JP2013533615A - マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学系 - Google Patents

Abstract

本発明は、ミラー配列によって反射される光の角度分布を変更するために互いに独立して変位可能である複数のミラー要素を有する少なくとも１つのミラー配列（２００）と、第１のλ／２板（３１０，８１０，９１０）と少なくとも１つの第２のλ／２板（３２０，８２０，９２０）とを含む偏光影響光学配置（３００，８００，９００）とを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置の光学系に関する。
【選択図】 図１

Description

〔関連出願への相互参照〕
本出願は、両方共に２０１０年６月１０日出願のドイツ特許出願ＤＥ １０ ２０１０ ０２９ ９０５．７及びＵＳ ６１／３５３，２５０に対する優先権を請求する。これらの出願の内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。

本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学系に関する。特に、本発明は、望ましい偏光分布を与える上で高い柔軟性を可能にするマイクロリソグラフィ投影露光装置の光学系に関する。

マイクロリソグラフィは、例えば、集積回路又はＬＣＤのような等微細構造化構成要素の製造に使用される。マイクロリソグラフィ処理は、照明系と投影対物系とを有するいわゆる投影露光装置において実施される。照明系を用いて照明されるマスク（＝レチクル）の像は、感光層（フォトレジスト）で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）上に投影対物系を用いて投影され、マスク構造が、基板上の感光コーティング上に転写される。

マイクロリソグラフィ投影露光装置の作動時に、所定の照明設定、すなわち、照明系の瞳平面内の強度分布を具体的にターゲット方式で設定する必要性が存在する。この目的のために、回折光学要素（いわゆるＤＯＥ）の使用以外に、ミラー配列の使用も例えばＷＯ ２００５／０２６８４３ Ａ２から公知である。そのようなミラー配列は、互いに独立して調節可能な複数のマイクロミラーを含む。

結像コントラストを具体的にターゲット方式で最適化するために照明系内の瞳平面及び／又はレチクル内に所定の偏光分布を設定するための様々な手法も公知である。従来技術に関しては、例えば、ＷＯ ２００５／０６９０８１ Ａ２、ＷＯ ２００５／０３１４６７ Ａ２、ＵＳ ６ １９１ ８８０ Ｂ１、ＵＳ ２００７／０１４６６７６ Ａ１、ＷＯ ２００９／０３４１０９ Ａ２、ＷＯ ２００８／０１９９３６ Ａ２、ＷＯ ２００９／１００８６２ Ａ１、ＤＥ １０ ２００８ ００９ ６０１ Ａ１、及びＤＥ １０ ２００４ ０１１ ７３３ Ａ１に注目されたい。

特に、照明系と投影対物系の両方において、高コントラスト結像のためにタンジェンシャル偏光分布を設定することは公知である。個々の直線偏光光ビームの電界強度ベクトルの振動平面が光学系軸を中心とする半径に対してほぼ垂直に向く偏光分布を表す上で「タンジェンシャル偏光」（又は「ＴＥ偏光」）という表現を使用する。それとは対照的に、個々の直線偏光光ビームの電界強度ベクトルの振動平面が光学系軸に対してほぼラジアル方向に向く偏光分布を表す上で「ラジアル偏光」（又は「ＴＭ偏光」）という表現を使用する。

ＷＯ ２００５／０２６８４３ Ａ２ ＷＯ ２００５／０６９０８１ Ａ２ ＷＯ ２００５／０３１４６７ Ａ２ ＵＳ ６ １９１ ８８０ Ｂ１ ＵＳ ２００７／０１４６６７６ Ａ１ ＷＯ ２００９／０３４１０９ Ａ２ ＷＯ ２００８／０１９９３６ Ａ２ ＷＯ ２００９／１００８６２ Ａ１ ＤＥ １０ ２００８ ００９ ６０１ Ａ１ ＤＥ １０ ２００４ ０１１ ７３３ Ａ１

本発明の目的は、望ましい偏光分布を与える上で高い柔軟性を可能にするマイクロリソグラフィ投影露光装置の偏光影響光学配置及び光学系を提供することである。

この目的は、独立請求項１の特徴に従う光学系によって遂げられる。

マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学系は、ミラー配列によって反射される光の角度分布を変更するために互いに独立して変位可能である複数のミラー要素を有する少なくとも１つのミラー配列と、第１のλ／２板及び少なくとも１つの第２のλ／２板を含む偏光影響光学配置とを含む。

本発明は、特に、少なくとも２つのλ／２板をミラー配列との組合せに使用することにより、光の通過時にミラー配列との関連で光がλ／２板のうちの１つだけを通過するか、両方のλ／２板を通過するか、又はλ／２板のうちのいずれも通過しないかに依存して異なる初期偏光分布を生成する少なくとも２つの領域を設けるという概念に基づいている。従って、本発明は、例えば、２つのλ／２板を使用する場合に自由に選択可能な光比率又は強度比率を有する４つの異なる偏光状態を生成する可能性を与える。

２つのλ／２板の部分重ね合わせによって設定することができる４つの偏光状態を有する結像特性に関して、偏光特性の影響を極めて大きい程度で考慮することが予め可能であることが研究によって示されている。同時に、この場合、例えば、２つのλ／２板の相対変位（例えば、ｘ方向及びｙ方向に変位可能にすることができる）により、全体の強度に関する相対比率（すなわち、例えば、８０％のｘ偏光光及び２０％のｙ偏光光等）も変更可能である。

投影露光装置において本発明により可能にすることができる異なる偏光分布又は照明設定の柔軟な設定は、特に、付加的な光学構成要素を必要とすることなく行うことができ、構造的な複雑さ及び支出、並びに例えばリソグラフィ処理における経費が低減される。更に、付加的な光学構成要素の使用に関連付けられた透過損失も回避される。

実施形態では、λ／２板は、光学系内で光伝播方向に関して連続して配置される。

実施形態では、λ／２板は、その相対位置において互いに対して変位可能である。特に、λ／２板は、光伝播方向の重ね合わせの可変の程度を有することができる。従って、少なくとも２つのλ／２板の重ね合わせ度の変化をミラー配列と関連して使用することにより、本発明は、偏光影響光学配置を上述の照明設定の間で変更するために交換する必要なく、互いに異なる偏光照明設定を柔軟に設定することを可能にする。

λ／２板の相対位置における互いに対する変位機能は、λ／２板のうちの少なくとも１つの平行移動変位及び／又はλ／２板のうちの少なくとも１つの回転を含む。上述の場合に、それぞれの速軸の相対位置のみが変更される可能性があり、本発明により、これは、λ／２板の互いに対する相対変位とも解釈される。

実施形態では、第１のλ／２板及び／又は第２のλ／２板は、それぞれのλ／２板がミラー配列の光学的有効領域の完全に外側に存在する第１の位置と、それぞれのλ／２板がミラー配列の光学有効領域の完全に内側に配置される第２の位置との間で変位可能である。このようにして、それぞれのλ／２板は、従って、望ましい偏光分布に基づいてミラー配列の光学的有効領域の完全に外側に移動することができ、それによって望ましい偏光分布を与える上でシステム全体の柔軟性が更に高められる。この点に関して、光学系の作動時にλ／２板を通過する全ての光線がミラー配列によって更に反射される配列を表す上で、それぞれのλ／２板をミラー配列の光学的有効領域の内側に配置する基準を使用する。従って、ミラー配列の光学的有効領域の外側へのそれぞれのλ／２板の配列は、ミラー配列によって反射される光線がそれぞれのλ／２板を通過しないことを意味する。

本発明は、互いに対して変位可能であるλ／２板に限定されない。従って、以下に同じくより詳細に説明するように、ミラー配列のミラー要素の変位機能を利用して、λ／２板の静的実施により、異なって偏光された照明設定を予め設定することができる。

本発明による配列は、特に、第１のλ／２板のみが第１の非重複領域に配置され、それに対して第２のλ／２板のみが第２の非重複領域に配置されるように設定することができる。

実施形態では、第１のλ／２板は、複屈折の第１の速軸を有し、第２のλ／２板は、複屈折の第２の速軸を有し、第１の速軸の向きと第２の速軸の向きは互いに異なる。

実施形態では、第１の速軸と第２の速軸は、互いに対して４５°±５°の角度で配置される。

実施形態では、第１の速軸は、配列上に入射する光ビームの優先偏光方向に対して２２．５°±２°の角度で延び、第２の速軸は、配列上に入射する光ビームの優先偏光方向に対して−２２．５°±２°の角度で延びている。

実施形態では、第１のλ／２板のみを通過する第１の直線偏光光ビームの振動平面は、第１の回転角だけ回転され、第２のλ／２板のみを通過する第２の直線偏光光ビームの振動平面は、第２の回転角だけ回転され、第１の回転角は、第２の回転角とは異なる。

実施形態では、第１の回転角と第２の回転角は、量に関して同じであり、反対の符号のものである。

実施形態では、第１のλ／２板と第２のλ／２板は、互いの重複領域内で９０°の回転子を形成する。

実施形態では、偏光影響光学配置は、厳密に２つのλ／２板を有する。特に、単純な構造の実施において、この実施形態は、２つのλ／２板のみを用い、上述のようにこれらの２つのλ／２板によって調節することができる４つの偏光状態の結果として、結像特性に関して偏光特性の影響を極めて高い程度で考慮することが予め可能であるということを利用する。

実施形態では、偏光影響光学配置は、少なくとも３つ、好ましくは少なくとも７つのλ／２板を有する。少なくとも３つのλ／２板を有する配列は、λ／２板の互いに異なる（特に、互いに垂直の）方向、例えば、ｘ方向とｙ方向への変位機能又は調節機能を省くことができ、異なる偏光分布を設定することに関してλ／２板の共通の方向（例えば、ｘ方向）に沿った変位機能を用いて高レベルの柔軟性を得ることが予め可能であるという利点を有する。

実施形態では、偏光影響光学配置は、光学系の作動時にミラー配列との組合せを用いて、偏光影響光学配置上に入射する光ビームの光ビーム断面にわたって一定の優先偏光方向を有する直線偏光分布を近似的にタンジェンシャルな偏光分布に変換するように調節可能である。

更に別の態様では、本発明は、照明系の光源を用いて生成された光が、投影対物系の物体平面を照明するための投影露光装置に供給され、物体平面が、投影対物系を用いて投影対物系の像平面に結像されるマイクロリソグラフィ露光方法に関し、照明系において、ミラー配列によって反射される光の角度分布を変更するために互いに独立して変位可能である複数のミラー要素を有する少なくとも１つのミラー配列と、第１のλ／２板と少なくとも１つの第２のλ／２板とを含む偏光影響光学配置とが使用される。

実施形態では、少なくとも２つの互いに異なる照明設定は、第１のλ／２板と第２のλ／２板との相対位置を変更することによって調節される。

実施形態では、上述の照明設定のうちの少なくとも１つを調節する場合に、第１のλ／２板と第２のλ／２板は、光伝播方向に部分的に互いに重なるように配置され、少なくとも１つの重複領域と少なくとも１つの非重複領域とを形成する。

実施形態では、上述の照明設定のうちの少なくとも１つを調節するために、重複領域と非重複領域の両方は、少なくとも部分的に照明される。

実施形態では、ミラー配列が有する異なるミラー要素によって反射され、かつ偏光影響配列の作用結果として異なる偏光方向を有する少なくとも２つのビーム部分が、互いに重ね合わされる。

本発明は、更に、微細構造化構成要素のマイクロリソグラフィ生産のためのマイクロリソグラフィ投影露光装置及び処理に関する。

本発明の更に別の構成は、本明細書及び添付の特許請求の範囲に見出されるものとする。

本発明を添付図面に例示する実施形態を用いて以下でより詳細に説明する。

本発明の実施形態による偏光影響光学配置を有するマイクロリソグラフィ投影露光装置の構造を示す概略図である。 図１の投影露光装置に存在するミラー配列の構造及び機能を示す概略図である。 本発明の具体的な実施形態による偏光影響光学配置の作動モードを示す概略図である。 本発明の具体的な実施形態による偏光影響光学配置の作動モードを示す概略図である。 本発明の具体的な実施形態による偏光影響光学配置の作動モードを示す概略図である。 本発明の具体的な実施形態による偏光影響光学配置の作動モードを示す概略図である。 本発明の具体的な実施形態による偏光影響光学配置の作動モードを示す概略図である。 本発明の具体的な実施形態による偏光影響光学配置の作動モードを示す概略図である。 図２の偏光影響光学配置の更に別の使用例を示す概略図である。 図２の偏光影響光学配置の更に別の使用例を示す概略図である。 本発明により設定することができる更に別の偏光分布の概略図である。 本発明により設定することができる更に別の偏光分布の概略図である。 本発明により設定することができる更に別の偏光分布の概略図である。 本発明の更に別の実施形態による偏光影響光学配置を示す概略図である。 本発明の更に別の実施形態による偏光影響光学配置の更に別の使用例を示す概略図である。 本発明の更に別の実施形態による偏光影響光学配置の更に別の使用例を示す概略図である。 本発明の更に別の実施形態による偏光影響光学配置の更に別の使用例を示す概略図である。

最初に、本発明による光学系を有するマイクロリソグラフィ投影露光装置の原理的構造を図１を参照して以下に説明する。投影露光装置は、照明系１０と投影対物系２０を有する。照明系１０は、例えば、１９３ｎｍの作動波長のためのＡｒＦエキシマレーザと、平行光ビームを生成するビーム成形光学配置とを含む光源ユニット１からの光で構造付帯マスク（レチクル）３０を照明する働きをする。一般的に、照明系１０及び投影対物系２０は、好ましくは、４００ｎｍよりも短い作動波長、特に、２５０ｎｍよりも短く、更に具体的には２００ｎｍよりも短い作動波長に向けて設計される。

本発明により、照明系１０の部分構成要素は、図２を参照して以下でより詳細に説明するように、特に、ミラー配列２００である。光伝播方向にミラー配列２００の上流には、図３及びそれ以降を参照してより詳細に説明する偏光影響光学配置３００が配置される。図１に示すように、適切なアクチュエータを用いて配列３００の変位を作動させるための作動ユニット３０５も設けられる。配列３００の変位のためのアクチュエータは、いずれかの方式、例えば、ベルトドライバ、固体ヒンジ要素、圧電アクチュエータ、直線ドライバ、透過配列を有するか又は伴わないｄｃモータ、主軸ドライバ、歯付きベルトドライバ、ギアドライバ、又はこれらの公知の構成要素の組合せの形態で設計することができる。

照明系１０は、取りわけ、図示の例では偏向ミラー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の下流には、例えば、光混合を提供するのに適切なマイクロ光学要素の配列、並びにレンズ群１４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（図示せず）がビーム経路に配置され、その下流には、レチクルマスクシステム（ＲＥＭＡ）を有する視野平面が配置され、このレチクルマスクシステムは、光伝播方向に下流に配置されたＲＥＭＡ対物系１５を通じて、更に別の視野平面に配置された構造付帯マスク（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が定められる。構造付帯マスク３０は、投影対物系２０により、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。投影対物系２０は、特に、液浸作動モードに向けて設計することができる。更に、投影対物系２０は、０．８５、特に、１．１よりも大きい開口数ＮＡを有することができる。

好ましくは、λ／２板３１０、３２０の寸法は、これらのλ／２板３１０、３２０の各々がそれぞれミラー配列２００を「隠蔽」することができ、すなわち、ミラー配列２００によって反射された全ての光線がλ／２板３１０、３２０を同じく通過するように選択される。更に、λ／２板３１０、３２０とミラー配列２００は、好ましくは、配列３００によるミラー配列２００のいずれの遮光も存在せず、従って、最適な透過が得られるように併せて設計される。

図２に略示する構造では、ミラー配列２００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によって反射された光の角度分布を変更するために互いに独立して変位させることができ、図１に示すように、そのような変位を実施する（例えば、適切なアクチュエータを用いて）ための作動ユニット２０５を存在させることができる。

図２は、照明系１０において本発明により使用されるミラー配列２００の構造及び機能を示すために、レーザビーム２１０のビーム経路に順番に偏向ミラー２１１、屈折光学要素（ＲＯＥ）２１２、レンズ２１３（例としてのみ示す）、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を含む照明系１０の部分領域の構造を例示的に示している。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、これらのミラー上にターゲットを定めた集束を行って「不使用区域」の照明を低減又は回避するための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、それぞれ、例えば、−２°と＋２°の間、特に−５°と＋５°の間、更に具体的には−１０°と＋１０°の間の角度範囲で個々に傾斜させることができる。予め均一化されて平行にされたレーザ光が、マイクロミラー２００ａ、２００ｂ、２００ｃ．．．によって望ましい照明設定に依存してそれぞれ望ましい方向に偏向される限り、瞳平面ＰＰ内には、ミラー配列２００内のマイクロミラー２００ａ、２００ｂ、２００ｃ．．．の適切な傾斜配列により、望ましい光分布、例えば、輪帯照明設定又は二重極設定又は四重極設定を生成することができる。

図３ａは、本発明の実施形態による偏光影響光学配置３００を示す概略図である。この実施形態では、偏光影響光学配置３００は、望ましい作動波長において十分な透過性を有する適切な複屈折材料、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）、結晶石英（ＳｉＯ₂）から各々が作成された互いに部分的に重なるλ／２板３１０、３２０を含む。更に、λ／２板３１０、３２０の各々は、ミラー配列２００の幾何学形状への適合のために矩形の幾何学形状のものであえる（本発明がこれに限定されることなく）。

図３ａは、ｙ方向に延びる一定の優先偏光方向を有する直線偏光光の入射放射線を含む状況において、光が偏光影響光学配置３００を通過した後にそれぞれ発生する優先偏光方向も示している。この点に関して、それぞれ、第１の非重複領域「Ｂ−１」（すなわち、第１のλ／２板３１０だけによって隠蔽される領域）において得られる優先偏光方向をＰ’で表し、第２の非重複領域「Ｂ−２」（すなわち、第２のλ／２板３２０だけによって隠蔽される領域）において得られる優先偏光方向をＰ’’で表し、重複領域「Ａ」（すなわち、第１のλ／２板３１０と第２のλ／２板３２０の両方によって隠蔽される領域）において得られる優先偏光方向をＰ’’’で表している。

上述の領域内でのそれぞれの優先偏光方向の発生を図３ｂ〜図３ｅに略示しており、複屈折速軸（高屈折率の方向に延びる）のそれぞれの位置を第１のλ／２板３１０に対して破線「ｆａ−１」に示し、それに対して第２のλ／２板３２０に対して破線「ｆａ−２」に示している。図示の実施形態では、第１のλ／２板３１０の複屈折の速軸「ｆａ−１」は、配列３００上に入射する光ビームの優先偏光方向Ｐに対して（すなわち、ｙ方向に対して）２２．５°±２°の角度で延び、第２のλ／２板３２０の複屈折の速軸「ｆａ−２」は、配列３００上に入射する光ビームの優先偏光方向Ｐに対して−２２．５°±２°の角度で延びている。

光が第１のλ／２板３１０を通過した後に発生する優先偏光方向Ｐ’は、速軸「ｆａ−１」における元の（入射）優先偏光方向Ｐの鏡像に対応し（図３ｂを参照されたい）、光が第２のλ／２板３２０を通過した後に発生する優先偏光方向Ｐ’’は、速軸「ｆａ−２」における元の（入射）優先偏光方向Ｐの鏡像に対応する（図３ｃを参照されたい）。その結果、光が非重複領域「Ｂ−１」及び「Ｂ−２」を通過した後にそれぞれ発生する優先偏光方向Ｐ’及びＰ’’は、配列３００上に入射する光ビームの優先偏光方向Ｐに対して±４５°の角度で延びている。

重複領域「Ａ」内で配列３００上に入射する光ビームに対して、第１のλ／２板３１０から射出する光ビームの優先偏光方向Ｐ’（図３ｄを参照されたい）は、第２のλ／２板３２０上に入射する光ビームの入射偏光分布に対応し、従って、重複領域「Ａ」から射出する光ビームの図３ａにＰ’’’で識別される優先偏光方向は、配列３００上に入射する光ビームの優先偏光方向Ｐに対して９０°の角度で延びている。

本発明は、互いに対して変位可能なλ／２板に限定されない。従って、ミラー配列のミラー要素の変位機能を利用することにより、異なって偏光された照明設定をλ／２板の静的実施によって予め設定することができる。例えば、配列３００によって９０°だけ偏光方向が回転された光成分を瞳平面に「１２：００」時及び「６：００」時に、又は「３：００」時及び「９：００」時にそのいずれかにもたらされるように偏向することにより、例えば、疑似タンジェンシャル偏光分布と疑似ラジアル偏光分布の間で切り換えを行うことができる。

図示の実施形態では、両方のλ／２板３１０、３２０は、光伝播方向に関してミラー配列２００の上流に配置されるが、本発明は、これに限定されない。従って、更に別の実施形態では、λ／２板３１０、３２０の一方を光伝播方向に関してミラー配列の上流に配置し、他方をミラー配列２００の下流に配置することができ、又は両方のλ／２板２１０、３２０をミラー配列２００の下流に配置することができる。上述の構成は、配列３００によって設定される（射出）偏光分布が、この場合ミラー配列２００において反射によって変更されないという点に関して利点を有する。

ミラー配列２００に対するλ／２板３１０、３２０の配置及びこれらのλ／２板の間隔も、ミラー配列２００のミラーのそれぞれの１つにおいて反射される光が、１つの明確な偏光状態による作用を受け、例えば、２つ又はそれよりも多くの互いに異なる偏光状態に基づいて作用を受けないような方法でミラー配列２００の個々のミラー上に入射する光成分が偏光状態に関して定義されるようにそれぞれ選択されることになる。

図３ａの配列によって設定することができる偏光分布の例を図３ｆに示している。図３ｆに従って生成される偏光分布は、円のセグメントの形状にある８つの領域を有する疑似タンジェンシャル偏光分布３５０であり、この偏光分布では、偏光方向は、各場合に一定して少なくとも近似的にタンジェンシャルに、すなわち、光軸（ｚ方向に延びる）を中心とする半径と垂直に延びている。円のセグメントの形状にあるそれぞれの領域内の偏光分布は、偏光方向が、上述のように配列３００上に入射する光の偏光方向に対してそれぞれ０°、４５°、−４５°、及び９０°だけ回転されることによって与えられる。偏光分布３５０は、例えば、ＯＰＣ処理（ＯＰＣ＝「光学近接度補正）＝「光学近視野補正」）を用いて疑似タンジェンシャル照明設定に最適化された製造処理を更に作動させることを可能にするが、この点に関して、例えば、４５°だけ回転された照明極内に疑似タンジェンシャル偏光分布を有する照明設定を使用することも更に可能である。

配列３００の可能な更に別の例を図４ａ〜図４ｂを参照して説明する。この場合、図１の構造では、配列３００に加えて、瞳平面に更に別の偏光マニピュレータ４００が配置される（図４ａの図は、偏光マニピュレータ４００が、光伝播方向に配列３００の下流に配置される概略図しか示していない）。この更に別の偏光マニピュレータ４００は、ＷＯ ２００５／０６９０８１ Ａ２から公知であり、図４ｂに略示している。偏光マニピュレータ４００は、光学活性材料（特に、光伝播方向に沿って延びる結晶軸を有する結晶石英）から作成され、光伝播方向に変化する厚みプロフィールを有する。偏光マニピュレータ４００は、中心領域内に孔４０５を有し、ＷＯ ２００５／０６９０８１ Ａ２に説明されているように、厚みプロフィール及び円形複屈折によって孔４０５の外側の領域内にタンジェンシャル偏光分布を生成する。

図４ａの例では、互いに重ね合わせ関係にある配列３００の２つのλ／２板３１０及び３２０は、ミラー配列２００の比較的小さい部分しか隠蔽しない（すなわち、ミラー配列２００において反射される合計の光の同じく小さい部分しかλ／２板３１０及び３２０を通過しない）。上記に図３ａを参照して説明した原理により、同時に偏光マニピュレータ４００の孔４０５も通過する光成分において疑似タンジェンシャル偏光が含まれる。λ／２板３１０、３２０のいずれも、光が配列４００を通過した後に発生する偏光分布の領域４１２及び４２２に配置されず、従って、そこでは優先偏光方向が元の優先偏光方向（すなわち、ｙ方向）に対応するので、上述の偏光は、一方でλ／２板３１０、３２０によって覆われない領域及び偏光マニピュレータ４００の孔４０５を通過する光に対してｙ偏光を有する領域から形成される。更に、ｘ偏光を有する領域が、２つのλ／２板３１０、３２０の作用によって生成され、すなわち、２つのλ／２板３１０、３２０によって覆われた領域、並びに偏光マニピュレータ４００の孔を通過する光に対して生成される。

タンジェンシャル偏光分布は、瞳平面の外側の領域内に設定される（それに対してミラー配列２００が配列３００によって覆われず、偏光マニピュレータ４００を孔４０５の外側で通過する光のためのもの）。

図５ａ〜図５ｃは、本発明により設定することができる偏光分布の更に別の例を示している。λ／２板３１０、３２０のそれぞれの設定に基づいて、上述の照明設定の間の変更に含め偏光影響光学配置３００を交換する必要なく、上記及び他の偏光分布を柔軟に設定することができる。

上述の点に関して、図５ａ及び図５ｂに示すように、偏光分布の各々は、瞳平面の中心領域内に、又は偏光マニピュレータ４００の孔４０５内の領域を通過する光に対して一定して直線的な偏光方向を有し、図５ａ、図５ｂの偏光方向は、ミラー配列２００と偏光影響配列３００との組合せを用いて異なって設定されたものである。図５ｃに示す例では、互いに垂直に偏光した光成分（ｘ偏光とｙ偏光を有する）は、互いに重ね合わせ関係にあるとすることができ、この重ね合わせにより、中心領域内、又は偏光マニピュレータの孔４０５内の領域を通過する光に対して非偏光光が生成される。

図６は、更に別の実施形態として２つの回転可能λ／２板６１０及び６２０の配列を示している。λ／２板６１０及び６２０の回転のためのアクチュエータは、例えば、ベルトドライバ、固体ヒンジ要素、圧電アクチュエータ、又はこれらの公知の構成要素の組合せの形態にあるいずれかの望ましい構成のものとすることができる。

この場合、いずれかの望ましい優先偏光方向を有する２つの偏光状態を２つの回転可能λ／２板６１０及び６２０を用いて設定することができるという利点がある。λ／２板６１０及び６２０の重複領域には、図３と同じく２つのλ／２板６１０と６２０の組合せ作用からもたらされる更に別の第３の偏光状態が存在する。

更に別の実施形態により、ミラーによって反射され、かつ偏光影響配列３００の作用結果として異なる偏光方向を含む光成分は、互いに重ね合わせ関係にあるとすることができる。図７に略示するそのような実施形態は、例えば、得られる２２．５°の偏光方向が、ベクトル加算に従って偏光方向０°と４５°（各場合に示す座標系におけるｘ軸に対して）との重ね合わせ（図７の右下部分に示す）によって与えられるという考察に基づいている。最終的に生成される照明設定が、隣接する偏光方向の間で連続的な遷移を有するように、対応する重ね合わせを連続的にもたらすか、又は異なる偏光方向を含む光の連続的に変化する強度成分を伴ってもたらすことができる。言い換えれば、ミラー配列を用いて、個別の偏光状態を重なることによって（疑似）連続偏光設定が提供される。

上述の重ね合わせに関して、直交する偏光光成分を互いに加算することに基づく非偏光寄与が存在し、それによって達成することができるＩＰＳ値の低下がもたらされることに注意されたい。この点に関して、所定の場所における望ましい偏光状態の実施度を表す上でＩＰＳ値という用語を使用する。この点に関して、ＩＰＳは、「好ましい状態における強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｉｎ ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ ｓｔａｔｅ）」の略語であり、ＩＰＳ値は、全体の強度に対する基準方向の光強度（例えば、理想的な偏光子を用いて測定することができ、その透過方向が基準方向に設定される）のエネルギ関係を与える。定量的な言い方をすると、図７から始めて、すなわち、偏光影響光学配置とミラー配列との組合せを用いた合計で８つの偏光状態の生成では、偏光方向０°と２２．５°との重ね合わせの場合に約９６％のＩＰＳ値が存在する。比較目的で、図３から始めて、すなわち、偏光影響光学配置とミラー配列との組合せを用いて合計で４つの偏光状態を生成する場合には、偏光方向０°と４５°との重ね合わせの場合に約８５％のＩＰＳ値が存在する。

図８及び図９を参照して以下に説明する更に別の実施形態により、光学系は、２つよりも多いλ／２板を有することができる。一般的に、本発明は、いずれかの向きの複屈折速軸を有するいずれかの数（≧２）のλ／２板を有する配列を含む。

図８を参照すると、３つのλ／２板８１０、８２０、８３０の使用は、それぞれ生成される射出偏光方向に関してそれぞれ４５°だけ段階的に異なる４つの偏光状態を設定することを可能にする。図８の右手部分から分るように、それぞれ異なる「関連付けられた」偏光状態を伴って２つのミラーによってそれぞれ反射される光成分の間の強度比が、方位角を通じて連続的に変更され、従って、偏光方向が回転される時に、上述の重ね合わせによって前と同じく連続的な偏光分布を得ることができる。

図８の実施形態において設定されるλ／２板の向き、及びそれぞれ生成される偏光方向を表１に示している。

（表１）

図９を参照すると、７つのλ／２板９１０、９２０、９３０、．．．を使用することにより、それぞれ生成される射出偏光方向に関して各々２２．５°だけ段階的に異なる８つの偏光状態、又はそれぞれのλ／２板から射出する光ビームの偏光方向が２２．５°の整数倍である角度で延びる８つの偏光状態を設定することが可能になる。具体的には、第１のλ／２板９１０では、速軸は、配列９００上に入射する光ビームの優先偏光方向Ｐに対して１１．２５°の角度で延び、それに対して第２のλ／２板９２０では、速軸は、配列９００上に入射する光ビームの優先偏光方向Ｐに対して１１．２５°＋２２．５°の角度で延び、更に第ｎのλ／２板では、速軸は、配列９００上に入射する光ビームの優先偏光方向Ｐに対して１１．２５°＋（ｎ−１）^*２２．５°の角度で延びる。

言い換えれば、λ／２板９１０、９２０、９３０、．．．の各々において、複屈折速軸は、それぞれ、問題とするλ／２板上にそれぞれ入射する光ビームの優先偏光方向Ｐに対して１１．２５°の角度で延び、従って、それぞれの速軸における鏡像の結果として更に別の２２．５°の各回転角が与えられる。

図９の実施形態において設定されるλ／２板の向き、並びにそれぞれ得られる偏光方向を表２に見ることができる。

（表２）

この場合にも、結果として、上述の重ね合わせによって前と同じく連続的な偏光分布を得ることができ、例えば、図７の配列と比較して、直交する偏光状態の重ね合わせの得られる偏光解消の比率を低減することができるので、比較的高いＩＰＳ値（この例では、９６％のＩＰＳ値）を得ることができる。

一般的には、ｎ個のλ／２板の場合、各λ／２板の回転角は、３６０°／（ｎ＋１）／２として選択され、速軸は各々異なって向けられ、第ｍのλ／２板の速軸の向きは、（ｍ−１）^*３６０°／（ｎ＋１）／２＋３６０°／（ｎ＋１）／４として与えられる。ｍ番目のλ／２板の下流の偏光回転は、次に、（ｍ）^*３６０°／（ｎ＋１）／２である。

図８及び図９を参照して説明した実施形態におけるλ／２板は、上述の実施形態と同じく、その相対位置において互いに対して変位可能に配置することができる。この点に関しては、図３及びそれ以降に関して上述した説明を参照されたい。

本発明を具体的な実施形態を用いて説明したが、例えば、個々の実施形態の特徴の組合せ及び／又は置換により、当業者には多くの変形及び別の実施形態が明らかであろう。従って、当業者は、そのような変形及び別の実施形態が本発明によって同じく包含され、本発明の範囲が添付の特許請求の範囲及びその均等物の意味においてのみ限定されることを認めるであろう。

１ 光源ユニット
１０ 照明系
１１ 光学ユニット
１２ 偏向ミラー
２０ 投影対物系
３００ 偏光影響光学配置

Claims (24)

1. マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学系であって、
   ミラー配列によって反射される光の角度分布を変更するために互いに独立して変位可能である複数のミラー要素を有する少なくとも１つのミラー配列（２００）と、
   第１のλ／２板（３１０，８１０，９１０）と少なくとも１つの第２のλ／２板（３２０，９２０，９３０）とを含む偏光影響光学配置（３００，８００，９００）と、
   を含むことを特徴とする光学系。
2. 前記第１のλ／２板（３１０）と前記第２のλ／２板（３２０）は、光伝播方向に関して光学系内に連続して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. 前記第１のλ／２板（３１０）と前記第２のλ／２（３２０）は、それらの相対位置において互いに対して変位可能である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. 前記第１のλ／２板（３１０）及び前記第２のλ／２板（３２０）の互いに対するそれらの相対位置における変位機能が、該λ／２板の少なくとも一方の平行移動変位及び／又は該λ／２板の少なくとも一方の回転を含むことを特徴とする請求項３に記載の光学系。
5. 前記第１のλ／２板（３１０）及び前記第２のλ／２板（３２０）の互いに対するそれらの相対位置における前記変位機能は、互いに異なる空間方向、特に互いに垂直の空間方向に実行することができることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の光学系。
6. 前記第１のλ／２板（３１０）と前記第２のλ／２板（３２０）は、前記光伝播方向に可変である重ね合わせ度を伴って互いに対して変位可能であることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の光学系。
7. 前記第１のλ／２板（３１０）及び／又は前記第２のλ／２板（３２０）は、それぞれの該λ／２板が前記ミラー配列（２００）の光学的有効領域の完全に外側にある第１の位置と、該それぞれのλ／２板が該ミラー配列（２００）の該光学有効領域の完全に内側に配置される第２の位置との間で変位可能であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学系。
8. 前記第１のλ／２板（３１０）は、複屈折の第１の速軸（ｆａ−１）を有し、前記第２のλ／２板（３２０）は、複屈折の第２の速軸（ｆａ−２）を有し、
   前記第１の速軸（ｆａ−１）の向きと前記第２の速軸（ｆａ−２）の向きが、互いに異なっている、
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学系。
9. 前記第１の速軸（ｆａ−１）と前記第２の速軸（ｆａ−２）は、互いに対して４５°±５°の角度で配置されることを特徴とする請求項８に記載の光学系。
10. 前記第１の速軸（ｆａ−１）は、前記配列（３００）上に入射する光ビームの優先偏光方向に対して２２．５°±２°の角度で延び、前記第２の速軸（ｆａ−２）は、該配列（３００）上に入射する光ビームの該優先偏光方向に対して−２２．５°±２°の角度で延びることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の光学系。
11. 前記第１のλ／２板（３１０）のみを通過する第１の直線偏光光ビームの振動平面が、第１の回転角を通して回転され、前記第２のλ／２板（３２０）のみを通過する第２の直線偏光光ビームの該振動平面は、第２の回転角を通して回転され、該第１の回転角は、該第２の回転角とは異な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. 前記第１の回転角と前記第２の回転角は、量に関して同じであり、かつ反対の符号のものであることを特徴とする請求項１１に記載の光学系。
13. 前記第１のλ／２板（３１０）と前記第２のλ／２板（３２０）は、互いに重なる領域内で９０°回転子を形成することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の光学系。
14. 前記偏光影響光学配置（３００）は、厳密に２つのλ／２板（３１０，３２０）を有することを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の光学系。
15. 前記偏光影響光学配置（８００，９００）は、少なくとも３つ、特に少なくとも７つのλ／２板（８１０，８２０，８３０；９１０〜９７０）を有することを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の光学系。
16. 前記偏光影響光学配置（３００，８００，９００）は、それが、該光学系の作動時に前記ミラー配列（２００）との組合せで、該配置上に入射する光ビームの光ビーム断面にわたって一定である優先偏光方向を有する直線偏光分布を近似的にタンジェンシャルな偏光分布に変換する方法で調節可能であることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の光学系。
17. 光学活性材料から生成され、かつ変化する厚みプロフィールを有する偏光影響光学要素（４００）を更に有することを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の光学系。
18. マイクロリソグラフィ投影露光装置であって、
    照明系と、
    投影対物系と、
    を含み、
    前記照明系（１１０）及び／又は前記投影対物系（１３０）は、請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の光学系を有する、
    ことを特徴とするマイクロリソグラフィ投影露光装置。
19. 照明系（１０）の光源を用いて生成された光が、投影対物系（２０）の物体平面を照明するための投影露光装置に給送され、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、
    照明系において、
    ミラー配列によって反射される光の角度分布を変更するために互いに独立して変位可能である複数のミラー要素を有する少なくとも１つのミラー配列（２００）と、
    第１のλ／２板（３１０，８１０，９１０）と少なくとも１つの第２のλ／２板（３２０，９２０，９３０）とを含む偏光影響光学配置（３００，８００，９００）と、
    が使用される、
    ことを特徴とする方法。
20. 少なくとも２つの互いに異なる照明設定が、前記第１のλ／２板（３１０，８１０，９１０）と前記第２のλ／２板（３２０，９２０，９３０）との相対位置を変更することによって調節されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 前記照明設定のうちの少なくとも１つを調節する時に、前記第１のλ／２板（３１０，８１０，９１０）と前記第２のλ／２板（３２０，９２０，９３０）は、それらが前記光伝播方向に部分的に互いに重なって少なくとも１つの重複領域及び少なくとも１つの非重複領域を形成するように配置されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. 前記照明設定のうちの前記少なくとも１つを調節するために、前記重複領域及び同じく前記非重複領域の両方が、少なくとも部分的に照明されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記ミラー配列（２００）の異なるミラー要素によって反射され、かつ前記偏光影響配列（３００）の作用の結果として異なる偏光方向を有する少なくとも２つのビーム部分が、相互に重ね合わされることを特徴とする請求項１９から請求項２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 微細構造化構成要素のマイクロリソグラフィ生産のための処理であって、
    感光材料の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１８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領域の上に投影する段階と、
    を含むことを特徴とする処理。

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