JP2002203784A - 照明の設定が変更可能な照明系 - Google Patents

照明の設定が変更可能な照明系

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 光量をほとんど損失させることなく、射出瞳
内における照明光の分布を自由に設定できる照明系を提
供する。 【解決手段】 光源と、物面と、射出瞳と、光源から入
射する光束を複数の光の伝播経路に分けるグリッド素子
を有する第１の光学素子と、グリッド素子を有する第２
の光学素子とを備え、この第２の光学素子のグリッド素
子が、上記第１の光学素子のグリッド素子によって作ら
れる上記光の伝播経路毎に一つ対応し、このとき、上記
第１及び第２の光学素子のグリッド素子が、その都度光
の伝播経路に割り当てられ、かつ、これらのグリッド素
子が各光の伝播経路に対して光源から物面に至る一つの
光路が生じるように設けられている照明系に関するもの
であり、上記第１及び第２の光学素子のグリッド素子の
対応関係が操作可能とされて、射出瞳における所定の照
明光の分布が調整されるように設けられていることを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前提部
分おいて書き部に記載の照明系、照明系の射出瞳内の照
明を調整する方法、及び、このような照明系を用いた投
影露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子部品の線幅をさらに縮小し、特にサ
ブミクロンの領域にまで縮小できるようにするために
は、マイクロリソグラフィーに使用される光の波長を短
くすることが必要である。ここで考えられるのが、例え
ば、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet; 極短紫外）リソグ
ラフィーと呼ばれる軟Ｘ線を用いたリソグラフィーのよ
うに、１９３ｎm以下の波長を用いる場合である。
【０００３】ＥＵＶリソグラフィーに適した照明系に
は、できるだけ少ない反射で、ＥＵＶリソグラフィー用
に定められたフィールド、とりわけ、光学系のリングフ
ィールドが均質に、言い換えれば一様に照明されること
が求められる。さらに、光学系の瞳は、フィールドによ
らず所定の充填度σ（フィリング度）になるまで照明さ
れ、照明光によって満たされる必要があり、また、照明
系の射出瞳は、光学系の入射瞳内に存在している必要が
ある。
【０００４】ＥＵＶ光を使用するリソグラフィー装置の
ための照明系が、米国特許第 5,339,346 号明細書より
知られている。米国特許第 5,339,346 号明細書では、
レチクル面を一様に照明し、また、瞳を満たすため、集
光レンズとして構成された、左右対称に配置された少な
くとも４対の反射鏡の切り子面（ファセット）を備えて
なる集光器が提案されている。光源には、プラズマ光源
が用いられている。
【０００５】米国特許第 5,737,137 号明細書には、集
光反射鏡を備えたプラズマ光源を用いた照明系が示され
ているが、これは、球面反射鏡を使って、照明対象のマ
スクやレチクルの照明を行うものである。
【０００６】米国特許第 5,361,292 号明細書には、プ
ラズマ光源を用いる照明系が開示されており、その点状
のプラズマ光源は、偏心させて配置された非球面の５つ
の反射鏡を有した集光器によって、円環状（リング状）
に照明される面に結像されるようになっている。下流側
に個別に配設された斜入射反射鏡を用いれば、円環状に
照明される面が射出瞳に結像される。
【０００７】米国特許第 5,581,605 号明細書より、ハ
ニカム状の集光器を用いて、一つの光子放出源を多数の
二次光源に分ける照明系が知られている。これにより、
レチクル面での均質な、あるいは一様な照明が得られ
る。照明対象のウェハ上にレチクルを結像させるため
に、従来の縮小光学技術が用いられている。照明用の光
路には、均等に湾曲された複数の反射光学素子を有し
た、網目状のパターンが形成されたグリッド状の反射鏡
が正確に置かれている。
【０００８】欧州特許第 0 939 341 号公報には、複数
の第１のグリッド素子を備える第１のオプティカルイン
テグレータと、複数の第２のグリッド素子を備える第２
のオプティカルインテグレータとを備え、２００ｎｍ未
満の波長用、とりわけ、ＥＵＶ領域にも用いられるケー
ラー照明系が示されている。射出瞳内の照明光の分布の
制御は、かなりの光量の損失を伴う絞り付きの円盤を用
いて行なわれる。これに代わるものとして、四重極形状
の照明光の分布を得るため、光源、及び一番最初のオプ
ティカルインテグレータの間において、光線を４本の光
線に分けてしまうことが提案されている。また、違う照
明の仕方として、欧州特許第 0 939 341号公報に従い、
絞りを用いることなく、例えば交換自在な光学系によっ
て実現することもできる。このようにして照明の変更を
行なうと、手間がかかり、しかも、環状や四重極形状と
いった、ある特定の照明に限られてしまう。
【０００９】独国特許第 199 03 807 号公開公報には、
複数のグリッド素子を有する反射鏡またはレンズが二つ
設けられたＥＵＶ照明系が示されている。このような光
学系は、切り子面（ファセット）が二重に配設された二
重ファセットＥＵＶ照明系とも称される（本明細書中、
単に二重ファセット照明系と称する場合もある）。この
出願の開示内容は本願に包括的に取り入れられている。
【００１０】独国特許第 199 03 807 号公開公報には、
二重ファセットＥＵＶ照明系の原理的な構造が示されて
いる。独国特許第 199 03 807 号公開公報に係る照明系
の射出瞳における照明は、第２の反射鏡上におけるグリ
ッド素子の配置により決定される。独国特許第 199 03
807 号公開公報によれば、射出瞳内の照明を自由に制御
したり、予め設定された照明の分布を調整して設定する
ことについては、容易な解決手段を用いたものとしては
記載されていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、光量
をほとんど損失させることなく、射出瞳内におけるいか
なる照明の分布も自由に設定でき、可能な限り簡易な構
成の二重ファセット照明系、及び、このような照明系を
用いた場合に、照明の分布を調整して設定する方法を提
供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、例えば独国特許第 199 03 807 号公開公報で開示
された上位概念の照明系において、光源から射出瞳に至
る光の伝播経路の入射点を変更して、射出瞳において予
め定められた所定の照明を調整することにより解決され
る。射出瞳内で光の分布をこのように調整することによ
り、いかなる光の分布も実現することができ、絞りを用
いて解決する場合に発生する光の損失を避けることがで
きる。
【００１３】ＥＵＶ領域の波長での光学系は、純粋な反
射型、つまり、専ら反射光学素子のみを用いて構成され
ているが、１９３ｎｍないし１５７ｎｍにおける光学系
の場合、レンズや、いわゆるオプティカルインテグレー
タといったレンズアレイのような屈折型の光学素子が用
いられる。
【００１４】本発明は、したがって、１９３ｎｍないし
１５７ｎｍにおける照明系をも提供するものであって、
これにより、容易な方法で射出瞳の照明を調整し、変更
することができる。
【００１５】本発明に係る照明系を用いれば、レチクル
面内のフィールドは、一様に照明され、しかも、照明系
の射出瞳ならびに開口を部分的に満たすことによって、
可変に照明される。
【００１６】以下に、本発明により得られうるような、
幾つかの射出瞳内での光の分布について詳述する。
【００１７】円形状の照明を行なう場合には、光の分
布、すなわち、光学系の瞳と一致する射出瞳内における
照明光のセッティングは、フィリング因子σによって定
義される。すなわち、
【数１】 ここで、ｒ照明は照明光の半径を、また、Ｒ
光学系の開口は光学系の開口を示す。定義から、σ＝
１．０のときに光学系の瞳は完全に満たされており、例
えばσ＝０．６のときは、ある満たされていない状態に
対応する。
【００１８】環状の光の分布の場合、光学系の瞳はリン
グ状に照明される。これを記述するために、 σout／σ
in に対する以下のような定義が用いられる。
【数２】
【００１９】さらに他の光の分布として、例えば「マン
ハッタン状構造」を結像させるための、いわゆる四重極
形状の照明がある。
【００２０】本発明によれば、二重ファセット照明系の
場合に、上述したセッティングの全てを同時に実現する
ことができる。本発明の第一の実施態様においては、以
下瞳ハニカムとも称されるグリッド素子を有した第２の
光学素子上に、射出瞳内におけるあらゆる照明が予め用
意される。
【００２１】以下フィールドハニカムとも称されるグリ
ッド素子を有する第１の光学素子またはレンズを交換す
ることにより、または、第１の光学素子のプレート上の
グリッド素子の傾きを変えることにより、四重極形状の
セッティングといった所定のセッティングのための瞳ハ
ニカムのみを、その都度狙いを定めて照明することがで
きる。ここで、瞳ハニカムは、光源に依存しているフィ
ールドハニカムの照明に合わせられている。グリッド素
子のプリズム的効果、ないしは適切な傾斜角度を用いる
ことによって、フィールドハニカム及び瞳ハニカムの間
では、フィールドハニカム上での初期の分布を、瞳ハニ
カム上での終状態の分布、したがって、リソグラフィー
用の光学系の入射瞳における終状態の分布への並べ替え
が行なわれる。
【００２２】これとは別の本発明の実施態様において、
必ずしも全てのセッティングが第２の光学素子上に用意
されるものでないというようにすることもできる。この
場合には、第１の光学素子と同様に、第２の光学素子も
交換することによって照明を調整することができる。こ
れらの第１及び第２の光学素子の交換によって、第２の
光学素子のグリッド素子に対する第１の光学素子のグリ
ッド素子の対応関係、すなわち、その割り当てや、その
配分によって決定される光の伝播経路の射出瞳における
入射点が調整され、また、これに伴って、射出瞳におけ
る光の分布が設定される。
【００２３】もちろん、これに変る別の本発明の実施態
様において、グリッド素子を有している第２の光学素子
の該グリッド素子の移動、及び／又は、傾斜させ、そし
て、第１の光学素子のグリッド素子の傾斜させることに
よって、射出瞳における照明を得ることもできる。
【００２４】以下に、本発明の好ましいさらなる発展態
様を反射型の光学系に基づいて具体的に述べるが、本明
細書中、これによって、反射型の光学系に限定が加えら
れることはない。反射型の光学系の場合、グリッド素子
を有する第１及び第２の光学素子は、切り子面（ファセ
ット）が形成された反射鏡（本明細書中、切り子面反射
鏡、もしくはファセット反射鏡と称する場合もある）と
されている。当業者であれば、言及はされなくとも、こ
こで具体的に述べられる解決手段を屈折型の光学系に応
用することに何ら発明的な行為を必要としないであろ
う。
【００２５】グリッド素子を有する光学素子を二つ備え
た本発明に係る光学系では、瞳ハニカムの形状は、二次
光源の形状に合わせられており、したがって、第１のフ
ィールドハニカムの形状とは異なっている。光源が丸く
形成されている場合でさえ、瞳ハニカムが楕円形状、も
しくは円形状とされていることがとりわけ好ましい。
【００２６】本発明の好ましい一実施態様において、フ
ィールドハニカム、及び瞳ハニカムは、プリズムによる
ような作用（本明細書中、プリズムの作用、ないしはプ
リズム的効果と称する場合もある）を有して形成されて
いる。すなわち、これらのフィールドハニカム、及び瞳
ハニカムによって、主光線は、一つ一つのハニカムを介
して予め定められた角度に応じて曲げられるようになっ
ている。
【００２７】フィールドハニカムは、さらに、等方な光
学的作用を有して、照明対象のフィールドと同じアスペ
クト比とされていてもよいし、あるいは、照明対象のフ
ィールドよりも小さいアスペクト比とされるとともに、
非等方な光学的作用を有するものであってもよい。
【００２８】フィールドハニカムによる個々の光束がフ
ィールドで再び重なり合うように、本発明の好ましい実
施態様においては、瞳ハニカムは、瞳ハニカムプレート
に対して傾斜させ、あるいは、適切に傾けて設けること
ができる。
【００２９】光学系が、フィールドハニカムプレートの
後流側で光源の実の中間像を有するような光学系として
構成されていれば、光源の合わされた像をリソグラフィ
ー光学系の入射瞳に結像するためのフィールドレンズと
して、瞳ハニカムを同時に用いることができる。
【００３０】第１の反射鏡の一つのグリッド素子、すな
わち一つのフィールドハニカム、そして、第２の反射鏡
の一つのグリッド素子、すなわち一つの瞳ハニカムを通
して差し込む一つの光束を、本明細書中、伝播経路と記
載する。伝播経路の数Ｎは、照明されたフィールドハニ
カムの数によって決定される。
【００３１】本発明の第一の実施形態では、瞳ハニカム
プレートの瞳ハニカムの数Ｍは、常にＮよりも大きい。
というのも、瞳ハニカムプレート上に、射出瞳における
全ての設定可能な照明が用意されるからである。このた
め、フィールドハニカムプレートの伝播経路の数から必
要とされるであろうよりも多くの瞳ハニカムが同時に存
在している必要がある。つまり、伝播経路よりも多くの
瞳ハニカムが存在し、Ｎ個の伝播経路を有した所定のフ
ィールドハニカムを用いたセッティングでは、瞳ハニカ
ムの一部だけが照明される状態になることを意味してい
る。これによって、瞳の照明がセグメント化され、ある
いは、区画に分割されるようになる。このような照明に
は、光源の光学的なコンダクタンス、すなわちエタンデ
ュが、リソグラフィー光学系のエタンデュよりも小さい
ということが必要な条件となる。というのも、この条件
が満たされないと、射出瞳のセグメント化された照明が
存在しなくなってしまうからである。それとともに、伝
播経路よりも多いハニカムを瞳面に入れることはもはや
不可能となるであろうし、むしろ、伝播経路を超えた混
線が生じることで、光量の損失や迷光を招来することに
なるであろう。今の所、シンクロトロン放射光やプラズ
マ光源等のＥＵＶ光源の光コンダクタンス値は、リソグ
ラフィー光学系のものよりも小さいものとなっている。
【００３２】さらに他の好ましい実施態様において、反
射鏡の切り子面を有する第２の光学素子は、反射鏡の切
り子面を有する第１の光学素子の下流側に生じる二次光
源の面から、光の伝播方向、もしくはその逆方向に若干
ずらされ、第２の光学素子の反射鏡の切り子面上に均一
な照明が得られ、また、これに伴って、局所的な熱的な
負荷が低減されるようになっている。焦点のずれの量
は、二次光源の広がりが、瞳ハニカムの大きさより小さ
く、また、照明されない周辺部の幅が、瞳ハニカムの最
小直径の１０％より小さくなるように設定されている。
照明されない部分が存在するというのは、この部分にお
ける強度が、二次光源の最大強度の１０％未満の場合で
ある。
【００３３】好ましい一実施態様においては、グリッド
素子を備える反射鏡には、フィールド反射鏡等のさらな
る幾つかの光学素子が下流側に設けられており、これに
より、投影光学系の入射瞳と一致する照明系の射出瞳
に、瞳面が結像され、リングフィールドが形成されるよ
うになっている。
【００３４】特に好ましいのは、これらの光学素子が、
１５°以下の入射角を有する斜入射反射鏡を備えている
場合である。反射の度に発生する光量の損失を最小限に
抑えるため、フィールド反射鏡の数を少なくすることが
望ましい。特に望ましいのは、フィールド反射鏡の数を
三つ以下に抑えることである。
【００３５】ＥＵＶ光の光源としては、レーザー・プラ
ズマ、プラズマまたはピンチ・プラズマ光源その他のＥ
ＵＶ光源が考えられる。
【００３６】その他のＥＵＶ光源としてはたとえば、シ
ンクロトロン放射光源が挙げられる。磁場において相対
論的電子が偏向されると、シンクロトロン放射光が放出
される。シンクロトロン放射光は、電子軌道に対して接
線方向に放出される。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を図面に基づき詳
述する。
【００３８】図１に、屈折型の態様において、切り子面
が形成された光学素子を二つ有する光学系の光路を原理
的に示す。光源１の光は、集光レンズ３によって集光さ
れ、平行、もしくは集束する光束に変換される。この光
束は、以下にフィールドハニカム５とも称され、第１の
ハニカムプレート７上に配設された、第１の光学素子４
のグリッド素子によって、分割される。そして、プレー
ト１０上に配設されたグリッド素子９を有する第２の光
学素子８の該グリッド素子９の位置に二次光源１１が形
成される。第２の光学素子８のグリッド素子９は、以下
に、瞳ハニカムとも称される。上記二次光源は、フィー
ルドレンズ１２によって、照明系の射出瞳２４、もしく
は、ここでは図示せぬ後続の光学系の入射瞳１００内に
結像される。光学系の入射瞳１００は、照明系の射出瞳
２４に一致する。このような配置は、光源１のフィール
ド面及び瞳面から光学系の入射瞳１００に至るまでの光
路が結び合わされているという優れた特徴を有してい
る。これについては、例えば、Lexikon der Optik（光
学辞典）, Leipzig（ライプチヒ）, 1990, S. 183 にあ
るように、ケーラー照明という呼び方がよく用いられて
いる。
【００３９】フィールドハニカム５、ならびに瞳ハニカ
ム９は、ここで示された本実施形態においては、集めら
れて形成されており、また、プリズム的な作用を有して
いる。図１に、これらの特性を個々に示す。
【００４０】以下に、図１に係る照明系を詳しく考察し
ていくことにする。光の分布と開口の分布は、フィール
ドハニカムの面内で合わされているため、光源の種類や
集光用の反射鏡とは関係なく考察を行なえばよい。
【００４１】図２Ａ及び図２Ｂには、中心が揃えられた
ハニカムの対５，９に対して、フィールドの結像、及び
瞳の結像が示されている。瞳ハニカム９、及びフィール
ドレンズ１２により、フィールドハニカム５が、レチク
ル１４上、または結像すべきマスク上に結像される。フ
ィールドハニカム５の幾何学的な拡がりによって、レチ
クル面１４上で照明されるフィールドの形状が決定され
る。等方な光学的作用を有するフィールドハニカム５が
設けられ、また、フィールドハニカム５の形状として四
角形のものが選ばれる場合、フィールドハニカム５のア
スペクト比は、物面、すなわちレチクル面１４に必要と
なる円弧状のリングフィールドの環の幅に対する弧の長
さの比に相当する。リングフィールドは、図５ａ〜図５
ｂに示すように、フィールドレンズによって形成され
る。フィールドレンズが無い場合、図３に示すように、
四角形のフィールドがレチクル面１４に形成される。
【００４２】横倍率は、近似的に、瞳ハニカム９からレ
チクル面１４までと、フィールドハニカム５から瞳ハニ
カム９までとの距離の比によって与えられる。フィール
ドハニカム５の光学的な作用によって、瞳ハニカム９の
位置に、以下に二次光源１１と称される光源１の像が生
じるようになっている。
【００４３】図２Ｂに示すように、フィールドレンズ１
２は、ここでは光学系の入射瞳に一致している照明系２
６の射出瞳２４に、二次光源１１を結像する役割を担っ
ている。フィールドレンズ１２を光路中に挿入すると、
フィールドの結像に影響が生じて、歪曲収差を制御する
ことでリングフィールドが形成されるようになる。フィ
ールドハニカムの結像の倍率は、フィールドレンズの挿
入によって変化しない。
【００４４】ＥＵＶ波長領域における照明系の場合、全
ての光学素子は、反射型に形成されていなければならな
い。
【００４５】波長が１０ｎｍ〜１４ｎｍの場合には、反
射による損失が大きいために、反射の数をできるだけ低
く抑えることが望ましい。
【００４６】反射型の光学系を組み立てる際には、互い
による光線の口径食に注意しなければならない。こうい
った口径食は、光路がジグザグとなるように光学系を構
成することでも可能であるし、あるいは、遮蔽を用いて
行うことでも可能である。
【００４７】反射型の光学系の場合、レチクル面１４に
リングフィールドを形成するために、斜入射反射鏡を用
いることができる。
【００４８】図３には、光源１にプラズマ光源を用い
た、本発明の一実施形態が示されている。光学系は、完
全に反射型に構成され、また、フィールド反射鏡の無い
ものが示されている。
【００４９】照明系は、本実施形態においては、光源と
してピンチプラズマ光源１と、光を集光してフィールド
ハニカム７に反射する、ＥＵＶ用集光器としての集光反
射鏡３（集光器ユニット）と、瞳ハニカムプレート１１
と、レチクル面１４内のレチクルとを備えている。フィ
ールドハニカム５での反射によって、光は、瞳ハニカム
プレート１１のそれぞれの瞳ハニカム９に導かれ、さら
に、この瞳ハニカム９からレチクル面１４に導かれる。
ピンチプラズマ光源は、およそΩ＝０．３ｓｔｒの比較
的小さな立体角領域に向けられた放射を有した、ある広
がりを持った光源（約１ｍｍ）である。照明系の射出瞳
は、図３には示されていない。
【００５０】図４ａ及び図４ｂに、屈折型の態様におけ
る本発明に係る光学系を示す。
【００５１】これまでの図における部材と同じ部材に関
しては、同一の符号を付す。光源については、ここで
は、限定は加えず、ただ、ある強い方向性を有した光源
が用いられている。このような光源は、ＥＵＶ領域にお
いては、シンクロトロン放射光源である。発散が１０ｍ
ｒａｄより小さい、強い方向性を有した光線を伝播させ
るために、光学系は、分散素子３３を有している。シン
クロトロン放射光源を用いた二重ファセット照明系の構
成については、国際公開第 99/57732 号パンフレットに
指摘されており、その開示内容は本願に包括的に取り入
れられている。このような光線の発散は、レーザープラ
ズマ光源といった他の光源の場合は欠けていてもよい。
【００５２】光源から出た光線は、集光レンズ３によっ
てグリッド素子を有したレンズアレイ４に向けられる。
ここで示されている屈折型の実施形態においては、グリ
ッド素子を有した第１のレンズアレイ４は、ハニカムプ
レート７を備え、このハニカムプレート７の上に、複数
のフィールドハニカム５が配置されている。個々のフィ
ールドハニカム５は、プリズムのような作用を有し、つ
まり、個々のフィールドハニカム５が光を偏向する作用
を有し、したがって、面３５に複数の二次光源１１を形
成する。面３５には、グリッド素子を有した第２のレン
ズアレイ８が配置されている。この第２のレンズアレイ
８もハニカムプレート１０を有している。この第２のハ
ニカムプレート１０上に配設されたグリッド素子が、瞳
ハニカム９である。第１のレンズアレイ４のグリッド素
子５によるプリズムの作用は、二次光源１１が、その都
度、グリッド素子を有した第２のレンズアレイ８上のあ
る特定の瞳ハニカム９に重なるように選ばれている。斯
かる構成によって、フィールドハニカム５のそれぞれ
が、セッティングの度に、その都度、瞳ハニカム９の一
つに関係付けられ、割り当てられている。フィールドハ
ニカム５、及びある特定の瞳ハニカム９を通って差し込
む光束のことを、本明細書中、伝播経路と呼ぶ。可能な
伝播経路の数Ｎは、フィールドハニカムプレート７上の
フィールドハニカム５の数によって与えられる。本実施
形態においては、射出瞳２４における全ての設定可能な
照明が、瞳ハニカムプレート１０に用意され、予め掲げ
られるので、瞳ハニカムプレート１０上の瞳ハニカム９
の数は、常に伝播経路の数よりも大きい。瞳ハニカムプ
レート１０上における、ある特定の瞳ハニカム９のみを
照明することによって、射出瞳２４におけるセグメント
化された、あるいは、区画に分割された照明が達成され
る。
【００５３】選択された瞳ハニカム９を通過した光は、
物面、あるいはレチクル面１４の近くに存在しているフ
ィールドレンズ１２によって形状が与えられる。レチク
ル面１４では、フィールドハニカム５の像は互いに重な
り合う。複数の二次光源１１による複数の像３９は、セ
グメント化された状態で、図示されぬ光学系の入射瞳に
一致する照明系の射出瞳２４を満たす。
【００５４】射出瞳２４において二次光源の像３９をセ
グメント化したものは、平面３５において照明された瞳
ハニカム９の直接的な鏡像になっており、したがって、
フィールドハニカム５によって選択されたものと同じも
のになっている。
【００５５】さて、図４ａにおけるフィールドハニカム
プレート７を、図４ｂに示されたフィールドハニカムプ
レートに置き換える場合、このフィールドハニカムプレ
ート７上に、異なるプリズム効果を有するフィールドハ
ニカムが、図４ａにおけるフィールドハニカムプレート
７上のフィールドハニカムの如く配設されていると、瞳
ハニカムプレート１０上における他の瞳ハニカム９が照
明される。二次光源の像３９は、この結果、図４ａの場
合の二次光源の像とは違って、射出瞳２４における他の
位置に存在する。
【００５６】図５ａ及び図５ｂに、反射型の本発明に係
る実施形態を示す。なお、図４ａ及び図４ｂに示された
屈折型の実施形態の場合と作用の面で同じ部材に関して
は、同じ符号を付す。反射型の本実施形態においては、
グリッド素子を有する第１、及び第２の光学素子４，８
に関して、レンズアレイの代わりに、グリッド素子を有
する反射鏡５，９が用いられている。グリッド素子、す
なわち切り子面５，９（本明細書中、ファセットと称す
る場合もある）は、ハニカムプレート７，１０上におい
て、所定の傾き角を有して配設されている。フィールド
ハニカムプレート上の個々のフィールドハニカム５の傾
き角を変え、これにより、フィールドハニカム５のプリ
ズムによるような作用を変更すると、瞳ハニカムプレー
ト上の瞳ハニカム９に対するフィールドハニカム５の対
応関係、そして、これに伴い、図４ａ及び図４ｂに示さ
れた屈折型の光学系と同様、射出瞳２４における照明を
変更することが可能となる。
【００５７】ハニカムプレート７上で様々に傾けられた
フィールドハニカム５を有する、一例として示されたグ
リッド素子を有する第１の反射鏡は、それぞれ符号４．
１及び４．２で示されている。フィールドハニカムの傾
き角は、アクチュエータによって直接フィールドハニカ
ムプレート上で変更してもよいし、あるいは、反射鏡の
フィールドハニカムプレート上に異なる傾き角を以って
配設されたフィールドハニカムを有する点に違いがある
反射鏡４．１と反射鏡４．２とを交換することによって
変更してもよい。フィールドレンズの代わりに、反射型
の光学系においては、フィールドを結像し、フィールド
を形成するグループとして、直入射形のフィールド反射
鏡１２．１、及び斜入射反射鏡１２．２が用いられてい
る。
【００５８】走査型のＥＵＶ露光装置においては、レチ
クルは、レチクル支持部５０（支持装置）上に、ｙ方向
に移動自在に設けられている。
【００５９】図４ａ及び図４ｂ、そして、図５ａ及び図
５ｂから明らかに、フィールドハニカムプレート７を簡
単に交換し、瞳ハニカムプレート１０上で照明される瞳
ハニカム９を選択すれば、照明系の射出瞳２４における
照明を左右し、変更することができることが分かる。
【００６０】反射型の光学系では、フィールドハニカム
５は、集光作用を有する反射鏡素子としてもよい。これ
とは別に、集光反射鏡に集光作用を全て持たせ、フィー
ルドハニカムを平面形の切り子面（ファセット）に形成
することもできる。
【００６１】グリッド素子を有する異なる反射鏡におけ
るフィールドハニカムプレートのフィールドハニカム
が、異なるプリズム的効果を有すると、図５ａ及び図５
ｂに示されるように、グリッド素子を有した一つの反射
鏡を、グリッド素子を有した別の反射鏡に交換すること
によって、射出瞳２４における異なる照明を実現するこ
とができる。これとは別に、一つの反射鏡の個々のフィ
ールドハニカムのプリズム的効果は、アクチュエータを
用いる等して、グリッド素子を有する反射鏡におけるフ
ィールドハニカムプレート上のフィールドハニカムの傾
き角をその都度変更することによって得られるものであ
ってもよい。
【００６２】レチクル面１４に一致するフィールド面
（照射面）における光線を重ね合わせるため、瞳ハニカ
ムも同様にプリズムの作用を有しており、すなわち、反
射型の光学系においては、瞳ハニカムプレート１１上で
の瞳ハニカムの傾斜角が、光線の重ね合わせに対応する
よう適切に設定されている。
【００６３】フィールドハニカム５は、等方な光学的作
用を有していてもよく、この場合、フィールド面１４の
照明するフィールドと同様のアスペクト比を有してい
る。あるいは、フィールドハニカム５は、非等方な光学
的作用を有するものとされている。このとき、フィール
ドハニカムのアスペクト比は、フィールドのアスペクト
比とは異なるものとなり、通常は、フィールドハニカム
のアスペクト比は、フィールドのアスペクト比より小さ
いものとなる。
【００６４】図６ａに、一例として、全部で７２個のグ
リッド素子を有するフィールドハニカムプレート７の上
面図を示す。グリッド素子は、互い違いにずらされるよ
うにして列６０．１，６０．２・・・に配置されている。
【００６５】図６ｂ〜図６ｄは、瞳ハニカムプレートの
上面図である。ここで、円形状のセッティング、リング
状ないしは環状のセッティング、ならびに四重極形状の
セッティングといった、個々の照明のセッティングに対
して、フィールドハニカムプレートの７２個の伝播経路
が使用に供される。通常の照明の場合、７２個の全ての
伝播経路が、フィールドハニカムの全てにわたって均等
に配分されている必要がある。理想的な場合、瞳ハニカ
ムは、全て同じ大きさか、少なくとも、それぞれが二次
光源の像によって完全には照明されない程度の大きさと
されている。
【００６６】図６ｂには、円形状のセッティングの場合
に照明される瞳ハニカム９．１が示されており、図中、
黒で表されている。図６ｃでは、環状のセッティングの
場合に照明される瞳ハニカム９．２が、図中、黒で表さ
れることによって示されており、また、図６ｄにおいて
は、四重極形状のセッティングの場合に照明される瞳ハ
ニカムが符号９．３で示されている。
【００６７】図７〜図９には、射出瞳における異なる照
明について、二次光源の像３９の分布が概略的に示され
ている。
【００６８】図７は、瞳ハニカムプレートが円形状に照
明される場合に、σ＝０．４の値を有した円形状のセッ
ティングを示している。
【００６９】図８は、瞳がリング状に照明される場合
に、
【数３】 の値を有した環状のセッティングを示している。
【００７０】図９は、４個からなるリングの環の部分を
用いた四重極形状のセッティングで照明を行なう場合を
示している。
【００７１】本発明によれば、フィールドハニカムプレ
ートを交換したり、あるいは、フィールドハニカムプレ
ート上の個々のフィールドハニカムの傾斜角を変更した
りすることで、射出瞳における照明の分布のセッティン
グを異なるものにすることができる。
【００７２】図１０に、ＥＵＶ露光装置の全体を示す。
光学系１０２の入射瞳１００と一致する照明系２６の射
出瞳２４での照明を調整する本発明に係る光学系は、こ
の露光装置の内部に示されている。この露光装置は、光
源１と、グリッド素子５を有する第１の光学素子４と、
グリッド素子９を有する第２の光学素子８と、この第２
の光学素子８の下流側に配置され、主にレチクル面１４
にフィールドを形成するために用いられるフィールドを
形成する三つの反射鏡１２．１，１２．２，１２．３と
を備えている。走査型の装置として構成されたＥＵＶ露
光装置においては、レチクル面１４内のレチクルは、ｙ
方向に移動自在とされている。
【００７３】照明系の光路中に、セッティングの調整を
行なうように異なる第１の光学素子を持来させるため、
異なるプリズムの作用を有するフィールドハニカムプレ
ート７が、複数個、さらに別の支持装置１０４（移動
台）の上に配置されている。このさらに別の支持装置１
０４は、支持装置１０４を備えた図示されぬ移動装置に
よって、レチクル面に対しては平行、ｙ軸に対しては垂
直、すなわち、本実施形態においては、ｘ軸方向に移動
自在とされている。これにより、種々のフィールドハニ
カムプレートを光路中に持来させることができ、さら
に、グリッド素子を有する第１の光学素子、及びグリッ
ド素子を有する第２の光学素子の間の種々の光線の伝播
経路、また、これに伴って、後続の光学系１０２の射出
瞳１００と一致する照明系の射出瞳における種々の照明
を実現することができる。
【００７４】後続の投影光学系は、例えば、米国特許出
願第09/503640号明細書に示されるような６枚の反射鏡
を用いた投影光学系１０６とされ、その開示内容は、本
願に包括的に取り入れられている。露光対象の物体１０
８もまた、移動自在とされた支持装置１１０上に置かれ
ている。投影光学系の反射鏡１１２．１，１１２．２，
１１２．３，１１２．４，１１２．５，１１２．６は、
共通の光軸ＨＡに対して軸線が合わされて設けられてい
る。レチクル面１４内のリング形状のオブジェクトフィ
ールド（照明領域）は、軸の外に配置されている。レチ
クルと投影光学系の第１の反射鏡との間の光線は、投影
光学系の光軸に対して集束している。レチクルの法線に
対する主光線の角度は、５°〜７°の間にあることが好
ましい。
【００７５】図１０より明らかなように、照明系は、投
影光学系からは明確に分離されている。
【００７６】本発明により、照明系の射出瞳における種
々の異なるセッティングを実現することのできる簡易に
構成された装置が初めて提供された。
【図面の簡単な説明】
【図１】 グリッド素子を有する光学素子を二つ備えた
光学系の光路を原理的に示す図である。
【図２Ａ】 中心が揃えられたハニカムの対に対して、
フィールドの結像を示す図である。
【図２Ｂ】 中心が揃えられたハニカムの対に対して、
瞳の結像を示す図である。
【図３】 集光器ユニット及びグリッド素子を用いた二
つの反射鏡を有する光学系における光路を原理的に示す
図である。
【図４ａ】 グリッド素子を有するレンズを二つ備えた
屈折型の光学系において、第１のレンズ上でグリッド素
子が第１の配置を有する場合の光路を示す図である。
【図４ｂ】 グリッド素子を有するレンズを二つ備えた
屈折型の光学系において、第１のレンズ上でグリッド素
子が第２の配置を有する場合の光路を示す図であって、
グリッド素子が第１の配置を有する場合と異なる照明が
得られる様子を示す図である。
【図５ａ】 グリッド素子を有する反射鏡を二つ有する
反射型の光学系において、第１の反射鏡上でグリッド素
子が第１の配置を有する場合の光路を示す図である。
【図５ｂ】 グリッド素子を有する反射鏡を二つ有する
反射型の光学系において、第１の反射鏡上でグリッド素
子が第２の配置を有する場合の光路を示す図である。
【図６ａ】 ７２個のフィールドハニカムを有するフィ
ールドハニカムプレートを示す上面図である。
【図６ｂ】 ２００個の瞳ハニカムを有する本発明に係
る瞳ハニカムプレートの円形状の照明の場合の上面図で
ある。
【図６ｃ】 ２００個の瞳ハニカムを有する本発明に係
る瞳ハニカムプレートのリング状の照明の場合の上面図
である。
【図６ｄ】 ２００個の瞳ハニカムを有する本発明に係
る瞳ハニカムプレートの四重極形状の照明の場合の上面
図である。
【図７】 本発明に係る光学系によって、射出瞳を円形
状に照明する様子を示す図である。
【図８】 本発明に係る光学系によって、射出瞳をリン
グ状に照明する様子を示す図である。
【図９】 本発明に係る光学系によって、射出瞳を四重
極形状に照明する様子を示す図である。
【図１０】 本発明に係る照明系を備えたＥＵＶ投影露
光装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１・・・光源 ３・・・集光レンズ ４・・・第１の光学素子 ４．１・・・第１の配置におけるグリッド素子を有する
第１の反射鏡 ４．２・・・第２の配置におけるグリッド素子を有する
第１の反射鏡 ５・・・フィールドハニカム ７・・・第１のハニカムプレート ８・・・第２の光学素子 ９・・・瞳ハニカム １０・・・第２のハニカムプレート １１・・・二次光源 １２・・・フィールドレンズ １２．１・・・垂直入射形フィールド反射鏡 １２．２・・・斜入射形フィールド反射鏡 １２．３・・・垂直入射形フィールド反射鏡 １４・・・レチクル面 ２４・・・照明系の射出瞳 ２６・・・照明系 ３３・・・分散素子 ３５・・・二次光源１１の面 ３９・・・二次光源の像 ５０・・・レチクル支持体 ６０．１，６０．２，６０．３・・・フィールドハニカ
ムプレートの列 １００・・・光学系の入射瞳 １０２・・・投影光学系 １０４・・・支持装置 １０６・・・６枚の反射鏡を用いた投影光学系 １０８・・・露光対象の物体 １１０・・・物体の支持装置 １１２．１，１１２．２，１１２．３，１１２．４，１
１２．５，１１２．６・・・投影光学系の反射鏡 ＨＡ・・・投影光学系の光軸 ｘ−方向・・・種々の異なるフィールドハニカムプレー
トの支持装置の移動方向 ｙ−方向・・・レチクルの走査方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１７

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源（１）と、 物面（１４）と、 射出瞳（２４）と、 前記光源（１）により照明され、前記光源（１）から入
    射する光束を複数の光の伝播経路に分ける、複数のグリ
    ッド素子（５）を有する第１の光学素子と、 複数のグリッド素子（９）を有していて、前記第１の光
    学素子の前記グリッド素子（５）によって作られる前記
    光の伝播経路毎に、一つの前記グリッド素子（９）が割
    り当てられてなる第２の光学素子とを備え、 前記第１の光学素子、及び前記第２の光学素子の前記グ
    リッド素子（５，９）が、その都度、光の伝播経路に関
    係付けられて割り当てられるとともに、これらの光の伝
    播経路のそれぞれに対して、前記光源（１）から前記物
    面（１４）に至る一つの光路が生じるように、これらの
    グリッド素子（５，９）が形成されるか、または配置さ
    れてなる、１９３ｎｍ以下の波長、とりわけ、ＥＵＶリ
    ソグラフィーに用いられる照明系において、 前記第１及び第２の光学素子の前記グリッド素子（５，
    ９）の割り当てによって、該照明系の前記射出瞳（２
    ４）における予め定められた所定の照明が設定されるよ
    うに、この割り当てが操作可能に設けられていることを
    特徴とする照明系。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の照明系において、 前記第２の光学素子は、前記第２の光学素子の前記グリ
    ッド素子に対する前記第１の光学素子の前記グリッド素
    子の対応関係を変えることによって、前記第２の光学素
    子の交換の必要無しに、少なくとも二つの予め定められ
    た所定の照明の設定が可能とされるような所定の数の前
    記グリッド素子を備えていることを特徴とする照明系。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の照明系において、 前記グリッド素子を有する第１の光学素子が交換可能に
    設けられ、前記第１の光学素子の交換によって、前記第
    ２の光学素子の前記グリッド素子に対する前記第１の光
    学素子の前記グリッド素子の他の対応関係、ならびに、
    これに伴って、前記射出瞳における他の照明が実現可能
    とされていることを特徴とする照明系。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の照明系において、 移動台を有した移動装置を備え、前記移動台上には、複
    数の前記第１の光学素子が配置され、前記移動台の移動
    によって、前記第１の光学素子が交換可能とされている
    ことを特徴とする照明系。
  5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１項に記載の
    照明系において、 前記第２の光学素子の前記グリッド素子（９）の数Ｍ
    は、前記第１の光学素子の前記グリッド素子（５）の数
    Ｎより大きいことを特徴とする照明系。
  6. 【請求項６】 請求項２に記載の照明系において、 前記第１の光学素子の前記グリッド素子(５，９）は、
    反射鏡の切り子面とされ、 該切り子面は、プレート（７）上に配置されるととも
    に、前記プレート面に対する前記第１の光学素子の反射
    鏡の切り子面の傾きによって、前記第１及び第２の光学
    素子の前記グリッド素子の間の前記光の伝播経路が調整
    可能とされ、これにより、前記第２の光学素子の前記グ
    リッド素子に対して前記第１の光学素子の前記グリッド
    素子が異なる対応関係で割り当てられ、かつ、これに伴
    って、前記射出瞳の異なる照明が行われるように設けら
    れていることを特徴とする照明系。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の照明系において、 前記グリッド素子を有する第２の光学素子が交換可能と
    されるとともに、個々の前記第２の光学素子によって、
    それぞれ少なくとも一つの所定の照明が行なわれるよう
    設けられ、これにより、前記第２の光学素子の交換で、
    前記第２の光学素子の前記グリッド素子に対する前記第
    １の光学素子の前記グリッド素子の他の対応関係が実現
    されるように設けられていることを特徴とする照明系。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の照明系において、 前記グリッド素子を有する第１の光学素子は、交換可能
    とされていることを特徴とする照明系。
  9. 【請求項９】 請求項７に記載の照明系において、 前記第１の光学素子の前記グリッド素子は、反射鏡の切
    り子面とされるとともに、前記第１の光学素子の前記切
    り子面の傾きが変更可能とされていることを特徴とする
    照明系。
  10. 【請求項１０】 請求項１に記載の照明系において、 前記第２の光学素子の前記グリッド素子は、反射鏡の切
    り子面とされるとともに、該切り子面が移動可能、か
    つ、傾斜可能に設けられ、この切り子面を移動させ、傾
    けることによって、前記第２の光学素子の前記グリッド
    素子に対する前記第１の光学素子の前記グリッド素子の
    異なる対応関係が実現されるように設けられていること
    を特徴とする照明系。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の照明系において、 前記グリッド素子を有する第１の光学素子は、交換可能
    とされていることを特徴とする照明系。
  12. 【請求項１２】 請求項１０に記載の照明系において、 前記第１の光学素子の前記グリッド素子は、反射鏡の切
    り子面とされるとともに、前記第１の光学素子の前記切
    り子面の傾きが変更可能とされていることを特徴とする
    照明系。
  13. 【請求項１３】 請求項１から１２のいずれか１項に記
    載の照明系において、 前記第１の光学素子の前記グリッド素子が前記物面に結
    像され、この物面（１４）において、前記光の伝播経路
    が重なり合うように設けられていることを特徴とする照
    明系。
  14. 【請求項１４】 請求項１から１３のいずれか１項に記
    載の照明系において、 前記第１の光学素子の前記グリッド素子（５）は、前記
    第２の光学素子の前記グリッド素子内、もしくはその近
    くに、二次光源を形成するように設けられていることを
    特徴とする照明系。
  15. 【請求項１５】 請求項１から１４のいずれか１項に記
    載の照明系において、 前記グリッド素子を有する第１の反射鏡の上流側に、集
    光器ユニットを備えていることを特徴とする照明系。
  16. 【請求項１６】 請求項１から１５のいずれか１項に記
    載の照明系において、 前記グリッド素子を有する第２の光学素子の下流側に配
    置された、少なくとも一つの反射鏡ないしはレンズ（１
    ２）を備え、この少なくとも一つの反射鏡またはレンズ
    が、前記第２の光学素子内、もしくはその近くに配置さ
    れた面を前記射出瞳に結像するよう設けられていること
    を特徴とする照明系。
  17. 【請求項１７】 請求項１から１６のいずれか１項に記
    載の照明系において、 前記第２の光学素子の前記グリッド素子、及び、前記グ
    リッド素子を有する第２の光学素子の下流側に配置され
    た前記反射鏡またはレンズは、前記第１の光学素子を前
    記物面に結像するよう設けられていることを特徴とする
    照明系。
  18. 【請求項１８】 請求項１から１７のいずれか１項に記
    載の照明系において、 前記グリッド素子を有する第１の光学素子、及び前記グ
    リッド素子を有する第２の光学素子の間の前記光の伝播
    経路は、前記射出瞳における照明が円形状となるように
    形成されていることを特徴とする照明系。
  19. 【請求項１９】 請求項１から１７のいずれか１項に記
    載の照明系において、 前記グリッド素子を有する第１の光学素子、及び前記グ
    リッド素子を有する第２の光学素子の間の前記光の伝播
    経路は、前記射出瞳における照明がリング状となるよう
    に形成されていることを特徴とする照明系。
  20. 【請求項２０】 請求項１から１７のいずれか１項に記
    載の照明系において、 前記グリッド素子を有する第１の光学素子、及び前記グ
    リッド素子を有する第２の光学素子の間の前記光の伝播
    経路は、前記射出瞳において、明らかに互いに分離され
    た複数のセグメントが照明されるように形成されている
    ことを特徴とする照明系。
  21. 【請求項２１】 請求項２０に記載の照明系において、 前記セグメントの数は偶数とされ、とりわけ、２ないし
    ４とされていることを特徴とする照明系。
  22. 【請求項２２】 １９３ｎｍ以下の波長、とりわけ、Ｅ
    ＵＶリソグラフィーに用いられる照明系の射出瞳におけ
    る照明の分布を、請求項１から２１のいずれか１項に記
    載の照明系を用いて設定する方法において、 前記グリッド素子を有する第１及び／又は第２の光学素
    子を交換することにより、そして／あるいは、前記第１
    及び／又は第２の光学素子の前記グリッド素子の配置、
    及びそのプリズムの作用を変更し、とりわけ、前記第１
    及び／又は第２の光学素子の前記グリッド素子を傾斜さ
    せ、そして／あるいは移動させることにより、射出瞳に
    おける所定の光の分布を設定し、このとき、射出瞳にお
    ける所定の光の分布毎に、前記第１及び第２の光学素子
    の前記グリッド素子の間の光の伝播経路を設定すること
    を特徴とする照明系。
  23. 【請求項２３】 マイクロリソグラフィーのためのＥＵ
    Ｖ投影露光装置において、 極短紫外光線を発生する光源と、 射出瞳を有して、前記光源から発せられた光線の一部を
    集めてリングフィールドを照明するよう導く請求項１か
    ら２１のいずれか１項に記載の照明系と、 支持装置上に載置され、リングフィールドの面内に置か
    れた構造を有するマスクと、 前記構造を有するマスクの照明された部分をイメージフ
    ィールドに結像するよう設けられた投影装置、とりわ
    け、前記照明系の射出瞳と一致する入射瞳を備える投影
    光学系と、 前記投影装置のイメージフィールドの面内に載置された
    支持装置上の感光性基板とを備えてなるマイクロリソグ
    ラフィー用のＥＵＶ投影露光装置。
  24. 【請求項２４】 請求項２３に記載のＥＵＶ投影露光装
    置において、 前記リングフィールド面内における構造を有するマスク
    に用いられる前記支持装置が、第１の方向に移動可能と
    された走査型の装置とされていることを特徴とするＥＵ
    Ｖ露光装置。
  25. 【請求項２５】 請求項２４に記載のＥＵＶ投影露光装
    置において、 第２の方向に移動可能とされ、前記第１及び／又は第２
    の光学素子を複数支持する一つ、もしくは複数のさらに
    他の支持装置を備え、前記第１の方向が前記第２の方向
    に対して垂直に設けられていることを特徴とするＥＵＶ
    露光装置。
  26. 【請求項２６】 ＥＵＶ投影露光装置を用いてマイクロ
    エレクトロニクス部品、とりわけ半導体チップを製造す
    る方法。
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