(57)【要約】１次光源、第１の光学コンポーネント、第２の光学コンポーネント、像面、及び射出瞳を設けて照明光学系を構成した。第１の光学コンポーネントに、像面内に結像される複数の第１のラスタ素子を有する第１の光学素子を設けて、像面内のフィールド上で少なくとも一部重ね合わせられる複数の像が光学素子によって生成されるようにし、さらに第２の光学コンポーネントによって射出瞳内に結像される複数の２次光源に、１次光源を変換するようにした。第１のラスタ素子を矩形状にし、フィールドを輪帯のセグメントに成形するための第１のフィールド反射鏡と、第２のフィールド反射鏡とを設けて第２の光学コンポーネントを構成した。このとき、複数の光線の各々が７０°よりも大きな入射角で第１のフィールド反射鏡と交わり、２５°よりも小さな入射角で第２のフィールド反射鏡に交わるように構成した。
2004510345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１９３ｎｍ以下の波長を用いる特にマイクロリソグラフィ用の照明光学系であって、
１次光源（７００１，７１０１，７５０１，７６０１，７７０１，８３０１，８４０１）と、
第１の光学コンポーネントと、
第２の光学コンポーネント（７０２１，７１２１，７５２１，７６２１，８３２１，８４２１）と、
像面（７０２９，７１２９，７２２９，７５２９，７６２９，８３２９，８４２９）と、
射出瞳（７０３３，７１３３，７５３３，７６３３，７７３３，８３３３）とを備え、
前記第１の光学コンポーネントは、前記１次光源（７００１，７１０１，…）を、前記第２の光学コンポーネント（７０２１，…）によって前記射出瞳（７０３３，…）内に結像される複数の２次光源（７００７，７１０７，７２０７）に変換し、
前記第１の光学コンポーネントは、第１の光学素子を備え、この第１の光学素子は、前記像面内に結像される複数の第１のラスタ素子（７００９，７１０９，７２０９，７３０９，７６０９，７７０９，８３０９，８４０９）を有して、前記像面（７０２９，…）内のフィールド（７０３１，７１３１，７２３１，７５３１，７６３１，７７３１，８３３１）上で少なくとも一部重ね合わせられる複数の像を生成し、
前記複数の第１のラスタ素子（７００９，…）は、矩形状とされ、
前記フィールド（７０３１，…）は、輪帯のセグメントとされ、
前記第２の光学コンポーネントは、前記フィールドを前記輪帯の前記セグメントに成形するための負の光学的パワーを持つ第１のフィールド反射鏡（７０２７，７１２７，７５２７，７６２７，７７２７，８３２７，８４２７）と、正の光学的パワーを持つ第２のフィールド反射鏡（７０２３，７１２３，７５２３，７６２３，７７２３，８３２３，８４２３）とを備え、
複数の光線の各々が７０°よりも大きな入射角で前記第１のフィールド反射鏡（７０２７，…）に交差するとともに、
複数の光線の各々が２５°よりも小さな入射角で前記第２のフィールド反射鏡（７０２３，…）に交差するように構成されている照明光学系。
【請求項２】
請求項１に記載の照明光学系において、
前記第１のフィールド反射鏡（７０２７，…）は、回転対称な反射面の偏心セグメントと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１に記載の照明光学系において、
前記第１のフィールド反射鏡（７０２７，…）は、トロイダル反射面の軸上セグメントと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１から請求項３のいずれか１項に記載の照明光学系において、
前記第２のフィールド反射鏡（７０２３，…）は、回転対称な反射面の偏心セグメントと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から請求項３のいずれか１項に記載の照明光学系において、
前記第２のフィールド反射鏡（７０２３，…）は、トロイダル反射面の軸上セグメントと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１から請求項５のいずれか１項に記載の照明光学系において、
前記第２の光学コンポーネントは、第３のフィールド反射鏡（７６２５，７７２５，８３２５，８４２５）を備えていることを特徴とする照明光学系。
【請求項７】
請求項６に記載の照明光学系において、
前記第３の反射鏡（７６２５，…）は、負の光学的パワー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６に記載の照明光学系において、
前記第１のフィールド反射鏡（７０２７，…）、第２のフィールド反射鏡（７０２３，…）、及び第３のフィールド反射鏡（７６２５，…）は、
（ａ）望遠鏡レンズを形成し、該望遠鏡は、前記複数の２次光源の位置にテレ物体面、
（ｂ）前記照明光学系の前記像面の位置にテレ瞳面、及び
（ｃ）前記射出瞳の位置にテレ像面を有している
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の照明光学系において、
複数の光線の各々が、２５°よりも小さい入射角で前記第３のフィールド反射鏡（７６２５，…）に交差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１０】
請求項６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、
前記第３のフィールド反射鏡（７６２５，…）は、回転対称な反射面の偏心セグメントとされていることを特徴とする照明光学系。
【請求項１１】
請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載の照明光学系において、
前記第３のフィールド反射鏡（７６２５，…）は、トロイダル反射面の軸上セグメントとされていることを特徴とする照明光学系。
【請求項１２】
請求項６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、
前記第１のフィールド反射鏡（７０２７，…）、第２のフィールド反射鏡（７０２３，…）、及び第３のフィールド反射鏡（７６２５，…）は、非共軸の無心系を形成し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、
前記第２の光学コンポーネントは、２５°よりも小さな入射角を有する偶数個の直入射型の反射鏡を備え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、
前記第１の光学コンポーネントは、複数の第２のラスタ素子（７０１５，７１１５，７２１５，７５１５，７６１５，７７１５，８３１５，８４１５）を有する第２の光学素子さらに備え、
前記複数の第１のラスタ素子（７００９，…）のそれぞれが、これら複数の第２のラスタ素子（７０１５，…）の一つに対応し、
前記複数の第１のラスタ素子（７００９，…）のそれぞれは、対応する前記複数の第２のラスタ素子（７０１５，…）の一つに向けて、前記複数の入射する光線束を偏向するように設け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１４に記載の照明光学系において、
前記複数の第２のラスタ素子（７０１５，…）および前記第２の光学コンポーネントは、前記対応する第１のラスタ素子（７００９，…）を前記像面（７０２９，…）内に結像させるように設けられていることを特徴とする照明光学系。
【請求項１６】
請求項１４または請求項１５に記載の照明光学系において、
前記複数の第２のラスタ素子（７０１５，…）は、凹面鏡と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１から請求項１６のいずれか１項に記載の照明光学系と、
前記像面（７０２９，…）に配置されているレチクル（８４６７）と、
保持機構（８４７５）上の感光性物体（８４７３）と、
前記感光性物体（８４７３）上に前記レチクル（８４６７）を結像させる投影光学系（８４７１）と、
を備えてなるマイクロリソグラフィ用の投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１９３ｎｍ以下の波長で用いられる照明光学系ならびに斯かる照明光学系を備えた投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、１９３ｎｍよりも短い波長では、非常に深い紫外線（ｖｅｒｙ ｄｅｅｐ ＵＶ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を用いたリソグラフィ、いわゆる真空紫外（ＶＵＶ）（Ｖｅｒｙ ｄｅｅｐ ＵＶ）リソグラフィ、あるいは、軟Ｘ線（ｓｏｆｔ ｘ−ｒａｙ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を用いたリソグラフィ、いわゆる極短紫外（ＥＵＶ）（ｅｘｔｒｅｍｅ ＵＶ）リソグラフィが考えられる。
【０００３】
米国特許第５，３３９，３４６号明細書から、極短紫外線（ＥＵＶ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を用いるリソグラフィ装置のための照明光学系が公知となっている。レチクル面内を一様に照明して瞳を満たすために、米国特許第５，３３９，３４６号明細書は、対称に配置された少なくとも４対の反射切り子面を有して集光レンズとして構成されたコンデンサを提案している。光源としてプラズマ光源が用いられている。
【０００４】
米国特許第５，７３７，１３７号明細書には、コンデンサ反射鏡を備えたプラズマ光源を用いる照明光学系が開示されている。この明細書では、照明対象のマスクないしレチクルは、球面反射鏡を用いることによって照明される。
【０００５】
米国特許第５，３６１，２９２号明細書は、プラズマ光源が設けられた照明光学系を開示しており、点状のプラズマ光源は、中心からずらされて偏心配置された５個の非球面反射鏡を有するコンデンサによって、輪帯照明される表面に結像される。
【０００６】
米国特許第５，５８１，６０５号明細書より、複数の凹面ラスタ素子を有するプレートによって光子ビームが複数の２次光源に分割されるような照明光学系が知られている。これにより、均一で一様な照明がレチクル面内に得られる。レチクルは、従来の縮小光学系によって露光対象のウェハ上に結像される。グリッド化された反射鏡には、照明ビーム径路内において、同じように曲げられた素子が正確に設けられている。上述の特許文献の内容は、参照により包括的に取り入れられている。
【０００７】
欧州特許出願公開第０９３９３４１号明細書は、円弧状ないしアーチ形をした照射野（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄ）にわたってＸ線波長の光で表面を照明するための照明光学系および露光装置を開示している。この照明光学系は、各々複数の反射素子を有する第１および第２のオプティカルインテグレータを備えている。これら第１および第２のオプティカルインテグレータは、該第２のオプティカルインテグレータの複数の反射素子の位置に複数の光源像が形成されるように対向配置されている。欧州特許出願公開第０９３９３４１号明細書によれば、フィールド面内にアーチ形の照射野を形成するために、第１のオプティカルインテグレータの反射素子は、アーチ形の照射野と相似のアーチ形をしている。このような反射素子は、製造が複雑である。
【０００８】
欧州特許出願公開第１０２６５４７号明細書も、二つのオプティカルインテグレータを有する照明光学系を開示している。欧州特許出願公開第０９３９３４１号明細書の光学系と同様に、第１のオプティカルインテグレータの反射素子は、フィールド面内にアーチ形状の照射野を形成するためにアーチ形をしている。
【０００９】
欧州特許出願公開第０９５５６４１号明細書には、二つのオプティカルインテグレータを有する光学系が開示されている。これらのオプティカルインテグレータは、各々複数のラスタ素子を備えている。第１のオプティカルインテグレータのラスタ素子は、矩形状とされている。フィールド面内の円弧状のフィールドは、少なくとも一つの斜入射型のフィールド反射鏡によって形成される。上述の特許出願は、参照により包括的に取り入れられている。上述の全ての照明光学系は、照明光学系の径路長（ｔｒａｃｋ−ｌｅｎｇｔｈ）が大きいという欠点を有している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本発明の課題は、従来技術による上記照明光学系の欠点を克服し、１９３ｎｍ以下の波長を用いた最先端のリソグラフィに対する要求を満たして非常にコンパクトな大きさのマイクロリソグラフィ用の照明光学系を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のこの課題は、請求項１の特徴を有する照明光学系および請求項１７に記載の投影露光装置によって解決される。
【００１２】
上記光学系は、照明光学系の像面内に配置されてパターンが設けられたレチクルを照明する。このレチクルは、投影光学系によって感光性基板上に結像されることになる。反射型のリソグラフィシステムにおいて、レチクルは、円弧状のフィールドを用いて照明されるが、このとき、フィールド内において、例えば±５％よりも優れた走査エネルギー分布の所定の一様性が要求される。この走査エネルギーは、走査方向における光の強度に関する線積分として定義されるものである。さらなる要求は、投影光学系の入射瞳の位置にある照明光学系の射出瞳の照明である。略フィールドに依らない射出瞳の照明が要求される。
【００１３】
１００ｎｍから２００ｎｍまでの間の波長に対して通常用いられる光源は、エキシマレーザであり、例えば、１９３ｎｍに対してはＡｒ−Ｆレーザ、１５７ｎｍに対してはＦ２レーザ、１２６ｎｍに対してはＡｒ２レーザ、１０９ｎｍに対してはＮｅＦレーザである。この波長領域における光学系に対しては、ＳｉＯ２、ＣａＦ２、ＢａＦ２ないしその他のクリスタリットからなる屈折型のコンポーネントが用いられる。光学材料の透過率は、波長が短くなるとともに低下するので、照明光学系は、反射型と屈折型のコンポーネントの組み合わせで構成される。１０ｎｍから２０ｎｍまでの間のＥＵＶ波長領域内の波長に対しては、上記の投影露光装置は、全反射型（ａｌｌ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）として構成される。典型的なＥＵＶ光源は、レーザ生成プラズマ光源（Ｌａｓｅｒ−Ｐｒｏｄｕｃｅｄ−Ｐｌａｓｍａ−ｓｏｕｒｃｅ）、ピンチプラズマ光源（Ｐｉｎｃｈ Ｐｌａｓｍａ−Ｓｏｕｒｃｅ）、ウィグラー光源（Ｗｉｇｇｌｅｒ−Ｓｏｕｒｃｅ）、アンジュレータ光源（Ｕｎｄｕｌａｔｏｒ−Ｓｏｕｒｃｅ）である。
【００１４】
上記の１次光源の光は、第１の光学素子に向けられる。ここで、第１の光学素子は、第１の光学コンポーネントの一部とされている。第１の光学素子は、複数の第１のラスタ素子として編成されており、上記１次光源を複数の２次光源へと変換する。第１のラスタ素子のそれぞれが一つの２次光源に対応し、第１のラスタ素子に交差する全ての光線から規定される入射光線束を、当該対応する２次光源集束にさせる。２次光源は、照明光学系の瞳面内、ないしこの面の近傍に配置される。照明光学系の像面と瞳面との間には、第２の光学コンポーネントが設けられ、照明光学系の射出瞳内に２次光源を結像させるようになっている。照明光学系の射出瞳は、後続の投影光学系の入射瞳に対応している。照明光学系の射出瞳内の２次光源の像は、それ故、３次光源と呼ばれている。
【００１５】
第１のラスタ素子は、像面内に結像される。このとき、これらの像は、照明されるべきフィールド（ｆｉｅｌｄ）上で少なくとも一部重ね合わせられる。このため、第１のラスタ素子は、フィールド用ラスタ素子（ｆｉｅｌｄ ｒａｓｔｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）もしくはフィールド用ハニカム（ｆｉｅｌｄ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）として知られている。
【００１６】
フィールド用ラスタ素子は、矩形状とされていることが好ましい。矩形状のフィールド用ラスタ素子は、相互にずらされている複数の列の中にこれらのフィールド用ラスタ素子を配置できるという利点を有している。これらのフィールド用ラスタ素子は、照明されるべきフィールドに応じて、５：１から２０：１の範囲の辺のアスペクト比を有している。矩形状のフィールド用ラスタ素子の長さは、通常１５ｍｍから５０ｍｍの間とされ、幅は１ｍｍから４ｍｍの間とされている。
【００１７】
矩形状のフィールド用ラスタ素子によって像面内の円弧状のフィールドを照明するために、照明光学系の第２の光学コンポーネントは、矩形状のフィールド用ラスタ素子の矩形状の像を円弧状の像に変換するための第１のフィールド反射鏡を備えていることが好ましい。この弧の長さは、通常８０ｍｍから１０５ｍｍの範囲とされ、半径方向の幅は、５ｍｍから９ｍｍの範囲とされている。矩形状のフィールド用ラスタ素子の矩形状の像は、負の光学的パワーを有する斜入射型の反射鏡とされた第１のフィールド反射鏡による円錐反射（ｃｏｎｉｃａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を用いて変換することができる。言い換えれば、円弧状の像が得られるようにフィールド用ラスタ素子が歪められて結像され、このとき、円弧の半径は、投影光学系のオブジェクトフィールドの形によって決定される。上記第１のフィールド反射鏡は、照明光学系の像面の前側（上流側）に配置されることが好ましく、このとき、自由な作動距離（ｆｒｅｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ）が存在することが必要である。反射型のレチクルを有する構成に対して、この自由作動距離は、レチクルから投影光学系へと伝播する光が第１のフィールド反射鏡によって口径食を受けないように適合させられるものでなければならない。
【００１８】
第１のフィールド反射鏡の表面は、非球面ないし球面にすることが可能な回転対称な反射面の偏心セグメント（ｏｆｆ−ａｘｉｓ ｓｅｇｍｅｎｔ）とされていることが好ましい。保持面（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）の対称軸線は、保持面の頂点を通る。したがって、頂点周りのセグメントは軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）と呼ばれ、頂点を含まない表面の各セグメントは偏心（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）と呼ばれる。保持面は、回転対称であるおかげで、一層簡単に製造することができる。保持面の作製後、上記セグメントが周知の技術によって切り出される。
【００１９】
また、第１のフィールド反射鏡の表面は、トロイダル反射面の軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）セグメントとして形成することもできる。このため、この表面は、局所的に加工処理されなければならないものの、表面処理の前に周囲の形状を作ることができるという長所を有している。
【００２０】
入射光線が第１のフィールド反射鏡上へ入射する地点での面法線に対する該入射光線の入射角は、好適には７０°より大きいものとされているため、第１のフィールド反射鏡の反射率は、８０％より大きい。
【００２１】
第２の光学コンポーネントは、正の光学的パワーを有する第２のフィールド反射鏡を備えている。これら第１及び第２のフィールド反射鏡は、協働して２次光源ないし瞳面をそれぞれ照明光学系の射出瞳へと結像させる。ここで、照明光学系の射出瞳は、投影光学系の入射瞳によって規定される。第２のフィールド反射鏡は、２次光源を有する平面と第１のフィールド反射鏡との間に配置される。
【００２２】
第２のフィールド反射鏡は、非球面ないし球面に設けることができる回転対称な反射面の偏心セグメントとされているか、又はトロイダル反射面の軸上セグメントとされていることが好ましい。
【００２３】
入射光線が第２のフィールド反射鏡上へ入射する地点での面法線に対する該入射光線の入射角は、２５°よりも小さいことが好ましい。反射鏡は、ＥＵＶ波長領域用の多層膜によってコーティングされていなければならないので、入射光線の発散角および入射角は、反射率を高めるためにできるだけ小さいことが好ましく、このとき、反射率は、６５％よりも高くなければならない。
【００２４】
照明光学系の長さを低減するために、フィールドレンズは、第３のフィールド反射鏡を備えていることが好ましい。この第３のフィールド反射鏡は、２次光源を有する平面および第２のフィールド反射鏡の間に配置されることが好ましい。
【００２５】
上記第３のフィールド反射鏡は、負の光学的パワーを有し、上記第２及び第１のフィールド反射鏡と協働して、２次光源の位置における物体面と照明光学系の射出瞳の位置における像面とを有する一つの光学的な望遠鏡光学系を形成し、これにより射出瞳内に上記２次光源を結像させるようになっていることが好ましい。この望遠鏡光学系の瞳面は、照明光学系の像面の位置に配置されている。そのため、２次光源から来る光線束は、望遠鏡光学系の瞳面において、ないしは照明光学系の像面において重ね合わされる。第１のフィールド反射鏡は、主に円弧状フィールドを形成する機能を有し、望遠鏡光学系は、主に負の第３のフィールド反射鏡と正の第２のフィールド反射鏡とによって決まる。
【００２６】
他の実施形態においては、第３のフィールド反射鏡は、第３及び第２のフィールド反射鏡の間の平面において、３次光源を形成する２次光源像を生成するために、正の光学的パワーを有することが好ましい。３次光源は、第２のフィールド反射鏡および第１のフィールド反射鏡によって、照明光学系の射出瞳内に結像される。照明光学系の射出瞳内における３次光源の像は、この場合４次光源と呼ばれる。
【００２７】
３次光源を有する平面は、射出瞳に共役に配置されるため、この平面は、照明モードを変更するためのマスキングブレードを配置したり、あるいは透過フィルタを追加したりするために用いることができる。ビーム径路内におけるこの場所は、自由なアクセスが可能という長所を有している。
【００２８】
第３のフィールド反射鏡は、第２のフィールド反射鏡と同様に、好ましくは、非球面ないし球面に設けることができる回転対称な反射面の偏心セグメントとされているか又はトロイダル反射面の軸上セグメントとされている。
【００２９】
入射光線が第３のフィールド反射鏡上へ入射する地点での面法線に対する該入射光線の入射角は、２５°よりも小さいことが好ましい。直入射型の反射鏡として設けられている第３のフィールド反射鏡を用いることによって、ビーム径路は、照明光学系の全体の大きさをさらにまた小さくするように折曲されることが可能になる。
【００３０】
ビーム径路の口径食を防ぐために、第１、第２、及び第３のフィールド反射鏡は、中心合わせされていない無心系（ｎｏｎ−ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｓｙｓｔｅｍ）に設けられていることが好ましい。複数反射鏡のための共通の対称軸線は存在しない。光軸は、フィールド反射鏡上で用いられる領域の中心同士間を結んでいる線として定義することができ、このとき、光軸は、フィールド反射鏡の位置で、フィールド反射鏡の傾斜角に応じて偏向される。
【００３１】
第２のラスタ素子を有する第２の光学素子を、第１のラスタ素子を有する第１の光学素子の下流側の光路内に挿入することが有利であり、このとき、一つの第１のラスタ素子が第２のラスタ素子の一つに対応するようにする。この場合、第１のラスタ素子の偏向角は、第１のラスタ素子上に入る光線束を、対応する第２のラスタ素子に向けて偏向するように設けられている。
【００３２】
第２のラスタ素子は、好ましくは２次光源の位置に配置され、フィールドレンズと協働して、上記複数の第１のラスタ素子つまり複数のフィールド用ラスタ素子を、照明光学系の像面内に結像するように設けられている。このとき、複数のフィールド用ラスタ素子の像は、少なくとも部分的に重ね合わされる。この第２のラスタ素子は、瞳用ラスタ素子もしくは瞳用ハニカムと呼ばれる。
【００３３】
照明光学系の反射型のコンポーネントの傾斜角を用いれば、コンポーネント間のビーム径路を偏向することができる。従って、光源によって放射されるビーム円錐の方向および像面系（ｉｍａｇｅ ｐｌａｎｅ ｓｙｓｔｅｍ）の方向は、光学系全体に対する要求に応じて調整することができる。好ましい構成は、一の方向にビーム円錐を放射する光源と、この方向に略垂直に向けられた面法線を有する像面とを有している。一実施形態において、光源は水平に放射し、像面は垂直な面法線を有している。アンジュレータやウィグラーといった幾つかの光源は、水平面内だけに放射する。その一方で、レチクルは、重さのために水平に配置されなければならない。従って、ビーム径路は、光源から像面の間で殆ど９０°程偏向されなければならない。３０°から６０°の間の入射角を有する反射鏡は、偏光作用をもたらし、それゆえに光の損失につながるので、ビームの偏向は、斜入射型ないし直入射型の反射鏡のみを用いて行なわれなければならない。効率的な理由から、反射鏡の数はできるだけ少なくしなければならない。
【００３４】
定義により、像面内のフィールドに交差する全ての光線は、照明光学系の射出瞳を通過しなければならない。フィールドの位置および射出瞳の位置は、投影光学系の入射瞳およびオブジェクトフィールドにより決定される。中心合わせされた有心系（ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｓｙｓｔｅｍｓ）の幾つかの投影光学系に対しては、オブジェクトフィールドは、光軸から外されて偏心（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）配置され、入射瞳は、物体面に対して有限な距離を隔てて軸上に配置される。斯かる投影光学系に関しては、オブジェクトフィールドの中心から入射瞳の中心に向かう直線と、物体面の面法線との間の角度を決定することができる。この角度は、ＥＵＶ投影光学系に対して３°から１０°の範囲とされている。そのため、照明光学系のコンポーネントは、投影光学系のオブジェクトフィールドに交差する全ての光線が、オブジェクトフィールドに対して中心がずらされている投影光学系の入射瞳を通過するように構成されかつ配置されなければならない。反射型のレチクルを有する投影露光装置に対しては、レチクルに交差する全ての光線は、照明光学系のコンポーネントでの、反射光線の口径食を防ぐために、０°よりも大きい入射角を有している必要がある。
【００３５】
ＥＵＶ波長領域においては、全てのコンポーネントが反射型のコンポーネントとされ、これらのコンポーネントは、これらのコンポーネント上への全ての入射角が２５°より小さいかあるいは６５°より大きいように配置されていることが好ましい。従って、約４５°の角度での入射角において生じてくる偏光作用は、最小限に抑えられる。斜入射型の反射鏡は、８０％を超す反射率を有しているため、６５％よりも大きい反射率を有する直入射型の反射鏡に比べて、光学的な設計上望ましい。
【００３６】
上記照明光学系は、通常、メカニカルボックス（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｏｘ）内に設けられている。反射鏡を用いてビーム径路を折曲することにより、このボックスの全体的な大きさを小さくすることができる。このボックスは、レチクルならびにレチクル保持機構の設けられる像面と干渉せず、妨げにならないことが好ましい。従って、反射型のコンポーネントを配置するとともに傾斜させ、これにより、全てのコンポーネントが完全にレチクルの一方の側にのみ配置されるようになっていると有利である。これが実現されるのは、フィールドレンズが偶数個の直入射型の反射鏡だけを備えている場合である。
【００３７】
上記照明光学系は、上述したように、照明光学系、この照明光学系の像面に配置されたレチクル、及び投影光学系の像面に配置されたウェハ上に上記レチクルを結像させる投影光学系を備える投影露光装置において好適に用いることができる。レチクル及びウェハのいずれも、レチクルないしウェハの交換あるいは走査を可能にする保持ユニット上に設けられている。
【００３８】
上記投影光学系は、１００ｎｍから２００ｎｍの間の範囲における波長に関する米国特許第５，４０２，２６７号明細書から知られているように、反射屈折型のレンズとされていてもよい。これらの光学系は、透過形のレチクルを有している。
【００３９】
ＥＵＶ波長領域に対して、上記投影光学系は、例えば、６反射鏡式投影レンズを開示している米国特許出願番号０９／５０３６４０から知られるように、４個から８個の反射鏡を有する全反射型の光学系（ａｌｌｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ）とされていることが好ましい。これらの光学系は、通常、反射型のレチクルを有している。
【００４０】
反射型のレチクルを有する光学系に対しては、光源からレチクルまでの間の照明ビーム径路と、レチクルからウェハまでの投影ビーム径路とは、レチクル近傍でのみ干渉することが好ましい。このレチクル近傍では、隣接する物点に関する入射および反射光線が同じ領域を伝播する。照明ビーム径路と投影ビーム径路との交差がそれ以上どこでも起こらなければ、レチクル領域を除いて、照明光学系と投影光学系とを分離することができる。
【００４１】
投影光学系は、上記レチクルと第１の結像素子との間に、投影光学系の光軸に向かって傾けられた投影ビーム径路を有していることが好ましい。特に、反射型のレチクルを有する投影露光装置に対しては、照明光学系と投影光学系との分離が、一層容易に実現できる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づき詳述する。
【００４３】
図１は、本発明による第一の実施形態を概略的に示す。光源７００１からのビーム円錐は、楕円型の集光反射鏡７００３によって集光され、フィールド用ラスタ素子７００９を有するプレートへと向けられる。集光反射鏡７００３は、仮にフィールド用ラスタ素子７００９を有するプレートが一つの平面鏡である場合には、破線で示されるようにしてフィールド用ラスタ素子７００９を有するプレートと瞳用ラスタ素子７０１５を有するプレートとの間に光源７００１の像７００５を形成するように設けられている。凸型のフィールド用ラスタ素子７００９は、光源７００１も点状であるため、点状の２次光源７００７を瞳用ラスタ素子７０１５の位置に生成するように設けられている。このため、瞳用ラスタ素子７０１５は、平面鏡として設けられている。点状の２次光源７００７の位置における強度が非常に大きいので、平面型の瞳用ラスタ素子７０１５は、別構成として、２次光源７００７からデフォーカスされた位置に配置されてもよい。２次光源７００７と瞳用ラスタ素子７０１５との間の距離は、フィールド用ラスタ素子と瞳用ラスタ素子との間の距離の２０％を超えてはならない。瞳用ラスタ素子７０１５は、フィールド反射鏡７０２３，７０２７として形成されたフィールドレンズ ７０２１と協働して、照明対象のフィールド７０３１内にフィールド用ラスタ素子７００９の像を重ね合わせるように傾けられている。フィールド用ラスタ素子７００９及び瞳用ラスタ素子７０１５のいずれも傾けられている。このため、フィールド用ラスタ素子７００９と瞳用ラスタ素子７０１５の間の割り当て（組み合わせ）は、ユーザによって決定される。図１の実施形態では、フィールド用ラスタ素子７００９を有するプレートの真ん中の位置にあるフィールド用ラスタ素子は、瞳用ラスタ素子７０１５を有するプレートの縁の位置にある瞳用ラスタ素子に対応し、その逆も成立する。フィールド用ラスタ素子の傾斜角および傾きの軸は、入射光線束の方向と、対応する瞳用ラスタ素子７０１５の位置とによって決定される。各フィールド用ラスタ素子７００９に対して傾斜角と傾きの軸が異なっているため、入射する重心光線（入射重心光線）および反射された重心光線によって規定される入射平面も平行になっていない。瞳用ラスタ素子７０１５の傾斜角および傾きの軸は、対応するフィールド用ラスタ素子７００９の位置と、フィールド用ラスタ素子７００９の像が照明対象のフィールド７０３１内で重ね合わされなければならないという要請とによって決定される。凹面のフィールド反射鏡７０２３は、照明光学系の射出瞳７０３３内に２次光源７００７を結像させて、３次光源７０３５を形成し、このとき斜入射型に配置されている凸面のフィールド反射鏡７０２７は、矩形状のフィールド用ラスタ素子７００９の矩形状の像を円弧状の像に変換する。
【００４４】
図２は、第二の実施形態を概略的に示す。対応する素子は、１００だけ加えられた図１における符号と同じ符号を有している。従って、これらの素子に関する説明は、図１に関する説明を参照されたい。この実施形態において、光源７１０１、そしてそれに伴って２次光源７１０７もまた、広げられている。瞳用ラスタ素子７１１５は、像面７１２９内にフィールド用ラスタ素子７１０９を結像させるよう、凹面鏡として形成されている。２次光源７１０７の位置ではなくデフォーカスした位置に瞳用ラスタ素子７１１５を配置することも可能である。フィールド用ラスタ素子７１０９の結像に及ぼされるこのデフォーカスによる影響は、瞳用ラスタ素子の光学的パワーに含めて考慮されていなければならない。
【００４５】
図３は、一つのフィールド用ラスタ素子７２０９をレチクル面７２２９内に結像して像７２３１を形成し、対応する２次光源７２０７を照明光学系の射出瞳７２３３内に結像して３次光源７２３５を形成する様子を概略的に示している。対応する素子は、２００だけ加えられた図３における符号と同じ符号を有している。従って、これらの素子に関する説明は、図１に関する説明を参照されたい。
【００４６】
フィールド用ラスタ素子７２０９は、矩形状とされ、長さＸＦＲＥ及び幅ＹＦＲＥを有している。全てのフィールド用ラスタ素子７２０９は、直径ＤＦＲＥを有する略円形のプレート上に配列されている。これらのフィールド用ラスタ素子７２０９は、像面７２２９内に結像され、長さＸｆｉｅｌｄ及び幅ＹｆｌｅＩｄを有するフィールド７２３１上に重ね合わされる。ここで、像面７２２９における最大開口はＮＡｆｉｅｌｄで表される。このフィールドの大きさは、照明光学系が適合させられる投影光学系のオブジェクトフィールドの大きさに対応する。
【００４７】
瞳用ラスタ素子７２１５を有するプレートは、フィールド用ラスタ素子７２０９を有するプレートから距離Ｚ３を隔てて配置されている。瞳用ラスタ素子７２１５の形状は、２次光源７２０７の形状に依存している。円形の２次光源７２０７に対しては、瞳用ラスタ素子７２１５は、この瞳用ラスタ素子７２１５を密に詰めるために円形もしくは六角形とされている。瞳用ラスタ素子７２１５を有するプレートの直径は、ＤＰＲＥで表される。
【００４８】
瞳用ラスタ素子７２１５は、フィールドレンズ７２２１として図３に示される第２の光学コンポーネントによって、直径ＤＥＰを有する射出瞳７２３３内に結像される。照明光学系の像面７２２９から射出瞳７２３３までの間の距離は、ＺＥＰによって表される。照明光学系の射出瞳７２３３は、投影光学系の入射瞳に対応しているので、距離ＺＥＰ及び直径ＤＥＰは、予め設定された値である。投影光学系の入射瞳は、通常ユーザによって決められた充填度σ（ｆｉｌｌｉｎｇ ｒａｔｉｏ）まで照明される。
【００４９】
照明光学系の予備設計のための諸元は、以下に与えられる方程式と既知数とを用いて計算することができる。パラメータに対する値は、ＥＵＶ投影露光装置に典型的なものとなっている。しかしながら、これらの値に制限はない。ここでは、大まかなデザインが屈折型の線形的な光学系に対して示されている。この設計は、レンズを反射鏡で置き換えれば容易に反射型の光学系に適合させることができる。
【００５０】
照明対象のフィールド７２３１は、輪帯のセグメントによって画定されている。輪帯の半径は、
Ｒｆｉｅｌｄ＝１３８ｍｍ
である。
【００５１】
上記セグメントの長さ及び幅は、
Ｘｆｉｅｌｄ＝８８ｍｍ，Ｙｆｉｅｌｄ＝８ｍｍ
である。
【００５２】
フィールド用ラスタ素子の矩形状の像を円弧状の像へと変換する第２の光学コンポーネントのフィールド形成用フィールド反射鏡が無い場合には、照明対象のフィールドは、輪帯のセグメントによって規定される長さ及び幅を有した矩形とされる。
【００５３】
像面から射出瞳までの距離は、
ＺＥＰ＝１３２０ｍｍ
である。
【００５４】
投影光学系のオブジェクトフィールドは、偏心フィールドとされている。フィールドの中心から投影光学系の光軸までの間の距離は、半径Ｒｆｉｅｌｄによって与えられる。従って、フィールドの中心への重心光線の入射角は６°とされている
【００５５】
投影光学系の像面における開口は、ＮＡｗａｆｅｒ＝０．２５とされている。倍率βｐｒｏｊ＝−０．２５及び充填度σ＝０．８を有する縮小投影光学系に対して、照明光学系の像面における開口は、
【数１】
2004510345.tif 000003
【数２】
2004510345.tif 000004
である。
【００５６】
フィールド用ラスタ素子と瞳用ラスタ素子との間の距離Ｚ３は、深度倍率（ｄｅｐｔｈ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ）αによって像面と射出瞳との間の距離ＺＥＰに関係付けられている：
【数３】
2004510345.tif 000005
【００５７】
フィールド用ラスタ素子の大きさは、横倍率（ｌａｔｅｒａｌ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ）βｆｉｅｌｄによってフィールドの大きさに関係付けられている：
【数４】
2004510345.tif 000006
【数５】
2004510345.tif 000007
【００５８】
瞳用ラスタ素子を有するプレートの直径ＤＰＲＥ及び射出瞳の直径ＤＥＰは、横倍率βｐｕｐｉｌによって関係付けられている：
【数６】
2004510345.tif 000008
【００５９】
深度倍率αは、横倍率βｆｉｅｌｄ及びβｐｕｐｉｌの積で定義される。
【数７】
2004510345.tif 000009
【００６０】
フィールドで重ね合わせられているラスタ素子の数は、２００個に設定されている。この多数重ね合わされた像によって、要求されるフィールドの照明の一様性が実現される。
【００６１】
他の要求は、コンポーネント上への入射角を最小限にするためのものである。反射型の光学系に関しては、ビーム経路は、フィールド用ラスタ素子を有するプレート及び瞳用ラスタ素子を有するプレートにおいて偏向される。偏向角、従って入射角は、二つのプレートが等しい直径の場合に最小とされ：
【数８】
2004510345.tif 000010
【数９】
2004510345.tif 000011
【００６２】
距離Ｚ３は、Ｚ３＝９００ｍｍに設定される。この距離は、小さい入射角と、低減される照明光学系の全体長さとの間の兼ね合いによるものである。
【数１０】
2004510345.tif 000012
それ故、
【数１１】
2004510345.tif 000013
【数１２】
2004510345.tif 000014
【数１３】
2004510345.tif 000015
【数１４】
2004510345.tif 000016
【数１５】
2004510345.tif 000017
これらの値を用いることにより、照明光学系の基本的なレイアウトが分かる。
【００６３】
次に、フィールド用ラスタ素子７３０９は、図４に示されているようにプレート上に配分されなければならない。フィールド用ラスタ素子７３０９の２次元配列は、効率に関して最適化されている。そのため、フィールド用ラスタ素子７３０９間の距離は、できるだけ小さいものとなっている。部分的にしか照明されないフィールド用ラスタ素子７３０９は、限定された個数のフィールド用ラスタ素子７３０９の場合には特に、像面における強度分布誤差につながることになる。従って、略完全に照明されるフィールド用ラスタ素子７３０９だけが像面内に結像される。図４は、２１６個のフィールド用ラスタ素子７３０９の一つの可能な配置を示している。実線７３３９は、フィールド用ラスタ素子７３０９を有するプレートの円形照明の境界を示すものである。従って、充填効率は略９０％とされている。矩形状のフィールド用ラスタ素子７３０９は、長さＸＦＲＥ＝４６．０ｍｍ及び幅ＹＦＲＥ＝２．８ｍｍを有している。全てのフィールド用ラスタ素子７３０９は、直径２００ｍｍを有するこの円７３３９の内側に存在している。フィールド用ラスタ素子７３０９は、６９個の、互いの間に挟まれるように配置されている列７３４１内に配列されている。これらの列７３４１内のフィールド用ラスタ素子７３０９は、該フィールド用ラスタ素子７３０９の短辺のｙ側で取り付けられている。これらの列７３４１は、１個、２個、３個、又は４個のフィールド用ラスタ素子７３０９から構成されている。幾つかの列７３４１は、円７３３９内側にフィールド用ラスタ素子７３０９を配分するために、隣接する列７３４１に対して相対的にずらされている。この配分は、ｙ軸に関して対称とされている。
【００６４】
図５は、複数の瞳用ラスタ素子７４１５の配置を示す。これらの瞳用ラスタ素子は、フィールドレンズの歪曲収差誤差（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｅｒｒｏｒｓ）を相殺するために、歪んだグリッド上に配置されている。この歪められた瞳用ラスタ素子７４１５のグリッドが、フィールドレンズによって照明光学系の射出瞳内に結像されると、歪められていない規則正しい３次光源のグリッドが生成されることになる。瞳用ラスタ素子７４１５は、フィールドを形成するフィールド反射鏡によって生じる歪みを補償するために、曲線７４４３上に配置されている。隣り合う瞳用ラスタ素子７４１５の間の距離は、ｘ軸周りに傾けられているフィールド反射鏡によって引き起こされる歪みを補償するために、ｙ方向に増加させられている。そのため、瞳用ラスタ素子７４１５は、円の内側に配置されていない。瞳用ラスタ素子７４１５の大きさは、光源の大きさないし光源のエタンデュ（ｅ’ｔｅｎｄｕｅ）に依存している。光源のエタンデュが像面で要求されるエタンデュよりも遥かに小さい場合、２次光源は、瞳用ラスタ素子７４１５を有するプレートを完全に満たさないことになる。この場合、瞳用ラスタ素子７４１５は、光源の動き及び集光器−フィールド用ラスタ素子・ユニットの結像収差を補償するため、幾つかのオーバーレイ（ｏｖｅｒｌａｙ）を２次光源に加えた領域をカバーするだけでよい。図５には、円形の瞳用ラスタ素子７４１５が示されている。
【００６５】
フィールド用ラスタ素子７３０９のそれぞれは、割り当て表に従って１個の瞳用ラスタ素子７４１５に対応し、この対応する瞳用ラスタ素子７４１５に向けて入射する光線束を偏向するように傾けられている。光源の中心から来て、フィールド用ラスタ素子７３０９をこの素子の中心で交差する光線は、対応する瞳用ラスタ素子７４１５の中心に交差するように偏向される。瞳用ラスタ素子７４１５の傾きの角度ならびに傾きの軸は、上記光線を偏向してこの光線が上記フィールドを該フィールドの中心で交差するように設けられている。
【００６６】
フィールドレンズを備えている第２の光学コンポーネントは、射出瞳内に瞳用ラスタ素子を有するプレートを結像し、所望の半径Ｒｆｉｅｌｄを有する円弧状のフィールドを形成する。Ｒｆｉｅｌｄ＝１３８ｍｍに対しては、フィールドを形成する斜入射型のフィールド反射鏡は、小さな負の光学的パワーだけを有している。フィールドを形成するフィールド反射鏡の光学的パワーは、円弧状のフィールドの正しい方向を得るために負とされていなければならない。第２の光学コンポーネントの倍率は、正でなければならないため、正の光学的パワーを有する他のフィールド反射鏡が必要になる。正の光学的パワーを有するフィールド反射鏡は、直入射型の反射鏡とされている。直入射型の反射鏡を用いることにより、コンパクトな大きさの照明光学系が実現される。
【００６７】
図６は、一実施形態を概略的に示し、この実施形態は、光源７５０１と、集光反射鏡７５０３と、フィールド用ラスタ素子７５０９を有するプレートと、瞳用ラスタ素子７５１５を有するプレートと、フィールドレンズ７５２１と、像面７５２９と、射出瞳７５３５とを備えている。フィールドレンズ７５２１は、瞳結像用の正の光学的パワーを有する一つの直入射型の反射鏡７５２３と、フィールド形成用の負の光学的パワーを有する一つの斜入射型の反射鏡７５２７とを有している。全ての２次光源を結像し、一つの２次光源７５０７を射出瞳７５３３内に結像して３次光源７５３５を形成するための例が示されている。照明光学系の光軸７５４５は、一直線ではなくて、単体のコンポーネント同志の間を結ぶ線によって定められ、このコンポーネントの中心を該光軸７５４５が交差するようになっている。従って、照明光学系は、口径食の無いビーム経路が得られるように、各コンポーネントの位置で向きが変えられている光軸７５４５を持つ無心系つまり中心に合わされていない系（ｎｏｎ−ｃｅｎｔｅｒｅｄ）になっている。上記複数の光学コンポーネントに対する共通の対称軸は存在しない。ＥＵＶ露光装置のための投影光学系は、通常、真直ぐな光軸を持ちかつ偏心したオブジェクトフィールドを有する有心系つまり中心合わせされた系（ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｓｙｓｔｅｍ）とされている。投影光学系の光軸７５４７は、破線によって示されている。フィールド７５３１の中心と投影光学系の光軸７５４７との間の距離は、フィールド半径Ｒｆｉｅｌｄに等しくなっている。
【００６８】
図７に示されるような他の実施形態において、正の光学的パワーを持ったフィールド反射鏡７６２３、負の光学的パワーを持ったフィールド反射鏡７６２５、及びフィールド反射鏡７６２７を備えているフィールドレンズ７６２１における望遠鏡レンズ（望遠鏡光学系）は、径路長を低減するために用いられている。対応する素子は、１００だけ加えられた図８における符号と同じ符号を有している。従って、これらの素子に関する説明は、図６に関する説明を参照されたい。図５における望遠鏡レンズのフィールド反射鏡７６２５およびフィールド反射鏡７６２３は、偏心した非共軸のカセグレン式の構成として設けられている。望遠鏡レンズは、２次光源７６０７の位置に物体面を有するとともに、照明光学系の射出瞳７６３３の位置に像面を有している。望遠鏡レンズの瞳面は、照明光学系の像面７６２９の位置に配置されている。本実施形態の構成においては、反射鏡７６０３，７６０９，７６１５，７６２５及び７６２３における五つの直入射型の反射と、反射鏡７６２７における一つの斜入射型の反射とを有することで、全ての反射鏡は、照明光学系の像面７６２９よりも低い位置に配置されている。そのため、レチクルならびにレチクル保持機構を組み込むための十分なスペースが存在している。
【００６９】
図８には、図７の実施形態の詳細な図が示されている。対応する素子は、１００だけ加えられた図７における符号と同じ符号を有している。従って、これらの素子に関する説明は、図７に関する説明を参照されたい。コンポーネントは、ｙ−ｚ方向断面図で示されており、このとき、各コンポーネントに対してｙ軸およびｚ軸を有する局所座標系が示されている。集光反射鏡７７０３及びフィールド反射鏡７７２３，７７２５，７７２７に対して局所座標系が反射鏡の頂点において定められている。ラスタ素子を有する二つのプレートに関しては、局所座標系は、プレートの中心において定められている。表２には、光源７７０１の局所座標系を基準としたこれらの局所座標系の配置が与えられている。ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸周りの傾きの角度（傾斜角）α、βおよびγは、右手座標系で定義されている。
【表１】
2004510345.tif 000018
表２：反射鏡の頂点の座標系
【００７０】
面のデータは、表３に与えられている。半径Ｒおよび円錐定数Ｋによって、反射鏡の表面形状は、次の式：
【数１６】
2004510345.tif 000019
によって決定される。ここで、ｈは面上の点のｚ軸からの半径方向の距離である。
【表２】
2004510345.tif 000020
表３：コンポーネントの光学的データ
【００７１】
本実施形態における光源７７０１は、レーザ生成プラズマ光源とされ、直径約０．３ｍｍを有して、開き角８３°を有するビーム円錐を生成する。光源７７０１からのごみによる集光反射鏡７７０３の汚染を低減するために、集光反射鏡７７０３までの距離は、１２５ｍｍに設定されている。
【００７２】
集光反射鏡７７０３は、楕円面反射鏡（ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｍｉｒｒｏｒ）とされている。ここで、光源７７０１は、楕円面の第１の焦点に配置され、瞳用ラスタ素子を有するプレート７７１５は、楕円面の第２の焦点に配置されている。
【００７３】
従って、フィールド用ラスタ素子７７０９は、平面鏡として設けることができる。集光反射鏡７７０３の頂点からフィールド用ラスタ素子を有するプレート７７０９までの距離は、１１００ｍｍとされている。フィールド用ラスタ素子７７０９は、矩形状とされ、長さＸＦＲＥ＝４６．０ｍｍ及び幅ＹＦＲＥ＝２．８ｍｍを有している。フィールド用ラスタ素子の配置は、図４に示されている。傾斜角と傾きの軸は、フィールド用ラスタ素子７７０９毎に異なっており、フィールド用ラスタ素子は、対応する瞳用ラスタ素子７７１５に入射光線束を向けるように傾けられている。傾斜角は、−４°から４°までの範囲に存在している。フィールド用ラスタ素子上の光線の平均入射角は、１０．５°とされている。従って、フィールド用ラスタ素子７７０９は、直入射型で用いられている。
【００７４】
瞳用ラスタ素子を有するプレート７７１５は、フィールド用ラスタ素子を有するプレート７７０９から９００ｍｍの距離に配置されている。瞳用ラスタ素子７７１５は、凹面鏡とされている。瞳用ラスタ素子７７１５の配置は、図５に示されている。傾斜角及び傾きの軸は、瞳用ラスタ素子７７１５毎に異なっており、瞳用ラスタ素子７７１５は、複数のフィールド用ラスタ素子７７０９の像を像面７７３１内で重ね合わせるように傾けられている。傾斜角は、−４°から４°までの範囲に存在している。瞳用ラスタ素子７７１５上の光線の平均入射角は、７．５°とされている。従って、瞳用ラスタ素子７７１５は、直入射型で用いられている。
【００７５】
フィールド反射鏡７７２５は、凸面鏡とされている。この反射鏡の使用される領域は、入射光線によって画定され、回転対称な錐面の偏心セグメントとされている。反射鏡面は、頂点から使用領域に至るまで破線で図６に示されている。瞳用ラスタ素子を有するプレート７７１５の中心からフィールド反射鏡７７２５上の使用領域の中心までの間の距離は、１４００ｍｍとされている。フィールド反射鏡７７２５上の光線の平均入射角は、１２°とされている。従って、フィールド反射鏡７７２５は、直入射型で用いられている。
【００７６】
フィールド反射鏡７７２３は、凹面鏡とされている。この反射鏡の使用される領域は、入射光線によって画定され、回転対称な錐面の偏心セグメントとされている。反射鏡面は、頂点から使用領域に至るまで破線で図７５に示されている。フィールド反射鏡７７２５上の使用領域の中心からフィールド反射鏡７７２３上の使用領域の中心までの間の距離は、６００ｍｍとされている。フィールド反射鏡７７２３上の光線の平均入射角は、７．５°とされている。従って、フィールド反射鏡７７２３は、直入射型で用いられている。
【００７７】
フィールド反射鏡７７２７は、凸面鏡とされている。この反射鏡の使用される領域は、入射光線によって画定され、回転対称な錐面の偏心セグメントとされている。反射鏡面は、頂点から使用領域に至るまで破線で図１０に示されている。フィールド反射鏡７７２３上の使用領域の中心からフィールド反射鏡７７２７の使用領域の中心までの間の距離は、６００ｍｍとされている。フィールド反射鏡７７２７上の光線の平均入射角は、７８°とされている。従って、フィールド反射鏡７７２７は、斜入射型で用いられている。フィールド反射鏡７７２７から像面７７３１までの間の距離は、３００ｍｍとされている。
【００７８】
他の実施形態では、フィールド反射鏡およびフィールド反射鏡は、軸上のトロイダル型反射鏡に置き換えられる。これらの反射鏡の頂点は、使用領域の中心に配置されている。凸型のフィールド反射鏡（凸面フィールド反射鏡）は、ｙ−ｚ面内で半径Ｒｙ＝５７１．３ｍｍ、ｘ−ｚ面内で半径Ｒｘ＝５４６．６ｍｍを有している。この反射鏡は、反射鏡の使用領域の中心間を結ぶ線で定義される局所的な光軸７７４５に対して局所ｘ軸周りに約１２°傾けられている。凹型のフィールド反射鏡（凹面フィールド反射鏡）は、ｙ−ｚ面内で半径Ｒｙ＝９６２．１４ｍｍ、ｘ−ｚ面内で半径Ｒｘ＝−９４５．７５ｍｍを有している。この反射鏡は、局所的な光軸７７４５に対して局所ｘ軸周りに約７．５°傾けられている。
【００７９】
図９は、図８に示された照明光学系の像面７７３１における照明された円弧状の領域を示している。ｙ軸の方向は、図８に定義されている。実線７８４９は、強度分布の５０％の値を示し、破線７８５１は、１０％の値を示している。ｙ方向における照明幅は、フィールドにわたって一定とされている。この強度分布は、表２及び表３に与えられる光学系を用いて行なわれたシュミレーションの結果である。
【００８０】
図１０は、像面７７３１における照明されたフィールドの中心（ｘ＝０ｍｍ；ｙ＝０ｍｍ）での物点に対する射出瞳７７３３の照明を示している。３次光源７９３５の配置は、図５に示された瞳用ラスタ素子７７１５の配置に対応している。ここで、図５における瞳用ラスタ素子は、歪められたグリッド上に配置され、３次光源７９３５は、歪められていない規則的なグリッド上に配置されている。傾斜されたフィールド反射鏡とフィールド形成用フィールド反射鏡とによる２次光源の結像の歪曲誤差が相殺されることが図１０から分かる。射出瞳７７３３における光の分布は、球面ではなく楕円面とされたレーザー・プラズマ光源によるシュミレーションの結果であるため、３次光源７９３５の形状は円形ではない。光源の楕円は、局所的な光軸の方に向けられていた。そのため、３次光源も円形ではなく楕円形とされている。光の径路のミキシングと、フィールド用ラスタ素子と瞳用ラスタ素子との間のユーザによって決められた対応関係ないし割り当てとによって、３次光源７９３５の向きは、各３次光源７９３５に対して異なっている。
【００８１】
光の径路のミキシングと、フィールド用ラスタ素子と瞳用ラスタ素子との間のユーザによって決められた対応関係ないし割り当てとによって、３次光源７９３５の向きは、各３次光源７９３５付近で異なっている。従って、少なくとも二つのフィールド用ラスタ素子の入射平面は、互いに交差していなければならない。フィールド用ラスタ素子の入射平面は、入射する光束の重心光線と、この重心光線に対応する偏向された光線とによって規定される。
【００８２】
図１１は、他の実施形態を概略的に示す。対応する素子は、８００だけ加えられた図６における符号と同じ符号を有している。従って、これらの素子に関する説明は、図６に関する説明を参照されたい。この実施形態において、集光反射鏡８３０３は、光源８３０１の中間像８３６１をフィールド用ラスタ素子を有するプレート８３０９の前側に生成するように設けられている。この中間像８３６３の近くには、透過プレート８３６５が設けられている。中間像８３６３と透過プレート８３６５との間の距離は、十分大きいので、プレート８３６５は、中間焦点近くの強い強度によっても破損されることはない。この距離は、透過プレート８３６５の最大直径によって制限され、大体２００ｍｍとされている。最大直径は、ＥＵＶにおいて透明なプレートを作製できるかどうかによって決まってくる。透過プレート８３６５は、使用される波長領域を選択するためのスペクトル的な一つのろ過フィルタとして用いることもできる。吸収透過プレート８３６５の代わりに、反射型の回折格子フィルタを用いることもできる。フィールド用ラスタ素子を有するプレート８３０９は、発散する光線束によって照明される。フィールド用ラスタ素子８３０９の傾斜角は、集光する面に従って調整されているため、発散するビーム径路は、略平行な径路に変換可能とされている。加えて、フィールド用ラスタ素子８３０９は、対応する瞳用ラスタ素子８３１５に向けて入射光線束を偏向するように傾けられている。
【００８３】
図１２は、ＥＵＶ投影露光装置を詳細に示す図である。照明光学系は、図８に詳細に示されているものと同じものである。対応する素子は、７００だけ加えられた図８における符号と同じ符号を有している。従って、これらの素子に関する説明は、図８に関する説明を参照されたい。照明光学系の像面８４２９には、レチクル８４６７が配置されている。このレチクル８４６７は、保持機構８４６９によって位置決めされている。６個の反射鏡を有する投影光学系８４７１は、レチクル８４６７をウェハ８４７３上へと結像させる。ここで、ウェハ８４７３もまた保持機構８４７５によって位置決めされている。投影光学系８４７１の反射鏡は、共通の真直ぐな光軸８４４７に中心合わせされている。円弧状のオブジェクトフィールドは、偏心位置に配置されている。レチクル８４６７から投影光学系８４７１の第１反射鏡８４７７までの間のビーム径路の方向は、投影光学系８４７１の光軸８４４７に対して傾いている。レチクル８４６７の法線に対する主光線８４７９の角度は、５°から７°の間とされている。図８０に示されるように、照明光学系８４７９は、投影光学系８４７１から良く分離されている。照明ビーム径路および投影ビーム径路は、レチクル８４６７の近傍でのみ干渉し合っている。照明光学系のビーム径路は、２５°よりも小さいか又は７５°よりも大きい反射角度で折曲され、これにより、レチクル８４６７を有する平面８４８１とウェハ８４７３を有する平面８３８３との間に、照明光学系のコンポーネントが配置されるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィールド用ラスタ素子としての凸面鏡と、瞳用ラスタ素子としての平面鏡とを有する第一の実施形態を概略的に示す図である。
【図２】フィールド用ラスタ素子としての凸面鏡と、瞳用ラスタ素子としての凹面鏡を有する第二の実施形態を概略的に示す図である。
【図３】照明光学系の基本的な構成を概略的に示す図である。
【図４】フィールド用ラスタ素子の配列を示す図である。
【図５】瞳用ラスタ素子の配列を示す図である。
【図６】凹型の瞳形成用フィールド反射鏡および凸型のフィールド形成用フィールド反射鏡を有する第三の実施形態を概略的に示す図である。
【図７】望遠鏡光学系と凸型のフィールド形成用フィールド反射鏡とを備えている第２の光学コンポーネントを有するさらに他の実施形態を概略的に示す図である。
【図８】図７の実施形態を詳細に示す図である。
【図９】図７の実施形態の強度分布を示す図である。
【図１０】図７の実施形態の照明光学系の射出瞳の照明を示す図である。
【図１１】光源の中間像を有する一実施形態を概略的に示す図である。
【図１２】投影露光装置を詳細に示す図である。
【符号の説明】
７００１，７１０１，７５０１，７６０１，７７０１，８３０１，８４０１・・・１次光源
７００３，７１０３，７５０３，７６０３，７７０３，８３０３，８４０３・・・集光反射鏡（集光器）
７００７，７１０７，７２０７・・・２次光源
７００９，７１０９，７２０９，７３０９，７６０９，７７０９，８３０９，８４０９・・・フィールド用ラスタ素子（第１のラスタ素子、第１のフィールド反射鏡）
７０１５，７１１５，７２１５，７５１５，７６１５，７７１５，８３１５，８４１５・・・瞳用ラスタ素子（第２のラスタ素子）
７０２７，７１２７，７５２７，７６２７，７７２７，８３２７，８４２７・・・第１のフィールド反射鏡（第２の光学コンポーネント）
７０２３，７１２３，７５２３，７６２３，７７２３，８３２３，８４２３・・・第２のフィールド反射鏡（第２の光学コンポーネント）
７０２９，７１２９，７２２９，７５２９，７６２９，８３２９，８４２９・・・レチクル面（照明光学系の像面）
７０３３，７１３３，７２３３，７５３３，７６３３，７７３３，８３３３，８４３３・・・照明光学系の射出瞳（投影光学系の入射瞳）
８４６７・・・レチクル
８４７３・・・ウェハ（感光性物体）
８４７５・・・ウェハの保持機構
８４７１・・・投影光学系
【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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2004510345.tif 000068
【手続補正書】
【提出日】平成15年1月31日(2003.1.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１９３ｎｍ以下の波長を用いる特にマイクロリソグラフィ用の照明光学系であって、
１次光源（７００１，７１０１，７５０１，７６０１，７７０１，８３０１，８４０１）と、
第１の光学コンポーネントと、
第２の光学コンポーネント（７０２１，７１２１，７５２１，７６２１，８３２１，８４２１）と、
像面（７０２９，７１２９，７２２９，７５２９，７６２９，８３２９，８４２９）と、
射出瞳（７０３３，７１３３，７５３３，７６３３，７７３３，８３３３）とを備え、
前記第１の光学コンポーネントは、前記１次光源（７００１，７１０１，…）を、前記第２の光学コンポーネント（７０２１，…）によって前記射出瞳（７０３３，…）内に結像される複数の２次光源（７００７，７１０７，７２０７）に変換し、
前記第１の光学コンポーネントは、第１の光学素子を備え、この第１の光学素子は、前記像面内に結像される複数の第１のラスタ素子（７００９，７１０９，７２０９，７３０９，７６０９，７７０９，８３０９，８４０９）を有して、前記像面（７０２９，…）内のフィールド（７０３１，７１３１，７２３１，７５３１，７６３１，７７３１，８３３１）上で少なくとも一部重ね合わせられる複数の像を生成し、
前記複数の第１のラスタ素子（７００９，…）は、矩形状とされ、
前記フィールド（７０３１，…）は、輪帯のセグメントとされ、
前記第２の光学コンポーネントは、前記フィールドを前記輪帯の前記セグメントに成形するための負の光学的パワーを持つ第１のフィールド反射鏡（７０２７，７１２７，７５２７，７６２７，７７２７，８３２７，８４２７）と、正の光学的パワーを持つ第２のフィールド反射鏡（７０２３，７１２３，７５２３，７６２３，７７２３，８３２３，８４２３）とを備えてなる照明光学系において、
複数の光線の各々が７０°よりも大きな入射角で前記第１のフィールド反射鏡（７０２７，…）に交差するとともに、
複数の光線の各々が２５°よりも小さな入射角で前記第２のフィールド反射鏡（７０２３，…）に交差するように構成され、前記第２のフィールド反射鏡は、前記２次光源を有する平面と前記第１のフィールド反射鏡との間に配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、
前記第１のフィールド反射鏡は、前記像面の前側に、該像面までの所定の自由作動距離を有し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１または請求項２に記載の照明光学系において、
前記第１のフィールド反射鏡（７０２７，…）は、回転対称な反射面の偏心セグメントと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１または請求項２に記載の照明光学系において、
前記第１のフィールド反射鏡（７０２７，…）は、トロイダル反射面の軸上セグメントと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から請求項４のいずれか１項に記載の照明光学系において、
前記第２のフィールド反射鏡（７０２３，…）は、回転対称な反射面の偏心セグメントと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１から請求項４のいずれか１項に記載の照明光学系において、
前記第２のフィールド反射鏡（７０２３，…）は、トロイダル反射面の軸上セグメントと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１から請求項６のいずれか１項に記載の照明光学系において、
前記第２の光学コンポーネントは、第３のフィールド反射鏡（７６２５，７７２５，８３２５，８４２５）を備えていることを特徴とする照明光学系。
【請求項８】
請求項７に記載の照明光学系において、
前記第３の反射鏡（７６２５，…）は、負の光学的パワー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７に記載の照明光学系において、
前記第１のフィールド反射鏡（７０２７，…）、第２のフィールド反射鏡（７０２３，…）、及び第３のフィールド反射鏡（７６２５，…）は、
（ａ）望遠鏡レンズを形成し、該望遠鏡は、前記複数の２次光源の位置にテレ物体面、
（ｂ）前記照明光学系の前記像面の位置にテレ瞳面、及び
（ｃ）前記射出瞳の位置にテレ像面を有している
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項１０】
請求項７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、
複数の光線の各々が、２５°よりも小さい入射角で前記第３のフィールド反射鏡（７６２５，…）に交差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１１】
請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の照明光学系において、
前記第３のフィールド反射鏡（７６２５，…）は、回転対称な反射面の偏心セグメントとされていることを特徴とする照明光学系。
【請求項１２】
請求項７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、
前記第３のフィールド反射鏡（７６２５，…）は、トロイダル反射面の軸上セグメント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７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、
前記第１のフィールド反射鏡（７０２７，…）、第２のフィールド反射鏡（７０２３，…）、及び第３のフィールド反射鏡（７６２５，…）は、非共軸の無心系を形成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、
前記第２の光学コンポーネントは、２５°よりも小さな入射角を有する偶数個の直入射型の反射鏡を備え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、
前記第１の光学コンポーネントは、複数の第２のラスタ素子（７０１５，７１１５，７２１５，７５１５，７６１５，７７１５，８３１５，８４１５）を有する第２の光学素子さらに備え、
前記複数の第１のラスタ素子（７００９，…）のそれぞれが、これら複数の第２のラスタ素子（７０１５，…）の一つに対応し、
前記複数の第１のラスタ素子（７００９，…）のそれぞれは、対応する前記複数の第２のラスタ素子（７０１５，…）の一つに向けて、前記複数の入射する光線束を偏向するように設けられていることを特徴とする照明光学系。
【請求項１６】
請求項１５に記載の照明光学系において、
前記複数の第２のラスタ素子（７０１５，…）および前記第２の光学コンポーネントは、前記対応する第１のラスタ素子（７００９，…）を前記像面（７０２９，…）内に結像させるように設けられていることを特徴とする照明光学系。
【請求項１７】
請求項１５または請求項１６に記載の照明光学系において、
前記複数の第２のラスタ素子（７０１５，…）は、凹面鏡と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と、
前記像面（７０２９，…）に配置されているレチクル（８４６７）と、
保持機構（８４７５）上の感光性物体（８４７３）と、
前記感光性物体（８４７３）上に前記レチクル（８４６７）を結像させる投影光学系（８４７１）と、
を備えてなるマイクロリソグラフィ用の投影露光装置。
【国際調査報告】
2004510345.tif 000069
2004510345.tif 000070
2004510345.tif 000071