JP2006013477A - 偏光のパタンを供給するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光パタンアセンブリにおいて、過度に複雑な機械的構造を必要とせずに、放射状または接線状パタンを含む偏光パタンを供給できる装置を提供すること。
【解決手段】前記課題は、フレーム１１０と該フレームに結合された少なくとも１つの偏光ペイン１０２とが設けられており、該偏光ペインを透過する光の偏光の方向を変化させることにより、少なくとも１つの偏光パタンが該照明装置の瞳にわたって得られるように構成することによって解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ビームの断面に沿って異なっている偏光を伴って該光ビームを供給する光学的システムに関する。

より高速でより高度な回路を作成するために、半導体産業は常に、回路素子のサイズを低減する努力をしている。このような回路は、とりわけフォトリソグラフィによって製造される。この工程において回路は、放射感応性の材料のコーティングを露光することにより、半導体基板にプリントされる。放射感応性の材料はしばしば、「フォトレジスト」または単にレジストと称される。光をマスクに透過させると、所望の回路パタンが形成される。前記マスクは、透光性の基板上に形成されたクロムまたは別の不透明な材料のパタンを有する。このマスクは、透過性の基板の表面にエッチングされた比較的高い領域および比較的低い領域のパタンによって形成されるか、または前記２つの技術の何らかの組み合わせによって形成される。次の熱処理または化学処理によって、レジストの露光された領域または露光されなかった領域（材料に依存する）のみが除去され、後続の処理のための基板の領域のみが残される。次にこの後続の処理で、電子回路が製造される。

非常に高い分解能を達成し、製造されているフィーチャの限界寸法（ＣＤ）を低減するためには、より高い開口数と、より短い露光波長とを有する投影露光システムが望まれる。ここではレチクルおよびウェハにおける露光の偏光が、イメージングにおいて重要な影響力を有する。たとえば、レチクル（またはマスク）における偏光がリソグラフィのパフォーマンスに与える影響は幾つかある。第１に、照明とレチクルのフィーチャとの相互作用、たとえば照明とクロムの高密度のラインとの相互作用が、偏光によって変化することがある。したがってマスクにおける透過および散乱は、光の偏光およびマスクのフィーチャに依存する。第２に、レンズおよびミラーの表面における反射は偏光に依存するので、投影光学系（「P. O.」）のアポディゼーションは偏光に依存し、ある程度までは波面も偏光に依存する。また、レジストの表面からの反射も偏光に依存し、これも実際には、偏光に依存するアポディゼーションである。最後に、レチクルから回折してウェハに一緒に戻された光線は、イメージを形成するために干渉しなければならない（ベクタ干渉とも称される）。しかし一般的には、電界の平行成分のみが干渉できるので、ウェハにおける各光線の偏光状態がコヒーレントなイメージングに影響する。

したがって、リソグラフィシステムにおいて偏光された照明を提供することがますます望まれる。さらに、より高い分解能およびより高いＮＡのシステムの要望が高まるにつれ、瞳全体にわたって偏光を制御することもますます望まれている。偏光パタンは、露光ビームの異なる部分が異なる偏光（すなわち、異なる偏光方向）を有するために必要である。望ましい偏光パタンは、放射状または接線状の偏光パタン、または別のカスタムの偏光パタンを含んでいる。

それゆえ、このような偏光パタンを作成するのは非常に難しく、また高価である。１つのアプローチでは、多数の複屈折タイルから成るモザイクタイル構造が提供される。各タイルが、露光ビームの相応の部分を特定の方向に偏光する。このようにしてタイルのモザイクは瞳にわたって、たとえば放射状パタン等の偏光パタンを生成する。ここでＵＳ６１９１８８０を参照されたい。しかしこのようなモザイクタイル構造では、偏光パタンを供給するために多数のタイルが使用される。このタイルのモザイクは複雑であり、製造するのが難しい。とりわけ、露光ビームの幅にわたって適切な場所に個々のタイルを保持するために、サンドイッチ構造が必要になることがある。このことは欠点である。というのも、モザイクにわたる熱膨張が異なることにより、とりわけ天然の複屈折結晶材料において、光学的な結合が阻害され、瞳においてアポディゼーション（すなわち、不所望の強度の変動）が引き起こされるからだ。
ＵＳ６１９１８８０

本発明の課題は、過度に複雑な機械的構造を必要とせずに、放射状または接線状パタンを含む偏光パタンを供給できる装置を提供することである。

前記課題は、フレームと該フレームに結合された少なくとも１つの偏光ペインとが設けられており、該偏光ペインを透過する光の偏光の方向を変化させることにより、少なくとも１つの偏光パタンが該照明装置の瞳にわたって得られるように構成することによって解決される。

本発明は、偏光パタン照明に関する。偏光パタンアセンブリによって偏光パタンが形成される。１つの実施例では、偏光パタンアセンブリはフレームを有し、このフレームによって偏光ペイン（pane）が該フレームの中央領域で支持される。偏光ペインは、該偏光ペインに入射された光の偏光方向を変化させる。このことによって、偏光パタンアセンブリを水平方向または垂直方向の直線偏光光によって照明することにより、照明装置の瞳内において異なる偏光パタンが生成される。このようなパタンには、３ゾーンハイブリッド偏光パタン、低シグマ線形パタン、放射状２極パタン、接線状２極パタン、接線状４極パタンおよび放射状４極パタンが含まれる。

別の実施形態では、偏光パタンアセンブリは次のようなフレームを有する。すなわち、該フレームの中央領域に偏光ペインを有し、かつ、前記偏光ペインの対向する側に２つの非偏光ペインを有する層を支持するように構成されたフレームを有する。

別の実施形態では偏光パタンアセンブリは、ギャップによって分離されたペインの２つの層をスタック配置で支持するフレームを有する。ペインの各層は、フレームの中央領域に偏光ペインを有し、前記偏光ペインの対向する側には２つの非偏光ペインを有する。一例では、中央領域にある偏光ペインは１／２波長板を形成し、入射ビームの偏光方向を９０°回転させる。

別の実施形態では、偏光パタンアセンブリを備えたリソグラフィシステム用の偏光照明装置が提供される。偏光パタンアセンブリは偏光照明装置内において、瞳面に設けられるか、または瞳面の近傍に設けられるか、または任意の瞳空間に設けられる。

別の構成によれば、１つまたは複数のビームシェイパが通常の光路に、偏光パタンアセンブリの前方または後方に設けられる。前記ビームシェイパは、たとえば回折性の光学的素子またはマスクである。ビームシェイパを該偏光パタンアセンブリと組み合わせることにより、本発明による偏光パタンの生成がさらに有利になる。

本発明の実施形態の利点は、偏光ペインを有する偏光パタンアセンブリが比較的簡単な構造を有し、かつ多用途で使用できることである。このような偏光パタンアセンブリは、単に入射ビームに対して偏光パタンアセンブリを回転させるか、または入射ビームの偏光の方向を回転するか、またはビームシェイパを付加または変更するだけで、種々の偏光パタンを形成することができる。

さらに、偏光ペインを保持するフレームを備え２層スタック配置で設けられた偏光パタンアセンブリは、異なる熱膨張に適合することができる。

本発明の実施形態によって特定の必要な瞳において種々の偏光パタンが実現されるのと同様に、リソグラフィで使用される偏光照明装置でも利点が得られる。

図１Ａ〜１Ｃは、本発明の実施形態による偏光パタンアセンブリ１００を示す図である。図１Ａに示されているように、偏光パタンアセンブリ１００はフレーム１１０を有している。このフレーム１１０の中心領域に、偏光ペイン１０２が保持されている。さらにフレーム１１０の第１の層には、偏光ペイン１０２の反対側にそれぞれ、非偏光ペイン１０４および１０６が保持されている。図１Ｂおよび１Ｃに示されているように、フレーム１１０は第２の層も保持しており、この第２の層には、非偏光ペイン１０４’と１０６’との間に偏光ペイン１０２’が、第１の層の各ペイン１０２〜１０６の下にスタック配置で設けられている。

偏光ペイン１０２，１０２’は、該ペインに入射する光の偏光の方向を回転できるようになっている。たとえば、偏光ペイン１０２，１０２’は水晶またはフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）等の複屈折性材料から形成される。一例ではペイン１０２および１０２’は、交差された光軸を有しており、入射ビームの正味１／２波長になるように研磨されている。このようにすると、ペイン１０２および１０２’は１／２波長板として作用し、直線偏光された入射光の偏光方向を９０°回転させる。ペイン１０２および１０２’は、擬似的に０次の波長板を形成するように積層された２つのマルチオーダの波長板とすることができる。こうすることにより、温度に対する感応性が低減される。

非偏光ペイン１０４，１０４’および１０６，１０６’は、偏光方向を有意に変化させずに光を透過する。一例では非偏光ペイン１０４，１０４’および１０６，１０６’は、融解石英またはフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）等の非複屈折性の材料から形成される。このようにしてペイン１０４，１０４’および１０６，１０６’は、偏光パタンアセンブリ１００を透過して進行する光線間に生じる不所望の経路長の差を低減するのに寄与する。非偏光ペイン１０４，１０４’および１０６，１０６’はオプションであり、希望であれば除外しても良い。

図１Ｂに示されているように、フレーム１１０はスペーサ１１５を有することができる。このスペーサ１１５は、ペイン１０２〜１０６とペイン１０２’〜１０６’とをギャップ１２０によって分離する。各ペイン１０２〜１０６および１０２’〜１０６’の２つの側縁部に保持エレメント１１８を設けて、力（挟持、接着等）を加えることによってペイン１０２〜１０６および１０２’〜１０６’をフレーム１１０内にてその位置で保持することができる。スペーサ１１５は、ペイン１０２〜１０６、１０２’〜１０６’において使用されている異なった材料の熱膨張に適合するようにギャップ１２０を形成および／または調整できるという利点を提供する。スペーサ１１５および保持エレメント１１８はオプションであって一例であり、本発明を制限するものではない。本明細書で取り上げられた分野の当業者であれば容易に理解できるように、別の種類のスペーサおよび／または保持エレメントも使用することができる。

一般的にフレーム１１０は、所望の形態のファクタまたは別の設計基準にしたがってペイン１０２〜１０６および１０２’〜１０６’を保持するのに適していれば、どのような形状および面積であってもよい。１つの実施形態では、ペイン１０２〜１０６および１０２’〜１０６’は長方形（または正方形）であり、フレーム１１０の形状も同様に長方形（または正方形）である。フレーム１１０は、ペイン１０２〜１０６および１０２’〜１０６’を保持するのに十分に大きな面積を有している。これらのことは、図１Ａ〜１Ｃに示されている。本発明はこのように制限されることはなく、本明細書で取り上げられた分野の当業者であれば容易に理解できるように、ペイン１０２〜１０６および１０２’〜１０６’およびフレーム１１０に関しては、別の形状を使用してもよい。

偏光パタンアセンブリ１００は、瞳面を有する照明装置を備えた光学的システムであれば、どのような光学的システムの光路にも挿入できる。しかし、このような照明装置に限定されない。図１Ａにはさらに、イメージング領域１５０も示されている。このイメージング領域１５０は、光学的システム（図示されていない）の瞳内にあたる偏光パタンアセンブリ１００の領域に相応する。図１Ａの実施例ではイメージング領域１５０は、ペイン１０２〜１０６および１０２’〜１０６’の各領域に相応する３つのゾーンを有している。偏光ペイン１０２および１０２’の偏光特性は非偏光ペイン１０４，１０６および１０４’および１０６’と異なるので、偏光パタンは光学的システムの瞳にわたって配分される。

特別な偏光パタンの生成を含む偏光アセンブリ１００の動作を、図２〜６に関連して詳細に説明する。３ゾーンハイブリッド偏光パタンを作成することができる。図２Ａでは、入射光ビーム２１０は偏光パタンアセンブリ１００を透過し、偏光パタンアセンブリ１００は出力ビーム２２０を出力する。入射光ビーム２１０は、ｘ軸（垂直方向とも称される）に沿って直線偏光される。図２Ｂは、水平方向に直線偏光された入射光ビーム２１０によって照射された際に偏光パタンアセンブリ１００によって作成された結果である３ゾーンハイブリッド偏光パタン２３０を示している。パタン２３０は、２つの外側ゾーン２３４，２３６間に中央ゾーン２３２を有している。中央ゾーン２３２における光は、偏光ペイン１０２，１０２’を透過した後に垂直偏光されている。外側ゾーン２３４における光は、偏光ペイン１０４，血１０４’を透過した後も水平偏光されたままである。外側ゾーン２３６における光もまた、偏光ペイン１０６，１０６’を透過した後も水平偏光されたままである。

択一的に、入射光ビーム２１０をｙ軸（垂直方向とも称される）に沿って直線偏光することができる。図２Ｃは、垂直方向に直線偏光された入射光ビーム２１０によって照射された際に偏光パタンアセンブリ１００によって作成された３ゾーンハイブリッド偏光パタン２４０を示している。パタン２４０は、２つの外側ゾーン２４４，２４６間に中央ゾーン２４２を有している。中央ゾーン２４２における光は、偏光ペイン１０２，１０２’を透過した後に水平偏光されている。外側ゾーン２４４における光は、偏光ペイン１０４，血１０４’を透過した後も垂直偏光されたままである。外側ゾーン２４６における光もまた、偏光ペイン１０６，１０６’を透過した後も垂直偏光されたままである。

このようにすると偏光パタンアセンブリ１００では、単に水平偏光光または垂直偏光光を入力するだけで異なる偏光パタンが得られるという利点が得られる。このことを達成するためには、数多くの次のような手段が存在する。しかし、これらの手段に制限されることはない。
直線偏光子を光源に設け、該直線偏光子を偏光パタンアセンブリ１００に対して水平方向または垂直方向に回転する手段、および／または、
直線偏光光源に対して偏光パタンアセンブリ１００を回転する手段。

別の構成によれば、付加的なパタンを生成するためにビームシェイパを偏光パタンアセンブリと組み合わせて設けることもできる。図２Ｄは、本発明の１つの実施形態にしたがい偏光パタンアセンブリ１００と組み合わされて設けられたビームシェイパ２５０を示す図である。ビームシェイパ２５０は回折性の光学系またはマスクであり、入射ビーム２１０をシェイピングして、シェイピングされたビームを偏光パタンアセンブリ１００へ送出し、偏光パタンアセンブリ１００は出力ビーム２６０へ出力する。択一的に、ビームシェイパ２５０は偏光パタンアセンブリ１００の反対側に設けることができる。これによって、偏光パタンアセンブリ１００を透過した光が受け取られる。図３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂ，６Ａおよび６Ｂは、本発明の実施形態にしたがい、偏光パタンアセンブリ１００と組み合わせてビームシェイパ２５０を使用することにより生成される付加的な偏光パタンを示している。

低シグマ直線パタンを作成することができる（図３Ａおよび３Ｂ）。図３Ａには、水平方向に直線偏光された入射光ビーム２１０がペイン１０２，１０２’に照射された場合、偏光パタンアセンブリ１００によって作成された結果である低シグマ直線垂直偏光パタン３００Ａが示されている。パタン３００Ａは、同心の外側ゾーン３２０Ａによって包囲された中央ゾーン３１０Ａを有する。中央ゾーン３１０Ａにおける光は、偏光ペイン１０２，１０２’を透過した後に垂直偏光されている。外側ゾーン３２０Ａには、ビームシェイパ２５０に起因して光は存在しない。ビームシェイパ２５０は、光をゾーン３２０Ａで遮断する同心円形状を有するマスクとすることができる。択一的にビームシェイパ２５０を、ゾーン３１０Ａ内のペイン１０２，１０２’へのみ入射光を方向付ける回折性の光学系または別の種類の光学的素子とすることができる。入射ビームのサイズがペイン１０２，１０２’にだけ当たるのに十分に狭くなっていれば、ビームシェイパ２５０を省略することもできる。

同様に図３Ｂは、垂直方向に直線偏光された入射光ビーム２１０がペイン１０２，１０２’に照射された場合、偏光パタンアセンブリ１００によって作成された結果である低シグマ直線水平偏光パタン３００Ｂを示している。パタン３００Ｂは、同心の外側ゾーン３２０Ｂによって包囲された中心ゾーン３１０Ｂを有している。中心ゾーン３１０Ｂにおける光は、偏光ペイン１０２，１０２’を透過した後に水平偏光されている。外側ゾーン３２０Ｂには光は存在しない。これはビームシェイパ２５０に起因するものか、または、図３Ａに関連して上記で説明したようにビームのサイズに起因するものである。

このようにして偏光パタンアセンブリ１００は、どちらの低シグマ直線偏光パタン（水平または垂直）も、単に水平偏光光または垂直偏光光を入力するだけで実現されるという利点を提供する。

接線状の４極パタンおよび放射状の４極パタンを作成することができる（図４Ａおよび４Ｂ）。図４Ａは、水平方向に直線偏光された入射光ビーム２１０が照射された場合に、偏光パタンアセンブリ１００およびビームシェイパ２５０によって作成された結果である接線状の４極偏光パタン４００Ａを示している。パタン４００Ａは、４つの極領域４１０Ａ，４１２Ａ，４１４Ａおよび４１６Ａを有しており、これらの極領域は接線状の偏光光を有する。極領域４１０Ａ，４１２Ａ，４１４Ａおよび４１６Ａはビームシェイパ２５０によって周りに、瞳の外側の周辺ゾーンに形成される。極領域４１４Ａ，４１６Ａにおける光は、偏光ペイン１０２，１０２’を透過した後に垂直偏光されている。極領域４１０Ａにおける光は、偏光ペイン１０２，１０２’を透過した後に垂直偏光されている。極領域４１０Ａにおける光は、偏光ペイン１０６，１０６’を透過した後も水平偏光されたままである。極領域４１２Ａにおける光もまた、偏光ペイン１０４，１０４’を透過した後も水平偏光されたままである。スポークホイール形のゾーン４２０Ａには光は存在しない。ビームシェイパ２５０は、光をゾーン４２０Ａで遮断するスポークホイール形の形状を有するマスクとすることができる。択一的にビームシェイパ２５０を、極領域４１０Ａ，４１２Ａ，４１４Ａおよび４１６Ａに相応する偏光パタンアセンブリ１００の領域にのみ入射光を方向付ける回折性の光学系または別の種類の光学的素子とすることができる。

図４Ｂは、垂直方向に直線偏光された入射光ビーム２１０が照射された場合、偏光パタンアセンブリ１００およびビームシェイパ２５０によって作成された結果である放射状の４極偏光パタン４００Ｂを示している。パタン４００Ｂは、４つの極領域４１０Ｂ，４１２Ｂ，４１４Ｂおよび４１６Ｂを有しており、これらの極領域は放射状の偏光光を有する。極領域４１０Ｂ，４１２Ｂ，４１４Ｂおよび４１６Ｂはビームシェイパ２５０によって周りに、瞳の外側の周辺ゾーンに形成される。極領域４１４Ｂ，４１６Ｂにおける光は、偏光ペイン１０２，１０２’を透過した後に水平偏光されている。極領域４１０Ｂにおける光は、偏光ペイン１０６，１０６’を透過した後も垂直偏光されたままである。極領域４１２Ｂにおける光は、偏光ペイン１０４，１０４’を透過した後も垂直偏光されたままである。スポークホイール形のゾーン４２０Ｂには、光は存在しない。ビームシェイパ２５０は、光をゾーン４２０Ｂで遮断するスポークホイール形状を有するマスクとすることができる。択一的にビームシェイパ２５０を、極領域４１０Ｂ，４１２Ｂ，４１４Ｂおよび４１６Ｂに相応する偏光パタンアセンブリ１００の領域にのみ入射光を方向付ける回折性の光学系または別の種類の光学的素子とすることができる。

このようにして、偏光パタンアセンブリ１００はビームシェイパ２５０と組み合わされると、単に水平偏光光または垂直偏光光を入力するだけで接線状の４極パタンおよび放射状の４極パタンを実現できるという利点が得られる。

放射状の２極パタンを作成することができる（図５Ａおよび５Ｂ）。図５Ａは、垂直方向に直線偏光された入射光ビーム２１０が照射された場合、偏光パタンアセンブリ１００およびビームシェイパ２５０によって作成された結果である放射状の２極偏光パタン５００Ａを示している。パタン５００Ａは、２つの極領域５１０Ａ，５１２Ａを有しており、これらの極領域は放射状に偏光された光を有する。極領域５１０Ａ，５１２Ａはビームシェイパ２５０によって周りに、瞳の外側の周辺ゾーンの頭部および底部に形成されている。極領域５１０Ａにおける光は、偏光ペイン１０６，１０６’を透過した後も垂直偏光されたままである。極領域５１２Ａにおける光もまた、偏光ペイン１０４，１０４’を透過した後は垂直偏光されたままである。蝶ネクタイ形のゾーン５２０Ａには光が存在しない。ビームシェイパ２５０を、光をゾーン５２０Ａで遮断する蝶ネクタイ形状を有するマスクとすることができる。択一的にビームシェイパ２５０を、極領域５１０Ａ，５１２Ａに相応する偏光パタンアセンブリ１００の領域にのみ入射光を方向付ける回折性の光学系または別の種類の光学的素子とすることができる。

図５Ｂは、垂直方向に直線偏光された入射光ビーム２１０が照射された場合、偏光パタンアセンブリ１００およびビームシェイパ２５０によって作成された結果である放射状の２極偏光パタン５００Ｂを示している。パタン５００Ｂは、２つの極領域５１０Ｂ，５１２Ｂを有しており、これらの極領域は放射状の偏光光を有している。極領域５１０Ｂ，５１２Ｂはビームシェイパ２５０によって周りに、瞳の外側の周辺ゾーンの左側および右側に形成される。極領域５１０Ｂ，５１２Ｂにおける光は、偏光ペイン１０２，１０２’を透過した後は垂直偏光されている。蝶ネクタイ形のゾーン５２０Ｂには光が存在しない。ビームシェイパ２５０は、光をゾーン５２０Ｂで遮断する蝶ネクタイ形状を有するマスクとすることができる。択一的にビームシェイパ２５０は、極領域５１０Ｂ，５１２Ｂに相応する偏光パタンアセンブリ１００の領域へのみ入射光を方向付ける回折性の光学系または別の種類の光学的素子とすることができる。

このようにして偏光パタンアセンブリ１００はビームシェイパ２５０と組み合わされて、垂直偏光光を入力し、かつビームシェイパ２５０を使用して光を頭部領域および底部領域へ方向付けるか、または左側領域および右側領域へ方向付けるだけで、放射状の２極パタンを達成できるという利点を提供する。たとえば、ビームシェイパ２５０が蝶ネクタイ形のマスクである場合、該ビームシェイパ２５０を単に回転させて、光をゾーン５２０Ａまたは５２０Ｂで遮断することができる。

接線状の２極パタンを作成することもできる（図６Ａおよび６Ｂ）。図６Ａは、水平方向に直線偏光された入射光ビーム２１０が照射された場合、偏光パタンアセンブリ１００およびビームシェイパ２５０によって作成された結果である接線状の２極偏光パタン６００Ａを示している。パタン６００Ａは２つの極領域６１０Ａ，６１２Ａを有しており、これらの極領域は接線状の偏光光を有している。極領域６１０Ａ，６１２Ａはビームシェイパ２５０によって、瞳の外側の周辺ゾーンの左側および右側に形成される。極領域６１０Ａ，６１２Ａにおける光は、偏光ペイン１０２，１０２’を透過した後に垂直偏光される。蝶ネクタイ形のゾーン６２０Ａには光が存在しない。ビームシェイパ２５０は、ゾーン６２０Ａで光を遮断する蝶ネクタイの形状を有するマスクとすることができる。択一的にビームシェイパ２５０を、極領域６１０Ａ，６１２Ａに相応する偏光パタンアセンブリ１００の領域へのみ入射光を方向付ける回折性の光学系または別の種類の光学的素子とすることができる。

図６Ｂは水平方向に直線偏光された入射光ビーム２１０が照射された場合、偏光パタンアセンブリ１００およびビームシェイパ２５０によって作成された結果である接線状の２極偏光パタン６００Ｂを示している。パタン６００Ｂは２つの極領域６１０Ｂ，６１２Ｂを有し、これらの極領域は接線状の偏光光を有する。極領域６１０Ｂ，６１２Ｂはビームシェイパ２５０によって、瞳の外側の周辺ゾーンの頭部および底部に形成される。極領域６１０Ｂにおける光は、偏光ペイン１０６，１０６’を透過した後も水平偏光されたままである。極領域６１２Ｂにおける光もまた、偏光ペイン１０４，１０４’を透過した後も水平偏光されたままである。蝶ネクタイ形のゾーン６２０Ｂには光が存在しない。ビームシェイパ２５０は、光をゾーン６２０Ｂで遮断する蝶ネクタイの形状を有するマスクとすることができる。択一的にビームシェイパ２５０を、極領域６１０Ｂ，６１２Ｂに相応する偏光パタンアセンブリ１００の領域にのみ入射光を方向付けする回折性の光学系または別の種類の光学的素子とすることができる。

このようにして偏光パタンアセンブリ１００はビームシェイパ２５０と組み合わされて、単に水平偏光光を入力してビームシェイパ２５０を使用するだけで、光を頭部領域および底部領域へ方向付けるか、または左側領域および右側領域へ方向付けることにより、接線状の２極パタンを得ることができるという別の利点を提供する。たとえば、ビームシェイパ２５０が蝶ネクタイ形のマスクである場合、単にこのビームシェイパ２５０を回転させることによって、光をゾーン６２０Ａまたは６２０Ｂで遮断することができる。

図７は、本発明の実施形態によるリソグラフィシステムに設けられた偏光照明装置７００を図解する図である。この偏光照明装置７００には、偏光パタンアセンブリ１００および／またはビームシェイパ７５０が含まれている。ビームシェイパ７５０および偏光パタンアセンブリ１００は、照明装置７００の通常の光路に沿って配置されている。ビームシェイパ７５０は、第１のビームシェイパ素子７５０Ａおよび第２のビームシェイパ素子７５０Ｂを有することができ、これらのビームシェイパ素子は図７に示されているように、偏光パタンアセンブリ１００の反対側にそれぞれ配置されている。一例では第１のビームシェイパ素子７５０Ａは、光源７０２（たとえば紫外線レーザ）からの光を回折して、照明装置７００の瞳の周りの極領域に相応する２つまたは４つの回折ビームにする１つまたは複数の回折性の光学系（たとえば回折格子）を含む。照明装置の設計において周知であるように、別の光学レンズまたは光学的素子、たとえば１つまたは複数のコリメートレンズを設けて、照明装置７００の瞳および／またはフィールドを満たすこともできる。第２のビームシェイパ素子７５０Ｂは、不所望の光線をさらにブロックするため、そうでない場合は瞳において偏光パタンを除去するために、マスクを含むことができる。

偏光照明装置７００は、偏光照明の出力ビーム７０５をマスク７１０へ出力する。マスク７１０を透過した（またはマスク７１０から反射された）光７１５はプリント中に、光学的システム７２０（すなわち投影光学系）によってウェハ７３０に投影される。偏光照明装置７００とともに使用されるこのリソグラフィシステムは図解用であり、本発明を制限するためのものではない。偏光照明装置７００は、本明細書にて取り上げられた分野の当業者が容易に理解できるように、どの種類のリソグラフィシステムやリソグラフィツールでも使用することができる。

本発明の別の構成によれば出力ビーム７０５は、照明装置７００の瞳において次のような種々の偏光パタンのうちどれでも有することができる。この種々の偏光パタンには、３ゾーンハイブリッド偏光パタン、低シグマ線形パタン、放射状の２極パタン、接線状の２極パタン、接線状の４極パタンおよび放射状の４極パタンが含まれるが、これらに限定されない。ビームシェイパ７５０および偏光パタンセンブリ１００の構成に依存して偏光照明装置７００は、図２Ｂ〜６Ｂと関連して上記で説明されたパタンのどれでも供給することができる。さらに偏光照明装置７００は、図２Ｂ〜６Ｂに関して上記で説明されたようなビームシェイパ７５０および偏光パタンアセンブリ１００の構成に依存して、前記パタンのいずれかを供給するために切り替えることができる。たとえばコントローラ（図示されていない）を設けることにより、ビームシェイパ７５０および偏光パタンアセンブリ１００の構成を変更して所望のパタンを得ることができる。このようにすると、パタンはプリント中に自動的に変更され、ウェハの露光中に瞳内に異なる偏光パタンを供給することができる。たとえばコントローラは、ビームシェイパ素子７５０Ａ内の１つまたは複数の回折格子を光路に移動させるかまたは光路外に移動させる。このようにして、（２極パタンまたは４極パタンの）極領域において２つまたは４つの回折ビーム（＋１、−１、または、より大きな回折ビームの次数）を作成し、および／または、低シグマ線形パタンでは単に低次のビームを透過することができる。同様に、光路の光軸を中心として偏光パタンアセンブリ１００を回転させることにより、入力された直線偏光光が所望の偏光パタンに依存して、水平方向または垂直方向に沿うようにすることができる。最後に、ビームシェイパ素子７５０Ｂ内の１つまたは複数のマスクを、照明装置７００を通過する光路へ移動したり該光路の外へ移動して回転させ、マスクの形状（たとえば同心円形、スポークホイール形または蝶ネクタイ形）を所望の方向に、所望の偏光パタンにしたがって形成することもできる。

特定のリソグラフィの適用では、図３にて図解された偏光パタンは、偏光照明装置７００が供給するのに有利になる場合がある。たとえばこのような偏光モードは、レベンソン型位相シフトマスクによりウェハを２重露光する際に有利である。特にレベンソン型位相シフトマスクは、光をバイナリのマスクから異なって回折させる。レベンソン型位相シフトマスクの場合、照明装置の軸上のビームは対称的に回折されて、投影光学系（「ＰＯ」）に入射される。最小かつ最も鮮明なフィーチャは、軸上の照明の細いビームによって達成される。しかし、フィーチャの複数の方向で偏光の利点を一度に得るために、垂直に方向付けられた構造を有するマスクとともに１つの偏光を使用することができる。その際にはウェハは、第２の偏光と水平方向の構造を有する第２のマスクとを使用して再度露光される。

したがって図３に示された偏光パタンは、レベンソン型位相シフトマスクによって２重露光するのに有利である。たとえば、ラインの大部分が垂直であるマスク、すなわち、ラインが垂直であり水平方向に繰り返されているマスクは、ＰＯ瞳にわたって大部分を水平方向に回折させる。偏光が垂直である場合、このビームはウェハにおいて、より効率的に再結合される。同様に、大部分が水平構造である第２のマスクは、水平偏光によってより良好にイメージングされる。両マスクとも、中間に「フィルムを現像」することなく、同一のウェハに露光することができ、その結果として得られた２重露光イメージは、全構造を１度に非偏光光によって露光される場合よりも良好になる。

別の実施形態では、図４に挙げられた偏光パタンがリソグラフィの適用の際に望ましい場合がある。たとえばバイナリマスクを使用して、垂直偏光された極によって、図４Ａに示されているように照明装置の瞳の右側縁部および左側縁部に極小の垂直ラインを良好にイメージングすることができる。別の２つの極からの＋１および−１の回折次数は、ＰＯの瞳の外側に回折され、ウェハには形成しない。同様にバイナリマスクを使用して、水平偏光された極によって、図４Ｂに示されているように照明装置の瞳の頭部および底部に極小の水平ラインが良好にイメージングされる。接線状の偏光によるコントラストの強調の方が一般的に、イメージングされない極によるコントラストの損失に対する補償よりも大きい。このようにして偏光コントロールを行うことなく、すべてのフィーチャを単一の露光でプリントすることができる。このことは、従来は不可能であった。

別の実施形態では、バイナリマスクを使用して大部分が水平である構造および大部分が垂直である構造を２重露光するために、図５および６に挙げられた偏光パタンが有利である。レベンソン型位相シフトマスクの場合、偏光の利点を得るために２重露光が選択されていた。２重露光はしばしば、所与の構造方向に対して４つの極のうち２つのみがイメージを形成するために使用される。他の２つの極は形成しない。＋１の回折次数および−１の回折次数は、Ｐ.Ｏ. の瞳の外側である。ゼロオーダのみがウェハに到達し、イメージを形成することなく、一定の背景を奪うコントラストに寄与するだけである。

本発明は、上記にて説明または図面で図解された偏光のパタンを形成する光学的システムを備えたリソグラフィシステムにのみ限定されない。むしろ、すべての所与のレチクルまたはマスクにおいて、プリントのために最適な瞳充填率（pupil fill）または最適な偏光が可能である。したがって、本発明はこのような最適な偏光パタンも含む。

本発明の光学的システムにおいて使用される偏光ペインは、必要な波長の光を透過する光学的品質の材料を使用することができる。したがって本発明は、いかなる特定の波長の光を使用するのにも限定されない。波長の例は、赤外線、紫外線（「ＵＶ」）および可視光である。リソグラフィ適用の例では、偏光ペインはＵＶ照明とともに使用され、水晶、フッ化マグネシウム、照明ビームに対して透過性である別の材料またはこのような材料の組み合わせから成る。

本発明の種々の実施形態を上記にて説明したが、これらは例として挙げただけであり、制限するものではないことを理解すべきである。したがって、本発明の範囲は上記の実施例のどれにも制限すべきではなく、請求項およびそれに類するものによってのみ定義すべきである。

Ａは、本発明の実施形態による偏光パタンアセンブリの平面図であり、Ｂは、Ａの偏光パタンアセンブリを線ＢＢに沿って示している第１の側面図であり、Ｃは、Ａの偏光パタンアセンブリを線ＣＣに沿って示している第２の側面図である。 本発明の実施形態による偏光パタンアセンブリによって入射光ビームの断面に沿って生成された偏光の３つのゾーンを示している。 本発明の実施形態による、水平偏光された入射光によって照明された偏光パタンアセンブリによって生成された３ゾーンハイブリッド偏光パタンを示している。 本発明の実施形態による、垂直偏光された入射光によって照明された偏光パタンアセンブリによって生成された３ゾーンハイブリッド偏光パタンを示している。 本発明の実施形態による偏光パタンアセンブリと組み合わされたビームシェイパをさらに示した図である。 本発明の実施形態によって生成される偏光パタンを示している。 本発明の実施形態によって生成される偏光パタンを示している。 本発明の実施形態によって生成される偏光パタンを示している。 本発明の実施形態によって生成される偏光パタンを示している。 本発明の実施形態によるリソグラフィシステムにおいて、偏光パタンアセンブリを含む偏光照明装置を示している。

Claims (14)

1. 偏光パタンアセンブリであって、
   瞳を有する照明装置にて使用するための形式のものにおいて、
   （ａ）フレームと、
   （ｂ）前記フレームに結合された少なくとも１つの偏光ペインとを有し、
   各偏光ペインは、該偏光ペインを透過する光の偏光の方向を変化させることにより、少なくとも１つの偏光パタンが該照明装置の瞳にわたって得られるように構成されていることを特徴とする偏光パタンアセンブリ。
2. 前記少なくとも１つの偏光ペインは、光の偏光の方向をほぼ９０°回転する、請求項１記載の偏光パタンアセンブリ。
3. 前記少なくとも１つの偏光ペインは、複屈折性の材料から成る第１の偏光ペインおよび第２の偏光ペインを有しており、
   前記第１の偏光ペインおよび第２の偏光ペインは、それぞれスタックの第１の層および第２の層に配置されている、請求項１記載の偏光パタンアセンブリ。
4. 非複屈折性の材料から成る非偏光ペインの第１の対および第２の対を有しており、
   前記第１の対は前記第１の層に、第１の偏光ペインの対向する側に設けられており、
   前記第２の対は前記第２の層に、第２の偏光ペインの対向する側に設けられている、請求項３記載の偏光パタンアセンブリ。
5. 前記フレームはスペーサを有しており、
   前記スペーサは、第１の層にあるペインを第２の層にあるペインから分離するギャップを形成する、請求項４記載の偏光パタンアセンブリ。
6. 前記少なくとも１つの偏光ペインは、前記フレーム内の第１の外側領域と第２の外側領域との間の中央領域で該フレームに結合されており、
   該少なくとも１つの偏光ペインは、該偏光ペインを透過する光の偏光の方向をほぼ９０°回転することにより、該照明装置の瞳にわたって偏光パタンが得られ、
   該偏光パタンは、３ゾーンハイブリッド偏光パタンと、低シグマ線形パタンと、放射状の２極パタンと、接線状の２極パタンと、接線状の４極パタンと、放射状の４極パタンとを含むグループから選択されたパタンを有する、請求項１記載の偏光パタンアセンブリ。
7. リソグラフィシステム用の照明装置の瞳に少なくとも１つの偏光パタンを供給するための装置において、
   （ａ）ビームシェイパと、
   （ｂ）フレームおよび少なくとも１つの偏光ペインを有する偏光パタンアセンブリとが設けられており、
   前記ビームシェイパおよび偏光パタンアセンブリは、該照明装置の光路に沿って配置され、
   前記フレームは、該フレーム内の第１の外側領域と第２の外側領域との間に中央領域を有しており、
   前記少なくとも１つの偏光ペインは、前記中央領域にわたってフレームによって支持されていることを特徴とする装置。
8. 前記ビームシェイパは、少なくとも１つの回折性の光学系およびマスクを有する、請求項７記載の装置。
9. 前記ビームシェイパは、入力された直線偏光光ビームを複数の別個の偏光光ビームに分割し、
   前記別個の偏光光ビームが前記偏光パタンアセンブリを、該瞳の極領域に関連する領域で照明する、請求項７記載の装置。
10. 前記複数の別個の偏光光ビームは、２つの偏光光ビームを有し、
    前記２つの偏光光ビームは、前記偏光パタンアセンブリを該瞳の２極の領域に関連する領域で照明し、放射状の２極パタンまたは接線状の２極パタンを含む偏光パタンが該瞳で供給される、請求項９記載の装置。
11. 前記複数の別個の偏光光ビームは、４つの偏光光ビームを有し、
    前記４つの偏光光ビームは、前記偏光パタンアセンブリを該瞳の４極の領域に関連する領域で照明し、該瞳において、放射状の４極パタンまたは接線状の４極パタンを含む偏光パタンが供給される、請求項９記載の装置。
12. 前記ビームシェイパは、入力された直線偏光光ビームを該瞳の中央領域にある偏光ペインに制限し、低シグマ線形偏光パタンを含む偏光パタンが該瞳において供給される、請求項９記載の装置。
13. 前記ビームシェイパは、入力された直線偏光光ビームを前記フレーム内の中央領域および外側領域にわたって透過させ、３ゾーンハイブリッド偏光パタンを含む偏光パタンが該瞳において供給される、請求項９記載の装置。
14. 前記ビームシェイパおよび偏光パタンアセンブリが可動であり、異なる種類の偏光パタンが生成されるように構成されている、請求項９記載の装置。