JP4700697B2 - 非対称瞳照射を補償するフィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、照射システムの非対称瞳照射を補償するフィルタ装置に関し、具体的には、リソグラフィシステムに対応した照射システム用のフィルタ装置に関する。

マイクロエレクトロニクス又はマイクロメカニクス部品を製造するためのリソグラフィシステム用照射システムには高い需要がある。これは、ウェーハステッパとして機能するシステム及びウェーハスキャナとして機能するシステムのどちらも同様である。かかる照射システムは、照射システムのフィールド面で、対象物、通常はマスクを均等に照射する必要がある。このような条件に加えて、フィールド面における照射の角度分布の条件を満たす必要もあり、これは部分的に、照射システムの射出瞳の照射にも関連する。リソグラフィシステムでは、照射システムの射出瞳が下流に位置する投影対物光学系の入射瞳と一致する。このため、投影対物光学系へ最大限の量の光を導入し、投影システムの結像面におけるテレセン度の要件を満たし、可能な限り均等にマスク構造体の結像を行えるように、射出瞳の照射特性を調整して構成する必要がある。

フィールド面における像の照射を均等にするために、棒状の光インテグレータを用いた照射システムが知られている。動作波長に応じて、かかる棒状の光インテグレータの材料が調整される。これは、例えば石英ガラス又はフッ化カルシウムのような結晶性物質から構成できる。かかる棒状光インテグレータの効果については、例えば米国特許第５，６７５，４０１号、米国特許出願第２００４／０１２７６６号、欧州特許第ＥＰ０８６７７７２号、米国特許第６，２３６，４４９号又は欧州特許出第ＥＰ０７４７７７２号に開示されている。これにより、この棒状光インテグレータ内の複数の光の全反射を結合して、完全に混合された照射光がその外面に得られる。全反射は、当該棒体の被覆物表面に残った粗さのため、損失が完全にないわけではない。

棒状光インテグレータを用いた場合、矩形断面のため、スキャナの射出瞳の照射に、望ましくない非対称性が生じる。主に矩形の短い方の側に平行に進む光線は、より多く反射するため、大幅な減衰が発生する。この非対称性は、楕円形の瞳形状のエネルギーとなるため、以下に楕円度（ｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ）と呼ぶ。非対称な照射を回避するため、その側面における反射回数及びこれに伴う全反射損失を、所定の光エネルギーの分布がガラス棒の出力端面に角度間隔で生じるように設定した、幅と高さの縦横比を有する棒状光インテグレータが、米国特許第６，７３３，１６５号に開示されている。しかしながら、米国特許第６，７３３，１６５号に開示された方法には楕円の非対称性しか補正することができないという欠点がある。

さらに、調整可能な対称瞳フィルタが知られている。例えば、米国特許第６，５３５，２７４号には、少なくとも２つの対称フィルタ素子を互いに回転して調整可能な、瞳照射をフィルタ処理する対称強度フィルタを実現したフィルタ装置を開示している。米国特許第６，５３５，２７４号に開示された瞳フィルタは、投影露光システムを構成する照射システムの瞳面の領域においてそれぞれ透過率を設定することにより物体面における照射角の分布の楕円度を生成又は補正している。しかしながら、複雑な非対称性の補正は不可能である。

米国特許第６，６３６，３６７号には、瞳面の領域に配置される瞳フィルタの運動を制御して照射の角度の分布を変化する照射システムが開示されている。この瞳フィルタは、回転軸を中心として非回転対称性の透過分布を有する回転可能な素子として構成される。したがって、インテグレータとして棒を組み合わせても楕円度の設定ができる。

米国特許出願第ＵＳ２００３／００７６６７９号には、光源から構造を有するマスク（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ−ｂｅａｒｉｎｇ ｍａｓｋ）が配置される面までの光路に少なくとも１つの回折格子を設けた照射システムが開示されている。この回折格子は、光軸に対して種々の角度で光を反射するために用いられる。

さらに、例えば、米国特許第５，７３１，５７７号、米国特許第５，４６１，４５６号、米国特許第６，３３３，７７７号又は欧州特許第ＥＰ０８４９６３７号に、光源から構造を有するマスクが配置される面までの光路に光インテグレータを設けた照射システムが開示された。

米国特許第５，７３１，５７７号、米国特許第５，４６１，４５６号、米国特許第６，３３３，７７７号又は欧州特許第ＥＰ０８４９６３７号に開示された光インテグレータは、ファセット処理された素子を有する。

さらに、フィールド面におけるフィールドの照射の均等性を向上させるためのフィルタ、即ち、当該照射システムの瞳面よりもフィールド面の近傍に位置したフィルタ装置が知られている。欧州特許第ＥＰ１２９１７２１号には、ラメラ状素子の向きが当該フィールド面の周囲環境においてほぼ設定可能で、これによって光路の局部遮光効果が得られるフィールドフィルタが開示されている。しかしながら、このフィルタは、当該フィールド面の照射の角度スペクトル、及びこれに伴う照射システムの射出瞳の照射の強度に関する非対称性を補正できない。

このように従来知られる全てのフィルタ素子は、瞳の特定の非対称性又は非対称な収差の補正、例えば、楕円形の非対称性の補正に限定されるという欠点があった。従来の瞳フィルタは、複雑な瞳照射の非対称性又は非対称な収差の補正には適していない。

本発明の第１の態様は、上述の問題を解決し、射出瞳又は射出瞳と共役の瞳の照射光の非対称性を補正する瞳フィルタを提供することを目的とする。これは特に、射出瞳の放射で楕円形部だけでなく非対称性が発生する照射瞳に関する。

本発明によると、射出瞳と対応するフィルタ装置は、それぞれが、光源からレチクルなどの構造を有するマスクが配置された面まで照射システムを通過して進む投影光線束の光路に向かってほぼ半径方向に突出し、陰影効果をもたらす、複数のフィルタ素子を備える。個々のフィルタ素子を調整することによって、光線の光路における遮光効果、即ち、陰影の度合いを設定できる。

フィルタ素子は、クラウン状に配置する、即ち、光路の外周部から光路の中心に向かう方向に導入することが好ましい。陰影効果は、光路におけるフィルタ素子の半径方向の挿入深さを設定するか、或いは、光路に非対称に形成されたフィルタ素子の向きの調整によって得られる。

更に好ましくは、フィルタ装置は、瞳の大きさに影響を与えないため、射出瞳の照射のσ値にも影響を与えない。これはフィルタ素子の寸法及び配置密度を、光路の外周部の領域において、各フィルタ素子の陰影幅の最大値が２つのフィルタ素子の間の距離の僅か１％から５％となるように選択して実現される。フィルタ素子は棒状の構成、即ち、横方向の寸法が通常、半径の寸法、即ち、光路に挿入する方向の寸法に対して小さい構成である。他方、フィルタ素子の好ましい寸法は、各フィルタ素子が特定の局部領域の瞳照射に影響を与えるように選択する必要がある。局部領域とは、瞳表面のパーセント数をいう。照射システムにおける射出瞳の非対称性の補正を最大限に可能にするためには、２０を上回るフィルタ素子を備えたフィルタ装置を使用することが好ましい。

光路に対する半径方向の挿入の深さを設定することによって、フィルタ素子の局部的な陰影効果を決定するという上述の方法の他に、代替として、或いは追加的にフィルタ素子を非対称、例えば、薄板の形状に構成し、入射角度、即ち、光路内のフィルタ素子の向きを制御してもよい。特に好ましい実施の形態では、フィルタ素子を、三角形の薄いパドルとして構成する。フィルタは２つの正反対の位置に向けることができる。一方の位置では、光路の光線は、三角形パドルの狭い方の側面にのみ入射する。この場合、フィルタ素子による遮光効果は最小となるため、投じられる陰影もまた最小となる。他方の位置では、パドルは光路を完全に覆うように回転できるため、投じられる陰影は最大となる。好ましい実施の形態では、鋭角を挟んだ先細の三角形の形状を用いて、光路の中心方向におけるフィルタ素子による遮光効果を首尾良く減少する。投じられる陰影については、フィルタ素子の向きの調整と共に、半径方向の挿入の深さの調整を組み合わせて設定できる。

外形上の構成として、フィルタ素子を、少なくとも一部の領域において部分的に透明に構成する、或いは支持されてない網状構造として構成できる。各フィルタ素子の幾何学的構成は、半径方向の挿入深さ及びその向きを設定することによって局部陰影の効果を可能な限り個別に調整できる自由度が与えられるようになっている。所望の設定及び向きを調整する作動部については、当業者には任意に選択可能である。例えば、ステッパモータ、圧電素子、スリップスティック装置によって実現できる。更に、有限な数の作動部によって位置が不連続となる効果を補正するため、回転可能に構成できる。

好ましい実施の形態において、フィルタ装置は、照射システムにおいて射出瞳又は射出瞳と共役な瞳の周囲環境において、フィルタ素子により投じられる瞳面の陰影の少なくとも一部が部分陰影の効果を有するように配置される。このようにして、可能な限り正確な方法で、瞳の大きさなど他の瞳パラメータに与える影響をごく僅かにして、瞳照射の非対称な特性に所望の影響を与えられる。フィルタ装置の瞳面に対する距離の最大値は、フィルタ素子の部分陰影が光路の周囲領域において隣接するフィルタ素子の部分陰影の中心に到達するまでとする。このため、距離の最大値は、瞳照射における所定の角度分布による影響を受けることになる。

所定のしきい値を越えて長く距離を選択すると、個別のフィルタ素子と関連付けできる部分陰影領域は、次のフィルタ素子の部分陰影領域に到達し、これによって、非対称性の補正は一層困難になる。本出願では、光路方向への範囲Δｚとは、個別のフィルタ素子の部分陰影が光路の周囲領域において最大で半分重なり合う条件を満たす範囲に瞳に近接していることを意味する。範囲Δｚ内にある場合、フィルタ素子は瞳に近接している。

範囲Δｚの一方の限界値は瞳面自体によって予め画定され、他方の限界値は距離ΔｚＭＡＸによって画定される。距離ΔｚＭＡＸとは、それぞれのフィルタ素子の部分陰影が光路の周囲領域において僅かに互いに接触し合う瞳面からの距離である。

個々のフィルタ素子の部分陰影は、陰影を投じることによって生成される。投じられた陰影とは、本明細書において、瞳フィルタの直後に配置される面に発生する陰影を意味する。

本発明の第２の態様では、照射システム用のフィルタ装置が、照射システムの照射光路の様々な位置に導入可能な少なくとも１つのフィルタ素子を備え、フィルタ素子が、強度値を測定するセンサを有する。センサは、フィルタ素子に沿った照射光路の強度値を位置分解して測定する。フィルタ素子が照射特性（即ち、照射システムのフィールド面の照射）に与える影響は、測定したフィルタ素子の強度値から取得できる。本発明のフィルタ素子の支援によって、照射の照射特性として照射の楕円度、テレセン度及び透過性を測定できる。

測定した強度を制御装置に読み込み、例えば、フィールド面又は瞳面において達成すべき照射の設定点の値と比較できる。これら設定点の値から、当該フィールド面及び／又は瞳面における照射を達成するためのフィルタ素子の設定点の位置が導かれる。フィルタ素子を備えたフィルタ装置を瞳フィルタとして用いる場合、かかる更なる発展的な実施の形態では、フィルタ素子の総合的な較正が回避される。フィルタ装置の構成は、照射モード、特にフィールド面及び／又は瞳面において特定の照射を実現するフィルタ素子の位置に極めて強く依存するため、かかる較正は必要である。例えば、環状、又は四極性照射等の照射の種類を照射モードと呼ぶ。更に、補正システムの導入後、或いはクライアント側の場所で交換を行った場合であっても、納品時に測定した作動位置の有効性を依然として有効に保つため、フィルタ装置を照射システムに対して正確に調整することは不要となる。

好ましくは、強度値を測定するセンサを、電力センサ、例えば、フォトダイオードセンサとして構成する。センサは、好ましくは、棒状の形状に構成したフィルタ素子の端部に配置できる。

好ましくは、センサは制御装置と接続し、センサと制御装置の間を接続する電線又は無線を介して信号を送受信できるようになっている。

上述のようにセンサを棒状フィルタ素子の端部に設けた場合、棒状フィルタ素子を照射光路に挿入することによって吸収される光強度は、棒状のフィルタ素子が被照射領域外部の所定の位置から同位置にほぼ連続して移動する際に測定された測定値とセンサの位置に応じて測定された強度を積分して求められる。

次に、更なる発展的な実施の形態では、棒状フィルタ素子は、略点状のエネルギーセンサ、例えば、フォトダイオードセンサのライン又はＣＣＤラインによって完全に覆うことができる。本実施の形態は、フィルタ素子が照射光路に移動する際に棒状フィルタ素子の位置に依存した吸収強度を測定できるという利点を有する。

センサを棒状部の端部に取り付けただけの棒状フィルタ素子を続けて挿入する必要はなくなる。

エネルギーセンサは、フィルタ素子の正確な位置を測定するためのみに必要とされるので、常時同一照射モードで放射する場合にはセンサを守るため、更に展開した実施の形態においては、フィルタ素子を、測定を実行した後は、フィルタを１８０°回転して、センサがフィルタ素子の陰影に位置するようにして、センサを破損しないように保護する。

上述のように、更なる発展的な実施の形態において、フィルタ素子、特に棒状フィルタ素子にセンサを設けた場合、フィルタ素子によって吸収される光の割合を、自由に選択した、しかし、フィルタ素子に沿って固定した座標系で位置分解して測定できる。この情報に基づいて、設定した照射モードにおけるフィルタ素子の設定点の位置の算出を行い、フィールド照射光及び／又は瞳照射光を所望の状態に補正できる。フィールド補正の場合、個別のフィルタ素子をフィールドの光分布に移動して、強度の走査積分値を補正する。

センサをフィルタ素子に取り付けることによって、更に、瞳の端部を決定し、その端部でセンサから被照射領域への移行を測定できる。

これによって、照射システムに対して補正部を極めて正確に調整できる。

図１に、参照番号１によりその全体が指し示されたマイクロリソグラフィ用投影露光システムを示す。この投影露光システムは、レチクル２の構造をウェーハ３の表面へ透過するために用いられる。投影露光システム１の光源は、例えば波長１９３．３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザなどのＵＶレーザ４である。これにより放射される照射光線束は先ず、照射光学部品６に入射する。図示を明瞭にするため、照射光線束５の光路をＵＶレーザ４と照射光学部品６との間にのみ示す。照射光学部品６は、単にブロックの形で図１に概略的に示したが、照射光線束５を均質化するための、ズーム対物光学系、回折光学素子又は光インテグレータなどの複数の光学モジュールを含むことができる。

照射光学部品６を通過する際、照射光線束５は、瞳面１３内、または瞳面１３近接に設けられたフィルタ装置を通過する。以後、このフィルタ装置を瞳フィルタ７と呼ぶ。本発明に従って構成されたこの瞳フィルタについて詳細に説明する。本実施の形態では、瞳フィルタ７は、瞳面１３の前に配置される。瞳フィルタ７の位置を、以後、フィルタ面とも呼ぶ。照射光線束５は、その後にレチクル２を照射する。レチクル２の構造は、投影光学部品８の補助によってウェーハ３表面へ投影される。投影光学部品８は、複数のレンズ及び／又は鏡によって構成できる。

投影光のうち、レチクル２上の中央オブジェクトポイントを通過し投影光学部品８によって導かれる光線束を、参照番号９によって図１に示す。投影光線の進む光路を明瞭にするため、反対方向、即ち、照射光学部品６に向かいその内部に入る方向に少し延長している。レチクル２は、破線により図１に示される投影光学部品８の物体面１０に配置する。ウェーハ３は、これも破線により示される投影光学部品８の結像面１１内に配置する。投影光学部品８の瞳面１２も、図１に概略的に示す。瞳面１２は、照射光学部品６内の瞳面１３に対して共役な関係になっている。瞳面１２はまた、投影光学部品８の入射瞳とも呼ばれる。

投影露光システム１の光軸は、図１において参照番号１４を付し、破線により示す。部分的に透明な光学プレート４０を、図示の投影露光システムでは、ＵＶレーザ４と照射光学部品６との間の光路に設ける。このプレートは、照射光線束５を僅かに反射するが、照射光線束５の殆ど（大抵は９９％を超える）を透過する。光学プレート４０を透過する照射光線束５の光路については、重要でないため、僅かしか示していない。

破線により示される光学プレート４０によって反射された照射光線束５の反射成分は、投影光学部品１５によって２次元ＣＣＤアレイ１６上へ投影される。このＣＣＤアレイは、鎖線により示される信号線１７を介して制御装置１８と接続している。制御装置１８は、これも鎖線により示される信号線１９を介して駆動装置２０を制御する。駆動装置２０は、これも鎖線により示される駆動接続部２１を介して瞳フィルタ７又は当該瞳フィルタの個々の素子を駆動して、非対称補正を行う。

物体面１０における投影束９の照射強度及び照射角の分布を測定するＣＣＤアレイ１６の代わりに、又はＣＣＤアレイ１６に追加して用いることができる検出装置３０は、図１において、投影光線の光路の外側の非動作位置に示される。検出装置３０は、レチクル２を移動した後（二重矢印３１により図示されるように）、駆動装置（図示せず）によって当該光学部品の光路内へ、通常はレチクルを照射する投影束（例えば、投影束９）を検出装置３０内部に取り込む入口開口部３２が物体面１０に対向し、光軸１４に垂直となるように移動可能である。

検出装置３０は、可撓性のある信号線３３を介して制御装置３４と接続している。制御装置３４は、他方では、鎖線により示される信号線３５によって制御装置１８と接続している。

本発明の他の代替の実施の形態においては、ウェーハも配置される投影光学部品８の結像面１１における照射強度を測定する検出装置３４を設けることもできる。

図２ないし図７を参照して、非対称性補正のための瞳フィルタ７として使用可能な実施の形態のフィルタ装置の構成について説明する。

図２に、第１の実施の形態のフィルタ装置である瞳フィルタ１００を示す。瞳フィルタ装置１００は、個別に調整可能な複数のフィルタ素子を有する。本実施の形態のフィルタ装置は、射出瞳又は射出瞳と共役な瞳近傍に配置するのが好ましい。個々のフィルタ素子は、外側から光路に挿入するのが好ましい。本実施の形態では、フィルタ素子１０３は各々、棒状に構成されている。フィルタ素子１０３の放射方向に対して直角なアジマス方向における寸法は、半径方向の伸長寸法よりも明らかに短い。

図２の瞳フィルタ１００に、半径方向Ｒ及びアジマス方向φを示す。

本発明の第１の実施の形態において、フィルタ素子１０３は、必要とする非対称性の補正に応じて、フィルタ装置１００の外周１０４から光路の光軸ＨＡに向かう方向に挿入される。但し、図示の実施の形態では、フィルタ素子１０３を挿入する方向は、半径方向Ｒと一致する。さらに、フィルタ素子１０３の寸法ｄは、好ましくは、アジマス方向φにおいて隣接する２つの単独のフィルタ素子１０３．１，１０３．２の間の距離Ｄよりも小さく選択する。フィルタ装置１００の外周１０４領域における距離を、２つのフィルタ素子１０３．１，１０３．２間の距離Ｄとみなす。横方向の距離ｄは、フィルタ素子相互の距離Ｄの１％から５％であり、特に好ましくは、第１のフィルタ素子１０３．１と隣接する第２のフィルタ素子１０３．２との距離Ｄを１００ｍｍとした時、個々のフィルタ素子１０３．１，１０３．２の幅ｄは１ｍｍないし５ｍｍである。このような寸法設定を選択すると、フィルタ装置のフィルタ素子１０３．１，１０３．２の個別の設定によって、瞳サイズそのものに影響を及ぼすことなく、所望とする局部的強度調整による瞳照射の非対称性補正が可能となる。

図２に示す本発明の実施の形態では、それぞれの個別のフィルタ素子１０３をフィルタ装置内へ半径方向Ｒに異なるが、相応の程度に挿入できるようにして、瞳照射を補正又は設定する。それぞれ個別に半径方向の挿入の深さを設定できるように、各フィルタ素子１０３はそれぞれの作動部１１３と対応している。この作動部１１３を用いて、各フィルタ素子の光路に対する半径方向Ｒの挿入の深さＴを個別に設定できる。図４に、個別の棒状フィルタ素子１０３を、直線移動、即ち、フィルタ素子１００の半径方向Ｒに変位移動する駆動部を有する作動部１１３と連結した状態で示す。本発明の実施の形態において、半径方向に移動するための作動部を有するフィルタ素子を当該複数のフィルタ素子の一部のみとし、その他のフィルタ素子は固定して構成できることをも明らかである。

図２に示すフィルタ装置１００において、鎖線１３２は最大深さＴＭＡＸを示す。個々のフィルタ素子１０３は、このＴＭＡＸで示す深さまで、フィルタ装置１００、特に瞳フィルタの中心Ｍに向かって半径方向に移動可能である。

図２に示すように、当該最大深さをＴＭＡＸとして、フィルタ素子１０３が本実施の形態に示す光路の光軸ＨＡにほぼ達する距離を選択する。個々のフィルタ素子１０３は、フィルタ装置１００内へ最大深さＴＭＡＸにまで移動したときに他と重なることのない、或いは触れることのないことが好ましい。最大限設定可能な陰影は、最大深さＴＭＡＸによってフィルタ素子１０３の各々について予め決定される。

図３に、図２に示す本発明のフィルタ装置が可能な設定を示す。図２と同様の構成要素には、同様の参照番号を付している。個々のフィルタ素子１０３は、フィルタ装置が配置された面を通過する照射光線束の断面１０６内へ、それぞれ異なるが相当程度突出することが示されている。図１に示すように、照射光線束は、光源から、構造を有するマスク（例えばレチクル）が配置される面へ進む際に当該照射システムを通過する。本実施例では、照射光線束が有する断面１０６を円形としているが、本発明はこれに限定されない。この円形断面は、円形周囲エッジ１０７を有する。

図３に、照射光線束の断面１０６を等高線１０９によって示す。等高線１０９の密度は、当該光線束の断面の光強度の変化の程度に相当する。ここに描かれた図において、光強度を示す等高線の間隔が狭いほど概して光強度の急激な減少が生じている。

円形照射光φの場合、半径方向Ｒに対する放物線状の断面が得られる。

棒状フィルタ素子を照射光に導入することによって、円弧方向において照射光がより大きく遮光され、これにより回転対称性の照射光が得られる。図３において光路の断面１０６として円形のものを示したが、これは例示に過ぎず、本発明を限定するものではなく、リソグラフィシステムにこれ以外のものも使用可能であることは明らかである。

図５に、本発明の更なる有利な実施の形態のフィルタ装置２００を示す。この場合、図２ないし図４に示すフィルタ装置とは異なり、フィルタ素子を半径方向に移動させることによって照射光線束の光路上に陰影を発生させてはいない。その代わり、照射光線束の光路におけるフィルタ素子の向きを制御することによって照射光線束の光路上に陰影を発生させてはいる。このため、フィルタ装置１００のフィルタ素子２０３．１，２０３．２及び２０３．３は、非対称に構成されている。非対称の構成とは、当該光路内へ突出するフィルタ素子２０３．１，２０３．２及び２０３．３の一部が、第１の方向２０２．１と垂直な第２の方向２０２．２と対比される、半径方向Ｒに垂直な第１の方向２０２．１に異なる延在部を有することと理解する。これを、フィルタ素子２０３．３によって示す。フィルタ素子２０３．３は、第１の方向２０２．１及び第２の方向２０２．２の双方を示す。図５に示すように、フィルタ素子は、薄板形状に構成可能である。特に、この薄板が三角形で鋭角を有する先細のテーパ状であることが好ましい。図５に示す個々のフィルタ素子２０３．１，２０３．２，２０３．３の設定は、フィルタ装置２００の中心点Ｍに向かってフィルタ素子各々を通って半径方向Ｒに延在する回転軸ＲＡ．１，ＲＡ．２，ＲＡ．３を中心として、それぞれのフィルタ素子を回転することによって行われる。図５に示すように、種々のフィルタ素子２０３．１，２０３．２，２０３．３は、それぞれ異なる方向を向いている。フィルタ素子２０３．１は狭い方の側面に投影露光束が入射するように示されており、これは第１のフィルタ素子２０３．１によって投じられる陰影が最小であることを意味する。第２のフィルタ素子２０３．２は、フィルタ素子２０３．１に対して、軸ＲＡ．２を中心として約４５°回転しており、この結果、フィルタ素子２０３．２によって瞳フィルタ後方の面に投じられる陰影が、フィルタ素子２０３．１によって投じられる陰影より大きくなっている。陰影を投じられるとは、本明細書において、瞳フィルタの直接後方に位置する面に陰影が発生することを意味する。第３のフィルタ素子２０３．３は、光路に対して９０°の角度になるまで完全に回転した状態で示されており、これによってフィルタ素子は放射光を最大限遮光し、局所的に最大限の陰影が投じられる。

図６に、図５に示す個別のフィルタ素子２０３の３次元視界を示す。

図６に示すフィルタ素子２０３は、長さＬが幅Ｂ及び厚さＤよりも格別に長い、三角形の形状である。本発明によると、本実施例の延在部はＸ方向で示す第１の方向の方が、Ｙ方向で示す第２の方向よりも大幅に長い。

図６に更に、部分回転軸ＲＡを示す。フィルタ素子２０３は当該軸を中心に回転して、瞳フィルタ後方の面に陰影を様々な投じることができる。図６に更に、瞳フィルタの中心Ｍと、本実施例の作動部として、フィルタ素子２０３を回転軸ＲＡを中心に動かす電気モータ２３１を示す。

光路内に放射状に挿入可能なフィルタ素子と、光路内の向きを制御可能なフィルタ素子との様々な組み合わせ、即ち、図２から図４を参照して説明した実施の形態と図５から図６を参照して説明した実施の形態を組み合わせた構成も可能である。更に、フィルタ素子を、図６に示す中実体（ｓｏｌｉｄ ｂｏｄｙ）として配置するだけでなく、全体的に、或いは特定領域の部位のみを部分的に透明に構成することも可能である。

図７に、かかるフィルタ素子を示す。図６と同様の構成要素には、同様の参照番号に１００を加えて付している。第１の領域３０５．２は、中実体として構成され、第２の領域３０５．１は、棒状体３０７とともに部分的に透明に構成される。

特に好ましくは、十分に微細な格子によって部分的な透明性を作ることである。図７に示す実施の形態のように、境界部に構造体が追加されることにより部分的に透明な効果が減少することを避けるため、自己支持型の格子が好ましい。

図８ａに、本発明の瞳フィルタ５５２を備えた、瞳照射の非対称性を補正する照射システムを示す。図８ａでは、照射システムを構成する個別の光学部品を図１より詳細に示しているが、照射システムは依然として非常に簡略化して示している。

参照番号５１０によって全体が示される照射装置は、例えば１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの紫外線スペクトル範囲の波長有する単色で強力に（但し完全ではない）コリメートされた光を発生するエキシマレーザとして構成される光源５１２を有する。この光源は、偏光された光を放射できる。

光源５１２により発せられた光は、ビーム拡大器５１４によって矩形でほぼ平行な束の光線に拡げられる。ビーム拡大器５１４は、例えば調整可能なミラー装置で構成してもよい。こうして拡げられた光は、その後、例えば欧州特許第ＥＰ０７４７７７２Ａ１号に開示されているように、２次元ラスタ構造を有する回折光学素子で構成可能な第１の光学ラスタ素子５１６を透過する。この第１の光学素子は、当該照射システムに、エタンデュ（ｅｔｅｎｄｕｅ）即ち、いわゆる光コンダクタンス値（ｌｉｇｈｔ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｖａｌｕｅ）を導入するために用いられる。このレーザビームは、回折光学素子の各位置で、例えば−３°乃至＋３°の間の所定の角度範囲で、回折される。回折光学素子の角度放射特性は、回折光学素子の回折面構造の設計によって、ズームアキシコン対物光学系の瞳面５５０に二極性又は四極性分布のような強度分布が設けられるように決定される。光源５１２から発せられた光は、発散分布を設定する上記第１の光学ラスタ素子５１６によって、円形、環状又は四極性の発散分布に変換される。偏光レーザなどの偏光光源を介在した照射が望まれる場合、当該レーザ光の偏光を解消するために減偏光子を用いることができる。かかる減偏光子は、例えば、複屈折材料によりなる第１のカメラウェッジと、第１のカメラウェッジにより導入される角度を補償する複屈折材料又は非複屈折材料によりなる第２のカメラウェッジとからなる。

第１の光学ラスタ素子５１６をズームアキシコン対物光学系５２０の物体面５１８に配置して、照射角の分布を変えて、これによって瞳の照射光を更に形成できるようにしている。このため、ズームアキシコン対物光学系５２０は、対をなすとともに相対的に移動可能な２枚のアキシコンレンズ５２２，５２４を備える。

アキシコンレンズ５２２，５２４は、２枚の円錐レンズを有することができる。これら２枚の円錐レンズを空気分離するように設定することによって、光エネルギーを外部領域へシフトできる。光のない孔又は領域が、当該瞳面における照射の光軸の中央付近（即ち、いわゆる環状部位）に作られる。

図８ａに示す照射システムは、ズームアキシコン対物光学系とアキシコンレンズ５２２，５２４との間に瞳面５５０を有し、この瞳面は瞳面５３０と共役で、かつ照射システム５１０の射出瞳５６０と共役の関係となる。本発明の瞳フィルタ５５２は、非対称性又は非対称な収差を補正するためにこの瞳面５５０内又は瞳面５５０近傍に配置される。非対称性又は非対称な収差を補正するための瞳フィルタは、当該システムに存在するもう１つの瞳面内又はその近傍に配置することもできる。本実施例では、瞳フィルタ５５２は、瞳面５５０まで距離Ｚの距離にある。距離Ｚは、範囲Δｚ内にあり、範囲Δｚの一方の限界値は瞳面５５０によって画定され、他方の限界値は距離ΔｚＭＡＸによって画定される。距離ΔｚＭＡＸとは、個々のフィルタ素子の部分陰影が光路の周囲領域において最大で半分重なる距離である。

図８ｂに、これをより詳細に示す。図８ａと同様の構成要素には、同様の参照番号を付している。光源（図示せず）によって射出され、第１の光学ラスタ素子５１６に入射する照射光線束５１３が明確に示されている。物体面５１８及び瞳面５５０が示されている。図８ｂに示される構成において、フィルタ装置（即ち、図３に参照番号１００を付して例示として示された本発明の瞳フィルタ５５２）は、面５５３に距離Δｚ＝ＺＭＡＸをおいて当該瞳面の前に配置されている。フィルタ装置５５２の配置位置を決定する瞳面５５０から離間可能な距離ＺＭＡＸは、フィルタ装置５５２のそれぞれのフィルタ素子１０３．１，１０３．２（図３）によって投じられる部分陰影５８０．１，５８０．２が瞳面５５０において最大で半分重なるように与えられる。光線束５８２．１及び５８２．２の周縁光線は、参照番号５８２．１．１，５８２．１．２，５８２．２．１，５８２．２．２で示す。

図８ｃに、面５５３における図８ａ及び図８ｂのフィルタ装置５５０と同様のフィルタ装置１００の上面図を示す。図３と同様の構成要素には、同様の参照番号を付している。個別のフィルタ素子１０３．１，１０３．２が示されている。この図にまた、照射光１０６．２の断面も示す。図８ｃに示す面５５３における照射光１０６．２は環状であり、縁部１０７．１及び１０７．２により限定される。

面５５３が瞳面５５０から距離Δｚ＝ＺＭＡＸ離間して配置される場合、図８ｃに示す照射光を用いると、図８ｄに示す照射光１０６．３が、瞳面５５０で断面として得られる。部分陰影の効果によって、瞳面における照射光１０６．３の強度分布が、フィルタ素子１０９．１，１０９．２の数に対応する数の極小部１９８．１，１９８．２及び極大部１９９．１，１９９．２となって、照射が平坦化されたことが明らかに認められる。図８ｃと同様の構成要素には、同様の参照番号を付している。ＺＭＡＸは、当該フィルタ装置のそれぞれのフィルタ素子によって投じられる部分陰影が当該瞳面において最大で半分重なるときの距離として定義される。

第２の対物光学系５２８は、図８ａに示す照射システムの光路で、ズームアキシコン対物光学系５２０の後方に配置され、第１の瞳面５５０を第２の瞳面５３０に投影する。第２の光学ラスタ素子５３２は、上記第２の瞳面５３０に配置される。第２の光学ラスタ素子５３２は、マイクロレンズアレイ又はハニカム状集光レンズ等の光学素子から構成してもよい。第２の光学ラスタ素子５３２を用いて第２の対物光学系５２８から入射する光の発散度を方向に応じて選択的に増大させ、例えば、フィールド面５３６に矩形照射光を得ることができる。フィルタ素子は、全てのフィールド点において均等に最大の効果を得るため、好ましくは、このようにフィールドを生成するラスタ素子の前に配置されるのが好ましい。

フィルタ装置を瞳面５５０内又は瞳面５５０近傍に配置する実施の形態の代替例として、本発明のフィルタ装置５５２は、第２の瞳面５３０内又は第２の瞳面５３０近傍、例えば、第２の対物光学系５２８と第２の瞳面５３０との間に配置できる。

図８ａにおいて、ラスタ素子５３２は、エタンデュ、即ち、いわゆる光コンダクタンス値を変える、照射装置５１０における最後の光学素子である。したがって、照射装置５１０による最大のエタンデュはラスタ素子５３２後方で得られる。第２の光学ラスタ素子５３２の後方で得られるこのエタンデュは、第１の光学ラスタ素子５１６と第２の光学ラスタ素子５３２との間のエタンデュの概ね１％から１０％に過ぎない。これは、第２の対物光学系５２８を通過する光が依然として比較的に強くコリメートさていることを意味する。したがって、第２の対物光学系５２８を非常に簡単で安価に構成できる。

光伝播方向で第２の光学ラスタ素子５３２後方に、第３の対物光学系５３４が配置され、そのフィールド面５３６には、調整可能なナイフエッジを備えた既知のマスク装置５３８が設けられている。マスク装置５３８は、投影光によってレチクル５４０上に貫通して投影される領域の形状を決定する。第４の対物光学系５４２は、当該ナイフエッジにより画定される領域をマスク面５４０に投影するために用いられる。

或いは、ビームを均質化するためにガラスロッド（図示せず）を、第３の対物光学系５３４とマスク装置５３８との間に挿入できる。

図８に、照射システム５１０全体の射出瞳を参照番号５６０で示す。この照射システムの全ての瞳面５３０，５５０は、射出瞳５６０に対する共役面である。照射システムの射出瞳５６０は、レチクル５４０を物体面５６２の感光性オブジェクト５６４上に投影する投影対物光学系５７０の入射瞳と一致する。

感光性オブジェクト５６４は、感光層で被覆した半導体ウェーハでもよい。

投影対物光学系として出願公開番号第ＤＥ１０１５１３０９号に記載の対物光学系を用いる。この出願は、参照により本願明細書に全体が包含される。

図９ａ乃至図９ｂに、図８ａに示す照射システムで瞳面５５０と共役な射出瞳５６０に生じる二極状の瞳照射の例を示す。図９ａは、本発明によるフィルタ素子によって補正を行う前の射出瞳５６０における非対称な瞳照射を示す。図９ｂは、当該光路内へ挿入されるフィルタ素子の位置を示しており、このフィルタ素子は、瞳面の前方に本発明に従った距離をおいて位置するため、部分陰影しか生じない。さらに、これにより奏される強度の局部的低下が示されており、その一部は射出瞳５６０における瞳照射の対称性をもたらしている。なお、図２ないし図７に示したように、個々に制御可能な１０個、好ましくは２０個、又はこれを上回る数のフィルタ素子を有するフィルタ装置が本発明においては好適であるので、ここで示したものは極めて簡単な例に過ぎないことに留意されたい。

瞳面内ではなく、その外部に、即ち、距離Δｚをおいて瞳面に近接してフィルタ装置を配置することは特に好ましい。この場合、部分陰影の効果が生じる。瞳面近傍に配置するだけなので、当該瞳の形状に対する影響は極めて少ない。他方、瞳の非対称性を補正するために必要な輝度補正は行われる。したがって、本発明によるフィルタ装置を瞳面に近接する配置は好ましい。また、フィルタ装置の全てのフィルタ素子が一つの面に設けないようにすることもできる。これは、個々のフィルタ素子が光線の伝播方向に対して相互に距離をおけることを意味する。この結果、指定したフィルタ素子を、所定の部分陰影領域に関連づけることができる。本発明のさらなる展開によれば、フィルタ素子を光線束の方向に個別に移動させて、各フィルタ素子に対応する個別の部分陰影を様々に調整できる。

図１０に、棒状フィルタ素子１００３．１，１００３．２，１００３．３，１００３．４，１００３．５，１００３．６，１００３．７，１００３．８にセンサを配置した本発明の実施の形態を示す。

棒状フィルタ素子１００３．１，１００３．２，１００３．３，１００３．４，１００３．５，１００３．６，１００３．７，１００３．８にはセンサが、それぞれの端部１００４．１，１００４．２，１００４．３，１００４．４，１００４．５，１００４．６，１００４．７，１００４．８に配置される。棒状フィルタ素子１００３．３には、その棒状フィルタ素子全体に、センサ１００５．３．１，１００５．３．２，１００５．３．３，１００５．３．４，１００５．３．５，１００５．３．６，１００５．３．７，１００５．３．８が設けられる。

センサ１００５．１，１００５．２，１００５．３．１，１００５．３．２，１００５．３．３，１００５．３．４，１００５．３．５，１００５．３．６，１００５．３．７，１００５．３．８，１００５．４，１００５．５，１００５．６，１００５．７，１００５．８は、フィルタ素子に沿った照射光路の強度値の測定を位置分解するように行う。フィルタ素子から測定される強度値によって、楕円度、テレセン度及び透過性といった照射特性に対するフィルタ素子の影響を導き出すことができる。

図１０に更に、パーソナルコンピュータとして構成され、この図示の例ではリード１０１２．１，１０１２．２によってセンサ１００５．１，１００５．８と接続した制御装置１０１０を示す。

センサ１００５．１，１００５．８により測定された強度値を、制御装置１０１０に読み込み、当該フィールド面又は瞳面において達成すべき照射の設定点の値と比較できる。これら設定点の値から、当該フィールド面及び／又は瞳面における照射を達成するためのフィルタ素子の設定点の位置が導かれる。そして、棒状フィルタ素子は、この測定値に基づいて、作動部（図１０には示されていない）によってそれぞれの設定点の位置に移動される。

好ましくは、センサ１００５．１，１００５．２，１００５．３．１，１００５．３．２，１００５．５．３，１００５．３．４，１００５．３．５，１００５．３．６，１００５．３．７，１００５．３．８，１００５．４，１００５．５，１００５．６，１００５．７，１００５．８は、強度値を測定する電力センサ例えばフォトダイオードセンサとして構成される。

第２の棒状フィルタ素子１００５．３では、この棒状フィルタ素子は略点状の電力センサによって完全に覆われる。センサ１００５．３．１，１００５．３．２，１００５．３．３，１００５．３．４，１００５．３．５，１００５．３．６，１００５．３．７，１００５．３．８は、フォトダイオードセンサのライン又はＣＣＤラインとして構成される。かかる構成は、照射光路内にフィルタ素子が移動することによって発生しうる棒状フィルタ素子の位置に応じた吸収強度を測定できるという利点を有する。

電力センサはフィルタ素子の正確な位置を測定するためにのみ必要とされるので、常時同一照射モードで放射する場合にはセンサを守るため、更に展開した実施の形態においては、フィルタ素子をその独自の軸を中心として回転できるようにして、測定を実行した後は、フィルタを１８０°回転して、センサがフィルタ素子の陰影に位置するようにして、センサを破損しないように保護することもできる。

棒状フィルタ素子が電力センサを具備する図１０に示すフィルタ装置は、上述のように、瞳面を照射するフィルタ素子として使用できる。また、フィールド面における照射光が本発明の瞳フィルタ素子によって補正されるようにフィルタ素子を構成することもできる。

センサとしてフォトダイオードセンサを用いる場合、ダイナミックレンジでダイオードを過度に駆動することを回避するため、本発明の好適な実施の形態においては、例えばレーザ光源などの光源の後で、照射光学部品の前に可変減衰器を設けることもできる。

以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は当該実施の形態に限定されるものではなく、本願は、請求項によって当業者に開示される変形及び変更をも含むものである。

投影露光システムの概略的外観を示す図である。 本発明による瞳フィルタの放射状に変位可能なフィルタ素子の配置を示す図である。 様々に設定されたフィルタ素子を備えた図２の瞳フィルタを示す図である。 単一のフィルタ素子を示す図である。 各対応の長手軸について回転可能な放射状に方向づけられたフィルタ素子を備えたフィルタ装置の構成を示す図である。 回転可能なフィルタ素子の３次元視界を示す図である。 透明領域を備えたフィルタ素子の３次元視界を示す図である。 投影露光システムの関連の光学部品を示す図である。 図８ａによる投影露光システムの陰影を詳細に示す図である。 フィルタ装置が配置される面における瞳フィルタ及び照射光の断面を示す図である。 瞳面における照射光の断面を示す図である。 二極性照射についての図８ａに示されるような投影露光システムの射出瞳の補正されていない照射を示す図である。 二極性照射についての図８ａに示されるような投影露光システムの射出瞳の補正された照射を示す図である。 個々の棒状素子に適用される略点状センサを備えたフィルタ装置の実施の形態を示す図である。

Claims (20)

1. 複数のフィルタ素子を含むフィルタ装置と、作動装置とを備えた照射システムであって、前記作動装置は、前記複数のフィルタ素子の少なくともいくつかに対応し、前記作動装置と対応するフィルタ素子を、前記照射システムを通過する照射光線束の光路において異なる位置に移動させ、前記フィルタ装置は、瞳の形状に対する影響が極めて少なくなるように、前記照射システムの瞳面に対して距離範囲Δｚ内に配置され、前記距離範囲の第１の限界値は、前記瞳面によって画定され、前記距離範囲の第２の限界値は、ΔｚＭＡＸによって画定され、該距離ΔｚＭＡＸが、前記フィルタ素子の部分陰影が前記光路の周囲領域において最大で半分重なるように決定される、前記照射システム。
2. それぞれの個別の前記フィルタ素子をフィルタ装置内へ半径方向Ｒに異なるが相応の程度に挿入できる、請求項１に記載の照射システム。
3. 前記フィルタ素子が棒状の形状を有する、請求項１から請求項２迄の何れかに記載の照射システム。
4. 前記フィルタ素子が、少なくとも一部の領域において透明である、請求項１から請求項３迄の何れかに記載の照射システム。
5. 前記フィルタ素子が、少なくとも一部の領域において支持されてない網状構造を有する、請求項１から請求項４迄の何れかに記載の照射システム。
6. 前記フィルタ装置が外周部を有し、前記複数のフィルタ素子が、前記外周部に対して略半径方向に配設される、請求項１から請求項５迄の何れかに記載の照射システム。
7. 前記フィルタ素子が、前記半径方向に移動可能に配設された、請求項１から請求項６迄の何れかに記載の照射システム。
8. 前記フィルタ素子が、略半径方向に向いた軸を中心として回転可能である、及び／又は軸に沿って軸方向に移動可能であるように、前記フィルタ装置が配設された、請求項６から請求項７迄の何れかに記載の照射システム。
9. １０を上回る数のフィルタ素子を用いる、請求項１から請求項８迄の何れかに記載の照射システム。
10. 前記フィルタ装置は、前記照射システムの瞳面近傍に配設される、請求項１から請求項９迄の何れかに記載の照射システム。
11. 前記フィルタ素子の寸法は、アジマス方向において隣接する２つのフィルタ素子の間の距離よりも小さく選択する、請求項１から請求項１０迄の何れかに記載の照射システム。
12. 前記フィルタ素子の横方向の延びは、前記フィルタ素子相互の距離の１％から５％である、請求項１１に記載の照射システム。
13. 光源から物体面への光路に光学ラスタ素子を備え、前記フィルタ装置が、前記光路において前記光学ラスタ素子の後方に配置される、請求項１から請求項１２迄の何れかに記載の照射システム。
14. 更に、ズーム対物光学系又はズームアキシコン対物光学系を備え、前記フィルタ装置が、前記対物光学系内に配置される、請求項１３に記載の照射システム。
15. 前記光学ラスタ素子が、第１の光学ラスタ素子であり、当該照射システムが、前記光路において前記第１の光学ラスタ素子の下流に第２の光学ラスタ素子を備える、請求項１３に記載の照射システム。
16. 前記フィルタ装置が、前記光路においてラスタ素子を備えた前記第２の光学素子の前方に配置される、請求項１５に記載の照射システム。
17. 光源から物体面への光路において可変減衰器を備える、請求項１３に記載の照射システム。
18. 前記可変減衰器が、前記光路において照射光学部品の前に配置される、請求項１７記載の照射システム。
19. 請求項１から請求項１８迄の何れかに記載の照射システムを備えるリソグラフィシステム。
20. マイクロエレクトロニクス部品又はマイクロメカニクス部品を製造する方法であって、請求項１９に記載のリソグラフィシステムを用いることを特徴とする方法。

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