(57)【要約】内在性複屈折の補正を改善するためのシステムおよび方法が提案される。光学的要素の２つのペアが光学材料の内在性複屈折を補正する。屈折力タイプ、内在性複屈折符号、および結晶軸回転の特性を備える光学的要素の集合に対する設計基準の組合せが内在性複屈折を補正するために使用される。
2005520355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内在性複屈折に関して補正された光学システムであって、
光軸に沿って配置された光学的要素の第１ペアと第２ペアとを有し、
前記第１ペアは、第１の内在性複屈折符号と第１の結晶軸を備える第１の材料から作製された第１の光学的要素と、第２の内在性複屈折符号と第２の結晶軸を備える第２の材料から作製された第２の光学的要素とを有しており、
前記第２ペアは、第３の内在性複屈折符号と第３の結晶軸を備える第３の材料から作製された第３の光学的要素と、第４の内在性複屈折符号と第４の結晶軸を備える第４の材料から作製された第４の光学的要素とを有しており、
光学的要素の前記第１ペアは第１のタイプの屈折力を有し、光学的要素の前記第２ペアは第２のタイプの屈折力を有し、
第１のタイプの屈折力、第２のタイプの屈折力、および第１から第４の内在性複屈折符号は内在性複屈折を補正するように選定されており、
前記第１と第２の光学的要素は、第１の結晶軸と第２の結晶軸とが内在性複屈折を補正する第１の角度を形成するように相互に回転されており、
前記第３と第４の光学的要素は、第３の結晶軸と第４の結晶軸とが内在性複屈折を補正する第２の角度を形成するように相互に回転されている、
ことを特徴とする光学システム。
【請求項２】
第１から第４の材料はそれぞれ第１から第４の材料を有する、請求項１記載の光学システム。
【請求項３】
第１から第４の材料はそれぞれ、フッ化カルシウムまたはフッ化バリウムの少なくとも１つを有する、請求項２記載の光学システム。
【請求項４】
前記第１および第２の材料はそれぞれフッ化カルシウムを有し、前記第３および第４の材料はそれぞれフッ化バリウムを有する、請求項１記載の光学システム。
【請求項５】
前記第１から第４の材料はそれぞれ、紫外線放射に対して透明な光学的材料を有する、請求項１記載の光学システム。
【請求項６】
第１から第４の材料はそれぞれ、波長が１５７ｎｍ以下の紫外線放射に対して透明な光学的材料を有する、請求項１記載の光学システム。
【請求項７】
第１から第４の光学的要素の第１から第４の内在性複屈折符号は同じ符号である、請求項１記載の光学システム。
【請求項８】
第１から第４の内在性複屈折符号は異なる符号を含み、第１のタイプの屈折力と第２のタイプの屈折力は同じタイプである、請求項１記載の光学システム。
【請求項９】
前記第１の光学的要素と前記第２の光学的要素とはそれぞれ両凸レンズを有し、前記第３の光学的要素と第４の光学的要素とはそれぞれ両凹レンズを有する、請求項１記載の光学システム。
【請求項１０】
前記第１の光学的要素と前記第２の光学的要素とはそれぞれ、両凸レンズ、平凸レンズ、または凸平レンズの少なくとも１つを有する、請求項１記載の光学システム。
【請求項１１】
前記第３の光学的要素と第４の光学的要素とはそれぞれ、両凹レンズ、平凹レンズ、または凹平レンズの少なくとも１つを有する、請求項１記載の光学システム。
【請求項１２】
前記第１の光学的要素と前記第２の光学的要素とは、それぞれ正の屈折力を備えるレンズのペアを有し、前記第３の光学的要素と第４の光学的要素とは、それぞれ負の屈折力を備えるレンズのペアを有する、請求項１記載の光学システム。
【請求項１３】
前記第１から第４の光学的要素はそれぞれ、第１の両凸レンズ、第２の両凸レンズ、第１の両凹レンズ、および第２の両凹レンズを有する、請求項１２記載の光学システム。
【請求項１４】
前記第１から第４の光学的要素は光軸に沿って任意の順序で配置されている、請求項１記載の光学システム。
【請求項１５】
前記第１から第４の光学的要素は次の順序で光軸に沿って配置されている：前記第１の光学的要素、前記第２の光学的要素、前記第３の光学的要素、そして前記第４の光学的要素、請求項１４記載の光学システム。
【請求項１６】
前記第１から第４の光学的要素は次の順序で光軸に沿って配置されている：前記第３の光学的要素、前記第２の光学的要素、前記第４の光学的要素、そして前記第１の光学的要素、請求項１４記載の光学システム。
【請求項１７】
前記第１から第４の材料はそれぞれ、＜１００＞結晶方位または＜１１１＞結晶方位を備えるフッ化物を有する、請求項１記載の光学システム。
【請求項１８】
前記第１の角度と第２の角度はそれぞれ近似的に４５゜または６０゜に等しい、請求項１記載の光学システム。
【請求項１９】
請求項１に記載された、内在性複屈折に関して補正された光学システムを含む光学的縮小システムを有する、マイクロリソグラフのための露光装置。
【請求項２０】
内在性複屈折に関して補正された光学システムであって、
光軸に沿って配置され、内在性複屈折を無効化するように相互に配点された複屈折補償光学的要素の第１ペアと第２ペアを有し、
前記第１ペアは正の屈折力を有し、前記第２ペアは負の屈折力を有し、
前記第１ペアの内在性複屈折符号は前記第２のペアの内在性複屈折符号と同じである、
ことを特徴とする光学システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載された、内在性複屈折に関して補正された光学システムを含む光学的縮小システムを有する、マイクロリソグラフのための露光装置。
【請求項２２】
内在性複屈折に関して補正された光学システムであって、
光軸に沿って配置され、内在性複屈折を無効化するように相互に配点された複屈折補償光学的要素の第１ペアと第２ペアを有し、
前記第１ペアと第２ペアは同じタイプの屈折力を有し、
前記第１ペアの内在性複屈折符号と前記第２ペアの内在性複屈折符号とは異なる、
ことを特徴とする光学システム。
【請求項２３】
請求項２２に記載された、内在性複屈折に関して補正された光学システムを含む光学的縮小システムを有する、マイクロリソグラフのための露光装置。
【請求項２４】
内在性複屈折に関して補正された光学システムであって、
第１から第４の光学的要素が光軸に沿って配置されており、
第１から第４の光学的要素はそれぞれ屈折力、内在性複屈折符号、および結晶軸を有し、
前記第１から第４の光学的要素の任意の２つは正の屈折力を有し、残りの２つの光学的要素は負の屈折力を有し、
前記第１から第４の光学的要素は同じ内在性複屈折符号を有し、
前記第１から第４の光学的要素のいずれか２つは相互に配向された光軸を有し、
前記第１から第４の光学的要素の残りの２つも相互に配向された光軸を有し、
当該配向の角度は内在性複屈折を無効化するように選択されている、
ことを特徴とする光学システム。
【請求項２５】
内在性複屈折に関して補正された光学システムであって、
第１から第４の光学的要素が光軸に沿って配置されており、
第１から第４の光学的要素はそれぞれ屈折力、内在性複屈折符号、および結晶軸を有し、
前記第１から第４の光学的要素のそれぞれは同じタイプの屈折力を有し、
前記第１から第４の光学的要素の任意の２つは、残りの２つの光学的要素とは異なる内在性複屈折符号を有し、
前記第１から第４の光学的要素のいずれか２つは相互に配向された光軸を有し、
前記第１から第４の光学的要素の残りの２つも相互に配向された光軸を有し、
当該配向の角度は内在性複屈折を無効化するように選択されている、
ことを特徴とする光学システム。
【請求項２６】
ウェハを、マスク上にパターンを表わすイメージにより露光する半導体製造方法において、
マスクを露光光により照明するステップと、
照明されたマスクを透過してウェハに至る露光光を投影および縮小するステップとを有し、
前記投影および縮小ステップは、請求項１に記載の内在性複屈折に関して補正された光学システムを光が通過するステップを含む、半導体製造方法。
【請求項２７】
内在性複屈折の補正方法において、
複屈折補償光学的要素の２つのペアを光路に沿って配置し、
当該２つのペアは、内在性複屈折を補正するような回転角度、屈折力、および内在性複屈折符号を有している、ことを特徴とする補正方法。
【請求項２８】
ウェハを、マスク上にパターンを表わすイメージにより露光する半導体製造方法において、
マスクを露光光により照明し、パターンを表わすイメージを得るステップと、
パターンを表わすイメージを光学的要素の集合により縮小するステップとを有し、
前記縮小ステップは、光路に沿って内在性複屈折を、次の特性を備える光学的要素の集合に対する設計基準の組合せに基づいて補正するステップを含む：屈折力タイプ、内在性複屈折符号、および結晶軸回転、ことを特徴とする半導体製造方法。
【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での光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフ（マイクロリソグラフとも称される）は半導体製造技術である。フォトリソグラフは紫外線（ＵＶ）または可視光線を使用して、半導体デバイス設計の微細パターンを発生する。多くの形式の半導体デバイス、例えばダイオード、トランジスタ、および集積回路はフォトリソグラフ技術を使用して製造することができる。露光システムまたは露光ツールが、エッチングのようなリソグラフ技術を半導体製造で実行するために使用される。露光システムは光源、レティクル、光学的縮小システム、およびウェハアライメントステージを含むことができる。半導体パターンのイメージがレティクルに印刷または作製される（いわゆるマスク）。光源はレティクルを照射し、所定のレティクルパターンのイメージを発生する。光学的縮小システムは、レティクルパターンの高品質イメージをウェハに適合するため使用される。
【０００３】
集積回路設計はますます複雑になっている。素子数およびレイアウトでの素子の集積密度も上昇している。ますます減少する最小フューチャサイズへの要求も高い。最小フューチャサイズ（ライン幅とも称される）は、許容可能な公差内で製造可能な半導体フューチャの最小寸法である。結果として、高解像度を提供するリソグラフシステムおよび技術がますます重要となる。
【０００４】
解像度を改善するための１つのアプローチは製造に使用される光の波長を短くすることである。光学的縮小システムの開口数（ＮＡ）を上昇させることもまた解像度を向上させる。実際、商用露光システムは光の波長の低減とＮＡの上昇により発展してきた。例えばＡＳＭＬ，Ｉｎｃ．社のＵＶ露光システムが入手可能であり、この露光システムは、２４８ｎｍの波長と関連のＮＡは０．５または０．６で動作する光源、または１９３ｎｍの波長と関連のＮＡは０．５または０．６で動作する光源、または１５７ｎｍの波長と関連のＮＡは０．７５で動作する光源を有する。
【０００５】
ＵＶマイクロリソグラフでは、光学的縮小システムを通過する光の高い透過性を損失なしで、またはほとんどなしで維持することが重要である。露光時間およびすべての半導体製造時間はウェハへの光出力強度に依存する。光学的縮小システムはまた出力を鮮鋭にウェハ上のマスクイメージにフォーカスしなければならない。これにより半導体製造に必要な微細なデテールが維持される。
【０００６】
露光波長が縮小するに連れ、光学的縮小システムはレンズのような光学的コンポーネントを含まなければならず、このコンポーネントは１９３ｎｍおよび１５７ｎｍのようなローＵＶ波長でも透明である。このような光学的材料は、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）およびフッ化バリウム（ＢａＦ２）を含む。しかしこれらの光学的材料は比較的高い程度の内在性複屈折（いわゆる空間散乱誘発性複屈折）を有する。この高い内在性複屈折は非常に方向依存性である。その結果、この光学的材料の光学的特性（透過率および屈折率）は光学的材料へのビーム入射にわたって不均一に変化する。言い替えると、内在性複屈折の方向依存性のために、ビームスポットの一部はビームスポットの他の部分に対してビームスポットの種々異なる部分での偏光に依存してスピードアップしたり、スローダウンしたりする。マイクロリソグラフのような所望の適用では、このような内在性複屈折はイメージをぼかしたり、シャープネスを低減するので不所望のものであり、光学的縮小システムを通過する光の損失を引き起こす。
【０００７】
内在性複屈折を補正するための１つのアプローチは相互に回転された光学的要素のシングルペアを使用することである。＜１００＞結晶方位を有するレンズのシングルペアに対しては、このペアの一方のレンズの結晶構造の光軸が他方のレンズの結晶構造の光軸に対して相対的に角度を以て回転されている。このような内在性複屈折の補正には、とりわけフォトリソグラフのような高品質適用では制限がある。
【０００８】
光学的要素のペアよりも優れた内在性複屈折の補正のためのアプローチが必要である。これはとりわけローＵＶマイクロリソグラフ適用で使用される光学的縮小システムで必要とされる。
【０００９】
発明の簡単な要約
本発明は、内在性複屈折の補正において改善されたシステムおよび方法を提供する。光学的要素の２ペアが内在性複屈折を補正するために本発明では使用される。屈折力の形式および光学的要素のペアの内在複屈折の符号は内在性複屈折を補正するように調整または選択される。実施例では、光学的要素の２ペアは反対の屈折力（正または負）を有し、内在性複屈折値と同じ符号（正または負）を有する。別の実施例では、光学的要素のペアは同じ形式の屈折力（正または負）を有し、一方内在性複屈折値は異なる符号（正または負）を有する。また各ペア内で光学的要素はそれらの結晶軸が、内在性複屈折を無効化する角度だけ回転されるように配置されている。例としてこの角度は近似的に４５゜または６０゜であり、光学的要素で使用される材料の結晶構造が４重対称を有するか、または３重対称を有するかにそれぞれ依存する。
【００１０】
結晶軸回転、同じ符号または異なる符号の内在性複屈折（または屈折指数）、および同じまたは異なる屈折力を組み合わせることにより、従来のアプローチで使用される回転された光学的要素のシングルペアと比較して改善された内在性複屈折補正が得られる。内在性複屈折の改善された補正または無効化はＵＶマイクロリソグラフで特に重要である。なぜならここでは、内在性複屈折の程度の高い光学的材料、フッ化カルシウムおよびフッ化バリウムの使用が所望されるからである。
【００１１】
１つの実施例では、光学的要素の第１ペアと第２ペアが光軸に沿って配置される。第１ペアは、第１の内在性複屈折値と第１の結晶軸を有する第１の材料からなる第１の光学的要素と、第２の内在性複屈折値と第２の結晶軸を有する第２の材料からなる第２の光学的要素を含む。第２ペアは、第３の内在性複屈折値と第３の結晶軸を有する第３の材料からなる第３の光学的要素と、第４の内在性複屈折値と第４の結晶軸を有する第４の材料からなる第４の光学的要素を含む。
【００１２】
これら光学的要素の光学的材料の内在性複屈折を補正するために、光学的要素の第１ペアは正の屈折力を有し、光学的要素の第２ペアは負の屈折力を有する。実施例では、光学的要素の第１ペアは正の屈折力を有する２つの両凸レンズであり、光学的要素の第２ペアは負の屈折力を有する２つの両凸レンズである。２つのペアを形成するこれらのレンズは光軸に沿って任意の順序で配置することができる。第１と第２の光学的要素の第１と第２の内在的複屈折値は第３および第４の光学的要素の第３および第４の内在性複屈折値と同じ符号を有する。第１と第２の光学的要素は相互に回転されており、第１の結晶軸と第２の結晶軸は近似的に４５゜または６０゜の角度を形成する。第３と第４の光学的要素も相互に回転されおり、第３の結晶軸と第４の結晶軸は近似的に４５゜または６０゜の角度を形成する。
【００１３】
実施例によれば、第１から第４の光学的要素はフッ化物であり、フッ化カルシウムおよびフッ化バリウムを含むが、これに限定されるものではない。４つの光学的要素のフッ化物は＜１００＞結晶方位、＜１１１＞結晶方位を有することができるが、他の公知の方位でも良い。このようなフッ化物は１９３ｎｍおよび１５７ｎｍのＵＶ波長に対して透明であるが、高い程度の内在性複屈折を有している。＜１１１＞または＜１００＞結晶方位を備えるフッ化物は３重対称または４重対称をそれぞれ有する。本発明の利点は、光学的要素の各ペアが、３重対称または４重対称を円筒対称に変化するよう作用することである。この円筒対称はさらに、半径方向に均等に出力する光を支援し、内在性複屈折を補正する。
【００１４】
別の実施例によれば、光学的要素の第１ペアと光学的要素の第２ペアの内在性複屈折値の符号は異なる（正と負）。この場合、光学的要素の第１ペアと第２ペアの屈折力は同じにすることができる（正または負）。第１と第２の光学的要素は相互に回転されており、第１結晶軸と第２結晶軸は近似的に４５゜または６０゜の角度を形成する。これは光学的要素の結晶構造が４重対称であるか、または３重対称であるかに依存する。同様に第３と第４の光学的要素は相互に回転されており、第１結晶軸と第２結晶軸は近似的に４５゜または６０゜の角度を形成する。これも光学的要素の結晶構造が４重対称であるか、または３重対称であるかに依存する。
【００１５】
別の側面によれば、内在性複屈折について補正された光学システムがＵＶマイクロリソグラフに使用される。実施例では、本発明により内在性複屈折について補正された光学システムが光学的縮小システムの一部としてマイクロリソグラフ露光システムに設けられている。
【００１６】
本発明はまた、内在性複屈折を補正するための方法を提供する。実施例では、内在性複屈折を補正するための方法は、複屈折を補償する光学的要素の２つのペアを光路に沿って配置するステップを有する。２つのペアの一方は正の屈折力を有し、他方のペアは負の屈折力を有する。２つのペアはまた同じ符号の内在性複屈折値を有し、内在性複屈折を無効化する（半径方向に均等に出力する）結晶軸回転の相対角度を有する。
【００１７】
別の実施例では、内在性複屈折を補正するための方法は、複屈折を補償する光学的要素の２つのペアを光路に沿って配置するステップを有する。２つのペアの一方は正の符号の内在性複屈折値を備える光学的要素を有し、他方のペアは負の符号の内在性複屈折値を備える光学的要素を有する。２つのペアはまた同じ形式の屈折力（正または負）を有し、内在性複屈折を無効化する（半径方向に均等に出力する）結晶軸回転の相対角度を有する。
【００１８】
別の実施例では、マスク上でパターンを表わすイメージをウェハに露光する半導体製造方法は、マスクを露光するステップと、照明されたマスクを透過してウェハに向かう露出光を投影し、低減するステップを有する。投影および低減ステップは内在性複屈折を光路の２つの個所で補正する。このような補正は、光に対し複屈折補償光学的要素の２つのペアを通過させるステップを有することができる。
【００１９】
別の実施例では半導体製造方法が、マスクを露光光により照明し、パターンを表わすイメージを形成するステップと、パターンを表わすイメージを光学的要素の集合により低減するステップとを有する。低減するステップは、内在性複屈折を光軸に沿って、光学的要素の集合に対する設計基準の結合に基づいて補正するステップを含む。この光学的要素は、負および正の屈折力、負および正の符号の内在性複屈折値、および結晶軸方位を含む。
【００２０】
本発明のさらなる実施例、側面、および利点、並びに本発明の種々の実施例の構造および動作を、添付図面に基づき以下詳細に説明する。
【００２１】
図面の簡単な説明
添付図面は明細書に組み込まれるものであり、明細書の一部を形成する。また添付図面は本発明を説明するものであり、明細書の記述と共に本発明の原理を説明するのに用い、関連分野の当業者において本発明の使用を可能にする。
図１は、本発明の実施例により内在性複屈折が補正された光学システムの断面図である。
図２は、本発明の実施例により内在性複屈折が補正された光学システムの断面図である。
図３は、例としての露光装置の断面図であり、この露光装置は本発明の実施例により内在性複屈折が補正された光学システムを使用する反射屈折縮小システムを含む。
図４Ａは、本発明の実施例による内在性複屈折の補正を含む半導体製造方法のフローチャートである。
図４Ｂは、本発明の実施例による内在性複屈折の補正を含む別の半導体製造方法のフローチャートである。
【００２２】
本発明を、添付図面に基づいて説明する。図面中、同じ参照番号は同じ要素または機能的に類似の要素を示す。従って、参照番号の最左の数字はこの参照番号が最初に表わされた図面を表わす。
【００２３】
発明の詳細な説明
本発明を、特定の適用に対する例としての実施例を参照して説明するが、実施例は本発明の限定であると理解すべきではない。
【００２４】
外観
本発明は、内在性複屈折を補正するための改善された装置および方法を提供する。本発明は、これに限定されるものではないが、マイクロリソグラフを有するいずれかの光学システムまたは適用に使用することができる。４つの光学的要素の集合（ここでは光学的要素の２つのペアとも称される）が内在性複屈折の補正に使用される。光学的要素の２つのペアの集合における結晶軸方位、屈折力の形式、内在性複屈折符号の形式（または屈折率）の組合せは、回転された光学的要素のシングルペアと比較して改善された内在性複屈折の補正または無効化を提供する。
【００２５】
用語
本発明をより明瞭に説明するため、以下に定義する用語を本明細書で使用する。
【００２６】
「光学的要素」とは、光学システムで使用することのできるいずれかの要素を意味する。光学的要素は、両凸レンズ、平凸レンズ、凸平レンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、凹平レンズ、シェル、またはプレートを含むことができる。
【００２７】
「複屈折補償光学的要素のペア」とは、複屈折を補正するように結晶軸が相互に角度によって回転されて配置されている光学的要素のペアを意味する。この角度は、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、またはフッ化セレニウムのような材料形式に依存する。実施例ではフッ化カルシウムが使用され、この角度は近似的に、３重対称の＜１１１＞方位に対しては６０゜であり、４重対称の＜１００＞方位に対しては４５゜である。しかし他の角度も、特別の適用において複屈折を補正するために必要であれば使用することができる。
【００２８】
ＵＶ光学システムに対する内在性複屈折補正
図１は、本発明の実施例により内在性複屈折が補正された光学システム１００の断面図である。光学システム１００は、光軸ＯＡに沿って配置された光学的要素の２つのペア１２０．１４０を有する。ペア１２０は複屈折補償光学的要素１２２，１２６の１つのペアを有する。光学的要素１２２，１２６は＜１１１＞結晶方位を有するフッ化カルシウムから形成されている。光学的要素１２２の結晶軸は近似的に０゜の角度に設定されている。光学的要素１２６の結晶軸は近似的に６０゜の角度に設定されている。このようにして、ペア１２０の結晶軸は近似的に６０゜の角度だけ、内在性複屈折を補正するように相互に回転されている。同様にペア１４０は複屈折補償光学的要素１４２，１４６の１つのペアを有する。光学的要素１４２，１４６は＜１１１＞結晶時期方位を有するフッ化カルシウムから作製されている。光学的要素１４２の光軸は近似的に０゜の角度に設定されている。光学的要素１４６の結晶軸は近似的に６０゜の角度に設定されている。このようにして、ペア１４０の結晶軸は近似的に６０゜の角度だけ、内在性複屈折を補正するように相互に回転されている。
【００２９】
別の実施例では、光学的要素１２２，１２６が＜１００＞結晶方位を有するフッ化カルシウムから作製されている。光学手要素１２２の結晶軸は近似的に０゜の角度に設定されている。光学的要素１２６の結晶時期は近似的に４５゜の角度に設定されている。光学的要素１４２，１４６は＜１００＞結晶方位を有するフッ化カルシウムから作製されている。光学的要素１４２の結晶軸は近似的に０゜の角度に設定されており、光学的要素１４６の結晶軸は近似的に４５゜の角度に設定されている。
【００３０】
ペアでの２つの結晶軸間の相対角度６０゜または４５゜は例であり、本発明を限定するものではない。他の角度も特定の適用に依存して（例えば光の波長、特定のフッ化物、フッ化物の組合せ、または光学的要素に使用される他の材料、または他の設計思想）内在性複屈折の補正のために使用することができる。
【００３１】
本発明の側面によれば、内在性複屈折はさらに屈折力の１つのタイプ（正または負）と内在性複屈折値の符号（正または負）を有するペア１２０，１４０を設けることにより補正される。光学的要素のペアの屈折力のタイプと内在性複屈折値の符号は内在性複屈折を補正するように整合ないし選択される。実施例では、ペア１２０，１４０は反対の屈折力（正と負）および同じ内在性複屈折値符号（正または負）を有する。別の実施例では、ペア１２０，１４０は同じタイプの屈折力（正または負）を有し、内在性複屈折値は異なる符号（正および負）を有する。
【００３２】
図１の実施例ではペア１２０が正の屈折力を有し、ペア１４０が負の屈折力を有する。実施例では光学的要素１２２，１２６はそれぞれ両凸レンズであり、正の屈折力を有する。一方、光学的要素１４２，１４６はそれぞれ両凹レンズであり、負の屈折力を有する。ペア１２０とペア１４０はまたフッ化カルシウムから作製され、同じ正の内在性複屈折値または同じ負の内在性複屈折値を有している。択一的にペア１２０と１４０はフッ化バリウムから作製され、同じ正または負の符号の内在性複屈折値を有する。結晶軸回転、同じ正の内在性複屈折値を有する光学的材料、および反対の正および負の屈折率の組合せを４つの要素の集合で使用することにより、従来のアプローチで使用された２つの回転された光学的要素よりも改善された内在性複屈折の補正が得られる。
【００３３】
図１に示すように、光学的システム１００は光学的縮小システムとして作用する。入力ビーム１１０（例えば１９３ｎｍまたは１５７ｎｍでのＵＶ露光ビーム）がペア１２０により縮小され、ビーム１３０を形成する。ビーム１３０はさらにペア１４０により縮小され、出力縮小ビーム１５０を形成する。この縮小は、ＵＶに対して透明であるが、非常に複屈折性である光学的フッ化物を使用して実行することができる。なぜなら４つの要素システムがフッ化物内の高い程度の内在性複屈折を補正するからである。内在性複屈折のこのように改善された補正はとりわけＵＶマイクロリソグラフで重要である。なぜならここでは高い程度の内在性複屈折を有する光学材料、例えばフッ化カルシウム、フッ化バリウムを光学的縮小システムで使用することが所望されるからである。
【００３４】
２つのペア１２０，１４０を形成する４つの光学的要素１２２，１２６，１４２，１４６は光軸ＯＡに沿っていずれかの順序で配置することができる。図１は１つの実施例を示し、ここでは第１から第４までの光学的要素１２２，１２６，１４２，１４６が、第１光学的要素１２２，第２光学的要素１２６，第３光学的要素１４２，そして第４光学的要素１４６の順序で配置されている（すなわち両凸レンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、両凹レンズ）。光学的要素の異なる順序の例は図２を参照して説明する。
【００３５】
図２は、本発明の別の実施例により内在性複屈折が補正された光学システム２００の断面図である。光学システム２００は、光軸ＯＡに沿って配置された光学的要素の２つのペア２２０，２４０を有する。ペア２２０は２つの複屈折補償光学的要素２２２，２２６の１つのペアを有する。光学的要素２２２，２２６は、＜１００＞または＜１１１＞結晶方位を有するフッ化カルシウムから作製されている。光学的要素２２２の結晶軸は近似的に０゜の角度の設定されている。光学的要素２２６の結晶軸は＜１１１＞方位に対しては近似的に６０゜の角度に設定されており、＜１００＞方位に対しては４５゜の角度に設定されている。このようにしてペア２００の結晶軸はそれぞれ相互に、内在性複屈折を補正するように回転されている。同様にペア２４０は２つの複屈折補償光学的要素２４２，２４６の１つのペアを有する。光学的要素２４２，２４６は＜１００＞または＜１１１＞結晶方位を有するフッ化カルシウムから作製されている。光学的要素２４６の結晶軸は＜１１１＞方位に対しては近似的に６０゜の角度の設定されており、＜１００＞方位に対しては４５゜に設定されている。このようにしてペア２４０の結晶軸はそれぞれ相互に、内在性複屈折を補正するように回転されている。図２の例では、光学的要素２２，２２６はそれぞれ正の屈折力を有する両凸レンズであり、光学的要素２４２，２４６はそれぞれ負の屈折力を有する両凹レンズである。要素２２２，２２６，２４２，２４６の内在性屈折値は同じ符号である。図２では第１の光学的要素から第４の光学的要素２２２，２２６，２４２，２４６までは次の順序で配置されている：第３の光学的要素２４２，第２の光学的要素２２６，第４の光学的要素２４６，そして第１の光学的要素２２２である（すなわち、両凹レンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、両凸レンズの順序である）。
【００３６】
例
下にリストアップした表は、本発明の実施例による２つのペアの複屈折補償光学システムの特性を示す。この表は例であり、本発明を限定するものではない。
Ａ．種々の屈折力タイプ、同じ符号の内在性複屈折
【００３７】
【表１】
2005520355.tif 000003
Ｂ．同じ屈折力タイプ、反対の符号の内在性複屈折
【００３８】
【表２】
2005520355.tif 000004
【００３９】
本発明を、フッ化カルシウムまたはフッ化バリウムのようなフッ化物から作製された光学的要素について説明した。高屈折率または低屈折率を有する他のフッ化物も使用することができる。使用することのできる材料の例は次の高屈折率フッ化物である：フッ化ガドリウム（ＧｄＦ３）、フッ化ランタン（ＬａＦ３）、フッ化サマリウム（ＳｍF３）、フッ化ユーロピウム（ＥｕＦ３）、フッ化テルビウム（ＴｂＦ３）、フッ化ジスプロシウム（ＤｙＦ３）、フッ化ホルミウム（ＨｏＦ３）、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）、フッ化ツリウム（ＴｍＦ３）、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）、フッ化ルテチウム（ＬｕＦ３）、フッ化ジルコニウム（ＺｒＦ４）、フッ化ハフニウム（ＨｆＦ４）、フッ化イットリウム（ＹＦ３）、フッ化ネオジム（ＮｄＦ３）、他のフッ化ランタン系列、フッ化金属、または他の高屈折率紫外線透過材料。使用することのできる低屈折率フッ化物の例は次のとおりである：フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、または他の低屈折率紫外線透過材料である。
【００４０】
内在性複屈折の補正された光学システム１００，２００はいずれの形式の光学システムにも使用することができる。本発明の１つの適用では、光学システム１００，２００がＵＶマイクロリソグラフ露光装置の光学的縮小システムに使用される。光学的縮小システムのいずれの形式でも、内在性複屈折の補正された本発明の光学システム１００，２００を含むことができる。光学的縮小システム（いわゆる投影光学系）の例は、反射屈折光学的縮小システムおよび屈折光学的縮小システムを含む。
【００４１】
内在性複屈折の補正された光学システムを使用する反射屈折光学的縮小システムの例
図３は、本発明の実施例による露光装置３００の例を示す。露光装置３００は光源３０２，レティクル３１０，反射屈折光学的縮小システム３０４，およびウェハ３８０を有する。配向およびステップ＆走査段、および他の機械的要素は明瞭にするため省略されている。光源３０２は紫外線波長、有利には１９３ｎｍまたは１５７ｎｍの露光光を放射する。
【００４２】
露光中に、光源３０２から放射された光はレティクル３１０を通過して、反射屈折光学的縮小システム３０４に達する。反射屈折光学的縮小システム３０４はレティクルのイメージ（またはステップ＆走査段でのレティクルの一部）を所定の比、例えば４：１で縮小する。縮小されたレティクルイメージは、反射屈折光学的縮小システム３０４からウェハ３８０への出力である。
【００４３】
反射屈折光学的縮小システム３０４は平頭ＵＶ偏光ビームスプリッタキューブ３５０を有する。反射屈折光学的縮小システム３０４の他の要素は、レンズユニット３２０（第１のレンズ群３２２，折り畳みミラー３２４，および第２のレンズ群３２６を有する）、第１の１／４波長板３４０、凹面ミラー３３０，第２の１／４波長板３６０，および第３のレンズ群３７０である。折り畳みミラー３２４はオプションであるが、折り畳みミラーにより対象物とイメージ面を平行にすることができる。このことは、ステップ＆走査システムを備えるフォトリソグラフを使用する半導体素子製造での本発明の光学システムの適用で有利である。
【００４４】
光源３０２からの放射（光とも称される）はレティクル３１０を通過し、第１のレンズ群３２２に入射し、折り畳みミラー３２４から反射され、第２のレンズ群３２６を通過する。放射はＵＶ偏光ビームスプリッタキューブ３５０に入射する。１つの実施例では、この放射は１つの偏光段（例えばＳ偏光）で線形に偏光され、それからＵＶ偏光ビームスプリッタキューブ３５０に入射する。これにより光学的縮小システム３０４を通る際の損失が最小となり、透過効率が最大となる。次にＵＶ偏光ビームスプリッタキューブ３５０は線形偏光された光を一方の偏光状態で、１／４波長板３４０および凹面ミラー３３０に反射する。凹面ミラーから反射された光は１／４波長板３４０を通って戻り、次に他方の偏光状態（例えばＰ偏光）にシフトされ、キューブ３５０を通過する。次に光は１／４波長板３６０とレンズ群３７０を通過し、ウェハ３８０にイメージまたはウェハ面でフォーカスされる。J. McClay et al., "Ultraviolet Polarization beam Splitter for Microlithography", U.S.Appl. No.09/538,528, March 30, 2000発行参照。
【００４５】
本発明の側面によれば、内在性複屈折の補正された光学システム１００，２００はマスク３１０とウェハ３８０との間の光路に沿っていずれの位置でも使用することができる。言い替えると、レンズ１２２，１２６，１４２，１４６は、マスク３１０とウェハ３８０との間の光路に沿っていれば種々異なる個所に任意の順序で分散して配置することができる。例えば内在性複屈折の補正された光学システム１００，２００でのレンズは第１から第３のレンズ群３２２，３２６，３７０のいずれか１つのレンズとして、または第１から第３のレンズ群３２２，３２６，３７０の組合せで使用することができる。
【００４６】
方法
本発明はまた、内在性複屈折の補正方法を提供するものである。１つの実施例では、内在性複屈折を補正するための方法は、複屈折補償光学的要素の２つのペアを光路に沿って配置するステップを有する。複屈折補償光学的要素の各ペアは近似的に６０゜または４５゜の角度だけ回転された光学的要素を有している。２つのペアは、内在性複屈折を補正するように調整または選択された屈折力タイプと内在性複屈折符号値（または異なる屈折率）を有する。別の実施例では、マスク上にパターンを表わすイメージによりウェハを露光するための方法は、マスクを露光光により照明するステップと、照明されたマスクからウェハへ向かうよう透過された露光光を投影し、縮小するステップとを有する。投影および縮小ステップは、光路での内在性複屈折を補正するステップを有する。このような補正は、図１から図３を参照して説明した複屈折補償光学的要素の２つのペアを光が通過するステップを有する。
【００４７】
図４Ａは半導体製造方法４００のフローチャートである。この方法は、本発明の実施例による内在性複屈折の補正を含む（ステップ４１０〜４３０）。半導体製造方法４００はマスクを露光光により照明し、パターンを表わすイメージを得るステップ（ステップ４１０）、パターンを表わすイメージを光学的要素の集合により縮小するステップ（ステップ４２０）を有する。縮小ステップ４２０は内在性複屈折を光路に沿って、次の特性を備える光学的要素の集合に対する設計基準に組合せに基づいて補正するステップを有する（ステップ４２５Ａ）。すなわち、負および正の屈折力、同じ符号の内在性複屈折値、結晶軸回転。ステップ４３０では、ウェハが照明されるが、この照明は本発明により内在性複屈折に関して補正されている。
【００４８】
図４Ｂは半導体製造方法４００のフローチャートであり、この方法は、本発明の実施例による８内在性複屈折の補正を含んでいる。図４Ｂの方法は図４Ａの方法とほぼ同じであるが、縮小ステップ４２０で内在性複屈折を光路に沿って、次の特性を有する光学的要素の集合に対する設計基準の組合せに基づいて補正するステップ４２０を有している。すなわち、同じタイプの屈折力、異なる符号の内在性複屈折値、および結晶軸回転（ステップ４２５Ｂ）。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、本発明の実施例により内在性複屈折が補正された光学システムの断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施例により内在性複屈折が補正された光学システムの断面図である。
【図３】図３は、例としての露光装置の断面図であり、この露光装置は本発明の実施例により内在性複屈折が補正された光学システムを使用する反射屈折縮小システムを含む。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施例による内在性複屈折の補正を含む半導体製造方法のフローチャートである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の実施例による内在性複屈折の補正を含む別の半導体製造方法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４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際調査報告】
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