JP5317972B2 - 多重反射光学システム及びその製作 - Google Patents
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Description
X線用途に対する公知の光学設計は、I型ウォルター望遠鏡である。I型ウォルター望遠鏡の光学構成は、通常は金であるコーティング材料からの高い反射率を保証するのに十分低いかすめ入射角で作動する入れ子式二重反射ミラーから成る。I型ウォルターミラーでは、遠方放射線源からのX線放射は、最初に放物表面、次に双曲面によって反射され、これらの表面は、共に光軸回りに円柱対称性を有する。
更に別の問題は、利用可能な集光器効率では、極めて強力な光源を開発し、集光器において高い光学品質及び安定性を有する必要性が課せられることである。
更に別の問題は、利用可能な集光器効率では、リソグラフィ機器の全体効率が大量生産及び高いウェーハ処理量を維持するのに十分に高くない場合があることである。
更に別の問題は、極めて強力な光源への露出に起因して集光器の寿命が比較的短い場合があることである。
本発明は、上記及び他の問題の解決を模索するものである。
好ましくは、この又は各ミラーは、電気形成された一体型構成要素として形成され、第1及び第2の反射面は、各々、ミラーの2つの隣接区画のそれぞれのものに設けられる。
好ましくは、この又は各ミラーに対して、少なくとも第1及び第2の反射面は、入射角が等しくなる形状、及び光軸に対する位置及び/又は向きを有する。
a及びkの値は、より好ましくは、次式によって判断される。
ここで、下付き文字「R」は、第1及び第2の反射面の交点Rに対する値を表している。
本発明の別の態様により、放射線源、例えばLPP光源と、特許請求の範囲の請求項6に記載の集光光学システムと、光学コンデンサと、反射マスクとを含むEUVリソグラフィシステムを提供する。
本発明の別の態様により、特許請求の範囲の請求項8に記載の撮像光学システムと、像焦点に配置された撮像デバイス、例えばCCDアレイとを含むEUV又はX線撮像システムを提供する。
EUV又はX線望遠鏡システムでは、好ましくは、この又は各ミラーに対して、第1の反射面は、放射線源に最も近く、第2の反射面からの放射線は、像焦点に向けられ、第1及び第2の反射面は、反射面での所定の反射点に対して次式によって定められる。
a及びkの値は、より好ましくは、次式によって判断される。
本発明の別の態様により、特許請求の範囲の請求項10から請求項12のいずれか1項に記載のEUV又はX線望遠鏡システムと、像焦点に配置された撮像デバイス、例えばCCDアレイとを含むEUV又はX線撮像システムを提供する。
また、ミラーのうちの2つ又はそれよりも多くは、各々、異なる幾何学的形状を有することができる。
更に、ミラーは、例えばその後ろ側に、ミラーの熱管理のための1つ又はそれよりも多くのデバイス、例えば、冷却線、ペルチェセル、及び温度センサを装着することができる。
ミラーは、例えばその後ろ側に、光源からのデブリ緩和のための1つ又はそれよりも多くのデバイス、例えば、侵食検出器(erosion detectors)、ソレノイド、及びRF源を装着することができる。
本発明の更に別の利点は、極めて強力な光源を開発する労力を緩和し、集光器出力の光学品質及び安定性を改善し、集光器寿命を延ばすことにある。
本発明の更に別の利点は、リソグラフィ機器の全体効率が高められ、より高いウェーハ処理量を可能にすることである。
ここで、添付図面を参照して本発明の実施形態を例示的に詳細に以下に説明する。
本明細書の光学要素又はシステムの解説では、別途明示しない限り、光軸回りの円柱対称を仮定しており、「像焦点」への言及は、像焦点又は中間焦点を意味する。
レーザ110は、レーザビームを発生させ、液体フィラメントXe又はSnのようなターゲット材料に衝突させる。それにより著しい広帯域極紫外線(EUV)放射線を有するプラズマ120が生成される。集光器131は、プラズマからのEUV放射線を集光する。集光光学器械の後に、EUV光は、EUV干渉膜又は多層(ML)コーティングによって被覆したいくつかのミラーを通じてマスクに送出される。EUV光を発生させる上で、レーザ生成プラズマは、放電光源150と置換することができる。放電光源150では、Xe又はSnが用いられる。光学コンデンサ130は、波長13〜14nmのEUV放射線で反射マスク140を照らす。集光光学器械131及びコンデンサ光学器械130は、MLコーティングを含むことができる。集光器131は、プラズマ120に露光される間に時間と共に侵食される可能性がある。集光器131は、侵食検出器135に対する回路又はインタフェース回路を含む。侵食検出器135は、集光器131の単層又はMLコーティング内に侵食があるか否かを検出する。MLコーティング内の侵食を継続的にモニタすることにより、重大な侵食を検出することができ、時宜を得た方式で侵食された集光器の交換を行うことができる。
図3を参照すると、更に多くの入れ子式ミラーを集光光学システム300内に示すことができるが、2つのみ(302、304)を示している。光源306からの放射線は、最初に双曲表面308、310によって反射され、次に楕円表面312、314によって反射され、最終的に光軸320上の像又は中間焦点316に合焦される。上述のI型ウォルター望遠鏡では、楕円(312、314)表面及び双曲(308、310)表面は、共通焦点318を共有する。ミラー302、304などの各々に対して、表面308、312が配置される異なる区画は、一体化することができ、又は互いに固定又は装着することができる。
図4は、13.5nmにおける選択された材料の理論的反射率、すなわち、13.5nmの波長において一部の選択された材料におけるかすめ入射角への反射率の依存性の一部の例を示している。光源側の所定の最大集光角度に対して、集光器効率は、主にミラー302、304の光学面308〜314上のコーティングの反射率によって判断される。各光線は、2回の反射を受けるので、全体反射率は、2回の反射の各々の反射率の積によって与えられる。
本発明は、性能を高めるためにミラーの反射面においてある一定の形状/幾何学的形状を採用し、これらの幾何学的形状の数学的定義をより明快に理解することができるように、これらの表現に用いられるパラメータ及び概念を以下に簡単に言及する。
図5に示している幾何学的形状では、物体又は光源焦点S(すなわち、プラズマ源306)から放出される光線は、第1の表面308上の点P、第2の表面312上の点Qにおいて反射され、最終的に像又は中間焦点IF(316)に合焦される。光軸320回りの対称性が仮定される。光源306及び像焦点316の位置は、長さ2cのベクトル2c=IF−Sを定める。光線経路は、長さがそれぞれρ1、ρ2、及びρ3の3つの隣接ベクトルρ1u1=P−S、ρ2u2=IF−Q、及びρ3u3=Q−Pによって説明される。各ベクトルの方向は、光軸320に対して反計時回りに測定して角度θ1、θ2、及びθ3を形成する単位ベクトルu1、u2、及びu3によって定められる。3つのベクトルρ1u1、ρ2u2、及びρ3u3がパラメータtの関数として割り当てられたとすると、2つの表面308、312の断面幾何学的形状は、ベクトルρ1u1及びρ1u1+ρ3u3の先端によってSに対して定められる。
ρ1u1+ρ2u2+ρ3u3=2c (1)
更に、光源S(306)から放出され、2つの表面308、312によって反射される球面波を像焦点IF(316)に合焦させるために、光路は、全ての光線に対して同じである。本発明の実施形態により、2aが光路の一定長さである場合には、次式が成り立つ。
ρ1+ρ2+ρ3=2a (2)
θ1−θ3=θ3−θ2 (3)
であるという事実とを用いると、本発明の実施形態によるミラー幾何学的形状(反射面)を定めることが可能になる。より具体的には、本発明の実施形態に従って以下のシステムを採用する。
として、光源306の周囲の半径:
の球形領域が、プラズマ源306からのデブリを緩和するのに必要なハードウエアのために自由になるような選択である。代替的に、共通の支持構造体上へのミラーの装着を容易にするために、θ1における最大値は、全てのミラーが像焦点316側の同じ水平座標で終端を成すように選択することができる。
並びに中間焦点316におけるそれぞれ1.5°及び8°の最小及び最大放射角度が存在する。対応する最小及び最大集光角度は、9.2°及び86.8°であり、5.3srと同等である(ミラー厚による掩蔽を考慮に入れて)。上述のように、集光器の集光効率は、2πsrでの像又は中間焦点における電力と光源から放出される電力との間の比として定められる。等方性点光源では、各ミラー302、304のような集光効率は、次式によって与えられる。
図7は、各光線が受ける合計反射率を図6の入れ子式集光器300及びI型ウォルター設計に対する放出角度の関数として例示している。本発明の実施形態による入れ子式集光器300は、少なくとも大きい放出角度では、I型ウォルター設計よりも有効である。内側ミラーは、小さい角度範囲を集光するので、より低い放出角度での反射率の利得はより制限される。
ρ1+ρ2u1・u2+ρ3u1・u3=2c (8)
代わりに、式(2)は、依然として有効である。
本発明の実施形態とは対照的に、X線望遠鏡における二重反射円錐ミラーでは、軸線方向光線は、点幾何学的焦点には到達せず、光学器械は、軸上球面収差に対して補正されない。
302 2回反射ミラー、入れ子式ミラー
306 プラズマ源
316 像、中間焦点IF
S 物体、光源焦点
Claims (9)
- 極紫外線(EUV)源又はX線源と共に使用される反射光学システムであって、
1つ又はそれよりも多くのミラーを含み、各ミラーは、前記放射線源を通って延びる光軸に関して対称であり、各ミラーは、少なくとも第1及び第2の反射面を有し、該放射線源からの放射線が、光路において該第1及び第2の反射面で連続かすめ入射反射を受け、 前記少なくとも第1及び第2の反射面は、該第1及び第2の反射面での前記連続かすめ入射反射の入射角が、該反射面上に入射する全ての光線に対して実質的に等しくなるように形成され、
各ミラーに対して、前記第1の反射面は、前記放射線源に最も近く、前記第2の反射面からの放射線が、前記光軸上の前記像焦点に向けられ、前記第1及び第2の反射面は、該反射面での所定の反射点に対して、
によって定められ、ここで、
ρ 1 は、前記放射線源から前記第1の反射面までの長さであり、
ρ 2 は、前記像焦点から前記第2の反射面までの長さであり、
θ 1 は、前記光軸と前記放射線源及び前記第1の反射面での第1の反射点を結ぶ線との間の角度であり、
θ 2 は、前記光軸と前記像焦点及び前記第2の反射面での第2の反射点を結ぶ線との間の角度であり、
2cは、前記放射線源から前記像焦点までの前記光軸に沿った長さであり、
2aは、前記光路の一定長さであり、かつ
kは、定数である、ことを特徴とするシステム。 - 各ミラーは、電気形成された一体型構成要素として形成され、前記第1及び第2の反射面の各々は、前記ミラーのそれぞれの隣接区画に設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 1又はそれよりも多くのミラーが、入れ子式構成で設けられた複数のミラーであることを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 極紫外線(EUV)源を使用したEUVリソグラフィのための集光光学システムであって、
1つ又はそれよりも多くのミラーを含み、各ミラーは、前記放射線源を通って延びる光軸に関して対称であり、各ミラーは、少なくとも第1及び第2の反射面を有し、該放射線源からの放射線が、光路において該第1及び第2の反射面で連続かすめ入射反射を受け、
前記少なくとも第1及び第2の反射面は、該第1及び第2の反射面での前記連続かすめ入射反射の入射角が、該反射面上に入射する全ての光線に対して実質的に等しくなるように形成され、
各ミラーに対して、前記第1の反射面は、前記放射線源に最も近く、前記第2の反射面からの放射線が、前記光軸上の前記像焦点に向けられ、前記第1及び第2の反射面は、該反射面での所定の反射点に対して、
によって定められ、ここで、
ρ 1 は、前記放射線源から前記第1の反射面までの長さであり、
ρ 2 は、前記像焦点から前記第2の反射面までの長さであり、
θ 1 は、前記光軸と前記放射線源及び前記第1の反射面での第1の反射点を結ぶ線との間の角度であり、
θ 2 は、前記光軸と前記像焦点及び前記第2の反射面での第2の反射点を結ぶ線との間の角度であり、
2cは、前記放射線源から前記像焦点までの前記光軸に沿った長さであり、
2aは、前記光路の一定長さであり、かつ
kは、定数である、ことを特徴とするシステム。 - 集光光学システムは像焦点を有し、さらに、像焦点に配置された撮像デバイスを有する請求項5記載の集光光学システム。
- さらに、EUV源をレーザ生成プラズマ(LPP)源として有する請求項5記載の集光光学システム。
- 極紫外線(EUV)リソグラフィシステムであって、
EUV線を放射するEUV線源と、
EUV線を集光するように配置され、集光された放射線を形成する集光光学システムと、を備え、集光光学システムは、1つ又はそれよりも多くのミラーを含み、各ミラーは、前記放射線源を通って延びる光軸に関して対称であり、各ミラーは、少なくとも第1及び第2の反射面を有し、該放射線源からの放射線が、光路において該第1及び第2の反射面で連続かすめ入射反射を受け、
前記少なくとも第1及び第2の反射面は、該第1及び第2の反射面での前記連続かすめ入射反射の入射角が、該反射面上に入射する全ての光線に対して実質的に等しくなるように形成され、
さらに、集光光学システムからの集光された放射線を受け、これにより集めた放射線(condensed radiation)を形成しする光学コンデンサと、
光学コンデンサからの集めた放射線を受けるために配置された反射マスクと、
を備え、
各ミラーに対して、前記第1の反射面は、前記放射線源に最も近く、前記第2の反射面からの放射線が、前記光軸上の前記像焦点に向けられ、前記第1及び第2の反射面は、該反射面での所定の反射点に対して、
によって定められ、ここで、
ρ 1 は、前記放射線源から前記第1の反射面までの長さであり、
ρ 2 は、前記像焦点から前記第2の反射面までの長さであり、
θ 1 は、前記光軸と前記放射線源及び前記第1の反射面での第1の反射点を結ぶ線との間の角度であり、
θ 2 は、前記光軸と前記像焦点及び前記第2の反射面での第2の反射点を結ぶ線との間の角度であり、
2cは、前記放射線源から前記像焦点までの前記光軸に沿った長さであり、
2aは、前記光路の一定長さであり、かつ
kは、定数である、ことを特徴とするシステム。 - EUV源がレーザ生成プラズマ(LPP)である請求項8記載のEUVリソグラフィシステム。
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