JP2003045774A - 照明装置、投影露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
照明装置、投影露光装置及びデバイス製造方法Info
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Abstract
被照明領域に入射する光線の光強度の重心を光線の中心
に一致させる照明装置、露光装置及びこれを用いたデバ
イス製造方法を提供する。 【解決手段】 光源からの波長200nm以下の光で被
照明面を照明する照明装置、露光装置及びこれを用いた
デバイス製造方法であって、第1の反射型インテグレー
タと、該第1のインテグレータからの複数の光束を前記
被照明面上に重ねる第1の集光ミラーと、前記光源と前
記第1の反射型インテグレータの間に設けられた、第2
の反射型インテグレータ及び当該第2の反射型インテグ
レータからの複数の光束を前記第1の反射型インテグレ
ータ上に重ねる第2の集光ミラーと、を有する照明装
置、露光装置及びこれを用いたデバイス製造方法を提供
する。
Description
源として波長200nm乃至10nmの極端紫外線領域
(EUV:extreme ultraviole
t)、又はX線領域の発光光源を利用して、半導体ウェ
ハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ(LCD)用のガ
ラス基板などの被処理体を露光する照明装置、露光装置
及びデバイス製造方法に関する。
を製造する方法として、例えば、波長13.4nmのE
UV光を用いた縮小投影露光方法がある。この方法で
は、回路パターンが形成されたマスク又はレチクル(本
出願ではこれらを交換可能に使用する。)をEUV光で
照明し、マスク上のパターンの像をウェハ面に縮小投影
し、その表面のレジストを露光してパターンを転写す
る。
長λ、露光装置の開口数(NA)及び比例定数k1を用
いて次式で与えられる。
囲を焦点深度といい、焦点深度DOFは、比例定数k2
を用いて次式で与えられる。
要部概略を図18に示す。図18において、1001は
EUV光の発光点、1002はEUV光束、1003は
フィルタ、1004は第1の回転放物面ミラー、100
5は反射型インテグレータ、1006は第2の回転放物
面ミラー、1007は反射型マスク、1008は投影光
学系を構成する複数のミラー系、1009はウェハ、1
010はマスクステージ、1011はウェハステージ、
1012は円弧状アパーチャ、1013はレーザ光源、
1014はレーザ集光光学系、1017は真空容器であ
る。また、図19は、マスク1007上の照明領域10
15と露光が行われる円弧状領域1016との関係を示
す平面図である。
光を生成する光源部1013及び1014、照明光学系
(即ち、第1の回転放物面ミラー1004、反射型イン
テグレータ1005及び第2の回転放物面ミラー100
6)、反射型マスク1007、投影光学系1008、ウ
ェハ1009、マスクを搭載したステージ1010、ウ
ェハを搭載したステージ1011、マスクやウェハの位
置を精密に合わせる図示しないアライメント機構、EU
V光の減衰を防ぐために光学系全体を真空に保つための
真空容器1017と図示しない排気装置などからなる。
V光1002を第1の回転放物面ミラー1004で集光
し、反射型インテグレータ1005に照射して2次光源
を形成し、更に、この2次光源からのEUV光を第2の
回転放物面ミラー1006で重畳されるように集光し、
マスク1007を均一に照明する。
にEUV吸収体などからなる非反射部を設けた転写パタ
ーンが形成されたものである。反射型マスク1007で
反射された回路パターンの情報を有するEUV光は、投
影光学系1008によってウェハ1009面上に結像す
る。
外の細い円弧状の領域が良好な結像性能をもつように設
計されている。従って、露光はこの細い円弧状領域のみ
が利用されるように、ウェハ1009直前に円弧状開口
をもったアパーチャ1012が設けられている。そして
矩型形状をしたマスク全面のパターンを転写するため、
反射型マスク1007とウェハ1009が同時にスキャ
ンして露光が行われる。
反射鏡によって構成され、マスク1007上のパターン
をウェハ1009表面に縮小投影する構成となってお
り、通常、像側テレセントリック系が用いられている。
なお、物体側(反射型マスク側)は、反射型マスク10
07に入射する照明光束との物理的干渉を避けるため
に、通常、非テレセントリックな構成となっている。
ザ集光光学系1014により発光点1001の位置にあ
る不図示のターゲットに集光され、高温のプラズマ光源
を生成する。このプラズマ光源から熱輻射により放射さ
れたEUV光1002は第1の回転放物面ミラー100
4で反射して平行なEUV光束となる。この光束が反射
型インテグレータ1005で反射して、多数の2次光源
を形成する。
放物面ミラー1006で反射して反射型マスク1007
を照明する。ここで該2次光源から第2の回転放物面ミ
ラー1006、第2の回転放物面ミラー1006から反
射型マスク1007までの距離は、第2の回転放物面ミ
ラー1006の焦点距離に等しく設定されている。
1006の焦点が位置しているので2次光源の1つから
出たEUV光は反射型マスク1007を平行光束で照射
する。これによりケーラー照明が満たされている。即
ち、反射型マスク1007上のある1点を照明するEU
V光は全ての2次光源から出たEUV光の重なったもの
である。
に示すように、反射型インテグレータ1005の構成要
素である凸又は凹面ミラーの反射面の平面形状と相似で
あり、実際に露光が行われる円弧領域1016を含むほ
ぼ矩形領域である。投影光学系1008は2次光源の像
が投影光学系1008の入射瞳面に投影されるように設
計されている。
円弧領域は照度ムラがなく照明されることが必要である
が、それに加えて、円弧領域に入射する光線の光強度の
重心を光線の中心に一致させる必要がある。しかし、従
来のEUV縮小投影露光装置1000ではこれらの条件
がかならずしも満足されていなかった。そのため、円弧
領域のある点において光線の重心が中心に一致していな
ければ、実質的に照明光の主光線は所望する方向からず
れて入射したと同様の効果となり、マスクパターンが正
常に露光できなくなるという問題を有していた。
7には実際に露光が行われる円弧領域1016を含むほ
ぼ矩形領域1015に対してEUV光が照射されるた
め、露光に寄与しないEUV光はウェハ1009上の円
弧状アパーチャ1012により遮光されて無駄になって
いた。即ち、従来のEUV縮小投影露光装置1000で
は露光光量の損失が非常に大きいために露光時間が長く
かかり、スループットを高めることができないという問
題も有していた。
00は、マスク1007からの反射光の光軸が投影光学
系1008の光軸と一致せずに投影光学系1008によ
って反射光がケラレてしまうという問題も有していた。
一な照度で照明すると共に、被照明領域に入射する光線
の光強度の重心を光線の中心に一致させる照明装置、露
光装置及びこれを用いたデバイス製造方法を提供するこ
とにある。
少なく、露光時間の短縮とスループットの向上をもたら
す照明装置、露光装置及びこれを用いたデバイス製造方
法を提供することにある。
らの反射光の光軸を投影光学系の光軸に一致させる照明
装置、露光装置及びこれを用いたデバイス製造方法を提
供することにある。
めに、本発明の一側面としての照明装置は、光源からの
波長200nm以下の光で被照明面を照明する照明装置
であって、第1の反射型インテグレータと、該第1のイ
ンテグレータからの複数の光束を前記被照明面上に重ね
る第1の集光ミラーと、前記光源と前記第1の反射型イ
ンテグレータの間に設けられた、第2の反射型インテグ
レータ及び当該第2の反射型インテグレータからの複数
の光束を前記第1の反射型インテグレータ上に重ねる第
2の集光ミラーとを有する。かかる照明装置は、第2の
反射型インテグレータが第1の反射型インテグレータを
均一に照明するため、第1のインテグレータは被照明領
域を均一の照度分布及び角度分布で照明できる。即ち、
この構成により、投影光学系瞳面における有効光源分布
を均一にもしている。
は、円筒面の一部が複数個平行に配置され、前記第1及
び第2の反射型インテグレータの前記円筒面の母線は互
いにほぼ直交してもよい。なお、前記円筒面は、凸型、
凹型またはそれらの組み合わせであってもよい。前記照
明装置は、前記第1の反射型インテグレータと前記被照
明面との間に配置され、前記被照明面に円弧状照明領域
を定義する円弧状開口部を有する視野絞りと、当該視野
絞りの前記開口を経た前記光束で、前記開口を前記被照
明面に結像する反射光学系とを有してもよい。マスキン
グブレードにより不要な照明光を遮断できると共にマス
キングブレードの幅を部分的に可変とする事で照度ムラ
を補正することができる。代替的に、前記照明装置は、
前記第1の反射型インテグレータと前記被照明面との間
で前記被照明面の近傍に配置され、前記被照明面を円弧
状の光で照明するための円弧状開口部を有する視野絞り
を有してもよい。かかる照明装置は、前記反射光学系を
省略することにより照明光学系の効率を向上させてい
る。このように、マスキングブレードは被照明領域に近
接していてもよいし離間していてもよい。
位置と前記被照明面位置は光学的に共役な位置関係にあ
り、前記第2の反射型インテグレータの反射面上又は近
傍に、開口径が可変な絞りを有してもよい。かかる絞り
は、被照明領域の照度ムラを防止することができる。
被照明面に円弧状の照明領域を形成するものであって、
前記第1の反射型インテグレータは、前記円弧状の領域
の角度方向には前記光源からの二次光源を重畳し、前記
円弧状の領域の径方向には前記複数の光束を集光するよ
うに前記被照明領域を照明する。このような第1のイン
テグレータによる照明方法は、ハエの目レンズを使用し
たケーラー照明の照明光学系とは異なり、本発明のよう
な円弧領域の照明に好適である。
明面を照明する照明装置であって、前記被照明面に円弧
状の照明領域を定義する円弧状開口部を有する視野絞り
と、当該視野絞りの前記円弧状開口を経た光束で、前記
円弧状の開口を前記被照明面に結像する反射光学系と、
前記円弧状開口を経た光束の主光線の前記被照明面に対
する入射角を調節する調節機構とを有する。前記補正機
構は、例えば、前記反射光学系の少なくとも一のミラー
の偏心及び/又は回転移動を調節する機構を含んでもよ
い。
は、上述の照明装置によりレチクル又はマスクに形成さ
れたパターンを照明し、当該パターンを投影光学系によ
り被処理体上に投影する。かかる露光装置も上述の照明
装置と同様の作用を奏する。
造方法は、上述の露光装置を用いてデバイスパターンで
基板を露光する工程と、前記露光された基板に所定のプ
ロセスを行う工程とを有する。上述の露光装置の作用と
同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間
及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及
ぶ。また、かかるデバイスは、例えば、LSIやVLS
Iなどの半導体チップ、CCD、LCD、磁気センサ
ー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明
らかにされるであろう。
明の第1の実施形態の露光装置10を詳細に説明する。
本発明の露光装置10は露光用の照明光としてEUV光
(例えば、波長13.4nm)を用いて、ステップ・ア
ンド・スキャン方式の露光を行う投影露光装置である。
露光装置10は、図1に示すように、光源部100と、
照明光学系200と、マスク300と、投影光学系40
0と、被処理体500とを有する。また、露光装置10
は、マスク300を載置するマスクステージ350と、
被処理体500を載置するウェハステージ550とを更
に有し、マスクステージ350とウェハステージ550
は図示しない制御部に接続されて駆動制御されている。
光源部100と照明光学系200は照明装置を構成す
る。ここで、図1は、露光装置10の概略図である。
め、露光装置10は、光源部100を真空容器12に収
納し、残りの構成要素200乃至550を真空容器14
に収納している。但し、本発明は少なくともEUV光が
通る光路が真空雰囲気に維持された場合を含むものであ
る。
らEUV光を生成する。光源部100は、プラズマ生成
のターゲットとなる液滴を噴射するノズル130と、励
起レーザ光が照射されなかった液滴を回収して再利用す
るための液滴回収部140と、回転楕円ミラー150
と、フィルタ170とを有する。
らなる励起レーザ部から放射された、高出力の励起パル
スレーザ光110は、発光点120の位置に集光するよ
うに構成されている。またレーザプラズマ光源のターゲ
ットとなる液滴(例えば、Xe)は、ノズル130から
一定の時間間隔で連続的に噴射され、集光点120を通
過するようになっている。そして上記のように噴射され
た液滴が、ちょうど120の位置にきた時に、励起パル
スレーザ光110がその液滴を照射することで高温のプ
ラズマ発光点120を生成し、このプラズマからの熱輻
射によってEUV光が放射状に発生する。
の液滴を用いたが、ターゲットとしてXeガスをノズル
から真空中に噴射して、断熱膨張により生じるクラスタ
を用いたり、Xeガスを金属表面で冷却して固体化した
ものを用いたり、Cu等の金属を用いたテープを選択し
てもよい。また、本実施形態はレーザプラズマ方式を採
用してEUV光を生成しているが、EUV光源としてア
ンジュレータを用いてもよい。また、EUV光の製造方
法としてZピンチ方式、プラズマ・フォーカス、キャピ
ラリー・ディスチャージ、ホロウカソード・トリガード
Zピンチ等のディスチャージ方式を使用してもよい。
V光は、回転楕円ミラー150により集光されて、EU
V光束160として取りだされる。回転楕円ミラー15
0は、EUV光を効率良く反射するための反射多層膜が
成膜されており、高温のプラズマ120からの放射エネ
ルギーを一部吸収するために、露光中に高温になる。そ
のために材質としては熱伝導性の高い金属等の材料を用
いるとともに、不図示の冷却手段を有して、常に冷却さ
れている。フィルタ170は、プラズマや周辺からの飛
散粒子(デブリ)をカットしたり、EUV露光に不要な
波長をカットしたりする。EUV光束160は、真空容
器12及び14の境界面に設けられた窓部210から、
真空容器14の照明光学系200に導入される。窓部2
10は真空を維持したままEUV光束160を通過する
機能を有する。
系400の円弧状の視野に対応する円弧状のEUV光に
よりマスク300を均一に照明し、回転放物面ミラー2
20及び260と放物面ミラー240と、反射型インテ
グレータ230及び250と、マスキングブレード27
0と、リレー光学系282乃至286(以下、特に断ら
ない限り「280」で総括する。)と、補正機構290
とを有する。
ら導入されたEUV光束160を反射して平行光束22
2を形成する。次に、平行光束となったEUV光222
は、複数の凸状円筒面232を有する反射型凸状円筒面
インテグレータ230に入射する。インテグレータ23
0の各円筒面232により形成された2次光源から放射
されるEUV光を放物面ミラー240により集光して重
畳することにより、複数の凸状円筒面252を有する反
射型インテグレータ250の円筒整列方向をほぼ均一な
強度分布で照明することができる。
面を有し、回転放物面ミラー240と共に、反射型イン
テグレータ250を均一に(即ち、後述するようにほぼ
ケーラー照明で)照明する。これにより、後述する円弧
照明領域の径方向の光強度分布を均一にすると共に反射
型インテグレータ250からの有効光源分布を均一にす
ることができる。反射型インテグレータ230、250
は、図7に示すような繰返し周期を有する微小な凸又は
凹球面を2次元に多数配列したフライアイミラー230
Aに置換されてもよい。
面を有し、マスク面を均一に照明する。ここで、インテ
グレータ250によって円弧領域を均一に照明する原理
について、図2乃至図4を参照して詳細に説明する。こ
こで、図2(a)は、複数の反射型凸状円筒面252を
有するインテグレータ250に平行光が入射した場合の
摸式的斜視図である。光線の入射方向はインテグレータ
250の場合を表現している。図2(b)は、図2
(a)と同様の効果を有する複数の反射型凹状円筒面2
52Aを有するインテグレータ250Aの模式的斜視図
である。インテグレータ230も、図2(a)に示す反
射型凸状円筒面252を有するインテグレータ250と
同様の構造を有する。インテグレータ230及び250
は、共に、図2(b)に示す反射型凹状円筒面252A
を有するインテグレータ250Aによって置換されても
よく、あるいはこれらの凹凸の組み合わせによって構成
されてもよい。
52を有する反射型インテグレータ250にほぼ平行な
EUV光束を入射すると、インテグレータ250によっ
て2次光源が形成されると共に、この2次光源から放射
されるEUV光の角度分布が円錐面状となる。次に、こ
の2次光源位置を焦点とする反射鏡で前記EUV光を反
射してマスク300あるいはマスク300と共役な面を
照明することにより、円弧形状の照明が可能となる。
ンテグレータ250の部分拡大図、図4(a)及び図4
(b)は反射型凸状円筒面252を有するインテグレー
タ250の円筒面252でのEUV光反射を説明するた
めの斜視図及びベクトル図、図5は反射型凸円筒面25
2を有するインテグレータ250の円筒面252で反射
したEUV光の角度分布を説明するための図である。
グレータ250の作用を説明するために、まず、一つの
円筒面反射鏡に平行光が入射した場合の反射光の振る舞
いについて図4を参照して説明する。今、図4(a)に
示すように、一の円筒面にその中心軸であるZ軸に垂直
な面(xy平面)に対してθの角度で平行光を入射する
場合を考える。平行な入射光の光線ベクトルをP1と
し、円筒面形状の反射面の法線ベクトルをnとすると、
P1及びnは以下のベクトル式で定義される。なお、便
宜上、特に付してある以外は、P1やnなどの頭に付さ
れるベクトルを表す矢印は省略する。
正射影ベクトルをaとすると、aは次式で表される。
で与えられる。
る。
平面に射影したベクトルをQとすると、Qは次式で与え
られる。
すれば、Qは半径R=cosθの円周上で−2φ≦2α
≦2φの範囲に存在する。即ち、反射光P2は円錐面状
の発散光となり、この円錐面の頂点の位置に2次光源が
存在することになる。この2次光源は円筒面が凹面であ
れば反射面の外部に実像として存在し、凸面であれば反
射面の内部に、虚像として存在することになる。
一部に限られていて、その中心角が2φである場合は、
第5図に示すように反射光P2の光線べクトルはxy平
面上で中心角4φの円弧となる。
光が入射し、この2次光源の位置に焦点をもつ焦点距離
fの回転放物面反射鏡と、更にこの回転放物面反射鏡か
らfだけ離れた位置に被照射面を配置した場合を考え
る。2次光源から出た光は円錐面状の発散光になり焦点
距離fの反射鏡で反射したのち、平行光となる。このと
きの反射光は半径f×cosθで中心角4φの円弧状断
面のシートビームになる。従って被照射面上の半径f×
cosθで中心角4φの円弧状領域のみが照明されるこ
とになる。
明してきたが、次に、図2(a)に示すように多数の円
筒面252を平行に多数並べた広い面積のインテグレー
タ250に、太さDの平行光が図示した方向に入射した
場合を考える。先の例と同様に、回転方物面反射鏡とマ
スク300を配置したとすれば、円筒面を平行に多数並
ベた反射鏡で反射された光の角度分布は先の例と変わら
ないので、マスク300上では半径f×cosθで中心
角4φの円弧状領域が照明される。また、マスク300
上の一点に入射する光は円筒面を平行に多数並べた反射
鏡の照射領域全域から到達するので、その角度広がりは
D/fとなる。開口数NAはsinθで与えられ、照明
光学系200の開口数はD/(2f)となる。投影光学
系400のマスク300側の開口数をNAp1とする
と、コヒーレンスファクタσはσ=D/(2fNAp
1)となる。従って、インテグレータ250に入射する
平行光の太さによって、最適なコヒーレンスファクタσ
に設定することができる。
て円弧領域を照明する原理と、更にインテグレータ23
0を用いて、円弧領域をより効果的に均一に照明するこ
とが可能な本実施形態の主要な構成について、図1のイ
ンテグレータ230及び250付近を抜粋した図6を参
照して、以下に詳細に説明する。
数の凸状円筒反射面232の直線方向235は、紙面に
対して垂直な方向に配置されている。図中、233はイ
ンテグレータ230の下面である。また、インテグレー
タ250の複数の凸状円筒反射面252の直線方向25
5は、紙面に対して平行な方向に配置されている。図
中、253はインテグレータ250の上面である。
30及び250の空間的配置を凸状円筒反射面232及
び252の整列方向235及び255を互いに直交させ
ることが本実施態様の重要な点であり、これにより以下
に示すようにより均一な円弧照明が可能となる。
レータ230の反射面231に図6に示すように、即
ち、方向235に対して垂直に入射すると、インテグレ
ータ230の内部に2次光源の虚像が生成されて、比較
的小さい所定の発散角θ1で各2次光源からEUV光が
反射される。その発散するEUV光を放物面ミラー24
0を介してインテグレータ250の反射面251にほぼ
平行光束として入射させる。
ンテグレータ230の反射面231にほぼ一致するよう
に配置されており、反射面231上の各円筒面232か
らの反射光がインテグレータ250の反射面251上で
それぞれ重畳するように設定されている。放物面ミラー
240は、インテグレータ250の円筒反射面251の
長手方向に関する光強度分布を均一にすればよいので、
放物断面を有する必要はあるが、必ずしも回転方物面ミ
ラーである必要はない。このように放物面ミラー240
はインテグレータ250の反射面251上に対して、ほ
ぼケーラー照明となるように配置されている。このよう
な配置とすることで、インテグレータ250の反射面2
51上で、特に、255の方向に対してより均一な強度
分布が形成される。
るインテグレータ250により反射されたEUV光束
は、すでに図2乃至図5を参照して詳細に説明したとお
り、回転放物面ミラー260により集光されて、その焦
点距離fの位置に配置されたマスキングブレード270
上に、均一な円弧照明領域を形成する。
吸収する材質により構成された遮光部272と、図6の
一部に示す正面図に示すように露光に最適な所望の円弧
形状の開口部274とを有する。マスキングブレード2
70は、円弧照明に寄与しない不要な迷光を遮光すると
共に、不図示のスリット幅可変機構により、所望のスリ
ット幅に設定したり、部分的にスリット幅を変えること
で照度ムラを良好に補正したりする機能を有する。
おいては、その円弧に沿った角度方向(即ち、θ方向)
についてはインテグレータ250の複数の円筒面252
からの複数の光束が重畳されることでその均一性が達成
され、円弧に垂直な径方向(即ち、r方向)について
は、インテグレータ230からの複数の光束が重畳され
ることでその均一性が達成されている。これにより従来
よりも飛躍的に効率がよく均一な円弧照明を行うことが
可能となる。
部を通過したEUV光束は、リレー光学系280により
所望の倍率に変換されたのち、マスクステージ350に
保持された反射型マスク300上に円弧照明領域を形成
することによって円弧照明を行う。複数のミラー面から
形成されるリレー光学系280は、円弧形状を所定の倍
率で拡大または縮小する機能を有する。
であり、リレー光学系280のミラー位置を微小に偏心
移動及び回転移動することにより、反射型マスク300
からの反射光が投影光学系400の入射側光軸と良好に
一致するように補正する機能を有する。
ード270をマスク300の近傍に配置してリレー光学
系280を減少してもよい。ここで、図8は、図1に示
す露光装置10の変形例の要部概略図である。図1と同
一の部材には同一の参照符号を付して重複説明は省略す
る。
ど直入射のEUV光に対して高い反射率を得るために、
屈折率の差が大きく吸収が小さい2種類の材料層を露光
波長の約半分の周期で繰り返し積層させた多層膜が成膜
されている。できるだけ高い反射率を得るために、材料
としてはMo及びSiを用いるのが通常であるが、その
場合においても得られる反射率は、約60%から70%
である。
度の損失を抑えるためには、使用するミラー枚数を最小
にする必要がある。本実施形態の特徴は、円弧形状の開
口部を有するマスキングブレード270を、反射型マス
ク300の反射面近傍に配置することで、第1図におけ
るリレー光学系282及び284を省略し、照明光学系
200の効率を向上させている点である。
能な本発明の別の実施形態について図9を参照して説明
する。ここで、図9は、本発明の第3の実施形態の露光
装置10Bを示す概略図である。
光装置10Bは、所望の照明条件に応じて切り替え可能
な2つの反射型インテグレータ230及び230Bと、
絞り236及び256と、絞り駆動系238及び258
とを有する。
は、複数の凸状円筒面を有する反射型インテグレータで
あるがその円筒面の曲率半径(と、従ってパワー)が互
いに異なる。以下、インテグレータ230と230Bを
切り替えることで、コヒーレンスファクタσ、即ち、照
明系の開口数を所望の値に設定する方法について説明す
る。
有するインテグレータ230の表面の模式図であり、図
11はインテグレータ230Bの表面の模式図である。
ここでインテグレータ230と230Bの円筒面232
及び232Bの曲率半径r1及びr2はr1<r2に設
定されている。
束がインテグレータ230の凸状円筒反射面231に入
射した場合を考える。この場合、凸状円筒反射面231
によって光束は発散するが、その集光点は凸面の内部の
曲率中心Oから距離r1/2の位置に虚像として存在す
る。従って、反射光は次式で与えられる発散角θ1で発
散する。
は、集光点は凸状円筒面232Bの曲率中心Oから距離
r2/2の位置に虚像として存在する。従って、反射光
は次式で与えられる発散角θ2で発散する。
係が成り立つ。つまり、インテグレータ230により反
射する光束の発散角θ1の方がインテグレータ230B
により反射する光束の発散角θ2よりも大きくなる。
0と230Bとの切り替えによって照明光学系200の
開口数を切り替える方法を説明する模式図である。図1
2において、ほぼ平行なEUV光束222が絞り236
を経てインテグレータ230の円筒反射面231に図に
示すように入射すると、インテグレータ230の内部に
2次光源の虚像が生成されて、所定の発散角θ1で各2
次光源からEUV光が反射される。その発散するEUV
光を焦点距離f1の放物面ミラー240により集光し
て、絞り256を介してインテグレータ250の反射面
251にほぼ平行光束として入射する。
テグレータ250により反射されたEUV光束は、回転
放物面ミラー260により集光されて、その焦点距離f
2の位置に配置されたマスキングブレード270上に、
均一な円弧照明領域を形成する。ここで、マスキングブ
レード270における照明光学系200の開口数をNA
1は次式で与えられる。
ける照明光学系200の開口数に比例する量であり、発
散角θ1に比例する。
0を230Bに不図示の切り替え機構により切り替えた
場合、同様に、マスキングブレード270における照明
光学系200の開口数NA2は次式で与えられる。
用いた場合はインテグレータ230Bを用いた場合より
も大きな照明光学系200の開口数が得られ、コヒーレ
ンスファクタσが大きくなる。
30及び230Bを切り替える例を示したが、コヒーレ
ンスファクタσを段階的に変化させるために、2個以上
の発散角の異なるインテグレータ230をターレットな
どを用いて切り替えるように構成してもよい。インテグ
レータ230の切り替えに応じて、絞り256を切り替
えてインテグレータ250への入射光束径を所望の大き
さに制御することで、更に精度の高いσの制御を行って
もよい。
0又は230Bの前面に設けられ、遮光部237aと開
口部237bとを有する。絞り236は絞り駆動系23
8によって駆動されて開口部237bの開口径を連続的
に可変することができる。開口部237bの開口径は、
絞り駆動系238に入力された不図示の制御系からの信
号により調整される。絞り駆動系238には、カムを利
用した虹彩絞り装置など当業界で既知のいかなる構成を
も適用することができる。
に点線で示すように)インテグレータ250に入射する
光束の紙面に平行な方向への広がりを調整することがで
きる。即ち、図9において絞り236の開口径が大きく
なれば、これによってマスキングブレード270におい
て照明領域となる円弧スリットの径方向の幅を調整する
ことが可能である。また、インテグレータ230、23
0Bの切り換えだけでなく、絞り256を調節すること
によってインテグレータ250に入射する光線の太さD
を変更し、コヒーレンスファクタσを所望のものに変更
したり照度ムラを補正したりすることもできる。
0の前面に設けられ、絞り駆動系258によって駆動さ
れて所望の有効光源分布を形成することができる。絞り
256は遮光部257aと開口部257bとを有する。
を有するインテグレータ250により反射されたEUV
光束は、回転放物面ミラー260により集光されて、そ
の焦点位置に配置されたマスキングブレード270上
に、均一な円弧照明領域を形成する。
256の切り替えにより輪帯照明等の変形照明を行う方
法について説明する。図14(a)乃至(c)は、絞り
256に適用可能な絞りを示す平面図である。図14
(a)は通常照明の場合の絞り256Aを示し、図14
(b)はいわゆる輪帯照明の場合の絞り256Bを示
し、図14(c)はいわゆる四重極照明の場合の絞り2
56Cを示している。このようないくつかの開口パター
ンを図9の絞り256に示すように、例えば、ターレッ
トとして用意しておき、絞り駆動系258により不図示
の制御系からの信号を受けてターレットを回転させるこ
とで、所望の開口形状に切り替えることができる。ま
た、ターレットを用いずに他の機械的な方法、例えば、
複数の絞りを並べて順次切り替えてもよい。
レータ250の反射面251近傍に配置される。従っ
て、インテグレータ250に入射する光束の入射角をθ
とすると、インテグレータ250の反射面251におい
て、光束径は紙面に平行な方向に1/cosθの倍率で
伸長する。これにより絞り256の開口部257bの形
状も同一方向に1/cosθの倍率で伸長しておく必要
がある。図14において、例えば、絞り256Aは、入
射光束径を円形に絞るために用いられるが、この楕円の
縦横比は1/cosθになっている。絞り256B及び
256Cも同様である。
れる原理について、輪帯照明モードとする絞り256B
を例に説明する。変形照明法は、数式1において比例定
数k 1の値を小さくすることにより微細化を図る超解像
技術(RET:Resolution Enhance
d Technology)の一つである。数式1にお
いて短波長化による解像度の向上を行えば数式2におい
て焦点深度の短縮を伴うが、変形照明法は、数式2にお
いて焦点深度の短縮を伴わないので好ましい。
0、回転放物面ミラー260、マスキングブレード27
0を抜き出した図であり、図15(a)は側面図、図1
5(b)はミラー260を透過した状態で見た上面図で
ある。輪帯照明モードとする絞り256Bは図15
(a)に示すように配置されるが図15(b)では説明
を容易にするために図示していない。
束は、絞り256によって光軸中心部部分と外径部の一
部を遮光されて楕円状の輪帯形状分布259で反射す
る。分布259の形状は絞り256Bの開口部の形状に
一致する。この光束を回転放物面反射鏡260により集
光して、その焦点距離f2の位置に配置したマスキング
ブレード270の位置に円弧形状の均一な照明領域を形
成する。この時、光束の中心を遮光されているために、
集光された光束は図15のハッチング部262に示す光
束となる。これは図15(b)においても同様であり、
ハッチング部264に示す光束となる。このように、反
射型インテグレータ250は、円弧領域の角度方向には
二次光源を重畳し、円弧領域の径方向には全ての光束を
一点に集光するようにマスク300を(クリティカル照
明によって)照明する。これは主光線と光学軸との交点
の位置、即ち、瞳面位置295において278のような
分布、即ち、輪帯照明が行われていることを示してい
る。
について引き続き説明する。なお、マスク300以降は
図8及び図9でも同様である。
EUV吸収体などからなる非反射部を設けた転写パター
ンが形成されている。円弧形状に照明された反射型マス
ク300からの回路パターン情報を有するEUV反射光
は、投影光学系400により露光に最適な倍率で感光材
が塗布された被処理体500に投影結像されることで、
回路パターンの露光が行なわれる。本実施例の投影光学
系400は6枚のミラーから構成されている反射型投影
光学系であるが、ミラーの枚数は6枚に限定されず、4
枚、5枚、8枚など所望の数を使用することができる。
0に固定されており、紙面上で上下前後左右に平行移動
する機能を持ち、その移動は不図示のレーザ干渉計等の
測長器で制御されている。そして、投影光学系400の
倍率をMとすると、例えば反射型マスク300を紙面に
平行な方向に速度vで走査すると同時に、被処理体50
0を紙面に平行な方向に速度v/Mにて同期走査するこ
とで、全面露光が行なわれる。
が、露光対象としての被処理帯500はウェハに限られ
るものではなく、液晶基板その他の被処理体を広く含
む。被処理体500にはフォトレジストが塗布されてい
る。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上
剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク
処理とを含む。前処理は洗浄、乾燥などを含む。密着性
向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を
高めるための表面改質(即ち、界面活性剤塗布による疎
水性化)処理であり、HMDS(Hexamethyl
−disilazane)などの有機膜をコート又は蒸
気処理する。プリベークはベーキング(焼成)工程であ
るが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去す
る。
支持する。ステージ550は、当業界で周知のいかなる
構成をも適用することができ、例えば、リニアモータを
利用してXYZ方向に被処理体500を移動する。マス
ク300と被処理体500は、図示しない制御部により
制御され同期して走査される。また、マスクステージ3
50とウェハステージ550の位置は、例えば、レーザ
干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆
動される。
の露光装置10を利用したデバイスの製造方法の実施例
を説明する。図16は、デバイス(ICやLSIなどの
半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するた
めのフローチャートである。ここでは、半導体チップの
製造を例に説明する。ステップ1(回路設計)ではデバ
イスの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)で
は、設計した回路パターンを形成したマスクを製作す
る。ステップ3(ウェハ製造)ではシリコンなどの材料
を用いてウェハを製造する。ステップ4(ウェハプロセ
ス)は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグ
ラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。
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ェハを用いて半導体チップ化する
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、耐久性テストなど
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。
詳細なフローチャートである。ステップ11(酸化)で
はウェハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)
では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13
(電極形成)では、ウェハ上に電極を蒸着などによって
形成する。ステップ14(イオン打ち込み)ではウェハ
にイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)で
はウェハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)で
は、露光装置1によってマスクの回路パターンをウェハ
に露光する。ステップ17(現像)では、露光したウェ
ハを現像する。ステップ18(エッチング)では、現像
したレジスト像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。これらのステップを繰り返し行
うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成さ
れる。本実施例の製造方法によれば従来よりも高品位の
デバイスを製造することができる。このように、かかる
露光装置10を使用するデバイス製造方法、並びに結果
物としてのデバイスも本発明の一側面として機能するも
のである。
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないこと
はいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び
変更が可能である。例えば、本実施形態ではEUV光を
使用して説明したが、本発明はX線領域の光源にも適用
することができる。
れば、高効率で均一な円弧照明を行ない、照度ムラをな
くすことができる。また、光源に変動があっても、被照
射面への光束入射角度が安定することで露光への影響を
除去することができる。
略図である。
に適用可能な2種類のインテグレータを示す概略斜視図
である。
インテグレータの動作を説明するための模式図である。
おける光束反射を説明するための模式的斜視図である。
を説明するための図である。
による円弧照明を形成する拡大図である。
変形例を示す概略斜視図である。
略図である。
略図である。
源側インテグレータの模式図である。
源側インテグレータの模式図である。
タの切り替えによって照明光学系の開口数を切り替える
方法を説明する模式図である。
タの切り替えによって照明光学系の開口数を切り替える
方法を説明する模式図である。
ータに使用される絞りの例を示す平面図である。
ータ、回転放物面ミラー、マスキングブレードを抜き出
した図である。
プ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフロー
チャートである。
の詳細なフローチャートである。
と露光に使用される領域との関係を説明するための平面
図である。
タ 231 反射面 232 円筒面 236 絞り 240 放物面ミラー 250、250A 反射型インテグレー
タ 251 反射面 252 円筒面 256、256A−C 絞り 270 マスキングブレード 280(282−288) リレー光学系 300 反射型マスク 400 投影光学系 500 被処理体
Claims (14)
- 【請求項1】 光源からの波長200nm以下の光で被
照明面を照明する照明装置であって、 第1の反射型インテグレータと、該第1のインテグレー
タからの複数の光束を前記被照明面上に重ねる第1の集
光ミラーと、 前記光源と前記第1の反射型インテグレータの間に設け
られた、第2の反射型インテグレータ及び当該第2の反
射型インテグレータからの複数の光束を前記第1の反射
型インテグレータ上に重ねる第2の集光ミラーとを有す
る照明装置。 - 【請求項2】 前記第1及び第2の反射型インテグレー
タは、円筒面の一部が複数個平行に配置され、前記第1
及び第2の反射型インテグレータの前記円筒面の母線は
互いにほぼ直交する請求項1記載の照明装置。 - 【請求項3】 前記円筒面は、凸型、凹型又はそれらの
組み合わせである請求項2記載の照明装置。 - 【請求項4】 前記第1の反射型インテグレータは、前
記被照明面を光学系のメリジオナル断面に関してはクリ
ティカル照明し且つ前記光学系のサジタル断面に関して
はケーラー照明するように構成してある請求項1に記載
の照明装置。 - 【請求項5】 前記第1の反射型インテグレータは、繰
返し構造の反射面を有する請求項1記載の照明装置。 - 【請求項6】 前記第1の反射型インテグレータと前記
被照明面との間に配置され、前記被照明面に円弧状照明
領域を定義する円弧状開口部を有する視野絞りと、 当該視野絞りの前記開口を経た前記光束で、前記開口を
前記被照明面に結像する反射光学系とを有する請求項1
記載の照明装置。 - 【請求項7】 前記第1の反射型インテグレータと前記
被照明面との間で前記被照明面の近傍に配置され、前記
被照明面を円弧状の光で照明するための円弧状開口部を
有する視野絞りを有する請求項1記載の照明装置。 - 【請求項8】 前記第2の反射型インテグレータの反射
面位置と前記被照明面位置は光学的に共役な位置関係に
あり、前記第2の反射型インテグレータの反射面上又は
近傍に、開口径が可変な絞りを有する請求項1記載の照
明装置。 - 【請求項9】 前記被照明面に円弧状の照明領域を形成
するものであって、 前記第1の反射型インテグレータは、前記円弧状の領域
の角度方向には前記光源からの二次光源を重畳し、前記
円弧状の領域の径方向には前記複数の光束を集光するよ
うに前記被照明領域を照明する請求項1記載の照明装
置。 - 【請求項10】 光源からの波長200nm以下の光で
被照明面を照明する照明装置であって、 前記被照明面に円弧状の照明領域を定義する円弧状開口
部を有する視野絞りと、 当該視野絞りの前記円弧状開口を経た光束で、前記円弧
状の開口を前記被照明面に結像する反射光学系と、 前記円弧状開口を経た光束の主光線の前記被照明面に対
する入射角を調節する調節機構とを有する照明装置。 - 【請求項11】 前記補正機構は前記反射光学系の少な
くとも一のミラーの偏心及び/又は回転移動を調節する
機構を含む請求項10記載の照明装置。 - 【請求項12】 前記光源からの前記光の波長は20n
m以下である請求項1乃至11のいずれか一項記載の照
明装置。 - 【請求項13】 請求項1乃至12のうちいずれか一項
記載の照明装置によりレチクル又はマスクに形成された
パターンを照明し、当該パターンを投影光学系により被
処理体上に投影する露光装置。 - 【請求項14】 請求項13記載の露光装置を用いてデ
バイスパターンで基板を露光する工程と、 前記露光された基板に所定のプロセスを行う工程とを有
するデバイス製造方法。
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