(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動波長が２５０ｎｍよりも短いマイクロリソグラフィ投影露光装置に用いられる光学系において、 
少なくとも１つの光学要素を有しており、該光学要素は、少なくとも１つの湾曲レンズ表面を有しており、該湾曲レンズ表面は、干渉層系を有しており、該干渉層系は、各層が交互に代わるシーケンスを有しており、
前記各層の少なくとも１つは、構造性複屈折を有するとともに、少なくとも１つの中間層によって細分されており、該中間層は、５ナノメータより大きくない厚みを有しており、前記少なくとも１つの細分された層内に形成されている前記構造性複屈折を生じさせる円柱構造は、前記少なくとも１つの中間層によって中断されていることを特徴とする光学系。
【請求項２】
構造性複屈折によって生起される前記干渉層系内でのリターデイションが、前記中間層を有していない類似の干渉層系に比較して、中間層に起因して低減される請求項１記載の光学系。
【請求項３】
前記少なくとも１つの中間層は、前記細分された層の厚みよりも少なくとも１０分の１より小さい厚みを有している請求項１又は２に記載の光学系。
【請求項４】
前記少なくとも１つの中間層は、２ｎｍよりも大きくない光学厚みを有している請求項１から３迄の何れか１項に記載の光学系。
【請求項５】
前記少なくとも１つの中間層は、前記作動波長の厚みの０．０５倍より小さい光学厚みを有している請求項１から４迄の何れか１項に記載の光学系。
【請求項６】
前記湾曲レンズ表面は、当該湾曲レンズ表面の、少なくとも２０°の光学活性レンズ表面の最大接線角度(tangent angle)を有しており、前記接線角度は、前記光学活性レンズ表面上の各位置に対して、当該位置での前記レンズ表面に対する接線と、湾曲レンズ表面の頂点でのレンズ表面に対する接線との間の角度として定義される請求項１から５迄の何れか１項に記載の光学系。
【請求項７】
前記中間層を含む前記干渉層の全ての層は、前記レンズ表面上に斜めに堆積されている請求項１から６迄の何れか１項に記載の光学系。
【請求項８】
前記中間層は、MgF2, ErF3, AlF3, チオリス(chiolith)(Na5Al3F14), クリオリス(kryolith)(Na3AIF6), DyF3,及びSi02を含むグループから選択された材料から形成されている請求項１から７迄の何れか１項に記載の光学系。
【請求項９】
前記干渉層系は、第１の材料製の第１の層と、第２の材料製の第２の層とが交互に形成されたシーケンスを有しており、前記第１の材料は、作動波長で、水晶ガラス(Si02)の屈折率よりも小さな屈折率を有しており、前記第２の材料は、前記作動波長で、前記水晶ガラス(Si02)の屈折率よりも大きな屈折率を有している請求項１から８迄の何れか１項に記載の光学系。
【請求項１０】
前記干渉層系は、前記光学系によって予め決められた最大入射角迄の角度範囲内で、光学面上に入射する、所定の作動波長の光に対して、相互に直交する偏光状態で異なった境界面透過率によって、干渉層系内に生じる第１のリターデイション分布は、構造性複屈折によって前記干渉層系内に生じる第２のリターデイション分布によってほぼ補償される請求項１から９迄の何れか１項に記載の光学系。
【請求項１１】
構造性複屈折によって前記干渉層系内に生じる前記第２のリターデイション分布は、前記光学系によって予め決定された最大入射角迄の角度範囲内で、光学面に入射する、所定の作動波長の光で、干渉層系によって生じる、直交する各偏光状態間での位相差が、±５°の最大値を超過しない請求項１０に記載の光学系。
【請求項１２】
前記光学系によって予め決められる最大入射角度は、少なくとも４５°である請求項１から１１迄の何れか１項に記載の光学系。
【請求項１３】
前記干渉層系の少なくとも１つの層は、層材料から形成された多数の円柱から形成された円柱構造体を有しており、前記各円柱は、各円柱軸を有しており、且つ、前記各円柱間に複数の孔を有しており、前記各円柱軸と光学面の面法線方向との間で測定された円柱の傾斜角度は、前記第２のリターデイション分布を生じる構造性複屈折を調整するために、光学面に亘って変えられる請求項１から１２迄の何れか１項に記載の光学系。
【請求項１４】
前記干渉層系の少なくとも１つの層は、厚みを変えて構成できる、請求項１から１３迄の何れか１項に記載の光学系。
【請求項１５】
前記干渉層系の少なくとも１つの層は、前記層の最大厚みの２０％よりも大きくない範囲内で厚みを変えて構成できる、請求項１４に記載の光学系。
【請求項１６】
前記干渉層系は、反射防止コーティングである請求項１から１５迄の何れか１項に記載の光学系。
【請求項１７】
前記光学要素は、作動波長の光に対して透過性である光学要素である請求項１から１６迄の何れか１項に記載の光学系。
【請求項１８】
作動波長が２５０ｎｍよりも短いマイクロリソグラフィ投影露光装置に用いられる光学要素において、
該光学要素は、少なくとも１つの湾曲レンズ表面を有しており、該湾曲レンズ表面は、干渉層系を有しており、該干渉層系は、各層が交互に代わるシーケンスを有しており、
前記各層の少なくとも１つは、構造性複屈折を有するとともに、少なくとも１つの中間層によって細分されており、該中間層は、５ナノメータより大きくない厚みを有しており、前記少なくとも１つの細分された層内に形成されている前記構造性複屈折を生じさせる円柱構造は、前記少なくとも１つの中間層によって中断されていることを特徴とする光学要素。
【請求項１９】
構造性複屈折によって生起される前記干渉層系内でのリターデイションが、中間層を有していない類似の干渉層系に比較して、前記中間層により低減される請求項１８に記載の光学要素。
【請求項２０】
請求項１から１７迄の何れか１項に記載の光学系を有することを特徴とするマイクロリソグラフィ投影露光装置。
【請求項２１】
マイクロ構造化コンポーネントのマイクロリソグラフィによる製造方法において、
感光性材料製の少なくとも１つの層が形成される基板を設け、
イメージが投影されるべき構造を有するマスクを設け、
請求項２０記載の投影露光装置を設け、
前記投影露光装置を用いて、感光層の領域上に、前記マスクの少なくとも一部分を投影することを特徴とする製造方法。
【請求項２２】
前記光学系は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明装置または投影対物レンズである請求項１から１７に記載の光学系。
【請求項２３】
請求項１８又は１９に記載の光学要素を有することを特徴とするマイクロリソグラフィ投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系、特に、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明装置又は投影対物レンズ、光学要素、マイクロリソグラフィ投影露光装置、マイクロ構造化コンポーネントのマイクロリソグラフィによる製造方法、マイクロ構造化コンポーネントに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィは、例えば、集積回路又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような超小型構造化コンポーネントの製造用に使用される。マイクロリソグラフィプロセスは、照明光学系及び投影対物レンズを有する所謂投影露光装置(projection exposure apparatus)で実行される。照明光学系を用いて照明されるマスク（レチクル）のイメージは、投影対物レンズを用いて基板（例えば、シリコンウエーハ）上に投影され、基板は、マスク構造を基板の感光性コーティングに転送するために、感光性コーティング層（例えば、フォトレジスト）でコーティングされ、且つ、投影対物レンズのイメージ面内にセットアップされる。
【０００３】
マイクロリソグラフィプロセスで使われる光の偏光状態の不所望な変化を回避するのに役立つ、種々の技術思想が知られている。そのような変化は、照明装置内にも投影対物レンズ内にも、例えば、使用されている光学要素の固有の複屈折、又は、ストレスにより誘導される複屈折に起因して、又は、例えば、リターデイションを伴う反射コンポーネントでの位相跳躍に起因して生起することがある。本願明細書で使われている用語「リターデイション(retardation)」は、偏光の、２つの直交方向での各状態の各光路長間の差の意味である。
【０００４】
特に、世界知的所有権機関特許第０３／０７７００７号に開示された技術思想によると、特に、フッ化物クリスタル製の対物レンズを、例えば、有効複屈折値分布を場所毎に変化させて、それにより、例えば、対物レンズ全体を、当該対物レンズ全体の光学的な偏向特性、即ち、対物レンズ全体での各光路差の分布に関して調整することができるための補償用コーティング剤でコーティングされている複数のクリスタルレンズを有する対物レンズでの少なくとも１つの光学面（例えば、交換可能な光学要素）を、補償用コーティング剤なしで形成される分布に比較して低減することができ、又は、それにより、コーティング剤を有する基板、例えば、フッ化物クリスタル製のレンズでの固有の複屈折を補償することができる。世界知的所有権機関特許第０３／０７７００７号の全体の開示内容は、本願明細書が前提とするものである（特許文献１参照）。
【０００５】
更に、複数の個別複屈折層を有する偏光装置は、特に、米国特許第６０７２６２９号明細書に開示されている。基板上に交互に堆積される各層を有する斜め堆積された薄膜要素については、米国特許第５９３２３５４号明細書に開示されている（特許文献２及び特許文献３参照）。
【特許文献１】世界知的所有権機関特許第０３／０７７００７号(A2)
【特許文献２】米国特許第６０７２６２９号明細書
【特許文献３】米国特許第５９３２３５４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、例えば、反射防止層のような、光学系内の干渉層の結果として生起する偏光状態の不所望な変化を低減又は回避するように、光学系、特に、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明装置又は投影対物レンズを改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、この課題は、光学系、特に、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明装置又は投影対物レンズにおいて：
少なくとも１つの光学要素を有しており、該光学要素は、少なくとも１つの湾曲レンズ表面を有しており、該湾曲レンズ表面は、干渉層系を有しており、干渉層系は、各層の交互に代わるシーケンスを有しており、各層の少なくとも１つは、少なくとも１つの中間層によって細分されており、該中間層は、５ナノメータより大きくない厚みを有しており、少なくとも１つの、細分された層内に形成されている円柱構造は、少なくとも１つの中間層によって中断されていることにより解決される。
【発明の効果】
【０００８】
干渉層系の少なくとも１つの層を細分し、それにより、細分された層内に形成される円柱構造部を中断する、少なくとも１つの中間層を設けることによって、干渉層系内での構造性複屈折を簡単且つ制御可能なやり方で低減することができる。この技術思想を用いることによって、特に、干渉層系によって生起する位相差全体を最小値に調節し、その結果、光学要素が偏光に関してほぼ中性に挙動することができる。一方では、光学系、例えば、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明装置又は投影対物レンズ内の別の場所で形成されることがあるリターデイションを補償するために、少なくとも１つの中間層を用いて、干渉層系によって生起する有効複屈折の所望又は所定の分布を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
有利な実施例によると、構造性複屈折によって生起される干渉層系内でのリターデイションが、中間層を有していない類似の干渉層系に比較して、少なくとも１つの中間層により低減される。
【００１０】
本願明細書で言うところの、「類似の」干渉層系（少なくとも１つの中間層を含まない）とは、単数乃至複数の中間層を考慮しない場合に、各層の交互シーケンスが、材料、厚み、及び、各層の順序に関して、単数乃至複数の中間層を有する干渉層系と同じであるような干渉層系のことである。
【００１１】
つまり、少なくとも１つの中間層を含まない類似の干渉層系は、干渉層系内で単数乃至複数の中間層によって細分された層が、類似の干渉層系内で細分されていない限りで、単数乃至複数の基準干渉層系とは異なっている。
【００１２】
有利には、構造性複屈折は、少なくとも１つの中間層に起因して、中間層を含まない類似の干渉層系に比較して、少なくとも２０％だけ、一層有利には、少なくとも４０％だけ、更に一層有利には、少なくとも５０％だけ（位相差の最大形成値と呼ばれる）低減される。
【００１３】
用語「構造性複屈折(form birefringence)」は、典型的には、図１に略示されているように、中間に孔を有する、各層の材料を含む複数の円柱部からなる成長層系内に形成された層構造に起因して、２つの異なった屈折率が生じていることを示す。
【００１４】
構造性複屈折の大きさは、この場合、蒸着角度βによって決定される各円柱の傾斜角度に依存する。
【００１５】
構造性複屈折の原因である１つの効果は、斜め堆積層系内では、円柱構造部が、蒸気の入射面に対する法線方向（即ち、垂直方向）の堆積系の場合に較べて、当該法線方向の場堆積系の合程密に、蒸気入射面内で間隔を開けられていないことにある。
【００１６】
それ以外の幾何的な効果について、以下説明する：
説明を簡単にするために、円柱の成長方向での一方の屈折率と、各垂直方向での他方の屈折率は、以下の関係に従って定義することができる：
ε⊥2= ε2       (1)
ε‖ =ε1・ε3/(ε3・cos2α+ε1・sin2α)    (2)
その際、ε⊥ は、蒸着面に対して垂直方向の誘電率を示し、ε‖ は、蒸着面に対して平行方向の誘電率を示し、非導電性、非磁性材料の場合、εi = ni2 である。
【００１７】
比較的薄い１つ以上の層を挿入するという発明性のある技術思想によって、干渉層系の各層内での円柱の成長を中断することができ、円柱の整列を妨げることができる。その手段が講じられると、典型的にはかなり薄い厚みの、１つ以上の中間層が、層系の各層の交互シーケンス内に形成される。これは、構造性複屈折の変調の程度を変えることができ、その際、蒸着装置の幾何形状、層厚、又は、温度を変える必要はないという利点を有している。
【００１８】
有利な実施例によると、少なくとも１つの中間層は、細分された層の厚みよりも少なくとも１０倍小さな厚みを有しており、更に有利には、細分された層の厚みよりも少なくとも１５倍小さな厚みを有しており、更に一層有利には、細分された層の厚みよりも少なくとも２０倍小さな厚みを有している。
【００１９】
有利な実施例によると、少なくとも１つの中間層は、２ｎｍよりも大きくない光学厚み、有利には、０．５ｎｍ〜２ｎｍの範囲内の光学厚みを有している。
【００２０】
有利な実施例によると、少なくとも１つの中間層は、作動波長の厚みの０．０５倍より小さい光学厚みを有している。
【００２１】
有利な実施例によると、湾曲レンズ表面は、当該湾曲レンズ表面の、少なくとも２０°の光学活性レンズ表面の最大接線角度を有しており、有利には、少なくとも３０°、更に有利には、少なくとも４５°の最大接線角度を有しており、接線角度は、光学活性レンズ表面上の各位置に対して、当該位置でのレンズ表面に対する接線と、湾曲レンズ表面の頂点でのレンズ表面に対する接線との間の角度として定義される。
【００２２】
有利な実施例によると、中間層を含む干渉層の全ての層は、レンズ表面上に斜めに堆積されている。
【００２３】
有利な実施例によると、中間層は、Mgf2, ErF3, AlF3, チオリス(chiolith) (Na5Al3F14), クリオリス(kryolith) (Na3AlF6), DyF3, 及びSiO2 を含むグループから選択された材料から形成されている。
【００２４】
有利な実施例によると、干渉層系は、第１の材料製の第１の層と、第２の材料製の第２の層とが交互に形成されたシーケンスを有しており、第１の材料は、作動波長で、水晶ガラス(SiO2)の屈折率よりも小さな屈折率を有しており、第２の材料は、作動波長で、水晶ガラス(SiO2)の屈折率よりも大きな屈折率を有している。
【００２５】
有利な実施例によると、干渉層系は、光学系によって予め決められた最大入射角迄の角度範囲内で、光学面上に入射する、所定の作動波長の光に対して、相互に直交する偏光状態で異なった境界面透過率によって、干渉層系内に生じる第１のリターデイション分布は、構造性複屈折によって干渉層系内に生じる第２のリターデイション分布によってほぼ補償される。
【００２６】
有利な実施例によると、構造性複屈折によって干渉層系内に生じる第２のリターデイション分布は、光学系によって予め決定された最大入射角迄の角度範囲内で、光学面に入射する、所定の作動波長の光で、干渉層系によって生じた、直交する各偏光状態間での全有効位相差が、±５°の最大値、有利には、±３°の最大値を超過せず、更に有利には、±２°を超過しない。
【００２７】
有利な実施例によると、干渉層系の少なくとも１つの層は、層材料から形成された多数の円柱から形成された円柱構造体を有しており、各円柱は、円柱軸を有しており、且つ、各円柱間に複数の孔を有しており、各円柱軸と光学面の面法線方向との間で測定された円柱傾斜角度は、リターデイションの第２の分布を生じる構造性複屈折を調整するために、光学面に亘って変えられる。
【００２８】
有利な実施例によると、少なくとも１つの干渉層系が可変の厚みを有している。
【００２９】
有利な実施例によると、厚みは、層の最大厚みの２０％よりも多くない範囲内で変化する。
【００３０】
有利な実施例によると、干渉層系は、反射防止コーティングである。
【００３１】
有利な実施例によると、光学要素は、作動波長の光に対して透過性である光学要素である。
【００３２】
有利な実施例によると、作動波長は、２５０ｎｍよりも短く、有利には、２００ｎｍよりも短く、もっと有利には、１６０ｎｍよりも短い。
【００３３】
別の観点によると、本発明は、光学系、特に、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明装置又は投影対物レンズに関しており、その際、光学系は、少なくとも１つの光学要素を有しており、該光学要素は、少なくとも１つの光学面上に干渉層系を有しており、その際、光学系によって予め決められた入射の最大角度迄の角度範囲内で、光学面に入射する所定の作動波長の光に対して、相互に直交する２つの偏光状態での異なった境界面透過率によって、干渉層系内に生起するリターデイションの第１の分布が、構造性複屈折によって干渉層系内に生起するリターデイションの第２の分布によってほぼ補償されるように、干渉層系は構成されている。
【００３４】
従って、この別の観点によると、構造性複屈折の効果は、特にターゲットを絞ったやり方で、例えば、各個別層間の異なった境界面透過率の結果としての、反射防止コーティングのような、（電界ベクトルのｓ成分及びｐ成分の異なったフレネル係数に起因して）干渉層系内で生起するリターデイション又は位相差を部分的又は完全に補償するために使用される。
【００３５】
従って、本発明によると、最終結果が偏光に関してほぼ中性の挙動を示し、その結果、所望の結果（例えば、反射防止効果）が、干渉層系を通過する光の偏光状態が不所望に乱れずに達成することができるような、干渉層系が形成される。
【００３６】
ここで使っている用語「ほぼ補償される」とは、完全とは言えない補償レベルも含むものとする。特に、リターデイションの第１の分布の最大値は、有利には、台にリターデイション分布によって少なくとも５０％だけ、もっと有利には、少なくとも６０％だけ、更にもっと有利には、少なくとも７０％だけ低減することができる。
【００３７】
有利な実施例によると、光学系によって予め決められる最大入射角度は、少なくとも４５°、有利には、少なくとも５５°、更にもっと有利には、少なくとも６０°である。
【００３８】
有利な実施例によると、構造性複屈折によって干渉層系内に生じる第２のリターデイション分布は、光学系によって予め決定された最大入射角迄の角度範囲内で、光学面に入射する、所定の作動波長の光で、干渉層系によって生じた、直交する各偏光状態間での全有効位相差が、±５°の最大値、有利には、±３°の最大値を超過せず、更にもっと有利には、±２°を超過しない。
【００３９】
上述の構造性複屈折は、干渉層系内で、偏光の２つの直交状態での異なった各境界透過率によって生起する、層構造によって生じる付加的なリターデイションから区別される必要がある。この後者のリターデイションは、図２に略示されているように、ｓ偏光及びｐ偏光の各々での異なったフレネル係数によって生起し、図２には、各連続層０，１，２，・・・間の境界面及び個別光線が略示されている。光ビームは、そのような各個別光線の有限個数からなっている。反射防止コーティングで、偏光の両方向の各光線は、殆ど完全に伝送される。従って、コーティング部を通過する際に複数回反射されるｓ偏光された部分光線全ての総和であるｓ偏光された光は、通常、p偏光された光よりも長い光路を有している。
【００４０】
本発明の上述の観点によると、ｓ偏光及びｐ偏光に対して異なった各透過率によって、干渉層系内に生起するリターデイションが、直接補償され、即ち、層系自身で補償され、その結果、層系は全体的にもはや、実際上何らかの意味のあるリターデイションを結果として生じることはない。
【００４１】
この補償は、構造性複屈折によって干渉層系内に生起する位相差が、適切なやり方で、干渉層系の全表面に亘って調整又は変調され、即ち、その結果、位相差は、ほぼ補償される。
【００４２】
有利な実施例によると、干渉層系の少なくとも１つの層は、第２のリターデイション分布を生じる構造性複屈折を調整する目的に役立つ、可変の厚みを有している。
【００４３】
別の観点によると、本発明は、干渉層系を有する少なくとも１つの湾曲レンズ表面を有する光学要素に関しており、干渉層系は、各層の交互シーケンスを有しており、各層の少なくとも１つは、少なくとも１つの中間層によって細分されており、中間層は、５ｎｍよりも大きくない厚みを有しており、少なくとも１つの、細分された層内に形成された円柱構造体は、少なくとも１つの中間層によって中断されている。
【００４４】
別の観点によると、本発明は、干渉層系を有する少なくとも１つの湾曲レンズ表面を有する光学要素に関しており、干渉層系は、各層の交互シーケンスを有しており、各層の少なくとも１つは、少なくとも１つの中間層によって細分されており、中間層は、５ｎｍよりも大きくない厚みを有しており、少なくとも１つの細分された層内に形成された円柱構造体は、少なくとも１つの中間層によって中断されており、その際、中間層は、干渉層系の有効複屈折分布を変える効果を有している。
【００４５】
別の観点によると、本発明は、基板の少なくとも１つの光学面上に、干渉層系を堆積することによって、光学要素を製造する方法に関しており、その際、所定の最大入射角度迄の角度範囲内で光学面上に入射する所定の作動波長の光に対して、干渉層系内に、偏光の相互に直交する状態での異なった境界面透過率によって生じるリターデイションの第１の分布は、構造性複屈折によって干渉層系内に生じるリターデイションの第２の分布によってほぼ補償されるように、干渉層系が堆積されている。
【００４６】
有利な実施例によると、干渉層系の少なくとも１つの層は、層材料から形成された多数の円柱から形成された円柱構造体を有しており、各円柱は、円柱軸を有しており、且つ、各円柱間に複数の孔を有しており、各円柱軸と光学面の面法線方向との間で測定された円柱傾斜角度（α）は、リターデイションの第２の分布を生じる構造性複屈折を調整するために、光学面に亘って変えられる。
【００４７】
有利な実施例によると、構造性複屈折によって干渉層系内に生じるリターデイションの分布の分布プロフィールは、以下の各ステップの１つを用いて、又は、各ステップの組合せを用いて調整され：
ａ）  基板上に干渉層系を堆積するための蒸着プロセス中蒸着温度を変えること；
ｂ）  光学面に亘って、干渉層系の少なくとも１つの層内で、円柱構造体内の円柱傾斜角度を変えること；
ｃ）  干渉層系の少なくとも１つの層の層厚を変えること；又は
ｄ）  干渉層系の堆積中に、少なくとも１つの中間層を挿入し、それにより、干渉層系の堆積中に形成される円柱構造体が中断されるようにすることにより調整される。
【００４８】
本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置、光学要素の製造方法、マイクロ構造化されたコンポーネントのマイクロリソグラフィにより製造するための方法、並びに、マイクロ構造化されたコンポーネントに関する。
【００４９】
本発明の別の有利な実施例は、従属請求項に記載されている。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明について、図示の実施例を用いて詳細に説明する。
【００５１】
図面において：
図１は、構造性複屈折の作用を説明するために、コーティング構造を略示した図、
図２は、電界ベクトルのｓ成分及びｐ成分での異なった各境界面透過率によってリターデイションが生じる様子について説明するために用いる略図、
図３は、干渉層系の例で、反射の程度が、作動波長１５７ｎｍでの入射角に依存する程度を示す図、
図４は、構造性複屈折のない図３の干渉層系での電界ベクトルのｓ成分とｐ成分との位相差の角度依存度の計算結果を示す図、
図５は、図４に従って計算された、つまり、各測定によって決定された、図３の干渉層系で、構造性複屈折のない電界ベクトルのｓ成分とｐ成分との位相差の角度依存度、及び、付加的に、斜め蒸着の場合に各測定によって決定された位相差の角度依存度を示す図、
図６は、異なった層厚での電界ベクトルのｓ成分とｐ成分との位相差の計算された角度依存度を示す図、
図７は、本発明の実施例による干渉層系の構造を説明するのに使う、本発明による干渉層系の略図、
図８ａ−ｂは、本発明の実施例による干渉層系の構造を説明するのに使う、本発明による干渉層系の略図、
図９は、中間層付きの場合及び中間層なしの場合での、異なった最大接線角度及び典型的な反射防止コーティング系での電界ベクトルのｓ成分とｐ成分との位相差の角度依存度を示す図、
図１０は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の主要設計構造の説明に供する略図である。
【００５２】
光学要素、例えば、干渉層系、例えば、反射防止コーティングを備えたマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明装置又は投影対物レンズを改善するために、第１のステップは、要求される透過特性に従って適切な干渉層系を選択することにある。
【００５３】
干渉層系の例は、表１に示されており、その際、個別層の厚みは、各事例で、ナノメータ（ｎｍ）並びにＱＷＯＴ単位（"quarter’wave optical thickness"１／４波長光学厚み）である。
【００５４】
【表１】
0004421604.tif 000002
【００５５】
図３は、１５７ｎｍの場合の反射度を示し、図４は、計算による角度依存の位相差を示し、即ち、位相差デルタは、複屈折に起因し、その際、デルタは、入射角度の関数として、作動波長１５７ｎｍでの干渉層系を通って透過される光の電界ベクトルのｓ成分とｐ成分との位相差を示し、即ち、デルタ＝位相（ｐ）−位相（ｓ）を示す。図４から分かるように、実際上、約３０°以上では位相差は生じない。これとは逆に、約４°〜５°の位相差は、それ自体、入射角度より高い領域で、例えば、入射角度５５°で生じる。入射角度は、レンズの縁に行くに連れて、大きくなることがよくある。
【００５６】
干渉層系によって伝送される光の偏光状態の不所望な変化を回避するための手段として、「構造性複屈折("form-birefringent") 」コーティングが、本発明により形成されているように、この種の位相差及びレンズの縁に向かう領域内に形成され、即ち、付加的なリターデイションが、例えば、干渉層系の個別層内での円柱の傾斜角度をプロセス制御により変化させることによって、構造性複屈折を生じる円柱構造の、特別にターゲット（狙い）を絞った変化によって、レンズの領域内に導入され、その際、付加的に導入されるリターデイションは、丁度、構造性複屈折なしに生じるリターデイションを補償する大きさのリターデイションである。
【００５７】
前述のプロセス制御による変化を達成するためのプロシージャについて、図５を用いて一層詳細に説明する。図５の破線は、垂直方向の蒸着の場合の位相差を示し、その際、実線は、４０°斜め蒸着で、レンズ上の点での位相差を示す。位相差の測定は全て、伝送時に楕円偏光計を用いて行われており、楕円偏光計によると、図に示されている各測定値が直接得られる。
【００５８】
図に実線で記述されている位相差分布は、円柱の斜め配向に起因する構造性複屈折成分を含む。約５５°の入射角の光の場合、この斜め蒸着により、零付近の合成位相差が生じ、つまり、構造性複屈折寄与分が、構造性複屈折を考慮せずに、各々ｓ成分及びｐ成分での異なった境界面透過率に起因して生じる位相差を補償する大きさであることが分かる。図５から更に明らかであるように、主に斜め蒸着の結果として導入される構造性複屈折により、付加的に、入射角のほぼ全範囲に亘って構造性複屈折なしに得られるプロフィールに重畳される偏差が生じる。偏差の大きさ、即ち、構造性複屈折に起因して実線が位置ずれを生じる量は、円柱の傾斜を変えることによって（蒸着角度によって）、層厚、孔の個数（温度を調節することによって）、並びに、円柱の成長を妨害又は停止するために中間層を挿入することによって、特にターゲット（狙い）を絞ったやり方で、制御することができる。
【００５９】
図６は、層厚が大きくなることによって（例えば、干渉層系の全ての層が５％だけ大きくなることによって）、ｓ成分及びｐ成分で各々異なった境界面透過率の結果得られる位相差が変化する様子を示す。この場合、層厚が大きくなる場合、構造性複屈折から得られる位相差も大きくなり、ｓ成分及びｐ成分に対して各々異なった境界面透過率に起因して、位相差は、たいていの場合減少する。
【００６０】
総じて、全層系に対して構造性複屈折が寄与する位相差の部分は、各々、各個別層の寄与分の総和から得られ、その際、個別層の幾何形状とコーティングパラメータの関数としての個別層の寄与分は、実際に、ほぼ、以下の関係式に合致するもの見なすことができる：
DeltaFDB =K*δ*B*d     (3)
その際、Ｋは、コーティングプロセス及びコーティング材料の温度に依存するファクタを示し、δは、レンズの接線角度を示し、Ｂは、開口の強さ（strength）を示し、及び、ｄは、コーティング厚みを示す。１より小さなＢの値では、蒸着角度は低減され、１より大きなＢの値では、蒸着角度は増大される。実際には、前述の関係により、少なくとも５０°に至る迄の接線角度の場合に極めて良好な近似値が示される。
【００６１】
このようにして、レンズ上の構造性複屈折を特にターゲット（狙い）を絞って設定することによって、リターデイション全体が（即ち、構造性複屈折と、干渉層系内のｓ成分とｐ成分に対する異なった各境界面透過率）零付近に維持されるようになり、その結果、レンズ上に堆積される干渉層系は、偏光に関して中性で、入射角度の関連のある範囲の全てに亘って挙動する。
【００６２】
本発明によると、構造性複屈折の変調の程度を設定するために（即ち、図５の実線でのシフト）、個別又は組み合わせて、以下の各手段が使われ：
ａ）  孔の総数を変えるために、温度を設定すること。一般的には、低い温度で、高い個数の孔（即ち、例えば、空気が一層多い）が層系内に形成され、その層系内では、円柱の斜め成長に起因して、空気がそれ自体層内で異方性に寄与し、それにより、異なった方向での各屈折指数の差が大きくなる。従って、低い温度設定に起因する空気量を含めると、曲線のシフトが大きくなることがある。構造性複屈折の、温度の関数としての変化は、例えば、世界知的所有権機関特許第０３／０７７００７号に記載されている。
ｂ）  適切な温度技術を用いて、円柱の方向を変えること。この手段を用いて、蒸着の幾何形状が、（図５の実線の曲線内の大きなシフトを達成するために）既存の光束からの大きな蒸着角度の範囲を選択するために、又は、（前述の曲線内での小さなシフトを達成するために）小さな蒸着角度の範囲を選択するために、適切なオブスキュレーション開口絞りによって変えられる。蒸着角度を制御するための方法は、例えば、米国特許第６８６３３９８号明細書に記載されており、当該明細書の開示内容は全て、本発明の出願に際にて参照されている。例えば、オブスキュレーション絞りは、低い蒸着角度をカットオフすることができ、その結果、比較的大きな蒸着角度の光束の部分だけが、レンズに入射し、それにより、比較的大きな、曲線のシフトが達成される。従って、オブスキュレーション開口絞りを、例えば、レンズの対向面上に配設することによって、円柱のほぼ垂直方向の成長（従って、曲線内の小さなシフト）を達成することができる。例えば、Dirks, Leamy; Thin Solid Films, Vol. 47, 219-221 (1977)には、関係式  tan(b)=1/2*tan(a) が、円柱の成長方向と蒸着方向との間に成立し、その際、ｂは、円柱の傾斜の角度を示し、ａは、蒸着角度（即ち、面法線方向と、蒸着ジェットとの間の角度）を示す。
ｃ）  層系の個別層の厚みを変えること。構造性複屈折の位相差は、Δn*d（その際、ｄは、層厚を示し、Δｎは、屈折率の差を示す）によって示され、その結果、層厚を大きくすることによって、曲線のシフトを一層大きくすることができるようになる。層厚を変えることによって、異なった境界面透過率によって生じる（及び、たいていの場合、厚みが大きくなるにつれて、低減する）リターデイションに作用を及ぼすことができる。
ｄ）  比較的薄い層を挿入すること。それにより、円柱の成長を中断することができ、円柱の整列を妨害することができる。その手段が講じられると、典型的にはかなり薄い厚みの、１つ以上の中間層が、層系の各層の交互シーケンス内に形成される。例えば、LaF3/MgF2層系において、１つ以上のLaF3層が中間層によって細分され、例えば、例えば、４０ｎｍ厚のLaF3層が、各分割時に挿入されたMgF2の蒸着された中間層を有する、２つ又は３つのLaF3層に細分される。更に、中間層に適切な材料は、例えば、ErF3, AlF3, チオリス(chiolith) (Na5A3F14) , クリオリス(kryolith) (Na3AIF6) , DyF3, 又は Si02である。これは、構造性複屈折の変調の程度を変えることができ、その際、蒸着装置の幾何形状、層厚、又は、温度を変える必要はないという利点を有している。
【００６３】
図７は、本発明の実施例の干渉層系の部分略図であり、主要構造を説明するためにのみ提示されている。
【００６４】
図７に部分７００で示されている干渉層系は、基板７１０（例えば、作動波長の光に対して透過性であるレンズ）を有しており、基板７１０は、第１のコーティング材料（例えば、MgF2）の第１の層７２１−７２４と、第２のコーティング材料（例えば、LaF3）の第２の層７３１−７３４との間で交互に形成された層シーケンスを有しており、その際、実施例に示された層７３３は、中断され、又は、第３の層材料の２つの中間層７４１及び７４２によって細分されている。この例で、第２の材料の層７３３を中断する中間層の材料は、ここでもまた、第１の材料（即ち、この例では、MgF2）から形成されており、又は、層７３３内での円柱の成長を妨害する何らかの別の適切な材料から形成されている。特に、中間層によく適しているのは、それ自身複屈折しないか、又は複屈折が小さな量である、例えば、ErF3, AlF3, チオリス(chiolith) (Na5Al3F14) , クリオリス(kryolith) (Na3AlF6) , DyF3, 及び Si02のようなコーティング材料である。
【００６５】
図８ａ−ｂは、干渉層系８２０が平凸レンズ８１０の湾曲レンズ表面上に設けられている実施例の略示である。干渉層系８２０は、図８ｂの拡大図から分かるように、第１の材料(例えば、 LaF3)の第１の層８２１，８２３、及び、第２の材料（例えば、MgF2)の第２の層８２２，８２４の交互シーケンスを有しており、その際、第１の材料の１つの層８２３が中断され、又は、更に、かなり薄い厚みの中間層８２５の中間層８２５（実施例では、例えば、MgF2の蒸着された中間層でよい）によって細分されている。中間層８２５の厚みは、５ｎｍより大きくない大きさであり、有利には、０．５から２ｎｍの範囲内である。更に、中間層８２５は、有利には、細分された層８２３の厚みよりもかなり小さな厚みを有しており、典型的には、２０から５０ｎｍの範囲内にするとよい。
【００６６】
有利には、中間層の厚みは、細分された層の厚みよりも少なくとも１０倍小さな厚みを有しており、更に有利には、細分された層の厚みよりも少なくとも１５倍小さな厚みを有しており、更に一層有利には、細分された層の厚みよりも少なくとも２０倍小さな厚みを有している。当然、図８の実施例は、中間層を１つだけ設けることに限定するものではなく、その結果、２つ、又は、それ以上の中間層を、干渉層系の同じ層又は異なった層に細分するようにしてもよい。
【００６７】
図９によると、電界ベクトルのｓ成分とｐ成分との位相差の角度依存度が、中間層なしの場合（実線）及び中間層付きの場合（破線）で、異なった最大接線角度値αtanでの６層反射防止コーティング系で測定された。表２には、（ｎｍで示した）厚み、（全波光学厚み、ｆｕｌｌ  ｗａｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ＝ＦＷＯＴ）及び個別層の材料が、中間層なしの干渉層系に対して示されている。表３には、個別層の厚み及び材料が、中間層を有する、この干渉層系用に示されている。従って、表２の干渉層系は、表３の、中間層なしの干渉層系と比較して、同様の系である。その理由は、表３及び表２の干渉層系の順序、材料及び厚みは、中間層を考慮しなければ、同じであるからである。
【００６８】
【表２】
0004421604.tif 000003
【００６９】
【表３】
0004421604.tif 000004
【００７０】
図８ａに示された接線角度αtanは、光学活性レンズ表面上の各位置で、この位置でのレンズ表面の接線と、湾曲レンズ表面の頂点でのレンズ表面の接線との間の角度として定義されている。図９から推論することができるように、両方のグラフの場合に、最大接線角度が増大すると共に位相差も直線的に増大する間、グラフの勾配も位相差の絶対値も、接線角度の各値に対して、零よりもかなり大きく、表３（即ち、中間層を有する）の反射防止コーティング系の場合、表２（即ち、中間層なし）の類似の反射防止コーティング系の場合よりもかなり小さい。
【００７１】
図１０は、本発明の照明系を有するマイクロリソグラフィ投影露光装置の装置構成全体の略図である。
【００７２】
図１０に示されているように、投影露光装置８００は、照明装置８０１及び投影対物レンズ８０２を有している。投影対物レンズ８０２は、開口絞りＡＰを備えたレンズ構成部８０３を有しており、その際、光軸ＯＡは、レンズ構成部８０３によって定義されている（略示されているにすぎない）。例えば、反射防止コーティングを、本発明の干渉層系の形式で有するレンズＬは、略示されているにすぎない。
【００７３】
照明装置８０１と投影対物レンズ８０２との間に、マスクホルダ８０５を用いて光路内に保持されたマスク８０４が配置されている。
【００７４】
マスク８０４は、マイクロ−ナノメータオーダーの大きさの構造部を有しており、この構造部は、投影対物レンズ８０２を用いて、例えば、４又は５のイメージ縮率(image-reduction factor)で、イメージプレートＩＰ上に投影される。
【００７５】
イメージプレーンＩＰでは、基板８０６又はウエーハが、基板ホルダ８０７によって位置決めされている位置に保持されている。装置により解像することができる最少構造は、照明用に使われる光の波長λに依存しており、つまり、投影対物レンズ８０２のイメージ側の開口数に依存しており、その際、投影露光装置８００を用いて達成することができる最大解像度は、照明装置８０１の波長λが短くなるにつれて、及び、投影対物レンズ８０２のイメージ側の開口数が大きくなるにつれて大きくなる。
【００７６】
本発明について、図示の特別な実施例を用いて説明してきたが、当業者は、例えば、個別実施例の各特徴を結合させたり、及び／又は、個別実施例の各特徴を交換したりして、多数の変形実施例及び択一的な実施例を実施することができる。従って、そのような変形乃至択一的な実施例は、本発明に含まれるものと見なされ、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその等価内容にのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】構造性複屈折の作用を説明するために、コーティング構造を略示した図。
【図２】電界ベクトルのｓ成分及びｐ成分での異なった各境界面透過率によってリターデイションが生じる様子について説明するために用いる略図。
【図３】干渉層系の例で、反射の程度が、作動波長１５７ｎｍでの入射角に依存する程度を示す図。
【図４】構造性複屈折のない図３の干渉層系での電界ベクトルのｓ成分とｐ成分との位相差の角度依存度の計算結果を示す図。
【図５】図４に従って計算された、つまり、測定によって決定された、図３の干渉層系で、構造性複屈折のない電界ベクトルのｓ成分とｐ成分との位相差の角度依存度、及び、付加的に、斜め蒸着の場合に測定によって決定された位相差の角度依存度を示す図。
【図６】異なった層厚での電界ベクトルのｓ成分とｐ成分との位相差の計算された角度依存度を示す図。
【図７】本発明の実施例による干渉層系の構造を説明するのに使う、本発明による干渉層系の略図。
【図８】ａ−ｂは、本発明の実施例による干渉層系の構造を説明するのに使う、本発明による干渉層系の略図。
【図９】中間層付きの場合及び中間層なしの場合での、異なった最大接線角度及び典型的な反射防止コーティング系での電界ベクトルのｓ成分とｐ成分との位相差の角度依存度を示す図。
【図１０】マイクロリソグラフィ投影露光装置の主要設計構造の説明に供する略図。
【符号の説明】
【００７８】
７００  干渉層系
７１０  基板
７２１−７２４  第１の層
７３１−７３４  第２の層
７４１及び７４２  中間層
８００  投影露光装置
８０１  照明装置
８０２  投影対物レンズ
ＡＰ  開口絞り
８０３  レンズ構成部
ＯＡ  光軸
８０４  マスク
８０５  マスクホルダ
８０６  基板
８０７  基板ホルダ
８１０  平凸レンズ
８２０  干渉層系
８２１，８２３  第１の層
８２２，８２４  第２の層
８２５  中間層
【図２】
0004421604.tif 000005
【図３】
0004421604.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004421604.tif 000009
【図７】
0004421604.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１】
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