特許 6643466 マイクロリソグラフィ投影装置を動作させる方法およびそのような装置の照明システム

(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】6643466

(24)【登録日】2020年1月8日

(45)【発行日】2020年2月12日

(54)【発明の名称】マイクロリソグラフィ投影装置を動作させる方法およびそのような装置の照明システム

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20200130BHJP

   G03F 1/84 20120101ALI20200130BHJP

   G02B 19/00 20060101ALI20200130BHJP

   G01N 21/956 20060101ALI20200130BHJP

   G01N 21/84 20060101ALI20200130BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/20 502

   G03F7/20 503

   G03F1/84

   G02B19/00

   G01N21/956 A

   G01N21/84 E

【請求項の数】34

【全頁数】37

(21)【出願番号】特願2018-515432(P2018-515432)

(86)(22)【出願日】2015年9月23日

(65)【公表番号】特表2018-531412(P2018-531412A)

(43)【公表日】2018年10月25日

(86)【国際出願番号】EP2015071826

(87)【国際公開番号】WO2017050360

(87)【国際公開日】20170330

【審査請求日】2018年5月23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】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(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】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(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】デギュンター マルクス

(72)【発明者】

【氏名】アイゼンメンゲル ヨハネス

(72)【発明者】

【氏名】ヒルト シュテファニ

(72)【発明者】

【氏名】コルプ トマス

(72)【発明者】

【氏名】シュレゼナー フランク

(72)【発明者】

【氏名】マウル マンフレート

【審査官】 長谷 潮

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１１１６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−００５６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１１０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１６９０９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００９／０６０７４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０７−２２０９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５３４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３７２７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１７６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１１６７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ ７／２０− ７／２４

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ １／００− １／８６

Ｇ０１Ｎ ２１／８４

Ｇ０１Ｎ ２１／９５６

Ｇ０２Ｂ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクロリソグラフィ投影装置の照明システムを動作させる方法であって、
ａ）変調平面（５７）内に配置された複数のマイクロミラー（５６）によって形成される変調面（２２２）を有する空間光変調器（５２）を提供するステップであり、各マイクロミラーは、マイクロミラーごとに個々に変更することができる向きを有するミラー面（２２４−１−１〜２２４−４−９）を備える、提供するステップと、
ｂ）前記マイクロミラーのうちの少なくとも１つについて、前記ミラー面に関連する少なくとも１つのパラメータを測定するステップと、
ｃ）前記ミラー面の前記向きを、ステップｂ）において測定されている前記少なくとも１つのパラメータに応じて制御するステップと、
ｄ）前記変調面（２２２）上に光パターンを生成するステップと、
ｅ）前記光パターンの像を、前記変調平面（５７）に対して光学的に共役であるラスタ視野平面（８４）内に配置された複数の光入射ファセット（７５）を有する光学インテグレータ（６０）の前記ラスタ視野平面（８４）上に形成するステップと、
ｆ）マスク（１６）上で前記光入射ファセット（７５）の像を重ね合わせるステップと
を含む、方法。

【請求項2】

マイクロリソグラフィ投影装置の照明システムを動作させる方法であって、
ａ）変調平面（５７）内に配置された複数のマイクロミラー（５６）によって形成される変調面（２２２）を有する空間光変調器（５２）を提供するステップであり、各マイクロミラーは、マイクロミラーごとに個々に変更することができる向きを有するミラー面（２２４−１−１〜２２４−４−９）を備える、提供するステップと、
ｂ）前記マイクロミラーのうちの少なくとも１つについて、前記ミラー面に関連する少なくとも１つのパラメータを測定するステップと、
ｃ）前記ミラー面の前記向きを、ステップｂ）において測定されている前記少なくとも１つのパラメータに応じて制御するステップと、
ｄ）前記変調面（２２２）上に光パターンを生成するステップと、
ｅ）前記変調平面（５７）に対して光学的に共役である視野平面（８４）上に前記光パターンの像を形成するステップと
を含む、方法。

【請求項3】

前記少なくとも１つのパラメータは、前記ミラー面（２２４−１−１〜２２４−４−９）の位置および前記ミラー面の向きからなる群から選択される、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

ステップｂ）は、マスク平面（８８）、または、前記マスク平面に光学的に共役な平面内の少なくとも１つの視野点において、角度放射照度分布を測定するステップを含む、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記少なくとも１つのパラメータが前記ミラー面（２２４−１−１〜２２４−４−９）の前記向きであり、前記マスク平面（８８）、または、前記マスク平面に光学的に共役な前記平面内の複数の視野点において、前記角度放射照度分布が測定される、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記角度放射照度分布は、前記複数の視野点において同時に測定される、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記複数の視野点と関連付けられる位置に、複数の位置解決光センサ（２０８ａ、２０８ｂ）が配置されており、各光センサは、関連する前記視野点の前記角度放射照度分布を測定する、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

ステップｂ）は、前記マスク平面（８８）、または、前記マスク平面に光学的に共役な平面内の少なくとも１つの視野点において、放射照度を測定するステップを含む、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

前記少なくとも１つのパラメータが前記ミラー面（２２４−１−１〜２２４−４−９）の前記向きであり、前記マスク平面（８８）、または、前記マスク平面に光学的に共役な平面内の複数の視野点において、前記放射照度が測定される、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記放射照度は、前記複数の視野点において同時に測定される、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記複数の視野点に、複数の光センサ（２０４ａ、２０４ｂ）が配置されており、各光センサは、関連する前記視野点において前記放射照度を測定する、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

ステップｂ）は、前記ミラー面（２２４−１−１〜２２４−４−９）の形状、前記光入射ファセット（７５）に対する前記変調面（２２２）の空間配置、および、前記光入射ファセット（７５）の形状に基づいて、前記少なくとも１つのパラメータを計算するステップを含む、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項13】

ステップｂ）の間、隣接するミラー面が前記マスク（１６）上で光を重ね合わせないように、前記ミラー面（２２４−１−１〜２２４−４−９）の前記向きが制御される、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項14】

ステップｂ）の間、前記空間光変調器に対して固定して配置されているマーカ点（１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ；１６６ａ、１６６ｂ、１６６ｃ）の位置が検出される、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項15】

前記空間光変調器（５２）は少なくとも２つの変調器ユニット（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ）を備え、各変調器ユニットは、複数のマイクロミラー（５６）を備え、少なくとも１つのマーカ点（１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ）を支持する、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記マーカ点は、投影光（ＰＬ）が衝突しない、前記変調器ユニット（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ）の後ろ側に配置される、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記マーカ点（１６６ａ、１６６ｂ、１６６ｃ）は、前記光学インテグレータ（６０）に対して固定して配置されている位置解決光検出器（１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ）上に結像される、請求項１４から１６までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項18】

前記マーカ点（１６６ａ、１６６ｂ、１６６ｃ）は、前記光学インテグレータ（６０）上に前記光パターンの前記像を形成する結像光学系（５８）によって前記光検出器（１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ）上に結像される、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記変調面（２２２）は、前記マイクロミラー（５６）または前記マイクロミラー間の構造によって反射または散乱された光を検出するカメラ（１７１）によって観測される、請求項１から１８までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項20】

ステップｃ）は、ステップｂ）において前記ミラー面が側方に変位していることが測定された場合に、制御パターンを側方にシフトするステップを含む、請求項１から１９までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項21】

前記照明システムは更に複数のミラー（４０）を含むミラーアレイ（３８）を含む瞳形成ユニット（３６）を含み、
前記方法が、前記瞳形成ユニット（３６）の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可変である位置において前記変調平面（５７）上のスポット（９４）を照明するステップをさらに含む、請求項１から２０までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項22】

マイクロリソグラフィ投影装置の照明システムであって、
ａ）変調平面（５７）内に配置された複数のマイクロミラー（５６）によって形成される変調面（２２２）を有する空間光変調器（５２）であり、各マイクロミラーは、マイクロミラーごとに個々に変更することができる向きを有するミラー面（２２４−１−１〜２２４−４−９）を備える、空間光変調器（５２）と、
ｂ）前記マイクロミラーのうちの少なくとも１つについて、前記ミラー面に関連する少なくとも１つのパラメータを測定するように構成されている測定デバイス（１５０；２００）と、
ｃ）前記測定デバイスによって測定された前記少なくとも１つのパラメータに応じて、前記マイクロミラー（５６）の向きを制御するように構成されている制御ユニット（９０）と、
ｄ）前記変調平面（５７）に対して光学的に共役であるラスタ視野平面（８４）内に配置された複数の光入射ファセット（７５）を有する光学インテグレータ（６０）と、
ｅ）前記ラスタ視野平面（８４）上に前記変調面（２２２）の像を形成するように構成されている結像光学系（５８）と
を備える、照明システム。

【請求項23】

マイクロリソグラフィ投影装置の照明システムであって、
ａ）変調平面（５７）内に配置された複数のマイクロミラー（５６）によって形成される変調面（２２２）を有する空間光変調器（５２）であり、各マイクロミラーは、マイクロミラーごとに個々に変更することができる向きを有するミラー面（２２４−１−１〜２２４−４−９）を備える、空間光変調器（５２）と、
ｂ）前記マイクロミラーのうちの少なくとも１つについて、前記ミラー面に関連する少なくとも１つのパラメータを測定するように構成されている測定デバイス（１５０；２００）と、
ｃ）前記測定デバイスによって測定された前記少なくとも１つのパラメータに応じて、前記マイクロミラー（５６）の向きを制御するように構成されている制御ユニット（９０）と、
ｄ）前記変調平面（５７）に対して光学的に共役である視野平面（８４）上に前記変調面（２２２）の像を形成するように構成されている結像光学系（５８）と
を備える、照明システム。

【請求項24】

前記測定デバイス（２００）は、マスク平面（８８）、または、前記マスク平面に光学的に共役な平面内の少なくとも１つの視野点において、角度放射照度分布を測定するように構成されている瞳測定ユニット（２０２ａ、２０２ｂ）を備える、請求項２２または２３に記載の照明システム。

【請求項25】

前記瞳測定ユニット（２０２ａ、２０２ｂ）は、前記マスク平面（８８）、または、前記マスク平面に光学的に共役な平面内の複数の視野点において同時に、前記角度放射照度分布を測定するように構成されている、請求項２４に記載の照明システム。

【請求項26】

前記瞳測定ユニット（２０２ａ、２０２ｂ）は、前記複数の視野点と関連付けられる位置に配置されている複数の位置解決光センサ（２１８ａ、２１８ｂ）を備え、各光センサは、関連する前記視野点の前記角度放射照度分布を測定する、請求項２４または２５に記載の照明システム。

【請求項27】

前記測定デバイス（２００）は、前記マスク平面（８８）、または、前記マスク平面に光学的に共役な平面内の少なくとも１つの視野点において、放射照度を測定するように構成されている放射照度測定ユニット（２０４ａ、２０４ｂ）を備える、請求項２２から２６までのいずれか１項に記載の照明システム。

【請求項28】

前記少なくとも１つのパラメータが前記ミラー面（２２４−１−１〜２２４−４−９）の前記向きであり、前記放射照度測定ユニット（２０４ａ、２０４ｂ）は、前記マスク平面（８８）、または、前記マスク平面に光学的に共役な前記平面内の複数の視野点において同時に、前記放射照度を測定するように構成されている、請求項２７に記載の照明システム。

【請求項29】

前記放射照度測定ユニット（２０４ａ、２０４ｂ）は、前記複数の視野点に配置されている複数の光センサ（２３４ａ、２３４ｂ）を含み、各光センサは、関連する前記視野点において前記放射照度を測定するように構成されている、請求項２８に記載の照明システム。

【請求項30】

前記制御ユニット（９０）は、前記ミラー面（２２４−１−１〜２２４−４−９）の形状、前記光入射ファセット（７５）に対する前記変調面（２２２）の空間配置、および、前記光入射ファセットの形状に基づいて、前記少なくとも１つのパラメータを計算するように構成されている、請求項２２から２９までのいずれか１項に記載の照明システム。

【請求項31】

前記測定デバイス（１５０）は、前記空間光変調器（５２）に対して固定して配置されているマーカ点（１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ；１６６ａ、１６６ｂ、１６６ｃ）と、前記マーカ点の位置を検出するように構成されている検出器（１６２；１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ）とを備える、請求項２２から３０までのいずれか１項に記載の照明システム。

【請求項32】

前記検出器は、前記結像光学系（５８）が、位置解決光検出器（１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ）上に前記マーカ点（１６６ａ、１６６ｂ、１６６ｃ）の像を形成するように、前記光学インテグレータ（６０）に対して固定して配置される前記位置解決光検出器である、請求項３１に記載の照明システム。

【請求項33】

前記測定デバイスは、前記変調面（２２２）を観測し、前記マイクロミラー（５６）または前記マイクロミラー間の構造によって反射または散乱された光を検出するように構成されているカメラ（１７１）を備える、請求項２２から３２までのいずれか１項に記載の照明システム。

【請求項34】

複数のミラー（４０）を含むミラーアレイ（３８）を含む瞳形成ユニット（３６）を更に含み、
前記瞳形成ユニット（３６）の前記ミラーアレイ（３８）の各ミラーについて、前記ミラーが、前記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可変である位置において前記変調平面（５７）上のスポット（９４）を照明するよう構成された、請求項２２から３３までのいずれか１項に記載の照明システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概してマイクロリソグラフィの分野に関し、特に、投影露光装置またはマスク検査装置において使用される照明システムに関する。本発明は、特に、そのようなシステムによって、角度放射照度分布（すなわち、照明設定）を視野に応じて変更することができることに関する。

【背景技術】

【0002】

マイクロリソグラフィ（フォトリソグラフィまたは単にリソグラフィとも称される）は、集積回路、液晶ディスプレイおよび他の微細構造デバイスを作製するための技術である。マイクロリソグラフィの工程は、エッチングの工程とともに、基板、例えば、シリコンウェハ上に形成されている薄膜スタック内にフィーチャをパターニングするために使用される。作製の各層において、ウェハは最初に、遠紫外線（ＤＵＶ）または真空紫外線（ＶＵＶ）のような放射に感受性のある材料であるフォトレジストでコーティングされる。次に、上部にフォトレジストを有するウェハは、投影露光装置内において投影光で露光される。装置は、パターンを含むマスクをフォトレジスト上に投影し、それによって、フォトレジストは、マスクパターンによって決定される特定の箇所においてのみ露光される。露光後、フォトレジストは現像されて、マスクパターンに対応する像が生成される。その後、エッチング工程によって、パターンがウェハ上の薄膜スタックへと転写される。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てこの工程を繰り返すことによって、多層微細構造構成要素がもたらされる。
投影露光装置は、一般的に、光源と、光源によって生成される投影光でマスクを照明する照明システムと、マスクを整列させる（ａｌｉｇｎｉｎｇ）ためのマスクステージと、投影対物部（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）と、フォトレジストをコーティングされたウェハを整列させる（ａｌｉｇｎｉｎｇ）ためのウェハアラインメントステージ（ｗａｆｅｒ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｓｔａｇｅ）とを含む。照明システムは、例えば、矩形または湾曲したスリットの形状を有し得る、マスク上の視野を照明する。

【0003】

現行の投影露光装置においては、２つの異なるタイプの装置の間で区別することができる。１つのタイプにおいては、ウェハ上の各標的部分は、１度にマスクパターン全体を標的部分上に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、ウェハステッパと称される。一般的にステップアンドスキャン装置またはスキャナと称される他方のタイプの装置においては、同時に動作方向に平行または逆平行に基板を動かしながら、走査方向に沿った投影ビームの下でマスクパターンを漸進的に走査することによって、各標的部分が照射される。ウェハの速度とマスクの速度との比は、投影対物部の倍率に等しく、これは通常１よりも小さく、例えば１：４である。
「マスク」（またはレチクル）という用語は、パターニング手段として広範に解釈されるべきであることを理解されたい。一般的に使用されるマスクは、不透明または反射性パターンを含み、例えば、バイナリ、レベンソン型位相シフト（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ）、ハーフトーン型位相シフト（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ）または様々なハイブリッドマスクタイプのものであり得る。しかしながら、例えば、プログラム可能ミラーまたはＬＣＤアレイとして実現されるマスクのような、アクティブマスクもある。

【0004】

微細構造デバイスを製造するための技術が進歩するにつれて、照明システムに対する要求がますます増大している。理想的には、照明システムは、マスク上の照明視野の各点を、良好に規定された放射照度および角度放射照度分布を有する投影光によって照明する。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かって収束する光束の全光エネルギーが、光束を構成する光線の様々な方向の間でどのように分配されるかを表す。
マスクに衝突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すべきパターンの種類に合わせて適合される。多くの場合、最適な角度放射照度分布は、パターン内に含まれるフィーチャのサイズ、向きおよびピッチに応じて決まる。最も一般的に使用されている投影光の角度放射照度分布は、従来型、環状、二重極、および四重極照明設定と称される。これらの用語は、照明システムの瞳平面内の放射照度分布を表す。環状照明設定では、例えば、瞳平面内で環状領域のみが照明される。したがって、投影光の角度放射照度分布には小さな角度範囲しか存在せず、すべての光線が同様の角度で斜めにマスク上に衝突する。

【0005】

所望の照明設定を達成するよう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に、様々な手段が当技術分野で知られている。最も単純な事例では、１つまたは複数の開口を備える絞り（ｓｔｏｐ）（絞り（ｄｉａｐｈｒａｇｍ））が、照明システムの瞳面内に位置決めされる。瞳平面内の位置は、マスク平面のようなフーリエ関連視野平面内の角度に転換されるため、瞳平面内の開口のサイズ、形状および位置が、マスク平面内の角度放射照度分布を決定づける。しかしながら、照明設定を何か変更するには、絞りを交換する必要がある。これによって、開口のサイズ、形状または位置がわずかに異なる非常に多数の絞りが必要になるため、照明設定を微調整するのは困難になる。さらに、絞りを使用することによって、必然的に光損失がもたらされ、したがって、装置のスループットが低下する。
それゆえ、多くの一般的な照明システムは、瞳平面の照明を、少なくとも一定程度まで連続的に変更することを可能にする調整可能要素を備える。多くの場合、これらのシステムは、瞳平面において所望の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素子を使用する。拡大光学素子および一対のアキシコン素子が回折光学素子と瞳平面との間に設けられている場合、この空間放射照度分布をある程度まで調整することが可能である。

【0006】

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。欧州特許出願公開第１ ２６２ ８３６号から知られる照明システムでは、ミラーアレイは、１０００個を超える微小ミラーを備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）として実現される。各ミラーは、互いに垂直な２つの異なる平面内で傾斜させることができる。したがって、そのようなミラーデバイスに入射する放射は、半球のほぼ任意の所望の方向に反射させることができる。各ミラーは、ミラーを傾斜させることによって自由に移動可能であるスポットを、瞳平面内に生成する。
同様の照明システムが、米国特許出願公開第２００６／００８７６３４号、米国特許第７，０６１，５８２号、国際公開第２００５／０２６８４３号および国際公開第２０１０／００６６８７号から知られている。

【0007】

さらに上述したように、通常、少なくとも走査積分後に、放射照度および角度放射照度分布が同じマスク上のすべての点を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、これは通常、ウェハレベルでの限界寸法（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、感光性上のマスク上の均一なラインの像も、その長さに沿って放射照度変動を有する場合がある。レジストの露光閾値は固定であるため、そのような放射照度変動は、ラインの像によって画定される構造の幅変動に直接転換される。

【0008】

角度放射照度分布が、マスク上の照明視野にわたって不意に変動する場合、これも、感光面上に生成される像の品質に悪影響を及ぼす。例えば、角度放射照度分布が完全に平衡されていない、すなわち、マスクポイント上の片側から、反対側よりも多くの光が衝突する場合、感光面上の共役像点は、感光面が完全に投影対物部の焦平面（ｆｏｃａｌ ｐｌａｎｅ）上にあるのではない場合、側方にシフトされる。
以下のいくつかの手法において、角度放射照度分布を視野に応じて修正することができる方法が記載されている。

【0009】

国際公開第２０１２／１００７９１号は、照明システムの瞳平面内に所望の空間放射照度分布を生成するためにミラーアレイが使用される照明システムを開示している。瞳平面に近接して、複数の光入射ファセットを有するフライアイ光学インテグレータが配置されている。光入射ファセットの像が、マスク上で重ね合わされる（ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄ）。ミラーアレイによって生成される光スポットは、光入射ファセットの総面積よりも少なくとも５分の１である面積を有する。これによって、光入射ファセット上に可変の光パターンを生成し、したがって、照明視野の異なる部分では異なる角度放射照度分布を生成することが可能になる。例えば、照明視野の一部分ではＸ二重極の、および、照明視野の別の部分ではＹ二重極の照明設定を生成することができる。

【0010】

国際公開第２０１２／０２８１５８号は、フライアイ光学インテグレータの光入射ファセット上の放射照度分布が、光学インテグレータの前に配置されている複数の変調器ユニットを用いることによって修正される照明システムを開示している。各変調器ユニットは、光入射ファセットのうちの１つと関連付けられ、光を遮断することなく、関連する光入射ファセット上の空間および／または角度放射照度分布を可変に再分布させる。このように、例えば、異なる半導体デバイスと関連付けられる単一のダイ上の２つ以上の異なる部分を、異なる照明設定で照明することが可能である。

【0011】

国際公開第２０１５／０７４７４６号は、フライアイ光学インテグレータの光入射ファセット上の放射照度分布が、光入射ファセット上にデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）を結像（ｉｍａｇｉｎｇ）することによって修正される手法を開示している。この手法は、上述した国際公開第２０１２／１００７９１から既知である照明システムにおいてそうであるように、アナログマイクロミラーアレイを用いて非常に小さい光スポットを生成する必要がないため、有利である。照明視野にわたる角度放射照度分布が完全に均一になる（すなわち、視野とは無関係になる）ように、角度放射照度分布の視野依存性が調整される。また、時として、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場合があることも、言及しておく。これは、例えば、投影対物部またはマスクが視野依存特性を有する場合に好都合であり得る。マスクに関する限り、そのような視野依存特性は通常、フィーチャが異なる向きまたは寸法を有する結果である。そのような視野依存特性からもたらされる悪影響は、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、首尾よく低減することができる。
しかしながら、前述の国際公開第２０１５／０７４７４６号から既知である照明システムによって生成される角度放射照度分布は、デジタルミラーデバイスが正確に制御されていても、しばしば予測される標的分布からわずかに逸脱することが分かっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明の目的は、デジタルミラーデバイスまたは別の空間光変調器を用いることによって、角度放射照度分布をマスクレベルで確実かつ予測可能に修正することを可能にする、マイクロリソグラフィ投影装置を動作させる方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明によれば、この目的は、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などの空間光変調器が提供されるステップａ）を含む方法によって達成される。空間光変調器は、複数のマイクロミラーによって形成される変調面を有する。各マイクロミラーは、マイクロミラーごとに個々に変更することができる向きを有するミラー面を備える。ステップｂ）において、ミラー面に関連する少なくとも１つのパラメータが、マイクロミラーのうちの少なくとも１つについて測定される。ステップｃ）において、ミラー面の向きが、ステップｂ）において測定されている少なくとも１つのパラメータに応じて制御される。その後、ステップｄ）において、変調面上に光パターンが生成され、ステップｅ）において、複数の光入射ファセットを有する光学インテグレータ上に上記光パターンの像が形成され、最後のステップｆ）においてマスク上で光入射ファセットの像が重ね合わされる。

【0014】

本発明は、一方における現実の角度放射照度分布と、所望の標的角度放射照度分布との間に観測されることがある小さい逸脱が、主に、マイクロミラーのミラー面に関連する特定のパラメータが指定の値内にもはやないことに起因するという概念に基づく。この文脈において最も重要なパラメータは、ミラー面の位置および向きである。「位置」という用語は、この文脈においては、ミラー面が傾けられるときに動かない傾斜軸のような要素のデカルト座標を示すものとする。ミラー面の向きとは、傾斜軸に対するミラー面の傾斜角度を示す。マイクロミラーが２つの傾斜軸を有する場合、向きは、それに応じて２つの傾斜角度によって画定される。

【0015】

ミラー面が指定の位置にない場合、または、指定の向きでない場合、角度放射照度分布が影響を受けることは明らかである。しかしながら、空間光変調器は通常、照明システムのハウジング内に固定して配置されており、同じことが、変調面の像が形成される光学インテグレータにも当てはまるため、ミラー面と光学インテグレータとの間の相対位置も固定されるはずである。しかしながら、光入射ファセットおよびミラー面の寸法がごく小さいものである結果として、空間光変調器および／または光学インテグレータのドリフト運動がたとえ極度に小さくても、これはマスクレベルで角度放射照度分布を補償するのに十分であることが分かっている。例えば、空間光変調器と光学インテグレータは両方とも、たとえ小さいにしても衝突する投影光の一部を吸収するため、そのようなドリフト運動は、熱的効果によって引き起こされる場合がある。それゆえ、これらの構成要素は、照明システムが長期間にわたって動作させる場合に、温度が上昇する。
同様の考慮事項が、ミラー面の向きにも当てはまる。ミラー面の総数は１０⁶〜１０⁸の範囲内であり得るが、ただ１つのミラー面の不具合であっても、マスクレベルにおける角度放射照度分布に顕著な影響を及ぼす場合があることが分かっている。
ミラー面に関連し、ステップｂ）において測定され得る別のパラメータはミラー面の反射率である。反射率は、照明システムの動作中に、高エネルギーの投影光によって引き起こされる反射性コーティングの材料劣化の結果として低減する場合がある。

【0016】

本発明によれば、ミラー面に関連し、位置、向き、または、ステップｂ）において測定される別のパラメータが、照明システムの通常動作中にマイクロミラーの向きが制御されるときに、考慮に入れられる。例えば、ステップｂ）において、ミラー面が側方に変位していることが測定された場合、ステップｃ）は、制御パターンを側方にシフトするステップを含むことができる。これは、例えば、「オン」および「オフ」状態の特定の三次元パターンが、１つまたは２つの方向に沿ってマイクロミラー１つ分（またはさらには２つ分以上）だけ、単純にシフトされることを含んでもよい。その後、一方における空間光変調器と他方における光学インテグレータとの間の相対位置の変化を、マイクロミラーの制御を修正することによって補償することができる。
特定のマイクロミラーが故障し、それによってその向きをそれ以上変更することができない場合、または、反射ミラー面が劣化し、それによって、反射される投影光が予測されるよりも少ない場合、これは、同じ視野点を照明する他のマイクロミラーの制御を適切に変更することによって、部分的に補償することができる。
以下において、ミラー面に関連する少なくとも１つのパラメータを効率的に測定することができる種々の手法が説明される。

【0017】

照明システム内で利用可能なスペースは制限されていることが多いため、１つの手法は、少なくとも１つのパラメータを、ミラー面上で直接的に測定するのではなく、マスクレベルにおいてミラー面によって生成される効果のみを測定することである。このとき、必要な測定デバイスは、ミラー面から遠隔して、照明システムの外側から容易にアクセス可能であるマスクまたはウェハ平面のような位置に配置することができる。

【0018】

この「遠隔」手法の特定の一実施形態によれば、ステップｂ）は、少なくとも、マスク平面、または、マスク平面に光学的に共役な平面内の少なくとも１つの視野点において、角度放射照度分布を測定するステップを含む。通常、多数のマイクロミラーが、マスク平面または別の視野平面内の特定の視野点の照明に寄与する。そこから光が少なくとも１つの視野点に衝突する方向の測定値に基づいて、その後、これらのマイクロミラーの位置および向きを計算することができる。このように、例えば、１つの視野点における単一の測定値によって、空間光変調器に関連する位置情報を得ることが可能である。
すべてのミラー面の向きが決定されるべきである場合、角度放射照度分布は、マスク平面、または、マスク平面に光学的に共役な平面内の複数の視野点において測定される必要がある。これは、マイクロミラーの一部分のみが単一の視野点の照明に寄与するためであり、すべてのマイクロミラーについて向きが決定されるべきである場合、それに応じて多数の測定が、マスクレベルで実施される必要がある。これは時間がかかる工程であるため、角度放射照度分布は、複数の視野点において同時に測定されることが好ましい。
この目的のために、複数の位置解決光センサ（ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ ｌｉｇｈｔ ｓｅｎｓｏｒｓ）を、複数の視野点と関連付けられる位置に配置することができる。各光センサは、関連する視野点の角度放射照度分布を測定する。

【0019】

ミラー面に関連する少なくとも１つのパラメータを測定するための同様の「遠隔」手法は、少なくとも、マスク平面、または、マスク平面に光学的に共役な平面内の少なくとも１つの視野点において、放射照度を測定することである。この手法は、マスク平面内の各視野点を、多数の異なるマイクロミラーから照明することができることを利用する。マイクロミラーは個々に制御することができるため、所与の時点において、１つのマイクロミラーのみが特定の視野点を照明するように、マイクロミラーを制御することが可能である。このように、マイクロミラーの向きに関する情報を容易に得ることができる。
ミラー面の位置を、照明される視野点の位置から計算することもできる。ミラー面が側方に変位している場合、マスク平面内のその像も、側方に変位する。
少なくとも、ミラー面の向きを測定するために、多数の測定が実施される必要がある。
それゆえ、複数の視野点において同時に放射照度を測定することが好ましい。この目的のために、複数の光センサが、複数の視野点に配置され得る。各光センサは、関連する視野点における放射照度を測定する。

【0020】

視野平面において放射照度または角度放射照度分布を測定することによる少なくとも１つのパラメータの遠隔測定は通常、ミラー面の形状、光入射ファセットに対する変調面の空間配置、および、光入射ファセットの形状に基づいて少なくとも１つのパラメータを計算するステップを必要とする。また、例えば、空間光変調器と、測定が実施される視野平面との間の光路内にあるすべての光学素子によって生成される光学的効果のような他の量も、考慮に入れる必要がある場合がある。
主に、回折および収差の結果として、マスク平面（または別の視野平面）上の隣接するマイクロミラーの像は、ある程度まで重なり合う場合がある。そのような重複は、１つまたは複数の視野点における放射照度または角度放射照度分布の測定値を損なう場合がある。

【0021】

そのような悪影響を低減するために、ミラー面は、隣接するミラー面がマスク上で光を重ね合わせないように制御することができる。例えば、測定中に変調面内で生成される光パターンにおいて、「オン」状態にあるマイクロミラーを、「オフ」状態にあるマイクロミラーによって完全に包囲することができる。また、チェス盤状の光パターンは、視野平面内の隣接するミラー面の像の重複と関連付けられる任意の悪影響を大幅に低減する。
少なくとも１つのパラメータを測定するための別の手法は、空間光変調器に対して固定して配置されるマーカ点の位置を検出することを含む。この手法は、空間光変調器がドリフトする可能性がより高い一方で、照明システムの動作中に、光学インテグレータの位置は通常、非常に安定して維持することができるという知見に基づく。

【0022】

マーカ点は、空間光変調器の直上で、可能な限りマイクロミラーの近くに配置されることが好ましい。しかしながら、原則として、マーカ点を、空間光変調器の任意のドリフト運動がマーカ点に精密に伝達されるように、空間光変調器に堅固に接続されている支持構造上で、空間光変調器からさらに遠くに配置することも可能である。
マーカ点は、従来の位置検出器を用いることによってその位置を良好に検出することができる任意の要素または構造によって形成されてもよい。例えば、マーカ点は、干渉計測システムの測定光ビームが方向付けられ得る小さい反射面領域によって実現されてもよい。マーカ点はまた、レーザダイオード、または、測定光ビームを放出する別の発光素子によって形成されてもよい。

【0023】

この目的のために十分に大きい複数のマイクロミラーを備える空間光変調器を製造することは困難であるため、空間光変調器を、より容易に製造することができる２つ以上の変調器ユニットに分割することを想定してもよい。その場合、変調器ユニットは、変調器ユニットのうちの１つの隣接するマイクロミラー間の距離よりも大きい間隙によって分離される。光学インテグレータ上で、各変調器ユニットの活性領域の像をともにスティッチングする（ｓｔｉｃｈｅｓ）スティッチング光学素子（ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ ｏｐｔｉｃｓ）を設けることができる。スティッチング光学素子に関するさらなる詳細は、米国特許出願公開第２０１５／１０１４６１８３号に見出すことができる。

【0024】

変調器ユニットが互いに分離される場合、変調器ユニットは、変調器ユニットの相対配置が照明システムの動作中に変化するように、異なる相対運動を実施することができる。たとえ変調器ユニットが共通の堅固な支持構造に取り付けられている場合であっても、支持構造が熱膨張する結果として、変調器ユニットの相対配置が変化する場合がある。これらの場合、各変調器ユニットに少なくとも１つのマーカ点を設けることが有利であり得る。このとき、変調器ユニット間の相対ドリフト運動を検出し、マイクロミラーの制御中に考慮に入れることができるように、各変調器ユニットの位置を個々に検出することができる。
マーカ点は、投影光が衝突しない、変調器ユニットの後ろ側に配置されることが好ましい。このとき、マーカ点の検出が投影光の変調と干渉する危険性はない。
マーカ点の位置を検出する特定の手法は、光学インテグレータに対して固定して配置される位置解決光検出器（ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）上でマーカ点を結像することである。この像は、光学インテグレータ上の光パターンの像も形成する結像光学系によって生成されることが好ましい。マーカ点はマイクロミラーの外部にあるため、光パターンの像とマーカ点の像とは重なり合わず、したがって、マーカ点の位置の測定は、投影光の変調とは干渉し得ない。また、この構成において、マーカ点は、例えば、測定光ビームを放出する反射面領域または光源によって形成されてもよい。

【0025】

マーカ点が空間光変調器の直上に配置されない場合、マーカ点は、空間光変調器の支持構造上に固定されてもよい。同様に、位置解決光検出器が光学インテグレータの直上に配置されない場合、これは、光学インテグレータの支持構造上に固定されてもよい。支持構造は、光学インテグレータ、および、特に、空間光変調器の任意のドリフト運動が、それぞれ位置解決光検出器またはマーカ点に完全に伝達されるように、可能な限り堅固であるべきである。
少なくとも１つのパラメータを測定する別の手法は、マイクロミラーまたはマイクロミラー間の構造によって反射または散乱された光を検出するカメラによって、変調面を観測することである。原則として、光学インテグレータ上で光パターンの像を形成する、投影光および結像光学系の少なくとも一部を、そのような測定にも使用することは可能である。

【0026】

しかしながら、変調面は、測定光、および、感光面上でマスクを結像するのに使用される投影光によって照明されることが好ましい。測定光および投影光の波長は、重なり合わない。カメラは、測定光の光路内に、ただし、投影光の光路の外部に配置される。これによって、ステップｂ）における少なくとも１つのパラメータの測定が、投影光の変調と干渉しないことが保証される。測定光は、ミラー面の可能な向きのうちの少なくとも１つにおいて、測定光がカメラに向けられるように、変調面に向けられる必要がある。

【0027】

ミラー面の向き、およびまた位置を検出するために、散乱した測定光を使用することもできる。その場合、ミラー面の位置または向きが変化する結果として、カメラの像平面内の放射照度が変化するように、散乱光の角度放射照度分布は異方性である必要がある。ミラー面の位置および／または向きを測定するために、隣接するミラー面間の間隙から反射した光を使用することすら可能である。これは、ミラー面の向きおよび位置が、マイクロミラー間の構造によって反射または散乱した光も変化させることに起因する。
そのような測定のために、異なる方向からの測定光を、空間光変調器の変調器面上に方向付けることが有利であり得る。
個々のマイクロミラーの像をカメラによって解像することができない場合、空間光変調器の位置はさらに、カメラを用いることによって検出することができる。その場合、マイクロミラー群から現れた測定光で十分であり得る。
マイクロミラーの向きを測定するための最も単純な手法は、共通の支持体上でマイクロミラーの下または間に配置されるオンボード電子センサに依拠することである。しかしながら、そのようなセンサでは、ミラー面の向きしか検出することができない。

【0028】

本発明は、複数のマイクロミラーによって形成される変調面を有する空間光変調器を備えるマイクロリソグラフィ投影装置の照明システムをも対象とする。各マイクロミラーは、マイクロミラーごとに個々に変更することができる向きを有するミラー面を備える。測定デバイスは、マイクロミラーのうちの少なくとも１つについて、ミラー面に関連する少なくとも１つのパラメータを測定するように構成されている。制御ユニットが、測定デバイスによって測定された少なくとも１つのパラメータに応じて、マイクロミラーの向きを制御するように構成されている。結像光学系が、例えば、複数の光入射ファセットを有する光学インテグレータのラスタ視野平面のような、任意の視野平面上に、変調面の像を形成するように構成されている。
少なくとも１つのパラメータは、ミラー面の位置およびミラー面の向きからなる群から選択することができる。

【0029】

測定デバイスは、少なくとも、マスク平面、または、マスク平面に光学的に共役な平面内の少なくとも１つの視野点において、角度放射照度分布を測定するように構成されている瞳測定ユニットを含むことができる。瞳測定ユニットは、マスク平面、または、マスク平面に光学的に共役な平面内の複数の視野点において、同時に角度放射照度分布を測定するように構成することができる。
その場合、瞳測定ユニットは、複数の視野点と関連付けられる位置に配置される複数の位置解決光センサを含むことができる。各光センサは、関連する視野点の角度放射照度分布を測定する。
測定デバイスは、代替的に、少なくとも、マスク平面、または、マスク平面に光学的に共役な平面内の少なくとも１つの視野点において、放射照度を測定するように構成されている放射照度測定ユニットを含むことができる。
少なくとも１つのパラメータがミラー面の向きである場合、放射照度測定ユニットは、マスク平面、または、マスク平面に光学的に共役な平面内の複数の視野点において、同時に放射照度を測定するように構成することができる。
放射照度測定ユニットは、複数の視野点に配置される複数の光センサを含むことができる。各光センサは、関連する視野点における放射照度を測定するように構成することができる。
制御ユニットは、ミラー面の形状、光入射ファセットに対する変調面の空間配置、および、光入射ファセットの形状に基づいて少なくとも１つのパラメータを計算するように構成することができる。
制御ユニットは、隣接するマイクロミラーがマスク上で光を重ね合わせないように、マイクロミラーの向きを制御するように構成することができる。
測定デバイスは、空間光変調器に対して固定して配置されるマーカ点と、マーカ点の位置を検出するように構成されている検出器とを備えることができる。
空間光変調器は、互いに分離されている少なくとも２つの変調器ユニットを備えることができる。各変調器ユニットは、複数のマイクロミラーを備え、少なくとも１つのマーカ点をサポートすることができる。
マーカ点は、投影光が衝突しない、変調器ユニットの後ろ側に配置することができる。
変調器ユニットは、変調器ユニットのうちの１つの隣接するマイクロミラー間の距離よりも大きい間隙によって分離することができる。
検出器は、結像光学系が、位置解決光検出器上にマーカの像を形成するように、光学インテグレータに対して固定して配置される位置解決光検出器であってもよい。
マーカ点は、測定光ビームを放出するように構成することができる。
マーカ点は、空間光変調器の支持構造上に固定されてもよい。位置解決光検出器は、光学インテグレータの支持構造上に固定されてもよい。
測定デバイスは、変調面を観測し、マイクロミラーまたはマイクロミラー間の構造によって反射または散乱された光を検出するように構成されているカメラを備えることができる。

【0030】

測定デバイスは、変調面を照明するように構成されている測定光源を備えることができる。測定光、および、感光面内でマスクを結像するために使用される投影光の波長は、重なり合わない。カメラは、測定光の光路内に、ただし、投影光の光路の外部に配置されてもよい。

【0031】

空間光変調器は、第１の反射性または透過性ビーム偏向素子の第１のビーム偏向領域を含む瞳形成ユニットによって照明することができる。各ビーム偏向素子は、ビーム偏向素子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において、空間光変調器上のスポットを照明する。

【0032】

本発明はまた、空間光変調器が提供されるステップａ）を含む、マイクロリソグラフィ投影装置の照明システムを動作させる方法をも対象とする。空間光変調器は、複数のマイクロミラーによって形成される変調面を有する。各マイクロミラーは、マイクロミラーごとに個々に変更することができる向きを有するミラー面を備える。ステップｂ）において、ミラー面に関連する少なくとも１つのパラメータが、マイクロミラーのうちの少なくとも１つについて測定される。ステップｃ）において、ミラー面の向きが、ステップｂ）において測定されている少なくとも１つのパラメータに応じて制御される。その後、ステップｄ）において変調面上に光パターンが生成され、ステップｅ）において、光パターンの像が視野平面上に形成される。
定義
「光」という用語は、本明細書においては、特定の可視光、ＵＶ、ＤＵＶ、ＶＵＶおよびＥＵＶ光ならびにＸ線における任意の電磁放射を示すために使用される。
「光線」という用語は、本明細書においては、その伝播経路を線によって記述することができる光を示すために使用される。
「光束」という用語は、本明細書においては、視野平面内で共通の起源を有する複数の光線を示すために使用される。
「光ビーム」という用語は、本明細書においては、特定のレンズまたは別の光学素子を通過するすべての光を示すために使用される。

【0033】

「位置」という用語は、本明細書においては、三次元空間におけるボディの基準点の位置を示すために使用される。位置は通常、３つのデカルトまたは極座標のセットによって示される。それゆえ、向きおよび位置は、三次元空間におけるボディの配置を完全に記述する。
「面（ｓｕｒｆａｃｅ）」という用語は、本明細書においては、三次元空間における任意の平面（ｐｌａｎｅ）または曲面（ｃｕｒｖｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）を示すために使用される。面は、ボディの一部であってもよく、または、視野もしくは瞳平面の場合に通常そうであるように、ボディから完全に分離していてもよい。
「視野平面」という用語は、本明細書においては、マスク平面、または、マスク平面に光学的に共役な任意の他の平面を示すために使用される。

【0034】

「瞳平面（ｐｕｐｉｌ ｐｌａｎｅ）」という用語は、視野平面に対してフーリエ関係が（少なくともおおよそ）確立される平面である。一般に、マスク平面内で複数の異なる点を通過する周辺光線が瞳平面内で交差し、主光線が光軸に交差する。当該技術分野において使用される場合、「瞳平面」という用語は、事実上、数学的意味での平面ではなく、わずかに湾曲しており、そのため厳密に言えば、瞳面（瞳表面：ｐｕｐｉｌ ｓｕｒｆａｃｅ）と称されるべきである場合にも使用される。
「均一」という用語は、本明細書においては、位置に依存しない特性を示すために使用される。
「光学ラスタ素子」という用語は、本明細書においては、他の同一のまたは同様の光学ラスタ素子とともに、各光学ラスタ素子が複数の隣接する光チャネルのうちの１つと関連付けられるように配置される、例えば、レンズ、プリズムまたは回折光学素子のような任意の光学素子を示すために使用される。
「光学インテグレータ」という用語は、本明細書においては、積ＮＡ・ａを増大させる光学系を示すために使用され、ＮＡは開口数であり、ａは照明視野面積である。
「集光装置（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）」という用語は、本明細書においては、２つの平面、例えば、視野平面および瞳平面の間にフーリエ関係を（少なくともおおよそ）確立する光学素子または光学系を示すために使用される。

【0035】

「共役平面」という用語は、本明細書においては、それらの間に結像関係が確立される平面を示す。共役平面の概念に関するより多くの情報は、論文E. Delano entitled: "First-order Design and the

【数1】

Diagram", Applied Optics, 1963, vol. 2 , no. 12 , pages 1251 - 1256に記載されている。
「視野依存性」という用語は、本明細書においては、視野平面内の位置からの、ある物理量の任意の機能的依存性を示すために使用される。

【0036】

「角度放射照度分布」という用語は、本明細書においては、光束を構成する光線の角度に応じて、光束の放射照度がどれだけ変化するかを示すために使用される。通常、角度放射照度分布は、関数Ｉ_a（α，β）によって記述することができ、α、βは光線の方向を記述する角座標である。角度放射照度分布が、異なる視野点において変化するような視野依存特性を有する場合、Ｉ_aは、視野座標の関数でもある、すなわち、Ｉ_a＝Ｉ_a（α，β，ｘ，ｙ）となる。角度放射照度分布の視野依存特性は、ｘ、ｙにおけるＩ_a（α，β，ｘ，ｙ）のテイラー（Ｔａｙｌｏｒ）（または別の適切な）展開の展開係数ａ_ijのセットによって記述することができる。

【0037】

「放射照度（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ）」という用語は、本明細書においては、特定の視野点において測定することができる合計放射照度を示すために使用される。放射照度は、すべての角度α、βにわたって積分することによって、角度放射照度分布から推定することができる。放射照度は通常、視野依存性をも有し、それによって、Ｉ_s＝Ｉ_s（ｘ，ｙ）となり、ｘ、ｙは視野点の空間座標である。放射照度の視野依存性はまた、空間放射照度分布とも称される。走査型の投影装置において、ある視野点における光照射量は、放射照度を経時的に積分することによって得られる。
本発明の様々な特徴および利点は、添付の図面とともに取り上げられる以下の詳細な説明を参照することによって、より明瞭に理解することができる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】本発明の一実施形態による投影露光装置の概略斜視図である。

【図2a】マスク上の角度放射照度分布の局所的変動を示す、図１に示す投影露光装置によって投影されるべきマスクの拡大斜視図である。

【図2b】異なるマスクパターンに対して適合されている異なる角度放射照度分布を示す、図２ａと同様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システムを通る子午断面図である。

【図4】図３に示されている照明システム内に含まれている第１のミラーアレイの斜視図である。

【図5】図３に示されている照明システム内に含まれている第２のミラーアレイの斜視図である。

【図6】図３に示されている照明システム内に含まれている光学インテグレータの斜視図である。

【図7】図４および図５に示す第１のミラーアレイおよび第２のミラーアレイを通る概略子午断面図である。

【図8】図５に示されているものであるが、２つの極によって照明されている第２のミラーアレイの斜視図である。

【図9】図６に示されているものであるが、２つの極によって照明されている光学インテグレータの斜視図である。

【図10】ミラーアレイ、集光装置および光学ラスタ素子アレイのみが示されている、照明システムの一部分を通る概略子午断面図である。

【図11】図１１ａは、図３に示す第２のミラーアレイの上面図であり、図１１ｂは、図３に示す光学インテグレータの上面図である。

【図12】光学インテグレータ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図である。

【図14】光学インテグレータ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図である。

【図16】照明システムのマスク平面内の瞳（すなわち、角度放射照度分布）を測定する２つの瞳測定ユニットを示す、図３からの拡大断面図である。

【図17】異なる視野位置における瞳測定値が、どのようにミラー面の位置および向きに関する情報を与えるかを示す図である。

【図18a】図１６に示す瞳測定ユニットを用いることによって、ミラー面の向きをどのように決定することができるかを示す図である。

【図18b】図１６に示す瞳測定ユニットを用いることによって、ミラー面の向きをどのように決定することができるかを示す図である。

【図19】マスク平面内の放射照度を測定する２つの放射照度センサを示す、図３からの拡大断面図である。

【図20】異なる視野位置における放射照度測定値が、どのようにミラー面の位置および向きに関する情報を与えるかを示す図である。

【図21a】図１９に示す放射照度測定ユニットを用いることによって、ミラー面の向きをどのように決定することができるかを示す図である。

【図21b】図１９に示す放射照度測定ユニットを用いることによって、ミラー面の向きをどのように決定することができるかを示す図である。

【図21c】図１９に示す放射照度測定ユニットを用いることによって、ミラー面の向きをどのように決定することができるかを示す図である。

【図21d】図１９に示す放射照度測定ユニットを用いることによって、ミラー面の向きをどのように決定することができるかを示す図である。

【図22】３つの変調器ユニットの間の相対位置を測定するためにマーカ点の位置が使用される、一実施形態による測定デバイスを通る概略断面図である。

【図23】光学インテグレータ上に位置する検出器上で空間光変調器上のマーカ点が結像される、一実施形態による測定デバイスの概略斜視図である。

【図24】マイクロミラーまたはマイクロミラー間の構造から反射または散乱されている測定光をカメラが検出する、一実施形態による測定デバイスの概略斜視図である。

【図25a】空間光変調器のマイクロミラーアレイの、図１１ａと同様の上面図である。

【図25b】照明視野１４における放射照度分布を示す図である。

【図26a】空間光変調器のドリフト運動後の、図２５ａと同様の上面図である。

【図26b】照明視野１４に対するドリフト運動の効果を示す図である。

【図27】本発明による方法の流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

Ｉ．
投影露光装置の一般構造
図１は、本発明による投影露光装置１０の高度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されてもよい光源１１を備える。この実施形態における光源１１は、１９３ｎｍの中心波長を有する投影光を生成する。例えば１５７ｎｍまたは２４８ｎｍのような他の波長も想定される。

【0040】

装置１０は、下記にさらに詳細に説明するように、光源１１によって与えられる投影光を調整する照明システム１２をさらに備える。照明システム１２から現れる投影光は、マスク１６上の照明視野１４を照明する。マスク１６は、図１においては細い線として概略的に示されている複数の小さいフィーチャ１９によって形成されるパターン１８を含む。この実施形態では、照明視野１４は、矩形の形状を有する。しかしながら、例えば環部分のような、他の形状の照明視野１４も企図される。
レンズＬ１〜Ｌ６を含む投影対物部２０が、照明視野１４内のパターン１８を、基板２４によって支持されている、例えばフォトレジストのような感光層２２上に結像する。シリコンウェハによって形成されてもよい基板２４は、感光層２２の上面が投影対物部２０の像平面内に精密に位置するように、ウェハステージ（図示せず）上に配置される。マスク１６は、マスクステージ（図示せず）によって投影対物部２０の物体平面内に位置決めされる。投影対物部は｜β｜＜１である倍率βを有するため、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。
投影中、マスク１６および基板２４は、図１に示すＹ方向に対応する走査方向に沿って動く。照明視野１４はその後、照明視野１４よりも大きいパターン化領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の速度との間の比は、投影対物部２０の倍率βに等しい。投影対物部２０が像を反転しない場合（β＞０）、マスク１６および基板２４は、図１において矢印Ａ１およびＡ２によって示すように、同じ方向に沿って動く。しかしながら、本発明はまた、マスク１６および基板２４がマスクの投影中に動かないステッパツールにおいて使用されてもよい。

【0041】

ＩＩ．
視野依存性角度放射照度分布
図２ａ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。単純にするために、パターン１８は均一である、すなわち、Ｙ方向に沿って延伸し、同じ距離だけ離間されている同一のフィーチャ１９のみを含むと仮定される。これらのフィーチャ１９は、Ｘ二重極照明設定によって感光層２２上に最良に結像されるとさらに仮定される。
３つの例示的な光束の１つと関連付けられる出射瞳２６ａが、円によって表されている。光束は、走査サイクル中の第１の時点において、照明視野１４の特定のＸ位置に位置する視野点に向かって収束する。出射瞳２６ａにおいて、Ｘ方向に沿って離間されている２つの極２７ａおよび２７ａ’は、投影光ＰＬがそこからこの視野点に向かって伝播する方向を表す。各極２７ａ、２７ａ’に集中する光エネルギーは等しいと仮定される。したがって、＋Ｘ方向から衝突する投影光は、−Ｘ方向から衝突する投影光ＰＬと同じエネルギーを有する。フィーチャ１９はパターン１８にわたって均一に分布すると仮定されるため、このＸ二重極照明設定は、マスク１６上の各視野点において生成されるはずである。

【0042】

２６ｂによって示される別の出射瞳は、走査サイクルの後の時点において、照明視野１４の別のＸ位置に位置する視野点に向かって収束する光束と関連付けられる。各極２７ｂ、２７’に集中する光エネルギーはここでも等しい。しかしながら、理想的な極２７ａとの比較によって明らかになるように、極２７ｂはわずかに変位している。これは、視野点が同じ量の投影光ＰＬを受け取るが、投影光ＰＬがそこから視野点上に衝突する方向は、感光層２２上にフィーチャ１９を結像するには理想的ではないことを意味する。

【0043】

２６ｃによって示されるさらなる出射瞳は、走査サイクルのまた後の時点においてまた別のＸ位置に位置する照明視野１４内の点と関連付けられる。ここで、投影光ＰＬがそこから視野点に衝突する方向は、ここでもフィーチャ１９を結像するのに理想的であると仮定される。それゆえ、極２７ｃ、２７ｃ’は理想的な位置を有し、したがって、これらの極２７ｃ、２７ｃ’と関連付けられる光円錐も、理想的な出射瞳２６ａと関連付けられる円錐と同じ円錐角および向きを有する。しかしながら、図２ａにおいて異なる灰色陰影によって表されているように、極２７ｃ、２７ｃ’は平衡されていない、すなわち、極２７ｃ、２７ｃ’に集中する光エネルギーは互いに異なる。したがって、＋Ｘ方向から衝突する投影光ＰＬは、−Ｘ方向から衝突する投影光ＰＬよりも少ないエネルギーを有する。
上記から、出射瞳２６ａによって表される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ものではないことが明らかになる。それゆえ、角度放射照度分布は視野依存である、すなわち、異なる視野点においては、角度放射照度分布は異なる。

【0044】

視野依存はＸ方向に沿って発生し得るだけでなく、照明視野１４内でＹ方向に沿っても発生し得る。このとき、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を受ける。Ｙ方向（すなわち、走査方向）に沿った視野依存が発生する場合、特定の視野点に対する合計の効果は、複数の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に入れる必要がある。
現実の角度放射照度分布には、理想的なものからの多種多様なさらなる視野依存の逸脱が存在する。例えば、いくつかの視野点と関連付けられる出射瞳内の極は、変形する場合があり、不鮮明になる場合があり、または、所望の不均一な放射照度分布を有しない場合がある。

【0045】

理想的な角度放射照度分布からの視野依存の逸脱が発生する場合、これは一般的に、感光層２２上に形成されるパターン像の品質に悪影響を及ぼす。特に、装置１０を用いることによって生成される構造の寸法は、不意に変化する場合があり、これによって、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。それゆえ、一般的に、照明視野１４における照明設定の任意の視野依存をなくすことが望ましい。この目的のために、照明システム１２は、角度放射照度分布に視野に応じて影響を与えることが可能である必要がある。角度放射照度分布の望ましくない視野依存を引き起こす原因のいくつかは、非常に急速に変化する場合があるため、通常、視野依存も非常に迅速に変化させる必要があり、これは時として単一走査サイクル内でさえある。

【0046】

しかしながら、場合によっては、角度放射照度分布の視野依存を意図的に導入することが望ましい。これは、例えば、投影対物部２０またはマスク１６が、感光層２２上のパターン１８の像に影響を与える視野依存特性を有する場合に顕著であり得る。例えば、製造公差、経年劣化現象または不均一な温度分布の結果として、投影対物部２０の結像特性の変動が発生する場合がある。マスク１６の視野依存は、例えば、フィーチャの向きまたは寸法が異なる結果として発生することが多い。
これは、図２ａと同様のマスク１６の拡大斜視図である図２ｂに示されている。単純にするために、マスク１６上のパターン１８は、走査方向Ｙに沿って互いに縦列に配置されている３つの第１の同一のパターン領域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃを含むと仮定される。第１のパターン領域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃのフィーチャ１９は、走査方向Ｙに沿って延伸する直線であるとさらに仮定される。

【0047】

パターン１８は、３つの同一の第２のパターン領域１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃをさらに含み、これらは、同じく走査方向Ｙに沿って互いに縦列に配置されているが、第１のパターン領域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃおよび第２のパターン領域１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃが共通のＸ座標を有しないように、第１のパターン領域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃから側方に変位されている。第２のパターン領域１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃは、Ｘ方向に沿って延伸するフィーチャ１９と、Ｙ方向に沿って延伸するフィーチャ１９とを含む。

【0048】

マスク１６は、２つの異なるダイが同時に露光され、エッチングのような同じ後続の製造ステップを受ける製造ステップに使用されると仮定される。ダイは、投影対物部２０の像視野内で互いに隣接して位置決めされ得るように、十分に小さい。１つの全走査サイクル内で、第１のパターン領域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃと関連付けられる第１のタイプの３つのダイ、および、第２のパターン領域１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃと関連付けられる第２のタイプの３つのダイを露光することができる。その後、走査方向が反転され、または、マスク１６が一切照明することなくその元の位置に戻され、さらなる走査サイクルが実施される。このように、２列の異なるダイを、基板２４上で同時に露光することができる。

【0049】

一般的に、最適な像品質が望ましい場合、異なるパターンは、マスクレベルにおいて異なる角度放射照度分布を必要とする。この実施形態において、Ｘ方向に沿って延伸するフィーチャ１９は、Ｘ二重極照明設定によって感光層２２上に最良に結像されると仮定される。図２ｂにおいて、第１のパターン領域のうちの１つに位置する視野点に向かって収束する光束と関連付けられる瞳２６１が、破線の円によって示されている。瞳２６１において、Ｘ方向に沿って離間されている２つの極２７１および２７１’は、光がそこからこの視野点に向かって伝播する方向を表す。パターンは第１のパターン領域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃにわたって均一であると仮定されるため、したがって、このＸ二重極照明設定が、第１のパターン領域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃ内の各視野点において生成される必要がある。
第２のパターン領域１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃ内のフィーチャ１９については、従来の照明設定が最良の結像品質をもたらすと仮定される。図２ｂは、第２のパターン領域１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃのうちの１つの中の視野点に向かって収束する光束と関連付けられる瞳２６２内で照明される中心極２７２を示す。ここでも、この従来の照明設定が、第２のパターン領域１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃ内の各視野点において生成されるはずである。
これは、照明システム１２が、２つの異なる照明設定を同時に、かつ、照明視野１４内で隣り合って生成することが可能でなければならないことを意味する。
以下において、ほぼ任意の視野依存性を有する角度放射照度分布を生成することが可能な照明システム１２の設計が、図３〜図１５を参照しながらより詳細に説明される。

【0050】

ＩＩＩ．
照明システムの一般構造
図３は、図１に示す照明システム１２を通る子午断面である。明瞭にするために、図３の図解は、相当簡略化されており、原寸に比例しない。これは特に、種々の光学ユニットが、１つまたは非常に少数の光学素子のみによって表されることを意味する。現実には、これらのユニットは、相当より多くのレンズおよび他の光学素子を含み得る。
図示されている実施形態において、光源１１によって放出される投影光ＰＬは、拡大され、ほぼコリメートされた光ビーム３４を出力するビーム拡大ユニット３２に入射する。この目的のために、ビーム拡大ユニット３２は、例えば、いくつかのレンズを含むことができ、または、ミラー装置として実現することができる。

【0051】

投影光ビーム３４はその後、後続の平面内で可変空間放射照度分布を生成するため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ることによって２つの直交する軸を中心として個々に傾けることができる非常に小さいミラー４０からなる第１のミラーアレイ３８を備える。図４は、２つの平行な光ビーム４２、４４が、光ビーム４２、４４が衝突するミラー４０の傾斜角度に応じて異なる方向へとどのよう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および図４において、第１のミラーアレイ３８は６×６個のミラー４０のみを備えるが、現実には、第１のミラーアレイ３８は、数百またはさらには数千個のミラー４０を備えてもよい。

【0052】

瞳形成ユニット３６は、両方とも照明システム１２の光軸ＯＡに対して傾斜している第１の平坦面４８ａおよび第２の平坦面４８ｂを有するプリズム４６をさらに備える。これらの傾斜面４８ａ、４８ｂにおいて、衝突する光は、内部全反射によって反射される。第１の表面４８ａは、衝突する光を第１のミラーアレイ３８のミラー４０に向けて反射し、第２の表面４８ｂは、ミラー４０から反射される光を、プリズム４６の出射面４９に向けて方向付ける。したがって、出射面４９から現れる光の角度放射照度分布は、第１のミラーアレイ３８のミラー４０を個々に傾けることによって変化することができる。瞳形成ユニット３６に関するさらなる詳細は、米国特許出願公開第２００９／０１１６０９３号から収集することができる。

【0053】

瞳形成ユニット３６によって生成される角度放射照度分布は、第１の集光装置５０を用いることによって、空間放射照度分布に変換される。他の実施形態においては省かれてもよい集光装置５０は、衝突する光を空間的に解像されるように反射するように構成されているデジタル空間光変調器５２に向けて、衝突する光を方向付ける。この目的のために、デジタル空間光変調器５２は、変調平面５７内に配置されており、図３の拡大断面Ｃおよび図５の拡大断面Ｃ’に最もよく見られるマイクロミラー５６からなる第２のミラーアレイ５４を備える。しかしながら、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つのみの安定した動作状態、すなわち、衝突する光を、第１の対物部（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）５８を介して光学インテグレータ６０に向けて方向付ける「オン」状態、および、衝突を吸光面６２に向けて方向付ける「オフ」状態のみを有する。
第２のミラーアレイ５４は、例えば、プロジェクタにおいて一般的に使用されているような、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）として実現されてもよい。そのようなデバイスは、２つの動作状態の間で１秒あたり多数千回（ｍａｎｙ ｔｈｏｕｓａｎｄｓ ｔｉｍｅｓ）切り換えることができる最大数百万個のマイクロミラーを備えることができる。

【0054】

瞳形成ユニット３６と同様に、空間光変調器５２は、光軸ＯＡに垂直に配置されている入射面６５と、両方とも照明システム１２の光軸ＯＡに対して傾斜している第１の平坦面６６ａおよび第２の平坦面６６ｂを有するプリズム６４をさらに備える。これらの傾斜面６６ａ、６６ｂにおいて、衝突する光は、内部全反射によって反射される。第１の表面６６ａは、衝突する光を第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の表面６６ｂは、マイクロミラー５６から反射される光を、プリズム６４の表面６８に向けて方向付ける。
第２のミラーアレイ５４のすべてのマイクロミラー５６がそれらの「オン」状態にある場合、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。しかしながら、１つまたは複数のマイクロミラー５６がそれらの「オフ」状態に切り換えられる場合、変調平面５７から現れる光の空間放射照度分布は修正される。これは、下記にさらにより詳細に説明するように（ＩＶ項参照）、マスク１６上の角度放射照度分布の視野依存修正をもたらすように使用することができる。

【0055】

上記ですでに言及したように、プリズム６４から現れる光は、第１の対物部５８を通過し、光学インテグレータ６０に衝突する。第１の対物部５８を通過する光はほぼコリメートされているため、第１の対物部５８は非常に低い開口数（例えば０．０１またはさらにはそれ未満）を有することができ、したがって、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の対物部５８は、空間光変調器５２の変調平面５７を、光学インテグレータ６０上に結像する。

【0056】

光学インテグレータ６０は、図示されている実施形態では、光学ラスタ素子７４の第１のアレイ７０および第２のアレイ７２を備える。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、支持プレートの各側に、それぞれＸ方向およびＹ方向に沿って延伸する円柱レンズの並列アレイを含む。２つの円柱レンズが交差するボリュームが、光学ラスタ素子７４を形成する。したがって、各光学ラスタ素子７４は、円筒形に湾曲した表面を有するマイクロレンズと考えることができる。円柱レンズを使用することは、光学ラスタ素子７４の屈折力がＸ方向およびＹ方向に沿って異なるべきである事例において特に有利である。光学インテグレータ６０上での二乗放射照度分布（ｓｑｕａｒｅ ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）が、通常そうであるようにスリット状照明視野１４へと変換されるべきである場合に、異なる屈折力が必要である。空間光変調器５２に向いている光学ラスタ素子７４の表面は、以下において、光入射ファセット７５として参照される。

【0057】

第１のアレイ７０および第２のアレイ７２の光学ラスタ素子７４はそれぞれ、第１のアレイ７０の光学ラスタ素子７４が第２のアレイ７２の１つの光学ラスタ素子７４と１対１対応で関連付けられるように、互いに列を成して配置される。互いに関連付けられる２つのラスタ素子７４は、共通の軸に沿って整列され（ａｌｉｇｎｅｄ）、光チャネルを画定する。光学インテグレータ６０内で、１つの光チャネル内を伝播する光ビームは他方の光チャネル内を伝播する光ビームと交差せず、重なり合わない。したがって、光学ラスタ素子７４と関連付けられる光チャネルは、互いに光学的に分離される。
この実施形態において、照明システム１２の瞳平面７６は、第２のアレイ７２の後ろに位置するが、これは等価にその前に配置されてもよい。第２の集光装置７８は、瞳平面７６と、調整可能視野絞り８２が配置される視野絞り平面８０との間にフーリエ関係を確立する。
視野絞り平面８０は、光学インテグレータ６０の光入射ファセット７５内にまたはそれに近接して位置するラスタ視野平面８４に光学的に共役である。これは、ラスタ視野平面８４内の各光入射ファセット７５が、第２のアレイ７２の関連する光学ラスタ素子７４および第２の集光装置７８によって、視野絞り平面８０全体の上に結像されることを意味する。すべての光チャネル内の光入射ファセット７５上の放射照度分布の像は、視野絞り平面８０内に重ね合わされ、その結果、マスク１６の照明は非常に均一になる。マスク１６の均一な照明を説明する別の方法は、瞳平面７６内の各光チャネルによって生成される放射照度分布に基づく。この放射照度分布は、補助光源として参照されることが多い。すべての補助光源は、共通して、異なる方向からの投影光によって視野絞り平面８０を照明する。補助光源が「暗い」場合、この特定の光源と関連付けられる方向の（小さい）範囲からの光はマスク１６に衝突しない。したがって、瞳平面７６内に形成される補助光源を単純にオンおよびオフに切り換えることによって、マスク１６上の所望の角度放射照度分布を設定することが可能である。これは、瞳形成ユニット３６を用いることによって光学インテグレータ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。

【0058】

視野絞り平面８０は、第２の対物部８６によって、マスク１６がマスクステージ（図示せず）を用いることによって配置されているマスク平面８８上へと結像される。
調整可能視野絞り８２もまた、マスク平面８８上に結像され、少なくとも、走査方向Ｙに沿って延伸する照明視野１４の短側面を画定する。
瞳形成ユニット３６および空間光変調器５２は制御ユニット９０に接続され、制御ユニット９０は、パーソナルコンピュータとして示されているシステム制御部９２全体に接続される。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意図した視野依存性を有するように、瞳形成ユニット３６のミラー４０および空間光変調器５２のマイクロミラー５６を制御するように構成されている。以下のＩＶ項において、照明システム１２の機能および制御を説明する。

【0059】

照明システムは、第２のミラーアレイ５４の位置およびそのマイクロミラー５６の向きを測定するように構成されている測定デバイス２００をさらに備える。図示されている実施形態において、測定デバイス２００は、第１の接続構造２０３によって堅固に接続されており、マスク平面８８内の２つの異なる視野点において角度放射照度分布を同時に測定するように構成されている２つの瞳測定ユニット２０２ａ、２０２ｂを含む。
付加的に、または好ましくは代替的に、測定デバイス２００は、同じく第２の接続構造２０５によって堅固に接続されており、マスク平面８８内の２つの異なる視野点において放射照度を同時に測定するように構成されている２つの放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４ｂを含む。
瞳測定ユニット２０２ａ、２０２ｂおよび放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４ｂの機能は、図１６〜図２１を参照しながら下記により詳細に説明する。

【0060】

ＩＶ．
照明システムの機能および制御
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上で放射照度分布をどのように生成するかを概略的に示す。単純にするために、プリズム４６、６４は図示されていない。

【0061】

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において、空間光変調器５２の変調平面５７上のスポット９４を照明するように構成されている。したがって、スポット９４は、ミラー４０をそれらの傾斜軸を中心として傾けることによって、変調平面５７にわたって自由に動かすことができる。このように、変調平面５７上で多種多様な異なる放射照度分布を生成することが可能である。スポット９４はまた、９５に示すように、部分的にまたは完全に重なり合ってもよい。このときまた、勾配のある放射照度分布が生成されてもよい。
図８は、空間光変調器５２内に含まれる第２のマイクロミラーアレイ５４の、図５と同様の斜視図である。ここで、瞳形成ユニット３６が、各々が６×６個のマイクロミラー５６にわたって正確に延伸する２つの方形の（ｓｑｕａｒｅ）極２７からなる第２のミラーアレイ５４上の放射照度分布を生成したと仮定する。極２７は、Ｘ方向に沿って点対称に配置される。

【0062】

対物部５８は、図９に示すように、この放射照度分布の像を、光学インテグレータ６０の光入射ファセット７５上に形成する。ここで、すべてのマイクロミラー５６が「オン」状態にあり、それによって、第２のミラーアレイ５４上に形成されている放射照度分布が、光学インテグレータ６０の光入射ファセット７５上に同一に（対物部５８の拡大に起因する可能性のあるスケーリングは別として）再生されると仮定される。光入射ファセット７５上に示されている規則的な格子（ｇｒｉｄ）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の外部では見られず、図９においては例示のみの理由で示されている。
２．視野依存性
光入射ファセット７５はラスタ視野平面８４内に位置するため、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の光学ラスタ素子７４および第２の集光装置７８を介して、視野絞り平面８０上に結像される。
これについてはこれより、図３からの原寸に比例しない拡大断面図である図１０を参照しながら説明する。ここでは、光学インテグレータ６０の２対の光学ラスタ素子７４、第２の集光装置７８および中間視野絞り平面８０のみが概略的に示されている。

【0063】

単一の光チャネルと関連付けられている２つの光学ラスタ素子７４は、以下においては第１のマイクロレンズ１０１および第２のマイクロレンズ１０２として参照される。マイクロレンズ１０１、１０２は、視野および瞳ハニカムレンズとして参照されることがある。特定の光チャネルと関連付けられるマイクロレンズ１０１、１０２の各対は、瞳平面７６内に補助光源１０６を生成する。図１０の上半分において、それぞれ実線、点線および破線によって示されている収束する光束Ｌ１ａ、Ｌ２ａおよびＬ３ａは、第１のマイクロレンズ１０１の光入射ファセット７５の異なる点に衝突すると仮定される。２つのマイクロレンズ１０１、１０２および集光装置７８を通過した後、各光束Ｌ１ａ、Ｌ２ａおよびＬ３ａは、それぞれ焦点Ｆ１、Ｆ２およびＦ３に収束する。図１０の上半分から、交線が光入射ファセット７５に衝突する点と、これらの光線が視野絞り平面８０（または任意の他の共役な視野平面）を通過する点とは、光学的に共役であることが明らかになる。

【0064】

図１０の下半分は、コリメート光束Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂおよびＬ３ｂは、第１のマイクロレンズ１０１の光入射ファセット７５の異なる領域に衝突する事例を示す。光学インテグレータ６０に衝突する光は通常、実質的にコリメートされているため、これはより現実的な事例である。光束Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂおよびＬ３ｂは、第２のマイクロレンズ１０２内に位置する共通の焦点Ｆにおいて合焦し、その後、視野絞り平面８０を通過して、ここで再びコリメートされる。ここでも、光学的に共役である結果として、光束Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂおよびＬ３ｂが光入射ファセット７５に衝突する領域は、視野絞り平面８０内で照明される領域に対応することが分かる。当然のことながら、これらの考慮事項は、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は、Ｘ方向とＹ方向とについて別個に適用される。

【0065】

それゆえ、光入射ファセット７５上の各点は、中間視野絞り平面８０（および、したがってマスク１６上の照明視野１４）内の共役な点に直接対応する。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与えることが可能である場合、したがって、照明システムの光軸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照明視野１４内の共役な点に衝突する光線の放射照度に影響を与えることが可能である。光軸ＯＡから光入射ファセット７５の間の距離が大きくなるほど、上記光線がマスク１６上の点に衝突する角度は大きくなる。

【0066】

３．光入射ファセット上の放射照度の修正
照明システム１２において、空間光変調器５２は、光入射ファセット７５上の点上での放射照度を修正するために使用される。図９において、各極２７は、マイクロミラー５６の像である複数の小さい領域にわたって延在することが分かる。マイクロミラーが「オフ」状態にされた場合、光入射ファセット７５上の共役な領域は照明されなくなり、したがって、特定の光入射ファセット７５と関連付けられる方向の（小さい）範囲からマスク上の共役な領域に投影光は衝突しない。
これについては、それぞれ空間光変調器５２のマイクロミラー５６および光学インテグレータ６０の光入射ファセット７５の上面図である図１１ａおよび図１１ｂを参照しながらより詳細に説明する。

【0067】

第２のミラーアレイ５４上の太い点線は、その変調平面５７を、各々が３×３個のマイクロミラー５６を含む複数の対物領域１１０に分割する。対物部５８が、光学インテグレータ６０上に各対物領域１１０の像を形成する。この像は、以下において像領域１１０’として参照される。各像領域１１０’は光入射ファセット７５と完全に一致する、すなわち、像領域１１０’は光入射ファセット７５と同じ形状、サイズおよび向きを有し、光入射ファセットと完全に重なり合う。各対物領域１１０は３×３個のマイクロミラー５６を含むため、像領域１１０’も、マイクロミラー５６の３×３個の像５６’を含む。

【0068】

図１１ａにおいて、瞳形成ユニット３６によって投影光で完全に照明される８つの対物領域１１０が存在する。これら８つの対物領域１１０は、２つの極２７を形成する。これらの対物領域１１０のうちのいくつかにおいて、黒い方形として表されている１つ、２つまたはそれ以上のマイクロミラー５６ｄは、衝突する投影光が対物部５８に向けてではなく、吸光面６２に向けて方向付けられる「オフ」状態にあるように、制御ユニット９０によって制御されていることが分かる。したがって、マイクロミラーを「オン」および「オフ」状態の間で切り換えることによって、図１１ｂに示すように、投影光が光入射ファセット７５上の像領域１１０’内で対応する領域に衝突することを可変に妨げることが可能である。
これら領域は、以下においてダークスポット５６ｄ’として参照される。

【0069】

図１０を参照して上記で説明したように、光入射ファセット７５上の放射照度分布は、視野絞り平面８０上に結像される。図１２の上部に示すように、光入射ファセット７５が１つまたは複数のダークスポット５６ｄ’を含む場合、関連する光チャネルによってマスク平面８８内で生成される放射照度分布も、特定のＸ位置においてダークスポットを有することになる。マスク上のある点が照明視野１４を通過する場合、したがって、合計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。照明視野１４の中央の点は、ダークスポットを通過しないため、最も高い走査積分放射照度を受け、照明視野１４の長手方向端部にある点は、異なる程度まで低減される合計放射照度を受ける。したがって、マスク１６上の角度放射照度分布、およびまた、空間放射照度分布の視野依存性は、空間光変調器５２の１つまたは複数のマイクロミラー５６を選択的に「オン」状態から「オフ」状態にすることによって、修正することができる。
上記において、光入射ファセット７５のうちの１つに結像される各対物領域１１０は、３×３個のみのマイクロミラー５６を含むと仮定されている。したがって、角度放射照度分布の視野依存性を修正するために使用することができる交差走査方向Ｘに沿った解像度は、相対的に粗い。各対物領域１１０内のマイクロミラー５６の数が増加すると、この解像度は改善することができる。
図１４は、２０×２０個のマイクロミラー５６が各対物領域１１０内に含まれている実施形態についての、光入射ファセット７５のうちの１つの上面図を示す。このとき、図１５に示すグラフに例示されているように、Ｘ方向に沿ったより複雑な走査積分放射照度分布を、マスク１６上で達成することができる。

【0070】

Ｖ．
マイクロミラーの位置および向きの測定
照明システム１２が角度放射照度分布を視野に応じて生成することができることは、図１１ａおよび図１１ｂに示すように、第２のミラーアレイ５４を光学インテグレータ６０上に正確に結像することに大きく依存する。上記でさらに示したように、像領域１１０’は、光学インテグレータ６０の正確に１つの光入射ファセット７５をカバーする必要がある。そうでなければ、マスク平面８８内で得られる角度放射照度分布の視野依存性は、意図されるものから大きく逸脱してしまう。例えば、マイクロミラー５６が意図されるものではなく、隣接する光入射ファセット７５上に結像された場合、これは最終的に、照明視野１４の反対側に結像されることになる。したがって、像領域１１０’のわずかなシフトが、照明視野１４の非常に離れた部分への光エネルギーのシフトに転換される場合がある。

【0071】

デジタル空間光変調器５２の第２のミラーアレイ５４が、照明システム１２の動作中に、光学インテグレータ６０に対するわずかなドリフト運動を行う場合、図１１ａおよび図１１ｂに示す適切な結像は通常、かく乱される。例えば、図１１ａに示すミラーアレイ５４全体が、１つのマイクロミラー５６の幅に等しいと仮定される距離ｄ（図１１ａ参照）だけ＋Ｘ方向に沿ってドリフトした場合、ミラーアレイ５４上で照明される極２７は、１つまたは複数の「誤った」マイクロミラー５６、例えば、「オフ」状態にあるマイクロミラーをカバーすることになる。
同様の考慮事項が、マイクロミラー５６が衝突する反射光を所望の方向へと反射しない場合にも当てはまる。これは、例えば、マイクロミラー５６が傾斜位置の１つにおいて動かないでいる（ｓｔｕｃｋ）場合、または、ミラー面を形成するその反射性コーティングが高エネルギー投影光によって損傷した場合に起こり得る。
以下において、マイクロミラー５６の位置および／または向きを効率的に測定することができる種々の手法を説明する。

【0072】

１．瞳測定
図１６は、照明システム１２の底部からの拡大概略断面図である。照明システム１２は、マスク１６が取り除かれており、図３に示す測定デバイス２００の２つの瞳測定ユニット２０２ａ、２０２ｂが、駆動装置（図示せず）を用いることによって測定位置へと動かされている測定状態において示されている。
各瞳測定ユニット２０２ａ、２０２ｂは、中央ピンホール２１２ａ、２１２ｂを有する絞り２１０ａ、２１０ｂによって形成されるカバーを有するハウジング２０８ａ、２０８ｂを備える。ピンホール２１２ａ、２１２ｂは、照明システム１２のマスク平面８８内に正確に配置されている。

【0073】

各ハウジング２０８ａ、２０８ｂは、マスク平面８８と一致する焦平面を有する集光装置２１４ａ、２１４ｂを含む。したがって、ピンホール２１２ａ、２１２ｂを通ってハウジング２０８ａ、２０８ｂに入る光は、コリメート光、すなわち、瞳測定ユニット２０２ａ、２０２ｂの光軸２１６ａ、２１６ｂに平行に伝播する光として、集光装置２１４ａ、２１４ｂを出る。
コリメート光は、例えば、ＣＣＤチップとして形成されてもよい位置解決光センサ２１８ａ、２１８ｂに衝突する。
マスク平面８８における投影光線２２０ａ、２２０ｂの入射角は、位置解決光センサ２１８ａ、２１８ｂのフーリエ関係平面内の位置へと転換されるため、光センサは、ピンホール２１２ａ、２１２ｂの位置における投影光線２２０ａ、２２０ｂの角度放射照度分布を効果的に検出する。

【0074】

位置解決光センサ２１８ａ、２１８ｂは、位置解決光センサ２１８ａ、２１８の平面内で測定される空間放射照度分布からマスク平面８８内の投影光線２２０ａ、２２０ｂの角度放射照度分布を計算する制御ユニット９０（図３参照）に接続されている。２つの瞳測定ユニット２０２ａ、２０２ｂが設けられるため、同時に２つの異なる視野位置においてマスク平面８８内の角度放射照度分布を測定することが可能である。接続構造２０３によって接続される２つの瞳測定ユニット２０２ａ、２０２ｂをマスク平面８８に平行に正確に配置することによって、多数の異なる視野点において角度放射照度分布を短時間で迅速に測定することが可能である。当然のことながら、それに応じて多数の測定を同時に実施することができるように、３つ以上、例えば、９つの瞳測定ユニットを組み合わせることもできる。これによって、１つの光入射ファセット７５上に完全に結像される各１つの対物領域１１０内のマイクロミラー５６の数に等しい数の視野点において角度放射照度分布を測定するのに必要な時間が低減する。
以下において、図１７および図１８を参照しながら、瞳測定ユニット２０２ａ、２０２ｂを使用して、マイクロミラー５６のミラー面の位置および向きを測定することができる方法を説明する。

【0075】

図１７は、左手側に、例示のために３本の線によって区切られている空間光変調器５２の４つの対物領域１１０−１〜１１０−４を示している。第１の対物領域１１０−１は、３×３個のミラー面２２４−１−１〜２２４−１−９を含み、第２の対物領域１１０−２は３×３個のミラー面２２４−２−１〜２２４−２−９を含み、以下同様である。ここで、マイクロミラー５６は、すべてのミラー面２２４によって形成される変調面２２２内にチェス盤状の光パターンが生成されるように制御されると仮定される。各対物領域１１０−１〜１１０−４内に生成される光パターンは、光学インテグレータ６０の１つの光入射ファセット７５上に結像される。単純にするために、光入射ファセット７５の総数は４だけであると仮定されるが、現実にはこの数は、例えば１０²〜１０⁶と、はるかにより大きくなり得る。

【0076】

図１７の右手側においては、照明視野１４（ここでは方形形状を有すると仮定される）が概略的に示されている。各対物領域１００は、１つの光入射ファセット７５上に結像される３×３個のミラー面２２４を含み、後者はその後、照明視野１４全体に結像されるため、９つの像領域２２６−１〜２２６−９が、照明視野１４内に形成される。光入射ファセット７５の像がマスク平面８８内で重なり合うため、各像領域２２６−１〜２２６−９において、４つのミラー面の像が重なり合う。例えば、第１の像領域２２６−１において、ミラー面２２４−１−１、２２４−２−１、２２４−３−１および２２４−４−１の像が重なり合う。同様に、各対物領域１１０−１〜１１０−４のミラー面２２４−１−２、２２４−２−２、２２４−３−２および２２４−４−２のみが、第２の像領域２２６−２の照明に寄与し、以下同様である。
図１７の中央部分において、それぞれ像領域２２６−１および２２６−２内にある点に収束する光束の瞳Ｐ１およびＰ２が、概略的に示されている。各光束の瞳は、空間光変調器５２によって生成される光学インテグレータ６０上の放射照度分布によって決定される。光学インテグレータ６０上の放射照度分布は、図１７の左手側に示すチェス盤状パターンの像である。

【0077】

図１７の左手側で、第１の像領域２２６−１上に結像される４つのミラー面２２４−１−１、２２４−２−１、２２４−３−１および２２４−４−１から、２つのミラー面２２４−１−１および２２４−４−１が、黒色によって「オフ」状態にあり、２つのミラー面２２４−２−１および２２４−３−１が、白色によって「オン」状態にあることが分かる。したがって、そこから破線で示されている矢印が始まっている２つのミラー面２２４−２−１および２２４−３−１のみが、事実上第１の像領域２２６−１を照明している。第１の像領域２２６−１を形成する光束の瞳Ｐ１において、光学インテグレータ６０上のこれら２つの照明されるミラー面２２４−２−１および２２４−３−１の像を見ることができる。

【0078】

したがって、瞳測定ユニット２０２ａ、２０２ｂのうちの１つが照明システム１２の下に位置決めされ、それによって、そのピンホール２１２ａ、２１２ｂが第１の像領域２２６−１内にある場合、その位置解決光センサ２１８ａ、２１８ｂは、図１７の中央部分に示す瞳Ｐ１に対応する放射照度分布を検出する。当然のことながら、瞳Ｐ１内の白色の線が、ここで例示のために示されているが、現実には、ミラー面２２４−２−１および２２４−３−１の像である２つの照明領域２２４−２−１’および２２４−３−１’を除いて、瞳Ｐ１は完全に暗くなる。

【0079】

ミラーアレイ５４全体のドリフト運動の結果として変調面２２２が側方に変位される場合、位置解決光センサ２０２ａまたは２０２ｂによって測定される瞳Ｐ１内で、照明領域２２４−２−１’および２２４−３−１’も変位される。それゆえ、位置解決光センサ２１８ａ、２１８ｂ上で検出される照明領域２２４−２−１’および２２４−３−１’の位置に基づいて、空間光変調器５２のミラー面２２４が位置する場所を計算することが可能である。この計算において、他の量、特に、ミラー面２２４の形状、光入射ファセット７５に対する変調面２２２の空間配置、および、光入射ファセット７５の形状を、通常、考慮に入れる必要がある。
隣接するミラー面２２４間のドリフト運動は、重大である程度まで発生する可能性は低いため、通常、マスク平面８８内の１つの視野点においてのみ放射照度分布を測定すれば十分である。単一の対物領域１１０−１〜１１０−４内のミラー面２２４間でドリフト運動が発生する場合、多数の視野点において角度放射照度分布の測定を実施する必要があり得る。
第２の像領域２２６−２内の点に収束する光束と関連付けられる瞳Ｐ２も、図１７の中央部分に示されている。ここではミラー面２２４−１−２および２２４−４−２のみが第２の像領域２２６−２の照明に寄与しているため、照明領域２２４−１−２’および２２４−４−２’の位置が変化していることが分かる。必要とされる場合、９個すべての像領域２２６−１〜２２６−９と関連付けられる瞳を、このように測定することができる。

【0080】

像領域２２６−〜２２６−９の照明に寄与するミラー面２２４が所望の向きを有するか否かを測定することも可能である。例えば、ミラー面２２４−２−１が、「オフ」状態において動かないでいる（ｓｔｕｃｋ）と仮定される場合、この面は暗くなり、それに応じて、第１の瞳Ｐ１内の照明領域２２４−２−１’が見つからなくなる。したがって、第１の像領域２２６−１内の１つの視野点において角度放射照度分布を測定することによって、第１の像領域２２６−１上に結像される４つすべてのミラー面２２４−１−１、２２４−２−１、２２４−３−１および２２４−４−１の位置だけでなく、向きをも測定することが可能である。すべてのミラー面２２４の向きが測定されるべきである場合、９個すべての像領域２２６−１〜２２６−９について角度放射照度分布を実施する必要がある。
図１７から、変調面２２２上で瞳形成ユニット３６によって生成されるチェス盤状の放射照度分布が有利である理由も明らかになる。たとえ光学インテグレータ６０上の個々のミラー面２２４の像が回折および収差に起因して不鮮明になったとしても、照明領域２２４−２−１’、２２４−３−１’、２２４−１−２’および２２４−４−２’は依然として、それらが位置解決光センサ２１８ａ、２１８ｂによって適切かつ正確に検出することができることを保証する距離だけ、互いに離間されている。

【0081】

当然のことながら、他の光パターンも、変調面２２２上に形成されてもよい。たとえ変調面２２２のすべてのミラー面が「オン」状態にあるとしても、瞳Ｐ１、Ｐ２内の照明領域が重なり合うことはあり得ず、ただし、図１８ａに示すように、これらの領域の間の距離がいくらかより小さくなりはする。このとき、各瞳Ｐ１、Ｐ２内には、２つだけでなく、４つの照明領域２２４−１−１’、２２４−２−１’、２２４−３−１’、２２４−４−１’および２２４−１−２’、２２４−２−２’、２２４−３−２’、２２４−４−２’が存在する。

【0082】

図１８ｂにおいては、１つのミラー面２２４−４−２が損傷を受けていると仮定される。これは、第２の像領域２２６−２内の視野点における角度放射照度分布を測定することによって検出することができる。この視野点と関連付けられ、位置解決光センサ２１８ａ、２１８ｂによって測定される瞳Ｐ２において、これは、損傷を受けたミラー面２２４−４−２が結像される、領域２２４−４−２’における黒色スポットによって検出することができる。
２．視野測定
照明視野１４内の１つまたは複数の点における角度放射照度分布の測定の代わりに、または、それに加えて、放射照度のみが測定されてもよい。
図１９は、図１６と同じ、照明システム１２の底部からの拡大概略断面図である。しかしながら、ここでは、２つの瞳測定ユニット２０２ａ、２０２ｂが待機位置にされており、図３を参照して簡潔に上述した２つの放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４ｂが、ここではそれらの測定位置にある。

【0083】

各放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４ｂは、小さいピンホール２３２ａ、２３２ｂを含む絞り２３０ａ、２３０ｂを含むハウジング２２９ａ、２２９ｂを備える。各放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４ｂは、ピンホール２３２ａ、２３２ｂを通過した光の放射照度を測定する光センサ２３４ａ、２３４ｂをさらに備える。光センサ２３４ａ、２３４ｂは、位置解決ではなく、したがって、すべての入射角についての放射照度を積分する。それゆえ、各光センサ２３４ａ、２３４ｂは、ピンホール２３２ａ、２３２ｂの位置においてマスク平面８８内の合計放射照度を検出する。
図２０は、放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４ｂを用いることによって、空間光変調器５２と光学インテグレータ６０との間の相対ドリフト運動をどのように測定することができるかを示す。空間光変調器５２は、像領域２２６−１、２２６−５および２２６−８からなる照明ストライプ２４０が照明視野１４内に生成されるように制御されることが想定される。これは、４つすべての対物領域１１０−１〜１１０−４の中央列内のミラー面２２４が「オン」状態にあり、他のすべてのミラー面２２４が「オフ」状態にあることを必要とする。

【0084】

ストライプ２４０の位置は、放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４ｂを用いることによって正確に測定される。空間光変調器５２と光学インテグレータ６０との間の相対位置が変化すると、マスク平面８８内のストライプ２４０の位置も、それに応じて変化する。それゆえ、放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４ｂを用いることによってマスク平面８８内の光パターンを測定することによって、空間光変調器５２と光学インテグレータ６０との間の相対位置の変化を計算することが可能である。
１つの対物領域のマイクロミラーのみが「オン」状態にある場合、対物領域１１０−１〜１１０−４の間の相対ドリフト運動を測定することが可能である。

【0085】

放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４ｂはまた、ミラー面２２４の向きを測定するために使用することもできる。これは、左手側に、変調面２２２上に生成される光パターンを示し、右手側に、放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４ｂによって測定されるマスク平面８８内の放射照度分布を示す図２１ａ〜図２１ｄに示されている。
図２１ａにおいては、特定の放射照度分布が、対物領域１１０−１上に、したがって、対物領域１１０−１が結像される光入射ファセット７５上にどのように生成されるかが示されている。他のすべての光入射ファセット７５は示されていない。
それゆえ、照明視野１４内で測定される放射照度分布は、図２１ａの右手側に示す光パターンに直接対応する。
測定は、以下のように実施することができる。
放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４ｂのうちの１つが、そのピンホール２３２ａ、２３２ｂが第１の像領域２２６−１内にあるように位置決めされる。図２１ｂに示すように、ミラー面２２４−１−１が「オン」状態にされ、他のすべてのミラー面が「オフ」状態にされる。ミラー面２２４−１−１が適切に機能している場合、放射照度測定ユニット２０４ａは完全な放射照度を検出する。傾斜角が正確出ない場合、または、反射性コーティングが損傷を受けている場合、低減した量の投影光のみが放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４に衝突する。
このとき、ミラー面２２４−１−１も「オフ」状態になる。ここでは、図２１ｃに示すように、放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４ｂによって放射照度は検出されないはずである。

【0086】

次のステップにおいて、隣接する対物領域１１０−２からのミラー面２２４−２−１が「オン」状態にされる。ミラー面２２４−２−１も第１の像領域２２６−１上に結像されるため、依然として以前と同じ位置にある放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４はここで、完全な放射照度を検出するはずである。このとき、ミラー面２２４−２−１は「オフ」状態になり、放射照度測定ユニット２０４ａ、２０ｂは光を検出しないはずである。

【0087】

これらのステップは、第１の像領域２２６−１上に結像される４つすべてのミラー面２２４の向きが測定されるまで反復される。その後、放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４ｂは、第２の像領域２２６−２内の次の測定点に移動する。ここで、第２の像領域２２６−１２上に結像される４つのミラー面２２４−１−２、２２４−２−２、２２４−３−２および２２４−４−２が連続して、「オフ」状態から「オン」状態にされる。ミラー面２２４の切り換えは非常に高速であるため、各像領域２２６−１〜２２６−９の測定は、非常に迅速に完了することができる。合計で、放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４ｂはＮ＝９回変位される必要があり、Ｎは、１つの光入射ファセット７５上に結像されるミラー面２２４の数である。測定デバイスは２つの放射照度測定ユニット２０４ａ、２０４ｂを備えるため、測定時間は約５０％低減することができる。
３．マーカ点
空間光変調器５２のミラーアレイ５４の絶対位置を測定するための別の手法は、空間光変調器５２または空間光変調器５２に堅固に固定される構造の直上に固定して配置される１つまたは複数のマーカ点を使用することを含む。

【0088】

ａ）マイクロミラーアレイの裏側のマーカ点
図２２は、３つの変調器ユニット５２ａ、５２ｂおよび５２ｃを備える空間光変調器５２の一実施形態を通る概略断面図である。各変調器ユニット５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、デジタルマイクロミラーアレイ５４ａ、５４ｂ、５４ｃを支持する支持体１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃを備える。マイクロミラーアレイ５４ａ、５４ｂ、５４ｃは、マイクロミラー５６が「オン」位置にあるか、または、「オフ」位置にあるかに応じて、２つの異なる方向、すなわち、投影光が光学インテグレータ６０に向かって進行する第１の方向、および、投影光が吸光面６２に向かって進行する第２の方向に向かって衝突する投影光ＰＬを偏向させるように構成されている。

【0089】

たとえ支持プレート１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃが共通の支持構造（図示せず）に接続されているとしても、支持プレート１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃは、照明システム１２の動作中にわずかなドリフト運動を行う場合がある。これらのドリフト運動は、照明システム１２内に含まれる要素の熱膨張によって引き起こされ得る。さらに上記で説明したように、そのようなドリフト運動は、対抗策がとられない場合、角度放射照度分布の視野依存性を深刻に損なう場合がある。
それゆえ、照明システム１２は、図示されている実施形態において、支持プレート１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃの裏側、すなわち、マイクロミラーアレイ５４ａ、５４ｂ、５４ｃの反対の側に固定して配置されている、３対のマーカ点１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃを備える測定デバイス１５０を備える。測定デバイス１５０は、マーカ点１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃの位置を正確に検出するように構成されている検出器１６２をさらに備える。この目的のために使用することができる多種多様な測定規原理が存在する。例えば、検出器１６２は、マーカ点１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃから反射される光ビームを放出することができ、距離情報が、反射光の波長または位相に符号化される。位置測定システムはそれ自体、当該技術分野において既知であるため、ここではさらに詳細には説明しない。

【0090】

各マーカ点１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃの位置を測定することによって、検出器１６２は、マイクロミラーアレイ５４ａ、５４ｂ、５４ｃが固定して取り付けられている支持プレート１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃの最もわずかなドリフト運動でさえ、正確に検出することができる。このように、マイクロミラーアレイ５４ａ、５４ｂ、５４ｃのマイクロミラー５６の位置を共通に測定することができる。

【0091】

ｂ）正面側のマーカ点
図２３は、共通基板１６４がその正面側で複数のマイクロミラーアレイ５４−１〜５４−９および３つのマーカ点１６６ａ〜１６６ｃを支持する実施形態を概略的に示す。マーカ点１６６ａ〜１６６ｃは、レーザダイオードまたは同様の発光素子によって形成され、測定デバイス１５０の一部である。後者は、投影光が衝突する円形領域１６９の外部で光学インテグレータ６０の正面に取り付けられている３つの位置解決光検出器１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃをさらに備える。
３つのマーカ点１６６ａ、１６６ｂ、１６６ｃの構成は、空間光変調器５２のマイクロミラーアレイ５４−１〜５４−９とともに、第１の対物部５８によって、マーカ点１６６ａ、１６６ｂ、１６６ｃの像がそれぞれ位置解決光検出器１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ内にあるように、光学インテグレータ６０上に結像される。

【0092】

わずかなドリフト運動の結果として空間光変調器５２の基板１６４と光学インテグレータ６０との間の相対位置が変化すると、マーカ点１６６ａ、１６６ｂ、１６６ｃの像は、位置解決光検出器１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃにわたって動く。位置解決光検出器１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ上のマーカ点１６６ａ、１６６ｂ、１６６ｃの像の位置変化を慎重に分析することによって、６自由度すべてにおける基板１６４の任意の運動を測定することが可能である。
４．反射および散乱光の測定
図２４は、マイクロミラー５６の位置、およびまた、向きを測定するための異なる手法を示す。この手法によれば、投影光からは区別され、空間光変調器５２から反射または散乱されている測定光が検出される。
図２３に示す実施形態と同様に、空間光変調器５２は、間隙によって離間されており、変調面２２２を画定する９つのマイクロミラーアレイ５４−１〜５４−９を支持する基板１６４を備える。後者は、第１の対物部５８によって光学インテグレータ６０上に結像される。灰色の点線は、最初に空間光変調器５２に衝突し、その後、マイクロミラー５６が「オン」状態になることによって第１の対物部５８および光学インテグレータ６０に向けて反射される投影光ＰＬを表す。

【0093】

測定デバイス１５０は、この実施形態において、測定光ＭＬを空間光変調器５２上に方向付ける測定光源１７０を備える。測定光ＭＬは、「オン」であるマイクロミラー５６、または、「オフ」状態にあるマイクロミラー５６のいずれかから、空間光変調器５２の変調面２２２を観測するように構成されているカメラ１７１に向けて反射される。カメラ１７１は、マイクロミラー５６、または、マイクロミラー５６間の間隙内の構造によって反射または散乱された光を検出する。カメラ１７１は、対物部１７２と、変調面２２２の像が形成される位置解決光検出器１７４とを備える。
測定光ＭＬが光学インテグレータ６０に達するのを回避するために、投影光ＰＬは基本的にＸＺ平面に平行に、空間光変調器５２に衝突し、一方で、測定光ＭＬは基本的に直交するＹＺ平面に平行に、空間光変調器５２に衝突する。
位置解決光検出器１７４上のマイクロミラー５６の像の位置から、マイクロミラー５６を支持する基板１６４がドリフとしたか否かを検出し、また、ドリフト運動の量を定量的に決定することが可能である。隣接するマイクロミラーアレイ５４間の相対ドリフト運動を検出することさえ可能である。

【0094】

カメラ１７１はまた、マイクロミラー５６のミラー面の向きを検出することもできる。測定光ＭＬは、「オン」または「オフ」のいずれかの位置にあるマイクロミラー５６によってカメラ１７１に向けて反射されることが好ましい。たとえ測定光ＭＬがミラー面のいずれかの向きにおいてカメラ１７１に向けて直に反射されない場合であっても、位置解決光検出器１７２は、マイクロミラー５６、または、ミラー面間で基板１６４上に配置されている構造によって散乱されている光の一部を検出することができる。
測定光ＭＬによって異なる方向から空間光変調器を照明することを想定することもできる。例えば、測定光源１７０は、空間光変調器５２周りを誘導され得るように、湾曲したレール上に固定されてもよく、または、複数の測定光源１７０が、空間光変調器５２に対して異なる位置に配置されてもよい。

【0095】

５．ドリフト運動の補償
上記において、空間光変調器５２および光学インテグレータ６０の間の相対ドリフト運動を測定することができる方法を詳細に説明してきた。以下において、空間光変調器５２の制御を、測定ドリフト運動と関連付けられる悪影響を補償するために修正することができる方法を説明する。
図２５ａは、空間光変調器５２のマイクロミラーアレイ５４の変調面２２２の、図１１ａと同様の概略上面図である。ここで、図２５ｂに示すように、照明視野１４内の像領域２２６−４が、極２７’からよりも少ない光を極２７から受け取るように、マイクロミラー５６ｄは「オフ」状態にあるべきであると仮定される。
図２６ａおよび図２６ｂは、熱ドリフト運動の結果としてマイクロミラーアレイ５４が＋Ｘ方向に沿って距離ｄだけ変位された後の同じ状況を示している。距離ｄはここでも、１つのマイクロミラー５６の幅に等しいと仮定される。

【0096】

絶対的な意味での極２７、２７’の位置は変化しないが、マイクロミラーアレイ５４に対しては、極２７、２７’は、−Ｘ方向に向かって１つのマイクロミラー５６の幅だけシフトする。光学インテグレータ６０上の結像はマイクロミラーアレイ５４のシフトによって影響を受けないため、マイクロミラー５６の複数の異なるグループが、光入射ファセット７５上に結像される。格子Ｇは、マイクロミラーアレイ５４上の対物領域１１０の境界線を表す。ここで、「オフ」状態にあるマイクロミラーアレイ５６ｄが対物領域１１０内で中心にあることが分かる。その結果として、極２７’からよりも少ない投影光が極２７から受け取られる照明視野１４内の位置が、図２６ｂに示すように、像領域２２６−５に変化している。光学インテグレータ６０に対する極２７ａ、２７ｂの位置は変化していないため、それ以外で角度放射照度分布は影響を受けない。

【0097】

図２６ａから、視野依存性の不用意な変化がどのように補償され得るかが明らかになる。マイクロミラー５６ｄではなく、−Ｘ方向に沿ってマイクロミラー５６ｄに隣接する次のマイクロミラーであるマイクロミラー５６ｄ’が「オフ」状態にされるように、マイクロミラーアレイ５４を制御することだけが必要である。このとき、同じ状況が、図２５ａおよび２５ｂに示すように得られる。

【0098】

この単純な例は、空間光変調器５２と光学インテグレータ６０との間のほぼ任意の相対ドリフト運動を、空間光変調器５２のマイクロミラー５６を適切に制御することによって補償することができることを実証している。たとえ空間光変調器５２が距離ｄまたはその整数倍だけ変位されていない場合であっても、通常、マイクロミラー５６の制御を修正することによって、ドリフト運動と関連付けられる悪影響を最小限まで低減することが可能である。

【0099】

ＶＩ．
ＥＵＶ
上記において、本発明を、ＶＵＶ投影光を使用する投影露光装置１０を参照して説明してきた。しかしながら、上記で概説した概念を、ＥＵＶ投影装置において使用することも可能である。
国際公開第２００９／１００８５６号は、放射照度および角度放射照度分布の所望の視野依存性をもたらすことを可能にするＥＵＶ照明システムを記載している。また、その場合、所望の視野依存性を達成するためには、小さいミラーが個々に制御される必要がある。
ＶＩＩ．
重要な方法ステップ
ここで、本発明の重要な方法ステップを、図２７に示す流れ図を参照しながら要約する。
第１のステップＳ１において、複数のマイクロミラーによって形成される変調面を備える空間光変調器が提供される。各マイクロミラーは、マイクロミラーごとに個々に変更することができる向きを有するミラー面を備える。
第２のステップＳ２において、ミラー面に関連する少なくとも１つのパラメータが測定される。
第３のステップＳ３において、マイクロミラーの向きが、少なくとも１つのパラメータに応じて制御される。
第４のステップＳ４において、変調面上の光パターンが生成される。
第５のステップＳ５において、光パターンの像が、複数の光入射ファセットを有する光学インテグレータ上に形成される。
第６のステップＳ６において、光入射ファセットの像が、マスク上で重ね合わせられる。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11a-11b】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18a】

【図18b】

【図19】

【図20】

【図21a】

【図21b】

【図21c】

【図21d】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25a-26b】

【図27】