JP2004510341A - 特にマイクロリソグラフィ用の照明光学系 - Google Patents

Abstract

第１光学コンポーネントと、第２光学コンポーネントと、像面と、射出瞳とを備える照明光学系を設ける。第１光学コンポーネントは、第２光学コンポーネントによって射出瞳内に結像される複数の２次光源に１次光源を変換する。第１光学コンポーネントは、第１光学素子を備えており、この第１光学素子が像面内に結像される複数の第１ラスタ素子を有し、像面内のフィールド上で重ね合わせられる複数の像を生成する。像面内に結像される第１のラスタ素子が略全て照明されるように設ける。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１９３ｎｍ以下の波長で用いられる照明光学系ならびに斯かる照明光学系を備えた投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の線幅をさらに低減、特にサブミクロン領域まで低減できるようにするには、マイクロリソグラフィに用いられる光の波長を低減することが必要である。例えば、１９３ｎｍよりも短い波長では、非常に深い紫外線（ｖｅｒｙ ｄｅｅｐ ＵＶ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を用いたリソグラフィ、いわゆる真空紫外（ＶＵＶ）（Ｖｅｒｙ ｄｅｅｐ ＵＶ）リソグラフィ、あるいは、軟Ｘ線（ｓｏｆｔ ｘ−ｒａｙ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を用いたリソグラフィ、いわゆる極短紫外（ＥＵＶ）（ｅｘｔｒｅｍｅ ＵＶ）リソグラフィが考えられる。
【０００３】
米国特許第５，３３９，３４６号明細書から、極短紫外線（ＥＵＶ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を用いるリソグラフィ装置のための照明光学系が公知となっている。レチクル面内を一様に照明して瞳を満たすために、米国特許第５，３３９，３４６号明細書は、対称に配置された少なくとも４対の反射切り子面を有して集光レンズとして構成されたコンデンサを提案している。光源としてプラズマ光源が用いられている。
【０００４】
米国特許第５，７３７，１３７号明細書には、コンデンサ反射鏡を備えたプラズマ光源を用いる照明光学系が開示されている。この明細書では、照明対象のマスクないしレチクルは、球面反射鏡を用いることによって照明される。
【０００５】
米国特許第５，３６１，２９２号明細書は、プラズマ光源が設けられた照明光学系を開示しており、点状のプラズマ光源は、中心からずらされて偏心配置された５個の非球面反射鏡を有するコンデンサによって、輪帯照明される表面に結像される。
【０００６】
米国特許第５，５８１，６０５号明細書より、複数の凹面ラスタ素子を有するプレートによって光子ビームが複数の２次光源に分割されるような照明光学系が知られている。これにより、均一で一様な照明がレチクル面内に得られる。レチクルは、従来の縮小光学系によって露光対象のウェハ上に結像される。
【０００７】
欧州特許出願公開第０９３９３４１号明細書は、円弧状ないしアーチ形をした照射野（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄ）にわたってＸ線波長の光で表面を照明するための照明光学系および露光装置を開示している。この照明光学系は、各々複数の反射素子を有する第１および第２のオプティカルインテグレータを備えている。これら第１および第２のオプティカルインテグレータは、該第２のオプティカルインテグレータの複数の反射素子の位置に複数の光源像が形成されるように対向配置されている。欧州特許出願公開第０９３９３４１号明細書によれば、フィールド面内にアーチ形の照射野を形成するために、第１のオプティカルインテグレータの反射素子は、アーチ形の照射野と相似のアーチ形をしている。このような反射素子は、製造が困難である。
【０００８】
欧州特許出願公開第１０２６５４７号明細書も、二つのオプティカルインテグレータを有する照明光学系を開示している。欧州特許出願公開第０９３９３４１号明細書の光学系と同様に、第１のオプティカルインテグレータの反射素子は、フィールド面内にアーチ形状の照射野を形成するためにアーチ形をしている。
欧州特許出願公開第０９５５６４１号明細書には、二つのオプティカルインテグレータを有する光学系が開示されている。これらのオプティカルインテグレータは、各々複数のラスタ素子を備えている。第１のオプティカルインテグレータのラスタ素子は、矩形状とされている。フィールド面内の円弧状のフィールドは、少なくとも一つの斜入射型のフィールド反射鏡によって形成される。
【０００９】
上述の特許出願は、参照により包括的に取り入れられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本発明の課題は、従来技術による上記照明光学系の欠点を克服し、１９３ｎｍ以下の波長を用いた最先端のリソグラフィに対する要求を満たすマイクロリソグラフィ用の照明光学系を提供することにある。この照明光学系は、照明光学系の像面内のフィールドを均一に照明するものでなければならない。好ましくは、フィールドの走査を行なった後の光の強度の不均一性に対する仕様は、±５％未満であるべきで、最も好ましくは±０．５％よりも小さいものであるべきである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のこの課題は、請求項１の特徴を有する照明光学系および請求項１６に記載の投影露光装置によって解決される。
【００１２】
上記光学系は、照明光学系の像面内に配置されてパターンが形成されたレチクルを照明する。このレチクルは、投影光学系によって感光性基板上に結像されることになる。フィールドの形状は、投影光学系の種類に依存する。全て反射型の投影光学系は、通常、輪帯のセグメントによって与えられる円弧状のフィールドを有している。さらなる要求は、投影光学系の入射瞳の位置にある照明光学系の射出瞳の照明である。略フィールドに依らない射出瞳の照明が要求される。
【００１３】
１００ｎｍから２００ｎｍまでの間の波長に対して通常用いられる光源は、エキシマレーザであり、例えば、１９３ｎｍに対してはＡｒ−Ｆレーザ、１５７ｎｍに対してはＦ_２レーザ、１２６ｎｍに対してはＡｒ_２レーザ、１０９ｎｍに対してはＮｅＦレーザである。この波長領域における光学系に対しては、ＳｉＯ_２、ＣａＦ_２、ＢａＦ_２ないしその他のクリスタリットからなる屈折型のコンポーネントが用いられる。光学材料の透過率は、波長が短くなるとともに低下するので、照明光学系は、反射型と屈折型のコンポーネントの組み合わせで構成される。１０ｎｍから２０ｎｍまでの間のＥＵＶ波長領域内の波長に対しては、上記の投影露光装置は、全て反射型（ａｌｌ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）として構成される。典型的なＥＵＶ光源は、レーザ生成プラズマ光源（Ｌａｓｅｒ−Ｐｒｏｄｕｃｅｄ−Ｐｌａｓｍａ−ｓｏｕｒｃｅ）、ピンチプラズマ光源（Ｐｉｎｃｈ Ｐｌａｓｍａ−Ｓｏｕｒｃｅ）、ウィグラー光源（Ｗｉｇｇｌｅｒ−Ｓｏｕｒｃｅ）、アンジュレータ光源（Ｕｎｄｕｌａｔｏｒ−Ｓｏｕｒｃｅ）である。
【００１４】
上記の１次光源の光は、第１の光学素子に向けられる。ここで、第１の光学素子は、第１の光学コンポーネントの一部とされている。第１の光学コンポーネントは、好適には、集光器ユニットを備えている。この集光器ユニットが１次光源の光を集める。第１の光学素子は、複数の第１のラスタ素子として編成されており、好ましくは集光器ユニットと協働して、上記１次光源を複数の２次光源へと変換する。第１のラスタ素子のそれぞれが一つの２次光源に対応し、第１のラスタ素子に交差する全ての光線から規定される入射光線束を、対応する２次光源に集束させる。２次光源は、照明光学系の瞳面内、ないしこの面の近傍に配列される。照明光学系の像面と瞳面との間には、第２の光学コンポーネントを形成するフィールドレンズが設けられ、照明光学系の射出瞳内に２次光源を結像させるようになっている。ここで、照明光学系の射出瞳は、後続の投影光学系の入射瞳に対応するものである。
【００１５】
第１のラスタ素子は、像面内に結像される。このとき、これらの像は、照明されるべきフィールド（ｆｉｅｌｄ）上で少なくとも一部重ね合わせられる。このため、第１のラスタ素子は、フィールド用ラスタ素子（ｆｉｅｌｄ ｒａｓｔｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）もしくはフィールド用ハニカム（ｆｉｅｌｄ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）としても知られている。
【００１６】
像面内のフィールドの均一な照明を実現するために、本発明により、略全て照明されているフィールド用ラスタ素子だけが像面内に結像される。好ましくは、９５％よりも多く照明されるような第１のラスタ素子だけが像面内に結像される。これは、本発明の一実施形態においては、フィールド用ラスタ素子を有するプレートの前面に設けられたマスキングユニットを用いて実現することができる。フィールド用ラスタ素子を有するプレートの前側のマスキングユニットは、フィールド用ラスタ素子上への熱負荷を低減するというさらなる長所を有している。別構成として、上記複数のフィールド用ラスタ素子は、これらフィールド用ラスタ素子の少なくとも９０％が完全に照明されるようにフィールド用ラスタ素子を保持するプレート上に配設されるものでも構わない。
【００１７】
仮に光源が点状の光源であるとすると、２次光源もやはり点状である。この場合、フィールド用ラスタ素子の個々の結像は、「暗箱（ｃａｍｅｒａ ｏｂｓｃｕｒａ）」の原理、それも、対応する個々の２次光源の位置に暗箱の小孔をそれぞれ有しているような暗箱の原理を用いて分かり易く説明することができる。
【００１８】
フィールド用ラスタ素子の像を照明光学系の像面内に重ね合わせるために、入射する光線束（入射光線束）は、複数のフィールド用ラスタ素子によって複数の第１の偏向角で偏向される。これらの偏向角は、各フィールド用ラスタ素子に対して等しいものではなく、二つのフィールド用ラスタ素子に関しては少なくとも異なっている。このように、複数のフィールド用ラスタ素子に対して個々の独立した偏向角が設定される。これによって、本発明の目的を達成するさらに別の手段が得られる。略全て照明されないようなフィールド用ラスタ素子に関しては、偏向された光線束が像面に、しかもこの面の照明されるべきフィールドに入射することがないようにそれらの偏向角が選択されればよい。
【００１９】
各フィールド用ラスタ素子に対して、入射光線束から選ばれた入射重心光線及び偏向重心光線によって、一つの入射平面が規定される。偏向角が別々のものであるため、少なくとも二つの入射平面は平行でない。
【００２０】
最先端のマイクロリソグラフィシステムにおいては、投影光学系の入射瞳における光分布（ｌｉｇｈｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）は、楕円形あるいは均一性を有するといったような特殊な要求を満足しなければならない。２次光源は、射出瞳内に結像されるため、照明光学系の瞳面内におけるこれらの２次光源の配置が射出瞳における光分布を決定する。複数のフィールド用ラスタ素子の各々独立した偏向角を用いることで、入射光線束の方向によらず所定の２次光源の配置を実現することができる。
【００２１】
偏向角は、反射型のフィールド用ラスタ素子に対しては、フィールド用ラスタ素子の傾斜角によって作られる。傾きの軸および傾斜角は、入射光線束の方向と、反射された光線束が向けられる２次光源の位置とによって決定される。
【００２２】
偏向角は、屈折型のフィールド用ラスタ素子に対しては、プリズム型の光学的パワー（ｐｒｉｓｍａｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ）を有するレンズレット（ｌｅｎｓｌｅｔｓ）によって作られる。屈折型のフィールド用ラスタ素子は、プリズムの寄与を有する光学的パワーを持ったレンズレットであってもよいし、あるいは単独のプリズムとレンズレットとの組み合わせであってもよい。プリズム型の光学的パワーは、入射光線束の方向と、対応する２次光源の位置とによって決定される。
【００２３】
第１のラスタ素子の偏向角が個々に与えられれば、ラスタ素子を有するプレートへのビーム径路は、収束かあるいは発散かのどちらでも構わない。そのとき、フィールド用ラスタ素子の中心におけるフィールド用ラスタ素子の傾斜値は、ビーム径路の収束を減らすような負のパワーを有する表面の傾斜値か、あるいはビーム径路の発散を増やすような正のパワーを有する表面の傾斜値と類似のものでなければならない。こうして、フィールド用ラスタ素子は、射出瞳の照明モードに応じて予め決められた位置を有する対応する２次光源に向けて入射光線束を偏向する。
【００２４】
ビーム経路の直径は、寸法の小さな透過窓ないしフィルタを配置するために集光器ユニットの後側（下流側）で低減させられることが好ましい。これは、集光器ユニットを用いて光源を中間像に結像させることによって可能となる。この中間像は、集光器ユニットからフィールド用ラスタ素子を有するプレートまでの間に配置される。光源の中間像を過ぎると、ビーム経路は発散する。フィールド用ラスタ素子が偏向する光学的パワーを有しているおかげで、この発散する光線を集光するための付加的な反射鏡は要らない。
【００２５】
汚染の理由から、光源と集光器ユニットとの間には自由作動距離（ｆｒｅｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ）が存在し、このため、集光器ユニットの光学コンポーネントに関する直径、そして光のビームに関する直径もまたかなりのものになる。従って、集光器ユニットは、ビーム直径及びフィールド用ラスタ素子を有するプレートの大きさを低減するために、収束する光線束を生成するような正の光学的パワーを有している。光線の収束は、偏向角が負の光学的パワーを呈するように設定されている場合には、フィールド用ラスタ素子を用いて低減することができる。すると、フィールド用ラスタ素子の中心に当たる重心光線に対して、集光器ユニット及びフィールド用ラスタ素子を有するプレートは、望遠鏡光学系を形成する。集光器ユニットは、光学軸に向けて重心光線を収束するための正の光学的パワーを有しており、このとき、フィールド用ラスタ素子は、重心光線の収束する角度を低減する。この望遠鏡光学系を用いて、照明光学系の径路長（ｔｒａｃｋ−ｌｅｎｇｔｈ）を低減することができる。
【００２６】
フィールド用ラスタ素子は、傾けられた平面反射鏡、もしくは平らな表面を有するプリズムとされていることが好ましい。これらは、曲がった表面よりも遥かに容易に製造し修整することができる。これが可能となるのは、集光器ユニットが照明光学系の瞳面内に１次光源を結像させるように設けられている場合である。このとき、もしフィールド用ラスタ素子が省略されるならば、１個の２次光源が得られることになろう。複数の２次光源は、複数のフィールド用ラスタ素子によって生成される。ここで、複数のフィールド用ラスタ素子は、これらのフィールド用ラスタ素子の偏向角に従って瞳面内に２次光源を配分する。入射する光線束を２次光源に集束させるための正の光学的パワーは、全て集光器ユニットによって与えられる。このため、集光器ユニットの像側の主平面と集光器ユニットの像面との間の光学距離は、集光器ユニットの像側の主平面とフィールド用ラスタ素子を有するプレートとの間の光学距離、及びフィールド用ラスタ素子を有するプレートと照明光学系の瞳面との間の光学距離の合計によって概ね与えられる。フィールド用ラスタ素子は、平らな表面とされているが故に、２次光源への１次光源の結像に影響を与えない。ただし、フィールド用ラスタ素子が自身の偏向角によって一つの２次光源を複数の２次光源に分割することは別である。点状ないし球形の光源に対して、集光器ユニットは、第１及び第２の焦点を有する楕円面反射鏡もしくは円錐レンズを有している。このとき、１次光源は第１の焦点に配置され、２次光源は該集光器ユニットの第２の焦点に配置される。
【００２７】
集光器ユニットの集束力が大きく、１次光源が瞳面の前側で結像される場合、フィールド用ラスタ素子は、負の光学的パワーを有する。負の光学的パワーを持つフィールド用ラスタ素子は、２次光源を瞳面の中ないしその近傍に生成するように、反射型の系の場合には凸面鏡とされるか、あるいは、屈折型の系の場合には負の光学的パワーを備えるレンズレットとされる。
【００２８】
集光器ユニットの集束力が小さく、１次光源が瞳面の後側で結像される場合、フィールド用ラスタ素子は、正の光学的パワーを有する。正の光学的パワーを持つフィールド用ラスタ素子は、２次光源を瞳面の中ないしその近傍に生成するよう、反射型の系の場合には凹面鏡とされるか、あるいは、屈折型の系の場合には正の光学的パワーを備えるレンズレットとされる。
【００２９】
フィールド用ラスタ素子は、重なり無くプレート上の２次元アレイに配置されることが好ましい。プレートは、反射型のフィールド用ラスタ素子に対しては、平坦なプレートであっても、湾曲したプレートであっても構わない。隣接するフィールド用ラスタ素子の間での光の損失を最小限にするために、フィールド用ラスタ素子は、これらフィールド用ラスタ素子を取り付けるのに必要なフィールド用ラスタ素子間の間隙だけを有して配置されている。フィールド用ラスタ素子は、フィールド用ラスタ素子を少なくとも一つは有しかつお互いの間に挟まれるようにして配置されている複数の横列ないし列の中に配設されることが好ましい。これらの列の中では、上記複数のフィールド用ラスタ素子は、該フィールド用ラスタ素子の短辺側で接合されている。これらの列の少なくとも二つは、これらの列の方向に互いに相対的にずらされている。一実施形態においては、それぞれの列は、フィールド用ラスタ素子の長さの何分の一かだけ、隣接する列に対して相対的にずらされており、これにより、フィールド用ラスタ素子の中心の規則的な分布が得られるようになっている。ずらす割合は、辺のアスペクト比に依存し、好ましくは、一つのフィールド用ラスタ素子の長さの平方根に等しい。他の実施形態において、上記複数の列は、フィールド用ラスタ素子が略完全に照明されるようにずらされる。
【００３０】
第２のラスタ素子を有する第２の光学素子を、第１のラスタ素子を有する第１の光学素子の下流側の光路内に挿入することが有利であり、このとき、第１のラスタ素子の各々が第２のラスタ素子の一つに対応するようにする。そのため、第１のラスタ素子の偏向角は、第１のラスタ素子上に入る光線束を、対応する第２のラスタ素子に向けて偏向するように設けられている。本発明の課題を達成するために、完全には照明されない第１のラスタ素子の偏向角は、偏向された光線束が第２のラスタ素子に当たらないように選択することができる。
【００３１】
第２のラスタ素子は、好ましくは２次光源の位置に配置され、フィールドレンズと協働して、上記複数の第１のラスタ素子つまり複数のフィールド用ラスタ素子を、照明光学系の像面内に結像するように設けられている。このとき、複数のフィールド用ラスタ素子の像は、少なくとも部分的に重ね合わされる。この第２のラスタ素子は、瞳用ラスタ素子もしくは瞳用ハニカムと呼ばれる。２次光源の位置における強度が大きいことが原因で第２のラスタ素子が損傷するのを防ぐために、第２のラスタ素子は、２次光源がデフォーカスされた状態（集束ずれの状態）において配置されるが、ただ０ｍｍから、第１及び第２ラスタ素子間距離の１０％まで、の範囲内に配置されることが好ましい。
【００３２】
瞳用ラスタ素子は、広がった２次光源に対しては、像面に対して光学的に共役に配置された対応するフィールド用ラスタ素子を結像させるために、正の光学的パワーを有していることが好ましい。瞳用ラスタ素子は、正の光学的パワーを持つ凹面鏡もしくはレンズレットとされる。
【００３３】
上記瞳用ラスタ素子は、瞳用ラスタ素子に入る入射光束を幾つかの第２の偏向角で偏向して、像面内のフィールド用ラスタ素子の像が少なくとも一部重なり合うようにする。このようになるのは、フィールド用ラスタ素子および対応する瞳用ラスタ素子の中心においてこれらのラスタ素子に交差する光線が、照明されるフィールドの中心もしくは中心近傍において像面に交差する場合である。フィールド用ラスタ素子および対応する瞳用ラスタ素子のそれぞれの組が光路を形成する。
【００３４】
第２の偏向角は、各々の瞳用ラスタ素子に対して等しいものではない。第２の偏向角は、好適には、入射光束の方向、及びフィールド用ラスタ素子の像が少なくとも部分的に像面内において重ね合わせられるという要求に個別に合わせられている。
【００３５】
反射型の瞳用ラスタ素子に対しては傾きの軸および傾斜角を用いるか、あるいは屈折型の瞳用ラスタ素子に対してはプリズム型の光学的パワーを用いることによって、第２の偏向角を別々に適合させることができる。
【００３６】
点状の２次光源に対しては、瞳用ラスタ素子は、光線を集束させずにただ入射光束を偏向すればよいだけである。そのため、瞳用ラスタ素子は、傾けられた平面反射鏡ないしプリズムとして設けられることが好ましい。
【００３７】
フィールド用ラスタ素子および瞳用ラスタ素子の両方が入射光束を所定の方向に偏向する場合には、フィールド用ラスタ素子の２次元配置は、瞳用ラスタ素子の２次元配置とは異なるようにすることができる。このとき、フィールド用ラスタ素子の配置は、フィールド用ラスタ素子を有するプレート上の照明領域に適合させられ、瞳用ラスタ素子の配置は、照明光学系の射出瞳内に要求される照明モードの種類によって決定される。かくして、２次光源の像は、円形に配置されるだけでなく、輪帯照明モード（ａｎｎｕｌａｒ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ）が得られるよう環状に配置されたり、あるいは、四重極照明モード（Ｑｕａｄｒｕｐｏｌ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ）が得られるよう偏心された四つのセグメントに配置されてもよい。照明光学系の像面における開口は、照明光学系の射出瞳の直径の半分を、射出瞳から照明光学系の像面までの間の距離で割った商（ｑｕｏｔｉｅｎｔ）によって近似的に決まる。照明光学系の像面における典型的な開口は、０．０２から０．１の間とされている。フィールド用ラスタ素子および瞳用ラスタ素子を用いて入射光束を偏向することにより、連続的な光の伝播径路を実現することができる。また、個々のフィールド用ラスタ素子を任意の瞳用ラスタ素子に割り当てることもできる。従って、光の径路は、偏向角を最小限にするため、あるいは、強度分布を再分配するために、フィールド用ラスタ素子を有するプレートおよび瞳用ラスタ素子を有するプレートの間でかき混ぜることができる。
【００３８】
フィールドレンズによって引き起こされる歪曲収差といった結像誤差は、２次光源の位置もしくはその近傍に配置されている瞳用ラスタ素子を用いて補償することができる。従って、瞳用ラスタ素子間の距離は、不規則とされていることが好ましい。傾けられたフィールド反射鏡による歪曲収差は、例えば、フィールド反射鏡の傾きの軸（ｔｉｌｔ ａｘｉｓ）に垂直な方向に瞳用ラスタ素子間の距離を増やすことによって補償される。また、瞳用ラスタ素子は、矩形状のイメージフィールドを円錐反射（ｃｏｎｉｃａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）による輪帯のセグメントに変換するフィールド反射鏡によって生じる歪曲収差を補償するために、曲線上に配置されている。フィールド用ラスタ素子を傾ければ、対応する瞳用ラスタ素子の歪曲したグリッドの位置ないしその近傍に２次光源を位置決めすることができる。
【００３９】
反射型のフィールド用ラスタ素子および瞳用ラスタ素子に関しては、ビーム径路は、フィールド用ラスタ素子を有するプレートの位置および瞳用ラスタ素子を有するプレートの位置で口径食が起こらないようにして折曲されなければならない。通常、両方のプレートの折曲軸は略平行とされている。照明光学系の構成に対するその他の要求は、反射型のフィールド用ラスタ素子ならびに瞳用ラスタ素子への入射角を最小限にすることである。そのため、折曲角は、できるだけ小さいものでなければならない。これは、折曲の軸の方向に垂直な方向において、フィールド用ラスタ素子を有するプレートの長さが瞳用ラスタ素子を有するプレートの長さに略等しいか、あるいは異なるとしても±１０％未満である場合に実現できる。
【００４０】
２次光源は、照明光学系の射出瞳内へと結像されるので、２次光源の配置が瞳の照明のモードを決定する。通常、射出瞳における照明の全体的な形は円形とされ、照明される領域の直径は、投影光学系の入射瞳の直径の６０％〜８０％の程度とされている。照明光学系の射出瞳および投影光学系の入射瞳の直径は、他の実施形態においては、好ましくは等しいものとされている。このような光学系では、照明モードは、射出瞳の従来の二重極ないし四重極照明が得られるよう、２次光源を有する面の位置にマスキングブレード（ｍａｓｋｉｎｇ ｂｌａｄｅｓ）を挿入することにより広い範囲で変更することができる。
【００４１】
ＥＵＶ波長領域において用いられる全反射型（ａｌｌ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）の投影光学系は、通常、輪帯のセグメントとされているオブジェクトフィールドを有している。そのため、フィールド用ラスタ素子の像が少なくとも一部重ね合わされる照明光学系の像面内におけるフィールドは、同じ形を有していることが好ましい。照明されるフィールドの形は、コンポーネントの光学的な設計によって生成することができるか、あるいは、像面の近くかもしくは像面に共役な面内に付加されるべきマスキングブレードによって生成することができる。
【００４２】
フィールド用ラスタ素子は、矩形状とされていることが好ましい。矩形状のフィールド用ラスタ素子は、相互にずらされている複数の列の中にこれらのフィールド用ラスタ素子を配置できるという利点を有している。これらのフィールド用ラスタ素子は、照明されるべきフィールドに応じて、５：１から２０：１の範囲の辺のアスペクト比を有している。矩形状のフィールド用ラスタ素子の長さは、通常１５ｍｍから５０ｍｍの間とされ、幅は１ｍｍから４ｍｍの間とされている。
【００４３】
矩形状のフィールド用ラスタ素子によって像面内の円弧状のフィールドを照明するために、フィールドレンズは、矩形状のフィールド用ラスタ素子の矩形状の像を円弧状の像に変換するための第１のフィールド反射鏡を備えていることが好ましい。この弧の長さは、通常８０ｍｍから１０５ｍｍの範囲とされ、半径方向の幅は、５ｍｍから９ｍｍの範囲とされている。矩形状のフィールド用ラスタ素子の矩形状の像は、負の光学的パワーを有する斜入射型の反射鏡とされた第１のフィールド反射鏡による円錐反射（ｃｏｎｉｃａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を用いて変換することができる。言い換えれば、円弧状の像が得られるようにフィールド用ラスタ素子が歪められて結像され、このとき、円弧の半径は、投影光学系のオブジェクトフィールドの形によって決定される。上記第１のフィールド反射鏡は、照明光学系の像面の前側（上流側）に配置されることが好ましく、このとき、自由な作動距離（ｆｒｅｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ）が存在することが必要である。反射型のレチクルを有する構成に対して、この自由な作動距離は、レチクルから投影光学系へと伝播する光が第１のフィールド反射鏡によって口径食を受けないように適合させられるものでなければならない。
【００４４】
第１のフィールド反射鏡の表面は、非球面ないし球面にすることが可能な回転対称な反射面の偏心セグメント（ｏｆｆ−ａｘｉｓ ｓｅｇｍｅｎｔ）とされていることが好ましい。保持面（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）の対称軸線は、保持面の頂点を通る。したがって、頂点周りのセグメントは軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）と呼ばれ、頂点を含まない表面の各セグメントは偏心（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）と呼ばれる。保持面は、回転対称であるおかげで、比較的簡単に製造することができる。保持面の作製後、上記セグメントが周知の技術によって切り出される。
【００４５】
また、第１のフィールド反射鏡の表面は、トロイダル反射面の軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）セグメントとして形成することもできる。このため、この表面は、局所的に加工処理されなければならないものの、表面処理の前に周囲の形状を作ることができるという長所を有している。
【００４６】
入射光線が第１のフィールド反射鏡上へ入射する地点での面法線に対する該入射光線の入射角は、好適には７０°より大きいものとされているため、第１のフィールド反射鏡の反射率は、８０％より大きい。
【００４７】
フィールドレンズは、正の光学的パワーを有する第２のフィールド反射鏡を備えていることが好ましい。これら第１及び第２のフィールド反射鏡は、協働して２次光源ないし瞳面をそれぞれ照明光学系の射出瞳へと結像させる。ここで、照明光学系の射出瞳は、投影光学系の入射瞳によって規定される。第２のフィールド反射鏡は、２次光源を有する平面と第１のフィールド反射鏡との間に配置される。
【００４８】
第２のフィールド反射鏡は、非球面ないし球面に設けることができる回転対称な反射面の偏心セグメントとされているか、又はトロイダル反射面の軸上セグメントとされていることが好ましい。
【００４９】
入射光線が第２のフィールド反射鏡上へ入射する地点での面法線に対する該入射光線の入射角は、２５°よりも小さいことが好ましい。反射鏡は、ＥＵＶ波長領域用の多層膜によってコーティングされていなければならないので、入射光線の発散角および入射角は、反射率を高めるためにできるだけ小さいことが好ましく、このとき、反射率は、６５％よりも高くなければならない。直入射型の反射鏡として設けられている第２のフィールド反射鏡を用いることで、ビーム径路は折り曲げられ、照明光学系は一層コンパクトに作製可能となる。
【００５０】
定義により、像面内のフィールドに交差する全ての光線は、照明光学系の射出瞳を通過しなければならない。フィールドの位置および射出瞳の位置は、投影光学系の入射瞳およびオブジェクトフィールドにより決定される。中心合わせされた有心系（ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｓｙｓｔｅｍｓ）の幾つかの投影光学系に対しては、オブジェクトフィールドは、光軸から外されて（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）配置され、入射瞳は、物体面に対して有限な距離内で軸上に配置される。斯かる投影光学系に関しては、オブジェクトフィールドの中心から入射瞳の中心に向かう直線と、物体面の面法線との間の角度を決めることができる。この角度は、ＥＵＶ投影光学系に対して３°から１０°の範囲とされている。そのため、照明光学系のコンポーネントは、投影光学系のオブジェクトフィールドに交差する全ての光線が、オブジェクトフィールドに対して中心がずらされている投影光学系の入射瞳を通過するように構成されかつ配置されなければならない。反射型のレチクルを有する投影露光装置に対しては、レチクルに交差する全ての光線は、照明光学系のコンポーネントでの、反射光線の口径食を防ぐために、０°よりも大きい入射角を有している必要がある。
【００５１】
ＥＵＶ波長領域においては、全てのコンポーネントが反射型のコンポーネントとされ、これらのコンポーネントは、これらのコンポーネント上への全ての入射角が２５°より小さいかあるいは６５°より大きいように配置されていることが好ましい。従って、約４５°の角度での入射角において生じてくる偏光作用は、最小限に抑えられる。斜入射型の反射鏡は、８０％を超す反射率を有しているため、６５％よりも大きい反射率を有する直入射型の反射鏡に比べて、光学的設計上望ましい。
【００５２】
上記照明光学系は、通常、メカニカルボックス（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｏｘ）内に設けられている。反射鏡を用いてビーム径路を折曲することにより、このボックスの全体的な大きさを小さくすることができる。このボックスは、レチクルならびにレチクル保持機構の設けられる像面と干渉せず、妨げにならないことが好ましい。従って、反射型のコンポーネントを配置するとともに傾斜させ、これにより、全てのコンポーネントが完全にレチクルの一方の側にのみ配置されるようになっていると有利である。これが実現されるのは、フィールドレンズが偶数個の直入射型の反射鏡だけを備えている場合である。
【００５３】
上記照明光学系は、上述したように、照明光学系、この照明光学系の像面に配置されたレチクル、及び投影光学系の像面に配置されたウェハ上に上記レチクルを結像させる投影光学系を備える投影露光装置において好適に用いることができる。レチクル及びウェハのいずれも、レチクルないしウェハの交換あるいは走査を可能にする保持ユニット上に設けられている。
【００５４】
上記投影光学系は、１００ｎｍから２００ｎｍの間の範囲における波長に関する米国特許第５，４０２，２６７号明細書から知られているように、反射屈折型のレンズとされていてもよい。これらの光学系は、透過形のレチクルを有している。
【００５５】
ＥＵＶ波長領域に対して、上記投影光学系は、例えば、６反射鏡式投影レンズを開示している米国特許出願番号０９／５０３６４０から知られるように、４個から８個の反射鏡を有する全反射型の光学系（ａｌｌｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ）とされていることが好ましい。これらの光学系は、通常、反射型のレチクルを有している。
【００５６】
反射型のレチクルを有する光学系に対しては、光源からレチクルまでの間の照明ビーム径路と、レチクルからウェハまでの投影ビーム径路とは、レチクル近傍でのみ干渉することが好ましい。このレチクル近傍では、隣接する物点に関する入射および反射光線が同じ領域を伝播する。照明ビーム径路と投影ビーム径路との交差がそれ以上どこでも起こらなければ、レチクル領域を除いて、照明光学系と投影光学系とを分離することができる。
【００５７】
投影光学系は、上記レチクルと第１の結像素子との間に、投影光学系の光軸に向かって傾けられた投影ビーム径路を有していることが好ましい。特に、反射型のレチクルを有する投影露光装置に対しては、照明光学系と投影光学系との分離が、一層容易に実現できる。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づき詳述する。
【００５９】
図１は、プリズム型の第１のラスタ素子の作用を説明するために、純粋に屈折型の光学系を概略図により示すものである。光源６５０１からのビーム円錐は、非球面の集光レンズ６５０３によって集光され、フィールド用ラスタ素子６５０９を有するプレートに向けられる。集光レンズ６５０３は、仮にフィールド用ラスタ素子６５０９を有するプレートがビーム経路内に無い場合には破線で示されるようにして光源６５０１の像６５０５を瞳用ラスタ素子６５１５を有するプレートの位置に形成するように設けられている。このため、フィールド用ラスタ素子６５０９を有するプレートが無ければ、一つの２次光源６５０５が瞳用ラスタ素子を有するプレートの位置に形成されることになろう。この仮想の２次光源６５０５は、フィールドプリズム６５１１として形成されたフィールド用ラスタ素子６５０９によって複数の２次光源６５０７に分割される。瞳用ラスタ素子６５１５を有するプレートの位置における２次光源６５０７の配置は、複数のフィールドプリズム６５１１の複数の偏向角によって実現される。これらのフィールドプリズム６５１１は、矩形状の表面を有し、矩形状の光束を生成する。もっとも、これらのフィールドプリズムは、他のいかなる形状を有していてもよい。瞳用ラスタ素子６５１５は、各２次光源６５０７の近傍に配置されて、対応するフィールド用ラスタ素子６５０９をレチクル面６５２９内に結像させるように、そして、フィールド用ラスタ素子６５０９の矩形状の像を照明対象のフィールド６５３１内で重ね合わせるようになっている。瞳用ラスタ素子６５１５は、瞳プリズム６５１７と、正の光学的パワーを有する瞳レンズレット６５１９との組み合わせとして構成されている。瞳プリズム６５１７は、フィールド用ラスタ素子６５０９の像をレチクル面６５２９内で重ね合わせるように、入射する光線束を偏向する。瞳レンズレット６５１９は、フィールドレンズ６５２１と協働してフィールド用ラスタ素子６５０９をレチクル面６５２９内に結像するように設けられている。このため、フィールド用ラスタ素子６５０９及び瞳用ラスタ素子６５１５の位置における光線束のプリズム型の偏向を用いることにより、フィールド用ラスタ素子６５０９と瞳用ラスタ素子６５１５の間の任意の割り当てが可能である。また、瞳プリズム６５１７及び瞳レンズレット６５１９は、正かつプリズム型の光学的パワーを有する瞳用ラスタ素子６５１５を構成するように一体で形成されてもよい。フィールドレンズ６５２１は、照明光学系の射出瞳６５３３内に２次光源６５０７を結像させて、３次光源６５３５を形成する。
【００６０】
図２は、一つのフィールド用ラスタ素子７２０９をレチクル面７２２９内に結像して像７２３１を形成し、対応する２次光源７２０７を照明光学系の射出瞳７２３３内に結像して３次光源７２３５を形成する様子を概略的に示している。対応する素子は、７００だけ加えられた図１における符号と同じ符号を有している。従って、これらの素子に関する説明は、図１に関する説明を参照されたい。
【００６１】
フィールド用ラスタ素子７２０９は、矩形状とされ、長さＸ_ＦＲＥ及び幅Ｙ_ＦＲＥを有している。全てのフィールド用ラスタ素子７２０９は、直径Ｄ_ＦＲＥを有する略円形のプレート上に配列されている。これらのフィールド用ラスタ素子７２０９は、像面７２２９内に結像され、長さＸ_{ｆｉｅｌｄ}及び幅Ｙ_{ｆｌｅＩｄ}を有するフィールド７２３１上に重ね合わされる。ここで、像面７２２９における最大開口はＮＡ_{ｆｉｅｌｄ}で表される。このフィールドの大きさは、照明光学系が適合させられる投影光学系のオブジェクトフィールドの大きさに対応する。
【００６２】
瞳用ラスタ素子７２１５を有するプレートは、フィールド用ラスタ素子７２０９を有するプレートから距離Ｚ_３を隔てて配置されている。瞳用ラスタ素子７２１５の形状は、２次光源７２０７の形状に依存している。円形の２次光源７２０７に対しては、瞳用ラスタ素子７２１５は、この瞳用ラスタ素子７２１５を密に詰めるために円形もしくは六角形とされている。瞳用ラスタ素子７２１５を有するプレートの直径は、Ｄ_ＰＲＥで表される。
【００６３】
瞳用ラスタ素子７２１５は、フィールドレンズ７２２１によって、直径Ｄ_ＥＰを有する射出瞳７２３３内に結像される。照明光学系の像面７２２９から射出瞳７２３３までの間の距離は、Ｚ_ＥＰによって表される。照明光学系の射出瞳７２３３は、投影光学系の入射瞳に対応しているので、距離Ｚ_ＥＰ及び直径Ｄ_ＥＰは、予め設定された値である。投影光学系の入射瞳は、通常ユーザによって決められた充填度σ（ｆｉｌｌｉｎｇ ｒａｔｉｏ）まで照明される。
【００６４】
照明光学系の予備設計のための諸元は、以下に与えられる方程式と既知数とを用いて計算することができる。パラメータに対する値は、ＥＵＶ投影露光装置に典型的なものとなっている。しかしながら、これらの値に制限はない。ここでは、大まかなデザインが屈折型の線形的な光学系に対して示されている。この設計は、レンズを反射鏡で置き換えれば容易に反射型の光学系に適合させることができる。
【００６５】
照明対象のフィールド７２３１は、輪帯のセグメントによって画定されている。輪帯の半径は、
Ｒ_{ｆｉｅｌｄ}＝１３８ｍｍ
である。
【００６６】
上記セグメントの長さ及び幅は、
Ｘ_{ｆｉｅｌｄ}＝８８ｍｍ，Ｙ_{ｆｉｅｌｄ}＝８ｍｍ
である。
【００６７】
フィールド用ラスタ素子の矩形状の像を円弧状の像へと変換するフィールド形成用フィールド反射鏡が無い場合には、照明対象のフィールドは、輪帯のセグメントによって規定される長さ及び幅を有した矩形とされる。
【００６８】
像面から射出瞳までの距離は、
Ｚ_ＥＰ＝１３２０ｍｍ
である。
【００６９】
投影光学系のオブジェクトフィールドは、偏心フィールドとされている。フィールドの中心から投影光学系の光軸までの間の距離は、半径Ｒ_{ｆｉｅｌｄ}によって与えられる。従って、フィールドの中心への重心光線の入射角は６°とされている。
【００７０】
投影光学系の像面における開口は、ＮＡ_{ｗａｆｅｒ}＝０．２５とされている。倍率β_ｐｒｏｊ＝−０．２５及び充填度σ＝０．８を有する縮小投影光学系に対して、照明光学系の像面における開口は、
【数１】

【数２】

である。
【００７１】
フィールド用ラスタ素子と瞳用ラスタ素子との間の距離Ｚ_３は、深度倍率（ｄｅｐｔｈ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ）αによって像面と射出瞳との間の距離Ｚ_ＥＰに関係付けられている：
【数３】

【００７２】
フィールド用ラスタ素子の大きさは、横倍率（ｌａｔｅｒａｌ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ）β_{ｆｉｅｌｄ}によってフィールドの大きさに関係付けられている：
【数４】

【数５】

【００７３】
瞳用ラスタ素子を有するプレートの直径Ｄ_ＰＲＥ及び射出瞳の直径Ｄ_ＥＰは、横倍率β_{ｐｕｐｉｌ}によって関係付けられている：
【数６】

【００７４】
深度倍率αは、横倍率β_{ｆｉｅｌｄ}及びβ_{ｐｕｐｉｌ}の積で定義される。
【数７】

【００７５】
フィールドで重ね合わせられているラスタ素子の数は、第一の実施形態においては２００個に設定されている。
【００７６】
他の要求は、コンポーネント上への入射角を最小限にするためのものである。反射型の光学系に関しては、ビーム経路は、フィールド用ラスタ素子を有するプレート及び瞳用ラスタ素子を有するプレートにおいて偏向される。偏向角、従って入射角は、二つのプレートが等しい直径の場合に最小とされ：
【数８】

【数９】

【００７７】
距離Ｚ_３は、Ｚ_３＝９００ｍｍに設定される。この距離は、小さい入射角と、低減される照明光学系の全体長さとの間の兼ね合いによるものである。
【数１０】

それ故、
【数１１】

【数１２】

【数１３】

【数１４】

【数１５】

【００７８】
これらの値を用いることにより、照明光学系の基本的なレイアウトが分かる。次に、フィールド用ラスタ素子７３０９は、第一の実施形態に関して図３に示されているようにプレート上に配分されなければならない。図３に示される実施形態において、フィールド用ラスタ素子７３０９の２次元配列は、効率に関して最適化されている。そのため、フィールド用ラスタ素子７３０９間の距離は、できるだけ小さいものとなっている。部分的にしか照明されないフィールド用ラスタ素子７３０９は、限定された個数のフィールド用ラスタ素子７３０９の場合には特に、像面における強度分布誤差につながることになる。従って、本発明により、略完全に照明されるフィールド用ラスタ素子７３０９だけが像面内に結像される。図３は、２１６個のフィールド用ラスタ素子７３０９の一つの可能な配置を示している。実線７３３９は、フィールド用ラスタ素子７３０９を有するプレートの円形照明の境界を示すものである。従って、充填効率は略９０％とされている。矩形状のフィールド用ラスタ素子７３０９は、長さＸ_ＦＲＥ＝４６．０ｍｍ及び幅Ｙ_ＦＲＥ＝２．８ｍｍを有している。全てのフィールド用ラスタ素子７３０９は、直径２００ｍｍを有するこの円７３３９の内側に存在している。フィールド用ラスタ素子７３０９は、６９個の、互いの間に挟まれるように配置されている列７３４１内に配列されている。これらの列７３４１内のフィールド用ラスタ素子７３０９は、該フィールド用ラスタ素子７３０９の短辺のｙ側で取り付けられている。これらの列７３４１は、１個、２個、３個、又は４個のフィールド用ラスタ素子７３０９から構成されている。幾つかの列７３４１は、円７３３９内側にフィールド用ラスタ素子７３０９を配分するために、隣接する列７３４１に対して相対的にずらされている。この配分は、ｙ軸に関して対称とされている。像面内での均一性を実現するための本実施形態においては、プレートの円形照明の境界線７３３９内で該プレート上にフィールド用ラスタ素子を配分するために、フィールド用ラスタ素子を保持するプレートの手前側（上流側）にいかなるマスキングユニットも必要ではない。
【００７９】
図４は、本発明の第２の実施形態を示す。フィールド用ラスタ素子のアスペクト比は、概ね８：１とされている。図３に示された第一の実施形態とは異なり、フィールド用ラスタ素子７００９を有する列７３４１は、隣接する列に対してずらされていない。しかも、図４の実施形態においては、１１２個のフィールド用ラスタ素子だけが完全に円７３３９の内側に位置している。このことは、これらの１１２個のラスタ素子だけが略完全に照明されることを意味する。均一な照明を像面において得るためには、例えば図５に示されるような一つのマスキングユニット７３４０がフィールド用ラスタ素子を有するプレートの正面側（上流側）に配置されなければならない。このマスキングユニット７３４０は、好ましくはブレードで、開口部７３３８を備えている。この開口部は、フィールド用ラスタ素子を有するプレート上における略完全に照明されるフィールド用ラスタ素子７３０９の配置の形状に対応している。このマスキングユニット７３４０を用いれば、像面内の均一照明が１１２個のフィールド用ラスタ素子だけで得られることになろう。このように、第一の実施形態におけるよりも遥かに少ない数でも本発明の目的を達成するのに十分である。走査により積算される均一性に１％未満の変動を許容するなら、部分的にしか照明されない１個のフィールド用ラスタ素子を補償するのに、約１００個のフィールド用ラスタ素子で十分である。このように、複数の第１のラスタ素子上での強度変動と第１のラスタ素子の数とによって、走査で積算される均一性が決まる。第１のラスタ素子上の強度変動は、光源の放射特性、集光器ユニットの結像特性、及び第１のラスタ素子の配置によって決定される。図示された実施形態においては、複数の第１のラスタ素子の９５％しか照明されない。複数の第１のラスタ素子上の強度変動は従って１００％である。
【００８０】
図６は、複数の瞳用ラスタ素子７４１５の配置を示す。これらの瞳用ラスタ素子は、フィールドレンズの歪曲収差誤差（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｅｒｒｏｒｓ）を相殺するために、歪んだグリッド上に配置されている。この歪められた瞳用ラスタ素子７４１５のグリッドが、フィールドレンズによって照明光学系の射出瞳内に結像されると、歪められていない規則正しい３次光源のグリッドが生成されることになる。瞳用ラスタ素子７４１５は、フィールドを形成するフィールド反射鏡によって生じる歪みを補償するために、曲線７４４３上に配置されている。隣り合う瞳用ラスタ素子７４１５の間の距離は、ｘ軸周りに傾けられているフィールド反射鏡によって引き起こされる歪みを補償するために、ｙ方向に増加させられている。そのため、瞳用ラスタ素子７４１５は、円の内側に配置されていない。瞳用ラスタ素子７４１５の大きさは、光源の大きさないし光源のエタンデュ（ｅ’ｔｅｎｄｕｅ）に依存している。光源のエタンデュが像面で要求されるエタンデュよりも遥かに小さい場合、２次光源は、瞳用ラスタ素子７４１５を有するプレートを完全に満たさないことになる。この場合、瞳用ラスタ素子７４１５は、光源の動き及び集光器−フィールド用ラスタ素子・ユニットの結像収差を補償するため、幾つかのオーバーレイ（ｏｖｅｒｌａｙ）を２次光源に加えた領域をカバーするだけでよい。図６には、円形の瞳用ラスタ素子７４１５が示されている。
【００８１】
フィールド用ラスタ素子７３０９のそれぞれは、割り当て表に従って１個の瞳用ラスタ素子７４１５に対応し、この対応する瞳用ラスタ素子７４１５に向けて入射する光線束を偏向するように傾けられている。光源の中心から来て、フィールド用ラスタ素子７３０９をこの素子の中心で交差する光線は、対応する瞳用ラスタ素子７４１５の中心に交差するように偏向される。瞳用ラスタ素子７４１５の傾きの角度ならびに傾きの軸は、上記光線を偏向してこの光線が上記フィールドを該フィールドの中心で交差するように設けられている。
【００８２】
フィールドレンズは、射出瞳内に瞳用ラスタ素子を有するプレートを結像し、所望の半径Ｒ_{ｆｉｅｌｄ}を有する円弧状のフィールドを形成する。Ｒ_{ｆｉｅｌｄ}＝１３８ｍｍに対しては、フィールドを形成する斜入射型のフィールド反射鏡は、小さな負の光学的パワーだけを有している。フィールドを形成するフィールド反射鏡の光学的パワーは、円弧状のフィールドの正しい方向を得るために負とされていなければならない。フィールドレンズの倍率は、正でなければならないため、正の光学的パワーを有する他のフィールド反射鏡が必要になる。ここで、０．０２５よりも小さい開口ＮＡ_{ｆｉｅｌｄ}に対しては、上記正の光学的パワーを有するフィールド反射鏡は、斜入射型の反射鏡とすることができ、より大きな開口に対しては、正の光学的パワーを有するフィールド反射鏡は、直入射型の反射鏡でなければならない。
【００８３】
図７は、一実施形態を概略的に示し、この実施形態は、光源７５０１と、集光反射鏡７５０３と、フィールド用ラスタ素子７５０９を有するプレートと、瞳用ラスタ素子７５１５を有するプレートと、フィールドレンズ７５２１と、像面７５２９と、射出瞳７５３５とを備えている。フィールドレンズ７５２１は、瞳結像用の正の光学的パワーを有する一つの直入射型の反射鏡７５２３と、フィールド形成用の負の光学的パワーを有する一つの斜入射型の反射鏡７５２７とを有している。全ての２次光源を結像し、一つの２次光源７５０７を射出瞳７５３３内に結像して３次光源７５３５を形成するための例が示されている。照明光学系の光軸７５４５は、一直線ではなくて、単体のコンポーネント同志の間を結ぶ線によって定められ、このコンポーネントの中心を該光軸７５４５が交差するようになっている。従って、照明光学系は、口径食の無いビーム経路が得られるように、各コンポーネントの位置で向きが変えられている光軸７５４５を持つ無心系つまり中心に合わされていない系（ｎｏｎ−ｃｅｎｔｅｒｅｄ）になっている。上記複数の光学コンポーネントに対する共通の対称軸は存在しない。ＥＵＶ露光装置のための投影光学系は、通常、真直ぐな光軸を持ちかつ偏心したオブジェクトフィールドを有する有心系つまり中心合わせされた系（ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｓｙｓｔｅｍ）とされている。投影光学系の光軸７５４７は、破線によって示されている。フィールド７５３１の中心と投影光学系の光軸７５４７との間の距離は、フィールド半径Ｒ_{ｆｉｅｌｄ}に等しくなっている。瞳結像用フィールド反射鏡７５２３及びフィールド形成用フィールド反射鏡７５２７は、軸上のトロイダル型反射鏡として設けられている。このことは、光軸７５４５が軸上トロイダル型反射鏡７５２３，７５２７の頂点を通過することを意味する。
【００８４】
図８は、ＥＵＶ投影露光装置を詳細に示す図である。照明光学系は、図７に示された光学系と同様のものとされている。対応する素子は、９００だけ加えられた図７における符号と同じ符号を有している。図７の光学系とは異なり、図８の光学系は、第３のフィールド反射鏡８４２５を備えている。これにより照明光学系が一層コンパクトになる。
【００８５】
従って、対応する素子に関する記載は、図７に対する記載から分かる。レチクル８４６７は、照明光学系の像面８４２９に配置されている。レチクル８４６７は、保持機構８４６９によって位置決めされている。６個の反射鏡を有する投影光学系８４７１は、同じく保持機構８４７５によって位置決めされるウェハ８４７３上にレチクル８４６７を結像させる。投影光学系８４７１の反射鏡は、共通の一直線の光軸８４４７に中心が合わせられている。円弧状のオブジェクトフィールドは、偏心配置されている。レチクル８４６７と投影光学系８４７１の一番目の反射鏡８４７７との間のビーム径路の方向は、投影光学系８４７１の光軸８４４７に向かって収束している。レチクル８４６７の法線に対する主光線８４７９の角度は、５°から７°の間とされている。図８に示されているように、照明光学系８４７９は、投影光学系８４７１から上手く分離されている。照明ビーム径路及び投影ビーム経路は、ただレチクル８４６７の近傍でのみ干渉している。照明光学系のビーム経路は、２５°よりも小さな角度か、あるいは７５°よりも大きな角度で折曲され、これにより、照明光学系のコンポーネントがレチクル８４６７を有する平面８４８１とウェハ８４７３を有する面８３８３との間に配置されるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィールド用ラスタ素子としてのプリズムを有する屈折型の実施形態を概略的に示す図である。
【図２】照明光学系の原理的な構成を概略的に示す図である。
【図３】フィールド用ラスタ素子の第１の配列を示す図である。
【図４】フィールド用ラスタ素子の第２の配列を示す図である。
【図５】フィールド用ラスタ素子の第２の配列のためのマスキングユニットを示す図である。
【図６】瞳用ラスタ素子の配列を示す図である。
【図７】フィールドレンズを有する反射型の実施形態を概略的に示す図である。
【図８】投影露光装置を詳細に示す図である。
【符号の説明】
６５０１，７５０１，８４０１・・・１次光源
６５０３・・・集光レンズ
６５０７，７２０７・・・２次光源
６５０９，７２０９，７３０９，７５０９，８４０９・・・フィールド用ラスタ素子（第１のラスタ素子）
６５１５，７２１５，７４１５，７５１５，８４１５・・・瞳用ラスタ素子（第２のラスタ素子）
６５２１，７２２１，７５２１，８４２１・・・フィールドレンズ（第２の光学コンポーネント）
６５２９，７２２９，７５２９，８４２９，８４６９・・・レチクル面（照明光学系の像面）
６５３３，７２３３，７５３３・・・照明光学系の射出瞳（投影光学系の入射瞳）
７３４０，７５４０・・・マスキングユニット
７３４１・・・列
７５２３，８４２３・・・直入射型の反射鏡（第２のフィールド反射鏡）
７５２７，８４２７・・・斜入射型の反射鏡（第１のフィールド反射鏡）
８４６７・・・レチクル
８４７３・・・ウェハ（感光性物体）
８４７５・・・ウェハの保持機構
８４７７・・・投影光学系

Claims (16)

1. 特に１９３ｎｍ以下の波長を用いるマイクロリソグラフィ用の照明光学系であって、
   １次光源（６５０１，７５０１，８４０１）と、
   第１の光学コンポーネントと、
   第２の光学コンポーネント（６５２１，７２２１，７５２１，８４２１）と、
   像面（６５２９，７２２９，７５２９，８４２９）と、
   射出瞳（６５３３，７２３３，７５３３）とを備え、
   前記第１の光学コンポーネントは、前記第２の光学コンポーネント（６５２１，７２２１，７５２１，８４２１）によって前記射出瞳（６５３３，７２３３，７５３３）内に結像される複数の２次光源へと、前記１次光源（６５０１，７５０１，８４０１）を変換し、
   前記第１の光学コンポーネントは、第１の光学素子を備え、この第１の光学素子は、前記像面（６５２９，７２２９，７５２９，８４２９）内に結像される複数の第１のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７３０９，８４０９）を有して、前記像面（６５２９，７２２９，７５２９，８４２９）内のフィールド上で少なくとも一部重ね合わせられる複数の像を生成し、
   前記像面（６５２９，７２２９，７５２９，８４２９）内に結像される第１のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７３０９，８４０９）は、略全て照明されるように設けられている照明光学系。
2. 請求項１に記載の照明光学系において、
   前記像面（６５２９，７２２９，７５２９，８４２９）内に結像される前記第１のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７３０９，８４０９）は、９５％よりも多く照明されるように設けられていることを特徴とする照明光学系。
3. 請求項１または請求項２に記載の照明光学系において、
   前記像面内に結像される前記第１のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７３０９，８４０９）の最低限の数は、前記第１のラスタ素子の位置での強度変動と、走査により積算される不均一性に対する要求値との比によって与えられ、
   前記比は、好ましくは７５より大きく、より好ましくは１００より大きく、さらに好ましくは３００より小さいものとされいていることを特徴とする照明光学系。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明光学系において、
   前記複数の第１のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７３０９，８４０９）は、照明される領域を有した２次元アレイに配列され、前記複数の第１のラスタ素子の９０％は、完全に前記領域の内側に配列されていることを特徴とする照明光学系。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明光学系において、
   複数の第１のラスタ素子を有する前記第１の光学素子の前面には、マスキングユニット（７３４０，７５４０）が位置させられていることを特徴とする照明光学系。
6. 請求項４または請求項５に記載の照明光学系において、
   前記複数の第１のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７３０９，８４０９）は、複数の列（７３４１）内に配列され、
   前記複数の列（７３４１）のそれぞれは、前記複数の第１のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７３０９，８４０９）の少なくとも一つを含み、かつ前記複数の列（７３４１）の少なくとも一つは、隣接する列に対して相対的にずらされていることを特徴とする照明光学系。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の照明光学系において、
   前記複数の第１のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７３０９，８４０９）は、複数の第１の偏向角を持った複数の偏向される光線束を生成するように複数の入射する光線束を偏向し、
   前記複数の第１の偏向角の少なくとも二つは、互いに異なっていることを特徴とする照明光学系。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の照明光学系において、
   前記第１の光学コンポーネントは、複数の第２のラスタ素子（６５１５，７２１５，７４１５，７５１５，８４１５）を有する第２の光学素子をさらに備えて、前記複数の第１のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７３０９，８４０９）のそれぞれが、これら複数の第２のラスタ素子（８０１５，８１１５，８４１５）の一つに対応し、
   前記前記複数の第１のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７３０９，８４０９）のそれぞれは、対応する前記複数の第２のラスタ素子（６５１５，７２１５，７４１５，７５１５，８４１５）の一つに向けて、前記複数の入射する光線束の一つを偏向するように設けられていることを特徴とする照明光学系。
9. 請求項８に記載の照明光学系において、
   前記複数の第２のラスタ素子（６５１５，７２１５，７４１５，７５１５，８４１５）および前記第２の光学コンポーネントは、前記対応する第１のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７５０９，８４０９）を前記像面（６５２９，７２２９，７５２９，８４２９）内に結像させるように設けられていることを特徴とする照明光学系。
10. 請求項８または請求項９に記載の照明光学系において、
    前記複数の第２のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７５０９，８４０９）の一つ一つに対応する前記複数の第１のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７５０９，８４０９）は、略全て照明されるように設けられていることを特徴とする照明光学系。
11. 請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の照明光学系において、
    前記複数の第２のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７５０９，８４０９）の一つ一つに対応する前記複数の第１のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７５０９，８４０９）は、９５％より多く照明されるように設けられていることを特徴とする照明光学系。
12. 請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の照明光学系において、
    前記複数の第２のラスタ素子（６５０９，７２０９，７３０９，７５０９，８４０９）は、凹面鏡とされていることを特徴とする照明光学系。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の照明光学系において、
    前記複数の第１のラスタ素子は、矩形状とされ、前記矩形状の第１のラスタ素子は、５：１よりも大きなアスペクト比を有していることを特徴とする照明光学系。
14. 請求項１３に記載の照明光学系において、
    前記フィールドは、輪帯のセグメントとされ、
    前記第２の光学コンポーネントは、前記フィールドを前記輪帯の前記セグメントに成形するための第１のフィールド反射鏡（７５２７，８４２７）を備えていることを特徴とする照明光学系。
15. 請求項１３または請求項１４に記載の照明光学系において、
    前記第１のフィールド反射鏡（７５２７，８４２７）は、負の光学的パワーを有し、
    前記第２の光学コンポーネント（６５２１，７２２１，７５２１，８４２１）は、正の光学的パワーを有する第２のフィールド反射鏡（７５２７，８４２７）を備えていることを特徴とする照明光学系。
16. 請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の照明光学系と、前記像面（８４６９）に配置されているレチクル（８４６７）と、保持機構（８４７５）上の感光性物体（８４７３）と、前記感光性物体（８４７３）上に前記レチクル（８４６７）を結像させる投影光学系（８４７７）とを備えてなるマイクロリソグラフィ用の投影露光装置。