JP5852043B2 - Device for homogenizing laser radiation and method of manufacturing the same - Google Patents

Device for homogenizing laser radiation and method of manufacturing the same Download PDF

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Description

本発明は、請求項1の前文に記載の照明視野内のレーザ放射線を均一化するためのデバイス及びそのようなデバイスを製造する方法に関する。   The invention relates to a device for homogenizing laser radiation in the illumination field according to the preamble of claim 1 and to a method of manufacturing such a device.

マイクロリソグラフィのための投影露光装置における照明系だけでなく、他の用途のための光学系においても、多くの場合に1つの目的は、照明視野を可能な限り一様に照明視野を照明することである。この目的のために、1次放射線源から発した光を一般的に照明系内の適切なサブ光学系によって調節すべきである。   In many cases, not only in an illumination system in a projection exposure apparatus for microlithography, but also in an optical system for other applications, one purpose is to illuminate the illumination field as uniformly as possible It is. For this purpose, the light emitted from the primary radiation source should generally be adjusted by appropriate sub-optical systems in the illumination system.

1次放射線源としてレーザが使用される場合には、レーザによって放出されるレーザ放射線が、一般的に、通常は不均一ビーム分布と呼ぶ不均一強度分布を有することを考慮に入れるべきである。一例として、エキシマレーザによって放出されるレーザ放射線は、1つの方向に正規分布を有し、この方向と垂直に実質的に台形の強度分布を有する。強度分布は、時間的に変動する場合がある。作動中には、横方向ビームオフセット及び角度オフセットが発生する恐れもある。   If a laser is used as the primary radiation source, it should be taken into account that the laser radiation emitted by the laser generally has a non-uniform intensity distribution, usually referred to as a non-uniform beam distribution. As an example, the laser radiation emitted by an excimer laser has a normal distribution in one direction and a substantially trapezoidal intensity distribution perpendicular to this direction. The intensity distribution may vary over time. During operation, lateral beam offsets and angular offsets can also occur.

しかし、いずれの時点においても照明視野内に十分に均一な強度分布を得るために、多くの場合にビームホモジナイザーとも呼ぶレーザ放射線を均一化するためのデバイスが使用される。   However, in order to obtain a sufficiently uniform intensity distribution in the illumination field at any point in time, a device for homogenizing laser radiation, often referred to as a beam homogenizer, is used.

ドイツ特許出願DE 102 25 674 A1は、レーザ放射線を均一化するための円柱レンズ要素システムを説明している。円柱レンズ要素システムは、複数の第1の円柱レンズ要素を含む第1の円柱レンズ要素アレイと、第1の円柱レンズ要素の下流のレーザ放射線のビーム経路に配置された複数の第2の円柱レンズ要素を含む少なくとも1つの第2の円柱レンズ要素アレイとを有し、レーザ放射線が、照明視野上に少なくとも部分的に均一化された方式で結像されるようにする。円柱レンズ要素は、凸の円柱レンズ要素面を有する。円柱レンズ要素アレイは、各場合にレンズ要素の縁部に沿って互いに支持する個別の円柱レンズ要素から構成される。レンズ要素の縁部における回折効果により、照明される照明視野の周囲部に強度増幅が発生する場合がある。均一化効果を改善するために、第1の円柱レンズ要素及び/又は第2の円柱レンズ要素の一部分をこれらの円柱レンズ要素がレーザ放射線を照明視野上に、他の第1及び/又は第2の円柱レンズ要素がレーザ放射線を照明視野上に結像する寸法とは異なる寸法で結像するように成形及び/又は位置決めすることが提案されている。一実施形態において、第2の円柱レンズ要素アレイは、ビーム方向に対して垂直な平面に位置してその焦点距離が交互に異なる値を有するように交互に異なって成形された円柱レンズ要素を有する。   German patent application DE 102 25 674 A1 describes a cylindrical lens element system for homogenizing laser radiation. The cylindrical lens element system includes a first cylindrical lens element array including a plurality of first cylindrical lens elements and a plurality of second cylindrical lenses disposed in a beam path of laser radiation downstream of the first cylindrical lens element. And at least one second cylindrical lens element array including the elements so that the laser radiation is imaged in an at least partially uniformized manner on the illumination field. The cylindrical lens element has a convex cylindrical lens element surface. The cylindrical lens element array consists of individual cylindrical lens elements that support each other along the edge of the lens element in each case. Due to diffraction effects at the edge of the lens element, intensity amplification may occur around the illuminated field of view. In order to improve the homogenization effect, a part of the first cylindrical lens element and / or the second cylindrical lens element is used to irradiate the laser radiation onto the illumination field and the other first and / or second It has been proposed that the cylindrical lens elements be shaped and / or positioned so as to image the laser radiation with a different dimension than the one that images the laser radiation onto the illumination field. In one embodiment, the second cylindrical lens element array has cylindrical lens elements that are alternately and shaped to lie in a plane perpendicular to the beam direction and whose focal lengths have alternately different values. .

特許EP 1 839 083 B1は、均一化される光が通過することができる第1の円柱レンズ要素アレイを含み、更に第1の円柱レンズ要素アレイを通過した光が通過することができる第2の円柱レンズ要素アレイを含む光を均一化するためのデバイスを説明している。第1の円柱レンズ要素アレイ及び第2の円柱レンズ要素アレイの各々は、互いに平行な円柱軸を有する凸及び凹の円柱レンズ要素を有し、これらの円柱レンズ要素は、互いに横並びに交互に配置される。第1及び第2の円柱レンズ要素アレイの円柱レンズ要素の円柱軸は、互いに平行に延びている。第1の円柱レンズ要素アレイの凸円柱レンズ要素の頂点線は、第2の円柱レンズ要素アレイの凸円柱レンズ要素の頂点線に整列する。更に、第1の円柱レンズ要素アレイの凹円柱レンズ要素の頂点線は、第2の円柱レンズ要素アレイの凹円柱レンズ要素の頂点線に整列する。第1の円柱レンズ要素アレイの凹円柱レンズ要素は、円柱レンズ要素が互いに横並びに配置された方向に、第2の円柱レンズ要素アレイの凹円柱レンズ要素の対応する方向の広がりとは異なる広がりを有する。図示の実施形態の場合には、円柱レンズ要素アレイは、一体的な光学要素として具現化され、各々は、凸円柱レンズ要素面が、互いに横並びに位置する方式で形成された少なくとも1つの光学的機能基板面を有する。互いに直接隣接して位置する凸円柱レンズ要素面は、凹に成形された遷移領域内で互いに融合し、凹に成形された遷移領域は、各場合に凹円柱レンズ要素面を形成する。第1及び/又は第2の円柱レンズ要素アレイの凹円柱レンズ要素の広がり及び/又は曲率のターゲットを定めた変更は、照明される照明視野の周囲部における過度の強度増大を回避することを可能にするように意図したものである。   Patent EP 1 839 083 B1 includes a first cylindrical lens element array through which the light to be homogenized can pass, and a second through which light that has passed through the first cylindrical lens element array can pass. A device for homogenizing light comprising a cylindrical lens element array is described. Each of the first cylindrical lens element array and the second cylindrical lens element array has convex and concave cylindrical lens elements having cylindrical axes parallel to each other, and these cylindrical lens elements are arranged side by side and alternately. Is done. The cylindrical axes of the cylindrical lens elements of the first and second cylindrical lens element arrays extend parallel to each other. The vertex line of the convex cylindrical lens element of the first cylindrical lens element array is aligned with the vertex line of the convex cylindrical lens element of the second cylindrical lens element array. Further, the vertex line of the concave cylindrical lens element of the first cylindrical lens element array is aligned with the vertex line of the concave cylindrical lens element of the second cylindrical lens element array. The concave cylindrical lens elements of the first cylindrical lens element array have a different spread in the direction in which the cylindrical lens elements are arranged side-by-side from the corresponding direction of the concave cylindrical lens elements of the second cylindrical lens element array. Have. In the case of the illustrated embodiment, the cylindrical lens element array is embodied as an integral optical element, each of which is at least one optical element formed in such a manner that the convex cylindrical lens element surfaces are located side by side with each other. It has a functional substrate surface. Convex cylindrical lens element surfaces located immediately adjacent to each other fuse together in a concave shaped transition region, and the concave shaped transition region forms a concave cylindrical lens element surface in each case. Targeted changes in the extent and / or curvature of the concave cylindrical lens elements of the first and / or second cylindrical lens element array can avoid excessive intensity increases in the periphery of the illuminated illumination field It is intended to be.

DE 102 25 674 A1DE 102 25 674 A1 EP 1 839 083 B1EP 1 839 083 B1

本発明が対処する1つの問題は、均一化効果が、デバイス内に入射するレーザ放射線の不安定性により影響されないように、照明視野内のレーザ放射線を均一化するための汎用デバイスを改善することである。対処する更に別の問題は、そのようなデバイスを製造する方法を提供することである。   One problem addressed by the present invention is to improve a general purpose device for homogenizing the laser radiation in the illumination field so that the homogenization effect is not affected by the instability of the laser radiation incident in the device. is there. Yet another problem to be addressed is to provide a method of manufacturing such a device.

これら及び他の問題を解決するために、本発明は、請求項1に記載の特徴を含むデバイスを提供する。更に、請求項12に記載の特徴を含む方法を提供する。更に、請求項17に記載の特徴を含むデバイス及び請求項19に記載の特徴を含む照明系を提供する。   In order to solve these and other problems, the present invention provides a device comprising the features of claim 1. Furthermore, a method comprising the features of claim 12 is provided. Furthermore, a device comprising the features of claim 17 and an illumination system comprising the features of claim 19 are provided.

有利な発展形態を従属請求項に指定する。請求項の全ての文言は、引用によって本明細書の内容に組み込まれている。   Advantageous developments are specified in the dependent claims. All wording of the claims is incorporated into the content of this description by reference.

照明視野内のレーザ放射線を均一化するための汎用デバイスは、レーザ放射線が、入射側から照明視野の方向に通過することができる第1の基板を有する。第1の基板は、互いに平行な円柱軸を有する複数の凸円柱面が、互いに横並びに位置する方式で形成された少なくとも1つの光学的機能基板面を有する。互いに直接隣接して位置する凸円柱レンズ要素面は、各場合に遷移領域内で互いに融合する。そのような第1の基板は、マイクロレンズ要素アレイ方式で一体的な光学要素として具現化され、光学的機能基板面の成形は、この基板面の望ましい光学効果が得られるという結果をもたらす。この場合、遷移領域は、第1に、照明視野内に遷移領域によって発生する照明強度の部分(proportion)が、照明視野内に凸円柱レンズ要素面によって発生する照明強度の部分と比較して非常に小さく、第2に、照明視野内のこの部分の局所分布(遷移領域によって発生する場合がある)が、デバイス内に入射するレーザ放射線の変動に実質的に依存しないように設計される。入射レーザ放射線の変動は、例えば、ビーム分布内の強度変動により、横方向ビームオフセットにより、及び/又はデバイスの場所における角度変動(指向する)によってもたらされる場合がある。   A general purpose device for homogenizing laser radiation in an illumination field has a first substrate that allows laser radiation to pass in the direction of the illumination field from the incident side. The first substrate has at least one optical functional substrate surface formed in such a manner that a plurality of convex cylindrical surfaces having cylindrical axes parallel to each other are positioned side by side. Convex cylindrical lens element surfaces located directly adjacent to each other fuse in each case within the transition region. Such a first substrate is embodied as an integral optical element in a microlens element array manner, and the shaping of the optically functional substrate surface results in the desired optical effect of this substrate surface. In this case, the transition region is, first of all, the portion of the illumination intensity generated by the transition region in the illumination field is much greater than the portion of the illumination intensity generated by the convex cylindrical lens element surface in the illumination field. Second, the local distribution of this part in the illumination field (which may be caused by the transition region) is designed to be substantially independent of variations in the laser radiation incident into the device. Variations in incident laser radiation may be caused, for example, by intensity variations in the beam distribution, by lateral beam offsets, and / or by angular variations (directed) at the device location.

個別の円柱レンズ要素から構成される円柱レンズ要素アレイを含むビームホモジナイザーと比較すると、この構成では、一体的なレンズ要素アレイの製造及び安定性に関する利点を使用することができる。回折効果が好ましくない光分布を招く場合がある望ましくない縁部は存在しない。   Compared to a beam homogenizer that includes a cylindrical lens element array composed of individual cylindrical lens elements, this configuration can take advantage of the manufacturing and stability of an integral lens element array. There are no undesired edges where the diffractive effect may lead to an undesirable light distribution.

パターン形成された基板面に交互に凸円柱レンズ要素面と凹円柱レンズ要素面とを有する一体的な円柱レンズ要素アレイと比較すると、この場合、凹円柱レンズ要素面の屈折効果は意図的に省かれる。代替的に、光学的機能基板面は、照明視野に向かって通過するレーザ放射線の圧倒的な部分を占める部分が、凸円柱レンズ要素面の領域から発し、それと比較して、遷移領域から発する部分が可能な限り小さいように成形される。この場合、放射線のうちで遷移領域から発するこれらの部分は、外乱をもたらすこの部分が、入射レーザ放射線の変動の場合に照明視野内の照明強度の局所的な増大又は低下を招かないように導かれる。   In this case, the refractive effect of the concave cylindrical lens element surface is intentionally omitted when compared to an integral cylindrical lens element array having alternating convex and concave cylindrical lens element surfaces on the patterned substrate surface. It is burned. Alternatively, the portion of the optical functional substrate surface that occupies an overwhelming portion of the laser radiation that passes toward the illumination field originates from the region of the convex cylindrical lens element surface and, in comparison, the portion that originates from the transition region Is shaped as small as possible. In this case, these parts of the radiation emanating from the transition region are guided in such a way that this part of the disturbance does not cause a local increase or decrease of the illumination intensity in the illumination field in the case of variations in the incident laser radiation. It is burned.

特許請求する本発明によるデバイスにおいても、一部の場合には、照明視野内の強度のうちのある一定の部分が、遷移領域から発することを回避することはできない。しかし、デバイスの遠視野内の場所において、放射線強度の局所的な累積が発生せず、全ての遷移領域の効果の少なくとも近似的に均一な分布が存在するように、遷移領域が異なる光学効果を有することは達成することができる。この手法は、取りわけ以下の洞察に基づいている。   Even in the device according to the claimed invention, in some cases it cannot be avoided that a certain part of the intensity in the illumination field emanates from the transition region. However, at locations within the device's far field, there is no local accumulation of radiation intensity and there is an optical effect of different transition regions so that there is at least an approximately uniform distribution of the effects of all transition regions. Having can be accomplished. This approach is based in particular on the following insights.

多くの場合に、デバイスの遠視野、すなわち、照明視野内の強度分布を例えば光源側の不安定性から分離しようと試みる上で、例えば、フライアイコンデンサー又は類似の配列にある互いに前後に配置された円柱レンズ要素アレイが使用される。この分離は、遷移領域から発する放射線部分に対しては容易に可能ではないことが認識されている。一般的に遷移領域は、照明視野内に、照明視野内の入射レーザ放射線の特性に依存してシフトする付加的な光分布を招く。遷移領域が全て同じ面形状、例えば、凹面形状を有する場合には、遷移領域から発する放射線部分が全て照明視野の同じ視野領域内に入射することが発生する場合がある。この場合、遷移領域から発する放射線部分が、局所的に好ましくない方式で合算されることになる危険性がある。それによって「均一性安定性」とも呼ぶ照明視野内の照明の時間的均一性が悪影響を受ける。そのような局所不均一性は、照明変動、すなわち、時間的変動又は入射レーザ放射線変動の場合に適切である場合には、自然かつ一時的に発生し、強度補正要素が存在したものとしても、静的にしか機能せず、又は十分に高速に反応することができないかのいずれかであるので、補正することができず、又は困難を伴ってしか補正することができない。   In many cases, trying to separate the far field of the device, i.e., the intensity distribution in the illumination field, from instabilities on the light source side, for example, placed one after the other in a fly-eye condenser or similar array, for example. A cylindrical lens element array is used. It has been recognized that this separation is not easily possible for the radiation part emanating from the transition region. In general, the transition region causes an additional light distribution in the illumination field that shifts depending on the characteristics of the incident laser radiation in the illumination field. When all the transition regions have the same surface shape, for example, a concave shape, it may occur that all the radiation portions emitted from the transition region are incident on the same field region of the illumination field. In this case, there is a risk that the radiation portions emitted from the transition region will be summed up in a locally undesirable manner. This adversely affects the temporal uniformity of the illumination within the illumination field, also called “uniformity stability”. Such local inhomogeneities occur naturally and temporarily when appropriate in the case of illumination variations, i.e. temporal variations or incident laser radiation variations, even if there is an intensity correction factor, Either it works only statically or cannot react fast enough, so it cannot be corrected or it can only be corrected with difficulty.

特許請求する本発明の場合には、これらの誤差部分の強度は実質的に低減し、従って、ビーム均一性の光入射側における照明強度の変動の場合であっても、照明視野内の望ましい局所強度分布が公差範囲に保持される。この点に関して、本発明によるデバイスは、本質的に入射レーザ放射線の変動に比較的影響され難い。従って、その後の補正は不要である。   In the case of the claimed invention, the intensity of these error portions is substantially reduced, so that even in the case of variations in illumination intensity on the light incident side of beam uniformity, the desired local area within the illumination field is desired. The intensity distribution is kept within the tolerance range. In this respect, the device according to the invention is essentially less sensitive to variations in incident laser radiation. Therefore, subsequent correction is unnecessary.

特許請求する本発明の範囲内で、実際的な実施の様々な場合がある。   There may be various practical implementations within the scope of the claimed invention.

一部の実施形態において、遷移領域は、隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する方向に異なる不規則面形状を有する。この場合特に、遷移領域の各々が、隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する方向に異なる不規則面形状を有する場合とすることができる。   In some embodiments, the transition region has an irregular surface shape that differs in the direction in which adjacent convex cylindrical lens element surfaces lie side by side. In this case, in particular, each transition region may have a different irregular surface shape in the direction in which adjacent convex cylindrical lens element surfaces are located side by side.

この場合、「不規則面形状」という用語は、特に、曲率半径の値により、及び/又は基本曲率からの局所的に正確に定義されたずれによって定義することができない。従って、そのような不規則面形状は、均一なレンズ要素効果も、均一な焦点距離も持たない。好ましい不規則面形状の光学効果は、主に散乱効果である。類似の規則的な面形状、例えば、平面形状又は円柱湾曲形状からの不規則面形状のずれは、この場合、製造公差よりも大きい。その結果、入射側の照明強度変動の場合であっても、遷移領域から発する低い放射線部分が、照明視野にわたって常にほぼ均一に配分される。   In this case, the term “irregular surface shape” cannot be defined in particular by the value of the radius of curvature and / or by a locally precisely defined deviation from the basic curvature. Therefore, such irregular surface shapes do not have a uniform lens element effect or a uniform focal length. The optical effect of a preferable irregular surface shape is mainly a scattering effect. The deviation of the irregular surface shape from a similar regular surface shape, for example a planar shape or a cylindrical curved shape, is in this case larger than the manufacturing tolerance. As a result, even in the case of fluctuations in illumination intensity on the incident side, the low radiation part emanating from the transition region is always distributed almost uniformly over the illumination field.

各場合に異なる不規則面形状を有する類似の又は等しい種類の3つ、4つ、5つ、6つ、又はそれよりも多い遷移領域群が、構造化基板面において発生する。遷移領域の各々が異なる不規則面形状を有する場合は特に好ましい。   Similar, or equal types of three, four, five, six, or more transition regions with different irregular surface shapes in each case occur at the structured substrate surface. It is particularly preferred if each transition region has a different irregular surface shape.

遷移領域が、隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する方向に面形状のランダム分布を有する場合は特に好ましいことが見出されている。従って、遷移領域の面形状をその光学効果に関してランダム化することができる。遷移領域の形状のランダム変化により、起こり得る外光を混合することができ、従って、その全体的な効果を局所的に減衰させることができる。遷移領域の適切な設計の場合には、遷移領域は、拡散遮蔽機能を実施することができる。この場合にも、遷移領域の強度寄与は、光入射側の照明に依存してシフトする。しかし、寄与の全てが等しくシフトし、過度な局所強度増大はもたらされない。   It has been found that the transition region is particularly preferred if it has a random distribution of surface shapes in the direction in which adjacent convex cylindrical lens element surfaces lie side by side. Therefore, the surface shape of the transition region can be randomized with respect to its optical effect. Due to the random change in the shape of the transition region, possible external light can be mixed and thus its overall effect can be locally attenuated. In the case of an appropriate design of the transition region, the transition region can perform a diffusion shielding function. Also in this case, the intensity contribution of the transition region shifts depending on the illumination on the light incident side. However, all of the contributions shift equally and do not result in excessive local intensity increases.

遷移領域をランダム化する手段は、汎用デバイスにおいて他の特徴とは無関係に有利であるとすることができる。   Means for randomizing the transition region may be advantageous independent of other features in the universal device.

ランダムに配分された(ランダム化された)異なる面形状は、異なる不規則面形状とすることができる。しかし、遷移領域が、ランダム分布に従って配分された異なる凹面形状を有することも可能である。凹遷移領域は、例えば、異なる幅、異なる曲率半径、及び/又は異なる深さを有することができ、これらの特性のうちの1つ又はそれよりも多くは、ランダム分布に従って変化する。   Different randomly distributed (randomized) surface shapes can be different irregular surface shapes. However, it is also possible for the transition regions to have different concave shapes distributed according to a random distribution. The concave transition region can have, for example, different widths, different radii of curvature, and / or different depths, and one or more of these characteristics vary according to a random distribution.

代替的又は追加的に、放射線のうちで、全体的に遷移領域を照明視野に向かって通過する部分を凸円柱レンズ要素面を通過する部分と比較して小さく保つために、遷移領域を可能な限り幅狭にすることを可能にすることができる。従って、一実施形態は、遷移領域が、隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する方向に、この方向に接合する凸円柱レンズ要素面の幅の5%よりも小さい幅を有することを可能にする。特に、遷移領域の幅は、接合する凸円柱レンズ要素面の幅の4%よりも小さく、3%よりも小さく、2%よりも小さく、又は1%よりも小さいとすることができる。この場合、凸円柱レンズ要素面の幅は、特に、その線の間にある凸円柱レンズ要素の面形状が解析的に記述されることができる線の間で決定することができる。代替的又は追加的に、凸円柱レンズ要素面の横方向境界を接合部において曲率方向又は曲率半径の符号が変化することによって決定することができる。   Alternatively or additionally, the transition region is possible in order to keep the portion of the radiation that passes through the transition region generally towards the illumination field small compared to the portion that passes through the convex cylindrical lens element surface. It can be as narrow as possible. Thus, one embodiment is that the transition region has a width that is less than 5% of the width of the convex cylindrical lens element surfaces joined in this direction in the direction in which adjacent convex cylindrical lens element surfaces are located side by side. to enable. In particular, the width of the transition region may be less than 4% of the width of the convex cylindrical lens element surface to be joined, less than 3%, less than 2%, or less than 1%. In this case, the width of the convex cylindrical lens element surface can be determined in particular between lines in which the surface shape of the convex cylindrical lens element lying between the lines can be described analytically. Alternatively or additionally, the lateral boundary of the convex cylindrical lens element surface can be determined by changing the sign of the curvature direction or radius of curvature at the joint.

代替的又は追加的に、遷移領域が、隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する方向に30μmよりも小さい幅を有することを可能にすることができ、この幅は、好ましくは、15μm又はそれ未満、特に10μm又はそれ未満とすることができる。通常、取りわけ技術的な理由から、5μmの最小幅には届かない(undershot)ということにはならないか、又は例外の場合にのみ届かない。   Alternatively or additionally, the transition region may allow the adjacent convex cylindrical lens element surfaces to have a width of less than 30 μm in the direction in which they are located side by side, this width being preferably 15 μm. Or less, in particular 10 μm or less. Usually, for technical reasons, in particular, it does not mean that a minimum width of 5 μm is undershot, or only in exceptional cases.

代替的又は追加的に、遷移領域は、隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する方向に、この方向に接合する凸円柱レンズ要素面の間の中心間距離(ピッチ)の5%よりも小さく、特にこの中心間距離の3%よりも小さく、2%よりも小さく、1%よりも小さい幅を有することができる。   Alternatively or additionally, the transition region is more than 5% of the center-to-center distance (pitch) between the convex cylindrical lens element surfaces joined in this direction in the direction in which adjacent convex cylindrical lens element surfaces are located side by side. In particular, less than 3% of this center-to-center distance, less than 2% and less than 1%.

この場合、遷移領域は、例えば、直接に接合する凸円柱レンズ要素面の間の実質的にV字形の切り込みとして成形することができる。   In this case, the transition region can be shaped, for example, as a substantially V-shaped notch between the convex cylindrical lens element surfaces that are directly joined.

代替的又は追加的に、レーザ放射線のうちのかなりの部分が遷移領域を照明視野の方向に通過するのを完全に阻止する適切な手段を使用するのが好適とすることができる。一部の実施形態において、遷移領域は、使用されるレーザ放射線に対して実質的に光不透過である。これは、例えば、遷移領域内に光不透過コーティングを担持する基板面によって達成され、このコーティングは、入射するレーザ放射線を大幅に吸収及び/又は反射する。特に、放射線の大部分を吸収するコーティングを使用する場合には、別個の基板冷却を有利とすることができる。逆反射放射線部分が、外乱をもたらす逆反射をもたらすのを阻止するために、不規則面形状の上にコーティングを設けることができる。   Alternatively or additionally, it may be preferred to use suitable means to completely block a significant part of the laser radiation from passing through the transition region in the direction of the illumination field. In some embodiments, the transition region is substantially opaque to the laser radiation used. This is achieved, for example, by a substrate surface carrying a light-impermeable coating in the transition region, which significantly absorbs and / or reflects incident laser radiation. In particular, separate substrate cooling can be advantageous when using a coating that absorbs most of the radiation. A coating can be provided over the irregular surface shape to prevent the retroreflective radiation portion from causing retroreflection that results in disturbances.

適切な場合には、レーザ放射線の波長において可能な最大限度まで光不透過な(好ましくは、0に近い透過率を有する)黒染又はコーティングを用いて、凹円柱レンズ要素の形態にある遷移領域を有する従来の一体的な円柱レンズ要素アレイの場合に、この遷移領域を照明視野内の強度分布に対する光学効果に関して「無害」にすることができる。基板面の上流の光路内に、遷移領域だけを遮蔽し、放射線が、障害なしに凸円柱レンズ要素面に向かって可能な限り通過することを許す別個の放射線遮蔽光学要素又は放射線偏向光学要素を装着することも可能になる。個別円柱レンズ要素から構成される従来の円柱レンズ要素アレイの場合に、対応する手段を設けることができる。   Where appropriate, a transition region in the form of a concave cylindrical lens element, using a black dye or coating that is opaque to the maximum possible wavelength at the wavelength of the laser radiation (preferably having a transmission close to 0). This transition region can be made "harmless" with respect to optical effects on the intensity distribution within the illumination field. In the optical path upstream of the substrate surface, a separate radiation shielding optical element or radiation deflecting optical element that shields only the transition region and allows the radiation to pass as far as possible towards the convex cylindrical lens element surface without obstruction. It can also be installed. Corresponding means can be provided in the case of a conventional cylindrical lens element array composed of individual cylindrical lens elements.

一部の実施形態において、凸円柱レンズ要素は、頂点線の間に、凹円柱レンズ要素が互いに横並びに位置する方向の均一な距離を有する。その結果、多段デバイスを形成するための他の基板との組合せが、多くの場合に特に有利であり可能である。   In some embodiments, the convex cylindrical lens elements have a uniform distance between the apex lines in the direction in which the concave cylindrical lens elements are located side by side. As a result, combinations with other substrates to form multi-stage devices can often be particularly advantageous.

第1の基板は、凸円柱レンズ要素面で構成された光学的機能基板面と反対に位置する側に、平面又は連続して湾曲した基板面、又は同様に、凸及び/又は、凹の円柱レンズ要素面を有することができる。   The first substrate is a flat or continuously curved substrate surface, or similarly convex and / or concave cylinder, on the side opposite to the optical functional substrate surface composed of convex cylindrical lens element surfaces. It can have a lens element surface.

一部の実施形態において、互いに平行な円柱軸を有する複数の凸円柱レンズ要素面が、反対の基板面において同じく互いに横並びに位置する方式で形成される。これらの頂点線は、反対側の円柱レンズ要素面の頂点線と平行に延びるとすることができる。他の実施形態において、第1の基板の互いに反対側にある円柱軸は、互いに対して90度だけ回転される。従って、この場合、第1の基板は、交差する円柱レンズ要素アレイを有する。その結果、このパターン形成された基板を用いて2つの互いに垂直な方向で通過するレーザ放射線を均一化することができる。   In some embodiments, a plurality of convex cylindrical lens element surfaces having cylindrical axes parallel to each other are formed in a manner that is also located side by side on opposite substrate surfaces. These vertex lines may extend parallel to the vertex line of the opposite cylindrical lens element surface. In other embodiments, the cylinder axes on opposite sides of the first substrate are rotated by 90 degrees relative to each other. Thus, in this case, the first substrate has intersecting cylindrical lens element arrays. As a result, the laser radiation passing in two mutually perpendicular directions can be made uniform using the patterned substrate.

一部の実施形態において、デバイスは、レーザ放射線が入射側から照明視野の方向に通過することができる第2の基板を含み、第2の基板は、第1の光学的機能基板面を有し、第1の光学的機能基板面において、平行な円柱軸を有する複数の凸円柱レンズ要素面が、互いに横並びに位置する方式で形成され、互いに直接隣接して位置する凸円柱レンズ要素面は、各場合に遷移領域内で互いに融合する。   In some embodiments, the device includes a second substrate that allows laser radiation to pass from the incident side in the direction of the illumination field, the second substrate having a first optical functional substrate surface. In the first optical functional substrate surface, a plurality of convex cylindrical lens element surfaces having parallel cylindrical axes are formed side by side, and the convex cylindrical lens element surfaces positioned directly adjacent to each other are: In each case, they merge with each other in the transition region.

これらの遷移領域もまた、特許請求する本発明により設計することができる。遷移領域を隣接する凸円柱レンズ要素面に連続的に融合する凹円柱レンズ要素面として構成することができる。   These transition regions can also be designed according to the claimed invention. The transition region can be configured as a concave cylindrical lens element surface that continuously merges with adjacent convex cylindrical lens element surfaces.

第2の基板も、適切な場合には、第1の機能基板面の反対に位置する側に更に別の円柱レンズ要素アレイを有し、このアレイでは、円柱レンズ要素の円柱軸は、反対側の円柱レンズ要素の円柱軸と平行又は垂直に延びている。   The second substrate also has, if appropriate, a further cylindrical lens element array on the side opposite the first functional substrate surface, in which the cylindrical axis of the cylindrical lens element is on the opposite side. The cylindrical lens element extends parallel or perpendicular to the cylinder axis.

凸円柱レンズ要素面の間に非凹遷移領域を有する第1の光学的機能基板面を製造するように第1の基板を加工する様々な場合がある。一例として、リソグラフィパターン形成法を用いて第1の基板面を製造することができる。それによって凸円柱レンズ要素面と、その間に位置する遷移領域とを含む基板面全体を望ましい形状に誘導することができる。   There are various cases where the first substrate is processed to produce a first optically functional substrate surface having a non-concave transition region between the convex cylindrical lens element surfaces. As an example, the first substrate surface can be manufactured using a lithography pattern forming method. Thereby, the entire substrate surface including the convex cylindrical lens element surface and the transition region positioned therebetween can be guided to a desired shape.

例えば、回転方式で駆動することができ、互いに横並びに位置する凸円柱レンズ要素面と後記凹区画の間の遷移領域とを成形するために、互いに横並びに位置する凹区画を有する加工ツールを用いて第1の基板面をパターン形成することができ、遷移領域の一部又は全ては、隣接する凹区画が互いに横並びに位置する方向に異なる不規則面形状を有する。従って、加工ツールは、材料除去のために設けられたその作業域内に、製造される基板面のネガの形状を有することができる。   For example, using a processing tool that can be driven in a rotating manner and has concave sections that are positioned side by side to form convex cylindrical lens element surfaces that are positioned side by side and a transition region between the concave sections that will be described later. The first substrate surface can be patterned, and some or all of the transition regions have irregular surface shapes that differ in the direction in which adjacent recessed sections are located side by side. Thus, the processing tool can have a negative shape of the substrate surface to be manufactured in its working area provided for material removal.

凸円柱レンズ要素が互いに横並びに位置する方向の遷移領域の幅よりも有意に小さい幅を有する加工区域を有する材料除去加工ツールを用いて基板面をパターン形成することができる。加工ツールは、遷移領域の製造中に、凸円柱レンズ要素が互いに横並びに位置する方向と平行に均一又は不均一な移動速度で移動することができ、加工ツールの下降深さは、不規則関数に従って制御される。それによっても、遷移領域内にランダム化された面の機能を製造することができる。代替的に、加工ツールを円柱軸の方向と平行に均一又は不均一な移動速度で下降深さを変更せずに移動し、次に、加工ツールを約加工幅1つ分横方向にオフセットして(円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する方向と平行に)、隣接する加工軌道を生成し、この横方向オフセット中に、望ましい面輪郭が徐々にもたらされるように下降深さを変更することも可能になる。   The substrate surface can be patterned using a material removal processing tool having a processing area having a width that is significantly smaller than the width of the transition region in the direction in which the convex cylindrical lens elements are located side by side. The machining tool can move at a uniform or non-uniform moving speed parallel to the direction in which the convex cylindrical lens elements are located side by side during the production of the transition region, and the descending depth of the machining tool is an irregular function Controlled according to. This also makes it possible to produce a random surface function within the transition region. Alternatively, move the machining tool at a uniform or non-uniform moving speed parallel to the direction of the cylinder axis without changing the descent depth, and then offset the machining tool laterally by about one machining width. (Adjacent to the direction in which the cylindrical lens element surfaces lie side by side) to create adjacent machining trajectories and alter the descent depth so that the desired surface profile is gradually produced during this lateral offset Is also possible.

基板面をパターン形成するのに、機械的パターン形成とリソグラフィパターン形成との組合せを使用することができる。好ましくは、この場合、凸円柱レンズ要素面は材料除去加工ツールを用いて製造され、一方、事前、事後、又は同時に、遷移領域内の基板面が、リソグラフィパターン形成法を用いてパターン形成される。一般的に、最初に機械的パターン形成、次に、リソグラフィパターン形成が実施される。   A combination of mechanical patterning and lithographic patterning can be used to pattern the substrate surface. Preferably, in this case, the convex cylindrical lens element surface is manufactured using a material removal processing tool, while the substrate surface in the transition region is patterned using a lithographic patterning method in advance, after, or simultaneously. . Generally, mechanical patterning is performed first, followed by lithographic patterning.

上記及び更に別の特徴は、特許請求の範囲からだけでなく、本明細書及び図面からも明らかになり、個々の特徴は、各場合に本発明の実施形態及び他の分野においてそれ自体で、又は部分結合の形態で複数のものとして達成することができ、有利で本質的に保護可能な実施形態を構成することができる。本発明の例示的な実施形態を図面に例示し、以下により詳細に説明する。   These and further features will become apparent not only from the claims but also from the specification and drawings, wherein each individual feature is in each case an embodiment of the invention and in other fields as such. Alternatively, it can be achieved as a plurality in the form of partial coupling, and an advantageous and essentially protective embodiment can be constructed. Exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are described in more detail below.

本発明の一実施形態によるレーザ放射線を均一化すためのデバイスの斜視図である。1 is a perspective view of a device for homogenizing laser radiation according to an embodiment of the present invention. FIG. 円柱軸と垂直に延びる断面平面に沿ってパターン形成された基板面を有する一体的な基板を通る断面の概略図である。FIG. 6 is a schematic view of a cross section through an integral substrate having a substrate surface patterned along a cross-sectional plane extending perpendicular to the cylinder axis. パターン形成された基板を製造するための1つの方法の変形の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a variation of one method for manufacturing a patterned substrate. パターン形成の目的に使用される材料除去回転ツールの拡大詳細図である。FIG. 3 is an enlarged detail view of a material removal rotation tool used for patterning purposes. 非常に小さい幅を有する回転ツールが使用されるパターン形成された基板を製造するための別の方法の変形の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of another method variation for manufacturing a patterned substrate in which a rotating tool having a very small width is used. 遷移領域が光不透過コーティングで覆われた基板の例示的な実施形態の図である。FIG. 3 is an illustration of an exemplary embodiment of a substrate with a transition region covered with a light opaque coating. 遷移領域を遮蔽するための別個の選択的光遮蔽要素が基板の上流に配置された例示的な実施形態の図である。FIG. 6 is an illustration of an exemplary embodiment in which a separate selective light shielding element for shielding the transition region is disposed upstream of the substrate. 別個の光偏向要素が基板の上流に配置された例示的な実施形態の図である。FIG. 6 is an illustration of an exemplary embodiment with a separate light deflection element disposed upstream of the substrate. 多段均一化デバイスの実施形態が配置された照明系を含むマイクロリソグラフィ投影露光装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a microlithographic projection exposure apparatus including an illumination system in which an embodiment of a multi-stage homogenizing device is arranged.

特許請求する本発明の一部の態様をマイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明系の照明視野内のレーザ放射線を均一化するためのデバイスに基づいて以下に説明する。照明系は、その入射側で1次レーザ放射線源、例えば、深紫外領域(DUV)内で放出を行うエキシマレーザにおけるレーザ放射線を受光し、このレーザ放射線から、下流の投影レンズの物体平面内に位置するマスクの照明されるパターン上に入射する照明放射線を形成する。投影レンズは、マスクの照明パターンをパターン形成される物体、例えば、半導体ウェーハ上に結像する。   Some aspects of the claimed invention are described below on the basis of a device for homogenizing laser radiation in the illumination field of an illumination system for a microlithographic projection exposure apparatus. The illumination system receives laser radiation in a primary laser radiation source, for example an excimer laser emitting in the deep ultraviolet region (DUV), on its incident side, and from this laser radiation into the object plane of the downstream projection lens Form illumination radiation incident on the illuminated pattern of the mask located. The projection lens images the illumination pattern of the mask onto an object to be patterned, such as a semiconductor wafer.

照明系の内部には、図1にある一実施形態に示すレーザ放射線を均一化するためのデバイスHOMが、操作に対する準備を整えて装着された状態で配置され、デバイスHOMは、レーザ放射線が、デバイスHOMの下流の照明視野ILF内で可能な限り均一な強度分布を有するように、レーザ放射線源から到着するレーザ放射線LRを均一化することに寄与する。デバイスHOMと照明視野の間には、デバイスHOMの出力における放射線の角度分布を照明視野内の放射線強度の対応する局所分布に変換するためのフーリエ変換を発生させる屈折フーリエ光学ユニットFOが位置する。照明視野ILFは、例えば、下流の投影レンズの物体平面に対して光学的に共役な平面に置くことができる。   Inside the illumination system, a device HOM for homogenizing the laser radiation shown in one embodiment shown in FIG. 1 is arranged in a state of being ready for operation, and the device HOM is configured so that the laser radiation is It contributes to homogenizing the laser radiation LR arriving from the laser radiation source so as to have as uniform an intensity distribution as possible in the illumination field ILF downstream of the device HOM. Located between the device HOM and the illumination field is a refractive Fourier optical unit FO that generates a Fourier transform for transforming the angular distribution of radiation at the output of the device HOM into a corresponding local distribution of radiation intensity in the illumination field. The illumination field ILF can be placed, for example, in a plane that is optically conjugate to the object plane of the downstream projection lens.

デバイス100は、レーザ放射線LRが、入射側から照明視野ILFの方向に通過することができる第1の基板S1を有する。第1の基板の背後の距離Dの位置には、レーザ放射線が、第1の基板を通過した後に照明視野の方向に通過することができる第2の基板S2が位置する。両方の基板が、レーザ放射線に対して透過性を有する材料、例えば、フッ化カルシウム又は合成石英ガラスから構成される。   The device 100 has a first substrate S1 through which the laser radiation LR can pass from the incident side in the direction of the illumination field ILF. Located at a distance D behind the first substrate is a second substrate S2 through which the laser radiation can pass in the direction of the illumination field after passing through the first substrate. Both substrates are made of a material that is transparent to laser radiation, for example calcium fluoride or synthetic quartz glass.

第1の基板S1は、その入射側に、第1の円柱レンズ要素アレイCLA1の形態にある第1の光学的機能基板面S1−1を有する。第1の円柱レンズ要素アレイCLA1は、互いに平行な円柱軸を有する複数の凸円柱レンズ要素面CLが、第1の基板面において互いに横並びに位置する方式で配置されることによって形成される。円柱レンズ要素面は、円柱軸に対して垂直なY方向に互いに横並びに位置する。   The first substrate S1 has, on its incident side, a first optical functional substrate surface S1-1 in the form of a first cylindrical lens element array CLA1. The first cylindrical lens element array CLA1 is formed by arranging a plurality of convex cylindrical lens element surfaces CL having cylindrical axes parallel to each other in such a manner that they are positioned side by side on the first substrate surface. The cylindrical lens element surfaces are located side by side in the Y direction perpendicular to the cylindrical axis.

図2は、第1の基板面S1−1に形成された凸円柱レンズ要素面が、その円柱軸又はその頂点線と垂直に切断されるように、Z−Y平面と平行に第1の基板S1を通る断面を示している。互いに直接隣接して位置する凸円柱レンズ要素面は、各場合に遷移領域TR1、TR2、TR3等において互いに融合する。図2には、これらの遷移領域の面形状を拡大して略示しており、以下により詳細に解説する。   FIG. 2 shows the first substrate parallel to the ZY plane so that the convex cylindrical lens element surface formed on the first substrate surface S1-1 is cut perpendicular to the cylinder axis or the vertex line thereof. A cross section through S1 is shown. Convex cylindrical lens element surfaces located directly adjacent to each other fuse in each case in the transition regions TR1, TR2, TR3, etc. In FIG. 2, the surface shapes of these transition regions are shown in an enlarged manner and will be described in more detail below.

第1の基板面S1−1の反対に位置する第1の基板S1の第2の基板面S1−2には、更に別の円柱レンズ要素アレイが形成され、このアレイは、互いに平行な円柱軸を有する複数の凸円柱レンズ要素面を互いに横並びに位置する方式で有する。この場合の円柱軸は、反対の放射線入射側にある円柱軸と垂直に、すなわち、Y方向と平行に延び、円柱レンズ要素面は、X方向に互いに横並びに位置する。この場合にも、円柱レンズ要素面の間に幅狭の遷移領域が形成される。   Another cylindrical lens element array is formed on the second substrate surface S1-2 of the first substrate S1 located opposite to the first substrate surface S1-1, and this array has cylindrical axes parallel to each other. A plurality of convex cylindrical lens element surfaces having the above are arranged side by side. The cylinder axes in this case extend perpendicular to the cylinder axis on the opposite radiation entrance side, i.e. parallel to the Y direction, and the cylindrical lens element surfaces are located side by side in the X direction. Also in this case, a narrow transition region is formed between the cylindrical lens element surfaces.

第2の基板S1も類似の構造を有する。しかし、第1の基板S1に面する光入射側に位置する円柱レンズ要素面の円柱軸は、Y方向と平行に、すなわち、第1の基板の光入射側(第1の基板面S1−1)における円柱レンズ要素の円柱軸と垂直に、又は第1の基板S1の光射出側(第2の基板面S1−2)における円柱レンズ要素の円柱軸と平行に向けられる。これらの凸円柱レンズ要素面の間にも幅狭の遷移領域が形成される。   The second substrate S1 has a similar structure. However, the cylindrical axis of the cylindrical lens element surface located on the light incident side facing the first substrate S1 is parallel to the Y direction, that is, the light incident side of the first substrate (first substrate surface S1-1). ) In the direction perpendicular to the cylindrical axis of the cylindrical lens element or parallel to the cylindrical axis of the cylindrical lens element on the light exit side (second substrate surface S1-2) of the first substrate S1. A narrow transition region is also formed between these convex cylindrical lens element surfaces.

第2の基板S2の光射出側に位置する第2の基板S2の第2の基板面S2−2には、互いに横並びに位置する方式で配置され、X方向と平行に、すなわち、第2の基板の光入射面における円柱レンズ要素面の円柱軸と垂直に、かつ第1の基板S1の光入射側における円柱レンズ要素面の円柱軸と平行に延びる円柱軸を有する複数の凸円柱レンズ要素面を有するアレイが形成される。   The second substrate surface S2-2 of the second substrate S2 located on the light emission side of the second substrate S2 is arranged in a manner that is positioned side by side and parallel to the X direction, that is, the second substrate surface S2-2. A plurality of convex cylindrical lens element surfaces having a cylindrical axis extending perpendicular to the cylindrical axis of the cylindrical lens element surface on the light incident surface of the substrate and parallel to the cylindrical axis of the cylindrical lens element surface on the light incident side of the first substrate S1 Is formed.

放射線透過方向(Z方向)に見ると、この場合、第1の基板S1の第1の基板面S1−1における凸円柱レンズ要素面の円柱軸と平行に延びる頂点線(中心線)は、第2の基板の第2の基板面S2−2におけるものに整列する。更に、第1の基板の光射出側(第2の基板面S1−2)における円柱レンズ要素の頂点線は、第2の基板の入射側における円柱レンズ要素面(S2−1)のものに整列する。   When viewed in the radiation transmission direction (Z direction), in this case, the vertex line (center line) extending in parallel with the cylindrical axis of the convex cylindrical lens element surface on the first substrate surface S1-1 of the first substrate S1 is Align to the second substrate surface S2-2 of the two substrates. Further, the vertex line of the cylindrical lens element on the light emission side (second substrate surface S1-2) of the first substrate is aligned with that of the cylindrical lens element surface (S2-1) on the incident side of the second substrate. To do.

この例の場合には、第1の基板の光入射側(第1の基板面S1−1)における互い対して平行な凸円柱レンズ要素と、第2の基板の光射出側(第2の基板面S2−2)における互い対して平行な凸円柱レンズ要素とは等しい曲率半径を有し、互いからZ方向(公称放射線透過方向)に焦点距離に等しい距離の位置にある。第1の基板S1の光射出側S1−2における円柱レンズ要素面の曲率半径は、その焦点面が、第2の基板の内部に位置するように寸法決めされる。第2の基板S2の光入射側S2−1における凸円柱レンズ要素面の曲率半径は小さく、その前側焦点面が、基板の間の材料のない領域内に位置するように寸法決めされる。他の相対焦点面位置を有する他の配列が可能である。   In the case of this example, convex cylindrical lens elements parallel to each other on the light incident side (first substrate surface S1-1) of the first substrate and the light emitting side (second substrate) of the second substrate. The convex cylindrical lens elements parallel to each other in the plane S2-2) have the same radius of curvature and are located at a distance equal to the focal length in the Z direction (nominal radiation transmission direction) from each other. The radius of curvature of the cylindrical lens element surface on the light exit side S1-2 of the first substrate S1 is dimensioned so that its focal plane is located inside the second substrate. The radius of curvature of the convex cylindrical lens element surface on the light incident side S2-1 of the second substrate S2 is small, and the front focal plane thereof is dimensioned so as to be located in an area without material between the substrates. Other arrangements with other relative focal plane positions are possible.

デバイスの入射側から入射するレーザ放射線LRは、第1の基板S1の第1の基板面S1−2における凸円柱レンズ要素面により、Y方向に互いに横並びに位置するいくつかの部分ビームに分割される。部分ビームと垂直に(すなわち、Y方向に)延び、放射線が次に、通過する第2の基板面S1−2は、Y方向に対して垂直なX方向に対応する分割をもたらす。これらの部分ビームは、第2の基板と、照明視野ILFの方向に下流にあるフーリエ光学ユニットFOとによって変換される。   The laser radiation LR incident from the incident side of the device is divided into several partial beams located side by side in the Y direction by the convex cylindrical lens element surface on the first substrate surface S1-2 of the first substrate S1. The The second substrate surface S1-2, which extends perpendicular to the partial beam (ie in the Y direction) and through which the radiation passes next, results in a division corresponding to the X direction perpendicular to the Y direction. These partial beams are converted by the second substrate and the Fourier optical unit FO downstream in the direction of the illumination field ILF.

第1の基板S1の第1の基板面S1−1における凸円柱レンズ要素面の間の遷移領域TR1、TR2は、照明視野内の照明強度のうちで遷移領域を照明視野ILFに向かって通過する部分が、凸円柱レンズ要素面を通過する部分と比較して極めて小さく、更に、照明視野内でのこの部分の局所分布が、入射するレーザ放射線LSのビーム分布の変動の場合、又は一時的なビームオフセットの場合に実際には変化しないという特性を有するように、特殊な手段を用いて設計される。この設計には複数の手段が寄与する。   Transition regions TR1 and TR2 between the convex cylindrical lens element surfaces on the first substrate surface S1-1 of the first substrate S1 pass through the transition region toward the illumination field ILF among the illumination intensities in the illumination field. The part is very small compared to the part passing through the convex cylindrical lens element surface, and furthermore, if the local distribution of this part in the illumination field is a variation in the beam distribution of the incident laser radiation LS, or temporary It is designed using special means so as to have a characteristic that it does not actually change in the case of a beam offset. Several means contribute to this design.

第1に、遷移領域TR1、TR2は、それぞれ接合する凸円柱レンズ要素面と比較して非常に幅狭である。第2に、遷移領域内の面形状は、各遷移領域が異なる面形状を有し、面形状におけるこのずれが、製造により律されるプロセス指図に起因して生成されるものであり、光学面の製造における通常の公差の範囲を越えているという意味でランダム化される。面形状は、隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びで位置する方向に各場合に不規則であり、その結果、累積的なレンズ要素効果を持たない。遷移領域内では、面形状は好ましくは、凹ではないか、又は接合する円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する方向に何らかの他の方式で連続的に微分可能ではない。   First, the transition regions TR1 and TR2 are very narrow compared to the convex cylindrical lens element surfaces to be joined. Second, the surface shape in the transition region is that each transition region has a different surface shape, and this deviation in surface shape is generated due to the process instructions governed by manufacturing, and the optical surface Randomized in the sense that it exceeds the normal tolerances in the production of The surface shape is irregular in each case in the direction in which adjacent convex cylindrical lens element surfaces are positioned side by side, and as a result, has no cumulative lens element effect. Within the transition region, the surface shape is preferably not concave or continuously differentiable in some other way in the direction in which the joining cylindrical lens element surfaces lie side by side.

円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する方向(図2のY方向)の凸円柱レンズ要素面の幅Wは、この場合、その線の間にある凸円柱レンズ要素面の面形状が曲率半径R及び時に円錐定数及び更に別の定数を用いて解析的に記述されることができる線の間で測定される。それとは対照的に、遷移領域は非常に小さい幅WTRを有し、幅WTRは、遷移領域がその領域において解析的に記述不可能なランダム面形状を有する領域の幅を規定する。好ましくは、条件WTR<0.05・W、特にWTR<0.03・Wが成り立つ。   In this case, the width W of the convex cylindrical lens element surface in the direction in which the cylindrical lens element surfaces are located side by side (the Y direction in FIG. 2) is the surface radius of the convex cylindrical lens element surface between the lines. And sometimes measured between lines that can be described analytically using a conic constant and yet another constant. In contrast, the transition region has a very small width WTR, which defines the width of the region where the transition region has a random surface shape that cannot be analytically described in that region. Preferably, the condition WTR <0.05 · W, particularly WTR <0.03 · W is satisfied.

遷移領域TR1、TR2のような非常に小さい幅は、直接隣接する円柱レンズ要素の頂点線の間の中心間距離又はピッチPIと、凸円柱レンズ要素の幅Wの間の比によって説明することができる。この比PI/Wは、好ましくは、0.95よりも大きく、又は0.98よりも大きい。   Very small widths such as transition regions TR1, TR2 can be explained by the ratio between the center-to-center distance or pitch PI between the vertex lines of the directly adjacent cylindrical lens elements and the width W of the convex cylindrical lens elements. it can. This ratio PI / W is preferably greater than 0.95 or greater than 0.98.

遷移領域の小さい幅により、放射線のうちで遷移領域を照明視野に向かって通過する部分は、凸円柱レンズ要素面を通過する部分に対して最初から非常に小さい。更に、遷移領域の面形状、従って、その光学効果はランダム化される。遷移領域内の面形状の変化の結果として、遷移領域の領域内において生じる本質的に望ましくない外光が混合され、よって全体的な影響は局所的に減衰する。このようにして遷移領域は拡散遮蔽機能を取得し、達成されることは、入射レーザ放射線の変動の場合に、照明視野内の強度も依然としてシフトするが、それにも関わらず全ての寄与は等しくシフトし、照明強度での過度な局所増大は発生しないことである。   Due to the small width of the transition region, the portion of the radiation that passes through the transition region toward the illumination field is very small from the beginning relative to the portion that passes through the convex cylindrical lens element surface. Furthermore, the surface shape of the transition region and thus its optical effect is randomized. As a result of the change in the surface shape in the transition region, essentially undesired external light occurring in the region of the transition region is mixed, so that the overall effect is locally attenuated. In this way, the transition region acquires a diffuse shielding function and what is achieved is that in the case of variations in the incident laser radiation, the intensity in the illumination field will still shift, but all contributions will shift equally. However, an excessive local increase in illumination intensity does not occur.

この構成は、凸円柱レンズ要素面の外側の領域、すなわち、遷移領域内で放射線強度が僅かとは言えない程度に入射する全ての基板面の場合に有利である。レーザ放射線が凸円柱レンズ要素面の領域内にしか入射しないように、放射線が基板面の上流で既に分割及び成形されている場合には、遷移領域の面形状をランダム化するための手段を省くことができる。この場合、従来の円柱レンズ要素アレイを使用することができ、適切な場合には、遷移領域内に凸円柱レンズ要素面が形成され、これらの面は、隣接する凸円柱レンズ要素面に滑らかに融合する。   This configuration is advantageous in the case of all the substrate surfaces that are incident on the outer region of the convex cylindrical lens element surface, that is, in a transition region where the radiation intensity is not so small. If the radiation is already split and shaped upstream of the substrate surface so that the laser radiation is only incident into the area of the convex cylindrical lens element surface, the means for randomizing the surface shape of the transition region is omitted. be able to. In this case, a conventional cylindrical lens element array can be used, and where appropriate, convex cylindrical lens element surfaces are formed in the transition region, and these surfaces are smooth to adjacent convex cylindrical lens element surfaces. To merge.

図1の配列では、例えば、第2の基板の入射面S2−1における遷移領域が、レーザ放射線を全く、又は非常に僅かしか「見」ない場合とすることができる。この場合、この基板面の遷移領域はランダム化する必要がなく、例えば、凹型の形状を有することができる。   In the arrangement of FIG. 1, for example, the transition region at the entrance surface S2-1 of the second substrate may be where the laser radiation is “seen” at all or very little. In this case, the transition region of the substrate surface does not need to be randomized and can have, for example, a concave shape.

光学構成要素の製造中に複数の異なる面形状が遷移領域内に生じるように基板面をパターン形成するための様々な可能性が存在する。研磨外面ABRを有する回転ツールTO1が使用される方法変形を図3を参照して以下に説明する。このツールは、例えば、研削ツール(幾何学的に決定されていない切削刃を有する粒状研磨剤を有する研磨面)又はフライスツール(幾何学的に決定された切削縁刃を有する研磨面)とすることができる。加工中には、必要な面品質を有する基板面S1−1の望ましい面形状が生成されるまで、研磨外面ABRを用いて基板材料が徐々に除去されるように、回転ツールTO1は、その回転軸RAの回りに回転し、その外面ABRにより、加工される基板S1上に適切な押圧力で押圧される。この場合、回転ツールの回転軸RAは、製造される凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する方向と平行に延びている。   There are various possibilities for patterning the substrate surface such that a plurality of different surface shapes occur in the transition region during the manufacture of the optical component. A method variant in which a rotary tool TO1 having a polished outer surface ABR is used is described below with reference to FIG. This tool can be, for example, a grinding tool (abrasive surface with a granular abrasive with a non-geometrically determined cutting edge) or a milling tool (abrasive surface with a geometrically determined cutting edge). be able to. During processing, the rotary tool TO1 is rotated so that the substrate material is gradually removed using the polishing outer surface ABR until the desired surface shape of the substrate surface S1-1 having the required surface quality is generated. It rotates around the axis RA and is pressed by the outer surface ABR onto the substrate S1 to be processed with an appropriate pressing force. In this case, the rotation axis RA of the rotary tool extends parallel to the direction in which the convex cylindrical lens element surfaces to be manufactured are located side by side.

回転ツールは、製造される凸円柱レンズ要素及び遷移領域の円柱軸と平行に、ほぼ一定の給送速度で給送される。回転ツールの研磨外面ABRは、互いに横並びに位置する方式で回転軸RAと平行に配置された凹区画CPを有する。凹区画の曲率半径は、基板における凸円柱レンズ要素面の曲率半径を予め定義する。凹区画CPの間には、基板において凸円柱レンズ要素面の間に位置する遷移領域TRを生成し、その断面形状を予め定義する外向きに突出する幅狭の遷移領域TIP1が位置する。図3Bに略示すように、これらの外向きに突出した遷移領域は、それによって生成される遷移領域も、各々異なる面形状を有するように、各々異なる断面形状を有する。一般的に、ツールは、基板のパターン形成される基板面全体を円柱軸と平行に進行する作業移動によって1回の作業操作で製造することができるような作業幅を有する。それによって各遷移領域において異なる面形状を予め定義することができる。   The rotary tool is fed at a substantially constant feed speed parallel to the convex cylindrical lens element to be manufactured and the cylinder axis of the transition region. The polishing tool outer surface ABR of the rotary tool has a concave section CP arranged parallel to the rotation axis RA in a manner of being positioned side by side. The radius of curvature of the concave section predefines the radius of curvature of the convex cylindrical lens element surface on the substrate. Between the concave sections CP, a transition region TR located between the convex cylindrical lens element surfaces on the substrate is generated, and a narrow transition region TIP1 projecting outwardly defining its cross-sectional shape is located. As schematically shown in FIG. 3B, these outwardly projecting transition regions have different cross-sectional shapes so that the transition regions generated thereby also have different surface shapes. In general, the tool has a working width such that the entire substrate surface on which the substrate pattern is formed can be manufactured in a single work operation by a work movement that proceeds parallel to the cylinder axis. Thereby, different surface shapes can be defined in advance in each transition region.

図4を参照して、別の製造方法を詳細に以下に説明する。この製造方法は、加工中に所定可能な回転速度で回転軸の回りを回転する回転駆動加工ツールTO2が使用される輪郭フライス操作の変形である。加工ツールTO2は、その半径方向の外側に、回転軸RAと平行に測定して数マイクロメートルしかない幅を有するチップ状のフライス歯TIP2を有する。半径方向の外縁におけるその幅は、例えば、製造される遷移領域TRの幅の30%よりも小さく、又は10%よりも小さいとすることができる。   With reference to FIG. 4, another manufacturing method will be described in detail below. This manufacturing method is a modification of the contour milling operation in which a rotationally driven machining tool TO2 that rotates around a rotation axis at a predetermined rotation speed during machining is used. The processing tool TO2 has chip-shaped milling teeth TIP2 having a width of only a few micrometers measured parallel to the rotation axis RA on the outside in the radial direction. Its width at the radially outer edge can be, for example, less than 30% or less than 10% of the width of the transition region TR to be manufactured.

ブランク又は大まかに前加工した基板からの基板面の製造中に、回転ツールTO2は、製造される円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する方向と平行に、基板面に沿って予め定義可能な一定又は可変の進行速度で移動させられる。基板の方向の進行移動と垂直に向けられた(Z方向に平行な)下降移動は、凸円柱レンズ要素面の領域内に凸の面形状が製造されるように、進行距離又は進行速度に依存する方式で制御される。遷移領域内では、下降深さは、遷移領域内に不規則な面形状が製造されるように、一様に進行しながら不規則に変化する。遷移領域の加工中の下降移動は、各遷移領域に対して個々に予め定義することができ、又は例えばマシン内部のランダム発生器を用いて発生させることができる。この手法でも、各遷移領域において非凹の不規則面形状を製造することができる。   During the production of a substrate surface from a blank or a rough prefabricated substrate, the rotating tool TO2 is a predefinable constant along the substrate surface, parallel to the direction in which the manufactured cylindrical lens element surfaces are located side by side. Alternatively, it is moved at a variable traveling speed. The downward movement (parallel to the Z direction) directed perpendicular to the movement in the direction of the substrate depends on the travel distance or speed so that a convex surface shape is produced in the region of the convex cylindrical lens element surface. It is controlled by the method. Within the transition region, the descending depth varies irregularly while proceeding uniformly so that an irregular surface shape is produced in the transition region. The downward movement during the processing of the transition regions can be predefined individually for each transition region or can be generated, for example, using a random generator inside the machine. This method can also produce a non-concave irregular surface shape in each transition region.

別の変形は、円柱軸と平行に(図4の作図面と垂直に)徐々に製造を行う加工軌道を含む。この目的のために、回転ツールは、下降深さを変更することなくX方向と平行に基板の全長にわたって移動させられる。その後に、ツールと基板とは、互いに対してY方向に、切削刃TIP2の領域内の幅狭のツールの作業幅とほぼ同じ大きさを有する調節距離だけオフセットされる。次に、連続して隣接する次の加工軌道が加工される。下降深さ(z方向)は、加工軌道毎に望ましい面輪郭に従って変更される。   Another variation involves a machining trajectory that progressively manufactures parallel to the cylinder axis (perpendicular to the drawing of FIG. 4). For this purpose, the rotating tool is moved over the entire length of the substrate parallel to the X direction without changing the descending depth. Thereafter, the tool and the substrate are offset in the Y direction relative to each other by an adjustment distance having approximately the same size as the working width of the narrow tool in the region of the cutting blade TIP2. Next, the next adjacent machining track is machined. The descending depth (z direction) is changed in accordance with the desired surface contour for each machining track.

別の製造方法では、第1の基板面をパターン形成するための材料除去は、基板面のネガの形状を有する研磨面を有する材料除去加工ツールが、例えば、超音波を用いて励振され、円柱軸と平行な振動が形成され、この振動ツールが基板上に押圧されることを利用して達成される。機械的な衝突を用いて加工することも可能である。   In another manufacturing method, the material removal for patterning the first substrate surface is performed by using a material removal processing tool having a polishing surface having a negative shape of the substrate surface, for example, using ultrasonic waves, This is achieved by utilizing the fact that a vibration parallel to the axis is formed and this vibration tool is pressed onto the substrate. It is also possible to process using mechanical collision.

図5を参照して、望ましい面輪郭の製造後に、第1の基板面S1−1の凸円柱レンズ要素面の間の遷移領域TR5が、入射レーザ放射線に対して実質的に放射線不透過であるように改質された第1の基板S1−1の例示的な実施形態の説明を提供する。この目的のために、パターン形成の後に、各遷移領域は、レーザ放射線に対する透過率がゼロに近い比較的幅狭のコーティングCTで覆われている。幅狭のコーティングは、遷移領域しか覆わず、隣接する凸円柱レンズ要素面内には延びない。それによって放射線が、遷移領域を照明視野の方向に通過することができないように阻止される。すなわち、遷移領域の望ましくない光学効果がマスク除去又は遮蔽される。   Referring to FIG. 5, after manufacturing the desired surface contour, the transition region TR5 between the convex cylindrical lens element surfaces of the first substrate surface S1-1 is substantially radiopaque to incident laser radiation. A description of an exemplary embodiment of the first substrate S1-1 modified in this manner is provided. For this purpose, after patterning, each transition region is covered with a relatively narrow coating CT with a transmission for laser radiation close to zero. The narrow coating covers only the transition area and does not extend into the plane of the adjacent convex cylindrical lens element. Thereby, radiation is prevented from passing through the transition region in the direction of the illumination field. That is, undesirable optical effects in the transition region are masked or masked.

図6の実施形態において、放射線透過方向(Z方向と平行な)に第1の基板S1の上流に別個の放射線遮蔽光学要素BLEが配置され、第1の基板面S1−1からのこの光学要素の放射線透過方向の距離は非常に小さく、好ましくは、隣接する遷移領域の間の円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する方向の距離よりも有意に小さくなければならない。選択的放射線遮蔽光学要素は、レーザ放射線に対して高い透過性を有する材料、例えば、合成石英ガラス又はフッ化カルシウムから製造され、ビーム経路に垂直に位置し、従って、屈折効果を持たない実質的に平行平面板の形態を有することができる。光遮蔽光学要素は、互いから分離し、円柱レンズ要素が互いに横並びに位置する方向に、光路に直ぐ下流に位置する遷移領域TR6の幅にほぼ対応する幅を有する光遮蔽帯BLを有する。入射レーザ放射線は、この遮蔽領域によって遮蔽され、従って、遷移領域内に向かって通過することができない。光遮蔽帯の間では、レーザ放射線は、障害なく、凸円柱レンズ要素面に向かって通過することができる。この手法でも、遷移領域の外乱効果をマスク除去することができる。   In the embodiment of FIG. 6, a separate radiation shielding optical element BLE is arranged upstream of the first substrate S1 in the radiation transmission direction (parallel to the Z direction) and this optical element from the first substrate surface S1-1. The distance in the direction of radiation transmission is very small, and should preferably be significantly smaller than the distance in the direction in which the cylindrical lens element surfaces between adjacent transition regions lie side by side. The selective radiation shielding optical element is made of a material that is highly transmissive to laser radiation, such as synthetic quartz glass or calcium fluoride, and is substantially perpendicular to the beam path and thus has no refractive effect. Can have the form of a plane parallel plate. The light shielding optical element has a light shielding band BL separated from each other and having a width substantially corresponding to the width of the transition region TR6 located immediately downstream of the optical path in a direction in which the cylindrical lens elements are located side by side. Incident laser radiation is shielded by this shielding region and therefore cannot pass into the transition region. Between the light shielding bands, the laser radiation can pass towards the convex cylindrical lens element surface without obstruction. Even with this method, the disturbance effect in the transition region can be removed by masking.

図7の実施形態において、別個の放射線偏向光学要素DEVが第1の基板S1の上流のビーム経路に配置され、この光学要素は、実質的に透過平行平面板の形態を有し、放射線が障害なしに円柱レンズ要素面の方向に通過することを可能にする。この選択的放射線偏向光学要素は、下流に配置された第1の基板S1の遷移領域TR7の上流の領域内に、例えば、プリズム方式で構成することができ、隣接する円柱レンズ要素面の領域内への横方向への経路変更なく下流の遷移領域の領域内に向かって通過することになる入射放射線を実質的に光の損失なしに偏向する経路変更要素又は偏向要素DEを有する。この手法によっても、レーザ変動に比較的依存し難い、レーザ放射線を均一化するためのデバイスを提供することができる。   In the embodiment of FIG. 7, a separate radiation deflection optical element DEV is arranged in the beam path upstream of the first substrate S1, which optical element has the form of a substantially transmissive parallel plane plate and the radiation is obstructed. Allows to pass in the direction of the cylindrical lens element surface without. This selective radiation deflecting optical element can be configured, for example, in a prism manner in a region upstream of the transition region TR7 of the first substrate S1 disposed downstream, and in the region of the adjacent cylindrical lens element surface. With a rerouting element or deflecting element DE that deflects incident radiation that would pass into the region of the downstream transition region without a lateral redirection to substantially without loss of light. This technique can also provide a device for uniformizing laser radiation that is relatively insensitive to laser fluctuations.

図5から図7を参照して説明した手段及びその変形は、放射線が遷移領域から下流の照明視野に向かって通過するのを阻止するために、各場合に凸円柱レンズ要素面の間にある幅狭の凹円柱レンズ要素面を有する従来の円柱レンズ要素アレイにおいて対応する利点を伴って使用することができる。   The means described with reference to FIGS. 5 to 7 and variants thereof are in each case between the convex cylindrical lens element faces in order to prevent radiation from passing from the transition region towards the downstream illumination field. It can be used with corresponding advantages in conventional cylindrical lens element arrays having a narrow concave cylindrical lens element surface.

図8は、半導体構成要素及び他の微細にパターン形成される構成要素の製造に対して使用することができ、マイクロメートルの数分の1まで細かい解像度を得るために、深紫外領域(DUV)からの光又は電磁放射線で作動するマイクロリソグラフィ投影露光装置WSCの例を示している。この例の場合には、使用される1次光源は、約193nmの動作波長を有するArFエキシマレーザであり、その直線偏光レーザビームは、照明系ILLの光軸AXに対して同軸に照明系に結合される。   FIG. 8 can be used for the fabrication of semiconductor components and other finely patterned components, to obtain fine resolution down to a fraction of a micrometer (DUV). 1 shows an example of a microlithographic projection exposure apparatus WSC that operates with light from or electromagnetic radiation from. In this example, the primary light source used is an ArF excimer laser having an operating wavelength of about 193 nm, and the linearly polarized laser beam is coaxial with the optical axis AX of the illumination system ILL. Combined.

例えば、約1mradと約3mradの間にあるとすることができる発散を有する拡大レーザビームは、複数の光学構成要素及び群を含んで下流にある照明系ILLの瞳形成面PUP内に2次光源又は「照明瞳」と呼ばれることもある定義された局所(2次元)照明強度分布を発生させるように設計された瞳形成ユニットPFU内に入射する。瞳形成面PUPは、照明系の瞳面である。   For example, an expanded laser beam having a divergence that can be between about 1 mrad and about 3 mrad includes a secondary light source in the pupil forming plane PUP of the downstream illumination system ILL including a plurality of optical components and groups. Or it enters into a pupil forming unit PFU designed to generate a defined local (two-dimensional) illumination intensity distribution, sometimes called an “illumination pupil”. The pupil forming surface PUP is a pupil surface of the illumination system.

瞳形成ユニットPFUは、拡大レーザビームのビーム経路に、到着するレーザ放射線に設定によって予め定義することができる特定の角度分布を与える調節可能な瞳定義ユニットPDEを有する。瞳定義ユニットPDEは、例えば、1つ又はそれよりも多くの回折光学要素又は制御可能なマルチミラーアレイを含むことができる。下流の第1の光学系SYS1は、発生する角度分布を瞳平面PUP内の空間分布に変換するためにフーリエ変換を導入する。   The pupil forming unit PFU has an adjustable pupil definition unit PDE which gives the beam path of the expanded laser beam a specific angular distribution that can be pre-defined by settings for the incoming laser radiation. The pupil definition unit PDE can include, for example, one or more diffractive optical elements or controllable multi-mirror arrays. The downstream first optical system SYS1 introduces a Fourier transform in order to convert the generated angular distribution into a spatial distribution in the pupil plane PUP.

瞳形成ユニットPFUは、瞳形成ユニットの駆動に依存する方式で異なる局所照明強度分布(すなわち、異なって構造化された2次光源又は異なる照明設定)を設定することができるように可変的に設定することができる。この局所照明強度分布は、例えば、中心の円形照明スポット及び所定可能なシグマ値を有する従来設定、又は例えば二重極照明又は四重極照明のような極設定を含む。   The pupil forming unit PFU is variably set so that different local illumination intensity distributions (ie differently structured secondary light sources or different illumination settings) can be set in a manner that depends on the drive of the pupil forming unit. can do. This local illumination intensity distribution includes, for example, a conventional setting with a central circular illumination spot and a pre-determinable sigma value, or a pole setting such as dipole or quadrupole illumination.

瞳形成面PUPの直近には、レーザ放射線を均一化するためのデバイスHOMの実施形態を含む視野定義要素FDEが配置される。   Near the pupil forming surface PUP, a field definition element FDE including an embodiment of a device HOM for homogenizing laser radiation is arranged.

下流に配置された第2の光学系SYS2は、光を奇数のフーリエステップを通じてマスクM上の矩形の照明視野に転写する。マスクM又はレチクルは、下流の投影レンズPOの物体平面OSに配置され、この物体平面をレチクル平面とも呼ぶ。   The second optical system SYS2 arranged downstream transfers the light to the rectangular illumination field on the mask M through an odd number of Fourier steps. The mask M or the reticle is arranged on the object plane OS of the downstream projection lens PO, and this object plane is also called a reticle plane.

第2の光学系は、1回のフーリエ変換しか発生させない単一のフーリエ光学ユニットとすることができる。他の実施形態において、瞳平面PUPとマスクMの平面の間には、更に中間視野平面が位置し、この中間視野平面には、視野の境界を全ての辺において鮮明に定めるための調節可能な視野絞りとして機能するレチクル/マスキングシステムが配置される。次に、この視野平面は、更に別の結像システム(REMAレンズと呼ばれることもある)を用いてマスクMの平面上に結像される。   The second optical system may be a single Fourier optical unit that generates only one Fourier transform. In another embodiment, there is also an intermediate field plane located between the pupil plane PUP and the plane of the mask M, which is adjustable to clearly define the field boundary on all sides. A reticle / masking system is arranged that functions as a field stop. This field plane is then imaged onto the plane of mask M using yet another imaging system (sometimes referred to as a REMA lens).

視野定義要素FDEは、いくつかの機能を充足する。第1に、入射放射線は、マスク及び/又は光学中間視野平面の領域内の下流の第2の光学系SYS2を通過した後に、所定のサイズを有する矩形照明視野を照明するように成形される。第2に、放射線は、ここで照明視野が可能な限り均一に照明されるように均一化される。   The field definition element FDE fulfills several functions. First, the incident radiation is shaped to illuminate a rectangular illumination field having a predetermined size after passing through a second optical system SYS2 downstream in the region of the mask and / or optical intermediate field plane. Secondly, the radiation is now uniformized so that the illumination field is illuminated as uniformly as possible.

第2の光学系SYS2は、視野定義要素FDEの射出口における各ビーム角度が、レチクル平面OS内の特定の場所に対応し、一方、視野定義要素FDEにおける点の場所、すなわち、光軸AXに対するその位置が、レチクル平面の照明角度を決定するという効果を有する。個別チャンネルから発する光線のビームは、この場合、視野平面内で重ね合わされる。   In the second optical system SYS2, each beam angle at the exit of the field definition element FDE corresponds to a specific location in the reticle plane OS, while on the other hand, the position of the point in the field definition element FDE, ie, relative to the optical axis AX. That position has the effect of determining the illumination angle of the reticle plane. The beams of light emanating from the individual channels are in this case superimposed in the field plane.

投影レンズPOは、縮小レンズとして機能し、マスクM上に配置されたパターンの像を縮小スケール、例えば、1:4又は1:5のスケールでフォトレジスト層で覆われたウェーハW上に形成し、このウェーハの感光面は、投影レンズPOの像平面IS内に位置する。屈折、反射屈折、又は反射の投影レンズが可能である。他の縮小スケール、例えば、1:20又は1:200までも大きい縮小倍率が可能である。   The projection lens PO functions as a reduction lens, and forms an image of a pattern arranged on the mask M on a wafer W covered with a photoresist layer at a reduction scale, for example, a scale of 1: 4 or 1: 5. The photosensitive surface of the wafer is located in the image plane IS of the projection lens PO. Refractive, catadioptric, or reflective projection lenses are possible. Other reduction scales are possible, for example, reduction ratios as great as 1:20 or 1: 200.

瞳形成面PUPは、投影レンズPOの像側瞳面に対して光学的に共役な位置又はその近くに位置する。その結果、投影レンズの瞳PUP内の空間(局所)光分布は、照明系の瞳形成面PUP内の空間光分布(空間分布)によって決定される。瞳面の間には、各場合にそれぞれの瞳面に対してフーリエ変換された面である視野面が、光学ビーム経路に位置する。これは、特に、瞳形成面PUP内の照明強度の定義された空間分布が、レチクルM上の照明視野内に入射する照明放射線の特定の角度分布に対応することを意味する。   The pupil forming surface PUP is positioned at or near an optically conjugate position with respect to the image side pupil surface of the projection lens PO. As a result, the spatial (local) light distribution in the pupil PUP of the projection lens is determined by the spatial light distribution (spatial distribution) in the pupil forming surface PUP of the illumination system. Between the pupil planes, in each case, a field plane that is a Fourier transformed plane for each pupil plane is located in the optical beam path. This means in particular that the defined spatial distribution of the illumination intensity in the pupil forming plane PUP corresponds to a specific angular distribution of illumination radiation incident in the illumination field on the reticle M.

瞳形成ユニットPFUの別の図で分るように、光学系SYSの入射口における横方向ビームオフセットLATは、下流の瞳形成面PUP内で角度誤差ANGを招く。特許請求する本発明は、入射レーザ放射線のそのような変動に依存し難い視野形成要素FDEの均一化効果を発生させることを可能にする。   As can be seen in another view of the pupil forming unit PFU, the lateral beam offset LAT at the entrance of the optical system SYS causes an angular error ANG in the downstream pupil forming plane PUP. The claimed invention makes it possible to generate a homogenization effect of the field-forming element FDE which is less dependent on such fluctuations of the incident laser radiation.

図1の例示的な実施形態において、互いに前後に配置された円柱レンズ要素アレイの円柱軸は、「Y」及び「X」がY方向及びX方向の円柱軸の向きを表す時に、Y,X,X,Yという順序で配置されている。他の順序、例えば、Y,Y,X,X、又はX,X,Y,Y,又はX,Y,Y,Xなども可能である。   In the exemplary embodiment of FIG. 1, the cylindrical axes of the cylindrical lens element arrays arranged one behind the other are Y, X when “Y” and “X” represent the orientation of the cylindrical axes in the Y direction and the X direction. , X, Y in this order. Other orders are possible, such as Y, Y, X, X, or X, X, Y, Y, or X, Y, Y, X, etc.

この図に示す種類の均一化デバイスは、照明系内の他の場所に配置することができる。一例として、均一化デバイス及び瞳形成要素の配列は、図1にあるものに対して逆転させることができる。   A homogenization device of the type shown in this figure can be placed elsewhere in the illumination system. As an example, the arrangement of the homogenizing device and pupil forming elements can be reversed with respect to that in FIG.

PI 中心間距離
S1 第1の基板
S1−1 第1の光学的機能基板面
S1−2 第2の基板面
TR1、TR2、TR3 遷移領域
W 凸円柱レンズ要素面の幅
WTR ランダム面形状を有する領域の幅
PI center-to-center distance S1 first substrate S1-1 first optical functional substrate surface S1-2 second substrate surfaces TR1, TR2, TR3 transition region W width of convex cylindrical lens element surface WTR region having a random surface shape Width of

Claims (19)

レーザ放射線(LR)が、入射側から照明視野(ILR)の方向に通過することができる第1の基板(S1)を含み、
前記第1の基板が、第1の光学的機能基板面(S1−1)を有し、
前記第1の光学的機能基板面(S1−1)において、互いに平行な円柱軸を有する複数の凸円柱レンズ要素面が、互いに横並びに位置する方式で形成され、
互いに直接隣接して位置する凸円柱レンズ要素面が、遷移領域(TR)内で互いに融合する、
照明視野内のレーザ放射線を均一化するためのデバイスであって、
複数の前記遷移領域によって発生する照明視野(ILF)内の照明強度の部分が、該照明視野内に前記凸円柱レンズ要素面によって発生する照明強度の部分と比較して小さく、前記照明視野内のこの部分の局所分布が、前記デバイス内に入射する前記レーザ放射線の変動に実質的に依存しないように、前記複数の遷移領域(TR)が設計される、
ことを特徴とするデバイス。
A first substrate (S1) that allows laser radiation (LR) to pass in the direction of the illumination field (ILR) from the incident side;
The first substrate has a first optical functional substrate surface (S1-1);
In the first optical functional substrate surface (S1-1), a plurality of convex cylindrical lens element surfaces having cylindrical axes parallel to each other are formed in such a manner that they are positioned side by side.
Convex cylindrical lens element surfaces located directly adjacent to each other fuse together in the transition region (TR),
A device for homogenizing laser radiation in an illumination field,
The portion of the illumination intensity in the illumination field (ILF) generated by the plurality of the transition regions is small compared to the part of the illumination intensity generated by the convex cylindrical lens element surface in the illumination field, and in the illumination field The plurality of transition regions (TR) are designed such that the local distribution of this portion is substantially independent of variations in the laser radiation incident in the device.
A device characterized by that.
前記複数の遷移領域(TR1,TR2,TR3)が、前記隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する方向に異なる不規則面形状を有することを特徴とする請求項1に記載のデバイス。 The device according to claim 1, characterized in that the plurality of transition regions (TR1, TR2, TR3) have different irregular surface shapes in directions in which the adjacent convex cylindrical lens element surfaces are located side by side. 前記複数の遷移領域(TR1,TR2,TR3)の各々が、前記隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する前記方向に異なる面形状を有し、該面形状は、好ましくは、不規則面形状であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のデバイス。 Each of the plurality of transition regions (TR1, TR2, TR3) has a different surface shape in the direction in which the adjacent convex cylindrical lens element surfaces are positioned side by side, and the surface shape is preferably irregular. The device according to claim 1, wherein the device has a surface shape. 前記複数の遷移領域(TR1,TR2,TR3)は、前記隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する前記方向に異なる面形状のランダム分布を有し、該異なる面形状は、好ましくは、不規則又は凹であ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項に記載のデバイス。 The plurality of transition regions (TR1, TR2, TR3) have a random distribution of different surface shapes in the direction in which the adjacent convex cylindrical lens element surfaces are positioned side by side, and the different surface shapes are preferably The device according to claim 1, wherein the device is irregular or concave. 前記複数の遷移領域(TR1,TR2,TR3)は、前記隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する前記方向に非凹面形状を有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のデバイス。 The plurality of transition regions (TR1, TR2, TR3) have a non-concave shape in the direction in which the adjacent convex cylindrical lens element surfaces are positioned side by side with each other. The device according to claim 1. 前記複数の遷移領域(TR1,TR2,TR3)は、前記隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する前記方向に、この方向に接合する該凸円柱レンズ要素面の幅(W)の5%よりも小さい幅(WTR)を有し、及び/又は
前記複数の遷移領域は、前記隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する前記方向に、この方向に接合する該凸円柱レンズ要素面の間の中心間距離(PI)の5%よりも小さく、特にこの中心間距離の3%よりも小さい幅を有する、
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のデバイス。
The plurality of transition regions (TR1, TR2, TR3) have a width (W) of 5 (W) of the convex cylindrical lens element surface joined in this direction in the direction in which the adjacent convex cylindrical lens element surfaces are positioned side by side. And / or the plurality of transition regions are joined to the direction in which the adjacent convex cylindrical lens element surfaces are located side by side in this direction. Having a width less than 5% of the center-to-center distance (PI) between the faces, in particular less than 3% of this center-to-center distance;
The device according to claim 1, wherein the device is a device.
前記複数の遷移領域(TR1,TR2,TR3)は、前記隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する前記方向に30μmよりも小さい幅を有し、該幅は、好ましくは、15μm又はそれ未満、特に10μm又はそれ未満であ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項に記載のデバイス。 The plurality of transition regions (TR1, TR2, TR3) have a width smaller than 30 μm in the direction in which the adjacent convex cylindrical lens element surfaces are located side by side, and the width is preferably 15 μm or more. The device according to claim 1, characterized in that it is less than 10 μm or less. 前記複数の遷移領域は、実質的に光不透過であり、前記基板面は、好ましくは、該遷移領域(TR5)内に光不透過コーティング(CT)を担持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項に記載のデバイス。 The plurality of transition regions are substantially light opaque, and the substrate surface preferably carries a light opaque coating (CT) in the transition region (TR5). The device according to claim 7. 前記凸円柱レンズ要素は、該凹円柱レンズ要素が互いに横並びに位置する前記方向の頂点線の間に均一な距離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項に記載のデバイス。   9. The convex cylindrical lens element according to any one of claims 1 to 8, wherein the convex cylindrical lens element has a uniform distance between apex lines in the direction in which the concave cylindrical lens elements are located side by side. Devices. 前記レーザ放射線が入射側から前記照明視野の方向に通過することができる第2の基板(S2)を含み、
前記第2の基板は、少なくとも1つの光学的機能基板面(S2−1)を有し、
前記少なくとも1つの光学的機能基板面(S2−1)において、平行な円柱軸を有する複数の凸円柱レンズ要素面が、互いに横並びに位置する方式で形成され、
互いに直接隣接して位置する凸円柱レンズ要素面が、遷移領域内で互いに融合する、
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のデバイス。
A second substrate (S2) that allows the laser radiation to pass from the incident side in the direction of the illumination field;
The second substrate has at least one optical functional substrate surface (S2-1),
In the at least one optical functional substrate surface (S2-1), a plurality of convex cylindrical lens element surfaces having parallel cylindrical axes are formed side by side,
Convex cylindrical lens element surfaces located directly adjacent to each other fuse together in the transition region,
The device according to claim 1, wherein the device is a device.
前記第2の基板(S2)は、前記第1の基板(S1)によって透過された前記レーザ放射線が、入射側から前記照明視野(ILR)の方向に通過することができるように、該第1の基板(S1)の背後に距離を置いて配置されることを特徴とする請求項10に記載のデバイス。   The second substrate (S2) is arranged such that the laser radiation transmitted by the first substrate (S1) can pass from the incident side in the direction of the illumination field of view (ILR). Device according to claim 10, characterized in that it is arranged at a distance behind the substrate (S1). 特に照明視野内のレーザ放射線を均一化するためのデバイスのためのレーザ放射線が通過することができる基板を製造する方法であって、
基板が、第1の光学的機能基板面(S1−1)を有し、
前記第1の光学的機能基板面(S1−1)において、互いに平行な円柱軸を有する複数の凸円柱レンズ要素面が、互いに横並びに位置する方式で形成され、
互いに直接隣接して位置する凸円柱レンズ要素面が、遷移領域(TR)内で互いに融合し、
前記第1の光学的機能基板面は、互いに横並びに位置する凸円柱レンズ要素面及び後記凹区画の間の遷移領域を成形するために、互いに横並びに位置する凹区画を有する加工ツールを用いてパターン形成され、前記遷移領域が、該隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する方向に異なる面形状、好ましくは、不規則な及び/又はランダム分布に従って成形された面形状を有し、
請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の第1の光学的機能基板面を有する第1の基板が、この方法によって製造される、
ことを特徴とする方法。
A method of manufacturing a substrate through which laser radiation can pass, in particular for a device for homogenizing laser radiation in an illumination field, comprising:
The substrate has a first optical functional substrate surface (S1-1);
In the first optical functional substrate surface (S1-1), a plurality of convex cylindrical lens element surfaces having cylindrical axes parallel to each other are formed in such a manner that they are positioned side by side.
Convex cylindrical lens element surfaces located directly adjacent to each other fuse together in the transition region (TR),
The first optical functional substrate surface is formed by using a processing tool having concave sections positioned side by side to form a transition region between the convex cylindrical lens element surface positioned side by side and the concave section described later. Patterned and the transition region has a different surface shape in the direction in which the adjacent convex cylindrical lens element surfaces are located side by side, preferably a surface shape shaped according to an irregular and / or random distribution,
A first substrate having a first optically functional substrate surface according to any one of claims 1 to 10 is manufactured by this method.
A method characterized by that.
前記第1の光学的機能基板面は、リソグラフィパターン形成法を用いて製造されることを特徴とする請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, wherein the first optically functional substrate surface is manufactured using a lithographic patterning method. 前記第1の光学的機能基板面の前記凸円柱レンズ要素面は、材料除去加工ツールを用いて製造され、前記基板面は、前記遷移領域内でリソグラフィパターン形成法を用いてパターン形成されることを特徴とする請求項13に記載の方法。   The convex cylindrical lens element surface of the first optical functional substrate surface is manufactured using a material removal processing tool, and the substrate surface is patterned using a lithography pattern forming method in the transition region. The method according to claim 13. 前記基板面は、前記凸円柱レンズ要素が互いに横並びに位置する前記方向に前記遷移領域の幅よりも有意に小さい幅を有する加工区域を有する材料除去加工ツールを用いてパターン形成されることを特徴とする請求項12から請求項14のいずれか1項に記載の方法。   The substrate surface is patterned using a material removal processing tool having a processing area having a width that is significantly smaller than the width of the transition region in the direction in which the convex cylindrical lens elements are located side by side. The method according to any one of claims 12 to 14. レーザ放射線が、入射側から照明視野の方向に通過することができる第1の基板(S1)を含み、
前記第1の基板が、第1の光学的機能基板面(S1−1)を有し、
前記第1の光学的機能基板面(S1−1)において、互いに平行な円柱軸を有する複数の凸円柱レンズ要素面が、互いに横並びに位置する方式で形成され、
互いに直接隣接して位置する凸円柱レンズ要素面が、遷移領域内で互いに融合する、
照明視野内のレーザ放射線を均一化するためのデバイスであって、
複数の前記遷移領域(TR1,TR2,TR3)が、隣接する凸円柱レンズ要素面が互いに横並びに位置する方向に異なる面形状のランダム分布を有する、
ことを特徴とするデバイス。
A first substrate (S1) capable of passing laser radiation in the direction of the illumination field from the incident side;
The first substrate has a first optical functional substrate surface (S1-1);
In the first optical functional substrate surface (S1-1), a plurality of convex cylindrical lens element surfaces having cylindrical axes parallel to each other are formed in such a manner that they are positioned side by side.
Convex cylindrical lens element surfaces located directly adjacent to each other fuse together in the transition region,
A device for homogenizing laser radiation in an illumination field,
A plurality of the transition regions (TR1, TR2, TR3) have a random distribution having different surface shapes in directions in which adjacent convex cylindrical lens element surfaces are located side by side.
A device characterized by that.
前記異なる面形状は、不規則又は凹であることを特徴とする請求項16に記載のデバイス。 The device of claim 16 , wherein the different surface shapes are irregular or concave. 照明視野を1次光源からの光で照明するためのマイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明系であって、
請求項1から請求項11又は請求項16から請求項17のいずれか1項に記載のデバイス、
を特徴とする照明系。
An illumination system for a microlithographic projection exposure apparatus for illuminating an illumination field with light from a primary light source,
A device according to any one of claims 1 to 11 or 16 to 17 ;
An illumination system characterized by
照明系が、1次光源から光を受光するためのかつ照明系の瞳形成面(PUP)内に可変的に調節可能な2次元強度分布を発生させるための可変的に調節可能な瞳形成ユニット(PFU)を含み、
前記均一化デバイス(HOM)は、前記瞳形成面の領域に配置される、
ことを特徴とする請求項18に記載の照明系。
A variably adjustable pupil forming unit for the illumination system to receive light from a primary light source and to generate a variably adjustable two-dimensional intensity distribution in a pupil forming plane (PUP) of the illumination system (PFU)
The homogenization device (HOM) is disposed in a region of the pupil forming surface;
The illumination system according to claim 18 .
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