特許 7340520 投影リソグラフィシステム用の瞳ファセットミラー、光学システム、および照明光学系

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-30

(45)【発行日】2023-09-07

(54)【発明の名称】投影リソグラフィシステム用の瞳ファセットミラー、光学システム、および照明光学系

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20230831BHJP

   G03F 7/22 20060101ALI20230831BHJP

   G02B 5/10 20060101ALI20230831BHJP

   G02B 19/00 20060101ALI20230831BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 521

G03F7/20 503

G03F7/22 H

G02B5/10 B

G02B19/00

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020526922

(86)(22)【出願日】2018-11-07

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-02-12

(86)【国際出願番号】 EP2018080492

(87)【国際公開番号】W WO2019096654

(87)【国際公開日】2019-05-23

【審査請求日】2021-11-05

(31)【優先権主張番号】102017220586.5

(32)【優先日】2017-11-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】503263355

【氏名又は名称】カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100158469

【弁理士】

【氏名又は名称】大浦 博司

(72)【発明者】

【氏名】ビーリング スティグ

(72)【発明者】

【氏名】エンドレス マルティン

(72)【発明者】

【氏名】フィッシャー トーマス

【審査官】三好 貴大

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２４８８５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０７－２３５４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５０７３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０４４１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２６９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／０８２７３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０４３１７１６９（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００６３７１６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｆ ７／２０－７／２４

９／００－９／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０２Ｂ ５／０８

１７／００

１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線源（３）から物体平面（６）に照明放射線（１０）を導くための照明光学ユニット（４）であって、
１．１ 第１のファセットミラー（１３）と、
１．２ ビーム経路内で前記第１のファセットミラー（１３）の下流に配置された第２のファセットミラー（１４）と、
１．３ 前記ビーム経路内で前記第２のファセットミラー（１４）の下流に配置された伝達光学ユニット（１５）と、
を備え、
１．４ 前記伝達光学ユニット（１５）が、接線方向および矢状（サジタル）方向に異なる屈折力（Ｒ_tan、Ｒ_sag）を有し、
前記第２のファセットミラー（１４）が備える瞳ファセット（１４ａ）の全体が、前記瞳ファセット（１４ａ）を取り囲む最小の楕円エッジ曲線を有し、前記楕円エッジ曲線が１．１～１．６８の範囲の軸比ａ／ｂを有する、
照明光学ユニット（４）。

【請求項2】

放射線源（３）から物体平面（６）に照明放射線（１０）を導くための照明光学ユニット（４）であって、
１．１ 第１のファセットミラー（１３）と、
１．２ ビーム経路内で前記第１のファセットミラー（１３）の下流に配置された第２のファセットミラー（１４）と、
１．３ 前記ビーム経路内で前記第２のファセットミラー（１４）の下流に配置された伝達光学ユニット（１５）と、
を備え、
１．４ 前記伝達光学ユニット（１５）が、接線方向および矢状（サジタル）方向に異なる屈折力（Ｒ _tan 、Ｒ _sag ）を有し、
前記第２のファセットミラー（１４）が備える瞳ファセット（１４ａ）の少なくとも部分集合が、接線方向および矢状（サジタル）方向に異なる屈折力を有する、
照明光学ユニット（４）。

【請求項3】

相対屈折力差

【数1】

が５％～３０％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の照明光学ユニット（４）。

【請求項4】

前記伝達光学ユニット（１５）が、１つ、２つ、または更に多くのミラーを備えることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の照明光学ユニット（４）。

【請求項5】

前記伝達光学ユニット（１５）が、１つまたは２つの法線入射ミラー（ＮＩミラー）および／または１つまたは２つのかすめ入射ミラー（ＧＩミラー）を備えることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の照明光学ユニット（４）。

【請求項6】

前記伝達光学ユニットは、トーリックコンデンサミラーを備えるコンデンサシステムを形成する、請求項１～５のいずれか１項に記載の照明光学ユニット（４）。

【請求項7】

前記伝達光学ユニットは、前記第２のファセットミラーを投影光学ユニットの入射瞳へと結像するためのコンデンサシステムを形成する、請求項１～６のいずれか１項に記載の照明光学ユニット（４）。

【請求項8】

８．１ 請求項１～７のいずれか１項に記載の照明光学ユニット（４）と、
８．２ 前記物体平面（６）に配置されたレチクル（２０）を像平面（９）に配置されたウェーハ（２２）上に結像するための投影光学ユニット（７）と、
を備えた、投影露光装置（１）用の光学システム。

【請求項9】

９．１ 前記第２のファセットミラー（１４）上のフットプリント（３１）が第１のアスペクト比ＡＶ１を有する包線を有し、
９．２ 前記投影光学ユニット（７）が第２のアスペクト比ＡＶ２を有する入射瞳を有し、
９．３ ここで、ＡＶ１≠ＡＶ２である、
請求項８に記載の光学システム。

【請求項10】

近似された楕円が局所座標で次のようにパラメータ化されている場合、

【数2】

前記第２のファセットミラー（１４）上のフットプリントは、次のように表され、

【数3】

ここで、以下が適用され、
α（φ）＝－Ａｓｉｎ（３φ）
０．００５＜Ａ＜０．０２である、請求項８又は９に記載の投影露光装置（１）用の光学システム。

【請求項11】

投影光学ユニット（７）がアナモルフィックな様式で結像することを特徴とする、請求項８～１０のいずれか１項に記載の投影露光装置（１）用の光学システム。

【請求項12】

前記第２のファセットミラー（１４）が、平均折り曲げ角度φ_MM2が２０°～３５°となるように、前記第１のファセットミラー（１３）に対して傾斜している、請求項８～１１のいずれか１項に記載の光学システム。

【請求項13】

前記第２のファセットミラー（１４）が、前記投影光学ユニット（４）の入射瞳面に可能な限り最良に共役な、主光線

【数2】

に垂直に延在する平面に対して角度φ_EPKだけ傾斜している平面（ＥＰＫ）に対して角度φ_EPK-MM2だけ傾斜するように配置され、ここで、以下が適用され、すなわち、

【数3】

であることを特徴とする、請求項８～１２のいずれか１項に記載の光学システム。

【請求項14】

１４．１ 請求項１～７のいずれか１項に記載の照明光学ユニット（４）、または
１４．２ 請求項８～１３のいずれか１項に記載の光学システム
を備える、マイクロリソグラフィ投影露光装置（１）。

【請求項15】

１５．１ 請求項１４に記載の投影露光装置（１）を用意するステップと、
１５．２ 結像される構造を有するレチクル（２０）を用意するステップと、
１５．３ 感光性材料で作られた層が少なくとも１つの領域に付けられたウェーハ（２２）を用意するステップと、
１５．４ 前記投影露光装置（１）を用いて、前記レチクル（２０）の少なくとも一部を基板の感光層の領域上に投影するステップと、
を含む、マイクロ構造化またはナノ構造化構成要素を製造する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本特許出願は、独国特許出願第１０ ２０１７ ２２０ ５８６．５号の優先権を主張するものであり、その内容が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、投影露光装置の照明光学ユニット用の瞳ファセットミラーに関する。さらに、本発明は、投影露光装置用の光学システムに関する。本発明はさらに、投影露光装置の照明光学ユニットに関する。さらに、本発明は、投影露光装置に関する。最後に、本発明は、マイクロ構造化またはナノ構造化構成要素を製造するための方法、およびこの方法に従って製造された構成要素に関する。

【背景技術】

【0003】

投影露光装置、特にハニカム（ハチの巣状）集光器を備えた照明光学ユニットの基本構造が知られている。詳細については、例として、国際公開第２００９／１００８５６Ａ１号を参照されたい。

【発明の概要】

【0004】

そのような投影露光装置およびその構成要素を開発することが常に望ましい。本目的は、本出願の独立請求項に記載の投影露光装置の照明光学ユニット用の瞳ファセットミラー、投影露光装置用の光学システム、放射線源から物体平面に照明放射線を導くための照明光学ユニット、および投影露光装置によって達成される。

【0005】

本発明の第１の態様によると、投影露光装置の照明光学ユニット用の瞳ファセットミラーは、複数の瞳ファセットを含み、瞳ファセットの全体が、瞳ファセットを取り囲む最小の楕円エッジ曲線を有し、前記楕円エッジ曲線が、１．１～１．６８の範囲、特に１．２４～１．５２の範囲の軸比ａ／ｂを有し、ここでａは半長軸（半主軸）を表し、ｂは半短軸を表す。ここで、最小の包楕円エッジ曲線（ｅｎｖｅｌｏｐｉｎｇ ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｅｄｇｅ ｃｕｒｖｅ）は、瞳ファセットの全体を取り囲み、そうすることで、可能な限り最小の面積を有する閉じた楕円曲線を表す。

【0006】

本発明のさらなる態様によると、投影露光装置の照明光学ユニット用の瞳ファセットミラーは、複数の瞳ファセットを含み、瞳ファセットの少なくとも部分集合が接線方向および矢状（サジタル）方向に異なる屈折力を有する。ここで、接線方向および矢状方向は、瞳ファセット面の２つの直交する垂直（法線）断面（ｎｏｒｍａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ）を表し、これらは、通常、物体、すなわち結像される視野ファセットのアライメントに対して配向されている。その結果、瞳ファセットは、特に非球面の実施形態、好ましくはトーリック（ｔｏｒｉｃ）な実施形態を有する。

【0007】

矢状方向断面と接線方向断面の２つの主曲率半径間の相対差δＲ_rel

【数1】

は、少なくとも２０％であるが、１００％、さらには５００％を超えることさえある。実際、瞳ファセットは、２つの主曲率半径の一方がファセットの中心で無限になるという意味で、円筒形とすることもできる。瞳ファセットがサドル面を形成することも同様に可能であり、すなわち、一方の主曲率半径が正であり、他方が負である。

【0008】

本発明によると、これにより、投影露光装置の射出瞳の照明の視野依存性を低減させることができることが分かった。具体的には、これにより、非点収差入射瞳（ａｓｔｉｇｍａｔｉｃ ｅｎｔｒａｎｃｅ ｐｕｐｉｌ）、すなわち、相対位置が一致しない接線方向入射瞳と矢状方向入射瞳の存在、およびレチクル上の視野ファセットの結像条件が同時にサポートされる。２つの入射瞳の相対位置が異なる場合、視野ファセットの結像にのみ注意を払えば、瞳ファセットおよび伝達光学ユニットを球状に設計することができ、ウェーハ上での射出瞳の視野依存性を容認することができる。

【0009】

本発明による瞳ファセットミラーは、特に、アナモルフィックな様式で結像する投影光学ユニットを備えた投影露光装置の場合に有利である。

【0010】

本発明のさらなる態様は、投影露光装置用の光学システムに関し、第２のファセットミラー上のフットプリントが、第１のアスペクト比ＡＶ₁を有する包線（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）を有し、投影光学ユニットが、第２のアスペクト比ＡＶ₂を有する入射瞳を有し、ここで、ＡＶ₁≠ＡＶ₂である。

【0011】

ここで、フットプリントとは、第２のファセットミラーの表面、特に第２のファセットミラーが配置された平面と、ウェーハ上の開口数によって、すなわち像視野内で画定される光管との交差部分を表す。視野サイズも光管の定義に含まれる。特に、瞳面とは異なる瞳ファセットミラーの相対位置（配向、曲率）の場合、個々の視野点に割り当てられたフットプリントの全体が瞳ファセットミラー上に生じる。これは、フットプリントが正確に楕円ではない理由でもあり、以下を参照されたい。

【0012】

フットプリントの包線は、最小の凸状包線、特に最小の楕円形包線とすることができる。

【0013】

特に第２のファセットミラーの適切な実施形態によって、このアスペクト比に影響を与えるさらなるミラーが第２のファセットミラーとレチクルとの間に配置されるという事実を考慮することが可能である。換言すると、第２のファセットミラー上のフットプリントを適切に適合させることによって、投影光学ユニットの入射瞳上のフットプリントを適合させることが可能である。

【0014】

特に、第２のファセットミラーは、前述の説明に従って瞳ファセットミラーの形態で具現化することができる。ここで、瞳ファセットの全体は、軸比ａ／ｂが１．１～１．６８の範囲である最小の包楕円エッジ曲線を有することができる。しかしながら、これは、必須ではない。そこから逸脱する第２のファセットミラーの実施形態も同様に可能である。

【0015】

特に、２つのアスペクト比ＡＶ₁とＡＶ₂の相対差は、少なくとも１０％、すなわち、

【数2】

である。

【0016】

本発明のさらなる態様によると、投影露光装置用の光学システムは、少なくとも２つのファセットミラーを含む照明光学ユニットを備え、第２のファセットミラー上のフットプリントが非楕円形状を有する。

【0017】

局所座標、例えば、極座標では、第２のファセットミラー上のフットプリントの形態は、次のように表すことができ、

【数3】

ここで、

【数4】

は、平面のフットプリントにフィッティングされた楕円のパラメータ化、例えば最小二乗フィット（ｌｅａｓｔ－ｓｑｕａｒｅｓ ｆｉｔ）を表し、ｔ（φ）は、方向依存の伸長係数１＋α（φ）による伸長を示し、ここで、例えば、以下がα（φ）に適用され、
α（φ）＝－Ａｓｉｎ（３φ）
０．００５＜Ａ＜０．０２である。

【0018】

最適フィットの楕円からのフットプリントの半径方向の偏差は、特に、０．５％～２％の範囲である。

【0019】

特に、前述の説明による光学システムは、前述の説明による瞳ファセットミラーおよび／または照明光学ユニットを備えることができる。

【0020】

本発明のさらなる態様によると、投影露光装置の投影光学ユニットは、アナモルフィックな様式で結像する。特に、この投影光学ユニットは、走査方向およびこれに垂直な方向に、絶対値で見て、少なくとも１０％、特に少なくとも５０％、特に少なくとも１００％、特に少なくとも２００％、特に少なくとも４００％異なる結像比率を有する。結像比率は、同じ符号を有することができる。結像比率は、異なる符号を有することもできる。

【0021】

本発明のさらなる態様によると、投影光学ユニットは、機械的にアクセスできない入射瞳を有する。

【0022】

本発明のさらなる態様によると、放射線源から物体平面に照明放射線を導くための照明光学ユニットは、ビーム経路内に連続して配置された少なくとも２つのファセットミラーを含み、第２のファセットミラーが第１のファセットミラーに対して、平均折り曲げ角度が２０°～３５°の範囲になるように傾斜している。

【0023】

これにより、第１のファセットミラーの切り替え可能なファセットによる、第２のファセットミラーのファセット上への中間焦点の可能な限り集束された結像と、投影光学ユニットの射出瞳の可能な限り視野に依存しない照明、特に、投影光学ユニットの入射瞳に共役な表面に対して可能な限り最良の近似を表す平面内の第２のファセットミラーの配置との間に良好な妥協がもたらされることが分かった。一般に、入射瞳に共役な面は、平面ではなく、ゼロとは異なる曲率を有する面である。簡単にするために、瞳面がそれにもかかわらず以下で言及される。

【0024】

本発明のさらなる態様によると、第２のファセットミラーは、投影光学ユニットの入射瞳面に可能な限り最良に共役な表面に対して、またはそれに適合する面に対して、傾斜するように配置される。

【0025】

本発明のさらなる態様によると、放射線源から物体平面に照明放射線を導くための照明光学ユニットは、ビーム経路内で第２のファセットミラーの下流に配置された伝達光学ユニットを含み、伝達光学ユニットが接線方向および矢状方向に異なる屈折力を有する。特に、伝達光学ユニットは、第２のファセットミラーを投影光学ユニットの入射瞳に結像するための集光システムを形成する。

【0026】

伝達光学ユニットのそのような実施形態は、レチクルの収束性照明を容易にする。同時に、本実施形態は、集光ミラー（コンデンサミラー）での折り曲げ角度によって生成される非点収差の補正を容易にする。伝達光学ユニットは、結像収差を有し、この場合、非点収差が支配的である。この非点収差は、トーリック面の導入によって補償される。さらに、伝達光学ユニットは、投影光学ユニットの射出瞳への入射瞳の非点収差結像を支援する役割を果たすことができ、すなわち、この結像を特に視野に依存しないように設計することができる。

【0027】

本発明のさらなる態様によると、接線方向および矢状方向の異なる曲率半径によって表される相対屈折力差、

【数5】

は、５％～３０％の範囲、より具体的には７％～２２％の範囲である。これらの値は、第２のファセットミラーと集光ミラーとの間の距離が１．５ｍ～２．５ｍの範囲の場合に特に有利であることが分かった。

【0028】

本発明のさらなる態様によると、伝達光学ユニットは、１つ、２つ、または更に多くのミラーを含む。特に、伝達光学ユニットは、１つまたは２つの法線入射ミラー（ＮＩミラー）および／または１つまたは２つのかすめ入射ミラー（ＧＩミラー）を含むことができる。

【0029】

本発明のさらなる態様は、前述の説明による瞳ファセットミラーおよび／または前述の説明による照明光学ユニットおよび／または前述の説明による光学システムを有する投影露光装置に関する。

【0030】

本発明のさらなる目的は、マイクロ構造化またはナノ構造化構成要素、およびまた対応する構成要素を生成するための方法も改善することにある。これらの目的は、上記の説明に従って投影露光装置を提供することによって達成される。これらの利点は、投影露光装置の利点から明らかである。

【0031】

本発明のさらなる詳細および利点は、図面を参照した例示的な実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】投影露光装置のビーム経路の子午線断面を概略的に示す図である。

【図2】照明光学ユニットの領域からの投影露光装置のビーム経路の断面を概略的に示す図である。

【図3】図２による照明光学ユニットの第１のファセットミラー上の強度分布を例示的に示す図である。

【図4】図２による照明光学ユニットの第２のファセットミラー上の強度分布を概略的に示す図である。

【図5】図２による照明光学ユニットの物体視野における強度分布を概略的に示す図である。

【図6】基準主光線に直交する平面に対する、投影光学ユニットの入射瞳面に可能な限り最良に共役な平面（ＥＰＫ）の傾斜を説明するための概略図である。

【図7】第２のファセットミラー上の実際のフットプリントと楕円との比較を概略的に示す図である。

【図8】一代替形態による図１による説明図を概略的に示す図である。

【図9】入射瞳の双同心（ｂｉｈｏｍｏｃｅｎｔｒｉｃ）の相対位置を示すための概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

最初に、マイクロリソグラフィ投影露光装置１の本質的な構成部分について、図１を参照して以下に例示的に説明する。投影露光装置１およびその構成部品の基本設計の説明は、この場合、限定的に解釈されるべきではない。従来技術は、一般的な原理の多くの発展形態および代替形態を開示している。

【0034】

投影露光装置１の照明システム２は、放射線源３に加えて、物体平面６の物体視野５を照明するための照明光学ユニット４を有する。ここでは、物体視野５に配置されたレチクル２０が露光される。レチクル２０は、レチクルホルダ２１によって保持されている。

【0035】

レチクル２０は、特に走査方向に変位可能である。

【0036】

図１には、説明を容易にするために、局所デカルトｘｙｚ座標系がプロットされている。レチクル２０は、図１にプロットされた座標系の基準点としての役割を果たす。ここでは、レチクル２０の走査方向は、ｙ方向に対応している。ｚ方向は、物体平面６に垂直に延びている。

【0037】

さらに、投影露光装置１は、投影光学ユニット７を備える。投影光学ユニット７は、物体視野５を像平面９の像視野８に結像する役割を果たす。レチクル２０上の構造は、像平面９の像視野８の領域に配置されたウェーハ２２の感光層上に結像される。ウェーハ２２は、ウェーハホルダ２３に保持されている。特に、ウェーハ２２は、ウェーハホルダ２３によって変位可能である。ウェーハ２２は、レチクル２０と同期して変位可能であることが好ましい。

【0038】

放射線源３は、ＥＵＶ放射線源である。特に、放射線源３は、ＥＵＶ放射線１０を放出し、これは、以下では、使用される放射線または照明放射線とも呼ばれる。特に、使用される放射線は、５ｎｍ～３０ｎｍの範囲の波長を有する。放射線源３は、プラズマ源とすることができる。放射線源３は、シンクロトロンベースの放射線源とすることもできる。

【0039】

放射線源３から出射した照明放射線１０は、集光器１１によって集束される。

【0040】

照明放射線１０は、集光器１１の下流の中間焦点面１２を通って伝搬する。中間焦点面１２は、放射線源モジュールと照明光学ユニットとの間の分離を表すことができる。

【0041】

照明光学ユニット４は、第１のファセットミラー１３を備える。第１のファセットミラー１３が、物体平面６と光学的に共役である照明光学ユニット４の面に配置されている場合、前記ファセットミラーは、視野ファセットミラー１３とも呼ばれる。第１のファセットミラー１３は、以下では視野ファセットとも呼ばれる複数の個々の第１のファセット１３ａを含む。

【0042】

例として、ＤＥ １０ ２００８ ００９ ６００ Ａ１から知られているように、第１のファセット１３ａ自体は、それぞれ、複数の個々のミラー、特に複数のマイクロミラーから構成されていてもよい。特に、第１のファセットミラー１３は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳシステム）として具現化されてもよい。詳細については、ＤＥ １０ ２００８ ００９ ６００ Ａ１を参照されたい。

【0043】

第２のファセットミラー１４は、照明光学ユニット４のビーム経路内で第１のファセットミラー１３の下流に配置されている。第２のファセットミラー１４が照明光学ユニット４の瞳面に配置されている場合、前記ファセットミラーは、瞳ファセットミラーとも呼ばれる。第２のファセットミラー１４は、照明光学ユニット４の瞳面から距離を置いて配置することもできる。この場合、第１のファセットミラー１３と第２のファセットミラー１４の組合せは、鏡面反射器とも呼ばれる。

【0044】

第２のファセットミラー１４ａは、複数の第２のファセット１４ａを含む。瞳ファセットミラーの場合、第２のファセット１４ａは、瞳ファセットとも呼ばれる。

【0045】

第１のファセットミラー１３および第２のファセットミラー１４のファセットの詳細は、図２において再度例示的に説明される。

【0046】

その結果、照明光学ユニット４は、二重ファセットシステムを形成する。この基本原理は、フライアイインテグレータとも呼ばれる。

【0047】

以下でさらに詳細に説明するように、第２のファセットミラー１４を、投影光学ユニット７の瞳面に対して光学的に共役な面に正確に配置しないことが有利である場合がある。

【0048】

個々の第１のファセット１３ａは、第２のファセットミラー１４および伝達光学ユニット１５の形態の結像光学アセンブリを用いて、物体視野５に結像される。

【0049】

しかしながら、第１のファセット１３ａの、第２のファセット１４ａを用いた、または第２のファセット１４ａおよび伝達光学ユニット１５による物体平面６への結像は、近似に過ぎないことが認識された。これについては、以下でさらに詳細に説明する。

【0050】

伝達光学ユニット１５は、図１では個別のミラーとして概略的に示されている。図２は、伝達光学ユニット１５のない代替形態を示す。一般に、伝達光学ユニット１５は、照明光学ユニット４のビーム経路内に連続して配置された１つ、２つ、または更に多くのミラーを含む。特に、伝達光学ユニット１５は、１つまたは２つの法線入射ミラー（ＮＩミラー）および／または１つまたは２つのかすめ入射ミラー（ＧＩミラー）を含むことができる。

【0051】

ここで、ＮＩミラーとは、入射する照明放射線がミラーの法線に対して３０°以下の入射角を有するように照明光学ユニットのビーム経路内に配置されたミラーを指す。

【0052】

ここでの、ＧＩミラーとは、入射する照明放射線がミラー法線に対して少なくとも７０°の入射角を有するように照明光学ユニットのビーム経路内に配置されたミラーを指す。

【0053】

投影光学ユニット７は、投影露光装置１のビーム経路内の配置に従って番号が付けられた複数のミラーＭ_iを含む。

【0054】

図１に示す例では、投影光学ユニット７は、８つのミラーＭ₁～Ｍ₈を含む。４、６、１０、１２、またはその他の数のミラーＭ_iを有する代替形態も可能である。

【0055】

特に、投影光学ユニット７は、アナモルフィックな実施形態を有する。特に、投影光学ユニット７は、ｘ方向およびｙ方向で異なる結像比率β_x、β_yを有する。投影光学ユニット７の２つの結像比率β_x、β_yは、好ましくは（β_x、β_y）＝（＋０．２５、－０．１２５）である。その結果、投影光学ユニット７は、ｘ方向、すなわち走査方向に垂直な方向に、４：１の比率による縮小をもたらす。

【0056】

ｙ方向、すなわち走査方向には、投影光学ユニット７は、８：１の縮小をもたらす。

【0057】

他の結像比率も同様に可能である。ｘ方向およびｙ方向に同じ符号を有する結像比率も可能である。

【0058】

図２は、照明システム２における照明放射線１０のビーム経路を簡略化して再度示している。物体視野５を照明するための２つの照明チャネルを形成するために、２つの瞳ファセット１４ａを２つの視野ファセット１３ａに割り当てることが例示的に示されている。ケーラー（

）型の照明が示されている。視野ファセット１３ａを用いて、遠視野は、複数の物体視野５に分解される。視野ファセット１３ａは、それぞれに割り当てられた瞳ファセット１４ａ上に中間焦点の複数の像を生成する。

【0059】

視野ファセットミラー１３の照明が図３に例示的に示されている。

【0060】

瞳ファセットミラー１４の照明が図４に例示的に示されている。ここでは、特に、瞳ファセットミラー１４上の中間焦点１６の像が示されている。

【0061】

視野ファセット１３ａはそれぞれ、物体視野５を照明するための関連付けられた瞳ファセット１４ａによってレチクル２０上に結像される。

【0062】

物体視野５の例示的な照明が図５に示されている。特に、物体視野５の照明は、可能な限り均一である。好ましくは、これは、２％未満の均一性誤差を有する。

【0063】

視野均一性は、異なる照明チャネルの重ね合わせによって達成することができる。

【0064】

瞳均一性は、照明チャネルの再分配によって達成することができる。

【0065】

投影光学ユニット７の入射瞳の照明は、瞳ファセットの配置によって幾何学的に定義することができる。投影光学ユニット７の入射瞳における強度分布は、照明チャネル、特に光を誘導する瞳ファセットの部分集合を選択することによって設定することが可能である。

【0066】

物体視野５、特に、投影光学ユニット７の入射瞳の照明のさらなる態様および詳細を以下に説明する。

【0067】

投影光学ユニット７は、特に、同心の入射瞳を有する。この入射瞳は、アクセス可能な場合がある。この入射瞳は、アクセス不可能な場合もある。

【0068】

瞳ファセットミラー１４を使用して投影光学ユニット７の入射瞳を正確に照明することがしばしば不可能であることが認識された。特に、瞳ファセットミラー１４の中心をウェーハ２２上にテレセントリックに結像する投影光学ユニット７の結像の場合、開口光線は、しばしば単一の点で交差しないことが認識された。しかしながら、対になって決定される開口光線の間隔が最小になる表面を見出すことが可能である。この表面は、実空間において、入射瞳またはこれに共役な表面を表す。本発明によると、瞳ファセット１４ａは、投影光学ユニット７の射出瞳の可能な限り視野に依存しない照明をウェーハ２２の像側に生成するために、可能な場合はこの表面に配置する必要があることが認識された。特に、この表面は、有限の曲率を示す。

【0069】

投影光学ユニット７が、接線方向ビーム経路および矢状方向ビーム経路に対して、入射瞳の異なる相対位置を有する場合さえあり得る。この場合、第２のファセットミラー１４とレチクル２０との間に結像素子、特に伝達光学ユニット１５の光学部品を設けるべきである。この光学素子を用いて、接線方向入射瞳と矢状方向入射瞳の異なる相対位置を考慮することが可能である。

【0070】

図１に示す照明光学ユニット４の構成要素の配置では、瞳ファセットミラー１４は、投影光学ユニット７の入射瞳と共役な表面に配置されていない。さらに、瞳ファセットミラー１４は、物体平面５に対して傾斜している。さらに、瞳ファセットミラー１４は、視野ファセットミラー１３によって規定される平面に対して傾斜して配置されている。本発明によると、瞳ファセットミラー１４の視野ファセットミラー１３に対する強い傾斜により、異なる照明設定間を切り替えるときに、視野ファセット１３ａが中間焦点１６の非常にデフォーカスされた像を部分的に生成することが確認された。これにより、瞳充填の度合が増加し、したがって達成可能な最大解像度限界がもたらされるか、または照明放射線が失われ、したがって伝達率が低下し、同時にシステムの安定性が低下する。

【0071】

しかしながら、瞳ファセットミラー１４を視野ファセットミラー１３に平行にアライメントすることにより、ウェーハ２２において投影光学ユニット７の射出瞳の視野依存照明がもたらされる。

【0072】

２０°～３５°の範囲の折り曲げ角度をもたらす瞳ファセットミラー１４のアライメントは、これらの２つの選択肢の間の特に良好な妥協点を表すことが明らかになった。ここで、折り曲げ角度は、瞳ファセット１４ａ上の中心照明光線の平均入射角の２倍を表す。

【0073】

さらに、瞳ファセットミラー１４の有利な配置は、共役な入射瞳表面（ＥＰＫ）を可能な限り最良に表す面に対して、瞳ファセットミラー１４が成す角度φ_EPK-MM2によっても記述されることが分かった。

【0074】

瞳ファセットミラー１４上の最小のソース像は、ソース像が視野ファセットミラー１３と瞳ファセットミラー１４との間の接続線に対して垂直に配置された場合に生じる。この場合、以下が当てはまる。
φ_EPK-MM2＝φ_EPK＋φ_MM2

【0075】

ここで、φＥＰＫは、集光ミラー２５で反射した後の基準主光線

【数6】

に対して垂直な平面２６の、平面ＥＰＫ２７に対する角度を表す（図６参照）。基準主光線は、ウェーハ側の像視野に外接する矩形の重心に属する。ここで、射出瞳は、テレセントリックまたは実質的にテレセントリックである。特に、集光ミラー２５は、伝達光学ユニット１５の光学構成部品である。

【0076】

幾何学的な瞳誤差を低減させるために、瞳ファセットミラー１４を、集光ミラーと瞳ファセットミラー１４と視野ファセットミラー１３との間の角度の角度二等分線上に配置することが都合のよい場合がある。この場合、以下が当てはまる。

【数7】

【0077】

角度φ_EPK-MM2は、２つの指定された値の間にあるのが有利である。

【数8】

【0078】

特に自由曲面設計のための投影光学ユニット７のさらなる境界条件は、入射瞳の厳密に同心の相対位置である。しかしながら、互いに離間しており、符号が異なる場合さえある２つの同心中心が存在する場合があり、すなわち、同心中心の一方が、放射方向においてレチクル２０の上流に位置し、もう一方がその後方に位置する。

【0079】

本発明によると、瞳ファセットミラー１４とレチクル２０との間で１つの光学システムを用いて、特に伝達光学ユニット１５を用いて、両方の同心中心に役立つことが可能であることが認識された。特に、これは、集光ミラー２５のトーリックな実施形態によって達成することができる。これは、すべての瞳ファセット１４ａを取り囲む最小の楕円エッジ曲線（フットプリント）の２つの主軸ａとｂのアスペクト比が、アナモルフィックな様式で結像する投影光学ユニット７の２つの結像比率の比率に必ずしも対応しないという結果をもたらす。

【0080】

２つの同心中心ＥＰ_x、ＥＰ_yが互いに離間している場合、軸比ａ／ｂは、近軸的に次のように計算される。

【数9】

ここで、ｄ_CMは、レチクル２０から、例えば物体視野５を取り囲む矩形の幾何学的重心から集光ミラー２５までの距離を表す。

【0081】

レチクル２０と集光ミラー２５との間の大きな距離ｄ_CMは、システムの伝達に特に好都合であることが分かった。特に、２０００ｍｍ＜ｄ_CM＜３０００ｍｍが適用される。

【0082】

さらに、２つの同心中心間の大きな差は、投影光学ユニット７の設計において特に有利であることが分かった。以下は、特に有利な光学系に適用される。２０００ｍｍ＜ＥＰ_x＜３０００ｍｍおよび５０００ｍｍ＜ＥＰ_y＜８０００ｍｍ。これらの距離は、レチクル側の像視野に外接する矩形の重心から測定される。「正の距離」とは、同心中心が光方向においてレチクルの下流に配置されていることを意味する。

【0083】

以下は、好ましい軸比ａ／ｂに適用される。１．１０＜ａ／ｂ＜１．６８、特に１．２４＜ａ／ｂ＜１．５２。

【0084】

図９は、双同心の入射瞳の場合の幾何学的関係、特に、同心中心と同心直線の相対位置を例示的に示す。図示の場合、両方の同心中心（ＥＰ_x、ＥＰ_y）は、放射方向にレチクル２０の下流に配置されている。その結果、これらは、照明にアクセスできない。図９では、レチクル２０の視野点

【数10】

とは別に、基準主光線の方向

【数11】

矢状方向テレセントリック直線

【数12】

および接線方向テレセントリック直線

【数13】

が例示的に示されている。図９で説明したように、相対矢状方向瞳位置と相対接線方向瞳位置は、一致する必要はなく、すなわち、互いに離間していてもよい。

【0085】

レチクル２０を収束的に照明することが、投影光学ユニット７の設計にとって有利な場合がある。これにより、投影光学ユニット７の入射瞳のアクセス不可能な相対位置が生じる。この場合、照明システム２は、瞳ファセットミラー１４とレチクル２０との間に、屈折力を有する少なくとも１つの光学要素、例えば対応する集光ミラー２５を有する。この光学素子を用いて、瞳ファセットミラー１４を入射瞳に結像することが可能である。

【0086】

すでに述べたように、この光学素子の接線方向の屈折力と矢状方向の屈折力との間に偏差がある場合がある。この結果として、第１に、集光ミラー２５での折り曲げ角度に起因する非点収差を補償することが可能であり、第２に、これは、入射瞳の非点収差結像を支援することができる。

【0087】

屈折力の相対的な差

【数14】

は、好ましくは５％～３０％の範囲、特に７％～２２％の範囲である。

【0088】

対応する屈折力または半径差は、単一の集光ミラーによって、または複数のミラーを有する伝達光学ユニット１５によって達成することができる。特に、伝達光学ユニット１５は、１つまたは２つの法線入射ミラー（ＮＩミラー）および／または１つまたは２つのかすめ入射ミラー（ＧＩミラー）を備えることができる。

【0089】

瞳ファセットミラー１４と集光ミラー２５との間の距離ｄ_MM2-CMは、好ましくは１５００ｍｍ～２５００ｍｍの範囲である。

【0090】

さらに、照明光学ユニット４、特に伝達光学ユニット１５のそのような実施形態は、楕円形から逸脱した瞳ファセットミラー１４上の照明放射線１０のフットプリントをもたらすことが認識された。ここで、フットプリントは、瞳ファセットミラー１４の表面と、ウェーハ２２上の開口数によって画定される光管との交差部分を表す。すべての瞳ファセット１４ａは、このフットプリント内に配置されている。瞳ファセットミラー１４上の実際の光学的フットプリントは、通常、ギザギザであり（ｊａｇｇｅｄ）、すなわち断片化されている。

【0091】

フットプリント３１の楕円３２からの偏差は、図７に例示的に示されている。楕円３２は、フットプリント３１を可能な限り最良な程度まで近似する楕円である。ここで、可能な限り最良とは、例えば、最小二乗法（最小二乗フィット）という意味である。

【0092】

近似された楕円が局所座標で次のようにパラメータ化されている場合、

【数15】

この楕円からｔ（φ）引き伸ばすことによって、実際のフットプリント３１（ｒ_real）

【数16】

を生成することができ
ここで、以下が適用され、
α（φ）＝－Ａｓｉｎ（３φ）
０．００５＜Ａ＜０．０２である。

【0093】

本発明のさらなる態様によると、瞳ファセット１４ａは、接線方向および矢状方向に異なる屈折力を有する。この結果として、視野ファセット１３ａを少なくとも近似的にレチクル２０上に結像することが可能である。

【0094】

瞳ファセット１４ａ、特に少なくともその部分集合は、矢状方向断面および接線方向断面において主曲率半径を有することができ、その相対差は、少なくとも２０％、特に少なくとも５０％、特に少なくとも１００％である。すべての瞳ファセット１４ａが接線方向および矢状方向に異なる屈折力を有することも可能である。

【0095】

図８は、代替の設計、特に第１のファセットミラー１３および第２のファセットミラー１４の代替の配置を有する投影露光装置１におけるビーム経路を概略的に示す。この代替形態によると、伝達光学ユニット１５は、２つのＧＩミラーを含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】