JP2005294845A - リソグラフィ装置、照明装置、及び強度分布を回転させるための光学要素 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ装置、照明装置及び強度分布を回転させるための光学要素の提供。
【解決手段】リソグラフィ投影装置は、長方形の断面を持つ反射型インテグレータを有する照明装置を含む。反射型インテグレータを出た強度分布を再分布させる光学要素が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は広い意味でリソグラフィ装置、リソグラフィ装置に含まれ使用するための照明装置、及び放射ビームを操作するための光学要素に関するものである。

リソグラフィ装置は、フィーチャ（形体）、構造又はライン・パターンを含む所望のパターンを、基板の標的部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）などの微小構造デバイスの製造で使用することができる。この状況では、マスク又はレチクルとも呼ばれるパターン形成装置を使用して、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができ、このパターンを、放射感受性材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコン・ウェーハ）の標的部分（例えばダイの一部、或いは１つ又は複数のダイを含む部分）に結像させることができる。一般に単一の基板は、連続して露光された隣接する標的部分のネットワークを含む。周知のリソグラフィ装置には、１つの標的部分にパターン全体を一度に露光することによってそれぞれの標的部分に照射するいわゆるステッパ、投影ビームのパターンを所与の方向（「走査」方向）に走査し、同時にこの方向に平行に又は非平行に基板を同期走査することによってそれぞれの標的部分に照射するいわゆるスキャナなどがある。

微小構造デバイスの現行の構造はしばしば「マンハッタン構造」と呼ばれる。これは、この構造が、都市の街路パターンに似た主に直交する２方向の構造、ライン・パターン又はフィーチャを特徴とするためである。現行の構造の配置設計では、これらの２つの方向が、基板（ダイ）上の長方形の標的露光領域のそれぞれの境界線分に対して平行に保たれる。慣例により、水平構造はＸ方向に延び、垂直構造はＹ方向に延びる。標的部分の幅は、長方形領域のＸ方向の寸法と定義され、標的部分の高さは、長方形領域のＹ方向の寸法と定義される。リソグラフィ・スキャナでは、非走査方向を通常Ｘ方向と呼び、走査方向をＹ方向と呼ぶ。

微小構造の配置設計における最近の進展によれば、厳密にＸ方向又はＹ方向ではない別の方向を有するフィーチャ、すなわちＸ方向に対して０度〜９０度の角度をなす方向に延びるライン・パターンが使用される。例えば、ＤＲＡＭの分離構造の結像は、Ｘ軸又はＹ軸に対して２０度〜３０度の角度を使用することによって最適化できる。結像の最適化には、例えば、プロセス許容度の向上又は焦点深度の増大が含まれる。

ある方向を有する構造の結像は、構造の方向に対して実質的に垂直な方向を有する放射線を含む投影ビームでマスクを照明することによって最適化できることが知られている。マスク面などの視野（ｆｉｅｌｄ）平面における投影ビームの角強度分布は、ひとみ平面における空間強度分布に対応する（ひとみ平面における空間強度分布は通常「ひとみ形状」又は単に「ひとみ」と呼ばれる）。例えば、水平構造の結像は、光軸からＹ方向に分離された２つの高強度領域を有するひとみ形状を持つ投影ビームを使用することによって最適化できる。この種類のひとみ形状を以下、双極（ｄｉｐｏｌｅ）と呼ぶ。これに対応する照明モードを双極照明と呼び、この特定のケースでは双極Ｙ照明と呼ぶ。同様に、Ｘ軸と角度αをなす構造の結像は、そのひとみを同じ角度αだけ回転させた双極Ｙ照明によって最適化することができる。一般に、ある構造の結像を特定のひとみ形状を使用して最適化するとき、その構造が１軸を中心に回転されている場合には、同じ結像性能を維持するために、そのひとみ形状を同じ軸を中心に同じ量だけ回転させなければならない。当技術分野において、インテグレータ（統合器、ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ）の下流の照明装置のひとみ平面はフーリエ変換面としても知られている。

現行のリソグラフィ装置は、所望の寸法、所望の空間強度分布、及び所望の角強度分布をマスク面のところに有する、調整された放射投影ビームを供給するための照明装置を含む。照明装置は、ビーム断面上での空間強度及び角強度の変動に関して、投影ビームの均一性を向上させるインテグレータを含む。インテグレータの原理は、１次放射源から複数の２次放射源すなわち２次仮想（ｖｉｒｔｕａｌ）放射源が生成され、その結果、これらの２次放射源から生じたビームが中間の視野平面で重なり合い平均化することに基づく。この平均化効果は光インテグレーティング（統合）又は光ミキシング（混合）と呼ばれている。

反射型インテグレータと呼ばれる１つの種類のインテグレータは多重反射に基づく。これは例えば、石英又はフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）から作られた水晶棒、又は面が反射材料でできた中空の導波路として具体化される。この種類のインテグレータは一般に、長方形（又は正方形）の断面及び平行な側面を有する。入射放射ビームの多重内面反射（棒型インテグレータの場合）又は多重鏡面反射（中空導波路型インテグレータの場合）によって複数の２次光源が形成される。インテグレータの反射表面はそれぞれ１００％の反射を提供することが理想だが、実際には、残留表面欠陥又は吸収によって反射ビームの強度は反射のたびに低下する。

長方形の断面を有する反射型インテグレータの固有の特性は、インテグレータを出るビームの角強度分布が、インテグレータの側面に関して対称になることである。すなわち、インテグレータに入るビームのひとみ形状は任意だが、反射型インテグレータの中で偶数回又は奇数回反射した放射線のミキシングによって、インテグレータを出るビームのひとみ形状は、反射型インテグレータの長方形の断面のそれぞれの境界線分に平行な直交する２本の軸に関して鏡面対称になる。これらの軸は通常Ｘ方向及びＹ方向を向いている。

反射型インテグレータ（棒又は中空導波路）を含む現行のリソグラフィ装置の問題は、Ｘ方向及び／又はＹ方向以外の方向に延びる構造に対して結像を最適化する必要のあるときに生じる。これらの他の方向に対しては、Ｘ軸及びＹ軸に関して鏡面対称でない投影ビームのひとみ形状が最適と思われる。このようなひとみ形状を、回転鏡面対称ひとみ形状又は単に回転ひとみ形状と呼ぶことができる。反射型インテグレータを有する現行の照明装置は、例えば環、双極Ｘ、双極Ｙ、四極、六極、八極などの鏡面対称ひとみ形状を提供することができるように構築され配置されている。しかしこれらの装置は、単極、回転双極、三極、回転四極などの非鏡面対称ひとみ形状を提供することができない。

本発明の具体例は、反射型インテグレータを有するリソグラフィ装置において、放射投影ビームの強度損失を小さくしたまま、Ｘ方向及び／又はＹ方向以外の方向に延びる構造の結像を最適化することを可能にする。

以上の観点及びその他の観点は、調整された放射ビームを供給する照明装置において、反射型インテグレータ（棒又は導波路）と、放射ビームの強度分布を再分布させるように構築され配置された光学要素とを含む照明装置を含むリソグラフィ装置による本発明の具体例によって達成される。好ましい一具体例では、この再分布は、リソグラフィ装置の光軸を中心とした５度〜８５度の角度の強度分布の回転に近い。この文脈では回転は、強度分布のそれぞれの小部分が、光軸からの距離とともに直線的に増大する距離にわたり再分配され、光軸と強度分布のそれぞれの部分との間の距離の変わらない強度再分布と定義される。或いは回転を、光軸からの距離とともに直線的に増大する距離にわたる、光軸と強度分布のそれぞれの部分との間の距離が変わらない、強度分布の実質的部分の再分布と定義することもできる。

反射型インテグレータは長方形の断面を有し、その出口寸法が、Ｘ方向及びＹ方向の長方形の照明野の寸法を決定する。インテグレータ内での多重反射のため、インテグレータの下流の放射ビームのひとみ形状（又は角強度分布）はこれらのＸ軸及びＹ軸に関して鏡面対称である。本発明に基づくリソグラフィ装置の一具体例では、光学要素が、インテグレータの下流のひとみ平面のところで空間強度分布を再分布させ、好ましくは回転させ、それによって、視野の方向（Ｘ軸及びＹ軸）とひとみの鏡面対称軸との間の固定された関係が解消される。これには、Ｘ方向及びＹ方向以外の方向の構造の結像に対して最適化された、非鏡面対称のひとみ形状又は角強度分布を有する調整された放射投影ビームをマスク面に供給できるという直接の利点がある。

本発明の他の具体例では、光学要素が、放射ビームの強度分布の一部分を再分配するように構築され配置された少なくとも１対の反射表面を含む。反射表面対の第１の反射表面は、ビームの一部分の入射放射線を第２の反射表面の方へ導き、第２の反射表面は続いてこれらの放射線を出射方向へ導く。この１対の反射表面は、光軸と強度分布の一部分との間の距離が光学要素の前後で等しい場合に、強度分布のこの一部分の回転を提供することができる。

反射表面は、使用する特定の波長に応じた反射多重層で被覆されたミラーとして具体化することができる。或いは反射表面は、反射が全内部反射となり、又は透過要素の表面に被着された１層又は数層の金属層によって反射が生み出される、石英、フッ化カルシウムなどの透過要素の表面として具体化することもできる。本発明の重要な利点は、強度分布を反射によって再分布させ又は回転させることによって、強度分布の一部分を遮断して非鏡面対称の強度分布を生み出すことに比べ、放射強度が僅かしか低下しないことである。強度分布の一部分を遮断するとビーム強度は大幅に低下する。高いビーム強度は、リソグラフィ装置の全体性能の重要な指標である処理能力（１時間当たりの処理ウェーハ数）にとって好都合である。

本発明に基づく光学要素の一具体例では、それぞれの反射表面対の反射表面が平らで且つ互いに平行であり、それにより、対応する入射放射線と出射放射線との方向が同じである。この利点は、光学要素によって空間強度分布は再分布される（例えば光軸を中心に回転される）が、角強度分布は変化しないことである。

他の具体例では、光学要素が、双極Ｘ又は双極Ｙ照明モードなどの軸から外れた２つの高強度領域（極）を含む強度分布を、照明装置のひとみ平面のところで回転させる２対の反射表面を含む。反射表面対はそれぞれ、強度分布のそれぞれの極を回転させ、反射表面対はそれぞれ、被覆された一対のミラーとして具体化することができる。この具体例は、リソグラフィ装置及び照明装置が、Ｘ軸及びＹ軸に関して５度〜８５度の任意の角度で回転された双極ひとみ形状を有する調整された放射投影ビームを供給することを可能にする。それによってＸ方向及び／又はＹ方向以外の方向に延びる構造の結像が最適化され、放射投影ビームの強度損失は小さい。

本発明の他の具体例は、ひとみ平面全体を実質的に覆う複数の反射表面対を含み、それにより任意の強度分布の実質的全体を再分布させ好ましくは回転させることのできる光学要素を有するリソグラフィ装置である。この複数の反射表面対は、放射状に延びる傾いた複数のミラー・ブレード（鏡面刃）として具体化することができる。これらのブレードは両面に反射被覆を含む。それぞれの反射表面対の少なくとも一方のミラー・ブレードを傾けることによって、照明装置の焦点面における対応する強度分布の中心を一致させることができる。他の具体例では、反射表面対が互いに平行であり、ミラー・ブレードの厚さが、光軸からの距離及び光軸を中心とした角度の関数として変化する。この実施例は、例えば四極又は六極ひとみ形状の回転を可能にする。

本明細書ではＩＣ製造でのリソグラフィ装置の使用を特に参照するが、本明細書に記載のリソグラフィ装置は、集積光学装置、磁区メモリの誘導及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造など、この他の応用も有することを理解されたい。このような代替応用の文脈において、本明細書で使用される用語「ウェーハ」又は「ダイ」はそれぞれ、より一般的な用語「基板」又は「標的部分」と同義であると考えることができることを当業者には理解できるであろう。本明細書で参照する基板は、例えばトラック（一般にレジストの層を基板に塗布し、露光後にレジストを現像する装置）、或いは測定又は検査装置により、露光の前又は後に処理することができる。適用可能ならば、本明細書の開示を、このような基板処理装置及び他の基板処理装置に適用できる。さらに、例えば多層ＩＣを製造するために基板を２回以上処理することができ、そのため、本明細書で使用される基板という用語は、処理済みの複数の層をすでに含む基板を指すことがある。

本明細書で使用する用語「放射」及び「ビーム」は、紫外（ＵＶ）放射（例えば波長３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの放射）、極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば波長５〜２０ｎｍの放射）、及びイオン・ビーム、電子ビームなどの粒子ビームを含む、全ての種類の電磁放射を包含する。

本明細書で使用する用語「パターン形成装置」は、例えば基板の標的部分にパターンを生成するために投影ビームの断面にパターンを付与する目的に使用することのできる装置を指すものと広く解釈しなければならない。投影ビームに付与されるパターンが、基板の標的部分の所望のパターンに必ずしも一致するわけではないことに留意されたい。一般に、投影ビームに付与されるパターンは、標的部分に生み出される集積回路などのデバイスの特定の機能層に対応する。

パターン形成装置は透過型又は反射型とすることができる。パターン形成装置の例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ（配列）、及びプログラム可能ＬＣＤパネルなどがある。マスクはリソグラフィにおいてよく知られており、これには、バイナリ、交番位相シフト、減衰位相シフトなどのマスク・タイプ、並びにさまざまなハイブリッド・マスク・タイプが含まれる。プログラム可能ミラー・アレイの一例では、入射放射ビームをさまざまな方向に反射するようにそれぞれを個別に傾けることのできる小さなミラーのマトリックス（行列）配置を使用する。このようにすると反射ビームにパターンが付与される。

支持構造体はパターン形成装置を支持する。すなわちパターン形成装置の重量を支える。支持構造体は、パターン形成装置の方向、リソグラフィ装置の設計、及び例えばパターン形成装置が真空環境中に保持されるか否かなどの他の条件に応じた方法で、パターン形成装置を保持する。支持は、機械クランプ、真空又は他のクランプ技法、例えば真空条件下での静電クランプを使用した支持とすることができる。支持構造体は、例えば必要に応じて固定又は可動とすることができ、パターン形成装置が例えば投影装置に対して所望の位置にあることを保証することのできるフレーム又はテーブルとすることができる。本明細書では用語「レチクル」又は「マスク」を、より一般的な用語「パターン形成装置」と同義と考えてよい。

本明細書で使用する用語「投影装置」は、例えば使用している露光放射、又は浸漬流体の使用、真空の使用などの他の因子に対して適当な、屈折光学装置、反射光学装置及び反射屈折光学装置を含む、さまざまな種類の投影装置を包含するものと広く解釈しなければならない。本明細書における用語「レンズ」の使用はより一般的な用語「投影装置」と同義と考えてよい。

照明装置も、放射投影ビームを誘導し、成形し、制御する屈折、反射及び反射屈折光学構成要素を含む、さまざまな種類の光学構成要素を包含することができ、以下、このような構成要素を集合的に又は単独で「レンズ」と呼ぶ場合がある。

リソグラフィ装置は、２つ（デュアル・ステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／或いは２つ以上のマスク・テーブル）を有する種類の装置とすることができる。このような「多ステージ」機械では、これらの追加のテーブルを並行して同時に使用することができ、或いは、１つ又は複数のテーブルを露光に使用している間に他の１つ又は複数のテーブル上で準備ステップを実施することができる。

リソグラフィ装置は、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水に基板を浸して、投影装置の最後の要素と基板との間の空間を満たす種類の装置とすることもできる。浸漬液は、リソグラフィ装置の他の空間、例えばマスクと投影装置の最初の要素との間の空間に適用することもできる。投影装置の開口数を増大させる浸漬技法は当技術分野でよく知られている。

次に、本発明の実施例を添付の略図を参照して例示的に説明する。これらの図では、対応する参照記号は対応する部分を指示する。

図１に、本発明の特定の一実施例に基づくリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、
調整された放射投影ビームＰＢ（例えばＵＶ放射又はＤＵＶ放射、すなわち波長１００〜４００ｎｍ、例えば３６５、２４８、１９３又は１５７ｎｍの電磁放射）を供給する照明装置（照明器）ＩＬと、
パターン形成装置（例えばマスク又はレチクル）ＭＡを支持する支持構造体（例えばマスク・テーブル）ＭＴであって、部品ＰＬに対してパターン形成装置を正確に配置する第１の位置決め手段ＰＭに接続された支持構造体ＭＴと、
基板（例えばレジストで被覆されたウェーハ）Ｗを保持する基板テーブル（例えばウェーハ・テーブル）ＷＴであって、部品ＰＬに対して基板を正確に配置する第２の位置決め手段ＰＷに接続された基板テーブルＷＴと、
パターン形成装置ＭＡによって投影ビームＰＢに付与されたパターンを、基板Ｗの（例えば１つ又は複数のダイを含む）標的部分Ｃに結像させる投影装置（例えば屈折投影レンズ）ＰＬとを備えている。

図示のとおり、この装置は（例えば透過マスクを使用する）透過型の装置である。或いは、この装置を、（例えば先に参照した種類のプログラム可能ミラー・アレイを使用する）反射型の装置とすることもできる。

図示のとおり、リソグラフィ装置の後続の光学要素又はモジュールは、まっすぐな光軸ＯＰＡに沿って配置されている。このことは、光軸が、インテグレータＩＮ、コンデンサＣＯ、投影装置ＰＬなどの後続の光学要素の中心を通って対称に走っていることを意味する。しかし、装置全体の配置を変更し寸法を小さくするために、例えばビーム屈曲ミラーを使用することによって、光軸が、異なる方向を向いた連続した複数の直線区間を含むこともできる。

照明器ＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば放射源がエキシマ・レーザであるときには、放射源とリソグラフィ装置とを別個の実体とすることができる。このような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を構成するとはみなされず、放射ビームは、例えば適当な誘導ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを含むビーム伝達装置ＢＤを用いて放射源ＳＯから照明器ＩＬに送られる。この他の場合、例えば放射源が水銀ランプであるときには、放射源を装置と一体の部分とすることができる。放射源ＳＯ及び照明器ＩＬ、並びに必要な場合にビーム伝達装置ＢＤを合わせて放射装置と呼ぶ。

照明器ＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整する可調構成要素ＡＭを含むことができる。一般に、少なくとも照明器のひとみ平面における強度分布の半径方向外側及び／又は内側の広がり（普通はそれぞれσアウター及びσインナーと呼ばれる）を調整することができる。さらに、照明器ＩＬは一般に、インテグレータＩＮ（例えば石英棒などの反射型インテグレータ）、コンデンサＣＯなどの他のさまざまな構成要素を含む。照明器は、所望の断面均一性及び断面強度分布を有する投影ビームＰＢと呼ばれる調整された放射ビームを供給する。投影ビームによって照明されるパターン形成装置（又はレチクル）の長方形領域の部分をマスクするため、照明器ＩＬはさらに、レチクル・マスキング装置ＲＭを含む。通常、２枚のブレードがスリットの非走査方向の寸法を規定し、残りの２枚のブレードが、走査方向のダイ寸法を限定するために使用される。したがって従来のレチクル・マスキング装置は独立に動く４枚のブレードを含み、ブレードは互いに重なり、又は互いに隣接して配置され、インテグレータの後、例えばインテグレータの直後の視野平面、又はパターン形成装置に隣接した視野平面に置かれる。

投影ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴに保持されたマスクＭＡに入射する。マスクＭＡを横切った後、投影ビームＰＢはレンズＰＬを通過する。レンズＰＬは、基板Ｗの標的部分Ｃに投影ビームを集束させる。第２の位置決め手段ＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉計装置）を用いて、基板テーブルＷＴを、例えばビームＰＢの通り道に別の標的部分Ｃが配置されるように正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決め手段ＰＭ及び他の位置センサ（図示せず）を使用して、例えばマスクＭＡをマスク・ライブラリから機械的に取り出した後に、又は走査中に、マスクＭＡをビームＰＢの経路に対して正確に配置することができる。物体テーブルＭＴ及びＷＴの移動は一般に、位置決め手段ＰＭ及びＰＷの一部分を構成する長ストローク・モジュール（おおまかな位置決め）及び短ストローク・モジュール（細かい位置決め）を用いて実現される。しかし、ステッパの場合には（スキャナとは対照的に）、マスク・テーブルＭＴを短ストローク・アクチュエータにだけ接続し、又はマスク・テーブルＭＴを固定することができる。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置調整用マークＭ１、Ｍ２及び基板位置調整用マークＰｌ、Ｐ２を使用して位置合せできる。

図示の装置は下記の好ましいモードで使用することができる。

１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴを本質的に静止した状態に保ち、投影ビームに付与されたパターン全体を、１つの標的部分Ｃに一度に投影する（すなわち１回の静的露光）。次に、別の標的部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴをＸ方向及び／又はＹ方向に移動させる。ステップ・モードでは、露光野の最大サイズが、１回の静的露光で結像される標的部分Ｃの寸法を限定する。

２．走査モードでは、マスク・テーブルＭＴと基板テーブルＷＴとを同時に走査し、投影ビームに付与されたパターンを標的部分Ｃに投影する（すなわち１回の動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影装置ＰＬの拡大（縮小）倍率及びイメージ反転特性によって決まる。走査モードでは、露光野の最大サイズが、１回の動的露光における標的部分の（非走査方向の）幅を限定し、走査運動の長さが標的部分の（走査方向の）高さを決定する。

３．他のモードでは、プログラム可能パターン形成装置を保持したマスク・テーブルＭＴを本質的に固定し、投影ビームに付与されたパターンを標的部分Ｃに投影する間、基板テーブルＷＴを移動させ又は走査する。このモードでは一般に、パルス放射源を使用し、基板テーブルＷＴを移動させるごとに、又は走査中の放射パルスとパルスとの間に、プログラム可能パターン形成装置を必要に応じて更新する。この動作モードは、先に参照した種類のプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターン形成装置を利用するマスクを使用しないマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。

前記で説明した使用モードの組合せ及び／又は変形、或いは全く異なる使用モードを使用することもできる。

図２に、反射型インテグレータＩＮ、例えば長方形の断面を有する石英又はＣａＦ_２から作られた棒のインテグレーティング効果ないしミキシング効果、及び直交する２本の中心軸に関して鏡面対称なひとみの形成を示す。これらの軸は、光軸に垂直な共通の平面で見たときに、反射型インテグレータの断面のそれぞれの境界線分に平行である。

入射放射ビームは、インテグレータＩＮの上流のひとみ平面２０における空間強度分布に対応する角強度分布を有する。放射ビームは最初にひとみ平面２０を横断し、次にインテグレータＩＮを横断する。入射放射ビームの２本の放射線２２及び２３は、インカップリング（入側結合）レンズ２７ａ、インテグレータＩＮ及びアウトカップリング（出側結合）レンズ２７ｂを含む光学装置を通して経路が記載されている。２本の平行放射線２２及び２３は、インカップリング・レンズ２７ａによって集束され、１次放射源２４を形成する。この図では、１次放射源２４の位置がインテグレータの入口面と一致しているが、例えば入口面での局所強度を低減させるために、１次放射源２４をインテグレータの入口面の前又は後に配置することもできる。インテグレータの中で、光線２２はインテグレータの水平面で５回反射され、インテグレータを出るときには鏡に映した方向を有する。出口面における放射線２２の位置は入口面における位置とは異なることにも留意されたい。放射線２２は、２次放射源２６から生じたとみなすことができる。放射線２３はインテグレータの水平面で４回反射され、インテグレータを出るとき、放射線２３はその方向は変わらない。放射線２３は２次放射源２５から生じたとみなすことができる。インテグレータは、インテグレータの出口面を照明する複数の２次仮想放射源を効果的に生み出し、それによって放射ビームのミキシングを提供し、ビームの均一性を増大させる。さらに、インテグレータの水平面で奇数回の反射を経た放射線は、インテグレータを出るときに鏡に映した反転した方向を獲得する。インテグレータの垂直面に対しても同じことが言える。この効果は、インテグレータの後のひとみ平面２１における空間強度分布を、直交する２本の中心軸ＭＳＡに関して鏡面対称にする。これらの軸は、反射型インテグレータの断面のそれぞれの境界線分に平行である。本明細書では、異なる平面に物理的に規定された境界線分と軸のいくつかの方向を比較する。このような比較がなされるとき、これらの方向は、光軸ＯＰＡに垂直な共通の平面で見たときに定義される。このことは、ひとみ平面２０とインテグレータとの間、又はインテグレータとレチクルの平面との間で光軸が例えば９０度曲がっている場合には、これらの異なる平面を最初に、あたかも光軸の方向に見たかのように平行に整列させ、続いて方向の比較を実施することを意味する。

例えば、インテグレータに入る単極ひとみ形状２８ａを有するビームは、インテグレータを出るときには軸ＭＳＡに関して鏡面対称な双極ひとみ形状２９ａを獲得する。回転された双極２８ｂは四極２９ｂの形態を与える。同様に、回転された四極は八極に変換される。わずかに回転させた四極２８ｃは、より広い角度に広がった極を有する四極２９ｃに変換されるが、ひとみ形状２８ｃの鏡面対称部分に対応する得られる極の中心部分は著しく高い強度を有する。同様に、わずかに回転させた双極は、より広い角度に広がった極を有する双極に変換される。以上をまとめると、入射するひとみは、インテグレータの側面（断面の境界線分）に平行な２本の軸ＭＳＡに関して鏡面対称な対応するひとみ形状に変換される。

石英から作られているときインテグレータ棒の屈折率は１ではなく、そのため、図２は、屈折の起こる棒の入口面及び出口面での放射線を正確には示していないことに留意されたい。中空導波路ではこの屈折が起こらないことは明らかである。しかし本発明の目的上この屈折は重要ではない。さらに、図面はおおまかに描かれており、尺度も一律ではない。

図３に、光軸ＯＰＡを中心とした強度分布の回転を概略的に示す。光軸ＯＰＡは図の平面に対して垂直である。回転は、反射型インテグレータＩＮの下流のひとみ平面２１（図２参照）で実施されることが好ましい。本発明に基づく強度分布の回転は、例えばひとみ平面の点３１を通る放射ビームの放射線が全て、方向を変えることなく、ひとみ平面上の点３２にほぼ平行移動されることを意味する。回転はさらに、光軸から点３１までの距離が大きいほど、ひとみ平面内の３１から３２までの平行移動距離も大きいことを意味する。

図４に本発明の一実施例を示す。例えば２枚の平面鏡などの一対の２つの平らな反射表面４１及び４２が、互いに対して平行な位置に配置されており、それにより、ひとみ平面における強度分布の一部分（例えば高強度極）がミラー４１からミラー４２へ再分配される。このとき角強度分布が変化しないことが理想である。このときに起こる角強度分布の変化は、ミラー４１とミラー４２との間の距離に対応する光経路の増大による。例えば、放射線４３はミラー４１及び４２で反射され、平行移動を受けるが方向は変化しない。ミラー４１に入射する角強度分布がミラー４２で生じる角強度分布と同一であることが理想である。しかし実際には、ミラー間の距離及びその結果としての極の寸法増大のため、ミラー４２の表面積はミラー４１の表面積よりも大きいことが必要である。ミラー４１は少なくともひとみ平面での高強度極の寸法を有する。ミラーの全ての点の平行移動距離は等しく、したがって光軸ＯＰＡからの距離とは無関係なため、この実施例は純粋な回転を生み出さないことが予想される。

図５に、任意の強度分布を回転させるための、タービンのように構成された傾いた複数のミラー・ブレードを含む光学要素の他の実施例を示す。この実施例のミラー・ブレードは両面に反射表面を有し、そのため、１枚のブレードの下面と隣接するブレードの上面が一対の反射表面を形成する。反射表面対はそれぞれ強度分布の一部分を回転させ、閉じたタービン配置のため、ひとみ平面の実質的に全ての強度分布が回転される。この実施例では、平行移動距離が光軸からの距離とともに増大し、そのため、本発明の意味での回転を達成することができる。

本発明の一実施例に基づくリソグラフィ装置を示す図。 反射型インテグレータによる照明装置のひとみ平面における鏡面対称ひとみ形状の形成を示す図。 光軸を中心とした強度分布の回転を概略的に示す図。 強度分布の部分を回転させるために一対の２つの平行かつ平らな反射表面を有する本発明の好ましい実施例を示す図。 任意の強度分布を回転させるためにタービンのように構成された複数のミラー・ブレードを有する好ましい他の実施例を示す図。

符号の説明

ＯＰＡ 光軸
ＳＯ 放射源
ＢＤ ビーム伝達装置
ＩＬ 照明装置（照明器）
ＡＭ 可調構成要素
ＩＮ インテグレータ
ＲＭ レチクル・マスキング装置
ＣＯ コンデンサ
ＰＢ 投影ビーム
ＭＡ パターン形成装置（マスク又はレクチル）
ＭＴ 支持構造体（マスク・テーブル）
ＰＬ 投影装置（レンズ）
Ｗ 基板（ウェーハ）
ＷＴ 基板テーブル（ウェーハ・テーブル）
Ｃ 標的部分
２０、２１ ひとみ平面
２７ａ インカップリング・レンズ
２７ｂ アウトカップリング・レンズ

Claims (17)

1. 調整された放射ビームを供給する照明装置を含むリソグラフィ装置において、該照明装置が、
   前記リソグラフィ装置の光軸に沿って配置され、該光軸に垂直な長方形の断面を有し、該断面が、互いに垂直なＸ軸及びＹ軸に平行な辺を有する反射型インテグレータと、
   前記反射型インテグレータを出た強度分布を、前記Ｘ軸及びＹ軸のうちの少なくとも一方に関して非対称となるように再分布させるように構築され配置された光学要素とを含むリソグラフィ装置。
2. 前記光学要素が、放射ビームの強度分布を、前記光軸を中心に５度〜８５度の角度だけ回転させるように構築され配置されている請求項１に記載されたリソグラフィ装置。
3. 前記角度が９０／ｎ度であり、ｎが２から１８までの整数である請求項２に記載されたリソグラフィ装置。
4. 前記光学要素が、前記反射型インテグレータの下流の前記照明装置のひとみ平面に配置されている請求項１に記載されたリソグラフィ装置。
5. 前記光学要素が少なくとも１対の反射表面を含み、前記反射表面対が、前記ビームの強度分布の一部分を再分配するように構築され配置されている請求項４に記載されたリソグラフィ装置。
6. 前記光学要素の上流での前記光軸と前記強度分布の前記一部分との間の距離が、前記光学要素の下流での前記距離に等しい請求項５に記載されたリソグラフィ装置。
7. 前記反射表面が、被覆されたミラーを含む請求項５に記載されたリソグラフィ装置。
8. 前記少なくとも１対の反射表面が平らで且つ互いに平行であり、それにより、前記光学要素の上流の前記放射ビームの放射線の方向が、前記光学要素の下流の前記放射線の方向に等しくなる請求項５に記載されたリソグラフィ装置。
9. 前記少なくとも１対の反射表面が平らであり、前記照明装置の焦点面における前記ビームの対応する強度分布の中心が一致するように、一方の反射表面が他方の反射表面に対して所定の角度に配置されている請求項５に記載されたリソグラフィ装置。
10. 前記光学要素が２対の反射表面を含み、反射表面対がそれぞれ、前記強度分布の２つのそれぞれの極の一方を再分配するように構築され配置されている請求項５に記載されたリソグラフィ装置。
11. 前記光学要素が、前記放射ビームの強度分布の実質的に全体を回転させるように構築され配置された複数の反射表面対を含む請求項５に記載されたリソグラフィ装置。
12. 前記複数の反射表面対が放射状に延びる傾いたミラー・ブレードを含み、前記ミラー・ブレードが両面に反射被覆を含む請求項１１に記載されたリソグラフィ装置。
13. 前記ミラー・ブレードの厚さが、前記光軸からの距離及び前記光軸を中心とした角度の関数として変化している請求項１２に記載されたリソグラフィ装置。
14. 光軸に沿って配置され、該光軸に垂直な長方形の断面を有し、該断面が、互いに垂直なＸ軸及びＹ軸に平行な辺を有する反射型インテグレータと、
    前記反射型インテグレータを出た強度分布が、前記Ｘ軸及びＹ軸の少なくとも一方に関して非対称となるように、強度分布を再分布させるように構築され配置された光学要素とを含む照明装置。
15. 放射ビームの強度分布を５度〜８５度の角度だけ回転させるように構築され配置された光学要素。
16. 前記角度が可変であり、前記光学要素が前記角度の値に従って設定されるようになっている請求項１４に記載された光学要素。
17. 放射投影ビームを供給する照明装置と、
    パターン形成装置を支持する支持構造体であって、該パターン形成装置がその断面パターンを前記投影ビームに付与する働きをするようになっている支持構造体と、
    基板を保持する基板テーブルと、
    パターンの付与された前記ビームを前記基板の標的部分に投影する投影装置とを含むリソグラフィ装置において、前記照明装置が、
    前記リソグラフィ装置の光軸に沿って配置され、該光軸に垂直な長方形の断面を有し、該断面が互いに垂直なＸ軸及びＹ軸に平行な辺を有する反射型インテグレータと、
    前記反射型インテグレータを出た強度分布が、前記Ｘ及びＹ軸の少なくとも一方に関して非対称となるように、強度分布を再分布させるように構築され配置された光学要素とを含むリソグラフィ装置。

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