(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ投影装置で：
−    放射線の投影ビーム（ＰＢ）を供給するための放射線システム（Ｅｘ，ＩＬ）で、上記投影ビーム（ＰＢ）の角エネルギー分布および空間エネルギー分布を調整し且つその瞳に上記投影ビーム（ＰＢ）の予め選択した強度分布をもたらすための照明システム（ＩＬ）を含む放射線システム；
−    所望のパターンに従って投影ビーム（ＰＢ）をパターン化するのに役立つパターニング手段（ＭＡ）を支持するための支持構造体（ＭＴ）；
−    基板（Ｗ）を保持するための基板テーブル（ＷＴ）で、上記装置に画定するＸ、Ｙ座標系のＸおよびＹ方向に沿って動き得るテーブル；
−    パターン化したビームを基板（Ｗ）の目標部分（Ｃ）上に結像するための、そして上記強度分布をその瞳に投影するための投影システム（ＰＬ）を含む投影装置において、
上記強度分布の強度異常を補正するための補正手段（１４，１８；６０）を有し、
−    強度異常が、それぞれ、上記ＸおよびＹ方向に沿って分布し且つ実質的に異なる強度を有する、二つの細長い部分（５１，５２）を含み、
−    上記補正手段（１４，１８；６０）が投影装置の光軸周りに回転可能な光学素子（１４，１８；６０）を含むことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
請求項１による装置に於いて、上記光学素子（１４，１８）が透過か反射で作用する回折光学素子である投影装置。
【請求項３】
請求項２による装置に於いて、上記回折光学素子（１４，１８）がマイクロレンズ（１４ｂ）のアレイを含む投影装置。
【請求項４】
請求項３による装置に於いて、上記マイクロレンズ（１４ｂ）の中心を繋ぎ合せる線が上記アレイの光軸に垂直な基準方向に対して１５．５°ないし２０°の範囲の角度で傾斜するように、上記マイクロレンズ（１４ｂ）のアレイを回転する投影装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４による装置に於いて、上記マイクロレンズ（１４ｂ）の各々がその中心軸周りの回転で円形対称でない投影装置。
【請求項６】
請求項５による装置に於いて、上記マイクロレンズ（１４ｂ）の各々は、上記光軸に垂直な二つの直交方向（Ｘ，Ｙ）の一つの寸法が他の直交方向の寸法の９４ないし９９％の範囲内にある投影装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか一項による装置に於いて、上記照明システム（ＩＬ）が上記予め選択した強度分布を形成するための調整可能ビーム成形素子（１５，１６）を含み、上記回折光学素子（１４）が上記調整可能ビーム成形素子（１５，１６）の前に位置する投影装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか一項による装置に於いて、上記放射線システム（Ｅｘ，ＩＬ）がレーザ（３１）によるビーム出力を拡大するためのビーム拡大手段（３２）を含み、上記回折光学素子（３３）が上記ビーム拡大手段（３２）の後にあり且つこのビームの異なる方向の発散角の差を修正するような寸法を有する投影装置。
【請求項９】
請求項１による装置に於いて、上記光学素子が部分的に透過性の放射線フィルタ（６０）である投影装置。
【請求項１０】
請求項９による装置に於いて、上記強度異常を補正するための上記手段が、上記投影装置の光軸周りに回転可能であり且つこの投影ビーム（ＰＢ）の経路に上記部分的に透過性の放射線フィルタ（６０）と直列に配列された、補助の部分的に透過性の放射線フィルタを含む投影装置。
【請求項１１】
請求項１０による装置に於いて、上記部分的に透過性の放射線フィルタおよび上記補助の部分的に透過性の放射線フィルタの透過率分布が：
−    第１方向（Ｕ）に沿って分布し、光軸に中心を置き、第１透過率を有する第１の細長い部分（６１）、
−    上記第１方向（Ｕ）と実質的に直交する第２方向（Ｖ）に沿って分布し、光軸に中心を置き、上記第１透過率と実質的に異なる第２透過率を有する第２の細長い部分（６２）、
−    光軸に中心を置き、上記直交方向（Ｕ，Ｖ）の一つと対応する複数の角度αで対応する複数の方向に沿って分布し、上記第１透過率と第２透過率の間で上記角度αに従って徐々に変動する、対応する複数の透過率を有する複数の細長い部分を含む投影装置。
【請求項１２】
請求項１１による装置に於いて、上記透過率の変動が上記角度αの正弦波関数である投影装置。
【請求項１３】
請求項１２による装置に於いて、上記角度αの上記正弦波関数がcos(2α)によって与えられる投影装置。
【請求項１４】
請求項１０から請求項１３の何れか一項による装置に於いて、上記部分的に透過性の放射線フィルタ（６０）および上記補助の部分的に透過性の放射線フィルタの少なくとも一つの軸方向位置が、照明システム（ＩＬ）の瞳の位置、投影システム（ＰＬ）の瞳の位置、および上記瞳と共役の平面の軸方向位置を含む軸方向位置のグループから選択した位置と実質的に一致する投影装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４の何れか一項による装置に於いて、支持構造体（ＭＴ）がマスクを保持するためのマスクテーブルを含む投影装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５の何れか一項による装置に於いて、放射線システム（Ｅｘ，ＩＬ）が放射線源（ＬＡ）を含む投影装置。
【請求項１７】
リソグラフィ投影装置で：
−    放射線の投影ビーム（ＰＢ）を供給するための放射線システム（Ｅｘ，ＩＬ）で、上記投影ビーム（ＰＢ）の角エネルギー分布および空間エネルギー分布を調整し且つその瞳に上記投影ビーム（ＰＢ）の予め選択した強度分布をもたらすための照明システム（ＩＬ）を含む放射線システム；
−    所望のパターンに従って投影ビーム（ＰＢ）をパターン化するのに役立つパターニング手段（ＭＡ）を支持するための支持構造体（ＭＴ）；
−    基板（Ｗ）を保持するための基板テーブル（ＷＴ）で、上記装置に画定するＸ、Ｙ座標系のＸおよびＹ方向に沿って動き得るテーブル；
−    パターン化したビームを基板（Ｗ）の目標部分（Ｃ）上に結像するための、そして上記強度分布をその瞳に投影するための投影システム（ＰＬ）を含む投影装置をセットアップする方法であって、
上記強度分布の強度異常を補正するための補正手段（１４，１８；６０）を用意する工程で、強度異常が、それぞれ、上記ＸおよびＹ方向に沿って分布し且つ実質的に異なる強度を有する、二つの細長い部分（５１，５２）を含む工程、そして上記投影装置の光軸周りに回転可能であり且つ上記補正手段（１４，１８；６０）に含まれる、少なくとも一つの光学素子の回転位置を、上記異常を実質的に補償するように、調整する工程を含む方法。
【請求項１８】
リソグラフィ投影装置を使うデバイス製造方法で：
−    少なくとも部分的に放射線感応性材料の層で覆われた基板（Ｗ）を用意する工程；
−    放射線システム（Ｅｘ，ＩＬ）を使って放射線の投影ビーム（ＰＢ）を作る工程；
−    投影ビーム（ＰＢ）の断面にパターンを付けるためにパターニング手段（ＭＡ）を使う工程；
−    この放射線のパターン化したビームを放射線感応性材料の層の目標部分（Ｃ）上に投影する工程を含む方法であって：
上記放射線システム（Ｅｘ，ＩＬ）の瞳および上記投影システム（ＰＬ）の瞳を含む瞳のグループから選択した瞳に近接する投影ビーム（ＰＢ）の断面の強度分布の強度異常を補正するための補正手段（１４，１８；６０）を用意する工程で、強度異常が、それぞれ、二つの相互に垂直な方向（Ｘ，Ｙ）に沿って分布し且つ実質的に異なる強度を有する、二つの細長い部分（５１，５２）を含む工程、並びに上記投影装置の光軸周りに回転可能であり且つ上記補正手段（１４，１８；６０）に含まれる、少なくとも一つの光学素子の回転位置を、上記異常を実質的に補償するような向きに、調整する工程を特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィ投影装置であって：
−    放射線の投影ビームを供給するための放射線システムで、上記投影ビームの角エネルギー分布および空間エネルギー分布を調整し且つその瞳に上記投影ビームの予め選択した強度分布をもたらすための照明システムを含む放射線システム；
−    所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するのに役立つパターニング手段を支持するための支持構造体；
−    基板を保持するるための基板テーブルで、上記装置に画定するＸ、Ｙ座標系のＸおよびＹ方向に沿って動き得るテーブル；並びに
−    パターン化したビームを基板の目標部分上に結像するための、そして上記強度分布をその瞳に投影するための投影システムを含む投影装置の照明システムの改良に関する。
【０００２】
ここで使う“パターニング”という用語は、入射放射線ビームに、基板の目標部分に創成すべきパターンに対応する、パターン化した断面を与えるために使うことができる手段を指すと広く解釈すべきであり；“光バルブ”という用語もこのような関係で使うことができる。一般的に、上記パターンは、集積回路またはその他のデバイス（以下参照）のような、目標部分に創るデバイスの特別の機能層に対応するだろう。そのようなパターニング手段の例には次のようなものがある；
−    マスク。マスクの概念は、リソグラフィでよく知られ、二値、交互位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスク型、並びに種々のハイブリッドマスク型を含む。そのようなマスクを放射線ビーム中に置くと、このマスク上のパターンに従って、マスクに入射する放射線の選択透過（透過性マスクの場合）または選択反射（反射性マスクの場合）を生ずる。マスクの場合、支持構造体は、一般的にマスクテーブルであり、それがマスクを入射放射線ビームの中の所望の位置に保持できること、およびもし望むなら、それをビームに対して動かせることを保証する。
−    プログラム可能ミラーアレイ。そのような装置の例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックスアドレス可能面である。そのような装置の背後の基本原理は、（例えば）反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、一方アドレス指定されない領域が入射光を未回折光として反射するということである。適当なフィルタを使って、上記未回折光を反射ビームから濾過して取除き、回折光だけを後に残すことができ；この様にして、ビームがマトリックスアドレス可能面のアドレス指定パターンに従ってパターン化されるようになる。必要なアドレス指定は、適当な電子手段を使って行える。そのようなミラーアレイについての更なる情報は、例えば、ＵＳ５，２９６，８９１およびＵＳ５，５２３，１９３から集めることができ、それらを参考までにここに援用する。プログラム可能ミラーアレイの場合、上記支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよい、フレームまたはテーブルとして具体化してもよい。
−    プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構成の例は、ＵＳ５，２２９，８７２で与えられ、それを参考までにここに援用する。上記のように、この場合、支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよい、フレームまたはテーブルとして具体化してもよい。
簡単のために、この本文の残りは、ある場所で、マスクおよびマスクテーブルを伴う例を具体的に指向するかも知れないが；しかし、そのような場合に議論する一般原理は、上に示すようなパターニング手段の広い文脈で見るべきである。
【０００３】
【従来の技術】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使うことができる。そのような場合、パターニング手段がＩＣの個々の層に対応する回路パターンを創成してもよく、このパターンを、放射線感応性材料（レジスト）の層で塗被した基板（シリコンウエハ）の目標部分（一つ以上のダイを含む）上に結像することができる。一般的に、単一ウエハが隣接する目標部分の全ネットワークを含み、それらを投影システムを介して、一度に一つずつ、順次照射する。マスクテーブル上のマスクによるパターニングを使う現在の装置では、機械の二つの異なる種類を区別することができる。一つの種類のリソグラフィ投影装置では、全マスクパターンを目標部分上に一度に露出することによって各目標部分を照射し；そのような装置を普通ウエハステッパと呼ぶ。代替装置 ― 普通ステップ・アンド・スキャン装置と呼ぶ ― では、マスクパターンを投影ビームの下で与えられた基準方向（Ｙ方向または“走査”方向）に順次走査し、一方、一般的に、投影システムが倍率Ｍ（一般的に＜１）であり、基板テーブルを走査する速度Ｖが、倍率Ｍ掛けるマスクテーブルを走査する速度であるので、基板テーブルをこの方向に平行または逆平行に同期して走査することによって各目標部分を照射する。ここに説明したようなリソグラフィ装置に関する更なる情報は、例えば、参考までにここに援用するＵＳ６，０４６，７９２から収集することができる。
【０００４】
リソグラフィ投影装置を使う製造プロセスでは、（例えば、マスクの中の）パターンを、少なくとも部分的に放射線感応材料（レジスト）の層で覆われた基板上に結像する。この結像工程の前に、基板は、例えば、下塗り、レジスト塗布およびソフトベークのような、種々の処理を受けるかも知れない。露出後、基板は、例えば、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび結像形態の測定／検査のような、他の処理を受けるかも知れない。この一連の処理は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン化するための基礎として使用する。そのようにパターン化した層は、次に、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化処理、酸化処理、化学・機械的研磨等のような、全て個々の層の仕上げを意図した種々の処理を受けるかも知れない。もし、幾つかの層が必要ならば、全処理またはその変形を各新しい層に反復しなければならないだろう。結局、デバイスのアレイが基板（ウエハ）上にできる。次に、これらのデバイスをダイシングまたは鋸引のような手法によって互いから分離し、そこから個々のデバイスをキャリヤに取付け、ピンに接続し等できる。そのようなプロセスに関する更なる情報は、例えば、参考までにここに援用する、ピータ・バン・ザントの“マイクロチップの製作：半導体加工の実用ガイド”、第３版、マグロウヒル出版社、1997年、ISBN0-07-067250-4という本から得ることができる。
【０００５】
簡単のために、投影システムを、以後“レンズ”と呼ぶかも知れないが；この用語は、例えば、屈折性光学素子、反射性光学素子、および反射屈折性光学素子を含む、種々の型式の投影システムを包含するように広く解釈すべきである。放射線システムも放射線の投影ビームを指向し、成形しまたは制御するためにこれらの設計形式の何れかに従って作用する部品を含んでもよく、そのような部品も以下で集合的または単独に“レンズ”と呼ぶかも知れない。やはりここで、この発明を直交Ｘ、ＹおよびＺ方向の基準方式を使って説明する。更に、文脈が別の要求をするのでなければ、ここで使う“垂直”という用語は、装置の何れかの特定の向きを意味するのではなく、基板若しくはこのパターン（パターニング手段が用意する）を含む平面と直角を成す方向、または光学系の光軸に平行な方向を指すことを意図する。同様に、“水平”という用語は、基板表面若しくはパターニング手段が創成するパターンの表面に平行な、または光軸に垂直な方向、従ってこの“垂直”方向と直角を成す方向を指す。特に、上記走査方向に対応する水平方向をＹ方向と呼ぶ。
【０００６】
更に、リソグラフィ装置は二つ以上の基板テーブル（および／または二つ以上のマスクテーブル）を有する型式でもよい。そのような“多段”装置では、追加のテーブルを並列に使ってもよく、または準備工程を一つ以上のテーブルで行い、一方他の一つ以上のテーブルを露出に使ってもよい。二段階リソグラフィ装置は、例えば、参考までにここに援用する、ＵＳ５，９６９，４４１およびＷＯ９８／４０７９１に記載してある。
【０００７】
リソグラフィ投影装置でのパターニング手段によって創成したパターンの正確な結像は、このパターニング手段の正確な照明を要し；特に、パターニング手段が創成したパターンに近い、またはこのパターンの上記平面に共役の隣接平面の、照明強度が露出フィールドの全面に亘って均一であることが重要である。また、一般的にパターニング手段を、解像度向上のために、例えば、環状、四極子または双極子照明のような、多種多様なモードの軸外し照明で照明できることが必要であり；そのような照明モードの使用についての更なる情報は、例えば、参考までにここに援用する、ＥＰ１０９１２５２参照。上記照明モードは、例えば、照明システムの瞳に対応する予め選択した強度分布を用意することによって得る。上記要件を満たすために、リソグラフィ投影システムの照明システムは、一般的にかなり複雑である。典型的照明システムは：高圧水銀灯またはエキシマレーザであるかも知れない線源によるビーム出力の強度を制御するためのシャッタおよびアッテネータ；例えば、放射線ビーム発散を低下するためにエキシマレーザ放射線ビームに使用するビーム拡大器のような、ビーム成形素子；照明モードおよびパラメータを設定するためのズーム可能アキシコン対およびズームレンズ（まとめてズーム・アキシコンと呼ぶ）；ビームの強度分布をより均一にするための、石英ロッドのような、積分器；照明領域を区切るためのマスキングブレード；並びにこの積分器の出口の像をパターニング手段上に投影するための結像光学素子を含むだろう。簡単のために、この放射線システムおよび投影システムでパターニング手段が創成したパターンの平面、およびこの平面と共役の平面を以後“像”面と呼ぶかも知れない。照明システムは、像面またはその近くで照明ビームの不均一性を補正することを意図した素子も含んでよい。例えば、この照明システムが積分器ロッドの入射面に近い投影ビーム断面と上記入射面の形状の整合を改善するために回折光学素子を含んでもよい。回折光学素子は、典型的にはマイクロレンズのアレイから成り、それはフレネルレンズまたはフレネル・ゾーンプレートでもよい。上記整合の改善は、パターン化した層に起るフィールド依存リソグラフィ誤差の問題を軽減する。上記整合は、以後積分器入射面の“フィリング”と呼ぶかも知れない。回折光学素子は、エキシマレーザビームがもたらす放射線の角分布を、所望の照明モードを発生するための放射線の予め選択した角分布に変換するために、例えば、ズーム・アキシコンのような、ビーム成形素子の前にも配置してよい。ここで述べたような照明システムについての更なる情報は、例えば、参考までにここに援用する、ＥＰ０７４７７７２およびＵＳ５，６７５，４０１参照。
【０００８】
また、照明システムは、例えば、空間強度変動を減少するために、パターンの平面の直前に、透過率の予め選択した空間分布の、投影ビームの放射線に部分的に透過性のフィルタを含んでもよい。
【０００９】
しかし、既知の照明システムは、まだ種々の問題がある。特に、使用する種々の素子、とりわけ回折光学素子および石英ロッド積分器は、放射線システムまたは投影システムの光軸に垂直な平面で強度分布の異常を取込むことがある。例えば、放射線システムまたは投影システムの瞳に近い平面で、投影ビーム断面が円形でなく楕円形であるか、または投影ビーム断面内の投影ビーム強度分布が、例えば、円形対称でなく楕円形対称であるかも知れない。両種の誤差を“投影ビームの楕円性”または簡単に“楕円性誤差”と呼び、典型的には上記パターン化した層での特定のリソグラフィ誤差に繋がる。特に、ＸおよびＹ方向の両方に平行な方向に起るパターン化した形態は、投影ビームの楕円性が存在するとき、露出および処理すると異なるサイズを示すかも知れない。そのようなリソグラフィ誤差を通常Ｈ−Ｖ差と呼ぶ。また、積分器のフィリングを改善するために使用する回折光学素子は、一般的にズーム・アキシコンの一つの設定にしか最適でない。他の設定に対しては、積分器入射面が、実質的フィールド依存Ｈ−Ｖ差に繋がるアンダフィル（投影ビーム断面が積分器入射面より小さい）かも知れない。上記他の設定に対しては、積分器入射面が、エネルギー浪費に繋がるオーバフィルであるかも知れない。また、１５７ｎｍエキシマレーザおよび他のエキシマレーザは、ＸおよびＹ方向に大きな発散差がある傾向があり、それは、許容可能寸法内のビーム形状を保ちながらビーム拡大器レンズを使って完全に解決することはできない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、リソグラフィ投影装置で使用するための改良した照明システム、特に投影ビームの楕円性を制御または減少でき且つ積分器入射面のフィリングを制御できて、Ｈ−Ｖ差の問題を軽減する照明システムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記およびその他の目的は、発明によれば、冒頭の段落に指定したリソグラフィ投影装置で、
−    上記強度分布の強度異常を補正するための補正手段を有し、強度異常が、それぞれ、上記ＸおよびＹ方向に沿って分布し且つ実質的に異なる強度を有する、二つの細長い部分を含み、
−    上記補正手段が上記投影装置の光軸周りに回転可能な光学素子を含むことを特徴とする投影装置によって達成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明では、投影ビームの楕円性を生ずる光学素子を、上記光学素子を含むシステムの光軸周りに回転して、この投影ビームが横切る他の素子によって生じた楕円性を打消せることを認識する。
【００１３】
投影ビームの楕円性は、例えば、照明システムに設けた回折光学素子によって補正してもよい。照明システムは、勿論一つ以上の回折光学素子を含んでもよい。線源および投影ビームの楕円性の程度に依って、この回折光学素子を適当な角度に回転して固有の楕円性を利用し、または、例えば、各マイクロレンズを非対称アレイにすることによって、特定の楕円度に作ってもよい。この回折光学素子は、楕円性を完全に除去し、またはそれを許容レベルに減少するのが好ましい。それで、この発明は、回折光学素子の回転位置を楕円性誤差を打消すように向ける、リソグラフィ投影装置を提供できる。
【００１４】
本発明のもう一つの態様は、投影ビーム放射線に部分的に透過性で、この投影ビームが横切る他の光学素子によって生じた楕円性誤差を打消す透過率分布を有する放射線フィルタを提供することである。典型的に、そのような放射線フィルタは、楕円形対称の透過率分布を有する。特に、補助の部分的に透過性の放射線フィルタと直列に配列し、共に上記投影装置の光軸周りに回転可能な、そのような部分的に透過性の放射線フィルタは、上記他の光学素子によって生じた楕円性を補償するために要するような、相殺楕円性を発生し且つその量を調整するための手段として使うことができる。
【００１５】
本発明は、リソグラフィ投影装置で：
−    放射線の投影ビームを供給するための放射線システムで、上記投影ビームの角エネルギー分布および空間エネルギー分布を調整し且つその瞳に上記投影ビームの予め選択した強度分布をもたらすための照明システムを含む放射線システム；
−    所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するのに役立つパターニング手段を支持するための支持構造体；
−    基板を保持するるための基板テーブルで、上記装置に画定するＸ、Ｙ座標系のＸおよびＹ方向に沿って動き得るテーブル；並びに
−    パターン化したビームを基板の目標部分上に結像するための、そして上記強度分布をその瞳に投影するための投影システムを含む投影装置投影装置に於いて、
上記照明システムが積分器を含み：
上記積分器の前に位置し且つマイクロレンズのアレイを含み、上記マイクロレンズのアレイが上記マイクロレンズの焦点を含む焦点面を有する回折光学素子、および上記マイクロレンズのアレイの上記焦点面に近接して位置し且つ互いに近接する１対の実質的に平行な板を含み、上記平行な板が上記マイクロレンズのアレイと実質的に同じピッチで正弦波的に変動する屈折力を有する回折板要素に特徴がある投影装置も提供する。
【００１６】
回折板要素は、上記互いに近接する平行な板の位置を、異なるズーム・アキシコン設定に対し、照明システムの光軸と実質的に垂直な少なくとも一つの方向に沿って調整することによって、積分器入射面のフィリングを制御し、それによってアンダフィリングおよびオーバフィリングを避けるために使ってもよい。この互いに近接する実質的に透明な平行板は、石英で作ってもよく、正弦波的屈折力は、これらの板の対向する面に一つ以上の直交方向の正弦波形輪郭を与えることによって得ることができる。
【００１７】
この発明のもう一つの態様によれば、リソグラフィ投影装置で：
−    放射線の投影ビームを供給するための放射線システムで、上記投影ビームの角エネルギー分布および空間エネルギー分布を調整し且つその瞳に上記投影ビームの予め選択した強度分布をもたらすための照明システムを含む放射線システム；
−    所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するのに役立つパターニング手段を支持するための支持構造体；
−    基板を保持するるための基板テーブルで、上記装置に画定するＸ、Ｙ座標系のＸおよびＹ方向に沿って動き得るテーブル；
−    パターン化したビームを基板の目標部分上に結像するための、そして上記強度分布をその瞳に投影するための投影システムを含む投影装置をセットアップする方法であって、
上記強度分布の強度異常を補正するための補正手段を用意する工程で、強度異常が、それぞれ、上記ＸおよびＹ方向に沿って分布し且つ実質的に異なる強度を有する、二つの細長い部分を含む工程、並びに上記投影装置の光軸周りに回転可能であり且つ上記補正手段に含まれる、少なくとも一つの光学素子の回転位置を、上記異常を実質的に補償するように、調整する工程を含む方法が提供される。
【００１８】
この発明の更なる態様によれば、リソグラフィ投影装置を使うデバイス製造方法で：
−    少なくとも部分的に放射線感応性材料の層で覆われた基板を用意する工程；
−    放射線システムを使って放射線の投影ビームを作る工程；
−    投影ビームの断面にパターンを付けるためにパターニング手段を使う工程；
−    放射線のパターン化したビームを放射線感応性材料の層の目標部分上に投影する工程を含む方法であって：
上記放射線システムの瞳および上記投影システムの瞳を含む瞳のグループから選択した瞳に近接する投影ビームの断面の強度分布の強度異常を補正するための補正手段を用意する工程で、強度異常が、それぞれ、二つの相互に垂直な方向に沿って分布し且つ実質的に異なる強度を有する、二つの細長い部分を含む工程、並びに上記投影装置の光軸周りに回転可能であり且つ上記補正手段に含まれる、少なくとも一つの光学素子の回転位置を、上記異常を実質的に補償するような向きに、調整する工程を特徴とする方法が提供される。
【００１９】
この本文では、ＩＣの製造に於けるこの発明による装置の使用を具体的に参照してもよいが、そのような装置は、他の多くの可能な用途があることを明確に理解すべきである。例えば、それを集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使ってもよい。当業者は、そのような代替用途の関係では、この本文で使う“レチクル”、“ウエハ”または“ダイ”という用語のどれも、それぞれ、より一般的な用語“マスク”、“基板”および“目標領域”で置換えられると考えるべきであることが分るだろう。
【００２０】
本文書では、“放射線”および“ビーム”という用語を紫外放射線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長の）およびＥＵＢ（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する超紫外放射線）を含むあらゆる種類の電磁放射線を包含するために使用する。
【００２１】
さて、この発明の実施形態を、例としてだけ、添付の概略図を参照して説明する。
これらの図で、対応する参照記号は、対応する部品を示す。
【００２２】
【実施例１】
図１は、この発明の特別の実施形態によるリソグラフィ投影装置を概略的に描く。この装置は：
−    放射線（例えば、ＵＶ線）の投影ビームＰＢを供給するための放射線システムＥｘ、ＩＬ。この特別の場合は、放射線システムが放射線源ＬＡも含む；
−    マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するためのマスクホルダを備え、このマスクを部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第１位置決め手段に結合された第１物体テーブル（マスクテーブル）ＭＴ；
−    基板Ｗ（例えば、レジストを塗被したシリコンウエハ）を保持するための基板ホルダを備え、この基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第２位置決め手段に結合された第２物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ；
−    マスクＭＡの被照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像するための投影システム（“レンズ”）ＰＬ（例えば、石英および／またはＣａＦ2のレンズシステム、またはそのような材料で作ったレンズ素子を含む反射屈折システム、またはミラーシステム）を含む。
ここに描くように、この装置は、透過型である（即ち、透過性のマスクを有する）。しかし、一般的に、それは、例えば、（反射性のマスクを備える）反射型でもよい。その代りに、この装置は、上に言及した種類のプログラム可能ミラーアレイのような、他の種類のパターニング手段を使ってもよい。
【００２３】
放射線源ＬＡ（例えば、水銀灯、エキシマレーザ、レーザまたは放電プラズマ源、または放射線のビームを作る貯蔵リング若しくはシンクロトロンの電子ビームの経路の周りに設けたアンジュレータ）が放射線のビームを作る。このビームを直接か、または、例えば、ビーム拡大器Ｅｘのような、状態調節手段を通してから、照明システム（照明器）ＩＬの中へ送る。この照明器ＩＬは、ビームの強度分布の外側および／または内側半径方向範囲（普通、それぞれ、σ外側および／またはσ内側と呼ぶ）を設定するための調整手段ＡＭを含んでもよい。これらのσ外側およびσ内側の設定（“シグマ設定”）は、例えば、基板で、上記投影ビームが伝達する放射線エネルギーの角分布に影響する。その上、それは、一般的に、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような、種々の他の部品を含む。この様にして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、その断面に所望の均一性および強度分布を有する。
【００２４】
図１に関して、放射線源ＬＡは、（この放射線源ＬＡが、例えば、水銀灯である場合によくあることだが）リソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、このリソグラフィ投影装置から遠く離れていて、作った放射線ビームを装置に（例えば、適当な指向ミラーを使って）導いてもよいことに注意すべきで；後者のシナリオは、放射線源ＬＡがエキシマレーザである場合によくあることである。本発明および請求項は、これらのシナリオの両方を包含する。
【００２５】
ビームＰＢは、次に、マスクテーブルＭＴ上にマスクホルダで保持されたマスクＭＡを横切る。マスクＭＡを横断してから、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、それがこのビームを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。第２位置決め手段（および干渉計測定手段ＩＦ）の助けをかりて、基板テーブルＷＴを、例えば、異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路に配置するように、正確に動かすことができる。同様に、例えば、マスクＭＡをマスクライブラリから機械的に検索してから、または走査中に、第１位置決め手段を使ってマスクＭＡをビームＰＢの経路に関して正確に配置することができる。一般的に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの運動は、図１にはっきりは示さないが、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ストロークモジュール（微細位置決め）の助けをかりて実現する。しかし、ウエハステッパの場合は（ステップアンドスキャン装置と違って）、マスクテーブルＭＴを短ストロークアクチュエータに結合するだけでもよく、または固定してもよい。
【００２６】
図示する装置は、二つの異なるモードで使うことができる：
１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴを本質的に固定して保持し、全マスク像を目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一“フラッシュ”で）投影する。次に基板テーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向に移動して異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射できるようにする；
２．走査モードでは、与えられた目標部分Ｃを単一“フラッシュ”では露出しないことを除いて、本質的に同じシナリオを適用する。その代りに、マスクテーブルＭＴが与えられた方向（所謂“走査方向”、例えば、Ｙ方向）に速度ｖで動き得て、それで投影ビームＰＢがマスク像の上を走査させられ；同時に、基板テーブルＷＴがそれと共に同じまたは反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで動かされ、このＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／４または１／５）である。この様にして、比較的大きい目標部分Ｃを、解像度について妥協する必要なく、露出できる。
【００２７】
照明システムＩＬで、投影ビームＰＢの一部をビームスプリッタＢＳによってエネルギーセンサＥＳへ方向転換する。ビームスプリッタＢＳは、石英上にアルミニウムを堆積して作った反射器で、投影ビームを都合のよい方向に折曲げるために使ってもよい。小さい孔のパターンをアルミニウム層にエッチングし、エネルギーの既知の（比較的僅かの）部分、例えば１％しかエネルギーセンサへ方向転換しないようにする。このエネルギーセンサの出力を使って露出で伝達する線量を制御する。
【００２８】
特に、波長１５７ｎｍ以下の放射線を使う場合、この装置の全光路を一つ以上のケーシングＣＡに収納し、それを投影ビームに使用する放射線に透明なガス、例えば、乾燥Ｎ2で洗い流すことができる。この洗浄、または浄化ガスは、ガス供給源ＧＳから供給し、その供給源は、例えば、清浄ガスの容器または空気を洗浄し且つ乾燥するためのプラントでもよい。
【００２９】
図２は、放射線源ＬＡからマスクＭＡまでの投影ビームの光路を詳細に示す。この実施形態の放射線源ＬＡは、出力放射線を収集するための楕円反射器を備える高圧水銀灯であるが、それはレーザでもよい。この灯の出力を制御するために二つのシャッタが設けてあり：安全シャッタ１１をコイル１１ａによって開けておき且つもし、この機械ケーシングのパネルの何れかが開いたら、自動的に閉じるように構成してあり；回転シャッタ１２を各露出毎にモータ１２ａが駆動する。モータ１３ａによって駆動され且つシャッタ開口に光減衰フィルタを有する第２回転シャッタ１３を低線量露出用に設けてもよい。
【００３０】
ビーム成形は、それぞれのサーボシステム１５ａ、１６ａによって駆動される調整可能光学素子である、アキシコン１５およびズームレンズ１６によって主として行う。これらの部品をまとめてズーム・アキシコンと呼ぶ。アキシコン１５は、凹面円錐レンズおよび相補の凸面円錐レンズを含み、それらの離隔距離は調整可能である。アキシコン１５の二つの素子を一緒に設定すると、従来の円形照明をもたらし、一方それらを離して動かすと、環状照明分布を生ずる。ズームレンズ１６は、照明ビームのサイズまたは環状照明モードの外側半径を決める。瞳成形手段（図示せず）を、例えば、四極子またはその他の照明モードをもたらすために、このズーム・アキシコン・モジュールの射出瞳２２に挿入してもよい。
【００３１】
アキシコン１５を均一に満たすために、第１回折光学素子（ＤＯＥ）１４が設けてある。この回折光学素子１４は、拡大図に示す、ぎっしりと詰めた（例えば、六角形）マイクロレンズ１４ｂのアレイを含み、それはビームを拡大し、例えば、瞳２２に瞳形状を形成するのに役立つ。ＤＯＥの代替形にはホログラフィＤＯＥがあり、それは、所望の瞳形状およびビーム断面内に所望のエネルギー分布を形成するために位相シフトを使う。回折光学素子は、交換器１４ａによってこのビームに選択的に挿入可能な複数の素子の一つでもよい。交換器１４ａは、ビームＰＢの中のこの回折素子の位置および向きを調整するように構成してもよい。
【００３２】
この場合の積分器ＩＮは、直角プリズム１７ａで接合した二つの長い石英ロッド１７を含み、そのプリズムの斜辺面は、ビームエネルギーの僅かな、既知の部分をエネルギーセンサＥＳへ通すために部分的に銀鍍金してある。投影ビームＰＢは、石英ロッド１７の中で多重内部反射を受け、それでそれを通して振返って見ると、複数の離間した仮想線源が見え、それによって投影ビームの強度分布を均等にする。だが、これらの石英ロッドの側面が光軸と平行であるので、環状、四極子または双極子照明モードで限られた照明角が、照明システムの有効開口数のように、維持されることに注意すべきである。
【００３３】
第２回折光学素子１８および結合光学素子１８ｂを使ってこのズーム・アキシコンからの光を石英ロッド１７の中へ結合し、そのフィリングを改善する。この第２回折光学素子１８も適当な形（例えば、矩形）にしたマイクロレンズまたはホログラムのアレイでよく、交換器１８ａの制御の下で調整可能または交換可能でもよい。上記第２ＤＯＥ１８が、例えば、瞳２２のような、瞳に近接して位置するのが好ましい。
【００３４】
積分器ＩＮの出口の後ろに近接して、レチクル・マスキングブレード１９があり、それを使って照明領域、即ち、レチクルを照明すべき領域を画定する。四つの別々のレチクル・マスキングブレード１９があり、それらは、個々にサーボシステム１９ａによって駆動される。これら四つのブレードは、金属で、迷光をこのレチクル・マスキングオリフィスから離して導くように、楔形前縁を有する。
【００３５】
集光光学素子ＣＯがこのレチクル・マスキングオリフィスを、中間瞳２３を介して、このレチクル（マスク）上に結像するための対物レンズを形成する。折曲げミラー２０が装置の照明システムの都合のよい位置に含めてあり、既知の強度変動を補正するために、傾斜フィルタ２１が含めてある。
【００３６】
照明システムの種々の光学素子が、これを避けるためのあらゆる努力にも拘らず、投影ビームＰＢに楕円性誤差を取込むことがある。上に説明したように、楕円性誤差は、例えば、Ｈ−Ｖ差として知られるリソグラフィ誤差を生ずるかも知れない。この発明によれば、第１および／または第２回折光学素子１４、１８は、光学系の他の素子が取込んだ楕円性誤差を補正するために、以下に説明するように、回転可能であるかおよび／または楕円率を制御できる。
【００３７】
図３Ａは、六角形マイクロレンズを備える従来の回折素子１４を使うとき、瞳２３の形状を定める、瞳２３の強度分布を示す。この回折光学素子は、各々光軸周りに、Ｘ方向に関して１５°回転した、六角形マイクロレンズの六角形アレイを含んで、楕円率ゼロの星形瞳を提供する。原理的に、瞳２３の強度分布は、二つの実質的に均一な強度分布の和であり、各分布は、六角形で、積分器ロッド１７の中の反射のために、一つの分布は、Ｘ方向に関して１５°時計方向に回転され、他の分布は、反時計方向に１５°回転されている。その結果、出来た強度分布のＸ軸およびＹ軸に沿う半径方向範囲は、実質的に等しく、従ってＤＯＥ１４は楕円性誤差を取込まない。しかし、図３Ｂに示すように、全回折光学素子を回転することによって、瞳２３の瞳形状の楕円率を変えることができる。図３Ｂで、回折光学素子のＸ軸に関する回転角を上に定める従来の１５°方向に関して５°だけ増し（Ｘ方向に関して２０°回転するように）、顕著な楕円率を生ずる。回折光学素子の回転の１°の増加によって、約０．３〜０．４％の楕円率の偏りが生ずる。
【００３８】
従って、照明光学系全体としておよび回折光学素子１４によって生じた楕円性誤差を測定し、この回折光学素子を回転して補償する。回折光学素子の９０°、または９０°の倍数の回転は、楕円率の大きさに何の影響もない筈であるが、実際には楕円率に顕著な変化があることを特に言及する。アポディゼーションとして知られる、そのような変化は、本発明を利用できるようにし、従って本発明は、数度オーダの回転は勿論、９０°の倍数の回転も包含する。
【００３９】
この発明の実施形態１の変形で、回折光学素子を不規則六角形マイクロレンズで作り、他の素子によって生じた楕円性誤差を補正するために、所定の楕円性誤差を取入れるために一つの軸に沿って伸してもよい。
【００４０】
回折光学素子がホログラムレンズである場合、他の素子が取込んだ楕円性誤差を補正するための楕円性効果を故意に取込むことができる。所望の補正、および必要なホログラムレンズの形をコンピュータによって計算できる。このホログラムレンズは、例えば、円形で且つ投影ビームが横切る他の素子によって生ずる楕円性誤差を補正するために楕円性対称強度異常を有する強度分布を発生してもよい。
【００４１】
原理的に、所謂双極子数を補正するだけで屡々十分である。この双極子数は、瞳平面で、Ｙ方向に沿う象限の放射線エネルギーに対するＸ方向に沿う象限の放射線エネルギーの割合を表す。１００％という値は、各組の象限のエネルギーが等しいことを示す。楕円性誤差を取込む光学素子は、上記双極子数にも影響し、従って、この発明に従って上記双極子数を補正するために使うことができる。
【００４２】
【実施形態２】
この発明の実施形態２は、以下に説明することを除いて、この発明の実施形態１と同じでもよく、レーザ光源を使用する。図４は、この実施形態２の照明システムの最初の幾つかの構成要素を示す。
【００４３】
レーザ３１は、比較的狭い、平行ビームを出し、それは、実施形態１のようにシャッタ１１、１２、１３を通過する。それは次にビーム発散光学素子３２を通過し、それがこのビームを都合のよいサイズ、例えば、断面で３０ｍｍ×３０ｍｍに拡大する。理想的には、ビーム拡大器３２は平行ビームを出すべきであるが；しかし、このビームの縁で、Ｘ方向とＹ方向の間に（ここでＺ方向は、ビームの光軸である）１５ｍｒａｄまでの発散差があるかも知れない。この実施形態２では、ビーム拡大光学素子を配置して一方向、例えば、Ｙ方向に正しい発散をもたらして、発散誤差を他の方向、例えば、Ｘ方向に集め、次のそれを回折光学素子３３によって補正する。
【００４４】
この回折光学素子３３は、例えば、図２および図３Ａに示すように、幅０．２５ｍｍおよび半径２．６ｍｍでＸ軸に関して１５°に向いた正六角形素子のアレイである。この基本形状を次に修正してレーザビームの発散差を補正する。これを行うために必要な修正は、この発明を使用する特定の装置、特に照明システムの残りの特性に依存する。実施形態２の一つの例では、Ｘ発散を次のようにＸ方向の六角形マイクロレンズの幅を減らすことによって補正できる：
0003913009.tif 000002
【００４５】
実施形態１同様、この発明の実施形態２では、双極子数を補正するだけで十分かも知れない。回折光学素子３３の素子形状の変更は、ズーム・アキシコン１５、１６への入口でビーム断面の形状に影響することがあるが、そのような変化は、大きな発散値に対してでも非常に小さく、無視できる。
【００４６】
回折光学素子３３は、交換器３３ａに取付けて、異なる効果のためにビームに別の素子を挿入できるようにし、且つこの発明による補正を行うように、そのような素子の向きを調整できるようにしてもよい。
【００４７】
【実施形態３】
実施形態３では、投影ビームの経路に、この投影ビームの放射線に部分的に透過性のフィルタを設け、それで上記部分的に透過性のフィルタが上記楕円性誤差を打消す透過率分布を有することによって投影ビームの上記楕円性誤差を補正する。
【００４８】
原理的に、この投影装置の瞳平面（例えば、図２の平面２２または２３のような）に近接する単一の部分的に透過性のフィルタが必要な打消し効果をもたらすことができる。原理的に、楕円性誤差に特有な強度分布Ｉは、次のように表すことができる：
I=Io(1+Iacos(2θ))                                        （１）
但し、Ioは、この瞳の平均強度であり、Iacos(2θ)は、この強度分布の強度異常である。この異常は、図５に示すように、Ｙ軸に関して方向を成す角度θ（ラジアンの）に従って変動し、Iaは、変動の無次元振幅である。一般的に、Iaは、数パーセントのオーダであり；Iaは、例えば、０．０３であってもよい。図５で、項目５０は、ＸおよびＹ方向に平行な瞳平面で、投影装置の光軸に中心を置く投影ビームの断面である。この強度分布は、それぞれ、実質的に異なる強度を有し、Ｙ方向およびＸ方向に沿って分布する、二つの細長い部分５２および５１を含み；式（１）によれば、これらの異なる強度は、それぞれθ=0およびθ=π/2での強度に実質的に等しく、それで部分５２では、強度が、良い近似で、Io(1+Ia)であり、部分５１では、強度が、良い近似で、Io(1-Ia)である。同様に、光軸に中心を置き、対応する複数の角度θが成す対応する複数の方向に沿って分布する、複数の細長い部分５３の強度は、良い近似で、式（１）によって与えられる。
【００４９】
上記楕円性誤差を軽減するための（従って、上記Ｈ−Ｖ差を軽減するための）打消し効果をもたらす、部分的に透過性の放射線フィルタの透過率分布を、放射線フィルタ６０に関して固定したと考える直交Ｕ、Ｖ座標系（図６参照）に関連して定義する。透過率分布を、例えば、次のように与えてもよい：
T=To(1-Ia-Iacos(2α))                                    （２）
但し、Toは、Ｕ方向に沿う第１の細長い部分６１の（最大）第１透過率であり、To(1-2Ia)は、Ｖ方向に沿う第２の細長い部分６２の（最小）第２透過率である。この透過率は、Ｖ軸に関して方向を成す角度α（ラジアンの）に従って変動する；図６参照。透過率分布が式（２）によって与えられる、部分的に透過性の放射線フィルタは、例えば、実質的に透明なパターン化した板として、投影ビーム経路に設けることができる。上記パターン化した板のパターンは、例えば、空間密度を式（２）に従って変動して表面上に分布した、灰色色調のディザ化した不透明ドット（この投影ビームの放射線を阻止する）を含んでもよい。そのような放射線フィルタを、Ｘ、Ｙ座標系とＵ、Ｖ座標系を整合して並置して、断面５０の平面に配置することができる。放射線ビームがこの具体化した部分的に透過性の放射線フィルタを横切った結果としての強度分布を以後 Ir によって示す。この実施形態では、Irが次のように与えられる：
0003913009.tif 000003
ここでIaの２次の項は、１との関係で無視でき、それでこの結果の強度分布は、角度θと実質的に独立である（即ち、この楕円性誤差を補正する）：
Ir≒ToIo(1-Ia)                                              （４）
【００５０】
一般的に、楕円性誤差は、例えば、光学素子が徐々に汚染するため、または投影ビームの放射線と例えば光学素子の材料との間の徐々の不可逆的相互作用のために、そのうちに変動するかも知れない。典型的にそのような相互作用は、かなりの露出回数の後にだけ、許容差を超える楕円性誤差の増加に繋がるかも知れないが、投影装置が上記の部分的に透過性の放射線フィルタの透過率分布を調整するための、楕円性誤差のドリフトを補正できるような、手段を備えることが望ましい。上記手段の好適実施例は、上に説明したような、第１の部分的に透過性の放射線フィルタ、および第２の、補助の部分的に透過性の放射線フィルタを含み、この両方の部分的に透過性の放射線フィルタが上記投影装置の光軸周りに回転可能であり、この両方の部分的に透過性の放射線フィルタが投影ビームの経路に直列に配置してある。各フィルタの透過率分布は、各々対応する部分的に透過性の放射線フィルタに関して固定した座標系、Ｕ１、Ｖ１座標系およびＵ２、Ｖ２座標系で、それぞれ、例えば、次のように与えられる：
T1=To(1-(Ia/2)-(Ia/2)cos(2α1))
T2=To(1-(Ia/2)-(Ia/2)cos(2α2))                          （５）
ここでToは、第１フィルタ用にＵ１方向に沿う、および第２フィルタ用にＵ２方向に沿う第１の細長い部分の（最大）第１透過率であり、上に説明したフィルタに類似して、第１および第２フィルタの透過率は、それぞれ、Ｖ１およびＶ２軸に関して方向を成す角度α1およびα2（ラジアンの）に従って変動する。ビーム断面５０でのＸ、Ｙ座標系に関する第１および第２フィルタの回転方向は、それぞれ、回転角φ1およびφ2によって定義される；図７参照。上記第１および第２フィルタのＸ、Ｙ座標系に関する結果透過率分布T1およびT2は、それぞれ、次のように与えられる：
0003913009.tif 000004
および
0003913009.tif 000005
一つ以上のモータを設けて、これらのフィルタに回転φ1およびφ2を与えることができる。一般的に、次の式を実質的に満足する方向に回転φ1を回転φ2に結合するのが好ましい。
φ2=-φ1                                                  （８）
それで、第１フィルタが時計方向に回転するとき、第２フィルタは半時計方向に回転する。そのような結合は、伝動歯車組立体によって容易に提供できる。直列の二つのフィルタの透過率分布T12は、T1とT2の積によって与えられる：
T12=To2(1-Ia-Iacosφ1cos(2θ))                            （９）
ここで、式（６）、（７）および（８）を考慮に入れ、Iaの２次の項は、１との関係で無視する。次の式で表す回転位置の設定で、
φ1=-φ2=π/2
結果透過率T12は、T12=To2(1-Ia)によって与えられる。従って、それはθと独立であり、それでこの回転位置の設定は、楕円性誤差がなくても適切である。φ1=φ2=0によって表す回転位置設定は、良い近似で（即ち、Ia の２次以上の効果を無視して）、強度異常の式（１）で表す強度分布に存在するような無次元振幅による補正を可能にする。他の設定も、同様に、強度異常の無次元振幅2Iacosφ1による補正を可能にし、それでφ1 の調整が楕円性誤差の調整という結果になる。
【００５１】
上に説明したような、部分的に透過性の放射線フィルタの反対方向（φ1=-φ2）の回転の他に、回転は、例えば、同じ回転方向の回転を含んでもよい。これは、共に光軸に中心を置き、T12の透過率分布が、それぞれ、最大および最小透過率を有する、第１および第２の細長い部分のＸ、Ｙ平面での回転配向を変えるだろう。
【００５２】
これら二つのフィルタは、例えば、積分器１７によって生ずる楕円性誤差を打消せるように、図２で集光光学素子ＣＯの瞳２３に近接して位置するのが好ましい。楕円性誤差は、照明設定に依存するかも知れず、この依存性を測定できる。このリソグラフィ投影装置の作動中に楕円性誤差の適切な補正を適用できるように、φ1およびφ2の最適回転設定の対応する表を計算し、記憶手段に記憶することができる。
【００５３】
【実施形態４】
この発明の実施形態４は、以下に説明することを除いて、実施形態１、実施形態２または実施形態３と同じでもよく、ズーム・アキシコン１５、１６の異なる設定に対して積分器１７の入射面の最適フィリングを可能にするために調整可能板要素４０を導入する。図８は、実施形態４の照明システムの一部を示し、一方図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃを使ってこの調整可能板要素４０の効果を説明する。
【００５４】
図８に示すように、調整可能板要素４０が回折光学素子１８とこの回折光学素子の焦点面に近い結合光学素子１８ｂ（ズーム・アキシコン１５、１６の出力を石英ロッド１７に結合するために使う）の間に配置してある。この調整可能板要素４０は、図９Ｂに示す、二つの実質的に透明な板４１、４２を含み、それらは、例えば、石英で作ってもよい。板４１および４２の対向する面４１ａ、４２ａは、相補の正弦波形の輪郭を有する。二つの面の間の間隙４３が小さく、それで第１板４１の表面４１ａを離れる放射線は、この放射線の伝播方向と垂直方向に無視できる程の変位で第２板４２の第２表面４２ａに入る。
【００５５】
これらの放射線は、表面４１ａおよび４２ａで屈折される。これを図９Ｂに示し、そこで調整可能板要素の効果が焦点を、図９Ａに示す、調整可能板要素４０の無い位置に比べてシフトすることであることが分るだろう。この調整可能板の一部だけが正レンズの効果を有し、そのために調整可能板要素を第２回折光学素子１８の焦点面近くに配置し、それで調整可能板の負レンズの効果を有する部分を使わないことに気付くべきである。
【００５６】
調整可能板要素の二つの表面での屈折が加算するか相殺するかは、投影ビームの伝播方向に実質的に垂直な“水平”方向に沿う二つの板４１、４２の相対位置に依る。図１０Ａに示すように、もし、板４１、４２が整列していれば、二つの屈折が同じ向きに作用し、組合さってこの板が最大の効果を有するようになる。図１０Ｂに示すように、もし、板４１、４２が周期の半分だけずれていれば、屈折が相殺し、投影ビームを本質的に影響されないままにする。図１０Ｃは、これらの板が周期の半分未満だけずれていて、それで集束効果がそれ程ない中間位置を示す。図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃで、調整可能板要素に入射する放射線を平行であるとして示し、屈折効果を明確さのために誇張してあることを注記する。
【００５７】
調整可能板要素４０によって生ずる角度変化の位置依存性を次のように誘導できる。
それぞれ、板４１および４２によって生ずる角度変化θ1（ｘ）およびθ2（ｘ）を次のように表せる：
【００５８】
【数１】
0003913009.tif 000006
【００５９】
上の式で、ｘは、投影ビームの伝播方向と実質的に垂直な方向に沿う位置を表し、ｘ1およびｘ2は、投影ビームの伝播方向と実質的に垂直な方向に沿う座標で、それぞれ、要素４１および４２の位置を定める。ｘ、ｘ1およびｘ2の定義は、図１０Ｃに詳しく示す。更に、ｐは、表面４１ａ、４２ａの正弦波形輪郭の周期を表し、θmは、板４１および４２の屈折率並びにこの正弦波形輪郭の振幅によって決る、最大角度変化である。
【００６０】
二つの板が、間隙４３で光線が無視できる量しか変位しない程十分に近いと仮定すると、全角度変化θT（ｘ）は、次のように誘導できる：
【００６１】
【数２】
0003913009.tif 000007
【００６２】
これらの板４１、４２を互いに対しておよび回折光学素子１８に対して配置するために、サーボ制御位置決めシステム４０ａが設けてある。これは、二つの板の相対位置を正確に決められるようにするために、それらの上に設けた位置合せマークを検出するためのセンサを含んでもよい。
これらの板の製作は、多重露出／エッチング工程の波の干渉またはグレースケール・リソグラフィによるような既知の技術を使って行ってもよい。
２次元でフィリングを制御するために、板４１、４２は、２方向に正弦波的に変動する輪郭を備え、これらの２方向に可動であってもよい。その代りに、二つの１次元の調整可能板要素を、一つは第２回折素子１８の焦点面の直前に、一つは直後に設けてもよい。
【００６３】
上にこの発明の特定の実施形態を説明したが、この発明を説明したものと別の方法で実施してもよいことが判るだろう。説明は、この発明を制限することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１によるリソグラフィ投影装置を描く。
【図２】この発明の実施形態１の照明システムの更に詳しい図である。
【図３Ａ】回折光学素子のマイクロレンズの回転の効果を示す線図である。
【図３Ｂ】回折光学素子のマイクロレンズの回転の効果を示す線図である。
【図４】この発明の実施形態２の照明システムの一部を示す線図である。
【図５】投影ビーム断面、上記断面に関係する座標系、および上記断面内の細長い部分を示す線図である。
【図６】実施形態３の部分的に透過性の放射線フィルタ、上記フィルタに関係する座標系、および上記フィルタに含まれる細長い部分を示す線図である。
【図７】投影ビームの断面に関係する、および二つの部分的に透過性の放射線フィルタに関係する座標系を示す。
【図８】この発明の実施形態４の照明システムの一部を示す線図である。
【図９Ａ】この発明の実施形態の調整可能板要素の効果を示す線図である。
【図９Ｂ】この発明の実施形態の調整可能板要素の効果を示す線図である。
【図１０Ａ】図９Ａおよび図９Ｂに示すこの発明の実施形態の調整可能板要素の調整によって達成可能な異なる効果を示す線図である。
【図１０Ｂ】図９Ａおよび図９Ｂに示すこの発明の実施形態の調整可能板要素の調整によって達成可能な異なる効果を示す線図である。
【図１０Ｃ】図９Ａおよび図９Ｂに示すこの発明の実施形態の調整可能板要素の調整によって達成可能な異なる効果を示す線図である。
【符号の説明】
Ｃ  目標部分
Ｅｘ  ビーム拡大器
ＩＬ  照明システム
ＬＡ  放射線源
ＭＡ  パターニング手段、マスク
ＭＴ  支持構造体、マスクテーブル
ＰＢ  投影ビーム
ＰＬ  投影システム
Ｗ  基板
ＷＴ  基板テーブル
１４  回折光学素子
１４ｂ  マイクロレンズ
１５，１６  調整可能ビーム成形素子
１７  積分器
１８  回折光学素子
３１  レーザ
３２  ビーム拡大手段
３３  回折光学素子
４０  回折板要素
４１  平行な板
４１ａ  板の面
４２  平行な板
４２ａ  板の面
５１，５２  強度分布の細長い部分
６０  放射線フィルタ
６１  透過率分布の第１の細長い部分
６２  透過率分布の第２の細長い部分
【図１】
0003913009.tif 000008
【図２】
0003913009.tif 000009
【図３Ａ】
0003913009.tif 000010
【図３Ｂ】
0003913009.tif 000011
【図４】
0003913009.tif 000012
【図５】
0003913009.tif 000013
【図６】
0003913009.tif 000014
【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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