミラー１３のファセット要素１３ａ〜ｄと瞳ファセットミラー１４のファセット要素１４ａ〜ｄとの間の割当てを変更して、照明される物体Ｍの場所に所望の照明分布（照明瞳または角度分布）を発生させることもできる。

一般に、それぞれの照明モードの場合に、または事前定義された時点に、視野ファセットミラー１３のファセット要素１３ａ〜ｄと瞳ファセットミラー１４のファセット要素１４ａ〜ｄとの間の１：１割当てが選ばれる。しかしながら、適切な場合、視野ファセットミラー１３のファセット要素１３ａ〜ｄのうちの２つ以上が瞳ファセットミラー１４のファセット要素１４ａ〜ｄに割り当てられるように割当てを行い、異なる照明モードを設定することもできる。この点に関する詳細は、本出願人の名義の米国特許出願公開第２００９／００４１１８２号に見いだすことができ、その全体が参照される。

図１に示したファセットミラー１３、１４の場合には、ファセット要素１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄは回折光学要素として具現される、すなわち、回折光学要素は、照明ビーム４または照明ビーム４のそれぞれの部分ビームの所望のビーム整形を実行するために回折グレーティング構造を有する。ビーム整形は回折構造によって行われるので、ファセット要素１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄの表面形態は、それを簡単な方法で製造できるように選ぶことができる。図示の例では、ファセット要素１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄは、平坦な表面形態または表面形状を有する。この表面形態は、第１に、容易に生成することができ、第２に、それぞれのファセットミラー１３、１４のファセット要素１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄの部分的相互遮光を防止する。

視野ファセットミラー１３のファセット要素１３ａ〜ｄの回折構造は、ファセット要素１３ａ〜ｄが照明ビーム４のそれぞれ反射された部分ビームの「シルクハット」様プロファイルを発生させ、それにより、瞳ファセットミラー１４のそれぞれのファセット要素１４ａ〜ｄに入射する照明放射４の均一性を向上させるように選ばれる。
視野ファセットミラー１３のファセット要素のうちの１つの１３ｄの回折構造は、入射照明ビーム４の強度のある割合が高次の回折に回折され、その結果、強度のこのある割合が瞳ファセットミラー１４ではなくむしろ放射センサ２５に入射するように具現される。放射センサ２５は、入射ＥＵＶ放射の強度を測定する役割を果たし、ＥＵＶ光源２の機能を検査するために使用することができる。測定した放射強度は、例えば、放射センサ２の測定信号を制御ユニット（図示せず）に供給して、ＥＵＶリソグラフィデバイス１の動作を制御するかまたは調整することによって、ＥＵＶ光源２の放射パワーを調整するのに使用することもできることは言うまでもない。

回折光学要素としての瞳ファセットミラー１４のファセット要素１４ａ〜ｄの実施形態の結果として、図２に示され、照明システム１０によって構造化物体Ｍをもつ面に発生される長方形の照明視野ＢＦの一部のみを、それぞれのファセット要素１４ａ〜ｄは狙い通りに照明することができる。本例では、いくつかの第１のファセット要素１４ａ、１４ｃ、…は照明視野ＢＦの第１の部分Ｔ１を照明するように設計され、一方、いくつかの第２のファセット要素１４ｂ、１４ｄ、…は、照明視野ＢＦの第２の部分Ｔ２を照明する役割を果たし、第１の部分Ｔ１および第２の部分Ｔ２は、照明視野ＢＦの区域全体をカバーする。
図２においてやはり認識できるように、照明視野ＢＦの第１の部分Ｔ１は、照明視野ＢＦのそれぞれ左の縁部および右の縁部に形成された２つの非連続な部分領域Ａ１、Ａ２から構成される。第１のファセット要素１４ａ、１４ｃ、…は回折光学要素として具現され、入射ＥＵＶ放射は異なる次数の回折に、したがって、異なる方向に回折することができるので、照明視野ＢＦの非連続な部分領域Ａ１、Ａ２の同時照明が可能である。照明視野ＢＦの第２の中央部分Ｔ２は（この部分は第２のファセット要素１４ｂ、１４ｄ、…によって照明される）、対照的に、単一の連続な領域として具現される。

図２においてやはり認識できるように、瞳ファセットミラー１４の第１および第２のファセット要素１４ａ〜ｄは、格子に配列され、第１のファセット要素１４ａ、１４ｃ、…は、第２のファセット要素１４ｂ、１４ｄ、…と交互になる。これは、視野ファセットミラー１３のファセット要素１３ａ〜ｄを用いて狙った通りに瞳ファセットミラーのそれぞれ第１のファセット要素１４ａ、１４ｃ、…および第２のファセット要素１４ｂ、１４ｄ、…を照明するのに有利である。上述でより詳しく説明したように、瞳ファセットミラー１４の第１のファセット要素１４ａ、１４ｃ、…の照明と瞳ファセットミラー１４の第２の隣接するファセット要素１４ｂ、１４ｄ、…の照明との間を切り替えるために、視野ファセットミラー１３のそれぞれ割り当てられたファセット要素１３ａ、１３ｂ、…は、視野ファセットミラー１３のファセット要素１３ａに基づいて例として図１に示したように、第１の角度位置Ｗ１と第２の角度位置Ｗ２との間で切り替えることができる。

瞳ファセットミラー１４の第１および第２のファセット要素１４ａ、１４ｂの隣接する配列の結果として、それぞれ割り当てられた第１のファセット要素１３ａの第１の角度位置Ｗ１と第２の角度位置Ｗ２との間を切り替えるための差角は小さく、それは、第１のファセット要素１３ａの反射率に有利な効果があり、前記反射率は狭い入射角度範囲に対して最適化される。アクチュエータは（それ自体が知られており、ここではさらに特別に詳細には説明しない）、視野ファセットミラーのファセット要素１３ａ〜ｄの角度位置Ｗ１、Ｗ２の間を切り替える役割を果たすことができる。

視野ファセットミラー１３のファセット要素１３ａ、１３ｂ、…によって照明される瞳ファセットミラー１４のこれらのファセット要素１４ａ、１４ｃ、…のみを示す図３を参照しながら以下でさらに詳細に説明するように、２つの角度位置Ｗ１、Ｗ２の間の切替えにより、照明視野ＢＦの場所に依存する瞳または角度分布を、狙った通りに、設定することが可能になる。明確に認識できるように、瞳ファセットミラー１４の上部領域および下部領域の第１のファセット要素１４ａ、１４ｃ、…は、双極子視野分布のように照明される。瞳ファセットミラー１４上の空間分布は照明視野ＢＦでの角度分布（瞳）に対応するので、対応する双極子（Ｘ双極子）が、照明視野ＢＦの第１の部分Ｔ１に発生する。同時に、視野ファセットミラー１３のファセット要素１３ａ、１３ｂ、…は、さらに、瞳ファセットミラー１４の左の部分領域および右の部分領域に配列されている瞳ファセットミラー１４の第２のファセット要素（図３にはさらに具体的には明示していない）を照明する。瞳ファセットミラー１４の第２のファセット要素は、照明視野ＢＦの第２の中央部分Ｔ２のＹ双極子のような瞳または角度分布を発生する。

図３を参照して例として示すように、異なる角度分布または瞳は、瞳ファセットミラー１４の第１および第２のファセット要素１４ａ〜ｄの好適な選択によって照明視野ＢＦの異なる部分Ｔ１、Ｔ２に発生させることができる。特に、例として上述で説明したＸ双極子分布およびＹ双極子分布以外の角度分布も発生させることができる。瞳ファセットミラー１４に２つを超える異なるタイプのファセット要素１４ａ〜ｄを設けて、照明視野ＢＦの２つを超える部分を異なる角度分布または瞳で照明することも可能であることは言うまでもない。
図４ａ〜４ｃは、上述のように具現される回折ファセット要素１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄを生成する役割を果たすことができる基板２６の３つの例を示す。基板２６は付形面２６ａを有し、簡単のための図４ａにのみ示されている多層被覆２８が付形面２６ａに施され、前記多層被覆は動作波長λ_BでＥＵＶ放射４を反射する。反射多層被覆２８は、異なる材料からなる複数の個々の層２９ａ、２９ｂを有する。本例では、個々の層は、異なる屈折率を有する材料から交互に形成される。動作波長λ_Bが、本例におけるように、約１３．５ｎｍである場合、個々の層２９ａ、２９ｂは、通常、モリブデンおよびケイ素からなる。例えば、モリブデンおよびベリリウム、ルテニウムおよびベリリウム、またはランタンおよびＢ₄Ｃなどの他の材料の組合せが、同様に、動作波長λ_Bに応じて可能である。

図４ａに示した基板２６の場合には、付形面２６ａは単段表面プロファイル２７ａを有する、すなわち、長方形または平行六面体の段が、普通なら平坦な表面２６ａに形成される。基板２６の詳細または部分領域のみが図４ａに示されており、図４ａに示した横方向範囲Ｄを有する部分領域が周期的に繰り返されて、付形面２６ａにグレーティング構造が形成されることは言うまでもない。

同じことが、図４ｂおよび図４ｃに示した付形面２６ａに当てはまり、図４ｂおよび図４ｃの場合、２段表面プロファイル２７ｂおよび４段表面プロファイル２７ｃを有する基板２６がそれぞれ示されている。図４ｂの２段表面プロファイル２７ｂの段Ｓ１およびＳ２は、異なる段高所を有し、表面２６ａの平坦区間とともに鋸歯プロファイル、すなわち、基板２６の表面２６ａの平坦区間に対していわゆるブレーズ角θで傾いた傾斜段を形成する、横方向範囲Ｄをもつ三角形プロファイルに近づく。ブレーズドグレーティングの鋸歯様表面プロファイル、したがって、特定の次数の回折への回折のためのグレーティングの選択能力を、一層よく近似することができ、表面プロファイルの段の数が多ければ、すなわち、図４ｃに示した４つの段Ｓ１からＳ４を有する表面プロファイル２７ｃは、鋸歯プロファイルの近似を改善することができる。

本例において周期的である表面プロファイル２７ａ〜ｃは、基板２６の微細構造化によって生成することができ、その目的のために、リソグラフィ法が、特に、好適である。リソグラフィの微細構造化中に、最初に、フォトレジストが、基板２６の平坦表面２６ａに塗布される。後続のステップにおいて、フォトレジストはリソグラフィ装置で露光されて、所望の構造がフォトレジストに転写される。続いて、フォトレジストは、現像され、このプロセスにおいて所望の構造に対応する一般に２段のプロファイルを取得する。さらなるステップにおいて、フォトレジストのプロファイルは、エッチングによって基板２６に転写される。多段表面プロファイル２７ｂ、２７ｃを生成するために、このプロセスを、適切な場合、多数回繰り返すことができる。図４ａ〜ｃに関連して説明したような周期的表面プロファイルを生成することの代替として、厳密な周期構造を見分けることができない非周期的表面プロファイルを生成することも可能であることは言うまでもない。代替として、表面プロファイルをグレースケールリソグラフィで構造化することもでき、それによって、（疑似）連続的可変プロファイルの生成が可能になる。表面プロファイル２７ｂ、２７ｃは、多層被覆２８を施すことによって平滑化することができ、その結果、実質的に三角形または鋸歯様表面プロファイルが、多層被覆２８の上側の自由界面に生じる。

多層被覆２８、正確には、個々の層２９ａ、２９ｂは、一般に、従来の被覆方法で、一般には蒸着によって、平坦状に基板２６に施される。１段プロファイル２７ａおよび多段表面プロファイル２７ｂ、２７ｃの横方向範囲Ｄは、それぞれ、近似的に、使用されるＥＵＶ放射の波長の大きさの程度にすべきであり、ことによると、使用されるＥＵＶ放射の波長よりも著しく小さくすべきである。ＥＵＶ放射を回折させるには、グレーティング構造２７ａ〜ｃの横方向範囲Ｄは、一般に、５０×λ_B、好ましくは１０×λ_B、特に５×λ_Bを超えるべきでなく、動作波長λ_Bは、本例では、約１３．５ｎｍである。

上述でより詳しく説明した個々の層２９ａ、２９ｂに加えて、反射多層被覆２８は、拡散を防止するための中間層をさらに含むことができる。反射多層被覆２８は、一般に、下にある個々の層２９ａ、２９ｂの酸化を防止するためにキャッピング層をさらに有する。ルテニウム、ロジウム、パラジウム、白金、イリジウム、ニオブ、バナジウム、クロム、亜鉛、またはスズなどの金属材料をキャッピング層として使用することができる。補助層およびキャッピング層を図中に示すのは、図を簡単化するために省かれた。平滑化のために、基板２６の上側２６ａに平滑化層（図示せず）を施すことも可能であり、平滑化層は、例えば、ＳｉまたはＳｉＯ₂から形成することができ、ブレーズ角θに研磨され（機械的に）、その結果、平滑化層は所望の表面プロファイルに近づくかまたはそれをもたらす。

図４ａ〜ｃに示した例示的な実施形態では、基板２６は平坦表面形態（グレーティング構造は別として）を有する。しかしながら、基板２６は、適切な場合、湾曲表面形態を有することもでき、例えば、凹面形態または凸面形態が可能であり、湾曲表面形態は、球面でまたは非球面で設計できることは言うまでもない。しかしながら、平坦表面２６ａは、特に簡単に生成することができ、そのため、そのような表面形態は、生成するのがより難しい他の表面形態に比べて好ましい。

ここで説明したような多段表面プロファイル２７ｂ、２７ｃを有する回折光学要素は、図１から図３に関連して説明した照明システム１０のためのファセットミラー１３、１４のファセット要素１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄとしてだけでなく、有利には、ＥＵＶ放射をそれぞれ反射し回折させるための他のデバイスで使用することもできることは言うまでもない。

Claims (18)

1. ＥＵＶリソグラフィデバイス（１）のための照明システム（１０）であって、
   ＥＵＶ放射（４）を反射するファセット要素（１３ａ〜ｄ）を有する第１のファセットミラー（１３）と、
   前記第１のファセットミラー（１３）によって反射された前記ＥＵＶ放射（４）を照明視野（ＢＦ）上に反射するためのファセット要素（１４ａ〜ｄ）を有する第２のファセットミラー（１４）と
   を含み、
   前記第１のファセットミラー（１３）または前記第２のファセットミラー（１４）の前記ファセット要素（１３ａ〜ｄ、１４ａ、ｃ；１４ｂ、ｄ）のうちの少なくとも１つが、前記ＥＵＶ放射（４）を回折させるための回折光学要素として設計されることを特徴とする照明システム。
2. 前記第２のファセットミラー（１４）の前記ファセット要素（１４ａ、ｃ；１４ｂ、ｄ）のうちの少なくとも１つが、前記照明視野（ＢＦ）の一部（Ｔ１；Ｔ２）のみを照明するための回折光学要素として設計される、請求項１に記載の照明システム。
3. 前記ファセット要素（１４ａ、ｃ）が前記照明視野（ＢＦ）の一部（Ｔ１）を照明するように設計され、前記一部が少なくとも２つの非連続な部分領域（Ａ１、Ａ２）を含む、請求項２に記載の照明システム。
4. 前記第２のファセットミラー（１４）が、前記照明視野（ＢＦ）の第１の部分（Ｔ１）を照明するための複数の第１のファセット要素（１４ａ、ｃ）と、前記照明視野（ＢＦ）の第２の部分（Ｔ２）を照明するための複数の第２のファセット要素（１４ｂ、ｄ）とを有し、前記第２の部分が前記第１の部分と異なる、請求項２または３に記載の照明システム。
5. 前記第１のファセットミラー（１３）のファセット要素（１３ａ〜ｄ）が、前記第２のファセットミラー（１４）の前記第１のファセット要素（１４ａ、ｃ）を照明するための第１の位置と、前記第２のファセットミラー（１４）の前記第２のファセット要素（１４ｂ、ｄ）を照明するための少なくとも第２の位置との間で切り替え可能である、請求項４に記載の照明システム。
6. 前記第２のファセットミラー（１４）の前記ファセット要素（１４ａ〜ｄ）は、第１のファセット要素（１４ａ、ｃ）が第２のファセット要素（１４ｂ、ｄ）と交互になる格子配列を形成する、請求項４または５に記載の照明システム。
7. 前記ファセット要素（１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄ）のうちの少なくとも１つが、ＥＵＶ放射（４）を放射センサ（２５）上に偏向させるための回折光学要素として設計される、請求項１から６までのいずれか１項に記載の照明システム。
8. 前記ファセット要素（１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄ）のうちの少なくとも１つが、平坦表面形態を有する、請求項１から７までのいずれか１項に記載の照明システム。
9. 少なくとも１つの回折ファセット要素（１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄ）が、付形面（２６ａ）を有する基板（２６）と、ＥＵＶ放射（４）を反射するための多層被覆（２８）とを有し、前記多層被覆が前記基板（２６）に施される、請求項１から８までのいずれか１項に記載の照明システム。
10. 前記基板（２６）が、多段表面プロファイル（２７ｂ、２７ｃ）を有する、請求項９に記載の照明システム。
11. 少なくとも１つの回折ファセット要素（１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄ）が、前記ＥＵＶ放射（４）の波長（λ_B）の大きさの程度の横方向範囲（Ｄ）を有するグレーティング構造（２７ａ〜ｃ）を有する、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の照明システム。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項に記載の照明システム（１０）を含むＥＵＶリソグラフィデバイス（１）。
13. 特に請求項１から１１までのいずれか１項に記載の照明システム（１０）のためのファセットミラー（１３、１４）であって、前記ファセットミラー（１３、１４）がＥＵＶ放射（４）を反射するための少なくとも１つの回折ファセット要素（１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄ）を含み、前記少なくとも１つの回折ファセット要素（１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄ）が、基板（２６）と、ＥＵＶ放射（４）を反射する多層被覆（２８）とを含み、前記多層被覆が前記基板（２６）に施され、前記少なくとも１つの回折ファセット要素（１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄ）が前記ＥＵＶ放射（４）を回折させるように設計される、ファセットミラー。
14. 前記少なくとも１つの回折ファセット要素（１３ａ〜ｄ、１４ａ〜ｄ）が、前記ＥＵＶ放射（４）の前記波長（λ_B）の大きさの程度の横方向範囲（Ｄ）を有するグレーティング構造（２７ａ〜ｃ）を有する、請求項１３に記載のファセットミラー。
15. 前記基板（２６）が、多段表面プロファイル（２７ｂ、２７ｃ）を有する、請求項１３または１４に記載のファセットミラー。
16. 前記多段表面プロファイル（２７ｃ）が、少なくとも２つの段（Ｓ１〜Ｓ４）を有する、請求項１５に記載のファセットミラー。
17. 前記多段表面プロファイル（２７ｃ）が、鋸歯様表面構造に近づくように設計される、請求項１５または１６に記載のファセットミラー。
18. 前記多層被覆（２８）が、少なくとも１００個の個々の層（２９ａ、２９ｂ）を有する、請求項１３から１７までのいずれか１項に記載のファセットミラー。

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