JP2012028767A - マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システムを提供する。
【解決手段】マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システムは、光源（３０）及び光結合器（５６）を含む。後者は、第１の光学小要素（５６１Ｘ、５６１Ｙ、５６２Ｘ、５６２Ｙ）を有し、光束を各々が放出する複数の２次光源（８２）を生成する。集光装置（６２）は、マスク平面（７０）内で光束の重ね合わせを達成する。少なくとも１つの散乱構造体（５８、６０）は、２次光源の前又は後に配置される複数の個々に設計された第２の光学小要素を含む。第１及び第２の光学小要素は、同一放射照度分布で照らされた光学小要素が５ｍｍよりも大きく分離されるように構成される。
【選択図】図２

Description

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ための照明システムに関する。より具体的には、本発明は、１つ又はそれよりも多くの散乱構造体と複数の２次光源を生成する光結合器とを含む照明システムに関する。

マイクロリソグラフィ（フォトリソグラフィ又は単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、及び他の微細構造装置製造技術である。マイクロリソグラフィの処理は、エッチング処理と関連して、基板、例えば、シリコンウェーハ上に形成された積層薄膜内に特徴をパターン化するのに使用される。製作の各層で、最初に、深紫外線（ＤＵＶ）光のような放射線に感応する材料であるフォトレジストでウェーハを被覆する。次に、投影露光装置内のマスクを通じて、投影光でフォトレジストが上に置かれたウェーハを露光する。マスクは、フォトレジスト上に投影される回路パターンを収容している。露出後、マスクに収容された回路パターンに対応する画像を生成するためにフォトレジストを現像する。次に、エッチング処理により、ウェーハ上の積層薄膜内に回路パターンを転写する。最後に、フォトレジストを除去する。異なるマスクを用いてこの処理を繰り返すと、結果として多層微細構造構成要素が得られる。
投影露光装置は、一般的に、照明システムと、マスクを整列させるマスクステージと、投影レンズと、フォトレジストで被覆したウェーハを整列させるウェーハアラインメントステージとを含む。照明システムは、（細長）矩形又はリングセグメントの形状を有することが多いマスク上の視野を照らす。

現在の投影露光装置においては、２つの異なる形式の装置を区別することができる。一方の形式においては、１回の試行でターゲット部分上へマスクパターン全体を露光させることにより、ウェーハ上の各ターゲット部分を照射し、このような装置は、一般的にウェーハステッパと呼ばれる。一般的にステップ−アンド−スキャン装置又はスキャナと呼ぶ他方のタイプの装置においては、所定の基準方向と平行又は逆平行に基板を同期走査しながら、この方向で投影光ビームでマスクパターンを漸進的に走査することにより各ターゲット部分を照射する。ウェーハの速度とマスクの速度の比率は、通常１より小さい投影レンズの倍率に等しく、例えば、１：４である。

「マスク」（又はレチクル）という語は、パターン化手段として広義に解釈されることは理解されるものとする。一般的に用いられるマスクは、例えば、透過パターン又は反射パターンを収容し、例えば、バイナリ、交替位相シフト、減衰位相シフト、又は様々な混成マスク形式のものとすることができる。しかし、能動マスク、例えば、プログラマブルミラーアレイとして達成されたマスクも存在する。このようなデバイスの実施例は、粘弾性制御層及び反射面を有するマトリックスアドレス可能表面である。このようなミラーアレイに関するより多くの情報は、例えば、米国特許第５、２９６、８９１号及び米国特許第５、５２３、１９３号から収集することができる。また、プログラマブルＬＣＤアレイは、米国特許第５、２２９、８７２号に説明されているように能動マスクとして使用することができる。簡潔さを期すために、本文の残りは、特にマスク及びマスクステージを含む装置に関する場合があるが、このような装置で説明する一般原理は、先に示したパターン化手段というより広義な関連で見るべきである。

微細構造デバイス製造の技術が進むと、照明システムに対する要求も常に増加する。理想的には、照明システムは、マスク上で照明視野の各点を明確な角度分布及び放射照度を有する投影光で照らす。通常、投影光の角度分布は、照明視野内での全ての点に対して同じであるべきである。ステッパ型装置においては、これは、放射照度にも適用され、その理由は、照明視野内での僅かな放射照度変動でさえも、フォトレジストの厳しい露出閾値のために、ウェーハ上の実質的なサイズ変動に変換されるからである。

スキャナ形式の露光装置においては、照明視野内での放射照度は、走査方向に沿って異なる場合がある。走査移動により達成される積分効果の結果、フォトレジスト上の各点は、それでも同量の光エネルギを受け取る。例えば、湾曲勾配又は傾斜勾配が照明視野の長い縁部にある状態での走査方向の放射照度機能は、パルス量子化効果を抑制するのに役に立つことが判明している。パルス量子化効果は、本出願人に譲渡された国際特許出願ＷＯ２００５／０７８５２２においてより詳細に説明されている。

マスクに衝突する投影光の角度分布は、通常、フォトレジスト上に投影されるパターンの種類に適応される。例えば、比較的大型の特徴には、小型特徴と異なる角度分布が必要であろう。投影光の最も一般的に用いられる角度分布は、従来型、環状、双極子、及び四極子照明設定と呼ばれる。これらの用語は、照明システムの瞳孔平面内での放射照度分布を意味する。例えば、環状照明設定では、環状領域だけが瞳孔平面内で照らされ、従って、全ての光ビームが同様の角度で斜めにマスク上へ衝突するように、投影光の角度分布においては小さい角度範囲のみが存在する。

２００ｎｍ未満の波長を対象として設計される照明システムにおいては、レーザが、一般的に光源として使用される。レーザにより放出される投影光束は、小さな断面及び低い発散を有し、従って幾何学的光束も小さい。ラグランジュ不変量とも呼ばれるこの幾何学的光束は、少なくともある一定の特別な構成に対しては、最大光角度と照明視野のサイズの積に比例する量である。レーザ光源の幾何学的光束が小さいということは、従来のレンズのみが使用された場合に、小さな照明角度で照らされる大きな視野、又は大きな照明角度で照らされる小さな視野を達成することができるということを示唆している。

両方、すなわち、より大きい照明角度で照らされた大きい視野を達成するために、大部分の照明システムは、光学要素を収容し、これは、要素上の点に対してこの点を通過する光の発散を増大させる。この特性を有する光学要素は、以下では、一般的に光学ラスター要素と呼ぶことにする。このような光学ラスター要素は、複数の通常は周期的に配置される小要素、例えば、回析構造体又はマイクロレンズを含む。

ガラス棒又は類似の光混合要素を含む照明システムは、通常、マスク平面内で非常に良好な放射照度均一性を達成する。しかし、これらの光混合要素は、投影光の偏光状態をかなり破壊するものである。これは、慎重に選択された偏光状態を有する投影光でマスクを照らすと、フォトレジスト上へマスクパターンの撮像を大幅に改善することができることが見出されているので、時に不要な効果である。

ガラス棒又は類似の光混合要素なしで良好な放射照度分布を達成する典型的な照明システムは、米国特許第６、５８３、９３７号Ｂ１に開示されている。第１の光学ラスター要素は、照明システムに収容された対物レンズの対物面内に位置決めされる。対物レンズは、ズーム光学器械及びａｘｉｃｏｎレンズ対を含み、これは、その射出瞳孔内の放射照度分布、及び従ってマスクに衝突する投影光束の角度分布内を修正することを可能にする。対物レンズの射出瞳孔平面の近くには、複数の２次光源を生成するｆｌｙ−ｅｙｅ光結合器が配置される。各々が円筒形マイクロレンズのアレイを含む２つの結合器部材を含む光結合器は、幾何学的光束を増大させて、マスク上の照明視野のサイズ及び幾何学的形状を修正する。この特性のために、光結合器は、視野定義要素とも呼ばれる。

光結合器の前に、付加的な光学ラスター要素が位置決めされる。この付加的な光学ラスター要素は、第２の結合器部材の光学ラスター要素が完全に照らされることを保証する。照明システムは、マスク上の照明視野の鮮明な縁部を保証する視野絞りの直前に配置される散乱構造体を更に含む。
しかし、このような高度の照明システムでさえも、マスク上に衝突する投影光の望ましい放射照度及び角度分布に関して将来の照明システムに適用されることになる厳しい仕様を満たすことは困難である。

放射照度分布に更に影響を与える１つの手法は、ＥＰ０９５２４９１Ａ２において開示されているような調節可能な絞りデバイスを使用することである。このデバイスは、走査方向と平行して配置される２本の対向する列の小さな隣接ブレードを含む。各ブレードは、投影光束に選択的に挿入することができる。対向するブレード間の距離を調節することにより、フォトレジストを露光する全光エネルギ（線量）を走査方向に対して垂直な方向で操作することができる。しかし、絞りの使用は、相当量の投影光が、投影目的に対して消失されるという影響を与えることが多い。それ以外に、これらの調節可能な絞りデバイスは、機械的に複雑であり、従って、高価な構成要素である。従って、この種のより単純かつ廉価なデバイスの使用、これらのデバイスの微調節のためだけの使用、又は全くこれらのデバイスなしで済ますことが望ましい。

放射照度分布を改善する別の手法は、照明視野の幾何形状を決めるだけでなくマスク平面での放射照度分布に大きな影響も与えるように視野定義要素を改良することである。視野定義要素は、マイクロレンズアレイの構成として必ずしも達成される必要はなく、回折光学要素を収容することもできる。
回折光学要素には、ゼロの回折次数を十分に抑制することができないという欠点がある。従って、マスク平面での放射照度分布は、一連の輝点を含む。それ以外に、約１８°を超える回折角には、回折構造体の最小特徴サイズが必要であり、これは、電子ビームリソグラフィによってのみ達成することができる。このような小型回折構造のブレーズド・フランクは、非常に数の少ない、例えば２つのステップで近似させる必要がある。これは、デバイスの回折効率をかなり低減して７０％未満の値にする。更に、電子ビームリソグラフィによる製造は、これらの要素を非常に高価にするほど非常にゆっくりとした処理である。
これに反して、マイクロレンズアレイ及び他の屈折光学要素は、広くて連続的な角度分布を生成する。しかし、屈折光学要素の大きな欠点は、遠視野内及び従ってマスク平面内に生成された放射照度分布が十分に均一ではないという点である。その放射照度分布は、平坦ではなく、時には許容することができない複数の波紋を特徴とする。

国際特許出願ＷＯ２００５／０７８５２２Ａは、散乱構造体がマイクロレンズアレイの直近に配置された照明システムを開示している。散乱構造体は、走査方向及びそれと垂直に幾何学的光束を増大させ、かつマイクロレンズアレイにより生成された照度分布の波紋を排除する。この文書は、更に、マイクロレンズ又はマイクロレンズを支持する基板内の非常に高い光放射照度が、少なくともある一定程度回避される光結合器に関する有利な構成を開示している。このような高い光強度は、非常に短期間でマイクロレンズ又は基板を破壊する場合がある。
国際特許出願ＷＯ２００５／０７６０８３Ａは、視野平面、すなわち、照明システムの視野絞りが配置された平面の直近に配置される散乱要素を含む照明システムを開示している。

米国特許出願第２００４／００３６９７７号Ａ１は、個々に調節することができる２つの結合器部材を含む照明システムのための光結合器を開示している。この目的のために、少なくとも１つの結合器部材は、光軸（Ｚ軸）に沿って又は走査方向（Ｘ軸）に対して垂直に移動させることができ、又はそれは、Ｚ軸、Ｘ軸、又はＺ及びＸ軸に垂直である走査方向（Ｙ軸）周りに回転させることができる。各結合器部材の前には、マスク上の不要な放射照度変動を低減する整色フィルタが配置される。整色フィルタは、各々、それぞれの結合器部材の円柱レンズのピッチと同一であるピッチを有するランダムパターンの縞を含む。整色フィルタは、ランダムパターンの縞の境界線が正確に円柱レンズの境界線と一致するように、顕微鏡の助けを借りて整列している。円柱レンズは、マスク上の放射照度分布を更に改善するために非円形断面を有することができる。

米国特許出願第２００５／００１８２９４号Ａ１は、直交するＸ及びＹ方向に延びる円柱レンズアレイを各々が含む第１及び第２の結合器部材を含む照明システムのための光結合器を開示している。結合器部材内の平行な円柱レンズは、異なる球面又は非球面形状を有する。その結果、第１の結合器部材の円柱レンズの頂点線は、第２の結合器部材の円柱レンズの頂点線と一致しない。これは、遠視野分布における不要な放射照度ピークを排除することを可能にする。

米国特許第５、２９６、８９１号 米国特許第５、５２３、１９３号 米国特許第５、２２９、８７２号 米国特許第６、５８３、９３７号Ｂ１ ＥＰ０９５２４９１Ａ２ ＷＯ２００５／０７８５２２Ａ ＷＯ２００５／０７６０８３Ａ 米国特許出願第２００４／００３６９７７号Ａ１ 米国特許出願第２００５／００１８２９４号Ａ１ ＷＯ２００５／０７８５２２Ａ２ 米国特許第４、６８２、８８５号Ａ ＷＯ２００５／０７８５２２

本発明の目的は、マスク平面内で望ましい放射照度及び角度分布を達成することを可能にするマイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システムを提供することである。より具体的には、照明設定から実質的に独立した均一又は望ましい不均一な放射照度分布が達成されるべきである。

上記及び他の目的は、本発明の第１の態様により、光源と光結合器とを含む照明システムにより達成される。光結合器は、第１の光学小要素を含み、かつ各々が光束を放出する複数の２次光源を生成する。集光装置は、マスク平面内で光束の重ね合わせを達成する。少なくとも１つの散乱構造が設けられ、これは、２次光源の前又は後に配置された複数の第２の光学小要素を含む。第１及び第２の光学小要素は、同一放射照度分布で照らされた光学小要素が５ｍｍを上回って分離されるように構成される。
この構成は、照明システムのマスク平面内で得られる放射照度分布における変動をもたらす場合がある少なくとも１つの散乱構造体と光結合器との間の不要な相互作用を低減する。

本発明の第２の態様により、光結合器と少なくとも１つの散乱構造体とを含む照明システムを提供する。散乱構造体は、異なる角度幅を有する矩形の角度分布を生成する複数の小要素を有する。
このような散乱構造体は、適切な角度幅を有する角度分布を生成する小構造体を選択することにより簡単に定めることができる半値幅を有するガウス角度分布を生成する。このような散乱構造体は、有利な態様では、光結合器と、光結合器により生成される２次光源を重ね合わせる集光装置との間に配置することができる。

本発明の第３の態様により、光源と２次光源を生成する光結合器とを含む照明システムを提供する。第１の散乱構造体が、１つの方向に実質的に矩形の角度分布を生成する。第２の散乱構造体が、２つの直交する方向に実質的にガウス形の角度分布を生成する。このような照明システムは、ステップ−アンド−スキャン式の投影露光装置に必要とされるスリット形状の照明視野を生成するのに特に適している。
本発明の様々な特徴及び利点は、添付図面に関連して行う以下の詳細説明を参照してより容易に理解することができる。

本発明による投影露光装置のかなり単純化した斜視図である。 図１に示す投影露光装置に収容された照明システムの子午断面図である。 図２に示す照明システムに収容された光結合器及び２つの散乱板の斜視図である。 Ｘ−Ｚ面に平行な図３に示す光結合器の断面図である。 Ｙ−Ｚ面に平行な図３に示す光結合器の断面図である。 光結合器により生成された２次光源の概略図である。 図３に示す光結合器の側面図である。 図７と類似の光結合器の代替実施形態を示す図である。 図７と類似の光結合器の代替実施形態を示す図である。 図７と類似の光結合器の代替実施形態を示す図である。 図７と類似の光結合器の代替実施形態を示す図である。 図７と類似の光結合器の代替実施形態を示す図である。 Ｘ−Ｚ面に平行な光結合器及び第１の散乱板の断面図である。 図１３に示す第１の散乱板により生成された角度分布を例示するグラフである。 図１３に示す第１の散乱板を使用した時に生成される時の図６と類似の２次光源の概略図である。 図１３の拡大切取り図である。 第１の散乱板が２つの結合器部材の間に配置される代替的な実施形態の図１６と類似の図である。 複数のタルボット干渉縞を概略的に例示するグラフである。 図１６と類似の更に別の拡大切取り図である。 好ましい実施形態の長所を例示する２つのグリッドの上面図である。 第１の散乱板の斜視図である。 Ｘ−Ｚ面における図２１に示す第１の散乱板の断面図である。 図２２と類似の第１の散乱板の様々な代替的実施形態の１つを示す側面図である。 図２２と類似の第１の散乱板の様々な代替的実施形態の１つを示す側面図である。 図２２と類似の第１の散乱板の様々な代替的実施形態の１つを示す側面図である。 図２２と類似の第１の散乱板の様々な代替的実施形態の１つを示す側面図である。 図２２と類似の第１の散乱板の様々な代替的実施形態の１つを示す側面図である。 図２２と類似の第１の散乱板の様々な代替的実施形態の１つを示す側面図である。 様々な幅を有するマイクロレンズを有する更に別の実施形態の上面図である。 図２２と類似の第１の散乱板の他の実施形態を示す断面図である。 図２２と類似の第１の散乱板の他の実施形態を示す断面図である。 図２２と類似の第１の散乱板の他の実施形態を示す断面図である。 更に別の好ましい実施形態による第１の散乱板の斜視図である。 ＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶ線に沿った図３３に示す第１の散乱板の断面図である。 複数の回転対称マイクロレンズを含む更に別の実施形態による第１の散乱板の上面図である。 ＸＸＸＶＩ−ＸＸＸＶＩ線に沿った図３５に示す第１の散乱板の断面図である。 第１の散乱板内で使用される回析セル上の上面図である。 異なる曲率を有するフレネルレンズを形成する回析セル上の概略上面図の１つである。 異なる曲率を有するフレネルレンズを形成する回析セル上の概略上面図の１つである。 異なる横方向の位置を有する円柱レンズを形成する回析セル上の概略上面図の１つである。 異なる横方向の位置を有する円柱レンズを形成する回析セル上の概略上面図の１つである。 第１の散乱板のセル配置上の概略上面図である。 第１の散乱板のセル配置上の概略上面図である。 第１の散乱板のセル配置上の概略上面図である。 第１の散乱板のセル配置上の概略上面図である。 第２の散乱板により生成された角度分布を例示するグラフである。 異なる幅の矩形分布を重ね合わせることによるガウス角度分布の形成を例示するグラフである。 図２に示す照明システムに収容された光結合器の一部及び集光装置の第２の散乱板なしの概略図である。 図２に示す照明システムに収容された光結合器の一部及び集光装置の第２の散乱板ありの概略図である。 第２の散乱板なしであるが、図２に示す照明システムの瞳孔平面内の例示的な強度分布を示すグラフである。 第２の散乱板が挿入された図４８の強度分布を示す図である。

１．投影露光装置の全般的な構造
図１は、投影光束を生成する照明システム１２を含む投影露光装置１０の非常に簡素化した斜視図を示している。投影光束は、微細な構造体１８を含むマスク１６上の視野１４を照らす。この実施形態では、照明視野１４は、ほぼリングセグメントの形状を有する。しかし、照明視野１４の他の例えば矩形の形状も考えられている。
投影対物レンズ２０は、照明視野１４内の構造体１８を感光層２２、例えば、基板２４上で堆積されるフォトレジスト上へ撮像する。シリコンウェーハにより形成することができる基板２４は、感光層２２の上面が投影対物レンズ２０の画像平面内に正確に位置するようにウェーハステージ（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）により投影対物レンズ２０の対物面内に位置決めされる。後者が１未満の倍率を有するので、照明視野１４内の構造体１８の最小化像１４’が感光層２２の上に投影される。

投影中、マスク１６及び基板２４は、Ｙ方向と一致する走査方向に沿って移動する。従って、照明視野１４は、照明視野１４より大きい構造化区域を連続的に投影することができるように、もう一度マスク１６を走査する。このような形式の投影露光装置は、「ステップ−アンド−スキャン式ツール」又は単に「スキャナ」と呼ばれる。マスク１６及び基板２４の速度の比率は、投影対物レンズ２０の倍率に等しい。投影対物レンズ２０により画像を反転された場合、マスク１６及び基板２４は、図１内矢Ａ１及びＡ２により示すように、反対方向に移動する。しかし、本発明は、マスク１６及び基板２４が投影中に移動しないステッパツール内で使用することができる。

図示の実施形態では、照明視野１４は、投影対物レンズ２０の光軸２６に対して中央位置にはない。このような軸外れ照明視野１４は、投影対物レンズ２０、例えば、１つ又はそれよりも多くの切頂鏡を含む対物レンズのある一定の形式に対して必要である場合がある。当然のことながら、本発明は、中央位置に置かれた照明視野を有する照明システム内でも使用することができる。

２．照明システムの一般的な構造
図２は、図１に示す照明システム１２の詳細な子午断面図である。簡潔さを期すために、図２の具体例もかなり単純化されており、かつ縮尺通りではない。これは、特に、様々な光学ユニットが、ごく少数の光学要素だけによって表されることを意味する。実際は、これらのユニットは、実質的により多くのレンズ及び他の光学要素を含むことができる。
照明システム１２は、図示の実施形態では、ハウジング２８、及びエキシマレーザ３０として達成される光源を含む。エキシマレーザ３０は、約１９３ｎｍ波長を有する投影光を放出する。他の形式の光源及び他の波長、例えば、２４８ｎｍ又は１５７ｎｍも考えられている。

図示の実施形態では、エキシマレーザ３０により放出される投影光は、光束が拡大されるビーム拡大ユニット３２に入る。ビーム拡大ユニット３２を通過した後に、投影光は、第１の光学ラスター要素３４に衝突する。第１の光学ラスター要素３４は、異なる特性を有する他の光学ラスター要素によって簡単に除去又は交換することができるように、第１の交換ホルダ３６内で受け取られる。第１の光学ラスター要素３４は、図示の実施形態では、発散が導入されるように各入射光線を偏向させる１つ又はそれよりも多くの回折格子を含む。これは、光が、光学ラスター要素３４上の位置毎にある一定の角度範囲で回折されることを意味する。この範囲は、例えば、−３°から＋３°に及ぶ場合がある。図２においては、これは、複数の発散光３８に分割される２つの軸外れ光線３８ａ、３８ｂに対して概略的に表されている。第１の光学ラスター要素３４は、従って、僅かに幾何学的光束を増大させ、その後の瞳孔平面内で局所的放射照度分布を修正する。他の種類の光学ラスター要素、例えば、マイクロレンズアレイ又はフェーズ−ステップ又はグレイトーンフレネルレンズアレイをその代わりに又はそれに加えて使用することができる。

第１の光学ラスター要素３４は、ズームレンズ群４６及び対向する円錐面を有するａｘｉｃｏｎ要素５０、５２の対４８を含む対物レンズ４４の対物面４２内に位置決めされる。両方のａｘｉｃｏｎ要素５０、５２が接触している場合、図２に示すように、ａｘｉｃｏｎ対４８は、平行な平面を有する板の効果を有する。両方の要素５０、５２が分離された場合、ａｘｉｃｏｎ要素５０、５２間に間隔があると、光エネルギの半径方向外方へのシフトをもたらす。ａｘｉｃｏｎ要素が当業技術においてこのように公知であるので、これらに対しては、更なる詳細説明を割愛する。

参照番号５４は、対物レンズ４４の出口瞳孔平面を示している。光結合器は、全体として５６で示されており、図３から図５で以下でより詳細に説明するが、対物レンズ４４の出口瞳孔平面５４内に又はその近くに位置決めされる。交換ホルダ５７内で受け取られる光結合器５６は、瞳孔平面５４内での角度分布を修正する。同じ角度で瞳孔平面を通過する全ての光線がその後のフーリエ関連の視野平面内の単一の点に収束するので、瞳孔平面５４内での角度分布は、直接、このような視野平面内での放射照度分布に変換される。従って、光結合器５６のデザインは、放射照度分布及び照明視野１４の幾何学的形状上のマスク１６に強い影響を与える。照明視野１４が図１に示すような湾曲スリットの形状を有する場合、光結合器５６の出口側開口数は、非限定的な例として、Ｘ方向で０．２８から０．３５の範囲、及びＹ方向で０．０７から０．０９の範囲とすることができる。光結合器は、各々が光束を放出する複数の２次光源を生成する。
光結合器５６の前後には、５８及び６０でそれぞれ示す散乱板が配置され、その構造及び機能を以下で更に説明する。

２次光源から出る投影光は、簡潔さを期すために、単一のレンズ要素により図２に表す集光装置６２に入る。集光装置６２の入口瞳孔平面は、対物レンズ４４の出口瞳孔平面５４と一致する。集光装置６２は、２次光源により視野絞り６６が位置決めされる集光装置６２の視野絞り平面６４内で放出される光束を重ね合わせる。視野絞り対物レンズ６８は、マスク１６が位置決めされるマスク平面７０に視野絞り６６を撮像する。視野絞り６６は、少なくとも、Ｙ方向に沿って延びる短い側面側に向けて照明視野１４の明確な縁部を保証する。視野絞りは、例えば、ブレードの２つの直交する対により達成することができる。しかし、ＥＰ０９５２４９１Ａ２に開示されているような調節可能な絞りデバイスの（更に別の）使用も可能である。

３．光結合器
以下では、照明システム１２内で使用される光結合器５６の一般的構造及び機能を図３から図５を参照してより詳細に説明する。図３は、斜視図で光結合器５６及び散乱板を示し、図４及び図５は、それぞれ、Ｘ−Ｚ面及びＹ−Ｚ面に平行な断面で光結合器５６を示している。
３．１．光結合器の一般的構造
本出願人に譲渡された国際特許出願ＷＯ２００５／０７８５２２Ａ２からそのようなものとして公知である光結合器５６は、第１の結合器部材５６１及び第２の結合器部材５６２を含む。第１の結合器部材５６１は、Ｘ方向に沿って整列した平行な縦軸を有する円筒形マイクロレンズ５６１Ｙの第１のアレイを含む。従って、第１のマイクロレンズ５６１Ｙは、Ｙ方向にのみ背面焦点距離ｆ₁で正の屈折力を有する。

第１の結合器部材５６１は、Ｙ方向に沿って整列した平行な縦軸を有する第２の円筒形マイクロレンズ５６１Ｘのアレイを更に含む。第２のマイクロレンズ５６１Ｘは、Ｘ方向にのみ背面焦点距離ｆ₂＜ｆ₁で正の屈折力を有する。
第２の結合器部材５６２は、第１の結合器部材５６１の同一コピーであるが、Ｘ軸又はＹ軸周りに１８０°回転した後に取り付けられる。従って、第３のマイクロレンズ５６２Ｘは、第２のマイクロレンズ５６１Ｘに対向しており、第４のマイクロレンズ５６２Ｙは、第２の散乱板６０に対向している。

図４及び図５で分るように、焦点距離ｆ₁とｆ₂及び結合器部材５６１、５６２の間の距離は、第２のマイクロレンズ５６１Ｘにより生成された焦線が、第３のマイクロレンズ５６２Ｘの頂点上に位置するように選択される。第３のマイクロレンズ５６２Ｘが第２のマイクロレンズ５６１Ｘと同じ焦点距離ｆ₂を有するので、これは、第３のマイクロレンズ５６２Ｘの焦線が、第２のマイクロレンズ５６１Ｘの頂点上に位置することを意味する。図４においては、この相互の対応は、破線で描かれた光線８１により例示されている。

図５から、同じ状況が、それぞれ、等しい焦点距離ｆ₁を有する第１及び第４のマイクロレンズ５６１Ｙ、５６２Ｙに適用されることが明らかになる。焦線が第３及び第４のマイクロレンズ５６２Ｘ、５６２Ｙ上に位置しており、これらのマイクロレンズの内側には位置していないので、マイクロ−マイクロレンズ又はマイクロ−マイクロレンズを支持する基板の材料を破壊する可能性がある非常に高い光強度は起こるはずはない。

図３から図５においては、マイクロレンズ５６１Ｙ、５６１Ｘ、５６２Ｙ、５６２Ｘは、平面裏面を有する小要素として表されており、かつ隣接マイクロレンズの平面裏面に装着されている。しかし、結合器部材５６１、５６２は、通常は、別々の小要素からは組み立てられず、より効率的な方法で、例えば、本来は平面かつ平行の表面を有する基板を成形加工又は機械加工することにより製造されることになる。結合器部材５６１、５６２を製造するのに使用される技術は、１ｍｍ又は数ｍｍの範囲とすることができるマイクロレンズ５６１Ｘ、５６１Ｙ、５６２Ｘ、５６２Ｙのピッチに依存する。しかし、図６を参照して以下に更に説明する理由から、１ｍｍよりも小さい、例えば、５００μｍのピッチを有することが望ましいであろう。ピッチは、一般的に、屈折力を有する方向に沿ったマイクロレンズの幅を示している。円柱レンズの場合、ピッチは、縦方向の範囲で垂直なマイクロレンズの寸法に等しい。

これらの所見から、図３から図５の具体例は、大幅に単純化されたものであり、かつ縮尺通りではないことが明らかである。例えば、結合器部材５６１、５６２が２５ｍｍの側面寸法を有し、マイクロレンズのピッチが５００μｍに等しい場合、各アレイは、５０個のマイクロレンズから成る。しかし、Ｘ方向に屈折力を有するマイクロレンズ５６１Ｘ、５６１Ｘのピッチ及び数は、Ｙ方向に屈折力を有するマイクロレンズ５６１Ｙ、５６１Ｙのピッチ及び数と等しくなくてもよいことは理解されるものとする。

伝送損を小さく保つために、図３から図５に示す実施形態の結合器部材５６１、５６２は、１９３ｎｍという想定される波長に対して溶融石英（ＳｉＯ₂）よりも高い透過率を有するＣａＦ₂で製造される。１９３ｎｍよりも小さい波長が使用される場合、溶融石英は、殆ど不透明であり、そのためにＣａＦ₂又は類似の蛍石材料を使用すべきである。
ＣａＦ₂は、機械加工し難い脆い材料であるので、基板の厚みは、約２ｍｍを超えるべきである。マイクロレンズ５６１Ｙ、５６１Ｘ、５６２Ｙ、５６２Ｘのピッチが１ｍｍ未満に保たれるものとし、かつマイクロレンズ５６１Ｘ、５６２Ｘの屈折力が、約０．２を超える開口数ＮＡを生成するのに十分なものとする場合、図３から図５に示す実施形態において当て嵌まるように、Ｙ方向、Ｘ方向、Ｘ方向及びＹ方向に屈折力を有する一連のマイクロレンズアレイは、唯一の可能な方法である。他の構成、例えば、米国特許第４、６８２、８８５号Ａに開示されている構成では、全ての上述の条件を同時に満たすことはできないであろう。

光結合器の構成は、様々な種類で変る場合があることは理解されるものとする。例えば、マイクロレンズ５６１Ｙ、５６１Ｘ、５６２Ｙ、５６２Ｘは、凹状に又は非球面に成形することができる。非球面マイクロレンズは、例えば、マスク平面７０内で特別な不均一な放射照度分布、例えば、放射照度が中心部よりも縁部で僅かに高い分布を達成するのに使用することができる。より具体的には、照明視野の縁部での放射照度は、照明視野の中心より少なくとも０．５％から０．８％だけより高いとすることができる。このような不均一な放射照度分布は、縁部から出る光が、中心から出る光よりも投影対物レンズ内でより高い損失を発生する場合に補正をもたらすものである。

更に、上述した米国特許出願第２００５／００１８２９４号Ａ１に説明されているように、隣接したマイクロレンズが異なる場合は有利であると考えられる。凸状に湾曲した円柱レンズとして形成されるマイクロレンズを使用する代わりに、他の構成、例えば、円筒形又は円環形状を有するマイクロレンズの２つのアレイを交差させることによって得られる回転対称マイクロレンズ又はマイクロレンズのアレイを含む実施形態を考えることができる。第１の散乱板５８に対して、類似の構成を図３３及び図３６で以下に示している。
それは別として、Ｘ方向及び／又はＹ方向で屈折力を達成するマイクロレンズの代わりに回折光学要素を使用することも考えられている。

３．２．光結合器の機能
以下では、光結合器５６の機能に対して簡単に説明する。
この投影光ビームが全ての光線がＺ軸に平行であるように完全に平行化された場合、第２の結合器部材５６２は不要とすることができる。次に、第１の結合器部材５６１だけが、複数の２次光源を生成する。第１の結合器部材５６１に衝突する光ビームは、マイクロレンズ５６１Ｘ、５６２Ｘの屈折力がＸ方向の方がより大きいために、Ｙ方向に向けてかつ大きく偏向される。従って、各２次光源により、歪像角度分布が生成される。
しかし、光結合器５６に衝突する光は、通常、完全には平行化されず、小さな発散を有する。第２の結合器部材５６２がなければ、従って、この発散により、マスク１６上の照明視野１４の不要なシフトをもたらす場合がある視差が発生するであろう。

第２の結合器部材５６２は、たとえ衝突する光が完全に平行化されなくても視差が起こらないことを保証する。図４から図５から明らかになるように、焦線が、第２の結合器部材５６２のマイクロレンズ５６２Ｘ、５６２Ｙの頂点上に位置するので、第２の結合器部材５６２は、光結合器５６上に衝突する平行光線に対して殆ど影響を与えない。Ｚ軸に平行ではなく、ある一定の角度で光結合器５６に衝突する光線に対しては、第２の結合器部材５６２のマイクロレンズ５６２Ｘ、５６２Ｙは、これらの光線がテレセントリック束に変換されることを保証する。

図６は、概略図により、光軸２６に沿ってマスク側から見た第２の結合器部材５６２内で生成される２次光源８２を示している。それらの２次光源８２だけが、光結合器５６に衝突する投影光ビームに実際に露出されるマスク１６の照明に寄与する。この投影光ビームの形状は、照明設定に依存する。例えば、最大干渉パラメータσによる従来の照明設定においては、光路において光結合器５６に先行する光学要素は、図６に８０で示す円形の断面を有する投影光ビームを生成する。

理想的には、全ての２次光源８２は、同じ角（歪像作用による）分布を有する光束を生成する。その後のフーリエ変換視野平面、すなわち、視野絞り平面６４又はそれに結合されたマスク平面７０において、これらの角度分布は、放射照度分布に変換される。２次光源により生成される角度分布が、全ての角度が同じ放射照度で起こる矩形分布である場合、完全に均一な放射照度分布が、マスク平面７０内で得られる。

しかし、製造公差及び他の理由のために、２次光源８２により生成される角度分布は、通常、完全に同一というわけではない。それでも、２次光源８２の角度分布が統計学的に異なる場合、均一な放射照度分布が、マスク平面７０内で得られる。２次光源８２の数が十分に大きい場合、各２次光源８２により生成される全ての不均一な放射照度分布は、マスク平面７０内で重ね合わされ、かつ放射照度変動は、２次光源８２により生成される全ての放射照度分布の重ね合わせにより達成される平均化効果のために相殺される。

このことから、多数の２次光源を有することは、それによって上述の平均化効果が改善するので有利であることが明らかになる。多数の２次光源及び従ってマイクロレンズ５６１Ｘ、５６１Ｙ、５６２Ｘ、５６２Ｙの小さなピッチを有する別の利点は、照明システム１２、及び特に第１の光学ラスター要素３４、ズーム対物レンズ４６、及びａｘｉｃｏｎ要素５０、５２の対４８により、広範な異なる照明設定を生成することができるという点である。これには、光結合器５６上に衝突する光ビームの断面がかなり異なる場合があることが伴っている。

２次光源の数が少なく、２次光源間にかなりの間隙がある場合、対称照射設定が存在する場合があり、「能動」、すなわち、照らされた２次光源は、クリアな開口８０にわたって対称的には分配されない。それによってマスク１６上に衝突する投影光の不要な非対称角度分布が発生する場合がある。これとは対照的に、多数の小さなかつ高密度に配置された２次光源がある場合、この種の有意な非対称性の確率が低減される。

３．３．光結合器の代替構成
以下では、マイクロレンズアレイ及び散乱板５８、６０の様々な代替構成を図７及び図１２を参照して説明する。その後の実施形態の間では、対応する部品は、１０００だけ増大した参照番号により示されており、必ずしも改めて触れるとは限らない。
図７は、側面図で図３の光結合器５６及び散乱板５８、６０を示している。この図及び図８から図１２の類似の図においては、Ｘ方向に沿って延びる円筒形マイクロレンズは、縦線で影を付けられており、一方、Ｙ方向に延びる円筒形マイクロレンズは、横線で影を付けられている。

図７に示す実施形態は、第１の結合器部材５６１が、調節装置５６１Ａの助けを借りて調節することができるという点において、図３から図５に示す実施形態と異なっている。調節装置５６１Ａは、概略的にのみ示されており、かつ例えばマイクロメートルネジ又は圧電素子を使用して駆動することができる。調節装置５６１Ａにより、Ｚ軸に沿って結合器部材５６１、５６２間の距離を調節することができる。第１のマイクロレンズ５６１Ｙにより生成された焦線は、次に、第４のマイクロレンズ５６２Ｙの頂点上に正確に位置決めすることができる。代替的に、第２のマイクロレンズ５６１Ｘにより生成された焦線は、第３のマイクロレンズ５６２Ｘの頂点上に正確に位置決めすることができる。

図８は、最後の２つのマイクロレンズアレイが逆の順序で配置される代替的な実施形態を示している。従って、Ｙ方向に屈折力を有する第３のマイクロレンズ１５６２Ｙは、ここで、第１の結合器部材１５６１の第２のマイクロレンズ１５６１Ｘに対向している。異なる長さ及び様式を有する矢印により図７から図１２に示す上述の焦線特性を維持するために、第１の結合器部材１５６１は、かなり肉厚でなければならず、一方、第２の結合器部材１５６２は、かなり薄くなければならない。従って、結合器部材１５６１、１５６２の製造を容易にするために、マイクロレンズの支持体は、ＣａＦ₂よりも脆くない材料、例えば、溶融石英で製造すべきである。
図８に示す実施形態は、第２の結合器部材１５６２のための第２の調節装置１５６２Ａを有する。結合器部材１５６１、１５６２毎に独立した調節装置を有することにより、結合器部材１５６１、１５６２間の距離間隔だけでなく、散乱板５８、６０に対する結合器部材１５６１、１５６２間の距離を調節することができる。

図９は、第１のマイクロレンズ２５６１Ｙと同じ支持体上ではなく、例えば、ＣａＦ₂で製造することができる支持体上で第２のマイクロレンズ２５６１Ｘが形成されるという点においてのみ、図７に示す実施形態と異なる実施形態を示している。調節装置２５６２Ａの助けを借りて、第２のマイクロレンズ２５６１Ｘは、共通の第３の支持体上に配置された第１のマイクロレンズ２５６１Ｙ、及び第３及び第４のマイクロレンズ２５６３Ｘ、２５６３Ｙとは独立に、Ｚ方向に沿って調節することができる。別々の調節装置２５６１Ａ、２５６２Ａ、２５６３Ａに装着される３つの結合器部材を有することにより、対応するマイクロレンズアレイの各対間の距離を独立して調節することができる。従って、３つの調節可能なマイクロレンズアレイを有することは、できるだけ複雑性がなくて完全な調節可能性を必要とする場合は最適な解決法である。

図１０に示す実施形態は、第１の散乱板５８が、ここでは第１のマイクロレンズ３５６１Ｙと３５６２Ｙの間に配置されるという点において、図９に示す実施形態と異なっている。散乱板５８は、単に全体として移動させることができ、又はその機能は、図１３に示すように、第２のマイクロレンズ３５６２Ｘが形成される基板の反対側に散乱構造体５８’を形成することにより達成することができる。

図１１は、調節装置４５６１Ａ、４５６２Ａ、及び４５６３Ａの助けを借りて、独立して調節することができる３つの結合器部材を有する光結合器の別の実施形態を示している。この実施形態では、Ｙ方向に屈折力を有する第１及び第２のマイクロレンズ４５６１Ｙ及び４５６２Ｙは、互いに対向するように異なる基板上に配置される。第３及び第４のマイクロレンズ４５６２Ｘ及び４５６３Ｘも、互いに対向している。第２のマイクロレンズ４５６２Ｙ及び第３のマイクロレンズ４５６２Ｘは、同じ基板上に形成され、従って、第２の調節装置４５６２Ａにより共通に調節することができる。ここで、結合器部材４５６１、４５６２、及び４５６３間の距離は、第２のマイクロレンズ４５６２Ｙ及び第４のマイクロレンズ４５６３Ｘの後ろの焦線が共通面４５８７内に位置決めされるように選択される。この平面４５８７は、次に、集光装置６２により視野絞り平面６４にフーリエ変換することができる。当然のことながら、この実施形態では短い焦点距離を有する第４のマイクロレンズ１５６２Ｘが、長い焦点距離を有する第３のマイクロレンズ１５６２Ｙの後で位置決めされるので、類似の特性は、図８に示す実施形態で達成することができる。
図１２は、図７に示す実施形態と類似の実施形態を示している。しかし、この実施形態では、第１の散乱板５８は、光結合器の前ではなく結合器部材５５６１、５５６２の間に位置決めされる。

４．第１の散乱板
以下では、第１の散乱板５８に関する一般的機能及び様々な実施形態をより詳細に説明する。当然のことながら、これは、図７から図１２に示す光結合器５６の他の実施形態にも当て嵌まる。しかし、簡潔さを期すために、以下の所見は、図３から図６に示す実施形態だけに触れるものである。
４．１．第１の散乱板の一般的機能
第１の散乱板５８の１つの機能は、光源３０により（及び、挿入された場合には、恐らくは第１の光学ラスター要素３４により）生成される小さな幾何学的光束を光結合器５６のより高い幾何学的光束に適応させることである。これは、光結合器５６が製造されている材料を破壊する可能性がある第２の結合器部材５６２中の高い光強度を防ぐ有利な効果を有する。

この点に対しては、第１及び第２のマイクロレンズ５６１Ｙ、５６１Ｘにより生成された焦線は、それぞれ、第４のマイクロレンズ５６２Ｙ及び第３のマイクロレンズ５６２Ｘの頂点上に、かつこれらのマイクロレンズの内側ではなく位置するが、それでも、高い光強度が頂点の直近で発生する場合があることに注意すべきである。第１の散乱板５８は、第１の統合部材に衝突する投影光が、狭い焦線が図４及び図５に示すように回避されるように、十分な発散を有することを保証する。理想的には、第１の散乱板５８は、マイクロレンズ５６１Ｘを通過する光が第２の結合器部材５６２内の第３の対応するマイクロレンズ５６２Ｘを完全に照らすように第２のマイクロレンズ５６１Ｘに適応される。数学的には、この条件は、以下により説明することができる。
０．５・（Ｄ／２ｆ₂−ＮＡ_pre）＜ＮＡ_SC＜（Ｄ／２ｆ₂−ＮＡ_pre）
ここで、Ｄは、第２のマイクロレンズ５６１Ｘのアレイの直径であり、ＮＡ_SCは、第１の散乱板５８の開口数であり、ＮＡ_preは、その上に衝突する光の開口数である。

これを図１３に図４と類似の図で示している。この図においては、散乱要素５８に衝突する投影光８４が低い発散を有することを示している。第１の散乱板５８がなければ、投影光８４は、図４に示すように、第３のマイクロレンズ５６２Ｘの頂点の第２のマイクロレンズ５６１Ｘにより集束される。しかし、第１の散乱板５８は、第２のマイクロレンズ５６１Ｘを通過する光が、対応する第３のマイクロレンズ５６２Ｘの頂点上で集束されなくて曲面全体に分配されるような範囲で発散を増大する。

スキャナ形式の投影露光装置においては、マスク１６上で照らされる視野１４は、高いアスペクト比を有する。これは、走査方向（Ｙ方向）に沿った視野１４の寸法がＸ方向に沿ったその寸法よりも遥かに短いことを意味する。投影光を遮蔽するいかなる絞りもない場合、照明視野のアスペクト比は、瞳孔平面５４内に発生するＸ及びＹ方向の投影光の最大角度により決まる。
これは、瞳孔平面５４を通過する投影光が、Ｙ方向で小さな発散、Ｘ方向でより大きい発散を有するべきであることを意味する。このような理由で、第１及び第４のマイクロレンズ５６１Ｙ、５６２Ｙ、５６１Ｘ、５６２Ｘの第１の焦点距離ｆ₁は、第２の焦点距離ｆ₂及び第３のマイクロレンズよりも大きい。図１３に示すように、第１の散乱板５８が更に発散を増大するので、第１の散乱板５８によりＸ及びＹ方向で導入された発散の量は、光結合器５６により導入される発散に慎重に適応させるべきである。そういう理由から、第１の散乱板５８により導入される発散は、通常、Ｙ方向よりＸ方向の方が高い。非常に大きいアスペクト比を有する照明視野１４の場合、第１の散乱板は、発散の増大がＸ方向だけであり、Ｙ方向ではない（又は、実質的にＹ方向ではない）ように設計することさえ可能である。

図１４は、第１の散乱板５８を横断した後の投影光の角度分布を例示するグラフを示している。図１４で分るように、Ｘ方向内での角度分布は、実質的に矩形である。これは、最大角度α_maxより小さい絶対値を有する全て角度が、同じ強度で発生することを意味する。しかし、理想的な第１の散乱板５８でさえ、このような矩形の角度分布は、通常、レーザとして達成される光源３０がそれ自身角度分布を有する投影光を生成するので得ることができない。レーザ光源の場合、この分布は、結果的に最大角度±α_maxで滑らかな勾配が得られるガウス分布を有する。同じ理由から、光は、たとえ第１の散乱板５８が発散をＹ方向内でこのように増大しなくてもＹ方向内で小さな角度分布を有する。この場合、Ｙ方向内での角度分布は、レーザ光源により生成されるガウス角度分布により示される。

第１の散乱板５８が強力な歪像作用による効果を有し、すなわち、Ｘ及びＹ方向で異なる範囲で発散を増大させる場合、むしろ光結合器５６の前で接近して位置決めすべきである。好ましい実施形態では、第１の散乱板５８と光結合器の間の距離ｚは、２０ｍｍ未満である。
第１の散乱板５８の別の重要な機能は、２次光源８２を大型化することである。この大型化は、２次光源がＸ方向で大型化するように第３のマイクロレンズ５６２Ｘの方がここで完全に照らされるということによる。Ｙ方向で２次光源が大型化するのは、第１の散乱板５８により発散がＹ方向でも増大する場合だけである。

図１５は、図６と類似の図において、歪像作用による角度分布を生成する第１の散乱板５８で得られる２次光源８２’を示している。図６に示す２次光源８２と比較すると、２次光源８２は、Ｙ方向に沿って隣接した２次光源間に延びる間隙が殆ど消えるようにＸ方向にここでは広げられている。２次光源８２が完全に瞳孔を充填するほど、マスク平面７０内で得られる角度分布は、連続的ものになる。以下でより詳細に説明する第２の散乱板６０は、瞳孔充填率を更に強化することができる。

節４．３においては、第１の散乱板５８の様々な実施形態を説明することになるが、これらは、第１の結合器部材５６１の第１及び第２のマイクロレンズ５６１Ｙ、５６１Ｘが、ランダム又はランダム化された角度分布を有する投影光によって横断されることを保証するものである。その結果、図１５に示す２次光源８２’は、少なくとも一般的には、異なる角度分布、及び従って異なる放射照度分布をマスク平面７０内で生成する。しかし、第１の散乱板５８により生成されるランダム又はランダム化された角度分布のために、マスク平面７０内でのこれらの放射照度分布も統計学的に異なる。マスク平面７０内での多数の統計学的に変化する放射照度分布を重ね合わせると、その結果、殆ど完全に均一である全体的な放射照度分布が得られる。
これらの所見から、第１の散乱板５８が、実質的にマスク平面７０内での放射照度分布に寄与し、そういう理由から、その光学的性質は慎重に設計すべきであることも明らかである。

一般的に、第１の散乱板５８は、散乱効果が光ビームが散乱板に衝突する位置から実質的に独立しているように設計すべきである。これには、角度分布全体を生成する小構造体が、第１の結合器部材５６１内に含まれたマイクロレンズ５６１Ｙ、５６１Ｘのピッチと比較すると、小さいものであるべきである。このような関係は、小構造体のピッチが、２０％よりも小さく、好ましくは対応する第１又は第２のマイクロレンズ５６１Ｙ、５６１Ｘのピッチ１０％よりも小さい場合に達成されると考えられる。

原則として、例えば、１つ又は２つのエッチング又は研削面を有する従来のガラスディスクとして第１の散乱板５８を達成することができる。このような従来の散乱板は、角度分布が、完全にランダムにその表面にわたって異なるという利点を有し、これは、通常、上述の理由から所望される効果である。これらの従来の散乱板には、光学的性質が、それほど良好には特定の要件に合わせることができないという欠点がある。例えば、図１４に示すような強い歪像作用による角度分布をＸ及びＹ方向で得ることは、通常は不可能である。代替的に、従来の散乱板は、Ｘ及びＹ方向の両方で非常に広い角度分布を生成する。従って、高いアスペクト比を有する照明視野１４を得るために、かなり多くの光を視野絞りにより阻止すべきである。
そういう理由で、光学的性質を設計により正確に決めることができるように第１の散乱板５８をどのように達成することができるかに関して様々な代案が提案されている。それでも、第１の散乱板５８は、光結合器５６の規則的な特徴部との不要な相互作用を防ぐために必要である特定のランダム化された又は慎重に選択された規則的特性を有するものとする。

４．２．第１の散乱板と光結合器の間の不要な相互作用
散乱板５８の様々な実施形態をより詳細に説明する前に、散乱板５８と光結合器５６の間の考えられる相互作用を説明する。
４．２．１．重ね合わせ
図１６は、図１３の拡大切取図であり、かつ第１の結合器部材５６１の第１の散乱板５８の小構造体５８Ｘ及び第２のマイクロレンズ５６１Ｘ間の光伝播を概略的に示している。簡潔さを期すために、第１のマイクロレンズ５６１Ｙ及び小構造体５８Ｘの支持体は、これらの要素が、Ｘ方向の投影光の角度分布上に影響を与えないので示していない。小構造体５８Ｘは、この実施形態では、Ｙ方向に沿って延びる縦軸を有する円筒形マイクロレンズにより形成される。各小構造体５８Ｘは、破線８５で示す異なる光束を生成する。マイクロレンズ５６１Ｘ及び小構造体５８Ｘのピッチは、それぞれｐ_in及びｐ_scで示している。この特定的な実施形態では、２つのマイクロレンズ５６１Ｘ毎に、５つの小構造体５８Ｘの１シーケンスが繰り返されるように、ｐ_sc＝２／５・ｐ_inである。

第１の散乱板５８と第２のマイクロレンズ５６１Ｘの間の距離ｚが大きいほど、第２のマイクロレンズ５６１Ｘ上で重なり合う異なる光束８５の数が増大する。これを陰影の異なる程度により図１６に例示する。この重ね合わせの結果として、Ｘ方向に沿って周期的な放射照度変動がある。変動の量は、小構造体５８Ｘにより生成される単一の光束の放射照度がｚ²と共に減少するので、距離ｚの増大と共に減少する。

これらの変動の結果として、マイクロレンズ５６１Ｘに衝突する光の角度分布も異なるであろう。図１６に示す上方の２つのマイクロレンズ５６１Ｘには、対称形であるが異なる放射照度及び角度分布が発生する。関係ｐ_sc＝２／５・ｐ_inの結果として、第２のマイクロレンズ５６１Ｘの１つ置きのものには、同じ放射照度及び角度分布が発生し、従って、１つ置きの２次光源８２は、等しいものになる。光源８２の２つの異なる形式だけが瞳孔平面５４内で存在する場合、マスク平面７０内での異なる放射照度分布には、実質的に均一な放射照度分布が達成されるような範囲では平均化効果がない。

図１７は、図１０及び図１２に示す実施形態において該当するような第１の散乱板５８が結合器部材５６１の前ではなくて後に配置される実施形態を示している。この図から、第２のマイクロレンズ５６１Ｘ及び小構造体５８Ｘのシーケンスを逆にしても、第１の散乱板５８上の放射照度及び角度分布は、５つの小構造体５８Ｘ毎に繰り返されるので、この問題が解決されないことが明らかである。従って、小構造体５８Ｘ及び第２のマイクロレンズ５６１Ｘの同一構成は、依然として非常に頻繁に繰り返される。各々の同一構成は、同じ２次光源を生成するので、上述の平均化効果は小さい。例えば、より大きい小構造体ピッチｐ_sc＝２００μｍでさえ、同一構成が繰り返される期間は、１ｍｍである。

４．２．２．タルボット効果
光結合器５６内でのマイクロレンズアレイ及び第１の散乱板５８内での周期的な散乱小構造体の組合せの場合に起こる別の効果がある。周期的な構造は、距離の整数倍でフレネル回折を通じて自然に正確な画像を形成することは公知である。この自己結像現象は、タルボット効果と呼ばれる。更に、複数の位相変換フレネル画像が、フラクショナル−タルボット距離で生成される。タルボット現象は、周期的な光学要素の背後のあらゆる平面で、ある一定の周期性が観察されることを示している。

タルボット効果自体は、周期的な構造体から特定の距離で高いコントラストを有する実質的な干渉縞として現れる。これらの距離は、タルボット距離ｚ_nと呼び、Ｚ_n＝ｎ＊Ｚ_Tにより示され、ここでは、Ｚ_T＝２ｐ²／λである。ここで、λは入射光の波長、ｐは構造体の周期、Ｎは正の整数である。小さなコントラストを有する干渉縞も、ある一定の僅かなタルボット距離で、例えば、２／９Ｚ_T又は３／１４Ｚ_Tで観察される。図１８は、タルボット距離Ｚ_T及び２Ｚ_Tで、また、いくつかの僅かなタルボット距離でのタルボット干渉縞を概略的に示している。

タルボット効果は、回折に基づくものであるので、干渉度は、１００％近くである場合に最も顕著である。第１の散乱板５８の１つ又はそれよりも多くのピッチを照らすレーザ光線は、通常、部分干渉性である。投影光の干渉度は、照明システム１２において各点に存在する斑点コントラストに基づいて推定することができる。通常、斑点コントラストは、１０％と２０％の間の範囲である。これは、第１の散乱板５８の後でタルボット距離で顕著なタルボット干渉縞を観察するのに十分である。

高コントラスト干渉縞は、第１の散乱板５８から測定した６０ｍｍ又は９０ｍｍ台の距離ｚで起こる場合がある。これらの距離では、４．２．１で上述の重ね合わせ効果が、少なくとも１００μｍよりも小さい散乱小構造体ｐ_scに対しては無視することができるものである。
第１の散乱板５８と第１の結合器部材５６１の間の距離が高コントラスト干渉縞が起こる（僅かな）タルボット距離に等しいか又は近い場合、一方では、周期的なタルボット干渉縞、他方では、第１及び第２のマイクロレンズ５６１Ｙ、５６１Ｘの周期的な構成の結果であるモアレ模様が観察される。各２次光源８２により生成される放射照度分布がマスク平面７０内で重なり合うが、これらのモアレ干渉模様は、それでも、マスク平面７０内で放射照度分布の不均一性を導入する場合がある。

４．３．異なるデザイン手法
以下では、節４．２で上述の不要な相互作用を避けるために使用することができる異なる手法を説明する。
４．３．１．距離
タルボット推定パターンと第１の結合器部材５６１内に含まれるマイクロレンズのアレイとの間の相互作用により引き起こされるモアレ模様を避けるために、第１の散乱板５８と第１の結合器部材５６１の間の距離ｚは、タルボット距離、又は高い放射照度コントラストが観察されるいかなる僅かなタルボット距離とも一致しないように注意すべきである。適切な距離の範囲は、様々な整数距離又は僅かなタルボット距離内でのタルボット干渉縞のコントラストを計算するシミュレーションプログラムの助けを借りて判断することができる。

４．３．２．ピッチ選択
図１９は、図１６に類似の更に別の拡大図であり、第１の手法、すなわち、どのようにすれば小構造体５８Ｘ及び第２のマイクロレンズ５６１Ｘの頻繁過ぎる同一構成を避けることができるかを示している。この実施形態では、第２のマイクロレンズ５６１Ｘ及び小構造体５８Ｘは、それぞれ、ピッチｐ_in＝５００μｍ及びｐ_sc＝４７μｍを有する。４７は、凹状マイクロレンズ５８Ｘにより生成される放射照度及び角度分布が、４７・５００μｍｍ＝２３．５ｍｍとなった後に限り、第２のマイクロレンズ５６１Ｘ上で繰り返されるような５００に対する素数である。
図２０は、例示的な目的に限って、第１のグリッド５６１Ｘ’の１０回の周期にわたって第２のグリッド５８Ｘ’の線が、常に第１のピッチ５６１Ｘ’の単一の周期に対して異なる相対位置を有するように選択されたピッチを有する第１のグリッド５６１Ｘ’及び第２のグリッド５８Ｘ’１の上面図を示している。

４．３．３．散乱板内での不規則な小構造体
小構造体５８Ｘ及び第２のマイクロレンズ５６１Ｘの頻繁な同一構成を避ける別の手法は、不規則な小構造体を用いることである。不規則性は、同一小構造体の構成に関するものであり、及び／又は異なる小構造体内で現れる場合がある。この手法は、節４．３．２によるピッチ選択と組み合わせることができることに注意すべきである。
上述の実施形態では、第１の散乱板５８の小構造体５８Ｘは、円筒形マイクロレンズとして達成される。しかし、１つ又は２つの方向での発散は、回折光学要素の助けを借りて生成することができる。以下の節においては、第１の散乱板５８に関する屈折的デザイン及び回析的デザインの様々な実施形態を説明する。

４．３．４．屈折的デザイン
図２１及び図２２は、それぞれ、斜視図及び断面図でＸ方向に沿った第１の散乱板１５８の実施形態を示している。第１の散乱板１５８は、両方ともＹ方向に沿って延びている交互の凸面円筒形マイクロレンズ１５８１及び凹状円筒形マイクロレンズ１５８２のアレイを含む。散乱板１５８は、従って、Ｘ方向にのみ発散を増大させる。一定の曲率を有する円筒形状により、角度分布は、少なくとも良好な近似としてＸ方向に矩形である。

発散がＹ方向でも増大されるものとする場合、第１の散乱板１５８の反対側に、ただし、マイクロレンズの直交方位で、マイクロレンズ１５８１、１５８２の類似したアレイを達成することができる。原則として、節５．２．１で以下に更に説明するように、直交以外の方位を有するか、交差したマイクロレンズを散乱板の片側に有するか、又はマイクロレンズの各アレイに別々の支持体を設置することも可能である。第１の散乱板１５８により生成される発散が、Ｘ方向よりＹ方向の方が小さいものとする場合、Ｘ方向で発散を生成するマイクロレンズの曲率は、Ｙ方向で発散を生成するマイクロレンズの曲率より小さくなければならない。
マイクロレンズ１５８１、１５８２は、光結合器５６内に含まれたマイクロレンズの製造と類似の方法で基板１５５７を成形加工又は機械加工することにより形成することができる。

図２２と同様にＸ方向に沿った断面を示す図２３から図３２を参照して、第１の散乱板の様々な代替的な実施形態をここで説明する。当然のことながら、これらの実施形態においても、直交するマイクロレンズの第２のアレイは、発散がＹ方向内で同様に増大されるものとする場合、支持体の反対側、支持体の同じ側、又は異なる支持体上に達成することができる。更に、発散をＸ方向で生成するマイクロレンズ及び発散をＹ方向で生成するマイクロレンズに対して異なるデザインを有することも可能である。

図２３は、同じ形を有する凸面円筒形マイクロレンズ２５８１だけを含む第１の散乱板２５８を通した断面を示している。
図２４は、同じ形を有する凹面円筒形マイクロレンズ３５８２だけを含む第１の散乱板３５８を通した断面を示している。
図２５は、図２１及び図２２に示す散乱板１５８と類似である第１の散乱板４５８を通じた断面を示している。しかし、この実施形態では、凸面円筒形マイクロレンズ４５８１は、Ｙ方向に沿って延びる矩形の平面区域４５８３によって互いから分離される。この分離は、隣接するマイクロレンズ４５８１が交わる場所で鋭い縁部が存在しないことを保証する。このような縁部は、角度分布上に不要な影響を与えることが多い。

平面区域４５８３が大きい幅ｗを有する場合、光のかなりの部分は、実質的に平面に平行な板を横断し、これは、幾何学的光束を増大するものではない。しかし、図示の実施形態では、区域４５８３の幅ｗは、小さなスリットのアレイで観察されるものと同様に非常に小さいので光が回折される。より具体的には、幅ｗは、回折により引き起こされる角度分布が、少なくとも、マイクロレンズ４５８１により引き起こされる角度分布と実質的に同じであるように決定される。
それぞれ、図２３及び図２４に示す第１の散乱板２５８、３５８においては、全てのマイクロレンズは、同一形状を有し、かつ規則的なアレイを形成する。第１の結合器部材５６１との不要な相互作用を避けるために、マイクロレンズのピッチは、先の節４．３．２に従って慎重に選択すべきである。

図２６は、複数の異なる凹状円筒形マイクロレンズ５５８２を含む第１の散乱板５５８の断面を示している。マイクロレンズ５５８２は、同一曲率を有するが、異なるピッチｐ₁、ｐ_2、．．．、ｐ_nを有する。この実施形態では、隣接したマイクロレンズ５５８２の間で形成される縦方向の縁部は、第１の散乱板５５８の基準平面と平行である平面５５８５内で配置される。
マイクロレンズ５５８２は、異なるピッチｐ₁、ｐ_2、．．．、ｐ_nの結果として、実質的に矩形形状を有するが幅が異なる角度分布生成する。マイクロレンズ５５８２のピッチｐ₁、ｐ_2、．．．、ｐ_nがガウス確率分布に従って異なる場合、全てのマイクロレンズ５５８２の寄与から生じる角度分布全体も、少なくとも実質的にガウス分布を有する。これを図４５を参照して以下でより詳細に説明する。

ピッチｐ₁、ｐ_2、．．．、ｐ_nが、小さな範囲で、例えば、４８μｍと５０μｍの間で異なる場合、矩形の角度分布からの振れは小さい。ピッチｐ₁、ｐ_2、．．．、ｐ_nの小さな変動でさえも、第１の散乱板と第１の結合器部材５６１の間の不要な相互作用を低減する疑似ランダム不規則性を導入するには十分である。
曲率の中心の高さを慎重に選択することにより、また、ピッチｐ₁、ｐ_2、．．．、ｐ_nが非常に小さく、波長λ＝１９３ｎｍで５０μｍより小さい場合、存在することになる回析効果に影響を与えることができる。このような構成においては、その結果、第１の散乱板５５８の散乱機能は、上述の設計パラメータを選択することにより共に選択的に決めることができる屈折効果及び回析効果の組合せである。
マイクロレンズ５５８２のアレイは、厳密には周期的でないので、有意なタルボット干渉縞を生成するものではなく、又はタルボット干渉縞のコントラストは大幅に低減される。それによって、マスク平面７０内での強度分布は、より均質なものになる。

図２７は、異なるピッチｐ₁、ｐ_2、．．．、ｐ_nを有する凹状マイクロレンズ６５８２も含む別の第１の散乱板６５８を通した断面を示している。図２６に示す実施形態とは対照的に、隣接したマイクロレンズ間では縦方向の縁部ではないがマイクロレンズ６５８２の頂点線は、第１の散乱板６５８の基準平面と平行である共通の平面６６８５に配置される。これには、隣接したマイクロレンズ６５８２間の縦方向の縁部が、基準平面と異なる高さで配置され、従って、マイクロレンズ６５８２が、通常、頂点線に対して対称的に成形されないという効果がある。従って、マイクロレンズ６５８２は、この実施形態では非対称角度分布を生成する。しかし、マイクロレンズ６５８２の数が十分に大きい場合、それでも、非常に対称的な角度分布が得られる。
また、この実施形態では、ピッチ変動には、第１の散乱板と第１の結合器部材５６１との間の不要な相互作用を低減し、かつ特にタルボット干渉縞のコントラストを低減するという効果がある。

図２８は、異なるピッチｐ₁、ｐ_2、．．．、ｐ_nを有する凹状マイクロレンズ７５８２も含む第１の散乱板７５８を通じた断面を示している。しかし、図２６及び図２７に示す実施形態とは対照的に、マイクロレンズ７５８２の頂点も、隣接したマイクロレンズ７５８２間の縦方向の縁部も、共通の平面に配置されない。これは、散乱板７５８の疑似ランダム不規則性を更に増大し、それには、第１の結合器部材５６１に対する不要な相互作用に関して有利な効果がある。

疑似ランダム不規則性は、更に、縦軸に沿って様々な幅を有するマイクロレンズ７５８２’に供給することにより増大させることができる。図２９は、この原理を利用する第１の散乱板７５８’の上面図を示している。ここでは、隣接したマイクロレンズ７５８２間の全てのあらゆる第２の縁部７５８７’は、各マイクロレンズ７５８２’のピッチがＹ方向内で異なるように、擬似ランダムに湾曲している。この原理は、図２１から図２８に示す上述の実施形態のいずれにおいても使用することができる。散乱板７５８’においては、縁部７５８７’は、図示の上面図では、全て同じ形状を有する。しかし、この形状さえもマイクロレンズ７５８２’毎に異なる場合がある。言うまでもなく、マイクロレンズ７５８２’の各々のあらゆる対の間で湾曲縁部７５８７を有することも可能である。

図３０は、複数の凸面円筒形マイクロレンズ８５８１を含む散乱板８５８の断面を示している。全てのマイクロレンズ８５８１は、同じピッチｐを有するが、マイクロレンズ８５８１の曲面は、異なる非円形の断面を有する。例示上の理由から、相違点は、図３０において誇張さされている。マイクロレンズアレイ内で不規則性を導入するためには、マイクロレンズ８５８１の曲面のより小さな相違点で十分であると考えられる。

図２６から図２９に示す実施形態と同様に、第１の散乱板８５８により生成される角度分布は、完全に矩形でなくて縁部で勾配を有する。しかし、非円形の断面を有する円筒形マイクロレンズを使用すると、設計の自由度がかなり増大する。マイクロレンズ８５８１の曲面を慎重に設計することにより、殆ど全てのあらゆる角度分布を生成するか、マスク平面７０内で放射照度分布中に望ましい不均一性を生成するか、又は他の場合には、不要な不均一性を放射照度分布内でマスク平面７０内で生成する効果を補正することができる。

図３１は、複数の凸面円筒形マイクロレンズ９５８１を含む第１の散乱板９５８を通した断面を示している。第１の散乱板９５８は、マイクロレンズ９５８１が異なる曲面も有するが、全てのこれらの表面が異なる半径ｒ₁、ｒ_2、．．．、ｒ_nの円形の断面を有するという点で、図３０に示す実施形態と異なっている。
実質的に矩形の角度分布を得ることを考慮して、図３０及び図３１に示す両方の実施形態内においては、図２６から図２８に示す実施形態に関連して表面の形変動を上述のピッチ変動と組み合わせることが有利であると考えられる。

図３２は、完全にランダム化された表面を有する第１の散乱板１０５８を通した断面を示している。このような表面は、確率過程段階を伴うある一定の製造工程で得ることができる。例えば、ガラススクリーンを研削及び／又はエッチングしても、この処理内で得られる表面形状は、まさしくその詳細まで制御することはできず、従って、少なくともある一定の限界値内でランダムに異なっている。しかし、このような完全にランダムな表面により生成される角度分布は、常に、少なくとも実質的にガウス形の角度分布であり、それによってこのような第１の散乱板１０５８の使用は、ガウス分布が所望される用途に制限される。更に、ガウス分布のパラメータは、製造工程において制御し難いことが多い。
従って、ガウス角度分布を生成する２次元の疑似ランダム表面を生成するために、それらが確率過程段階を備えた製造工程で得られるランダムな表面により生成されるので、マイクロリソグラフィ処理を用いることも想定されている。このような表面の利点は、全ての製造された散乱板が同一光学的性質を有するように、ガウス分布のパラメータを正確に予測することができるという点である。

図３３及び図３４は、それぞれ斜視図及び断面図で線ＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶに沿った第１の散乱板１１５８を示している。第１の散乱板１１５８は、各々が円環形状を有する複数のマイクロレンズ１１５８１を含む。円環マイクロレンズ１１５８１の曲率は、図示の実施形態では、Ｙ−Ｚ面よりＸ−Ｚ面において大きい。それは、Ｘ方向内で生成される発散が、Ｙ方向内で生成した発散より大きいことを保証する。円環マイクロレンズ１１５８１を使用すると、発散がＸ方向及びＹ方向内で生成されるものとする場合、散乱板の両側にマイクロレンズに設置する必要がない。

図３５及び図３６は、上面図及び断面図で線ＸＸＸＶＩ−ＸＸＸＶＩに沿った第１の散乱板１２５８を示している。第１の散乱板１２５８は、規則的な格子状のアレイ内で配置される複数の凸面球面マイクロレンズ１２５８１を含む。望ましい角度分布によっては、非球面マイクロレンズによる実施形態を使用することができる。各マイクロレンズ１２５８１は、マイクロレンズ１２５８１の光学効果が完全には回転対称でないように、正方形のような外周部を有する。代わりに、角度分布は、４重の対称性を有する。第１の散乱板１２５８は、多少回転対称の角度分布が所望される用途だけに適切である。このようなデザインは、以下で更に説明するように、特に第２の散乱板６０に有利である。

４．３．５．回析的デザイン
以下では、第１の散乱板５８が回析光学構造を含む様々な実施形態を図３７から図４３を参照して説明する。これらの回析構造体は、発散を少なくとも一方向で増大させる。以下では、実質的に完全な角度分布を生成する１群の回折構造体を回折セルと呼ぶ。単一の回折セルは、従って、節４．３．４で説明する屈折的デザインのマイクロレンズに対応する。
回析散乱板により、殆ど全てのあらゆる角度分布を生成することができる。しかし、回折セルにより生成される角度分布は、常に離散的であり、一方、滑らかに湾曲した屈折面により生成される角度分布は連続的である。セルが小さいほど、生成された角度分布は離散的であり、生成された角度分布が離散であるほど、セルは小さい。

図３７は、複数の回折構造体９２を含む回折セルＭ１の上面図を示している。回折セルのこの形式は、多くの場合にコンピュータ生成ホログラム（ＣＧＨ）と呼び、かつ所定の角度分布を少なくとも一方向で生成する。
図３８ａは、少なくとも実質的に回転対称であるフレネルレンズを形成する回折構造体９３を含む別のセルＭ２を示している。図３９ａは、円筒形フレネルレンズを形成する回折構造体９４を含む回折セルＭ３の上面図を示している。回折セルＭが厳密に周期的なアレイ内に配置された場合、節４．２で上述の第１の散乱板５８と光結合器５６の間の不要な相互作用が生じる場合がある。そういう理由で、回折セルＭのアレイは、少なくとも部分的に、ランダム化すべきであり、及び／又は節４．３．２で説明するような適切なピッチ選択を行うべきである。

図４０は、周期的格子状に配置された複数の回折セルＭを含む第１の散乱板１３５８の概略上面図を示している。回折セルＭは、Ｘ方向だけに光を散乱させるように想定されている。この方向では、回折セルＭのピッチｐは、一方では、第１の結合器部材５６１のマイクロレンズ、他方では、回折セルＭ間の頻繁な相関関係を避けるために、上述の節４．３．２で説明した原理に従って選択すべきである。

図４１は、複数の回折セルＭを含む第１の散乱板１４５８の概略上面図を示している。この実施形態では、回折セルＭのピッチｐは、発散が増大されるＸ方向に沿って異なる。小さい方の回折セルＭの効果は、その中に含まれる回折構造体の種類に依存する。例えば、回折構造体９４の構成を変更しなくても図３９ａに示す回折セルＭ３の長さが低減される場合、それは、より小さな角度分布を生成することになる。図３７に示す回折Ｍ１のＸ方向での長さが低減される場合、角度分布は、同じ幅を有するが、分布は、より離散的になる。

図４２は、回折セルＭのピッチが、列毎に変化の方法が異なる第１の散乱板１５５８の概略上面図を示している。それによって回折セルＭの全体により生成される角度分布の疑似ランダム不規則性が更に増大する。
図４３は、概略上面図により、等しいピッチを有する複数の回折セルＭ１、Ｍ２、．．．、Ｍ６を含む第１の散乱板１６５８を示している。従って、セルＭ１、Ｍ２、．．．、Ｍ６は、図４０に示す実施形態に類似した規則的な方法で配置される。しかし、この実施形態では、その中で含まれる回折構造体の構成に関する限り、回折セルＭ１、Ｍ２、．．．、Ｍ６は、互いと異なっている。これは、それぞれ、図３０及び図３１に示す屈折散乱板８５８及び９５８に相当するものである。

所定のセル構造をスケーリングすることにより異なるセル構造を取得することができる。これは、図３１に示す屈折散乱板９５８内での半径ｒ_iの増加又は低減に対応する。回折構造体に対して、このスケーリング変換の例を図３８ｂに示している。回折セルＭ２’においては、回折構造体９３’は、図３８ａに示す回折セルＭ２の回折構造体９３を拡大することによって得られる。
異なるセル構造を得る別の手法は、散乱効果が達成されるべき方向に沿って所定のセル構造をシフトさせることである。これを図３９ｂに例示的に示している。ここでは、回折セルＭ３’は、Ｘ方向に沿って回折構造体９４をシフトさせることにより、図３９ａに示す回折セルＭ３から得られる。これは、図２７に示す屈折散乱板６５８内で達成される時と類似した効果である。

セルピッチ及びセル構造に対する提案する変動は、通常、角度分布に影響を及ぼすことに注意すべきである。しかし、これは、望ましい角度分布が回折セルの擬似ランダム化されたアレイで得られるように回折セルＭのデザインにおいて考慮することができる。
当然のことながら、第１の結合器部材５６１との望ましくない相互作用を避ける第１の散乱板５８のランダムな性質を更に増大するために、特にセルピッチｐ及びセルコンテンツに関して一部又は全て変動を組み合わせることができる。

５．第２の散乱板
以下では、第２の散乱板６０の一般的機能及び様々な実施形態をより詳細に説明する。
５．１．第２の散乱板の一般的機能
第２の散乱板６０は、以下の機能の１つ又はそれよりも多くを有することができる。
第２の散乱板６０の１つの機能は、Ｙ方向に沿ったマスク平面７０内での放射照度分布が望ましい形状を有することを保証することであると考えられる。これには、第２の散乱板６０がＹ方向に沿ってそれ自体が生成する角度分布を第１の散乱板５８（もしあれば）及び光結合器５６により生成されるこの方向に沿った角度分布に適応させることが必要である。

Ｙ方向（すなわち、走査方向）に沿った放射照度分布が矩形である場合、不要な特徴部サイズの変動が、パルス−量子化の結果として起こる場合がある。上述の国際特許出願ＷＯ２００５／０７８５２２でより詳細に説明されているパルス−量子化効果を低減するか又は更に完全に避けるために、放射照度は、放射照度分布の両端で円滑に増加又は低減すべきである。勾配は線形とすることができ、これは、放射照度分布の全体的な台形形状をもたらすか、又は例えば実質的にガウス分布を有することができる。

第２の散乱板６０の別の機能は、２次光源８２により生成される光束間の不要な相関関係を避けることであると考えられる。これは、放射照度分布上で第２の結合器部材５６２内で回折により引き起こされる悪影響が低減されることを意味する。
第２の散乱板６０の更に別の機能は、マスク平面７０を横断する時の光の角度分布を改善することであると考えられる。このために、光結合器５６と集光装置６２の間に第２の散乱板６０を配置することが好ましい。この位置においては、第２の散乱板６０は、２次光源に対するぼけ効果を達成することができるように、瞳孔平面５４から何らかの距離を隔てて配置される。２次光源は、隣接した２次光源が瞳孔平面５４付近にあるか又は更に重なり合うような範囲でぼけ効果により拡大されることが好ましい。その結果、ある一定の照明設定に有利とすることができる連続的な角度分布をマスク平面７０内で得ることができる。
第２の散乱板６０は、照明システム１２のテレセントリック性及び楕円率特性に有利な影響を更に与えることができる。
第１の散乱板５８と同様に、第２の散乱板６０は、角度分布を生成する小構造体の寸法が小さく、好ましくは、光結合器５６のマイクロレンズのピッチより２０％小さいという特性を有するべきである。

以下では、Ｙ方向に沿った望ましい放射照度分布は、照明視野１４の望ましいアスペクト比を保証する半値幅を有するガウス分布を有するように想定される。上述のように、放射照度分布のこのような形状は、パルス量子化効果の低減に関して有利である。主に光結合器５６及び散乱板５８、６０の組合せでこのような放射照度分布を生成することができる。これは、例えば、階調度吸収フィルタ要素を使用して光を遮蔽する必要がないことを意味する。どのようにするとＹ方向に沿ったガウス放射照度分布を得ることができるかの可能な実現化を節５．２で説明する実施形態を参照して以下に説明する。

しかし、Ｘ及びＹ方向で２次光源を拡大することには、第２の散乱板６０もＸ方向で発散を増大させることが必要である。これは、それ自体、Ｘ方向に、すなわち、走査方向に垂直に非矩形の放射照度分布が発生するために望ましくないものである。Ｘ方向に沿った放射照度分布の側面縁部での滑らかな勾配は、例えば、視野絞り６６を使用して阻止すべきである。光損失が小さく保たれるものとする場合、第２の散乱板６０は、第１の散乱板５８に類似した歪像作用による散乱効果を有するべきである。このような第２の散乱板６０は、Ｘ方向内で２次光源を拡大しないので、一方ではマスク平面７０内での実質的に連続的角度分布実質的に有すること、及び他方では小さな光損失を有することの間で交換条件を見つけなければならない。
ここでは、２次光源は、Ｘ及びＹ方向で増大されるべきであると仮定される。この目的のために、第２の散乱板６０は、図４４で例示するように、回転対称であってガウス分布を有する角度分布を生成する。

５．２．異なるデザイン手法
以下では、第２の散乱板６０の異なるデザイン手法を図４５から図４９を参照して説明する。
原則として、第２の散乱板は、屈折的デザイン、回析的デザイン、又は屈折効果及び回析効果を組み合わせるデザインを用いて達成することができる。そういう理由で、第１の散乱板５８に関連して節４．３．１で上述の全てのデザインを第２の散乱板６０に等しく使用することができる。しかし、屈折的デザインは、第２の散乱板６０に対して一般的により好ましいものである。これは、回折性光学要素により、それらの制限された回折効率の結果として、通常は、屈折性光学要素よりも光損失が高くなるからである。以下の注は、屈折的デザインに関連するが、それらはまた、マイクロレンズが適切な回折セルで置き換えられた場合には、回折に関する注にも適用される。
２次元の角度分布が、図４４に示すように生成されるものとする場合、以下の手法を企図すべきである。

５．２．１．異なる側での２つのマイクロレンズアレイ
２次元の角度分布は、基板の片側に平行なマイクロレンズの第１のアレイ、及び反対側に垂直なマイクロレンズの第２のアレイを配置するにより、更に上述したように得ることができる。代替的に、アレイは、２つの異なる基板上に形成することができる。いずれの場合でも、各アレイの設計パラメータを慎重に選択することにより、完全に互いに独立に各方向に対して散乱効果を判断することができる。

図４５を参照して以下に説明するように、ガウス角度分布を生成するために近似を用いることができる。第２の散乱板６０は、異なる角度幅の矩形の角度分布を生成する複数のマイクロレンズを含む。角度幅は、中心角度α₀＝０°付近のガウス確率分布で異なる。次に、異なる幅を有する全ての矩形の角度分布を重ね合わせると、その結果、ガウス分布を有する全体的な角度分布が得られる。４つの異なる矩形の角度分布ＡＤ１、ＡＤ２、ＡＤ３、及びＡＤ４に対してこれを図４５に例示する。マイクロレンズの枚数が多いほど、ガウス角度分布に対する近似は、良好なものになる。

走査方向に沿って、図４５に示す段付きプロフィールを更に平滑化するために、マイクロレンズの２つのアレイの直交方位からずれることが有利であろう。例えば、両面上のマイクロレンズは、８９°と８０°の間の角度を形成することができる。
マイクロレンズのアレイが異なる基板上に配置された場合、基板は、一方又は両方の基板が、マニピュレータの助けを借りて光軸２６と同軸の又は少なくともそれと平行な軸の周りに回転することができるように配置することができる。次に、マイクロレンズアレイの間の角度を調節することができる。

９０°からの２つのマイクロレンズアレイ方位の偏位には、一方のアレイが他方のアレイの方向に沿って一部分を有する角度分布を生成するという効果がある。この部分により、その結果、平滑化作用が得られる。数学的には、その結果は、このプロフィールの投影による図４５に示すような段付きプロフィールの畳込みである。投影の実際の幅は、２つのマイクロレンズアレイ方位の間の角度に依存し、かつそれは、この角度の余弦に比例するものである。従って、プロフィール投影幅が段階幅に相当するように方位角度が選択される場合、畳み込みは、かなりの平滑化作用を有する。

走査方向と平行に整列しないようにマイクロレンズアレイを配置することを考えることができる。マイクロレンズは、小さな波紋を有する角度分布を生成し、かつこれらの波紋が走査方向と平行に整列した場合、単一の点でマスクに衝突する全光エネルギ（線量）は、相応に変化する。しかし、マイクロレンズアレイが走査方向に平行して整列しない場合、放射照度分布内の波紋も、走査方向に対して傾斜状態である。次に、走査運動により、多くの波紋にわたって平均化効果が得られ、これには、一定の全光エネルギ（線量）がマスク上の各点により受け止められるという効果がある。

それとは別に、アレイが走査方向と平行に整列しない構成には、そうでなければ光結合器５６の規則的なマイクロレンズアレイに対する相互作用として起こるであろう不要なモアレ模様が低減されるという利点がある。
両方のアレイが１つの基板上に配置された場合、これは、走査方向に対してマイクロレンズアレイの平行な方位を避けるために相応に回転させることができる。両方のアレイが異なる基板上に配置された場合、１つの基板だけを回転させることで十分であろう。しかし、アレイ間の相対角度を維持するために、両方の基板を共通に回転させることができる。
マイクロレンズアレイの角位置の調節が必要とされない場合、マニピュレータは不要である。これらの場合、マイクロレンズアレイの望ましい角度位置を保証するマウントに基板を固定して受け取ることができる。

５．２．２．片面での２つの交差マイクロレンズアレイ
円筒形マイクロレンズの２つのアレイが基板の片側で交差している場合、それによって第１の散乱板１１５８に対して図３３から３４を参照して上述したものに類似した構成が得られる。この実施形態に示すマイクロレンズ１１５８１は、円環状表面を有するが、２つの円筒面を交差させることによって得られる表面を使用することができる。
当然のことながら、ここでもまた、円柱レンズの非直交方位を考慮することができる。

５．２．３．回転対称プロフィール
更なる代替として、図３５及び図３６に示すような回転対称のマイクロレンズを使用することができる。また、この実施形態では、マイクロレンズの半径は、図４４及び４５に示す全体的なガウス角度分布を得るために、ガウス確率分布に従って変えるべきである。他のレンズパラメータ、例えば、曲率中心又は屈折率は、追加的に又は代替的に変化させることができる。

５．３．他のデザイン態様
以下では、第２の散乱板６０のための他の有利なデザイン態様を図４６から図４９を参照して説明する。
図４６は、縮尺通りではない非常に概略的な図により、３つの第３のマイクロレンズ５６２Ｘ、集光装置６２、及び視野絞り平面６４を示している。２つの群の破線９７、９８は、各々が同じ開口角度で第３のマイクロレンズ５６２Ｘを出て、その結果、同じ視野点に視野絞り平面６４内で収束する光束を示している。第３のマイクロレンズ５６２Ｘの個数が多いほど、光線９７、９８が、より多く異なる角度での視野絞り平面６４内の放射照度に寄与することになる。視野絞り平面６４内で第３のマイクロレンズ５６２Ｘの制限された数のために、完全に連続的な角度分布はない。同じことは、言うまでもなくＹ方向にも適用される。

図４７は、同じ構成を示すが、ここでは、更に別の第２の散乱板６０が、光結合器５６と集光装置６２の間に配置されている。第２の散乱板６０は、複数の散乱光線９９により図４７に示す連続的角度分布を生成する。好ましくは、最大の散乱角α_maxは、最大の散乱角α_maxを有する散乱光線９９’が、後方に第３のマイクロレンズ５６２Ｘの方へ拡張された場合に、少なくとも第３のマイクロレンズ５６２Ｘのピッチｐと同じくらい大きい距離δで第３のマイクロレンズ５６２Ｘ上に衝突すると考えられるように判断される。

視野絞り平面６４から見た場合、視野絞り平面６４上に衝突する投影光は、第３のマイクロレンズ５６２Ｘのピッチｐと少なくとも同じくらいの大きさの延長部をＸ方向に有する２次光源８２’により生成されるように見える。換言すると、２次光源は、次に、Ｘ方向内で瞳孔平面５４ミラーに当接するか、又は重なりさえもする。言うまでもなく、同じ考慮事項がＹ方向にも適用される。
当接するか又は重なり合う２次光源の結果として、投影光は、照明角度の連続的範囲で視野絞り平面６４内のあらゆる点上に衝突し、その範囲は、照明設定で判断される。
理想的には、瞳孔平面５４内での放射照度分布は、均一である。この特性は、図４８及び図４９を参照して説明するように、第２の散乱板の助けを借りても達成することができる。

図４８は、３つの隣接した２次光源８２に対して瞳孔平面５４内での強度分布ＪがＹ方向に対してプロットされているグラフを示している。概略図においては、簡潔さを期すために、２次光源８２は、台形の強度分布を特徴とする。これらの分布の間には、光が通過しない間隙ができる。
しかし、第２の散乱板６０の散乱特性を慎重に設計することにより、各単一の２次光源８２の強度分布の半値幅が満足されるように、２次光源８２を実質的に広げることができる。

これが意味することを図４９に示している。ここでもまた簡潔さを期すために、ここで第２の散乱板６０は、瞳孔平面内で２次光源８２の強度分布を実質的に広げるが、台形形状を保持するように仮定される。強度分布は、隣接した強度分布８２の半値幅ｗが当接するような範囲で広げられる。重なり強度分布８２’は、次に、均一に瞳孔平面５４を照らし、かつ全ての照明角度は、瞳孔の直径で判断される同じ強度で０°と最大角度との間で存在する。言うまでもなく、これは、厳密な意味で、最大σを有する従来の照明設定の場合に限り当て嵌まる。他の照明設定の場合、完全にかつ均一に照らされる区域は、設定によって定められる。

従って、角度分布は、異なる照明設定を達成するために設けられる手段だけで定めることができる。照明システム１２においては、これらは、第１の光学ラスター要素３４、ズームレンズ群４６、及びａｘｉｃｏｎ要素の対４８を含む。従って、光結合器５６及び散乱板５８、６０により、このような手段によって定められる瞳孔平面５４内での強度分布以外にマスク平面７０内での角度分布を定める際に他のいかなるパラメータも考慮する必要がないことが保証される。

照明システム１２が、幾何学的光束を増大させる３つの光学要素、すなわち、光結合器５６及び２つの散乱板５８、６０を含む場合、いかにしてその増大がこれらの３つの光学要素の間で分配されるかを考慮すべきである。この点に対しては、以下の方法で第１の散乱板５８、光結合器５６、及び第２の散乱板６０により生成される最大発散を定めることが有利であると見出されている。
ＮＡ１Ｘ≦ＮＡ２Ｘ、
ＮＡ２Ｘ＞５・ＮＡ２Ｙ
０．９・ＮＡ３Ｙ＜ＮＡ３Ｘ＜１．１・ＮＡ３Ｙ
ここで、ＮＡ１Ｘは、第１の散乱板５８により生成される最大発散角度であり、ＮＡ２Ｘ及びＮＡ２Ｙは、光結合器５６により生成される最大発散角度であり、ＮＡ３Ｘ、ＮＡ３Ｙは、それぞれ、第２の散乱板６０によりＸ方向及びＹ方向に対して生成される最大発散角度である。

また、本発明の実施形態として以下のものが考えられる。
（実施例１）
マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システムであって、
ａ）光源（３０）、
ｂ）第１の光学小要素（５６１Ｘ、５６１Ｙ、５６２Ｘ、５６２Ｙ）を含み、かつ光束を各々が放出する複数の２次光源（８２）を生成する光結合器（５６）、
ｃ）マスク平面（７０）内で前記光束の重ね合わせを達成する集光装置（６２）、及び ｄ）前記２次光源の前又は後に配置された複数の第２の光学小要素を含む少なくとも１つの散乱構造体（５８、６０）、
を含み、
前記第１及び第２の光学小要素は、同一放射照度分布で照らされた光学小要素が５ｍｍよりも大きく分離されるように構成される、
ことを特徴とするシステム。
（実施例２）
前記第１及び第２の光学小要素は、同一放射照度分布で照らされた光学小要素が１０ｍｍよりも大きく分離されるように構成されることを特徴とする実施例１に記載の照明システム。
（実施例３）
前記第１及び第２の光学小要素は、同一放射照度分布で照らされた光学小要素が２０ｍｍよりも大きく分離されるように構成されることを特徴とする実施例２に記載の照明システム。
（実施例４）
前記第１及び第２の光学小要素は、同一放射照度分布で照らされる光学小要素が存在しないように構成されることを特徴とする実施例１に記載の照明システム。
（実施例５）
前記光結合器（５６）は、交換保持器（５７）に受け取られることを特徴とする実施例１から実施例４のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例６）
前記光結合器（５６）は、複数の集束第１光学小要素（５６１Ｘ、５６１Ｙ、５６２Ｘ、５６２Ｙ）を各々が含む第１の結合器部材（５６１）及び第２の結合器部材（５６２）を含むｆｌｙ−ｅｙｅ結合器であることを特徴とする実施例１から実施例５のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例７）
前記第１の結合器部材（５６１）の前記第１光学小要素（５６１Ｘ、５６１Ｙ）は、前記第２の結合器部材（５６２）の第１光学小要素（５６２Ｘ、５６２Ｙ）が配置される第１の焦点面を有することを特徴とする実施例６に記載の照明システム。
（実施例８）
前記第２の結合器部材（５６２）の前記第１光学小要素（５６２Ｘ、５６２Ｙ）は、前記第１の結合器部材（５６１）の第１光学小要素（５６１Ｘ、５６１Ｙ）が配置される第２の焦点面を有することを特徴とする実施例６又は実施例７に記載の照明システム。
（実施例９）
前記第１の結合器部材（５６１）及び前記第２の結合器部材（５６２）の各々は、Ｘ方向にのみ回折力を有するＸ方向第１光学小要素（５６１Ｘ、５６２Ｘ）と、該Ｘ方向に垂直であるＹ方向にのみ回折力を有するＹ方向第１光学小要素（５６１Ｙ、５６２Ｙ）とを含むことを特徴とする実施例６から実施例８のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例１０）
前記Ｙ方向は、前記マイクロリソグラフィ露光装置（１０）の走査方向であることを特徴とする実施例９に記載の照明システム。
（実施例１１）
前記第１の結合器部材（５６１）の前記Ｘ方向第１光学小要素（５６１Ｘ）及び前記Ｙ方向第１光学小要素（５６１Ｙ）は、第１の結合器支持体の両側に配置され、
前記第２の結合器部材（５６２）の前記Ｘ方向（５６２Ｘ）第１光学小要素及び前記Ｙ方向第１光学小要素（５６２Ｙ）は、第２の結合器支持体の両側に配置される、
ことを特徴とする実施例９又は実施例１０に記載の照明システム。
（実施例１２）
両方の結合器部材の前記Ｘ方向第１光学小要素（５６１Ｘ、５６２Ｘ）は、互いに対向していることを特徴とする実施例９から実施例１１のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例１３）
前記第１及び第２の結合器支持体は、蛍石の結晶から作られることを特徴とする実施例１１又は実施例１２に記載の照明システム。
（実施例１４）
前記蛍石は、ＣａＦ₂であることを特徴とする実施例１３に記載の照明システム。
（実施例１５）
前記支持体は、０．０１を超える厚みと直径の間の関係を有することを特徴とする請求項１１から実施例１４のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例１６）
前記第１の結合器部材（１５６１）の前記Ｘ方向第１光学小要素（１５６１Ｘ）は、前記第２の結合器部材（１５６２）の前記Ｙ方向第１光学小要素（１５６２Ｙ）に対向していることを特徴とする実施例９から実施例１１のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例１７）
少なくとも前記第１の結合器支持体は、ガラス、特に、ＳｉＯ₂ガラスで作られることを特徴とする実施例１６に記載の照明システム。
（実施例１８）
前記第１の結合器部材（２５６１；３５６１；３５６１）の前記第１光学小要素（２５６２Ｘ、２５６１Ｙ；３５６２Ｘ、３５６１Ｙ；４５６２Ｘ、４５６１Ｙ）、及び前記第２の結合器部材（２５６２；３５６２；３５６２）の該第１光学小要素（２５６３Ｘ、２５６３Ｙ；３５６３Ｘ、３５６３Ｙ；４５６３Ｘ、４５６２Ｙ）は、少なくとも照明システム（１２）の光軸（２６）に沿って個々に移動可能である正確に３つの個別の結合器支持体上に分配されることを特徴とする実施例６から実施例１０のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例１９）
光伝播方向において、第１の結合器支持体が、Ｙ方向第１光学小要素（２５６１Ｙ）を支持し、第２の結合器支持体が、Ｘ方向第１光学小要素（２５６２Ｘ）を支持し、第３の結合器支持体が、一方の側でＸ方向第１光学小要素（２５６３Ｘ）及び他方の側でＹ方向第１光学小要素（２５６３Ｙ）を支持することを特徴とする実施例１８に記載の照明システム。
（実施例２０）
少なくとも１つの散乱構造体（５８）が、前記第１の結合器支持体の前に配置されることを特徴とする実施例１９に記載の照明システム。
（実施例２１）
少なくとも１つの散乱構造体（５８’）が、前記第１の結合器支持体と前記第２の結合器支持体の間に配置されることを特徴とする実施例１９に記載の照明システム。
（実施例２２）
光伝播方向において、第１の結合器支持体が、Ｙ方向第１光学小要素（４５６１Ｙ）を支持し、第２の結合器支持体が、一方の側でＹ方向第１光学小要素（４５６２Ｙ）及び他方の側でＸ方向第１光学小要素（４５６２Ｘ）を支持し、第３の結合器支持体が、Ｘ方向第１光学小要素（４５６３Ｘ）を支持することを特徴とする実施例１８に記載の照明システム。
（実施例２３）
少なくとも１つの散乱構造体（６０）が、前記第３の結合器支持体の後に配置されることを特徴とする実施例２２に記載の照明システム。
（実施例２４）
非直交縦軸を有する２つの円柱レンズを交差させることによって得られる第１光学小要素を含むことを特徴とする実施例１から実施例２３のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例２５）
円柱レンズ及び円環レンズを交差させることによって得られる第１光学小要素を含むことを特徴とする実施例１から実施例２４のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例２６）
矩形に区切られた回転対称マイクロレンズとして形成された第１光学小要素を含むことを特徴とする実施例１から実施例２５のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例２７）
前記回転対称マイクロレンズは、非球面形状を有することを特徴とする実施例２６に記載の照明システム。
（実施例２８）
前記第１又は第２光学小要素は、マスク平面（７０）内の照明された視野（１４）の少なくとも１つの縁部に沿った該マスク平面（７０）内の放射照度が該照明視野（１４）の中心よりも高いような非球面効果を有することを特徴とする実施例１から実施例２７のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例２９）
前記照明視野（１４）の前記少なくとも１つの縁部での前記放射照度は、ｐを０．５と８の間の範囲として該照明視野（１４）の中心よりも少なくともｐ％高いことを特徴とする実施例２８に記載の照明システム。
（実施例３０）
照明システム（１２）の光軸に垂直な方向において、前記第１光学小要素は、第１のピッチを有し、前記第２光学小要素は、第２のピッチを有することを特徴とする実施例１から実施例２９のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例３１）
前記第２光学小要素は、周期的なアレイに配置されることを特徴とする実施例１から請求項３０のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例３２）
前記第１のピッチは、前記第２のピッチの素数であることを特徴とする実施例３０及び実施例３１のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例３３）
前記第２光学小要素は、非周期性アレイに配置されることを特徴とする実施例１から請求項３２のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例３４）
少なくとも２つの第２光学小要素は、少なくとも１つの方向に沿って異なる寸法を有することを特徴とする実施例１から実施例３３のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例３５）
少なくとも２つの光学小要素は、異なる内部構造を有することを特徴とする実施例１から実施例３４のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例３６）
異なる内部構造は、照明システムの光軸と垂直に所定の構造体を相対的にシフトすることによって形成されることを特徴とする実施例３５に記載の照明システム。
（実施例３７）
異なる構造体は、所定の構造体をスケーリングすることによって形成されることを特徴とする実施例３５に記載の照明システム。
（実施例３８）
少なくとも１つの第２小要素は、少なくとも１つの方向に沿って変化する第２のピッチを有することを特徴とする実施例３０に記載の照明システム。
（実施例３９）
前記少なくとも１つの方向は、前記少なくとも１つの第２小要素の縦方向であることを特徴とする実施例３８に記載の照明システム。
（実施例４０）
前記第１光学小要素は、幾何学的光束が増大する方向に第１のピッチｄ₁＜１０００μｍを有することを特徴とする実施例１から実施例３９のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例４１）
ｄ₁＜６００μｍであることを特徴とする実施例４０に記載の照明システム。
（実施例４２）
前記第２光学小要素は、前記幾何学的光束が増大する前記方向に第２のピッチｄ₂＜ｄ₁μｍを有することを特徴とする実施例４０又は実施例４１に記載の照明システム。
（実施例４３）
前記少なくとも１つの第２光学小要素は、回折光学要素（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を含むことを特徴とする実施例１から実施例４２のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例４４）
前記少なくとも１つの第２光学小要素は、マイクロレンズを含むことを特徴とする請求項１から実施例４３のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例４５）
前記マイクロレンズは、円筒形の形状を有することを特徴とする実施例４４に記載の照明システム。
（実施例４６）
前記マイクロレンズは、一定又は変化する幅を有する平坦な区域によって分離され、該区域は、回析効果の結果として角度分布を生成することを特徴とする実施例４４又は請求項４５に記載の照明システム。
（実施例４７）
前記マイクロレンズは、円環形状を有することを特徴とする実施例４４から実施例４６のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例４８）
前記第２光学小要素は、蛍石結晶又はガラス、特にＳｉＯ₂で作られることを特徴とする実施例４４から実施例４７のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例４９）
前記少なくとも１つの散乱構造体（５８）は、光伝播方向に沿って前記光結合器（５６）の前に配置されることを特徴とする実施例１から実施例４８のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例５０）
各第２光学小要素は、幾何学的光束が直交方向に異なる程度で増大するような歪像角度分布を生成することを特徴とする実施例４９に記載の照明システム。
（実施例５１）
前記幾何学的光束は、前記投影露光装置の走査方向に沿って該走査方向の垂直方向よりも小さな程度で増大されることを特徴とする実施例５０に記載の照明システム。
（実施例５２）
前記幾何学的光束は、前記投影露光装置（１０）の走査方向に沿って実質的には増大されないことを特徴とする実施例５１に記載の照明システム。
（実施例５３）
各第２光学小要素は、実質的に矩形の角度分布を生成することを特徴とする実施例４９に記載の照明システム。
（実施例５４）
前記少なくとも１つの散乱構造体は、小斑点によって生成されるコントラストよりも５％未満だけ高い最大コントラストを有する近視野放射照度分布を生成することを特徴とする実施例４９に記載の照明システム。
（実施例５５）
各第２光学小要素は、前記第１の結合器部材の前記第１光学小要素と共に前記第２の結合器部材の第１光学小要素を完全に照らすのに十分である角度分布を生成することを特徴とする実施例６に記載の照明システム。
（実施例５６）
前記少なくとも１つの散乱構造体と前記光結合器との間の距離は、該少なくとも１つの散乱構造体のタルボット距離と異なっていることを特徴とする実施例４９に記載の照明システム。
（実施例５７）
前記第１光学小要素は、第１の境界線によって定められた形状を有し、前記第２光学小要素は、第２の境界線によって定められた形状を有し、
前記第１の境界線及び前記第２の境界線は、その間に０．１°＜α＜８９．９°で角度αを形成する、
ことを特徴とする実施例４９に記載の照明システム。
（実施例５８）
前記少なくとも１つの散乱構造体（６０）は、光伝播方向に沿って前記光結合器（５６）の後に配置されることを特徴とする実施例１から実施例５７のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例５９）
前記少なくとも１つの散乱構造体（６０）は、前記光結合器（５６）と共に、ゼロ放射照度レベルと最高放射照度レベルの間の移行帯を有する少なくとも１つ方向に沿った前記マスク平面（７０）内の放射照度分布を生成し、
前記移行帯は、前記少なくとも１つの方向に沿って１ｍｍよりも大きい寸法を有する、 ことを特徴とする実施例５８に記載の照明システム。
（実施例６０）
前記移行帯は、２．５ｍｍよりも大きい寸法を有することを特徴とする実施例５９に記載の照明システム。
（実施例６１）
第１の方向に前記幾何学的光束を増大させる第１の種類の第２光学小要素及び、第２の方向に該幾何学的光束を増大させる第２の種類の光学小要素を含むことを特徴とする請求項５８又は実施例５９に記載の照明システム。
（実施例６２）
前記第１の種類の第２光学小要素は、前記投影露光装置の走査方向にガウス角度分布を生成することを特徴とする実施例６１に記載の照明システム。
（実施例６３）
前記第１の種類の第２光学小要素は、前記投影露光装置の走査方向に、ゼロレベルと一定の最高レベルの間の滑らかな移行を有する角度分布を生成することを特徴とする実施例６１に記載の照明システム。
（実施例６４）
勾配が、実質的にガウス形を有することを特徴とする実施例６３に記載の照明システム。
（実施例６５）
前記第２の種類の第２光学小要素は、前記投影露光装置の走査方向と垂直な矩形角度分布を生成することを特徴とする実施例６１から実施例６４のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例６６）
前記第１の種類及び前記第２の種類の第２光学小要素は、共通の支持体の両側に配置されることを特徴とする実施例６１から実施例６５のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例６７）
前記第１の種類及び前記第２の種類の第２光学小要素は、照明システムの光軸と実質的に平行な回転軸の周りに互いに対して回転可能であるように構成された異なる支持体上に配置されることを特徴とする実施例６１から実施例６５のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例６８）
前記第１の方向及び前記第２の方向は、直交しないことを特徴とする実施例６１から請求項６６のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例６９）
前記第１の方向又は前記第２の方向のいずれも、前記投影露光装置の走査方向と平行ではないことを特徴とする実施例６１から実施例６６のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例７０）
前記第１及び前記第２の方向を共通して変えるためのマニピュレータを含むことを特徴とする実施例６９に記載の照明システム。
（実施例７１）
前記第１及び前記第２の方向を独立に変えるためのマニピュレータを含むことを特徴とする実施例６９に記載の照明システム。
（実施例７２）
前記ガウス角度分布は、異なる幅の複数の実質的に矩形の角度分布の重ね合わせによって近似されることを特徴とする実施例６２に記載の照明システム。
（実施例７３）
前記第２光学小要素は、異なるピッチを有する円筒形マイクロレンズであることを特徴とする実施例７２に記載の照明システム。
（実施例７４）
前記第２光学小要素は、異なる縦方向延長部を有する円筒形マイクロレンズを交差させることによって得られることを特徴とする実施例５８から実施例７３のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例７５）
前記縦方向延長部は、直交していることを特徴とする実施例７４に記載の照明システム。
（実施例７６）
前記第２光学小要素は、異なる形状を有する回転対称マイクロレンズであることを特徴とする実施例５８から実施例６４のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例７７）
前記少なくとも１つの散乱構造体は、前記光結合器と前記集光装置の間に配置されることを特徴とする実施例５８から実施例７６のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例７８）
前記第２光学小要素は、前記完全な角度分布を生成するいくつかの第２光学小要素上にマスク側から衝突する平行光ビームが、少なくとも１つの方向において該少なくとも１つの方向の前記第２の結合器部材の第１光学小要素を完全に照らすと考えられるように構成され、かつ該第２の結合器部材から離間されることを特徴とする実施例７７に記載の照明システム。
（実施例７９）
前記第２光学小要素は、前記完全な角度分布を生成するいくつかの第２光学小要素が、前記第２の結合器部材の前記第１光学小要素のピッチよりも小さい直径を有する区域にわたって分配されるように構成されることを特徴とする実施例６、及び実施例５９から請求項７８のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例８０）
前記少なくとも１つの散乱構造体は、該少なくとも１つの散乱構造体がない場合に前記２次光源をそれらが当接するか又は重なり合うように拡大することによって得られると考えられるような方法で前記角度分布を修正することを特徴とする実施例６、及び実施例５９から実施例７９のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例８１）
前記投影露光装置の走査方向と平行に配置され、かつ前記光源によって生成された投影光束内に選択的に挿入されるように構成された隣接するブレード２つの対向する列を有する絞りデバイスを含むことを特徴とする実施例１から実施例８０のいずれか１項に記載の照明システム。
（実施例８２）
マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システムであって、
ａ）光軸、
ｂ）第１の境界線によって分離された散乱要素を含む散乱部材、及び
ｃ）第２の境界線よって分離された複数のマイクロレンズを含むｆｌｙ−ｅｙｅレンズ、
を含み、
前記光軸と垂直な平面上の投影において、少なくとも５ｍｍの直径を有する区域内では、どの第１の境界線も第２の境界線と一致しない、
ことを特徴とするシステム。
（実施例８３）
マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システムであって、
ａ）Ｘ方向の発散を最大角度ＮＡ１Ｘだけ、かつＹ方向に最大角度ＮＡ１Ｙだけ増大させる第１の光学要素、
ｂ）Ｘ方向の前記発散を最大角度ＮＡ２Ｘだけ、かつＹ方向に最大角度ＮＡ２Ｙだけ増大させる第２の光学要素、及び
ｃ）Ｘ方向の前記発散を最大角度ＮＡ３Ｘだけ、かつＹ方向に最大角度ＮＡ３Ｙだけ増大させる第３の光学要素、
を含み、
以下の関係：
ｄ）ＮＡ１Ｘ≦ＮＡ２Ｘ、
ｅ）ＮＡ２Ｘ＞５・ＮＡ２Ｙ、
ｆ）０．９・ＮＡ３Ｙ＜ＮＡ３Ｘ＜１．１・ＮＡ３Ｙ、
が成り立つ、
ことを特徴とするシステム。
（実施例８４）
マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システムであって、
ａ）光源、
ｂ）各々が光束を放出する複数の２次光源を生成する光結合器、
ｃ）マスク平面内で前記光束の重ね合わせを達成する集光装置、及び
ｄ）前記光結合器と前記集光装置の間に配置された少なくとも１つの散乱構造体、
を含むことを特徴とするシステム。
（実施例８５）
少なくとも１つの更に別の散乱構造体が、前記光結合器の前又はその内部に配置されることを特徴とする実施例８０に記載の照明システム。
（実施例８６）
マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システムであって、
ａ）光源、
ｂ）２次光源を生成するための光結合器、及び
ｃ）各要素が幾何学的光束を１つの方向のみに実質的に増大させる疑似無作為的に構成された小要素を含む少なくとも１つの散乱構造体、
を含むことを特徴とするシステム。
（実施例８７）
前記少なくとも１つの散乱構造体は、各々が前記幾何学的光束を第１の方向のみに実質的に増大させる第１の疑似無作為的に構成された小要素を含み、
前記少なくとも１つの散乱構造体は、各々が前記幾何学的光束を第２の方向のみに実質的に増大させる第２の疑似無作為的に構成された小要素を含む、
ことを特徴とする実施例８６に記載の照明システム。
（実施例８８）
前記第１の方向及び前記第２の方向は、少なくとも実質的に垂直であることを特徴とする実施例８７に記載の照明システム。
（実施例８９）
マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システムであって、
光結合器と、
異なる角度幅を有する矩形角度分布を生成する複数の小要素を有する少なくとも１つの散乱構造体と、
を含むことを特徴とするシステム。
（実施例９０）
マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システムであって、
ａ）光源、
ｂ）２次光源を生成するための光結合器、
ｃ）実質的に矩形の角度分布を１つの方向に生成する第１の散乱構造体、及び
ｄ）実質的にガウス形の角度分布を２つの直交する方向に生成する第２の散乱構造体、 を含むことを特徴とするシステム。
（実施例９１）
実施例１から実施例９０のいずれか１項に記載の照明システムを含む投影露光装置。
（実施例９２）
微細構造デバイスを製作するマイクロリソグラフィ方法であって、
ａ）感光層を支持する基板を準備する段階、
ｂ）前記感光層上に撮像される構造体を収容するマスクを準備する段階、
ｃ）実施例８６に記載の投影露光装置を準備する段階、
ｄ）前記マスクの少なくとも一部を前記投影露光装置によって前記感光層上に投影する段階、
を含むことを特徴とする方法。
（実施例９３）
実施例９２に記載の方法によって製作される微細構造デバイス。

３０ 光源
５６ 光結合器
５８、６０ 散乱構造体
６２ 集光装置
７０ マスク平面

Claims (26)

1. マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システムであって、
   ａ）光源、
   ｂ）複数の第１の光学小要素（５６１Ｘ、５６１Ｙ、５６２Ｘ、５６２Ｙ）を含み、かつ光束を各々が放出する複数の２次光源（８２）を生成する光結合器、
   ｃ）マスク平面内で前記光束の重ね合わせを達成する集光装置、
   ｄ）複数の第２の光学小要素を含み、光伝播方向に沿って、前記光結合器の前に配置され、前記第２の光学小要素は、実質的に矩形の角度分布を生成する第１の散乱構造体、及び
   ｅ）前記光結合器と前記集光装置の間に配置される第２の散乱構造体、
   を含む、
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記光結合器（５６）は、複数の集束第１光学小要素（５６１Ｘ、５６１Ｙ、５６２Ｘ、５６２Ｙ）を各々が含む第１の結合器部材（５６１）及び第２の結合器部材（５６２）を含むｆｌｙ−ｅｙｅ結合器であることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
3. 照明システム（１２）の光軸に垂直な方向において、前記第１光学小要素は、第１のピッチを有し、前記第２光学小要素は、第２のピッチを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明システム。
4. 前記第２光学小要素は、周期的なアレイに配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明システム。
5. 前記第１のピッチは、前記第２のピッチの素数であることを特徴とする請求項３及び請求項４のいずれか１項に記載の照明システム。
6. 前記第２の散乱構造体は、非周期性アレイに配置される光学小要素を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の照明システム。
7. 前記第１光学小要素は、幾何学的光束が増大する方向に第１のピッチｄ₁＜１０００μｍを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の照明システム。
8. ｄ₁＜６００μｍであることを特徴とする請求項７に記載の照明システム。
9. 前記第２光学小要素は、前記幾何学的光束が増大する前記方向に第２のピッチｄ₂＜ｄ₁μｍを有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の照明システム。
10. 前記第２光学小要素の各々は、マイクロレンズを含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の照明システム。
11. 前記マイクロレンズは、円筒形の形状を有することを特徴とする請求項１０に記載の照明システム。
12. 各第２光学小要素は、幾何学的光束が直交方向に異なる程度で増大するような歪像角度分布を生成することを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
13. 前記幾何学的光束は、前記投影露光装置の走査方向に沿って該走査方向の垂直方向よりも小さな程度で増大されることを特徴とする請求項１２に記載の照明システム。
14. 前記幾何学的光束は、前記投影露光装置（１０）の走査方向に沿って実質的には増大されないことを特徴とする請求項１３に記載の照明システム。
15. 各第２光学小要素は、前記第１の結合器部材の前記第１光学小要素と共に前記第２の結合器部材の第１光学小要素を完全に照らすのに十分である角度分布を生成することを特徴とする請求項２に記載の照明システム。
16. 前記第１の散乱構造体と前記光結合器との間の距離は、該第１の散乱構造体のタルボット距離と異なっていることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
17. 前記第１光学小要素は、第１の境界線によって定められた形状を有し、前記第２光学小要素は、第２の境界線によって定められた形状を有し、
    前記第１の境界線及び前記第２の境界線は、その間に０．１°＜α＜８９．９°で角度αを形成する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
18. 前記第２の散乱構造体は、第１の方向に前記幾何学的光束を増大させる第１の種類の第２光学小要素及び、第２の方向に該幾何学的光束を増大させる第２の種類の光学小要素を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
19. 前記第１の種類の光学小要素は、前記投影露光装置の走査方向にガウス角度分布を生成することを特徴とする請求項１８に記載の照明システム。
20. 前記第２の種類の光学小要素は、前記投影露光装置の走査方向と垂直な矩形角度分布を生成することを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の照明システム。
21. 前記第１の種類及び前記第２の種類の光学小要素は、共通の支持体の両側に配置されることを特徴とする請求項１８から請求項２０のいずれか１項に記載の照明システム。
22. 前記ガウス角度分布は、異なる幅の複数の実質的に矩形の角度分布の重ね合わせによって近似されることを特徴とする請求項１９に記載の照明システム。
23. 前記第２の種類の光学小要素は、異なるピッチを有する円筒形マイクロレンズであることを特徴とする請求項２２に記載の照明システム。
24. 前記第１の散乱構造体及び前記第２の散乱構造体は、該少なくとも１つの散乱構造体がない場合に前記２次光源をそれらが当接するか又は重なり合うように拡大することによって得られると考えられるような方法で前記角度分布を修正することを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
25. マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明システムであって、
    光結合器と、
    異なる角度幅を有する矩形角度分布を生成する複数の小要素を有する少なくとも１つの散乱構造体と、
    を含むことを特徴とするシステム。
26. 請求項１から請求項２５のいずれか１項に記載の照明システムを含む投影露光装置。

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