(57)【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）一次光源（３０）と、
ｂ）システム瞳面（７０）と、
ｃ）ミラーアレイ（４６）であって、
ｉ）前記一次光源（３０）と前記システム瞳面（７０）との間に配置され、
ｉｉ）複数のアダプティブミラー素子（Ｍｉｊ）を含み、該ミラー素子（Ｍｉｊ）はそれぞれ、
ミラー支持体（１００）及び反射性コーティング（１０２）を含むと共に、
前記一次光源（３０）により生成される光（３４）を前記システム瞳面（７０）に向けるように構成される、
ミラーアレイ（４６）と、
を備え、前記ミラー素子（Ｍｉｊ）は、異なる熱膨張係数を有し互いに取り付け固定される構造（１００、１０２）を含み、
該照明システム（１２）は、前記ミラー素子（Ｍｉｊ）の形状を個別に変えるために前記構造内の温度分布を可変に変更するように構成される温度制御デバイス（９０）を備える、照明システム。
【請求項２】
前記構造は、前記ミラー支持体（１００）及び前記反射性コーティング（１０２）を含む、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記構造は、前記反射性コーティング（１０２）を形成する層を含む、請求項１又は２に記載の照明システム。
【請求項４】
前記温度制御デバイス（９０）は、前記ミラー支持体（１００）に取着される加熱部材又は冷却部材（１１４、１１４’）を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項５】
前記加熱部材は、導電抵抗線（１１４’）のパターンを含む、請求項４に記載の照明システム。
【請求項６】
前記加熱部材又は冷却部材は、ペルチェ素子（１３０）を含む、請求項４又は５に記載の照明システム。
【請求項７】
前記温度制御デバイス（９０）は、前記ミラー素子（Ｍｉｊ）の前記反射性コーティング（１０２）の標的領域（１０６）に放射線を選択的に向けるように構成される放射システムを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項８】
前記反射性コーティング（１０２）は、前記放射線に対して吸収性がある、請求項７に記載の照明システム。
【請求項９】
前記放射システムは、放射線ビーム（９４）を生成する二次光源（９２）と、前記標的領域（１０６）上で前記放射線ビームを移動させるように構成される空間光変調器（９６）とを備える、請求項７又は８に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記標的領域（１０６）は、ミラー素子（Ｍｉｊ）ごとに異なる、請求項７〜９のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記温度制御デバイス（９０）は、前記異なる熱膨張係数により生じる屈曲力を考慮に入れることにより前記ミラー素子（Ｍｉｊ）の形状を予測するように構成される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記温度制御デバイス（９０）は、前記ミラー素子（Ｍｉｊ）の不均一な温度プロファイルにより生じる屈曲力を考慮に入れることにより前記ミラー素子の形状を予測するように構成される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１３】
前記ミラー素子（Ｍｉｊ）は、凹面鏡面を有し、前記温度制御デバイス（２９０）は、前記ミラー素子（Ｍｉｊ）が２つの直交面で異なる焦点距離（ｆａ及びｆｂ）を有するように前記構造内の温度分布を変更するように構成される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１４】
前記一次光源（２３０）は、５０ｎｍ未満の波長を有する投影光を生成するように構成され、前記ミラー素子（Ｍｉｊ）の光軸が、光伝播方向で前記ミラーアレイ（２４６）の直前にあるミラー（２７２）の光軸と共に２０度よりも大きい角度を形成する、請求項１３に記載の照明システム。
【請求項１５】
前記光源（２３０）に対称軸（ＡＸ）が関連付けられ、該対称軸は、水平面に対して４５度未満の角度を形成する、請求項１４に記載の照明システム。
【請求項１６】
前記ミラー素子（Ｍｉｊ）は、熱障壁（１１８ａ、１１８ｂ）を備え、該熱障壁（１１８ａ、１１８ｂ）は、該熱障壁（１１８ａ、１１８ｂ）の両側に配置される材料（１２４、１００）よりも小さな熱伝導係数を有する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１７】
各ミラー素子（Ｍｉｊ）が、支持構造に対して傾斜可能に装着される、請求項１〜１６のいずれか１項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、包括的には、マイクロリソグラフィ露光装置においてマスクを照明する照明システムに関し、詳細には、ミラーのアレイを備えるシステムに関する。
【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単にリソグラフィとも呼ぶ）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技術である。マイクロリソグラフィのプロセスは、エッチングのプロセスと共に、基板上、例えばシリコンウェーハ上に形成されている薄膜積層体にフィーチャをパターニングするために用いられる。加工層ごとに、最初に、遠紫外（ＤＵＶ）光又は軟Ｘ線（ＥＵＶ）等に対して感放射線性の材料であるフォトレジストでウェーハをコーティングする。次に、フォトレジストを載せたウェーハを投影露光装置において投影光に露光させる。この装置は、パターンを含んでいる透過性又は反射性マスクをフォトレジストに投影することで、マスクパターンにより決定される特定の場所でのみフォトレジストが露光されるようにする。露光後、フォトレジストを現像してマスクパターンに対応する像を生成する。続いて、エッチングプロセスによりパターンをウェーハ上の薄膜積層体に転写する。最後に、フォトレジストを除去する。異なるマスクでこのプロセスを繰り返すことで、多層微細構造部品が得られる。
【０００３】
投影露光装置は通常、マスクを照明する照明システム、マスクを位置合わせするマスクステージ、投影対物レンズ、及びフォトレジストでコーティングされたウェーハを位置合わせするウェーハアライメントステージを含む。照明システムは、例えば矩形又は湾曲スリットの形状を有し得るマスク上の視野を照明する。
【０００４】
微細構造デバイスの製造技術の進歩に伴い、照明システムに対する需要も高まり続けている。理想的には、照明システムは、マスク上の照明視野の各点に規定の放射照度及び角度分布の投影光を照明する。「角度分布」という用語は、マスク平面内の特定の点に向かって収束する光束の全光エネルギーが、光束を構成する光線の様々な方向に分配される状態を説明するものである。
【０００５】
マスクに当たる投影光の角度分布は、フォトレジストに投影されるパターンの種類に通常は適合される。例えば、比較的大きなサイズのフィーチャには、小さなサイズのフィーチャとは異なる角度分布が必要であり得る。最も一般的に用いられる投影光角度分布は、通常照明設定、輪帯照明設定、二重極照明設定、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面における放射照度分布を指す。例えば、輪帯照明設定では、システム瞳面において環状の領域しか照明されない。したがって、投影光の角度分布に小さな角度範囲しかないため、全光線が同様の角度でマスクに斜めに当たる。
【０００６】
ＥＵＶ投影露光装置では、照明システムは通常、ＥＵＶ光源により生成された投影光をシステム瞳面に向けることでシステム瞳面において所望の強度分布が得られるようにする、ミラーアレイ（ファセットミラーと呼ぶ場合もある）を備える。
【０００７】
特許文献１は、ＤＵＶ照明システムが瞳面を照明するミラーアレイを用いることを提案している。マスク平面での異なる角度分布の生成の柔軟性を高めるために、ミラーのそれぞれが２つの垂直傾斜軸に対して傾斜し得る。ミラーアレイと瞳面との間に配置される集光レンズが、ミラーにより形成される反射角を瞳面内の場所に変換する。この既知の照明システムは、瞳面上に複数の光スポットを生成することを可能にし、各光スポットは、特定の１つの微小ミラーに関連付けられ、このミラーを傾斜させることにより瞳面にわたって移動自在である。適当なアクチュエータ、例えば圧電アクチュエータを用いて限られた範囲で形状を変えることができる鏡面を有するアダプティブミラーを用いることにより、スポットのサイズを変えることも提案されている。
【０００８】
特許文献２は、マイクロリソグラフィ露光装置の投影対物レンズに収容されている選択されたミラーの特定の部分を加熱することを可能にする補正デバイスを開示している。そのために、ミラーの加熱すべき部分を光線が走査する。このデバイスは、所望の、特に回転対称の温度分布を達成できるように温度を非常に選択的に上昇させることを可能にする。一実施形態では、所望の温度分布は、加熱されたミラーが所定の形状に変化することにより対物レンズの他の光学素子で生じる収差を補正するように決定される。
【０００９】
特許文献３は、マイクロリソグラフィ露光装置のＥＵＶ投影対物レンズの大きなミラーの１つに補正光を向ける、該対物レンズの補正デバイスを開示している。補正光は、ミラー基板の熱膨張係数がゼロになる温度に反射面付近の温度が近付くように制御される。
【００１０】
特許文献４は、マイクロリソグラフィ露光装置のＥＵＶ投影対物レンズの別の補正デバイスを開示している。一実施形態では、対物レンズの大きなミラーの１つに赤外線が向けられる。赤外光は、ミラーの形状が高エネルギーＥＵＶ投影光の衝撃を受けても実質的に変わらないように制御される。他の実施形態では、加熱デバイス又は冷却デバイスが同じ目的でミラー支持体に一体化される。
【００１１】
上述の特許文献１に開示されているようなアダプティブミラーを含むミラーアレイは、反射能を向上させて、後続のコンデンサの非理想的な光学特性を、又は材料欠陥及び製造公差により生じる収差を補正することができるため、特に有利である。しかしながら、この文献で提案されている圧電アクチュエータの使用にはいくつかの大きな欠点がある。鏡面の所望の曲率を得るためには、このようなアクチュエータを多数設ける必要があり、これによりシステムの複雑性が増す。例えば、圧電アクチュエータを個別に制御するために、非常に多数のリード線を設けなければならない。１００ｃｍ２未満の総面積に数千個のミラー素子を含むミラーアレイでは、電線密度が重要になる。それ以外にも、様々な温度条件下でミラー素子の所望の表面形状を得ることが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２００５／０２６８４３号
【特許文献２】米国特許第２００５／００１８２６９号
【特許文献３】国際公開第２００４／０９２８４３号
【特許文献４】欧州特許第０５３２２３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、システムの複雑性を制限しつつも、システム瞳面におけるミラー素子により生成される光束のスポット形状を非常に正確かつ可変に変えることを可能にする照明システムを提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、一次光源、システム瞳面、及びミラーアレイを備える照明システムによって達成される。ミラーアレイは、一次光源とシステム瞳面との間に配置される。アレイは複数のアダプティブミラー素子を含み、各ミラー素子が支持構造に対して傾斜可能に装着され得る。各ミラー素子は、ミラー支持体及び反射性コーティングを含み、一次光源により生成された光をシステム瞳面へ向けるように構成される。本発明によれば、ミラー素子は、異なる熱膨張係数を有し互いに取り付け固定される構造を含む。照明システムは、ミラー素子の形状を変えるために構造内の温度分布を可変に変更するように構成される温度制御デバイスをさらに備える。
【００１５】
したがって、本発明は、温度コントローラに用いられるバイメタル板と同様に、温度が変わると熱膨張係数の異なる材料からなる板が屈曲する効果を利用する。本発明はさらに、特定の標的領域を加熱又は冷却されるときのミラー素子の温度プロファイルを非常に正確に計算することが可能なだけでなく、この温度プロファイルの結果として生じる変形を予測することも可能であるという考えに基づく。本発明の状況では、この予測は、異なる熱膨張係数により生じる屈曲力を考慮に入れなければならない。しかしながら、ミラー素子の不均一な温度プロファイルにより生じる屈曲力も考慮に入れられ得る。
【００１６】
高性能のミラーアレイでは、投影光の吸収により誘発されるミラー変形に起因した光学収差を防止するために、そのような計算がいずれにせよ行われるべきである。したがって、計算の観点から、本発明による温度誘発ミラー適応は、システムの複雑性を実質的に増大させない。
【００１７】
ハードウェアの観点から、多種多様な異なる変形を高精度に発生させるために、ミラーの非常に少数の領域及び／又は小さな領域を慎重に加熱又は冷却すれば十分であることが分かった。多数の圧電素子の制御と比較して、非常に少数の、例えば２つ又は４つのヒータ部材又はクーラ部材を制御するために必要な配線等は大幅に少ない。
【００１８】
本発明は、ミラー素子が異なる熱膨張係数を有し互いに取り付け固定される構造を含むことしか必要としない。好ましくは、構造は、一対の平行面を有する平面構造又は湾曲構造である。ミラー素子は通常、両方が異なる熱膨張係数を有するミラー支持体及びそれに塗布される反射性コーティングを含むため、普通はそのような構造がいずれにせよ存在する。熱膨張係数の差が大きいほど温度変化の結果としての屈曲作用が大きくなるため、ミラー素子が温度変化に対して高感度であることが望まれる場合、熱膨張係数の差を大きくすべきである。金属は、大きな熱膨張係数が幅広く利用可能である材料種別であるため、いくつかの実施形態では構造が金属製である。
【００１９】
しかしながら、屈曲作用を生む構造は、必ずしも反射性コーティング及びミラー支持体である必要はない。反射性コーティングは、屈折率が交互に変わると共に熱膨張係数も異なる薄層の積層体により普通は形成されるため、温度プロファイルの変化後にこれらの層により生じる屈曲作用は、所望の表面形状を得るのに十分であり得る。
【００２０】
他方、より大きな屈曲作用が望まれる場合、反射性コーティングの寄与では不十分であり得る。その場合、ミラー支持体を熱膨張係数の異なる少なくとも２つの層を含む層構造により形成させることが考えられ得る。
【００２１】
一実施形態では、温度制御デバイスは、ミラー支持体に取着される加熱部材又は冷却部材を備える。非常に少数のこのような加熱部材又は冷却部材で、ミラー素子の複雑な変形をもたらすことが可能である。冷却部材及び／又は加熱部材は、ペルチェ素子により形成されてもよく、加熱部材は、ミラー支持体の下側に直接取着される導電抵抗線のパターンを含んでもよい。
【００２２】
冷却部材の使用は、一次光源が５０ｎｍ未満、好ましくは２５ｎｍ未満、最も好ましくは１３ｎｍ〜１４ｎｍの波長を有する投影光を生成するように構成されるＥＵＶ照明システムで特に有利である。入射する高エネルギーＥＵＶ投影光の大部分がミラー素子により吸収されてそれらを加熱することから、ミラー素子をいずれにせよ冷却しなければならない場合が多いため、冷却は、局所分解的に（locally resolved manner）行われ得る。すなわち、ミラー素子の冷却の程度が部分ごとに異なる。例えば、ミラー素子にペルチェ素子のアレイが設けられてもよく、ペルチェ素子は、例えば縞又は楕円の輪郭を有し得る特定の領域に配置されているペルチェ素子のみが作動されてミラー素子の隣接部分を冷却するように制御される。
【００２３】
好適な実施形態では、温度制御デバイスは、ミラー素子の反射性コーティング上の標的領域に放射線を選択的に向けるように構成される放射システムを備える。これにより、ミラー素子の形状を変えることが可能となるため、各ミラー素子に利用可能な限られた空間に付加的な電気部品を一切収容する必要なく、ミラー素子の反射能を変更することが可能となる。したがって、放射システムは、ミラー素子の形状のある種の遠隔制御を可能にする。
【００２４】
ミラー素子の反射面及び放射システムにより生成される放射線の波長は、反射面に放射線に対して吸収性があるように決定されるべきである。これにより、最大の加熱効果が確保されると同時に、反射される放射線により生じる望ましくない作用が低減される。
【００２５】
放射システムは、ミラー支持体の所望の標的領域に対応する開口の配列を含む絞りを備え得る。絞りは、放射線源により照明され、標的領域のみが放射線で照明されるようにミラーアレイに結像させる。異なる絞りを挿入することにより、放射線に露光される標的領域を変えることさえ可能である。絞りの開口を適宜決定することにより、ミラー素子ごとに異なる標的領域を有することも可能である。
【００２６】
放射システムが放射線ビームを生成する二次光源及び放射線ビームを標的領域上で移動させるように構成される空間光変調器を備えていれば、各ミラー素子で個別に変えることができる標的領域がより容易に提供され得る。この場合、標的領域は、移動する放射線ビームにより「書き込まれる」。所望であれば、空間光変調器を適宜制御することにより、ミラー素子のいずれかで任意の標的領域が加熱され得る。このような放射システムは、標的領域が線パターンである実施形態で特に適している。各ミラー素子が十分に高いリフレッシュレートで加熱されることを確実にするために、２つ以上の二次光源及び空間光変調器を設ける必要があり得る。
【００２７】
一実施形態では、ミラー素子は凹面鏡面を有し、温度制御デバイスは、ミラー素子が２つの直交平面で異なる焦点距離を有するように構造内の温度分布を変更するように構成される。このような非点収差ミラー素子は、球面ミラーが大きな入射角で当たる光を反射する場合にできるであろう収差を抑えるため、特に有利である。
【００２８】
非点収差的に変形するミラー素子が、ＥＵＶ照明システムで特に有用である。その場合、大きな収差を引き起こすことなく、ミラー素子の光軸が（それらの傾斜角に関係なく）、光伝播方向でミラーアレイの直前にあるミラーの光軸と共に２０度よりも大きい、好ましくは３０度よりも大きい角度を形成することができる。投影光ビームの偏向が大きいほど、特に装着技術及び空間要件に関してより有利かつ好都合に照明システムの光学素子を配置することが可能となる。
【００２９】
例えば、光源に関連する対称軸は、このとき水平面に対して４５度未満、好ましくは２０度未満の角度を形成し得る。このような構成では、半導体設備の最下部又は照明システムの残りの部分から非常に高い場所に嵩張る光源を配置する必要がなく、ＥＵＶ照明システムのミラーと並べて好都合に配置することができる。
【００３０】
アレイに対して多数の非点収差ミラー素子を生産するのは困難であり費用がかかるため、温度制御システムを用いたミラー素子の非点形状の生成が有利である。システム瞳面のスポット形状をさらに変えるために温度制御システムがいずれにせよ設けられれば、球面ミラー又は少なくとも回転対称ミラーを用いると共に、大きな偏向角を可能にするのに必要な非点形状を生成するために温度制御システムも用いるのが、より簡単かつ安価である。しかしながら、ミラー素子が最初から、すなわち温度制御システムを用いて得られる変形の結果としてではなく、必要な非点収差作用を有することもできることを理解されたい。
【００３１】
この場合、照明システムは、光源とシステム瞳面との間に配置されるミラーアレイを備える。アレイは複数のミラー素子を含み、各ミラー素子が、支持構造に対して傾斜可能に装着され、一次光源により生成された光をシステム瞳面へ向けるように構成される。ミラー素子は非点収差凹面鏡面を有する。すなわち、ミラー素子は、２つの直交平面で異なる焦点距離を有する。温度制御デバイスも設けることは義務ではない。
【００３２】
一実施形態では、ミラー素子は熱障壁を備え、熱障壁は、熱障壁の両側に配置される材料よりも小さな熱伝導係数を有する。このような熱障壁は、標的領域及び隣接材料で生成される冷熱が長期間にわたりミラー素子のこの部分に制限されたままとなることを確実にする。換言すれば、標的領域及び隣接材料と周囲材料との間の温度差の減少が速すぎない。これにより、ミラー素子の安定した光学特性を確保するために標的領域が温度制御デバイスにより加熱又は冷却されなければならないリフレッシュレートを低減させることが可能となる。
【００３３】
添付図面と共に以下の詳細な説明を参照すれば、本発明の特徴及び利点がより容易に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による投影露光装置の大幅に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ている照明システムの子午線断面図である。
【図３】図２に示す照明システムに収容されているミラー素子の斜視図である。
【図４ａ】Ｘ軸に沿った図３のミラー素子の温度プロファイルである。
【図４ｂ】Ｙ軸に沿った図３のミラー素子の温度プロファイルである。
【図５】レーザビームが標的領域に向けられているミラーアレイの斜視図である。
【図６ａ】ミラー素子における加熱放射線を受ける標的領域である。
【図６ｂ】ミラー素子における加熱放射線を受ける標的領域である。
【図６ｃ】ミラー素子における加熱放射線を受ける標的領域である。
【図６ｄ】ミラー素子における加熱放射線を受ける標的領域である。
【図７】異なるミラー素子群に異なる標的領域を関連付ける工程を示すミラーアレイの上面図である。
【図８】加熱部材がミラー支持体の下側に取着される別の実施形態によるミラー素子の斜視図である。
【図９】加熱部材として用いられる導電抵抗線が取着されるミラー支持体の底面図である。
【図１０】ミラー素子が熱障壁を備える実施形態によるミラー素子の斜視図である。
【図１１】瞳規定ミラー（pupil defining mirror）として非点収差凹面ミラー素子を有するミラーアレイを備えるＥＵＶ投影露光装置の概略子午線断面図である。
【図１２】図１１に示すミラーアレイの上面図である。
【図１３】図１２に示すミラーアレイのミラー素子の拡大斜視図である。
【図１４】冷却部材としてペルチェ素子が用いられる実施形態によるミラー素子の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
Ｉ．投影露光装置の全体構造
図１は、投影光ビームを生成するための照明システム１２を備える投影露光装置１０の高度に単純化した斜視図である。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。しかしながら、照明視野１４の他の形状、例えば矩形も考えられる。
【００３６】
投影対物レンズ２０が、照明視野１４内の構造１８を、基板２４上に堆積させた感光層２２、例えばフォトレジスト上に結像する。シリコンウェーハにより形成され得る基板２４は、感光層２２の上面が投影対物レンズ２０の像平面に正確に位置付けられるようにウェーハステージ（図示せず）上に配置される。マスク１６は、マスクステージ（図示せず）により投影対物レンズ２０の物体平面に位置決めされる。投影対物レンズ２０の倍率が１未満であるため、照明視野１４内の構造１８の縮小像１４’が感光層２２に投影される。
【００３７】
投影中、マスク１６及び基板２４は、Ｙ方向と一致する走査方向に沿って移動する。したがって、照明視野１４は、照明視野１４よりも大きな構造領域を連続的に投影できるようにマスク１６を走査する。このようなタイプの投影露光装置は、「ステップアンドスキャン装置」又は単に「スキャナ」と呼ばれる場合が多い。マスク１６の速度と基板２４の速度との比は、投影対物レンズ２０の倍率に等しい。投影対物レンズ２０が像を反転させた場合、マスク１６及び基板２４は、図１に矢印Ａ１及びＡ２で示すように互い逆方向に移動する。しかしながら、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で用いられてもよい。
【００３８】
図示の実施形態では、照明視野１４は、投影対物レンズ２０の光軸２６に対して中心合わせされていない。このような軸外照明視野１４は、特定のタイプの投影対物レンズ２０で必要とされ得る。他の実施形態では、照明視野１４は、光軸２６に対して中心合わせされる。
【００３９】
ＩＩ．照明システムの全体構造及び機能
図２は、図１に示す照明システム１２のより詳細な子午線断面図である。明確にするために、図２の図は、大幅に簡略化されており一定の縮尺ではない。これは特に、種々の光学ユニットが非常に少数の光学素子によってしか表されていないことを意味する。現実には、これらのユニットは、それよりも大幅に多いレンズ及び他の光学素子を備え得る。
【００４０】
照明システム１２は、ハウジング２８と、図示の実施形態ではエキシマレーザ３０として実現される光源とを含む。エキシマレーザ３０は、約１９３ｎｍの波長を有する投影光を放出する。他のタイプの光源及び他の波長、例えば２４８ｎｍ又は１５７ｎｍも考えられる。
【００４１】
図示の実施形態では、エキシマレーザ３０により放出される投影光はビーム拡大ユニット３０に入り、そこで光ビームが幾何学的光束を変えることなく拡大される。ビーム拡大ユニット３２は、図２に示すように複数のレンズを含み得るか、又は例えばミラー配列として実現され得る。投影光は、実質的に平行ビーム３４としてビーム拡大ユニット３２から出射する。他の実施形態では、このビームは大きな発散度を有し得る。平行ビーム３４は、照明システム１２の全体的寸法を小さくするために設けられる平面折り返しミラー３６に当たる。
【００４２】
折り返しミラー３６から反射した後、ビーム３４は、マイクロレンズ４０のアレイ３８に当たる。マイクロレンズ４０の後焦点面に又はその付近に、ミラーアレイ４６が配置される。図５にも示されているように、ミラーアレイ４６は、互いに対して垂直に位置合わせされていることが好ましい２つの傾斜軸５６ｘ、５６ｙ（図５を参照）を中心に互いに独立して傾斜し得る複数の小さなアダプティブミラー素子Ｍｉｊを含む。ミラー素子Ｍｉｊの総数は、１００個を超え得るか、又は数千個でさえあり得る。鏡面には回折構造が設けられ得る。この実施形態では、ミラー素子Ｍｉｊの数は、マイクロレンズアレイ３８に含まれるマイクロレンズ４０の数に等しい。したがって、各マイクロレンズ４０が、ミラーアレイ４６の１つのミラー素子Ｍｉｊに収束光束を向ける。
【００４３】
ミラー素子は、非常に高精度に製造されるべきである。プリフォームへの材料の付加若しくはプリフォームからの材料の除去、ダイを用いるか若しくはガルバニック効果を伴う成形プロセス、又はリソグラフィプロセスを用いることにより、高精度が得られ得る。
【００４４】
個々のミラー素子Ｍｉｊの傾斜運動は、照明システム１２の全体システム制御部５２に接続されるミラー制御ユニット５０により制御される。ミラー素子Ｍｉｊの所望の傾斜角を設定するために用いられるアクチュエータがミラー制御ユニット５０から制御信号を受け取ることで、個々のミラー素子Ｍｉｊそれぞれが、制御信号に応じて可変の反射角で入射光線を反射することが可能となる。図示の実施形態では、個々のミラー素子Ｍｉｊを配置できる連続した反射角範囲がある。他の実施形態では、アクチュエータは、限られた数の離散的な傾斜角のみを設定できるように構成される。
【００４５】
ミラー素子Ｍｉｊから反射された光束は、第１のコンデンサ５８に当たり、第１のコンデンサ５８は、わずかに発散した光束がこのとき少なくとも実質的に平行な光束として光インテグレータ７２に当たることを確実にし、光インテグレータ７２は、複数の二次光源を生成する。光インテグレータ７２は、光線と照明システム１２の光軸ＯＡと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、光インテグレータ７２に当たる光束がより大きな発散度を有するように、第１のコンデンサ５８を省いてもよい。
【００４６】
光インテグレータ７２は、図示の実施形態では、平行な円筒形マイクロレンズ（cylindrical microlenses：シリンドリカルマイクロレンズ）の２つの直交アレイをそれぞれが含む２つの基板７４、７６からなるフライアイレンズとして実現される。光インテグレータの他の構成、例えば、回転対称面を有するが矩形の境界を有するマイクロレンズアレイからなるインテグレータも構想される。照明システム１２に適した様々なタイプの光インテグレータが記載されている、国際公開第２００５／０７８５２２号、米国特許出願公開第２００４／００３６９７７号、及び米国特許出願公開第２００５／００１８２９４号を参照されたい。
【００４７】
参照符号７０は、マスク１４に当たる光の角度分布を実質的に定める照明システム１２のシステム瞳面を示す。システム瞳面７０は、通常は平面であるか又はわずかに湾曲しており、光インテグレータ７２に又はその直近に配置される。システム瞳面７０における光の角度分布が後続の視野平面における強度分布に直接変換されると、光インテグレータ７２は、マスク１６上の照明視野１４の基本的な幾何学的形状を実質的に決定する。光インテグレータ７２が走査方向ＹよりもＸ方向に大きく角度範囲を拡大するため、照明視野１４は、走査方向Ｙに沿ってよりもＸ方向に沿って大きな寸法を有する。
【００４８】
光インテグレータ７２により生成される二次光源から出射する投影光は、図２では簡単のために単一のレンズのみで表されている第２のコンデンサ７８に入る。第２のコンデンサ７８は、システム瞳面７０と視野絞り８２が配置される後続の中間視野平面８０との間のフーリエ関係を保証する。第２のコンデンサ７８は、二次光源により生成される光束を中間視野平面８０で重ね合わせることにより、中間視野平面８０の非常に均一な照明を達成する。視野絞り８２は、複数の可動ブレードを含み得ると共に、マスク１６上の照明視野１４の鮮明なエッジを確保する。
【００４９】
視野絞り対物レンズ８４が、中間視野平面８０とマスク１６が配置されるマスク平面８６との間に光学的共役をもたらす。したがって、視野絞り８２は、視野絞り対物レンズ８４によりマスク１６に鮮明に結像される。視野絞り８２及び視野絞り対物レンズ８４は、他の実施形態では省いてもよい。
【００５０】
上述したように、システム瞳平面７０における強度分布は、後続の中間視野平面８０における角度分布に変換される。視野絞り対物レンズ８４の倍率が１である場合、その角度分布及び中間視野平面８０がマスク平面８６に再現され（視野絞り対物レンズ８４により導入される収差がなければ）、倍率の絶対値が１ではない場合、角度分布は拡大又は縮小される。したがって、ミラーアレイ４６を用いてシステム瞳平面７０における強度分布を変更することにより、マスク平面８６における角度分布を変えることが可能である。
【００５１】
角度分布（すなわち照明設定）を変える場合、個々のミラー素子Ｍｉｊのそれぞれにより生成されるスポットがシステム瞳平面７０において組み合わさって所望の強度分布に対応するパターンになるように、ミラーアレイ４６の個々のミラー素子Ｍｉｊを傾斜させる。
【００５２】
ミラー素子Ｍｉｊが平面状の反射面を有する場合、システム瞳平面７０において生成されるスポットの形状は、主にマイクロレンズ４０の屈折力及びマイクロレンズ４０に当たるビーム３４の発散度に応じて変わる。ミラー素子Ｍｉｊから出射する光束は、ミラー素子Ｍｉｊの空間的向きを特徴付ける傾斜角に多少依存する（independent on）発散度を有する。したがって、第１の集光レンズ５８を通過する光束は、少なくとも実質的に同じ直径及び発散度を有する。
【００５３】
しかしながら、集光レンズ５８は、理想的な光学特性を有していない。これは、図示の実施形態の場合、全ての光束それぞれでミラー素子Ｍｉｊから反射された光束の完璧なコリメーションが達成できないことを意味する。その代わりに、コリメート効果は、光束がコンデンサ５８に当たる場所及び方向に少なくともわずかに応じて変わる。
【００５４】
結果として、コンデンサ５８から出射する光束の一部はコリメートされることなく、わずかに収束又は発散し得る。それゆえ、システム瞳面７０における光束の直径（すなわちスポットサイズ）もわずかに変わる。これらの偏差から、システム瞳平面７０における強度分布が所望の強度分布からずれることになる。これらの偏差が一定の限度を超えた場合、マスク平面８６における角度分布の許容不可能な偏差が観察され得る。
【００５５】
第１のコンデンサ５８がコリメートされずに発散又は収束する光束を生成するように設計される場合も、同様の考察が当てはまる。第１のコンデンサ５８の非理想的な光学特性は、同じくシステム瞳面７０における強度分布の悪化、ひいてはマスク平面８６における角度分布の不良を招き得る。
【００５６】
このような望ましくない作用を回避するために、ミラーアレイ４６のミラー素子Ｍｉｊは適応性がある。したがって、ミラー素子の形状は、それらの反射能を変えるように変えることができる。反射能を増減させることにより、反射ビームの発散度を変えることが可能である。ミラー素子Ｍｉｊが第１のコンデンサ５８の中心にビームを向ける場合、必要な反射能は、ミラー素子Ｍｉｊが第１のコンデンサ５８の円周にビームを向ける状況と比較して異なる必要があり得る。
【００５７】
ミラー素子の形状の変化は、時変的なものを含む他の望ましくない光学的作用がマスク平面８６における角度分布の悪化を引き起こす場合にも有利であり得る。例えば、投影光の吸収により生じる加熱の結果として、マイクロレンズ４０の屈折力の変化が起こり得る。ミラー素子Ｍｉｊの形状の変化は、製造公差により導入される収差を補正するためにも役立ち得る。
【００５８】
以下では、ミラー素子Ｍｉｊの形状を変えるために用いられる温度制御デバイスに関する様々な実施形態を説明する。
【００５９】
ＩＩＩ．温度制御デバイス
照明システム１２は、第１の実施形態によるレーザビーム９４を生成する赤外レーザ源９２を含む温度制御デバイス９０を備え、これはハウジング２８内に収容される。温度制御デバイス９０は、ミラー素子Ｍｉｊの標的領域上でレーザビーム９４を移動させるように構成される空間光変調器９６をさらに含む。この実施形態では、空間光変調器９６は、適当なアクチュエータを用いて２つの直交軸に関して傾斜させることができる傾斜可能ミラー９８を備える。このような傾斜可能ミラー９８は、Microvisionにより出願された国際公開第２００５／０７８５０６号に記載のようにＭＥＭＳ技術を用いて実現することもできる。傾斜可能ミラー９８を用いて、ミラー９８を適宜傾斜させることによりミラーアレイ４６の任意の点にレーザビーム９４を向けることが可能である。代替的な実施形態では、空間光変調器９６は、回転可能なプリズム又は電気光学素子の組み合わせを含み、これは、素子に印加される電圧を変えることにより素子を通過する光ビームの方向を変えることを可能にする。
【００６０】
空間光変調器９６は、レーザビーム９４がミラー素子Ｍｉｊの標的領域上で連続的又は間欠的に移動するように制御される。レーザ光の波長は、ミラー素子によりほぼ完全に、又は少なくとも８０％を超えて吸収されるように選択される。吸収されたレーザ光は、レーザ光が空間光変調器９６により向けられた標的領域内の温度を上昇させる。
【００６１】
これは、単一のミラー素子Ｍｉｊの拡大斜視図である図３に示されている。ミラー素子Ｍｉｊは、ミラー支持体１００及びミラー支持体１００の上に塗布される反射性コーティング１０２を含む。反射性コーティング１０２は、例えば屈折率が交互に変わる複数の薄層により形成され得る。反射性コーティングは、投影光の波長の最大反射を確保するようにこの波長に特定的に適合される。レーザ源９２により生成されるような赤外線に対して、このような反射性コーティングは通常はほぼ完全に吸収性である。
【００６２】
ミラー支持体１００自体は、図３に破線で示すように、互いに取り付け固定される２つ以上の個別の平行構造により形成され得る。
【００６３】
参照符号１０４は、照明システム１２の動作中に投影光が当たる反射性コーティング１０２の投影光領域を示す。これにＸ方向及びＹ方向に沿って隣接して、レーザビーム９４が向けられる標的領域１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、及び１０６ｄが示されている。他の実施形態では、投影光領域１０４は、図３に示すよりも実質的に大きく、標的領域１０６ａ〜１０６ｄは、投影光領域１０４に部分的に又は完全に重なり得る。標的領域１０６ａ〜１０６ｄにおける赤外線の吸収が、標的領域１０６ａ〜１０６ｄの付近の温度を上昇させる。
【００６４】
これは、Ｘ方向及びＹ方向に沿ったミラー素子Ｍｉｊの温度プロファイルを示す図４ａ及び図４ｂのグラフに示されている。実線１０８は、投影光領域１０４に当たる投影光によってのみ生成される温度プロファイルを示す。反射性コーティング１０２は、投影光に対して高い反射率を有するが、図４ａ及び図４ｂに実線１０８で示すように、少量の吸収光が温度の上昇をもたらす。図４ａにおいて、破線１１０ａ及び１１０ｃは、対向する標的領域１０６ａ及び１０６ｃそれぞれに当たる赤外線によってのみ生成される温度プロファイルを示す。図４ｂにおいて、破線１１０ｂ及び１１０ｄは、対向する標的領域１０６ｂ及び１０６ｄそれぞれに当たる赤外線によってのみ生成される温度プロファイルを示す。上記のプロファイルを合計することにより得られる全温度プロファイルは、点線で示されている。
【００６５】
反射性コーティング１０２及びミラー支持体１００は、互いに異なる熱膨張係数を有する。図４ａ及び図４ｂに示す温度プロファイルにより、交差配置で配置されている２つのバイメタル板と同様の効果が得られる。それゆえ、ミラー素子Ｍｉｊは、図４ａ及び図４ｂに示す温度プロファイルが大きくなるとＸ方向及びＹ方向に沿って延びる２つの直交屈曲軸に関して屈曲し始める。
【００６６】
図３では、ミラー支持体１００の熱膨張係数が反射性コーティング１０２の熱膨張係数よりも大きいと想定されている。その場合、温度上昇によりミラー素子Ｍｉｊが図示のように凹状に屈曲することになる。加熱された領域１０４及び１０６ａ〜１０６ｄの交差状配置の結果として、屈曲は少なくとも実質的に回転対称である。したがって、空間光変調器９６を用いてレーザビーム９４をミラー素子Ｍｉｊに向けることにより、Ｘ方向及びＹ方向に沿って同一の正の反射能が生成される。この反射能は、ミラー素子Ｍｉｊが実質的に傾斜している場合にシステム瞳平面７０における反射ビームのスポット形状を一定に保つのに役立ち得る。
【００６７】
図５は、ミラーアレイ４６の斜視図である。ミラー素子Ｍ３５が、２つの直交傾斜軸５６ｘ及び５６ｙに関して傾斜した位置で示されている。レーザビーム９４は、異なるミラー素子Ｍ６５に向けられている。点線９４’は、実質的に直線に沿ってミラー素子Ｍ６５の反射性コーティング１０２にわたって向けられた後の時点のレーザビーム９４を示す。
【００６８】
当然ながら、ミラー素子Ｍｉｊの標的領域を加熱することにより様々な他の変形が得られ得る。反射性コーティングの熱膨張係数がミラー支持体１００の熱膨張係数よりも小さくなく大きい場合、温度上昇によりミラー素子Ｍｉｊが凸状に屈曲することになる。室温で実質的な曲率を有するようにミラー素子を製造することも可能であり、温度制御デバイス９０を用いて温度を上昇させることによりこの曲率が小さくなる。
【００６９】
ミラー素子Ｍｉｊの形状の変化は、特に、赤外線により照明される標的領域のサイズ及び場所に応じて実質的に決まる。図６ａ〜図６ｄは、ミラー素子Ｍｉｊで生成され得る種々の標的領域を示す。
【００７０】
図６ａは、正方形の鏡面を対称に等しく二等分する細長い縞の幾何学的形状を有する標的領域１０６−１を示す。この標的領域１０６−１の付近で温度が上昇すると、ミラー素子Ｍｉｊは、縞の長手方向に直交する方向に関してのみ屈曲する。このような変形は、照明システム１２の非点収差作用を補正するのに役立ち得る。
【００７１】
図６ｂに示す標的領域１０６−２は、図３に示す標的領域１０６ａ〜１０６ｄと同様である。それゆえ、ミラー素子Ｍｉｊは、標的領域１０６−２に赤外線を向けた場合にその形状が同様に変わる。ミラー素子Ｍｉｊの中心にさらなる熱が生成されるため、得られる曲率プロファイルはわずかに異なる。
【００７２】
図６ａ及び図６ｂに示す標的領域には、移動するレーザビーム９４で単純に生成される線パターンであるといえるという利点がある。
【００７３】
図６ｃは、円形ディスクの幾何学的形状を有する標的領域１０６−３を示す。このようなディスクは、最も回転対称性の良い屈曲力をもたらす。
【００７４】
図６ｄは、同じくミラー素子Ｍｉｊを少なくとも実質的に回転対称に屈曲させるが、図３、図６ｂ、及び図６ｃに示す実施形態と比較してわずかに異なる曲率プロファイルを有する標的領域１０６−４を示す。
【００７５】
標的領域１０６の温度を上昇させることにより得られるミラー素子Ｍｉｊの変形は、ミラー支持体１００及び反射性コーティング１０２に存在する内部応力にも左右される。例えば、製造プロセス後に機械的応力が残るように反射性コーティング１０２を形成する層を作ることが可能である。このような応力は、層の温度を上昇させることにより解放又は増加させることができる。機械的応力の方向を適宜選択することにより、標的領域１０６の温度の変化後に得られる変形に影響を及ぼすことが可能である。
【００７６】
上記では、全ミラー素子Ｍｉｊが温度制御デバイス９０を用いて同様に加熱されると想定した。しかしながら、多くの場合、ミラーアレイ４６内の位置に応じてミラー素子Ｍｉｊを様々に変形させる必要がある。例えば、ミラーアレイ４６の中心から離れるほどミラー素子の反射能を高める必要があり得る。
【００７７】
このような標的領域１０６の例示的な構成を図７に示す。この実施形態のミラーアレイ４６は、矩形格子パターンで配置された１２１個のミラー素子Ｍｉｊを含む。ここで、中心のミラー素子Ｍｉｊは全く変形させないものと想定する。温度制御デバイス９０を用いて、他の全てのミラー素子でほぼ回転対称の変形がもたらされるものとし、ミラーアレイ４６の中心からの距離の増加に伴って曲率が大きくなるものとする。それゆえ、標的領域１０６は、ミラー素子Ｍｉｊが中心から離れるほど大きくなっている。
【００７８】
レーザビーム９４は、反射性コーティング１０２の反射特性を変更するためにも用いられ得る。レーザビーム９４がミラー素子Ｍｉｊの特定の場所で十分に長く留まれば、反射性コーティングの反射率が実質的に低下するような程度まで温度が上昇する。反射性コーティング１０２の反射率のこのような意図的な低下は、例えばビームが不均一である結果として投影光が投影光に露光された領域１０４において同様の低下を招いた場合に有用であり得る。その場合、レーザビーム９４は、（低いが）均一な反射率が領域１０４の一部で回復されることを確実にする。
【００７９】
システム瞳面７０における投影光の強度及び角度分布に所望の光学的効果を与えるために、反射率の低下を意図的にもたらすことも可能である。このような低下は過渡的であっても永久的であってもよい。
【００８０】
ＩＶ．代替的な実施形態
図８は、別の実施形態によるミラー素子Ｍｉｊの斜視図である。ミラー素子Ｍｉｊは、固体関節（solid state articulations）１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、及び１１２ｄを用いてキャリア構造１１０に接続される。これらの関節１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、及び１１２ｄは、長手方向スリット１１３が作られた後でキャリア構造１１０に残るブリッジにより形成される。簡単のために、対向する関節対１１２ａ、１１２ｃ及び１１２ｂ、１１２ｄによりそれぞれ定められる傾斜軸５６ｘ、５６ｙを中心にミラー素子Ｍｉｊを傾斜させるように構成されるアクチュエータは、図８に示されていない。
【００８１】
この実施形態では、温度制御デバイス９０は、キャリア構造１１０のスリット１１３により同じく画定されるキャリアプレート１１６にミラー素子Ｍｉｊを接続する複数の加熱部材１１４を備える。加熱部材１１４は、ミラー素子Ｍｉｊでほぼいかなる任意の温度プロファイルも生成できるように個別に駆動させることができる。同じくこの実施形態では、ミラー素子Ｍｉｊに含まれている熱膨張係数の異なる構造により、ミラー素子Ｍｉｊで生成される温度プロファイルがミラー素子Ｍｉｊの光学特性を変更する変形をもたらすことが確実になる。
【００８２】
図８では、加熱部材１１４は、電圧が印加された場合に温度上昇する小さなブロックとして表されている。代替的な実施形態では、加熱部材は、図９のミラー支持体１００の底面図に示すように導電抵抗線のパターンにより形成される。ここでは、ミラー支持体１００の底面に電熱線１１４’が配置されており、ミラー素子Ｍｉｊで様々な温度プロファイルを生成できるように電圧源に個別に接続され得る。
【００８３】
図１０に示す実施形態では、ミラー素子Ｍｉｊは、図示の実施形態ではミラー素子Ｍｉｊの全長にわたってＹ方向に沿って延びる２つの平行熱障壁１１８ａ、１１８ｂを備える。熱障壁１１８ａ、１８８ｂは、矩形断面を有し、熱障壁１１８ａ、１１８ｂの両側の材料、例えばＳｉよりも小さな熱伝導係数を有する材料、例えばＳｉＯ２により形成される。熱障壁１１８ａ、１１８ｂの熱絶縁材料は、ミラー支持体１００にエッチングにより形成されている場合がある第１の溝１２０ａ及び第２の溝１２０ｂに収納される。第１の溝１２０ａと第２の溝１２０ｂとの間には、それらよりも浅く広い第３の溝１２２が形成される。第３の溝１２２を埋める材料１２４及びミラー支持体１００の周囲材料の熱膨張係数は互いに異なる。
【００８４】
標的領域１０６がレーザビーム９４により照明された場合、標的領域１０６で熱が生成され、この局所的に生成された熱は、ミラー支持体１００全体に分布する傾向がある。しかしながら、熱障壁１１８ａ、１８８ｂにより、標的領域１０６で生成された熱は側方へ流れ難い。したがって、温度の上昇が熱障壁１１８ａと１８８ｂとの間の空間により長い時間制限され、この空間において、材料１２４及びミラー支持体１００の熱膨張係数が異なる結果として、標的領域１０６の長手方向に対して垂直に延びる屈曲軸に沿ったミラー支持体１００の屈曲が引き起こされる。最終的に、熱は、大きな熱伝導係数を有しミラー支持体１００をヒートシンク１２８に接続するコンタクトソケット１２６を介して、熱障壁１８８ａと１８８ｂと間の空間から流出する。
【００８５】
ミラー支持体の所望の変形をもたらすミラー支持体の部分に熱がより長く制限されるため、レーザビーム９２が標的領域１０６を照明するリフレッシュレートを低減させることができる。
【００８６】
異方性熱膨張係数を有する材料でも同様の効果が得られる。例えば、標的領域１０６の下にある材料１２４のＸＺ平面内での熱膨張係数が直交方向に沿ってよりも小さい場合、熱は、ミラー支持体１００の隣接材料へよりもＺ方向に沿って、すなわちソケット１２６を介してヒートシンク１２８へ速く流れる。エピタキシャル成長させることができる結晶材料は、このような異方性熱膨張係数を有する場合が多い。
【００８７】
上記の実施形態は例示にすぎないことを理解されたい。例えば、反射性コーティングの形状は、（温度制御デバイス９０を用いた温度の上昇前後で）例えば、平面状、回転対称湾曲状、楕円形、又は鞍形であり得る。他の実施形態では、ミラー支持体は、温度変化により誘発される変形に対するミラー素子の感度を高めるために薄膜にすぎない。
【００８８】
さらに他の実施形態では、温度制御デバイスは、冷却流体を流すことができるミラー支持体内のチャネル等の冷却部材を含む。
【００８９】
さらに、マイクロリソグラフィ露光装置の投影対物レンズに配置されるミラーアレイにおいて、本発明を用いることも構想され得る。これは本発明の特許請求の範囲内にないが、本出願人は、請求項をこの方向に広げる権利を留保する。この場合、投影対物レンズは一次光源を含まず、ミラー素子はシステム瞳面に光を向けない。その代わりに、ミラーアレイ自体が投影対物レンズの瞳面に配置され得る。
【００９０】
Ｖ．ＥＵＶ照明システム
本発明の上記の実施形態は、全てＤＵＶ照明システムに関する。しかしながら、後述する実施形態から明らかとなるように、本発明は、ＥＵＶ照明システムでも有利に用いられ得る。このようなシステムでは、投影光の波長（動作波長とも呼ぶ）は、５０ｎｍ未満、好ましくは２５ｎｍ未満、最も好ましくは１３ｎｍ〜１４ｎｍ未満である。このような短い波長では透明屈折材料が利用不可能であるため、ＥＵＶ投影露光装置の全光学素子（当然ながら絞り以外）がカトプトリック（すなわち、反射性）タイプである。
【００９１】
図１１は、全体的に２１０で示すＥＵＶ投影露光装置の概略的であり一定の縮尺ではない子午線断面図である。光学素子の曲率及び他の細部は、簡単のために図示されていない。ＥＵＶ投影露光装置２１０は、微細反射構造を含みマスクステージ（図示せず）上に配置されるマスク２１６を照明する照明システム２１２を備える。マスク２１６から反射された投影光が、投影対物レンズ２２０に入り、投影対物レンズ２２０は、レチクル２１６に照明された反射構造を、基板ステージ（図示せず）上に配置されている基板２２４上に取着される感光層２２２に結像する。
【００９２】
照明システム２１２は、概略的に２３０で示す光源を備え、これには対称軸ＡＸが関連付けられる。通常、この対称軸ＡＸは、光源２３０に含まれる凹面ミラーの光軸と一致する。そのようなミラーがない場合、この軸ＡＸは、投影光ビーム自体の対称性により定められる。
【００９３】
光源２３０により放出される光は、ミラー素子（ミラーファセットと呼ぶ場合もある）のアレイを含み得る視野規定ミラー（field defining mirror）２７２に当たる。視野規定ミラー２７２から反射された後、投影光は、瞳規定ミラーアレイ２４６に当たる。図１２の上面図に示すように、瞳規定ミラーアレイ２４６は、最初から全て球形又は少なくとも回転対称である複数の凹面ミラー素子Ｍｉｊを含む。これは、ミラー素子Ｍｉｊの曲率Ｃａ及びＣｂが任意の直交面対で同一であることを意味する。各ミラー素子Ｍｉｊは、支持構造に対して傾斜可能に装着され、ミラー支持体及び反射性コーティングを含み、照明システム２１２の瞳面に投影光を向けるように構成される。ＥＵＶ投影光は、瞳規定ミラーアレイ２４６により２つのミラーＭ１及びＭ２に向けられた後で、最後にマスク２１６を照明する。
【００９４】
照明システム２１０は、図示の実施形態では図２に示す温度制御デバイス９０と本質的に同じ構成を有する温度制御デバイス２９０をさらに備える。すなわち、温度制御デバイス２１０は、レーザビーム２９４を生成する赤外レーザ源２９２を含む。温度制御デバイス２１０は、レーザビーム２９４を瞳規定ミラーアレイ２４６の標的領域上で移動させるように構成される空間光変調器２９６をさらに含む。この実施形態では、空間光変調器２９６は、適当なアクチュエータを用いて２つの直交軸に関して傾斜させることができるミラー２９８を含む。したがって、ミラー２９８を適宜傾斜させることにより、瞳規定ミラーアレイ２４６の任意の点にレーザビーム２９４を向けることが可能である。レーザ源２９２により生成される光の波長は、瞳規定ミラーアレイ２４６の標的領域によりほぼ完全に、又は少なくとも８０％を超えて吸収されるように選択される。
【００９５】
瞳規定ミラーアレイ２４６の顕著な特徴は、ミラー素子Ｍｉｊの光軸が、光伝播方向で瞳規定ミラーアレイ２４６の直前にある視野規定ミラー２７２の光軸と共に非常に大きな角度α（図示の実施形態ではα≒３５度）を形成することである。前のミラーがミラー素子を含む場合、この条件は、ミラー素子の傾斜位置に関係なくそれらの光軸に個別に当てはまる。角度αは、好ましくは２０度よりも大きく、より好ましくは３０度よりも大きい。
【００９６】
ミラーアレイ２４６のビーム偏向能力の尺度であるこの角度αは、従来よりもはるかに大きい。従来技術のＥＵＶ投影露光装置では、全ミラーの偏向角αはできる限り小さく抑えられる。これにより、ミラーＭ１とマスク２１６との間の光路に関して図１１に示すものと同様に、照明システム及び投影対物レンズを実質的に上下に通過する光路が得られる。しかしながら、これには、装置の底部（好ましくは、半導体設備の最下部でさえある）又は上部に嵩張る光源も配置しなければならず、その場合に複雑な装着構造が必要であるという欠点がある。
【００９７】
関与するミラーが球面鏡面を有する場合、偏向角が大きいと収差をもたらすことになるため、従来技術の照明システムは、偏向角αをできる限り小さく抑えることを試みる。非球面ミラー、特に回転非対称の非球面ミラーの生産は困難で費用がかかり、これは、図１１に示すミラーアレイ２４６及び２７２の場合のようにファセットミラーが多数の個別のミラー素子を含む場合に特に当てはまる。
【００９８】
図示の実施形態では、最初から球形又は回転対称であるミラーにより導入されるであろう収差が温度制御デバイス２９０を用いて以下の方法で補正されるため、偏向角αを大きくすることができる。
【００９９】
投影露光装置２１０を作動させると、空間光変調器２９６は、レーザビーム２９４がミラー素子Ｍｉｊの変形をもたらす特定の方法でミラー素子Ｍｉｊを加熱するように制御される。この変形は、ミラー素子Ｍｉｊの表面形状が回転対称から非点収差的に変化するように決定される。そのために、個々のミラー素子Ｍｉｊそれぞれの標的領域は、例えば図６ａに示すような幾何学的形状を有し得る。ここで、「非点収差的」という用語は、ミラー素子Ｍｉｊの曲率が２つの直交面で互いに異なることを示すために用いられる（図１２の拡大切り抜き部の曲率Ｃａ及びＣｂを参照）。その場合、図１３の斜視図に示すように、一平面のミラー素子Ｍｉｊの焦点距離ｆａは、直交面の焦点距離ｆｂよりも大きくなる。焦点距離間のこの差は、１％（すなわち、ｆａ＞１．０１×ｆｂ）にも及び、さらには１０％にも及び得る。
【０１００】
好ましくは、変形は、子午面及び矢状面における曲率半径Ｒａ、ＲｂがＲａ＝Ｒ／ｃｏｓ（β）及びＲｂ＝Ｒ−ｃｏｓ（β）により与えられるように決定され、式中、Ｒは各ミラーの球面部分の曲率半径であり、βは入射角である。瞳規定ミラーアレイ２４６のミラー素子Ｍｉｊのこのような非点収差反射面により、偏向角αが大きい場合でも収差が小さく抑えられる。
【０１０１】
このような小さな収差を達成するには、ミラーの焦点距離がミラーの被照明面と比較して大きい必要があることに留意すべきである。視野規定ミラーアレイ２７２及び瞳規定ミラーアレイ２４６のミラー素子Ｍｉｊでは、それらの焦点距離が通常は約１ｍの範囲内にあり、被照明面が小さい（ミラー素子の通常の直径は約数ミリメートル〜数センチメートルである）ため、この条件は満たされる。しかしながら、ミラーＭ１又はＭ２では、それらが非点収差鏡面を有している場合でも大きな偏向角を得ることができない。
【０１０２】
図１１で分かり得るように、偏向角αが大きいほど、光源２３０をはるかにより好都合な高さに配置することが可能となる。この実施形態では、光源２３０の対称軸ＡＸが実質的に水平に延びているため、光源２３０が視野規定ミラー２７２と同じ高さに配置される。他の実施形態では、対称軸ＡＸは、水平面に対して４５度未満、好ましくは２０度未満の角度を形成する。
【０１０３】
ＥＵＶ照明システムでは、入射する高エネルギーＥＵＶ投影光の大部分がミラー素子により吸収されるため、ミラー素子を積極的に冷却する必要がある場合が多い。したがって、ミラー素子Ｍｉｊを付加的に加熱する温度制御デバイス２９０を用いた熱の発生には、ミラー素子を冷却するためのさらなる対応が普通は必要である。
【０１０４】
図１４は、温度制御デバイスがミラー素子Ｍｉｊを局所的に加熱するのではなく局所的に冷却する、別の実施形態によるミラー素子Ｍｉｊの斜視図である。そのために、温度制御デバイスは、ミラー支持体１００をヒートシンク１２８に接続する複数のペルチェ素子１３０を備える。このようなマイクロペルチェ素子１３０は、例えばフライブルク所在のMICROPELT GmbHから市販されている。
【０１０５】
各マイクロペルチェ素子１３０は、図１４に示されているが、配線１３２により作動させることができるため、多種多様な異なる温度分布を生成するようにミラー支持体１００を局所的に冷却することができる。同じくこの実施形態では、熱膨張係数の異なる構造が、ミラー支持体１００の所望の変形を引き起こす。
【０１０６】
マイクロペルチェ素子１３０を設けることで、これらがない場合に必要であり得る付加的な冷却システムを完全に省くことができる。
【０１０７】
ペルチェ素子１３０又は他の冷却部材を加熱部材と、又はさらにより有利には図１１に示すような熱制御システム２９０と組み合わせることも構想される。その場合、ミラー素子Ｍｉｊは、（準）同時に（付加的に）加熱及び冷却され得る。これにより、ミラー支持体の非常に大きな温度差及び結果として大きな変形をもたらすことが可能となる。
【０１０８】
好適な実施形態の上記の説明は、例として行ったものである。当業者は上記開示から、本発明及びそれに伴う利点を理解するだけでなく、開示されている構造及び方法の様々な変形及び変更が明らかであることに気付くであろう。したがって、本出願人は、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の趣旨及び範囲内に入るような変形及び変更の全て、及びそれらの等価物を包含することを意図する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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