JP6400183B2 - 加熱放射に影響を及ぼすコーティングを有する光学素子及び光学装置 - Google Patents

加熱放射に影響を及ぼすコーティングを有する光学素子及び光学装置 Download PDF

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Description

本発明は、光学素子及び少なくとも1つのかかる光学素子を有する光学装置に関する。
[関連出願の参照]
本願は、2014年8月19日の独国特許出願第10 2014 216 458.3号の優先権を主張し、上記出願の全開示を参照により本願の内容に援用する。
約1nm〜約35nmのEUV波長域の使用波長での放射線の吸収が高いことから、例えばレンズ素子等の屈折光学系ではなくミラー素子がこの波長域用の光学素子として通常は用いられる。EUV放射線を反射するこのような光学素子は、動作中に光学面に入射するEUV放射線の一部を吸収し、その過程で膨張する。吸収又は関連する膨張により、これらのミラー素子の光学面で変形が生じ、これが望ましくない光学収差をもたらす。
特許文献1は、温度制御デバイスを用いて反射光学素子の基板における場所依存温度分布を2つ又は3つの空間方向で制御して収差を補正することを開示している。温度制御デバイスは、例えば格子状に配置され得る抵抗発熱体の形態の発熱体を有し得る。熱放射線(例えば赤外線)により基板又は反射光学素子に作用してこれに熱影響を及ぼす放射源を、発熱体として設けることも可能である。ここで、赤外線の吸収に役立つ吸収層を、光学素子の反射面の下に配置することができる。基板においてできる限り均一な温度分布をもたらすために、基板のうちEUV放射線を反射する前面に熱放射線を供給するよう放射源を構成すること、又は基板の後面に熱放射線を供給することが可能である。
特許文献2は、電磁放射線を反射する前面及び後面を有する光学素子を熱的に操作するデバイスを有する、半導体リソグラフィ用の投影露光装置を開示している。後面から光学素子に作用する熱アクチュエータが設けられる。熱アクチュエータは、発光スペクトルが赤外線波長域にあり得るLED又はレーザであり得る。このような熱アクチュエータは、基板を少なくとも部分的に通過し且つ多層コーティングも施された基板の前面に配置された吸収層により少なくとも部分的に吸収される電磁放射線を放出することができる。アクチュエータが放出した放射線に関して高い吸収を示すコーティングを、平面ミラーの後面に施すこともできる。使用波長の放射線に関して透明な基板を、平面ミラーの前面に配置することができる。
放熱の目的で、EUV放射線を反射する光学素子は、通常は後面及び/又は周面から冷却される。設置空間に関する問題により、この目的で用いられるヒートシンクは、多くの場合は理想的に設計することができず、このような光学素子の後面で一定でない場所依存的に変わる温度分布を発生させる。原理上、十分な設置空間があれば、基板における温度分布をトモグラフィの3つの空間方向全部で適切に設定又は熱的に均一化することが可能である。
例えば、マイクロリソグラフィ投影レンズに屈折光学素子を有する波面補正装置を配置することが特許文献3から知られている。屈折光学素子の円周面の第1及び第2部分領域に、光学素子を少なくとも部分的に貫通する第1及び第2熱放射線を照射することができる。熱放射線の部分吸収により生じた光学素子内の屈折率分布が、波面誤差を変更又は少なくとも部分的に補正するのに役立つ。
特許文献4は、投影レンズに反射コーティング及びミラー基板を有するミラーの形態の波面補正装置を配置することを開示している。ミラー基板の円周面の第1及び第2部分領域それぞれに、ミラー基板を少なくとも部分的に貫通する第1及び第2熱放射線を照射することができる。熱放射線の部分吸収により生じた基板における温度分布が、波面誤差を変更又は少なくとも部分的に補正するのに役立つミラーの変形をもたらす。
ヒートシンクが引き起こす熱プロファイルを無効にするか又は基板における温度分布を均一化するために、例えば放射源を用いた、又はさらに上述した抵抗発熱体を用いた基板の前面からの付加的な加熱を原理上は行うことができる。しかしながら、ここでの問題は、基板の前面に配置されたEUV放射線を反射するコーティングが付加的な熱の導入により損傷を受け得ること、及び例えば基板の後面の熱プロファイルを基板の前面に対する作用により設定又は調節しようとする場合に、ヒステリシスが起こり得ることである。
国際公開第2012/013747号 国際公開第2009/152959号 国際公開第2013/044936号 PCT/EP2013/000728号明細書
本発明の目的は、光学素子における温度分布の影響の単純化を可能にする光学素子及び光学装置を提供することである。
この目的は、基板と、基板の第1面に配置されてEUV波長域の使用波長を有する放射線を反射するよう構成された第1コーティングと、基板の第2面に配置されて基板の第2面に入射する加熱放射線に影響を及ぼす第2コーティングとを備えた、光学素子により達成される。
本発明による光学素子では、第2コーティングが基板の第2面に、すなわち基板から離間したヒートシンクが通常は配置される面に配置され、この第2コーティングは、基板の第2面に入射する加熱放射線に影響を及ぼすのに役立つ。第2コーティングは、基板の第2面の近くで、基板の第1面の近くで、且つ/又は基板内部で加熱放射線の目標通りの熱導入を発生させるのに特に役立ち得る。
第1面に配置されたコーティングは、EUVコーティングを通常は有するか又はEUVコーティングからなる。かかるEUVコーティングは、通常はEUV波長域の使用波長用の高反射率(HR)コーティングを有する。基板を有害なEUV放射線から保護するために(SPL(「基板保護層」)コーティングとして知られるもの)、且つ/又は光学素子の望ましくない変形を防止するために(ASL(「抗応力層」)コーティングとして知られるもの)、さらに別のコーティングをHRコーティングと基板との間に配置することができる。さらに、EUVコーティング全体を酸化又は腐食から保護することを意図したカバー層又はカバー層系(キャップコーティングとして知られるもの)を、反射コーティングに施すこともできる。
一実施形態では、第2コーティングは、使用波長とは異なり使用波長よりも高い第1加熱波長の加熱放射線を吸収する少なくとも1つの吸収層を有する。通常、加熱波長は、概して約193nmを超える波長域、特に可視波長域又は赤外線波長域、例えば1.5μmよりも高く、特に2000nm〜2100nm又は2300nm〜2500nmの波長域にある。加熱放射線は、吸収層により受光され、吸収層内又は第2面の領域の基板内で熱導入を発生させ、これが基板の熱プロファイルの均一化に役立つ。
基板の厚さ方向での熱プロファイル又は温度勾配の均一化は、特に基板の第1面の領域における付加的な熱導入発生により支援され得る。第1面での熱導入は、例えば、基板の第1面に配置又は位置決めされる発熱体、例えば抵抗発熱体により、且つ/又は1つ又は複数の加熱光源を用いて基板の第1面に付加的な加熱放射線を放射することにより発生させることができる。付加的な加熱放射線の加熱波長は、第1波長と一致させても第1波長とは異なっていてもよい。
一発展形態では、少なくとも1つの吸収層は、基板と第1加熱波長の加熱放射線の反射を抑制するための少なくとも1つの反射防止層との間に配置される。特に、少なくとも1つの吸収層は、基板と、合わせて反射防止コーティングを形成する複数の反射防止層との間に配置することができる。
反射防止層又は反射防止コーティングは、基板の第2面又は吸収層に入射する第1加熱波長の加熱放射線の反射率を低減するのに役立つと共に、入射した加熱放射線のかなりの部分が反射されることを回避するのに役立つ。反射した加熱放射線は、反射防止層又は反射防止コーティングがなければ直接又は間接的に、すなわちさらに他の強反射コンポーネント、例えばヒートシンクを介して他の光学素子、例えばミラー、又は投影露光装置の場合はウェーハに入射し、ここで寄生的な望ましくない加熱をもたらす。
本願の意味の範囲内で、反射防止層又は反射防止コーティングは、反射した加熱放射線の弱め合う干渉により反射率の低下を達成する層又はコーティングを意味すると理解される。つまり、反射防止コーティングの層の層材料及び層厚が、反射防止コーティングに入射する各加熱波長の加熱放射線に関して弱め合う干渉が起こるように選択されるということである。弱め合う干渉に関連する層材料の特性は、合わせて各層材料の複素屈折率b=n−ikを形成する(波面依存)屈折率n及び(波面依存)吸光率kである。
弱め合う干渉をもたらすために、反射防止コーティングは複数の個別層を有し得る。この場合、反射防止コーティングの層構成は、周期的又は部分的に周期的であることが好ましい。しかしながら、反射防止コーティングは、加熱波長の加熱放射線に関する反射防止効果を有するように層厚及び層特性(複素屈折率)を吸収層の特性に一致させた、単一の反射防止層のみを有することもできる。
一発展形態では、第1加熱波長の加熱放射線に関する少なくとも1つの吸収層の吸収率及び/又は少なくとも1つの反射防止層による反射の抑制は、1500nmを超える波長で極大を有する。少なくとも1つの吸収層及び/又は少なくとも1つの反射防止層の層材料は、この場合は上記加熱波長域の加熱波長の加熱放射線に最適化される。
さらに別の一発展形態では、第1加熱波長の加熱放射線を吸収する少なくとも1つの層は、第1加熱波長とは異なる第2加熱波長の加熱放射線を透過させるよう構成される。第2コーティングに設けられたさらに他の層も、第2波長の加熱放射線に関して通常は透明であり、その結果として基板の第2面に入射する第2加熱波長を有する加熱放射線は、事実上妨害されずに基板を貫通することができる。基板の材料は、第2加熱波長の加熱放射線に関して通常は透明であり、その結果として第2加熱波長の加熱放射線がほぼ吸収されずに基板を通過して第1コーティングに入射する。第1コーティングは、この場合、通常は第2加熱波長の加熱放射線を吸収するよう構成され、その結果として使用波長のEUV放射線を反射する光学素子の光学面の近くで熱導入が行われる。このように、適切な場合には、付加的な加熱放射線での基板の第1面の照射をなくすことが可能である。
基板材料は、例えば石英ガラス(SiO)であり得る。しかしながら、EUVミラーにおいては通常、ゼロ膨張材料として知られるもの、すなわちそこで用いられる動作温度の範囲内で非常に低い熱膨張率(CTE)しか有しない材料が基板材料として用いられる。このようなミラー材料は、ごく一部をチタンドープした合成非晶質石英ガラスである。このような市販のケイ酸塩ガラスは、ULE(登録商標)(超低膨張ガラス)という商品名でCorning Inc.により販売されている。約193nm〜約2300nmの加熱波長に関しては、ミラー材料ULE(登録商標)は低吸収を示す。ドープ石英ガラス、具体的にはTiOドープ石英ガラスを用いる代わりに、ガラスセラミックをゼロ交差材料として用いることも可能である。このようなガラスセラミックは、例えばSCHOTTのZERODUR(登録商標)である。
さらに別の一実施形態では、第2加熱波長の加熱放射線に関する少なくとも1つの吸収層の透過率が、1500nm未満の波長で極大を有する。この波長域の第2加熱波長を有する加熱放射線は、ほぼ損失なく層を通過できる。吸収層の材料は、例えばゲルマニウム(Ge)であり、約1.5μmという比較的長い波長で吸収限界を有する。
代替的な一実施形態では、第2コーティングは、第1加熱波長の加熱放射線及び第1加熱波長とは異なる第2加熱波長の加熱放射線を透過させる少なくとも1つの層を有する。第2加熱波長の加熱放射線は、上述のように、基板を透過して第1コーティングの領域で熱導入を発生させる波長域内にあり得る。第1加熱波長は、基板材料により強く吸収される結果として第1波長の加熱放射線の熱導入が実質的に第2コーティングの近くで行われるように選択することができる。
一発展形態では、基板は、第1加熱波長の加熱放射線を少なくとも部分的に吸収する材料から形成される。例として、基板材料はULE(登録商標)であり得る。この場合、第1加熱波長は、通常は200nm未満であるか又は約3700nmを超える。他の基板材料、例えばZerodur(登録商標)等のガラスセラミックでは、加熱放射線が吸収される波長域は、ULE(登録商標)に関して上述した波長域から外れる。
一発展形態では、少なくとも1つの透過層は、基板と、第1加熱波長及び第2加熱波長の加熱放射線の反射を抑制する少なくとも1つの反射防止層との間に配置される。さらに上述したように、反射防止層又は反射防止コーティングは、それがなければ他のコンポーネントで望ましくない熱導入をもたらし得る加熱放射線の反射を防止する。
さらに別の一実施形態では、第1コーティングは、第3加熱波長の加熱放射線を反射するよう構成された少なくとも1つの反射層を有する。この実施形態は、上記実施形態と組み合わせて、すなわち第1及び/又は第2加熱波長の加熱放射線を用いて実施することができ、この場合、第3加熱波長は、通常は第1及び/又は第2加熱波長とは異なる。しかしながら、この実施形態は、第1加熱波長及び第2加熱波長の加熱放射線を用いずに実施することもでき、すなわち、第3加熱波長を有する加熱波長のみが基板の第2面に入射する。反射層は、加熱放射線を反射するためにのみ第1コーティングに導入される追加層であり得る。適切な場合には、反射層又は加熱放射線を反射するコーティングを合わせて形成する複数の反射層は、いずれの場合も基板の第1面に施されるEUVコーティングの一部であり得る。後者が当てはまるのは、特にEUVコーティングがSPLコーティング又はASLコーティングを有する場合であり得る。
この実施形態では、第3加熱波長は、基板材料により弱く又は中強度で吸収されるよう通常は選択される。ULE(登録商標)を基板材料として用いると、加熱放射線の吸収が弱い第3加熱波長は、約400nm〜約2300nmである。加熱放射線の中強吸収は、ミラー本体の(基板の)厚さに応じて約3500nm〜約3700nmの加熱波長で起こる。ここで好ましい波長は、加熱放射線に関する基板の吸収力に応じて、したがって基板の厚さに応じて変わる。
さらに別の一実施形態では、第2コーティングは、第3加熱波長の加熱放射線の反射を抑制する少なくとも1つの反射防止層を有する。さらに上述したように、第3加熱波長に最適化された適切な反射防止コーティングが選択された場合、普通なら他のコンポーネントへの望ましくない熱導入につながり得る光学素子の第2面での加熱放射線の反射を回避又は大幅に低減することができる。
一発展形態では、少なくとも1つの反射層での第3加熱波長を有する加熱放射線の反射率及び/又は第3加熱波長に関する少なくとも1つの反射防止層による加熱放射線の反射の抑制は、3500nm〜3700nm、好ましくは3550nm〜3650nmの波長域で極大を有する。少なくとも1つの反射層又は少なくとも1つの反射防止層は、上記波長域にある加熱放射線に最適化される。少なくとも1つの反射層がSPLコーティング又はASLコーティングである場合、その層材料又は層厚は、上記波長域の加熱放射線の反射に最適化されるよう選択することもできる。
この実施形態では、第3波長の加熱放射線が基板材料により中強度で吸収されて、反射層で反射されて基板内部に戻った放射線部分が基板の第2面から出る前に完全に吸収されるようにすれば、通常は有利である。
代替的な一実施形態では、第2コーティングは、第1(通常は直線)偏光状態で第3波長の加熱放射線を透過させ且つ第1偏光状態とは異なる第2(通常は直線)偏光状態で第3波長の加熱放射線を反射するよう構成された、偏光選択層を有する。この実施形態では、加熱放射線は、表面法線に対して(ゼロ以外の)角度を付けて基板の第2面に入射する。加熱放射線は、例えばレーザの形態の加熱光源によって又は場合によっては偏光フィルタを用いて発生させるような、通常は直線偏光された加熱放射線である。
この実施形態では、加熱光源が発生させた加熱放射線は、通常は第1偏光状態で(すなわち直線偏光されて)偏光選択層に入射してこれを透過し、その結果として、反射の抑制又は反射防止層としての偏光選択層の利用により入射した加熱放射線のごく一部のみが反射される。透過した加熱放射線は、基板を通過し、第1コーティングの反射層で基板の第2面の方向に反射され、偏光選択層に再度入射する。加熱放射線が偏光選択層で反射して基板内部に戻ることを確実にするために、加熱放射線は、基板内部を通る際に第1偏光状態から通常は同様に直線偏光である第2偏光状態に変換されなければならない。
一発展形態では、光学素子はさらに、反射層と基板との間で第1コーティングに又は偏光選択層と基板との間で第2コーティングに配置される少なくとも1つの偏光変換層を有する。加熱放射線は、通常は偏光変換層を2回通過し、偏光変換層は、その過程で加熱放射線の偏光方向を90°回転させ、その結果としてs偏光加熱放射線からp偏光加熱放射線が生成されるか又はその逆となる。適切な場合には、偏光変換層は、両方がいずれの場合も偏光状態の変化(リターデーション)を引き起こす第1コーティング及び第2コーティングの両方に設けることができ、これは要するに偏光方向の90°回転をもたらす。
一発展形態では、第2コーティングは、第3加熱波長の加熱放射線を、但し適切な場合には第1偏光状態(上記参照)でのみ透過させるよう構成される。反射防止層、偏光選択層、及び存在する場合は同じく変更変換層は、第2面から基板に入射する第3加熱波長の加熱放射線を透過させる。今述べた実施形態を、第1及び第2加熱波長の加熱放射線を発生させるさらに上述した実施形態と組み合わせる場合、第2コーティングが第3加熱波長の加熱放射線を透過させるよう留意しなければならない。特に、第1、第2、及び第3加熱波長を異なるように選択すべきである。
一実施形態では、基板は、第2及び/又は第3波長の加熱放射線に関して少なくとも部分的に透明な材料から形成される。基板材料は、例えばULE(登録商標)とすることができ、これは、さらに上述したように約400nm〜約2300nmの波長に関して実質的に透明である。特に、偏光加熱放射線を用いるさらに上述した実施形態では、基板は第3加熱放射線に関して透明である。
さらに別の一実施形態では、光学素子は、EUVミラーの形態又はEUVマスクの形態で構成される。EUVミラーは、通常はその表面全体でEUV放射線を反射するのに役立つ。EUVマスクは、EUV放射線を反射する部分領域と、EUV放射線を反射しないか又は多少反射するにすぎない(通常は吸収)部分領域とを有し、これらが合わせて、照明ユニットによるEUV放射線で照明され且つ投影レンズを用いてウェーハに結像される構造を形成する。反射した構造は、EUV放射線の最大限の割合を反射すべきであり、EUVコーティング又はHRコーティングにより形成することができる。
本発明のさらに別の一態様は、上述したような少なくとも1つの光学素子と、光学素子に熱影響を及ぼす少なくとも1つのデバイスとを備えた光学装置であって、上記デバイスは、少なくとも1つの加熱波長の加熱放射線を発生させる少なくとも1つの、好ましくは複数の加熱光源を有し、且つ光学素子の基板の第2面に加熱放射線を照射するよう構成される光学装置に関する。
この目的で、加熱放射線は、ヒートシンクと基板の第2面との間の中間空間へ通常は誘導されるか、又は中間空間の領域で発生し、すなわち加熱光源がそこに配置される。少なくとも1つの光学素子を収容した光学装置は、例えば、EUVリソグラフィ装置の投影光学系、EUVマスクを検査するシステム、又はEUVリソグラフィ装置であり得る。
光学素子への目標通りの局所的熱導入を行うために、デバイスは、基板の第2面においてそれぞれ異なる場所に加熱放射線を指向させる複数の加熱光源を通常は有する。局所的熱導入に目標通りに影響を及ぼすと共に、このようにして光学素子又は基板の熱プロファイルの均一化を行うために、熱影響用のデバイスは、加熱光源の放射出力を相互に独立して設定又は調節するよう構成される。
一実施形態では、熱影響用のデバイスは、格子型又は行列型の配置の複数の加熱光源を有する。加熱光源が等距離で配置された格子型配置は、所望の空間分解能で光学素子に熱影響を及ぼすことを可能にする。ビーム整形に適した光学系を、光源のそれぞれの上流に接続することができる。2つ以上の加熱波長の加熱放射線が用いられる場合、適切な場合には、各加熱波長を有する加熱放射線を発生させるようそれぞれ構成された加熱光源の2つ以上の加熱光源配置をデバイスに設けることができる。
加熱放射線の入力結合のために、例えば加熱ダイオードの形態の複数の加熱光源を、ヒートシンクのうち基板に面した側に通常は格子型配置で取り付けることができる。しかしながら、加熱光源をヒートシンクから離して配置すること、及び例えば光ファイバケーブルの形態のビーム誘導デバイスを用いてヒートシンクと光学素子の第2面との間の中間空間に加熱放射線を誘導し、ここで偏向素子、例えば偏向プリズム又はミラーを用いて基板の第2面へ指向させることも可能である。
一実施形態では、光学装置はEUVリソグラフィ装置の形態で構成される。熱影響を及ぼすことが可能な光学素子は、例えばEUVリソグラフィ装置の照明ユニット又は投影レンズに配置されたEUVミラーであり得るが、EUVマスクでもあり得る。
本発明のさらに他の特徴及び利点は、本発明に必須の詳細を示す図面の図に基づいて、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得られる。個々の特徴は、それぞれ単独で又は本発明の一変形形態においてまとめて任意の組み合わせで実現することができる。
例示的な実施形態を概略図で示し、以下の説明において説明する。
加熱放射線がEUVミラーの底面に配置されたコーティングの吸収層で吸収される、EUVミラーの形態の光学素子及びEUVミラーに熱影響を及ぼすデバイスの概略図を示す。 第1加熱波長の加熱放射線がコーティングで吸収され、第2加熱波長の加熱放射線がコーティングを透過する、図1と同様の図を示す。 第1加熱波長の加熱放射線がミラー基板の内部に吸収され、第2加熱波長の加熱放射線がコーティングを透過する、図1と同様の図を示す。 第3加熱波長の加熱放射線がEUVミラーの前面に配置されたコーティングの反射層により反射される、図2aと同様の概略図を示す。 第3加熱波長の加熱放射線がEUVミラーの前面に配置されたコーティングの反射層により反射される、図2aと同様の概略図を示す。 第3加熱波長の加熱放射線がEUVミラーの前面に配置されたコーティングの反射層により反射される、図2aと同様の概略図を示す。 EUVリソグラフィ装置の概略図を示す。
同一又は機能的に同一のコンポーネントに関しては、同一の参照符号を図面の以下の説明で用いる。
図1は、ULE(登録商標)でできた基板2と、基板2の第1面(上面)2aに施されたEUVコーティングの形態の第1コーティング3と、第1面の反対側に位置付けられる基板2の第2面(底面)2bに施された第2コーティング4とを有する、EUVミラーの形態の光学素子1を概略的に示す。
EUVコーティング3は、使用波長λEUVのEUV放射線5を反射するコーティング3b(HRコーティングとして知られるもの)を有する。反射コーティング3bには、カバー層又はカバー層系(キャップコーティング3cとして知られるもの)がさらに施され、これは、例えばEUVミラー1が水素プラズマで洗浄される場合にEUVコーティング3の全体を酸化又は腐食から保護するためのものである。キャップコーティング3cは、周囲環境とのEUVミラー1の境界面を形成するEUVミラー1の光学面6に隣接して配置される。
反射コーティング3bは、通常は異なる屈折率を有する2つの材料の層対からなる複数の個別層(図1には図示せず)を有する。λEUV=13.5nmの範囲の使用波長のEUV放射線5が用いられる場合、個別層は通常はモリブデン及びケイ素でできている。使用波長λEUVに応じて、他の材料の組合せ、例えばモリブデン及びベリリウム、ルテニウム及びベリリウム、又はランタン及びBC等も同様に可能である。個別層に加えて、反射コーティング3bは、拡散を防止する中間層(バリア層として知られるもの)を通常は有する。
図1のEUVコーティング3は、反射コーティング3bの下に、基板2を有害なEUV放射線5から保護するために(基板保護層)コーティング3aとして知られるものを有する。SPLコーティング3aに加えて、又はその代わりに、層応力に起因した望ましくない変形を回避するために、EUVミラー1の反射コーティング3bの下にASL(応力防止層)コーティングとして知られるものを設けることもできる。
図1は、EUVミラー1に熱影響を及ぼすデバイス20も同様に示し、これは、図1には例として2つを示す複数の加熱光源8を有し、ヒートシンク21に取り付けることができる。加熱光源8は、基板2の第2面2b、より詳細には第2コーティング4に照射する第1加熱波長λ1Hの加熱放射線9を発生させるよう構成される。
第2コーティング4は吸収層4aを有し、これは、図示の例では基板2の底面2bに直接施され、且つ第1加熱波長λ1Hの加熱放射線9に関する吸収特性を有する。吸収層4aの材料は、例えばゲルマニウム(Ge)層であり得る。ゲルマニウムは、約1.5μm、特に400nm〜1000nmの波長まで十分に透明である。第1加熱波長λ1Hの加熱放射線9の反射を抑制するのに役立つ反射防止層4bが、吸収層4aに施される。反射防止層4bは、例えば多層コーティング又は積層体、例えば以下の積層体であり得る:(1Si4.981Si。この積層体に関する詳細は、独国特許出願第102014204171.6号から得ることができ、この態様に関して上記出願を本願の内容に援用する。
図示の例では、第1加熱波長λ1Hは、約2000nmの赤外線領域内にあり、第1加熱波長λ1Hの典型値は、約2000nm〜約2100nm又は2300nm〜2500nmである。吸収層4aの材料は、吸収率が1.5μmを超える上記波長域で極大を有するよう選択される。しかしながら、広い波長域にわたる電磁放射線に関して強い吸収特性を有する材料があるので、吸収層4aが上記波長域内でその吸収率A1Hの極大を有する必要があるとは限らない。
反射防止層4bの材料及びその層厚は、反射防止効果が上記波長域内で起こる、すなわち反射防止層4bに関しては第1加熱波長λ1Hで加熱放射線9の反射R1Hの抑制が極大となるよう選択される。個々の反射防止層4bの代わりに、反射防止コーティング、すなわち合わせて反射防止効果を有する複数の反射防止層4bを第2コーティング4に形成することもできる。
加熱放射線9は、基板2の底面2bの近く又はそれに隣接する基板内部で所望の温度プロファイルをもたらすために、EUVミラー1に熱影響を及ぼす、より詳細には吸収層4aへの目標通りの場所依存熱導入を発生させるのに役立つ。所望の温度プロファイルは、ヒートシンク21の存在に起因して基板2の底面2bの領域で生じた熱プロファイルに反する熱プロファイルに通常は対応し、その結果として、全体として理想的な場合には底面2b全体で一定した温度が基板2において定まる。
したがって、通常は複数の追加の加熱光源15が発生させる付加的な加熱放射線14を基板2の上面2aに照射することにより、基板2の上面2aで温度分布の均一化を行うこともできる。図示の例では、追加の加熱光源15の加熱波長λ1Hは第1加熱波長λ1Hに相当するが、そうする必要があるとは限らない。
動作中、EUV放射線5はEUVミラー1に入射し、その強度分布は、光学面6にわたって場所依存的に変わり、概して経時的に一定でない。場所依存的に変わるEUV放射線5の強度分布は、EUVミラー1の上面2aで局所的に変わる熱導入を、したがって空間的又は時間的に一定でない温度分布をもたらす。追加の加熱放射線14は、対向加熱に役立ち、すなわち基板2又はEUVコーティング3が比較的低温である領域が付加的に加熱されることで、温度分布が均一化され、且つ理想的な場合には光学面6で全体的に一定の温度が得られる。
図2aに示す例では、図1とは対照的に、基板2の上面2aが基板2の底面2bから、すなわち基板2を通して加熱される。この目的で、第2加熱光源10がヒートシンク21に配置され、図示の例では約400nmである第2加熱波長λ2Hの第2加熱放射線11を発生させ、その典型値は約400nm〜約1500nmである。
第2コーティング4、より詳細には第1加熱波長λ1Hの加熱放射線9を吸収する層4aは、第2加熱波長λ2Hに関して透明である。第2加熱波長λ2Hの加熱放射線11は、基板2を透過してEUVコーティング3で吸収される。EUVコーティング3による吸収が十分でない場合、付加的な吸収層又はコーティング、例えば金属層を、適切な場合にはEUVコーティング3のうち基板2に面した側に設けることができる。
理想的な場合には、反射防止層4bは、反射の抑制が第1加熱波長λ1Hの加熱放射線9及び第2加熱波長λ2Hの加熱放射線11の両方に関して最大であるよう構成される。適切な場合には、第2加熱波長λ2Hの加熱放射線11を透過させる層4aは、第2加熱波長λ2H及び場合によっては第1加熱波長λ1Hに関する反射防止層としても働くことができるので、付加的な反射防止層を設けなくてもよくなる。
図2bに示す代替的且つ例示的な一実施形態では、第2コーティング4は、第1加熱波長λ1Hの加熱放射線9及び第2加熱波長λ2Hの加熱放射線11の両方を透過させる層4a’を有する。図示の例の透過層4a’は、ゲルマニウム(Ge)でできており、両方の加熱波長λ1H、λ2Hに関して高い透過率T1H、T2Hを有する。第2加熱光源10が発生させた第2加熱波長λ2Hの加熱放射線11は、図2aに示すように基板2を通過し、EUVコーティング3で、より詳細にはSPLコーティング3cで吸収されることにより、ここに熱導入をもたらす。第1加熱光源8が発生させた赤外線領域の第1加熱波長λ1Hの加熱放射線9は、ULE(登録商標)でできた基板2の内部で強く吸収され、したがって基板2の底面2bの近くで熱導入をもたらす。
第2コーティング4は、第1加熱波長λ1Hの加熱放射線9の反射の抑制及び第2加熱波長λ2Hの加熱放射線11の反射の抑制の両方に役立つ反射防止コーティング又は反射防止層4bを有する。適切な場合には、透過層4a’を設けないことも可能である。第2加熱波長λ2Hは、約2650nm〜約2800nm又は約4000nm〜約10000nm、特に4500nm〜5500nmであるよう選択され得る。前の例によれば、第1加熱波長λ1Hは、約2000nm〜約2100nm及び約2300nm〜約2500nmであり得る。
図3a〜cは、EUVコーティング3が、第3加熱光源12が発生させた第3加熱波長λ3Hの加熱放射線13を反射するよう構成された付加的な最下層3dを有する、EUVミラー1の例を示す。図3a〜cに示すような付加的な反射層3dの代わりに、適切な場合には、SPLコーティング3aが第3加熱波長λ3Hの加熱放射線13を反射する層として働くことも可能であり、その結果として付加的な反射層3dを省くことができる。第3加熱波長λ3Hの加熱放射線13は、基板2の内部で熱導入を発生させるのに役立ち、これは同様に温度分布の均一化に役立つ。
図3aは、第1加熱波長λ1Hの加熱放射線9及び第2加熱波長λ2Hの加熱放射線11が図2aと同様に供給される、EUVミラー1の例を示す。さらに、第3加熱光源12が発生させた第3加熱波長λ3Hを有する加熱放射線13が、第2コーティング4を透過し、基板2を通過し、反射層3dに入射し、反射層3dで反射して基板2内に戻る。この場合、第3加熱波長λ3Hの加熱放射線13に関する基板2のULE(登録商標)材料の吸収率が中強度なので、反射層3dで反射された加熱放射線13は、基板2の底面2bまで伝播せず底面2bで出ることができない。
加熱放射線13が中強度で基板2により吸収される図3aに示す例では、第3加熱波長λ3Hは約3600nmであり、この場合の第3加熱波長λ3Hの典型値は、基板2の厚さに応じて約3500nm〜約3700nmである。基板2の厚さが特定されていれば、基板2の材料、この場合はULE(登録商標)に関する波長依存透過曲線に基づいて、最適な加熱波長を確認することが可能である。同様の関係が、異なる材料、例えばZerodur(登録商標)等でできた基板2にも当てはまる。反射層3dの反射率R3Hは、上記波長域で最大である、又は極大を有する。
図3aに示す例では、第2コーティング4は、第1加熱波長λ1Hの加熱放射線9の反射の抑制及び第2加熱波長λ2Hの加熱放射線11の反射の抑制に加えて第3加熱波長λ3Hの加熱放射線13の反射を抑制するようにも構成された反射防止層4bを有する。反射防止層4bは、通常は各加熱波長λ1H、λ2H、λ2Hで反射の抑制の極大又は極小反射率を有する。
図2a、b、及び図3aに示す例では、加熱放射線9、11、13が基板2の底面2bに対して実質的に垂直に揃えられるが、図3bに示す例では、第3加熱波長λ3Hの加熱放射線13が、基板2の底面2bの表面法線に関して通常は約10°以下の角度αに揃えられる。角度αに加熱放射線13を揃えるために、第3加熱光源12は、適切な場合には適切に傾けられるようにヒートシンク21上に位置決めすることができ、且つ/又はその放出特性を適当に設定することができる。図3bで同様に分かるように、例えばレーザダイオードとして構成され得る第3加熱光源12は、図3bに示す例では図平面に対応するXYZ座標系のXZ平面に関して第1偏光状態(s偏光)を有する直線偏光加熱放射線13を発生させる。
図3bに示す例では、第2コーティング4は、第3加熱波長λ3Hのs偏光加熱放射線13を透過させる偏光選択層4a’’を有し、その結果として基板2を通過して加熱放射線13を反射する第1コーティング3の層3dで反射される。図3bでは、基板2の上面2aと加熱放射線13を反射する層3dとの間に偏光変換層3eが配置され、これは、第3加熱波長λ3Hの加熱放射線を2回通過させ、反射した加熱放射線13がp偏光となるように加熱放射線13の偏光方向を90°回転させる。p偏光加熱放射線13は、第2コーティング4の偏光選択層4a’’に入射し、それにより反射されて基板2の内部に戻る。
図3cに示すEUVミラー1は、第1コーティング3ではなく第2コーティング4に偏光変換層4cが設けられている点のみが、図3bに示すEUVミラー1と異なる。s偏光加熱放射線13は、基板2に入る前に偏光変換層3cを通過してそれにより円偏光される。反射層3dで反射された円偏光加熱放射線13は、偏光変換層4cに再度入射し、p偏光加熱放射線13に変換される。p偏光加熱放射線13は、偏光選択層4a’’に入射し、それにより反射されて基板2に戻る。
図3b及び図3cに示す例では、第3加熱波長λ3Hは、基板2によりごくわずかに吸収されるよう選択され、すなわち通常は約400nm〜約2300nmである。図3a〜cで分かるように、第2コーティング4の全体が、第3加熱波長λ3Hの加熱放射線13及び第2加熱波長λ2Hの加熱放射線11に関して透過性であるよう構成される。偏光選択層4a’’は、基板2の底面2bの領域を加熱するために第1加熱波長λ1Hの加熱放射線9を吸収するようここでは構成される。
図2a、b及び図3a〜cに関連してさらに上述したデバイス20において、いずれの場合も、各加熱波長λ1H、λ2H、λ3Hの加熱放射線9、11、13を発生させる第1、第2、又は第3加熱光源8、10、12のみが示されている。しかしながら、通常は複数の第1、第2、又は第3加熱光源8、10、12が格子型配置(行列)でヒートシンク21に配置されることで、所望の空間分解能でのEUVミラーの熱影響を達成する。加熱光源が発生させた加熱放射線8、10、12は実質的に単色とすることができ、すなわち、例えばレーザダイオード又はLEDの場合のように放射強度が加熱波長で最大付近に集中する。代替的に、比較的広帯域の波長域で加熱放射線を放出する加熱光源を用いて、所望の加熱波長又は狭帯域の加熱波長域を適切な波長選択フィルタにより選択させることも可能である。
図1〜図3cに関連してさらに上掲したデバイス20の代替として、第1、第2、及び/又は第3加熱光源8、10、12をヒートシンク21から離して配置して、例えば光ファイバケーブルの形態のビーム誘導デバイスによりEUVミラー1に供給させることができる。この場合は加熱放射線9、11、13を基板2と位置合わせするために、例えば光ファイバケーブルから出る加熱放射線9、11、13を基板2の底面2bの方向に偏向させる偏向デバイスを、ヒートシンク21に取り付けることが可能である。
図4は、図1、図2a、b、又は図3a〜cのEUVミラー1を組み込むことができるEUVリソグラフィ装置101の形態の光学装置を非常に概略的に示す。EUVリソグラフィ装置101は、50nm未満、特に約5nm〜約15nmのEUV波長域で高エネルギー密度を有するEUV放射線を発生させるEUV光源102を有する。EUV光源102は、例えば、レーザ誘起プズマを発生させるプラズマ光源の形態をとり得るか、又はシンクロトロン放射源として形成され得る。特に前者の場合、EUV光源102のEUV放射線を照明ビーム104に集束させて、このようにしてエネルギー密度をさらに高めるために、図4に示すように、コレクタミラー103を用いることができる。照明ビーム104は、本例の場合は5個の反射光学素子112〜116(ミラー)を有する照明系110による構造化物体Mの照明に役立つ。
構造化物体Mは、例えば反射型マスクとすることができ、これは、物体M上に少なくとも1つの構造を生成するための反射領域及び非反射領域又は少なくとも反射性がかなり低い領域を有する。代替的に、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、これらは、各ミラーに対するEUV放射線104の入射角を設定するために、1次元又は多次元配置で配置され且つ場合によっては少なくとも1つの軸に関して可動である。
構造化物体Mは、照明ビーム104の一部を反射して投影ビーム経路105を形成し、投影ビーム経路105は、構造化物体Mの構造に関する情報を運ぶと共に投影レンズ120に放射され、投影レンズ120は、構造化物体M又はその各部分領域の投影像を基板W上に生成する。基板W、例えばウェーハは、半導体材料、例えばケイ素を含み、ウェーハステージWSとも称するマウントに配置される。
本例では、投影レンズ120は、構造化物体M上にある構造の像をウェーハW上に生成するために6個の反射光学素子121〜126(ミラー)を有する。投影レンズ120のミラーの数は、通常は4個〜8個であるが、2つしかミラーを用いない場合もあり得る。
構造化物体Mの各物点OPをウェーハW上の各像点IPに結像する際に高い結像品質を達成するために、ミラー121〜126の表面形態には最高の要件が課される。また、ミラー121〜126の相互に対する位置又は位置合わせと、物体M及び基板Wに対する位置又は位置合わせとも、ナノメートル範囲の精度を要する。EUVミラー121〜126のそれぞれを、図1、図2a、b、及び図3a〜cに関連してさらに上述したように構成することができ、例えば上述したように構成することができる熱的操作用の専用デバイス20を、それに割り当てることができる。
図4に示す投影レンズ120では、第6ミラー126は、図3aに示す熱影響を及ぼすことが可能なEUVミラー1の形態で構成され、それに割り当てられた熱的操作用のデバイス21は、EUVミラー16における所望の通常は均一な温度分布を設定すると共に第6EUVミラー126の光学面6(図3a参照)上の望ましくない変形及びその結果としての望ましくない収差を回避するために、加熱光源8、10、12(図4には図示せず)を個別に駆動するよう構成される。
EUVミラー126又は光学面6の温度及び/又はEUVミラー126の基板2の温度を捕捉する1つ又は複数のセンサを、EUVリソグラフィ装置101に配置することがさらに可能であることにより、熱影響用のデバイス20は、EUVミラー126において所望の場所依存且つ時間依存熱導入を目標通りにもたらすためにEUVミラー126への場所依存熱導入の調節を行うことができ、その結果として、EUVミラー126の温度分布が均一化される。
付加的又は代替的に、図2a、b又は図3a〜cに示すように、EUVマスク130にデバイス20が熱影響を及ぼすことも可能である。EUVマスク130は、この場合、さらに上述したEUVミラー1のように構成され、入射したEUV放射線を反射しないか又はごくわずかに反射する吸収体材料の形態の部分領域が、EUVコーティング3の上面に付加的に形成される。吸収部分領域は、反射部分領域と共に、結像対象のEUVマスク130の構造を形成する。
さらに上述したEUVミラー1又は熱影響用のデバイス20を、EUV波長域用の他の光学系で、例えばEUVマスクの検査システムで有利に用いることもできることを理解されたい。

Claims (19)

  1. 光学素子(1、126)であって、
    基板(2)と、
    該基板(2)の第1面(2a)上に配置され且つEUV波長域の使用波長(λEUV)を有する放射線(5)を反射するよう構成された第1コーティング(3)と、
    前記基板(2)の第2面(2b)上に配置された、前記基板(2)の前記第2面(2b)を照射する加熱放射線(9、11、13)に影響を及ぼす第2コーティング(4)と
    を備え、
    前記第1コーティング(3)は、前記基板(2)を通過した第3加熱波長(λ3H)の加熱放射線(13)を反射して前記基板(2)内に戻すよう構成された少なくとも1つの反射層(3d)を有する光学素子。
  2. 請求項1に記載の光学素子において、前記第2コーティング(4)は、前記使用波長(λEUV)とは異なる第1加熱波長(λ1H)の加熱放射線(9)を吸収する少なくとも1つの吸収層(4a)を有する光学素子。
  3. 請求項2に記載の光学素子において、前記少なくとも1つの吸収層(4a)は、前記基板(2)と前記第1加熱波長(λ1H)の前記加熱放射線(9)の反射を抑制する少なくとも1つの反射防止層(4b)との間に配置される光学素子。
  4. 請求項2又は3に記載の光学素子において、前記第1加熱波長(λ 1H )は1500nmよりも高く、前記第1加熱波長(λ1H)の加熱放射線(9)に関する前記少なくとも1つの吸収層(4a)の吸収率(A1H)及び/又は前記少なくとも1つの反射防止層(4b)による反射の抑制が、1500nmを超える波長で極大を有する光学素子。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学素子において、第1加熱波長(λ1H)の加熱放射線(9)を吸収する前記少なくとも1つの層(4a)は、前記第1加熱波長とは異なる第2加熱波長(λ2H)の加熱放射線(11)を透過させるよう構成される光学素子。
  6. 請求項5に記載の光学素子において、前記第2加熱波長(λ 2H )は400nm〜1500nmであり、前記第2加熱波長(λ2H)の加熱放射線(4)に関する前記少なくとも1つの吸収層(4a)の透過率(T2H)が、1500nm未満の波長で極大を有する光学素子。
  7. 請求項1に記載の光学素子において、前記第2コーティング(4)は、第1加熱波長(λ1H)の加熱放射線(9)及び前記第1加熱波長とは異なる第2加熱波長(λ2H)の加熱放射線(11)を透過させる少なくとも1つの層(4a’)を有する光学素子。
  8. 請求項7に記載の光学素子において、前記基板(2)は、前記第1加熱波長(λ1H)の加熱放射線(11)を少なくとも部分的に吸収する材料から形成される光学素子。
  9. 請求項7又は8に記載の光学素子において、前記少なくとも1つの透過層(4a’)は、前記基板(2)と前記第1加熱波長(λ1H)及び前記第2加熱波長(λ2H)の前記加熱放射線(9、11)の反射を抑制する少なくとも1つの反射防止層(4b)との間に配置される光学素子。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学素子において、前記第2コーティング(4)は、前記第3加熱波長(λ3H)の加熱放射線(13)の反射を抑制する少なくとも1つの反射防止層(4b)を有する光学素子。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の光学素子において、前記第3加熱波長(λ 3H )は3500nm〜3700nmであり、前記第3加熱波長(λ3H)に関する前記反射層(3d)での前記加熱放射線(13)の反射率(R1H)及び/又は前記少なくとも1つの反射防止層(4b)による前記加熱放射線(13)の反射の抑制は、3500nm〜3700nmの波長域で極大を有する光学素子。
  12. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学素子において、前記第2コーティング(4)は、第1直線偏光状態(s)で前記第3波長(λ3H)の加熱放射線(13)を透過させ且つ前記第1直線偏光状態とは異なる第2直線偏光状態(p)で前記第3波長(λ3H)の加熱放射線(13)を反射するよう構成された、偏光選択層(4a’’)を有する光学素子。
  13. 請求項12に記載の光学素子において、前記反射層(3d)と前記基板(2)との間で前記第1コーティング(3)に又は前記偏光選択層(4a’’)と前記基板(2)との間で前記第2コーティング(4)に配置された、少なくとも1つの偏光変換層(3e、4c)をさらに備えた光学素子。
  14. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の光学素子において、前記第2コーティング(4)は、前記第3加熱波長(λ3H)の加熱放射線(13)を透過させるよう構成される光学素子。
  15. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の光学素子において、前記基板(2)は、前記第2及び/又は前記第3波長(λ2H、λ3H)の前記加熱放射線(11、13)に関して少なくとも部分的に透明である材料から形成される光学素子。
  16. 請求項1〜15のいずれか1項に記載の光学素子において、EUVミラー(1、126)又はEUVマスク(130)として構成された光学素子。
  17. 光学装置(101)であって、請求項1〜16のいずれか1項に記載の少なくとも1つの光学素子(126)と、該光学素子(126)に熱影響を及ぼす少なくとも1つのデバイス(20)とを備え、該デバイスは、少なくとも1つの加熱波長(λ1H、λ2H、λ3H)の加熱放射線(9、11、13)を発生させる少なくとも1つの加熱光源(8、10、12)を有し、且つ前記光学素子(126)の前記基板(2)の前記第2面(2b)に加熱放射線(9、11、13)を照射するよう構成される光学装置。
  18. 請求項17に記載の光学装置において、前記デバイス(20)は、格子型配置の複数の加熱光源(8、10、12)を有する光学装置。
  19. 請求項17又は18に記載の光学装置において、EUVリソグラフィ装置(101)の形態で構成された光学装置。
JP2017509648A 2014-08-19 2015-07-16 加熱放射に影響を及ぼすコーティングを有する光学素子及び光学装置 Active JP6400183B2 (ja)

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