(57)【要約】【課題】本発明は、光学系とりわけマイクロリソグラフィック投影露光機構における偏光分布に影響を与えるための装置及び方法を提供する。【解決手段】本発明による装置には、互いに独立して移動させることができるように共通面に配置された複数の偏光影響光学素子が含まれている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ、２１）が互いに独立して移動させることができるように共通面に配列されている、光学系とりわけマイクロリソグラフィック投影露光機において偏光分布に影響を与えるための装置（１０、２０）。
【請求項２】
前記偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ）が共通の進行方向において互いに独立して移動させることが可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記偏光影響光学素子（２１）が共通軸に対して半径方向のそれぞれの進行方向において互いに独立して移動させることが可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ、２１）のうちの全てが望ましいが、少なくとも１つによって、望ましい偏光方向が回転することを特徴とする請求項１〜３の１つに記載の装置。
【請求項５】
前記偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ、２１）のうちの全てが望ましいが、少なくとも１つによって、所定の動作波長の場合にほぼ直線偏光の光において望ましい偏光方向が９０°±ｎ*１８０°回転する（ここでｎは≧０の整数）ことを特徴とする請求項１〜４の１つに記載の装置。
【請求項６】
前記偏光影響光学素子（１１ｂ、２１）の少なくとも一方が、光の伝搬方向に対してほぼ平行に向けられた光学結晶軸（ｏａ−ｂ）を備える光学活性結晶材料から作られていることを特徴とする請求項１〜５の１つに記載の装置。
【請求項７】
前記光学活性結晶材料が水晶ＴｅＯ2またはＡｇＧａＳ2であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記偏光影響光学素子（１１ａ、２１）の少なくとも一方が、複屈折結晶材料から作られていることを特徴とする請求項１〜７の１つに記載の装置。
【請求項９】
前記偏光影響光学素子（１１ａ、２１）が二分の一波長板を形成することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記偏光影響光学素子の少なくとも１つが、複屈折誘電体コーティングまたは複屈折誘電体コーティングと複屈折結晶材料の組み合わせから作られていることを特徴とする請求項１〜９の１つに記載の装置。
【請求項１１】
前記偏光影響光学素子の少なくとも１つが、ある特定の動作波長の透過光に関して透明であって、前記偏光に影響を与えない基板を備えており、複屈折板または複屈折誘電体コーティングが基板上に配置されていることを特徴とする請求項１〜１０の１つに記載の装置。
【請求項１２】
前記偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ）のうちの全てが望ましいが少なくとも１つが、ほぼ矩形ストリップの形状をなすように成形されていることを特徴とする請求項１〜１１の１つに記載の装置。
【請求項１３】
前記偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ）のうちの全てが望ましいが少なくともいくつかが、互いに平行に整列させられる縦軸を備えていることを特徴とする請求項１〜１２の１つに記載の装置。
【請求項１４】
前記偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ）のうちの全てが望ましいが少なくともいくつかが、共通の進行方向に対して横方向に延びる列内で互いに直接隣接するように配置されていることを特徴とする請求項１〜１３の１つに記載の装置。
【請求項１５】
前記偏光影響光学素子（２１）のうちの全てが望ましいが少なくともいくつかが、共通軸に対する接線方向において互いに直接隣接するように配置されていることを特徴とする請求項１〜１４の１つに記載の装置。
【請求項１６】
前記偏光影響光学素子（２１）のうちの全てが望ましいが少なくともいくつかが、円のほぼ扇形の幾何学形状であることを特徴とする請求項１〜１５の１つに記載の装置。
【請求項１７】
前記偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ、２１）のうちの全てが望ましいが少なくとも１つが、少なくともいくつかの部分に反射防止コーティングを施されていることを特徴とする請求項１〜１６の１つに記載の装置。
【請求項１８】
前記偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ、２１）のうちの全てが望ましいが少なくとも１つが、その平均幅の１５％まで、できれば、１０％まで、さらに望ましいのは５％までの厚さを備えていることを特徴とする請求項１〜１７の１つに記載の装置。
【請求項１９】
前記偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ、２１）のうちの全てが望ましいが少なくとも１つが、少なくともいくつかの部分に動作周波数の光に関して吸収性のコーティングを施された周辺面を備えていることを特徴とする請求項１〜１８の１つに記載の装置。
【請求項２０】
所定の走査方向において対物レンズ（１０２）に対して移動可能な基板領域（１０６）に配置された像面に物体像面を投影する前記対物レンズ（１０２）と、
請求項１〜１９の１つに記載の複数の偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ、２１）を用いて偏光分布に影響を与えるための少なくとも１つの装置（１０、２０）と
を備えたマイクロリソグラフィック投影露光機（１００）。
【請求項２１】
前記複数の偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ）が走査方向（Ｓ）に対してほぼ平行な共通の進行方向において互いに独立して移動できるように構成されていることを特徴とする請求項２０に記載のマイクロリソグラフィック投影露光機。
【請求項２２】
前記偏光分布に影響を与えるための装置（１０）が少なくとも像面できれば物体像面のすぐ近くに配置されることを特徴とする請求項２０または２１に記載のマイクロリソグラフィック投影露光機。
【請求項２３】
前記装置（１０）の前記偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ）のうちの全てが望ましいが少なくとも１つが、照射視野領域の完全に外に位置する第１の位置と、前記照射視野領域の全体または少なくとも一部にわたって走査方向（Ｓ）に延びる第２の位置との間を移動できるように構成されていることを特徴とする請求項２０〜２２の１つに記載のマイクロリソグラフィック投影露光機。
【請求項２４】
前記装置（１００）に、前記偏光分布に影響を与えるための少なくとも２つの装置（１０）が含まれることと、各装置（１０）に請求項１〜１９の１つに記載の複数の偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ）が含まれることと、前記素子（１１、１１ａ、１１ｂ）が光の伝搬方向に対して垂直に延びる共通面内に配置されていることを特徴とする請求項２０〜２３の１つに記載のマイクロリソグラフィック投影露光機（１００）。
【請求項２５】
前記２つの装置（１０）の前記偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ）のうちの全てが望ましいが少なくともいくつかが、対をなすように構成され、各対をなす素子を両側から照射視野領域に送り込むことができるようになっていることを特徴とする請求項２４に記載のマイクロリソグラフィック投影露光機。
【請求項２６】
前記２つの装置（１０）の前記偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ）が互いに同じ設計であることを特徴とする請求項２４または２５に記載のマイクロリソグラフィック投影露光機。
【請求項２７】
前記２つの装置（１０）の一方の前記偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ）のうち少なくとも１つが、前記もう一方の装置の前記偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ）と同じ設計ではないことを特徴とする請求項２４または２５に記載のマイクロリソグラフィック投影露光機。
【請求項２８】
前記装置の一方の前記素子のうちの全てが望ましいが少なくとも１つが、光学結晶軸の配向が前記走査方向（Ｓ）に対してほぼ４５°の角度をなす複屈折材料から作られていることと、前記もう一方の装置の前記素子のうちの全てが望ましいが少なくとも１つが、前記光学結晶軸の配向が前記走査方向（Ｓ）に対してほぼ０°またはほぼ９０°の角度をなす複屈折材料から作られていることを特徴とする請求項２７に記載のマイクロリソグラフィック投影露光機。
【請求項２９】
前記複数の偏光影響光学素子（２１）が、照明システム（１０１）または前記投影露光機（１００）の投影対物レンズ（１０２）の光学軸（ＯＡ）に対して半径方向に互いに独立して移動できるように、前記照射装置（１０１）内または前記投影対物レンズ（１０２）内に配置されていることを特徴とする請求項２０に記載のマイクロリソグラフィック投影露光機（１００）。
【請求項３０】
前記偏光分布に影響を与えるための装置（２０）が少なくともひとみ面のすぐ近くに配置されていることを特徴とする請求項２９に記載のマイクロリソグラフィック投影露光機。
【請求項３１】
前記複数の偏光影響光学素子（１１、１１ａ、１１ｂ）が、マイクロリソグラフィック露光プロセスにおける走査統合の実施後、前記走査方向に垂直な方向においてほぼ一定の偏光分布が得られるように配置されることを特徴とする請求項２０〜３０の１つに記載のマイクロリソグラフィック投影露光機。
【請求項３２】
さらに、強度分布に影響を与えるための装置が含まれ、その装置によって、前記偏光分布に影響を与えるための装置（１０、２０）によって生じる前記強度分布の修正が少なくとも部分的に補償されることを特徴とする請求項２０〜３１の１つに記載のマイクロリソグラフィック投影露光機。
【請求項３３】
前記強度分布に影響を与えるための装置に、少なくともいくつかの部分が動作波長の光に対して部分的に透過性または不透明である、共通面において互いに独立して移動させることが可能な複数の遮光素子が含まれることを特徴とする請求項３２に記載のマイクロリソグラフィック投影露光機。
【請求項３４】
マイクロリソグラフィック投影露光機（１００）における偏光分布に影響を与える方法であって、
ａ）前記投影露光機（１００）の所定の面における偏光分布を測定するステップと、
ｂ）前記所定の面に請求項１〜１９の１つに記載の少なくとも１つの装置（１０、２０）を配置するステップと、
ｃ）偏光分布を変化させるため、前記装置（１０、２０）の偏光影響素子（１１、１１ａ、１１ｂ、２１）の少なくとも１つを移動させるステップと
が含まれている方法。
【請求項３５】
ステップｃ）、すなわち、前記偏光影響素子（１１、１１ａ、１１ｂ、２１）の少なくとも１つを移動させるステップが、その結果として、ある特定の方向またはある特定の領域においてほぼ一定の偏光分布が得られるように実施されることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
ステップｃ）、すなわち、前記偏光影響素子（１１、１１ａ、１１ｂ、２１）の少なくとも１つを移動させるステップが、マイクロリソグラフィック露光プロセスにおける走査統合の実施後、前記走査方向に垂直な方向においてほぼ一定の偏光分布が得られるように実施されることを特徴とする請求項３４または３５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系とりわけマイクロリソグラフィック投影露光機における偏光分布に影響を与えるための装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィック投影露光機は、例えば、集積回路または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような微細構造部品の製造に用いられる。この種の投影露光機には、照射系と投影対物レンズが含まれている。マイクロリソグラフィのプロセスにおいて、照射系によって照射されるマスク（レチクル）の像が、投影対物レンズによって感光性コーティング層（フォトレジスト）がコーティングされ、投影対物レンズの像面内に配置された基板（例えばシリコンウェーハ）に投影され、その結果、マスク構造が基板の感光性コーティングに転写される。
【０００３】
既知のように、直線偏光によってマスクを照射すると、マイクロリソグラフィプロセスにおける像コントラストを大幅に向上させることが可能であり、直線偏光の望ましい方向がマスクに存在するグリッド構造の縦方向に対して平行であれば有利である。偏光で照射する場合、一定の像コントラスト、従って、グリッド構造の欠陥のない像を得るには、偏光分布がレチクルの全照射視野にわたってできるだけ一定であることが望ましい。しかしながら、マスクを照射する光は既に照射系のさまざまな光路を進んできており、当初に存在した偏光分布（照射系に入射した時点ではほぼ直線偏光であった光の）は、偏光に影響を与える効果によって（例えば、取付け装置の部品によってレンズのような光学部品の材料に生じる応力誘起複屈折によって、または、誘電体層の偏光に影響する効果等によって）さまざまな光路においてさまざまな程度に変化しているので、ここで問題に直面することになる。
【０００４】
先行技術文献（例えば特許文献１参照）には、マイクロリソグラフィック投影露光機における感光性コーティング層に対する照射露光線量の調整装置が開示されているが、この装置は、個別に走査方向に移動させて投影露光機で生じる照射視野に送り込むことができるように、走査方向に垂直な一つの列に並べて配置された多数の遮光素子（絞り素子と呼ばれる）を備えている。これらの絞り素子の少なくとも１つは、パルス投影光を利用する場合により均一な照射露光線量を実現するため、少なくとも、装置を通過する光に関して部分的に透過性のいくつかの部分に位置するように構成される。
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／０４０９２７  Ａ２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、光学系とりわけマイクロリソグラフィック投影露光機において偏光分布に影響を与える装置及び方法を提供することにあり、この装置や方法によれば調整機能が得られるので、指定された面における偏光分布を可能な範囲で最も一定したものにすることが可能になる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による装置には、共通平面内において互いに独立した移動性を備えるように構成された複数の偏光に影響を与える光学素子が含まれている。
【０００８】
とりわけ投影露光機の場合、その移動度が独立しているため、個々の偏光影響素子を互いに独立して異なる程度に進めて、偏光分布が影響を受けることになる照射領域に送り込むことができるので、各素子によって前述の平面のどれだけがカバーされるかに関して、個々の偏光影響素子によって生じる偏光の望ましい方向の変化の効果を特に調整することが可能になる。
【０００９】
本発明の意図するところでは「偏光影響素子」という用語には、この光学素子を照射する入射光の偏光状態を別の偏光状態に変換する特性を備えた任意の光学素子が含まれており、それは、入射光の偏光の望ましい方向を回転させることによって、偏光フィルタの向きにおいてある特定の偏光状態の光成分を除去することによって、または、第１の偏光状態を第２の偏光状態に変換することによって（例えば、直線偏光から円偏光への変換）行われる。本発明によるこの偏光状態の変化は、偏光影響素子を通過する光、すなわち、透過光に関して生じるのが望ましいが、本発明は透過に限定されるものではない。光学素子を照射する光の偏光状態の変化は、原理上は特定の偏光状態の光成分の反射または吸収の結果として生じてもよい。
【００１０】
望ましい実施態様の場合、偏光影響素子の全てが望ましいが、少なくとも１つによって、偏光の望ましい方向が回転する。回転による偏光状態の変換は、ほとんど光の損失を伴うことなく行われるため、本発明に従って偏光分布に影響を与える場合には、それによって強度分布の変化が同時に生じるという問題を回避することができるので有利である。
【００１１】
望ましい実施態様の場合、偏光影響光学素子は、共通の変位方向において互いに独立して個別に移動可能である。とりわけ変位方向が投影露光機の走査方向と平行かまたはほぼ平行である場合、移動性が個々に独立しているので、走査方向全体にわたって平均することによって、走査方向に垂直な方向におけるそれぞれの素子の位置に関して望ましい偏光状態がどの程度まで得られるかについて制御された操作を施すことが可能になる。わずかに斜角をなすように、すなわち、例えば上述のレクチル照射視野に関する走査方向に対して２°〜３０°の角度をなすように素子を配置するのが有利である。というのは、この場合、素子の境界によって生じる光の損失が走査プロセスにおいて部分的に平均化されるためである。
【００１２】
望ましい偏光状態が特定の位置で実現される程度は、以下でさらに詳述するように、「ＩＰＳ値」と呼ばれ、その走査方向における平均は「走査ＩＰＳ値」と呼ばれる。略語ＩＰＳは「望ましい状態における強度」を表わし、ＩＰＳ値は、意図する偏光方向における光強度（例えば、その透過方向が意図する方向に設定された理想の偏光子で測定することが可能な）と全強度とのエネルギ比を示している。本発明による装置を用いずにこれらの平均値を求め、その後個々の偏光影響素子の設定を選択的に調整することによって、すなわち、補正結果が本発明による装置によって補正されなかった場合に得られる走査ＩＰＳ値の最小値に等しくなるように、各素子毎に変位位置を選択することによって、とりわけ、走査方向に対して垂直な方向における照射視野全体にわたってほぼ一定の走査ＩＰＳ値の概略を設定することが可能になる。
【００１３】
本発明のもう１つの実施態様によれば、偏光影響光学素子は、共通軸に対して半径方向に向けられた変位方向において互いに独立して移動させることができるように構成されている。
【００１４】
この種の装置は、ひとみ面に少なくとも近接して配置されると、例えば、ひとみ面における偏光状態を局所的に操作するのに適している。この概念を実現するため、装置は、個々の偏光影響素子の半径方向の変位方向が決められる前述の軸が、照射系の光学軸と一致するように配置されるのが望ましい。偏光状態の局所的操作を実現するため、多少とも異なる程度に個々の素子を移動させて、ひとみ内に送り込むことが可能である。これによって、とりわけ双極照射、四極照射、または、環状（リング状）照射に関して、それぞれの照射構成の個々の領域、例えば、四極照射の４つの極の１つにおける偏光状態に対し、その極の領域内に配置された１つ以上の偏光影響素子を適正に変位させることにより特に目標を定めた操作が可能になる。こうして、特に目標となる一定の設定に合わせて、ひとみの特定の領域における偏光状態を調整することが可能になる。例えば、双極または四極照射の極において当初異なるＩＰＳ値を等しくなるように調整することが可能である。これを実現するため、よりＩＰＳ値の大きい１つまたは複数の極で、１つ以上の偏光影響素子を適正な変位距離だけ半径方向に移動させて、ひとみ内に送り込み、その結果、それぞれの極の一部がカバーされて、偏光の望ましい方向が変化し（例えば望ましい実施態様の場合９０°回転する）、その極全体にわたる平均として、ＩＰＳ値が相応に小さくなるようにする。
【００１５】
マイクロリソグラフィック投影露光機の照射装置に本発明による装置を配置し、偏光影響素子を適正に設定することによって、とりわけレチクル自体から生じる複屈折の影響について既に設計段階で予測し、補正を行うことが可能になる。
【００１６】
望ましい実施態様の１つによれば、透過光がある特定の動作波長を有していて、ほぼ直線偏光である場合、偏光影響光学素子の少なくとも１つできれば全てが、素子より前の偏光状態に対してほぼ直交する偏光状態を生じさせる。換言すれば、これらの素子によって望ましい偏光方向が約９０°±ｎ*１８０°回転することになる（ここで、ｎは０以上の整数である）。
【００１７】
もう１つの実施態様によれば、偏光影響光学素子の少なくとも１つは、光学活性結晶材料から作られており、光学結晶軸が光の伝搬方向に対してほぼ平行である。光学活性結晶材料は、とりわけ、水晶ＴｅＯ2またはＡｇＧａＳ2とすることが可能である。
【００１８】
望ましい実施態様の１つでは、偏光影響光学素子の少なくとも１つが、複屈折結晶材料から作られており、二分の一波長板の形態をなすように構成されるのが望ましい。
【００１９】
もう１つの望ましい実施態様では、偏光影響光学素子の少なくとも１つが、複屈折誘電体層または複屈折誘電体層と複屈折結晶材料の組み合わせから作られる。
【００２０】
もう１つの望ましい実施態様では、偏光影響光学素子の少なくとも１つが、ある特定の動作波長の透過光に関して透明で、偏光に影響を及ぼさない基板を備えており、複屈折誘電体層の複屈折板が基板上に配置されているが、機械的安定性の理由で有利な考えであり、とりわけ、一般に厚さがほんの数ミクロンしかない複屈折性の強い材料による低次リターディング素子の利用も可能になる。
【００２１】
望ましい実施態様の１つでは、偏光影響光学素子の少なくとも１つできれば全てが、その平均幅の１５％まで、できれば、１０％まで、さらに望ましいのは５％までの厚さを備えている。偏光影響光学素子の典型的な幅が５ミリメートルの場合、その厚さは一般にほぼ０．５ミリメートル（ｍｍ）以下程度になるように選択することが可能である。
【００２２】
もう１つの望ましい実施態様では、前記偏光影響光学素子の少なくとも１つできれば全てが、少なくとも動作波長の光に関して吸収性の層が設けられたいくつかの部分に位置する周辺面を備えている。典型的な動作波長が２５０ｎｍ未満、とりわけ、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍの場合、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）が吸収層材料として適している。
【００２３】
互いに組み合わせることも望ましい可能性のある前述の実施態様には、両方とも、照射性能に対する周辺面（偏光影響光学素子の対向する側面すなわち光入射面と光出射面を互いに接続しており、それぞれの偏光影響光学素子の位置において開口が制限されるため、光学的結像に役立つ面でもある）の影響をそれぞれ低く保つか最小限に抑えることができるという利点がある。
【００２４】
望ましい実施態様の１つでは、前記偏光影響光学素子の少なくとも１つできれば全てが、光の損失を伴うことなく本発明に従ってできる限り望ましい効果を上げるため、少なくともいくつかの部分に反射防止コーティングが施されている。
【００２５】
もう１つの態様によれば、本発明は、
所定の走査方向において対物レンズに対して移動可能な基板領域に配置された像面に物体像面を投影する対物レンズと、
上述の特徴を有する複数の偏光影響光学素子を用いて偏光分布に影響を与えるための少なくとも１つの装置が含まれている、
マイクロリソグラフィック投影露光機に関するものでもある。
【００２６】
望ましい実施態様の１つでは、複数の偏光影響光学素子が、マイクロリソグラフィック露光プロセスにおける走査統合の実施後（すなわち、マイクロリソグラフィック露光プロセスにおけるｗａｖｅｒの走査移動中に走査方向に沿ってそれぞれの偏光状態を含む全ての光情報をそれぞれ収集または統合した後）、結果として走査方向に垂直な方向においてほぼ一定の偏光分布が生じるように配置されている。従って、走査統合によって、投影プロセスに関して、走査方向に対して横方向に事実上一定の偏光分布をもたらされるので、走査方向に対する横方向の「走査」偏光の望ましくない照射視野変動を回避することが可能であり、同じ偏光性能で個々の微細構造の投影を実現することが可能になる。
【００２７】
望ましい実施態様の１つによれば、マイクロリソグラフィック投影露光機には、さらに、強度分布に影響を与えるための装置が含まれており、これによって、本発明による偏光分布に影響を与える装置によって生じる強度分布の変化が少なくとも部分的に補償される。強度分布に影響を与えるこの装置には、とりわけ、上述の特許文献１に関して記載のようにそれを通過する光に関して少なくともいくつかの部分が部分的に透過性か不透明になるように構成された、共通面において互いに独立して移動することが可能な複数の遮光素子を含むことが可能である。
【００２８】
従って、走査統合強度の適切な補正または再調整を導入することによって、本発明による装置の偏光影響光学素子の残存する可能性のある吸収効果（及び走査統合強度の付随する修正）についても検討することが可能になる。従って、走査統合偏光に加えて、走査統合強度も設定することによって、走査均一性の目標を定めた調整を実現することが可能になる。
【００２９】
強度分布に影響を与えるための上述の装置及び本発明による偏光分布に影響を与えるための装置の適切な調整は、それらの間の相互関係に関して、例えば、前者の装置の部分的に透過性のまたは不透明な素子を適正に調整した後、もう一度偏光分布を確認し、後者の装置の偏光影響光学素子を再調整することなどによって相互作用的に実施することも可能である。
【００３０】
強度分布に影響を与えるための前述の装置は、本発明による偏光に影響を与えるための装置と同様、照射視野面に少なくとも近接して配置されるのが望ましい。例証のため、強度分布に影響を与えるための装置は、照射装置のＲＥＭＡ対物レンズの上流の中間像面に配置することが可能であり、偏光分布に影響を与える装置はレチクル面のすぐ近くに配置することが可能である。
【００３１】
本発明は、マイクロリソグラフィック投影露光機における偏光分布に影響を与える方法にも関連しており、この方法には、
投影露光機の所定の面における偏光分布を測定するステップと、
所定の面に少なくとも１つの本発明による装置を配置するステップと、
偏光分布を変化させるため、装置の偏光影響素子の少なくとも１つを移動させるステップが含まれている。
【００３２】
望ましい実施態様の１つでは、偏光影響素子の少なくとも１つを移動させるステップは、その結果として、ある特定方向またはある特定領域における偏光分布がほぼ一定になるように実施される。もう１つの望ましい実施態様では、偏光影響素子の少なくとも１つを移動させるステップは、マイクロリソグラフィック露光プロセスにおける走査統合の実施後、走査方向に対して垂直な方向においてほぼ一定の偏光分布が得られるように実施される。
【００３３】
この方法の望ましい実施態様及び利点については、それぞれ本発明の装置またはマイクロリソグラフィック投影露光機に関して既述の上記実施態様を参照されたい。
【００３４】
本発明のさらなる実施態様については、その説明及び従属請求項において知ることが可能である。
【００３５】
本発明については、付属の図面に示された例に関連してさらに詳細に後述することにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
まず第一に、図１には、とりわけ本発明による装置を取り付けることが可能な種類のマイクロリソグラフィック投影露光機１００の典型的な構成に関する概要が描かれている。
【００３７】
図１によれば、投影露光機１００には、照射装置１０１と投影対物レンズ１０２が含まれている。投影対物レンズ１０２には、開口絞りＡＰを備えたレンズ装置１０３が含まれており、概略だけが示されたレンズ装置１０３によって光軸ＯＡが形成されている。照射装置１０１と投影対物レンズ１０２の間に、マスクホルダ１０５によって光路内に保持されたマスク１０４が設けられている。マイクロリソグラフィで用いられるこの種のマスク１０４は、例えば線形縮小率が４または５の投影対物レンズによって像面ＩＰに投影されるミリメートル〜ミクロン範囲の構造を備えている。像面ＩＰにおいて、感光性基板１０６すなわちウェーハは、基板ホルダ１０７によって位置決めされる所定位置に保持される。まだ解像することが可能な構造の最小サイズは、照射に用いられる光の波長λによって決まり、投影対物レンズ１０２の像側の開口数によっても決まるが、投影露光機１００で実現可能な解像度の限度は、照射装置１０１によって供給される光の波長λが短くなるにつれて、また、投影対物レンズ１０２の像側の開口数が増すにつれて大きくなる。
【００３８】
走査モードの動作において、マスクすなわちレチクル１０４と基板１０６は矢印１０８、１０９で示すように逆方向に移動し、とりわけ固定された投影対物レンズ１０２と基板１０６の間で相対運動が生じることになるが、図示の例における後者はほぼ一定のギャップ距離で左に横移動し、一方、例のマスク１０４は右に移動する。図１の左上に示す座標系において、ｙ方向は今後は走査方向と呼ぶことにするマスクの移動方向であり、ｚ方向は光の伝搬方向を表わしている。分解能をさらに向上させるため、投影対物レンズの最後の光学素子と感光性基板との間に空気とは屈折率の異なる浸漬媒質が介在する液浸対物レンズが利用される。
【００３９】
図２には、一定比率に忠実ではない概略表現で、望ましい実施形態における本発明による偏光分布に影響を与える働きをする装置１０の設計概念が例示されている。この装置は、図１の投影露光機１００の照射装置１０１と投影対物レンズ１０２に用いることが可能である。
【００４０】
装置１０は、図１によれば、近隣素子の長い側面が互いにすぐ隣接するようにその縦方向が互いに平行に延びるように配置された、矩形の幾何学形状の薄い小板の形態をなすように構成されるのが望ましい複数の素子１１を備えている。この構成をなす素子１１は、素子を互いに独立して縦方向に移動させることができるように、素子の縦方向に対して横方向に延びるホルダ（不図示）に保持されるのが望ましい。好ましくは、少なくとも１つの駆動装置１２（概略だけが描かれている）または複数のこうした駆動装置が、素子１１をその縦方向に移動させる手段として設けられており、これらの駆動装置は、実際のやり方ではホルダに移動可能に納まっている素子１１を変位させる働きをし、素子１１の作動制御が図２の垂直方向の破線で表示されている。素子１１のこの作動は、露光または走査プロセス中に投影露光機１００において静的及び動的に実施させることが可能である。
【００４１】
図１を参照すると、投影露光機１００における装置１０は、マスク１０４またはマスクホルダ１０５の平面内、あるいは、例えばレチクルマスキングシステム（ＲＥＭＡ）対物レンズによって構造保有マスク（レチクル）１０４に投影されるＲＥＭＡより前方にある、マスク１０４またはマスクホルダ１０５の平面と同等の平面内で用いるのが望ましい。この応用例における装置１０は、できれば、個々の素子１１が走査方向（ｙ方向）に対してほぼ平行な位置について、素子１１が図２において「Ｒ」で識別される照射装置によって照射されるマスクの１０４の照射視野領域（またはレチクル領域）の完全に外に位置する第１の位置と、素子１１がマスク１０４の照射視野領域（またはレチクル領域）の幅全体または少なくとも幅の一部をカバーする第２の位置との間を移動できるように、素子１１の縦方向（従ってその変位方向）が走査方向（ｙ方向）に対して平行に向くように配置される。
【００４２】
正確な像を得るためには、照射視野の中心に対して対称をなすように素子１１の配列を設計するのが有効である。この種の配列には、図２によれば、それぞれマスク１０４の照射視野領域Ｒの上方及び下方に配置されて、上方及び下方から等しい量だけ照射視野領域Ｒ内に送り込むことが可能な２列のほぼ同じ構成の素子１１を備えることが可能である。
【００４３】
もう１つの実施形態では、この配列には、図２によりマスク１０４の照射視野領域Ｒの上方及び下方にそれぞれ配置された同じ設計ではない２列の素子１１が設けられる。第１列、例えば、照射視野領域Ｒの上方の列は、複屈折性であり（二分の一波長板として構成されるのが望ましい）、光学結晶軸の配向が走査方向Ｓに対して約４５°である。第２列、例えば、照射視野領域Ｒの下方の列は、複屈折性であり、走査方向Ｓに対する光学結晶軸の配向が第１の列の光学結晶軸の配向と異なっている（走査方向Ｓに対して約０°〜９０°が望ましい）。
【００４４】
これは、例えば、その方向がたまたま第１列の素子の光学結晶軸の方向と一致する（例えば約４５°で）、従って、これらの素子のいわゆる固有状態（望ましい状態）である偏光状態が、これらの素子によって回転しないようにするのに役立つ。代わりに、この偏光状態は、前記状態が固有状態ではない第２列の素子によって回転させられる。これによって追加自由度が得られるので、複屈折素子または二分の一波長板のこの種の構成によって、偏光状態に影響を与えるすなわち偏光状態を回転させることが可能になる。
【００４５】
以下では、図３に関連して、望ましいが、制限するものではない例に基づく個々の素子１１の構成について説明する。
【００４６】
図３ａに概略だけが示された第１の例によれば、素子１１ａのそれぞれは、例えば装置に用いられている動作波長の光に関して透明な水晶または別の複屈折材料のような複屈折材料による二分の一波長板として構成されている。図３ａのライン「ｏａ−ａ」によって示されるように、複屈折材料の光学結晶軸は素子１１ａの縦軸（ｙ方向に延びる）に対して４５°の角度をなすように配向されている。上述の装置１０は、走査方向が素子１１の縦方向すなわちｙ方向に向くようにして投影露光機１００内に取り付けられるので、この例における素子１１ａの複屈折材料の光学結晶軸ｏａ−ａは、走査方向に対して角度が４５°の向きになる。
【００４７】
二分の一波長板の形態をなすように構成されたロッド形状素子１１ａのそれぞれは、素子１１ａをｚ方向に照射する、素子１１ａに入射する前にｘ方向またはｙ方向に直線偏光されているほぼ直線偏光をなす光の望ましい偏光方向を９０°回転させる特性を備えている。換言すれば、装置１０のロッド形状素子１１ａは、透過光の偏光状態に影響を与え、光が素子に入射する時点で存在したある特定の偏光状態（この場合、ｘ方向またはｙ方向の直線偏光）が、光が素子に入射する前の状態に対して直交する偏光状態に変換されるようにする。
【００４８】
もう１つの実施形態（例示されていない）によれば、ロッド形状素子１１のそれぞれは、互いに光の伝搬方向（この場合ｚ方向）に従って配置され、その光学結晶軸が互いに４５°の角度ずつ回転させられた２つの二分の一波長板から形成されている。この構成によれば、それ自体既知のやり方で、素子１１をｚ方向に照射するほぼ直線偏光をなす光の任意の望ましい偏光方向（すなわちｘ方向またはｙ方向に直線偏光した光に制限されない）を９０°回転させるいわゆる回転子ユニットが形成される。しかしながら、このロッド形状素子１１の設計には、各素子が２つの二分の一波長板から構成されるよりコストのかかる構成で個々の素子を製造しなければならないという、２列の素子による前述の実施形態では回避される欠点を必然的に伴うことになる。
【００４９】
図３ｂに示されたもう１つの例によれば、素子１１ｂのそれぞれは、例えば光学活性水晶といった、装置に用いられる動作波長の光に関して透明な光学活性材料から作られている。図３ｂに示すように、この例の素子１１ｂにおける光学結晶軸ｏａ−ｂは、表面に対して垂直な、すなわち、素子１１ｂの表面法線ベクトル（図３ｂに負のｚ方向として描かれている）に対して平行に配向されている。従って、装置１０は、素子１１ｂの光学活性結晶材料における光学結晶軸ｏａ−ｂが、照射装置によって放射される光が光学素子１１ｂを照射する入射方向に対して平行に向くように投影露光機１００に取り付けられる。
【００５０】
その構成のため、図３ｂの素子１１ｂは、光が垂直入射すると円偏光複屈折だけを示し、線形複屈折は示さない。この実施形態におけるロッド形状素子１１ｂの厚さは、素子に対して垂直な方向に素子１１ｂを横切る光に関して光の望ましい偏光方向の向きが９０°回転するように選択される。１９３ｎｍの波長及び２１．６℃の温度で比旋光度αが約３２３．１°／ｍｍの合成光学活性水晶を利用する場合、９０°の回転条件を満たすには、素子１１ｂの厚さがｄ≒２７８．５５μｍである必要がある。もちろん、素子１１ｂによって望ましい偏光方向が９０°±ｎ*１８０°回転すれば（ここでｎは≧０の整数）、やはり同等の効果、すなわち、望ましい偏光方向のもとの望ましい偏光方向に対して垂直な方向への回転を得ることが可能である。
【００５１】
従って、第２の実施形態による装置１０の素子１１ｂは、同様に、透過光に関する偏光状態に影響を与えて、光が素子に入射する前に存在したある特定の偏光状態を、素子に入射する前の状態に直交する偏光に変換させるる。図３ｂによる第２の実施形態には、図３ａの実施形態に比べて他の偏光分布を制御下で変化させることも可能になるというさらなる利点がある。例えば、接線方向偏光（個々の直線偏光光線の電界ベクトルの振動面が光学軸から始まる半径に対してほぼ垂直である）が、半径方向偏光（個々の直線偏光光線の電界ベクトルの振動面が光学軸に対してほぼ半径方向に向く）に変換されたり、またその逆もある。
【００５２】
もちろん、装置１０の全ての素子が同じ設計である必要はない。素子１１には図３ａに関して述べられた設計によるものもあれば、図３ｂに関して述べられた設計によるものもあり得る。
【００５３】
もう１つの実施形態では、素子１１は誘電体コーティング層として構成することもできるし、あるいは、各素子１１毎に、１つまたはいくつかの複屈折結晶と１つ以上の複屈折誘電体コーティング層の組み合わせとして構成することも可能である。
【００５４】
素子１１は、さらに、偏光に影響を与えない透明基板を備えることが可能であり、この基板に複屈折板または層がリンギングによって接合されるかまたは追加される。
【００５５】
以下では、本発明による装置を利用して、投影露光機１００により均一な偏光分布を生じさせる方法について説明する。これに関して、本発明による偏光分布に影響を与えるための方法の一例を表わした図６のフローチャートを参照する。
【００５６】
偏光分布の量的特性解明のため、さらに、特定位置における特定の（望ましい）偏光配向の存在の尺度を表わしたいわゆるＩＰＳ値（ＩＰＳは「望ましい状態における強度」を表わしている）が用いられるが、ＩＰＳ値は、下記のステップを通じてある特定の位置（とりわけレチクル面における所定の照射視野点のような）において決定される。
（ａ）所定の面に配置された、透過方向においてＴ＝１で、遮断方向においてＴ＝０の透過率を有する理想偏光子を通過する光の強度Ｉ1を測定する。ここで、偏光子はその透過方向が「望ましい」偏光配向と平行になるように（すなわち、例えばマスク構造のグリッド線と平行になるように）、換言すれば、この配向と一致する偏光の相対的比率を表わすＩＰＳ値が得られる方向と平行になるように配置される。
（ｂ）光線路から理想偏光子を取り除いて、同じ照射視野点において（全）光強度Ｉtotを測定する。
（ｃ）比率Ｉ1／ＩtotとしてＩＰＳ値を計算する（０≦ＩＰＳ≦１）。
【００５７】
ステップ（ａ）の所定の方向は、ＩＰＳ値がこの方向と一致する偏光の相対的比率を示す望ましい方向である。概して、これはその像が生成されることになるレチクルのグリッド構造の縦方向に対して平行な方向である。
【００５８】
図６によれば、本発明による方法の第１のステップＳ１０は、投影露光機１００に装置１０を用いることなく、投影露光機１００のレチクル照射視野における偏光分布を測定するステップが含まれる。
【００５９】
これは、走査方向に対して横方向に配置されたいくつかの照射視野点について（すなわち、異なるｘ座標について）ＩＰＳ値を求めるため、走査プロセス中に繰返し上記ステップ（ａ）〜（ｃ）を実施して、１つのｘ座標について得られたＩＰＳ値を平均した後、いわゆる走査ＩＰＳ値と呼ばれるｘ座標に関する平均ＩＰＳ値が得られるように（走査方向全体にわたる平均結果として）することによって実現される。
【００６０】
この手順によって得られたグラフの一例が図４の図表の参照番号「１」で識別される。図４において明らかなように、走査ＩＰＳ値の最小値はこの例の場合０．９である（すなわち偏光が所望のまたは所定の方向に向けられる光の比率は、走査方向全体の平均をとると、ｘ座標に関して全光強度の９０％である）。
【００６１】
次のステップＳ２０において、装置１０は投影露光機１００の光路内の、できれば、レチクル照射視野面に近い位置に設置される。装置１０とレチクル照射視野面との距離は、装置１０の位置におけるこの距離のために生じる焦点ぼけが、装置１０の２つのロッド形状素子１１の間の境界領域をぼかすのに十分になるように選択するのが望ましい。
【００６２】
もう１つのステップＳ３０（ステップＳ２０の前または後に実施可能である）では、互いにスライドさせることが可能な装置１０の個々の素子１１が、個々の素子１１を他の素子に対して移動させることによって、取り付けられた位置において最大ＩＰＳ値のｘ座標位置にあるそれらの素子１１は最も遠くまで移動して、レチクル照射視野に送り込まれるが、最小ＩＰＳ値のｘ座標位置にあるそれらの素子１１は、最小限の前進でまたは全く前進せずにレチクル照射視野内に位置するように調整される。換言すれば、個々の素子１１は、この素子に関連したｘ座標について求められたＩＰＳ値が大きいほど、それに比例して長くなる距離だけ進められて、互いに独立してレチクル照射視野内に送り込まれる。
【００６３】
素子１１のこの調整を実施する目的は、図４のグラフ２によって例示されているｘ座標全体にわたってできるだけ一定した走査方向全体にわたる平均ＩＰＳ値の（すなわち、走査ＩＰＳ値の）概要を得ることにある。本発明よれば、まずステップＳ１０で求められた走査ＩＰＳ値に基づいて目標位置を計算し、目標位置に素子をすぐさま送り込む、すなわち、互いに独立して素子を目標位置に移動させる手順を利用することが可能である。さらに、図６のフローチャート図にステップＳ４０、Ｓ５０、Ｓ６０で表示されているように、素子１１を調整するステップ、各素子毎に理想変位距離を繰返し決定するため走査ＩＰＳ値を繰返し記録するステップを実施することも可能である。
【００６４】
図４のグラフ２において明らかなように、素子１１をその最適位置に調整した後の走査ＩＰＳ値の絶対量は、ステップＳ１０において求められた（装置１０が用いられる前に）走査ＩＰＳ値の最小値に等しく、この走査ＩＰＳ値は、グラフ２に反映されているように、レチクル照射視野のｘ座標全体にわたってほぼ一定である。
【００６５】
図５には、もう１つの実施形態において偏光分布に影響を与えるための本発明による装置２０の設計を明らかにする概略図（正確に縮尺されていない）が示されている。装置１０と同様、装置２０は、薄い小板の形態をなすように構成されるのが望ましい、図２の装置１０と同様に、互いに独立して移動することができるようになっている複数の偏光影響素子２１を備えている。個々の素子２１のホルダと作動制御装置は、その目的に適した任意の望ましいやり方で装置１０と同様に構成することが可能である。しかしながら、図２の装置１０の場合とは異なり、装置２０の素子２１は共通の変位方向になるように構成されておらず、一例を示すことだけを目的として移動させられた素子２１に関して図５に双方向矢印「Ｐ」で表示の共通中心軸に対して半径方向に移動するように構成されている。図５によれば、素子２１のそれぞれは、ほぼ円の扇形に似た形状をしており、個々の素子２１は接線方向において互いにすぐ隣接している。他のあらゆる点において、偏光影響素子１１の可能性のある構成に関して、とりわけ、素子の製造に用いられる材料、その偏光影響効果等に関して上述のことは、偏光影響素子２１にも同様に当てはまる。
【００６６】
装置２０は、ひとみに近い、光学軸または光伝搬方向に対して垂直な照射装置の面における偏光分布に影響を与えるのに適しており、この適用は、やはり双極照射、四極照射、または、環状照射に関連して用いられる場合に特に望ましいが、その場合、偏光状態の局所操作は、個々の光学素子２１を異なる量だけひとみまたはひとみに近い平面の照射領域に送り込むことによって実施される。例えば、とりわけ四極構成の４つの極の１つといった所定の照射構成の個別領域が、他の極よりも平均で５％高いこの極全体にわたるＩＰＳ値を有している場合、偏光影響素子２１の１つ以上をこの極の領域内へ半径方向に適正な量だけ進めて、その結果、透過光の望ましい偏光方向が移動した素子によってカバーされる規定の領域においてできれば９０°回転して、ＩＰＳ値の低下が実現されるようにすることが可能である。前述の例における極のＩＰＳ値が５％低下すると、結果として、極全体にわたる平均として望ましい均一な偏光分布が得られることになる。
【００６７】
本発明の説明は特定の実施形態の提示によって行われたが、当該技術者には、例えば、個々の実施形態の特徴の組み合わせ及び／または交換を行うことによって変更または代替実施形態に関する多様な可能性が明らかになるであろう。従って、云うまでもないが、こうした変更及び代替実施形態は本発明に含まれるものとみなされ、本発明の範囲は付属の特許請求項及びその同等物による制限しか受けない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】マイクロリソグラフィック投影露光機の設計構成の概略図である。
【図２】本発明の実施形態の１つにおける偏光分布に影響を与えるための装置の構成を明らかにするのに役立つ概略図である。
【図３】本発明による装置の一部である偏光影響素子の異なる設計バージョンの構成を明らかにするための概略図である。
【図４】本発明に従って利用され、適正に調整される偏光分布に影響を与えるための装置が設けられていない（グラフ１）及び設けられた（グラフ２）投影露光機のレチクル面における典型的な偏光分布の概略図である。
【図５】本発明のもう１つの実施形態による偏光分布に影響を与えるための装置の構成を明らかにする概略図である。
【図６】本発明の実施形態の１つによる偏光分布に影響を与える方法を明らかにするためのフローチャートである。
【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】
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【図６】
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【国際調査報告】
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