(57)【要約】【課題】マスクを感光表面上に結像するマイクロリソグラフィ露光装置の照明システム、特に、ミラーのアレイ又は他のビーム偏向要素を収容する照明システム、及びマイクロリソグラフィ投影露光装置を作動させる方法を提供する。【解決手段】マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）の照明システムは、多数のビーム偏向要素を含む。各ビーム偏向要素（Ｍｉｊ）は、制御信号に応答して変更可能な偏向角で衝突する光ビームを偏向するようになっている。ビーム偏向要素から反射される光ビームは、システム瞳表面（７０）にスポットを生成する。マスクが感光表面上に結像される露光処理中にシステム瞳表面（７０）において照らされるスポットの数は、ビーム偏向要素（Ｍｉｊ）の数よりも大きい。これは、ビーム偏向要素（Ｍｉｊ）から反射される光ビームを増倍するビーム増倍器ユニット（５７）の助けによって達成することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）の照明システムであって、
ａ）各ビーム偏向要素（Ｍij）が入射光ビームをある一定の偏向角で偏向するようになった反射又は透明ビーム偏向要素（Ｍij）から成るビーム偏向アレイ（４６）、
ｂ）システム瞳表面（７０）、及び
ｃ）前記システム瞳表面（７０）における光ビーム（９６Ｔ、９６Ｒ；９８Ｔ、９８Ｒ；９６ＴＴ、９６ＴＲ、９６ＲＴ、９６ＲＲ；９８Ｔ、９８Ｒ、９９Ｔ、９９Ｒ）の数が、前記ビーム偏向アレイから出射する光ビーム（９６、９８、９９）の数よりも大きくなるように、該ビーム偏向アレイ（４６）と該システム瞳表面の間に配置されたビーム増倍器ユニット（５７）、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記ビーム増倍器ユニットは、ビームスプリッタ（８８）を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記ビームスプリッタ（８８）は、ビーム分割表面（９２）を含むことを特徴とする請求項２に記載の照明システム。
【請求項４】
前記ビーム分割表面（９２）は、約１の透過率／反射率比を有することを特徴とする請求項３に記載の照明システム。
【請求項５】
前記ビーム分割表面（９２）は、支持体上に付加されたビーム分割コーティングによって形成されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の照明システム。
【請求項６】
前記ビーム分割表面（９２）は、平面であり、かつ照明システムの光軸（ＯＡ）と平行に延びていることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項７】
前記ビーム分割表面は、前記光軸（ＯＡ）に沿って変化する透過率対反射率の比を有することを特徴とする請求項６に記載の照明システム。
【請求項８】
前記ビーム分割表面を移動するためのアクチュエータ（１０６、１０８、１１０；１１２）を含むことを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項９】
前記アクチュエータ（１１２）は、前記ビーム分割表面を回転させるように構成されることを特徴とする請求項８に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記アクチュエータ（１０６、１０８、１１０；１１２）は、前記ビーム分割表面を光伝播経路から完全に除去することができることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記ビーム増倍器ユニット（５７）は、少なくとも実質的に９０°に等しい角度で配置された少なくとも２つの平面ビーム分割表面（８８、８９、８９ａ、８９ｂ）を含むことを特徴とする請求項３から請求項１０のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記少なくとも２つの平面ビーム分割表面（８８、８９、８９ａ、８９ｂ）は、照明システムの前記光軸（ＯＡ）で交差する平面に配置されることを特徴とする請求項１１に記載の照明システム。
【請求項１３】
前記ビーム増倍器ユニット（５７）は、少なくとも実質的に９０°に等しい角度で前記ビーム分割表面（８８）に対して配置された平面ミラー（１１４）を含むことを特徴とする請求項３から請求項１２のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１４】
前記ビーム分割表面（８８）及び前記ミラー（１１４）は、照明システムの前記光軸（ＯＡ）で交差する平面に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の照明システム。
【請求項１５】
前記ビーム偏向アレイ（４６）は、前記光軸（ＯＡ）に中心があることを特徴とする請求項１４に記載の照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、マスクを感光表面上に結像するマイクロリソグラフィ露光装置の照明システムに関する。より具体的には、本発明は、ミラーのアレイ又は他のビーム偏向要素を収容する照明システムに関する。更に、本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置を作動させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィ（フォトリソグラフィ又は簡単にリソグラフィとも呼ばれる）は、集積回路、液晶ディスプレイ、及び他の微細構造デバイスの加工のための技術である。マイクロリソグラフィ処理は、エッチング処理と共に、基板、例えば、シリコンウェーハ上に形成された薄膜スタックに特徴部をパターン形成するのに用いられる。加工の各層において、ウェーハは、最初に深紫外（ＤＵＶ）又は極紫外（ＥＵＶ）光のような放射線に対して感応する材料であるフォトレジストで被覆される。次に、上にフォトレジストを有するウェーハは、投影露光装置において投影光に露光される。この装置は、フォトレジストが、マスクパターンによって判断されるある一定の位置でのみ露光されるように、パターンを含むマスクをフォトレジスト上に投影する。露光の後に、フォトレジストは現像され、マスクパターンに対応する像が生成される。その後、エッチング処理は、パターンをウェーハ上の薄膜スタック内に転写する。最後に、フォトレジストは除去される。異なるマスクを用いるこの処理の繰返しは、多層微細構造構成要素をもたらす。
【０００３】
投影露光装置は、典型的には、マスクを照明するための照明システム、マスクを整列させるためのマスク台、投影対物器械、及びフォトレジストで被覆したウェーハを整列させるためのウェーハアラインメント台を含む。
現在の投影露光装置では、２つの異なる種類の装置の間で区別を付けることができる。一方の種類では、ウェーハ上の各ターゲット部分は、マスクパターン全体を１回の進行でターゲット部分上に露光することによって照射される。そのような装置は、一般的に、ウェーハステッパと呼ばれる。一般的に、ステップ−アンド−スキャン装置又はスキャナと呼ばれる他方の種類の装置では、各ターゲット部分は、走査方向に沿って投影ビームの下でマスクパターンを漸次的に走査し、同時に基板をこの方向に対して平行又は非平行に移動することによって照射される。ウェーハの速度とマスクの速度の比は、投影対物器械の倍率に等しく、これは、通常は１よりも小さく、例えば、１：４である。
【０００４】
照明システムは、例えば、矩形又は湾曲スリット形状を有することができるマスク上の視野を照明する。理想的には、照明システムは、マスク上の照明視野の各点を明確な放射照度及び角度分布を有する投影光で照明する。角度分布という用語は、マスク平面の特定の点に向って収束する光束の合計光エネルギが、光束を構成する光線の様々な方向の間で配分される方法を説明するものである。
【０００５】
マスク上に衝突する投影光の角度分布は、フォトレジスト上に投影されるパターンの種類に適応される。例えば、比較的大きいサイズの特徴部は、小さいサイズの特徴部とは異なる角度分布を必要とする場合がある。投影光の最も一般的に用いられる角度分布は、従来的、環状、双極、及び四重極照明設定と呼ばれる。これらの用語は、照明システムのシステム瞳表面における放射照度分布を意味する。例えば、環状照明設定では、システム瞳表面において環状領域のみが照らされる。すなわち、投影光の角度分布に小さい角度範囲しか存在せず、従って、全ての光線は、マスク上に類似の角度で斜めに衝突する。
【０００６】
当業技術では、望ましい照明設定を達成するためにマスク平面において投影光の角度分布を修正する異なる手段が公知である。マスク平面において異なる角度分布を生成する際に最大の柔軟性を達成するために、瞳表面を照明するミラーアレイを用いることが提案されている。
ＥＰ１、２６２、８３６Ａ１では、ミラーアレイは、１０００個よりも多い微細ミラーを含むマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）として実現される。ミラーの各々は、２つの直交傾斜軸の回りに傾斜させることができる。従って、そのようなミラーデバイス上に衝突する放射線は、半球の殆どあらゆる望ましい方向に反射させることができる。ミラーアレイと瞳表面の間に配置される集光レンズは、ミラーによって生成される反射角を瞳表面における位置に変換する。この公知の照明システムは、複数のスポットによって瞳表面を照明することを可能にし、各スポットは、１つの特定の微細ミラーに関連付けられ、かつこのミラーを傾斜させることによって瞳表面にわたって自由に移動可能である。
類似の照明システムは、ＵＳ２００６／００８７６３４Ａ１、ＵＳ７、０６１、５８２Ｂ２、及びＷＯ２００５／０２６８４３Ａ２から公知である。類似の傾斜可能ミラーのアレイは、ＥＵＶ照明システムに対して提案されている。
【０００７】
投影対物器械によって生成される像の品質は、システム瞳表面における放射照度分布に非常に敏感に依存するので、放射照度分布の非常に小さな変化を生成することができることが望ましい。これは、逆に、ミラーの助けによって非常に多数の（小さい）スポットをシステム瞳表面に生成することができる場合にのみ可能である。しかし、数千個のミラーを含むアレイの製造及び制御は困難であり、かなりのリソースを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＥＰ１、２６２、８３６Ａ１
【特許文献２】ＵＳ２００６／００８７６３４Ａ１
【特許文献３】ＵＳ７、０６１、５８２Ｂ２
【特許文献４】ＷＯ２００５／０２６８４３Ａ２
【特許文献５】ＷＯ２００５／０７８５２２Ａ
【特許文献６】ＵＳ２００４／００３６９７７Ａ１
【特許文献７】ＵＳ２００５／００１８２９４Ａ１
【特許文献８】ＵＳ２００２／０１７６１６６Ａ１
【特許文献９】ＵＳ２００６／００５５９０９Ａ１
【特許文献１０】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０１０９１８
【特許文献１１】ＵＳ２００６／０２４４９４１Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
すなわち、多数のスポットをシステム瞳表面に生成するためのミラー又は他のビーム偏向要素のアレイを含み、かつこの数がビーム偏向要素のアレイの複雑性と比較して大きい照明システムに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によると、この目的は、反射又は透明ビーム偏向要素から成るビーム偏向アレイを含む照明システムによって達成される。各ビーム偏向要素は、好ましくは、制御信号に応答して変更可能な偏向角で入射光ビームを偏向するようになっている。照明システムは、システム瞳表面と、システム瞳表面における光ビームの数がビーム偏向アレイから出射する光ビームの数よりも大きくなるように、ビーム偏向アレイとシステム瞳表面の間に配置されたビーム増倍器ユニットとを更に含む。
【００１１】
本発明は、システム瞳表面においてスポットを生成する光ビームを増倍することにより、システム瞳表面において照らされるスポットの数を所定の時間に増加させることができるという考察に基づいている。すなわち、ビーム偏向要素の偏向角が変化する場合に、システム瞳表面における１つではなく少なくとも２つのスポットが同時に移動することになる。システム瞳表面における多くのターゲット放射照度分布は、ある一定の対称性、例えば、鏡面又は点対称性を有するので、増倍された光ビームが、ターゲット放射照度分布の対称性に適応された対称性を有してビーム増倍器ユニットから出射する場合、システム瞳表面における複合放射照度分布が生じる可能性がある。ビーム増倍器ユニットから出射する光ビームの対称性は、逆に、ビーム増倍器ユニットのレイアウトと、ビーム偏向アレイ及び照明システムの他の構成要素に対するビーム増倍器ユニットの配置とによって判断される。
【００１２】
ビーム増倍器ユニットは、光ビームを２つ又はそれよりも多くの光ビームに分割する当業技術で公知のあらゆる手段を含むことができる。例えば、ビーム増倍器ユニットは、複数の密に配置された楔を含むことができる。光ビームは、その中心が楔のエッジにあるように誘導された場合には、それらは、光ビームの異なる部分が、異なる向きを有する表面において屈折されるので、２つの部分光ビームに分割されることになる。類似の実施形態では、２次元で類似の効果を有する小さなピラミッド構造が支持プレート上に配置され、それによってピラミッド構造のコーナに入射する光ビームが、４つの部分光ビームに分割されることになる。しかし、これらの場合には、入射光ビームは、通常、楔、ピラミッド構造、又は類似の屈折要素配置上のある一定の位置上に誘導することが必要であることになる。
【００１３】
この欠点は、ビーム増倍器ユニットがビームスプリッタを含む場合は回避することができる。ビームスプリッタは、ビームスプリッタの表面にわたって同じビーム分割特性が得られるように設計することができ、更に、一部の種類のビームスプリッタは、入射光ビームを入射角に関係なく２つの部分光ビームに分割する。
この関連において、当業技術で公知の全ての種類のビームスプリッタを想定することができる。例えば、ビームスプリッタは、光ビームを直交偏光状態を有する通常光ビームと異常光ビームに分割する複屈折材料を含むことができる。通常光ビームから何らかの距離のところで複屈折材料を出射する異常光ビームを生成するためには、複屈折材料は、比較的肉厚でなければならない。
【００１４】
従って、この点に関して、ビーム分割表面を含むビームスプリッタがより好ましい場合がある。ビーム分割表面は、従来のビームスプリッタ立方体の場合と同様に、挫折内部全反射が発生する表面によって形成することができる。干渉効果が発生するビーム分割表面、例えば、支持体上に付加された光学コーティング又は格子は、ビームスプリッタがビーム分割立方体よりも嵩張らないという利点を有する。一部の実施形態では、ビーム分割表面は、入射光ビームを入射光ビームの偏光状態に関係なく反射光ビームと透過光ビームに分割するように偏光独立（少なくとも実質的に）のものである。他の実施形態では、ビーム分割表面は、反射及び透過部分光ビームの強度が入射光ビームの偏光状態に依存する（強く）ように偏光依存のものである。
【００１５】
好ましくは、ビーム分割表面の透過率対反射率の比は、１００と０．０１の間にあり、より好ましくは、５と０．２の間にある。多くの実施形態では、ビーム分割表面は、約１、又は少なくとも０．９５と１．０５の間の透過率対反射率の比を有する。これは、ビーム分割表面によって生成される部分光ビームが、少なくとも実質的に同じ放射照度を有することを保証する。しかし、この関係から意図的に逸脱させることを考えることができる。透過率対反射率の比が１とは異なる、例えば、７／３と３／７の間に位置する場合には、システム瞳表面に生成されるスポットは、異なる放射照度を有することになる。これは、テレセントリック性及び極性均衡のようなある一定の瞳関連量を調節するのに用いることができる。
【００１６】
好ましい実施形態では、ビーム分割表面は、支持体上に付加されたビーム分割コーティングによって形成される。上述のように、そのような光学コーティングは、入射光ビームを反射光ビームと透過光ビームに分割するのに干渉効果を利用する。通常、ビーム分割コーティングは、明確な屈折率及び層厚を有する複数の肉薄な層を含む。これらのパラメータを慎重に選択することにより、ある一定の波長又は波長範囲を有する光に対して明確な特性を有するビーム分割コーティングを製造することができる。
【００１７】
一部の実施形態では、ビーム分割表面は平面であり、照明システムの光軸に対して平行に延びている。照明システムの光軸は、レンズ及び回転対称性を有する他の光学要素の対称軸によって定められる。光軸に対して平行に延び、好ましくは光軸を含むそのような平面ビーム分割表面を用いると、ミラー対称性をシステム瞳表面にもたらすことができ、このミラー対称性により、類似の対称性を有するターゲット放射照度分布をシステム瞳表面に生成することが可能になる。
そのようなビーム分割表面では、ビーム分割表面が、光軸に沿って変化する透過率対反射率の比を有する場合に有利であると考えられる。典型的な配置では、システム瞳表面においてスポットが光軸から離れて照らされる程、放射照度の不均衡は増大することになる。
【００１８】
一部の実施形態では、ビーム分割表面を移動するためのアクチュエータが設けられる。これは、異なる対称特性を有するターゲット放射照度分布を生成することが望ましい場合に有利であると考えられる。
ビーム分割表面は、システム瞳表面において対称面も変位するように変位させることができる。追加的又は代替的に、アクチュエータは、ビーム分割表面を回転するように構成することができる。それによって対称面の対応する回転がシステム瞳表面において生じる。それによってアクチュエータを用いて単一のビーム分割表面を９０°回転することで、２つの直交する対称面の一方を生成することが可能になる。
【００１９】
更に別の実施形態によると、アクチュエータは、ビーム分割表面を光伝播経路から完全に除去することができる。それによってシステム瞳表面における対称面を追加又は除去することが可能になる。
別の実施形態では、ビーム増倍器ユニットは、少なくとも実質的に９０°に等しい角度で配置された少なくとも２つの平面ビーム分割表面を含む。ビーム偏向要素のアレイに対して適切に配置された場合には、各入射光ビームをシステム瞳表面を鏡面対称に通過する４つの部分光ビームに分割することを達成することができる。
【００２０】
一実施形態では、少なくとも実質的に９０°に等しい角度で配置された少なくとも２つの平面ビーム分割表面は、照明システムの光軸で交差する平面に配置される。従って、通常望ましいものであるように、システム瞳表面における対称面も同様にシステム瞳表面の中心で交差する。
別の実施形態によると、ビーム分割ユニットは、ビーム分割表面に対して少なくとも実質的に９０°に等しい角度で配置された平面ミラーを含む。最初にビーム分割表面上に衝突する光ビームは、システム瞳平面にスポットを形成する部分光ビームに分割され、これらの部分光ビームは、部分光ビームのうちのミラーによって反射される一方のものの結果として、システム瞳表面において点対称配置を形成する。それとは対照的に、最初にミラー上に衝突し、次に、ビーム分割表面上に衝突する光ビームは、鏡面対称で配置されるスポットをシステム瞳平面に生成する。従って、この実施形態は、増倍された点対称で配置されるスポット、及び同じく鏡面対称で配置されるスポットをシステム瞳表面に生成することを可能にする。それによって増倍された光ビームを用いて生成することができる放射照度分布の範囲が大幅に拡大される。
【００２１】
この実施形態でも、ビーム分割表面及びミラーは、照明システムの光軸で交差する平面に配置することができる。従って、点対称性に対する基準を定める点は光軸に対応し、同様に鏡面対称性を定める対称面は光軸を含む。
ビーム偏向アレイが光軸を中心とする場合には、全体のシステムの対称性が高められ、それによってビーム偏向アレイのレイアウト及び制御が単純化される。
光軸が、ビーム偏向アレイを互いに対して傾斜した方式で配置された少なくとも２つのサブアレイに分割する場合には、より一層対称な配置を得ることができる。これは、光ビームを同じく傾斜した方向からビーム偏向サブアレイ上に誘導することを必要とする場合がある。
【００２２】
ビーム増倍器ユニットが平面ミラー及びビーム分割表面を含む場合には、ビーム増倍器ユニットは、各光ビームが、最初に平面ミラー上に衝突し、次に、ビーム分割表面上に衝突するか、又は最初にビーム分割表面上に衝突し、次に、平面ミラー上に衝突するように構成することができる。これは、各光ビームが、点対称又は鏡面対称のいずれかで配置されるスポットをシステム瞳平面に形成する２つの部分光ビームに分割されることを保証する。
【００２３】
ｎ個の平面ビーム分割表面が、共通線に沿って交差する平面であり、互いの間に同じ角度を形成する平面に延びるように配置された場合には、増倍されたスポットのシステム瞳表面における配置は、ｎ重対称性を有することになる。一般的に、ビーム増倍器ユニットは、ビーム増倍器ユニットが不在の場合にシステム瞳表面に生成されることになる元の放射照度分布に対して鏡面対称、点対称、又はｎ重対称である増倍された放射照度分布をシステム瞳表面に生成するように構成することができる。
【００２４】
別の実施形態によると、照明システムは、ビーム偏向アレイとビーム増倍器ユニットとの間に配置された中間瞳表面を含む。ビーム増倍器ユニットは、中間瞳表面とシステム瞳表面の間に結像関係を確立する結像システムを含む。更に、ビーム増倍器ユニットは、ビーム偏向アレイによって中間瞳表面の一部分に生成される放射照度分布の増倍された像を生成するように構成される。
この実施形態でも、光ビームは増倍されるが、この実施形態は、光ビームそれ自体を増倍するだけでなく、瞳表面における全放射照度分布を増倍することを可能にするということができる。
【００２５】
結像システムがテレセントリック対物器械である場合には、システム瞳表面から出射する光ビームは、中間瞳表面から出射する光ビームと同じ角度分布を有することになる。
ビーム増倍器ユニットは、中間瞳表面の別の部分に配置されたミラーを含むことができ、このミラー上に放射照度分布の像を生成するように構成される。従って、ビーム増倍器ユニットは、中間瞳表面の１つの部分に生成される放射照度分布を、この分布の像を中間瞳表面の別の部分に形成することによって増倍する。次に、元の分布とその像が、結像システムによってシステム瞳表面上に結像される。
【００２６】
この目的のために、ビーム増倍器ユニットは、結像システム内、例えば、結像システムを形成する対物器械の開口平面に配置された偏光依存ビームスプリッタを含むことができる。それによって偏光依存ビームスプリッタから反射される光は、中間瞳表面におけるミラー上に付加的な放射照度分布を形成することができる。
ミラー上に形成された付加的な放射照度分布の像を形成することができるようにするために、ビーム増倍器ユニットは、ミラーから反射される光の偏光状態をこの光が偏光依存ビームスプリッタ上に再度入射する前に変更する偏光ユニットを含むことができる。偏光状態の変更の結果として、この光（又は、少なくともその一部分）は、偏光依存ビームスプリッタを通過することができ、ミラー上に形成された付加的な放射照度分布の像をシステム瞳平面に形成することができる。
【００２７】
ビーム偏向アレイの透明ビーム偏向要素は、例えば、電気光学又は音響光学要素によって形成することができる。そのような要素では、屈折率は、適切な材料をそれぞれ電界又は超音波に露出することによって変更することができる。これらの効果は、入射光を様々な方向に誘導する屈折率格子を生成するのに利用することができる。
しかし、好ましい実施形態では、ビーム偏向要素は、少なくとも１つの傾斜軸の回りに傾斜させることができるミラーである。ミラーを２つの傾斜軸の回りに傾斜させることができる場合には、これらの傾斜軸の間に形成される角度は、好ましくは約９０°である。
【００２８】
本発明の別の態様によると、上述の目的は、ａ）ｉ）各ビーム偏向要素が制御信号に応答して変更可能な偏向角で入射光ビームを偏向するようになった反射又は透明ビーム偏向要素から成るビーム偏向アレイと、ｉｉ）放射照度分布がビーム偏向アレイによって生成されたシステム瞳表面とを含む照明システムを準備する段階と、ｂ）ビーム偏向要素が、システム瞳表面に生成される放射照度分布に関連付けられた照明区域がマスクが感光表面上に結像される露光処理の２つの連続する光パルスの間に変化するように制御される、光パルスを用いてマスクを照明する段階と、ｃ）マスクを感光表面上に結像する段階とを含む投影露光装置を作動させる方法によって達成される。
【００２９】
本発明のこの態様によると、システム瞳表面において照らされるスポットの数は、所定の時点においてビーム偏向要素の数に等しい。しかし、マスクが感光表面上に結像される露光処理中には、システム瞳表面において照らされるスポットの数は、ビーム偏向要素の数よりも大きく、これは、露光処理中にはこれらのスポットが移動されるからである。
ターゲット放射照度分布は、異なる照明区域が関連付けられた複数の部分放射照度分布に分割することができる。ここではビーム偏向要素は、全ての部分放射照度分布が、システム瞳表面において連続して生成されるように制御される。言い換えれば、システム瞳表面は、望ましいターゲット放射照度分布で連続して充たされる。
【００３０】
走査方向に沿って離間されたマスク上の２つの点が、異なる開始時間を有する露光時間間隔中に照らされるように露光処理中にマスク及び感光表面が移動される場合には、マスク上の任意の点において、全ての部分放射照度分布は、この点に関連付けられた露光時間間隔中にシステム瞳表面に生成されるべきである。次に、スキャナ型の投影露光装置においても、マスク上の全ての点は、露光時間間隔中にシステム瞳表面において連続して生成される同じ合計放射照度分布を受光することになる。
【００３１】
多くの場合に、部分放射照度分布が、等しい時間間隔中にシステム瞳平面に生成される場合に好ましいことになる。例えば、システム瞳表面における放射照度分布が、２つ又はそれよりも多くの異なる構成の間で変更される固定期間をおくことができる。
部分放射照度分布に関連付けられた照明区域は、システム瞳表面のセグメント、特に、半円又は四分円に限定することができる。
別の実施形態では、部分放射照度分布は、交互並置される。これは、ビーム偏向要素によってシステム瞳表面に生成されるスポットを非常に小さい距離だけしか移動しなくてもよいという利点を有する。それによってビーム偏向要素の制御が単純化され、機械的な歪みが低減される。
【００３２】
本発明のこの第２の態様によるマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムは、光パルスを用いてマスクを照明するように構成され、反射又は透明ビーム偏向要素のビーム偏向アレイを含む。各ビーム偏向要素は、制御信号に応答して変更可能な反射角で入射光線を偏向するようになっている。照明システムは、放射照度分布がビーム偏向アレイによって生成されるシステム瞳表面と制御ユニットとを更に含み、制御ユニットは、システム瞳表面に生成される放射照度分布に関連付けられた照明区域が、マスクが感光表面上に結像される露光処理の２つの連続する光パルスの間で変化するように、ビーム偏向要素を制御するように構成される。
【００３３】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムは、本発明の汎用態様に従って多数の反射又は透明ビーム偏向要素を含むビーム偏向アレイを含む。各ビーム偏向要素は、制御信号に応答して変更可能な偏向角で入射光線を偏向するようになっている。照明システムは、ビーム偏向要素から反射される光ビームがスポットを照明するシステム瞳表面を更に含む。本発明によると、マスクが感光表面上に結像される露光処理中にシステム瞳表面において照らされるスポットの数は、ビーム偏向要素の数よりも大きい。
【００３４】
これは、時間領域において、すなわち、露光処理中にシステム瞳表面において連続して異なる放射照度分布を生成することによっても達成することができる。代替的又は追加的に、システム瞳表面において照らされるスポットの数は、露光処理中のあらゆる所定の時点においてビーム偏向要素の数よりも大きい。これは、ビーム偏向アレイから出射する光ビームの数を増倍するビーム増倍器ユニットの使用を必要とする。
【００３５】
いずれの場合にも、上述により、システム瞳表面における有効放射照度分布、すなわち、露光時間間隔にわたって積算される放射照度分布が、所定の数のビーム偏向要素において非常に高い分解能を有する照明システムがもたらされる。この利点は、所定の数のビーム偏向要素を用いる場合にシステム瞳表面における放射照度分布の分解能を改善し、又はシステム瞳表面における放射照度分布の所定の分解能を得る必要がある場合にビーム偏向要素の数を低減するのに用いることができる。
本発明の様々な特徴及び利点は、以下の詳細説明を添付図面と併せて参照することによってより容易に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による投影露光装置の大きく簡略化した斜視図である。
【図２】図１に示す投影露光装置に収容された照明システムを通した子午断面図である。
【図３】図２の照明システムに収容されるミラーアレイの斜視図である。
【図４】平面ビーム分割表面を含む第１の実施形態によるビーム分割ユニットを通した子午断面図である。
【図５】図４に示すビーム分割ユニットによって生成されたシステム瞳表面における放射照度分布を示す図である。
【図６】２つの直交する平面ビーム分割表面を含む第２の実施形態によるビーム分割ユニットの斜視図である。
【図７】図６に示すビーム分割ユニットに関する上面図である。
【図８】図６及び図７に示すビーム分割ユニットによって生成されたシステム瞳表面における放射照度分布を示す図である。
【図９】ビーム分割表面を光路から除去することができる代替的な実施形態の図７と類似の上面図である。
【図１０】図９に示すビーム分割ユニットによって生成されたシステム瞳表面における放射照度分布を示す図である。
【図１１】ビーム分割表面を回転することができる代替的な実施形態の図９と類似の上面図である。
【図１２】図１１に示す２つの異なるビーム分割表面位置にあるビーム分割ユニットによって生成されたシステム瞳表面における放射照度分布を示す図である。
【図１３】平面ビーム分割表面及び平面ミラーを含む第３の実施形態によるビーム分割ユニットの斜視図である。
【図１４】図１３に示すビーム分割ユニットに関する図７と類似の上面図である。
【図１５】図１３及び図１４に示すビーム分割ユニットによって生成されたシステム瞳表面における放射照度分布を示す図である。
【図１６】ビーム分割表面及び平面ミラーがミラーアレイを４つの四分円に分割する代替的な実施形態の図１４と類似の上面図である。
【図１７】図１６に示す代替的な実施形態の側面図である。
【図１８】中間瞳表面に形成された放射照度分布が増倍されて、次に、システム瞳表面上に結像される第４の実施形態によるビーム分割ユニットを通した子午断面図である。
【図１９】図１８に示すビーム分割ユニットによって生成された中間瞳表面における放射照度分布を示す図である。
【図２０】図１８に示すビーム分割ユニットによって生成されたシステム瞳表面における放射照度分布を示す図である。
【図２１】ビーム分割ユニットが複屈折要素を含む第５の実施形態によるビーム分割ユニットを通した子午断面図である。
【図２２】図２１に示すビーム分割ユニットの上面図である。
【図２３ａ】本発明の別の態様による第１の期間中にシステム瞳表面に生成された第１の部分放射照度分布を示す図である。
【図２３ｂ】第２の期間中にシステム瞳表面に生成された第２の部分放射照度分布を示す図である。
【図２４】ウェーハステッパ型の投影露光装置のマスク平面内の２つの異なる点における放射照度の時間依存性を示す２つのグラフである。
【図２５】スキャナ型の投影露光装置のマスク平面内の２つの異なる点における放射照度の時間依存性を示す２つのグラフである。
【図２６ａ】システム瞳表面において連続して生成された４つの第１の例示的部分放射照度分布の１つを示す図である。
【図２６ｂ】システム瞳表面において連続して生成された４つの第１の例示的部分放射照度分布の１つを示す図である。
【図２６ｃ】システム瞳表面において連続して生成された４つの第１の例示的部分放射照度分布の１つを示す図である。
【図２６ｄ】システム瞳表面において連続して生成された４つの第１の例示的部分放射照度分布の１つを示す図である。
【図２７ａ】システム瞳表面において連続して生成された２つの第２の例示的部分放射照度分布の１つを示す図である。
【図２７ｂ】システム瞳表面において連続して生成された２つの第２の例示的部分放射照度分布の１つを示す図である。
【図２８ａ】システム瞳表面において連続して生成された２つの第３の例示的部分放射照度分布の１つを示す図である。
【図２８ｂ】システム瞳表面において連続して生成された２つの第３の例示的部分放射照度分布の１つを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
Ｉ．投影露光装置の一般的な構造
図１は、投影光ビームを生成するための照明システム１２を含むＤＵＶ投影露光装置１０の非常に簡略的な斜視図である。投影光ビームは、微細構造１８を含むマスク１６上の視野１４を照明する。この実施形態では、照明視野１４は、ほぼリングセグメントの形状を有する。しかし、他の例えば矩形形状の照明視野１４も同様に考えられている。
投影対物器械２０は、照明視野１４内の構造１８を基板２４上に堆積した感光層２２、例えば、フォトレジスト上に結像する。シリコンウェーハで形成することができる基板２４は、感光層２２の上面が、投影対物器械２０の像平面に正確に位置するように、ウェーハ台（示していない）上に配置される。マスク１６は、マスク台（示していない）を用いて、投影対物器械２０の対物面内に位置決めされる。投影対物器械は１よりも小さい倍率を有するので、照明視野１４内の構造１８の縮小像１４’が感光層２２上に投影される。
【００３８】
投影中には、マスク１６及び基板２４は、Ｙ方向に対応する走査方向に沿って移動する。従って、照明視野１４は、照明視野１４よりも大きな構造化区域を連続的に投影することができるようにマスク１６にわたって走査を行う。そのような種類の投影露光装置は、多くの場合に「ステップ−アンド−スキャン装置」又は簡単に「スキャナ」と呼ばれる。マスク１６の速度と基板２４の速度の間の比は、投影対物器械２０の倍率に等しい。投影対物器械２０が像を反転する場合には、マスク１６と基板２４は、反対方向に移動し、図１には、これを矢印Ａ１及びＡ２で示している。しかし、本発明は、マスク１６及び基板２４がマスクの投影中に移動しないステッパツールにおいて用いることもできる。
【００３９】
図示の実施形態では、照明視野１４は、投影対物器械２０の光軸２６を中心としない。そのような軸外照明視野１４は、ある一定の種類の投影対物器械２０において必要とされる場合がある。他の実施形態では、照明視野１４は、光軸２６を中心とする。
ＥＵＶ投影露光装置は、同じ基本構造を有する。しかし、ＥＵＶ放射線に対して透過的であるいかなる光学材料も存在しないので、ミラーのみが光学要素として用いられ、マスクも同様に反射型のものである。
【００４０】
ＩＩ．照明システムの一般的な構造
図２は、図１に示しているＤＵＶ照明システム１２を通したより詳細な子午断面図である。明瞭化のために、図２の図は、大きく簡略化したものであり、正しい尺度のものではない。これは、特に、異なる光学ユニットを非常に少数の光学要素だけによって表していることを意味する。実際には、これらのユニットは、かなりより多くのレンズ及び他の光学要素を含むことができる。
照明システム１２は、ハウジング２８、及び図示の実施形態ではエキシマレーザ３０として実現されている光源を含む。エキシマレーザ３０は、約１９３ｎｍの波長を有する投影光を発射する。同様に他の種類の光源及び他の波長、例えば、２４８ｎｍ又は１５７ｎｍが考えられている。
【００４１】
図示の実施形態では、エキシマレーザ３０によって発射される投影光は、ビーム拡大ユニット３２に入射し、ここで光ビームは、幾何学形状的光束を変化させることなく拡大される。ビーム拡大ユニット３２は、図２に示しているように、いくつかのレンズを含むことができ、又は例えばミラー配置として実現することができる。投影光は、ビーム拡大ユニット３２から実質的に平行化されたビーム３４として出射する。他の実施形態では、このビームは、有意な発散を有する可能性がある。平行ビーム３４は、照明システム１２の全体寸法を縮小するために設けられた平面折り返しミラー３６上に衝突する。
【００４２】
折り返しミラー３６からの反射の後に、ビーム３４は、マイクロレンズ４０のアレイ３８上に衝突する。ミラーアレイ４６は、マイクロレンズ４０の裏側焦点面又はその近くに配置される。下記により詳細に説明することになるが、ミラーアレイ４６は、好ましくは互いに垂直に整列した２つの傾斜軸により、互いに独立して傾斜することができる複数の小さい個々のミラーＭijを含む。ミラーＭijの合計数は、１００又は更には数千を超えるものとすることができる。ミラーＭijの反射面は、平面とすることができるが、付加的な反射力が望ましい場合は湾曲したものとすることができる。それとは別に、ミラー表面は、回折構造を支持することができる。この実施形態では、ミラーＭijの数は、マイクロレンズアレイ３８に収容されるマイクロレンズ４０の数に等しい。従って、各マイクロレンズ４０は、収束光ビームをミラーアレイ４６の１つのミラーＭij上に誘導する。
【００４３】
個々のミラーＭijの傾斜移動は、照明システム１２の全体システム制御部５２に接続したミラー制御ユニット５０によって制御される。ミラーＭijの望ましい傾斜角を設定するのに用いられるアクチュエータは、ミラー制御ユニット５０から制御信号を受け取り、各個々のミラーＭijが、この制御信号に応答して変更可能な反射角で入射光線を反射することができるようにする。図示の実施形態では、個々のミラーＭijを配置することができる連続傾斜角度範囲が存在する。他の実施形態では、アクチュエータは、限られた数の離散傾斜角のみを設定することができるように構成される。
【００４４】
図３は、簡略化のために８・８＝６４個のミラーＭijのみを含むミラーアレイ４６の斜視図である。ミラーアレイ４６上に衝突する光ビーム５４ａは、ミラーＭijの傾斜角に依存して異なる方向に反射される。この概略図では、特定のミラーＭ35が、ミラーＭ35とＭ77によって反射される光ビーム５４ｂと５４ｂ’がそれぞれ異なる方向に反射されるように、別のミラーＭ77に対して２つの傾斜軸５６ｘ、５６ｙの回りに傾斜されると仮定している。
【００４５】
再度図２を参照すると、ミラーＭijから反射される光ビームは、ビーム増倍器ユニット５７上に衝突し、ここで、図２に示しているように光ビーム数が増加される。様々な実施形態のビーム増倍器ユニット５７を下記により詳細に説明する。図示の実施形態では、光ビームは、次に、第１の集光器５８を通過し、第１の集光器５８は、若干発散する光ビームが、複数の２次光源を生成する光学積分器７２上に、この時点では少なくとも実質的に平行な光ビームとして入射することを保証する。光学積分器７２は、光線と照明システム１２の光軸ＯＡの間に形成される角度範囲を拡大する。他の実施形態では、第１の集光器５８は、光学積分器７２上に衝突する光ビームがより大きい発散を有するように不要にされる。更に他の実施形態では、ビーム増倍器ユニット５７は、第１の集光器５８と光学積分器７２の間に配置される。
【００４６】
図示の実施形態では、光学積分器７２は、各々が平行な円柱マイクロレンズの２つの直交アレイを含む２つの基板７４、７６を含むフライアイレンズとして実現される。同様に光学積分器の他の構成、例えば、回転対称表面を有するが矩形境界線を有するマイクロレンズアレイを含む積分器も考えられている。照明に適する様々な種類の光学積分器が説明されているＷＯ２００５／０７８５２２Ａ、ＵＳ２００４／００３６９７７Ａ１、及びＵＳ２００５／００１８２９４Ａ１を参照されたい。
【００４７】
参照番号７０は、マスク１４上に衝突する光の角度分布を実質的に定める照明システム１２のシステム瞳表面を表している。通常、システム瞳表面７０は、平面又は若干湾曲したものであり、光学積分器７２に又はその直近に配置される。システム瞳表面７０における角度的光分布は、その後の視野平面における強度分布へと直接変換されるので、光学積分器７２は、マスク１６上の照明視野１４の基本的な幾何学形状を実質的に決める。光学積分器７２は、走査方向ＹよりもＸ方向にかなりより大きく角度範囲を拡大するので、照明視野１４は、走査方向ＹよりもＸ方向に沿って大きい寸法を有する。
【００４８】
光学積分器７２によって生成される２次光源から出射する投影光は、図２では簡略化の目的で単一のレンズのみで表している第２の集光器７８に入射する。第２の集光器７８は、システム瞳表面７０と、視野絞り８２が配置されたその後の中間視野平面８０との間のフーリエ関係を保証する。第２の集光器７８は、２次光源によって生成される光束を中間視野平面８０内で重ね合わせ、それによって中間視野平面８０の非常に均一な照明が達成される。視野絞り８２は、複数の可動ブレードを含むことができ、マスク１６上での照明視野１４の鮮明なエッジを保証する。
視野絞り対物器械８４は、中間視野平面８０と、マスク１６が配置されたマスク平面８６との間に光学的共役をもたらす。従って、視野絞り８２は、視野絞り対物器械８４によってマスク１６上に鮮明に結像される。
【００４９】
ＩＩＩ．ビーム増倍器ユニット
１．第１の実施形態
図４は、第１の実施形態によるビーム増倍器ユニット５７を子午断面図で示している図２からの拡大切り取り図である。図２にも示しているが、ビーム増倍器ユニット５７は、ミラーアレイ４６と第１の集光器５８との間の光路に配置され、第１の集光器５８は、システム瞳表面７０の前側のある一定の距離に配置される。この実施形態では、ビーム増倍器ユニット５７は、平面プレート表面及びこれらの表面の一方の上に付加されたビーム分割コーティング９２を有する肉薄の支持プレート９０によって形成されたビームスプリッタ８８を含む。この実施形態では、ビーム分割コーティング９２は、交互する屈折率を有する肉薄の誘電体層９４のスタックによって形成される。屈折率及び層厚は、ビーム分割コーティング９２が、光源３０によって生成される投影光に対して、Ｔ＝Ｒ≒５０％である透過率Ｔ及び反射率Ｒを有するように決められる。他の実施形態では、Ｔ／Ｒ比は、１とは異なるものとすることができる。
ビームスプリッタ８８は、照明システム１２の光軸ＯＡを含む平面に延びている。光軸ＯＡは、照明システム１２内のレンズ及び他の回転対称光学要素の回転対称軸である。
【００５０】
以下では、簡略化の目的で、アレイ３８のマイクロレンズによって生成され、ミラーＭijに向って向けられる光ビームをこれらの光ビームの主光線によってのみ表すことにする。図４では、２つのそのような光ビーム９６、９８が、アレイ４６のミラーＭijから反射され、ビームスプリッタ８８上に衝突している。ビーム分割コーティング９２では、光ビーム９６、９８は、それぞれ２つの部分光ビーム９６Ｔ、９６Ｒ、及び９８Ｔ、９８Ｒに分割される。支持プレート９０における屈折から生じる小さい変位を除くと、透過部分光ビーム９６Ｔ、９８Ｔは、それぞれ入射光ビーム９６及び９８の延長である。反射部分光ビーム９６Ｒ、９８Ｒの伝播方向は、反射の法則によって判断され、すなわち、反射角は、入射平面においての入射角に等しい。次に、透過部分光ビーム及び反射部分光ビーム９６Ｔ、９８Ｔ、９６Ｒ、９８Ｒは、第１の集光器５８を通じて伝播し、システム瞳表面７０と交差する。
【００５１】
図５は、図４に示している条件の下で、システム瞳表面７０内で得られる強度分布を示している。反射部分光ビーム９６Ｒ、９８Ｒは、透過部分光ビーム９６Ｔ、９８Ｔによって生成されるスポットに対して鏡面対称に配置されるスポットをシステム瞳表面７０に生成し、１００がシステム瞳表面７０内の対称面を表していることが分る。これは、ビーム分割コーティング９２の平面構成の結果である。ビームスプリッタ８８は、光軸を含むので、システム瞳表面７０内の対称面１００も同様に光軸ＯＡを含む。
【００５２】
すなわち、ビーム増倍器ユニット５７は、各入射光ビーム９６、９８から、対称面１００に関して鏡面対称に配置されるスポットをシステム瞳表面７０内で照明する１対の出射光ビームを生成することを可能にする。従って、アレイ４６の特定のミラーＭijを傾斜させることにより、対称面１００に関するこれら１対のスポットの鏡面対称性を常に留めたままに、システム瞳表面７０内でこれらのスポットを移動することができる。例えば、透過部分光ビーム９６Ｔによって生成されたスポットが、光軸ＯＡに向って移動された場合には、部分光ビーム９６Ｒによって生成された対称なスポットも同様に光軸ＯＡに向って移動することになる。
【００５３】
より一般的には、この実施形態によるビーム増倍器ユニット５７は、Ｎ個のみのミラーＭijを用いてシステム瞳表面７０内に２Ｎ個の光点を生成することを可能にする。この効果は、システム瞳表面７０内のスポット数（以下では設定分解能と呼ぶ）を同じに保ちながら、既存の照明システムと比較してミラーＭijの合計数を低減するのに利用することができる。代替的に、ミラーＭijの数は、既存のシステムにおけるものと同じに保たれ、設定分解能が二倍にされる。
【００５４】
図４に示しているビーム増倍器ユニット５７は、鏡面対称性を有する照明設定を生成するのに理想的に適している。通常の照明設定、すなわち、従来的照明設定、環状照明設定、双極照明設定、及び四重極照明設定の殆どがそのような鏡面対称性を有する。システム瞳表面７０内の対称面１００が変更される場合には、ビームスプリッタ８８をアクチュエータ１０２と結合することができる。アクチュエータ１０２は、光軸ＯＡに一致する回転軸の回りにビームスプリッタ８８を回転させるように構成される。ビームスプリッタ８８を９０°だけ回転することにより、システム瞳表面７０内の対称面１００も同じく９０°だけ傾斜されることになる。
ビーム増倍器ユニット５７の別の利点は、システム瞳表面７０内のあらゆる任意の位置を照明することを可能にするのにミラーＭijの小さい傾斜角しか必要とされない点である。小さい傾斜角は、ミラーＭijの構造及び制御を単純化する。
【００５５】
２．第２の実施形態
図６は、第２の実施形態によるビーム増倍器ユニット５７の斜視図である。この実施形態は、ビーム増倍器ユニット５７が、第１のビームスプリッタ８８と同じ一般的な構造を有するが、光軸ＯＡに対して垂直に配置された第２のビームスプリッタ８９を含む点で図４に示す実施形態と異なっている。従って、２つのビームスプリッタ８８、８９は、互いの間に直角を形成し、光軸ＯＡは、ビームスプリッタ８８、８９が配置された平面が交差する線を通過する。
【００５６】
図７は、光軸ＯＡに対して平行であると仮定するＺ方向に沿ったビーム増倍器ユニット５７に関する上面図である。この上面図では、ビームスプリッタ８８、８９が４つの四分円を定め、ミラーアレイ４６は、これらの四分円のうちの１つの中に配置されていることが分る。この配置の結果、ミラーＭijから反射される各光ビームは、ビームスプリッタ上に２度、すなわち、最初に第１のビームスプリッタ８８上に衝突し、次に、第２のビームスプリッタ８９上に衝突するか又はその逆で入射する。図７では、ミラーＭijから反射された光ビーム９６が、最初に第１のビームスプリッタ８８上に衝突し、透過部分光ビーム９６Ｔと反射部分光ビーム９６Ｒに分割されると仮定している。透過部分光ビーム９６Ｔは、第２のビームスプリッタ８９上に衝突し、反射部分光ビーム９６ＴＲと透過部分光ビーム９６ＴＴに分割される。
第１のビームスプリッタ８８によって生成された反射部分光ビーム９６Ｒは、第２のビームスプリッタ８９上に衝突し、透過部分光ビーム９６ＲＴと反射部分光ビーム９６ＲＲに分割される。その結果、入射光ビーム９６は、４つの部分光ビーム９６ＴＴ、９６ＴＲ、９６ＲＴ、及び９６ＲＲに分割される。
【００５７】
図８は、システム瞳平面７０内で得られる放射照度分布を図５と類似の表現で例示している。２回透過の部分光ビーム９６ＴＴ、すなわち、ビーム増倍器ユニット５７が不在の場合にも存在することになる光ビームは、垂直な第１及び第２の対称面、それぞれ１００及び１０４によって定められるシステム瞳表面７０の１つの四分円内に位置決めされる。ビーム増倍器ユニット５７は、システム瞳表面７０の残りの３つの四分円内に部分光ビーム９６ＴＲ、９６ＲＴ、及び９６ＲＲによって照らされる３つの付加的なスポットを生成する。図８に例示しているシステム瞳表面における４つのスポットは、第１及び第２の対称面１００、１０４に関して鏡面対称に配置される。光ビーム９６が反射されるミラーＭijが、部分光ビーム９６ＴＴによって生成されるスポットが光軸ＯＡに向って移動するように傾斜された場合には、他の３つのスポットもまた、その鏡面対称配置を維持したまま光軸ＯＡに向って移動することになる。
【００５８】
図４に示している第１の実施形態と同様に、第１及び第２の対称面１００、１０４の位置は、それぞれ第１及び第２のビームスプリッタ８８及び８９を変更することによって変更することができる。ビームスプリッタ８８及び／又は８９のためのホルダは、光軸ＯＡに対して垂直な少なくとも１つの方向に沿って変位可能にすることができる。他の実施形態では、ビームスプリッタ８８、８９のうちの少なくとも一方が、光軸ＯＡに一致するか又はそれに対して平行に延びる軸の回りに回転されるように構成される。いずれの場合にも、両方のビームスプリッタ８８、８９の一方の調節可能性は、異なる鏡面対称性を有する放射照度分布をシステム瞳表面７０に生成することを可能にする。
【００５９】
図９及び図１０は、第２のビームスプリッタが、アクチュエータ１０６、１０８を用いて光伝播経路から個々に除去することができる２つの部分８９ａ、８９ｂを含む実施形態を示している。光伝播経路から第１のビームスプリッタ８８を除去するために、類似のアクチュエータ１１０が設けられる。図９に示している構成では、第２のビームスプリッタの左の部分８９ａが除去され、従って、光ビームのうちのいずれにも露光されなくなるようにアクチュエータ１０６が作動されたと仮定している。
【００６０】
図１０は、そのような条件の下でシステム瞳表面７０内で得られる放射照度分布を図８と類似の表現で示している。図８に示している放射照度分布と比較すると、部分光ビーム９６ＲＲによって生成されるスポットが欠損している。更に、この実施形態では、全てのビームスプリッタ８８、８９が反射率Ｒに等しい透過率Ｔを有することを同様に仮定すると、１回反射のみの部分光ビーム９６Ｒによって生成されるスポットは、部分光ビーム９６ＴＴ及び９６ＴＲによって生成されるスポットの放射照度の２倍の放射照度を有する。
更に図９に示す実施形態では、ミラーＭijから反射される全ての光ビームが、最初に第１のビームスプリッタ８８上に衝突するようにミラーＭijが制御されると仮定している。従って、図７に示している第１のビームスプリッタ８８の下の部分は、不要とすることができる。
【００６１】
図１１は、アクチュエータ１１２を用いて光軸ＯＡの回りに回転することができる単一のビームスプリッタ８８のみを含むビーム増倍器ユニット５７の更に別の実施形態を示している。ビームスプリッタ８８が、ＹＺ平面に対して平行に延びるように、図１１に実線で示している位置から点線で示している位置へと回転された場合には、システム瞳表面７０内の対称面１０４は、図１２に示しているように、ＹＺ平面に対して平行に延びる対称面１００に変化する。図１２では、対称面のこの変化を部分光ビーム９６Ｔ、９６Ｒ（ＸＺ平面において延びるビームスプリッタ８８における）と、部分光ビーム９８Ｔ、９８Ｒ（ＹＺ平面において延びる回転されたビームスプリッタ８８における）とで示している。
【００６２】
３．第３の実施形態
図１３は、第３の実施形態によるミラーアレイ４６及びビーム増倍器ユニット５７に関する斜視図である。図１３に示しているビーム増倍器ユニット５７は、図４に示しているビーム増倍器ユニットとは異なり、すなわち、付加的な平面ミラー１１４が設けられている。ミラー１１４は、１００％に近い反射率Ｒを有し、光軸ＯＡに対しては平行であるが、ビームスプリッタ８８に対して垂直に配置され、それによってミラーアレイ４６は、等しいサイズの２つの半分に分割される。
【００６３】
図１４は、光軸ＯＡに対して平行に延びる方向であるｚ方向に沿った図１３に示している配置に関する上面図である。最初にビームスプリッタ８８上に衝突する光ビーム９６は、透過部分光ビーム９６Ｔと反射部分光ビーム９６Ｒに分割されることになる。反射部分光ビーム９６Ｒは、透過部分光ビーム９６Ｔに対して正反対にビーム増倍器ユニット５７を離れるようにミラー１１４上に衝突する。
従って、図１５に示しているシステム瞳表面７０では、透過及び反射部分光ビーム９６Ｔ、９６Ｒによって生成されるスポットは、対称軸を定める光軸ＯＡに関して点対称に配置される。
同じことは、ミラーアレイ４６の他方の半分内のミラーＭijから反射された光ビーム９９に対しても当て嵌まり、光ビーム９９は、２つの部分光ビーム９９Ｔ、９９Ｒに分割されるように前と同様にビームスプリッタ８８に向けて誘導される。これらの部分光ビーム９９Ｔ、９９Ｒによって生成されるスポットもまた、システム瞳表面７０内で点対称に配置される。
【００６４】
しかし、光ビーム９８が最初にミラー１１４上に衝突するように、ミラーＭijが光ビーム９８を反射する場合には、反射光ビーム９８は、ビームスプリッタ８８において反射される部分光ビーム９８Ｒがミラー１１４上に衝突しないようにビームスプリッタ８８上に衝突する。その結果、部分光ビーム９８Ｔ、９８Ｒは、点対称ではなく、図１５に前と同様に１００で表している対称面に関して鏡面対称に配置されたスポットをシステム瞳平面７０に生成する。
従って、この実施形態のビーム増倍器ユニット５７は、完全には鏡面対称又は点対称である必要はないが、点対称性を有する部分及び鏡面対称性を有する他の部分を含むことができる放射照度分布をシステム瞳表面７０に生成することを可能にする。それによってビーム増倍器ユニット５７を用いて生成することができる放射照度分布の範囲が拡大する。
【００６５】
図１６は、別の代替的な実施形態によるビーム増倍器ユニット５７に関する上面図である。この場合、ビームスプリッタ８８とミラー１１４は、互いに交差し、それによってＺ方向に沿って上面で見た場合に、十字形配置がもたらされる。ビームスプリッタ８８が延びる平面とミラー１１４が延びる平面とは、光軸ＯＡに一致し、かつミラーアレイ４６に中心がある線に沿って交差する。従って、この実施形態のビーム増倍器ユニット５７は、図１３及び図１４に示す実施形態における場合のようにミラーアレイ４６を２つの半分に分割するだけでなく、好ましくは等しいサイズの４つの四分円４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、及び４６ｄに分割する。それによって非常に対称性の高いレイアウトが得られる。
この実施形態では、ミラー１１４をビームスプリッタ８８と比較してＺ方向に沿ってより小さな寸法で設計する必要がある場合がある。それによって透過部分光ビーム９６Ｔ、９９Ｔが、ミラー１１４の上側部分で再度反射されないことを保証する。
【００６６】
図１７は、図１６に示している代替的な実施形態の側面図である。明らかなように、ミラーアレイ４６の４つの四分円４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、及び４６ｄは、互いに対して傾斜した方式で配置される。各四分円４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、及び４６ｄは、図１７に矢印１１６、１１８で示しているように、異なる偏向方向を有する光ビームで個々に照らされる。異なる偏向角を有する光ビームを用いる四分円４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、及び４６ｄのこの照明を実現するためには、照明システム１２内で付加的な光学器械が必要である。
【００６７】
上述の全ての実施形態では、ビームスプリッタ８８及び／又は８９の透過率Ｔは、その反射率Ｒに等しいと仮定している。それによって光ビームによってシステム瞳表面７０内で照らされるスポットも、等しい放射照度を有することを保証する。しかし、増倍されたスポットが異なる放射照度を有するように、意図的にこの条件から逸脱させるように想定することができる。これは、例えば、異なるミラーＭijから反射される光ビームをシステム瞳表面７０内の同じ位置に向けて誘導することができる図１３から図１７に示す実施形態では有利なものとすることができる。ビームスプリッタ８８のＴ／Ｒ比が、ビームスプリッタ８８の異なる部分において１から異なる場合には、それによってシステム瞳表面７０における放射照度分布の微調節を実施する自由度がもたらされる。
図６から図１７に示す実施形態は、特にＥＵＶ照明システムにも適している。ＥＵＶビームスプリッタは、入射ビームを少なくとも異なる方向に沿って回折する反射回折要素として実現することができる。例えば、そのような回折要素は、０、＋１、及び−１以外の全ての回折次数が抑制されるように設計することができる。
【００６８】
４．第４の実施形態
図１８は、第４の実施形態によるビーム増倍器ユニット５７を通した子午断面図である。この場合、ビーム増倍器ユニット５７は、中間瞳表面１２０と、中間瞳表面１２０とその後のシステム瞳表面７０との間に結像関係を確立する対物器械１２２とを含む。中間瞳表面１２０は、アレイ４６のミラーＭijによって直接照らされるか、又はミラーＭijから反射される光ビームの角度を中間瞳表面１２０内の位置へと変換するために、破線で示している更に別の集光器１２４が用いられるかのいずれかである。
【００６９】
対物器械１２２は、それぞれ焦点距離ｆ1及びｆ2を有する第１の正のレンズ１２６及び第２の正のレンズ１２８を含む。第１のレンズ１２６と第２のレンズ１２８の間の距離は、ｆ1＋ｆ2に等しく、すなわち、第１のレンズ１２６の後側焦点面は、第２のレンズ１２８の前側焦点面と開口平面１２９において一致する。従って、対物器械１２２は、物体側及び像側の両方でテレセントリックであり、それによって物体側及び像側の主光線は、光軸ＯＡに対して平行に延びている。中間瞳表面１２０は、第１のレンズ１２６の前側焦点面に配置され、システム瞳平面は、第２のレンズ１２８の後側焦点面に配置される。他の実施形態では、第１及び第２のレンズ１２６、１２８を２つ又はそれよりも多くのレンズ又は他の光学要素を含む対物器械によって置換することができることは理解されるものとする。
【００７０】
開口平面１２９には、偏光依存ビームスプリッタ１３０が配置される。偏光依存ビームスプリッタ１３０は、第１の偏光状態に対してほぼ１００％の透過率Ｔを有し、第１の偏光状態に対して直交する第２の偏光状態に対してほぼ１００％の反射率Ｒを有するように構成される。図示の実施形態では、偏光依存ビームスプリッタ１３０は、双方向矢印で示しているｐ偏光光が透過され、これに対して中黒の円で示しているｓ偏光光が反射されるように構成される。
【００７１】
中間瞳表面１２０の１つの半分においては、リングセグメントの輪郭を有することができる平面ミラー１３２が配置される。偏光依存ビームスプリッタ１３０とミラー１３２の間の光路には、４分の１波長板１３４が配置される。図示の実施形態では、第２のレンズ１２８とシステム瞳表面７０の間に、直線偏光光の偏光方向を回転するように構成された任意的な遅延器プレート１３６がある。この回転特性は、遅延器プレート１３６の表面にわたって局所的に変化するものとすることができる。そのような遅延器の例は、特許出願ＵＳ２００２／０１７６１６６Ａ１、及びＵＳ２００６／００５５９０９Ａ１に説明されている（図２３を参照されたい）。
【００７２】
ビーム増倍器ユニット５７は、以下の通りに機能する。
作動中に、アレイ４６のミラーＭijは、反射光ビーム９６が、任意的な集光レンズ１２４上に衝突し、中間瞳表面１２０の下側半分においてスポットを生成するように傾斜される。光ビーム９６によって中間瞳表面１２０に生成される例示的放射照度分布を図１９に示す。光ビーム９６は、中間瞳表面１２０を通過する時には非偏光であると仮定する。この仮定が満たされない場合には、付加的な偏光解消器を偏光依存ビームスプリッタ１３０の前側のビーム経路内のどこかに配置することができる。
【００７３】
第１のレンズ１２６を通過した光ビーム９６は、偏光依存ビームスプリッタ１３０が配置された第１のレンズ１２６の後側焦点に向って収束する。ここで、光ビーム９６のｓ偏光光部分は、第１のレンズ１２６の他方の半分に向って完全に反射される。反射光ビーム９６Ｒは、４分の１波長板１３４を通じて伝播し、ミラー１３２上に衝突する。ミラー１３２は、第１のレンズ１２６の前側焦点面に配置されるので、中間瞳表面１２０の下側半分における放射照度分布の像は、ミラー１３２が配置された表面１２０の上側半分において生成される。ミラー１３２上に形成されるこの像は、図１９にも例示しているように、光ビーム９６によって中間瞳表面１２０の下側半分において生成される放射照度分布に対して鏡面対称である。
【００７４】
ミラー１３２から反射される光ビーム９６Ｒは、偏光依存ビームスプリッタ１３０へと同じ戻り光路を辿り、すなわち、これらの光ビームは、４分の１波長板１３４及び第１のレンズ１２６を通過する。反射光ビーム９６Ｒは、４分の１波長板１３４を２度通過するので、偏光状態は、ｓ偏光からｐ偏光へと変換される。この偏光状態の変換に起因して、偏光依存ビームスプリッタ１３０は、今度は反射光ビーム９６Ｒを透過し、反射光ビーム９６Ｒはまた、第２のレンズ１２８及び光学遅延器プレート１３６を通過する。従って、ミラー１３２上に放射照度分布の像が形成され、これは、それ自体、入射光ビーム９６によって中間瞳表面１２０の下側半分に形成される放射照度分布の像である。各像は、物体に関して点対称であるから、反射光ビーム９６Ｒによってシステム瞳平面７０の下側半分において生成される放射照度分布は、入射光ビーム９６によって生成される中間瞳表面１２０の下側半分における放射照度分布に等しい。これは、図１９に示す中間瞳表面１２０における例示的放射照度分布によって得られるシステム瞳表面７０における放射照度分布を示している図２０に同様に例示されている。
【００７５】
システム瞳平面７０における放射照度分布の上側半分は、ビームスプリッタ１３０によって透過されたｐ偏光光ビーム９６Ｔによって形成される。この透過光ビーム９６Ｔは、同じく第２のレンズ１２８及び光学遅延器プレート１３６を通過し、光ビーム９６によって中間瞳表面１２０の下側半分において生成された下側半分の点対称像を形成する。
従って、ビーム増倍器ユニット５７は、中間瞳表面１２０の一方の半分において生成された放射照度分布の点対称像を他方の半分に追加し、次に、この結合された放射照度分布をシステム瞳表面７０上に結像する。この像は、第２のレンズ１２８の焦点距離ｆ2が第１のレンズ１２６の焦点距離ｆ1よりも大きい場合に拡大される。
従って、上述のビーム増倍器ユニット５７によって生成される効果は、図４に示している第１の実施形態とは異なり、これは、第１の実施形態ではビーム増倍器ユニット５７によって追加される放射照度分布は鏡面対称であるのに対して、図１８に示している第４の実施形態のビーム増倍器ユニット５７が点対称な放射照度分布を追加するからである。
【００７６】
また、図１８に示しているビーム増倍器ユニット５７は、一種の副次的効果として、ｓ又はｐ偏光光ビーム９６Ｒ、９６Ｔをシステム瞳表面７０に生成することができる（偏光依存ビームスプリッタ１３０の特性に依存して）という利点を有する。この明確な偏光状態からは、遅延器プレート１３６を用いてほぼあらゆる任意の直線偏光分布を生成することが容易である。
別の利点は、ビーム増倍器ユニット５７が、個々の光ビームだけではなく、実際に中間瞳表面１２０に生成される放射照度分布を増倍する点である。従って、この実施形態のビーム増倍器ユニット５７を用いると、上述の実施形態の殆どの場合と同様に、ミラーアレイ４６及びその制御ユニット５０のいかなる再設計も必要とされない。
【００７７】
図１８に示す実施形態では、重要な要素は、偏光依存ビームスプリッタ１３０である。通常、偏光依存ビーム分割特性は、限られた入射角度範囲、例えば、５０°と７０°の間の角度においてのみ得ることができる。図１８に点線で示しており、対物器械１２２の光軸ＯＡの近くに延びる入射光ビーム９６’に対しては、スプリッタ１３０の偏光依存ビーム分割特性は利用可能ではない場合がある。従って、この実施形態は、システム瞳平面７０内の中心領域を照明する照明設定を生成するのにはあまり適さない。
【００７８】
５．第５の実施形態
図２１は、第５の実施形態によるビーム増倍器ユニット５７を通した子午断面図である。この場合、ビーム増倍器ユニット５７は、図示の実施形態では、図２２の上面図に示しているように規則的なパターンで配置された４つのプレート１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄを含む偏光ビームスプリッタを含む。プレート１４０ａ〜１４０ｄは、これらのプレートの側面において継ぎ目なく接合することができ、又は図２１及び図２２に示しているように小さい間隙によって離間させることができる。
【００７９】
プレート１４０ａ〜１４０ｄの各々は、入射光ビーム９６、９８を通常光ビーム９６ｏ、９８ｏと異常光ビーム９６ｅ、９８ｅとに分割するように複屈折材料で作られる。通常光ビーム９６ｏ、９８ｏと異常光ビーム９６ｅ、９８ｅは、図１８でも用いている記号によって図２１に示しているように、直交偏光状態を有する。出射光ビーム９６ｏと９６ｅの間の距離は、特に、光軸ＯＡによって定められる方向に沿ったプレート１４０ａ〜１４０ｄの厚みに依存する。図示の実施形態では、全てのプレート１４０ａ〜１４０ｄは、同じ厚みを有するが、各プレート１４０ａ〜１４０ｄの複屈折材料の複屈折遅軸は、異なって配向される。従って、異常光ビーム９６ｅ、９８ｅによって生成されるスポットは、通常光ビーム９６ｏ及び９８ｏそれぞれによって生成されるスポットから等しい距離ではあるが、異なる角度の向きで配置される。
システム瞳表面７０にわたって均一な偏光状態を有する光を生成するために、付加的な偏光操作手段、例えば、４分の１波長板を用いることができる。
【００８０】
ＩＶ．時間領域におけるビーム増倍
上述の全ての実施形態では、露光処理中に光ビームによってシステム瞳表面に生成されるスポットの数は、アレイ４６のミラーＭijの数よりも大きい。これは、マスク１６が感光表面２２上に結像される露光処理中のあらゆる所定の時点に当て嵌まる。
しかし、露光処理を成功させるために、マスク１６上の任意の点を全ての望ましい方向から同時に照明する必要はない。同時照明の代わりに、露光処理の完了の後に、マスク１６上の各点が全ての望ましい方向からの投影光で照らされていることで十分である。言い換えれば、システム瞳表面７０に生成されるスポットの増倍は、時間的順番で、すなわち、時間領域で発生させることができる。
これをそれぞれ第１の時間間隔及びそれに続く第２の時間間隔中に維持されるシステム瞳表面７０内の例示的部分放射照度分布を示している図２３ａ及び図２３ｂに例示している。各部分放射照度分布は、マスク１６の照明視野１４上に衝突する光線の特定の角度分布に対応する。
【００８１】
１．ウェーハステッパ型
以下では、最初に投影露光装置１０がウェーハステッパ型のものであると仮定する。従って、露光処理中に、マスク１６と感光表面２２は、全露光時間Ｔにわたって定常状態に留まる。例えば、システム瞳表面７０において、図２３ａに示している部分放射照度分布が生成される時間間隔と図２３ｂに示している部分放射照度分布が生成される時間間隔とが等しい長さＴ／２を有する場合には、マスク１６上の全ての点は、図２３ａに示している部分放射照度分布に対応する角度分布で長さＴ／２の時間間隔にわたって照らされ、図２３ｂに示している部分放射照度分布に対応する角度分布で等しい長さＴ／２の連続する時間間隔にわたって照らされることになる。この効果を説明する別の方法は、システム瞳表面７０が、一回の進行では充たされず、それに続いて望ましいターゲット合計放射照度分布によって充たされると説明することである。
【００８２】
投影露光装置の殆どの光源３０は、光パルスを生成するので、連続する光パルス間の間隔をシステム瞳表面７０内の部分放射照度分布を変更するのに用いることができる。ミラー制御ユニット５０の適切なレイアウトにより、例えば、２００８年１２月１９日出願の国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０１０９１８に説明されているような制御手法を適用することにより、２つの連続する光パルスの間に部分放射照度分布を変更することができるほど十分高速にミラーＭijを傾斜させることができる。当然ながら、ウェーハステッパでは、システム瞳平面７０内の部分放射照度分布を変更するのに十分な時間が存在するように、２つの連続する光パルス間により長い中断を設けることができる。
【００８３】
２．スキャナ型
スキャナ型の投影露光装置では、システム瞳表面７０を全露光処理中に完全に充たすだけでは十分ではなく、マスク上の各点が投影光で照らされる露光時間間隔（より短い）中に完全に充たさなければならない。これらの露光時間間隔がマスク上の全ての点に対して等しいが、マスク上の点が走査方向に沿って離間されている場合には、異なる開始（従って、同じく終了）時間を有する。この理由から、システム瞳表面７０に生成される部分放射照度分布のシーケンスを全露光処理が終了するまで繰り返さなければならない。
【００８４】
図２４は、走査方向に沿って離間されたマスク１６上の２つの点上の放射照度Ｉ1（ｔ）及びＩ2（ｔ）の時間依存性を表す２つのグラフを示している。上側のグラフでは、露光処理中に、第１の点は、時間ｔ0において照明視野１４内に進入することになると仮定している。第１の点は、後の時間ｔ0＋ΔＴにおいて照明視野１４を離れることになり、ΔＴは、マスク１６上の全ての点に対して等しく、露光処理中にある点が照らされる時間を表す露光時間間隔である。更に、簡略化の目的で、システム瞳７０に生成される部分放射照度分布は、時間ｔ0において図２３ａに示している構成に変更されることになると仮定する。この部分放射照度分布は、図２４の上側のグラフと下側のグラフの間の部分放射照度分布の小さな図によって示しているように、時間ΔＴ／２にわたって維持される。
【００８５】
露光時間間隔ΔＴの前半期の後に、部分放射照度分布は、２つの連続する光パルスＬＰnとＬＰn+1の間で変更される。露光時間間隔ΔＴの後半期中に、図２３ｂに示している部分放射照度分布がシステム瞳表面７０に生成される。露光時間間隔が終了した時点で、第１の点は、図２３ａに示している部分放射照度分布を有する光パルスと、図２３ｂに示している部分放射照度分布を有する光パルスとを等しい数だけ受光している。システム瞳平面７０内の有効な合計放射照度分布を上側のグラフの時間ｔ0＋ΔＴの位置の上部に例示している。
【００８６】
図２４の下側のグラフは、時間ｔ1＞ｔ0において第１の点よりも遅れて照明視野１４に進入する第２の点に対する同じ処理を示している。第２の点に関連付けられた露光時間間隔ΔＴ中に、システム瞳表面７０における放射照度分布は、２度変化し、すなわち、光パルスＬＰnとＬｐn+1の間に１度目、更に、光パルスＬＰn+15とＬＰn+15+1の間に２度目の変化がある。しかし、図２３ａに示している部分放射照度分布がシステム瞳表面７０に生成される時間間隔中と、図２３ｂに示している部分放射照度分布がシステム瞳表面７０に生成される時間間隔中とに第２の点上に衝突する光パルスの数はここでも等しい。すなわち、第２の点もまた、その露光時間間隔の終了後には、第１の点と同じくシステム瞳表面７０内の有効合計放射照度分布に関連付けられた光によって照らされることになる。
一部の照明システムは、マスク上の点が、この点に関連付けられた露光時間間隔ΔＴの開始及び終了時に低い放射照度で照らされるように設計される。この設計は、例えば、ＵＳ２００６／０２４４９４１Ａ１に説明されているように、縦方向に沿って透過率勾配を有する複数の可動ブレードを有する視野絞り８２を用いることによって達成することができる。
【００８７】
図２５は、図２４に示しているグラフと同様であるが、光パルスが、各露光時間間隔ΔＴの開始及び終了時に増加及び減少する放射照度を有するという仮定における２つのグラフを示している。この場合には、システム瞳表面７０における放射照度分布が変更される期間Ｐは、露光時間間隔ΔＴよりも短くなくてはならず、露光時間間隔の開始及び終了時における光パルス放射照度の上昇及び下降は対称でなければならない。
第２の点上の放射照度の時間依存性を示している図２５の下側部分で明瞭に分るように、システム瞳表面７０内の特定の部分放射照度分布に関連付けられた光パルスの数は異なる。しかし、光パルスの数だけではなく、放射照度も考慮に入れると、露光時間間隔ΔＴ中にマスク上の点上に衝突する合計放射照度は、システム瞳表面７０内の各放射照度分布において同じであることが分る。
【００８８】
３．部分放射照度分布の他の例
当然ながら、この概念は、システム瞳表面７０内で連続して生成される２つの部分放射照度分布だけに限定されない。
図２６ａ〜２６ｄは、露光処理中にシステム瞳表面７０内で連続して生成される４つの異なる部分放射照度分布Ｐ１〜Ｐ４を示している。各期間Ｐ中に、極Ｐ１〜Ｐ４のうちの１つが、システム瞳表面７０に生成される。図２６ｄに例示しているように、４つの期間Ｐの後には、マスク１６上の各点は、４つの極Ｐ１〜Ｐ４に関連付けられた方向からの光で有効に照らされて終わっている。露光時間間隔ΔＴは、４Ｐに等しいか又はそれよりも長くなくてはならない。
【００８９】
図２７ａ及び２７ｂは、瞳平面７０内に連続して生成される他の部分放射照度分布を示している。この実施形態では、各期間中に照らされる合計区域は、大きく異なる。中心極Ｐ０が、他の期間中に生成される４つの外側極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及びＰ４と同じ放射照度を受光する場合には、アレイ４６内のミラーＭijのうちの一部をいかなる光もシステム瞳表面７０に向って導かない停止状態にすべきである。
【００９０】
図２８ａ及び図２８ｂは、更に別の実施形態に従ってシステム瞳表面７０内に連続して生成される２つの部分放射照度分布を示している。この場合、部分放射照度分布は、システム瞳表面のある一定のセグメントに限定されず、交互並置方式で配置される。簡略化の目的で、各ミラーＭijによってシステム瞳表面７０に生成されるスポットは正方形であると仮定する。これらの正方形は、両方の部分放射照度分布においてチェス盤方式で配置されるが、１つの正方形分だけ偏向されることになる。これらの２つの部分放射照度分布の組合せは、均一に照らされる円形区域を有する従来的照明設定を生じる。ミラーＭijの数が小さいにも関わらず、高いエッジ分解能が得られる。また、部分放射照度分布のこの交互並置構成は、放射照度分布が変更された時に、ミラーＭijを若干しか再調節する必要がないという利点も有する。それによってミラーＭijの制御が単純化され、ミラー、及び傾斜角を調節するのに用いられるアクチュエータ上の機械的な歪みが低減される。
【００９１】
好ましい実施形態の上記説明は、一例として提供したものである。提供した開示内容から、当業者は、本発明及びそれに伴う利点を理解するだけでなく、開示した構造及び方法に対する明らかな様々な変更及び修正も見出すであろう。従って、本出願人は、全てのそのような変更及び修正が、特許請求の範囲及びその均等物によって定められる本発明の精神及び範囲に含められるように求めるものである。
【００９２】
Ｖ．態様の要約
以下の番号付き文章項目は、本発明の多くの態様を要約しており、そのうちの一部は、特許請求の範囲にも含まれるものである。本出願人は、これらの文章項目によって含まれる主題のいずれにも特許請求を行う権利を保有する。
１．ａ）各ビーム偏向要素（Ｍij）が入射光ビームをある一定の偏向角で偏向するようになった、反射又は透明ビーム偏向要素（Ｍij）から成るビーム偏向アレイ（４６）と、ｂ）システム瞳表面（７０）と、ｃ）システム瞳表面（７０）内の光ビーム（９６Ｔ、９６Ｒ；９８Ｔ、９８Ｒ；９６ＴＴ、９６ＴＲ、９６ＲＴ、９６ＲＲ；９８Ｔ、９８Ｒ、９９Ｔ、９９Ｒ）の数が、上記ビーム偏向アレイから出射する光ビーム（９６、９８、９９）の数よりも大きくなるように、ビーム偏向アレイ（４６）とシステム瞳表面の間に配置されたビーム増倍器ユニット（５７）とを含む、マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）の照明システム。
２．ビーム増倍器ユニットがビームスプリッタ（８８）を含むことを特徴とする文章項目１の照明システム。
３．ビームスプリッタ（８８）がビーム分割表面（９２）を含むことを特徴とする文章項目２の照明システム。
４．ビーム分割表面（９２）が約１の透過率／反射率比を有することを特徴とする文章項目３の照明システム。
５．ビーム分割表面（９２）が、支持体上に付加されたビーム分割コーティングによって形成されることを特徴とする文章項目３又は文章項目４の照明システム。
６．ビーム分割表面（９２）が平面であり、照明システムの光軸（ＯＡ）に対して平行に延びることを特徴とする文章項目３から文章項目５のいずれかの照明システム。
７．ビーム分割表面が、光軸（ＯＡ）に沿って変化する透過率対反射率の比を有することを特徴とする文章項目６の照明システム。
８．ビーム分割表面を移動するためのアクチュエータ（１０６、１０８、１１０；１１２）を含むことを特徴とする文章項目３から文章項目７のいずれかの照明システム。
９．アクチュエータ（１１２）がビーム分割表面を回転するように構成されることを特徴とする文章項目８の照明システム。
１０．アクチュエータ（１０６、１０８、１１０；１１２）がビーム分割表面を光伝播経路から完全に除去することができることを特徴とする文章項目８又は文章項目９の照明システム。
１１．ビーム増倍器ユニット（５７）が、少なくとも実質的に９０°に等しい角度で配置された少なくとも２つの平面ビーム分割表面（８８、８９、８９ａ、８９ｂ）を含むことを特徴とする文章項目３から文章項目１０のいずれかの照明システム。
１２．少なくとも２つの平面ビーム分割表面（８８、８９、８９ａ、８９ｂ）が照明システムの光軸（ＯＡ）で交差する平面に配置されることを特徴とする文章項目１１の照明システム。
１３．ビーム増倍器ユニット（５７）が、ビーム分割表面（８８）に対して少なくとも実質的に９０°に等しい角度で配置された平面ミラー（１１４）を含むことを特徴とする文章項目３から文章項目１２のいずれかの照明システム。
１４．ビーム分割表面（８８）及びミラー（１１４）が、該照明システムの光軸（ＯＡ）で交差する平面に配置されることを特徴とする照明システム。
１５．ビーム偏向アレイ（４６）が光軸（ＯＡ）を中心とすることを特徴とする文章項目１４の文章項目１３の照明システム。
１６．光軸（ＯＡ）が、ビーム偏向アレイを互いに対して傾斜した方式で配置された少なくとも２つのサブアレイ（４６ａ〜４６ｄ）に分割することを特徴とする文章項目１５の照明システム。
１７．ビーム増倍器ユニット（５７）が、各光ビームが最初に平面ミラー（１１４）上に衝突し、次にビーム分割表面（８８）上に衝突するか、又は最初にビーム分割表面（８８）上に衝突し、次に平面ミラー（１１４）上に衝突するように構成されることを特徴とする文章項目１３から文章項目１６のいずれかの照明システム。
１８．ビーム偏向アレイ（４６）が、ビーム増倍器ユニット（５７）が不在の場合に第１の放射照度分布をシステム瞳表面（７０）に生成し、かつビーム増倍器ユニット（５７）は、第１の放射照度分布に関して鏡面対称、点対称、又はｎ重対称である第２の放射照度分布をシステム瞳表面（７０）に生成するように構成されることを特徴とする文章項目１から文章項目１７のいずれかの照明システム。
１９．ビーム偏向アレイ（４６）とビーム増倍器ユニット（５７）の間に配置された中間瞳表面（１２０）を含み、ビーム増倍器ユニットが、ａ）中間瞳表面（１２０）とシステム瞳表面（７０）の間に結像関係を確立する結像システム（１２２）を含み、かつｂ）ビーム偏向アレイ（４６）によって中間瞳表面（１２０）の一部分に生成される放射照度分布の増倍された像を生成するように構成されることを特徴とする文章項目１の照明システム。
２０．結像システムがテレセントリック対物器械（１２２）であることを特徴とする文章項目１９の照明システム。
２１．ビーム増倍器ユニット（５７）が、中間瞳表面（１２０）の別の部分に配置されたミラー（１３２）を含み、ビーム増倍器ユニットが、放射照度分布の像をミラー（１３２）上に生成するように構成されることを特徴とする文章項目１９又は文章項目２０の照明システム。
２２．ビーム増倍器（５７）ユニットが、結像システム（１２２）に配置された偏光依存ビームスプリッタ（１３０）を含むことを特徴とする文章項目２１の照明システム。
２３．対物器械（１２２）が、偏光依存ビームスプリッタ（１３０）が配置された開口平面（１２９）を有することを特徴とする文章項目２０及び文章項目２２の照明システム。
２４．ビーム増倍器ユニット（５７）が、偏光依存ビームスプリッタ（１３０）から反射される光がミラー（１３２）上に衝突するように構成されることを特徴とする文章項目２１から文章項目２３のいずれかの照明システム。
２５．ビーム増倍器ユニットが、ミラー（１３２）から反射される光の偏光状態をこの光が偏光依存ビームスプリッタ（１３０）上に再度入射する前に変更する偏光ユニット（１３４）を含むことを特徴とする文章項目２１の照明システム。
２６．ビーム偏向要素が、少なくとも１つの傾斜軸（５６ｙ、５６ｘ）の回りに傾斜することができるミラー（Ｍij）であることを特徴とする文章項目１から文章項目２５のいずれかの照明システム。
２７．ａ）ｉ）各ビーム偏向要素（Ｍij）が制御信号に応答して変更可能な偏向角で入射光ビームを偏向するようになった反射又は透明ビーム偏向要素（Ｍij）から成るビーム偏向アレイ（４６）と、ｉｉ）放射照度分布がビーム偏向アレイによって生成されるシステム瞳表面（７０）とを含む照明システム（１２）を準備する段階と、ｂ）システム瞳表面（７０）に生成される放射照度分布に関連付けられた照明区域が、マスクが感光表面上に結像される露光処理の２つの連続する光パルスの間に変化するようにビーム偏向要素が制御される、光パルスを用いてマスク（１６）を照明する段階と、ｃ）マスク（１６）を感光表面（２２）上に結像する段階とを含む、投影露光装置を作動させる。
２８．ターゲット放射照度分布が、異なる照明区域が関連付けられた複数の部分放射照度分布に分割され、かつビーム偏向要素は、全ての部分放射照度分布がシステム瞳表面（７０）に連続して生成されるように制御されることを特徴とする文章項目２７の方法。
２９．マスク（１６）及び感光表面（２２）が、露光処理中に、走査方向に沿って離間されたマスク（１６）上の２つの点が異なる開始時間を有する露光時間間隔（ΔＴ）中に照らされるように移動され、かつマスク（１６）上の任意の点に対して、全ての部分放射照度分布が、この任意の点に関連付けられた露光時間間隔中にシステム瞳表面（７０）に生成されることを特徴とする文章項目２７又は文章項目２８の方法。
３０．部分放射照度分布がシステム瞳平面に生成される時間間隔（Ｐ）が全て等しいことを特徴とする文章項目２８又は文章項目２９の方法。
３１．部分放射照度分布に関連付けられた照明区域が、ある一定のセグメント、特に、システム瞳表面の半円又は四分円に限定されることを特徴とする文章項目２８から文章項目３０のいずれかの方法。
３２．部分放射照度分布は交互並置されることを特徴とする文章項目２８から文章項目３０のいずれかの方法。
３３．光パルスを用いてマスク（１６）を照明するように構成され、かつａ）各ビーム偏向要素（Ｍij）が制御信号に応答して変更可能な偏向角で入射光ビームを偏向するようになった反射又は透明ビーム偏向要素（Ｍij）から成るビーム偏向アレイ（４６）と、ｂ）放射照度分布がビーム偏向アレイによって生成されるシステム瞳表面（７０）と、ｃ）システム瞳表面（７０）に生成される放射照度分布に関連付けられた照明区域が、マスク（１６）が感光表面（２２）上に結像される露光処理の２つの連続する光パルス（ＬＰn、ＬＰn+1）の間で変化するようにビーム偏向要素を制御するように構成された制御ユニット（５０）とを含む、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム。
３４．制御ユニットが、ターゲット放射照度分布を異なる照明区域が関連付けられた複数の部分放射照度分布に分割するように構成され、かつ制御ユニット（５０）が、全ての部分放射照度分布がシステム瞳表面（７０）内で連続して得られるようにビーム偏向要素（Ｍij）を制御するように構成されることを特徴とする文章項目３１の照明システム。
３５．ａ）各ビーム偏向要素（Ｍij）が制御信号に応答して変更可能な偏向角で入射光ビームを偏向するようになった多数の反射又は透明ビーム偏向要素（Ｍij）を含むビーム偏向アレイ（４６）と、ｂ）ビーム偏向要素から反射される光ビームがスポットを照明するシステム瞳表面（７０）とを含み、マスクが感光表面上に結像される露光処理中に、システム瞳表面（７０）内で照らされるスポットの数がビーム偏向要素（Ｍij）の数よりも大きい、マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）の照明システム。
【符号の説明】
【００９３】
４６  ビーム偏向アレイ
５７  ビーム増倍器ユニット
７０  システム瞳表面
Ｍij  ビーム偏向要素、ミラー
【図１】
2010153875.tif 000003
【図２】
2010153875.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010153875.tif 000009
【図８】
2010153875.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010153875.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010153875.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2010153875.tif 000019
【図１８】
2010153875.tif 000020
【図１９】
2010153875.tif 000021
【図２０】
2010153875.tif 000022
【図２１】
2010153875.tif 000023
【図２２】
2010153875.tif 000024
【図２３ａ】
2010153875.tif 000025
【図２３ｂ】
2010153875.tif 000026
【図２４】
2010153875.tif 000027
【図２５】
2010153875.tif 000028
【図２６ａ】
2010153875.tif 000029
【図２６ｂ】
2010153875.tif 000030
【図２６ｃ】
2010153875.tif 000031
【図２６ｄ】
2010153875.tif 000032
【図２７ａ】
2010153875.tif 000033
【図２７ｂ】
2010153875.tif 000034
【図２８ａ】
2010153875.tif 000035
【図２８ｂ】
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【外国語明細書】
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