(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）光ビームがその各々に関連付けられる光学ラスター要素（５６；１５６）のアレイ（５４ｃ；１５４ｂ）を含む光学インテグレーター（５２；１５２）と、
ｂ）照明されるマスク（１６）が照明系（１２）の作動中に位置決めされるマスク平面（７８）に等しいか又はそれと光学的に共役な共通視野平面（７１）内に前記光学ラスター要素に関連付けられた前記光ビームを重ね合わせるコンデンサー（７２）と、
ｃ）照明系（１２）によって前記マスク平面（７８）内で照明される照明視野（１４）内の角度放射照度分布の視野依存性を変更するように構成され、かつ
複数の変調器ユニット（６０；１６０；２６０）を含み、ここで、各変調器ユニットは、
前記光ビームのうちの１つに関連付けられ、
前記関連付けられた光ビームのみが前記変調器ユニット（６０）上に入射するように前記コンデンサー（７２）の前の位置に配置され、かつ
いずれの光も遮蔽することなく、前記関連付けられた光ビームの空間放射照度分布及び／又は角度放射照度分布を可変的に再配分するように構成される、
変調器（６２；１６２；２６２）と、
ｄ）制御デバイスが、前記マスク平面（７８）内の前記角度放射照度分布の前記視野依存性を変更せよとの入力コマンドを受け取った場合に、少なくとも１つの変調器ユニットが、関連付けられた光ビームの前記空間及び／又は前記角度放射照度分布を再配分し、それによって第１の角度放射照度分布が、前記照明視野（１４）の第１の部分（１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ）において生成され、かつ該第１の角度放射照度分布とは別個の第２の角度放射照度分布が、該照明視野（１４）の第２の部分（１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ）において生成されるように、前記変調器ユニット（６０；１６０；２６０）を制御するように構成された制御デバイス（６６）と、
を含むことを特徴とする照明系。
【請求項２】
前記第１の部分は、前記第１の角度放射照度分布が均一である２次元区域（１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ）であり、
前記第２の部分は、前記第２の角度放射照度分布が均一である２次元区域（１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ）である、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
【請求項３】
前記照明視野（１４）は、Ｘ方向に沿った長手寸法と、該Ｘ方向に対して垂直なＹ方向に沿った短手寸法とを有し、
前記第１の部分（１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ）は、前記第２の部分（１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ）と、共通の少なくとも１つのＹ座標を有するが、共通のＸ座標を有しない、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明系。
【請求項４】
前記第１及び前記第２の角度放射照度分布は、通常照明設定、角度照明設定、二重極照明設定、ｎ≧４である場合のｎ重極照明設定から構成される群から選択される照明設定に関連付けられ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】
各変調器ユニット（６０；２６０）が、光伝播方向に光学ラスター要素の前記アレイ（５４ｃ）の前に位置付けられるラスター視野平面（５８）に配置され、
各変調器ユニットは、いずれの光も遮蔽することなく前記ラスター視野平面内の前記関連付けられた光ビームの前記空間放射照度分布を可変的に再配分す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】
各変調器ユニット（６０）が、該変調器ユニットに関連付けられた前記光ビームによって照明される前記ラスター視野平面内の区域を照明系（１２）の光軸（ＯＡ）に対して垂直な方向に沿ってシフトさせるように構成されることを特徴とする請求項５に記載の照明系。
【請求項７】
前記照明視野（１４）は、Ｘ方向に沿った長手寸法と、該Ｘ方向に対して垂直なＹ方向に沿った短手寸法とを有し、
前記第１の部分（１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ）は、前記第２の部分（１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ）と、共通の少なくとも１つのＹ座標を有するが、共通のＸ座標を有せず、
前記照明系の光軸に対して垂直な方向は、前記Ｘ方向に等しいことを特徴とする請求項６に記載の照明系。
【請求項８】
各変調器ユニット（６０）が、前記光ビームの前記角度放射照度分布を変化させることなく前記照明区域をシフトさせるように構成されることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の照明系。
【請求項９】
前記光学インテグレーター（５２）は、光伝播方向に数えて光学ラスター要素（５６）の第１、第２、及び第３のアレイ（５４ａ，５４ｂ，５４ｃ）を含み、
前記ラスター視野平面（５８）は、光学ラスター要素（５６）の前記第２のアレイ（５４ｂ）と前記第３のアレイ（５４ｃ）の間に位置付けられる、
ことを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１０】
各変調器ユニット（１６０）が、前記光伝播方向に光学ラスター要素（１５６）の前記アレイ（１５４ｂ）の背後に位置付けられる瞳平面（７０）に又はその直近に配置され、  各変調器ユニット（１６０）が、いずれの光も遮蔽することなく前記瞳平面（７０）内の前記関連付けられた光ビームの前記角度放射照度分布を可変的に再配分す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１１】
各変調器ユニット（１６０）が、該変調器ユニットに関連付けられた前記光ビームを照明系（１２）の光軸（ＯＡ）に対して垂直な傾斜軸の回りに傾斜させるように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の照明系。
【請求項１２】
前記照明視野（１４）は、Ｘ方向に沿った長手寸法と、該Ｘ方向に対して垂直なＹ方向に沿った短手寸法とを有し、
前記第１の部分（１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ）は、前記第２の部分（１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ）と、共通の少なくとも１つのＹ座標を有するが、共通のＸ座標を有せず、
前記傾斜軸は、前記Ｙ方向に等しいことを特徴とする請求項１１に記載の照明系。
【請求項１３】
各変調器ユニット（６０；１６０；２６０）が、
ａ）光学要素上に入射する前記関連付けられた光ビームの前記伝播方向を変更するように構成された光学要素（８６，８８；９４；１１２；１１２’；１１６；１５０）と、
ｂ）前記光学要素に結合され、前記制御デバイス（６６）から受け取る制御信号に応答して該光学要素の位置及び／又は向きを変更するように構成されたアクチュエータ（９０，９２；９６；１５２）と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１４】
前記光学要素は、屈折光学要素、特に、レンズ（８６，８８）、プリズム（９４；１１２；１１２’）、特にフレネルプリズム（１１２’）、又は回折光学要素であることを特徴とする請求項１３に記載の照明系。
【請求項１５】
前記アクチュエータ（９０，９２；１５２）は、前記光学要素を照明系（１２）の光軸（ＯＡ）に対して傾斜した方向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１３又は請求項１４に記載の照明系。
【請求項１６】
前記アクチュエータ（９６）は、前記光学要素（９４）を照明系（１２）の光軸（ＯＡ）に対して傾斜した回転軸（９８）の回りに回転させるように構成され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項に記載の照明系。
【請求項１７】
前記変調器（６０；１６０）は、前記角度放射照度分布が前記照明視野（１４）にわたって非連続的に変化す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１６のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１８】
前記変調器（２６０）は、前記角度放射照度分布が前記照明視野（１４）の少なくとも一部分にわたって連続的に変化す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１６のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１９】
前記第１の部分は、前記第１の角度放射照度分布が均一である第１の列であり、
前記第２の部分は、前記第２の角度放射照度分布が均一である第２の列であり、
前記変調器（２６０）は、前記第１の角度放射照度分布が、前記第１の列と前記第２の列の間に配置された区域内で前記第２の角度照射分布に連続的に変換されるように構成される、
ことを特徴とする請求項１８に記載の照明系。
【請求項２０】
前記第１の列は、前記照明視野の一端に隣接し、前記第２の列は、該照明視野の反対端に隣接することを特徴とする請求項１９に記載の照明系。
【請求項２１】
前記照明視野（１４）は、Ｘ方向に沿った長手寸法と、該Ｘ方向に対して垂直なＹ方向に沿った短手寸法とを有し、
前記第１の部分（１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ）は、前記第２の部分（１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ）と、共通の少なくとも１つのＹ座標を有するが、共通のＸ座標を有せず、
前記一端及び前記反対端は、前記Ｘ方向に沿って前記照明視野の境界を定めることを特徴とする請求項２０に記載の照明系。
【請求項２２】
各変調器ユニット（２６０）が、該変調器ユニットに関連付けられた前記光ビームによって照明される前記ラスター視野平面（５８）における区域内の放射照度分布をそれをシフトさせることなく変更するように構成されることを特徴とする請求項１８から請求項２０のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項２３】
各変調器ユニット（１２０）が、前記放射照度分布を均一な放射照度分布（１４２）から基準方向に沿って線形に増大又は減少する変更された放射照度分布（１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ）に変換するように構成されることを特徴とする請求項１８から請求項２２のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項２４】
前記照明視野（１４）は、Ｘ方向に沿った長手寸法と、該Ｘ方向に対して垂直なＹ方向に沿った短手寸法とを有し、
前記第１の部分（１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ）は、前記第２の部分（１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ）と、共通の少なくとも１つのＹ座標を有するが、共通のＸ座標を有せず、
前記基準方向は、前記Ｘ方向に等しいことを特徴とする請求項２３に記載の照明系。
【請求項２５】
マイクロリソグラフィ投影露光装置を作動させる方法であって、
ａ）−光ビームがその各々に関連付けられる光学ラスター要素（５６；１５６）のアレイ（５４ｃ；１５４ｂ）を含む光学インテグレーター（５２；１５２）と、
−照明されるマスク（１６）が照明系（１２）の作動中に位置決めされるマスク平面（７８）に等しいか又はそれと光学的に共役な共通視野平面（７１）内に前記光学ラスター要素に関連付けられた前記光ビームを重ね合わせるコンデンサー（７２）と、
−照明系（１２）によって前記マスク平面（７８）内で照明される照明視野（１４）内の角度放射照度分布の視野依存性を変更するように構成され、かつ
複数の変調器ユニット（６０；１６０；２６０）を含み、ここで、各変調器ユニットは、
（ａ）前記光ビームのうちの１つに関連付けられ、
（ｂ）前記関連付けられた光ビームのみが前記変調器ユニット（６０）上に入射するように前記コンデンサー（７２）の前の位置に配置され、かつ
（ｃ）いずれの光も遮蔽することなく、前記関連付けられた光ビームの空間放射照度分布及び／又は角度放射照度分布を可変的に再配分するように構成される、
変調器（６２；１６２；２６２）と、
を含む照明系（１２）と、投影対物系（２０）とを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）を準備する段階と、
ｂ）前記照明系（１２）によって照明されるマスク（１６）を準備する段階と、
ｃ）第１の望ましい角度放射照度分布と、該第１の角度放射照度分布とは別個の第２の望ましい角度放射照度分布とを定義する段階と、
ｄ）制御デバイスが前記マスク平面（７８）内の前記角度放射照度分布の前記視野依存性を変更せよとの入力コマンドを受け取った場合に、少なくとも１つの変調器ユニットが、関連付けられた光ビームの前記空間及び／又は前記角度放射照度分布を再配分し、それによって第１の角度放射照度分布が、前記照明視野（１４）の第１の部分（１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ）において生成され、かつ該第１の角度放射照度分布とは別個の第２の角度放射照度分布が、該照明視野（１４）の第２の部分（１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ）において生成されるように前記変調器ユニット（６０；１６０；２６０）を制御する段階と、
ｅ）前記第１の角度放射照度分布が、前記マスクの第１の部分（１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ）において得られ、かつ前記第２の角度放射照度分布が、該第１の部分とは別個の該マスクの第２の部分（１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ）において得られるように前記変調器ユニット（６０；１６０；２６０）を制御する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
前記第１及び前記第２の角度放射照度分布は、通常照明設定、角度照明設定、二重極照明設定、ｎ≧４である場合のｎ重極照明設定から構成される群から選択される照明設定に関連付けられることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の部分は、前記第１の角度放射照度分布が均一である２次元区域（１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ）であり、
前記第２の部分は、前記第２の角度放射照度分布が均一である２次元区域（１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ）である、
ことを特徴とする請求項２５又は請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の部分は、前記第１の角度放射照度分布が均一である第１の列であり、
前記第２の部分は、前記第２の角度放射照度分布が均一である第２の列であり、
前記第１の角度放射照度分布は、前記第１の列と前記第２の列の間に配置された区域内で前記第２の角度照射分布に連続的に変換される、
ことを特徴とする請求項２５又は請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記光学ラスター要素（５６；１５６）に関連付けられた前記光ビームの空間及び／又は角度放射照度分布をいずれの光も遮蔽することなく再配分する段階を含むことを特徴とする請求項２５から請求項２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記マスクに含まれる特徴部パターンが、前記第１の部分と前記第２の部分とで異なることを特徴とする請求項２５から請求項２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記角度放射照度分布は、前記マスク（１６）が走査作動において前記投影対物系（２０）によって感光面（２２）上に投影される間に変更されることを特徴とする請求項２５から請求項３０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投影露光装置の照明系及びそのような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単純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製作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、ある一定の波長の光に敏感な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は、投影露光装置内でマスクを通して投影光に露光される。マスクは、フォトレジスト上に結像される回路パターンを含む。露光後に、フォトレジストは現像され、マスク内に含まれる回路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、回路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。異なるマスクを用いたこの工程の繰返しが、多層微細構造化構成要素をもたらす。
【０００３】
一般的に、投影露光装置は、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視野をマスク上で照明する照明系を含む。
【０００４】
更に、装置は、マスクを位置合わせするためのマスク台と、マスク上の照明視野をフォトレジスト上に結像する投影対物系（時として「レンズ」とも呼ぶ）と、フォトレジストで被覆されたウェーハを位置合わせするためのウェーハ位置調整台とを含む。
【０００５】
投影露光装置の開発の極めて重要な目的のうちの１つは、ウェーハ上に益々小さい寸法を有する構造をリソグラフィによって形成することができることである。小さい構造は、そのような装置を用いて製造される微細構造化構成要素の性能に対して一般的に好ましい効果を有する高い集積密度をもたらす。
【０００６】
この目的を実現するために、これまで様々な手法が追求されている。１つの手法は、回路パターンをフォトレジスト上に結像するのに使用される投影光の波長を短くすることであった。この手法は、リソグラフィによって定義することができる特徴部の最小サイズが、投影光の波長にほぼ比例するということを利用する。従って、そのような装置の製造は、益々短い波長を有する投影光を使用することを追求する。現在使用されている最も短い波長は２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、及び１５７ｎｍであり、従って、深紫外（ＤＵＶ）又は真空紫外（ＶＵＶ）のスペクトル範囲に位置付けられる。市販の次世代の装置は、極紫外（ＥＵＶ）スペクトル範囲にある約１３．５ｎｍの更に短い波長を有する投影光を使用することになる。レンズは、殆どのＥＵＶ光を吸収するので、ＥＵＶ装置は、レンズの代わりにミラーを含む。
【０００７】
別の手法は、マスクの照明を改善することである。理想的には、投影露光装置の照明系は、マスク上で照明される視野の各点を明確に定義された空間放射照度分布及び角度放射照度分布を有する投影光で照明する。角度放射照度分布という用語は、マスク上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。
【０００８】
マスク上に入射する投影光の角度放射照度分布は、通常はフォトレジスト上に結像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放射照度分布を必要とする可能性がある。最も一般的に、使用される角度放射照度分布は、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、照明系の瞳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、瞳面内の環状領域のみが照明される。従って、投影光の角度放射照度分布には小さい角度範囲しか存在せず、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。
【０００９】
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変更する異なる手段は公知である。マスク平面に異なる角度放射照度分布を生成するのに最大の柔軟性を得るために、瞳面内の放射照度分布を判断するミラーアレイを使用することが提案されている。
【００１０】
ＥＰ  １  ２６２  ８３６  Ａ１では、ミラーアレイは、１０００個よりも大きい微小ミラーを含むマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）として達成される。ミラーの各々を２つの直交する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入射する放射線をほぼいずれかの望ましい半球方向に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コンデンサーレンズが、ミラーによって生成される反射角を瞳面内の場所に変換する。この照明系は、各々が、１つの特定の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面にわたって自由に移動することができる複数のスポットで瞳面を照明することを可能にする。
【００１１】
ミラーアレイを使用する類似の照明系は、ＵＳ  ２００６／００８７６３４  Ａ１、ＵＳ  ７  ０６１  ５８２  Ｂ２、及びＷＯ  ２００５／０２６８４３  Ａ２から公知である。
【００１２】
ミラーアレイを使用する照明系は、角度放射照度分布を変更するのに非常に柔軟ではあるが、マスク平面内の照明視野にわたる空間放射照度分布及び角度放射照度分布の均一性は依然として問題である。将来の世代の照明系は、これらの量の非常に低い視野依存性を必要とする見込みが高い。
【００１３】
視野依存性を低減するために開発された手法のうちの一部は、通常は照明系において複数の２次光源を生成するのに使用される光学インテグレーターに着目している。２次光源によって放出された光ビームは、コンデンサーによってマスク平面上、又はマスク平面と光学的に共役な視野絞り平面上に重ね合わされる。通常、光学インテグレーターは、２次光源に関連付けられる光ビームを生成する１つ又はそれよりも多くの光学ラスター要素アレイを含む。そのような光ビームに排他的に関連付けられる１つ又はそれよりも多くの光学ラスター要素は、他の光学チャンネルとは独立した光学チャンネルを形成する。光学チャンネルに関連付けられた各光ビームは、マスク平面又は視野絞り平面を完全に照明するので、光学チャンネル内に位置付けられる光学要素は、照明特性を変更するのに使用することができる。
【００１４】
例えば、ＵＳ  ５  ６１５  ０４７は、光学インテグレーターの単一の光学チャンネルに各々が関連付けられた複数のフィルタ区域を含み、光学インテグレーターの前に配置されたプレートを説明している。フィルタ要素の位置は、マスク平面又は視野絞り平面と光学的に共役であるので、マスク平面又は視野絞り平面において均一な空間放射照度分布が得られるようにフィルタ区域の透過率分布を選択することができる。
【００１５】
ＵＳ  ６  ０４９  ３７４もまた、光学インテグレーターの特定のチャンネルに関連付けられる吸収フィルタ要素を使用することを提案している。
【００１６】
本出願の出願人に譲渡されたＵＳ  ２００９／００２１７１５  Ａ１は、角度放射照度分布の望ましくない残留視野依存性が除去される照明系を説明している。この目的のために、個々の光学チャンネルに配置されたプリズムのような光学要素が、これらの光学チャンネルに関連付けられた光ビームのある一定の光学特性を変更する。
【００１７】
しかし、特に、マスク上に入射する投影光の角度放射照度分布の視野依存性に関する照明系の改善の必要性が依然として存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】ＥＰ  １  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】ＵＳ  ５  ６１５  ０４７
【特許文献６】ＵＳ  ６  ０４９  ３７４
【特許文献７】ＵＳ  ２００９／００２１７１５  Ａ１
【特許文献８】ＵＳ  ２００９／０１１６０９３  Ａ１
【特許文献９】ＤＥ  １０  ２００９  ０４５  ２１９
【非特許文献】
【００１９】
［非特許文献１］
Ｅ．Ｄｅｌａｎｏ著「１次設計及びｙ，
0005850267.tif 000002
図（Ｆｉｒｓｔ−ｏｒｄｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｙ，
0005850267.tif 000003
Ｄｉａｇｒａｍ）」、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】
【００２０】
従って、本発明の目的は、マスクレベルにおける角度放射照度分布の視野依存性に関して高い柔軟性をもたらす照明系を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明により、上述の目的は、光ビームがその各々に関連付けられる光学ラスター要素のアレイを含む光学インテグレーターを含む照明系によって達成される。更に、照明系は、光学ラスター要素に関連付けられた光ビームを照明系の作動中に照明されるマスクが位置決めされるマスク平面に等しいか又はそれと光学的に共役な共通視野平面に重ね合わせるコンデンサーを含む。照明系の変調器は、照明系によってマスク平面内で照明される視野内の角度放射照度分布の視野依存性を変更するように構成される。変調器は、複数の変調器ユニットを含み、各変調器ユニットは、光ビームのうちの少なくとも１つ（好ましくは、１つのみ）に関連付けられ、関連付けられた光ビームのみがこの変調器ユニット上に入射するように、コンデンサーの前の位置に配置される。更に、各変調器は、いずれの光も遮蔽することなく、関連付けられた光ビームの空間放射照度分布及び／又は角度放射照度分布を可変的に再配分するように構成される。更に、照明系は、マスク平面内の角度放射照度分布の視野依存性を変更せよとの入力コマンドを受け取った場合に、少なくとも１つの変調器ユニットが、関連付けられた光ビームの空間放射照度分布及び／又は角度放射照度分布を再配分するように、変調器ユニットを制御するように構成された制御デバイスを含む。
【００２２】
従って、本発明は、マスク平面内の照明視野の各点において同じ良好に定められた角度放射照度分布を生成しようと試み、すなわち、角度放射照度分布の視野依存性を非常に小さい許容可能値まで低減しようと試みる従来の手法から離脱する。その代わりに、本発明は、装置のオペレータが、マスク平面内の角度放射照度分布の視野依存性を迅速に変更することを可能にする照明系を提供することを追求する。それによって照明視野の異なる部分を異なる角度放射照度分布で選択的に照明することが可能になる。これらの分布が、これらの部分内で照明される回路パターンに特定的に適合される場合には、パターンは、フォトレジスト又は別の種類の感光面により正確に転写されることになる。
【００２３】
しかし、本発明は、マスクの異なる部分を異なる照明設定で照明することが望まれない用途においても有利とすることができる。この場合、マスクレベルにおける角度放射照度分布の視野依存性を迅速に変更する機能は、視野依存性が時間変化し、従って、光学インテグレーターの光学チャンネルに配置された固定の光学要素では低減することができない場合であっても、視野依存性を非常に有効に低減するのに使用することができる。
【００２４】
一実施形態では、変調器は、照明視野の第１の部分において第１の角度放射照度分布が生成され、照明視野の第２の部分において、第１の角度放射照度分布とは別個の第２の角度放射照度分布が生成されるように構成される。
【００２５】
特に、フォトレジストの露光中にマスクが走査方向に沿って移動されるスキャナ型の装置では、第１及び第２の部分は、走査方向に沿って延びる列で形成することができる。第１の部分は、照明視野の一端に隣接することができ、第２の部分は、照明視野の反対端に隣接することができる。スキャナ型の装置の場合には、一端と反対端とは、走査方向に対して垂直な方向に沿って照明視野の境界を定めることができる。
【００２６】
他の実施形態では、第１の部分は、第１の角度放射照度分布が均一である２次元区域であり、同じく第２の部分も、第２の角度放射照度分布が均一である２次元区域である。
【００２７】
装置がスキャナ型のものである場合には、通常、照明視野は、Ｘ方向に沿った長手寸法と、Ｘ方向に対して垂直で、装置の走査方向に対応するＹ方向に沿った短手寸法とを有する。この場合、第１の部分は、第２の部分と、共通の少なくとも１つのＹ座標を有することができるが、共通のＸ座標を有することができない。言い換えれば、これらの２つの部分は、Ｘ方向に沿って横並びで配置されるか、又は時にＹ方向に沿って変位されるが、Ｙ方向と平行に延びる線上にある点を共通に有しない。
【００２８】
一部の実施形態では、マスクが走査作動において感光層上に投影される間に角度放射照度分布が変化する程迅速に角度放射照度分布を変更することさえ可能である。この場合、２次元区域によって形成される第１の部分と第２の部分とは、これらの２つの部分はまた、共通のＸ座標を有することができるように、走査方向Ｙに沿って互いに背後に配置することができる。
【００２９】
一般的に、２つの部分の第１及び第２の角度放射照度分布は、通常照明設定、角度照明設定、二重極照明設定、ｎ≧４である場合のｎ重極照明設定から構成される群から選択される照明設定に関連付けることができる。
【００３０】
他の実施形態では、各変調器ユニットは、光伝播方向に光学ラスター要素のアレイの前に位置付けられるラスター視野平面に配置される。各変調器ユニットは、いずれの光も遮蔽することなく、ラスター視野平面内の関連付けられた光ビームの空間放射照度分布を可変的に再配分するように構成される。
【００３１】
上述のことは、ラスター視野平面が共通視野平面と光学的に共役であり、その結果、ラスター視野平面内の関連付けられた光ビームのいずれかの空間再配分が、共通視野平面内の再配分された空間放射照度分布に変換されるということを利用する。各変調器ユニットは、関連付けられた光学ラスター要素の位置によって決定される方向から共通視野平面に向けて伝播する特定の光ビームに関連付けられるので、角度放射照度分布の視野依存性は、変調器ユニットが、関連付けられた光ビームによって共通視野平面に生成される空間放射照度分布を変更する場合に変化する。
【００３２】
一般的に、光学ラスター要素に関連付けられたラスター視野平面は同一平面上にある。しかし、ラスター視野平面は、光学ラスター要素が異なる光学特性を有する場合は光軸に沿って変位させるか、又は傾斜させることができる。
【００３３】
一部の実施形態では、各変調器ユニットは、ラスター視野平面内で、変調器ユニットに関連付けられた光ビームによって照明される区域を照明系の光軸に対して垂直な方向に沿ってシフトさせるように構成される。この場合、共通視野平面内の照明視野も、ラスター視野平面内の区域のシフトに比例する量だけシフトする。走査型の装置では、シフト方向は、Ｘ方向に等しいとすることができる。この関連において、通常、ラスター視野平面は数学的な意味で平面ではなく、光学的に定義され、従って、ある一定の「厚み」を有する可能性があることに注意されたい。従って、そのような「厚みのある」視野平面内で傾斜したシフトは、依然として光軸に対して垂直なシフトであると見なす。
【００３４】
照明区域のシフトは、関連付けられた光ビームの角度放射照度分布を変化させることなく変調器によって達成することができる。この場合、特定の光ビームによって共通視野平面に生成される角度放射照度分布は、関連付けられた光学ラスター要素の位置だけによって決定されるが、この光ビームに関連付けられたラスター視野平面内の照明区域の場所には実質的に依存しない。
【００３５】
変調器ユニットをラスター視野平面内の関連付けられた光ビームの空間放射照度分布を可変的に再配分させることができるように構成する段階は、通常、ラスター視野平面に、この目的に必要とされる光学構成要素、アクチュエータ、及び他の機械構成要素を収容するのに使用することができるある程度の利用可能空間が存在することを必要とする。これは、ラスター視野平面の照明部分を間隙によって分離すべきであることを意味する。
【００３６】
照明部分が間隙によって分離されるラスター視野平面を生成する光学インテグレーターは、光伝播方向に数えて、光学ラスター要素の第１、第２、及び第３のアレイを含むことができ、ラスター視野平面は、光学ラスター要素の第２のアレイと第３のアレイの間に位置付けられる。そのような光学インテグレーターは、２００９年９月３０日に出願され、本出願の出願人に譲渡された未公開ドイツ特許出願ＤＥ  １０  ２００９  ０４５  ２１９に説明されている。
【００３７】
他の実施形態では、各変調器ユニットは、光伝播方向に光学ラスター要素のアレイの背後に位置付けられる瞳平面内、又はその直近に配置される。各変調器ユニットは、いずれの光も遮蔽することなく、瞳平面内の関連付けられた光ビームの角度放射照度分布を可変的に再配分するように構成される。これは、瞳平面内の角度放射照度分布が、瞳平面とフーリエ関係にある共通視野平面内の空間放射照度分布に変換されるということを利用する。
【００３８】
この関連において、各変調器は、変調器ユニットに関連付けられた光ビームを光軸に対して垂直な傾斜軸の回りに傾斜させるように構成することができる。それによって共通視野平面に空間放射照度分布のシフトがもたらされることになる。
【００３９】
走査装置の場合には、傾斜軸は、走査方向に等しいＹ方向に等しいとすることができる。
【００４０】
変調器ユニットの位置には関係なく、各変調器ユニットは、光学要素の上に入射する関連付けられた光ビームの伝播方向を変更するように構成された光学要素を含むことができる。更に、各変調器ユニットは、制御デバイスから受け取る制御信号に応答して光学要素の位置及び／又は向きを変更するように構成されて光学要素に結合されたアクチュエータを含むことができる。
【００４１】
この関連において、光束の平行シフトも、同じく伝播方向の変化と見なす。
【００４２】
光学要素は、屈折光学要素、特に、レンズ、プリズム又はフレネルプリズム、又は回折光学要素とすることができる。
【００４３】
アクチュエータは、光学要素を照明系の光軸に対して傾斜した（好ましくは、垂直な）方向に沿って変位させるように構成することができる。
【００４４】
他の実施形態では、アクチュエータは、光学要素を照明系の光軸に対して傾斜した（好ましくは、垂直な）回転軸の回りに回転させるように構成される。
【００４５】
一部の実施形態では、変調器は、角度放射照度分布が照明視野にわたって非連続的に変化するように構成される。これは、各々が均一であるが、異なる角度放射照度分布を必要とする異なるパターン区域を含むマスクを照明される場合に特に有利である。
【００４６】
他の実施形態では、変調器は、角度放射照度分布が照明視野の少なくとも一部分にわたって連続的に変化するように構成される。これは、例えば、パターン特徴部の密度、寸法、及び／又は向きが、大きいパターン区域内で均一ではなく、更に照明視野の少なくとも一部分にわたってほぼ連続的に変化する場合に有利とすることができる。
【００４７】
角度放射照度分布が照明視野の少なくとも一部分にわたって連続的に変化するように変調器が構成される場合には、第１の部分は、第１の角度放射照度分布が均一である第１の列とすることができる。第２の部分は、第２の角度放射照度分布が均一である第２の列とすることができる。この場合、変調器は、第１の角度放射照度分布が、第１の列と第２の列の間に配置された区域内で第２の角度照射分布に連続的に変換されるように構成される。
【００４８】
連続的に変化する放射照度分布を生成するために、ラスター視野平面内で、変調器ユニットに関連付けられた光ビームによって照明される区域内の放射照度分布をそれをシフトさせることなく変更するように構成された変調器ユニットを使用することができる。言い換えれば、ラスター視野平面内の照明区域のサイズ、幾何学形状、及び位置は変調器ユニットによって変更されないが、この区域内の放射照度分布は、制御デバイスから受け取られる制御信号に応答して確実に変化する。
【００４９】
連続的に変化する角度放射照度分布の場合には、各変調器ユニットは、放射照度分布を均一な放射照度分布から、基準方向に沿って線形に増大又は減少する変更された放射照度分布に変換するように構成することができる。走査装置の場合には、この方向は、走査方向Ｙに対して垂直なＸ方向に等しいとすることができる。
【００５０】
本発明の主題はまた、
ａ）照明系と投影対物系とを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置を準備する段階と、
ｂ）照明系によって照明されるマスクを準備する段階と、
ｃ）第１の望ましい角度放射照度分布と、第１の角度放射照度分布とは別個の第２の望ましい角度放射照度分布とを定義する段階と、
ｄ）マスクの第１の部分において第１の角度放射照度分布が得られ、第１の部分とは別個のマスクの第２の部分において第２の角度放射照度分布が得られるようにマスクを照明する段階と、
を含むマイクロリソグラフィ投影露光装置を作動させる方法である。
【００５１】
第１及び第２の角度放射照度分布は、通常照明設定、角度照明設定、二重極照明設定、ｎ≧４である場合のｎ重極照明設定から構成される群から選択される照明設定に関連付けることができる。
【００５２】
第１の部分は、第１の角度放射照度分布が均一である２次元区域とすることができる。第２の部分も、同じく第２の角度放射照度分布が均一である２次元区域とすることができる。マスクに含まれる特徴部パターンは、第１の部分と第２の部分とで異なるとすることができる。
【００５３】
代替的に、第１の部分は、第１の角度放射照度分布が均一である第１の列とすることができ、第２の部分は、第２の角度放射照度分布が均一である第２の列とすることができる。この場合、第１の角度放射照度分布は、第１の列と第２の列の間に配置された区域内で第２の角度照射分布に連続的に変換される。
【００５４】
本方法は、第１及び第２の角度放射照度分布が得られるように照明系に含まれる変調器を制御する段階を含むことができる。
【００５５】
本方法は、いずれの光も遮蔽することなく、照明系に含まれる光学ラスター要素に関連付けられた光ビームの空間放射照度分布及び／又は角度放射照度分布を再配分する段階を含むことができる。
【００５６】
角度放射照度分布は、マスクが投影対物系によって感光面上に投影される間に変更することができる。
【００５７】
一般的に、本発明は、光学ラスター要素がミラーであるＥＵＶ照明系にも適用可能である。
【００５８】
定義
本明細書では「視野平面」という用語をマスク平面と光学的に共役な平面を表すために使用する。
【００５９】
本明細書では「瞳平面」という用語を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ために使用する。
【００６０】
本明細書では「均一」という用語を位置に依存しない特性を表すために使用する。
【００６１】
本明細書では「光」という用語をいずれかの電磁放射線、特に、可視光、ＵＶ、ＤＵＶ、ＶＵＶ、及びＥＵＶ光、並びにＸ線を表すために使用する。
【００６２】
本明細書では「光線」という用語を線によって表すことができる伝播経路を有する光を表すために使用する。
【００６３】
本明細書では「光束」という用語を視野平面に共通の射出点を有する複数の光線を表すために使用する。
【００６４】
本明細書では「光ビーム」という用語を特定のレンズ又は他の光学要素を通過する光を表すために使用する。
【００６５】
本明細書では「向き」という用語を３次元空間内の物体の角度アラインメントを表すために使用する。通常、向きは、３つの角度の組で示している。
【００６６】
本明細書では「位置」という用語を３次元空間内の物体の基準点の場所を表すために使用する。通常、位置は、３つの直交座標の組で示している。従って、向き及び位置は、３次元空間内の物体の配置を完全に説明する。
【００６７】
本明細書では「光学ラスター要素」という用語を複数の隣接する光学チャンネルが生成又は維持されるように他の光学ラスター要素と共に配置されたいずれかの光学要素、例えば、レンズ、プリズム、又は回折光学要素を表すために使用する。
【００６８】
本明細書では「光学インテグレーター」という用語をＮＡが開口数であり、ａが照明視野面積である場合に、積ＮＡ・ａを増大させる光学系を表すために使用する。
【００６９】
本明細書では「コンデンサー」という用語を２つの平面の間、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ために使用する。
【００７０】
本明細書では「共役平面」という用語を間に結像関係が確立される平面を表すために使用する。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，
0005850267.tif 000004
図（Ｆｉｒｓｔ−ｏｒｄｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｙ，
0005850267.tif 000005
Ｄｉａｇｒａｍ）」という名称の論文、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。
【００７１】
本明細書では「視野依存性」という用語を視野平面内の位置への物理量のいずれかの関数的依存性を表すために使用する。
【００７２】
本明細書では「空間放射照度分布」という用語を光が入射する実面又は虚面にわたって全体の放射照度が如何に変化するかを表すために使用する。通常、空間放射照度分布は、ｘ，ｙが面内の点の空間座標である場合に関数Ｉs（ｘ，ｙ）によって表すことができる。視野平面に適用された場合には、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算する。
【００７３】
本明細書では「角度放射照度分布」という用語を光束を構成する光線の角度に依存して光束の放射照度が如何に変化するかを表すために使用する。通常、角度放射照度分布は、α，βが、光線の方向を表す角度座標である場合に、関数Ｉa（α，β）によって表すことができる。角度放射照度分布が視野依存性を有する場合には、Ｉaは、視野座標の関数、すなわち、Ｉa＝Ｉa（α，β，ｘ，ｙ）にもなる。
【００７４】
本発明の様々な特徴及び利点は、以下に続く詳細説明を添付図面に関連して参照することで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】
【００７５】
【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】図１に示す投影露光装置によって投影されるマスクの拡大斜視図である。
【図３】図１に示す装置の一部である照明系を通る子午断面図である。
【図４】図３に示す照明系内に含まれるミラーアレイの斜視図である。
【図５】図３に示す照明系に含まれる光学ラスター要素の３つのアレイの斜視図である。
【図６】図３に示す照明系内に代替的に含めることができる光学ラスター要素のアレイ上の上面図である。
【図７】図６に示すアレイの線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面図である。
【図８】図３に示す照明系内に含まれる光学インテグレーターの３つの隣接する光学チャンネルを通る略子午断面図である。
【図９】ラスター視野平面内の放射照度分布を示す３×３チャンネルの光学インテグレーター上の上面図である。
【図１０】マスク上の異なるパターン区域に対して得られる異なる角度放射照度分布を示す図２と類似のマスク上の斜視図である。
【図１１】図８に示す変調器ユニットの内側の光学構成要素を付加的に示す図８と類似の略子午断面図である。
【図１２】図８に示す実施形態に対して使用することができる変調器ユニットの別の実施形態を示す図である。
【図１３】光学インテグレーター内に含まれる光学ラスター要素の焦点距離を示す図３に示す照明系の光学インテグレーターを通る略子午断面図である。
【図１４】変調器ユニットが照明系の瞳平面に配置された別の実施形態による照明系を通る子午断面図である。
【図１５】図１４に示す光学インテグレーターの３つの隣接する光学チャンネルを通る図８と類似の表現の略子午断面図である。
【図１６】変調器ユニット内の光学要素を示す図１５からの抜粋図である。
【図１７】図１６に示す変調器ユニット内の光学要素として代替的に使用することができるフレネルプリズムを通るＸＺ平面内の断面図である。
【図１８】変調器ユニット内に含まれる光学要素の２つの楔を含む更に別の実施形態の斜視図である。
【図１９】照明視野のＸ方向に沿って非連続的に変化する角度放射照度分布の概略図である。
【図２０】図１９に示す角度放射照度分布を生成するラスター視野平面内の放射照度分布の図である。
【図２１】照明視野のＸ方向に沿って連続的に変化する角度放射照度分布の概略図である。
【図２２】図２１に例示する変化する角度放射照度分布を生成するために光学チャンネルによって共通視野平面に生成される空間放射照度分布の図である。
【図２３】マスク平面に連続的に変化する角度放射照度分布を生成する照明系の３つの隣接する光学チャンネルを通る略子午断面図である。
【図２４】変調器ユニットによってトップハット放射照度分布が線形に減少又は増大する異なる放射照度分布に如何に変換されるかを略例示する図２３からの抜粋図である。
【図２５】図２３及び図２４に示す変調器ユニット内に含まれる光学部材の２つの光学面を示すグラフである。
【図２６】ＸＺ平面内の光学部材の形状を示すグラフである。
【図２７】図２６に示す光学部材を２つ含む光学要素の斜視図である。
【図２８】異なるＸ位置に配置された図２７に示す光学要素のＺ方向に沿った正面図である。
【図２９】異なるＸ位置に配置された図２７に示す光学要素のＺ方向に沿った正面図である。
【図３０】異なるＸ位置に配置された図２７に示す光学要素のＺ方向に沿った正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
Ｉ．投影露光装置の一般的な構造
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、投影光ビームを生成する照明系１２を含む。投影光ビームは、図１に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上で視野１４を照明する。この実施形態では、照明視野１４は、装置の光軸ＯＡを含まない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。
【００７７】
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、投影対物系２０の像平面に正確に位置付けられ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。
【００７８】
投影中に、マスク１６及び基板２４は、図１に示すＹ方向に対応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化区域を連続的に結像することができるようにマスク１６にわたって走査する。基板２４の速度とマスク１６の速度の間の比は、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）、マスク１６と基板２４とは、図１に矢印Ａ１とＡ２とに示すように反対方向に移動する。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。
【００７９】
ＩＩ．複数の照明設定
図２は、マスク１６の拡大斜視図である。このマスク上のパターン１８は、Ｙ方向に沿って互いに背後に配置された３つの第１の等しいパターン区域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃを含む。簡略化の目的で、第１のパターン区域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃの特徴部１９は、Ｙ方向に沿って延びる直線であると仮定する。更に、パターン１８は、同じくＹ方向に沿って互いに背後に配置されるが、第１のパターン区域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃから横に変位した３つの等しい第２のパターン区域１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃを含み、従って、第１のパターン区域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃと第２のパターン区域１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃとはいずれの共通のＸ座標を持たない。第２のパターン区域１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃは、Ｘ方向に沿って延びる特徴部１９とＹ方向に沿って延びる特徴部１９とを含むと仮定する。
【００８０】
図２に示すマスク１６は、２つの異なるダイが同時に露光され、エッチングのような同じその後の製造段階を受けることになる製造段階に使用されることを仮定する。ダイは、図１に示すように、Ｘ方向に沿って幅ｗを有する、投影対物系２０の像視野内で互いに隣合わせで位置決めすることができるように十分に小さい。１つの完全な走査サイクル内で、第１のパターン区域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃに関連付けられた第１の種類の３つのダイと、第２のパターン区域１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃに関連付けられた第２の種類の３つのダイとを露光することができる。次に、走査方向が反転され、又はマスク１６が、その元の位置にいずれの照明もなしに戻るかのいずれかが行われて、更に別の走査サイクルが実施される。このようにして、異なるダイの２つの列を基板２４上で同時に露光することができる。
【００８１】
最高の像品質が望ましい場合には、一般的に、異なるパターンは、マスクレベルにおいて異なる角度放射照度分布を必要とする。この実施形態では、Ｙ方向に沿って延びる特徴部１９は、感光層２２上にＸ二重極照明設定を用いて最良に結像されると仮定する。図２では、第１のパターン区域のうちの１つ内に位置付けられる視野点に向けて収束する光束に関連付けられた瞳２６を破線の円に示している。瞳２６内では、Ｘ方向に沿って分離された２つの極２７が、そこから光が視野点に向けて伝播する方向を表している。パターンは、第１のパターン区域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃにわたって均一であることを仮定しているので、この場合、このＸ二重極照明設定が、第１のパターン区域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃ内の各視野点において生成されることが必要である。
【００８２】
第２の種類のダイに関連付けられた第２のパターン区域１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃは、Ｘ方向に沿って延びる特徴部とＹ方向に沿って延びる特徴部とを含む。これらの特徴部１９では、輪帯照明設定が最良の像品質をもたらすと仮定する。図２は、第２のパターン区域１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃのうちの１つにおける視野点に向けて収束する光束に関連付けられた瞳２６内で照明される環状２８を示している。上述の場合のように、この輪帯照明設定も、第２のパターン区域１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃ内の各視野点において生成すべきである。
【００８３】
上述のことは、照明系１２が、照明視野１４内で横並びに２つの異なる照明設定を同時に生成することができなければならないことを意味する。以下では、この作業を実施することができる照明系１２の構造を図３から図１３を参照してより詳細に説明する。
【００８４】
ＩＩＩ．照明系の一般的な構造
図３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３の図は、かなり簡略化したものであり、正確な縮尺のものではない。これは、特に、異なる光学ユニットを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、有意に多いレンズ及び他の光学要素を含むことができる。
【００８５】
照明系１２は、ハウジング２９と、図示の実施形態ではエキシマレーザとして実現される光源３０とを含む。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。
【００８６】
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、光ビームが拡大されるビーム拡大ユニット３２に入射する。ビーム拡大ユニット３２は、例えば、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することができる。投影光は、ビーム拡大ユニット３２からほぼ平行にされた投影光ビーム３４として射出する。
【００８７】
次に、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形成ユニット３６に入射する。この目的のために、瞳形成ユニット３６は、アクチュエータを用いて２つの直交軸の回りに個々に傾斜させることができる微小ミラー４０のアレイ３８を含む。図４は、光ビーム４２、４４が入射するミラー４０の傾斜角に基づいて、２つの平行な光ビーム４２、４４が異なる方向に如何に反射されるかを示すアレイ３８の斜視図である。図３及び図４では、アレイ３８は６×６個のミラー４０のみを含むが、現実にはアレイ３８は、数百個又は更に数千個のミラー４０を含むことができる。
【００８８】
更に、瞳形成ユニット３６は、両方共に照明系１２の光軸ＯＡに対して傾斜した第１の平面４８ａと第２の平面４８ｂとを有するプリズム４６を含む。これらの傾斜面４８ａ、４８ｂでは、入射光は、内部全反射によって反射される。第１の面４８ａは、入射光をミラーアレイ３８のミラー４０に向けて反射し、第２の面４８ｂは、ミラー４０から反射された光をプリズム４６の射出面４９に向けて誘導する。この場合、アレイ３８のミラー４０を個々に傾斜させることにより、射出面４９から射出する光の角度放射照度分布を変更することができる。瞳形成ユニット３８に関する更なる詳細は、ＵＳ  ２００９／０１１６０９３  Ａ１から収集することができる。
【００８９】
瞳形成ユニット３６によって生成された角度放射照度分布は、入射光を光学インテグレーター５２に向けて誘導する第１のコンデンサー５０を用いて空間放射照度分布に変換される。この実施形態では、光学インテグレーター５２は、光学ラスター要素５６の第１のアレイ５４ａと、第２のアレイ５４ｂと、第３のアレイ５４ｃとを含む。
【００９０】
図５は、３つのアレイ５４ａ、５４ｂ、５４ｃの斜視図である。各アレイは、支持プレートの前面と後面の上に、Ｘ方向又はＹ方向に沿って延びる平行円柱レンズによって形成された光学ラスター要素５６の部分アレイを含む。円柱レンズの使用は、多くの場合に、特に、光学ラスター要素５６の屈折力がＸ方向とＹ方向に沿って異なるべき場合に有利である。
【００９１】
図６及び図７は、それぞれ上面図及び線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面図に別の実施形態によるアレイ５４ａを示している。この場合、光学ラスター要素５６は、正方形の外形を有する平凸レンズによって形成される。他のアレイ５４ｂ、５４ｃは、光学ラスター要素５６の凸面の曲率に関してのみアレイ５４ａと異なる。
【００９２】
再度図３を参照すると、第１、第２、及び第３のアレイ５４ａ、５４ｂ、及び５４ｃそれぞれの光学ラスター要素５６は、各アレイの１つの光学ラスター要素５６が、他の２つのアレイの１つの光学ラスター要素５６に厳密に関連付けられるように互いに背後に配置される。互いに関連付けられた３つの光学ラスター要素は、共通軸に沿って整列し、光学チャンネルを定義する。光学インテグレーター５２内では、１つの光学チャンネル内を伝播する光ビームは、他の光学チャンネル内を伝播する光ビームと交差又は重ならない。言い換えれば、光学ラスター要素５６に関連付けられる光学チャンネルは、互いに光学的に分離される。
【００９３】
第２のアレイ５４ｂと第３のアレイ５４ｃの間には、変調器６２の変調器ユニット６０が配置されるラスター視野平面５８が位置する。変調器ユニット６０は、制御線６４を通じて制御デバイス６６に接続され、次に、制御デバイス６６は、投影露光装置１０の全体の作動を制御する中央装置制御器６８に接続される。
【００９４】
この実施形態では、第３のアレイ５４ｃの背後に照明系１２の瞳平面７０が位置する（瞳平面７０は、第３のアレイ５４ｃの前に配置することもできる）。第２のコンデンサー７２が、瞳平面７０と、調節可能な視野絞り７４が配置される視野絞り平面７１との間にフーリエ関係を確立する。視野絞り平面７１は、変調器ユニット６０が配置されるラスター視野平面５８と光学的に共役である。
【００９５】
上述のことは、ラスター視野平面５８内のある光学チャンネルの範囲の区域が、第３のアレイ５４ｃのそれに関連付けられた光学ラスター要素５６及び第２のコンデンサー７２によって視野絞り平面７１上に結像されることを意味する。これらの光学チャンネルの範囲の照明区域の像は、視野絞り平面７１内で重ね合わされ、それによって視野絞り平面７１の非常に均一な照明がもたらされる。多くの場合にこの工程は、視野絞り平面７１を共通して照明する２次光源によって光学チャンネル内の照明区域を識別することによって説明される。
【００９６】
視野絞り平面７１は、視野絞り対物系７６により、マスク１６がマスク台（図示せず）を用いて配置されたマスク平面７８上に結像される。調節可能な視野絞り７４も、同じくマスク平面７８上に結像され、走査方向Ｙに沿って延びる照明視野１４の少なくとも短い側辺を定義する。
【００９７】
ＩＶ．変調器
変調器６２の機能を光学インテグレーター５２内に形成された３つの隣接する光学チャンネルＩ、ＩＩ、及びＩＩＩを通る略子午断面図である図８を参照して以下に説明する。光学インテグレーター５２上に入射する投影光は、小さい発散を有する。簡略化の目的で、本議論ではこの発散を無視し、従って、光学ラスター要素５６の第１のアレイ５４ａ上に入射する光は、平行にされていると仮定する。更に、図８に矢印Ａ３に示すように、光学インテグレーター５２の３つの光学ラスター要素５６が均一に照明されることを仮定する。簡略化の目的で、直交する円柱レンズが交わる場所に形成される光学ラスター要素５６を双凸レンズで表している。
【００９８】
最初の２つのアレイ５４ａ、５４ｂの光学ラスター要素５６は、個々の光学チャンネルＩ、ＩＩ、及びＩＩＩに関連付けられた光束の幅がＸ方向に減幅するという効果を有する。減幅は、Ｙ方向に沿って発生させることができるが、時に異なる減幅率を有する。変調器ユニット６０上で照明される区域は矩形形状を有し、図８に矢印Ａ４の隣接する対の間の空白領域で表す間隙によって少なくともＸ方向に沿って分離される。
【００９９】
変調器ユニット６０は、ラスター視野平面５８内での上述の照明区域が、Ｘ方向に沿って横にシフトされるという効果を有する。図８にはこの横シフトを光学チャンネルＩＩ及びＩＩＩに矢印Ａ５対で表しており、上側光学チャンネルＩ内では、変調器ユニット６０は、放射照度分布がシフトされないように中立状態にある。
【０１００】
既に上述のように、第３のアレイ５４ｃの光学ラスター要素５６及び第２のコンデンサー７２は、ラスター視野平面５８内の放射照度分布を視野絞り平面７１上に結像する。図８には、視野絞り平面７１内に上側光学チャンネルＩだけによって生成される放射照度分布を実線に示した矩形によって示している。変調器ユニット６０は、その入射側で放射照度分布をシフトさせてしまうことはないので、上述の放射照度分布は、視野絞り平面７１内で中心に位置付けられる。
【０１０１】
しかし、図８に破線及び点線でそれぞれ示す視野絞り平面７１内に中央及び下側光学チャンネルＩＩ及びＩＩＩによって生成される放射照度分布は、ここではＸ方向に沿って横にシフトされる。このシフトは、単純に各光学チャンネル内のラスター視野平面５８と視野絞り平面７１の間の光学的共役性の結果である。
【０１０２】
光学チャンネルＩ、ＩＩ、及びＩＩＩの各々によって視野絞り平面７１内に生成される角度放射照度分布は、瞳平面７０内での光学チャンネルの位置に依存する。第２のコンデンサー７２の光軸と光学チャンネルの位置の間の距離が大きい程、光学チャンネルによって生成される照明角度は大きくなる。従って、３つの光学チャンネルＩ、ＩＩ、及びＩＩＩは、異なる角度放射照度分布を有する異なる照明視野を生成することができる。
【０１０３】
上述のことを図９及び図１０を参照して以下により詳細に説明する。図９は、３×３個の光学チャンネルしか提供していない光学インテグレーター５２のラスター視野平面５８の上面図である。図９の網掛け区域は、ラスター視野平面５８内で投影光によって照明される区域を示している。図９では、それぞれの光学チャンネルに関連付けられた変調器ユニット６０の作動の結果として、５つの区域８０が−Ｘに沿ってシフトされ、２つの区域８１が＋Ｘ方向に沿ってシフトされることが分る。区域８２は照明されず、すなわち、瞳形成ユニット３６は、これらの区域８２に関連付けられた光学ラスター要素５６に向けていずれの光も導かない。
【０１０４】
上述のように、図９に示す区域８０の横シフトは、視野絞り平面７１内、従って、マスク平面７８内の照明区域もシフトされるという効果を有する。区域８０の寸法を適切に選択することにより、マスク１６上の視野１４の左半域又は右半域のいずれかをそれぞれの光学チャンネルによって照明することを提供することができる。
【０１０５】
図１０は、マスク１６上の斜視図であり、上述の簡単な例における照明条件を示している。照明視野１４の半域の上で５つの極、すなわち、４つの外側極８３ａと中心極８３ｂとを含むＣ四重極照明設定に似た角度放射照度分布が得られることが分る。これらの５つの極は、図９に示す５つの照明区域８０に対応する。
【０１０６】
視野１４の他方の半域の上では、２つの極８４を含むＹ二重極照明設定に似た角度放射照度分布が得られる。これらの２つの極８４は、図９に示す２つの照明区域８１に対応する。
【０１０７】
以上により、瞳形成ユニット３６が、同じく光学インテグレーター５２上に望ましい放射照度分布を生成することができる場合、光学チャンネルの個数が十分に大きい場合に、照明視野１４の２つの半域上にほぼいずれかの任意の照明設定を生成することができることが明らかになったはずである。以下では、図１１及び図１２を参照して、変調器ユニット６０の２つの異なる実施形態を説明する。
【０１０８】
図１１に図示の実施形態では、変調器６２の変調器ユニット６０の各々は、図１１に双方向矢印に示すように、Ｘ方向に沿って個々に変位させることができる２つの円柱レンズ８６、８８を含む。円柱レンズ８６、８８をそれぞれの光学チャンネルの光軸から偏心させることにより、光学チャンネルに関連付けられた光ビームは横に変位される。この変位は、偏心したレンズが、中心に位置したレンズに三角プリズムを加えたものと同じ効果を有するということを利用する。円柱レンズ８６、８８を変位させるために、９０、９２に示すアクチュエータが円柱レンズ８６、８８に結合される。アクチュエータ９０、９２は、制御デバイス６６から受け取る制御信号に応答してレンズ８６、８８の位置を変更する。
【０１０９】
図１２は、変調器６２の別の実施形態を子午断面図に示している。この実施形態では、各変調器ユニット６０は、平行六面体形状を有するプリズム９４を含む。各プリズム９４は、平面の矩形面の２対と平行四辺形の外形を有する平面の１つの対とを有する。９６に示すアクチュエータを用いて、プリズム９４を回転軸９８の回りに回転させることができる。
【０１１０】
上側光学チャンネルＩに示す回転位置では、プリズム９４は、光ビームが２つの平面を法線入射で通過する中立状態にある。中央及び下側光学チャンネルＩＩ及びＩＩＩに示す回転位置では、光ビームは、２つの傾斜した平面を通過し、従って、光ビームは横にシフトされる。
【０１１１】
図１３は、光学インテグレーター５２の１つの光学チャンネルを通る略子午断面図である。この図では、中心光束１００及び周囲光束１０２の光線軌跡を実線及び破線に示している。３つのアレイ５４ａ、５４ｂ、及び５４ｃの光学ラスター要素５６の焦点距離をｆａ、ｆｂ、及びｆｃとして示している。ラスター視野平面５８内のハッチング区域１０４は、いずれの投影光も通過せず、従って、アクチュエータ、支持構造、又は変調器ユニット６０の軸のような構成要素を収容するのに利用可能な空間領域を示している。
【０１１２】
直径ｄを有する第１のアレイ５４ａの光学ラスター要素５６上の放射照度分布は、直径がｄ’であるラスター視野平面５８上に縮小スケールｄ’／ｄで結像される。隣接する焦点面の間の間隙から分るように、光学ラスター要素５６は、僅かにデフォーカスされるように位置決めされる。それによって例えばテレセントリック性誤差を補正するための調節が可能になる。光学インテグレーター５２に関する更なる詳細は、２００９年９月３０日に出願され、本出願の出願人に譲渡された上述の未公開ドイツ特許出願ＤＥ  １０  ２００９  ０４５  ２１９から収集することができる。
【０１１３】
Ｖ．代替実施形態
図１４は、別の実施形態による照明系１１２を通る図３と類似の略子午断面図である。この実施形態では、光学インテグレーター１５２は、光学ラスター要素１５６の２つのアレイ１５４ａ、１５４ｂのみを含む。しかし、図３に示す照明系１２との主な相違点は、変調器ユニット１６０を含む変調器１６２が、ラスター視野平面５８内ではなく、光学ラスター要素１５６の最後のアレイの直後の第２のアレイ１５４ｂと第２のコンデンサー７２の間に配置される点である。更に、変調器ユニット１６０は、瞳平面７０内の関連付けられた光ビームの空間放射照度分布ではなく、角度放射照度分布をいずれの光も遮蔽することなく可変的に再配分させるように構成される。
【０１１４】
上述のことを光学インテグレーター１５２の３つの隣接する光学チャンネルＩ、ＩＩ、及びＩＩＩを図８と類似の表現に示す図１５を参照してより詳細に以下に説明する。
【０１１５】
変調器ユニット１６０は、第２のアレイ１５４ｂの背後の光学インテグレーター１５２の光学チャンネルＩ、ＩＩ、及びＩＩＩに関連付けられた光ビームが未だ重ならない位置に配置される。従って、変調器ユニット１６０の各々の上に入射する光は、光学チャンネルＩ、ＩＩ、及びＩＩＩのうちの１つだけに関連付けられる。上述のように、変調器ユニット１６０は、関連付けられた光ビームの角度放射照度分布を変更し、これは、変調器ユニット１６０付近の関連付けられた光ビームの光線をそれぞれ表す矢印Ａ７と矢印Ａ６とを比較することによって明らかになる。第２のコンデンサー７２は、異なる角度放射照度分布を視野絞り平面７１内の異なる空間放射照度分布に変換する。
【０１１６】
上側光学チャンネルＩでは、変調器ユニット１６０は、光ビームの発散が増大する作動状態にある。その結果、視野絞り平面７１内に実線１０６で示す空間放射照度分布は、Ｘ方向に沿って最大寸法を有する。
【０１１７】
中央光学チャンネルＩＩでは、変調器ユニット１６０は、発散は増大しないが、この光学チャンネルに関連付けられた光ビームが−Ｘ方向に傾斜される作動状態にある。それによって図１５に破線１０８で表す空間放射照度分布がもたらされる。この空間放射照度分布は、Ｘ方向に沿って、上側光学チャンネルＩによって生成される最大幅の半分の幅を有し、上側光学チャンネルＩＩによって生成される放射照度レベルの２倍の高さの放射照度レベルを有する。
【０１１８】
下側光学チャンネルＩＩＩでは、変調器ユニット１６０は、この光学チャンネルに関連付けられた光ビームが＋Ｘ方向に向けて傾斜される作動状態にある。それによって図１５に破線１１０で表す空間放射照度分布がもたらされる。
【０１１９】
従って、ここでもまた、この場合に変調器ユニット１６０に関連付けられた光ビームをＹ軸と平行であり、従って、照明系１１２の光軸ＯＡに対して垂直な傾斜軸の回りに傾斜させることにより、特定の光学チャンネルを用いて、視野絞り平面７１、従って、マスク１６の異なる部分を照明することができる。上側光学チャンネルの変調器ユニット１６０が、中立作動状態において発散が増大しないように構成された場合には、変調器１６２は、図８に示す変調器６２と同じ効果を有することになる。
【０１２０】
図１６は、３つの隣接する光学チャンネルＩ、ＩＩ、及びＩＩＩにおいて光学インテグレーター１５２及び変調器１６０を通る略子午断面図である。各変調器ユニット１６０は、三角プリズム１１３と、制御デバイス６６から受け取る制御信号に応答してプリズム１１０を＋Ｘ方向又は−Ｘ方向に沿って変位させるように構成されたアクチュエータ（図示せず）とを含む。上側光学チャンネルＩに関連付けられた変調器ユニット１６０に示すプリズム１１３の中立位置では、発散は増大するが、光ビームは、全体として傾斜されない。アクチュエータが作動され、プリズム１１３が−Ｘ方向又は＋Ｘ方向に沿って横に変位した場合には、中央光学チャンネルＩＩ及び下側光学チャンネルＩＩＩに関連付けられた２つの変調器ユニット１６０に示すように、これらの光学チャンネルに関連付けられた光ビームは、図１５を参照して上述したようにＹ方向の回りに傾斜される。
【０１２１】
プリズム１１３が、上側光学チャンネルＩに示す中心位置と、中央及び下側光学チャンネルＩＩ及びＩＩＩに示す端部位置の一方との間の位置にある場合には、視野絞り平面７１内で２つの非ゼロ放射照度レベルを有する多段放射照度分布が得られる。これらの２つのレベルの間の比は、プリズム１１３のＸ位置に依存する。従って、各光学チャンネルは、光の任意の分量を視野絞り平面７１内の照明視野の２つの半域に向けて誘導することができる。
【０１２２】
同じくこの実施形態では、光学チャンネルＩとＩＩとＩＩＩの間にプリズム１１３を変位させるアクチュエータを収容するために利用可能な空き空間を有することが有利である。これは、光学インテグレーター１５２を適切に設計することによって達成することができる。
【０１２３】
図１７ｂは、別の実施形態によるプリズム１１３’を通るＸＺ平面内の断面図である。この実施形態のプリズム１１３’は、図１６に示す三角プリズム１１３の「フレネル化」した均等物である。従って、フレネルプリズム１１３’は、実質的に三角形の断面を持たず、図１７に示すように、鋸歯状の多段外形を有する。フレネルプリズム１１３’は、そうでなければ図１６に示す三角プリズム１１３によって生成される可能性がある収差に関して利点を有することができる。
【０１２４】
例えば、プリズム１１３、１１３’のシフト移動を可能にするために、又はアクチュエータ及び支持構造又は他の機械構成要素を収容するために利用可能な空間が全く存在しないので、プリズム１１３又は１１３’をＸ方向に沿って変位させることができない場合には、プリズムを関連付けられる光ビームの角度放射照度分布を変更するようにＹ方向に沿って変位した別の屈折光学要素で置換することができる。
【０１２５】
図１８は、全体を１１６で表すそのような屈折光学要素の斜視図である。光学要素１１６は、横並びで配置された２つの屈折楔１１８、１２０を含み、一方の楔１１８は、楔１１８をＺ方向と平行な回転軸の回りに他方の楔１２０の位置から１８０°だけ回転させることによって得られる位置にある。屈折光学要素１１６が、図１６に示す変調器ユニット１６０内で、Ｙ方向に沿って変位させることができるように使用され、寸法が適切に決定された場合には、楔１１８又は楔１２０のいずれかは、それぞれの光学チャンネルに関連付けられた光ビームに完全に露光することができる。この場合、図１６の中央光学チャンネルＩＩ及び下側光学チャンネルＩＩＩに示すものと同じ効果が得られる。屈折光学要素１１６が、光ビームの半分が楔１１８を通過し、他方の半分が楔１２０を通過する中心位置にある場合には、図１６の上側光学チャンネルＩに示すものと実質的に同じ効果が得られる。
【０１２６】
ＶＩ．放射照度管理
上記では、マスク平面に望ましい放射照度光分布及び角度光分布が得られるように、様々な光学チャンネルにわたって投影光の利用可能な量を如何に分布させなければならないかという問題には僅かな着目しか払わなかった。
【０１２７】
以下では、一方で１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃ、他方で１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃという異なるパターン区域に対して図２に示す照明設定を得るべき場合に、放射照度管理を如何にして実施すべきであるかを説明する。
【０１２８】
簡略化のために、光学インテグレーター内の光学チャンネルの利用可能な個数が６×６個であると仮定する。図１９は、この事例に対して、個別視野点に関連付けられた瞳２６内の放射照度分布（以下では瞳放射照度分布と呼ぶ）が、照明視野１４にわたってｘ方向に沿って変化すべきであるかを略示している。照明視野１４の左の半域では、照明設定１２２は環状でなければならず、照明視野１４の右の半域上では、Ｘ二重極照明設定１２４を設定すべきである。図１９の表現では、これらの２つの異なる照明設定を利用可能な光学チャンネルの限られた個数の結果として大まかにしか近似していない。
【０１２９】
輪帯照明設定１２２の場合には、瞳内で照明される全面積が、Ｘ二重極設定の場合の２倍の大きさであると更に仮定する。マスク１６上の点は、照明視野１４の左半域又は右半域のいずれに位置付けられるかに関係なく同じ量の光を受光するように考えられるので、照明瞳区域における放射照度は、Ｘ二重極照明設定と比較した場合に、輪帯照明設定おいて半分の高さでなければならない。これを光学インテグレーター１５２の異なる光学チャンネルに関連付けられて異なる黒色度を有する区域１２６、１２７で例示している。
【０１３０】
照明視野１４の左半域内の視野点と右半域の視野点とで異なるこれらの瞳放射照度分布は、光学インテグレーター１５２及び変調器１６２によって生成すべきである。図２０は、この目的のために照明系１１２の瞳平面７０内で必要とされる放射照度分布を示している。４つの異なる放射照度レベル、すなわち、ゼロレベル１２８（白色）、３分の１放射照度レベル１３０（明るい灰色）、３分の２放射照度レベル１３２（暗い灰色）、及び最大放射照度レベル１３４（黒色）が存在することが分る。
【０１３１】
照明視野１４の両方の半域に光を導かなければならない光学チャンネルには最高放射照度レベル１３４が必要である。より具体的には、これらの光学チャンネルは、輪帯照明設定を生成される照明視野１４の左半域に利用可能な光のうちの３分の１を誘導する必要があり、Ｘ二重極照明設定を生成される照明視野の右半域に利用可能な光のうちの残りの３分の２を誘導する必要がある。視野絞り平面７１又はマスク平面７８内のそのような多段放射照度分布は、例えば、図１５及び図１６の上側光学チャンネルＩに示す中心位置と、中央光学チャンネルＩＩ及び下側光学チャンネルＩＩＩに示す端部位置との間の位置にあるプリズム１１３又は１１３’を用いて得ることができる。
【０１３２】
３分の２放射照度レベル１３２は、Ｘ二重極照明設定１２４を得るために、光を照明視野１４の右半域だけに誘導する光学チャンネルに必要とされる。上述のように、これらの光学チャンネルでは、放射照度は、輪帯照明設定１２２を得るべき照明視野１４の左半域だけに光を誘導する区域に対する放射照度の２倍の大きさである必要がある。これらの区域では、３分の１放射照度レベル１３０が必要である。
【０１３３】
照明視野１４にいずれの光も全く誘導すべきではない瞳平面７０内の区域では、ゼロ放射照度レベル１２８が必要である。
【０１３４】
４つの異なる放射照度レベル１２８、１３０、１３４、１３２は、瞳形成ユニット３６のミラーアレイ３８を用いて容易に得ることができる。簡略化の目的で、アレイ３８が、各々が同じ放射照度を生成する３６個（のみ）のミラーを含むと仮定した場合には、３つのミラー４０が、最大放射照度レベル１３４を必要とする各光学チャンネルに投影光を誘導することができ、２つのミラー４０が、３分の２放射照度レベル１３２を必要とする各光学チャンネルに投影光を誘導することができ、１つのミラー４０が、３分の１放射照度レベル１３０を必要とする各光学チャンネルに投影光を誘導することができる。合計で３６個のミラーから、光学インテグレーター５２にいずれの光も全く導かない４つのミラーが残ることになる。
【０１３５】
しかし、多くの場合に、ミラーは、上記に仮定したようには同じ放射照度を生成せず、全く異なる（公知にも関わらず）放射照度を生成する。この場合、最も高い放射照度を生成するミラー４０は、これらのミラー４０が、最大放射照度レベル１３４を必要とする区域に投影光を誘導するように制御することができる。最大レベル１３４の約３分の２を生成するミラー４０は、これらのミラー４０が、３分の２放射照度レベル１３２を必要とする区域に投影光を誘導するように制御され、以降同じく続く。
【０１３６】
ＶＩＩ．角度放射照度分布の連続変化
上記では、マスク１６上にＸ方向に沿って横並びに位置した異なる角度放射照度分布によって照明される２つの部分が存在すると仮定した。しかし、角度放射照度分布が、特に、走査方向Ｙに対して垂直な方向に沿って連続的に変化するようにマスク１６を照明するように考えることができる。
【０１３７】
図２１は、瞳放射照度分布を照明視野１４内でＸ方向に沿って如何に変化させることができるかを図１９と類似の表現で例示している。照明視野１４の左端部では、輪帯照明設定１２２が生成される。照明視野１４の右端部では、Ｘ二重極照明設定１２４が生成される。瞳内のこれらの反対端部の間で異なるグレー陰影は、照明視野１４の２つの端部の間で角度放射照度分布が如何に連続的に変化するかを示している。
【０１３８】
従って、Ｙ方向に沿って延びる各線は、角度放射照度分布が均一である部分を形成するが、この分布は、角度照明設定１２２及びＸ二重極照明設定１２４に関連付けられた照明視野１４の反対端部における２つの特殊な分布の間で連続的に変化する。
【０１３９】
図２２は、このシナリオに対して、合計で６×６個の光学チャンネルの各々によって視野絞り平面７１内に生成すべきである放射照度分布を示している。図２１と図２２とを比較することにより、いくつかの光学チャンネル１３６が、照明視野の左端部における最大値の半値から照明視野１４の右端部におけるゼロまで線形に減少する放射照度分布を生成すべきであることが分る。他の光学要素１３８は、視野絞り平面７１内に、ゼロから最大放射照度レベルまで線形に増大する放射照度分布を生成すべきである。依然として他の光学チャンネル１４０は、視野絞り平面７１内に、照明視野１４の左端部における最大値の半値から照明視野１４の右端部における最大値まで線形に増大する放射照度分布を生成すべきである。
【０１４０】
そのような放射照度分布は、図３に図示の実施形態における変調器６０を置換する変調器２６２によって生成することができる。次に、変調器２６２の機能を光学インテグレーター５２の３つの隣接する光学チャンネルＩ、ＩＩ、及びＩＩＩ、並びに光学チャンネルＩ、ＩＩ、及びＩＩＩに関連付けられた変調器ユニット２６０を通る子午断面図である図２３を参照して以下に説明する。図８に示す変調器ユニット６０とは異なり、図２３に示す変調器ユニット２６２は、ラスター視野平面５８内で、変調器ユニット２６０に関連付けられた光ビームによって照明される放射照度分布を放射照度分布をシフトさせることなく変更するように構成される。言い換えれば、光は照明区域内で再配分されるが、区域の位置はそのように変更されない。図２３には、これを対応するＸ座標における放射照度を示す異なる太さを有する矢印Ａ８で表している。
【０１４１】
図２４は、図２３に示す３つの光学チャンネルＩ、ＩＩ、及びＩＩＩにおける空間放射照度分布の再配分を略示している。上述の場合のように、変調器ユニット２６０の入射側における放射照度分布が、図２３の矩形１４２で表すように均一である（すなわち、トップハット分布）と仮定する。変調器ユニット２６０は、この矩形の放射照度分布１４２を図２４の右手側に示す線形に減少又は増大する分布１４４ａ、１４４ｂ、及び１４４ｃに変換する。
【０１４２】
再度図２３を参照すると、ラスター視野平面５８は、第３のアレイ５４ｃ及び第２のコンデンサー７２によって視野絞り平面７１と光学的に共役であるので、変調器２６０によって実施される空間光分布のこの再配分は、視野絞り平面７１内に望ましい放射照度分布１３６、１３８、１４０を生成する。
【０１４３】
均一な空間放射照度分布１４２の図２３に略示すような線形に増大又は減少する様々な空間放射照度分布への再配分は、変調器ユニット２６０内に含まれる屈折光学要素を用いてもたらすことができる。以下では、均一な放射照度分布１４２がゼロから最大値まで線形に増大する放射照度分布１４４ｂに変換されるには屈折光学要素をどのように成形すべきであるかを例示的に説明する。
【０１４４】
図２５は、開始点として、前面１４８及び後面１４９を有する屈折光学部材１４６を示している。前面の形状は、式ｗ1（ｘ）で与えられ、後面１４９の形状は式ｗ2（ｘ’）で与えられると仮定する。更に、前面１４８に位置ｘで入射する光線は、前面１４８で屈折し、後面１４９をｘ’で射出すると仮定する。
【０１４５】
小さい体積要素内の全光エネルギは保持され、すなわち、次式が成り立つ。
Ｉ（ｘ）ｄｘ＝Ｉ’（ｘ’）ｄｘ’      （１）
【０１４６】
前面１４８における放射照度分布１４２が均一であると仮定すると、後面１４９における放射照度分布Ｉ’（ｘ’）は次式になる。
Ｉ’（ｘ）’∝ｄｘ／ｄｘ’      （２）
【０１４７】
放射照度分布が線形に増大される場合には、Ｌが、ラスター視野平面５８内の照明区域の幅である場合に、式（３）を満たすべきである。
ｄｘ／ｄｘ’＝２ｘ’／Ｌ      （３）
【０１４８】
この場合、解くべき（近軸近似で）式は次式である。
ｄｗ1／ｄｘ＝（ｎ／（ｎ−１））・（（ｘ−ｘ’）／（ｗ2−ｗ1））
ｄｗ2／ｄｘ’＝（ｎ／（ｎ−１））・（（ｘ−ｘ’）／（ｗ2−ｗ1））      （４）
ｄｘ／ｄｘ’＝２ｘ’／Ｌ
【０１４９】
この連立方程式は、単純に理解することができ、屈折光学部材１４６に位置ｘで入射する光線は、後面１４９を位置ｘ’で射出する。前面１４８と後面１４９の間の厚みは、ｗ2（ｘ’）−ｗ1（ｘ）によって与えられ、それによって偏角（ｘ’−ｘ）／（ｗ2−ｗ1）がもたらされる。この場合、前面１４８の傾きは、ｄｗ1／ｄｘに関する式の右辺によって定義される。後面１４９は、光線の方向を光線が前面１４８に入射した時に有していた元の方向に再度変更するという役割を有する。
【０１５０】
補助関数：
ａ（ｓ）＝ｔａｎ（ｓｉｎ-1（ｓ／ｎ（（１＋ｓ2））1/2）−ｔａｎ-1ｓ）    （５）
を用いて、式（４）を式（６）として書き直すことができる。
ｄｗ1／ｄｘ＝ａ-1（（ｘ−ｘ’）／（ｗ2−ｗ1））
ｄｗ2／ｄｘ’＝ａ-1（（ｘ−ｘ’）／（ｗ2−ｗ1））      （６）
ｄｘ／ｄｘ’＝２ｘ’／Ｌ
【０１５１】
式（６）を数値的に解くことにより、ＸＺ平面に図２６に示す形状を有する屈折光学部材１４６がもたらされる。
【０１５２】
図２７は、各変調器ユニット２６０内に含まれ、アクチュエータ（図示せず）を用いてＹ方向に沿って変位させることができる光学要素１５０を示している。光学要素１５０は、両方共に図２６に示す形状を有する第１の屈折光学部材１４６ａと第２の光学部材１４６ｂとで構成される。光学要素１５０は、光学部材１４６ｂが、Ｚ軸の回りに１８０°だけ回転された２つの光学部材１４６ａ、１４６ｂから組み立てられる。
【０１５３】
第１の光学部材１４６ａは、均一な放射照度分布を図２７の右手側に放射照度分布１４４ａに示すようなＸ方向に沿って最大値から０まで線形に減少する放射照度分布に変換する。第２の光学部材１４６ｂは、その後に面１４９において得られる放射照度分布が破線１４６ｂに示すように０から最大値まで線形に増大するように光を再配分する。光学要素１５０が、光が両方の光学部材１４６ａ、１４６ｂ上に入射するようにＹ方向に沿って変位した場合には、２つの線形に増大する放射照度分布１４４ａと線形に減少する放射照度分布１４４ｂとは、図２４に示すように、第１の非ゼロレベルと第２の非ゼロレベルの間に線形に増大する分布１４４ｃを生成することができるように重ね合わされる。
【０１５４】
上述のことを３つの異なる作動状態にある光学部材１４６ａ、１４６ｂの前面１４０とアクチュエータ１５２とを示す図２８から図３０に例示している。アクチュエータ１５２は、光学要素１５０をＹ方向に沿って変位させるように構成される。
【０１５５】
図２８に示す第１の作動状態では、光学チャンネルのうちの１つの第１及び第２のアレイ５４ａ、５４ｂの光学ラスター要素５６によって照明される区域１５４は、第１の光学部材１４６ａの前面１４０の完全に内側に位置付けられる。その結果、第１の屈折光学部材１４６ａの後面１４９において放射照度分布１４４ａが生成される。光学的共役性に起因して、この場合この光学チャンネルは、放射照度分布１４４ａをマスク平面７８においても生成する。
【０１５６】
図２９は、区域１５４が、第２の屈折光学部材１４６ｂの前面１４０の完全に内側に位置付けられる第２の作動状態にある光学要素１５０を示している。この場合、光学チャンネルは、反対の視野依存性を有する放射照度分布１４４ａを生成し、すなわち、この放射照度分布１４４ａは、−Ｘ方向に沿って線形に増大する。
【０１５７】
図３０に示す第３の作動状態では、光学要素１５０は、照明区域１５４の大きい方の部分が第１の光学部材１４６ａの前面１４０内に位置し、照明区域１５４の小さい方の部分が第２の光学部材１４６ｂの前面１４０内に位置付けられるようにＹ方向に沿って移動されている。その結果、増大する放射照度分布１４４ａと減少する放射照度分布１４４ｂとの重ね合わせである放射照度分布１４４ｃが得られる。従って、図２３から図３０を参照して説明した変調器ユニット２６０を用いて、図２２に示し、かつ輪帯照明設定が照明視野１４のＸ方向に沿ってＸ二重極照明設定に連続的に変換されるのに必要な全ての放射照度分布を生成することができる。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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