(57)【要約】  マイクロリソグラフィ投影露光装置は、投影光（Ｌ）を生成する照明システム（ＩＳ）と、様々な吸収係数分布を有する吸収フィルタ（２０）と、投影光（Ｌ）によって照明されるマスク（Ｍ）とを有する。このマスク（Ｍ）は、これらに含まれた構造（３４、３６）の配向によって互いに異なり、その透過率は入射する投影光（Ｌ）の偏光状態による領域を含んでいる。本発明によると、吸収フィルタ（２０）の吸収係数分布は、入射する投影光（Ｌ）の偏光状態への領域の透過性の依存性を少なくとも部分的に補償するように決められる。
2009515327.tif 000002
【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を修正する方法であって、
ａ）異なる配置の構造（３４、３６）を含むマスク（Ｍ）を用意するステップと、
ｂ）像平面を有する投影対物レンズを用意するステップと、
ｃ）前記投影対物レンズの前記像平面内に前記マスクを結像させるステップと、
ｄ）同一の幅を有する構造の像がどのように前記構造の配置に左右されるかを測定するステップとを含む方法であって、
ｅ）吸収フィルタの吸収係数分布を決めるステップであって、それによって、前記吸収フィルタが前記投影露光装置の瞳面内に、又はそれすぐ近くに挿入される場合に、ステップｄ）で測定した依存性が小さくなるようにステップｄ）で得られる測定値を考慮する、前記ステップと、
ｆ）前記瞳面内、又はそのすぐ近くに、ステップｅ）で決定した前記吸収係数分布を有する前記吸収フィルタを挿入するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記構造（３４、３６）の配置は、前記構造の配向によって互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記構造（３４、３６）の配置は、隣接する構造間の距離によって互いに異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記瞳面は、前記投影露光装置の照明システム内に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記瞳面は、前記投影露光装置の前記投影対物レンズ内に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記像平面内に結像された構造の幅はステップｂ）で測定され、前記測定した幅は前記マスク内に含まれる対応する構造の幅と比較されることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
ａ）投影光（Ｌ）を生成する照明システム（ＩＳ）と、
ｂ）様々な吸収係数分布を有する吸収フィルタ（２０）と、
ｃ）構造（３４、３６）を含み、前記投影光（Ｌ）によって照明され、前記構造（３４、３６）の配向によって互いに異なる領域で、入射する投影光（Ｌ）の偏光状態による透過率を有する前記領域を有するマスク（Ｍ）とを備えたマイクロリソグラフィ投影露光装置であって、
前記吸収フィルタ（２０）の前記吸収係数分布が、前記入射する投影光（Ｌ）の前記偏光状態への前記領域の前記透過率の依存性を少なくとも部分的に補償するように決められることを特徴とする投影露光装置。
【請求項８】
前記吸収フィルタ（２０）の前記吸収係数分布は、等価であるが異なるように配向された構造（３４、３６）を有する領域が等しい量の投影光（Ｌ）を透過するように決められることを特徴とする請求項７に記載の投影露光装置。
【請求項９】
前記吸収係数分布は、局所的に、又は角度の関数として変わることを特徴とする請求項７又は８に記載の投影露光装置。
【請求項１０】
前記吸収フィルタ（２０）は、局所的に変化する吸収係数分布を有し、前記照明システム（ＩＳ）の瞳面（ＰＰ）に、又はそのすぐ近くに配置されていることを特徴とする請求項９に記載の投影露光装置。
【請求項１１】
前記吸収フィルタ（２０）は、方位角的に変化する吸収係数分布を有することを特徴とする請求項１０に記載の投影露光装置。
【請求項１２】
前記吸収係数分布は二重対称を有することを特徴とする請求項１１に記載の投影露光装置。
【請求項１３】
前記吸収フィルタ（２０）は、内側では吸収率が一定の第１の値である互いに径方向の正反対にある２つの第１のフィルタ領域（４０）を有し、前記吸収フィルタは、内側では吸収率が前記第１の値とは異なる一定の第２の値である互いに径方向の正反対にある２つの第２のフィルタ領域を有することを特徴とする請求項１２に記載の投影露光装置。
【請求項１４】
前記吸収フィルタ（２０）はグレー値フィルタであることを特徴とする請求項７から１３に記載の投影露光装置。
【請求項１５】
前記マスク（Ｍ）は、第１の方向に沿って配向された第１の構造（３４）を備えた第１の領域と、前記第１の方向と異なる第２の方向に沿って配向された第２の構造（３６）を備えた第２の領域とを有し、前記第１の方向（３８）に沿って直線的に偏光された前記投影光（Ｌ）の偏光成分に対する前記第１の領域の透過率は、それに対して垂直である偏光方向の偏光成分に対する透過率と異なることを特徴とする請求項７から１４のいずれかに記載の投影露光装置。
【請求項１６】
前記第１の領域の前記構造（３４）の結像に貢献する第１の投影光は、前記第２の領域の前記構造（３６）の結像に貢献する投影光と異なる位置（Ｈ１、Ｈ２）で前記照明システム（ＩＳ）の瞳面（ＰＰ）と交差することを特徴とする請求項１５に記載の投影露光装置。
【請求項１７】
前記第１の投影光が前記照明システム（ＩＳ）の前記瞳面（ＰＰ）と交差する前記位置（Ｈ１、Ｈ２）は、互いに径方向の正反対にある２本の第１の柱（Ｈ１、Ｈ２）であり、前記第２の投影光が前記照明システムの前記瞳面と交差する前記位置は、前記第１の柱（Ｈ１、Ｈ２）に対して９０°ずれている、互いに径方向の正反対にある２本の第２の柱（Ｖ１、Ｖ２）であることを特徴とする請求項１６に記載の投影露光装置。
【請求項１８】
前記投影光（Ｌ）は波長λを有し、前記マスク（Ｍ）上の前記構造（３４、３６）は、前記波長λで異なる方向に配向された前記構造（３４、３６）の透過率が、前記入射する投影光（Ｌ）の前記偏光状態による程に小さいことを特徴とする請求項７から１７のいずれかに記載の投影露光装置。
【請求項１９】
投影対物レンズ（ＰＬ）が感光層（ＰＲ）の上に前記マスク（Ｍ）を結像させることを特徴とする請求項７から１８のいずれかに記載の投影露光装置。
【請求項２０】
マイクロリソグラフィ投影露光装置を修正する方法であって、
ａ）投影光（Ｌ）を生成する照明システム（ＩＳ）を用意するステップと、
ｂ）構造（３４、３６）を含み、前記投影光（Ｌ）によって照明されるようになっており、前記構造（３４、３６）の配向が互いに異なる領域で、前記入射する投影光（Ｌ）の偏光状態による透過率を有する前記領域を有するマスク（Ｍ）を用意するステップとを含む方法であって、
ｃ）前記入射する投影光（Ｌ）の前記偏光状態への前記領域の前記透過率の依存性を少なくとも部分的に補償するように、前記照明システム内に導入される吸収フィルタ（２０）の前記吸収係数分布を確立するステップと、
ｄ）前記照明システム（ＩＳ）内に前記吸収フィルタ（２０）を導入するステップと
をさらに有することを特徴とする方法。
【請求項２１】
マイクロ構造構成部品のマイクロリソグラフィ製造方法であって、
ａ）請求項１９に記載の投影露光装置を用意するステップと、
ｂ）構造（３４、３６）を含み、前記投影光（Ｌ）によって照明されるようになっており、前記構造（３４、３６）の配向によって互いに異なる領域で、前記入射する投影光（Ｌ）の偏光状態による透過率を有する前記領域を有するマスク（Ｍ）を配置するステップと、
ｃ）前記投影対物レンズ（ＰＬ）の像平面内に配置された感光層（ＰＲ）の上に前記領域を投影するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロリソグラフィ投影露光装置に関し、大規模集積電気回路や他のマイクロ構造構成部品の製造のために使用されるものなどに関する。本発明はより詳細には、偏光依存透過率を有するマスクを投影する投影露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積電気回路や他のマイクロ構造構成部品は従来、例えばシリコン・ウェーハなどの適切な基板の上に複数の構造層を塗布することによって製造される。層を構築するためには、特定の波長範囲の光、例えば遠紫外線（ＤＵＶ）スペクトル範囲の光に敏感であるフォトレジストで最初に覆われる。このようにして覆われたウェーハはその後、投影露光装置内で露光される。それによって、マスク内に含まれた回折構造のパターンが投影対物レンズの助けをかりてフォトレジストの上に結像される。
【０００３】
フォトレジストが展開された後に、ウェーハはエッチング過程に曝され、それによって上部層がマスク上のパターンにより構築される。この過程は、全ての層がウェーハ上に塗布されるまで繰り返される。
【０００４】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の開発の際の主な目的の１つは、製造される構成部品の集積密度を大きくするように、ウェーハ上のより小さい寸法を備えた構造を生成できるようにすることである。今、幅広い手段を利用することによって、使用されている投影光の波長より寸法が小さい構造をウェーハ上に生成することができる。
【０００５】
これらの手段の１つは、投影対物レンズとウェーハの間の中間空間内に浸漬液を導入することである。これにより、例えば、１を大きく超える特別に高い開口数を備えた投影対物レンズを使用することが可能になる。
【０００６】
ウェーハ上での構造寸法を小さくする１つの効果は、結像されるマスク上の構造をより小さくできることである。投影対物レンズの結像倍率の減少は、投影対物レンズの設計の極めて幅広い技術的変化を必要とするので、費用の問題から避けられる。マスクに含まれる透明な構造物の構造幅が、ほぼ使用されている投影光の波長である、又はさらに明らかに小さい場合、投影対物レンズによる光学結像を望ましくなく損なう影響が、振幅マスクやほとんどの位相マスク内に生じる。不透明な又は光減衰構造を含んでいないマスクだけが、これらの影響を示さない。振幅マスクという用語は、純粋な位相マスクと異なって、そこを通過する光の、位相ではなく振幅が影響を受けるようなマスクのことを言う。不透明な又は光減衰構造はＣｒ又はＭｏＳｉの構造層である。
【０００７】
このようなマスク内の極めて小さな構造的寸法で起こる上記の望ましくない影響の１つは、マスクが通過する投影光に対して偏光効果を有するということである。最も明らかな影響はこの場合、偏光方向が構造の長手寸法と平行に位置合わせされる投影光が、これに垂直な偏光方向で投影光より十分にこれらの構造によって伝達されるということである。透過率のこのような偏光依存性の影響は、それ自体等価であるが、異なるように配向される構造がフォトレジスト上の異なる強度で結像されるということである。フォトレジストの鋭い露光しきい値により、単位面積（しばしば、照射線量と呼ばれる）毎に衝突する光エネルギーの量の変化は、ウェーハ上にリソグラフィ的に生成される構造の幅に直接的な影響を有する。マスク内に含まれる構造の配向への構造幅のこのような依存性は普通、望ましくない。
【０００８】
しかし、狭い構造の別の偏光影響は、構造の長手寸法と平行に位置合わせされた偏光を備えた投影光が、これに垂直に位置合わせされた偏光を有する投影光に比べて透明構造内で異なる速度で伝播するということである。これにより、遅延板で同様に生じるように、相互に垂直な偏光成分の間の位相差につながる。このような位相差は普通マスク内では望ましくない。ウェーハ上の構造幅をマスク内に含まれる構造の配向に依存させるからである。この１つの理由は、投影対物レンズ内の特定の光学要素、例えば、偏光選択ビーム分割層が、偏光依存透過率又は反射率を有するということである。このように、例えば、マスク内で直線偏光の光を楕円偏光の光へ変えることは、強度に、したがってウェーハ上の構造幅にかなりの影響を与える。
【０００９】
狭い構造の上記の複屈折性は隣接する構造間の距離によるので、同一の幅を有するより密集して配置した構造は、より幅広い距離だけ間隔を置いて配置された構造とは異なる方法で偏光の状態を変える。
【００１０】
マスクの透過率の偏光依存を避けるために、米国特許第６５２２４８３号Ｂ１は、元々の直線偏光だった光は、マスクの前に配置された四分の一波長板の助けをかりて円偏光の光に変換されるべきであることを提案している。マスクの後ろの投影光の強度はその後、マスク内の透明な構造の配向に依存しない。直線偏光は、マスクの後ろに配置された別の四分の一波長板によって戻ることを意味している。
【００１１】
このような知られている解決法で１つ困難なのは、構造の偏光依存透過率により、投影光が構造を通過した後に正確に円形に偏光されず、その代わりに、構造の配向に依存して偏光が僅かに楕円形の状態にあることである。マスクの後ろの別の遅延板は、複数の楕円形偏光でなく、１つの特定の楕円偏光を直線偏光に変換することができるだけである。このような知られている解決法でさえも、その後の光学要素内の偏光依存性はその後、一般的には、ウェーハの構造幅の配向依存変化につながる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の第１の目的は、偏光依存透過率を有するマスクで、配向依存構造幅変化が小さくなるマイクロリソグラフィ投影露光装置を提供することである。
【００１３】
本発明の第２の目的は、マスク内に含まれる構造の異なる配置で生じる像平面内の構造幅変化を小さくするために、マイクロリソグラフィ投影露光装置を修正する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の目的は、投影光を生成する照明システムと、様々な吸収係数分布を有する吸収フィルタとを備えたマイクロリソグラフィ投影露光装置によって達成される。投影光によって照明されるマスクは、これらに含まれる構造の配向によって互いに異なる領域と、透過率が入射する投影光の偏光状態に依存する領域とを有する。本発明によると、吸収フィルタの吸収係数分布は、少なくとも１つの領域の透過率への依存性を、入射する投影光の偏光状態に対して、少なくとも部分的に補償するように決められる。
【００１５】
理想的な場合では、吸収係数分布は、等価であるが異なるように配向された構造を有する領域が、等しい量の投影光を透過させるように決められる。
【００１６】
本発明は、比較的狭い角度範囲内の光線のみが、特定の方向に沿って配向された構造の結像に貢献するという発見に基づいている。これにより、構造の配向に対する投影対物レンズの像平面内の光強度の依存がある場合、そうでなければ像平面内のより大きな強度に貢献する投影光のその部分を意図的に減衰する機会を提供する。
【００１７】
マスク平面内の角度はフーリエ関連瞳面の位置に明確に関連しているので、それ自体知られている吸収フィルタを局所変化吸収係数分布で、照明システムの瞳面内に、又はそのすぐ近くに配置することが最も簡単である。すぐ近くという用語は、最大で軸方向の瞳直径の半分までおよぶ領域を含んでいる。１方向に沿って配向された構造の結像に貢献する投影光は、これと垂直な構造を結像する投影光とは異なる位置で瞳面と交差するので、投影光の所望の部分を、吸収係数の調整した局所分布によって選択的に減衰させることができる。
【００１８】
最も簡単な場合では、吸収フィルタは従来のグレー値フィルタであり、これにより容易な方法で吸収性の連続分布を達成することがさらに可能である。
【００１９】
これの代替形態として、吸収フィルタは、濃度が平均吸収性の指標である不透明な狭い構造を含んでもよい。相互に回転可能に配置された複数のこのようなフィルタ要素の組合せで、吸収性を、特定のセグメント内でほぼ連続して調節することができる。
【００２０】
局所的に変わる吸収性を有し、瞳に密接して配置された吸収フィルタの代わりに、角度の関数として変わる吸収性を有し、領域に密接して配置された吸収フィルタを使用することも可能である。しかし、従来技術でそれ自体が知られているこのような吸収フィルタは、その製造と取扱いに関して欠点がある。この理由により、特に局所的に変化する吸収性を有する吸収フィルタを瞳に密接して設置するためには不十分な空間しか利用可能でない場合に、このような吸収フィルタが考慮される。
【００２１】
第２の目的は、
ａ）異なる配置の構造を含むマスクを用意するステップと、
ｂ）像平面を有する投影対物レンズを用意するステップと、
ｃ）投影対物レンズの像平面内にマスクを結像させるステップと、
ｄ）同一の幅を有する構造の像が構造の配置にどのように左右されるかを測定するステップと、
ｅ）吸収フィルタの吸収係数分布を決めるステップであって、それによって、吸収フィルタが投影露光装置の瞳面内に、又はそれのすぐ近くに挿入される場合に、ステップｄ）で測定した依存性が小さくなるようにステップｄ）で得られる測定値を考慮する、ステップと、
ｆ）瞳面内、又はそのすぐ近くに、ステップｅ）で決めた吸収係数分布を有する吸収フィルタを挿入するステップとを含む方法によって達成される。
【００２２】
少なくとも全体的に、測定により構造の配向への構造幅の依存性を最初に決めることがより簡単であることが発見された。ステップｄ）で測定された依存性が小さくなるように吸収フィルタの吸収係数分布を決めることは比較的簡単である。
【００２３】
同じことがまた、隣接する構造間の距離への構造幅の依存性にも当てはまる。上で説明したように、同一の幅を有するより密集して配置された狭い構造は、より幅広い距離だけ間隔を置いて配置された同一の構造と異なる方法で偏光状態を変化させる。偏光状態のこれらの変更は普通、ウェーハ上の構造幅変化につながる。
【００２４】
吸収フィルタは、投影露光装置の照明システムの瞳面内に、又はそのすぐ近くに配置されていることが好ましい。しかし、吸収フィルタは別の方法では（又は、さらに加えて）投影対物レンズ内に配置されてもよい。これはまた、投影対物レンズ内では、特定の配向を有する構造の像に貢献する光線が投影対物レンズの瞳面内の特定の領域を通過するからである。これらの領域の位置は、マスクの回折性が知られている場合に、光線追跡法によって決めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の様々な特徴及び利点は、添付の図面と合わせて以下の詳細な説明を参照すればより簡単に理解することができる。
【００２６】
図１は、投影露光装置ＰＥＡを縮尺に忠実でない大幅に略された図で示している。投影露光装置ＰＥＡは、投影光ビームを生成する照明システムＩＳを備えている。投影される構造を含むマスクＭ上で、このビームは例示した実施形態では矩形である狭い光フィールドＬＦを照明する。光フィールドＬＦの内側にあるマスクＭの透明な構造は、投影対物レンズＰＬの助けをかりてフォトレジストＰＲの上に結像される。フォトレジストＰＲは、ウェーハＷ又は別の支持体の上に塗布され、その表面が投影対物レンズＰＬの像平面にある感光層である。投影対物レンズＰＬは普通１未満の結像倍率を有するので、光フィールドＬＦの領域内にあるマスクＭの一部の縮小された像が、フォトレジストＰＲ上で領域ＬＦ’として形成される。
【００２７】
例示した実施形態では、投影中に、マスクＭとウェーハＷがＹ方向に沿って変位させられる。変位速度の比率は、投影対物レンズＰＬの結像倍率に等しい。投影対物レンズＰＬが像を反転させる場合、マスクＭとウェーハＷの変位動作は図１の矢印Ａ１、Ａ２によって示すように互いに反対になる。したがって、光フィールドＬＦは走査動作でマスクＭの上を案内され、それによってさらに大きな構造の領域をウェーハＷの上に連続的に投影することができる。
【００２８】
図２は、図１に単に略図的に示した照明システムＩＳを縮尺に忠実でない略図で示している。
【００２９】
例えばエキシマ・レーザとして具体化される光源１０は、遠赤外線スペクトル範囲、例えば１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの波長の単色で高度にコリメートされた光を生成する。例えば調節可能なミラー配置である、ビーム・エキスパンダ１２で、光源１０によって生成された光が、矩形でほぼ平行な光束に拡張される。拡張された光束はその後、例えば回折光学素子である、第１の光学ラスタ素子ＲＥ１を通過する。適切なラスタ素子の他の例が、本出願人の米国特許第６２９５４４３号に記載されており、その開示を全体的に参照として本明細書に援用する。第１の光学ラスタ素子ＲＥ１の目的は、投影光の照明角度分布を変え、幾何光束を多くすることである。
【００３０】
第１の光学ラスタ素子ＲＥ１は、ビーム成形対物レンズ１４の物体平面ＯＰ内に配置され、さらに照明角度分布を修正し、かつ連続的に変更することができる。この目的のため、ビーム成形対物レンズ１４は、少なくとも１つの調節可能レンズを有するズーム・グループ１４ａとアキシコン・グループ１４ｂを含んでいる。アキシコン・グループ１４ｂは、可変間隙を有する円錐表面を備えた２つのアキシコン素子を備えている。
【００３１】
第２の光学ラスタ素子ＲＥ２は、ビーム成形対物レンズ１４の出口瞳である瞳面ＰＰ内に配置されている。第２の光学ラスタ素子ＲＥ２の目的は、マスク平面ＭＰ内に局所強度分布を確立することであり、ここでマスクＭは詳細には示さない位置決め器具（マスク・ステージ）の助けをかりて位置決めされている。瞳フィルタ２０を保持することを意図した交換ホルダ１８が、瞳面ＰＰのすぐ近くに設けられている。瞳フィルタ２０は、図６から１０を参照して以下により詳細に説明する。
【００３２】
瞳面ＰＰを視野平面ＦＰに共役とするコンデンサ・グループ２４が、光伝播方向で第２の光学ラスタ素子ＲＥ２の後ろに配置されている。マスクＭを照明する光フィールドＬＦの縁部を画定する視野絞り２６が、視野平面ＦＰ内に配置されている。この目的のため、視野絞り２６は、米国特許第６４０４４９９号Ｂ１に記載するように、いくつかの調節可能なブレード、又はより多くの狭いフィンガ状絞り素子を備えてもよい。視野絞り２６は、マスキング対物レンズ２８によってマスク平面ＭＰ上に結像される。
【００３３】
必要に応じて、上記米国特許第６２８５４４３Ｂ号に記載するように、ビーム均一化用ガラス棒を、コンデンサ・グループ２４と視野絞り２６の間に介在させてもよい。
【００３４】
直線的に偏光させた光を生成する偏光子３２を必要に応じて挿入することができる別の交換ホルダ３０は、マスキング対物レンズ２８の瞳面内に配置されている。理想的な場合では、通常はレーザによって生成される投影光は普通最初は高度に直線的に偏光されているので、偏光子３２は必要ない。しかし、実際の光学システムでは、光の偏光の程度は普通多少強く減少する。この原因は例えば、レンズ、鏡や他の光学素子の偏光依存コーティングと、特定の光学材料の複屈折性である。偏光子３２を照明システムＩＳの光出口側の比較的近くに配置することによって得られる効果は、偏光子３２と光出口側の間の比較的少ない光学素子だけしか偏光状態を変化させるのに係わらないということである。
【００３５】
図３は、左側に、例えば、単純なパターンの水平透明構造と垂直透明構造３４、３６をそれぞれ含むマスクＭの縮尺に忠実ではない大幅に略された斜視図を示している。透明な構造３４、３６は、投影光Ｌに対して不透明である連続クロム層を最初に構築することによって得られる。簡単にするため、ここでは水平構造と垂直構造３４、３６は、幅又は間隙ではなく、単にその配向に関して互いに異なるものと仮定する。
【００３６】
以下では、偏光子３２は水平構造３４に沿って偏光される直線偏光の光Ｌを生成するものと仮定する。偏光方向は、図３の二重矢印３８によって示される。さらに、構造３４、３６の幅はほぼ投影光Ｌの波長λのオーダーであると仮定する。このような状況で、水平構造３４は投影光Ｌに対する垂直構造３６より大きな透過率を有する。水平構造と垂直構造３４、３６はしたがって、同じ強度ではフォトレジストＰＲに結像されない。フォトレジストＰＲのはっきりした露光しきい値により、これらの強度の差は露光後にウェーハＷ上に生成される構造の望ましくない幅の差につながる。マスクＭ上で結像される構造が小さければ小さいほど、異なる配向の構造に対する望ましくない幅の差がより大きくなる。
【００３７】
図４は、このような依存性が波長λ＝１９３ｎｍの投影光で投影された、例示的なマスクに対して示されているグラフを示している。割合強度差ΔＩは、ウェーハＷ上に生成される構造の幅ＣＤ（臨界寸法）の関数として、偏光方向に沿って配向された構造及びそれに対して垂直に配向された構造を通過する直線的に偏光された投影光に対してここで描かれている。割合強度差ΔＩは（Ｔp−Ｔn）／（Ｔp＋Ｔn）として定義され、Ｔp、Ｔnはそれぞれ、構造の配向に対して平行と垂直に偏光された光の透過率である。６５ｎｍの構造幅でさえ、偏光方向に沿って延びる構造を通過した投影光の強度は、それに垂直に配向された構造を通過する場合の強度より約５０％大きい。
【００３８】
フォトレジストＰＲの露光後にウェーハＷ上に生成される構造の、はっきりした露光しきい値により、これにより得られる幅の差が、図３の右側に概略的に示されており、大きく誇張されている。はっきり分かるように、結像された構造３４、３６がマスクＭ上で同じ幅を有しているとしても、ウェーハＷ上の垂直構造３６’は水平構造３４’より狭い。
【００３９】
直線偏光の光での構造の配向に関するマスクＭの透過率の上記依存性により、普通は、偏光されていない又は円偏光の光で異なる配向構造を有するマスクを照明することがより都合が良い。構造の配向に平行に偏光された光の割合は、全ての構造の配向に対して等しい。したがって、透過性はもはや構造の配向に依存していない。偏光されていない光を生成するために、米国特許第６５３５２７３号Ｂ１に記載されているように、例えば、ハンル減偏光子を第１の光学ラスタ素子ＲＥ１とビーム成形対物レンズ１４の間に配置してもよい。円形に偏光させた光は、例えば、偏光子３２の後ろに四分の一波長板を配置することによって、照明システムＩＳ内で生成することができる。
【００４０】
しかし普通は、照明システムＩＳ内の多くの光学素子が偏光依存的に透過又は反射するので、完全に偏光されていない光（すなわち、ゼロに等しい偏光度の光）を生成することは難しい。例えば、照明システムはしばしば１つ又は複数の（図２には図示せず）平面偏向ミラーを含んでおり、その１つは例えばマスキング対物レンズ２８内に配置される。鏡面コーティングの反射性はほとんど必然的に偏光依存である。これにより、視野上で一定である偏光の残留度につながる。楕円形に弱く偏光される光にこのような変化によって変換される円偏光の光を生成する場合に、同じことが当てはまる。
【００４１】
図３、４に関して上で説明した関係がそれに応じて当てはまる直線偏光成分は、偏光の残留度、又は楕円性を生じさせる成分に関連させることができる。このように、残留偏光又は楕円偏光された光は同様に、量的により少ない範囲ではあるが、その配向の関数としてウェーハ上に生成される構造の望ましくない幅変化につながる可能性がある。
【００４２】
しかし、このような変化は、マスクＭが完全に偏光されていない又は円形に偏光された投影光で照らされた場合でさえも起こる可能性がある。図５は後者の場合を示しており、マスクＭは完全に円偏光の光Ｌ’で照明されている。透明な構造３４、３６に垂直と平行に偏光された、投影光Ｌ’の偏光成分に対する異なる透過率の効果は、投影光Ｌ’がマスクＭを通過した後に異なるように楕円偏光されることである。これらの楕円形の偏光を説明することができる楕円１３４、１３６は、相互に垂直である。
【００４３】
投影対物レンズＰＬが偏光依存光学素子、例えば、偏光選択性ビーム・スプリッタ層又は複屈折材料でできたレンズを含んでいる場合、構造３４、３６の偏光効果と合わせたこれによる結果は、ウェーハＷ上に生成される構造３４”、３６”が配向依存幅を有することになる。
【００４４】
マスクＭ上の等価であるが、異なる配向の構造が同じ強度でフォトレジストＰＲの上に結像されるように、瞳面ＰＰのすぐ近くに配置された瞳フィルタ２０は、方位角的に変わる吸収係数分布を有する。これは、比較的狭く制限された角度範囲内でマスクＭに到達するこれらの光線のみが水平に延びる構造３４の結像に貢献するという事実を利用している。瞳面ＰＰでは、結像に貢献するこれらの光線が、図６でＨ１、Ｈ２によって示される２本の柱を通過する。２本の柱Ｈ１、Ｈ２はそれぞれ、ほぼ円形の形状を有し、照明システムＩＳの光軸ＯＡから等しい距離で互いに径方向に相対して配置されている。２本の柱Ｈ１、Ｈ２の外側の領域を通して瞳面ＰＰを交差する他の光線は全て、フォトレジスト上のコントラストを小さくし、したがって望ましくない一種の背景雑音を生成する。
【００４５】
同じことがさらに、垂直構造３６にも当てはまる。その結像に貢献する光線は、同様に光軸ＯＡから等しい距離で互いに径方向の正反対に配置された、２本の柱Ｖ１、Ｖ２の領域内で瞳面ＰＰを交差する。２対の柱Ｈ１、Ｈ２及びＶ１、Ｖ２は９０°相互にずれて配置されて、図６に示すように柱の二重対称を作り出す。
【００４６】
このような場合にコントラストを大きくするために、照明システムＩＳは普通、柱Ｈ１、Ｈ２及びＶ１、Ｖ２だけが瞳面ＰＰ内で照明されるように設計されている。この目的のため、最も単純な場合では、４つの円形開口を備えた隔壁が瞳面ＰＰ内に導入される。隔壁での光損失を最小限に抑えるために、第１の光学ラスタ素子ＲＥ１を選択することができ、ビーム成形対物レンズ１４を調節することができ、それによってビーム成形対物レンズ１４から出る投影光が基本的に、柱Ｈ１、Ｈ２及びＶ１、Ｖ２のみを照明する。
【００４７】
水平構造３４は、偏光方向３８での残留偏光の場合に基本的に生じる、図３に示す位置での垂直構造３６より大きな強度で結像されるので、水平構造３４を結像することに貢献するこれらの光線のみが瞳フィルタ２０の助けをかりて減衰される。これらの光線は２本の柱Ｈ１、Ｈ２を通過するだけであるので、瞳フィルタ２０は、柱Ｖ１、Ｖ２に対する減衰が柱Ｈ１、Ｈ２の領域内で起こるように構成されている。
【００４８】
図７は、一実施形態による瞳フィルタ２０を平面図で示している。瞳フィルタ２０はここでは、それ自体が知られているグレー値フィルタとして設計されており、大きな吸収率を有する領域４０、４２が点として示されている。角度の項では、瞳フィルタ２０は瞳面ＰＰ内に、又はその近くに案内され、それによって領域４０、４２は減衰されるように柱Ｈ１、Ｈ２を完全に覆う。瞳フィルタ２０の吸収率は、領域４０、４２の外側で０％にできるだけ近くあるべきであり、それによって不必要な光損失が生じることがない。
【００４９】
ウェーハＷ上に生成される構造の幅がその配向とは独立しているように吸収率を領域４０、４２の内側で大きくしなければならない値は、特定の場合の条件による。投影露光装置の他の構成部品の偏光変動影響はまた部分的に、材料欠陥又は製造許容範囲に起因するので、普通は構造幅の最良の可能な配向独立がウェーハ上で達成される領域４０、４２の内側で吸収性を予め正確に計算することは難しい。
【００５０】
したがって、少なくとも全体的に、まず測定により構造の配向への構造幅の依存性を決めることがより簡単である。その後、配向独立性構造幅を最大限に得るように、領域４０、４２内の吸収性がどれだけ大きくなければならないかを確立することが比較的簡単である。
【００５１】
図８では、フォトレジストＰＲに到達する投影光Ｌの強度輪郭Ｉ（ｘ）が、構造の配向に対して横の位置を示す座標ｘの関数として描かれている。ここでは、瞳フィルタ２０は交換ホルダ１８内に配置されていると仮定する。実線４６は、垂直構造３６に対する強度を示しており、破線は水平構造３４の強度を示している。フォトレジストＰＲの露光しきい値ＩEには同じ位置ｘ1、ｘ2で到達され、それによってフォトレジストＰＲを露光することによって定められ、ウェーハＷ上に生成される構造は配向とは無関係に同じ幅ｘ2−ｘ1を有する。
【００５２】
比較のため、図９は瞳フィルタ２０が交換ホルダ１８から取り除かれた場合に対する強度分布Ｉ（ｘ）を示している。水平構造３４はより高い強度で結像され、それによって、等しい露光時間で、露光しきい値ＩEにはさらに外側にある位置ｘ1’、ｘ2’で到達される。水平構造に対してこのように生成される構造幅ｘ2’−ｘ1’はしたがって、垂直構造の構造幅ｘ2−ｘ1より大きい。
【００５３】
マスクＭ上で異なるように配向された構造がある場合に、瞳面ＰＰの他の領域が照明されるということが理解される。局所吸収係数分布はその後、それに応じて適応される必要がある。
【００５４】
グレー値フィルタの代わりに、局所的に、特に方位角的に変わる吸収性を得ることが可能な、別のタイプの吸収フィルタを使用することももちろん可能である。領域は必ずしも、減衰される柱上で一定の吸収率を有する必要はない。より詳細には、柱上に異なる濃度を有する薄い不透明な構造、例えば径方向に延びるワイヤを配置することが考えられる。このようなワイヤを有する複数のフィルタ要素が互いの上に配置されている場合、減衰される柱上の平均吸収率は、フィルタ要素の相対回転によってほぼ連続的に調節することができる。このさらなる詳細は、例えば、米国特許第６５３５２７４号Ａで見ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】マイクロリソグラフィ投影露光装置の単純斜視図である。
【図２】図１に示す投影露光装置の照明システムの単純経線断面図である。
【図３】直線偏光の光で照らされたマスク、及びそれによってウェーハ上に生成される構造を示す、大幅に略された斜視図である。
【図４】異なる配向の構造に対する割合強度差が、構造幅の関数として描かれたグラフである。
【図５】図３に対応するが、円偏光の光での照明の場合に対する図である。
【図６】異なる配向の構造を備えたマスクを結像させる場合の、照明システムの瞳面内の可能な強度分布を示す図である。
【図７】配向依存構造幅変化を補償することが可能である、吸収フィルタの平面図である。
【図８】図７に示す吸収フィルタが使用されており、フォトレジストに到達する投影光の強度輪郭が、構造の配向に対して横向きに描かれたグラフである。
【図９】図８に対応するが、図７に示す吸収フィルタを備えていない投影露光装置に対するグラフである。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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