(57)【要約】      （修正有）【課題】照明視野内の異なる部分に完全に異なる照明設定を生成でき、多大な空間と高価な対物系を不要とするマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系を提供する。【解決手段】照明系１２は、マスク平面８８内で実質的に重なる像を有する複数の光入射ファセットを有する光学インテグレーター６０を含む。空間光変調器５２は、入射する投影光を空間分解方式で透過又は反射する。瞳形成ユニットは、投影光を空間光変調器上に向ける。対物系５８は、空間光変調器の光射出面５７を光学インテグレーターの光入射ファセット上に光射出面上の物体区域の像が光入射ファセットのうちの１つと完全に一致するように結像する。制御ユニット９０は、走査方向Ｙに沿って、物体区域内の光パターンからマスク１６上に形成される像の長さが走査サイクルの開始時に徐々に増大し、かつ走査サイクルの終了時に徐々に減少するように空間光変調器を制御する。【選択図】図３
2015111673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク平面（８８）内で走査方向（Ｙ）に沿って移動するマスク（１６）を照明するように構成された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）前記照明系の瞳平面（７６）内に位置付けられる複数の２次光源（１０６）を生成するように構成された光学インテグレーター（６０）であって、該光学インテグレーター（６０）が、該２次光源（１０６）のうちの１つに各々が関連付けられた複数の光入射ファセット（７５）を含み、該光入射ファセットの像が、前記マスク平面（８８）内で少なくとも実質的に重ね合わされる前記光学インテグレーター（６０）と、
ｂ）光射出面（５７）を有し、かつ入射投影光を空間分解方式で透過又は反射するように構成された空間光変調器（５２）と、
ｃ）投影光を前記空間光変調器上に向けるように構成された瞳形成ユニット（３６）と、
ｄ）前記空間光変調器（５２）の前記光射出面（５７）を前記光学インテグレーター（６０）の前記光入射ファセット（７５）上に該光射出面（５７）上の物体区域（１１０）の像（１１０’）が該光入射ファセット（７５）のうちの１つと完全に一致するように結像する対物系（５８）と、
ｅ）前記走査方向（Ｙ）に沿って、前記物体区域内の光パターンから前記マスク（１６）上に形成される像の長さが走査サイクルの開始時に徐々に増大し、かつ該走査サイクルの終了時に徐々に減少するように、前記空間光変調器（５２）を制御するように構成された制御ユニット（９０）と、
を含むことを特徴とする照明系。
【請求項２】
前記瞳形成ユニット（３６）は、第１の反射性又は透過性ビーム偏向要素（４０）の第１のビーム偏向アレイ（３８）を含み、
各ビーム偏向要素（４０）は、該ビーム偏向要素（４０）によって生成された偏向角を変化させることによって可変である位置で前記空間光変調器（５２）上のスポット（９４）を照明するように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
【請求項３】
前記空間光変調器（５２）は、第２の反射性又は透過性ビーム偏向要素（５６）の第２のビーム偏向アレイ（５４）を含み、
各第２のビーム偏向要素（５６）は、それが入射光を前記光学インテグレーター（６０）の方向に向ける「オン」状態とそれが入射光を他の場所に向ける「オフ」状態とにあることができる、
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２のビーム偏向アレイ（５４）は、デジタルミラーデバイスであることを特徴とする請求項３に記載の照明系。
【請求項５】
少なくとも１０個の第２のビーム偏向要素（５６）が、前記物体区域（１１０）に配置されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の照明系。
【請求項６】
前記物体区域（１１０）に配置された隣接する第２のビーム偏向要素（５６）の中心が、直線に沿って位置合わされ、
前記直線の像（１１６）が、前記光入射ファセット（７５）のうちの前記１つの境界線に対して、ｍ＝０，１，２，３，．．．である時にｍ・４５°とは明確に異なる角度αを形成する、
ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項７】
前記第２のビーム偏向要素（５６）の境界が、第１の矩形格子に配置され、前記光入射ファセット（７５）の境界が、第２の矩形格子に配置され、
前記光入射ファセット（７５）上に形成される前記第１の矩形格子の像（１１４）が、前記第２の矩形格子に対して前記角度αを形成する、
ことを特徴とする請求項６に記載の照明系。
【請求項８】
第１の方向（Ｘ）に沿った前記物体区域（１１０）の長さが、該第１の方向に直交する第２の方向（Ｙ）に沿った該物体区域の長さよりも大きく、
前記対物系（５８）は、倍率Ｍを有するアナモフィック対物系であり、｜Ｍ｜は、前記第２の方向（Ｙ）に沿ってよりも前記第１の方向（Ｘ）に沿ってより小さい、
ことを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項９】
前記第２の方向は、前記走査方向（Ｙ）に対応することを特徴とする請求項８に記載の照明系。
【請求項１０】
前記光学光変調器（５２）と前記マスク平面（８８）の間の光路に配置された散乱板（１２２）を含むことを特徴とする請求項３から請求項９のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１１】
前記制御ユニット（９０）は、隣接する第２のビーム偏向要素（５６）の行が、前記走査サイクル中に前記「オフ」状態から前記「オン」状態に同時にもたらされ、その逆も同様であるように前記空間光変調器（５２）を制御するように構成されることを特徴とする請求項３から請求項１０のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１２】
前記第１のビーム偏向要素（４０）によって前記物体区域（１１０）上に生成される前記光点（９４）は、該物体区域よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の照明系。
【請求項１３】
前記光学光変調器（５２）の前記光射出面（５７）は、前記光入射ファセット（７５）上に結像されない区域（１３０）によって分離された物体区域（１１０）のグループ（５４−１，５４−２）を含み、
前記対物系（５８）は、前記物体区域（１１０）の像（１１０’）を該物体区域の該像（１１０’）が前記光学インテグレーター（６０）上に当接するように組み合わせ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１２のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１４】
前記対物系（５８）は、
ａ）中間像平面（１３２）に前記グループ（５４−１，５４−２）のうちの１つの拡大像を各要素が形成する第１の光学要素（１３４）の第１のアレイと、
ｂ）前記中間像平面（１３２）を前記光入射ファセット（７５）上に結像する結像光学系（１３８）と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１３に記載の照明系。
【請求項１５】
前記制御ユニット（９０）は、前記物体区域内の前記光パターンから前記マスク（１６）上に形成される前記像が、前記走査サイクル中に一定に留まる前記走査方向に対して垂直である交差走査方向（Ｙ）に沿った長さを有するように前記空間光変調器（５２）を制御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１４のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１６】
前記光入射ファセット（７５）と前記マスク（１６）の間には、該マスク（１６）に対して光学的に共役である平面がないことを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の照明系。
【請求項１７】
マイクロリソグラフィ投影露光装置であって、
請求項３から請求項１１のいずれか１項に記載の照明系（１２）と、
マスク（１６）と、
を含み、
前記マスクは、走査方向（Ｙ）と垂直に延び、かつマスク平面（８８）上に形成される第２のビーム偏向要素（５６）のうちの１つの像の該走査方向（Ｙ）に沿った長さよりも大きいか又はそれに等しい該走査方向（Ｙ）に沿った幅（ｗ）を有する光吸収ストライプ（１５０）を収容する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１８】
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）入射光を空間分解方式で透過又は反射するように構成された空間光変調器（５２）と、
ｂ）光を前記空間光変調器（５２）上に向けるように構成された瞳形成ユニット（３６）と、
ｃ）瞳平面（７６）に位置付けられる複数の２次光源（１０６）を生成するように構成され、該２次光源（１０６）のうちの１つに各々が関連付けられた複数の光入射ファセット（７５）を含む光学インテグレーター（６０）と、
ｄ）前記空間光変調器（５２）の光射出面（５７）を前記光学インテグレーター（６０）の前記光入射ファセット（７５）上に結像する対物系（５８）と、
を含み、
前記光入射ファセット（７５）とマスク（１６）の間には、該マスク（１６）に対して光学的に共役である平面がない、
ことを特徴とする照明系。
【請求項１９】
走査方向（Ｙ）に沿って、前記空間光変調器（５２）の物体区域内の光パターンから前記マスク（１６）上に形成される像の長さが走査サイクルの開始時に徐々に増大し、かつ該走査サイクルの終了時に徐々に減少するように該空間光変調器（５２）を制御するように構成された制御ユニット（９０）を含むことを特徴とする請求項１８に記載の照明系。
【請求項２０】
請求項２から請求項１６のいずれか１項に記載の特徴を含むことを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の照明系。
【請求項２１】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系を作動させる方法であって、
ａ）光射出面（５７）を有する空間光変調器（５２）を照明する段階と、
ｂ）前記光射出面（５７）上の物体区域（１１０）に光パターンを生成する段階と、
ｃ）光学インテグレーター（６０）の光入射ファセット（７５）上に前記光パターンの中間像及びマスク（１６）上に最終像を形成する段階と、
ｄ）前記マスク（１６）が走査方向（Ｙ）に沿って移動する間に、該走査方向（Ｙ）に沿った前記最終像の長さが走査サイクルの開始時に徐々に増大し、かつ該走査サイクルの終了時に徐々に減少するように前記物体区域（１１０）上の前記光パターンを変化させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記マスク上の前記最終像は、前記走査サイクル中に一定に留まる前記走査方向に対して垂直である交差走査方向（Ｙ）に沿った長さを有することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記光入射ファセット（７５）と前記マスク（１６）の間には、該マスク（１６）に対して光学的に共役である平面がないことを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記空間光変調器（５２）は、第１の反射性又は透過性ビーム偏向要素（４０）の第１のビーム偏向アレイ（３８）を含む瞳形成ユニットによって照明され、
各ビーム偏向要素（４０）は、該ビーム偏向要素（４０）によって生成された偏向角を変化させることによって可変である位置で前記空間光変調器（５２）上のスポット（９４）を照明する、
ことを特徴とする請求項２１から請求項２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記空間光変調器は、第２の反射性又は透過性ビーム偏向要素（５６）の第２のビーム偏向アレイ（５４）を含み、
一部の第２のビーム偏向要素（５６）は、前記走査サイクルの開始時に「オフ」状態から「オン」状態に切り換えられ、一部の第２のビーム偏向要素（５６）は、該走査サイクルの終了時に該「オン」状態から該「オフ」状態に切り換えられる、
ことを特徴とする請求項２１から請求項２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
隣接する第２のビーム偏向要素（５６）の行が、前記走査サイクルの開始時に前記「オフ」状態から前記「オン」状態に同時にもたらされ、隣接する第２のビーム偏向要素（５４）の異なる行が、該走査サイクルの終了時に該「オン」状態から該「オフ」状態に切り換え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】
前記光学光変調器（５２）の前記光射出面（５７）は、前記光入射ファセット（７５）上に結像されない区域（１３０）によって分離された物体区域（１１０）のグループ（５４−１，５４−２）を含み、
対物系（５８）が、前記物体区域（１１０）の像（１１０’）を該物体区域の該像（１１０’）が前記光学インテグレーター（６０）上に当接するように組み合わせる、
ことを特徴とする請求項２１から請求項２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記対物系（５８）は、
ａ）中間像平面（１３２）に前記グループ（５４−１，５４−２）のうちの１つの拡大像を各要素が形成する第１の光学要素（１３４）の第１のアレイと、
ｂ）前記中間像平面（１３２）を前記光入射ファセット（７５）上に結像する結像光学系（１３８）と、
を含む、
ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記物体区域（１１０）の像（１１０’）が、前記光入射ファセット（７５）と完全に一致することを特徴とする請求項２１から請求項２８のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、マイクロリソグラフィ露光装置内のマスクを照明するための照明系に関し、具体的には、瞳平面に複数の２次光源を生成するように構成された光学インテグレーターを含むそのような系に関する。本発明はまた、そのような照明系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、及び他の微細構造化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、エッチングの処理と共に基板、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の特徴部をパターン化するのに使用される。製作の各層では、最初に、ウェーハは、深紫外（ＤＵＶ）光又は真空紫外（ＶＵＶ）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。次いで、その上にフォトレジストを有するウェーハは、投影露光装置内で投影光に露光される。装置は、フォトレジストがマスクパターンによって決定されるある一定の場所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。次いで、エッチング処理は、パターンをウェーハ上の薄膜スタックの中に転写する。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反復により、多層微細構造化構成要素がもたらされる。
【０００３】
投影露光装置は、典型的には、光源と、光源によって生成された投影光でマスクを照明する照明系と、マスクを位置合わせするためのマスク台と、投影対物系と、フォトレジストで被覆されたウェーハを位置合わせするためのウェーハ位置合わせ台とを含む。照明系は、例えば、矩形スリット又は湾曲スリットの形状を有することができるマスク上の視野を照明する。
【０００４】
現在の投影露光装置では、２つの異なるタイプの装置の間で区別を付けることができる。一方のタイプでは、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このターゲット部分の上に１回で露光することによって照射される。そのような装置は、一般的にウェーハステッパと呼ばれる。一般的にステップ・アンド・スキャン装置又はスキャナと呼ばれる他方のタイプの装置では、各ターゲット部分は、マスクパターンを投影ビームの下で走査方向に漸進的に走査し、一方、同時に基板をこの方向と平行又は逆平行に移動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。
【０００５】
「マスク」（又はレチクル）という用語は、パターン化手段として広義に解釈されるものとすることは理解されるものとする。一般的に使用されるマスクは、不透過性又は反射性のパターンを含み、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タイプのものとすることができる。しかし、能動マスク、例えば、プログラム可能ミラーアレイとして実現されたマスクも存在する。更に、プログラム可能ＬＣＤアレイを能動マスクとして使用することができる。
【０００６】
微細構造化デバイスを製造するための技術が進歩するときに、照明系に対しても絶えず高まる要求が存在する。理想的には、照明系は、マスク上の照明視野の各点を明確に定めら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、マスク平面内の特定の点に向けて収束する光束の全光エネルギが光束を構成する光線の様々な方向の間でどのように配分されるかを表している。
【０００７】
マスク上に入射する投影光の角度放射照度分布は、通常、フォトレジスト上に投影されるパターンのタイプに適合される。多くの場合に、角度放射照度分布は、パターン内に含まれる特徴部のサイズ、向き、及びピッチに依存する。最も一般的に使用される投影光角度放射照度分布は、従来照明設定、環状照明設定、及び二重極照明設定、及び四重極照明設定と呼ばれる。これらの用語は、照明系の瞳平面内の放射照度分布を意味する。例えば、環状照明設定を使用すると、瞳平面内で環状領域だけが照明される。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、全ての光線が、マスク上に類似の角度で斜方入射する。
【０００８】
当業技術では、望ましい照明設定を得るためにマスク平面内の投影光の角度放射照度分布を修正するための異なる手段が公知である。最も単純な場合に、照明系の瞳平面に１つ又はそれよりも多くの開口を含む絞り（ダイヤフラム）が配置される。瞳平面内の場所は、マスク平面のようなフーリエ変換で関連付けられた視野平面内の角度に変換されるので、瞳平面内の開口のサイズ、形状、及び場所は、マスク平面内の角度放射照度分布を決定する。しかし、照明設定のいずれかの変化は、絞りの交換を必要とする。絞りの交換は、僅かに異なるサイズ、形状、又は場所を有する開口を有する非常に多数の絞りを必要とすることになるので、照明設定を微調節することは困難になる。更に、絞りの使用は、光損失、従って、装置の収量の低下を不可避にもたらす。
【０００９】
従って、多くの一般的な照明系は、瞳平面の照明を少なくともある範囲で連続的に変更することを可能にする調節可能要素を含む。多くの照明系は、瞳平面に望ましい空間放射照度分布を生成するために交換可能な回折光学要素を使用する。回折光学要素と瞳平面の間にズーム光学系とアキシコン要素の対とが設けられる場合に、この空間放射照度分布を調節することができる。
【００１０】
近年、瞳平面を照明するミラーアレイを使用することが提案されている。ＥＰ  １  ２６２  ８３６  Ａ１では、ミラーアレイは、１０００個よりも多い微小ミラーを含むマイクロ電気機械系（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。従って、そのようなミラーデバイス上に入射する放射線は、（実質的に）あらゆる望ましい半球方向に反射することができる。ミラーアレイと瞳平面の間に配置されたコンデンサーレンズは、ミラーによって生成される反射角を瞳平面内の場所に変換する。この公知の照明系は、複数のスポットで瞳平面を照明することを可能にし、各スポットは、１つの特定の微小ミラーに関連付けられ、このミラーを傾斜させることによって瞳平面内で自由に移動可能である。
【００１１】
ＵＳ  ２００６／００８７６３４  Ａ１、ＵＳ  ７，０６１，５８２  Ｂ２、ＷＯ  ２００５／０２６８４３  Ａ２、及びＷＯ  ２０１０／００６６８７  Ａ１から類似の照明系が公知である。ＵＳ  ２０１０／０１５７２６９  Ａ１は、マイクロミラーアレイがマスク上に直接に結像される照明系を開示している。
【００１２】
上述したように、通常、少なくとも走査積分の後に、マスク上の全ての点は、同じ放射照度分布及び角度放射照度分布を伴って照明することが望ましい。マスク上の点が異なる放射照度で照明される場合に、通常、ウェーハレベルに対する臨界寸法（ＣＤ）の望ましくない変動をもたらす。例えば、放射照度変動の存在下では、感光面上の均一な幅を有する線の像は、その長さに沿って放射照度変動を有する可能性もある。レジストの固定された露光閾値の理由から、そのような放射照度変動は、線の像によって定められる構造の幅変化に直接的に変換される。
【００１３】
角度放射照度分布がマスク上の照明視野にわたって変動する場合に、感光面上に生成される像の品質に対しても悪影響を有する。例えば、角度放射照度分布が完全には均衡でない場合、すなわち、一方の側からその反対側からよりも多い光がマスク点上に入射する場合に、感光面が投影対物系の焦点面内に完全に配置されていないと、感光面上の共役像点が横方向にシフトされることになる。
【００１４】
照明視野内の空間放射照度分布を修正するために、ＵＳ  ６，４０４，４９９  Ａ及びＵＳ  ２００６／０２４４９４１  Ａ１は、横並びに配置され、かつ走査方向と平行に位置合わされた不透過性の指状絞り要素の２つの対向するアレイを含む機械的デバイスを提案している。互いに対向する絞り要素の各対は、これらの絞り要素の反対端間の距離が変更されるように、走査方向に沿って変位させることができる。このデバイスが対物系によってマスク上に結像される照明系の視野平面に配置される場合に、走査方向に沿った幅を交差走査方向に沿って変更することができるスリット形照明視野を生成することができる。放射照度は、各走査サイクル中に積分されるので、照明視野内の複数の交差走査位置において積分放射照度（時に照明照射量とも呼ぶ）を微調節することができる。
【００１５】
しかし、これらのデバイスは、機械的に非常に複雑であり、かつ高価である。これは、これらのデバイスを通常は可動視野絞りのブレードが配置される視野平面内又はその直近に配置しなければならないことにも起因する。
【００１６】
角度放射照度分布を視野依存方式で調節するのはより困難である。これは、主として、空間放射照度分布が空間座標ｘ，ｙのみの関数であるのに対して、角度放射照度分布は、角度α，βの対によって与えられる入射方向にも依存するからである。
【００１７】
ＷＯ  ２０１２／１００７９１  Ａ１は、照明系の瞳平面に望ましい放射照度分布を生成するために第１のミラーアレイが使用される照明系を開示している。瞳平面の直近には、複数の光入射ファセットを有する光学インテグレーターが配置される。従って、光入射ファセットの像がマスク上で重ね合わされる。ミラーアレイによって生成される光点は、光入射ファセットの全面積よりも少なくとも５倍小さい面積を有する。従って、光入射ファセット上に可変光パターンを生成することができる。このようにして、照明視野の異なる部分の上に異なる角度放射照度分布を生成することができる。すなわち、例えば、与えられた時間に照明視野にＸ二重極及びＹ二重極証明設定を生成することが可能である。
【００１８】
異なる照明設定を有する部分の境界が鮮明に定められることを確実にするために、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）として構成された第２のミラーアレイを使用することが提案されている。この第２のミラーアレイは、第１のミラーアレイによって照明され、かつ対物系によって光入射ファセット上に結像される。第２のミラーアレイのマイクロミラーの大きい方のグループを「オフ」状態にすることにより、光入射ファセット上に鮮明な境界を有する放射照度分布を生成することができる。
【００１９】
しかし、第１のミラーアレイを用いて非常に多くの非常に小さい自由に移動可能な光点を生成するのは困難であることが見出されている。更に、この従来技術の照明系は、主として、照明視野内の異なる部分に完全に異なる照明設定を生成することに関するものである。この理由から、通常、光入射ファセットは完全には照明されず、部分的にしか照明されない。
【００２０】
従来技術のスキャナタイプの照明系では、可動ブレードを含む調節可能視野絞りが、各走査サイクルの開始点及び終了点それぞれにおいてスリット状照明視野を開閉する。それによってマスク上の望ましい部分のみが感光面上に投影されることを確実にする。調節可能視野絞りは、そのタスクを確実にかつ最高の精度で実行しなければならない。この理由から、調節可能視野絞りは、通常、機械的に複雑で高価なデバイスである。更に、調節可能視野絞りのブレードは、大きい対物系を用いてマスク上に結像されなければならない。この対物系は、多大な空間を必要とし、照明系の全製造コストが有意に増加する。ＷＯ  ２０１０／００６６８７  Ａ１は、上述のＷＯ  ２０１２／１００７９１  Ａ１に開示するものと類似の照明系を開示している。この場合に、光入射ファセット上の可変光パターンは、角度光分布の視野依存性を修正するためには使用されず、調節可能視野絞りの可動ブレードの機能を引き受ける。しかし、この従来技術の照明系においても、光入射ファセット上に非常に小さい光点を生成しなければならない。これらのスポットは、ミラーによって生成される偏向角を変化させることによって変更することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【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】ＷＯ  ２０１０／００６６８７  Ａ１
【特許文献６】ＵＳ  ２０１０／０１５７２６９  Ａ１
【特許文献７】ＵＳ  ６，４０４，４９９  Ａ
【特許文献８】ＵＳ  ２００６／０２４４９４１  Ａ１
【特許文献９】ＷＯ  ２０１２／１００７９１  Ａ１
【特許文献１０】ＵＳ  ２００９／０１１６０９３  Ａ１
【００２２】
［非特許文献］
［非特許文献１］Ｅ．Ｄｅｌａｎｏ著の論文名「１次設計及び
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図（Ｆｉｒｓｔ−ｏｒｄｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ
2015111673.tif 000004
Ｄｉａｇｒａｍ）」、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ、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】
【００２３】
従って、本発明の目的は、従来技術の調節可能視野絞りに関連付けられた欠点の少なくとも一部を克服するマイクロリソグラフィ投影露光装置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】
【００２４】
本発明により、上述の目的は、マスク平面内で走査方向に沿って移動するマスクを照明するように構成された照明系によって達成される。照明系は、その瞳平面に位置付けられる複数の２次光源を生成するように構成された光学インテグレーターを含む。光学インテグレーターは、各々が２次光源のうちの１つに関連付けられた複数の光入射ファセットを含む。光入射ファセットの像は、マスク平面内で少なくとも実質的に重ね合わされる。照明系は、光射出面を有して入射投影光を空間分解方式で透過又は反射するように構成された空間光変調器を更に含む。瞳形成ユニットは、投影光を空間光変調器上に向けるように構成される。対物系は、空間光変調器の光射出面を光学インテグレーターの光入射ファセット上に光射出面上の物体区域の像が光入射ファセットのうちの１つのものと完全に一致するように結像する。本発明により、制御ユニットは、走査方向に沿って物体区域内の光パターンからマスク上に形成される像の長さが走査サイクルの開始時に徐々に増大し、かつ走査サイクルの終了時に徐々に減少するように空間光変調器を制御するように構成される。
【００２５】
本発明は、光学インテグレーターの光入射ファセット上の光パターンがマスク上に結像されるという認識に基づいている。すなわち、これらの光パターンを修正することにより、マスク上の照明視野のサイズを変更することができる。光パターンを修正するために、単一デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）又は複数のそのようなデバイスとして構成することができる空間光変調器が使用される。この場合に、従来技術の調節可能視野絞りの機能は、空間光変調器の適切な制御が引き受ける。従来技術の調節可能視野絞りにおけるブレードの巨視的な移動は、例えば、莫大な個数のデジタルマイクロミラーの微小傾斜移動によって置換される。
【００２６】
このようにして、この機械的に複雑で高価な調節可能視野絞りを割愛することができる。本発明により、光入射ファセットとマスクの間に視野平面（すなわち、マスクに対して光学的に共役な平面）は不要である。従って、可動ブレードをマスク上に結像する嵩高で高価な対物系も必要とされない。
【００２７】
この嵩高な対物系と比較して、空間光変調器の光射出面を光学インテグレーターの光入射ファセット上に結像する追加の対物系は、かなり小さいサイズ及び低い複雑さのみを有する。これは、この対物系を通過する光が通常はほぼ平行であり、それによって小さい開口数しかもたらされないからである。更に、光射出面及び光学インテグレーターのサイズは、通常はマスク上の照明視野のサイズよりも小さい。従って、対物系のサイズ及び複雑さに対して主な影響を有する２つの量、すなわち、開口数及び視野サイズは、ブレードをマスク上に結像する対物系と比較すると小さい。従って、空間光変調器の光射出面を光入射ファセット上に結像する対物系は、非常に少数の好ましくは球面のレンズを用いて実現することができる。
【００２８】
ＷＯ  ２０１０／００６６８７  Ａ１に開示されている従来技術の照明系と比較した場合に、本発明による照明系の主な利点は、光入射ファセット上に結像される光射出面を有する空間光変調器の使用である。この理由から、従来技術の照明系の場合のように微小スポットを光入射ファセット上の任意の位置に移動する必要はない。これに代えて、光変調器は、その光射出面上に可変光パターンを生成することのみを必要とする。下記でより詳細に説明するように、この生成は、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）又はＬＣＤパネルのような比較的単純なデジタルデバイスを用いて達成することができる。
【００２９】
空間光変調器を使用すると、従来技術の照明系において交差走査方向に沿って空間放射照度分布を調節するのに使用される複雑な機械的デバイスを割愛することができる。
【００３０】
照明系の全ての構成要素を純粋に反射性のものとすることができるので、本発明は、原理的にＥＵＶ照明系に対して使用することができる。
【００３１】
瞳形成ユニットは、光学インテグレーターの光入射ファセット上に結像される空間光変調器上の放射照度分布を定めるための回折光学要素を含むことができる。この放射照度分布の微調節に向けて、回折光学要素と空間光変調器の間の光路内にズーム光学系及び／又はアキシコン要素対を配置することができる。
【００３２】
瞳形成ユニットが、第１の反射性又は透過性のビーム偏向要素の第１のビーム偏向アレイを含む場合に、空間光変調器上の放射照度分布のより柔軟な設定が可能である。各ビーム偏向要素は、ビーム偏向要素によって生成される偏向角を変化させることによって可変である位置で空間光変調器上のスポットを照明するように構成される。
【００３３】
空間光変調器は、透過タイプ又は反射タイプのものとすることができ、かつ入射光を減衰させ、完全に遮蔽し、又は偏向するために使用することができる要素アレイを含むことができる。例えば、空間光変調器は、制御ユニットによって個々に制御することができる光学活動を有するＬＣＤセルの２次元アレイを含むＬＣＤパネルとして構成することができる。透過タイプの変調器では、物体区域は通常はその裏側から照明される。
【００３４】
一実施形態において、空間光変調器は、第２の反射性又は透過性のビーム偏向要素の第２のビーム偏向アレイを含む。各第２のビーム偏向要素は、入射光を光学インテグレーターの方向に向ける「オン」状態と入射光を他の場所、例えば、光吸収面上に向ける「オフ」状態とにあることが可能である。そのような第２のビーム偏向アレイは、数百万個の個々のマイクロミラーを含むことができるデジタルミラーデバイスとして構成することができる。
【００３５】
一般的に、物体区域に配置される第２のビーム偏向要素の個数が大きい程、走査サイクル中にマスク上の放射照度分布を変更するために使用することができる空間分解能は良好である。物体区域内には、好ましくは少なくとも１０個、更に好ましくは少なくとも５０個の第２のビーム偏向要素が配置される。
【００３６】
一実施形態において、物体区域に配置された隣接する第２のビーム偏向要素の中心は、直線に沿って位置合わせされる。直線の像は、光入射ファセットの上述の１つのものの境界線に対して、ｍ＝０，１，２，３，．．．である時にｍ・４５°とは明確に異なる角度αを形成する。光入射ファセットに対する第２のビーム偏向アレイのそのような斜方配置を使用すると、減衰率の異なる照明視野内の交差走査位置の間の距離が縮まる。
【００３７】
例えば、第２のビーム偏向要素の境界は、第１の矩形格子で配置することができ、光入射ファセットの境界は、第２の矩形格子で配置することができる。この場合に、光入射ファセット上に形成される第１の矩形格子の像は、第２の矩形格子に対して角度αを形成する。
【００３８】
マスクが、照明系によって照明される間に走査方向に沿って移動する場合に、マスク上の点での放射照度分布及び角度放射照度分布は、走査サイクル中、すなわち、マスク上の点が照明視野を通って移動する間に放射照度分布及び角度放射照度分布を積分することによって得られる。放射照度分布及び角度放射照度分布の視野依存性を微調節することが望ましい場合に、走査方向に沿っては僅かに少数個の第２のビーム偏向要素を設け、交差走査方向に沿って多数個の第２のビーム偏向要素を設けることで十分とすることができる。通常、これは、第１の方向に沿った物体区域の長さが、この第１の方向に直交する第２の方向に沿った物体区域の長さよりも大きくなければならないことを意味する。この場合に、対物系は、｜Ｍ｜が第２の方向に沿ってよりも第１の方向に沿って小さい倍率Ｍを有するアナモフィック対物系でなければならない。アナモフィック対物系は、細長物体区域の像が細長ではなく、光入射ファセットの（通常は正方形の）形状と一致することを確実にする。
【００３９】
アナモフィック対物系を使用する代わりに又はそれに加えて、瞳平面と一致する前側焦点面を有し、第２の方向に沿ってよりも第１の方向に沿って短い焦点距離ｆを有するアナモフィックコンデンサーを使用することができる。
【００４０】
一般的に、第２のビーム偏向要素が、光入射ファセットが配置された平面と平行な対物系の物体平面に配置される場合であれば好ましい。この配置は、第２のビーム偏向要素が、「オン」状態においてゼロとは明確に異なる角度の入射光の偏向を生成するように構成される場合に達成することができる。これに加えて又はこれに代えて、対物系は、物体側で非テレセントリックであり、像側でテレセントリックであるとすることができる。
【００４１】
一般的に、第１のビーム偏向アレイによって物体区域上に生成される光点は、物体区域よりも大きくなる。しかし、本発明は、スポットが物体区域よりも小さい場合に使用することもできる。
【００４２】
第２のビーム偏向要素の間の間隙は、光学インテグレーターの光入射ファセットを通して最終的に照明視野上に結像されるので、これが照明視野内の空間放射照度分布及び角度放射照度分布の均一性を損なわないような対策をとらなければならない。この目的のために、光学光変調器とマスク平面の間の好ましくは視野平面の近くの光路内に散乱板を配置することができる。散乱板は、光入射ファセット上の放射照度分布を不鮮明にし、従って、照明視野内に暗線が発生しないことを確実にする。
【００４３】
光学光変調器の光射出面が、光入射ファセット上に結像されない区域によって分離された物体区域グループを含む場合に、対物系は、有効物体区域の像をこれらの像が光入射ファセット上に当接するように組み合わせるように構成することができる。
【００４４】
特に、対物系は、各光学要素が中間像平面に物体区域のうちの１つのものの拡大像を形成する第１の光学要素の第１のアレイと、中間像平面を光入射ファセット上に結像する結像光学系とを含むことができる。
【００４５】
通常、物体区域内の光パターンからマスク上に形成される像は、走査方向に対して垂直であって走査サイクル中に一定に留まる交差走査方向に沿った長さを有することが望ましい。次に、照明視野は、各走査サイクルの開始点と終了点で走査方向に沿ってのみそのサイズを変化させる。
【００４６】
一実施形態において、制御ユニットは、走査サイクル中に隣接する第２のビーム偏向要素の複数の行が同時に「オフ」状態から「オン」状態に入れられ、その逆も同じく行われるように空間光変調器を制御するように構成される。次に、走査方向に沿ったマスクの照明視野の長さは、交差走査方向に沿って均一に増大又は減少し、すなわち、照明視野は、真っ直ぐな又は湾曲した狭いストライプの追加又は削除によって変化する。
【００４７】
本発明の主題はまた、本発明による照明系とマスクとを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置である。マスクは、光吸収ストライプを含み、これは、走査方向と垂直に延び、かつマスク平面上に形成される第２のビーム偏向要素のうちの１つのものの像の走査方向に沿った長さよりも大きいか又はそれに等しい走査方向に沿った幅を有する。次に、第２のビーム偏向要素の１つの行の像である狭ストライプを最初に光吸収ストライプ上で照明することができる。マスクが走査方向に沿って更に移動すると、照明ストライプは、照明される特徴部が配置された中心マスク区域に進入する。このようにして、走査方向に沿った照明視野の長さは、ビーム偏向要素の離散的性質にも関わらず連続的に変化する。「光吸収ストライプ」という用語は、このストライプが、いずれの他の場所に配置された光吸収要素にも光を反射することができるという意味で広義に理解されるものとする。
【００４８】
本発明の主題はまた、入射光を空間分解方式で透過又は反射するように構成された空間光変調器と、光を空間光変調器上に向けるように構成された瞳形成ユニットと、瞳平面に位置付けられる複数の２次光源を生成するように構成された光学インテグレーターと含む投影露光装置の照明系である。光学インテグレーターは、各々が２次光源のうちの１つに関連付けられた複数の光入射ファセットを含む。対物系は、空間光変調器の光射出面を光学インテグレーターの光入射ファセット上に結像する。本発明により、光入射ファセットとマスクの間には、マスクに対して光学的に共役である平面がない。
【００４９】
従って、この照明系は、移動ブレードを含む調節可能視野絞りが配置された視野絞り平面を不要にする。調節可能視野絞りの機能は、空間光変調器が引き受ける。
【００５０】
この目的のために、照明系は、走査方向に沿って空間光変調器の物体区域内の光パターンからマスク上に形成される像の長さが走査サイクルの開始時に徐々に増大し、かつ走査サイクルの終了時に徐々に減少するように空間光変調器を制御するように構成された制御ユニットを含むことができる。
【００５１】
本発明の主題はまた、ａ）光射出面を有する空間光変調器を照明する段階と、ｂ）光射出面上の物体区域内に光パターンを生成する段階と、ｃ）光学インテグレーターの光入射ファセット上に光パターンの中間像及びマスク上に最終像を形成する段階と、ｄ）マスクが走査方向に沿って移動する間に、走査方向に沿った最終像の長さが走査サイクルの開始時に徐々に増大し、かつ走査サイクルの終了時に徐々に減少するように物体区域上の光パターンを変化させる段階とを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系を作動させる方法である。
【００５２】
マスク上の最終像は、走査方向に対して垂直であって走査サイクル中に一定に留まる交差走査方向に沿った長さを有することができる。
【００５３】
光入射ファセットとマスクの間には、マスクに対して光学的に共役である平面がない場合がある。
【００５４】
空間光変調器は、第１の反射性又は透過性のビーム偏向要素のビーム偏向アレイを含む瞳形成ユニットによって照明することができる。各ビーム偏向要素は、ビーム偏向要素によって生成される偏向角を変化させることによって可変である位置で空間光変調器上のスポットを照明する。
【００５５】
空間光変調器は、第２の反射性又は透過性のビーム偏向要素の第２のビーム偏向アレイを含むことができる。何らかの第２のビーム偏向要素は、次に、走査サイクルの開始時に「オフ」状態から「オン」状態に切り換えることができ、一部の第２のビーム偏向要素は、次に、走査サイクルの終了時に「オン」状態から「オフ」状態に切り換えることができる。
【００５６】
隣接する第２のビーム偏向要素の行は、走査サイクルの開始時に同時に「オフ」状態から「オン」状態に入ることができ、隣接する第２のビーム偏向要素の異なる行は、走査サイクルの終了時に「オン」状態から「オフ」状態に切り換えることができる。
【００５７】
光学光変調器の光射出面は、光入射ファセット上に結像されない区域によって分離された物体区域グループを含むことができる。対物系は、物体区域の像をこれらの像が光学インテグレーター上に当接するように組み合わせる。
【００５８】
そのような対物系は、各光学要素が中間像平面にグループのうちの１つのものの拡大像を形成する第１の光学要素の第１のアレイを含むことができる。結像光学系は、中間像平面を光入射ファセット上に結像する。
【００５９】
定義
本明細書では、いずれかの電磁放射線、特に可視光、ＵＶ光、ＤＵＶ光、ＶＵＶ光、及びＥＵＶ光、並びにＸ線を表す上で「光」という用語を使用する。
【００６０】
本明細書では、線で表すことができる伝播経路を有する光を表す上で「光線」という用語を使用する。
【００６１】
本明細書では、視野平面に共通の起点を有する複数の光線を表す上で「光束」という用語を使用する。
【００６２】
本明細書では、特定のレンズ又は別の光学要素を通過する全ての光を表す上で「光ビーム」という用語を使用する。
【００６３】
本明細書では、３次元空間内の物体の基準点の場所を表す上で「位置」という用語を使用する。通常、位置は、１組の３つの直交座標で示される。従って、向きと位置は、３次元空間内の物体の配置を完全に説明する。
【００６４】
本明細書では、３次元空間内のいずれかの平面又は曲面を表す上で「面」という用語を使用する。面は、物体の一部とすることができ、又は通常は視野又は瞳平面の場合にそうであるように物体から完全に分離されたものとすることができる。
【００６５】
本明細書では、マスク平面と光学的に共役なマスク平面又はあらゆる他の平面を表す上で「視野平面」という用語を使用する。
【００６６】
「瞳平面」という用語は、視野平面に対して（少なくとも近似的に）フーリエ関係が確立された平面である。一般的に、瞳平面内では、マスク平面内の異なる点を通過する周辺光線が交わり、主光線が光軸と交わる。当業技術で通例であるように、瞳平面が実際には数学的な意味で平面ではなく、若干湾曲しており、従って、厳密な意味では瞳面と呼ぶべきである場合であっても「瞳平面」とう用語を使用する。
【００６７】
本明細書では、位置に依存しない特性を表す上で「均一」という用語を使用する。
【００６８】
本明細書では、各光学ラスター要素が複数の隣接する光学チャネルのうちの１つに関連付けられるように他の同一又は類似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上で「光学ラスター要素」という用語を使用する。
【００６９】
本明細書では、ＮＡが開口数であり、ａが照明視野面積である時に積ＮＡ・ａを増大させる光学系を表す上で「光学インテグレーター」という用語を使用する。
【００７０】
本明細書では、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上で「コンデンサー」という用語を使用する。
【００７１】
本明細書では、結像関係がその間に確立される複数の平面を表す上で「共役平面」という用語を使用する。共役平面の概念に関するより多くの情報は、Ｅ．Ｄｅｌａｎｏ著の論文名「１次設計及び
2015111673.tif 000005
図（Ｆｉｒｓｔ−ｏｒｄｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ
2015111673.tif 000006
Ｄｉａｇｒａｍ）」、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ、１９６３年、第２巻第１２号、１２５１〜１２５６ページに記載されている。
【００７２】
本明細書では、視野平面内の位置への物理量のいずれの関数依存性を表す上でも「視野依存性」という用語を使用する。
【００７３】
本明細書では、光が入射する実面又は虚面にわたって全放射照度が如何に変化するかを表す上で「空間放射照度分布」という用語を使用する。通常、空間放射照度分布は、ｘ，ｙが面上の点の空間座標である時に関数Ｉs（ｘ，ｙ）によって表すことができる。
【００７４】
本明細書では、光束の放射照度が、光束を構成する光線の角度に依存して如何に変化するかを表す上で「角度放射照度分布」という用語を使用する。通常、角度放射照度分布は、α，βが光線の方向を表す角座標である時に関数Ｉa（α，β）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、Ｉaは、視野座標の関数にもなり、すなわち、Ｉa＝Ｉa（α，β，ｘ，ｙ）である。角度放射照度分布の視野依存性は、ｘ，ｙにおけるＩa（α，β，ｘ，ｙ）のテイラー（又は別の適切な）展開の展開係数の組ａijによって表すことができる。
【００７５】
本明細書では、ウェーハ又は別の支持体上でダイの全域が投影光に露光される走査処理を表す上で「走査サイクル」という用語を使用する。
【００７６】
以下に続く詳細説明を添付図面に関連付けて参照することで、本発明の様々な特徴及び利点を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】
【００７７】
【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】角度放射照度分布の様々な欠点を示す図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第１のミラーアレイの斜視図である。
【図５】図３に示す照明系内に含まれる第２のミラーアレイの斜視図である。
【図６】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斜視図である。
【図７】図４及び図５に示す第１及び第２のミラーアレイを通る略子午断面図である。
【図８】図５に示す第２のミラーアレイであるが２つの極によって照明されたミラーアレイ上の斜視図である。
【図９】図６に示す光学インテグレーターであるが２つの極で照明されたインテグレーターの斜視図である。
【図１０】ミラーアレイ、コンデンサー、及び光学ラスター要素アレイのみを示す照明系の一部分を通る略子午断面図である。
【図１１ａ−ｂ】図１１ａは、図３に示す第２のミラーアレイ上の上面図であり、図１１ｂは、図３に示す光学インテグレーター上の上面図である。
【図１２】光学インテグレーターの光入射ファセット上の放射照度分布を示す図である。
【図１３】図１２に示す光入射ファセットによって生成されるＸ方向に沿った走査積分放射照度分布を示すグラフである。
【図１４】光学インテグレーターの光入射ファセット上の別の放射照度分布を示す図である。
【図１５】図１４に示す光入射ファセットによって生成されるＸ方向に沿った走査積分放射照度分布を示すグラフである。
【図１６】複数の光点が放射照度分布をその上に生成する第２のミラーアレイ上の上面図である。
【図１７】図１６の第２のミラーアレイであるがマイクロミラーのうちのいくつかが「オフ」状態にあるミラーアレイを示す図である。
【図１８】代替実施形態のための単一光入射ファセット上の放射照度分布に対する上面図である。
【図１９】図１８に示す光入射ファセットによって生成されるＸ方向に沿った走査積分放射照度分布を示すグラフである。
【図２０ａ−ｃ】図２０ａ−ｃは、光入射ファセット上のマイクロミラー像及びマスク上の対応する放射照度分布を示す図である。
【図２１】図２０ａから図２０ｃに示す放射照度分布を重ねることによって得られた全放射照度分布を示すグラフである。
【図２２】図３に示す照明系内に含まれる対物系及び追加の散乱板を通る略子午断面図である。
【図２３】第２のミラーアレイ上の物体区域、アナモフィック対物系、及び光学インテグレーターの光学ラスター要素上の略斜視図である。
【図２４】第２のミラーアレイ、対物系、及び光入射ファセットを示す略子午断面図である。
【図２５】図２４と類似の配置であるがマイクロミラー及び光入射ファセットの軸外配置である配置を示す図である。
【図２６】物体区域のグループが光入射ファセット上に結像されない間隙によって分離された実施形態を通る子午断面図である。
【図２７】空間光変調器として使用されるＬＣＤパネル上の放射照度分布を定めるために回折光学要素が使用される代替実施形態による照明系を通る子午断面図である。
【図２８ａ−ｄ】図２８ａ−ｄは、走査サイクルの様々な段階における空間光変調器の物体区域上、光入射ファセット上、及びマスク上の上面図である。
【図２８ｅ−ｈ】図２８ｅ−ｈは、走査サイクルの様々な段階における空間光変調器の物体区域上、光入射ファセット上、及びマスク上の上面図である。
【図２９】重要な方法段階を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
Ｉ．投影露光装置の一般的構成
図１は、本発明による投影露光装置１０の非常に簡略化した斜視図である。装置１０は、例えば、エキシマレーザとして実現することができる光源１１を含む。この実施形態において、光源１１は、１９３ｎｍの中心波長を有する投影光を生成する。他の波長、例えば、２５７ｎｍ又は２４８ｎｍも考えられる。
【００７９】
装置１０は、光源１１によって供給される投影光を以下により詳細に説明する方式で調整する照明系１２を更に含む。照明系１２から射出する投影光は、マスク１６上の照明視野１４を照明する。マスク１６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。特徴部１９は、図２８ａから図２８ｈを参照して以下により詳細に説明するように、不透過リム１５０によって取り囲まれる。この実施形態において、照明視野１４は矩形形状を有する。しかし、他の形状の照明視野１４、例えば、リングセグメントも考えられる。
【００８０】
レンズＬ１からＬ６を含む投影対物系２０は、照明視野１４の範囲のパターン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、投影対物系２０の物体平面内のマスク台（図示せず）を用いて配置される。投影対物系２０は、｜β｜＜１である倍率βを有するので、感光層２２上には照明視野１４の範囲のパターン１８の縮小像１８’が投影される。
【００８１】
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。次に、照明視野１４は、それよりも大きいパターン化された区域を連続的に結像することができるようにマスク１６の上を走査する。基板２４の速度とマスク１６の速度の比は、投影対物系２０の倍率βに等しい。投影対物系２０が像を反転させない場合（β＞０）には、図１に矢印Ａ１及びＡ２に示すように、マスク１６及び基板２４は同じ方向に沿って移動する。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。
【００８２】
ＩＩ．視野依存角度放射照度分布
図２は、別の例示的なパターン１８を含むマスク１６の拡大斜視図である。簡略化の目的で、パターン１８は、Ｙ方向に沿って延びる特徴部１９のみを含むと仮定する。更に、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。
【００８３】
図２では、ある光束に関連付けられた射出瞳２６ａを円で例示している。光束は、走査サイクル中の最初の時点で照明視野１４のある一定のＸ位置に配置される視野点に向けて収束する。射出瞳２６ａ内でＸ方向に沿って分離された２つの極２７ａは、投影光がこの視野点に向けて伝播する方向を表している。各極２７ａ内に集中する光エネルギは等しいと仮定する。従って、＋Ｘ方向から入射する投影光は、−Ｘ方向から入射する投影光と同じエネルギを有する。特徴部１９がパターン１８にわたって均一に配分されると仮定しているので、このＸ二重極照明設定がマスク１６上の各視野点上に生成されるはずである。
【００８４】
２６ｂで表記している別の出射瞳は、走査サイクルの後の時点で照明視野１４の別のＸ位置に配置される視野点に向けて収束する光束に関連付けられる。各極２７ｂ内に集中する光エネルギは、この場合も等しい。しかし、極２７ｂに関連付けられた光は、理想的な極２７ａに関連付けられた光の光円錐と比較して傾斜される。この傾斜は、視野点が同じ量の投影光を受光するが、投影光が視野点上に入射する方向が特徴部１９を感光層２２上に結像するのに理想的ではないことを意味する。
【００８５】
２６ｃで表記している更に別の出射瞳は、照明視野１４内の更に別のＸ位置に配置された点に関連付けられる。次に、投影光が視野点上に入射する方向は、ここでもまた、特徴部１９を結像するのに理想的であると仮定する。従って、極２７ｃに関連付けられた光円錐は、理想的な出射瞳２６ａに関連付けられた円錐と同じ円錐角及び向きを有する。しかし、極２７ｃは均衡ではなく、すなわち、極２７ｃ内に集中する光エネルギが互いに異なる。従って、＋Ｘ方向から入射する投影光は、−Ｘ方向から入射する投影光よりも低いエネルギを有する。
【００８６】
以上により、射出瞳２６ａによって表した理想的な角度放射照度分布は、照明視野１４内の各Ｘ位置において得られるわけではないことが明らかになる。従って、角度放射照度分布は、視野依存のものであり、すなわち、角度放射照度分布は、異なる視野点で異なる。
【００８７】
視野依存性は、照明視野１４の範囲でＸ方向だけではなくＹ方向に沿っても発生する可能性がある。次に、マスク１６上の１つの点は、走査サイクル中に照明視野１４を通過する間に異なる角度放射照度分布に露出される。Ｙ方向（すなわち、走査方向）に沿った視野依存性が発生する場合に、特定の視野点での全体効果は、異なる角度放射照度分布を積分することによって得られることを考慮しなければならない。
【００８８】
理想的な角度放射照度分布からの実角度放射照度分布の様々な更に別の視野依存偏差が存在する。例えば、一部の視野点に関連付けられた射出瞳内の極は、変形され、不鮮明になり、又は望ましい不均一放射照度分布を有する可能性がある。
【００８９】
理想的な角度放射照度分布からの視野依存偏差が発生する場合に、一般的に、感光層２２上に形成されるパターン像の品質に悪影響を有する。特に、装置１０を用いて生成される構造の寸法が不用意に変化する場合があり、それによってこれらの構造を含むデバイスの機能が損なわれる場合がある。従って、一般的に、照明視野１４内の照明設定のあらゆる視野依存性を排除することが望ましい。
【００９０】
しかし、時には、角度放射照度分布の視野依存性を意図的に導入することが望ましい。例えば、投影対物系２０又はマスク１６が、感光層２２上のパターン１８の像に影響を及ぼす視野依存特性を有する場合に、この導入を好適とすることができる。例えば、製造公差、経年変化現象、又は不均一温度分布の結果として、投影対物系２０の結像特性の変化が発生する可能性がある。マスク１６の視野依存性は、多くの場合に、例えば、異なる向き又は寸法を有する特徴部の結果として発生する。多くの場合に、視野依存の悪影響は、角度放射照度分布の視野依存性を選択的に導入することによって首尾良く低減することができる。これらの効果の一部は非常に急速に変化するので、時に単一走査サイクル中に角度放射照度分布の視野依存性を変更することが望ましい。
【００９１】
ＩＩＩ．照明系の一般的構成
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の図は大きく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、異なる光学ユニットが１つ又は非常に少ない光学要素による以外は表されていないことを意味する。実際には、これらのユニットは、有意に多くのレンズ及び他の光学要素を含むことができる。
【００９２】
図示の実施形態において、光源１１によって放出された投影光はビーム拡大ユニット３２に入射し、ビーム拡大ユニット３２は、拡大されてほぼ平行化された光ビーム３４を出力する。この目的のために、ビーム拡大ユニット３２は、いくつかのレンズを含むことができ、又は例えばミラー装置として実現することができる。
【００９３】
次いで、投影光ビーム３４は、その後の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つの直交軸の周りに個々に傾斜させることができる非常に小さいミラー４０の第１のミラーアレイ３８を含む。図４は、２つの平行光ビーム４２、４４が、これらの光ビームが入射するミラー４０の傾斜角に依存して異なる方向に如何に反射されるかを示す第１のミラーアレイ３８の斜視図である。図３及び図４では、第１のミラーアレイ３８は６×６個のミラー４０のみを備え、実際には第１のミラーアレイ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。
【００９４】
瞳形成ユニット３６は、照明系１２の光軸ＯＡに対して両方共に傾斜した第１の平面４８ａと第２の平面４８ｂとを有するプリズム４６を更に含む。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、入射光を第１のミラーアレイ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の方向に向ける。従って、射出面４９から射出する光の角度放射照度分布を第１のミラーアレイ３８のミラー４０を個々に傾斜させることによって変更することができる。瞳形成ユニット３６に関する更なる詳細は、ＵＳ  ２００９／０１１６０９３  Ａ１から得ることができる。
【００９５】
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、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。他の実施形態では割愛することができるコンデンサー５０は、入射光を空間分解方式で反射するように構成されたデジタル空間光変調器５２の方向に入射光を向ける。この目的のために、デジタル空間光変調器５２は、ミラー平面５７に配置されたマイクロミラー５６の第２のミラーアレイ５４を含み、図３の拡大抜粋図Ｃ及び図５の拡大抜粋図Ｃ’で最も明確に見ることができる。しかし、第１のミラーアレイ３８のミラー４０とは対照的に、第２のミラーアレイ５４の各マイクロミラー５６は、２つだけの安定した作動状態、すなわち、入射光を第１の対物系５８を通して光学インテグレーター６０に向ける「オン」状態と、入射光を光吸収面６２の方向に向ける「オフ」状態とを有する。
【００９６】
第２のミラーアレイ５４は、例えば、ビームプロジェクターにおいて一般的に使用される場合のようにデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）として実現することができる。そのようなデバイスは、２つの作動状態の間で毎秒何千回も切り換えを行うことができる数百万個までのマイクロミラーを含むことができる。
【００９７】
瞳形成ユニット３６と同様に、空間光変調器５２は、光軸ＯＡと垂直に配置された入射面６５と、両方共に照明系１２の光軸ＯＡに対して傾斜された第１の平面６６ａ及び第２の平面６６ｂとを有するプリズム６４を更に含む。これらの傾斜面６６ａ、６６ｂでは、入射光は内部全反射によって反射される。第１の面６６ａは、入射光を第２のミラーアレイ５４のマイクロミラー５６に向けて反射し、第２の面６６ｂは、マイクロミラー５６から反射された光をプリズム６４の面６８の方向に向ける。
【００９８】
第２のミラーアレイ５４の全てのマイクロミラー５６が「オン」状態にある場合に、第２のミラーアレイ５４は、実質的に平面ビーム折り返しミラーの効果を有する。しかし、１つ又はそれよりも多くのマイクロミラー５６が「オフ」状態に切り換えられた場合に、ミラー平面５７から射出する光の空間放射照度分布が修正される。この修正は、マスク１６上の角度光分布の視野依存の修正を生成するために以下に更に説明する方式で使用することができる。
【００９９】
既に上述したように、プリズム６４から射出した光は第１の対物系５８を通過し、光学インテグレーター６０上に入射する。第１の対物系５８を通過する光はほぼ平行化されるので、第１の対物系５８は、非常に低い開口数（例えば、０．０１又は更に低い）を有することができ、従って、少数の小さい球面レンズを用いて実現することができる。第１の対物系５８は、空間光変調器５２のミラー平面５７を光学インテグレーター６０上に結像する。
【０１００】
光学インテグレーター６０は、図示の実施形態では光学ラスター要素７４の第１のアレイ７０と第２のアレイ７２とを含む。図６は、２つのアレイ７０、７２の斜視図である。各アレイ７０、７２は、支持板の各側にＸ方向及びＹ方向それぞれに沿って延びる円柱レンズの平行アレイを含む。２つの円柱レンズが交差する空間領域は光学ラスター要素７４を形成する。従って、各光学ラスター要素７４を円柱湾曲面を有するマイクロレンズと見なすことができる。円柱レンズの使用は、特に光学ラスター要素７４の屈折力がＸ方向に沿ってかつＹ方向に沿って異なることになる場合であれば有利である。異なる屈折力は、通常の場合がそうであるように、光学インテグレーター６０上の正方形の放射照度分布がスリット形照明視野１４に変換されることになる場合に必要である。以下では、空間光変調器５２の方向に向く光学ラスター要素７４の面を光入射ファセット７５と呼ぶ。
【０１０１】
第１及び第２のアレイ７０、７２それぞれの光学ラスター要素７４は、第１のアレイ７０の１つの光学ラスター要素７４が、第２のアレイ７２の１つの光学ラスター要素７４と１対１対応で関連付けられるように互いに前後に配置される。互いに関連付けられた２つの光学ラスター要素７４は、共通軸に沿って位置合わされ、光学チャネルを定める。光学インテグレーター６０内では、１つの光学チャネル内で伝播する光ビームは、他の光学チャネル内で伝播する光ビームと交差又は重ね合わない。従って、光学ラスター要素７４に関連付けられた光学チャネルは、互いから光学的に分離される。
【０１０２】
この実施形態において、照明系１２の瞳平面７６は、第２のアレイ７２の背後に位置付けられるが、その前に同等に配置することもできる。第２のコンデンサー７８は、瞳平面７６と、走査処理の走査サイクル中にマスク１６が走査方向Ｙに沿って移動するマスク平面８８との間にフーリエ関係を確立する。光学インテグレーター６０の光入射ファセット７５とマスク１６の間には視野平面、すなわち、マスク１６に対して光学的に共役である平面がない。通常、従来の照明系は、可動ブレードを含む調節可能視野絞りを有し、光学インテグレーター６０とマスク１６の間の視野平面に配置されるので、上述のことは、照明系１２の顕著な特徴である。可動ブレードは、照明視野１４が、マスク移動と同期して走査方向Ｙに沿った各走査サイクルの開始点と終了点で開閉することを確実にする。下記の第ＩＶ．１１節から明らかなように、この機能は、照明系１２内で空間光変調器５２の適切な制御によって実施される。
【０１０３】
以上により、マスク平面８８は、光学インテグレーター６０の光入射ファセット７５の内部又はその直近に位置付けられるラスター視野平面８４に対して光学的に共役である。これは、ラスター視野平面８４内の各光入射ファセット７５上の放射照度分布が、このファセットに関連付けられた第２のアレイ７２のラスター要素７４及び第２のコンデンサー７８によってマスク平面８８上に結像されることを意味する。全ての光学チャネル内にある光入射ファセット７５上の放射照度分布（又は光パターン）の像は、マスク平面８８内で重なり、それによってマスク１６の非常に均一な照明がもたらされる。
【０１０４】
マスク１６の均一な照明を表す別の方法は、各光学チャネルによって瞳平面７６内に生成される放射照度分布に基づくものである。この放射照度分布を多くの場合に２次光源と呼ぶ。全ての２次光源は、異なる方向からの投影光によってマスク平面８８を共通して照明する。２次光源が「暗い」場合に、光は、この特定の光源に関連付けられた方向の（小さい）範囲からはマスク１６上に入射しない。従って、瞳平面７６内に形成される２次光源を単純にオン及びオフに切り換えることにより、マスク１６上に望ましい角度光分布を設定することができる。この切り換えは、瞳形成ユニット３６を用いて光学インテグレーター６０上の放射照度分布を変更することによって達成される。
【０１０５】
瞳形成ユニット３６及び空間光変調器５２は、制御ユニット９０に接続され、更に制御ユニット９０は、パーソナルコンピュータとして示す全体系制御器９２に接続される。制御ユニット９０は、マスク平面８８内の角度放射照度分布が均一であり、又は望ましい視野依存角度放射照度分布が得られ、照明視野１４が、走査方向Ｙに沿った走査サイクルの開始点と終了点とで開閉するように瞳形成ユニット３６のミラー４０及び空間光変調器５２のマイクロミラー５６を制御するように構成される。
【０１０６】
以下ではこれが如何に達成されるかを説明する。
【０１０７】
ＩＶ．照明系の機能及び制御
１．瞳形成
図７は、瞳形成ユニット３６が、空間光変調器５２のマイクロミラー５６上に如何に放射照度分布を生成するかを略示している。簡略化の目的で、プリズム４６、６４を示していない。
【０１０８】
第１のミラーアレイ３８の各ミラー４０は、それぞれのミラー４０によって生成される偏向角を変化させることによって可変である位置で空間光変調器５２のミラー平面５７上のスポット９４を照明するように構成される。従って、ミラー４０をその傾斜軸の周りに傾斜させることにより、スポット９４をミラー平面５７にわたって自由に移動することができる。このようにして、ミラー平面５７上に様々な異なる放射照度分布を生成することができる。９５において示すように、スポット９４が部分的又は完全に重なり合うことも可能である。次に、漸変的な放射照度分布を生成することもできる。
【０１０９】
図８は、空間光変調器５２内に含まれる第２のミラーアレイ５４上の図５と類似の斜視図である。ここで、瞳形成ユニット３６は、各々が正確に６×６個のマイクロミラー５６にわたって延びる２つの正方形の極２７の放射照度分布を第２のミラーアレイ５４上に既に生成していると仮定する。極２７は、Ｘ方向に沿って点対称に配置される。
【０１１０】
対物系５８は、図９に示すように、光学インテグレーター６０の光入射ファセット７５上に上述の放射照度分布の像を形成する。次に、第２のミラーアレイ５４上に形成される放射照度分布が、光学インテグレーター６０の光入射ファセット７５上で等しく再現されるように（対物系５８の倍率に起因して起こり得るスケーリングを除いて）、全てのマイクロミラー５６が「オン」状態にあると仮定している。簡略化の目的で、隣接するマイクロミラー５６を分離する間隙の像を無視している。光入射ファセット７５上に示す規則的な格子は、マイクロミラー５６の境界線の像を表すが、この像は、極２７の外側には出現せず、図９では、単に例示の理由に示したものである。
【０１１１】
２．視野依存性
光入射ファセット７５は、ラスター視野平面８４内に位置付けられるので、光入射ファセット７５上の放射照度分布は、第２のアレイ７２の光学ラスター要素７４と第２のコンデンサー７８とを通してマスク平面８８上に結像される。
【０１１２】
次いで、この結像を図３からの拡大抜粋図であって正確な縮尺のものではない図１０を参照して以下に説明する。この図では、光学インテグレーター６０の光学ラスター要素７４の２つの対のみと、第２のコンデンサー７８と、マスク平面８８とを略示している。
【０１１３】
以下では、単一光学チャネルに関連付けられた２つの光学ラスター要素７４をそれぞれ第１のマイクロレンズ１０１及び第２のマイクロレンズ１０２と呼ぶ。時にマイクロレンズ１０１、１０２を視野及び瞳ハニカムレンズと呼ぶ。特定の光学チャネルに関連付けられたマイクロレンズ１０１、１０２の各対は、瞳平面７６内に２次光源１０６を生成する。図１０の上側半分では、それぞれ実線及び一点鎖線で示す収束光束Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、及びＬ３ａは、第１のマイクロレンズ１０１の光入射ファセット７５の異なる点上に入射すると仮定している。マイクロレンズ１０１、１０２、及びコンデンサー７８を通した後に、各光束Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、及びＬ３ａは、それぞれフォーカスＦ１、Ｆ２、Ｆ３に収束する。図１０の上側半分からは、光線が光入射ファセット７５上に入射する点と、これらの光線がマスク平面８８を通過する点とが光学的に共役であることが明らかになる。
【０１１４】
図１０の下側半分は、平行化された光束Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、及びＬ３ｂが、第１のマイクロレンズ１０１の光入射ファセット７５の異なる領域上に入射する場合を示している。これは、光学インテグレーター６０上に入射する光が通常は実質的に平行化されるので、より現実的な場合である。光束Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、及びＬ３ｂは、第２のマイクロレンズ１０２内に位置付けられる共通のフォーカスＦにフォーカスされ、次いで、マスク平面８８をここで再度平行化されて通過する。この場合にも、光学的共役性の結果として、光束Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、及びＬ３ｂが光入射ファセット７５上に入射する領域は、マスク平面８８内の照明視野１４の一部分に対応することを見ることができる。当然ながら、マイクロレンズ１０１、１０２がＸ方向とＹ方向の両方に沿って屈折力を有する場合に、これらの考察は、Ｘ方向とＹ方向で別個に適用される。
【０１１５】
従って、光入射ファセット７５上の各点は、マスク平面８８内の照明視野１４内の共役点に直接的に対応する。光入射ファセット７５上の点上の放射照度に選択的に影響を及ぼすことができる場合に、こうして照明系の光軸ＯＡに対する光入射ファセット７５の位置に依存する方向からマスク平面８８内の共役点上に入射する光線の放射照度に影響を及ぼすことが可能である。光軸ＯＡから特定の光入射ファセット７５の間の距離が大きい程、当該光線がマスク１６上の点上に入射する角度は大きい。
【０１１６】
３．光入射ファセット上の放射照度の修正
照明系１２では、光入射ファセット７５上の点上の放射照度を修正するのに空間光変調器５２が使用される。図９では、各極２７が、マイクロミラー５６の像である複数の小区域にわたって延びていることを見ることができる。マイクロミラーが「オフ」状態に入れられた場合に、光入射ファセット７５上の共役区域は照明されなくなり、その結果、投影光は、この特定の光入射ファセット７５に関連付けられた方向の（小さい）範囲からマスク上の共役区域上に入射しなくなる。
【０１１７】
これをそれぞれ空間光変調器５２のマイクロミラー５６及び光学インテグレーター６０の光入射ファセット７５に対する上面図である図１１ａ及び１１ｂを参照してより詳細に以下に説明する。
【０１１８】
第２のミラーアレイ５４上の太い点線は、このアレイのミラー平面５７を各々が３×３個のマイクロミラー５６を含む複数の物体区域１１０に分割する。対物系５８は、光学インテグレーター６０上に各物体区域１１０の像を形成する。以下ではこの像を像区域１１０’と呼ぶ。各像区域１１０’は、光入射ファセット７５と完全に一致し、すなわち、像区域１１０’は、光入射ファセット７５と同じ形状、サイズ、及び向きを有し、光入射ファセット７５上に完全に重ね合わされる。各物体区域１１０は、３×３個のマイクロミラー５６を含むので、像区域１１０’も同じくマイクロミラー５６の３×３個の像５６’を含む。
【０１１９】
図１１ａでは、瞳形成ユニット３６による投影光で完全に照明される８つの物体区域１１０が存在する。これらの８つの物体区域１１０は、２つの極２７を形成する。物体区域１１０のうちの一部のものの内部では、黒色の正方形として表す１つ、２つ、又はそれよりも多いマイクロミラー５６ｄが、入射投影光が対物系５８ではなく吸収体６２の方向に向けられる「オフ」状態になるように、制御ユニット９０によって制御されたことを見ることができる。従って、マイクロミラーを「オン」状態と「オフ」状態の間で切り換えることにより、図１１ｂに示すように、投影光が光入射ファセット７５上の像区域１１０’の範囲の対応する領域上に入射することを変更可能に阻止することができる。以下ではこれらの領域を暗スポット５６ｄ’と呼ぶ。
【０１２０】
図１０を参照して上述したように、光入射ファセット７５上の放射照度分布は、マスク平面８８上に結像される。図１２の上側部分に示すように、光入射ファセット７５が１つ又はそれよりも多くの暗スポット５６ｄ’を含む場合に、関連付けられた光学チャネルによってマスク平面８８内に生成される放射照度分布もまた、ある一定のＸ位置において暗スポットを有することになる。従って、マスク上の点が照明視野１４を通過する場合に、全走査積分放射照度は、図１３のグラフに示すように、照明視野１４内の点のＸ位置に依存することになる。照明視野１４の中央にある点は、暗スポットを通過しないことで最も高い走査積分放射照度を受けることになり、照明視野１４の長手端部にある点は、異なる程度まで低減された全放射照度を受けることになる。従って、空間光変調器５２の１つ又はそれよりも多くのマイクロミラー５６を選択的に「オン」状態から「オフ」状態に入れることにより、マスク１６上の角度光分布の視野依存性を修正することができる。
【０１２１】
上記では、光入射ファセット７５のうちの１つの上に結像される各物体区域１１０が３×３個のマイクロミラー５６のみを含むと仮定しなければならなかった。従って、角度光分布の視野依存性を修正するのに使用することができる交差走査方向Ｘに沿った分解能は比較的粗い。各物体区域１１０の範囲のマイクロミラー５６の個数を増加させると、この分解能を改善することができる。
【０１２２】
図１４は、各物体区域１１０内に２０×２０個のマイクロミラー５６が含まれる実施形態における光入射ファセット７５のうちの１つに対する上面図を示している。次に、図１５に示すグラフに示すように、マスク１６上でＸ方向に沿ったより複雑な走査積分放射照度分布を得ることができる。
【０１２３】
４．クリッピング
上記では、瞳形成ユニット３６が、第２のミラーアレイ５４上で正確に４つの隣接する物体区域１１０にわたって延びる極２７を照明すると仮定した。しかし、一般的に、鮮明な縁部を有するそのような放射照度分布を生成するのは困難になる。
【０１２４】
空間光変調器５２は、照明されることになる物体区域１１０の外側に位置付けられるマイクロミラー５６を「オフ」状態に入れることによってミラー平面５７内の不鮮明な放射照度分布をクリッピングするのに使用することができる。
【０１２５】
このクリッピングを第２のミラーアレイ５４上の放射照度分布９６を示す図１６及び図１７に例示している。ここで、瞳形成ユニット３６のミラー４０によって生成される可動光点９４は、４つの極を形成するように重ね合わされると仮定している。空間光変調器５２の全てのマイクロミラー５６が、図１６に示すように「オン」状態にある場合に、不鮮明な放射照度分布９６が光入射ファセット７５上に結像されることになる。望ましい物体区域１１０を取り囲むマイクロミラー５６が、図１７に示すように「オフ」状態に入れられた場合に、これらのマイクロミラーは、極を区切るフレームを形成し、従って、光入射ファセット上に強度分布の鮮明な縁部を生成する。
【０１２６】
５．相対回転
これまでに記述した実施形態において、マイクロミラー５６が物体区域１１０の境界線と平行に位置合わせされると仮定した。次に、マイクロミラー５６によって形成される矩形格子は、光入射ファセット７５によって形成される矩形格子と平行である。それによって図１３及び図１５に示すように、マイクロミラー５６の１つの「列」に沿った放射照度が常に均一である放射照度分布がもたらされる。従って、光入射ファセット７５上に段階状のものに限った放射照度分布を生成することができる。
【０１２７】
時には、段階状のものではなく、傾斜部分を含む放射照度分布を生成することが望ましい。この放射照度分布は、２つの矩形格子が互いに平行に配置されず、図１８に示すように角度αを有する場合に達成することができる。次に、マイクロミラー５６の像５６’は、光入射ファセット７５の側辺と角度αを形成する格子１１４を形成する。この時に、隣接するマイクロミラー５６の中心は、光入射ファセット７５の境界線に対して同じ角度αを形成する像１１６を有する直線に沿って位置合わせされる。この角度αが、ｍ＝０，１，２，３，．．．である時にｍ・４５°と明確に異なる場合に、放射照度分布は、図１３及び図１１５に示すような段階状分布の形状を持たなくなる。
【０１２８】
図１９は、図１８に示す回転された配置においてＸ方向に沿って走査積分された放射照度分布を示すグラフである。図１８には、一部の特定のＸ位置を破線に示している。角度αが、ｍ＝０，１，２，３，．．．である時にｍ・４５°と明確に異なる場合に、劣化が軽減し、それによってより多くの異なるＸ位置において望ましい減衰を得ることができる。言い換えれば、以上により、角度放射照度分布の視野依存性を修正するのに利用可能なＸ方向に沿った分解能を実質的に高めることができる。
【０１２９】
６ａ．間隙−横方向変位
上述したように、通常、第２のミラーアレイ３８の隣接するマイクロミラー５６の間に小さい間隙が形成されることは不可避である。光入射ファセット７５上に、更にマスク１６上にもこれらの間隙の像が形成される。これらの像が交差走査方向Ｘと平行に延びる場合に、走査作動からもたらされる積分効果のおかげでほとんど心配はない。しかし、走査方向Ｙと平行に延びる暗線は、積分効果によって補償することができない。
【０１３０】
図２０ａは、間隙の像を１１８’で表記した光入射ファセット７５のうちの１つに対する上面図を上側部分に示している。図２０ａの下側部分にあるグラフは、この特定の光入射ファセット７５によってマスク平面８８内に生成される交差走査方向Ｘに沿った放射照度分布を示している。全ての光入射ファセット７５が同じＸ位置に暗線１２０を生成することになる場合に、これらの位置では投影光がマスク１６上の点に到達しないことになる。
【０１３１】
図２０ｂ及び図２０ｃは、間隙像１１８’が交差走査方向Ｘに沿って異なる度合で横方向に変位した他の光入射ファセット７５を示している。その結果、これらの図の下側部分に示す放射照度分布内の暗線１２０も横方向に変位している。各光学チャネルによって生成される放射照度分布は、マスク平面８８内で重ね合わされるので、暗線１２０は、図２１に示すように平均化される。光入射ファセット７５の個数が大きい程、更に暗線１２０が小さい程、マスク平面８８内の放射照度分布Ｉ（ｘ）は均一な分布に近づく。
【０１３２】
６ｂ．間隙−散乱板
これに代えて又はこれに加えて、間隙像１１８’によってマスク平面８８上に引き起こされる暗線を回避するために、光学光変調器５２とマスク平面８８の間の光路内に散乱板１２２を配置することができる。散乱板１２２の適切な位置は、光学光変調器５２と対物系５８の間、対物系５８と光学インテグレーター６０の間、又は視野絞り平面８０の近くである。
【０１３３】
図２２は、空間光変調器５２のいくつかのマイクロミラー５６、対物系５８、及びこれらの間に配置された散乱板１２２を示す略子午断面図である。２つの隣接するマイクロミラー５６の間の間隙１１８が幅ｄを有すると仮定し、散乱板１２２と空間光変調器５２の光射出面５７との間の軸線方向距離をｂで表記している。散乱板１２２の特徴散乱角βが約ｄ／ｂである場合に、光入射ファセット７５上に形成される間隙１１８の像は十分に不鮮明である。散乱角βがｄ／ｂよりも有意に大きい場合に、放射照度分布及び角度放射照度分布の視野依存性に対する望ましい空間分解能は低下する。散乱角βが過度に小さい場合に、光入射ファセット７５上の間隙の像は依然として顕著であることになる。
【０１３４】
７．矩形物体区域
上述の実施形態において、走査方向Ｙに沿ったマイクロミラー５６の個数と交差走査方向Ｘに沿ったマイクロミラー５６の個数とが等しいと仮定した。従って、正方形マイクロミラー５６の矩形格子は、光学インテグレーター６０の正方形の光入射ファセット７５内に完全に嵌り込む。
【０１３５】
交差走査方向Ｘに沿ったマイクロミラー５６の個数ＮXは、放射照度分布及び角度放射照度分布の視野依存性を調節するのに利用可能な分解能を決定する。この個数は、可能な限り大きくなければならない。
【０１３６】
走査方向Ｙに沿ったマイクロミラー５６の個数ＮYは、走査作動によって引き起こされる積分効果のおかげで有意により小さいとすることができる。例示的には、走査方向Ｙに沿って隣接する複数の光学チャネルが、走査サイクル中にマスク１６上の点上の放射照度の低下に寄与することができる。これは、交差走査方向Ｘに沿って隣接する光学チャネルには当て嵌まらない。
【０１３７】
これらの要件は、物体区域１１０を交差走査方向Ｘに沿った長さが走査方向Ｙに沿った物体区域の長さよりも大きい（例えば、２倍、好ましくは、少なくとも５倍大きい）矩形とすることで十分であることを示唆している。マイクロミラー５６が方向ＸとＹに沿って等しい寸法を有すると仮定すると、上述のことは、交差走査方向Ｘに沿ったマイクロミラー５６の個数ＮXが走査方向Ｙに沿った個数ＮYよりも多いことを意味する。
【０１３８】
矩形物体区域１１０が正方形光入射ファセット７５上に結像されることになる場合に、対物系５８はアナモフィックのものでなければならない。より具体的には、倍率Ｍの絶対値は、走査方向Ｙに沿ってよりも交差走査方向Ｘに沿って小さく、すなわち、｜ＭX｜＜｜ＭY｜である必要がある。これを図２３に例示しており、この図では、単一矩形物体区域１１０と光学ラスター要素７４の光入射ファセット７５との間に対物系５８の２つの円柱レンズ１２４、１２６が配置されている。交差走査方向Ｘに沿った物体区域１１０の長さがＬXであり、走査方向Ｙに沿った長さがＬYである場合に、｜ＭX｜＜｜ＭY｜は、ＬY／ＬXに等しくなければならない。
【０１３９】
対物系５８ではなく、その後のコンデンサー７８がアナモフィックのものであり、従って、その焦点距離ｆがＸ方向とＹ方向で異なる場合にも類似の結果が得られる。対物系５８が回転対称であり、従って、ＭX＝ＭYである場合に、光入射ファセット７５上の放射照度分布は、物体区域１１０と同じアスペクト比ＬY／ＬXを有する矩形になる。次に、この矩形放射照度分布は、視野絞り平面８０及びその後のマスク平面８８内で正方形放射照度分布が得られるようにアナモフィックコンデンサー７８によって拡大される。この手法は、方向Ｘ、Ｙに沿って異なるコンデンサーの焦点距離を光学ラスター要素７４の屈折力によって補償しなければならないので、光学インテグレーター６０の再設計を必要とする可能性がある。
【０１４０】
８．ミラー平面の配置
通常、投影光の主光線は、光学インテグレーター６０上に垂直に入射することが好ましい。次に、図２４に示すように、対物系５８によって光入射ファセット７５上に結像されるミラー平面５７も、光軸ＯＡと垂直に配置しなければならない。マイクロミラー５６と光入射ファセット７５とのそのような平行配置では、マイクロミラー５６は、「オン」状態にある場合にゼロとは明確に異なる偏向角を生成しなければならない。この点が、全てのミラー面が「オン」状態の場合に単一平面に配置される従来のデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）とは異なる。
【０１４１】
これに加えて又はこれに代えて、第２のミラーアレイ５４及び光入射ファセット７５は、それぞれ対物系５８の物体視野及び像視野の軸外領域に配置することができる。次に、図２５に示すように、物体側ではテレセントリックではないが像側でテレセントリックである対物系５８を使用することができる。これは、主光線は、物体側では光軸ＯＡとある角度を構成するが、それにも関わらず像側では光軸ＯＡと平行であることを意味する。
【０１４２】
９．物体区域のグループ分け
各物体区域１１０内のマイクロミラー５６の個数、更に光学チャネルの個数（従って、光入射ファセット７５の個数）が多くなる場合に、第２のミラーアレイ５４内のマイクロミラー５６の全数が莫大になる可能性がある。そのような莫大な個数のマイクロミラー５６を含む単一の第２のミラーアレイ５４を与えるのは困難である可能性があるので、第２のミラーデバイスをいくつかのサブユニットに分割するように考えられている。より具体的には、第２のミラーアレイ５４は、いくつかの物体区域グループから組み合わせることができ、これらのグループは、光入射ファセット上には結像されない暗区域（すなわち、投影光が射出しない区域）によって互いから分離される。各グループは、単一デバイス、例えば、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）として実現することができる。
【０１４３】
図２６は、この実施形態による第２のミラーアレイ５４及び対物系５８を通る略子午断面図である。第２のミラーアレイ５４は、各々がデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）として達成された２つのグループ５４−１、５４−２を含むと仮定している。各グループ５４−１、５４−２は、複数のマイクロミラー５６にわたって延びる３つの物体区域１１０を含む。２つのグループ５４−１、５４−２は、瞳形成ユニット３６によって投影光を向けてはならない吸収性の暗区域１３０によって分離される。
【０１４４】
対物系５８は、物体区域１１０の像１１０’をこれらの像が光学インテグレーター６０上に少なくとも実質的に途切れることなく当接するように組み合わせるように構成される。光学インテグレーター６０上では、各像区域１１０’は、光入射ファセット７５のうちの１つと完全に一致する。この目的のために、対物系５８は、レンズ１３４の第１のアレイを用いて中間像平面１３２内に物体区域１１０の拡大像を生成する。対物系５８は、中間像平面１３２に配置された第２のレンズ１３６のアレイを更に含む。次いで、共通結像光学系１３８は、グループの拡大像が既に当接している中間像平面１３４を光学インテグレーター６０の光入射ファセット７５上に結像する。このようにして、グループ５４−１、５４−２の間の暗区域１３０は、対物系５８によって光学インテグレーター６０上に結像されない。
【０１４５】
１０．回折光学要素及びＬＣＤ
図２７は、照明系１２の代替実施形態の図３と類似の子午断面図である。この照明系では、瞳形成ユニット５２は、回折光学要素１４２、ズーム光学系１４４、及び１対のアキシコン要素１４６、１４８によって置換される。
【０１４６】
この実施形態における空間光変調器５２は、光学活動を制御ユニット９０によって個々に制御することができる微小ＬＣＤセルの２次元アレイを含むＬＣＤパネルによって形成される。光源１１によって生成される投影光が十分な偏光状態にない場合に、空間光変調器５２の前の光路内に追加の偏光子を挿入することができる。
【０１４７】
当然ながら、図３に図示の実施形態と図２７に図示の実施形態は、例えば回折光学要素１４２が第２のミラーアレイ５４と合わせて空間光変調器５２として使用されるような異なる方法で組み合わせることができる。
【０１４８】
１１．視野絞りブレード機能
図３に示す照明系１２では、既に上述したように、光入射ファセット７５とマスク平面８８の間には視野平面は存在しない（同じく図１０を参照されたい）。従来の照明系では、各走査サイクルの開始点及び終了点それぞれでの照明視野１４の開閉は、光学インテグレーター６０とマスク１６の間の視野平面に配置された視野絞りの可動ブレードによって達成される。本発明の照明系１２では、この機能は、第２のミラーアレイ５４の適切な制御が引き受ける。
【０１４９】
これを図２８ａから図２８ｈを参照して以下に説明する。これらの図は、走査サイクル中の異なる段階における第２のミラーアレイ５４の光射出面５７上の物体区域１１０のうちの１つに対する略上面図を左手に示している。ここで、９×９個のデジタルマイクロミラー５６が物体区域１１０の範囲に配置されると仮定している。
【０１５０】
物体区域１１０の隣には、対応する像区域１１０’を略示している。ここで、対物系５８は、物体区域１１０を光学インテグレーター６０の光入射ファセット７５のうちの１つの上に縮小スケールで結像すると仮定している。各光入射ファセット７５は、マスク平面８８に対して光学的に共役であるので、像区域１１０’内の光パターンは、マスク平面８８内で再現される。図示の実施形態において、光学ラスター要素７４、７５がＸ方向とＹ方向に沿って異なる屈折力を有するので、この像は、走査方向Ｙに沿って圧縮される。この理由から、光入射ファセット７５上の像視野１１０’が正方形であるにも関わらず、全開照明視野１４はスリット形である。
【０１５１】
照明視野１４内に暗いストライプを引き起こす隣接するマイクロミラー５６の間の間隙を回避するために、上述の第ＩＶ．６ａ節で説明したように異なる物体区域１１０を互いに対して横方向に変位させることができ、及び／又は上述の第ＩＶ．６ｂ節で説明したように散乱板を設けることができる。以下では簡略化の目的でそのような間隙の効果を無視する。
【０１５２】
各図２８ａから２８ｈの右端側には、マスク１６を示している。マスク１６には、感光面２２上に結像される小さい特徴部１９を含む中心区域１５２を取り囲む不透過リム１５０が設けられる。不透過リム１５０は、両方共に交差走査方向Ｘに沿って延びる前辺１５６及び後辺１５８と、走査方向Ｙに沿って延びる２つの側辺１６０とを含む。不透過リム１５０の前辺１５６及び後辺１５８の幅をｗで表記している。
【０１５３】
図２８ａは、走査サイクルが始まる前の状況を示している。第２のミラーアレイ５４の全てのマイクロミラー５６が「オフ」状態にあり、従って、光入射ファセット７５上の対応する像区域１１０’は照明されない。
【０１５４】
次いで、図２８ｂに示すように、マイクロミラー５６の１行目１６２−１が「オン」状態に入れられる。光入射ファセット７５上に形成される光パターンは、１行目１６２−１の像である狭いストライプである。マイクロミラー５６の１行目１６２−１が「オン」状態に入れられたら直ぐに、この時に照明視野１４を形成する狭いストライプの像は、完全に不透過リム１５０の前辺１５６上に配置される。従って、投影光によって照明されたいかなる特徴部１９もそれにも関わらず存在せず、不透過リム１５０の前辺１５６だけが照明され、投影光は、不透過リム１５０によって完全に吸収される。
【０１５５】
マスク１６が走査方向Ｙに沿って更に移動すると、細い照明視野１４が、不透過リム１５０によって取り囲まれた中心区域１５２に均等に進入する。この時点で特徴部１９の結像が始まる。走査方向Ｙに沿って見た場合に、光入射ファセット７５上に形成される光パターンの長さ、従って、マスク１６上のその像も連続的に増大し、それに対して交差走査方向Ｘの長さは一定に留まる。
【０１５６】
次いで、図２８ｃに示すように、マイクロミラー５６の次の行１６２−２が「オン」状態に入れられる。拡大抜粋図で分るように、照明視野１４の一方の半域１６４が、投影光が吸収される不透過リム１５０の前辺１５６だけを照明し、照明視野１４の他方の半域１６６が、マスク１６の中心区域１５２内の特徴部１９を照明する。
【０１５７】
次いで、マイクロミラー５６の次の行が「オン」状態に入れられ、以降同じく続く。この工程は、図２８ｄに示すように全てのマイクロミラー５６が「オン」状態になるまで続けられる。この時点で、照明視野１４は、走査方向Ｙに沿った全長を有する。この瞬間に、全開照明視野１４は、不透過リム１５０の前辺１５６に当接するように位置決めされる。
【０１５８】
マスク１６が走査方向Ｙに沿って更に移動すると、図２８ｅに示すように、今度は走査方向Ｙに沿って全長を有する照明視野１４が、マスク１６の中心区域１５２内の特徴部１９にわたって連続的に走査する。このようにして、図２８ｆに示すように照明視野１４が不透過リム１５０の後辺１５８に当接するまでマスク１６が走査される。この時点で、照明視野１４は、投影光が吸収される不透過リム１５０の後辺１５８に進入し始める。マイクロミラー５６の行１６２−１の像が不透過リム１５０上に完全に配置されると、１行目１６２−１のマイクロミラー５６が「オフ」状態に入れられる。この時点で、走査方向Ｙに沿った光入射ファセット７５の光パターンの像の長さ、すなわち、照明視野１４が減少する。
【０１５９】
２行目１６２−２の像が不透過リム１５０の後辺１５８上に完全に配置されたら直ぐに、２行目１６２−２のマイクロミラー５６が「オフ」状態に入れられ、以降同じく続く。
【０１６０】
図２８ｇは、最初の５つの行１６２−１から１６２−５が「オフ」状態に入れられた状態を示している。その間に、走査方向Ｙに沿った照明視野１４の長さは、２分の１超だけ減少している。
【０１６１】
全てのマイクロミラー５６が再度「オフ」状態になると、図２８ｈに示すように、照明視野１４は完全に閉められ、光はマスク１６に到達しない。
【０１６２】
Ｖ．重要な方法段階
ここで、本発明の重要な方法段階を図２９に示す流れ図を参照して要約する。
【０１６３】
第１の段階Ｓ１では、光射出面を有する空間光変調器が照明される。
【０１６４】
第２の段階Ｓ２では、光射出面上の物体区域内に光パターンが生成される。
【０１６５】
第３の段階Ｓ３では、光学インテグレーターの光入射ファセット上に光パターンの中間像及びマスク上に最終像が形成される。
【０１６６】
第４の段階Ｓ４では、マスクが走査方向に沿って移動する間に、物体区域上の光パターンが、走査方向に沿った最終像の長さが走査サイクルの開始時に徐々に増大し、かつ走査サイクルの終了時に徐々に減少するように変更される。
【符号の説明】
【０１６７】
１１  光源
１２  照明系
１６  マスク
３６  瞳形成ユニット
５６  マイクロミラー
【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１１ａ−ｂ】
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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２０ａ−ｃ】
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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２９】
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【図１】
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【図２】
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【図２８ａ−ｄ】
2015111673.tif 000035
【図２８ｅ−ｈ】
2015111673.tif 000036
【外国語明細書】
2015111673000001.pdf