(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）の光学系（１２，２０）であって、
ａ）入力偏光状態を異なる楕円出力偏光状態に変更することができる偏光調節デバイス（５８）と、
ｂ）前記偏光調節デバイス（５８）を制御する制御ユニット（６６）であって、該制御ユニット（６６）が、
マスク（１６）に含まれる特徴部（１９）が結像される感光面（２２）において発生する像配置誤差に関するデータを受け取り、かつ
前記偏光調節デバイス（５８）によって生成される前記楕円出力偏光状態を前記像配置誤差が低減するように選択する、
ように構成される、
前記制御ユニット（６６）と、
を含み、
前記楕円出力偏光状態は、投影光が前記感光面上の点に向けて収束するときの該投影光の方向に依存して変化することを特徴とする光学系（１２，２０）。
【請求項２】
マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）の光学系（１２，２０）であって、
ａ）入力偏光状態を異なる楕円出力偏光状態に変更することができる偏光調節デバイス（５８）と、
ｂ）前記偏光調節デバイス（５８）を制御する制御ユニット（６６）であって、該制御ユニット（６６）が、
マスク（１６）に含まれる特徴部（１９）が結像される感光面（２２）において発生する像配置誤差に関するデータを受け取り、かつ
前記偏光調節デバイス（５８）によって生成される前記楕円出力偏光状態を前記像配置誤差が低減するように選択する、
ように構成される、
前記制御ユニット（６６）と、
を含み、
前記偏光調節デバイス（５８）は、光学系（１２；２０）の瞳面（３８；１３８；２３８）に又はその直近に配置されることを特徴とする光学系（１２，２０）。
【請求項３】
マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）の光学系（１２，２０）であって、
ａ）入力偏光状態を異なる楕円出力偏光状態に変更することができる偏光調節デバイス（５８）と、
ｂ）前記偏光調節デバイス（５８）を制御する制御ユニット（６６）であって、該制御ユニット（６６）が、
マスク（１６）に含まれる特徴部（１９）が結像される感光面（２２）において発生する像配置誤差に関するデータを受け取り、かつ
前記偏光調節デバイス（５８）によって生成される前記楕円出力偏光状態を前記像配置誤差が低減するように選択する、
ように構成される、
前記制御ユニット（６６）と、
を含み、
前記偏光調節デバイス（５８）は、複数の異なる複屈折光学部材（６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，６８ｄ）と、前記複数の異なる複屈折光学部材（６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，６８ｄ）のうちの１つを光学系の投影ビーム光路内に挿入するように構成された交換機構（６０，６４）を含むことを特徴とする光学系（１２，２０）。
【請求項４】
前記制御ユニット（６６）は、前記感光層（２２）上に結像される前記特徴部（１９）のピッチ及び向きに関するデータを受け取り、かつ該ピッチ及び向きに依存して前記楕円出力偏光状態を選択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３のいずれか１項に記載の系。
【請求項５】
前記特徴部（１９）の前記ピッチ及び向きに関し、かつ前記マスク（１６）を照明するのに使用される照明設定に関する入力データに基づいて前記像配置誤差を決定するように構成されたシミュレーションユニット（７０）を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の系。
【請求項６】
前記光学系は、前記装置（１０）の照明系（１２）又は投影対物系（２０）であ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項に記載の系。
【請求項７】
前記偏光調節デバイス（５８）は、複屈折光学部材（６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，６８ｄ；１３８）を含むことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の系。
【請求項８】
前記偏光調節デバイスは、複数の異なる複屈折光学部材（６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，６８ｄ）のうちの１つを光学系の投影ビーム光路内に挿入するように構成された交換機構（６０，６４）を含むことを特徴とする請求項７に記載の系。
【請求項９】
各光学部材（６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，６８ｄ）が、複数の単軸複屈折光学要素（７０）を含み、
前記複数の光学要素（７０）のうちの少なくとも２つの光学軸（７２）が、異なる向きを有する、
ことを特徴とする請求項８に記載の系。
【請求項１０】
前記偏光調節デバイス（５８）は、前記複屈折光学部材（１６８）内に可変応力分布を生成するように構成されたアクチュエータ（１６９）を含むことを特徴とする請求項７に記載の系。
【請求項１１】
マイクロリソグラフィ投影露光装置における像配置誤差を低減する方法であって、
ａ）特徴部を含むマスクを準備する段階（Ｓ１）と、
ｂ）感光層を準備する段階（Ｓ２）と、
ｃ）投影光を用いて前記特徴部を前記感光面上に結像するように構成されたマイクロリソグラフィ投影露光装置を準備する段階（Ｓ３）と、
ｄ）前記感光面上に形成された前記特徴部の像に関連する像配置誤差を決定する段階（Ｓ４）と、
ｅ）前記投影光の入力偏光状態を段階ｄ）で決定された前記像配置誤差が低減するように選択された楕円出力偏光状態に変更する段階（Ｓ５）と、
を含み、
前記楕円出力偏光状態は、前記投影光が前記感光面上の点に向けて収束するときの該投影光の方向に依存して変化することを特徴とする方法。
【請求項１２】
マイクロリソグラフィ投影露光装置における像配置誤差を低減する方法であって、
ａ）特徴部を含むマスクを準備する段階（Ｓ１）と、
ｂ）感光層を準備する段階（Ｓ２）と、
ｃ）投影光を用いて前記特徴部を前記感光面上に結像するように構成されたマイクロリソグラフィ投影露光装置を準備する段階（Ｓ３）と、
ｄ）前記感光面上に形成された前記特徴部の像に関連する像配置誤差を決定する段階（Ｓ４）と、
ｅ）前記投影光の入力偏光状態を段階ｄ）で決定された前記像配置誤差が低減するように選択された楕円出力偏光状態に変更する段階（Ｓ５）と、
を含み、
前記装置の照明系の瞳面内の強度分布が、対称平面に関して対称であり、
この瞳面内の前記楕円出力偏光状態の旋光性の分布が、前記対称平面に関して非対称であることを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記出力楕円偏光状態は、結像される前記特徴部のピッチ及び向きに依存して段階ｅ）で選択されることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記投影光の前記偏光状態は、該投影光が前記マスク上に入射する前に変更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項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般的に、本発明は、光学系に関し、具体的にはマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系又は投影対物系に関する。更に、本発明は、そのような装置において像配置誤差を低減する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィ（フォトリソグラフィ又は単純にリソグラフィとも呼ぶ）は、集積回路、液晶ディスプレイ、及び他の微細構造デバイスの製作のための技術である。マイクロリソグラフィの工程は、エッチング処理との併用で基板、例えば、シリコンウェーハ上に形成された薄膜積層体内に特徴部をパターン形成するのに使用される。製作の各層では、最初に、ウェーハは、紫外線のような放射線に敏感な材料であるフォトレジストで被覆される。次に、上部にフォトレジストを有するウェーハが、マスクを通した投影光に投影露光装置内で露光される。マスクは、フォトレジスト上に投影される回路パターンを含む。露光後に、フォトレジストが現像され、マスク内に含まれる回路パターンに対応する像が生成される。次に、エッチング処理が、この回路パターンをウェーハ上の薄膜積層体内に転写する。最後にフォトレジストが除去される。異なるマスクを用いたこの工程の繰返しにより、多層微細構造化構成要素がもたらされる。
【０００３】
一般的に、投影露光装置は、照明系と、マスクを位置合わせするためのマスクアラインメント台と、投影対物系（時に「レンズ」とも呼ぶ）と、フォトレジストで被覆されたウェーハを位置合わせするためのウェーハアラインメント台とを含む。照明系は、例えば、矩形スリット又は幅狭のリングセグメントの形状を有することができる視野をマスク上に照明する。
【０００４】
現在の投影露光装置では、２つの異なる種類の装置の間で区別を付けることができる。一方の種類では、ウェーハ上の各ターゲット部分が、マスクパターン全体をターゲット部分の上に１回で露光することによって照射され、そのような装置は、一般的に、ウェーハステッパと呼ばれる。一般的に、ステップアンドスキャン装置又は単純にスキャナと呼ばれる他方の種類の装置では、各ターゲット部分は、投影光の下で所定の基準方向にマスクパターンを徐々に走査し、同時に基板をこの方向と平行又は反平行に走査することによって照射される。ウェーハの速度とマスクの速度との比は、通常は｜β｜＜１、例えば、｜β｜＝１／４が成り立つ投影対物系の倍率βに等しい。
【０００５】
投影露光装置の開発における極めて重要な目的の１つは、構造をリソグラフィを用いてウェーハ上に益々小さい寸法で定めることができることである。小さい構造は、そのような装置を用いて製造される微細構造化構成要素の性能に対して一般的に好ましい効果を有する高い集積密度をもたらす。
【０００６】
リソグラフィを用いて定めることができる特徴部の最小サイズは、投影光の波長にほぼ比例する。従って、そのような装置の製造業者は、益々短い波長を有する投影光を使用することを追求する。現在使用されている最も短い波長は、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、及び１５７ｎｍであり、従って、深紫外（ＤＵＶ）又は真空紫外（ＶＵＶ）スペクトル範囲にある。市販の装置の次世代のものは、極紫外（ＥＵＶ）スペクトル範囲にある約１３．５ｎｍの更に短い波長を有する投影光を使用することになる。しかし、ＥＵＶ装置は非常に高価であり、従って、既存のＤＵＶ及びＶＵＶ技術をその限界まで推し進める必要がある。
【０００７】
上述のことを行う１つの手法は、二重パターン形成露光技術（ＤＰＴ）の使用である。非常に高いパターン密度を有する層に対して特に有利なこの技術により、単層に対して別々の露光段階及びエッチング段階が順次施される。例えば、リソグラフィを用いて平行線のパターンを定め、エッチングによってそれを層に転写することができる。この段階は、線パターンが横方向に変位した状態で繰り返される。２つの線パターンは交互配置されるので、層内の最終的な線密度は、元の線パターンの密度の２倍である。しかし、この技術の使用は、オーバーレイ誤差に対して特に敏感であり、これは、そのような誤差が、望ましくない線幅変化に直接に変換されるからである。ＤＰＴは、将来より幅広く使用される見込みが高いので、オーバーレイ誤差の予算は、有意に小さくなることが予想される。
【０００８】
オーバーレイ誤差という用語は、元来、微細構造デバイス内の隣接するパターン形成層の位置合わせに関するものであった。互いに上下に重ねて配置される特徴部が横方向に変位した場合に、このオフセットをオーバーレイ誤差と呼ぶ。一方、オーバーレイ誤差という用語は、単層内での特徴部の相対変位を表す上でも使用される。
【０００９】
オーバーレイ誤差のより全体的な理解には、個々の特徴部の像が何故及びどの程度横方向に変位したかを調べる必要がある。ＤＰＴの場合では、異なる露光を用いて定められた特徴部像の変位が完全に等しい場合には、オーバーレイ誤差は観察されないはずである。しかし、一般的に、変位は少なくともある程度異なり、従って、オーバーレイ誤差は通例であり、例外ではない。
【００１０】
個々の特徴部の像の変位を表すために、像配置誤差（ＩＰＥ）という用語が多くの場合に使用される。像配置誤差は、層内での特徴部の像の絶対変位、すなわち、理想的な（望ましい）配置からの実際の像配置の逸脱を意味する。
【００１１】
像配置誤差の様々な事例は公知である。これらの中には、マスク台とウェーハ台とで発生するアラインメント誤差がある。しかし、装置の投影対物系もまた、像配置誤差に大きく寄与する。１つの公知の像配置誤差は歪曲である。この収差は、視野位置及び同じく特徴部の向きに依存するが、特徴部のサイズ及びピッチには依存しない像配置誤差を表している。歪曲は、特定の視野点に関連する波面の傾斜の結果であり、ゼルニケ多項式Ｚ2及びＺ3によって数学的に表される。投影対物系の歪曲を低減するいくつかの手法が存在し、これらの中には、ＵＳ  ２００４／０２６３８１０  Ａ１に説明されているようなウェーハ及び／又はマスクを傾斜及び／又は回転させるものがある。
【００１２】
しかし、多くの場合に、投影対物系内の他の収差の結果である像配置誤差への少なからぬ寄与も存在する。奇数のゼルニケ多項式、例えば、Ｚ7又はＺ8によって表される高次の非対称収差（コマ収差）が有意な像配置誤差を招く場合があることは公知である。これらの非対称収差は、レンズの光学特性を非対称に変化させるレンズ加熱効果の結果である場合がある。歪曲とは対照的に、これらの寄与は、特徴部の向きだけではなく、そのサイズ及びピッチ、並びに照明設定に強く依存する。これらのパラメータは、どの光方向が投影対物系の像平面内での像形成に寄与するか、従って、投影対物系の射出瞳のどの部分が露光中に照明されるかを決定する。これらの寄与のより詳細な解説は、「像配置誤差：オーバーレイと結像の間のギャップを縮めること（Ｉｍａｇｅ  ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｅｒｒｏｒ：ｃｌｏｓｉｎｇ  ｔｈｅ  ｇａｐ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｏｖｅｒｌａｙ  ａｎｄ  ｉｍａｇｉｎｇ）」という名称のＥ．Ｈｅｎｄｒｉｃｋｘ他による論文、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈ．、Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔ．４（３）、０３３００６、２００５年７月〜９月に見出すことができる。この論文では、例えば、適切なモデルを当て嵌めることによってコンピュータにより行うか又はＳＥＭ測定を用いて計測的に行うかのいずれかにより像配置誤差を決定することができる方法が説明されている。
【００１３】
像配置誤差の別の原因は、「方位ゼルニケ多項式：光学結像系の偏光効果を表す有利な手法（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｚｅｒｎｉｋｅ  ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｓ：  ａ  ｕｓｅｆｕｌ  ｗａｙ  ｔｏ  ｄｅｓｃｒｉｂｅ  ｔｈｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍｓ）」という名称のＪ．Ｒｕｏｆｆ他の論文、Ｊ．Ｍｉｃｒｏ／Ｎａｎｏｌｉｔｈ．ＭＥＭＳ  ＭＯＥＭＳ  ８（３）、０３１４０４（２００９年７月〜９月）に説明されている。この論文は、瞳の偏光特性を表す上で方位ゼルニケ多項式（ＯＺＰ）の使用を提案している。奇数のＯＺＰが、像配置誤差をもたらすことが予想されている。
【００１４】
これまで、特徴部のピッチに依存する像配置誤差を低減する唯一の手法は、像配置誤差をもたらす収差を低減することであった。しかし、この手法は、ある一定の程度までしか実現可能ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】ＵＳ  ２００４／０２６３８１０  Ａ１
【特許文献２】ＷＯ  ２００５／０３１４６７  Ａ２
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Ｅ．Ｈｅｎｄｒｉｃｋｘ他論文「像配置誤差：オーバーレイと結像の間のギャップを縮めること（Ｉｍａｇｅ  ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｅｒｒｏｒ：ｃｌｏｓｉｎｇ  ｔｈｅ  ｇａｐ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｏｖｅｒｌａｙ  ａｎｄ  ｉｍａｇｉｎｇ）」、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈ．、Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔ．４（３）、０３３００６、２００５年７月〜９月
【非特許文献２】Ｊ．Ｒｕｏｆｆ他の論文「方位ゼルニケ多項式：光学結像系の偏光効果を表す有利な手法（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｚｅｒｎｉｋｅ  ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｓ：  ａ  ｕｓｅｆｕｌ  ｗａｙ  ｔｏ  ｄｅｓｃｒｉｂｅ  ｔｈｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍｓ）」、Ｊ．Ｍｉｃｒｏ／Ｎａｎｏｌｉｔｈ．ＭＥＭＳ  ＭＯＥＭＳ  ８（３）、０３１４０４（２００９年７月〜９月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従って、本発明の目的は、像配置誤差を実質的に低減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光学系を提供し、かつこの低減を行う方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
光学系に関して、この目的は、入力偏光状態を異なる楕円出力偏光状態に変更することができる偏光調節デバイスを含む光学系によって達成される。更に、光学系は、偏光調節デバイスを制御する制御ユニットを含む。制御ユニットは、マスクに含まれる特徴部が結像される感光面において発生する像配置誤差に関するデータを受け取って、像配置誤差が低減するように偏光調節デバイスによって生成される楕円出力偏光状態を選択するように構成される。
【００１９】
本発明は、像点の形成に寄与する投影光が楕円偏光される場合に、感光面上の像点が横方向に変位するという発見に基づいている。この変位は、例えば、コマ収差のような高次の非対称収差によってもたらされる場合がある像配置誤差を補償するのに使用することができる。この場合、制御ユニットは、像配置誤差に関するデータを受け取って、事前に決定された像配置誤差が少なくとも実質的に低減するように複数の利用可能な楕円出力偏光状態から楕円出力偏光状態を選択する。
【００２０】
コマ収差のような高次の非対称収差によってもたらされる像配置誤差は、歪曲とは異なり、感光層上に結像される特徴部のピッチに強く依存する。従って、通常、異なるピッチ及び向きを有する特徴部を含むマスクパターンが感光層上に結像されるときには、像配置誤差は、パターン内に含まれる異なる特徴部において異なることになる。この理由から、全ての特徴部に対して均一ないずれの像配置誤差補償も、小さい補正効果しか得ることができず、又はいずれの有利な全体効果も全く得ることができない。
【００２１】
しかし、楕円出力偏光状態によってもたらされる像点変位も、結像される特徴部のピッチ及び向きに依存することが見出されている。ピッチ依存性は、一般的に異なることになるが、楕円出力偏光状態が適切に選択される場合には、多くの場合にピッチ依存像配置誤差の有意な低減を提供することができる。
【００２２】
いくつかの場合には、異なるマスクに対して同じ楕円出力偏光状態が使用される場合であっても、像配置誤差の有意な低減を提供することができる場合がある。しかし、一般的に、異なるマスクパターンは、異なる照明設定を必要とすることになり、それによって多くの場合に楕円出力偏光状態の変更が必要である。
【００２３】
ある一定の条件下では、像点の形成に寄与する全ての光を同じ楕円出力偏光状態にすることができる。しかし、多くの場合に、楕円出力偏光状態は、投影光が感光面上の点に向けて収束するときの投影光の方向に依存して変化することになる。これは、一方で像配置誤差かつ他方で偏光誘導変位が一般的に特徴部のピッチ及び向きに対する異なる依存性を有することを考慮する。
【００２４】
楕円出力偏光状態のそのような変化は、偏光調節デバイスが光学系の瞳面内又はその直近に配置される場合に最も良好に得られる。光学系が投影露光装置の照明系である場合には、多くの場合に、偏光調節デバイス（又は１つよりも多い偏光調節デバイス）を配置することができる２つ又は更にそれよりも多い瞳面が存在する。多くの場合に、そのような位置は、光学インテグレーターの近く又は視野絞りをマスク上に結像する視野絞り対物系内で利用可能である。
【００２５】
光学系が投影露光装置の投影対物系である場合には、偏光調節デバイスを配置することができる少なくとも１つの利用可能な瞳面が存在する。
【００２６】
特徴部のピッチ及び向きへの偏光誘導変位の依存性に起因して、多くの場合に、感光層上に結像される特徴部のピッチ及び向きに関するデータを受け取るように構成された制御ユニットを有することが有利になる。この場合、制御ユニットは、特徴部のピッチ及び向きに依存して楕円出力偏光状態を選択するように更に構成される。このようにして、像配置誤差を大幅に補償する像点の変位を生成することができる。
【００２７】
像配置誤差は、測定又はシミュレーションによって決定することができる。像配置誤差が測定によって決定される場合には、これらの測定データをマンマシンインタフェースから受け取るか、又は測定装置から直接受け取るように制御ユニットを構成することができる。像配置誤差がシミュレーションによって決定される場合には、光学系は、特徴部のピッチ及び向き、並びにマスクを照明する上で使用される照明設定に関する入力データに基づいて像配置誤差を決定するように構成されたシミュレーションユニットを含むことができる。これらのデータは、シミュレーションユニットが像配置誤差をコンピュータにより決定するのに必要とされる基本データである。
【００２８】
結像される特徴部が等しいピッチ及び向きを有する場合であっても、像配置誤差は、時によって感光面上の視野位置に依存する。そのような場合には、偏光調節デバイスを光学系の視野平面の近くの位置に配置するように考えることができる。この場合、偏光調節デバイスを用いて像配置誤差の視野依存性も補正することができる。しかし、この場合には、投影光の異なる方向において楕円出力偏光状態の望ましい変化もまた達成することはより困難である場合がある。
【００２９】
偏光調節デバイスとして、入力偏光状態を異なる楕円出力偏光状態に変換することができるあらゆるデバイスを使用することができる。最も単純な場合には、偏光調節デバイスは、入力偏光状態が直線偏光である場合に異なる楕円出力偏光状態を生成することができるように、異なる回転位置に配置することができるリターダー、例えば、４分の１波長板を含む。しかし、生成することができる楕円出力偏光状態に関してより柔軟にすることができるように、より高度なデバイスを使用することができる。特に適するものは、本出願の出願人に譲渡され、かつ全開示内容が引用によって本明細書に組み込まれているＷＯ  ２００５／０３１４６７  Ａ２に説明されている。
【００３０】
一般的に、偏光調節デバイスは、複屈折光学部材を含むことができ、これは、複屈折により、実質的な光損失を被ることなく偏光状態を修正することが可能になるからである。
【００３１】
一実施形態において、偏光調節デバイスは、異なる複屈折光学部材のうちの１つを光学系の投影ビーム光路内に挿入するように構成された交換機構を含む。
【００３２】
各光学部材は、複数の単軸複屈折光学要素を含むことができ、少なくとも２つの光学要素の光学軸は異なる向きを有する。そのような光学部材では、出力偏光状態は、光が光学部材を通過する位置に依存する場合がある。そのような光学部材が光学系の瞳面に配置される場合には、投影光が感光面上の点に向けて収束するときの投影光の方向に依存する楕円出力偏光状態を生成することができる。
【００３３】
別の実施形態により、偏光調節デバイスは、複屈折光学部材内に可変応力分布を生成するように構成されたアクチュエータを含む。この実施形態は、光学材料に存在する応力誘導複屈折の物理的効果を利用する。そのような偏光調節デバイスを使用すると、局所的に変化する出力偏光分布の連続する範囲を生成することができる。
【００３４】
上述の方法に関しては、上述の目的は、ａ）特徴部を含むマスクを準備する段階と、ｂ）感光層を準備する段階と、ｃ）投影光を用いて特徴部を感光面上に結像するように構成されたマイクロリソグラフィ投影露光装置を準備する段階と、ｄ）感光面上に形成される特徴部の像に関連する像配置誤差を決定する段階と、ｅ）投影光の入力偏光状態を段階ｄ）で決定された像配置誤差が低減するように選択された楕円出力偏光状態に変更する段階とを含む方法によって達成される。
【００３５】
そのような方法を用いて得られる利点に関しては、光学系に関して上述した記載内容を参照されたい。
【００３６】
一実施形態において、段階ｅ）において出力楕円偏光状態は、結像される特徴部のピッチ及び向きに依存して選択される。
【００３７】
別の実施形態において、楕円出力偏光状態は、瞳依存性を有し、すなわち、投影光が感光面上の点に向けて収束するときの投影光の方向に依存して変化する。
【００３８】
別の実施形態により、装置の照明系の瞳面内の強度分布は、対称平面に関して対称である。この瞳面内の楕円出力偏光状態の旋光性の分布は、この対称平面に関して非対称である。これは、瞳面内の強度分布が対称である場合に生成される変位が、差し引き補正効果が残らないように互いに相殺することになるという効果を考慮する。楕円出力偏光状態の旋光性の非対称分布によってのみ、変位のそのような相互相殺を回避することができる。
【００３９】
別の実施形態により、投影光の偏光状態は、投影光がマスク上に入射する前に変更される。
【００４０】
別の実施形態により、段階ｅ）において選択される楕円出力偏光状態は、感光面上の全ての視野点において同じである。更に別の実施形態により、段階ｅ）において選択される楕円出力偏光状態は、感光面上の少なくとも２つの視野点において異なる。
【００４１】
本発明の様々な特徴及び利点は、以下の詳細説明を添付図面と共に参照することによって容易に理解することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による投影露光装置の略斜視図である。
【図２】図１に示す装置に含まれる照明系を通る簡略化した子午断面図である。
【図３】鮮明に境界が定められた線が像配置誤差を伴って感光面上に結像される場合に得られる強度分布を示すグラフである。
【図４】４つの複屈折部材を支持する回転台の上面図である。
【図５】図４に示す回転台によって支持される複屈折部材のうちの１つの上面図である。
【図６】図４に示す回転台によって支持される複屈折部材のうちの別の上面図である。
【図７】図５に示す複屈折部材によって生成される偏光分布の図である。
【図８】図６に示す複屈折部材によって生成される偏光分布の図である。
【図９】本発明によって利用される効果の数学表現に使用されるいくつかの幾何学量の図である。
【図１０】対称に配置された２つの回折次数が像形成に寄与する場合の正規化方向ベクトルの成分の図である。
【図１１】２つの回折次数が像点に如何に収束するかを示す図である。
【図１２】偏光楕円を示す図である。
【図１３】入射方向への変位の依存性を示すグラフである。
【図１４】対称に配置された６つの回折次数が像形成に寄与する場合の正規化方向ベクトルの成分の図である。
【図１５】Ｃ四重極照明設定に関して結像される特徴部のピッチに対する楕円出力偏光状態によって生成される変位の感度を示すグラフである。
【図１６】輪帯照明設定に関する図１５と類似のグラフである。
【図１７】連続して変化する偏光分布を可能にする偏光調節デバイスが視野絞り対物系の瞳面に配置された本発明の別の実施形態に関する図２と類似の子午断面図である。
【図１８】図１７に示す偏光調節デバイスに使用される複屈折板の上面図である。
【図１９】偏光調節デバイスが投影対物系の瞳面に配置された別の実施形態による投影露光装置を通る略子午断面図である。
【図２０】本発明による像配置誤差を低減する方法の重要な段階を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
Ｉ．投影露光装置の一般的構成
図１は、投影光ビームを生成する照明系１２を含む投影露光装置１０の非常に簡略化した斜視図である。投影光ビームは、図１に細線として示す複数の小さい特徴部１９によって形成されたパターン１８を含むマスク１６上で視野１４を照明する。この実施形態において、照明視野１４は、リングセグメントの形状を有する。しかし、照明視野１４の他の形状、例えば、矩形も考えられている。
【００４４】
投影対物系２０は、照明視野１４内のパターン１８を基板２４によって支持された感光層２２、例えば、フォトレジスト上に結像する。シリコンウェーハによって形成することができる基板２４は、感光層２２の上面が、投影対物系２０の像平面にちょうど位置するようにウェーハ台（図示せず）上に配置される。マスク１６は、投影対物系２０の物体平面内にマスク台（図示せず）を用いて位置決めされる。投影対物系２０は、｜β｜＜１である倍率βを有するので、照明視野１４内のパターン１８の縮小像１４’が、感光層２２上に投影される。
【００４５】
投影中に、マスク１６と基板２４は、図１に示すＹ方向に一致する走査方向に沿って移動する。この場合、照明視野１４は、照明視野１４よりも大きいパターン形成区域を連続的に投影することができるようにマスク１６上を走査する。基板２４の速度とマスク１６の速度の間の比は、投影対物系２０の倍率βに等しい。投影対物系２０が像を反転させる場合（β＜０）には、図１に矢印Ａ１とＡ２に示すように、マスク１６と基板２４は反対方向に移動する。しかし、本発明は、マスク１６及び基板２４がマスクの投影中に移動しないステッパツールに対しても使用することができる。
【００４６】
ＩＩ．照明系の一般的構成
図２は、図１に示す照明系１２を通る子午断面図である。明瞭化の目的で、図２の図は大きく簡略化したものであり、正確な縮尺のものではない。これは特に、異なる光学ユニットを１つ又は非常に少数の光学要素のみで表すことを意味する。現実には、これらのユニットは、有意に多くのレンズ及び他の光学要素を含むことができる。
【００４７】
照明系１２は、ハウジング２８と、図示の実施形態ではエキシマレーザとして達成される光源３０とを含む。光源３０は、約１９３ｎｍの波長を有する投影光を放出する。他の種類の光源３０及び他波長、例えば、２４８ｎｍ又は１５７ｎｍも考えられている。
【００４８】
図示の実施形態において、光源３０によって放出された投影光は、ビーム拡大ユニット３２に入射し、その内部で光ビームは拡大される。ビーム拡大ユニット３２は、いくつかのレンズを含むことができ、又は例えばミラー配列として達成することができる。投影光は、ビーム拡大ユニット３２からほぼ平行化されたビーム３４として射出する。
【００４９】
次に、投影光ビーム３４は、瞳面３８において可変強度分布を生成するのに使用される空間光変調ユニット３６に入射する。空間光変調ユニット３６の様々な実施形態を図３から図９を参照して以下により詳細に説明する。
【００５０】
空間光変調ユニット３６と瞳面３８の間には、空間光変調ユニット３６から射出する光線の異なる方向を瞳面３８における異なる場所の中に変換するコンデンサー４０が配置される。他の実施形態においては、空間光変調ユニット３６が遠視野内の瞳面３８を直接に照明するように、コンデンサー４０は省かれる。
【００５１】
瞳面３８内又はその直近には、円柱レンズ又はフライアイレンズのアレイを含むことができる２つの光学ラスター要素４４、４６を含む光学インテグレーター４２が配置される。光学インテグレーター４２は、更に別のコンデンサー４８を通じて、視野絞り５２が配置された中間視野平面５０を各々が照明する複数の２次光源を生成する。更に別のコンデンサー４８は、２次光源によって放出された光束を中間視野平面８０内で重ね合わせるのに役立つ。この重ね合わせに起因して、中間視野平面５０の非常に均一な照明が達成される。視野絞り５２は、複数の可動ブレードを含むことができ、かつ望ましい程度のマスク１６上の照明視野１４の鮮明な縁部を保証する。
【００５２】
視野絞り対物系５４は、中間視野平面５０とマスク１６が配置されたマスク平面５６との間に光学的共役性を与える。従って、視野絞り５２は、視野絞り対物系５４によってマスク１６上に鮮明に結像される。
【００５３】
ＩＩＩ．像配置誤差（ＩＰＥ）
回折及び一部の他の理由から、パターン１８を構成する特徴部１９は、感光層２２に等しくは転写されない。図３は、ｘ＝０を中心とする鮮明に境界が定められた線が感光面２２上に結像される場合に得られる、ｘ方向に沿った例示的な強度分布Ｉ（ｘ）を示すグラフである。図３に実線で表すように、像は、取りわけ、線幅と、この目的に使用される投影露光装置１０と、作動条件とに依存する程度で横方向にぼける。
【００５４】
このほぼ釣り鐘形の強度分布にも関わらず、最終的に基板２４上で得られることになる構造は、非常に鮮明に境界が定められることになる。これは、感光面２２として通常使用されるレジストが、鋭い露光閾値Ｉthを有することに起因する。強度がこの閾値Ｉthよりも大きい場合には、レジストは化学的に変性し、強度がこの閾値Ｉthよりも低く留まる場合には、いずれの変性も発生しない。従って、後の構造の境界は、実線と閾値強度を表す水平線との交点によって定められる。
【００５５】
図３では、像配置誤差ＩＰＥが発生しており、それによって後の構造が、結像された特徴部とは対照的にｘ＝０を中心としないと仮定している。それよりもむしろ、構造の実際の配置と、図３にｘ＝０を中心とする破線で表す強度分布によってもたらされることになる理想的な配置との間にずれが存在する。像変位には、強度分布Ｉ（ｘ）の非対称変形が伴う場合があるので、後の構造の横方向境界を定める２つの点は通常は別々に考えられている。図３では、左の境界の逸脱をΔｘ１で表しており、右の境界の逸脱をΔｘ２で表している。この場合、像配置誤差ＩＰＥは、次式として定義される。
0005507016.tif 000002
【００５６】
一般的に、ＩＰＥは、結像される特徴部１９のサイズ、向き、及びピッチに依存し、かつ時に特徴部１９がマスク１６上で位置決めされる場所にも依存する。これが、投影対物系における収差を補正するために開発された確立された手法を用いてＩＰＥを低減することを困難にしている。
【００５７】
ＩＶ．ＩＰＥの低減
以下では、偏光調節デバイスが入力偏光状態を異なる楕円出力偏光状態に変更する本発明の実施形態を図２及び図４から図８を参照して説明する。これらの出力偏光状態は、像配置誤差ＩＰＥが低減するように制御ユニットによって選択される。
【００５８】
再度図２を参照すると、全体を参照番号５８で表す偏光調節デバイスは、電気駆動装置６４によって軸線６２の回りに回転させることができる回転台６０を含む。電気駆動装置６４は、６６で表す制御ユニットに接続される。
【００５９】
図４は、回転台６０の上面図である。この実施形態において、回転台６０は、異なる複屈折光学部材６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、及び６８ｄが挿入される４つの開口部を有する。図２及び図４には、複屈折部材６８ａから６８ｄを複屈折部材６８ａから６８ｄが有する異なる複屈折特性を示す異なるグレー陰影で例示している。しかし、これらの特性は、均一なグレー陰影に示すように複屈折部材６８ａから６８ｄの区域にわたって均一に分布することはない。それよりもむしろ、各複屈折部材６８ａから６８ｄは、それぞれ複屈折部材６８ｂ及び６８ｄの拡大上面図である図５及び図６に示すように、複数の単軸複屈折光学要素７０から組み立てられる。複屈折光学要素７０は、Ｙ方向に沿って延びて図５及び図６に双方向矢印７２で表す光学軸を有する幅狭のストライプ又はロッドとして形成される。隣接する複屈折光学要素７０の光学軸７２の向きは、図５及び図６に明瞭化の目的で誇張して示すように、一般的に異なる。この構造の結果として、複屈折部材６８ａから６８ｄは、基本的に、Ｘ方向に沿って変化する光学軸を有する位相差板の機能を有する。
【００６０】
他の２つの複屈折部材６８ａ及び６８ｃでは、複屈折光学要素７０は直交方向に沿って延び、従って、これらの部材が投影光のビーム経路に回転して入れられた場合には、Ｘ方向に沿う同じ変化が得られる。
【００６１】
図７及び図８は、複屈折部材６８ｂ及び６８ｄが回転台６０を用いてビーム経路に回転して入れられた場合に、これらの複屈折部材６８ｂ及び６８ｄそれぞれを用いて得ることができる偏光分布を示している。両方の場合に、光学インテグレーター４２から射出する投影光は、Ｙ方向に沿って少なくとも実質的に直線偏光されると仮定している。
【００６２】
図５に示す部材６８ｂの水平直径の位置に配置される複屈折光学要素７０は、Ｙ方向に沿って向けられた光学軸７２を有する。その結果、この光学要素７０を通過する投影光の偏光状態は影響を受けない。図７には、これを分布の垂直直径の位置にある垂直線に示している。しかし、この垂直直径からの距離が増大するときに、光学軸７２とＹ方向の間に形成される角度は増大する。その結果、直線入力偏光状態は、楕円出力偏光状態に変換され、楕円率（すなわち、偏光楕円の短半軸に対する長半軸の比）は、垂直直径からの距離が増大するときに減少する。図７の直線偏光状態からの逸脱は、明瞭化の目的でかなり誇張したものであることに注意されたい。現実の装置１０では、この逸脱は、図７に示すものよりもかなり小さい。
【００６３】
図８に示し、かつ図６の複屈折部材６８ｄによって生成される偏光分布の場合には、楕円率は、最初に垂直直径からの距離が増大するときに減少し、次に、増大する。
【００６４】
図７に示す偏光分布と図８に示す偏光分布とを比較することにより、楕円率の分布は、対称平面を定める垂直直径に関して対称であることが明らかになる。しかし、これは、楕円出力偏光状態の旋光性には当て嵌まらない。図７及び図８に小さい矢印によって示すように、楕円出力偏光状態の旋光性は、この対称平面に関して反対である。
【００６５】
他の２つの複屈折部材６８ａ及び６８ｃは、Ｘ方向に沿って更に別の楕円率変化を有する偏光分布を生成する。
【００６６】
偏光調節デバイス５８は、照明系１２の瞳面３８内又はその直近に配置されるので、図７及び図８に例示的に示す偏光分布が投影光に与えられることになり、それによってマスク１６上の照明視野１４上の各点は、それと同じ偏光分布を受ける。例えば、複屈折部材６８ｂがビーム経路に挿入されるように回転台６０が制御ユニット６６によって制御された場合には、ＹＺ方向と平行な入射平面を有する投影光は、複屈折部材６８ｂによって影響を受けないので直線偏光されることになる。しかし、ＸＺ平面内で入射角が大きい程（すなわち、瞳内のＸ座標が大きい程）、出力偏光状態は、直線入力偏光状態からより大きく異なることになる。投影露光装置１０は、以下の方式で作動される。
【００６７】
第１の段階において、感光面２２上に形成される特徴部１９の像に関する像配置誤差ＩＰＥが決定される。像変位誤差ＩＰＥは、シミュレーション又は測定のいずれかによって決定することができる。「像配置誤差：オーバーレイと結像の間のギャップを縮めること（Ｉｍａｇｅ  ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｅｒｒｏｒ：ｃｌｏｓｉｎｇ  ｔｈｅ  ｇａｐ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｏｖｅｒｌａｙ  ａｎｄ  ｉｍａｇｉｎｇ）」という名称のＥ．Ｈｅｎｄｒｉｃｋｘ他の上述の論文を参照されたい。この論文には、像配置誤差ＩＰＥを如何に決定することができるかに関して様々な手法が説明されている。
【００６８】
図２に図示の実施形態において、像配置誤差ＩＰＥの決定がシミュレーションユニット７２内でコンピュータによって実施されると仮定している。シミュレーションユニット７２は、特徴部１９のピッチ及び向き、並びにマスク１６を照明するために空間光変調器３６によって生成される照明設定に関する入力データに基づいて像配置誤差ＩＰＥを決定するように構成される。シミュレーションユニット７２は、図２にコンピュータとして表されて投影露光装置１０の作動全体を制御するのに使用される全体システム制御器７４からこれらのデータを制御ユニット６６を通じて受け取ることができる。
【００６９】
感光層２２上に結像される特徴部１９のピッチ及び向きに関するデータは、複屈折部材６８ａから６８ｄのうちのどれを回転台６０を用いて光路内に挿入されるかを決定するために制御ユニット６６によっても使用される。この目的のために、制御ユニット６６は、複屈折部材６８ａから６８ｄによって生成することができる偏光分布のうちのどれが、予め決定された像配置誤差ＩＰＥを最良に低減するかを計算する。
【００７０】
制御ユニット６６によってこの選択が行われた状態で、回転台６０が作動され、かつ選択された複屈折部材６８がビーム経路に挿入される。その後に、挿入された複屈折部材６８によって与えられる偏光分布は、ウェーハレベル上への像配置誤差ＩＰＥを低減する。以下に続く第Ｖ節に示すことになるように、感光面２２上の像点に向けて収束する投影光の楕円偏光状態は、一般的に、特定の像点に関する像配置誤差ＩＰＥを少なくとも部分的に補償することができる像点の変位をもたらす。
【００７１】
Ｖ．ＩＰＥ及び楕円偏光状態
この節では、楕円偏光状態が像点の配置に影響を及ぼす方法をより詳細に説明する。
【００７２】
最初に、以下に続く数学表現に使用されることになるいくつかの幾何学量を示す図９を参照されたい。点Ｐの位置は、直交座標（ｘ，ｙ，ｚ）によって定義される。Ｅは、光波に関連する電界ベクトルを表し、
0005507016.tif 000003
は、（ｘ，ｙ，ｚ）基底で次式の成分を有する光波の正規化方向ベクトルである。
0005507016.tif 000004
正規化方向ベクトルは、次式によって波ベクトルｋ＝（ｋx，ｋy，ｋz）に関係付けられる。
0005507016.tif 000005
ここで、ｎは、光学媒質の屈折率を示し、λは、光波の波長である。正規化方向ベクトル：
0005507016.tif 000006
は、図９に示すようにφ及びθを用いた極座標によって表すことができる。
【００７３】
位置（ｘ，ｙ，ｚ）における楕円偏光状態を表し、かつ波ベクトルｋ＝（ｋx，ｋy，ｋz）を有する光波に関連するＪｏｎｅｓベクトルＪは、次式によって与えられる。
0005507016.tif 000007
【００７４】
量Θ及びΦは、下記でより詳細に説明する方式で楕円偏光状態を特徴付ける。
【００７５】
この場合、像平面内の電界Ｅは、次式によって与えられる。
0005507016.tif 000008
ここで、Ｔは、式（６）に従って正規化方向ベクトル：
0005507016.tif 000009
の成分に依存する３×２の変換行列である。
0005507016.tif 000010
【００７６】
以下では、投影対物系２０の像平面内の像点における像形成を考える。簡略化の目的で、一般性を失うことなくいくつかの仮定を行う。より具体的には、ｙ方向に沿って延びる垂直線が図９のｘｙ平面と一致する像平面上に結像されるものと仮定する。
【００７７】
更に、ゼロ次及び１次の回折次数しか像形成に寄与しないように、これらの線は、瞳面３８内に位置する単極によって照明されるものと仮定する。更に、これらの２つの回折次数は、像平面上に対称に入射するものと仮定する。正規化方向ベクトル：
0005507016.tif 000011
においては、これは、一方の回折次数において第１の成分がαに等しい場合に他方の回折次数の第１の成分が−αでなければならないことを意味する。これを
0005507016.tif 000012
平面に８２で表すゼロ次の回折次数及び８４で表す１次の回折次数に関する正規化方向ベクトル：
0005507016.tif 000013
の第１の２つの成分：
0005507016.tif 000014
及び
0005507016.tif 000015
を示す図１０に例示している。図１１は、ｙ方向に沿った投影において、２つの回折次数８２、８４が像平面８０内の像点８６に向けて如何に収束するかを示している。
【００７８】
方向（α，β，γ）及び（−α，β，γ）に沿って伝播する２つの回折次数８２、８４に対して、式（６）の変換行列を次式として書くことができる。
0005507016.tif 000016
それによって回折次数８２及び８４に関連する電界Ｅ1及びＥ2は、それぞれ次式によって与えられる。
0005507016.tif 000017
【００７９】
像点８６における強度Ｉは、電界Ｅ1とＥ2をコヒーレントに重ね合わせる段階、及びその後の絶対値の二乗の計算によって得られる。ここで、光波が若干しか楕円偏光されず、従って、ｙ方向に沿った直線偏光からの逸脱が小さいものと更に仮定する。この方向に沿って完全に直線偏光された光による照明は、回折次数８２、８４が最大コントラストで干渉することを可能にするので、上述の仮定は正当化される。この仮定により、強度Ｉのｙ成分Ｉyのみが大きくなる。式（８）を使用すると、この成分に対してＩyは以下の通りになる。
0005507016.tif 000018
【００８０】
一般に知られているように、あらゆる任意の偏光状態は、図１２に示すように偏光楕円８８を用いて表すことができる。偏光楕円８８は、楕円の楕円率εとして定義される比を有する２つの主軸ａe、ｂeを有する。楕円率εは、次式に従って角度χに関係付けられる。
0005507016.tif 000019
【００８１】
角度Ψは、座標系における楕円８８の向きを表している。式（４）の角度Θは、次式に従って角度Ψ及びχに関する。
0005507016.tif 000020
【００８２】
偏光状態がｙ方向に沿った直線偏光からそれ程逸脱しないと仮定しているので、偏光楕円８８の長主軸ａeもｙ方向に沿って延び、従って、Ψ＝９０°である。この場合、ｔａｎ２Ψ＝０であり、式（１１）により、Θはゼロに等しくはないので、角度Φも９０°に等しくなければならない。次に、式（９）から、Ｉyは、次式に簡略化することができる。
0005507016.tif 000021
ここで、
0005507016.tif 000022
である。
【００８３】
従って、次式で与えられる像点８６の変位ｂが発生する。
0005507016.tif 000023
【００８４】
小さいΘに対しては、式（７）に導入されたＢ及びＣを２つの回折次数８２、８４の伝播方向を表す座標（α，β，γ）及び（−α，β，γ）に展開した場合に次式が得られる。
0005507016.tif 000024
【００８５】
ここで直交座標α，β，γを次式に従って極座標φ及びθで置換する。
0005507016.tif 000025
その結果、式（１４）に対して次式が得られる。
0005507016.tif 000026
【００８６】
次式の係数を図１３のグラフに例示している。
0005507016.tif 000027
変位ｂがφ＝０、すなわち、ｘｚ平面と平行な入射平面を有する回折次数８２、８４において消失することが分る。最大変位ｂは、ｘｚ平面に対して４５°又は１３５°の角度の方向において得られる。
【００８７】
従って、変位ｂは、像平面８０内での像形成に寄与する光線の方向に依存する。更に、これらの方向は、結像される特徴部のピッチ、サイズ、及び向き、並びに照明系１２の空間光変調器３６によって生成される照明設定に依存する。所定のマスク１６に対して、特徴部に関するパラメータは固定され、通常はそのマスク１６に最も適することが見出された照明設定から逸脱する余地は殆どない。しかし、投影光の偏光特性を特徴付けるパラメータΘは、少なくともある程度自由に変更することができ、従って、Θを適切に決定することにより、マスクレベルにおいて望ましい変位ｂを生成することができる。この変位ｂは、事前に決定された像配置誤差ＩＰＥが低減するように決定することができる。次に、Θから、式（１１）に従って偏光楕円８８を推定することができ、適切な複屈折部材６８を回転台８０を用いてビーム経路に挿入することができる。
【００８８】
上述では、ｙ方向に延びる垂直線が単極によって照明されると仮定した。以下では、上述の代わりに、２つの極がｙ方向にある一定の距離だけ分離されるｙ二重極照明設定が選択され、像平面８０内での像形成に寄与する６つの回折次数が存在することになると仮定する。これを２つの極に関する回折次数を＋１、０、及び−１で表す図１４に例示している。ここで偏光分布が瞳面３８内で均一であると仮定すると、上側の３つの回折次数＋１、０、及び−１は、ｘ方向に沿って変位＋ｂを生成することになり、それに対して図１４の下側の半分にある３つの回折次数−１、０、及び＋１は、反対方向に変位−ｂを生成することになる。２つの変位＋ｂと−ｂは、差し引きの効果がゼロであるように互いに補償し合う。これから、図７及び図８を参照して上述したように、上側半分にある楕円率の旋光性と下側半分にある楕円率の旋光性は、互いに対して対称な２つの部分において等しくなければならないことが明らかになる。反対の旋光性によってのみ、変位は加算され、像変位誤差ＩＰＥを補償するのに使用することができる。楕円偏光状態の旋光性の反対の符号は、瞳内に像点８６に関する対称平面が存在する場合は常に必要とされる条件下である。
【００８９】
図１から図８に図示の実施形態において、複屈折部材６８によって生成される偏光分布は、ｙ方向に沿ってしか変化しないと仮定した。しかし、楕円偏光状態は、更に、ｘ方向に沿って変化する場合がある。一般的に、瞳内の楕円率の分布は、それ自体ゼルニケ多項式によって表すことができる。ｙ二重極に対しては、この展開式のうちの奇数のゼルニケ多項式のみ、例えば、Ｚ3、Ｚ8、又はＺ11及びＺ20が変位ｂに寄与し、それに対してｘ二重極では、多項式Ｚ2、Ｚ7、又はＺ10及びＺ19が変位ｂに寄与する。
【００９０】
ＶＩ．シミュレーション
特に図１３に示すグラフから明らかなように、変位ｂの量は、像平面８０内での像形成に寄与する光の方向に依存する。
【００９１】
図１５及び図１６のグラフは、変位ｂの感度を異なる照明設定、すなわち、Ｃ四重極照明設定（図１５）及び輪帯照明設定（図１６）におけるピッチの関数として示している。感度は、式（１０）によって楕円率εに関連付けられる角度χに対する変位ｂの比として示されている。
【００９２】
図１５では、小さいピッチ、すなわち、結像される密度の特徴部１９に対してＩＰＥ感度が小さいことが分る。従って、有意な変位ｂを得るためには、直線偏光状態からの逸脱は大きくなければならない。しかし、２５０ｎｍよりも大きいピッチでは、ＩＰＥ感度は非常に大きくなるので、直線偏光状態からの小さい逸脱は、有意な変位ｂを得るのに十分である。この効果は、上述のように、投影光が像点８６に向けて収束するときに有する方向に対応する瞳内の回折次数の場所から説明することができる。
【００９３】
図１６に示す輪帯照明設定の場合には、ＩＰＥ感度は、全てのピッチにおいて大きいが、１１０ｎｍのピッチと１５０ｎｍのピッチとの間で感度の符号が変化する。
【００９４】
ＶＩＩ．代替の実施形態
図１７は、代替の実施形態による照明系１２を図２と類似の図に示している。図１７に示す照明系１２は、図２に示す照明系とは２つの点で異なる。
【００９５】
最初に、この実施形態の偏光調節デバイス５８は、光学インテグレーター４２の直後にある瞳面３８内又はその直近には位置決めされず、照明系１２の視野絞り対物系５４内に位置する第２の瞳面１３８内又はその直近に位置決めされる。第２の瞳面１３８に偏光調節デバイス５８を位置決めすることは、この位置がマスク１６により近く、その結果、偏光調節デバイス５８によって生成された偏光分布に悪影響を及ぼす場合がある光学要素が少ないという利点を有する。
【００９６】
第２の相違点は、図１７に図示の実施形態の偏光調節デバイス５８は、異なる偏光分布の限られた組だけでなく、異なる偏光分布の連続する範囲を生成することができる。この目的のために、偏光調節デバイス５８は、図１８の上面図に示すように円形の外周を有する平行平面板として構成された複屈折光学部材１６８を含む。複屈折部材１６８の外周に沿って複数のアクチュエータ１６９が分配される。アクチュエータ１６９は、複屈折光学部材１６８内に可変応力分布を生成するように構成される。この目的のために、アクチュエータ１６９は、複屈折部材１６８に対して圧力又は引張力を生成することができる。アクチュエータ１６９は、複屈折光学部材１６８内に望ましい応力分布が得られるようにアクチュエータ１６９を制御するコントローラ１７１に接続される。
【００９７】
応力誘導複屈折の結果として、偏光状態に対する複屈折光学部材１６８の効果は、アクチュエータ１６９によって生成される応力分布に従って局所的に変化する。図７及び図８に示すように、対称平面に関して反対の旋光性を有する偏光分布を生成するために、複屈折光学部材１６８を２つの要素から組み立てることができる。
【００９８】
図１７に図示の実施形態の位置分解偏光調節デバイス５８に関するより詳細な内容は、ＷＯ  ２００５／０３１４６７  Ａ２から収集することができる。この文献は、本発明の関連で、望ましい楕円出力偏光状態を生成するのに使用することができる一部の他の偏光調節デバイスも開示している。特に、偏光調節デバイスは、入力偏光状態とは無関係に望ましい出力偏光状態を生成することができるように、連続した２つの互いに回転された４分の１波長板及び１つの半波長板を含むことができる。この場合、偏光調節デバイス上に入射する投影光は必ずしも直線偏光されている必要はなく、他の（定義された）偏光状態とすることができる。
【００９９】
ＩＰＥの低減は、偏光調節デバイス５８によって生成される楕円出力偏光状態が、マスク１６、又は偏光調節デバイス５８と感光面２２の間に配置されたあらゆる他の光学要素によってそれ程外乱を受ない場合にのみ可能である。この仮定が正しくない場合には、例えば、マスク１６は、少なくとも部分的に楕円出力偏光状態を破壊する有意な偏光効果を有するので、偏光調節デバイス５８は、図１９の略子午断面図に示すように投影対物系２０に配置することができる。この場合、本発明による偏光調節デバイス５８は、照明系１２に配置されず、投影対物系２０内に位置する瞳面２３８内又はその直近に配置される。
【０１００】
場合によっては、ＩＰＥは、無視することができない視野依存性を有する。スキャナ型の装置では、照明視野１４は、走査方向Ｙに沿って短い寸法を有し（図１を参照されたい）、それと垂直なＸ方向に沿って長い寸法を有する。この場合、ＩＰＥは、Ｘ方向に沿ってのみ有意に変化する。
【０１０１】
ＩＰＥの視野依存性を許容することができない場合には、偏光調節デバイス５８は、視野に依存して偏光状態を修正することができなければならない。この修正は、例えば、瞳面３８内に挿入することができる複屈折光学部材だけでなく、装置の視野平面に位置決めされる（又は挿入することができる）少なくとも１つの補助的な複屈折部材を含む偏光調節デバイス５８によって達成することができる。この場合、この補助的な複屈折部材は、ＩＰＥの視野依存性だけに対処する。この視野平面は、照明系１２の中間視野平面５０、マスク平面５６の直近の平面、又は投影対物系２０内の中間像平面とすることができる。
【０１０２】
ＶＩＩＩ．重要な方法の段階
以下では、図２０に示す流れ図を参照して重要な方法段階を要約する。
【０１０３】
第１の段階Ｓ１において、特徴部を含むマスクが準備される。
【０１０４】
第２の段階Ｓ２において、感光層が準備される。
【０１０５】
第３の段階において、特徴部を投影光を用いて感光面上に結像するように構成されたマイクロリソグラフィ投影露光装置が準備される。
【０１０６】
第４の段階Ｓ４において、感光面上に形成される特徴部の像に関連する像配置誤差が決定される。
【０１０７】
第５の段階Ｓ５において、投影光の入力偏光状態が、段階Ｓ４で決定された像配置誤差が低減するように選択された楕円出力偏光状態に変更される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５−６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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