特許 5864771 マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5864771

(24)【登録日】2016年1月8日

(45)【発行日】2016年2月17日

(54)【発明の名称】マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20160204BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/20 521

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-540338(P2014-540338)

(86)(22)【出願日】2012年10月8日

(65)【公表番号】特表2015-501552(P2015-501552A)

(43)【公表日】2015年1月15日

(86)【国際出願番号】EP2012004212

(87)【国際公開番号】WO2014056513

(87)【国際公開日】20140417

【審査請求日】2013年10月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】503263355

【氏名又は名称】カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100092093

【弁理士】

【氏名又は名称】辻居 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100082005

【弁理士】

【氏名又は名称】熊倉 禎男

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100158469

【弁理士】

【氏名又は名称】大浦 博司

(72)【発明者】

【氏名】パトラ ミハエル

【審査官】 松岡 智也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０２２９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５０５４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２５８６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５３８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５０７２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０９９６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５０３４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３０５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５０５３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５５８２２８７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 国際公開第２００９／１４５０４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／０３４５７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／０６１８５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００５７０３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００８７６３４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ ７／２０−７／２４、９／００−９／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）の照明系であって、
ａ）投影光ビーム（３１）を生成するように構成された光源（３０）と、
ｂ）瞳平面（５６）と、
ｃ）制御ユニット（４３）と、
ｄ）前記光源（３０）と前記瞳平面（５６）の間に配置され、かつ
入射する投影光を前記制御ユニット（４３）から受け取る指令信号に依存する方向に個々に各々が偏向することができる光偏向要素（４２）のアレイ（４０）を含み、
前記投影光が、光偏向要素（４２）の前記アレイ（４０）上に放射照度分布（３１０；３１０Ｍ）を生成し、該放射照度分布（３１０）又はその包絡線（３１０Ｅ）が、少なくとも１つの方向（Ｘ）に沿って増加傾斜（７２）と減少傾斜（７４）とを有する、
空間光変調器（３８）と、
を含み、
前記制御ユニット（４３）は、前記増加傾斜（７２）に位置付けられた第１の光偏向要素（４２ａ）と、前記減少傾斜（７４）に位置付けられた第２の光偏向要素（４２ｂ）とが、入射する投影光をそれが前記瞳平面（５６）内で少なくとも部分的に重なるように偏向させるような方法で該光偏向要素（４２）を制御するように構成され、
ｉ＝１，２，３，４，．．．，Ｎである時に前記増加傾斜（７２）に位置付けられたＮ個の第１の光偏向要素Ｄ_iと、ｊ＝１，２，３，４，．．．，Ｍである時に前記減少傾斜（７４）に位置付けられたＭ個の第２の光偏向要素Ｄ_jとが、入射する投影光をそれが前記瞳平面（５６）内のスポットにおいて少なくとも部分的に重なるように偏向し、
（Ｓ₁＋Ｓ₂）＜０．１・（｜Ｓ₁｜＋｜Ｓ₂｜）であり、
ここで、Ｉ_iが、前記第１のビーム偏向要素Ｄ_i上の放射照度であり、ｄ_iが、該第１のビーム偏向要素Ｄ_iの場所での前記少なくとも１つの方向に沿った前記放射照度分布の方向微分である時に、Ｓ₁＝（Ｉ₁・ｄ₁）＋（Ｉ₂・ｄ₂）＋（Ｉ₃・ｄ₃）＋．．．＋（Ｉ_N・ｄ_N）であり、かつ
Ｉ_jが、前記第２のビーム偏向要素Ｄ_j上の放射照度であり、ｄ_jが、該第２のビーム偏向要素Ｄ_jの場所での前記少なくとも１つの方向に沿った前記放射照度分布の方向微分である時に、Ｓ₂＝（Ｉ₁・ｄ₁）＋（Ｉ₂・ｄ₂）＋（Ｉ₃・ｄ₃）＋．．．＋（Ｉ_M・ｄ_M）である、
ことを特徴とする照明系。

【請求項2】

前記投影光ビーム（３１）の放出方向が、前記光偏向要素（４２）のアレイ（２０）上の前記放射照度分布（３１０；３１０Ｍ）が前記少なくとも１つの方向（Ｘ）に沿ってシフトするように、照明系（１２）の作動中に変化することを特徴とする請求項１に記載の照明系。

【請求項3】

前記投影光を前記光偏向要素（４２）のアレイ（２０）の方向に向けるように配置された第１の反射面（４８ａ）と、該光偏向要素（４２）のアレイ（２０）によって偏向された投影光を前記瞳平面（５６）の方向に向けるように配置された第２の反射面（４８ｂ）とを含む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の反射面（４８ａ）及び前記第２の反射面（４８ｂ）は、プリズム（４６）に含まれることを特徴とする請求項３に記載の照明系。

【請求項5】

前記空間光変調器（３８）と前記瞳平面（５６）の間に配置されたズーム光学系（５０）を含む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】

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）各要素に瞳平面内の光点（７０；７０ａ，７０ｂ）が関連付けられた光偏向要素（４２）のアレイ（２０）を含む空間光変調器（３８）を与える段階と、
ｂ）前記光偏向要素（４２）のアレイ（２０）上に放射照度分布（３１０；３１０Ｍ）を生成し、該放射照度分布（３１０）又はその包絡線（３１０Ｅ）が、少なくとも１つの方向（Ｘ）に沿って増加傾斜（７２）と減少傾斜（７４）を有する段階と、
ｃ）前記増加傾斜（７２）に位置付けられた第１の光偏向要素（４２ａ）によって生成される第１の光点（７０ａ）と、前記減少傾斜（７４）に位置付けられた第２の光偏向要素（４２ｂ）によって生成される第２の光点（７０ｂ）とが、前記瞳平面（５６）内で少なくとも部分的に重なるような方法で該光偏向要素（４２）を制御する段階と、
を含み、
ｉ＝１，２，３，４，．．．，Ｎである時に前記増加傾斜（７２）に位置付けられたＮ個の第１の光偏向要素Ｄ_iと、ｊ＝１，２，３，４，．．．，Ｍである時に前記減少傾斜（７４）に位置付けられたＭ個の第２の光偏向要素Ｄ_jとが、該第１及び第２の光偏向要素によって生成されるスポットが前記瞳平面（５６）内で少なくとも部分的に重なるように、入射する投影光を偏向し、
（Ｓ₁＋Ｓ₂）＜０．１・（｜Ｓ₁｜＋｜Ｓ₂｜）であり、
ここで、Ｉ_iが、前記第１のビーム偏向要素Ｄ_i上の放射照度であり、ｄ_iが、該第１のビーム偏向要素Ｄ_iの場所での前記少なくとも１つの方向に沿った前記放射照度分布の方向微分である時に、Ｓ₁＝（Ｉ₁・ｄ₁）＋（Ｉ₂・ｄ₂）＋（Ｉ₃・ｄ₃）＋．．．＋（Ｉ_N・ｄ_N）であり、かつ
Ｉ_jが、前記第２のビーム偏向要素Ｄ_j上の放射照度であり、ｄ_jが、該第２のビーム偏向要素Ｄ_jの場所での前記少なくとも１つの方向に沿った前記放射照度分布の方向微分である時に、Ｓ₂＝（Ｉ₁・ｄ₁）＋（Ｉ₂・ｄ₂）＋（Ｉ₃・ｄ₃）＋．．．＋（Ｉ_M・ｄ_M）である、
ことを特徴とする方法。

【請求項7】

前記投影光ビーム（３１）の放出方向が、前記光偏向要素（４２）のアレイ（２０）上の前記放射照度分布（３１０；３１０Ｍ）が前記少なくとも１つの方向（Ｘ）に沿ってシフトするように、照明系（１２）の作動中に変化することを特徴とする請求項６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に関し、特に、照明系の瞳平面を変更可能に照明するために個々に制御することができるマイクロミラー又は他の光偏向要素のアレイを含むような照明系に関する。

【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ばれる）は、集積回路、液晶ディスプレイ、及び他の微細構造デバイスの製作のための技術である。マイクロリソグラフィの工程は、エッチング処理との併用で、基板、例えば、シリコンウェーハ上に形成された薄膜積層体内に特徴部をパターン化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、投影露光装置内のマスクを通過した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。露光の後に、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、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照明系を含む。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（時に「レンズ」とも呼ばれる）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アラインメント台とを含む。

【0004】

投影露光装置の開発における極めて重要な目的の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で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。更に、高い集積密度では、単一のウェーハ上により多くの構成要素を生成することができ、これは、装置の収量に対して良好な効果を有する。

【0005】

この目的を実現するために、これまでに様々な手法が追求されている。１つの手法は、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められた合計エネルギ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合計光エネルギが、光束を構成する光線の様々な方向の間で如何に配分されるかを表している。

【0006】

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ことができる。最も一般的に使用される角度放射照度分布は、従来照明設定、輪帯照明設定、二重極照明設定、及び四重極照明設定と呼ばれる。これらの用語は、照明系の瞳平面内の放射照度分布を意味する。例えば、輪帯照明設定では、瞳平面内で環状領域しか照明されない。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、類似の角度で傾斜してマスク上に入射する。

【0007】

当業技術では、マスク平面内の投影光の角度放射照度分布を望ましい照明設定を得るように修正するための異なる手段が公知である。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、瞳平面に望ましい放射照度分布を生成するミラーアレイを含む空間光変調器を使用することが提案されている。

【0008】

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システム（ＭＥＭＳ）として実現される。各ミラーは、入射投影光が、それぞれのミラーの傾斜角によって決定される方向に沿って反射されるように、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。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が、ミラーによって生成された反射角を瞳平面内の場所に変換する。各ミラーは、ミラーを傾斜させることによって位置を変更することができる光点を瞳平面上又は瞳平面内又はその直近に配置された光学インテグレーター上に生成する。各光点は、それぞれのミラーを傾斜させることによって瞳平面又は光学インテグレーターの光入射面にわたって自由に移動することができる。

【0009】

ミラーアレイを空間光変調器として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。

【0010】

通常、ＶＵＶ投影露光装置の照明系において光源として使用されるエキシマレーザでは、ビームポインティング変動が発生する。これは、レーザから放出された光ビームの方向が、長期的及び／又は短期的にある程度変化することを意味する。多くの場合に、光源はミラーアレイから数メートル離れて配置されるので、光ビーム方向の僅かな変化でさえも、投影光によってミラーアレイ上に生成される放射照度分布の有意な変位をもたらす。それによって最終的に、マスク平面に許容することができない角度放射照度分布変化がもたらされる場合がある。

【0011】

ＷＯ ２００９／０８０２７９ Ａ１は、光源とミラーアレイの間に複数のマイクロレンズを含む光学インテグレーターを配置することを提案している。それによってマスクレベルでの角度放射照度分布の安定性に対するビームポインティング変動の悪影響が回避される。しかし、光学インテグレーターの具備は、照明系のコストに少なからず寄与し、照明系の複雑さを増長させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【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 ２００９／０８０２７９ Ａ１

【特許文献6】ＵＳ ２００９／０１１５９９０ Ａ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明の目的は、ミラーアレイの前に配置される光学インテグレーターを用いなくてもマスクレベルにおいて投影光の安定した角度分布を生成することができ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】

【0014】

本発明により、上述の目的は、投影光ビームを生成するように構成された光源と、瞳平面と、制御ユニットと、空間光変調器とを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系によってもたらされる。空間光変調器は、光源と瞳平面の間に配置され、かつ光偏向要素のアレイを含む。各そのような要素は、入射する投影光を制御ユニットから受け取る指令信号に依存する方向に個々に偏向することができる。投影光は、光偏向要素のアレイ上に放射照度分布を生成する。放射照度分布又はその包絡線は、少なくとも１つの方向に沿って、増加傾斜と減少傾斜を有する。本発明により、制御ユニットは、増加傾斜に位置付けられる第１の光偏向要素及び減少傾斜に位置付けられる第２の光偏向要素が、入射する投影光を投影光が瞳平面内で少なくとも部分的に重なるように偏向させるように光偏向要素を制御するように構成される。

【0015】

本発明は、そのような制御手法を使用すると、投影光ビームによって光偏向要素のアレイ上に生成される放射照度分布の変位が、瞳平面で、第１及び第２の光偏向要素から偏向された投影光が少なくとも部分的に重なる位置における合計放射照度に大きく影響を及ぼすことにはならないという認識に基づいている。これは、放射照度分布の変位の結果としての第１の光偏向要素上の放射照度の増大が、第２の光偏向要素上の同様の又は更には同一の放射照度の減少に常に付随することによる。この部分的な又は更には完全な相互補償に起因して、第１及び第２の光偏向要素から偏向された投影光が少なくとも部分的に重なる瞳位置における合計放射照度は、少なくとも実質的に一定である。

【0016】

この制御手法が、光偏向要素のうちの全て又は少なくともかなりの部分、例えば、８０％に適用された場合には、ビームポインティング変動の結果としての放射照度分布の少なくとも１つの方向に沿った変位は、マスクレベルでの角度光分布の安定性を大きく損なわせることができず、マスクレベルでの角度光分布の少なくとも残存変動を非常に小さくすることができ、従って、これらの変動は許容可能である。

【0017】

当然ながら、光偏向要素は、２つだけではなく、３つ又はそれよりも多くの光偏向要素が瞳平面内の同じスポットを照明するように制御することができる。例えば、増加傾斜に位置付けられたＮ＝１，２，３，．．．個の第１の光偏向要素と、減少傾斜に位置付けられたＭ＝１，２，３，．．．個の第２の光偏向要素とを存在させることができる。この場合、全ての光偏向要素は、入射する投影光を投影光が瞳平面で少なくとも部分的に重なるように偏向させる。単一の瞳平面位置における放射照度に寄与する３つ又はそれよりも多くの光偏向要素が存在する場合には、光偏向要素が位置する傾斜の峻度の絶対値は、より大きい範囲に対しては異なる場合がある。

【0018】

特に、ｉ＝１，２，３，４，．．．，Ｎであり、ｊ＝１，２，３，４，．．．，Ｍである時に、増加傾斜（７２）に位置付けられたＮ個の第１の光偏向要素Ｄ_iと、減少傾斜に位置付けられたＭ個の第２の光偏向要素Ｄ_jとが、入射する投影光を投影光が瞳平面内のスポットにおいて少なくとも部分的に重なるように偏向させる場合には、次の不等式が成り立つとすることができる。
（Ｓ₁＋Ｓ₂）＜０．１・（｜Ｓ₁｜＋｜Ｓ₂｜）
ここで、Ｓ₁＝（Ｉ₁・ｄ₁）＋（Ｉ₂・ｄ₂）＋（Ｉ₃・ｄ₃）＋．．．＋（Ｉ_N・ｄ_N）であり、Ｉ_iは、第１のビーム偏向要素Ｄ_i上の放射照度であり、ｄ_iは、第１のビーム偏向要素Ｄ_iの場所における少なくとも１つの方向に沿った放射照度分布の方向微分であり、Ｓ₂＝（Ｉ₁・ｄ₁）＋（Ｉ₂・ｄ₂）＋（Ｉ₃・ｄ₃）＋．．．＋（Ｉ_M・ｄ_M）であり、Ｉ_jは、第２のビーム偏向要素Ｄ_j上の放射照度であり、ｄ_jは、第２のビーム偏向要素Ｄ_jの場所における少なくとも１つの方向に沿った放射照度分布の方向微分である。

【0019】

例示的に言うと、放射照度によって重み付けされ、全ての光偏向要素にわたって取られた方向微分の和は、単一のスポットの方向微分と比較して小さくなければならない。理想的には、この和はゼロである。

【0020】

放射照度分布が、１つの方向だけでなく、２つの直交する方向に沿ってシフトする場合には、光偏向要素の４つの対が上述の方式で制御される少なくとも４つの光偏向要素の群を形成する必要がある場合がある。当然ながら、これは、ここでもまた、４つ全ての光偏向要素が投影光を瞳平面内の同じ位置に向けることを意味する。

【0021】

照明系を製造する時には、多くの場合に、装置全体が半導体工場内に設置された後に、光源が最終的にミラーアレイからどれ程遠くに配置されることになるかは把握されない。その結果、ビームポインティング変動が問題になる場合がある。光源とアレイの間の距離に関係なくマスクレベルにおいて安定した角度光分布を生成することができるために、いずれにしても、すなわち、照明系のその後の作動中に光偏向要素のアレイ上の放射照度分布が少なくとも１つの方向に沿ったごく僅かな距離しかシフトしない場合であっても、上述の制御手法を照明系に実施することができる。この制御手法は、いずれの実質的な欠点も伴わないので、一種の安全手段としてこの制御手法を設けることができ、従って、その利点が、投影露光装置の特定の設置において必要とされない場合であっても、この制御手法を適用することができる。一実施形態において、照明系は、投影光を光偏向要素アレイの方向に向けるように配置された第１の反射面を含む。第２の反射面は、光偏向要素アレイによって偏向された投影光を瞳平面の方向に向けるように配置される。第１及び第２の反射面は平面とすることができ、特にプリズムの面によって形成することができる。この場合、プリズム（又は反射面配列）及びミラーアレイにより、照明系を完全に設計し直す必要なく、従来の照明系において瞳平面に異なる放射照度分布を生成するのに使用される交換可能な回折光学要素を簡単に置換することができる。

【0022】

別の実施形態において、照明系は、空間光変調器と瞳平面の間に配置されたズーム光学系を含む。それによって光偏向要素によって生成される偏向角を変更することなしに、放射照度分布の寸法を変更することが可能になる。

【0023】

一部の実施形態において、第１及び第２の光偏向要素に関連付けられた投影光は、瞳平面に第１の光偏向要素によって生成される放射照度が第１の最大放射照度の５０％まで低下した第１の線と、瞳平面に第２の光偏向要素によって生成される放射照度が第２の最大放射照度の５０％まで低下した第２の線とが隣接又は重なる程度まで瞳平面内で重なる。

【0024】

光偏向要素は、例えば、少なくとも１つの傾斜軸の回りに傾斜させることができるマイクロミラーとして、又は電気光学効果又は音響光学効果を用いて入射する光を様々な方向に偏向する透過要素としてもたらすことができる。

【0025】

本発明の主題は、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もある。本方法は、ａ）各要素に瞳平面内の光点が関連付けられた光偏向要素のアレイを含む空間光変調器を与える段階と、ｂ）光偏向要素のアレイ上に放射照度分布を生成し、この放射照度分布又はその包絡線が、少なくとも１つの方向に沿って増加傾斜と減少傾斜を有する段階と、ｃ）増加傾斜に位置付けられた第１の光偏向要素によって生成される第１の光点と減少傾斜に位置付けられた第２の光偏向要素によって生成される第２の光点とが瞳平面内で少なくとも部分的に重なるように光偏向要素を制御する段階とを含む。

【0026】

本発明による照明系に関して示した上述の具陳内容は、この場合にも適用される。

【0027】

定義
「光」という用語は、あらゆる電磁放射線、特に、可視光、ＵＶ光、ＤＵＶ光、及びＶＵＶ光を表している。

【0028】

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上に使用する。

【0029】

本明細書では「光束」という用語を単一の点から射出し、及び／又は単一の点に収束する複数の光線を表す上に使用する。

【0030】

本明細書では「光ビーム」という用語を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に使用する。

【0031】

本明細書では「面」という用語を３次元空間内のあらゆる平面又は曲面を表す上に使用する。面は、本体の一部とすることができ、又は視野又は瞳平面の場合に通常そうであるように、本体から完全に分離されたものとすることができる。

【0032】

本明細書では「光学的に共役」という用語を２つの点又は２つの面の間の結像関係を表す上に使用する。従って、ある点から射出する光束は、光学的に共役な点に収束する。

【0033】

本明細書では「視野平面」という用語をマスク平面に光学的に共役な平面を表す上に使用する。

【0034】

本明細書では「瞳平面」という用語をマスク平面又は別の視野平面内の異なる点を通過する周辺光線が交わる平面を表す上に使用する。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、僅かに湾曲しており、従って、厳密な意味では瞳面と呼ばなければならない場合であっても、「瞳平面」という用語を同じく使用する。

【0035】

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上に使用する。

【0036】

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上に使用する。

【0037】

本明細書では「空間放射照度分布」という用語を合計放射照度が、光が入射する面にわたって如何に変化するかを表す上に使用する。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時に、関数Ｉ_s（ｘ，ｙ）によって表すことができる。

【0038】

本明細書では「角度放射照度分布」という用語を光束の放射照度が、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時に、関数Ｉ_a（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ｘ、ｙの関数ともなり、すなわち、Ｉ_a＝Ｉ_a（α，β，ｘ，ｙ）である。

【0039】

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時に、積ＮＡ・ａを増大させる光学系を表す上に使用する。

【0040】

本明細書では「光学ラスター要素」という用語を共同で光学ラスター板を形成するように他の同一又は類似の光学ラスター要素と共に共通の支持体上に配置されたあらゆる光学要素、例えば、レンズ、プリズム、又は回折光学要素を表す上に使用する。

【0041】

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付け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】

【0042】

【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に示す装置に含まれる照明系を通る子午断面図である。

【図3】図２に示す照明系内に含まれるマイクロミラーアレイの斜視図である。

【図4】図２に示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5】図２に示す照明系のマイクロミラーアレイ、第１のコンデンサー、及び第１の光学ラスター板を通る略子午断面図である。

【図6】図２及び図３に示すマイクロミラーアレイ上に投影光によって生成されるＸ方向に沿った放射照度分布を示すグラフである。

【図7】図６に示す放射照度分布を同じく示すマイクロミラーアレイ上の上面図である。

【図8】マイクロミラーアレイ上の放射照度分布がＸ方向に沿って変位した場合に２つの任意のマイクロミラー上の放射照度が一般的に如何に変化するかを示す図６と類似のグラフである。

【図9】放射照度分布の両側に配置された２つのマイクロミラーによって生成されるスポットが如何に重なるかを示す図５と類似の略子午断面図である。

【図10a】マイクロミラーアレイ上の放射照度分布の−Ｘ方向に沿った変位が本発明による２つのマイクロミラー上の放射照度に如何に影響を及ぼすかを示す図８と類似のグラフである。

【図10b】マイクロミラーアレイ上の放射照度分布の＋Ｘ方向に沿った変位が本発明による２つのマイクロミラー上の放射照度に如何に影響を及ぼすかを示す図８と類似のグラフである。

【図11】投影光ビームをマイクロミラーアレイ上にもたらされる複数の個別光ビームに分割するためにマイクロレンズアレイが使用される別の実施形態による図２と類似の照明系を通る子午断面図である。

【図12】図１１に示す照明系のマイクロレンズアレイ上の上面図である。

【図13】図１２に示すマイクロレンズアレイを通る線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿った断面図である。

【図14】マイクロレンズアレイの後側の放射照度分布も示す図１２と類似の上面図である。

【図15】マイクロミラーアレイ上の放射照度分布の＋Ｘ方向の変位が２つのマイクロミラー上の放射照度に如何に影響を及ぼすかを示す図１０ａと類似のグラフである。

【図16】本発明の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】

【0043】

Ｉ．投影露光装置の一般的な構成
図１は、本発明による投影露光装置１０の非常に簡略化した斜視図である。装置１０は、投影光ビームを生成する照明系１２を含む。照明系１２は、微細な特徴部１９のパターン１８を含むマスク１６上の視野１４を照明する。この実施形態において、照明視野１４は矩形の形状を有する。しかし、照明視野１４の他の形状、例えば、リングセグメントが同じく考えられている。

【0044】

光学軸ＯＡを有し、複数のレンズ２１を含む投影対物系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の像平面に厳密に位置するように、ウェーハ台（図示せず）上に配置される。マスク１６は、マスク台（図示せず）を用いて投影対物系２０の物体平面に位置決めされる。投影対物系２０は、｜β｜＜１である倍率βを有するので、照明視野１４内のパターン１８の縮小像１８’が、感光層２２上に投影される。

【0045】

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、それよりも大きいパターン付き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。一方、本発明は、マスク１６及び基板２４がマスクの投影中に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。

【0046】

ＩＩ．照明系の一般的な構成
図２は、図１に示す照明系１２を通る子午断面図である。明瞭化の目的で、図２の図は大幅に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だけで表すことを意味する。現実には、これらのユニットは、有意に多くのレンズ及び他の光学要素を含むことができる。

【0047】

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のビーム３１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。

【0048】

光源３０から放出された投影光ビーム３１は、通常、ビーム送出部４０と呼ぶチャンネルを通過する。この実施形態において、ビーム送出部４０内に第１の平面ビーム経路折り返しミラー４２が配置される。ビーム送出部４０の全長は、一般的に２ｍと２５ｍの間の範囲にある。ビーム送出部４０の寸法及び形状、並びにそこに含まれるビーム経路折り返しミラーの個数は、投影露光装置１０が設置されることになる位置で支配的な局所条件に依存する。

【0049】

ビーム送出部４０を離れた後に、投影光ビーム３１は、第２のビーム経路折り返しミラー４４によって偏向され、３２に示すビーム拡大ユニットに入射し、そこで拡大される。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、例えば、図２に示す負のレンズ及び正のレンズ及び／又はいくつかの平面ミラーを含むことができる。拡大の後に、光ビーム３１は依然として低い発散を有し、すなわち、ほぼ平行である。

【0050】

拡大された光ビーム３１は、その後の瞳平面に変更可能な空間放射照度分布を生成するのに使用される空間光変調器３８上に入射する。この実施形態において、空間光変調器３８は、電極４１（拡大抜粋図Ｃを参照されたい）を含む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マイクロミラー４２のアレイ４０を含む。空間光変調器３８、特に、マイクロミラー４２に対するアクチュエータ４１は、全体システム制御器４５に連結した制御ユニット４３によって制御される。

【0051】

図３は、光線Ｒ１、Ｒ２が入射するマイクロミラー４２の傾斜角に基づいて、これらの光線が異なる方向に如何に反射されるかを示すアレイ４０の斜視図である。図２及び図３では、アレイ４０は６×６個のミラーミラー４２のみを含むが、現実には、アレイ４０は、数百個、又は更には数千個のマイクロミラー４２を含むことができる。

【0052】

再度図２を参照すると、空間光変調器３８は、両方共に照明系１２の光学軸４７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を更に含む。これらの傾斜面４８ａ、４８ｂでは、投影光ビーム３１は、内部全反射によって反射される。第１の面４８ａは、入射する投影光ビーム３１をアレイ４０のマイクロミラー４２に向けて反射し、第２の面４８ｂは、マイクロミラー４２から反射された光ビームをプリズム４６の射出平面４９の方向に向ける。当然ながら、プリズム４６は、平面ミラー配列によって置換することができる。

【0053】

この場合、反射光ビームの方向、従って、プリズム４６の射出面４９から射出する投影光の角度放射照度分布は、アレイ４０のマイクロミラー４２をその傾斜軸の回りに個々に傾斜させることによって変更することができる。空間光変調器３８に関する更なる詳細は、例えば、ＵＳ ２００９／０１１５９９０ Ａ１から集めることができる。

【0054】

空間光変調器３８によって生成された角度放射照度分布は、入射する投影光を光学インテグレーター５２の方向に向ける第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。この実施形態において、第１のコンデンサー５０は、可変焦点距離を有するズーム光学系によって形成される。この目的のために、第１のコンデンサーは複数のレンズを含むことができ、これらのレンズの中から２つ又はそれよりも多くは、アクチュエータ（図示せず）を用いて光学軸４７に沿って変位させることができる。この場合、空間光変調器３８によって生成された放射照度分布の直径を第１のコンデンサー５０の焦点距離を変更することによって変更することができる。

【0055】

光学インテグレーター５２は、図示の実施形態において、第１の光学ラスター板５４ａと第２の光学ラスター板５４ｂとを含む。一方でマイクロミラー４２と、他方で第１の光学ラスター板５４ａの光入射面５５との間にフーリエ関係が確立されるように、第１のコンデンサー５０の後側焦点面内に第１の光学ラスター板５４ａの光入射面５５が配置され、第１のコンデンサー５０のほぼその前側焦点面内にマイクロミラー４２が配置される。

【0056】

図４に示す光学インテグレーター５２の斜視図で分るように、各光学ラスター板５４ａ、５４ｂは、光学ラスター板５４ａ、５４ｂの両側に配置された第１及び第２の円柱マイクロレンズ５３、５７の２つの直交アレイを含む。Ｙ軸に沿って拡がる第２の円柱マイクロレンズ５７は、Ｘ方向に沿って拡がる第１の円柱マイクロレンズ５３よりも強く湾曲している。２つの交わる直交円柱マイクロレンズ５３、５７によって境界が定められる容積は、Ｘ方向とＹ方向に沿って光パワーを有する光学ラスター要素５９を定める。しかし、第１及び第２の円柱マイクロレンズ５３、５７の異なる曲率に起因して、光学ラスター要素５９は、Ｙ方向よりもＸ方向に沿って強い光パワーを有する。

【0057】

再度図２を参照すると、光学インテグレーター５２は、照明系１２のその後の瞳平面５６内に複数の２次光源を生成する。第２のコンデンサー５８は、瞳平面５６と調節可能視野絞り６２が配置された視野絞り平面６０との間にフーリエ関係を確立する。この場合、第２のコンデンサー５８は、２次光源から射出する光ビームを視野絞り平面６０内に、この平面が非常に均一に照明されるように重なる。

【0058】

視野絞り平面６０は、マスク台（図示せず）上に支持されたマスク１６が配置されたマスク平面６６上に視野絞り対物系６４によって結像される。それによって調節可能な視野絞り６２もマスク平面６６上に結像され、少なくとも、走査方向Ｙに沿って拡がる照明視野の側辺を定める。

【0059】

第１の光学ラスター板５４ａの光入射面５５上の空間放射照度分布は、瞳平面５６内の空間放射照度分布を決定し、従って、視野絞り平面６０及びマスク平面６６内の角度放射照度分布を決定する。この場合、図５の簡略化した略子午断面図で分るように、光入射面５５上の空間放射照度分布は、マイクロミラー４２の傾斜角によって決定される。投影光によって照明された各マイクロミラー４２は、第１の光学ラスター板５４ａの光入射面５５上に単一の光点７０を生成する。この光点７０の位置は、関係するマイクロミラー４２を傾斜させることによって自由に変更することができる。従って、制御ユニット４３によって制御されるアクチュエータ４１を用いてマイクロミラー４２の傾斜角をちょうど設定することにより、マスク平面６６内にほぼあらゆる任意の角度放射照度分布を迅速に生成することができる。それによってマスク平面６６内の角度放射照度分布をマスク１６内に含まれるパターン１８に迅速に適応させることができる。パターン１８に特定的に適合された角度放射照度分布を使用することにより、パターン１８を感光層２２上により正確に結像することができる。

【0060】

ＩＩＩ．レーザビームポインティング変動
光源３０によって放出される投影光ビーム３１の方向は、通常、ビームポインティング変動を受ける。これは、投影光ビーム３１の方向が時間的に完全には安定せず、ある程度変化することを意味する。

【0061】

ビームポインティング変動の発生源は、機械的振動、例えば、設置面から拾われた振動、又はエキシマレーザにおけるガスの迅速な交換から生じる振動である場合がある。そのようなビームポインティング変動は、多くの場合に、数十Ｈｚから数十ｋＨｚまでの間の周波数を有する。ビームポインティング変動における別の原因は、多くの場合に、熱効果によって誘起されるドリフト効果である。多くの場合に、ドリフト効果は長期的に発生し、従って、ビームポインティング変動は、長い期間、例えば、数分、数日、又は更には数ヶ月を経て初めて明らかになる場合がある。

【0062】

一般的に光源３０として使用されるエキシマレーザでは、最大角度変動は、０．１ｍｒａｄを十分に下回る値まで次々と低減されてきた。しかし、これらの非常に小さい値にも関わらず、光源３０とアレイ４０の間の時に非常に長い距離に起因して、マイクロミラー４２のアレイ４０上に投影光によって生成される放射照度分布の変位が有意である場合がある。

【0063】

図２では、これを非外乱投影光ビーム３１の方向から僅かにずれた伝播方向を有する投影光ビーム３１’に例示している。長いビーム送出部４０を通過した後に、僅かに傾斜された投影光ビーム３１’は、Ｘ方向に沿って変位Δｘを伴って空間光変調器３８上に入射する。

【0064】

図６は、空間光変調器３８の入射側においてＸ方向に沿った投影光ビーム３１の直径にわたる放射照度分布３１０を実線に示すグラフである。放射照度分布３１０は、現実には示すものよりも平坦な中央区画を有することができるが、近似的にガウス分布形状を有する。ビームポインティング変動の結果として光源３０によって生成された投影光ビーム３’における放射照度分布３１０’を破線で示している。Ｘ方向に沿った最大変位をここでもΔｘで示している。

【0065】

図７は、ビームポインティング変動がマイクロミラー４２の照明に如何に影響を及ぼすかを示すマイクロミラー４２のアレイ４０の上面図である。アレイ４０上に非外乱投影光ビーム３１によって生成された放射照度分布３１０は、投影光ビーム３１の中心で発生する最大強度が１０％まで低下した位置を示す円形の実線と、更に図６に示すガウス曲線とで表されている。光損失を低減すべきである場合には、当然ながら、マイクロミラー４２の配列は、マイクロミラー４２の正方形配列からずれさせて、投影光ビーム３１の実質的に円形の断面により良く適応させることができる。正確な強度分布は、光源３０として使用されるエキシマレーザの射出開口の形状とその発散とを畳み込むことによって得られる。従って、代替として、以下に図１４に示す実施形態の場合のように、光源３０として使用されるエキシマレーザの射出開口を投影光ビーム３１の断面が正方形を近似するように修正することができる。

【0066】

僅かに傾斜した投影光ビーム３１’によって生成される変位した放射照度分布３１０’を破線に示している。ビームポインティング変動の結果として放射照度分布が短期的又は長期的に変位した場合には、各個別のマイクロミラー４２上の放射照度が変化することを見ることができる。単一の光点７０が、各マイクロミラー４２によって第１の光学ラスター板５４ａの光入射面５５上に生成され、従って、照明系１２のその後の瞳平面５６内にも生成されるので、この場合、ビームポインティング変動は、瞳平面に生成されるスポットの放射照度を変化させる。しかし、マスク１４上の構造１９が、感光層２２上に様々な品質で結像されるのを阻止するためには、マイクロミラー４２によって生成された全てのスポット７０の重ね合わせである瞳平面５６内の放射照度分布を一定に保たなければならない。

【0067】

図８は、ビームポインティング変動が、Ｘ方向に沿ってある距離だけ分離された２つの異なるマイクロミラー上の放射照度を一般的に如何に修正するかを示している。簡略化の目的で、ここでも、放射照度分布３１０’がＸ方向だけに沿って変位したと仮定する。当然ながら、放射照度分布は、Ｙ方向にも沿って又はＹ方向だけに沿って変位する場合がある。

【0068】

図６に示す投影光ビーム３１のガウス放射照度分布３１０の結果として、異なるｘ座標を有する２つのマイクロミラー４２上の放射照度４２０ａ、４２０ｂは、図８で分るように一般的に異なる。

【0069】

傾斜した投影光ビーム３１’によって生成される変位した放射照度分布３１０’では、同じマイクロミラー４２上の放射照度４２０ａ’、４２０ｂ’は、前よりも有意に高い。その結果、これらのマイクロミラー４２によって生成される光点７０もより高輝度になり、それによって瞳平面５６内の放射照度分布が変化する。更に、それによってマスクレベルでの投影光の角度分布の変化がもたらされ、従って、ビームポインティング変動は、最終的に結像品質の変動をもたらす。

【0070】

ＩＶ．マイクロミラー制御
以下では、そのような悪影響を制御ユニット４３によって適用される高度な制御手法によって如何に回避することができるかを図７、図９、図１０ａ、及び図１０ｂを参照して説明する。

【0071】

この実施形態において、マイクロミラー４２は、制御ユニット４３により、光点７０ａ、７０ｂの対が瞳平面５６内で完全に又は少なくとも部分的に常に重なるように制御される。光学インテグレーター５２は、そこを通過する光の発散しか修正しないので、この重ね合わせは、図２及び図９の簡略化した抜粋図に示すように、光点が、第１の光学ラスター板５４ａの前側の光入射面５５上で重なることに等しい。一般的に、スポット７０ａ、７０ｂの重ね合わせは非常に大きいとすることができるので、第１の光偏向要素４２ａによって瞳平面５６内に生成される放射照度が第１の最大放射照度Ｉ_1,maxの５０％まで低下した位置である第１の線７１ａと、第２の光偏向要素４２ｂによって瞳平面５６内に生成される放射照度が第２の最大放射照度Ｉ_2,maxの５０％まで低下した位置である第２の線７１ｂとは隣接するか又は更に重なる。

【0072】

図７及び図９で分るように、重なる光点７０ａ、７０ｂを生成するマイクロミラー４２は、第１の光点７０ａが、投影光ビーム３１によってマイクロミラー４２のアレイ４０上に生成される放射照度分布３１０の増加傾斜７２に位置付けられた第１のマイクロミラー４２ａによって生成されるように選択される。第２の光点７０ｂは、放射照度分布３１０の減少傾斜７４に位置付けられたマイクロミラー４２ｂによって生成される。

【0073】

瞳平面５６内で（又は前側の光入射面５５において）、マイクロミラー４２ａ、４２ｂによって生成される２つの光点７０ａ、７０ｂが完全に又は少なくとも部分的に重なる位置における合計放射照度は、２つのミラー４２ａ、４２ｂ上の放射照度の実質的な（すなわち、光損失を無視した場合の）和である。光点７０ａ、７０ｂの完全な重ね合わせは得るのが困難である場合があり、各光点７０ａ、７０ｂ内の放射照度は、一般的に均一ではないので、放射照度の和は、瞳平面５６内で２つの光点７０ａ、７０ｂによって照明される重ね合わせ区域にわたる放射照度の積分であると考えるべきである。

【0074】

図１０ａに示すグラフは、２つのマイクロミラー４２ａ及び４２ｂそれぞれの上の放射照度４２０ａ、４２０ｂを白円に示している。ビームポインティング変動の結果として、図１０ａに破線３１０’に示すように、放射照度分布が−Ｘ方向に沿って変位した場合には、図８を参照して上述したように、マイクロミラー４２ａ、４２ｂ上に異なる放射照度４２０ａ’、４２０ｂ’がもたらされることになる。しかし、瞳平面５６内の同じ位置における放射照度に寄与するマイクロミラー４２ａ、４２ｂは、放射照度分布３１０の反対傾斜７２、７４に位置付けられるので、−Ｘ方向に沿った放射照度分布３１０の変位は、第１のマイクロミラー４２ａ上の放射照度が４２０ａから４２０ａ’に増大し、それに対して第２のマイクロミラー４２ｂ上の放射照度が、４２０ｂから４２０ｂ’に減少するという結果を有する。言い換えれば、第１のマイクロミラー４２ａ上の放射照度４２０ａの増大は、第２のマイクロミラー４２ｂ上の放射照度４２０ｂの減少によって部分的に又は更には完全に補償される。従って、ビームポインティング変動によってもたらされるアレイ４０上の放射照度分布３１０の変位は、光入射面５５上及び従ってその後の瞳平面５６上の放射照度分布に対して非常に僅かな効果のみを有するか、又は更に全く効果を持たない。

【0075】

図１０ｂは、傾斜した投影光ビーム３１’によって生成された放射照度分布３１０’が非外乱絵放射照度分布３１０に対して＋Ｘ方向に沿って変位した場合の状況を示している。ここでも、マイクロミラー４２ａ、４２ｂの放射照度の和は、そのような変位によって有意な影響を受けないことを見ることができる。

【0076】

図１０ａ及び図１０ｂから、マイクロミラー４２、４２ｂ上の放射照度４２０ａ、４２０ｂの変化の相互補償が良好になる程、第１及び第２のマイクロミラー４２ａ、４２ｂの場所において傾斜７２、７４の峻度は絶対値でより類似になることが明らかになる。例えば、第２のマイクロミラーとして放射照度分布３１０の中心の近くに位置するマイクロミラーが選択された場合には、図１０ａに点線の円４２０ｃで表す放射照度は、放射照度４２０ｃ’までしか減少しないことになる。この減少は、第１のマイクロミラー４２ａ上の４２０ａから４２０ａ’までの放射照度の増大よりもかなり少なく、その結果、相互補償も小さくなる。

【0077】

これは、瞳面５６内の同じ位置における放射照度に寄与する１つよりも多い第１及び第２のマイクロミラーが存在する場合に「修復」することができる。例えば、第１のマイクロミラー４２ａが上記のように位置し、投影光を同じく瞳平面５６内の同じ位置の方向に向ける２つの第２のマイクロミラーが、図１０ａに放射照度４２０ｃに示すように放射照度分布の中心の近くに位置する場合には、ほぼ完全な相互補償が可能である。

【0078】

Ｖ．代替の実施形態
図１１は、代替の実施形態による照明系１２を通る子午断面図である。この実施形態において、第１のコンデンサー５０は、固定された焦点距離を有する。更に、複数のマイクロレンズ３７を含むマイクロレンズアレイ３６は、ビーム拡大ユニット３２と空間光変調器３８の間に配置される。

【0079】

図１２は、マイクロレンズアレイ３６上の上面図であり、図１３は、線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿ってマイクロレンズアレイ３６を通る断面を示している。各マイクロレンズ３７は、正方形の境界線を有する。図１３の断面図で最も明快に分るように、マイクロレンズ３７は、正の光パワーを有する平凸レンズである。従って、マイクロレンズアレイ３６上に入射する実質的に平行な投影光３１は、図１１にＬＢ１、ＬＢ２で２つのみを表す複数の個別収束光ビームに分割される。プリズム４６に入射した後に、各光ビームＬＢ１、ＬＢ２は、アレイ４０のマイクロミラー４２のうちの１つの上に入射する。マイクロレンズ３７の焦点距離は、マイクロミラー４２における光ビームＬＢ１、ＬＢ２の直径が、これらのミラーのミラー面の最大寸法よりも小さいように決定される。この場合、投影光は、隣接するマイクロミラー４２の間の間隙上に入射しない。これは、光損失を低減するだけではなく、投影光が、間隙の底部に配置された電子構成要素を加熱することを阻止するという利点を有する。

【0080】

図１４は、マイクロレンズアレイ３６と、投影光ビーム３１によってマイクロレンズアレイ３６の後部平面上に生成される放射照度分布３１０とを図７と類似の上面図に示している。図７と同様に、放射照度分布３１０は、最大強度が１０％まで低下した位置を示す線と、ガウス放射照度分布を示す曲線とで表されている。ビームポインティング変動の結果としてＸ方向に沿って変位した放射照度分布３１０’を破線に示している。

【0081】

図１５は、そのような変位が第１及び第２のマイクロミラー４２ａ、４２ｂ上のＸ方向に沿った放射照度に如何に影響を及ぼすかを図１０ａと類似のグラフに示している。マイクロレンズ３７によって生成されるフォーカス効果の結果として、マイクロミラー４２のピッチに等しい空間周波数を有する周期関数によるマイクロレンズアレイ３６の後側の放射照度分布３１０の変調により、アレイ４０上に放射照度分布３１０Ｍが得られる。この場合、アレイ４０上の放射照度分布３１０Ｍの包絡線３１０Ｅは、図１４に示すマイクロレンズアレイ３６の後側の放射照度分布３１０に近似的に比例する。ビームポインティング変動の結果である変位した放射照度分布３１０Ｍ’及びその包絡線３１０Ｅ’にも同じことが適用される。

【0082】

マイクロミラー４２は、図７、図９、図１０ａ、及び図１０ｂを参照して上述したものと同じ方式で制御ユニット４３によって制御される。唯一の修正は、瞳平面内の同じ位置における放射照度に寄与する２つのマイクロミラー４２ａ、４２ｂが、アレイ４０上の変調された放射照度分布３１０Ｍの両側に位置せず、その包絡線３１０Ｅの両側に位置することである。

【0083】

ＶＩ．重要な方法段階
図１６は、本発明によるマイクロリソグラフィ投影露光装置を作動させる重要な段階を示す流れ図である。

【0084】

第１の段階Ｓ１では、光偏向要素のアレイを含む空間光変調器が与えられる。

【0085】

第２の段階Ｓ２では、増加傾斜と減少傾斜とを有する放射照度分布がアレイ上に生成される。

【0086】

第３の段階Ｓ３では、増加傾斜に位置付けられた第１の光偏向要素によって生成される第１の光点と、減少傾斜に位置付けられた第２の光偏向要素によって生成される第２の光点とが瞳平面内で少なくとも部分的に重なるように光偏向要素が制御される。

【符号の説明】

【0087】

７２ 増加傾斜
７４ 減少傾斜
３１０ 放射照度分布
３１０’ Ｘ方向に沿って変位した放射照度分布
４２０ａ、４２０ａ’ マイクロミラー４２ａ上の放射照度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10a】

【図10b】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】