(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）の照明系であって、
ａ）投影光ビーム（３４）を生成するように構成された光源（３０）と、
ｂ）瞳平面（８４）と、
ｃ）光軸（ＯＡ）と、
ｄ）第１及び第２の回折光学要素（４２，４４；２４２，２４４）であって、
ｉ）前記回折光学要素（４２，４４；２４２，２４４）が、前記瞳平面（８４）内の    投影光の放射照度分布が該回折光学要素（４２，４４；２４２，２４４）によって生    成される回折効果に依存するように前記光源（３０）と該瞳平面（８４）の間に配置    され、かつ
ｉｉ）各回折光学要素によって生成される前記回折効果が、前記投影光ビーム（３４    ）によって該回折光学要素（４２，４４；２４２，２４４）上に照射される光視野    （１１０）の位置に依存する、
前記第１及び第２の回折光学要素（４２，４４；２４２，２４４）と、
ｅ）前記回折光学要素の相互空間配列を変更するように構成された変位機構（５４，６４）と、
を含み、
前記変位機構（５４，６４）を用いて得ることができる前記相互空間配列のうちの少なくとも１つにおいて、前記光視野（１１０）は、前記第１及び前記第２の回折光学要素（４２，４４；２４２，２４４）の両方にわたって延び、
ａ）前記第１及び前記第２の回折光学要素（２４２，２４４）は同一であり、
ｂ）各回折光学要素（２４２，２４４）によって生成される前記回折効果は、専ら１つの変位方向（Ｘ）に沿って前記光視野（１１０）の前記位置に依存して変化し、かつ
ｃ）前記回折光学要素のうちの１つ（２４４）は、該回折光学要素を前記光軸と平行な軸の回りに１８０°回転させることによって得られる向きに装着される、
ことを特徴とする照明系。
【請求項２】
前記変位機構（５４，６４）は、少なくとも１つの回折光学要素を前記光軸（ＯＡ）と平行ではない変位方向（Ｘ）に沿って変位させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の照明系。
【請求項３】
前記少なくとも１つの回折光学要素（４２，４４；２４２，２４４）によって生成される前記回折効果は、前記光視野（１１０）の前記位置に依存して前記変位方向（Ｘ）に沿って変化することを特徴とする請求項２に記載の照明系。
【請求項４】
前記第１及び前記第２の回折光学要素（４２，４４）は、同じか又は平行する平面内を延びることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項５】
前記投影光ビーム（３４）に対する前記回折光学要素（４２，４４）の前記空間配列を前記光軸を含まない２つの直交方向（Ｘ，Ｙ）に沿って変更することができるように構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項６】
前記相互空間配列のうちの少なくとも１つにおいて、前記光視野（１１０）は、前記第１の回折光学要素（４２；２４２）の第１の部分にわたってかつ前記第２の回折光学要素（４４；２４４）の第２の部分にわたって延び、
前記第１及び前記第２の部分の面積は異なる、
ことを特徴とする請求項５に記載の照明系。
【請求項７】
前記回折光学要素（４２，４４）が一時的に静止する場合に前記光視野（１１０）の前記位置を変更するように構成されたビームステアリングデバイス（１２２）を含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項８】
第３の回折光学要素（４５）を含み、
前記光視野（１１０）が前記第１（４２）、前記第２（４４）、及び前記第３の回折光学要素（４５）にわたって延びる少なくとも１つの相互空間配列が存在する、
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項９】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系を作動させる方法であって、
ａ）ｉ）瞳平面（８４）と、
ｉｉ）光軸（ＯＡ）と、
ｉｉｉ）第１及び第２の回折光学要素（４２，４４；２４２，２４４）であって、
前記回折光学要素が、前記瞳平面内の投影光の放射照度分布が該回折光学要素
（４２，４４；２４２，２４４）によって生成される回折効果に依存するように
光源（３０）と該瞳平面（８４）の間に配置され、かつ
各回折光学要素によって生成される前記回折効果が、それぞれの該回折光学要
素（４２，４４；２４２，２４４）上に投影光ビームによって照射される光視野
（１１０）の位置に依存する、
前記第１及び第２の回折光学要素（４２，４４；２４２，２４４）と、
を含む照明系（１２）を準備する段階を含み、
前記照明系は、
ｉｖ）前記第１及び前記第２の回折光学要素（２４２，２４４）は同一であり、
ｖ）各回折光学要素（２４２，２４４）によって生成される前記回折効果は、専ら１つの変位方向（Ｘ）に沿って前記光視野（１１０）の前記位置に依存して変化し、かつ
ｖｉ）前記回折光学要素のうちの１つ（２４４）は、該回折光学要素を前記光軸と平行な軸の回りに１８０°回転させることによって得られる向きに装着され、
さらに、前記方法は、
ｂ）投影光ビーム（３４）を生成する段階と、
ｃ）前記回折光学要素（４２，４４；２４２，２４４）の相互空間配列を変更する段階と、
を含み、
前記相互空間配列のうちの少なくとも１つにおいて、前記光視野（１１０）は、前記第１及び前記第２の回折光学要素（４２，４４；２４２，２４４）の両方にわたって延びる、
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの回折光学要素（４２，４４；２４２，２４４）が、前記光軸（ＯＡ）と平行ではない変位方向（Ｘ）に沿って変位されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの回折光学要素（４２，４４；２４２，２４４）によって生成される前記回折効果は、前記光視野（１１０）の前記位置に依存して前記変位方向（Ｘ）に沿って変化することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記相互空間配列のうちの少なくとも１つにおいて、前記光視野（１１０）は、前記第１の回折光学要素（４２；２４２）の第１の部分にわたってかつ前記第２の回折光学要素（４４；２４４）の第２の部分にわたって延び、
前記第１及び前記第２の部分の面積は異なる、
ことを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、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ための照明系に関し、具体的には、瞳平面内の放射照度分布を定義するのに回折光学要素が使用されるそのような系に関する。本発明は、そのような照明系を作動させる方法にも関する。
【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潔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製作のための技術である。マイクロリソグラフィの工程は、エッチング処理との併用で、基板、例えば、シリコンウェーハ上に形成された薄膜積層体内に特徴部をパターン形成するのに使用される。製作の各層では、最初にウェーハが、深紫外（ＤＵＶ）光のような放射線に感度を有する材料であるフォトレジストで被覆される。次に、上部にフォトレジストを有するウェーハが、投影露光装置内で投影光に露光される。装置は、パターンを含むマスクをフォトレジスト上に、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場所においてしか露光されないように投影する。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。次に、エッチング処理が、パターンをウェーハ上の薄膜積層体内に転写する。最後にフォトレジストが除去される。異なるマスクを使用するこの工程の繰返しにより、多層微細構造化構成要素がもたらされる。
【０００３】
投影露光装置は、一般的に、マスクを照明するための照明系と、マスクを整列させるためのマスク台と、投影対物系と、フォトレジストで被覆されたウェーハを整列させるためのウェーハ整列台とを含む。照明系は、例えば、矩形スリット又は湾曲スリットの形状を有することができるマスク上の視野を照明する。
【０００４】
現在の投影露光装置では、２つの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が、マスクパターン全体をターゲット部分の上に１回で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、投影ビームの下で走査方向に沿ってマスクパターンを徐々に走査し、同時に基板をこの方向と平行又は反平行に移動することによって照射される。
【０００５】
「マスク」（又はレチクル）という用語は、パターン形成手段として広義に解釈すべきであることは理解されるものとする。一般的に使用されるマスクは、透過パターン又は反射パターンを含み、例えば、バイナリ、交互位相シフト、減衰位相シフト、又は様々な混成マスク形式のものとすることができる。しかし、能動マスク、例えば、プログラム可能ミラーアレイとして達成されるマスクも存在する。同じくプログラム可能ＬＣＤアレイを能動マスクとして使用することができる。
【０００６】
微細構造デバイスを製造するための技術が進歩する時に、照明系に対しても絶えず高まる要求が存在する。理想的には、照明系は、マスク上の照明視野の各点を明確に定義された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、マスク平面内の特定の点に向けて収束する光束の全光エネルギが、光束を構成する光線の様々な方向の間で如何に分布されるかを表している。
【０００７】
マスク上に入射する投影光の角度分布は、通常はフォトレジスト上に投影されるパターンの種類に適合される。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可能性がある。投影光の最も一般的に使用される角度分布は、従来照明設定、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、照明系の瞳平面内の放射照度分布を意味する。例えば、輪帯照明設定では、瞳平面内の環状領域しか照明されない。従って、投影光の角度分布において小さい角度範囲しか存在せず、これは、全ての光線が、マスク上に類似の角度で傾斜して入射することを意味する。
【０００８】
当業技術では、望ましい照明設定を得るためにマスク平面内の投影光の角度放射照度分布を修正するための異なる手段が公知である。最も単純な場合には、１つ又はそれよりも多くの開口を含む絞り（遮光器）が、照明系の瞳平面に位置決めされる。瞳平面内の場所は、マスク平面のようなフーリエ関連視野平面内の角度に変換されるので、瞳平面内の開口のサイズ、形状、及び場所は、マスク平面内の角度分布を決める。しかし、照明設定のいずれの変更も、絞りの置換を必要とする。これは、僅かに異なるサイズ、形状、又は場所を有する開口を有する絞りを非常に多く必要とすることになるので、照明設定を精密に調節することを困難にする。更に、絞りの使用は余儀なく光損失をもたらし、従って、装置の収量が低減する。
【０００９】
照明系の瞳平面に特定の放射照度分布を生成するのに回折光学要素が使用される場合には、絞りによってもたらされる光損失は回避される。放射照度分布は、回折光学要素と瞳平面の間に配置されたズームレンズ又はアキシコン要素対のような調節可能光学要素によって少なくともある一定の範囲で修正することができる。
【００１０】
瞳平面に異なる放射照度分布を生成する際の最も高い柔軟性は、回折光学要素の代わりにミラーアレイが使用される場合に得られる。例えば、ＥＰ１  ２６２  ８３６  Ａ１は、１０００個を超える微小ミラーを含むマイクロ電気機械系（ＭＥＭＳ）として達成されるミラーアレイの使用を提案している。ミラーの各々は、互いに対して垂直な２つの異なる平面内で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入射する放射線を半球の（実質的に）いずれかの望ましい方向に反射することができる。ミラーアレイと瞳平面の間に配置されたコンデンサーレンズは、ミラーによって生成される反射角を瞳平面内の場所に変換する。この従来技術の照明系は、各々が１つの特定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って瞳平面にわたって自由に移動可能な複数のスポットで瞳平面を照明することを可能にする。
【００１１】
類似の照明系は、ＵＳ  ２００６／００８７６３４  Ａ１、ＵＳ  ７，０６１，５８２  Ｂ２、ＷＯ  ２００５／０２６８４３  Ａ２、及びＷＯ  ２０１０／００６６８７から公知である。
【００１２】
しかし、ミラーアレイの使用は、技術的に厳しいものであり、高度な光学的、機械的、かつ計算的な解決法を必要とする。
【００１３】
瞳平面に連続可変放射照度分布を生成するためのより簡単な手法は、位置依存性回折効果を有する回折光学要素の使用である。投影光がこの要素上に入射する位置に基づいて、瞳平面に異なる放射照度分布が生成される。通常、投影光ビームは固定されたままに保たれることになり、回折光学要素は、投影光ビームが要素上に入射する位置を変更するように変位機構を用いて変位される。この種の回折光学要素は、米国サンノゼ所在の「Ｔｅｓｓｅｒａ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．」から市場で入手可能である。
【００１４】
しかし、そのような回折光学要素を用いても、瞳平面に異なる放射照度分布を生成する際の柔軟性は非常に限定される。この放射照度分布を修正するのに使用することができる利用可能な自由度は、最大でも、回折光学要素を１つの方向に沿って移動すること、及びそれを直交方向に沿って移動することという２つしか存在しない。
【００１５】
ズームレンズ及びアキシコン要素のような変位可能光学要素によって与えられる付加的な柔軟性を有する場合であっても、瞳平面内で連続可変放射照度分布を生成する際の高い柔軟性への要求が残っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】ＥＰ１  ２６２  ８３６  Ａ１
【特許文献２】ＵＳ  ２００６／００８７６３４  Ａ１
【特許文献３】ＵＳ  ７，０６１，５８２  Ｂ２
【特許文献４】ＷＯ  ２００５／０２６８４３  Ａ２
【特許文献５】ＷＯ  ２０１０／００６６８７
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｅ．Ｄｅｌａｎｏ著「１次設計及びｙ，
【数１】
0005611443.tif 000002
図」、応用光学、１９６３年、第２巻、第１２号、１２５１〜１２５６ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従って、本発明の目的は、照明系の瞳平面内で連続可変放射照度分布を簡単な方式で生成することを可能にする照明系を提供することである。更に別の目的は、オペレータが、照明系の瞳平面に簡単な方式で連続可変放射照度分布を生成することを可能にするマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系を作動させる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明により、この目的は、投影光ビームを生成するように構成された光源と、瞳平面と、光軸と、第１及び第２の回折光学要素とを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系によって達成される。回折光学要素は、瞳平面内の投影光の放射照度分布が、回折光学要素によって生成される回折効果に依存するように光源と瞳平面の間に配置される。各回折光学要素によって生成される回折効果は、投影光ビームによって回折光学要素上に照射される光視野の位置に依存する。更に、照明系は、回折光学要素の相互空間配列を変更するように構成された変位機構を含む。変位機構を用いて得ることができる相互空間配列のうちの少なくとも１つにおいて、光視野は、第１の回折光学要素と第２の回折光学要素の両方にわたって延びている。
【００２０】
本発明は、投影光ビームが、所定の時点で１つだけではなく、２つ又はそれよりも多くの回折光学要素上に入射する場合に、可能な放射照度分布の範囲を大きく広げることができるという概念に基づいている。この場合、瞳平面内の放射照度分布は、回折光学要素の相互空間配列に依存することになる。少なくとも１つの自由度が、各回折光学要素に関連付けられるので、本発明は、瞳平面内の放射照度分布を変更するのに少なくとも２つの独立した自由度を与える。
【００２１】
これは、変位機構が、必ずしも各回折光学要素を独立して変位させることができることを意味しない。照明系が、回折光学要素が一時的に静止する場合に光視野の位置を変更するように構成されたビームステアリングデバイスを含む場合には、変位機構を２つの回折光学要素の一方のみを固定位置に留めて他方に対して変位させることができるように構成するだけで十分である。そのようなビームステアリングデバイスは、光学要素、特に、レンズ又はミラーを傾斜、変位、又は変形させるように構成されたアクチュエータを含むことができる。
【００２２】
多くの場合に、変位機構は、照明系の制御ユニットからの入力指令に応答して回折光学要素の相互空間配列を変更するように構成されたモータ駆動機構である場合に有利になる。「モータ」という用語は、外部エネルギ源を使用するいずれかの種類の作動デバイスを包含し、例えば、電気モータ、空気圧モータ、又は圧電モータを含み、広義に理解すべきである。モータ駆動機構を使用すると、回折光学要素を手動で調節する必要なく、瞳平面内の放射照度分布を非常に迅速に変更することができる。しかし、原理的には、変位機構は、操作者が回折光学要素に機械接続したレバー又はいずれかの他の種類の操作要素を手動操作する時に、回折光学要素の相互空間配列を変更するように構成された手動駆動機構とすることができる。
【００２３】
投影光ビームが照明系の光軸と平行に伝播する場合には、変位機構は、少なくとも１つの回折光学要素を光軸に対して垂直な又は少なくとも平行ではない変位方向に沿って変位させるように構成すべきである。この場合にのみ、少なくとも１つの回折光学要素の変位は、投影光ビームによって少なくとも１つの回折光学要素上に照射される光視野の位置が変更されるという望ましい効果を有することになる。
【００２４】
そのような条件の下では、少なくとも１つの回折光学要素によって生成される回折効果は、光視野の変位方向に沿った位置に依存して変化するはずである。
【００２５】
回折光学要素が実質的に平面の要素である場合には、これらの回折光学要素は、同じ平面又は平行な複数の平面内で延びるとすることができる。
【００２６】
殆どの実施形態では、第１及び第２の回折光学要素は、変位機構を用いて得ることができる少なくとも１つ、好ましくは全ての相互空間配列において、第１の回折光学要素上に入射する投影光が、第２の回折光学要素上には入射しないように配置される。言い換えれば、一般的に第１の回折光学要素上に入射と第２の回折光学要素上に入射する投影光とが存在するが、両方の回折光学要素上に入射するいずれの投影光も存在しないことになる。この場合、瞳平面内の組合せ放射照度分布は、第１の回折光学要素のうちで光視野内に位置する部分によって個々に生成される放射照度分布と、第２の回折光学要素のうちで光視野内に位置する部分によって個々に生成される放射照度分布との重ね合わせになる。
【００２７】
変位機構を用いて得ることができる相互空間配列のうちの少なくとも１つにおいて、第１の回折光学要素上に入射する投影光が第２の回折光学要素上にも入射する場合には、瞳平面内の組合せ放射照度分布は、２つの回折光学要素の重なり合う部分において、第１の回折光学要素によって生成される個別放射照度分布と、第２の回折光学要素によって生成される個別放射照度分布との重ね合わせではなく、畳み込みになる。第１の光学要素と第２の光学要素との相互空間配列を変更することにより、この畳み込みを必要に応じて修正することができる。
【００２８】
一実施形態では、第１の回折光学要素と第２の回折光学要素とは同一である。各回折光学要素によって生成される回折効果は、１つの変位方向だけに沿う光視野の位置に依存して変化する。回折光学要素のうちの１つは、回折光学要素を光軸と平行な軸の回りに１８０°だけ回転させることによって得られる向きに装着される。
【００２９】
２つの回折光学要素がそのような鏡面対称回折効果を有する場合には、１つの自由度しか存在せず、その結果、瞳平面に異なる放射照度分布を生成する際の柔軟性が低減する。しかし、そのような実施形態では、一方の回折光学要素によって生成される回折効果の変化が、他方の回折光学要素によって生成される逆効果によって補償されるので、光視野の変位方向に沿った小さい位置変化は、瞳平面内の放射照度分布に対して非常に僅かな効果のみを有する。
【００３０】
これは、光視野の位置を十分に安定させることができない場合に重要である。光視野の振動移動は、照明系において光源として使用されるレーザによってもたらされる可能性がある。レーザによって放出される光の方向、並びに発散は完全には安定せず、ビーム送出経路の長い距離（２０メートルまで）にわたって、たとえ非常に小さい変動であっても、回折光学要素にわたる光視野の有意なシフトをもたらす。回折光学要素の鏡面対称配列を使用すると、そのような変動に対する瞳平面内の放射照度分布の感受性は大きく低減する。
【００３１】
同様に変位方向に対して垂直な方向に沿ったそのような変動によってもたらされる悪影響を抑制するためには、通常、光視野が、第１の回折光学要素の高さと第２の回折光学要素の高さとの和よりも少なくとも５％、好ましくは、少なくとも２０％低い光軸及び変位方向に対して垂直な高さを有するように回折光学要素を設計するだけで十分である。
【００３２】
一部の実施形態では、照明系は、投影光ビームに対する回折光学要素の空間配列を光軸を含まない２つの直交方向に沿って変更することができるように構成される。投影光ビームに対する回折光学要素の空間配列を変更するためには、変位機構を用いて回折光学要素自体を変位させるか、又は例えばビームステアリングデバイスを用いて投影光ビームの伝播方向を変更することによって投影光ビームを移動するかのいずれかである。両方の場合に、所定の時点において回折光学要素上で光視野が延びる部分の面積を変更することができる。更に、これは、回折光学要素の間で分配される光エネルギの比に影響を及ぼす。
【００３３】
例えば、少なくとも１つの相互空間配列において、光視野は、第１の回折光学要素の第１の部分と第２の回折光学要素の第２の部分とにわたって延び、第１の部分の面積と第２の部分の面積とは異なる。投影光ビームが、その直径にわたって対称な放射照度分布を有すると仮定すると、この場合、第１の回折光学要素上に入射する光量と第２の回折光学要素上に入射する光量とは異なることになる。その結果、各回折光学要素に関連付けられた放射照度分布も異なる光エネルギ量を含むことになる。
【００３４】
変位機構は、回折光学要素を光軸を含まない２つの直交方向に沿って個々に変位させるように構成することができる。
【００３５】
一部の実施形態では、第１の回折光学要素によって生成される回折効果は、瞳平面に環形状を有する放射照度分布をもたらし、環の幅は、第１の回折光学要素上の光視野の位置に依存する。第２の回折光学要素によって生成される回折効果は、瞳平面に２つの極を含む放射照度分布をもたらし、極のサイズは第２の回折光学要素上の光視野の位置に依存する。光視野が、第１の回折光学要素、並びに第２の回折光学要素にわたって延びる場合には、組合せ効果は、輪帯照明設定と二重極照明設定との重ね合わせになる。
【００３６】
回折光学要素と瞳平面の間に配置された少なくとも１つの追加の光学要素を存在させることができる。この少なくとも１つの光学要素を照明系の光軸に沿って変位させるように構成された更に別の変位機構を設けることができる。光学要素は、例えば、レンズ又はアキシコン要素によって形成することができる。この場合、光学要素のうちの１つ又はそれよりも多くを従来技術で公知のように光軸に沿って更に移動することにより、瞳平面内の放射照度分布を修正することができる。
【００３７】
照明系は、第３の回折光学要素を含むことができる。この場合、光視野が、第１の回折光学要素と、第２の回折光学要素と、更に第３の回折光学要素とに延びる少なくとも１つの相互空間配列を存在させることができる。瞳平面内の結果は、第１の回折光学要素によって生成される放射照度分布と、第２の回折光学要素によって生成される放射照度分布と、第３の回折光学要素によって生成される放射照度分布との重ね合わせになる。
【００３８】
本発明の別の態様により、上述した目的は、投影光ビームを生成するように構成された光源と、瞳平面と、光軸と、第１及び第２の回折光学要素とを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系によって達成される。回折光学要素は、瞳平面内の投影光の放射照度分布が回折光学要素によって生成される回折効果に依存するように、光源と瞳平面の間に配置される。各回折光学要素によって生成される回折効果は、投影光が回折光学要素上に入射する位置に依存する。照明系は、更に、回折光学要素の相互空間配列を変更するように構成された変位機構を含む。変位機構を用いて得ることができる相互空間配列のうちの少なくとも１つにおいて、第１の回折光学要素上に入射した投影光は、第２の回折光学要素上にも入射する。
【００３９】
本発明のこの態様による照明系は、上記に略述したものと同じ基本概念に基づいている。投影光ビームが、２つ又はそれよりも多くの回折光学要素上に順次入射する場合には、可能な放射照度分布の範囲を大きく広げることができる。この場合、瞳平面内の放射照度分布は、第１の回折光学要素によって生成される個別放射照度分布と、第２の回折光学要素によって生成される個別放射照度分布との畳み込みとして表すことができる。第１の光学要素と第２の光学要素との相互空間配列を変更することにより、この畳み込みを必要に応じて修正することができる。各回折光学要素には少なくとも１つの自由度が関連付けられるので、この態様による本発明もまた、瞳平面内の放射照度分布を変更するのに少なくとも２つの独立した自由度を与える。
【００４０】
本方法に関しては、上述した目的は、以下の段階、すなわち、
ａ）ｉ）瞳平面と、
ｉｉ）光軸と、
ｉｉｉ）第１及び第２の回折光学要素であって、
瞳平面内の投影光の放射照度分布が、回折光学要素によって生成される回折効果に依存するように、回折光学要素が光源と瞳平面の間に配置され、かつ
各回折光学要素によって生成される回折効果が、投影光ビームによってそれぞれの回折光学要素上に照射される光視野の位置に依存する、
前記第１及び第２の回折光学要素と、
を含む照明系を準備する段階と、
ｂ）投影光ビームを生成する段階と、
ｃ）回折光学要素の相互空間配列を変更する段階と、
を含む方法によって達成され、
相互空間配列のうちの少なくとも１つにおいて、光視野は、第１の回折光学要素と第２の回折光学要素の両方にわたって延びる。
【００４１】
本発明による方法に関連する利点及び技術効果に関しては、本発明による照明系の以上の説明を参照されたい。
【００４２】
少なくとも１つの回折光学要素は、光軸に対して垂直な又は少なくとも平行ではない変位方向に沿って変位させることができる。
【００４３】
この少なくとも１つの回折光学要素によって生成される回折効果は、光視野の変位方向に沿った位置に依存して変化することができる。
【００４４】
光視野に対する回折光学要素の空間配列は、光軸を含まない２つの直交方向に沿って変更することができる。この変更は、回折光学要素を光軸を含まない２つの直交方向に沿って変位させることによって達成することができる。
【００４５】
この場合、少なくとも１つの相互空間配列において、光視野は、第１の回折光学要素の第１の部分と第２の回折光学要素の第２の部分とにわたって延びることができ、第１の部分の面積と第２の部分の面積とは異なる。
【００４６】
光視野は、ビームステアリングデバイスを用いて投影光ビームを誘導することによって移動することができる。
【００４７】
照明系は、第３の回折光学要素を含むことができ、光視野が、第１の回折光学要素と第２の回折光学要素と第３の回折光学要素とにわたって延びる少なくとも１つの相互空間配列を存在させることができる。
【００４８】
本発明の別の態様により、上述した目的は、以下の段階、すなわち、
ａ）ｉ）瞳平面と、
ｉｉ）光軸と、
ｉｉｉ）第１及び第２の回折光学要素であって、
瞳平面内の投影光の放射照度分布が、回折光学要素によって生成される回折効果に依存するように、回折光学要素が光源と瞳平面の間に配置され、かつ
各回折光学要素によって生成される回折効果が、投影光ビームによってそれぞれの回折光学要素上に照射される光視野の位置に依存する、
前記第１及び第２の回折光学要素と、
を含む照明系を準備する段階と、
ｂ）投影光ビームを生成する段階と、
ｃ）回折光学要素の相互空間配列を変更する段階と、
を含む方法によって達成され、
変位機構を用いて得ることができる相互空間配列のうちの少なくとも１つにおいて、第１の回折光学要素上に入射する投影光は、第２の回折光学要素上にも入射する。
【００４９】
定義
本明細書では「光」という用語は、あらゆる電磁放射線、特に、可視光、ＵＶ光、ＤＵＶ光、ＶＵＶ光、及びＥＵＶ光、並びにＸ線を表す上で使用する。
【００５０】
本明細書では「光線」という用語は、線で表すことができる伝播経路を有する光を表す上で使用する。
【００５１】
本明細書では「光束」という用語は、視野平面に共通の起点を有する複数の光線を表す上で使用する。
【００５２】
本明細書では「光ビーム」という用語は、特定のレンズ又は別の光学要素を通過する全ての光を表す上で使用する。
【００５３】
本明細書では「位置」という用語は、３次元空間内の物質的エンティティ又は非物質的エンティティ（光のような）の基準点の場所を表す上で使用する。位置は、通常は３つの直交座標の組で表される。従って、向きと位置とは、３次元空間内での物体の配置を完全に表している。
【００５４】
本明細書では「方向」という用語は、直線の空間的な向きを表す上で使用する。従って、特定の方向に沿った物体の移動は、物体が、その線上で２つの反対の向きに移動することが許されることを意味する。
【００５５】
本明細書では「面」という用語は、３次元空間内のあらゆる平面又は湾曲面を表す上で使用する。面は、物質的エンティティの一部とすることができ、又は視野又は瞳平面における場合に一般的であるように物質的エンティティから完全に分離したものとすることができる。
【００５６】
本明細書では「視野平面」という用語は、マスク平面に対して光学的に共役な平面を表す上で使用する。
【００５７】
本明細書では「瞳平面」という用語は、マスク平面内の異なる点を通過する周辺光線が交わる平面を表す上で使用する。当業技術では通例であるが、「瞳平面」は、数学的な意味で平面ではなく、僅かに湾曲しており、従って、厳密な意味で瞳面と呼ぶべき場合にも「瞳平面」とう用語を使用する。
【００５８】
本明細書では「光学ラスター要素」という用語は、各光学ラスター要素が、複数の隣接する光学チャンネルのうちの１つに関連付けられるように他の同等又は類似の光学ラスター要素と合わせて配置されたあらゆる光学要素、例えば、レンズ、プリズム、又は回折光学要素を表す上で使用する。
【００５９】
本明細書では「光学インテグレーター」という用語は、ＮＡが開口数であり、ａが照明視野の面積である場合に、積ＮＡ・ａを増大させる光学系を表す上で使用する。
【００６０】
本明細書では「コンデンサー」という用語は、２つの平面、例えば、視野平面と瞳平面の間にフーリエ関係を確立する（少なくとも近似的に）光学要素又は光学系を表す上で使用する。
【００６１】
本明細書では「共役平面」という用語は、互いの間で結像関係が確立される平面を表す上で使用する。共役平面の概念に関するより多くの情報は、Ｅ．Ｄｅｌａｎｏ著「１次設計及びｙ，
【数２】
0005611443.tif 000003
図」、応用光学、１９６３年、第２巻、第１２号、１２５１〜１２５６ページに説明されている。
【００６２】
本明細書では「空間放射照度分布」という用語は、光が入射する実際又は仮想の面にわたって全放射照度が如何に変化するかを表す上で使用する。通常、空間放射照度分布は、ｘ，ｙが面上の点の空間座標である時に、関数Ｉs（ｘ，ｙ）で表すことができる。視野平面に適用した場合には、空間放射照度分布は、複数の光束によって生成される放射照度を必然的に積分する。
【００６３】
本明細書では「角度放射照度分布」という用語は、光束の放射照度が、光束を構成する光線の角度に依存して如何に変化するかを表す上で使用する。通常、角度放射照度分布は、α、βが、光線の方向を表す角座標である時に、関数Ｉa（α，β）で表すことができる。
【００６４】
本発明の様々な特徴及び利点は、添付図面と共に以下に続く詳細説明を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であろう。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態による投影露光装置の略斜視図である。
【図２】第１の実施形態による図１に示す装置の照明系を通る子午断面図である。
【図３】図２に示す照明系内に含まれる第１の回折光学要素の上面図を上部に示し、異なる位置にある光視野で照射された場合に第１の回折光学要素によって遠視野内に生成される３つの放射照度分布を下部に示す図である。
【図４】図２に示す照明系内に含まれる第２の回折光学要素の上面図を上部に示し、異なる位置にある光視野で照射された場合に第２の回折光学要素によって遠視野内に生成される３つの放射照度分布を下部に示す図である。
【図５】特定の相互配列にある第１及び第２の回折光学要素上の光軸に沿って見た場合の上面図である。
【図６】第１の回折光学要素と第２の回折光学要素との異なる相互空間配列を用いて得ることができる複数の異なる組合せ放射照度分布の図である。
【図７】回折光学要素を２つの直交方向に沿って変位させることができる第２の実施形態による図１に示す装置の照明系を通る子午断面図である。
【図８ａ】特定の相互配列にあるが投影光ビームに対して異なる相対位置を有する第１及び第２の回折光学要素上の光軸に沿って見た場合の上面図である。
【図８ｂ】特定の相互配列にあるが投影光ビームに対して異なる相対位置を有する第１及び第２の回折光学要素上の光軸に沿って見た場合の上面図である。
【図８ｃ】特定の相互配列にあるが投影光ビームに対して異なる相対位置を有する第１及び第２の回折光学要素上の光軸に沿って見た場合の上面図である。
【図９】投影光ビームに対する回折光学要素の空間配列をビームステアリングデバイスによって変更することができる第３の実施形態による図１に示す装置の照明系を通る子午断面図である。
【図１０】第４の実施形態による特定の相互配列にある３つの回折光学要素上の光軸に沿って見た場合の上面図である。
【図１１】第５の実施形態による２つの重なり合う回折光学要素上の光軸に沿って見た場合の上面図である。
【図１２ａ】回折光学要素が鏡面対称位置依存性を有する回折効果を有する第６の実施形態による２つの回折光学要素上の上面図である。
【図１２ｂ】回折光学要素が鏡面対称位置依存性を有する回折効果を有する第６の実施形態による２つの回折光学要素上の上面図である。
【図１２ｃ】回折光学要素が鏡面対称位置依存性を有する回折効果を有する第６の実施形態による２つの回折光学要素上の上面図である。
【図１３】重要な方法段階を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
Ｉ．投影露光装置の一般的な構成
図１は、本発明による投影露光装置１０の非常に簡略化した斜視図である。装置１０は、投影光ビーム（図示せず）を生成する照明系１２を含む。照明系１２は、図１では細線として略示す複数の小さい特徴部１９によって形成されたパターン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、リングセグメントの形状を有する。しかし、照明視野１４の他の形状、例えば、矩形も考えられている。
【００６７】
投影対物系２０は、照明視野１４内のパターン１８を基板２４によって支持される感光層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って形成することができる基板２４は、感光層２２の上面が、投影対物系２０の像平面に正確に位置するようにウェーハ台（図示せず）上に配置される。マスク１６は、マスク台（図示せず）を用いて投影対物系２０の物体平面に位置決めされる。投影対物系２０は、｜β｜＜１である倍率βを有するので、照明視野１４内のパターン１８の縮小像１８が感光層２２上に投影される。
【００６８】
この実施形態では、投影対物系２０の設計は、照明視野１４が、投影対物系２０の光軸２６を外して位置決めされることを必要とする。他の種類の投影対物系では、照明視野１４は、光軸２６上に中心を定めることができる。
【００６９】
投影中に、マスク１６及び基板２４は、図１に示すＹ方向に一致する走査方向に沿って移動する。この場合、照明視野１４は、照明視野１４よりも大きいパターン区域を連続的に結像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。基板２４の速度とマスク１６の速度との比は、投影対物系２０の倍率βに等しい。投影対物系２０が像を反転させる場合は（β＜０）、図１に矢印Ａ１とＡ２とに示すように、マスク１６と基板２４とは反対向きに移動する。しかし、本発明は、マスクの投影中にマスク１６及び基板２４が移動しないステッパツールに対して使用することができる。
【００７０】
ＩＩ．照明系の一般的な構成
図２は、図１に示す照明系１２を通る子午断面図である。明瞭化の目的で、図２の図は、大きく簡略化しており、正確な縮尺のものではない。これは特に、様々な光学ユニットを１つ又は非常に少数の光学要素のみで表すことを意味する。現実には、これらのユニットは、有意により多くのレンズ又は他の光学要素を含むことができる。
【００７１】
照明系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として達成される光源３０を含む。光源３０は、約１９３ｎｍの波長を有する投影光を放出する。他の種類の光源３０及び他の波長、例えば、２４８ｎｍ又は１５７ｎｍも考えられている。
【００７２】
図示の実施形態では、光源３０によって放出された投影光はビーム拡大ユニット３２に入射し、ビーム拡大ユニット３２は、拡大され、ほぼ平行化された投影光ビーム３４を出力する。投影光ビームの直径を増大させるために、ビーム拡大ユニット３２は、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列として達成することができる。
【００７３】
第１の平面ビーム経路折り返しミラー３６及び第２の平面ビーム経路折り返しミラー３８において偏向された後に、投影光ビーム３４は、その後の瞳平面に可変空間放射照度分布を生成するのに使用される瞳定義ユニット４０に入射する。この目的のために、瞳定義ユニット４０は、第１の回折光学要素４２及び第２の回折光学要素４４を含む。
【００７４】
拡大抜粋図４６において明瞭に分るように、回折光学要素４２、４４の各々は、共通の平面基板５０上に形成された複数の微細回折構造４８を含む。回折光学要素４２、４４は、当業技術で公知のように、コンピュータ生成ホログラム（ＣＧＨ）として達成することができる。第１及び第２の回折光学要素４２、４４の光学特性に対しては、図３及び図４を参照して下記で更に説明する。
【００７５】
回折光学要素４２、４４は、照明系１２の光軸ＯＡに対して直交する平面に延びている。この実施形態では、２つの平面は、光軸ＯＡに沿って僅かに変位したが、回折光学要素４２、４４を共通の平面に配置するように考えることができる。２つの回折光学要素４２、４４を示す図５から明らかになるが、光軸ＯＡと平行であるｚ方向に沿って見た場合には、回折光学要素４２、４４は、互いが重なり合わないが、Ｙ方向に沿って互いに直接に接触するように配置される。
【００７６】
更に、瞳定義ユニット４０は、回折光学要素４２、４４をＸ方向に沿って個々に変位させることによって回折光学要素４２、４４の相互空間配列を変更するように構成される変位機構５２を含む。この目的のために、変位機構５２は、双方向矢印Ａ３に示すように、回折光学要素４２をＸ方向に沿って変位させるように構成される第１のドライバ５４を含む。この実施形態では、第１のドライバ５４は、歯車ギア５８によって第１の回折光学要素４２に接続したサーボモータ５６を含む。サーボモータ５６は、全体系制御器６２に接続した制御ユニット６０によって制御される。
【００７７】
更に、変位機構５２は、第２の回折光学要素４４に類似の方式で関連付けられた第２のドライバ６４を含む。第２のドライバ６４は、双方向矢印Ａ４に示すように、第２の回折光学要素４４をＸ方向に沿って変位させるように構成される。第１のドライバ５４と同様に、第２のドライバ６４は、歯車ギア６８によって第２の回折光学要素４４に接続したサーボモータ６６を含む。同様に第２の変位機構６４のサーボモータ６６も、制御ユニット６０に接続される。
【００７８】
このようにして第１の回折光学要素４２と第２の回折光学要素４４との相互空間配列を制御ユニット６０からの入力指令に応答して変更することができる。
【００７９】
更に、瞳定義ユニット４０は、第１のアクチュエータ７１を用いて光軸ＯＡに沿って変位させることができる（双方向矢印Ａ５を参照されたい）ズームコリメータレンズ７０、並びに相補円錐面を有する第１及び第２のアキシコン要素７２、７４を含む。光軸ＯＡに沿ったアキシコン要素７２、７４の間の距離は、双方向矢印Ａ６に示すように、第２のアクチュエータ７６を用いて変更することができる。この実施形態では、第２のアクチュエータ７６は、第２のアキシコン要素７４にしか結合されず、２つのアキシコン要素７２、７４の間の距離を変更する他の構成も実現可能である。アキシコン要素７２、７４は、第１のアキシコン要素７２の入射面における放射照度分布が半径方向に外向きにシフトされるという効果を有する。半径方向シフトの量は、第１のアキシコン要素７２と第２のアキシコン要素７４の間の距離に依存する。
【００８０】
アキシコン要素７２、７４を通過した光は、図示の実施形態では光学ラスター要素の２つのアレイ８０、８２を含む光学インテグレーター７８上に入射する。各光学ラスター要素は、当業技術で公知のように、交差する２つの円柱レンズによって形成される。光学ラスター要素は、例えば、矩形の境界線を有する回転対称レンズによって形成することができる。光学インテグレーター７８は、瞳平面８４内に複数の２次光源を生成する。各２次光源は、同じＸ座標及びＹ座標を有する、アレイ８０、８２の２つの光学ラスター要素によって定義される光学チャンネルに関連付けられる。
【００８１】
コンデンサー８６は、２次光源によって生成された角度光分布をその後の中間視野平面８８における空間放射照度分布に変換する。全ての２次光源は、実質的に同じ角度放射照度分布を生成するので、中間視野平面８８内の空間放射照度分布も非常に類似する。これらの放射照度分布の重ね合わせは、中間視野平面８８内に非常に均一な視野照明をもたらす。
【００８２】
中間視野平面８８は、視野絞り９０と共に、マスク１６が配置されたマスク平面９４上に視野絞り対物系９２によって結像される。従って、マスク１６上に照明される視野は１４、複数の２次光源によって中間視野平面８８内に照明され、更に視野絞り９０によってマスキングされた視野の像である。
【００８３】
ＩＩＩ．回折光学要素の光学特性
以下では、第１及び第２の回折光学要素４２、４４の光学特性を図３及び図４を参照してより詳細に説明する。
【００８４】
図３は、その上部に第１の回折光学要素４２の上面図を示している。簡略化の目的で示していない第１の回折光学要素４２の回折構造４８は、第１の回折光学要素４２によって生成される回折効果が、第１の回折光学要素４２上で投影光ビーム３４によって照射される光視野の位置に依存するように設計される。
【００８５】
図３には、そのような光視野の第１、第２、及び第３の位置を示しており、それぞれ９６ａ、９６ｂ、及び９６ｃで表している。３つの位置９６ａ、９６ｂ、９６ｃは、Ｘ方向に沿ったこれらの場所に関してのみ互いに異なる。
【００８６】
投影光ビーム３４が、第１の回折光学要素４２上の第１の位置９６ａにおいて光視野を照射する場合には、投影光ビーム３４は、遠視野において（又は均等であるがズームコリメータレンズ７０によるフーリエ変換の後に）、図３に９８ａで表す第１の空間放射照度分布に対応する角度光分布を生成することになる。この第１の空間放射照度分布９８ａ内では、Ｘ方向に沿って分離された２つの小さい極Ｐ１、Ｐ２のみが照明される。各極Ｐ１、Ｐ２は、外側半径ｒpoと内側半径ｒpiとを有するリングセグメントの形状を有する。以下で極幅角度αで示すリングセグメントの角度的延長は、両方の極Ｐ１、Ｐ２に対して同一である。
【００８７】
投影光ビーム３４が、第１の回折光学要素４２上の第２の位置９６ｂにおいて光視野を生成する場合には、遠視野内に類似の極であるが、より大きい極幅角度αを有する極Ｐ１、Ｐ２を有する空間放射照度分布が生成されることになる。光視野の第３の位置９６ｃでは、極幅角度αは、その最大値を有する。
【００８８】
光視野の全ての中間位置において、類似の極であるが、３つの位置９６ａ、９６ｂ、及び９６ｃに対して図３に示すものの間にある値を有する極幅角度αを有する極Ｐ１、Ｐ２が生成されることになることは理解されるものとする。
【００８９】
この実施形態では、図３に示す異なる位置９６ａ、９６ｂ、９６ｃは、固定された第１の回折光学要素４２にわたって投影光ビーム３４を移動することによってではなく、第１のドライバ５４を用いて第１の回折光学要素４２を固定された投影光ビーム３４に対して変位させることによって生成される。
【００９０】
図４は、図３と類似の表現形式で、第２の回折光学要素４４上で光視野が異なるＸ位置１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃにおいて照射された場合に遠視野内に生成される異なる空間放射照度分布１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを示している。光視野の第１の位置１０２ａでは、外側半径ｒaoと内側半径ｒaiとを有する環１０４が照射される。光視野がＸ方向に沿って移動された場合は（位置１０２ａ）、環１０４の外側半径ｒaoは、第３の位置１０２ｃに対して示すその最大値に達するまで連続的に増大する。
【００９１】
以下では、照明系１２の機能を図５及び図６を参照して説明する。
【００９２】
ＩＶ．機能
図５は、光軸ＯＡと平行であるＺ方向に沿って見た場合の第１及び第２の回折光学要素４２、４４上の上面図である。回折光学要素４２、４４は、第１及び第２のドライバ５４、６４（図５には示していない）を用いてＸ方向に沿って個々に変位させることができるように、ガイドレール１０４、１０６、１０８内で案内される。
【００９３】
各回折光学要素４２、４４内には、光が回折光学要素４２、４４のそれぞれのＸ位置上に入射する場合に生成されることになる遠視野放射照度分布を略示している。２つの回折光学要素４２、４４は、投影光ビーム３４が、回折光学要素４２、４４上で両方の回折光学要素４２、４４に等しく延びる光視野１１０を照射するように、投影光ビーム３４のビーム経路に配置される。言い換えれば、光ビーム３４の半分（中央のガイドレール１０６によってもたらされる僅かな光損失を無視した場合）は、第１の回折光学要素４２によって回折され、光ビーム３４の他方の半分は、第２の回折光学要素４４によって回折される。
【００９４】
図５に示す第１の回折光学要素４２と第２の回折光学要素４４との特定の相互空間配列では、第１の回折光学要素４２は、遠視野内に中間サイズの極幅角度αを有する２つの極Ｐ１、Ｐ２を生成する。第２の回折光学要素４４は、遠視野内に小さい外側半径ｒaoを有する細い環１０４を生成する。両方の遠視野放射照度分布は単純に重なるので、細い環１０４と２つの中間サイズの極Ｐ１、Ｐ２との組合せである組合せ放射照度分布１１２が得られる。
【００９５】
第１の回折光学要素４２と第２の回折光学要素４４との相互空間配列を変更することにより、環１０４の厚み及び極幅角度を独立して変更することができる。より具体的には、第１の回折光学要素４２が、矢印Ａ３に示すように、第１のドライバ５４を用いてＸ方向に沿って移動された場合には、極幅角度が連続的に変化する。第２の回折光学要素４４が、矢印Ａ４に示すように、第２のドライバ６４を用いてＸ方向に沿って移動された場合には、環１０４の外側半径が連続的に変化する。
【００９６】
これは、第１の回折光学要素４２と第２の回折光学要素４４との異なる相互空間配列を用いて得ることができる複数の異なる組合せ放射照度分布１１２を示す図６にも例示している。図６の最初の３つの行では、光視野１１０が、第１の回折光学要素４２のうちで最小極幅角度αを有する遠視野極Ｐ１、Ｐ２を生成する一部分にわたって延びるように、図５に示す第１の回折光学要素４２が右に移動されたことを仮定している。この空間放射照度分布は、図５に示す第２の回折光学要素４４を左に移動することによって遠視野内に生成される異なる環１０４と組み合わされる。この場合、組合せ放射照度分布１１２内の極Ｐ１、Ｐ２の幾何学形状及びサイズは、固定されたままに保たれ、一方、環１０４の外側半径ｒaoは連続的に増大する。
【００９７】
第１の回折光学要素４２と第２の回折光学要素４４との相互空間配列に基づいて、極幅角度αと環１０４の外側半径ｒaoとのいずれか任意の組合せを得ることができる。
【００９８】
２つの回折光学要素４２、４４を用いて得ることができる各組合せ放射照度分布１１２は、ズームコリメータレンズ６４及びアキシコン要素７２、７４を用いて更に変更することができる。ズームコリメータレンズ６４が光軸ＯＡに沿って変位した場合には、この変位は、回折光学要素４２、４４のその時の空間配列においてこれらの回折光学要素によって生成される組合せ放射照度分布１１２を拡大又は縮小する効果を有することになる。言い換えれば、放射照度分布は、一定の係数で拡大又は縮小される。これは、例えば、環１０４の外側半径ｒaoが係数ｘで増大した場合に、その内側半径ｒaiも係数ｘで増大することを必然的に引き起こす。
【００９９】
アキシコン要素７２、７４を使用すると、環１０４及び極Ｐ１、Ｐ２をこれらの半径方向のサイズを変化させることなく半径方向に移動することができる。この移動は、例えば、環１０４の外側半径ｒaoが係数ｘで増大された場合に、内側半径ｒaiがｒai＋ｒao（ｘ−１）になることを必然的に引き起こす。
【０１００】
従って、照明系１２は、マスク１６を感光面２２上に可能な最良の手法で結像するために瞳平面８４内の放射照度分布を調節するのに４つの自由度、すなわち、第１及び第２の回折光学要素４２、４４のＸ位置、ズームコリメータレンズ６４のＺ位置、及び第２のアキシコン要素７４のＺ位置を与える。
【０１０１】
Ｖ．第２の実施形態
図７は、図２と類似の表現形式における第２の実施形態による照明系１２を通る子午断面図である。
【０１０２】
図７に示す照明系１２は、第１及び第２のドライバ５４、６４が、回折光学要素４２、４４をＸ方向だけでなく、Ｙ方向に沿っても変位させるように構成される点で図２に示す照明系とは異なる。Ｘ方向とＹ方向とは互いに対して直交するが、光軸ＯＡは含まない。
【０１０３】
この目的のために、ドライバ５４、６４は、第１及び第２の回折光学要素４２、４４をサーボモータ５６、６６及び歯車ギア５８、６８と共にＹ方向に沿って変位させることができる付加的なサーボモータ１１４、１１６を含む。
【０１０４】
第１及び第２の回折光学要素４２、４４を更にＹ方向に沿っても変位させることができることの効果を図８ａ、図８ｂ、及び図８ｃを参照して以下に説明する。
【０１０５】
図８ａは、図５と実質的に同一である。第１及び第２の回折光学要素４２、４４は、第１及び第２の回折光学要素４２、４４上に照射される部分が少なくとも実質的に同じ面積を有するように光視野１１０に対して配置される。その結果、組合せ放射照度分布１１２において環１０４に対する量と同じ量の光が極Ｐ１、Ｐ２に向けて誘導される。
【０１０６】
図８ｂでは、２つの回折光学要素４２、４４が、矢印１１８に示すように下向き、すなわち、Ｙ方向に沿って変位したことを仮定している。その結果、光視野１１０に対する第１及び第２の回折光学要素４２、４４の配列は、投影光ビーム３４によって第１の回折光学要素４２上に照射される部分と第２の回折光学要素４４上に照射される部分とが今度は異なる面積を有するように変更される。その結果、利用可能な光のうちの半分超が、第１の回折光学要素４２によって極Ｐ１、Ｐ２に向けて誘導され、利用可能な光のうちの半分未満が、第２の回折光学要素４４によって環１０４に向けて誘導される。言い換えれば、組合せ放射照度分布１１２において、光エネルギが環１０４から極Ｐ１、Ｐ２にシフトする。
【０１０７】
図８ｃに矢印１２０で示すように、２つの回折光学要素４２、４４が、Ｙ方向に沿って上方に共通して移動される場合には、殆どの投影光は、環１０４に向けて誘導されることになり、極Ｐ１、Ｐ２は、瞳平面８４内で単に弱く照射される。
【０１０８】
従って、回折光学要素４２、４４のＹ位置を変更することにより、極Ｐ１、Ｐ２に向けて誘導される利用可能な光と環１０４に向けて誘導される光との光エネルギ比を連続的に変更することが可能である。
【０１０９】
回折光学要素４２、４４をＹ方向に沿って移動することによって環１０４と極Ｐ１、Ｐ２の間の光エネルギ比を変更する機能は、各回折光学要素４２、４４によって生成される遠視野放射照度分布の位置だけではなく、その面積もが、回折光学要素４２、４４のＸ方向に沿った移動と共に変更される場合に特に有利である。例えば、極Ｐ１、Ｐ２のサイズを極幅角度αを増大させることによって拡大される場合には、極Ｐ１、Ｐ２内の各点における放射照度を一定に保つことが望ましい場合がある。この場合、極Ｐ１、Ｐ２内の放射照度が、極幅角度αとは関係なく一定に留まる程度に、光エネルギを環１０４から極Ｐ１、Ｐ２に移し換えることができる。
【０１１０】
ＶＩ．更に別の代替実施形態
ａ）ビーム方向を変更すること
図９は、回折光学要素４２、４４の空間配列を光視野１１０に対してＸ方向とＹ方向に沿って変更することが同様に可能な第３の実施形態による照明系１２を通る子午断面図である。しかし、この実施形態では、第１及び第２のドライバ５４、６４は、図２に図示の実施形態と同様に、回折光学要素４２、４４をこれらの相互空間配列を変更するためにＸ方向に沿って変位させることしかできない。回折光学要素４２、４４の配列の光視野１１０に対するＹ方向に沿った変更は、この実施形態では、アクチュエータ１２２を含むビームステアリングデバイスによって生成される。アクチュエータ１２２は、投影光ビーム３４、従って、光ビーム３４によって回折光学要素４２、４４上に照射される光視野１１０が、必要に応じてＹ方向に沿って上下に移動するように第２のビーム折り返しミラー３８を傾斜させることができる。この場合、極Ｐ１、Ｐ２及び環１０４のサイズは、第１の回折光学要素４２と第２の回折光学要素４４とのＸ方向に沿った相互空間配列によって判断される。光エネルギ比は、アクチュエータ１２２を用いて光視野１１０を上下に移動することによって判断される。
【０１１１】
アクチュエータ１２２を用いて光ビーム３４を回折光学要素４２、４４上の望ましい位置に視準するという概念は、第１及び第２のドライバ５４、６４の機械的なレイアウトを簡単に保つのに役立つ。
【０１１２】
第２のビーム折り返しミラー３８を傾斜する段階は、回折光学要素４２、４４上に入射する投影光ビーム３４の方向を余儀なく変更するので、アクチュエータ１２２を第２のビーム折り返しミラー３８をＸ方向に沿って変位させることができるように構成することが好ましい場合がある。回折光学要素４２、４４及びドライバ５４、６４が、これらの構成要素を光軸ＯＡの回りに９０°だけ回転させることによって図９に示す配列から得られる向きに装着される場合には、図９に図示の実施形態におけるものと同じ効果が得られるが、投影光ビーム３４は、回折光学要素４２、４４上に常に同じ角度の下で入射する。
【０１１３】
ｂ）３つの回折光学要素
図１０は、図５と類似の表現形式で、２つだけではなく３つの異なる回折光学要素４２、４４、４５が、１つの平面に配置されたか、又は互いが重なり合わないように平行な複数の平面に配置された第４の実施形態を示している。
【０１１４】
この実施形態では、第１及び第２の回折光学要素４２、４４は、図３及び図４を参照して上述したものと同じ光学特性を有する。第３の回折光学要素４５は、光ビーム３４が入射する位置に基づいて、遠視野内に第１の回折光学要素４２と同じであるが、９０°だけ回転された極配列Ｐ１、Ｐ２を生成する。従って、３つの回折光学要素４２、４４、４５を使用すると、４つの極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４及び外側環１０４を有する組合せ放射照度分布１１２を生成することができる。しかし、Ｘ方向に沿って配置された極Ｐ１、Ｐ２の極幅角度αとＹ方向に沿って配置された極Ｐ３、Ｐ４の極幅角度αとは、第１及び第３の回折光学要素４２、４５をＸ方向に沿って変位させることによって独立して変更することができる。
【０１１５】
更に、回折光学要素４２、４４、４５の光視野１１０に対する配列がＹ方向に沿って変更された場合には、Ｘ方向に沿って延びる極Ｐ１、Ｐ２とＹ方向に沿って延びる極Ｐ３、Ｐ４の間のエネルギ比は変化する。
【０１１６】
ｃ）回折光学要素を重ねること
図１１は、第５の実施形態による第１及び第２の回折光学要素１４２、１４４の略上面図である。上述の実施形態とは異なり、回折光学要素１４２、１４４は、互いが少なくとも部分的に重なり合うように異なる平行平面に配置される。この場合、投影光ビーム３４は、第１の回折光学要素１４２、次に、第２の回折光学要素１４４を順次通過する。この場合、組合せ放射照度分布１１２は、第１の回折光学要素１４２によって生成される遠視野空間放射照度分布と、第２の回折光学要素１４４によって生成される遠視野空間放射照度分布との畳み込みとして表すことができる。
【０１１７】
図１１に示す特定の構成では、第１の回折光学要素１４２は、第１の回折光学要素１４２上の光視野１１０のＸ位置に個数及び／又は位置が依存する複数の小ドット１４６を生成すると仮定される。第２の回折光学要素１４４は、遠視野内に、円形の境界線を有する単一の中心スポット１４８を生成すると仮定する。スポットの直径は、第１の回折光学要素１４２によって回折される光が第２の回折光学要素１４４上に入射するＸ位置に依存して増大する。
【０１１８】
２つの空間放射照度分布を畳み込むことにより、瞳平面８４内に様々なパターンのスポット又は極１５０を生成することができる。極パターンは、第１の回折光学要素１４２のＸ位置によって判断され、極直径は、第２の回折光学要素１４４のＸ位置によって判断される。
【０１１９】
ｄ）ビーム振動補償
図１２ａは、図５に示す表現形式と類似の第６の実施形態による２つの回折光学要素２４２、２４４上の上面図である。
【０１２０】
この実施形態は、主に、第２の回折光学要素２４４が、遠視野内に異なる環を生成するが、第１の回折光学要素２４２と同じ極を生成する点で図２から図６に示す第１の実施形態とは異なる。しかし、方向依存性は、鏡面対称的に逆転される。より具体的には、図１２ａに示す光視野１１０の位置が右に移動する場合には、第１の回折光学要素２４２によって生成される極Ｐ１、Ｐ２のサイズは拡大し、第２の回折光学要素２４４によって生成される極Ｐ１、Ｐ２のサイズは縮小する。これは、２つの同一の回折光学要素を生成し、一方でこれらの回折光学要素の一方をそれを光軸ＯＡと平行な軸の回りに１８０°だけ回転させた後に装着することにより、簡単に達成することができる。
【０１２１】
第１及び第２の回折光学要素２４２、２４４のそのような構成を使用すると、組合せ放射照度分布１１２は、第１及び第２の回折光学要素２４２、２４４の光視野１１０の位置とは少なくとも近似的に独立することになる。これは、光視野１１０が、左にシフトしたＸ位置において回折光学要素２４２、２４４を如何に照射するかを示す図１２ｂに例示している。この場合、第１の回折光学要素２４２は、より小さい極Ｐ１、Ｐ２を生成するが、これは、より大きい極Ｐ１、Ｐ２を生成する第２の回折光学要素２４４によって補償される。この場合、組合せ遠視野放射照度分布１１２の極Ｐ１、Ｐ２は、極Ｐ１、Ｐ２のサイズと極Ｐ１、Ｐ２のサイズの間の中間のサイズを有する。
【０１２２】
図１２ｃに示すように、Ｙ方向に沿った光視野１１０の位置もまた、組合せ放射照度分布１１２に影響を及ぼさない。これは、両方の回折光学要素２４２、２４４が光を同じ極に誘導し、従って、組合せ放射照度分布１１２内の両方の極Ｐ１、Ｐ２が、回折光学要素２４２、２４４の配列に対する光視野１１０のＹ位置に関係なく同じ光量を受け取ることによる。
【０１２３】
回折光学要素２４２、２４４上の光視野１１０の位置からの組合せ放射照度分布１１２のそのような独立性は、投影光ビーム３４が瞳定義ユニット４０上に入射する時に投影光ビーム３４を空間的に安定させることが困難である場合に有利である。ビーム位置のそのような望ましくない時間依存変化は、光源３０と瞳定義ユニット４０の間の長い距離（通常は数メートル、又は更に２０メートルまで）によって大幅に増幅され、光源３０内のある一定のドリフト効果の結果である場合がある。この場合、提案する同一の回折光学要素２４２、２４４の配列は、瞳平面８４内の組合せ放射照度分布１１２が、光視野１１０のそのような望ましくない振動によって大きく影響を受けないことを保証する。
【０１２４】
それにも関わらず、第１及び第２のドライバ５４、６４を用いて第１の回折光学要素２４２と第２の回折光学要素２４４との相互空間配列を変更することによって極幅角度αを修正することができる。
【０１２５】
ＶＩＩ．重要な方法の段階
以下では、本発明の重要な方法段階を図１３に示す流れ図を参照して要約する。
【０１２６】
第１の段階Ｓ１では、第１及び第２の回折光学要素を含む照明系が準備される。
【０１２７】
第２の段階Ｓ２では、投影光ビームが生成される。
【０１２８】
第３の段階Ｓ３では、回折光学要素の相互空間配列が変更される。
【符号の説明】
【０１２９】
４２  第１の回折光学要素
４４  第２の回折光学要素
１０４  環
１０６、１０８  ガイドレール
１１０  光視野
Ｐ１、Ｐ２  極
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１３】
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