(57)【要約】  マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム、特に、マスク上に入射する光の照明角度分布をより良好に対称化することができる照明システムを提供する。マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムは、少なくとも１つの透過フィルタ（６６；１６６；２６６；３６６；４６６；５６６；６６６；６６６’；７６６、７６６’；８６６、８６６’）を含み、これは、少なくとも２つの位置において異なる透過率を有し、瞳平面（４２、６０）と視野平面（５２、５８）の間に配置される。透過率分布は、それが楕円率に対して視野依存の補正効果を有するように決められる。一部の実施形態では、テレセントリック性及び／又は放射照度均一性は、この補正によって影響されない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光層（２２）の露光中に走査方向（Ｙ）に沿ってマスク（１４）が変位されるマイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）の照明システムであって、
ａ）瞳平面（４２、６０）と、
ｂ）視野平面（５２、５８）と、
ｃ）少なくとも２つの位置で異なる透過率を有する透過フィルタ（６６；１６６；２６６；３６６；４６６；５６６；６６６；６６６’；７６６、７６６’；８６６、８６６’）と、
を含み、
ｄ）前記透過フィルタ（６６；１６６；２６６；３６６；４６６；５６６；６６６；６６６’；７６６、７６６’；８６６、８６６’）は、前記瞳平面（４２、６０）と前記視野平面（５２、５８）の間に配置される、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記走査方向（Ｙ）に垂直な寸法よりも短いそれに平行な寸法を有する光照射野が、前記露光中に前記透過フィルタ（６６；１６６；２６６；３６６；４６６；５６６；６６６；６６６’；７６６、７６６’；８６６、８６６’）上に照らされることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記透過フィルタ（６６；１６６；２６６；３６６；４６６；５６６；６６６；６６６’）は、Ｌxを前記走査方向（Ｙ）に垂直な前記光照射野の長さ、及びＬyを該走査方向（Ｙ）に沿う該光照射野の長さとして、全てが前記視野平面内の点を通過する光線の束が、Ｌx／２よりも小さくてＬy／３０よりも大きい最大直径で該透過フィルタ（６６；１６６；２６６；３６６；４６６；５６６；６６６；６６６’；７６６、７６６’；８６６、８６６’）を通過するように、前記瞳平面（４２、６０）及び前記視野平面（５２、５８）から距離を置いて位置決めされることを特徴とする請求項２に記載の照明システム。
【請求項４】
前記光束の前記最大直径は、Ｌx／４よりも小さく、Ｌy／１５よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の照明システム。
【請求項５】
前記光束の前記最大直径は、Ｌx／８よりも小さく、Ｌy／７よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の照明システム。
【請求項６】
前記透過フィルタ（６６；１６６；２６６；３６６；４６６；５６６）の前記位置を光軸（ＯＡ）に沿って連続的に変更するためのマニピュレータ（９８）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項に記載の照明システム。
【請求項７】
前記透過フィルタは、交換ホルダに保持されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項８】
前記透過フィルタを保持するために前記光軸に沿って異なる位置に配置された少なくとも２つの交換ホルダを含むことを特徴とする請求項７に記載の照明システム。
【請求項９】
前記視野平面は、前記マスク（１６）が前記露光中に変位されるマスク平面（５８）であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記透過フィルタ（６６；１６６；２６６；３６６；４６６；５６６；６６６；６６６’；７６６、７６６’；８６６、８６６’）は、前記走査方向（Ｙ）に対して垂直に変化する透過率を有する少なくとも１つの第１のフィルタ領域（７８ａ、７８ｂ；１７８ａ、１７８ｂ；２７８ａ、２７８ｂ；３７８ａ、３７８ｂ；３７８ａ’、３７８ｂ’；４７８ａ、４７８ｂ；５７８ａ、５７８ｂ；６７８；６７８’）を含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記光照射野は、前記走査方向（Ｙ）に沿って該光照射野の境界を定める２つの互いに対向する第１の縁部を有し、かつ
前記光照射野は、前記走査方向（Ｙ）に対して垂直に該光照射野の境界を定める２つの互いに対向する第２の縁部を有する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記第１のフィルタ領域（７８ａ、７８ｂ；１７８ａ、１７８ｂ；２７８ａ、２７８ｂ；３７８ａ、３７８ｂ；３７８ａ’、３７８ｂ’；４７８ａ、４７８ｂ；５７８ａ、５７８ｂ；６７８；６７８’；７７８）は、少なくとも前記第１の縁部の一方まで遠くに延びていることを特徴とする請求項１１に記載の照明システム。
【請求項１３】
前記第１のフィルタ領域（７８ａ、７８ｂ；１７８ａ、１７８ｂ；４７８ａ、４７８ｂ；５７８ａ、５７８ｂ；６７８；６７８’；７７８）の前記透過率は、前記走査方向（Ｙ）に対して垂直に連続的に変化することを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１４】
前記第１のフィルタ領域（７８ａ、７８ｂ；１７８ａ、１７８ｂ；２７８ａ、２７８ｂ；３７８ａ、３７８ｂ；３７８ａ’、３７８ｂ’；４７８ａ、４７８ｂ；６７８；６７８’；７７８）の前記透過率は、前記走査方向に対して平行に一定であることを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１５】
前記第１のフィルタ領域（７８ａ、７８ｂ；２７８ａ、２７８ｂ；３７８ａ、３７８ｂ；３７８ａ’、３７８ｂ’；４７８ａ、４７８ｂ；５７８ａ、５７８ｂ；６７８；６７８’）における前記透過率は、前記走査方向（Ｙ）に対して平行に延びて照明システム（１２）の光軸（ＯＡ）を含む対称平面（７９；２７９、６７９）に関して鏡面対称である空間分布を有することを特徴とする請求項１０から請求項１４のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１６】
前記第１のフィルタ領域（７８ａ、７８ｂ；１７８ａ、１７８ｂ；２７８ａ、２７８ｂ；３７８ａ、３７８ｂ；３７８ａ’、３７８ｂ’；４７８ａ、４７８ｂ；５７８ａ、５７８ｂ；６７８；６７８’；７７８）における前記透過率は、前記第２の縁部からの距離が減少する時に連続的に低下することを特徴とする請求項１５に記載の照明システム。
【請求項１７】
前記透過フィルタは、前記第１のフィルタ領域（７８ａ、７８ｂ；４７８ａ、４７８ｂ；５７８ａ、５７８ｂ）の前記透過率の前記空間分布とは定性的に反対である前記走査方向（Ｙ）に対して垂直な該透過率の空間分布を有する第２のフィルタ領域（８０；５８０）を含むことを特徴とする請求項１０から請求項１６のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１８】
前記第２のフィルタ領域（８０；５８０）は、前記第１のフィルタ領域（７８ａ、７８ｂ；４７８ａ、４７８ｂ；５７８ａ、５７８ｂ）に隣接するが、前記第１の縁部には隣接しないことを特徴とする請求項１２から請求項１７のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１９】
前記第１のフィルタ領域（４７８ａ、４７８ｂ）は、前記光照射野に対して前記走査方向（Ｙ）に変位可能である部分要素として設計されることを特徴とする請求項１０から請求項１８のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項２０】
前記透過フィルタは、前記走査方向（Ｙ）に対して垂直に変化する透過率を各々有する２つの第１のフィルタ領域（７８ａ、７８ｂ；１７８ａ、１７８ｂ；２７８ａ、２７８ｂ；３７８ａ、３７８ｂ；３７８ａ’、３７８ｂ’；４７８ａ、４７８ｂ；５７８ａ、５７８ｂ）を含むことを特徴とする請求項１０から請求項１９のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項２１】
両方の第１のフィルタ領域（７８ａ、７８ｂ；１７８ａ、１７８ｂ；２７８ａ、２７８ｂ；３７８ａ、３７８ｂ；３７８ａ’、３７８ｂ’；４７８ａ、４７８ｂ；５７８ａ、５７８ｂ）の前記透過率の前記空間分布は、同一であることを特徴とする請求項２０に記載の照明システム。
【請求項２２】
前記２つの第１のフィルタ領域（４７８ａ、４７８ｂ）は、前記走査方向（Ｙ）に沿って前記光照射野に対して変位可能である部分要素として設計されることを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載の照明システム。
【請求項２３】
前記走査方向（Ｙ）に対して平行に延びる対称軸（６７９）に関して鏡面対称である前記透過率の空間分布を有する２つの透過フィルタ（６６６、６６６’）を有し、かつ
前記透過フィルタは、奇数個の瞳平面（４２、６０）によって互いに分離されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項２４】
前記２つの透過フィルタ（６６６、６６６’）は、互いに光学的に共役な平面に配置されることを特徴とする請求項２３に記載の照明システム。
【請求項２５】
前記２つの透過フィルタ（６６６、６６６’）の前記透過率は、前記走査方向（Ｙ）に対して垂直に変化することを特徴とする請求項２３又は請求項２４に記載の照明システム。
【請求項２６】
前記２つの透過フィルタ（６６６、６６６’）の前記透過率は、前記走査方向（Ｙ）に対して平行に一定であることを特徴とする請求項２３から請求項２５のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項２７】
前記２つの透過フィルタ（６６６、６６６’）の透過率が、前記光軸（ＯＡ）からの距離の増加と共に前記走査方向（Ｙ）に対して垂直に非線形に低下することを特徴とする請求項２３から請求項２６のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項２８】
前記２つの透過フィルタ（６６６、６６６’）は、同じ前記透過率の空間分布を有することを特徴とする請求項２３から請求項２７のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項２９】
前記透過フィルタは、第１のフィルタ領域（７８ａ、７８ｂ；２７８ａ、２７８ｂ；４７８ａ、４７８ｂ；５７８ａ、５７８ｂ；６７８；６７８’）を有し、その内側で、前記透過率は、前記走査方向（Ｙ）に対して平行に延び、かつ照明システム（１２）の前記光軸（ＯＡ）を含む対称平面（７９、５７９）に関して鏡面対称であることを特徴とする請求項１から請求項２８のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項３０】
前記フィルタ領域（７８ａ、７８ｂ；４７８ａ、４７８ｂ；５７８ａ、５７８ｂ；６７８；６７８’）における前記透過率は、連続的に変化することを特徴とする請求項２９に記載の照明システム。
【請求項３１】
前記透過率は、更に、前記走査方向（Ｙ）に対して垂直に、かつ照明システム（１２）の前記光軸（ＯＡ）に対して平行に延びる更に別の対称平面に関して鏡面対称であることを特徴とする請求項２９又は請求項３０に記載の照明システム。
【請求項３２】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム（１２）によってマスク平面（５８）に発生された照明角度分布、特に瞳楕円率を補正する方法であって、
照明システムの視野平面（５２、５８）と瞳平面（４２、６０）の間に配置された少なくとも１つのフィルタ領域（４７８ａ、４７８ｂ）を該照明システム（１２）の光軸（ＯＡ）に対して垂直に変位させる段階、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３３】
前記変位は、前記照明角度分布の事前設定の変更の後に実施されることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
光学要素（４４、４６）が、前記照明角度分布の前記事前設定を変更するために前記照明システム（１２）の前記光軸（ＯＡ）に沿って変位されることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
光学格子要素（３０）が、前記照明角度分布の前記事前設定を変更するために光束経路内に挿入されることを特徴とする請求項３３又は請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
ａ）複数の瞳平面（４２、６０）と、
ｂ）複数の視野平面（５２、５８）と、
ｃ）２つの透過フィルタ（６６６；６６６’；７６６、７６６’；８６６、８６６’）と、
を含み、
前記透過フィルタ（６６６；６６６’；７６６、７６６’；８６６、８６６’）は、同一か又は倍率だけによって異なるかのいずれかの空間透過率分布を有し、
前記透過フィルタ（６６６；６６６’；７６６、７６６’；８６６、８６６’）は、
ｎが奇数である場合にｎ個の瞳平面（４２、６０）、及びｎ＋１又はｎ−１個の視野平面（５２、５８）によるか、又は
ｍがゼロとは異なる偶数である場合にｍ個の視野平面（５２、５８）、及びｍ＋１又はｍ−１個の瞳平面（４２、６０）によるか、
のいずれかによって互いに分離される、
ことを特徴とするマイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）。
【請求項３７】
前記透過フィルタ（６６６；６６６’）は、ｎが奇数である場合にｎ個の瞳平面（６０）、及びｎ＋１又はｎ−１個の視野平面によって互いに分離され、
前記２つの透過フィルタ（６６６；６６６’）は、対称平面（６７９）に関して鏡面対称である空間透過率分布を有する、
ことを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記透過フィルタ（６６６；６６６’）は、視野絞り（５４）をマスク平面（５８）上に結像する対物器械（５６）に収容された１つの瞳平面（６０）によって互いに分離されることを特徴とする請求項３６又は請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記透過フィルタ（７６６、７６６’；８６６、８６６’）は、マスク平面（５８）だけによって分離されることを特徴とする請求項３６又は請求項３７に記載の装置。
【請求項４０】
前記透過フィルタ（８６６、８６６’）及び結像されるマスク（１４）を保持するホルダ（９７）を含むことを特徴とする請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記２つの透過フィルタ（６６６；６６６’；７６６、７６６’；８６６、８６６’）は、視野平面内の点に向って収束する光束が等しい直径を有するような平面に配置されることを特徴とする請求項３６から請求項４０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４２】
露光作動中にマスク（１４）を走査方向（Ｙ）に沿って移動させるように構成されることを特徴とする請求項３６から請求項４１のいずれか１項に記載の装置（１０）。
【請求項４３】
前記２つの透過フィルタ（６６６；６６６’；７６６、７６６’；８６６、８６６’）の前記透過率は、前記走査方向（Ｙ）に対して垂直にのみ変化することを特徴とする請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記２つの透過フィルタ（６６６；６６６’）は、前記走査方向に対して平行に延びる対称軸（６７９）に関して鏡面対称である空間透過率分布を有することを特徴とする請求項４２又は請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記２つの透過フィルタ（６６６；６６６’；７６６、７６６’；８６６、８６６’）の前記透過率は、装置の光軸（ＯＡ）からの距離の増加と共に前記走査方向（Ｙ）に対して垂直に非線形に低下することを特徴とする請求項４３又は請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
ａ）複数の瞳平面（４２、６０）と、
ｂ）複数の視野平面（５２、５８）と、
ｃ）２つの透過フィルタ（６６６；６６６’；７６６、７６６’；８６６、８６６’）と、
を含み、
前記２つの透過フィルタは、該２つの透過フィルタの組合せが、両方の透過フィルタ（６６６；６６６’；７６６、７６６’；８６６、８６６’）を通過して視野平面内の２つの異なる点に向って収束する２つの光束のテレセントリック性にではなく楕円率に対して異なる効果を有するように判断された空間透過率分布を有し、かつ
前記２つの透過フィルタは、
ｎが奇数である場合にｎ個の瞳平面、及びｎ＋１又はｎ−１個の視野平面によるか、又は
ｍがゼロとは異なる偶数である場合にｍ個の視野平面、及びｍ＋１又はｍ−１個の瞳平面によるか、
のいずれかで分離される、
ことを特徴とするマイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムに関する。具体的には、本発明は、マスク上に入射する光の照明角度分布をより良好に対称化することができる照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、集積電気回路及び他の微細構造構成要素は、例えば、シリコンウェーハとすることができる適切な基板上に複数の構造層を付加することによって製造されている。層を構造化するために、最初にこれらの層は、特定の波長範囲の光、例えば、深紫外（ＤＵＶ）スペクトル範囲の光に敏感なフォトレジストで覆われる。このようにして被覆されたウェーハは、この後に投影露光装置内で露光される。それによってマスク上に配置された回折構造パターンが、投影対物器械を用いてフォトレジスト上に結像される。一般的に、結像縮尺は１よりも小さいので、多くの場合にそのような投影対物器械は縮小対物器械とも呼ばれる。
フォトレジストが現像された後に、マスク上のパターンに従って層が構造化されるように、ウェーハはエッチング処理を受ける。次に、残留フォトレジストが、層の他の部分から除去される。全ての層をウェーハ上に付加し終えるまでこの工程が繰り返される。
【０００３】
しかし、用いられる投影露光装置の性能は、投影対物器械の結像特性だけではなく、マスクを照明する照明システムによっても判断される。この目的のために、照明システムは、光源、例えば、パルスモードで作動するレーザ、及び光源によって発生する光から視野点におけるマスク上に収束する光束を発生させる複数の光学要素を収容する。個々の光束は、一般的に投影対物器械に適応する特定の特性を有するべきである。
【０００４】
これらの特性は、特に、それぞれマスク平面内の点上に収束する光束の照明角度分布を含む。照明角度分布という用語は、光束の個々の光線がマスク平面内の関連する点に当たる際の異なる方向の間で光束の全体強度が分配される方法を表している。照明角度分布が、特にマスク内に含まれるパターンに適応する場合には、後者は、フォトレジストで覆われたウェーハ上に高結像品質で結像させることができる。
【０００５】
多くの場合に、照明角度分布は、投影されるマスクが置かれたマスク平面内で直接表されず、その代わりに、マスク平面とフーリエ関係を有する瞳平面内の強度分布として表される。これは、光線が視野平面を通過する際の光軸に対する各角度をフーリエ変換された瞳平面内で光軸から測定された半径方向距離に割り当てることができるということを利用する。いわゆる従来的な照明環境の場合には、例えば、そのような瞳平面内で照らされる領域は、光軸と同心の円盤であった。従って、マスク平面内の各点には、０°と円盤の半径によって判断される最大角度の間の入射角で光線が当たる。いわゆる非従来的な照明環境、例えば、リング視野（又は環状）、双極又は四重極照明の場合には、瞳平面内で照らされる領域は、光軸と同心のリング形状、又は光軸からある一定の距離のところに配置された複数の個々の領域（極）を有する。従って、これらの非従来的な照明環境を用いると、投影されるマスクは、専ら傾斜して照らされる。
【０００６】
従来的な照明環境及びリング視野照明を用いると、照明角度分布は、理想的な場合は回転対称である。四重極照明を用いると、照明角度分布は、完璧に回転対称ではないが、瞳平面内の極は、理想的な場合は照明角度分布が４重対称性を有するように照らされる。従って、より簡単に表現すると、等しい量の光が、全ての４方向からマスク平面内の視野点に当たる。
それぞれの照明角度分布の対称特性は、マスク上に含まれる構造の寸法的に正確な結像に対して非常に重要である。これらの対称特性からの偏差が発生すると、例えば、マスク上で等しい幅であるが異なる向きにある（例えば、垂直又は水平に）構造は、異なる幅でフォトレジスト上に結像される場合がある。これは、マイクロリソグラフィによって製造される構成要素の損なわれていない機能を阻害する可能性がある。
上述の照明角度分布の理想的な対称特性からの偏差をより明確に定量的に表すことができるように、多くの場合に、瞳楕円率という用語が用いられる。簡単に表現すると、瞳楕円率は、露光中に直交する方向からマスク上の視野点に当たる光の量の比に対応する。瞳楕円率が１からずれるほど、照明角度分布は、より非対称になる。
【０００７】
マスク平面に当たる光束の別の特性は、テレセントリック性である。テレセントリック照明という用語は、一般的に主光線又は重心光線と呼ばれる光束のエネルギ的に中心の光線がマスク平面を垂直に通過する時に用いられる。非テレセントリック照明を用いると、光束全体は、ある程度傾斜してマスクに当たる。照明角度分布においては、これは、異なる量の光が対向する方向から到来することを意味する。一般的にテレセントリック照明が望ましく、これは、通常は投影対物器械も同じく物体側でテレセントリックであることによる。従って、瞳楕円率を補正する時に、一般的にテレセントリック性を維持すべきである。
【０００８】
照明システムの瞳平面に配置される可変透過フィルタは、ＵＳ６、５３５、２７４Ｂ２から公知である。この透過フィルタは、灰色フィルタとして構成され、従って、透過係数が０％と１００％の間に位置する領域を含む。これらの領域により、瞳楕円率が低下するように投影光の一部を減衰することが可能になる。これに関して、瞳平面内の位置と視野平面における角度との間で独特な同等性が存在することが利用される。瞳平面内の上記配列により、減衰率及び従って瞳楕円率の補正は、マスク平面内で照らされる全ての点に対して同じである。
同じく照明システムの瞳平面に配置される他の透過フィルタは、ＷＯ２００５／００６０７９Ａ、ＵＳ２００４／０２５７５５９Ａ、ＵＳ２００２／００７５４６８Ａ、及びＵＳ５、８６３、７１２Ａから公知である。
【０００９】
ＥＰ１、７９８、７５８Ａ１は、全体の放射照度分布に影響を及ぼすことなく視野依存テレセントリック性誤差を補正することを可能にする１対の透過フィルタを有する照明システムを開示している。一実施形態では、１つの方向に「凹面」透過プロフィールを有する第１のフィルタが、照明システムの視野絞りが位置決めされた中間視野平面の前部の近距離のところに配置され、同じ方向に補完的な「凸面」透過プロフィールを有する第２の透過フィルタが、この中間視野平面の背後の同じ近距離のところに配置される。視野平面を通過する時に、光束は「反転」するので、第２のフィルタは、第１のフィルタによって導入された光束のエネルギ分布の非対称性を増長し、従って、両方のフィルタがテレセントリック性に影響を及ぼす。しかし、補完的な透過プロフィールを有する両方のフィルタの組合せは、マスク上の放射照度が影響を受けないことを保証する。
【００１０】
ＵＳ２００３／００６７５９１Ａ１は、２つの透過フィルタが、照明されるマスクを配置することができるマスク平面と光学的に共役な視野平面に配置される照明システムを説明している。各々が異なる密度を有する多数の不透明な点を含むこれらの透過フィルタは、マスク照明の均一性を改善するために設けられる。不透明な点がマスク上に鮮明に結像されるのを回避するために、透過フィルタは、視野平面を若干外して位置決めされる。
本出願の優先権日付の後に公開されたＵＳ２００７／０２２９７９０Ａ１は、マイクロリソグラフィ露光装置の照明システムと投影対物器械との間の隙間に配置された透過フィルタを開示している。
視野平面に配置された透過フィルタを有する別の照明システムは、例えば、ＷＯ２００５／０１５３１０Ａ２に開示されている。
【００１１】
しかし、一般的に、瞳楕円率は、マスク上で照らされる全ての点において同じではない。これまでは瞳楕円率の視野依存性は無視することができたが、今後の照明システムに課せられることになる厳しい要件は、視野依存瞳楕円率を補正することができる対処法を要求する。上記に引用したＵＳ６、５３５、２７４Ｂ２から公知のフィルタは、異なる視野一定楕円率を補正することができるように調節可能である。しかし、視野依存瞳楕円率をこの手法で補正することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ＵＳ６、５３５、２７４Ｂ２
【特許文献２】ＷＯ２００５／００６０７９Ａ
【特許文献３】ＵＳ２００４／０２５７５５９Ａ
【特許文献４】ＵＳ２００２／００７５４６８Ａ
【特許文献５】ＵＳ５、８６３、７１２Ａ
【特許文献６】ＥＰ１、７９８、７５８Ａ１
【特許文献７】ＵＳ２００３／００６７５９１Ａ１
【特許文献８】ＵＳ２００７／０２２９７９０Ａ１
【特許文献９】ＷＯ２００５／０１５３１０Ａ２
【特許文献１０】ＵＳ２００４／０２０７９２８Ａ１
【特許文献１１】ＷＯ２００６／１１４２９４Ａ２
【特許文献１２】ＥＰ０、９５２、４９１Ａ２
【特許文献１３】ＥＰ１、０２０、７６９Ａ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、マスク内の実際の照明角度分布の望ましい照明角度分布からの偏差を視野依存で補正することができるマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムを提供することである。特に、この照明システムは、テレセントリック特性の摂動を引き起こすことのないように瞳楕円率を補正することができなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様によると、この目的は、感光層の露光中にマスクが走査方向に沿って変位されるマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムによって達成される。照明システムは、瞳平面、視野平面、及び少なくとも２つの位置において異なる透過率を有する透過フィルタを含む。本発明によると、この透過フィルタは、瞳平面と視野平面の間に配置される。
従来技術とは異なり、透過フィルタは、瞳平面に配置されないので、透過フィルタの効果は、もはや全ての視野点において同じではない。これに対して、視野平面を外して透過フィルタを配置することによって得られる効果は、透過フィルタが、視野点における強度だけでなく、照明角度分布を修正することである。
【００１５】
走査投影露光装置では、マスク上に照らされる視野は、通常は、例えば矩形とすることができ、又はリングセグメントの形状を有することができるスリット形状を有する。また照明視野は、照明システムの光軸が照明視野の中央を通って延びないように、又は更に照明視野の外側で延びるように軸外のものとすることができる。マスク平面内の照明視野のこの形状に応じて、走査方向に対して垂直の寸法よりも短い走査方向に平行の寸法を有する光照射野が、露光中に透過フィルタ上に照らされる。
【００１６】
一方で照明角度分布に対する十分な効果を有するために、他方でこの効果の望ましい視野依存性を得ることができるように、透過フィルタは、Ｌxが、走査方向（Ｙ）に対して垂直な光照射野の長さであり、Ｌyが、走査方向（Ｙ）に沿った光照射野の長さである場合に、全部が視野平面内のある点を通過する光線束が、Ｌx／２よりも小さくＬy／３０よりも大きい最大直径で透過フィルタと交差するような瞳平面及び視野平面からの距離のところになければならない。
更に良好な効果は、光束の最大直径が、Ｌx／４よりも小さく、Ｌy／１５よりも大きい時に得られる。Ｌx／８よりも小さく、Ｌy／７よりも大きい光束の最大直径が最適であることが判明している。
【００１７】
透過フィルタ上で照らされる光照射野の大きさは、照明視野の幾何学形状だけではなく、調節される照明環境にも依存する。従って、照明環境に変更があった場合には、透過フィルタ上で照らされる光照射野の大きさは修正され、その結果、照明角度分布に対する透過フィルタの効果も同様に修正される。異なる照明環境への適応を可能にするために、例えば、透過フィルタの位置を光軸に沿って連続的に変更するためのマニピュレータを設けることができる。この手法で透過フィルタを光軸に沿って変位させることにより、照らされる光照射野の大きさを直接的に修正することができる。
照明環境が、光軸に沿って異なる位置に配置された透過フィルタを保持するための少なくとも２つの交換ホルダを含む場合には、段階的適応が非常に簡単な手段で達成される。適応は、次に、１つの交換ホルダから他のものへと透過フィルタを移し換えることによって実施される。
【００１８】
一実施形態では、透過フィルタは、走査方向に対して垂直に変化する透過率を有する少なくとも１つの第１のフィルタ領域を有する。すなわち、変化する透過率を用いるだけで、照明角度分布に対する効果の望ましい視野依存性を得ることができる。これは、走査方向に対して平行な透過率変化は、特定の時点では照明角度分布に対する効果を有するが、走査処理中の光エネルギの積分により、これらの変化は、「積分された」瞳楕円率に対しては事実上効果を持たないからである。
【００１９】
光照射野は、走査方向に沿って光照射野の境界を定める２つの互いに対向する第１の縁部、及び走査方向に対して垂直に光照射野の境界を定める２つの互いに対向する第２の縁部を有することができる。この構成では、第１のフィルタ領域は、少なくとも第１の縁部の一方に至るまで延びている。露光処理全体を通じて特定の視野点上に到達する光線の一部のみが、そのような第１のフィルタ領域を通過することになるので、この手法で非対称化が達成される。そのような非対称化は、瞳楕円率を補正することができる上で必要である。
【００２０】
一般的に、瞳楕円率は、走査方向に対して垂直に連続的に変化する。従って、最適な補正のためには、第１のフィルタ領域の透過率も同様に走査方向に対して垂直に連続的に変化すべきである。
通常、瞳楕円率の視野依存性は、走査方向に対して平行に延びて照明システムの光軸を含む対称平面に関して鏡面対称である。従って、最適な補正のためには、同様に第１のフィルタ領域内の透過率が、この対称平面に関して鏡面対称な空間分布を有することが適切である。
【００２１】
更に、瞳楕円率は、第２の縁部からの距離が減少する時に、通常は放物線状又はより高次の指数で増加することが判明している。従って、補正に適する透過フィルタは、第２の縁部までの距離が減少する時に連続的に低下する透過率を有する第１のフィルタ領域を含む。
テレセントリック特性が補正を必要としない場合には、透過フィルタは、各々が走査方向に対して垂直に変化する透過率を有する２つの第１のフィルタ領域を備えなければならない。この場合、両方の第１のフィルタ領域の空間透過率分布が等しいことが更に好ましい。
【００２２】
２つの第１のフィルタ領域は、例えば、走査方向に沿って変位可能な部分要素として設計することができる。この手法で走査方向に沿って部分要素を変位させることにより、補正効果を直ちに修正することができる。それによって例えば異なる照明環境への適応が非常に直接的な手法で可能である。
第１のフィルタ領域を用いた光線の視野依存減衰は、総放射線量の視野依存変化を引き起こす。この効果は、一般的に望ましくないので、相応の対応策を実施すべきである。この対応策における１つの可能性は、放射線量を均一化するためのそれ自体が公知のデバイスを用いることにある。例えば、互いに独立して変位可能な多数の個々の指状絞り要素を含む絞り要素を有する視野絞りの使用を想定することができる。この視野絞りに対して代替的又は追加的に、放射線量を均一化するために、中間視野平面内又はその直近に配置された灰色フィルタを用いることができる。
【００２３】
それにも関わらず、第１のフィルタ領域の空間透過率分布とは定性的に反対の空間透過率分布を走査方向に対して垂直に有する第２のフィルタ領域を設ける場合、透過フィルタ自体で総放射線量の相応の補正を保証することができる。これは、第１のフィルタ領域内で透過率が走査方向に対して垂直に上昇するあらゆる場合に、第２のフィルタ領域の透過率が同じ方向に沿って低下し、その逆も同様であることを意味する。このようにして、第２のフィルタ領域は、第１のフィルタ領域の吸収効果に対する補償を構成する。第２のフィルタ領域が非対称化に寄与しないように、第２のフィルタ領域は、光照射野の第１の縁部と隣接してはならない。
【００２４】
本発明の第２の態様によると、マイクロリソグラフィ投影露光装置は、複数の瞳平面、複数の視野点、及び２つの透過フィルタを含む。これらのフィルタは、等しい空間透過率分布、又は倍率だけによって異なる空間透過率分布のいずれかを有する。これは、一方のフィルタを他方のフィルタの縮小又は拡大像と見なすことができることを意味する。倍率は、光束がこれらのフィルタを通過する時の光束の直径の差によって判断される。そのようなスケーリングは、フィルタ上の両方の光束の直径が異なる場合でも、両方の光束に対して同じ条件が支配することを保証する。
【００２５】
この態様によると、これらのフィルタは、ｎが奇数である場合のｎ個の瞳平面、及びｎ＋１個又はｎ−１個の視野平面、又はｍがゼロとは異なる偶数である場合のｍ個の視野平面、及びｍ＋１個又はｍ−１個の瞳平面のいずれかによって分離される、
これらの分離条件は、光束が「内部で」反転することを保証する。従って、第１のフィルタのある一定の点を通過する光線は、第２のフィルタ上では異なる点を通過する。これらのフィルタが、ｎ個の瞳平面、及びｎ＋１又はｎ−１個の視野点によって互いに分離される場合には、これらの２つの点は、フィルタ上の反対の場所に配置されることになる。この場合には、空間透過率分布は、対称軸に関して鏡面対称でなければならない。
【００２６】
本発明の結果として、２つの透過フィルタによって発生する全体的効果の対称化が達成され、それによって照明システムのテレセントリック特性は影響を受けないままになるが、それにも関わらず楕円率は、視野依存方式で修正される。通常は、マスク平面内での放射照度の均一性が影響を受けることになる。従って、２つの透過フィルタによって導入される放射照度分布の修正に対処する視野平面に配置された付加的なフィルタ要素のような付加的な対処法を講じることが必要になる場合がある。
他の特徴及び利点は、図面への参照を有する以下の実施形態の説明に見出される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】マイクロリソグラフィ投影露光装置の非常に簡単な斜視図である。
【図２】第１の実施形態による図１に示す投影露光装置の照明システムを通る子午断面図である。
【図３】瞳平面から出射する複数の光束の斜視図である。
【図４】瞳楕円率という用語を説明するための４つのセグメントを示す図である。
【図５】瞳楕円率ΔＥの値１からの百分率偏差をｘ座標の関数としてプロットしたグラフである。
【図６】本発明の第１の実施形態による透過フィルタの平面図である。
【図７ａ】走査処理中の様々な時点における図６に示す透過フィルタの平面図である。
【図７ｂ】走査処理中の様々な時点における図６に示す透過フィルタの平面図である。
【図７ｃ】走査処理中の様々な時点における図６に示す透過フィルタの平面図である。
【図８】付加的な瞳フィルタの平面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態による透過フィルタの平面図である。
【図１０】複数の調節可能絞り要素を有する視野絞りの平面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態による透過フィルタの平面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態による透過フィルタの平面図である。
【図１３】調節可能な第１のフィルタ領域が設けられた本発明の第５の実施形態による透過フィルタの平面図である。
【図１４】補正効果を変更するために第１のフィルタ領域が異なる位置に位置する図１３の透過フィルタを示す図である。
【図１５】異なる照明環境に適応させるために第１のフィルタ領域が異なる位置に位置する図１３の透過フィルタを示す図である。
【図１６】本発明の第６の実施形態による透過フィルタの平面図である。
【図１７】図１６に示す透過フィルタにおける３つの異なるｘ座標に対して吸収係数をｙ座標の関数としてプロットしたグラフである。
【図１８】図１６に示す透過フィルタにおける２つの異なるｙ座標に対して吸収係数をｘ座標の関数としてプロットしたグラフである。
【図１９】第２の実施形態群による図１に示す投影露光装置の照明システムを通る子午断面図である。
【図２０】図１９に示す照明システムにおける第１の透過フィルタの平面図である。
【図２１】吸収のｘ座標への依存性をプロットしたグラフである。
【図２２】図１９に示す照明システムにおける第２の透過フィルタの平面図である。
【図２３】２つの透過フィルタにおける吸収のｘ座標への依存性を重ね合わせたグラフである。
【図２４】更に別の実施形態による図１に示す投影露光装置の照明システムを通る子午断面図である。
【図２５】図２４に示す照明システムにおける第１の透過フィルタの平面図である。
【図２６】吸収のｘ座標への依存性をプロットしたグラフである。
【図２７】図２４に示す照明システムにおける第２の透過フィルタの平面図である。
【図２８】第１の視野点に関連する光束に対する２つの透過フィルタにおける吸収のｘ座標への依存性を重ね合わせたグラフである。
【図２９】第２の視野点に関連する光束に対する２つの透過フィルタにおける吸収のｘ座標への依存性を重ね合わせたグラフである。
【図３０】２つの透過フィルタがマスクの対向する側に配置されたマイクロリソグラフィ投影露光装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、微細構造構成要素のリソグラフィ製造に適する投影露光装置１０の大幅に簡略化した斜視図である。投影露光装置１０は、図示の実施形態では矩形である幅狭照明視野１６をマスク１４上に照明する照明システム１２を含む。当然ながら、他の照明視野形状、例えば、リングセグメントを同様に想定することができる。
マスク１４上で照明視野１６の内側に位置する構造１８は、投影対物器械２０を用いて感光層２２上に結像される。例えば、フォトレジストとすることができる感光層２２は、ウェーハ２４又は別の適切な基板上に付加され、投影対物器械の像平面内に位置する。一般的に、投影対物器械２０は、結像縮尺β＜１を有するので、照明視野１６の内側に位置する構造１８は、領域１６’として縮小方式で結像される。
【００２９】
図示の投影露光装置１０では、マスク１４及びウェーハ２４は、投影中に、Ｙによって表している方向に沿って変位される。変位速度の比は、投影対物器械２０の結像縮尺βに等しい。投影対物器械２０が反転像を発生させる場合には、マスク１４及びウェーハ２２の変位の動きは、図１に矢印Ａ１及びＡ２で示しているように反対方向になる。このようにして、照明視野１６は、かなり大きい構造化領域であっても感光層２２上にコヒーレントに投影することができるように、マスク１４の上の走査の動きで誘導される。
【００３０】
１．第１の実施形態群
図２は、第１の実施形態群による照明システム１２の詳細を縮尺が正確ではない略子午断面で示している。照明システム１２は、投影光を発生させる光源２６を含む。この実施形態群では、光源２６は、（深）紫外スペクトル範囲の光を発生させることができるエキシマレーザである。短波長投影光の使用は、それによって光学結像において高い分解能を得ることができることから有利である。それぞれ波長２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、及び１５７ｎｍを有する光を発生させることができるレーザ媒体ＫｒＦ、ＡｒＦ、又はＦ2を用いたエキシマレーザは、従来のものである。
【００３１】
光源２６として用いられるエキシマレーザによって発生する光は、高度に平行化され、単に弱く発散するのみである。従って、この光は、最初にビーム拡大器２８によって拡大される。ビーム拡大器２８は、例えば、ほぼ矩形の光ビーム断面の寸法を拡大する調節可能ミラー配列とすることができる。
拡大された光ビームは、次に、照明システムの第１の瞳平面４２を一緒に照明する交換ホルダ３０内に保持された回折光学要素３６及びズーム−アキシコン・モジュール３８を通過する。ズーム−アキシコン・モジュール３８は、４４で表しているズーム対物器械、及び円錐形の互いに補完的な面を有する２つのアキシコン要素を含むアキシコン群４６を含む。アキシコン群４６を用いて、第１の瞳平面４２の環状照明が得られるように放射状光分布を修正することができる。ズーム対物器械４４を調節することにより、第１の瞳平面４２内で照らされる領域の直径を修正することができる。従って、ズーム−アキシコン・モジュール３８は、様々な従来の照明環境及び環状照明環境を調節することを可能にする。
【００３２】
図示の照明システムにおいて、双極照明及び他の新しい照明環境を調節するために、適切な回折光学要素３６が交換ホルダ３０内に挿入される。回折光学要素３６によって発生する角度分布は、第１の瞳平面４２内で望ましい極配列が照らされるように選択される。
例えば、マイクロレンズアレイの配列とすることができる光学積分器４８が、第１の瞳平面４２内又はその直近に配置される。各マイクロレンズは２次光源を構成し、マイクロレンズの幾何学的形状によって予め決められた角度スペクトルで発散光束を発生させる。２次光源によって発生する光束は、中間視野平面５２が非常に均一に照らされるように集光器５０によって中間視野平面５２内で重ね合わせられる。集光器５０は、第１の瞳平面４２と中間視野平面５２の間にフーリエ関係を確立する。従って、第１の瞳平面４２から同じ角度で出射する全ての光線は、中間視野平面５２内の同じ点に到達し、これに対して第１の瞳平面４２内の特定の点から出射する全ての光線は、中間視野平面５２を同じ角度で通過する。
【００３３】
この実施形態群では、例えば、複数の調節可能ブレード及び／又は互いに独立して光路内に挿入することができる多くの幅狭な指状の絞り要素を含むことができる視野絞り５４が、中間視野平面５２に配置される。中間視野平面５２は、視野絞り対物器械５６を用いてマスク１４が配置されるマスク平面５８と光学的に共役にされる。マスク平面５８は、視野絞り対物器械５６の像平面、及びその後の投影対物器械２０の対物面の両方である。
【００３４】
図２では、視野絞り対物器械５６を３つのレンズのみを有するように略示している。例えば、ＵＳ２００４／０２０７９２８Ａ１及びＷＯ２００６／１１４２９４Ａ２に説明されているもののような高品質視野絞り対物器械は、一般的に３つよりも多くのレンズを有する。図２に１つだけを例示的に示し、６２で表している主光線は、照明システム１２の第２の瞳平面６０内で光軸ＯＡと交差する。視野開口対物器械５６の開口を制限する開口絞り６４は、第２の瞳平面６０に配置される。
中間視野平面５２と第２の瞳平面６０の間には透過フィルタ６６があり、その可能な構成を下記に解説することにする。透過フィルタ６６の目的は、例えば、望ましくない非対称性を低減することによって照明角度分布を補正することである。この透過フィルタ６６が特に引き起こすことを図３から図５を用いて下記により詳細に説明する。
【００３５】
図３は、視野絞り対物器械５６の瞳平面６０、及びマスク平面５８の詳細を略斜視図で示している。この図では、照明システム１２によって四重極照明が発生することを仮定している。既に上述のように、この目的のために、第１の瞳平面４２内で４つの極が照らされるように回折光学要素３６を構成することができる。照明角度分布は、集光器５０及び視野絞り５４によって変更されないので、４つの極は、視野絞り対物器械５６の瞳平面６０内でも照らされ、図３ではこれらの極を６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、及び６８ｄで表している。極６８ａから６８ｄを照明する光束をそれぞれ７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、及び７０ｄで表しており、これらの光束は、マスク平面５８内の視野点７２に収束する。従って、全ての光束７０ａから７０ｄが、視野点７２における強度に寄与する。
【００３６】
四重極照明では、全ての光束７０ａから７０ｄが、視野点７２における強度に対して同様に寄与することが一般的に望ましい。これだけによっても、等しい幅を有するが異なる向き（垂直又は水平）を有するマスク１４内の帯状構造が、同様に等しい幅で感光層２２上に結像されることを保証することになる。光束７０ａ及び７０ｃの寄与が、光束７０ｂ及び７０ｄの寄与よりも大きいか又は小さい場合には、例えば、マスク１４内では水平に向く構造及び垂直に向く構造の両方の場合にこれらの構造が等しい幅を有するにも関わらず、感光層２２上では、水平に向く構造が、垂直に向く構造よりも広い幅で投影される事態が発生する可能性がある。
【００３７】
照明角度分布のこの対称特性をより明確に表すことができるように、多くの場合に瞳楕円率という用語が用いられる。マスク平面５８内の視野点７２に収束する全ての光線の瞳楕円率を判断するために、関連の視野点に割り当てられた局所瞳を考慮する。この場合には、局所瞳は、図４に示しているように４つのセグメントに細分化される。互いの上に垂直に位置する２つのセグメントをＶ１及びＶ２で表し、互いに隣接して水平に位置するセグメントをＨ１及びＨ２で表している。この形式の表現を図３に更に例示しており、この図では、個々のセグメントＶ１、Ｖ２、Ｈ１、及びＨ２は、破線によって互いに分けられている。
【００３８】
次に、局所瞳の個々のセグメント内で積分された放射線量の値ＤV1、ＤV2、ＤH1、及びＤH2が判断される。放射線量は、露光工程全体を通じてこの視野点に到達する放射線エネルギである。測光学では、一般的に、この量は、放射線量とは呼ばれず、照射量と呼ばれる。放射線量の単位は、ジュール毎平方ミリメートル（Ｊ／ｍｍ2）である。局所瞳のセグメント内の放射線量の積分は、シミュレーションを用いて、又は測定技術によって実施することができる。
【００３９】
ここで、瞳楕円率Ｅは、次式の比として定められる。
Ｅ＝（ＤV1＋ＤV2）／（ＤH1＋ＤH2）          式（１）
瞳楕円率Ｅの値の１からの偏差は、一方が７０ａ、７０ｃ及び他方が７０ｂ、７０ｄという対向する光束の対毎の強度が互いにどれ程大きく異なるかの尺度である。１からの偏差が大きくなる程、マスク上で水平及び垂直に向く等しい幅の構造が感光層２２上に異なる幅で結像されることになる見込みが高くなる。
瞳楕円率には様々な原因がある。１つの原因は、例えば、回折光学要素３０が、水平方向と垂直方向の回折で異なる回折効率を有することであろう。
【００４０】
マスク平面５８内の個々の視野点に割り当てられた光束は、一般的に、照明システム１２の光学要素を通じて異なる経路を進む。照明システム１２は、全ての経路において同じ全体透過率を持たないので、瞳楕円率Ｅは、問題の視野点に依存して異なる値をとる可能性がある。
しかし、従来の照明システムでは、瞳楕円率Ｅのこの視野依存性を無視することができた。瞳楕円率Ｅが、マスク１４上の全ての視野点７２において基本的に等しい場合である視野独立の瞳楕円率を仮定すると、瞳楕円率を補正し、すなわち、瞳楕円率Ｅを一般的に望ましい値Ｅ＝１に戻すことは比較的容易である。適切な方式で空間的に変化する透過率を有する透過フィルタを瞳平面に配置することのみが必要である。
しかし、今後の照明システムの瞳楕円率に対しては、実質的により厳しい要件が要求されることになる。特に、瞳楕円率の視野依存性をこれ以上無視することはできない。
【００４１】
瞳楕円率の典型的な視野依存性を図５を用いて以下に説明する。図５は、値１からの瞳楕円率Ｅの百分率偏差ΔＥを視野中心からＸ方向に沿って、すなわち、走査方向Ｙに対して垂直の距離ｘの関数として一例として単に定性的にプロットしたグラフである。偏差ΔＥは、少なくとも近似的に放物線分布を有し、従って、照明視野１６の側方縁部に向って有意に増大する。照明視野１６は、走査方向Ｙに沿って走査方向に垂直な寸法よりも実質的に短い寸法を有するので、瞳楕円率は、走査方向に沿って実質的には変化しない。
【００４２】
瞳楕円率の視野依存性の１つの結果は、マスク上の点が、走査処理中に異なる瞳楕円率に露出されることである。投影対物器械２０による光学結像に対して重要なのは、特定の視野点における瞳楕円率ではなく、マスク点における瞳楕円率であるから、瞳楕円率は、個々のマスク点を基準とすべきである。単純に、これは、走査処理中に放射線量が、固定視野点に対してではなく、マスク点に対して積分されることを意味する。マスク点は、走査処理中に照明視野１６を通じて移動するので、走査処理中にマスク点が通過する全ての視野点の瞳楕円率にある一定の程度露出されることになる。従って、これから、瞳楕円率に関連して重要なのは主にマスク点であり、視野点ではない。
そのような視野依存瞳楕円率を補正することができる透過フィルタ６６の第１の実施形態を図６、並びに図７ａ、図７ｂ、及び図７ｃを用いて下記に説明する。
【００４３】
図６は、透過フィルタ６６を平面図で示しており、様々な透過能を濃淡値で示している。区域が暗くなる程、通過する光はより強く吸収され、その逆も同様である。異なる濃淡値は、例えば、透明な支持体上に付加される連続的に変化する黒染によって発生させることができる。これに対する代替として、デジタル透過フィルタ方式では、表面にわたって変化する大きさ及び／又は密度を有する多数の個々の不透明な点を支持体に付加することができる。空間的に変化する透過率を有する透過フィルタは、多くの場合に灰色フィルタとも呼ばれる。
【００４４】
簡略化のために、基本的に、透過フィルタ６６は、図２に示している中間視野平面５２と第２の瞳平面６０の間の透過フィルタ６６の位置において投影光が通過する光照射野の寸法を有することを仮定することにする。透過フィルタ６６は、いかなる場合にもこの光照射野よりも大きくすることはできるが、小さくすることはできないように構成される。当然ながら透過フィルタ６６は、光学要素において従来的であり、かつ標準フレーム内に装着するという観点から有利でもあるから、円形輪郭を有することもできる。
【００４５】
透過フィルタは、Ｘ方向に対して平行に、すなわち、走査方向Ｙに対して垂直に延びる上側及び下側の縦方向縁部、それぞれ７４ａ及び７４ｂを有する。図６では、２つの短い方の左手及び右手側縁を７６ａ及び７６ｂで表している。少なくとも光照射野の上側及び下側境界にまで達し、又はこれらの境界を超えて突出する帯形の上側及び下側の第１のフィルタ領域７８ａ及び７８ｂは、縦方向縁部７４ａ、７４ｂに沿って延びている。第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂの透過率は、Ｘ座標だけに依存し、Ｙ座標には依存しない。更に、第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂの透過率分布は、対称平面７９に関して鏡面対称である。この場合、対称平面７９は、光照射野の中心を通じて延び、光軸ＯＡを含む。図示の実施形態では、透過率は、対称平面７９から距離ｘの増加と共にＸ方向に依存性〜ｘ4で低下する。
【００４６】
同様に、第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂの間の区域を占有する第２のフィルタ領域８０の透過率分布も、対称平面７９に関して鏡面対称である。第２のフィルタ領域８０内の空間透過率分布は、第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂの空間透過率分布と定性的に反対である。従って、最低透過率は視野中心で得られ、透過率は、側縁７６ａ、７６ｂへと連続的に増大する。
透過フィルタ６６の機能を図７ａから図７ｃを用いて下記により詳細に説明する。図７ａから図７ｃは、走査処理中の３つの異なる時点における透過フィルタ６６を示している。例示のために、照明視野１６（又は中間視野平面５２内で照明視野１６と共役な視野）をそれぞれ破線で示している。最初に、マスク１４上で照らされる照明視野１６の左手縁部に位置するマスク点８２を考慮することにする。図７ａは、矢印８４で示している走査処理中に、光がマスク点８２に最初に当たる時点におけるマスク点８２の位置を示している。円は、光束８４の（最大）直径を示しており、この時点で光束８４の光線はマスク点８２の上に収束する。
【００４７】
瞳フィルタ６６は、中間視野平面５２内又は第２の瞳平面６０内のいずれにも位置しないので、光束８４は、透過フィルタ６６の一部のみしか通過しない。この場合、第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂの配列は、図７ａに示している時点において、光束８４の一部が上側の第１のフィルタ領域７８ａを通過するように、光束８４の直径に適応する。従って、この時点で、マスク点８２に当たる光線のうちの一部は、上側の第１のフィルタ領域７８ａによって減衰される。
【００４８】
光束８４の断面は、４つのセグメントに細分化され、図４ではこれらを相応にＶ１、Ｖ２及びＨ１、Ｈ２で表している。図７ａでは、上側の第１のフィルタ領域７８ａによる減衰が、上側の垂直セグメントＶ１を通過する光線にしか影響を及ぼさないことが分る。従って、この減衰により、４つのセグメントＶ１、Ｖ２、Ｈ１、Ｈ２からマスク点８２に当たる光の比率が変更される。
矢印８４で示している走査処理中に、照明視野１６は、マスク点８２上を移動する。図７ｂは、マスク点８２が、もはや照明視野１６の左上のコーナに位置せず、左手側縁のほぼ中心に位置する時の配置を示している。光束８４の直径は、２つの第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂの間の距離よりも短いので、２つの第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂの一方による光束８４の減衰は発生しない。
走査処理の更なる続行の後に、マスク点８２は、最終的に照明視野１６の左下のコーナに位置する。ここでは、状況は、図７ａに示している配置と同様である。しかし、ここでは、下側垂直セグメントＶ２を通過する光線のうちの一部のみが、下側の第１のフィルタ領域７８ｂによって減衰される。他のセグメントを通過する光線は、下側の第１のフィルタ領域７８ｂによる影響を受けない。
【００４９】
ここで図７ａから図７ｃに示している走査処理中にマスク点８２に当たる総放射線量を考慮すると、以下のことが判明する。
マスク点８２の露光の開始時点（図７ａ）及び終了時点（図７ｃ）では、垂直セグメントＶ１及びＶ２を通過する光線のうちの一部は、それぞれ上側の第１のフィルタ領域７８ａ及び下側の第１のフィルタ領域７８ｂによって減衰される。両方の第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂは、Ｘ方向に沿って同じ透過率分布を有するので、減衰は、セグメントＶ１及びＶ２において等しい。水平セグメントＨ１及びＨ２を通過する光線は、走査処理全体を通じて第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂによって減衰されない。放射線量における値ＤV1、ＤV2の低減は、式（１）によると、マスク点８２における瞳楕円率Ｅが低下することを意味する。
透過フィルタ６６なしのマスク点８２における瞳楕円率が値Ｅ＞１を有する場合、この透過フィルタにより、瞳楕円率をＥ≒１程度まで低下させることができる。前提条件は、第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂ内の透過率が、補正要件に適応することのみである。
【００５０】
第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂによって引き起こされる減衰は、マスク点８２のＸ方向における位置に依存するので、フィルタ６６によって得られる補正効果は、視野に依存する。図７ａから図７ｃでは、マスク点８２は、照明視野１６の外縁に位置し、図５によると、この位置では瞳楕円率は最大である。マスク点から対称平面７９までの距離が短い程、第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂによって引き起こされる減衰、従って、瞳楕円率の補正は小さい。図７ａから図７ｃで照明視野１６の中心に示しているように、マスク点８６がちょうど対称平面７９内に位置する場合には、第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂは、事実上減衰を引き起こさず、従って、この点では瞳楕円率の有意な補正も発生しない。
【００５１】
原理的には、フィルタ６６によって瞳楕円率Ｅ＜１の補正も達成することができる。光線の増幅は不可能であるから、この場合、水平セグメントＨ１、Ｈ２を通過する光線のみを減衰することが実際に必要になる。この減衰は、走査処理中に１つの透過フィルタ６６だけを用いて全てのマスク点に対して達成することはできないので、この場合には、図８の平面図に略示して８８で表している瞳フィルタを照明システム１２の瞳平面内、例えば、視野絞り対物器械５６の瞳平面６０内に嵌め込むことができる。この瞳フィルタ８８はまた、透過フィルタであるが、２つのセグメントＨ１、Ｈ２のみが低い透過率を有するものである。瞳平面内での瞳フィルタ８８の配列に起因して、瞳楕円率に対する付随効果は、全ての視野点に対して等しく、従って、全てのマスク点に対しても等しい。この手法においてセグメントＨ１、Ｈ２における十分な減衰によって得られる効果は、全てのマスク点において、元の瞳楕円率Ｅ＜１が、瞳楕円率Ｅ＞１になることである。瞳楕円率Ｅ＞１は、透過フィルタ６６による上述の方式で補正することができる。
位置依存透過率を有する付加的な第２のフィルタ領域８０を第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂの間に配置する理由を下記に説明する。
【００５２】
照明視野１６の左手縁部のマスク点８２をここでもまた考慮すると、第２のフィルタ領域が存在しない場合には、マスク点８２は、走査処理全体を通じて対称平面７２内のマスク点８６よりも少ない放射線量を受け取ることになる。この理由は、対称平面７９内のマスク点８６では、光線が第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂによって目立つ程度には減衰されないからである。異なるマスク点におけるこの異なる減衰の効果は、第２のフィルタ領域８０なしでは、図示の実施形態におけるマスク点が、対称平面７９から遠くに離れる程、相応に少ない放射線量を受け取ることになることである。感光層２２の鮮明な露光閾値に起因して、放射線量は、支持体２４上に発生する構造幅に対して重大な影響を有するので、一般的にそのような効果は望ましくない。
【００５３】
従って、第２のフィルタ領域８０は、総放射線量が走査処理中に全てのマスク点において等しくなるように正確に構成される。第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂによる減衰が全く発生しないか、又は僅かしか発生しないマスク点では、第２のフィルタ領域８０による減衰は最大になる。第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂによる最大減衰が発生する照明視野１６の縁部では、第２のフィルタ領域８０は、１００％に近い最大透過率を有する。
【００５４】
図９は、照明システム１２における使用に同様に適する透過フィルタの第２の実施形態を示している。この場合には、互いに同じか又は対応する部分を１００だけ増した参照番号で表している。
図６に示している透過フィルタ６６とは対照的に、第１のフィルタ領域１７８ａ、１７８ｂは、透過率の鏡面対称分布を持たない。その代わりに、この実施形態では、透過率は、左手側縁１７６ａから右手側縁１７６ｂへと連続的に上昇する。そのような透過率分布を用いると、例えば、この方向に沿って連続的に値１に近づく瞳楕円率を補正することができる。
【００５５】
更に、透過フィルタ１６６は、第２のフィルタ領域８０を持たない。より正確に説明すると、透過率は、２つの第１のフィルタ領域１７８ａ、１７８ｂの間で最大である。２つの第１のフィルタ領域１７８ａ、１７８ｂの間の区画は、例えば、均一な透明材料で構成し、又は完全に省くことができる。従って、完全に省いた場合には、透過フィルタ１６６は、第１のフィルタ領域１７８ａ、１７８ｂを形成する２つの個々の部分要素から成る。
【００５６】
透過フィルタ１６６では、第２のフィルタ領域８０が設けられないので、追加の対処法なしには、走査処理全体を通じて積分される放射線量が全てのマスク点において等しいことが保証されないであろう。
これに対して想定することができる対処法は、例えば、ＥＰ０、９５２、４９１Ａ２又はＥＰ１、０２０、７６９Ａ２に説明されているような視野絞り５４の使用である。これらの公知の視野絞りは、個々に走査方向に対して平行に変位可能な多数の個々のロッド形又はプレートレット形の絞り要素を含む。
【００５７】
図１０は、絞り要素９０の配列を有する適切な視野絞り１５４を概略的かつ非常に簡単な平面図で示している。絞り要素９０は、照明視野１６の幅を個々に縦方向の座標（Ｘ）の関数として確立することを可能にする。視野絞り１５４の互いに対向する絞り要素９０の間の距離が短い程、関連する絞り要素９０の位置に対応するｘ座標を有するマスク点において走査処理全体を通じて測定することができる放射線量は少ない。
【００５８】
右手側縁１７６ｂにおける第１のフィルタ領域１７８ａ、１７８ｂの高透過率をある一定の程度まで補償するために、右手側の互いに対向する絞り要素９０は、反対側のものよりも互いにより近づけて離間される。それによって基本的に、図６に示す実施形態における第２のフィルタ領域８０を用いたものと同じ効果が得られる。照明視野１６の幅がＸ方向に沿って変化することに起因して、光束の位置も同様に第１のフィルタ領域１７８ａ、１７８ｂに対して変化するので、ある一定の差が生じる。
【００５９】
上記２つの実施形態から、透過率分布が第１のフィルタ領域１７８ａ、１７８ｂ内に確立される方式は、特に瞳楕円率Ｅのｘ座標への依存性に基づくことが明らかである。瞳楕円率は、一般的に、連続的、すなわち、ｘ座標の区間微分可能な関数であり、第１のフィルタ領域内の透過率分布も好ましくは連続的である。しかし、特に、補正される瞳楕円率が少ししか存在しない場合には、不連続な透過率分布を有する第１のフィルタ領域を設けることで十分とすることができる。
【００６０】
不連続な透過率分布を有する第１のフィルタ領域の簡単な実施形態を図１１に示している。図１１に示して全体を２６６で表している透過フィルタは、上側及び下側の縦方向縁部２７４ａ、２７４ｂに配置された２つの第１のフィルタ領域２７８ａ、２７８ｂを含む。第１のフィルタ領域２７８ａ、２７８ｂの内側には、対称平面２７９に関して鏡面対称であり、内側で透過率がそれぞれ一定である４つのフィルタ区域２７７ａ、２７７ｂ、２７７ｃ、及び２７７ｄがある。そのような透過フィルタ２６６を用いると、例えば、対称平面２７９に関して対称な波形瞳楕円率を補正することができる。波状瞳楕円率分布への段階的近似は誤差を招くが、これらの誤差は、少なくともある一定の限度内で許容することができる。総放射線量に対する望ましくない影響は、ここでもまた、図１０に示している調節可能絞り要素９０を用いて回避することができ、又は透過フィルタ６６における場合と同様に、付加的な第２のフィルタ領域が設けられる。上述の実施形態を超える透過フィルタ２６６の利点は、主に、連続透過率分布を有する領域がないことである。従って、透過フィルタ２６６は、特に費用効率的に製造することができる。
【００６１】
図１２は、全体を３３６で表している透過フィルタの別の実施形態を図１１に類似する図で示している。この透過フィルタは、表面にわたって一定の透過率を有するフィルタ区域３７７ａ、３７７ｂを同じく含む第１のフィルタ領域３７８ａ、３７８ｂを有する。しかし、上述の実施形態とは対照的に、フィルタ区域３７７ａ、３７７ｂは、ｘ座標に依存する走査方向（Ｙ）のある一定の範囲を有する。図示の実施形態では、フィルタ区域３７７ａ、３７７ｂは、階段形のプラットフォーム状の形状を有する。連続的な瞳楕円率を更に良好に補正することを可能にするために、図１２の右手半分に破線３７７ａ’、３７７ｂ’で示しているように、互いに対面するフィルタ区域３７７ａ、３７７ｂの外側輪郭を当然ながら連続的に湾曲させることができる。
【００６２】
図１３は、４６６で表している別の実施形態による透過フィルタを図６に類似する図で示している。透過フィルタ４６６は、２つの第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂが、それぞれアクチュエータ９２を用いて走査方向（Ｙ）に変位可能な互いに独立した部分要素で形成される点で、図６に示している透過フィルタ６６とは異なる。第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂを反対方向に変位させることにより、第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂの間の距離を照明視野１６に関して対称に拡大又は縮小することができる。このようにして、例えば、瞳楕円率に対する効果を全てのマスク点に対してそれぞれ低減又は増大することができる。
【００６３】
これは、図１３に示している配置を図１４に示している配置と比較すると明らかである。図１４に示している配置は、図１３に示している配置から、２つの第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂを外向きに、すなわち、互いに分離するように変位させることによって導出される。図１３には、この変位を矢印９３で示している。図１４に示している配置における第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂの間の同時の距離拡大に起因して、垂直セグメントＶ１及びＶ２を通過する光線のうちの小さい部分のみしか、第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂそれぞれによって減衰されない。瞳楕円率に対する効果は、相応に小さい。
従って、第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂを走査方向Ｙに沿って移動することで第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂの間の距離を調節することにより、例えば、照明システム１２の作動時間内に発生する可能性があるもののような瞳楕円率変化に対処することができる。
【００６４】
その一方で調節可能な第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂは、異なる照明環境への適応が必要な時に適するものとすることができる。これを第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂの間の距離が図１３に示している配置に対して縮小された配置にある透過フィルタ４６６を示している図１５を用いて以下に説明する。ここでは、従来的な小さい照明環境が選択されており、それに対して透過フィルタ４６６の位置における光束８４’、８６’の最大直径が、図１３に示している配置におけるものよりも小さいことを仮定する。そのような小さい直径の光束８４’、８６’を用いて第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂを図１３に示している位置に留めた場合には、光線は、第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂを全く通過しないことになる。しかし、第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂを矢印９３’で示している方向に変位させることにより、セグメントＶ１及びＶ２内の光束は、ここでもまた、第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂそれぞれによって望ましい方式で減衰される。
【００６５】
第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂを走査方向に沿って移動する代わりに、透過フィルタ６６全体を光軸に対して平行に変位させることができる。これによって透過フィルタ６６を通過する光束の直径が変更され、従って、第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂの効果も変更される。透過フィルタ６６を光軸ＯＡに沿って調節するために、図２に破線で示しているＺマニピュレータ９８を用いることができる。少数の異なる照明環境だけしか調節することができない場合には、透過フィルタ６６を受け取る複数の交換ホルダを光軸ＯＡに沿って配置することで十分である。光軸ＯＡに沿った透過フィルタ６６の個別の変位は、この手法では、透過フィルタ６６を１つの交換ホルダから別の交換ホルダに移し換えることによって可能である。
【００６６】
これまでに説明した実施形態では、透過フィルタは、２つの第１のフィルタ領域を常に有し、これらは、その間に配置された第２の領域（任意的に、連続的に最大透過性を有するもの）からは不連続に境界を定めることができる。それにも関わらず、瞳楕円率に対する望ましい効果は、透過フィルタの表面にわたって連続的な透過率分布を有する透過フィルタを用いて得ることができる。
図１６に示している図式は、そのような透過フィルタ５６６の吸収係数Ａの分布を示している。反射を無視することができるとすると、吸収係数Ａは、透過率ＴからＡ＝１−Ｔによって得られる。図示上の理由から、凡例で示している範囲に収まる吸収係数を有する透過フィルタ５６６の表面を互いに図式的に分離している。しかし、実際には、吸収係数の分布は、透過フィルタ５６６の表面にわたって連続している。
【００６７】
これは、任意単位の吸収係数Ａをそれぞれ３つの異なるｘ座標に対してｙ座標の関数としてプロットし、２つの異なるｙ座標に対してｘ座標の関数としてプロットしている図１７及び図１８から明らかである。図１６から図１８によると、透過フィルタ５６６の表面にわたる吸収係数分布が、図６に示している透過フィルタ６６におけるものと原理的に同様であることが明らかである。従って、走査方向に見て上側及び下側の縁部には、第１のフィルタ領域５７８ａ、５７８ｂがあり、これらの領域を図１６の図式では破線を用いて示している。これらの第１のフィルタ領域５７８ａ、５７８ｂの内側では、図１８内に破線で明瞭に示しているように、透過率は、フィルタの中心からの距離の増加と共に低下する。しかし、第１のフィルタ領域５７８ａ、５７８ｂの間に位置する第２のフィルタ領域５８０内では、透過率は、側方フィルタ縁部に向って低下する。
【００６８】
図６の透過フィルタ６６との重大な相違点を図１７によって明瞭に示す。透過フィルタ６６では、走査方向に沿った透過率分布は、第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂと第２のフィルタ領域８０の間に不連続性を有するのに対して、図１７には、この透過率分布が全てのｘ座標において常に連続することを示している。
図示の実施形態における透過率Ｔ＝１−Ａ（反射を無視することができるとして）の分布は、吸収係数Ａ（ｘ、ｙ）に対する次の式（２）から得られる。
Ａ（ｘ、ｙ）＝ａ（ｘ）・ｙ4＋ｂ（ｘ）          式（２）
４次多項式を有するフィルタ関数Ａ（ｘ、ｙ）は、そのようなフィルタを試行及び検証製造方法によってデジタルフィルタとして製造することができるので好ましい。
【００６９】
関数ａ（ｘ）は、瞳楕円率Ｅが最適に補正されるように確立される。この関数ａ（ｘ）は、好ましくは、数値的に判断され、照明システム１２内の透過フィルタの正確な位置に依存する。
関数ｂ（ｘ）は、所定の関数ａ（ｘ）に対して式（３）が満たされるように確立される。
∫Ａ（ｘ、ｙ）ｄｙ＝一定          式（３）
従って、関数ｂ（ｘ）は、走査処理中の総放射線量が各マスク点おいて等しくなることを保証する。
【００７０】
一般的に、照明システムは、マスク側でテレセントリックになるように構成される。これは、重心光線が、マスク平面５８において光軸ＯＡに対して平行に進むことを意味する。減衰が、セグメントのうちの１つのみにおいて発生する場合には、この減衰の発生は、重心光線の傾斜を引き起こすことになり、従って、照明システム１２は、もはやテレセントリックではなくなる。
これは、テレセントリックではない照明システムにも相応に当て嵌まる。この場合であっても、重心光線の非テレセントリック方向分布を１つ又はそれよりも多くの透過フィルタで摂動させることは、一般的に望ましくない。
一方、重心光線の実際の方向分布が、それ自体望ましい（例えば、テレセントリック）方向分布と一致しない状況を想定することができる。これらの場合には、上述の透過フィルタを照明システムのテレセントリック特性を補正するために用いることができる。
【００７１】
図６、９、１１、及び１２に示している透過フィルタでは、例えば、２つの第１のフィルタ領域が、同じ透過率分布ではなく異なる透過率分布を有する場合には、垂直セグメントＶ１及びＶ２に対して異なる効果が得られることになる。任意的に、２つの第１のフィルタ領域の一方を完全に省くことさえできる。
図１３から図１５に示している透過フィルタでは、照明視野１６に関して非対称配列が得られるように、第１のフィルタ領域４７８ａ、４７８ｂを走査方向に沿って異なって移動することによって非対称化を達成することができる。
以上の考察から、視野平面と瞳平面の間に配置された本発明による透過フィルタを用いると、テレセントリック特性を変化させずに瞳楕円率を改善することだけでなく、同時にテレセントリック特性を意図的に補正することができることは明らかである。
【００７２】
２．第２の実施形態群
図１９は、全体を１１２で表している別の実施形態による照明システムを通る子午断面である。照明システム１１２は、図２に示す照明システム１２と同様に構成されるので、互いに対応する部分には、同じ参照番号を与えている。
照明システム１１２は、主に、１つだけではなく２つの透過フィルタが視野絞り対物器械５６内の互いに光学的に共役な平面に配置されることにおいて、図２に示す照明システム１２とは異なる。
【００７３】
第２の瞳平面６０は、第１の透過フィルタ６６６と第２の透過フィルタ６６６’の間に位置する。従って、マスク１４上に生じる像は、中間視野平面５２内の元の像と点対称であり、すなわち、左右、及び上下が入れ替わる。これは、例えば、図１９の中間視野平面５２から出射し、最初は光軸ＯＡの下を進む６２で表している主光線から見ることができる。第２の瞳平面６０を通過した後に、主光線６２は、光軸ＯＡの上を進む。従って、主光線６２に関連する光線束は、マスク１４に当たる時に反転する。
【００７４】
図２０及び図２２に示している第１及び第２の透過フィルタ６６６及び６６６’は、それぞれ６７８及び６７８’で表している第１のフィルタ領域のみを有する。図示の実施形態における第１のフィルタ領域６７８及び６７８’は、図６に示す実施形態における第１のフィルタ領域７８ａ、７８ｂと同じ非線形透過率分布を有する。従って、透過率は、ｙ座標に依存せず、光軸を含む対称平面６７９からの距離の増加と共に低下する。そのような透過率分布を用いると、図５に例示的に示している瞳楕円率を補正することができる。
【００７５】
２つの透過フィルタ６６６、６６６’の機能を説明するために、図２０及び図２２を参照することにする。図２０は、図７ａに対応する図において、それぞれマスク平面８５内のマスク点８２及び８６に収束する光束８４、８５を示している。各場合に、走査処理中にマスク点８２及び８６の照明が始まる時点における配置を示している。
図２０と図２２を比較することによって確認することができるように、光束８４、８５は、透過フィルタ６６６及び６６６’上の異なる位置を同時に通過する。最初に照明視野１６の外縁に位置するマスク点８２を考えると、マスク点８２上に収束する光束８４は、第１の透過フィルタ６６６をそこに照らされた光照射野の左上のコーナで通過し、第２の透過フィルタ６６６’をそこに照らされた光照射野の右下のコーナで通過する。これは、上述の第２の瞳平面６０における反転の結果である。
【００７６】
光束８４が２つの透過フィルタ６６６及び６６６’を通過する際の様々な位置が瞳楕円率に対して影響する方式を図２１及び図２３に示しているグラフを用いて明らかにすることにする。図２１に示しているグラフは、吸収率Ａ＝１−Ｔ（反射を無視することができるとして）のｘ座標への依存性を示している。光束８４は、第１の透過フィルタ６６６を通過する時に、図２１の左に示しているように、Ａ2とＡ1の間の吸収係数で吸収を受ける。光束８４は、第２の透過フィルタ６６６’を通過する時に、Ａ1とＡ2の間の吸収係数で吸収を受ける（図２１の右を参照されたい）。
【００７７】
図示の実施形態における２つの透過フィルタ６６６及び６６６’は、互いに光学的に共役な平面内に位置し、２つのフィルタ平面内の光束８４の直径は等しい。従って、２つの透過フィルタ６６６及び６６６’の全体効果は、透過フィルタ６６６及び６６６’を通過するいかなる光束に対しても対称である。これを図２３に示すグラフで例示しており、このグラフでは、２つの透過フィルタ６６６及び６６６’内の吸収分布は重ね合わせられている。この図における２つの異なる破線の曲線は、光束が第１の透過フィルタ６６６及び第２の透過フィルタ６６６’を通過する時に受ける吸収を示している。２つの吸収分布の重ね合わせにより、一点鎖線で示している線９９に関して対称な実線で示している曲線が誘導される。
【００７８】
従って、光束８４は、図２３に実線で示す線９９に関して対称な吸収分布を有する単一の透過フィルタを通過するかのような方式で、２つの透過フィルタ６６６及び６６６’の組合せによって減衰されることになる。いかなる光束に対しても対称であるこの吸収分布の効果は、水平セグメントＨ１、Ｈ２を通過する光線が、垂直セグメントＶ１、Ｖ２を通過する光線よりもより強く減衰されることである。従って、瞳楕円率Ｅを値１に近づけることができるように、瞳楕円率は、式（１）に従って高められる（任意的に瞳平面内の付加的な透過フィルタを用いて）。更に、対称な吸収分布に起因して、光束のエネルギ的中心光線（重心光線）としての主光線の位置が維持され、従って、同時にテレセントリック特性も維持される。
【００７９】
第１のフィルタ領域６７８、６７８’の透過率は、Ｘ方向に沿って非線形に変化するので、この実施形態では補正効果も同様に視野依存である。マスク点８６に割り当てられた光束８５は、透過率が、対称平面６７９の付近で比較的弱くしか修正されないので、例えば、小さな瞳楕円率補正しか受けない。
マスク点上に到達する全放射線量は、２つの透過フィルタ６６６及び６６６’によって視野依存の影響を受けるので、放射線量を維持するために付加的な対処法を講じる必要がある。図１０に関連して上述したように、例えば、調節可能視野絞りの使用を想定することができる。
【００８０】
この実施形態では、視野依存瞳楕円率は、透過フィルタによって補正されるが、エネルギ的中心光線としての重心光線の位置、及び従ってテレセントリック特性を変更することなしに補正されるように意図すると仮定する。これに対する前提条件は、水平セグメントＨ１、Ｈ２又は垂直セグメントＶ１、Ｖ２内に位置する光線の減衰中に、２つの垂直セグメント又は２つの水平セグメントの内側の強度比が維持されることである。垂直セグメントＶ１を通過する光線の強度のみが減衰される場合には、例えば、垂直セグメントＶ１を通過する光線と垂直セグメントＶ２を通過する光線の間の重み付けが変化することになる。この変化は、重心光線の変位、及び従って照明システム１２のテレセントリック特性の変化を引き起こすことになる。
【００８１】
図１９に示す実施形態では、透過フィルタ６６６、６６６’は、図２０から図２２で見ることができるように、等しい透過率分布を有する。透過フィルタ６６６、６６６’の軸上位置は、光束８４、８５の直径が両方のフィルタ６６６、６６６’において等しくなるように決められる。
しかし、透過フィルタ６６６、６６６’のそのような軸上位置が望ましくないか又は不可能である場合には、これらの直径は異なることになる。この異なる直径は、倍率を除いて等しい透過フィルタを設けることによって満足できる。これは、一方のフィルタを縮小又は拡大像と見なすことができる（ｎを奇数としてｎ個の瞳平面、及びｎ＋１個又はｎ−１個の視野平面によってフィルタが分離される場合には、反転する可能性がある）ことを意味する。倍率は、光束がフィルタを通過する時の光束の直径の差によって判断される。そのようなスケーリングは、フィルタ上の両方の光束の直径が異なる場合であっても、両方の光束に対して同じ条件が支配することを保証する。
【００８２】
代替実施形態
図２４は、別の実施形態による図１に示す投影露光装置の照明システムを通る子午断面である。全体を２１２で表している照明システムは、図１９に示す照明システム１１２と大部分同様であるから、互いに対応する部分には、同じ参照番号を与えている。
照明システム２１２もまた、図２５及び図２５の上面図で示しているように、同一で１つのフィルタ領域７７８のみを収容する第１及び第２の透過フィルタ７６６、７６６’を有する。しかし、これらのフィルタは、第２の瞳平面６０ではなくてマスク平面５８によって分離される。従って、第１の透過フィルタ７６６は、第２の瞳平面６０とマスク平面５８の間に配置され、第２の透過フィルタ７６６’は、マスク平面５８と投影対物器械２０（図２４には示していない）の間に配置される。この実施形態では、第１の透過フィルタ７６６は、照明システム２１２のハウジングの内側に装着され、それに対して第２の透過フィルタ７６６’は、照明システム２１２と投影対物器械２０（図２４には示していない）の間の隙間内に装着される。第２の透過フィルタ７６６’は、投影作動中にマスク台によって移動されるように、同様にマスク１４を収容するフレームに固定することができる。他の実施形態では、第２の透過フィルタ７６６’は、投影作動中に移動することができないように、照明システム２１２及び投影対物器械２０に対して堅固に（しかし、好ましくは、調節可能に）取り付けられた装着フレーム内に受け取られる。図２５に示している更に別の実施形態では、第１及び第２の透過フィルタの両方が、照明システム２１２と投影対物器械２０の間の隙間に配置される。
【００８３】
視野平面による分離は、第１及び第２の透過フィルタ７６６、７６６’上の対応する位置が、図１９に示す実施形態における場合と同様に、互いの点対称像ではないことを意味する。代替的に、例えば、左上のコーナを通って第１の透過フィルタ７６６を通過する光束は、同じく左上のコーナを通って第２の透過フィルタ７６６’を通過する。しかし、それにも関わらず、視野平面は、光束の片側に沿って伝播する光線が、マスク平面５８を通過した後に光束の反対側を伝播するという意味で、各光束の「内部」反転を生じる。
【００８４】
図１９に示す照明システム１１２との別の相違点は、透過フィルタ７６６、７６６’が、光軸ＯＡを含む平面７７９に関して対称ではない透過プロフィールを有する点である。これは、図２５及び図２７から、更に、両方のフィルタにおける吸収係数Ａ＝１−Ｔ（反射を無視することができるとして）のｘ座標への非線形依存性を示すグラフである図２６からも見ることができる。この実施形態では、透過プロフィールは、吸収が中心（ｘ＝０）からの距離の増加と共に−ｘ方向よりも＋ｘ方向に沿って急激に高まるように形成される。そのような透過率分布を用いると、図５に示しているような対称な視野依存性を持たない瞳楕円率を補正することができる。しかし、そのような非対称分布は、図１９に示す実施形態においても等しく用いることができると考えられることに注意すべきである。
【００８５】
２つの透過フィルタ７６６、７６６’の機能を説明するために、図２５及び図２７を参照することにする。図２５は、図２０に対応する図において、それぞれマスク平面５８内のマスク点８２、８６、８９に収束する光束８４、８５、８７を示している。各場合に、走査処理中にマスク点８２及び８６の照明が始まる時点における配置を示している。
図２５と図２７を比較することによって確認することができるように、光束８４、８５、８７は、透過フィルタ７６６及び７６６’上の等しい部分を同時に通過する。以下では、最初に照明視野１６の外縁に位置するマスク点８２を考える。マスク点８２上に収束する光束８４は、第１の透過フィルタ７６６上で照らされる視野の左上のコーナにおいて第１の透過フィルタ７６６を通過する。第２の透過フィルタ７６６’に対しても同じことが当て嵌まり、すなわち、この光束は、透過フィルタ７６６上で照らされる視野の左上のコーナを通過する。これは、上述の視野平面、すなわち、マスク平面５６による透過フィルタ７６６及び７６６’の分離の結果である。
【００８６】
これが瞳楕円率に影響を及ぼす方式を図２６、図２８、及び図２９に示すグラフを用いて明らかにすることにする。光束８４は、第１の透過フィルタ７６６を通過する時に、図２６の左に示しているように、Ａ1とＡ2の間の吸収係数で吸収を受ける。光束８４は、第２の透過フィルタ７６６’を通過する時に、上述の内部反転の結果としてＡ3とＡ4の間の吸収係数で吸収を受ける。これを図２８に示しているグラフで例示しており、この図では、光束８４が２つの透過フィルタ７６６、７６６’を通過する時に受ける吸収分布を重ね合わせている（破線を参照されたい）。２つの吸収分布を重ね合わせることにより、一点鎖線で示している線７９９に関して対称な実線で示している曲線が誘導される。
【００８７】
従って、光束８４は、図２８に実線で示す線７９９に関して対称な吸収分布を有する単一の透過フィルタを通過した場合と同じ方式で、２つの透過フィルタ７６６、７６６’の組合せによって減衰されることになる。いかなる光束に対しても対称であるこの吸収分布の効果は、水平セグメントＨ１、Ｈ２を通過する光線が、垂直セグメントＶ１、Ｖ２を通過する光線よりも強く減衰されることである。従って、瞳楕円率Ｅを値１に近づけることができるように、瞳楕円率は、式（１）に従って高められる（任意的に瞳平面内の付加的な透過フィルタを用いて）。更に、対称な吸収分布に起因して、光束のエネルギ的中心光線（重心光線）としての主光線の位置が維持され、従って、同時にテレセントリック特性も維持される。
【００８８】
第１のフィルタ領域７７８、７７８’の透過率は、Ｘ方向に沿って変化するので、この実施形態では、補正効果も同様に視野依存である。例えば、線７７９上に位置するマスク点８６に割り当てられた光束８５は、透過率が対称平面７７９の付近で比較的弱くしか修正されないので、例えば、小さな瞳楕円率補正しか受けない。
右上のコーナにおけるマスク点８１に割り当てされた光束８７は、光束８４と比較した場合に、異なる方式で修正されることになる。透過フィルタ７６６、７６６’の吸収係数Ａは、−ｘ値の増加よりも＋ｘ値の増加と共に急激に高まるので、両方のフィルタ要素７６６、７６６’を通過する時に光束８７が受ける透過全体も、ｘ方向に沿ってより強く変化することになる。これを光束８４に対して図２８に示しているものと同様のグラフである図２９に例示している。
マスク点上に到達する全放射線量は、２つの透過フィルタ７６６、７６６’によって視野依存の影響を受けるので、放射線量を維持するために付加的な対処法を講じる必要がある。図１０に関連して上述したように、例えば、調節可能視野絞りの使用を想定することができる。
【００８９】
図３０は、図２４に示す実施形態と機能的な観点から同等である更に別の実施形態による投影露光装置８１０の概略図である。唯一の相違点は、両方の透過フィルタ８６６、８６６’が、照明システム１２と投影対物器械２０の間に配置される点である。この目的のために、透過フィルタ８６６、８６６’は、構造１８を収容するマスク１４も保持するフレーム９７に取り付けられる。この実施形態では、透過フィルタ８６６、８６６’は、マスク１４がフィルタの間に挟まれるように、マスク１４に付加された構造１８から等しい距離のところに配置される。従って、マスクを粉塵及び他の環境の影響から保護するために通常設けられるペリクルを不要にすることができる。
【００９０】
照明システム１２及び投影対物器械２０の外側の透過フィルタ８６６、８６６’の配列は、透過フィルタ８６６、８６６’を既存の装置内に換装することができるという利点を有する。マスク１４を保持するフレーム９７だけは、それが２つの透過フィルタ８６６、８６６’も収容することができるように修正する必要がある。
好ましい実施形態の以上の説明は、一例として提供したものである。提供した開示内容から、当業者は、本発明及びそれに伴う利点を理解するだけでなく、開示した構造及び方法に対する明らかな様々な変更及び修正も見出すであろう。従って、本出願人は、全てのそのような変更及び修正を特許請求の範囲によって定める本発明及びその均等物の精神及び範囲に含めるように求めるものである。
【符号の説明】
【００９１】
４２、６０  瞳平面
５２、５８  視野平面
６６  透過フィルタ
【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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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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