JP6049043B2 - マイクロリソグラフィ投影露光系のチャネルの欠陥を補償するための装置及び方法 - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光系のチャネルの欠陥を補償する分野に関する。
マイクロリソグラフィ投影露光系は、微細構造化構成要素、特に集積回路（ＩＣ）のような半導体構成要素の製造に使用される。マイクロリソグラフィ投影露光系は、基本的な構成要素として、光源と、照明デバイス又は照明系と、投影対物系又は投影系とを含む。深紫外（ＤＵＶ）波長領域の電磁放射線を使用する最新の投影露光系では、一般的に光源は、エキシマレーザ系（２４８ｎｍ波長のためのフッ化クリプトン（ＫｒＦ）エキシマレーザ、１９３ｎｍ波長のためのフッ化アルゴン（ＡｒＦ）レーザ、又は１５７ｎｍ波長のためのフッ化物（Ｆ2）エキシマレーザ）である。
照明系の特性は、マイクロリソグラフィ投影露光系を用いて達成することができる結像品質及びウェーハスループットを決定する。照明系は、様々な可能な照明モード又は照明設定において光源からの光ビームを形成することができなければならない。異なるコヒーレンス度を有する例えば環状視野照明及び／又は二重極又は四重極の変形照明のような様々な設定は、基板上に配置された感光層内にフォトリソグラフィマスクの構造要素の最適な結像コントラストを生成するのに使用される。同時に、投影露光系は、相応のプロセスウィンドウを有するべきである。例えば、２ビーム干渉を用いてフォーカス深度（ＤｏＦ）を増大させ、更に系全体の分解力を高めるために、変形傾斜照明を使用することができる。
特にＤＵＶ波長領域のより短い波長を有する電磁放射線の生成に向けて労力とコストが有意に膨らむ中で、照明系は、極めて高い効率で様々な設定を生成しなければならない。更に、光学強度分布が照明モードにわたって可能な限り均一であることが必須であり、これは、いかなる不均一性も、基板上に結像される特徴要素の臨界寸法（ＣＤ）を縮小してしまうからである。
これらの要件を満たすために、光源の光学ビームは、光学照明系内の微細構造光学構成要素によって様々なチャネル内で個々に成形及び／又は誘導される複数の部分ビームに分離又は分割される。部分ビームを分割して案内するために異なる原理を使用するマイクロリソグラフィ照明系は、例えば、ＵＳ ２００４／０ １０８ １６７ Ａ１及びＷＯ ２００５／０２６ ８４３ Ａ２に開示されている。
「チャネル」という表現は、本明細書では、部分ビームが入力ビームの分割によって生成される場所から他の部分ビームと重ね合わされるか又は組み合わされる場所まで部分ビームが通って進む照明系内の容積を意味する。
マイクロリソグラフィ投影露光系の投影対物系は、マスクを通して透過した光を集光し、それを投影対物系の焦点面に配置された基板上に感光層に集束させる。基板は、多くの場合に、例えば、シリコンウェーハのような半導体ウェーハである。
半導体産業において絶えず高まる集積密度の結果として、フォトリソグラフィ投影露光系は、益々小さい構造をフォトレジスト上に投影しなければならない。この要求を満たすために、上述したように、投影露光系の露光波長は、電磁スペクトルの近紫外領域から中間紫外領域を横切って深紫外領域内に移行している。現在、ウェーハ上のフォトレジストの露光には１９３ｎｍの波長が一般的に使用されている。その結果、高まっていく分解能を有するマイクロリソグラフィ投影露光系の製造は、益々複雑になってきており、従って、益々高価にもなってきている。将来、投影露光系は、電磁スペクトルの極紫外（ＥＵＶ）波長領域の有意に短い波長（例えば、１０ｎｍ−１５ｎｍの範囲）を使用することになる。
与えられた波長では、投影露光系の分解能は、この系の投影系の開口数（ＮＡ）を高めることによって改善することができる。Ｍ．Ｔｏｔｚｅｃｋ他は、論文「結像に対する偏光の影響（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｉｍａｇｉｎｇ）」、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈ．、Ｍｉｃｒｏｌａｂ．、Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔ．４（３）（２００５年７月〜９月）、０３１１０８−１〜０３１１０８−１５ページの中で、高ＮＡ投影系では、照明ビームの偏光が投影露光系の分解能に対して有意な影響を有することを解説している。
従って、マイクロリソグラフィ照明系を射出する光学ビームのコヒーレンス度を制御することができるためには、その偏光状態を制御しなければならない。像コントラストを最適化するために、照明系、並びに投影系の瞳平面及び／又はマスク平面内の予め決められた偏光分布を調節するための様々な手法が既に公知である。いくつかの網羅的ではない例は、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、ＥＰ １ ８７９ ０７１ Ａ２、及びＤＥ １０ ２００４ ０１１ ７３３ Ａ１に記載されている。
上述の文献は、全体のビーム又は照明系の個々のチャネルの多くの部分ビームを含む一部のサブビームの偏光の制御を記載している。一方、例えば、個々のチャネル内の欠陥を有する光学構成要素又は脆弱な光学構成要素によって引き起こされる個々の部分ビームの偏光欠陥のような欠陥が存在する可能性がある。１つ又はいくつかの部分ビームが、変化した偏光状態又は更に不明確な偏光状態を有する可能性がある場合の部分ビームの重ね合わせは、全体ビームの予想不能な偏光状態をもたらす可能性がある。この状況は、好ましい状態の強度（ＩＰＳ）の低下をもたらし、これは、予め決められた閾値よりも小さくなる場合がある。
Ｍ．Ｔｏｔｚｅｃｋ著「結像に対する偏光の影響（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｉｍａｇｉｎｇ）」、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈ．、Ｍｉｃｒｏｌａｂ．、Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔ．４（３）（２００５年７月〜９月）、０３１１０８−１〜０３１１０８−１５ページ
従って、本発明の１つの目的は、部分ビームのチャネル内の部分ビームの欠陥を補償するための装置及び方法を提供することである。
本発明の第１の態様により、請求項１に記載の方法を提供する。実施形態において、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系は、（ａ）各々が部分ビームを案内し、少なくとも１つが少なくとも１つの欠陥を含む複数のチャネルと、（ｂ）少なくとも１つの欠陥を有する少なくとも１つのチャネルに配置され、これらのチャネルの部分ビームの少なくとも１つの欠陥を少なくとも部分的に補償するようになった少なくとも１つの光学要素とを含む。
部分ビームのチャネル内の欠陥を補償することにより、部分ビームの局所欠陥が、部分ビームのうちの一部の重ね合わせによって形成される照明系を射出してマスクを照明するビームの品質を劣化させる可能性が回避される。特に、良好な挙動を示すいくつかの部分ビームと欠陥を有する単一の部分ビームとの重ね合わせにより、照明系を射出する光学ビーム全体の２次量の劣化がもたらされる可能性がある。そのような劣化は、照明系の照明ビームに対する複雑な補正対策をもたらす可能性がある。
この光学要素は、それぞれのチャネル内の部分ビームのビーム特性に最小限にしか影響を及ぼさないので、光学要素の挿入は、部分ビームに対する補償対策を必要としない。その一方、欠陥の補償は、照明系を射出するビームの好ましい状態の強度（ＩＰＳ）を実質的に高める。
更に別の態様において、少なくとも１つの欠陥は、少なくとも１つのチャネル内の部分ビームの偏光の変動を含む。別の態様において、少なくとも１つの光学要素は、部分ビームの偏光を修正することによって少なくとも１つの欠陥を少なくとも部分的に補償する。
照明系のチャネル内の欠陥の一例は、部分ビームの偏光の変動である。そのような偏光変動の発生源は、光学ビームのチャネル内の光学構成要素のインタフェース及び／又はコーティングにおける反射及び／又は透過、及び／又はこれらの光学構成要素の複屈折である可能性がある。複屈折は、内在性複屈折又は材料複屈折である場合があり、及び／又は光学構成要素の装着によって引き起こされる歪みによって誘起される可能性がある。部分ビームの偏光を選択的に修正することにより、偏光の変動を少なくとも部分的に補償することができる。
更に別の態様により、少なくとも１つの光学要素は、部分ビームの偏光の変動を少なくとも部分的に補償する歪み誘起複屈折を含む。別の有益な効果において、歪み誘起複屈折は、局所持続性修正の少なくとも１つの配置を光学要素の光学的関連区域の外側にあるこの光学要素の区域内に導入することを含む。
透過性材料内への局所変形の導入は、局所的な歪み誘起複屈折変動を引き起こすことは公知である。光学要素の材料内に局所的に誘起される歪み分布は、誘起された局所変形をこの局所変形の導入に使用されたレーザビームのパラメータの関数として表すモデルに基づいて制御することができる。従って、予め決められた局所歪み分布を光学要素内に導入することができる。この歪み分布は、それぞれの複屈折分布をもたらす。
好ましい実施形態において、局所持続性修正のうちの１つ又はいくつかの配置は、光学要素の光学的に関連のない区域内に導入される。遠くまで届く歪み成分は、光学要素の光学的関連区域内に延び、それぞれのチャネル内で光学欠陥を少なくとも部分的に補償する歪み誘起複屈折分布をもたらす。局所持続性修正の配置は、必要とされる複屈折分布からコンピュータ系を用いて計算することができる。
局所持続性修正の配置が、光学要素の光学的関連区域の外側の区域内に導入される構成は、局所持続性修正の配置が部分ビームの光子に対して影響を有することができないという利点を有する。更に、局所持続性修正の配置は、光学要素の光学的関連区域の光学特性を劣化することができない。
本明細書では、「実質的に」という表現は、既存の測定技術の分解能限界よりも小さい量の変化を意味する。
光学要素の光学的関連区域は、ビーム又は部分ビームが光学要素を通過するか又はビーム又は部分ビームが反射される区域である。光学的非関連区域は、光学要素の全ての他の区域部分によって与えられる。
更に別の態様において、２次元ミラーアレイのミラーは、少なくとも１つの光学要素を通過する部分ビームを予め決められたターゲット瞳と一致する瞳の外縁に向ける。
複屈折によって引き起こされるリターデーションは、瞳平面内でビームにわたって対称な変化を示す。このリターデーションは瞳中心から瞳縁部に向けて増大する。これから、少なくとも１つの光学要素を通して、従って、予め決められたリターデーションを取得した１つ又は複数の部分ビームを瞳縁部に向けて誘導することにより、瞳縁部のリターデーションを補償することができる。この過程は、瞳平面内の強度分布が予め決められたターゲット分布を満たさなければならないことを考慮しなければならない。しかし、予め決められた照明系内で瞳平面内の欠陥を補償するためには、この欠陥が瞳にわたって対称な変化を含むことは必要ではない。
更に別の有益な態様により、少なくとも１つの光学要素の歪み誘起複屈折は、固定方向の速軸を含む。
固定方向の速軸を有する歪み誘起複屈折を光学要素内に導入することにより、偏光変動の空間分解補正が可能になる。
別の態様において、少なくとも１つの光学要素の歪み誘起複屈折は、少なくとも１つの光学要素の光学的関連区域内に１ｎｍ−１０ｎｍ、好ましくは２ｎｍ−８ｎｍ、最も好ましくは３ｎｍ−６ｎｍのリターデーションを含む。
別の好ましい態様において、少なくとも１つの光学要素は、この少なくとも１つの光学要素の速軸の向きをチャネル内の部分ビームの偏光を基準として選択することにより、部分ビームの偏光の修正を最大にする。
記載した最適化過程は、部分ビームが直線偏光を有し、光学要素が固定方向の速軸を有する場合に容易に実施される。しかし、この欠陥補償は、部分ビームが任意の偏光を有し、歪み誘起複屈折が固定の速軸を生成しない場合にも実施することができる。
別の有益な態様において、照明系は、少なくとも１つの第１のチャネルの部分ビームと少なくとも１つの第２のチャネルの部分ビームとを単一のスポット内に重ねて、それによって重ね合わされた部分ビームのリターデーションが照明系のリターデーションを補償するようになっている。
この特徴は、それが、単一のスポット内に重ね合わされて照明系を射出する照明ビームを形成する部分ビームを有するいくつかのチャネルの欠陥を部分重ね合わせビームのチャネルのうちの１つの内部に特別に設計された光学要素を挿入することによって補償することを可能にするので有利である。その結果、チャネルの一部又は全てが欠陥を有する場合の複数のチャネルの欠陥補償が有意に簡素化される。
更に別の態様において、少なくとも１つの第１のチャネルの部分ビームの偏光は、少なくとも１つの第２のチャネルの部分ビームの偏光を基準として予め決められた量だけ回転される。
更に別の態様により、少なくとも１つの欠陥の補償は、照明系を射出するビームの好ましい状態の強度を高める。
好ましい状態の強度（ＩＰＳ）は、投影露光系の結像品質に関して重要な特性である。従って、ＩＰＳは、使用可能光子の損失を非常に低い百分率に制限する閾値によって定められる（例えば、ＩＰＳ＞９７％）。
別の態様において、少なくとも１つの光学要素は、この少なくとも１つの光学要素の光学的関連区域内に歪みを誘起するためのアクチュエータを含むようになっている。更に別の態様において、アクチュエータは、圧電要素を含む。
光学要素をアクチュエータと組み合わせることにより、一時的に変化する歪みを光学要素に印加することができ、それによって新しい状況への複屈折の急速な適応が可能になる。アクチュエータは、速軸を変化しないままに残してリターデーションを変更することができ、又は速軸の向きとリターデーションとの両方を修正するように配置することができる。光学要素に対して２つ又はそれよりも多くのアクチュエータを配置するように考えることができる。
別の態様により、少なくとも１つの光学要素は、照明系の作動中に少なくとも１つのチャネル内に動的に挿入されるようになっている。
この特徴は、投影露光系のＩＰＳの最適化をその作動中に可能にする。この動的な挿入は、光学要素が、部分ビームの光学強度を実質的に変化させず、部分ビームの位相関係も変更しないことを要求する。
更に別の態様において、少なくとも１つの光学要素は、異なる固定速軸及び／又は異なる量のリターデーションを有するように製作された複数の光学要素を含む。
例えば、様々な量の材料複屈折を有するマイクロリソグラフィ照明系のチャネル内に欠陥が存在する可能性がある。従って、照明系のチャネル内で発生する異なる欠陥に適応された局所持続性修正の様々な構成を有する光学要素を開発することが好ましい場合がある。
別の態様により、複数の光学要素は、照明系を射出するビームの好ましい状態の強度が最大にされるように、各々が欠陥を有する複数のチャネル内に挿入されるようになっている。
マイクロリソグラフィ照明系は、多数のチャネルを有する。従って、１つよりも多いチャネルが欠陥を有する可能性がある。２つ又はそれよりも多くのチャネル内の欠陥は、実質的に同じ欠陥量を有する可能性があり、又は異なるチャネルの欠陥は、異なる欠陥量を有する可能性がある。これらの欠陥は、欠陥を有するそれぞれのチャネル内にそれぞれの欠陥を最適に補償する光学要素を挿入することによって補償することができる。欠陥補償は、重ね合わされた部分ビームのＩＰＳによって制御される。
別の態様において、少なくとも１つの光学要素は、部分ビームの偏光を予め決められた量だけ変更する偏光子を含むようになっている。
偏光子によって光学的に使用されない区域内に局所持続性修正の配置を導入することにより、偏光子は、部分ビームにおいて予め決められた偏光操作を実施することができ、同時に、チャネル内の偏光変動によって引き起こされる欠陥を補償することができる。そのような構成は、マイクロリソグラフィ照明系のチャネル内の空間を節約することができる。
更に別の態様において、少なくとも１つの光学要素は、部分ビームを反射するためのミラーを含む。少なくとも１つの光学要素は、部分ビームを偏向するためのレンズを含む。
上述したように、マイクロリソグラフィ照明系は、典型的に、各々が部分ビームを案内する多くの異なるチャネルを含む。その結果、多くの場合に、様々な部分ビームの間には小さい空間しか存在しない。従って、照明系内の空間を節約するために、欠陥補償を光学要素の更に別の機能と組み合わせることが有益である場合がある。
同じく、直前に解説した手法をチャネル内での欠陥補償に向けて特別に設計された１つ又はそれよりも多くの光学要素の挿入と組み合わせるように考えることができる。予め決められた量の欠陥補償を例えばチャネル行列の縁部及び／又はコーナに近いチャネルのような特定のチャネルの光学要素に追加し、追加の光学要素を特定の欠陥を有する少数のチャネルだけに挿入することが有益である場合がある。
別の態様により、少なくとも１つの光学要素は、少なくとも２つのチャネルに対して少なくとも２つの光学的関連区域を有する少なくとも１つの板を含むようになっており、これらの光学的関連区域は、少なくとも１つの板の光学的に関連のない区域の間に配置される。
マイクロリソグラフィ照明系のチャネル配置は、典型的に多くのチャネルを含むので、いくつかのチャネル内の欠陥を個々に補償することが面倒である状況が存在する可能性がある。個々のチャネルの欠陥補償というこの手法は、チャネル配置のいくつかの隣接チャネルが欠陥を有する場合に空間制限に起因する制限を受ける可能性がある。従って、いくつかのチャネルの欠陥を補償することができる板を開発することが有用である場合がある。
更に別の態様において、少なくとも２つの光学的関連区域は、１次元行又は２次元矩形行列に配置され、部分ビームの直径に調節された直径を有し、少なくとも２つの異なるチャネルの部分ビームの間の距離に調節された距離を有する。
更に別の態様において、この板は、少なくとも１つの欠陥を少なくとも部分的に補償するようになった少なくとも１つの光学的関連区域と、歪み誘起複屈折を持たない少なくとも１つの光学的関連区域とを含む。
単一のチャネルに対する光学要素と同様に、板は、例えば、欠陥補償及び予め決められた偏光変動を生成することのような様々な機能を統合することができる。
更に別の態様において、この板は、少なくとも２つの異なる欠陥を補償するようになった少なくとも２つの光学的関連区域を含む。
更に別の態様により、板の少なくとも２つの光学的関連区域は、部分ビームの偏光を予め決められた量だけ変更する偏光子を含む。
更に別の態様において、少なくとも１つの局所持続性修正配置を導入するのに超短レーザパルスが使用される。
更に別の有益な態様において、板は、少なくとも２つの部分ビームのビーム方向に対して実質的に垂直に移動及び／又は回転されるようになっている。
単一チャネルに対する光学要素と同様に、この特徴は、チャネル行列内でＩＰＳ損失が最小にされる位置に対して板を調節することによって欠陥補償の最適化を可能にする。
別の態様により、板は、照明系の作動中に少なくとも２つのチャネルの部分ビームのビーム経路に動的に挿入されるようになっている。
更に別の有利な態様において、マイクロリソグラフィ投影露光系の照明系の少なくとも１つのチャネル内の少なくとも１つの欠陥を補償する方法は、上述の態様のうちのいずれかを有する照明系を使用する。
最後に、別の態様は、少なくとも１つの光学要素をこの少なくとも１つの光学要素によって最適に補償される欠陥を有する少なくとも１つのチャネル内に挿入する段階を更に含む。
本発明をより明快に把握してその実際の適用を理解するために、以下の図を提供し、かつ以下で参照する。これらの図は、単なる例として提供するものであり、決して本発明の範囲を限定しないことに注意しなければならない。
ここで以下では、本発明の例示的実施形態を示す添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。しかし、本発明は、異なる形態に実施することができ、本明細書に示す実施形態に限定されると解釈すべきではない。限定されるのではなく、これらの実施形態は、本発明の開示が完全なものになり、本発明の範囲を当業者に伝達するように提供するものである。
図１は、マイクロリソグラフィ投影露光系１００の基本的な構成要素を略示している。光源１００が、直線偏光電磁放射線をビーム拡大ユニット１２０内に放出する。紫外（ＵＶ）波長領域又はＤＵＶ波長領域のリソグラフィ系では、光源１１０として一般的にエキシマレーザが適用される。上述したように、２４８ｎｍの波長領域ではＫｒＦエキシマレーザ系が使用され、１９３ｎｍの波長領域ではＡｒＦエキシマレーザ系が使用され、１５７ｎｍの波長領域ではＦ2エキシマレーザ系が使用される。エキシマレーザ系は、一般的に直線偏光電磁放射線を放出する。更に、エキシマレーザ系は、通常、ナノ秒範囲にパルス持続時間を有する光パルス又はレーザパルスを放出する。以下で解説するための系及び方法を将来のフォトリソグラフィ系に使用される他の波長に適用することができる。
ビーム拡大ユニット１２０は、レーザビーム１４５の直径をミリメートル範囲からセンチメートル範囲に増大させる。例えば、拡大ユニット１２０に入射するビームは、１５ｎｍ×２０ｎｍのサイズを有することができ、拡大ユニット１２０を射出するビームは、例えば、８０ｍｍ×８０ｍｍの直径を有することができる。
図１の例示的実施形態において、照明系１３０は３つの異なる部分を含む。第１部１３１（光学ユニットとも呼ぶ）は、光源１００によって生成され、ビーム拡大ユニット１２０によって拡大された光ビームを部分光ビーム又は部分ビーム（図１には示していない）に分割するための光学構成要素を含む。部分ビームの生成及び形成の詳細に関しては、図２の状況で解説する。偏向ミラー１３２は、部分ビームを第２部１３４（レンズ群とも呼ぶ）内に向ける。第２部１３４内では、部分ビームが成形され、光学強度の空間分布が再配置される。第２部１３４の射出口には、調節可能視野絞り（図１には示していない）として使用することができるレチクルマスキング系（ＲＥＭＡ）が内部に配置された中間視野平面が存在する。第３部１３６は、レチクルマスキング系を照明系１３０の更に別の視野平面に配置されたウェーハ１５０上に結像する対物系を含む。
投影対物系１４０は、マスク１５０を通した光を基板１６０上に配置された感光層１７０上に結像する。基板１５０は、多くの場合にシリコンウェーハである。
図２は、照明系１３０の第１部１３１及び第２部１３４に配置された照明系１３０の第１の部分をより詳細に略示している。拡大された光ビーム２０５は、照明系１３０の第１部１３１に入射する。第１のレンズ２１０は、拡大された光ビーム２０５を更に別の処理に向けて成形する。次に、マイクロレンズの２次元ラスターアレイ２１５が、拡大されたビーム２０５を複数の部分ビーム２３５に分割する。複数の部分ビーム２３５は、規則的に配置され、互いに平行である。マイクロレンズ２２５の更に別のアレイ２２５は、部分ビーム２３５のビーム角度を調節する。
例示的実施形態において、拡大されたビームは、８０ｍｍ×８０ｍｍの寸法を有する。マイクロレンズ２１５の２次元ラスターアレイは、ビームを例えば４ｍｍ×４ｍｍの正方形に分割し、それによって２０×２０本の部分ビーム２０５のアレイ又は行列をもたらす。これは、解説する例では、部分ビーム２３５のチャネル２２０が、ビーム方向に対して垂直な４ｍｍ×４ｍｍの寸法を有することを意味する。図２では、チャネル２２０を破線で記号化している。２つの２次元マイクロレンズアレイ２１５及び２２５は、部分ビーム２３５を２ｍｍ×２ｍｍの区域に集光する。図１０〜図１２の解説において適用される以下に説明する照明系は、６４×６４個のミラー要素の多ミラーアレイ（ＭＭＡ）を使用する。
マイクロレンズアレイ２２５の下流では、部分ビーム２３５のいくつかのチャネル２２０内に偏光板２３０が挿入される。偏光板２３０は、部分ビームの直線偏光を定められた態様により、例えば、偏光を予め定められた角度だけ回転することにより、及び／又は円偏光部分ビーム２３５を形成することによって変更する。従って、偏光板２３０は、照明系１３０を射出してマスク１５０を照明するビーム２８５の予め決められた偏光状態を設定することを可能にする。
部分ビーム２３５の各々は、２次元ミラーアレイ２５０のそれぞれのミラー２４０に当たる。解説する例では、ミラーアレイ２５０のミラー２４０は平面であり、３ｍｍ×３ｍｍのサイズを有する。ミラー２４０の各々は、互いに垂直に位置合わせした２つの傾斜軸の回りに傾斜させることができる。ミラー２４０の各々の傾斜移動は、電気接続部２５５を通してミラーアレイ２５０に接続した制御ユニット２６０によって個々に制御することができる。
個々のミラー２４０は、４ｍｍ×４ｍｍの正方形領域内に置かれ、これらの正方形領域は、２次元ミラーアレイ２５０上で互いに並置される。個々のミラー２４０の個数は、部分ビーム２３５の本数に調節され、解説する例では≧４００である。ミラーアレイ２５０は、照明系１３０の第１部１３１の偏向ミラー１３２上に配置される。部分ビーム２３５を予め決められた方向に偏向するのに、ミラーアレイ２５０の代わりに制御可能な反射回折格子のアレイを使用することができる。
ミラー２４０から反射された部分ビーム２３５を形成又は成形するために、光学構成要素２６５が使用される。この目的のために、光学構成要素２６５の少なくとも一部は、照明系１３０の光学軸（図２には示していない）に沿って移動可能である。例えば、光学要素２６５は、ズームアキシコン対物系を形成することができる。光学構成要素２６５の出射瞳は、照明系１３０の瞳成形面である。
解説する例では、瞳成形面内又はその近くにラスター要素２７０が配置される。ラスター要素２７０は、いくつかの機能を提供することができる回折光学要素又は屈折光学要素の２次元アレイを有する。ラスター要素２７０は、入射部分ビーム２３５を成形する。更に、ラスター要素２７０は、ラスター要素２７０を射出する部分ビームを形成し、これらの部分ビームはその後の視野平面内で重なり、従って、部分ビームを混合して、マスク又はレチクル１５０（図２には示していない）が配置された照明系１３０の出射瞳を均一に照明する。ラスター要素２７０は、個々のプリズムが均一化視野平面を必要に応じて照明する順番で配置された２次元プリズムアレイとして実現することができる。ラスター要素２７０の代わりに、インテグレーターロッド又はフライアイコンデンサーの形態にある従来の混合要素を使用することができる（図２には示していない）。
レンズ２８０は、マスク系を有する均一化視野平面をマスク１５０が配置されたレチクル平面２９０上に投影する照明系１３０の第３部１３６に配置された対物系を象徴している。
ミラーアレイ２５０は、ミラーアレイ２５０のミラー２４０上に入射する部分ビーム２３５の角度分布を変更し、それによって拡大されたビーム２０５の光学強度分布を再配置する。図２に略示す例では、ビーム２０５は、二重極設定を形成するために使用することができる２つの出力ビーム２８５に集光される。図２の例では、光学ビーム２３５の上側部分は、二重極設定の第１部を形成するのに使用され、光学ビーム２３５の下側部分は、二重極設定の第２部を形成するのに使用される。しかし、図２の二重極設定、又は一般的に予め決められた設定を形成するために、光学ビーム２３５の異なる分離を適用することができる。
更に、ミラーアレイ２５０は、瞳平面のそれぞれの部分内の個々のミラーのそれぞれの傾斜により、個々の部分ビーム２３５を切り換えることができる。それによって照明系１３０の瞳平面内のそれぞれのリターデーション分布を補償するために、この瞳平面に望ましい又は予め決められたリターデーション分布を設定する可能性が与えられる。説明するリターデーション補償過程は、図２の例では二重極設定である予め決められた設定の範囲で光学強度が均一に配分されるという要件を更に満たさなければならない。
部分ビーム２３５は、２次元ラスターアレイ２１５から２次元ラスターアレイ２７０への経路上で例えばマイクロレンズアレイ２２５、偏光板２３０、及び光学構成要素２６５のようないくつかの光学要素を通過する。更に、部分ビーム２３５は、ミラー２４０から反射される。部分ビーム２３５と光学構成要素２１５、２２５、２４０、２３０、２６５、２７０とのこれらの相互作用の各々において、部分ビーム２３５は歪曲される可能性がある。例えば、部分ビーム２３５の光子は、ビームから吸収又は散乱される場合があり、それによって部分ビーム２３５の強度低下が引き起こされる。更に、部分ビーム２３５内の位相関係は、光学構成要素２１５、２２５、２３０、２４０、２６５、２７０との相互作用によって歪曲される可能性がある。更に、部分ビーム２３５の偏光は、構成要素２１５、２２５、２３０、２４０、２６５、２７０のインタフェース及び／又はコーティングにおける部分ビーム２３５の反射及び／又は透過によって歪曲される可能性がある。更に、光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０の内在性複屈折又は材料複屈折は、部分ビーム２３５の偏光状態を変更する可能性がある。
以下の説明は、部分ビーム２３５がそれぞれのチャネル２２０内の経路中に取得する偏光変動の補償に着目する。しかし、解説する手法は、部分ビーム２３５の他の欠陥を補償するために使用することができることを理解しなければならない。
次の段階では、部分ビーム２３５の偏光変動を補償することができる光学要素の製作に対して説明する。その後に、部分ビーム２３５のチャネル２２０内への光学要素の挿入例に対して解説する。
図３は、マスク１５０の平面２９０内での投影露光系１００の照明系１３０の光学構成要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０の内在性複屈折又は材料複屈折の効果を略示している。図１の解説において上述したように、光源１１０の出力ビーム２０５は、実質的に直線偏光状態にある。一般的にビーム２０５は、水平偏光状態にあるか（図２の作図面内で）又は垂直偏光状態にある（図２の作図面と垂直に）。
図３は、角度がｘ軸を基準として測定される場合の４５°軸上へのベクトルリターデーションの投影を示すスカラー複屈折成分Ｒｅｔ４５の例示的な図を提供している。図３ａ〜図３ｃは、リターデーションが照明系１３０のレンズ縁部に向けて有意に増大することを明瞭に示している。更に、図３ａ〜図３ｃは、リターデーションが瞳縁部に向けても有意に増大することも示している。これは、照明系１３０の光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０の材料複屈折が、強い視野依存性と強い瞳依存性の両方を有することを意味する。
材料複屈折を有する光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０、５００のリターデーションΔは、光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０、５００の厚みｄとその速軸の屈折率ｎF及び遅軸の屈折率ｎSとにより、次式に従って決定される。
ここでδを複屈折と呼ぶ。
ここでδを複屈折と呼ぶ。
光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０の材料複屈折によって引き起こされるリターデーションΔは、部分ビーム２３５の偏光状態を変化させ、それによってマスク１５０の照明視野２９０にわたる照明ビーム２８５の偏光変動がもたらされる。その結果、図３で光学構成要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０の材料複屈折によって例示的に配分されている偏光変動は、好ましい状態の強度（ＩＰＳ）の低下をもたらす。ＩＰＳ規格は、マイクロリソグラフィ投影露光系１００の利用者に対して重要な特性である。従って、投影露光系１００が予め決められたＩＰＳ閾値を満たすように、ＩＰＳ損失を補償しなければならない。現在、一般的なＩＰＳ規格は、例えば、照明設定に依存して９４％から９８％の範囲にある。
この高いＩＰＳ規格閾値は、全ての外部寄与も含む投影露光系１００全体の約１０ｎｍの範囲のリターデーション割当量をもたらす。従って、ＩＰＳ規格は、マイクロリソグラフィ投影露光装置１００の照明系１３０の全ての光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０、並びに投影系１４０に対する新しい複屈折要件を設定する。更に、ＩＰＳ規格は、マスク１５０、フォトレジスト１７０、及びマスク１５０のペリクル（図１には示していない）によって誘起される偏光変動に対しても高い要求を課する。投影露光系１００の一部ではない最後の構成要素の影響に対しては、本発明においては対処しない。
図４は、投影露光系１００の光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０の材料複屈折の効果を補償するために、光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０内、及び特に特別な光学要素５００に局所持続性修正の配置を導入するために使用することができる装置４００の略ブロック図を示している。装置４００は、３次元で移動可能にすることができるチャック４２０を含む。チャック４２０には、例えば、挟着のような様々な技術を使用することによって光学要素４１０を固定することができる。光学要素４１０は、図２の光学要素２１５、２２５、２６５、２７０のうちの１つ、並びに図５で解説する特別な光学要素５００とすることができる。
装置４００は、パルス又はレーザパルスのビーム又は光ビーム４３５を生成するパルスレーザ光源４３０を含む。レーザ光源４３０は、可変持続時間を有する光パルス又はレーザパルスを生成する。パルス持続時間は、１０ｆｓ程度の短さのものとすることができるが、１００ｐｓまで連続的に増加させることもできる。パルスレーザ光源４３０によって生成される光パルスのパルスエネルギは、０．０１μＪ毎パルスから１０ｍＪ毎パルスに達する広大な範囲にわたって調節することができる。更に、レーザパルスの繰り返し数は、１Ｈｚから１００ＭＨｚまでの範囲を含む。好ましい実施形態において、光パルスは、８００ｎｍの波長で作動するＴｉ：サファイアレイザによって生成することができる。しかし、以下に説明する方法は、このレーザ方式に限定されず、原理的には、光学要素４１０の材料に対する禁制帯幅よりも小さい光子エネルギを有し、フェムト秒範囲に持続時間を有するパルスを生成することができる全てのレーザ方式を使用することができる。従って、例えば、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ系又は色素レーザ系を適用することができる。
装置４００は、１つよりも多いパルスレーザ光源４３０を含むことができる（図４には示していない）。
以下にある表は、一態様において光学要素４１０内に局所持続性修正の配置を導入するのに使用される周波数２倍Ｎｄ−ＹＡＧレーザ系のレーザビームパラメータの概要を表している。単一の局所持続性修正は、光学要素４１０の密度を局所的に修正する。局所修正される光学要素４１０の密度は、光学要素４１０の少なくとも１つの小さい容積内で非連続的に修正され、この少なくとも１つの小さい容積をピクセルと呼ぶ。更に、単一の局所持続性修正の局所修正密度は、誘導ピクセルの局所持続性修正の周囲に歪み分布を誘起する。光学要素４１０の材料内に特定目的の配置で多くのピクセルを導入するか又は書き込むことにより、望ましい歪み分布を生成することができる。
不透過性において誘起される変化Δβijは、材料内に誘起される歪みに線形に依存し、不透過性βと誘電率εとが次式によって関連付けられることは公知である。
この依存性は、応力光学行列の成分を用いて次式のように表すことができる。
従って、光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０、５００内にピクセルを導入するか又は書き込むことによって光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０、５００の材料内に誘起される歪みは、材料内での光学ビーム又は部分ビーム２３５のリターデーションに直接関連付けられ、次式によって与えられる。
ここで、ｄは、ここでもまた光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０、５００の厚みであり、ｎ0は、光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０、５００の等方性材料の屈折率であり、βijは、光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０、５００の材料の不透過性行列の成分である。
ここで、ｄは、ここでもまた光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０、５００の厚みであり、ｎ0は、光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０、５００の等方性材料の屈折率であり、βijは、光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０、５００の材料の不透過性行列の成分である。
レーザビームは、光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０、５００内に集束され、レーザパルスが光学要素４１０の材料内に「書き込まれる」ので、以下では、特定のレーザパルスを特徴付ける１つのレーザビームパラメータセットを書込モードとも呼ぶ。レーザビーム又はレーザパルスの各パラメータセット又は各書込モードは、光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０、５００内に当該パラメータセットに特徴的な又は独特の局所変形を誘起する。言い換えれば、レーザパルスに関する各パラメータセット又は各書込モードは、光学要素４１０の材料内にその独特の変形を生成する。
以下では、光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０、５００に対するレーザパルスの効果をモード署名（ＭＳ）と呼ぶパラメータの形態で説明する。この概念では、光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０、５００の区域は、小さい要素区域、好ましくは、小さい矩形又は正方形に分割される。モード署名は、レーザパルスの作用又はレーザパルスの和の作用に起因する要素区域の歪曲又は変形を表している。
（表１）
表１：周波数２倍Ｎｄ−ＹＡＧレーザ系に対する代表的なレーザビームパラメータの数値
表１：周波数２倍Ｎｄ−ＹＡＧレーザ系に対する代表的なレーザビームパラメータの数値
以下に続く表は、局所持続性修正の配置、従って、光学要素４１０の材料内に誘起される歪み分布に異なって影響を及ぼすためのパラメータを示している。表２は、標準プロセスウィンドウ（Ｓｔｄ ＰＷ）と呼ぶピクセルを導入するか又は書き込むモードにおける周波数２倍Ｎｄ−ＹＡＧレーザ系のパラメータを提供している。
（表２）
表２：標準プロセスウィンドウにおけるＮｄ−ＹＡＧレーザ系に対する代表的なレーザビームパラメータの数値
表２：標準プロセスウィンドウにおけるＮｄ−ＹＡＧレーザ系に対する代表的なレーザビームパラメータの数値
表３は、ここでもまた周波数２倍Ｎｄ−ＹＡＧレーザ系を使用する実施形態の低精度位置合わせプロセスウィンドウ（ＬｏｗＲｅｇ ＰＷ）と呼ぶモードのパラメータを要約している。レーザ系４３０のこの作動モードは、Ｓｔｄ ＰＷよりも低いエネルギを有する光パルスを使用するが、より高いピクセル密度を導入する。
（表３）
表３：低精度位置合わせプロセスウィンドウ（ＬｏｗＲｅｇ ＰＷ）におけるＮｄ−ＹＡＧレーザ系に対する代表的なレーザビームパラメータの数値
表３：低精度位置合わせプロセスウィンドウ（ＬｏｗＲｅｇ ＰＷ）におけるＮｄ−ＹＡＧレーザ系に対する代表的なレーザビームパラメータの数値
ステアリングミラー又はステアリング系４９０は、パルスレーザビーム４３５を集束対物系４４０内に向ける。対物系４４０は、パルスレーザビーム４３５を光学要素４１０内に集束させる。適用される対物系４４０のＮＡ（開口数）は、光学要素４１０の材料内での予め決められたフォーカススポットサイズ及びフォーカス位置に依存する。表１に示すように、対物系４４０のＮＡは、０．９までとすることができ、この値は、実質的に１μｍのフォーカススポット直径、及び実質的に１０ 20 Ｗ／ｃｍ 2 の最大強度をもたらす。
装置４００は、試料ホルダ４２０の２軸位置決め台のｘ方向とｙ方向の平面内での平行移動を管理するコントローラ４８０及びコンピュータ系４６０を更に含む。コントローラ４８０及びコンピュータ系４６０は、対物系４４０が固定された１軸位置決め台４５０を通してのチャック４２０の平面に対して垂直な（ｚ方向の）対物系４４０の平行移動を更に制御する。装置４００の他の実施形態において、光学要素４１０をターゲットの場所まで移動するために、チャック４２０に３軸位置決め系を装備することができ、対物系４４０を固定されたものとすることができ、又はチャック４２０を固定されたものとすることができ、対物系４４０を３次元で移動可能にすることができることに注意しなければならない。パルスレーザビーム４３５のターゲットの場所への光学要素４１０のｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向の移動のための手動位置決め台を使用することができる、及び／又は対物系４４０は、３次元移動のための手動位置決め台を有することができることに更に注意しなければならない。
コンピュータ系４６０は、マイクロプロセッサ、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＧＰＵ（グラフィック処理ユニット）などとすることができる。コンピュータ系４６０は、コントローラ４８０に配置することができ、又は例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ワークステーション、メインフレームのような別個のユニットとすることができる。コンピュータ系４６０は、キーボード、タッチパッド、マウス、ビデオ／グラフィックディスプレイ、プリンタのようなＩ／Ｏ（入力／出力）ユニットを更に含むことができる。更に、コンピュータ４６０は、揮発性メモリ及び／又は不揮発性メモリを含むことができる。コンピュータ系４６０は、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、又はこれらのいずれかの組合せで実現することができる。更に、コンピュータ系４６０は、レーザ光源４３０（図４には示していない）を制御することができる。
更に、装置４００はまた、チャック４２０に配置された光源からダイクロイックミラー４４５を通して光を受光するＣＣＤ（電荷結合デバイス）カメラ４６５を含む閲覧系を提供することができる。閲覧系は、ターゲット位置に対する光学要素４１０のナビゲーションを容易にする。更に、閲覧系は、光源４３０のパルスレーザビーム４３５による光学要素４１０内でのピクセル配置の形成を観察するために使用することができる。
図５は、チャネル２２０内での部分ビーム２３５の偏光変動を補償するために与えられる光学要素５００を略示している。光学要素５００は、部分ビーム２３５が通過する光学的関連区域５１０を含む。光学要素５００は、部分ビーム２３５のそれぞれの波長に対して透過性を有するいずれかの材料から構成されるとすることができる。ＤＵＶ範囲では、光学要素５００を製作するのに例えば石英又は二フッ化カルシウム（ＣａＦ2）を適用することができる。有意な量のリターデーションを導入するためには、光学要素５００の材料はアモルファスでなければならず、特にアモルファス石英が適用可能である。
図２の状況で解説した例では、光学要素５００の光学的関連区域５１０は、＞２ｍｍ×２ｍｍのサイズを有する。光学的関連区域５１０は、光学的非関連区域５２０によって囲まれる。解説する例では、光学的非関連区域５２０の外側寸法は、≦４ｍｍ×４ｍｍである。光学要素５００をチャネル２２０（図５には示していない）内に挿入して固定するために光学的非関連区域５２０にマウントが取り付けられる。
光学的非関連区域５２０は、局所持続性修正の１つ又はいくつかの配置５３０、５４０を導入するのに使用される。図５では、原理を示すためだけに配置５３０、５４０を示している。局所持続性修正又はピクセルの配置の導入が、予め決められた歪み誘起複屈折を引き起こす予め決められた局所歪み分布を如何にして導入するかに対しては、装置４００の説明において、すなわち、図４の解説中に詳細に記載した。図５の例では、ピクセル配置５３０、５４０は、ピクセル配置５３０、５４０を有するコーナに沿って速軸が向けられた複屈折をもたらし、リターデーションの量は、中心において実質的にゼロであり、ピクセル配置５３０、５４０を有するコーナに向けて増大する。
図２は、光学構成要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０の材料複屈折が瞳平面内のリターデーションの系統的な依存性をもたらすことを示している。従って、固定の速軸と様々な最大量のリターデーションとを有する光学要素５００を製作することにより、光学構成要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０の材料複屈折を補償することが第１の手法である。式（１）に示すように、この手法は、光学要素５００の厚みを変化させるか、又はピクセル配置５３０、５４０を変更することによって歪み誘起複屈折を変化させるかのいずれかによって実施することができる。予め決められた量のリターデーションを有する光学要素５００を製作するために、両方のパラメータの変化の組合せを使用することができる。次に、瞳平面内のそれぞれの偏光変動を補償するために、様々な光学要素５００をそれぞれの部分ビーム２３５のチャネル２２０内に挿入することができる。
この手法は、個々のチャネル２２０の光学要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０の偏光変動を解析しなくてもよいという利点を有する。更に、光学要素５００の各々に対して個々のピクセル配置５０、５４０を決定する必要がない。従って、この手法を以下に続く例で解説する。
しかし、第２の手法では、個々のチャネル２２０の光学構成要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０の偏光変動を測定し、これらのデータから光学要素５００の個々の欠陥補償に対するそれぞれのピクセル配置５３０、５４０を計算することができることを強調しなければならない。
更に、光学要素５００には、歪み誘起複屈折を一時的に誘起するための１つ又はそれよりも多くのアクチュエータ（図５に示していない）を装備することができる。それによって照明系１３０の作動中のリターデーションの動的設定が可能になる。アクチュエータは、光学要素５００の複屈折速軸を修正し、この場合には、速軸の向きとリターデーションの両方を修正するように配置することができる。その一方、アクチュエータは、リターデーションだけを変化させ、速軸の向きを変更しないままに留めるように配置することができる。例えば、アクチュエータとして圧電要素を適用することができる。
更に、光学要素５００は、チャネル２２０内の光学構成要素の調節に基づいて、特に、光学要素２６５の移動の結果としてチャネル２２０内に動的に挿入することができる。それによって照明系１３０の様々な設定に対する柔軟な応答が可能になる。
図６は、図２の抜粋部分を示している。図２のラスター要素２１５は、偏光の向きが作図面内で水平に予め決められた直線偏光状態にある４つの入射部分ビーム６０５、６１０、６１５、６２０を生成する。集束マイクロレンズアレイ６４０を通した後に、入射部分ビーム６１０〜６２０の偏光を予め決められた量だけ変更するために入射部分ビーム６１０、６１５、６２０内に偏光板６５２、６５４、６５６が挿入される。図６から分るように、各偏光板６５０は、この例ではビーム６１０、６１５、６２０の偏光を４５°（π／４）だけ回転させる。偏光板６５２、６５４、６５６の作用は加算的であるので、部分ビーム６７０の偏光に対して部分ビーム６１５は９０°だけ回転され、部分ビーム６２０は１３５°だけ回転される。図２に示すように、ミラー６６０は、部分ビーム６０５〜６２０を予め決められた方向に反射する。
しかし、部分ビーム６０５〜６２０を重ねる時に予め決められた偏光を生成するためには、部分ビーム６２０が、直線偏光の代わりに楕円偏光を有することを必要とする可能性がある。必要とされる部分ビーム７８５の偏光を偏光板６５６との組合せで生成するために、上述の目的で固定の速軸と定められたリターデーションとを有する歪み誘起複屈折を部分ビーム６２０のチャネル内に生成する局所持続性修正の１つ又はいくつかの配置５３０、５４０を有する光学要素５００が挿入される。
図７は、この状況を示している。予め決められたリターデーションを有する光学要素５００が部分ビーム６２０内に挿入され、光学要素のリターデーションに従って反射ビーム７８５の偏光を変更する。入射ビーム６２０は直線偏光状態にあるので、光学要素５００の効果は、部分ビーム６２０の偏光に対するこの光学要素５００の速軸の向きに依存する。光学要素５００の速軸と部分ビーム６２０の偏光の間の±４５°の角度が、偏光に対して最大の効果を有する。偏光変動の補償をもたらすためには、光学要素５００の速軸の符号は、照明系の有効リターデーション軸の符号と異ならなければならない。
偏光板６５０の上流での光学要素５００の挿入は、この配置が、部分ビーム６２０の偏光を基準とする光学要素５００の速軸の配向を容易にするので有益である。その一方、光学要素５００の速軸の向きが、部分ビーム６２０の偏光を基準として制御される場合に、光学要素５００を偏光板６５２、６５４、６５６の下流に配置することができる。
光学要素５００の影響は、それぞれの照明ビーム２８５のＩＰＳ変動によって制御される。
図８は、部分ビーム２３５が単一のスポット内に重ね合わされる場合に、欠陥、特に偏光欠陥を有するチャネル２２０内に挿入される光学要素５００は、第２のチャネル内の偏光欠陥を補償するために使用することができることを示している。図８は、ストークスベクトルＳ1及びＳ2によって表される偏光を有する２つの部分ビーム２３５を示している。両方の部分ビーム２３５が、Ｒｅｔ1及びＲｅｔ2と示す様々な量のリターデーションを導入する光学要素５００を通過する。更に、第２の部分ビーム２３５は、偏光板６５２、６５４、又は６５６のうちの１つを通り、従って、部分ビーム２３５は、異なる偏光回転φ1とφ2を有する。従って、２つの部分ビームのストークスベクトルは、次式で与えられる。
２つの部分ビーム２３５が、ミラー２４０又は６６０のそれぞれの傾斜によって重ね合わされる場合には、重ね合わせビームの偏光は、次式のストークスベクトルＳsumで表される。
上記により、偏光板６５０によって更に別の偏光回転が生成される場合にも、光学要素５００によって導入されるリターデーションが有効であることが証明される。これは、様々な他のチャネルが、偏光板６５２、６５４、６５６の作用に起因して異なる偏光を有する場合であっても、部分ビーム２３５のチャネル２２０内に挿入される光学要素５００が、部分ビーム２３５の重ね合わせにおいてこれらの他のチャネル内の偏光欠陥を補償することができることを意味する。
異なる量の歪み誘起複屈折を有する偏光板６５２、６５４、６５６のセットを与えることが有用である場合がある。更に、ピクセル配置５３０、５４０を光学構成要素２１５、２２５、２６５、２７０のうちの１つ又はそれよりも多くの内部に導入するように考えることができる。特定の状況では、光学要素５００と、光学構成要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０のうちの１つの内部への１つ又はそれよりも多くのピクセル配置５３０、５４０の導入による更に別の補償対策との組合せを使用することができる。
更に、光学要素５００の代わりに、１つだけでなく、１つよりも多いチャネル２２０に対して作用する板又は補償板を使用することがより有効である照明系１３０の構成が存在する可能性がある。チャネル行列の一部分に対して補償板を適用することが有用である場合がある。例えば、部分ビーム２３５に対する２次元チャネル行列のうちの４分の１に対する補償板を製作することができる。そのような補償板は、例えば、照明系１３０の四重極設定において有益に使用することができる。
図９は、部分ビーム２３５のチャネル２２０内での光学構成要素２１５、２２５、２３０、２６５、２７０の複屈折、特に、材料複屈折のチャネル別補償のための４×４補償板９００を提供している。既に上述したように、図９から図１２で考えた照明系１３０の多ミラーアレイ（ＭＭＡ）１３０、６６０は、６４×６４個のミラーを含む。補償板９００は、それぞれの部分ビーム２３５の偏光に対して作用しない例えば第３の列のチャネル２２０のようなチャネル２２０を含む。更に、補償板９００は、異なる向きの速軸と様々な量のリターデーションとを有する歪み誘起複屈折を与える光学的関連区域９１０を有する。
図９の例では、局所持続性修正の配置は、光学的関連区域の外側に導入されるか又は書き込まれる。図９では、この区域を構造化の区域と命名している。図９は、単一の補償板９００上に様々な向きの速軸を有し、更に異なる量のリターデーションも有する補償板９００を製作することができることを示すに過ぎない。
図１０は、４×４補償板における様々な構成を示している。図１０ａは、第２の行の光学区域が、異なる向きの速軸と様々な量のリターデーションとを有する複屈折分布を有する板を示している。図１０ｂは、図１０ａの第２の行の歪み誘起複屈折が図１０ｂの４番目の行で繰り返される図１０ａの構成を示している。図１０ｃは、速軸の向きは１つの行内で固定されるが、異なる量のリターデーションを有する構成を提供している。最後に、図１０ｄは、補償板の全ての行に歪み誘起複屈折を配分している。偏光板６５２、６５４、６５６の各々に対して、リターデーション効果を有するチャネルと持たない他のチャネルとが存在する。従って、静的手法の場合には、照明瞳を最適化するためにミラー２４０のミラー傾斜角を計算するＰｏｌ−ＣｏｍｐＰｕｐアルゴリズムを用いて補償効果を最適に設定することができる。この手法は、ミラー２４０の各々、３つの偏光板６５２、６５４、６５６、及び補償板５００を設定することにより、望ましい強度分布、望ましい（直線）偏光分布、及び必要とされるリターデーション分布を同時に最適化する。
光学要素５００の解説において上述したように、補償板９００が偏光板６５２、６５４、６５６の上流に挿入される場合には、補償板９００は、部分ビーム２３５の偏光６０５〜６２０に対して±４５°である２つの向きの速軸を有することしか必要としない。続く図は、偏光板６５２、６５４、６５６との組合せでの補償板９００のいくつかの想定可能な可能性を示している。
図１１は、部分チャネル行列に対して、図１０ｂの構成の２倍の構成を有する補償板が３つの偏光板（ＰｏｌＦｌｅｘ板１からＰｏｌＦｌｅｘ板３まで）との組合せに使用される例を示している。この構成では、それぞれのチャネル、すなわち、＋４５°及び−４５°の速軸と、並びに各速軸の向きにおいて３ｎｍ及び５ｎｍのリターデーションとを有するチャネル２２０の複屈折を補正する各偏光状態に対するチャネル２２０が存在する。また、それぞれの偏光状態の偏光に対していかなる効果も持たない一部のチャネル２２０も存在する。その結果、チャネル行列のこの部分の部分ビーム２３５の重ね合わせから生成される射出ビームを形成する部分ビーム２３５のリターデーションは、ほとんど補償することができる。
図１２は、３つの偏光板（ＰｏｌＦｌｅｘ板１からＰｏｌＦｌｅｘ板３まで）と補償板とを有する例を前と同じく提供している。図１１の例とは対照的に、提供しているチャネル行列抜粋部分の様々なチャネルのリターデーション効果を補償するのに、図１０ａの構成を１回有する補償板が使用される。部分チャネル行列のチャネル２２０の偏光変動の補償を最適化するために、補償板は、図１２のチャネル行列抜粋図部分の範囲で動的に移動される。補償板の移動は、偏光板とは独立している。
５００ 光学要素
６０５、６１０、６１５、６２０ 部分ビーム
６４０ 集束マイクロレンズアレイ
６５２、６５４、６５６ 偏光板
６６０ ミラー
６０５、６１０、６１５、６２０ 部分ビーム
６４０ 集束マイクロレンズアレイ
６５２、６５４、６５６ 偏光板
６６０ ミラー
Claims (25)
- マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系であって、
ａ．各チャネルが部分ビームを案内し、かつ少なくとも１つのチャネルが少なくとも１つの欠陥を含む複数のチャネルと、
ｂ．前記少なくとも１つの欠陥を有する前記少なくとも１つのチャネル内に配置され、該チャネルの前記部分ビームの少なくとも１つの欠陥を少なくとも部分的に補償するようになった少なくとも１つの光学要素と、
を含み、
ｃ．前記少なくとも１つの光学要素は、前記部分ビームの偏光の変動を少なくとも部分的に補償する歪み誘起複屈折を含み、該歪み誘起複屈折は、局所持続性修正の少なくとも１つの配置を前記光学要素のその光学的関連区域の外側の区域に導入することを含む
ことを特徴とする照明系。 - 前記少なくとも１つの欠陥は、前記少なくとも１つのチャネル内の前記部分ビームの偏光の変動を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記少なくとも１つの光学要素は、前記部分ビームの偏光を修正することによって前記少なくとも１つの欠陥を少なくとも部分的に補償することを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- ２次元ミラーアレイのミラーが、前記少なくとも１つの光学要素を通過する部分ビームを予め決められたターゲット瞳と一致する瞳の外縁に向けることを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記少なくとも１つの光学要素の前記歪み誘起複屈折は、固定方向を有する速軸を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記少なくとも１つの光学要素の前記歪み誘起複屈折は、該少なくとも１つの光学要素の光学的関連区域に１ｎｍ−１０ｎｍのリターデーションを含むことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記少なくとも１つの光学要素は、前記チャネル内の前記部分ビームの偏光に対する該少なくとも１つの光学要素の前記速軸の向きを選択することによって該部分ビームの該偏光の修正を最大化することを特徴とする請求項５に記載の照明系。
- 少なくとも１つの第１のチャネル及び少なくとも１つの第２のチャネルの部分ビームを単一スポットに重ね合わせ、そのために該重ね合わされたビームのリターデーションが照明系のリターデーションを補償するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記少なくとも１つの第１のチャネルの前記部分ビームの偏光が、前記少なくとも１つの第２のチャネルの前記部分ビームの偏光に対して予め決められた量だけ回転されることを特徴とする請求項８に記載の照明系。
- 前記少なくとも１つの欠陥の補償が、照明系を射出するビームの好ましい状態の強度を高めることを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記少なくとも１つの光学要素は、該少なくとも１つの光学要素の前記光学的関連区域内に歪みを誘起するアクチュエータを含むようになっていることを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記少なくとも１つの光学要素は、照明系の作動中に前記少なくとも１つのチャネルに動的に挿入されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記少なくとも１つの光学要素は、異なる固定速軸及び／又は異なる量のリターデーションを用いて製作された多数の光学要素を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記多数の光学要素は、照明系を射出するビームの好ましい状態の強度が最大にされるように、各々が欠陥を有する多数のチャネルに挿入されるようになっていることを特徴とする請求項１３に記載の照明系。
- 前記少なくとも１つの光学要素は、前記部分ビームの偏光を予め決められた量だけ変更する偏光子を含むようになっていることを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記照明系は、前記部分ビームを反射するためのミラーを含むことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記少なくとも１つの光学要素は、前記部分ビームを偏向するためのレンズを含むことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記少なくとも１つの光学要素は、少なくとも２つのチャネルに対して少なくとも２つの光学的関連区域を有する少なくとも１つの板を含むようになっており、該光学的関連区域は、光学的に関連のない該少なくとも１つの板の区域の間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記少なくとも２つの光学的関連区域は、１次元行又は２次元矩形行列に配置され、該少なくとも２つの光学的関連区域は、前記部分ビームの直径に調節された直径を有し、該少なくとも２つの光学的関連区域は、前記少なくとも２つの異なるチャネルの該部分ビームの間の距離に調節された距離を有することを特徴とする請求項１８に記載の照明系。
- 前記板は、少なくとも２つの異なる欠陥を補償するようになった少なくとも２つの光学的関連区域を含むことを特徴とする請求項１８に記載の照明系。
- 前記板の前記少なくとも２つの光学的関連区域は、前記部分ビームの偏光を予め決められた量だけ変更する偏光子を含むことを特徴とする請求項１８に記載の照明系。
- 前記板は、前記少なくとも２つの部分ビームのビーム方向に対して実質的に垂直に移動及び／又は回転されるようになっていることを特徴とする請求項１８に記載の照明系。
- 前記板は、照明系の作動中に前記少なくとも２つのチャネルの前記部分ビームのビーム経路に動的に挿入されるようになっていることを特徴とする請求項１８に記載の照明系。
- マイクロリソグラフィ投影露光系の照明系の少なくとも１つのチャネル内の少なくとも１つの欠陥を補償する方法であって、
請求項１から請求項２３のいずれか１項に記載の照明系を使用する、
ことを特徴とする方法。 - 少なくとも１つの光学要素を該少なくとも１つの光学要素によって最良に補償される欠陥を有する少なくとも１つのチャネルに挿入する段階を更に含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
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