JP2019527380A

JP2019527380A - Ｅｕｖ投影リソグラフィのための投影光学ユニット

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Publication number: JP2019527380A
Application number: JP2019501660A
Authority: JP
Inventors: マルクスシュヴァーブ; ハルトムートエンキッシュ; トマスシッケタンツ
Original assignee: カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー
Priority date: 2016-07-11
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2019-09-26
Anticipated expiration: 2037-06-28
Also published as: CN109478020B; TW201812466A; DE102016212578A1; CN109478020A; US20190121107A1; JP7071327B2; US10545323B2; TWI746594B; WO2018010960A1

Abstract

ＥＵＶ投影リソグラフィのための投影光学ユニット（７）は、照明光（３）によって物体視野（４）を像視野（８）内に結像するための複数のミラー（Ｍ１からＭ１０）を有する。ミラー（Ｍ１、Ｍ９、Ｍ１０）のうちの少なくとも１つは、ＮＩミラーとして具現化され、ミラー（Ｍ２からＭ８）のうちの少なくとも１つは、ＧＩミラーとして具現化される。入射平面（ｙｚ）に垂直な広がり平面（ｘｚ）内の少なくとも１つのＮＩミラーのミラー寸法Ｄｘは、以下の関係：４ＬＬＷｘ／ＩＷＰＶmax＜Ｄｘを満足する。入射平面（ｙｚ）内の少なくとも１つのＧＩミラーのミラー寸法Ｄｙは、以下の関係：４ＬＬＷｙ／（ＩＷＰＶmaxｃｏｓ（ａ））＜Ｄｙを満足する。ここで、ＬＬＷｘ及びＬＬＷｙは、広がり平面（ｘｚ）及び入射平面（ｙｚ）内の投影光学ユニット（７）のエタンデュを表し、ＩＷＰＶmaxは、ＮＩミラー（Ｍ１、Ｍ９、Ｍ１０）の反射面上及びＧＩミラー（Ｍ２からＭ８）の反射面上での照明光（３）の最大入射角と最小入射角の間の最大差を表す。ａは、ＧＩミラー（Ｍ２からＭ８）の反射面上での中心視野点の主光線（１６）の入射角を表す。これは、特に非常に短いＥＵＶ照明光波長に対して最適化可能である投影光学ユニットをもたらす。【選択図】図３

Description

ドイツ特許出願ＤＥ１０２０１６２１２５７８．８の内容が、本明細書に引用によって組み込まれている。

本発明は、ＥＵＶ投影リソグラフィ(EUV projection lithography)のための投影光学ユニットに関する。更に、本発明は、そのような投影光学ユニットを含む光学系、そのような光学系を含む投影露光装置、そのような投影露光装置を用いてマイクロ構造化(microstructured)又はナノ構造化構成要素(nanostructured component)を生成する方法、及びこの方法によって生成されるマイクロ構造化又はナノ構造化構成要素に関する。

冒頭に列挙したタイプの投影光学ユニットは、ＤＥ１０２０１５２０９８２７Ａ１から、ＤＥ１０２０１２２１２７５３Ａ１から、ＵＳ２０１０／０１４９５０９Ａ１から、及びＵＳ４，９６４，７０６から公知である。

ＤＥ１０２０１５２０９８２７Ａ１ＤＥ１０２０１２２１２７５３Ａ１ＵＳ２０１０／０１４９５０９Ａ１ＵＳ４，９６４，７０６ＷＯ２０１２／１２６８６７ＡＤＥ１０１５５７１１ＡＵＳ２００７００５８２６９Ａ１

冒頭に示したタイプの投影光学ユニットをこれが特に非常に短いＥＵＶ照明光波長に対して最適化可能である投影光学ユニットをもたらすように開発することが本発明の目的である。

本発明により、この目的は、請求項１に指定する特徴を有する投影光学ユニットによって達成される。

本発明によって認識されたことは、基礎理論的な光学要件に起因して、投影光学ユニットの少なくとも個々のミラーに関してある一定の寸法関係が満足されない限り、非常に短いＥＵＶ照明光波長の場合でさえも最適化のための反射コーティングを可能にする投影光学ユニットの光学設計を実現することは可能ではないということである。特に、ミラー最小寸法とミラー上への照明光の入射角帯域幅との間の関係が特定された。

ＮＩミラーに関して指定される寸法関係は、このミラーによって反射される照明光の入射平面に垂直なＮＩミラー寸法に対する下界を与える。この関係を満足するＮＩミラーが使用される場合にのみ、非常に短いＥＵＶ波長での作動に必要とされる反射効率を有するこのミラーの反射コーティングを可能にする設計を見出すことが可能である。６．７ｎｍのＥＵＶ使用波長に対して６０％よりも高い、及び特に少なくとも６５％の反射率が、少なくとも１つのＮＩミラーに対して現れる。指定される寸法関係は、投影光学ユニットのＮＩミラーのうちの少なくとも１つに適用することができる。指定される寸法関係はまた、投影光学ユニットの複数のＮＩミラーに及び特に全てのＮＩミラーに適用される場合がある。

ミラー上への照明光の最大入射角と最小入射角の間の最大差は、以下のように決定される。ミラー上の各場所に対して、照明光の最大入射角及び最低入射角が、このミラー場所で決定される。これは、ミラー上の全ての場所に対して実施される。ここで、ミラー上の各場所に対して、このミラー場所での照明光の最大入射角と最低入射角の間の差、すなわち、それぞれの極大入射角とそれぞれの極小入射角の間の差が形成される。このようにして見出されたそれぞれの極大入射角と極小入射角の間の最大差は、最大入射角差ＩＷＰＶ_maxである。すなわち、この値は、それぞれのミラー上で局所的に発生する全ての入射角差の最大値である。

請求項２に記載のミラー寸法は、この寸法関係を満足している。ミラー寸法は、少なくとも３３５ｍｍとすることができる。ミラー寸法は、３５０ｍｍよりも大きい場合があり、同じく４００ｍｍよりも大きい場合がある。

少なくとも１つのＮＩミラーに対する寸法関係に関して上記で行ったものに対応する考察は、請求項３に記載の少なくとも１つのＧＩミラーを含む投影光学ユニットにも適用される。

ここで思いがけず認識されたことは、寸法的最小サイズを入れる時に重要であるＧＩミラー寸法が、ＮＩミラーに関して上記で議論した寸法関係におけるような入射平面に垂直な同じミラー寸法ではなく、入射平面内のミラー寸法であるということである。この発見は、エタンデュ及び同じく投影光学ユニットの視野寸法を考慮に入れて光案内条件を緊密に考察することから現れる。少なくとも１つのＧＩミラーに関して、７５％よりも高く、８０％よりも高く、特に少なくとも８１％である反射率が、６．７ｎｍのＥＵＶ使用波長に対して現れる。ＧＩミラー寸法関係は、投影光学ユニットのＧＩミラーのうちの少なくとも１つに適用することができ、複数のＧＩミラーに適用することができ、特に、全てのＧＩミラーに適用することができる。

請求項４に記載のミラー寸法は、ＧＩミラー寸法関係を満足する。入射平面内のＧＩミラーのミラー寸法は、少なくとも１５０ｍｍとすることができ、少なくとも２００ｍｍとすることができ、少なくとも２５０ｍｍ及び同じく少なくとも２７０ｍｍとすることができる。

投影光学ユニットは、ＮＩミラーとＧＩミラーの組合せとして構成することができる。

請求項５に記載の投影光学ユニットは、ＮＩミラー寸法関係及びＧＩミラー寸法関係を満足することに関して上記で議論した利点を統合する。

最大入射角帯域幅、すなわち、請求項６及び請求項８に記載の下界と請求項７及び請求項９に記載の上界とを有する照明光の最大入射角と最小入射角の間の最大差は、非常に短いＥＵＶ照明光波長に対してさえも非常に効率的に被覆することができるミラーを有する投影光学ユニットを実現するのに非常に適することが見出された。

請求項１０に記載の物体側テレセントリック性は、物体視野に入射するとき、すなわち、投影光学ユニットがその構成要素である投影露光装置の作動中に、特に反射実施形態を有する物体、すなわち、例えば、レチクルでの照明光の有利に小さい入射角帯域幅をもたらす。

請求項１１に記載の像視野アスペクト比は、非常に短いＥＵＶ照明光波長に対してさえもミラーを反射最適化方式で被覆することができる投影光学ユニットを実現するのに特に適することが見出された。ｘ／ｙアスペクト比は、１５よりも大きい場合があり、２０よりも大きい場合があり、２１．６７である場合があり、３０よりも大きい場合があり、５０よりも大きい場合があり、８０よりも大きい場合があり、８６．６７である場合があり、かつ１００よりも大きい場合もある。物体変位方向又は走査方向に縮小された視野寸法は、特に投影光学ユニットのＧＩミラー上で入射角帯域幅の縮小をもたらすことができる。

請求項１２に記載の光学系、請求項１３に記載の投影露光装置、請求項１４に記載の生成方法、及び請求項１５に記載のマイクロ構造化又はナノ構造化構成要素の利点は、本発明による投影光学ユニットを参照して既に上述したものに対応する。投影露光装置のＥＵＶ光源は、最長で１３．５ｎｍであり、１３．５ｎｍよりも短く、１０ｎｍよりも短く、８ｎｍよりも短く、７ｎｍよりも短く、例えば、６．７ｎｍ又は６．９ｎｍである使用波長が現れるように具現化することができる。６．７ｎｍよりも短く、特に６ｎｍの領域にある使用波長も可能である。

特に、半導体構成要素、例えば、メモリチップは、投影露光装置を用いて生成することができる。

本発明の例示的実施形態を図面に基づいて下記でより詳細に説明する。

ＥＵＶマイクロリソグラフィのための投影露光装置を示す概略図である。複数の選択された視野点(field points)の主光線に対する及び上側コマ光線及び下側コマ光線に対する結像ビーム経路が描かれた子午断面に図１に記載の投影露光装置内の投影レンズとして使用することができる結像光学ユニットの実施形態を示す図である。図２に記載の結像光学ユニットの斜視図である。２６ｍｍ×１．２ｍｍの像視野サイズに関して示す、図２に記載の結像光学ユニットのミラー上で結像光による入射をそれぞれ受ける反射面の縁部輪郭(edge contours)を示し、同時にこれらの構成要素上又はその配置平面内の結像光の入射角帯域幅を縁部輪郭内にプロットし、各場合に縁部輪郭の右隣に示した値スケールによってスケーリングした平面図である。２６ｍｍ×１．２ｍｍの像視野サイズに関して示す、図２に記載の結像光学ユニットのミラー上で結像光による入射をそれぞれ受ける反射面の縁部輪郭を示し、同時にこれらの構成要素上又はその配置平面内の結像光の入射角帯域幅を縁部輪郭内にプロットし、各場合に縁部輪郭の右隣に示した値スケールによってスケーリングした平面図である。２６ｍｍ×１．２ｍｍの像視野サイズに関して示す、図２に記載の結像光学ユニットのミラー上で結像光による入射をそれぞれ受ける反射面の縁部輪郭を示し、同時にこれらの構成要素上又はその配置平面内の結像光の入射角帯域幅を縁部輪郭内にプロットし、各場合に縁部輪郭の右隣に示した値スケールによってスケーリングした平面図である。２６ｍｍ×１．２ｍｍの像視野サイズに関して示す、図２に記載の結像光学ユニットのミラー上で結像光による入射を受ける反射面の縁部輪郭、絞り平面内の結像光全体ビームの縁部輪郭、及び結像光光線がそこから射出する結像光学ユニットの物体視野の縁部輪郭を示し、同時にこれらの構成要素上又はその配置平面内の結像光の入射角帯域幅を縁部輪郭内にプロットし、各場合に縁部輪郭の右隣に示した値スケールによってスケーリングした平面図である。２６ｍｍ×０．３ｍｍの像視野サイズを有する結像光学ユニットの実施形態に関して示す縁部輪郭とそこに存在する入射角帯域幅とを示す図４と類似の図である。２６ｍｍ×０．３ｍｍの像視野サイズを有する結像光学ユニットの実施形態に関して示す縁部輪郭とそこに存在する入射角帯域幅とを示す図４と類似の図である。２６ｍｍ×０．３ｍｍの像視野サイズを有する結像光学ユニットの実施形態に関して示す縁部輪郭とそこに存在する入射角帯域幅とを示す図４と類似の図である。２６ｍｍ×０．３ｍｍの像視野サイズを有する結像光学ユニットの実施形態に関して示す縁部輪郭とそこに存在する入射角帯域幅とを示す図４と類似の図である。ミラー寸法Ｄｙの定義を明らかにするために図１に記載の投影露光装置内で投影レンズとして使用可能である結像光学ユニットの更に別の実施形態のＧＩミラー（かすめ入射のためのミラー）の反射面の平面図を示す概略図である。

マイクロリソグラフィ投影露光装置１は、照明光又は結像光３のための光源２を有する。光源２は、例えば、５ｎｍと３０ｎｍの間、特に５ｎｍと１５ｎｍの間の波長範囲の光を生成するＥＵＶ光源である。特に、光源２は、１３．５ｎｍの波長を有する光源又は６．７ｎｍ又は６．９ｎｍの波長を有する光源とすることができる。他のＥＵＶ波長も可能である。一般的に、投影露光装置１内で案内される照明光３に対しては任意の波長であっても可能であり、例えば、可視波長、又は他にマイクロリソグラフィにおいて用途を見つけることができてレーザ光源及び／又はＬＥＤ光源がそれに対して利用可能である他の波長（例えば、ＤＵＶ、深紫外）（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、１２９ｎｍ、１０９ｎｍ）も可能である。照明光３のビーム経路を図１に非常に概略的に示している。

照明光学ユニット６は、光源２から物体平面５内の物体視野(object field)４に照明光３を案内するように機能する。投影光学ユニット又は結像光学ユニット７を用いて、物体視野４は、像平面９内の像視野(image field)８内に事前決定された縮小スケールで結像される。投影光学ユニット７は、厳密に１つの物体視野４を有する。投影光学ユニット７は、厳密に１つの像視野８を有する。

投影露光装置１及び投影光学ユニット７の様々な実施形態の説明を容易にするために、図面内に直交ｘｙｚ座標系を示し、この座標系から図内に例示する構成要素の位置関係が明らかになる。図１では、ｘ方向は、作図面と垂直にかつその中に延びる。ｙ方向は、左向きに延び、ｚ方向は、上向きに延びる。

物体視野４及び像視野８は矩形である。これに代えて、物体視野４及び像視野８は、曲った又は湾曲した実施形態、すなわち、特に部分リング形状を有することも可能である。物体視野４及び像視野８は、１よりも大きいｘ／ｙアスペクト比を有する。すなわち、物体視野４は、ｘ方向に長めの物体視野寸法を有し、ｙ方向に短めの物体視野寸法を有する。これらの物体視野寸法は、視野座標ｘ及びｙに沿って延びる。

投影光学ユニット７はアナモルフィックであり、すなわち、ｙ方向の縮小スケール（ｙｚ平面内の縮小スケール）とは異なるｘ方向縮小スケール（ｘｚ平面内の縮小スケール）を有する。ｘ方向には、投影光学ユニット７は、４．８という縮小スケールβｘを有する。ｙ方向には、投影光学ユニット７は、−９．６という縮小スケールβｙを有する。

ｘ方向の縮小及びｙ方向の縮小に関して他の絶対縮小スケール、例えば、４×、５×、６×、８×、又は他に８×よりも大きい縮小スケールも可能である。第１にｘｚ平面内に、第２にｙｚ平面内にこれらと同じ縮小スケールを有する投影光学ユニット７の実施形態も可能である。

投影光学ユニット７を用いて結像されるのは、物体視野４に一致するレチクルとも呼ぶ反射マスク１０のセクションである。レチクル１０は、レチクルホルダ１０ａによって担持される。レチクルホルダ１０ａは、レチクル変位ドライブ１０ｂによって変位される。

投影光学ユニット７を用いた結像は、基板ホルダ１２によって担持されるウェーハの形態にある基板１１の面上で実施される。基板ホルダ１２は、ウェーハ変位ドライブ又は基板変位ドライブ１２ａによって変位される。

図１は、レチクル１０と投影光学ユニット７の間にこの投影光学ユニット内に入射する照明光３の光線ビーム１３を示し、投影光学ユニット７と基板１１の間に投影光学ユニット７から出射する照明光３の光線ビーム１４を示している。図１では、投影光学ユニット７の像視野側開口数（ＮＡ）を正確な縮尺で再現していない。

投影露光装置１は、スキャナタイプのものである。レチクル１０と基板１１の両方は、投影露光装置１の作動中にｙ方向に走査される。基板１１の個々の露光の間にレチクル１０及び基板１１のｙ方向の段階的変位が達成されるステッパタイプの投影露光装置１も可能である。これらの変位は、変位ドライブ１０ｂ及び１２ａの適切な起動によって互いに同期して達成される。

図２及び図３は、投影光学ユニット７の第１の実施形態の光学設計を示している。図２は、各場合にこの図のｙ方向に互いに分離された複数の物体視野点から射出する３つの個々の光線１５のビーム経路を示している。図示するのは、主光線１６、すなわち、投影光学ユニット７の瞳平面にある瞳の中心を通過する個々の光線１５、並びに各場合にこれら２つの物体視野点の上側コマ光線及び下側コマ光線である。物体視野４から進んで、中心物体視野点の主光線１６は、物体平面５の法線との５．０°の角度ＣＲＡＯを含む。

投影光学ユニット７は、０．４５という像側開口数ＮＡを有する。この開口数は、像視野８上へのｘｚ入射平面内で像視野８上へのｙｚ入射平面内におけるのと厳密に同じサイズを有する（ＮＡｘ＝ＮＡｙ＝ＮＡ）。

投影光学ユニット７は、物体視野４から進んで個々の光線１５のビーム経路の順番にＭ１からＭ１０と番号を振った合計で１０個のミラーを有する。投影光学ユニット７は、純粋反射性光学ユニットである。結像光学ユニット７は、異なる個数のミラー、例えば、４つのミラー、６つのミラー、又は８つのミラーを有することができる。投影光学ユニット７では、奇数個のミラーも可能である。

図２及び図３は、ミラーＭ１からＭ１０の計算上の反射面を示しており、その縁部輪郭も図４及び図５に記載の平面図に示している。実際にはより大きい領域にわたって計算された反射面の一部分が使用される。実際のミラーＭ１からＭ１０内には、実際に結像光３を反射するのに使用される反射面のこの領域しか存在せず、図３にはこの領域のみを示している。これらの使用反射面は、ミラー本体（図示せず）によって公知の方式で担持される。

投影光学ユニット７では、ミラーＭ１、Ｍ９、及びＭ１０は、法線入射ミラー、すなわち、結像光３が４５°よりも小さい入射角で入射するミラーとして具現化される。すなわち、投影光学ユニット７は、合計で３つの法線入射ミラーＭ１、Ｍ９、及びＭ１０を有する。下記では、これらのミラーをＮＩミラーとも呼ぶ。それぞれのＮＩミラー上に入射する最大入射角は、４０°よりも小さく、３５°よりも小さく、３０°よりも小さく、２５°よりも小さく、２０°よりも小さく、１５°よりも小さい場合があり、１０°よりも小さい場合もある。

ミラーＭ２からＭ８は、照明光３のかすめ入射のためのミラー、すなわち、照明光３が４５°よりも大きい入射角で当たる(impinge)ミラーである。かすめ入射ミラーＭ２からＭ８上への結像光３の個々の光線１５の典型的な入射角は８０°の領域内である。全体的に、図２に記載の投影光学ユニット７は厳密に７つのかすめ入射ミラーを有する。下記では、これらのミラーをＧＩミラーとも呼ぶ。それぞれのＧＩミラー上に入射する最小入射角は、５０°よりも大きく、５５°よりも大きく、６０°よりも大きく、６５°よりも大きく、７０°よりも大きく、７５°よりも大きい場合があり、８０°よりも大きい場合もある。

本明細書には示していない投影光学ユニットの実施形態では、ＮＩミラー及びＧＩミラーに関して異なる個数分布も可能である。投影光学ユニットがＮＩミラーのみを有する構成、及び投影光学ユニットがＧＩミラーのみを有する構成も可能である。これらの極端な場合の間で、所与の全ミラー個数に対してＮＩミラー及びＧＩミラーの全ての想定可能な個数分布が可能である。すなわち、Ｎ個のミラーを有する投影光学ユニットの場合に、ＮＩミラーは０とＮの間の個数を取ることができ、相応にＧＩミラーはＮと０の間の個数を取ることができる。

投影光学ユニット７のミラーＭ２からＭ８は、個々の光線１５の入射角がそれぞれのミラーＭ２からＭ８において加算されるように結像光３を反射する。

ミラーＭ１からＭ１０は、結像光３に対するこれらのミラーの反射率を最適化するコーティングを有する。特にＧＩミラーでは、このコーティングは、ランタンコーティング、ホウ素コーティング、又はランタンの最上位層を有するホウ素コーティングとすることができる。他のコーティング材料、特に窒化ランタン及び／又はＢ₄Ｃを使用することができる。かすめ入射ミラーＭ２からＭ８では、例えば、ホウ素又はランタンの１つの層を有するコーティングを使用することができる。特に法線入射ミラーＭ１、Ｍ９、及びＭ１０の高反射層は、連続する層を異なる材料から製造することができる多数重なった層として構成することができる。交替する材料層を使用することができる。典型的な多数重なった層は、それぞれホウ素層とランタン層とで構成される５０個の二重層を有することができる。窒化ランタン及び／又はホウ素、特にＢ₄Ｃを含有する層を使用することができる。

ＧＩミラー（かすめ入射ミラー）での反射に関する情報は、ＷＯ２０１２／１２６８６７Ａに見出すことができる。ＮＩミラー（法線入射ミラー）の反射率に関する更に別の情報は、ＤＥ１０１５５７１１Ａに見出すことができる。

投影光学ユニット７の全てのミラーＭ１からＭ１０までの反射率の積として現れる投影光学ユニット７の全反射率又は系伝達率は、約Ｒ＝２．０％である。

ミラーＭ１０、すなわち、結像ビーム経路内で像視野８の上流にある最後のミラーは、最後から３番目のミラーＭ８から最後から２番目のミラーＭ９に向けて反射される結像光３の通過のための通過開口部１７を有する。ミラー１０は、通過開口部１７の周りの反射の方式で使用される。他のミラーＭ１からＭ９のいずれも通過開口部を持たず、これらのミラーは、間隙のない連続領域内の反射の方式で使用される。

ミラーＭ１からＭ１０は、回転対称関数で説明することができない自由曲面として具現化される。ミラーＭ１からＭ１０のうちの少なくとも１つが回転対称非球面として具現化される投影光学ユニット７の他の実施形態も可能である。全てのミラーＭ１からＭ１０をそのような非球面として具現化することも可能である。

自由曲面は、以下の自由曲面式（式１）によって説明することができる。
（１）

この式（１）のパラメータには以下が適用される。

Ｚは、ｘ²＋ｙ²＝ｒ²である点ｘ，ｙでの自由曲面のサグである。式中のｒは、自由曲面式の基準軸（ｘ＝０；ｙ＝０）からの距離である。

自由曲面式（１）内のＣ₁、Ｃ₂、Ｃ₃．．．は、ｘ及びｙのべき乗での級数展開の係数を表している。

円錐底区域の場合に、ｃ_x、ｃ_yは、対応する非球面の頂点曲率に対応する定数である。すなわち、ｃ_x＝１／Ｒ_x及びｃ_y＝１／Ｒ_yが成り立つ。式中のｋ_x及びｋ_yの各々は、対応する非球面の円錐定数に対応する。すなわち、式（１）は二重円錐自由曲面を説明するものである。

代替の可能な自由曲面は、回転対称基準面から発生させることができる。マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影光学ユニットのミラーの反射面のためのそのような自由曲面は、ＵＳ２００７００５８２６９Ａ１から公知である。

これに代えて、自由曲面は、２次元スプライン面を用いて説明することができる。２次元スプライン面の例は、ベジェ曲面又は不均一有理基底スプライン（ＮＵＲＢＳ）である。一例として、２次元スプライン面は、ｘｙ平面内の点格子と関連のｚ値とにより、又はこれらの点と関連の勾配とによって説明することができる。スプライン面のそれぞれのタイプに応じて、完全な面は、例えば、連続性及び微分可能性に関して特定の特性を有する多項式又は関数を用いた格子点の間の内挿によって得られる。この関数の例は解析関数である。

図４及び図５は、投影光学ユニット７のミラーＭ１からＭ１０上で各場合に結像光３により当たる反射面の縁部輪郭、すなわち、ミラーＭ１からＭ１０のいわゆるフットプリントを示している。これらの縁部輪郭は、各場合にそれぞれのミラーＭ１からＭ１０の局所ｘ座標及び局所ｙ座標に対応するｘ／ｙグラフ内に示したものである。図は、ミリメートル単位で正確な縮尺のものである。更に、ミラーＭ１０に関する図には通過開口部１７の形態を示している。

更に、図４及び図５は、開口絞りＡＳの縁部輪郭及びそれぞれ使用される像視野８の縁部輪郭も再現している。図４に記載の実施形態では、像視野は、２６ｍｍ／１．２ｍｍのｘ／ｙ広がり（より大きい像視野）を有する。図５に記載の実施形態では、像視野８は、２６ｍｍ／０．３ｍｍのｘ／ｙ広がり（小さめの像視野）を有する。

各場合に縁部輪郭の右隣に示すスケールを参照すると、図４（図４Ａから図４Ｄ）及び図５（図５Ａから図５Ｄ）は、入射角帯域幅ＩＷＰＶを更に同じく示している。すなわち、大きい像視野及び小さい像視野に関する図４及び図５から明らかになることは、開口絞りＡＳを通過するときにかつ物体視野８上で、ミラーＭ１からミラーＭ１０上のどの場所に当該場所に当たる照明光３の最大入射角と最小入射角の間のどの程度の差ＩＷＰＶが存在するかである。各場合にミラーＭ１からＭ１０のうちの１つの反射面上、開口絞りＡＳ上、及び物体視野８上の差ＩＷＰＶから、各場合に考慮するミラー面上の厳密に１つの点で最大差ＩＷＰＶ_maxを決定することができる。投影光学ユニット７の場合に、ＮＩミラーに限って考えるとＩＷＰＶ_max＝４°が適用され、ＧＩミラーに限って考えるとＩＷＰＶ_max＝１．８°が適用される。像視野８上への照明光３の入射角帯域幅は、図４に記載の実施形態と図５に記載の実施形態の両方において像視野８全体にわたって事実上一定であり、像側開口数から現れる。

下記では、より大きい像視野８を有する投影光学ユニット７を使用する場合に関して詳細を説明する。小さめの像視野８の使用は、次に、物体視野４の相応に縮小された照明によって現れる。

以下の２つの表は、より大きい像視野８を有する投影光学ユニット７のミラーＭ１からＭ１０に関するパラメータ「最大入射角」、「反射面のｘ方向広がり」、「反射面のｙ方向広がり」、及び「最大ミラー直径」を要約している。

（表）

像側開口数事前決定ミラーＭ１０は、直径６９３．２ｍｍの最も大きい最大ミラー直径を有する。他のミラーＭ１からＭ９のうちのいずれも、６２５ｍｍよりも大きい最大直径を持たない。１０個のミラーのうちの６つ、すなわち、Ｍ１からＭ４、Ｍ８、及びＭ９は、４５０ｍｍよりも小さい最大ミラー直径を有する。

ＮＩミラー上への最も大きい入射角はミラーＭ９上に存在し、１８．０°である。ＧＩミラー上への最も大きい入射角はミラーＭ４上に存在し、８２．９°である。

ＮＩミラーＭ１、Ｍ９、及びＭ１０のミラー寸法Ｄｘ、すなわち、これらのミラーの反射面のｘ方向広がりは次の関係を満足する。
４ＬＬＷｘ／ＩＷＰＶ_max＜Ｄｘ（２）
ここで、ＬＬＷｘは、ｘｚ平面、すなわち、ミラー寸法Ｄｘに対応する広がり平面(plane of extent)内の投影光学ユニット７のエタンデュである。

式ＬＬＷｘ＝ＮＡｘ・ｘ_bf／２が成り立つ。すなわち、エタンデュＬＬＷｘは、広がり平面ｘｚ内の開口数ＮＡｘと像視野のｘ方向広がりｘ_bfの半分との積である。投影光学ユニット７にはＬＬＷｘ＝５．８５ｍｍが適用される。

ＩＷＰＶ_maxは、それぞれのＮＩミラーＭ１、Ｍ９、及びＭ１０上の最大入射角帯域幅である。この最大入射角帯域幅ＩＷＰＶ_maxはミラーＭ９上に存在し、このミラー上では４°、すなわち、０．６９８ｒａｄである。関係（２）に対して、これは次式をもたらす。
３３５ｍｍ＜Ｄｘ

すなわち、ＮＩミラーに関する広がりＤｘは、全て３３５ｍｍよりも大きくなければならず、これは、投影光学ユニット７では満足されている。

ＧＩミラーＭ２からＭ８では、入射平面ｙｚ内のミラー寸法Ｄｙに関して次の関係が成り立つ。
４ＬＬＷｙ／（ＩＷＰＶ_maxｃｏｓ（ａ））＜Ｄｙ（３）
ここで、ＬＬＷｙは、入射平面ｙｚ内の投影光学ユニット７のエタンデュである。ａは、それぞれのＧＩミラーの折り返し角である。この折り返し角ａは、ＧＩミラー上の中心視野点への主光線の入射角に対応する。

像視野８の１．２ｍｍのｙ広がりｙ_bfを有する投影光学ユニット７にＬＬＷｙ＝ＮＡｙ・ｙ_bf／２＝０．２７ｍｍが適用される。

ＩＷＰＶ_maxは、ミラーＭ２からＭ８のうちの１つの上の最も大きい入射角帯域幅である。この最も大きい入射角帯域幅は、ＧＩミラーＭ４上に存在し、１．８°＝０．０３１４ｒａｄである。

７５°の折り返し角及び０．０３１４ｒａｄの最大入射角帯域幅ＩＷＰＶ_maxの場合に、上述の関係（３）への代入によって次式が現れる。
１３３ｍｍ＜Ｄｙ

すなわち、全てのＧＩミラーは、１３３ｍｍよりも大きいＤｙ広がりを持たなければならず、これは、投影光学ユニット７のＧＩミラーでは満足されている。

ＩＷＰＶ_max１．０°の入射角帯域幅を仮定し、それ以外はパラメータが不変である場合に、Ｄｙ広がりに対して２４０ｍｍの下限がもたらされる。

この関係を満足させることは、小さいｙ広がりｙ_bf＝０．３ｍｍを有する像視野の使用にも適用される。この場合に、ＧＩミラーは、約１°＝０．０１７４ｒａｄの最大入射角帯域幅を有する（図５に記載のＧＩミラーＭ４を参照されたい）。この場合に、エタンデュは、０．０６７５ｍｍである。ａ＝８３°の場合に、これらの値を上述の式（３）に代入することにより、広がりＤｙに対して１２７ｍｍの下界がもたらされ、この下界も同じく投影光学ユニットのＧＩミラーの場合に満足されている。

図６に基づいて、鎌形の対称湾曲実施形態を有するミラーＭの反射面２０の広がりＤｙのための明確な定義が依然として存在する。Ｄｙは、ミラーＭの子午平面内、すなわち、ｘ＝０での反射面の広がりを表している。反射面のこの広がりＤｙは、ミラーＭ全体にわたって見られる反射面のｙ広がりＤｙ，ｇｅｓよりも小さい。上述の関係（３）にはＤｙ，ｇｅｓではなく、Ｄｙを代入しなければならない。

２６ｍｍ／０．３ｍｍのｘ／ｙ寸法を有する小さい像視野を有する投影光学ユニット７に関して、ミラー寸法に関する対応する表が現れる。

（表）

小さい像視野（２６ｍｍ×０．３ｍｍ）を有する投影光学ユニットでは、ミラー寸法Ｄｙは、大きい像視野を有する投影光学ユニットよりも若干小さい傾向を有する。

投影光学ユニット７のミラーＭ１からＭ１０の反射面の光学設計データを以下の表から収集することができる。これらの光学設計データは、各場合に像平面９から進行し、すなわち、それぞれの投影光学ユニットを像平面９と物体平面５との間で結像光３の逆伝播方向で説明する。

これらの表のうちの第１のものは、投影光学ユニット７の設計データの概要を提供しており、開口数ＮＡ、結像光に対する計算上の設計波長、ｘ方向及びｙ方向の像視野寸法、像視野曲率、及び絞りの場所を要約している。この曲率は、視野の曲率半径の逆数として定められる。

像視野８は、２×１３ｍｍのｘ広がりと１．２ｍｍのｙ広がりとを有する。投影光学ユニット７は、照明光３の６．７ｎｍの作動波長に対して最適化される。

これらの表のうちの第２のものは、光学構成要素の光学面に関する頂点半径（半径_ｘ＝Ｒ_x、半径_ｙ＝Ｒ_y）及び屈折力値（パワーｘ、パワー_ｙ）を提供している。負の半径値は、それぞれの湾曲方向を有する頂点（ｘ，ｙ）において表面法線によって張られる着目平面（ｘｚ，ｙｚ）によるそれぞれの面の断面内で入射照明光３に向けて凹である曲面を意味する。２つの半径である半径_ｘ、半径_ｙは、異なる符号を明示的に有することができる。

各光学面での頂点は、物体視野中心から像視野８に対称平面ｘ＝０、すなわち、図２の作図面（子午平面）に沿って進行する規準光線の入射点として定められる。

頂点での屈折力であるパワー_ｘ（Ｐ_x）、パワー_ｙ（Ｐ_y）は次式として定められる。
式中のＡＯＩは、表面法線に対する規準光線の入射角を表している。

第３の表は、ミラーＭ１からＭ１０に関してｍｍを単位として円錐定数ｋ_x及びｋ_y、頂点半径Ｒ_x（＝半径_ｘ）、及び自由曲面係数Ｃ_nを指定している。表内に列記していない係数Ｃ_nは、各々０という値を有する。

第４の表は、基準面から進んでそれぞれのミラーがｙ方向に偏心された大きさ（ＤＣＹ）及びｚ方向に変位した大きさ（ＤＣＺ）、及び傾斜された大きさ（ＴＬＡ、ＴＬＢ、ＴＬＣ）を更に指定している。これらは、自由曲面設計法の場合の平行シフト及び傾斜に対応する。ここでは、変位は、ｙ方向及びｚ方向にｍｍを単位として実施され、傾斜は、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸の周りに実施される。この場合に、回転角は、度を単位として指定している。偏心が最初に実施され、傾斜が続けられる。偏心中の基準面は、各場合に指定している光学設計データの最初の面である。物体平面５内のｙ方向及びｚ方向の偏心も、物体視野４に関して指定している。個々のミラーに割り当てられる面に加えて、第４の表は、像平面を最初の面として列記し、物体平面を最後の面として列記し、かつ絞り面（絞りラベル「ＡＳ」を有する）を列記している。

第５の表は、ミラーＭ１からＭ１０の伝達率データ、すなわち、それぞれのミラー上で中心に入射する照明光光線の入射角に対するこれらのミラーの反射率を指定している。全伝達率は、入射強度からの投影光学ユニット内の全てのミラーでの反射後に残る比率として指定している。

第６の表は、絞りＡＳの縁部を多角形チェーンとして局所座標ｘｙｚで指定している。この絞りは、ミラーＭ９とミラーＭ１０の間の結像光ビーム経路に配置される。上述のように、絞りは偏心され、かつ傾斜される。開口絞り縁部は、投影光学ユニット７の瞳の外側限界を定めるように機能する。開口絞りＡＳに加えて、投影光学ユニット７は、本明細書では記載しない更に別の開口絞りを有することもできる。開口絞りＡＳに加えて、投影光学ユニット７は、瞳結像光学ユニット７に位置する掩蔽領域を定める少なくとも１つの掩蔽絞りを有することができる。投影光学ユニット７内には２つの掩蔽絞りが設けられる。これらの掩蔽絞りの一方は、ミラーＭ９上に位置し、他方は、ミラーＭ１０上に位置する。これに代えて又はこれに加えて、そのような掩蔽絞りは、開口絞りＡＳが、第１の縁部輪郭を有する瞳の外側境界と第２の縁部輪郭を有する瞳の内側境界との両方を定めるように、開口絞りＡＳの配置平面に位置することが可能である。

絞りＡＳの絞り面の縁部（表も参照されたい）は、像側での選択視野点で絞り面の方向に完全な像側テレセントリック開口を用いて伝播する照明光３の全ての光線の絞り面上の交点から現れる。絞りＡＳの絞り面の縁部を事前決定するために、像側で視野中心点から絞り面の方向に完全な像側テレセントリック開口を用いて伝播する照明光３の全ての光線の絞り面上の交点が使用される。原理的に、絞りを定める時に使用される像側視野点の異なる選択が存在することも可能である。上記で指定した「視野中心点」及び「全体視野」の選択は、この場合に可能な極端な状況である。

絞りが開口絞りとして具現化される場合に、縁部は内側縁部である。掩蔽絞りとしての実施形態の場合に、縁部は外側縁部である。

絞りＡＳは、平面に位置するか又は他に３次元実施形態を有することができる。絞りＡＳの広がりは、走査方向（ｙ）に交差走査方向（ｘ）よりも小さいとすることができる。

系瞳内の非照明掩蔽領域は、丸形、楕円形、正方形、又は矩形とすることができる。更に、系瞳内で照明することができないこの面は、系瞳の中心に対してｘ方向及び／又はｙ方向に偏心させることができる。

表１

表２

表３ａ

表３ｂ

表３ｃ

表３ｄ

表４ａ

表４ｂ

表５

表６

投影光学ユニット７のエタンデュは６．３２ｍｍ²である。エタンデュは、像視野面×ＮＡ²として定められる。

投影光学ユニット７の瞳掩蔽は、投影光学ユニット７の開口数の１８％である。従って、投影光学ユニット７の瞳の０．１８²の面部分が掩蔽される。投影光学ユニット７は、物体側及び像側でテレセントリックである。すなわち、主光線１６は、一方で物体視野４とミラーＭ１の間で、他方でミラーＭ１０と像視野の間で互いに平行に延び、視野全域にわたる角度偏差は無視することができる程小さく、特に０．１°よりも小さい。物体−像オフセットｄ_OISは、約３０００ｍｍである。投影光学ユニット７のミラーは、６９３ｍｍ×３２８５ｍｍ×２２９２ｍｍのｘｙｚ辺長を有する直方体に含むことができる。

物体平面５は、像平面９に対して０．４°の角度で延びる。

ウェーハに最も近いミラーＭ９と像平面９の間の作動距離は１０２ｍｍである。平均波面収差ｒｍｓは１５．７４ｍλであり、すなわち、設計波長に依存して定められる。

ミラーＭ１、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ７、及びＭ１０は、半径に関して負の値を有し、すなわち、それらは、原理的に凹ミラーである。ミラーＭ２は、半径に関して正の値を有し、すなわち、それは、原理的に凸ミラーである。

ミラーＭ３、Ｍ６、Ｍ８、及びＭ９は、それらのｘ半径値とｙ半径値に関して異なる符号を有し、すなわち、それらは、鞍形基本形態を有する。

マイクロ構造化又はナノ構造化構成要素を生成するために、投影露光装置１は以下のように使用される。最初に、反射マスク１０又はレチクルと基板又はウェーハ１１とが与えられる。その後に、投影露光装置１を用いてレチクル１０上の構造がウェーハ１１の感光層の上に投影される。次に、感光層を現像することにより、ウェーハ１１上のマイクロ構造又はナノ構造、及び従ってマイクロ構造化構成要素が生成される。

Claims

ＥＵＶ投影リソグラフィのための投影光学ユニット（７）であって、
照明光（３）を用いて物体視野（４）を像視野（８）内に結像するための複数のミラー（Ｍ１からＭ１０）を含み、
前記ミラー（Ｍ１、Ｍ９、Ｍ１０）のうちの少なくとも１つは、ＮＩミラーとして具現化され、かつ該ＮＩミラー（Ｍ１、Ｍ９、Ｍ１０）の反射面が中心視野点の主光線（１６）の最大入射角（ＡＯＩ）で当たるように配置され、該最大入射角は４５°よりも小さく、該反射面上に入射する該主光線（１６）の光線部分及び該反射面から出射する該主光線（１６）の光線部分は、入射平面（ｙｚ）に位置し、
前記入射平面（ｙｚ）に垂直な広がり平面（ｘｚ）内の前記少なくとも１つのＮＩミラー（Ｍ１、Ｍ９、Ｍ１０）のミラー寸法Ｄｘは、以下の関係：
４ＬＬＷｘ／ＩＷＰＶ_max＜Ｄｘ、
を満足し、ここで以下が適用される：
ＬＬＷｘ：前記広がり平面（ｘｚ）内の投影光学ユニット（７）のエタンデュ、
ＩＷＰＶ_max：それぞれ同じ場所での及び前記ＮＩミラー（Ｍ１、Ｍ９、Ｍ１０）の反射面全体上で決定された前記照明光（３）の最大入射角と最小入射角の間の最大差、
投影光学ユニット（７）。
前記ＮＩミラー（Ｍ１、Ｍ９、Ｍ１０）の前記ミラー寸法Ｄｘは、少なくとも２００ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の投影光学ユニット（７）。
ＥＵＶ投影リソグラフィのための投影光学ユニット（７）であって、
照明光（３）を用いて物体視野（４）を像視野（８）内に結像するための複数のミラー（Ｍ１からＭ１０）を含み、
前記ミラー（Ｍ２からＭ８）のうちの少なくとも１つは、ＧＩミラーとして具現化され、かつ該ミラー（Ｍ２からＭ８）の反射面が中心視野点の主光線（１６）の最大入射角（ＡＯＩ）で当たるように配置され、該最大入射角は４５°よりも大きく、該反射面上に入射する該主光線（１６）の光線部分及び該反射面から出射する該主光線（１６）の光線部分は、入射平面（ｙｚ）に位置し、
前記入射平面（ｙｚ）内の前記少なくとも１つのＧＩミラー（Ｍ２からＭ８）のミラー寸法Ｄｙは、以下の関係：
４ＬＬＷｙ／（ＩＷＰＶ_maxｃｏｓ（ａ））＜Ｄｙ、
を満足し、ここで以下が適用される：
ＬＬＷｙ：前記入射平面（ｙｚ）内の投影光学ユニット（７）のエタンデュ、
ＩＷＰＶ_max：前記ＧＩミラー（Ｍ２からＭ８）の前記反射面上での前記照明光（３）の最大入射角と最小入射角の間の最大差、
ａ：前記ＧＩミラー（Ｍ２からＭ８）の前記反射面上での前記中心視野点の主光線（１６）の入射角、
投影光学ユニット（７）。
前記少なくとも１つのＧＩミラー（Ｍ２からＭ８）の前記ミラー寸法Ｄｙは、少なくとも１００ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の投影光学ユニット（７）。
請求項１又は請求項２に記載の少なくとも１つのＮＩミラーを含み、
請求項３又は請求項４に記載の少なくとも１つのＧＩミラーを含む、
投影光学ユニット（７）。
前記入射平面（ｙｚ）内の前記少なくとも１つのＮＩミラー（Ｍ１、Ｍ９、Ｍ１０）の前記反射面上での前記照明光（３）の最大入射角と最小入射角の間の少なくとも３°の最大差ＩＷＰＶ_maxを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の投影光学ユニット（７）。
前記入射平面（ｙｚ）内の前記少なくとも１つのＮＩミラー（Ｍ１、Ｍ９、Ｍ１０）の前記反射面上での前記照明光（３）の最大入射角と最小入射角の間の最大で１０°の最大差ＩＷＰＶ_maxを特徴とする請求項６に記載の投影光学ユニット。
前記入射平面（ｙｚ）内の前記少なくとも１つのＧＩミラー（Ｍ２からＭ８）の前記反射面上での前記照明光（３）の最大入射角と最小入射角の間の少なくとも０．２５°の最大差ＩＷＰＶ_maxを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の投影光学ユニット。
前記入射平面（ｙｚ）内の前記少なくとも１つのＧＩミラー（Ｍ２からＭ８）の前記反射面上での前記照明光（３）の最大入射角と最小入射角の間の最大で４°の最大差ＩＷＰＶ_maxを特徴とする請求項８に記載の投影光学ユニット。
投影光学ユニット（７）が、物体側でテレセントリックであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の投影光学ユニット。
入射平面（ｙｚ）に垂直な座標ｘ及びそれに垂直な座標ｙによって張られた像視野（８）であって、該像視野（８）のアスペクト比ｘ_bf／ｙ_bfが１３よりも大きい像視野（８）を特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の投影光学ユニット。
結像光（３）を用いて物体視野（４）を照明するための照明光学ユニット（６）を含み、
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の結像光学ユニット（７）を含む、
光学系。
請求項１２に記載の光学系を含み、
ＥＵＶ光源（２）を含む、
投影露光装置。
構造化構成要素を生成する方法であって、
レチクル（１０）及びウェーハ（１１）を与える段階と、
請求項１３に記載の投影露光装置を用いて前記レチクル（１０）上の構造を前記ウェーハ（１１）の感光層の上に投影する段階と、
前記ウェーハ（１１）上にマイクロ構造又はナノ構造を生成する段階と、
を含む方法。
請求項１４に記載の方法に従って生成された構造化構成要素。