(57)【要約】      （修正有）【課題】フィールド開口絞りが配置された中間フィールド面を投影するための複雑で高価なシステムを必要とすることなく、照射面がその位置を変えることができる光学装置を提供すること。【解決手段】光学装置は、第１軸（１１０）を有する少なくとも１つの第１ラスタ要素（１０２）を備えた第１光学要素（１００）と、第２軸（１１２）を有する少なくとも１つの第２ラスタ要素（１０６）を備えた第２光学要素（１０４）とを有する。第１ラスタ要素は、第１軸と第２軸との間の距離が可変となるように、第２ラスタ要素に対してその位置を変えることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にマイクロリソグラフィ投影露光装置の照射システムに用いられる光学装置であって、
第１軸（１１０、３１０、５１０、３０１２）を有する少なくとも１つの第１ラスタ要素（１０２、３０２、５０２、３０１０．１）を備えた第１光学要素（１００、３００、５００、３００２）と、
第２軸（１１２、３１２、５１２、３０２２）を有する少なくとも１つの第２ラスタ要素（１０６、３０６、５０６、３０２０．２）を備えた第２光学要素（１０４、３０４、５０４、３２０２）とを具備し、
前記第１ラスタ要素は、前記第１軸と前記第２軸との間の距離（ＡＢＳＴ、ＡＢＳＴ１）が可変となるように、前記第２ラスタ要素に対してその位置を変えることができる光学装置。
【請求項２】
前記第１ラスタ要素が少なくとも部分的に光源からの光を受け取り、かつ光源の像を前記第２ラスタ要素に形成し、前記光源の像は、その寸法が前記第２ラスタ要素の幅（ＤＰＦ）よりも小さい請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記第２光学要素は、少なくとも１つの主要な第２ラスタ要素と副次的な第２ラスタ要素とを有し、前記第１ラスタ要素と前記主要な第２ラスタ要素との間に光チャネルが形成され、光源の像は、前記主要な第２ラスタ要素に少なくとも部分的に形成され、前記副次的な第２ラスタ要素には形成されない請求項１又は２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第１光学要素が前記第２光学要素に対してずれた位置に移動し、それによって、前記第２軸から前記第１軸までの距離が変わる請求項１から３のいずれかに記載の光学装置。
【請求項５】
前記第１光学要素が前記第２光学要素に対してオフセット距離だけずれた位置に移動し、前記オフセット距離は前記第２ラスタ要素の幅ＤＰＦより小さい請求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
少なくとも１つの第３ラスタ要素（５０７）を備えた第３光学要素（５０９）を有する請求項１から５のいずれかに記載の光学装置。
【請求項７】
前記第３ラスタ要素（５０７）は負の屈折力とされる請求項６に記載の光学装置。
【請求項８】
前記第２ラスタ要素（５０６）は負の屈折力とされる請求項６に記載の光学装置。
【請求項９】
前記第１ラスタ要素（１０２、３０２、５０２）、前記第２ラスタ要素（１０６、３０６、５０６）、及び前記第３ラスタ要素（５０７）は、屈折式設計とされる請求項１から８のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１０】
前記第１光学要素（３００）は第１平面（３５２）に配置され、前記第２光学要素（３０４）は第２平面（３５４）に配置され、前記第１平面内で前記第１ラスタ要素を備えた前記第１光学要素は、前記第２平面内の前記第２光学要素に対して移動し、そのために、前記第１軸（３１０）及び前記第２軸（３１２）が１つの共通軸で一致しなくなる請求項９に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記第１ラスタ要素及び前記第２ラスタ要素は反射式設計とされる請求項１から８のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１２】
前記第２ラスタ要素（３０２０．１）が前記第１ラスタ要素（３０１０．１）に対して中心がずれた状態に置かれ、そのため、前記第１軸（３０１２）から前記第２軸（３０２２）までの距離（ＡＢＳＴ、ＡＢＳＴ２）が変わる請求項１１に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記第２ラスタ要素（３０２０．１）が傾いた状態に置かれる請求項１２に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記第１ラスタ要素（３０１０．１）がずれた位置に移動する請求項１２又は１３に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記第１ラスタ要素は、実質的に照射されるフィールドの形状である請求項１２から１４のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１６】
前記第１ラスタ要素は実質的にアーチ型形状である請求項１５に記載の光学装置。
【請求項１７】
光源と、請求項１から１６のいずれかに記載の光学装置とを有し、フィールド面内のフィールドが照射される、特にマイクロリソグラフィに用いられる照射システム。
【請求項１８】
前記光源から前記フィールド面への光路内に前記光学装置の後に続くように配置されたミラー装置及び／又はレンズ装置を有する請求項１７に記載の照射システム。
【請求項１９】
フィールド開口絞りを有する請求項１７又は１８に記載の照射システム。
【請求項２０】
前記光学装置は屈折式設計とされる請求項１７から１９のいずれかに記載の照射システム。
【請求項２１】
前記光学装置は反射式設計とされる請求項１７から１９のいずれかに記載の照射システム。
【請求項２２】
波長≦２４８ｎｍ、特に、波長≦１９３ｎｍで、特にマイクロリソグラフィに用いられる投影露光装置であって、
請求項１７から２１のいずれかに記載の照射システムと、
前記照射システムによって照射されるマスクと、
前記マスクの画像を感光性物体に投影する被写体投影装置とを有する投影露光装置。
【請求項２３】
照射システムによって照射される平面の照射を調整する方法であって、前記照射システムは第１ラスタ要素及び第２ラスタ要素を有し、前記方法は、前記第２ラスタ要素に対する前記第１ラスタ要素の位置を、前記平面において所定の照射が達成されるように変化させる方法。
【請求項２４】
前記第１ラスタ要素を前記第１平面内で前記第２ラスタ要素に対してずらし、かつ／又は、前記第２ラスタ要素を前記第２平面内で前記第１ラスタ要素に対してずらす請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２ラスタ要素を前記第１ラスタ要素に対して傾いた状態に置く請求項２３又は２４に記載の方法。
【請求項２６】
特に、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照射システム用の光学装置であって、光源からの光を受け取る第１ラスタ要素を有し、この第１ラスタ要素は前記光源の光源像を第２ラスタ要素に形成し、前記光源像には大きさがあり、前記第２ラスタ要素は前記光源像の大きさよりも大きい幅ＤＰＦとされ、前記第１ラスタ要素は前記第２ラスタ要素に対してその位置を変えることができる光学装置。
【請求項２７】
前記第１ラスタ要素は複数の第１ラスタ要素の一部であり、これら複数の第１ラスタ要素は第１光学要素、特にファセットのある第１光学要素を形成する請求項２６に記載の光学装置。
【請求項２８】
前記第２ラスタ要素は複数の第２ラスタ要素の一部であり、これら複数の第２ラスタ要素は第２光学要素、特にファセットのある第２光学要素を形成する請求項２６又は２７に記載の光学装置。
【請求項２９】
前記第１光学要素は第１平面に配置され、この第１平面内を移動できるように構成され、そのため、前記第１光学要素を移動させることによって、前記第２ラスタ要素に対する前記第１ラスタ要素の位置が変わる請求項２７又は２８に記載の光学装置。
【請求項３０】
前記第２光学要素は第２平面に配置され、この第２平面内を移動できるように構成され、そのため、前記第２光学要素を移動させることによって、前記第２ラスタ要素に対する前記第１ラスタ要素の位置が変わる請求項２８又は２９に記載の光学装置。
【請求項３１】
第１の複数の第１ラスタ要素が第１列に配置され、第２の複数の第１ラスタ要素が第２列に配置され、前記第１列の第１ラスタ要素は第１の複数の第１境界部を有し、前記第２列のラスタ要素は第２の複数の第２境界部を有し、前記第１列が前記第２列に対して列に沿った方向に移動して、前記第１境界部が前記第２境界部に対してずれる請求項２７から３０のいずれかに記載の光学装置。
【請求項３２】
前記第１ラスタ要素は、反射式設計で第１ラスタミラー要素として構成される請求項２６から３１のいずれかに記載の光学装置。
【請求項３３】
前記第２ラスタ要素は、反射式設計で第２ラスタミラー要素として構成される請求項３２に記載の光学装置。
【請求項３４】
前記第２ラスタ要素が平面に対して傾くことができるようになされた請求項３３に記載の光学装置。
【請求項３５】
前記第１ラスタ要素は実質的に照射されるフィールドの形状、特にアーチ型の形状を有する請求項２６から３４のいずれかに記載の光学装置。
【請求項３６】
請求項２６から３５のいずれかに記載の光学装置を有し、フィールド面内のフィールドが照射される、特にマイクロリソグラフィで用いられる照射システム。
【請求項３７】
光源から前記フィールド面への光路内で前記光学要素の後に続くように配置されたミラー装置及び／又はレンズ装置を有する請求項３６に記載の照射システム。
【請求項３８】
フィールド開口絞りを有する請求項３６又は３７に記載の照射システム。
【請求項３９】
前記光学装置は屈折式設計とされる請求項３６から３８のいずれかに記載の照射システム。
【請求項４０】
前記光学装置は反射式設計とされる請求項３６から３８のいずれかに記載の照射システム。
【請求項４１】
光源の複数の光源像を第２光学要素の瞳孔ラスタ要素に形成するように働く第１光学要素を有し、各瞳孔ラスタ要素上の前記光源像の位置を変えることができる装置を備える、特にマイクロリソグラフィで用いられる照射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００５年１１月１０日に出願の米国仮出願第６０／７３５，６５９号に対して有益性と優先権を主張するものである。米国仮出願第６０／７３５，６５９号の内容はその全体を本願に組み込むものとする。
【０００２】
本発明は、特にマイクロリソグラフィの投影露光装置用照射システムで使用される光学装置に関する。
【０００３】
第１の実施形態によれば、この装置は、光源からの光を受け取る第１ラスタ要素を有しており、この第１ラスタ要素によって光源の像が第２ラスタ要素に形成される。
【０００４】
本発明の第２の態様によれば、特にマイクロリソグラフィの投影露光装置、特に照射システムに用いられる光学装置は、少なくとも１つの第１ラスタ要素を備えた少なくとも１つの第１光学要素を有し、この第１ラスタ要素は第１の光軸を有し、さらにこの光学装置は、少なくとも１つの第２ラスタ要素を備えた少なくとも１つの第２光学要素を有し、第２ラスタ要素は第２の光軸を有する。第１及び第２ラスタ要素を備えたこの種の装置は、特に照射システムで使用される場合にハニカムコンデンサとも呼ばれる。照射領域が主光源の光で照射されるマイクロリソグラフィの投影露光装置では、この種のハニカムコンデンサは入力配光を出力配光に変換するように働く。光チャネルが各ラスタ要素間に形成される。
【背景技術】
【０００５】
例えば、マイクロリソグラフィの投影露光装置で使用されるような照射システムでは、主光源の光は、光源とは異なる形状の照射領域に伝播される。この照射領域に光源からの光を可能な限り均質に照射することこそが課題である。この目的を達成するために、均質化装置が照射システムでしばしば使用される。照射システムでは、このような均質化効果を達成する２つの装置、即ちインテグレータロッド若しくは中空導波装置、及びハニカムコンデンサを使用するのが特に好ましい。
【０００６】
インテグレータロッドは、大抵は、実質的に矩形断面である細長いロッドで構成されており、光源に対向した一端部に入射した光は、ロッドの横面で複数回全反射され、ロッドのうちの照射領域に対向した他端部で混合されて出てくることになり、そのため、大幅に均質化される。ロッドの横面で全反射される回数は、ロッドへの入射点においてこれら横面に対して光が向けられた角度に大きく依存する。
【０００７】
ハニカムコンデンサは、第１及び第２ラスタ要素を備えた２つの光学要素を有しており、第１及び第２ラスタ要素の間には、通常、多数の光チャネルが形成される。ハニカムコンデンサで均質化効果を実現する方法とは、光源の複数の像、いわゆる第２の光源を光学チャネルを用いて形成し、次いで各形成物を互いに重ね合わせるものである。この重ね合わせは、２点間での光源の照射密度の変動を、ある程度まで長期にわたって補償する。
【０００８】
マイクログラフィ投影露光装置を作動させる場合に、レチクルと呼ばれる被写体が照射システムの照射領域に設置され、光路内で照射システムの後に続く被写体投影装置が、被写体投影装置の結像面に設置されたウェハにレチクルの画像を投影する。
【０００９】
光源から照射領域への光路に光インテグレータを備えた照射システムは、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４若しくは特許文献５に開示されている。これらの参照文献に記載の光インテグレータはすべて、ファセットのある要素即ちラスタ化要素を有している。
【００１０】
特許文献３は、主光源がハニカムコンデンサを用いて複数の第２の光源に分割される照射システムを開示している。この結果として、レチクル面はむらのない、即ち均一な照射となる。
【００１１】
反射型ハニカムコンデンサは、特に極紫外線領域の波長、即ち１１ｎｍから１５ｎｍの波長でのリソグラフィ用途について特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、及び特許文献１０に開示されている。
【００１２】
屈折式設計に基づいて、中間像面にある像を投影するこの種のシステムは、例えば、特許文献１２及び特許文献１３に開示されている。
【特許文献１】米国特許第５，７３１，５７７号
【特許文献２】米国特許第５，４６１，４５６号
【特許文献３】米国特許第５，５８１，６０５号
【特許文献４】米国特許第６，３３３，７７７号
【特許文献５】欧州特許出願公開第０８４９６３７号
【特許文献６】米国特許第６，４３８，１９９号
【特許文献７】米国特許第６，５７０，１６８号
【特許文献８】米国特許第６，６１１，１５７号
【特許文献９】米国特許第６，６５８，０８４号
【特許文献１０】米国特許第６，７０４，０９５号
【特許文献１１】国際公開第０１／０９６８１号
【特許文献１２】米国特許第４，４７４，４６３号
【特許文献１３】米国特許出願公開第２００３／００４３３５６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
照射されるべきフィールドの範囲を限定するために、最先端システムでは、可変フィールド開口絞りが常に使用される。
【００１４】
これらの照射システムには、可変フィールド開口絞りが配置された中間フィールド面の投影像を形成するために、可変フィールド開口絞りが、ミラーシステム又はレンズシステムを用いてレチクル面に投影されるという欠点があった。
【００１５】
この結果、例えば、極紫外線リソグラフィで使用されるような反射式システムでは、ミラーを追加することが必要となり、そのために、照射システムの光収率が大幅に低下する。屈折式システムにおいても同様に、大フィールドを有する複雑な高開口光学像形成システムを使用しなければならず、このシステムは、例えば、非球状面を備えた特有のレンズを７つを超えて有する。
【００１６】
従って、本発明は、照射システムのフィールド面にある照射領域が影響を受け得る、特にマイクログラフィ投影露光装置の照射システム用の光学装置を提案することを目的とする。従って、例えば、その光学装置は、例えばフィールド開口絞りが配置された中間フィールド面を投影するための複雑で高価なシステムを必要とすることなく、照射面がその位置を変えることができるようにしなければならない。その目的は、特に中間フィールド面の像を形成する光学像形成システムを必要とせず、フィールド面内の照射領域に作用することができる照射システム用の光学装置を提案することである。その意図するものは、特に、光源とフィールド面の間にある照射システムの光路に光学装置を配置することによって、フィールドが影響を受け得るが、波長≦１００ｎｍの場合、特に波長が、例えば５ｎｍから３０ｎｍ、好ましくは１１ｎｍから１５ｎｍの極紫外線領域にある場合に、光損失が可能な限り小さく維持される反射式照射システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の態様のもとに、少なくとも第１ラスタ要素と第２ラスタ要素を有する光学装置において、第２ラスタ要素が有する幅（ＤＰＦ）が、第１ラスタ要素によって第２ラスタ要素に投影された光源の像の寸法よりも大きいとする設計を通じて、概略を説明しただけの目的が達成される。その概念はさらに、第２ラスタ要素に対する第１ラスタ要素の位置を変えることができる装置を含む。
【００１８】
本発明のさらなる態様のもとに、特に照射システム用の光学装置は、第１軸を備えた少なくとも１つの第１ラスタ要素と、第２軸を備えた少なくとも１つの第２ラスタ要素とを有し、第１軸及び第２軸は、互いから所定の距離だけ離れている。この場合の距離とは、子午面内の第１軸及び第２軸と、第１光学要素即ち第１ラスタ要素が配置された平面とが交差する各点の間の距離を意味する。複数の第１ラスタ要素を備えた第１光学要素はファセットのある第１光学要素とも呼ばれる。同様に、複数の第２ラスタ要素を備えた第２光学要素はファセットのある第２の要素と呼ばれる。本発明によれば、第１ラスタ要素の位置は第２ラスタ要素に対して変えることができるので、第２軸から第１軸までの距離は可変であるとされる。本発明の特別な実施形態では、特に屈折式システムで、第１軸及び第２軸は１つの共通軸に一致することができる。この種の特別なシステムでは、整列したシステムでの第２軸から第１軸までの距離は実質的にゼロになる。この種の実施形態において、第１ラスタ要素が第２ラスタ要素に対して移動すると、第１軸はもはや第２軸と１つの共通軸で一致することはなくなる。言い換えると、第１軸と第２軸の間にはオフセットがある。発明概念のもとに、第１軸は第２軸に対して移動して中心から外れる。
【００１９】
本発明の第１の屈折式実施形態では、第１ラスタ要素を備えた第１光学要素を第２ラスタ要素を備えた第２光学要素に対して移動させることによって、照射フィールドを横にずらすことができる。フィールド面内のフィールドは、例えば、固定開口絞りとともに、可変的に直ちに照射され得る。この種の装置の場合、フィールド面内のフィールドの可変照射は、可変フィールド開口絞りを使用する必要なく達成される。特に、可変フィールド開口絞り用の別の光学像形成システムは何ら必要とされない。この装置では、第１ラスタ要素が第１光学要素に割り当てられ、第２ラスタ要素が第２光学要素に割り当てられる。
【００２０】
別の実施形態では、第１光学要素と第２光学要素とを相互にずらす代わりに、第２光学要素を第１光学要素に対して傾けるか、あるいは第２光学要素の個々の第２ラスタ要素を傾けると、第１の反射式ラスタ要素を備えた第１光学要素と第２の反射式ラスタ要素を備えた第２光学要素とを有する反射式設計の光学装置に対して同等の効果を達成することができる。反射式ラスタ要素はミラーとして構成される。通常、もはや照射システムの様々な光学部品の共通光軸がない反射式システムにおいて、第２ラスタ要素を様々な傾斜角で傾けることによって、フィールド面内の様々な位置に第１の反射式ラスタ要素を投影することができる。これにより、フィールド面内の照射の状態に影響を与えることができ、従って、照射の均一性に影響を与えることができる。
【００２１】
その反射式実施形態における第１光学要素はフィールドハニカムプレートとも呼ばれ、第１ラスタ要素はフィールドハニカムと呼ばれる。第２光学要素は瞳孔ハニカムプレートと呼ばれ、第２ラスタ要素は瞳孔ハニカムと呼ばれる。第１ラスタ要素と関連する第２ラスタ要素との間を進行する光束は光チャネルと呼ばれる。これは、第１又は第２ラスタ要素が反射式ラスタ要素として設計された実施形態にも当てはまる。
【００２２】
第１ラスタ要素即ちフィールドハニカムは、例えば１つ又は複数の光源の光を受け取り、その光をそれぞれの第１ラスタ要素に割り当てられた個々の光束に分割する。第１ラスタ要素は、第２光学要素を配置した位置かあるいはその位置に近接して複数の光源像が形成され、１つの光源像が各第２ラスタ要素に割り当てられるように構成される。複数のフィールドハニカム及び瞳孔ハニカムとともに、複数の光チャネルが形成される。チャネル間のクロストークを防止するために、第２ラスタ要素上の光源像の幅若しくは寸法は、各第２ラスタ要素の寸法若しくは幅よりも小さいことが望ましい。「クロストーク」という用語は、例えば、第１ラスタ要素と第２ラスタ要素が互いに対して位置が変わった結果として、第１及び第２ラスタ要素の関係が変わるという意味で使用される。
【００２３】
例えば、本発明の屈折式実施形態では、第１軸及び第２軸がそれに対して垂直方向に延びる平面内で、第１ラスタ要素が第２ラスタ要素に対して移動するか、あるいはその逆で移動すると、照射領域は、このような移動によってその位置を変えることができる。固定開口絞りとして構成されたフィールド開口絞りが、フィールド面若しくはフィールド面に対する共役面内に配置されるか、又はそれに近接して配置された場合、フィールド面に配置されたレチクルの照射領域は、上記に説明したように、固定開口絞りとともに本発明による光学装置を用いて変えることができる。本発明による特別な実施形態では、フィールド面の照射領域を完全になくすことさえ可能である。
【００２４】
第１ラスタ要素及び第２ラスタ要素が反射式の場合、即ちミラーとして構成される場合、照射領域は、第１光学要素によって規定される平面に対して第２光学要素を傾けるか、あるいは第２光学要素上の個々の第２ラスタ要素を傾けるか若しくはずらすことによって変えることができる。
【００２５】
位置を変えるとともにクロストークを防止するためには、光源像の寸法を第２ラスタ要素の幅よりも小さくするだけでなく、位置の変化によって、例えば、主要な第２ラスタ要素に隣接して置かれた副次的な第２ラスタ要素が照射されないように、第１ラスタ要素に対する主要な第２ラスタ要素の位置の変化を制限することが必要である。上記に説明したように、複数の第１及び第２ラスタ要素、即ち複数のフィールドファセット及び瞳孔ファセットがあるので、複数の光チャネルが存在し、各特定のフィールドファセットに対して１つの特定の瞳孔ファセットが割り当てられる。クロストークが発生した場合、１つのチャネルの光が、例えば、隣接するチャネルに入る。フィールドファセット及び瞳孔ファセットが、例えば、同じ縦横比を有すると、たとえ、フィールドがフィールド幅の半分だけ移動するような量だけフィールドファセット及び瞳孔ファセットが互いに対してずれるか、又は移動するだけでも、屈折式の実施形態でクロストークが発生するであろう。
【００２６】
有益な実施形態では、照射システムでの走査方向と一致する方向の瞳孔ファセットの寸法は、フィールドファセットのそれぞれの寸法よりも大きくなっている。その結果、フィールドファセットの縦横比は瞳孔ファセットのものとは異なっている。縦横比が上記に説明した形で異なっていると、クロストークを安全に回避することができる。瞳孔ファセットが、瞳孔ファセットの位置に形成された光源像の寸法より大きい幅を有すると、クロストークは特に安全に回避される。多くの用途の場合、少なくとも１つの寸法がより大きいように瞳孔ファセットを作れば、それで十分である。
【００２７】
本発明の別の実施形態では、例えば、縦横比がフィールドファセットと瞳孔ファセットとで同じであっても、隣り合って配置された少なくとも２つの光学要素に瞳孔ファセットが分割される設計を通じて、クロストークが発生するのを防止することができる。連続して配置された光学要素の屈折力は、光軸が１つの共通軸と一致する場合に、光学要素が部分的に互いに補償し、光学要素が互いから横にずれた場合に、強いプリズム効果を示すように選択される。これによって、縦横比が等しいフィールドファセット及び瞳孔ファセットを有する屈折式光学装置において、又は円筒状のハニカムプレートにおいて、クロストークを発生させることなく、像を形成されるフィールド領域から完全に外に照射領域を移動させることが可能になる。
【００２８】
本発明の特別な実施形態では、上記に説明したように、瞳孔ファセットが分割された場合に、そのシステムは、第１ラスタ要素、いわゆるフィールドファセットを備えた第１光学要素と、第２ラスタ要素、いわゆる第１瞳孔ファセットを備えた第２光学要素と、第２瞳孔ファセットを備えた第３光学要素とを有することになる。第２瞳孔ファセットを備えた第３光学要素を用いて、照射領域が完全に固定開口絞りの外に置かれるようにすることができる。フィールドファセットとミラー装置若しくはレンズ装置との間に配置された２つの光学要素のうちの一方でこのために必要とされるオフセットは、第１瞳孔ファセット又は第２瞳孔ファセットの直径よりも小さい。
【００２９】
以下では、屈折式システムにおいて、第１瞳孔ファセットを備えた第２光学要素を移動させるか、又は第２瞳孔ファセットを備えた第３光学要素を移動させて、これと固定開口絞りを組み合わせることによってフィールド面内の照射がなくなる場合の、第１瞳孔ファセットの焦点距離ｆ１及び第２瞳孔ファセットの焦点距離ｆ２が決まることになる。第１瞳孔ファセットを備えた第２光学要素を第２瞳孔ファセットを備えた第３光学要素に対して移動させることによって、照射が完全になくなることを設計による境界条件とすると、第１及び第２瞳孔ファセットの焦点距離ｆ１及びｆ２それぞれに対して次の関係が得られる。
【数１】
2007150295.tif 000003
【００３０】
上式は、第１瞳孔ファセットを備えた第２光学要素が移動する場合である。
【数２】
2007150295.tif 000004
【００３１】
上式は、第２瞳孔ファセットを備えた第３光学要素が移動する場合である。各式において、
ｆＦＦ：フィールドファセットの焦点距離を表す。
ｆ１：第１瞳孔ファセットの焦点距離を表す。
ｆ２：第２瞳孔ファセットの焦点距離を表す。
ｄ１：第２光学要素から第３光学要素までの主軸ＨＡに沿った距離を表す。
δ：オフセット、即ち第１瞳孔ファセットを備えた第２光学要素の第２瞳孔ファセットを備えた第３光学要素に対する変位を記述するパラメータを表し、Ｄは瞳孔ファセットの直径であり、フィールド面の照射領域はδ×Ｄだけ変位することによってなくなる。例えば、第１瞳孔ファセットの幅の半分だけ変位することによって照射フィールドがなくなる場合、δ＝１／２である。
【００３２】
確実にチャネルを分離し、隣接するチャネルへのクロストークを防止するために、フィールドファセットを備えた光学要素の前の分散角γが次式によって範囲を限定される。
【数３】
2007150295.tif 000005
【００３３】
この場合、Ｄは所与のファセット外径を表す。
【００３４】
さらに進展した実施形態では、前に説明した光学要素が、照射システム、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置用の照射システムで使用され、主光源からの光で照射領域を照射する。この装置の光学装置は、第１の光軸のある少なくとも１つの第１ラスタ要素を備えた第１光学要素と、第２の光軸のある少なくとも１つの第２ラスタ要素を備えた第２光学要素とを有し、この光学装置は、主光源から照射領域への光路内で主光源の後に続くように配置される。
【００３５】
照射システムは、光源から照射領域、即ちフィールド面への光路内で光学要素に続くように配置されたミラー装置及び／又はレンズ装置を有することが好ましく、ミラー装置及び／又はレンズ装置は、特定の実施形態で、フィールドを成形し、第２ラスタ要素又は第３ラスタ要素の像を照射システムの瞳孔面に投影するように働く。少なくとも１つの第１ラスタ要素と少なくとも１つの第２ラスタ要素とを備え、ファセットのある２つの光学要素に続くように配置された光学要素を用いて、特に極紫外線領域で動作する照射システムで、フィールドの成形が行われる。極紫外線システムでは、フィールドを成形するために、いわゆる斜入射ミラーを使用するのが好ましい。斜入射ミラーでは、光の反射は浅い角度で当たる光路で起こる。これに対して、法線入射ミラーでの反射は、干渉のために、多層被覆システムからなるシステムで行われる。そのような多層被覆システムの例には、例えば、多層Ｍｏ／Ｓｉ被覆システムがある。これに反して、斜入射ミラーは少数の反射層だけを有しており、その反射層は、例えば、波長が１３．５ｎｍの放射線を反射する、例えば、ルテニウムからなる金属層が好ましい。
【００３６】
例えば、極紫外線領域で使用されるタイプの反射式システムでは、個々のラスタ要素即ちフィールドラスタ要素及び／又は瞳孔ラスタ要素は、通常、法線入射で機能するファセットミラーからなる。波長が１３．５ｎｍの極紫外光の場合、法線入射のもとにファセットミラーに入る光束を構成する光線の入射角は、ファセットミラーの面の法線ベクトルに対して４０°より小さく、好ましくは３０°より小さい。
【００３７】
しかし、フィールドラスタ要素及び／又は瞳孔ラスタ要素を含むすべての光学要素は、光が浅い角度の光路から反射面に当たる斜入射要素として機能することもできる。１３．５ｎｍの波長では、光束を構成する光線が面法線方向に対して角度をなして面に到達し、去っていく入射角度は、例えば、ルテニウムを被覆したミラーの場合７０°より大きく、７０°〜８５°であるのが好ましい。
【００３８】
フィールド形成光学部品のない照射システムの別の実施形態では、第１ラスタ要素は、矩形形状で構成されるのではなく、照射されるフィールドの形状、例えばアーチ型の形状を有する。照射されるフィールドの形状としたフィールドラスタ要素の設計は、反射システムでも屈折システムでもよい。
【００３９】
第２ラスタ要素が、光チャネルを通じて、第２ラスタ要素に割り当てられた第１ラスタ要素の像を投影するのに加え、さらに、隣接する第１ラスタ要素を照射されるフィールドに隣接する領域に投影するのを防止するため、言い換えると、いわゆるクロストークが発生するのを防止するためには、上記に説明したように、各第１ラスタ要素によって形成された光源像の寸法が、第２ラスタ要素が配置された平面内の瞳孔ファセットより小さければ、それは瞳孔ファセットがいっぱいではないことを意味し、有益となる。理想的な点形状の光源を除けば、第２ラスタ要素が配置された平面内の光源の寸法は、主光源の寸法によって決まり、主光源が第２光学要素の平面に投影される結像倍率によって変更され、かつ／又は第１ラスタ要素に対する第２ラスタ要素の焦点をずらした配置によって変更される。特に、ラスタ要素の相対位置を変えることによって、例えば、フィールドラスタ要素をずらす、及び／又は瞳孔ラスタ要素をずらす若しくは傾けることによって、最初に割り当てられた、フィールドラスタ要素から瞳孔ラスタ要素へのチャネルの関係が変えられた場合に、本願によるクロストークが存在する。
【００４０】
本発明の特に好ましい実施形態では、照射システムは、フィールド開口絞りとして、固定の開口絞りを有する。「フィールド開口絞り」という用語は、本明細書では、フィールド面内のフィールドの寸法と形状が影響を受け得る開口絞りという意味で使用される。
【００４１】
走査型像形成システム用の照射システムでは、フィールド開口絞りはフィールド面から離れて配置されてフィールドの境界に半影領域を形成し、それによって強度の急激な変化を回避することが好ましい。
【００４２】
光学装置及び照射システムの他に、本発明はまた、特に、波長≦２４８ｎｍ、とりわけ、波長≦１９３ｎｍのマイクロリソグラフィ用の投影露光装置を提供し、その投影露光装置は、本発明による照射システムを有する。照射システムでは、フィールド面内のリングフィールド等のフィールドが照射される。構造化マスクがフィールド面に配置され、そのマスクの画像は、被写体投影装置を用いて画像面にある感光性の物体に投影される。投影露光装置は、マイクロ電子部品、いわゆる半導体チップの面を構造化するという目的を果たす。これに関して、本発明はまた、マイクロ電子部品を製造する方法を提供する。
【００４３】
本発明は、特に、極紫外領域の波長用の、即ち５ｎｍから３０ｎｍの波長用の照射システムを提供し、その照射システムは、少なくとも２つの反射式ラスタ要素を備えた光学装置を光源とフィールド面の間の光路に置くので、チャネルに割り当てられた瞳孔ラスタ要素を傾ける、かつ／又はずらすことによって、照射システムの瞳孔面の照射の状態をほとんど変えないまま、照射システムのフィールド内の照射の状態を変えることが可能になるという事実によって特徴づけられる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の光学装置によれば、フィールド開口絞りが配置された中間フィールド面を投影するための複雑で高価なシステムを必要とすることなく、照射面がその位置を変えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明は、添付の図面を参照して下記に説明される。
【００４６】
図１は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の屈折式照射システム１０の実施形態を示しており、このマイクロリソグラフィ投影露光装置は、半導体部品の製造や他の極小構造部品の製造に使用することができ、ミクロンよりも微細な解像度レベルを達成するために、深紫外線領域の光で動作する。図１に示したマイクロリソグラフィ投影露光装置は、共役フィールド面２５を有し、共役フィールド面の像は、マスクを設置することができるフィールド面１９に対物レンズ１８を用いて投影される。本明細書に示す屈折式照射システムは、主光源１１として、例えば、動作波長が約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザを使用し、その光ビームは、照射システムの光軸２０と同軸上に整列する。他の紫外光源、例えば、動作波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、動作波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、及び動作波長がさらに長い若しくはさらに短い主光源が同様に使用可能である。あるいは、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等の他の種類の光源を使用することもできる。
【００４７】
レーザから届いた小さい矩形断面の光ビームは光ビーム拡大装置１２に入り、光ビーム拡大装置は、より大きいビーム断面のほぼ平行な光からなる出射ビームを生成する。光ビーム拡大装置はさらに、レーザ光のコヒーレンス度を低減するように働く。
【００４８】
例えば直線偏光のほぼ平行な光ビームは、例えば、同一の正の屈折力と同一の矩形断面を有する複数の円柱レンズとして構成できる第１ラスタ要素２１を備えた第１光学要素１３の入射面に入り、この例では、第１ラスタ要素を備えた第１光学要素は、第１ラスタ要素としての円柱レンズを４×４配列して構成される。円柱レンズ２１の円柱軸２０は第１ラスタ要素の第１軸とも呼ばれる。円柱レンズ２１の矩形形状は、照射フィールド１９の矩形形状に対応し、これは、第１ラスタ要素即ちフィールドラスタ要素の形状が照射されるフィールドの形状に対応するということを意味する。円柱レンズ２１は、照射システム１０のフィールド面２３内で若しくはフィールド面２３の近傍で互いに直接隣り合う矩形ラスタに配置される、即ち基本的にラスタ領域を埋める。円柱レンズ２１は、それらの位置がフィールド面内にあるか若しくはフィールド面に近接することから、フィールドラスタ要素若しくはフィールドファセットと呼ばれる。複数のフィールドラスタ要素及び瞳孔ラスタ要素の３次元配置が図４ｃに示されている。
【００４９】
円柱レンズ２１には、平面２３に入った光を照射された円柱レンズ２１の数量に等しい多数の光束に分割するといった作用があり、円柱レンズ２１は、円柱レンズ２１の焦点面に置かれた照射システム１０の瞳孔面２４に焦点が合っている。瞳孔面では、通常、光源の像、いわゆる第２の光源が円柱レンズのそれぞれの焦点に形成される。第２の光源が形成される平面２４内か若しくはそれに近接して第２ラスタ要素を備えた第２光学要素が配置されており、その第２ラスタ要素は、例えば、矩形断面と、例えば、正の屈折力とを有する円柱レンズ２２である。第２光学要素の円柱レンズ２２は、第２ラスタ要素又は瞳孔ファセットとも呼ばれる。第１光学要素１３の各円柱レンズ２１は、光源１１の像を第２の要素１４のそれぞれ対応する第２の円柱レンズ２２に投影するので、複数の第２の光源が瞳孔面２４に形成される。第１及び第２光学要素１３、１４の対応する１対の円柱レンズ２１、２２は、それぞれ光チャネルを形成する。第１ラスタ要素を備えた第１光学要素１３は、第２ラスタ要素を備えた第２光学要素１４とともにハニカムコンデンサ１５とも呼ばれる。第２光学要素の円柱レンズには、さらに図面に記載の平面に対して垂直な円柱軸５０が示されている。円柱軸５０は、第２ラスタ要素の第２の光軸とも呼ばれる。
【００５０】
瞳孔ハニカム２２は各第２の光源に近接して配置され、光路内で後に続くフィールドレンズ１６を通じてフィールドハニカム２１を照射システムの共役フィールド面２５に投影する。投影時に、フィールドハニカム２１の矩形像は共役フィールド面２５で互いに重ね合わされる。この重ね合わせには、共役フィールド面２５の領域で光強度をより均質にかつ一定にする効果がある。
【００５１】
図１に示すシステムでは、照射領域１９とも呼ばれる、フィールド面内の照射フィールド及び特に照射フィールドの大きさは、例えば、共役フィールド面２５に配置することができるフィールド開口絞り２７によって先行技術と同じ方法で影響を受ける。その可変フィールド開口絞りは、例えば、図１に示し、参照符号２８で表記したように、光束の範囲を限定できる光彩シャッタとして構成することができる。共役フィールド面２５のフィールド開口絞りの像は、光路内で後に続く対物レンズ１８を用いて、照射フィールドの領域に設置されたレチクルに投影される。最初に説明したように、この種のシステムは製造するのに複雑かつ高価であり、必須の対物レンズ１８に起因する光損失がある。従って、対物レンズ１８はＲＥＭＡオブジェクティブ又はＲＥＭＡレンズとも称される。
【００５２】
上述したように、平面２５は照射システムの共役フィールド面、即ち、いわゆる中間面であり、そこには、調整可能なフィールド開口絞りを有する、いわゆるレチクルマスキングシステム（ＲＥＭＡ）が配置されている。次の対物レンズ１８は、フィールド開口絞り２７を備えた中間面２５の像を照射領域１９にあるレチクル又はマスク又はリソグラフィテンプレートに投影する。
【００５３】
図１に示す照射システム１０は、電子部品、さらには光回折素子及び他の極小構造部品をマイクロリソグラフィで製造するための投影露光装置を被写体投影装置（図示せず）とともに形成する。当然、図示した照射システムは、フィールドの大きさを変えることができる他の任意の種類の照射用に、例えば、プロジェクタ等で使用することもできる。
【００５４】
図２は、子午切断面に、即ちシステム全体の主軸ＨＡを含む平面にフィールドファセット１０２を備えた第１光学要素１００と瞳孔ファセット１０６を備えた第２光学要素１０４とを有するハニカムコンデンサ１５の第１の実施形態を示している。見て明らかなように、ハニカムコンデンサ１５は、複数の第１ラスタ要素１０２、いわゆるフィールドファセットを備えた第１光学要素１００と複数の第２ラスタ要素１０６を備えた第２光学要素１０４とを有し、第１ラスタ要素は、本明細書では、屈折式の光学ラスタ要素即ち屈折式のフィールドファセットとして構成され、第２ラスタ要素も同様に、屈折式の光学ラスタ要素即ち屈折式の瞳孔ファセットとして構成されている。
【００５５】
上述したように、第１及び第２の屈折式光学ラスタ要素は、例えば、円柱レンズであってもよい。
【００５６】
各第１ラスタ要素１０２は第１軸１１０を有し、各第２ラスタ要素１０６は第２軸１１２を有する。図２に示すように、第１軸１１０及び第２軸１１２は、システム全体の主軸ＨＡに対して平行に延びる共通軸１１４に沿って配置されている。
【００５７】
第１ラスタ要素の像は、レンズ装置１２０及び第２ラスタ要素を介して開口絞り１３２を配置できるフィールド面１３０に投影される。第１ラスタ要素の像は、フィールド面１３０で大部分が互いに重なり合う。
【００５８】
本発明のもとに、図１に示すように中間面に配置された可変フィールド開口絞りの像を投影することによってではなく、例えば、第１又は第２光学要素が配置された平面内で、第１ラスタ要素を第２ラスタ要素に対して直接移動させる（図３ａ）か、又は第２ラスタ要素を第１ラスタ要素に対して直接移動させる（図３ｂ）ことによって、フィールド面の照射フィールドの大きさに影響を与えることが提案される。図２の構成要素と同一の構成要素はすべて、図２の参照符号に１００を足すことによって特定される。第１ラスタ要素２０２の第１軸２１０はすべて、上記の移動に伴い、第２ラスタ要素２０６の第２軸２１２からずれ、即ち中心から外れ、このことは、第１軸がもはや図２に示すように共通光軸上に置かれてはいないことを意味する。光軸は互いに対してオフセットΔを有する。第１ラスタ要素２０２を第２ラスタ要素２０６に対してずらし、開口絞り面２３０に配置された固定開口絞り２３２を使用することによって、レチクル面にあるレチクルの照射領域を変えることができる。これは図３ａに示されている。
【００５９】
図３ｂによる実施形態では、第２ラスタ要素２０６を備えた第２光学要素は、子午面内で、即ちシステムの主軸ＨＡを含む平面内でラスタ要素２０２を備えた第１光学要素に対してずれている。このことには、先の場合と同様に、照射システムのレチクル面にある照射面の位置を変えるという効果がある。
【００６０】
図３ａ及び図３ｂに示す実施形態では、第１ラスタ要素、いわゆるフィールドファセット２０２及び第２ラスタ要素、いわゆる瞳孔ファセット２０６は同じ縦横比を有し、特に走査方向即ちｙ方向に同じ幅を有する。フィールドファセットと瞳孔ファセットが同じ縦横比を有する構成では、瞳孔ファセットがフィールドファセットに対してファセット直径の半分を超えてずれるとすぐに、所与のフィールドファセットに割り当てられたチャネルが隣接する瞳孔ファセットを通ってクロストークとも呼ばれる状態となる。クロストークの発生を防止するために、図３ａに示すように、フィールドファセット２０２が瞳孔ファセット２０６に対して方向２５１にΔ＝１／２・ＤＰＦだけ移動することができるか、又は図３ｂに示すように、瞳孔ファセット２０６がフィールドファセット２０２に対して方向２５２にΔ＝１／２・ＤＰＦだけ移動することができる。一方、フィールド面２３０内のフィールドは、この場合にそれでも半分照射される。フィールドファセット要素２０２の光軸は２１０として特定され、瞳孔ファセット要素の光軸は２１２として特定される。図３ａ及び図３ｂに示す実施形態では、主光源（図示せず）の光源像２５３は、第２ラスタ要素内でほとんど点形状となって現れ、これは、第２ラスタ要素上の光源像の幅が第２ラスタ要素の幅よりもはるかに小さいことを意味する。これはまた、特に本明細書ではｙ方向とされる照射システムの走査方向の幅に当たる。光源像２５３は、主光源（図示せず）を、例えば、各第１ラスタ要素１０２、２０２を介して投影することによって形成される。
【００６１】
レチクルが設置された平面に完全な像が投影されるようにしたい場合は、好ましくは第１又は第２光学要素が屈折式システムでずれる移動方向に、フィールドラスタ要素とも呼ばれる第１ラスタ要素の幅よりも大きくなるように瞳孔ファセット要素の幅を選択することが好ましい。これは、１対の屈折式フィールドラスタ要素及び屈折式瞳孔ラスタ要素に対する例の形で図４ａ及び図４ｂに示されている。この種の複数のフィールドラスタ要素及び瞳孔ラスタ要素を備えた完全なシステムは図４ｃに示されている。
【００６２】
図４ａ及び図４ｂは、図に示すように、瞳孔ファセット要素がフィールドファセット要素よりも少なくとも照射システムの走査方向に幅が著しく大きい場合に、フィールドファセット要素を瞳孔ファセット要素に対してずらすことによってクロストークを回避しながら、フィールド面を完全に遮光することがどのようにして可能であるかを例でもって示している。瞳孔ファセット要素がフィールドファセット要素よりも走査方向に幅が大きいハニカムコンデンサを備えた二重ファセット付き照射システムの実施形態は、米国特許第５，５９４，５２６号に示されている。例えば、図６に示すように、マイクロリソグラフィ投影露光装置の走査方向はｙ方向ともされる。図４ｃは、米国特許第５，５９４，５２６号によるシステムを３次元の図で示しており、瞳孔ファセットの走査方向即ちｙ方向の幅はフィールドファセットの幅よりも大きくなっている。
【００６３】
図４ａは、第１光学要素のフィールドファセット要素３０２、第２光学要素の瞳孔ファセット要素３０６、及び光路内で後に続くレンズ３２０に対する光線パターンを示しており、フィールドファセット要素３０２の第１軸３１０は、瞳孔ファセット要素３０６の第２軸３１２に一致し、光学システムの主軸ＨＡに対して平行に延びている。すべての構成要素は図１に似ているが２００を足した参照符号によって特定される。フィールド面３３０の照射フィールドは３３４．１で特定される。フィールド面３３０に近接して配置された固定開口絞りは３３２で特定される。図４ａに示すように、照射フィールド３３４．１は、口径食なしにフィールド面３３０にその全体を投影される。光源像は参照符号３５３によって特定される。光源像は、図３ａ及び図３ｂの場合にすでにそうであったように実質的に点形状となっている。
【００６４】
図４ｂに示すように、フィールドファセット要素が第１平面３５２内で瞳孔ファセット要素に対してΔ＝１／２・ＤＰＦの距離だけ方向３５０に移動すると、チャネル間のクロストークが回避され、かつ光学像形成システム３２０によって、照射フィールドが、フィールド開口絞り３３２によって遮断される領域３３４．２に全体的に投影され、そのために、フィールド面３３０内の照射はなくなる。たとえ複数の第１及び第２ラスタ要素が、第１及び第２の要素の第１及び第２ラスタ要素からなる高密度アレイ内に重ねて配置されたとしても、チャネル間のクロストークを回避しなければならない場合に、フィールドラスタ要素は図４ｃに示すように横列をなして配置され、重なって置かれた２つの横列は互いに対してずれて配置される。これは、図４ｂの断面図にも示されている。重なって置かれた合計３つのフィールドファセット３０２．１、３０２．２、３０２．３が示されている。図４ｂから分かるように、フィールドファセット３０２．２は、フィールドファセット３０２．１及び３０２．３に対してずれている。ファセットは、図４ｃに示すように、それらの幅の真半分だけ互いに対してずれているのが好ましく、図４ｃは、米国特許第５，５９４，５２６号による照射システムの詳細を表している。この場合に、幅はｘ方向に、即ち走査方向と主軸ＨＡが向けられた方向とに対して垂直な方向に規定される。
【００６５】
図４ｂのフィールドファセット要素３０２は、図４ａに示す実施形態でのものと同じ参照符号であり、瞳孔ファセット要素３０６も同様である。走査方向の、即ちｙ方向の瞳孔ファセットの幅がＤＰＦであり、フィールドファセット要素の幅がＤＦＦであるとすると、この２つの関係はこの例では次式となる。
【数４】
2007150295.tif 000006
【００６６】
従って、この場合の瞳孔ファセットの寸法は、走査方向で、即ちｙ方向でフィールドファセットの寸法の約２倍である。
【００６７】
第２光学要素３０４は第２平面３５４に配置されている。
【００６８】
第１光学要素又は第２光学要素を互いに対してずらすのは、例えば、ステッピングモータ等の電気モータを用いて行われる。
【００６９】
図４ｃは、複数のフィールドラスタ要素１０００２、いわゆる第１ラスタ要素を備えた第１光学要素１００００と、複数の瞳孔ラスタ要素１０００６、いわゆる第２ラスタ要素を備えた第２光学要素１０００４とからなる屈折式光学装置を３次元の図で表している。主軸ＨＡ、ｙ方向、及びｘ方向も示されている。見て明らかなように、フィールドファセット１０００２のｙ方向の、即ち走査方向の幅ＤＦＦは、図４ａ及び図４ｂに類似して、瞳孔ファセット１０００４のｙ方向の幅ＤＰＦより小さい。異なる横列１００１０．１、１００１０．２にあるフィールドファセット１０００２のずれた配置も明らかに分かる。図４ｃから分かるように、隣接するフィールドファセットの横列１００１０．１及び１００１０．２にある各フィールドファセット１０００２の限界線又は境界線１００２０は、互いに対してｘ方向に各フィールドファセットの幅Ｂの真半分だけずれている。フィールドファセット１０００２を備えた第１光学要素が幅ＤＰＦの半分だけ走査方向に移動したとしても、隣接するチャネルへのクロストークを支障なく防止することができる。
【００７０】
本発明の別の実施形態が図５ａから図５ｃに示されている。この例では、光路内でフィールドファセットを備えた第１光学要素の後に続く、瞳孔ファセットを備えた光学要素がファセットを有する２つの光学要素に細分されている。後者のファセットを有する２つの光学要素は、以降、第１瞳孔ファセットを備えた第２光学要素及び第２瞳孔ファセットを備えた第３光学要素と呼ばれる。
【００７１】
第１瞳孔ファセットを備えた第２光学要素と第２瞳孔ファセットを備えた第３光学要素を有する装置の実施形態は図５ａ、図５ｂ、及び図５ｃに示されている。
【００７２】
図５ａは、フィールドファセット５０２を備えた第１光学要素、第１瞳孔ファセット５０６を備えた第２光学要素、及び第２瞳孔ファセット５０７を備えた第３光学要素を有する光学システムを示す。フィールドファセットは幅ＤＦＦを有し、第１瞳孔ファセット５０６は幅ＤＰＦ１を有する。フィールドファセット５０２の縦横比は、瞳孔ファセット５０６のものと等しい。第２瞳孔ファセットは参照符号５０７で特定される。第２瞳孔ファセット５０７は幅ＤＰＦ２を有し、負の屈折力とされる。第１瞳孔ファセット５０６を備えた第２光学要素５０４と第２瞳孔ファセット５０７を備えた第３光学要素５０９との間の距離はｄ１である。第１瞳孔ファセット５０６を備えた第２光学要素５０４及び第２瞳孔ファセット５０７を備えた第３光学要素５０９は方向５１３に沿って移動することができる。図５ａに示した実施形態では、フィールドファセットと第１及び第２瞳孔ファセットにそれぞれ属する光軸５１０、５１２、及び５１５は、システムの主軸ＨＡに対して平行である共通光軸５１４上にある。フィールドファセットに属する光軸は５１０で特定され、第１瞳孔ファセット５０６に属する軸は５１２で、第２瞳孔ファセット５０７に属する軸は５１５で特定される。
【００７３】
以下では、簡単にするために、フィールドファセット５０２の幅ＤＦＦ、第１瞳孔ファセット５０６の幅ＤＰＦ１、及び第２瞳孔ファセット５０７の幅ＤＰＦ２はすべて等しいと仮定する。しかし、本明細書に記載のシステムはこの場合に限定されるものではない。
【００７４】
フィールド面５３０内の照射領域５３４の幅Ａはβ×Ｄである。
【００７５】
パラメータβは、フィールド面５３０内の照射領域の幅とフィールドファセット５０２の幅との比を表す。
【００７６】
以下において、その目的は、第２光学要素５０４の第１瞳孔ファセット５０６及び第３光学要素５０９の第２瞳孔ファセット５０７の焦点距離についての幾何学的計算を展開することである。使用する符号には、第１瞳孔ファセット５０６の焦点距離に対してのｆ１、第２瞳孔ファセット５０７の焦点距離に対してのｆ２、フィールドファセット５０２の焦点距離に対してのｆＦＦ、及びレンズ装置５２１の焦点距離に対してのｆｃがある。
【００７７】
照射フィールド内の光線位置がフィールドファセットの前方の光線方向とは無関係であると仮定すると、第２瞳孔ファセット５０７の焦点距離ｆ２に対して以下の条件を設定することができる。
【数５】
2007150295.tif 000007
【００７８】
画像比β、即ち照射フィールド５３４の幅Ａとフィールドファセット５０２の幅ＤＦＦとの比は次の関係に従う。
【数６】
2007150295.tif 000008
【００７９】
図５ｂは、第１瞳孔ファセット５０６を備えた第２光学要素５０４を第２瞳孔ファセット５０７を備えた第３光学要素５０９に対して平面５５４内で移動させた場合に、照射がどのように変わるかを示している。光学設計構造は図５ａと同じであり、従って、図５ａのものに類似した構成要素は同じ参照符号を有する。第１瞳孔ファセット５０６が平面５５４内で量δ×Ｄだけ移動したときに、フィールド面５３０内の照射フィールド５３４．１のオフセットΔに対して次式が得られる。
【数７】
2007150295.tif 000009
【００８０】
フィールド面５３０の照射フィールド５３４．１のオフセットΔが照射フィールド５３４の幅Ａと同じ大きさだとすると、そのとき、フィールド面５３０の照射フィールド５３４．１は、フィールド開口絞り５３２によって遮断された領域に完全に入ることになる。従って、フィールド開口絞り５３２内の光はレチクルに全く到達しない。第１瞳孔ファセット５０６の焦点距離ｆ１と第２瞳孔ファセット５０７の焦点距離ｆ２が次式のように選択されると、
【数８】
2007150295.tif 000010
そのとき、平面５５４内の第１の瞳孔ラスタ要素５０６をδ×Ｄだけずらすことによって、フィールド面５３０内の照射フィールド５３４．１のオフセットΔ＝Ａとなる。それと同時に、式１が満たされる、即ちフィールド面５３０内の光線位置がフィールドファセット５０２の前方の光線方向に無関係になる。
【００８１】
第１瞳孔ファセット５０６の焦点距離ｆ１と第２瞳孔ファセット５０７の焦点距離ｆ２とを前述のように選択すると、瞳孔ファセット要素５０６及び５０７の幅がフィールドファセット要素５０２の幅より大きくなくても、クロストークなしでフィールド面５３０を完全に遮光することができる。このような結果を得るために、δ＜１／２となるように選択することが必要である。
【００８２】
実際の（即ち、理想化されていない）システムでは、光源は第２ラスタ要素が配置された平面にラスタ要素によって点として投影されないで、むしろ特定の幅を有する像として投影される。クロストークを防止するために、光学要素が互いに対してずれていない場合でも、第１瞳孔ファセットが配置された平面内の光源像の大きさは、（１−２δ）・Ｄよりも小さくなければならない。
【００８３】
このための必要条件として、フィールドファセットの所与のファセット外径ＤＦＦに対して、フィールドファセット５０２を備えた第１光学要素の前方の発散角γが次式の範囲とされることが必要である。
【数９】
2007150295.tif 000011
【００８４】
この条件が満足されるならば、第１の瞳孔ラスタ要素５０６が配置される位置の照射部分は最大で（１−２δ）・ＤＦＦとなる。従って、クロストークが発生することなしに、平面５５４内の瞳孔ファセット要素５０６が、正の方向及び負の方向に量δ×ＤＦＦだけずれることができる。第２光学要素と第３光学要素との間の距離が充分小さい場合にも、第２瞳孔ファセット要素５０７でクロストークを防止することもできる。
【００８５】
図５ｃに示す実施形態では、光学装置は、負の屈折力の第１瞳孔ファセットを備えた第２光学要素と、正の屈折力の第３光学要素を備えた第３光学要素とを有する。図５ｃに示す実施形態では、第２瞳孔ファセット５０７を備えた光学要素５０９は、第１瞳孔ファセット５０６を備えた第２光学要素５０４に対して平面５５６内でずれる。第２瞳孔ファセット５０７が平面５５６内で距離δ×Ｄだけ移動すると、フィールド面５３０内の照射フィールド５３４．１のオフセットΔが次式から得られる。
【数１０】
2007150295.tif 000012
【００８６】
上記と同様の方法で、この結果から第１瞳孔ファセット５０６の焦点距離ｆ１と第２瞳孔ファセット５０７の焦点距離ｆ２とに対する式を導くことができる。
【数１１】
2007150295.tif 000013
【００８７】
第１瞳孔ファセット５０６の焦点距離ｆ１と第２瞳孔ファセット５０７の焦点距離ｆ２とをこのように選択すると、光学要素５０９が平面５５６内でδ×Ｄだけずれることによって、フィールド面５３０内の照射領域５３４．１のオフセットΔ＝Ａとなる。それと同時に、式１が満たされることになる、即ちフィールド面５３０内の光線位置がフィールドファセット５０２の前方の光線方向に無関係になる。
【００８８】
第１瞳孔ファセット５０６の焦点距離ｆ１と第２瞳孔ファセット５０７の焦点距離ｆ２とを前述のように選択すると、瞳孔ファセット要素５０６及び５０７の幅がフィールドファセット要素５０２の幅より大きくなくても、クロストークなしでフィールド面５３０を完全に遮光することができる。このような結果を得るために、δ＜１／２となるように選択することが必要である。
【００８９】
δ＜１／２という条件に伴い、その結果として、図５ｃに示す実施形態で第２瞳孔ファセット５０７が第１瞳孔ファセット５０６に対してずれている場合に、第１瞳孔ファセット５０６が負の屈折力を有することが必要である。
【００９０】
図６は屈折式設計の投影露光装置を概略図で示している。
【００９１】
図２〜図５ｃに示した種類の光学装置を含む照射システムは、１つ又はそれ以上の光源２０００を用いてフィールド面２０１０内のフィールドに照射する。ｘ−ｙ−ｚ座標系はフィールド面２０１０に図示されている。フィールド面２０１０に配置されたレチクルは、この場合ｙ方向である走査方向に移動する。フィールド面内のレチクルの像は、感光性物体が配置された平面２０３０に被写体投影装置２０２０を用いて投影される。図２〜図５ｃに示す光学装置は照射装置２０５０に含まれる。最も好ましい実施形態では、照射装置は図１に示す照射装置と似ているが、図１による光学装置に起因する相違があり、フィールド面内のフィールドは、レチクルマスキングシステムなしで影響を受けることができる。レチクルマスキングシステムは、図１に示すように、参照符号２８で示され調整可能なフィールド開口絞りを有する。さらに、照射装置２０５０は、例えば、レチクルが置かれたフィールド面に中間面を投影する、図１に参照符号１８で示したＲＥＭＡオブジェクティブを有していない。
【００９２】
図７ａ〜図８は、例えば、極紫外線リソグラフィで応用されるような発明概念の反射式設計の例を示す。
【００９３】
図７は、第１ラスタ要素３０１０．１及び３０１０．２を備えた第１光学要素３００２から、第２ラスタ要素３０２０．１及び３０２０．２を備えた第２光学要素３２０２への光線パターンを示している。第１ラスタ要素３０１０．１から第２ラスタ要素３０２０．１への光チャネルの主光線ＣＲだけが示されている。反射式設計の第１及び第２ラスタ要素はミラーとして構成されている。それらはファセットミラーとも呼ばれる。
【００９４】
第１ラスタ要素３０１０．１の第１軸は３０１２で特定され、第２ラスタ要素３０２０．１の第２軸は３０２２で特定される。２つの軸、即ち第１軸３０１２及び第２軸３０２２はそれぞれ、第１光学要素３００２が配置された平面３０００で測定された距離ＡＢＳＴ１だけ互いから間隔を保っている。第２光学要素３２０２は第２平面３２００に配置されている。
【００９５】
フィールド照射を調整するために、図７ｂに示すように、第２光学要素３２０２が角度δだけ傾くと、傾けたことにより、第２光学要素の支持装置３１２４に配置された第２ラスタ要素３０２０．１の第２軸３１２２の位置が変わり、そのため、第１光学要素が配置された平面３０００内の第１ラスタ要素３０１０．１の第１軸３１１２からの距離ＡＢＳＴ２も変わる。傾けることによって、フィールド面の照射の状態を変えることができるか、又は照射を完全になくすことができる。特に、瞳孔ファセット３０２０．１上の第２の光源３３００の位置が変わり、それによりフィールド面の照射の状態が影響を受けることが図７ｂから分かる。
【００９６】
代替案として、又は第２光学要素３２０２を傾けることに加えて、フィールド面の照射の状態を変えるために、第１光学要素３００２及び／又は第２光学要素３２０２を平面３０００、及び／又は平面３２００内でずらしてもよい。
【００９７】
図７ｃに示すように、第２光学要素３２０２全体が傾く、かつ／又外れるのではなく、個々の第２ラスタ要素が異なる角度で傾く装置が特に好ましい。従って、図７ｃで第２ラスタ要素３０２０．１は角度α１だけ傾き、第２ラスタ要素３０２０．２は角度α２だけ傾く。それに加えて、あるいは代替案として、第２ラスタ要素のそれぞれは、個別にずらすことができる。図７ａ及び図７ｂの光学要素と同じ光学要素が図７ｃで同じ参照符号で示される。
【００９８】
反射式及び屈折式照射しステムでは全く通常的に、瞳孔ラスタ要素を備えた第２光学要素が配置された平面内で光源像の位置、即ち第２の光源の位置を移動させることによって、フィールド面内のフィールドが本発明に従って影響を受ける。光源像の移動は、各第２ラスタ要素上で様々な位置が照射されるように行われるのが好ましい。光源像のこの移動によって、フィールドをフィールド面内で移動させることができる。第２ラスタ要素上の光源像の位置が各第２ラスタ要素に対して個別に設定されるならば、レチクル面に占めるフィールドの位置を各個々のフィールドファセットを用いて個別に選択できる。個々のフィールドファセットの像をフィールド面即ちレチクル面で重ね合わせることによって、フィールド面内の照射の状態を所望の均一性に設定することが直ちに可能となる。第２ラスタ要素上にある光源像をずらす場合は、チャネル間のクロストークを回避するように行うのが望ましい。
【００９９】
図８は、特に極紫外線領域の波長用の投影露光装置の反射式設計を示しており、この投影露光装置では、ハニカムコンデンサが、図７ａ及び図７ｂに示したように、本発明に従って構成されている。図７ａ及び図７ｂに関連させて示し、説明したように、第２光学要素１２３０を角度δだけ傾けることによって、フィールドファセットの像は、部分的に又は完全にフィールド開口絞りの外に投影することができる。フィールド開口絞りは、共役フィールド面内か、マスク、例えばレチクルが設置できるフィールド面そのものの近傍のいずれかに配置される。さらに、各瞳孔ファセットを個別に傾けることによって、図９ａから図９ｂに示すように、フィールド面内の様々な位置に各フィールドファセットの像を投影することができる。
【０１００】
図８に示す投影露光装置は、例えば、波長＜１００ｎｍのリソグラフィ用途で、特に極紫外線リソグラフィ用に使用されるタイプの完全な反射式設計のシステムを示している。完全な反射式システムでは、光学要素のラスタ要素等の光学部品はミラーとして構成される。
【０１０１】
図８に示す実施形態での投影露光装置１０００は、光線を放射する放射線源１２０４を光源として有する。
【０１０２】
放射線源１２０４の光は、照射システム１２０２を用いて投影露光装置の被写体投影装置の被写体面に向けられ、照射システムのフィールド面と一致する被写体投影装置の被写体面１２０３内にあるレチクルを照射する。
【０１０３】
照射システム１２０２は、例えば、「特に極紫外線リソグラフィ用の照射システム」と題した国際公開第２００５／０１５３１４号、又は「マイクロリソグラフィ」と題した米国特許出願第０９／３０５，０１７号に記載されたように構成することができる。
【０１０４】
光源即ち放射線源１２０４の光は、コレクタ１２０６によって集められる。図８に示したコレクタ１２０６は、例えば、国際公開第０２／０６５４８２号に開示されたタイプの斜入射コレクタである。光路内には、コレクタ１２０６に続いてスペクトルグリッドフィルタがあり、そのスペクトルグリッドフィルタは、光源１２０４の中間像ＺＬの周辺にある開口絞り１２０９とともに、例えば、１３．５ｎｍの有益な波長以外の望ましくない波長の放射線を除去する目的を果たし、望ましくない波長の放射線が開口絞りの後ろに置かれた照射システムに入るのを防止する働きをする。
【０１０５】
開口絞り１２０９の後ろには、例えば、１２２個の第１ラスタ要素即ちフィールドファセット（図示せず）を備えた第１光学要素１２１０が配置されている。第１光学要素は、原則的に図７ａ、図７ｂ、及び図７ｃに示したように構成することができ、第１光学要素は反射式設計のフィールドファセットを有している。フィールドファセットは、平面１２３０に第２の光源を形成する。第２の光源が形成された平面１２３０に近接して、又はその平面内に第２ラスタ要素即ち瞳孔ファセット（図示せず）を備えた第２光学要素１２１２が配置され、第２光学要素は、光路内でその第２の要素の後ろに続くミラー１２３２、１２３３、１２３４とともに、被写体投影装置１２００の被写体面１２０３と一致するフィールド面にフィールドの像を投影する。
【０１０６】
第２光学要素は、原則的に図７ａ、図７ｂ、及び図７ｃで例示したように構成することができる。本発明の第１の実施形態では、被写体面１２０３内のフィールドの照射状態を変えるために、第２光学要素１２１２又は個々の瞳孔ファセットが、図７ａ及び図７ｂに関連させて説明したように、例えば、角度δだけ傾斜方向１２１３に傾く。通常、このためには、１°未満の傾斜角で十分である。代替案として、又はこれに加えて、第２光学要素１２１２は、ずれた位置に移動することもできる。
【０１０７】
代替案として、又は機能の追加として、フィールドファセット（図示せず）を備えた第１光学要素１２１０を、矢印１２５０で示すように、第１光学要素１２１０が設置された平面内で移動させてもよい。
【０１０８】
本発明の特に好ましい実施形態では、第２の光源とも呼ばれる光源像の位置は、各個別の瞳孔ファセットミラー上で調整され、又は変えられる。これは、各個別の瞳孔ファセットミラーが個別に傾けることができ、かつ／又は移動することができる、即ちその位置を変えることができる場合に実現可能である。そうした構成では、フィールドファセットの各像は、フィールド面内で個別に調整することができる。
【０１０９】
第１軸１２５２及び第２軸１２５４も図面に示されている。
【０１１０】
図示した実施形態では、固定開口絞り１２３５は、被写体面１２０３の周辺にフィールド開口絞りとして配置されている。上記で説明したように、固定開口絞り１２３５があるために、第１光学要素１２１０を第２光学要素１２１２に対して傾けることによって、被写体面１２０３内の照射を完全になくすことができる。また、フィールド面のｘ−ｙ−ｚ座標系が図８に局所的に示されている。図示したマイクロリソグラフィ投影露光装置がリングフィールドスキャナとして構成されていると、この場合のｙ方向は走査方向を示す。
【０１１１】
例えば、構造化マスク１２０５、いわゆるレチクルが被写体面即ちフィールド面１２０３に配置されており、その光学像は、被写体投影装置１２００を用いて被写体投影装置１２００の結像面１２１４に投影される。図示した実施形態の被写体投影装置は、８つのミラー、即ちミラーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、及びＳ８を有する。感光性被覆１２４２を有する基板は結像面１２１４に配置されている。感光性被覆を有する基板は、極小電子部品、例えば、複数の電気回路素子を有するウェハを製造する目的で、次の露光及び現像工程を通じて構造化することができる。
【０１１２】
図９ａにフィールド面内のフィールドが示されている。フィールド面内のフィールドは、３つのフィールドファセットの３つの像２００００．１、２００００．２、及び２００００．３を重ね合わせたものである。図９ａから分かるように、瞳孔ファセットを個別に傾けることによって、フィールドファセットの像２００００．１、２００００．２、及び２００００．３のフィールド平面内での位置を変えることができる。
【０１１３】
図９に示したフィールドのｘ方向の強度分布が図９ｂに示されている。見て明らかなように、瞳孔ファセットの像の位置をフィールド面内で移動させることによって、例えば、ｘ方向の強度分布に影響を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明によるハニカムコンデンサの実施形態を含む屈折式設計の照射システムの概略長手方向図を表す。
【図２】第１ラスタ要素を備えた第１光学要素と第２ラスタ要素を備えた第２光学要素とを有する、屈折式設計の光学装置、いわゆるハニカムコンデンサの詳細図を示しており、レンズ装置がハニカムコンデンサの後ろで光路内に配置されている。
【図３ａ】走査方向に幅が等しいフィールドファセット及び瞳孔ファセットを有する、屈折式設計のハニカムコンデンサを示す。
【図３ｂ】走査方向に幅が等しいフィールドファセット及び瞳孔ファセットを有する、屈折式設計のハニカムコンデンサを示す。
【図４ａ】屈折式設計であって、ハニカムコンデンサを構成する、走査方向に幅が異なる１対のフィールドラスタ要素及び瞳孔ラスタ要素の例と、フィールドラスタ要素を移動させることによって生じる作用とを示す。
【図４ｂ】屈折式設計であって、ハニカムコンデンサを構成する、走査方向に幅が異なる１対のフィールドラスタ要素及び瞳孔ラスタ要素の例と、フィールドラスタ要素を移動させることによって生じる作用とを示す。
【図４ｃ】屈折式設計のフィールドラスタ要素と瞳孔ラスタ要素からなる複数の対の３次元図を示す。
【図５ａ】ラスタ要素を備えた３つの光学要素を有する屈折式設計のシステムの構成を表す。
【図５ｂ】ラスタ要素を備えた３つの光学要素を有する屈折式設計のシステムの構成を表す。
【図５ｃ】ラスタ要素を備えた３つの光学要素を有する屈折式設計のシステムの構成を表す。
【図６】屈折式設計のマイクロリソグラフィ投影露光装置の概略図を示す。
【図７ａ】第１の反射式ラスタ要素を備えた第１光学要素と第２の反射式ラスタ要素を備えた第２光学要素とを有するハニカムコンデンサを示す。
【図７ｂ】第１の反射式ラスタ要素を備えた第１光学要素と第２の反射式ラスタ要素を備えた第２光学要素とを有するハニカムコンデンサを示す。
【図７ｃ】第１の反射式ラスタ要素を備えた第１光学要素と第２の反射式ラスタ要素を備えた第２光学要素とを有するハニカムコンデンサを示す。
【図８】反射式部品を備え、極紫外線リソグラフィでの用途に適した照射システムを表し、その照射システムは、反射式ラスタ要素を備えたハニカムコンデンサを有している。
【図９ａ】フィールドファセットの３つの異なる像をフィールド面で重ね合わせた状態を示しており、フィールド面内の像の位置が異なっている。
【図９ｂ】フィールドファセットの３つの異なる像をフィールド面で重ね合わせた状態を示しており、フィールド面内の像の位置が異なっている。
【符号の説明】
【０１１５】
１５  ハニカムコンデンサ
１００  第１光学要素
１０２  フィールドファセット
１０４  第２光学要素
１０６  瞳孔ファセット
１１０  第１軸
１１２  第２軸
１１４  共通軸
１２０  レンズ装置
１３０  フィールド面
１３２  開口絞り
ＨＡ  主軸
【図１】
2007150295.tif 000014
【図２】
2007150295.tif 000015
【図３ａ】
2007150295.tif 000016
【図３ｂ】
2007150295.tif 000017
【図４ａ】
2007150295.tif 000018
【図４ｂ】
2007150295.tif 000019
【図４ｃ】
2007150295.tif 000020
【図５ａ】
2007150295.tif 000021
【図５ｂ】
2007150295.tif 000022
【図５ｃ】
2007150295.tif 000023
【図６】
2007150295.tif 000024
【図７ａ】
2007150295.tif 000025
【図７ｂ】
2007150295.tif 000026
【図７ｃ】
2007150295.tif 000027
【図８】
2007150295.tif 000028
【図９ａ】
2007150295.tif 000029
【図９ｂ】
2007150295.tif 000030
【外国語明細書】
2007150295.tif 000031
2007150295.tif 000032
2007150295.tif 000033
2007150295.tif 000034
2007150295.tif 000035
2007150295.tif 000036
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2007150295.tif 000039
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