KR20080012240A - ILLUMINATION SYSTEM FOR A PROJECTION EXPOSURE APPARATUS WITH WAVELENGTHS <= 193 nm - Google Patents

ILLUMINATION SYSTEM FOR A PROJECTION EXPOSURE APPARATUS WITH WAVELENGTHS <= 193 nm Download PDF

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KR20080012240A
KR20080012240A KR1020070077637A KR20070077637A KR20080012240A KR 20080012240 A KR20080012240 A KR 20080012240A KR 1020070077637 A KR1020070077637 A KR 1020070077637A KR 20070077637 A KR20070077637 A KR 20070077637A KR 20080012240 A KR20080012240 A KR 20080012240A
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마르틴 엔드레스
옌스 오쓰만
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칼 짜이스 에스엠티 아게
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Abstract

A illumination system for a projection exposure apparatus having a wavelength not more than 193 nm is provided to adjust uniformity of illumination of a field in a field plane by including a size adjusting apparatus for adjusting first and second regions of field raster devices. An optical device is disposed on a plane in a light path from an optical source(1) to a field plane, including a plurality of field raster devices(5). Illumination is supplied to the plane, and only a first region of at least one of the plurality of field raster devices in the plane is illuminated while a second region of the field raster device is not illuminated. A size adjusting apparatus adjusts the size of the first and second regions of the field raster devices so that the uniformity of the illumination of a field in the field plane is adjusted. The field can have a first shape, and the field raster device can have a second shape wherein the first shape generally agrees with the second shape.

Description

193nm 이하의 파장을 갖는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템 {ILLUMINATION SYSTEM FOR A PROJECTION EXPOSURE APPARATUS WITH WAVELENGTHS ≤ 193 nm}ILLUMINATION SYSTEM FOR A PROJECTION EXPOSURE APPARATUS WITH WAVELENGTHS ≤ 193 nm}

본 발명은 193 nm 이하, 바람직하게는 126 nm 이하, 특히 100 nm 이하의 파장을 갖는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템 및 투영 노광 장치 그리고 필드 평면에서의 조명의 균일성 및 사출 동공 내부에서의 조명의 타원율(ellipticity)과 원중심율(telecentricity)을 조절하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an illumination system and a projection exposure apparatus for a projection exposure apparatus having a wavelength of 193 nm or less, preferably 126 nm or less, in particular 100 nm or less, and the uniformity of illumination in the field plane and the illumination inside the exit pupil. A method for controlling ellipticity and telecentricity is described.

파장(λ)이 193 nm 이하인 마이크로리소그래피(microlithography)용 조명 시스템들은 다수의 간행물에 공지되어 있다.Lighting systems for microlithography with a wavelength λ of 193 nm or less are known in many publications.

전자 소자들의 구조물 폭을 특히 마이크로미터 이하(sub-㎛) 범위에서 줄일 수 있기 위해서는, 사용되는 광의 파장을 줄이는 것이 바람직하다. 이 경우에는 193 nm 이하의 파장을 갖는 광의 사용, 특히 소프트 X-레이를 이용하고 소위 극자외선(Extreme Ultraviolet: EUV) 리소그래피로 언급되는 리소그래피의 사용이 제안된다.In order to be able to reduce the structure width of electronic devices, particularly in the sub-micrometer range, it is desirable to reduce the wavelength of the light used. In this case, the use of light having a wavelength of 193 nm or less, in particular the use of lithography using soft X-rays and referred to as so-called Extreme Ultraviolet (EUV) lithography, is proposed.

EUV 리소그래피로서는 현재 10 내지 30 nm, 구체적으로 11 내지 14 nm 범위 의 파장, 특히 13.5 nm의 파장(λ)이 논의되고 있다. 상기 EUV 리소그래피의 이미지 품질은 한편으로는 투영 대물렌즈(projection objective)에 의해서 그리고 다른 한편으로는 조명 시스템에 의해서 결정된다. 상기 조명 시스템은 구조물을 지지하는 마스크, 소위 레티클(reticle)이 그 내부에 배치될 수 있는 필드 평면에서 필드, 예컨대 링 필드(ring field)를 가급적 균일하게 조명해야만 한다. 상기 투영 대물렌즈에 의해서는 필드 평면에 있는 필드가 웨이퍼 평면으로서도 언급되는 이미지 평면에 전사(transfer)된다. 상기 이미지 평면에는 광에 민감한 물체, 예컨대 웨이퍼가 배치되어 있다.EUV lithography is currently discussing wavelengths in the range from 10 to 30 nm, in particular from 11 to 14 nm, in particular from 13.5 nm. The image quality of the EUV lithography is determined on the one hand by the projection objective and on the other hand by the illumination system. The illumination system should illuminate the field as uniformly as possible in the field plane in which the mask supporting the structure, the so-called reticle, can be placed therein. By the projection objective, the field in the field plane is transferred to the image plane, also referred to as the wafer plane. Light sensitive objects, such as wafers, are disposed in the image plane.

EUV 광으로 동작하는 시스템의 경우에는 광학 소자들이 반사 광학 소자들로서, 특히 미러로서 형성된다. EUV 조명 시스템의 필드 평면에 있는 필드의 형상은 통상적으로 링 필드의 형상을 갖는다.In the case of a system operating with EUV light, the optical elements are formed as reflective optical elements, in particular as mirrors. The shape of the field in the field plane of the EUV lighting system typically has the shape of a ring field.

조명 시스템들이 본 발명에서와 동일한 방식으로 사용되는 투영 노광 장치들은 일반적으로 소위 스캐닝 모드(Scanning Mode)로 작동된다. EUV 리소그래피용의 조명 시스템들 그리고 이와 같은 유형의 조명 시스템들을 구비한 투영 노광 장치들은 미국등록특허 제6,452,661호, 미국등록특허 제6,198,793호 또는 미국등록특허 제6,438,199호에 개시되어 있다. 전술한 EUV 조명 시스템들은 에땅뒤(Etendue)를 조절하고 필드 평면에서 필드를 균일하게 조명하며 동공 평면에서 동공을 규정된 바대로 조명하기 위한 소위 벌집형 집광기들을 포함한다. 상기 벌집형 집광기들은 일반적으로 두 개의 패싯형(facetted) 광학 소자들, 즉 다수의 필드 래스터(raster) 소자들을 구비한 제1 패싯형 광학 소자 그리고 다수의 동공 래스터 소 자들을 구비한 제2 패싯형 광학 소자를 포함한다.Projection exposure apparatuses in which the illumination systems are used in the same way as in the present invention are generally operated in a so-called scanning mode. Lighting systems for EUV lithography and projection exposure apparatuses with lighting systems of this type are disclosed in US Pat. No. 6,452,661, US Pat. No. 6,198,793 or US Pat. No. 6,438,199. The aforementioned EUV lighting systems include so-called honeycomb condensers for adjusting the Etendue, illuminating the field uniformly in the field plane and illuminating the pupil as defined in the pupil plane. The honeycomb concentrators are generally two facetted optical elements, a first faceted optical element with a plurality of field raster elements and a second facet type with a plurality of pupil raster elements. It includes an optical element.

WO 제2002/27401호에는 이중 패싯형(double-facetted) 조명 시스템이 공지되어 있으며, 상기 조명 시스템에서는 광범위하게 완전히 조명된 필드 래스터 소자들만이 필드 평면에 전사된다.In WO 2002/27401 a double-facetted illumination system is known, in which only a wide range of fully illuminated field raster elements are transferred to the field plane.

미국등록특허 제6,771,352호에는, 광 배리어(light barrier)에 의해서 개별 필드 래스터 소자들이 완전하게 차단될 수 있는 조명 시스템이 개시되어 있다. 하나의 필드 래스터 소자를 부분적으로 차단하는 방식도 또한 상기 미국등록특허 제6,771,352호에 기술되어 있으나, 상기와 같은 목적을 위해 상기 미국등록특허 제6,771,352호에 공지된 광 배리어들은 항상 부분적으로 광을 투과시킨다. 이와 같은 방식의 단점은, 하나의 필드 래스터 소자의 조사된 부분 영역과 조사되지 않은 부분 사이에 명확하게 규정된 경계가 전혀 형성되지 않는다는 점이다.US 6,771,352 discloses a lighting system in which individual field raster elements can be completely blocked by a light barrier. A method of partially blocking one field raster element is also described in US Pat. No. 6,771,352, but for this purpose the light barriers known in US Pat. No. 6,771,352 always partially transmit light. Let's do it. The disadvantage of this approach is that no clearly defined boundary is formed between the irradiated and unirradiated portions of one field raster element.

명확한 경계는 특히 보정될 균일성이 심하게 변동되는 경우에 장점이 된다. 상기 경계의 위치를 의도적으로 설정함으로써, 특정 영역 또는 상기 경계가 형성되는 필드의 특정한 하나의 장소에서 보정이 상대적으로 강한 영향을 미칠 수 있다. 균일성의 강한 변동들은 예컨대 필드 래스터 소자들의 조명이 국부적으로 제한된 강한 변동을 갖는 경우에 발생한다. 이와 같은 변동들은 예를 들어 필드 래스터 소자들을 구비한 광학 소자 앞의 광 경로(light path) 내에 배치된 컬렉터의 지지 스포크(supporting spoke)에 의해서 투사되는 그림자 때문에 발생할 수 있다. 개별 컬렉터 쉘(shell)을 지지하기 위한 스포크를 구비한 컬렉터는 예를 들어 유럽특허 제1354325호에 개시되어 있다.Clear boundaries are an advantage, especially if the uniformity to be corrected varies significantly. By intentionally setting the position of the boundary, the correction can have a relatively strong effect in a particular area or in one particular place of the field in which the boundary is formed. Strong fluctuations in uniformity occur, for example, when the illumination of field raster elements has locally limited strong fluctuations. Such fluctuations can occur due to shadows projected by, for example, the supporting spokes of the collector disposed in the light path in front of the optical element with field raster elements. Collectors with spokes for supporting individual collector shells are disclosed, for example, in EP 1354325.

WO 제2005/015314호에는, 필드 평면에 있는 필드의 조명 균일성을 개선하기 위하여 감쇠기(attenuator), 특히 필터 소자들이 상기 필드 평면과 짝을 이루어 결합된(conjugate) 평면 안에 배치되어 있거나 또는 상기 평면 가까이에 배치되어 있는, 이중 패싯형 조명 시스템이 공지되어 있다. WO 제2005/015314호에 따르면, 상기 필터 소자들은 상기 제1 패싯형 소자의 개별 각면(facet; 패싯)에 할당되어 있다. 이와 같은 방식에 의해서는, 상기 제1 패싯형 소자의 하나의 각면에 할당된 각각의 개별 광 채널 내부에서의 광 세기에 영향을 미칠 수 있게 된다.WO 2005/015314 discloses that an attenuator, in particular filter elements, is arranged in a plane conjugated to the field plane or in order to improve the illumination uniformity of the field in the field plane. Double faceted lighting systems are known which are arranged in close proximity. According to WO 2005/015314, the filter elements are assigned to individual facets of the first faceted element. In this way, it is possible to influence the light intensity inside each individual light channel assigned to one side of the first faceted element.

WO 제2005/015314호에 공지된 시스템에서의 단점은 복잡한 구성이었다. 선행 기술에 따른 전술한 시스템들이 갖는 또 하나의 단점은, 필드 평면에서 가급적 균일한, 즉 한결같은 조명에 도달하기 위하여 WO 제02/27401호에 기술된 바와 마찬가지로 광범위하게 완전히 조명된 필드 래스터 소자들만이 전사된다는 사실이었다. 하지만 원형으로 조명이 이루어지는 경우에는, 광원으로부터 필드 래스터 소자들이 그 내부에 배치되어 있는 평면으로 방사되는 광의 20% 이상이 조명 시스템에 의해서 이용될 수 없게 된다.The disadvantage in the system known from WO 2005/015314 was a complicated configuration. Another disadvantage of the above-mentioned systems according to the prior art is that only field raster elements that are broadly fully illuminated as described in WO 02/27401 in order to reach as uniform as possible in the field plane, i. It was a fact that it is a warrior. However, in the case of illumination in a circular manner, more than 20% of the light emitted from the light source into the plane in which the field raster elements are arranged is not available by the illumination system.

절반-조명된 각면들(half-illuminated facetts)도 사용되었던 미국등록특허 제6,400,794호에서의 단점은, 조명 시스템의 사출 동공 내에서의 원중심율 에러 및 타원율 에러였다. 이중 패싯형 조명 시스템의 경우에는 필드 래스터 소자와 동공 래스터 소자 사이에 상호 할당의 결과로서 하나의 광 채널이 형성된다. 그렇기 때 문에 필드 래스터 소자들을 구비한 제1 패싯형 광학 소자의 불균일한 조명은 동공 래스터 소자들을 구비한 제2 패싯형 광학 소자의 불균일한 조명을 야기하게 된다. 이와 같은 불균일한 조명의 결과로서 전술한 바와 같은 원중심율 에러 및 타원율 에러가 나타난다. 따라서 상기 선행 기술에서는, 광원으로부터 방사된 광의 활용이 불충분하거나 또는 지나치게 큰 원중심율 에러 및 타원율 에러가 발생하는 조명 시스템이 제공되었다.Disadvantages in US Pat. No. 6,400,794, where half-illuminated facetts were also used, were the centroid and elliptic errors within the exit pupil of the lighting system. In the case of a double faceted illumination system, one optical channel is formed as a result of the mutual assignment between the field raster element and the pupil raster element. As such, non-uniform illumination of the first faceted optical element with field raster elements results in non-uniform illumination of the second faceted optical element with pupil raster elements. As a result of such non-uniform illumination, the above-described center of gravity error and ellipticity error appear. Thus, in the prior art, there has been provided an illumination system in which the utilization of the light emitted from the light source is insufficient or an excessively large center-of-center error and elliptic-error error occur.

본 출원서의 경우에 조명 시스템의 필드 평면 내에서 이루어지는 균일한 조명이 의미하는 바는, 스캔 적분된 최소 에너지와 최대 에너지 간의 차(ΔSE), 소위 균일성 에러가 필드 높이 위에서 소정의 값만큼 미달한다는 것이다. 백분율로 나타낸 상기 균일성 에러(ΔSE)에 대해서는 아래와 같은 식이 적용된다:In the case of the present application, uniform illumination within the field plane of the illumination system means that the difference between the scan integrated minimum and maximum energy (ΔSE), the so-called uniformity error, falls below a predetermined value above the field height. will be. For the uniformity error ΔSE expressed as a percentage, the following equation applies:

Figure 112007056388854-PAT00001
Figure 112007056388854-PAT00001

본 출원서에서 "원중심율 에러"라는 용어는, 예를 들어 원형 사출 동공의 중앙과 상기 사출 동공 평면 안에 있는 중심 광선의 교차점 간의 편차를 의미한다.The term "far center error" in the present application means, for example, the deviation between the center of the circular exit pupil and the intersection of the center ray in the exit pupil plane.

"타원율"이라는 용어는 사출 동공 내부에서의 에너지 분포를 특징짓는 가중 인자(weight factor)를 의미한다. 에너지가 사출 동공 내부에서 전 각도 범위에 걸쳐 균일하게 분포되어 있다면, 상기 타원율은 1의 값을 갖게 된다. "타원율 에러"라는 용어는 이상적인 균일 분포값, 즉 값 1의 타원율과 특정 타원율의 편차를 말한다.The term "ellipticity" refers to a weight factor that characterizes the energy distribution inside the exit pupil. If the energy is uniformly distributed throughout the angular range inside the injection pupil, the ellipticity will have a value of 1. The term "ellipticity error" refers to an ideal uniform distribution, that is, a deviation of the ellipticity of a value of 1 from a specific ellipticity.

본 발명의 과제는 선행 기술의 여러 가지 단점들을 극복하는 것, 특히 낮은 균일성 에러, 타원율 에러 및 원중심율 에러를 특징으로 하는 동시에 광 손실이 가급적 낮은, 즉 상기 낮은 균일성 에러, 타원율 에러 및 원중심율 에러와 같은 특성들을 높은 광 수득율과 조합시키는, 193 nm 이하의 파장을 위한 조명 시스템을 제공하는 것이다.The object of the present invention is to overcome various shortcomings of the prior art, in particular characterized by low uniformity error, ellipticity error and center of gravity error while at the same time having low light loss, i.e. the low uniformity error, ellipticity error and It is to provide an illumination system for wavelengths below 193 nm that combines properties such as raw center error with high light yield.

상기 과제는 본 발명에 따라 193 nm 이하의 파장을 갖는 광선을 방출하는 광원을 갖춘 조명 시스템에 의해서 해결되며, 이 경우 상기 조명 시스템은 제1 조명이 제공되는 평면 안에 필드 래스터 소자들을 구비한 제1 패싯형 광학 소자를 포함하며, 이때 상기 평면 안에 있는 필드 래스터 소자들의 적어도 한 부분은 완전하게 조명되지 않고, 상기 완전하게 조명되지 않은 필드 래스터 소자들의 조명을 조절하기 위한 장치가 제공되어 있으며, 이 경우 상기 조명 조절 장치에 의해서는 필드 평면 안에 있는 필드의 제2 조명의 균일성이 조절될 수 있다. 본 출원서에서 "완전하게 조명되지 않은"이라는 용어는, 하나의 래스터 소자의 면적이 바람직하게는 95% 미만으로, 보다 바람직하게는 90% 미만으로, 더욱 더 바람직하게는 85% 미만으로, 더욱 더 바람직하게는 80% 미만으로, 더욱 더 바람직하게는 75% 미만으로 조명된다는 것을 의미한다. 완전하게 조명되지 않은 하나의 필드 각면 또는 완전하게 조명되지 않은 하나의 필드 래스터 소자에서는 상기 필드 각면의 제1 영역만이 조명된다. 본 발명에 따르면 예를 들어 광 배리어에 의해서 광이 차단됨으로써, 결과적으로 상기 필드 래스터 소자의 제2 영역은 실제로 광을 수용하지 않게 된다. 즉, 전반적으로 완전하게 광으로부터 차폐된다. 예를 들어 하나의 필드 래스터 소 자가 50%로 조명되면, 제1 조명된 영역이 상기 필드 래스터 소자의 전체 면적의 50%를 채우고, 제2 조명되지 않은 부분 및 그와 더불어 상기 필드 래스터 소자의 어두운 부분이 마찬가지로 상기 필드 래스터 소자의 전체 면적의 50%를 채우게 된다.The problem is solved by an illumination system with a light source which emits light rays having a wavelength of 193 nm or less according to the invention, in which case the illumination system has a first having field raster elements in the plane in which the first illumination is provided. A facet type optical element, wherein at least a portion of the field raster elements in the plane is not fully illuminated, and an apparatus is provided for adjusting illumination of the not fully illuminated field raster elements, in which case The illumination control device may adjust the uniformity of the second illumination of the field in the field plane. In the present application, the term "not fully illuminated" means that the area of one raster element is preferably less than 95%, more preferably less than 90%, even more preferably less than 85%, even more Preferably less than 80%, even more preferably less than 75%. In one field facet that is not fully illuminated or one field raster element that is not fully illuminated, only the first area of the field facet is illuminated. According to the invention, for example, light is blocked by a light barrier, so that the second region of the field raster element does not actually receive light. That is, they are completely shielded from light overall. For example, if one field raster element is illuminated at 50%, the first illuminated area fills 50% of the total area of the field raster element, the second unilluminated portion and the dark of the field raster element The portion likewise fills 50% of the total area of the field raster element.

특히 본 발명은 193 nm 이하, 바람직하게는 126 nm 이하, 보다 바람직하게는 30 nm 이하, 더욱 더 바람직하게는 10 nm 내지 30 nm 범위의 파장을 갖는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템을 제시하며, 이 경우 광원의 광은 광 경로를 따라 필드 평면으로 향하게 되는데, 상기 필드 평면은 평면 내부의 광원으로부터 필드 평면까지 이르는 광 경로 내에서 광원 다음에 배치되어 있으며 다수의 필드 래스터 소자들을 구비한 광학 소자를 포함하고, 이때 상기 평면에는 조명이 제공되며, 복수의 필드 래스터 소자들을 구비한 적어도 하나의 필드 래스터 소자가 상기 평면에서는 단지 제1 영역에서만 조명되며, 제2 영역에는 조명되지 않고, 상기 필드 래스터 소자의 제1 및 제2 영역들의 크기를 조절하기 위한 장치가 존재하며, 이 경우 상기 크기 조절 장치에 의해서는 상기 필드 평면 안에 있는 필드의 필드 조명의 균일성이 조절될 수 있다.In particular, the present invention provides an illumination system for a projection exposure apparatus having a wavelength in the range of 193 nm or less, preferably 126 nm or less, more preferably 30 nm or less, even more preferably 10 nm to 30 nm. In this case the light of the light source is directed to the field plane along the light path, which comprises an optical element disposed after the light source in the light path from the light source in the plane to the field plane and having a plurality of field raster elements. Wherein the plane is provided with illumination, and at least one field raster element having a plurality of field raster elements is illuminated only in the first area in the plane, not in the second area, There is an apparatus for adjusting the size of the first and second regions, in which case the image is adjusted by the size adjusting device. Field of the field in the field plane can be controlled uniformity of illumination.

본 발명의 일 실시예에 따른 장치에서는 균일성을 조절하기 위해서 단지 부분적으로 조명된 필드 각면의 조명만이 변동되기 때문에, 기계적인 구성이 매우 간단하다. 따라서 예를 들어 에지에 고정되는 광 배리어만으로 충분하므로, 결과적으로 기계적 소자들이 광선 경로 안으로 돌출하지 않아 차폐가 야기되지 않는다. 또한, 이와 같은 광 배리어 시스템은 상기 광선 경로로부터 유래하는 광의 유입도 가능케 한다.In the apparatus according to an embodiment of the present invention, the mechanical configuration is very simple, since only the illumination of each side of the partially illuminated field is varied to adjust the uniformity. Thus, for example, only a light barrier fixed at the edge is sufficient, so that the mechanical elements do not protrude into the light path, resulting in no shielding. In addition, such a light barrier system also allows the introduction of light originating from the light path.

특히 바람직한 경우는, 균일성 에러가 ±5%보다 우수하고, 구체적으로 ±2%보다 우수하며, 보다 구체적으로는 ±0.5%보다 우수하다는 것 및/또는 스캔 적분된 타원율이 x-위치에 따라서, 즉 조명될 필드 안에서의 필드 높이에 따라서 1±0.1, 구체적으로 1±0.05, 보다 구체적으로 1±0.02의 범위 안에 있는 경우다. 또 다른 바람직한 경우는, 본 조명 시스템이 낮은 원중심율-에러를 특징으로 하고, 상기 원중심율-에러가 필드 내에서의 위치에 따라, 즉 필드 높이에 따라 ±2.5 mrad, 구체적으로 ±1.5 mrad, 보다 구체적으로 ±0.5 mrad의 에러를 초과하지 않는 경우다. 필드 래스터 소자들이 배치되어 있는 평면으로 유입되는 광원의 에너지는 상기 필드 래스터 소자들에 의해서 70% 이상, 구제적으로 80% 이상, 보다 구체적으로는 90% 이상 수용되어야만 한다.In a particularly preferred case, the uniformity error is better than ± 5%, specifically better than ± 2%, more specifically better than ± 0.5% and / or the scan-integrated ellipticity depends on the x-position, That is, within the range of 1 ± 0.1, specifically 1 ± 0.05, more specifically 1 ± 0.02, depending on the field height in the field to be illuminated. In another preferred case, the illumination system is characterized by a low center of gravity-error, wherein the center of gravity-error is ± 2.5 mrad, in particular ± 1.5 mrad, depending on its position in the field, ie field height. More specifically, the error does not exceed ± 0.5 mrad. The energy of the light source entering the plane in which the field raster elements are arranged must be received by the field raster elements by 70% or more, specifically 80% or more, more specifically 90% or more.

바람직하게 필드 평면 안에 있는 필드는 제1 형상을 갖고, 필드 래스터 소자들은 제2 형상을 가지며, 상기 제1 형상은 상기 제2의 형상과 전반적으로 일치한다. 상기 필드의 형상이 원호 모양인 경우에는 바람직하게 예를 들어 미국등록특허 제6,195,201호에 기술된 바와 같이 상기 필드 래스터 소자들도 호 모양의 형상을 갖는다.Preferably the field in the field plane has a first shape, the field raster elements have a second shape, the first shape generally coinciding with the second shape. In the case where the shape of the field is arcuate, the field raster elements also preferably have an arc shape, as described, for example, in US Pat. No. 6,195,201.

필드 래스터 소자들이 조명될 필드의 형상을 가지면, 상기 필드 래스터 소자들은 패싯형 광학 소자의 캐리어 구조물 상에 열 및 행으로 배치될 수 있으며, 이 경우 행들은 바람직하게 미국등록특허 제6,452,661호에 기술된 바와 같이 호 모양의 각면들을 조밀하게 채울 수 있기 위하여 서로 간에 오프셋(offset)되지 않는다.If the field raster elements have the shape of the field to be illuminated, the field raster elements can be arranged in columns and rows on the carrier structure of the faceted optical element, in which case the rows are preferably described in US Pat. No. 6,452,661. As is not offset from each other in order to be able to compactly fill the arc-shaped sides.

필드 래스터 소자들이 열 및 행으로 배치되어 있다면, 상기 복수의 필드 래스터 소자들은 블록들로 적분된 경우가 바람직하다.If the field raster elements are arranged in columns and rows, the plurality of field raster elements is preferably integrated into blocks.

바람직하게 조명 조절 장치는 적어도 하나의 광 배리어를 포함하며, 이 경우 상기 광 배리어는 바람직하게 완전히 조명되지 않은 필드 래스터 소자에 할당되어 있다. 대안적으로, 특히 필드 각면들 및 그와 더불어 해당 광 배리어들의 치수가 매우 작은 경우에는, 하나의 광 배리어에 다수의 필드 각면들이 할당될 수도 있다.Preferably the illumination control device comprises at least one light barrier, in which case the light barrier is preferably assigned to a field raster element that is not fully illuminated. Alternatively, multiple field facets may be assigned to one light barrier, especially if the field facets and the corresponding light barriers have very small dimensions.

조명 시스템이 스캐닝-투영 노광 장치에 사용되면, 필드는 한 가지 독특한 방향, 즉 y-방향으로서도 언급되는 스캐닝 방향을 갖게 된다. 그 경우 광 배리어(들)는 실제로 상기 스캐닝 방향에 대하여 수직으로 이동 가능하게 형성된다. 상기 광 배리어(들)가 실제로 상기 스캐닝 방향에 대하여 수직으로, 즉 x-방향으로 이동함으로써 광, 즉 에너지는 필드 높이(x)에 따라 의도한 바대로 필드로부터 제거되거나 또는 부가될 수 있다. 그럼으로써, 필드 평면에서의 조명의 균일성은 필드 높이에 따라 영향을 받을 수 있다.If an illumination system is used in the scanning-projection exposure apparatus, the field will have one unique direction, the scanning direction, also referred to as the y-direction. In that case, the light barrier (s) are actually formed to be movable perpendicular to the scanning direction. As the light barrier (s) actually move perpendicularly to the scanning direction, ie in the x-direction, light, ie energy, can be removed or added from the field as intended according to the field height x. As such, the uniformity of illumination in the field plane can be affected by the field height.

조명 조절 장치는 광 배리어의 대안으로서 광을 약화시키기 위한 복수의 와이어를 포함할 수도 있다. 이와 같은 유형의 광 감쇠기는 예를 들어 유럽특허 제1291721호에 개시되어 있다. 조절이 상기 와이어에 의해서 실행되면, 예를 들어 상기 와이어가 이동하게 됨으로써, 결과적으로 상기 와이어의 그림자는 필드 각면들 상에 있는 특정 영역들을 가리게 된다. 추가의 조명 조절 장치들은 예를 들어 광원으로부터 필드 평면까지 이르는 광선 경로 안에 배치되어 있는 임의의 광학 소자를 변형시키고 및/또는 기울일 수 있는 장치들이다. 가능한 소자들은 컬렉터 또 는 스펙트럼 필터 또는 추가의 미러이다. 한 가지 추가의 가능성은 상기 광원으로부터 상기 필드 평면까지 이르는 상기 광 경로 안에서 컬렉터 뒤에, 즉 상기 컬렉터의 배출구 측에 배치되어 있는 광 배리어이다. 부분적으로 조명된 필드 각면들의 조명을 변동시키기 위하여, 필드 각면들을 갖는 전체 광학 소자, 즉 필드 각면 플레이트도 이동될 수 있다.The illumination control device may include a plurality of wires for attenuating light as an alternative to the light barrier. An optical attenuator of this type is disclosed, for example, in EP 1291721. If the adjustment is carried out by the wire, for example the wire is moved so that the shadow of the wire obscures certain areas on the field sides. Further lighting control devices are devices which can for example deform and / or tilt any optical element arranged in the light path from the light source to the field plane. Possible elements are collectors or spectral filters or additional mirrors. One further possibility is a light barrier disposed behind the collector, ie on the outlet side of the collector, in the light path from the light source to the field plane. In order to vary the illumination of the partially illuminated field facets, the entire optical element with field facets, ie the field facet plate, can also be moved.

예를 들어 개별 필드 각면들에 할당될 수 있는 광 배리어와 같은 이동 가능한 조절 장치에 의하여, 필드 조명의 균일성 에러(ΔSE)는 10% 이하, 구체적으로 5% 이하, 보다 구체적으로 2% 이하에 도달할 수 있다. 예를 들어 2%의 나머지 균일성 에러는 실제로 작동 중의 코팅의 소모, 광학 소자들의 열에 의한 변형, 또는 광학 소자들 혹은 광원의 교체에 의해서 야기된다.By means of a movable control device such as a light barrier that can be assigned to individual field sides, for example, the uniformity error (ΔSE) of the field illumination is less than 10%, specifically 5% or less, more specifically 2% or less. Can be reached. For example, the remaining uniformity error of 2% is actually caused by depletion of the coating during operation, thermal deformation of the optical elements, or replacement of the optical elements or light source.

본 발명의 한 가지 장점은 특히, 조절 장치를 이용하여 조명 시스템의 균일성을 계속 조절할 수 있으므로, 필드 평면에서의 조명이 조명 시스템 내부에서의 변동으로 인하여 시간에 따라 변동되는 경우에도, 지정된 균일성 에러가 초과하지 않는다는 것이다. 이와 같은 경우는 예를 들면 광원의 공간적 및 시간적 위치 변동으로 인하여 조명이 변동되는 경우일 수 있다. 상기와 같은 광원의 위치 혹은 방사 세기의 공간적 및/또는 시간적 위치 변동은 광원의 "지터(jitter)"로서도 언급된다. 본 발명의 개선예에 따르면, 부분적으로 조명된 영역들의 조명이 하나 또는 다수의 필드 래스터 소자들에 의하여 조절됨으로써, 본 조명 시스템의 부분품들의 구조를 변경하지 않고서도 계속해서 지정된 균일성 에러에 도달할 수 있게 된다.One advantage of the present invention is that the uniformity of the lighting system can be continuously adjusted, especially with the help of an adjusting device, so that even if the illumination in the field plane changes over time due to variations in the lighting system, the specified uniformity The error does not exceed. Such a case may be a case where the illumination is changed due to, for example, a spatial and temporal positional variation of the light source. Such spatial and / or temporal positional variation of the position or emission intensity of the light source is also referred to as the "jitter" of the light source. According to an improvement of the invention, the illumination of partially illuminated areas is controlled by one or a number of field raster elements so that the specified uniformity error can be reached continuously without changing the structure of the parts of the present lighting system. It becomes possible.

또한, 광원의 스펙트럼적 세기 분포의 변경도 조명을 변동시킬 수 있다. 따라서, 하나의 광학 소자의 반사율은 통상적으로 조사된 광의 파장에 의존한다. 그렇기 때문에, 상기 파장 변동은 반사율의 변동 및 그와 더불어 조명의 변동을 야기한다.In addition, alteration of the spectral intensity distribution of the light source can also alter the illumination. Thus, the reflectance of one optical element typically depends on the wavelength of the irradiated light. As such, the wavelength variations cause variations in reflectance and, in addition, variations in illumination.

광원 또는 조명 광선 경로 안에 있는 하나의 광학 소자를 교체하는 것도 조명의 변동, 특히 필드 평면에서의 조명의 균일성을 변동시킬 수 있다. 교체에 의해서 야기되는 균일성 에러도 본 발명에 따른 장치에 의하여 단지 부분적으로 조명된 필드 각면들만을 의도한 바대로 차폐함으로써 교정될 수 있다.Replacing one optical element in the light source or illumination beam path can also alter the fluctuations of the illumination, in particular the uniformity of the illumination in the field plane. Uniformity errors caused by replacement can also be corrected by intentionally shielding only partially illuminated field faces by the device according to the invention.

본 조명 시스템의 조명 특성은 작동 중에 발생하는 코팅의 소모에 의해서 또는 광학 소자들의 열에 의한 변형에 의해서도 변동될 수 있다. 이와 같은 방식으로 조명이 변동되는 경우에도, 균일성 에러는 본 발명에 따른 조절 장치에 의해서 보상될 수 있다.The lighting properties of the present lighting system can also be varied by the consumption of the coating occurring during operation or by the deformation due to the heat of the optical elements. Even if the illumination changes in this way, the uniformity error can be compensated by the adjusting device according to the invention.

본 발명은, 예를 들어 광학 소자들의 교체, 광학 소자들의 열에 의한 변형, 광원의 공간적 및 시간적 변동으로 인하여 조명이 변동되는 경우에도, 조절 장치에 의하여 균일성 에러가 계속해서 지정된 균일성 에러 아래로 유지될 수 있는 조명 시스템을 제공한다. 따라서, 본 발명에 의해서는, 예를 들어 조명이 시간에 따라 변동되는 경우에도 균일성 에러를 언제나 소정 한계값 아래로, 예컨대 5%, 특히 2%의 균일성 에러 아래로 유지할 수 있다.According to the present invention, even when the illumination fluctuates due to, for example, replacement of the optical elements, thermal deformation of the optical elements, and spatial and temporal fluctuations of the light source, the uniformity error is continuously below the uniformity error specified by the adjusting device. It provides a lighting system that can be maintained. Thus, according to the invention, the uniformity error can always be kept below a certain limit, for example below 5%, in particular 2% even when the illumination fluctuates over time.

본 발명의 한 대안적인 실시예에서는, 예를 들어 광 배리어와 같은 가동적인 조절 장치들이 아니라 오히려 완전히 조명되지 않는 필드 래스터 소자들이 제1 패 싯형 광학 소자의 캐리어 구조물 상에 있는 필드 평면에 배치됨으로써, 상기 필드의 필드 조명은 5% 이하, 특히 2% 이하의 범위에서 소정의 균일성 에러를 갖게 된다.In one alternative embodiment of the present invention, rather than movable adjustment devices such as, for example, light barriers, rather than fully illuminated field raster elements are arranged in the field plane on the carrier structure of the first faceted optical element, The field illumination of the field will have some uniformity error in the range of 5% or less, in particular 2% or less.

바람직하게 제1 조명은 상기 제1 패싯형 광학 소자가 배치되어 있는 평면에서는 고리 모양의 형상을 갖는다.Preferably, the first illumination has an annular shape in the plane where the first faceted optical element is disposed.

특히 바람직하게 상기 조명 시스템은 예를 들어 미국등록특허 제6,438,199호 또는 미굳등록특허 제6,198,793호에 기술된 바와 같이 제1 및 제2 패싯형 광학 소자를 구비한 이중 패싯형 조명 시스템이다. 상기 제2 패싯형 광학 소자는 광원으로부터 필드 평면까지 이르는 광 경로 안에서 상기 제1 패싯형 광학 소자 다음에 배치되어 있다. 상기 제2 패싯형 광학 소자는 다수의 동공 래스터 소자들을 포함한다. 각각 하나의 필드 래스터 소자와 하나의 동공 래스터 소자 사이에는 광 채널이 형성되어 있다. 동공 래스터 소자들의 배열 상태가 사출 동공 내에서의 광 분포를 결정하기 때문에, 예를 들어 중심 주변에 대칭으로 분포된 특정 동공 래스터 소자들에 완전히 조명되지 않은 필드 래스터 소자들을 적절히 할당함으로써 소위 사출 동공 평면 내에서의 동공 조명 상태가 조절될 수 있으며, 이 경우 상기 조명 시스템의 사출 동공 평면에서의 동공 조명은 ±2 mrad 보다 우수한, 바람직하게는 ±1 mrad 보다 우수한, 보다 바람직하게는 ±0.5 mrad 보다 우수한 원중심율을 갖게 된다.Particularly preferably the lighting system is a dual faceted lighting system with first and second faceted optical elements as described, for example, in US Pat. No. 6,438,199 or US Pat. No. 6,198,793. The second faceted optical element is disposed after the first faceted optical element in an optical path from the light source to the field plane. The second faceted optical element comprises a plurality of pupil raster elements. An optical channel is formed between one field raster element and one pupil raster element, respectively. Since the arrangement of the pupil raster elements determines the light distribution within the exit pupil, the so-called exit pupil plane, for example, by appropriately assigning the not fully illuminated field raster elements to certain pupil raster elements distributed symmetrically around the center. The pupil illumination condition within can be adjusted, in which case the pupil illumination in the exit pupil plane of the illumination system is better than ± 2 mrad, preferably better than ± 1 mrad, more preferably better than ± 0.5 mrad It has a center of gravity.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 조명 시스템의 사출 동공 내에서의 동공 조명이 1 ± 0.10, 바람직하게는 1 ± 0.05, 보다 바람직하게는 1 ± 0.025 범위의 타원율을 갖도록, 필드 래스터 소자들이 동공 래스터 소자들에 할당된다.According to one embodiment of the invention, the field raster elements are arranged in a pupil raster such that the pupil illumination in the exit pupil of the illumination system has an ellipticity in the range of 1 ± 0.10, preferably 1 ± 0.05, more preferably 1 ± 0.025. Assigned to the devices.

상기 조명 시스템 이외에 본 발명은, 조명 시스템에 의하여 필드 평면 내에서 조명된 물체를 이미지 평면에 전사하기 위한 투영 대물렌즈 및 조명 시스템을 포함하는 투영 노광 장치도 제시한다.In addition to the above illumination system, the present invention also provides a projection exposure apparatus comprising a projection objective lens and an illumination system for transferring an object illuminated in the field plane by the illumination system to the image plane.

또한 필드 래스터 소자들을 갖는 제1 패싯형 광학 소자가 배치된 하나의 평면에 있는 조명 및 필드 조명을 갖는 하나의 필드 평면에 있는 필드 그리고 사출 동공 내에 있는 동공 조명을 구비한 조명 시스템의 균일성, 원중심율 및 타원율을 조절하기 위한 방법이 제시된다. 상기 방법에 따르면, 필드 래스터 소자들이 배치되어 있는 평면에서의 조명 조절은 필드의 필드 조명의 균일성 에러(ΔSE)가 5% 이하, 특히 2% 이하가 되도록 이루어진다. 그 다음에 각각의 필드 래스터 소자에는 제2 광학 소자의 동공 래스터 소자가 광 채널을 형성하면서 할당되며, 이 경우 상기 할당은, 하나의 사출 동공 평면에서 ±1 mrad, 바람직하게는 ±0.5 mrad의 원중심율 편차 및/또는 1 ± 0.1, 보다 바람직하게는 1 ± 0.05, 더욱 더 바람직하게는 1 ± 0.02 범위의 타원율을 갖는 동공 조명이 이용되도록 이루어진다.Also, uniformity, circle of illumination system with illumination in one plane on which the first faceted optical element with field raster elements is disposed, and field in one field plane with field illumination and pupil illumination in the exit pupil Methods for controlling the center rate and ellipticity are presented. According to the method, the illumination control in the plane in which the field raster elements are arranged is such that the uniformity error ΔSE of the field illumination of the field is 5% or less, in particular 2% or less. Each field raster element is then assigned a pupil raster element of the second optical element, forming an optical channel, in which case the assignment is a circle of ± 1 mrad, preferably ± 0.5 mrad in one exit pupil plane. A pupil illumination having a center rate deviation and / or ellipticity in the range of 1 ± 0.1, more preferably 1 ± 0.05, even more preferably 1 ± 0.02 is used.

전술한 모든 조명 시스템들은 바람직하게, 제1 조명이 제공되는 상기 제1 패싯형 광학 소자의 평면에 있는 광원의 광이 필드 래스터 소자들에 의하여 70% 이상까지, 특히 80% 이상까지, 특히 90% 이상까지 수용되는 것을 특징으로 하는데, 그 이유는 필드 래스터 소자들도 완전히 조명되지 않는 광을 수용하기 때문이다.All of the above-mentioned illumination systems preferably allow light of a light source in the plane of the first faceted optical element provided with the first illumination to be at least 70%, in particular at least 80%, in particular 90% by means of field raster elements It is characterized by being accommodated to the above, because the field raster elements also receive light that is not fully illuminated.

조명을 조절하기 위한 장치는 바람직하게 스캐닝 방향에 대하여 수직인 하나의 방향으로 이동될 수 있는 광 배리어로 이루어진 시스템이다.The apparatus for adjusting illumination is preferably a system consisting of a light barrier that can be moved in one direction perpendicular to the scanning direction.

동공 래스터 소자들에 대한 필드 래스터 소자의 할당을 조절할 수 있기 위하여, 필드 래스터 소자들은 작동기에 의해서 변동될 수 있는 경사각으로 하나의 캐리어 상에 배치될 수 있다. 따라서, 그때에 동공 래스터 소자들에 대한 필드 래스터 소자들의 할당이 조절될 수 있다.In order to be able to adjust the assignment of the field raster element to the pupil raster elements, the field raster elements can be arranged on one carrier at an inclination angle which can be varied by the actuator. Thus, the assignment of field raster elements to pupil raster elements can then be adjusted.

본 발명에 따른 투영 노광 장치는 마이크로 전자 부품들을 제조하기에 적합하며, 이 경우 구조화된 마스크는 투영 대물렌즈의 이미지 평면에 있는 감광성 층에 전사된다. 상기 구조화된 마스크의 형상은 상기 마이크로 전자 부품의 한 부분을 형성하면서 현상된다.The projection exposure apparatus according to the invention is suitable for manufacturing microelectronic components, in which case the structured mask is transferred to a photosensitive layer in the image plane of the projection objective. The shape of the structured mask is developed while forming a portion of the microelectronic component.

본 발명은 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.The invention is explained in detail below with reference to the drawings.

도 1은, 기본적인 원리를 설명하기 위해서, 이중 패싯형 조명 시스템으로도 언급되는 두 개의 패싯형 광학 소자들을 구비한 굴절 조명 시스템 내에서의 빔 경로를 도시한다. 1 내지 20 nm 범위의 EUV 파장을 위한 조명 시스템에서는 오로지 반사성 광학 소자들만이 사용되는데, 예를 들면 반사성 미러 각면들(facets)이 제1 패싯형 광학 소자들의 필드 각면으로서 사용된다. 1차 광원(1)의 광은 컬렉터(3)에 의해서 수집되어 평행한 또는 수렴적인 광선속(light bundle)로 변환된다. 상기 제1 패싯형 광학 소자(7)의 필드 각면들 또는 필드 래스터 소자들(5)은 광원(1)으로부터 입사되는 광선속(2)을 다수의 광선속들(2.1, 2.2, 2.3)로 분해하고, 제2 패싯형 광학 소자(11)에서 또는 그 근처에서 2차 광원(10)을 형성한다. 제1 패싯형 광학 소자(7)가 놓여 있는 평면은 제1 평면(8)으로서 언급된다. 도시된 실시예 에서, 제2 패싯형 광학 소자(11)가 그 내부에 놓여 있으며 본 실시예의 경우에 2차 광원(10)까지도 그 내부에 형성되는 제2 평면(13)은 조명 시스템의 사출 동공 평면과 짝을 이루어 결합되는(conjugate) 평면이다. 필드 미러(12)는 2차 광원(10)을 조명 시스템의 사출 동공(도시되지 않음)으로 전사하는데, 상기 사출 동공은 도시되지 않은 후속 투영 대물렌즈의 입사 동공과 일치한다. 필드 래스터 소자(5)는 동공 래스터 소자(9) 및 광학 소자(12)를 통해 조명 시스템의 필드 평면(14)에 전사된다. 바람직하게 조명 시스템의 필드 평면(14)에는 구조화된 마스크, 소위 레티클이 배치되어 있다. 이하에서는, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 필드 래스터 소자(20) 및 동공 래스터 소자(22) - 그 사이에서 광 채널(21)이 형성됨 - 를 설명함으로써, 도 1에 도시된 필드 래스터 소자들 및 동공 래스터 소자들의 목적을 설명한다. 이 경우에는 재차 필드 래스터 소자(20) 및 동공 래스터 소자(22)가 굴절 소자들로 도시되어 있으나, 상기 굴절 소자들에 한정되지는 않는다. 오히려 이와 같은 굴절 소자들은 반사 소자들을 위해서도 하나의 예가 될 수 있다.1 shows a beam path in a refractive illumination system with two faceted optical elements, also referred to as a dual faceted illumination system, to illustrate the basic principle. In reflective systems for EUV wavelengths in the range of 1 to 20 nm only reflective optical elements are used, for example reflective mirror facets are used as field facets of the first faceted optical elements. The light of the primary light source 1 is collected by the collector 3 and converted into parallel or converging light bundles. The field facets or field raster elements 5 of the first faceted optical element 7 decompose the light beam 2 incident from the light source 1 into a plurality of light beams 2.1, 2.2, 2.3, A secondary light source 10 is formed at or near the second faceted optical element 11. The plane on which the first faceted optical element 7 rests is referred to as the first plane 8. In the embodiment shown, the second facet type optical element 11 lies therein, and in this embodiment the second plane 13, which is also formed therein up to the secondary light source 10, is the exit pupil of the lighting system. A plane that is conjugated to a plane. The field mirror 12 transfers the secondary light source 10 to an exit pupil (not shown) of the illumination system, which coincides with the entrance pupil of the subsequent projection objective not shown. The field raster element 5 is transferred to the field plane 14 of the illumination system via the pupil raster element 9 and the optical element 12. Preferably, the field plane 14 of the lighting system is arranged with a structured mask, a so-called reticle. The field raster elements shown in FIG. 1 and the field raster element 20 and the pupil raster element 22, wherein the optical channel 21 is formed therebetween, will now be described with reference to FIGS. 2A and 2B. The purpose of the pupil raster elements will be described. In this case, the field raster element 20 and the pupil raster element 22 are again shown as refractive elements, but are not limited to the refractive elements. Rather, such refractive elements may be an example for reflective elements.

필드 래스터 소자(20)는 동공 래스터 소자(22) 및 광학 소자(12)에 의하여, 미리 정해진 구조 및 형상의 필드가 그 내부에 조명되는 조명 시스템의 필드 평면(14)으로 전사된다. 상기 필드 평면(14)에는 레티클 또는 구조화된 마스크가 배치되어 있다. 일반적으로 필드 래스터 소자(20)의 구조적인 팽창은 필드 평면에 조명된 필드의 형상을 결정한다.The field raster element 20 is transferred by the pupil raster element 22 and the optical element 12 to the field plane 14 of the illumination system in which a field of a predetermined structure and shape is illuminated therein. The field plane 14 is arranged with a reticle or a structured mask. In general, the structural expansion of the field raster element 20 determines the shape of the field illuminated in the field plane.

예를 들어 링 필드-스캐너 내부에 형성되는 바와 같은 형상을 갖는 필드 평면에 조명되는 필드를 위한 한 가지 예가 도 6에 도시되어 있다.One example is shown in FIG. 6 for a field illuminated in a field plane having a shape as formed inside a ring field-scanner, for example.

본 발명의 제1 실시예에서는 필드 래스터 소자(20)가 필드의 형상을 가질 수 있다. 다시 말하자면 예를 들어 필드가 링 모양인 경우에는 필드 래스터 소자들도 마찬가지로 링 모양의 형상을 갖게 된다. 이와 같은 내용은 예를 들어 미국등록특허 제6,452,661호 또는 미국등록특허 제6,195,201호에 기술되어 있으며, 그 내용은 참조로서 본 출원서의 내용에 포괄적으로 수용된다.In the first embodiment of the present invention, the field raster element 20 may have a field shape. In other words, for example, if the field is ring-shaped, the field raster elements will likewise have a ring-shaped shape. Such content is described, for example, in US Pat. No. 6,452,661 or US Pat. No. 6,195,201, the contents of which are hereby incorporated in their entirety by reference.

상기 링 형상에 대한 대안으로서, 상기 필드 래스터 소자들은 직사각형의 형상을 가질 수 있다. 필드 평면에 아크 모양의 필드를 조명하기 위하여, 상기 필드 래스터 소자들이 직사각형인 경우에는 예를 들어 미국등록특허 제6,198,793호에 기술된 바와 같이 예컨대 필드 미러에 의해서 직사각형의 필드가 아크 모양의 필드로 변형될 필요가 있다.As an alternative to the ring shape, the field raster elements can have a rectangular shape. In order to illuminate an arc-shaped field in the field plane, if the field raster elements are rectangular, for example, as described in US Pat. No. 6,198,793, the rectangular field is deformed into an arc-shaped field by a field mirror, for example. Need to be.

아크 모양의 래스터 소자들을 구비한 시스템에서는, 링 필드를 필드 평면에 조명하기 위한 필드 미러가 필요치 않다. 필드 래스터 소자(20)는 1차 광원(1)의 이미지, 소위 2차 광원(10)이 동공 래스터 소자(22)가 위치하는 장소에 또는 그 근처에 형성되도록 설계되었다. 지나치게 높은 열 부하가 동공 래스터 소자(22)에 가해지는 것을 피하기 위하여, 상기 동공 래스터 소자들은 2차 광원에 대하여 초점을 벗어나(defocus) 배치될 수 있다.In systems with arc-shaped raster elements, no field mirror is needed to illuminate the ring field in the field plane. The field raster element 20 is designed such that an image of the primary light source 1, the so-called secondary light source 10, is formed at or near the location where the pupil raster element 22 is located. In order to avoid excessively high heat loads being applied to the pupil raster element 22, the pupil raster elements may be defocused relative to the secondary light source.

2차 광원들은 상기 디포커싱 때문에 팽창된다. 상기 팽창은 또한 광원의 형상에 의해서도 야기될 수 있다.Secondary light sources are expanded because of the defocusing. The expansion can also be caused by the shape of the light source.

본 발명의 한 바람직한 실시예에서는, 상기 동공 래스터 소자들의 형상이 상기 2차 광원의 형상에 매칭될 수 있다.In one preferred embodiment of the present invention, the shape of the pupil raster elements may be matched to the shape of the secondary light source.

도 2b에 도시된 바와 같이 광학 소자(12)는 2차 광원(10)을 조명 시스템의 사출 동공 평면(26)에 투영시키며, 이 경우 사출 동공은 사출 동공 평면(26)에서 투영 대물렌즈의 입사 동공과 일치하게 된다. 사출 동공 평면(26)에서는 제3 광원, 소위 서브 동공들이 각각의 상기 2차 광원에 대하여 형성된다. 이와 같은 내용은 도 8에 도시되어 있다.As shown in FIG. 2B, the optical element 12 projects the secondary light source 10 to the exit pupil plane 26 of the illumination system, in which case the exit pupil enters the projection objective lens at the exit pupil plane 26. Coincides with the pupil. In the exit pupil plane 26, a third light source, so-called sub-pores, is formed for each of said secondary light sources. This is illustrated in FIG. 8.

도 3은 EUV 리소그래피용으로 사용되는 것과 같은, 본 발명에 따른 조명 시스템을 구비한 반사 투영 노광 장치의 형상을 도시하고 있다. 모든 광학 소자들은 반사 광학적인 소자들, 즉 미러, 예컨대 필드 각면 미러들이다. 본 실시예에서, 광원(101)의 광선속은 다수의 미러 쉘을 갖춘 그물형 컬렉터 미러로서 형성된 스침 입사(grazing incidence) 컬렉터 미러(103)에 의해서 수렴되고, 격자 스펙트럼 필터링 소자(105)에서의 스펙트럼 필터링 후에 광원의 중간 이미지와 함께 필드 래스터 소자들을 구비한 제1 패싯형 광학 소자(102) 쪽으로 방향 전환된다. 광원(101), 컬렉터 미러(103) 및 격자 스펙트럼 필터(105)는 소위 하나의 광원 유닛(154)을 형성한다. 필드 래스터 소자들을 구비한 제1 패싯형 광학 소자(102)는 동공 래스터 소자들을 구비한 제2 패싯형 광학 소자(104)의 위치에서 또는 그 근처에서 2차 광원을 형성한다. 제1 패싯형 광학 소자(102)는 제1 평면(150)에 배치되어 있고, 제2 패싯형 광학 소자(104)는 제2 평면(152)에 배치되어 있다. 일반적인 경우에는 광원이 팽창된 광원이기 때문에, 2차 광원들도 역시 팽창된다. 다시 말해서, 각각의 2차 광원은 예정된 형상을 갖는다. 전술된 바와 같이, 개별 동공 래스터 소자들은 상기 2차 광원의 예정된 형상에 맞추어 조절될 수 있다.3 shows the shape of a reflective projection exposure apparatus with an illumination system according to the invention, such as used for EUV lithography. All optical elements are reflective optical elements, ie mirrors, such as field face mirrors. In the present embodiment, the light beam of the light source 101 is converged by grazing incidence collector mirror 103 formed as a mesh collector mirror with a plurality of mirror shells, and the spectrum in the grating spectral filtering element 105. After filtering it is directed towards the first faceted optical element 102 with field raster elements with an intermediate image of the light source. The light source 101, the collector mirror 103 and the grating spectral filter 105 form one so-called light source unit 154. The first faceted optical element 102 with field raster elements forms a secondary light source at or near the location of the second faceted optical element 104 with pupil raster elements. The first faceted optical element 102 is disposed in the first plane 150, and the second faceted optical element 104 is disposed in the second plane 152. In the general case, since the light source is an expanded light source, the secondary light sources are also expanded. In other words, each secondary light source has a predetermined shape. As described above, the individual pupil raster elements can be adjusted to the predetermined shape of the secondary light source.

상기 동공 래스터 소자들은 광학 소자들(121)과 함께, 구조물을 지지하는 마스크(114)까지도 그 내부에 배치될 수 있는 조명 시스템의 필드 평면(129)으로 필드 래스터 소자들을 전사하기 위해서 이용된다. 상기 필드 평면에는 예컨대 도 6에 도시된 바와 같이 하나의 필드의 필드 평면 조명이 이용된다.The pupil raster elements, together with the optical elements 121, are used to transfer the field raster elements to the field plane 129 of the illumination system, in which even the mask 114 supporting the structure can be placed therein. For example, field field illumination of one field is used as the field plane, as shown in FIG. 6.

제1 패싯형 광학 소자(102)와 제2 패싯형 광학 소자(104) 사이의 간격(D)은 도 3에 도시되어 있고, 제1 광학 소자(102)로부터 제2 광학 소자(104)까지 진행하며 중앙 필드 포인트(Z)를 통과하는 메인 빔(CR)을 따라 규정된다.The spacing D between the first faceted optical element 102 and the second faceted optical element 104 is shown in FIG. 3, running from the first optical element 102 to the second optical element 104. And is defined along the main beam CR passing through the center field point Z.

제1 패싯형 광학 소자(102)의 각각의 필드 래스터 소자에는, 도 1 내지 2b에 도시된 바와 같이, 제2 패싯형 광학 소자(104)의 동공 래스터 소자가 할당되어 있다. 각각의 필드 래스터 소자와 각각의 동공 래스터 소자 사이에서는 상기 필드 래스터 소자로부터 상기 동공 래스터 소자까지 광선속이 뻗는다. 상기 필드 래스터 소자로부터 상기 동공 래스터 소자 쪽으로 진행하는 개별 광선속들은 소위 광 채널로서 언급된다.To each field raster element of the first facet type optical element 102, a pupil raster element of the second facet type optical element 104 is assigned, as shown in Figs. Between each field raster element and each pupil raster element a beam of light extends from the field raster element to the pupil raster element. The individual light beams traveling from the field raster element towards the pupil raster element are referred to as so-called optical channels.

도 3에는 또한 조명 시스템의 사출 동공 평면(140)이 도시되어 있으며, 상기 사출 동공 평면은 투영 대물렌즈(126)의 입사 동공 평면과 일치한다. 상기 사출 동공 평면은 도 6에 일례로 도시된 링 필드의 중앙 필드 포인트(Z)를 통과하는 메인 빔(CR)이 투영 시스템(126)의 광학 축(OA)을 가로지르는 교차면(S)의 포인트에 의해 정의된다. 사출 동공 평면(140)에서는 동공 조명이 형성된다.Also shown in FIG. 3 is the exit pupil plane 140 of the illumination system, which coincides with the incident pupil plane of the projection objective 126. The exit pupil plane is defined by the intersection S of the main beam CR passing through the central field point Z of the ring field shown as an example in FIG. 6 across the optical axis OA of the projection system 126. Is defined by point. In the exit pupil plane 140, pupil illumination is formed.

동공 조명을 갖춘 도 3에 도시된 바와 같은 조명 시스템의 사출 동공의 한 가지 예는 도 8에 도시되어 있다.One example of an exit pupil of an illumination system as shown in FIG. 3 with a pupil illumination is shown in FIG. 8.

투영 시스템 또는 투영 대물렌즈(126)는 도시된 실시예에서 여섯 개의 미러들(128.1, 128.2, 128.3, 128.4, 128.5, 128.6)을 갖는다. 구조화된 마스크는 상기 투영 대물렌즈에 의해서, 감광성 물체가 배치되어 있는 이미지 평면(124)으로 전사된다.Projection system or projection objective 126 has six mirrors 128.1, 128.2, 128.3, 128.4, 128.5, 128.6 in the illustrated embodiment. The structured mask is transferred by the projection objective onto the image plane 124 on which the photosensitive object is disposed.

도 3에서 필드 평면(129)에는 국부적인 x,y,z-좌표계가 도시되어 있고, 사출 동공 평면(140)에는 국부적인 u,v,z-좌표계가 도시되어 있다.In FIG. 3 a local x, y, z-coordinate system is shown in the field plane 129 and a local u, v, z-coordinate system is shown in the exit pupil plane 140.

도 4a에는 선행 기술에 따른 필드 래스터 소자들의 2차원적인 배열 상태가 도시되어 있으며, 이 경우 원형의 조명에 의해서는 광원으로부터 입사되는 광의 70% 미만이 수용되어 필드 평면에서 필드를 조명하기 위해서 사용된다. 각각의 반사성 필드 각면들(309)은 도 3에 도면 부호 (102)로 표기된 제1 패싯형 광학 소자, 소위 필드 벌집형 플레이트 상에 배치되어 있다. 도 4a는 선행 기술에 따른 필드 벌집형 플레이트 상에서 이루어지는 178개의 필드 래스터 소자(309)의 가능한 배치 상태를 보여준다. 원(339)은 필드 래스터 소자(309)를 구비한 제1 광학 소자의 원형 조명의 외부 조명 경계를 표시한다. 실제로 직사각형의 필드 래스터 소자(309)는 예를 들어 길이 XFRE = 43.0 mm 및 폭 YFRE = 4.00 mm를 갖는다. 모든 필드 래스터 소자들(309)은 원(339) 안에 배치되어 있기 때문에 완전하게 조명된다. 도 4a를 통해 알 수 있는 바와 같이, 필드 각면 미러에 충돌하는 큰 부분의 광은 이용되지 않는다. 원(341)은 예를 들어 그물 형상의 컬렉터의 중간 광 배리어에 의해서 야기되는 내부 조명 경계를 표시한다.Figure 4a shows a two-dimensional arrangement of field raster elements according to the prior art, in which less than 70% of the light incident from the light source is received by circular illumination and used to illuminate the field in the field plane. . Each of the reflective field faces 309 is disposed on a first faceted optical element, so-called field honeycomb plate, indicated by reference numeral 102 in FIG. 3. 4A shows a possible arrangement of 178 field raster elements 309 on a field honeycomb plate according to the prior art. Circle 339 indicates the exterior illumination boundary of the circular illumination of the first optical element with field raster element 309. In practice the rectangular field raster element 309 has, for example, a length X FRE = 43.0 mm and a width Y FRE = 4.00 mm. All field raster elements 309 are fully illuminated because they are disposed in circle 339. As can be seen from FIG. 4A, a large portion of light impinging on the field mirror is not used. Circle 341 indicates an interior illumination boundary caused by, for example, the intermediate light barrier of the reticulated collector.

도 4b 내지 4d에는 본 발명의 실시예들에 따른 제1 패싯형 광학 소자들의 배열 상태가 도시되어 있다.4B to 4D show an arrangement of first faceted optical elements according to embodiments of the present invention.

도 4b는 도 3에 참조 부호 102로 표기된 제1 패싯형 광학 소자 상에 배열된 총 312개의 필드 각면들의 상태를 보여준다. 각각의 필드 각면들은 참조 부호 311로 표기되어 있다. 개별 래스트 소자들(311)의 필드 벌집들은 상기 제1 패싯형 광학 소자의 캐리어 구조물(도시하지 않음) 상에 고정되어 있다. 도 4b에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 제1 패싯형 광학 소자가 배치되어 있는 평면의 조명으로서는 외부 조명 경계(341.1) 및 내부 조명 경계(341.2)를 갖는 환형 조명이 다루어진다. 또한 상기 래스터 소자들은 총 네 개의 열(343.1, 343.2, 343.3, 343.4) 및 소수의 행(345)으로 세분되어 있다. 개별 행들의 래스터 소자들(311)은, 상기 필드 각면들이 도 4a에서 상이한 행들에 변위(offset) 배치된 것과 달리, 각 열들에 직접 위·아래로 배치되어 있다. 또한 상기 개별 각면들은 위·아래로 배치된 블록들(347)로 집중되어 있다. 상기 블록들 및 열들은 각각 공간(349)에 의해서 상호 분리되어 있다. 도 4b에는 또한, 도 3에 따른 스침-입사 컬렉터(103)의 개별 쉘들을 지지하는 지지 스포크들의 그림자들(351.1, 351.2, 351.3, 351.4)이 도시되어 있다. 도 4b로부터 알 수 있는 바와 같이, 다수의 상기 필드 각면들은 단지 부분적으로만 조명된다. 도 4b에서는 또한 축 좌표계가 x-방향 및 y-방향으로 기재되어 있다. 도 4b에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 필드 각면들은 y-방향과 일치하는 투영 노광 장치의 스캐닝 방향에서는 상기 스캐닝 방향에 대하여 수직인 x-방향에서보다 훨씬 더 작은 치수들을 갖는다.FIG. 4B shows the state of a total of 312 field facets arranged on the first faceted optical element, indicated at 102 in FIG. 3. Each face of each field is indicated by reference numeral 311. Field honeycombs of the individual last elements 311 are fixed on a carrier structure (not shown) of the first faceted optical element. As can be seen in FIG. 4B, as a planar light in which the first faceted optical element is disposed, an annular light having an outer light boundary 341.1 and an inner light boundary 341.2 is dealt with. The raster elements are also subdivided into four columns (343.1, 343.2, 343.3, 343.4) and a few rows 345 in total. The raster elements 311 of the individual rows are arranged directly up and down in each column, whereas the field facets are offset in different rows in FIG. 4A. The individual facets are also concentrated in blocks 347 arranged up and down. The blocks and rows are each separated from each other by space 349. FIG. 4B also shows shadows 351.1, 351.2, 351.3, 351.4 of the supporting spokes supporting the individual shells of the grazing-incident collector 103 according to FIG. 3. As can be seen from FIG. 4B, many of the field facets are only partially illuminated. In FIG. 4B the axis coordinate system is also described in the x- and y-directions. As can be seen in FIG. 4B, the field facets have much smaller dimensions in the scanning direction of the projection exposure apparatus coinciding with the y-direction than in the x-direction perpendicular to the scanning direction.

본 발명의 한 가지 장점은, 상기 필드 각면들이 간단한 조립을 가능케 할 수 있는 블록들로 배치될 수 있다는 점이다. 필드 각면 미러의 원형 조명을 완전히 조명된 필드 각면들로 제대로 채우기 위하여, 도 4a에 따른 선행 기술에서와 같이 필드 각면들을 변위 배치할 필요는 없었다. 부분적으로도 조명되는 각면들이 조명을 목적으로 이용된 후에는, 상기와 같은 변위가 더 이상 필요치 않다.One advantage of the present invention is that the facets of the field can be arranged in blocks that allow for simple assembly. In order to properly fill the circular illumination of the field facet mirror with the fully illuminated field facets, it was not necessary to displace the field facets as in the prior art according to FIG. 4a. After the partially illuminated facets are used for illumination purposes, such a displacement is no longer necessary.

도 4c에는 도 4b와 유사하게 구성된 제1 패싯형 광학 소자(102)가 도시되어 있다. 동일한 부품들에는 동일한 도면 부호가 제공되어 있다. 도 4c에서는 또한 개별 래스터 소자들(311)이 총 네 개의 열(343.1, 343.2, 343.3, 343.4) 및 다수의 행(345)으로 배치되어 있다. 개별 행들은 또한 상호 간격을 갖는데, 특히 상기 행들은 스침-입사 컬렉터의 지지 스포크 그림자 영역에 필드 각면들이 전혀 배치되지 않도록 상호 이격되어 있다.4C shows a first faceted optical element 102 constructed similarly to FIG. 4B. Like parts are provided with the same reference numerals. In FIG. 4C, the individual raster elements 311 are also arranged in a total of four columns 343.1, 343.2, 343.3, 343.4 and a plurality of rows 345. The individual rows are also spaced apart from one another, in particular the rows are spaced apart from each other so that no field sides are placed in the supporting spoke shadow area of the grazing-incident collector.

또한 조명은 외부 경계(341.1) 및 내부 경계(341.2)를 갖는다.The illumination also has an outer boundary 341.1 and an inner boundary 341.2.

또한 도 4c에는 완전히 조명되지 않은 개별 필드 래스터 소자들을 위한 광 배리어들(357)이 도시되어 있다. 상기 광 배리어들(357)은 각각 하나의 필드 래스터 소자(311)에 할당되어 있다. 하나의 필드 래스터 소자에 할당된 개별 광 배리어들(357)은 도시된 바와 같이 x-방향으로 이동할 수 있다.Also shown in FIG. 4C are light barriers 357 for individual field raster elements that are not fully illuminated. The light barriers 357 are each assigned to one field raster element 311. Individual light barriers 357 assigned to one field raster element may move in the x-direction as shown.

그럼으로써 필드 평면에서 가변적으로 조절이 가능한 조명이 얻어진다. 이와 같은 내용은 도 4d에 상세하게 도시되어 있다.This results in tunable illumination in the field plane. Such details are shown in detail in FIG. 4D.

도 4d에는 조명이 x-방향으로 어떻게 조절될 수 있는지가 도시되어 있다. 이와 같은 조절 방식을 설명하기 위하여, 외부 경계(341.1)의 조명에는 단지 부분 적으로만 조명되는 두 개의 필드 래스터 소자들 또는 필드 각면들(311.1, 311.2)이 도시되어 있다. 상기 부분적으로 조명되는 필드 래스터 소자들은 필드 래스터 소자(311.1)를 위하여 조명된 부분(360.1) 및 필드 래스터 소자(311.2)를 위하여 조명된 부분(360.2) 그리고 필드 래스터 소자(311.1)를 위하여 조명되지 않은 영역(362.1) 및 필드 래스터 소자(311.2)를 위하여 조명되지 않은 영역(362.2)을 포함한다. 상기 부분적으로 조명된 필드 래스터 소자들(311.1, 311.2)이 필드 평면으로 전사되면, 상기 조명된 영역들(360.1 및 360.2)은 중첩되고, 도 4d의 경우 케이스 1에 도시된 바와 마찬가지로 조명된 전체 필드에 부가된다. 광 배리어(364.2 및 364.1)에 의해서는 필드 각면들(311.1 및 311.2)의 조명된 영역의 크기가 조절될 수 있다. 그때 상기 필드 각면들이 필드 평면에서 중첩되면, 광 배리어(364.1 및 364.2)를 파선 형태로 조절하는 경우에는 도 4d의 경우 케이스 2에 도시된 조명이 나타난다. 도면을 통해 알 수 있는 바와 같이, 필드에서는 단지 영역(360.1.A 및 360.2.A)만이 조명된다. 영역(366)은 조명되지 않는다. 도 4d에서 분명하게 드러나는 바와 같이, 광 배리어(364.1 및 364.2)를 x-방향으로 이동시킴으로써는, 조명된 필드로부터 의도한 바대로 에너지를 추출하여 필드 높이 및 에너지에 따라서 필드 내부에 제공하는 것이 가능해진다.4D shows how the illumination can be adjusted in the x-direction. To illustrate this adjustment, two field raster elements or field facets 311.1 and 311.2 are shown in the illumination of the outer boundary 341.1 which are only partially illuminated. The partially illuminated field raster elements are not illuminated for the field raster element 311.1 and the illuminated portion 360.2 for the field raster element 311.2 and for the field raster element 311.1. A region 362.2 that is not illuminated for region 362.1 and field raster element 311.2. When the partially illuminated field raster elements 311.1 and 311.2 are transferred to the field plane, the illuminated areas 360.1 and 360.2 overlap and the entire illuminated field as shown in case 1 in FIG. 4D. Is added to. The light barriers 364.2 and 364.1 allow the size of the illuminated area of the field facets 311.1 and 311.2 to be adjusted. If the field faces overlap in the field plane at that time, the illumination shown in case 2 in the case of FIG. 4D appears when the light barriers 364.1 and 364.2 are adjusted in the form of dashed lines. As can be seen from the figure, only the areas 360.1.A and 360.2.A are illuminated in the field. Region 366 is not illuminated. As is evident in FIG. 4D, by moving the light barriers 364.1 and 364.2 in the x-direction, it is possible to extract energy from the illuminated field as intended and provide it inside the field according to the field height and energy. Become.

상기와 같은 조절 가능성은 조명의 균일성, 즉 균일성의 변동이 필드 높이에 따라 영향을 받을 수 있다는 사실을 전제로 한다.Such controllability presupposes that the uniformity of the illumination, ie the variation in the uniformity, can be affected by the field height.

필드 높이에 의존하는 균일성을 도 4a 및 4d에 도시된, 광 배리어의 형태로 된 조절 장치를 이용하여 필드 높이에 따라 영향을 미칠 수 있는 가능성에 의해서 는, 조명이 갑작스럽게 변동되는 경우에 그리고 그와 더불어 예를 들어 공간적인 장소에서뿐만 아니라 광원의 시간적인 송출 세기에서의 변동으로 인하여 필드 평면에서의 균일성이 갑작스럽게 변동되는 경우에, 또는 예컨대 컬렉터 또는 광원과 같은 광학 소자들을 교체하는 경우에, 광 배리어(364.2, 364.1)를 이용하여 균일성 에러가 소정 값 아래에 있도록 조명의 균일성을 조절할 수 있는 가능성이 얻어진다. 특히 이와 같은 가능성에 의해, 필드 조명은 균일성 에러(ΔSE)가 10% 이하, 바람직하게는 5% 이하, 특히 바람직하게는 2% 이하에 도달하도록 영향을 받을 수 있다. 다시 말해서 상기 조절 가능성은, 예를 들어 조절 장치의 광 배리어를 이용하여 필드 평면에서의 조명의 균일성에 따라서 예정된 균일성 에러에 미달하도록 균일성을 조절하는 일종의 조절 시스템을 가능케 한다.By the possibility that the uniformity depending on the field height can be influenced by the field height using the adjustment device in the form of a light barrier, shown in FIGS. 4A and 4D, when the illumination changes abruptly and In addition, for example, when the uniformity in the field plane suddenly fluctuates due to fluctuations in the temporal emission intensity of the light source, as well as in spatial locations, or when replacing optical elements such as collectors or light sources, for example. The possibility of using the light barriers 364.2, 364.1 to adjust the uniformity of illumination such that the uniformity error is below a predetermined value is obtained. In particular by this possibility, the field illumination can be influenced such that the uniformity error ΔSE reaches 10% or less, preferably 5% or less, particularly preferably 2% or less. In other words, the controllability enables a kind of control system that adjusts the uniformity to fall below a predetermined uniformity error according to the uniformity of illumination in the field plane, for example using the light barrier of the control device.

따라서, 예를 들어 균일성 및 그와 더불어 균일성 에러는 광원의 교체 후에 변동될 수 있다. 그 경우 광 배리어(364.1 및 364.2)에 의해서는, 부분적으로 조명된 필드 각면들의 조명된 영역들을 조절하고, 그에 따라 균일성 에러를 예정된 값에 도달시키는 것이 가능하다.Thus, for example, the uniformity and also the uniformity error can be varied after the replacement of the light source. In that case it is possible by means of light barriers 364.1 and 364.2 to adjust the illuminated areas of the partially illuminated field faces, thus bringing the uniformity error to a predetermined value.

동작 중에 재조절도 가능할 것이다. 이 목적을 위하여 소정 회수의 조사 후에는 센서가 필드 평면에 또는 투사 대물렌즈의 이미지 평면에 제공되는데, 예를 들면 안쪽으로 선회되고, 상기 평면에서의 조명이 측정된다. 그 다음에 상기 측정으로부터 균일성 에러가 검출될 수 있고, 보정을 위한 상응하는 조절이 실행될 수 있다. 이와 같은 사실은 예를 들어 컬렉터 또는 미러 상에 있는 층들이 강하하는 경우에 또는 광원의 변동시에 소정의 균일성 에러를 초과하지 않도록 균일성을 재 조절하는 것을 가능케 한다. 상기 센서가 이미지 평면, 즉 웨이퍼 평면에 삽입되면, 투영 대물렌즈의 균일성 에러가 함께 검출될 수 있다.It will also be possible to readjust during operation. For this purpose, after a predetermined number of irradiations, a sensor is provided in the field plane or in the image plane of the projection objective, for example pivoted inward, and the illumination in that plane is measured. Uniformity errors can then be detected from the measurements, and corresponding adjustments to the corrections can be made. This fact makes it possible to readjust the uniformity so that, for example, when the layers on the collector or mirror drop, or when the light source changes, the uniformity error does not exceed. When the sensor is inserted into the image plane, ie the wafer plane, the uniformity error of the projection objective lens can be detected together.

도 5에는 도 3에 도면 부호 104로 표기된 제2 패싯형 광학 소자 상에 배열된 동공 래스터 소자들(415)의 제1 배열 상태가 도시되어 있다. u-v-z 좌표계도 또한 기재되어 있다. 바람직하게 동공 래스터 소자들(415)의 형상은 상기 제2 광학 소자가 동공 래스터 소자들과 함께 그 내부에 배치되어 있는 평면에 있는 2차 광원의 형상에 상응한다.FIG. 5 shows a first arrangement of pupil raster elements 415 arranged on a second faceted optical element, indicated at 104 in FIG. 3. The u-v-z coordinate system is also described. Preferably, the shape of the pupil raster elements 415 corresponds to the shape of the secondary light source in the plane where the second optical element is disposed therein with the pupil raster elements.

도 6에는 도 3에 따른 링 필드 스캐너를 위한 조명 시스템이 필드 평면(129)에서 형성되는 것과 같은 링 모양의 필드가 도시되어 있다.FIG. 6 shows a ring shaped field such that an illumination system for the ring field scanner according to FIG. 3 is formed in the field plane 129.

필드(131)는 도 4d에 개략적으로 도시된 직사각형 필드와 달리 링 모양의 형상을 갖는다. 도 6에는 x-y-좌표계 및 상기 필드(131)의 중앙 필드 포인트(Z)가 기재되어 있다. 이 경우 y-방향은, 조명 시스템이 링 필드 스캐너로 형성된 스캐닝 마이크로 리소그래피 투영 시스템에 사용된다면, 소위 스캐닝 방향을 의미하고, x-방향은 상기 스캐닝 방향에 수직인 방향을 의미한다. 소위 필드 높이로서도 언급되는 x-위치에 따라, 스캔 적분된 값, 즉 y-축을 따라 적분되는 값이 검출될 수 있다. 하나의 조명 장치의 다수의 값들은 필드에 의존하는 값들이다. 이와 같은 유형의 필드 의존적인 값은 예를 들어 소위 스캐닝 에너지(Scanning Energy: SE)로서, 상기 스캐닝 에너지의 값은 필드 높이(x)에 따라서 상이하게 나타난다. 즉, 상기 스캐닝 에너지는 필드 높이의 함수이다. 일반적으로는 아래의 식이 적용되며:The field 131 has a ring shape unlike the rectangular field shown schematically in FIG. 4D. 6 describes the x-y-coordinate system and the center field point Z of the field 131. The y-direction in this case means the so-called scanning direction if the illumination system is used in a scanning microlithography projection system formed with a ring field scanner, and the x-direction means the direction perpendicular to the scanning direction. Depending on the x-position, also referred to as the so-called field height, a scan integrated value, that is, a value integrated along the y-axis, can be detected. Multiple values of one lighting device are values that depend on the field. This type of field dependent value is, for example, so-called Scanning Energy (SE), the value of the scanning energy being different depending on the field height (x). In other words, the scanning energy is a function of field height. In general, the following equation applies:

Figure 112007056388854-PAT00002
Figure 112007056388854-PAT00002

상기 식에서 E는 x 및 y에 따른 x-y-필드 평면에서의 세기 분포이다. 일정한, 즉 균일한 조명 그리고 마찬가지로 필드 높이(x)에 의존하는 타원율 및 원중심율과 같은 조명 시스템의 다른 특징적인 값들을 위해서는, 상기 값들이 실제로 전체 필드 높이(x)에 걸쳐서 실제로 동일한 값을 갖고, 단지 약간의 편차만이 나타나는 경우가 장점이 된다.Where E is the intensity distribution in the x-y-field plane along x and y. For constant, ie uniform illumination and other characteristic values of the illumination system, such as ellipticity and center of gravity, which likewise depend on the field height (x), the values are actually the same over the entire field height (x) The advantage is that only slight deviations occur.

필드 평면에서의 스캐닝 에너지의 균일성에 대한 척도로서는 필드 높이에 걸쳐서 나타나는 스캐닝 에너지의 변동이 이용된다. 다시 말해서, 균일성은 균일성 에러에 대한 아래와 같은 관계식에 의해서 퍼센트로 나타난다:As a measure for the uniformity of scanning energy in the field plane, variations in scanning energy appearing over the field height are used. In other words, uniformity is expressed as a percentage by the following equation for uniformity error:

Figure 112007056388854-PAT00003
Figure 112007056388854-PAT00003

상기 식에서 ΔSE는 균일성 에러 또는 %로 나타낸 스캐닝-에너지의 변동이다.ΔSE in the above equation is the variation of the scanning-energy in terms of uniformity error or%.

SEMax: 스캐닝-에너지의 최대값SE Max : the maximum value of scanning-energy

SEMin: 스캐닝-에너지의 최소값SE Min : minimum value of scanning energy

본 출원서에서 "타원율"에 의해서는 사출 동공 내에서의 또는 사출 동공 평면에서의 에너지 분포의 웨이트가 표시된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 사출 동공 평면(140)에서 좌표계가 u,v,z-방향으로 규정되면, 사출 동공(1000) 내에서 에너지는 좌표 u,v의 각도 영역에 걸쳐서 분포된다. 도 7에서 동공들은 각도 영역(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7, Q8)에 분포되어 있다. 개별 각도 영역에서의 에너지 용적은 개별 각도 영역에 대한 적분에 의해서 얻어진다. 따라서, 예를 들어 I1은 각도 영역(Q1)의 에너지 용적을 나타낸다. I1에 대해서는 아래와 같은 식이 적용된다:By "ellipticity" in this application is indicated the weight of the energy distribution in the exit pupil or in the exit pupil plane. As shown in FIG. 7, if the coordinate system is defined in the u, v, z-direction in the exit pupil plane 140, the energy in the exit pupil 1000 is distributed over the angular region of the coordinate u, v. In Fig. 7, the pupils are distributed in the angular regions Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7, Q8. The energy volume in the individual angular regions is obtained by integration over the individual angular regions. Thus, for example, I1 represents the energy volume of the angular region Q1. For I1 the following equation applies:

Figure 112007056388854-PAT00004
Figure 112007056388854-PAT00004

상기 식에서 E(u,v)는 동공 내에서의 세기 분포이다.Where E (u, v) is the intensity distribution in the pupil.

-45°/45°-타원율은 아래와 같이 정의되고:The -45 ° / 45 ° ellipticity is defined as follows:

Figure 112007056388854-PAT00005
Figure 112007056388854-PAT00005

0°/90°-타원율은 아래와 같이 정의된다:The 0 ° / 90 ° ellipticity is defined as follows:

Figure 112007056388854-PAT00006
Figure 112007056388854-PAT00006

상기 식에서 I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7, I8은 도 7에 도시된 바와 같은 사출 동공의 개별 각도 영역(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7, Q8)에서 규정된 바와 같은 에너지 용적이다.In the above formula, I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7 and I8 are defined in the individual angular regions Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7 and Q8 of the exit pupil as shown in FIG. Energy volume as shown.

필드 평면에서 조명된 필드의 각각의 필드 포인트에 대하여 다른 사출 동공이 나타나기 때문에, 동공 및 그와 더불어 타원율은 상기 필드 내에서의 위치에 의존한다. 마이크로 리소그래피에 사용되는 바와 같은 링 모양의 필드는 도 6에 도시되어 있다. 상기 필드는 필드 평면(129)에서 x-, y-, z-좌표계에 의하여 기술된 다. 동공이 필드 포인트에 의존하기 때문에, 상기 동공은 상기 필드 내에서의 x-, y-위치에 의존하며, 이 경우 y-방향은 스캐닝 방향이다.Because different exit pupils appear for each field point of the illuminated field in the field plane, the pupil and, in addition, the ellipticity, depends on its position within the field. Ring shaped fields as used for microlithography are shown in FIG. 6. The field is described by the x-, y-, z-coordinate system in the field plane 129. Since the pupil depends on the field point, the pupil depends on the x-, y-position within the field, in which case the y-direction is the scanning direction.

또한 조명된 필드의 각각의 필드 포인트에는 하나의 광선속의 중심 빔이 규정되어 있다. 상기 중심 빔은 상기 필드 포인트로부터 출발하는 광선속의 에너지 가중된 방향이다.In addition, at each field point of the illuminated field, a central beam of one light beam is defined. The center beam is the energy weighted direction of the beam of light starting from the field point.

메인 빔(CR)으로부터 상기 중심 빔의 편차는 소위 원중심율 에러이다. 상기 원중심율 에러에 대해서는 아래의 식이 적용된다:The deviation of the center beam from the main beam CR is the so-called center-of-center error. For the raw center error, the following equation applies:

Figure 112007056388854-PAT00007
Figure 112007056388854-PAT00007

상기 식에서 E(u,v,x,y)는 필드 평면(129)에서 필드 좌표 x,y에 의존하는 에너지 분포 및 사출 동공 평면(140)에서 동공 좌표 u,v에 의존하는 에너지 분포이다.Where E (u, v, x, y) is the energy distribution depending on the field coordinate x, y in the field plane 129 and the energy distribution depending on the pupil coordinate u, v in the exit pupil plane 140.

일반적으로 필드 평면(129)에 있는 하나의 필드의 각각의 필드 포인트에는 도 3에 따른 조명 시스템의 사출 동공 평면(140)에 있는 하나의 사출 동공이 할당되어 있다. 개별 필드 포인트에 할당된 사출 동공 내에서는, 서브 동공으로서도 표기되는 다수의 제3 광원이 형성된다.In general, each field point of one field in the field plane 129 is assigned one exit pupil in the exit pupil plane 140 of the lighting system according to FIG. 3. Within the exit pupil assigned to the individual field points, a number of third light sources, also referred to as sub-cavities, are formed.

도 8에는 도 6에 도시된 바와 같은 아아크 모양 필드의 필드 높이 x = -52 mm에 대하여 스캐닝 적분된 동공이 예로 도시되어 있다.8 shows an example of the scanning integrated pupil for the field height x = −52 mm of the arc shaped field as shown in FIG. 6.

상기 스캐닝 적분된 동공은 스캐닝 경로, 즉 y-방향을 따라 이루어지는 에너지 분포 E(u,v,x,y)에 대한 적분에 의해서 얻어진다. 따라서 상기 스캐닝 적분된 동공은 아래와 같은 식으로 나타난다:The scanning integrated pupil is obtained by integration over the scanning path, i.e., the energy distribution E (u, v, x, y) along the y-direction. The scanning integrated pupil thus appears in the following manner:

Figure 112007056388854-PAT00008
Figure 112007056388854-PAT00008

그 경우 상기 스캐닝 적분된 동공의 좌표(u,v)에 대한 적분은 전술된 바와 같은 세기(I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7, I8) 그리고 그와 더불어 예를 들어 x = -52인 필드 높이(x)에 의존하는 -45°/45° 또는 0°/90° 타원율을 산출한다.In that case the integral to the coordinates (u, v) of the scanning integrated pupil is the intensity (I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7, I8) as described above and for example x = − Calculate -45 ° / 45 ° or 0 ° / 90 ° ellipticity, depending on the field height x of 52.

도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 사출 동공은 사출 동공 평면에 소수의 서브 동공들, 다시 말해 제3 광원(500)을 갖는다. 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 개별 서브 동공들(500)은 상이한 에너지를 보유하고, 예를 들어 도 3에 도시된 그물 모양 컬렉터(103)와 같은 그물 모양 컬렉터의 컬렉터 쉘 또는 컬렉터 지지 스포크로부터 형성되는 미세 구조물을 갖는다. 서브 동공들(500)의 상이한 세기 값들은 제1 패싯형 광학 소자(102)의 개별 필드 래스터 소자들 또는 필드 각면들의 불완전한 조명의 결과이다. 전술된 바와 같이, 소수의 필드 래스터 소자들은 불완전하게 조명되고, 다른 소자들은 그와 반대로 완전하게 조명된다. 불완전하게 조명된 필드 래스터 소자들과 완전하게 조명된 필드 래스터 소자들의 에너지적인 차이에 의해서는, 필드 높이에 걸쳐서, 즉 x-좌표를 따라서 가급적 균일한 타원율 및 원중심율을 보장하기 위한 조치가 취해지지 않는다면, 예컨대 -45°/45° 또는 0°/90°타원율과 같은 사출 동공 내에서의 타원율 및 원중심율은 필드 높이에 따라, 즉 x-좌표를 따라서 심하게 변동된다.As can be seen in FIG. 8, the exit pupil has a few sub-pores, ie, a third light source 500, in the exit pupil plane. As can be seen from FIG. 8, the individual sub-pores 500 possess different energies, for example a collector shell or collector support spoke of a mesh collector, such as the mesh collector 103 shown in FIG. 3. It has a microstructure formed from. Different intensity values of the sub-cavities 500 are the result of incomplete illumination of individual field raster elements or field facets of the first faceted optical element 102. As mentioned above, a few field raster elements are incompletely illuminated and the other elements are fully illuminated on the contrary. Due to the energy difference between the incompletely illuminated field raster elements and the fully illuminated field raster elements, measures are taken to ensure as much uniform ellipticity and center of gravity as possible over the field height, ie along the x-coordinate. If not, the ellipticity and center of gravity in the exit pupil, for example -45 ° / 45 ° or 0 ° / 90 ° ellipticity, fluctuate strongly with the field height, ie along the x-coordinate.

필드 각면들 또는 필드 래스터 소자들을 동공 각면들 또는 동공 래스터 소자 들에 매우 특정하게 할당한다면, 사출 동공 내에서 필드 높이에 의존하여 가급적 균일한 타원율 및 원중심율을 달성할 수 있게 된다.If the field facets or field raster elements are assigned very specifically to the pupil facets or pupil raster elements, it is possible to achieve a uniform ellipticity and a center of gravity as much as possible depending on the field height within the exit pupil.

상기와 같은 결과를 보장하는 총 여덟 개의 필드- 및 동공 각면들의 한 예에 대한 할당 규칙은 도 9a 내지 도 9b에 도시되어 있다. 도 9b에는 필드 각면들(F9, F10, F11, 12, F41, F42, F43, F44)이 도시되어 있다. 도 9에는 사출 동공 내에서 조명을 유도하는 해당 동공 각면들이 도시되어 있다.The assignment rule for an example of a total of eight field- and pupil faces that ensures such a result is shown in FIGS. 9A-9B. The field facets F9, F10, F11, 12, F41, F42, F43, F44 are shown in FIG. 9B. 9 shows the corresponding pupil facets for guiding illumination within the exit pupil.

도 9a 및 9b에서 알 수 있는 사실은, 서로 마주 놓인 필드 각면들, 예컨대 도 9a의 필드 각면들(F9, F10)이 사출 동공 내부의 점 대칭 서브 동공들에 할당되면, 전체 필드에 걸쳐서 원중심율 에러가 최소화된다는 것이다. 이와 같은 사실은 사로 마주 놓인 각면들(F11, F12)에도 적용된다. 도 9a에는 필드 각면들을 갖는 하나의 패싯형 광학 소자가 도시되어 있고, 도 9b에는 동공 각면들(PF9, PF10, PF11, PF12, PF41, PF42, PF43, PF44)을 갖는 해당 패싯형 광학 소자가 도시되어 있다. 동공 각면들의 위치는 재차 사출 동공 내에서의 서브 동공들의 위치를 결정한다. 이와 같은 내용이 의미하는 바는, 동공 각면들에 대한 필드 각면들의 할당이 바람직하게는 x-축에 대하여 반사 대칭으로 놓인 필드 각면들, 예컨대 F9 및 F10이 바람직하게 사출 동공 내부에 점 대칭으로 놓인 이미지들을 갖는 동공 각면들(PF9, PF10)에 할당되도록 이루어진다는 것이다. 이와 같은 할당 방식은 일반적으로 x-축에 대하여 반사 대칭으로 배치된 필드 각면들이 원 형상의 조명에서는 일반적으로 대체로 동일한 세기 프로파일을 갖기 때문에 바람직하다.It can be seen from FIGS. 9A and 9B that if field facets facing each other, such as field facets F9 and F10 of FIG. 9A, are assigned to point symmetric sub-cavities inside the exit pupil, the center of gravity over the entire field Rate error is minimized. The same applies to the faces F11 and F12 facing each other. One faceted optical element with field facets is shown in FIG. 9A, and the corresponding faceted optical element with pupil facets PF9, PF10, PF11, PF12, PF41, PF42, PF43 and PF44 is shown in FIG. 9B. It is. The position of the pupil faces again determines the position of the sub-cavities within the exit pupil. This implies that the assignment of the field facets to the pupil facets is preferably such that the face facets, such as F9 and F10, which lie in reflection symmetry with respect to the x-axis, preferably point symmetrically inside the exit pupil. The pupil faces PF9 and PF10 having the images. Such an allocation scheme is generally preferred because field facets arranged in reflection symmetry with respect to the x-axis generally have substantially the same intensity profile in circular illumination.

타원율 에러를 작게 유지하기 위하여, 이웃하여 배치된 각각 두 쌍의 각면 미러들, 즉 필드 각면들(F9, F11, F10, F12)은 90°만큼 변위된 동공 각면 미러들(PF9, PF10, PF11, PF12)에 할당되어 있다. 따라서, 유사한 세기 파형을 나타내는 필드 각면들은 동공 내에서 90°만큼 변위된 팔분원 안에 놓이게 된다.In order to keep the ellipticity error small, each of the two pairs of face mirrors arranged adjacent to each other, that is, the field face surfaces F9, F11, F10, and F12, are pupil face mirrors PF9, PF10, PF11, PF12). Thus, field facets exhibiting similar intensity waveforms are placed in the octagonal circle displaced by 90 ° in the pupil.

이상적인 경우에는 I1(x) = I3(x) = I5(x) = I7(x)가 적용됨으로써, 결과적으로 아래와 같은 식이 형성되고,In the ideal case, I1 (x) = I3 (x) = I5 (x) = I7 (x) is applied, resulting in the following equation,

Figure 112007056388854-PAT00009
Figure 112007056388854-PAT00009

상기 네 개 채널의 타원율은 필드에 걸쳐서 일정하게 1이다.The ellipticity of the four channels is uniformly 1 over the field.

자체 조명이 보완되는 각면들, 예컨대 각면들(F9, F41)은 필드 각면들(PF9, PF41)에 할당된 서브 동공들이 사출 동공 내에서 서로 이웃하여 놓이도록 동공 각면들(PF9, PF41)에 할당된다.Faces complemented by self-illumination, for example facets F9 and F41 are assigned to pupil facets PF9 and PF41 such that sub- pupils assigned to field facets PF9 and PF41 are placed next to each other in the exit pupil. do.

상기와 같은 할당 방식의 장점은, 사출 동공에 걸쳐서 균일한 조명이 달성된다는 점이다. 필드 각면들(F9, F41)이 보완되면, 필드 각면(F9)에서 어둡게 나타나는 영역(F9.1)이 필드 각면(F41)에서는 밝은 영역(F41.2)이 된다는 것을 의미한다. 상기 어두운 영역(F9.1)에 의해서는, F9.1에 할당된 필드 영역에서 해당 서브 동공이 어둡게 된다. 그 경우 동공 각면(PF41)에 할당된 서브 동공은 상응하게 상기 필드 영역에서는 밝게 조명된다. 동공 각면들(PF9, PF41)이 나란히 배치되면, 명-암-교체 또는 구분의 작용은 필드에 걸쳐서 최소가 된다.The advantage of such an allocation scheme is that uniform illumination is achieved over the exit pupil. When the field facets F9 and F41 are complemented, it means that the area F9.1 that appears dark on the field facet F9 becomes the bright area F41.2 on the field facet F41. By the dark area F9.1, the corresponding sub-pupils become dark in the field area allocated to F9.1. In that case the sub- pupils assigned to the pupil face PF41 are correspondingly brightly illuminated in the field area. When the pupil faces PF9 and PF41 are arranged side by side, the action of light-dark-replacement or division is minimized over the field.

개별 필드 각면들의 조명을 제어하기 위한 개별 광 배리어들에 의해서는, 조명 시스템의 필드 평면에서의 조명 균일성이 영향을 받을 수 있다. 특히 예를 들 어 조명 균일성은 ΔSE(x)가 2% 이하가 되도록 조절될 수 있다. 광 배리어를 이용한 균일성 조절의 결과는 도 10에 상세하게 도시되어 있다. 보정 없이는 균일성 에러 ΔSE가 10% 이상의 값을 갖는 반면, 균일성 에러 ΔSE는 5% 이하이다. 특히 교정 후에 스캔 적분된 에너지 SE(x)의 최대값(SEMax)이 거의 1.02고, 최소값(SE(x)Min)이 거의 1.0임으로써, 광 배리어에 의한 필드 조명 교정 후에 ΔSE

Figure 112007056388854-PAT00010
2%이다.By the individual light barriers for controlling the illumination of the individual field facets, the illumination uniformity in the field plane of the illumination system can be influenced. In particular, for example, illumination uniformity can be adjusted such that ΔSE (x) is 2% or less. The result of uniformity control using the light barrier is shown in detail in FIG. Without correction, uniformity error ΔSE has a value of 10% or more, while uniformity error ΔSE is 5% or less. In particular, the maximum value SE Max of the scan-integrated energy SE (x) after calibration is almost 1.02 and the minimum value SE (x) Min is about 1.0, so that ΔSE after field illumination calibration by the light barrier
Figure 112007056388854-PAT00010
2%.

필드 높이, 즉 x-좌표에 의존하는 타원율 파형에 미치는, 전술된 바와 같이 광 배리어를 이용한 균일성 조절 효과는 -45°/45° 또는 0°/90° 타원율을 위하여 도 11a 및 11b에 도시되어 있다. 도 11a는 전술된 방식으로 동공 각면들에 대하여 필드 각면의 채널이 할당된 도 3에 따른 조명 시스템을 위한 -45°/45°-타원율(2200.1) 또는 0°/90°-타원율(2200.2)을 보여준다. 필드 높이에 따라서 -45°/45°-타원율은 0.97과 1.03 사이에서 변동되고, 0°/90°-타원율은 0.97과 1.03 사이에서 변동된다. 도 11b는 도 10에 도시된 바와 같이 필드의 균일성이 보정된 후의 -45°/45°-타원율(2200.3)의 파형 및 0°/90°-타원율(2200.4)의 파형을 보여준다. 도 11b로부터 알 수 있는 바와 같이, -45°/45°-타원율뿐만 아니라 0°/90°-타원율도 균일성 보정시에는 단지 허용된 에러 범위 안에서만 변동되었다. 상기 -45°/45°-타원율은 0.990과 1.01 사이에서 그리고 상기 0°/90°-타원율은 0.99와 1.02 사이에서 필드 높이에 따라 변동된다.The effect of uniformity adjustment with the light barrier, as described above, on the field height, i.e., the ellipticity waveform depending on the x-coordinate, is shown in Figures 11a and 11b for a -45 ° / 45 ° or 0 ° / 90 ° ellipticity. have. 11a shows a -45 ° / 45 ° -ellipse rate 2200.1 or 0 ° / 90 ° -ellipse rate 2200.2 for the illumination system according to FIG. 3 with the channel of the field facet assigned to the pupil facets in the manner described above. Shows. Depending on the field height, the -45 ° / 45 ° ellipticity fluctuates between 0.97 and 1.03, while the 0 ° / 90 ° ellipticity fluctuates between 0.97 and 1.03. FIG. 11B shows the waveform of −45 ° / 45 ° ellipticity 2200.3 and the waveform of 0 ° / 90 ° ellipticity 2200.4 after field uniformity is corrected as shown in FIG. 10. As can be seen from FIG. 11B, the 0 ° / 90 ° ellipticity as well as the −45 ° / 45 ° ellipticity only varied within the allowable error range upon uniformity correction. The −45 ° / 45 ° ellipticity varies between field heights between 0.990 and 1.01 and the 0 ° / 90 ° ellipticity is between 0.99 and 1.02.

도 12a 및 12b에서는, 필드 높이에 속하는 개별 사출 동공을 위하여 미리 제 공된 x-방향 및 y-방향으로의 할당 규칙을 갖는 도 3에 따른 시스템을 위한, 필드 높이(x)에 의존하는 시스템의 원중심율 에러가 도시된다.In Figures 12a and 12b, the circle of the system depends on the field height (x), for the system according to Figure 3 with the assignment rules in the x- and y-directions already provided for the individual exit pupils belonging to the field height. Center rate error is shown.

상기 원중심율 에러는 x-방향 및 y-방향으로 1 mrad 미만이다. 균일성 보정 이전의 x-방향으로의 파형은 도 12a에서 도면 부호 2300.1로 표기되어 있고, y-방향으로의 파형은 도면 부호 2300.2로 표기되어 있다. 도 12b에는 균일성 보정 후의 원중심율 에러가 도시되어 있다. 도 12b로부터 알 수 있는 바와 같이, 원중심율 에러는 필드에 걸쳐서 x-방향으로뿐만 아니라 y-방향으로도 ± 0.2 mrad 미만이다.The raw center error is less than 1 mrad in the x- and y-directions. The waveform in the x-direction prior to the uniformity correction is indicated by reference numeral 2300.1 in FIG. 12A and the waveform in the y-direction is indicated by reference numeral 2300.2. 12B shows the raw center ratio error after uniformity correction. As can be seen from FIG. 12B, the raw center error is less than ± 0.2 mrad in the y-direction as well as in the x-direction over the field.

본 발명에 의하면, 우선 필드 평면에서의 조명 균일성, 하나의 시스템의 스캔 적분된 타원율 에러 및 원중심율 에러를 조절할 수 있으며, 큰 부분의 광은 제1 패싯형 소자가 그 내부에 할당된 평면에서 필드 평면을 조명하기 위하여 이용되도록 구성된 조명 시스템이 제공된다.According to the present invention, it is possible to first adjust the illumination uniformity in the field plane, the scan integrated ellipticity error and the center of gravity error of one system, the large part of the light being the plane where the first faceted element is assigned therein. An illumination system is provided that is configured to be used to illuminate a field plane at.

도 1은 이중 패싯형 조명 시스템의 기본적인 원리도이다.1 is a basic principle diagram of a dual faceted lighting system.

도 2a는 필드 평면까지 이르는 이중 패싯형 조명 시스템의 빔 경로도이다.2A is a beam path diagram of a dual faceted illumination system up to the field plane.

도 2b는 사출 동공 평면까지 이르는 이중 패싯형 조명 시스템의 빔 경로도이다.2B is a beam path diagram of a dual faceted illumination system up to the exit pupil plane.

도 3은 조명 시스템의 원리적인 구조도이다.3 is a principle structural diagram of a lighting system.

도 4a는 선행 기술에 따른 필드 래스터 소자들을 구비한 제1 패싯형 광학 소자를 도시한다.4A shows a first faceted optical element with field raster elements according to the prior art.

도 4b는 본 발명에 따른 광 배리어 및 필드 래스터 소자들을 구비한 제1 패싯형 광학 소자의 개략도이다.4B is a schematic diagram of a first faceted optical element with light barrier and field raster elements in accordance with the present invention.

도 4c는 조명 조절 장치를 구비한 제1 패싯형 광학 소자의 상세도이다.4C is a detailed view of a first faceted optical element with illumination control device.

도 4d는 두 개 필드 각면들의 예에서 조명 조절 상태를 보여주는 개략도이다.4D is a schematic diagram showing an illumination control state in the example of two field facets.

도 5는 동공 각면들을 구비한 제2 패싯형 광학 소자를 도시한다.5 illustrates a second faceted optical element with pupil facets.

도 6은 조명 시스템의 필드 평면에 조명된 링 필드를 도시한다.6 shows a ring field illuminated in the field plane of the lighting system.

도 7은 사출 동공의 분포 상태를 도시한다.7 shows the distribution state of the exit pupil.

도 8은 서브 동공을 구비한 사출 동공의 예를 도시한다.8 shows an example of an exit pupil with sub-pores.

도 9a 및 도 9b는 사출 동공 조명을 형성하면서, 부분적으로 조명되는 여덟 개의 필드 각면들이 상이한 동공 각면들에 할당된 상태를 도시한 개략도이다.9A and 9B are schematic diagrams illustrating a state in which eight partially illuminated facets are assigned to different pupil facets, while forming exit pupil illumination.

도 10은 312개의 채널들을 구비한 실시예를 위한 균일성 파형을 도시하며, 이 경우 100개의 필드 각면들은 완전히 조명되지 않았다.Figure 10 shows the uniformity waveform for the embodiment with 312 channels, in which case 100 field facets are not fully illuminated.

도 11a 및 도 11b는 균일성 보정 전후의 필드 높이(x)에 의존하는 0°/90°-타원율 및 -45/45°-타원율의 파형을 도시한다.11A and 11B show waveforms of 0 ° / 90 ° ellipticity and -45 / 45 ° ellipticity depending on the field height x before and after uniformity correction.

도 12a 및 도 12b는 균일성 보정 전후의 원중심율의 파형을 도시한다.12A and 12B show waveforms of the raw center ratio before and after uniformity correction.

Claims (26)

193 nm 이하, 구체적으로는 126 nm 이하, 좀더 구체적으로는 30 nm 이하, 특히 10 nm 내지 30 nm 범위의 파장을 가지며, 광원의 광이 필드 평면(129)으로 향하는 광 경로를 따라 유도되는 투영 조사 장치를 위한 조명 시스템에 있어서,Projection radiation of 193 nm or less, specifically 126 nm or less, more specifically 30 nm or less, in particular in the range of 10 nm to 30 nm, where light from the light source is directed along the light path towards the field plane 129 In a lighting system for a device, 복수의 필드 래스터 소자들(309)을 구비하고 상기 광원(101) 이후의 상기 광원(101)으로부터 상기 필드 평면(129)까지의 광 경로 내부의 평면(150) 내에 배치되어 있는 광학 소자(102)를 포함하되, Optical element 102 having a plurality of field raster elements 309 and disposed in a plane 150 within the light path from the light source 101 after the light source 101 to the field plane 129. Including, 상기 평면(150)에는 조명이 제공되며, 상기 평면(150) 내에서 상기 다수의 필드 래스터 소자들(309) 중에서 적어도 하나의 필드 래스터 소자는 제1 영역(360.1, 360.2)에서만 조명되고 제2 영역(362.1, 362.2)에서는 조명되지 않으며,The plane 150 is provided with illumination, wherein at least one field raster element of the plurality of field raster elements 309 in the plane 150 is illuminated only in the first region 360.1, 360.2 and the second region. Not illuminated (362.1, 362.2), 상기 필드 래스터 소자들(311.1, 311.2)의 상기 제1 및 제2 영역들의 크기를 조절하기 위한 장치가 존재하고,There is an apparatus for adjusting the size of the first and second regions of the field raster elements 311.1, 311.2, 상기 크기 조절 장치에 의하여 상기 필드 평면(129) 내의 필드(131)의 필드 조명의 균일성이 조절될 수 있는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.And a uniformity of field illumination of the field (131) in the field plane (129) by the scale adjustment device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 평면(150)에서의 조명이 상기 평면(150) 내에 배치된 상기 필드 래스터 소자들(309)에 의하여 70% 이상, 구체적으로 80% 이상, 보다 구체적으로는 90% 이상 수용되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.Illumination in the plane 150 is received by the field raster elements 309 disposed in the plane 150, 70% or more, specifically 80% or more, more specifically 90% or more are accommodated Illumination system for projection exposure apparatus. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 필드 조명의 균일성 에러(ΔSE)가 10% 이하, 구체적으로 5% 이하, 보다 구체적으로는 2% 이하인 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.The uniformity error ΔSE of the field illumination is 10% or less, specifically 5% or less, more specifically 2% or less. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 필드(131)는 제1 형상을 갖고, 상기 필드 래스터 소자들(309)은 제2 형상을 가지며, 상기 제1 형상은 상기 제2 형상과 전반적으로 일치하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.The field 131 has a first shape, the field raster elements 309 have a second shape, and the first shape generally coincides with the second shape. Lighting system. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 필드 래스터 소자들(309)은 아크 모양의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.And said field raster elements (309) have an arc shape. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 필드 래스터 소자들(309)은 열들(343.1, 343.2, 343.3, 343.4) 및 행들로 배치되어 있으며, 상기 행들은 서로 간에 변위 배치(offset)되지 않은 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.Said field raster elements (309) are arranged in columns (343.1, 343.2, 343.3, 343.4) and rows, said rows not being offset from each other. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 필드 래스터 소자들은 열들 및 행들로 배치되고, 복수의 필드 래스터 소자들이 블록들(347)로 통합된 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.The field raster elements are arranged in columns and rows, and a plurality of field raster elements are integrated into blocks (347). 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 7, 상기 조명 조절 장치는 적어도 하나의 광 배리어(357)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.And said illumination control device comprises at least one light barrier (357). 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 광 배리어(357)는 상기 평면(150) 내에서 움직일 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.And the light barrier (357) is formed to be movable within the plane (150). 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 평면(150) 내에 스캐닝 방향이 정의되고, 상기 광 배리어(357)는 상기 스캐닝 방향에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 움직일 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.A scanning direction is defined in the plane (150) and the light barrier (357) is formed to be movable in a direction substantially perpendicular to the scanning direction. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 8 to 10, 상기 광 배리어(357)는 하나 또는 다수의 필드 래스터 소자들(309)에 할당된 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.The light barrier (357) is assigned to one or more field raster elements (309) illumination system for a projection exposure apparatus. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 조명 조절 장치가 The lighting control device 상기 광원으로부터 상기 필드 평면까지 이르는 상기 광 경로 안에 배치되어 광학 소자를 변형 및/또는 기울이기 위한 장치;An apparatus disposed in the light path from the light source to the field plane to deform and / or tilt an optical element; 상기 평면(150) 내에서 상기 광학 소자(102)를 이동시키기 위한 장치; 및An apparatus for moving the optical element (102) within the plane (150); And 하나의 필드 래스터 소자에 할당된 적어도 하나의 광 배리어를 이동시키기 위한 장치 중 하나 혹은 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.And one or a combination of devices for moving at least one light barrier assigned to one field raster element. 193 nm 이하, 구체적으로 126 nm 이하, 보다 구체적으로 30 nm 이하, 특히 10 nm 내지 30 nm 범위의 파장을 가지며, 광원의 광이 필드 평면(129)으로 향하는 광 경로를 따라 유도되는 투영 조사 장치를 위한 조명 시스템에 있어서,A projection irradiation apparatus having a wavelength of 193 nm or less, specifically 126 nm or less, more specifically 30 nm or less, in particular 10 nm to 30 nm, in which light of the light source is guided along an optical path directed to the field plane 129. In the lighting system for 복수의 필드 래스터 소자들(309)을 구비하고 상기 광원(101) 이후의 상기 광원(101)으로부터 상기 필드 평면(129)까지의 광 경로 내부의 평면(150) 내에 배치되어 있는 광학 소자(102)를 포함하되, Optical element 102 having a plurality of field raster elements 309 and disposed in a plane 150 within the light path from the light source 101 after the light source 101 to the field plane 129. Including, 상기 평면(150)에는 조명이 제공되고, 상기 복수의 필드 래스터 소자들 중에서 적어도 한 부분은 상기 평면에서 불완전하게 조명되며,The plane 150 is provided with illumination, at least one portion of the plurality of field raster elements is incompletely illuminated in the plane, 상기 불완전하게 조명되는 필드 래스터 소자들은, 필드 조명이 균일성 에러(ΔSE)를 갖는 상기 필드 평면(129) 내에 제공되도록 배치되고, 이때 상기 균일성 에러(ΔSE)는 10% 이하, 구체적으로 5% 이하, 보다 구체적으로는 2% 이하의 값을 가지며,The incompletely illuminated field raster elements are arranged such that field illumination is provided within the field plane 129 having a uniformity error ΔSE, wherein the uniformity error ΔSE is 10% or less, specifically 5%. Hereinafter, more specifically, it has a value of 2% or less, 각 필드 래스터 소자(20)에는 하나의 동공 래스터 소자(22)가 할당되고, 상기 필드 래스터 소자와 상기 할당된 동공 래스터 소자 사이에는 광 채널이 형성되어, 상기 조명 시스템의 사출 동공 내의 사출 동공 조명은 1±0.1, 구체적으로 1±0.05, 보다 구체적으로는 1±0.02 범위의 스캔 적분된 타원율을 갖는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.One pupil raster element 22 is assigned to each field raster element 20, and an optical channel is formed between the field raster element and the assigned pupil raster element, so that the exit pupil illumination in the exit pupil of the illumination system is An illumination system for a projection exposure apparatus having a scan integrated ellipticity in the range of 1 ± 0.1, specifically 1 ± 0.05, more specifically 1 ± 0.02. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 필드는 제1 형상을 갖고, 상기 필드 래스터 소자들은 제2 형상을 가지며, 상기 제1 형상이 상기 제2 형상과 전반적으로 일치하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.Said field having a first shape, said field raster elements having a second shape, said first shape generally coinciding with said second shape. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 필드 래스터 소자들은 아크 모양의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.And said field raster elements have an arc-shaped shape. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 13 to 15, 상기 필드 래스터 소자들은 열들 및 행들로 배치되어 있으며, 상기 행들은 서로 간에 변위 배치(offset)것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스 템.Wherein said field raster elements are arranged in columns and rows, said rows being offset from one another. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 13 to 15, 상기 필드 래스터 소자들은 열들 및 행들 배치되어 있고, 복수의 필드 래스터 소자들이 블록들로 통합된 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.Wherein said field raster elements are arranged in columns and rows, and a plurality of field raster elements are integrated into blocks. 제 1 항 내지 제 17 항 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 17, 상기 평면(150)에서의 조명은 원 모양의 형상 또는 환형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.Illumination system for a projection exposure apparatus, characterized in that the illumination in the plane (150) has a circular shape or an annular shape. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 18, 상기 광학 소자는 제1 광학 소자(102)이고, 상기 광원(101)으로부터 상기 필드 평면(129)에 이르는 상기 광 경로 내에서 상기 제1 광학 소자(102) 다음에 복수의 동공 래스터 소자들을 구비한 제2 광학 소자(104)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.The optical element is a first optical element 102 and has a plurality of pupil raster elements next to the first optical element 102 in the optical path from the light source 101 to the field plane 129. An illumination system for a projection exposure apparatus, characterized in that a second optical element (104) is arranged. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 각 필드 래스터 소자(20)에 하나의 동공 래스터 소자(22)가 할당되고, 상기 필드 래스터 소자와 상기 해당 동공 래스터 소자 사이에서 광선이 형성어, 상기 조 명 시스템의 사출 동공 평면 내의 사출 동공 조명이 2.5 mrad 이하, 구체적으로 1.5 mrad 이하, 보다 구체적으로는 0.5 mrad 이하의 원중심율 에러를 갖는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 위한 조명 시스템.One pupil raster element 22 is assigned to each field raster element 20, and light rays are formed between the field raster element and the corresponding pupil raster element, and the exit pupil illumination in the exit pupil plane of the illumination system is An illumination system for a projection exposure apparatus, characterized in that it has a centroid error error of 2.5 mrad or less, specifically 1.5 mrad or less, more specifically 0.5 mrad or less. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 조명 시스템을 포함하는 투영 노광 장치에 있어서,21. A projection exposure apparatus comprising the illumination system according to any one of claims 1-20. 상기 조명 시스템에 의하여 상기 필드 평면에 조명된 물체를 이미지 평면으로 전사하기 위한 투영 대물렌즈를 구비하는 투영 노광 장치.And a projection objective lens for transferring an object illuminated in the field plane by the illumination system to an image plane. 복수의 필드 래스터 소자들을 갖는 제1 광학 소자가 배치된 평면(150) 내의 조명, 필드 평면 내의 필드의 필드 조명 및 사출 동공 내의 동공 조명을 갖는 조명 시스템의 균일성, 원중심율 및 타원율을 조절하는 방법에 있어서,To adjust the uniformity, center-of-centre, and ellipticity of an illumination system having illumination in a plane 150 in which a first optical element with a plurality of field raster elements is disposed, field illumination in a field in the field plane, and pupil illumination in an exit pupil. In the method, 상기 필드의 필드 조명의 균일성이 10% 이하, 구체적으로 5% 이하, 보다 구체적으로는 2% 이하의 균일성 에러를 갖도록, 필드 래스터 소자들을 구비한 상기 평면(150)에서의 조명을 조명 조절 장치를 이용하여 조절하는 단계; 및Illumination control in the plane 150 with field raster elements such that the uniformity of field illumination of the field has a uniformity error of 10% or less, specifically 5% or less, more specifically 2% or less. Adjusting using a device; And 각 필드 래스터 소자를 제2 광학 소자의 동공 래스터 소자에 할당하여, 광 채널을 정의하는 단계를 포함하되, Assigning each field raster element to a pupil raster element of a second optical element to define an optical channel, 상기 할당은, 상기 사출 동공 평면의 동공 조명이 2 mrad 이하, 구체적으로1.5 mrad 이하, 보다 구체적으로 0.5 mrad 이하의 원중심율 에러를 가지며 및/또는 1±0.1, 구체적으로 1±0.05, 보다 구체적으로는 1±0.02의 타원율을 갖도록 수행 되는 조명 시스템의 균일성, 원중심율 및 타원율을 조절하는 방법.The assignment is such that the pupil illumination of the exit pupil plane has a center of gravity error of 2 mrad or less, specifically 1.5 mrad or less, more specifically 0.5 mrad or less, and / or 1 ± 0.1, specifically 1 ± 0.05, more specifically How to adjust the uniformity, the center of gravity and the ellipticity of the lighting system is performed to have an ellipticity of 1 ± 0.02. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 조명 조절 장치는 광 배리어를 포함하고, 상기 광 배리어는 불완전하게 조명된 필드 래스터 소자들에 할당되어 있으며, 상기 조명 필드는 상기 평면(150) 내에 스캐닝 방향을 갖고, 상기 광 배리어는 균일성을 조절하기 위하여 상기 스캐닝 방향에 대하여 수직인 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템의 균일성, 원중심율 및 타원율을 조절하기 위한 방법.The illumination control device includes a light barrier, the light barrier being assigned to incompletely illuminated field raster elements, the illumination field having a scanning direction in the plane 150, and the light barrier having uniformity. Moving in a direction perpendicular to the scanning direction to adjust the uniformity, center of gravity and ellipticity of the illumination system. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,The method of claim 22 or 23, 상기 조명 조절 장치는 광원으로부터 상기 필드 평면까지 이르는 광 경로 내에 배치된 광학 소자를 변형 및/또는 기울이기 위한 장치를 포함하고, 균일성을 조절하기 위하여 상기 광학 소자가 변형 및/또는 기울어지는 것을 특징으로 하는 조명 시스템의 균일성, 원중심율 및 타원율을 조절하기 위한 방법.The illumination control device includes a device for modifying and / or tilting an optical element disposed in an optical path from a light source to the field plane, wherein the optical element is deformed and / or tilted to adjust uniformity. A method for adjusting the uniformity, center of gravity, and ellipticity of an illumination system. 제 22 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 22 to 24, 상기 필드 래스터 소자는 캐리어 상에 소정의 경사각으로 배치되고, 상기 경사각이 작동기에 의해서 변동됨으로써, 동공 래스터 소자들에 대한 필드 래스터 소자들의 할당이 조절되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템의 균일성, 원중심율 및 타원율을 조절하기 위한 방법.The field raster elements are arranged on the carrier at a predetermined inclination angle, and the inclination angle is varied by the actuator, so that the assignment of the field raster elements to the pupil raster elements is controlled. Method for controlling the rate and ellipticity. 제 21 항에 따른 투영 노광 장치를 이용하여, 구조화된 마스크를 투영 대물렌즈의 이미지 평면에 있는 감광성 층에 전사하는 단계, 및Using a projection exposure apparatus according to claim 21, transferring the structured mask to a photosensitive layer in the image plane of the projection objective lens, and 상기 구조화된 마스크를 현상하여, 마이크로 전자 부품의 일부분 또는 상기 마이크로 전자 부품 자체를 형성하는 단계를 포함하는 마이크로 전자 부품을 제조하는 방법.Developing the structured mask to form a portion of the microelectronic component or the microelectronic component itself.
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