(57)【要約】  投影露光装置が、物体平面３４、像平面、光軸２８、非テレセントリック入射瞳３２を有する投影レンズ１０を備える。この装置は、中間像平面８０と視野絞り３６；３６’とを有する照明系１２を更に備える。この視野絞りは中間像平面８０内またはその近傍に位置決めされ、投影レンズ２４の光軸２８を含まない物体平面３４内に照明されたフィールド１４を決める。照明系１２は、物体平面３４においては、中間像平面８０から出て来る主光線４２全部と投影レンズ２４の光軸との間に形成された角度の平均が０°とは異なるように構成されている。
2008530788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）物体平面（３４）、
像平面、
光軸（２８）、
非テレセントリック系入射瞳（３２）
を有する投影レンズ（１０）と、
ｂ）中間フィールド平面（８０）、
その中間フィールド平面（８０）内またはその近傍に位置決めされ、かつ前記投影レンズ（１０）の前記物体平面（３４）において、前記投影レンズ（２４）の光軸（２８）を含まない照明されたフィールド（１４）を決める
視野絞り（３６；３６’）を有する照明系（１２）と
を備え、
前記照明系（１２）が、物体平面（３４）において、前記中間フィールド平面（８０）から出てくる主光線（４２）全部と、前記投影レンズ（２４）の前記光軸（２８）との間で形成される角度の平均が０°とは異なるように構成された投影露光装置。
【請求項２】
前記平均が１°〜２０°である請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項３】
前記平均が３°〜８°である請求項２に記載の投影露光装置。
【請求項４】
前記照明系（１２）が、少なくとも前記投影レンズ（１２）の前記物体平面（３４）に直近の区間において、前記投影レンズの前記光軸（２８）に関して傾斜された光軸（３８）を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影露光装置。
【請求項５】
前記照明系（１２’）が、前記照明系（１２’）の光軸（３８’）とは同軸ではない対称軸を有する光学要素（Ｌ５’）を含む請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投影露光装置。
【請求項６】
前記対称軸が、前記照明系の前記光軸に対してある傾斜角だけ傾斜された請求項５に記載の投影露光装置。
【請求項７】
前記傾斜角が１°〜２０°である請求項６に記載の投影露光装置。
【請求項８】
前記傾斜角が３°〜８°である請求項７に記載の投影露光装置。
【請求項９】
前記対称軸が、前記照明系（１２’）の前記光軸（３８’）に対して平行に位置決めされた請求項５に記載の投影露光装置。
【請求項１０】
前記対称軸が、前記照明系の前記光軸（３８’）から少なくとも５ｍｍだけ離間された請求項９に記載の投影露光装置。
【請求項１１】
前記照明系（１２）が、視野絞り（３８；３８’；３８”）を前記投影レンズの前記物体平面の上に結像する視野絞りレンズ（３７；３７’；３７”）を備えた請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の投影露光装置。
【請求項１２】
前記視野絞り（３８；３８’）の位置によって決められる平面（４４；４４’）と、前記視野絞りレンズ（３７；３７’）の主平面（４６；４６’）と、前記投影レンズ（２４）の前記物体平面（３４）とが、直線に沿って少なくともほぼ交差する請求項１１に記載の投影露光装置。
【請求項１３】
前記視野絞りレンズ（３７”）が中間像平面（１００）を有する請求項１１または１２に記載の投影露光装置。
【請求項１４】
補正要素（１０６）が、前記中間像平面（１００）内またはその近傍に位置決めされた請求項１３に記載の投影露光装置。
【請求項１５】
視野絞り（３６）と、
前記視野絞り（３６）を像平面（３４）の上に結像し、かつ、中間像平面（１００）を有する視野絞りレンズ（３７”）と
を備えたマイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明系。
【請求項１６】
補正要素（１０６）が前記中間像平面（１００）内またはその近傍に位置決めされた請求項１５に記載の照明系。
【請求項１７】
前記補正要素（１０６）が、前記中間像平面（１００）から離れて１００ｍｍ以内に位置決めされた請求項１６に記載の照明系。
【請求項１８】
前記補正要素（１０６）が、前記中間像平面（１００）から離れて３０ｍｍ以内に位置決めされた請求項１７に記載の照明系。
【請求項１９】
前記補正要素（１０６）が、グレイ・フィルタである請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項２０】
前記補正要素（１０６）が、屈折または回折光学要素である請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項２１】
前記補正要素（１０６）が絞りである請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項２２】
前記補正要素が、強度分布制御のための静的なあるいは個々に移動可能な半透明または不透明な指を備えた請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項２３】
前記補正要素がレンズ群である請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項２４】
前記レンズ群が少なくとも１つの非球面レンズ要素を含む請求項２４に記載の照明系。
【請求項２５】
前記補正要素（１０６）が、偏光操作光学要素である請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項２６】
前記偏光操作光学要素（１０６）が、偏光子である請求項２５のいずれかに記載の照明系。
【請求項２７】
前記偏光操作光学要素（１０６）が直線的に偏光された入射光の偏光方向を回転させる回転子である請求項２６のいずれかに記載の照明系。
【請求項２８】
前記補正要素（１０６）が、入射する光線の入射角に依存する透過性を有する層状構造を含む請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項２９】
前記補正要素（１０６）が、前記補正要素の位置の調整を可能にするホルダ（１０４）内に収容された請求項１６乃至２８のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項３０】
前記ホルダ（１０４）が、前記照明系の光軸（３８”）に沿って前記補正要素を移動させることを可能にする請求項２９に記載の照明系。
【請求項３１】
前記ホルダ（１０４）が、前記照明系の光軸（３８”）に対して傾斜した方向に沿って前記補正要素を移動させることを可能にする請求項２９または３０に記載の照明系。
【請求項３２】
前記ホルダ（１０４）が前記補正要素を傾斜させることを可能にする請求項２９乃至３１のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項３３】
前記ホルダ（１０４）が前記補正要素を変形させることを可能にする請求項２９乃至３２のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項３４】
前記ホルダ（１０２、１０４）が、異なる補正要素を収容することを可能にする交換ホルダである請求項２９乃至３３のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項３５】
請求項１５乃至３４のいずれか１項に記載の照明系を備えたマイクロリソグラフィ露光装置。
【請求項３６】
ａ）感光層（２０）を支持する基板（２２）を提供するステップと、
ｂ）前記感光層（２０）上に結像されるべき構造（１８）を含んだマスク（１６）を提供するステップと、
ｃ）請求項１乃至１４のいずれか１項または請求項３５に記載の投影露光装置（１０）を提供するステップと、
ｄ）前記感光層（２０）上に前記マスク（１６）少なくとも一部を投影するステップとを含むマイクロ構造化されたデバイスを製造するマイクロリソグラフィ方法。
【請求項３７】
請求項３６のいずれかに記載の前記ステップに従って製造されることを特徴とするマイクロ構造化されたデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、照明系と投影レンズを備えたマイクロリソグラフィ投影露光装置に関する。更に具体的には、本発明は、投影レンズの光軸が投影されるべきマスクの上の照明されたフィールドと交差しないようにした装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィ（フォトリソグラフィとも呼ばれる）は、集積回路、液晶ディスプレイ、その他のマイクロ構造化されたデバイスを製造するためのテクノロジである。より具体的には、マイクロリソグラフィのプロセスは、エッチングの工程とともに、基板、例えばシリコン・ウエハ上に形成された薄膜積層体内にフィーチャをパターン化するために使用される。製造の各層では、まず深紫外線（ＤＵＶ）光等の放射線に対して敏感な材料であるフォトレジストを用いてウエハがコーティングされる。次に、上面にそのフォトレジストを有するウエハが、ステップ‐アンド−スキャン・ツールなどの投影露光装置内において、マスクを通過した投影光によって露光される。このマスクは、フォトレジスト上に投影される回路パターンを含む。露光後、フォトレジストが現像されてマスク内に含まれた回路パターンに対応する像が生成される。次いで、エッチング工程が回路パターンをウエハ上の薄膜積層体へ転写する。最後にフォトレジストが除去される。
【０００３】
投影露光装置は通常、照明系や投影レンズを備えると共に、フォトレジストでコーティングされたウエハを整列させるためのウエハ・アライメント・ステージをも備える。照明系は、例えば細長い矩形のスリットの形状を有する照明フィールドを備えたマスクの領域を照明する。
【０００４】
反射屈折型の投影レンズは屈折レンズ要素だけでなく、湾曲状結像鏡も備えている。湾曲状の鏡を使用することは、色収差や像面湾曲を考慮すると特に有用である。偏光選択性ビーム・スプリッタ・キューブを使用する反射屈折型レンズ設計においては、投影レンズの光軸に対して中心合わせされた物体を結像することが可能である。しかし、そのようなビーム・スプリッタ・キューブ又は類似する手段の使用は、特に投影光の偏光状態が投影レンズによって邪魔されてはならない場合には欠点を有する。
【０００５】
このことにより軸外れフィールドを有する反射屈折投影レンズを開発するに至った。これらのレンズを用いれば、マスク上の照明されたフィールドは投影レンズの光軸を含まない。投影光束がその上に斜めに入射するように凹面鏡を位置決めすることができるので、ビーム・スプリッタを必要とせずに、このような軸外れフィールドを投影レンズを通して投影することができる。したがって、光はマスクへと再反射されない。
【０００６】
良好な結像特性を達成するために、照明系によって生成される主光線の分布は、投影レンズの主光線の分布と可能な限り近いものでなければならない。
【０００７】
いくつかの投影レンズは共心入射瞳を有する。これは投影レンズの入射側で必要となる屈折力はより弱くてもよく、したがって、像面湾曲の補正を単純化することができる。また、照明系はその射出瞳が投影レンズの入射瞳と一致するように設計される。これには通常、照明系に含まれているレンズ要素の最後の群の焦点距離を僅かに適合させるだけでよい。
【０００８】
しかし、投影レンズが共心入射瞳だけでなく、軸外れ照明されたフィールドも有している場合には、状況は更に複雑になる。原理上は、この軸外れフィールドを適切に照射できるように照明系の幾何学的な光束を更に増大させることが可能であろう。しかし、これは照明系の設計コストと製造コストを大幅に増大させる。
【０００９】
米国特許第ＵＳ６２４９３８２Ｂ１号は、照明系内に光軸のずれを導入することを提案することによってこの問題に対処する。光源と視野絞りとの間の照明系の第１の部分においては、投影光束は光軸周囲に集められる。視野絞りとマスク平面との間の第２の部分においては、光軸が側方にずらされる。その結果、投影光束は視野絞りが位置している中間フィールド平面内に光軸を含まない。照明系の射出瞳と投影レンズの入射瞳は共にテレセントリックであるので、この構成では主光線分布間には依然として良好なマッチが保証される。
【００１０】
しかし、投影レンズがテレセントリックではないが、実質的にその入射側で共心性である場合、主光線分布の著しいミスマッチが生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、非テレセントリック系入射瞳と軸外れ照明されたフィールドを有する投影レンズの場合に、照明系によってもたらされる主光線分布を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、この目的は、
ａ）物体平面、
像平面、
光軸、
非テレセントリック系入射瞳
を有する投影レンズと、
ｂ）中間フィールド平面、
その中間フィールド平面内またはその近傍に位置決めされ、
かつ前記投影レンズの物体平面において、前記投影レンズの光軸を含まない照明されたフィールドを決める視野絞り
を有する照明系と
を備えており、照明系が、該物体平面において、一方では該中間フィールド平面から出てくる全主光線と、他方では前記投影レンズの光軸との間で形成される角度の平均が０°とは異なるように構成された投影露光装置を用いて達成される。
【００１３】
主光線と投影レンズの光軸との間に０°とは異なる特定の平均角度を導入すれば、照明系によってもたらされる主光線分布と投影レンズが必要とする主光線分布との間のマッチが改善されるということが見出された。これは非テレセントリック系投影レンズが結像されるべき軸外れフィールドを斜めに横断するという事実によるものである。
【００１４】
この結果を達成するための一方法は、少なくとも投影レンズの物体平面に直近の区間において、投影レンズの光軸に対して傾斜された光軸を有する照明系を使用することである。この場合、その光軸に対して回転対象である投影レンズの主光線分布は、照明系の傾斜された光軸に対して回転対象である主光線分布によって近付けられる。
【００１５】
主光線と投影レンズの光軸との間に平均角度を達成するための別のアプローチは、照明系の光軸とは同軸ではない対称軸を有する照明系内に光学要素を使用することである。このように側方に移動または傾斜された要素は通常、投影レンズの光軸と照明系の光軸が同軸である場合であっても、投影光束を傾斜させる。この文脈においては、光学要素を移動させるとは、光学要素の対称軸が照明系の光軸に対して依然として平行に整列されているが、その照明系の光軸から、例えば少なくとも５ｍｍだけ離れているということを意味する。或いは、投影光束を傾斜させるのに楔などの非対称性の光学要素を用いてもよい。
【００１６】
更なる有利な実施態様においては、照明系は視野絞りを投影レンズの物体平面の上に結像する視野絞りレンズを備える。投影レンズの物体平面上で視野絞りの鮮明な像を達成するために、視野絞りの位置によって決まる平面、視野絞りレンズの主平面、投影レンズの物体平面は、ある直線に沿って少なくともほぼ交差しているべきである。これは通常シャインプルーフ条件(Scheimpflug codition)と呼ばれることから生じる要件である。
【００１７】
また更に有利な実施態様においては、この視野絞りレンズは中間像平面を有する。このような中間像平面は、特に補正を目的としてフィールド平面の内または近傍に位置決めされなければならない追加の光学要素を用いることを必要とすることが多いので、有利である。従来の照明系においては通常、視野絞りによって主に占められるのは、ただ１つのフィールド平面のみである。過去においてはこれらの視野絞りは非常にかさが大きくなるので、フィールド平面の内またはその近傍に追加の光学要素を位置決めすることは困難であった。追加の中間フィールド平面を視野絞りレンズ内に設けることによって、フィールド平面の内または近傍に位置決めされなければならない光学要素のために、付加的な空間が提供される。この文脈では、用語「近傍」とは０ｍｍ〜約１００ｍｍの範囲であり、更に好ましくは０ｍｍ〜約３０ｍｍの範囲を含むものと理解されたい。
【００１８】
中間像平面内に位置決めされた補正要素を、照明系の主光線分布を投影レンズが必要とする主光線分布に更に適合させるのに使用することが望ましい。しかし、視野絞りレンズ内の中間像平面は投影レンズが共心入射瞳や軸外れフィールドを有さない場合にも有用であることを理解されたい。
【００１９】
中間像平面内に位置決めされるべき補正要素は、非常に多岐にわたる光学要素、例えばグレイ・フィルタ、屈折または回折光学要素、絞り、偏光子または回転子などの偏光操作要素、少なくとも１つのレンズ要素を含んだレンズ、欧州公開特許第ＥＰ０９５２４９１Ａ２号に開示されているような動的または静的な半透明または不透明の指、或いは入射する光線の入射角に依存する透過性を有する層状構造から選択されてよい。このような層状構造は一般に、すなわち本発明の文脈においてだけでなく、フィールド平面内またはその近傍の補正要素として有用である。
【００２０】
更に有利な実施態様においては、補正要素が、その補正要素の位置の調整を可能にするホルダ内に収容されている。例えば、屈折または回折光学要素は光軸に対して傾斜している。一般に、ホルダは、照明系の光軸に沿った方向にかつ／または照明系の光軸に対して傾斜した方向に補正要素を移動させることができる。このホルダは補正要素を変形させるように構成されてよく、これは補正光学要素がレンズである場合に特に有用である。
【００２１】
照明系を異なる動作モード、例えば異なった角度強度または偏光分布に適合させなければならない場合、中間像平面内に位置決めされた光学補正要素を取り替える必要がある。この目的のために、ホルダは異なる補正要素を受け取ることを可能にする交換ホルダとして構成されてよい。
【００２２】
本発明の種々の特徴および利点は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照すれば更に容易に理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は本発明の例示的な投影露光装置の非常に単純化した斜視図を示す。その全体を１０で示した投影露光装置は、投影光束を生成する照明系１２を備える。図示の実施形態においては、投影光束は微細構造１８を含んだマスク１６上の細長い矩形光フィールド１４を照射する。或いは、この照明されたフィールド１４の幾何学形状は１つまたは複数の曲線によって区画されてよい。
【００２４】
投影レンズ２４は照明されたフィールド１４内の構造１８を感光層２０の上に、例えば基板２２上に被着されたフォトレジストの上に結像させる。この実施形態においてはシリコン・ウエハとして実現された基板は、投影レンズ２４の像平面内のステージ上に配置されている。マスク１６は投影レンズ２４の物体平面内の別のステージ上に位置決めされている。投影レンズ２４は１未満の倍率を有しているので、照明されたフィールド１４内の構造１８の縮小された像１４’が感光層２０の上に投影される。図３に関して以下で更に詳細に説明するように、照明系１２の光軸３８は投影レンズ２４の光軸２８に対してＹ方向に沿って傾斜されている。
【００２５】
投影中、マスク１６と基板２２は、Ｙ方向に沿ったスキャン方向に沿って移動させられる。マスク１６の速度と基板２２の速度との比は、投影レンズ２４の倍率に等しい。投影レンズ２４が像を反転する場合、マスク１６と基板２２は、図１において矢印Ａ１、Ａ２によって示すように、反対方向に移動する。したがって、照明されたフィールド１４はマスク１６上をスキャンするので、照明されたフィールド１４よりも広いマスク１６上の構造化された領域を連続的に投影することが可能である。こういったタイプの投影露光装置は「スキャナ」と呼ばれることが多い。しかし、本発明は投影中にマスクとウエハの移動がない「ステッパ」型の投影露光装置に適用されてもよい。
【００２６】
図２は投影露光装置１０に使用される投影レンズ２４の単純化した子午断面を示す。この単純化した図においては、投影レンズ２４は２枚のレンズ要素Ｌ１、Ｌ２、２枚の凹面鏡Ｍ１、Ｍ２、開口絞り２６のみを備えている。これらの光学要素は共通の光軸２８に沿って整列している。用語「光軸」とは、光学要素の湾曲の中央を通る想像上の仮想的な直線を指す。凹面鏡Ｍ１、Ｍ２を使用しているために、マスク１６上の照明されたフィールド１４は光軸２８を僅かに外れて位置決めされなければならない。すなわち、光軸２８は照明されたフィールド１４と交差しない。
【００２７】
参照番号３０はマスク１６上の照明されたフィールド１４を通過する主光線の束を示している。主光線とは開口絞り２６の中心を通過し、光軸２８と交差する光線である。主光線３０もまた、少なくともこの近軸領域については、投影レンズ２４の入射瞳３２を通過する。この入射瞳３２は投影レンズ２４の物体側での開口絞り２６の像である。
【００２８】
マスク１６は投影レンズ２４の物体平面と一致するマスク平面３４内に位置決めされている。各主光線３０はマスク平面３４と異なる角度でマスク平面３４と斜めに交差する。特に、主光線３０と光軸ＯＡとの間に形成された角度の正切は、光軸２８からの距離が大きくなるのに伴って少なくともほぼ線形的に変化する。この状態が共心入射瞳３２を特徴付けるものである。
【００２９】
一般に、投影露光装置における投影レンズはテレセントリック系入射瞳を有する。これは主光線がマスク平面３４と直交して交差することを意味する。テレセントリック系入射瞳を有することの主な利点は、マスクが完全には平坦ではないか、またはマスク平面３４内に完全には位置決めされない場合であっても、実質的な倍率誤差が生じないことにある。しかし、テレセントリック系入射瞳を有する投影レンズは、それらの入射側上に更に大きい屈折力を必要とする。これを図２に共に点線で描かれたテレセントリックな主光線３０’の束とレンズ要素Ｌ１’によって概略的に示す。共心入射瞳を有する投影レンズの場合のように、マスク１６近傍では弱い屈折力を有することが、像面湾曲の補正を大幅に簡素化し、これによって投影レンズの設計と製造コストが削減される。
【００３０】
投影レンズ２４は瞳収差を考慮して十分に補正されている。このことは、入射瞳３２の軸方向位置が照明されたフィールド１４と交差する主光線３０全部についてほぼ同じであることを意味する。特に、開口絞り２６は主光線３０全部について小さな球面収差を有して結像される。
【００３１】
図３はマスク平面３４近傍の照明系１２の一部とともに図２の上部部分を示す。照明系１２は視野絞り３６とマスク平面３４上に視野絞り３６を結像させる視野絞りレンズを備える。したがって、視野絞り３６はマスク１６上の照明されたフィールド１４の幾何学形状を決める。この目的のために、視野絞り３６は、照明されたフィールド１４の幾何学形状が修正されるように調整可能である対向するブレードの２つのセットを含んでいる。スキャナ型の露光装置においては、照明されたフィールド１４の短い側方側を制限するブレードは、マスク１６上に照明されたフィールド１４の鋭いエッジを達成するために、正確に視野絞りレンズ３７の物体平面内に存在しなければならない。照明されたフィールド１４の長いエッジを決めるこのブレードは、スキャン工程に起因して、僅かに焦点を外れ、照明されたフィールド１４の強度の均一性を制御するのに個々に移動させることのできる複数の小さい指様ブレードを含んいる。視野絞り３６用の適した構成が、欧州公開特許第ＥＰ０９５２４９１Ａ２号に開示されており、この開示全体を本明細書に組み入れる。
【００３２】
図３には、共通の光軸３８に沿って中心合わせされた例示的な２つのレンズ要素Ｌ３、Ｌ４によって視野絞りレンズ３７を示している。先に述べたように、照明系１２の光軸３８は、光軸３８がマスク１６の照明されたフィールド１４の中心と少なくともほぼ交差するように、ある傾斜角αだけ投影レンズ２４の光軸２８に対して傾斜されている。この傾斜軸４０はＸ方向に対して平行であり、投影レンズ２４の光軸２８と交差し、入射瞳３２の近傍に位置決めされている。傾斜角αは典型的には１°〜２０°の範囲であり、典型的な投影レンズ設計の大部分においては、３°〜８°の範囲である。傾斜角αを光軸２８と３８との間に導入する結果として、主光線４２と光軸２８との間のマスク平面３４内に形成された角度の平均は傾斜角αだけ０°から異なったものである。
【００３３】
共心入射瞳３２と軸外れフィールド１４とともに、投影レンズ２４と照明系１２の光軸２８、３８をそれぞれ傾斜させることによって、照明系１２から出て来る主光線４２の分布が投影レンズ２４の主光線３０の分布とほぼマッチする状況が得られる。この主光線の分布間の残りの差は、投影レンズ２４の主光線３０の分布は光軸２８に関して回転対称であるが照明系１２の主光線４２の分布は異なった対称軸、すなわち光軸３８を有するという事実に主に起因するものである。しかし、照明系１２における投影光束は光軸３８に関して依然として中心合わせされているので、この幾何学的な光束および照明系１２の複雑さは小さく保たれる。
【００３４】
マスク１６上に視野絞り３６を適切に結像させるために、視野絞り３６が配置されている図３に４４で示した平面は傾斜されていなければならない。理想的には、この平面４４、視野絞りレンズ３７の主平面４６、マスク平面３４は共通の直線に沿って交差すべきである。シャインプルーフ条件とも呼ばれるこの条件が優勢である場合、マスク平面３４が照明系１２の光軸３８に対して直角に位置決めされていないが、視野絞り３６はマスク平面３４の上に鮮明に結像される。
【００３５】
図４は１２’で示した異なる照明系１２を有する別の実施形態を示す。この実施形態においては、照明系１２’の光軸３８’は投影レンズ２４の光軸２８に対して傾斜されていない。その代わり、光軸２８、３８’は共にＹ方向に沿って側方距離Ｌだけ離れている。投影レンズ２４の主光線３０の分布にほぼマッチする主光線４２’の同様の分布を達成するために、図示の実施形態においては、レンズ要素Ｌ４’は、側方に、すなわち光軸３８に対して直交する方向に距離ｄだけ移動されている。図４においては、この側方への移動を矢印Ａ３によって示している。
【００３６】
この移動の結果として、主光線４２’は、主光線４２’と光軸２８との間のマスク平面３４に形成された角度の平均が再び０°とは異なるように、照明系１２’から斜めに出て来る。
【００３７】
レンズ要素Ｌ４’を側方に移動させる代わりに、このレンズ要素Ｌ４’または視野絞りレンズ３７’の別のレンズ要素が、代替的または付加的に、同様の効果が得られるように、移動されるか、傾斜されるか、変形されるか、あるいは非球面を有していてもよい。図３に示す実施形態において、一方では照明系１２の主光線分布、他方では投影レンズ２４の主光線分布の残りのミスマッチを低減させるために主光線４２の分布を改善しなければならない場合、これらの手段を選択することもできる。
【００３８】
図５は図３の照明系１２の子午断面のより詳細な図を示す。わかり易いように、図５に示す図はかなり単純化されており、原寸大ではない。これは異なる光学ユニットが非常に少数の光学要素のみによって表されることを特に示唆している。実際、これらのユニットはさらに非常に多いレンズと他の光学要素を含んでいる。
【００３９】
照明系１２はハウジング５０と、図示の実施形態においてはエキシマ・レーザ５２として具現化された光源とを備えている。このエキシマ・レーザ５２は深紫外線（ＤＵＶ）スペクトル範囲、例えば１９３ｎｍの波長を有する投影光を発射する。他の波長、例えば２４８ｎｍまたは１５７ｎｍも考慮される。
【００４０】
エキシマ・レーザ５２から放出された投影光は、ビーム拡大ユニット５４に入射し、ここで光束が拡大される。ビーム拡大ユニット５４を通過後、投影光は第１の光学ラスタ要素５６に入射する。第１の光学ラスタ要素５６は、異なる特性を有する他の光学ラスタ要素と容易に交換できるように、ホルダ５８内に収容されている。図示の実施形態においては、第１の光学ラスタ要素５６は、発散がもたらされるように各入射光線を屈折させる１つまたは複数の回折格子を備えている。このことは、光学ラスタ要素５６上の各場所において、光が特定の範囲の角度内で回折されることを意味する。この範囲は、例えば−３°から＋３°まで延びている。図５においては、２本の発散光線６０、６２に分割された軸方向の光線についてこれを概略的に示している。このように、第１の光学ラスタ要素５６は投影光の角度分布を修正し、後続の瞳面における局所強度分布に影響を及ぼす。
【００４１】
第１の光学ラスタ要素５６は、ズーム・レンズ群６８や対向する円錐面を有するアキシコン要素７２ａ、７２ｂの対７０によって示された第１のレンズ６６の物体平面６４内に位置決めされている。両アキシコン要素７２ａ、７２ｂが接触している場合、このアキシコン群は平行な平面表面を有するプレートの効果を有する。両アキシコン要素７２ａ、７２ｂが離される場合、このアキシコン要素７２ａ、７２ｂ間の空間が結果的に、光エネルギを半径方向に外側にずらす。アキシコン群はそのようなものとして知られているので、ここでは更に詳細には説明しない。
【００４２】
参照番号７４は第１のレンズ６６の射出瞳面を示す。第２の光学ラスタ要素７６が第１のレンズ６６の射出瞳面７４内に、またはその近傍に位置決めされている。第２の光学ラスタ要素７６は各ポイントに対して発散をもたらし、照明されたフィールド１４の幾何学的形状をマスクＭ上に及ぼす。照明されたフィールド１４が図１に示すようにスリットの形状を有する場合、第２の光学ラスタ要素７６の開口数は、Ｘ方向には０．２８〜０．３５の範囲およびＹ方向には０．０３〜０．０９の範囲である。
【００４３】
第１の光学ラスタ要素５６と同様に、第２の光学ラスタ要素７６は、回折光学要素、マイクロレンズ・アレイまたは両者の組み合わせとして具現化されてよい。図５においては、第２の光学ラスタ要素７６によってもたらされた発散を入射光線６０、６２に対する発散光線６０ａ、６０ｂおよび６２ａ、６２ｂにより概略的に示す。
【００４４】
この発散光線６０ａ、６０ｂおよび６２ａ、６２ｂは、図５に単一の集光レンズ要素によって表された第２のレンズ７８に入射する。第２のレンズ７８は、その入射瞳面が第１のレンズ６６の射出瞳面７４と一致するように照明系１２内に配置されている。第２のレンズ７８の像平面８０はフィールド平面であり、このフィールド平面近傍に視野絞り３６が位置決めされている。次いで、視野絞りレンズ３７が視野絞り３６をマスク平面３４の上に結像する。
【００４５】
図６は、有利には図３〜５に示す実施形態においておよびまた投影レンズの光軸と同軸である光軸を有する従来の他の照明系において使用可能である視野絞りレンズ３７”を通る子午断面を示す。
【００４６】
視野絞りレンズ３７”は光軸３８”に沿って位置決めされた４枚のレンズ要素Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８を備えている。このレンズ要素Ｌ５〜Ｌ８は、中間像平面１００がレンズ要素Ｌ６とＬ７との間に生成されるように設計されている。中間像平面１００近傍には、光学補正要素を収容するようになされた第１、第２のホルダ１０２、１０４がそれぞれ位置決めされている。図６の図においては、このような補正要素はホルダ１０２内に収容されており、１０６で示している。補正要素１０６は層状構造を含み、入射する光線の入射角に依存する透過性を有する。これによって、照明系１２によって生成された投影光の角度強度分布を修正することが可能となる。
【００４７】
第２のホルダ１０４は、その中に収容された光学補正要素が矢印Ａ４、Ａ５でそれぞれ示すように光軸３８”に沿いかつそれに対して垂直な方向に移動するように調整可能である。また、このホルダを図６で別の矢印Ａ６により示すように傾斜させることができる。
【００４８】
原理上、ホルダ１０２、１０４は、照明系のフィールド平面内にまたはその近傍に位置決めされなければならない光学要素を収容しうる。例えば、回折または屈折光学要素は、照明されたフィールド１４上の視野地点に入射する投影光束の角度分布を修正する。強度分布の残りの不均一性を補正または除去するグレイ・フィルタが、付加的な中間像平面１００内にまたはその近傍に位置決めされている。照明されたフィールド１４にわたる所望の偏光分布の妨害は、偏光操作光学要素、例えば偏光子または直線的に偏光された入射光の偏光方向を回転させる回転子によって補正される。このような要素の偏光操作特性は中間像平面１００の領域にわたって変化する。
【００４９】
ホルダ１０４の位置を変えるかまたはそれを傾斜させることによって、このホルダ１０４内に収容された光学補正要素の効果を必要に応じて調節することができる。このような調節は屈折または回折光学要素において特に有用である。このこととは別に、ホルダ１０２、１０４は光学補正要素がその中に固定的に収容されるように構成されてもよく、または、異なる光学補正要素の収容を可能にする交換ホルダとして具現化されてもよい。
【００５０】
照明系１２の主光線分布と投影レンズ２４の主光線分布との間のマッチを更に向上させるために、中間フィールド平面１００内に補正要素を用いてもよい。中間フィールド平面１００はマスク平面３４と対になっているので、照明系の主光線分布を修正するのに特に良く適した場所である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】照明系と投影レンズを備えた投影露光装置を示す単純化した斜視図である。
【図２】図１に示す投影レンズを通る単純化した子午断面図である。
【図３】投影レンズおよび照明系が非平行な光軸を有する本発明の第１の実施形態による、投影露光装置の投影レンズおよび照明系のマスクおよび隣接する部分を示す図である。
【図４】照明系内のレンズ要素が側方に移動された本発明の第２の実施形態による、投影露光装置の投影レンズおよび照明系のマスクおよび隣接する部分を示す図である。
【図５】図３の照明系を通る更に詳細な子午断面図である。
【図６】本発明の第２の態様による照明系の視野絞りレンズを通る単純化した子午断面図である。
【図１】
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【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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【手続補正書】
【提出日】平成20年2月12日(2008.2.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影レンズ（１０）と照明系（１２）とから構成される投影露光装置であって、
前記投影レンズは、物体平面（３４）と、像平面と、光軸（２８）と、非テレセントリック系入射瞳（３２）とを有し、
前記照明系（１２）は、中間フィールド平面（８０）と、視野絞り（３６；３６’）とを具備し、前記視野絞り（３６；３６’）は前記中間フィールド平面（８０）内またはその近傍に位置決めされ、かつ前記投影レンズ（１０）の前記物体平面（３４）において、投影レンズ（２４）の前記光軸（２８）を含まない照明されたフィールド（１４）を決め、
前記照明系（１２）は、物体平面（３４）において、前記中間フィールド平面（８０）から出てくる主光線（４２）全部と前記投影レンズ（２４）の前記光軸（２８）との間で形成される角度の平均が０°とは異なるように構成されていることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】
前記平均が１°〜２０°であることを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項３】
前記平均が３°〜８°であることを特徴とする請求項２に記載の投影露光装置。
【請求項４】
前記照明系（１２）は、少なくとも前記投影レンズ（１０）の前記物体平面（３４）に直近の区間において、前記投影レンズの前記光軸（２８）に関して傾斜された光軸（３８）を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影露光装置。
【請求項５】
前記照明系（１２’）は、前記照明系（１２’）の光軸（３８’）とは同軸ではない対称軸を有する光学要素（Ｌ５’）を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投影露光装置。
【請求項６】
前記対称軸は、前記照明系の前記光軸に対してある傾斜角だけ傾斜されていることを特徴とする請求項５に記載の投影露光装置。
【請求項７】
前記傾斜角は１°〜２０°であることを特徴とする請求項６に記載の投影露光装置。
【請求項８】
前記傾斜角が３°〜８°であることを特徴とする請求項７に記載の投影露光装置。
【請求項９】
前記対称軸は、前記照明系（１２’）の前記光軸（３８’）に対して平行に位置決めされていることを特徴とする請求項５に記載の投影露光装置。
【請求項１０】
前記対称軸は、前記照明系の前記光軸（３８’）から少なくとも５ｍｍだけ離間されていることを特徴とする請求項９に記載の投影露光装置。
【請求項１１】
前記照明系（１２）は、視野絞り（３８；３８’；３８”）を前記投影レンズの前記物体平面の上に結像する視野絞りレンズ（３７；３７’；３７”）を備えていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の投影露光装置。
【請求項１２】
前記視野絞り（３８；３８’）の位置によって決められる平面（４４；４４’）と、前記視野絞りレンズ（３７；３７’）の主平面（４６；４６’）と、前記投影レンズ（２４）の前記物体平面（３４）とが、直線に沿って少なくともほぼ交差することを特徴とする請求項１１に記載の投影露光装置。
【請求項１３】
前記視野絞りレンズ（３７”）は中間像平面（１００）を有することを特徴とする請求項１１または１２に記載の投影露光装置。
【請求項１４】
補正要素（１０６）は、前記中間像平面（１００）内またはその近傍に位置決めされ手いることを特徴とする請求項１３に記載の投影露光装置。
【請求項１５】
ａ）感光層（２０）を支持する基板（２２）を提供するステップと、
ｂ）前記感光層（２０）上に結像されるべき構造（１８）を含んだマスク（１６）を提供するステップと、
ｃ）請求項１乃至１４のいずれか１項または請求項３５に記載の投影露光装置（１０）を提供するステップと、
ｄ）前記感光層（２０）上に前記マスク（１６）少なくとも一部を投影するステップとから構成されるマイクロ構造化されたデバイスを製造することを特徴とするマイクロリソグラフィ方法。
【請求項１６】
請求項１５のいずれかに記載の前記ステップに従って製造されることを特徴とするマイクロ構造化されたデバイス。
【国際調査報告】
2008530788.tif 000009
2008530788.tif 000010
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