(57)【要約】      （修正有）【課題】マイクロリソグラフィ投影露光装置においてマスクを照明するための照明システム、特に、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）として実現させることができる反射要素のアレイを含むシステムを提供する。【解決手段】走査マイクロリソグラフィ投影露光装置においてマスク１６を照明するための照明システムは、対物面５０、少なくとも１つの瞳面６０、及びマスク１６を配置することができる像平面５４を備えた対物系５２を有する。反射又は透過ビーム偏向要素Ｍijのビーム偏向アレイ４０が設けられ、各ビーム偏向要素Ｍijは、制御信号に応答して可変である偏向角だけ入射光線を偏向するようになっている。ビーム偏向要素Ｍijは、対物系５２の対物面５０に又はその直近に配置される。【選択図】図２
2014146814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）対物面（５０；１５０；２５０；３５０；４５０）と、少なくとも１つの瞳面（６０；１６０；３６０；４６０）と、マスク（１６）を配置することができる像平面（５４；１５４；３５４；４５４）とを有する対物系（５２；１５２；２５２；３５２；４５２）、及び
ｂ）各ビーム偏向要素（Ｍij；Ｔij）が制御信号に応答して可変である偏向角だけ入射光線を偏向するようになった反射又は透過ビーム偏向要素（Ｍij；Ｔij）のビーム偏向アレイ（４０；２４０；３４０；４４０）、
を含む、走査マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）においてマスク（１６）を照明するための照明システムであって、
ビーム偏向要素（Ｍij；Ｔij）が、対物系（５２；１５２；２５２；３５２；４５２）の対物面（５０；１５０；２５０；３５０；４５０）に又はその直近に配置される、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
光源（３０；３３０；４３０）、及び該光源（３０；３３０；４３０）と前記ビーム偏向アレイ（４０；２４０；３４０；４４０）の間に配置された視野形成ラスター要素（３４；１３４；３３４；４３４）を特徴とする請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記視野形成ラスター要素（３４；３３４；４３４）は、前記マスク（１６）上に照明される視野（１４）の形状を少なくとも部分的に決める２次元遠視野強度分布を生成する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】
前記視野形成ラスター要素によって生成される前記遠視野強度分布は、矩形又は湾曲スリットの幾何学形状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】
前記スリットは、その横幅の少なくとも２倍も長い長さを有することを特徴とする請求項４に記載の照明システム。
【請求項６】
前記視野形成ラスター要素（３４；１３４；３３４；４３４）は、回折光学要素であることを特徴とする請求項２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】
前記視野形成ラスター要素（３４；１３４；３３４；４３４）は、マイクロレンズの少なくとも１つのアレイを含むことを特徴とする請求項２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８】
前記視野形成ラスター要素（３４；１３４；３３４；４３４）と前記ビーム偏向アレイ（４０；１４０；３４０；４４０）の間に配置された集光器（３６；１３６；３３６；４３６）を特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項９】
前記対物系（４５２）の前記像平面（４５４）と光学的に共役な視野平面に配置された瞳形成ラスター要素（４９３）を特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記対物系（４５２）の前記瞳面（４６０）における２次元遠視野強度分布（Ｄtot）が得られ、
前記分布（Ｄtot）は、前記ビーム偏向アレイ（４４０）によって生成された遠視野強度分布（ＤRA）と、前記瞳形成ラスター要素（４９３）によって生成された遠視野強度分布（ＤPDE）との畳み込みである、
ことを特徴とする請求項９に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記瞳形成ラスター要素（４９３）は、ｎ＝２、３、４、．．．としてｎ個のコーナを有する少なくとも実質的に多角形の形状を有する遠視野強度分布（ＤPDE）を生成することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の照明システム。
【請求項１２】
各ビーム偏向要素（Ｍij；Ｔij）は、偏向光ビームが前記瞳面（６０；１６０；３６０；４６０）を通過するように判断された「オン」状態、又は偏向光線が該瞳面（６０；１６０；３６０；４６０）を通過しないように判断された「オフ」状態のいずれかにあるようになっていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１３】
視野絞り（９４、９６、９８；３７４）を特徴とする請求項１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】
前記視野絞り（９４、９６、９８）は、前記対物面（５０）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】
前記対物系（３５２）は、前記視野絞り（３７４）が配置された中間像平面（３９１）を有す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１６】
前記ビーム偏向要素は、少なくとも１つのビーム偏向要素が、前記ビーム偏向アレイの両端の間で走査方向に平行に延びるいずれかの任意の線上で照明されるように千鳥方式で配置されることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１７】
前記視野絞り（７４）は、絞り縁部を有し、該絞り縁部は、
ａ）走査方向と垂直なＸ方向に少なくとも実質的に沿って延び、かつ
ｂ）隣接するビーム偏向要素間の間隙に各々対応する窪みを有する、
ことを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１８】
前記絞り縁部は、複数のブレード（８０）によって形成され、
前記ブレード（８０）の少なくとも一部の形状及び／又は位置が、アクチュエータ（７８）の補助によって調節可能である、
ことを特徴とする請求項１６に記載の照明システム。
【請求項１９】
前記ビーム偏向要素（Ｍ1、Ｍ2）は、前記対物面（５０）から｜Ａ｜＞Ａminである距離Ａに配置され、
前記距離Ａminは、前記対物面における使用可能な視野を前記ビーム偏向要素によって完全に照明することができる該対物面（５０）からの最短距離である、
ことを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項２０】
前記ビーム偏向要素（Ｍ1’、Ｍ2’）は、前記対物面（５０）から距離Ａ＜Ａmaxに配置され、
前記距離Ａmaxは、偏向要素（Ｍ1’）の両縁から出射する２つの光束（８８４ａ’、８８４ｂ’）が交差する前記対物面（５０）からの最短距離である、
ことを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項２１】
前記ビーム偏向要素は、透過要素（Ｔij）であり、該透過要素は、該透過要素を通過する光線を偏向することを特徴とする請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項２２】
前記透過要素（Ｔij）は、電気光学又は音響光学要素であることを特徴とする請求項２１に記載の照明システム。
【請求項２３】
前記ビーム偏向要素は、前記対物面（５０；１５０；３５０；４５０）に対して傾斜させることができるミラー（Ｍij）であることを特徴とする請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項２４】
前記ミラー（Ｍij）は、その間の角度を形成する２つの傾斜軸線（４２、４４）によって傾斜させることができることを特徴とする請求項２３に記載の照明システム。
【請求項２５】
前記角度は、９０°であることを特徴とする請求項２４に記載の照明システム。
【請求項２６】
前記対物面（１５０）と前記像平面（１５４）は、互いに対して傾いていることを特徴とする請求項１から請求項２５のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項２７】
前記対物系（１５２）は、前記対物面（５０）上の法線及び前記像平面（５４）上の法線の両方に対して傾いている光軸（ＯＡ）を有することを特徴とする請求項２６に記載の照明システム。
【請求項２８】
前記対物面（１５０）と前記対物系（１５２）の物体側主平面（Ｈo）とは、第１の直線に沿って少なくとも実質的に交差し、
前記像平面（１５４）と前記対物系（１５２）の像側主平面（Ｈ1）とは、第２の直線に沿って少なくとも実質的に交差する、
ことを特徴とする請求項２７に記載の照明システム。
【請求項２９】
請求項１から請求項２８のいずれか１項に記載の照明システム（１２；４１２；５１２）と、
マスク（１６）を感光層（２２）上に結像する投影対物系（２０）と、
を含むことを特徴とするマイクロリソグラフィ投影露光装置。
【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投影露光装置においてマスクを照明するための照明システムに関する。より具体的には、本発明は、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）として実現させることができる反射要素のアレイを含むシステムに関する。
【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。より具体的には、マイクロリソグラフィ処理は、エッチング処理と併せて、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内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、最初にウェーハが、深紫外（ＤＵＶ）光のような放射線に敏感な材料であるフォトレジストで被覆される。次に、その上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。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において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。露光後にフォトレジストが現像され、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、この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、フォトレジストが除去される。異なるマスクを用いた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】
一般的に、投影露光装置は、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、投影対物系、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整列台を含む。照明システムは、例えば、細長い矩形スリットの形状を有することができる視野をマスク上に照明する。
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することができる。１つの種類では、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ターゲット部分上に１回で露光させることによって照射され、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、逐次走査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、所定の基準方向に投影ビーム下でマスクパターンを漸次的に走査し、それと同時にこの方向に対して平行又は非平行に基板テーブルを同期して走査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、通常は１よりも小さく、例えば、１：４である投影対物系の倍率に等しい。
【０００４】
「マスク」（又はレチクル）という用語は、広義にパターン形成手段と解釈されるものとすることは理解されるものとする。一般的に、用いられるマスクは、透過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型のものとすることができる。しかし、能動的マスク、例えば、プログラマブルミラーアレイとして実現されるマスクも存在する。そのようなデバイスの例は、粘弾性制御層及び反射面を有するマトリックスアドレス可能表面である。そのようなミラーアレイに関するより多くの情報は、例えば、ＵＳ５、２９６、８９１、ＵＳ５、５２３、１９３、ＵＳ６、２８５、４８８Ｂ１、ＵＳ６、５１５、２５７Ｂ１、及びＷＯ２００５／０９６０９８Ａ２から拾い集めることができる。ＵＳ５、２２９、８７２に説明されているように、プログラマブルＬＣＤアレイを能動的マスクとして用いることができる。簡略化のために、本明細書の残りの部分は、特にマスク及びマスク台を含む装置に関連する場合もあるが、そのような装置において解説する一般的な原理は、上述のパターン形成手段という広義の関連で捉えるべきである。
【０００５】
微細構造デバイスを製造するための技術が進歩すると、照明システムに対しても絶えず高まる要求が存在する。理想的には、照明システムは、マスク上の照明視野の各点を適切に定めら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が伝播する様々な方向の間で如何に配分されるかを表している。マスク平面内の角度分布は、多くの場合に単純に照明設定と呼ばれる。
【０００６】
通常、マスク上に入射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と呼ばれる。これらの用語は、照明システムの瞳面内の放射照度分布を意味する。環状照明設定では、例えば、瞳面内の環状領域のみが照明される。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、すなわち、全ての光線は、マスク上に類似の角度で傾斜して入射する。
【０００７】
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分布を修正する異なる手段が当業技術で公知である。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開口絞り（ダイヤフラム）が、照明システムの瞳面内に位置決めされる。瞳面内の位置は、マスク平面のようなフーリエ関係にある視野平面内の角度へと変換されるので、瞳面内の開口のサイズ、形状、及び位置は、マスク平面内の角度分布を決める。しかし、照明設定のいかなる変更も、絞りの交換を必要とする。それによって若干異なるサイズ、形状、又は位置の開口を有する非常に多数の絞りが必要になるので、照明設定を最終的に調節することが困難になる。この点とは別に、そのような絞りは大量の光を吸収する。この吸収により、投影露光装置全体の処理機能が低下する。
【０００８】
従って、多くの一般的な照明システムは、瞳面の照明を連続的に変更することを少なくともある一定の程度まで可能にする調節可能な要素を含む。従来、ズーム対物系及び１対のアキシコン要素を含むズームアキシコンシステムが上述の目的に用いられる。アキシコン要素は、片側に円錐表面を有し、通常は反対側が平面である屈折レンズである。一方が凸の円錐表面を有し、他方が補完的な凹の円錐表面を有する１対のそのような要素を設けることにより、光エネルギを半径方向にシフトさせることができる。このシフトは、アキシコン要素間の距離の関数である。ズーム対物系は、瞳面内の照明区域のサイズを変更することを可能にする。
【０００９】
しかし、そのようなズームアキシコンシステムを用いては、従来照明設定及び環状照明設定を生成することしかできない。他の照明設定、例えば、双極又は四重極照明設定に対しては、付加的な絞り又は光学ラスター要素が必要である。光学ラスター要素は、その表面上の各点において、遠視野におけるある一定の照明区域に対応する角度分布を生成する。多くの場合に、そのような光学ラスター要素は、回折光学要素、特にコンピュータ生成ホログラム（ＣＧＨ）として実現される。そのような要素を瞳面の前方に、任意的に、これらの間の付加的な集光レンズと共に位置決めすることにより、瞳面内にほぼあらゆる任意の強度分布を生成することができる。光学ラスター要素によって瞳面内に生成される照明分布をある限られた程度まで変更するのに、付加的なズームアキシコンシステムを用いることができる。
【００１０】
しかし、ズームアキシコンシステムでは、照明設定の調節可能性は限られている。例えば、四重極照明設定の４つの極のうちの１つだけを任意の方向に沿って変位させることはできない。この目的のためには、瞳面内のこの特定の強度分布に向けて特別に設計された別の光学ラスター要素を用いなければならない。そのような光学ラスター要素の設計、製造、及び輸送は、時間を消費する高価な工程であり、従って、瞳面内の光強度分布を投影露光装置のオペレータの要求に適応させる柔軟性に乏しい。
【００１１】
マスク平面内で異なる角度分布を生成する柔軟性を高めるために、瞳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、８３６Ａｌでは、そのようなミラーアレイは、１０００個を超える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。すなわち、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）あらゆる望ましい方向へと反射することができる。ミラーアレイと瞳面の間に配置された集光レンズは、ミラーによって生成される反射角を瞳面内の位置へと変換する。ビーム均一化に向けて石英ロッドのような光結合器が用いられる。この公知の照明システムは、瞳面を各々が１つの特定の微細ミラーに関連付けられ、これらのミラーを傾斜させることによって瞳面にわたって自由に移動させることができる複数の円形スポットで照明することを可能にする。
類似の照明システムは、ＵＳ２００６／００８７６３４Ａ１、及びＵＳ７、０６１、５８２Ｂ２のような他の特許文献から公知である。
【００１２】
ＷＯ２００５／０２６８４３Ａ２は、ミラーアレイと照明システムの瞳面の間のビーム経路内に回折光学要素が配置された照明システムを開示している。回折光学要素は、ミラーアレイのミラーによって生成される角度分布上に重ね合わせされた付加的な角度分布を生成する。この場合、瞳面内の強度分布は、ミラーアレイによって生成される強度分布と、回折光学要素によって生成される強度分布との畳み込みとして説明することができる。ミラーアレイとマスクの間には、フライアイレンズ又は石英ロッドのような光結合器が配置される。光結合器は、マスクの均一な照明を保証し、また、照明視野の幾何学形状を少なくとも近似的に形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】ＵＳ５、２９６、８９１
【特許文献２】ＵＳ５、５２３、１９３
【特許文献３】ＵＳ６、２８５、４８８Ｂ１
【特許文献４】ＵＳ６、５１５、２５７Ｂ１
【特許文献５】ＷＯ２００５／０９６０９８Ａ２
【特許文献６】ＵＳ５、２２９、８７２
【特許文献７】ＥＰ１、２６２、８３６Ａｌ
【特許文献８】ＵＳ２００６／００８７６３４Ａ１
【特許文献９】ＵＳ７、０６１、５８２Ｂ２
【特許文献１０】ＷＯ２００５／０２６８４３Ａ２
【特許文献１１】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／００１２６７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、マイクロリソグラフィ投影露光装置においてマスクを照明するための照明システムを提供することである。照明システムは、投影露光装置のオペレータが広範な異なる照明設定を設定するが、システムの複雑度は低いことを可能にするものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によると、この目的は、対物面、少なくとも１つの瞳面、及びマスクを配置することができる像平面を有する対物系を含む照明システムによって達成される。照明システムは、反射又は透過ビーム偏向要素から成るビーム偏向アレイを更に含み、各ビーム偏向要素は、制御信号に応答して変更することができる偏向角だけ入射光線を偏向するようになっている。本発明によると、ビーム偏向要素は、対物系の対物面に又はその直近に配置される。
【００１６】
本発明による照明システムでは、ビーム偏向アレイは、「直接に」、すなわち、瞳面に又はその直近に位置決めされた中間の光結合器なしにマスクを照明する。従って、マスク上の特定の点上に入射する光の角度分布は、主に、入射光線がそれぞれのビーム偏向要素によって偏向される偏向角に依存する。従って、走査作動中の所定の時点で、マスク上の各点は、非常に限定された角度分布を有する光だけによって照明される。しかし、走査作動中には、マスク上の各点は、複数の異なるビーム偏向要素によって照明され、それによって様々な異なる角度分布を生成することができる。従って、走査作動の完了の後に得られる角度分布は、個々のビーム偏向要素によって生成される角度分布を積算することによって得られる。すなわち、本発明による照明システムは、視野依存角度分布を生成することさえも可能にし、すなわち、マスク上の異なる点を異なる角度分布で照明することができる。
【００１７】
本発明による照明システムは、必要不可欠な構成要素としてビーム偏向アレイをマスク平面と共役にする対物系しか必要としないので、非常に単純な全体的構成を有することができる。
照明システムの光源とビーム偏向アレイの間には、視野形成ラスター要素を配置することができる。視野形成ラスター要素は、ビーム偏向アレイ上と、従って、ビーム偏向アレイ平面とマスク平面の間の光学的共役性の結果として、同じくマスク上とに照明される視野の形状を少なくとも部分的に決める２次元遠視野強度分布を生成する。システムの性能を改善し、照明システムの全長を短縮するように、視野形成ラスター要素とビーム偏向アレイの間に集光器を配置することができる。
【００１８】
マスク上に入射する光の角度分布は、各ビーム偏向要素に関連付けられた偏向角によって判断される。角度分布を操作する可変性を更に高めるために、対物系の像平面と光学的に共役な視野平面に配置される付加的な瞳形成ラスター要素を設けることができる。この視野平面は、対物系の対物面、対物系の中間像平面、又は対物系の前方にある視野平面とすることができる。対物系の前方にある視野平面の場合には、この視野平面を対物系の対物面と共役にする付加的な光学システムが必要である。
【００１９】
瞳形成ラスター要素は、マイクロレンズ又は回折構造から成るアレイを含むことができる。回折構造から成るアレイの場合には、瞳形成ラスター要素をビーム偏向要素の表面上に直接形成することさえも可能である。
瞳形成ラスター要素が用いられる場合には、対物系の瞳面内の２次元遠視野強度分布は、ビーム偏向アレイによって生成される遠視野強度分布と、瞳形成ラスター要素によって生成される遠視野強度分布との畳み込みである。
【００２０】
各ビーム偏向要素は、「オン」状態又は「オフ」状態のいずれかにあるように適応させることができ、「オン」状態は、偏向された光ビームが瞳面を通過するように判断される。「オフ」状態は、偏向された光が瞳面を通過しないように判断される。ビーム偏向要素のそのような構成を用いると、照明の照射量、すなわち、走査作動の完了の後にマスク上の特定の点によって受光される全光エネルギは、マスク上のこの特定の点の照明に寄与するビーム偏向要素のうちの１つ又はそれよりも多くを単純にオンとオフで切り換えることによって調節することができる。
少なくとも１つの方向に沿ったマスクの照明視野の鮮明な縁部を達成するために、視野絞りを設けることができる。視野絞りは、対物面、又はそれと共役ないずれか他の平面、例えば、対物系の中間像平面内又はこれらの直近に配置することができる。
【００２１】
ビーム偏向要素は、不可避的に間隙によって分離されるので、これらの間隙の像が形成されるところにはいかなる光もマスク上に入射しないことになる。従って、マスクの均一な照明を保証する対策を取らなければならない。１つの対策は、少なくとも１つのビーム偏向要素が走査方向に対して平行にビーム偏向アレイの両端の間に延びるあらゆる任意の線上に照明されるように、ビーム偏向要素を千鳥に配置することである。それによって走査作動中にマスク上で全く光を受光しないいずれの点も存在しないことが保証される。理想的には、間隙は、走査作動中にマスク上の全ての点が同じ数の間隙を「見る」ように、走査方向に対して垂直に均一に配分される。
【００２２】
別の対策は、走査方向に対して垂直なＸ方向に少なくとも実質的に沿って延びる絞り縁部を有する視野絞りを用いることである。この縁部は窪みを有し、各窪みは、隣接するビーム偏向要素間の間隙に対応する。これらの窪みは、マスク上に入射する光照射量を共役点において増大し、従って、間隙の効果を補償することができる。そのような視野絞りは、複数のブレードによって形成される絞り縁部によって構成することができ、ブレードのうちの少なくとも一部の形状及び／又は位置は、マニピュレータを用いて調節することができる。
【００２３】
照明均一性を改善する更に別の対策は、Ａminが、対物面内の使用可能な視野を偏向要素によって完全に照明することができる対物面（５０）からの最短距離である時に、ビーム偏向要素を｜Ａ｜＞Ａminである距離Ａのところに配置することである。その一方、ビーム偏向要素は、対物面から過度に分離して配置してはならない。好ましくは、｜Ａ｜＜Ａmaxであり、距離Ａmaxは、偏向要素の両縁から出射する２つの光束が交差する対物面からの最短距離である。
ビーム偏向要素は、要素を通過する光線を偏向する透過要素とすることができる。そのような透過要素は、電気光学又は音響光学要素として実現することができる。しかし、好ましくは、偏向要素は、対物面に対して傾斜することができるミラーである。
【００２４】
ビーム偏向アレイによって傾斜して照明することによって引き起こされる歪曲を低減するために、対物面と像は、互いに傾けることができる。この場合、対物系の光軸を対物面上の法線及び像平面上の法線の両方に対して傾けなければならない。定性的には、これは、通常、Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ条件と呼ばれるもの本質部分である。
本発明の様々な特徴及び利点は、添付図面と併せて以下の詳細説明を参照することでより容易に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による投影露光装置の相当概略の斜視図である。
【図２】図１に示す投影露光装置に収容される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】図３のミラーアレイを通した断面図である。
【図５】図２に示す照明システムの対物系に収容される瞳平面上の上面図である。
【図６】双極照明設定におけるミラーアレイの（又はそのマスク上の像の）概略図である。
【図７】図６と類似であるが、環状照明設定に対する図である。
【図８】対物系の対物面と像平面が平行ではない別の実施形態による照明システムを通した子午断面図である。
【図９】隣接するミラー要素の間に形成される間隙のマスク上での結像を示す照明システムの対物系を通した子午断面図である。
【図１０】調節可能な視野絞りに対する略上面図である。
【図１１】対物系の対物面から外れて配置された２つのミラー要素の断面図である。
【図１２】図１１と類似であるが、対物系の対物面とミラー要素の間により大きい距離を有する図である。
【図１３】視野絞りが中間像平面に配置された本発明の更に別の実施形態による照明システムを通した子午断面図である。
【図１４】付加的な瞳形成要素が設けられた更に別の実施形態による照明システムを通した子午断面図である。
【図１５】２つの遠視野強度分布の畳み込みの結果として対物系の瞳平面内で得られた強度分布の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
１．投影露光装置の一般的な構造
図１は、集積回路及び他の微細構造構成要素の製造に用いられる投影露光装置１０の概略斜視図である。投影露光装置は、投影光の発生のための光源と、投影光を注意深く定められた特性を有する投影光束へと変換する照明光学器械とを収容する照明システム１２を含む。投影光束は、微細構造１８を収容するマスク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、他の例えば矩形の照明視野１４の形状も考えている。
【００２７】
投影対物系２０は、照明視野１４内の構造１８を基板２４上に付加された感光層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（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）を用いて投影対物系２０の対物面内に位置決めされる。投影対物系２０は、１よりも小さい倍率、例えば、１：４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上に形成される。
【００２８】
２．照明システム
図２は、図１に示している照明システム１２の第１の実施形態を通じたより詳細な子午断面である。明瞭化のために、図２の図は、かなり簡略化しており、正しい縮尺のものではない。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によってのみ表していることを意味する。現実には、これらのユニットは、かな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として実現された光源を含む。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。他の種類の光源及び他の波長、例えば、２４８ｎｍ又は１５７ｎｍも考えている。
【００２９】
図示の実施形態では、エキシマレーザ３０によって発射された投影光は、ビーム拡大ユニット３２に入射し、このユニットにおいて、光束は、その幾何学的光学流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、又はミラー配列として実現させることができる。投影光は、ビーム拡大ユニット３２を通過した後に視野形成光学ラスター要素３４上に入射する。
【００３０】
視野形成光学ラスター要素３４は、複数の２次光源を生成する光結合器として構成することができる。一般的に、そのような光結合器は、実質的に平行な光ビームによって照明された場合に明確な角度分布を生成する１つ又はそれよりも多くのマイクロレンズアレイを含む。光結合器が、円筒形マイクロレンズから成る少なくとも２つの直交アレイを含む場合には、マイクロレンズが延びる方向に沿って異なる角度分布を生成することができる。更なる詳細に対しては、本出願人に譲渡された国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００７／００１２６７を参照されたい。
【００３１】
代替的に、視野形成光学ラスター要素３４は、回折光学要素（ＤＯＥ）、例えば、コンピュータ生成ホログラム（ＣＧＨ）として構成することができる。回折光学要素は、ほぼあらゆる任意の角度分布、及び従ってほぼあらゆる望ましい遠視野強度分布を発生させることができるという利点を有する。
一般的に、視野形成光学ラスター要素３４は、幾何学的光学流束を増大させるあらゆる光学要素によって実施することができる。これは、より具体的には、この要素の任意の表面区域上に入射するあらゆる光束の発散を増大させるあらゆる光学要素が適切であることを意味する。
【００３２】
視野形成光学ラスター要素３４によって生成される角度分布は、遠視野において局所的に変化する強度分布へと変換される。遠視野では、光学ラスター要素によって生成される強度分布が観測される距離は、この要素内に含まれる構造の一般的な幅と比較して大きい。回折光学要素の場合には、遠視野強度分布は、回折光学要素内に含まれる回折構造の波面に対する影響を説明する複素関数のフーリエ変換に依存する。
【００３３】
主に照明システム１２の縦寸法を縮小するために、視野形成光学要素３４の後方には集光レンズ３６が配置される。簡略化のために、図２には、集光レンズ３６を単一のレンズとして示している。実際のシステムでは、単一のレンズではなく複数の個々のレンズを含むレンズシステムを用いることができる。集光レンズ３６は、その前側焦点面が、視野形成光学要素３４が配置された平面に対応するように配置される。
【００３４】
集光レンズ３６は、視野形成光学要素３４から出射する発散光束を視野形成光学要素３４によって判断される空間強度分布を有する実質的に平行なビーム３８へと変換する。視野形成光学要素３４によって導入される発散が、光軸ＯＡに対して垂直な直交方向ＸとＹとで異なる場合には、集光レンズ３６から出射する平行ビーム３８の断面は、矩形スリットの形状を有することができる。スリットのアスペクト比は、視野形成光学要素３４によってＸ及びＹ方向に沿って生成される発散によって判断される。
【００３５】
平行ビーム３８は、図示の実施形態では、複数の矩形ミラー要素Ｍijを含むミラーアレイ４０上に入射する。ミラーアレイ４０の斜視図である図３は、ミラー要素Ｍijが、隣接するミラー要素Ｍijの間の幅狭な間隙だけによって遮蔽される矩形反射面を如何に形成するかを示している。各個々のミラー要素Ｍijは、好ましくは互いに対して垂直に整列した２つの傾斜軸線によって互いに独立に傾斜することができる。図３では、傾斜軸線を単一のミラー要素Ｍ35に対して破線４２、４４によって示している。個々のミラー要素Ｍijを傾斜させることにより、入射光線をミラー要素Ｍijの傾斜範囲によって制限される方向範囲のあらゆる任意の方向に誘導することができる。
【００３６】
ミラー要素Ｍijのうちの一部の概略側面図である図４は、平行ビーム３８が、ミラー要素Ｍijを傾斜させることによって様々な方向に誘導することができる複数の個々の部分ビームへとミラー要素Ｍijによって如何に再分割されるかを示している。
２つの直交傾斜軸線４２、４４の回りに各個々のミラー要素Ｍijを傾斜させるために、２つのアクチュエータ（示していない）が、各個々のミラー要素Ｍijに接続される。アクチュエータは、アクチュエータに向けて適切な制御信号を発生させる制御ユニット４６に接続される。従って、制御ユニット４６は、ミラー要素Ｍijの傾斜角を判断し、それによってミラー要素Ｍijが入射光線を偏向する角度も判断される。制御ユニット４６は、投影露光装置１０の様々な作動を連係させる全体システム制御器４８に接続される。
【００３７】
ミラーアレイ４０、又は厳密にはミラー要素Ｍijの反射面は、図２の概略図では２つのレンズ５２ａ及び５２ｂを含む対物系５２の対物面５０に又はその直近に配置される。下記に図１２を参照して解説することになるが、１つ又はそれよりも多くの中間像平面を有することができる対物系５２は、対物面５０と光学的に共役な像平面５４を有する。像平面５４は、露光処理中にマスク１６が位置決めされるマスク平面に対応する。対物系５２は、隣接する視野平面、この場合は、光学平面５０及び像平面５４とのフーリエ関係を有する少なくとも１つの瞳平面６０を有する。
【００３８】
ミラーアレイ４０は、対物系５２の対物面５０に又はその直近に配置されるので、ミラー要素Ｍijの像は、像平面５４内のマスク１６上に形成される。従って、ミラー要素Ｍij上の各点と像平面５４内の共役点との間に１対１の関係が存在する。図２には、この共役性をそれぞれミラー要素Ｍij上の２つの点６２ａ、６４ａから出射し、像平面５４内に位置する共役像点６２ｂ、６４ｂに収束する僅かに発散する光束６２、６４によって例示している。
【００３９】
物点６２ａ、６４ａが位置するミラー要素は、異なる傾斜角を有するので、光束６２、６４は、異なる位置で瞳平面６０と交差する。従って、マスク１６上の像点６２ｂ、６４ｂは、異なる角度分布で照明される。図２に示している構成では、光束６２、６４は、像点６２ｂ、６４ｂを反対方向から傾斜して照明する。
少なくとも、これらの物点が、平行ビーム３８によって正確に同じ方式で照明される限り、特定のミラー要素Ｍij上の全ての物点に対して同じ考えが相応に当て嵌まる。従って、特定のミラー要素Ｍijから反射される全ての光は、同じスポットで瞳平面６２と交差する。これはまた、所定の時点で特定のミラーの全ての像点における角度分布が実質的に同一であることを意味する。
【００４０】
それにも関わらず、全てのミラー要素Ｍijが等しい傾斜角を有する場合には、角度分布の僅かな偏差が認められる場合がある。この偏差は、平行ビーム３８がミラーアレイ４０を傾斜して照明し、従って、物点が正確に同じ方式では照明されないことに起因する。そのような偏差を回避するために、正確に同じ照明条件が全てのミラー要素Ｍij上で成立するように、視野形成光学要素３４を修正することができる。
【００４１】
図２に示している構成では、ミラー要素Ｍijから反射される全ての光束が、図５の概略図に示しているように、瞳平面６０内の同じ円形区域を通過するようにミラー要素Ｍijが傾斜されると仮定している。以下で極Ｐ1及びＰ2と呼ぶこれら２つの区域は、Ｙ方向に沿って、Ｘ−Ｚ平面に関して鏡面対称に配置される。瞳平面のそのような照明は、特にＸ方向に沿って整列した結像構造に対して有効な双極照明設定を特徴付ける。極Ｐ1、Ｐ2の直径は、ミラーアレイ４０上に入射するビーム３８の残留発散によって判断される。この残留発散は、光源３０及び視野形成光学要素３４によって生成することができる。
【００４２】
瞳平面６０内で極Ｐ1及びＰ2のみを照明するためには、ミラー要素Ｍijの各々又は少なくとも一部を制御ユニット４６によって個々に制御すべきである。制御ユニット４６は、各ミラー要素Ｍijにおいて、平行ビーム３８のうちのそれぞれのミラー要素Ｍijに入射する部分が、瞳平面６０内の極Ｐ1、Ｐ2を通過するように反射されることを保証する。通常、これは、全てのミラー要素Ｍijが異なる傾斜角を有することを必要とすることになる。制御ユニット４６は、特定の照明設定に対して全てのミラー要素Ｍijに対する傾斜角が記憶されたルックアップテーブルを含むことができる。通常、照明設定の選択は、投影されるマスク１６内に含まれる構造の特定の構成を考慮に入れ、システム制御器４８において手動で実施される。
【００４３】
しかし、所定の時点では、マスク１６上の各特定の像点は、ミラーアレイ４０のミラー要素Ｍijのうちの１つの上の共役な物点から出射する光束によってのみ照明されることに注意すべきである。双極照明設定の場合には、これは、投影露光装置１０の走査作動中の所定の時点において、マスク１６上の各点が、極Ｐ1を通過する光によって照明されるか、又は極Ｐ2を通過する光によって照明されるかのいずれかであることを意味する。
【００４４】
走査作動の結果として、マスク１６は、走査方向Ｙに沿って照明視野を通じて移動される。従って、マスク１６上の特定の点が通過する全ての物点からの照明視野内の寄与を積算することにより、マスク１６上の特定の点の露光が得られる。例えば、マスク上の点が、走査作動の最初の半期を通じて一方の側（極Ｐ1）から照明され、走査作動の残りの半期を通じて他方の側（極Ｐ2）から照明される場合には、マスク上の特定の点が走査作動の完了の後に両側から対称に照明される双極照明が得られる。
【００４５】
これを図６に例示しており、この図は、その上半分に、反射光が極Ｐ1を通過するようにミラー要素Ｍijが傾斜されたミラーアレイ４０の一部の行Ｒ1、Ｒ2、．．．を示している。図６の左には、瞳平面６０を略示している。図６の下の部分では、反射光束が全て極Ｐ2を通過するように、他の行Ｒiのミラー要素Ｍijが傾斜されると仮定している。
ミラーアレイ４０は、対物系５２によってマスク１６上に結像されるので、図６に示している格子は、像平面５４内でのミラーアレイ４０の像を表すとも考えることができる。従って、走査作動中の特定の時点において、この格子の上側半分内に位置決めされたマスク１６上の全ての点は一方の側（極Ｐ1）から照明され、格子の残りの半分内に位置決めされた全ての点は反対側（極Ｐ2）から照明される。マスク１６上の点が照明視野を通じて、図６に矢印７０によって表している走査方向Ｙに沿って移動する場合には、この点は、最初は、極Ｐ1を通過した光だけによって照明され、次に、極Ｐ2を通過した光だけによって照明される。走査作動の完了の後には、左の「＝」記号の下に示しているように、マスク１６上の特定の点は、両方の側（極Ｐ1及びＰ2）から照明されている。
【００４６】
本説明から、照明システム１２が、走査作動の完了の後にマスク１６上のあらゆる特定の点が受光することになる光の全強度だけでなく、全角度分布もほぼ連続的に変更することを可能にすることが明らかになる。例えば、マスクを反対側（極Ｐ2）よりも一方の側（極Ｐ1）から強く照明することが望ましい場合には、Ｘ方向に沿って延びるミラー要素Ｍijの行Ｒiのうちの１つ又はそれよりも多くを反射光が瞳平面６０を全く通過しないオフ状態へと簡単に切り換えることができる。代替的に、これらのミラー要素の傾斜角を反射光が極Ｐ1を通過せず、極Ｐ2を通過するように変更することができる。
【００４７】
更に、マスク１６上の異なる位置において異なる強度及び異なる角度分布を得ることさえ可能である。この場合、Ｙ方向に沿って延びるミラー要素Ｍijの列Ｃjは、ミラー要素Ｍijのこの列Ｃjによって照明されるマスク上の全ての点において異なる全強度及び／又は異なる角度分布が得られるように制御ユニット４６によって制御される。
例えば、この列の個々のミラー要素Ｍijをオフ状態にすることができ、又は瞳平面６０内の他の区域をこの列のミラー要素Ｍijのうちの１つ又はそれよりも多くによって照明することができる。更に、この特定の列によって照明されるマスク１６上の点が異なる角度分布を受けるように、特定の列Ｃj内に含まれるミラー要素の傾斜角を連続的又は急激に変更することを考えることさえ可能である。
【００４８】
以上から、マスク１６上で投影光のほぼあらゆる任意の角度分布を得ることができることも明らかになったはずである。図７は、環状照明設定が達成されるようなミラー要素Ｍijの構成を図６と類似の表現で示している。より具体的には、ミラーアレイ４０の各行Ｒiは、入射光を左手側にＰiによって示している瞳平面６０内の特定の区域を通過するように反射する。部分的に重ね合わせることができる区域Ｐiは、図７の左下コーナの「＝」記号の下に示しているように、ほぼ環状のパターンＰaを形成するように組み合わされる。
【００４９】
マスク１６上の点が特定の列Ｃjのミラー要素によって連続して照明される場合には、その後、この点は、走査作動中にこの点に傾斜してではあるが異なる立体角から入射する投影光に露光されることになる。走査作動が完了した後には、上述の点は、図７の左下部分に示している環状区域Ｐaに関連付けられた全ての方向からの投影光に露光されていることになる。
ここでもまた、角度分布は、ミラーアレイ４０の個々のミラーＭijを傾斜させることによって修正することができる。この点とは別に、上述の方式で１つ又はそれよりも多くの列Ｃjによって照明されるマスク上の点において環状照明設定を達成し、異なる列Ｃj’のミラー要素Ｍijによって照明されるマスク上の他の点において異なる照明設定、例えば、双極又は四重極照明設定を達成することができる。
【００５０】
マスク１６上の異なる点を異なる角度分布で照明する可能性は、マスク１６上の異なる構造の結像を改善するのに用いることができる。別の用途は、照明システム１２の他の構成要素によって生成される角度分布の視野依存の外乱の補償である。後者の場合には、その目標は、マスク１６上の全ての点に対して同じ角度分布を達成することであるが、ある一定の光学構成要素は、この均一性に対して悪影響を有する場合がある。
【００５１】
３．代替的な実施形態
本発明の範囲に依然として収まる様々な代替的な実施形態が現時点で考えられることを十分に理解すべきである。
【００５２】
３．１．Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ配列
図８は、図２と類似の更に簡略化した表現で代替的な実施形態を示している。図８では、図２に示しているものに対応する構成要素を同じ参照番号に１００を加算したもので表しており、これらの構成要素の大部分に対しては、再度詳細には説明しないことにする。
図８に図示の実施形態では、対物系１５２の対物面１５０と像平面１５４とは平行ではなく、互いに傾いている。傾いた対物面１５０の鮮明な像を像平面１５４上に形成するためには、対物系１５２は、その光軸ＯＡが対物面１５０上の法線及び像平面１５４上の法線の両方に対してある角度を形成するように配列すべきである。
【００５３】
そのような構成は、通常、Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ条件と呼ばれるものに従う。この条件は、対物面と図８にＨoで示している対物系の物体主平面とが少なくとも近似的に直線に沿って交差することを必要とする。像側主平面Ｈiと像平面１５４に同じことが適用されるべきである。Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ条件が成立する場合には、傾いた対物面１５０は、像平面１５４上に鮮明に結像される。ミラーアレイ１４０の像は、像平面１５４内で歪曲されることになるが、この歪曲は、マスク１６上に入射する光の強度又は角度分布のいずれに対しても悪影響を持たない。
Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ条件の充足は、ミラーアレイ４０が配置される対物面５０と集光レンズ３６の光軸との間の角度が小さくなるという利点を有する。それによって平行ビーム３８によるミラーアレイ４０の照明の歪曲が低減する。
【００５４】
３．２．ミラー要素間の間隙
ミラー要素Ｍijが対物系５２の対物面５０内に正確に配置される場合には、ミラー要素Ｍij間の不可避の間隙が、マスク１６上に鮮明に結像されることになる。これを図９の略子午断面に例示しており、この図は、それぞれミラー要素Ｍ2及びＭ3から反射され、マスク１６上に入射する２つの光束Ｂ2及びＢ3を示している。図９で明らかに分るように、隣接するミラー要素Ｍ2、Ｍ3の間の間隙が、マスク１６上の７２において結像される。間隙像の幅は、対物系５２の倍率に依存する。
そのような間隙７２が走査方向Ｙに対して垂直に延びる場合には、走査作動によって得られる積算効果に起因して、これらの間隙は殆ど心配しなくてよい。しかし、走査方向Ｙに対して平行に延びる間隙７２（本明細書ではＹ間隙と呼ぶ）は、マスク１６の不均一な照明を生じる場合があり、これは、最終的にウェーハ２４上の望ましくない構造サイズへと転化することになる。
【００５５】
この問題に対する１つの解決法は、Ｙ間隙が走査方向Ｙに沿って整列せず、照明視野にわたってＸ方向に沿って幾分均等に配分されることを保証することである。
Ｙ間隙がＸ方向に沿って均等に配分されない場合には、Ｙ方向に沿って延びる他の補償対策なしには低い光エネルギしか受光しない複数のストライプが存在することになる。しかし、適切な補償対策の適用時には、上述したことにも関わらず、走査作動中の均一なエネルギ分布を達成することができる。そのような補償対策は、例えば、これらのストライプの間の残りの区域内の強度の低減を含むことができる。この目的のために、個々のミラー要素Ｍijをオフ状態にすることができる。
【００５６】
ストライプの間の残りの区域内の強度を低減する別の手法は、対物面５０、像平面５４、又は中間像平面に特別な視野絞りを配置することである。図１０は、アクチュエータ７８を用いてＹ方向に沿って移動することができる複数の隣接するブレード７６を含む適切な視野絞りデバイス７４を略上面図に示している。ブレード７６の短手縁部８０は、Ｙ方向に沿った照明視野のサイズを決める。これらの短手縁部８０は、組み合わされて矩形スリットの２つの長手辺を形成する。短手縁部８０が後退する位置では、これらの長手辺は、窪みを有する。対向するブレード７６間の距離が大きいこれらの窪みは、Ｙ間隙像が存在する位置に対応する。それは、望ましい補償を保証する。
【００５７】
走査方向Ｙに沿って延びる暗いストライプを回避する別の手法は、対物面５０を若干外してミラー要素Ｍijを配置することである。この手法は、ミラー要素Ｍijから反射される光束が少なくとも小さい発散を有するということを利用する。例えば、ミラー要素Ｍijが対物面５０の後方に配置された場合には、反射光は、完全に明るい対物面５０から出射したかのように見える。ミラー要素Ｍijが対物面５０の前方に配置された場合には、発散光ビームは、対物面５０内で重ね合わされ、それによって対物面５０は完全に照明される。
ミラー要素Ｍijが対物面５０の前方に配置された場合を図１１に例示しており、この図は、２つのミラー要素Ｍ1、Ｍ2を断面で示している。簡略化のために、反射面８２１、８２２は、（少なくとも近似的に）距離Ａminだけ対物系５２の対物面５０から分離した平面８３に配置されると仮定する。２つの隣接するミラー要素Ｍ1、Ｍ2の間の間隙の幅をＤで表している。
【００５８】
図１０では反射された発散光束を円錐８４によって例示している。ミラー要素Ｍ2において破線で示しているように、ミラー要素Ｍ1、Ｍ2が傾斜された場合には、反射光束８４はその方向を変化するが、限られた最大傾斜角に起因して、開口角αを有する円錐又は立体角８５内に依然として留まる。従って、ミラー表面８２２上の点８６から出射する光線は、円錐８５内のあらゆる線に沿って通過することができる。
【００５９】
図１０の中心には、それぞれミラー要素Ｍ1及びＭ2の隣接する縁部上の２つの点８６１、８６２に関連付けられた２つの円錐８５１、８５２を示している。平面８３からの最短距離Ａminのところでは、点８６１、８６２から出射する光線は、間隙の近くに対物面５０の照明されない区域が存在しないように交差することができる。好ましくは、全ての傾斜角において対物面５０が発散光束８４によって完全に照明されることを保証するためには、対物面５０とミラー表面８２１、８２２の平面８３との間の距離Ａは、Ａminを超えなければならない。
【００６０】
小さい円錐角αでは、最短距離Ａminは、間隙の幅Ｄ及び角度αから次式によって判断することができる。
Ａmin＞Ｄ／α
【００６１】
一方、反射面８２１、８２２の平面８３と対物面５０の間の距離は、それ程大きくてはならない。ミラーアレイ４０が対物面５０から過度に分離して位置決めされた場合には、反射光束の方向は、マスク１６上の望ましい角度分布へと正しく変換されない。
距離Ａの有効な上限は、単一のミラー要素Ｍijから出射する光束が対物面５０内で交差しないところとすることができる。これを図１２に例示しており、この図は、幅Ｌの２つのミラー要素Ｍ1’及びＭ2’を示している。ミラー要素Ｍ1’の両縁上の点８２１ａ’、８２１ｂ’から出射する光束の開口角をδで表している。距離Ａmaxにおいて、光束８８
４ａ’、８８４ｂ’は交差する。距離Ａmaxは、幅Ｌ及び開口角δから次式によって判断される。
Ａmax＜Ｌ／δ
【００６２】
３．３視野絞り
図１から図７に図示の実施形態では、マスク１６上の照明視野１４が、ほぼリングセグメントの形状を有すると仮定している。そのような幾何学形状は、例えば、適切な回折光学要素として構成される視野形成光学要素３４によって得ることができる。しかし、遠視野内で鮮明な縁部を得ることは困難である。通常、照明視野１４では、少なくとも走査方向Ｙに沿って延びる縁部が鮮明でなければならない。
【００６３】
少なくとも走査方向Ｙに沿って鮮明な縁部を得るために、ミラーアレイ４０のマスク１６上に結像してはならない部分を覆う視野絞り要素９４、９６（図２及び図３を参照されたい）を用いることができる。また、走査方向Ｙに対して垂直に延びる縁部もマスク１６上に鮮明に結像すべきである場合には、付加的な視野絞り要素を設けることができる。図３には、そのような更に別の視野絞り要素を破線で示し、９８で表している。また、図１０に示しているより複雑な視野絞りデバイス７４を対物系５２の対物面５０内に位置決めすることができる。これは、図１１及び図１２を参照して上述したように、ミラーアレイ４０が対物面５０から距離Ａのところに位置決めされた場合に特に有用である。
【００６４】
図１３は、本発明による照明システムの代替的な実施形態を図２と類似の子午断面に示している。図２に示しているものに対応する構成要素を同じ参照番号に３００を加算したもので表しており、これらの構成要素の大部分に対しては再度説明しないことにする。
照明システム３１２では、対物系３５２は、視野絞り３７４が配置された中間像平面３９１を有する。視野絞り３７４は、図１０を参照して上述したように、調節可能な種類のものとすることができる。付加的な中間像平面３９１は、照明システム３１２内でより大きな視野絞りデバイスも設置するより大きな自由度をもたらす。
【００６５】
３．４透過偏向要素
図１４は、本発明による照明システムの別の代替的な実施形態を図２と類似の子午断面に示している。図２に示しているものに対応する構成要素を同じ参照番号に４００を加算したもので表しており、これらの構成要素の大部分に対しては再度説明しないことにする。
照明システム４１２は、図２に示している照明システム１２から、主に２つの点において異なる。
【００６６】
第１に、ミラーアレイ４０が、複数の透過屈折要素Ｔijを含む屈折アレイ４４０によって置換されている。これらの透過屈折要素Ｔijは、例えば、電気光学又は音響光学要素として構成することができる。そのような要素では、適切な材料をそれぞれ超音波又は電界に露出することによって屈折率を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偏向する屈折率格子を生成するのに利用することができる。方向は、適切な制御信号に応答して変更することができる。
【００６７】
３．４付加的な瞳形成要素
別の相違点は、視野形成光学要素４３４が、屈折アレイ４４０を直接照明せず、対物系４９９によって対物面４５０と光学的に共役である平面４５０’内に位置決めされた瞳形成光学要素４９３を通じて照明する。マイクロレンズアレイ又は回折光学要素のような光学ラスター要素として構成することができる瞳形成光学要素４９３は、対物系４９９によって屈折アレイ４４０上に結像される角度分布を生成する。その結果、屈折要素Ｔijから出射する光線の方向は、個々の屈折要素Ｔijによって生成される偏向角だけではなく、瞳形成要素４９３によって生成される角度分布にも依存する。瞳形成要素は、個々の屈折要素Ｔijに関連付けられた区画を含むことができ、これらの区画は、異なる遠視野強度分布を生成する。これは、例えば、ある一定の透過要素Ｔijに対して共通の又は異なる固定オフセット角を与えるのに用いることができる。そのようなオフセット角は、屈折要素Ｔijの代わりにミラー要素が用いられる場合は特に有用なものとすることができる。
【００６８】
対物系４５２の瞳平面４６０内の強度分布は、次に、瞳形成要素４９３によって生成される遠視野強度分布と、屈折アレイ４４０によって生成される遠視野強度分布との畳み込みとして説明することができる。
これを図１５に例示しており、この図は、その上の部分に瞳形成要素４９３によって生成された例示的遠視野強度分布ＤPDEを示している。この場合、この遠視野強度分布が正六角形の形状を有すると仮定している。図１５の中央部分は、屈折アレイ４４０によって生成された例示的遠視野強度分布ＤRAを示している。遠視野強度分布ＤRAは、各々が単一の屈折要素Ｔijによって生成された複数の個々の遠視野強度分布Ｄijによって作られる。これらの個々の遠視野強度分布Ｄijは、小さいスポットである。
【００６９】
図１５に記号ＣＯＮＶによって表しているこれら２つの遠視野強度分布ＤPDEとＤRAとの畳み込みは、複数の六角形の分布ＤPDEが点の分布ＤRAに従って作られた遠視野強度分布Ｄtotを生じる。この例示的な事例では、上述のことにより、瞳平面４６０内で照明される２つの反対極Ｐ1’、Ｐ2’を生じる。これらの六角形は、その間にいかなる間隙も残らないように作ることができるので、極Ｐ1’、Ｐ2’は、ほぼ連続的に照明される。屈折要素Ｔijによって生成される偏向角を変更することにより、六角形の遠視野強度分布ＤPDEを他の幾何学形状、例えば、異なる位置に配置されるか又は異なる全強度を有する異なる形状の極へと作ることができる。
【００７０】
また、ミラーアレイとの関連でも、当然ながら付加的な瞳形成要素を用いることができる。この点とは別に、瞳形成要素は、別の視野平面に配置することができる。例えば、図１３に示す実施形態では、中間視野平面３９１は、この目的に理想的に適することになる。この点とは別に、瞳形成光学ラスター要素４９４と同じ効果を生成する回折構造を有する透過的な反射又は屈折要素を設けることができる。
【００７１】
好ましい実施形態の以上の説明は、一例として与えたものである。与えた開示内容から、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を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収まるものとして含めるように求めるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１６  マスク
４０  ビーム偏向アレイ
５０  対物面
５２  対物系
５４  像平面
６０  瞳面
Ｍij  ビーム偏向要素
【図１】
2014146814.tif 000003
【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】
2014146814.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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