JP2003506747A - 照明光学系用の多重反射鏡光学系 - Google Patents

照明光学系用の多重反射鏡光学系

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    • Y10S359/90—Methods

Abstract

(57)【要約】 本発明は、結像光学系を備え、前記結像光学系は、少なくとも第１の反射鏡５および第２の反射鏡７と、物面３と、該結像光学系によってオブジェクトの像がその中に形成される像面９と、前記像面９内の円弧状のフィールドとを備え、該円弧状フィールドの中央での半径方向によって走査方向が決められてなる、特に１９３ｎｍ以下の波長によるリソグラフィのための照明光学系用の多重反射鏡光学系に関する。多重反射鏡光学系において、前記結像光学系の少なくとも前記第１の反射鏡５および前記第２の反射鏡７は、像面９の円弧状フィールドの縁部の鮮鋭度が走査方向で５ｍｍよりも小さく、好ましくは２ｍｍよりも小さく、特に好ましくは１ｍｍよりも小さくなるような位置および形状をもって、結像光学系の光路内に配置さ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、結像光学系を備えた特に１９３ｎｍ以下の波長によるリソグラフィ
のための照明光学系用の多重反射鏡光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＵＶリソグラフィは、次世代のリソグラフィの最も有望な候補のうちの１つ
である。半導体製造の発展により、形状寸法を５０ｎｍ以上小さくすることが要
求されている。これは、１３．５ｎｍという短い波長と、０．２〜０．３の中程
度の開口数とを用いることによって解決される。リソグラフィ光学系の像の質は
、投影光学系および照明光学系の性能によって決定される。照明光学系の構成は
、ＥＵＶリソグラフィにおける重要な問題である。今日のリソグラフィ光学系に
おいて、照明部は、レチクルフィールドにわたって一定の照度を与えなければな
らない。ＥＵＶに関しては、複数の別個の要件を解決しなければならない。
【０００３】 ＥＵＶ結像光学系は、反射光学系として実現される必要がある。そのため、鮮
鋭な瞳、ならびに高度に補正された像フィールドを得ることができるのは、像の
小径領域においてだけである。したがって、フィールド形状は、ウエハの高さで
ほぼ２ｍｍ（幅）×２２〜２６ｍｍ（弧の長さ）の大きいアスペクト比を有する
リングフィールドである。投影光学系はスキャンモードで動作する。
【０００４】 ＥＵＶ照明光学系は、一般に、非球面反射鏡の軸外の部分によって形成される
非軸対称系である。多層コーティングされた表面の反射率は、直入射で約７０％
、斜入射で約９０％である。スループットを最大にするため、反射の数を最小に
しなければならず、できるならばいつでも斜入射形の光学素子を使用する必要が
ある。
【０００５】 光学的構成部材の数に限りがある照明光学系の条件を満たすためには、構成部
材の複雑さを増してやらなければならない。その結果、面は、セグメント化され
、或は非球面状にされる。これらの構成部材の製造においては、非球面反射鏡お
よびセグメント化された素子の形状および寸法、表面仕上げの質に対する厳しい
条件が主要な課題となる。
【０００６】 現在、いくつかのＥＵＶ光源が議論されている。それらは、光学系の特徴や、
照明部に関する重要な特徴が異なっている。光学系の特徴は、例えば、倍率、繰
り返し率、フットプリントといったものである。照明光学系に関しては、放射を
行なうプラズマのサイズ、および発散、放射特性、幾何学的な口径食が関連して
くる。これらの特性が照明を設けるに当たって考慮されなければならない。
【０００７】 光学系においてエタンデュが一定であることは、基礎的な物理から良く知られ
ている。光源から供給されるエタンデュは、照明部のエタンデュよりも小さくな
ければならない。さもなければ、光が失われることになる。しかしながら、現在
の光源において、エタンデュは略１桁小さい。したがって、光学系のフィールド
または瞳が完全に満たされない。さらに、大きいアスペクト比を有するリングフ
ィールドには、アナモルフィックなエタンデュが要求され、これは照明部によっ
て形成されなければならない。
【０００８】 ヘルムホルツ−ラグランジュにより、古典光学系において、フィールドＡと開
口数ＮＡとの積は一定となる。鮮鋭な円形の瞳において、ヘルムホルツ−ラグラ
ンジュの不変量 ＨＬＩ、すなわちエタンデュは、以下の式で表わすことができ
る。 （１）
【数１】
【０００９】 一般に、エタンデュの不変性は、保存系における位相空間体積の不変性に、光
学的に等価なものとして解釈することができる。エタンデュは、４次元の体積積
分として表わすことができる。 （２）
【数２】 ここで、位相空間内で占められた量を表す関数Ｆ、ならびに、瞳の座標に対応す
る光学的な方向余弦のベクトル
【数３】 を用いた。
【００１０】 軸対称系に対しては、式（２）における光学的な方向余弦の積分は、極座標（
θ，φ）で表わすことができる。 （３）
【数４】
【００１１】 レチクルでの照明領域（フィールド）は、約８ｍｍ×８８ｍｍの寸法をもつ円
弧状のものである。したがって、照明光学系によって与えられるエタンデュは、
角度領域で概ね等方性を有していなければならない一方、アスペクト比が１：１
０である空間領域では高アナモルフィックでなければならない。とはいうものの
、種々の異なる光源は、角度領域と同様に空間領域においても概ね等方的なふる
まいを示す。また、たとえ最適な収集効率が確保されても、既知の全ての光源の
エタンデュは非常に小さい。したがって、ＥＵＶ照明光学系においては、角度領
域における等方性を変化させることなく、光源のエタンデュを変化させることが
必要不可欠である。アレー光学素子は、エタンデュを変化させる最も有望な方法
を提供する。光学的なアレー光学素子を用いれば、大きなアスペクト比のフィー
ルドを形成することができるとともに、所望の開口を得ることができる。
【００１２】 入射瞳をセグメント化（細分化）することによって、エタンデュは、増加はせ
ず、変化するだけである。アレー光学素子の例は、リップル・プレート（ripple
-plate）（円柱レンズの列）およびフライ・アイ・インテグレータ（fly’s eye
-integrator）である。両者共、大きいアスペクト比のフィールドを形成するこ
とができ、入射瞳のセグメント化が得られる。部分干渉像シミュレーションは、
妥当な数のセグメントが選択されれば、瞳の細分化の影響が許容され得ることを
示している。フライ・アイ・インテグレータを有する照明光学系は、独国特許第
19903807号公開公報および国際公開第99／57732号パンフレットに開示されてお
り、これらの出願内容は、本願に包括的に取り入れられている。
【００１３】 リップル・プレートを有する照明光学系は、１９９９年のSPIE3767の会報の２
２５頁〜２３６頁にある、Henry Ｎ. Chaoman、および Keith A. Nugentによる
「A novel Condensor for EUV Lithography Ring-Field Projection Optics」に
よって知られている。
【００１４】 前記論文の内容も、本願に包括的に取り入れられている。
【００１５】 照明光学系は、レンズ光学系と組み合せられなければなれず、機械的構成の制
約を満たさなければならない。非軸対称な反射系の機械的な構成は、反射鏡の数
および屈折角に大きく依存している。この配置の中で、反射鏡および特定の構成
部材は、厳しい許容誤差で装着されなければならない。フレーム構造の熱負荷お
よび固有振動数が考慮される必要がある。
【００１６】 ＥＵＶにおいて、各反射は３０％の光損失を伴う。光が吸収もしくは発散され
て、反射鏡が加熱する。光学素子および機械的構造物の変形を避けるためには、
反射鏡の冷却が必要である。これは特に難しい問題である。なぜなら、全ての光
学系が真空下になければならず、したがって、冷却のために伝導しか利用できな
いからである。
【００１７】 また、リソグラフィのための照明光学系においては、例えば視野絞りによって
フィールドを遮断する手段を入れることが望ましい。
【００１８】 視野絞りを有するリソグラフィのための照明光学系は、米国特許第4294538号
明細書に示されている。この文献の内容は、本願に包括的に取り入れられている
。米国特許第4294538号明細書に係る光学系は、その上に光源のアーチ状の像が
形成されるスリット板を備えている。スリットのアパーチャーの円弧方向の長さ
、および径方向の長さを変化させることにより、マスク上における光源のアーチ
状の像の円弧方向の長さ、および径方向の長さを調整することができる。したが
って、スリット板を視野絞りとして形成することができる。スリット板とマスク
との間には、スリット板の面内の円弧状フィールドをレチクルマスク上に結像さ
せる２つの反射鏡が配置されている。
【００１９】 米国特許第4294538号明細書によって知られた照明光学系は、光を可視領域で
放射する超高圧水銀ランプを備えた光源用に構成されているため、この光学系は
、１９３ｎｍ以下の波長用の照明光学系とは全体的に異なる。
【００２０】 例えば、前記光学系は、ＥＵＶシステムに不可欠な、例えばフライ・アイ・イ
ンテグレータの格子素子によって光源のエタンデュを増加させる手段を有してい
ない。
【００２１】 米国特許第4294538号明細書に係る反射鏡には、４５°の角度で光学系を通っ
て進む光線が入射する。これは、ＥＵＶシステムでは不可能である。なぜなら、
ＥＵＶシステムの直入射形反射鏡は４０対以上の交代層を備えているからである
。平均入射角が３０°よりも大きい場合、あるいは、７０°よりも小さい場合、
多数の交代層は位相に影響を及ぼす。従来技術と同様に、ＥＵＶシステムにおい
て４５°の入射角を使用すると、全体がｓ偏光とｐ偏光とに分光し、ブルースタ
ーの原理にしたがって一方の偏光が完全に失われる。また、そのような反射鏡は
、偏光素子として機能する。
【００２２】 米国特許第4294538号明細書に係る光学系の他の欠点は、物面のレチクルに光
線がテレセントリックに入射するという点である。これは、反射マスクを使用し
たＥＵＶシステムでは不可能である。
【００２３】 また、米国特許第4294538号明細書によって知られる光学系は、１：１の光学
系である。これは、結像光学系の物面の視野絞りが像面内のフィールドと同じサ
イズを有していることを意味している。したがって、視野絞りは、常に、像面の
レチクルと同じ速度で移動されなければならない。また、前記照明光学系は、従
来の光学系、例えば米国特許第4294538号明細書によって知られる光学系よりも
速い速度でレチクルおよびマスクが作動する高スループット光学系に適用できな
ければならない。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、１９３ｎｍ以下の波長によるリソグラフィに用いられる照明
光学系用の結像光学系であって、視野絞り等のオブジェクトをレチクルマスク等
の像へと結像させる結像光学系を提供することにある。とりわけ損失を最小限に
する必要があり、その一方で、特に走査方向での縁部の鮮鋭度に関する像の質を
できる限り高くしなければならない。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
第一の実施形態によれば、本発明の前記目的は、少なくとも第１の反射鏡およ
び第２の反射鏡を有する結像光学系を備え、前記第１の反射鏡および前記第２の
反射鏡は、像面の円弧状フィールドの縁部の鮮鋭度が走査方向で５ｍｍよりも小
さく、好ましくは２ｍｍよりも小さく、特に好ましくは１ｍｍよりも小さくなる
ような位置および形状をもって、前記結像光学系の光路内に配置されている多重
反射鏡光学系によって解決される。
【００２６】 好ましい実施形態において、像面内の円弧状フィールドの縁部の鮮鋭度は、走
査方向と垂直な方向で、５ｍｍよりも小さく、好ましくは２ｍｍよりも小さく、
特に好ましくは１ｍｍよりも小さい。
【００２７】 像面内のフィールドは常に円弧状であるが、本発明の第１の実施形態において
、物面内のオブジェクトは、円弧状フィールドである。これは、本発明による結
像光学系がいかなるフィールドを形成する光学素子をも備えていないことを意味
する。
【００２８】 好ましくは、結像光学系において物面から像面へと進む光線は、第１の反射鏡
および第２の反射鏡に入射して、反射鏡の第１および第２の使用領域を形成し、
前記光線は、光学系の光損失を最小限に抑えるよう、前記使用領域において、反
射鏡の面の法線に対して３０°以下または６０°以上、特に２０°以下または７
０°以上の入射角を有して前記第１の反射鏡および前記第２の反射鏡に入射する
。物面内において視野絞りを、そして、像面内でレチクルを、それぞれ異なる速
度で移動させるために、結像光学系の倍率は１と異なるものとされている。
【００２９】 望ましい実施形態において、本発明の結像光学系は軸対称系ではない。
【００３０】 結像光学系の射出瞳に共役な面内、もしくはその近傍には、開口絞りが配置さ
れていることが好ましい。
【００３１】 結像光学系の第１の反射鏡、及び／又は第２の反射鏡は、非球面反射鏡である
ことが望ましい。
【００３２】 本発明の好ましい実施形態において、第１の反射鏡は、略双曲線状または略楕
円状の凹面反射鏡であり、第１の回転軸を規定している。
【００３３】 さらに、第２の反射鏡は、略双曲線状または略楕円状の凹面反射鏡であり、第
２の回転軸を規定している。
【００３４】 好ましくは、第１の反射鏡および第２の反射鏡は、結像光学系を通って進む光
線がこれら第１および第２の反射鏡に入射する使用領域を有し、この使用領域は
、第１および第２の回転軸から離れた位置に形成されている。
【００３５】 好ましい実施形態においては、第１の回転軸と第２の回転軸とが角度γを成し
ている。この角度γは光学系のコマ補正（COMA-correction）から計算される。
第１の反射鏡および第２の反射鏡は、フィールドの中心および射出瞳の中心を通
って進む主光線に関して第１の倍率を規定し、フィールドの中心および射出瞳の
上縁を通って進む上側コマ光線に関して第２の倍率を規定し、そして、フィール
ドの中心および射出瞳の下縁を通って進む下側コマ光線に関して第３の倍率を規
定する。光学系がコマ補正されている場合、第１、第２、第３の倍率はほぼ同一
となる。この状態から、第１の回転軸と第２の回転軸との間の角度γが規定され
る。
【００３６】 本発明の第２の実施形態において、波長が１９３ｎｍ以下の照明光学系のため
の多重反射鏡光学系は、結像光学系を備えている。この場合、前記結像光学系は
少なくとも第１の反射鏡とフィールド形成光学素子とを備えている。本発明のこ
のような実施形態において、物面内のフィールドは、任意の形状、例えば矩形フ
ィールドを成すことができる。
【００３７】 矩形フィールドの場合、この矩形フィールドは、結像光学系のフィールド形成
光学素子によって、像面内の円弧状フィールドへと形成される。本発明の第２の
実施形態の利点は、本発明の多重反射鏡光学系の手前に配置される光路内にフィ
ールドを形成するための特別な光学素子が必要ないという点である。これによっ
て、照明光学系における反射鏡全体の数を減らすことができ、したがって、照明
光学系内での損失を低減することができる。
【００３８】 第２の実施形態の上述したフィールド形成光学素子は、少なくとも一つの斜入
射形の反射鏡を備えていることが好ましい。斜入射形の反射鏡は、ＥＵＶ領域の
直入射形反射鏡が一般に高い損失を伴う多層膜反射光学系であるのに対して、コ
ーティングされる必要がないという利点を有している。
【００３９】 好ましい実施形態において、フィールド形成光学素子は、２つの反射鏡、すな
わち、正の光学的倍率を有する第１の斜入射形の反射鏡と、フィールドを回転さ
せるための第２の斜入射形の反射鏡とを備えている。
【００４０】 他の好ましい実施形態は、所望の方向性を有する円弧状のフィールドを得るた
めに、負の光学的倍率を有する一つの斜入射形のフィールドレンズを使用する。
【００４１】 結像光学系以外に、本発明は、光源と、結像光学系を備えた多重反射鏡光学系
とを有し、前記結像光学系は、物面を有している、特に１９３ｎｍ以下の波長に
よるリソグラフィのための照明光学系を提供する。この照明光学系は、更に、多
重反射鏡光学系の手前に置かれた光路内に、多重反射鏡光学系の物面内に円弧状
のフィールドを形成するための光学素子を備えている。多重反射鏡光学系は、物
面からのフィールドを結像光学系の像面に結像させるための本発明に係る光学系
である。
【００４２】 エタンデュを増加させるため、前記照明光学系は、二次光源を形成するための
格子素子を備えた少なくとも一つの反射鏡またはレンズを備えていてもよい。
【００４３】 上述した照明光学系は、ＥＵＶ投影露光ユニットに用いられてもよい。このＥ
ＵＶ投影露光ユニットは、結像光学系の像面内に置かれた、搬送システム上のマ
スクと、照明光学系の射出瞳と同じ面に位置する入射瞳を有する投影光学系と、
搬送システム上の感光性物体とを備えている。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づき詳述する。
【００４５】 図１には、物面３と、第１の反射鏡５と、第２の反射鏡７と、像面９とを有す
る本発明の結像光学系１を備えたＥＵＶ照明光学系が示されている。物面３内に
は、光学系の視野絞りが配置されている。さらに、物面３内のフィールドは既に
円弧状を呈している。結像光学系１は、円弧状のフィールドを物面３から像面９
に結像させる。像面９内には、ＥＵＶ照明光学系のレチクルまたはマスクが配置
されている。また、ＥＵＶ照明光学系全体の射出瞳と一致する結像光学系１の射
出瞳１０も示されている。射出瞳１０は、投影光学系の入射瞳と一致している。
また、図１に示されるＥＵＶ照明光学系は、光源１２と、集光器１４と、光源１
２のエタンデュを増加させるための手段１６と、結像光学系１の物面３に円弧状
のフィールドを形成するためのフィールド形成反射鏡１８，２０とを備えている
。また、射出瞳１０に対して共役な第１の面４０、および、射出瞳１０に対して
共役な第２の面４２が示されている。更に、第１のフィールド形成反射鏡１８と
射出瞳１０に対して共役な第１の面４０との間の距離ｅＰ０、第１のフィールド
形成反射鏡１８と第２のフィールド形成反射鏡２０との間の距離ｅ０１、第２の
フィールド形成反射鏡２０と射出瞳１０に対して共役な第２の面４２との間の距
離ＳＥ１´、第２のフィールド形成反射鏡２０と物面３との間の距離ＳＲ１´、
射出瞳１０に対して共役な第２の面４２と第１の結像反射鏡５との間の距離ＳＥ
２とが図示されている。
【００４６】 以下に示される光学系の実施形態の全体にわたって、幾つかのパラメータは、
一定のままである。しかしながら、以下に示されるような設計の原理は、他のパ
ラメータのセットに適用することができる。
【００４７】 本願で示される全ての実施形態において、結像光学系の像面９での入射角は６
°であり、像面９での開口数はＮＡ＝０．０５である。それは、例えば、投影レ
ンズのＮＡ＝０．０６２５およびσ＝０．８に対応している。ＥＵＶ照明光学系
の後方の光路内に配置された投影レンズは、典型的には４倍の倍率を有しており
、したがって、例えばＥＵＶ投影露光ユニットのウエハといった感光性物体にお
いてＮＡ＝０．２５を有している。
【００４８】 図２は、図１に概略的に示されたＥＵＶ照明光学系を詳細に示している。図１
と同じ部材には同一の符号が付されている。
【００４９】 図２に示される光学系は、光源１２と集光反射鏡１４とを備えている。可能な
ＥＵＶ光源に関しては、独国特許第19903807号公開公報および国際公開第99／57
732号パンフレットに開示されている。これらの出願内容は、本願に包括的に取
り入れられている。図２の光学系の集光反射鏡１４は、楕円形状を成している。
エタンデュを増加させるための手段１６は、いわゆるフライ・アイ・インテグレ
ータである格子素子３０，３２を有する２つの反射鏡を備えている。格子素子３
０を有する第１の反射鏡は、４×６４のフィールド切り子面の配列を備えており
、各フィールド切り子面は、平面形状、楕円形状、トロイダル形状、球面状（Ｒ
≒−８５０ｍｍ）を成している。格子素子３２を有する第２の反射鏡は、１６×
１６の瞳切り子面の配列、すなわち、瞳切り子面を持つ球状もしくは六角形状の
格子を備えており、各瞳切り子面は、双曲線状、トロイダル形状、球面状（Ｒ≒
−９６０ｍｍ）の形状を成している。第２の反射鏡３２は、照明光学系の射出瞳
１０に対して共役な面内に配置されている。
【００５０】 上述したような格子素子を備えた第１および第２の反射鏡を有する照明光学系
は、独国特許第19903807号公開公報および国際公開第99／57732号パンフレット
に開示されており、これらの出願内容は、本願に包括的に取り入れられている。
【００５１】 円弧状のフィールドを結像光学系の物面内に形成するために、２つのフィール
ド形成反射鏡１８，２０を備えている。第２のフィールド形成反射鏡２０は斜入
射形の反射鏡である。
【００５２】 原理的には、フィールド形成のためには、一つの反射鏡、ここでは反射鏡２０
で十分である。しかし、反射鏡１８は、光学系の長さおよび瞳切り子面の大きさ
を制御するために必要とされる。約１００ｍｍという大きなフィールド半径を得
るために、反射鏡２０は低い光学的倍率（optical power）を有していなければ
ならない。
【００５３】 フィールド切り子面および瞳切り子面のサイズは、光学系のエタンデュに関係
している。フィールド切り子面のサイズと瞳面のサイズとの積は、エタンデュに
よって決定される。瞳面は、照明光学系の射出瞳１０に対して共役な第１の面４
０とされる。前記面内には、格子素子３２を有する第２の反射鏡が配置されてい
る。上述した関係に起因して、フィールド切り子面および瞳切り子面のサイズが
制限される。瞳切り子面の倍率が非常に大きいと、すなわち、瞳切り子面が非常
に小さいと、フィールド切り子面は非常に大きくなる。光学系の射出瞳１０に共
役な第２の面４２への瞳切り子面の結像倍率を大きくしないように、反射鏡２０
と格子素子３２を有する第２の反射鏡との間の距離を大きくするか、あるいは、
特別な反射鏡１８を導入しなければならない。第１のフィールド形成反射鏡１８
は、第２のフィールド形成反射鏡の瞳切り子面を格子素子３２を用いて光学系の
射出瞳１０に共役な第２の面４２へと結像させるため、第１のフィールド形成反
射鏡１８と第２の反射鏡２０とから成る結像光学系のほぼ全体の倍率を有してい
る。
【００５４】 第１のフィールド反射鏡１８および第２のフィールド反射鏡２０に関するデー
タが表１に示されている。 〔表１〕 第１および第２のフィールド反射鏡に関するデータ
【表１】
【００５５】 射出瞳１０に対して共役な第１の面４０と、射出瞳１０に対して共役な第２の
面４２との間の倍率は、β40→42≒−０．４である。物面３における円弧状フィ
ールドのフィールド半径は、第２のフィールド反射鏡２０によって制御される。
【００５６】 結像光学系の倍率がβimage＝−１で、ＲField＝１００ｍｍである場合、第２
のフィールド形成反射鏡２０によって形成されるフィールド半径はＲObj＝−１
００ｍｍである。半径ＲObjを制御するための手段は３つある。すなわち、 光学的倍率、表１を参照、 ｆ≒６０５ｍｍ、第２のフィールド形成反射鏡２０と物面３との間の主光線距
離、 ＳＲ１´≒２５０ｍｍおよび斜入射角、 である。
【００５７】 光学系の構成に関する更なる値において、 ｅＰ０＝１４００ｍｍ ｅ０１＝１５５０ｍｍ ＳＥ１´≒６３７ｍｍ ＳＥ２≒−２６２．９６５ｍｍ 光学系は、一次の光学式を用いて導くことができる。
【００５８】 射出瞳１０に対して共役な第２の面４２内には、照明光学系のための接近可能
な開口絞りを配置することができる。
【００５９】 フィールド面に対して共役な物面３からの円弧状のフィールドを、照明光学系
のフィールド面に対応して且つ照明光学系のレチクルまたはマスクが配置される
像面９に結像するための、第１の結像反射鏡５および第２の結像反射鏡７を有す
る結像光学系１を備えた本発明の多重反射鏡光学系が図２に示されている。
【００６０】 共役フィールド面３は、レチクルマスキングのための面として使用してもよい
。前記面は、構成の限界において第２のフィールド形成反射鏡２０の近傍、例え
ば、反射鏡上での斜入射≒１５°の反射に対する主光線距離ＳＲ´≒２５０ｍｍ
といった位置に配置されている。物面３である共役フィールド面内のフィールド
は、フィールド形成反射鏡２０によって円弧状を成しており、したがって、レマ
・ブレード（rema blade）は略矩形である必要がある。後続のレマ光学系（rema system）の僅かな歪曲を補償することができる。
【００６１】 照明光学系の全ての反射鏡は正の光学的倍率を有しているため、正の反射鏡２
０の後方にある共役フィールド面３におけるフィールド方向は、本発明の結像光
学系１の負の倍率によって鏡映される。この時、フィールド面９におけるフィー
ルド方向は正しい。
【００６２】 軸に揃えられない配置に起因する歪曲を補償する目的で第２のフィールド形成
反射鏡２０は軸外にあるため、瞳切り子面は、格子素子３２を有する第２の反射
鏡上において、歪められた格子上に配置されなければならない。
【００６３】 予め歪められた格子上に瞳切り子面を配置すると、テレセントリック性および
楕円率に関して最適な瞳を得ることができる。
【００６４】 以下、本発明の多重反射鏡光学系の物面すなわちレマ（ＲＥＭＡ）面３に置か
れたレマ（ＲＥＭＡ）ブレードを、像面、すなわちレチクルが置かれたフィール
ド面９に結像するための結像光学系を備えている多重反射鏡光学系に関する導出
について詳細に述べる。
【００６５】 図３には、表１で使用された省略記号、および、本発明の結像光学系の構成素
子が概略的な屈折型の図によって示されている。また、図１および図２で用いら
れた符号を有する部材には、同じ符号が付されている。更に、図３には、フィー
ルド面の虚像３´と射出瞳の虚像１０´とが示されている。
【００６６】 図３および表２に示される結像光学系は、一次の開始光学系として、双曲線と
楕円との組合せとされている。この一次の光学系のデータが表２に示されている
。 〔表２〕 一次の光学系の構成
【表２】
【００６７】 表２の結果に対して、良く知られた一次のレンズの式が使用された。ここで、
例えば、 （４）
【数５】 である。なお、ここでＳおよびＳ´は、ＳＥおよびＳＥ´、またはＳＲおよびＳ
Ｒ´をそれぞれ示している。
【００６８】 本発明に係る結像光学系の構成を決める次のステップにおいて、表２に示され
る一次の光学系は、最適化されて、コマ収差が補正される。
【００６９】 結像光学系の第１の反射鏡５は、フィールドの結像のために最適化された双曲
線形の反射鏡である。フィールドの結像とは、ＲＥＭＡ面３内のフィールドをフ
ィールド面９に結像させることである。結像光学系の第２の反射鏡７は、瞳の結
像のために最適化された楕円形の反射鏡である。瞳の結像とは、射出瞳と共役な
第２の面４２を射出瞳１０に結像することである。第１の結像反射鏡５および第
２の結像反射鏡７を備えた光学系全体は、コマ補正がなされた光学系に関する表
３で使用される省略記号とともに、図３〜図５に示されている。図１、図２、図
３において同一の構成部材には、同一の符号が付されている。
【００７０】 図１、図２、図３に既に示された素子以外に、図４には、以下のものが示され
ている。すなわち、 − 第１の結像反射鏡５の回転軸５０ − 第２の結像反射鏡７の回転軸５２ − 第１の結像反射鏡の中心５４ − 第１の結像反射鏡の頂点５６ − フィールド面３の虚像３´ − 第２の結像反射鏡の中心５８ − 第２の結像反射鏡の頂点６０ − 照明光学系の射出瞳１０の虚像１０´ − 主光線６２
【００７１】 図４から明らかなように、双曲線形の反射鏡５の軸５０および楕円形の反射鏡
７の軸によって、角度γの範囲が定められている。
【００７２】 図５は、図４に係る本発明の結像光学系の第１の結像反射鏡５を詳細に示して
いる。この実施形態において、第１の結像反射鏡５は双曲面である。また、図６
は、図４に係る結像光学系の第２の結像反射鏡７を詳細に示している。この実施
形態において、第２の結像反射鏡７は楕円である。図５および図６では、図４と
同じ部材には、同じ符号が付されている。
【００７３】 第１の双曲線形の反射鏡５を示す図５において、双曲線のパラメータを計算す
る以下の式に使用される省略記号が知られている。
【００７４】 正の角度ω2，δ2を用いると、以下のようになる。 （５）
【数６】 （６）
【数７】 ⇒（７）
【数８】 ⇒（８）
【数９】 この時、入射する主光線と双曲線軸との間の角度は、
【数１０】 となる。
【００７５】 双曲線方程式は、以下の式となる。 （９）
【数１１】 代入してｂ2の解は以下の式で与えられる。 （１０）
【数１２】 ⇒（１１）
【数１３】 式（５）を用いて、 （１２ａ）
【数１４】 （１２ｂ）
【数１５】 双曲面を規定するパラメータを計算することができる。
【００７６】 第２の楕円形の反射鏡７を示す図６において、楕円のパラメータを計算する以
下の式に使用される省略記号は知られている。
【００７７】 正の角度ω3，δ3を用いると、以下のようになる。 （１３）
【数１６】 （１４）
【数１７】 ⇒（１５）
【数１８】 ⇒（１６）
【数１９】
【００７８】 入射主光線と双曲面の軸との間の角度は、式（１４）によって規定される。
【００７９】 楕円面の方程式は、 （１７）
【数２０】 代入してｂ2の解は以下の式で与えられる。 （１８）
【数２１】 ⇒（１９）
【数２２】 式（１３）を用いて、 （２０ａ）
【数２３】 （２０ｂ）
【数２４】 楕円を規定するパラメータを計算することができる。
【００８０】 また、楕円および双曲線の以下の方程式は良く知られている。 （２１）
【数２５】 節点での曲率Ｒ＝−ρ （２２）
【数２６】 離心率 （２３）
【数２７】 円錐定数
【００８１】 解析計算を用いて表２に示された一次の光学系にコマ補正を行なうことにより
、角度γが決定される。コマ補正には、γを計算するために、主光線６２に対す
る結像の倍率と、図４〜図６に示されていないコマ光線（coma-rays）とが用い
られる。倍率の差は、入射角α3（７°）を最小にして、対応するα2の選択によ
り減少させることができる。この例において、式は、傾斜法により最小化される
。ここで、傾斜法とは、例えば表２に示す開始光学系を選択し、倍率を計算する
とともに、角度α2を変更して、新たな倍率を演算することを意味する。倍率に
おける差から、次のα2を計算することができる。主光線と上側および下側のコ
マ光線とにおける倍率の差が例えば０．５％を下回るまで、このアルゴリズムを
繰り返す。
【００８２】 以下、図７を参照しながら、コマ補正について詳細に説明する。図１〜図６と
同じ部材には、同一の符号が付されている。また、図７には下側のコマ光線７０
が示されている。
【００８３】 主光線６２に沿う倍率の計算は、一次の展開から明らかである。
【００８４】 下側のコマ光線７０に関して、コマ光線または周辺光線のための計算が示され
ている。
【００８５】 双曲線での結像３⇒３´におけるコマ光線７０は真直ぐである。物面３におけ
るコマ光線または周辺光線は、光線間の角度および双曲面の軸によって規定する
ことができる。すなわち、図５に示されるω2を用いて、 （２４）
【数２８】
【００８６】 像点３と像点３´との間の距離、および、反射鏡とコマ光線または周辺光線と
の交点ｌ2cは、共通の極座標における双曲面方程式によって与えられる。すなわ
ち、 （２５）
【数２９】 （２６）
【数３０】 α、ε、ρ：双曲面パラメータ
【００８７】 コマ光線または周辺光線は、これ以上、面９で交差しないため、楕円における
長さを計算することは非常に複雑となる。しかしながら、交点ｌ3cを計算した後
、倍率をおおまかに計算することはできる。与えられたγ、ω3cに関する以下の
式（２７）を用いれば、交点ｌ3cを計算することができる （２７）
【数３１】 以下の式（２８）（２９）を用いると、 （２８）
【数３２】 （２９）
【数３３】 周辺光線またはコマ光線におけるレマ結像光学系（rema-imaging system）の倍
率は、以下のようになる。 （３０）
【数３４】
【００８８】 図７に示されるように、この導出は正確ではない。なぜなら、周辺光線が像面
９で正確に交差しないからである。しかしながら、妥当な精度で倍率を計算する
ことができるため、コマ誤差を最小限に抑えるには十分である。
【００８９】 上述した傾斜法を用いた最適化により、表３に与えられている解が得られる。
〔表３〕 表１に示される光学系から始めてコマ補正された光学系
【表３】 ＹＤＥおよびＺＤＥは、円錐部分の最も近い頂点の偏心ベクトルのｙ成分および
ｚ成分である。
【００９０】 表３に示されるコマ補正された光学系において、コマに起因する倍率差は、約
０．１％であり、上下のコマ光線において同一である。コマ補正後における、主
光線、上下のコマ光線に関する本発明による２つの反射鏡結像光学系の倍率βに
関するデータが表４に示されている。 〔表４〕 主光線、上下のコマ光線に関する倍率β
【表４】
【００９１】 図８には、コマ補正された結像光学系が示されている。図１〜図７と同じ部材
には同一の符号が付されている。
【００９２】 図８．１には、フィールド面すなわちレチクル面内の円弧状のフィールドが、
直交座標ｘ，ｙとともに示されている。符号１００は、円弧状フィールドの中心
にあるフィールド点を示しており、符号１０２は、円弧状のフィールドの縁部に
あるフィールド点を示している。ｙ軸は走査方向を示しており、ｘ軸は走査方向
と垂直な方向を示している。
【００９３】 図８．２には、図４〜図８に示されるコマ補正された多重反射鏡光学系のフィ
ールド点１００におけるスポットダイアグラムが示されており、また、図８．３
にはフイールド点１０２におけるスポットダイアグラムが示されている。スポッ
トダイアグラムは、開口数ＮＡobjectで光学系を通過して、しかも、例えばフィ
ールドの中心１００等の所定のフィールド点においてフィールド面すなわちレチ
クル面に入射する多数の光線によって生じるダイアグラムである。図４〜図８で
説明した光学系の開口数はＮＡobject＝０．０５である。
【００９４】 図８．２および図８．３のスポットダイアグラムから明らかなように、ｙ軸に
対応している走査方向において、円弧状フィールドの縁部の鮮鋭度ＥＤＳは、コ
マ補正された光学系においては、２ｍｍより小さくなる。
【００９５】 走査方向における光学系の縁部の鮮鋭度ＥＤＳは、例えば図８．３に示される
縁部のフィールド点１０２といった縁部のフィールド点に関して、ｙ方向に最大
値を有する点と、最小値を有する点との差として定義される。
【００９６】 本発明の結像光学系を更に最適化するためには、非点収差および球面収差を考
慮しなければならない。とは言うものの、双曲線形の反射鏡および楕円形の反射
鏡を用いるだけで、釣り合いのとれた光学系を見つけることができる。図９およ
び表５は、走査方向で点収差が１ｍｍ未満に補正された光学系を示している。レ
マ・ブレード（rema blade）は、基本的に走査方向でのオーバースキャンを防ぐ
ことが要求されるため、ここではｙ方向とされている走査方向において所望の性
能を得れば十分である。
【００９７】 図９において、図１〜図８と同じ部材には、同一の符号が付されている。図９
．１および図９．２には、領域の中心点１００および縁部の点１０２におけるス
ポットダイアグラムが示されている。
【００９８】 図９に係る光学系の光学的なデータが表５に示されている。
【００９９】 図９に係る実施形態も、１：１結像光学系であり、図８に係る実施形態の変形
である。 〔表５〕 コマ、非点収差および球面収差に対して補正された光学系
【表５】
【０１００】 レチクルを備えた像面９は、６°の入射角だけ主光線に対して傾けられている
。点収差を最小にするために、物面３も傾斜させなければならない。一例におい
て、視野絞りまたはレマ（rema）を配置しなければならない場合、物面３の最適
な傾斜角は、約０．９７６８°である。
【０１０１】 また、図８および図９には、第１の回転軸５０および第２の回転軸５２を有す
る結像光学系の完全な形での第１の双曲線形の結像反射鏡５と、完全な形での第
２の楕円形の結像反射鏡７とが示されている。図９から明らかなように、光線は
、結像光学系の反射鏡に、軸から外れて入射する。これは、２つの反射鏡の使用
される領域が、２つの反射鏡の回転軸に対して軸から外れて位置していることを
意味する。また、２つの回転軸間の角度γが明確に示されている。
【０１０２】 図１０には、図８に示される光学系よりも更に良好に機能する結像光学系が示
されている。図９の光学系の場合と同じ符号が用いられている。図１０に示す光
学系は、更に釣り合いのとれた最適化によって導き出されたものである。この場
合の倍率β≒−０．８５である。
【０１０３】 本発明に係る結像光学系の収差を制限しているのは、コマおよび非点収差であ
る。
【０１０４】 フィールドの結像のため、共役な瞳面４２に近い反射鏡５が使用される。この
反射鏡５は、瞳の結像に影響を与えないようになっている。焦点を含む或る面に
おける収差に着目すると、焦点と異なるフィールド点に関しては、フィールド収
差が存在する。それは、実際に非点収差によって制限される双曲線の場合である
。所定の視野の大きさに対して、双曲面の傾斜角が小さくなればなるほど、フィ
ールドの物の角度は小さくなり、したがって、非点収差が小さくなる。
【０１０５】 瞳の結像を目的として、楕円形の反射鏡７が選択される。フィールド面７では
なく、射出瞳の中心で非点収差の無い結像が得られるようパラメータが探し出さ
れるため、この楕円の場合は更に複雑である。２つの幾何学的な焦点とは異なる
他の共役に対して軸外で用いられる場合、楕円によってコマが入り込む。そして
、これはフィールド面７内で見ることができるものである。再び、このコマを減
少する方法は、傾斜を最小にして、結像光学系の第１の反射鏡５と第２の反射鏡
７との間でコマの釣り合いを図ることである。
【０１０６】 図１０に示す光学系における中心のフィールド点１００および縁部のフィール
ド点１０２に関するスポットダイアグラムが図１０．１の（Ａ）および図１０．
１の（Ｂ）に示されている。図１０．１の（Ｂ）から明らかなように、縁部のフ
ィールド点における鮮鋭度ＥＤＳは、走査方向と同様、走査方向と垂直な方向で
も１ｍｍよりも優れている。前記実施形態は、走査方向に対して垂直な方向、こ
こではｘ方向においても、結像光学系の要求される結像性能が得られるため、好
ましい実施形態である。
【０１０７】 図１０に示す光学系のデータが、表６に Code-V フォーマットで与えられてい
る。 〔表６〕 β≒−０．８５における結像光学系の Code-V 表
【表６】
【０１０８】 図１１には、フィールド形成部材としてのリップル・プレート２００を有する
ＥＵＶ照明光学系と、本発明に係る結像光学系１を備えた多重反射鏡光学系とが
示されている。光源１２と、集光ユニット１４と、円弧状フィールドのためのフ
ィールド形成部材としてのリップル・プレート２００と、フィールド反射鏡（２
０２）とを備えた光学系は、Henry N. Chapman et al. a.a.O によって知られて
おり、その内容は、本願に包括的に取り入れられている。
【０１０９】 図１１に示される結像光学系は、図１〜図１０に係る結像光学系と同じである
。図１〜図１０と同じ部材には同一符号が付されている。
【０１１０】 光がリップル・プレート２００の手前で平行にされずに焦点に向かって収束す
るような、図１１以外の構成も可能である。この場合、リップル・プレートの溝
は平行ではなく円錐状である。すなわち、溝の延長部は、入射波の焦点に対応す
る一点に集まっている。
【０１１１】 リップル・プレート２００の形状は、理論的に導出することができるが、最適
化されなければならない。リップルの構成を用いた瞳の形成によって、照明光学
系の後側の射出瞳の楕円形の照明が得られることになる。この照明光学系の後側
の射出瞳は、レンズ光学系の入射瞳に対応する。したがって、共役な瞳面内に開
口絞りが必要となる。また、この開口絞りによって、光損失が生じる。瞳の楕円
率は、走査方向に垂直な円弧状フィールドに沿って横座標で増大する。光損失は
、リップル・プレートを非球面状に形成することにより補償されなければならな
い。
【０１１２】 次に、結像反射鏡５，７における双曲面−楕円面の組合せの２つの例がβ＝−
１．５で示されている。上述したように、一次の光学系は解析的に得られる。２
次の光学系は、走査方向で良好な性能が得られるように最適化される。これらの
パラメータは、表７〜表９に与えられている。 〔表７〕 βrema＝−１．５の光学系における一次のパラメータ
【表７】
【０１１３】 上述したように、楕円面および双曲面の解析的な解にしたがって表７の光学系
のコマを補正する場合には、表８および図１２に示されるような光学系が得られ
る。図１２．１および図１２．２には、中心のフィールド点１００および縁部の
フィールド点１０２における点収差が示されている。 〔表８〕 コマ補正された光学系
【表８】
【０１１４】 図１３および表９に示される実施形態は、走査方向で１ｍｍ未満の点収差が得
られるように最適化されている。 〔表９〕 最適化されたデザイン
【表９】
【０１１５】 以下の段落では、物面３に矩形フィールド等の任意のフィールドを有する照明
光学系について説明する。そのような光学系の概略的な構成が図１４および図１
５に示されている。これら二つの例において、結像光学系により、矩形フィール
ド３００が円弧状のフィールド３０２に結像される。したがって、図１６に示さ
れるような斜入射形フィールド反射鏡３０６を用いて結像する際に生じる変形を
補償するのに、円弧状のレマ・ブレードまたは視野絞り３０４が適用されなけれ
ばならない。また、図１６には、像面すなわちレマ面９内のクリッピング３０８
が示されている。
【０１１６】 図１４および図１５に示される光学系は、少なくとも物面３と、第１の直入射
形の結像反射鏡５と、円弧状のフィールドを像面９内に形成するための少なくと
も一つの斜入射形の反射鏡３０６とを備えている。
【０１１７】 一つの斜入射形の反射鏡３０６を有する光学系の具体例が図１７に示されてい
る。リングフィールドにおいて所望の方向を得るために、負の光学的倍率を有す
るフィールドレンズが必要となる。円弧状のフィールドの半径は約１３８ｍｍで
あるが、第１の結像反射鏡５の光学的倍率および入射角によって、略いかなる所
望のフィールド半径をも得ることができる。表１０には、そのような光学系に関
するデータが与えられている。ここで、倍率に関しては、βimage＝−１．２を
選んだ。 〔表１０〕
【表１０】
【０１１８】 図１７．１には、アーチ状のフィールドが示されている。矩形の開口は、光学
系を通ってレチクル面まで光線追跡されている。このとき、円弧状のフィールド
は、斜入射形の反射鏡３０６における斜入射反射に起因して生じるものである。
しかしながら、この最適化されていない例において、スポットの直径は約１０ｍ
ｍである。一つの直入射形の反射鏡および一つの斜入射形の反射鏡を用いた結像
に起因して、コマがかなり入り込み、これを効果的に低減することができない。
【０１１９】 第２の直入射形反射鏡７を挿入することによって、コマを減少することができ
る。その一例が図１８に示されており、対応するデータが表１１に与えられてい
る（ここで、βimage＝−１．２７２を用いた）。レチクルフィールドでの照明
が図１８．１に示されている。この光学系は、反射角および屈折角を適切に選択
するという単純で一途な最適化により、先に述べられた光学系の実施形態に比べ
て遜色のない程度まで、更に最適化される可能性を有している。 〔表１１〕
【表１１】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る結像光学系および結像光学系の物面内の円弧状フィ
ールドを有する照明光学系全体を示す図である。
【図２】 本発明に係る結像光学系および結像光学系の物面内の円弧状フィ
ールドを有する照明光学系全体を示す図である。
【図３】 本発明による照明光学系の概略図である。
【図４】 光学系のコマ補正の導出のために使用される省略記号が付された
本発明の照明光学系の概略図である。
【図５】 光学系のコマ補正の導出のために使用される省略記号が付された
本発明の照明光学系の概略図である。
【図６】 光学系のコマ補正の導出のために使用される省略記号が付された
本発明の照明光学系の概略図である。
【図７】 光学系のコマ補正の導出のために使用される省略記号が付された
本発明の照明光学系の概略図である。
【図８】 コマ補正された光学系を詳細に説明するための図である。
【図８．１】 像面内の円弧状フィールドを示す図である。
【図８．２】 図８の光学系の像面内のスポットダイアグラムを示す図であ
る。
【図８．３】 図８の光学系の像面内のスポットダイアグラムを示す図であ
る。
【図９】 コマ、非点収差、球面収差の補正および１．０の倍率を有する光
学系を詳細に説明するための図である。
【図９．１】 図９の光学系の像面内のスポットダイアグラムを示す図であ
る。
【図９．２】 図９の光学系の像面内のスポットダイアグラムを示す図であ
る。
【図１０】 倍率−０．８５のコマ、非点収差、球面収差の補正がなされた
光学系を詳細に説明するための図である。
【図１０．１】 図１０の光学系の像面内のスポットダイアグラムを示す図
である。
【図１１】 本発明の結像光学系と、フィールド形成光学素子としてのリッ
プル・プレートとを有するＥＵＶ照明光学系を示す図である。
【図１２】 倍率がβ＝−１．５のコマ補正された結像光学系を詳細に説明
するための図である。
【図１２．１】 図１２の光学系の像面内のスポットダイアグラムを示す図
である。
【図１２．２】 図１２の光学系の像面内のスポットダイアグラムを示す図
である。
【図１３】 β＝−１．５の倍率を有するコマ、非点収差、球面収差の補正
がなされた結像光学系を詳細に説明するための図である。
【図１３．１】 図１３の光学系の像面内のスポットダイアグラムを示す図
である。
【図１３．２】 図１３の光学系の像面内のスポットダイアグラムを示す図
である。
【図１４】 フィールド形成光学素子として一つの直入射形の反射鏡および
一つの斜入射形の反射鏡を備えた結像光学系の概略図である。
【図１５】 フィールド形成光学素子として二つの直入射形の反射鏡および
一つの斜入射形の反射鏡を備えた結像光学系の概略図である。
【図１６】 視野絞りまたはレマ・ブレードを有する物面および像面内のフ
ィールドを示す図である。
【図１７】 図１５の光学系を詳細に説明するための図である。
【図１７．１】 図１７の光学系のスポットダイアグラムを示す図である。
【図１８】 図１６の光学系を詳細に説明するための図である。
【図１８．１】 図１８の光学系のスポットダイアグラムを示す図である。
【符号の説明】
１・・・結像光学系 ３・・・物面（フィールド面） ３´・・・フィールド面の虚像 ５・・・第１の結像反射鏡 ９・・・像面 １０・・・射出瞳 １０´・・・射出瞳の虚像 １２・・・光源 １４・・・集光器 １６・・・エタンデュを増加させるための手段 １８・・・第１のフィールド形成反射鏡（フィールド形成光学素子） ２０・・・第２のフィールド形成反射鏡（フィールド形成光学素子） ３０・・・格子素子を有する第１の反射鏡 ３２・・・格子素子を有する第２の反射鏡 ４０・・・射出瞳と共役な第１の面 ４２・・・射出瞳と共役な第２の面 ５０・・・第１の結像反射鏡の回転軸 ５２・・・第２の結像反射鏡の回転軸 ５４・・・第１の結像反射鏡の中心 ５６・・・第１の結像反射鏡の頂点 ５８・・・第２の結像反射鏡の中心 ６０・・・第２の結像反射鏡の頂点 ６２・・・主光線 ７０・・・下側のコマ光線 １００・・・円弧状フィールドの中心のフィールド点 １０２・・・円弧状フィールドの縁部のフィールド点 ２００・・・リップル・プレート ３００・・・矩形フィールド ３０２・・・アーク状フィールド ３０４・・・視野絞り ３０６・・・斜入射形の反射鏡 ３０８・・・クリッピング ｅＰＯ・・・出口面に対して共役な第１の面と第１の反射鏡との間の距離 ｅ０１・・・第１のフィールド形成反射鏡と第２のフィールド形成反射鏡との間
の距離 ＥＤＳ・・・縁部の鮮鋭度 ＳＥ１´・・・第２のフィールド形成反射鏡と射出瞳に対して共役な第２の面と
の間の距離 ＳＲ１´・・・第２のフィールド形成反射鏡と物面との間の距離 ＳＥ２・・・射出瞳に対して共役な第２の面と第１の結像反射鏡との間の距離 ｘ・・・走査方向に対して垂直な方向 ｙ・・・走査方向 γ・・・回転軸５０，５２間の角度 ｆi・・・光学素子ｉの焦点距離 αi・・・反射鏡ｉの面の法線に対する主光線の入射角 βpupil・・・共役な瞳面同士間の瞳の結像倍率 βfield・・・共役なフィールド面とレチクル面との間のフィールド結像倍率 βi・・・瞳の結像もしくはフィールド結像における（状況による）、一つの光学
素子での中間結像のための倍率 Ｒ・・・フィールド半径 Ｓ・・・作動距離 ＳＥｉ・・・物体側上の反射鏡ｉ間の入射瞳の結像に対する作動距離 ＳＥｉ´・・・像側上の反射鏡ｉ間の入射瞳の結像に対する作動距離 ＳＲｉ・・・物体側上の反射鏡ｉ間のフィールド結像に対する作動距離 ＳＲｉ´・・・像側上の反射鏡ｉ間のフィールド結像に対する作動距離 ｅｉｊ・・・光学素子ｉと光学素子ｊとの間の距離 ωi・・・入射する主光線と光学素子ｉの回転軸との間の角度 δi・・・反射する主光線と光学素子ｉの回転軸との間の角度 ａ，ｂ，ｅ， ε，ρ，Ｋ・・・各反射鏡における円錐曲線パラメータ ｄi・・・回転軸に対する主光線と反射鏡ｉとの交点の横方向の位置 ｚi・・・円錐曲線の中心に対する主光線と反射鏡ｉとの交点の縦方向の位置 βc±・・・上下のコマまたは周辺光線における倍率 ＹＤＥ・・・光学設計プログラムにおける通常の偏心ベクトル成分（例えば CODE
-V ） ＺＤＥ・・・光学設計プログラムにおける通常の偏心ベクトル成分（例えば CODE
-V ）
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年７月１２日（２００１．７．１２）
【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５】 前記物面（３）内の前記オブジェクトが円弧状フィールドで
あることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の多重反射
鏡光学系。
【請求項６】 前記結像光学系によって結像された前記フィールドの横倍率
は１と異なるものにされていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいず
れか１項に記載の多重反射鏡光学系。
【請求項７】 前記結像光学系が非軸対称系であることを特徴とする請求項
１ないし請求項６のいずれか１項に記載の多重反射鏡光学系。
【請求項８】 前記物面（３）内もしくはその近傍に、視野絞りが配置され
ていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の多重反
射鏡光学系。
【請求項９】 前記結像光学系は、射出瞳（１０）を備え、該射出瞳（１０
）に対して共役な面（４２）内もしくはその近傍に、開口絞りが配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の多重反射鏡光
学系。
【請求項１０】 前記結像光学系が射出瞳（１０）を備え、該射出瞳（１０
）に対して共役な面（４２）の近傍に前記第１の反射鏡が配置されていることを
特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の多重反射鏡光学系。
【請求項１１】 前記第１の反射鏡および前記第２の反射鏡のいずれか一方
もしくは双方は、非球面反射鏡であることを特徴とする請求項１ないし請求項１ ０ のいずれか１項に記載の多重反射鏡光学系。
【請求項１２】 前記第１の反射鏡（５）は、概略双曲線形状または概略楕
円形状の凹面反射鏡であり、第１の回転軸（５０）を規定していることを特徴と
する請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の多重反射鏡光学系。
【請求項１３】 前記第２の反射鏡（７）は、概略双曲線形状または概略楕
円形状の凹面反射鏡であり、第２の回転軸（５２）を規定していることを特徴と
する請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の多重反射鏡光学系。
【請求項１４】 前記第１の反射鏡（５）および前記第２の反射鏡（７）は
、前記結像光学系を通って進む光線が前記第１および第２の反射鏡に入射する使
用領域を備え、該使用領域は、前記第１および第２の回転軸に対して軸外に配置
されていることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の多重反射鏡光
学系。
【請求項１５】 前記第１の回転軸（５０）と前記第２の回転軸（５２）と
が角度γを成しており、 前記第１の反射鏡および前記第２の反射鏡は、前記フィールドの中心および前
記射出瞳の中心を通って進む主光線に関して第１の倍率を規定し、前記フィール
ドの中心および前記射出瞳の上縁を通って進む上側コマ光線に関して第２の倍率
を規定し、前記フィールドの中心および前記射出瞳の下縁を通って進む下側コマ
光線に関して第３の倍率を規定し、前記第１の回転軸（５０）と前記第２の回転
軸（５２）との間の角度γは、前記第１、第２、第３の倍率がほぼ同一となるよ
うに選択されていることを特徴とする請求項１２ないし請求項１４のいずれか１
項に記載の多重反射鏡光学系。
【請求項１６】 １９３ｎｍ以下の波長によるリソグラフィのための照明光
学系用の多重反射鏡光学系であって、 結像光学系を備え、前記結像光学系は、 物面（３）と、 該結像光学系によってオブジェクトの像がその中に形成される像面（９）と、 前記像面（９）内の円弧状のフィールドとを備えてなる、 多重反射鏡光学系において、 前記結像光学系は、少なくとも直入射形の反射鏡（５，７）と、前記像面（９ ）に円弧状のフィールドを形成する フィールド形成光学素子とを備え、 前記フィールド形成光学素子は、少なくとも反射鏡を備え ていることを特徴と
する多重反射鏡光学系。
【請求項１７】 前記物面内の前記オブジェクトが任意のフィールドである
ことを特徴とする請求項１６に記載の多重反射鏡光学系。
【請求項１８】 前記物面内の前記フィールドが矩形のフィールドとされ、
前記矩形のフィールドは、前記フィールド形成光学素子によって、前記像面内の
円弧状フィールドに形成されるように構成されていることを特徴とする請求項１ ７ に記載の多重反射鏡光学系。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０３Ｆ 7/22 Ｇ０３Ｆ 7/22 Ｈ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１Ａ ５１５Ｄ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ，Ｕ Ｓ (72)発明者 ヴォルフガング・ジンガー ドイツ・Ｄ−73431・アーレン・エガーラ ントシュトラーセ・45 (72)発明者 ヨハネス・ヴァングラー ドイツ・Ｄ−89551・ケーニヒスブロン・ アン・デア・ロイテ・15 (72)発明者 ヨルク・シュルツ ドイツ・Ｄ−73430・アーレン・ボールシ ュトラーセ・29 Ｆターム(参考） 2H052 BA03 BA07 BA09 BA12 2H087 KA21 KA29 LA01 LA24 NA04 RA04 RA13 RA45 TA02 TA04 TA06 2H097 AA02 AA16 AB08 BA10 BB03 CA15 LA10 5F046 BA05 CB02 CB25 GB01 GB09

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特に１９３ｎｍ以下の波長によるリソグラフィのための照明
    光学系用の多重反射鏡光学系であって、 結像光学系を備え、前記結像光学系は、少なくとも第１の反射鏡（５）および
    第２の反射鏡（７）と、 物面（３）と、 該結像光学系によってオブジェクトの像がその中に形成される像面（９）と、 前記像面（９）内の円弧状のフィールドとを備え、該円弧状フィールドの中央
    での半径方向によって走査方向が決められてなる、 多重反射鏡光学系において、 前記結像光学系の少なくとも前記第１の反射鏡（５）および前記第２の反射鏡
    （７）は、前記像面内の前記円弧状フィールドの縁部の鮮鋭度が前記走査方向で
    ５ｍｍよりも小さく、好ましくは２ｍｍよりも小さく、特に好ましくは１ｍｍよ
    りも小さくなるような位置および形状をもって、前記結像光学系の光路内に配置
    されていることを特徴とする多重反射鏡光学系。
  2. 【請求項２】 前記結像光学系の少なくとも前記第１の反射鏡（５）および
    前記第２の反射鏡（７）は、前記像面内の前記円弧状フィールドの前記縁部の鮮
    鋭度が前記走査方向と垂直な方向で５ｍｍよりも小さく、好ましくは２ｍｍより
    も小さく、特に好ましくは１ｍｍよりも小さくなるような位置および形状をもっ
    て、前記結像光学系の前記光路内に配置されていることを特徴とする請求項１に
    記載の多重反射鏡光学系。
  3. 【請求項３】 前記物面（３）内の前記オブジェクトが円弧状フィールドで
    あることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多重反射鏡光学系。
  4. 【請求項４】 前記結像光学系において前記物面（３）から前記像面（９）
    へと進む光線は、前記第１の反射鏡（５）および前記第２の反射鏡（７）に入射
    して、これらの反射鏡の第１および第２の使用領域を形成し、前記光線は、反射
    鏡の面の法線に対して３０°以下または６０°以上、特に２０°以下または７０
    °以上の入射角を有して前記第１の反射鏡（５）および前記第２の反射鏡（７）
    に入射することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の多
    重反射鏡光学系。
  5. 【請求項５】 前記結像光学系によって結像された前記フィールドの横倍率
    は１と異なるものにされていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいず
    れか１項に記載の多重反射鏡光学系。
  6. 【請求項６】 前記結像光学系が非軸対称系であることを特徴とする請求項
    １ないし請求項５のいずれか１項に記載の多重反射鏡光学系。
  7. 【請求項７】 前記物面（３）内もしくはその近傍に、視野絞りが配置され
    ていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の多重反
    射鏡光学系。
  8. 【請求項８】 前記結像光学系は、射出瞳（１０）を備え、該射出瞳（１０
    ）に対して共役な面（４２）内もしくはその近傍に、開口絞りが配置されている
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の多重反射鏡光
    学系。
  9. 【請求項９】 前記結像光学系が射出瞳（１０）を備え、該射出瞳（１０）
    に対して共役な面（４２）の近傍に前記第１の反射鏡が配置されていることを特
    徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の多重反射鏡光学系。
  10. 【請求項１０】 前記第１の反射鏡および前記第２の反射鏡のいずれか一方
    もしくは双方は、非球面反射鏡であることを特徴とする請求項１ないし請求項９
    のいずれか１項に記載の多重反射鏡光学系。
  11. 【請求項１１】 前記第１の反射鏡（５）は、概略双曲線形状または概略楕
    円形状の凹面反射鏡であり、第１の回転軸（５０）を規定していることを特徴と
    する請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の多重反射鏡光学系。
  12. 【請求項１２】 前記第２の反射鏡（７）は、概略双曲線形状または概略楕
    円形状の凹面反射鏡であり、第２の回転軸（５２）を規定していることを特徴と
    する請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の多重反射鏡光学系。
  13. 【請求項１３】 前記第１の反射鏡（５）および前記第２の反射鏡（７）は
    、前記結像光学系を通って進む光線が前記第１および第２の反射鏡に入射する使
    用領域を備え、該使用領域は、前記第１および第２の回転軸に対して軸外に配置
    されていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の多重反射鏡光
    学系。
  14. 【請求項１４】 前記第１の回転軸（５０）と前記第２の回転軸（５２）と
    が角度γを成しており、 前記第１の反射鏡および前記第２の反射鏡は、前記フィールドの中心および前
    記射出瞳の中心を通って進む主光線に関して第１の倍率を規定し、前記フィール
    ドの中心および前記射出瞳の上縁を通って進む上側コマ光線に関して第２の倍率
    を規定し、前記フィールドの中心および前記射出瞳の下縁を通って進む下側コマ
    光線に関して第３の倍率を規定し、前記第１の回転軸（５０）と前記第２の回転
    軸（５２）との間の角度γは、前記第１、第２、第３の倍率がほぼ同一となるよ
    うに選択されていることを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のいずれか１
    項に記載の多重反射鏡光学系。
  15. 【請求項１５】 特に１９３ｎｍ以下の波長によるリソグラフィのための照
    明光学系用の多重反射鏡光学系であって、 結像光学系を備え、前記結像光学系は、 物面（３）と、 該結像光学系によってオブジェクトの像がその中に形成される像面（９）と、 前記像面（９）内の円弧状のフィールドとを備えてなる、 多重反射鏡光学系において、 前記結像光学系は、少なくとも直入射形の反射鏡（５，７）とフィールド形成
    光学素子とを備えていることを特徴とする多重反射鏡光学系。
  16. 【請求項１６】 前記物面内の前記オブジェクトが任意のフィールドである
    ことを特徴とする請求項１５に記載の多重反射鏡光学系。
  17. 【請求項１７】 前記物面内の前記フィールドが矩形のフィールドとされ、
    前記矩形のフィールドは、前記フィールド形成光学素子によって、前記像面内の
    円弧状フィールドに形成されるように構成されていることを特徴とする請求項１
    ６に記載の多重反射鏡光学系。
  18. 【請求項１８】 前記フィールド形成光学素子は、少なくとも一つの斜入射
    形の反射鏡を備えていることを特徴とする請求項１５ないし請求項１７のいずれ
    か１項に記載の多重反射鏡光学系。
  19. 【請求項１９】 前記斜入射形の反射鏡は、負の光学的倍率を有しているこ
    とを特徴とする請求項１８に記載の多重反射鏡光学系。
  20. 【請求項２０】 前記フィールド形成光学素子は、正の光学的倍率を有する
    第１の斜入射形の反射鏡と、フィールドを回転させるための第２の斜入射形の反
    射鏡とを備えていることを特徴とする請求項１８に記載の多重反射鏡光学系。
  21. 【請求項２１】 前記結像光学系は、２つの直入射形の反射鏡（５，７）と
    、フィールド形成光学素子としての一つの斜入射形の反射鏡（３０６）とを備え
    ていることを特徴とする請求項１５ないし請求項１９のいずれか１項に記載の多
    重反射鏡光学系。
  22. 【請求項２２】 前記物面内に配置された視野絞りを備えていることを特徴
    とする請求項１５ないし請求項２１のいずれか１項に記載の多重反射鏡光学系。
  23. 【請求項２３】 前記結像光学系によって結像された前記フィールドの倍率
    は、１と異なるものとされていることを特徴とする請求項１５ないし請求項２２
    のいずれか１項に記載の多重反射鏡光学系。
  24. 【請求項２４】 前記少なくとも直入射形の反射鏡、および／または、前記
    第１の斜入射形の反射鏡、および／または、前記第２の斜入射形の反射鏡は、非
    球面反射鏡であることを特徴とする請求項１５ないし請求項２３のいずれか１項
    に記載の多重反射鏡光学系。
  25. 【請求項２５】 前記フィールド形成光学素子が前記像面の近傍に配置され
    ていることを特徴とする請求項１５ないし請求項２４のいずれか１項に記載の多
    重反射鏡光学系。
  26. 【請求項２６】 前記少なくとも直入射形の反射鏡、および／または、前記
    第１の斜入射形の反射鏡、および／または、前記第２の斜入射形の反射鏡は、前
    記結像光学系を通って進む光線が前記少なくとも直入射形の反射鏡、および／ま
    たは、前記第１の斜入射形の反射鏡、および／または、前記第２の斜入射形の反
    射鏡に入射する使用領域を備え、該使用領域は、前記第１の軸に対して軸外に配
    置されていることを特徴とする請求項１５ないし請求項２５のいずれか１項に記
    載の多重反射鏡光学系。
  27. 【請求項２７】 １９３ｎｍ以下の波長によるリソグラフィのための照明光
    学系であって、 光源と、 結像光学系を備えた多重反射鏡光学系とを備え、前記結像光学系は、物面と、 該多重反射鏡光学系の前記物面内に円弧状のフィールドを形成するための光学
    素子とを備えてなる、 照明光学系において、 前記多重反射鏡光学系は、前記物面内の前記フィールドを前記結像光学系の像
    面に結像させるための請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載の多重反
    射鏡光学系とされていることを特徴とする照明光学系。
  28. 【請求項２８】 前記照明光学系は、二次光源を形成するための格子素子を
    有する少なくとも一つの反射鏡またはレンズを備えていることを特徴とする請求
    項２７に記載の多重反射鏡光学系。
  29. 【請求項２９】 特に１９３ｎｍ以下の波長によるリソグラフィのための照
    明光学系であって、 光源と、 物面を有する結像光学系を備えた多重反射鏡光学系と、 前記物面内の任意のフィールドと、 二次光源を形成するための格子素子を有する少なくとも一つの反射鏡またはレ
    ンズを備えた少なくとも一つの反射鏡装置またはレンズ装置とを備えた照明光学
    系において、 請求項１７ないし請求項２５のいずれか１項に記載の多重反射鏡光学系を備え
    ていることを特徴とする照明光学系。
  30. 【請求項３０】 射出瞳を有する請求項２７ないし請求項２９のいずれか１
    項に記載された少なくとも一つの照明光学系と、 結像光学系の像面内に置かれた、搬送システム上のマスクと、 照明光学系の射出瞳と同じ面に位置する入射瞳を有する投影光学系と、 搬送システム上の感光性物体とを備えたマイクロリソグラフィのためのＥＵＶ
    投影露光ユニット。
  31. 【請求項３１】 走査システムとして形成された請求項３０に記載のＥＵＶ
    投影露光ユニット。
  32. 【請求項３２】 請求項３０または請求項３１に記載されたＥＵＶ投影露光
    ユニットを用いて、マイクロエレクトロニクス・デバイス、特に半導体チップを
    製造する方法。
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