(57)【要約】本発明は、１９３ｎｍ以下、特に１２６ｎｍ未満、特に好ましくはＥＵＶ領域の波長用の、光源２００１とフィールド面２０３０とを有する照明光学系であって、光源２００１の光の一部を受光するための、軸線周りに回転対称に配置された少なくとも１つの反射鏡シェルを含む少なくとも１つの集光器２００３を備え、それによって２０２０が環状に照明される照明光学系に関する。本発明は、光源２００１の実像がフィールド面２０３０に対してデフォーカスされた面に形成されるように少なくとも１つの反射鏡シェルが形成され、それによってフィールド面２０３０が所定の範囲で広範囲に均一に照明されることを特徴とする。
2005519459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１９３ｎｍ以下、特に１２６ｎｍより短い、特に好ましくはＥＵＶ領域の波長のための、光源（１）とフィールド面（３０）とを有する照明光学系であって、
１．１  面法線に対して７０゜より大きい入射角で前記光源（１）の光の一部を受光するための、一つの軸線（ＨＡ）周りに回転対称に設けられた少なくとも１つの椀状反射鏡（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）を有した少なくとも１つの集光器（３）を備え、
１．２  それによって光路内で前記集光器（３）の後方に配置された開口絞り面（２０）が環状に照明されるように構成された照明光学系において、
１．４  倍率β＞２で強く拡大した前記光源（１）の実像（７）が前記フィールド面（３０）の近傍に形成されるように少なくとも１つの前記椀状反射鏡（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）が形成されており、それによって前記フィールド面（３０）が広い範囲に及ぶ所定領域内で均一に照明されるように構成されている
１．３  ことを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
１９３ｎｍ以下、特に１２６ｎｍよりも短い、特に好ましくはＥＵＶ領域の波長のための、光源（１）とフィールド面（３０）とを有する照明光学系であって、
２．１  前記光源（１）の光の一部を受光するための、少なくとも１つの椀状反射鏡（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）を有した少なくとも１つの集光器（３）を備えた照明光学系において、
２．２  前記光源（１）の実像（７）が形成されしかも前記フィールド面（３０）に対して３０mmより大きく、好ましくは５０mmより大きく焦点がずらされている面に位置するように、少なくとも１つの前記椀状反射鏡（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）が形成されており、それによって前記フィールド面（３０）が広い範囲に及ぶ所定領域内で均一に照明されるように構成されていることを特徴とする照明光学系。
【請求項３】
前記少なくとも１つの椀状反射鏡（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）は、一つの軸線（ＨＡ）周りに回転対称に設けられた椀状反射鏡とされ、開口絞り面（２０）が環状に照明されるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の照明光学系。
【請求項４】
集光器（３）が前記光源（１）の開口束を受光し、
４．１  前記集光器（３）は、回転軸線（ＨＡ）を有し、該回転軸線上または該回転軸線の近傍に前記光源（１）が存在し、
４．２  前記開口束は、第１の中間の開口光線（１０２．１）を含有し、
４．３  前記回転軸線（ＨＡ）に対して鏡面対称移動された前記第１の開口光線が第２の中間の開口光線（１０２．３）を規定し、
４．４  一つの椀状反射鏡（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）との前記第１の中間の開口光線（１０２．１）の交点が第１の交点（Ｓ１）を規定するとともに、
４．５  一つの椀状反射鏡（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）との前記第２の中間の開口光線（１０２．３）の交点が第２の交点（Ｓ２）を規定し、
４．６  第１および第２の交点（Ｓ１、Ｓ２）を通して、前記光源（１）から出る第１および第２の光束（１０２．２、１０２．４）が受光され、
４．７  前記第１の光束（１０２．２）が第１の内側の周辺光線（１０５．１）および第１の外側の周辺光線（１０４．１）を含むとともに、
４．８  前記第２の光束が第２の内側の周辺光線（１０５．２）および第２の外側の周辺光線（１０４．２）を含み、
４．９  均一に照明された前記フィールド面（２０）は、前記回転軸線（ＨＡ）にほぼ垂直であり、前記第１の内側の周辺光線と前記第２の内側の周辺光線（１０５．１、１０５．２）の交点（１０７．２）の近傍または前記第１の外側の周辺光線と前記第２の外側の周辺光線（１０４．１、１０４．２）の交点（１０７．１）の近傍に、前記光源（１）の像（７）が形成される面に対して焦点がずれた状態で位置している面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系。
【請求項５】
前記集光器（３）は、複数の回転対称の椀状反射鏡（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）を備え、前記椀状反射鏡が一つの共通の軸線（ＨＡ）周りに入れ子式に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項６】
前記椀状反射鏡（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）のそれぞれには、前記開口絞り面（２０）における一つの環状の光分布が対応させられており、隣接する椀状反射鏡の前記環状の光分布が前記開口絞り面（２０）でほぼ連続的に互いに接続されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項７】
少なくとも１つの椀状反射鏡は、光学的な面を有する第１のセグメント（５．１．１）と、第２の光学的な面を有する第２のセグメント（５．１．２）とを備えていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項８】
前記第１の環状のセグメント（５．１．１）は、双曲面の一部であり、前記第２の環状のセグメント（５．１．２）は、楕円体の一部であることを特徴とする請求項７に記載の照明光学系。
【請求項９】
集束力を有する少なくとも１つの第１光学要素（４０）および第２光学要素（４２）を備えていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項１０】
前記第１光学要素（４０）は、面法線に対して角度α＞７０゜で光線が入射する斜入射反射鏡であることを特徴とする請求項９に記載の照明光学系。
【請求項１１】
前記第１光学要素（４０）は、面法線に対して角度α＜３０゜で光線が入射する法線反射鏡であることを特徴とする請求項９に記載の照明光学系。
【請求項１２】
前記第２光学要素（４２）は、面法線に対して角度α＜２０゜で光線が入射する法線反射鏡であることを特徴とする請求項１０または請求項１１のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項１３】
少なくとも１つの第３光学要素（１２０６、２２０６）またはさらに他の光学要素（２８００）を備えていることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項１４】
前記第３光学要素またはさらに他の光学要素が平面鏡であることを特徴とする請求項１３に記載の照明光学系。
【請求項１５】
マイクロリソグラフィ用の投影露光装置であって、
１５．１  マスクを照明する請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の照明光学系と、
１５．２  感光性物体上へ前記マスクを結像する投影光学系（１２００、２２００）とを備える投影露光装置。
【請求項１６】
前記投影光学系（１２００、２２００）がシュヴァルツシルト光学系であることを特徴とする請求項１５に記載の投影露光装置。
【請求項１７】
マイクロリソグラフィ用の投影露光装置であって、
１７．１  軸線周りに回転対称の椀状反射鏡（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）を有する少なくとも１つの集光器（３）を備えた照明光学系と、
１７．２  前記照明光学系によって照明されるマスクと、
１７．４  一つの感光性物体上へと、
１７．３  前記マスクを結像する投影光学系（１２００、２２００）とを備え、
１７．５  前記投影光学系（１２００、２２００）がシュヴァルツシルト光学系である投影露光装置。
【請求項１８】
構造が設けられたマスクがフィールド面（３０）またはフィールド面に対する共役面（３２）に配置されることを特徴とする請求項１５から請求項１７のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項１９】
請求項１５から請求項１８のいずれか一項に記載の投影露光装置を用いたマイクロエレクトロニクスデバイス、特に半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源とフィールド面とを有する照明光学系に係り、光源の光の一部を受光するための、軸線周りに回転対称な少なくとも１つの椀状反射鏡を有する少なくとも１つの集光器を備え、これにより、光源から出発する光路内で集光器の後方に配置された開口絞り面が環状に照明されるように構成された照明光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第５，７３７，１３７号明細書（特許文献１）から、光源としてレーザープラズマ源を備えた投影露光装置が知られている。米国特許第５，７３７，１３７号明細書記載の投影露光装置の照明光学系は、照明光学系の射出瞳が円形すなわち環状に照明されるように構成されている。これを実現するために照明光学系が３つの反射鏡からなる構成を具備しており、このうち２つの反射鏡は、遮蔽が２５%の、反転させたカセグレン光学系またはシュヴァルツシルト光学系を形成する。シュヴァルツシルト光学系の反射鏡は、多層系を有する直入射形反射鏡（法線反射鏡）であり、該反射鏡上に光線がα＜３０゜の範囲の角度で入射する。
【０００３】
米国特許第５，７３７，１３７号明細書から公知の投影露光装置の投影光学系は、光が通過する開口を有する２つの反射鏡を備えている。
【０００４】
さらに米国特許第５，７３７，１３７号明細書記載の光学系は臨界照明による光学系である。
【０００５】
米国特許第５，７３７，１３７号明細書記載の光学系の欠点は、照明光学系において光源の直後にもっぱら法線反射鏡しか用いられないことである。確かに米国特許第５，７３７，１３７号明細書によれば投影光学系内へのデブリの侵入は防げるが、光源のデブリによって非常に速く照明光学系の法線反射鏡が劣化する。多層系の劣化によって法線反射鏡が時間を追ってかなり強く反射率を失う。
【０００６】
米国特許第５，７３７，１３７号明細書記載の光学系のもう１つの欠点は、小光源を用いた臨界照明の際に、フィールド面（視野面）の均一な照明に非常に大きな倍率が必要になることである。しかし非常に大きい倍率の場合、逆カセグレン‐ないしシュヴァルツシルト光学系を用いると、寸法、それも特に第１反射鏡の寸法が非常に大きくなり、そのため製造に手間と費用がかかる。
【特許文献１】米国特許第５，７３７，１３７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、開口絞り面もしくはその共役面における環状照明を行えるようにするための照明光学系を提供することである。後続の投影光学系の入射瞳と重なる照明光学系の射出瞳は、その際、同じ様に環状に照明される。米国特許第５，７３７，１３７号明細書から公知の照明光学系の欠点は回避されなければならない。さらには、本発明に係る照明光学系により、フィールド面内の均一な照明が可能となるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明により、照明光学系が少なくとも１つの、軸線周りに回転対称の椀状反射鏡（反射鏡シェル）を有する集光器を備えることによって達成される。
【０００９】
この種の集光器は、椀状反射鏡を然るべく設けることで、集光器の前方（上流側）に配置された光源を光源の実像（実光源像）に結像させる。この実光源像は、二次光源とも称される。
【００１０】
本発明により、フィールド面の均一な照明を２つの方式で達成することができる。本発明の第１の思想に基づき、椀状反射鏡は、倍率β＞５で大きく拡大した光源の像がフィールド面の近傍に形成されるように大きさが決められる。
【００１１】
本発明の第２の思想に基づき、椀状反射鏡は、フィールド面が光源像に関して焦点ずれした状態とされているように寸法決めされており、それによってフィールド面内に所定の範囲で均一な照明が生じる。この場合には、照明はもはや臨界的なクリティカルなものではない。好ましくは、光源像の位置に対して脱焦（デフォーカス）された均一に照明されたフィールド面の位置は、第１の光束の第１の内側の周辺光線と、第２の光束の第２の内側の周辺光線との交点、または一つの光束の第１の外側の周辺光線と、一つの光束の第２の外側の周辺光線との交点によって決定される。第１および第２の光束は、拡がった光源と開口光線とによって決定される。椀状集光器（集光器シェル）は、所定の環状の開口で光源から光線を受光する。環状開口の内側の開口光線（内側開口光線）と外側の開口光線（外側開口光線）との間には、第１の中間の開口光線（中間開口光線）が規定されており、この開口光線のもとに、光源からの光線による椀状集光器との第１の交点が定められている。椀状集光器（この椀状集光器上または椀状集光器の近傍に光源がある）の回転軸線に関して鏡面反転された前記光源と椀状集光器との間の中間開口光線が、第２の中間開口光線および第２の交点を定める。第１および第２の交点は、これらに関する光軸と共に子午面内にある。第１の光束は、この場合、第１の交点において、拡がった光源から椀状集光器によって受光される光束である。第２の光束は、第２の交点において、拡がった光源から椀状集光器によって受光される光束である。
【００１２】
好ましくはフィールド面またはそれに対する共役面には、投影光学系によって感光性物体に結像される構造が与えられたマスク（構造化マスク）が配置される。
【００１３】
軸線周りに回転対称の椀状反射鏡を備えた本発明に係る集光器の場合は、受光される光線が表面法線に対して７０゜よりも大きな角度で受け入れられることが重要である。すなわち、この集光器は、いわゆる斜入射形の集光器（斜入射集光器）である。
【００１４】
斜入射集光器は、直入射形の集光器に対して、該斜入射形集光器が光源のデブリによりさほど劣化しないということ、すなわち反射率がほとんど損なわれないという長所を有している。さらに、斜入射反射鏡は、該斜入射反射鏡が一般にたった一つの光学的コーティング、好適にはルテニウム、パラジウム、ロジウムまたは金からなる光学的コーティングしか持たないので、常に簡単に構成されている。さらに、８０％よりも高い反射率が表面粗度にさほど要求を課することなく実現できる。
【００１５】
本発明の有利な実施形態において、集光器はただ１つの回転対称の椀状反射鏡だけでなく、多数のこの種の回転対称の椀状反射鏡を備え、これらの椀状反射鏡は共通の回転軸線周りに入れ子式に配置されている。
【００１６】
好ましくは、椀状反射鏡は、隣接する椀状反射鏡に対して、各椀状反射鏡の環状照明が開口絞り面内で互いに連続的に接続されるように配置されている。好ましい実施形態において、中間開口光線は、光源の一点と最も外側のシェルとの間にある外側周辺光線と、光源の一点と最も内側のシェルとの間にある内側周辺光線との間の中間の光線（中間光線）によって規定される。さらなる実施形態においては、各個別の椀状集光器に対して中間開口光線が規定され、それによって各椀状集光器に対し、均一に照明された同じフィールド面内において個別に均一な照明が得られる。この場合、個々の椀状集光器の光源の像は必ずしも同一面にない。
【００１７】
特に好ましいのは２回反射による集光器（２反射式集光器）である。２反射式集光器は、たとえば双曲面を環状に切り抜いた部分である第１椀状反射鏡と、楕円体を環状に切り抜いた部分である第２椀状反射鏡とによって形成することができる。ウォルター光学系は文献から、たとえばWolter, Annalen der Physik 10, 94-114頁, 1952年から知られている。楕円体面と双曲面の組合せによって形成される光源の実中間像を有するウォルター光学系に関しては、J. Optics, Vol. 15, 270-280頁, 1984年を参照されたい。
【００１８】
ウォルター光学系の特別な長所は、表面法線に対して７０゜よりも大きな入射角を有する２反射式ウォルター光学系の場合、開口角８０゜に対応して、Namax=０．９８５の最大集光開口を達成できることである。この実施形態では、かするような入射条件（かすり入射）のもとで、反射率が７０％を超える依然として高反射率の反射領域にある。
【００１９】
特に好ましくは、照明光学系が集光器と射出瞳との間に正の屈折力（集束力）を有する少なくとも２つの光学要素を有する場合である。それによって、光源で始まる光路内において、照明光学系の射出瞳に対する共役面である開口絞り面の後方（下流側）に位置するフィールド面を、照明光学系の射出瞳の前方（上流側）に位置する共役面に結像させることができる。このフィールド面に対する共役面には、次に、照明対象の構造が形成されたマスク、特にレチクル（投影露光装置の場合）を配置することができる。
【００２０】
光学系内で可能な限り光損失を少なくするために、両光学要素は、面法線に対して７０゜よりも大きい角度もしくは２０゜よりも小さい角度のもとに正の集束力で用いられる。もう１つの長所は、前記角度のもとにレチクルの照明が無偏光状態で行われることである。
【００２１】
本発明による照明光学系を用いて、σout≧０．５５の射出瞳内の環状照明が得られる。ここで、σoutは、環状照明の外側周辺光線の光軸に対する角度の正弦と、対物光学系開口とによる商から与えられる。同様にσinは、環状照明の内側周辺光線により規定することができ、この場合には、σin＜０．３５の値を得ることできる。
【００２２】
フィールド面に配置したレチクルの下側に光を誘導するために、有利には、第３の光学要素として少なくとも１つの方向変換ないし偏向反射鏡が、第１の光学要素と第２の光学要素の間の光路内に設けられる。この反射鏡は、好ましくは平面鏡としてよい。
【００２３】
反射によってレチクルを使えるようにするため、該レチクルは厳密に光軸に対して垂直ではなく、該光軸に対して傾けて配置されており、その傾斜角は、共役なフィールド面に対して約３゜にすることができる。
【００２４】
照明光学系の他に、本発明は投影露光装置も提供し、この投影露光装置は、かすり入射で（すなわち面法線に対して７０゜より大きな角度で）光を反射させる軸線周りに回転対称に設けられた椀状反射鏡を有する少なくとも１つの集光器を備えた照明光学系、ならびにシュヴァルツシルト光学系として形成することができる投影光学系を有することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明を実施形態に基づき具体的に説明する。
【００２６】
図１に、例として屈折を用いた表現（屈折表示）における本発明による照明光学系を示す。本発明による照明光学系は光源１を有する。光源１は、好ましくは１つのプラズマ源、たとえば１つの高密度プラズマ集束光源または中空陰極光源である。光源１の光は、集光器３によって受光される。模式的に示した集光器３は、図示した実施形態において合計３つの入れ子式に配置した反射鏡シェル５．１、５．２および５．３（椀状反射鏡）を備え、これらが光源１の光をかすり入射下に受光し、光源７の像に結像させる。集光器３のような入れ子式の反射型集光器には、必要に応じて中央遮蔽部が設けられる。すなわち、一定の開口角ＮＡmin以下では光源の光線はもはや受光されることはない。そのため、この光線は絞りによって阻止されるので、光線は後続の照明光学系に到達できない。この絞りは図１に符号９で表されている。
【００２７】
照明光学系の射出瞳１０に対して共役的に、集光器３の後側の光路内にある第１開口絞り面２０が位置している。集光器３の椀状集光器５．１、５．２、５．３は、後続の光学要素と組み合わせて照明光学系の射出瞳１０において所定の開口１２が環状に照明されるように選ばれている。射出瞳１０の中の所定の開口１２は、第１開口絞り面における開口絞り１６によって制限される。この光学系には、第１開口絞り面２０に対するもう１つの共役面１８が形成されるので、その位置に、代わりの、あるいは２番目の開口絞り１４を設けることができる。面１８内の上記第２の開口絞り１４は、該開口絞りがそこではより小さな寸法で選択できるという長所を有する。
【００２８】
最小の開口角ＮＡminよりも小さな、光源の放射が入らない開口のおかげで、開口絞り面２０ならびに該開口絞り面に共役な、射出瞳１０が位置する面で、必ず所望の環状照明が現れる。
【００２９】
フィールド面内の所定の均一な照明を得るために、光源１は正確にはフィールド面の中に形成されず、僅かに焦点がずらされる（デフォーカスされる）。本実施形態の場合は、光源７の像とフィールド面３０に対する像との間の焦点ずれは約６０mmになる。フィールド面３０に視野絞り３４を配置してもよい。フィールド面３０に対して共役なフィールド面３２には、構造が設けられたマスク（構造化マスク）、いわゆるレチクルが配置され、該レチクルは、例えば図５に示した投影光学系を用いて感光性物体上に結像される。視野絞り３４は、構造担持マスク上において、所望のフィールドサイズ（たとえば３mm×３mm）に光束を制限し、それを超えて進む光線を阻止し、それによって好適にも後続の光学要素上の熱負荷を低減する。
【００３０】
フィールド面に対する光源の像７の焦点ずれ（デフォーカス）により、照明の均一さの違いは、フィールド面３２内における約３mm×３mmの照明対象領域で±５%未満にすることができる。
【００３１】
図１に示した構成において、照明光学系は、入れ子式集光器３の端部と一致する開口絞り面２０と、光源の中間像７の近傍にあるフィールド面３０の順序を逆にするため、正の光学的集束力を有する２つの光学要素４０、４２を備えた集光光学系を有している。光学要素４０、４２は、屈折型の構成要素として模式的に表されているが、反射型の構成要素は、当業者であれば容易に想到し得る。レチクルが配置されるフィールド面は、フィールド面３０に共役なフィールド面３２であり、この面は、第１光学要素４０と第２光学要素４２とからなる光学系の後ろに形成され、射出瞳１０の前に位置している。両方の光学要素４０、４２によって再び光源像７の像４４、いわゆる３次光源が形成される。
【００３２】
図１では、照明光学系は、さらに好ましくは１つの分光フィルタ５０を備え、これにより、光源１の光を濾波し、上記フィルタ５０によって必要な波長、たとえば波長１３．５ｎｍの照射だけを提供するようになっている。この分光フィルタは、たとえばジルコンフィルムまたは格子型分光フィルタとすることができる。
【００３３】
図２に、拡大された光源と、光源７の像に対するフィールド面３０．１又はそれとは別の代替的なフィールド面３０．２の僅かなデフォーカスとによって、本発明によりどのようにフィールド面３０．１、３０．２での均一な照明を達成できるかを再度図示する。１次光源１は、本実施形態においては拡がった光源である。子午面内における集光器の椀状集光器５．２と第１中間開口光線１０２．１の第１の交点Ｓ１によって与えられる入れ子式集光器の反射鏡シェル５．２上の第１点は、光源１の第１の光束１０２．２を受光する。光束の拡がりの大きさは、光源１の拡がりの大きさによって与えられる。かすり入射、すなわち反射鏡シェル５．２で表面法線に対して７０゜よりも大きな角度での反射によって、光源１の像７が形成される。形成された光源像の大きさは、反射された周辺光線１０４．１および１０５．１と第１の交点Ｓ１までの距離とから規定される。子午面とは、本出願において回転軸線ＨＡを含む平面である。
【００３４】
子午面には、第１中間開口光線１０２．１及び第１の交点Ｓ１と向かい合って、光軸ＨＡに関して鏡面対称的に第２中間開口光線１０２．３及び椀状集光器５．２との第２の交点Ｓ２がある。反射鏡シェル５．２との集光器の第２の交点Ｓ２において、光源１の第２の光束１０２．４が受光される。第２の光束１０２．４の第２の外側の周辺光線１０４．２および第２の内側の周辺光線１０５．２は、再び光源１の最大寸法によって決定される。
【００３５】
第１の光束１０２．２および第２の光束１０２．４の内側の周辺光線１０５．１、１０５．２は、面３０．２内の光源１の像７の後方の交点１０７．２で交差する。光源１の像７の前側では、面３０．１内の交点１０７．１において、第１の光束１０２．２および第２の光束１０２．４の外側の周辺光線１０４．１、１０４．２が交差する。
【００３６】
すると、面３０．１、３０．２の中またはその近傍に、図４に示すように、ｘ‐方向に沿って広範囲に及ぶ均一な照明が生じる。こうして、面３０．１、３０．２の一方は、光学系のフィールド面として選ぶことができる。
【００３７】
図２では、入れ子式集光器の反射鏡シェルがただ１つの場合に、面３０．１、３０．２において２次光源７に対して焦点がぼかされた均一な照明を達成できることが示されたのであるが、１つ以上のシェルを備える光学系においても同様に面３０．１、３０．２で均一な照明を達成することができる。図１に記載された実施形態と比べると、この変形例では、中間開口光線を選ぶ他には何も違いがない。中間開口光線１０２．１は、図２に示した実施形態では、光源の一点および最も外側のシェル５．１の間の外側周辺光線１０９と、前記光源の前記一点および最も内側の椀状体５．３の間の内側周辺光線１１１との間の中間光線として規定される。
【００３８】
図３に示されるように、１つ以上の集光器シェルを備える光学系の場合、種々の集光器シェルに対して、たとえば外側のシェル５．４に対して、外側シェル５．４の中間像７．１の前方にある面３０．１を選択し、内側シェル５．５に対しては、中間像７．２の後方にある面３０．２を選択することができる。シェルのパラメータを適切に選ぶことによって、各シェルに対して割り当てられる面は、面３０．１および面３０．２が重なり合うようにシフトさせることができる。この方法により、光が一層良好に混ぜ合わされ、照明対象のフィールド面３０．１および３０．２における均一さがさらに改善されるようになる。この場合、シェルのパラメータは、集光器の中または後方の面２０内において環状の照明が生じるように選択できる。最外側シェル５．４の中間の第１開口光線は符号１０２．１．４で表され、最外側シェル５．４の中間の第２開口光線は符号１０２．３．４で表され、最内側シェル５．５の中間の第１開口光線は符号１０２．１．５で表され、最内側シェル５．５の中間の第２開口光線は符号１０２．３．５で表されている。
【００３９】
図５には、本発明による光学系が反射表示で示されている。図５に示された光学系は、照明光学系の他に、照明光学系に接続される投影光学系を備えている。図１と同じ構成部材は、１０００だけ大きな符号で表されている。光源１００１の光は、２つのシェル１００５．１、１００５．２を備える入れ子式集光器１００３によって受光される。光源１００１の像、いわゆる２次光源１００７が形成される。第１および第２光学要素に相当する斜入射反射鏡１０４０と法線反射鏡１０４２を用いることにより、フィールド面と開口絞り面１０２０が光路内の順序に関して入れ替えられる。本発明により構造化マスクが均一に照明される共役フィールド面１０３２は、２次光源１００７の像（いわゆる３次光源）に対して焦点ずれの状態で配置される。図５から、このデフォーカスは、３次光源像１０９０がすでに開口絞り１０１８の後側におかれることから明らかに分かる。
【００４０】
照明光学系の射出瞳１０１２は、シュヴァルツシルト光学系として形成された投影光学系１２００の入射瞳と一致する。投影光学系１２００は、２つの反射鏡１２０２．１および１２０２．２を備えている。マスクが結像される感光性物体は、面１２０４内にある。共役フィールド面１０３２に配置されるレチクル下方の光線経路を維持するために、本光学系では、光線を第１光学要素１０４０から第２光学要素１０４２へ偏向する第３光学要素１２０６が設けられている。反射損失を最小限に抑えるため、光線は表面法線に対して７０゜よりも大きな角度で第１光学要素１０４０に入射し、表面法線に対して２０゜よりも小さな角度で法線反射鏡１０４２に入射する。この入射角選択のその他の長所は、反射率が入射光の偏光に広い範囲で依存しないため、レチクル上に無偏光状態の照明がなされる点にある。
【００４１】
図６に、再度詳細に第３光学要素１２０６ならびに第２光学要素１０４２を示す。対物光学系１２００の光軸ＨＡに対して中心合わせされた対物光学系１２００の第１反射鏡１２０２．１の配置が明らかに分かる。ＥＵＶリソグラフィでは、レチクルは反射で用いられなければならないのに、他方、本シュヴァルツシルト対物光学系の光学要素は光軸ＨＡに対して芯合せして配置されているから、レチクルは少なくとも開口角分だけ、本実施形態の場合は３．４４゜だけフィールド面に対して傾けられる。したがってフィールド面１０３２に対するレチクル１５１０の傾斜角γは本実施形態でγ＞３．５゜である。
【００４２】
図７に、表１および表２記載の別構成の光学系が示されており、この場合は光学系の構造長さの短縮のために、さらに光源からフィールド面への光路が折り畳まれる。さらに、第２平面鏡２８００が光路の中に挿入され、それによって照明光学系が完全にレチクル面の下方にあるようになっている。上述の図と同じ構成部材は、図４と比べると２０００だけ大きくした同じ符号で表されている。すなわち２００１は光源、２００３は３シェルからなる入れ子式集光器、２０２０は第１開口絞り面、２０３０は共役フィールド面、２０４０は第１光学要素、２０４２は第２光学要素、２２００は２つの反射鏡２２０２．１および２２０２．２を備える投影光学系、ならびに２５１０はフィールド面２０３２に対して傾けられたレチクル、２２０４は感光性物体を配置した面を表す。有利には、第１光学要素の傾斜角は、この場合、光源２００１と第１光学要素２０４０の間の光路が、後続光学要素の光路とも、レチクル２５１０および面２２０４内の感光性物体の光路とも同じ面にならないように選ばれる。図７中、光束は、レチクル２５１０が３mm×３mmの面積で照明されるようになるまでフィールド面２０３０において制限される。
【００４３】
【表１】
2005519459.tif 000003
【００４４】
【表２】
2005519459.tif 000004
【００４５】
図８および表２に、例として、図７の入れ子式集光器２００３の３つの反射鏡シェル５．１、５．２、５．３に関して、反射鏡シェルあたりそれぞれ２セグメント、すなわち第１の双曲面状セグメントおよび第２の楕円体状セグメントを含むウォルター光学系の特性データが示されている。第１反射鏡シェル５．１の場合、５．１．１は第１環状セグメントを表し、５．１．２は第２環状セグメントを表す。ＺＳは光源１の位置を基準とする面頂点のｚ−位置を表し、ＺＶおよびＺＨは、面頂点ＺＳの位置を基準として、双曲線である第１セグメント５．１．１の開始位置および終了位置を表す。楕円体である反射鏡シェル５．１の第２セグメント５．１．２の場合にも、符号ＺＳ、ＺＨ、ＺＶは同様の方法で用いられている。
【００４６】
各反射鏡セグメントの曲率半径Ｒおよび円錐定数Ｋならびに与えられた定義によって、表２に与えられているような図８に記載の集光器の設計データが得られる。
【００４７】
本発明により初めてフィールド面で均一な照明が達成され、光損失が最小限になる光学系が提示される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による照明光学系の一般的な構成を示す図である。
【図２】光源との関係で、焦点がずれた配置でのフィールド面内における均一な照明が実現される様子を示す図である。
【図３】種々の椀状集光器に対する異なった焦点ずれにより、光源との関係で、焦点がずれた配置でのフィールド面内における均一な照明が実現される様子を示す図である。
【図４】図２の光学系によるフィールド面内でのエネルギー分布を示す図である。
【図５】３つの光学要素を有する照明光学系を示す図である。
【図６】傾斜したレチクルを示す図である。
【図７】合計４つの光学要素を備えた折り畳まれた光学系を示す図である。
【図８】入れ子式集光器の座標を説明する略図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    光源
３    集光器
５．１    反射鏡シェル（椀状反射鏡）
５．１．１    第１セグメント
５．１．２    第２セグメント
５．２，５．３，５．４，５．５    反射鏡シェル
７    像
２０    開口絞り面
３０    フィールド面
３２    面
４０    第１光学要素
４２    第２光学要素
１０２．１    開口光線
１０２．２    第１の光束
１０２．３    開口光線
１０２．４    第２の光束
１０４．１    第１の外側の周辺光線
１０４．２    第２の外側の周辺光線
１０５．１    第１の内側の周辺光線
１０５．２    第２の内側の周辺光線
１０７．１，１０７．２    交点
１２００    投影光学系
１２０６    第３光学要素
２２００    投影光学系
２２０６    第３光学要素
２８００    光学要素
ＨＡ    軸線（光軸）
Ｓ１    第１の交点
Ｓ２    第２の交点
【図１】
2005519459.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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