JP4921441B2 - 光学装置による光ビームの指向性エラー、位置エラー、サイズエラー、または発散度エラーの変動制御 - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィ装置の一部として使用するのに適した光学装置に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板または基板の一部に転写する機械である。リソグラフィ装置は例えばフラットパネルディスプレイや集積回路（ＩＣ）、微細構造を有するその他のデバイスの製造に用いられる。従来の装置では、例えばマスクまたはレチクルと称されるパターニングデバイスを使用して、フラットパネルディスプレイ（または他のデバイス）の各層に対応した回路パターンを形成する。このパターンは、基板（例えばガラスプレート）上に設けられた放射感応性材料（例えばレジスト）層に結像させることにより、基板の全体または一部に転写される。

パターニングデバイスを使用して、回路パターンではなく例えばカラーフィルタのパターンやドットのマトリックス状配列などの他のパターンを形成する場合もある。パターニングデバイスは、それぞれ個別に制御可能である素子の配列（以下「個別制御可能素子アレイ」という場合もある）を備えるパターニングアレイをマスクの代わりに備えてもよい。このような方式ではマスクを使用する方式に比べて迅速かつ低コストにパターンを変更することができる。

フォトリソグラフィ（マイクロリソグラフィとも称される）が半導体デバイスの製造に用いられる。フォトリソグラフィにおいては、紫外（ＵＶ）光、深紫外光、または可視光などの電磁放射が使用されて、半導体デバイス設計における微細パターンが生成される。ダイオード、トランジスタ、集積回路などのさまざまな半導体デバイスがフォトリソグラフィを用いて生産される。半導体製造においてエッチング等のフォトリソグラフィ技術を実現するために露光システムまたは露光ツールが使用される。露光システムは通常、照明系、回路パターンを有するレチクル（マスクとも称される）、投影系、及びウエーハアライメントステージを含む。ウエーハアライメントステージは、感光レジストで被覆された半導体ウエーハのアライメントを行う。照明系はレチクルの一区域を、好ましくは長方形スロットの照明フィールドで照明する。投影系は、レチクルの回路パターンのうち照明された区域の像をウエーハに投影する。

パターニングデバイスがマスクではなく、個別制御可能素子アレイを備えるパターニングアレイであるリソグラフィ装置もある。マスクレスシステムではマスク使用型システムよりも効率的にパターンを変更できる場合がある。このようなリソグラフィ装置は光マスクレスリソグラフィ（ＯＭＬ）装置と呼ばれる。

公知のリソグラフィ装置には、いわゆるステッパとスキャナとが含まれる。ステッパはステップアンドリピート装置とも呼ばれ、スキャナはステップアンドスキャン装置とも呼ばれる。ステッパにおいては、目標部分にパターン全体が一度に露光されるようにして各目標部分が照射を受け、ウエーハは次の露光位置へと所定量移動される。スキャナにおいては、ビームに対して所定方向（つまり走査方向）にパターンを走査するとともにこの方向に平行または逆平行に基板を同期させて走査するようにして各目標部分が照射を受け、ウエーハは次の露光位置へと移動される。

照明系は、レチクルの手前に配置されている回折散乱光学素子またはアレイを含む場合もある。この散乱光学素子は角度方向について所望の光分布を生成し、この光分布はレチクルに結像または伝達される。

リソグラフィシステムを含む従来の光学系は、光源としてエキシマレーザを含むイルミネータを使用する場合がある。このイルミネータは、ウエーハの各点に多数回（例えば３０回程度）パルスを当ててレーザパルス間の指向性及び発散度（収束性）の変動による影響を平均化するようにしている。ところが、光マスクレス（ＯＭＬ）システムには単パルスの転写ツールもある。この場合、パルス間の平均化でレーザ変動効果を低減することはできない。加えて、ＯＭＬ投影光学系は比較的高倍率であるため、レーザの指向性及び発散度の変動制御が従来の多くの光学ツールまたはリソグラフィツールよりもおよそ１０倍厳しい。ＯＭＬシステムにおけるパルス間変動の制御をレーザにおいて行う方法がなければ、パルス間でのビーム指向性及びビーム発散度の制御はさまざまな点から困難である。しかしながら、指向性及び発散度の変化によって、瞳が非対称となったり瞳に変動が生じたりすることは明白である。

そこで、光ビームにおけるビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、ビームサイズエラー、ビーム発散度エラーのうち１つまたは複数の変動を実質的に制御するための光学装置が求められている。

本発明の一実施形態によれば、リソグラフィシステムにおいて光ビームのビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、ビームサイズエラー、ビーム発散度エラーのうち１つまたは複数の変動を制御する第１光学系を有する第１ビーム制御モジュールを備える光学装置が提供される。この光学装置は、光ビームを生成するイルミネータに関連する光源からレーザパルスを光学的に分離するために光軸上に第１ビーム制御モジュールを備えてもよい。第１ビーム制御モジュールは、第１光学系の第１系統に基づいて、光ビームに与えられた照明プロファイルの空間フィールドに関する情報及び角度に関する情報の少なくとも一方を選択的に均質化するとともに空間フィールド情報及び角度情報のうち均質化されていないほうを対称化すること、及び、前記第１光学系の第２系統に基づいて空間フィールド情報及び角度情報の少なくとも一方の均質化及び対称化をすることのうち少なくとも一方により、ビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、ビームサイズエラー、ビーム発散度エラーの少なくとも１つを選択的に安定化させてもよい。

本発明の他の実施形態によれば、照明系と、個別制御可能素子アレイと、投影系と、を備えるリソグラフィ装置が提供される。照明系は、光ビームを調整し、第１及び第２のホモジナイザプレートを有するビーム制御モジュールに連結され反転光学系を有するビームシンメトリシェイパを備える。個別制御可能素子アレイは、光ビームを変調する。投影系は、変調された光ビームを基板の目標部分に投影する。

本発明の更なる実施形態によれば、リソグラフィシステムのイルミネータに関連する光源からの光ビームを制御する方法が提供される。この方法は、光ビームを生成する光源からレーザパルスを光学的に分離するために光軸上に第１光学系を有し、ビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、ビームサイズエラー、ビーム発散度エラーの少なくとも１つを選択的に安定化させる第１ビーム制御モジュールを設けることを含む。この方法は、光ビームに与えられた照明プロファイルの空間フィールド情報及び角度情報の少なくとも一方を第１光学系の第１系統に基づいて選択的に均質化するとともに空間フィールド情報及び角度情報のうち均質化されていないほうを対称化するための第１光学系の第１系統と、第１光学系の第２系統に基づいて空間フィールド情報及び角度情報の少なくとも一方の均質化及び対称化をするための第１光学系の第２系統と、の少なくとも一方を使用することをさらに含む。

本発明の更なる実施形態や特徴、効果は、本発明のさまざまな実施形態の構成及び作用とともに添付図面を参照して以下に詳細に説明される。

以下では特定の構成が説明されるが、これは単に例示目的であるものと理解されたい。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で他の構成を認識可能であろう。また、本発明は他にさまざまな応用が可能であることも当業者に明らかであろう。

本明細書は、光ビームにおけるビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、ビームサイズエラー、ビーム発散度エラーのうち１つまたは複数の変動制御に関連する本発明の特徴を組み入れた１つまたは複数の実施形態を開示する。開示された実施形態は、本発明を例示するものにすぎない。本発明の範囲は開示された実施形態に限定されない。本発明は請求項により定められる。

以下で「一実施形態」、「一実施例」等の表現を用いる場合には、実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含んでもよいことを示すにすぎないものであり、当該特徴、構造または特性がすべての実施形態に含まれなければならないことを意味するのではない。またこれらの表現は同一の実施形態を必ずしも指し示すものでもない。さらに、一実施形態に関連して特定の特徴、構造、または特性が説明される場合には、明示的に説明されているか否かによらず当業者の知識により他の実施形態においても当該特徴、構造または特性が有効であるものと理解されたい。

本発明の実施形態は、ハードウエア、ファームウエア、ソフトウエア、またはこれらの組合せの形式で具現化されてもよい。本発明の実施形態は、１つまたは複数のプロセッサにより読取かつ実行可能である機械読取可能媒体に記憶された命令として具現化されてもよい。機械読取可能媒体は、機械（例えばコンピュータ）により読取可能な形式で情報を記憶または伝送するいかなる機構も含んでもよい。例えば、機械読取可能媒体は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記録媒体、光記録媒体、フラッシュメモリ装置、電気的または光学的または音響的またはその他の信号伝送形式（例えば搬送波、赤外信号、デジタル信号など）、またはその他を含んでもよい。また以下では、ファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令はある動作を実行するためのものとして記述されていてもよい。しかしこれらの記述は単に簡便化のためであり、これらの動作はそのファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令等を実行する演算装置、プロセッサ、コントローラ、または他の装置により実際に得られるものと理解されたい。

図１は本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置１を模式的に示す図である。この装置は、照明系ＩＬ、パターニングデバイスＰＤ、基板テーブルＷＴ、及び投影系ＰＳを備える。照明系（イルミネータ）ＩＬは放射ビームＢ（例えば紫外放射）を調整するよう構成されている。

パターニングデバイスＰＤ（例えばレチクル、マスク、または個別制御可能素子アレイ）はビームを変調する。普通は個別制御可能素子アレイは投影系ＰＳに対して位置が固定されるが、あるパラメタに従って該アレイを正確に位置決めする位置決め装置に接続されていてもよい。

基板テーブルＷＴは、基板（例えばレジストが塗布された基板）Ｗを支持するよう構成されており、あるパラメタに従って基板を正確に位置決めする位置決め装置ＰＷに接続されている。

投影系（例えば屈折投影レンズ光学系）ＰＳは、個別制御可能素子アレイにより変調された放射ビームを基板Ｗの（例えば１つ又は複数のダイからなる）目標部分Ｃに投影するよう構成されている。

照明系は、屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子、あるいは他の種類の光学素子などの各種の光学素子、またはこれらの組合せを含み得るものであり、放射ビームの向きや形状、あるいは他の特性を制御するためのものである。

本明細書において「パターニングデバイス」または「コントラストデバイス」なる用語は、例えば基板の目標部分にパターンを生成する等、放射ビーム断面を変調するのに用い得るいかなるデバイスをも示すよう広く解釈されるべきである。パターニングデバイスは、静的なパターニングデバイス（例えばマスクまたはレチクル）であってもよいし、動的なパターニングデバイス（例えばプログラム可能素子アレイ）であってもよい。簡単のため本明細書では動的パターニングデバイスを例に挙げて説明しているが、本発明の範囲から逸脱することなく静的パターニングデバイスを使用することも可能であるものと理解されたい。

放射ビームに付与されるパターンは、パターンが位相シフトフィーチャあるいはいわゆるアシストフィーチャを例えば含む場合には基板の目標部分に所望されるパターンと厳密に一致していなくてもよい。また、基板に最終的に形成されるパターンは、個別制御可能素子アレイ上に形成されるパターンにどの時点においても一致しないようになっていてもよい。このような事態は、基板の各部に形成される最終的なパターンが所定時間または所定回数の露光の重ね合わせにより形成され、かつこの所定の露光中に個別制御可能素子アレイ上のパターン及び／またはアレイと基板との相対位置が変化する場合に起こりうる。

通常、基板の目標部分に生成されるパターンは、その目標部分に生成されるデバイス例えば集積回路やフラットパネルディスプレイの特定の機能層に対応する（例えばフラットパネルディスプレイのカラーフィルタ層や薄膜トランジスタ層）。パターニングデバイスの例としては、レチクル、プログラマブルミラーアレイ、レーザダイオードアレイ、ＬＥＤアレイ、グレーティングライトバルブ、及びＬＣＤアレイなどがある。

パターニングデバイスは電子的手段（例えばコンピュータ）でパターンをプログラム可能である。パターニングデバイスは、複数のプログラム可能素子を含んでもよく、例えば前の文で言及したレチクル以外のデバイスはすべて該当する。以下ではこれらを集合的に「コントラストデバイス」と称する。一実施例では、パターニングデバイスは少なくとも１０個のプログラム可能素子を備えてもよく、または少なくとも１００個、少なくとも１，０００個、少なくとも１０，０００個、少なくとも１００，０００個、少なくとも１，０００，０００個、または少なくとも１０，０００，０００個、のプログラム可能素子を備えてもよい。

プログラマブルミラーアレイの一実施例は、粘弾性制御層と反射表面とを有するマトリックス状のアドレス指定可能な表面を備えてもよい。この装置の基本的な原理は例えば、反射表面のうちアドレス指定されている区域が入射光を回折光として反射する一方、アドレス指定されていない区域が入射光を非回折光として反射するというものである。適当な空間フィルタを用いることにより、反射光ビームから非回折光を取り除いて回折光だけを基板に到達させるようにすることができる。このようにして、マトリックス状のアドレス指定可能表面にアドレス指定により形成されるパターンに従ってビームにパターンが付与される。

なお代替例として、回折光をフィルタにより取り除いて非回折光を基板に到達させるようにしてもよい。

他の実施例として、回折光学ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）デバイスを同様に用いることもできる。一実施例では、回折光学ＭＥＭＳデバイスは、入射光を回折光として反射する格子を形成するよう変形される複数の反射性のリボン状部位を備える。

プログラマブルミラーアレイの他の例においては、マトリックス状の微小ミラーの配列が用いられる。各微小ミラーは局所的に電界を適宜付与されることによりまたは圧電駆動手段を使用することにより各々が独立に軸周りに傾斜されうる。繰り返しになるがミラーはマトリックス状にアドレス指定可能に構成されており、アドレス指定されたミラーは入射する放射ビームをアドレス指定されていないミラーとは異なる方向に反射する。このようにしてマトリックス状のアドレス指定可能なミラーにより形成されるパターンに従って反射ビームにパターンが付与されうる。必要とされるマトリックス状アドレス指定は、適宜の電子的手段を使用して実行することができる。

パターニングデバイスの他の例は、プログラマブルＬＣＤアレイである。

リソグラフィ装置は１つ以上のコントラストデバイスを備えてもよい。例えば、リソグラフィ装置は、複数の個別制御可能素子アレイを有し、それぞれのアレイが互いに独立に制御されるものであってもよい。この構成においては、個別制御可能素子アレイのうちのいくつかのアレイまたはすべてのアレイが少なくとも１つの照明系（または照明系の一部）を共有していてもよい。斯かるアレイは当該アレイ用の支持構造及び／または投影系（または投影系の一部）を共有していてもよい。

一実施例例えば図１に示される実施例では、基板Ｗは実質的に円形状であってもよい。基板Ｗは周縁部にノッチ及び／または平坦部を有していてもよい。一実施例では基板は例えば長方形などの多角形形状でもよい。

基板の形状が実質的に円形の場合、基板の直径は少なくとも２５ｍｍであってもよく、または例えば少なくとも５０ｍｍ、少なくとも７５ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも１２５ｍｍ、少なくとも１５０ｍｍ、少なくとも１７５ｍｍ、少なくとも２００ｍｍ、少なくとも２５０ｍｍ、または少なくとも３００ｍｍであってもよい。一実施例では、基板の直径は長くても５００ｍｍ、長くても４００ｍｍ、長くても３５０ｍｍ、長くても３００ｍｍ、長くても２５０ｍｍ、長くても２００ｍｍ、長くても１５０ｍｍ、長くても１００ｍｍ、または長くても７５ｍｍである。

基板が例えば長方形などの多角形の場合、基板の少なくとも１辺の長さ、または例えば少なくとも２辺または少なくとも３辺の長さが、少なくとも５ｃｍであってもよく、または例えば少なくとも２５ｃｍ、少なくとも５０ｃｍ、少なくとも１００ｃｍ、少なくとも１５０ｃｍ、少なくとも２００ｃｍ、または少なくとも２５０ｃｍであってもよい。

一実施例では、基板の少なくとも１辺の長さは、長くても１０００ｃｍ、または例えば長くても７５０ｃｍ、長くても５００ｃｍ、長くても３５０ｃｍ、長くても２５０ｃｍ、長くても１５０ｃｍ、または長くても７５ｃｍである。

一実施例においては、基板Ｗはウェーハであり、例えば半導体ウェーハである。一実施例ではウェーハの材料は、Ｓｉ（ケイ素）、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）、ＳｉＧｅＣ（シリコンゲルマニウムカーボン）、ＳｉＣ(炭化ケイ素)、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＧａＡｓ(ガリウムヒ素)、ＩｎＰ（インジウムリン）、ＩｎＡｓ（インジウムヒ素）から成るグループから選択される。一実施例ではウェーハはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウェーハである。一実施例ではウエーハはシリコンウェーハである。一実施例では基板はセラミック基板である。一実施例では基板はガラス基板である。一実施例では基板はプラスチック基板である。一実施例では基板は（人の裸眼で見たときに）透明である。一実施例では基板は有色である。一実施例では基板は無色である。

この基板の厚さは例えば基板材料及び／または基板寸法に応じてある程度変更される。基板の厚さは、少なくとも５０μｍであり、または例えば少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも３００μｍ、少なくとも４００μｍ、少なくとも５００μｍ、または少なくとも６００μｍである。一実施例では、基板の厚さは、厚くても５０００μｍ、例えば厚くても３５００μｍ、厚くても２５００μｍ、厚くても１７５０μｍ、厚くても１２５０μｍ、厚くても１０００μｍ、厚くても８００μｍ、厚くても６００μｍ、厚くても５００μｍ、厚くても４００μｍ、または厚くても３００μｍである。

基板は露光前または露光後において例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置）、メトロロジツール、及び／またはインスペクションツールにより処理されてもよい。一実施例ではレジスト層が基板に設けられる。

本明細書では投影系という用語は、使用される露光光、あるいは液浸露光用液体や真空の利用などの他の要因に関して適切とされるいかなる投影系をも包含するよう広く解釈されるべきである。投影系には例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気的光学系、電磁気的光学系、静電的光学系、またはこれらの任意の組み合わせなどが含まれる。以下では「投影レンズ」という用語は、より一般的な用語である投影系という用語と同義に用いられ得る。

投影系は、個別制御可能素子アレイにおけるパターンが基板上にコヒーレントに形成されるように当該パターンの像を形成する。これに代えて投影系は二次光源の像を形成してもよく、この場合個別制御可能素子アレイの各素子はシャッタとして動作してもよい。この場合には投影系は、例えば二次光源を形成し基板上にスポット状に像形成するために、例えばマイクロレンズアレイ（ｍｉｃｒｏ ｌｅｎｓ ａｒｒａｙ、ＭＬＡとして知られている）やフレネルレンズアレイなどのフォーカス素子のアレイを含んでもよい。フォーカス素子のアレイ（例えばＭＬＡ）は少なくとも１０個のフォーカス素子を備え、または例えば少なくとも１００個、少なくとも１，０００個、少なくとも１０，０００個、少なくとも１００，０００個、または少なくとも１，０００，０００個のフォーカス素子を備えてもよい。一実施例では、パターニングデバイスにおける個別制御可能素子の数とフォーカス素子のアレイにおけるフォーカス素子の数とは等しいか、あるいは、パターニングデバイスにおける個別制御可能素子の数がフォーカス素子のアレイにおけるフォーカス素子の数よりも多い。一実施例では、フォーカス素子のアレイにおける１つ以上（例えばたいていは１０００以上、またはすべての）のフォーカス素子は、個別制御可能素子アレイにおける１つ以上（例えば２つ以上、または３つ以上、５つ以上、１０以上、２０以上、２５以上、３５以上、または５０以上）の個別制御可能素子に光学的に連関していてもよい。一実施例では、ＭＬＡは、少なくとも基板に近づく方向及び遠ざかる方向に例えば１以上のアクチュエータを用いて移動可能であってもよい。基板に近づく方向及び遠ざかる方向にＭＬＡを移動させることができる場合には、基板を動かすことなく例えば焦点合わせをすることが可能となる。

図１及び図２に示されるように本装置は反射型（例えば反射型の個別制御可能素子アレイを用いる）である。透過型（例えば透過型の個別制御可能素子アレイを用いる）の装置を代替的に用いてもよい。

リソグラフィ装置は２つ以上（２つの場合にはデュアルステージと呼ばれる）の基板テーブルを備えてもよい。このような多重ステージ型の装置においては、追加されたテーブルは並行して使用されるか、あるいは１以上のテーブルで露光が行われている間に１以上の他のテーブルで準備工程が実行されるようにしてもよい。

リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が「液浸露光用の液体」で覆われるものであってもよい。この液体は比較的高い屈折率を有する例えば水などの液体であり、投影系と基板との間の空隙を満たす。液浸露光用の液体は、例えばパターニングデバイスと投影系との間などのリソグラフィ装置の他の空間に適用されるものであってもよい。液浸技術は投影系の開口数を増大させる技術として周知である。本明細書では「液浸」という用語は、基板等の構造体が液体に完全に浸されているということを意味するのではなく、露光の際に投影系と基板との間に液体が存在するということを意味するに過ぎない。

図１に示されるようにイルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。一実施例では、放射源により、少なくとも５ｎｍ、または例えば少なくとも１０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１５０ｎｍ、少なくとも１７５ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも２５０ｎｍ、少なくとも２７５ｎｍ、少なくとも３００ｎｍ、少なくとも３２５ｎｍ、少なくとも３５０ｎｍ、または少なくとも３６０ｎｍの波長を有する放射が供される。一実施例では、放射源ＳＯにより供される放射は、長くても４５０ｎｍ、または例えば長くても４２５ｎｍ、長くても３７５ｎｍ、長くても３６０ｎｍ、長くても３２５ｎｍ、長くても２７５ｎｍ、長くても２５０ｎｍ、長くても２２５ｎｍ、長くても２００ｎｍ、または長くても１７５ｎｍの波長を有する。この放射は、４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、及び／または１２６ｎｍの波長を含んでもよい。一実施例では、放射は、３６５ｎｍ付近の波長、または３５５ｎｍ付近の波長を含む。一実施例では、放射は、例えば３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、及び４３６ｎｍの波長を含む広帯域の波長を含む。３５５ｎｍのレーザ源が使用されてもよい。例えば光源がエキシマレーザである場合には、光源とリソグラフィ装置とは別体であってもよい。この場合、光源はリソグラフィ装置の一部を構成しているとはみなされなく、放射ビームは光源ＳＯからイルミネータＩＬへとビーム搬送系ＢＤを介して受け渡される。ビーム搬送系ＢＤは例えば適当な方向変更用ミラー及び／またはビームエキスパンダを含んで構成される。あるいは光源が水銀ランプである場合には、光源はリソグラフィ装置に一体に構成されていてもよい。光源ＳＯとイルミネータＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射系または放射システムと総称される。

イルミネータＩＬは放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えてもよい。一般にはアジャスタＡＤにより、イルミネータの瞳面における照度分布の少なくとも半径方向外径及び／または内径の値（通常それぞれ「シグマ−アウタ（σ−ｏｕｔｅｒ）」、「シグマ−インナ（σ−ｉｎｎｅｒ）」と呼ばれる）が調整される。加えてイルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の要素を備えてもよい。イルミネータはビーム断面における所望の均一性及び照度分布を得るべく放射ビームを調整するために用いられる。イルミネータＩＬ及び追加の関連構成要素は放射ビームを複数の分割ビームに分割するように構成されていてもよい。例えば各分割ビームが個別制御可能素子アレイにおける１つまたは複数の個別制御可能素子に対応するように構成してもよい。放射ビームを分割ビームに分割するのに例えば二次元の回折格子を用いてもよい。本明細書においては「放射ビーム」という用語は、放射ビームがこれらの複数の分割ビームを含むという状況も包含するが、これに限定されないものとする。

放射ビームＢは、パターニングデバイスＰＤ（例えば、個別制御可能素子アレイ）に入射して、当該パターニングデバイスにより変調される。放射ビームはパターニングデバイスＰＤにより反射され、投影系ＰＳを通過する。投影系ＰＳはビームを基板Ｗの目標部分Ｃに合焦させる。位置決め装置ＰＷと位置センサＩＦ２（例えば、干渉計、リニアエンコーダ、静電容量センサなど）により基板テーブルＷＴは正確に移動され、例えば放射ビームＢの経路に異なる複数の目標部分Ｃをそれぞれ位置決めするように移動される。また、個別制御可能素子アレイ用の位置決め手段が設けられ、例えば走査中にビームＢの経路に対してパターニングデバイスＰＤの位置を正確に補正するために用いられてもよい。

一実施例では、基板テーブルＷＴの移動は、ロングストロークモジュール（粗い位置決め用）及びショートストロークモジュール（精細な位置決め用）により実現される。ロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールは図１には明示されていない。一実施例では、リソグラフィ装置は、基板テーブルＷＴを移動させる少なくともショートストロークモジュールが省略されていてもよい。個別制御可能素子アレイを位置決めするためにも同様のシステムを用いることができる。必要な相対運動を実現するために、対象物テーブル及び／または個別制御可能素子アレイの位置を固定する一方、放射ビームＢを代替的にまたは追加的に移動可能としてもよいということも理解されよう。この構成は装置の大きさを小さくするのに役立ち得る。例えばフラットパネルディスプレイの製造に適用可能な更なる代替例として、基板テーブルＷＴ及び投影系ＰＳを固定し、基板Ｗを基板テーブルＷＴに対して移動させるように構成してもよい。例えば基板テーブルＷＴは、実質的に一定の速度で基板Ｗを走査させるための機構を備えてもよい。

図１に示されるように放射ビームＢはビームスプリッタＢＳによりパターニングデバイスＰＤに向けられるようにしてもよい。このビームスプリッタＢＳは、放射ビームがまずビームスプリッタＢＳにより反射されてパターニングデバイスＰＤに入射するように構成される。ビームスプリッタを使わずに放射ビームをパターニングデバイスに入射させるようにすることもできる。一実施例では、放射ビームは０度から９０度の間の角度でパターニングデバイスに入射する。または例えば５度から８５度の間、１５度から７５度の間、２５度から６５度の間、または３５度から５５度の間の角度であってもよい（図１には９０度の例が示されている）。パターニングデバイスＰＤは放射ビームＢを変調し、再度ビームスプリッタＢＳに向かって戻るように放射ビームＢを反射する。ビームスプリッタＢＳは変調されたビームを投影系ＰＳへと透過させる。しかしながら放射ビームＢをパターニングデバイスＰＤに入射させ、そのまま更に投影系ＰＳに入射させるという代替的な構成も可能であることも理解されよう。特に透過型のパターニングデバイスが用いられる場合には図１に示される構成は必要とはされない。

図示の装置はいくつかのモードで使用することができる。

１．ステップモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンの全体が１回の照射で目標部分Ｃに投影される間、個別制御可能素子アレイ及び基板は実質的に静止状態とされる（すなわち１回の静的な露光）。そして基板テーブルＷＴがＸ方向及び／またはＹ方向に移動されて、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップモードでは露光フィールドの最大サイズによって、１回の静的露光で結像される目標部分Ｃの寸法が制限されることになる。

２．スキャンモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間、個別制御可能素子アレイ及び基板は同期して走査される（すなわち１回の動的な露光）。個別制御可能素子アレイに対する基板の速度及び方向は、投影系ＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性により定められる。スキャンモードでは露光フィールドの最大サイズが１回の動的露光での目標部分Ｃの（非走査方向の）幅を制限し、走査移動距離が目標部分の（走査方向の）長さを決定する。

３．パルスモードにおいては、個別制御可能素子アレイは実質的に静止状態とされ、パルス放射源により基板Ｗの目標部分Ｃにパターンの全体が投影される。基板テーブルＷＴが実質的に一定の速度で移動して、ビームＢは基板上を線状に走査させられる。個別制御可能素子アレイ上のパターンは放射系からのパルス間に必要に応じて更新される。パルス照射のタイミングは、基板上の複数の目標部分Ｃが連続して露光されるように調整される。その結果、基板上の１つの短冊状領域にパターンが完全に露光されるようビームＢにより基板Ｗが走査されることになる。この短冊状領域の露光を順次繰り返すことにより基板Ｗは完全に露光される。

４．連続スキャンモードは基本的にパルスモードと同様である。異なるのは、変調された放射ビームＢに対して基板Ｗが実質的に等速で走査され、ビームＢが基板Ｗ上を走査し露光しているときに個別制御可能素子アレイ上のパターンが更新されることである。個別制御可能素子アレイのパターンの更新に同期させるようにした、実質的に一定の放射源またはパルス放射源を用いることができる。

５．ピクセルグリッド結像モードでは、基板Ｗに形成されるパターンはスポット状の露光を連続的に行うことにより実現される。このモードは図２のリソグラフィ装置を使用して実現することができる。このスポット状の露光はスポット発生器により形成され、パターニングデバイスＰＤへと向けられる。スポット状の露光はそれぞれ実質的に同形状である。基板Ｗ上には露光スポットが実質的に格子状（グリッド状）に転写される。このスポットの寸法は転写されるピクセルグリッドのピッチよりも大きいが、毎回の露光時に露光スポットが形成する格子の大きさよりはかなり小さい。転写されるスポットの強度を変化させることによりパターンが形成される。露光照射の合間に各スポットの強度分布が変更される。

上記で記載したモードを組み合わせて動作させてもよいし、モードに変更を加えて動作させてもよく、さらに全く別のモードで使用してもよい。

リソグラフィでは基板上のレジスト層にパターンが露光される。そしてレジストが現像される。続いて追加の処理工程が基板に施される。基板の各部分へのこれらの追加の処理工程の作用は、レジストへの露光の程度によって異なる。特にこの処理は、所与のドーズ閾値を超える放射ドーズ量を受けた基板の部位が示す反応と、その閾値以下の放射ドーズ量を受けた部位が示す反応とが異なるように調整されている。例えば、エッチング工程においては上記の閾値を超える放射ドーズ量を受けた基板上の区域は、レジスト層が現像されることによりエッチングから保護される。一方、この閾値以下の放射ドーズ量を受けたレジストは露光後の現像工程で除去され、基板のその区域はエッチングから保護されない。このため、所望のパターンにエッチングがなされる。特に、パターニングデバイス内の個別制御可能素子は、パターン図形内部となる基板上の区域での露光中の放射ドーズ量がドーズ閾値を超えるように実質的に高強度であるように設定される。基板の他の領域は、ゼロまたはかなり低い放射強度を受けるように対応の個別制御可能素子が設定されることにより、ドーズ閾値以下の放射を受ける。

実際には、パターン図形端部での放射ドーズ量は所与の最大ドーズ量からゼロへと急激に変化するわけではない。この放射ドーズ量は、たとえ図形の境界部分の一方の側への放射強度が最大となり、かつその図形境界部分の他方の側への放射強度が最小となるように個別制御可能素子が設定されていたとしても急激には変化しない。回折の影響により、放射ドーズ量の大きさは移行領域を介して低下するからである。パターン図形の境界位置は最終的にレジストの現像により形成される。その境界位置は、照射されたドーズ量が閾値を下回る位置によって定められる。この移行領域でのドーズ量低下のプロファイル、ひいてはパターン図形の境界の正確な位置は、当該図形境界上または近傍に位置する基板上の各点に放射を与える個別制御可能素子の設定により、より正確に制御できるであろう。これは、照度レベルの最大値または最小値を制御するだけではなく、当該最大値及び最小値の間の照度レベルにも制御することによっても可能となるであろう。これは通常「グレイスケーリング」と呼ばれる。

グレイスケーリングによれば、個別制御可能素子により基板に２値の放射強度（つまり最大値と最小値）だけが与えられるリソグラフィシステムよりも、パターン図形の境界位置の制御性を向上させることができる。一実施例では、少なくとも３種類の放射強度が基板に投影されてもよく、または例えば少なくとも４種類の放射強度でも、少なくとも８種類の放射強度でも、少なくとも１６種類の放射強度でも、少なくとも３２種類の放射強度でも、少なくとも６４種類の放射強度でも、少なくとも１２８種類の放射強度でも、少なくとも２５６種類の放射強度でもよい。

グレイスケーリングは上述の目的に加えてまたは上述の目的に代えて使用されてもよい。例えば、照射されたドーズ量レベルに応じて基板の各領域が２種以上の反応を可能とするように、露光後の基板への処理が調整されていてもよい。例えば、第１のドーズ閾値以下の放射を受けた基板の部位では第１の種類の反応が生じ、第１のドーズ閾値以上で第２のドーズ閾値以下の放射を受けた基板の部位では第２の種類の反応が生じ、第２のドーズ閾値以上の放射を受けた基板の部位では第３の種類の反応が生じるようにしてもよい。したがって、グレイスケーリングは、基板上での放射ドーズ量プロファイルが２以上の望ましいドーズ量レベルを有するようにするのに用いることができる。一実施例では、このドーズ量プロファイルは少なくとも２つの所望のドーズ量レベルを有し、または例えば少なくとも３つの所望のドーズ量レベル、少なくとも４つの所望のドーズ量レベル、少なくとも６つの所望のドーズ量レベル、または少なくとも８つの所望のドーズ量レベルを有してもよい。

放射ドーズ量プロファイルの制御は、上述のように基板上の各点が受ける放射強度を単に制御するという方法以外の方法によっても可能である。例えば、基板上の各点が受ける放射ドーズ量は、各点への露光時間を代替的にまたは追加的に制御することによっても制御することができる。他の例として、基板上の各点は、連続的な複数回の露光により放射を受けてもよい。このような連続的複数露光から一部の露光を選択して照射することにより代替的にまたは追加的に各点が受ける放射ドーズ量を制御することが可能となる。

要求されるパターンを基板に形成するためには、パターニングデバイスの各個別制御可能素子を露光プロセスの各段階において必要状態に設定することが必要である。そのために必要状態を表す制御信号が各個別制御可能素子に伝達されなければならない。一実施例では、リソグラフィ装置は、制御信号を生成する制御部を含む。基板に形成されるパターンは例えばＧＤＳＩＩなどのベクトル定義の形式でリソグラフィ装置に与えられる。設計情報を各個別制御可能素子への制御信号に変換するためには、制御部は１つまたは複数のデータ処理装置を備える。それらのデータ処理装置は各々が、パターンを表すデータストリームに所定の処理を施すように構成されている。これらのデータ処理装置は以下では「データパス」と総称される場合もある。

データパスの各データ処理装置は、以下の処理のうち１つまたは複数を実行する。その処理は、ベクトル形式の設計情報をビットマップのパターンデータに変換すること、ビットマップのパターンデータを要求放射ドーズ量マップ（すなわち基板上での要求放射ドーズ量プロファイル）に変換すること、要求放射ドーズ量マップを各個別制御可能素子での要求放射照度値に変換すること、及び、各個別制御可能素子での要求放射照度値をそれに対応する制御信号に変換すること、である。

図２は、本発明に係るＯＭＬ装置の一例を示す図である。図１に示される構成要素に対応するものには図２においても同じ参照符号を付している。また、基板やコントラストデバイス、ＭＬＡ、放射ビームなどについてのさまざまな構成例などを含む上述のさまざまな変形例は同様に適用可能である。

図２は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置の一例を示す図である。この実施例は例えばフラットパネルディスプレイの製造に用いることができる。図１に示される構成要素に対応するものには図２においても同じ参照符号を付している。また、基板やコントラストデバイス、ＭＬＡ、放射ビームなどについてのさまざまな構成例などを含む上述のさまざまな変形例は同様に適用可能である。

図２に示されるように、投影系ＰＳは、２つのレンズＬ１、Ｌ２を備えるビームエキスパンダを含む。第１のレンズＬ１は、変調された放射ビームＢを受け、開口絞りＡＳの開口部で合焦させる。開口部には他のレンズＡＬを設けてもよい。そして放射ビームＢは発散し、第２のレンズＬ２（例えばフィールドレンズ）により合焦させられる。

投影系ＰＳは、拡大された変調放射ビームＢを受けるように構成されているレンズアレイＭＬＡをさらに備える。変調放射ビームＢの異なる部分はそれぞれレンズアレイＭＬＡの異なる部分を通過する。この変調放射ビームＢの異なる部分はそれぞれ、パターニングデバイスＰＤの１つ以上の個別制御可能素子に対応している。各レンズは変調放射ビームＢの各部分を基板Ｗ上の点に合焦させる。このようにして基板Ｗ上に照射スポットＳの配列が露光される。図示されているレンズアレイには８つのレンズ１４が示されているだけであるが、レンズアレイは数千のレンズを含んでもよい（パターニングデバイスＰＤとして用いられる個別制御可能素子アレイについても同様である）。

本発明の一実施形態においては図２のシステムを用いて、投影系ＰＳのレンズアレイＭＬＡでスポットＳの配列を基板Ｗに投影することにより、基板Ｗ上にパターンが生成される。基板Ｗは、基板上での露光が進むにつれて投影系に対してＹ方向に移動する。白丸は、基板Ｗ上で既に露光されている露光スポットＳＥを示す。投影系ＰＳのレンズアレイＭＬＡによって基板Ｗに投影された各スポットは基板Ｗ上に露光スポット列Ｒを形成する。各スポットＳの露光により形成される露光スポット列Ｒがすべて合わさって、基板にパターンが完全に形成される。上述のようにこのような方式はよく「ピクセルグリッド結像」と称される。

例えば、放射スポットＳの配列は基板Ｗに対して角度θをなして配置されていてもよい（基板Ｗの端部はそれぞれＸ方向及びＹ方向に平行である）。これは、基板が走査方向（Ｙ方向）に移動するときに、各放射スポットが基板の異なる領域を通過するようにするためである。これにより、放射スポット１５の配列により基板の全領域がカバーされることになる。一実施例では、角度θは大きくても２０°または１０°であり、または例えば大きくても５°、大きくても３°、大きくても１°、大きくても０．５°、大きくても０．２５°、大きくても０．１０°、大きくても０．０５°、または大きくても０．０１°である。一実施例では、角度θは小さくても０．００１°である。

図１及び図２に示されるようなＯＭＬシステムは単パルスツールであるが、各パルスツールは理想的には、照明系に進入する光ビームの指向性エラー（ポインティングエラー）も位置エラー（ポジショニングエラー）もゼロであることが望ましい。典型的な単パルスレーザビームは、数ミリメートルまたは数ミリラジアンだけ外れてしまうことがある。このことが単パルスの転写を困難にしている。

図３は、本発明の一実施形態に係る光学装置１００を模式的に示す。この光学装置１００は第１ビーム制御モジュール２００（１）を備えてもよい。第１ビーム制御モジュール２００（１）は、光軸２１０に第１光学系２０５（１）を有する。第１光学系２０５（１）は、光源２２０からレーザパルス２１５を光学的に分離する。光源２２０は、図２に示されるように、本発明の一実施形態に係るイルミネータ３００に付随して設けられている。

本発明の実施形態は光源２２０を分離する手法を提供する。光源２２０は光ビーム３０５を形成するためのレーザパルス２１５を生成する。光ビーム３０５を生成するレーザパルス２１５を光源２２０から光学的に分離することにより、光学装置１００は、光ビーム３０５のビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、ビームサイズエラー、ビーム発散度エラーのうち１つまたは複数の変動を制御することができる。

本発明の一実施形態においては、ビーム指向性エラーとは光ビーム３０５の進行方向の変動量をいい、角度空間での重心を測定して得られる。同様に、ビーム位置エラーとは光軸２１０からの光ビーム３０５の位置変動量をいい、重心を測定して得られる。ビームサイズエラーとはビームサイズの変動量をいい、５％強度点（または１０％、１／ｅ^２等）間の幅を測定して得られる。最後に、ビーム発散度エラーとはビームの発散度の変動量をいい、角度空間での５％強度点（または１０％、１／ｅ^２等）間の幅を測定して得られる。

例えば、図１及び図２に示されるＯＭＬシステムは本発明の一実施形態に矛盾なく用い得るものであるが、後述のビームシンメトリシェイパ（ＢＳＳ）及び２つのプレートホモジナイザにより、約３ミクロンのビーム位置エラーかつ３マイクロラジアンのビーム指向性エラーを実現しうる。しかし、ビーム発散度エラーやビームサイズエラーといったビームに関連するエラーは光学系の製造上の許容誤差の関数であり、いかなる光学系を用いるかによって特定される。このようにして、光ビーム３０５のビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、ビームサイズエラー、ビーム発散度エラーのうち１つまたは複数を所望の水準に安定化させることができる。

同様に、望ましくは、あるシステムに関して対称性が特定されてもよい。このようにして、ＯＭＬツールを利用可能とする所望の特性をウエーハ面で得ることができる。

第１ビーム制御モジュール２００（１）は、ビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、ビームサイズエラー、及び／またはビーム発散度エラーを選択的に安定化してもよい。そのために、第１ビーム制御モジュール２００（１）は、第１光学系２０５（１）の第１系統に基づいて、光ビーム３０５の照明プロファイルの空間フィールド情報または角度情報を選択して均質化し、かつ空間フィールド情報及び角度情報のうち均質化されていないほうを対称化してもよい。あるいは、第１ビーム制御モジュール２００（１）は、第１光学系２０５（１）の第２系統３１０（１）に基づいて空間フィールド情報及び角度情報の両方を均質化し対称化してもよい。本発明の一実施形態においては、角度の均質化とは、角度空間での強度プロファイル形状をトップハット状（矩形状）にすることをいう。同様に、空間的な均質化とは、フィールド空間での強度プロファイル形状をトップハット状（矩形状）にすることをいう。空間的な対称性とは、所望の伝播方向の両側でフィールド空間が対称性を有することをいう。最後に、角度の対称性とは、所望の伝播方向の両側で角度空間が対称性を有することをいう。

動作時においては、第１ビーム制御モジュール２００（１）は、光源２２０からの出力を安定化する。そのために、第１ビーム制御モジュール２００（１）は、照明系３０２に入射する手前で光ビーム３０５が指向性及び位置について無変動となるように発散度エラーを制御する。理想的には、第１ビーム制御モジュール２００（１）は、位置及び指向性が無変動であり、かつＯＭＬシステムで許容できる程度のビームサイズ及びビーム発散度を有するビーム３０３を生成する。例えば、光学装置１００は、図４にあるように、所望のサイズ値及び発散度レベルを有するビーム３０３を生成する。このようにして、所望のビームサイズエラー、所望のビーム指向性エラー、所望のビーム位置エラー、及び所望のビーム発散度エラーを持つビーム３０３が得られる。

光学装置１００は、第１ビーム制御モジュール２００（１）のほかに、ビームサイズエラー、ビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、及びビーム発散度エラーの４つのすべてを完全に制御するために、第２光学系２０５（２）を有する第２ビーム制御モジュール２００（２）を備えてもよい。また、光学装置１００の別の構成例においては、第１光学系２０５（１）の第１系統３１０（１）及び第２系統３１０（２）を第２光学系２０５（２）と組み合わせて用いる。この場合、上述のビームエラーパラメタのいずれか１つまたは複数が選択的に所望の状態に制御されてもよい。または所望の状態へ向けて部分的に制御されてもよい。

第２ビーム制御モジュール２００（２）は第２光学系２０５（２）を有し、第１ビーム制御モジュール２００（１）に光軸２１０上で連結されており、光ビーム３０５を受光する。第２ビーム制御モジュール２００（２）は、ビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、ビームサイズエラー、及びビーム発散度エラーのうち第１ビーム制御モジュール２００（１）では安定化されていない２つまたは３つのうちの少なくとも２つを安定化してもよい。

図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の一実施形態に係り、図３に示される第１光学系２０５（１）の第１系統３１０（１）を模式的に示す。図４Ａ及び図４Ｂは互いに９０°回転しており、図４Ａが第１系統３１０（１）の側面図であり、図４Ｂが第１系統３１０（１）の上面図である。第１系統３１０（１）は、光軸２１０上に配置された第１長方形プレート４００（１）を備える。第１系統３１０（１）は、入力面４０２（１）に面して設けられている。第１系統３０１（１）は、第１長方形プレート４００（１）に直交する第２長方形プレート４００（２）をさらに備える。一実施形態においては、第１長方形プレート４００（１）及び第２長方形プレート４００（２）は、隔てられた２つの平坦面を有するホモジナイザープレートであってもよい。平坦面の間隔は例えば０．３ｍｍである。各プレート４００（１，２）は長さ９０ｍｍで幅２０ｍｍであってもよい。

動作時においては、レーザビーム２１５は二直交方向すなわちｘ方向及びｙ方向に分割されてもよい。第１長方形プレート４００（１）はｘ方向を取り扱い、第２長方形プレート４００（２）はｙ方向を取り扱ってもよい。

第１系統３１０（１）は、第１長方形プレート４００（１）のレーザビーム２１５が入射するほうの一端に面して設けられた第１コンデンサレンズ４０５（１）を備えてもよい。第１長方形プレート４００（１）の他端には第２コンデンサレンズ４０５（２）が設けられていてもよく、第２コンデンサレンズ４０５（２）に並んで第２長方形プレート４００（２）の一端に第３コンデンサレンズ４０５（３）が設けられていてもよい。第２長方形プレート４００（２）の他端には第４コンデンサレンズ４０５（４）が、物体平面として出力面４０２（２）を生成するように第１系統３０１（１）の内部に設けられていてもよい。一実施形態においては、各コンデンサレンズ４０５（１−４）は、シリンドリカル光学系であってもよい。

図４Ａに示されるように、光はｚ軸に沿って進む。ｚ軸はｘ軸及びｙ軸に直交する。ｙ軸は紙面に垂直である。よって、レーザビーム２１５が第１系統３１０（１）に進入すると、第１長方形プレート４００（１）がビームを均質化して第２コンデンサレンズ４０５（２）へと送る。第２コンデンサレンズ４０５（２）はレーザビームの像を形成する。第１系統３１０（１）に進入するレーザビーム２１５は紙面のｘｙ平面において、０．９ｍｒａｄの発散度及び１２．２ｍｍのビームサイズを有する。これは均質化されていないので例えばガウス形状を有する。第１系統３１０（１）の末端においては、レーザビーム２１５は２つのプレート４００（１，２）及び４つのコンデンサレンズ４０５（１−４）を通過することで、光ビーム３０５のビームサイズは１０．７ｍｍに縮まり、発散度は２ｍｒａｄとなるが、ある与えられた照明プロファイルをなお有している。発散度が０．９ｍｒａｄから２ｍｒａｄに変化するが、均一なビームすなわち比較的安定なビーム３０３が得られる。このようにして、入力面４０２（１）でのビーム発散度（例えば０．９ｍｒａｄ）にかかわらず、出力面４０２（２）でのビーム発散度は２ｍｒａｄとなる。これは、ビーム３０３が、所望の発散度エラー（すなわち出力面４０２（２）においてレーザビーム２１５がどの程度はやく広がるかということ）を有し、かつ幅１０．７ｍｍのビームサイズを有する安定状態にあるということである。

図４Ｂにおいては、第１系統３１０（１）が９０°回転されている。紙面内にｙ方向を有する図４Ｂに示されるように、入射レーザビーム２１５は直交方向に１．７ｍｒａｄの発散度及び１２．２ｍｍのビームサイズを有する。光ビーム３０５は第１コンデンサレンズ４０５（１）を通る。第１コンデンサレンズ４０５（１）は、光伝播方向の一方にのみ作用するシリンドリカル光学系であってもよい。すなわち、第１コンデンサレンズ４０５（１）及び第２コンデンサレンズ４０５（２）は光の経路のｙ方向には何ら影響を与えないシリンドリカル光学系である。光が第３コンデンサレンズ４０５（３）に到達すると、当該レンズは第２長方形プレート４００（２）へと光を集束する。第２長方形プレート４００（２）により光は混ぜられる。第４コンデンサレンズ４０５（４）は物体平面としての出力面４０２（２）に光を再度集束する。

出力ビーム３０５（１）は、発散度エラーが２ｍｒａｄでビームサイズが１３．１ｍｍのビームである。サイズが１３．１ｍｍの出力ビーム３０５（１）は、入力ビームつまり光ビーム３０５の構造的形状と同等である。例えば、入力ビームがトップハート形状、ガウス形状、あるいは三角形状であるなら、出力ビーム３０５（１）も同様の形状である。しかし、入力ビームの１．７ｍｒａｄというビーム発散度に関係なく、出力ビームのビーム発散度エラーは２ｍｒａｄである。このようにして、第１及び第２の長方形プレート４００（１，２）はビーム発散度エラーを均質化し安定化する。よって、入力ビーム（例えば光ビーム３０５）の発散度エラーにかかわらず、出力ビーム３０５（１）は２ｍｒａｄのプロファイルを有する滑らかなトップハット形状となりうる。

更に２つの長方形プレート４００を持つ第２光学系２０５（２）を有する第２ビーム制御モジュール２００（２）を加えることにより、光ビーム３０５のビームサイズが均質化されてもよい。この場合、出力ビームはビーム発散度エラーが２ｍｒａｄで一定であるだけでなく、１０．７ｍｍ×１３．１ｍｍのトップハット形状のプロファイルを有する。言い換えれば、第１及び第２ビーム制御モジュール２００（１，２）それぞれの第１及び第２光学系２０５（１，２）の４つの長方形プレート４００（１−４）の組み合わせにより、ビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、ビームサイズエラー、及びビーム発散度エラーが安定化されてもよい。

図５は、本発明の一実施形態に係り、図３に示す第１光学系２０５（１）の第２系統３１０（２）を模式的に示す。第２系統３１０（２）は、本発明の例示的な一実施形態に従って第１ビーム制御モジュール２００（１）の第１光学系２０５（１）に用いるものとして模式的に示している。第２系統３１０（２）は、第１及び第２の長方形プレート４００（１，２）を備える。第１及び第２の長方形プレート４００（１，２）はそれぞれ、水平または垂直に配置された１組の平行な平板または表面を有する。図５においては、水平配置の第１及び第２の長方形プレート４００（１，２）が本発明の一実施形態として示されている。この実施例では、フィールドサイズ及び発散度はプレート４００（１，２）のサイズに依存しうる。

第２系統３１０（２）は、第１光学系２０５（１）の入力側の第１長方形プレート４００（１）の一端に設けられた第１コンデンサレンズ４０５（１）をさらに備えてもよい。第１光学系２０５（１）の入力とは反対側の他端において、第２系統３１０（２）は第１リレーレンズ５０５（１）を備えてもよい。第１リレーレンズ５０５（１）に並んで第２リレーレンズ５０５（２）が設けられていてもよい。例えば、第１リレーレンズ５０５（１）は度数４０．７の１組のレンズを含んでもよく、第１コンデンサレンズ４０５（１）は焦点距離がｆ＝１５０ｍｍであってもよい。第１コンデンサレンズ４０５（１）、第１長方形プレート４００（１）、第１及び第２リレーレンズ５０５（１，２）を組み合わせることにより、ＮＡの均質化または発散度エラーの補正が可能となる。

第２系統３１０（２）は、第２コンデンサレンズ４０５（２）をさらに備えてもよい。第２コンデンサレンズ４０５（２）は第２リレー５０５（２）の後方に設けられ、第２コンデンサレンズ４０５（２）の後方には第２長方形プレート４００（２）が設けられている。第３リレーレンズ５０５（３）及び第４リレーレンズ５０５（４）が第２長方形プレート４００（２）の次に並べられて第１光学系２０５（１）の出力側に設けられていてもよい。図示される実施形態のように、第２リレーは度数４０．７の１組のレンズを含んでもよく、第２コンデンサレンズ４０５（２）は焦点距離がｆ＝１５０ｍｍであってもよい。第２コンデンサレンズ４０５（２）、第２長方形プレート４００（２）、第３及び第４リレーレンズ５０５（３，４）を組み合わせることにより、空間的な均質化が可能となる。

すなわち、この組合せによって、発散度エラーが２ｍｒａｄでビームサイズが１２．２ｍｍの光ビーム３０５を、その両方が安定化されて発散度エラーが２ｍｒａｄでビームサイズが１２．２ｍｍである光ビームとすることができる。言い換えれば、出力光ビーム３０５（２）の角度成分及び空間成分の両方が、入力光ビーム３０５に対する感度の低いトップハット形状となる。したがって、第２系統３１０（２）における光ビーム３０５の形状またはサイズがある程度変動したとしても、出力光ビーム３０５（２）は１２．２ｍｍのサイズ及び２ｍｒａｄの発散度に留まる。

図４Ａ及び図４Ｂを再度参照する。図示された第１ビーム制御モジュール２００（１）は、発散度エラーの角度均質化または補正をする。一方、図５は、角度及び空間の両方を均質化する構成例を示す。第２系統３１０（２）が付加されたビーム制御モジュールを、第１ビーム制御モジュール２００（１）に対して直交方向に関して用いることにより、直交方向についての角度補正及び空間補正が得られる。すなわち、第２系統３１０（２）を有する第１ビーム制御モジュール２００（１）に、直交するが第２系統３１０（２）と同様の第２光学系２０５（２）を有する第２ビーム制御モジュール２００（２）を組み合わせることにより、サイズ、位置、指向性、発散度の４つのビームエラーすべてについて望ましく補正することができる。

図４Ａ及び図４Ｂの第１系統３１０（１）を使用することにより、角度の均質化が可能である。同様に、第１系統３１０（１）を有する第１光学系２０５（１）に使用されているものとは異なる光学系を用いて空間フィールドの均質化も可能である。１つの方向について図５に示されており、空間及び角度の均質化がｘ方向について得られてもよい。これら両方の均質化をｙ方向で得るために、上述の光学系のセットに直交する光学系のセットをもう一つ設けてもよい。上述のすべての場合において、特定の光学系の配列がビーム（例えば入力側の光ビーム３０５）を均質化する際にそのビームの対称化も行う。つまり、光ビーム３０５を均質化することにより、トップハットのプロファイルが得られるようにしてもよい。

図６は、本発明の一実施形態に係り、図３に示される第１ビーム制御モジュール２００（１）と、第１ビーム制御モジュール２００（１）に光軸２１０上で連結されて光ビーム３０５を受光する第２光学系２０５（２）を有する第２ビーム制御モジュール２００（２）と、を備える光学装置１００を示す。第１光学系２０５（１）を２枚のプレート（例えば４００（１，２））を有する構成として、光学装置１００が角度空間の均質化及び対称化をする一方、空間フィールドについては均質化及び対称化をしないようにしてもよい。このための１つの手法は、プレートを更に追加すること、または、ビームを対称化するだけにして均質化はしないことである。ビームシンメトリシェイパ（ビーム対称化整形器、ＢＳＳ）６０５が、第２光学系２０５（２）を有する第２ビーム制御モジュール２００（２）に組み合わせて使用されてもよい。これは図６に装置６００として、本発明の一実施形態として示されている。ＢＳＳ６００は、空間フィールドの対称化をするが均質化はしない。

図１及び図２に示されるＯＭＬシステムにおいては、空間フィールドが完全に均質化されていることが必ずしも必要ではなく、フィールドが対称でさえあれば十分である場合もある。しかし、角度空間については、対称化されかつ均質化された空間フィールドが望ましい。第２ビーム制御モジュール２００（２）においては、第２光学系２０５（２）は、角度均質化及び空間フィールド対称化をする２枚のプレート４００（１，２）を備えてもよい。ＢＳＳ６０５は、入射ビーム３０５ａをｘ方向に分割するビームスプリッタ６１０を含んでもよい。このようなＯＭＬシステムにおいては、ｙ方向についてもスプリッタが設けられていてもよい。一実施形態では、ビームスプリッタ６１０は３０／７０スプリッタであってもよい。

入射ビーム３０５ａがＢＳＳ６０５に達すると、矢印６１５で示されるようにこのビームの一部は通過して直進する。例えばおよそ３０％が経路補償器５２０を出力ビーム３０５ｂとして直進通過する。図示されるように、入射ビーム３０５ａのおよそ７０％は第１ミラー６２５（１）で反射されて反射ビーム３０５ｃとしてビームスプリッタ６１０に戻ってきて透過する。２度目の反射では、もとの７０％の７０％が反射ビーム３０５ｃに加えられる。つまり、約４９％が再度反射されて反射ビーム３０５ｃに加えられる。

ＢＳＳ６０５は、入射ビーム３０５ａを反転させる第１レンズ６３０（１）及び第２レンズ６３０（２）をさらに備えてもよい。第１及び第２レンズ６３０（１，２）の一方を左に傾けかつ他方を右に同じ量だけ傾けてもよい。このようにすれば、これらレンズを通過して進む光ビームに均衡のとれたプロファイルを与えることができる。ＢＳＳ６０５は指向性及び位置のシフト量を発散度及び幅の変化量に転換するが、レンズ６３０（１，２）がなければＢＳＳ６０５は通常のパルス伸張の機能を果たす。

４つのミラー６２５（１−４）、第１レンズ６３０（１）、及び第２レンズ６３０（２）を通る入射ビーム３０５ａの周回経路はビームを反転させてもよい。このようにして、ＢＳＳ６０５は、パルスを伸張し、入射ビーム３０５ａの成分を反射ビーム３０５ｃに加え続けてもよい。すなわち、第１及び第２レンズ６３０（１，２）は反射ビームを反転して結像する。２つのレンズ６３０（１，２）を通る入射ビーム３０５ａの光路それぞれがビームを反転する。

角度領域で４つのビームエラーのうち３つを制御するために、装置６００は、入射ビーム３０５ａを均質化し対称化することでビーム発散度及び指向性の安定性をもたらす。空間領域では、装置６００は、ＢＳＳ６０５を使用してビームサイズエラーを制御することなく対称性を制御してもよい。よって、ビームサイズは、１２．２ｍｍから対称に両側に大きくなりうる。しかしビーム指向性は制御される。入射ビーム３０５ａがＢＳＳ６０５により対称化されれば、ビーム指向性については、他方の側を考慮に入れれば重心がゼロとなるからである。

反転光学系を有するＢＳＳ６０５は、光ビーム３０５の照明プロファイルの空間フィールド情報及び角度情報を対称化してもよい。さらに、第１及び第２のホモジナイザプレート（例えば４００（１，２））がＢＳＳ６０５に連結されていてもよい。ホモジナイザプレートは、空間フィールド情報及び／または角度情報を選択的に均質化し、空間フィールド情報及び角度情報のうち均質化されていないほうを対称化してもよい。

第１光学系２０５（１）の第１系統３１０（１）は、第１及び第２のホモジナイザプレート（例えば４００（１，２））を備えてもよい。第１及び第２のホモジナイザプレートは、空間フィールド情報及び／または角度情報を選択的に均質化し、空間フィールド情報及び角度情報のうち第１及び第２のホモジナイザプレートが第１の方向に均質化していないほうを対称化してもよい。同様に、第２ビーム制御モジュール２００（２）の第２光学系２０５（２）は、第３及び第４のホモジナイザプレートを備えてもよい。第３及び第４のホモジナイザプレートは、空間フィールド情報及び／または角度情報を選択的に均質化し、空間フィールド情報及び角度情報のうち第３及び第４のホモジナイザプレートが第１の方向に直交する第２の方向に均質化していないほうを対称化してもよい。また、第１ビーム制御モジュール２００（１）の第１光学系２０５（１）の第２系統３１０（２）は、光ビーム３０５の照明プロファイルの空間フィールド情報及び角度情報の両方を第１の方向について均質化しかつ対称化する第１及び第２のホモジナイザプレートを備えてもよい。第２ビーム制御モジュール２００（２）の第２光学系２０５（２）は、空間フィールド情報及び角度情報の両方を第１の方向に直交する第２の方向について均質化しかつ対称化するために第１及び第２のホモジナイザプレートに連結された第３及び第４のホモジナイザプレートをさらに備えてもよい。このようにして、第１及び第２のビーム制御モジュール２００（１，２）は基板のリソグラフィ処理を可能としてもよい。

図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の一実施形態に係り、ｘ方向の第１系統３１０（１）及びｙ方向の第１系統３１０（１）をＢＳＳ６０５に組み合わせたものを装置７００として模式的に示す。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、本発明の一実施形態においては、反転光学系を有するＢＳＳ６０５を第２ビーム制御モジュール２００（２）の第２光学系２０５（２）に用いて、光ビーム３０５の照明プロファイルの空間フィールド情報及び角度情報を対称化してもよい。本発明の一実施形態においては、空間フィールド情報とはｘ次元及びｙ次元についての光のプロファイルをいう。同様に角度情報は、適当な角度次元（すなわちｘ軸まわりの回転及びｙ軸まわりの回転等）についての角度空間での光のプロファイルをいう。照明プロファイルとは光ビーム３０５における光の分布をいう。

第１ビーム制御モジュール２００（１）の第１光学系２０５（１）の第１系統３１０（１）においてＢＳＳ６０５に連結されている第１及び第２のホモジナイザまたは長方形プレート４００（１，２）により装置７００は、照明プロファイルの空間フィールド情報及び角度情報の対称化を可能としてもよい。装置７００においては、まずＢＳＳ６０５が空間領域で入射ビーム３０５ａを対称化し、第１系統３１０（１）の第１及び第２の長方形プレート４００（１，２）が角度領域で入射ビーム３０５ａを対称化かつ均質化する。第１系統３１０（１）の次にもう一組の長方形プレート（図示せず）を設けて、装置７００がｘ方向及びｙ方向の両方で入射ビーム３０５ａを対称化かつ均質化してもよい。よって、装置７００は、入射ビーム３０５ａを空間領域及び角度領域で対称化し、入射ビーム３０５ａを角度領域で均質化する。しかし、装置７００においては、空間的にビームサイズは安定化されていないので、ビームサイズは大きくなりうる。

本発明の一実施形態においては、第１及び第２の光学系２０５（１，２）は、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、石英ガラスを含む光学材料を備えてもよく、プレート４００（１，２）には高反射コーティングを使用してもよい。フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）はカルシウムとフッ素の不溶性イオン化合物であり、フッ化鉱物（ホタル石とも呼ばれる）として天然に産出する。第１及び第２の光学系２０５（１，２）は、平坦なプレート表面を製作する適当な製造技術を使用して製造されてもよい。４００（１，２）それぞれの２つの平坦プレート面は、公知の機械的手段で隔てられて保持されていてもよい。

図７Ｃは、本発明の一実施形態に係り、例えば図４Ａ及び図４Ｂに示したような、垂直モジュール８０５（１）を水平モジュール８０５（２）に結合した統合ビーム制御モジュール８００を模式的に示す。本発明の一実施形態においては、垂直モジュール８０５（１）を水平モジュール８０５（２）に結合することで、ビームサイズエラー、ビーム発散度エラー、ビーム指向性エラー、ビーム位置エラーを制御してもよい。このため、垂直モジュール８０５（１）においては像面がプレートの第１セットを通過するがその直交方向にはビームが大きくなる経路距離を有する。この効果を補償するために、水平リレー８１０（１）等のリレー光学系が垂直モジュール８０５（１）に設けられてもよい。この水平リレー８１０（１）は直交方向について垂直モジュール８０５（１）の入力面から出力面にリレーするために使用される。同様に、水平モジュール８０５（２）の入力面から出力面に結像するために垂直リレー８１０（２）が水平モジュール８０５（２）に組み込まれるか挿入されてもよい。

水平モジュール８０５（２）及び垂直モジュール８０５（１）間で最大の透過度を得るために、第１波長板（ＷＰ）８１５（１）が水平モジュール８０５（２）及び垂直モジュール８０５（１）間に設けられていてもよい。第１波長板（ＷＰ）８１５（１）は、偏光を９０°回転し、両方のプレートを通じて比較的高効率の信号伝達がされることを保証する。また任意的に、第２波長板（ＷＰ）８１５（２）が水平モジュール８０５（２）の出力面に設けられてもよい。一実施形態では、水平リレー８１０（１）が図４Ａに示される第１系統３１０（１）に挿入されてもよいし、同様に垂直リレー８１０（２）が図４Ｂに示される第１系統３１０（１）に挿入されてもよい。

動作時においては、光ビーム３０５はプレート４００（１，２）を通過して自由に伝播するが、この光ビーム３０５は発散度が成長しうる。プレート４００（１，２）が光ビーム３０５を均質化している間も光源２２は照明系３０２から隔離されない（図３参照）。水平リレー及び垂直リレー８１０（１，２）は、光ビーム３０５が指向性及び位置について安定的であることを保証する。水平リレー及び垂直リレー８１０（１，２）は、入力フィールドを出力フィールドへと自由伝播を回避して結像する。１つの方向の均質化及びその直交方向のリレーを経て、光ビーム３０５のビームサイズ及び発散度は、ＯＭＬシステムにおいて水平リレー８１０（１）を有する第１系統３１０（１）によって保存されていてもよい。

一実施形態では、光ビーム３０５を分離することにより、統合ビーム制御モジュール８００は、入力ビームにおける位置、指向性、サイズ成長またはサイズ縮小についてのいかなる動きも出力ビームにおいて認識されないことを保証する。出力が安定しているからである。よって、プレート４００（１，２）は、空間フィールドの更なる均質化及び対称化に使用され、他の２つのプレート４００（３，４）は、角度領域での均質化及び対称化に使用されてもよい。これにより、サイズ、指向性、位置、発散度の４つのビームエラーすべてが制御される。ＢＳＳ６０５は光ビーム３０５のサイズを維持しないから、２つのプレート４００（１，２）が与える機能の半分しか提供しない。よって、ＢＳＳ６０５は、空間フィールドまたは角度領域の一方の対称化に使用され、均質化は提供しないようにしてもよい。

図８Ａは、本発明の一実施形態に係り、角度均質化及び／または空間対称化のためのｘ方向角度領域ホモジナイザ８４５（１）を含む光学装置８４０を模式的に示す。図８Ｂは、本発明の一実施形態に係り、角度均質化及び／または空間対称化のためのｙ方向角度領域ホモジナイザ８４５（２）を含む光学装置８４０を模式的に示す。

加えて、図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の一実施形態に係り、イルミネータＩＬ等の光学装置８４０の構成要素を示す。イルミネータＩＬの構成要素は、複数のレンズを有する一組のコンデンサと１つの波長板とを備える。図８Ａ及び図８Ｂに示されるイルミネータの構成要素は、図１及び／または図２に示されるイルミネータＩＬに使用されてもよい。また、図８Ａ及び図８Ｂに示されるイルミネータの構成要素は、図１に示されるイルミネータの構成要素のうち一部または全部の構成要素に置き換えてまたは付加して使用されてもよい。

一実施例では、ｘ方向角度領域ホモジナイザ８４５（１）は、互いに平行に光源から等距離に設けられた第１及び第２のリフレクタ８５０（１，２）を備える。第１及び第２のリフレクタ８５０（１，２）は、適当な寸法の例えば石英またはその他の適当な材料で形成された平坦な外表面を備えてもよい。また、第１及び第２のリフレクタ８５０（１，２）は、２つの平行ミラーを備えてもよい。ミラーの位置及び向きは、動作を最適化するために調整可能であってもよい。

一実施例では、光源が光ビーム３０５を生成する。光源は例えばレーザであってもよいし、あるいはレーザから光を搬送するビーム搬送システムの出力であってもよい。「光」という用語は可視スペクトル領域の電磁放射に限定して解釈されるべきではなく、上述のようにリソグラフィへの使用に適するいかなる波長の電磁放射も含むものと理解すべきである。

図９Ａは、本発明の一実施形態に係り、空間均質化及び／または角度対称化のためのｘ方向空間ホモジナイザ９０５（１）を含む光学装置９００を模式的に示す。図９Ｂは、本発明の一実施形態に係り、空間均質化及び／または角度対称化のためのｙ方向空間ホモジナイザ９０５（２）を含む光学装置９００を模式的に示す。加えて、図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の一実施形態に係り、イルミネータＩＬの構成要素を示す。イルミネータＩＬの構成要素は、一組のリレーと１つの波長板とを備える。図９Ａ及び図９Ｂに示されるイルミネータの構成要素は、図１及び／または図２に示されるイルミネータＩＬに使用されてもよい。また、図９Ａ及び図９Ｂに示されるイルミネータの構成要素は、図１に示されるイルミネータの構成要素のうち一部または全部の構成要素に置き換えてまたは付加して使用されてもよい。

図１０Ａは、本発明の一実施形態に係り、ｘ方向及びｙ方向の角度／空間ホモジナイザ１００５（１，２）を含む光学装置１０００の上面図を模式的に示す。図１０Ｂは、本発明の一実施形態に係り、ｘ方向及びｙ方向の角度／空間ホモジナイザ１００５（３，４）を含む光学装置１０００の側面図を模式的に示す。加えて、図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明の一実施形態に係り、イルミネータＩＬの構成要素を示す。イルミネータＩＬの構成要素は、一組のリレーと一組のコンデンサと複数の波長板とを備える。図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるイルミネータの構成要素は、図１及び／または図２に示されるイルミネータＩＬに使用されてもよい。また、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるイルミネータの構成要素は、図１に示されるイルミネータの構成要素のうち一部または全部の構成要素に置き換えてまたは付加して使用されてもよい。

図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂを参照する。図１１Ｂにおいては、検出器による出力像は概ね長方形である。図１１Ａの像は空間フィールドを示す。これは本発明の一実施形態である。レーザプロファイルの例が図１１Ａ、図１２Ａに示されている。瞳面における角度空間は、図１２Ａは双方向にガウス形状を示すのに対して、図１２Ｂの出力像は概ね比較的対称である。これは本発明の一実施形態である。例えば、図１１Ｂにおいては、検出器の出力像は概ね長方形であるのに対し、図１１Ａの像は筒状の非均一の照明プロファイルを有する空間フィールドを示している。瞳面の角度空間は、図１２Ａは双方向にガウス形状を示すのに対して、図１２Ｂの出力像は概ね比較的対称であり、いくらかのリップル（波紋）のある均質化がなされた正方形または長方形のパターンである。この図１２Ｂの出力像においては、強度プロファイルは比較的滑らかである。入力ビームを対称化すると、図１２Ｂに示される対称化された出力ビームのパターンはその鏡像を自身に重ねるように一端へ向けて歪ませて巻きつけたものとなる。よって、均質化は滑らかな出力強度をもたらし、対称化は入力のミラー像をその入力自身に加えて対称な出力を生成する。例えば、対称化後のパターンの重心はオフセットを有せずゼロとなるであろう。

図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂは、本発明の一実施形態に係り、上述のように、第１及び第２のビーム制御モジュール２００（１，２）の両方を連結した光学装置１００の検出器の入力像及び出力像を模式的に示す。図１１Ａ、図１１Ｂは、空間フィールド補正の入力像及び出力像をそれぞれ示し、図１２Ａ、図１２Ｂは、瞳面での発散度補正、例えばＮＡ均質化を示す。

図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４Ａ、図１４Ｂはそれぞれ、本発明の一実施形態に係り、装置７００の空間領域でのフィールドの入力像及び出力像、及び、装置７００の瞳の入力像及び出力像を模式的に示す。図１４Ａに示される瞳は、図７Ａに示される装置７００への入力である。この入力は均質化され対称化されて、図１４Ｂに示される出力が生成される。入力として図１３Ａに示されるフィールド及びこれに対応する図１３Ｂの出力は対称性を有する。そのフィールドにオフセットがあったとしても、均質化はされていないが入力に実質的に似た形状を有する対称な出力に変換する。

本発明の一実施形態によれば、リソグラフィシステムのイルミネータ３００に関連する光源２２０からの光ビーム３０５を制御する方法が提供される。この方法は、光ビーム３０５を生成する光源２２０からレーザパルス２１５を光学的に分離してビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、ビームサイズエラー、及びビーム発散度エラーの少なくとも１つを選択的に安定化するために光軸２１０に第１光学系２０５（１）を有する第１ビーム制御モジュール２００（１）を設けることを含む。この方法は、光ビームの照明プロファイルの空間フィールド情報及び角度情報の少なくとも一方を選択的に均質化し、空間フィールド情報及び角度情報のうち第１光学系２０５（１）の第１系統３１０（１）に基づいて均質化されていないほうを対称化するよう第１光学系２０５（１）の第１系統３１０（１）を使用すること、及び、第１光学系２０５（１）の第２系統３１０（２）に基づいて空間フィールド情報及び角度情報の少なくとも一方を均質化し対称化するよう第１光学系２０５（１）の第２系統３１０（２）を使用すること、の少なくとも一方をさらに含む。

光ビーム３０５の照明プロファイルの空間フィールド情報及び角度情報を対称化するために、この方法は、光源２２０からのレーザパルス２１５を選択的に伸張することを更に含む。ＢＳＳ６０５またはパルスストレッチャの反転光学系で光ビーム３０５の対称性を整形することにより、光学装置１００は、ビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、ビームサイズエラー、及びビーム発散度エラーの少なくとも１つの変動に対する光ビーム３０５の感度を小さくしてもよい。ビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、ビームサイズエラー、及びビーム発散度エラーのうち第１ビーム制御モジュール２００（１）により安定化されていない２つまたは３つのうちの少なくとも２つを安定化させるために、この方法は、光軸２１０で第１ビーム制御モジュール２００（１）に連結された第２光学系２０５（２）を有する第２ビーム制御モジュール２００（２）の入力として光ビーム３０５を受光することを含む。

種々の実施例において、この単一の光ビームはパターニングデバイスＰＤに直接送られてもよいし、（例えば図１及び図２に示される）ビームスプリッタまたはその他の適当なビーム伝達手段を介してパターニングデバイスＰＤに向けられてもよい。

一実施例では、ビームのｆナンバーは、パターニングデバイスＰＤに入射するビームに光路長の変動が実質的に影響しないように充分な大きさに選択される（例えば、テレセントリック性、像面湾曲など）。

上述の説明では、光、光源、光ビームという用語を使用しているが、これは可視波長を有する光に限定されるべきではなく、上述のようにリソグラフィに適する紫外光または赤外光を含む他の波長も含みうるものと理解されたい。

本説明においてはリソグラフィ装置の用途を特定の装置（例えば集積回路やフラットパネルディスプレイ）の製造としているが、ここでのリソグラフィ装置は他の用途にも適用することが可能であるものと理解されたい。他の用途としては、集積回路や集積光学システム、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド、微小電気機械素子（ＭＥＭＳ）などの製造に用いることが可能であり、これらに限られない。また、例えばフラットパネルディスプレイに関しては、本発明に係る装置は、例えば薄膜トランジスタ層及び／またはカラーフィルター層などのさまざまな層の製造に用いることができる。

ここでは特に光リソグラフィを本発明に係る実施形態に適用したものを例として説明しているが、本発明は例えばインプリントリソグラフィなど文脈が許す限り他にも適用可能であり、光リソグラフィに限られるものではない。インプリントリソグラフィでは、パターニング用デバイスのトポグラフィが基板に生成されるパターンを決める。パターニング用デバイスのトポグラフィが基板に塗布されているレジスト層に押し付けられ、電磁放射や熱、圧力、あるいはこれらの組み合わせによってレジストが硬化される。レジストが硬化されてから、パターニング用デバイスは、パターンが生成されたレジストから外されて外部に移動される。

本明細書において「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば約３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）、及び極紫外（ＥＵＶ）放射（例えば５乃至２０ｎｍの範囲に含まれる波長を有する）、さらにはイオンビームや電子ビームなどの粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を示す。

「レンズ」という用語は、文脈が許す限り、屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子を含む１つまたは各種の光学素子の組み合わせを指し示すものであってもよい。

本発明の特定の実施形態をいくつか説明したが、説明した以外にも本発明は実施可能である。例えば、本発明は、上述の方法を機械読取可能な命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形式をとってもよいし、またはそのようなコンピュータプログラムを記録するデータ記録媒体（例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光ディスク）の形式をとってもよい。

［結語］
本発明の種々の実施例を上に記載したが、それらはあくまでも例示であって、それらに限定されるものではない。本発明の精神と範囲に反することなく種々に変更することができるということは、関連技術の当業者には明らかなことである。本発明の範囲と精神は上記で述べた例示に限定されるものではなく、請求項とその均等物によってのみ定義されるものである。

「課題を解決する手段」及び「要約書」の項ではなく「発明の詳細な説明」の項が請求項を解釈するのに使用されるように意図されている。「課題を解決する手段」及び「要約書」の欄は本発明者が考えた本発明の実施例の１つ以上を示すものであるが、すべてを説明するものではない。よって、本発明及び請求項をいかなる形にも限定するものではない。

本発明の実施形態に係るマスクレスリソグラフィ装置またはシステムを模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係るマスクレスリソグラフィ装置またはシステムを模式的に示す図である。 図２に示される本発明の一実施形態に係るイルミネータに関連する光源からのレーザパルスを光学的に分離するために第１光学系を光軸上に有する第１ビーム制御モジュールを有する光学装置を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、図３に示される第１光学系の第１系統を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、図３に示される第１光学系の第１系統を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、図３に示される第１光学系の第２系統を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、図３に示される第１ビーム制御モジュールと、第１ビーム制御モジュールが光ビームを受光する光軸で第１ビーム制御モジュールに連結された第２光学系を有する第２ビーム制御モジュールと、を備える光学装置を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、光ビームの照明プロファイルの空間フィールド情報及び角度情報を対称化する第２ビーム制御モジュールの第２光学系の反転光学系を有するビームシンメトリシェイパと、第１ビーム制御モジュールの第１光学系の第１系統においてビームシンメトリシェイパに連結された第１及び第２のホモジナイザプレートと、を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、光ビームの照明プロファイルの空間フィールド情報及び角度情報を対称化する第２ビーム制御モジュールの第２光学系の反転光学系を有するビームシンメトリシェイパと、第１ビーム制御モジュールの第１光学系の第１系統においてビームシンメトリシェイパに連結された第１及び第２のホモジナイザプレートと、を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、ビームサイズエラー、ビーム発散度エラー、ビーム指向性エラー、ビーム位置エラーを制御する垂直モジュール及び水平モジュールを結合した統合ビーム制御モジュールを模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、角度均質化及び／または空間対称化のためのｘ方向角度領域ホモジナイザを含む光学装置を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、角度均質化及び／または空間対称化のためのｙ方向角度領域ホモジナイザを含む光学装置を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、空間均質化及び／または角度対称化のためのｘ方向空間ホモジナイザを含む光学装置を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、空間均質化及び／または角度対称化のためのｙ方向空間ホモジナイザを含む光学装置を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、ｘ方向及びｙ方向の角度／空間ホモジナイザを含む光学装置の上面図を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、ｘ方向及びｙ方向の角度／空間ホモジナイザを含む光学装置の側面図を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、光学装置の空間フィールド及び瞳の検出器の入出力を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、光学装置の空間フィールド及び瞳の検出器の入出力を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、光学装置の空間フィールド及び瞳の検出器の入出力を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、光学装置の空間フィールド及び瞳の検出器の入出力を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、光学装置の空間フィールド及び瞳の検出器の入出力を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、光学装置の空間フィールド及び瞳の検出器の入出力を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、光学装置の空間フィールド及び瞳の検出器の入出力を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係り、光学装置の空間フィールド及び瞳の検出器の入出力を模式的に示す図である。

符号の説明

Ｂ 放射ビーム、 Ｃ 目標部分、 ＩＬ 照明系、 ＰＤ パターニングデバイス、 ＰＳ 投影系、 ＳＯ 放射源、 Ｗ 基板、 ＷＴ 基板テーブル。

Claims (15)

1. リソグラフィシステムのイルミネータのための出力光ビームのビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、ビームサイズエラー、ビーム発散度エラーのうち１つまたは複数のパルス間変動を安定化するための光学装置であって、前記イルミネータは、前記光ビームの断面に所望の均一性及び照度分布を得るべく前記光ビームを調整するよう構成されており、
   前記光学装置は、前記イルミネータに関連する光源からの入力光ビームのレーザパルスを光学的に分離するために光軸上に第１光学系を有する第１ビーム制御モジュールを備え、
   前記第１光学系は、第１の方向まわりの角度次元についてトップハット状の形状の強度プロファイルを前記レーザパルスに与えるよう前記光軸上に配列されている第１コンデンサレンズと第１ホモジナイザプレートと第１及び第２リレーレンズと、を備え、
   前記第１光学系は、前記第１の方向の空間次元についてトップハット状の形状の強度プロファイルを前記レーザパルスに与えるよう前記光軸上に配列されている第２コンデンサレンズと第２ホモジナイザプレートと第３及び第４リレーレンズと、を備え、前記第２コンデンサレンズは前記第２リレーレンズの後方に設けられており、前記レーザパルスが前記出力光ビームを形成することを特徴とする光学装置。
2. 前記光軸上で第１ビーム制御モジュールに連結され光ビームを受光する第２光学系を有する第２ビーム制御モジュールをさらに備え、
   前記第２光学系は、前記第１の方向に直交する第２の方向まわりの角度次元と該第２の方向の空間次元とについてトップハット状の形状の強度プロファイルを前記レーザパルスに与えるよう前記第１及び第２ホモジナイザプレートに連結された第３及び第４のホモジナイザプレートを備えることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 少なくとも前記第１の方向の空間次元について対称な形状の強度プロファイルを前記レーザパルスに与えるビームシンメトリシェイパをさらに備え、
   前記ビームシンメトリシェイパは、入射ビームを反転させる第１レンズ及び第２レンズを備える反転光学系を備え、前記第１レンズは傾けられ、前記第２レンズは前記第１レンズと反対方向に同じ量傾けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
4. 前記光軸上において第１ビーム制御モジュールと第２ビーム制御モジュールとの間に設けられた第１波長板をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
5. 前記光軸上において第２ビーム制御モジュールと出力面との間に設けられた第２波長板をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
6. 第１ビーム制御モジュール及び第２ビーム制御モジュールは基板のリソグラフィ処理を可能とすることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
7. 前記リソグラフィシステムは、単パルスの転写ツールであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光学装置。
8. 前記イルミネータは、前記第１ビーム制御モジュールの構成要素の一部または全部を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光学装置。
9. リソグラフィシステムのイルミネータのための出力光ビームのビーム指向性エラー、ビーム位置エラー、ビームサイズエラー、ビーム発散度エラーのうち１つまたは複数のパルス間変動を安定化するための方法であって、前記イルミネータは、前記光ビームの断面に所望の均一性及び照度分布を得るべく前記光ビームを調整するよう構成されており、
   前記方法は、
   前記イルミネータに関連する光源からの入力光ビームのレーザパルスを光学的に分離するために光軸上に第１光学系を有する第１ビーム制御モジュールを設けることと、
   第１の方向まわりの角度次元についてトップハット状の形状の強度プロファイルを前記レーザパルスに与えるように、前記光軸上に配列された第１コンデンサレンズと第１ホモジナイザプレートと第１及び第２リレーレンズとを備える前記第１光学系の前半を使用することと、
   前記第１の方向の空間次元についてトップハット状の形状の強度プロファイルを前記レーザパルスに与えるように、前記光軸上に配列された第２コンデンサレンズと第２ホモジナイザプレートと第３及び第４リレーレンズとを備え、前記第２コンデンサレンズは前記第２リレーレンズの後方に設けられている前記第１光学系の後半を使用することと、を含むことを特徴とする方法。
10. 前記光軸上で第１ビーム制御モジュールに連結され光ビームを受光する第２光学系を有する第２ビーム制御モジュールを設けることと、
    前記第１の方向に直交する第２の方向まわりの角度次元と該第２の方向の空間次元とについてトップハット状の形状の強度プロファイルを前記レーザパルスに与えるように、前記第１及び第２ホモジナイザプレートに連結された第３及び第４のホモジナイザプレートを備える前記第２光学系を使用することと、をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 少なくとも前記第１の方向の空間次元について対称な形状の強度プロファイルを前記レーザパルスに与えるようにビームシンメトリシェイパを使用することをさらに含み、
    前記ビームシンメトリシェイパは、入射ビームを反転させる第１レンズ及び第２レンズを備える反転光学系を備え、前記第１レンズは傾けられ、前記第２レンズは前記第１レンズと反対方向に同じ量傾けられていることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
12. 第１及び第２のホモジナイザプレートを有するビーム制御モジュールに連結され反転光学系を有するビームシンメトリシェイパを備え、光ビームを調整する照明系と、
    光ビームを変調する個別制御可能素子アレイと、
    変調された光ビームを基板の目標部分に投影する投影系と、を備え、
    前記反転光学系は、前記ビームシンメトリシェイパへの入射ビームを反転させる第１レンズ及び第２レンズを備え、前記第１レンズは傾けられ、前記第２レンズは前記第１レンズと反対方向に同じ量傾けられていることを特徴とするリソグラフィ装置。
13. 前記ビームシンメトリシェイパは、光ビームを形成するイルミネータに関連する光源からのレーザパルスを伸張するパルスストレッチャをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のリソグラフィ装置。
14. ビームシンメトリシェイパは、
    入射光ビームを複数の放射ビームに分割するビームスプリッタと、
    経路補償器と、
    経路補償器を通じて個々のビームを基板へと向けるようにビームスプリッタと第１レンズ及び第２レンズに対して配置された一組のミラーと、をさらに備えることを特徴とする請求項１２または１３に記載のリソグラフィ装置。
15. 請求項１から８のいずれかに記載の光学装置を備えるリソグラフィ装置。