JP2011512660A - マイクロリソグラフィ投影露光装置用の光学系及びマイクロリソグラフィ露光方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置のための光学系、及びマイクロリソグラフィ露光方法に関する。マイクロリソグラフィ投影露光装置のための光学系は、ミラー配列（２００）によって反射される光の角度分布を修正するために互いに独立して調節可能である複数のミラー要素（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．）を有するミラー配列（２００）を有する照明デバイス（１０）と、例えば光弾性変調器（１００）のような少なくとも１つの偏光状態修正デバイスとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置のための光学系、及びマイクロリソグラフィ露光方法に関する。

マイクロリソグラフィ投影露光装置は、例えば、ＩＣ又はＬＣＤのような微細構造化構成要素の製造に用いられる。そのような投影露光装置は、照明デバイス及び投影対物系を有する。マイクロリソグラフィ処理では、照明デバイスを用いて照明されるマスク（＝レチクル）の像は、マスク構造を基板の感光コーティングに転写するために、感光層（フォトレジスト）によって被覆されて投影対物系の像平面に配置された基板（例えば、シリコンウェーハ）上に投影される。

ＵＳ２００４／０２６２５００Ａ１は、例えば、マイクロリソグラフィ投影露光装置のパルス放射線源（例えば、エキシマレーザ）によって発生するビームペンシルの像解像偏光測定のための方法及び装置を開示しており、そこでは、異なる振動周波数で励起される２つの光弾性変調器（ＰＥＭ）、及び例えば偏光ビームスプリッタの形態にある偏光要素がビーム経路に位置決めされ、放射線源が、第１及び／又は第２のＰＥＭの振動状態に依存する方式で放射線パルスの放出に向けて駆動され、偏光要素から到着する放射線が、検出器を用いて像解像方式で検出される。

上述の光弾性変調器（ＰＥＭ）は、音響振動を起こすＰＥＭの励起が、周期的に変化する機械的応力、従って、時間的に変化するリターデーションを引き起こすように応力複屈折を提供する材料から製造された光学構成要素である。「リターデーション」は、２つの直交する（互いに垂直な）偏光状態の光路における差を表している。この種の光弾性変調器（ＰＥＭ）は、従来技術、例えば、ＵＳ５，８８６，８１０Ａ１又はＵＳ５，７４４，７２１Ａ１で公知であり、例えば、オレゴン州ヒルズボロ（米国）の「Ｈｉｎｄｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．」という会社により、可視光からＶＵＶ範囲（ほぼ１３０ｎｍ）の波長における使用に向けて製造販売されている。

マイクロリソグラフィ投影露光装置の作動において、所定の照明環境を設定し、すなわち、瞳平面内の強度分布をターゲット方式で設定する必要がある。回折光学要素（いわゆるＤＯＥ）の使用とは別に、この目的のためのミラー配列の使用も、例えば、ＷＯ２００５／０２６８４３Ａ２から公知である。そのようなミラー配列は、互いに独立して設定することができる複数のマイクロミラーを含む。
ＥＰ１，８７９，０７１Ａ２は、少なくとも２つの異なる照明環境を設定するか又はそのような照明環境の間で迅速に変更を行うために互いに異なる２つの別々の光学アセンブリを有し、光路内でこれらのアセンブリの上流に分離要素が配置され、光路内でこれらのアセンブリの下流に結合要素が配置されたマイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明光学ユニットを開示している。この場合、分離要素は、回転駆動可能ミラー支持体上に配置された複数の個々のミラーを有することができ、その場合、ミラー支持体が回転することにより、照明光は、個々のミラーのうちの１つによって反射されるか、又は個々のミラーの間で伝達されるかのいずれかである。

ＵＳ２００４／０２６２５００Ａ１ ＵＳ５，８８６，８１０Ａ１ ＵＳ５，７４４，７２１Ａ１ ＷＯ２００５／０２６８４３Ａ２ ＥＰ１，８７９，０７１Ａ２ ＷＯ２００５／０６９０８１

本発明の目的は、投影露光装置において設定することができる強度分布及び偏光分布に関して高い柔軟性をもたらすマイクロリソグラフィ投影露光装置のための光学系、及びマイクロリソグラフィ露光方法を提供することである。

マイクロリソグラフィ投影露光装置のための本発明による光学系は、ミラー配列によって反射される光の角度分布を修正するために、複数のミラー要素が互いに独立して調節可能である複数のミラー要素を有するミラー配列を有する照明デバイスと、少なくとも１つの偏光状態修正デバイスとを含む。
偏光状態修正デバイスは、光弾性変調器、Ｐｏｃｋｅｌｓセル、Ｋｅｒｒセル、及び回転可能偏光変更プレートから成る群からの少なくとも１つの要素を含む。偏光変更プレートは、ＷＯ２００５／０６９０８１に説明されている。そのようなプレートは、軸線、例えば、あらゆる対称軸の回りに回転された時に、偏光状態修正デバイスとして作用する。１ｎｓに至るまでの短い切り換え又は修正時間を有する高速偏光修正デバイスは、レーザ物理学からそれ自体公知であるＰｏｃｋｅｌｓセル又はＫｅｒｒセルである。

光弾性変調器は、適切な（例えば、音響）励起をそれ自体公知の方式に用いて時間的に変化するリターデーションを受ける可能性があり、次に、このリターデーションは、パルス光の個々の（例えば、連続する）パルスが、各場合に所定のリターデーション、及び従って偏光状態の所定の修正を受けるようにパルス光と時間的に相互に関連付けることができる。この修正は、個々のパルスに対して異なって設定することができる。本発明によると、光弾性変調器は、変調器材料内で密度変化の定常波が必ずしも発生する必要はない音響光学変調器も含む。また、上述の偏光状態修正デバイスのうちの他のものを光パルスに従って同期又は相互に関連付けることができる。

第１に、例えば、光弾性変調器のような偏光状態修正デバイスと、第２に、互いに独立して調節することができる複数のミラー要素を有するミラー配列との本発明による組合せにより、例えば、光弾性変調器のような偏光状態修正デバイスを用いて達成される偏光状態の転換と合わせて、ミラー配列を用いて、照明デバイスに入射する光全体が、例えば、光弾性変調器のような偏光状態修正デバイスによって現在設定されている偏光状態に依存する方式で、各場合にそれぞれ見出される偏光照明環境を発生させるのに「妥当」又は適切な瞳平面の領域内に誘導されるように、偏光状態修正デバイスと正確に連携されたミラー要素の調節を実施する可能性がもたらされ、この場合、特に、光学的損失を実質的又は完全に回避することができる。

この場合、偏光状態のある一定の変化（特に、パルス解像された）を発生させるための光弾性変調器、Ｐｏｃｋｅｌｓセル、又はＫｅｒｒセルのような偏光状態修正デバイスの使用は、可動（例えば、回転）光学構成要素の使用を不要にすることができ、それによって例えば発生する遠心力に起因してそのような構成要素内に誘起される応力複屈折、及びこの応力複屈折に付随する偏光分布の望ましくない影響も回避されるという更に別の利点を有する。

一実施形態によると、例えば光弾性変調器のような偏光状態修正デバイスは、光伝播方向にミラー配列の上流に配置される。
一実施形態によると、互いに異なる少なくとも２つの照明環境は、ミラー配列によって反射される光の角度分布の修正、及び／又は例えば光弾性変調器のような偏光状態修正デバイス内に発生するリターデーションの変更によって設定することができる。この場合、ミラー配列によって反射される光の角度分布の修正を例えば光弾性変調器のような偏光状態修正デバイスによって設定されるこの光の偏光状態とは独立して設定することができるように、例えば、光弾性変調器のような偏光状態修正デバイスとミラー配列とは、特に、互いに独立して作動させることができる。

一実施形態によると、ミラー配列のミラー要素の調節を駆動するための駆動ユニットが設けられ、調節は、機械的振動を起こすための光弾性変調器の励起と時間的に相互に関連付けられる。
一実施形態によると、設定することができる照明環境の全てにわたって、それぞれの照明環境に寄与する光の合計強度と光弾性変調器に入射する光の強度との比は、２０％よりも小さく、具体的には１０％よりも小さく、より具体的には５％よりも小さく変化する。別の手法によると、設定することができる照明環境の全てにわたる照明環境の変化時には、投影露光装置のウェーハ平面に配置されたウェーハも、２０％よりも小さく変化する強度で露光される。

一実施形態によると、設定することができる照明環境の各々に対して、それぞれの照明環境に寄与する光の合計強度は、光弾性変調器への入射時の光の強度の少なくとも８０％、具体的には少なくとも９０％、より具体的には少なくとも９５％である。この考えは、照明環境の変化、すなわち、角度分布及び／又は偏光状態の変化に寄与しない光学要素の存在に起因して、特に、光弾性変調器とミラー配列との間で発生する可能性がある強度損失を無視し、従って、例えば、レンズ材料内の吸収に起因する強度損失は、この考えでは無視される。

更に別の態様によると、本発明は、照明デバイスと、光学系を通過する光の偏光状態を修正することを可能にするデバイスと、光学系を通過する光の角度分布を修正することを可能にするデバイスとを含み、互いに異なる照明環境を照明デバイスにおいて設定することができ、照明環境のうちの少なくとも２つの照明環境が、偏光状態に関して異なり、照明環境の間の変更を照明デバイスの１つ又はそれよりも多くの光学要素を交換することなく実施することができるマイクロリソグラフィ投影露光装置のための光学系に関する。
この場合、偏光状態に関して互いに異なると見なされる照明環境は、照明デバイスの瞳平面の同一の領域が、異なる偏光状態の光で照明される場合の照明環境と、異なる偏光状態の光が瞳平面の互いに異なる領域内に誘導される場合の照明環境との両方を含む。

更に、「１つ又はそれよりも多くの光学要素を交換することなく」という語法は、全ての光学要素が、露光中と露光段階間の両方においてビーム経路内に留まり、特に、追加要素がビーム経路内に導入されることもないことを意味すると理解すべきである。
本発明は、更に、マイクロリソグラフィ露光方法に関する。
本発明の更に別の構成は、本明細書及び同じく従属請求項から知得することができる。
下記では、本発明を添付の図に例示する例示的な実施形態に基づいてより詳細に説明する。

投影露光装置の本発明による光学系の構成を解説するための概略図である。 図１による照明デバイスに用いられるミラー配列の構成を解説するための図である。 本発明による光学系を用いて設定することができる例示的照明環境の図である。 本発明による光学系を用いて設定することができる例示的照明環境の図である。 本発明による光学系を用いて設定することができる例示的照明環境の図である。 本発明による光学系を用いて設定することができる例示的照明環境の図である。

最初に、照明デバイス１０及び投影対物系２０を含む本発明による光学系を含むマイクロリソグラフィ投影露光装置の基本構成の説明を図１を参照して以下に提供する。照明デバイス１０は、例えば、１９３ｎｍの作動波長のためのＡｒＦエキシマレーザ、及び平行光ビームを発生させるビーム成形光学ユニットを含む光源ユニット１からの光で構造担持マスク（レチクル）３０を照明するように機能する。

本発明によると、照明デバイス１０の一部は、図２を参照して以下により詳細に説明するように、特に、ミラー配列２００である。更に、光源ユニット１と照明デバイス１０の間には、同様に以下に更に詳細に説明するように、偏光状態修正デバイス１００、例えば、光弾性変調器（ＰＥＭ）が配置される。照明デバイス１０は、例示する例では特に偏向ミラー１２を含む光学ユニット１１を有する。光伝播方向に光学ユニット１１の下流のビーム経路内には、例えば、光混合を提供するのに適するマイクロ光学要素の配列をそれ自体公知の方式で有することができる光混合デバイス（例示していない）、及び同じくレンズ群１４が置かれ、その後部にはレチクルマスキングシステム（ＲＥＭＡ）を有する視野平面が置かれ、このレチクルマスキングシステムは、光伝播方向に下流に配置されたＲＥＭＡ対物系１５により、更に別の視野平面に配置された構造担持マスク（レチクル）３０上に結像され、それによってレチクル上の照明領域の境界を定める。構造担持マスク３０は、投影対物系２０を用いて、感光層が設けられた基板４０又はウェーハ上に結像される。

偏光状態修正デバイスは、光弾性変調器、Ｐｏｃｋｅｌｓセル、Ｋｅｒｒセル、及び回転可能偏光変更プレートから成る群からの少なくとも１つの要素とすることができる。偏光変更プレートは、ＷＯ２００５／０６９０８１の例えば図３及び図４に説明されている。そのような又は類似の偏光変更プレートは、軸線、好ましくは、いずれかの対称軸の回りに回転された時に偏光状態修正デバイスとして作用する。約１ｎｓに至るまで短く、又は更には１ｎｓよりも短い切り換え時間又は修正時間を有する高速の偏光修正デバイスは、それ自体レーザ物理学から公知であるＰｏｃｋｅｌｓセル又はＫｅｒｒセルである。

本発明の以下の詳細説明では、光弾性変調器に対して作用する圧力に従って又はより一般的には光弾性変調器の材料の少なくとも一部に対してせん断、歪み、又は膨張を起こすあらゆる力に従って偏光状態を修正する光弾性変調器の例により、偏光状態修正デバイスの効果を説明する。
偏光状態修正デバイスとしてのＰｏｃｋｅｌｓセルの例では、Ｐｏｃｋｅｌｓセルに電界が印加される。Ｋｅｒｒセルの例では、磁界又は好ましくは電界が用いられる。電気光学原理基づく（例えば、ポッケルス効果及び／又はシュタルク効果に基づく）、及び／又は磁気光学原理に基づく（例えば、ファラデー効果及び／又はコットン−ムートン効果に基づく）あらゆる他の偏光状態修正デバイスを用いることができる。

ＷＯ２００５／０６９０８１に説明されている偏光変更プレートの例では、偏光修正効果を得る上で光学要素に対して作用する外部の電界又は磁界、圧力又は力は必要ではない。この場合、偏光修正効果は、偏光変更プレートの回転によって得られる。
偏光状態修正デバイスとして作用する光弾性変調器の例を用いて以下に説明する照明環境及び利点は、上述の他の偏光状態修正デバイスを用いて得ることができる。従って、以下に説明する実施形態は、光弾性変調器のみの作動に限定されない。また、以下の照明環境及び利点を得る上で、上述の偏光状態修正デバイスのうちのいくつかの組合せをビーム光路に従って並列又は直列に用いることができる。

図１の偏光状態修正デバイス１００の一例としてのＰＥＭ１００は、励起ユニット１０５をそれ自体公知の方式に用いて音響振動を起こすように励起することができ、それによって変調周波数によっては、ＰＥＭ１００内で発生するリターデーションの変化が引き起こされる。この変調周波数は、ＰＥＭ１００の機械的寸法に依存し、一般的に、数１０ｋＨｚの領域内とすることができる。更に、図１では、圧力方向又は振動方向が、光源ユニット１によって放出されてＰＥＭ１００上に入射するレーザ光の偏光方向に対して４５°の角度に配置されることを仮定している。励起ユニット１０５によるＰＥＭ１００の励起は、適切なトリガ電子機器を用いた光源ユニットからの放出に相互に関連付けられる。

図１によると、ミラー配列２００を有するマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイス１０は、光伝播方向に光弾性変調器（ＰＥＭ）１００の下流に置かれる。図２に略示している構成では、ミラー配列は、複数のミラー要素２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．を有する。ミラー要素２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．は、ミラー配列２００によって反射される光の角度分布を修正するために、互いに独立して調節することができ、この場合、この調節を駆動するための（例えば、適切なアクチュエータを用いて）駆動ユニット２０５を設けることができる。

図２は、本発明による照明デバイス１０内に用いられるミラー配列２００の構成及び機能を解説するために、偏向ミラー２１１、屈折光学要素（ＲＯＥ）２１２、レンズ（例としてのみ示している）２１３、マイクロレンズ配列２１４、本発明によるミラー配列２００、拡散器２１５、レンズ２１６、及び瞳平面ＰＰをレーザビーム２１０のビーム経路内に順に備える照明デバイス１０の部分領域の例示的構成を示している。ミラー配列２００は、複数のマイクロミラー２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．を含み、マイクロレンズ配列２１４は、これらのマイクロミラー上にターゲットを定めて集束し、「不使用区域」の照明を低減又は回避するために複数のマイクロレンズを有する。マイクロミラー２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．は、各場合に、例えば、−２°から＋２°、具体的には−５°から＋５°、より具体的には−１０°から＋１０°の角度範囲内で個々に傾斜させることができる。ミラー配列２００内のマイクロミラー２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．の適切な傾斜配列を用いると、望ましい光分布、例えば、以下に更に詳細に説明するように、予め均一及び平行にされたレーザ光を望ましい照明環境に依存して各場合にマイクロミラー２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．によって対応する方向に誘導することにより、瞳平面ＰＰ内に環状照明環境を形成するか又はそうでなければ双極設定又は四重極設定を形成することができる。

本発明によるＰＥＭ１００と照明デバイス１０内に置かれたミラー配列２００との相互作用を解説するために、以下では最初にＰＥＭ１００を通過する光の偏光状態の「電子転換」をＰＥＭ１００によって如何に達成することができるかの説明を提供する。
光源ユニット１は、例えば、ＰＥＭ１００内のリターデーションが正確にゼロである時点でパルスを発生させることができる。更に、光源ユニット１は、ＰＥＭ１００内のリターデーションが、作動波長の半分、すなわち、λ／２に等しい時点でパルスを発生させることができる。従って、ＰＥＭ１００は、リターデーションがλ／２に等しい時点での発生パルスのＰＥＭ１００からの出射時の偏光方向が、ＰＥＭ１００への入射時の偏光方向に対して９０°だけ回転されるように、このパルスに対してラムダ／２プレートとして作用する。従って、説明している例では、ＰＥＭ１００において設定される瞬間的なリターデーション値によっては、ＰＥＭ１００は、ＰＥＭ１００上に入射する光の偏光方向を変更しないままに残すか、又はこの偏光方向を９０°の角度だけ回転させるかのいずれかである。

ＰＥＭ１００の励起振動の周期持続時間が、一般的に、ほぼ１０ナノ秒とすることができる光源ユニット１のパルス持続時間と比較して長いように、一般的に、ＰＥＭ１００は、数１０ｋＨｚの周波数で作動される。その結果、個々のパルスの持続時間にわたって、光源ユニット１からの光に対してＰＥＭ１００内で準静的なリターデーションが作用する。更に、上述したＰＥＭ１００によって設定される偏光状態の変化は、光源ユニット１の周波数のパルス持続時間の時間スケールで起こすことができ、すなわち、例えば、偏光方向の９０°の回転による偏光状態の転換は、特定のパルスに対して、特に、光源ユニット１からの連続する隣接パルス間においてもターゲット方式に実施することができる。上述の例では、説明した２つのパルスは、ＰＥＭ１００から出射する時の偏光方向に関して互いに対して直角に配向される。

この場合、偏光状態の上述の転換と連携するミラー要素２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．の適切な調節を通じて達成することができることは、求めている偏光照明環境にそれぞれ「適合する」瞳平面のそれぞれ異なる領域内に照明デバイス１０に入射する光全体をミラー配列２００によって誘導することであり、この場合、特に、光損失を実質的又は完全に回避することができる。この場合、対応する照明環境の間の転換を提供するために、駆動ユニット２０５を用いたミラー要素２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．の駆動を励起ユニット１０５を用いてＰＥＭ１００の励起と時間的に適切に相互に関連付けることができる。

更に、光弾性変調器１００とミラー配列２００は、ミラー配列によって反射される光の角度分布の修正を光弾性変調器１００によって設定されるこの光の偏光状態とは独立して設定することができるように、互いに独立して作動させることができる。この場合、例えば、ミラー要素２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．の設定が同じままに留められる場合であっても、ＰＥＭ１００を用いて偏光状態の変更のみを実施することができる。更に、光弾性変調器１００の励起に依存する方式での光源ユニット１からのパルスの適切な連携又はトリガを通じて同様に達成することができることは、光弾性変調器１００から出射するパルスが、各々同じ偏光状態を有することであり、この場合、異なるパルスに対する異なる偏向をミラー配列を用いて設定することができる。
実際的な例示的実施形態の説明のために、下記では一般性を制限することなく、ＰＥＭ１００上に入射し、光源ユニット１によって発生する光が、図１に示している座標系に対してｙ方向に直線偏光されていることを仮定する。

次に、図３ａ及び図３ｂを参照すると、本発明による配列を用いて、例えば、瞳平面ＰＰ内で、図示の座標系のｘ方向に（すなわち、水平に）互い対向して位置する照明極とも呼ぶ領域３１１及び３１２のみが照明され、これらの領域内で光がｙ方向に偏光される場合である照明環境３１０（図３ａ）（この照明環境３１０を「準タンジェンシャル偏光Ｈ双極照明環境」とも呼ぶ）と、瞳平面ＰＰの図示の座標系のｙ方向に（すなわち、垂直に）互いに対向して位置する領域３２１及び３２２又は照明極のみが照明され、これらの領域内で光がｘ方向に偏光される場合である照明環境３２０（図３ｂ）（この照明環境３２０を「準タンジェンシャル偏光Ｖ双極照明環境」とも呼ぶ）との間で柔軟に選択又は転換を行うことができる。

この場合、一般的に、「タンジェンシャル偏光分布」は、電界強度ベクトルの振動方向が、光学系軸に向く半径に対して垂直に延びる場合である偏光分布を意味するように理解される。「準タンジェンシャル偏光分布」は、上述の条件が近似的に満たされるか、又は図３ａ〜図３ｂの例における３１１、３１２、３２１、及び３２２のように関連の平面（例えば、瞳平面）内の個々の領域において満たされる場合に対応して用いる用語である。

図３ａによる「準タンジェンシャル偏光Ｈ双極設定」を設定するために、ＰＥＭ１００は、ＰＥＭ１００上に入射する光を偏光方向を変更せずに伝達するように作動又は駆動され、同時にミラー配列２００のミラー要素２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．は、これらのミラー要素が、瞳平面ＰＰ内で、ｘ方向に互いに対向して位置する領域３１１及び３１２上にのみ光全体を偏向するように設定される。図３ｂによる「準タンジェンシャル偏光Ｖ双極照明環境」を設定するために、ＰＥＭ１００は、ＰＥＭ１００上に入射する光の偏光方向を９０°だけ回転するように作動又は駆動され、同時にミラー配列２００のミラー要素２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．は、これらのミラー要素が、瞳平面ＰＰ内で、ｙ方向に互いに対向して位置する領域３２１及び３２２上にのみ光全体を偏向するように設定される。図３ａ及び図３ｂのハッチング領域３０５は、各場合に、照明されないが、照明領域と共に依然として照明することができる瞳平面内の領域に対応する。上述の照明環境の間の転換は、ミラー配列２００のミラー要素２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．の調節とＰＥＭ１００の励起との対応する連携によって達成することができる。

更に、本発明による配列は、図４に例示しているように、準タンジェンシャル偏光四重極照明環境４００を設定するのに以下の通りに用いることができる。この目的のために、ＰＥＭ１００がＰＥＭ１００上に入射する光を偏光方向を変更せずに伝達する持続時間にわたって、ミラー配列２００のミラー要素２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．は、これらのミラー要素が、図示の座標系のｘ方向に（すなわち、水平に）互いに対向して位置する領域４０２及び４０４上にのみ光全体を瞳平面ＰＰ内に偏向するように設定することができる。それとは対照的に、ＰＥＭ１００が、ＰＥＭ１００上に入射する光の偏光方向を９０°だけ回転する持続時間にわたって、ミラー配列２００のミラー要素２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．は、これらのミラー要素が、図示の座標系のｙ方向に（すなわち、垂直に）互いに対向して位置する領域４０１及び４０３又は照明極上にのみ光全体を瞳平面ＰＰ内に偏向するように設定される。図３ａ及び図３ｂによる２つの照明環境３１０及び３２０の間の転換は、このようにして達成される。更に、リソグラフィ工程中に、構造が照明環境３１０と３２０の両方によって照明されるように、これらの照明環境の間の転換の時間スケールが、構成の露光持続時間に適合された場合には、図４に例示している準タンジェンシャル偏光四重極照明環境４００が実質的に達成される。ここでもまた、ハッチング領域４０５は、照明されないが、照明領域と共に依然として照明することができる瞳平面内の領域に対応する。

図３ａ〜図３ｂ及び図４を参照して上述した実施形態は、それぞれの準タンジェンシャル偏光（双極又は四重極）照明環境の代わりに、図３ａ〜図３ｂ及び図４に示している偏光方向をそれぞれ９０°だけ回転された偏光方向で置換することにより、準半径方向偏光（双極又は四重極）照明環境が生成されるか、又はそのような照明環境の間の転換が提供されるように類似方式で修正することができる。この場合、一般的に、「半径方向偏光分布」は、電界強度ベクトルの振動方向が、光学系軸に向く半径に対して平行に延びる場合の偏光分布を意味するように理解される。「準半径方向偏光分布」は、上述の条件が近似的に満たされるか、又は関連の平面（例えば、瞳平面）内の個々の領域において満たされる場合に対応して用いる用語である。

更に別の実施形態によると、励起ユニット１０５によるＰＥＭ１００の設定又は励起は、左回り円偏光光及び／又は右回り円偏光光を有する照明環境が生成されるか、又はこれらの照明環境の間の転換が提供されるように、光源ユニット１からの放出及び駆動ユニット２０５を用いたミラー配列２００の駆動に相互に関連付けることができる。この目的のために、パルスは、例えば、各場合にＰＥＭ１００内のリターデーションが作動波長の４分の１、すなわち、λ／４に等しい時点でＰＥＭ１００を通過することができる（それによって例えば左回り円偏光光が引き起こされる）。更に、パルスは、ＰＥＭ１００内のリターデーションが同一マグニチュードで反対の符号のものであり、すなわち、−λ／４に等しい時点でＰＥＭ１００を通過することができ、それによって右回り円偏光光が引き起こされる。

更に別の実施形態によると、ＰＥＭ１００は、図５ａ〜図５ｂに示している照明環境５１０と５２０の間で電子転換が提供されるようにミラー配列２００と相互作用を行うことができ、この場合、比較的小さい領域５１１及び５２１のみが、直線偏光光によってそれぞれ瞳平面ＰＰの中心で照明され、これらの照明環境を偏光方向に依存して「Ｖ偏光コヒーレント照明環境」（図５ａ）及び「Ｈ偏光コヒーレント照明環境」（図５ｂ）とも呼ぶ。これらの照明環境を従来照明環境とも呼ぶ。ここでもまた、ハッチング領域５０５は、各場合に、照明されないが、照明領域と共に依然として照明することができる瞳平面内の領域に対応し、照明領域の直径に依存して（すなわち、０％と１００％の間の値を有するフィル・ファクタに依存して）異なる従来照明環境に向けて変更することができる。

更に別の実施形態によると、ＰＥＭ１００は、図６ａ〜図６ｂに示している照明環境６１０と６２０の間で電子転換が提供されるようにミラー配列２００と相互作用を行うことができ、この場合、瞳平面ＰＰのリング形領域６１１及び６２１それぞれが直線偏光光によって照明され、これらの照明環境を偏光方向に依存して「Ｖ偏光環状照明環境」（図６ａ）及び「Ｈ偏光環状照明環境」（図６ｂ）とも呼ぶ。
ここでもまた、ハッチング領域６０５は、照明されないが、照明領域と共に依然として照明することができる瞳平面内の領域に対応する。

本発明を特定的な実施形態に基づいて説明したが、当業者は、例えば、個々の実施形態の特徴の組合せ及び／又は交換により、数々の変形及び代替の実施形態を導出することができる。従って、そのような変形及び代替の実施形態も本発明によって含まれ、本発明の範囲が特許請求の範囲及びその均等物の意味の範囲においてのみ限定されることは、当業者には当然のこととして見なされる。

１０ 照明デバイス
１００ 偏光状態修正デバイス、光弾性変調器
２００ ミラー配列

Claims (31)

1. マイクロリソグラフィ投影露光装置のための光学系であって、
   ミラー配列（２００）によって反射される光の角度分布を修正するために互いに独立して調節可能である複数のミラー要素（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．）を有するミラー配列（２００）を有する照明デバイス（１０）と、
   少なくとも１つの偏光状態修正デバイス（１００）と、
   を含むことを特徴とする光学系。
2. 前記偏光状態修正デバイス（１００）は、光伝播方向に前記ミラー配列（２００）の上流に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
3. 前記偏光状態修正デバイスは、光弾性変調器、Ｐｏｃｋｅｌｓセル、Ｋｅｒｒセル、及び回転可能偏光変更プレートから成る群からの少なくとも１つの要素を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学系。
4. 偏光状態修正デバイスとして光弾性変調器を有し、
   機械的振動を起こすように前記光弾性変調器（１００）を励起するための励起ユニット（１０５）が設けられ、それによって時間的に変化するリターデーションを該光弾性変調器（１００）において発生させることができる、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学系。
5. パルス光を発生させるためのパルス光源を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学系。
6. 前記偏光状態修正デバイス（１００）から出射後の前記パルス光の少なくとも２つのパルスの偏光状態が、互いに異なっていることを特徴とする請求項５に記載の光学系。
7. 前記パルスは、前記偏光状態修正デバイス（１００）からの出射後に互いに直交する偏光状態を有することを特徴とする請求項６に記載の光学系。
8. 前記互いに直交する偏光状態は、互いに垂直な偏光方向を有する直線偏光の状態であることを特徴とする請求項７に記載の光学系。
9. 前記互いに直交する偏光状態は、互いに反対の掌性を有する円偏光の状態であることを特徴とする請求項８に記載の光学系。
10. 前記ミラー配列（２００）によって反射される光の角度分布の前記修正を前記偏光状態修正デバイス（１００）によって設定される該光の偏光状態とは独立に設定することができるような方法で構成されることを特徴とする請求項４から請求項９のいずれか１項に記載の光学系。
11. 互いに異なる少なくとも２つの照明環境（３１０，３２０，４００，５１０，５２０，６１０，６２０）が、前記ミラー配列（１０）によって反射された光の角度分布の前記修正により、及び／又は前記偏光状態修正デバイス（１００）において発生された前記リターデーションの変更により設定することができることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光学系。
12. 前記照明環境（５１０，５２０，６１０，６２０）は、前記照明デバイス（１０）の瞳平面の同一領域が、異なる偏光状態の光で照明される点で異なっていることを特徴とする請求項１１に記載の光学系。
13. 前記照明環境（３１０，３２０）は、前記照明デバイス（１０）の瞳平面の異なる領域が照明される点で異なっていることを特徴とする請求項１１に記載の光学系。
14. 前記照明環境（３１０，３２０，４００，５１０，５２０，６１０，６２０）の少なくとも１つは、環状照明環境、双極照明環境、四重極照明環境、従来照明環境を含む群から選択されることを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の光学系。
15. 前記群からの前記照明環境（３１０，３２０，４００，５１０，５２０，６１０，６２０）の全ては、設定することができることを特徴とする請求項１４に記載の光学系。
16. 偏光状態修正デバイスとして光弾性変調器を有し、
    前記ミラー配列（２００）のミラー要素（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．）の調節を駆動するための駆動ユニット（２０５）が更に設けられ、該調節は、機械的振動を起こすために前記光弾性変調器（１００）の励起と時間的に相互に関連付けられる、
    ことを特徴とする請求項４から請求項１５のいずれか１項に記載の光学系。
17. 偏光状態修正デバイスとして光弾性変調器を有し、
    設定することができる前記照明環境（３１０，３２０，４００，５１０，５２０，６１０，６２０）の全てにわたって、それぞれの該照明環境に寄与する光の合計強度と前記光弾性変調器（１００）内に入射する光の強度との間の比が、２０％よりも小さく、具体的には１０％よりも小さく、より具体的には５％よりも小さく変化する、
    ことを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれか１項に記載の光学系。
18. 偏光状態修正デバイスとして光弾性変調器を有し、
    前記照明環境（３１０，３２０，４００，５１０，５２０，６１０，６２０）の各々に対して、それぞれの該照明環境に寄与する光の合計強度が、前記光弾性変調器（１００）内への入射時の該光の強度の少なくとも８０％、具体的には少なくとも９０％、より具体的には少なくとも９５％である、
    ことを特徴とする請求項１１から請求項１７のいずれか１項に記載の光学系。
19. マイクロリソグラフィ投影露光装置のための光学系であって、
    照明デバイス（１０）と、
    光学系を通過する光の偏光状態を修正することを可能にするデバイスと、
    光学系を通過する光の角度分布を修正することを可能にするデバイスと、
    を含み、
    互いに異なる照明環境（３１０，３２０，４００，５１０，５２０，６１０，６２０）は、前記照明デバイス（１０）において設定することができ、そのうちの少なくとも２つの照明環境が、前記偏光状態に関して異なっており、
    設定することができる前記照明環境（３１０，３２０，４００，５１０，５２０，６１０，６２０）の全てにわたって、それぞれの該照明環境に寄与する光の合計強度と光弾性変調器（１００）内に入射する該光の強度との間の比が、２０％よりも小さく変化する、
    ことを特徴とする光学系。
20. 前記比は、設定することができる前記照明環境（３１０，３２０，４００，５１０，５２０，６１０，６２０）の全てにわたって１０％よりも小さく、具体的には５％よりも小さく変化することを特徴とする請求項１９に記載の光学系。
21. 前記照明環境（３１０，３２０，４００，５１０，５２０，６１０，６２０）の各々に対して、それぞれの該照明環境に寄与する光の前記合計強度は、前記光弾性変調器（１００）内への入射時の該光の前記強度の少なくとも８０％、具体的には少なくとも９０％、より具体的には少なくとも９５％であることを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載の光学系。
22. 前記照明環境の間の変更は、前記照明デバイスの１つ又はそれよりも多くの要素を交換することなく実施することができることを特徴とする請求項１９から請求項２１のいずれか１項に記載の光学系。
23. マイクロリソグラフィ投影露光装置のための光学系であって、
    照明デバイス（１０）と、
    光学系を通過する光の偏光状態を修正することを可能にするデバイスと、
    光学系を通過する光の角度分布を修正することを可能にするデバイスと、
    を含み、
    互いに異なる照明環境（３１０，３２０，４００，５１０，５２０，６１０，６２０）は、前記照明デバイス（１０）において設定することができ、そのうちの少なくとも２つの照明環境が、前記偏光状態に関して異なっており、
    前記照明環境（３１０，３２０，４００，５１０，５２０，６１０，６２０）の間の変更は、前記照明デバイス（１０）の１つ又はそれよりも多くの光学要素を交換することなく実施することができる、
    ことを特徴とする光学系。
24. 以下の照明環境（３１０，３２０，４００，５１０，５２０，６１０，６２０）：環状照明環境、双極照明環境、四重極照明環境、従来照明環境の全ては、設定することができることを特徴とする請求項１９から請求項２３のいずれか１項に記載の光学系。
25. 互いに直交する偏光状態を有する少なくとも２つの異なる双極照明環境（３１０，３２０）は、設定することができることを特徴とする請求項１９から請求項２４のいずれか１項に記載の光学系。
26. 少なくとも近似的にタンジェンシャルの偏光分布又は少なくとも近似的に半径方向の偏光分布を有する少なくとも１つの照明環境は、設定することができることを特徴とする請求項１９から請求項２５のいずれか１項に記載の光学系。
27. パルス光源を用いて発生されたパルス光が、投影対物系（２０）の物体平面を照明するために投影露光装置の照明デバイス（１０）に給送され、かつ該物体平面が、該投影対物系（２０）を用いて該投影対物系（２０）の像平面内に結像されるマイクロリソグラフィ露光方法であって、
    パルス光のパルスが、各場合に、それらの偏光状態の所定の変更を該パルス光のビーム経路に配置された少なくとも１つの偏光状態修正デバイス（１００）によって受け、
    前記パルス光のパルスが、前記偏光状態修正デバイス（１００）を通過した後に、光伝播方向に該偏光状態修正デバイス（１００）の下流に配置されたミラー配列（２００）のミラー要素（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．）によって偏向される、
    ことを特徴とする方法。
28. 前記パルス光のうちの少なくとも２つのパルスは、前記偏光状態修正デバイス（１００）を通過した後に、互いに異なる偏光状態を有することを特徴とする請求項２７に記載のマイクロリソグラフィ露光方法。
29. 前記２つのパルスは、前記ミラー配列（２００）のミラー要素（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，．．．）によって異なる方向に偏向されることを特徴とする請求項２８に記載のマイクロリソグラフィ露光方法。
30. 前記偏光状態修正デバイスは、光弾性変調器であることを特徴とする請求項２７から請求項２９のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィ露光方法。
31. 微細構造化構成要素のマイクロリソグラフィ製造の方法であって、
    感光材料から成る層が少なくとも部分的に付加された基板（４０）を準備する段階と、
    結像される構造を有するマスク（３０）を準備する段階と、
    請求項１から請求項２６のいずれか１項に記載の光学系を有するマイクロリソグラフィ投影露光装置を準備する段階と、
    前記投影露光装置を用いて前記マスク（３０）の少なくとも一部を前記層のある一定の領域上に投影する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。

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