JP4897039B2 - 極紫外の電磁放射束を集める装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般には、極紫外ＥＵＶに位置する電磁放射を用いた照明の分野に関し、より詳細には、本発明は、極紫外域（ＥＵＶ）電磁放射源から放出されるＥＵＶの電磁放射束を集めるための、請求項１のプリアンブルに記載の通り構成された少なくとも１つの集光段を含む装置に加えられる改善に関する。

「極紫外」という語は、波長が約１５０ｎｍ未満の電磁放射を示すと理解され、より具体的には、１３．５ｎｍという波長が後で特に重要になる。

以下では、光源によって規定される光軸および集光装置によって形成されるその像点を参照し、また「前方」および「後方」という用語は、その軸上の光源から像点への方向を基準として使用する。

アーク灯などの疑似点状の電磁放射線源から放出される光束を集めることは、線源から周囲の空間に放射される光子のうち可能な限り最大の量の光子を集めようとするときは簡単なことではない。

この問題は、線源および光束集光装置が中に組み込まれた機器を、実施される方法のために有用な光束パラメータに対して最適化しなければならないとき、いっそう深刻になる。

光学マイクロリソグラフィは、通常、高価な機器で、シリコンウェーハ上に堆積させた感光性樹脂に照射し、その後マイクロチップを切り出すことによって、１時間当たり最大量のシリコンマイクロチップを生産しなければならない分野である。

数年前は、光学マイクロリソグラフィでは、水銀アーク灯型の線源を使用し、水銀アークのスペクトル線の１つ、通常、波長４３５または３６５ｎｍのものを選択していた。

現在では、ますます微細なパターンをエッチングするために、マイクロリソグラフィ機は、ＫｒＦまたはＡｒＦ型のパワーレーザから放出されるより短い波長、通常、２４８ｎｍおよび１９３ｎｍを使用する。それによって、光束の集光が容易になる。

しかし、マイクロチップ上にさらに微細なパターンをエッチングするための要求では、新しいタイプの線源によって、いっそう短い波長が提供されることが予想される。

現在、１３．５ｎｍの波長のＥＵＶ放射が、次世代の光学マイクロリソグラフィ装置に対して予想され、光学マイクロリソグラフィ工程の以下の様々なステップに関係するすべての技術で重要な開発のテーマを形成している。そのステップは、
−シリコンウェーハ上へ縮小投影するための対象パターンを受け取るマスクを形成するステップ、
−前記投影を実施するように設計された高分解能の光学投影装置を形成するステップ、
−マスクおよび投影レンズ上へ射出するために集められる光束を成形するように設計された光学照明装置を形成するステップ、
−光源から得られる最大限の光束を集める光学集光装置を形成するステップ、
−強力で、安定性があり、かつ信頼性の高いＥＵＶ源を形成するステップ、
−シリコンウェーハおよび光学装置に面するマスクを操作しかつ位置決めし、ならびに最善の位置決め精度および最善の実行速度を確保するための機械（スキャナ）を形成するステップ、である。

極紫外域にある電磁放射線源に関する重要な研究が実施されてきた。これらの線源は、２つの主要なカテゴリ、すなわちパルスレーザプラズマ型の線源およびキャピラリー放電プラズマ型の線源に属する。

これらの２種類の線源の主な特性は、擬似点発光素子を有することである。すなわち、寸法は通常１ミリメートル程度であるが、場合によっては半球ほどの、または実際それ以上の大きな角度空間へ放射することができる。

マイクロリソグラフィの適用分野に必要な電力を考えると、ＥＵＶ源の別の特性は、それらは多くの有用な光子を放出するが、以下の他の望ましくない要素である、
−有用なスペクトル帯の外側に位置する光子、
−線源に近すぎる光学素子の表面を侵食する可能性のある、高速で放出されるイオンおよび他の粒子、
−同じく光束集光装置の光学素子の表面上に堆積する種々の破片、
−光束集光装置の光学素子によって部分的に吸収され、次いで望ましくない加熱を生じる、強い熱放射、
も送達することである。

したがって、これらの多数の攻撃に対する光束集光装置の耐性は、マイクロリソグラフィの分野でＥＵＶ技術を効果的に利用できるようにするために解決されなければならない主要な重大要素である。本発明の目的の１つは、これらの問題点への革新的な応答を提供することである。

短波長のＥＵＶ電磁放射は、反射するように形成された表面によって容易に吸収される。

この反射率を改善するために、
−（反射表面またはその接平面に対して）最大１０〜１５°の制限された斜め反射を用いて放射を反射して、反射鏡の研磨された表面上に堆積させたルテニウムまたはモリブデンなどの金属上で８０％以上の反射率を得ること、
−１組の薄層をその上に堆積させた反射鏡の研磨された表面へ準垂直に入射する放射を反射し、建設的干渉という物理現象によって、６５〜７０％程度の反射率を得るが、１つの欠点は、光線の厳密な入射を考慮するように様々な層の厚さが最適化された場合でも、放射の入射が垂直入射から大きくそれすぎると、反射率が低減すること、
が知られている。

集められて実際にマイクロリソグラフィ機の次の光学モジュールに伝えられる光束の量は、別の重大要素である。線源から放出された光束に対する、集められた光束の増加が如何なるパーセンテージであっても、生産率の増大、および／または線源の有効電力の点での要求の軽減、したがって集光器の光学素子へのその攻撃力の軽減、すなわち機器の有用寿命の点での増大、ならびに取り付けの有効コストの軽減を可能にする。

特に映画館の映写機で一般的に使用される簡単でかつ効果的な光束集光器は、線源が焦点の一方に配置され、像点が他方の焦点に形成される軸対称の楕円集光鏡で構成される。この装置には、簡単で、かつ単一の部品に制限されるという利点がある。しかし、いくつかの理由のため、ＥＵＶ領域に置き換えることができない。第１の理由は、集められる光束が、線源から後方に向けて放出される放射で形成され、次いで前方に向けて反射され、すなわち光束が線源を「越え」、後者の前方に集束されるということである。現在、ＥＵＶ源は、複雑でかつ大型の装置（約１ｍｍの線源点に対して通常直径３０〜４０ｃｍ）であり、楕円集光器の焦点にこのような線源が配置されると、その鏡によって反射された光束を遮るであろう。第２の理由は、集光器の有効な表面への光線の入射角が、鏡の表面上の反射の位置に従って、楕円鏡の中心での準垂直入射から鏡の縁部付近でのほぼ斜めの入射角まで、大きく異なるということに関係する。したがって、ＥＵＶ領域内の反射を確保するための反射表面の処理は、鏡の中心と縁部の間で性質が完全に異なるものとしなければならず、これは、少なくとも許容できる経済条件下で実現するには非常に複雑で、または実際は不可能である。したがって、原則的なその利点にもかかわらず、この解決策は採用できない。

現在一般に採用されている、Ｘ線望遠鏡の設計から着想したＥＵＶ光束の集光の形態は、斜めに入射するように鏡を利用すること、ならびに交互に配置されかつ互いに挿入することによって組み合わせた準円筒形の反射鏡を使用することにあり、その結果、集められる光束は、斜め入射角の連続する反射によって偏向され、かつ連続する、角張った環からなり、遮られた中間領域では、光束が失われる。この周知の技法の別の欠点は、線源から放出される光の大部分を集めるためには、第１の素子を線源に近づけなければならないことである。この原理に基づいて構成された装置では、第１の光学素子は、線源から１０〜１５ｃｍの距離のところに配置され、侵食、汚染、または加熱による攻撃が非常に深刻になり、集光装置の実効寿命は制限されたままである（たとえば、米国特許出願公開第２００５／０９４７６４号を参照）。

欧州特許出願公開第１４６９３４９号は、「カセグレン式の二重鏡望遠鏡」構成による凹面鏡および凸面鏡の使用に基づくＥＵＶ光束用の集光装置を開示している。この構成は、集光効率が不十分であり、特に第２の凸面鏡に到達する光線の入射角が大きいので、提起された問題への適切な対応を構成しない。

国際公開第２００５／０３１７４８号は、線源の像を線源に対して横方向へ移動させて形成する大型の凹面鏡に基づく集光構成を示し、その後、光束が前方へ反射される。この周知の装置は、大型の鏡によって集められる光学範囲が制限されること、また副鏡から線源自体への距離が近すぎ、光線の進路を妨げること、ならびに線源から放出される粒子または破片を捕獲しまたは偏向させるための様々な装置が存在することにより、集光効率が十分でない。

米国特許出願公開第２００４／２２３５３１号は、線源点の像を与える楕円鏡で構成され、追加の光束を集めかつその光束を、線源の背後に配置された「アキシコン」型素子上の第２の反射によって同じ像点へ返す第２の環状鏡で補完された、ＥＵＶ光束集光装置を示す。この周知の解決策の主要な欠点は、光路が線源を通過し、線源を操作する光学部品、機械部品、および電子部品が収容される部分をちょうど通過するので、「キャピラリー放電プラズマ」型の線源には適切でないということである。したがって、この周知の装置は、使用条件が制限されており、マイクロリソグラフィの据え付けの状況で適切でない可能性がある。

特開２００５／１０９５０２号公報は、線源点と線源の像点とを接合し、可動支持体上に取り付けられた集光器を含む装置を示す。この周知の装置は、効果的な対応を提供せず、線源の熱流束下での光学部品の高度な変形というその結果生じる欠点を未然に防がない。

一般には、現在周知の装置のいずれも、線源から放出される光束のかなりの部分を集めることができず、それらの効率は、数パーセントに制限されたままであり、かつ／またはそれらの構成要素のうちの少なくとも一部は、急速に損なわれるように構成され、かつ／または特にマイクロリソグラフィの分野で想定される用途には大きすぎる。

ＥＵＶ源で動作するマイクロリソグラフィ機に集光装置を組み込むことに固有の制約も念頭に置くべきである。それらは、光学レンズを実装できないこと、これらの波長に対して透過性の材料ではなく、反射する光学構成要素のみを実装する必要があること、線源が大型であり、光学集光機器全体をこの線源の前方に位置させる必要があること、非常に密集した環境により、光学集光構成要素を設置するために限られた自由空間しか残らないこと、機械内の全体的な密集という制約により、集束距離（通常１．２０ｍ程度）を大きく延長できないことである。

最後に、プリアンブルに示した装置では、線源から放出される光円錐の中心部分が、前述の集光装置の主段によって捕らえられないことは明らかである。この中心部分は線源から放出される光束全体のうちのわずかな部分のみであるため重大ではないが、装置の性能を最大限まで改善するために、線源から放出される光束のうちの最大限の量を集めようと努めることは有益である。

本発明の目的が、本質的に、実用的な期待に対応すること、および多数の前述の制約に従いながら著しく効果的なＥＵＶ光束集光装置を提案することは、この背景の範囲内である。

これらの目的のために、本発明は、極紫外（ＥＵＶ）電磁放射線源から放出されるＥＵＶの電磁放射束を集める装置を提案する。この装置は、請求項１のプリアンブルに記載の通り構成された少なくとも１つの集光段を含み、本発明により構成されたそのＥＵＶ光束集光装置は、前の集光段の前方に位置する少なくとも１つの外部追加集光段であって、
−中心貫通孔を備え、かつ前の集光段の凹面鏡の前方に光軸と同軸上に配置され、凹面が線源の方へ向けられた凹面集光鏡と、
−前の集光段の凹面鏡とほぼ同じ位置に、光軸と同軸上に中心に配置され、凸面が前方へ向けられた凸面鏡とを含み、
−凹面集光鏡が、線源から放出される光束のうち、前の段の凹面集光鏡と凸面鏡のそれぞれ向かい合う縁部間を通ることによって到達する部分を受け、かつこの光束を前記凸面鏡の後方に位置する点の方へ反射するのに適し、
−凸面鏡が、外部追加集光段の前記凹面集光鏡から受けた光束を、前記外部追加集光段の凹面集光鏡の中心貫通孔を通して、線源の前方の前記最終像点の方へ反射するのに適し、
−外部追加集光段の凹面集光鏡および凸面鏡が、ＥＵＶ放射の伝送を最大化するのに適した多層反射性堆積物で被覆され、前記反射性堆積物が、ＥＵＶ放射の入射角に従って調整されたいくつかの層を含む、
外部追加集光段を含む。

そのような追加の集光段は、線源から放出される光の数パーセント（通常５％程度）を伝送することができ、したがって前述の２つの段を備える集光装置は、線源からの光の約３０％で像点を提供し、それによって、その結果生じる寸法の増大は許容可能にし、集光装置をマイクロリソグラフィ機内の利用可能な空間に収容できるようにしながら、装置の性能をかなり改善することができる。

本発明による前述の特徴により、ＥＵＶ光束、特に波長１３．５ｎｍの光束を集める装置を構成することが可能になる。この改善された装置には、線源を「越える」ことなく、集光自体と同じ側に光を返すという本質的な利点があり、その構成は、実施されるＥＵＶ源の非常に大きな寸法を考えると重要である。さらに、これは、線源から放出される光を大量に集める非常に効果的な装置である。そのような装置は通常、現在のマイクロリソグラフィ機で伝送される６％程度という量に比べて、線源から放出される光の量の２０〜２５％程度を伝送することができる。加えて、凹面集光鏡の曲率半径は、反射表面が、線源から約２５０ｍｍを超える大きな距離、通常４００〜５００ｍｍの距離を保つのに十分なほど大きく、したがって、凹面集光鏡の反射表面は、線源から放出される種々の粒子の届かない範囲にあり、このようにして、凹面集光鏡上への放射の表面エネルギー密度が低減され、その反射性被覆の耐久性が確保される。最後に、本発明による集光装置は、鏡に斜めに入射させる装置から放出されるビームとは異なり、不連続性のない環状円錐形の光ビームを放出することに留意されたい。

当業者には本質的に周知の方法で、反射性堆積物の層の厚さは、入射角とともに増大させることができ、他に述べるように、反射性堆積物の層の厚さは、鏡の中心の縁部から外縁部へ増大する。これらの反射性堆積物は、本質的に周知の方法で、厚さ数ナノメートルのモリブデンとシリコンの交互の層から構成することができる。

必要であれば、凸面鏡が中心貫通孔を備えた他の前の追加集光段の前方に位置する少なくとも１つの他の外部追加集光段であって、
−中心貫通孔を備え、前の集光段の凹面集光鏡の前方に光軸と同軸上に配置され、凹面が線源の方へ向けられた凹面集光鏡と、
−前の集光段の凹面鏡とほぼ同じ位置に、光軸と同軸上に中心に配置され、凸面が前方へ向けられた凸面鏡とを含み、
−凹面集光鏡が、線源から放出される光束のうち、前の段の凸面鏡の孔と他の段の凸面鏡のそれぞれ向かい合う縁部間を通ることによって到達する部分を受け、かつこの光束を前記凸面鏡の後方に位置する点の方へ反射するのに適し、
−凸面鏡が、他の外部追加集光段の前記凹面集光鏡から受けた光束を、前記他の追加集光段の凹面集光鏡の中心貫通孔を通して、線源の前方の前記最終像点の方へ反射するのに適し、
−他の外部追加集光段の凹面集光鏡および凸面鏡が、ＥＵＶ放射の伝送を最大化するのに適した多層反射性堆積物で被覆され、前記反射性堆積物が、ＥＵＶ放射の入射角に従って調整されたいくつかの層を含む、
他の外部追加集光段を提供することができる。

しかし、この他の外部追加段によってもたらされる光の量の増大は、数パーセント、通常２〜３％程度に制限されたままである。

しかし、集光装置が余分に軸方向に長くなるのを避けるために、凸面鏡が中心貫通孔を備える外部追加集光段の後方に位置する内部追加集光段であって、
−前記線源から放出される光束を受け取り、かつこの光束を線源の後方に位置する点の方へ反射するのに適した、外部追加集光段の凸面鏡の後方に光軸と同軸上に配置され、かつ中心貫通孔を備える凹面集光鏡であって、ＥＵＶ放射の伝送を最大化するのに適した多層反射性堆積物で被覆され、前記反射性堆積物が、ＥＵＶ放射の入射角に従って調整されたいくつかの層を含む凹面集光鏡と、
−内部追加集光段の凹面鏡の後方に光軸と同軸上に中心に配置され、かつ内部追加集光段の鏡から受けた光束を、内部追加集光段の凹面鏡の中心貫通孔を通して、線源の前方の前記最終像点の方へ反射するのに適した凸面鏡であって、ＥＵＶ放射の伝送を最大化するのに適した多層反射性堆積物で被覆され、前記反射性堆積物が、ＥＵＶ放射の入射角に従って調整されたいくつかの層を含む凸面鏡とを含む、
内部追加集光段を提供することが考えられる。

簡単な一実施形態では、次いで、前記外部追加集光段の凸面鏡の後部に位置するべき内部追加集光段の凹面鏡が提供される。

明らかに、前述の内部追加集光段に実装される凸面鏡は線源に比較的近く、したがって線源から放出される粒子の衝撃にさらされるであろう。しかし、露出しているのは凸面鏡の背面であり、これは、その反射表面の光学品質を維持するのに影響を及ぼさない。

前述の追加段に基づき、様々な具体的な例示的実施形態を想定することができる。

本発明が主に提供する装置では、線源から放出される光円錐の中心部分は捕らえられないことに留意されたい。したがって、集められる光の量をさらに改善することが望ましい場合は、追加集光段を加え、その結果、集光装置が、３つの集光段、すなわち主集光段および２つの追加集光段を備えるようにすることを想定することができる。この設定により、集められる光の量を数パーセント増大することができ、たとえばこの量は、約３２〜３４％の値に到達することができる。後に加えられた追加集光段は、前述の追加段の前方に構成された外部追加段とすることもできるが、集光装置が光軸に沿って大きくなり、利用可能な自由空間内に収容することができなくなる。その場合は、内部追加集光段を用いることができ、この内部対間集光段は、追加集光段の後方に、後者と線源との間に配置され、決して集光装置の全体的な大きさは増大させない。しかし、集められる光の量の増大が比較的少ないのに比べて、このように構成された集光装置の重量およびコストが増大する結果、欠点が生じる可能性がある。

様々な段の鏡は、幾何学的に規定され、かつ後方に位置する段によって伝送される光を邪魔しないような形で位置決めされ、様々な光ビームが、鏡の縁部をかすめて通ることが指摘されるであろう。このため、様々な段から放出される円錐形の光ビームは、不連続性なく完全に並列にすることができ、連続する円錐形の光ビームを形成することができる。

さらに、鏡の設計において多数の構造的手段を用いることができ、それにより、集光装置の光学品質を向上させ、ならびに／または製造を容易にし、かつ装置のコストを低減することができる。特に、少なくとも１つの集光段の２つの鏡のうちの少なくとも１つが軸対称で非球面のプロファイルを有するように、かつ／または少なくとも主集光段の２つの鏡（２つの鏡のうちの大きい方の直径が通常１．１０ｍ程度である）のうち少なくとも１つがセグメント化された形になるように提供することができる。

本発明は、限定的でない例としてのみ示すいくつかの好ましい実施形態についての以下の説明を読めば、よりよく理解されるであろう。この説明では、添付の図面を参照されたい。

まず、線源Ｓから放出される、波長がＥＵＶ極紫外、すなわち約１５０ｎｍ未満、マイクロリソグラフィ機への適用分野の枠組み内では通常１３．５ｎｍに位置する電磁放射線を集める装置を示す図１を参照されたい。この光学図では線源Ｓを点形式で示すが、そのような線源は、実際には、１と図示するように非常に大型の装置である。

図１に示す集光装置は、Ｅ１と示し主集光段と称する単一の集光段を含み、それは以下のように構成される。

中心貫通孔３を備える凹面集光鏡２が、線源Ｓの前方に配置され、その凹面が、線源Ｓの方へ向けられる。凹面鏡２は、前記線源Ｓから放出される光束の一部を受け、かつこの光束を線源Ｓの後方に位置する点の方へ反射するのに適している。凹面鏡２は、ＥＵＶ放射の伝送を最大化するのに適した多層反射性堆積物で被覆され、前記反射性堆積物は、ＥＵＶ放射の入射角に従って調整されたいくつかの層を含む。

凸面鏡４が、線源Ｓとほぼ同じ位置に、凹面鏡２の後方に配置され、その凸面が前方へ向けられる。凸面鏡４は、線源Ｓから放出される光束を凹面鏡２の方へ通過させるのに適した中心貫通孔５を備える。凸面鏡４は、凹面鏡２から受けた光束を、凹面鏡２の中心貫通孔３を通して、線源Ｓの前方および凹面鏡２の前方に位置する最終像点Ｐの方へ反射するのに適している。凸面鏡４は、ＥＵＶ放射の伝送を最大化するのに適した多層反射性堆積物で被覆され、前記反射性堆積物は、ＥＵＶ放射の入射角に従って調整されたいくつかの層を含む。

線源Ｓおよび前記最終像点Ｐは、前記凹面鏡２と凸面鏡４が同軸上に配置される光軸６を規定する。

図１に見られるように、凹面鏡２および凸面鏡４上へのＥＵＶ放射のそれぞれの入射角αおよびβは、法線に対して約２５°未満である。

凹面鏡２は、線源Ｓから約２５０ｍｍを超える距離ｄ、通常４００〜５００ｍｍに配置され、したがって凹面鏡２は、線源Ｓから放出される粒子の届かない範囲に位置する。

ＥＵＶ放射を反射するのに適した前述の多層反射性堆積物は、当業者に周知のタイプのものとすることができ、交互の層、特に厚さ数ナノメートルのモリブデンとシリコン層からなる。建設的干渉という物理現象によって、これらの層は、垂直入射に近い放射に対して６５〜７０％程度の高い反射率をもたらす。これらの層の厚さは、光線の厳密な入射を考慮するように調整され、すなわち、入射が法線からより遠くへそれるにつれて、この厚さは増大する（これは図１の事例とは異なり、ちょうど入射が垂直になる場合に最小となるであろう）。具体的には、凹面鏡２の場合、入射角は、鏡の外側の周辺部よりも中心貫通孔３付近で小さく（ゼロではないが）、この結果、層の厚さは、鏡２の内部から外部に向かって放射状に増大する。加えて、モリブデンとシリコンの交互の層が最も一般的な解決策であるが、任意の他の適切な材料または適切な材料の組合せを用いることもできる。この構成のため、また光線の入射角を最大約２５°に制限することにより、線源Ｓから放出される光の最適な反射率が確保される。

図１で明らかにわかるように、凸面鏡４から出たビームは、影付きで示す環状円錐形のビームである（線源Ｓから第１の集光段Ｅ１を通って像点Ｐまでの放射の光路を一重の矢印で示す）。

マイクロリソグラフィ機内の照明装置に関する典型的な例示的実施形態では、出願人は、線源Ｓから放出される光のうち２０〜２５％の光の量が最終像点Ｐ（線源Ｓから約１．２０ｍ離れる）に到達することを測定することができ、これは、異なる構成を有する周知の機械で集められる６％程度の光の量と比較するとかなりの量である。

図１を参照して前述した主集光段Ｅ１を有する本発明の集光装置の実施形態では、線源Ｓから放出される光のうち段Ｅ１によって利用される部分が、開口δが約４０°の環状の円錐を形成し、一方、開口の角度γが約７０°の中心の円錐内で放出される光は、利用されないままである。

この不十分さを軽減するために、本発明によれば、角度γの中心の円錐内で線源Ｓから放出される光のうち少なくとも一部分を集めるように設計された１つまたは複数の集光段が、主集光段Ｅ１に加えられる。

この目的のために、図２に示すように、主集光段Ｅ１の前方に位置しかつ以下のように構成された少なくとも１つの外部追加集光段Ｅ２で、主集光段Ｅ１を補うことが提案される。

凹面集光鏡７は、中心貫通孔８を備え、前の集光段Ｅ１の凹面鏡２の前方に光軸６と同軸上に配置され、その凹面は線源Ｓの方へ向けられる。

凸面鏡９が、前の集光段Ｅ１の凹面鏡２とほぼ同じ位置に、光軸６と同軸上に中心に配置され、その凸面は前方へ向けられる。

凹面集光鏡７は、線源Ｓから放出される光束のうち、前の段Ｅ１の凹面集光鏡２と凸面鏡９の向かい合う縁部３、１０間を通ることによって到達する部分を受け、かつこの光束を前記凸面鏡９の後方に位置する点の方へ反射するのに適している。

凸面鏡９は、外部追加集光段Ｅ２の前記凹面集光鏡７から受けた光束を、前記追加集光段Ｅ２の凹面集光鏡７の中心貫通孔８を通して、線源Ｓの前方の前記最終像点Ｐの方へ反射するのに適している。

主集光段Ｅ１の場合と同様に、追加集光段Ｅ２の凹面集光鏡７および凸面鏡９は、ＥＵＶ放射の伝送を最大化するのに適した多層反射性堆積物で被覆され、前記反射性堆積物は、ＥＵＶ放射の入射角に従って調整されたいくつかの層を含む。

図２で明らかにわかるように、影付きで示す、追加集光段Ｅ２によって処理されるビーム（光線Ｓから第２の集光段Ｅ２を通って像点Ｐまでの放射の光路を二重の矢印で示す）は、主集光段Ｅ１によって処理されるビーム内にしっかりと収まり、これらの２つのビームは、不連続性なく隣接し、かつ一緒に、像点Ｐから見ると単一の光ビームを提供する。

図２に示す本発明による構成では、単一の追加集光段Ｅ２があり、したがって中心に位置する凸面鏡９は、図示のように皿状にすることができ、あるいは、周辺の環状部分だけが使用されるので、段Ｅ１の鏡２および４のような環状とすることもできる。

外部追加集光段Ｅ２を実施することにより、線源Ｓから放出される光の５％程度の部分を集めることができ、したがって、主集光段Ｅ１が線源から放出される光の約２５％を集めるとすると、これらの２つの段は合わせて、線源Ｓからの光の約３０％を集める。これはかなりの量である。

図２を参照して前述した追加集光段Ｅ２を有する本発明の集光装置の本発明による構成では、線源Ｓから放出される光のうち段Ｅ２によって利用される部分は、開口εの環状の円錐を形成し、一方、開口ζの中心の円錐内で放出される光は常に、利用されないままである。

これは、開口ζの中心の円錐内で線源Ｓから放出される光のうちの少なくとも一部を集めるように設計されたさらなる追加集光段で追加集光段Ｅ２を補うことによって軽減できる不足であると考えられる。

この目的のために、図３に示すように、追加集光段Ｅ２の前方に位置しかつ以下のように類似の形で構成された別の外部追加集光段Ｅ３で、追加集光段Ｅ２を補うことができる。

凹面集光鏡１１は、中心貫通孔１２を備え、前の集光段Ｅ２の凹面鏡７の前方に光軸６と同軸上に配置され、その凹面は線源Ｓの方へ向けられる。

凸面鏡１３は、前の集光段Ｅ２の凹面鏡７とほぼ同じ位置に、光軸６と同軸上に中心に配置され、その凸面は前方へ向けられる。

３つの集光段を縦列に有するこの構成では、集光段Ｅ２の凸面鏡９は中心貫通孔１４を備えることに留意されたい。

凹面集光鏡１１は、線源Ｓから放出される光束のうち、前の段Ｅ２の凸面鏡９の孔１４と段Ｅ３の凸面鏡１３のそれぞれ向かい合う縁部間を通ることによって到達する部分を受け、かつこの光束を前記凸面鏡１３の後方に位置する点の方へ反射するのに適している。

凸面鏡１３は、外部追加集光段Ｅ３の前記凹面集光鏡１１から受けた光束を、前記追加集光段Ｅ３の凹面集光鏡１１の中心貫通孔１２を通して、線源Ｓの前方の前記最終像点Ｐの方へ反射するのに適している。

集光段Ｅ１およびＥ２の場合と同様に、外部追加集光段Ｅ３の凹面集光鏡１１および凸面鏡１３は、ＥＵＶ放射の伝送を最大化するのに適した多層反射性堆積物で被覆され、前記反射性堆積物は、ＥＵＶ放射の入射角に従って調整されたいくつかの層を含む。

図３で明らかにわかるように、影付きで示す、外部追加集光段Ｅ３によって処理されるビーム（線源Ｓから第３の集光段Ｅ３を通って像点Ｐまでの放射の光路を三重の矢印で示し、図３の表示をより読みやすくするように、段Ｅ１およびＥ２の光路は一部のみ示す）は、追加集光段Ｅ２によって処理されるビーム内にしっかりと収まり、段Ｅ１、Ｅ２、およびＥ３から出たこれらの３つのビームは、不連続性なく隣接し、かつ一緒に、像点Ｐから見ると単一の光ビームを提供する。

前述の第３の集光段Ｅ３は、線源Ｓから放出される光の数パーセント程度（通常２または３％程度）の部分を集めることができ、したがって、３つの段Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を有する集光装置は合わせて、線源Ｓからの光の３２〜３３％程度を像点Ｐへ集めることができる。

もちろん、線源Ｓから最大の量の光を集めるために、望むだけの数の追加集光段で、集光装置を補うこともできる。具体的には、開口ηの円錐内で線源Ｓから放出される光のうち、段Ｅ３によって処理されない部分の少なくとも一部を処理するために、第４の外部追加段を、第３の集光段Ｅ３の前方に加えることができる。

しかし、各追加集光段は、その前に置かれた集光段よりはるかに小さい部分の光しか処理しないことを考慮する必要がある。ここでは、実施される機器の光学品質、したがってその非常に高いコストを考え、かつ各追加段の余分の重量も考慮すると、集光段の数を無限に増大させることはできない。

実際には、図１または２に示す１つまたは２つの段を有する集光装置は、像点Ｐに集めることができる光の量という点で非常に満足できるものであり、またそのような装置は、それ自体でほとんどの用途を満たすことができる。

しかし、数パーセントの増大が必要であることが判明した場合は、許容できる経済および重量条件下で、３つの集光段を有する装置を実施することができる。図３に示す３つの外部集光段を有する装置は、これらの要件を満たす。しかし、単一の主集光段を有する図１の集光装置が軸方向に小型であり、また２つの集光段を有する図２の集光装置がそれでもなお小型（全体が立方体内に収まる）のままであるのに対して、図３に示す第３の外部集光段を加えると、特にビームが光軸６に非常に大きく傾くため、集光装置が軸方向にかなり長くなることに留意されたい。特にマイクロリソグラフィ機の場合のように、自由空間が限られた機械内にそのように長い装置を取り付けることはできない可能性がある。

このような難点を避けるため、内部追加段、すなわち、凸面鏡９が中心貫通孔１４を備える第２の段Ｅ２の後方に位置する追加段Ｆ３を取り付けることが提案される。図４に示すように、段Ｆ３は、以下の通り構成される。

凹面が線源Ｓの方へ向けられた凹面集光鏡１５が、外部追加集光段Ｅ２の凸面鏡９の後方に光軸６と同軸上に配置される。凹面集光鏡１５は、中心貫通孔１６を備え、開口ζの円錐内で線源Ｓから放出される光束の一部を受け、かつこの光束を後方に位置する点の方へ反射するのに適している。

簡単に構成された例示的な実施形態では、図４に示すように、内部追加集光段Ｆ３の凹面集光鏡１５が外部追加集光段Ｅ２の凸面鏡９の後部に位置するように、要素を設計することができる。

凸面が前方へ向けられた凸面鏡１７が、前記凹面集光鏡１５の後方に光軸６と同軸上に中心に配置される。凸面鏡１７は、凹面鏡１５から受けた光束を、凹面集光鏡１５の中心貫通孔１６を通して、前記最終像点Ｐの方へ反射するのに適している。

内部追加集光段Ｆ３の凹面集光鏡１５および凸面鏡１７は、ＥＵＶ放射の伝送を最大化するのに適した多層反射性堆積物で被覆され、前記反射性堆積物は、ＥＵＶ放射の入射角に従って調整されたいくつかの層を含む。

図４で明らかにわかるように、影付きで示す、内部追加集光段Ｆ３によって処理されるビーム（線源Ｓから第３の集光段Ｆ３を通って像点Ｐまでの放射の光路を三重の矢印で示し、図４の表示をより読みやすくするように、段Ｅ１およびＥ２の光路は一部のみ示す）は、追加集光段Ｅ２によって処理されるビーム内にしっかりと収まり、段Ｅ１、Ｅ２、およびＦ３から出たこれらの３つのビームは、不連続性なく隣接し、かつ一緒に、像点Ｐから見ると単一の光ビームを提供する。

前述の構成では、明らかに、内部追加段Ｆ３の凸面鏡１７は線源Ｓに比較的近い。しかし、この凸面鏡１７の背面は、線源Ｓの方へ向けられ、かつ線源から放出される粒子の照射を受け、したがってこの鏡の光学品質に影響を及ぼさず、前方を向けられた反射する面は保護されたままである。

図４を参照して前述した構成は、図２の２段の集光装置と全体として同じ大きさを保持し、かつ線源Ｓから放出される光の量の数パーセント程度（通常約２〜３％）を追加で集めることができる。

図１〜４を参照して前述した様々な構成は、多数の実用的な実施変形をもたらすことができる。具体的には、主集光段Ｅ１の凹面集光鏡２の直径は、１メートルを超える、通常１．１０ｍ程度のかなり大きなものにできることに留意されたい。そのような鏡は、重く、かつ製造するのが難しい。その製造および光学的微調整を簡単にするために、この鏡をセグメント化された形で形成することが十分に考えられる。必要であれば、直径がより大きい他の鏡を、この方法で製造することもできる。加えて、集光段のすべてまたは一部の２つの鏡のうち少なくとも１つを、軸対称で非球面のプロファイルで形成することもできる。

請求項１のプリアンブルによって構成された１段の集光装置の光学図である。 本発明による外部追加段が付加された図１の主段を示す、本発明によって構成された集光装置の光学図である。 本発明による別の外部追加段が付加された、図２の構成を示す光学図である（見やすいように光ビームは一部のみ示す）。 本発明による別の内部追加段が付加された、図２の構成を示す光学図である（見やすいように光ビームは一部のみ示す）。

Claims (10)

1. 極紫外（ＥＵＶ）電磁放射線源（Ｓ）から放出されるＥＵＶの電磁放射束を集める装置であって、
   前記線源（Ｓ）から放出される光束を受け、かつこの光束を前記線源（Ｓ）の後方に位置する点の方へ反射するのに適した、凹面が前記線源（Ｓ）の方へ向けられ、前記線源（Ｓ）の前方に配置され、かつ中心貫通孔（３）を備えた凹面集光鏡（２）と、
   凸面が前方へ向けられ、前記凹面集光鏡（２）の後方に配置され、かつ前記凹面集光鏡（２）から受けた光束を、前記凹面集光鏡（２）の前記中心貫通孔（３）を通して、前記線源（Ｓ）の前方および前記凹面集光鏡（２）の前方の最終像点（Ｐ）の方へ反射するのに適した凸面鏡（４）であって、前記線源（Ｓ）とほぼ同じ位置に配置され、かつ前記線源（Ｓ）から放出される光束を前記凹面集光鏡（２）の方へ通過させるのに適した中心貫通孔（５）を備える凸面鏡（４）とを含み、
   前記凹面集光鏡（２）および前記凸面集光鏡（４）が、ＥＵＶ放射の伝送を最大化するのに適した多層反射性堆積物で被覆され、前記反射性堆積物が、前記ＥＵＶ放射の入射角に従って調整されたいくつかの層を含み、
   前記線源（Ｓ）および前記最終像点（Ｐ）が、前記凹面集光鏡（２）と前記凸面集光鏡（４）が同軸上に配置される光軸（６）を規定し、
   前記凹面集光鏡（２）および前記凸面集光鏡（４）上へのＥＵＶ放射の入射角が、法線に対して約２５°未満であり、
   前記凹面集光鏡（２）が、前記放射源（Ｓ）から約２５０ｍｍを超える距離に配置される、
   少なくとも１つの主集光段（Ｅ１）を有する装置において、
   前の集光段（Ｅ１）の前方に位置する少なくとも１つの外部追加集光段（Ｅ２）であって、
   中心貫通孔（８）を備え、かつ前記前の集光段の前記凹面鏡（２）の前方に前記光軸（６）と同軸上に配置され、凹面が前記線源（Ｓ）の方へ向けられた凹面集光鏡（７）と、
   前記前の集光段の前記凹面鏡（２）とほぼ同じ位置に、前記光軸（６）と同軸上に中心に配置され、凸面が前方へ向けられた凸面鏡（９）とを含み、
   前記凹面集光鏡（７）が、前記線源（Ｓ）から放出される光束のうち、前記前の段の前記凹面集光鏡（２）と前記凸面鏡（９）のそれぞれ向かい合う縁部（３、１０）間を通ることによって到達する部分を受け、かつこの光束を前記凸面鏡（９）の後方に位置する点の方へ反射するのに適し、
   前記凸面鏡（９）が、前記外部追加集光段の前記凹面集光鏡（７）から受けた光束を、前記外部追加集光段の前記凹面集光鏡（７）の前記中心貫通孔（８）を通して、前記線源（Ｓ）の前方の前記最終像点（Ｐ）の方へ反射するのに適し、
   前記外部追加集光段の前記凹面集光鏡（７）および前記凸面鏡（９）が、ＥＵＶ放射の伝送を最大化するのに適した多層反射性堆積物で被覆され、前記反射性堆積物が、ＥＵＶ放射の入射角に従って調整されたいくつかの層を含む、
   外部追加集光段（Ｅ２）を含むことを特徴とする装置。
2. 前記主集光段（Ｅ１）の前記凹面集光鏡（２）が、前記線源（Ｓ）から約４００〜５００ｍｍの距離に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のＥＵＶ放射束を集める装置。
3. 前記反射性堆積物の層の厚さが入射角とともに増大することを特徴とする、請求項１または２に記載のＥＵＶ放射束を集める装置。
4. 前記凸面鏡（９）が中心貫通孔（１４）を備えた前記他の追加集光段（Ｅ２）の前方に位置する少なくとも１つの他の外部追加集光段（Ｅ３）であって、
   中心貫通孔（１２）を備え、前記前の集光段（Ｅ２）の前記凹面集光鏡（７）の前方に前記光軸（６）と同軸上に配置され、凹面が前記線源（Ｓ）の方へ向けられた凹面集光鏡（１１）と、
   前記前の集光段（Ｅ２）の前記凹面鏡（７）とほぼ同じ位置に、前記光軸（６）と同軸上に中心に配置され、凸面が前方へ向けられた凸面鏡（１３）とを含み、
   前記凹面集光鏡（１１）が、前記線源（Ｓ）から放出される光束のうち、前記前の段（Ｅ２）の前記凸面鏡（９）の前記孔（１４）と前記他の段（Ｅ３）の前記凸面鏡（１３）のそれぞれ向かい合う縁部間を通ることによって到達する部分を受け、かつこの光束を前記凸面鏡（１３）の後方に位置する点の方へ反射するのに適し、
   前記凸面鏡（１３）が、前記他の外部追加集光段（Ｅ３）の前記凹面集光鏡（１１）から受けた光束を、前記他の追加集光段（Ｅ３）の前記凹面集光鏡（１１）の前記中心貫通孔（１２）を通して、前記線源（Ｓ）の前方の前記最終像点（Ｐ）の方へ反射するのに適し、
   前記他の外部追加集光段（Ｅ３）の前記凹面集光鏡（１１）および前記凸面鏡（１３）が、ＥＵＶ放射の伝送を最大化するのに適した多層反射性堆積物で被覆され、前記反射性堆積物が、ＥＵＶ放射の入射角に従って調整されたいくつかの層を含む、
   他の外部追加集光段（Ｅ３）を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のＥＵＶ放射束を集める装置。
5. 前記凸面鏡（９）が中心貫通孔（１４）を備える前記外部追加集光段（Ｅ２）の後方に位置する内部追加集光段（Ｆ３）であって、
   前記線源（Ｓ）から放出される光束を受け取り、かつこの光束を後方へ反射するのに適した、凹面が前記線源（Ｓ）の方へ向けられ、前記外部追加集光段（Ｅ２）の前記凸面鏡（９）の後方に前記光軸（６）と同軸上に配置され、かつ中心貫通孔（１６）を備える凹面集光鏡（１５）と、
   前記内部追加集光段（Ｆ３）の前記凹面集光鏡（１５）の後方に前記光軸（６）と同軸上に中心に配置され、かつ前記内部追加集光段（Ｆ３）の前記凹面集光鏡（１５）から受けた光束を、前記内部追加集光段（Ｆ３）の前記凹面集光鏡（１５）の前記中心貫通孔（１６）を通して、前記線源の前方の前記最終像点（Ｐ）の方へ反射するのに適した凸面鏡（１７）とを含み、
   前記内部追加集光段（Ｆ３）の前記凹面集光鏡（１５）および前記凸面鏡（１７）が、ＥＵＶ放射の伝送を最大化するのに適した多層反射性堆積物で被覆され、前記反射性堆積物が、ＥＵＶ放射の入射角に従って調整されたいくつかの層を含む、
   内部追加集光段（Ｆ３）を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のＥＵＶ放射束を集める装置。
6. 前記内部追加集光段（Ｆ３）の前記凹面集光鏡（１５）が、前記外部追加集光段（Ｅ２）の前記凸面鏡（９）の後部に位置することを特徴とする、請求項５に記載のＥＵＶ放射束を集める装置。
7. ３つの集光段、すなわち主集光段（Ｅ１）と、凸面鏡（９）が中心貫通孔（１０）を備える第１の外部追加集光段（Ｅ２）と、前の段の前方に位置する第２の外部追加集光段（Ｅ３）とを含むことを特徴とする、請求項４に記載の装置。
8. 少なくとも３つの集光段、すなわち主集光器（Ｅ１）と、凸面鏡（９）が中心貫通孔（１０）を備える少なくとも１つの外部追加集光段（Ｅ２）と、前の段の後方に位置する内部追加集光段（Ｆ３）とを含むことを特徴とする、請求項５に記載の装置。
9. 少なくとも１つの集光段の２つの鏡のうちの少なくとも１つが、軸対称で非球面のプロファイルで形成されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 少なくとも前記主集光段（Ｅ１）の２つの鏡（２、４）のうちの少なくとも１つが、セグメント化された形で形成されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。

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