(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−第１の基板上に配置された第１の層系を有する第１の基板材料からなる該第１の基板と、
ビーム源により形成されるビーム経路の前記第１の基板から下流に配置される少なくとも１つの第２の基板であって、該少なくとも１つの第２の基板は、第２の基板材料上に配置された第２の層系を有する該第２の基板材料からなる前記少なくとも１つの第２の基板と、
を備える偏光系であって、
−前記第１の層系は前記第１の基板上に配置された第１のスタックと前記第１のスタック上に直接配置された第２のスタックとを含み、
−前記第２の層系は前記第２の基板上に配置された第３のスタックと前記第３のスタック上に直接配置された第４のスタックとを含み、
−前記第１のスタックおよび前記第３のスタックは高屈折率酸化物層と低屈折率酸化物層の交互系列を含み、
−前記第２のスタックおよび前記第４のスタックは高屈折率フッ化処理層と低屈折率フッ化処理層の交互系列を含み、
−前記第１の層系は、未偏光ビームを分割し、前記未偏光ビームの第１のビーム部分を前記ビーム経路に向け、前記未偏光ビームは前記第１の基板材料のブルースタ角より大きい角度Φで前記第１の層系に衝突し、
前記未偏光ビームは、前記第１の基板を透過する第１の偏光成分を有する第２のビーム部分と、前記第１の層系から反射される少なくとも１つの第２の偏光成分を有する前記第１のビーム部分とに分割され、
−前記第１の層系は、前記第２の偏光成分の割合が前記第１のビーム部分の少なくとも９０％となるように複数の酸化物層およびフッ化処理層を備え、
−前記第２の層系は、前記第１のビーム部分を、前記第２の基板を透過する前記第１の偏光成分を有する第３のビーム部分と、前記第２の層系により反射する前記少なくとも１つの前記第２の偏光成分を有する第４のビーム部分とに分割し、
−前記第２の偏光成分の割合は、前記第１の層系の下流の前記第１のビーム部分よりも、前記第２の層系の下流の前記第４のビーム部分でより大きく、
前記第１の基板材料はフッ化カルシウムであり、前記第２の基板材料は石英ガラスであることを特徴とする偏光系（１）。
【請求項２】
前記反射および偏光された第２の偏光成分の割合は前記第１のビーム部分の少なくとも９５％である、ことを特徴とする請求項１に記載の偏光系。
【請求項３】
前記第２の層系に衝突する前記第１のビームは同様に、使用される前記第２の基板材料のブルースタ角より大きい、ことを特徴とする請求項１または２に記載の偏光系（１）。
【請求項４】
それぞれ第３の層系と第４の層系を有する第３の基板材料からなる第３の基板と第４の基板材料からなる第４の基板とが前記ビーム経路の下流に配置され、
−前記第３の層系は前記第３の基板上に配置された第５のスタックと前記第５のスタック上に直接配置された第６のスタックとを含み、
−前記第４の層系は前記第４の基板上に配置された第７のスタックと前記第７のスタック上に直接配置された第８のスタックとを含み、
前記第５のスタックおよび前記第７のスタックは高屈折率酸化物層と低屈折率酸化物層の交互系列を含み、前記第６のスタックおよび前記第８のスタックは高屈折率フッ化処理層と低屈折率フッ化処理層の交互系列を含む、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の偏光系。
【請求項５】
前記少なくとも２つの基板は前記ビーム経路の入射ビームが出射ビーム経路と平行になるように配置される、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の偏光系。
【請求項６】
使用される前記酸化物層は高屈折率酸化アルミニウムと低屈折率酸化珪素である、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の偏光系。
【請求項７】
使用される前記フッ化処理層は、高屈折率フッ化ランタン、フッ化ガドリニウムまたはフッ化ネオジムと低屈折率フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、氷晶石または白雪石である、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の偏光系。
【請求項８】
前記第１のスタックと前記第２のスタックの層の数の和は、４０を越える、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の偏光系。
【請求項９】
前記偏光系は１７０〜２３０ｎｍ波長帯用に設計される、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の偏光系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特許請求項１の特徴による偏光系に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリトグラフィは、集積回路および別の製品の製造のための半導体およびマイクロシステム技術の中心的方法の１つである。ここでは、露出光学系を介し、光源（例えば、レーザ源）がマスクを露光し、マスクのパターンが、投影光学系の助けを借りて、フォトレジストで被覆された半導体ウェハ上へ撮像される。分解能能力（すなわちフォトレジスト内の最小構造を撮像する光学系の能力）は、使用される光波長と、マスクの十分な次数の回折を遮断する露出光学系の能力とによりほぼ決定される。分解能能力は次式によりほぼ記述され得る。
ＣＤ＝ｋ１＊（λ／ＮＡ）。
【０００３】
ここで、ＣＤは、撮像され得る最小線幅を意味する限界寸法であり（英語の用語「最小特徴寸法」または「最小限界寸法」によってもしばしば表される）、ｋ１は撮像およびレジスト系に依存する係数、λは使用される光の波長、ＮＡはウェハ前の最終レンズの開口数である。
【０００４】
露光技術の発展と低ＵＶ領域までのますます短くなる波長の使用と（開口数を改善することを含む）に加えて、ｋ１値の低下によりプロセスウインドウを改善するための非常に多くの別の技術が開発され導入されてきた。フォトレジストの改善に加え、これらは主として分解能改善技術として知られる。これらは、斜光照明（英語の「軸外照明：ＯＡＩ（ｏｆｆ−ａｘｉｓ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）」）などの露光または偏光による露光を最適化する技術を含む。
【０００５】
偏光を生成するための系は従来技術から十分によく知られている。例えば、これらは、様々な配向方向の結晶が互いに接合された結合系であり得る。しかし、このような系は、短波放射線が多分接着剤を損傷またはさらには破壊するのでＵＶ領域では使用することができない。また知られているのは、基板を透過して偏極された成分と層上で反射されて偏極された成分とに光が分割される蒸着層を有する基板である。しかし、従来技術においてしばしば使用される透過および偏光成分は、短波長では高損失で伝搬され、その結果、ＵＶ領域の使用は、同様に可能であるが非常に大きな困難を伴うだけである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって本発明の目的は、当初の未偏光を偏光に変換する改善された偏光系であって、エネルギー密度は偏光系を通過中ほぼ維持されたままである、偏光系を提供することである。この目的は、特許請求項１の特徴による偏光系により達成される。有利な実施形態は別の下位請求項の主題である。
【０００７】
本発明の基本概念では、偏光系は、第１の層系が付着された第１の基板材料からなる第１の基板であって、ビーム源により形成されるビーム経路の下流に配置された、第１の基板と、第２の層系が付着された第２の基板材料からなる少なくとも１つの第２の基板とを有し、第１および第２の層系は基板に付着された第１のスタックと第１のスタックに付着された第２のスタックとを含み、第１のスタックは高屈折率酸化物層と低屈折率酸化物層の交互系列を含み、第２のスタックは高屈折率フッ化処理層と低屈折率フッ化処理層の交互系列を含み、第１の層系は、ビーム経路を形成するとともに使用される基板材料のブルースタ角より大きい角度Φで層系に衝突する未分極ビームを、その大部分が偏極され基板を透過する第１の第１成分と、その大部分が偏極され層系で反射される少なくとも１つの第２成分とに分割し、第１の層系は、反射および偏極された第２の成分の割合が少なくとも９０％となるように酸化物層およびフッ化処理層の数という意味で設計され、第２の層系は、ビーム経路を形成するとともにその大部分が少なくとも９０％の第２の偏光成分の割合を有し層系に衝突するビームを、その大部分が偏極され基板を透過する第１の第１成分と、その大部分が偏極され層系で反射される少なくとも１つの第２の成分とに分割し、その大部分が偏極された第２の成分の割合は第１の層系の下流より第２の層系の下流でより大きい、ということを特徴とする。
【０００８】
したがって、本発明は、さらなるビーム誘導に使用されるのは、高損失に悩まされ基板を透過する偏光成分ではなく、この目的のためにブルースタ角より大きな高入射角に調節される層系で反射される偏光成分であるという発見を利用する。
【０００９】
反射および偏極された第２の成分の割合が少なくとも９５％（好適には９９％）であれば、好適な実施形態ではさらに有用である。
【００１０】
別の好適な実施形態では、第２の層系に衝突するビームは同様に、使用される基板材料のブルースタ角より大きい。
【００１１】
別の好適な実施形態では、第３の基板材料からなる第３の基板とそれぞれ第３および第４の層系を有する第４の基板材料からなる第４の基板とがビーム経路の下流に配置され、第３および第４の層系は基板に付着された第１のスタックと第１のスタックに付着された第２のスタックとを含み、第１のスタックは高屈折率酸化物層と低屈折率酸化物層の交互系列を含み、第２のスタックは高屈折率フッ化処理層と低屈折率フッ化処理層の交互系列を含む。それぞれ貼り付けられた層系を有する別の基板を設けた結果として、層系で反射される第２の成分の偏光のレベルはさらに増加され得る。好適には、第３および第４の層系に衝突するビームはまた、使用される基板材料のブルースタ角より大きい。
【００１２】
別の好適な実施形態では、少なくとも２つの基板はビーム経路の入射ビームが出射ビーム経路と平行になるように配置される。このような実施形態の結果として、このような偏光系は副系としてより大きな系に特に簡単に取り込まれ得る。
【００１３】
別の好適な実施形態では、使用される基板材料は石英ガラスおよび／またはフッ化カルシウムであり、特に、第１の基板材料はフッ化カルシウムであり、別の各基板材料は石英ガラスである。特に、基板材料の組み合わせにより、費用への出費は、高エネルギー用途において（すなわち２５０ｎｍ未満の放射波長が使用される場合）、第１の基板だけがフッ化カルシウムからなり一方他の基板はより安価な基板材料石英ガラスから構築されるという意味で最小化され得る。
【００１４】
別の好適な実施形態では、使用される酸化物層は、高屈折率酸化アルミニウムと低屈折率酸化珪素である。別の好適な実施形態では、使用されるフッ化処理層は、高屈折率フッ化ランタン、フッ化ガドリニウムまたはフッ化ネオジムと低屈折率フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、氷晶石または白雪石である。
【００１５】
別の好適な実施形態では、第１のスタックと第２のスタックの層の数の和は４０を越え、好適には６０を越える。
【００１６】
別の好適な実施形態では、偏光系は１７０〜２３０ｎｍの波長帯用に設計される。これは、それぞれの層群の光学的厚さが適用波長の１／４であるということを意味する。厚さは、最適偏光効果が生成され偏光範囲が特に滑らかな層により拡張されるように補正係数Ｋにより入射角へ適応化されなければならない。
【００１７】
今述べた実施形態はそれ自体で表されてもよいし、互いに組み合わせられてもよいということは言うまでもない。好適な実施形態が第１の特徴と第２の特徴との「および／または」リンクを含めば、これは、同実施形態が第１の特徴と第２の特徴の両方を有するように読まれ、別の実施形態によると、第１の特徴だけまたは第２の特徴だけのいずれかを有するように読まれるべきである。
【００１８】
本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照して以下にさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による偏光系の概略構造を示す。
【図２】本発明による偏光系のための基板上の本発明による層系の概略構造を示す。
【図３】本発明による層系で反射され、同層系を透過した放射線の図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明による偏光系１の構造を概略図で示す。偏光系１は、放射源（特に示さず）例えば１９３ｎｍの波長を有する例えばレーザ源によりビームが供給される。
【００２１】
レーザ源は、ビーム経路２を形成する不十分な偏光を発射する。未偏光は、本発明では第１成分２ｄとして表される所謂Ｐ偏光成分と、本発明では第２の成分２ｅとして表される所謂Ｓ偏光成分とを有する。この偏光は、使用される基板材料のブルースタ角より大きい角度Φで第１の基板３または層系３ａに衝突する（角度Φは、入射と基板面に垂直な表面との間の角度として定義される）。
【００２２】
偏光系は誘電体層系３ａ、４ａ、５ａ、および６ａがそれぞれ蒸着された合計４つの基板３、４、５、および６を有する。その構造が後でさらに詳細に論述される層系は、第１成分２ｄの一部だけを反射するタスクを有し、したがってこの成分の大部分はそれぞれの基板を透過する。逆に、層系は第２の成分２ｅの大部分が層系で反射されるように形成される。第２の基板後のビーム経路２は、第２の成分２ｅの好適には依然として少なくとも９０％、特に好適には少なくとも９９％を有する。基板と対応層系の数の増加と共に、ますます良好な偏光効果が、第２の成分の透過の些細な低下だけにより実現され得る。合計４つの基板を有する偏光系により、第１の成分に対する第２の成分の割合はこのようにしてさらに増加され得る。
【００２３】
４つの基板は、ビーム経路２からの入射ビーム２ａが出射ビーム経路２ｂと平行になるように配置される。したがって、偏光系１を副系として別の系（例えばフォトリトグラフィ系）に比較的簡単に取り込むことが可能である。
【００２４】
図３ａと図３ｂは例示的実施形態を示し、図３ａは第２の基板後の入射角Φに応じた反射状態を描写し、図３ｂは第４の基板後の入射角Φに応じた反射状態を描写する。２つの図から推測され得るように、反射ビームにおける第１の成分２ｄ（Ｐ成分すなわちＲＰ）の割合はつまり０まで低減され得、一方反射ビームにおける第２の成分２ｅの割合は依然として９０％よりはるかに高いままである。
【００２５】
次に図２は本発明による層系の構造を示す。本発明によると、高屈折率層系３ａ、４ａ、５ａ、および６ａは基板へ付着された酸化物層の第１のスタック３ｂ、４ｂ、５ｂ、および６ｂと、第１のスタックへ付着されたフッ化処理層の第２のスタック３ｃ、４ｃ、５ｃ、および６ｃとを含む。第１のスタックと第２のスタックの両方は個々の高屈折率層と低屈折率層の交互系列を有する。この実施形態では、使用される酸化物材料は高屈折率酸化アルミニウムと低屈折率酸化珪素であり、一方、使用されるフッ化処理材料は高屈折率塩化ランタンまたはフッ化ガドリニウムと低屈折率フッ化マグネシウムまたはフッ化アルミニウムである。
【００２６】
図３ａと図３ｂによる例示的実施形態では、フッ化ネオジムが別の高屈折率フッ化物として使用された。
【００２７】
結局、本発明による解決策により、例えばフォトリトグラフィ系で使用され得る高い割合の反射および偏光成分を有する偏光系がこのようにして提供される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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