JP5654348B2 - 放射線源の放射光を集めるための光束誘導光学集光器 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に従って放射線源の放射光を集光するための光束誘導光学集光器に関する。更に、本発明は、ＥＵＶ照明系、ＥＵＶ投影露光装置、微細構造構成要素の生成方法、及びこの種の方法に従って生成された微細構造構成要素に関する。

特に、例えば、１０ｎｍと３０ｎｍの間の波長範囲の放射線を放出するＥＵＶ（極紫外）放射線源の放射光の集光に向けて機能する冒頭で挙げた種類の集光器は、例えば、ＷＯ２００７／０４５，４３４Ａ２，ＵＳ６，４３８，１９９Ｂ１，ＵＳ６，５０７，４４０Ｂ１，及びＵＳ５，３３９，３４６Ａに開示されている。
一般的に、ＥＵＶ放射線源は、放射軸に関して回転対称又は軸対称な放射パターンを有する。割り当てられる集光器は、一般的に、ＥＵＶ放射線が可能な限り大きい軸対称立体角で集光されるように設計される。

照明視野の所定の照明に関してこの種の集光器を含む照明系に課せられる要件に依存して、放射線光束は、集光器の下流に形成する必要がある。この必要な放射線光束の形状は、一般的に、回転対称光束形状から逸脱する。回転対称から逸脱する放射線光束を有する従来技術の集光器は、特殊な場合にしか適さない。

ＷＯ２００７／０４５，４３４Ａ２ ＵＳ６，４３８，１９９Ｂ１ ＵＳ６，５０７，４４０Ｂ１ ＵＳ５，３３９，３４６Ａ ＵＳ２００６／０１３２７４７Ａ１ ＵＳ７，１８６，９８３Ｂ２ ＵＳ２００７−００５８２６９Ａ１

Ｋｏｃｈｅｎｇｉｎ及びＯｌｉｋｅｒ著「逆問題」１３（１９９７年）、３６３頁から３６７頁 Ｂｏｒｎ及びＷｏｌｆ著「光学系の原理」、「Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ」（１９９１年）、第９．２．１章

従って、本発明の目的は、放射線光束形状の形状、言い換えれば、集光器によって集光器の下流の平面に発生される照明分布を可能な最大限度まで自由に選択することができるような冒頭で挙げた種類の集光器を開発することである。

この目的は、請求項１に示す特徴を有する集光器、及び請求項２に示す特徴を有する集光器により、本発明によって達成される。
放射線源を請求項１により２次元で互いに対してオフセットされた複数の放射線源像に又は請求項２により光束縁部輪郭に変換する概念は、集光器の下流にある光束形成平面とも呼ぶ平面に事実上あらゆる照明分布形状をもたらす可能性を与えることが本発明によって見出されている。従って、本発明による集光器は、所定の方式で回転対称から逸脱する照明分布が下流の照明視野に必要とされる照明系に特に適している。この照明分布は、照明光の遮光によって発生される必要はなく、その結果、放射線源の有用な放射光の比率が増大する。集光器の反射面の正確な形状は、請求項１により放射線源像への結像を修正するか、又は請求項２により光束縁部輪郭、言い換えれば、光束誘導光学集光器の反射面の光学的使用領域の縁部の形成を修正するための対応するアルゴリズムを用いて定めることができる。この種の数学的アルゴリズムは、Ｋｏｃｈｅｎｇｉｎ及びＯｌｉｋｅｒ著「逆問題」１３（１９９７年）、３６３頁から３６７頁から公知である。放射線源の放射光は、光学集光器によって直接に又は放射線源の中間像を通じてのいずれかで集光することができる。

請求項３による反射面の実施形態は、ＵＳ２００６／０１３２７４７Ａ１に説明されている鏡面反射器の照明に特に適用可能である。変換済み放射線光束の光束縁部輪郭、及び従って鏡面反射器上の照明分布は、一般的に、回転対称から逸脱する照明視野形状に適応される。特に、照明視野を高アスペクト比、例えば、矩形又は弓形環状視野で照明することが望ましい場合には、鏡面反射器上で必要とされる照明分布は、回転対称から大幅に逸脱する。そのような実施形態では、本発明による反射器の柔軟性は、事実上あらゆる形状の照明分布を作り出す時に特に有効である。下流平面における光束縁部輪郭、及び従って照明分布は、一方では下流の結像光学系の瞳照明分布の形状からの、他方では変換済み放射線光束を用いて照明されることになり、かつ結像光学系の上流に配置される照明視野又は物体視野の形状からの逆投影によって発生させることができる。逆投影は、次に、結像光学系の照明瞳平面の方向から物体視野を通じて下流平面上に発生する。例えば、弓形照明視野の場合には、下流平面における照明分布は、腎臓又は豆の形状を有することができる。

請求項４による反射面の実施形態は、回転対称からより大きく逸脱する視野ファセットミラーの照明を必要とする場合に特に有利である。ＵＳ７，１８６，９８３Ｂ２は、視野ファセットミラーのそのような照明の例を提供している。
請求項５によるファセット分割は、光束形成平面内の個々のファセットによってもたらされる放射線源像の互いに対する相対位置を定めることによって照明分布を形成することを可能にする。

寄せ木細工又はタイル配列パターンの形状での請求項６によるファセット配列は、集光器で反射される時に事実上いかなる有用な放射線も失われないように事実上反射面全体を有利に用いる。これは、反射面の間隙のない非重複カバレージを達成することを可能にする。そのようなタイル配列パターンは、数学理論から公知である。均一なタイル配列パターン、規則的タイル配列パターン以外に、不均一タイル配列パターンも考えることができる。

請求項７による異なるファセット区域は、強度分布を光束形成平面に設定される照明分布内で適応させることを可能にする。これは、放射線源の不均一な放射光を補償するか又は下流の不均一性を事前補償するのに用いることができる。
請求項８によるファセットは、特に、個々のファセットによる集光器面全体の最大カバレージ率を保証する。特に、集光器上への入射角の僅かな変動の達成を可能にするカバレージの種類を選択することができる。

請求項９による配列は、光束形成平面における照明分布の領域へのファセットの明確な割り当てを保証する。
請求項１０及び請求項１１による反射器面は、放射線源の所定の結像を達成することを可能にする。
請求項１２又は請求項１３による平滑化操作は、集光器を用いて放射線誘導によって照明される照明視野において個別の強度ピークを回避する。平滑化は、例えば、連続する１組の関数、例えば、ゼルニケ関数を用いた反射面のパラメータ化によって実施することができる。平滑化は、スプライン関数を用いて実施することもできる。

請求項１４による反射面の成形は、それぞれの照明要件に適応される放射線源像の分割を可能にする。そのような円錐断面の例は、円、楕円、双曲線、及び放物線を含む。円錐断面を用いてパラメータ化することができない断面は、閉じた解析関数を用いては説明することができないが、例えば、級数展開を用いて説明することができる自由形状断面とすることができる。
請求項１５により自由形状曲面として設計される反射面は、照明要件に適応される放射線源像の配列に対して十分な量の自由度を提供する。自由形状曲面は、例えば、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物系のミラーの成形に関するＵＳ２００７−００５８２６９Ａ１に開示されている方式でパラメータ化することができる。同様に、そのような自由形状曲面のパラメータ化においても、スプライン関数又はゼルニケ関数を同じく用いることができる。

請求項１６により形状が能動的に変更可能な反射面は、照明側の要件に依存して、光束形成区域に動的に異なる照明をもたらすことを可能にする。従って、集光器の成形を通じて、照明系の下流光学構成要素において異なる照明設定を定めるようにその後機能することができる照明分布をもたらすことが可能である。
請求項１７による傾斜角の適応化は、照明の光学特性を改善する。これは、特に、集光器を含む照明系における下流光学系の結像誤差を少なくともある程度補償することを可能にする。

請求項１８による照明系及び請求項１９による投影露光装置の利点は、本発明の集光器に関連して既に上述したものに対応する。
請求項２０による投影露光装置は、集光器と物体の間に単一の光束誘導光学要素を用いて照明設定を定めるのに特に適している。これは、可能な限り損失の少ない照明を保証する。
請求項２１による生成方法及び請求項２２による微細構造構成要素の利点は、既に上述のものに対応する。
以下では、本発明の実施形態を図面を用いてより詳細に説明する。

ＥＵＶ投影露光装置のＥＵＶ照明系の略子午断面図である。 ＥＵＶ照明系の集光器の方向Ｉａからの縮小図（図１との比較で）ある。 図１の平面ＩＩ−ＩＩ内のＥＵＶ放射線光束の照明分布の形状を示す図である。 請求項１に記載のＥＵＶ照明系を含むＥＵＶ投影露光装置の反射構成要素を示す概略図である。 ＥＵＶ放射線源の放射光を集光し、集光された放射光からＥＵＶ放射線光束を形成するための図１によるＥＵＶ照明系の光束誘導光学集光器の３つの選択されたファセットの結像効果の概略図である。 図２に示す平面とＥＵＶ投影露光装置の投影対物系の入射瞳平面との間のＥＵＶ放射線光束の誘導の図１と類似の概略図である。 ＥＵＶ投影露光装置の物体平面内の物体視野又は照明視野それぞれの照明を示す図である。 投影対物系の入射瞳の照明を示す図である。 ＥＵＶ照明系の集光器上のファセットの分布を示す図である。 集光器の反射面の平滑化の前に図２の平面に図８のファセット分布によって発生された照明分布を示す図である。 フリンジ−ゼルニケ多項式の判断における手順シーケンスを示す図である。 反射面の平滑化の後の請求項９に記載の照明分布を示す図である。 ＥＵＶ投影露光装置のＥＵＶ照明系の別の実施形態を示す図である。 図１２によるＥＵＶ照明系の視野ファセットミラーを示す図である。 図１２及び図１３のものと類似のＥＵＶ照明系において適用可能なＥＵＶ集光器上のファセット分布の別の実施形態の図８と類似の図である。 図１２と類似のＥＵＶ照明系の視野ラスタ要素が配置された平面に図１４の集光器によって発生された集光器の反射面の平滑化の前の照明分布を示す図である。 集光器の反射面の平滑化の後の図１５による照明分布を示す図である。 集光器の別のバージョンを含むＥＵＶ投影露光装置のＥＵＶ照明系における光束形成平面の代替照明の図１と類似の図である。

図１には、ＥＵＶ照明系１をＥＵＶ放射線源２と照明視野平面又は物体平面３との間に概略図で示している。ＥＵＶ照明系１は、図６による弓形照明視野４の照明視野平面３内での所定の照明に対して機能する。照明視野４は、反射レチクル５（図３を参照されたい）を照明する。照明視野４は、ＥＵＶ放射線感応コーティングが設けられたウェーハが配置された詳細には示していない投影対物系を用いて像平面６内の像視野へと結像される。相対位置の説明を容易にするために、以下の説明では直交ｘ−ｙ−ｚ座標システムを用いることにする。図１では、ｘ軸は、作図面に向けて垂直に延びている。ｙ軸は上向きに延びている。ｚ軸は、右手側に延びている。ＥＵＶ照明系１及びＥＵＶ投影対物系は、図３の概略図に全体として示している微細構造又はナノ構造の集積半導体構成要素の生成のためのＥＵＶ投影露光装置７の構成要素である。ＥＵＶ投影露光装置７は、スキャナ方式で設計される。走査方向は、弓形照明視野の短手側に対して平行であり、従って、図１ではｙ方向に延びている。

ＥＵＶ放射線源は、全ての方向にほぼ均一にＥＵＶ放射光を放出する。４４．４°の開口半角αを有するＥＵＶ放射光８ａ、言い換えれば放射線源側放射線光束は、ＥＵＶ集光器１０のＥＵＶ放射線を反射する面９によって集光され、変換済み放射線光束８へと形成される。従って、放射線源２において集光される開口数はＮＡ＝０．７であり、反射面９は、ＥＵＶ放射線源２の下流にある最初の光束形成面である。従って、反射面９は、ＥＵＶ放射線光束８の形状に影響を与える最初の光束誘導面である。平面ミラー面は、反射面９とは異なり、形状に対していかなる影響も持たない光束誘導面の例である。
集光器１０からの放射線源２の距離は４００ｍｍである。

図１ａは、放射線源側の放射線光束８ａへの露光に向けて設けられたＥＵＶ集光器１０上の面の縁部輪郭１０ａを示している。縁部輪郭１０ａは、円形状を有する、言い換えれば、縁部輪郭１０ａにわたる２つの垂直軸に関して鏡面対称である。これらの２つの軸は、特にｘ軸及びｙ軸である。
下記により詳細に説明するように、反射面９は、ＥＵＶ放射線源２を下流光束形成平面１１内に互いに対して所定の方式で配置された複数の隣接放射線源へと変換するように形成される。
断面図で見た時に、ＥＵＶ放射線光束８は、光束形成平面１１内でほぼ腎臓形又は豆形の縁部輪郭１１ａを有し、その結果、図２に示している照明分布１２が得られる。

図１は、光軸１３に沿ったＥＵＶ照明系の拡張図を示しており、図を簡略化するために、照明系１の折り返し設計又は集光器１０の下流の光学構成要素の反射効果のいずれも示していない。光軸１３は、図１のｚ軸に沿って延びている。更に、光軸１３は、変換済みＥＵＶ放射線光束８の主ビーム方向と対応する。
光束縁部輪郭１１ａは、最多で１つの軸に関して、すなわち、光軸１３と対応する放射線光束８の主ビーム方向に対して光束形成平面１１の近くで垂直な図２のｙ軸に関して鏡面対称であるように形成される。

図３は、ＥＵＶ照明系１の近くにおけるＥＵＶ投影露光装置７を図３に例示する反射要素の折り返し効果を含めて示している。光束形成平面１１の位置には鏡面反射器１４が配置され、鏡面反射器１４は、ＥＵＶ放射線光束８が、照明視野平面３，言い換えればレチクル平面又は物体平面内で照明視野４を照明し、レチクル５の下流に配置されたＥＵＶ投影対物系の入射瞳平面１５内で照明設定とも呼び、図７の概略図に示している円形縁部を有する均一に照明された瞳照明分布１６が得られるように、照明分布１２を伴って鏡面反射器に当たる入射ＥＵＶ放射線光束８を形成する。照明設定１６は、従来の照明設定である。ＥＵＶ集光器１０の反射面９が、環状照明設定、双極照明設定、又は四重極照明設定のような他の照明設定に従って設計された場合には、これらの照明設定も同様に考えることができる。
鏡面反射器１４からの集光器１０の距離は、１８００ｍｍである。

鏡面反射器１４の効果は、ＵＳ２００６／０１３２７４７Ａ１に説明されている。各個々のチャンネル、言い換えれば、上述の鏡面反射器１４の各ファセットは、放射線源２の像をレチクル５上に生成し、この像は、非常に小さいことから弓形照明視野４の過露光が回避される。半径２．５ｍｍを有する中央の円形要素が光束形成平面１１内で遮蔽された場合には、同等の直径の同様に円形の均一な照明分布が物体平面３内で得られる。半径２．５ｍｍを有する相応の軸外円形要素が光束形成平面１１内で遮蔽された場合には、この遮蔽によって物体平面３内の照明分布の変化が生じ、この変化は、鏡面反射器１４の機能が維持されるようなものである。

反射面９は、それによって発生される複数の放射線源像が、照明される照明視野４の形状に適応された配列、すなわち、照明分布１２を有するように形成される。この目的のために、面９は、互いに補完し合って反射面９の全反射器面を形成する複数の反射ファセット１７に分割される。ファセット１７は、寄席木細工又はタイル配列方式で反射面９を覆い、その結果、全反射器面、言い換えれば有用反射面全体は、反射面９自体と事実上同じサイズを有する。

図４は、反射面９のファセット１７のうちから選択された３つのファセット１７ａ、１７ｂ、１７ｃの結像効果の例を示している。個々のファセット１７ａから１７ｃの反射面は、図４に例示目的で断面図に示している回転楕円体１８の区画である。ＥＵＶ放射線源２は、これらの回転楕円体１８の２つの焦点の一方に配置される。各場合に１つの放射線源像１９が、回転楕円体１８の第２の焦点内に配置される。放射線源像１９は、光束形成平面１１内のラスタ点に割り当てられる。それぞれのラスタ点、言い換えれば、光束形成平面１１内の放射線源像１９の位置は、ファセット１７ａから１７ｃの傾斜角によって選択することができる。ラスタ配列に起因して、放射線源像１９は、２次元、すなわち、ｘ方向及びｙ方向に互いにオフセットされて配置される。複数の放射線源像１９が一群の像を形成する。この一群の像の縁部輪郭は、同時に光束形成平面１１内の変換済み放射線光束８の縁部輪郭でもある。光束形成平面１１内のこの光束縁部輪郭は、変換済み放射線光束８のビーム方向１３に関して非回転対称である。

ファセット１７ａから１７ｃは、能動的に傾斜可能にすることができる。この目的のために、各ファセット１７ａから１７ｃは、個々に機械的接続２０により、例えば、圧電アクチュエータとすることができるアクチュエータ２１に接続される。
ファセット１７ａから１７ｃが傾斜された場合には、回転楕円体１８の第２の焦点、言い換えれば、それぞれの放射線源像１９の位置は、対応する角度で傾斜される。この傾斜により、その傾斜角に依存して放射線源像１９は、光束形成平面１１から外れて進行する場合がある。それによって鏡面反射器１４上で放射線源像１９のブレが生じる場合があり、このブレは、例えば、照明視野４の照明の均一化に向けて望ましいとさえする場合がある。

個々のファセット１７は、互いに対して離散方式で配置することができ、言い換えれば互いとは独立した反射面を有することができる。代替的に、個々のファセット１７は、単一の反射面の融合区画として設計することができる。そのような設計による反射面９は、更に全ての個々のファセット１７の位置とアクチュエータとの間の機械的接続によって能動的に変形可能にすることができ、従って、それぞれの個々のファセット１７の位置において反射面９を変形することを可能にする。能動ファセット１７の傾斜角は、下流の構成要素によって引き起こされる結像誤差が補償されるように適応させることができる。

図５は、鏡面反射器１４の効果を示している。同じく鏡面反射器１４も、ＵＳ２００６／０１３２７４７Ａ１に説明されているように複数の個々のファセットを含む。鏡面反射器１４のファセットの部分集合から出射し、ＮＡ＝０．２５／４の開口角βを有する収束する個々の放射線光束２２と主ビーム２３は、照明視野平面３内で十分に小さい光点を生成し、従って、入射瞳平面１５内で瞳照明分布１６を照明する。腎臓形の照明分布１２から出射する全ての個々の放射線光束２２は、照明視野平面３内で互いに補完し合って弓形照明視野４を形成し、個々の放射線光束２２の各々は、瞳照明分布１６全体を照明する。従って、照明分布１２の形状は、瞳照明分布１６の形状による照明視野４の形状の逆投影によって定められる。

図８は、光束形成平面１１内での腎臓形の照明分布１２の生成のためのファセット１７によるＥＵＶ集光器１０の反射面９の可能なカバレージを示している。このカバレージは、反射面９上で寄せ木細工又はタイル配列パターンで配置される。このカバレージは、Ｋｏｃｈｅｎｇｉｎ及びＯｌｉｋｅｒ著「逆問題」１３（１９９７年）、３６３頁から３６７頁に説明されているアルゴリズムを用いて得たものである。照明分布１２を生成するための能動ファセット１７と共に、面積が小さくて腎臓形の照明分布１２内でいかなる有用光も生成しない非能動ファセット２４を図８の縁部に示している。照明分布は、矩形のファセットラスタから出射するので、非能動ファセット２４は、数学的な結果である。例えば、湾曲縁部領域を有する基本ラスタを用いることにより、そのような非能動ファセット２４のないカバレージを考えることができる。能動ファセット１７の全てにおいて、その縁部領域は異なって成形されるが、絶対的な反射面積はほぼ同じである。腎臓形の照明分布１２における凹部２５を生成するために、ファセット１７は、図８の上部の中央位置に示しているように、反射面９の区画２６において図８の水平方向よりも図８の垂直方向に見て大きく延ばされる。それによって反射面９は、凹部２５に隣接する照明分布１２の突出部２８のレベルで、横方向区画２７よりも中央領域内で能動ファセット１７の水平行を少なく含むことになる。従って、能動ファセット１７が配置される行の高さ及び列の幅は、集光器１０の反射面９の一方の側から他方への行及び列の推移に沿って変化する。

図９は、反射ファセット面のそれぞれの区画が図４によるファセット１７ａから１７ｃと同様に回転楕円体方式で成形された図８による配列で配置された離散的能動ファセット１７の結果である光束形成平面１１の位置における離散的照明分布２９を示している。この場合、放射線源像１９の離散的ラスタは、図９によるラスタ配列が図８に示している能動ファセット１７の行列配列に対応する位置に存在する。従って、集光器１０の主平面に対する能動ファセット１７の傾斜角は、離散照明分布２９の生成に関しては比較的小さい。凹部２５の縁部は、凹部２５を生成するためにＥＵＶ集光器１０の縁部の近くに配置された能動ファセット１７によって照明されるが、これらのファセット１７は、これらのファセット１７に割り当てられた個々のＥＵＶ放射線光束を光軸１３に向けて比較的大きく偏向する必要があるので、凹部２５の縁部を照明する能動ファセット１７の領域内には、絶対的な観点から見るとなお小さいが、比較的大きい傾斜角が存在する。

離散照明分布２９は、個々のファセット１７の縁部領域を平滑化することにより、言い換えれば、個別ファセット形状を排除することによって連続照明分布１２へと変換される。平滑化操作により、反射面９は、その縁部内でいずれの位置でも連続微分可能になり、従って、生成することが容易になる。連続照明分布１２を再度図１１に詳細に示す。縁部輪郭１１ａ内の太線ハッチングパターンが密である程、照明強度は高い。縁部輪郭１１ａの隣の領域内のまばらなハッチングは、縁部輪郭１１ａ内の最低強度区画を示している。平滑化は、１０２４×１０２４ピクセルの等距離ラスタを用いてＥＵＶ集光器の反射面９を走査し、次式のフリンジ−ゼルニケ関数に従って面形状を定めることによって実施される。

ｚは、位置ｘ、ｙにおける反射面９のサグの変化であり、Ｚｉは、ｉ番目のフリンジ−ゼルニケ多項式である。図１０に示している計算規則により、フリンジ−ゼルニケ多項式Ｚｉは、Ｂｏｒｎ及びＷｏｌｆ著「光学系の原理」、「Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ」（１９９１年）、第９．２．１章に定められている多項式Ｕ_n ^m及びＵ_n ^-mを用いて識別可能である。ｃｉは、展開係数である。ｈ₀は、標準半径である。以下では、この標準半径をノルム高さとも呼ぶことにし、ｚ（ｘ、ｙ）と同様にミリメートルで示す。

以下の表は、フリンジ−ゼルニケ多項式の用いられる最初の８１項に関する係数ｃｉを示している。

（表）

ＥＵＶ集光器１０の円形の全反射器面全体の８８％よりも多くが、平滑化された能動ファセット１７で覆われる。
照明分布２９の縁部境界によって定められる面積の照明分布２９を含む円形照明分布の面積に対する比は、ほぼ４５％である。

図１２は、ＥＵＶ照明系の別の実施形態を図３と類似の図で示している。図１から図１１を参照して上述したものに等しい構成要素を同じ参照番号で表しており、再度詳細には説明しない。
ＥＵＶ集光器１０の反射面９の成形を除いて、図１２による照明系は、ＵＳ７，１８６，９８３Ｂ２の図７６による照明系に対応する。ＥＵＶ集光器１０によって集光されたＥＵＶ放射線光束８は、最初に視野ファセットミラー３０に当たる。視野ファセットミラー３０のファセット配列の例をＵＳ７，１８６，９８３Ｂ２の図７３に対応する図１３に示す。視野ファセットミラー３０の視野ファセットは、瞳ファセットミラー３１、及びその下流の３つのＥＵＶミラー３２，３３，３４を含む結像光学系を用いて物体平面３内の照明視野４へと結像される。

請求項１２による実施形態では、ＥＵＶ集光器１０によって放射線源像１９が発生される光束形成平面１１は、視野平面に位置する。図１２によるＥＵＶ集光器１０は、視野ファセットミラー３０の位置に視野ファセットミラー３０の能動反射ファセットカバレージの段状外側輪郭に一致する縁部境界を有する照明分布３５が存在するように、能動ファセット１７に分割かつ形成された反射面９を有する。

図１４は、ＥＵＶ集光器１０のファセットカバレージの別の実施形態を示している。図１から図１３を参照して上述したものに対応する構成要素を同じ参照番号で表しており、再度詳細には説明しない。同様に、この例は、科学論文であるＫｏｃｈｅｎｇｉｎ及びＯｌｉｋｅｒ著「逆問題」１３（１９９７年）、３６３頁から３６７頁に基づくアルゴリズムを用いて計算したものである。
図１４による集光器１０の反射面９を能動ファセット１７で覆うことにより、図１６に示している平滑化された連続形状を有する照明分布３６を生成することが可能になる。照明分布３６は、内側正方形包絡線３７と外側正方形包絡線３８とによって範囲が定められた正方形枠の形状を有する。内側包絡線３７の内側、及び外側包絡線３８の外側では、非常に低い照明強度しか存在しない（存在したとしても）。包絡線３７と包絡線３８の間では、照明強度は、最初に内側包絡線３７から包絡線３７と包絡線３８の間のほぼ中央部に至るまで連続的に増大し、この中央部において外側包絡線３８に向けて再度連続的に低下する。図１６の右にある強度目盛りは、図１６の異なるハッチングパターンへの強度の割り当てを示している。この種の正方形枠照明は、視野ファセットミラー３０の中央領域を物体平面３内の照明視野へと伝達することができないＥＵＶ照明系において望ましい。

図９に対応して、図１５は、図１４による集光器１０の反射面９の平滑化の前の、言い換えれば、能動ファセット１７の離散反射区域が依然として回転楕円体形状で存在する間の離散照明分布３９を示している。照明分布３９は、正方形の縁部輪郭３９ａを有し、言い換えれば、縁部輪郭３９ａにわたる２つの垂直軸に関して前と同様に鏡面対称である。これら２つの軸は、例えば、正方形縁部輪郭３９ａの２つの対角線、又は光束縁部輪郭３９ａの２つの垂直二等分線とすることができる。

図１４による集光器１０の反射面９の枕形の中央部分４０では、ここでもまた、能動ファセット１７よりも大幅に小さい面積を有する非能動ファセット２４が存在する。照明分布３９の同様に正方形の内側領域は、非能動ファセット２４による影響を受け、その結果、この領域内の照明強度は、他の領域内の強度と比較して無視することができる。正方形縁部輪郭のコーナでは、他の領域内の照明強度よりも若干高い照明強度が存在する。縁部輪郭３９の内側正方形領域の隣の強度は、他の領域内の照明強度よりも若干低い。図１５には、これを対応するハッチングパターンによって示している。

各能動ファセット１７には、放射線源像１９が割り当てられ、放射線源像１９のラスタ位置、言い換えれば、放射線源像１９が配置された行及び列は、各場合に能動ファセット１７の位置に対応する。
非能動ファセット２４に起因する光損失は、図１４による実施形態ではほぼ５％である。従って、図１４による実施形態では、全ての非能動ファセット２４の全面積をまとめると、能動ファセット１７の面積のほぼ１／２０である。

同様に、ＥＵＶ照明系１の残りの部分に適応されて回転対称から逸脱する形状を光束形成平面１１に発生させることが可能な反射面９の形状の他の実施形態を考えることができる。ＥＵＶ集光器１０の様々な実施形態のこれら全ての反射面には、１つの同じＥＵＶ放射光線の入射光線及び反射光線（図１の光線８ａ及び８を参照）を含み、かつ円錐断面を用いてパラメータ化することができない反射面９を通る少なくとも１つの断面が共通に存在する。

一般的に、ＥＵＶ集光器１０は、反射面９として自由形状曲面を有する。そのような自由形状曲面のサグは、ＥＵＶ投影対物系内のミラーの反射自由形状曲面のパラメータ化に関して当業者に公知の通りにパラメータ化することができる。同様に、そのような自由形状曲面のパラメータ化には、ＮＵＲＢＳ（非一様有理ベジエスプライン）のようなスプライン関数も同じく適用可能である。
反射面９のセグメントは、能動的に変形又は傾斜可能とすることもできる。これらのセグメントの形状は、ファセットの形状に対応する必要はない。従って、変形可能又は傾斜可能なセグメントは、例えば、複数のファセットを含むことができる。

ＥＵＶ集光器の反射面９の設計は、以下の通りに実施される。第１段階として、照明分布１２が光束形成平面１１内で数値的又は解析的に形成される。照明分布１２が形成される光束形成平面１１は、必ずしも真っ直ぐな平面でなくてもよく、曲面とすることができる。更に、放射線源２の放射パターン及び集光を行うべき空間領域、すなわち、開口角αも定められる。いかなるものであれいずれの対称性も有する必要がなく、掩蔽を含むことができるいずれか望ましい形状の縁部境界を有する立体角領域Ωで集光を行うように考えることができる。放射線源２の放射光８ａは、必ずしも直接集光する必要はない。放射線源２の像を集光することができ、言い換えれば、２次放射線源を集光することができる。その後、集光器１０と放射線源２の間で維持される距離が定められ、集光器１０が、照明系内、厳密にはビーム経路内で放射線源２と光束形成平面１１の間に挿入されるが、この集光器１０の面の数値パラメータ化は、この時点では未だ完了していない。次に、反射面９が、自由形状曲面を説明するのに適する１組の関数によってパラメータ化される。その後、挿入された反射面９によって発生される実際の照明分布の望ましい照明分布、言い換えれば照明分布１２からの収差に実質的に基づいて品質関数が発生される。この時点で、品質関数を最大にするために、反射面のパラメータ化の係数は、従来の局所又は広域最適化法を用いて変動される。この処理では、最大及び最小の入射角又は設置サイズのような処理関連の限界条件も考えられている。変化する集光器反射率の補償を放射線源側放射線光束８ａによる集光器１０の照明を相応に変動することによって達成するように、集光器１０上で局所的に変化するミラー層の反射率を望ましい照明分布の限度内で反復方式で与えることができる。

図１は、光束形成平面１１の位置にある鏡面反射器の収束照明を示している。個々のファセット１７は、例えば、集光器１０の縁部から見た時に同じ方向に放射線源像１９の像を発生させる。集光器１０の縁部において光軸１３に関する回転方向に見られる放射線光束８の部分光束は、放射線源像１９を同じ回転方向に発生させる。
図１７は、光束形成平面１１内の鏡面反射器の発散照明を集光器１０と光束形成平面１１の間に位置する火面４５と共に図１と類似の図で示している。放射線源像１９が同じ方向に発生される図１による収束照明とは対照的に、図１７による発散照明は、放射線源像１９を反対方向に発生させる。集光器の縁部において光軸１３に関する回転方向に見られる放射線光束８の部分光束は、放射線源像１９を反対の回転方向に発生させる。集光器１０の集光器縁部輪郭１０ａ、１１ａ、並びに光束形成平面１１内のＥＵＶ放射線光束の光束縁部輪郭は、図１から図３に関連して上述した縁部輪郭に対応する。

２ 放射線源
１１ 下流平面
１８ 回転楕円体
１９ 放射線源像
２１ アクチュエータ

Claims (17)

1. 放射線源（２）と、
   放射線源（２）の下流にある最初の光束形成面である反射面（９）、
   を含む、
   放射線源（２）の放射光（８ａ）を集光し、かつ集光された放射線源側放射線光束（８ａ）から変換済み放射線光束（８）を形成するための光束誘導光学集光器（１０）であって、
   反射面（９）が、放射線源（２）を下流平面（１１）内の一群の像へと変換するように形成され、該一群の像は、該変換された放射線光束（８）のビーム方向（１３）に対して垂直な方向に２次元（ｘ、ｙ）で互いにオフセットされて該変換済み放射線光束（８）の該ビーム方向（１３）に関して非回転対称方式で互いに対して配置される複数の放射線源像（１９）から成り、その結果、該下流平面（１１）内の該変換済み放射線光束（８）は、該変換済み放射線光束（８）の該ビーム方向（１３）に対して非回転対称な光束縁部輪郭（１１ａ）を有し、
   前記反射面（９）は、互いに補完し合って全反射器面を形成する複数の反射ファセット（１７）に、特に、１０個よりも多いファセットに分割される、
   集光器と、
   を含むＥＵＶ照明系（１）；及び
   前記ＥＵＶ照明系（１）によって照明される物体視野（３）を像平面（６）内の像視野へと結像するための投影対物系
   を含み、
   視野平面、又は前記投影対物系の瞳平面、又はこれらに共役な平面のいずれとも一致しない下流平面（１１）に配置され、集光器（１０）の下流にある光束形成要素（１４）を特徴とするＥＵＶ投影露光装置。
2. 前記集光器（１０）の前記ファセット（１７）間の前記反射面（９）は、平滑化され、その結果、それは、該反射面（９）の境界内のあらゆる点で連続微分可能である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
3. 前記集光器（１０）の前記反射面（９）は、前記光束縁部輪郭（１１ａ）が、照明される視野（４）の形状に適応された配列を有するように形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投影露光装置。
4. 前記集光器（１０）の前記反射面（９）は、前記光束縁部輪郭（１１ａ）が、照明される視野ファセットミラー（３０）の形状（３５；３６）に適応された配列を有するように形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項に記載の投影露光装置。
5. 前記ファセット（１７）は、寄せ木細工方式で前記集光器（１０）の前記反射面（９）を覆うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の投影露光装置。
6. 前記集光器（１０）の前記ファセット（１７）の少なくとも２つは、異なる表面積を覆うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の投影露光装置。
7. 前記集光器（１０）の前記ファセット（１７）は、別々の形状の縁部輪郭を有するようなファセットを含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の投影露光装置。
8. 前記集光器（１０）の前記ファセット（１７）は、行及び／又は列で配置され、該行の高さ及び／又は該列の幅が、前記反射面（９）の一方の側から他方への推移に沿って変化す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項に記載の投影露光装置。
9. 少なくとも一部の個々の前記集光器（１０）のファセット（１７）は、非球面の反射器面を有す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項に記載の投影露光装置。
10. 少なくとも一部の個々の前記集光器（１０）のファセット（１７）は、楕円体の反射器面を有することを特徴とする請求項９に記載の投影露光装置。
11. 前記ファセット（１７）間の前記集光器（１０）の前記反射面（９）は、連続照明分布が前記光束縁部輪郭（１１ａ）内に得られるように平滑化されることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の投影露光装置。
12. １つのかつ同じ光線の入射部分及び反射部分を含み、前記集光器（１０）の前記反射面（９）を通るランダムな垂直断面が存在し、該反射面（９）を通る２つの断面のうちの最多で１つが、円錐断面を用いてパラメータ化可能であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の投影露光装置。
13. 前記集光器（１０）の前記反射面（９）は、自由形状曲面であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の投影露光装置。
14. 前記集光器（１０）の前記反射面（９）のセグメント及び／又は前記ファセット（１７）は、能動的に変形可能であることを特徴とする請求項２から請求項１３のいずれか１項に記載の投影露光装置。
15. 前記集光器（１０）の前記反射面（９）のセグメント及び／又は前記ファセット（１７）は、能動的に傾斜可能であることを特徴とする請求項１及び請求項３から請求項１４のいずれか１項に記載の投影露光装置。
16. 前記集光器（１０）の前記ファセット（１７）の傾斜角が、下流構成要素によって引き起こされる結像誤差を補償するように適応化されることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の投影露光装置。
17. 微細構造構成要素を生成する方法であって、
    請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の投影露光装置（７）を準備する段階と、
    レチクルを準備する段階と、
    照明視野（１４）に配置された前記レチクルの面をウェーハの感光層上に投影する段階と、
    に従うことを特徴とする方法。

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