JP2005522026A - Condensing unit comprising a reflective element for an illumination optical system using a wavelength of 193 nm or less - Google Patents
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Abstract
本発明は193nm、好ましくは極短紫外線(EUV)領域の波長を用いる照明光学系のための集光ユニットに関するものである。この集光ユニットは光学的な作用を有する少なくとも1つの反射鏡シェルを有してなる。光線は反射鏡シェルの表面接線に対して20°より小さい角度をなして当たる。前記反射鏡シェルの少なくとも一部に少なくとも1つの回折格子周期を有してなる周期構造が設けられている。回転軸線に対して回転対称に設けられた複数の反射鏡シェルは、共通の回転軸線の周りに入れ子状に設けられている。The present invention relates to a condensing unit for an illumination optical system using wavelengths of 193 nm, preferably in the extreme short ultraviolet (EUV) region. This condensing unit comprises at least one reflector shell having an optical action. The light beam strikes the surface tangent to the reflector shell at an angle of less than 20 °. A periodic structure having at least one diffraction grating period is provided on at least a part of the reflector shell. The plurality of reflecting mirror shells provided to be rotationally symmetric with respect to the rotation axis are provided in a nested manner around the common rotation axis.
Description
本発明は、193nm以下、好ましくは126nm以下、特に極短紫外線(EUV)領域の波長を用いる照明光学系のための集光ユニットに関するものである。この集光ユニットは、物体から発せられる光束の光線を受容し、このような光束の光線に対して光学的な作用を有する少なくとも1つの反射鏡シェル(椀形反射鏡)を有してなる。 The present invention relates to a condensing unit for an illumination optical system using a wavelength of 193 nm or less, preferably 126 nm or less, particularly in the extreme short ultraviolet (EUV) region. This condensing unit has at least one reflecting mirror shell (saddle-shaped reflecting mirror) that receives a light beam of a light beam emitted from an object and has an optical action on the light beam of such a light beam.
光束の光線は、反射鏡シェルの表面接線に対して20°より小さい角度をなして当たるのが好適である。 It is preferable that the light beam strikes the surface tangent to the reflector shell at an angle of less than 20 °.
本発明はまた、このような集光器を備えた照明光学系、本発明に係る照明光学系を備えた投影露光装置および微細構造を露光する方法も提供する。 The present invention also provides an illumination optical system including such a condenser, a projection exposure apparatus including the illumination optical system according to the present invention, and a method for exposing a fine structure.
193nm以下の波長、特にX線領域の波長のための入れ子式の集光器は、多くの文献から周知となっている。 Nested concentrators for wavelengths below 193 nm, in particular in the X-ray region, are well known from many documents.
例えば米国特許第5768339号明細書(特許文献1)には、X線のためのコリメータが記載され、このコリメータは、多数の入れ子式の放物面形状の反射鏡を有している。米国特許第5768339号明細書に記載のコリメータは、X線光源から等方的に放射される光束を平行な光線にするためのものである。 For example, US Pat. No. 5,768,339 (Patent Document 1) describes a collimator for X-rays, and this collimator has a large number of nested parabolic reflectors. The collimator described in US Pat. No. 5,768,339 is for making a light beam emitted isotropically from an X-ray light source into a parallel light beam.
米国特許第1865441号明細書(特許文献2)から、X線のための入れ子式の集光器が周知となっており、この集光器も米国特許第5768339号明細書に記載の装置と同様に、光源から等方的に放射されるX線を平行な光束にコリメートするために用いられる。 From US Pat. No. 1,865,441 (Patent Document 2) a nested concentrator for X-rays is known which is similar to the device described in US Pat. No. 5,768,339. In addition, it is used to collimate X-rays emitted isotropically from a light source into parallel light beams.
米国特許第5763930号明細書(特許文献3)には、ピンチプラズマ光源のための入れ子式の集光器が開示され、この集光器は光源から放射される光線を集めて導波管内へと束ねるためのものである。 U.S. Pat. No. 5,763,930 discloses a nested concentrator for a pinch plasma light source that collects light emitted from the light source into a waveguide. It is for bundling.
米国特許第5745547号明細書(特許文献4)には、多重チャンネル光学系の構成が多数開示されている。これらは多重反射によって光源からの光線、特にX線を一点に集束させるものである。 US Pat. No. 5,745,547 (Patent Document 4) discloses many configurations of a multi-channel optical system. These focus light rays from the light source, particularly X-rays, at one point by multiple reflection.
米国特許第5745547号明細書に開示された発明は、特に高い透過効率を達成するために、楕円形に形成された反射鏡を提唱している。 The invention disclosed in US Pat. No. 5,745,547 proposes an ellipsoidal reflector in order to achieve particularly high transmission efficiency.
独国特許発明第3001059号明細書(特許文献5)から、X線を用いたリソグラフィーシステムにおいて使用するための構成が周知となっている。これはX線光源とマスクの間に放物面状の入れ子式の反射鏡を設けたものである。これらの反射鏡は、発散するX線が平行な出射光束となるように配設されている。 From German Patent No. 3001059 (Patent Document 5), a configuration for use in a lithography system using X-rays is known. This is a parabolic telescopic reflector provided between an X-ray light source and a mask. These reflecting mirrors are arranged so that the diverging X-rays become parallel outgoing light beams.
独国特許発明第3001059号明細書に記載の発明もまた、X線リソグラフィーにおいて光線を良好に平行化するためだけに用いられる。 The invention described in DE 3001059 is also used only for good collimation of light rays in X-ray lithography.
国際公開第99/27542号パンフレット(特許文献6)に記載の入れ子式の反射鏡は、X線プロキシミティ・リソグラフィー装置において、光源からの光を再集束させ、仮想光源を形成するために用いられる。入れ子式のシェルは楕円面形状とすることができる。 The telescopic reflector described in WO99 / 27542 (Patent Document 6) is used to refocus light from a light source and form a virtual light source in an X-ray proximity lithography apparatus. . The telescopic shell can be elliptical.
米国特許第6064072号明細書(特許文献7)から高エネルギー光子源のための入れ子式の反射鏡が周知となっている。この装置は、発散するX線を平行に進行する光束にするためのものである。 US Pat. No. 6,064,072 discloses a telescopic reflector for a high energy photon source. This apparatus is for making divergent X-rays into parallel light beams.
国際公開第00/63922号パンフレット(特許文献8)には、中性子線を平行化するための入れ子式の集光器が開示されている。 WO 00/63922 pamphlet (Patent Document 8) discloses a telescope for collimating neutron beams.
国際公開第01/08162号パンフレット(特許文献9)から、X線用の一つの入れ子式集光器が公知となっている。この集光器は、個々の反射鏡シェルの内側の反射面の表面粗さが12Årmsより小さいことを特徴とする。国際公開第01/08162号パンフレットに記載の集光器もまた、多重反射を用いた光学系、特にヴォルター光学系を備え、例えばX線リソグラフィーにおいて要求されるような高い解像度を特徴とする。100nm以下の波長を用いる照明光学系において、光源から発せられる光線を集束させることと並ぶさらなる問題は、このような照明光学系の光源が発する光線には、投影露光装置のウェハ面に設けられた感光性物体に対して望ましくない露光を行う恐れのある波長も含まれ、例えば多層膜反射鏡などの露光装置の光学素子がこのような光線によって過度に加熱され、劣化が早まるという点である。このような望ましくない光を濾光するために、例えばジルコンからなる透過フィルターが用いられるが、この種のフィルターは光量の損失が大きいという欠点を有している。また、これらのフィルターは、熱負荷がかかると破壊されやすいということもある。EUVリソグラフィーのための照明光学系のさらなる問題は、光学素子の数が増えるとともに光量の損失も増大する点である。
以上の点から本発明の課題は、照明光学系に必要な均一性とテレセントリック性に対する要求を満たすと同時に、有効な波長を分光学的に濾光できる193nm以下、好ましくは126nm以下、特に極短紫外線(EUV)領域の波長を用いる照明光学系のための集光ユニットを提供することにある。特に避けなければならないのは、有効波長以外の波長の光が照明光学系に達することである。また、構成部材はコンパクトでなければならず、EUV照明光学系で使用する場合には当該照明光学系において生じる光量の損失を最小限にとどめなければならない。 In view of the above, the object of the present invention is to satisfy the requirements for uniformity and telecentricity required for an illumination optical system, and at the same time, enable effective wavelength spectroscopy, and 193 nm or less, preferably 126 nm or less, particularly extremely short. An object of the present invention is to provide a condensing unit for an illumination optical system using a wavelength in the ultraviolet (EUV) region. What must be avoided in particular is that light having a wavelength other than the effective wavelength reaches the illumination optical system. In addition, the structural member must be compact, and when used in an EUV illumination optical system, the loss of light quantity generated in the illumination optical system must be minimized.
このような課題は、本発明により、請求項1のおいて書き部分に記載の少なくとも1つの反射鏡シェル(椀形状反射鏡)を有してなる集光ユニットであって、反射鏡シェルの少なくとも一部表面に、少なくとも一つの回折格子周期(格子周期)を持つ周期構造が形成されていることを特徴とする集光ユニットによって解決される。周期構造を反射鏡シェルに設けることによって、反射鏡シェルに当たる光束が回折される。異なる回折次数の焦点は異なる面に位置する。一つの回折次数が合焦する面に絞りなどを設けると、他の回折次数は、他の立体角要素に向けて偏向されるためにこの絞りを通過できず、したがって下流に設けられる照明光学系に到達できない。このような方法で、例えば13.5nmに存在する有効な光線、及びその他の波長の光線、特に100nm以上の波長の光線(これらの光線は、0次の回折次数に存在している)を分離しなくてもよくなる。さらに、このような構成によって、光源から出てくる粒子が下流に設けられた照明光学系に入り込むことを防止することができる。 According to the present invention, there is provided a light collecting unit comprising at least one reflecting mirror shell (a bowl-shaped reflecting mirror) according to the present invention. This is solved by a light collecting unit characterized in that a periodic structure having at least one diffraction grating period (grating period) is formed on a part of the surface. By providing the periodic structure in the reflector shell, the light beam impinging on the reflector shell is diffracted. The focal points of different diffraction orders are located on different planes. If a stop or the like is provided on the surface where one diffraction order is focused, the other diffraction orders cannot be passed through this stop because they are deflected toward other solid angle elements, and therefore the illumination optical system is provided downstream. Cannot reach. In this way, for example, an effective ray existing at 13.5 nm and other rays, particularly rays with a wavelength of 100 nm or more (these rays are present in the zeroth diffraction order) are separated. You do n’t have to. Furthermore, with such a configuration, it is possible to prevent particles coming from the light source from entering the illumination optical system provided downstream.
本発明に係る集光器のさらなる有利点は、入れ子式の集光器と平面格子が2つの別々な構成部材として設けられている光学系に比べて、回折された光束の有効な射出空間がより長いということである。この特徴には多くの利点がある。まず、入れ子式の集光器及び別個に形成された平らな回折格子素子を有する光学系におけるものと分散が同じである場合には、より小さな帯域幅が実現されると同時に、入れ子式の集光器及び別個に形成された平らな回折格子素子を有する光学系の場合に比べて異なる回折次数の分離がより大きくなる。照明光学系に用いる際、平らな回折格子素子の場合と線密度が比肩し得るものであれば、光源から集光器に至る光路における距離は短縮され、従って照明光学系を非常にコンパクトに構成することができる。 A further advantage of the concentrator according to the present invention is that there is an effective exit space for the diffracted beam compared to an optical system in which a nested concentrator and a planar grating are provided as two separate components. That is longer. This feature has many advantages. First, if the dispersion is the same as in an optical system with a nested concentrator and a separately formed flat grating element, a smaller bandwidth is achieved while at the same time a nested collection. The separation of the different diffraction orders is greater than in the case of an optical system having an optical device and a separately formed flat diffraction grating element. If the linear density is comparable to that of a flat diffraction grating element when used in an illumination optical system, the distance in the optical path from the light source to the collector is shortened, so the illumination optical system is very compact. can do.
本発明による構成部材において、集光器の集光特性と分光フィルターの濾光特性とを合わせることにより、照明光学系において一つの光学要素を省くことができ、照明光学系の透過率がおよそ30%増大する。 In the component according to the present invention, by combining the light collecting characteristic of the condenser and the filtering characteristic of the spectral filter, one optical element can be omitted in the illumination optical system, and the transmittance of the illumination optical system is approximately 30. % Increase.
特に高い回折効率を実現するため、好適な実施の形態では回折格子がブレーズ角εを有するブレーズ格子として形成される。 In order to achieve particularly high diffraction efficiency, in a preferred embodiment the diffraction grating is formed as a blazed grating having a blaze angle ε.
集光ユニットが回転軸線に対して回転対称に設けられた反射鏡シェルを多数有してなる構成が特に好適である。その場合、それぞれの反射鏡シェルには、物側の開口の環状開口要素が一つ一つ対応させられるように設けられている。 A configuration in which the condensing unit has a large number of reflecting mirror shells provided in rotational symmetry with respect to the rotation axis is particularly suitable. In that case, each reflecting mirror shell is provided with an annular opening element corresponding to the opening on the object side.
回転対称に構成された集光器にはさらなる有利点がある。集光器を回転軸線に対して回転対称に構成すると、一つの面における照明の均一性ならびに照明すべき瞳の形状を、例えば平らな回折格子素子を有してなる照明光学系の場合に比べて一層良好に調節することができる。また、照明光学系においてこのような回転対称な構成要素を用いると、個々の構成要素を相互に調整するのに有利である。さらに、例えば加熱された場合などに対称的な特性が見られる点も有利である。 Concentrators that are configured rotationally symmetrical have additional advantages. When the concentrator is configured to be rotationally symmetric with respect to the rotation axis, the uniformity of illumination on one surface and the shape of the pupil to be illuminated are compared with, for example, an illumination optical system having a flat diffraction grating element. Can be adjusted even better. In addition, when such rotationally symmetric components are used in the illumination optical system, it is advantageous to adjust the individual components to each other. Furthermore, it is also advantageous that symmetrical properties are seen, for example when heated.
集光ユニットによって照明された領域は、例えば一つの面に存在しかつ複数の環状要素(成分)から構成され、このとき好適にも、個々の環状要素のそれぞれに、環状開口要素が対応して設けられている。好適な実施の形態において、環状開口要素とそれに対応する環状要素は重ならず、環状要素は、上記面内においてほぼ連続的に互いに接し合っている。 The region illuminated by the light collecting unit is, for example, present on one surface and composed of a plurality of annular elements (components), and preferably, each of the annular elements is associated with an annular aperture element. Is provided. In a preferred embodiment, the annular opening element and the corresponding annular element do not overlap, and the annular elements touch each other substantially continuously in the plane.
本発明に係る入れ子式の集光器によって、一つの面内のほぼ均一な照明を実現することができる。本願のように、光源から発せられる光線に対する集光器の光学的な作用(例えば集めるといった作用)と、有効波長のフィルタ作用とを唯一の構成部材において組み合わせることにより、照明光学系において透過率を増加させ、照明光学系の構成長さを大幅に短縮することができる。 With the nested concentrator according to the present invention, substantially uniform illumination in one plane can be realized. As in the present application, by combining the optical action (for example, collecting action) of the collector with respect to the light emitted from the light source and the filter action of the effective wavelength in a single component, the transmittance in the illumination optical system is increased. By increasing the length, the construction length of the illumination optical system can be greatly shortened.
反射鏡シェルは、好適に楕円面、放物面あるいは双曲面のリング形状セグメントとされている。放物面に対しては完全に平行な光束が得られるので、無限の位置に存在する光源が得られる。 The reflector shell is preferably an elliptical, parabolic or hyperbolic ring segment. Since a light beam completely parallel to the paraboloid is obtained, a light source existing at an infinite position can be obtained.
シェルが楕円面の一部である場合は、収束する光束が形成される。双曲面の一部であるシェルを有する集光器の場合、光束は発散することになる。 When the shell is part of an ellipsoid, a convergent light beam is formed. In the case of a collector having a shell that is part of a hyperboloid, the light beam will diverge.
ほぼ一様な照明ないし均一な照明を得るためには、集光器ができるだけ多くのシェル(椀形状部)を有しているのが好ましい。本発明に係る集光器において、好ましくは4個以上、特に好ましくは7個以上、さらに好ましくは10個以上の反射器がシェル形状(椀形状)の構成に設けられている。さらなる有利点は、反射鏡シェルの数が増大するにつれて、絞り面へと回折される各反射鏡シェルの部分的光束(光束の一部)の発散が減少することであり、これによって絞り面において異なる回折次数をよりよく分離することができる。 In order to obtain substantially uniform illumination or uniform illumination, the concentrator preferably has as many shells as possible. In the concentrator according to the present invention, preferably four or more reflectors, particularly preferably seven or more reflectors, and more preferably ten or more reflectors are provided in a shell-shaped configuration. A further advantage is that as the number of reflector shells increases, the divergence of the partial luminous flux (part of the luminous flux) of each reflector shell that is diffracted into the diaphragm surface decreases, so that at the diaphragm surface Different diffraction orders can be better separated.
共通の回転軸線を中心として配置された多数の反射鏡シェルは、1つの反射鏡シェルについて多重反射が生じるように構成されているのが好ましい。
一つの反射鏡シェルについて多重反射が生じることにより、反射角が小さく保たれる。特に偶数の反射が生じる光学系では、調整の狂い、とりわけ光軸(回転対称な光学系の場合、回転軸線が光軸である)に対する傾きに対して強くなり影響を受けなくなる。
It is preferable that a large number of reflector shells arranged around a common axis of rotation be configured so that multiple reflections occur for one reflector shell.
Multiple reflection occurs for one reflector shell, so that the reflection angle is kept small. In particular, in an optical system in which an even number of reflections occur, adjustment is lost, and in particular, the optical system (in the case of a rotationally symmetric optical system, the rotation axis is the optical axis) becomes stronger and is not affected.
表面接線に対して20°より小さな入射角でかすめるようにして入射する条件下での反射では、反射率は、ルテニウム、ロジウム、パラディウム、銀、炭素あるいは金などの材料の場合、表面接線に対する入射角とともに略直線的な振舞いを見せるため、たとえば16°での1回反射の場合の反射損失、あるいは8°での2回反射の場合の反射損失は、ほぼ等しい。とは言え、集光器の開口を最大限に実現するためには、反射を一回より多く用いるのが好適である。 For reflection under conditions of grazing with respect to the surface tangent at an incident angle smaller than 20 °, the reflectivity is incident on the surface tangent for materials such as ruthenium, rhodium, palladium, silver, carbon or gold. In order to show a substantially linear behavior with the corner, for example, the reflection loss in the case of a single reflection at 16 ° or the reflection loss in the case of a double reflection at 8 ° is substantially equal. Nonetheless, it is preferred to use more than one reflection in order to maximize the aperture of the collector.
反射が2回の光学系がとりわけ好ましい。反射が2回の集光器は、例えば、反射鏡シェルの第1のセグメントが双曲面のリング形状部分をなし、反射鏡シェルの第2のセグメントが楕円面のリング形状部分をなすようなヴォルター光学系として形成することができる。 An optical system with two reflections is particularly preferred. A concentrator with two reflections is, for example, a volter in which the first segment of the reflector shell forms a hyperboloid ring-shaped part and the second segment of the reflector shell forms an elliptical ring-shaped part. It can be formed as an optical system.
ヴォルター光学系は、Wolter, Annalen der Physik 10, 94‐114, 1952などの文献から周知である。実の頂点焦点距離を有する、すなわち光源の実の中間像を有するヴォルター光学系は、双曲面と楕円面を組み合わせることによって形成されるが、これについてはJ. Optics, Vol. 15, 270‐280, 1984を参照されたい。 Wolter optics are well known from literature such as Wolter, Annalen der Physik 10, 94-114, 1952. A Wolter optical system having a real vertex focal length, that is, a real intermediate image of a light source, is formed by combining a hyperboloid and an ellipsoid, as described in J. Optics, Vol. 15, 270-280. , 1984.
ヴォルター光学系が特に有利な点は、表面接線に対する入射角が20°より小さい反射を2回有するヴォルター光学系で、集光の開口を例えば開口角80°に相当するNAmax〜0.985に選択できることにある。それでもまだ、反射率が70%より大きいかすめるような斜入射条件下での反射性の高い反射の領域にある。 The Wolter optical system is particularly advantageous in a Wolter optical system having two reflections whose incident angle with respect to the surface tangent is smaller than 20 °. The condensing aperture is, for example, NA max ˜0.985 corresponding to an aperture angle of 80 °. It is to be able to choose. Still, it is in the highly reflective area under oblique incidence conditions where the reflectivity is greater than 70%.
本発明の好適な実施の形態では、ヴォルター光学系のシェルの第2のセグメント上に周期的な格子が設けられている。 In a preferred embodiment of the invention, a periodic grating is provided on the second segment of the shell of the Wolter optics.
このような場合、第1のセグメントは、虚の焦点を有する双曲面の一部であることが好ましい。第2のセグメントは、集束作用を有するように形成されている。第2のセグメントの集束作用は、線密度が一定の直線的な格子の場合には、メリジオナル断面における第2のセグメントの面が凹に湾曲していることによって実現される。本願においてメリジオナル断面とは、光軸を含む断面を意味する。第2のセグメントの面の集束作用は、線密度を変化させることによっても実現できる。この場合、メリジオナル断面における第2のセグメントの面は、平坦でも凸型でも構わない。メリジオナル断面において面が平らである場合には、光軸周りに回転対称な第2のセグメントは、円錐台形状を有している。 In such a case, the first segment is preferably part of a hyperboloid having an imaginary focus. The second segment is formed to have a focusing action. The focusing action of the second segment is realized by a concavely curved surface of the second segment in the meridional section in the case of a linear lattice having a constant linear density. In the present application, the meridional section means a section including the optical axis. The focusing action on the surface of the second segment can also be realized by changing the linear density. In this case, the surface of the second segment in the meridional section may be flat or convex. When the surface is flat in the meridional section, the second segment rotationally symmetric around the optical axis has a truncated cone shape.
別構成として、格子は、第1のセグメント上、あるいは両方のセグメント上にあってもよい。分光学的な純度を高くしたい場合は、両方のセグメントに格子を設けることが好ましい。第1のセグメントに格子を設けるのは、例えば0次光が集光器から外に出てくることを防止しなければならないような場合で、代わりに隣接する反射鏡シェルの背面で吸収させるような場合である。このとき、使用されない次数の光を遮断するための絞りは不要になる。 Alternatively, the grid may be on the first segment or on both segments. When it is desired to increase the spectroscopic purity, it is preferable to provide a grating in both segments. The grating is provided in the first segment, for example, in the case where it is necessary to prevent the 0th-order light from coming out of the collector, and instead it is absorbed by the back surface of the adjacent reflector shell. This is the case. At this time, an aperture for blocking unused light of the order is not necessary.
第2のセグメント上の周期構造は、好適にはブレーズ深さBないしブレーズ角εを有するブレーズ格子とされ、この構造は、個々の反射鏡シェルの電気鍍金成形用の核にダイヤモンド旋削により形成されるか、あるいは反射鏡シェル上に着設されたコーティング(例えば金のコーティング)に格子の溝を刻設するかなどの方法により形成することができる。 The periodic structure on the second segment is preferably a blazed grating having a blaze depth B or a blaze angle ε, which structure is formed by diamond turning on the core for electroplating of the individual reflector shells. Alternatively, it can be formed by a method in which a groove of a grating is formed in a coating (for example, a gold coating) attached on the reflector shell.
使用されない回折次数の光がユニットの外に出るように集光ユニットが形成される場合、平らな格子素子に比べて、外に出る回折次数の光の強度が環状要素に配分されるという利点がある。これにより従来の平らな格子素子に比べて、絞り素子における熱負荷が著しく低減される。 When the condensing unit is formed such that light of the diffraction order that is not used exits the unit, the intensity of the light of the diffraction order that exits is distributed to the annular element compared to a flat grating element. is there. This significantly reduces the thermal load on the diaphragm element compared to conventional flat grid elements.
本発明は、集光ユニットのほか、このような集光ユニットを備えた照明光学系も提供する。照明光学系は、米国特許第6198793号明細書に開示されているような、第1のラスタ素子(網目状素子)を備えた第1の光学素子と、第2のラスタ素子を備えた第2の光学素子とを有して、切り子面を二箇所に有してなる照明光学系であるのが好ましい。この文献に開示された内容は本願に包括的に取り入れられている。 In addition to the light collecting unit, the present invention also provides an illumination optical system including such a light collecting unit. The illumination optical system includes a first optical element having a first raster element (mesh element) and a second raster element having a second raster element as disclosed in US Pat. No. 6,198,793. It is preferable that the illumination optical system has a facet surface at two locations. The contents disclosed in this document are comprehensively incorporated in the present application.
第1のラスタ素子および/あるいは第2のラスタ素子は平らな切り子面あるいは光を集束または散乱する作用を有する切り子面である。 The first raster element and / or the second raster element are flat facets or facets having a function of focusing or scattering light.
本発明に係る集光器を有する照明光学系は、マイクロリソグラフィーのための投影露光装置に用いられるのが好適である。この種の投影露光装置は、国際特許出願第PCT/EP00/07258号明細書に開示されている。この文献の開示内容は本願に包括的に取り入れられている。投影露光装置は、照明装置の下流に設けられた投影光学系、例えば米国特許第6244717号明細書に記載の4枚の反射鏡からなる投影光学系を有しており、この文献の開示内容は本願に包括的に取り入れられている。 The illumination optical system having the condenser according to the present invention is preferably used in a projection exposure apparatus for microlithography. This type of projection exposure apparatus is disclosed in International Patent Application No. PCT / EP00 / 07258. The disclosure of this document is comprehensively incorporated herein. The projection exposure apparatus has a projection optical system provided downstream of the illumination apparatus, for example, a projection optical system composed of four reflecting mirrors described in US Pat. No. 6,244,717. It is incorporated comprehensively in this application.
以下に本発明を図面に基づいて例を挙げて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
図1には、本発明に係る入れ子式の集光器のうち例として2つの反射鏡シェルがメリジオナル断面において示されている。各反射鏡シェル100,102は、第1の光学面100.2,102.2を有する第1のリング形状セグメント100.1,102.1と、第2の光学面100.4,102.4を有する第2のリング形状セグメント100.3,102.3とを有してなるヴォルター光学系を備えている。個々の反射鏡シェル100,102は、x軸あるいは光軸HAの周りに回転対称に設けられている。図1から分かるように、個々の反射鏡シェル100,102にそれぞれ対応させられている環状開口要素110,112は、互いにほとんど接し合っている。すなわち図1に示す集光器の物側の開口は、個々の環状開口要素の間に、反射鏡シェルの有限の厚みによって決まる間隙のみを示している。個々の反射鏡シェルの環状開口要素は、光源105,例えばレーザープラズマ光源から発せられる光束の一部の光束(部分的光束)を受容する。第2のセグメント100.3,102.3に設けられた周期的な構造部すなわち回折格子素子のパラメータを好適に選択することにより、以下のようなことが可能となる。つまり、全ての反射鏡シェルについて、受容される環状開口要素ならびに反射鏡シェルに関係なく、異なる反射鏡シェルの部分的光束は、特定の回折次数、この場合+1次の回折次数129に関して、絞り面125の同一の焦点127に回折される。
FIG. 1 shows, by way of example, two reflector shells in a meridional section of a telescope according to the invention. Each
図1に示す実施の形態では、第1の光学面100.2,102.2と第2の光学面100.4,102.4も隙間なく直に接し合っている。 In the embodiment shown in FIG. 1, the first optical surfaces 100.2 and 102.2 and the second optical surfaces 100.4 and 102.4 are also in direct contact with each other without a gap.
別の方法として、第1の光学面100.2,102.2と第2の光学面100.4,102.4が直に接することなく設けられてもよい。その場合、光学面の間には隙間あるいは使用されない領域が設けられる。そして使用されない領域には、反射鏡シェルを冷却するための冷却装置などを設けることができる。 As another method, the first optical surfaces 100.2 and 102.2 and the second optical surfaces 100.4 and 102.4 may be provided without being in direct contact with each other. In that case, a gap or an unused area is provided between the optical surfaces. And in the area | region which is not used, the cooling device etc. for cooling a reflective mirror shell can be provided.
さらに、図1に示す集光器では、最も内側の反射鏡シェルの内側に絞り130が設けられているのがわかる。入れ子式の反射鏡を設けた集光器は、反射鏡シェルが有限であることから、中央部が陰にならざるをえない。すなわち一定の開口角NAminを下回ると光源の光線は受容され得ない。絞り130は、中央の反射鏡シェルをそのまま通り抜けて到達する光が、下流に設けられた照明光学系に迷光として到達するのを防ぐ。
Furthermore, in the concentrator shown in FIG. 1, it turns out that the aperture_diaphragm |
図1には、第2の反射鏡シェル102の第2のセグメント上に設けられた回折格子に関して、絞り面125に集束されない回折次数、すなわち0次の回折次数131および+2次の回折次数133も示されている。
FIG. 1 also shows the diffraction orders that are not focused on the
図2には、本願に係る集光器による絞り面125における照明が、反射鏡シェルが一つの場合(本図では第2の反射鏡シェル102)に関して示されている。
In FIG. 2, illumination on the
絞り面125は、座標系のz軸およびy軸によって規定されるが、その座標系の原点は、実の光源105と一致している。この座標系は、図1に示されている。
図2から明らかなとおり、絞り面125(本図では紙面である)において+1次光129が合焦しており、直径ΔR1を有している。+1次以外の次数、例えば+2次あるいは0次は、絞り面にリングとして現れる。それは光路が集束的であるために、これらの次数では絞り面に対して焦点がぼけるためである。このことは図1を見れば非常によくわかる。0次の焦点150は、絞り面125のx方向上流側にあり、+2次の焦点151は、絞り面125のx方向下流側にある。0次光の円形照明の幅はΔR0であり、+2次光の円形照明の幅はΔR2である。それぞれの回折次数が光軸に対して有する平均距離はR2またはR0である。
The
As is apparent from FIG. 2, the + first-
半径R3を有する円形状の絞り154を設けることにより、絞り面125において0次光あるいは+2次光は遮蔽される。このような方法によって他の次数に含まれる波長を完全に遮断し、これらの波長が本願に係る集光器の下流に設けられた照明光学系に入り込むのを防止することができる。
By providing the
図3には、2つのセグメント102.1,102.3を有してなる本発明に係る入れ子式の集光器の一つの反射鏡シェルが再び示されている。第1の光学面を有する第1のセグメント102.1は双曲面であり、光源105からの光を受容する。前記光源にはまた、以下の導出に用いられる基準座標系の原点が置かれている。メリジオナル断面における第1のセグメント102.1の中心点170.1までの座標原点からの距離をx軸に投影したものをx1と表す。メリジオナル断面における第1のセグメント102.1の中心点170.1から虚の焦点172までの距離をx軸に投影したものをx1′と表す。第1のセグメント102.1が双曲面として形成されているため、この双曲面は、虚の焦点172を有しており、実光源105を虚の光源に結像させる。虚の光源は、再び、表面に回折格子素子が設けられた第2の光学面を有する第2のセグメント102.3によって、+1次の回折次数129に関して絞り面125に結像される。図3には、0次の回折次数131および+2次の回折次数133も示されている。虚の焦点172に位置する虚の光源から、メリジオナル断面における第2のセグメント102.3の中心点170.3までの距離をx軸に投影したものをx2と表す。第2のセグメントの中心点170.3から+1次の回折次数の焦点127までの距離をx軸に投影したものをx2′と表す。
FIG. 3 again shows one reflector shell of a telescopic collector according to the invention comprising two segments 102.1, 102.3. The first segment 102.1 having the first optical surface is a hyperboloid and receives light from the
以下に、2つのセグメントを有する多数の反射鏡シェルが共通の軸HAの周りに回転対称に設けられてなる入れ子式の集光器について、実施の形態を述べる。本実施の形態では、第2の反射領域、すなわち第2のセグメントの第2の光学面に、格子構造が形成されている。こうすることによって例えばプラズマ光源から発せられる広帯域の極短紫外線(EUV)が濾光される。光学系の特徴的な値、すなわち以下の計算を行うための初期値が表1に記載されている。 In the following, an embodiment of a nested concentrator in which a number of reflector shells having two segments are provided rotationally symmetrically around a common axis HA will be described. In the present embodiment, a lattice structure is formed in the second reflection region, that is, the second optical surface of the second segment. In this way, for example, broadband ultrashort ultraviolet (EUV) emitted from a plasma light source is filtered. Table 1 lists characteristic values of the optical system, that is, initial values for performing the following calculation.
2つのセグメントを有する光学系の場合、光源は2段階で絞りに結像される。第1のセグメント102.1の第1の光学反射面は、第2のセグメント102.3の第2の光学反射面のための虚の焦点172を作るために双曲面として形成されている。第2のセグメントには、光をスペクトル分解する格子構造が形成されている。ここで、第2の反射鏡セグメント102.3の面は、トロイダル(ドーナツ)形に湾曲している。すなわち外側輪郭線が円形で、トロイド面(円環面)は、メリジオナル断面において湾曲あるいは半径を有している。格子線密度とトロイド面の半径は、+1次の回折次数の焦点が絞り面にくるように算出される。それ以外の全ての回折次数ならびに0次の回折次数は、+1次の回折次数の焦点を中心とした同心的な環となって絞り面に現れ、絞りによって阻止される。最大の回折効率を実現するため、格子はブレーズ格子として形成することが好ましい。格子の格子線密度は、良好な濾光作用を得るために、回折次数が十分に分離されるように選択される。さらに、格子の形状は、できる限り収差が最小になるように選択されなければならない。
In the case of an optical system having two segments, the light source is imaged on the stop in two stages. The first optical reflecting surface of the first segment 102.1 is formed as a hyperboloid to create an imaginary
格子定数、ブレーズ角、メリジオナル断面における第2のセグメントのトロイド面の半径、および双曲面のパラメータを与える式を以下に導くことにする。 Equations that give the lattice constant, blaze angle, radius of the toroidal surface of the second segment in the meridional section, and parameters of the hyperboloid will be derived below.
まず、主な寸法を与えて基本的な形状を確定する。次いで格子面および双曲面をそれらのパラメータによって確定する。最後に、開口ができるだけ隙間なく移行するように上記の面の大きさ(広がり)が決定される。
光源、第1の結像、第2の結像の間の距離は、以下に述べる通りに確定される。以下に導出される式に記載された値は全て図3,図4a及び図4bに示されている。
First, a basic shape is determined by giving main dimensions. The lattice plane and hyperboloid are then determined by their parameters. Finally, the size (expansion) of the surface is determined so that the opening moves as much as possible without gaps.
The distance between the light source, the first image and the second image is determined as described below. All the values described in the equations derived below are shown in FIGS. 3, 4a and 4b.
図3には、第1のセグメント102.1および第2のセグメント102.3を有する反射鏡シェルが示されている。図4aには、式を導くのに必要な値とともに反射鏡シェルの第2のセグメント102.3がより詳しく示されており、図4bには、式を導くのに必要な値とともに反射鏡シェルの第1のセグメント102.1が示されている。 FIG. 3 shows a reflector shell having a first segment 102.1 and a second segment 102.3. FIG. 4a shows in more detail the second segment 102.3 of the reflector shell with the values necessary to derive the equation, and FIG. 4b shows the reflector shell with the values necessary to derive the equation. The first segment 102.1 is shown.
x軸に投影された、絞り面125における焦点127と光源105との間の距離をxgとすると、結像は2つのほぼ等しい段階に分けられる。これによりどんな反射の場合でも入射角が過度に大きくなることはない。
If the distance between the
第1の結像段階に対して軸方向の物体距離x1および像距離x1′が規定され、第2の結像段階に対して物体距離x2および像距離x2′が規定される。これらの距離は、図3に記載されているように、頂点焦点距離が光軸に投影されたものである。これらの距離に対して以下の式が成り立つ。
xg=x1+x′1+x2+x′2
個々の結像段階の倍率は、以下の式で表される。
M1=−x′1/x1;M2=x′2/x2
結像全体は以下のようになる。
Mg=M1M2
An axial object distance x 1 and an image distance x 1 ′ are defined for the first imaging stage, and an object distance x 2 and an image distance x 2 ′ are defined for the second imaging stage. These distances are obtained by projecting the apex focal length onto the optical axis as described in FIG. The following equations hold for these distances.
x g = x 1 + x ′ 1 + x 2 + x ′ 2
The magnification of each imaging stage is expressed by the following equation.
M 1 = −x ′ 1 / x 1 ; M 2 = x ′ 2 / x 2
The entire imaging is as follows.
M g = M 1 M 2
最後に、第2の反射鏡セグメント102.3のそれぞれについて直径を定めなければならない。そのために、第2の反射鏡セグメント102.3の中心点170.3における半径rが規定される。第2の反射鏡セグメント102.3の中心点170.3は、図3に規定されている。半径rは、中心点170.3の光軸HAからの半径方向の距離である。 Finally, the diameter must be determined for each of the second reflector segments 102.3. For this purpose, a radius r at the center point 170.3 of the second reflector segment 102.3 is defined. The center point 170.3 of the second reflector segment 102.3 is defined in FIG. The radius r is a radial distance from the optical axis HA of the center point 170.3.
距離x2,x2′およびrから、結像の光源点(本図の場合は虚の焦点172)と中心点170.3との距離(s2として表される)、ならびに、中心点170.3と像点(本図の場合は絞り面125における1次光の焦点127)との距離(s2′として表される)が得られる。以下の式が成立する。
From the distances x 2 , x 2 ′ and r, the distance (expressed as s 2 ) between the imaging light source point (imaginary
s2およびs2′は投影されない距離を表す。 s 2 and s 2 ′ represent unprojected distances.
格子線密度nは、絞り面125における1次光から、十分な距離gで0次の回折次数を分離しておきたいという要求から得られる。1次に回折された部分的光束の中心光線174.1、及び0次に回折された部分的光束の中心光線174.0に対する距離gが図4aに示されている。
The grating line density n is obtained from a request to separate the 0th-order diffraction order from the primary light on the
光源の大きさを仮定し倍率を考慮すると、絞り面125の領域における1次の回折次数の焦点127での光源の像の大きさが得られる。このとき0次の回折次数が、前記像の大きさの何倍もそれから離れていることが重要である。このとき、例えば距離が10倍のfの場合に有効波長とその他の光との分離が得られると想定でき、
g=f・d″
となる。D″は、絞り面125における光源105の像の直径である。光源105の直径Dは表1に記載されている。
If the size of the light source is assumed and the magnification is considered, the size of the image of the light source at the
g = f · d ″
It becomes. D ″ is the diameter of the image of the
かくして、0次と1次の回折次数を分離するためのこのような条件、すなわち距離gに対する条件から、第2のセグメントの中心点170.3における法線180に対する必要な回折角αおよびβと、中心点170.3における法線180のy軸に対する傾きγが決定される。このためにまず0次と1次の回折次数の中心光線174.1,174.0の間の角δが計算されるが、この角は以下に示すとおり絞り面125において要求される距離gと相関関係にある。
Thus, from such a condition for separating the 0th and 1st diffraction orders, ie the condition for the distance g, the required diffraction angles α and β with respect to the normal 180 at the center point 170.3 of the second segment The slope γ with respect to the y-axis of the normal 180 at the center point 170.3 is determined. For this purpose, the angle δ between the central rays 174.1 and 174.0 of the 0th order and the 1st order diffraction order is first calculated. This angle depends on the distance g required on the
さらに、入射および出射する1次の部分的光束が、y軸に対してなす角α′およびβ′が得られる。 Furthermore, angles α ′ and β ′ formed by the incident and outgoing primary partial light beams with respect to the y-axis are obtained.
かくして、求める角が決定される。
α=(α′−β′―δ)/2
γ=α−α′
β=β′−γ
回折の式、
sinα+sinβ=n・k・λ
を用いると、k=1である+1次の回折次数に対して、有効波長のための線密度nを計算することができる。さらにブレーズ角は以下の式のように表せる。
ε=(│α│−│β│)/2
Thus, the desired angle is determined.
α = (α′−β′−δ) / 2
γ = α−α ′
β = β'-γ
Diffraction formula,
sinα + sinβ = n ・ k ・ λ
Can be used to calculate the linear density n for the effective wavelength for the + 1st diffraction order where k = 1. Furthermore, the blaze angle can be expressed as the following equation.
ε = (│α│-│β│) / 2
メリジオナル断面における第2の反射鏡セグメントの半径RM、すなわち光軸HAを中心として回転対称に設けられた面の湾曲は、トロイド格子における集束条件により決定される。集束条件はF20=0である。この条件は“Handbook on Synchrotron Radiation, Vol.2, Kap.4 “Diffraction grating optics”, G.V. Marr 編, Elsevier Science 69ページに記載されている。 The radius RM of the second reflecting mirror segment in the meridional section, that is, the curvature of the surface provided in rotational symmetry about the optical axis HA is determined by the focusing condition in the toroidal grating. The focusing condition is F 20 = 0. This condition is described in “Handbook on Synchrotron Radiation, Vol. 2, Kap. 4“ Diffraction grating optics ”, edited by GV Marr, page 69 of Elsevier Science.
F20=0の条件から、メリジオナル断面におけるトロイド面の半径RMは以下のようになる。 From the condition of F 20 = 0, the radius RM of the toroid surface in the meridional section is as follows.
格子を保持する第2の反射鏡セグメントに関して特徴的な量を算出したので、次に、メリジオナル断面において双曲線形の面200を有する第1の反射鏡セグメント170.1に関して特徴的な量を導き出すことにする。図面に関しては図4bを参照されたい。メリジオナル断面、すなわち図4bに示すような座標系の原点に頂点を有してなるxy平面における双曲線を表す一般式は以下の通りである。
Having calculated the characteristic quantities for the second reflector segment holding the grating, the next step is to derive the characteristic quantities for the first reflector segment 170.1 having a
双曲面型の面は、一方では、原点と光源105の虚の焦点172とが双曲線の焦点に一致するという条件から得られる。この条件が成立するのは双曲線の焦点間の距離がちょうど2cである場合である。他方、双曲線の各点について、焦点までの距離の差がちょうど2aであるということが言える。結局、双曲線に関しては以下の関係が成立する。
On the other hand, the hyperboloid surface is obtained from the condition that the origin and the
上記の式から双曲線の定数を決定することができる。まず2c=x1+x1′を計算する。その上で、双曲線がつながるべき格子面の端点を仮定すると、それからaが、それとともにbが得られる。 The hyperbolic constant can be determined from the above equation. First, 2c = x 1 + x 1 ′ is calculated. Then, assuming the end points of the lattice plane to which the hyperbola is to be connected, then a and b with it are obtained.
格子における回折の原理については、Handbook on Synchrotron Radiation, Vol.2, Kap.4 “Diffraction grating optics”, G.V. Marr 編, Elsevier Scienceを参照されたい。 For the principle of diffraction in gratings, see Handbook on Synchrotron Radiation, Vol. 2, Kap. 4 “Diffraction grating optics”, edited by G.V. Marr, Elsevier Science.
表2には、6枚の反射鏡シェルからなり、入れ子式で主軸HA周りに回転対称に設けられた本発明に係る集光器が記載されている。各シェルは、それぞれ第1の光学面と第2の光学面を有する第1セグメントと第2セグメントを有している。ここでは、第1の光学面第2の光学面は、セグメントに一致している。第1のセグメントは双曲面型の面であり、第2のセグメント上には周期的な格子構造が形成されている。 Table 2 shows a concentrator according to the present invention which is composed of six reflecting mirror shells and is provided in a rotational manner around the main axis HA in a nested manner. Each shell has a first segment and a second segment each having a first optical surface and a second optical surface. Here, the first optical surface and the second optical surface coincide with the segments. The first segment is a hyperboloid surface, and a periodic lattice structure is formed on the second segment.
表2に用いられた量は、全て予め定義されたものである。選択された基準座標系の原点(0,0,0)は光源105の位置にある。
All amounts used in Table 2 are predefined. The origin (0, 0, 0) of the selected reference coordinate system is at the position of the
以下のように表記される。
x1:光源105から第1の反射鏡セグメントの中心点170.1までのx軸方向の距離
x1′:虚の焦点172から第1の反射鏡セグメントの中心点170.1までのx軸方向の距離
x2:虚の焦点172から第2の反射鏡セグメントの中心点170.3までのx軸方向の距離
x2′:1次の焦点127から第2の反射鏡セグメントの中心点までのx軸方向の距離
xg:x1:光源105から1次の回折次数の焦点127までのx軸方向の距離
M1:第1の結像倍率
M2:第2の結像倍率
Mg:全体の結像倍率
x1a:第1のセグメントの起点のx座標
x1e:第1のセグメントの終点のx座標
y1a:第1のセグメントの起点のy座標
y1e:第1のセグメントの終点のy座標
a,b:双曲線のパラメータ
x2a:第2のセグメントの起点のx座標
x2e:第2のセグメントの終点のx座標
y2a:第2のセグメントの起点のy座標
y2e:第2のセグメントの終点のy座標
RM:メリジオナル面における第2のセグメントの半径
n:格子の線密度
α:入射する中心光線が第2の反射鏡シェルの中心点における法線に対してなす角
β:1次の次数に回折された中心光線が第2の反射鏡シェルの中心点における法線に対してなす角
ε:ブレーズ角
λmin:絞りを通過する最小の波長
λmax:絞りを通過する最大の波長
It is expressed as follows.
x 1 : distance in the x-axis direction from the light source 105 to the center point 170.1 of the first reflector segment x 1 ′: x-axis from the imaginary focal point 172 to the center point 170.1 of the first reflector segment Directional distance x 2 : x-axis direction distance x 2 ′ from the imaginary focal point 172 to the center point 170.3 of the second reflector segment: From the primary focal point 127 to the center point of the second reflector segment Distance x g in the x-axis direction: x 1 : distance in the x-axis direction from the light source 105 to the focal point 127 of the first-order diffraction order M 1 : first imaging magnification M 2 : second imaging magnification M g : Overall imaging magnification x 1a : x coordinate x 1e of the start point of the first segment: x coordinate y 1a of the end point of the first segment: y coordinate y 1e of the start point of the first segment: Y coordinate a, b of end point: hyperbolic parameter x 2a : X coordinate x 2e of the start point of the second segment: x coordinate y 2a of the end point of the second segment: y coordinate y 2e of the start point of the second segment RM: y coordinate RM of the end point of the second segment RM: first in the meridional plane 2 segment radius n: grating linear density α: angle the incident central ray forms with respect to the normal at the center point of the second reflector shell β: the central ray diffracted to the first order is the second Angle ε formed with respect to the normal line at the center point of the reflector shell of λ: Blaze angle λ min : Minimum wavelength that passes through the stop λ max : Maximum wavelength that passes through the stop
図5には、溝の形状がほぼ三角形であるブレーズ格子が示されている。参照符号201は回折格子周期Pを持つブレーズ格子に当たる光線、202は格子において0次の次数で反射される光線、204は+1次に回折される光線、206は−1次に回折される光線、208は格子の法線、αは入射する光線が法線208に対してなす角、βは+1次に回折される光線の角を表す。ブレーズ角については上記の量に依存して以下の式が成り立つ。
FIG. 5 shows a blazed grating in which the groove shape is approximately triangular.
ブレーズ角εと線密度nを設定するとブレーズ深さBは以下の式で与えられる。
B=ntanε
ここで、格子の法線208に対して角αをなして入射する光線201は、ブレーズ角εに対応するブレーズ効率で格子の法線208に対して角βをなして図示されぬ絞り面の方向に+1次へと回折される。
When the blaze angle ε and the linear density n are set, the blaze depth B is given by the following equation.
B = ntanε
Here, a
本願発明に係る入れ子式の集光器を備えた投影露光装置の光学的な構成要素といくつかの光線の経路が図6に示されている。 FIG. 6 shows the optical components of a projection exposure apparatus having a telescope according to the present invention and the paths of several rays.
本願発明に係る集光器は、第2のセグメントに周期的な格子構造を有している。+1次の回折次数での光源中間像Zの付近に設けられている絞り1202と合わせて、この格子構造により、望ましくない波長(本実施形態では13.5nm)が絞り1202の下流に設けられた照明光学系の部分に進入するのが防止される。
The concentrator according to the present invention has a periodic lattice structure in the second segment. Together with the
絞り1202には、光源1000および入れ子式の集光器1003を含めた部屋1204を、下流に設けられた照明光学系1206から空間的かつ圧力的に分離するという役割もある。空間的あるいは圧力的に分離することで、光源に起因する汚れが絞り1202の下流に設けられた照明光学系に入り込むことが防止される。
The
図6に示す照明光学系は、本願発明に係る入れ子式の集光器1003を有している。第1の光学素子1102はそれぞれが54mm×2.75mmの広がりを有する122個のグリッド素子(ラスタ素子)を有している。第2の光学素子1104は、それぞれの直径が10mmで第1のグリッド素子に対応する122個の第2のグリッド素子を有している。
The illumination optical system shown in FIG. 6 has a nested condenser 1003 according to the present invention. The first
光学素子1106,1108,1110の主な働きは、物体面1114にフィールド(照射野)を形成することである。物体面に設けられたレチクルは反射型マスクである。レチクルは、走査システムとして構成された極短紫外線(EUV)投影光学系内で図に示された方向1116に移動可能とされている。照明光学系の射出瞳は、ほぼ均一に照明されている。この射出瞳は、下流に設けられた投影光学系の入射瞳と一致する。投影光学系の入射瞳は図示されていない。投影光学系の入射瞳は、レチクルによって反射された主光線と投影光学系の光軸との交点の位置に設けられている。
The main function of the
例えば6枚の反射鏡1128.1,1128.2,1128.3,1128.4,1128.5,1128.6を有してなる米国特許出願第09/503640号明細書に記載の投影光学系1126は露光すべき対象1124にレチクルを結像させる。
For example, the projection optical system described in US patent application Ser. No. 09 / 503,640 having six reflecting mirrors 118.1, 1128.2, 1128.3, 1128.4, 1128.5, and 1128.6. 1126 forms an image of the reticle on the
100,102 反射鏡シェル
100.1,102.1 第1のリング形状セグメント
100.2,102.2 第1の光学面
100.3,102.3 第2のリング形状セグメント
100.4,102.4 第2の光学面
105 光源
110,112 環状開口要素
125 絞り面
127 焦点
100, 102 Reflector shell 100.1, 102.1 First ring-shaped segment 100.2, 102.2 First optical surface 100.3, 102.3 Second ring-shaped segment 100.4, 102. 4 Second
Claims (17)
前記物体から発せられる光束の光線を受容しかつ光学的な作用を持つ少なくとも1つの反射鏡シェルを有する集光ユニットにおいて、
前記反射鏡シェルの少なくとも一部に、少なくとも1つの回折格子周期を持つ周期構造が形成されていることを特徴とする集光ユニット。 A condensing unit for an illumination optical system using a wavelength of 193 nm or less, preferably 126 nm or less, particularly in the EUV region. ,
In a light collecting unit having at least one reflector shell that receives a light beam of a light beam emitted from the object and has an optical function,
A condensing unit, wherein a periodic structure having at least one diffraction grating period is formed on at least a part of the reflector shell.
光源と、
少なくとも一つの集光ユニットと、
照明すべき面とを有している照明光学系において、
前記集光ユニットは、請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の集光ユニットであることを特徴とする照明光学系。 An illumination optical system using a wavelength of 193 nm or less, preferably 126 nm or less, particularly in the EUV region,
A light source;
At least one light collecting unit;
In an illumination optical system having a surface to be illuminated,
The illumination optical system according to claim 1, wherein the light collection unit is the light collection unit according to claim 1.
前記照明光学系に照明されるマスクと、
感光性の物体に前記マスクを結像させるための投影光学系と、
を有したEUV投影露光装置。
The illumination optical system according to any one of claims 13 to 16,
A mask illuminated by the illumination optical system;
A projection optical system for imaging the mask on a photosensitive object;
An EUV projection exposure apparatus having
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009545181A (en) * | 2006-07-28 | 2009-12-17 | メディア ラリオ ソシエタ ア レスポンサビリタ リミタータ | Multiple reflection optical system and its fabrication |
JP2011512647A (en) * | 2008-01-28 | 2011-04-21 | メディア ラリオ ソシエタ ア レスポンサビリタ リミタータ | Obliquely incident condensing optics for laser-produced plasma sources |
JP2013526071A (en) * | 2010-05-06 | 2013-06-20 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | EUV collector |
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2007003359A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | Carl Zeiss Smt Ag | Collector unit for a lighting system having wavelengths < 193 nm |
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Family Cites Families (8)
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---|---|---|---|---|
US5016265A (en) * | 1985-08-15 | 1991-05-14 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Variable magnification variable dispersion glancing incidence imaging x-ray spectroscopic telescope |
US5682415A (en) * | 1995-10-13 | 1997-10-28 | O'hara; David B. | Collimator for x-ray spectroscopy |
US6064072A (en) * | 1997-05-12 | 2000-05-16 | Cymer, Inc. | Plasma focus high energy photon source |
DE10138313A1 (en) * | 2001-01-23 | 2002-07-25 | Zeiss Carl | Collector for lighting systems with a wavelength <193 nm |
US6469827B1 (en) * | 1998-08-06 | 2002-10-22 | Euv Llc | Diffraction spectral filter for use in extreme-UV lithography condenser |
US6118577A (en) * | 1998-08-06 | 2000-09-12 | Euv, L.L.C | Diffractive element in extreme-UV lithography condenser |
US6278764B1 (en) * | 1999-07-22 | 2001-08-21 | The Regents Of The Unviersity Of California | High efficiency replicated x-ray optics and fabrication method |
DE10127449A1 (en) * | 2001-06-07 | 2002-12-12 | Zeiss Carl | Illumination system has grid element with individual grids, grid period, physical stop in stop plane located after grid element in beam path from object plane to field plane |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009545181A (en) * | 2006-07-28 | 2009-12-17 | メディア ラリオ ソシエタ ア レスポンサビリタ リミタータ | Multiple reflection optical system and its fabrication |
JP2011512647A (en) * | 2008-01-28 | 2011-04-21 | メディア ラリオ ソシエタ ア レスポンサビリタ リミタータ | Obliquely incident condensing optics for laser-produced plasma sources |
US8411815B2 (en) | 2008-01-28 | 2013-04-02 | Media Lario, SRL | Grazing incidence collector for laser produced plasma sources |
JP2013526071A (en) * | 2010-05-06 | 2013-06-20 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | EUV collector |
US9316918B2 (en) | 2010-05-06 | 2016-04-19 | Carl Zeiss Smt Gmbh | EUV collector |
JP2017538966A (en) * | 2014-11-27 | 2017-12-28 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | Mirrors, especially collector mirrors for microlithography |
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