特許 6137762 マイクロリソグラフィ装置を作動させる方法

(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】6137762

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】マイクロリソグラフィ装置を作動させる方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20170522BHJP

   G02B 19/00 20060101ALI20170522BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/20 521

   G02B19/00

   G02B26/08 E

【請求項の数】14

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2015-535993(P2015-535993)

(86)(22)【出願日】2012年10月8日

(65)【公表番号】特表2015-534123(P2015-534123A)

(43)【公表日】2015年11月26日

(86)【国際出願番号】EP2012004211

(87)【国際公開番号】WO2014056512

(87)【国際公開日】20140417

【審査請求日】2015年10月1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】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100164530

【弁理士】

【氏名又は名称】岸 慶憲

(72)【発明者】

【氏名】パトラ ミヒャエル

【審査官】 松岡 智也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−００６０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５３８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５４４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０２６９４７（ＷＯ，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装置を作動させる方法であって、
ａ）少なくとも１つの傾斜軸（５８，６０）の周りに傾斜角だけ傾斜されるように各々が構成された反射光学要素（Ｍ）のアレイ（３４）を備え、第１の線（７６）に沿って少なくとも５０％変化する光放射照度分布（８２）を該アレイ（３４）上に生成するように構成された照明系（２０）を提供する段階と、
ｂ）前記装置（１０）の走査方向（Ｙ）と平行に延び、かつ前記第１の線（７６）の像である第２の線（７６’）に沿って、照明視野（２６）を通して移動する点に対して走査積分ターゲット角度光分布及び走査積分ターゲット光エネルギを指定する段階と、
ｃ）前記第１の線（７６）が通って延びる反射光学要素（Ｍ）の群（８０）を決定する段階と、
ｄ）前記点に対する、走査積分後に生成することができる角度光分布及び光エネルギである走査積分実角度光分布及び走査積分実光エネルギが、段階ｂ）で指定された前記ターゲット角度光分布及び前記ターゲット光エネルギそれぞれを近似するように前記群（８０）の前記反射光学要素（Ｍ）の傾斜角を決定する段階と、
ｅ）段階ｄ）で決定された前記傾斜角を設定する段階と、
ｆ）前記アレイ（３４）上に前記光放射照度分布を生成する段階と、
ｇ）前記アレイ（３４）の実像をマスク（１４）上に形成することによって前記照明視野（２６）を生成する段階と、
ｈ）前記マスク（１４）が前記走査方向（Ｙ）に沿って移動する間に前記照明視野（２６）によって照明される該マスク（１４）の部分を面（１６）上に結像する段階と、
を含むことを特徴とする方法。

【請求項2】

段階ｄ）は、
ｄ１）前記点に対する前記走査積分実角度光分布及び前記走査積分実光エネルギが前記走査積分ターゲット角度光分布及び前記走査積分ターゲット光エネルギそれぞれと異なることが許される最大偏差を指定する段階と、
ｄ２）前記群（８０）の各反射光学要素（Ｍ）に対して、前記最大偏差を超えないような傾斜角を決定する段階と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

段階ｄ２）は、混合整数線形問題の解を伴う最適化アルゴリズムを使用することによって実行されることを特徴とする請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記傾斜角は、前記アレイ（３４）上の前記光放射照度分布が段階ｆ）中に変化しない場合は変化しないことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項5】

段階ｄ）は、
ｄ１）前記点に対する前記走査積分実角度光分布及び前記走査積分実光エネルギが、前記走査積分ターゲット角度光分布及び前記走査積分ターゲット光エネルギそれぞれと異なることが許される最大偏差を指定する段階と、
ｄ２）段階ｆ）中に発生する場合がある前記アレイ（３４）上の前記放射照度分布の最大シフトを指定する段階と、
ｄ３）前記群（８０）の各反射光学要素（Ｍ）に対して、前記アレイ（３４）上の前記放射照度分布の前記最大シフトが発生した場合に前記最大偏差を超えないような傾斜角を決定する段階と、
を含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。

【請求項6】

段階ｄ３）において、前記傾斜角は、前記群（８０）の各反射光学要素（Ｍ）に対して、前記アレイ（３４）上の前記放射照度分布の変化が前記走査積分実角度光分布及び前記走査積分実光エネルギに対して最小の効果を有するように決定されることを特徴とする請求項５に記載の方法。

【請求項7】

段階ｄ３）は、混合整数線形問題の解を伴う最適化アルゴリズムを使用することによって実行されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の方法。

【請求項8】

変数近傍下降（ＶＮＤ）が、前記混合整数線形問題を解くための発見的手法として使用されることを特徴とする請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記アレイ（３４）上の前記放射照度分布は、前記第１の線（７６）に対して垂直である方向（Ｘ）に沿って少なくとも実質的に一定であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

前記アレイ（３４）上の前記放射照度分布は、前記第１の線（７６）に沿ってガウス分布又はスーパーガウス分布に少なくとも実質的に従って変化することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

各反射光学要素（Ｍ）に対して利用可能な傾斜角の連続範囲が存在することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項12】

マイクロリソグラフィ装置であって、
ａ）光源（ＬＳ）と、
ｂ）少なくとも１つの傾斜軸（５８，６０）の周りに傾斜角だけ傾斜されるように各々が構成された反射光学要素（Ｍ）のアレイ（３４）、
前記光源（ＬＳ）と前記アレイ（３４）の間の光路に配置され、該光源（ＬＳ）によって放出された光を集光して第１の線（７６）に沿って少なくとも５０％変化する光放射照度分布（８２）を該アレイ（３４）上に生成するように構成された第１の光学系（３２）、
前記アレイ（３４）と照明されるマスク（１４）との間に配置され、
反射光学要素（Ｍ）の前記アレイ（３４）の実像である照明視野（２６）を前記マスク（１４）上に生成するように構成され、
前記第１の線（７６）が、前記装置（１０）の走査方向（Ｙ）と平行に延びる前記マスク（１４）上の第２の線（７６’）上に結像される、
第２の光学系（４１）、及び
前記第２の線（７６’）に沿って前記照明視野（２６）を通って移動する点に対して走査積分ターゲット角度光分布及び走査積分ターゲット光エネルギを受け入れる段階と、
前記第１の線が通って延びる各反射光学要素（Ｍ）に対して、前記点に対する、走査積分後に生成することができる角度光分布及び光エネルギである走査積分実角度光分布及び走査積分実光エネルギが、前記走査積分ターゲット角度光分布及び前記走査積分ターゲット光エネルギそれぞれを近似するような傾斜角を決定する段階と、
前記決定された傾斜角を設定する段階と、
を実行するように構成された制御ユニット（３６）、
を含む照明系（２０）と、
ｃ）前記マスク（１４）を面（１６）上に結像するように構成された投影対物系（２６）と、
を含むことを特徴とする装置。

【請求項13】

前記アレイ（３４）上の前記放射照度分布は、前記第１の線（７６）に対して垂直である方向（Ｘ）に沿って少なくとも実質的に一定であることを特徴とする請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記アレイ（３４）上の前記放射照度分布は、前記第１の線（７６）に沿ってガウス分布又はスーパーガウス分布に少なくとも実質的に従って変化することを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般的に、マイクロリソグラフィ装置、例えば、投影露光装置又はマスク検査装置を作動させる方法に関する。本発明は、反射光学要素のアレイの実像が、結像されるマスク上に生成されるＥＵＶ装置に特に関連する。本発明の主題は、そのような方法を実施するのに適する装置にも関する。

【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処理は、基板、例えば、シリコンウェーハ上に形成された薄膜スタック内に特徴部をパターン化するのにエッチング処理と共に使用される。製作の各層では、最初に、ウェーハは、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。次いで、フォトレジストをその上に有するウェーハは、投影露光装置内でマスクを通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。露出後に、フォトレジストが現像され、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。次いで、エッチング処理は、回路パターンをウェーハ上の薄膜スタック内に転写する。最後にフォトレジストが除去される。異なるマスクを用いたこの処理の反復により、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、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、マスク上で照明視野を有する部分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位置合わせ台とを含む。

【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によって定め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作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導く。更に、高集積密度の場合に、単一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、それによって装置のスループットが増大する。

【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各視野点を明確に定められた角度光分布及びエネルギを有する投影光で照明する。角度光分布という表現は、マスク上の特定の点に向けて収束する光束の光エネルギが、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】

通常、マスク上に入射する投影光の角度光分布は、フォトレジスト上に結像されるパターンの種類に適合される。例えば、比較的大きいサイズの特徴部は、小さいサイズの特徴部とは異なる角度光分布を必要とする場合がある。最も一般的に使用される角度光分布は、従来照明設定、環状照明設定、二重極照明設定、及び四重極照明設定と呼ばれる。これらの表現は、照明系の瞳平面内の放射照度分布を意味する。例えば、環状照明設定の場合に、瞳平面内で環状領域だけしか照明されない。従って、投影光の角度光分布内には小さい角度範囲しか存在せず、全ての光線は、マスク上に類似の角度で斜方入射する。

【0007】

過去において、望ましい角度光分布は、多くの場合に回折光学要素、ズーム対物系、及び１対のアキシコン要素によって生成されてきた。回折光学要素は、基本的な角度光分布を決定し、次いで、この分布は、ズーム対物系及びアキシコン要素を用いて修正することができる。この手法の欠点は、角度光分布を修正する柔軟性が制限されることである。例えば、環状照明設定から二重極照明設定に切り換える段階は、回折光学要素の交換を必要とする。

【0008】

従って、ミラーアレイを用いて望ましい角度光分布を生成することが提案されている。そのような照明系は、例えば、ＥＰ １ ２６２ ８３６ Ａ１、ＵＳ ２００６／００８７６３６ Ａ１、ＵＳ ７，０６１，５８２ Ｂ２、及びＷＯ ２００５／０２６８４３ Ａ２に記載されている。これらの照明系では、ミラーアレイが光学ラスター要素を照明し、光学ラスター要素が、望ましい形状及び放射照度分布を有する照明視野をマスク上に照明する。

【0009】

ＵＳ ２０１０／０１５７２６９ Ａ１に開示されている照明系では、光学ラスター要素は割愛される。従って、ミラーアレイは、マスク上に直接結像される。この理由から、ミラーアレイは、マスク上に照明される視野と同じ全体形状を有する。所与の時点で、マスク上の点は、この時点でこの点を照明するミラーの傾斜角によって決定される単一方向からしか照明することができない。それにも関わらず、この点が走査作動中に照明視野を通して移動する間に、逐次異なる方向からこの点を照明することができるので、ほぼあらゆる任意の角度光分布を得ることができる。従って、望ましい角度光分布は、他の従来技術の照明系の場合と同じく同時には生成されず、走査積分の後に初めて生成される。光源とミラーアレイの間に配置された光学ラスター要素は、アレイの全てのミラーが光源によって正確に同じ方式で照明されることを確実にする。それによってミラーアレイの制御が簡素化される。ミラーに対する均一照明条件は、ミラーアレイを照明する光ビームの横方向シフトが、マスクレベルの角度光分布及び光エネルギに対して影響を持たないことも確実にする。

【0010】

装置の分解能を改善するための別の手法は、投影光の波長を低減することである。最近まで、最も精巧な投影露光装置は、真空紫外（ＶＵＶ）スペクトル範囲にある１９３ｎｍの波長を有する投影光を用いていた。一方、僅か１３．５ｎｍの波長のみを有する投影光を使用する投影露光装置も利用可能である。この波長は、極紫外（ＥＵＶ）スペクトル範囲にあり、従って、そのような装置は、多くの場合に単純にＥＵＶ装置と呼ばれる。ＥＵＶ投影光に対して十分に高い透過性を有する利用可能な光学材料は存在しないので、そのような装置は、反射タイプのものであり、すなわち、それらは、ミラーのみを含む。

【0011】

ミラーアレイにマスクを直接に照明させる手法、すなわち、結像関係を破壊する中間の光学ラスター要素なしに照明させる手法は、照明系内で必要とされる反射面の個数を低減するので、ＥＵＶ装置に対しても有意な利点を有し、従って、装置のスループットを改善するのに役立つ。

【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 ２００６／００８７６３６ Ａ１

【特許文献3】ＵＳ ７，０６１，５８２ Ｂ２

【特許文献4】ＷＯ ２００５／０２６８４３ Ａ２

【特許文献5】ＵＳ ２０１０／０１５７２６９ Ａ１

【特許文献6】ＥＰ ２ ２０９ １３５ Ａ１

【特許文献7】ＷＯ ２００９／１２１４３８ 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、反射光学要素のアレイがマスク上に結像されるリソグラフィ装置を作動させる方法を提供することである。本方法は、角度光分布及び／又は光エネルギを微調節し、かつマスク内に含まれるパターンに対してより良く適応させることができることを確実にするはずである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明により、この目的は、ａ）少なくとも１つの傾斜軸の周りに傾斜角だけ傾斜されるように各々が構成された反射光学要素のアレイを含み、第１の線に沿って少なくとも５０％だけ、好ましくは、７５％だけ変化する光放射照度分布を生成するように構成された照明系をアレイ上に与える段階と、ｂ）装置の走査方向と平行に延びる第１の線の像である第２の線に沿って照明視野を通して移動する点に対して走査積分ターゲット角度光分布及び走査積分ターゲット光エネルギを指定する段階と、ｃ）第１の線が通って延びる反射光学要素の群を決定する段階と、ｄ）その点に対する走査積分実角度光分布及び走査積分実光エネルギが、段階ｂ）で指定されたターゲット角度光分布及びターゲット光エネルギそれぞれを近似するように群の反射光学要素の傾斜角を決定する段階と、ｅ）段階ｄ）で決定された傾斜角を設定する段階と、ｆ）アレイ上に光放射照度分布を生成する段階と、ｇ）アレイの実像をマスク上に形成することによって照明視野を生成する段階と、ｈ）マスクが走査方向に沿って移動する間にマスクのうちで照明視野によって照明される部分を面上に結像する段階とを含む方法によって達成される。

【0015】

本発明は、アレイの反射光学要素の均一な照明が、低いシステム複雑度をもたらすことはできるが、マスクレベルの角度光分布の設定、更に光エネルギの設定に関して重大な欠点を有するという認識に基づいている。より具体的には、照明視野を通過する点の照明に寄与する各反射光学要素が同じ放射照度で照明される場合に、この放射照度は、角度光分布及び光エネルギを調節することができる最小単位である。

【0016】

それとは対照的に、本発明は、照明視野を通して移動する点が逐次異なる放射照度を受けるように反射光学要素を意図的に異なって照明することを提案する。唯一問題になるのは走査積分後の角度光分布及び光エネルギであるので、この照明は可能である。反射光学要素上に有意に変化する放射照度を有することにより、マスク上の点に対する走査積分後の角度光分布及び光エネルギをより微細に調節することが可能になる。

【0017】

これは、物品を計量するための一台の天秤に使用される１組の分銅と比較することができる。様々な異なる分銅がある場合にのみ、異なる分銅をこれらの分銅の合計が少なくとも良い近似で物品の重さに等しくなるように組み合わせることができる。全ての分銅が等しかったら、非常に大雑把な近似しかもたらすことができないであろう。

【0018】

一実施形態において、群は、少なくとも８つの反射光学要素を含み、これらの少なくとも８つの反射光学要素上で少なくとも５つの異なる放射照度が発生する。これは、角度光分布及び光エネルギを組み立てることを可能にするほど十分に様々な利用可能放射照度が存在することを確実にする。

【0019】

アレイ上の放射照度分布が変化しない場合に、段階ｄ）は、ｄ１）その点に対する走査積分実角度光分布及び走査積分実光エネルギが、走査積分ターゲット角度光分布及び走査積分ターゲット光エネルギそれぞれと異なることが許される最大偏差を指定する段階と、ｄ２）群の各反射光学要素に対して最大偏差を超えないような傾斜角を決定する段階とを含むことができる。

【0020】

一般的に最適化問題の解を伴うそのような手法は、走査積分実角度光分布及び走査積分実光エネルギが、段階ｂ）で指定されたターゲット角度光分布及びターゲット光エネルギそれぞれを近似することを確実にする。

【0021】

アレイ上の放射照度分布が変化する場合に、マスクレベルの照明条件に対してアレイ上の放射照度分布のシフトによって影響を及ぼすことができる。そのようなシフトは、多くの場合に完全には抑制することができず、光源におけるビーム方向の変化の結果として発生する可能性がある。光源と照明系は、多くの場合に数メートルだけ分離されるので、ビーム方向の微小な変化であっても、アレイ上の放射照度分布の有意な横方向シフトに変換される。

【0022】

アレイが光学インテグレーターを照明する照明系に対して、ＥＰ ２ ２０９ １３５ Ａ１は、マスクレベルの安定した照明条件を確実にするために、光源によってミラーアレイ上に生成される放射照度分布を検出し、ミラーアレイの傾斜角の実時間調節を実施することを提案している。しかし、アレイが数千個又は更に数百万個のミラーを含む場合があることを考えると、この手法は、非常に複雑な制御手法を必要とする。それによって実時間制御は困難になる。

【0023】

上述の理由から、アレイ上の光分布が段階ｆ）中に変化する場合に、傾斜角が全く変更されないことを好ましいとすることができる。これは、傾斜角が、マスクレベルの照明条件がアレイ上の光分布のシフトによってそれ程影響を受けないような精巧な方式で決定されることを一般的に要求することになる。この場合に、段階ｄ）は、ｄ１）その点に対する走査積分実角度光分布及び走査積分実光エネルギが、走査積分ターゲット角度光分布及び走査積分ターゲット光エネルギそれぞれと異なることが許される最大偏差を指定する段階と、ｄ２）装置の作動中に発生する場合があるアレイ上の放射照度分布の最大シフトを指定する段階と、ｄ３）アレイ上で放射照度分布の最大シフトが発生した場合に最大偏差を超えないような傾斜角を群の各反射光学要素に対して決定する段階とを含む。

【0024】

段階ｄ３）における決定は、最適化アルゴリズムを使用することによって達成することができる。最適化中に、最大偏差を超えない場所まで群の反射光学要素の傾斜角が変更される。最適化アルゴリズムは、偏差が満足できる最大偏差を下回った直後に終了することができる。別の選択肢は、最適化がより良好な結果を生じることができるように最適化処理を指定期間にわたって続けることである。最適化は、従来技術の手法とは異なり、傾斜角の実時間制御ではなく、傾斜角の初期設定に関するものである。この初期設定は、走査積分ターゲット角度光分布及び／又は走査積分ターゲット光エネルギが修正されることになる場合にしか変更しなくてもよい。従って、通常は、最適な傾斜角セットが得られるまで最適化を実施するための十分な時間が存在する。この場合に、段階ｄ３）では、アレイ上の放射照度分布の変化が、走査積分実角度光分布及び走査積分実光エネルギに対して最小の効果のみを有するような傾斜角を群の各反射光学要素に対して決定することができる。言い換えれば、最適化処理は、最適化アルゴリズムが広域最適解を見出したことを証明することができるまで続けられる。

【0025】

最適化アルゴリズムは、混合整数線形問題の解を伴う場合がある。そのような問題は、標準の数値アルゴリズムを用いて解くことができる。最適化を改善するために、発見的手法、特に、変数近傍下降（ＶＮＤ）を使用することができる。

【0026】

アレイ上の放射照度分布が、第１の線に沿って少なくとも実質的にガウス分布又はスーパーガウス分布に従って変化する場合に、アレイ上の放射照度分布のシフトも許容する傾斜角セットを見出すために実施しなければならない最適化も容易になることが見出されている。

【0027】

マスクは、単一走査方向に沿ってしか移動しないので、角度光分布及び光エネルギを微調節する点に対しては、走査方向に対応し、かつ第１の線が平行である１つの方向に沿ってアレイ上の放射照度を変更するだけで十分である。従って、アレイ上の放射照度分布は、第１の線に対して垂直な方向に沿って少なくとも実質的に一定とすることができる。これは、放射照度分布のシフトが走査方向に沿ってのみ影響を有し、走査直交方向に沿っては影響を持たない場合があることを確実にする。更に、視野依存の角度光分布が必要とされない場合に、最適化処理は、単一群の反射光学要素に対してだけしか実施しなくてもよく、その理由は、異なる走査直交位置を照明する他の群内の反射光学要素を同じ方式で制御することができるからである。

【0028】

走査積分後のマスクレベルの角度光分布を微調節することができるためには、各反射光学要素において連続的な傾斜角度範囲が存在しなければならない。その一方、少なくとも１つの反射要素は、マスクの照明に寄与しない傾斜位置を有すべきである。

【0029】

本発明の主題は、上述の方法を実施することができる装置である。本発明による装置は、ａ）光源と、ｂ）少なくとも１つの傾斜軸の周りに傾斜角だけ傾斜されるように各々が構成された反射光学要素のアレイ、光源とアレイの間の光路に配置され、光源によって放出された光を集光して第１の線に沿って少なくとも５０％だけ変化する光放射照度分布をアレイ上に生成するように構成された第１の光学系、反射光学要素のアレイの実像である照明視野をマスク上に生成するように構成され、かつ第１の線が装置の走査方向と平行に延びるマスク上の第２の線上に結像されたアレイと照明されるマスクの間に配置された第２の光学系、及び照明視野を通して第２の線に沿って移動する点に対する走査積分ターゲット角度光分布及び走査積分ターゲット光エネルギを受け入れる段階と、その点に対する走査積分実角度光分布及び走査積分実光エネルギが走査積分ターゲット角度光分布及び走査積分ターゲット光エネルギそれぞれを近似するような傾斜角を第１の線が通って延びる各反射光学要素に対して決定する段階と、決定された傾斜角を設定する段階とを実施するように構成された制御ユニットを含む照明系と、ｃ）マスクを面上に結像するように構成された投影対物系とを含む。

【0030】

定義
「光」という表現は、いずれかの電磁放射線、特に可視光、ＵＶ光、ＤＵＶ光、ＶＵＶ光、及びＥＵＶ光を表している。

【0031】

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」という表現を使用する。

【0032】

本明細書では、単一点から射出し、及び／又は単一点に収束する複数の光線を表す上で「光束」という表現を使用する。

【0033】

本明細書では、特定のレンズ又は他の光学要素を通過する全ての光を表す上で「光ビーム」という表現を使用する。

【0034】

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」という表現を使用する。面は、本体の一部とすることができ、又は通常は視野平面又は瞳平面の場合に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。

【0035】

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

【0036】

本明細書では、マスク平面と光学的に共役な平面を表す上で「視野平面」という表現を使用する。

【0037】

本明細書では、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で「瞳平面」という表現を使用する。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、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にも「瞳平面」とう表現を使用する。

【0038】

本明細書では、位置に依存しない特性を表す上で「均一」という表現を使用する。

【0039】

本明細書では、光が入射する面にわたって合計放射照度が如何に変化するかを表す上で「放射照度分布」又は「空間放射照度分布」という表現を使用する。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Ｉ_s（ｘ，ｙ）によって表すことができる。

【0040】

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「角度光分布」という表現を使用する。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、Ｉ_aは、視野座標ｘ、ｙの関数でもあることになり、すなわち、Ｉ_a＝Ｉ_a（α，β，ｘ，ｙ）である。

【0041】

本明細書では、露光中にマスクが移動する方向を表す上で「走査方向」という表現を使用する。通常、この方向は、ウェーハの周縁に達すると反転される。従って、走査方向は、実際には空間内で方向が定まらない向きである。

【0042】

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。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【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に示す装置を通る子午断面図である。

【図3】照明視野がマスク上にマイクロミラーアレイの像として如何にして形成されるかを示す非常に概略的な図である。

【図4】マイクロミラーアレイの一部分の斜視図である。

【図5】マイクロミラーアレイの一部分を通る略断面図である。

【図6】回転対称ガウス放射照度分布が矩形放射照度分布に如何にして変形されるかを示す図である。

【図7】２つのグラフを用いて同じ点を示す図である。

【図8】二重極照明設定の場合の照明系内の瞳平面の略斜視図である。

【図9】ミラー群が瞳平面を如何に照明するかを示す図である。

【図10】図９に対応するが、ミラー群上にシフトした放射照度分布を有する場合の図である。

【図11】照明視野がリングセグメントの形状を有する第２の実施形態によるマイクロミラーアレイ上の略上面図である。

【図12】マイクロミラーが傾斜方式で配置された第３の実施形態によるマイクロミラーアレイ上の略上面図である。

【図13】本発明による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】

【0044】

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を示す非常に簡略化した斜視図である。装置１０は、マスク１４の下面上に配置された反射構造１２のパターンを例えばフォトレジストによって形成することができる感光層１６上に結像するように機能する。感光層１６は、ウェーハ台（図１には示していない）によって保持されたウェーハ１８又は別の適切な基板によって支持される。

【0045】

投影露光装置１０は、５ｎｍと３０ｎｍの間の中心波長を有する投影光ＰＬを生成するように構成された光源ＬＳを含む。図示の例では、投影光ＰＬの中心波長は約１３．５ｎｍであり、従って、極紫外スペクトル範囲（ＥＵＶ）内にある。他の中心波長、特に６．６ｎｍと６．８ｎｍの間のものも可能である。

【0046】

図示の実施形態では、光源は、自由電子レーザ（ＦＥＬ）である。そのようなデバイスは、例えば、ＷＯ ２００９／１２１４３８ Ａ１から公知である。投影露光装置１０は、光源ＬＳによって生成された投影光ＰＬをマスク１４の下面上に向ける照明系２０を更に含み、照明系２０は、下記で照明視野２４と呼ぶことになる視野を照明する。照明視野２４は、図示の実施形態において、細長い矩形の形状を有する。以下に更に説明する他の実施形態において、照明視野２４は、照明視野２４は、リングセグメントの形状を有する。

【0047】

更に、投影露光装置１０は、所与の時点で照明視野２４の内側に位置する構造１２を感光層１６上に結像する投影対物系２６を含む。投影対物系２６は、照明視野２４の領域内に位置する構造１２の縮小像２４’が感光層１６上に形成されるように｜β｜＜１である拡大率βを有する。

【0048】

投影露光装置１０は、感光層１６の露光中にマスク１４がウェーハ１８と同期して変位する走査作動に向けて設計される。図１にはマスク１４及びウェーハ１８の変位移動をそれぞれ矢印Ａ１及びＡ２に示している。マスク１４に対するウェーハ１８の速度比は、投影レンズ２６の拡大率βに等しい。図示の実施形態において、像２４は正像であり（β＞０）、従って、露光作動中にマスク１４とウェーハ１８は同じ方向に沿って移動する。露光作動中に照明視野２４はマスク１４にわたってスキャナ方式で進むので、照明視野よりもかなり大きい領域を感光層１６に転写することができる。

【0049】

図１には、照明視野２４内の点から射出する光束２８を示している。光束２８は投影対物系２６に入射し、投影対物系２６は、光束２８を感光層１６が配置された投影対物系２６の像平面内の単一点の上に収束させる。構造１２が配置された投影対物系２６の物体平面内の視野点と感光面１６が配置された像平面内の視野点との間の関係は、通常、結像関係又は光学的共役性と呼ばれる。

【0050】

投影対物系２６に入射する光束２８の開口角は、物体側開口数ＮＡの尺度である。拡大率｜β｜＜１の結果として、投影対物系２６の像側開口数ＮＡは、拡大率｜β｜の逆数だけ増大する。

【0051】

ＩＩ．照明系
図２は、投影露光装置１０を通る略子午断面図である。光源ＬＳは、典型的には、投影光を中間焦点３０内にフォーカスさせるコレクター（図示せず）を含む。この実施形態において、単一自由曲面ミラーによって形成された第１の光学系３２は、焦点３０から射出する投影光を以下により詳細に説明する方式でマイクロミラーＭのアレイ３４に向けて誘導する。アレイ３４は、投影露光装置１０の全体システム制御器３８に接続した制御ユニット３６によって制御される。

【0052】

アレイ３４のマイクロミラーＭは、ミラー４２、４４、４６、及び４８を含み、ミラー４４の近くに瞳平面４９を有する第２の光学系４１の物体平面４０に配置される。最後のミラー４８は、かすめ入射に向けて設計される。第２の光学系４１は、物体平面４０に配置されたマイクロミラーＭを投影対物系２６の物体平面と一致する像平面５０上に結像する。従って、マスク１４の下面上に生成される照明視野２４は、アレイ３４の実像である。この理由から、第２の光学系４１がＸ方向及びＹ方向に沿って同じ拡大率を有する限り、アレイ３４と照明視野は同じ形状を有するが、一般的に異なるサイズを有する。

【0053】

図３は、光源ＬＳと、第１の光学系３２と、マイクロミラーＭのアレイ３４（上面図）と、第２の光学系４１と、アレイ３４の実像によって形成された照明視野２６とを非常に概略的な表現形式で例示している。図３では、第２の光学系４１によって確立される結像関係は、２つの異なるマイクロミラーＭ上の点から異なる方向の下に射出し、最終的に照明視野２６内の２つの光学的に共役な点の上に収束する２つの光束５２ａ、５２ｂによって例示している。

【0054】

図示の実施形態において、アレイ３４は、規則的な格子状パターンで配置された８×２７個のマイクロミラーＭを含む。各マイクロミラーＭは、２つの直交する傾斜軸の周りに、各マイクロミラーＭにおいて個々に制御することができる傾斜角だけ傾斜させることができる。この傾斜をアレイ３４の一部分５４の拡大斜視図４に例示している。部分５４は、共通基板５６上に配置された６×６個のマイクロミラーＭを含む。マイクロミラーＭのうちの１つにおいて、５８、６０で表記した直交傾斜軸を示している。同じ入射角で入射する光線ＬＲ１及びＬＲ２は、マイクロミラーＭを個々に傾斜させることによって光の角度分布を如何に修正することができるかを示している。

【0055】

図５は、アレイ３４の４つのマイクロミラーＭを通る略断面図である。各マイクロミラーＭは、ミラー基板６０と、その上に塗布された反射コーティング６２とを含む。一般的にコーティング６２は、交替する屈折率を有する二重層を複数含む。コーティングは、投影光ＰＬに対する反射係数を最大にするという観点で設計される。マイクロミラーＭの下の回路基板６８上に、固体接合部７０、７２によって定められた傾斜軸の周りにマイクロミラーＭを傾斜させるように静電アクチュエータ６４、６６が配置される。

【0056】

アレイ３４のマイクロミラーＭからの光束は、マイクロミラーのある傾斜角に対してマスク１４の照明に寄与しない場合がある。従って、ある一定量の光を意図的に制御された態様で消失させることができる。この消失は、照明系２０内のアレイ３４と像平面５０の間のいずれかの点への開口の適正な配置によって達成することができる。この開口を瞳平面４９の近くに位置付けることは、通常、そのような配置が必要な傾斜角を低減することになり、取りわけ、アクチュエータ６４、６６及び／又は固体接合部７０、７２に対する要件を緩和することで有利とすることができる。

【0057】

ＩＩＩ．マイクロミラーアレイの制御
再び図３を参照すると、次いで、照明系２０を用いてマスクレベルでの望ましい照明条件を如何に得ることができるかを以下に説明する。

【0058】

マスク１４上の各点は、明確に定められた光エネルギ及び角度光分布で照明しなければならない。一般的に、マスク１４の各点が受け入れる光エネルギは等しくなければならず、通常、これは、角度光分布にも適用される。しかし、マスク１４は露光中に照明視野２６を通して移動するので、これらの条件は、照明視野２６内の点において同じく満たす必要はない。これに代えて、マスク上のそれぞれの点が照明視野を通して完全に移動し終えた後にこれらの条件が満たされることで十分である。従って、光エネルギ、すなわち、走査積分放射照度がターゲット光エネルギに等しい場合、照明視野２６内の放射照度は、変化することができる。

【0059】

類似の考察は、角度光分布にも適用される。例えば、二重極照明設定に対応するマスク１４上の点が２つの反対方向だけから照明される場合に、それぞれの点は、例えば照明視野２６を通る動程の前半の間に片側だけから照明し、その動程の後半の間に反対側だけを照明することで十分である。走査積分の後に、この点は、必要に応じて両方の方向から均等に照明されている。

【0060】

以下では、投影露光装置１０の走査方向Ｙに対して垂直な走査直交方向Ｘに沿ったある一定の位置にあるマスク１４上の点が照明視野２６を通して進むと仮定する。走査方向Ｙに沿ったマスク１４の走査移動の結果として、この点は、照明視野２６を通して、走査方向Ｙと平行に延びる線７６’に沿って移動する。図３から分るように、線７６’は、マイクロミラーＭの群８０の実像である筋を通して延びている。例示目的で、群８０のマイクロミラーＭと、更にその像（筋７８）を黒色に示している。図３に示すように、線７６’は、マイクロミラーＭの群８０を通して延びる線７６の像である。

【0061】

この場合に、マスク１４上の点は、線７６に沿って筋７８を通って進む間に、群８０に属する８つのマイクロミラーＭによって逐次照明されることになる。群８０の各マイクロミラーＭは、光源ＬＳによって異なる放射照度で照明され、この場合に、群８０の８つ全てのマイクロミラーＭの向きが異なる傾斜角によって定められると更に仮定する。従って、筋７８を通して進むマスク点は、異なる放射照度を有し、更に異なる入射方向を有する８つの光束によって逐次照明されることになる。図３には、別の群８０に対して、照明視野２６上に異なる方向から入射する光束５２ａ、５２ｂによって異なる入射方向を略示している。

【0062】

以上により、各マイクロミラーＭ上の放射照度とその傾斜角とを慎重に決定することにより、マスク１４上の各点上にほぼ任意の光エネルギ及び角度光分布を走査積分後に生成することができる。当然ながら、群８０内のマイクロミラーＭの個数が多い程、マスク１４上の点を望ましいターゲット光エネルギと望ましいターゲット角度光分布とで照明する柔軟性は高くなる。この決定が如何に実施されるかに対しては、下記の第Ｖ節でより詳細に説明する。

【0063】

アレイ３４上の全てのマイクロミラーＭが同じ放射照度Ｉ₀で照明されるとすれば、マスク１４上でターゲット光エネルギ及びターゲット角度光分布を得るのは困難になるであろう。この場合に、光エネルギ及び角度光分布は、各マイクロミラーＭ上の放射照度Ｉ₀によって与えられる同一の段階においてしか調節することができない。従って、各群８０内の放射照度分布は、少なくとも５０％、好ましくは、少なくとも７５％だけ変化しなければならない。５０％の変化は、最小放射照度が最大放射照度の５０％であることを意味する。そのような放射照度変化は、マスクレベルの光エネルギ及び角度光分布を微調節することを可能にする。

【0064】

その一方、マスク１４上の点は、その走査直交位置Ｘには関係なく同じ光エネルギで照明しなければならない。従って、各群８０において、全てのマイクロミラーＭ上の放射照度にわたる積分は等しくなければならない。

【0065】

これは、放射照度がｙ方向だけに沿って変化し、ｘ方向に沿っては変化しないようにアレイ３４を照明することによって非常に簡単に達成することができる。この関連において、アレイ３４に関する方向ｘ，ｙは、マスクレベルの方向Ｘ及びＹにそれぞれ対応することを述べておかねばならない。第２の光学系４１は、その物体平面４０内と像平面５０内で座標系を回転させる可能性があるので、一方で方向ｘとＸ、及び他方で方向ｙとＹは平行である必要はない。

【0066】

ＩＶ．マイクロミラーアレイの照明
図３におけるグラフＩ（ｘ）及びＩ（ｙ）は、アレイ３４上に光源及び第１の光学系３２によって生成される可能な放射照度分布を示している。グラフＩ（ｘ）において異なる破線は、アレイ３４の左手側に示す付加的な破線に示すように異なるｙ座標に対応する。従って、ｘ方向と平行に延びる行内の全てのマイクロミラーＭは、同じ放射照度で照明される。しかし、異なる行は異なる放射照度で照明される。例えば、アレイ３４の中心の行は、アレイ３４の横方向縁部にある行よりも強く照明される。

【0067】

図示の実施形態において、マスクレベルの走査方向Ｙに対応するｙ座標へのこの依存性がガウス関数によって近似されると仮定している。従って、各群８０において、マイクロミラーＭは、図３でアレイ３４の右に示すグラフ内に８２で表記しているように、ガウス放射照度分布Ｉ（ｙ）で照明される。

【0068】

厳密には、重要なのはアレイ３４上の放射照度分布ではなく、各マイクロミラーＭによって反射される放射照度である。従って、図３に示す放射照度分布Ｉ（ｘ）及びＩ（ｙ）を得るための簡単な手法は、反射光が望ましい強度を有するように、各マイクロミラーＭ上の反射コーティング６２を個々に離調させることである。しかし、この離調は比較的高い光損失を有するので、第１の光学系３２をアレイ３４上で望ましい放射照度分布が得られるように設計することが好ましい。

【0069】

以下では、図６及び図７を参照して、光ビームの回転対称ガウス放射照度分布をある一定の方向に沿った矩形放射照度分布に如何にして変形することができるかを説明する。

【0070】

図６は、焦点３０から射出する投影光ビーム８４を通る断面図を左手側に例示している。点線は、回転対称ガウス放射照度分布を表すものとする。従って、光ビーム８４の中心における放射照度は、その外周におけるものよりも高い。

【0071】

光ビーム８４は、焦点３０の後に発散するので、光ビーム８４の主伝播軸を基準として定められる角度光分布を考慮する方が適切である。この場合に、ガウス放射照度分布において、小さい角度での放射照度は、大きい角度での放射照度よりも高い。従って、角度空間内で小さい角度に対応する領域を位置空間内で拡大しなければならず、それに対して大きい角度を有する領域を位置空間内で圧縮しなければならない。図６では、これを放射照度が高い光ビーム８４の軸の近くの領域８６によって例示している。この角度領域８６は、位置空間においてアレイ３４上に示す領域８６’に拡大される。それとは対照的に、光ビーム８４の外周の近くにある角度領域８８は圧縮され、領域８６’と同じ放射照度を有する位置空間内に領域８８’が形成される。

【0072】

図７は、同じ考察を異なる手法で例示している。ガウス放射照度分布Ｉ_g（ｘ）を表す上段のグラフと矩形放射照度分布Ｉ_r（ｘ’）を表す下段のグラフとの間の矢印は、光を第１の光学系３２によって異なるｘ位置の間で如何にシフトさせなければならないかを示している。上段のグラフ内の位置ｘによって下段のグラフ内のどのｘ’位置を照明しなければならないかを次式の関数ｘ’（ｘ）が表すことを示すことができる。

【0073】

ｘ₀項は、ガウス放射照度分布が無限大まで延びる（図７の上段のグラフを参照されたい）ことを考慮に入れて、放射照度分布Ｉ_g（ｘ）のうちに使用することができる部分を表している。σ項は、通例通り、ガウス放射照度分布の標準偏差を表している。

【0074】

式（１）に基づいて、第１の光学系３２に適する設計は、標準のアルゴリズムを用いて容易に導出することができる。

【0075】

一般的に、光源ＬＳが高い輝度を有し、すなわち、放出光ビームが所与の平面内で小さい直径と小さい発散の両方を有する場合に、第１の光学系３２の設計を簡素なものにすることができる。５ｎｍと３０ｎｍの間のスペクトル範囲に向けて構成されてこの特性を有する光源は、例えば、シンクロトロン又は自由電子レーザ（ＦＥＬ）のような電子系の光源である。高い輝度は、結像関係を確立する必要がないので、単一反射面のみを用いて第１の光学系３２を設計することさえも可能にする。ＥＵＶ装置では、可能な限り少数の反射面しか用いないことは、各反射面によって不可避に引き起こされる光損失を低減するという観点から一般的に有利である。

【0076】

Ｖ．傾斜角の決定
以下では、走査積分の後にマスク上の各点がターゲット光エネルギとターゲット角度光分布とで照明されるように、マイクロミラーＭに対する傾斜角を如何に計算することができるかを説明する。

【0077】

最初に、アレイ３４上の放射照度分布を決定しなければならない。好ましくは、アレイ３４上の放射照度分布は、最初に、下記で説明する最適化を簡素化するように慎重に設計される。次いで、設計値からの実際の放射照度分布の偏差が測定され、アルゴリズム内に考慮される。

【0078】

以下の説明は、単一群８０だけに関するものである。アレイ３４上の放射照度分布がｘ方向に沿って変化しない場合に、以下のアルゴリズムを一度だけ実施するだけで十分である。ｘ方向に沿っても変化が存在する場合に、このアルゴリズムを１つよりも多い群８０に対して実施しなければならない。

【0079】

同じことは、マスク上の角度光分布及び／又は光エネルギが走査直交方向Ｘに沿って変化することになる場合にも適用される。この場合にも、上述のアルゴリズムを各群８０に対して個々に実施しなければならない。

【0080】

更に、マスクレベルの望ましいターゲット角度光分布は、照明系２０の瞳平面４９内のＭ個の極Ｐ₁からＰ_Mの組合せである放射照度分布に変形することができると仮定する。図８には、Ｙ二重極照明設定（Ｍ＝２）における瞳平面４９内の例示的放射照度分布を示している。

【0081】

極Ｐ_kのターゲット放射照度をａ_kとする。この場合に、マスク１４上で群８０によって照明される点のターゲット合計放射照度は、

によって与えられる。このターゲット合計放射照度は、この点が照明視野２６を通して移動され終わった後に受け取られるターゲット光エネルギに正比例する。このターゲット合計放射照度は、群８０内のマイクロミラーの放射照度の和よりも小さくすることができ、マスク上の放射照度の微調節を可能にする。

【0082】

しかし、以下において

で表記する各極Ｐ_kにおける実放射輝度は、一般的にターゲット放射照度ａ_kからずれる。ターゲット合計放射照度からの合計放射照度の最大偏差Δが許される場合に、この最大偏差Δを次式で表すことができる。

【0083】

同様に、各極Ｐ_kの放射照度の最大許容偏差を次式によって定めることができる。

【0084】

パラメータｆ≧１は、瞳平面４９内の個々の極内の放射照度の偏差が、通常は合計放射照度からの偏差よりも重要ではないことを表している。

【0085】

各マイクロミラーＭの傾斜角は、変量ｃ_ijで表すことができる。この場合に、ｉ番目のマイクロミラーＭから反射される投影光が瞳平面４９内の極Ｐ_jの照明に寄与するようにこのマイクロミラーが傾斜される場合、ｃ_ijは１になる。他の場合に、ｃ_ijは０に等しい。

【0086】

各マイクロミラーＭは、所与の時点で単一極Ｐ_jしか照明することができないので、次式の条件がもたらされる。

ここでＮは、各群８０内のマイクロミラーＭの合計個数である。不等号は、ｉ番目のマイクロミラーＭをマスク１４の照明に全く寄与しない位置に向けることができることで得られる。

【0087】

図９に示すように、群８０内のｊ番目のマイクロミラーＭ上の実放射照度をｂ_jで表記している。この場合に、傾斜角ｂ_iの所与の組合せによって得られる極Ｐ_k内の実放射照度

は次式で与えられる。

【0088】

上述の条件（２）及び（３）を必要な境界条件を用いて保証する傾斜角の組合せｃｉｊを求めるために、次式の最適化問題がもたらされる。

【0089】

この式は、既存の数値アルゴリズムを用いて解くことができる混合整数線形問題に簡約化される。これらのアルゴリズムは、十分な品質の解が求まるまで品質を高める一連の現状最適解を生成する。更に、これらのアルゴリズムは、現状最適解の品質と広域最適解の品質の間の差に対する界を計算することができる。これは、アルゴリズムがもう少しの間その作動を続けることが許される場合に、最大でどの程度解の品質を高めることができるのかに関する情報を保留することを可能にする。特に、アルゴリズムは、その現状最適解が、更に別の改善が不可能であるような広域最適解であることを証明することができる。

【0090】

ＶＩ．マイクロミラーアレイ上の放射照度分布のシフト
上述の第Ｖ節では、群８０のｉ番目のマイクロミラー上の実放射照度ｂ_iが変化しないと仮定した。しかし、少なくともある一定の種類の光源ＬＳでは、アレイ３４上で放射照度分布の変化が発生する可能性がある。特に、光源ＬＳがアレイ３４から非常に離れた距離の場所に配置された場合に、光源ＬＳによって放出された光ビームの方向の微小変化は、アレイ３４上で放射照度分布の有意なシフトをもたらす。

【0091】

図３を参照して上述したように、放射照度分布がｘ方向に沿って変化しないと仮定すると、アレイ３４上に生成される放射照度分布が、ｘ方向に沿ってアレイ３４にわたってある程度の広がりまで延びる限り、ｘ方向に沿った放射照度分布のシフトは、マスク１４の照明に対していかなる影響も持たないことになる。

【0092】

しかし、走査積分後の望ましい角度光分布及び光エネルギを微調節することができるように、投影露光装置１０の走査方向Ｙに対応するｙ方向には、アレイ３４上の放射照度は変化する。ｙ方向に沿った放射照度分布のシフトを図３に示すＩ（ｙ）グラフ内に点線８２’に示している。

【0093】

放射照度分布のそのようなシフトは、各群８０内のマイクロミラーＭが、異なる照射で照明されることになるという効果を有する。これは、一般的に、走査積分後のマスク上に修正された光エネルギ及び角度光分布をもたらす。

【0094】

本発明者は、マイクロミラーＭの傾斜角を適切に決定することにより、これらの修正を許容可能限度まで低減することができることを見出した。実際に、第Ｖ節に上述した手法を用いた場合にのみ、アレイ３４上での放射照度分布のｙ方向に沿ったシフトによって引き起こされるマスクレベルの角度光分布及び光エネルギの偏差が許容可能限度内に保たれることを確実にする傾斜角セット

を求めることができることが証明されている。これは、各群８０内のある程度の個数ＮのマイクロミラーＭに対しても成り立つ。数十億個ものマイクロミラーＭを含むアレイ３４を設けることは一般的に実現可能な手法ではないので、これは重要である。

【0095】

アレイ３４上の放射照度分布がシフトすると考えられる場合に、式（５）を次式で置換しなければならない。

ここで添字ｌは、異なる横方向シフトの分だけ異なるｉ番目のマイクロミラーＭ上の様々な放射照度を表している。係数ｂ_ilは、シフトした放射照度分布ｌにおけるｉ番目のマイクロミラーＭ上の実放射照度を示している。この場合に、式（６）の最適化問題は、ここでもまた、混合整数線形問題である式（８）になる。最適化を改善するためには、ＲＩＮＳ又は丸め法、特にＶＮＤ（変数近傍下降）のような発見的手法が非常に適切であり、この問題を非常に効率良く解くのに役立つ。

【0096】

放射照度分布の異なるシフトに対するマイクロミラーＭ上の実放射照度を表す係数ｂ_ilが測定されない場合に、以下の方式でこれらの係数ｂ_ilを計算することができる。

【0097】

アレイ３４上のｙ方向に沿った放射照度分布Ｉ（ｊ）は、次式のスーパーガウス関数によって与えられる。

ここでｐは、スーパーガウスパラメータである。係数ｌｎ（１０）は、放射照度が、ｘ方向に沿って延びるアレイ３４の縁部において１／１０だけ低下してしまうことを表している。更に、アレイ３４は、ｙ方向に沿ってｙ＝−１からｙ＝＋１まで延びると仮定する。

【0098】

最適化では、ｄが、正号及び負号の両方に発生する可能性がある最大シフトであり、この距離は、２ｄ／（Ｌ−１）だけ互いから分離されたＬ個の小さいシフトｌ＝１，．．．，Ｌに均一に分割されると更に仮定する。Ｌ＝２５は、明示的に考慮するシフトｌに加えてｄまでの任意のシフトの場合の結果の計算時間と達成可能な精度との間の適度な妥協点をもたらすことが見出されている。この場合に、シフトｌに対してシフトした放射照度分布Ｉｌ（ｙ）は次式に比例する。

【0099】

この場合に、シフトｌにおけるｉ番目のマイクロミラーＭ上の強度ｂ_ilは、次式によって与えられる。

【0100】

式（１１）は、式（８）の最適化問題に対する傾斜角ｃ_ijを決定するために使用することができる。

【0101】

以下では、ｙ方向に沿った放射照度分布のシフトに対する角度光分布及び光エネルギの不変性に対して、図８から図１０を参照して定性的に説明する。

【0102】

図８に示す照明系２０の瞳平面４９内の例示的放射照度分布は、等しい放射照度を有し、Ｙ方向に沿って分離された２つの極Ｐ１、Ｐ２からなる。そのようなＹ二重極設定は、図８に示すように、マスク１４上でＸ方向に沿って配置された構造１２を結像するのに特に適している。

【0103】

上述したように、アレイ３４の各群８０は、瞳平面４９内の極Ｐ１、Ｐ２を完全に照明する。この照明を如何にもたらすことができるかを示す図９の左手側には、８つのマイクロミラーＭの群８０のうちの１つを示している。アレイ３４上のｙ方向に沿ったガウス放射照度分布Ｉ（ｙ）は、群８０の各マイクロミラーＭが異なる放射照度で照明されるという効果を有する。より具体的には、群８０の中央にあるマイクロミラーは、群８０の縁部にあるマイクロミラーＭよりも強く照明される。図９では、より高い放射照度をマイクロミラーＭのより濃い塗り潰し表示で表している。

【0104】

各マイクロミラーＭは、投影光を瞳平面４９内の任意の位置に向けるように傾斜させることができる。簡略化の目的で、各マイクロミラーＭに関連付けられた光点は、極Ｐ１、Ｐ２と同じ形状及びサイズを有すると更に仮定する。図９の上部には、マイクロミラーＭのうちの１つとそれに関連付けられたスポット９０とを示している。

【0105】

従って、複数のスポット９０を上下に重ねることにより、反射光をそれぞれの極Ｐ１又はＰ２に向けて誘導するマイクロミラーＭの選択に依存する放射照度を有する極Ｐ１、Ｐ２を生成することができる。

【0106】

図９では、少数のマイクロミラーＭの場合に、スポット９０を重ねることによって両方の極Ｐ１、Ｐ２内で完全に等しい放射照度を得ることは一般的にできないので、極Ｐ１が極Ｐ２よりも若干明るいこと（より濃い塗り潰しで表す）を見ることができる。しかし、極Ｐ１、Ｐ２内の放射照度の間の差は非常に小さく、満足できるものである。

【0107】

図１０は、アレイ３４上の放射照度分布が＋ｙ方向に沿ってシフトされた後の場合を示している。従って、群８０の中央にあるマイクロミラーは、もはや最も高い放射照度で照明されない。極めて重要な点は、マイクロミラーＭ上で変化した放射照度が、瞳平面４９内の放射照度分布に実質的な影響を及ぼすことのないように極Ｐ１、Ｐ２へのマイクロミラーＭの割り当てが選択されている点である。言い換えれば、図１０では、極Ｐ１、Ｐ２は、実質的に、ここでもまた、すなわち、図９に示す元の放射照度分布で照射される。極Ｐ１、Ｐ２内の放射照度は、アレイ３４上の放射照度分布がシフトする際に一般的に若干変化することになるが、これらの変化は満足できるものである。

【0108】

極Ｐ１、Ｐ２の放射照度がアレイ３４上の放射照度分布のシフトに対して実質的に不変である場合に、この不変性は、必然的にマスクレベルの走査積分光エネルギにも適用される。これは、光エネルギが、瞳平面４９全域にわたって積分される放射照度に比例するからである。しかし、式（２）及び（３）によって表されるように、許される公差は、この点に関してより強い制限を受ける可能性がある。

【0109】

ある一定の光源ＬＳが、ある一定の第１の光学系３２と共に、アレイ３４の照明のシフトとは別に他の変動及び／又は追加の変動を有することが公知であり、及び／又は予想される場合に、上述の最適化処理手順をそれにも関わらず適用することができる。この場合に、式（１０）におけるＬ個の異なる放射照度分布Ｉｌ（ｙ）をこれらの他の変動及び／又は追加の変動を表す分布によって単純に置換するだけでよい。

【0110】

ＶＩＩ．代替実施形態
ａ）湾曲照明視野
図２から図１０に図示の実施形態において、アレイ３４のマイクロミラーＭが規則的な矩形格子で配置されると仮定した。第２の光学系４１によって確立される結像関係の結果として、この配置は、矩形形状の照明視野２６を導く。

【0111】

ある一定の投影対物系２６では、照明視野は、リングセグメントの形状を有することが好ましい。図１１は、そのような湾曲照明視野１２６’をもたらすマイクロミラーＭのアレイ１３４の構成を示している。この場合に、群１８０は、ここでもまた、ｙ方向に沿って互いに前後に配置された８つのマイクロミラーＭによって形成される。群１８０は、ｙ方向に沿って若干シフトされるので、アレイ１３４、従って、照明視野１２６は、ほぼリングセグメントの形状を有する。

【0112】

ｂ）間隙の向き
通常、マイクロミラーＭが１つ又は２つの傾斜軸の周りに傾斜する機能を有すべき場合に、隣接するマイクロミラーＭの間に小さい間隙が残されることは不可避になる。上述のアレイ３４及び１３４の場合がそうであるように、間隙がｙ方向と平行に延びる場合に、これらの間隙はマスク１４上に結像され、従って、照明視野１２６も、投影光によって照明されない幅狭の筋を含むことになる。通常、これは許容外である。

【0113】

１つの手法は、第２の光学系４１の物体平面４０を若干外してアレイ３４、１３４を配置するか、又は像平面５０を若干外してマスクを配置することである。それによって９２で表記している間隙は、マスク１４上に鮮明に結像されない。この手法に関する更に別の情報は、上述したＵＳ ２０１０／０１５７２６９ Ａ１から得ることができる。

【0114】

別の手法を図１２に示している。この場合に、マイクロミラーＭは傾斜パターンで配置され、それによって間隙９２もｙ方向に対して斜めの方向に延びている。走査積分の結果として、マスク上の各任意の点は、その走査移動中に間隙９２を通過する間に一度だけ照明されないことになる。これは、図１２の左手側に示す２つの線９４、９６を辿ることで検証することができる。これは、照明視野２２６内の点のＸ位置に関係なく成り立つ。従って、マスク１４上の各点は同じ光エネルギを受け入れる。

【0115】

この実施形態において、ｙ方向と平行に延びるマイクロミラーＭの斜め方向の行は、もはや必ずしも群８０に対応しないことも分る。より具体的には、マスク上の点は、ほぼ異なる行に属するマイクロミラーの像を通して移動することになる。この場合に、いくつかの群に対して同時に式（６）又は（８）を解かなければならない。

【0116】

照明視野２２６の短い横方向縁部がＹ方向と平行に延びることを確実にするために、マスク１４の直下又はアレイ２３４の直上に視野絞りを配置することができる。

【0117】

ＶＩＩＩ．重要な方法段階
図１３は、本発明によるマイクロリソグラフィ装置を作動させる重要な段階を示す流れ図である。

【0118】

段階Ｓ１において、光放射照度分布が第１の線７６に沿って少なくとも５０％だけその上で変化する反射光学要素Ｍのアレイ３４を有する照明系が与えられる。

【0119】

段階Ｓ２において、第１の線７６の像７６’に沿って移動する点に対してターゲット角度光分布及びターゲット光エネルギが指定される。

【0120】

段階Ｓ４３において、第１の線７６が通って延びる反射光学要素Ｍの群８０が決定される。

【0121】

段階Ｓ４において、群８０の反射光学要素Ｍの傾斜角ｃ_ijが決定される。

【0122】

段階Ｓ５において、制御ユニット３６によって傾斜角ｃ_ijが設定される。

【0123】

段階Ｓ７６において、光源ＬＳ及び第１の光学系３２を用いてアレイ３４上に光放射照度分布が生成される。

【0124】

段階Ｓ７において、マスク１４上にアレイ３４の実像が生成される。

【0125】

段階Ｓ８において、マスク１４が走査方向Ｙに沿って移動する間に、マスク１４の一部分が、面、例えば、感光面１６上に結像される。

【符号の説明】

【0126】

２６ 照明視野
３２ 第１の光学系
４１ 第２の光学系
８２ 放射照度分布
８２’ シフトした放射照度分布

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9-10】

【図11-12】

【図13】