JP5585761B2 - マイクロリソグラフィのための光学要素及び照明光学系 - Google Patents

Description

本発明は、光学要素に当たる放射ビームのそのビーム断面にわたって事前設定された公称ビーム角に影響を与えるための光学要素に関する。更に、本発明は、少なくとも１つのそのような光学要素を有するマイクロリソグラフィのための照明光学系、及びそのような照明光学系を有するマイクロリソグラフィのための照明システムに関する。

回折又は屈折光学ラスタ要素のようなビーム断面にわたって事前設定された公称ビーム角に影響を与えるための光学要素は、例えば、ＤＥ１９５２０５６３Ａ１から公知である。しかし、ビーム断面にわたるビーム角に対する影響を調節するためのそのような光学要素の空間光学構造体を生成する労力は、非常に多大なものである。少なくとも厳しい公差制限への準拠に関しては、これまで公知の技術は、公称ビーム角に特定の方法で影響を与えるための手段を事実上全く提供しない。ラスタ微細構造体では、周辺光線の区域内の高い強度、いわゆるオーバーシュートに起因して、更にいわゆるゼロ次のホットスポットによって引き起こされる順方向の強度ピークに起因して特に問題が発生すると考えられる。

ＤＥ１９５２０５６３Ａ１ ＤＥ４１２４３１１

従って、本発明の目的は、少ない製作労力を保証しながら事前設定方式で公称ビーム角に影響を与えることができるような方法で上述の種類の光学要素を開発すること、又は公知の手段では達することのできない新しい方式で公称ビーム角に影響を与えることを可能にする方法でこの光学要素を開発することである。

本発明によると、これらの目的は、請求項１に記載の特徴を有する光学要素によって達せられる。

本発明によると、光学要素の空間光学構造体の光学効果が光学要素の光学コーティングのそれと組み合わされた時に、空間光学構造体に対する要求が低減するか、又は光学要素を用いて調節することができる公称ビーム角に影響を与えることに関して新しい可能性がもたらされるかのいずれかであることが判明した。それによって空間光学構造体の製作に必要とされる労力が低減する。空間構造体及び光学コーティングが設けられた光学要素の設計に依存して、放射ビームのビーム断面にわたる公称ビーム角に、非コーティング空間光学構造体を用いてはこれまで得ることが不可能であった方法で影響を与えることができる。例えば、マイクロリソグラフィのための投影露光装置の照明光学系内で本発明による光学要素を用いた時には、レチクル平面の照明視野内の照明角度分布及びこの照明視野内の強度の視野分布の両方を厳しい公差制限を満たすような正確な所定の方式で決定することが可能になる。こうして照明角度分布は、例えば、本発明により設計された、すなわち、空間光学構造体に加えて光学コーティングが設けられた瞳形成要素（ＰＤＥ）によって事前設定される。強度分布は、例えば、本発明により設計された視野形成要素（ＦＤＥ）を用いて事前設定される。ＰＤＥ及びＦＤＥの両方は、本発明により設計することができる。代替的に、これらの要素のうちの片方のみを本発明により設計することも想定することができる。本発明による光学要素は、特定の遠視野分布が得られる他の用途においても有利に用いることができる。空間光学構造体は、自己支持方式で設計することができ、又は担体層上に付加することができる。光学コーティングは、空間光学構造体自体の上に付加することができ、又は担体層が利用可能な場合は担体層上に付加することができる。空間光学構造体は、光学要素の入射側又は射出側、又は入射側及び射出側の両方に付加することができる。原理的には、光学要素は、あらゆる波長の放射ビームに対して適用可能である。光学要素は、ＵＶ及びＤＵＶ範囲、特に、１２０ｎｍと３００ｎｍの間で用いられる時に特定の利点を提供する。

公称ビーム角に影響を与える時に満たすべき要件に依存して、請求項２に記載の回折光学構造体又は請求項３に記載の屈折光学構造体は有利なものである。回折光学構造体は、一般的に少ない材料しか必要とせず、これは、光学要素の潜在的残存吸収の場合に入射放射ビームの波長に関して有利なものである。

請求項４に記載の干渉コーティングは、光学コーティングに当たる放射ビームの光線の入射角の関数としての急激な透過率変化を回避する可能性を提供する。このようにして、光学コーティングは、例えば、放射ビームがある一定のビーム角度範囲内でのみコーティングを通過することを可能にし、かつそうでなければ放射線が通過することを許さない角度エッジフィルタとして設計することができる。

光学コーティングを請求項５に記載のラスタ要素として設計することにより、放射ビームの個々のチャンネルに所定の方式で影響を与えることができる。個々のチャンネルに影響を与えるこの手順は、全てのチャンネルに同じように影響を与えるようなものとすることができる。代替的に、ラスタ要素をコヒーレント区域の群に配列することを想定することができ、その結果、光学要素のある一定の区域は、放射ビームに対して他の区域とは異なる光学効果を有する。これは、異なる光学効果を有するラスタ要素を適切な方式で配列することにより、放射ビームに選択的に影響を与えることを可能にする。

請求項６に記載のラスタ要素設計は、隣接するラスタ要素の光学効果に関して僅かな差しか持たない光学要素をもたらす。隣接するラスタ要素の減衰差は、例えば、同じラスタ要素内の最大減衰と最小減衰の間の差と比較すると１０又は１００倍だけ小さいと考えられる。これは、光学特性が光学要素の断面に沿って事実上連続する方式で分布する光学要素を作り出す上に用いることができ、この分布は、ＦＤＥ要素に対しては特に有利である。代替的に、隣接するラスタ要素の減衰に大きい差がある場合には、ラスタ要素は、光学特性の段階的又は他の不連続な分布を得るように設計することができる。

補正コーティングとして設計される請求項７に記載の光学コーティングは、非コーティング空間光学構造体によって発生するそれぞれビーム角又は遠視野分布に対する影響に関して製造関連の欠陥を補正することができる。

請求項８に記載の光学要素の遠視野効果は、少なくとも遠視野の区域内で望ましいプラトー(plateau)を得ることを可能にする。このプラトー区域では、光学要素は、平行入射放射ビームの射出ビーム角を均一な方式で分割させる。本発明の開示によるプラトーは、光学コーティングが、非コーティング空間光学構造体の遠視野分布の変化を遠視野の観測区域内で少なくとも５倍、好ましくは、少なくとも１０倍だけ低減させた場合に得られる。この請求項に記載の一定の全体遠視野分布は、±１％の変動範囲で一定である。

請求項９に記載の光学コーティングは、遠視野分布のエッジにおける不要なピークを除去する。そのような遠視野ピーク、いわゆるオーバーシュートは、製造の結果として、特にラスタ要素内の回折又は屈折光学構造体において発生する場合がある。

請求項１０に記載の光学コーティングは、不要な過度の強度のゼロ次のピーク、いわゆるホットスポットを除去するのに用いることができる。そのようなピークも同じく、生産の結果として、特にラスタ要素内の回折又は屈折光学要素において発生する場合がある。事前設定発散角度限界よりも低い放射線は、事実上完全に吸収又は反射される。

本発明の別の目的は、請求項１１のプリアンブルに記載の少なくとも１つの角度事前設定要素及び少なくとも１つの視野事前設定要素を有するマイクロリソグラフィのための照明光学系、並びに上記に挙げた目的に従ってそのような照明光学系が設けられた照明システムを開発することである。

この目的は、請求項１１に記載のマイクロリソグラフィのための照明光学系、及び請求項１２に記載のマイクロリソグラフィのための照明システムにより本発明に従って達せられる。

そのような照明光学系及びそのような照明システムの利点は、本発明による光学要素に関して上述したものに対応する。
以下は、図面と連係した本発明の例示的な実施形態の詳細説明である。

マイクロリソグラフィのための投影露光装置における本発明による照明システムの略子午断面図である。 射出側にコーティングが設けられた照明システムの光学要素の遠視野分布を測定するための測定配列の略子午断面図である。 光学要素の空間光学構造体の構造遠視野分布を示す図である。 光学要素の光学コーティングのコーティング遠視野分布を示す図である。 空間光学構造体及び光学コーティングが設けられた光学要素の全体遠視野分布を示す図である。 照明システムの光学要素における光学コーティングの別の実施形態のコーティング遠視野分布を示す図である。 図６による遠視野分布を有するコーティング及び図３による遠視野分布を有する空間光学構造体が設けられた光学要素の全体遠視野分布を示す図である。 照明システムにおける光学要素の別の実施形態の空間光学構造体のハニカムラスタ要素の構造遠視野分布を示す図である。 光学要素の光学コーティングのコーティング遠視野分布を示す図である。 図９による遠視野分布を有するコーティング及び図８による遠視野分布を有する空間光学構造体が設けられた光学要素の全体遠視野分布を示す図である。 ラスタ配列の第２の段が空間光学構造体及び光学コーティングを有する光学要素として設計され、空間光学構造体の光学効果と光学コーティングの光学効果とが組み合わされて公称ビーム角に対する影響を調節するための光学要素の個々のチャンネルに当たる放射ビームを形成する、ラスタモジュールの形態にある２段ラスタ配列の４つのチャンネルの更なる詳細図である。 ラスタ配列のラスタ要素のコーティングの区域内の図９の拡大断面の図である。 図１１における観察方向ＸＩＩＩから見た図１１によるラスタモジュールの第２の段の概略図である。 透過率をラスタ要素のコーティング光学面に当たる時の入射角（９０°−δ）の関数として示す、ラスタ要素に付加された異なる厚みのコーティングによって引き起こされる図１２によるラスタ要素の透過に対する影響を示す図である。 光学コーティングの別の実施形態が設けられたラスタモジュールのラスタ要素の拡大図である。 マイクロリソグラフィのための投影露光装置の照明システムの中間視野平面内の図１５によるコーティングが設けられたラスタ要素の効果の図１１のものと同様の部分図である。 光学コーティングの２つの更に別の実施形態の図１５のものと同様の図である。 マイクロリソグラフィのための投影露光装置における本発明による別の照明システムの略子午断面図である。 図１８による照明システムの第１の回折光学要素のラスタ要素の概略平面図である。 図１８による照明システムの第２の回折光学要素のラスタ要素の概略平面図である。 図２０によるラスタ要素の位相プロフィールを描く図である。 図１９及び図２０によるラスタ要素を置換することができる２値回折光学要素の位相プロフィールを描く図である。

図１は、ウェーハスキャナとして設計され、半導体構成要素及び他の精密に構造化された構成要素の製造に用いられるマイクロリソグラフィのための投影露光装置１の概略図を示している。投影露光装置１は、数マイクロメートルまで高い分解能を得るように、特に真空紫外範囲（ＶＵＶ）からの光を用いる。投影露光装置１の走査方向は、図１及び図２の作図面に対して垂直に延びている。図１に示している子午断面では、投影露光装置１の全ての光学構成要素は、光軸２に沿って一列に配列される。光軸は、特にコンパクトに設計された投影露光装置１を得るために不規則に入り組んだものとすることができることは理解される。

全体を５と記している投影露光装置１の照明システムは、レチクル平面４内の詳しくは説明しないレチクルの形態にある転写すべき構造が内部に配置された物体視野又は照明視野３それぞれの所定の照明のための役割を達成する。１５７ｎｍの作動波長を有し、更に光軸２と同軸に整列した照明光ビームを有するＦ₂レーザが主光源６として用いられる。１９３ｎｍの作動波長を有するＡｒＦエキシマレーザ、２４８ｎｍの作動波長を有するＫｒＦエキシマレーザのような他のＵＶ光源、並びにより高い又は低い波長を有する主光源を想定することができる。

小さい矩形断面を有する光ビームが光源６によって発射され、最初にビーム拡大光学系７に当たり、ビーム拡大光学系７は、ほぼ平行な光及び大きい矩形断面を有する放射ビーム８を発生させる。ビーム拡大光学系７は、照明光の干渉の低減に用いられる要素を含むことができる。ビーム拡大光学系７を用いてほぼ平行にされると、次に、レーザ光は、照明光角度分布を発生させるためのコンピュータ生成ホログラムとして構成された回折光学要素（ＤＯＥ）９に当たる。ＤＯＥ９は、ＤＯＥ９に当たる時の放射ビーム８のビーム断面にわたる公称ビーム角に対する影響を事前設定する役割を達成する。ＤＯＥ９からその焦点距離によって定められる距離のところに分離して位置決めされたそれぞれフーリエレンズ配列又は集光器１０を通過する時に、ＤＯＥ９によって発生する角度分布は、２次元に、すなわち、光軸２に対して垂直な位置依存の照明光強度分布へと変換される。従って、発生した強度分布は、照明システム５の第１の照明平面１１内に存在する。従って、ＤＯＥ９は、集光器１０と共に、２次元照明光強度分布を発生させるための照明分布デバイスを形成する。

ハニカム集光器とも呼ばれるラスタモジュール１３の第１のラスタ配列１２は、第１の照明平面１１の区域内に配置される。ラスタモジュール１３は、照明光の所定の強度及び照明角度分布を発生させる役割を達成する。

第２のラスタ配列１６は、照明平面１１に対してフーリエ変換された平面である別の照明平面１５に配列される。２つのラスタ配列１２、１６は、照明システム５のハニカム集光器１３を形成する。他方の照明平面１５は、照明システム５の瞳平面である。

視野レンズとも呼ばれる別の集光器１７は、ラスタモジュール１３の下流に配列される。集光器１７は、第２のラスタ配列１６と共に、照明平面１１を照明システム５の中間視野平面１８内に結像させる。照明光強度分布の鋭いエッジを発生させるための可動遮光絞りとして機能するレチクルマスクシステム（ＲＥＭＡ）１９は、中間視野平面１８内に配置することができる。中間視野平面１８の後部に配置された対物系２０は、中間視野平面１８をレチクル平面４内に配置されたレチクル、すなわち、リソグラフィテンプレート上に結像させる。投影対物系２１は、レチクル平面４をウェーハ平面２２上、更に断続的又は連続的に走査方向に沿って移動される、図１には示していないウェーハ上に結像するのに用いられる。第１のラスタ配列１２は、列及び行で配列された個々の第１のラスタ要素を有する。第１のラスタ要素２３は、例えば、２：１のｘ／ｙアスペクト比（ｙ：走査方向）の矩形開口を有する。他の特に大きいアスペクト比の第１のラスタ要素２３を想定することができる。

請求項１に記載の子午断面は、ラスタ間隙に沿って延びている。第１のラスタ要素２３は、特に、例えば、正の屈折力を有するマイクロレンズとして構成される。第１のラスタ要素２３の矩形形状は、照明視野３の矩形形状に対応する。第１のラスタ要素２３は、これらの要素の矩形形状に対応するラスタ内で互いに直近に配置され、従って、この区域を実質的に充填する。第１のラスタ要素２３は、視野ハニカムとも呼ばれる。各々にラスタモジュール１３のラスタチャンネルが割り当てられた第２のラスタ配列１６のラスタ要素２３ａは、光路内で第１のラスタ配列の第１のラスタ要素２３の後部に配置される。第２のラスタ要素２３ａも同様に、特に正の屈折力を有するマイクロレンズとして構成され、照明平面１５、すなわち、照明システム５の瞳平面内に配置された瞳ハニカムとも呼ばれる。照明平面１５は、投影対物系２１の瞳平面２３ｂと共役である。

下記に説明することになるが、２つのラスタ配列１２、１６は、放射ビーム８に露出された時に放射ビーム８の公称ビーム角に対して及ぼされる影響の第１の部分を発生させる空間光学構造体として用いられる。第２のラスタ配列１６には、入射側に光学コーティング２４が設けられる。下記により詳細に説明することになるが、光学コーティング２４の光学効果は、放射ビーム８への露光により、放射ビーム８のビーム断面の一部の所定の減衰が生じ、これに関して、ビーム角に対する影響量の第２の部分が発生するようなものである。第２のラスタ配列１６及び光学コーティング２４の光学効果は、これらの効果が、公称ビーム角に影響を与える際に互いに補完し合うようなものである。ＤＯＥ９にも同様に、その射出側に光学コーティング２４’が設けられ、この光学コーティング２４’はＤＯＥ９の空間光学構造体と組み合わされて、公称ビーム角に対する対応する影響を達成する。

図２は、この場合には光学コーティングが射出側に設けられた第２のラスタ配列１６の例を用いて、試験放射ビーム２６の公称ビーム角に対して光学要素によって及ぼされた影響を測定するための測定配列２５を示しており、この光学要素には、一方では公称ビーム角に対して及ぼされる影響に寄与する空間光学構造体が設けられ、他方ではこの影響に寄与する光学コーティング２４が設けられる。第２のラスタ配列１６の下流に配置されたフーリエレンズ２７は、光学要素１６、２４を用いて試験放射ビーム２６の平行な個々の光線２８から測定平面２９内に発生する２次元ビーム角分布を２次元強度分布へと変換する。個々の光線２８が大きい偏角を受けるほど、測定平面２９内でのこれらの光線の測定視野３０の中心までの距離は大きくなる。ＣＣＤアレイ３１は、測定視野３０内に配置される。測定配列２５によって得られる測定視野３０内での測定の結果は、光学要素１６、２４の遠視野分布とも呼ばれる。

図２には、相対位置を示すｘｙｚ直交座標システムが設けられている。ｘ方向は、図２の上方に延び、ｙ方向は、観察者に向って延びて作図面に対して垂直であり、ｚ方向は、図２の右へと延びている。座標原点（ｘ＝０、ｙ＝０）は、測定視野３０の中心に位置する。

図３から図５は、一方では第１の例証実施形態の空間光学構造体１６の光学効果を示しており、他方では第１の例証実施形態のコーティング２４の光学効果を示している。図３は、空間光学構造体１６の光学効果のみ、すなわち、光学コーティング２４なしの光学効果を示している。ＣＣＤアレイ３１によって測定された強度Ｉをｘ座標の関数、すなわち、構造遠視野分布３２として示している。

構造遠視野分布３２は、ｙｚ平面に関してミラー対称であり、座標原点を通るｚ軸に関して回転対称である。ｘ＝０、ｙ＝０において極大値が存在する。大きいｘ絶対値及びｙ絶対値のところでは、構造遠視野分布３２は最初に降下し、従って、構造遠視野分布３２は、ｘ＝０、ｙ＝０の近くでドーム形状を得る。エッジでは、すなわち、大きいｘ値及びｙ値の方向では、構造遠視野分布３２は、いずれの側にもオーバーシュートとも呼ばれる特性ピーク３３を有する。ピーク３３は、ｘ_P及び−ｘ_Pにおいて発生する。

位置±ｘ₁では、通過が許される強度は、スケール値の約６０％になる。位置ｘ＝０では、通過が許される強度は、スケール値の約７５％になる。従って、±ｘ₁における強度とｘ＝０における強度とは、１０％よりも大きく異なる。

図４は、光学コーティング２４の光学効果のみ、すなわち、空間光学構造体１６の効果のない光学効果を示している。従って、図４は、コーティング遠視野分布３４を示している。コーティング遠視野分布３４は、空間光学構造体１６を光学コーティング２４なしで一度測定し（図３と比較されたい）、光学コーティング２４と共に一度測定し（図５と比較されたい）、次に、これらの２つの測定値によって構造効果を差し引くことによって特定される。代替的に、多くの場合にコーティング遠視野分布３４は、光学効果を持たない平面基板上に光学コーティング２４を付加することによって判断することができる。

コーティング遠視野分布３４は、座標原点に関するｚ軸の回りに回転対称である。コーティング遠視野分布３４はｘ＝０において広域最小値を有し、ｘ絶対値が増大すると、＋ｘ方向及び−ｘ方向に徐々に立ち上がる。それによってコーティング遠視野分布３４の曲率は、ピーク３３の間の区域における構造遠視野分布３２のものに対応する。

図５は、空間光学構造体１６と光学コーティング２４との結合光学効果を示している。図５は、全体遠視野分布３５を示している。遠視野分布３２、３４の補償曲率に起因して、全体遠視野分布３５は、ピーク３３の間にプラトー３６を有する。全体遠視野分布３５に関しては、ピーク３３の間の最大強度と最小強度の間の差は、構造遠視野分布３２のピーク３３の間の最大強度と最小強度の間の差よりも、例えば、２、５、又は１０倍だけ小さい。従って、全体として、光学コーティング２４を有する空間光学構造体１６は、試験放射ビーム２６の非常に一様な角度分布を発生させ、従って、投影露光装置１が用いられる場合は、放射ビーム８の公称ビーム角８に対する所定の影響を発生させる。

代替的又は追加的に、投影露光装置１のＤＯＥ９上に付加することができる光学的に有効なコーティング２４’は、対応する効果を有する。以下に、この方法又は対応する方法において光学コーティング２４’にも適用することができる光学コーティング２４の更に別の実施形態を説明する。

図６及び７は、光学コーティング２４の別の実施形態の光学効果を示している。図６及び７による光学コーティングは、ビーム角帯域通過フィルタとして作用する。空間光学構造体１６から射出される個々の光線２８（図２と比較されたい）は、最大偏向角までしか光学コーティングを通過することができない。その結果、図６に示しているように、座標原点を通るｚ軸の回りに回転対称であり、ＣＣＤアレイによって測定されたｘ＝ｘ₂≒ｘ_P及びｘ＝−ｘ₂≒−ｘ_Pにおいて急勾配で降下する強度を有するコーティング遠視野分布３７が得られる。

図７は、図５に対応して、ビーム角帯域通過フィルタとして作用する図６による光学コーティングを有する全体遠視野分布３８を示している。ｘ＝±ｘ_Pでは、個々の光線２８は、非常に低い程度にしか通過することができないので、全体遠視野分布のピーク３３は、有意に低減する。±ｘ_Pにおける最小強度は、ｘ＝０における最大強度とほぼ等しい。全体として、図７による光学効果を有し、すなわち、光学帯域通過フィルタコーティング２４を有する光学要素１６、２４は、試験放射ビーム２６の個々の光線２８の偏角の非常に均一な角度分布を生じる。光学要素１６、２４が投影露光装置１に用いられる時には、等しく均一な光学効果が得られる。

図８から図１０は、空間光学構造体１６及び光学コーティング２４を有する光学要素の別の実施形態の光学効果を図３及び図５のものと同様に示している。図８は、構造遠視野分布３９を示している。この実施形態では、構造遠視野分布３９に対応する空間光学構造体１６は、０°の偏角で鋭いゼロ次の最大値、いわゆるホットスポット４０を示す回折光学要素である。空間光学構造体１６のこの実施形態では、ラスタ要素は、六角形ラスタハニカムとして構成される。ホットスポット４０における最大強度は、大きいｘ絶対値においてホットスポット４０に隣接する構造遠視野分布３９の強度の約８倍である。空間光学構造体１６のこの実施形態のラスタハニカムの構造対称性に応じて、構造遠視野分布は、座標原点を通過するｚ軸に関して６次の回転対称性を有する。

図９は、角度エッジフィルタとして構成された光学コーティング２４の光学効果を示している。コーティング遠視野分布４１が示されている。コーティング遠視野分布４１は、座標原点を通過するｚ軸回りに回転対称であり、ｘ＝０において鋭い最小値を有し、この鋭い最小値のｘ寸法は、ホットスポット４０に対して補完的である。この最小値のエッジ４２は、ホットスポット４０の側稜が位置するｘ値±ｘ₃のところに得ることができる。エッジ４２は、エッジフィルタコーティングが付加された空間光学構造体によって発生するビーム角が事前設定の発散角度限界±ｘ₃よりも小さい場合にエッジフィルタコーティングによって吸収又は反射されるような効果を有する。

図１０は、図８による構造遠視野分布３９に関連する空間光学構造体と光学エッジフィルタコーティング２４との結合効果を示している。全体遠視野分布４３が示されている。ｘ＝０における残存強度最大値の強度は、大きいｘ絶対値及びｙ絶対値における強度最大値に隣接する強度プラトーの強度の依然として２倍である。それによって非コーティング空間光学構造体と比較した場合に、この光学要素の非常に均一な偏角分布が生じる。

図１に略示しているように、２つのラスタ配列１２、１６は、一体的な設計を必要とせず、照明光８のビーム経路内に縦列で配列された２つの要素に分割ぢ、２つの要素の一方がラスタ行を形成し、２つの要素のうちの第２のものがラスタ列を形成することができる。空間光学構造体の効果に関する列及び行でのそのような配列の共通の効果は、図１によるラスタ配列１２、１６の効果に対応する。この場合には、光学コーティングは、２つの要素の一方にのみ、すなわち、例えば、行要素又は列要素にのみ付加することができ、これに関して、コーティングの光学効果は、それぞれの担体要素の空間光学構造体の効果に寄与する。

図１１は、照明視野４４にわたる全体照明強度へのラスタ要素２３、２３ａの強度寄与に影響を与えるために光学的に有効な要素の別の実施形態を有するラスタモジュール１３を示している。図１から図１０を参照してこれまでに説明したものに対応する構成要素及び参照量は、同じ参照番号を伴い、これらに対しては再度説明を行わない。

図１１は、上から下に、照明光８の照明光束４５から４８に対するチャンネルＩからＩＶを形成する４つの例示的な第１のラスタ要素２３を示している。これに関して、照明光束４５は、チャンネルＩに割り当てられ、照明光束４６は、チャンネルＩＩに割り当てられ、照明光束４７は、チャンネルＩＩＩに割り当てられ、照明光束４８は、チャンネルＩＶに割り当てられる。実際のラスタモジュール１３には、非常に多くのチャンネル、例えば、数百個のそのようなチャンネルが設けられる。第２のラスタ配列１６の第２のラスタ要素２３ａは、光路内で第１のラスタ配列１２の第１のラスタ要素２３の後部に配置され、第２のラスタ要素２３ａの各々はチャンネルに割り当てられる。視野レンズ１７と共に、第２のラスタ要素２３ａは、照明平面１１内に配置された第１のラスタ要素２３、すなわち、視野ハニカムを中間視野平面１８内の照明視野４４へと結像する。この過程の間で、第１のラスタ要素２３の像は、中間像平面１８内で重畳される。

図１１による実施形態において照明光ビーム８の公称ビーム角に影響を与える光学要素は、第２のラスタ配列１６の第２のラスタ要素２３上で光学変動コーティング５５として構成される。変動コーティング５５は、第２のラスタ配列１６の第１のラスタ配列１２に対面する側に付加される。上記に対応する光学コーティングをラスタ配列１２の射出側に設けることができる。

第２のラスタ要素２３ａの各々には、個々の透過コーティングを設けることができる。透過コーティングは、例えば、干渉コーティングとして構成される。透過コーティングの各々の厚みは、イオンビーム加工（ＩＢＦ）を用いて精密に調節することができる。

透過コーティングの一方、厳密に言えば図１１の一番下に示している第２のラスタ要素２３ａの透過コーティング５６（チャンネルＩＶ）の効果を図１２による拡大断面に関連して下記に説明する。

チャンネルＩＶの照明光束４８は、チャンネルＩＶの第１のラスタ要素２３によってチャンネルＩＶの第２のラスタ要素２３ａに向う方向に合焦される。照明光束４８の主光線５７は、第１のラスタ要素２３によって偏向されず、従って、透過コーティング５６及びに第２のラスタ要素２３ａに垂直方向から当たる。従って、主光線５７と、透過コーティング５６上の主光線５７の入射点に対する接線との間の角度δ₁は、９０°になる。

第２のラスタ要素２３ａの曲率に起因して、照明光束４８の周辺光線５８と、透過コーティング５６上の周辺光線５８の入射点に対する接線との間の角度δ₂は、９０°よりも小さい。従って、透過コーティング５６を通じて伝播する主光線５７の有効光路長は、透過コーティング５６を通じて伝播する周辺光線５８の有効光路長よりも短い。それによって透過コーティング５６の透過効果は、照明光束４８の周辺光線に対して主光線５７とは異なる。従って、照明光束４８の透過率は、第２のラスタ要素２３ａ上の入射点に依存する。すなわち、透過コーティング５６は、ラスタモジュールによって及ぼされる、ビーム角に対する影響、すなわち、ラスタ配列１２、１６の放射ビーム８に対する影響を完成させる。

透過コーティング５６のコーティング厚は、第２のラスタ要素２３ａ全体の上で同じである。それぞれの第２のラスタ要素２３ａにわたるコーティング厚の一貫性は、変動コーティング５５全体に当て嵌まるが、個々の第２のラスタ要素２３ａには、異なるコーティング厚の透過コーティング５６を設けることができる。この場合には、変動コーティング全体は、特定の第２のラスタ要素２３ａにおいて最大減衰を引き起こし、別の第２のラスタ要素２３ａにおいて最小減衰を引き起こすように設計される。

透過コーティング５６の厚みは、透過コーティング５６の透過率が、周辺光線５８に対してよりも主光線５７に対して低いことを保証するように選択される。図１１には、中間視野平面１８内の照明視野にわたるチャンネルＩＶの強度寄与を破線で示している。最も低い強度寄与５９は、照明視野４４の中心で得られる。強度寄与５９は、照明視野４４のエッジに向けて照明視野４４のエッジにおいて最高値Ｉ₀に達するまで連続して高まる。

チャンネルＩＩＩの第２のラスタ要素２３ａ上の透過コーティング６０の効果を照明視野４４にわたる強度寄与６１によって図１１に例示している。図１１では、強度寄与６１を一点鎖線で示している。チャンネルＩＩＩの透過コーティング６０は、チャンネルＩＩＩの第２のラスタ要素２３ａ上の入射点に依存し、透過コーティング５６のものに対応する効果を有する。しかし、透過コーティング６０は、透過コーティング５６と比較すると、それよりも弱く照明光束４７の主光線を減衰し、従って、強度寄与６１に関して低い絶対強度変化が生じる。逆にチャンネルＩＩＩの周辺光線５８は、強度Ｉ₀で通過することが許される。

図１１では、チャンネルＩＩの第２のラスタ要素２３ａ上の透過コーティング６２の効果を照明視野４４にわたる強度寄与６３によって例示している。透過コーティング６２は、照明光束４６の入射点が透過コーティング上のどこに位置するかに関わらず、照明光束４６が同じ強度で透過するように設計される。従って、強度寄与６３は、照明視野４４上の場所に関わらず常にＩ₀である。

チャンネルＩでは、第２のラスタ要素２３ａに、ここでもまたチャンネルＩＶの透過コーティング５６に対応する透過コーティング５６が設けられる。照明光束４５は、図１１によるラスタモジュール１３により、照明光束４８と同一方法で影響を与えられ、それによって照明光束４５は、強度寄与５９に等しい照明視野４４にわたる強度寄与を生じる。

透過コーティング５６、６０、及び６２の異なる透過効果は、異なるコーティング厚の透過コーティングを用いることにより、又はこれらの透過コーティングを異なる材料から製造することによって得ることができる。また、異なる効果は、従来多層コーティングとして設計されている透過コーティングにおいて異なる順序の材料を用いることによって得ることができる。

図１３は、透過コーティング５６、６０、６２が設けられたラスタ要素２３ａの例示的分布を有する図１１によるラスタモジュール１３の第２のラスタ配列１６の概略平面図を示している。第２のラスタ配列１６の対向するエッジストリップ６３は、図１１によるチャンネルＩ、ＩＶの透過コーティング５６のものに対応する光学効果を有する透過コーティングが各々に設けられた２つのラスタ要素２３ａによって設計される。エッジストリップ６２の各々には、複数の第２のラスタ要素２３ａ、すなわち、複数のチャンネルが設けられる。２つのエッジストリップ６４は、エッジストリップ６２のチャンネル数を乗じた時に、図１３に示している図１１による強度寄与５９に対応する照明視野４４にわたる強度寄与を発生させる。２つのエッジストリップ６４は、投影露光装置１の走査方向ｙに沿って延びている。

２つのエッジストリップ６４の間に延びる中央ストリップ６５には、図１１のチャンネルＩＩの透過コーティング６２と同じ光学効果を有する透過コーティングを有する第２のラスタ要素２３ａが設けられる。中央ストリップ６５は、エッジストリップ６４よりも２倍超幅広である。中央ストリップ６５におけるチャンネル数を乗じると、照明視野４４にわたる全体強度への中央ストリップ６５の強度寄与は、図１３に示している強度寄与６３に対応する。

各エッジストリップ６４と中央ストリップ６５の間には、中間ストリップ６６が配置される。同様に走査方向ｙに対して平行に延びる中間ストリップ６６の幅は、エッジストリップ６４の幅よりも幅狭である。２つの中間ストリップ６６は、図１１によるチャンネルＩＩＩの透過コーティング６０と同じ光学効果を有する透過コーティングを有する２つの第２のラスタ要素２３ａによって設計される。従って、中間ストリップ６６の第２のラスタ要素２３ａは、強度寄与６１により、照明視野４４にわたる強度に寄与する。
周辺照明光束、すなわち、例えば、図１１による照明光束４５及び４８は、照明視野４４の周辺区域、及びそれに続いてレチクル平面４内の物体視野３内に過度の強度を生じる。過度の強度は、照明システム５及び／又は投影対物系２１内で発生する効果を補正又は補償するために用いることができる。

図１４は、変動コーティング５５の異なるコーティング厚の透過コーティングにおける影響の位置又は角度それぞれに依存する強度寄与を示している。

透過コーティングは、透過コーティングの７５ｎｍのコーティング厚において、それぞれ、Ｉｍａｘ＝１の強度寄与を生じる材料又は一連の材料から成る。従って、第２のラスタ要素２３ａにわたって７５ｎｍのコーティング厚を有する透過コーティングは、中央ストリップ６５における透過コーティングとして用いることができる。

下記に説明する透過コーティングと上述の透過コーティングは、コーティング厚に関してのみ互いに異なっている。

８２ｎｍの一定のコーティング厚を有する透過コーティングは、図１１による強度寄与６１に等しい強度寄与を生じる。この８２ｎｍの透過コーティングでは、主光線５７に対して０．９８の透過が得られる。周辺光線５８では、０．９９の透過が得られる。８２ｎｍのコーティングは、中間ストリップ６６の第２のラスタ要素２３ａに対するコーティングとして用いることができる。

８５ｎｍのコーティング厚を有する透過コーティングは、図１１の強度寄与５９に等しい強度寄与を生じる。主光線５７に対して得られる透過率は、約０．９６７になる。周辺光線５８に対して得られる透過率は、約０．９８になる。この８５ｎｍの透過コーティングは、２つのエッジストリップ６４において用いることができる。

図１４は、同じく変動コーティング５５の透過コーティングのコーティング厚の他の有望な実施形態を示している。６８ｎｍのコーティング厚を有する透過コーティングは、主光線５７に対して約０．９９２の透過率、周辺光線５８に対して０．９９の透過率を生じる。（強度寄与６７と比較されたい。）従って、この場合には、中心ビームの透過率は、周辺ビームのものよりも高い。これは、中央ストリップ内では主光線の透過が周辺光線のものを超えるが、エッジストリップ内では周辺光線と主光線との両方に対して同じ透過が得られるか、又は周辺光線に対してよりも主光線に対して低い透過が得られる別の第２のラスタ配列において有利であることを証明すると考えられる。

図１４は、同じく６１ｎｍのコーティングの強度寄与６８を示している。このコーティングは、主光線に対して約０．９６４の透過率をもたらし、周辺光線に対して約０．９６６の透過率をもたらす。

８９ｎｍのコーティングは、主光線５７に対して約０．９４６の透過率を有し、周辺光線に対して約０．９６６の透過率を有する。従って、周辺光線における強度寄与６８と強度寄与６９とは事実上同じであり、最も大きい差は主光線に関して見られるので、強度寄与６８を有するコーティングと強度寄与６９を有するコーティングとの組合せを図１３によるラスタ要素のものに対応する効果を有するラスタ要素において用いることができる。第２のラスタ配列１６の中央ストリップ６５には、例えば、強度寄与６８を生じる６１ｎｍのコーティングを設けることができ、一方、エッジストリップ６４には、強度寄与６９を生じる８９ｎｍの透過コーティングを設けることができる。

また、透過に対する効果を有する変動コーティング５５の異なる透過コーティング５６、６０、６２の代わりに、変動コーティング５５には、ラスタモジュール１３の様々なチャンネル内の照明光束の位相に対して様々なレベルの影響を発生させる相応に異なる位相コーティングを設けることができる。図１３の例によって説明したように、例えば、第２のラスタ配列１６の一部分において異なる程度に位相に影響を与えるコーティングをここで用いることもできる。

また、変動コーティング５５は、第１のラスタ配列１２の上に付加することができる。この場合には、変動コーティング５５は、好ましくは、第１のラスタ配列１２の第２のラスタ配列１６に対面する側に付加される。代替的に、変動コーティングの部分コーティングを第１のラスタ配列１２及び第２のラスタ配列１６の両方の上に付加することを想定することができ、これらのラスタ配列の光学効果は、組み合わされて変動コーティング５５の全体効果が得られる。

最後に、入射点に依存する所定の光学効果を発生させるが、非コーティング部分ではいかなる入射点依存効果も得られないように、変動コーティングをラスタモジュール１３のラスタ配列１２、１６のいくつかの部分にのみ付加することを想定することができる。

例えば、第２の光学ラスタ配列１６を異なる光学効果を有する５つのストリップ６４、６６、６５、６６、６４へと再分割する代わりに、別の種類の再分割を選択することができる。例えば、中央ストリップ６５と隣接するストリップとの間で照明視野にわたる照明強度に対するこれらのストリップの光学効果に関して段階的な遷移の代わりに平滑的な遷移を与えるように、特に、走査方向ｙに対して垂直な方向、すなわち、ｘ方向に連続して変化する光学効果を選択することができる。例えば、２つのストリップ、３つのストリップ、４つのストリップ、又は５つよりも多いストリップへの再分割を想定することができる。互いに対するストリップの相対幅を変更することができる。

従って、中央ストリップ６５は、エッジストリップ６４、６６と比較して、図１３による例に示しているものよりも幅狭のものとすることができる。ｘ座標の関数としての照明視野３の各視野点の照明は、異なる照明角度からの照明の均一性に対する基準値である特性量Ｅ（ｘ）によって表すことができる。この量は、第２のラスタ配列１６の４つの象限(quadrant)Ｑ₁からＱ₄にわたって積分される強度Ｉ_Qの関数であり、次式のように定められる。
Ｅ（ｘ）＝（（Ｉ_Q1（ｘ）＋Ｉ_Q3（ｘ））／（Ｉ_Q2（ｘ）＋Ｉ_Q4（ｘ））−１）×１００％

量Ｅ（ｘ）は、楕円度とも呼ばれる。

付加的な光学効果をもたらす上述のデバイスは、楕円度Ｅ（ｘ）が物体視野３にわたってｘ方向に±１％よりも小さく変化するように設計することができる。

図１５は、ラスタモジュール１３のそれぞれラスタ要素２３又は２３ａの上に付加される別の実施形態の変動コーティング７０を示している。変動コーティングは、ラスタ要素２３、２３ａの入射側表面の半分の上にのみ付加され、それによってラスタ要素２３、２３ａに当たる第１の部分ビーム７１が変動コーティング７０を通過することが可能になる。しかし、照明光ビーム８の第２の部分ビーム７２は、入射側表面の非コーティング区域内でラスタ要素２３、２３ａに当たる。変動コーティング７０は、照明光８の波長に対する反射防止コーティングとして設計される。従って、第１の投影ビーム７１は、事実上いかなる損失もなく、変動コーティング７０及びその後のラスタ要素２３、２３ａの入射表面を通過するが、反射により、第２の部分ビーム７２の放射パワーは、例えば、４％だけ低減する。

図１６は、照明視野４４にわたる変動コーティング７０の効果を示している。図１６の照明視野４４の中心（ｘ＝０）から上部に向って照明光ビーム８及び第１の部分ビーム７１の両方が変動コーティング７０を通過しており、それによって照明視野４４は、変動コーティング７０が設けられたラスタ要素２３、２３ａに割り当てられたチャンネルを通じて強度Ｉ₀で照らされる。図１６のｘ＝０よりも下では、照明視野４４は、変動コーティング７０が設けられたラスタ要素２３、２３ａのチャンネルを通じて照明光８の光線で照らされ、この光線は、ラスタ要素２３、２３ａの入射側表面の非コーティング部分の通過に起因して反射損失を受ける。従って、このチャンネルを通じた図１６の照明視野４４の下半分の照明は、Ｉ₁＝０．９６×Ｉ₀が近似的に当て嵌まる強度Ｉ₁で行われる。それによってこの簡易的に設計された変動コーティング７０は、照明視野４４にわたって変化する照明分布を発生させることを可能にする。また変動コーティング７０は、当然ながらラスタ要素２３、２３ａの射出側に付加することができる。更に、入射及び射出側の両方に付加された変動コーティング７０による変動コーティングは、その視野依存効果によって互いに補完し合うことができる。

図１７は、変動コーティングの２つの他の実施形態を示している。これらの実施形態の第１のものである変動コーティング７３を図１７の上半分のラスタ要素上に示している。このラスタ要素は、ここでもまた、それぞれラスタ要素２３又は２３ａの一方として構成することができる。変動コーティング７３は、ラスタ要素２３、２３ａ上の入射点に依存して変化するコーティング厚を有する。変動コーティング７３のコーティング厚は、ラスタ要素２３、２３ａの中心において最も大きい。変動コーティング７３のコーティング厚は、エッジに向って低減する。従って、変動コーティング７３によって透過される照明光８は、中心からエッジに向って変化する。更に、変動コーティング７３のコーティング厚は、ラスタ要素２３、２３ａの中心の周囲の環状部分内に最も大きい変化が得られ、一方でラスタ要素２３、２３ａの中心に向って、他方でラスタ要素２３、２３ａのエッジに向って変化が連続して低減するように設計することができる。その結果、変動コーティング７３によって引き起こされる透過変化に依存して、例えば、このラスタ要素２３、２３ａに割り当てられたチャンネルによって引き起こされる図１１の上述の説明に対応する視野依存強度変化が得られる。

図１７の下半分は、別の実施形態の変動コーティング７４を示している。変動コーティングは、ラスタ要素２３、２３ａ上で照明光８の入射点に依存して変化する層順序を有する。変動コーティングは、ラスタ要素２３、２３ａの入射表面全体の上に付加すべき第１の基部層７５を有する層順序を有する。第１の中間層７６は、ラスタ要素２３、２３ａのエッジに完全には達しないように基部層７５の上に付加され、それによってラスタ要素２３、２３ａのエッジに基部層７５のみが付加された環状部分が生じる。第１の中間層７６は、ここでもまた、第１の中間層７６のエッジに達しない第２の中間層７７を保持し、それによって第２の中間層７７のエッジを超えたところにラスタ要素２３、２３ａの基部層及び第１の中間層７６のみが付加された環状部分が生じる。第２の中間層７７には、ラスタ要素２３、２３ａの中心部分内に上部層７８が設けられる。上述の場合のように、この上部層７８は、第２の中間層７７のエッジに達せず、それによって上部層７８のエッジを超えたところにラスタ要素２３、２３ａの基部層７５、並びに第１及び第２の中間層が付加された環状部分が生じる。層７５から層７８は、同じ層厚を有する。この層厚は、照明光８が、変動コーティング７４の１つ、２つ、３つ、又は４つの層７５から層７８を通過すべきであるか否かに依存して、照明光８の透過が異なる程度で変化するように照明光８の波長に適合される。最大透過率は、例えば、上部層７８の区域内で得ることができ、基部層７５の区域に向って段階的に低減する。透過率分布は上述の逆とすることができ、最大透過率は、エッジ区域で得られ、最小透過率は、上部層７８の中心区域内で得られる。最後に、変動コーティング７４は、中間層７６、７７の一方の区域内で最大透過が得られる透過率分布を有することができ、透過率は、ラスタ要素２３、２３ａのエッジ及び中心の両方に向って低減する。変動コーティング７４は、全体で４つの個々の層７５から層７８を有する。別の個数の個々の層を想定することができる。例えば、２個、３個、又は５個、１０個という４個よりも多い個々の層、又は５０個、又は１００個というかなり多い個々の層を設けることができる。個々の層は、図１７の下部に示しているエッジに向う方向に階段状方式で設計することができる。代替的に、個々の層のエッジ区域内で下の担体層に向う連続的な遷移を想定することができ、それによって透過率分布に関して相応した連続的透過が生じる。遷移のそれぞれの設計は、段階的な透過率分布、連続的な遷移を有する段階的な透過率分布、又は相応に多数の個々の層が設けられた場合には完全に連続的な遷移分布を得ることを可能にする。

これらの設計が、個々のラスタ要素に１：１のベースで割り当てられる限り、光学コーティング空間光学構造体が設けられた光学要素の上述の様々な実施形態は、特にラスタモジュール１３のコヒーレント区域内の個々のラスタ要素２３、２３ａに向けて、複数のラスタ要素２３、２３ａに向けて、又は全てのラスタ要素２３、２３ａに向けて設計することができる。

図１８から図２２は、公称ビーム角に対して及ぼされる影響を事前設定するための光学要素の他の実施形態を有し、この影響が照明光ビーム８のビーム断面にわたって事前設定される投影露光装置８１の別の実施形態を示している。図１から図１７を参照してこれまでに説明したものに対応する構成要素及び参照量は同じ参照番号を伴い、これらに対しては再度説明を行わない。回折光学要素の光学コーティングを除き、図１８から図２２による実施形態は、ＤＥ１９５２０５６３Ａ１に説明されている照明システムに対応する。投影露光装置１と全く同様に、投影露光装置８１は、ウェーハステッパ又はウェーハスキャナとして構成することができる。

２４８ｎｍの波長を有するＫｒＦエキシマレーザが、投影露光装置８１における光源６として用いられる。投影露光装置のビーム拡大光学系７は、例えば、ＤＥ４１２４３１１に説明されているミラー配列である。このミラー配列は、干渉を低減し、更に３５±１０ｍｍ及び１０±５ｍｍの辺長を有する矩形ビームを得るように照明光ビーム８のビーム断面を拡大する役割を達成する。

回折光学ラスタ要素（ＤＯＥ）８２は、対物系８３の対物面内に設けられ、第２の回折光学ラスタ要素（ＤＯＥ）８４は、この対物系８３の射出瞳内に配置される。ＤＯＥ８２の機能は、図１による投影露光装置１のＤＯＥ９のものに対応する。ＤＯＥ８４の機能は、図１による投影露光装置１の実施形態のラスタモジュール１３のものに対応する。ＤＯＥ８２には、その射出側に光学コーティング８２ａが設けられる。ＤＯＥ８４には、その射出側に光学コーティング８４ａが設けられる。

対物系８３は、ガリレオ望遠鏡配列にあるレンズ８５、８６、及びレンズ８５、８６の間に配置された一体化アキシコン対８７を有する拡大ズーム対物系である。対物系８３の焦点距離は、６００ｍｍから２、０００ｍｍの範囲にあり、それによって３倍よりも大きいズームが可能になる。従って、ＤＯＥ８４は、３倍だけ異なる照明光ビーム８の断面で照明することができ、それによって投影露光装置８１の照明システム５を用いて開口数０．３≦σ≦０．９を有する従来の照明が発生する。つまりＤＯＥ８４における照明光ビーム８の直径は、例えば、５０ｍｍと１００ｍｍの間の値に達する。

更に、アキシコン対８７の要素の間の距離を変更することによって調節された環状開口照明を得ることができる。アキシコン要素が回転対称円錐形表面として構成されず、例えば、ピラミッド状表面又は４次とは別の対称性を有する表面として構成される場合には、四重極又は他の多極照明を発生させることができる。

ＤＯＥ８２は、照明光ビーム８のチャンネル毎の照明光束の約１．４３°（ＮＡ＝０．０２５）の発散をもたらす。対物系８３の入射側の開口数は、この発散に適合される。光学コーティング８２ａは、照明光ビーム８の周辺光線が、ＤＯＥ８２を通過した後にビーム断面にわたって均一な強度のビーム角分布を有することを可能にする。この場合には、光学コーティング８２ａの効果は、図３から図５に関連して上述のプラトー効果と、図６及び図７に関連して上述の帯域通過フィルタ効果との組合せである。

設計に依存して、ＤＯＥ８４は、０．５°と７°の間の入射光束の発散を発生させる。この点に関して、発散効果は、垂直の主平面の間で１以外のアスペクト比を有するアナモルフィックなものである。この点に関して、コーティング８４ａのプラトー及び帯域通過フィルタ効果は、ＤＯＥ８２のコーティング８２ａのものに対応する。

コーティングされたＤＯＥ８４の下流に配置されたカプリング光学系８８は、照明光ビーム８をガラス棒９０の入射表面８９上に透過する。カプリング光学系８８の機能は、図１による照明システム５の集光器１７のものに対応する。ガラス棒９０は、複数の内部反射によって照明光ビーム８を混合及び均一化する。中間視野平面９２は、ガラス棒９０の射出側９１の直近に配置される。この中間視野平面９２内には、レチクルマスクシステム（ＲＥＭＡ）９３が配置される。レチクルマスクシステム（ＲＥＭＡ）９３は、可動視野絞りである。ＲＥＭＡ９３の開口部及びガラス棒９０の断面は、投影露光装置８１の照明視野３の形状に厳密に適合される。ＲＥＭＡ９３の後には、照明光ビーム８のビーム経路内に対物系９４が続く。この対物系９４は、中間平面９２をレチクル平面４へと結像させる。

対物系９４は、レンズ群９５、９６、９７、これらの下流に配置された偏位ミラー９８、及びその下流に配置された別のレンズ群９９を有する。コーティング８２ａ、８４ａを有する２つの回折光学要素８２、８４は、ガラス棒９０の上流に配置された光学構成要素と合わせて、入射表面８９のできる限り均一な高効率照明を得るように設計される。瞳形成要素（ＰＤＥ）として機能する第１のＤＯＥ８２は、光学コーティング８２ａと共に、望ましい照明環境に依存して、第２のＤＯＥ８４の位置においてほぼ円形、環状、双極、四重極、又は別の多極分布が得られるようにビーム角に対する事前設定量の影響によって照明光ビーム８の発散を変更する。

光学コーティング８４ａを有する第２のＤＯＥ８４は、照明光ビーム８のビーム角への影響の対応する量によって何らかの角度の発散をもたらす。第２のＤＯＥ８４の効果は、ガラス棒９０の入射表面８９のアスペクト比に等しいアスペクト比を有する発散が発生する程度にアナモルフィックである。そのようなアスペクト比は、例えば、１：１．３に達するものとすることができる。光学コーティング８４ａを有する第２のＤＯＥ８４により、この第２のＤＯＥ８４が配置された瞳平面内で発生するビーム角分布又は発散分布は、それぞれ、入射表面８９の形状及び大きさに厳密に等しい視野分布へと変換される。従って、光学コーティング８４ａを有する第２のＤＯＥ８４は、ガラス棒９０と共に視野事前設定要素（ＦＤＥ）として機能する。

図１９は、第１のＤＯＥ８２の個々のラスタ要素１００の構成を示している。ラスタ要素８２は六角形であり、ｒ＝１ｍｍの典型的な側対側の距離を有する。ラスタ要素１００は、ハニカム方式で構成され、２次元のＤＯＥ８２を形成する。この側対側の距離ｒ及びレーザ波長ラムダ＝２４８ｎｍでは、第１のＤＯＥ８２によって発生する回折パターンは、０．０１４°の周期性回折角に対応する２．４８・１０^-4の周期ラムダ／ｒを有する。第１のＤＯＥ８２を通過する照明光ビーム８が１ｍｍよりも小さい干渉を有し、数桁拡大された射出側に発散を有するので、干渉に起因する擾乱が回避される。それによって個々のラスタ要素１００、すなわち、第１のＤＯＥ８２のチャンネルに割り当てられた照明光ビーム８の照明光束は、互いに乱されない。

ラスタ要素１００は、回折凹フレネルレンズとして構成される。ラスタ要素１００は８個の環状段１０１を有し、そのうちの４段を図１９に示している。段の各々は、照明光ビーム８のビーム方向に（π／４）の厚みを有する。ＤＯＥ８２の全てのラスタ要素１００は、同じ方法で設計される。代替的に、ＤＯＥ８２のコヒーレント区域の構造を異なる回折効果のフレネルレンズによって設計することができる。ラスタ要素１００は、フォトリソグラフィ及びその後のエッチングを通じて製造される。

ラスタ要素１００は、平行な入射照明光束を１．４３°の発散角を有する発散光束へと変換する。従って、ラスタ要素１００の開口数は、０．０２５になる。入ってくる照明光束８の断面区域全体を対象とするＤＯＥ８２が形成されるように、多数のラスタ要素１００が配列される。ＤＯＥ８２の回折効率は８０％を超える。ＤＯＥ８２と光学コーティング８２ａとによって発生する結合遠視野効果により、対物系９４の従来の照明環境の場合に第２のＤＯＥ８４の位置に到達する放射状強度分布は、矩形関数に非常に密接に対応する。

第２のＤＯＥ８４は、５０ｍｍから１００ｍｍの直径を有する円盤として構成される。第２のＤＯＥ８４は、アナモルフィック効果を有する。第２のＤＯＥ８４は、２次元、すなわち、行及び列で配列された内部回転対称構造を有する隣接する矩形ラスタ要素１０２で構成され、そのうちの１つを図２０に略平面図で示している。ラスタ要素１０２の矩形辺長比ｘ／ｙは、ガラス棒９０の入射表面８９、及びレチクル平面４内で照らされるレチクル表面のｘ／ｙアスペクト比に等しい。図２０に示している例示的な実施形態は、各ラスタ要素１０２において１．５ｍｍ／２ｍｍの辺長比ｘ／ｙを有する。ラスタ要素１０２のこれらの寸法により、更にラスタ要素１００に関する上述の説明に応じて、ＤＯＥ８４を通過する照明光ビーム８の隣接する照明光束の間の擾乱は不可能である。

ラスタ要素１０２も同様に、典型的に−１０．５ｍｍの負の焦点距離を有する回折フレネルレンズである。これらのフレネルレンズは、図２１に示している断面を有する厚み分布を有するグレーシェードレンズとして設計される。ラスタ要素１０２の各環状段１０３、１０４、１０５の厚みは、（６π）・ラムダの量だけ変化する。図２１は、図２０によるラスタ要素をｘ方向に通る断面を示している。個々のラスタ要素１０２によって発生する発散は、フレネルレンズの焦点距離及び光学コーティング８４ａの効果に依存して０．５°から７°であり、ガラス棒９０の入射表面８９のアスペクト比に等しいｘ／ｙアスペクト比を有する。１／１．３のｘ／ｙアスペクト比では、ｙ方向と比較したｘ方向の発散は、１．３倍だけ高い。例えば、ｘ方向に６．５°の発散、ｙ方向に５°の発散が発生する可能性がある。

代替的に、ラスタ要素１００、１０２は、図２２の断面によって示しているように、２値回折位相プロフィールレンズとして設計することができる。この場合には、回折構造体として環状ウェブ１０６が設けられ、環状ウェブ１０６は、均一な高さのπラムダを有するが、様々なウェブ厚及び隣接するウェブ１０６との様々な距離を有する。
光学コーティング８４ａを併用した第２のＤＯＥ８４の効果は、図１８による配列のガラス棒９０の入射表面８９内で均一な強度分布が得られるようなものである。ｘ方向及びｙ方向の両方におけるこの強度分布の関数は、ほぼ矩形であり、部分的に一定のプラトー区域及び高いエッジ勾配を有する。

ラスタ配列１２、１６に関して上述した回折光学ラスタ要素１００、１０２の代わりに、屈折レンズラスタを用いることができる。

ラスタ要素２３、２３ａ、１００、１０２は、自己支持方式で設計し、又は担体層に付加することができる。光学コーティング２４、２４’、５５、８２ａ、８４ａは、ラスタ要素自体又は担体層上に付加することができる。光学構造体がラスタ要素の片側、すなわち、入射側又は射出側だけに付加される場合には、光学コーティングは、同じ側又は反対側に設けることができ、又は相補光学効果を有する２つの光学コーティングを入射側と射出側に設けることができる。原理的には、それぞれのラスタ要素の入射側及び射出側の両方に回折又は屈折空間光学構造体を付加することを想定することができる。

一般的に、ラスタ要素上の光学コーティング２４、２４’、５５、８２ａ、８４ａは、照明光ビーム８のそれぞれのラスタ要素に当たる時のラスタ要素上のそれぞれの入射点に依存して、最大減衰及び最小減衰を発生させる。隣接するラスタ要素の間で減衰の差が存在すると仮定する場合、そのような差は、個々のラスタ要素によって発生する最大減衰と最小減衰の間の差と比較すると一般的に小さい。従って、ラスタ配列にわたるラスタ要素の光学特性変化は、コヒーレント区域にわたって最小値に保たれる。しかし、ラスタ配列の隣接する部分の間、例えば、図１３によるラスタ配列１６のストリップ６４からストリップ６６の間では、ラスタ要素の光学特性の間で鋭い遷移及び大きい差が存在する場合がある。

Claims (11)

1. 光学要素に当たる放射ビーム（８；２６）のそのビーム断面にわたって事前設定されたビーム角に影響を与えるための光学要素であって、
   放射ビーム（８；２６）に露出された時に前記ビーム角に及ぼす影響の第１の部分を発生させる空間光学構造体（９；１２、１６；８２；８４）と、
   前記空間光学構造体（９；１２、１６；８２；８４）上又は該空間光学構造体（９；１２、１６；８２；８４）を担持する担体層上に付加された光学コーティング（２４；２４’；５５；７０；７３；７４；８２ａ；８４ａ）と、
   を含み、
   前記光学コーティング（２４；２４’；５５；８２ａ；８４ａ）は、干渉コーティングとして構成され、前記放射ビーム（８；２６）に露出された時にビーム断面にわたって該放射ビーム（８）の一部分の所定の減衰を発生させ、従って、前記ビーム角に及ぼす前記影響の第２の部分を発生させ、
   前記空間光学構造体（９；１２、１６；８２；８４）及び前記光学コーティング（２４；２４’；５５；８２ａ；８４ａ）の光学効果は、それらが前記ビーム角に影響を与える際に互いに補完するようなものである、
   ことを特徴とする光学要素。
2. 前記空間光学構造体（９；１００；１０２）は、回折効果を有することを特徴とする請求項１に記載の光学要素。
3. 前記空間光学構造体（１２、１６）は、屈折効果を有することを特徴とする請求項１に記載の光学要素。
4. 前記空間光学構造体（９；１２、１６；８２；８４）は、多数のラスタ要素として構成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項に記載の光学要素。
5. 前記光学コーティング（２４；２４’；５５；８２ａ；８４ａ）は、
   それが、前記ラスタ要素のうちの１つの第１の入射点における入射放射ビーム（８）の最大減衰と、同じラスタ要素上の第２の入射点における該入射放射ビーム（８）の最小減衰とを引き起こし、
   隣接するラスタ要素（１００；１０２）間の減衰の差が、前記最大及び最小減衰間の差と比較して小さい、
   ように構成される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の光学要素。
6. 前記光学コーティング（２４；２４’；５５；８２ａ；８４ａ）は、前記空間光学構造体（９；１２、１６；８２；８４）によって及ぼされる前記ビーム角への前記影響の補正をもたらす減衰を発生させるように設計されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学要素。
7. 前記空間光学構造体（９；１２、１６；８２；８４）は、前記入射放射ビーム（８）に対して遠視野分布（３２）を発生させるように設計され、
   第１の強度が、遠視野の第１の位置（±ｘ₁）において発生し、第２の強度が、該遠視野の第２の位置（ｘ＝０）において発生し、該第１及び第２の強度は、少なくとも５％だけ、特に少なくとも１０％だけ異なり、
   前記光学コーティング（２４；２４’；５５；８２ａ；８４ａ）の前記光学効果と前記光学構造体（９；１２、１６；８２；８４）の前記光学効果は、光学要素全体によって発生する全体遠視野分布（３５）が、前記第１及び第２の強度が発生する前記２つの位置（±ｘ₁、ｘ＝０）を含む少なくとも一部分で一定であるように互いに補完する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学要素。
8. 前記光学コーティング（２４；２４’；５５；８２ａ；８４ａ）は、事前設定発散角度限界（±ｘ₂）を超える前記光学構造体（９；１２、１６；８２；８４）によって発生したビーム角が、該光学コーティング（２４；２４’；５５；８２ａ；８４ａ）によって吸収又は反射されるように設計され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項に記載の光学要素。
9. 前記光学コーティング（２４；２４’；５５；８２ａ；８４ａ）は、前記空間光学構造体（９；１２、１６；８２；８４）によって発生した事前設定発散角度限界（±ｘ₃）よりも小さいビーム角が、該光学コーティング（２４；２４’；５５；８２ａ；８４ａ）によって吸収又は反射されるように設計されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光学要素。
10. レチクル平面（４）における照明光（８）の強度の角度分布を事前設定するための少なくとも１つの光学角度事前設定要素（９、２４’；８２、８２ａ）と、
    前記レチクル平面（４）における前記照明光（８）の前記強度の視野分布を事前設定するための少なくとも１つの光学視野事前設定要素（１３、２４；８４、８４ａ）と、
    を含むマイクロリソグラフィのための照明光学系であって、
    光学角度事前設定要素（９、２４’；８２、８２ａ）及び／又は光学視野事前設定要素（１３、２４；８４、８４ａ）が、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光学要素として構成される、
    ことを特徴とする光学系。
11. マイクロリソグラフィのための照明システムであって、
    光源（６）と、
    請求項１０に記載の照明光学系と、
    を含むことを特徴とするシステム。

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