(57)【要約】【課題】  単純な構成で異なる複数の照明モードを設定する際に多くの多様性を可能にするマイクロリソグラフィ投影露光系のための照明系を提供する。【解決手段】  マイクロリソグラフィ投影露光系設備のための照明系が、主光源（１１）からの光で照明視野を照明するために用いられる。照明系は主光源からの光を受光する光分布器（２５）を有し、この光から、照明系の瞳孔形状表面（３１）で様々に設定され得る二次元強度分布を生成する。光分布器は、光学変調器に入射する光の角度分布を変化させる目的で個別に制御され得る複数の個別エレメント（２１）の二次元アレイを有する少なくとも１つの光学変調器を有する。この機器は光学コンポーネントを置き換えることなく大きく異なる複数の照明モードの様々な設定を可能にする。【選択図】  図１
2007505488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主光源からの光で照明視野を照明するためのマイクロリソグラフィ投影露光系のための照明系が、
光軸（１２、１１、２１２、３１２）と、
主光源（１１、１１１、２１１、３１１）からの光を受光するための、かつ、照明系の瞳孔形状表面（３１、１３１、２３１、３３１）で様々に設定され得る二次元強度分布（３５）を生成するための光分布器（２５、１２５、２２５、３２５）を含み、
光分布器が少なくとも１つの光学変調器（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）を有していて光学変調器に入射する光の角度分布を制御可能に変化させる照明系。
【請求項２】
光学変調器（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）が、複数の個別エレメントのアレイ（２１、１２１、２２１、３２１、４２１）を有していて複数の個別エレメントに入射する放射の角度を変化させるために駆動され得る請求項１に記載の照明系。
【請求項３】
光学変調器が、組み立てられていて、かつ、光学変調器に入射する実質的に全ての光の強度が瞳孔形状表面（３１、１３１、２３１、３３１）の使用可能な領域に偏向されるように制御され得る請求項１又は２に記載の照明系。
【請求項４】
光学変調器（２０、１２０、２２０、３２０）と瞳孔形状表面（３１、２３１、３３１）の間に光学系（３０、２３０、３３０）が設けられていて、光学変調器により生成された角度分布を瞳孔形状表面（３１、２３１、３３１）の空間分布に変換する請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項５】
光学系（３０、２３１）が、様々に設定され得る、及び、好ましくは連続的に設定され得る焦点距離を有する請求項４に記載の照明系。
【請求項６】
アキシコン系が、光学変調器（２０、２２０）と瞳孔形状表面（３１、２３１）の間に配置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項７】
光学変調器（１２０）と瞳孔形状表面（１３１）の間の空間に光学コンポーネントが存在しない請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項８】
瞳孔形状表面（１３１）が光学変調器（１２１）の遠視野領域にある程、光学変調器（１２０）と瞳孔形状表面（１３１）の間の距離が大きい請求項７に記載の照明系。
【請求項９】
光学変調器が、反射光学変調器（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）として構成されていて、これが好ましくは偏向ミラーの方式で光軸（１２、１１２、２１２、３１２）に関して斜めに配置されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１０】
光学変調器（２０、１２０、２２０）と瞳孔形状表面（３１、１３１、２３１）の間に、瞳孔形状表面（３１、１３１、２３１）の領域の角度分布に属する光軸（１２、１１２、２１２）と複数の光ビームの間の複数の角度が約５°、とくに約３°より小さくなるように選択された光学距離がある請求項１〜９のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１１】
光学変調器が、少なくとも１つのミラー配置（２０、１２０、３２０、４２０）を有していてミラー配置に入射する光の角度分布を変化させる目的で個別に制御され得る複数の個別ミラー（２１、１２１、３２１、４２１）のアレイを有する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１２】
複数の個別ミラーのうちの少なくとも幾つか、とくに全ての複数の個別ミラー（２１）が、平坦なミラー表面を有する請求項１１に記載の照明系。
【請求項１３】
複数の個別ミラーのうちの少なくとも幾つか、とくに全ての複数の個別ミラーが、有限のミラー焦点距離を有する複数のカーブしたミラーとして形成され、複数の個別ミラーに入射する放射が実質的に焦点合わせされた形状で瞳孔形状表面に当たるようにミラー焦点距離が好ましくは寸法決めされている請求項１１又は１２に記載の照明系。
【請求項１４】
ミラー配置（２０、１２０）の複数の個別ミラーが、全て同じ形状及び寸法を有する請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１５】
複数の個別ミラーが、第１ミラー群と少なくとも第２ミラー群を含み、その各々が１又はそれより多い個別ミラーを有し、複数のミラー群の複数の個別ミラーが異なる寸法及び／又は異なる形状及び／又は異なる曲率を有する請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１６】
ミラー配置の複数の個別ミラーのうちの少なくとも幾つかが、個別ミラーから反射された放射の分布を形成するための光学構造、とくに回折光学構造を有する請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１７】
ミラー配置（２０、１２０、３２０、４２０）の複数の個別ミラーが、ミラー配置の他の複数の個別ミラーに対して、好ましくは互いに関して横断的に通る２つの傾斜軸の周りに、傾斜され得る請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１８】
光学変調器（２２０）が、制御可能な複数の回折格子として及び／又は複数の音響光学エレメントとして形成された複数の個別エレメント（２２１）のアレイを有する電気光学エレメント（２２０）として構成される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１９】
光源と光学変調器の間に光学装置（１５、２１５、３１５）が配置されていて光学装置へ入射する放射を光学変調器（２０、２２０、３２０、４２０）の複数の個別エレメント（２１、２２１、３２１、４２１）上に集中させる請求項２〜１８のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項２０】
光学装置（１５、２１５）が複数の望遠鏡レンズ系（１６）を有する二次元アレイを含む請求項１９に記載の照明系。
【請求項２１】
光学装置が、入射ビームを光学変調器の複数の個別光学エレメントに集中された複数の光ビームに変換するための回折光学アレイ生成器（３１５）を含む請求項１９に記載の照明系。
【請求項２２】
回折光学アレイ生成器（３１５）がダマングリッドとして構成される請求項２１に記載の照明系。
【請求項２３】
瞳孔形状表面（３１）と照明視野の面（６５）との間に、光の強度分布を混合するための光混合器（４５、３８０）が配置されている請求項１〜２２のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項２４】
光混合器が、入口表面（４４）を有する少なくとも１つの集積ロッド（４５）を含み、瞳孔形状表面が、好ましくは入口表面の上流に位置付けられていて入口表面に対してフーリエ変換された面として構成される面の領域にある請求項２３に記載の照明系。
【請求項２５】
光混合器が、入口表面を有する少なくとも１つのフライアイコンデンサ（３８０）を含み、瞳孔形状表面が好ましくは入口表面又は入口表面に関して光学的に共役した表面の領域にある請求項２３に記載の照明系。
【請求項２６】
フライアイコンデンサの複数の個別放射チャネルが実質的に完全に放射され又は実質的に完全に非放射となるように、光学変調器を制御することにより特徴付けられる請求項２５に記載の照明系。
【請求項２７】
光分布器が、光学変調器と瞳孔形状表面の間に光学的に配置された少なくとも１つの回折光学エレメント（３９０、４９０）を有していて、光学変調器から出る光を受光するとともに回折光学エレメントの構成により定義された評価関数による角度分布を導入することにより光を修正する請求項２５又は２６に記載の照明系。
【請求項２８】
光学変調器の個別エレメントから出るビームが回折光学エレメントにより造形されて単独の光学チャネル又はフライアイコンデンサの複数の隣接した光学チャネルの群の形状及び寸法に一致するように、回折光学エレメント（３９０、４９０）が構成される請求項２７に記載の照明系。
【請求項２９】
回折光学エレメント（３９０、４９０）がコンピュータ生成ホログラム（ＣＧＨ）として構成される請求項２７又は２８に記載の照明系。
【請求項３０】
フライアイコンデンサ（３８０）が、複数の放射チャネルの個別ブロックのためにマスクがされていない請求項２５〜２９のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項３１】
フライアイコンデンサも集積ロッドも、瞳孔形状表面（２３１）と照明視野の面（２６５）の間に配置されていない請求項１〜２２のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項３２】
瞳孔形状表面（２３１）に又はその近傍に、ラスタエレメント（２３２）が配置されていて照明系の後に続く視野面（２５０）に強度分布を造形及び均質化する請求項１〜３１のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項３３】
光学変調器の複数の個別エレメント（２１、１２１、２２１、３２１）を駆動する目的で、複数の個別エレメントを制御するための複数の制御信号が露出されるべきマスク（６６）の構造の機能として変化され得るように構成された制御装置が設けられている請求項１〜３２のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項３４】
複数の半導体コンポーネント及び他の複数の微細構造コンポーネントを製造する方法であって、
光学変調器に入射する放射の角度分布を変化させる目的で個別に制御され得る多くの個別エレメントを有する少なくとも１つの光学変調器を有する照明系の助けにより投影対物レンズの物平面に配置されたレチクルを照明する工程を含み、
光電性物質にレチクルの像を生成する工程を含み、
レチクルを照明する工程が、少なくとも２つの個別エレメントの互いに関するそれぞれの設定を用いてレチクルに入射する光の角度分布を設定する工程を含む方法。
【請求項３５】
光学変調器が、個別に制御され得る多くの個別ミラーを有するミラー配置を含み、複数の個別エレメントの相対的な設定の工程が、１又はそれより多い傾斜軸の周りで他の複数の個別ミラーに関して複数の個別ミラーの少なくとも１つを傾斜する工程を含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
光学変調器が個別に制御され得る多くの回折格子を有し、相対的な設定の工程が少なくとも２つの回折格子の回折効果の異なる変化を含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
照明系が多くの放射チャネルを有するフライアイコンデンサを含み、複数の放射チャネルが実質的に完全に照明されるか又は実質的に完全に非照明となるように複数の個別エレメントが制御される請求項３４〜３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
主光源からの光で照明視野を照明するためのマイクロリソグラフィ投影露光設備のための照明系が、
光軸（１２、１１２、２１２）と、
主光源（１１、１１１、２１１）からの光を受光するための、かつ、照明系の瞳孔形状表面（３１、１３１、２３１）で様々に設定され得る二次元強度分布（３５）を生成するための光分布器（２５、１２５、２２５）を含み、
光分布器が少なくとも１つの光学変調器（２０、１２０、２２０）を有していて光学変調器に入射する光の角度分布を制御可能に変化させ、
光学変調器（２０、１２０、２２０）と瞳孔形状表面（３１、２３１）の間に、光学系（３０、２３０）が設けられていて光学変調器により生成された角度分布を瞳孔形状表面（３１、２３１）における空間分布に変換し、
光学系（３０、２３１）が様々に設定され得る焦点距離を有する照明系。
【請求項３９】
主光源からの光で照明視野を照明するためのマイクロリソグラフィ投影露光設備のための照明系が、
光軸（１２、１１２、２１２）と、
主光源（１１、１１１、２１１）からの光を受光するための、かつ、照明系の瞳孔形状表面（３１、１３１、２３１）で様々に設定され得る二次元強度分布（３５）を生成するための光分布器（２５、１２５、２２５）を含み、
光分布器が少なくとも１つの光学変調器（２０、１２０、２２０）を有していて光学変調器に入射する光の角度分布を制御可能に変化させ、
アキシコン系が光学変調器（２０、２２０）と瞳孔形状表面（３１、２３１）の間に配置されている照明系。
【請求項４０】
主光源からの光で照明視野を照明するためのマイクロリソグラフィ投影露光設備のための照明系が、
光軸（１２、１１２、２１２）と、
主光源（１１、１１１、２１１）からの光を受光するための、かつ、照明系の瞳孔形状表面（３１、１３１、２３１）で様々に設定され得る二次元強度分布（３５）を生成するための光分布器（２５、１２５、２２５）を含み、
光分布器が少なくとも１つの光学変調器（２０、１２０、２２０）を有していて光学変調器に入射する光の角度分布を制御可能に変化させ、
光学変調器（１２０）と瞳孔形状表面（１３１）の間の空間に光学コンポーネントが存在しない照明系。
【請求項４１】
主光源からの光で照明視野を照明するためのマイクロリソグラフィ投影露光設備のための照明系が、
光軸（１２、１１２、２１２）と、
主光源（１１、１１１、２１１）からの光を受光するための、かつ、照明系の瞳孔形状表面（３１、１３１、２３１）で様々に設定され得る二次元強度分布（３５）を生成するための光分布器（２５、１２５、２２５）を含み、
光分布器が少なくとも１つの光学変調器（２０、１２０、２２０）を有していて光学変調器に入射する光の角度分布を制御可能に変化させ、
光学変調器が、少なくとも１つのミラー配置（２０、１２０）を有していてミラー配置に入射する光の角度分布を変化させる目的で個別に制御され得る複数の個別ミラー（２１、１２１）のアレイを有し、
複数の個別ミラーが、第１ミラー群と少なくとも第２ミラー群を含み、その各々が１又はそれより多い個別ミラーを有し、複数のミラー群の複数の個別ミラーが異なる寸法及び／又は異なる形状及び／又は異なる曲率を有する照明系。
【請求項４２】
主光源からの光で照明視野を照明するためのマイクロリソグラフィ投影露光設備のための照明系が、
光軸（１２、１１２、２１２）と、
主光源（１１、１１１、２１１）からの光を受光するための、かつ、照明系の瞳孔形状表面（３１、１３１、２３１）で様々に設定され得る二次元強度分布（３５）を生成するための光分布器（２５、１２５、２２５）を含み、
光分布器が少なくとも１つの光学変調器（２０、１２０、２２０）を有していて光学変調器に入射する光の角度分布を制御可能に変化させ、
光学変調器が、少なくとも１つのミラー配置（２０、１２０）を有していてミラー配置に入射する光の角度分布を変化させる目的で個別に制御され得る複数の個別ミラー（２１、１２１）のアレイを有し、
複数の個別ミラーが複数の順応ミラーとして構成されていてそこでミラー表面の形状が変化され得る照明系
【請求項４３】
主光源からの光で照明視野を照明するためのマイクロリソグラフィ投影露光設備のための照明系が、
光軸（１２、１１２、２１２）と、
主光源（１１、１１１、２１１）からの光を受光するための、かつ、照明系の瞳孔形状表面（３１、１３１、２３１）で様々に設定され得る二次元強度分布（３５）を生成するための光分布器（２５、１２５、２２５）を含み、
光分布器が少なくとも１つの光学変調器（２０、１２０、２２０）を有していて光学変調器に入射する光の角度分布を制御可能に変化させ、
光学変調器（２２０）が、制御可能な複数の回折格子として及び／又は複数の音響光学エレメントとして形成された複数の個別エレメント（２２１）のアレイを有する電気光学エレメント（２２０）として構成されている照明系。
【請求項４４】
主光源からの光で照明視野を照明するためのマイクロリソグラフィ投影露光設備のための照明系が、
光軸（１２、１１２、２１２）と、
主光源（１１、１１１、２１１）からの光を受光するための、かつ、照明系の瞳孔形状表面（３１、１３１、２３１）で様々に設定され得る二次元強度分布（３５）を生成するための光分布器（２５、１２５、２２５）を含み、
光分布器が少なくとも１つの光学変調器（２０、１２０、２２０）を有していて光学変調器に入射する光の角度分布を制御可能に変化させ、
光学変調器（２０、１２０、２２、３２０、４２０）が、複数の個別エレメント（２１、１２１、２２１、３２１、４２１）のアレイを有していて複数の個別エレメントに入射する放射の角度を個別に変化させるために駆動されることが可能であり、
光源と光学変調器の間に光学装置（１５、２１５、３１５）が配置されていて光学装置に入射する放射を光学変調器（２０、２２０、３２０）の複数の個別エレメント（２１、２２１、３２１）に集中させる照明系。
【請求項４５】
光学装置（１５、２１５）が、複数の望遠鏡レンズ系（１６）を有する二次元アレイを含む請求項４４に記載の照明系。
【請求項４６】
光学装置が、入射ビームを光学変調器の複数の個別光学エレメントに集中された複数の光ビームに変換するための回折光学アレイ生成器（３１５）を含む請求項４４に記載の照明系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主光源からの光で照明視野を照明するためのマイクロリソグラフィ投影露光系のための照明系に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体コンポーネントや他の微細構造コンポーネントのマイクロリソグラフィによる製造のための投影露光系の効率は、複数の投影対物レンズの複数の像の特性によって実質的に決定される。更に、この系で達成され得る像の品質とウェーハ処理量もまた、投影対物レンズの上流に配置された照明系の特性により実質的に決定される。これは、主光源例えばレーザーからの光を可能な限り高い効率で作成し、その工程で照明系の照明視野に可能な限り均一な強度分布を生成する能力を有さなければならない。更に、照明系の様々な照明モード（設定）を、例えばイメージされるべき複数の個別パターンの複数の構造に合わせて（例えば複数のマスク、複数のレチクルに）最適化する目的で、設定することが可能であるべきである。様々なコヒーレンス度や環状視野照明及び双極子又は四極子照明の異なる一般の設定の間で可能な設定が通常である。軸外れ斜照明のための一般的でない照明設定は、とりわけ２ビーム干渉を用いた焦点深さを増加させるため及び分解能を増加させるため、使用され得る。
【０００３】
ＥＰ  ０  ７４７  ７７１は、ズームアキシコン対物レンズを有する照明系を記載しており、その物平面において二次元ラスタ構造の第１回折ラスタエレメントが配置されている。このラスタエレメントは、入射レーザー放射の幾何学光ガイダンスバルブ（又はエクステンデュー）を僅かに増加させるため及び結果がほぼ円形分布、環状分布又は四極子分布となるように光分布の形状を変化させるため、使用される。対物レンズの出口瞳孔に位置付けられる第２ラスタエレメントは、対応する光分布により照明され、矩形の光分布を形成し、その形状は後に続くロッド状光混合エレメントの入口表面に対応している。ズームアキシコンの調整により、照明の環状性と照らされた（照明された）領域の寸法が調整され得る。
【０００４】
ＥＰ  １  １０９  ０６７（ＵＳ  ２００１００１２４７に対応する）は、照明系を記載しており、そこでは照明系の光パスでの異なる複数の回折光学エレメントの光学変化のための変化装置が設けられている。複数の回折光学エレメントを相互変化させることにより、様々な照明モードが設定され得る。この系はズームアキシコンモジュール無しで取り扱われる。
【０００５】
軸外れ照明を達成するための他の公知の可能性が、例えばＵＳ  ５，６３８，２１１、ＥＰ  ５００  ３９３Ｂ１（ＵＳ  ５，３０５，０５４に対応する）、ＵＳ  ６，２５２，６４７又はＵＳ  ６，２１１，９４４に示されている。
【０００６】
複数の相互変化可能な光学エレメント（例えば複数の回折光学エレメント又は複数の空間フィルタ）で作用する複数の照明系の場合、異なる複数の照明モードを設定する目的で、異なる複数の照明設定の数は、異なる複数の変化可能なエレメントの数により制限される。適当な変化装置は構造的に複雑になり得る。
【０００７】
ＤＥ  １９９  ４４  ７６０Ａ１は、集積デジタルスクリーンイメージ工程（ＩＤＳＩ）での照明強度の変調を可能にする、プレートを印刷するための照明装置を開示している。この場合、光源からの光は複数のセルの二次元アレイを有するデジタル光変調器上に当たり、これは、特定パターンを感光物質上に偏向させる目的でコンピュータ制御された系を介して活性化及び非活性化され得る。１つの態様において、光変調器は、個別に駆動され得る多くの個別ミラーを有するマイクロミラー配置（デジタルミラー装置、ＤＭＤ）を含む。印刷の間、感光材料の露光に使用されないこれらのミラーは、それらに当たる光ビームを感光材料から離れて偏向させるように傾斜される。この制御系を用いて、露光に使用される複数の個別ミラーの数は、こうして変化させられる。同様な系がＷＯ  ００／３６４７０に開示されている。
【特許文献１】ＥＰ  ０  ７４７  ７７１
【特許文献２】ＥＰ  １  １０９  ０６７
【特許文献３】ＵＳ  ２００１００１２４７
【特許文献４】ＵＳ  ５，６３８，２１１
【特許文献５】ＥＰ  ５００  ３９３Ｂ１
【特許文献６】ＵＳ  ５，３０５，０５４
【特許文献７】ＵＳ  ６，２５２，６４７
【特許文献８】ＵＳ  ６，２１１，９４４
【特許文献９】ＤＥ  １９９  ４４  ７６０Ａ１
【特許文献１０】ＷＯ  ００／３６４７０
【特許文献１１】ＥＰ  ０  ７４７  ７７２
【特許文献１２】ＵＳ  ５，５２３，１９３
【特許文献１３】ＵＳ  ５，６９１，５４１
【特許文献１４】ＵＳ  ５，８７０，１７６
【特許文献１５】ＵＳ  ６，０６０，２２４
【非特許文献１】Ｎ．Ｓｔｒｅｉｂｌ「光学アレイ生成器によるビーム造形」Ｊ．Ｍｏｄ．Ｏｐｔｉｃｓ３６（１９８９）第１５５９−１５７３頁
【非特許文献２】Ｈ．Ｄａｍｍａｎｎ、Ｋ．Ｇｏｒｔｌｅｒ「マルチフェーズホログラムを用いた高効率インライン多重イメージング」Ｏｐｔｉｃｓ第３段（１９７１）第３１２−３１４頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、単純な構成で異なる複数の照明モードを設定する際に多くの多様性を可能にするマイクロリソグラフィ投影露光系のための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】
【０００９】
この目的を達成するため、本発明は請求項１の構成を有する照明系を提供する。有利な発展は従属する請求項に記載されている。全ての請求項の記載は、本明細書の一部を構成する。
【発明の効果】
【００１０】
単純な構成で異なる複数の照明モードを設定する際に多くの多様性が可能になる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明による照明系は、光軸と、主光源からの光を受光するための及び照明系の瞳孔形状表面で様々に設定され得る二次元空間強度分布を生成するための光分布器を有する。光分布器は少なくとも１つの光学変調器を有していて光学変調器に入射する放射の角度分布を制御可能に変化させる。光学変調器は、いずれの場合もその設置位置の場所で放射の角度又は角度スペクトルの特定の変化を生み出すことが可能な個別に駆動され得る複数の個別エレメントのアレイを含むことが可能である。光学変調器は、角度変化の程度が場所の関数として設定され得るため、局所的に可変の光学変調器とも呼ばれる。アレイは好ましくは二次元であり、例えば複数の個別エレメントの複数の列及び行を有する。この場合、複数の個別エレメントは、全ての設定照明モードにおいて光学変調器の複数の個別エレメントに入射する光強度の全てが瞳孔形状表面の使用可能な領域に偏向されて照明視野の照明に寄与し得るように、好ましくは駆動される。光学変調器を用いて、光強度の場所に依存した再分布は、このようにして、入射光が「廃棄」されることなく達成され得る。そのため、原理的に大きな損失の無い、異なる複数の照明モードの様々な設定が可能である。
【００１２】
光学変調器に入射する光の小さい複数の部分を瞳孔形状表面の予め決定可能な領域に偏向させるという本発明の可能性の結果、実質的に所望の照明強度分布が瞳孔形状表面に設定され得る。これらは、一般的な照明設定の場合及び一般的でない軸外れタイプの照明や環状照明及び極性のある強度分布や例えば双極子照明又は四極子照明の場合、光軸の周りに中心付けられた、丸く本質的に円形の複数の異なる直径の複数の照明スポットを含む。もっとも、本発明による照明系で、例えば四極子より多い多極子例えば六極子照明で、これと異なる複数の強度分布もまた可能である。複数の強度分布は、光軸に関していずれの対称性をも有する必要が無い。
【００１３】
所望の強度分布が存在することになる照明系の瞳孔形状表面は、マイクロリソグラフィ投影露光系に包含される照明系において、後に続く投影対物レンズの瞳孔面と光学的に共役する位置及びこれに近い位置に位置付けられ得る。一般に瞳孔形状表面は、照明系の瞳孔表面に相当し又はその近傍に位置付けられ得る。もし介在された複数の光学コンポーネントが角度（複数の角度保持エレメント）を維持するように作動するなら、投影対物レンズの瞳孔における空間光分布は、こうして照明系の瞳孔形状表面における空間光分布（位置分布）により決定される。もし照明系が例えば光混合エレメント（光集積器）としてのフライアイコンデンサを含むなら、瞳孔形状表面はその入口側の近傍に位置付けられることが可能であり、又は後者と一致し得る。内部反射で作動する１又はそれより多いロッド状光集積器（ロッド集積器）を含む系の場合、瞳孔形状表面は、光集積器の入口表面に関してフーリエ変換された面として構成されることが可能であり、又はその近傍に位置付けられ得る。先述の古典的な光混合エレメントが存在しない系もまた可能である。ここで強度分布の均質化が、もし適当ならプリズム等を用いた複数の部分的なビームの適当な積み上げを用いて、実行され得る。
【００１４】
この出願の意味における「放射」及び「光」の用語は、広く解されるべきであり、とくに例えば約３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの波長での紫外領域からの電磁波をカバーするように意図される。更にカバーされるのは、極紫外線領域（ＥＵＶ）、例えば２０ｎｍ未満の波長の軟Ｘ線からの電磁波である。
【００１５】
１つの態様において、光学変調器は、ミラー配置に入射する放射の角度分布を変化させるための個別に制御可能な複数の個別ミラーのアレイを有するミラー配置として形成される。変調器の複数の個別エレメントを形成する複数の個別ミラーは、一次元又は二次元アレイのラスタの方式で配置され得る。もう１つの態様によれば、光学変調器は電気光学エレメントとして形成され、これは好ましくは制御可能な複数の回折格子の一次元又は二次元視野配置（アレイ）又は複数の音響光学エレメントの対応するアレイを含む。ラスタの方式で配置され従って複数のラスタエレメントとしても構成され得る複数の個別エレメントの各々は、ラスタエレメントの場所で放射出力の特定の角度又は角度スペクトルを導入し、概して入射する放射のビーム偏向、すなわち伝播方向の変化が導入される。複数の個別エレメントを電気的に駆動することにより、例えば、放射出力の角度分布が様々に設定され得る。
【００１６】
光変調器と瞳孔形状表面の間の空間は、レンズ又は他の像エレメントのような光学コンポーネントを無くすことができる。この場合、光変調器と瞳孔形状表面の間の距離を大きく選択して、瞳孔形状表面が光変調器の遠視野領域にあるようにするのが有益である。これらの状況のもと、所望の強度分布が瞳孔形状表面に自動的に確立される。
【００１７】
１つの態様において、入射角度分布を瞳孔形状表面の空間分布（位置空間における分布）に変換するための光学系が、光学変調器と瞳孔形状表面の間に設けられる。この光学系はこうしてフーリエ変換を実行して角度分布を瞳孔形状表面にするように意図される。この場合、それは個別光学エレメント、例えば固定焦点距離及びそれゆえ明示された倍率を備えたレンズとすることができる。フーリエ変換に使用される光学系は好ましくは様々に設定され得る焦点距離を有する。それはズーム対物レンズとして構成され得る。結果として、与えられた照明分布で、この照明分布で照らされ得る瞳孔形状表面の領域の寸法が、好ましくは連続的に、設定され得る。もし複数の円錐表面を備えたアキシコン系が光学変調器と瞳孔形状表面の間に設けられるなら、照明の環状視野特性（環状性）の所望のレベルが設定されることが、もし適当なら連続的に、アキシコン系を調節することにより可能である。１つの態様において、ズームアキシコン対物レンズは、その構造は例えばＥＰ  ０  ７４７  ７７２に記載されたズームアキシコン対物レンズの構成に対応し得るが、光学変調器と瞳孔形状表面の間に配置され得る。この場合、光学変調器はそこで示された第１回折ラスタエレメントの場所で使用され得る。ＥＰ  ０  ７４７  ７７２の開示内容は、この詳細な説明の内容に参照されて包含される。
【００１８】
光学変調器は、反射で作動することが可能であり、偏向ミラーの方式で、例えば平均してほぼ９０°の偏向（又はより小さな又はより大きな角度による偏向）を達成する目的で、光軸に関して斜めに整列され得る。
【００１９】
瞳孔形状表面に続く照明系の複数の光学コンポーネントの機能のため、もし放射線が瞳孔形状表面に入射する角度が可能な限り小さいと一般に有益である。この目的のため、より好ましい態様において、光軸と瞳孔形状表面の領域の角度分布の複数の光ビームの間の複数の角度が約５°より小さく、とくに約３°より小さくなるように、光学変調器と瞳孔形状表面の間の光学距離が大きくなるように選択する準備がなされる。選択された複数の角度が小さければ小さいほど、例えば照明された領域とその近傍の非照明となった領域の間の明／暗遷移で複数のフランクがより急勾配になり得る。
【００２０】
照明されるべき瞳孔形状表面の領域の様々な形状を微細に分割して詳細に設定することは、とくに複数の光混合エレメントとして１又はそれより多いフライアイコンデンサを使用する複数の系で、多くの利点があり得る。このような複数の系において、公知のように、もし「複数のハニカム」によって形成された複数の個別放射チャネルがいずれも完全に使用され又は全く使用されないなら、フライアイコンデンサの下流の強度分布の所望の平均化が達成され得る。他方で、部分的にのみ使用される放射チャネルからの放射は均一性を損なう。この理由のため、従来の系は、例えば照明領域のエッジで部分的に照明された複数のチャネルをブロックする目的で、複数のマスクで作動する。これは光損失につながり得る。
【００２１】
瞳孔形状表面が通常フライアイコンデンサの入口表面の領域か又はそこと光学的に共役した表面にある少なくとも１つのフライアイコンデンサを有する発明の態様において、明確に唯一完全に照明され及び完全に非照明となった複数のチャネル（又は複数のハニカム）が損害し及び部分的に照明された「複数のハニカム」が回避されるように、瞳孔形状表面の空間強度分布が制御され又は設定され得る。複数の個別チャネルをブロックするための複数の開口絞りの使用無しで済ますことが可能である。こうして、単純化された構成で、大幅に損失の無い照明制御が可能となる。
【００２２】
この目的のため、１つの態様において、光分布器は、光学変調器と瞳孔形状表面との間に光学的に配置された少なくとも１つの回折光学エレメントを含み、光学変調器から出た光を受光するとともに回折光学エレメントの構成により定義された評価関数による角度分布を導入することにより光を変調する。この構成ゆえに、光変調器により生成された光の角度分布は、光学的遠視野の回折光学エレメントにより生成された角度分布で光学的に折りたたまれる。
【００２３】
評価関数は、光学変調器の個別エレメントから出たビームが回折光学エレメントにより造形されてフライアイコンデンサの単独の光学チャネルや近傍の複数の光学チャネルの群の形状及び寸法に一致させるように構成して良い。とくに、回折光学エレメントの回折構造は、矩形の照明視野が光学変調器の単独の光学エレメントから出るビームから生成され得るように構成され得る。矩形形状は、フライアイコンデンサの単独の光学チャネルに合うように寸法決めされ得る。他の態様において、照明された領域は近隣の複数の光学チャネルの群をカバーするように寸法決めされ得る。
【００２４】
１つの態様によれば、回折光学エレメントは、回折光学エレメントの横断面を周期的に横断して反復する複数の回折構造を有するコンピュータ生成されたホログラム（ＣＧＨ）として構成される。
【００２５】
もし光学変調器のミラー配置が使用されるなら、ミラー配置の複数の個別ミラーにより生成された複数の照明された表面の最小寸法は、例えば平坦な複数のミラーとして構成され得る複数の個別ミラーの寸法により通常実質的に決定される。平坦な複数のミラーとしてだけでなく有限のミラー焦点距離を有する複数の曲面ミラーとして形成された複数の個別ミラーにより生成された複数の光スポットの最小限度を減少させることができる。焦点距離は、複数の個別ミラーへ入射する放射が瞳孔形状表面に実質的に焦点合わせされた形状で入射するように寸法決めされ得る。結果として、瞳孔形状表面における様々な複数の空間強度分布の非常に区別された設定が可能である。
【００２６】
ミラー配置の複数の個別ミラーは、全て同じ形状及び寸法を有することが可能であり、これは製造の観点で有益となり得る。複数の個別ミラーが第１ミラー群と少なくとも第２ミラー群を含み、各々が１又はそれより多い個別ミラーを有し、複数のミラー群の複数の個別ミラーが異なる寸法及び／又は異なる形状及び／又は異なる曲率を有することも可能である。もし、例えば複数の個別ミラーの寸法が変更されるなら、これはミラー配置の複数の個別ミラーの間の仕事を分配するのに使用され得る。例えば、より大きな面積の複数の個別ミラーは、生成された複数の光スポットのより大きな面積を生成することが可能であり、他方でより小さな複数の個別ミラーは光分布の微細構造の生成を可能にする。
【００２７】
一般に、複数の個別ミラーは、いずれの場合も特定の基本光分布の生成器としてみなされることが可能であり、これらは、生成された複数の光分布が互いに対してずれることにより、照明系の瞳孔形状表面に所望の分布を形成するように組み立てられる。角度分布の多様性とそれゆえ瞳孔形状表面の光の複数のスポットのずれは、例えば、少なくとも１つの傾斜軸周りに複数の個別ミラーを適当に傾斜させることにより、達成され得る。
【００２８】
空間光分布の生成における更なる自由度は、回折光学構造又は個別ミラーから反射された放射の分布を形成するための同様な効果を有する構造を有する複数の個別ミラーの少なくとも幾つかにより生成され得る。結果として、この個別ミラーにより形成される「基本分布」は、依然として本来的に造形され得る。例えば、個別ミラーは、それが連続的である必要が無い光の複数のスポットからなり得る基本分布を生成するように構成され得る。
【００２９】
ミラー配置の複数の個別ミラーは、互いに直接結び付けられていて、それらが小平面の実質的に閉鎖された連続反射表面を形成するようになっている。隣接した複数の個別ミラーの相対移動を容易にする目的で、もし複数の個別ミラーの間に結果として狭い複数の非反射領域となる小さな複数の距離又はギャップがあるなら、有益である。とくにこのような態様において、もしミラー配置の前に光学装置に入射する放射をミラー配置の複数の個別ミラー上に集中させるための光学装置が配置されているなら有益である。光学装置は、複数の光学エレメントの二次元ラスタ配置又は回折光学アレイ生成器としてよい。このようにして、入射光は、例えばレーザーから、複数の個別ミラー上に焦点合わせされた形状で導かれることが可能であり、この手段によりミラー配置での反射損失が最小まで減少され得る。
【００３０】
二次元ラスタ配置は、例えばミラー配置の上流の大幅にコリメートされたビームパスに好ましくは配置された複数の望遠鏡レンズ系を有する二次元アレイを含み得る。ラスタ配置の複数の光学エレメントと後に続く複数の個別エレメントの間に１：１の関連がある。
【００３１】
とくに、異なる形状及び／又は寸法の複数の個別ミラーと共同して、ラスタ配置の複数の個別光学エレメントを異なるように構成することも同様に有益である。もし、例えば光源から来る拡幅されたビームの異なる寸法の複数の領域が焦点合わせされて複数の光ビームを形成し更に複数の個別ミラーに向けられるなら、ミラー配置の複数の個別ミラーにおける光エネルギーの多様性が達成され得る。このようにして、複数の個別基本光分布の放射エネルギー内容が変化され得る。同様な効果が、二次元ラスタ配置の上流及び／又は下流の適当な透過フィルタを用いて達成されることが可能であるが、光損失は許容されなければならないだろう。
【００３２】
もし回折光学アレイ生成器が使用されるなら、入射ビームをアレイタイプ光学変調器の複数の個別光学エレメントに集中された複数の光ビームに変換することが、単純な構成を備えた光学エレメントで達成され得る。１つの入射光フラックスから多くの別個の光フラックスを生成するのに適した複数の光学アレイ生成器は、例えばＮ．Ｓｔｒｅｉｂｌ「光学アレイ生成器によるビーム造形」Ｊ．Ｍｏｄ．Ｏｐｔｉｃｓ３６（１９８９）第１５５９−１５７３頁に記載されている。１つの態様において、いわゆる「ダマングリッド」として構成される光学アレイ生成器が使用される。この種の高効率マルチフェーズホログラムは、Ｈ．Ｄａｍｍａｎｎ、Ｋ．Ｇｏｒｔｌｅｒ「マルチフェーズホログラムを用いた高効率インライン多重イメージング」Ｏｐｔｉｃｓ第３段（１９７１）第３１２−３１４頁に記載されている。アレイタイプ光学変調器の複数の個別エレメントに光を集中させるための回折光学アレイ生成器を使用することは、低コストで高効率（低光損失）を提供する。
【００３３】
ミラー配置の複数の個別ミラーの構成及び／又は駆動のためには、先行技術からの公知概念に頼ることができ、各照明系への適合は恐らく寸法化に関してなされなければならないだろう。しばしばデジタルミラーアレイ（ＤＭＤ）として構成される、個別に駆動され得る複数の個別ミラーを有する複数のミラー配置は、例えばマスクの無いリソグラフィのための系から公知である（例えば、ＵＳ  ５，５２３，１９３；ＵＳ  ５，６９１，５４１；ＵＳ  ５，８７０，１７６又はＵＳ  ６，０６０，２２４を参照）。
【００３４】
光学変調器により生成された出力放射を構成するための複数の個別ミラーの例を用いて説明された幾つかの手段が、制御可能な複数の回折格子を有する電気光学エレメント又は複数の音響光学エレメントで同じ効果を備えることも可能である。これらは、複数の個別エレメントを互いに対して傾斜させる可能性、複数の個別エレメントの適当な構成を用いて複数の個別エレメントから出力された光の基本分布に影響を与える可能性、又は制御可能な複数の回折格子又は複数の音響光学エレメントの効率的な使用のため対応する光学変調器の上流の複数の角度変化個別エレメント上に入射する放射を集中させるための複数の光学エレメントを提供する手段を含む。
【００３５】
とくに、マイクロリソグラフィのための照明系の態様において、照明視野に当たる照明の高レベルの均一性又は均質性を達成する目的で、照明系で光混合器を使用することが有益である。本発明による照明系において、複数のフライアイコンデンサを有する複数の光混合器及び１又はそれより多い集積ロッドを有する複数の光混合器の両方又はそれらの組み合わせが使用され得る。このような複数の光混合器は、屈折構成（透過物質からなる集積ロッド、複数のレンズエレメントを有するフライアイコンデンサ）において及び反射構成（内部反射の中空ロッド、複数の凹形ミラーを有するフライアイコンデンサ）において両方ともそれぞれ利用可能である。
【００３６】
本発明はまた、主光源からの光で照明視野を照明する方法に関し、照明視野はとくにマイクロリソグラフィ投影対物レンズの物平面又はそこと共役する面として構成される。照明方法は、光源と照明視野の間の光パスにある照明視野に入射する光の角度分布を変化させることを含む。この変化は、互いに独立に変化され得る少なくとも２つの個別エレメントを有する光学変調器にガイドされた主光源からの光によりもたらされ、これらの個別エレメントは互いに対して適切に設定されている。この設定は、例えば少なくとも１つの個別エレメントを他の個別エレメントに対して１又はそれより多い傾斜軸の周りで傾斜させ、又は複数の回折エレメントの複数の回折特性を変化させることを含み得る。その結果は、光調整器の下流で、複数の個別エレメントの相対的な設定に対応し、及び、後に続く複数の光学コンポーネントを用いて照明視野に入射する光の角度分布に変換される光の角度分布となる。光変調器による光出力は、好ましくは互いに独立して設定され得る光の、２よりかなり多い、例えば独立して設定され得る光の少なくとも１０又は少なくとも５０又は少なくとも１００の、ビームを有する。
【００３７】
上記の及び更なる構成は、詳細な説明及び図面、請求項から明らかとなり、実行されるべき個別の構成は、いずれの場合もそれら自身で又は本発明及び他の分野における態様のサブコンビネーションの形で有利な及び本来的に保護が可能な態様を表す。
【実施例】
【００３８】
図１は、マイクロリソグラフィのための投影露光系の照明系１０の一例を示し、これは、半導体コンポーネント又は他の微細構造コンポーネントの製造に使用されることが可能であり、分解能をマイクロメータの端数までダウンさせる目的で、深紫外からの光で作動する。使用される光源１１は、約１５７ｎｍの作動波長を有するＦ２エキシマレーザーであり、その光ビームは、照明系の光軸１２に関して共軸に整列されている。他の紫外光源、例えば１９３ｎｍの作動波長を有するＡｒＦエキシマレーザー、２４８ｎｍの作動波長を有するＫｒＦエキシマレーザー又は３６５ｎｍ又は４３６ｎｍの作動波長の水銀燈又は１５７ｎｍ未満の波長の光源が、同様に可能である。
【００３９】
光源１１からの光は、まずレーザービームを拡幅するビーム拡大器１３内に入射し、２０ｍｍ×１５ｍｍの横断面を有するオリジナルビームプロファイルから、８０ｍｍ×８０ｍｍの横断面を有する拡幅されたプロファイル１４を生成する。この工程において、発散角度は、約４ｍｒａｄ×２ｍｒａｄから約１ｍｒａｄ×０．４ｍｒａｄに減少する。
【００４０】
ビーム拡大器の下流において、複数の望遠鏡レンズ系１６の二次元ラスタ配置１５が続いており、これは、拡幅されたビーム１４から、規則正しく配置された相互に平行な複数のビーム１７のセットを生成し、その各々は互いに横方向の間隔を有する。
【００４１】
複数のビーム１７又は部分的な複数のビーム１７に分割された光は、位置可変（又は空間可変）光変調器として役立つミラー配置２０に衝突し、これは偏向ミラーの方式で光軸１２に関して巨視的に約４５°の角度で整列されていて、平均して光軸の９０°の折りたたみを達成する。他の角度位置及び偏向角度もまた可能である。小さい角度の利点の１つは、後に続くズーム系の物平面がより有効に位置付けられることであり、こうしてズーム系のための費用が低減され得る。ミラー配置２０は、多くの個別の小さな個別ミラー２１を含み、これらはこの例においては平坦であり、これらは非常に小さい相互間隔で互いに直接隣接していて、ミラー配置２０全体に対してファセット状（小表面）のミラー表面を与えている。個別ミラー２１の各々は、他の個別ミラーとは独立して、互いに垂直に整列された２つの傾斜軸の周りに傾斜され得る。複数の個別ミラーの複数の傾斜動作は、対応する複数の個別の駆動部への複数の電気信号を介して制御装置２２により制御され得る。ミラー配置２０は、光分布器２５の本質的な構成要素部分であり、ミラー配置に入射する放射の角度分布を詳細には局所的に分解された方式で変化させる目的で使用される。
【００４２】
ミラー配置２０は、ズームアキシコン対物レンズ３０の物平面の領域に配置され、これはその下流でビームパス内に配置され、その出口瞳孔３１には回折光学ラスタエレメント３２が配置される。出口瞳孔３１は、ここで照明系の瞳孔形状表面とも呼ばれる。その上流の光パス内に配置された複数のコンポーネントは、この瞳孔形状表面において様々に設定され得る二次元空間強度分布を設定するために使用される。
【００４３】
詳細には、この基本構造は、例えば以下のように実行され得る。望遠鏡レンズアレイ１５に衝突する拡幅されたレーザービーム１４は、望遠鏡アレイの複数のセグメントにより多くの個別ビームに分割される。拡幅されたレーザービームの４ｍｍ×４ｍｍのサブ領域は、この場合望遠鏡アレイの望遠鏡セグメントにより２ｍｍ×２ｍｍの寸法を有するビーム１７に縮小される。このようにして、２０×２０＝４００の部分的な複数のビーム又は複数のビーム１７が生成される。これらは、ミラー配置の協働する複数の個別ミラー２１に衝突し、これらはいずれの場合も平坦であり３ｍｍ×３ｍｍの寸法を有する。複数の個別ミラーの各々は、４ｍｍ×４ｍｍの正方形領域に位置付けられる。これらの複数の領域は、正方形グリッド上で互いにそばに位置付けられていて、全部で２０×２０＝４００の複数の個別ミラーがあるようになっている。
【００４４】
この態様において、望遠鏡レンズアレイ１５とミラー配置２０の間の軸方向間隔は、約１００ｍｍである。ミラー配置と瞳孔形状表面３１の間の軸方向間隔は、そこに回折光学グリッドエレメント３１が位置付けられるが、１０００ｍｍより大きい。瞳孔形状表面３１で照らされた領域の最大直径は、約１００ｍｍになるように構成される。この幾何構造が与えられると、約２．９°より小さい値を有する比較的小さいビーム角度のみが瞳孔形状表面３１に入る。これは、光軸の上に位置付けられた複数の個別ミラーが（図２）、瞳孔形状表面３１の上半分にある光分布にのみ影響を与え、光軸の下に位置付けられた複数の個別ミラーがこの照明領域の下半分にのみ影響を与えるという仮定のもとで達成され得る。部分的なビーム又は個別のビームは、通常約１１００ｍｍの光パスで最大約１．１ｍｍだけ拡幅される。この値は、個別ミラーから反射された個別のビームにより瞳孔形状表面３１で生成された光のスポットの最小寸法を制限する。
【００４５】
瞳孔形状表面３１の下流に配置された注入光学４０（カップリングイン光学）は、強度分布の光を、合成石英ガラス（又はフッ化カルシウム）から製造されていて多重内面反射を用いて通過する光を混合して均質化するロッド状光集積器４５の矩形の入口表面４４に伝える。瞳孔形状表面３１は、入口表面４４に関してフーリエ変換された面として構成され、面３１における空間強度分布がロッド入口４４で角度分布に変換されるようになっている。ロッド４５の出口表面４６においてすぐに視野面４７があり、そこに調節可能な視野絞りとして使用されるレチクルマスキング系（ＲＥＭＡ）５０が配置されている。後に続く対物レンズ５５は、マスキング系５０を有する中間視野面４７を面６５に投影し、これはここでレチクル面とも呼ばれる。レチクル面６５にはレチクル６６が配置されている。レチクルマスキング系の面４７とレチクル面６５は、照明系の照明視野が存在する面である。レチクル面６５は、投影対物レンズ６７の物平面と一致し、これはレチクルパターンをその像平面６８に投影し、そこにフォトレジスト層で覆われたウェーハ６９が配置される。対物レンズ５５は、第１レンズ群５６、複数のフィルタ又は複数の開口絞りが導入され得る中間瞳孔面５７、第２及び第３レンズ群５８、５９及びそれらの間に位置付けられ大きな照明装置を水平に組み入れてレチクルを水平に載置することを可能にする偏向ミラー６０を含む。
【００４６】
投影対物レンズ６７とともに、照明系１０は、レチクル６６を投影対物レンズの物平面６５に保持する調節可能なレチクルホルダと、電子コンポーネントの、そして光学回折エレメント及び他の微細構造部分のマイクロリソグラフィによる製造のための投影露光系の調節可能なウェーハホルダを形成する。照明系はウェーハステッパ及びウェーハスキャナの両方で使用され得る。
【００４７】
照明系は、それが完全なエテンデュー（幾何光ガイダンスバルブ）を多くのステージに導入するように構成される。放射の広範囲にわたる平行関係及び小さいビーム横断面のため、レーザーにより放出される光ビームは、非常に低いエテンデューを有し、これはビーム拡幅により及び望遠鏡アレイ１５の助けによるビーム分割により増加されるだろう。複数の個別ミラー２１の位置と結果として達成され得る角度分布に応じて、エテンデューは更にミラー配置２０により増加され、放射の分布の形状もまた変化される。ズームアキシコン系３０は、無限での投影のために構成されている。ズームアキシコン系３０の前方焦点面の領域に配置された設備は、ズームアキシコン光学とともに、ズーム系の出口瞳孔３１において可変寸法の二次元強度分布を作成し、これは瞳孔形状表面として役立つ。ここに配置される回折ラスタエレメント３２は、矩形の放出特性を有し、エテンデューの主要な比率を生成し、かつ、注入光学４０を介してエテンデューを視野寸法に、すなわちロッド集積器４５の矩形入口表面４４の形状に適合させる。
【００４８】
複数の個別ミラー２１の複数の傾斜位置は、複数の適当な電気信号を介して制御装置２２により設定され、複数の個別ミラーの所望の配向は、２軸周りの傾斜が起こり得るゆえに可能である。もっとも、複数の個別ミラーの各々の起こり得る設定の間、ミラー配置から反射された全ての放射が対物レンズ３０に入り得るような小さい傾斜角度に、傾斜動作は機械的に又は電子的に制限されている。複数の個別ミラー２１の傾斜を用いて、後者から生じた複数のビームは、瞳孔形状表面３１（照明系の瞳孔面）の種々の位置に反射される。このようにして生成され得る複数の二次元光分布３５の特性は、光の複数の個別スポットの寸法によってのみ原理的に制限される。生成され得る光の複数のスポットの所望の寸法が、例えば複数の個別ミラーの適当な曲率を用いて達成され得る。複数の個別ミラーを複数の順応ミラーとして構成することも考えられ、そこでは、ミラー表面の形状は、適当な複数のアクチュエータを介して例えばピエゾ電気的にある程度まで変化され得る。
【００４９】
ここで描かれた発明の適用において、瞳孔形状表面３１（照明系の瞳孔面）における光の分布がレチクル面６５においてマスク６６の構造の関数として設定され得ることが決定的に重要である。複数の個別ミラーの適当な、コンピュータ制御された整列を用いて、全ての馴染みの二次元照明光分布が、第１瞳孔形状表面３１、例えば従来の異なる直径、角度設定、四極子又は双極子設定の照明内に設定される事が可能である。他の系と異なり、他の所望の光分布を可変に瞳孔形状表面３１内に設定することも更に可能である。これらの複数の設定の間の変化のために光学コンポーネントを置き換えすることは全く必要ない。とりわけ、瞳孔面３１内の分布は、光損失を引き起こすフィルタ、開口絞り又は他のエレメントの助け無しで設定され得る。これはまた、使用される光混合エレメントがフライアイコンデンサとして構成される他の態様にもとくに適用され、その入口側は好ましくは瞳孔形状表面３１の領域に配置される。瞳孔形状表面３１に所望の光分布を実質的に設定する能力は、瞳孔楕円率又は偏光バランスのような幾つかの瞳孔特性に影響を与える目的でも使用され得る。これは、従来のレーザービームの強度分布がシャープな明−暗遷移の形状（トップヘッド関数の形状）を全く有さないため、非常に有利である。この態様において、光ビームが瞳孔面３１に入る角度は、せいぜい約３°である。これは、ロッド集積器４５の充填に積極的な効果がある。
【００５０】
照明系の単純化された態様が図３を用いて説明される。照明系１００において、レーザー光源１１１からの光は、約２５°の入射角度でミラー配置１２０に入射し、これは光軸１１２に関して斜めに整列されていて、個別に駆動されて２つの傾斜軸の周りにそれぞれ傾斜された多くの個別ミラー１２１を有する。ここで、ミラー配置のアタックの角度が放射方向に関して小さくなればなるほど、この態様における光損失が低くなる。なぜなら、複数の個別ミラーに放射が焦点合わせする手段がないからである。ミラー配置１２０は、位置可変光学変調器として使用され、この系の光分布器１２５を形成し、制御装置１２２により駆動され、照明系の瞳孔形状表面１３１から大きな距離へだてており、そこで所望の二次元強度分布が現れ、瞳孔形状表面１３１がミラー配置１２０の遠視野の領域にあるようになっている。この場合、瞳孔形状表面１３１の領域で、所望の強度分布が、レンズ又は同様な効果の光学を用いたフーリエ変換により空間分布に変換されなければならないミラー配置１２０からの角度分布出力なく、自動的に確立される。瞳孔形状表面１３１の下流に配置された視野レンズ１４０は、強度分布を後に続く視野面１６５に変換し、そこで例えば照明されるべきマスクが位置付けられ所望の方向から照明される。後に続く投影光学１７０は、投影対物レンズ１７０の像面１８０にある光電性コーティングで覆われたウェーハにレチクルのパターンを投影する。
【００５１】
図４における照明系２１０の構造は、図１に示された照明系の構造に由来し、その理由のため相互に対応する構成及びコンポーネントが２００だけ増加された対応する参照符号を有する。図１による系との差異は、第１に位置可変光学変調器２２０の構造にあり、第２に光混合の概念にある。この点において、照明系２１０は特別な光混合エレメント無しで、すなわち集積ロッド又はフライアイコンデンサ無しで構成される。図１による態様におけるように、レーザー光源２１１からの光は、望遠鏡レンズ系のビーム拡大器２１３及び二次元ラスタ配置２１５を通った後、規則正しく配列された相互に平行な複数のビーム２１７のセットとして現れ、これらはいずれの場合も互いに横方向の間隔を有する。複数のビーム又は部分的な複数のビーム２１７は、いずれの場合も光学変調器２２０の複数の個別エレメント２２１に向けられている。後者は、電気光学エレメントとして構成され、多くの制御可能な反射回折格子２２１を有し、これらは光学変調器の複数の個別エレメントを形成し、二次元ラスタ又はグリッドに物理的に配置され、及び制御装置２２２によりそれらの回折特性に関して互いに独立に設定され変化され得る。複数の電気信号の助けにより、こうして光学変調器２２０からズームアキシコン対物レンズ２３０の方向に種々の方式で反射された放射の角度分布を設定可能である。もう１つの態様において、光学変調器の複数の個別エレメントが複数の音響光学エレメントにより形成される。
【００５２】
光学変調器２２０は、ズームアキシコン対物レンズ２３０の物平面の領域に嵌合され、その出口瞳孔２３１は照明系の瞳孔形状表面として構成される。瞳孔形状表面２３１において又はその近傍において、複数の回折又は屈折光学エレメントの二次元配置を有するラスタエレメント２３２が配置されていて、これはこの態様において複数の機能を有する。まず、ラスタエレメント２３２を用いて、到来する放射が、照明系の視野面２５０の領域にある次の注入光学２４０を通った後、矩形の照明視野を照らすように形成される。この場合矩形の放射特性を有するラスタエレメント２３２は、エテンデューの主要部分を生成し、これを視野面２５０内の所望の視野寸法及び視野形状に適合させ、これはレチクル面２６５と光学的に共役し、そこにレチクルマスク系が配置される。ラスタエレメント２３２は、プリズムアレイとして実行されることが可能であり、そこで二次元アレイに配置された複数の個別プリズムが、所望の視野面２５０を照らす目的で、局所的に決定された角度を導入する。注入光学２４０により行われたフーリエ変換は、ラスタエレメント２３２からの出口での各特定の角度が視野面２５０の位置に対応するという効果を有し、ラスタエレメントの位置、すなわち光軸２１２に対するその位置は、視野面２５０での照明角度を決定する。複数の個別ラスタエレメントを過ぎた複数のビームは、この場合視野面２５０に重ね合わされる。ラスタエレメントの適当な構成とその複数の個別エレメントを用いて、視野面２５０にある矩形の視野が実質的に均一に照らされ得る。ラスタエレメント２３２はこうして視野照明を均一化することにも役立ち、図１による態様の集積ロッド４５のように、別個の光混合エレメント無しで済ますことができる。照明系の瞳孔形状表面２３１と出口面２６５（レチクル面）の間に別個の光混合エレメントが要求されないため、この種の照明系はとくにこの領域でコンパクトに構成され得る。
【００５３】
ラスタエレメント２３２のタイプの視野形状及び均一化エレメントは、下流に接続されたフーリエ光学と組み合わせて、第１に寸法及び形状を設定するため、第２にこの視野におおいて照明を均一化するために使用され、光学変調器としてのミラー配置と組み合わせて、もちろん図１による態様においても使用され得る。この場合、集積ロッド４５無しで済ますことも可能である。第２に、図１によるミラー配置は、複数の制御可能な回折格子又は複数の光音響エレメントを有する電気光学―光学変調器によっても置き換えられ得る。図４による複数の反射回折格子の代替として、光学変調器における複数の透過回折格子の使用もまた可能である。
【００５４】
図５において、光混合エレメントとしてフライアイコンデンサ３８０を使用する照明系３１０のもう１つの態様が概念的に示されている。レーザー光源３１１から出射された直線偏光放射は、光分布器３２５により、フライアイコンデンサ３８０の入口側の近傍に配置された瞳孔形状表面３３１にある様々に選択可能な二次元強度分布に形成される。光分布器３２５は、ビーム拡大器３１３、第１回折光学エレメント（ＤＯＥ１）３１５、位置可変（又は空間可変）光学変調器として役立つミラー配置３２０（これは光軸３１２に関して巨視的に約４５°の角度で整列され、２つの相互に垂直な傾斜軸の周りに傾斜可能な多くの個別ミラー３２１を有する）、ミラー配置３２０の下流に配置された第２回折光学エレメント（ＤＯＥ２）３９０、及び選択的に光学系３３０に入る放射の角度分布を瞳孔形状表面３３１の光の空間分布に変換するための光学系３３０を有する。
【００５５】
フライアイコンデンサ３８０は、第１シリンダ状レンズ３８３の第１ラスタ配置３８１と第２シリンダ状レンズ３８４を有する第２ラスタ配置３８２からなる。第１ラスタ配置３８１のレンズ３８３は、同一の屈折力及び矩形の横断面を有し、そこでシリンダ状レンズ３８３の矩形形状は照明されるべき照明視野３５１の矩形形状に対応している。それゆえ、複数の第１レンズ３８３は、「複数の視野ハニカム」とも命名される。複数のシリンダ状レンズ３８３は、実質的にその領域を満たす矩形のラスタに又は瞳孔形状表面３３１（これは照明系の瞳孔面として構成される）の互いにすぐ近傍に配置される。
【００５６】
複数の第１シリンダ状レンズ３８３は、面３３１に入射する光が、照明されるシリンダ状レンズ３８３の数に対応する光のビームの数に分割されるという効果を有し、そこで複数の光ビームが、これらの複数のシリンダ状レンズ３８３の焦点面にある照明系の視野面に焦点合わせされる。この視野面において、又はその近傍において、第２ラスタ配置３８２が、矩形の横断面と正の同一の屈折力の複数の第２シリンダ状レンズ３８４を有して位置付けられる。第１ラスタ配置３８１の各シリンダ状レンズ３８３は、光源３１１を第２ラスタ配置３８２のそれぞれの関連付けられた第２シリンダ状レンズ３８４に投影し、多くの第２光源が生成されるようになっている。第２ラスタ配置のシリンダ状レンズ３８４は、しばしば「瞳孔ハニカム」とも呼ばれる。第１及び第２ラスタ配置３８１、３８２の１対の相互に関連付けられた第１及び第２シリンダ状レンズ３８３、３８４は、光学チャネルを形成する。第１及び第２ラスタ配置３８１、３８２は、フライアイコンデンサ３８０を形成し、これは二次元アレイに配置された多くの光学チャネルを有する。
【００５７】
第２ラスタ配置３８２の複数のシリンダ状レンズ３８４は、それぞれの複数の第２光源の近傍に配置され、複数の矩形の第１シリンダ状レンズ３８３をフライアイコンデンサの下流に配置された視野レンズ３８５を介して照明系の中間視野面３４７に投影する。視野レンズ３８５は、焦点距離を連続的に変化させるように構成される。複数の第１シリンダ状レンズ（複数の視野ハニカム）３８３の複数の矩形の像は、この中間視野面に重ね合わされる。この重ね合わせは、この中間視野面の領域における光強度を均質化又は平均化させる効果を有し、これにより矩形の照明視野３５１の均質な照明が得られる。
【００５８】
上記された態様におけるように、レチクルマスキング系（ＲＥＭＡ）３５０が調節可能な視野絞りとして役立つ中間視野面３４７に配置される。後に続く対物レンズ３５５は、中間面３４７を照明表面３４７に投影し、そこでレティキュール（マスク又はリソグラフィ原本）が位置付けられ得る。
【００５９】
この態様の１つの特徴的な構成は、ミラー配置３２０の上流に距離をおいて光源３１１とミラー配置３２０の間に配置された第１回折光学エレメント３１５である。回折光学エレメント３１５は、回折光学エレメントへ入射する放射をミラー配置の複数の個別ミラー３２１上に集中させるための光学アレイ生成器として構成されており、これにより複数の個別ミラー３２１の複数の使用可能なミラー表面の間の照明ギャップにより引き起こされるポテンシャル光損失が避けられ得る。第１回折光学エレメント３１５は、回折光学エレメントに当たる単一平行光ビームから、複数の個別ミラー３２１の数に対応する数の焦点合わせされた光ビーム３１７を生成する回折ファンアウトエレメントとして構成され、複数の光ビームが複数の個別ミラー３２１の光学活性領域に集中されるように方向付けられる（挿入図５（ａ）を参照）。複数の個別ミラー３２１のところに位置付けられる多くの回折次数を生成する「ダマン格子」の形状のファンアウトエレメントがこの目的のために使用される。図１に関して説明されたような望遠鏡レンズアレイが回折光学エレメント３１５の代わりに使用されて良いが、回折光学エレメントは望遠鏡レンズアレイと比較してより単純な構成ゆえに好ましいかもしれない。また設置空間が節約されるだろう。
【００６０】
複数の個別エレメントに入射する放射の角度又は角度スペクトルを個別に変化させるために駆動され得る複数の個別エレメントのアレイ構造を有する光学変調器の複数の個別エレメントに光を集中するための１又はそれより多い回折光学エレメントを使用することもまた、図４や複数の音響光学エレメントのアレイに関して記載されたような多くの制御可能な反射回折格子を有する電気光学エレメントのような他の複数の光学変調器に関して使用され得る。
【００６１】
光分布器３２５は、フライアイ集積器３８０に関しての使用にとくに適合され、フライアイ集積器３８０の入口で瞳孔形状表面３３１の照明を可能にし、フライアイコンデンサの複数の個別光学チャネルが実質的に完全に放射されるか実質的に放射されないようになっており、これにより光混合の高い均一性が最小の光損失で得られるようになっている。この効果は、後述のように、制御可能なミラー配置３２０とその下流でミラー配置と瞳孔形所表面３３１の間に配置された第２回折光学エレメント３９０の組み合わせ動作により得られる。ミラー配置３２０の複数の個別ミラー３２１により反射された複数の個別光ビーム３１７は、複数の個別ミラー３２１の配向に応じた光軸に対する複数の特定の角度を有する。これらの角度は、以下のように「オフセット角度」と呼ばれる。各オフセット角度は、ミラー配置の光学的遠視野の、すなわち瞳孔形状表面３３１の定義位置に対応する。第２回折光学エレメント３９０は、コンピュータ製ホログラム（ＣＧＨ）として構成され、それが、光ビーム３１７により照明される回折光学エレメントの各位置において、光ビーム３１７の周りの定義された角度分布３９１を生成するようになっていて、そこでこの定義された角度分布は、瞳孔形状表面３３１においてフライアイコンデンサの入口側ラスタ配置３８３の単一レンズエレメント３８３の寸法及び形状に相当する。換言すれば、この態様において第２回折光学エレメント３９０により生成された角度分布３９１は、瞳孔形状表面３３１の矩形照明領域に対応する。ミラー配置３２０と第２回折光学エレメントの組み合わせ動作において、瞳孔形状表面３３１における単一光ビーム３１７に対応する照明領域の位置は、複数の個別ミラー３２１を所望の複数のオフセット角度に傾斜させることにより、制御されることが可能であり、照明された複数の領域の形状及び寸法は、回折光学エレメントにより本質的に形成される。
【００６２】
複数の個別ミラーの傾斜配向は制御装置３３２により個別に制御され得るため、フライアイコンデンサ３８０の複数の個別の光学チャネルは、光学チャネルが完全に照明されるか又は完全に除かれるように、選択的にアドレス指定され得る。この可能性を実証する目的で、図６はフライアイ集積器３８０の入口側の光軸３１２に沿った概略図を示しており、そこで第１ラスタ配置３８１の複数の矩形レンズ３８３を見ることができる。図６において、１つの特定の光学チャネル３８３ｉ（すなわち１つの選択された視野ハニカム３８３ｉ）が照明され（暗い領域）、他方で他の全ての光学チャネル３８３ｎｉが照明されていない。図７は、角度設定が複数の個別ミラー３２１の複数の傾斜角度を制御することにより得られ、本質的にリング形状の照明領域（複数の暗い領域）がフライアイコンデンサの入口表面に生成されるようになっていること示す。再び、第１ラスタ配置３８１の全ての矩形シリンダ状レンズ３８３はいずれも完全に照明（複数の暗い領域３８３ｉ）され又は完全に非照明（複数の明るい領域３８３ｎｉ）となっている。図８は、従来の設定のための対応する例を示し、そこでは、フライアイコンデンサ３８０の入口側に照明された領域は（瞳孔形状表面３３１において）本質的に円形である。再び、照明された領域の巨視的に円形の形状が、フライアイコンデンサの複数の単一光学チャネルに対応する複数の小さな矩形に分割されていて、そこで光軸のまわりに中心付けられた多くの光学チャネル３８３ｉが完全に照明され、所望の領域の外側にある複数の光学チャネル３８３ｎｉが完全に非照明となっている。
【００６３】
第２回折光学エレメント３９０により生成された角度分布は、複数の視野ハニカム３８３を構成する複数のマイクロレンズの形状に適合される。この形状は、その結果、照明視野３５１の矩形形状の縮小形状である。複数の系をスキャンするのに使用される複数の照明系において、この形状はスリット形状の照明視野を得るための高い幅対高さアスペクト比を有する。矩形の照明視野の幅と高さの間の典型的なアスペクト比は、例えば２：１及び８：１の間の範囲にあってよい。他方、幾つかの照明設定において光軸の周りで本質的に対称な瞳孔形状表面３８１の二次元強度分布を得ることも有利かもしれない。これらの場合において、出口光ビーム３９１を形作ることを可能にする評価関数を有する複数の第２回折光学エレメント３９０を使用することが好ましく、フライアイコンデンサ３８０の入口側に照明された領域が各個別光ビーム３１７のための１より多い「ハニカム」を含むようになっている。図９は一例を示し、そこでは、光が第１ラスタ３８１ｉの６つの近接した矩形レンズ３８３のブロック又は群を覆って均一に近いアスペクト比でほぼ正方形形状の照明領域を得るように１つの個別ミラー３２１から出た光ビームが形成されるように、第２回折光学エレメント３９０が構成される。
【００６４】
図１０は、光学変調器として役立つミラー配置４２０とそのミラー配置の下流の第２回折光学エレメント４９０を含む照明系のもう１つの態様の断面を概念的に示す。図１０に描かれた断面の上流及び下流の構成は、図５に示された照明系に類似して又は同一に構成されて良い。この態様は、例えばレーザーにより提供される直線偏光に適合される。上に示された複数の態様と対照区別して、複数の個別ミラーエレメント４２１を含む反射光変調器４２０は、光軸４１２に対して通常垂直に配置される。光軸は、光軸に対して４５°で傾斜された偏光選択スプリッタ表面４５０で折りたたまれ、ミラー配置４２０と、ミラー配置と平行に配向された第２回折光学エレメント４９０の間に幾何学的に配置される。λ／４プレート４６０として形成された光学リターデーション装置は、ミラー配置及び偏光子４５０の間のミラー配置４２０の直ぐ前に配置される。偏光子４５０は、薄いフィルム偏光子であってよい。偏光ビームスプリッタ表面は、薄い透過プレート上に又は透過材料のブロック内に配置されて良い。
【００６５】
入射レーザービームは偏光されて、電場の場のベクトルが平坦なビームスプリッタ表面４５０への入射面に垂直に振動するようになっている（ｓ偏光）。偏光層構造は、それが本質的にｓ偏光の光を反射し、実質的にｐ偏光の光を伝えるように構成される（そこで電場ベクトルは入射面と平行に振動する）。ビームスプリッタ４５０に当たる複数のｓ偏光ビーム４１７は、ミラー配置４２０に向けて反射される。直線偏光は、４分の１波長板４６０を通過するときに円偏光に変換され、円偏光が複数のミラー４２１により反射されるようになっている。光軸に関して所望のオフセット角度を有する反射された複数のビームは、円偏光をｐ偏光に変換する４分の１波長板４６０を通過する。複数のｐ偏光ビーム４１７は、更に偏光子４５０を通って伝えられ、更にフライアイ集積器の複数の光学チャネルの寸法及び形状に適合された角度スペクトルを生成する第２回折光学エレメント４９０に入射する。この態様において、全ての複数の個別レーザービーム４１７は、光源と第２回折エレメント４９０の間で本質的に同じ光路長を有し、これは照明系の視野面又はその近傍に配置される。それゆえ、この面は、照明系で起こる光学イメージングに関する全ての複数のビームに対して同一である。偏光ビームスプリッタを備えた同様な複数の配置は、上記された幾つかの又は全ての態様で使用されても良い。
【００６６】
図５及び１０の態様において、ミラー配置３２０、４２０は、照明系の第１拡散エレメントとみなされ得る。これはミラー配置の複数の個別ミラーの構成及び設定に応じて光の特定の分布が生成されるためである。第２回折光学エレメント３９０、４９０は、第２拡散エレメントとみなされ得る。これは特定の角度分布がこのエレメントにより生成されるためである。ミラー配置の下流に第２回折光学エレメントを配置することにより、第１拡散エレメント３２０、４２０により生成された角度分布は、光学的遠視野における（瞳孔形状面における）第２拡散エレメント３９０、４９０により生成された角度分布で光学的に折りたたまれる。第１拡散エレメント３２０、４２０は、本質的にコリメートされたレーザービームで照明され、照明系の第１視野面となりうる照明系の視野面の近傍に位置付けられる。第２拡散エレメント３９０、４９０は、視野面とこの視野面にフーリエ共役された照明系の瞳孔面との間に位置付けられ、そこに第１拡散体が位置付けられる。第１拡散エレメントが動的エレメントとして構成され、そこで評価関数が制御装置の作動により動的に制御され得るのが特徴的な構成である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】多くの個別ミラーを備えたミラー配置を含む光学変調器の態様を有するマイクロリソグラフィ投影露光系のための照明系の態様の概略上面図を示す。
【図２】ミラー配置の機能を説明するための概略図を示す。
【図３】照明系の単純な態様を示し、そこでは所望の光分布が光学投影エレメント無しで光学変調器の遠視野に生成されている。
【図４】マイクロリソグラフィ投影露光系のための照明系のもう１つの態様の概観を示し、そこでは光学変調器が制御可能な複数の回折格子のラスタ配置と光混合器として役立つ瞳孔形状表面に配置されたラスタエレメントを含む。
【図５】光をアレイタイプ光学変調器に集中させるための及びフライアイコンデンサの複数の光学チャネルに適合された複数の光スポットを形成するための複数の回折光学エレメントを備えた光分布器を有するマイクロリソグラフィ投影露光系のための照明系のもう１つの態様の概観を示す。
【図６】図５による態様のフライアイコンデンサの入口側の複数の光分布の概略図を示す。
【図７】図５による態様のフライアイコンデンサの入口側の複数の光分布の概略図を示す。
【図８】図５による態様のフライアイコンデンサの入口側の複数の光分布の概略図を示す。
【図９】図５による態様のフライアイコンデンサの入口側の複数の光分布の概略図を示す。
【図１０】偏光ビームスプリッタを含む照明系のもう１つの態様の断面を示す。
【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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【国際調査報告】
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