(57)【要約】本発明は、物体面とフィールド面とを有する波長１００ｎｍ用の照明光学系に関する。本発明は、複数の単一回折格子９を備えた少なくとも一つの回折格子素子１を有し、上記単一回折格子１には、該単一回折格子１に一つ一つ対応させられた一つの格子周期が設けられ、さらに、少なくとも一つの物理的な絞り７．３を絞り面内に有し、この絞り７．３は、回折格子素子１の後ろ側の、物体面から像面への光路中に設けられている点に特徴を有している。
2004528726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体面とフィールド面とを有する１００ｎｍより小さい波長のための照明光学系において、
少なくとも一つの回折格子素子（１）を有し、前記回折格子素子が複数の単一回折格子（９）を備え、前記単一回折格子は、該単一回折格子に一つ一つ対応させられた一つの格子周期を有し、
さらに、少なくとも一つの物理的な絞り（７．３）を絞り面内に有し、前記絞りは、前記物体面から前記フィールド面への光路中に、前記回折格子素子（１）に対して後置されていることを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
請求項１に記載の照明光学系において、
前記複数の単一回折格子（９）の少なくとも２つは、前記物体面から前記フィールド面へと進行する、前記回折格子素子（１）上に入射する光線の方向に、互いに重ね合わされて配置されていることを特徴とする照明光学系。
【請求項３】
請求項２に記載の照明光学系において、
前記互いに重ね合わされて配置された少なくとも２つの単一回折格子（９）は、互いに平行に配置されていることを特徴とする照明光学系。
【請求項４】
請求項２に記載の照明光学系において、
前記互いに重ね合わされて配置された少なくとも２つの単一回折格子（９）は、互いに相対的に傾けられて配置されていることを特徴とする照明光学系。
【請求項５】
請求項１に記載の照明光学系において、
前記複数の単一回折格子（９）の少なくとも２つは、前記回折格子素子（１）上に入射する光線の、前記物体面から前記フィールド面へ進行する方向に、順番に並べられて配置されていることを特徴とする照明光学系。
【請求項６】
請求項５に記載の照明光学系において、
前記順番に並べられて配置された単一回折格子（９）は、前記回折格子素子（１）によって張られた面内に配置されていることを特徴とする照明光学系。
【請求項７】
請求項５に記載の照明光学系において、
前記順番に並べられて配置された単一回折格子（９）は、前記回折格子素子（１）によって張られた面に対して相対的に傾き角度を有していることを特徴とする照明光学系。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の照明光学系において、
前記順番に並べられて配置された単一回折格子（９）は、前記入射する光線の方とは反対の側に冷却装置（８）を有していることを特徴とする照明光学系。
【請求項９】
請求項１から請求項８に記載の照明光学系において、
前記単一回折格子（９）は平らな格子とされていることを特徴とする照明光学系。
【請求項１０】
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系において、
少なくとも２つの単一回折格子（９）が異なる格子周期を有していることを特徴とする照明光学系。
【請求項１１】
請求項１０に記載の照明光学系において、
前記少なくとも２つの単一回折格子（９）の一方は、該一方の単一回折格子（９）に入射する光線の平均的な第１の入射角を有し、前記少なくとも２つの単一回折格子（９）の他方は、該他方の単一回折格子（９）に入射する光線の平均的な第２の入射角を有し、このとき、前記平均的な第１の入射角は、前記平均的な第２の入射角よりも大きく、前記最初の単一回折格子（９）の格子周期は、前記２番目の単一回折格子（９）の格子周期よりも小さいことを特徴とする照明光学系。
【請求項１２】
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系において、
前記単一回折格子（９）は、ブレーズ格子とされていることを特徴とする照明光学系。
【請求項１３】
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系において、
前記物理的な絞り（７．３）の後方で、光線が７〜２６ｎｍの範囲の波長を有していることを特徴とする照明光学系。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の照明光学系において、
前記回折格子素子（１）の格子表面には、次の材料：ルテニウム、パラジウム、ロジウム、金のうち一つが備えられていることを特徴とする照明光学系。
【請求項１５】
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系において、
前記少なくとも一つの物理的な絞り（７．３）は、前記回折格子素子（１）の｜ｎ｜≧１であるｎ次の回折次数の光線を通過させ、ｍ≠ｎである全てのｍ次の回折次数の光線を９０％より多く遮断す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系において、
集束する光束を生成するための集光ユニットを備え、該集束された光束が前記回折格子素子（１）に入射す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１７】
請求項１６に記載の照明光学系において、
前記回折格子素子（１）の｜ｎ｜≧１であるｎ次の回折次数の光束の焦点は、前記物理的な絞り（７．３）の位置か、もしくは、該物理的な絞り（７．３）の近傍に来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１８】
請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の照明光学系において、
該照明光学系自身の前記物体面内に、好ましくはレーザ・プラズマ光源である１次光源（３）が配置され、該１次光源が、該照明光学系自身の前記物理的絞り（７．３）の位置で２次光源（４）に結像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１９】
請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の照明光学系において、
前記物理的な絞りを有した前記絞り面と、前記フィールド面との間に、フィールドを形成して照明するための光学系（２０）を備えていることを特徴とする照明光学系。
【請求項２０】
請求項１９に記載の照明光学系において、
前記光学系（２０）は、前記フィールドを均一に照明するための混合ユニットを備えていることを特徴とする照明光学系。
【請求項２１】
請求項１９又は請求項２０に記載の照明光学系において、
前記フィールドは、リングフィールドのセグメントとされ、前記光学系は、フィールドを形成するコンポーネント（３２）を備えていることを特徴とする照明光学系。
【請求項２２】
請求項１から請求項２１のいずれか１項に記載の照明光学系において、
前記物体面と前記フィールド面との間の光路中に、さらなる絞り（７．１，７．２，７．４，７．５，７．６，７．７）を備えていることを特徴とする照明光学系。
【請求項２３】
微小電子部品を製造するための投影露光装置であって、
請求項１から請求項２２のいずれか１項に記載の照明光学系と、
構造を保持するマスクと、
投影光学系（２６）と、
感光性の対象物とを備え、前記構造を保持するマスクが前記感光性の対象物に結像されるように構成されている投影露光装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の投影露光装置を用いて微小電子部品、特に半導体部品を製造するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体面とフィールド面とを有する１００ｎｍ以下の波長のための照明光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の線幅をさらに低減、特にサブミクロン領域まで低減できるようにするには、マイクロリソグラフィに用いられる光の波長を低減することが必要である。例えば、１００ｎｍよりも短い波長の利用、例えば、軟Ｘ線を用いたリソグラフィ、いわゆる極短紫外（ＥＵＶ）リソグラフィが考えられる。
【０００３】
ＥＵＶリソグラフィは、将来有望な未来のリソグラフィ技術である。ＥＵＶリソグラフィ用の波長として、現在、開口数０．２〜０．３として、１１〜１４ｎｍの範囲の波長、特に１３．５ｎｍが検討されている。ＥＵＶリソグラフィにおける像質（像の品質）は、一方では投影光学系によって、他方では照明光学系によって決定される。照明光学系に求められることは、構造を保持するマスク、いわゆるレチクルが配置されるフィールド面のできるだけ均一な照明が利用できるようにすることである。投影光学系は、感光性の対象物が配置されるいわゆるウェハ面と呼ばれる像面に上記フィールド面を結像させる。
ＥＵＶリソグラフィ用の投影露光装置は、反射型の光学素子を用いて形成されている。ＥＵＶ投影露光装置のフィールド（照射野）の形状は、通常、アスペクト比の高い２ｍｍ（幅）×２２〜２６ｍｍ（弧長）のリングフィールド（環状フィールド）とされている。投影系（Projektionssystem）は、普通、走査方式で操作される。ＥＵＶ投影露光装置に関しては、開示文献としての非特許文献１〜４に示されている。これらの開示内容は、本願に包括的に取り入れられている。
【０００４】
１００ｎｍより小さな波長に用いられる照明光学系の場合、問題は次の点にある。つまり、このような照明光学系の光源は、光を放射するが、この照射光が投影露光系のウェハ面内の感光性物体を所望しない状態で照明する結果になりかねず、しかもこれにより、例えば多層膜反射鏡といった照明光学系の光学的なコンポーネントが加熱されてしまうのである。
【０００５】
要らない光をフィルターで取り去るために、１００ｎｍ以下の波長に用いられる照明光学系内に、例えばジルコンからなる透過フィルターが用いられる。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。しかも、この種のフィルターは、熱負荷によってすぐ壊れてしまうおそれがある。
【非特許文献１】
W. Ulrich, S, Beiersdoerfer, H. J. Mann, "Trends in Optical Design of Projection Lenses for UV- and EUV-Lithography" in Soft X Ray and EUV Imaging Systems
【非特許文献２】
W. M. Kaiser, R. H. Stulen (Hrsg), Proceedings of SPIE, Vol. 4146 (2000), p. 13-24
【非特許文献３】
M. Antoni, W. Singer, J. SchuItz, J. Wangler, I. Escudero-Sanz, B. Kruizinga, "Illumination Optics Design for EUV-Lithography" in Soft X Ray and EUV Imaging Systems
【非特許文献４】
W. M. Kaiser, R. H. Stulen (Hrsg), Proceedings of SPIE, Vol. 4146 (2000), p. 25-34
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、１００ｎｍ以下の波長、とりわけ極短紫外線領域（EUV領域）に用いられる照明光学系を提供し、上記の問題点を回避できるようにすることにある。さらに、このような照明光学系のコンポーネントは、構造が簡単で製造が容易でなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明により、この課題は、複数の単一回折格子を持つ少なくとも一つの回折格子素子を備えており、このとき、この単一回折格子が該単一回折格子に一つ一つ対応させられた一つの格子周期を有し、さらに、少なくとも一つの実体のある物理的な絞り（物理的絞り）を絞り面内に備えており、このとき、この絞りが物体面からフィールド面に至る光路中において上記回折格子素子の下流側に後置されている照明光学系により解決される。
【０００８】
例えば反射型回折格子、とりわけ、全体効率６０％のエシェレット格子といった回折格子素子は、シンクロトロン放射光源用モノクロメータの構成から、かなり以前から知られるものであって、優れた経験の蓄積、とりわけ、非常に高いフラックスの場合における経験の蓄積がある。
【０００９】
回折格子における振る舞いは、以下の回折格子の式によって記述される。なお、ここで、格子周期をｐ、回折次数をｎ、表面接線に対する入射角をαｉ、表面接線に対する回折角をαｔ、そして波長をλとする。
【００１０】
【数１】
2004528726.tif 000003
【００１１】
集束もしくは発散する光を考える場合には、格子（回折格子）の光学的な作用に注意を払わなければならない。
【００１２】
モノクロメータにおける回折格子の利用に関しては、以下の出版物に示されており、これらの開示内容は、本願に包括的に取り入れられている：
H. Petersen, C. Jung, C. Hellwig, W. B. Peatman, W. Gudat : "Review of plane grating focusing for soft x-ray monochromators", Rev. Sci. Instrum. 66(1), January 1995
M. V. R. K. Murty : "Use of convergent and divergent illumination with plane gratings", Journal of the Optical Society of America, Vol. 52, No. 7, july 1962, S. 768-773
T. Oshio, E. Ishiguro, R. Iwanaga : "A theory of new astigmatism- and coma-free spectrometer", Nuclear Instruments and Methods 208 (1993) 297-301
である
【００１３】
さて、本発明者らは、個々の回折の次数ならびに波長が互いに明確に分離されれば、１００nm以下の波長に用いられる照明光学系内で分光学的な濾過（フィルタによる選別）を行なうことを目的として、物体面からフィールド面に至る光路内に回折格子素子を用いることが可能であることを見出した。
【００１４】
これは、集束する光束では最も容易である。この場合、焦点には、ピントが合った像、つまりは有限直径の光源像が来る。もちろん、組み立て長さ寸法が長くなりすぎないように、集束された光線対して所定の開口を選ばなければならない。ただ、より大きな開口の光線束の場合には、格子の設計が一層難しくなるか、あるいは、収差がさらに大きくなる。
【００１５】
個々の回折次数が分離されるという要件を満たそうとすると、回折格子素子は、例えば、連続的に変わる格子定数とか、あるいは、湾曲した表面上に形成される等といった複雑な構成になってしまう。このような格子は、相当の手間とコストをかけてようやく作製することができる。
かくして本発明者らは、例えば連続的に変化する格子定数を有するといった回折格子素子の代わりに、複数の単一回折格子を使用する場合でも、個々の回折次数を分離して十分な結像品質が得られることを見出した。
【００１６】
上記単一回折格子は、入射する光線の方向に、互いに重ね合わされるようにして、あるいは順番に並べられるようにして配置されていることが好ましい。上記単一回折格子は、本発明の第一の実施形態において、異なる格子周期を有する回折格子とすることができる。
【００１７】
これとは別の実施形態において、単一回折格子は、互いに相対的に傾けられた状態で配置されている。
【００１８】
順番に並べられて配置された単一回折格子の場合には、入射する光線とは反対の側に、冷却装置を設けることができる。このようにして、回折格子の許容できない加熱を阻止することができる。
【００１９】
単一回折格子は、一つの回折次数において最大効率が得られるように最適化されるブレーズ格子として設けられていることが好ましい。ブレーズ格子については、例えば「Lexikon der Optik（光学辞典）」、Heinz Haferkorn 編、VEB Bibliographisches Institut, Leipzig（ライプチッヒ） 1990, ４８〜４９ページに記載されている。ブレーズ格子は、概ね三角形の溝断面形状に特徴がある。
【００２０】
上述したように、上記回折格子素子を用いれば、異なる回折次数と波長を互いにはっきり分離できる。
【００２１】
本発明による上記少なくとも一つの物理的絞りは、１００ｎｍを大幅に上回る波長を持つ迷光が、０次の回折次数を介して照明光学系内に達することを防ぐのに用いられる。少なくとも一つの物理的絞りは、０次の回折次数の光を概ね遮断する。
【００２２】
特に好ましいのは、回折格子と物理的絞りとによって、該物理的絞りの後方の光線が７〜２５ｎｍの範囲の波長を有している場合である。
【００２３】
好適にも、照明光学系は、集束する光束を生成するための集光器ユニットを備えており、この集束された光束が上記回折格子素子上に入射する。
【００２４】
とりわけ好ましいのは、ｎ次（｜ｎ｜≧１）の回折次数の光束の焦点が、物理的絞りの位置、もしくはこの物理的絞りの近傍に来ることである。
【００２５】
絞り面内の物理的絞りへの、あるいは、後続の光学素子への過大な熱的負荷を回避するために、所望しない光線の一部を、照明光学系内のさらなる絞りによってフィルターにかけて落としてしまうことができる。
【００２６】
照明光学系の他にも、本発明は、上述の照明光学系を有する投影露光装置、ならびに微小電子部品を製造するための方法も提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明を図面に基づき詳述する。
【００２８】
図１には、照明光学系の光路中に複数の単一回折格子９を有する回折格子素子が示されている。単一回折格子９は、光線方向に順番に配置されている。光源３の光は、集光するコンポーネント（構成要素）、集光器５により集められる。集光器５は、本実施形態においては、光源３の像を作る楕円面反射鏡とされている。コリメートされた光束は、集光器５の後ろ側でＮＡ＝０．１の開口を有して、回折格子素子上で斜入射状態で偏向され、これにより、実体的な物理的絞り７．３の絞り面内もしくはその近傍に光源の中間像が来るようになっている。
【００２９】
所望の回折次数（本実施形態では、−１次の回折光１６）の焦平面内にある、円形の開口部を持つ物理的絞り７．３に加わる熱的負荷を低減するために、物理的絞り７．３の上流側に配置された部分絞り７．１，７．２によって、入って来て欲しくない光線を予めフィルタにかけて落としてしまうことができる。これらの絞り７．１，７．２は、図示されていないものの、さらに冷却することができる。例えば、背面側の冷却によって回折格子素子１も冷却されていてもよい。次々に並べて配置された複数の単一回折格子９を有する回折格子素子１の背面側冷却装置８は、供給口及び排出口１０．１，１０．２を有する液体式冷却装置とされていることが好ましい。回折格子素子１および物理的絞り７．３により、光源のあらゆる波長を含んだ０次光が、本発明に係る照明光学系内で上手く完全に遮断される。さらには、−１次光以外の全ての高次光も遮断される。
【００３０】
以下に、順に並べて配置された単一回折格子９の本願に係る構成に関して、離散的な格子周期（格子間隔）について述べる。
【００３１】
導出にあたって、反射型の結像光学系を用いることにする。この場合には、光学系は、虚の中間像（０次光に相当）からの光を実像（＋１次光もしくは−１次光に相当）に結像させる。このとき、解は、双曲面によって与えられる。
【００３２】
一つの平面内に形成された回折格子素子は、かくして、理想的には、双曲面群とこの平面との交点によって与えられるような格子溝を有していなければならない。ここで、双曲面群は、複数の双曲線により定義され、これらの双曲線は、反射鏡無しでの焦点とｎ次との間の点対点結像に対して光路差ｎ×πを有している。
【００３３】
本発明者らは、すれすれの浅い入射角のもとでなら、光学作用を持つこの回折格子素子は、順番に並べられて、もしくは重ね合わせられて配置された複数の単一回折格子のアレイによって、照明光学系の結像品質に容認できないような悪影響をもたらすことなく、充分上手く解決することができるということを認識するに至った。
【００３４】
本発明の回折格子素子を形式的に導出するために用いられるパラメータは、図２に与えられている。
【００３５】
ここで示されているのは、
αｉ：回折格子素子上に光線が入射するときの角度
αｔ：回折格子素子から光線が回折されるときの角度
ｈ，ｈ′：像の位置の高さ
【００３６】
角度αｉで回折格子素子１上に入射した特定の光線は、角度αｔで０次回折光となって反射される。この光線に対して、１次の回折次数の光は、焦点における光源の像の直径を考慮しても、これらの回折次数の光を分離できる程に離れていなければならない。こうすれば、焦点が来る面内に絞り７．３を配置することによって、全ての波長を含んだ０次の回折次数光を完全に遮断することができる。
【００３７】
格子表面に対する１次の回折次数（回折次数光）の光線角αｔは、αｉと比較して、Δαだけ大きいか、あるいは小さい。このとき：
【００３８】
【数２】
2004528726.tif 000004
【００３９】
であり、
Ｄ：フィルタ面内における、０次の回折次数からの所望の回折次数の距離
ｌ：格子を有する反射鏡上の反射位置と像点との間の隔たり。
【００４０】
中心の光線（以下、主光線と呼ぶ）に関して、入射角は、αｉ（０）であるものとする。これから、像位置の高さｈ及びｈ′を算出することができる。同じように、主光線の、反射鏡との交点に対する像位置のｚ座標が求められる。
【００４１】
【数３】
2004528726.tif 000005
【００４２】
さて、他の光線のそれぞれは、自身の角度αｉ、０次に関する長さｌ（αｉ）及び１次に関する長さｌ′（αｉ）、さらに、新たなｚ座標ｚ′（αｉ）＝ｚ（αｉ）−ｄｚにより特定することができる。なお、このときｈ′（αｉ）＝ｈ′＝一定が成り立つ。ｌ′（αｉ）及びｚ′（αｉ）の値から、局所的な回折角が次のように求められる：
【００４３】
【数４】
2004528726.tif 000006
【００４４】
格子周期Ｐは次のように求められる：
【００４５】
【数５】
2004528726.tif 000007
【００４６】
以下に、順に並べて配置された複数単一回折格子を有する格子スペクトルフィルタに関して、２つの実施形態を取りあげる。このとき、これら単一回折格子の格子周期は異なっている。単一回折格子は、格子を冷却するために一平面内に配置されることが特に好ましい。というのも、背面側において例えば冷却路といった冷却トラップを回折格子に設けることができるからである。αｉ、αｔ、ｚ軸に沿った開始地点と終了地点、ならびに、順に並べて配置された複数単一回折格子から出来ている回折格子素子のブレーズの深さに関する値が、表１及び表２に与えられている。ブレーズの深さの定義に関しては、図８に関する以下の説明に示されている。
【００４７】
表１は、２１個の直線格子に関する実施例を示す。
【００４８】
【表１】
2004528726.tif 000008
【００４９】
表２は、３１個の直線格子に関する実施例を示す。
【００５０】
【表２】
2004528726.tif 000009
【００５１】
以下のパラメータが前もって与えられている：
絞り面内における、−１次の回折次数の、０次の回折次数からの距離：Ｄ＝１０ｍｍ
主光線上での格子−焦点の距離：ｌ０＝３８０ｍｍ
ビーム（光束）の開口数：ＮＡ＝０．１
最大反射角：αmax＜２０°
最小格子周期：Ｐ＞１μｍ
回折次数：ｎ＝−１
【００５２】
単一回折格子は、いわゆるブレーズ格子として形成されている。つまり、単一回折格子は、所望の回折次数で最大効率となるように最適化されている。これは、三角形の溝断面形状（プロファイル）によって概ね実現することができる。スカラ近似（skaIare Naeherung）で理想的なブレーズ深さＢは、この場合次のように求められる：
【００５３】
【数６】
2004528726.tif 000010
【００５４】
図３には、単一回折格子の格子周期が入射角との関係で示されている。これらの点は、表２に係る３１個の単一回折格子を有する実施形態の不連続で離散的な値を表している。
【００５５】
図４Ａ及び図４Ｂは、絞り面内での、１３．５ｎｍの波長設計値の場合の−１次の回折次数による点像のスポットダイアグラムを示し、このとき、図４Ａは２１個の、図４Ｂは３１個の単一回折格子による場合に対応している。回折格子素子を離散化（不連続化）することで、ｙ方向に若干大きくなってしまっていることが分かるが、その大きさは、特にＮ＞３０の格子では±０．５ｍｍ未満で無視できるほど小さい。光源像は、この量だけｙ方向に大きくなっている。図４Ａ及び図４Ｂに示された基準目盛りは、ｘ方向のスケーリングだけでなく、ｙ方向のスケーリングにも関するものである。
【００５６】
製作の手間を省くために、本発明のさらなる実施形態において提案される点として、格子セグメントは、同一に形成されているが、ただ傾斜角を付けて傾けられ、これにより、所望の回折次数が目的の方向に向けられるようになっている。こうして、最も簡単な場合には、分光フィルタを同一の複数単一回折格子からなるアレイによって構成することができる。
【００５７】
このような回折格子素子が図５に示されている。回折格子素子１は、入射面Ｅに対して傾けられた複数の単一回折格子９を備えている。
【００５８】
一定の格子周期における単一回折格子の傾斜角を算出するために、図６Ａ及び図６Ｂに示されるラウエ作図法を利用することができる。以下用いられる符号は、これらの図から得られる。
【００５９】
既知の角度を用いて：
【００６０】
【数７】
2004528726.tif 000011
【００６１】
により傾斜角βに対して以下の結果が得られる：
【００６２】
【数８】
2004528726.tif 000012
【００６３】
角度σｉとσｔとは、ラウエ方程式を介して格子周期Ｐと関係付けられている：
【００６４】
【数９】
2004528726.tif 000013
【００６５】
式（９）を用いて式（１１）を解くと以下の結果が得られる：
【００６６】
【数１０】
2004528726.tif 000014
【００６７】
ここで；
【００６８】
【数１１】
2004528726.tif 000015
【００６９】
これにより、単一回折格子の傾斜角βを計算することができる。表３には、４０個の単一回折格子を有する実施例が示されている。この場合、以下のパラメータが予め与えられている：
絞り面内における、−１次の回折次数の、０次の回折次数からの距離：Ｄ＝１４ｍｍ
主光線上での格子−焦点の距離：ｌ０＝４１２ｍｍ
ビーム（光束）の開口数：ＮＡ＝０．１
最大反射角：αmax＜２０°
回折次数：ｎ＝−１
【００７０】
【表３】
2004528726.tif 000016
【００７１】
図６ｃには、単一回折格子の傾斜角が入射角αｉとの関係で示されている。これらの点は、表３に係る４０個の単一回折格子を有する実施形態の不連続で離散的な値を表している。
【００７２】
図７は、絞り面内での、−１次の回折次数による点像のスポットダイアグラムを示している。その大きさは、Ｌ±０．５ｍｍで無視できるほど小さい。光源像は、この量だけｙ方向に大きくなっている。図７に示された基準目盛りは、ｘ方向のスケーリングだけでなく、ｙ方向のスケーリングにも関するものである。
【００７３】
表１、表２、及び表３の実施例に係る回折格子分光フィルタを用いれば、約１７ｎｍを上回る波長を略完全にフィルタで落としてしまうことができる。それより短い波長は、例えば１３ｎｍの所望のＥＵＶ波長まで、部分的にのみフィルタを通される。これにより、投影光学系の反射鏡への熱負荷を著しく低減することができる。
【００７４】
一平面内もしくは傾けた状態で順に並べて単一回折格子９を配置する代わりに、複数の単一回折格子を互いに重ね合わせた状態で配置してもよい。互いに重ね合わせた構成にすることで、図９に示されるような回折格子分光フィルタ１が得られる。各平面の単一回折格子には、符号９．１，９．２が付されている。図１の実施形態におけるものと同じ部材には、同じ符号を付す。互いに重ね合わせて配置された格子は、異なる格子周期を持つことができるか、もしくは相対的に互いに傾けて配置することができる。
【００７５】
最適の回折効率を有する回折格子素子を得るために、回折格子素子の単一回折格子は、ブレーズ格子として形成されていることが好ましい。
【００７６】
図８には、略三角形状の溝断面形状を有するブレーズ回折格子（ブレーズ格子）が示されている。符号１１は、ブレーズ格子として設けられた格子周期Ｐを有する直線格子９上に入射する光線を表し、符号１２は、格子上で０次に反射される光線を、さらに、符号１６は、−１次に回折される光線を表している。式（８）に示されるブレーズ深さは、角度に依存するため、理想的には、回折格子素子の各単一回折格子は、異なるブレーズ深さＢを有している。
【００７７】
局所的なブレーズ角及びそれに伴う局所的な溝の深さが、式（８）に与えられるように格子上での位置とともに変化する回折格子素子１を用いると、図１０に示す最大効率が得られる。これは、−１次の回折効率η（−１）がブレーズ深さの関数であるためである。図１０に示されるように、回折効率η（−１）は、用いられる材料に依存する。
【００７８】
図１０において、符号１００は、波長λ＝１３．５ｎｍにおけるルテニウムに対する回折効率η（−１）を表し、符号１０２はパラジウムに対する、符号１０４はロジウムに対する、そして符号１０８は金に対する回折効率η（−１）を表している。
【００７９】
図１０から分かるように、ルテニウムを用いると、最大効率０．７を得ることが出来る。しかしながら、長期的な特性に優れたパラジウムもしくはロジウムによってコーティングすると、効率η（−１）０．６７と、たった３％しか悪くならない。金は、シンクロトロン放射光用回折格子に普通は利用されるが、曲線１０６から分かるように、λ＝１３．５ｎｍでは、上述の材料に比べて明らかに効率が劣っている。
【００８０】
製造を簡易化するために、ブレーズ深さを同じ（例えば２５ｎｍ）にして全ての単一回折格子を作ることができる。これによれば、それでもまだ全体で５５％、言い換えれば０．５５を上回る回折効率η（−１）が実現される。
【００８１】
図１１には、本発明による回折格子素子１を持つＥＵＶ投影露光装置が示されている。このＥＵＶ投影露光装置は、光源３と、集光する光学コンポーネント、いわゆる集光器５とを備えている。この集光器５は、当該出願人に係る２００１年１月２３日付けで独国特許庁に提出された独国特許出願公開第１０１０２９３４号明細書により、入れ子式集光器として形成されており、上記明細書の開示内容は、本願に包括的に取り入れられている。上記集光器５は、照明光学系の物体面に位置する光源３を、絞り面７．３内もしくはその近傍の２次光源４に結像させる。
【００８２】
例えばレーザ・プラズマ光源もしくは放電プラズマ光源とすることができる光源３は、ここでは、照明光学系の物体面内に配置されている。照明光学系の像面には、１次光源の像（これは２次光源とも呼ばれる）が来る。
【００８３】
回折格子素子１と物理的絞り７．３の間には、不要の波長、特に３０ｎｍより大きな波長の光を遮断するために、絞り７．１，７．２が追加的に配置されている。本発明により、絞り７．３の面には、−１次回折光の焦点が来る。つまり、光源３は、集光器と回折格子分光フィルタとを介して、−１次回折光において略非点収差無く絞り７．３の面に結像される。他の全ての次数の回折光の結像では、非点収差がある。
【００８４】
さらに、投影光学装置の照明光学系は、環状のフィールドを形成してフィールド面２２を照明するための光学系２０を備えている。この光学系は、フィールドの均一照明のための混合ユニットとして、２つの切子面反射鏡２９．１，２９．２ならびに２つの結像反射鏡３０．１，３０．２、そしてフィールドを形成する斜入射型反射鏡３２を備えている。この光学系の中に、迷光を抑えるための付加的な絞り７．４，７．５，７．６，７．７が設けられている。
【００８５】
いわゆるフィールド切子面反射鏡である第１の切子面反射鏡２９．１は、複数の２次光源を、いわゆる瞳切子面反射鏡である第２の切子面反射鏡２９．２の面内もしくはその近傍に生成する。後続の結像光学系は、照明光学系の射出瞳３４（投影光学系２６の入射瞳に位置している）内に上記瞳切子面反射鏡２９．２を結像させる。第１及び第２の切子面反射鏡２９．１，２９．２の個々の切子面の傾斜角は、このとき、第１の切子面反射鏡２９．１の各フィールド切子面の像が照明光学系のフィールド面２２で重なるようにすることで、結果的に上記フィールド面２２に位置する構造を保持するマスクが十分均一に照明され得るように設けられている。リングフィールド（環状のフィールド）のセグメントは、かするような入射角で機能するフィールド形成用斜入射型反射鏡３２によって形成される。
【００８６】
切子面が２重に設けられた照明光学系は、例えば、米国特許第６１９８７９３号明細書に開示されている。結像及びフィールドを形成するコンポーネントは、ＰＣＴ／ＥＰ／００／０７２５８に開示されている。これらの文献の開示内容は、本願明細書に包括的に取り入れられている。
【００８７】
フィールド面２２内に配置された構造を保持するマスクは、レチクルとも呼ばれ、投影光学系２６によってフィールド面２２の像面２８に結像される。投影光学系２６は、６反射鏡型の投影光学系とされている。この投影光学系は、例えば、当該出願人に係る２０００年１２月１３日付けで米国特許庁に提出された米国特許出願第６０／２５５２１４号明細書、もしくは独国特許出願公開第１００３７８７０号明細書に開示されている。これらの開示内容は、本願明細書に包括的に取り入れられている。像面２８には、照明すべき対象物、例えばウェハなどが配置されている。
【００８８】
本発明により、不要の波長を１次光源の後ろで選別することができる照明光学系が初めて得られた。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】照明光学系の集光ユニットの光路中に順番に並べられて配置された複数単一回折格子と絞りとを有する回折格子素子の構成を示す図である。
【図２】入射角に依存する格子周期を導出するため、もしくは傾きの角度を導出するための符号を付けて回折格子素子を示す図である。
【図３】入射角に依存する単一回折格子の格子周期を示す図である。
【図４Ａ】２１個順に並べて配置された格子周期の異なる直線格子による、照明光学系の絞り面におけるスポットダイアグラムを示すである。
【図４Ｂ】３１個順に並べて配置された格子周期の異なる直線格子による、照明光学系の絞り面におけるスポットダイアグラムを示すである。
【図５】入射面に対して４０°傾けられた直線格子を有する回折格子素子を示す図である。
【図６Ａ】図５の回折格子の傾斜角度を算出するためのラウエ条件の作図法について説明するための図である。
【図６Ｂ】図５の回折格子の傾斜角度を算出するためのラウエ条件の作図法について説明するための図である。
【図６Ｃ】入射角に依存する単一回折格子の傾斜角度を示す図である。
【図７】様々に傾けられた直線格子を持つ回折格子素子による、照明光学系の絞り面におけるスポットダイアグラムを示すである。
【図８】ブレーズ格子を示す図である。
【図９】互いに重ね合わされるようにして配置された直線格子を持つ回折格子素子を示す図である。
【図１０】ブレーズ格子として異なる材料から形成された回折格子素子に関する最大可能な回折効率を示す図である。
【図１１】本発明に係る照明光学系を有するＥＵＶ投影露光装置を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１・・・回折格子素子
３・・・光源
４・・・２次光源
５・・・集光器
７．１，７．２，７．３，７．４，７．５，７．６，７．７・・・照明光学系の絞り
８・・・冷却装置
９，９．１，９．２・・・単一回折格子
１０．１，１０．２・・・冷却装置の供給口と排出口
１１・・・入射光線
１２・・・０次に回折される光線
１６・・・−１次に回折される光線
２０・・・光学系
２２・・・フィールド面
２６・・・投影光学系
２８・・・フィールド面の像面
２９．１，２９．２・・・切子面反射鏡
３０．１，３０．２・・・結像反射鏡
３２・・・フィールド形成用反射鏡
３４・・・照明光学系の射出瞳
１００，１０２，１０４，１０６・・・異なる材料における回折効率η（−１）
【図２】
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【図３】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004528726.tif 000092
【国際調査報告】
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2004528726.tif 000094
2004528726.tif 000095
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