JP4077619B2 - 照明の設定が変更可能な照明系、該照明系を用いて照明を調整する方法、ｅｕｖ投影露光装置、及び、マイクロエレクトロニクス部品の製造方法 - Google Patents

照明の設定が変更可能な照明系、該照明系を用いて照明を調整する方法、ｅｕｖ投影露光装置、及び、マイクロエレクトロニクス部品の製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前提部分おいて書き部に記載の照明系、照明系の射出瞳内の照明を調整する方法、及び、このような照明系を用いた投影露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の線幅をさらに縮小し、特にサブミクロンの領域にまで縮小できるようにするためには、マイクロリソグラフィーに使用される光の波長を短くすることが必要である。ここで考えられるのが、例えば、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet; 極短紫外）リソグラフィーと呼ばれる軟Ｘ線を用いたリソグラフィーのように、１９３ｎm以下の波長を用いる場合である。
【０００３】
ＥＵＶリソグラフィーに適した照明系には、できるだけ少ない反射で、ＥＵＶリソグラフィー用に定められたフィールド、とりわけ、光学系のリングフィールドが均質に、言い換えれば一様に照明されることが求められる。さらに、光学系の瞳は、フィールドによらず所定の充填度σ（フィリング度）になるまで照明され、照明光によって満たされる必要があり、また、照明系の射出瞳は、光学系の入射瞳内に存在している必要がある。
【０００４】
ＥＵＶ光を使用するリソグラフィー装置のための照明系が、米国特許第 5,339,346 号明細書より知られている。米国特許第 5,339,346 号明細書では、レチクル面を一様に照明し、また、瞳を満たすため、集光レンズとして構成された、左右対称に配置された少なくとも４対の反射鏡の切り子面（ファセット）を備えてなる集光器が提案されている。光源には、プラズマ光源が用いられている。
【０００５】
米国特許第 5,737,137 号明細書には、集光反射鏡を備えたプラズマ光源を用いた照明系が示されているが、これは、球面反射鏡を使って、照明対象のマスクやレチクルの照明を行うものである。
【０００６】
米国特許第 5,361,292 号明細書には、プラズマ光源を用いる照明系が開示されており、その点状のプラズマ光源は、偏心させて配置された非球面の５つの反射鏡を有した集光器によって、円環状（リング状）に照明される面に結像されるようになっている。下流側に個別に配設された斜入射反射鏡を用いれば、円環状に照明される面が射出瞳に結像される。
【０００７】
米国特許第 5,581,605 号明細書より、ハニカム状の集光器を用いて、一つの光子放出源を多数の二次光源に分ける照明系が知られている。これにより、レチクル面での均質な、あるいは一様な照明が得られる。照明対象のウェハ上にレチクルを結像させるために、従来の縮小光学技術が用いられている。照明用の光路には、均等に湾曲された複数の反射光学素子を有した、網目状のパターンが形成されたグリッド状の反射鏡が正確に置かれている。
【０００８】
欧州特許第 0 939 341 号公報には、複数の第１のグリッド素子を備える第１のオプティカルインテグレータと、複数の第２のグリッド素子を備える第２のオプティカルインテグレータとを備え、２００ｎｍ未満の波長用、とりわけ、ＥＵＶ領域にも用いられるケーラー照明系が示されている。射出瞳内の照明光の分布の制御は、かなりの光量の損失を伴う絞り付きの円盤を用いて行なわれる。これに代わるものとして、四重極形状の照明光の分布を得るため、光源、及び一番最初のオプティカルインテグレータの間において、光線を４本の光線に分けてしまうことが提案されている。また、違う照明の仕方として、欧州特許第 0 939 341号公報に従い、絞りを用いることなく、例えば交換自在な光学系によって実現することもできる。このようにして照明の変更を行なうと、手間がかかり、しかも、環状や四重極形状といった、ある特定の照明に限られてしまう。
【０００９】
独国特許第 199 03 807 号公開公報には、複数のグリッド素子を有する反射鏡またはレンズが二つ設けられたＥＵＶ照明系が示されている。このような光学系は、切り子面（ファセット）が二重に配設された二重ファセットＥＵＶ照明系とも称される（本明細書中、単に二重ファセット照明系と称する場合もある）。この出願の開示内容は本願に包括的に取り入れられている。
【００１０】
独国特許第 199 03 807 号公開公報には、二重ファセットＥＵＶ照明系の原理的な構造が示されている。独国特許第 199 03 807 号公開公報に係る照明系の射出瞳における照明は、第２の反射鏡上におけるグリッド素子の配置により決定される。独国特許第 199 03 807 号公開公報によれば、射出瞳内の照明を自由に制御したり、予め設定された照明の分布を調整して設定することについては、容易な解決手段を用いたものとしては記載されていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、光量をほとんど損失させることなく、射出瞳内におけるいかなる照明の分布も自由に設定でき、可能な限り簡易な構成の二重ファセット照明系、及び、このような照明系を用いた場合に、照明の分布を調整して設定する方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、例えば独国特許第 199 03 807 号公開公報で開示された上位概念の照明系において、光源から射出瞳に至る光の伝播経路の入射点を変更して、射出瞳において予め定められた所定の照明を調整することにより解決される。射出瞳内で光の分布をこのように調整することにより、いかなる光の分布も実現することができ、絞りを用いて解決する場合に発生する光の損失を避けることができる。
【００１３】
ＥＵＶ領域の波長での光学系は、純粋な反射型、つまり、専ら反射光学素子のみを用いて構成されているが、１９３ｎｍないし１５７ｎｍにおける光学系の場合、レンズや、いわゆるオプティカルインテグレータといったレンズアレイのような屈折型の光学素子が用いられる。
【００１４】
本発明は、したがって、１９３ｎｍないし１５７ｎｍにおける照明系をも提供するものであって、これにより、容易な方法で射出瞳の照明を調整し、変更することができる。
【００１５】
本発明に係る照明系を用いれば、レチクル面内のフィールドは、一様に照明され、しかも、照明系の射出瞳ならびに開口を部分的に満たすことによって、可変に照明される。
【００１６】
以下に、本発明により得られうるような、幾つかの射出瞳内での光の分布について詳述する。
【００１７】
円形状の照明を行なう場合には、光の分布、すなわち、光学系の瞳と一致する射出瞳内における照明光のセッティングは、フィリング因子σによって定義される。すなわち、
【数１】
Figure 0004077619
ここで、ｒ照明は照明光の半径を、また、Ｒ光学系の開口は光学系の開口を示す。定義から、σ＝１．０のときに光学系の瞳は完全に満たされており、例えばσ＝０．６のときは、ある満たされていない状態に対応する。
【００１８】
環状の光の分布の場合、光学系の瞳はリング状に照明される。これを記述するために、 σout／σin に対する以下のような定義が用いられる。
【数２】
Figure 0004077619
【００１９】
さらに他の光の分布として、例えば「マンハッタン状構造」を結像させるための、いわゆる四重極形状の照明がある。
【００２０】
本発明によれば、二重ファセット照明系の場合に、上述したセッティングの全てを同時に実現することができる。本発明の第一の実施態様においては、以下瞳ハニカムとも称されるグリッド素子を有した第２の光学素子上に、射出瞳内におけるあらゆる照明が予め用意される。
【００２１】
以下フィールドハニカムとも称されるグリッド素子を有する第１の光学素子またはレンズを交換することにより、または、第１の光学素子のプレート上のグリッド素子の傾きを変えることにより、四重極形状のセッティングといった所定のセッティングのための瞳ハニカムのみを、その都度狙いを定めて照明することができる。ここで、瞳ハニカムは、光源に依存しているフィールドハニカムの照明に合わせられている。グリッド素子のプリズム的効果、ないしは適切な傾斜角度を用いることによって、フィールドハニカム及び瞳ハニカムの間では、フィールドハニカム上での初期の分布を、瞳ハニカム上での終状態の分布、したがって、リソグラフィー用の光学系の入射瞳における終状態の分布への並べ替えが行なわれる。
【００２２】
これとは別の本発明の実施態様において、必ずしも全てのセッティングが第２の光学素子上に用意されるものでないというようにすることもできる。この場合には、第１の光学素子と同様に、第２の光学素子も交換することによって照明を調整することができる。これらの第１及び第２の光学素子の交換によって、第２の光学素子のグリッド素子に対する第１の光学素子のグリッド素子の対応関係、すなわち、その割り当てや、その配分によって決定される光の伝播経路の射出瞳における入射点が調整され、また、これに伴って、射出瞳における光の分布が設定される。
【００２３】
もちろん、これに変る別の本発明の実施態様において、グリッド素子を有している第２の光学素子の該グリッド素子の移動、及び／又は、傾斜させ、そして、第１の光学素子のグリッド素子の傾斜させることによって、射出瞳における照明を得ることもできる。
【００２４】
以下に、本発明の好ましいさらなる発展態様を反射型の光学系に基づいて具体的に述べるが、本明細書中、これによって、反射型の光学系に限定が加えられることはない。反射型の光学系の場合、グリッド素子を有する第１及び第２の光学素子は、切り子面（ファセット）が形成された反射鏡（本明細書中、切り子面反射鏡、もしくはファセット反射鏡と称する場合もある）とされている。当業者であれば、言及はされなくとも、ここで具体的に述べられる解決手段を屈折型の光学系に応用することに何ら発明的な行為を必要としないであろう。
【００２５】
グリッド素子を有する光学素子を二つ備えた本発明に係る光学系では、瞳ハニカムの形状は、二次光源の形状に合わせられており、したがって、第１のフィールドハニカムの形状とは異なっている。光源が丸く形成されている場合でさえ、瞳ハニカムが楕円形状、もしくは円形状とされていることがとりわけ好ましい。
【００２６】
本発明の好ましい一実施態様において、フィールドハニカム、及び瞳ハニカムは、プリズムによるような作用（本明細書中、プリズムの作用、ないしはプリズム的効果と称する場合もある）を有して形成されている。すなわち、これらのフィールドハニカム、及び瞳ハニカムによって、主光線は、一つ一つのハニカムを介して予め定められた角度に応じて曲げられるようになっている。
【００２７】
フィールドハニカムは、さらに、等方な光学的作用を有して、照明対象のフィールドと同じアスペクト比とされていてもよいし、あるいは、照明対象のフィールドよりも小さいアスペクト比とされるとともに、非等方な光学的作用を有するものであってもよい。
【００２８】
フィールドハニカムによる個々の光束がフィールドで再び重なり合うように、本発明の好ましい実施態様においては、瞳ハニカムは、瞳ハニカムプレートに対して傾斜させ、あるいは、適切に傾けて設けることができる。
【００２９】
光学系が、フィールドハニカムプレートの後流側で光源の実の中間像を有するような光学系として構成されていれば、光源の合わされた像をリソグラフィー光学系の入射瞳に結像するためのフィールドレンズとして、瞳ハニカムを同時に用いることができる。
【００３０】
第１の反射鏡の一つのグリッド素子、すなわち一つのフィールドハニカム、そして、第２の反射鏡の一つのグリッド素子、すなわち一つの瞳ハニカムを通して差し込む一つの光束を、本明細書中、伝播経路と記載する。伝播経路の数Ｎは、照明されたフィールドハニカムの数によって決定される。
【００３１】
本発明の第一の実施形態では、瞳ハニカムプレートの瞳ハニカムの数Ｍは、常にＮよりも大きい。というのも、瞳ハニカムプレート上に、射出瞳における全ての設定可能な照明が用意されるからである。このため、フィールドハニカムプレートの伝播経路の数から必要とされるであろうよりも多くの瞳ハニカムが同時に存在している必要がある。つまり、伝播経路よりも多くの瞳ハニカムが存在し、Ｎ個の伝播経路を有した所定のフィールドハニカムを用いたセッティングでは、瞳ハニカムの一部だけが照明される状態になることを意味している。これによって、瞳の照明がセグメント化され、あるいは、区画に分割されるようになる。このような照明には、光源の光学的なコンダクタンス、すなわちエタンデュが、リソグラフィー光学系のエタンデュよりも小さいということが必要な条件となる。というのも、この条件が満たされないと、射出瞳のセグメント化された照明が存在しなくなってしまうからである。それとともに、伝播経路よりも多いハニカムを瞳面に入れることはもはや不可能となるであろうし、むしろ、伝播経路を超えた混線が生じることで、光量の損失や迷光を招来することになるであろう。今の所、シンクロトロン放射光やプラズマ光源等のＥＵＶ光源の光コンダクタンス値は、リソグラフィー光学系のものよりも小さいものとなっている。
【００３２】
さらに他の好ましい実施態様において、反射鏡の切り子面を有する第２の光学素子は、反射鏡の切り子面を有する第１の光学素子の下流側に生じる二次光源の面から、光の伝播方向、もしくはその逆方向に若干ずらされ、第２の光学素子の反射鏡の切り子面上に均一な照明が得られ、また、これに伴って、局所的な熱的な負荷が低減されるようになっている。焦点のずれの量は、二次光源の広がりが、瞳ハニカムの大きさより小さく、また、照明されない周辺部の幅が、瞳ハニカムの最小直径の１０％より小さくなるように設定されている。照明されない部分が存在するというのは、この部分における強度が、二次光源の最大強度の１０％未満の場合である。
【００３３】
好ましい一実施態様においては、グリッド素子を備える反射鏡には、フィールド反射鏡等のさらなる幾つかの光学素子が下流側に設けられており、これにより、投影光学系の入射瞳と一致する照明系の射出瞳に、瞳面が結像され、リングフィールドが形成されるようになっている。
【００３４】
特に好ましいのは、これらの光学素子が、１５°以下の入射角を有する斜入射反射鏡を備えている場合である。反射の度に発生する光量の損失を最小限に抑えるため、フィールド反射鏡の数を少なくすることが望ましい。特に望ましいのは、フィールド反射鏡の数を三つ以下に抑えることである。
【００３５】
ＥＵＶ光の光源としては、レーザー・プラズマ、プラズマまたはピンチ・プラズマ光源その他のＥＵＶ光源が考えられる。
【００３６】
その他のＥＵＶ光源としてはたとえば、シンクロトロン放射光源が挙げられる。磁場において相対論的電子が偏向されると、シンクロトロン放射光が放出される。シンクロトロン放射光は、電子軌道に対して接線方向に放出される。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を図面に基づき詳述する。
【００３８】
図１に、屈折型の態様において、切り子面が形成された光学素子を二つ有する光学系の光路を原理的に示す。光源１の光は、集光レンズ３によって集光され、平行、もしくは集束する光束に変換される。この光束は、以下にフィールドハニカム５とも称され、第１のハニカムプレート７上に配設された、第１の光学素子４のグリッド素子によって、分割される。そして、プレート１０上に配設されたグリッド素子９を有する第２の光学素子８の該グリッド素子９の位置に二次光源１１が形成される。第２の光学素子８のグリッド素子９は、以下に、瞳ハニカムとも称される。上記二次光源は、フィールドレンズ１２によって、照明系の射出瞳２４、もしくは、ここでは図示せぬ後続の光学系の入射瞳１００内に結像される。光学系の入射瞳１００は、照明系の射出瞳２４に一致する。このような配置は、光源１のフィールド面及び瞳面から光学系の入射瞳１００に至るまでの光路が結び合わされているという優れた特徴を有している。これについては、例えば、Lexikon der Optik（光学辞典）, Leipzig（ライプチヒ）, 1990, S. 183 にあるように、ケーラー照明という呼び方がよく用いられている。
【００３９】
フィールドハニカム５、ならびに瞳ハニカム９は、ここで示された本実施形態においては、集められて形成されており、また、プリズム的な作用を有している。図１に、これらの特性を個々に示す。
【００４０】
以下に、図１に係る照明系を詳しく考察していくことにする。光の分布と開口の分布は、フィールドハニカムの面内で合わされているため、光源の種類や集光用の反射鏡とは関係なく考察を行なえばよい。
【００４１】
図２Ａ及び図２Ｂには、中心が揃えられたハニカムの対５，９に対して、フィールドの結像、及び瞳の結像が示されている。瞳ハニカム９、及びフィールドレンズ１２により、フィールドハニカム５が、レチクル１４上、または結像すべきマスク上に結像される。フィールドハニカム５の幾何学的な拡がりによって、レチクル面１４上で照明されるフィールドの形状が決定される。等方な光学的作用を有するフィールドハニカム５が設けられ、また、フィールドハニカム５の形状として四角形のものが選ばれる場合、フィールドハニカム５のアスペクト比は、物面、すなわちレチクル面１４に必要となる円弧状のリングフィールドの環の幅に対する弧の長さの比に相当する。リングフィールドは、図５ａ〜図５ｂに示すように、フィールドレンズによって形成される。フィールドレンズが無い場合、図３に示すように、四角形のフィールドがレチクル面１４に形成される。
【００４２】
横倍率は、近似的に、瞳ハニカム９からレチクル面１４までと、フィールドハニカム５から瞳ハニカム９までとの距離の比によって与えられる。フィールドハニカム５の光学的な作用によって、瞳ハニカム９の位置に、以下に二次光源１１と称される光源１の像が生じるようになっている。
【００４３】
図２Ｂに示すように、フィールドレンズ１２は、ここでは光学系の入射瞳に一致している照明系２６の射出瞳２４に、二次光源１１を結像する役割を担っている。フィールドレンズ１２を光路中に挿入すると、フィールドの結像に影響が生じて、歪曲収差を制御することでリングフィールドが形成されるようになる。フィールドハニカムの結像の倍率は、フィールドレンズの挿入によって変化しない。
【００４４】
ＥＵＶ波長領域における照明系の場合、全ての光学素子は、反射型に形成されていなければならない。
【００４５】
波長が１０ｎｍ〜１４ｎｍの場合には、反射による損失が大きいために、反射の数をできるだけ低く抑えることが望ましい。
【００４６】
反射型の光学系を組み立てる際には、互いによる光線の口径食に注意しなければならない。こういった口径食は、光路がジグザグとなるように光学系を構成することでも可能であるし、あるいは、遮蔽を用いて行うことでも可能である。
【００４７】
反射型の光学系の場合、レチクル面１４にリングフィールドを形成するために、斜入射反射鏡を用いることができる。
【００４８】
図３には、光源１にプラズマ光源を用いた、本発明の一実施形態が示されている。光学系は、完全に反射型に構成され、また、フィールド反射鏡の無いものが示されている。
【００４９】
照明系は、本実施形態においては、光源としてピンチプラズマ光源１と、光を集光してフィールドハニカム７に反射する、ＥＵＶ用集光器としての集光反射鏡３（集光器ユニット）と、瞳ハニカムプレート１１と、レチクル面１４内のレチクルとを備えている。フィールドハニカム５での反射によって、光は、瞳ハニカムプレート１１のそれぞれの瞳ハニカム９に導かれ、さらに、この瞳ハニカム９からレチクル面１４に導かれる。ピンチプラズマ光源は、およそΩ＝０．３ｓｔｒの比較的小さな立体角領域に向けられた放射を有した、ある広がりを持った光源（約１ｍｍ）である。照明系の射出瞳は、図３には示されていない。
【００５０】
図４ａ及び図４ｂに、屈折型の態様における本発明に係る光学系を示す。
【００５１】
これまでの図における部材と同じ部材に関しては、同一の符号を付す。光源については、ここでは、限定は加えず、ただ、ある強い方向性を有した光源が用いられている。このような光源は、ＥＵＶ領域においては、シンクロトロン放射光源である。発散が１０ｍｒａｄより小さい、強い方向性を有した光線を伝播させるために、光学系は、分散素子３３を有している。シンクロトロン放射光源を用いた二重ファセット照明系の構成については、国際公開第 99/57732 号パンフレットに指摘されており、その開示内容は本願に包括的に取り入れられている。このような光線の発散は、レーザープラズマ光源といった他の光源の場合は欠けていてもよい。
【００５２】
光源から出た光線は、集光レンズ３によってグリッド素子を有したレンズアレイ４に向けられる。ここで示されている屈折型の実施形態においては、グリッド素子を有した第１のレンズアレイ４は、ハニカムプレート７を備え、このハニカムプレート７の上に、複数のフィールドハニカム５が配置されている。個々のフィールドハニカム５は、プリズムのような作用を有し、つまり、個々のフィールドハニカム５が光を偏向する作用を有し、したがって、面３５に複数の二次光源１１を形成する。面３５には、グリッド素子を有した第２のレンズアレイ８が配置されている。この第２のレンズアレイ８もハニカムプレート１０を有している。この第２のハニカムプレート１０上に配設されたグリッド素子が、瞳ハニカム９である。第１のレンズアレイ４のグリッド素子５によるプリズムの作用は、二次光源１１が、その都度、グリッド素子を有した第２のレンズアレイ８上のある特定の瞳ハニカム９に重なるように選ばれている。斯かる構成によって、フィールドハニカム５のそれぞれが、セッティングの度に、その都度、瞳ハニカム９の一つに関係付けられ、割り当てられている。フィールドハニカム５、及びある特定の瞳ハニカム９を通って差し込む光束のことを、本明細書中、伝播経路と呼ぶ。可能な伝播経路の数Ｎは、フィールドハニカムプレート７上のフィールドハニカム５の数によって与えられる。本実施形態においては、射出瞳２４における全ての設定可能な照明が、瞳ハニカムプレート１０に用意され、予め掲げられるので、瞳ハニカムプレート１０上の瞳ハニカム９の数は、常に伝播経路の数よりも大きい。瞳ハニカムプレート１０上における、ある特定の瞳ハニカム９のみを照明することによって、射出瞳２４におけるセグメント化された、あるいは、区画に分割された照明が達成される。
【００５３】
選択された瞳ハニカム９を通過した光は、物面、あるいはレチクル面１４の近くに存在しているフィールドレンズ１２によって形状が与えられる。レチクル面１４では、フィールドハニカム５の像は互いに重なり合う。複数の二次光源１１による複数の像３９は、セグメント化された状態で、図示されぬ光学系の入射瞳に一致する照明系の射出瞳２４を満たす。
【００５４】
射出瞳２４において二次光源の像３９をセグメント化したものは、平面３５において照明された瞳ハニカム９の直接的な鏡像になっており、したがって、フィールドハニカム５によって選択されたものと同じものになっている。
【００５５】
さて、図４ａにおけるフィールドハニカムプレート７を、図４ｂに示されたフィールドハニカムプレートに置き換える場合、このフィールドハニカムプレート７上に、異なるプリズム効果を有するフィールドハニカムが、図４ａにおけるフィールドハニカムプレート７上のフィールドハニカムの如く配設されていると、瞳ハニカムプレート１０上における他の瞳ハニカム９が照明される。二次光源の像３９は、この結果、図４ａの場合の二次光源の像とは違って、射出瞳２４における他の位置に存在する。
【００５６】
図５ａ及び図５ｂに、反射型の本発明に係る実施形態を示す。なお、図４ａ及び図４ｂに示された屈折型の実施形態の場合と作用の面で同じ部材に関しては、同じ符号を付す。反射型の本実施形態においては、グリッド素子を有する第１、及び第２の光学素子４，８に関して、レンズアレイの代わりに、グリッド素子を有する反射鏡５，９が用いられている。グリッド素子、すなわち切り子面５，９（本明細書中、ファセットと称する場合もある）は、ハニカムプレート７，１０上において、所定の傾き角を有して配設されている。フィールドハニカムプレート上の個々のフィールドハニカム５の傾き角を変え、これにより、フィールドハニカム５のプリズムによるような作用を変更すると、瞳ハニカムプレート上の瞳ハニカム９に対するフィールドハニカム５の対応関係、そして、これに伴い、図４ａ及び図４ｂに示された屈折型の光学系と同様、射出瞳２４における照明を変更することが可能となる。
【００５７】
ハニカムプレート７上で様々に傾けられたフィールドハニカム５を有する、一例として示されたグリッド素子を有する第１の反射鏡は、それぞれ符号４．１及び４．２で示されている。フィールドハニカムの傾き角は、アクチュエータによって直接フィールドハニカムプレート上で変更してもよいし、あるいは、反射鏡のフィールドハニカムプレート上に異なる傾き角を以って配設されたフィールドハニカムを有する点に違いがある反射鏡４．１と反射鏡４．２とを交換することによって変更してもよい。フィールドレンズの代わりに、反射型の光学系においては、フィールドを結像し、フィールドを形成するグループとして、直入射形のフィールド反射鏡１２．１、及び斜入射反射鏡１２．２が用いられている。
【００５８】
走査型のＥＵＶ露光装置においては、レチクルは、レチクル支持部５０（支持装置）上に、ｙ方向に移動自在に設けられている。
【００５９】
図４ａ及び図４ｂ、そして、図５ａ及び図５ｂから明らかに、フィールドハニカムプレート７を簡単に交換し、瞳ハニカムプレート１０上で照明される瞳ハニカム９を選択すれば、照明系の射出瞳２４における照明を左右し、変更することができることが分かる。
【００６０】
反射型の光学系では、フィールドハニカム５は、集光作用を有する反射鏡素子としてもよい。これとは別に、集光反射鏡に集光作用を全て持たせ、フィールドハニカムを平面形の切り子面（ファセット）に形成することもできる。
【００６１】
グリッド素子を有する異なる反射鏡におけるフィールドハニカムプレートのフィールドハニカムが、異なるプリズム的効果を有すると、図５ａ及び図５ｂに示されるように、グリッド素子を有した一つの反射鏡を、グリッド素子を有した別の反射鏡に交換することによって、射出瞳２４における異なる照明を実現することができる。これとは別に、一つの反射鏡の個々のフィールドハニカムのプリズム的効果は、アクチュエータを用いる等して、グリッド素子を有する反射鏡におけるフィールドハニカムプレート上のフィールドハニカムの傾き角をその都度変更することによって得られるものであってもよい。
【００６２】
レチクル面１４に一致するフィールド面（照射面）における光線を重ね合わせるため、瞳ハニカムも同様にプリズムの作用を有しており、すなわち、反射型の光学系においては、瞳ハニカムプレート１１上での瞳ハニカムの傾斜角が、光線の重ね合わせに対応するよう適切に設定されている。
【００６３】
フィールドハニカム５は、等方な光学的作用を有していてもよく、この場合、フィールド面１４の照明するフィールドと同様のアスペクト比を有している。あるいは、フィールドハニカム５は、非等方な光学的作用を有するものとされている。このとき、フィールドハニカムのアスペクト比は、フィールドのアスペクト比とは異なるものとなり、通常は、フィールドハニカムのアスペクト比は、フィールドのアスペクト比より小さいものとなる。
【００６４】
図６ａに、一例として、全部で７２個のグリッド素子を有するフィールドハニカムプレート７の上面図を示す。グリッド素子は、互い違いにずらされるようにして列６０．１，６０．２・・・に配置されている。
【００６５】
図６ｂ〜図６ｄは、瞳ハニカムプレートの上面図である。ここで、円形状のセッティング、リング状ないしは環状のセッティング、ならびに四重極形状のセッティングといった、個々の照明のセッティングに対して、フィールドハニカムプレートの７２個の伝播経路が使用に供される。通常の照明の場合、７２個の全ての伝播経路が、フィールドハニカムの全てにわたって均等に配分されている必要がある。理想的な場合、瞳ハニカムは、全て同じ大きさか、少なくとも、それぞれが二次光源の像によって完全には照明されない程度の大きさとされている。
【００６６】
図６ｂには、円形状のセッティングの場合に照明される瞳ハニカム９．１が示されており、図中、黒で表されている。図６ｃでは、環状のセッティングの場合に照明される瞳ハニカム９．２が、図中、黒で表されることによって示されており、また、図６ｄにおいては、四重極形状のセッティングの場合に照明される瞳ハニカムが符号９．３で示されている。
【００６７】
図７〜図９には、射出瞳における異なる照明について、二次光源の像３９の分布が概略的に示されている。
【００６８】
図７は、瞳ハニカムプレートが円形状に照明される場合に、σ＝０．４の値を有した円形状のセッティングを示している。
【００６９】
図８は、瞳がリング状に照明される場合に、
【数３】
Figure 0004077619
の値を有した環状のセッティングを示している。
【００７０】
図９は、４個からなるリングの環の部分を用いた四重極形状のセッティングで照明を行なう場合を示している。
【００７１】
本発明によれば、フィールドハニカムプレートを交換したり、あるいは、フィールドハニカムプレート上の個々のフィールドハニカムの傾斜角を変更したりすることで、射出瞳における照明の分布のセッティングを異なるものにすることができる。
【００７２】
図１０に、ＥＵＶ露光装置の全体を示す。光学系１０２の入射瞳１００と一致する照明系２６の射出瞳２４での照明を調整する本発明に係る光学系は、この露光装置の内部に示されている。この露光装置は、光源１と、グリッド素子５を有する第１の光学素子４と、グリッド素子９を有する第２の光学素子８と、この第２の光学素子８の下流側に配置され、主にレチクル面１４にフィールドを形成するために用いられるフィールドを形成する三つの反射鏡１２．１，１２．２，１２．３とを備えている。走査型の装置として構成されたＥＵＶ露光装置においては、レチクル面１４内のレチクルは、ｙ方向に移動自在とされている。
【００７３】
照明系の光路中に、セッティングの調整を行なうように異なる第１の光学素子を持来させるため、異なるプリズムの作用を有するフィールドハニカムプレート７が、複数個、さらに別の支持装置１０４（移動台）の上に配置されている。このさらに別の支持装置１０４は、支持装置１０４を備えた図示されぬ移動装置によって、レチクル面に対しては平行、ｙ軸に対しては垂直、すなわち、本実施形態においては、ｘ軸方向に移動自在とされている。これにより、種々のフィールドハニカムプレートを光路中に持来させることができ、さらに、グリッド素子を有する第１の光学素子、及びグリッド素子を有する第２の光学素子の間の種々の光線の伝播経路、また、これに伴って、後続の光学系１０２の射出瞳１００と一致する照明系の射出瞳における種々の照明を実現することができる。
【００７４】
後続の投影光学系は、例えば、米国特許出願第09/503640号明細書に示されるような６枚の反射鏡を用いた投影光学系１０６とされ、その開示内容は、本願に包括的に取り入れられている。露光対象の物体１０８もまた、移動自在とされた支持装置１１０上に置かれている。投影光学系の反射鏡１１２．１，１１２．２，１１２．３，１１２．４，１１２．５，１１２．６は、共通の光軸ＨＡに対して軸線が合わされて設けられている。レチクル面１４内のリング形状のオブジェクトフィールド（照明領域）は、軸の外に配置されている。レチクルと投影光学系の第１の反射鏡との間の光線は、投影光学系の光軸に対して集束している。レチクルの法線に対する主光線の角度は、５°〜７°の間にあることが好ましい。
【００７５】
図１０より明らかなように、照明系は、投影光学系からは明確に分離されている。
【００７６】
本発明により、照明系の射出瞳における種々の異なるセッティングを実現することのできる簡易に構成された装置が初めて提供された。
【図面の簡単な説明】
【図１】 グリッド素子を有する光学素子を二つ備えた光学系の光路を原理的に示す図である。
【図２Ａ】 中心が揃えられたハニカムの対に対して、フィールドの結像を示す図である。
【図２Ｂ】 中心が揃えられたハニカムの対に対して、瞳の結像を示す図である。
【図３】 集光器ユニット及びグリッド素子を用いた二つの反射鏡を有する光学系における光路を原理的に示す図である。
【図４ａ】 グリッド素子を有するレンズを二つ備えた屈折型の光学系において、第１のレンズ上でグリッド素子が第１の配置を有する場合の光路を示す図である。
【図４ｂ】 グリッド素子を有するレンズを二つ備えた屈折型の光学系において、第１のレンズ上でグリッド素子が第２の配置を有する場合の光路を示す図であって、グリッド素子が第１の配置を有する場合と異なる照明が得られる様子を示す図である。
【図５ａ】 グリッド素子を有する反射鏡を二つ有する反射型の光学系において、第１の反射鏡上でグリッド素子が第１の配置を有する場合の光路を示す図である。
【図５ｂ】 グリッド素子を有する反射鏡を二つ有する反射型の光学系において、第１の反射鏡上でグリッド素子が第２の配置を有する場合の光路を示す図である。
【図６ａ】 ７２個のフィールドハニカムを有するフィールドハニカムプレートを示す上面図である。
【図６ｂ】 ２００個の瞳ハニカムを有する本発明に係る瞳ハニカムプレートの円形状の照明の場合の上面図である。
【図６ｃ】 ２００個の瞳ハニカムを有する本発明に係る瞳ハニカムプレートのリング状の照明の場合の上面図である。
【図６ｄ】 ２００個の瞳ハニカムを有する本発明に係る瞳ハニカムプレートの四重極形状の照明の場合の上面図である。
【図７】 本発明に係る光学系によって、射出瞳を円形状に照明する様子を示す図である。
【図８】 本発明に係る光学系によって、射出瞳をリング状に照明する様子を示す図である。
【図９】 本発明に係る光学系によって、射出瞳を四重極形状に照明する様子を示す図である。
【図１０】 本発明に係る照明系を備えたＥＵＶ投影露光装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１・・・光源
３・・・集光レンズ
４・・・第１の光学素子
４．１・・・第１の配置におけるグリッド素子を有する第１の反射鏡
４．２・・・第２の配置におけるグリッド素子を有する第１の反射鏡
５・・・フィールドハニカム
７・・・第１のハニカムプレート
８・・・第２の光学素子
９・・・瞳ハニカム
１０・・・第２のハニカムプレート
１１・・・二次光源
１２・・・フィールドレンズ
１２．１・・・垂直入射形フィールド反射鏡
１２．２・・・斜入射形フィールド反射鏡
１２．３・・・垂直入射形フィールド反射鏡
１４・・・レチクル面
２４・・・照明系の射出瞳
２６・・・照明系
３３・・・分散素子
３５・・・二次光源１１の面
３９・・・二次光源の像
５０・・・レチクル支持体
６０．１，６０．２，６０．３・・・フィールドハニカムプレートの列
１００・・・光学系の入射瞳
１０２・・・投影光学系
１０４・・・支持装置
１０６・・・６枚の反射鏡を用いた投影光学系
１０８・・・露光対象の物体
１１０・・・物体の支持装置
１１２．１，１１２．２，１１２．３，１１２．４，１１２．５，１１２．６・・・投影光学系の反射鏡
ＨＡ・・・投影光学系の光軸
ｘ−方向・・・種々の異なるフィールドハニカムプレートの支持装置の移動方向
ｙ−方向・・・レチクルの走査方向

Claims (17)

  1. 光源（１）と、
    物面（１４）と、
    射出瞳（２４）と、
    前記光源（１）により照明され、前記光源（１）から入射する光束を複数の光の伝播経路に分ける、複数の反射型グリッド素子（５）を有する第１の光学素子と、
    複数の反射型グリッド素子（９）を有していて、前記第１の光学素子の前記反射型グリッド素子（５）によって作られる前記光の伝播経路毎に、一つの前記反射型グリッド素子（９）が割り当てられてなる第２の光学素子とを備え、
    前記第１の光学素子、及び前記第２の光学素子の前記反射型グリッド素子（５，９）が、その都度、光の伝播経路に関係付けられて割り当てられるとともに、これらの光の伝播経路のそれぞれに対して、前記光源（１）から前記物面（１４）に至る一つの経路が生じるように、これらの反射型グリッド素子（５，９）が形成されるか、または配置されてなる、ＥＵＶリソグラフィーに用いられる照明系において、
    前記第１及び第２の光学素子の前記反射型グリッド素子（５，９）の割り当てによって、該照明系の前記射出瞳（２４）における予め定められた所定の照明が設定されるように、この割り当てが操作可能に設けられ、
    前記第２の光学素子は、前記第２の光学素子の前記反射型グリッド素子に対する前記第１の光学素子の前記反射型グリッド素子の対応関係を変えることによって、前記第２の光学素子の交換の必要無しに、少なくとも二つの予め定められた所定の照明の設定が可能とされるような所定の数の前記反射型グリッド素子を備え、
    前記反射型グリッド素子を有する第１の光学素子が交換可能に設けられ、前記第１の光学素子の交換によって、前記第２の光学素子の前記反射型グリッド素子に対する前記第１の光学素子の前記反射型グリッド素子の他の対応関係、ならびに、これに伴って、前記射出瞳における他の照明が実現可能とされていることを特徴とする照明系。
  2. 請求項１に記載の照明系において、
    移動台を有した移動装置を備え、前記移動台上には、複数の前記第１の光学素子が配置され、前記移動台の移動によって、前記第１の光学素子が交換可能とされていることを特徴とする照明系。
  3. 請求項１または２のいずれかに記載の照明系において、前記第２の光学素子の前記反射型グリッド素子（９）の数Ｍは、前記第１の光学素子の前記反射型グリッド素子（５）の数Ｎより大きいことを特徴とする照明系。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の照明系において、
    前記第１の光学素子の前記反射型グリッド素子が前記物面に結像され、この物面（１４）において、前記光の伝播経路が重なり合うように設けられていることを特徴とする照明系。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の照明系において、
    前記第１の光学素子の前記反射型グリッド素子（５）は、前記第２の光学素子の前記反射型グリッド素子内、もしくはその近くに、二次光源を形成するように設けられていることを特徴とする照明系。
  6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の照明系において、
    前記反射型グリッド素子を有する第１の反射鏡の上流側に、集光器ユニットを備えていることを特徴とする照明系。
  7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の照明系において、
    前記反射型グリッド素子を有する第２の光学素子の下流側に配置された、少なくとも一つの反射鏡ないしはレンズ（１２）を備え、この少なくとも一つの反射鏡またはレンズが、前記第２の光学素子内、もしくはその近くに配置された面を前記射出瞳に結像するよう設けられていることを特徴とする照明系。
  8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の照明系において、
    前記第２の光学素子の前記反射型グリッド素子、及び、前記反射型グリッド素子を有する第２の光学素子の下流側に配置された前記反射鏡またはレンズは、前記第１の光学素子を前記物面に結像するよう設けられていることを特徴とする照明系。
  9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の照明系において、
    前記反射型グリッド素子を有する第１の光学素子、及び前記反射型グリッド素子を有する第２の光学素子の間の前記光の伝播経路は、前記射出瞳における照明が円形状となるように形成されていることを特徴とする照明系。
  10. 請求項１から８のいずれか１項に記載の照明系において、
    前記反射型グリッド素子を有する第１の光学素子、及び前記反射型グリッド素子を有する第２の光学素子の間の前記光の伝播経路は、前記射出瞳における照明がリング状となるように形成されていることを特徴とする照明系。
  11. 請求項１から８のいずれか１項に記載の照明系において、
    前記反射型グリッド素子を有する第１の光学素子、及び前記反射型グリッド素子を有する第２の光学素子の間の前記光の伝播経路は、前記射出瞳において、明らかに互いに分離された複数のセグメントが照明されるように形成されていることを特徴とする照明系。
  12. 請求項１１に記載の照明系において、
    前記セグメントの数は偶数とされ、とりわけ、２ないし４とされていることを特徴とする照明系。
  13. ＥＵＶリソグラフィーに用いられる照明系の射出瞳における照明の分布を、請求項１から１２のいずれか１項に記載の照明系を用いて設定する方法において、
    前記反射型グリッド素子を有する第１及び／又は第２の光学素子を交換することにより、そして／あるいは、前記第１及び／又は第２の光学素子の前記反射型グリッド素子の配置、及びそのプリズムの作用を変更し、とりわけ、前記第１及び／又は第２の光学素子の前記反射型グリッド素子を傾斜させ、そして／あるいは移動させることにより、射出瞳における所定の光の分布を設定し、このとき、射出瞳における所定の光の分布毎に、前記第１及び第２の光学素子の前記反射型グリッド素子の間の光の伝播経路を設定することを特徴とする方法。
  14. マイクロリソグラフィーのためのＥＵＶ投影露光装置において、
    極短紫外光線を発生する光源と、
    射出瞳を有して、前記光源から発せられた光線の一部を集めてリングフィールドを照明するよう導く請求項１から１２のいずれか１項に記載の照明系と、
    支持装置上に載置され、リングフィールドの面内に置かれた構造を有するマスクと、
    前記構造を有するマスクの照明された部分をイメージフィールドに結像するよう設けられた投影装置、とりわけ、前記照明系の射出瞳と一致する入射瞳を備える投影光学系と、
    前記投影装置のイメージフィールドの面内に載置された支持装置上の感光性基板とを備えてなるマイクロリソグラフィー用のＥＵＶ投影露光装置。
  15. 請求項１４に記載のＥＵＶ投影露光装置において、
    前記リングフィールド面内における構造を有するマスクに用いられる前記支持装置が、第１の方向に移動可能とされた走査型の装置とされていることを特徴とするＥＵＶ露光装置。
  16. 請求項１５に記載のＥＵＶ投影露光装置において、
    第２の方向に移動可能とされ、前記第１及び／又は第２の光学素子を複数支持する一つ、もしくは複数のさらに他の支持装置を備え、前記第１の方向が前記第２の方向に対して垂直に設けられていることを特徴とするＥＵＶ露光装置。
  17. 請求項１４から１６のいずれか１項に記載のＥＵＶ投影露光装置を用いてマイクロエレクトロニクス部品、とりわけ半導体チップを製造する方法。
JP2001331586A 2000-10-27 2001-10-29 照明の設定が変更可能な照明系、該照明系を用いて照明を調整する方法、ｅｕｖ投影露光装置、及び、マイクロエレクトロニクス部品の製造方法 Expired - Fee Related JP4077619B2 (ja)

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