偏光機能を有する露光装置
【課題】 偏光機能を有する露光装置に関し、収差、光散乱、偏光バラツキ、フレア、或いは、光学特性の劣化の悪影響を受けることなく偏光特性を改善する。
【解決手段】 光源１と、投影露光系２と、光源１と投影露光系２とを光学的に結合する光学光路系３とを備えた偏光露光装置の光学光路系３を構成する光路中に、偏光機能を有する反射型プリズム４、偏光機能を有する反射ミラー５、或いは、偏光機能を有する屈折型プリズム６のうちの少なくとも一つを設ける。
【解決手段】 光源１と、投影露光系２と、光源１と投影露光系２とを光学的に結合する光学光路系３とを備えた偏光露光装置の光学光路系３を構成する光路中に、偏光機能を有する反射型プリズム４、偏光機能を有する反射ミラー５、或いは、偏光機能を有する屈折型プリズム６のうちの少なくとも一つを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は偏光機能を有する露光装置に関するものであり、特に、光散乱、偏光バラツキ、フレア、或いは、光学特性の劣化の悪影響を受けることなく、光学特性を改善するための偏光機構の構成に特徴のある偏光機能を有する露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体や液晶や磁性体や光学デバイスにおける露光方法においては、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ｉ線、ｇ線、ＥＵＶを始めとする短波長光による露光が行われているが、近年、解像度や焦点深度を改善するために、直線偏光したｐ偏光或いはｓ偏光を用いた偏光露光が開発されている（例えば、特許文献１或いは特許文献２参照）ので、ここで、図１２及び図１３を参照して、従来の偏光露光装置を説明する。
【０００３】
図１２参照
図１２は、従来の偏光露光装置の概念的構成図であり、光源７０、光学光路系８０、及び、投影露光系９０からなる。
光源７０としては、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザや波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザや、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶレーザが多く用いられる。
【０００４】
また、光学光路系８０は、光源７０からの露光光、光を反射または屈折するプリズム部８２（例えば、特許文献３参照）や、筒状レンズ８４や光強度分布を調整するフライアイなどを備えた光路部８３、光路部８３からの偏光光を投影露光系９０に入射する反射ミラー部８５などを光学設計上の必要に応じ、任意に取捨選択して複数配置するとにより構成される。
【０００５】
また、投影露光系９０は、アパーチャ９１、透過または反射する投影レンズ系９２、ステージ９３から構成され、露光光はアパーチャ９１を介して投影レンズ系９２の直前に配置されたレチクル９４を透過または反射し、レチクル９４により所定パターン形状に整形された露光光は投影レンズ系９２によって縮小されてステージ９３上に載置された半導体ウエハ９５に投影露光されることになる。
【０００６】
図１３参照
さらに、光学特性を向上する場合、偏向して露光することも可能で、偏向方向を揃える偏光部８１は、上図に示すように、例えば、コンデンサレンズ８６によって構成され、コンデンサレンズ８６の光軸に垂直方向に印加される電圧によって、光源７０からのレーザ光８７の偏光方向が電圧の印加方向に制御されることになる。
【０００７】
或いは、偏光部８１は、下図に示すように、例えば、アジマス等の配向性結晶８８によって構成されても良く、この場合には、配向性結晶８８に入射したレーザ光８７は、配向性結晶８８を透過することによって、配向方向に偏光方向が制御された偏光光８９になる。
【０００８】
しかし、コンデンサレンズを使用する場合、偏光光にその場では悪影響を与えないが、装置があまりに大型で、レーザ発振器付近にしか配置できない上、その後にミラーで反射されたり、レンズで屈折するたびに、ミラーの歪みや、レンズの結晶方位によって、最終的には偏光成分が本来とは異なった方向に、偏光バラツキを生じさせてしまうという問題がある。
【０００９】
また、配向性結晶を透過させる場合は、これ自体の大きさは小型であるが、結晶体物質を光が透過するため、偏光をさせると同時に、結晶格子によりフレアといわれる光散乱が生じてしまうという問題がある。
【００１０】
しかも、実際に実用化されているものは、この光散乱や、偏光度の傾斜、偏光バラツキなどによる悪影響を与えるという欠点を最小限にとどめるため、光路の中継点には透過型の偏光素子を配置できず、また光路の中継点に透過物を配置すると、露光装置の光路が長くなるため焦点位置の設計にも悪影響を与える等の短所も生ずるため、レーザの発振器付近に設置して偏光子自体を制御することで、光が物質を透過して発生するこれらの大きな欠点を緩和するに留めているに過ぎない。
【００１１】
さらに、これらで発生した光散乱は消えることなく、光学経路に配置したミラー、レンズ、或いは、筒状レンズなどを経るにしたがって悪影響が次第に大きくなるため、最終的にレチクルやウエハ上に露光される光は、レンズ端の歪みや、ミラー湾曲や、筒状レンズ反射などにより、収差、偏光バラツキ、フレアなどの悪影響を受けるという問題がある。
【００１２】
図１４参照
図１４は、レンズ端における光散乱の説明図であり、レンズ端を透過する度に光散乱が重畳されて偏光バラツキが大きくなる。
【００１３】
図１５参照
図１５は、筒状レンズおける光散乱の説明図であり、筒状レンズに入射した偏光光は筒状レンズ内部における多重反射により光散乱等の悪影響を受けて偏光バラツキが大きくなる。
【００１４】
図１６参照
図１６は、レチクル照射時における偏光バラツキの説明図であり、上段図はアパーチャのない場合のＸ偏光バラツキ或いはＹ偏光バラツキを示している。
【００１５】
また、中段図は、一般的な２点開口アパーチャのＸ偏光バラツキ、或いは、一般的な４点開口アパーチャのＸ，Ｙ方向偏光バラツキを示している。
なお、４点開口アパーチャのＸ，Ｙ方向偏光バラツキについては、配向性結晶を互いに配向方向の異なる２領域から構成することによって、Ｘ，Ｙ方向偏光成分を同時に有するように構成した場合を示している。
【００１６】
また、下段図は、ダイポールアパーチャのＸ偏光バラツキ或いはクロスポールアパーチャ（例えば、特許文献４参照）のＸ，Ｙ方向偏光バラツキを示している。
なお、ダイポールアパーチャのＸ偏光バラツキについては、配向性結晶を互いに配向方向の異なる２領域から構成することによって、互いに逆平行のＸ方向偏光成分を同時に有するように構成した場合を示しており、また、クロスポールアパーチャのＸ，Ｙ方向偏光バラツキについては、配向性結晶を互いに配向方向の異なる２領域から構成することによって、Ｘ，Ｙ方向偏光成分を同時に有するように構成した場合を示している。
【特許文献１】特開２００５−１１６８３１号公報
【特許文献２】特開２００６−０４１５４０号公報
【特許文献３】特開２００２−００８９６４号公報
【特許文献４】特開２００１−１３５５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述のように、従来の方法では、これらが原因で、マスクパターンに照射されるまでの長い光路上の悪影響で、最適な偏光方向とならず、実際に５％前後も偏光方向が傾き、１％前後の偏光バラツキまで生じるため、目的とする光学特性に応じた最適な偏光方向とすることができなかった。
【００１８】
特に、近年の露光技術の発展や、解像寸法の微細化に伴って、収差や、偏光バラツキや、フレアや、光散乱による光学特性への悪影響による寸法差や寸法バラツキ、必要とされる光学特性などの要求が厳しくなり、偏光度のズレや偏光バラツキや光学特性の劣化を可能な限り低減することが非常に重要な課題となっている。
【００１９】
したがって、本発明は、収差、光散乱、偏光バラツキ、フレア、或いは、光学特性の劣化の悪影響を受けることなく、露光時や偏光時の光学特性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、光源１と、投影露光系２と、光源１と投影露光系２とを光学的に結合する光学光路系３とを備えた偏光機能を有する露光装置において、光学光路系３を構成する光路中に、偏光機能を有する反射型プリズム４、偏光機能を有する反射ミラー５、或いは、偏光機能を有する屈折型プリズム６のうちの少なくとも一つを設けたことを特徴とする。
【００２１】
このように、光学光路系３を構成する光路中に設ける反射型プリズム４、反射ミラー５、或いは、屈折型プリズム６の少なくとも一つに偏光機能を設けることにより、露光光に対して石英以外の物質をできるだけ透過させずに、フレアを始めとするような結晶格子を透過したときの悪影響を受けることなく、したがって、加工精度等の制約を受けることなく一方向に偏光成分を整えなおすことができ、それによって、マスクパターンに応じた偏光方向や、解像寸法の微細化や、焦点深度の拡大などの、必要とする光学特性に合わせて最適な偏光方向とすることができる。
【００２２】
この場合、偏光機能を有する反射型プリズム４としては、透明誘電体または透明導電体等の透明物質からなるプリズムとプリズムに偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、透明物質からなるプリズムとプリズムの背面に設けられた導電体または誘電体または誘磁体と導電体または誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、透明物質からなるプリズムとプリズムの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかの構成を採用すれば良い。
【００２３】
このような構成とすることによって、反射型プリズム４において、反射型プリズム４自体に偏光方向を発現させたり、或いは、裏面から表面に偏光方向を転写することができ、それによって、露光光が配向性結晶等を透過せずに偏光可能になるので、偏光バラツキが少なく、且つ、フレアを始めとする結晶の光散乱などの悪影響も受けることがない。
【００２４】
また、偏光機能を有する反射ミラー５としては、反射誘電体または反射導電体等の反射物質からなるミラーとミラーに偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、反射物質からなるミラーとミラーの背面に設けられた導電体または誘電体または誘磁体と導電体または誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、反射物質からなる配向性結晶のミラー偏光機構、或いは、反射物質体からなるミラーとミラーの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかの構成を採用すれば良い。
【００２５】
この場合も、上述のように構成することによって、反射ミラー５において、反射ミラー５自体に偏光方向を発現させたり、或いは、裏面から表面に偏光方向を転写することができ、それによって、露光光が配向性結晶等を透過せずに偏光可能になるので、偏光バラツキが少なく、且つ、フレアを始めとする結晶の光散乱などの悪影響も受けることがない。
【００２６】
また、偏光機能を有する屈折型プリズム６としては、透明誘電体または透明導電体等の透明物質からなるプリズムとプリズムに偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、透明物質からなるプリズムとプリズムの背面に設けられた誘電体または誘磁体と誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構のいずれかの構成を採用すれば良い。
【００２７】
この場合も、上述のように構成することによって、屈折型プリズム６において、屈折型プリズム６自体に偏光方向を発現させたり、或いは、裏面から表面に偏光方向を転写することができ、それによって、露光光が配向性結晶等を透過せずに偏光可能になるので、偏光バラツキが少なく、且つ、フレアを始めとする結晶の光散乱などの悪影響を少なくした状態で変形照明が可能になる。
【００２８】
この屈折型プリズム６の場合、露光光は屈折型プリズム６を透過するので、投影露光系２の直前に配置することが望ましく、それによって、偏光バラツキが少なく、且つ、フレアを始めとする結晶の光散乱などの悪影響をより少なくすることができる。
【００２９】
また、偏光機能を２次元面に分割配置しても良く、それによって、露光光の偏光方向をＸ方向偏光とＹ方向偏光とを混在させたり、或いは、Ｘ方向偏光と−Ｘ方向偏光とを混在させたりすることができる。
【００３０】
即ち、２次元面に偏光素子を多数配置し、これら素子は各々を独立した偏光方向とすることで、偏光方向は２次元分布、または３次元分布で任意の方向で可変な設定となり、この結果できるだけ偏光方向を統一または調整して露光することで、マスクパターンの形状や、解像寸法の微細化や、焦点深度の向上を始めとした目的とする光学特性ごとに偏光方向を連続的に可変にすることができる。
【００３１】
この場合の偏光機能を担う導電体としては、Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉ．Ｆｅ、Ｐｔ、１ｒ，Ｒｈ，Ｒｕ、Ａｇ，Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ，Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｂを始めとする金属元素のいずれかまたはそれらの合金等を用いれば良い。
【００３２】
また、偏光機能の担う誘電体としては、金属の酸化物、金属窒化物、ＰＺＴ誘電体等のペロブスカイト構造を有する強誘電体や誘磁性体、Ｃ６０分子等のフラーレン骨格を有する誘電体、或いは、高分子構造を有する有機物や樹脂やポリマーを用いれば良い。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、光学系のプリズム底部や反射ミラー面に偏光機能を持たせるているので、露光光を石英以外の物質をできるだけ透過させないようにすることができ、フレアを始めとするような結晶格子を透過したときの悪影響を受けることなく、一方向に偏光成分を整えることができ、それによって、偏光方向を可能な限り最適化した状態で露光を成し遂げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明は、光源と投影露光系とを光学的に結合する光学光路系を構成する光路中に、それ自体に偏光方向を発現させたり、或いは、裏面から表面に偏光方向を転写させた反射型プリズム、反射ミラー、或いは、屈折型プリズムのうちの少なくとも一つを設けたことを特徴とするものである。
【００３５】
この場合、それ自体に偏光方向を発現させるためには、プリズムやミラーに偏光電界を印加するコンデンサ機構を設ければ良いし、裏面から表面に偏光方向を転写させる場合には、プリズムやミラーの背面に設けられた導電体または誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構を設ければ良い。
【実施例１】
【００３６】
ここで、図２乃至図７を参照して、本発明の実施例１の偏光露光装置を説明する。
図２参照
図２は、本発明の実施例１の偏光露光装置の概念的構成図であり、光源１０、光学光路系２０、及び、投影露光系６０からなる。
光源１０としては、従来の偏光露光装置と同様に、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザや波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザや、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶレーザが用いられる。
【００３７】
また、光学光路系２０は、光源１０からの露光光の偏光方向を揃える偏光部２１、偏光部２１からの偏光光を偏向する偏光機能付き反射プリズム３０、筒状レンズ２３を備えた光路部２２、光路部２２からの偏光光を変形照明用に整形する偏光機能付き屈折型プリズム４０、整形された偏光光を投影露光系６０に入射する偏光機能付き反射ミラー部５０によって構成される。
【００３８】
また、投影露光系６０は、アパーチャ６１、投影レンズ系６２、ステージ６３から構成され、整形された偏光光はアパーチャ６１を介して投影レンズ系６２の直前に配置されたレチクル６４を透過し、レチクル６４により所定パターン形状に整形された偏光光は投影レンズ系６２によって縮小されてステージ６３上に載置された半導体ウエハ６５に投影露光されることになる。
【００３９】
図３参照
図３は、本発明の実施例１の偏光機能付き反射型プリズムの概念的構成図であり、石英製プリズム３１の底面に電界印加機構３２を設けて偏光用コンデンサを構成したものであり、石英製プリズム３１は誘電体であるので電界を印加することによって電圧の印加方向に偏光方向を発現することができる。
無偏光または偏光バラツキを有する入射光３３は、偏光機能付き反射型プリズム３０を透過する際に、石英製プリズム３１の底面に発現した偏光方向に規制されて偏光バラツキの少ない出射光３４となって出射される。
【００４０】
図４参照
図４は、本発明の実施例１の偏光機能付き屈折型プリズムの概念的構成図であり、石英製プリズム４１の底面に電界印加機構４２を設けて偏光用コンデンサを構成したものであり、この場合も石英製プリズム４１は誘電体であるので電界を印加することによって電圧の印加方向に偏光方向を発現することができる。
無偏光または偏光バラツキを有する入射光４３は、偏光機能付き屈折型プリズム４０を透過する際に、石英製プリズム４１の底面に発現した偏光方向に規制されて偏光バラツキの少ない変形照明用の出射光４４となって出射される。
【００４１】
図５参照
図５は、本発明の実施例１の偏光機能付き反射ミラーの概念的構成図であり、反射ミラー５１の反射面に電界印加機構５２を設けて偏光用コンデンサを構成したものであり、この場合も反射ミラー５１は誘電体で構成されるので電界を印加することによって電圧の印加方向に偏光方向を発現することができるる。
無偏光または偏光バラツキを有する入射光５３は、偏光機能付き反射ミラー５０で反射される際に、反射ミラー５１の反射面に発現した偏光方向に規制されて偏光バラツキの少ない出射光５４となって出射される。
【００４２】
図６参照
図６は、本発明の効果の説明図であり、ここでは、光学光路系２０に偏光機能付き反射型プリズム３０のみを設け、屈折型プリズム及び反射ミラーとして偏光機構を有さない屈折型プリズム及び反射ミラーを用いた場合の光強度分布の光学シミュレーション結果を示している。
【００４３】
図６における縦軸は光強度比を示し、横軸はウエハ上での解像パターンの中心からの位置を示している。
露光光の偏光状態は半導体ウエハ６５上のレジストパターンの側壁形状や線幅バラツキに反映され、従来技術による実際の偏光度と偏光バラツキや従来技術による最大の偏光度と偏光バラツキに比べて、本発明の偏光度と偏光バラツキの方が光強度分布が改善されていることが分かる。
【００４４】
図７参照
図７は図６の一部を拡大した図であり、半導体ウエハ６５上で４５ｎｍパターンを解像する場合、本発明の場合には、２ｎｍ以上の寸法差や寸法バラツキを改善することが可能になる。
【００４５】
図８参照
図８は、従来技術により露光したレジストパターンの説明図であり、断面形状が台形状の線状レジストパターンの線幅バラツキが、偏光度と偏光バラツキにより規定される。
しかし、本発明によれば、偏光方向が光学系の最終端で出来るだけバラツキの少ない統一された偏光方向になることによって線幅バラツキやＤＯＦを始めとする光学特性を向上することができる。
【００４６】
このように、本発明の実施例１においては、反射型プリズム、変形照明形成用の屈折型プリズム、及び、反射ミラーに偏光機能を持たせており、偏光方向を偏光用コンデンサにより操作可能となるため、配向性結晶を用いる必要がなく、フレアは光散乱の影響により偏光バラツキの悪影響を受けることがなくなる。
【００４７】
即ち、本発明による反射型プリズムの場合には、偏光光が透過するのは石英製プリズムのみであり、配向性結晶等の結晶体物質を透過しないので光散乱等の悪影響を受けることがない。
また、本発明による反射ミラーの場合には反射だけであるので、材料の透過率や屈折率、格子構造による光散乱や加工精度等の制約を受けることがない。
【００４８】
さらに、本発明による変形照明形成用の屈折型プリズムの場合も、変形照明形状が変わる度に偏光方向を最適に調整できるため、従来技術による光源付近での透過型偏光よりも、偏光度や偏光バラツキをはるかに少なく抑えるように微調整して偏光することができる。
【実施例２】
【００４９】
次に、図９を参照して、本発明の実施例２の偏光露光装置を説明するが、偏光露光装置の基本的構成は上記の実施例１の偏光露光装置と同様であるので、実施例２の偏光露光装置に用いる偏光機能付き反射型プリズムを説明する。
図９参照
図９は、実施例２の偏光露光装置に用いる偏光機能付き反射型プリズムの概念的構成図であり、石英製プリズム３１の底面に配置した誘電体板３６と電界印加機構３７とを設けて偏光用コンデンサを構成したものである。
偏光バラツキを有する入射光３３は、偏光機能付き反射型プリズム３５を透過する際に、偏光用コンデンサにより石英製プリズム３１の底面に転写した偏光方向に規制されて偏光バラツキの少ない変形照明用の出射光３４となって出射される。
【００５０】
本発明の実施例２においては、誘電体板３６と電界印加機構３７とにより偏光用コンデンサを構成しているので、石英製プリズム３１の構成に影響を与えることなく偏光機能を持たせることができる。
【実施例３】
【００５１】
次に、図１０を参照して、本発明の実施例３の偏光露光装置を説明するが、偏光露光装置の基本的構成は上記の実施例１の偏光露光装置と同様であるので、実施例３の偏光露光装置に用いる偏光機能付き屈折型プリズムを説明する。
図１０参照
図１０は、実施例３の偏光露光装置に用いる偏光機能付き屈折型プリズムの概念的構成図であり、石英製プリズム４１の底面に配置した石英製の誘電体板４６と電界印加機構４７とを設けて偏光用コンデンサを構成したものである。
偏光バラツキを有する入射光４３は、偏光機能付き屈折型プリズム４５を透過する際に、偏光用コンデンサにより石英製プリズム４１の底面に転写した偏光方向に規制されて偏光バラツキの少ない変形照明用の出射光４４となって出射される。
【００５２】
本発明の実施例３においては、上述の実施例２と同様に、誘電体板４６と電界印加機構４７とにより偏光用コンデンサを構成しているので、石英製プリズム４１の構成に影響を与えることなく偏光機能を持たせることができる。
また、この場合、偏光光は、誘電体板４６も透過することになるが、誘電体板４６は石英製であるので、配向性結晶の場合のようにフレア等が発生することがない。
【実施例４】
【００５３】
次に、図１１を参照して、本発明の実施例４の偏光露光装置を説明するが、偏光露光装置の基本的構成は上記の実施例１の偏光露光装置と同様であるので、実施例４の偏光露光装置に用いる偏光機能付き反射ミラーを説明する。
図１１参照
図１１は、実施例４の偏光露光装置に用いる偏光機能付き反射ミラーの概念的構成図であり、反射ミラー５１の反射面に配置した誘電体板５６と電界印加機構５７とを設けて偏光用コンデンサを構成したものである。
偏光バラツキを有する入射光５３は、偏光機能付き反射ミラー５５を透過する際に、偏光用コンデンサにより反射ミラー５１の反射面に転写した偏光方向に規制されて偏光バラツキの少ない変形照明用の出射光５４となって出射される。
【００５４】
本発明の実施例４においては、上述の実施例２と同様に、誘電体板５６と電界印加機構５７とにより偏光用コンデンサを構成しているので、反射ミラー５１の構成に影響を与えることなく偏光機能を持たせることができる。
【００５５】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載した条件・構成に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例えば、実施例１においては、光学光路系に偏光機能付き反射型プリズム、偏光機能付き屈折型プリズム、及び、偏光機能付き反射ミラーを配置しているが、全てを配置する必要はなく、反射型プリズム、変形照明用の屈折型プリズム、及び、反射ミラーのうちの少なくとも一つに偏光機能を持たせれば良いものである。
【００５６】
また、上記実施例２乃至実施例４についても同様であり、実施例２乃至実施例４の偏光機能付き屈折型プリズム、及び、偏光機能付き反射ミラーの内の一つを光学光路系に配置しても良いし、或いは、その内の２つ或いは３つ全てを配置しても良いものである。
【００５７】
さらには、上記の実施例１に示した偏光機能付き屈折型プリズム、及び、偏光機能付き反射ミラーの一部を実施例２乃至実施例４の偏光機能付き屈折型プリズム、及び、偏光機能付き反射ミラーで置き換えても良いものである。
【００５８】
また、上記の各実施例においては、偏光機能付き屈折型プリズム、及び、偏光機能付き反射ミラーに発現される偏光方向或いは転写される偏光方向を位置方向としているが、電界印加機構を複数に分割して、２次元的に互いに異なった方向の偏光方向分布を持つように構成しても良いものである。
【００５９】
また、上記の実施例２及び実施例４においては、反射型であり、偏光光は誘電体板を透過しないので、誘電体の透過率や屈折率等の制約を受けることがないので、誘電体としては、ＳｉＯ2 等の金属酸化物、ＳｉＮ等の金属窒化物、ＰＺＴ素子等の誘電体、ペロブスカイト構造を有する強誘電体、或いは、フラーレン骨格を有するＣ６０を代表とする分子構造による誘電体、または、高分子構造を持つ有機物や樹脂やポリマーを用いても良いものである。
【００６０】
また、上記の実施例２及び実施例４においては、反射型であり、偏光光は誘電体板を透過しないので、誘電体板の代わりに導電体板を用いても良いものであり、導電体としては、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｓｉ，Ａｌ、Ｇａ，Ｓｎ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｓｂを始めとする金属元素或いはそれらの合金を用いても良いものである。
【００６１】
さらには、誘電体板または導電体板に限られるものではなく、誘磁体板を用いても良いものであり、この場合も誘磁体板に電界を印加することによって偏光方向を発現させて反射プリズムの底面或いは反射ミラーの反射面に偏光方向を転写することができる。
なお、この場合の誘磁体としては、上述の誘電体材料或いは導電体材料に磁場を印加することにより、誘磁体として用いることができる。
【００６２】
また、上記実施例２及び実施例４においては、電界印加機構を伴わない偏光制御機構を設けても良いものであり、例えば、アジマス等の配向性結晶や偏光子等の光学偏光素子を反射型プリズムの底面或いは反射ミラーの反射面に設けも良いものである。
この場合も反射型であるので、配向性結晶等を用いても配向性結晶等を透過することがないので、フレア等の悪影響を受けることがない。
【００６３】
また、上記の各実施例においては、屈折型プリズムを反射ミラーの前段に配置しているが、アパーチャの直前になるように屈折型プリズムを反射ミラーの後段に配置しても良いものである。
【００６４】
ここで再び図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図１参照
（付記１） 光源１と、投影露光系２と、前記光源１と投影露光系２とを光学的に結合する光学光路系３とを備えた偏光機能を有する露光装置のおいて、前記光学光路系３を構成する光路中に、偏光機能を有する反射型プリズム４、偏光機能を有する反射ミラー５、或いは、偏光機能を有する屈折型プリズム６のうちの少なくとも一つを設けたことを特徴とする偏光機能を有する露光装置。
（付記２） 上記偏光機能を有する反射型プリズム４が、透明物質からなるプリズムと前記プリズムに偏光電界を印加するコンデンサ機構、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた導電体または誘電体または誘磁体と前記導電体または誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかからなることを特徴とする付記１記載の偏光機能を有する露光装置。
（付記３） 上記偏光機能を有する反射ミラー５が、反射物質からなるミラーと前記ミラーに偏光電界を印加するコンデンサ機構、反射物質からなるミラーと前記ミラーの背面に設けられた導電体または誘電体または誘磁体と前記導電体または誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、反射物質からなる配向性結晶のミラー偏光機構、或いは、反射物質からなるミラーと前記ミラーの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかからなることを特徴とする付記１記載の偏光機能を有する露光装置。
（付記４） 上記偏光機能を有する屈折型プリズム６が、透明物質からなるプリズムと前記プリズムに偏光電界を印加するコンデンサ機構、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた誘電体または誘磁体と前記誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかからなることを特徴とする付記１記載の偏光機能を有する露光装置。
（付記５） 上記偏光機能を有する屈折型プリズム６を、上記投影露光系２の直前に配置したことを特徴とする付記４記載の偏光機能を有する露光装置。
（付記６） 上記偏光機能を、２次元面に分割配置したことを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記載の偏光機能を有する露光装置。
（付記７） 上記偏光機能を担う導電体が、Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉ．Ｆｅ、Ｐｔ、１ｒ，Ｒｈ，Ｒｕ、Ａｇ，Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ，Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｂを始めとする金属元素のいずれかまたはそれらの合金からなることを特徴とする付記２乃至５のいずれか１に記載の偏光機能を有する露光装置。
（付記８） 上記偏光機能の担う誘電体が、金属の酸化物、金属窒化物、ペロブスカイト構造を有する強誘電体、フラーレン骨格を有する誘電体、或いは、高分子構造を有する有機物のいずれかからなることを特徴とする付記２または５のいずれか１に記載の偏光機能を有する露光装置。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の活用例としては、半導体デバイスの製造工程に用いる露光装置が典型的であるが、半導体装置の製造用に限られるものではなく、超伝導体デバイス、光偏向装置等の強誘電体デバイスの露光工程にも適用されるものであり、さらには、液晶表示デバイスや光学デバイスの製造工程のための露光にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１の偏光露光装置の概念的構成図である。
【図３】本発明の実施例１の偏光機能付き反射型プリズムの概念的構成図である。
【図４】本発明の実施例１の偏光機能付き屈折型プリズムの概念的構成図である。
【図５】本発明の実施例１の偏光機能付き反射ミラーの概念的構成図である。
【図６】本発明の効果の説明図である。
【図７】図６の一部を拡大した要部拡大図である。
【図８】従来技術により露光したレジストパターンの説明図である。
【図９】実施例２の偏光露光装置に用いる偏光機能付き反射型プリズムの概念的構成図である。
【図１０】実施例３の偏光露光装置に用いる偏光機能付き屈折型プリズムの概念的構成図である。
【図１１】実施例４の偏光露光装置に用いる偏光機能付き反射ミラーの概念的構成図である。
【図１２】従来の偏光露光装置の概念的構成図である。
【図１３】従来の偏光露光装置の偏光部の説明図である。
【図１４】レンズ端における光散乱の説明図である。
【図１５】筒状レンズおける光散乱の説明図である。
【図１６】レチクル照射時における偏光バラツキの説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 光源
２ 投影露光系
３ 光学光路系
４ 反射型プリズム
５ 反射ミラー
６ 屈折型プリズム
１０ 光源
２０ 光学光路系
２１ 偏光部
２２ 光路部
２３ 筒状レンズ
３０ 偏光機能付き反射プリズム
３１ 石英製プリズム
３２ 電界印加機構
３３ 入射光
３４ 出射光
３５ 偏光機能付き反射プリズム
３６ 誘電体板
３７ 電界印加機構
４０ 偏光機能付き屈折型プリズム
４１ 石英製プリズム
４２ 電界印加機構
４３ 入射光
４４ 出射光
４５ 偏光機能付き屈折型プリズム
４６ 誘電体板
４７ 電界印加機構
５０ 偏光機能付き反射ミラー部
５１ 反射ミラー
５２ 電界印加機構
５３ 入射光
５４ 出射光
５５ 偏光機能付き反射ミラー
５６ 誘電体板
５７ 電界印加機構
６０ 投影露光系
６１ アパーチャ
６２ 投影レンズ系
６３ ステージ
６４ レチクル
６５ 半導体ウエハ
７０ 光源
８０ 光学光路系
８１ 偏光部
８２ 反射プリズム部
８３ 光路部
８４ 筒状レンズ
８５ 反射ミラー部
８６ コンデンサレンズ
８７ レーザ光
８８ 配向性結晶
８９ 偏光光
９０ 投影露光系
９１ アパーチャ
９２ 投影レンズ系
９３ ステージ
９４ レチクル
９５ 半導体ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は偏光機能を有する露光装置に関するものであり、特に、光散乱、偏光バラツキ、フレア、或いは、光学特性の劣化の悪影響を受けることなく、光学特性を改善するための偏光機構の構成に特徴のある偏光機能を有する露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体や液晶や磁性体や光学デバイスにおける露光方法においては、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ｉ線、ｇ線、ＥＵＶを始めとする短波長光による露光が行われているが、近年、解像度や焦点深度を改善するために、直線偏光したｐ偏光或いはｓ偏光を用いた偏光露光が開発されている（例えば、特許文献１或いは特許文献２参照）ので、ここで、図１２及び図１３を参照して、従来の偏光露光装置を説明する。
【０００３】
図１２参照
図１２は、従来の偏光露光装置の概念的構成図であり、光源７０、光学光路系８０、及び、投影露光系９０からなる。
光源７０としては、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザや波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザや、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶレーザが多く用いられる。
【０００４】
また、光学光路系８０は、光源７０からの露光光、光を反射または屈折するプリズム部８２（例えば、特許文献３参照）や、筒状レンズ８４や光強度分布を調整するフライアイなどを備えた光路部８３、光路部８３からの偏光光を投影露光系９０に入射する反射ミラー部８５などを光学設計上の必要に応じ、任意に取捨選択して複数配置するとにより構成される。
【０００５】
また、投影露光系９０は、アパーチャ９１、透過または反射する投影レンズ系９２、ステージ９３から構成され、露光光はアパーチャ９１を介して投影レンズ系９２の直前に配置されたレチクル９４を透過または反射し、レチクル９４により所定パターン形状に整形された露光光は投影レンズ系９２によって縮小されてステージ９３上に載置された半導体ウエハ９５に投影露光されることになる。
【０００６】
図１３参照
さらに、光学特性を向上する場合、偏向して露光することも可能で、偏向方向を揃える偏光部８１は、上図に示すように、例えば、コンデンサレンズ８６によって構成され、コンデンサレンズ８６の光軸に垂直方向に印加される電圧によって、光源７０からのレーザ光８７の偏光方向が電圧の印加方向に制御されることになる。
【０００７】
或いは、偏光部８１は、下図に示すように、例えば、アジマス等の配向性結晶８８によって構成されても良く、この場合には、配向性結晶８８に入射したレーザ光８７は、配向性結晶８８を透過することによって、配向方向に偏光方向が制御された偏光光８９になる。
【０００８】
しかし、コンデンサレンズを使用する場合、偏光光にその場では悪影響を与えないが、装置があまりに大型で、レーザ発振器付近にしか配置できない上、その後にミラーで反射されたり、レンズで屈折するたびに、ミラーの歪みや、レンズの結晶方位によって、最終的には偏光成分が本来とは異なった方向に、偏光バラツキを生じさせてしまうという問題がある。
【０００９】
また、配向性結晶を透過させる場合は、これ自体の大きさは小型であるが、結晶体物質を光が透過するため、偏光をさせると同時に、結晶格子によりフレアといわれる光散乱が生じてしまうという問題がある。
【００１０】
しかも、実際に実用化されているものは、この光散乱や、偏光度の傾斜、偏光バラツキなどによる悪影響を与えるという欠点を最小限にとどめるため、光路の中継点には透過型の偏光素子を配置できず、また光路の中継点に透過物を配置すると、露光装置の光路が長くなるため焦点位置の設計にも悪影響を与える等の短所も生ずるため、レーザの発振器付近に設置して偏光子自体を制御することで、光が物質を透過して発生するこれらの大きな欠点を緩和するに留めているに過ぎない。
【００１１】
さらに、これらで発生した光散乱は消えることなく、光学経路に配置したミラー、レンズ、或いは、筒状レンズなどを経るにしたがって悪影響が次第に大きくなるため、最終的にレチクルやウエハ上に露光される光は、レンズ端の歪みや、ミラー湾曲や、筒状レンズ反射などにより、収差、偏光バラツキ、フレアなどの悪影響を受けるという問題がある。
【００１２】
図１４参照
図１４は、レンズ端における光散乱の説明図であり、レンズ端を透過する度に光散乱が重畳されて偏光バラツキが大きくなる。
【００１３】
図１５参照
図１５は、筒状レンズおける光散乱の説明図であり、筒状レンズに入射した偏光光は筒状レンズ内部における多重反射により光散乱等の悪影響を受けて偏光バラツキが大きくなる。
【００１４】
図１６参照
図１６は、レチクル照射時における偏光バラツキの説明図であり、上段図はアパーチャのない場合のＸ偏光バラツキ或いはＹ偏光バラツキを示している。
【００１５】
また、中段図は、一般的な２点開口アパーチャのＸ偏光バラツキ、或いは、一般的な４点開口アパーチャのＸ，Ｙ方向偏光バラツキを示している。
なお、４点開口アパーチャのＸ，Ｙ方向偏光バラツキについては、配向性結晶を互いに配向方向の異なる２領域から構成することによって、Ｘ，Ｙ方向偏光成分を同時に有するように構成した場合を示している。
【００１６】
また、下段図は、ダイポールアパーチャのＸ偏光バラツキ或いはクロスポールアパーチャ（例えば、特許文献４参照）のＸ，Ｙ方向偏光バラツキを示している。
なお、ダイポールアパーチャのＸ偏光バラツキについては、配向性結晶を互いに配向方向の異なる２領域から構成することによって、互いに逆平行のＸ方向偏光成分を同時に有するように構成した場合を示しており、また、クロスポールアパーチャのＸ，Ｙ方向偏光バラツキについては、配向性結晶を互いに配向方向の異なる２領域から構成することによって、Ｘ，Ｙ方向偏光成分を同時に有するように構成した場合を示している。
【特許文献１】特開２００５−１１６８３１号公報
【特許文献２】特開２００６−０４１５４０号公報
【特許文献３】特開２００２−００８９６４号公報
【特許文献４】特開２００１−１３５５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述のように、従来の方法では、これらが原因で、マスクパターンに照射されるまでの長い光路上の悪影響で、最適な偏光方向とならず、実際に５％前後も偏光方向が傾き、１％前後の偏光バラツキまで生じるため、目的とする光学特性に応じた最適な偏光方向とすることができなかった。
【００１８】
特に、近年の露光技術の発展や、解像寸法の微細化に伴って、収差や、偏光バラツキや、フレアや、光散乱による光学特性への悪影響による寸法差や寸法バラツキ、必要とされる光学特性などの要求が厳しくなり、偏光度のズレや偏光バラツキや光学特性の劣化を可能な限り低減することが非常に重要な課題となっている。
【００１９】
したがって、本発明は、収差、光散乱、偏光バラツキ、フレア、或いは、光学特性の劣化の悪影響を受けることなく、露光時や偏光時の光学特性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、光源１と、投影露光系２と、光源１と投影露光系２とを光学的に結合する光学光路系３とを備えた偏光機能を有する露光装置において、光学光路系３を構成する光路中に、偏光機能を有する反射型プリズム４、偏光機能を有する反射ミラー５、或いは、偏光機能を有する屈折型プリズム６のうちの少なくとも一つを設けたことを特徴とする。
【００２１】
このように、光学光路系３を構成する光路中に設ける反射型プリズム４、反射ミラー５、或いは、屈折型プリズム６の少なくとも一つに偏光機能を設けることにより、露光光に対して石英以外の物質をできるだけ透過させずに、フレアを始めとするような結晶格子を透過したときの悪影響を受けることなく、したがって、加工精度等の制約を受けることなく一方向に偏光成分を整えなおすことができ、それによって、マスクパターンに応じた偏光方向や、解像寸法の微細化や、焦点深度の拡大などの、必要とする光学特性に合わせて最適な偏光方向とすることができる。
【００２２】
この場合、偏光機能を有する反射型プリズム４としては、透明誘電体または透明導電体等の透明物質からなるプリズムとプリズムに偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、透明物質からなるプリズムとプリズムの背面に設けられた導電体または誘電体または誘磁体と導電体または誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、透明物質からなるプリズムとプリズムの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかの構成を採用すれば良い。
【００２３】
このような構成とすることによって、反射型プリズム４において、反射型プリズム４自体に偏光方向を発現させたり、或いは、裏面から表面に偏光方向を転写することができ、それによって、露光光が配向性結晶等を透過せずに偏光可能になるので、偏光バラツキが少なく、且つ、フレアを始めとする結晶の光散乱などの悪影響も受けることがない。
【００２４】
また、偏光機能を有する反射ミラー５としては、反射誘電体または反射導電体等の反射物質からなるミラーとミラーに偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、反射物質からなるミラーとミラーの背面に設けられた導電体または誘電体または誘磁体と導電体または誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、反射物質からなる配向性結晶のミラー偏光機構、或いは、反射物質体からなるミラーとミラーの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかの構成を採用すれば良い。
【００２５】
この場合も、上述のように構成することによって、反射ミラー５において、反射ミラー５自体に偏光方向を発現させたり、或いは、裏面から表面に偏光方向を転写することができ、それによって、露光光が配向性結晶等を透過せずに偏光可能になるので、偏光バラツキが少なく、且つ、フレアを始めとする結晶の光散乱などの悪影響も受けることがない。
【００２６】
また、偏光機能を有する屈折型プリズム６としては、透明誘電体または透明導電体等の透明物質からなるプリズムとプリズムに偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、透明物質からなるプリズムとプリズムの背面に設けられた誘電体または誘磁体と誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構のいずれかの構成を採用すれば良い。
【００２７】
この場合も、上述のように構成することによって、屈折型プリズム６において、屈折型プリズム６自体に偏光方向を発現させたり、或いは、裏面から表面に偏光方向を転写することができ、それによって、露光光が配向性結晶等を透過せずに偏光可能になるので、偏光バラツキが少なく、且つ、フレアを始めとする結晶の光散乱などの悪影響を少なくした状態で変形照明が可能になる。
【００２８】
この屈折型プリズム６の場合、露光光は屈折型プリズム６を透過するので、投影露光系２の直前に配置することが望ましく、それによって、偏光バラツキが少なく、且つ、フレアを始めとする結晶の光散乱などの悪影響をより少なくすることができる。
【００２９】
また、偏光機能を２次元面に分割配置しても良く、それによって、露光光の偏光方向をＸ方向偏光とＹ方向偏光とを混在させたり、或いは、Ｘ方向偏光と−Ｘ方向偏光とを混在させたりすることができる。
【００３０】
即ち、２次元面に偏光素子を多数配置し、これら素子は各々を独立した偏光方向とすることで、偏光方向は２次元分布、または３次元分布で任意の方向で可変な設定となり、この結果できるだけ偏光方向を統一または調整して露光することで、マスクパターンの形状や、解像寸法の微細化や、焦点深度の向上を始めとした目的とする光学特性ごとに偏光方向を連続的に可変にすることができる。
【００３１】
この場合の偏光機能を担う導電体としては、Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉ．Ｆｅ、Ｐｔ、１ｒ，Ｒｈ，Ｒｕ、Ａｇ，Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ，Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｂを始めとする金属元素のいずれかまたはそれらの合金等を用いれば良い。
【００３２】
また、偏光機能の担う誘電体としては、金属の酸化物、金属窒化物、ＰＺＴ誘電体等のペロブスカイト構造を有する強誘電体や誘磁性体、Ｃ６０分子等のフラーレン骨格を有する誘電体、或いは、高分子構造を有する有機物や樹脂やポリマーを用いれば良い。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、光学系のプリズム底部や反射ミラー面に偏光機能を持たせるているので、露光光を石英以外の物質をできるだけ透過させないようにすることができ、フレアを始めとするような結晶格子を透過したときの悪影響を受けることなく、一方向に偏光成分を整えることができ、それによって、偏光方向を可能な限り最適化した状態で露光を成し遂げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明は、光源と投影露光系とを光学的に結合する光学光路系を構成する光路中に、それ自体に偏光方向を発現させたり、或いは、裏面から表面に偏光方向を転写させた反射型プリズム、反射ミラー、或いは、屈折型プリズムのうちの少なくとも一つを設けたことを特徴とするものである。
【００３５】
この場合、それ自体に偏光方向を発現させるためには、プリズムやミラーに偏光電界を印加するコンデンサ機構を設ければ良いし、裏面から表面に偏光方向を転写させる場合には、プリズムやミラーの背面に設けられた導電体または誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構を設ければ良い。
【実施例１】
【００３６】
ここで、図２乃至図７を参照して、本発明の実施例１の偏光露光装置を説明する。
図２参照
図２は、本発明の実施例１の偏光露光装置の概念的構成図であり、光源１０、光学光路系２０、及び、投影露光系６０からなる。
光源１０としては、従来の偏光露光装置と同様に、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザや波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザや、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶレーザが用いられる。
【００３７】
また、光学光路系２０は、光源１０からの露光光の偏光方向を揃える偏光部２１、偏光部２１からの偏光光を偏向する偏光機能付き反射プリズム３０、筒状レンズ２３を備えた光路部２２、光路部２２からの偏光光を変形照明用に整形する偏光機能付き屈折型プリズム４０、整形された偏光光を投影露光系６０に入射する偏光機能付き反射ミラー部５０によって構成される。
【００３８】
また、投影露光系６０は、アパーチャ６１、投影レンズ系６２、ステージ６３から構成され、整形された偏光光はアパーチャ６１を介して投影レンズ系６２の直前に配置されたレチクル６４を透過し、レチクル６４により所定パターン形状に整形された偏光光は投影レンズ系６２によって縮小されてステージ６３上に載置された半導体ウエハ６５に投影露光されることになる。
【００３９】
図３参照
図３は、本発明の実施例１の偏光機能付き反射型プリズムの概念的構成図であり、石英製プリズム３１の底面に電界印加機構３２を設けて偏光用コンデンサを構成したものであり、石英製プリズム３１は誘電体であるので電界を印加することによって電圧の印加方向に偏光方向を発現することができる。
無偏光または偏光バラツキを有する入射光３３は、偏光機能付き反射型プリズム３０を透過する際に、石英製プリズム３１の底面に発現した偏光方向に規制されて偏光バラツキの少ない出射光３４となって出射される。
【００４０】
図４参照
図４は、本発明の実施例１の偏光機能付き屈折型プリズムの概念的構成図であり、石英製プリズム４１の底面に電界印加機構４２を設けて偏光用コンデンサを構成したものであり、この場合も石英製プリズム４１は誘電体であるので電界を印加することによって電圧の印加方向に偏光方向を発現することができる。
無偏光または偏光バラツキを有する入射光４３は、偏光機能付き屈折型プリズム４０を透過する際に、石英製プリズム４１の底面に発現した偏光方向に規制されて偏光バラツキの少ない変形照明用の出射光４４となって出射される。
【００４１】
図５参照
図５は、本発明の実施例１の偏光機能付き反射ミラーの概念的構成図であり、反射ミラー５１の反射面に電界印加機構５２を設けて偏光用コンデンサを構成したものであり、この場合も反射ミラー５１は誘電体で構成されるので電界を印加することによって電圧の印加方向に偏光方向を発現することができるる。
無偏光または偏光バラツキを有する入射光５３は、偏光機能付き反射ミラー５０で反射される際に、反射ミラー５１の反射面に発現した偏光方向に規制されて偏光バラツキの少ない出射光５４となって出射される。
【００４２】
図６参照
図６は、本発明の効果の説明図であり、ここでは、光学光路系２０に偏光機能付き反射型プリズム３０のみを設け、屈折型プリズム及び反射ミラーとして偏光機構を有さない屈折型プリズム及び反射ミラーを用いた場合の光強度分布の光学シミュレーション結果を示している。
【００４３】
図６における縦軸は光強度比を示し、横軸はウエハ上での解像パターンの中心からの位置を示している。
露光光の偏光状態は半導体ウエハ６５上のレジストパターンの側壁形状や線幅バラツキに反映され、従来技術による実際の偏光度と偏光バラツキや従来技術による最大の偏光度と偏光バラツキに比べて、本発明の偏光度と偏光バラツキの方が光強度分布が改善されていることが分かる。
【００４４】
図７参照
図７は図６の一部を拡大した図であり、半導体ウエハ６５上で４５ｎｍパターンを解像する場合、本発明の場合には、２ｎｍ以上の寸法差や寸法バラツキを改善することが可能になる。
【００４５】
図８参照
図８は、従来技術により露光したレジストパターンの説明図であり、断面形状が台形状の線状レジストパターンの線幅バラツキが、偏光度と偏光バラツキにより規定される。
しかし、本発明によれば、偏光方向が光学系の最終端で出来るだけバラツキの少ない統一された偏光方向になることによって線幅バラツキやＤＯＦを始めとする光学特性を向上することができる。
【００４６】
このように、本発明の実施例１においては、反射型プリズム、変形照明形成用の屈折型プリズム、及び、反射ミラーに偏光機能を持たせており、偏光方向を偏光用コンデンサにより操作可能となるため、配向性結晶を用いる必要がなく、フレアは光散乱の影響により偏光バラツキの悪影響を受けることがなくなる。
【００４７】
即ち、本発明による反射型プリズムの場合には、偏光光が透過するのは石英製プリズムのみであり、配向性結晶等の結晶体物質を透過しないので光散乱等の悪影響を受けることがない。
また、本発明による反射ミラーの場合には反射だけであるので、材料の透過率や屈折率、格子構造による光散乱や加工精度等の制約を受けることがない。
【００４８】
さらに、本発明による変形照明形成用の屈折型プリズムの場合も、変形照明形状が変わる度に偏光方向を最適に調整できるため、従来技術による光源付近での透過型偏光よりも、偏光度や偏光バラツキをはるかに少なく抑えるように微調整して偏光することができる。
【実施例２】
【００４９】
次に、図９を参照して、本発明の実施例２の偏光露光装置を説明するが、偏光露光装置の基本的構成は上記の実施例１の偏光露光装置と同様であるので、実施例２の偏光露光装置に用いる偏光機能付き反射型プリズムを説明する。
図９参照
図９は、実施例２の偏光露光装置に用いる偏光機能付き反射型プリズムの概念的構成図であり、石英製プリズム３１の底面に配置した誘電体板３６と電界印加機構３７とを設けて偏光用コンデンサを構成したものである。
偏光バラツキを有する入射光３３は、偏光機能付き反射型プリズム３５を透過する際に、偏光用コンデンサにより石英製プリズム３１の底面に転写した偏光方向に規制されて偏光バラツキの少ない変形照明用の出射光３４となって出射される。
【００５０】
本発明の実施例２においては、誘電体板３６と電界印加機構３７とにより偏光用コンデンサを構成しているので、石英製プリズム３１の構成に影響を与えることなく偏光機能を持たせることができる。
【実施例３】
【００５１】
次に、図１０を参照して、本発明の実施例３の偏光露光装置を説明するが、偏光露光装置の基本的構成は上記の実施例１の偏光露光装置と同様であるので、実施例３の偏光露光装置に用いる偏光機能付き屈折型プリズムを説明する。
図１０参照
図１０は、実施例３の偏光露光装置に用いる偏光機能付き屈折型プリズムの概念的構成図であり、石英製プリズム４１の底面に配置した石英製の誘電体板４６と電界印加機構４７とを設けて偏光用コンデンサを構成したものである。
偏光バラツキを有する入射光４３は、偏光機能付き屈折型プリズム４５を透過する際に、偏光用コンデンサにより石英製プリズム４１の底面に転写した偏光方向に規制されて偏光バラツキの少ない変形照明用の出射光４４となって出射される。
【００５２】
本発明の実施例３においては、上述の実施例２と同様に、誘電体板４６と電界印加機構４７とにより偏光用コンデンサを構成しているので、石英製プリズム４１の構成に影響を与えることなく偏光機能を持たせることができる。
また、この場合、偏光光は、誘電体板４６も透過することになるが、誘電体板４６は石英製であるので、配向性結晶の場合のようにフレア等が発生することがない。
【実施例４】
【００５３】
次に、図１１を参照して、本発明の実施例４の偏光露光装置を説明するが、偏光露光装置の基本的構成は上記の実施例１の偏光露光装置と同様であるので、実施例４の偏光露光装置に用いる偏光機能付き反射ミラーを説明する。
図１１参照
図１１は、実施例４の偏光露光装置に用いる偏光機能付き反射ミラーの概念的構成図であり、反射ミラー５１の反射面に配置した誘電体板５６と電界印加機構５７とを設けて偏光用コンデンサを構成したものである。
偏光バラツキを有する入射光５３は、偏光機能付き反射ミラー５５を透過する際に、偏光用コンデンサにより反射ミラー５１の反射面に転写した偏光方向に規制されて偏光バラツキの少ない変形照明用の出射光５４となって出射される。
【００５４】
本発明の実施例４においては、上述の実施例２と同様に、誘電体板５６と電界印加機構５７とにより偏光用コンデンサを構成しているので、反射ミラー５１の構成に影響を与えることなく偏光機能を持たせることができる。
【００５５】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載した条件・構成に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例えば、実施例１においては、光学光路系に偏光機能付き反射型プリズム、偏光機能付き屈折型プリズム、及び、偏光機能付き反射ミラーを配置しているが、全てを配置する必要はなく、反射型プリズム、変形照明用の屈折型プリズム、及び、反射ミラーのうちの少なくとも一つに偏光機能を持たせれば良いものである。
【００５６】
また、上記実施例２乃至実施例４についても同様であり、実施例２乃至実施例４の偏光機能付き屈折型プリズム、及び、偏光機能付き反射ミラーの内の一つを光学光路系に配置しても良いし、或いは、その内の２つ或いは３つ全てを配置しても良いものである。
【００５７】
さらには、上記の実施例１に示した偏光機能付き屈折型プリズム、及び、偏光機能付き反射ミラーの一部を実施例２乃至実施例４の偏光機能付き屈折型プリズム、及び、偏光機能付き反射ミラーで置き換えても良いものである。
【００５８】
また、上記の各実施例においては、偏光機能付き屈折型プリズム、及び、偏光機能付き反射ミラーに発現される偏光方向或いは転写される偏光方向を位置方向としているが、電界印加機構を複数に分割して、２次元的に互いに異なった方向の偏光方向分布を持つように構成しても良いものである。
【００５９】
また、上記の実施例２及び実施例４においては、反射型であり、偏光光は誘電体板を透過しないので、誘電体の透過率や屈折率等の制約を受けることがないので、誘電体としては、ＳｉＯ2 等の金属酸化物、ＳｉＮ等の金属窒化物、ＰＺＴ素子等の誘電体、ペロブスカイト構造を有する強誘電体、或いは、フラーレン骨格を有するＣ６０を代表とする分子構造による誘電体、または、高分子構造を持つ有機物や樹脂やポリマーを用いても良いものである。
【００６０】
また、上記の実施例２及び実施例４においては、反射型であり、偏光光は誘電体板を透過しないので、誘電体板の代わりに導電体板を用いても良いものであり、導電体としては、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｓｉ，Ａｌ、Ｇａ，Ｓｎ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｓｂを始めとする金属元素或いはそれらの合金を用いても良いものである。
【００６１】
さらには、誘電体板または導電体板に限られるものではなく、誘磁体板を用いても良いものであり、この場合も誘磁体板に電界を印加することによって偏光方向を発現させて反射プリズムの底面或いは反射ミラーの反射面に偏光方向を転写することができる。
なお、この場合の誘磁体としては、上述の誘電体材料或いは導電体材料に磁場を印加することにより、誘磁体として用いることができる。
【００６２】
また、上記実施例２及び実施例４においては、電界印加機構を伴わない偏光制御機構を設けても良いものであり、例えば、アジマス等の配向性結晶や偏光子等の光学偏光素子を反射型プリズムの底面或いは反射ミラーの反射面に設けも良いものである。
この場合も反射型であるので、配向性結晶等を用いても配向性結晶等を透過することがないので、フレア等の悪影響を受けることがない。
【００６３】
また、上記の各実施例においては、屈折型プリズムを反射ミラーの前段に配置しているが、アパーチャの直前になるように屈折型プリズムを反射ミラーの後段に配置しても良いものである。
【００６４】
ここで再び図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図１参照
（付記１） 光源１と、投影露光系２と、前記光源１と投影露光系２とを光学的に結合する光学光路系３とを備えた偏光機能を有する露光装置のおいて、前記光学光路系３を構成する光路中に、偏光機能を有する反射型プリズム４、偏光機能を有する反射ミラー５、或いは、偏光機能を有する屈折型プリズム６のうちの少なくとも一つを設けたことを特徴とする偏光機能を有する露光装置。
（付記２） 上記偏光機能を有する反射型プリズム４が、透明物質からなるプリズムと前記プリズムに偏光電界を印加するコンデンサ機構、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた導電体または誘電体または誘磁体と前記導電体または誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかからなることを特徴とする付記１記載の偏光機能を有する露光装置。
（付記３） 上記偏光機能を有する反射ミラー５が、反射物質からなるミラーと前記ミラーに偏光電界を印加するコンデンサ機構、反射物質からなるミラーと前記ミラーの背面に設けられた導電体または誘電体または誘磁体と前記導電体または誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、反射物質からなる配向性結晶のミラー偏光機構、或いは、反射物質からなるミラーと前記ミラーの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかからなることを特徴とする付記１記載の偏光機能を有する露光装置。
（付記４） 上記偏光機能を有する屈折型プリズム６が、透明物質からなるプリズムと前記プリズムに偏光電界を印加するコンデンサ機構、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた誘電体または誘磁体と前記誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかからなることを特徴とする付記１記載の偏光機能を有する露光装置。
（付記５） 上記偏光機能を有する屈折型プリズム６を、上記投影露光系２の直前に配置したことを特徴とする付記４記載の偏光機能を有する露光装置。
（付記６） 上記偏光機能を、２次元面に分割配置したことを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記載の偏光機能を有する露光装置。
（付記７） 上記偏光機能を担う導電体が、Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉ．Ｆｅ、Ｐｔ、１ｒ，Ｒｈ，Ｒｕ、Ａｇ，Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ，Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｂを始めとする金属元素のいずれかまたはそれらの合金からなることを特徴とする付記２乃至５のいずれか１に記載の偏光機能を有する露光装置。
（付記８） 上記偏光機能の担う誘電体が、金属の酸化物、金属窒化物、ペロブスカイト構造を有する強誘電体、フラーレン骨格を有する誘電体、或いは、高分子構造を有する有機物のいずれかからなることを特徴とする付記２または５のいずれか１に記載の偏光機能を有する露光装置。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の活用例としては、半導体デバイスの製造工程に用いる露光装置が典型的であるが、半導体装置の製造用に限られるものではなく、超伝導体デバイス、光偏向装置等の強誘電体デバイスの露光工程にも適用されるものであり、さらには、液晶表示デバイスや光学デバイスの製造工程のための露光にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１の偏光露光装置の概念的構成図である。
【図３】本発明の実施例１の偏光機能付き反射型プリズムの概念的構成図である。
【図４】本発明の実施例１の偏光機能付き屈折型プリズムの概念的構成図である。
【図５】本発明の実施例１の偏光機能付き反射ミラーの概念的構成図である。
【図６】本発明の効果の説明図である。
【図７】図６の一部を拡大した要部拡大図である。
【図８】従来技術により露光したレジストパターンの説明図である。
【図９】実施例２の偏光露光装置に用いる偏光機能付き反射型プリズムの概念的構成図である。
【図１０】実施例３の偏光露光装置に用いる偏光機能付き屈折型プリズムの概念的構成図である。
【図１１】実施例４の偏光露光装置に用いる偏光機能付き反射ミラーの概念的構成図である。
【図１２】従来の偏光露光装置の概念的構成図である。
【図１３】従来の偏光露光装置の偏光部の説明図である。
【図１４】レンズ端における光散乱の説明図である。
【図１５】筒状レンズおける光散乱の説明図である。
【図１６】レチクル照射時における偏光バラツキの説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 光源
２ 投影露光系
３ 光学光路系
４ 反射型プリズム
５ 反射ミラー
６ 屈折型プリズム
１０ 光源
２０ 光学光路系
２１ 偏光部
２２ 光路部
２３ 筒状レンズ
３０ 偏光機能付き反射プリズム
３１ 石英製プリズム
３２ 電界印加機構
３３ 入射光
３４ 出射光
３５ 偏光機能付き反射プリズム
３６ 誘電体板
３７ 電界印加機構
４０ 偏光機能付き屈折型プリズム
４１ 石英製プリズム
４２ 電界印加機構
４３ 入射光
４４ 出射光
４５ 偏光機能付き屈折型プリズム
４６ 誘電体板
４７ 電界印加機構
５０ 偏光機能付き反射ミラー部
５１ 反射ミラー
５２ 電界印加機構
５３ 入射光
５４ 出射光
５５ 偏光機能付き反射ミラー
５６ 誘電体板
５７ 電界印加機構
６０ 投影露光系
６１ アパーチャ
６２ 投影レンズ系
６３ ステージ
６４ レチクル
６５ 半導体ウエハ
７０ 光源
８０ 光学光路系
８１ 偏光部
８２ 反射プリズム部
８３ 光路部
８４ 筒状レンズ
８５ 反射ミラー部
８６ コンデンサレンズ
８７ レーザ光
８８ 配向性結晶
８９ 偏光光
９０ 投影露光系
９１ アパーチャ
９２ 投影レンズ系
９３ ステージ
９４ レチクル
９５ 半導体ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、投影露光系と、前記光源と投影露光系とを光学的に結合する光学光路系とを備えた偏光機能を有する露光装置において、前記光学光路系を構成する光路中に、偏光機能を有する反射型プリズム、偏光機能を有する反射ミラー、或いは、偏光機能を有する屈折型プリズムのうちの少なくとも一つを設けたことを特徴とする偏光機能を有する露光装置。
【請求項２】
上記偏光機能を有する反射型プリズムが、透明物質からなるプリズムと前記プリズムに偏光電界を印加するコンデンサ機構、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた導電体または誘電体または誘磁体と前記導電体または誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかからなることを特徴とする請求項１記載の偏光機能を有する露光装置。
【請求項３】
上記偏光機能を有する反射ミラーが、反射物質からなるミラーと前記ミラーに偏光電界を印加するコンデンサ機構、反射物質からなるミラーと前記ミラーの背面に設けられた導電体または誘電体または誘磁体と前記導電体または誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、反射物質からなる配向性結晶のミラー偏光機構、反射物質または透明物質からなるミラーと前記ミラーの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかからなることを特徴とする請求項１記載の偏光機能を有する露光装置。
【請求項４】
上記偏光機能を有する屈折型プリズムが、透明物質からなるプリズムと前記プリズムに偏光電界を印加するコンデンサ機構、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた誘電体または誘磁体と前記誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかからなることを特徴とする請求項１記載の偏光機能を有する露光装置。
【請求項５】
上記偏光機能を、２次元面に分割配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の偏光機能を有する露光装置。
【請求項１】
光源と、投影露光系と、前記光源と投影露光系とを光学的に結合する光学光路系とを備えた偏光機能を有する露光装置において、前記光学光路系を構成する光路中に、偏光機能を有する反射型プリズム、偏光機能を有する反射ミラー、或いは、偏光機能を有する屈折型プリズムのうちの少なくとも一つを設けたことを特徴とする偏光機能を有する露光装置。
【請求項２】
上記偏光機能を有する反射型プリズムが、透明物質からなるプリズムと前記プリズムに偏光電界を印加するコンデンサ機構、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた導電体または誘電体または誘磁体と前記導電体または誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかからなることを特徴とする請求項１記載の偏光機能を有する露光装置。
【請求項３】
上記偏光機能を有する反射ミラーが、反射物質からなるミラーと前記ミラーに偏光電界を印加するコンデンサ機構、反射物質からなるミラーと前記ミラーの背面に設けられた導電体または誘電体または誘磁体と前記導電体または誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、反射物質からなる配向性結晶のミラー偏光機構、反射物質または透明物質からなるミラーと前記ミラーの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかからなることを特徴とする請求項１記載の偏光機能を有する露光装置。
【請求項４】
上記偏光機能を有する屈折型プリズムが、透明物質からなるプリズムと前記プリズムに偏光電界を印加するコンデンサ機構、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた誘電体または誘磁体と前記誘電体または誘磁体に偏光電界を印加するコンデンサ機構、或いは、透明物質からなるプリズムと前記プリズムの背面に設けられた配向性結晶または光学偏光素子のいずれかからなることを特徴とする請求項１記載の偏光機能を有する露光装置。
【請求項５】
上記偏光機能を、２次元面に分割配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の偏光機能を有する露光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−４７５８１（Ｐ２００８−４７５８１Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１９２０６（Ｐ２００６−２１９２０６）
【出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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