JP2013540346A

JP2013540346A - 可動フィルタ要素を有する照明光学ユニット

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Publication number: JP2013540346A
Application number: JP2013529583A
Authority: JP
Inventors: ミハエルライ; ダミアンフィオルカ; ヨアヒムハルティエス
Original assignee: カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー
Priority date: 2010-09-23
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2013-10-31
Also published as: WO2012038112A1; US20130176546A1; DE102010041258A1

Abstract

本発明は、第１の波長を有する放射線を用いて物体視野を照明するための照明光学ユニットに関する。ここで、照明光学ユニットは、第２の波長を有する放射線を抑制するためのフィルタ要素を含む。フィルタ要素は、掩蔽作用を有する少なくとも１つの構成要素を含み、従って、掩蔽作用を有する構成要素の結果として、照明光学ユニットの作動中に照明光学ユニットの光方向にフィルタ要素の下流に配置された第１の光学要素（４０７）上に、第１の波長を有する放射線の低い強度を有する少なくとも１つの領域（４６９，４７１）が存在する。ここで、フィルタ要素は、低い強度を有する異なる領域（４６９，４７１）をもたらす複数の位置を取ることができ、第１の光学要素（４０７）の光学的使用面（４４１）上の各点に対して、当該点が、低い強度の領域（４６９，４７１）内に位置しないような少なくとも１つの位置が存在する。
【選択図】図４ｂ

Description

本発明は、第１の波長を有する放射線を用いて物体視野を照明し、第２の波長を有する放射線を抑制するためのフィルタ要素を含む照明光学ユニット、及びそのような照明光学ユニットを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置を作動させる方法に関する。

マイクロリソグラフィ投影露光装置は、フォトリソグラフィ法を用いて微細構造化構成要素を生成するためなどに機能する。ここで、構造担持マスク、いわゆるレチクルが、光源ユニット及び照明光学ユニットを用いて照明され、投影光学ユニットを用いて感光層上に結像される。ここで、光源ユニットは、照明光学ユニット内にもたらされる放射線を利用可能にする。照明光学ユニットは、構造担持マスクの場所において、所定の角度依存の強度分布を有する均一な照明を利用可能にするように機能する。この目的のために、照明光学ユニット内には様々な適切な光学要素が設けられる。このようにして照明される構造担持マスクは、投影光学ユニットを用いて感光層上に結像される。ここで、そのような投影光学ユニットを用いて結像することができる最小構造幅は、取りわけ利用される放射線の波長によって決定される。放射線の波長が短い程、投影光学ユニットを用いて結像することができる構造は小さい。この理由から、波長５ｎｍ〜１５ｎｍを有する放射線を使用するのが有利である。

多くの場合にマイクロリソグラフィ投影露光装置はいわゆるスキャナとして作動される。これは、特定の露光経過時間にわたってレチクルが走査方向に沿ってスロット状の物体視野を移動させられ、同時にウェーハが投影光学ユニットの像平面内で相応に移動させられることを意味する。レチクルに対するウェーハの速度の比は、通常は１よりも小さいレチクルとウェーハの間の投影光学ユニットの倍率に対応する。

感光層の化学変化は、特定の放射線照射量が与えられた後にしか十分な程度で発生しないので、レチクルのうちで照明されることが意図された全ての領域が同じ放射線エネルギを受け取ることを保証することが必要である。

露光される構造の縁部の位置は、露光に必要とされる放射線エネルギが得られたか否かに依存するので、物体平面内の放射線エネルギの分布における不均一性は、構造幅変化を招く場合がある。走査処理は、走査方向に沿った放射線エネルギの積分をもたらすので、関連する変数は走査積分照射量、すなわち、次式の積分である。

ここで、ｙ方向は走査方向に対応し、ｘ方向は物体平面内に位置して走査方向に対して垂直である。更に、ρ（ｘ，ｙ，ｔ）は、時間ｔにおける物体平面内の放射照度である。ρ（ｘ，ｙ，ｔ）は、ジュール／（ｍｍ²・ｓ）という単位を有し、従って、走査積分照射量Ｄ（ｘ）は、（ジュール／ｍｍ²）・ｙ（ｔ）という単位を有する。ｙ（ｔ）は、レチクルの点が、走査処理の結果として０ｓからＴまでの期間の間に照明物体視野を移動させられる際に辿る曲線である。特に、一定の走査速度ｖ_scanによる走査処理の場合には、ｙ（ｔ）＝ｖ_scan・ｔが適用される。

光源ユニットは、リソグラフィでは、一般的に、パルス方式で作動され、従って、放射照度ρ（ｘ，ｙ，ｔ）は、期間Ｔの範囲でいくつかの時間ｔ₁，．．．，ｔ_Nにおいてのみゼロとは異なる。ここで、走査積分照射量は、次式の和で表すことができる。

ここで、ε_i（ｘ，ｙ（ｔ_i））は、時間ｔ_iにおいてｉ番目の光パルスから点（ｘ，ｙ（ｔ_i））に対して作用する照明エネルギ密度である。

しかし、波長５ｎｍ〜１５ｎｍを有する放射線を使用するためには、光源として光源プラズマを使用する必要がある。一例として、そのような光源ユニットは、レーザプラズマ光源（ＬＰＰ）として具現化することができる。この光源の種類では、液滴発生器によって生成され、所定の場所に移動させられる小さい材料液滴によって厳しく限定された光源プラズマが発生する。この所定の場所で、材料液滴は高エネルギレーザによって照射され、従って、材料はプラズマ状態に変化し、５〜１５ｎｍの波長範囲の放射線を放出する。一例として、レーザとして１０μｍの波長を有する赤外線レーザが使用される。代替的に、光源ユニットは、光源プラズマが放電を用いて発生する放電光源として具現化することができる。両方の場合に、光源プラズマによって放出される５〜１５ｎｍの範囲の第１の波長を有する望ましい放射線に加えて、第２の望ましくない波長を有する放射線も発生する。この第２の放射線は、例えば、５〜１５ｎｍの望ましい範囲外の光源プラズマによって放出される放射線であり、又は特にレーザプラズマ光源が使用される場合には、光源プラズマによって反射されたレーザ放射線である。その結果、一般的に、第２の波長は、０．７８μｍ〜１０００μｍの赤外線範囲、特に３〜５０μｍの範囲にある。投影露光装置がレーザプラズマ光源を用いて作動される場合には、第２の波長は、特に光源プラズマを生成するのに使用されるレーザの波長に対応する。ＣＯ₂レーザが使用される場合には、第２の波長は、例えば、１０．６μｍの波長である。第２の波長を有する放射線は、波長がナノメートル範囲のマスク構造を結像するには長過ぎるので、構造担持マスクを結像するのには使用することができない。従って、第２の波長を有する放射線は、像平面内で望ましくない背景輝度しかもたらされない。更に、第２の波長を有する放射線は、照明光学ユニット及び投影光学ユニット内の光学要素の加熱を招く。これらの２つの理由から、本発明により、第２の波長を有する放射線を抑制するためのフィルタ要素が提供される。

しかし、そのようなフィルタ要素は、一般的に、第１の波長を有する放射線にも影響を及ぼす。従って、多くのそのようなフィルタ要素は、掩蔽作用を有する少なくとも１つの構成要素を含み、従って、掩蔽作用を有する構成要素の結果として、照明光学ユニットの作動中に照明光学ユニットの光方向にフィルタ要素の下流に配置された最初の光学要素上に第１の波長を有する放射線の低い強度を有する少なくとも１つの領域が存在する。しかし、この領域の存在も、利用されるフィルタ要素の結果として、物体視野の場所に第１の波長を有する放射線の強度変動を招き、すなわち、変化する均一性曲線を招く。

ＵＳ６５２２４６５Ｂ２ＵＳ６，５２２，４６５ＵＳ２００９／００７９９５２Ａ１

従って、本発明の目的は、そのようなフィルタ要素の結果としての第１の波長の強度変動の効果が低減するようなフィルタ要素を有する照明光学ユニットを開発することである。

本発明により、上述の目的は、フィルタ要素が、低い強度を有する異なる領域をもたらす複数の位置を取ることができること、及び第１の光学要素の光学的使用面上の各点に対して、当該点が低い強度の領域内に位置しないような少なくとも１つの位置が存在することによって達成される。従って、走査経過時間にわたって放射照度ρ（ｘ，ｙ，ｔ）の時間変化を得るために、フィルタ要素の位置を変更することができる。照射量Ｄ（ｘ）は時間積分であるので、このフィルタ要素の位置の変更は、平均化、すなわち、ｘ方向のより均一な照射量をもたらすことができる。

ここで、第１の光学要素上の強度変動は、物体視野上に特に鮮明に伝達されるので、特に、第１の光学要素が、少なくとも１つの第２の光学要素によって物体視野上に結像される複数の第１の反射ファセット要素を有するミラーである場合には、上述の均一な照射量が必要である。

更に、特に第１の波長が５〜１５ｎｍの範囲にある場合には、通常、そのような放射線を発生させる時に第２の波長を有する放射線も同時に発生するので、そのようなフィルタ要素が必要である。一般的に、この第２の波長は、０．７８μｍから１０００μｍの赤外線範囲、特に３μｍから５０μｍの範囲にある。

一実施形態において、フィルタ要素は、伝導性材料で作られた周期的格子として具現化され、格子周期は、第２の波長を有する放射線が吸収されるか、又は回折されてビーム経路から外されるように選択され、掩蔽作用を有する構成要素は格子に対応する。そのような格子はＵＳ６５２２４６５Ｂ２から公知であり、一般的に、第２の波長よりも短い格子間隔を有する（準λ格子）。

別の実施形態において、フィルタ要素は、５００ｎｍよりも小さい、より具体的には３００ｎｍよりも小さい厚みを有するフィルムを含み、フィルムの材料及び厚みは、フィルムが、第２の波長を有する放射線のうちの少なくとも９０％の割合を吸収し、第１の波長を有する放射線のうちの少なくとも７０％、好ましくは、少なくとも８０％、特に好ましくは、少なくとも９５％の割合を透過させるように具現化される。この実施形態の利点は、格子支柱を省くことができるので、フィルタ要素が、周期的格子を有する実施形態よりも少ない数の掩蔽作用を有する構成要素を含む点である。

更に、掩蔽作用を有する構成要素は、フィルタ要素の機械的安定性を強化するための保持体を含むことができる。

ここで、フィルタ要素は、作動中に第２の波長を有する放射線の吸収の結果として加熱され、従って、取りわけ光学要素を加熱するようにもたらされる黒体放射線を放出するので、保持体が、フィルタ要素を冷却するために熱伝導体として具現化される場合は特に有利である。

特に、保持体は、熱輸送のために液体で満たされた中空支柱として具現化することができる。それによって特に良好な熱消散を提供する。

特別な発展形態では、フィルタ要素は、中心軸の回りに回転させることにより、第１の位置から第２の位置にシフトさせることができる。そのような再配置は、機械的観点からは特に容易に達成することができ、照明光学ユニットの作動中に継続的に維持することができる。

機械的には、そのような実施形態は、フィルタ要素が中心軸に沿って延びるフィルタ要素を回転させるためのシャフトに接続される場合に特に容易に達成することができる。

特定の実施形態において、フィルタ要素は、フィルタ要素を中心軸の回りに回転させるための駆動ユニットを含み、駆動ユニットは、フィルタ要素の円周上に係合する。それによって駆動ユニットが光源ユニットからのいずれの放射線も遮蔽しない位置に駆動ユニットを配置することが可能になる。

特に、フィルタ要素は、パドルがフィルタ要素の円周上に配置され、かつ駆動ユニットが、ガス圧力が機械的な駆動力を発生させるようにパドルに向けられるガス流を生成するガスアクチュエータを含むように開発することができる。それによって機械ドライバからフィルタ要素に伝達される振動を回避することが可能になる。更に、フィルタ要素は堅固に接続されず、従って、自由に振動し、加熱された場合に膨張することができる。この接続の更に別の利点は、フィルタ要素に対して作用する拘束力が回避又は低減される点である。

上述の照明光学ユニットを有する照明系は、照明光学ユニットに関して上述した利点を有する。

特別な発展形態では、照明系は、照明光学ユニットと光源ユニットとを含み、フィルタ要素が回転される際の中心軸は、フィルタ要素と交点において交わり、交点は、光源ユニットによって第１及び第２の波長を有する放射線で照明されるフィルタ要素上の全ての領域の凸包絡線内に位置する。それによって回転軸が光ビームの中央に位置するので、フィルタ要素の特に小型の設計を得ることができる。

上述の照明系を有するマイクロリソグラフィ投影露光装置は、照明系に関して上述した利点を有する。

本発明は、そのようなマイクロリソグラフィ投影露光装置を作動させる方法に関し、本方法は、少なくとも、構造担持マスク上の点が物体視野を移動させられる第２の期間よりも短い第１の期間内にフィルタ要素を第１の位置から第２の位置に移動する段階を含む。照射量Ｄ（ｘ）は、放射照度ρ（ｘ，ｙ，ｔ）の時間積分であるので、上述の移動段階によって時間平均化を提供することができる。この付加的な時間平均化は、ｘの関数としてのＤ（ｘ）のより小さい変動をもたらす。従って、リソグラフィ工程のより良好な結果がもたらされる。

本発明は、更に、上述のマイクロリソグラフィ投影露光装置を作動させる方法に関し、本方法は、少なくとも、フィルタ要素を中心軸の回りに毎秒５回転よりも大きい速度、より具体的には１０回転よりも大きい速度で回転させる段階を含む。フィルタ要素をそのような回転速度で回転させることにより、フィルタ要素が均一に加熱され、走査積分放射照度Ｄ（ｘ）の十分な時間平均化が存在することが保証される。

本発明を図面に基づいてより詳細に以下に説明する。

照明光学ユニットを有する本発明による投影露光装置を示す図である。照明光学ユニットの第１の光学要素の平面図である。照明光学ユニットの第２の光学要素の平面図である別の照明光学ユニットを有する本発明による投影露光装置を示す図である。本発明によるフィルタ要素の第１の実施形態を示す図である。本発明によるフィルタ要素の第２の実施形態を示す図である。本発明によるフィルタ要素の第３の実施形態を示す図である。図３ａに記載の第１の実施形態によるフィルタ要素の結果として出現する低い強度の領域を含む第１の光学要素の平面図である。フィルタ要素が別の位置にシフトされたことから低い強度の領域が異なる図４ａと類似の図である。本発明によるフィルタ要素の特別な機械実施形態を示すフィルタ要素の平面図である。中心軸が断面平面に位置する本発明によるフィルタ要素の特別な機械実施形態を示すフィルタ要素を通る断面図である。断面平面が中心軸と垂直に位置する本発明によるフィルタ要素の特別な機械実施形態を示すフィルタ要素を通る断面図である。中心軸が断面平面に位置する別の機械実施形態にある本発明によるフィルタ要素を通る断面図である。中心軸が断面平面に対して垂直である図６ａに関連する断面図である。別の機械実施形態における本発明によるフィルタ要素の平面図である。中心軸が断面平面に位置する図７ａの実施形態におけるフィルタ要素を通る断面図である。円周上に係合する駆動ユニットを有する実施形態を示す図である。ビーム経路にある図５ａに記載のフィルタ要素を示す図である。

参照符号は、図１に示す物体に１桁又は２桁の数字を与えるように選択したものである。更に別の図に示す物体は、３桁又はそれよりも多い桁から構成される参照符号を有し、下位２桁は物体を指定し、それより上位桁は、物体を提供している図の番号を指定する。その結果、一部の図に示す同じ物体の参照符号は、下位２桁に対応する。これらの物体の説明は、時に先行する図に関する本文に見出される。

図１ａは、照明光学ユニット３及び投影光学ユニット５を有する本発明による投影露光装置１の実施形態を示している。ここで、照明光学ユニット３は、複数の第１の反射ファセット要素９を有する第１の光学要素７及び複数の第２の反射ファセット要素１３を有する第２の光学要素１１を含む。第２の光学要素１１の下流の光路内には、両方共に法線入射で作動され、すなわち、放射線が０°と４５°の間の入射角で両方のミラー上に入射する第１のテレスコープミラー１５及び第２のテレスコープミラー１７が配置される。ここで、入射角は、入射放射線と反射光学面の法線との間の角度と理解すべきである。ビーム経路内の下流には偏向ミラー１９が配置され、偏向ミラー１９は、入射する放射線を物体平面２３の物体視野２１上に向ける。偏向ミラー１９は、かすめ入射で作動され、すなわち、放射線は、４５°と９０°の間の入射角でミラー上に入射する。物体視野２１の場所には反射構造担持マスクが配置され、反射構造担持マスクは、投影光学ユニット５を用いて像平面２５に結像される。投影光学ユニット５は、６つのミラー２７、２９、３１、３３、３５、３７を含む。投影光学ユニット５の全ての６つのミラーの各々は、光軸３９に関して回転対称な面に沿って延びる反射光学面を有する。図１ｂは、複数の第１の反射ファセット要素９を含む第１の光学要素７の平面図を示している。第１の反射ファセット要素９の各々は、入射放射線を反射するための反射面を有する。第１の反射ファセット要素９の全ての反射面の全体を第１の光学要素７の光学的使用面４１を呼ぶ。図１ｂでは、光学的使用面４１を陰付きで例示している。

図１ｃは、複数の第２の反射ファセット要素１３を有する第２の光学要素１１の対応する平面図を示している。

図１ａに記載の投影露光装置は、放射線を第１の光学要素７上に向ける光源ユニット４３を更に含む。ここで、光源ユニット４３は、光源プラズマ４５及びコレクターミラー４７を含む。光源ユニット４３は、異なる実施形態で構成することができる。レーザプラズマ光源（ＬＰＰ）を示している。この光源の種類では厳しく限定された光源プラズマ４５が発生し、光源内では小さい材料液滴が液滴発生器４９を用いて生成され、所定の場所に移動させられる。この所定の場所で、材料液滴は高エネルギレーザ５１によって照射され、従って、材料は、プラズマ状態に変化し、５〜１５ｎｍ波長範囲の放射線を放出する。ここで、レーザ５１は、レーザ放射線が、材料液滴上に入射する前にコレクターミラー内の開口部５３を通過するように配置することができる。一例として、１０μｍの波長を有する赤外線レーザがレーザ５１として使用される。代替的に、光源ユニット４３は、光源プラズマ４５が放電を用いて発生する放電光源として具現化することができる。両方の場合に、光源プラズマによって放出される５〜１５ｎｍの範囲の第１の波長を有する望ましい放射線に加えて、第２の望ましくない波長を有する放射線も発生する。一例として、この望ましくない放射線は、光源プラズマによって放出される５〜１５ｎｍの望ましい範囲外の放射線であり、又は特にレーザプラズマ光源が使用される場合には、光源プラズマによって反射されるレーザ放射線である。その結果、第２の波長は、一般的に、０．７８μｍ〜１０００μｍの赤外線範囲、特に３〜５０μｍの範囲にある。レーザプラズマ光源で投影露光装置を作動させる場合には、第２の波長は、特に光源プラズマ４５を発生させるのに使用されるレーザ５１の波長に対応する。ＣＯ₂レーザが使用される場合には、第２の波長は、例えば、１０．６μｍの波長である。第２の波長は、ナノメートル範囲のマスク構造を結像するには長過ぎるので、第２の波長を有する放射線は、物体視野２１の場所において構造担持マスクを結像するために使用することができない。従って、第２の波長を有する放射線は、像平面２５内に、特に１００ｎｍから３００ｎｍの波長範囲（ＤＵＶ）内の望ましくない背景輝度を招く。特に赤外線範囲に第２の波長を有する放射線は、更に照明光学ユニット及び投影光学ユニット内の光学要素の加熱を招く。本発明により、これらの２つの理由から、第２の波長を有する放射線を抑制するためのフィルタ要素５５が設けられる。フィルタ要素５５は、光源ユニット４３と照明光学ユニット３の第１の反射光学要素７との間のビーム経路に配置される。その結果、第２の波長を有する放射線は、可能な限り早期に抑制される。代替的に、フィルタ要素５５は、ビーム経路内の他の位置に配置することができる。一例として、フィルタ要素は、伝導性材料で作られた周期的格子として具現化することができ、格子間隔は、第２の波長を有する放射線が吸収されるように選択される。一例として、そのような格子は、ＵＳ６，５２２，４６５から公知であり、この文献の内容は、その全体が引用によって本出願に組み込まれている。代替的に又はそれに加えて、フィルタ要素は、５００ｎｍよりも小さい厚みを有するフィルムを含むことができ、フィルムの材料及び厚みは、フィルムが、第２の波長を有する放射線のうちの少なくとも９０％の割合を吸収し、第１の波長を有する放射線のうちの７０％の割合を透過させるように具現化される。ここで、このようにしてスペクトル的に調節された放射線が、第１の反射光学要素７を照明する。コレクターミラー４９及び第１の反射ファセット要素９は、光源プラズマ４５の像が、第２の光学要素１１の第２の反射ファセット要素１３の場所にもたらされるという光学作用を有する。一方で、この目的のために、コレクターミラー４９及び第１のファセット要素９の焦点距離は、空間距離に従って選択される。一例として、この空間距離は、第１の反射ファセット要素９の反射光学面に適切な曲率を与えることによってもたらされる。他方で、第１の反射ファセット要素９は、反射光学面の空間内での向きを固定する方向を有する法線ベクトルを有する反射光学面を有し、第１のファセット要素９の反射面の法線ベクトルは、第１のファセット要素９によって反射された放射線が、関連付けられた第２の反射ファセット要素１３上に入射するように向けられる。第２の反射ファセット要素１３は、照明光学ユニット３の瞳平面に配置され、ミラー１５、１７、及び１９を用いて射出瞳平面上に結像される。ここで、照明光学ユニット３の射出瞳平面は、投影光学ユニット５の入射瞳平面５７に正確に対応する。その結果、第２の光学要素１１は、投影光学ユニット５の入射瞳平面５７に対して光学的に共役な平面に位置する。この理由から、第２の光学要素１１上の放射線の強度分布は、物体視野２１の領域内の放射線の角度依存の強度分布と単純な関係にある。ここで、投影光学ユニット５の入射瞳平面は、物体視野２１の中点の主光線５９が光軸３９と交わる光軸３９に対して垂直な平面として定義される。

第２のファセット要素１３及びミラー１５、１７、及び１９を含む下流光学ユニットの役割は、第１のファセット要素９を物体視野２１上に重ね合わせ方式で結像することである。ここで、重ね合わせ結像は、第１の反射ファセット要素９の像が、物体平面内に少なくとも部分的に重ねて発生することを意味すると理解すべきである。この目的のために、第２の反射ファセット要素１３は、反射光学面の空間内での向きを固定する方向を有する法線ベクトルを有する反射光学面を有する。各第２のファセット要素１３において、法線ベクトルの方向は、各第２のファセット要素１３に関連付けられた第１のファセット要素９が、物体平面２３の物体視野２１上に結像されるように選択される。第１のファセット要素９は、物体視野２１上に結像されるので、照明される物体視野２１の形状は、第１のファセット要素９の外側形状に対応する。従って、通常、第１のファセット要素９の外側形状は、照明される物体視野２１の長手の境界線が、投影光学ユニット５の光軸３９の回りに円弧の形に延びるような弧であるように選択される。

図２は、マイクロリソグラフィ投影露光装置における本発明による照明光学ユニットの更に別の実施形態を示している。ここで、投影露光装置２０１は、照明光学ユニット２０３及び投影光学ユニット２０５を含む。図１ａに示す投影光学ユニット５とは対照的に、図２に記載の投影光学ユニット２０５は、入射瞳の負の頂点焦点距離を有する。すなわち、投影光学ユニット２０５の入射瞳平面２５７は、物体視野２２１の上流の光路に配置される。物体視野２２１の場所にある構造担持マスクにおける反射を考慮せずに主光線２５９が延びる場合には、主光線は、光軸２３９と平面２５７ａ内で交わる。物体視野２２１の場所にある構造担持マスクにおける反射及び偏向ミラー２１９における反射を考慮した場合には、平面２５７ａは、入射瞳平面２５７と一致する。入射瞳の負の頂点焦点距離を有するそのような投影光学ユニットの場合には、異なる物体視野点における主光線は、物体視野２２１の場所において光方向に発散光線経路を有する。この種の投影光学ユニットは、ＵＳ２００９／００７９９５２Ａ１から公知である。図１ａに記載の照明光学ユニットに対する更に別の相違点は、光源プラズマ２４５が、コレクターミラー２４９を用いて最初に中間焦点２５４上に結像されることにある。次に、この中間焦点２５４は、第１のファセット配列光学要素２０７の第１の反射ファセット要素２０９を用いて第２の光学要素２１１の第２の反射ファセット要素２１３上に結像される。図示の実施形態において、フィルタ要素２５５は、照明光学ユニット２０３の中間焦点２５４と第１の反射光学要素２０７の間の光路に配置される。代替的に、フィルタ要素２５５は、光源ユニット２４３と中間焦点２５４の間の光路に配置することができる。図２には対応する位置を点線で例示しており、参照符号２５５ａを付記している。第２の波長を有する放射線をフィルタ要素を用いて光路内で可能な限り早期に抑制することが好ましいので、これらの位置は、フィルタ要素２５５に対する２つの好ましい位置変形である。

図３ａは、本発明によるフィルタ要素３５５の第１の実施形態である。ここで、フィルタ要素３５５は、格子間隔ｇを有する周期的格子３６０として具現化される。格子間隔ｇは、２つの隣接する格子支柱３６１の間の距離を意味する。格子間隔ｇは、第２の波長を有する放射線が吸収されるように選択したものである。ここで、格子は、伝導性材料で作られた自己支持格子として具現化される。図示の１次元格子の場合には、格子支柱と平行な偏光方向を有する第２の波長を有する放射線のみが吸収される。従って、そのような格子は、第２の波長を有する放射線が偏光されている限り十分である。そうでなければ、第２の波長を有する放射線を抑制するのに、直交格子又は複数の１次元格子が使用される。しかし、第２の波長を有する放射線に対する望ましい作用に加えて、フィルタ要素は、第１の波長を有する放射線に対する効果も有する。第１の波長を有する放射線は、一般的に、第２の波長を有する放射線よりも有意に短いので、格子支柱３６１は、第１の波長を有する放射線に対して掩蔽作用を有する。第１の波長が５〜１５ｎｍの範囲にあり、第２の波長が０．７８μｍ〜１０００μｍの赤外線範囲にある場合には、第１の波長を有する放射線に対する格子３６０の効果を幾何光学を用いて計算することができる。これは、第１の波長が、第２の波長に適合された格子間隔よりも有意に短いことに起因する。従って、格子３６０は、第１の波長を有する放射線に対する掩蔽構成要素としても機能する。従って、照明光学ユニットの作動中に、格子３６０の掩蔽作用結果として、照明光学ユニットの光方向にフィルタ要素３５５の下流に配置された第１の光学要素上で第１の波長を有する放射線の低い強度の領域（影）が存在する。

図３ｂは、格子３６０の発展実施形態を示している。第２の波長に適合された格子間隔を有する格子支柱３６１に加えて、この格子は、付加的な保持体３６３を有する。これらの保持体３６３は、フィルタ要素３５５の機械的安定性を強化するように機能する。従って、ここで、格子支柱は自己支持のものではなく、保持体３６３に接続される。照明光学ユニットの作動中には、保持体３６３もまた、光方向にフィルタ要素の下流に配置された第１の光学要素上での第１の波長を有する放射線の低い強度の領域を招く。従って、保持体３６３もまた、掩蔽作用を有する構成要素を形成する。

図３ｃは、本発明によるフィルタ要素の更に別の実施形態を示している。この実施形態において、スペクトルフィルタ効果は、第２の波長を有する放射線のうちの９０％の割合を吸収し、第１の波長を有する放射線のうちの少なくとも７０％の割合を透過させるフィルム３６５によって得られる。一例として、２００μｍの厚みを有するジルコニウムフィルムをフィルムとして使用することができる。図３ｃに記載の実施形態において、フィルタ要素の機械的安定性を強化するために、薄フィルムを安定化させる保持体３６３も設けられる。保持体は第１の波長を有する放射線に対して透過性を持たないので、これらの保持体３６３は、光方向にフィルタ要素の下流に配置された第１の光学要素上に第１の波長を有する放射線の低い強度の領域を招く。

図４ａは、第１の反射ファセット要素４０９を有する第１の光学要素４０７の平面図を示している。更に、第１の波長を有する放射線におけるいくつかの低い強度の領域を示している。領域４６７は、光源ユニット内の掩蔽作用を有する構成要素の結果として出現する。一例として、この構成要素は、図１ａに示す液滴発生器４９である。しかし、第１の反射ファセット要素４０９は、その光学面が低い強度の領域４６７内に収まらないように配置される。その結果、第１の光学要素４０７の光学的使用面４４１内の各点は、低い強度の領域４６７の外側に位置するので、この低い強度の領域は、像平面内の照明の品質に対していずれの効果も持たない。しかし、これは、低い強度の領域４６９及び４７１には当て嵌まらない。これらの２つの領域は、図３ｂに記載の実施形態におけるフィルタ要素を使用する結果として出現する。図３ｂに示す格子支柱３６１は、低い強度の領域４６９を招き、図３ｂに示す保持体３６３は、低い強度の領域４７１を招く。領域４６９は、結像格子定数ｇ’を有する格子構造を有する。正確な位置に基づいて、この結像格子定数ｇ’は、対応する結像スケールを用いて格子定数ｇから導出される。これらの領域の間の小さい距離の結果として、第１の反射ファセット要素を第１の光学要素４０７の光学的使用面が領域４６９及び４７１の外側に位置するように配置するのは不可能であることが分る。従って、フィルタ要素の結果として、全ての第１の反射ファセット要素４０９上に第１の波長を有する放射線の強度変動が存在する。図１ａに関連して上述したように、第１の反射ファセット要素４０９は、その後の光学ユニットを用いて物体視野に結像されるので、利用されるフィルタ要素の結果として、物体視野内にも第１の波長を有する放射線の強度変動が存在する。リソグラフィ工程に対するこれらの強度変動の効果を低減するために、フィルタ要素は、第１の光学要素４０７上に第１の波長を有する放射線の低い強度を有する異なる領域をもたらすように具現化される。それに伴って図４ｂは、フィルタ要素が、中心軸の回りに角度φだけ回転されることによって第１の位置から第２の位置にシフトされた後の低い強度の領域４６７、４６９、及び４７１を有する第１の光学要素４０７の平面図を示している。ここで、中心軸は、フィルタ要素の面に対して垂直である。中心軸の回りの角度φの回転の結果として、低い強度の領域４６９及び４７１も、図４ａの図と比較して角度φだけ回転される。従って、第１の光学要素４０９の光学的使用面上の全ての点に対して、当該点が低い強度の領域内に位置しないような少なくとも１つの回転角φ、すなわち、フィルタ要素の１つの位置が存在する。その結果、フィルタ要素を中心軸の回りに十分な回転速度で回転させることにより、第１の光学要素上の強度変動、従って、同じく物体視野上の強度変動を露光時間にわたって平均した場合にフィルタ要素の静的配列の場合におけるものよりも有意に小さくすることを可能にすることができる。代替的に、ある角度１つの方向に回転移動を行い、続いてそれに反対の回転方向の回転移動を行うことができる。機械的な観点からは、この回転は、冷却剤を用いて能動的な冷却を実施することを容易にする。

リソグラフィ工程中の一般的な露光時間は、約ｔ＝１０ｍｓを要する。領域４６９の構造が、結像格子定数ｇ’の１０倍のオフセットＶだけ変位した場合には、第１の光学要素上の強度変動の良好な不鮮明化(smearing)がある。回転の場合には、オフセットＶは、回転の中心からの距離に比例して次式のように増大する。
Ｖ＝β・ｒ・ｔ
ここで、βは回転の角速度を表し、ｒは回転中心からの距離を表している。従って、回転中心の最も近くに位置する第１のファセット要素の場所にあり、従って、最も小さいｒ値を取る領域４６９は、最も小さいオフセットＶを受ける。第１の光学要素の一般的な設計の場合には、この間隔はｒ＝１０ｍｍである。一般的な結像格子定数は約ｇ’＝１５．９μｍである。これは、ｇ＝１０．６μｍ／２の格子定数に３という結像スケールを乗算することから導出される。

これは、約１１ｓにおける１回転に対応する。例えば、保持支柱において現実的なｇ’＝３ｍｍの結像格子定数の場合には、毎秒約１６回転が発生する。

図５ａ、５ｂ、及び５ｃは、フィルタ要素の好ましい機械的な実施形態の様々な図を示している。図５ａは、光方向のフィルタ要素５５５の平面図を示している。ここで、中心軸は、フィルタ要素と交点５７３で交わる。この実施形態において、中心軸は、フィルタ要素と垂直に配置され、実質的にフィルタ要素の場所における平均光方向の方向に延びている。フィルタ要素は、中心軸に対して半径方向に延びる様々な保持体５６３を含む。機械的安定化に加えて、更に保持体は、フィルタ要素を冷却するための熱伝導体として具現化される。この目的のために、保持体は、例えば、高い熱伝導を有する適切な材料で作られるか、又はそうでなければ熱輸送のための液体で満たされた中空支柱として具現化される。更に、フィルタ要素は、同じくフィルタ要素の機械的安定化のためなどに機能し、更に吸収された熱を消散させるためなどに機能する外側リング５７５を含む。フィルタ要素５５５は、中央保持デバイス５７７に接続される。図５ｂは、同じフィルタ要素５５５を通る断面を示している。この図では、断面平面を中心軸５７９を含むように配置している。フィルタ要素は、フィルタ要素を交点５７３の場所で回転させるためのシャフト５８１に接続される。シャフトは、更に駆動ユニット５８０に接続される。この図では、シャフト５８１は、中心軸５７９に沿って延びている。ここで、シャフト５８１は、フィルタ要素を冷却するために冷却剤を誘導し通すことができる中空体として具現化される。シャフトを通る中心軸に対して垂直である図５ｃに示す断面は、一方のチャンバを通じて冷却剤をフィルタ要素に向けることができ、かつ他方のチャンバを通じて冷却剤をフィルタ要素から向けることができるようにシャフトが２つのチャンバ５８３を含むことを示している。この目的のために、チャンバは、交点５７３の領域内で相互接続される（図５ｂに示す）。

図６ａは、別の実施形態における同じフィルタ要素６５５を通る断面を示している。この図では、断面平面を中心軸６７９を含むように配置している。図５ｂに記載の実施形態とは対照的に、この場合のシャフト６８１は、内側中空円筒６８５と外側中空円筒６８７とを含む。シャフトを冷却し、従って、同じくフィルタ要素を冷却するために、冷却剤は、シャフト内で、これらの２つの中空円筒を通じてもたらされる。図６ｂは、シャフトを通って中心軸と垂直に延びる断面を示している。

図７ａ及び図７ｂは、本発明によるフィルタ要素の更に別の実施形態の様々な図を示している。図７ａは、フィルタ要素７５５の光方向の平面図を示している。図５ａに図示の実施形態とは対照的に、フィルタ要素７５５の円周上、すなわち、外側リング７７５上には、パドル７８９が配置される。図７ｂに示すガスアクチュエータ７９１と共に、これらのパドル７８９は、フィルタ要素を中心軸７７９の回りに回転させるための駆動ユニットとして機能する。従って、フィルタ要素を回転させるための駆動ユニットは、フィルタ要素の円周上に係合する。図７ｂは、図７ａに記載のフィルタ要素７５５を通る断面を示している。この図では、断面平面を中心軸７７９を含むように配置している。図７ｂは、円周上に配置されたパドル７８９も示している。更に、パドルに向けられるガス流を発生させるガスアクチュエータ７９１を示している。これが、トルクがフィルタ要素上に伝達される方法、従って、フィルタ要素が中心軸７７９の回りを回転する方法である。パドル及びアクチュエータは、好ましくは、密封チャンバ７９３に配置される。フィルタ要素７５５、更に照明光学ユニット全体も同じく真空中に置かれ、これは、そうでなければ５〜１５ｎｍ範囲の放射線が残りのガスによって吸収されることになるからである。真空を維持し、同時にガスアクチュエータの機能を保証するために、密封チャンバ７９３が使用される。

図７ｂと類似の図において、図７ｃは、フィルタ要素を回転させるための駆動ユニットが円周上に係合する更に別の実施形態を示している。この実施形態において、パドル７８９の代わりに永久磁石７９０が外側リング７７５上に配置される。外側リングに隣接して少なくとも１つの電磁石７９２がある。電気モータ７９２は、交替する極性によって作動され、従って、駆動力が、永久磁石７９０を通じてフィルタ要素に伝達される。それによって図７ｂに示す空気圧ドライバの場合と全く同様に、機械ドライバからフィルタ要素に振動が伝達されるのを回避することが可能になる。更に、フィルタ要素は堅固に接続されず、従って、自由に振動し、加熱された場合に膨張することができる。この更に別の利点は、フィルタ要素に対して作用する拘束力が回避又は低減される点である。

図８は、ビーム経路内の図５ａに記載のフィルタ要素を示している。フィルタ要素８５５上で２つの照明領域８９５及び８９６が照明される。非隣接領域８９５及び８９６へのそのような再分割は、光源ユニットが、掩蔽作用を有する付加的な構成要素を有する場合に出現する。ここで、この構成要素は、例えば、図１ａに示す液滴発生器４９又はそうでなければ放射線を遮蔽する他の機械構成要素とすることができる。全体として可能な限り僅かな放射線しか掩蔽しないように、保持デバイス８７７が照明されないように配置される。従って、いずれの付加的な放射線も保持デバイス８７７によって遮蔽されない。更に、図８は、中心軸がフィルタ要素と交わる交点８７３が、光源ユニットによって照明される全ての領域８９５及び８９６の凸包絡線８９９内に位置することを示している。その結果、交点８７３は、照明領域８９５及び８９６に隣接して位置せず、これらの間に位置する。その結果、フィルタ要素が中心軸の回りに回転される場合に、特に小型の設計が得られる。

Claims

第２の波長を有する放射線を抑制するためのフィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）を含み、該フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）が、掩蔽作用を有する少なくとも１つの構成要素（３６０，３６１，３６３，５６３，７６３，８６３）を含み、従って、該掩蔽作用を有する該構成要素（３６１，３６３，５６３，７６３，８６３）の結果として、照明光学ユニットの作動中に照明光学ユニットの光方向に該フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）の下流に配置された第１の光学要素（７，２０７，４０７）上に第１の波長を有する放射線の低い強度を有する少なくとも１つの領域（４６９，４７１）が存在する、第１の波長を有する放射線を用いて物体視野（２１，２２１）を照明するための照明光学ユニット（３，２０３）であって、
前記フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）が、低い強度を有する異なる領域（４６９，４７１）をもたらす複数の位置を取ることができ、
前記第１の光学要素（７，２０７，４０７）の光学的使用面（４１，４４１）上の各点に対して、該点が低い強度の領域（４６９，４７１）に位置しないような少なくとも１つの位置が存在する、
ことを特徴とする照明光学ユニット。
前記フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）は、伝導性材料で作られた周期的格子（３６０）として具現化され、該格子周期は、前記第２の波長を有する放射線が吸収されるように選択される、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明光学ユニット。
前記掩蔽作用を有する前記構成要素（３６０）は、前記格子（３６０）に対応する、
ことを特徴とする請求項２に記載の照明光学ユニット。
前記フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）は、５００ｎｍよりも小さい厚みを有するフィルム（３６５）を含み、該フィルムの材料及び厚みが、該フィルム（３６５）が前記第２の波長を有する前記放射線のうちの少なくとも９０％の割合を吸収し、かつ前記第１の波長を有する前記放射線のうちの少なくとも７０％の割合を透過させるように具現化される、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明光学ユニット。
前記掩蔽作用を有する前記構成要素（３６０，３６１，３６３，５６３，７６３，８６３）は、前記フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）の機械的安定性を強化するための保持体（３６３，５６３，７６３，８６３）を含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明光学ユニット。
前記保持体（３６３，５６３，７６３，８６３）は、前記フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）を冷却するために熱伝導体として具現化される、
ことを特徴とする請求項５に記載の照明光学ユニット。
前記保持体（３６３，５６３，７６３，８６３）は、熱輸送のために液体で満たされた中空支柱として具現化される、
ことを特徴とする請求項６に記載の照明光学ユニット。
前記フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）は、中心軸（５７９，６７９，７７９）に関して回転されることによって第１の位置から第２の位置内にシフトさせることができる、
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の照明光学ユニット。
前記フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）は、前記フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）を回転させるためのシャフト（５８１，６８１，７８１）に接続され、該シャフト（５８１，６８１，７８１）は、前記中心軸（５７９，６７９，７７９）に沿って延びる、
ことを特徴とする請求項８に記載の照明光学ユニット。
前記フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）を前記中心軸（５７９，６７９，７７９）に関して回転させるための駆動ユニット（５８０，６８０，７８０）が、該フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）の円周上に係合する、
ことを特徴とする請求項８から請求項９のいずれか１項に記載の照明光学ユニット。
パドル（７８９）が、前記フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）の前記円周上に配置され、前記駆動ユニット（７８０）は、該パドル（７８９）に向けられるガス流を生成するガスアクチュエータ（７９１）を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の照明光学ユニット。
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の照明光学ユニット、
を含むことを特徴とする照明系。
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ユニットを含む照明系であって、
光源ユニット（４３，２４３）、
を含み、
中心軸が、フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）と交点で交わり、
前記交点（８７３）は、第１及び第２の波長を有する放射線を備えた前記光源ユニット（４３，２４３）によって照明される前記フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）上の全ての領域（８９５，８９６）の凸包絡線（８９９）内に位置する、
ことを特徴とする照明系。
請求項１２から請求項１３のいずれか１項に記載の照明系、
を含むことを特徴とするマイクロリソグラフィ投影露光装置。
請求項１４に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置を作動させる方法であって、
少なくとも、構造担持マスク上の点が物体視野（２１，２２１）を通して移動させられる間の第２の期間よりも短い第１の期間内にフィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）を第１の位置から第２の位置内に移動する段階、
を含むことを特徴とする方法。
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ユニットを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置を作動させる方法であって、
少なくとも、フィルタ要素（５５，２５５，２５５ａ，３５５，５５５，６５５，７５５，８５５）を毎秒５回転よりも大きい速度で中心軸（５７９，６７９，７７９）に関して回転させる段階、
を含むことを特徴とする方法。