JP2001264696A - 照明光学系及びそれを備えた露光装置 - Google Patents

照明光学系及びそれを備えた露光装置

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JP2001264696A JP2000074558A JP2000074558A JP2001264696A JP 2001264696 A JP2001264696 A JP 2001264696A JP 2000074558 A JP2000074558 A JP 2000074558A JP 2000074558 A JP2000074558 A JP 2000074558A JP 2001264696 A JP2001264696 A JP 2001264696A
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angle
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Kenichiro Shinoda
健一郎 篠田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電体多層膜ミラーの代わりに、高反射率と
高耐性を有する光学素子を提供し、この光学素子を使用
する装置の照度及び光量を高くする。 【解決手段】 １０は略平行で略直線偏光光を発生する
ＡｒＦエキシマレーザ発振器、１１〜１４はレーザから
の光束を偏向させるための偏向素子、１５は略直線偏光
の偏光を解消するための偏光解消素子である。フライア
イレンズ１６、集光レンズ１７、ミラー１８、マスキン
グブレード１９、及び結像レンズ２０によって、レチク
ル２１面上の必要な領域を均一に照明している。２２は
レチクル２１面上の回路パターンをウエハ２３に縮小投
影する投影光学系である。偏向素子１１〜１４はｐ偏光
時の偏向には本発明の内面反射型光学素子（１２、１
３）を用い、ｓ偏光時の偏向には誘電体ミラー（１１、
１４）を用いることで、偏向による光量損失を低減させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、光学系、特に光源
からの光を被照射面に導光するための照明光学系に関
し、半導体素子等の微細パターンを製造する際のフォト
リソグラフィ工程に用いられる露光装置の照明光学系に
好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子(ICや等の半導体チップ、液
晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）
の微細パターンを製造する際のフォトリソグラフィ工程
に用いられる露光装置では、パターンの微細化に伴いこ
れまで以上に高い解像力が要求されるようになってきて
いる。ｋ１をプロセスに対応した定数、露光光の波長を
λ、露光装置の投影光学系の開口数をＮＡとすると、解
像力をＲとすると、Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡこの式から分か
るように、高い解像力を得るためには、投影光学系の高
ＮＡ化、光源の短波長化が一般的に必要となる。事実、
露光装置で使用される露光光の波長はｉ線（３６５ｎ
ｍ）からＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ
エキシマレーザ（１９３ｎｍ）へと移行してきており、
今後は更にＦ2レーザ（１５７ｎｍ）等、露光光の使用
波長は更に短波長の領域へ向かう傾向にある。
【０００３】一方、露光装置内では、光源からの光をパ
ターンが形成されたレチクル面（被照射面）又は被計測
面に導光する照明光学系部において、装置の構造上、光
を数回にわたって偏向させることが必要である。従来、
その偏向手段として、基板に誘電体多層膜を施して高い
反射率を達成するミラーが用いられてきていた。誘電体
多層ミラーは、高い屈折率（ｎＨ）を持ちその光学的膜
厚が露光光の中心波長の１／４である膜（Ｈ）と、低い
屈折率（ｎＬ）を持ちその光学的膜厚が露光光の中心波
長の１／４である膜（Ｌ）を基板上に交互に積層したも
ので、膜を積層することにより入射光に対する反射率を
増加させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】誘電体多層膜ミラーに
は、使用波長の光に対して充分に高い反射率を有し、且
つ充分な耐性のあることが要求されている。ところが、
使用波長がｉ線（３６５ｎｍ）からＫｒＦエキシマレー
ザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎ
ｍ）と短くなるに伴い、誘電体多層膜ミラーで充分に高
い反射率を達成することが困難となってきた。
【０００５】そのため、従来よりも短波長の光を発する
光源を用いた露光装置では露光光のの照度が低くなり、
結果として露光時間が増すことになるので、装置のスル
ープット低下を招いたり、アライメント計測時に必要な
光量が得られないという問題が懸念されてきている。
【０００６】一方、上記したＫｒＦエキシマレーザやＡ
ｒＦエキシマレーザ等のレーザ光源によって供給される
光は略直線偏光の光であるが、直線偏光光は過干渉性が
高く、また偏光方向によって結像性能が異なるという性
質を持つ。そのため、直線偏光光を直接露光光として使
用した場合、干渉縞に起因した露光ムラや偏光方向によ
る解像度の差異が生じる可能性があった。
【０００７】そこで本発明は上記したような従来の課題
を鑑み、短波長の光に対しても高い反射率を維持して光
の偏向を行うと共に、直線偏光の解消が行える光学系を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の光学系は、全反射を利用して略直線偏光光
の進行方向を変える内面反射型の光学部材と、該光学部
材を出射した光の直線偏光を解消する直線偏光解消部材
とを有する。
【０００９】上記の光学系においては、前記光学部材の
入射面は、ｐ偏光成分がブリュースター角で入射するよ
うに構成されている。又、前記光学部材の射出面は、ｐ
偏光成分がブリュースター角で射出するように構成され
ている。又、前記光学部材の全反射面には、前記略直線
偏光光が臨界角以上で入射する。又、前記光学部材の入
射面と射出面のなす角をθ、前記光学部材の全反射面に
入射する光の入射角をＡ２とするとき、θ＋２・Ａ２＝
１８０°を満足させている。又、前記光学部材の入射面
と射出面のなす角θが９０°である。又、前記光学部材
で進行方向を変えられる略直線偏光光は、片側の開き角
が３°以下である。又、前記光学部材の入射面及び射出
面には、反射防止膜が施されている。又、前記光学部材
の入射面及び射出面には、前記光学部材よりも低屈折率
の物質でオーバーコートが施されている。
【００１０】又、本発明の照明光学系は、光源からの光
を被照射面に導光する照明光学系において、全反射を利
用して略直線偏光光の進行方向を変える内面反射型の光
学部材と、該光学部材を出射した光の直線偏光を解消す
る直線偏光解消部材とを有する。上記の照明光学系にお
いては、前記直線偏光解消部材で直線偏光を解消された
光が入射するフライアイレンズと、該フライアイレンズ
の射出面に形成される複数の２次光源からの光を前記被
照射面上で重畳させるレンズ系を有する。又、前記光学
部材の入射面は、ｐ偏光成分がブリュースター角で入射
するように構成されている。又、前記光学部材の射出面
は、ｐ偏光成分がブリュースター角で射出するように構
成されている。又、前記光学部材の全反射面には、前記
略直線偏光光が臨界角以上で入射する。又、前記光学部
材の入射面と射出面のなす角をθ、前記光学部材の全反
射面に入射する光の入射角をＡ２とするとき、θ＋２・
Ａ２＝１８０°を満足させている。又、前記光学部材の
入射面と射出面のなす角θが９０°である。
【００１１】また、前記光学部材で進行方向を変えられ
る略直線偏光光は、片側の開き角が３°以下である。
又、前記光学部材の入射面及び射出面には、反射防止膜
が施されている。又、前記光学部材の入射面及び射出面
には、前記光学部材よりも低屈折率の物質でオーバーコ
ートが施されている。
【００１２】又、本発明の露光装置においては、前記照
明光学系と投影光学系とを有し、前記照明光学系によっ
てパターンが形成されたレチクルを照明すると共に、該
パターンを前記投影光学系によってウエハ上に投影露光
する。
【００１３】又、本発明のデバイス製造方法は、ウエハ
にレジストを塗布する工程と、上述した露光装置を使用
してレチクルに形成されたパターンをウエハに露光する
工程と、露光されたレジストを現像する工程とを含む。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明を半導体デバイス
製造用の露光装置の照明光学系に用いた場合の一つの実
施形態である。図１において、１０は露光光(照明光と
してのほぼ平行で略直線偏光光を発生する光源としての
ＡｒＦエキシマレーザ発振器、１１〜１４はレーザから
の光束を偏向させるための偏向光学素子、１５は略直線
偏光の偏光を解消するための偏光解消素子、１６は複数
の微小レンズを２次元的に配列したフライアイレンズで
ある。１７は集光レンズであり、フライアイレンズ射出
面で形成された複数の２次光源像をミラー１８で反射
し、被照射面としてのマスキングブレード１９面を重畳
照射してその面を均一にケーラー照明している。本実施
形態において、照明光学系は、これらの偏向光学素子１
１〜１４、偏光解消素子１５、フライアイレンズ１６、
集光レンズ１７、ミラー１８、結像レンズ２０等によっ
て構成されている。２０は結像レンズで、マスキングブ
レード１９の開口形状をレチクル２１面に転写し、レチ
クル２１面上の必要な領域を均一に照明している。２２
はレチクル２１面上の回路パターンを縮小投影する投影
光学系である。２３はレチクル２１上の回路パターンが
投影転写されるウエハ（基板）であり、露光面に位置し
ている。
【００１５】本実施形態において、マスキングブレード
１９、レチクル２１、ウエハ２３の各面は光学的に共役
であり、それぞれが被照射面に相当する。また２次光源
が形成されるフライアイレンズ１６の射出面と投影光学
系２２の瞳面も互いに光学的に共役である。
【００１６】直線偏光解消部材としての偏光解消素子１
５は、ＡｒＦエキシマレーザ発振器１０から供給された
略直線偏光光を無偏光に変換するための素子であり、光
線の通過位置によって光路長が異なるよう設定されたく
さび形状の光学部材である。偏光解消素子１５は、フラ
イアイレンズ射出面に形成される複数の２次光源からの
光が互いに干渉し、被照射面（マスキングブレード１
９、レチクル２１、ウエハ２３）上で干渉縞が発生する
こと、並びに偏光方向によって結像性能が異なることを
抑制するために、フライアイレンズ１６よりも上流側
（光源側）に設ける必要がある。なお直線偏光解消部材
としては、本実施形態のような偏光解消素子だけでなく
λ／４板を用いてもよい。直線偏光解消部材としてλ／
４板を用いた場合には、直線偏光は円偏光に変換される
ことになる。
【００１７】また一般に、装置の構成上または運用上、
ＡｒＦエキシマレーザ発振器１０からの光束をフライア
イレンズ１６に導くまでには本実施形態に示すように任
意の方向に複数回偏向させることが要求される。しか
し、ウエハ２３での照度を高く維持し、スループットを
低下させないためには偏向による光量損失は極力抑えな
ければならない。そこで、本発明では、全反射を利用し
た誘電体ミラーはｐ偏光に比べ、ｓ偏光時の反射率が高
いという性質を持ち、内面反射型光学素子はｐ偏光時で
の偏向効率が高いという性質を持つことに着目し、ｐ偏
光光の偏向には内面反射型光学素子（偏光光学素子１
２、１３）を用い、ｓ偏光光の偏向には誘電体ミラー
（偏光光学素子１１、１４）を用い、偏光解消素子１５
により偏光状態をランダム又は円偏光に変換すること
で、照明にふさわしい偏光状態の光をフライアイレンズ
１６に導光することを可能としている。
【００１８】そして結果的にウエハ２３上での照度が高
くなり、スループットの向上を図るとともに、干渉縞に
よる露光ムラや偏光方向による解像度の劣化を抑え、高
精度の露光を実現している。
【００１９】図２（ａ）は、第１の実施形態を示す内面
反射型光学素子の概略図でる。この光学素子は２００ｎ
ｍ以下の波長光において充分な透過率（９９．５％／ｃ
ｍ以上）を有する硝材からなっている。図中、１は入射
面、２は反射面(全反射面)、３は射出面である。光を高
効率に偏向させるには、透過率が十分に高い硝材を使用
することはもちろんのこと、入射面、反射面、射出面の
各面での光量損失を極力小さくする必要がある。
【００２０】図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した内面反
射型光学素子の平面図で、高効率に光を偏向させるため
の条件を詳細に示したものである。Ａ１、Ａ２、Ａ３は
それぞれ入射面１、反射面２、射出面３への入射角、Ａ
１′、Ａ３′は入射面１、射出面３での屈折角である。
【００２１】いま、内面反射型光学素子は波長１９３ｎ
ｍにおいて屈折率ｎｃ＝１．５の蛍石（ＣａＦ2）硝材
から成るものとし、周囲は波長１９３ｎｍで充分透過性
のある媒質（屈折率ｎｇ＝１）で満たされているものと
する。また、入射光は波長１９３ｎｍの平行な光束で、
偏光は直線偏光状態である。
【００２２】ここで、入射面１で光量損失なく入射させ
るためには、「入射光の偏光方向を入射平面内方向（ｐ
偏光）と一致させ、且つブリュースター角を満足する関
係」にすればよい。ここでブリュースター角（偏光角）
とは屈折率ｎｇの物質から屈折率ｎｃの物質へ入射する
際の入射角ψb1が ｔａｎψb1＝ｎｃ／ｎｇ を満足する角度である。本実施形態ではｔａｎψb1＝ｎ
ｃ／ｎｇ＝１．５であるので、ψb1は、約５６．３°と
なる。従って、入射角Ａ１＝ψb1とすることで、ｐ偏光
の入射光はほぼ１００％の効率で入射面１を通過し、反
射面２へ導光される。
【００２３】次に、反射面２に到達した光を光量損失な
く反射させるためには、全反射条件を満たすように反射
面を配置すれば良い。即ち、反射面２に到達する光の入
射角Ａ２は「臨界角以上且つ９０°以下」の条件を満足
すればよい。
【００２４】ここで臨界角とは全反射を起こす最小の入
射角ψｃのことで、屈折率ｎｃの物質から屈折率ｎｇの
物質を入射する場合、 ｓｉｎψc ＝ｎｇ／ｎｃ を満足する角度である。本実施形態ではｓｉｎψc＝ｎ
ｇ／ｎｃ＝０．６６６・・・であるので、ψcは、約４
１．８°となる。
【００２５】臨界角以外の条件で全反射すると、ｐ偏光
とｓ偏光で異なった量の位相飛びが発生するが、本実施
形態ではｐ偏光成分のみの直線偏光であるため、ｐ偏光
のまま射出面３に到達することになる。
【００２６】従って、反射面２への入射角Ａ２を４１．
８°≦Ａ２＜９０°とすることで、ほぼ１００％の効率
で反射され、射出面３へ導光される。
【００２７】最後に、射出面３に到達した光を光量損失
なく射出させるためには、入射面１と同様に「偏光方向
をｐ偏光とし、且つブリュースター角を満足するような
位置関係」に設定すればよい。つまり、ｔａｎψb3＝ｎ
ｇ／ｎｃ＝０．６６６６６とすればよい。これを満たす
ψb3は、約３３．７°である。
【００２８】従って、射出角Ａ３＝ψb3=３３．７°と
することで、ｐ偏光成分の反射光はほぼ１００％の効率
で射出面３を通過する。
【００２９】以上より、光が平行光で直線偏光状態であ
る場合には、「入射面と射出面がブリュースター角を満
足し、反射面が全反射を満足する」ように配置した内面
反射型光学素子を用いることで、屈折面及び反射面での
光量損失を理論的に零とすることが可能となり、この内
面反射型光学素子を用いた光学系の光量損失を少なくす
ることができる。
【００３０】つまり入射面１と射出面３の為す角度をθ
とすると、Ａ１＝Ａ３′＝ψb1、Ａ１′＝Ａ３＝ψb3で
あるから、 θ＋２×Ａ２＝１８０°（但し、臨界角≦Ａ２＜９０
°） を満たせばよいことになる。
【００３１】更に、図３に示す様にθ＝９０°とすると
製作上好ましく、射出光を入射光に対して９０°偏向さ
せることも可能である。その際の反射面はＡ２＝４５°
を満足するように配置してやればよい。
【００３２】ここで、入射光が片側３°の開き角をもっ
た光束である場合、すなわち入射角Ａ１が５３．３±３
°のときの界面（入射、反射、射出）の偏向効率を表１
に示す。
【００３３】
【表１】 表１より、ｎｃ／ｎｇ＝１．５の場合、入射面１でのｐ
偏光の反射率は、片側の開き角が３°で約０．１％、２
°で０．０５％、１°では０．０１％であることがわか
る。これは、射出面３も同様である。また、反射面２へ
の入射角Ａ２は全反射条件を満たしている。従って、偏
向効率は表１に示す如く、開き角が３°で９９．８％程
度、２°以下なら９９．９％以上が保証できる。ただ
し、厳密な偏向効率は、上記値に硝材の厚みに応じた透
過率を考慮する必要がある。
【００３４】以上より、直線偏光で片側３°程度までの
開き角を持つ光束においても、図２の実施形態に示す内
面反射型光学素子で効率よく偏向することが可能とな
る。
【００３５】図４は、直角プリズムであり、反射面２で
全反射させることによって偏向を行う。この構造は単純
な構造なので製作上好ましいが、入射面１と射出面３に
それぞれ反射防止膜（Ｂ１、Ｂ３）を設ける必要があ
る。また、反射防止膜を設けた際には入射光を特に直線
偏光状態に限定する必要はなくなるが、プリズムの光利
用効率は反射防止膜の効率に依存する。
【００３６】次に、入射光が露光装置用の光源として用
いられる波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光の場
合を考える。このＡｒＦエキシマレーザ光は、露光装置
内の投影光学系の色収差の問題から狭帯域化されてお
り、偏光度は９５％以上の略直線偏光状態となってい
る。また、片側の開き角が１°以下の略平行光束であ
る。
【００３７】図５には、このビームプロファイル及び偏
光状態を示す。
【００３８】図３で示した内面反射型光学素子を用い
て、このＡｒＦエキシマレーザ光を偏向させた場合の効
率を計算する。９５％の直線偏光成分を入射面１に対し
てｐ偏光となるように入射させると、ｐ成分の光は１０
０％の効率で入射面を透過するが、僅かに存在するｓ成
分の光は１４．８％が反射される。（９５％×１）＋
（５％×０．８５２）＝９９．２６％であるから、透過
率は、９９．２６％となる。
【００３９】射出面３でも同様の現象が起こるため、図
２の内面反射型光学素子の偏向効率は９８．５％と低く
なってしまう。
【００４０】そこで、上記ＡｒＦエキシマレーザ光等の
略直線偏光光において、偏向効率を更に向上させるため
の方法を以下に示す。
【００４１】図６は、図２とは別の実施形態を示す内面
反射型光学素子の概略図である。図６の内面反射型光学
素子は屈折率ｎｃ＝１．５の蛍石（ＣａＦ2）硝材から
成り、周囲は波長１９３ｎｍで充分透過性のある媒質
（屈折率ｎｇ＝１）で満たされている。そして、屈折面
である入射面１と射出面３には透過効率を向上させるた
め、例えば屈折率ｎ＝１．４の物質でオーバーコート４
が施され、その入射角Ａ１はオーバーコート４の条件に
応じて設定されている。これは、入射面等の屈折面にオ
ーバーコートすると、コート層の各界面での屈折角がｓ
ｉｎ関数で決まるため、ｔａｎ関数で決まるブリュース
ターの条件から誤差が生じて透過効率が悪化するためで
ある。つまり、コートする物質の屈折率と厚みに応じ
て、透過効率が最適となる入射角を設定する必要がある
ということである。
【００４２】表２に屈折率ｎ＝１．４の物質を蛍石硝材
に５５ｎｍ厚でオーバーコートした場合の、入射面にお
ける入射角Ａ１と反射率（Ｒｓ、Ｒｐ）及び界面（入
射、反射、射出）での偏向効率の関係を示す。
【００４３】
【表２】 表２よりオーバーコートを施すことで、入射角Ａ１が４
８〜５２°の際には屈折面一面当たり９９．６５％の透
過効率が得られ、内面反射型光学素子の偏向効率は９
９．３％まで高くできることがわかる。
【００４４】以上より、片側２°以下の開き角で、偏光
度が９５％程度の略直線偏光を用いる場合には、屈折面
にオーバーコートを施し、最適な入射角を与えることで
高い偏向効率を得ることが可能となる。
【００４５】尚、蛍石等潮解性を有する硝材を使用する
場合には、保護膜という意味においても表面にオーバー
コートすることが望ましい。屈折面におけるオーバーコ
ートは表２で示したような条件で代用しても良い。一
方、反射面におけるオーバーコートは全反射を満足させ
つつ耐性のある物質でコートすることが望ましく、屈折
面のオーバーコート物質を流用出来れば尚良い。
【００４６】図７は、例えばＳｉＯ2を反射面２にオー
バーコートした場合を示した図である。Ｅ０は反射面へ
の入射光である。Ｅ０はＣａＦ2とＳｉＯ2の界面におい
て、大部分（Ｔ１）はＳｉＯ2コート層へ透過し、一部
（Ｒ１）は反射する。透過光Ｔ１はＳｉＯ2と媒質（例
えば窒素雰囲気）の界面において全反射し、ＣａＦ2と
ＳｉＯ2の界面において、Ｔ１の大部分（Ｒ２）は透過
してＣａＦ2へ戻る。一部（Ｔ２）はＳｉＯ2コート層へ
反射し、以後全反射（ＳｉＯ2と窒素の界面で）と反射
屈折（ＣａＦ2とＳｉＯ2の界面で）を繰り返すことにな
る。
【００４７】よって、全反射面への入射光（Ｅ０）と、
ＣａＦ2に反射して戻ってくる光（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋
・・・）とは等しく、結果的に光量損失なく偏向するこ
とが可能となる。尚、ＳｉＯ2コート層の厚みは数十ｎ
ｍオーダーなので、ＳｉＯ2コート層での透過率損失は
無視できる量である。
【００４８】以上、上記実施形態では硝材として蛍石
（ＣａＦ2）を使用して説明してきたが、他にも合成石
英（ＳｉＯ2）、ＭｇＦ2 、ＬｉＦ等が使用できる。ま
た、使用波長としては、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１
９３ｎｍ）の他にも、Ｆ２レーザ（波長１５７ｎｍ）、
Ａｒ２レーザ（波長１２６ｎｍ）等が考えられる。もち
ろん、波長２００ｎｍ以上の光に対しても適用すること
は可能である。
【００４９】次に、図１の露光装置を利用した半導体デ
バイスの製造プロセスを説明する。
【００５０】図８、は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッ
ド、マイクロマシン等）の製造フローを示す。ステップ
１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。
ステップ２（マスク制作）では設計した回路パターンを
形成したマスク（レチクル２１）を製作する。一方、ス
テップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いて
ウエハ（ウエハ２３）を製造する。ステップ４（ウエハ
プロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウ
エハとを用いて、リソグラフィー技術によってウエハ上
に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）
は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウエ
ハを用いてチップ化する工程であり、アッセンブリ工程
（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程
（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）で
はステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テ
スト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経
て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）
される。
【００５１】図９は、上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハ（ウエハ２
３）の表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では
ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極
形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ス
テップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち
込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハにレジ
スト（感材）を塗布する。ステップ１６（露光）では上
記露光装置によってマスク（レチクルＲ）の回路パター
ンの像でウエハを露光する。ステップ１７（現像）では
露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチン
グ）では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステ
ップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要
となったレジストを取り除く。これらステップを繰り返
し行うことによりウエハ上に回路パターンが形成され
る。
【００５２】ここで説明した製造プロセスを用いれば、
従来は難しかった高集積度の半導体デバイスを製造する
ことが可能になる。
【００５３】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、短波長の
光に対しても高い反射率を維持して光の偏向を行うとと
もに、直線偏向の解消が行える光学系が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学素子が適用された露光装置を示す
概略図である。
【図２】（ａ）は、本発明による内面反射型光学素子を
示す鳥瞰図である。又、（ｂ）は、本発明の第１の実施
形態を説明するための内面反射型光学素子の概略図であ
る。
【図３】本発明の第２の実施形態を説明するための内面
反射型光学素子の概略図である。
【図４】直角プリズムを示す概略図である。
【図５】ＡｒＦエキシマレーザ光のビームプロファイル
と偏光を示した図である。
【図６】本発明の第三実施形態を説明するための内面反
射型光学素子の概略図である。
【図７】反射面にオーバーコートを施した場合を示した
図である。
【図８】デバイス製造工程のフローチャートである。
【図９】ウエハプロセスのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 入射面 ２ 全反射面 ３ 射出面 ４ オーバーコート（屈折面） １０ ＡｒＦエキシマレーザ発振器 １１、１４ 誘電体ミラー １２、１３ 内面反射型光学素子 １５ 偏光解消素子 １６ フライアイレンズ １７ 集光レンズ １８ ミラー １９ マスキングブレード ２０ 結像レンズ ２１ レチクル ２２ 投影光学系 ２３ ウエハ Ａ１ 入射面における入射角 Ａ１′ 入射面における屈折角 Ａ２ 全反射面における入射角 Ａ３ 射出面における入射角 Ａ３′ 射出面における屈折角 Ｂ１、Ｂ３ 反射防止膜 Ｅ０ 全反射面に入射する光束 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 内面反射型素子とオーバーコート
の界面から戻って来る光束 Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ オーバーコート層内で反射する光
束

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 全反射を利用して略直線偏光光の進行方
    向を変える内面反射型の光学部材と、該光学部材を出射
    した光の直線偏光を解消する直線偏光解消部材とを有す
    ることを特徴とする光学系。
  2. 【請求項２】 前記光学部材の入射面は、ｐ偏光成分が
    ブリュースター角で入射するように構成されていること
    を特徴とする請求項１記載の光学系。
  3. 【請求項３】 前記光学部材の射出面は、ｐ偏光成分が
    ブリュースター角で射出するように構成されていること
    を特徴とする請求項１又は２記載の光学系。
  4. 【請求項４】 前記光学部材の全反射面には、前記略直
    線偏光光が臨界角以上で入射することを特徴とする請求
    項１乃至３いずれか１項記載の光学系。
  5. 【請求項５】 前記光学部材の入射面と射出面のなす角
    をθ、前記光学部材の全反射面に入射する光の入射角を
    Ａ２とするとき、 θ＋２・Ａ２＝１８０° を満足することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１
    項記載の光学系。
  6. 【請求項６】 前記光学部材の入射面と射出面のなす角
    θが９０°であることを特徴とする請求項５記載の光学
    系。
  7. 【請求項７】 前記光学部材で進行方向を変えられる略
    直線偏光光は、片側の開き角が３°以下であることを特
    徴とする請求項１乃至６記載の光学系。
  8. 【請求項８】 前記光学部材の入射面及び射出面には、
    反射防止膜が施されていることを特徴とする請求項１乃
    至７記載の光学系。
  9. 【請求項９】 前記光学部材の入射面及び射出面には、
    前記光学部材よりも低屈折率の物質でオーバーコートが
    施されていることを特徴とする請求項１乃至７記載の光
    学系。
  10. 【請求項１０】 光源からの光を被照射面に導光する照
    明光学系において、全反射を利用して略直線偏光光の進
    行方向を変える内面反射型の光学部材と、該光学部材を
    出射した光の直線偏光を解消する直線偏光解消部材とを
    有することを特徴とする照明光学系。
  11. 【請求項１１】 前記直線偏光解消部材で直線偏光を解
    消された光が入射するフライアイレンズと、該フライア
    イレンズの射出面に形成される複数の２次光源からの光
    を前記被照射面上で重畳させるレンズ系を有することを
    特徴とする請求項１０記載の照明光学系。
  12. 【請求項１２】 前記光学部材の入射面は、ｐ偏光成分
    がブリュースター角で入射するように構成されているこ
    とを特徴とする請求項１０又は１１記載の照明光学系。
  13. 【請求項１３】 前記光学部材の射出面は、ｐ偏光成分
    がブリュースター角で射出するように構成されているこ
    とを特徴とする請求項１０乃至１２記載の照明光学系。
  14. 【請求項１４】 前記光学部材の全反射面には、前記略
    直線偏光光が臨界角以上で入射することを特徴とする請
    求項１０乃至１３いずれか１項記載の照明光学系。
  15. 【請求項１５】 前記光学部材の入射面と射出面のなす
    角をθ、前記光学部材の全反射面に入射する光の入射角
    をＡ２とするとき、 θ＋２・Ａ２＝１８０° を満足することを特徴とする請求項１０乃至１４いずれ
    か１項記載の照明光学系。
  16. 【請求項１６】 前記光学部材の入射面と射出面のなす
    角θが９０°であることを特徴とする請求項１５記載の
    照明光学系。
  17. 【請求項１７】 前記光学部材で進行方向を変えられる
    略直線偏光光は、片側の開き角が３°以下であることを
    特徴とする請求項１０乃至１６記載の照明光学系。
  18. 【請求項１８】 前記光学部材の入射面及び射出面に
    は、反射防止膜が施されていることを特徴とする請求項
    １０乃至１７記載の照明光学系。
  19. 【請求項１９】 前記光学部材の入射面及び射出面に
    は、前記光学部材よりも低屈折率の物質でオーバーコー
    トが施されていることを特徴とする請求項１０乃至１７
    記載の照明光学系。
  20. 【請求項２０】 請求項１０乃至１９いずれか１項記載
    の照明光学系と投影光学系とを有し、前記照明光学系に
    よってパターンが形成されたレチクルを照明すると共
    に、該パターンを前記投影光学系によってウエハ上に投
    影露光することを特徴とする露光装置。
  21. 【請求項２１】 ウエハにレジストを塗布する工程と、
    請求項２０記載の露光装置を用いてレチクルに形成され
    たパターンをウエハに露光する工程と、露光されたレジ
    ストを現像する工程とを有することを特徴とするデバイ
    ス製造方法。
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