JP2009009143A - 高開口数システムの固定及び動的ラジアル横方向電気偏光器 - Google Patents

Abstract

【課題】 第１屈折率を有する材料の第１層、第２屈折率を有する材料の第２層、及び方位角で周期的に隔置されて第１層と第２層との間に配置された複数の細長い要素を含むラジアル横方向電気偏光器装置を提供すること。
【解決手段】 ラジアル横方向電気偏光器は、第１屈折率を有する材料の第１層と、第２屈折率を有する材料の第２層と、方位角で周期的に隔置され、第１層と第２層との間に配置された複数の細長い要素とを含む。複数の細長い要素が、放射線の電磁波と相互作用して、放射線の電磁波の横方向電気偏光を透過する。偏光器デバイスは、例えばリソグラフィ投影装置に使用して、描像の解像度を上げることができる。デバイス製造方法は、放射線ビームを横方向電気偏光で偏光することを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は概ね光学偏光器に、特に高い開口数のリソグラフィの偏光器に関する。

リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。このような場合、パターン形成手段は、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成し、このパターンを、放射線感受性材料（レジスト）の層で被覆した基板（シリコン・ウェハ）上の標的部分（例えば１つ又は複数のダイを備える）に描像することができる。概して、１枚のウェハ又は基板が、１回に１つずつ投影システムを介して連続的に照射される隣接標的部分の全ネットワークを含む。

「パターニング・デバイス」という用語は、本明細書で使用すると、基板の標的部分に生成すべきパターンに対応し、パターン形成した断面を、入射放射線ビームに与えるために使用することができるデバイスを指すよう広義に解釈される。「ライトバルブ」という用語も、この文脈で使用することができる。概して、パターンは、集積回路又は他のデバイスなど、標的部分に生成するデバイスの特定の機能層に対応する。

このようなパターニング・デバイスの一例はマスクである。マスクの概念はリソグラフィでよく知られ、バイナリ、交互位相ずれ、及び減衰位相ずれ、さらに様々な複合マスク・タイプなどのマスク・タイプを含む。このようなマスクを放射線ビームに配置すると、マスク上のパターンに従いマスクに衝突する放射線の選択的透過（透過性マスクの場合）又は反射（反射性マスクの場合）が生じる。マスクの場合、支持構造は概ねマスク・テーブルであり、これによりマスクを入射放射ビームの所望の位置に保持でき、所望に応じてビームに対して移動できることが保証される。

パターニング・デバイスの別の例はプログラマブル・ミラー・アレイである。このようなアレイの一例は、粘弾性制御層及び反射性表面を有するマトリックス・アドレス指定可能表面である。このような装置の元となる原理は、例えば反射性表面のアドレス指定された区域は、屈折光として入射光を反射し、アドレス指定されない区域は非屈折光として入射光を反射することである。適切なフィルタを使用すると、非屈折光を反射ビームから除去し、屈折光のみを残すことができる。この方法で、ビームはマトリックス・アドレス指定可能表面のアドレス指定パターンに従ってパターン形成される。

プログラマブル・ミラー・アレイの代替実施形態は、微小なミラーのマトリックス構成を使用し、各ミラーは、局所化した適切な電界を与えるか、圧電起動手段を使用することによって軸線の周囲で個々に傾斜させることができる。この場合もミラーはマトリックス・アドレス指定可能であり、したがってアドレス指定されたミラーは、アドレス指定されないミラーとは異なる方向に放射ビームを反射する。この方法により、反射ビームはマトリックス・アドレス指定可能ミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン形成される。必要なマトリックス・アドレス指定は、適切な電子機器を使用して実施することができる。上述した状況の双方で、パターニング・デバイスは、１つ又は複数のプログラマブル・ミラー・アレイを備えることができる。本明細書で言及するミラー・アレイに関する詳細な情報は、例えば米国特許第５，２９６，８９１号及び米国特許第５，５２３，１９３号及び国際ＰＣＴ特許出願第９８／３８５９７号及び第９８／３３０９６号で収集することができる。プログラマブル・ミラー・アレイの場合、支持構造は、必要に応じて固定するか動作可能なフレーム又はテーブルなどとして実現してもよい。

パターニング・デバイスの別の例はプログラマブルＬＣＤアレイである。このような構造の一例が米国特許第５，２２９，８７２号で与えられている。上記と同様、この場合の支持構造は、必要に応じて固定するか動作可能なフレーム又はテーブルなどとして実現してもよい。

単純にするため、本明細書ではこれ以降、特定の箇所で、マスク及びマスク・テーブルに関わる例を特に指向する。しかし、このような場合に検討される一般原理は、以上で記述したようなパターニング・デバイスという、より広義の文脈で考慮されたい。

マスク・テーブル上のマスクによるパターン形成を使用するこの装置では、２つの異なるタイプの機械を区別することができる。一方のタイプのリソグラフィ投影装置では、マスク・パターン全体を１回で標的部分に曝露させることにより、各標的部分に照射する。このような装置は通常、ウェハ・ステッパと呼ばれる。一般に走査ステップ式装置と呼ばれる代替装置では、投影ビームの下で任意の基準方向（「走査」方向）でマスク・パターンを漸進的に走査しながら、この方向に平行又は逆平行に基板テーブルを同期走査することにより、各標的部分に照射する。概して、投影システムは倍率Ｍ（概ね＜１）を有するので、基板テーブルを走査する速度Ｖは、係数Ｍにマスク・テーブルを走査する速度を掛ける値となる。本明細書で説明するようなリソグラフィ装置に関する詳細な情報は、例えば参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，０４６，７９２号で見ることができる。

リソグラフィ投影装置を使用する既知の製造プロセスでは、少なくとも部分的に放射線感受性材料（レジスト）の層で覆われた基板に、（例えばマスクの）パターンを描像する。この描像ステップの前に、基板にはプライミング、レジスト被覆及びソフト・ベークなどの様々な手順を実施してよい。露光後、基板は、撮像した特徴の現像前ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク及び測定／検査など、他の手順を実施することができる。この一連の手順は、例えばＩＣなど、デバイスの個々の層にパターン形成するためのベースとして使用する。このようなパターン形成した層は、次にエッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学、機械的研磨などの様々なプロセスを実施することができ、これらは全て、個々の層を仕上げるよう意図されている。数層が必要な場合は、手順全体又はその変形を新しい層ごとに反復しなければならず、積み重ねた様々な層のオーバレイ（並置）を、可能な限り正確に実行する。そのために、ウェハの１つ又は複数の位置に小さい基準マークを設け、したがってウェハ上に座標系の起点を画定する。光学及び電子デバイスを基板ホルダの位置決め装置（以下で「アライメント・システム」と呼ぶ）と組み合わせて使用すると、新しい層を既存の層に並置させるたびに、このマークを再配置し、アライメント基準として使用することができる。最終的に、アレイ状のデバイスが基板（ウェハ）上に存在する。次にこれらのデバイスを、ダイシング又はソーイングなどの技術によって相互から分離し、ここで個々のデバイスをキャリア上に装着したり、ピンに接続したりすることができる。このようなプロセスに関するさらなる情報は、例えばPeter van Zant著の「Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing」第３版(McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4)という著書から獲得することができる。

単純にするため、投影システムをこれ以降「レンズ」と呼ぶ。しかしこの用語は、例えば屈折光学系、反射光学系及び反射屈折光学系など、様々なタイプの投影システムを含むものと広義に解釈されたい。放射線システムは、投影放射ビームを配向、成形、又は制御するため、これらの設計タイプのいずれかにより動作するコンポーネントも含むことができ、このようなコンポーネントは、以下で集合的又は単独で「レンズ」とも呼ぶことができる。さらに、リソグラフィ装置は、２つ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプでもよい。このような「複数ステージ」のデバイスでは、追加テーブルを平行にして使用するか、１つ又は複数のテーブルで予備ステップを実施しながら、１つ又は複数のテーブルを露光に使用する。二重ステージ・リソグラフィ装置は、例えば米国特許第５，９６９，４４１号及び第６，２６２，７９６号に記載されている。

リソグラフィで新しいツール及び方法が開発されると、ＩＣなどのデバイス上にパターン形成される描像機構の解像度が改善される。光学リソグラフィのツールと技術は、改善され続け、場合によっては５０ｎｍ未満の解像度にまでなる。これは、比較的高い開口数（ＮＡ）のレンズ（０．７５ＮＡ以上）、１５７ｎｍしかない波長、及び位相ずれマスク、従来とは異なる照明及び進歩したフォトレジスト・プロセスなどのおびただしい技術を使用して達成することができる。

このような波長より小さい解像度での製造プロセスを成功させるには、低変調画像を印刷する能力、又は許容可能なリソグラフィの歩留まりを出すレベルまで画像変調を増加させる能力を利用する。

通常、産業はレイリー基準を使用して、プロセスの解像度及び焦点深度の機能を評価してきた。解像度及び焦点深度（ＤＯＦ）は下式によって与えられる。
解像度＝ｋ₁（λ／ＮＡ）
及び
ＤＯＦ＝ｋ₂（λ／ＮＡ²）
ここでλは照明ソースの波長であり、ｋ₁及びｋ₂は、特定のリソグラフィ・プロセスの定数である。

したがって、特定の波長では、使用するツールのＮＡを高くして解像度が上がるにつれ、焦点深度を短くすることができる。高いＮＡでＤＯＦが失われることが、よく知られている。しかし、ＮＡが高く部分的にコヒーレントなシステムの偏光標的は検査されていない。下式に従う。

ここで、像Ｉは、フォトレジストなどの任意のフィルムでは、位置ｒの関数であり、任意の焦点位置Ｚ₀に特有である。この式は全てのＮＡについて有効であり、像が全ての偏光状態ｉの合計である。積分は、Ｊによって定義されたソースの分布にわたって実行される。ブラケット内のフーリエ項は、射出ひとみにおける電界分布を示す。ブラケット内の４つの項はそれぞれ、レチクル・パターンのオブジェクト・スペクトルＯ、偏光関数Ｐ、フィルムの関数Ｆ、及びひとみ関数Ｈである。

この式によると、高いＮＡの描像は、本質的に偏光状態及び薄膜構造に関連付けられ、ここでフォトレジスト・フィルムが吸収するパワー及び電界結合を、徹底的に変化させることができる。フォトレジスト・フィルム上の入射面波により吸収されるパワーは、フィルムの現像に必要な露光に比例する。

２００２年２月２７日から３月３日に米国カリフォルニア州サンタクララで開催された第２５回Annual International Symposium on Microlithography (SPIE)で「Optical Lithography into the Millennium: Sensitivity to Aberrations, Vibrations and Polarization」という表題で発表されたDonis G. Flagelloその他の研究は、２つの直交する偏光（横方向電気偏光ＴＥ及び横方向磁気偏光ＴＭ）が高いＮＡで最高２５％のパワー変化まで大きく発散することを示した。描像システムは複数の入射角度を含み、この効果を低下させる。しかし、交互の位相ずれマスク（ＰＳＭ）は小さい部分干渉が必要であり、これは角度の総数を制限し、したがって同様の露光変化を生じることがある。

シミュレーションから結果が獲得され、これは、完全に偏光した状態と偏光していない状態との限界寸法差が、開口数ＮＡによって決定されることを示す。結果は、交互の位相ずれマスク（ＰＳＭ）での密集した線が最も重要な特徴であることも示し、これは、ひとみの構成がウェハ・レベルで２本ビームの干渉を基本的に生成し、このケースは偏光の効果を最大にする傾向があることによって説明されている。例えば（比較的高い）０．８５という開口数を選択し、系統的限界寸法ＣＤ誤差を３％未満に制限したい場合、残留偏光は１０％に制限しなければならない。限界寸法ＣＤは、線の最小幅、又はデバイスの製造において可能な２本線間の最小間隔である。シミュレーション結果は、ひとみ充填レベル及び部分干渉が、偏光の効果を小さくできることも示す。これは、従来の照明を使用した機構への小さい偏光の影響によって示されている。

したがって、使用する位相マスクを多くし、小さい干渉レベルを必要とする描像技術を使用するので、レンズのより新しい測定技術が必要になることがある。例えば、高いＮＡの偏光効果の結果、リソグラフィ・ツールの照明偏光が極めて厳密に指定される。

「液体浸漬」と呼ばれる解像度向上技術（ＲＥＴ）の出現により、照明ソース（レーザ）又はマスク技術を変更することなく、１５７ｎｍの光学リソグラフィが７０ｎｍより十分下へ、場合によっては５０ｎｍ未満へと拡張する見込みである。２００１年１１／１２月のJ. Vac. Sci. Technology B19(6)で発表された「Immersion Lithography at 157 nm」という表題のM. Switkesその他によるマサチューセッツ工科大学（ＭＩＴ）の論文によると、液体浸漬技術は、超紫外線（ＥＵＶ）及び電子投影リソグラフィ（ＥＰＬ）などの次世代リソグラフィ（ＮＧＬ）の必要性を打ち消す可能性がある。液体浸漬技術は、化学物質及びレジストを使用して、解像度を向上させる。浸漬リソグラフィは、最高で浸漬液の屈折率の開口数を有する投影光学システムの解像度を上げることができる。開口数ＮＡは、媒質の屈折率ｎと、ウェハ（ＮＡ＝ｎ ｓｉｎθ）の点画像に収束する光の円錐の半角の正弦との積に等しい。したがって、屈折率ｎを増加させてＮＡを増加させると、解像度を上げることができる（解像度＝ｋ₁（λ／ＮＡ）の式を参照）。しかし、上述したように、ＮＡが高くなると、リソグラフィ・ツールの照明偏光に対する仕様が極めて厳しくなることがある。したがって、偏光が浸漬リソグラフィに果たす役割が増大する。

第１屈折率を有する材料の第１層、第２屈折率を有する材料の第２層、及び方位角で周期的に隔置されて第１層と第２層との間に配置された複数の細長い要素を含むラジアル横方向電気偏光器装置を提供することが、本発明の態様である。複数の細長い要素は、放射線の電磁波と相互作用して、放射線の電磁波の横方向電気偏光を透過する。

一つの実施形態では、第１屈折率は第２屈折率と等しい。別の実施形態では、複数の細長い要素が複数のギャップを形成する。これらのギャップは、例えば空気又は第３屈折率を有する材料を含むことができる。さらに別の実施形態では、細長い要素は、横方向電気偏光の放射線の電磁波を偏光させるよう選択した周期で、周期的に隔置される。

第１屈折率を有する基板材料、及び基板材料及び第２屈折率を有する細長い要素と結合された複数の細長く方位角によって配向された要素を含むラジアル横方向電気偏光器デバイスを提供することが、本発明の別の態様である。複数の細長い要素は周期的に隔置されて、複数のギャップを形成し、したがってラジアル横方向電気偏光器デバイスは、第１及び第２偏光を有する電磁放射線と相互作用して、第１偏光の放射線のほぼ全てを反射し、第２偏光の放射線のほぼ全てを透過する。

本発明の実施形態では、第１偏光は横方向磁気偏光（ＴＭ）であり、第２偏光は横方向電気（ＴＥ）偏光である。複数の細長い要素は、例えばアルミ、クロム、銀及び金で形成することができる。基板材料は、例えばクォーツ（二酸化珪素）、酸化シリコン、窒化シリコン、ガリウム砒素、誘電材料、及びその組合せでよい。

本発明の別の実施形態では、ラジアル横方向電気偏光器は、任意選択でさらに吸収性材料の薄い層を含む。複数の細長い要素は、電磁放射線の波長で吸収する吸収性材料の薄い層で被覆する。吸収性材料の薄い層は、第１偏光の反射した放射線の部分で、第２偏光の２次放射線に変形している部分が、吸収性材料の薄い層によってほぼ吸収されるよう選択される。この方法で、吸収性材料の薄い層は、第２偏光の透過放射線の偏光フレア（ゆらぎ）をほぼ解消することができる。

本発明の別の態様は、偏光コンポーネントと、偏光コンポーネントの後方に配置された吸収体とを含む偏光器デバイスを提供することである。偏光コンポーネントは、第１及び第２偏光を含む電磁放射線と相互作用して、第１偏光の放射線をほぼ全て反射し、第２偏光の放射線をほぼ全て透過する。吸収体は、電磁放射線の波長で吸収する材料を含む。材料は、第２偏光の放射線をほぼ全て吸収する。偏光器は、反射タイプのリソグラフィ装置で使用することができる。

一つの実施形態では、偏光コンポーネントは、方位角で配向された複数の細長い要素を含む。複数の細長い要素は周期的に隔置されて、複数のギャップを形成する。複数の細長い要素は、例えば電磁放射線の波長で導電性であってよい。例示的実施形態では、第１偏光は横方向磁気偏光であり、第２偏光は横方向電気偏光である。

別の実施形態では、偏光コンポーネントは、同心状に配置されて周期的に隔置された複数のリングを含む。例示的実施形態では、第１偏光は横方向電気偏光であり、第２偏光は横方向磁気偏光である。

本発明の別の態様によると、リソグラフィ投影装置が提供され、装置は、投影放射線ビームを提供するよう構築され、配置された放射線システムと、パターニング・デバイスを支持するよう構築され、配置された支持構造とを含み、パターニング・デバイスは、所望のパターンに従って投影ビームにパターン形成するよう構築されて、配置され、さらに基板を保持する基板テーブルと、パターン形成したビームを基板の標的部分に投影するよう構築され、配置された投影システムと、放射線ビームを横方向電気偏光方向で偏光するよう構築され、配置された偏光器デバイスと、を含む。

本発明のさらなる態様では、少なくとも部分的に基板を覆う放射線感受性材料の層の標的部分に、パターン形成した放射線ビームを投影することと、横方向電気偏光で放射線ビームを偏光することとを含むデバイス製造方法が提供される。本発明のさらに別の態様は、上述した方法を使用して製造したデバイスを提供することである。

本明細書では、本発明による装置をＩＣの製造に使用することに特に言及しているが、このような装置は、他の多くの用途が可能であることを明示的に理解されたい。例えば、集積光学システム、磁気ドメイン・メモリの案内及び検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッドなどに使用してもよい。このような代替用途に関して、本明細書で「レチクル」、「ウェハ」又は「ダイ」という用語を使用する場合、それはそれぞれより一般的な「マスク」、「基板」及び「標的部分」という用語に置換するものと考えるべきことが当業者には理解される。

本明細書では、「放射線」及び「ビーム」という用語は、紫外線（例えば波長が３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍ）及びＥＵＶ（超紫外線、例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含む全タイプの電磁放射線、さらにイオン・ビームや電子ビームのような粒子ビームを含むよう使用される。

本発明の以上及びその他の目的は、本発明の現在好ましい例示的実施形態に関する以下の詳細な説明を、添付図面との関連で考慮することにより、さらに明白になり、さらに容易に理解される。

偏光を生成するために、幾つかの技術が使用されてきた。自然構成、つまり非偏光を偏光するには、基本的に４つの技術がある。１つの技術は、複屈折又は２軸材料に基づく。第２の技術は、「ポラロイド」などの２色性材料の使用に基づく。第３の技術は薄膜技術を使用し、ブルースター効果を利用する。第４の技術は、ワイヤ・グリッド又は導電性格子に基づく。

複屈折材料を使用して光を偏光することは、複屈折偏光器の生産で知られている。複屈折偏光器は、多くの結晶及び特定の延伸ポリマからも作成することができる。複屈折材料とは、一方向では別方向と異なる屈折率を有する材料である。２方向での屈折率の差の程度は、光の波長に従い変化する。屈折率の差を使用して、１つの直線偏光のビームを別のそれと分離する。複屈折偏光器の使用は、非効率、波長に依存する性能を特徴とし、高度に視準された光を必要とする。これらの理由から、複屈折偏光器は、光学投影システムでは一般に使用されない。

２色性偏光器は、一方の偏光を吸収し、他方を透過するよう設計された偏光器である。最も一般的に使用される２色性偏光器は、その分子を配向するよう延伸し、分子が一方向の偏光を吸収するよう、ヨウ素及び／又は他の材料又は化学物質で処理されたポリマ・シートで構成される。延伸ポリマ偏光器は、一方の偏光の強度全部と、透過した偏光のうち少なくとも１５％を吸収する。延伸ポリマ偏光器は、時間とともに劣化する。というのは、光がポリマ材料の化学変化を誘発し、その結果、材料が黄色くなるか、脆弱になるからである。２色性偏光器は、熱及び他の環境的変化にも敏感である。

この１０年間に、延伸ポリマ・シートを複屈折にした偏光器デバイスが開発された。この延伸シートは一方の偏光を反射し、他方を通過させる。この偏光器技術の一つの問題は、約１５という低い消光率である。用途によっては有用であるが、この消光率は、２次偏光器なしの描像用途には十分でない。このタイプの偏光器は、上述した環境的問題からも悩まされる。

薄膜偏光器技術は、ガラス、プラスチックなどのような材料の表面にブルースター角度（約４５°）で入射する光線が２つの偏光ビームに分割され、一方は透過して、他方は反射するブルースター効果を使用する。しかし、薄膜偏光器技術は、光線入射の角度範囲を制限する。許容角度範囲は、大部分のデバイスで数度と非常に狭く制限される。薄膜偏光器技術は、入射光の波長に対するブルースター角度の依存性のため、波長の依存性にも悩まされる。

偏光光線の応用を探る画像投影システムでは、ビームが明るい方が常に望ましい。偏光ビームの輝度は多くの要素によって決定され、要素の一つは光源自体である。偏光器を使用するシステムの別の要素は、受光角である。受光角が狭い、又は制限された偏光器は、広い受光角を使用するシステムほど多くの光を発散光源から集めることができない。受光角が大きい偏光器は、投影光学システムの設計に融通性を持たせることができる。これは、偏光器を、光源に対して狭い受光角範囲内で配置し、配向する必要がないからである。

偏光器の別の望ましい特徴は、偏光の１つの成分を他の成分から効果的に分離することである。これは消光率と呼ばれ、望ましくない偏光成分の光の量に対する所望の偏光成分の光の量の比率である。他の望ましい特徴には、偏光器の効率を低下させたり、ビームの配向など、システムに追加の制約を設けたりすることなく、光学投影システムの偏光器の配置に自由度があることである。

別の偏光技術は、導電性格子又はワイヤ・グリッドを使用する。ワイヤ・グリッド偏光器は、長さが幅よりはるかに長い平行な電気導体が等間隔になった平面のアセンブリであり、導電要素間の間隔は、入射光線の最高周波数光成分の波長より短い。この技術は、無線周波数領域、及びスペクトルの赤外線領域まで、長年使用に成功してきた。導体に平行な偏光の波（Ｓ偏光）は反射し、直交偏光の波（Ｐ偏光）はグリッドを透過する。ワイヤ・グリッド偏光器は、主にレーダ、マイクロ波及び赤外線の分野で使用される。

ワイヤ・グリッド偏光器技術は、可視波長範囲での幾つかの場合を除き、比較的短い波長には使用されてこなかった。例えば、米国特許第６，２８８，８４０号では、可視スペクトルのワイヤ・グリッド偏光器が開示されている。ワイヤ・グリッド偏光器は、ガラスなどの材料に埋め込まれ、平行で隔置された細長いアレイ状の要素を含み、これが材料の第１層と第２層の間に挟まれている。細長い要素は、要素間に複数のギャップを形成し、これは第１層の屈折率より小さい屈折率を提供する。要素のアレイは、可視スペクトルの電磁波と相互作用して、第１偏光の光を大部分反射し、第２偏光の光を大部分透過するよう構成される。要素は、０．３ミクロン未満の周期、及び０．１５ミクロン未満の幅を有する。

ワイヤ・グリッド偏光器を可視スペクトルの偏光に使用する別の場合が、米国特許第５，３８３，０５３号で開示されている。ワイヤ・グリッド偏光器を、仮想画像表示に使用して、従来のビーム・スプリッタより反射及び透過効率を改善する。ワイヤ・グリッド偏光器は、軸線上偏光仮想画像表示のビーム分割要素として使用される。グリッド偏光器の消光率は、この用途では問題にならなかった。この用途では、画像が既に偏光され、反射及び透過の比較的高い効率のみが問題だったからである。

Ｌｏｐｅｚその他は、Optical Letters（Vol. 23, No.20, pp.1627 - 1629）で発表した論文で、ワイヤ・グリッド技術に似た表面レリーフ格子偏光の使用について説明している。Ｌｏｐｅｚその他は、垂直入射での１／４波長プレート偏光器（位相遅延π／２）として、及び４０°の入射角度での偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）としての可視スペクトル（６３２．８ｎｍでのＨｅ−Ｎｅレーザの出力）における格子偏光の使用を説明している。偏光器は、周期が０．３ミクロン、デューティ・サイクルが５０％の１次元表面レリーフ格子である。格子材料は、単層のＳｉＯ₂（屈折率１．４５７）が溶融クォーツ基板上で２層のＳｉ₃Ｎ₄（屈折率２．２０）に挟まれている。

しかし、ワイヤ・グリッド偏光器技術は、紫外線波長範囲、つまり４００ｎｍの可視光線下限波長より短い範囲では使用を示唆されていない。上述したように、紫外線の偏光器の開発により、リソグラフィ投影システムの解像度を上げることができ、特に浸漬リソグラフィ・システムの場合のように、高いＮＡを有するリソグラフィ投影システムの解像度を上げることができる。

Ｆｅｒｓｔｌその他は、ＳＰＩＥ（Vol. 3879, Sept. 1999, pp.138 - 146）で発表した論文で、偏光要素として「高周波」格子の使用を開示している。機構サイズが６５０ｎｍの照明波長より小さい２進格子が、クォーツ・ガラス内で、微細構造技術により、直接電子ビーム書き込みを連続的なリアクティブ・イオン・エッチングと組み合わせて製造されている。偏光ビーム・スプリッタでは、横方向電気ＴＥ偏光の−１次で約８０％の回折効率が、横方向磁気ＴＭ偏光の０次で９０％の回折効率が獲得された。

波の偏光状態は、２つのパラメータθ及びφによって定義され、ここでθはＴＥ及びＴＭ波長成分の相対的大きさを定義し、φはその相対的位相を定義する。入射波は、以下の式の対で表すことができる。
Ａ_TE＝ｃｏｓθ及びＡ_TM＝ｅ^jφｓｉｎθ

したがって、φ＝０の場合、波は角度θで直線偏光される。円偏光は、θ＝π／４及びφ＝±π／２の場合に獲得される。ＴＥ偏波はθ＝０で表される。ＴＭ波はθ＝π／２で表される。ＴＥ及びＴＭ偏光は、基本的な偏光成分である。

偏光システム及び偏光レンズに関する詳細へと進む前に、偏光をその用途の文脈で、つまりリソグラフィ・ツール及び方法の文脈で考えることが賢明である。

図１は、本発明の実施形態によるリソグラフィ投影装置１を概略的に示す。装置１は、放射線の投影ビームＰＢを供給するよう構築され、配置された放射線システムＥｘ、ＩＬを含み、これはこの特定の場合では放射線ソースＬＡも備え、さらに、マスクＭＡ（レチクルなど）を保持するためにマスク・ホルダを設け、投影システムＰＬに対してマスクを正確に位置決めするための第１位置決めデバイスＰＭに接続された第１オブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴを含む。基板Ｗ（レジスト被覆したシリコン・ウェハなど）を保持する基板ホルダを設け、投影システムＰＬに対して基板を正確に位置決めする第２位置決めデバイスＰＷに接続された第２オブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＷＴ。投影システム（「レンズ」）ＰＬ（ミラー・グループなど）は、マスクＭＡの照射部分を基板Ｗの標的部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを備える）に描像するよう構成され、配置される。

本明細書で示すように、装置は透過性タイプ（つまり透過性マスクを有する）である。しかし、概して例えば屈折タイプ（屈折性マスクを有する）でもよい。あるいは、装置は、上述したようなタイプのプログラマブル・ミラー・アレイのような別種のパターニング・デバイスを使用してもよい。

ソースＬＡ（放電又はレーザで生成するプラズマ・ソースなど）は放射線ビームを生成する。このビームを、直接、又は例えばビーム拡張器Ｅｘなどの調整手段を横断した後、照明システム（照明装置）ＩＬに供給する。照明装置ＩＬは、ビームの強度分布の外径及び／又は内径範囲（一般にそれぞれ外部σ及び内部σと呼ぶ）を設定する調節手段ＡＭを備えてもよい。また、これは概して、集積器ＩＮ及びコンデンサＣＯなどの様々な他のコンポーネントを備える。この方法で、マスクＭＡに衝突するビームＰＢは、その断面に所望の強度分布を有する。

図１に関して、ソースＬＡは、（ソースＬＡが例えば水銀灯の場合によくあるように）リソグラフィ投影装置のハウジング内でよいが、リソグラフィ投影装置から離れていてもよく、これが生成する放射線ビームを（例えば適切な配向ミラーの助けで）装置内に導いてもよい。後者の場合は、往々にして、ソースＬＡがエキシマ・レーザである。本発明は、これらのシナリオ両方を含む。

ビームＰＢはその後、マスク・テーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡと交差する。マスクＭＡを横切ると、ビームＰＢはレンズＰＬを通過し、これはビームＰＢを基板Ｗの標的部分Ｃに集束する。第２位置決めデバイスＰＷ及び干渉計測定手段ＩＦの助けにより、基板テーブルＷＴを、例えばビームＰＢの路の異なる標的部分Ｃに位置決めするよう、正確に移動させることができる。同様に、第１位置決めデバイスＰＭを使用して、例えばマスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後、又は走査中に、ビームＰＢの路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。概して、オブジェクト・テーブルＭＴ、ＷＴの動作は、図１には明示的に図示されていない長ストローク・モジュール（粗い位置決め）及び短ストローク・モジュール（微細位置決め）の助けにより実現される。しかし、ウェハ・ステッパの場合、（走査ステップ式装置とは異なり）マスク・テーブルＭＴを短ストローク・アクチュエータに接続するだけ、又はこれに固定すればよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク・アライメント・マークＭ₁、Ｍ₂及び基板アライメント・マークＰ₁、Ｐ₂を使用して位置決めすることができる。

図示の装置は、２つの異なるモードで使用することができる。ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは基本的に静止状態に維持され、マスク像全体を１回で、つまり１つの「フラッシュ」で標的部分Ｃに投影する。次に、ビームＰＢで異なる標的部分Ｃを照射できるよう、基板テーブルＷＴをＸ及び／又はＹ方向にシフトさせる。

走査モードでは、基本的に同じシナリオが当てはまるが、１つの「フラッシュ」で所与の標的部分Ｃを露光しない。代わりに、マスク・テーブルＭＴは速度ｖで所与の方向（いわゆる「走査方向」、例えばＹ方向）に動作可能であり、したがって投影ビームＰＢにマスク像を走査させる。それと同時に基板テーブルＷＴが速度Ｖ＝Ｍｖで同方向又は逆方向に同時に移動し、ここでＭはレンズＰＬの倍率（通常はＭ＝１／４又は１／５）である。この方法で、解像度を妥協することなく、比較的大きい標的部分Ｃを露光することができる。

現在、投影リソグラフィに使用するレンズは、ＴＥ偏光器を使用しない。これは、直線偏光又は円偏光を有する。本発明より前に使用されているリソグラフィ・ツールの偏光状態は、直線、円形又は非偏光である。発明者は、解像度を改善し、ＮＡが１より大きい浸漬リソグラフィなどの高いＮＡでの描像を改善できるようにするため、全機構方向でＴＭ偏光の抑制が必要であると判断した。そうしないと、実行可能な描像を破壊するのに十分なほど、コントラストの損失が甚だしくなってしまう。

ＴＭ偏光を解消し、リソグラフィ投影でＴＥ偏光のみを使用するため、発明者は、円対称レンズにラジアル偏光器を使用すると、ＴＭ偏光成分を選択的になくせることを発見した。ラジアル偏光器の製造は、前述したワイヤ・グリッド技術のそれと同様である。これは、レンズ要素上で、又はレンズ要素内に埋め込んだクロム又は銀、誘電体又は多層などのラジアル周期金属線の製造によって達成される。

図２Ａは、本発明によるラジアル偏光器の実施形態の略図である。ラジアル偏光器２０は、半径方向に対称のパターンで配置された周期格子２２を有する。格子の周期は、使用する特定の放射線の波長及び他の所望のパラメータに従い選択することができる。この実施形態では、格子は基板２４上に付着し、これはガラス又は他の材料でよい。格子２２は、例えばアルミ、クロム、銀、金又は電磁放射線ビームの波長で導電性の任意の材料でよい。格子は、例えば誘電体、又は例えば単層のＳｉＯ₂を溶融クォーツ基板上で２層のＳｉ₃Ｎ₄で挟むなど、多層構造の組合せで作成することもできる。格子２２は、例えばＧａＡｓの基板に転写したパターンの後に、電子ビームを使用してエッチングしてもよい。

図２Ｂは、偏光器２０の区域２６における格子２２の拡大図である。図２Ｂで示すように、格子２２は、偏光器の直径に沿ってＴＥ偏光強度の均一性を維持するため、偏光効果が滑らかに遷移できるよう組み合わせてある。

偏光器２２は、図２Ａでは円盤形を有するよう図示されているが、偏光器２０は、長方形、六角形など、多角形でもよい。

図３は、ラジアル偏光器の別の実施形態の拡大側面図である。ラジアル偏光器３０は、第１屈折率を有する材料の第１層３２、第２屈折率を有する材料の第２層３４を含む。方位角で周期的に隔置された複数の細長い要素３６（又は格子）を、第１層３２と第２層３４との間に配置する。複数の細長い要素３６が、光又は放射線の電磁波と相互作用し、横方向電気ＴＥ偏光は透過させ、ＴＭ偏光は反射するか、吸収する。複数の細長い要素３６は、例えば二酸化シリコンなどで作成することができ、第１及び／又は第２層３２及び／又は３４は、例えばクォーツ、シリコン、二酸化物、窒化シリコン、ガリウム砒素などを備える任意の材料、又は電磁放射線ビームの波長で誘電体になる材料で作成することができる。以前の実施形態と同様に、細長い要素３６間の間隔又は周期は、偏光器の所期の使用、つまり特定の波長に合わせ、リソグラフィ・システムの他のパラメータに従って選択することができる。

同様に、偏光器３０は図３では円盤形の一部か、円盤形を有するよう図示されているが、偏光器３０は、長方形、六角形など、多角形の一部か、多角形を有してもよい。

ほぼ直角の入射角度で偏光器２０、３０に衝突する光は、その偏光状態が変化し、したがって透過偏光状態の出力は、偏光器２０、３０の格子線２２、３６の方向に直角である。

図４は、ＴＥ偏光器２０からの優先的な偏光方向４１及び出力を有するベクトル図４０である。ひとみの縁ではＮＡが高いシステムでのＴＥ偏光に対する要求が大きくなるので、偏光器の中心に向かって、誤差及び欠陥を大きくすることができる。高密度の線（レチクル像の線）を通って照明するコヒーレント光は、３次の回折を生成する。４２は、光線の０次回折の位置になり、４４及び４５では、垂直線のそれぞれ＋１次回折及び１次回折の位置となる。４６及び４７は、水平線のそれぞれ＋１次回折及び１次回折の位置となる。＋１及び１次は、ウェハに到達する照明に谷とピークを生成する干渉である。ＴＥ偏光を使用する場合、垂直線と水平線の両方で、干渉パターンが発生して、高いコントラストを、したがって線の良好な解像度を生じる。

直線偏光の場合では、垂直線又は水平線のうち一方のみが、高いコントラストで明瞭な干渉パターンになる。他方の垂直又は水平線は正しく偏光されず、干渉パターンを形成せずに、コントラストが低くなる。高いコントラストと低いコントラストの像を組み合わせると、結果が平均され、パターン全体で描像の鮮明度又は解像度が低下する。ウェハでの干渉がなくなる、又は微小になるコンポーネントを回避するため、発明者は、レンズの任意の方位角方向で干渉パターンが生じることができるラジアルＴＥ偏光器を使用した。これは、円偏光には当てはまらない。というのは各コンポーネントが２つの直線直交偏光の組合せであるが、空間中で回転するが、位置の関数として固定した状態であると考えられるからである。したがって、円偏光を使用すると、干渉線が生じず、その結果、リソグラフィ・システムの高解像度描像には適切でない。というのは、ウェハ面で円偏光が直線偏光に変化し、この欠点が本パラグラフ内で上述されているからである。

浸漬リソグラフィ・システム、つまりＮＡが高いリソグラフィ・システムでは、高密度の線を描像するのに十分な解像度を獲得するため、ＴＥ偏光器の使用が必要になることがある。図５は、５０ｎｍの高密度の線を描像する比較用の例１の非偏光浸漬リソグラフィ・システムのプロセス・ウィンドウを示す。この例の使用波長は１９３ｎｍである。使用する浸漬液は、屈折率が１．４３７の水（ＮＡ＝１．４３７）である。空気と等価の開口数ＮＡは１．２９である。この例で使用するレジストは、日本のSumitomo Corp.が作成したＰＡＲ７１０で、マッチした基板に載せる。照明は、σ＝０．９／０．７の環状である。図５は、比較用の例１の露光寛容度と焦点深度とのプロットである。このプロットは、０．００の焦点深度における露光寛容度が約５．６％であることを示し、これは使用不可能なレベルである。他の焦点深度では、露光寛容度がさらに低下し、このため非偏光光をＮＡが高いリソグラフィ・システムには使用できなくなる。

図６は、本発明の例１によるＴＥ偏光及び浸漬光学系での５０ｎｍの高密度線のプロセス・ウィンドウを示す。この例で使用する波長は１９３ｎｍである。使用する浸漬液は、屈折率が１．４３７の水（ＮＡ＝１．４３７）である。使用レジストは、この例ではマッチした基板上のＰａｒ７１０である。照明は、σ＝０．９／０．７の環状である。図６は露光寛容度量と焦点深度とのプロットである。このプロットは、０．０の焦点深度における露光寛容度が約９．９％であることを示し、これは使用可能なレベルである。本発明の例１のＴＥラジアル偏光システムを使用すると、比較用の例１と比較して７５％の露光寛容度の改善が得られた。本発明の例１では、比較用の例１と比較して、２７％のＤＯＦの改善が獲得される。したがって、本発明のＴＥ偏光器を使用することにより、プロセス・ウィンドウの向上が可能になる。他の焦点深度では、露光寛容度は焦点深度の増加とともに減少する。

図７は、本発明によるラジアル偏光器の別の実施形態の略図である。ラジアルＴＥ偏光器７０は、複数のプレート偏光器で構成される。ラジアル偏光器７０は、直線偏光が優先されるプレート偏光器７２を切断することによって作成する。プレート偏光器を、円形部片の偏光器を作成するため、プレート・セクタ７２ａ〜ｈに切断する。次に、プレート・セクタ７２ａ〜ｈを組み立てて、ラジアル偏光器７０を形成する。各プレート・セクタ７２ａ〜ｈは、直線偏光ベクトル状態７４ａ〜ｈを有し、したがってこの方法でプレート・セクタ７２ａ〜ｈを集めることにより、直線ベクトル偏光７４ａ〜ｈが回転し、ラジアル偏光形状を形成する。しかし、プレート・セクタは離散的要素であるので、「連続的」ＴＥラジアル偏光を獲得するため、偏光器７０を回転して、プレート間の光路の差をランダム化し、均一性を保証することが好ましい。偏光器の回転は必要ではないが、場合によっては、これが均一性を加え、回転の実現方法に応じて、非常に低速又は非常に高速になるよう回転速度を選択することができる。このような回転を実行するために、偏光器７０を、例えば空気軸受けに装着することができる。リソグラフィ・システムの少なくとも部分が真空であるＥＵＶリソグラフィの場合は、代替装着方法を提供することができる。例えば、偏光器７０を、空気軸受けではなく磁気軸受けシステムに装着することができる。回転速度が、偏光の均一性を支配することになる。概して、回転速度は、均一性を保証するため、プレート間の光路の差をランダム化するのに十分高くなければならない。

図８は、本発明のラジアルＴＥ偏光器を使用するリソグラフィ・システムの代替実施形態を概略的に示す。前述したように、リソグラフィ・システム８０は照明又は放射線システム・ソース８１、マスク又はレチクル８２、投影レンズ８２、基板又はウェハ８４及びラジアルＴＥ偏光器２０、３０又は７０を備える。ラジアルＴＥ偏光器２０、３０又は７０は、この実施形態では、投影レンズの入口に位置するよう図示され、ひとみ面の近傍であることが最適であるが、ラジアル偏光器２０、３０又は７０を投影レンズの任意の位置に、又は例えばレチクル又はマスク８２と投影レンズ８３の間など、投影レンズの外側に配置できることが、当業者には理解される。

ラジアル偏光器の最高の性能は、偏光器が完全に導電性の格子（例えばワイヤ・グリッド又は細長い要素）を有する理想的な偏光器である場合に達成される。この状況で、ラジアル偏光器は、一方の偏光（例えばＴＭ偏光）の光を完全に反射するミラーとして機能し、他方の偏光（例えばＴＥ偏光）の光に対しては完全に透明である。所望の偏光（ＴＥ偏光）が透過し、望ましくない偏光（ＴＭ偏光）は反射される。

しかし、ラジアル偏光器Ｋをレチクル８２と投影レンズ８３との間に配置すると、例えば望ましくない偏光（ＴＭ偏光）を有する反射光はレチクル８２へと戻る。望ましくない偏光を有する反射光は、レチクル８２に衝突し、反射してラジアル偏光器へと戻る。このプロセスで、レチクルで反射した光の一部の偏光が変化することがある。例えばレチクル８２が反射した光の偏光が、少なくとも光の一部がＴＥ偏光（望ましい偏光）に変化したら、ＴＥ偏光（２次光）を有する光のこの部分を、ラジアル偏光器で透過することができる。ラジアル偏光器が、ＴＥ偏光を有する光を通過できるよう構築されているからである。ＴＥ偏光のこの部分は、ラジアル偏光器を最初に透過したＴＥ偏光を有する光（１次ＴＥ偏光）より輝度が低いが、ラジアル偏光器を通過し、最終的に基板８４に到達することができる。この反射現象が多数回繰り返し、ラジアル偏光器との間の路で偏光が変化することができる。これにより、偏光の中にフレアが生成される。２次ＴＥ偏光が、最初にラジアル偏光器を横断したＴＥ偏光（１次ＴＥ偏光）に加えられるからである。偏光フレアは、最終的に描像を不鮮明にし、したがって描像の解像度を低下させる。

描像で偏光フレアが発生する可能性を最低限に抑えるため、発明者は、ラジアル偏光器の導電格子（例えばワイヤ・グリッド）を薄い吸収体の層で被覆すると、偏光器から、及びリソグラフィ装置の他の物体、例えばレチクル８２からの後方反射を削減するのに役立てることができると判断した。

一つの実施形態では、この吸収体層は、図２Ａで示したラジアル偏光器２０の格子２２に任意選択で被覆される。格子２２は、例えばアルミ、クロム、銀、金又はその組合せで作成した導電要素でよい。薄い吸収体の層は、例えば使用する放射線の波長で吸収する材料、例えばＡｌ₂Ｏ₃及び陽極酸化アルミでよい。薄い吸収体の層は、反射率が低い化合物を含むこともできる。反射率が低い適切な化合物は、ドイツのＺｅｉｓｓのプロセスで作成したＢＩＬＡＴＡＬでよい。他の適切な低反射率化合物には、ＡｌＮ及びＣｒＯ_x（ｘは整数）がある。

偏光器の格子２２を薄い吸収体の層で被覆することにより、ラジアル偏光器及びレチクルからの後方反射（２次ＴＥ偏光）は、薄い層で吸収され、１次ＴＥ偏光が薄い吸収体の層に吸収される量は最小限である。これは、後方反射の光（２次ＴＥ偏光）が、１次ＴＥ偏光より低い輝度であり、薄い吸収体の層によって比較的容易に吸収されるからである。吸収体層の厚さ及び／又は材料は、後方反射２次ＴＥ偏光の所望の消光率を達成するため、選択又は調節することができる。

以上の例示的実施形態では、ラジアル偏光器とレチクル間に発生した後方反射を吸収することについて言及してきたが、上記は、反射した偏光の路にある任意のオブジェクトとラジアル偏光器との間で発生するような後方反射の場合にも当てはまることを理解されたい。

吸収媒質をラジアル偏光器と組み合わせて使用することにより、望ましくない偏光を削除する上記のプロセスは、透過性リソグラフィ・ツールを使用する描像用途に有用であり、その例が図１に図示されている。しかし反射性リソグラフィ・ツールの場合は、望ましくない偏光を削除するため、別の構成を使用する。反射性リソグラフィでは、描像に使用するのは反射した偏光である。したがって、吸収するか、削除するのは、透過した望ましくない偏光である。

図９Ａ本発明の一実施形態による吸収体を有する偏光器の略図を示す。偏光器９０は、偏光コンポーネント９２及び吸収体９４を含む。吸収体９４は、入射光９６に対して偏光コンポーネント９２の後方に配置される。吸収体９４は、偏光コンポーネント９２の背面と直接接触するか、偏光器要素９４からわずかに隔置することができる。吸収体９４は、使用する放射線の波長、つまり入射光９６の波長で吸収する材料を含む。入射光９６は、ＴＥ成分の偏光とＴＭ成分の偏光との両方を含む。

前述したように、反射性リソグラフィでは、反射した偏光を描像に使用し、透過した偏光は透過する。この場合、例えばＴＥ偏光成分９７（望ましい偏光）は、偏光コンポーネント９２によって反射し、例えばＴＭ偏光成分９８（望ましくない偏光）は、偏光コンポーネント９２によって透過する。

透過したＴＭ偏光は、その路でオブジェクト、例えばリソグラフィ装置の他の光学描像要素と遭遇することがある。したがって、ＴＭ偏光の一部は、偏光コンポーネント９２へと後方反射することができる。このＴＭ偏光の部分は、偏光コンポーネント９２がＴＭ偏光に対して「透明」であるので、偏光コンポーネント９２を横断する。ＴＭ偏光のこの部分は、ＴＥ偏光（望ましい偏光）より輝度が低いが、望ましいＴＥ偏光に加わり、それと混合して、描像の解像度を劣化させることがある。

リソグラフィ・ツールの他の光学要素から生じる可能性がある後方反射を削減するために、吸収体９４を望ましくないＴＭ偏光９８の光路に導入する。この方法で、ＴＭ偏光は、吸収体９４の厚さｔａに沿って吸収体９４により吸収され、ＴＭ偏光を反射するようなリソグラフィ装置のオブジェクトには到達しない。また、ＴＭ偏光が吸収体９４の厚さｔａを通して光の第１通路で完全に消去されなくても、吸収体９４の底面９４Ｂで反射するＴＭ偏光９９の残りの部分は、吸収体９４の厚さｔａを通してその第２通路で吸収することができる。したがって、望ましくないＴＭ偏光は、吸収体９４によって２回吸収され、ＴＭ偏光成分の直交吸収／消光をもたらす。これによって、ＴＭ偏光成分の消光を強化することができる。吸収体の厚さｔａ及び／又は材料は、後方反射２次ＴＥ偏光の望ましい消光を達成するよう選択又は調節することができる。

代替実施形態では、偏光コンポーネント９２は、吸収体９４ではなく透過性基板の頂部に配置することができる。偏光コンポーネント９２を透過性基板の頂部に配置した場合は、１／４波長プレートを基板の背後に配置して、望ましくないＴＭ偏光を吸収する。いずれの実施形態でも、ＴＭ偏光成分の消光は、吸収体を組み込むことによって達成され、これは吸収性材料又は１／４波長プレートである。さらに、１／４波長プレートを偏光コンポーネント９２と吸収体９４の間に配置してもよい。この場合、望ましくないＴＭ偏光が１／４波長プレートに遭遇し、１／４波長プレートを通過することによって円偏光になる。この円偏光の大部分は、吸収体９４によって吸収される。しかし、吸収体９４の表面で後方反射する光がある場合、この反射光は１／４波長プレートに送られ、再び円形に偏光され、したがってＴＥ偏光に変化する。偏光コンポーネント９２はＴＥ偏光を反射するので、１／４波長プレートを２回通過する光は、偏光コンポーネント９２によって反射し、吸収体９４に送られる。この方法で、この反射光は吸収体９４によって２回吸収される。これは、望ましくない偏光成分、つまりＴＭ偏光の削除又は消光を向上させる。

図９Ａに示す偏光コンポーネント９２は、図９Ｂで概略的に示すような格子偏光器９２Ａの構造、又は図９Ｃで概略的に示すようなリング偏光器９２Ｂの構造を有することができる。格子偏光器９２Ａは、図２Ａで示すラジアル偏光器２０と同様でよい。格子偏光器９２Ａは、方位角で隔置された半径方向対称のパターンで配置された周期格子９３を有する。図９Ｂの実線の矢印は、ＴＥ偏光成分の形状／方向を示し、点線の矢印はＴＭ偏光成分の形状／方向を示す。前述したように、格子（格子線又は細長い要素）に対して直角の方向を有する成分偏光は透過し、格子線に平行な偏光成分は反射する。したがって、格子偏光器９２Ａは、ＴＭ偏光が反射し、ＴＥ偏光が透過するような偏光器である。ＴＥ偏光は、最終的に吸収体９４（図９Ａで図示）によって吸収される。この場合、描像に使用する成分はＴＭ偏光成分である。しかし、吸収要素９２のこの形状は、反射性リソグラフィでは滅多に使用されない。

これに対して、図９Ｃに示したリング偏光器９２Ｂの構成は、反射性リソグラフィで最も使用される。リング偏光器９２Ｂはリング９５を有し、これは上記で検討したように、吸収体９４（図９Ａに図示）上に配置するか、透過性基板上に配置することができる。リング９５は、同心円上に配置され、周期的に隔置される。図９Ｃの実線の矢印は、ＴＥ偏光成分の形状／方向を示し。点線はＴＭ偏光成分の形状／方向を示す。前述したように、格子に直角、つまりリングの接線に対して直角の方向を有する成分偏光は透過し、リングに正接する偏光成分は反射する。この場合、ＴＭ偏光が透過し、ＴＥ偏光が反射する。ＴＭ偏光は、最終的に吸収体９４（図９Ａで図示）によって吸収される。この場合、描像に使用する成分はＴＥ偏光成分である。

図１０を参照すると、本発明によるデバイス製造方法は、少なくとも部分的に放射線感受性材料の層で覆われた基板を設けることＳ１１０と、放射線システムを使用して投影放射線ビームを設けることＳ１２０と、投影ビームの断面にパターンを与えるため、パターニング・デバイスを使用することＳ１３０と、パターン形成した放射線ビームを、放射線感受性材料の層の標的部分に投影することＳ１４０と、横方向電気偏光で放射線ビームを偏光することＳ１５０とを含む。

図１１は、接線偏光を生成するために使用する本発明による偏光器１００の別の実施形態の略図である。従来の偏光システムは、ビーム分割キューブなどの偏光ユニットを使用することが知られている。ビーム分割キューブは、波面の歪みを最小にするために慎重に貼り合わせた１対の溶融シリカ精密直角プリズムで構成される。プリズムの一方の斜辺は、特定の波長に合わせて最適化された多層偏光ビーム・スプリッタ・コーティング（複屈折材料など）で被覆する。ビーム・スプリッタは、ある量の入射光を捨て、２本のブランチの一方にてキューブの出口で光が直線偏光される。従来は、水平線と垂直線の印刷の差を防止するため、偏光は描像システムのひとみにある１／４波長プレートで円形になる。

しかし、前述したように、円偏光は、両方の基本的偏光成分ＴＥ及びＴＭで構成される。本発明によると、偏光器プレート１０２を、キューブ・ビーム・スプリッタ１０３を備える描像システムのひとみに導入する。一実施形態では、プレート偏光器１０２は２つの１／２波長プレート１０４Ａ及び１０４Ｂを備える。プレート偏光器１０２は直線偏光を偏光して、第１ｓ偏光Ｓ１及び第２ｓ偏光Ｓ２にし、したがって第１ｓ偏光の波ベクトルＳ１及び第２偏光の波ベクトルＳ２は、相互に対して直角である。プレート偏光器は、キューブ・ビーム・スプリッタ１０３の端部に配置され、したがって一方の偏光方向が、ひとみの２つの１／４部分にのみ制限される。これは、水平線の印刷には適切でない。偏光がｓ偏光としてウェハに到達するからである。他の２つの１／４区分では、複屈折を通して１／２波長位相ずれを導入する（４５°未満）。サジタル（sagital）である偏光は、９０°回転し、接線にもなる。これは、垂直線の印刷に適切である。つまり、第１ｓ偏光Ｓ１を使用して、水平方向でウェハ上に線を印刷し、第２ｓ偏光Ｓ２を使用して、垂直方向でウェハ上に線を印刷する。この方法で、Ｓ偏光又はＴＥ偏光を、垂直線と水平線の両方について獲得する。

さらに、当業者には多数の変形及び変更が容易に思い浮かぶので、本明細書で説明した正確な構造及び動作に本発明を制限することは望ましくない。さらに、本発明のプロセス、方法及び装置は、リソグラフィ技術で使用する関連の装置及びプロセスと同様に、性質が複雑になる傾向があり、運転パラメータの適切な値を経験的に決定するか、任意の用途にとって最高の設計に到達するため、コンピュータ・シミュレーションを実行することにより、最適に実践されることが多い。したがって、全ての適切な変形及び等価物は、本発明の精神及び範囲に入るものと見なされる。

本発明の実施形態によるリソグラフィ投影装置を概略的に示す。 本発明の実施形態によるラジアル偏光器の略図である。 図２Ａで示した偏光器の区域における格子の拡大図である。 本発明の別の実施形態によるラジアル偏光器の拡大側面図である。 図２Ａ及び図３で示した実施形態によるＴＥ偏光器からの出力及び好ましい偏光方向を示すベクトル図である。 比較用の例１の露光寛容度と焦点深度とのプロットである。 本発明の例１の露光寛容度と焦点深度とのプロットである。 本発明の代替実施形態によるラジアル偏光器の略図である。 本発明のラジアルＴＥ偏光器を使用するリソグラフィ・システムの実施形態を概略的に示す。 本発明の別の実施形態による偏光コンポーネント及び吸収体を有する横方向偏光器の略図を示す。 図９Ａの偏光器で使用する偏光コンポーネントの実施形態の略図を示す。 図９Ａの偏光器に使用する偏光コンポーネントの別の実施形態の略図を示す。 本発明によるデバイス製造方法を表す流れ図である。 本発明による偏光器の別の実施形態の略図である。

Claims (47)

1. ラジアル横方向電気偏光器デバイスであって、
   第１屈折率を有する材料の第１層と、
   第２屈折率を有する材料の第２層と、
   方位角で周期的に隔置され、前記第１層と前記第２層との間に配置された複数の細長い要素と、を備え、
   前記複数の細長い要素は、射線の電磁波と相互作用して放射線の電磁波の横方向電気偏光を透過する、ラジアル横方向電気偏光器デバイス。
2. 前記第１屈折率は、前記第２屈折率と等しい、請求項１に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
3. 前記複数の細長い要素は、複数のギャップを形成する、請求項１に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
4. 前記ギャップは、空気を含む、請求項３に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
5. 前記ギャップは、第３屈折率を有する材料を含む、請求項３に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
6. 前記細長い要素は、第４屈折率を有する、請求項１に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
7. 前記細長い要素は、前記光の電磁波を横方向電気偏光で偏光するよう選択された周期で周期的に隔置される、請求項１に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
8. 前記電磁放射線は、紫外線である、請求項１に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
9. ラジアル横方向電気偏光器デバイスであって、
   第１屈折率を有する基板材料と、
   前記基板材料に結合され、方位角で配向された複数の細長い要素と、を備え、
   前記細長い要素は、第２屈折率を有し、
   前記複数の細長い要素は、周期的に隔置されて複数のギャップを形成し、
   前記ラジアル横方向電気分極器デバイスは、第１及び第２偏光を備えた電磁放射線と相互作用して第１偏光の放射線をほぼ全て反射し、第２偏光の放射線をほぼ全て透過する、ラジアル横方向電気偏光器デバイス。
10. 前記第１偏光は、横方向磁気偏光であり、前記第２偏光は、横方向電気偏光である、請求項９に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
11. 前記複数の細長い要素は、前記電磁放射線での波長で導電性の材料で形成される、請求項９に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
12. 前記導電性の材料は、アルミ、クロム、銀及び金のグループから選択される、請求項１１に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
13. 前記基板材料は、前記電磁放射線の波長で誘電性の材料で形成される、請求項９に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
14. 前記誘電性材料は、二酸化珪素、酸化シリコン、窒化シリコン、ガリウム砒素及びその組合せのグループから選択される、請求項１３に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
15. 前記基板材料は、誘電性材料である、請求項９に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
16. さらに、吸収性材料の薄い層を備え、前記吸収性材料の薄い層は、前記電磁放射線の波長で放射線を吸収し、
    前記複数の細長い要素は、前記吸収性材料の薄い層で被覆される、請求項９に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
17. 第２偏光に変化した第１偏光の反射放射線の一部は、前記吸収性材料の薄い層によってほぼ吸収される、請求項１６に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
18. 第２偏光の放射線は、前記吸収性材料の薄い層によって最少量だけ吸収される、請求項１７に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
19. 前記吸収性材料の薄い層は、第２偏光の透過放射線にある偏光のフレアをほぼ解消する請求項１８に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
20. 第２偏光は、横方向電気偏光である、請求項９に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
21. 前記吸収性材料の薄い層は、Ａｌ₂Ｏ₃及び陽極酸化アルミのグループから選択される、請求項１６に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
22. リソグラフィ投影装置であって、
    放射線の投影ビームを提供するよう構成された放射線システムと、
    パターニング・デバイスを支持するように構成された支持構造であって、前記パターニング・デバイスは、所望のパターンに従って投影ビームにパターン形成するように構成された支持構造と、
    基板を保持するよう構成された基板テーブルと、
    パターン形成したビームを基板の標的部分に投影するよう構成された投影システムと、
    前記放射線ビームを横方向電気偏光の方向で偏光するよう構築され、配置された偏光器デバイスと、
    を備えるリソグラフィ投影装置。
23. 前記偏光器デバイスは、
    第１屈折率を有する材料の第１層と、
    第２屈折率を有する材料の第２層と、
    方位角で周期的に隔置され、前記第１層と前記第２層との間に配置された複数の細長い要素とを備え、
    前記複数の細長い要素は、前記放射線ビームと相互作用して前記放射線ビームの横方向電気偏光を透過する、請求項２２に記載のリソグラフィ投影装置。
24. 前記偏光器デバイスは、
    第１屈折率を有する基板材料と、
    前記基板材料に結合され、方位角で配向された複数の細長い要素と、を備え、
    前記細長い要素は、第２屈折率を有し、
    前記複数の細長い要素は、周期的に隔置されて、複数のギャップを形成し、
    前記偏光器デバイスは、第１及び第２偏光を備えた放射線ビームと相互作用して、第１偏光の放射線をほぼ全て反射し、第２偏光の放射線をほぼ全て透過する、請求項２２に記載のリソグラフィ投影装置。
25. 前記偏光器デバイスは、吸収性材料の薄い層を更に備え、
    前記吸収性材料の薄い層は、前記放射線ビームの波長で放射線を吸収し、
    前記複数の細長い要素は、前記吸収性材料の薄い層で被覆される、請求項２４に記載のリソグラフィ投影装置。
26. 第２偏光に変化した第１偏光の反射放射線の部分は、前記吸収性材料の薄い層によってほぼ吸収されるよう、前記吸収性材料の薄い層が選択される、請求項２５に記載のリソグラフィ投影装置。
27. 第２偏光の放射線は、前記吸収性材料の薄い層によって最少量だけ吸収される、請求項２６に記載のリソグラフィ投影装置。
28. 前記吸収性材料の薄い層は、第２偏光の透過放射線の偏光フレアをほぼ解消する、請求項２７に記載のリソグラフィ投影装置。
29. 第２偏光は、横方向電気偏光である、請求項２５に記載のリソグラフィ投影装置。
30. 前記吸収性材料の薄い層は、Ａｌ₂Ｏ₃及び陽極酸化アルミのグループから選択される、請求項２５に記載のリソグラフィ投影装置。
31. 前記放射線ビームの波長範囲は、紫外線スペクトル内にある、請求項２２に記載のリソグラフィ投影装置。
32. 前記波長範囲は、３６５ｎｍと１２６ｎｍの間である、請求項３１に記載のリソグラフィ投影装置。
33. 前記波長範囲は、超紫外線にある、請求項３１に記載のリソグラフィ投影装置。
34. 第１及び第２偏光を備えた電磁放射線と相互作用して、第１偏光の放射線のほぼ全てを反射し、第２偏光の放射線のほぼ全ての透過するラジアル横方向電気偏光器デバイスであって、
    それぞれが複数の平行な直線偏光方向を画定する複数のセクタ形の直線偏光器プレートを備え、
    前記複数のセクタ形の直線偏光器プレートが方位角で配置され、前記複数の平行な直線偏光方向が回転し、ラジアル偏光構成を形成する偏光器デバイス。
35. 前記ラジアル横方向偏光器は、前記ラジアル横方向偏光器によって画定された面に対して直角な軸線を中心として回転するよう構築され、配置される、請求項３４に記載のラジアル横方向電気偏光器デバイス。
36. デバイス製造方法であって、
    パターン形成した放射線ビームを、少なくとも部分的に基板を覆う放射線感受性材料の層の標的部分に投影することと、
    横方向電気偏光で前記放射線ビームを分極することと、
    を備える方法。
37. 請求項３６に記載の方法により製造したデバイス。
38. 接線偏光器デバイスであって、
    入射光の少なくとも一部を直線偏光に偏光するよう構築され、配置されたキューブ・ビーム・スプリッタ偏光器と、
    ２つの１／２波長プレートを備える偏光プレートと、を備え、
    前記偏光プレートは、前記キューブ・ビーム・スプリッタ偏光器の端部に配置されて、前記直線偏光を第１ｓ偏光と第２ｓ偏光とに偏光し、前記第１ｓ偏光の波ベクトル及び前記第２ｓ偏光の波ベクトルが相互に対して直角である接線偏光器デバイス。
39. 前記第１ｓ偏光を使用して、水平方向でウェハ上に線を印刷し、前記第２ｓ偏光を使用して、垂直方向でウェハ上に線を印刷する、請求項３８に記載の接線偏光器デバイス。
40. 偏光器デバイスであって、
    偏光コンポーネントと、
    前記偏光コンポーネントの後方に配置された吸収体と、を備え、
    前記偏光コンポーネントは、第１及び第２偏光を備えた電磁放射線と相互作用して第１偏光の放射線をほぼ全て反射し、第２偏光の放射線をほぼ全て透過し、
    前記吸収体は、前記電磁放射線の波長で吸収する材料を含み、前記材料は、前記第２偏光の放射線をほぼ全て吸収する、偏光器デバイス。
41. 前記偏光コンポーネントは、方位角で配向された複数の細長い要素を備え、前記複数の細長い要素は、周期的に隔置されて複数のギャップを形成する、請求項４０に記載の偏光器デバイス。
42. 前記複数の細長い要素は、電磁放射線の波長で導電性である、請求項４１に記載の偏光器デバイス。
43. 前記第１偏光は、横方向磁気偏光であり、前記第２偏光が横方向電気偏光である、請求項４０に記載の偏光器デバイス。
44. 前記偏光コンポーネントは、同心円上に配置された複数のリングを備え、前記リングが周期的に隔置される、請求項４０に記載の偏光器デバイス。
45. 前記第１偏光は、横方向電気偏光であり、前記第２偏光は、横方向磁気偏光である、請求項４４に記載の偏光器デバイス。
46. 請求項４０に記載の変更器デバイスを使用する反射タイプリソグラフィ装置。
47. 電磁放射線の前記波長で吸収する前記材料は、Ａｌ₂Ｏ₃及び陽極酸化アルミのグループから選択される、請求項４０に記載の変更器デバイス。

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