JP5529922B2 - マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム - Google Patents

マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム Download PDF

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Description

本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムに関する。
マイクロリソグラフィは、例えば、集積回路又はＬＣＤのような微細構造構成要素の生産に用いられる。マイクロリソグラフィ処理は、照明システム及び投影対物系を有する投影露光装置と呼ばれるものにおいて実施される。照明システムを用いて照らされるマスク（＝レチクル）の像は、その場合には投影対物系を用いて、マスク構造を基板上の感光コーティング上に転写するために感光層（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）上に投影される。
照明システムでは、所定の照明設定、すなわち、照明システムの瞳平面内の強度分布の特定かつターゲット式の調節に向けて、回折光学要素（ＤＯＥと呼ばれる）の使用以外に、例えば、ＷＯ２００５／０２６８４３Ａ２に開示されているミラー配列を用いることも公知である。そのようなミラー配列は、互いに独立して調節することができて各々を例えば典型的に−１０°と＋１０°の間の角度範囲内で個々に傾斜することができる多くのマイクロミラーを含む。ミラーに関する所定の傾斜配列は、予め均一化及び平行化されたレーザ光をそれぞれ望ましい照明設定に依存して適切な方向に偏向させることにより、瞳平面に望ましい光分布（例えば、双極設定、四重極設定、又は環状照明設定）を形成することを可能にする。これに対応する構造を図２２に模式的に示しており、この図は、レーザビーム１０のビーム経路内に、順に、偏向ミラー１１，屈折光学要素（ＲＯＥ）１２，レンズ１３（例としてのみ示している）、マイクロレンズ配列１４，ミラー配列１５，拡散器１６，レンズ１７、及び瞳平面ＰＰを含む照明システムの部分領域を示している。ミラー配列１５は、多数のマイクロミラーを含み、マイクロレンズ配列１４は、これらのマイクロミラー上への特定の集束に向けて多数のマイクロレンズを有する。
しかし、ＤＯＥを用いる時には、瞳平面全体は、ＤＯＥの回折構造での回折によってレーザビームプロフィールの各点から「広がり」、従って、レーザビームプロフィールにおける強度分布に関係なく瞳平面の実質的に均一な照明が達成されるが、ミラー配列を用いる時には、レーザビームプロフィールの変動は、例えば、互いに異なる偏光状態が、レーザビームプロフィールの異なる領域を利用して双極照明設定の個々の極に設定された場合には、瞳平面内のエネルギ変動を招く可能性がある。
従って、ミラー配列を用いる時に、レーザビームプロフィールの変化は、所定の照明設定の特定のターゲット式調節に対して不要に瞳平面の不均一照明をもたらす可能性がある。
ＷＯ２００５／０２６８４３Ａ２ ＷＯ２００５／０６９０８１Ａ１
本発明の目的は、所定の照明設定の柔軟な調節を可能にすると同時にレーザビームプロフィールにおける不均一性による干渉の影響を低減するマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムを提供することである。
この目的は、独立請求項１の特徴によって達成される。
マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムは、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の互いに独立に変位可能な複数のミラーユニットを有するミラー配列と、異なるミラーユニット上に入射する少なくとも２つの異なる偏光状態を生成するために光伝播方向にミラー配列の前に配置された少なくとも１つの要素とを含む。
ミラー配列と少なくとも２つの異なる偏光状態を生成するための少なくとも１つの要素との組合せにより、ミラー配列の異なるミラーユニット又は要素、例えば、互いに隣接するミラーユニット又は要素を異なる偏光状態で照明し、かつ例えば密に連続する互いに交互する偏光の向きを達成することが本発明によって可能である。異なる（例えば、２つの互いに垂直な）偏光方向のうちの１つを有する光は、個々のミラーユニット又は要素の適切な設定によってレーザビームプロフィールの各位置から瞳平面内に偏向させることができるので、その結果、瞳平面の異なる位置は、ビームプロフィール内の異なる位置からそれぞれ望ましい偏光状態の光で照明することができる。特に、基本的には、例えば、２つの互いに垂直な偏光方向は、ビームプロフィール全体のいずれの点からも瞳平面内のいずれかの点で偏向させることができるので、所定の偏光分布を有する望ましい照明設定に対して、高度のビーム均一化を達成することができる。
実施形態に従って、少なくとも１つの要素は、複屈折要素である。この概念により、特に、ミラー配列の互いに隣接するミラーユニット又は要素を異なる偏光状態で照明し、密に連続する互いに交互する偏光の向きを達成することを可能にするために、通常光線と異常光線の間の空間的分離に関する複屈折材料の公知の特性を用いることができる。
従って、その結果、本発明による解決法は、ビームプロフィールにわたって比較的密な偏光分布を達成することができ、特に、それぞれ隣接するミラーユニット間に異なる偏光状態を設定することができる。従って、ビームプロフィールにわたって比較的高レベルの位置分解能で偏光分布を調節することができる。
実施形態に従って、複屈折要素は、光ビームの分割によって生成される通常光線と、この同じ光ビームを分割することによって生成される異常光線とをミラー配列を用いて異なる方向に偏向することができるようにミラー配列に適応される。
実施形態に従って、ミラー配列の少なくとも一部のミラーユニットは、内側ミラー要素及びその周囲の外側ミラー要素から成る。この点に関して、好ましくは、少なくとも１つのミラー要素及びこの内側ミラー要素と同じミラーユニットに属する外側ミラー要素は、互いに独立に変位可能である。このようにして、望ましい照明設定を達成するために、注目している個々のミラーユニットを内側ミラー要素と外側ミラー要素との相対設定に関して別々に調節することができる。この点に関して、特に、複屈折要素は、光ビームを分割することによって生成される通常光線と、この同じ光ビームを分割することによって生成される異常光線とが異なるミラーユニット又は異なるミラー要素上に入射するように、ミラー配列に適応させることができる。更に、複屈折要素は、光ビームを分割することによって生成される通常光線と、この同じ光ビームを分割することによって生成される異常光線とが互いに隣接するミラーユニット上又は同じミラーユニットのミラー要素上に入射するように、ミラー配列に適応させることができる。
実施形態に従って、ミラー配列は、第１のミラーユニット及び第２のミラーユニットを有し、第１のミラーユニットは、第１の偏光方向に向けて最適化され、第２のミラーユニットは、第１の偏光方向に対して垂直な第２の偏光方向に向けて最適化される。この目的のために、第１のミラーユニット及び第２のミラーユニットは、特に互いに異なるコーティングを有する。
実施形態に従って、照明デバイスは、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズ配列を更に有し、要素は、このマイクロレンズ配列とミラー配列の間に配置される。
実施形態に従って、光伝播方向に要素の上流に、偏光状態の回転のための回転子要素（特に、ラムダ／２−プレート）が配置される。更に、ラムダ／２−プレートは、好ましくは、照明システムの光軸の回りに回転可能に配置される。ラムダ／２−プレートの回転は、複屈折要素の上流の偏光方向、及び従って複屈折要素によって本発明によって生成される光線の一部分（すなわち、通常光線部分及び異常光線部分）の強度関係を適切に調節することができることをもたらす。
実施形態に従って、要素は、光学単軸結晶材料、特にフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）から作られる。一部の実施形態によると、複屈折要素を製作する元の材料は、光学活性を持たない材料である。
実施形態に従って、要素は、照明システムの光軸と平行な関係に配向されない光結晶軸を有する。特に、光学単軸結晶材料の光結晶軸の配向と照明システムの光軸の向きとは、好ましくは、少なくとも±３°だけ互いに異なる。
実施形態に従って、光伝播方向に要素の下流に、偏光状態の回転のための回転子要素（特にラムダ／２−プレート）が配置される。このラムダ／２−プレートを用いると、複屈折要素を用いて生成される通常光線及び異常光線の互いに垂直な偏光方向の望ましい向きの設定を行うことができる。
実施形態に従って、照明システムは、ミラー配列のそれぞれ異なる領域に関連付けられた少なくとも２つのチャンネルの配列を有し、これらのチャンネルにおいて、それぞれのチャンネルから出射し、ミラー配列上に入射する光の偏光状態を互いに独立して調節することができる。このようにして、それぞれ設定された偏光方向は、個々のチャンネル内で別々に選択することができ、本発明による配列の自由度数又は柔軟性を更に高めることができる。チャンネルは、特に、各々少なくとも１つのそれぞれのラムダ／２−プレートを有することができ、異なるチャンネルのラムダ／２−プレートを互いに独立して調節することができる。好ましくは、ラムダ／２−プレートのうちの少なくとも１つは、照明システムの光軸の回りに回転可能に配置される。
実施形態に従って、要素とミラー配列の間にラムダ／４−プレートが配置される。好ましくは、ラムダ／４−プレートは、照明システムの光軸の回りに回転可能に配置される。このようにして、左回り及び右回りの円偏光光又は同じくあらゆる楕円偏光光は、隣接するミラーユニット又は内側ミラー要素、特に円形ミラーにおいて生成することができ、例えば、照明システム内のいずれか他の位置で発生する偏光状態の楕円度を光損失なしに維持するか又はその後補償することができる。
更に別の実施形態により、要素は、平行平面幾何学形状を有する。更に別の実施形態により、要素は、プリズム形態のものとすることができる。
実施形態に従って、照明システムは、偏光状態を更新するための偏光子を有する。そのような偏光子を用いると、望ましくない偏光状態の光成分が分離され、例えば、ビーム給送ユニット内で発生し、レーザ光の不完全な偏光を招く効果を考慮に入れることができる明確な偏光状態を本発明による配列の上流に設定することができる。
実施形態に従って、要素は、通過する光に対して照明システムの作動波長の半分よりも短い有効リターデーションをもたらす少なくとも１つのリターダを含む。この実施形態では、照明システムの光学構成要素（特に、レンズ又はミラー）によって生成され、一般的に、それぞれ瞳平面又は視野（又はレチクル）平面にわたって変化するリターデーションを補償するのに、及び／又はレチクル（マスク）によってシステム内に導入される複屈折の補償に対して本発明の概念を用いることができる。
実施形態に従って、リターダの位置を光伝播方向に対して垂直な平面内で変更することができる。これによって得られるリターダの位置に関する柔軟性により、少なくとも１つのリターダによって「覆われた」ミラーユニットの個数及び位置を柔軟な方式で調節することができ、それによって瞳平面内で得られる偏光分布を調節又は修正することができる。更に、偏光性能は、それぞれ照明システムの作動中又は走査処理中に動的に修正することができる。
要素は、特に、通過する光に対して照明システムの作動波長の半分よりも短い有効リターデーションをもたらす少なくとも２つのリターダを含む。一部の実施形態によると、これらのリターダは、そこを通過する光に対して反対の符号の有効リターデーションをもたらす。反対の符号のリターデーションを有する２つのリターダ又はリターデーションプレートの使用は、第１又は第２のリターデーションプレートを通過した後に適切なリターデーションを有する光を瞳平面内の適切な領域へと誘導するだけでよいので、瞳平面内で反対のリターデーション領域が照明システムの光学構成要素によって生成される照明システム内でこの使用が有効な補償を可能にする限り有利である。
更に別の態様によると、本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムに関し、照明システムは、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の互いに独立に変位可能な複数のミラーユニットを有するミラー配列と、光伝播方向にミラー配列の前に配置された少なくとも１つの複屈折要素とを含む。
更に別の態様によると、本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムに関し、照明システムは、互いから相互に分離された少なくとも２つの領域が照明システムの瞳平面に生成される少なくとも１つの照明設定を照明システムに設定することができるように構成され、これらの領域間の面積比は、少なくとも３、より具体的には、少なくとも４、更に具体的には、少なくとも５という値を有する。
この態様では、本発明は、公知の双極又は四重極設定のような従来設定とは実質的に異なる照明設定を必要とする作動条件が存在するという考察に基づいている。そのような作動条件は、レチクル又はマスクの設計が、ウェーハ上に製作される望ましい構造と完全に対応せずに作られるが、意図的に照明システム又は投影対物系の照明特性又は結像特性に対処することによって修正された設計によるものである場合に特に存在すると考えられる。そのような手法は、「製造適合設計（ＤＦＭ）」とも呼ばれ、例えば、光学系内で発生する回折効果などを考慮して望ましい結像結果がウェーハ上で得られるように選択された付加的な又は修正された構造をマスクに設ける段階を含む。そのような状況では、修正されたマスク設計だけではなく、特に、最大連続領域よりも有意に小さいサイズ又は面積を有する照明領域を含む修正又は適応された照明設定も必要とされるので、本発明のこの態様による照明設定は、そのような状況において有利なものとすることができ、マイクロリソグラフィ処理の改善された結果を誘導することができる。
実施形態に従って、上述の少なくとも２つの領域の各々は、１対の領域に属し、各領域対の領域は、瞳中心に関して点対称な関係で配置される。
実施形態に従って、少なくとも１つの領域対の領域内では、偏光状態は、同一か又は互いに対して直交するかのいずれかである。
更に、特に走査処理中に、ミラー配列を利用して瞳内の強度及び／又は偏光分布を修正することが可能である。特に、説明した照明設定に対して、瞳又は上述の領域対においてそれぞれ偏光を走査方向に沿って変更又は修正することができる。
実施形態に従って、少なくとも１対の領域の領域は、非円形形状を有する。
更に別の態様によると、本発明は、以上のいずれかに記載の照明システムに使用するためのミラー配列に関し、ミラー配列は、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の互いに独立に変位可能な複数のミラーユニットを含み、ミラー配列の少なくとも１つのミラーユニットは、内側ミラー要素及びその周囲の外側ミラー要素から成る。
本発明は、更に、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生産の方法、及び微細構造構成要素に関する。
本発明の更に別の構成は、本明細書の説明及び特許請求の範囲に見出されるものとする。
以下では、添付図面に示す実施形態を例示的に用いて本発明をより詳細に説明する。
本発明の一般的な概念を説明するための模式図である。 本発明による図１の配列内に設けられた複屈折要素の作用を説明するための倍尺模式図である。 本発明による図１の配列内に設けられた複屈折要素の作用を説明するための倍尺模式図である。 本発明による第１の実施形態における配列を説明するための模式図である。 図３ａの配列内に設けられたミラーユニットの倍尺模式図である。 本発明の実施形態によるレーザビームを拡大又は分解するためのミラー配列の模式図である。 本発明の更に別の実施形態の模式図である。 本発明の更に別の実施形態の模式図である。 本発明の更に別の実施形態の模式図である。 本発明の更に別の実施形態の模式図である。 本発明の更に別の実施形態の模式図である。 本発明の更に別の実施形態の模式図である。 本発明の更に別の実施形態の模式図である。 本発明の更に別の実施形態の模式図である。 本発明の更に別の実施形態の模式図である。 本発明の更に別の実施形態の模式図である。 本発明の更に別の実施形態の模式図である。 本発明の更に別の実施形態の模式図である。 本発明の更に別の実施形態の模式図である。 本発明の更に別の態様に従って実現される照明設定の実施形態を説明するための概略的な図である。 本発明の更に別の実施形態の効果を説明するための概略的な図である。 本発明の更に別の実施形態の効果を説明するための概略的な図である。 本発明の更に別の実施形態の効果を説明するための概略的な図である。 本発明の更に別の実施形態の効果を説明するための概略的な図である。 本発明の更に別の実施形態の効果を説明するための概略的な図である。 本発明の更に別の実施形態の効果を説明するための概略的な図である。 本発明の更に別の実施形態の効果を説明するための概略的な図である。 互いに対して移動可能な異なる部分要素を伴う本発明の更に別の実施形態の図である。 互いに対して移動可能な異なる部分要素を伴う本発明の更に別の実施形態の図である。 本発明の更に別の実施形態の模式図である。 本発明の更に別の実施形態の模式図である。 従来技術によるミラー配列を有する照明システムの一部分の模式図である。
図１は、本発明の一般的な概念を説明するための配列を示している模式図である。この配列では、直線偏光レーザビーム１０５が、偏光操作ユニット１１０，マイクロレンズ配列１２０、及び複屈折要素１３０を順次通過する。光伝播方向に複屈折要素１３０の下流には、光伝播方向に対して傾いて互いに隣接する対の関係で配置された複数のミラーユニット１４１，１４２，１４３，．．．を含むミラー配列１４０が配置される。
偏光操作ユニット１１０は、望ましい（広域）偏光方向を設定するように機能し、適切な複屈折材料、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）から製作することができる例えばラムダ／２−プレートの形態のものとすることができる。
マイクロレンズ配列１２０は、ミラーユニット１４０のミラー要素１４１，１４２，１４３，．．．上への特定のターゲット式集束を達成し、「死角」の照明を低減又は回避するように機能する。更に、マイクロレンズ配列１２０は、レーザビーム１０５の均一化を可能にすることができ、それによって少数のミラー要素１４１，１４２，１４３，．．．しか用いない場合であっても、場合によっては不均一なレーザビームプロフィールの厄介な影響を低減することができる。
複屈折要素１３０は、好ましくは、光学活性を持たない光学単軸結晶材料から作られる。適切な材料は、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）である。用いることができる更に別の光学単軸結晶材料は、例えば、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）又はフッ化ランタン（ＬａＦ3）である。この点に対して、図２ａに示しているように、光結晶軸ｃａの方向は、レーザビーム１０５の入射方向に対して実質的に４５°（例えば、４５°±３°）の角度で延びている。更に別の実施形態により、光結晶軸ｃａとレーザビーム１０５の入射方向との間に他の角度を設定することができる。通常光線と異常光線の間の望ましい空間的分離は、例示している向きでは最大で４５°の角度であるが、０°と９０°の間の全ての角度も可能である。図２ａの構成では、光結晶軸がレーザビーム１０５の入射方向に対して垂直又は平行のいずれかに延びるか、又は複屈折要素１３０の入射面に対して平行又は垂直のいずれかに延びる場合には、空間的分離は消失する。
図２ａ及び図２ｂの倍尺図から最も良く分るように、複屈折要素１３０の下流のレーザビーム１０５の部分光線は、互いに平行な関係にある偏光された２つの部分光線への分割を伴い、図２ａでは、部分光線１３５ａは、ｘ方向に偏光され、部分光線１３５ｂは、それに対して垂直なｙ方向に偏光される。
図２ｂから最も良く分るように、複屈折要素１３０の回転時には、互いに垂直な偏光方向から成る異なる対を調節することができる。通常部分光線１３５ａは、複屈折要素１３０の回転時に空間内に固定されたままに留まり、その偏光方向に関してのみ回転され、それに対して異常部分光線１３５ｂは、複屈折要素１３０の回転時に通常部分光線１３５ａの周囲に延びる円形経路上で移動し、この場合、異常部分光線１３５ｂの偏光方向は、通常部分光線１３５ａの偏光方向に対して常に垂直、すなわち、上述の円形経路に対してタンジェンシャル方向に延びている。
レーザビームを分割することによって生成される通常光線と、同じレーザビームを分割することによって生成される異常光線とをミラー配列１４０を用いて異なる方向へと偏向することができるように、複屈折要素１３０の厚みは、好ましくは、ミラー配列１４０の周期性に適応される。この場合、好ましくは、以下の関係が当て嵌まる。
α*ｄ＝Ｐ （１）
ここで、αは、通常光線と異常光線の間の（材料依存の）分割角度を表し、ｄは、複屈折要素１３０の光伝播方向の厚みを表し、Ｐは、ミラー配列１４０の周期の長さである。
単なる例として、全４，０００個のミラーユニット又は要素を５０*５０ｍｍ2の大きさの正方形区域上に配置することができ、それによってＰ≒０．８ｍｍの周期（この場合、２つの隣接するミラーユニットの間隔に対応する）を有する約６３個の隣接するミラーユニットが生じる。フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）から成る複屈折要素１３０の製作において、通常光線と異常光線の間の角度αが、その桁程度に関して約１０ｍｒａｄであると仮定する場合、上述の式（１）から、複屈折要素１３０の厚みｄは、ｄ≒（０．８ｍｍ／０．０１ｒａｄ）＝８０ｍｍになる。従って、複屈折要素１３０の一般的な厚みｄは、約０ｍｍと１００ｍｍの間の範囲にある。この点に関して、一般的に、式（１）から、複屈折要素１３０の複屈折が大きい程、それに応じて複屈折要素１３０に対して選択される厚みｄは小さくなることになる。
ミラー配列の好ましい構成を図３ａ及び図３ｂを参照して以下に説明する。
図３ａは、複屈折要素３３０によって生成されるビーム分割効果、並びにミラー配列３４０の別々のミラーユニット３４１，３４２，３４３，．．．の照明を示す前と類似の模式図である。この場合、ミラーユニット３４１，３４２，３４３，．．．の各々は、それぞれのミラーユニットの共通の中心の回りにｘ方向及び同じくｙ方向の両方に傾斜させることによって互いに独立に変位可能な内側円形ミラー３４１ａ，３４２ａ，３４３ａ，．．．と、これらの内側円形ミラーを取り囲む外側リングミラー３４１ｂ，３４２ｂ，３４３ｂ，．．．とをそれぞれ有する。従って、望ましい照明設定を生成するために、個々のミラーユニット３４１，３４２，３４３，．．．は、内側円形ミラー３４１ａ，３４２ａ，３４３ａ，．．．と外側リングミラー３４１ｂ，３４２ｂ，３４３ｂ，．．．とのｘ方向及び同じくｙ方向の両方における相対設定に関して別々に設定することができる。
一般的に、ミラーユニットの各々は、内側ミラー要素とその周囲の外側ミラー要素とで構成することができ、内側ミラー要素及び／又は外側ミラー要素は、円又はリングの形状とは異なる形状のものとすることができる（例えば、正方形又は矩形）。
この関連において、図３の実施形態では、複屈折要素３３０の平面とミラー配列３４０の平面とは、実際に互いに平行な関係にあり（ｘ−ｙ平面に対しても平行である）ｚ方向に延びる光伝播方向に対して垂直に配置されることに注意されたい。図３ａの左下の領域にある複屈折要素３３０の図は、ここではビーム分割効果及び別々のミラーユニットの照明をより明快に示すためだけに選択したものである。図３ａに示し、複屈折要素３３０上に入射する２つの光線は、図１と同様に異なるマイクロレンズから発せられ、この場合、図３ａの実施形態では、図３ａには示していないが図１と同様に設けられるマイクロレンズ配列のマイクロレンズが、ミラー配列３４０の各ミラーユニット３４１，３４２，３４３，．．．に関連付けられる。マイクロレンズ配列及びミラー配列３４０は、複屈折要素の存在なしには個々のミラーユニット３４１，３４２，３４３，．．．の内側円形ミラー３４１ａ，３４２ａ，３４３ａ，．．．のみが照らされるように配向される。複屈折要素３３０のビーム分割作用は、外側リングミラー３４１ｂ，３４２ｂ，３４３ｂ，．．．の追加照明が付加的な（異常）部分光線によって与えられるように、部分光線の倍加をもたらす。
図２ａ〜図２ｂの以上の説明と同様に、適切な位置への複屈折要素３３０の回転により、ミラー配列３４０によって反射されるビームに対して互いに垂直なあらゆる偏光方向を設定することができる。通常光線は、複屈折要素３３０の回転時に内側円形ミラー３４１ａ，３４２ａ，３４３ａ，．．．上に留まり、同時に偏光方向に関して回転され、それに対して異常光線は、複屈折要素３３０の回転時にそれぞれの外側リングミラー３４１ｂ，３４２ｂ，３４３ｂ，．．．上で移動し、この場合、異常光線の偏光方向は、通常光線のものに対して常に垂直に、すなわち、円形経路に対して常にタンジェンシャル方向に延びている。
任意的に、図３の実施形態及び同じく以下の実施形態の両方において、厄介な重ね合わせ効果を防止するために、ミラー配列によって瞳平面内の同じそれぞれの位置の上に偏向される光線の間の固定位相関係を回避することが適切である場合がある。この回避は、上述のように確かに調節された偏光状態を有するが、ミラー配列に属する異なるミラーユニットから出射してレーザ光の空間干渉条件を超過したために非コヒーレントであるそれぞれの光線を瞳平面内の同じ位置上に偏向させることによって達成することができる。
図４は、光ビームの拡大を可能にするために光伝播方向に複屈折要素１３０の上流で任意的に用いることができ、ビーム発散を招くことなくレーザビームのビーム分解を引き起こすミラー配列４００を模式的に示している。ミラー配列４００は、複数の第１のミラー４１１〜４１４、及びこれらに関連付けられた第２のミラー４１５〜４１８を有し、第２のミラー４１５〜４１８は、第１のミラー４１１〜４１４によって光軸に対して９０°の角度だけ偏向された光ビームを光軸に対して平行な元の方向に反射する。ビーム分解は、ｙ方向のみ、ｘ方向のみ、又は更にｘ方向とｙ方向とに起こすことができ、この場合、部分光線のそれぞれの分解ラスタが生成され、このラスタ内では、光コンダクタンス値を変化させることなくビームプロフィールにわたって光を有する領域と光を持たない領域とが生成される。
ここで再度図２ａ及び２ｂを参照すると、本発明により複屈折要素１３０によって生成される部分光線１３５ａと１３５ｂとの強度比は、複屈折要素１３０へのビーム入射時の互いに垂直な偏光成分の比に依存する。図２ａでは、複屈折要素１３０内に入射する前のビームのこれらの成分をそれぞれ１０５ａ及び１０５ｂで示している。複屈折要素１３０の下流の２つの部分光線１３５ａと１３５ｂとの強度比は、偏光状態の回転のために光伝播方向に複屈折要素１３０の上流に配置された付加的な回転子要素によって定量的に制御することができる。この回転子要素が、例えば、元来の（すなわち、回転子要素の上流で）ｙ方向に直線的に偏光された光を偏光方向に対して４５°だけ回転する場合には、回転子要素の下流で複屈折要素１３０内に入射する前に等しい強度の偏光成分がｘ方向及び同じくｙ方向の両方に存在し、従って、複屈折要素１３０の下流では、２つの部分光線１３５ａと１３５ｂとの強度レベルは等しい。
図５は、本発明による構成によって生じる互いに垂直な偏光方向を有する光成分の強度比を定量的に制御することができる方法を示している。この場合、図５ｂは、光が、２つの第１の互いに等しい極５５１において同じ偏光方向を含み、その一方で第１の極５５１と比較して小さい２つの第２の極５５２においてこの偏光方向に対して垂直な偏光方向を含む照明設定５５０を例示的に示している。極５５１及び５５２に寄与する光線がそれぞれ同じ強度のものである状況では、極５５１及び５５２が、同じそれぞれの個数のミラー要素によって照らされるので、第２の極５５２における強度は、第１の極５５１におけるものよりも高いことになる。これを防止し、第１の極５５１と第２の極５５２との等しい照明をもたらすために、図５ａに示しているように、それぞれの偏光方向に対する光エネルギを付加的な要素５２５を用いて定量的に制御することができ、これから光成分は、後に照らされることになる極５５１，５５２の面積に従ってその強度に関して複屈折要素５３０の上流で既に調節されている。要素５２５は、特にラムダ／２−プレート（例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）から成る）の形態のものである。このラムダ／２−プレートの回転により、複屈折要素５３０の上流で偏光方向を適切に調節することができる。更に別の実施形態により、要素５２５は、結晶石英（ＳｉＯ2）から作ることができ、これは、ラムダ／２−プレートが、光伝播方向又は光学系軸に対して垂直な光結晶軸の配向の結果、結晶石英に関連して基本的に存在する光学活性が外乱の影響を持たないように配向されるからである。
特に、互いに垂直な偏光方向を含む内側円形ミラー及び外側リングミラーのそれぞれの対における強度比は、この強度比が、異なるサイズの極の面積比に対応するように、瞳平面内での異なサイズの極の均一照明の目的で、要素５２５を用いて調節することができる。図５ａは、この原理の実施を模式的に示しており、この場合、図５ｂに示している小さい方の極５５２を生成するように機能し、従って、極５５１，５５２の均一な照明において通常光線よりも低い強度レベルのものでなければならない複屈折要素５３０からの異常光線が、孔のパターンで例示されている。
更に、極端な場合には、要素５２５によって通常光線のみ、又は同じく異常光線のみが生成されるように調節を行うことができる。図６ａは、図６ｂに示している照明設定が生成されるように、複屈折要素５３０によって通常光線のみが生成され、従って、ミラー配列５４０の内側円形ミラー５４１ａ，５４２ａ，５４３ａ，．．．のみが照らされる特定の場合を示している。
図６ａの実施形態の修正において、ミラー配列５４０の内側円形ミラー５４１ａ，５４２ａ，５４３ａ，．．．だけを照明するのではなく、従って、ミラー配列５４０の外側リングミラー５４１ｂ，５４２ｂ，５４３ｂ，．．．を未使用のままに残さないために、偏光を維持するビーム拡大を可能にし、例えば、各ミラーユニットにおいて内側円形ミラーと外側リングミラーとがそれぞれ同じ偏光状態の光で照らされることを可能にするビームスプリッタ配列を含むことができる付加的な要素（示していない）を例えば光伝播方向に複屈折要素５３０の下流に配置することができる。この目的に適する配列は、例えば、偏光を維持しながらビーム数を倍加し、図６ｃに模式的に示しているそれぞれ光伝播方向に対して４５°に配置された半透過性の第１のミラー６６１とそれに関連付けられた実質的に完全に反射性の第２のミラー６６２との対を含むミラー配列であり、第２のミラー６６２は、第１の６６１において反射され、光軸に対して９０°の角度だけ偏向された光ビームを光軸に対して平行な元の方向へと反射して戻す。
図７ａ及び７ｂを参照すると、互いに直交する偏光状態の非コヒーレントな重ね合わせによって瞳平面の領域７０１内に非偏光光を有する照明設定７００を生成するために、要素５２５の適切な調節により、通常光線の強度レベルと異常光線の強度レベルとを等しく設定することができ、更に、ミラー配列５４０の内側円形ミラー５４１ａ，５４２ａ，５４３ａ，．．．と外側リングミラー５４１ｂ，５４２ｂ，５４３ｂ，．．．とによって瞳平面内の同一の領域７０１を照明することができる。
更に、偏光方向の適切な定量的制御により、高い偏光度を有する領域、及び低い偏光度を有する領域を有する照明設定を設定することが可能である。この点に関する例を非偏光光が瞳平面の中心領域８０１内に設定され、ｘｙ偏光（同じく準タンジェンシャル偏光分布）と呼ばれるものが、瞳平面の外側領域８０２，８０３，８０４、及び８０５内に設定される照明設定の形態で図８に示されている。
図９に示す更に別の実施形態では、複屈折要素９３０の位置が固定されたままに留まり（従って、この場合、複屈折要素９３０は、互いに垂直な偏光方向の向きの変化を受けて回転されない）、その一方で回転可能なラムダ／２−プレート９３５が、光伝播方向に複屈折要素９３０の下流に配置される。上述のように、光伝播方向に複屈折要素９３０の上流に配置された第１のラムダ／２−プレート９２５は、部分光線における望ましいエネルギ制御をもたらし、それに対して更に別のラムダプレート９３５は、複屈折要素９３０を用いて生成される通常光線と異常光線との互いに垂直な偏光方向に関して望ましい向きを設定することを可能にする。この構成では、通常光線及び同じく異常光線の両方が、各々同じそれぞれの位置に留まるので、用いられるミラー配列９４０は、上述の内側円形ミラーと外側リングミラーから成るミラーユニットの配列ではなく、単純な円形ミラーの配列である。この構成では、上述の実施形態と同様に、第１のミラーユニットを第１の偏光方向に対して最適化することができ、第２のミラーユニットを第１の偏光方向に対して垂直な第２の偏光方向に対して最適化することができる。この目的のために、第１のミラーユニットと第２のミラーユニットは、特に、互いに異なるコーティングを有することができる。この場合、この配列は、例えば、第１のミラーユニットがそれぞれ通常光線を反射し、第２のミラーユニットがそれぞれ異常光線を反射するように選択することができる。
図１０を参照して説明する更に別の実施形態により、例えば、チャンネル９５０のマトリックス形態にある配列を存在させることができ、図９を参照して説明した構造と同様に、各チャンネル９５０は、ミラー配列９４０の上流に光伝播方向に順次ラムダ／２−プレート９２５，複屈折要素９３０、及びラムダ／２−プレート９３５をそれぞれ有する。チャンネル９５０の一部又は全てに対して１つの同じ複屈折要素９３０を用いることができることは認められるであろう。ラムダ／２−プレート９２５及び９３５の設定は、個々のチャンネル９５０内で互いに独立して変更することができ、従って、それぞれ設定された偏光方向が異なるように選択することができる。例示的に、２つの隣接するチャンネルの一方のチャンネル９５０を図９に示しているように設定することができ、他方のチャンネルを図１０に示しているように設定することができる。このようにして、本発明による配列の自由度数又は柔軟性を更に高めることができる。従って、一例として、図９及び図１０と同様に別々に設定された偏光方向を有する８つのチャンネルの配列を用いると、瞳平面に準タンジェンシャル偏光分布をもたらすことができる。
図１１に示している更に別の実施形態では、図１０の修正において、回転可能なラムダ／４−プレート９３６をラムダ／２−プレート９３５とミラー配列９４０の間に配置することができる。このようにして、左回り及び右回りの円偏光光、又は同じくあらゆる楕円偏光光を隣接する円形ミラー９４１，９４２，９４３，．．．に対して生成することができる。特に、システム内のいずれか他の位置（例えば、ミラー配列９４０の上流のビーム給送ユニット内、又は同じくミラー配列９４０の下流）で発生する偏光状態の楕円度を光損失なしに維持するか又はその後補償することができる。
更に別の構成によると、全ての上述の実施形態は、特に、ビーム給送ユニット後のミラー配列の上流に偏光状態を更新するための付加的な偏光子を含むことができる。例えば、光源によって生成されるレーザ光の好ましい偏光方向に対応するものとすることができる透過方向を有し、図１１に模式的にのみ示しており、参照番号９１５によって示しているそのような偏光子を用いると、望ましくない偏光状態を含む光成分が分離され、それと同時に例えばビーム給送ユニット内で発生し、レーザ光の不完全な偏光を招く影響を考慮に入れることができる明確な偏光状態を設定することができる。
本発明は、通常光線と異常光線とに対するビーム分割を実施する複屈折要素の平行平面プレートの形態での構成に限定されない。更に別の実施形態により、複屈折要素は、図１２ａ及び図１２ｂを参照して以下に説明するように、プリズムの形態のものとすることができる。
図１２ａに示しているように、複屈折要素２０は、直角プリズムの形態にあり、光学単軸結晶材料（例えば、フッ化マグネシウムＭｇＦ2）を含み、プリズムの光入射面は、模式的に例示して「ｃａ」で示している光結晶軸の方向と同様に、入射光の光伝播方向に対して垂直に配向される。フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）の代わりに、プリズムは、別の適切な光学単軸結晶材料、例えば、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）又はフッ化ランタン（ＬａＦ3）から作ることができる。
プリズム内での全反射の後に、図１２ａに示しているように、プリズムを通過する個々の部分光線に対して、上述の実施形態と同様に通常光線と通常光線への分割が発生する。しかし、図１２ａに示しているように、従来の実施形態とは異なり、通常光線と異常光線は、プリズムから平行関係で出射せず、互いに対してある一定の角度（一般的に、約１０ｍｒａｄの桁程度のものである）で出射し、従って、各場合に通常光線と異常光線の間の空間的距離は、プリズムからの距離が増大する時に増大する。図１２ａに用いられているプリズムの寸法は、それぞれの関わっている特定要因に依存して適切に選択され、この点に関して、プリズムの光入射面の寸法は、単なる例として、（２０*２０）ｍｍ2と（４０*４０）ｍｍ2の間の範囲の桁程度のものとすることができる。
図１２ｂは、光伝播方向に複屈折要素２０の下流のミラー配列２１を示しており、これまでと同様に、この図は、通常光線と異常光線とを模式的に示している。複屈折要素２０からの距離の増大に伴う通常光線と異常光線の間の空間距離の増大の結果として、ここで、複屈折要素２０とミラー配列２１の間の距離の適切な選択によってミラー配列２１の周期への適応を行うことができる。
図１２ａ及び図１２ｂから分るように、複屈折要素２０のプリズム形構成を利用して得られる更に別の作用は、発生する全反射（例えば、約９０°の角度の）の結果として光が偏向されるか、又はそれに対応する照明システムの光軸の折り返しが得られるということである。
図１２ａ及び図１２ｂにおけるプリズム形態の複屈折要素２０は、図９，図１０，又は図１１の構造において複屈折要素９３０の代わりに用いることができ、図９〜図１１を参照して上述したように、これらの構造内に設けられたラムダ／２−プレート９３５は、複屈折要素２０を用いて生成される通常光線と異常光線との互いに垂直な偏光方向の望ましい向きを設定することをそれぞれ可能にする。
図１２ａ及び図１２ｂに示している本発明の変形は、直角プリズム形態での複屈折要素２０の構成に限定されず、従って、複屈折要素２０の設計構成において直角ではないプリズム形状、又は直角形態から外れた楔形状を採用することができる。
本発明の更に別の態様によると、ミラー配列によって導入される柔軟性は、異なるミラーユニット上に入射する異なる偏光状態を生成するのに用いられる本発明の要素との組合せで、図１３を参照して以下に説明するある一定の作動条件下で有利な種類の照明設定を生成するのに有利に用いられる。本明細書の前半で既に説明されているように、そのような状況は、例えば、「製造適合設計（ＤＦＭ）」と呼ばれる手法において、例えば、光学系内で発生する回折効果などを考慮して望ましい結像結果がウェーハ上で得られるように選択された付加的な又は修正された構造がマスクに設けられ、従って、同様に修正又は適応された照明設定を必要とする場合に発生すると考えられる。
図１３は、本発明により本発明の更に別の態様において照明システム内に生成される照明設定を説明するための概略的な図を示している。図１３では、照明設定３０は、いくつかの領域対３１ａ−ｂ，３２ａ−ｂ，３３ａ−ｂ，及び３４ａ−ｂを含み、各対の領域は、瞳中心に関して点対称な関係で配置され、最小領域（図１３の３４ａ−ｂ）のサイズ又は面積と最大領域（図１３の３１ａ−ｂ）のサイズ又は面積との間には大きな差が存在する。更に、図１３の実施形態では、各領域対の領域内の偏光状態は等しい。更に別の実施形態により、偏光状態は、各対の領域において互いに直交するものとすることができる。図１３では、これらの偏光状態は、領域３１ａ−ｂ＝ｘ方向の直線偏光、３２ａ−ｂ＝非偏光、３３ａ−ｂ＝ｘ又はｙ方向に対して４５°に沿う直線偏光、更に、３４ａ−ｂ＝円偏光である。当然ながらこの態様による本発明は、図１３の照明設定におけるいくつかの領域の特定の形状、個数、又はサイズに限定されず、上述の性質及び利点を示すより多くの照明設定実施形態が可能である。
以下では、本発明の更に別の実施形態を図１４〜図１６を参照して説明し、これらの実施形態では、異なるミラーユニットに入射する異なる偏光状態を生成するのに用いられる要素は、図２〜図１１を参照してこれまでに説明した実施形態とは異なるものである。
図１４ａは、光伝播方向（ｚ方向）に沿って、マイクロレンズ配列４１，いわゆるＨａｎｌｅ−偏光解消器４２（ｘ−ｙ平面内で２つの要素４２ａ及び４２ｂに対して互いに４５°よりも小さく配向された光結晶軸を有する複屈折材料から成る２つの楔形要素を含む）、及びこれまでに既に説明した多重ミラー配列４３を示している。また、図１４ａは、Ｈａｎｌｅ−偏光解消器４２上に入射する光の偏光状態Ｐ４１，並びにＨａｎｌｅ−偏光解消器４２の直ぐ下流の偏光状態Ｐ４２も概略的に例示している。基本的に、公知のように、Ｈａｎｌｅ−偏光解消器は、楔方向に沿って異なる偏光状態Ｐ４２を生成する。より具体的には、偏光状態は、楔方向に沿って直線偏光から楕円偏光、円偏光を通じて直線偏光（回転された偏光方向を有する）へと戻るように変更される。図１４ａから、ミラー配列４３内の異なるミラーが、Ｈａｎｌｅ−偏光解消器４２の結果として異なる偏光状態を有する光部分で照らされ、これらの光部分は、既に上述のように、ミラー配列４３の個々のミラーを用いてこれまでと同様に瞳平面内の異なる位置に伝送することができることが容易に分る。更に、図１４ａ〜図１４ｂに示している配列は、これらの配列が比較的単純な構造及び製造可能性を有する限り有利である。
図１４ｂには、図１４ａの実施形態における楔４２ａが、ステップ関数に従って構造化された光出射面を含むように修正された更に別の実施形態を示している。この実施形態の利点は、要素４４を出射する光の偏光状態が、各ステップに沿って一定であり、更に、要素４４におけるステップの寸法と多重ミラー配列４５におけるミラーの寸法との間に適切な対応がある場合には、多重ミラー配列４５の各個々のミラーに沿って一定であるという点である。
図１５ａに概略的に例示している更に別の実施形態により、異なる偏光状態を生成するための要素は、光学活性材料、例えば、光伝播方向（ｚ方向）に対して平行な結晶軸を有する結晶石英材料で作ることができる。図１５ａは、図面内に示している座標システムのｘ方向に沿って楔方向を有する楔形幾何学形状を前と同様に有するそのような要素５１を示している。従って、要素５１の内側でｚ方向に沿って伝播する光は、平行な直線偏光光線の偏光方向が、光線が要素５１を横断する位置に依存して変化する角度だけ回転されるという効果を有する円複屈折を受ける。この効果との組合せで、要素５１によって生成される各偏光状態に対してそれぞれ適切な反射角又は瞳平面の適切な照明領域を選択するために、個々のミラーユニット５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，．．．は、互いに独立に変位可能である。
図１５ｂは、図１５ａに関して上述した概念を用いて達成することができる（少なくとも近似的な）タンジェンシャル偏光分布を例示的に示している。楔角度、すなわち、ｘ方向又はレーザビームのプロフィールに対する楔の向きを変更することにより、光の混合又は光強度の均一性をそれぞれ改善することができる。この実施形態では、本発明はまた、多重ミラー配列との組合せによってもたらされる柔軟性を有利に用い、更に、比較的容易な製造可能性、及び波面誤差が低い（又は補正することが容易な）生産という点で有利である。
以上の実施形態による本発明は、異なる偏光状態を生成するのに用いられる楔形状の要素に限定されず、光伝播方向に測定して変化する厚みプロフィールを有する他の実施形態の要素が可能であることに注意されたい。図１６ａ〜図１６ｃは、これまでに説明した実施形態に沿ってマイクロレンズ配列６１とミラー配列６３の間に配置された要素６２及び６４が、複数の平行平面区画又はブロックをそれぞれ含み、ブロックのうちの少なくとも一部が、光伝播方向に測定して異なる厚みを有する実施形態を示している。図１６ｂの要素６４で示しているように、この要素６４は、図１６ｂに例示しているモノリシック構造が得られるように、例えば、エッチング処理などによって好ましくは１個の塊から作られる。
要素６２は、これまでと同様に石英のような光学活性材料で作られ、光結晶軸は、光伝播方向（ｚ方向）に対して平行である。その結果、要素６２を通過する光の電界ベクトルの振動平面は、要素６２の内側で光が進む距離、すなわち、ブロック６２ａ，６２ｂ，．．．の厚みに比例する角度だけ回転される。
図１７に概略的に示している更に別の実施形態により、各々が図１６ａ〜図１６ｂを参照して上述した構造を有し、光伝播方向に対して垂直な例えばｘ方向の平面内で互いに対して移動可能な２つの要素７１，７２（等しい又は異なるものとすることができる）を組み合わせることができる。その結果、要素７１，７２の各々において光が進む距離を変更し、それによって得られる偏光分布変化を操作することができる。
図１８ａ〜図１８ｂは、制御デバイス８３を用いて光伝播方向に対して垂直な例えばｘ方向の平面内で互いに対して移動可能な少なくとも２つの楔形要素８１，８２を用いながらこの概念の実現を示すものである。２つの楔形要素８１，８２は、直線複屈折又は円複屈折のいずれかを提供することができ（すなわち、光学活性）、円複屈折の場合には、２つの楔形要素８１，８２は、同じか又は反対のいずれかの光学回転符号を有することができる。更に、ミラー配列８４内のミラーユニットの各列８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，．．．が楔形要素８１，８２の１つの対に割り当てられるように、図１８ｂに従って複数のそのような対を配置することができる。従って、図１８ａ〜図１８ｂの配列を用いると、ミラー配列８４内のミラーユニットの列８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，．．．の個数に対応する数の複数の異なる偏光状態を動的に生成することができる。
図１７及び図１８の両方の実施形態では、ミラー配列のミラーユニットに沿って偏光状態を「シフト」させることが可能になり、これは、制御された方式で、かつ特にリソグラフィシステムの使用中に「オンライン」で達成することができる。
図１９は、２つの平行平面要素９１，９２を光伝播方向に対して垂直な平面内で互いに対して移動することができ、各要素９１，９２をｘ及びｙ方向に独立して移動可能な更に別の実施形態を示している。その結果、これまでと同様に、要素９１，８２の各々において光が進む距離を変更することができ、それによってミラー配列９３の前で得られる偏光分布変化を操作することができる。例示的に、要素９１が偏光方向の９０°の回転を起こし、要素９２が偏光方向の４５°の回転を起こした場合には、瞳平面内で得られる全強度への相対寄与において分配又は修正することができる４つの偏光状態を達成するために（０°、４５°、９０°、又は１３５°のあらゆる回転により）、要素９１と９２の可変重ね合わせを用いることができる。
本発明は、異なるミラーユニット上に入射する少なくとも２つの異なる偏光状態を生成するための要素が複屈折のものである実施形態に限定されない。偏光状態を修正するのに非複屈折要素又は配列を用いることができる。図２０は、偏光ビームスプリッタ配列２００が用いられる本発明のそのような実施形態を概略的に示している。配列２００は、そこを透過する光の偏光状態のみならず、反射光の偏光状態をも変更する半透過層２１１〜２１４，並びにミラー２１１〜２１４によって反射された光線を元の伝播方向に沿って反射するための高反射性ミラー２１５〜２１８を含む。例示的に、半透過層２１１〜２１４上に入射する光２２０が円偏光されている場合には、この光は、層２１１〜２１４において反射される時に、ｘ軸に沿った偏光方向を有する直線偏光光（すなわち、ｓ偏光光）へと修正される。これらの層を透過する光線は、層２１１〜２１４を出射する時には、ｙ−ｚ平面に偏光方向を有する直線偏光光（すなわち、ｐ偏光光）である。更に、層２１１〜２１４の間の配列を通過している（すなわち、これらの層の間の空間を通じた）光線は、配列２００の下流において変わらずに円偏光されている。本発明の他の実施形態に関して既に説明されているように、配列２００の下流の光２３０に存在するこれらの異なる偏光状態は、異なるミラーユニットによって反射させることができ、それによって瞳平面の異なる位置に誘導することができる。
更に別の実施形態では、照明システムの光学構成要素（特に、レンズ又はミラー）によって生成され、一般的に、それぞれ瞳平面又は視野（又はレチクル）平面にわたって変化するリターデーションを補償するのに、及び／又はレチクル（マスク）によってシステム内に導入される複屈折の補償に対して本発明の概念を用いることができる。そのようなリターデーションの結果として、いわゆるＩＰＳ値が一般的に低減するので、これらの効果の補償は望ましい。ＩＰＳ値は、特定の位置で実現される望ましい偏光状態の程度を説明するのに用いられる（走査方向にわたるその平均は「走査ＩＰＳ値」と呼ばれる）。ＩＰＳという略語は、「好ましい状態における強度」を表し、ＩＰＳ値は、目標とする偏光方向の光強度（例えば、目標とする方向に設定された透過方向を有する理想的な偏光子を用いて測定することができる）と全強度の間のエネルギ比を示している。
図２１は、ミラーユニットのミラー配列２５０が、光学リターデーションプレート２６０，２７０によって部分的に「覆われる」そのような実施形態の概略的な図を示しており、この図は、リターデーションプレート２６０，２７０が、ミラー配列２５０の一部又は一部分の直ぐ手前（すなわち、上流）に位置することを表すことになる。別の実施形態によると、リターデーションプレート２６０，２７０をミラー配列２５０の直ぐ下流に配置することができ、これは、ミラー配列２５０とリターデーションプレート２６０，２７０との間の距離が、個々の光線がミラー配列からリターデーションプレートまでの距離を通過する時に互いにまだ混合されていないか、又は大きい偏向を受けていないように選択される場合である。
図２１の実施形態では、リターデーションプレート２６０は、そこを通過する光に＋５ｎｍの正のリターデーションを起こし、それに対してリターデーションプレート２７０は、そこを通過する光に−５ｎｍの負のリターデーションを起こす。当然ながらこの態様による本発明は、リターデーションプレートによって生成されるこれらの特定のリターデーション値に限定されず、これらのリターデーション値は例示的に提供しただけであり、２つのプレート２６０，２７０において互いに異なるものとすることができる。リターデーションプレートによって生じるリターデーション値は、作動波長の半分よりも有意に小さい（例えば、１９３ｎｍの作動波長が用いられる場合は≪９６．５ｎｍである）。
リターダプレートを製造することができる適切な材料は、例えば、結晶石英である（結晶石英では、屈折率ｎoとｎeの間の差は、１９３ｎｍの作動波長において約０．０１３４６５である）。結晶石英が用いられる場合には、この実施形態に従って＋５ｎｍのリターデーションをもたらすリターダプレートは、０．４μｍ＋ｍ*１４．３μｍ（ｍ＝１，２，３，．．．）の厚みを有することができ、１又はそれよりも大きいｍの値は、高度な機械的安定性を生じる「高次」のリターデーションプレートに対応する。当然ながら、リターデーションプレートに対して他の適切な（特に光学単軸の）材料、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）を用いることができる。
反対の符号のリターデーションを有する２つのリターデーションプレートの使用は必須ではないが（従って、同じ符号の２つのプレート、又は１つのみの単一リターデーションプレートを用いることができる）、これは、第１又は第２のリターデーションプレートを通過した後に適切なリターデーションを有する光を瞳平面内の適切な領域へと誘導するだけでよいので、瞳平面内で反対のリターデーション領域が照明システムの光学構成要素によって生成される照明システムにおいてこの使用が有効な補償を可能にする限り有利である。
上述のリターダプレート２６０及び２７０のそれぞれの位置を適切に調節することにより、「ＩＰＳ制御」と呼ぶことができるＩＰＳ値の分布の調節を達成することができる。上述の概念を用いて修正又は最適化することができるパラメータは、（絶対）ＩＰＳ値だけではなく、例えば、視野内で得られる最小ＩＰＳ値、ＩＰＳ値の視野変化、いわゆるＩＰＳ極均衡、又はＩＰＳ楕円度も含む。更に、上述の概念は、いわゆる「ツール間整合」、すなわち、２つのマイクロリソグラフィ露光システム間の変化の場合に照明システム、レチクル（マスク）、及び投影対物系の組合せが理想的に同じリソグラフィ処理結果を生じるようなこれら２つのシステムのうちの少なくとも一方の修正において用いることができる。
上述の一部の実施形態におけるように、好ましい実施形態によると、偏光性能の操作に関して更に別の自由度が得られるように、リターデーションプレート２６０，２７０は、互いに対して及びミラー配列２５０に対して移動することができ（図２１の双方向矢印を参照されたい）、この移動により、例えば、システム内で補償される非対称リターデーション効果に対処することができる。特に、リターデーションプレート２６０，２７０は、各々がｘ及びｙ方向に変位可能であるように配置することができる。これによって得られるリターデーションプレート２６０，２７０の位置に関する柔軟性により、１つ又は２つのリターデーションプレート２６０，２７０によって「覆われた」ミラーユニットの個数及び位置を柔軟な方式で調節することができ、それによって瞳平面内で得られる偏光分布を調節又は修正することができる。更に、偏光性能は、それぞれ照明システムの作動中又は走査処理中でさえも動的に修正することができる。更に、上述の瞳平面内のリターデーション効果の補償に加えて、視野依存偏光効果の少なくとも部分的な補正を達成することができる。
ミラー配列内の個々のミラーユニットの適切な調節を行うことにより、瞳平面内のそれぞれの領域は、上述の補償概念を達成するのに適切なリターデーション（すなわち、２つの直交するか又は互いに垂直な偏光状態の光路における差）を保持する光で照明することができる。
上述の概念は、ある一定の照明設定又は偏光分布に限定されず、例えば、図１５ｂに既に示したタンジェンシャル偏光分布又は準タンジェンシャル偏光分布を含むあらゆる設定又はあらゆる偏光分布で実現させることができる。例示的に、上述の概念（ミラー配列と組み合わされた１つ又は２つの可動リターダプレートの）をＷＯ２００５／０６９０８１Ａ１に説明されている偏光変調光学要素の使用と組み合わせることができる。そのような要素は、光軸と、この光軸方向に測定して変更することができ、例えば、一定の直線偏光分布をタンジェンシャル偏光分布へと変換するのに用いることができる厚みプロフィールとを有する光学活性結晶を含む。
更に、上述の概念は、平行平面リターダプレートに限定されず、従って、例えば、楔形要素、又は円複屈折を提供する（すなわち、光学活性）要素のような異なる幾何学形状のリターダ要素を例えば図１４ｆｆに関して前に説明した配列におけるリターデーションプレートの代わりに又はこれとの組合せで用いることができる。
本発明を特定的な実施形態を用いて説明したとしても、当業者には、例えば、個々の実施形態の特徴の組合せ及び／又は交換によって多くの変形及び代替実施形態が明らかであろう。従って、そのような変形及び代替実施形態も同じく本発明によって包含され、本発明の範囲は、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は当業者によって認められるであろう。
１３０ 要素
１４０ ミラー配列
１４１，１４２，１４３ ミラーユニット

Claims (24)

  1. マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムであって、
    ミラー配列によって反射された光の角度分布を変更するための互いに独立に変位可能な複数のミラーユニットを有するミラー配列と、
    少なくとも２つの複屈折材料の要素であって、これらの要素の互いに対する相対位置が変更可能な前記要素と、
    を含み、
    前記要素の各位置を調整し、もって前記要素の１つ又は２つと重なる前記ミラー配列の前記ミラーユニットの数及び位置を調整することにより、前記照明システムの瞳平面において得られる偏光分布が調整可能であることを特徴とするシステム。
  2. 前記要素は、光の伝播方向に垂直な平面内で独立して移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
  3. 前記要素は、互いに対して垂直であって光の伝播方向に垂直な２つの方向に移動可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明システム。
  4. 前記要素は、前記ミラー配列の一部分の直ぐ上流に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項に記載の照明システム。
  5. 前記少なくとも２つの複屈折材料の要素の配置の下流の光に存在する異なる偏光状態は、異なるミラーユニットによって反射し、もって前記瞳平面の異なる位置に向けることが可能であることを特徴とする請求項４に記載の照明システム。
  6. 前記要素は、前記ミラー配列の一部分の直ぐ下流に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項に記載の照明システム。
  7. 前記要素はリターデーションプレート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項に記載の照明システム。
  8. 前記リターデーションプレートは反対の符号のリターデーションを有することを特徴とする請求項７に記載の照明システム。
  9. 前記要素は円複屈折を示すことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の照明システム。
  10. 前記要素は同じ光学回転符号を有することを特徴とする請求項９に記載の照明システム。
  11. 前記要素は反対の光学回転符号を有することを特徴とする請求項９に記載の照明システム。
  12. 前記要素は結晶石英で製造されていることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の照明システム。
  13. 前記要素は、光伝播方向に測定して変化する厚みプロフィールを有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項に記載の照明システム。
  14. 前記要素は楔形状の要素であ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項に記載の照明システム。
  15. 前記楔の１つは、ステップ関数に従って構造化された光出射面を含むことを特徴とする請求項１４に記載の照明システム。
  16. 前記少なくとも２つの複屈折材料の配列は、光の伝播方向に垂直な平面内で互いに対して４５°よりも小さく配向された光結晶軸を有する複屈折材料の２つの楔形要素（４２ａ，４２ｂ）を含むことを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の照明システム。
  17. 前記少なくとも２つの複屈折材料の配列は、複数の平行平面区画又はブロックを含み、ブロックのうちの少なくともいくつかが、光伝播方向に測定して異なる厚みを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項に記載の照明システム。
  18. 前記複数の平行平面区画又はブロックは、モノリシック構造が得られるように、１個の塊から作られることを特徴とする請求項１７に記載の照明システム。
  19. 前記要素は平行平面要素であ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項に記載の照明システム。
  20. 前記要素を互いに対して移動させるための制御デバイス（８３）をさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の照明システム。
  21. 前記要素の各位置を調整することにより、前記照明システムの光学構成要素によって生成されるリターデーション、及び／又はマスクによって該システム内に導入される複屈折を補償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２０のいずれか１項に記載の照明システム。
  22. 照明システムの光学構成要素によって生成されるリターデーション、及び／又はマスクによって該システム内に導入される複屈折を補償する方法であって、請求項１から請求項２１のいずれか１項に記載の照明システムにおける前記要素の各位置を調整する工程を含むことを特徴とする方法。
  23. 照明システムと投影対物系とを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置であって、
    照明システムが、請求項１から請求項２１に記載されるように設計される、
    ことを特徴とする装置。
  24. 微細構造構成要素のマイクロリソグラフィ生産の方法であって、
    感光材料の層が少なくとも部分的に付加された基板を準備する段階と、
    その像が生成されることになる構造を有するマスクを準備する段階と、
    請求項２１に記載の投影露光装置を準備する段階と、
    前記マスクの少なくとも一部を前記投影露光装置によって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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