JP5461387B2 - 特にマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイス又は投影対物器械である光学システム - Google Patents

Description

本発明は、光学システム、特に、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイス又は投影対物器械に関する。特に、本発明は、偏光状態に対して比較的柔軟で迅速な影響を及ぼすことができる光学システムに関する。

特に、大きい開口数（例えば、１．３よりも大きい開口数）を有する投影対物器械を有する投影露光装置では、照明デバイス及び投影対物器械の両方における偏光状態のターゲットを定めた形成は、公知のように高分解能を得る目的のためには不可欠である。この場合、照明デバイス及び同じく投影対物器械において、各場合に最初に設定された偏光状態が、望ましくない方式で様々な効果による影響を受けるという問題が発生する。これらの影響は、特に、レンズ材料内に存在する応力複屈折（例えば、マウントによって誘起される力、圧密化、又は熱効果に起因する）、偏光によって誘起される複屈折、光学構成要素上の反射防止層又は高反射層内に存在する複屈折（形状複屈折又は直交する偏光状態における異なるフレネル反射及び透過に起因する）、又はそうでなければレンズ材料の固有の複屈折を含む。

用いられる光学材料、用いられる装着技術、及びコーティングの適切な選択によってこれらの影響の複雑で経費負担の高い管理が行われたとしても、依然として必要とされる厳密な偏光公差（一般的に約９５％のＩＰＳ値、ＩＰＳ＝「好ましい状態における強度」）に対する準拠にはつながらないので、ターゲット方式で偏光状態に影響を及ぼすか又は存在する偏光分散の擾乱を補償するために、照明デバイス及び投影対物器械の両方において様々な手法が開発されている。

ＷＯ２００５／０８３５１７Ａ２は、特に、照明システムの瞳平面内で少なくとも１つの偏光補償器を用いることを開示しており、この補償器は、複屈折要素として形成することができる場所依存方式で偏光状態に影響を及ぼすための偏光変更手段を有し、特に積分器ロッドによって引き起こされる偏光変化の補償のためのこの偏光補償器は、異なる偏光変更効果を有する複数の区分を有することができる。

ＷＯ２００５／０３１４６７Ａ２は、投影露光装置において、１つ又はそれよりも多くの偏光マニピュレータデバイスを用いて偏光分散に影響を及ぼすことを開示しており、この偏光マニピュレータデバイスは、ビーム経路内に挿入することができる偏光影響光学要素として形成されるのに加えて複数の位置に配置することができ、この偏光影響要素の効果は、位置を変更すること、例えば、要素の回転、偏芯、又は傾斜によって変更することができる。

ＷＯ２００６／０７７８４９Ａ１は、特に、照明デバイスの瞳平面内、又はその近くに偏光状態の変換のための光学要素を配置することを開示しており、この要素は、入射する直線偏光光の偏光方向を可変方式で設定することができる回転角で回転することができる複数の可変光学回転器要素を有する。この回転器要素によって生じる可変回転角又は偏光状態は、特に、例えば、２つの異なるシステムを互いに適合させるために、偏光状態を測定するためのデバイスによって供給される測定結果に従って設定される。

ＤＥ１９５、３５、３９２Ａ１は、特に、ラムダ／２プレートのラスタを含む径偏光回転光学配置を開示している。半径方向又は接線方向に偏光された光を発生させるための複屈折材料から成るプレートの形態にある更に別の偏光器は、例えば、ＤＥ１０１、２４、８０３Ａ１に開示されている。

ＷＯ２００７／０３１５４４Ａ１は、いずれか望ましい偏光分散を発生させるために、各々が非球面表面を有する光学的単軸材料から成る３つの複屈折要素の群を用いることを開示している。

ＷＯ２００５／０８３５１７Ａ２ ＷＯ２００５／０３１４６７Ａ２ ＷＯ２００６／０７７８４９Ａ１ ＤＥ１９５、３５、３９２Ａ１ ＤＥ１０１、２４、８０３Ａ１ ＷＯ２００７／０３１５４４Ａ１

本発明の目的は、偏光状態への比較的柔軟で迅速な影響を可能にする光学システム、特に、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイス又は投影対物器械を提供することである。

この目的は、独立請求項１の特徴に従って達成される。本明細書及び従属請求項から更に別の構成を集めることができる。
光学システム、特に、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイス及び投影対物器械は、少なくとも１つの偏光修正部分要素を有する偏光補償器と、少なくとも１つの部分要素の位置を変更することができるマニピュレータとを有し、この光学システムでは、光軸に対して垂直な平面に属して光源からの光を用いて照明することができる領域にわたる強度が、この平面における最大強度の２０％を超えない少なくとも１つの作動モードを設定することができ、このマニピュレータは、上記領域に配置される。

最初に、本発明は、照明デバイスでは、例えば、一般的に特定の平面（例えば、瞳平面）の最大可能領域が照らされるのではなく、各々具体的に局在化された瞳照明を有する特定の照明環境が用いられるという考察に基づいている。従来の照明環境は、例えば、照明領域が瞳直径と比較して小さく、特に位相シフトマスクとの併用に用いられる「小さいシグマ」を有する照明環境（図５ａ）、異なる配向の構造と併用される環状照明環境（図５ｂ）、「Ｃ−クアッド」設定（瞳のｘ軸及びｙ軸上に極を有する、図５ｃを参照されたい）、又は「クエーサー」照明環境（瞳の±４５°軸上に極を有する、図５ｄを参照されたい）である。これらの照明環境の場合には、光学システムに割り当てられた光源からの光を用いて照明することができる領域（例えば、瞳平面内の）は、各場合に少なくとも実質的に未照明のままに留まる。この少なくとも実質的に未照明の領域内にマニピュレータを配置することによって偏光状態への比較的柔軟で迅速な影響を発生させることができる。

図５ａ〜図５ｄから分るように、ある一定の設定において照らされる領域は、他の設定においては未照明のままに留まる。例えば、図５ａの「小さいシグマ」設定における中心領域は、この設定において唯一照らされる（実質的に）領域であり、この領域は、例えば、図５ｃ、図５ｄの四重極設定、又は図５ｂの環状設定では照らされない。更に、一般的にこれらの設定、並びに他の設定（例えば、定量的に修正された照明領域寸法を有する）の各々をマイクロリソグラフィ露光装置において用いることができ、１つの設定から他の設定への切り換えが行われる。

従来の手法は、上記異なる設定の間で切り換えを行う際に瞳平面のほぼ各領域が光学的使用領域に対応する可能性があるということに対処するために、光源を用いて照明することができる領域全体の外側にマニピュレータを配置するのに対して、本発明の概念は、マニピュレータ構成要素を元来照らされる可能性があるが、１つ又はそれよりも多くの特定の照明環境、又は実際に用いられる設定それぞれにおいて少なくとも実質的に未照明のままに留まる領域内に配置することによってこれらの手法とは異なる。従って、本発明は、ある一定の照明環境が、これまで又は他の照明環境において配置が「許され」なかったが（照明及び結像工程の妨害を回避するために）少なくとも実質的な光学的未使用領域の存在のおかげで可能になるある一定の領域にマニピュレータ構成要素を配置する可能性をもたらすことを利用する。

上述の「領域」は、必ずしも連続又は不断の領域である必要はなく、２つ又はそれよりも多くの部分領域又は部分区域によって形成することができる。更に、マニピュレータは、いくつかのマニピュレータ構成要素を含むことができ、ここではこれらを全体でマニピュレータと呼ぶ。

実施形態により、光学システムは、この第１のマニピュレータに加えて、この第１のマニピュレータを変更することができる第２のマニピュレータを含む。この第２のマニピュレータは、特に、上記光源を用いて照明することができる領域の外側に配置することができる。更に、光学的使用領域及びマニピュレータ構成要素を有する全体の配列は、交換可能に提供することができ（例えば、循環デバイス内で）、及び／又は変位可能又は回転可能にすることができる。

柔軟な方式でマニピュレータ構成要素を配置するためのある一定の領域の使用以外に、用いられる要素の位置をそれぞれの照明環境に柔軟に適合させることにより、偏光修正要素のサイズを制限し、それによって例えば希少及び／又は高価である可能性がある必要な材料（例えば、光学活性の）の量を制限することも可能になる。

マニピュレータが配置される上記領域にわたって強度が上記平面における最大強度の２０％を超えないことを規定する上記基準は、それぞれの領域が完全に未照明である必要はなく、選択された作動モードにおいてそれぞれのモード又は照明環境に依存して一部の残存強度を依然として含むことができることを表している。同様に、本発明の概念を表す異なる手法により、本発明は、マニピュレータを光軸に対して垂直な平面に、この平面における照明光の合計強度の最大分率２０％（より特定的には最大分率１０％、更に特定的には最大分率５％）がこのマニピュレータ上に収まるように配置することを提案する。

原理的には、上述の平面は、光学システムにおいて光軸に対して垂直なあらゆる平面とすることができる。１つの好ましい実施形態によると、光軸に対して垂直な上述の平面は、光学システムの瞳平面である。本発明により１つ又はそれよりも多くのマニピュレータを配置するのに利用可能な領域は、この場合、比較的はっきりしている。

図５ａ〜図５ｄに示している照明環境の量的仕様では、図５ａの照明環境は、σ≒０．１５というσ値（又は「シグマ」、照明領域の小さい半径と実質的な未照明領域の大きい半径との比として定められる）を有することができる（又はσは、０．１２と０．２との間の典型的な値を有することができる）。図５ｂの環状照明環境では、照明環状領域は、例えば、０．８０と０．９５のσ値に対応する０．１０と０．１５の間の範囲の典型的なΔσ値（例えば、Δσ≒０．１２）によって表すことができる。図５ｃ及び図５ｄの四重極又はクエーサー照明環境では、照明極領域は、２０°から３０°の範囲の典型的な値（例えば、２５°）を有する極開口角、及び例えば０．８０と０．９５のσ値に対応する０．１０と０．１５の間の範囲の典型的なΔσ値（例えば、Δσ≒０．１２）によって表すことができる。これは、１．４４％の最小瞳充填度に対応する。

均一性、テレセントリック性、及び楕円率（例えば、瞳平面内で光が非対称に結合されることによって引き起こされる）に関する要件に依存して、更に別の量的基準は、光学的使用領域のうちの１％を超えない、好ましくは、０．２％を超えない、なお一層好ましくは、０．１％を超えない領域が、マニピュレータ（又はその構成要素）によって覆われることとすることができる。

実施形態により、少なくとも１つの部分要素は、複屈折材料から成る。
実施形態により、少なくとも１つの部分要素は、この部分要素を通過する光において、直交する偏光状態の振幅比を修正する。直交する偏光状態の振幅比（「二重減衰」とも呼ぶ効果）を修正するそのような要素は、一例として回折格子偏光器として設計することができる。更に、直交する偏光状態の振幅比を修正するそのような要素は、溶融シリカ（ＳｉＯ₂）のような誘電体で作られた傾斜プレートとして設計することができる（そのようなプレートは、付加的なコーティングを含むことも含まないこともある）。

実施形態により、少なくとも１つの部分要素は、この部分要素を通過する光において、直交する偏光状態の間の相対位相を修正し、この効果は、部分要素を複屈折材料で構成することで得ることができる。

更に、少なくとも１つの部分要素は、（ａ）直交する偏光状態の振幅比を変更するか、又は（ｂ）直交する偏光状態の間の相対位相を変更するという上述の両方の効果がこの部分要素によって組み合わされるように設計することができる。

更に好ましい実施形態によると、光軸に対して垂直な上述の平面は、光学システムの視野平面とすることができる。それによって例えばスキャナでは、一般的に視野のうちのスロット領域のみしか用いられないことを利用することができ、１つ又はそれよりも多くのマニピュレータを視野のうちの未使用領域（スロットに対して「分離」された）内に導入することができる。

更に、本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置、微細構造構成要素のマイクロリソグラフィ製造の方法、及び微細構造構成要素に関する。

本発明の第１の実施形態による異なる設定にある偏光補償器の概略図である。 本発明の第１の実施形態による異なる設定にある偏光補償器の概略図である。 本発明の第２の実施形態による異なる設定にある偏光補償器の概略図である。 本発明の第２の実施形態による異なる設定にある偏光補償器の概略図である。 更に別の実施形態による偏光補償器の機能を解説するための概略図である。 更に別の実施形態による偏光補償器の機能を解説するための概略図である。 更に別の実施形態による偏光補償器の機能を解説するための概略図である。 更に別の実施形態による偏光補償器の機能を解説するための概略図である。 更に別の実施形態による偏光補償器の機能を解説するための概略図である。 更に別の実施形態による偏光補償器の機能を解説するための概略図である。 更に別の実施形態による偏光補償器の機能を解説するための概略図である。 光学システムにおいて設定することができる異なる照明環境を解説するための図である。 光学システムにおいて設定することができる異なる照明環境を解説するための図である。 光学システムにおいて設定することができる異なる照明環境を解説するための図である。 光学システムにおいて設定することができる異なる照明環境を解説するための図である。 マイクロリソグラフィ投影露光装置の基本的構成の概略図である。 本発明の更に別の実施形態による偏光補償器に対するマニピュレータのモジュール式配列を説明する概略図である。 本発明の更に別の実施形態による偏光補償器に対するマニピュレータのモジュール式配列を説明する概略図である。 本発明によるマニピュレータの異なる実施形態を説明する概略図である。 本発明によるマニピュレータの異なる実施形態を説明する概略図である。 本発明によるマニピュレータの異なる実施形態を説明する概略図である。

本発明を好ましい実施形態に基づいて添付図面を参照して下記により詳細に説明する。図１ａ〜図１ｂは、本発明の第１の実施形態による偏光補償器１００の概略図を示している。

この例示的な実施形態によると、偏光補償器１００は、各場合に円形幾何学形状を有し、複屈折（光学的単軸）結晶材料から製造される４つの部分要素１１０、１２０、１３０、及び１４０を含む。この例示的な実施形態では、複屈折材料は石英結晶であるが、代替的に、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）又はサファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）のような作動波長（例えば、１９３ｎｍ）の光に対して十分に光透過的ないずれか他の適切な材料とすることができる。図１ａ〜図１ｂには、個々の部分要素１１０〜１４０における複屈折の速軸の向きを各場合に示す双方向矢印によって示している。この場合、偏光補償器１００又はその部分要素の厚みは、２つの直交する偏光状態の間で得られる位相差（いわゆる「遅延」）が、光学システム内のこの領域において発生する負の遅延であり、すなわち、この遅延を正確に補償するように選択される。

第１の例示的な実施形態によると、偏光補償器１００は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイスの瞳平面に置かれ、これに対して、そのようなマイクロリソグラフィ投影露光装置の基本的な構成を略示している図６を参照して説明する。

マイクロリソグラフィ投影露光装置は、照明デバイス６０１及び投影対物器械６０２を有する。照明デバイス６０１は、例えば、１９３ｎｍの作動波長におけるＡｒＦレーザ、１５７ｎｍの作動波長を有するＦ₂レーザ、又は１２６ｎｍの作動波長におけるＡｒ₂レーザを含み、平行光束を発生させるビーム成形光学器械を更に含む光源ユニット６０４からの光を用いて構造担持マスク（レチクル）６０３を照明するように機能する。

この例示的な実施形態によると、光源ユニット６０４の平行光束は、最初に回折光学要素６０５（「瞳定義要素」とも呼ぶ）上に入射し、この回折光学要素６０５は、それぞれの回折表面構造によって定められる角放射特性によって瞳平面Ｐ１内に望ましい強度分散を発生させる。

光学ユニット６０６は、光伝播方向に回折光学要素６０５の下流に置かれ、可変直径を有する平行光束を発生させるズーム対物器械を有し、更にアキシコンを有する。上流の回折光学要素６０５と共にズーム対物器械を用いて、瞳平面Ｐ１内にズーム位置及びアキシコン要素の位置に依存して異なる照明構成が発生する。照明デバイス６０１において設定することができ、かつ例えば用いられるマスクに依存して好ましいものである典型的な照明環境を図５ａ〜図５ｄに略示しており、図５ａは、いわゆる「小さいシグマ」を有する照明環境（「小さいシグマ」設定とも呼ぶ）を示し、図５ｂは、環状照明環境を示し、図５ｃは、「Ｃ−クアッド」設定とも呼ぶ四重極照明環境を示し、図５ｄは、四重極の４つの極が、各場合に「Ｃ−クアッド」設定と比較してｘ軸及びｙ軸に対して４５°だけｚ軸回りに回転する方式で配置される「クエーサー」設定とも呼ぶ照明環境を示している。

図示の例では、光学ユニット６０６は、更に偏向ミラー６０７を含む。ビーム経路内には、光伝播方向に瞳平面Ｐ１の下流に光混合デバイス６０８が置かれ、この光混合デバイスは、例えば、光混合を得るのに適切なマイクロ光学要素配列を公知の方式で有することができる。光混合デバイス６０８の後には、光伝播方向にレンズ群６０９が続き、その下流には、レチクルマスキングシステム（ＲＥＭＡ）を有する視野平面Ｆ１が置かれ、このレチクルマスキングシステム（ＲＥＭＡ）は、光伝播方向に下流に置かれたＲＥＭＡ対物器械６１０により、視野平面Ｆ２に配置された構造担持マスク（レチクル）６０３上に結像され、それによってレチクル上で照らされる領域の境界が定められる。構造担持マスク６０３は、図示の例では２つの瞳平面ＰＰ１及びＰＰ２を有する投影対物器械６０２により、感光層が設けられた基板６１１又はウェーハ上に結像される。

ここで、照明デバイス６０１及び／又は投影対物器械６０２において本発明による１つ又は複数の偏光マニピュレータをそれぞれの瞳平面に用いることができ、このマニピュレータの構成及び機能を下記により詳細に説明する。図６は、ＲＥＭＡ対物器械６１０内に置かれた瞳平面Ｐ２内の１つの偏光補償器１００の配列を単に例示的に示している。

再度図１ａ〜図１ｂを参照すると、偏光補償器１００の４つの部分要素１１０〜１４０は、各場合に、瞳平面の残りの領域を覆う光不透過遮蔽体１６０に配置され、これらの部分要素が、照明デバイスの光学システム軸ＯＡ（示している座標システムではｚ方向に延びる）に対して平行な軸回りに回転することができるように、この遮蔽体内に装着される。部分要素１１０〜１４０の光学システム軸ＯＡに対して平行なこれらの部分要素それぞれの回転軸回りの回転は、瞳平面の光不透過遮蔽体１６０によって覆れた瞳平面領域、すなわち、瞳平面の未使用領域に配置された図１ａ〜図１ｂには概略的にのみ示しているマニピュレータ１５０を用いて、個々の部分要素１１０〜１４０において互いに独立して実施することができる。

図１ａ〜図１ｂでは概略的に輪郭でのみ示しているマニピュレータ１５０は、原理的には、部分要素１１０〜１４０の互いに独立した回転を可能にするあらゆる望ましい方式で設計することができ、例えば、ベルト駆動体、固体の連接要素、圧電アクチュエータ、空気圧又は液圧駆動蛇腹、ローレンツコイル、又はこれら公知の構成要素の組合せを含むことができる。更に、別の実施形態では、外側（光学的使用領域の）から引くことができ、摩擦接続又は形状嵌合によって偏光修正要素の位置を変更するために必要な力を伝達することができるワイヤ又はバンドを用いて位置を変更することができる。そのようなワイヤ、バンドなどは、これらのものが、光学的使用領域を通過したとしても比較的少ない光量しか遮蔽しないように、特に小さい直径で達成することができるという点で有利である。

更に、光学的使用領域及びマニピュレータ構成要素を有する全体の配列は、例えば、循環デバイス内で交換可能にして達成することができ、及び／又は変位可能又は回転可能（例えば、角度４５°、３０°、及び／又は２２．５°だけ）とすることができる。
マニピュレータの例示的な実施形態に対しては、後に図８〜図１０を参照してより詳細に説明する。

図１ａ〜図１ｂに示している複屈折の速軸の向きから分るように、図１ｂは、４つの部分要素１１０〜１４０が、各場合に、図１ａの開始配置と比較して、光学システム軸ＯＡに対して平行なそれぞれの要素軸回りに異なる回転角だけ回転した位置にある偏光補償器１００を示している。この回転は、偏光補償器１００が、照明デバイスにおいて以前に測定された（又は照明デバイスの個々の構成要素又はモジュールの測定から判断された）実偏光分散に適合するように実施される。

この場合、偏光補償器１００は、光伝播方向に対して、光学システムにおいて補償される偏光擾乱の下流及び上流の両方に配置することができ、上述の場合では、この偏光擾乱に対するバイアスが作り出される。

図１ａ〜図１ｂによる偏光補償器１００の構成は、特に、図５ｃに概略的に例示しているように、照明デバイスにおいて設定される「Ｃ−クアッド」設定とも呼ぶ四重極照明環境との併用において適切である。偏光補償器１００は、配列全体を４５°だけ回転した時には、図５ｄに概略図に示すような、かつ四重極の４つの極が各場合にｘ軸及びｙ軸に対して４５°だけｚ軸回りに回転する方式で構成された「クエーサー」設定とも呼ぶ照明環境との併用においても適切であることは言うまでもない。

図２ａ〜図２ｂは、本発明の第２の実施形態による偏光補償器２００を示している。偏光補償器２００は、円形幾何学形状の複屈折（光学的単軸）結晶材料（例えば、石英結晶）から成る第１の部分要素２１０を含み、更に、この第１の部分要素及び同じく光学システム軸ＯＡに対して同心状に配置され、リング形幾何学形状を有し、このリングの内側直径が第１の部分要素２１０の外側直径に対応するような第２の部分要素２２０を含む。更に別の実施形態（例示していない）によると、第２の部分要素２２０は、第１の部分要素２１０と部分的に又は完全に重ね合わせることができ、すなわち、特に、同様に円盤として形成することもできる。

第１の部分要素２１０及び第２の部分要素２２０のそれぞれの単軸材料の光学結晶軸の向きは、図２ａ〜図２ｂに示す双方向矢印で前と同様に示している。

同様に、図２ａ〜図２ｂは、ここでもまた、瞳の部分領域を覆って、概略的にのみ示しているマニピュレータ２５０が上に配置された光不透過遮蔽体２６０を示している。マニピュレータ２５０を用いて、２つの部分要素２１０及び２２０を互いに独立して光学システム軸ＯＡ回りに回転させることができ、この場合マニピュレータ２５０は、原理的に図１による実施形態に類似してあらゆる望ましい方式で実施することができる。

図２に例示している偏光補償器２００は、図５ａによる「小さいシグマ」を有する照明環境（「小さいシグマ」設定とも呼ぶ）、又は図５ｂによる環状照明環境との併用において特に適切である。

図２ａの図と２ｂの図との比較によって示しているように、図２ｂによる偏光補償器２００の設定では、光学部分要素２１０及び２２０は、図２ａに示している開始位置（各場合に光学結晶軸の水平向きを有する）と比較して、それぞれ異なる角度β₁及びβ₂だけ光学システム軸ＯＡ回りに回転される。この場合、図２ｂに例示している中心部分要素２１０及びそれに対して同心状に配置されたリング形部分要素２２０の向きは、ここでも、各場合に、照明デバイス又は投影対物器械における実偏光分散の測定に基づいて判断されるか又は個々の構成要素又はモジュールの実偏光効果の測定から判断された設定に対応する。

本発明による偏光補償器の構成は、図１及び図２に例示している対称構成に限定されない。むしろ偏光補償器のターゲット非対称構成は、特定の条件に依存して有利なものとすることができる。特に、好ましい実施形態によると、偏光補償器は、光学システム（すなわち、照明デバイス又は投影対物器械）内に存在する重力によって誘起される応力複屈折が、偏光補償器の適切な「バイアス」によって補償されるように構成することができる。この目的のために、偏光分散のシステムに固有の重力に依存する重力方向の変化に対処するように、例えば、偏光補償器のそれぞれの部分要素の光学的有効厚みを重力方向にターゲット方式で変更する（例えば、漸減する）ことができる。

図１及び図２に示している本発明による偏光補償器の構成は、各場合にそれぞれの部分要素が、比較的強い「統合的」要素を表す実施形態であり、ここでは、これは、これらの部分要素の偏光影響効果が、光学システム内で最終的に影響される又は補償される偏光分散の構造と比較して比較的大きい瞳平面の部分領域にわたって一定であることを意味すると理解すべきである。この影響は、一般的に偏光補償器が、光学システム内で瞳の１つの部分領域内に存在する偏光擾乱を弱めるが、その代わりに瞳の別の部分領域内ではこの擾乱を強めるということである。それにも関わらず引き続き行われるそのような比較的強い「統合的」要素の使用は、本発明者の以下の洞察に基づいている。

偏光補償器によってシステム内に導入される遅延Δφによって引き起こされるＩＰＳ値（ＩＰＳ＝「好ましい状態における強度」）の差を考えると、これに対して次式の２次関係が成り立つ。
ΔＩＰＳ＝ｓｉｎ²（Δφ／２）^*ｓｉｎ²（２^*α） （１）
ここでΔφは、遅延を表し、αは、入射光の好ましい偏光方向に対する遅延の速軸の角度を表している。

一方で導入される遅延Δφと、他方でＩＰＳ値において得られる差との間の式（１）による２次関係に起因して、適切な場合には、瞳のある一定の領域内に存在する偏光擾乱の劣化を容認することができ、これは、この劣化が、瞳の他の領域内の改善によって十二分に補われることによる。例示的に、システム内に存在する偏光擾乱が、瞳の第１の領域内では０ｎｍの遅延に対応し、瞳の第２の領域内では２０ｎｍの遅延に対応する場合には、式（１）による２次関係に起因して、例えば、本発明による偏光補償器の部分要素のうちの１つを用いた−１０ｎｍの一定の遅延の「統合的」導入は、確かにこの第１の部分領域内である一定の劣化を引き起こしはするが、第２の部分領域内では、この劣化を超える改善を引き起こす。得られる状況又は偏光特性は、領域的に高いＩＰＳ損失を有する元のＩＰＳ分散が、より低いＩＰＳ損失最大値を有するより均一な分散によって置換されている限り、開始状況と比較して有利である。

更に、本発明による偏光補償器は、図１及び図２を参照して説明したように、互いに独立して発生する偏光補償器の部分要素の回転に限定されない。図３及び図４を参照して下記に説明するように、各場合に用いられるマニピュレータの影響は、１つ又はそれよりも多くの部分要素の一時的な押し出し、それに続く変更された位置にある偏光補償器の関連部分要素の再度新たな押し込みから構成することができる。

従って、例えば、図３によると、各々正方形又は矩形の幾何学形状のものである４つの部分プレート３１０〜３４０で構成されて、図３ａに示している開始位置では、複屈折の速軸が、その向き（図示の座標システムではｘ方向に延びる）に関して全ての部分プレート３１０〜３４０に適合する偏光補償器３００の場合には、図３ａによる第１の調節段階において、部分プレート３１０〜３４０が、図示の矢印Ｐ１〜Ｐ４の方向に互いから押し離され（図３ａ）、次に、例えば、３つの部分要素３２０、３３０、及び３４０が、それぞれの要素軸（ｚ方向に対して平行な）回りに９０°だけ回転され（図３ｂ）、最後に、図３ｄに示している最終構成を得るために、部分要素３１０〜３４０は、再度押し合わせられる（図３ｃ）。

この場合、図３ｄによる最終構成は、ここでもまた、光学システムにおいて測定されるか又は光学システムの個々の構成要素又はモジュールの測定から判断された実偏光分散に適合するように選択される。

図３ａ〜図３ｄによる偏光補償器３００に類似して、各々正方形又は矩形の幾何学形状のものである４つの部分要素４１０〜４４０を同様に含む図４ａ〜図４ｃに例示している更に別の偏光補償器４００の場合には、図４ａによるマニピュレータ（この図には例示していない）を用いた２つの部分要素４３０及び４４０のそれぞれの要素軸回りの角度９０°の回転（関連部分要素４１０〜４４０が先行して互いから押し離された後の）に加えて、部分要素４２０が、複屈折の速軸のずれた（図示の例では４５°だけ）向きを有する部分要素４２０’と交換される。部分要素４２０が部分要素４２０’と置き換わった状態で、図４ｂによる部分要素４１０、４２０’、４３０、及び４４０は、マニピュレータを用いて光学システム軸の方向に再度押し合わせられ、それによって図４ｃに示している最終構成が生じる。この最終構成は、ここでも光学システムにおいて測定されるか又は光学システム内の個々の構成要素又はモジュールの測定から判断された実偏光分散に適合される。

本発明は、光学システム、特に、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイス又は投影対物器械における偏光状態に対して比較的柔軟で迅速な影響を及ぼす可能性を提供する。この場合、本発明は、特に、特定の瞳領域内（他の瞳領域は比較的無視される）でターゲットを定めた補正を発生させることができることを利用して偏光状態の有利な影響をもたらすことができるという洞察を利用する。この洞察には、一方で光学システム内に導入された遅延と、他方でＩＰＳ値（ＩＰＳ＝「好ましい状態における強度」）の得られる変化との間に存在する２次関係に起因して、システム内に既に存在する偏光擾乱の激化又は劣化でさえも、他の瞳領域で得られるこの偏光擾乱の低下又は改善によって十二分に補うことができるという考察が伴っている。
例えば、図１ａ〜図１ｂの構成において適切なマニピュレータの機械的な実現のための実施形態を図８〜図１０を参照して以下に説明する。

図８によると、偏光修正部分要素８１０、８２０、８３０、及び８４０は、ここでもまた、遮蔽体８６０（例えば、光不透過の）上に配置され、ｘｙ平面内で回転可能である。この目的のために、偏光修正部分要素８１０、８２０、８３０、及び８４０は、マニピュレータを形成するアクチュエータ８５１〜８５４によるタペット作動を受け、アクチュエータ８５１〜８５４によって作動される力の作用点は、この実施形態に用いられる四重極設定（図５ｃに示している）における光学的使用領域８１０ａ、８２０ａ、８３０ａ、８４０ａの少なくとも実質的に外側にある。好ましくは、光学的使用領域全体の１％を超えない領域しかアクチュエータ８５１〜８５４によって覆われない。

図９は、光軸（ｚ軸）の周囲の４５°の回転の後のこの配列を示している。この回転は、図８〜図９には示しておらず、例えば、光源からの光を用いて照明することができる領域の外側に配置することができる更に別のマニピュレータによって実現することができる。

図１０に例示している更に別の実施形態によると、偏光修正部分要素９１０、９２０、９３０、及び９４０は、マニピュレータを形成する歯車９５１ａ、９５１ｂ、．．．によって実現される。確実な固定（形状嵌合）に向けて、要素９１０、９２０、９３０、及び９４０の周辺領域には、対応する歯（図１０には示していない）を設けることができる。代替的に、偏光修正部分要素９１０、９２０、９３０、及び９４０にトルクを伝達するのに摩擦接続を用いることができる。ここでも、好ましくは、光学的使用領域全体の１％を超えない領域しかマニピュレータの構成要素（特にアクチュエータ９５１〜９５４）によって覆われない。

図７に概略的にのみ例示している本発明の更に別の実施形態では、少なくとも１つの偏光修正部分要素の位置を変更するためのマニピュレータに加えて、この第１のマニピュレータを変更することができる第２のマニピュレータを設けることができる。そのような「モジュール式」配列を図７ａ〜図７ｂに一般的に例示しており、図７ａでは、ブロック「７１３」は、偏光修正部分要素を表し、ブロック「７１２」は、この要素の位置を変更するための第１のマニピュレータを表し、７１１は、この第１のマニピュレータ７１２の位置を変更するための（偏光修正部分要素と合わせて与えられた場合）第２のマニピュレータを表している。この概念の可能な実施例を図７ｂに示しており、偏光修正部分要素７２３は、第１のマニピュレータ７２２（例えば、図８〜図１０の実施形態のうちの１つによる）を用いてｘｙ平面内で回転することができ、この第１のマニピュレータ７２２の位置は、第１の照明極Ｐ１又は第２の照明極Ｐ２のいずれかを覆うように第１のマニピュレータ７２３を位置決めすることができるように、第２のマニピュレータ７２１を用いて変更することができる。従って、照明環境が変更された場合には、第１のマニピュレータ、第２のマニピュレータ、及び偏光修正部分要素の全体の配列は、機械式マニピュレータ構成要素がそれぞれの設定の各々における光学的使用領域の外側に配置されるように変更することができる。例えば、第２のマニピュレータは、上記光源を用いて照明することができる領域の外側に配置することができ、それに対して第１のマニピュレータは、この光源によって照明することができる領域に配置することができるが、特定の使用照明環境では少なくとも実質的に未照明のままに留まる。更に、別の実施形態では、図７ａ、図７ｂによるマニピュレータの配列を全体的に交換することができる。

本発明を特定的な実施形態に基づいて説明したが、例えば、個々の実施形態の特徴の組合せ及び／又は交換により、当業者によって数々の変形及び代替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実施形態も本発明よって含まれ、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内でのみ制限されることは当業者には明らかである。

１００ 偏光補償器
１１０、１２０、１３０、１４０ 部分要素
１５０ マニピュレータ
１６０ 光不透過遮蔽体

Claims (23)

1. 光軸（ＯＡ）を有する光学システム、特に、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイス又は投影対物器械であって、
   少なくとも１つの偏光修正部分要素（１１０〜１４０、２１０〜２４０、３１０〜３４０、４１０〜４４０、７２３、８１０〜８４０、９１０〜９４０）を有する偏光補償器（１００、２００、３００、４００、８００、９００）と、
   前記少なくとも１つの部分要素（１１０〜１４０、２１０〜２２０、３１０〜３４０、４１０〜４４０、７２３、８１０〜８４０、９１０〜９４０）の位置を変更することができるマニピュレータ（１５０、２５０、７２２、８５１〜８５４、９５１ａ〜９５４ａ、９５１ｂ〜９５４ｂ）と、
   光学システムに偏光状態の擾乱をもたらす少なくとも１つの光学要素と、
   を含み、
   光学システムにおいて、少なくとも１つの照明環境（５０１〜５０４）であって、他の照明環境であれば光源からの光を用いて元来照らすことができる領域が、前記光軸（ＯＡ）に対して垂直な平面に属する領域にわたる強度が該平面における最大強度の２０％を超えない限りにおいて、少なくとも実質的には未照明のままである、前記少なくとも１つの照明環境（５０１〜５０４）を設定することができ、
   前記マニピュレータ（１５０、２５０、７２２、８５１〜８５４、９５１ａ〜９５４ａ、９５１ｂ〜９５４ｂ）は、前記領域に配置され、
   さらに、前記第１のマニピュレータ（７２２）に加えて、該第１のマニピュレータ（７２２）の位置を変更することができる第２のマニピュレータ（７２１）を含む、
   ことを特徴とする光学システム。
2. 前記領域にわたって、前記強度は、前記照明環境では、前記平面における前記最大強度の１０％を超えず、より好ましくは、５％を超えず、より一層好ましくは、２％を超えないことを特徴とする請求項１に記載の光学システム。
3. 前記領域は、前記照明環境（５０１〜５０４）では未照明のままに留まることを特徴とする請求項２に記載の光学システム。
4. 前記光軸（ＯＡ）に対して垂直な前記平面は、光学システムの瞳平面であ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項に記載の光学システム。
5. 前記光軸（ＯＡ）に対して垂直な前記平面は、光学システムの視野平面であ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項に記載の光学システム。
6. 前記少なくとも１つの部分要素（１１０〜１４０、２１０〜２４０、３１０〜３４０、４１０〜４４０、７２３、８１０〜８４０、９１０〜９４０）は、複屈折材料から成ることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学システム。
7. 前記少なくとも１つの部分要素は、該部分要素を通過する光に対して、直交偏光状態の振幅の比を修正す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項に記載の光学システム。
8. 前記少なくとも１つの部分要素は、該部分要素を通過する光に対して、直交偏光状態の間の相対位相を修正す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項に記載の光学システム。
9. 前記偏光補償器（１００、２００、３００、４００）は、少なくとも２つの偏光修正部分要素（１１０〜１４０、２１０〜２４０、３１０〜３４０、４１０〜４４０、８１０〜８４０、９１０〜９４０）を有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光学システム。
10. 前記２つの部分要素の互いに対する相対位置及び／又は相対方位は、前記マニピュレータ（１５０、２５０、８５１〜８５４、９５１ａ〜９５４ａ、９５１ｂ〜９５４ｂ）を用いて変更することができることを特徴とする請求項９に記載の光学システム。
11. 前記偏光補償器（２００）は、前記少なくとも２つの部分要素（２１０、２２０）を同心配置で有することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の光学システム。
12. 前記少なくとも２つの部分要素（２１０、２２０）は、前記光軸（ＯＡ）に対して同心状に配置されることを特徴とする請求項１１に記載の光学システム。
13. 前記少なくとも２つの部分要素（１１０〜１４０、３１０〜３４０、４１０〜４４０）は、多角形幾何学形状を有することを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の光学システム。
14. 前記マニピュレータ（１５０、２５０、８５１〜８５４、９５１ａ〜９５４ａ、９５１ｂ〜９５４ｂ）は、前記少なくとも１つの部分要素（１１０〜１４０、２１０〜２２０、３１０〜３４０、４１０〜４４０、８１０〜８４０、９１０〜９４０）の回転、変位、及び／又は傾斜に向けて形成され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項に記載の光学システム。
15. 前記第２のマニピュレータ（７２１）は、前記光源を用いて照明することができる領域の外側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光学システム。
16. 前記偏光補償器（１００、２００、３００、４００、８００、９００）は、それが光学システムの瞳平面の第１の領域の前記擾乱を増強し、かつ該瞳平面の第２の領域でそれを弱めるように設定することができることを特徴とする請求項１に記載の光学システム。
17. 重力誘起応力複屈折を有する少なくとも１つの光学要素が存在し、
    前記偏光補償器（１００、２００、３００、４００、８００、９００）は、それが該応力複屈折を少なくとも部分的に補償するように構成される、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の光学システム。
18. 前記部分要素（１１０〜１４０、２１０〜２２０、３１０〜３４０、４１０〜４４０、８１０〜８４０、９１０〜９４０）の互いに対する前記方位に関して互いに異なる前記偏光補償器の少なくとも２つの設定を、前記マニピュレータ（１５０、２５０）を用いて生成することができ、この設定は、該部分要素（１１０〜１４０、２１０〜２２０、３１０〜３４０、４１０〜４４０、８１０〜８４０、９１０〜９４０）から成る該偏光補償器（１００、２００、３００、４００、８００、９００）の幾何学形状に関して適合することを特徴とする請求項９から請求項１７のいずれか１項に記載の光学システム。
19. 前記少なくとも１つの部分要素（１１０〜１４０、２１０〜２２０、３１０〜３４０、４１０〜４４０、８１０〜８４０、９１０〜９４０）は、システムの前記光軸（ＯＡ）に垂直な平面内で配向された光学結晶軸を有することを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の光学システム。
20. 前記光源（６０４）は、２５０ｎｍよりも短く、特に２００ｎｍよりも短く、より特定的には１６０ｎｍよりも短い波長を有する光を発生させることを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の光学システム。
21. 光軸（ＯＡ）を有する光学システム、特に、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイス又は投影対物器械であって、
    少なくとも１つの偏光修正部分要素（１１０〜１４０、２１０〜２４０、３１０〜３４０、４１０〜４４０、７２３、８１０〜８４０、９１０〜９４０）を有する偏光補償器（１００、２００、３００、４００、８００、９００）と、
    前記少なくとも１つの部分要素（１１０〜１４０、２１０〜２２０、３１０〜３４０、４１０〜４４０、７２３、８１０〜８４０、９１０〜９４０）の位置を変更することができるマニピュレータ（１５０、２５０、７２２、８５１〜８５４、９５１ａ〜９５４ａ、９５１ｂ〜９５４ｂ）と、
    光学システムに偏光状態の擾乱をもたらす少なくとも１つの光学要素と、
    を含み、
    光学システムにおいて、少なくとも１つの照明環境（５０１〜５０４）であって、他の照明環境であれば光源からの光を用いて元来照らすことができる領域が、前記光軸（ＯＡ）に対して垂直な平面に属する領域にわたる強度が該平面における最大強度の２０％を超えない限りにおいて、少なくとも実質的には未照明のままである、前記少なくとも１つの照明環境（５０１〜５０４）を設定することができ、
    前記マニピュレータ（１５０、２５０、７２２、８５１〜８５４、９５１ａ〜９５４ａ、９５１ｂ〜９５４ｂ）は、前記領域に配置され、
    前記偏光補償器（１００、２００、３００、４００）は、少なくとも２つの偏光修正部分要素（１１０〜１４０、２１０〜２４０、３１０〜３４０、４１０〜４４０、８１０〜８４０、９１０〜９４０）を有し、
    前記偏光補償器（２００）は、前記少なくとも２つの部分要素（２１０、２２０）を同心配置で有し、
    そして、前記少なくとも２つの部分要素（２１０、２２０）は、前記光軸（ＯＡ）に対して同心状に配置されることを特徴とする光学システム。
22. 照明デバイス（６０１）と、
    投影対物器械（６０２）と、
    を含み、
    前記照明デバイス（６０１）又は前記投影対物器械（６０２）は、請求項１から請求項２１のいずれか１項に従って形状される、
    ことを特徴とするマイクロリソグラフィ投影露光装置。
23. 微細構造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（６１１）を準備する段階と、
    結像される構造を有するマスク（６０３）を準備する段階と、
    請求項２２に記載の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（６０３）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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