JP2000221406A - 非結像光学系を備えた極紫外線コンデンサ - Google Patents

非結像光学系を備えた極紫外線コンデンサ

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JP2000221406A JP2000017124A JP2000017124A JP2000221406A JP 2000221406 A JP2000221406 A JP 2000221406A JP 2000017124 A JP2000017124 A JP 2000017124A JP 2000017124 A JP2000017124 A JP 2000017124A JP 2000221406 A JP2000221406 A JP 2000221406A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望の照射を所定のフィールドまたはエリア
に提供することである。 【解決手段】 第１の非結像光学要素と、第２の非結像
光学要素と、ファセットされた光学要素とを有する極紫
外線コンデンサであって、前記第１の非結像光学要素は
電磁波を反射し、前記第２の非結像光学要素は、前記第
１の非結像光学要素から反射された電磁波を受光するよ
うに配置されており、前記ファセットされた光学要素は
コンデンサのステップ部近傍に配置されており、これに
より光源からの電磁波は、所定の放射照度および角度分
布を有する所望の照明エリアに凝縮される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に、コンデン
サ、およびレチクルの像を光感知性基板に投影するため
の照明装置に関し、この照明装置は半導体製造のフォト
リソグラフに使用される。本発明はさらに極紫外線また
は軟Ｘ線波長で使用するのに適したコンデンサに関し、
このコンデンサは所望の放射照度および所望の角度分布
を形成するため非結像光学系を有する。
【０００２】
【従来の技術】フォトリソグラフィは多くの素子の製
造、とりわけ電子デバイスまたは半導体デバイスの製造
に頻繁に使用される。フォトリソグラフプロセスではレ
チクルまたはマスクの像が光感知性基板に投影される。
光感知性基板に結像すべき所望の素子またはフューチャ
ーサイズがますます小さくなっているので、技術的問題
がしばしば生じる。この問題の１つはレチクルまたはマ
スクを、それらの像が光感知性基板に投影できるように
照明することである。半導体デバイスの素子またはフュ
ーチャーサイズがますます小さくなっているので、０．
１３μｍ以下の解像度を達成できるフォトリソグラフィ
装置が必要である。この比較的小さな素子またはフュー
チャーサイズの像を結像するためには、短波長の電磁波
を、レチクルまたはマスクの像を光感知性基板に投影す
るために使用しなければならない。相応して、１５７ｎ
ｍ以下の極紫外線波長で、および約１ｎｍの軟Ｘ線波長
までで動作するフォトリソグラフィ装置が必要である。
相応して所要の解像度と結像能力を有する投影光学系は
リングフィールドの部分を使用することとなる。フォト
リソグラフィに使用されるこのような投影光学系が米国
特許第５８１５３１０号明細書、“High Numerical Ape
rture Ring Field Optical Reduction System”,Septem
ber 29,1998,に開示されている。ここに開示された投影
光学系は０．０３μｍの解像度で動作することができる
が、レチクルまたはマスクの像を光感知性基板に投影す
るための所要の照明特性を達成することのできる照明源
または照明装置についてはほとんど記載されていない。
照明装置は米国特許第５３３９３４６号明細書に“Devi
ce Fabrication Entailing Plasma-Derived X-Ray Deli
neation”,August 16,1994,のタイトルで開示されてい
る。そこにはレーザーポンププラズマ源と共に使用する
ためのコンデンサが開示されており、プラズマ源はペア
でファセットされ、軸に対称に配置されたコレクタレン
ズを有している。別の照明装置が米国特許第５６７７９
３９号明細書、“Illuminating Apparatus”,October 1
4,1997,に開示されている。そこには、対象物をアーチ
状のパターンに照明するための照明装置が開示されてお
り、この装置は反射型光学的インテグレータで回転する
放物円環体形状の反射鏡を有し、この光学的インテグレ
ータはメリジオナル方向にクリティカル照明するための
反射面と、サジタル方向にコラー照明するための反射面
とを有する。別の照明装置が米国特許第５５１２７５９
号明細書、“Condenser For Illuminating A Ring Fiel
d Camera With Synchrotron Emission Light”,April 3
0,1996,に開示されている。ここには、凹凸状の球面鏡
と平面鏡と球面鏡とを有するコンデンサが開示されてい
る。凹凸状の球面鏡は光ビームを集光し、平面鏡は光ビ
ームをカメラの実入射瞳に収斂して向け、球面鏡は実入
射瞳をレジストマスクを通してカメラの虚入射瞳に結像
する。別の照明装置が米国特許第５３６１２９２号明細
書、“Condenser For Illuminating ARing Field”,Nov
ember 1,1994,に開示されている。ここには、照射を集
光し、アーチ状焦点集合を形成するためにセグメント化
された非球面鏡を使用するコンデンサが記載されてい
る。アーチ状焦点集合は次に変換され、別のミラーによ
って回転され、すべてのアーチ状領域がマスクの上に重
ねられる。
【０００３】しかしこれら先行の照明装置は所望の照明
を提供することができず、比較的複雑である。さらにこ
れらシステムの多くは比較的に大きく、多数の表面を有
しているので、エネルギーが損失される。いくつかはま
た配向するのが困難であり、調整を必要とする。
【０００４】相応して、照明装置とコンデンサを極紫外
線で使用するためには改善が必要であり、所定のフィー
ルドまたはエリア上にフォトリソグラフィで使用するの
に所望の放射照度と所望の角度分布を提供する必要があ
る。
【０００５】本発明は、非結像光学要素を備えたコンデ
ンサを有する照明装置を指向するものである。第１の非
結像光学要素は光を光源から集光し、所望のまたは所定
の放射照度分布を形成するために使用される。第２の非
結像光学要素は電磁波を第１の非結像光学要素から受け
取り、電磁波をコリメートされた準球波面または平面波
面に向け直す。照明装置の瞳に配置されたファセットは
電磁波を鮮鋭にし、均質な照明を所望のエリア上に提供
する。ファセットは第２の非結像光学要素に設けること
ができる。付加的な対物レンズ光学系を、電磁波をさら
に処理するため、または電磁波をレチクルまたはマスク
にある所望のエリアへ中継するために使用することがで
きる。これらの像は光感知性基板へ投影される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、所望
の照射を所定のフィールドまたはエリアに提供すること
である。
【０００７】本発明の別の課題は、所定の角度および放
射照度分布を提供することである。
【０００８】さらに本発明の課題は、電磁波源のエテン
デュを増大することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、第１の非結像光学要素と、第２の非結像光学要素
と、ファセットされた光学要素とを有する極紫外線コン
デンサであって、前記第１の非結像光学要素は電磁波を
反射し、前記第２の非結像光学要素は、前記第１の非結
像光学要素から反射された電磁波を受光するように配置
されており、前記ファセットされた光学要素はコンデン
サのステップ部近傍に配置されており、これにより光源
からの電磁波は、所定の放射照度および角度分布を有す
る所望の照明エリアに凝縮されるように構成して解決さ
れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の利点は、所望の波長に対
してコンデンサが効率的なことである。
【００１１】本発明の別の利点は、比較的に小型なこと
である。
【００１２】本発明では、非結像光学要素が使用され
る。
【００１３】さらに本発明では、比較的少数の反射性表
面が使用される。
【００１４】さらに本発明では、ファセットされた光学
要素が使用される。
【００１５】
【実施例】図１は概略的に本発明の照明装置１０を示
し、この照明装置は非結像光学系を使用する。極紫外線
放射ＥＵＶの源１２はレーザープラズマ源、毛細管放電
管またはサイクロトロンとすることができ、極紫外線の
電磁波を非結像光学要素１４に供給する。コレクタまた
は第１の非結像光学要素１４は、光源からの電磁波を集
光し、所望のまたは所定の放射照度分布を照明装置１０
の瞳に形成する。放射照度分布は均等、環状、４重また
は他の公知の、または所望の放射照度分布とすることが
できる。種々の放射照度分布が公知であり、これらは種
々のパターンを光感知性基板に結像するための所望の特
性を有する。段階的厚さプロフィールを有するコーティ
ングが第１の非結像光学要素１４の上に施され、レフレ
クタンスが改善される。第１の非結像光学要素１４から
反射された電磁波はシェーパーまたは第２の非結像光学
要素１８により集光される。照明装置１０の瞳は第２の
非結像光学要素１８の近傍またはこれに隣接して配置さ
れている。入射光線１６は第２の非結像光学要素１８か
ら反射され、新たな光線２０として出射する。非結像光
学要素１８は、光線２０として示された電磁波の向きを
変え、電磁波を準球波面または平面波面にコリメートす
る。このことにより、従来の光学要素を照明装置１０の
残りの部分に使用することができる。第２の非結像光学
要素１８は複数のファセットを有し、これらに均等な照
明が所望のエリアまたは照明フィールド上で供給され
る。ファセットは照明装置１０の瞳に配置され、第２の
非結像光学要素１９に隣接する。光線２０により示され
た電磁波は第２の非結像光学要素１８から反射され、従
来の光学要素２２により受光される。電磁波は光学要素
３３により反射され、光線２４により示されるように第
２の従来の光学要素２６により受光される。この第２の
従来の光学要素は今度は光線２８をレチクル３０を照明
するために反射する。光学要素２２と２６は従来の対物
レンズ光学要素とすることができる。例えば、光学要素
２２はコマ補正を行い、比較的平坦である。光学要素２
６は回転楕円面とすることができる。光学要素２６は有
利にはアナモルフィックな非球面であり、第２の非結像
光学要素１８によりレチクルに反射され散乱された光を
投影光学系の入射瞳に結像するように構成されている。
アナモルフィックな出射は一定の丸い瞳を、レチクルと
交差するときに維持するため使用される。光学要素２２
と２６は照明を投影光学系の入射瞳に中継または結像す
ることができる。
【００１６】この照明は、瞳を所定の放射照度および角
度分布で充填する。このことを瞳充填とする。本発明に
より瞳充填を所望のように変形し、レチクルにおけるパ
ターンのイメージングを強化する。一般的に、所望の瞳
充填は既知であるか、または比較的簡単に検査レチクル
により検出することができる。瞳充填または角度分布は
より正確に放射分析的放射強度により検出することがで
きる。これはステラジアン当たりのワットで共通に表さ
れる。リソグラフィはしばしば瞳充填を、この量を表す
ために使用する。しかし混乱が生じることがある。なぜ
なら瞳における放射照度分布はしばしば瞳充填と呼ばれ
るからである。各フィールドポイントからのレチクルま
たはマスクからの放射強度は必ずしも瞳における放射照
度と同じである必要のないことを十分に理解することが
重要である。例として放射照度分布が一様であっても、
レチクルまたはマスクの右半分がサークルの右半分であ
る照射強度を有し、マスクの左半分がサークルの左半分
である照射強度を有することがある。
【００１７】さらに本発明は、レチクルまたはマスクの
所望のエリア、例えばアーチ状、矩形、または他の形状
のエリアの照明を可能にする。本発明はまた、所望の放
射照度分布を提供し、この放射照度分布は通常所望され
る均等な放射照度を有する。しかし所望であれば異なる
プロフィールまたは放射照度分布を提供することもでき
る。本発明はまた、効率的に自己発光する照明領域を提
供する。さらに、照明領域内の各ポイントは同じ所望の
角度スペクトルで照明される。これは均等、環状、４
重、または他の所望の分布で照明される。本発明はまた
照明領域の各ポイントに対する出射瞳が同じ場所にある
ようにし、テレセントリックなエラーを防止する。
【００１８】第１の非結像光学要素１４は光源１２から
の電磁波を集光する。第１と第２の非結像光学要素１４
と１８の組み合わせは、所望の放射照度分布を照明装置
１０またはコンデンサ瞳で形成し、光源１２の像を形成
する。第２の非結像光学要素１８はビームシェーパーと
して作用する。ビームシェーパーは照明装置１０の瞳
か、またはコンデンサに配置され、入射照射を散乱し、
光源の像がレチクルまたはマスク３０の所望の領域を充
填するようにする。レチクルまたはマスク３０の各ポイ
ントは光または電磁波を、瞳にある多数の離散的ポイン
トから受光する。離散的ポイントは、第２の非結像光学
要素１８のファセット３４の大きさに依存して数百万の
数になることがある。瞳は完全には充填されていない。
なぜなら光源エテンデュは投影光学系により受け入れら
れるものより少ないからである。瞳充填は従来のセグメ
ント型光学系を使用して得られるものよりもより均等で
ある。従来の光学要素には、コンデンサを瞳にある数十
のポイントまたはラインによってしか充填できないとい
う制限がある。本発明の改善された瞳充填は、多数の個
別のファセットを有する第２の非結像光学要素１８の製
造によって達成される。この第２の非結像光学要素はリ
ソグラフィまたはグレイスケールマスクを使用して製造
される。
【００１９】照明装置またはコンデンサは実際上はクリ
ティカルコンデンサであり、非結像光学要素１８または
ビームシェーパーをストップ部に有し、フォトンが所望
のようにレチクルまたはマスク３０と交差して分布する
ようにする。有利な実施例では、ストップ部は第２の非
結像光学要素１８にある。第２の非結像光学要素１８は
同時にビームシェーパーとしても使用され、光源を無限
大に再結像する。これら２つの機能を第２の非結像光学
要素１８で組み合わせることにより、照明装置における
光学系の数が低減され、システムのスループットが改善
される。
【００２０】図２はさらに詳細に、第２の非結像光学要
素１８を示す。有利にはファセット３４は基板３１のベ
ース表面３２に成形されている。ファセット３４は大き
さおよび傾斜の点でわかりやすくするために極端に拡大
して示されている。ファセット３４は、非結像光学要素
１８から反射された角度スペクトルが所定または所望の
形状または照明フィールドをレチクルまたはマスクに、
図１に示す光学要素２２と２６により結像されるときに
形成するよう成形され、傾斜されている。ファセット３
４は、角度スペクトルが結像時にアーチ状の領域を形成
するよう選択されている。ファセットからの回折はエタ
ンデュを上昇させる。ファセット３４はレチクル面を均
等に形成するよう十分に小さくなければならず、またエ
ッジの散乱を最小にするため十分に大きくなければなら
ない。例えば１２０ｍｍの直径またはオーダーの非結像
光学要素は、１０μｍオーダーのファセットを有するこ
とができる。これは良好に均質な照明と瞳充填を提供す
る。ファセットは大きさの点で少なくとも４μｍに縮小
することができる。ファセット３４は有利にはフレネル
表面を形成する。
【００２１】ビームシェーパーまたは第２の非結像光学
要素１８は電磁波または光をコレクタまたは第１の非結
像光学要素１４から受光し、これを所望の照明野に向け
る。概念的にはこのことは２つの別個のタスクに分ける
ことができる。ベース表面３２により形成された光源１
２を再結像し、この光源像を照明野に甘くフォーカスす
る。この照明野は多数の小さなファセット３４からなる
散乱表面により形成される。
【００２２】コレクタまたは第１の第１の非結像光学要
素１４とビームシェーパーまたは第２非結像光学要素１
８表面との組み合わせは光源を有限または無限大の共役
に再結像する。シェーパーベース表面３２は、１）コレ
クタまたは第１の非結像光学要素を定める種々の等式を
解くことにより、２）ビームシェーパー表面におけるビ
ームの入射角θを計算することにより、そして３）入射
照射を有限または無限大の共役に向けるために必要なシ
ェーパー表面の傾斜を計算することにより決められる。
シェーパー表面の傾斜は表面プロフィールを与えるため
に統合することができる。または傾斜は光線トレースソ
フトウェアに直接組み込むことができる。ベースビーム
シェーパー表面は従来のように研磨することができ、散
乱機能をベース表面に適用することができる。しかし有
利な実現では、フレネル表面を同じ小さな、散乱に対し
て必要な有利には４から１０μｍ2のファセットを使用
して作製する。
【００２３】フレネル表面に対して、各ベースファセッ
トの傾斜は主光線をファセットに向け（すなわち、光源
の中心から出発して前記ファセットの中心へ）、光源を
結像する。フレネルファセットの傾斜は散乱傾斜に加え
られる。これについては後で述べる。フレネルベース表
面を使用することにより、散乱ピクセルの作製が簡単に
なる。なぜなら、基板がカーブしておらず、標準のリソ
グラフィプロセスを使用することができるからである。
【００２４】マスクにおいて所望の領域を照明するため
に、瞳（すなわちビームシェーパー表面）が多数の小さ
なファセットに分割される。各ファセットは光を照明野
の種々の部分に向ける。このようにして形成された散乱
表面により、任意の形状の領域を照明することができ
る。十分に小さなファセットにより、照明野の各ポイン
トは光を、瞳にランダムに分散された数千または数百万
のポイントから受光することができる。瞳でのランダム
な分散により、レチクルの各ポイントにおける照射の角
度分布または照射強度が実質的に同じであることが保証
される。各ファセットのベース表面からのずれは、他の
従来の光学表面の焦点長および視差結像式によって決め
られる。
【００２５】図１と図２を参照すると、本発明の照明装
置１０は、所定の照明野またはエリアの像を備えたレチ
クルを照明する。この照明野またはエリアは所望の放射
照度と所望の角度分布を有している。この照明は、フォ
トリソグラフィ適用に対して所望される。付加的に、本
発明の照明装置１０は電磁波源のエタンデュを増大させ
る。このことは、使用可能なパワーを照明野またはアー
チ状エリアに分散することにより行われる。光学系のエ
タンデュは、アパーチャにより集光される光源および角
度の交差部分エリアに関連する幾何学的量である。レー
ザープラズマおよび毛細管放電源は一般的に小型であ
り、近似的に１ｍｍより小さい。シンクロトロンは小さ
な角度広がりを有しており、この角度広がりを設計プロ
セスで考慮しなければならない。結果として、光源のエ
タンデュを上昇させる必要が頻繁に生じる。本発明で
は、所望の照明パターンと所望の角度分布が達成され、
効率が高く、すべてが小型のパッケージに収容されてい
る。本発明は有利には、リングフィールドまたは投影光
学系のアーチ状領域を極紫外線電磁波により照射するの
に適する。このような投影光学系の１つは米国特許第５
８１５３１０号明細書、“High Numerical Aperture Ri
ng Field Optical Reduction System”,September 29,1
998 に開示されている。
【００２６】図１と図２を参照すると、本発明の照明装
置１０が示されている。光源１２は比較的小さく、レー
ザープラズマ源または毛細管放電管であり、極紫外線領
域にある所望の波長の電磁波を放射する。コレクタまた
は第１の非結像光学要素はエネルギーまたは電磁波を集
光し、シェーパーまたは第２の非結像光学系１８に供給
される所望の放射照度分布を形成する。非結像光学要素
の非結像表面は種々の等式に対する解答である。これら
種々の等式は当業者には周知であり、刊行物“Computer
Aided Optical Design of Illumination and Irradiat
ing Devices”Kusch著、Aslan Publishing Huse,Mosco
w,1993 に記載されている。この刊行物に示された非結
像光学要素の等式を使用すれば、回転対称角度強度およ
び回転対称瞳充填を備えた点光源が容易に設計される。
有限の大きさの光源および非回転対称システムに対して
はさらに一般的な等式が使用される。このような等式は
当業者には周知であり、刊行物“Formulation of a Ref
lector-Design Problem fora Lighting Fixture”J.S.S
chruben,Journal of the Optical Society of America,
Vol.62,No.12,December 1972,および“Tailored Reflec
tors for Iluminatin”,D.Jenkins & R.Winston,Applie
d Optics,Vol.35,No.10,April 1996 に開示されてい
る。コーティングのレフレクタンスおよび光源の角度強
度分布は両方とも非結像光学表面の設計の際に考慮され
る。第２の非結像光学要素１８のベース表面は非結像で
あり、第１の非結像光学要素１４からの電磁波を、第２
の非結像光学要素１８により反射される電磁波が平行索
になるようコリメートする。第２の非結像光学要素１８
の表面３２にはファセットアレイが形成されている。そ
の形状と傾斜は、第２の非結像光学要素１８から反射さ
れた角度スペクトルが所望の形状をレチクルまたはマス
クで、本発明の他の従来の光学系２２と２６により結像
されるときに形成するようなされている。第２の非結像
光学要素１８はリソグラフィ技術を使用して製造するこ
とができる。
【００２７】図３は、図１と図２に示したように、極紫
外線照明装置１０を極紫外線投影光学系３６との組み合
わせで示す。このような極紫外線投影光学系は、米国特
許第５８１５３１０号明細書に開示されている。照明装
置１０は所望の放射照度と所望の角度分布を所定の照明
野でレチクル３０を照明するために提供する。所定の照
明野は例えばリングフィールドの一部またはアークであ
る。結果として、電磁波はレチクル３０に、レチクルの
法線を基準にした軸からわずかに離れて衝突する。電磁
照射は第１のミラー３８により集光され、反射され、さ
らに第２のミラー４０により集光され、反射され、そし
て第３のミラー４２により集光され、反射され、これが
第４のミラー４４により集光され、反射され、これが第
５のミラー４６により集光され、反射され、これが第６
のミラー４８により集光され、反射され、これがレチク
ルの像を光感知性基板５０に投影する。十分なクリアラ
ンスがＥＵＶ照明装置１０と投影光学系３６との間に設
けられ、レチクル３０と光感知性基板５０とを平行方向
に走査することができる。この平行方向の走査は、照明
野がレチクルの像を光感知性基板の所定のエリアに投影
するように行われる。レチクル３０と光感知性基板５０
とは平行走査に対して配置されている。光学要素のすべ
てはレチクル３０および光感知性基板５０の運動に対し
て必要なステージと干渉しないように配置されている。
付加的にすべてのシステム、照明装置１２０および投影
光学系５０は有利には全体がレチクル３０と基板５０と
の間に配置される。
【００２８】図４Ａは、コレクタまたは第１の非結像光
学要素２１４のプロフィールを概略的に示す。コレクタ
または第１の非結像光学要素２１４は軸方向に対称であ
る。コレクタまたは非結像光学要素２１４は湾曲した反
射面２１５を有する。湾曲した反射面２１５は、瞳にお
ける所望の放射照度分布に基づいて計算または決定され
る。比較的に小型のＥＵＶ源２１２が非結像光学要素２
１４の原点の近傍に配置されている。光源２１２からの
電磁波は、第１の非結像非結像光学要素２１４により集
光され反射される。反射された電磁波は所望の放射照度
を形成する。
【００２９】図４Ｂは、このような放射照度分布を示
す。ここには環状の放射照度分布５２が示されている。
環状の放射照度分布５２は、環状の照明５６とダークセ
ンタ５８を含むダークフィールド５４により特徴付けら
れる。環状の放射照度分布５２が図示されているが、所
望の放射照度分布は非結像光学要素２１４の表面２１５
の計算されたプロフィールまたは形状に依存して得られ
る。例えば上部は４重、均等または他の公知の所望の放
射照度分布を有する。
【００３０】図５Ａは、シェーパーまたは第２の非結像
光学要素２１８を示す。第２の非結像光学要素２１８
は、図１と図２に示された第２の非結像光学要素１８の
別の実施例である。第２の非結像光学要素２１８は基板
またはベース２１３上に成形されている。ベース２３１
は表面２３２を有する。表面２３２はフレネル・アクシ
コン（axicon）の形状を有することができる。図５Ａ
は、第２の非結像光学要素２１８を円錐形部分として示
す。アクシコンの表面の円錐状表面は取り付けのために
従来の円形レンズに配置される。図５Ａはアクシコンを
示しており、第２の非結像光学要素２１８が他の形状
を、光源および所望の放射照度または角度分布に依存し
て有することができると理解すべきである。例えば光源
の角度分布と瞳充填が回転対称であれば、第２の非結像
光学要素は奇数非球面の形状を有する。回転対称が存在
しなければ、第２の非結像光学要素は非通常の形状を有
するようになる。この非通常の形状は光線のコリメート
作用を提供するように決定される。表面２３２は複数の
反射性角度ファセットまたは傾斜ファセット２３４をそ
の上に有する。表面２３２は複数のファセット２３４と
の組み合わせで電磁波を整形しまたはその向きを変え、
コリメートして球形波面または平面波面を形成する。こ
の波面は、所望の照明エリアまたはフィールドに均等照
明を有する。第２の非結像光学要素２１８は比較的多数
の反射性ファセット２３４を有しており、各ファセット
２３４は近似的に１０から４μｍの直径を有する。１０
から４μｍはファセットサイズとしてもっとも有用な範
囲であるが、これより大きなファセットおよび小さなフ
ァセットも可能である。各ファセット２３４の角度また
は傾斜は、均等照明と所望の放射照度分布を備えたアー
チ状の照明エリアまたはフィールドが得られるように計
算される。ファセット２３４はエッチングまたは他のリ
ソグラフィ技術により作製される。均等照明は、図１，
３および図４Ａに示されたコレクタまたは第１の非結像
光学要素１４または２１４により、形成された所望の放
射照度分布を有している。
【００３１】図５Ｂは、アーチ形状の所望の照明エリア
またはフィールドを示す。付加的に環状の角度分布１５
２が示されている。環状の角度分布１５２はダークフィ
ールド１５４を有し、これは環状照明１５６とダークセ
ンタ１５８を取り囲んでいる。環状の角度分布が示され
ており、これは当業者によって角度分布は照明エリアま
たはフィールドのいずれのポイントからも環状に発生す
ると理解される。従って、照明エリアまたはフィールド
は環状の放射照度および角度分布により均等に照明され
る。
【００３２】図５Ｃは、第２の非結像光学要素の別の実
施例を示す。この実施例では、非結像光学要素３１８は
ベース３３１を有し、このベースの上にはベース表面３
３２が成形されている。ベース表面３３２は通常の形状
を有することができる。この通常の形状は光線をコリメ
ートする機能が得られるように決定される。反射性ファ
セット３３４はベース表面３３２の上に成形されてい
る。ファセット３３４の位置と傾斜は、所望の照明が所
望の照明野に得られるように決定される。
【００３３】図５Ｄは、第２の非結像光学要素の別の実
施例の側面図である。この実施例では、第２の非結像光
学要素４１８はベース４３１を有し、このベース表面４
３２は奇数非球面の形状を有する。奇数非球面とは、サ
グを頂点面上、ポイント（ｘ，ｙ，ｚ（ｒ））の中心で
半径方向間隔の関数として表すことのできる表面であ
る。ここでｒ＝（ｘ2＋ｙ2）1/2である。アクシコンは
奇数非球面の特別な場合である。奇数非球面が非結像で
あるのは、これがポイントごとにいずれの共役でも結像
しないからである。この理由のために、第１の非結像光
学要素またはコレクタもまた奇数非球面であってもよ
い。ベース表面４３２にはファセット４３４が配置され
る。ファセットは、所望の照明が所望のエリアまたはフ
ィールドに得られるように配置される。
【００３４】図５Ｅは、矩形照明野３６０を示す。照明
野または照明エリア３６０は所望の放射照度分布と所望
の角度分布または照射強度を有している。放射照度分布
は共通に、平方メータ当たりのワットで表される。レチ
クルまたは照明野から見た、各フィールドポイントの瞳
への照射強度は瞳における放射照度分布と同じである必
要がないことを認識すべきである。照明野３６０は均等
な放射照度分布３５２を伴って示されている。いくつか
の照明コーン３５７が示されているが、照明コーン３５
７と均等な放射照度分布３５２と全体の照明野３６０と
交差することを理解すべきである。相応して所望の放射
照度分布は、照明野の所望の形状における所望の瞳充填
または照射強度により得られる。
【００３５】図６は、非結像光学要素の表面を定めるの
に使用されるパラメータを示す。ポイント５１２は光
源、ライン５１４は反射器表面、ライン５１９は照明面
を表す。非結像光学要素は種々の等式により定められ
る。これら種々の等式は、点光源の任意の出力放射照度
分布に対する角度分布に関連する。非結像とは、光学要
素が有限数の焦点を有していないことを意味する。種々
の等式のシステムにより表面が定められる。非結像光学
要素、例えば図１の要素１４，１８，または２１４，１
２８，３１８，図４Ａ、５Ａ，５Ｃ，５Ｄの４１８の表
面を定めるのに適した解答は次の微分式によって得られ
る。
【００３６】
【数２】
【００３７】ここでＥ（ｘ）は放射照度、ρはレフレク
タンス、Ｉ（φ）は強度、ｒは、光源と非結像光学要素
反射性表面との間の半径方向間隔、φは、半径方向間隔
ｒと照明面から光源を通って伸びる垂線との角度、θ
は、照明面からの垂線と非結像光学要素反射性表面から
反射された光線との角度、ｘは、照明面と、光源を通っ
て伸びる垂線と、非結像光学要素反射性表面から反射さ
れた光線との交点からの照明面に沿った距離であり、 α＝（φ−θ）/２ である。
【００３８】付加的に図６を参照すると、ｘ＝r sin
(φ) + tan(θ)[r cos(φ)+D] 相応にして、多数の所望の回転対称放射照度分布が上記
の微分式により定められた反射性表面の製造によって達
成される。所望の放射照度分布を形成するために定めら
れた反射性表面は第１の非結像光学要素を形成する。
【００３９】相応にして、光源の像は形成されない。非
結像とは、光源の像が非結像光学要素により形成されな
いことを意味する。従って、上記微分式を解くことによ
って、反射器またはコレクタを補間関数により表すこと
ができる。ただし、いずれかの放射照度分布に、φと共
に増大するｘ（φ）と同じ長さで適合できる点光源が前
提である。上記の等式から理解できるように、ＥＵＶコ
ーティングのレフレクタンスは、所望の放射照度分布を
形成するのに使用することができる。図１および図３の
第２の非結像光学要素と、図５Ａ，５Ｃ、５Ｄの要素２
１８，３１８，４１８は、入射照射の向きを変え、結像
が他の従来の光学要素により行われるときに照射が照明
エリアまたはフィールドを満たすようにするため使用す
る。
【００４０】図７Ａ、Ｂは、フォトリソグラフィで使用
するのに所望の種々の放射照度分布を示す。これは形成
しようと意図するパターンの主たる特性に依存する。図
７Ａは、４重放射照度分布２５４を示す。４重放射照度
分布はダークフィールド２５４と４つの照明野２５６を
有する。図７Ｂは均等な放射照度分布３５２を示す。
【００４１】相応して本発明は、第１の非結像光学要素
を、所望の放射照度分布を第２の非結像光学要素と組み
合わせて提供するのに使用することにより、すなわち準
球波面または平面波面またはコリメートされた電磁波を
提供するのに使用することにより、従来の光学表面を照
明装置の残りの部分で使用することができる。このこと
により所望の角度分布を有する放射照度が得られる。さ
らに、有利には第２の非結像光学要素の瞳またはストッ
プ部に配置されたファセットを使用することにより、均
等照明を所望の照明野に得ることができる。ファセット
は透過性とすることができるが、有利には反射性であ
り、第２の非結像光学要素の表面に配置される。反射性
または透過性要素はＥＵＶ電磁波を過度に減衰または吸
収することがある。本発明により、瞳のマスキングまた
は第１および第２の非結像光学要素の変化により開口数
を変化することができる。このことにより所望のシグマ
またはコヒーレンス、開口数の比がシステムに対して得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明装置を示す。
【図２】図１の光学要素１８を示す図である。
【図３】図１に示された照明装置を投影光学系と関連し
て示す図である。
【図４】図４Ａは所望の放射照度分布を形成するために
使用される非結像光学要素の実施例を示し、図４Ｂは図
４Ａに示された非結像光学要素により形成された所望の
放射照度分布を示す図である。
【図５】図５Ａはアクシコンの形状の非結像光学要素を
示し、これは電磁波をコリメートされた準球波面または
平面波面、および所望の形状を有する照明野または照明
エリアに向きを変えるために使用され、図５Ｂは図５Ａ
に示された非結像光学要素により形成された所望のアー
チ状照明野またはエリアを有する所望の放射照度分布お
よび角度分布を示す平面図であり、図５Ｃは電磁波をコ
リメートされた準球波面または平面波面、および所望の
形状を有する照明野またはエリアに向きを変えるために
使用される形状を有する非結像光学要素の実施例を示
し、図５Ｄはベース表面に奇数非球面形状とフレネルフ
ァセットを有する非結像光学要素の縦断面図を示し、図
５Ｅは非結像光学要素により形成された所望の矩形照明
野またはエリアを有する所望の放射照度および角度分布
を示す斜視図である。
【図６】非結像光学要素の反射性表面の計算に使用され
るパラメータを示す図である。
【図７】図７Ａはフォトリソグラフィで使用される所望
の放射照度および角度分布（４重）を示す平面図であ
り、図７Ｂはフォトリソグラフィで使用される所望の放
射照度および角度分布（均等）を示す平面図である。
【符号の説明】
１０ 照明装置 １２ 光源 １４、１８ 非結像光学要素 ２２ 従来の光学要素

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の非結像光学要素と、第２の非結像
    光学要素と、ファセットされた光学要素とを有する極紫
    外線コンデンサであって、 前記第１の非結像光学要素は電磁波を反射し、 前記第２の非結像光学要素は、前記第１の非結像光学要
    素から反射された電磁波を受光するように配置されてお
    り、 前記ファセットされた光学要素はコンデンサのステップ
    部近傍に配置されており、 これにより光源からの電磁波は、所定の放射照度および
    角度分布を有する所望の照明エリアに凝縮される、こと
    を特徴とする極紫外線コンデンサ。
  2. 【請求項２】 前記ファセットされた光学要素は前記第
    ２の非結像光学要素に成形されている、請求項１記載の
    極紫外線コンデンサ。
  3. 【請求項３】 前記第１の非結像光学要素は変化された
    レフレクタンスを有する、請求項１記載の極紫外線コン
    デンサ。
  4. 【請求項４】 少なくとも２つの反射性光学要素が、前
    記ファセットされた光学要素からの電磁波を受光するた
    めに配置されている、請求項１記載の極紫外線コンデン
    サ。
  5. 【請求項５】 前記少なくとも２つの反射性光学要素
    は、所望の照明エリアを反射性レチクルに結像する、請
    求項４記載の極紫外線コンデンサ。
  6. 【請求項６】 前記少なくとも２つの反射性光学要素は
    アナモルフィックな非球面を有する、請求項４記載の極
    紫外線コンデンサ。
  7. 【請求項７】 極紫外線波長領域に使用するためのコン
    デンサにおいて、 所定の反射性表面を有するコレクタと、シェーパーと、
    該シェーパーに形成された複数のファセットと、対物レ
    ンズ光学系とを有し、 前記シェーパーは、前記コレクタから反射された電磁波
    を受光し、電磁波を所望の形状のコリメートされた照明
    野に整形し、 前記複数のファセットは所望の放射照度を照明野内に供
    給し、 前記対物レンズ光学系は照明野の像をレチクルに形成す
    る、ことを特徴とする極紫外線波長領域に使用するため
    のコンデンサ。
  8. 【請求項８】 前記シェーパーは非結像光学要素であ
    る、請求項７記載の極紫外線波長領域に使用するための
    コンデンサ。
  9. 【請求項９】 前記シェーパーは奇数非球面形状の表面
    を有する、請求項７記載の極紫外線波長領域に使用する
    ためのコンデンサ。
  10. 【請求項１０】 前記シェーパーはフレネルアクシコン
    であり、請求項７記載の極紫外線波長領域に使用するた
    めのコンデンサ。
  11. 【請求項１１】 前記複数のファセットの各々は反射性
    である、請求項７記載の極紫外線波長領域に使用するた
    めのコンデンサ。
  12. 【請求項１２】 前記複数のファセットの各々は少なく
    とも４μｍのオーダーの表面を有する、請求項１１記載
    の極紫外線波長領域に使用するためのコンデンサ。
  13. 【請求項１３】 前記対物レンズ光学系はアナモルフィ
    ックな非球面を有している、請求項７記載の極紫外線波
    長領域に使用するためのコンデンサ。
  14. 【請求項１４】 前記コレクタは、変化されたレフレク
    タンスを有する、請求項７記載の極紫外線波長領域に使
    用するためのコンデンサ。
  15. 【請求項１５】 極紫外線照明装置で使用するためのコ
    ンデンサにおいて、 光源からの電磁波を集光し、所望の放射照度分布を形成
    する非結像手段と、 前記非結像手段からの電磁波を受光するように配置され
    ており、該電磁波をコリメートし、所望の形状を有する
    照明野を形成するシェーパー手段と、 前記シェーパー手段と関連して、均等照明を所望の照明
    野に形成するためのファセット手段とを有する、ことを
    特徴とする、極紫外線照明装置で使用するためのコンデ
    ンサ。
  16. 【請求項１６】 前記ファセット手段からの電磁波を受
    光するように配置されており、所望の照明野をレチクル
    に結像するための対物レンズ手段をさらに有する、請求
    項１５記載の、極紫外線照明装置で使用するためのコン
    デンサ。
  17. 【請求項１７】 前記シャーパー手段は奇数非球面形状
    の表面を有する、請求項１５記載の、極紫外線照明装置
    で使用するためのコンデンサ。
  18. 【請求項１８】 前記シェーパー手段はアクシコンを有
    する、請求項１５記載の、極紫外線照明装置で使用する
    ためのコンデンサ。
  19. 【請求項１９】 前記アクシコンはフレネルアクシコン
    を有する、請求項１８記載の、極紫外線照明装置で使用
    するためのコンデンサ。
  20. 【請求項２０】 前記ファセット手段は、前記シェーパ
    ー手段に成形された複数の反射性ファセットを有する、
    請求項１５記載の、極紫外線照明装置で使用するための
    コンデンサ。
  21. 【請求項２１】 極紫外線波長領域で使用するためのコ
    ンデンサにおいて、 所定の放射照度分布を提供する所定の反射性表面を有す
    るコレクタと、シェーパーと、該シェーパーに成形され
    た複数のファセットと、対物レンズ光学系とを有し、 前記コレクタは次の微分式により定められる所定の反射
    性表面を有し、 【数１】 ここで、Ｅ（ｘ）は放射照度、ρはレフレクタンス、Ｉ
    （φ）は強度、ｒは、光源と非結像光学要素反射性表面
    との間の半径方向間隔、φは、半径方向間隔ｒと照明面
    から光源を通って伸びる垂線との角度、θは、照明面か
    らの垂線と非結像光学要素反射性表面から反射された光
    線との角度、ｘは、照明面と、光源を通って伸びる垂線
    と、非結像光学要素反射性表面から反射された光線との
    交点からの照明面に沿った距離であり、 α＝（φ−θ）/２ であり、 前記シェーパーは、前記コレクタから反射された電磁波
    を受光し、該電磁波を所望の形状を有する照明野に整形
    し、コリメートし、 前記複数のファセットは所望の放射照度を照明野内に提
    供し、 前記対物レンズ光学系は所望の照明野の像をレチクルに
    形成する、ことを特徴とする、極紫外線波長領域で使用
    するためのコンデンサ。
  22. 【請求項２２】 前記シェーパーは円錐形表面を有する
    アクシコンであり、 前記複数のファセットは円錐形表面に成形されている、
    請求項２１記載の、極紫外線波長領域で使用するための
    コンデンサ。
  23. 【請求項２３】 前記複数のファセットの各々は、少な
    くとも４μｍオーダーの表面を有する、請求項２２記載
    の、極紫外線波長領域で使用するためのコンデンサ。
  24. 【請求項２４】 前記対物レンズ光学系は、反射性で実
    質的に平坦な光学要素と、反射性の回転楕円光学要素と
    を有する、請求項２１記載の、極紫外線波長領域で使用
    するためのコンデンサ。
  25. 【請求項２５】 前記対物レンズ光学系は、アナモルフ
    ィックな非球面を有する、請求項２１記載の、極紫外線
    波長領域で使用するためのコンデンサ。
  26. 【請求項２６】 極紫外線波長領域の電磁波を使用する
    フォトリソグラフィで使用するための照明装置におい
    て、 電磁波源と、該電磁波源からの電磁波を受光するように
    配置された非結像コレクタと、前記非結像コレクタから
    反射された電磁波を受光するように配置されたシェーパ
    ーと、該シェーパーから電磁波を受光するように配置さ
    れた対物レンズ光学系とを有し、 前記電磁波の波長は２００ｎｍより短く、 前記非結像コレクタは、電磁波を反射し、所定の放射照
    度分布を形成するよう成形された反射性表面を有し、 前記シェーパーは、電磁波をコリメートし、所定の形状
    を有する照明野を形成し、 前記対物レンズ光学系は、照明野を結像し、所望の角度
    分布を備えた所望の放射照度を形成し、 これによりレチクルの像が光感知性基板に投影される、
    ことを特徴とする、極紫外線波長領域の電磁波を使用す
    るフォトリソグラフィで使用するための照明装置。
  27. 【請求項２７】 前記シェーパーは、円錐形表面を有す
    るアクシコンと、該円錐形表面に成形された複数の反射
    性ファセットとを有する、請求項２６記載の、極紫外線
    波長領域の電磁波を使用するフォトリソグラフィで使用
    するための照明装置。
  28. 【請求項２８】 電磁波の所望の放射照度分布を反射性
    非結像光学要素により形成し、 該反射性非結像光学要素から反射された電磁波を集光
    し、 前記反射性非結像光学要素から反射され集光された電磁
    波を、コリメータされた電磁波を形成するように向きを
    変え、 結像時に、所望の角度分布を有する均等照明が所望の形
    状を有する照明野に形成されるよう前記電磁波を整形す
    る、ことを特徴とする、レチクルの照明方法。
  29. 【請求項２９】 照明野を反射性レチクルに結像する、
    請求項２８記載のレチクルの照明方法。
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