(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレクターミラー（５，９０５）を含み、かつ物体平面（２３）の物体視野（２１）を照明するための複数の第１のファセット要素（９，２０９，４０９，７０９，８０９，８６１，８６３）を有する第１のファセット光学要素（７，２０７，４０７，７０７，８０７）を含み、各第１のファセット要素（９，２０９，４０９，７０９，８０９，８６１，８６３）が、その方向が反射面の向きを空間的に定める法線ベクトルを備えた反射面を有するＥＵＶマイクロリソグラフィのための照明光学ユニット（３）であって、
コレクターミラー（５，９０５）が、照明光学ユニット（３）の作動中に第１のファセット光学要素（７，２０７，４０７，７０７，８０７）に印加される偏光分布を生成し、異なる偏光を有する放射線が印加される少なくとも２つの第１のファセット要素（９，２０９，４０９，７０９，８０９，８６１，８６３）が存在し、
前記第１のファセット光学要素（７，２０７，４０７，７０７，８０７）は、前記第１のファセット要素（９，２０９，４０９，７０９，８０９，８６１，８６３）の反射面の法線ベクトルが、照明光学ユニット（３）の前記作動中に物体視野（２１）の位置で第１の所定の偏光分布がもたらされるように選択される少なくとも１つの第１の状態を有する、
ことを特徴とする照明光学ユニット。
【請求項２】
前記コレクターミラー（５，９０５）によって生成され、かつ照明光学ユニット（３）の前記作動中に前記第１のファセット光学要素（７，２０７，４０７，７０７，８０７）に印加される前記偏光分布は、前記物体視野（２１）の位置での前記所定の偏光分布とは異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明光学ユニット。
【請求項３】
前記第１の所定の偏光分布は、前記物体視野（２１）における少なくとも２つの位置で異なる、
ことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の照明光学ユニット。
【請求項４】
前記第１の所定の偏光分布は、前記物体視野（２１）の少なくとも１つの位置でタンジェンシャル偏光分布である、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明光学ユニット。
【請求項５】
入射放射線の角度分布が、前記物体視野（２１）の少なくとも１つの位置で二重極形態を有し、この位置での前記偏光分布は、各極において主偏光方向が主二重極軸に対して垂直であるようなものである、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明光学ユニット。
【請求項６】
照明光学ユニット（３）が、前記物体視野上への前記第１のファセット要素（９，２０９，４０９，７０９，８０９，８６１，８６３）の重ね合わせ結像のための第２のファセット要素（１３，２１３，５１３，６１３，６５５，８１３）を有する第２のファセット光学要素（１１，２１１，５１１，６１１，８１１）を含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の照明光学ユニット。
【請求項７】
コレクターミラー（５，９０５）を含み、かつ各第１のファセット要素（９，２０９，４０９，７０９，８０９，８６１，８６３）がその方向が反射面の向きを空間的に定める法線ベクトルを備えた反射面を有する物体平面（２３）の物体視野（２１）を照明するための複数の第１のファセット要素（９，２０９，４０９，７０９，８０９，８６１，８６３）を有する第１のファセット光学要素（７，２０７，４０７，７０７，８０７）と、該物体視野（２１）上への該第１のファセット要素（９，２０９，４０９，７０９，８０９，８６１，８６３）の重ね合わせ結像のための第２のファセット要素を有する第２のファセット光学要素（１１，２１１，５１１，６１１，８１１）とを含むＥＵＶマイクロリソグラフィのための照明光学ユニット（３）であって、
コレクターミラー（５，９０５）が、照明光学ユニット（３）の作動中に第１のファセット光学要素（７，２０７，４０７，７０７，８０７）に印加される偏光分布を生成し、異なる偏光を有する放射線が印加される少なくとも２つの第１のファセット要素（９，２０９，４０９，７０９，８０９，８６１，８６３）が存在し、
前記第１のファセット光学要素（７，２０７，４０７，７０７，８０７）は、前記第１のファセット要素（９，２０９，４０９，７０９，８０９，８６１，８６３）の反射面の法線ベクトルが、照明光学ユニット（３）の前記作動中に第２のファセット光学要素（１１，２１１，５１１，６１１，８１１）上に第１の所定の偏光分布がもたらされるように選択される少なくとも１つの第１の状態を有する、
ことを特徴とする照明光学ユニット。
【請求項８】
前記第１の所定の偏光分布は、タンジェンシャル偏光分布である、
ことを特徴とする請求項７に記載の照明光学ユニット。
【請求項９】
前記タンジェンシャル方向に向けられた主偏光方向の前記放射線の割合が、前記第２のファセット光学要素（５５３）の中心から外向きに増大する、
ことを特徴とする請求項８に記載の照明光学ユニット。
【請求項１０】
前記第１のファセット要素（９，２０９，４０９，７０９，８０９，８６１，８６３）の少なくとも１つの部分が、複数の位置を有し、該第１のファセット要素（９，２０９，４０９，７０９，８０９，８６１，８６３）の該部分の該第１のファセット要素（９，２０９，４０９，７０９，８０９，８６１，８６３）の少なくとも１つについて、第１の位置における前記光学面の前記法線ベクトルの方向が、第２の位置における前記反射面の該法線ベクトルの方向とは異なる、
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の照明光学ユニット。
【請求項１１】
前記第１のファセット光学要素（７，２０７，４０７，７０７，８０７）は、少なくとも１つの第２の状態を有し、前記第１及び第２の状態は、前記第１のファセット要素（９，２０９，４０９，７０９，８０９，８６１，８６３）の少なくとも１つの部分が異なる位置を取るという意味で異なり、
前記第２の状態にある前記第１のファセット要素（９，２０９，４０９，７０９，８０９，８６１，８６３）の前記反射面の前記法線ベクトルは、照明光学ユニットの前記作動中に前記第１の偏光分布とは異なる第２の所定の偏光分布がもたらされるように選択される、
ことを特徴とする請求項１０に記載の照明光学ユニット。
【請求項１２】
前記コレクターミラー（５，９０５）は、偏光度を増大させるための二重コレクター（９０５）として具体化される、
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の照明光学ユニット。
【請求項１３】
いかなる偏光要素も、コレクターミラー（５，９０５）と第１のファセット光学要素（７，２０７，４０７，７０７，８０７）との間のビーム経路に配置されない、
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の照明光学ユニット。
【請求項１４】
偏光要素が、前記コレクターミラー（５，９０５）によって生成された前記偏光分布を変更する目的で該コレクターミラー（５，９０５）と前記第１のファセット光学要素（７，２０７，４０７，７０７，８０７）との間のビーム経路に配置される、
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の照明光学ユニット。
【請求項１５】
いかなる偏光要素も、前記第１のファセット光学要素（７，２０７，４０７，７０７，８０７）と前記物体視野（２１）の間のビーム経路に配置されない、
ことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の照明光学ユニット。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の照明光学ユニット（３）、
を含むことを特徴とする投影露光装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コレクターミラーと、物体平面の物体視野を照明するための複数の第１のファセット要素を有する第１のファセット光学要素とを含み、各第１のファセット要素が、その方向が反射面の向きを空間的に定める法線ベクトルを有する反射面を有するＥＵＶマイクロリソグラフィのための照明光学ユニットに関する。更に、本発明は、この種の照明光学ユニットを含む投影露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の投影露光装置は、ＵＳ  ６，８５９，３２８及びＷＯ  ２００６  １１１３１９  Ａ２から公知である。
【０００３】
マイクロリソグラフィでは、結像される構造を所定の偏光分布で照明することが望ましいことが更に公知であり、これは、この偏光分布照明によって下流の結像中のコントラストが改善されるからである。この目的のために、これまで照明光学ユニット内で付加的な偏光要素が使用されてきたが、この要素はまた、放射線の一部を吸収し、従って、照明光学ユニットの全伝達率を低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＵＳ  ６，８５９，３２８
【特許文献２】ＷＯ  ２００６  １１１３１９  Ａ２
【特許文献３】ＥＰ  １  ３０６６６５  Ａ２
【特許文献４】ＤＥ  １０３  ２７  ９６３  Ａ１
【特許文献５】ＵＳ  ２００６／０２２１４５３  Ａ１
【特許文献６】ＵＳ  ２００６／０１３２７４７  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、これらの欠点を解消し、偏光分布を特に簡単な方式で設定することができる冒頭に示した種類の照明光学ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、この目的は、作動中に第１のファセット光学要素に印加される偏光分布をコレクターミラーが生成し、異なる偏光を有する放射線が印加される少なくとも２つの第１のファセット要素が存在し、更に第１のファセット光学要素が、照明光学ユニットの作動中に物体視野の位置に第１の所定の偏光分布がもたらされるように第１のファセット要素の反射面の法線ベクトルが選択される少なくとも１つの第１の状態を有する照明光学ユニットによって達成される。
【０００７】
本発明により、第１のファセット光学要素のファセット要素の反射面の法線ベクトルを適切に選択することにより、照明光学ユニット内のコレクターミラーによって生成される偏光分布は、照明される物体視野の位置に偏光分布を生成するのに使用することができることが認識されている。これは、いかなる付加的な偏光要素も使用する必要がないので、この照明光学ユニットが費用効果的であるという利点を有する。
【０００８】
本発明による一構成では、照明光学ユニットは、その作動中にコレクターミラーによって生成されて第１のファセット光学要素に印加される偏光分布が、物体視野の位置における所定の偏光分布と異なるように開発される。
【０００９】
それによって下流の投影光学ユニットを用いて結像される構造担持マスクの構造への物体視野の位置における偏光分布の良好な適応化が可能になる。
【００１０】
照明光学ユニットの１つの開発された形態では、第１の所定の偏光分布は、物体視野内の少なくとも２つの位置において異なる。それによって偏光分布を物体視野内の異なる位置において異なる構造を有する構造担持マスクにより一層良好に適応させることが可能になる。
【００１１】
照明光学ユニットの更に別の形態では、第１の所定の偏光分布は、物体視野の少なくとも１つの位置においてタンジェンシャル偏光分布である。タンジェンシャル偏光分布は、投影光学ユニットの像平面内への構造担持マスクの結像中に特に高い分解能を可能にする。
【００１２】
本発明による照明光学ユニットの別の構成では、入射放射線の角度分布は、物体視野の少なくとも１つの位置において二重極形態を有し、この位置における偏光分布は、各極内で主偏光方向が主二重極軸に対して垂直であるようなものである。主偏光方向は、最大強度が存在する偏光方向を意味すると理解すべきである。二重極型の角度分布は、主二重極方向と垂直に好ましい方向を有する構造が、そのような照明放射線を用いて特に高いコントラストで結像されるという利点を有する。従って、この位置において同時に起こる主偏光方向が主二重極軸に対して垂直な偏光分布は、良好なコントラストによる特に高い分解能の結像を可能にする。
【００１３】
本発明による目的は、同様に、コレクターミラーと、物体平面の物体視野を照明するための複数の第１のファセット要素を有する第１のファセット光学要素とを含み、各第１のファセット要素が、その方向が反射面の向きを空間的に定める法線ベクトルを有する反射面を有し、更に物体視野上への第１のファセット要素の重ね合わせ結像のための第２のファセット要素を有する第２のファセット光学要素を含むＥＵＶマイクロリソグラフィのための照明光学ユニットによっても達成される。この目的のために、コレクターミラーは、照明光学ユニットの作動中に第１のファセット光学要素に印加される偏光分布を生成し、異なる偏光を有する放射線が印加される少なくとも２つの第１のファセット要素が存在する。この場合、第１のファセット光学要素は、照明光学ユニットの作動中に第２のファセット光学要素上に第１の所定の偏光分布がもたらされるように第１のファセット要素の反射面の法線ベクトルが選択される少なくとも１つの第１の状態を有する。
【００１４】
本発明の一実施形態では、第１の所定の偏光分布は、タンジェンシャル方向に向けられた主偏光方向の放射線の割合が第２のファセット光学要素の中心から外向きに増大するタンジェンシャル偏光分布である。この偏光分布は、大きな割合のタンジェンシャル方向に向けられた主偏光方向の放射線が、特に外側に向けて比較的遠くに配置された第２のファセット要素の位置に存在するという利点を有する。そのようなファセット要素によって物体視野内に転送される放射線は、物体視野の位置に配置された構造担持マスクの結像中に像生成への特に大きい寄与を構成するので、大きな割合のタンジェンシャル方向に向けられた主偏光方向の放射線が正確にこれらのファセット要素上に存在する場合には、特に良好なコントラストがもたらされる。
【００１５】
照明光学ユニットの一構成では、第１のファセット要素のうちの少なくとも１つの部分は、複数の位置を有し、第１のファセット要素のこの部分が有する第１のファセット要素のうちの少なくとも１つについて、第１の位置にある光学面の法線ベクトルの方向は、第２の位置にある反射面の法線ベクトルの方向とは異なる。それによって照明光学ユニットの作動中に、構造担持マスクが交換される時に角度分布を新しいマスクに適応させることができるように、法線ベクトルの方向を変更することによって物体視野の少なくとも１つの位置における入射放射線の角度分布を変更することが可能になる。
【００１６】
この場合、第１のファセット光学要素は、少なくとも１つの第２の状態を有することができ、第１の状態と第２の状態は、第１のファセット要素のうちの少なくとも１つの部分が異なる位置を取るという点で異なり、第２の状態にある第１のファセット要素の反射面の法線ベクトルは、照明光学ユニットの作動中に第２の所定の偏光分布が物体視野の位置にもたらされるように選択される。この場合、第１の偏光分布と第２の偏光分布は異なる。その結果、物体視野の位置における偏光分布を変更されたマスクに適応させることができる。
【００１７】
本発明の一実施形態では、コレクターミラーは、偏光度を増大させるために二重コレクターとして具体化される。それによって放射線が１回しか反射されない単一コレクターと比較して、第１のファセット要素上により高い偏光度がもたらされる。
【００１８】
ＥＵＶマイクロリソグラフィのための照明系では、偏光分布を変更するか又は偏光度を増大させるために偏光要素を使用することは公知である。そのような偏光要素は、例えば、ＥＰ  １  ３０６６６５  Ａ２、ＤＥ  １０３  ２７  ９６３  Ａ１、及びＵＳ  ２００６／０２２１４５３  Ａ１から公知である。偏光要素の実施形態に関しては、これらの文献を参照されたい。
【００１９】
本発明により、一構成における照明光学ユニットは、コレクターミラーと第１のファセット光学要素との間のビーム経路にいかなる偏光要素も配置されないように具体化される。これは、偏光要素における吸収によって放射線の強度が低減されず、更に、照明光学ユニットが特に少ない個数の光学要素しか含まず、従って、製造するのに費用効果的であるという利点を有する。
【００２０】
代替設計では、コレクターミラーによって生成される偏光分布を変更するために、コレクターミラーと第１のファセット光学要素との間のビーム経路に偏光要素が配置される。それによって所定の偏光分布を物体視野により精密に設定することができるようにコレクターミラーによって生成される偏光分布を更に適応させることが可能になる。
【００２１】
一実施形態では、第１のファセット光学要素と物体視野の間のビーム経路にはいかなる偏光要素も配置されない。これは、偏光要素における吸収によって放射線の強度が低減されず、更に、照明光学ユニットが特に少ない個数の光学要素しか含まず、従って、製造するのに費用効果的であるという利点を有する。
【００２２】
本発明による照明光学ユニットの１つの形態では、照明光学ユニットは、物体視野上への第１のファセット要素の重ね合わせ結像のための第２のファセット要素を有する第２のファセット光学要素を含む。これは、一様な角度分布を有する放射線による物体視野の一様な照明を提供することを可能にする照明光学ユニットの公知の設計である。
【００２３】
代替として、照明光学ユニットはまた、ＵＳ  ２００６／０１３２７４７  Ａ１から公知の鏡面反射器の形態に具体化することができる。
【００２４】
上述の照明光学ユニットを含む投影露光装置は、照明光学ユニットに関して説明した利点を有する。
【００２５】
本発明を図面を参照してより詳細に以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による照明光学ユニットを含む投影露光装置の実施形態を示す図である。
【図２ａ】図１に記載の照明光学ユニットの第１のファセット光学要素の平面図を略示する図である。
【図２ｂ】図１に記載の照明光学ユニットの第２のファセット光学要素の平面図を略示する図である。
【図３】入射角の関数としてのｓ偏光放射線及びｐ偏光放射線に対する反射率係数のプロフィールを示す図である。
【図４】図１に記載のコレクターミラーによってもたらされるような第１のファセット光学要素上の偏光分布を略示する図である。
【図５ａ】本発明の第１の構成における第２のファセット光学要素上の偏光分布を略示する図である。
【図５ｂ】本発明の更に別の構成における第２のファセット光学要素上の偏光分布を略示する図である。
【図６ａ】第２のファセット光学要素が二重極形態で照明される本発明の構成における第２のファセット光学要素上の偏光分布を略示する図である。
【図６ｂ】第２のファセット光学要素の照明が二重極形態にある本発明の更に別の構成における第２のファセット光学要素上の偏光分布を略示する図である。
【図７】図１に記載の第１のファセット光学要素の個々のファセット要素の偏光分布の分布を示す図である。
【図８】特定の対称性要件を満たす第２のファセット要素への第１のファセット要素の割り当てを示す図である。
【図９】二重コレクターの形態にあるコレクターミラーの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
参照符号は、図１に例示している対象物に一桁又は二桁の数字が付与されるように選択したものである。更に別の図に例示している対象物は、３つ又はそれよりも多く桁を有する参照符号を有し、下二桁は対象物を示し、それより上位桁は、対象物が例示されている図の番号を示している。従って、複数の図に例示している同一対象物の参照番号は、下二桁に関して対応する。
【００２８】
図１は、照明光学ユニット３を含む本発明による投影露光装置１の構成を示している。この場合、照明光学ユニット３は、コレクターミラー５と、第１のファセット要素９を有する第１の反射光学要素７と、複数の第２のファセット要素１３を有する第２の反射光学要素１１とを含む。第２の反射光学要素１１の下流の光路内には第１のテレスコープミラー１５及び第２のテレスコープミラー１７が配置され、これらのミラーの両方が、法線入射で作動され、すなわち、放射線は、両方のミラー上に０°と４５°の間の入射角で入射する。その下流には、入射する放射線を物体平面２３の物体視野２１上に誘導する偏向ミラー１９が配置される。偏向ミラー１９は、かすめ入射で作動され、すなわち、放射線は、ミラー上に４５°と９０°の間の入射角で入射する。物体視野２１の位置には構造担持マスクが配置され、このマスクは、投影光学ユニット２５を用いて像平面２７に結像される。投影光学ユニットは、６つのミラー２９、３１、３３、３５、３７、及び３９を含む。投影光学ユニットの６つ全てのミラーが、光軸４１に対して回転対称な面に沿って延びる反射面を有する。
【００２９】
図２ａは、複数の第１のファセット要素２０９を含む第１の反射ファセット光学要素２０７の平面図を示している。
【００３０】
図２ｂは、第２のファセット要素２１３を有する第２の反射ファセット光学要素２１１の対応する平面図を示している。第１のファセット要素９の個数は、第２のファセット要素１３の個数に正確に等しいか又はそれよりも多いか又は少ないとすることができる。
【００３１】
照明光学ユニットの作動中に、コレクターミラー５は、光源４３から射出する放射線を第１のファセット光学要素７の方向に反射する。その結果、コレクターミラー５によって反射される放射線は、第１のファセット光学要素７に印加される。光源４３は、様々な実施形態に具体化することができる。光源４３は、小さい材料液滴を高エネルギレーザで照射することにより、幅狭に境界が定められた光源プラズマが生成されるレーザ生成プラズマ光源（ＬＰＰ）とすることができる。代替として、放電を用いて光源プラズマが生成される放電光源を充てることができる。両方の場合に、特に５ｎｍから２０ｎｍの波長範囲の放射線を放出する光源プラズマが発生する。この放射線は、コレクターミラー５を用いて集光され、それによって第１の反射光学要素７に印加される。この場合、コレクターミラー５及び第１のファセット要素９は、光源プラズマの像が、第２の反射ファセット光学要素１１のファセット要素１３の位置にもたらされるような光学効果を有する。この目的のために、第１にコレクターミラー５及び第１のファセット要素９の焦点距離が空間距離に従って選択される。第２に、第１のファセット要素９は、その方向が反射面の向きを空間的に定める法線ベクトルを有する反射面を有する。本発明により、第１のファセット要素９の反射面の法線ベクトルは、第１のファセット要素９によって反射される放射線が特定の所定の第２のファセット要素１３上に入射するように選択され、すなわち向けられる。第２のファセット要素１３及びミラー１５、１７、及び１９を含む下流光学ユニットを用いて、第１のファセット要素９は、物体平面２３の物体視野２１上に重ね合わせ方式で結像される。従って、照明される物体視野２１の形状は、第１のファセット要素９の外形に対応し、長手境界線が投影光学ユニット２５の光軸４１の回りに実質的に円弧形状に延びるような弓形である。
【００３２】
ＥＵＶ範囲、すなわち、５ｎｍから２０ｎｍの範囲の放射線を反射するように設計され、法線入射で作動されるミラー、例えば、コレクターミラー５は、互いに上下に配置された複数の交替する第１の層と第２の層とを含む反射コーティングを有する基板を有する。この場合、第１の層は、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する放射線に対して、第２の層が含む第２の材料の屈折率よりも大きい屈折率を有する第１の材料を含む。例えば、第１の材料はシリコンとすることができ、第２の材料はモリブデン又はルテニウムとすることができる。表１は、対応する層シーケンスの例を提供している。この場合、先頭行は、基板の最も近くに位置する層の厚みを示しており、最終行は、基板から最も離れた層の厚みを示している。この場合、ルテニウムで構成された最上位層は、酸化を防止するように機能する。これに関連して、図３は、１３．５ｎｍの波長を有する放射線に対するこの層シーケンスの反射率を示している。垂直偏光光（ｓ偏光、破線で例示している）及び平行偏光光（ｐ偏光、実線）に関する強度反射係数を対応するミラー上の入射角の関数としてプロットしている。ｓ偏光光の反射率とｐ偏光光の反射率は、０〜５°の範囲の小さい入射角においては実質的に同一であり、大きい入射角では、ｓ偏光光は、ｐ偏光光よりも大きく良好に反射される。この物理効果は、図１に例示しているコレクターミラー５が、光源４３によって生成された無偏光放射線を反射中に少なくとも部分的に偏光するという結果を有する。光源４３から射出し、コレクターミラー５上に入射する放射線の入射角は、内側コレクター領域４５内では比較的小さいのに対して、外側コレクター領域４７内の放射線の入射角は、通常は約２５°よりも大きい。その結果、内側コレクターミラー４５によって反射される放射線は、実質的に無偏光であり、それに対して外側コレクターミラー領域４７によって反射される放射線のかなりの割合がｓ偏光される。従って、コレクターミラー５は、照明光学ユニットの作動中に、第１のファセット光学要素７に印加される偏光分布を生成する。図１に例示しているコレクターミラー５は、その回転対称性に起因して、第１のファセット光学要素７上にタンジェンシャル偏光分布をもたらし、これを図４に略示している。
【００３３】
（表１）
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【００３４】
図４は、第１のファセット光学要素４０７の１７の位置に入射放射線の偏光を２つの互いに垂直な双方向矢印を用いて例示している。この場合、２つの双方向矢印の方向は、２つの互いに垂直な偏光方向の方向をそれぞれ予め定義し、２つの双方向矢印の長さの比は、入射放射線のそれぞれの偏光方向の強度の比の定性的な尺度である。この比は、偏光度ρによって定量的に特徴付けることができる。この場合、放射線の偏光度ρは次式によって定められる。
0005576938.tif 000005
ここでＩP及びＩSは、それぞれｐ偏光放射線及びｓ偏光放射線の強度を示している。第１のファセット光学要素の中心４４９では、２つの双方向矢印は同じ長さを有し、すなわち、２つの垂直な偏光方向の強度は同一の大きさのものである。従って、第１のファセット光学要素の中心４４９では、実質的に無偏光の放射線が存在する。それとは対照的に、第１のファセット光学要素４０７上の位置４５１には部分的に偏光された放射線が印加され、長手の双方向矢印によって表す主偏光方向は、中心４４９と入射位置４５１の間の接続線に対して垂直である。コレクターミラー５の回転対称性に起因して、第１のファセット光学要素上の各位置における主偏光方向において対応する関係がもたらされ、この場合、これをタンジェンシャル偏光分布と呼ぶ。すなわち、特定の主偏光方向を有する放射線が、第１のファセット光学要素４０７の各第１のファセット要素４０９に印加され、第１のファセット光学要素４０７上の第１のファセット要素４０９の位置から主偏光方向を判断することができる。この場合、タンジェンシャル偏光分布がもたらされ、長手の双方向矢印によって表しており、中心４４９と入射位置４５１の間の接続線に対して垂直な主偏光方向の放射線の割合は、中心４４９から外向きに増大する。ここで各第１のファセット要素４０９は、その方向が反射面の向きを空間的に定める法線ベクトルを有する反射面を有するので、各ファセット要素４０９は、このファセット要素上に入射する放射線の方向とそれに関する法線ベクトルの方向とから得られる特定の方向に入射放射線を反射する。対応する法線ベクトルの定義を用いて、放射線を第２のファセット光学要素１１の第２のファセット要素の各々の上に誘導することができる。異なる主偏光方向を有する放射線が第１のファセット光学要素４０９の第１のファセット要素４０７に印加されるので、第１のファセット要素４０９の反射面の関係する法線ベクトルを適切に選択することにより、どの第２のファセット要素１３にどの主偏光方向を有する放射線が印加されるかを決定することができる。従って、第１のファセット要素４０７の反射面の法線ベクトルを選択することにより、第２のファセット光学要素１１上に所定の偏光分布を設定することができる。
【００３５】
図５ａは、第２のファセット光学要素５１１上の所定の偏光分布の第１の例を示している。この場合、第２のファセット光学要素の異なる位置における主偏光方向を互いに垂直の双方向矢印を用いて図４と同様に例示している。中心５５３に配置された第２のファセット要素５１３には、白色の実質的に無偏光の放射線が印加され、外側領域に配置されたファセット要素５１３上には部分偏光放射線がもたらされる。この場合、第１のファセット要素の反射面の法線ベクトルは、第２のファセット光学要素上にタンジェンシャル偏光分布がもたらされるように向けられ、この分布の場合、タンジェンシャル方向に向けられた主偏光方向の放射線の割合は、中心５５３から外向きに増大する。
【００３６】
代替的に、図５ｂは、第２のファセット光学要素５０１にわたるラジアル偏光分布を示しており、この分布の場合、第２のファセット光学要素５１１上の各位置における主偏光方向は、共通の中心５５３の方向に向く。
【００３７】
図５ａ及び図５ｂでは放射線が全ての第２のファセット要素５１３に印加されるのに対して、図６ａ及び図６ｂは、放射線が第２のファセット要素６１３のうちの一部にしか印加されない２つの例示的な実施形態を示している。図５ａ、図５ｂ、図６ａ、及び図６ｂでは、放射線が印加されないファセット要素６１３をハッチングなしの円で表す。図６ａ及び図６ｂでは、放射線が印加される第２のファセット要素６５５は二重極形態で配置される。この場合、二重極は図６ａでは水平に、かつ図６ｂでは垂直に向けられる。この場合、第２のファセット光学要素６１１にわたる偏光分布は、放射線の主偏光方向が主二重極軸に対して実質的に垂直であるようなものである。特に、放射線が第２のファセット要素６１３の全てには印加されない図６ａ及び図６ｂに記載の実施形態では、放射線が印加される各第２のファセット要素６５５に対して、望ましい主偏光方向を有する放射線が印加される適切な第１のファセット要素４０９を見出すことが可能である。次に、これらの第１のファセット要素４０９に対して、放射線が割り当てられた第２のファセット要素上にもたらされるように、反射面の法線ベクトルが適切な方式で選択される。更に別の第１のファセット要素４０９は、これらのファセット要素が放射線を絞り上に誘導するように、すなわち、放射線が物体視野の照明に寄与しないように、適切な法線ベクトルの選択によって向けることができる。
【００３８】
本発明の第１の構成では、第１のファセット要素は固定のものであり、その結果、第２のファセット光学要素上の固定偏光分布が事前に定められる。本発明の更に別の構成では、割り当てられた反射面の法線ベクトルの方向を変更することができ、その結果、作動中に、例えば、図５ａ、図５ｂ、図６ａ、及び図６ｂに記載の第２のファセット光学要素５１１／６１１上の偏光分布の間で切り換えを行うことができるように、第１のファセット要素にアクチュエータが設けられる。
【００３９】
図４〜図６に関連して、本発明により第２のファセット光学要素５１１／６１１上で所定の偏光分布を得ることができる方法に関する説明を上記に提供した。第２のファセット光学要素が照明光学ユニットの瞳平面に配置される図１に記載の照明光学ユニットの構成は、物体視野の各位置において所定の偏光分布がもたらされるという結果を有する。物体視野の位置における偏光分布は、入射放射線の偏光方向及び偏光度を２つの入射角αとβの関数として指定する関数：
0005576938.tif 000006
を意味すると理解すべきである。第２のファセット光学要素５１１／６１１は、照明光学ユニット３の瞳平面に配置され、物体視野内に角度α、βで入射する放射線は、瞳平面内の特定の位置（ｘ，ｙ）から射出するので、第２のファセット光学要素５１１／６１１上の位置にわたる偏光分布は、単純に関数：
0005576938.tif 000007
に対応する。
【００４０】
上述の考察では、第１のファセット光学要素７の各ファセット要素上の偏光分布は、第１のファセット要素上の位置にわたって変化しないことを仮定した。しかし、コレクターシェル５によって第１のファセット光学要素上に生成される偏光分布は、第１のファセット光学要素の中心から縁部に一様に変化するので、同様に第１のファセット光学要素の個々のファセット要素にわたる偏光分布のいくらかの変化が余儀なくもたらされる。これを図７に例示している。図７は、図１に記載のコレクターシェル５によって生成されるような偏光分布を有する図４に記載の第１のファセット光学要素を示している。更に、図７は、２つの特定のファセット要素７５７及び７５９を拡大した図に示している。第１のファセット光学要素７１１上でのファセット要素７５７及び７５９の配列に起因して、２つのファセット要素７５７及び７５９上では、入射放射線の偏光の変化は、実質的にファセット要素７５７及び７５９の長手方向に沿ってもたらされる。従って、ファセット要素７５７上では、偏光度は、長手方向に沿って左から右に低下し、それに対してファセット要素７５９上では、偏光度は、ファセット要素上の長手方向に左から右に増大する。第１のファセット要素７０９にわたる偏光のこの変化は、物体視野内の偏光分布：
0005576938.tif 000008
が、更に物体視野内の位置に依存するという効果を有する。それに応じて物体視野内の偏光分布は、実際には関数：
0005576938.tif 000009
であり、ここで、ｘ及びｙは、物体視野内の位置を示している。特に、放射線の少なくとも一部が遮蔽除去されることに起因して、第１のファセット要素の全てが物体視野の照明に寄与するわけではない、図６ａ及び図６ｂを参照して説明した実施形態では、物体視野の照明に寄与するファセットの適切な選択により、物体視野内の位置（ｘ，ｙ）にわたる偏光分布の所定のプロフィールを得ることができる。これは、第１のファセット要素７５７を除く全ての第１のファセット要素が遮蔽除去される場合を考慮する時に特に明らかになる。この特殊な場合には、物体視野内の偏光分布の位置依存性は、第１のファセット要素７５７上の偏光分布の位置依存性に正確に対応する。
【００４１】
図８は、本発明による照明光学ユニットの更に別の構成を示している。この図は、第１のファセット要素８０９を有する第１のファセット光学要素の拡大した領域、更に、第２のファセット要素８１３を有する第２のファセット光学要素８１１を示している。更に、４つの第１のファセット要素８６１及び８６３に対して、これらのファセット要素が放射線を印加する第２のファセット要素８１３を示す上で接続矢印を用いている。この割り当ての場合には、互いに近接する中心を有する第１のファセット要素８６１及び８６３は、第２のファセット光学要素８１１の中心８５３に関して中心対称に配置された第２のファセット要素に放射線を印加するように向けられる。この割り当ては、近接する中心を有する第１のファセット要素８６１及び８６３上の強度分布と偏光分布の両方が実質的に同一であることから有利である。従って、中心対称に配置された第２のファセット要素８１３に対するそのような第１のファセット要素対の割り当ては、第２のファセット光学要素８１１にわたる中心対称な強度分布及び偏光分布を必然的にもたらす。多くの用途では、これは、強度分布及び／又は偏光分布の好ましい変形である。更に、第１のファセット光学要素上の強度分布及び／又は偏光分布の僅かな外乱は、第２のファセット光学要素８１１上の分布の中心対称性に対してそれ程大きい効果を持たない。これは、第１のファセット光学要素８０７上で乱された強度及び／又は偏光分布の場合であっても、多くの場合に、それにも関わらず互いに対して近接して配置された中心を有する第１のファセット要素には実質的に同一強度分布及び／又は偏光分布が印加されることが保証されることによる。
【００４２】
図９は、コレクターミラーの本発明による開発を示している。この場合、コレクターミラー９０５は、両方が共通の光軸９６９に対して回転対称である第１の反射面９６５と第２の反射面９６７とを有する二重コレクターとして具体化される。光源から射出した放射線は、第１の面９６５によって集光され、第２の反射面９６７上にもたらされる。この場合、両方の反射面９６５及び９６７が法線入射で作動される。従って、両方の面９６５及び９６７における反射中に放射線の偏光が発生し、この場合、この偏光は、互いに強化されることになる。これは、第１の反射面９６５における各光線の反射平面が、第２の反射面９６７における同じ光線の反射平面と一致するという事実による。反射平面は、入射光線と反射光線とによって張られる平面を意味すると理解すべきである。従って、第１の反射中にｓ偏光される放射線は、第２の反射光学面における第２の反射に関しても同様にｓ偏光される。同じことがｐ偏光放射線においても相応に成り立つ。両方の反射において、図３を参照して上述したように、ｓ偏光放射線の方が良好に反射される。従って、偏光度は、第２の反射によってターゲット方式で増大される。本発明により、そのようなコレクターミラーは、上述の照明光学ユニットにおいて、より強く偏光された放射線を第１のファセット光学要素に印加するために特に良好に使用することができる。
【図１】
0005576938.tif 000010
【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
0005576938.tif 000017
【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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