JP2003233004A - 反射型投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＥＵＶリソグラフィーシステムに適用可能
で、解像力とスループットのバランスのとれたコンパク
トな５枚ミラー系の反射型投影光学系、露光装置及びデ
バイス製造方法を提供する。 【解決手段】 物体側から像側にかけて順に、第１のミ
ラー（Ｍ１）、第２のミラー（Ｍ２）、第３のミラー
（Ｍ３）、第４のミラー（Ｍ４）、第５のミラー（Ｍ
５）の順に光を反射するような５枚のミラーが基本的に
共軸系をなすように配置され、主光線の各ミラーにおけ
る光軸からの高さ方向の位置を、前記第２のミラー（Ｍ
２）から前記第５のミラー（Ｍ５）までは順に同方向に
変位させたことを特徴とする反射型投影光学系を提供す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、露光装
置に係り、特に、紫外線や極紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒ
ｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用して半導体
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投影露光する反射型投影
光学系、露光装置及びデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の小型化及び薄型化の要
請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への
要求はますます高くなっている。例えば、マスクパター
ンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース
（Ｌ＆Ｓ）０．１μｍ以下の寸法像を広範囲に形成する
ことが要求され、今後は更に８０ｎｍ以下の回路パター
ン形成に移行することが予想される。Ｌ＆Ｓは、露光に
おいてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に
投影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。

【０００３】半導体製造用の代表的な露光装置である投
影露光装置は、マスク又はレチクル（なお、本出願では
これらの用語を交換可能に使用する。）上に描画された
パターンをウェハに投影露光する投影光学系を備えてい
る。投影露光装置の解像度（正確に転写できる最小寸
法）Ｒは、光源の波長λと投影光学系の開口数（ＮＡ）
を用いて次式で与えられる。

【０００４】

【数１】

【０００５】従って、波長を短くすればするほど、及
び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度は良くなる。近
年では、解像度はより小さい値を要求されＮＡを上げる
だけではこの要求を満足するには限界となっており、短
波長化により解像度の向上を見込んでいる。現在では、
露光光源は、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎ
ｍ）及びＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）
からＦ_２レーザー（波長約１５７ｎｍ）に移行してお
り、更には、ＥＵＶ（ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉ
ｏｌｅｔ）光の実用化も進んでいる。

【０００６】しかし、光の短波長化が進むと光が透過す
る硝材が限られてしまうために屈折素子、即ち、レンズ
を多用することは難しく、投影光学系に反射素子、即
ち、ミラーを含めることが有利になる。更に、露光光が
ＥＵＶ光になると使用できる硝材は存在しなくなり、投
影光学系にレンズを含めることは不可能となる。そこ
で、投影光学系をミラー（例えば、多層膜ミラー）のみ
で構成する反射型投影光学系が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
反射型投影光学系は、解像力及びスループットなどの露
光性能をバランスよく両立させることができず、高品位
なデバイスを提供できないという問題があった。より特
定的には、多層膜ミラーの反射率を、例えば、６７％と
すると、４枚のミラーより構成される反射型投影光学系
（以下、４枚ミラー系と表現する場合もある。）は、総
合して２０％程度の反射率を得ることができるものの、
開口数（ＮＡ）が０．１程度までしか達成できないため
解像力の向上が望めない。一方、６枚のミラーより構成
される反射型投影光学系（以下、６枚ミラー系と表現す
る場合もある。）では、ＮＡを０．１５程度以上に大き
くできるため解像力を向上させることが可能であるが、
総合して９％程度の反射率になるためスループットが低
下してしまう。

【０００８】このため、この中間の枚数として解像力と
スループットのバランスのとれた５枚のミラーより構成
される反射型投影光学系（以下、５枚ミラー系と表現す
る場合もある。）が提案されている。この種の５枚ミラ
ー系の例は、公開特許２０００年第２６９１３２号公
報、米国特許第６，０７２，８５２号、米国特許第６，
１９９，９９１号に開示されている。

【０００９】公開特許２０００年第２６９１３２号は、
ＮＡ０．１５、縮小倍率１／４倍、スリット幅１．７ｍ
ｍ及び２ｍｍの実施例を開示している。しかし、この実
施例は、特に、第３のミラーの光線束領域が光軸から大
きくはずれて、空間的に露光装置の物体（レチクル）の
上部に位置することになるため、露光装置全体の大型化
につながり好ましくない。

【００１０】米国特許第６，０７２，８５２号は、ＮＡ
０．１８、縮小倍率１／４倍、スリット幅１．５ｍｍの
実施例を開示している。しかしながら、かかる公報の設
計例の光学系は、物体面（マスク）と像面（ウェハ）が
光軸方向の同じ位置にある。従って、マスクステージと
ウェハステージとが機械的に干渉してしまうので、装置
として実現することが困難である。

【００１１】米国特許第６，１９９，９９１号は、ＮＡ
０．２０、縮小倍率１／４倍、スリット幅１．５ｍｍ及
び１ｍｍの実施例を開示している。しかし、かかる公報
の設計例の光学系は、公開特許２０００年第２６９１３
２号と同様に、特に、第３のミラーの光線束領域が光軸
から大きくはずれて、空間的に露光装置の物体（レチク
ル）の上部に位置することになるため、露光装置全体の
大型化につながり好ましくない。

【００１２】そこで、本発明は、ＥＵＶリソグラフィー
システムに適用可能で、解像力とスループットのバラン
スのとれたコンパクトな５枚ミラー系の反射型投影光学
系、露光装置及びデバイス製造方法を提供することを例
示的目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一側面としての反射型投影光学系は、物体
側から像側にかけて順に、第１のミラー（Ｍ１）、第２
のミラー（Ｍ２）、第３のミラー（Ｍ３）、第４のミラ
ー（Ｍ４）、第５のミラー（Ｍ５）の順に光を反射する
ような５枚のミラーが基本的に共軸系をなすように配置
され、主光線の各ミラーにおける光軸からの高さ方向の
位置を、前記第２のミラー（Ｍ２）から前記第５のミラ
ー（Ｍ５）までは順に同方向に変位させたことを特徴と
する。かかる反射型投影光学系によれば、第２のミラー
以降の第３のミラー乃至第５のミラーへの有効光線束の
光学系の光軸ＡＸからの距離を大きくすることなく結像
させることができ、光学系のコンパクト化と、ミラー各
面での収差発生の低減を同時に満足させることができ
る。

【００１４】上述の反射型投影光学系において、前記物
体面の光軸方向の位置が空間的に前記第１のミラー（Ｍ
１）と前記第３のミラー（Ｍ３）の間にあることを特徴
とする。これにより、例えば、露光装置の物体面である
レチクル（マスク）より上部に第１のミラーしかなくな
り、露光装置の小型化につながる。開口絞りが空間的に
前記物体面と前記第１のミラー（Ｍ１）の間の光軸上に
配置されていることを特徴とする。これにより、第１の
ミラーのミラー面での有効光線束を光軸から大きくはず
すことはなくなるので、例えば、露光装置のレチクルよ
り上部の第１のミラーの空間的な大きさを光軸近傍で小
さくすることができる。前記第３のミラー（Ｍ３）と前
記第４のミラー（Ｍ４）の中間で中間像を結像すること
を特徴とする。これにより、第１のミラー乃至第３のミ
ラーまでの３枚のミラーで中間像を結像し、かかる中間
像を第４のミラー及び第５のミラーの２枚のミラーで像
面上に再結像する構成をとることによって、良好な収差
補正、特に、良好な非対称収差の補正を実現できる。前
記第１のミラー（Ｍ１）が凹面形状、前記第２のミラー
（Ｍ２）が凹面形状、前記第３のミラー（Ｍ３）が凸面
形状、前記第４のミラー（Ｍ４）が凸面形状、前記第５
のミラー（Ｍ５）が凹面形状であることを特徴とする。
これにより、良好な収差補正を実現することができる。
なお、前記５枚のミラーのうち少なくとも１枚は非球面
ミラーであることが好ましい。更に、前記５枚のミラー
は、ＥＵＶ光を反射する多層膜ミラーであって、２０ｎ
ｍ以下の波長を有する光を効率よく反射することができ
る。

【００１５】本発明の別の側面としての露光装置は、上
述の反射型投影光学系と、前記物体面上にマスクのパタ
ーンを位置付けるべく当該マスクを保持するステージ
と、前記像面上に感光層を位置付けるべく基板を保持す
るステージと、前記反射型投影光学系の円弧状の視野に
対応する円弧状のＥＵＶ光により前記マスクを照明する
照明装置と、前記ＥＵＶ光で前記マスクを照明する状態
で前記各ステージを同期して走査する手段とを有する。
かかる露光装置によれば、上述した反射型投影光学系を
構成要素の一部に有し、ＮＡ及びスリット幅を大きくし
て解像力とスループットのバランスをとりつつ、マスク
を保持するステージと基板を保持するステージとが機械
的に干渉することを防止することができる。

【００１６】本発明の更に別の側面としてのデバイス製
造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光する
ステップと、前記露光された被処理体に所定のプロセス
を行うステップとを有する。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ＶＳＬＩ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。

【００１７】本発明の更なる目的又はその他の特徴は、
以下添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。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の一側面としての反射型投影光学系１００及び露光装
置２００について説明する。但し、本発明はこれらの実
施例に限定するものではなく、本発明の目的が達成され
る範囲において、各構成要素が代替的に置換されてもよ
い。ここで、図１は、本発明の一側面としての反射型投
影光学系１００の例示的一形態及びその光路を示す概略
断面図である。また、図２は、図１に示す反射型投影光
学系１００における一つの像高に対してその主光線の光
路を示す概略断面図である。

【００１９】図１を参照するに、本発明の反射型投影光
学系１００は、物体面ＭＳ（例えば、マスク面）上のパ
ターンを像面Ｗ（例えば、基板などの被処理体面）上に
縮小投影する光学系であって、５枚のミラーＭ１乃至Ｍ
５を、図１に示すように、物体面ＭＳから光を反射する
順に、第１のミラーＭ１、第２のミラーＭ２、第３のミ
ラーＭ３、第４のミラーＭ４、第５のミラーＭ５を配置
している。

【００２０】反射型投影光学系１００は、基本的には、
１本の光軸の回りに軸対称な共軸光学系であり、光軸を
中心としたリング状の像面で収差が補正される。但し、
収差補正上又は収差調整上、反射型投影光学系１００の
各ミラーＭ１乃至Ｍ５が完全に共軸系となるように配置
される必要はなく、若干の偏心をさせて収差を改善して
もよい。

【００２１】更に、反射型投影光学系１００は、図２に
示すように、主光線の光軸からの高さ方向（図中矢印ｙ
方向）の位置を、第２のミラーＭ２から第５のミラーＭ
５までは順に同方向に変位させる構成となっている。即
ち、反射型投影光学系１００は、第２のミラーＭ２にお
ける主光線位置Ｐ１、第３のミラーＭ３における主光線
位置Ｐ２、第４のミラーＭ４における主光線位置Ｐ３、
第５のミラーＭ５における主光線位置Ｐ４の変位方向が
図中の＋ｙ方向に全て向くように、第１のミラーＭ１乃
至第５のミラーＭ５が配置されている。換言すれば、第
２のミラーＭ２から第５のミラーＭ５に至る各面の入射
光束と反射光線のなす角（入射光線に対して反射光線の
進む方向）が同一方向となる構成となっている。これに
より、第２のミラーＭ２以降の第３のミラーＭ３乃至第
５のミラーＭ５の各ミラーへの有効光線束の光学系の光
軸ＡＸからの距離を大きくすることなく結像させること
ができ、光学系のコンパクト化と、ミラー各面での収差
発生の低減を同時に満足させることができる。

【００２２】更に、本実施形態の反射型投影光学系１０
０では、物体面ＭＳの光軸方向の位置を、空間的に第１
のミラーＭ１と第３のミラーＭ３の間に配置することが
好ましい。これにより、後述する露光装置２００の物体
面ＭＳであるレチクル又はマスク（本出願ではこれらの
用語を交換可能に使用する）より上部に第１のミラーＭ
１しかなくなり、露光装置２００の小型化につながる。

【００２３】また、レチクル（マスク）を反射型マスク
又は透過型マスクのいずれかで構成するにしても、かか
るマスクを照明する光学系や、マスクやウェハの位置合
わせのためのアライメント光学系の配置の自由度を増や
すことになり、露光装置２００の一層のコンパクト化、
高解像度化に有利である。

【００２４】これに加えて、更に、本実施形態の反射型
投影光学系１００では、開口絞りＳＴＯを空間的に物体
面ＭＳと第１のミラーＭ１の間の光軸上に配置すること
が好ましい。これにより、第１のミラーＭ１のミラー面
での有効光線束を光軸ＡＸから大きくはずすことはなく
なるので、露光装置２００のレチクルより上部の第１の
ミラーＭ１の空間的な大きさを光軸ＡＸ近傍で小さくす
ることができ、更に、上述の効果が期待できる。

【００２５】開口絞りＳＴＯの径は、固定であっても可
変であってもよい。可変の場合には、開口絞りＳＴＯの
径を変化させることにより、光学系のＮＡを変化させる
ことができる。開口絞りＳＴＯを可変とすることで、深
い焦点深度を得られるなどの長所が得られ、これにより
更に像を安定させることができる。

【００２６】更に、本実施形態の反射型投影光学系１０
０では、第３のミラーＭ３と第４のミラーＭ４の間で中
間像を結像することが好ましい。即ち、第１のミラーＭ
１乃至第３のミラーＭ３までの３枚のミラーで中間像を
結像し、かかる中間像を第４のミラーＭ４及び第５のミ
ラーＭ５の２枚のミラーで像面Ｗ上に再結像する構成を
とることによって、良好な収差補正、特に、良好な非対
称収差の補正を実現できる。

【００２７】また、第２のミラーＭ２を空間的に第４の
ミラーＭ４と第５のミラーＭ５の間に配置することが更
に好ましく、上述の中間像を結像させる第２のミラーＭ
２と第３のミラーＭ３を無理なく配置でき、第２ミラー
Ｍ２と第３ミラーＭ３における収差補正をより一層効果
的にすることができる。

【００２８】更に、本実施形態の反射型投影光学系１０
０では、第１のミラーを凹面鏡、第２のミラーＭ２を凹
面鏡、第３のミラーＭ３を凸面鏡、第４のミラーＭ４を
凸面鏡、第５のミラーＭ５を凹面鏡とすることが良好な
収差補正上好ましい。

【００２９】本実施形態において、第１のミラーＭ１乃
至第５のミラーＭ５は、上述したように、それぞれ凹面
鏡又は凸面鏡より構成され、少なくとも１枚のミラーの
反射面が非球面形状を有している。収差補正上からは、
できるだけ多くのミラーの反射面を非球面形状にするこ
とが望ましく、第１のミラーＭ１乃至第５のミラーＭ５
の反射面全てを非球面形状にすることが最も望ましい。

【００３０】第１のミラーＭ１乃至第５のミラーＭ５に
おいて、非球面の形状は、数式２に示す一般的な非球面
の式で表される。

【００３１】

【数２】

【００３２】数式２において、Ｚは光軸方向の座標、ｃ
は曲率（曲率半径ｒの逆数）、ｈは光軸からの高さ、ｋ
は円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、・
・・は各々、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４
次、１６次、１８次、２０次、・・・の非球面係数であ
る。

【００３３】更に、上述したようなミラー構成をとるこ
とで、各ミラー面の有効光線束の光軸ＡＸからの距離を
小さくすることができるので、各ミラー面を非球面とし
て収差補正した場合でも、その非球面量（ベストフィッ
ト球面からの差）をμｍオーダーと小さくすることがで
き、非球面加工でも精度を出しやすく有利である。ま
た、これは、組み立て調整時の偏心等の敏感度の低減に
もなり、高解像の露光装置を製造することにも有利であ
る。

【００３４】また、５枚の第１のミラーＭ１乃至第５の
ミラーＭ５は、光学系の像面Ｗを平坦にするために（即
ち、像面湾曲の補正上）ペッツバール項の和がゼロ近
傍、好ましくはゼロになっている。即ち、ミラー各面の
屈折力の和をゼロ近傍にしている。換言すれば、各ミラ
ーの曲率半径をｒ_Ｍ１乃至ｒ_Ｍ５（添字は、ミラーの参
照番号に対応している。）とすると、第１のミラーＭ１
乃至第５のミラーＭ５は、数式３又は数式４を満たす。

【００３５】

【数３】

【００３６】

【数４】

【００３７】更に、第１のミラーＭ１乃至第５のミラー
Ｍ５の表面にはＥＵＶ光を反射させる多層膜が施されて
おり、かかる多層膜により光を強め合う作用を奏する。
本実施形態の第１のミラーＭ１乃至第５のミラーＭ５に
適用可能な多層膜は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）層と
シリコン（Ｓｉ）層をミラーの反射面に交互に積層した
Ｍｏ／Ｓｉ多層膜、又は、Ｍｏ層とベリリウム（Ｂｅ）
層をミラーの反射面に交互に積層したＭｏ／Ｂｅ多層膜
などが考えられる。波長１３．４ｎｍ付近の波長域を用
いた場合、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜からなるミラーは６７．５
％の反射率を得ることができ、また、波長１１．３ｎｍ
付近の波長域を用いた場合、Ｍｏ／Ｂｅ多層膜からなる
ミラーでは７０．２％の反射率を得ることができる。但
し、本発明の多層膜は、上記した材料に限定されず、こ
れと同様の作用及び効果を有する多層膜の使用を妨げる
ものではない。

【００３８】物体面ＭＳにはパターンの描かれたマスク
が配置されるが、このマスクとしては、ＥＵＶ光を反射
させる多層膜が施された反射型マスクのほか、透過型マ
スク（例えば、型抜きマスク）も使用可能である。

【００３９】

【実施例】以下、反射型投影光学系１００を図１を参照
しながら説明する。図１において、ＭＳは物体面位置に
配置されたマスク、Ｗは像面位置に配置されたウェハ、
ＳＴＯは開口絞り、ＡＸは光軸を示している。反射型投
影光学系１００において、波長１３．４ｎｍ付近のＥＵ
Ｖ光を放射する図示しない照明系によりマスクＭＳが照
明され、マスクＭＳからの反射光が、順に、第１のミラ
ーＭ１（凹面鏡）、第２のミラーＭ２（凹面鏡）、第３
のミラーＭ３（凸面鏡）、第４のミラーＭ４（凸面
鏡）、第５のミラーＭ５（凹面鏡）に反射し、像面位置
に配置されたウェハＷ上に、マスクパターンの縮小像を
形成している。また、反射型投影光学系１００は、主光
線の光軸からの高さ方向の位置を、第２のミラーＭ２か
ら第５のミラーＭ５までは順に同方向に変位させる構成
となっている。

【００４０】反射型投影光学系１００は、波長λ＝１
３．４ｎｍ、ＮＡ０．１６、縮小倍率は１／５倍、物高
＝７５乃至８５ｍｍ、像高＝１５乃至１７ｍｍの２ｍｍ
幅の円弧状像面である。

【００４１】実施例の光学系の数値（曲率半径、面間
隔、非球面係数など）を各々表１に示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】実施例の、製造誤差を含まない収差（像高
の数点で計算）は、 波面収差＝０．０４０λｒｍｓ、歪曲＝５．８ｎｍ（Ｐ
Ｖ） であり、波長１３．４ｎｍでのｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ
ｌｉｍｉｔｅｄ な光学系である。

【００４４】以上のように、本発明は、５枚ミラー系で
ありながら、コンパクトであり、従来の６枚ミラー系と
同等の高ＮＡと比較的大きなスリット幅と低収差を達成
して解像力とスループットのバランスのとることのでき
る反射型光学系である。

【００４５】以下、図３を参照して、反射型投影光学系
１００を適用した露光装置２００について説明する。こ
こで、図３は、反射型投影光学系１００を有する露光装
置２００を示す概略構成図である。露光装置２００は、
露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．４
ｎｍ）を用いて、ステップ・アンド・スキャン方式の露
光を行う露光装置である。

【００４６】図３を参照するに、露光装置２００は、照
明装置２１０と、マスクＭＳと、マスクＭＳを載置する
マスクステージ２２０と、反射型投影光学系１００と、
プレートＷと、プレートＷを載置するウェハステージ２
３０と、制御部２４０とを有する。制御部２４０は、照
明装置２１０、マスクステージ２２０及びウェハステー
ジ２３０に制御可能に接続されている。

【００４７】また、図３には図示しないが、ＥＵＶ光は
大気に対する透過率が低いため、少なくともＥＵＶ光が
通る光路は真空雰囲気であることが好ましい。図３にお
いて、Ｘ、Ｙ、Ｚは３次元空間を示し、ＸＹ平面の法線
方向をＺ方向としている。

【００４８】照明装置２１０は、反射型投影光学系１０
０の円弧状の視野に対応する円弧状のＥＵＶ光（例え
ば、波長１３．４ｎｍ）によりマスクＭＳを照明する照
明装置であって、図示しない光源と、照明光学系より構
成される。

【００４９】マスクＭＳは、反射型又は透過型マスク
で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）
が形成され、マスクステージ２２０に支持及び駆動され
る。マスクＭＳから発せられた反射又は回折光は、反射
型投影光学系１００で反射されてプレートＷ上に縮小投
影する。

【００５０】マスクステージ２２０は、マスクＭＳを支
持して図示しない移動機構に接続されている。マスクス
テージ２２０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用
することができる。図示しない移動機構はリニアモータ
ーなどで構成され、制御部２４０に制御されながら少な
くともＹ方向にマスクステージ２２０を駆動することで
マスクＭＳを移動することができる。露光装置２００
は、マスクＭＳとプレートＷを制御部２４０によって同
期した状態で走査する。

【００５１】反射型投影光学系１００は、マスクＭＳか
ら光を反射する順に、第１のミラーＭ１、第２のミラー
Ｍ２、第３のミラーＭ３、第４のミラーＭ４、第５のミ
ラーＭ５とを有し、主光線の光軸からの高さ方向の位置
を、第２のミラーＭ２から第５のミラーＭ５までは順に
同方向に変位させることを特徴としている。なお、反射
型投影光学系１００は、上述した通りのいかなる形態を
も適用可能であり、ここでの詳細な説明は省力する。ま
た、図３では、図１に示す反射型投影光学系１００を使
用するが、かかる形態は例示的であり本発明はこれに限
定されない。

【００５２】プレートＷは、本実施形態ではウェハであ
るが、液晶基板その他の被処理体（被露光体）を広く含
む。プレートＷ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（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙ
ｌ−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。

【００５３】ウェハステージ２３０は、プレートＷを支
持する。ウェハステージ２３０は、例えば、リニアモー
ターを利用してＸＹＺ方向にプレートＷを移動する。マ
スクＭＳとプレートＷは、制御部２４０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２２０とウ
ェハステージ２３０の位置は、例えば、レーザー干渉計
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。

【００５４】制御部２４０は、図示しないＣＰＵ、メモ
リを有し、露光装置２００の動作を制御する。制御部２
４０は、照明装置２１０、マスクステージ２２０（即
ち、マスクステージ２２０の図示しない移動機構）、ウ
ェハステージ２３０（即ち、ウェハステージ２３０の図
示しない移動機構）と電気的に接続されている。制御部
２４０は、マスクＭＳとプレートＷの距離が、例えば、
約４００ｍｍ以上となるように、マスクステージ２２０
及びウェハステージ２３０を制御するために両ステージ
が機械的な干渉を起こさない十分な距離だけ離間してい
る。

【００５５】露光において、照明装置２１０から射出さ
れたＥＵＶ光はマスクＭＳを照明する。マスクＭＳで反
射され回路パターンを反映するＥＵＶ光は反射型投影光
学系１００によりプレートＷ面上に結像される。本実施
形態では、像面は円弧状（リング状）の像面となり、マ
スクＭＳとプレートＷを縮小倍率比の速度比で走査する
ことにより、マスクＭＳの全面を露光する。

【００５６】次に、図４及び図５を参照して、露光装置
２００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明す
る。図４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ー技
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。

【００５７】図５は、ステップ４のウェハプロセスの詳
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（ＣＶ
Ｄ）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２００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。かかるデバイス製造方法によれ
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、露光装置２００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
面を構成する。

【００５８】本実施形態は、基本的に５枚のミラーから
なる光学系であるが、物体面を光学系の外側に配置する
ために、第１のミラーＭ１と物体面（マスク面）ＭＳと
の間に、付加的な平面ミラーを配置してもよい。また、
かかる平面ミラーに曲率をつけたり非球面化したりする
ことで、光学系の性能を更に向上させることも可能であ
る。

【００５９】反射型投影光学系１００の倍率は近軸的に
は１／５倍であるが、収差補正領域での倍率は完全な１
／５倍よりも僅かにずれた値である。しかし、近軸倍率
を１／５から僅かにずらすことで、収差補正領域での倍
率を完全に１／５倍にすることは容易に達成できる。

【００６０】また、本発明は、これらの実施形態に限定
されることはなく、本発明の範囲内で更に性能を改善す
ることが可能である。例えば、本発明は、ｉ線やエキシ
マレーザーなどＥＵＶ光以外の紫外線用の反射型光学系
にも適用可能であり、大画面をスキャン露光する露光装
置にも適用可能である。

【００６１】以上のように、本発明は、大きな物高及び
像高を実現し、且つ、ＥＵＶの波長で回折限界の性能を
達成し得る反射光学系である。これにより、本発明の反
射型投影光学系１００をＥＵＶリソグラフィーシステム
に適用した場合であっても、両ステージ（マスクステー
ジ及びウェハステージ）の機械的な干渉を防ぐことが可
能となることが理解される。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、ＥＵＶ露光に用いるこ
とのできる比較的ＮＡとスリット幅の大きな、収差の少
ない、５枚ミラーのコンパクトな反射光学系を実現で
き、微細な線幅のパターンの露光が可能となる。また、
本発明の反射型投影光学系は、多きな物高及び像高を実
現可能であるので、マスクステージとウェハステージの
干渉を防止することができ、高品位なデバイスをスルー
プットなどの露光性能良く提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一側面としての反射型投影光学系の
例示的一形態及びその光路を示す概略断面図である。

【図２】 図１に示す反射型投影光学系における一つの
像高に対してその主光線の光路を示す概略断面図であ
る。

【図３】 図１に示す反射型投影光学系を有する露光装
置を示す概略構成図である。

【図４】 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。

【図５】 図４に示すステップ４のウェハプロセスの詳
細なフローチャートである。

【符号の説明】

１００ 反射型投影光学系 ２００ 露光装置 ２１０ 照明装置 ２２０ マスクステージ ２３０ ウェハステージ ２４０ 制御部 Ｍ１ 第１のミラー（凹面鏡） Ｍ２ 第２のミラー（凹面鏡） Ｍ３ 第３のミラー（凸面鏡） Ｍ４ 第４のミラー（凸面鏡） Ｍ５ 第５のミラー（凹面鏡） ＭＳ マスク（物体面） Ｗ ウェハ（像面） ＳＴＯ 開口絞り ＡＸ 光学系の光軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１８ ５３１Ａ Ｆターム(参考） 2H087 KA21 TA02 TA06 2H097 CA12 CA13 LA10 LA12 5F046 BA05 CA08 CB03 CB25 GA03 GB01

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側から像側にかけて順に、第１のミ
   ラー（Ｍ１）、第２のミラー（Ｍ２）、第３のミラー
   （Ｍ３）、第４のミラー（Ｍ４）、第５のミラー（Ｍ
   ５）の順に光を反射するような５枚のミラーが基本的に
   共軸系をなすように配置され、 主光線の各ミラーにおける光軸からの高さ方向の位置
   を、前記第２のミラー（Ｍ２）から前記第５のミラー
   （Ｍ５）までは順に同方向に変位させたことを特徴とす
   る反射型投影光学系。
2. 【請求項２】 前記物体面の光軸方向の位置が空間的に
   前記第１のミラー（Ｍ１）と前記第３のミラー（Ｍ３）
   の間にあることを特徴とする請求項１記載の反射型投影
   光学系。
3. 【請求項３】 開口絞りが空間的に前記物体面と前記第
   １のミラー（Ｍ１）の間の光軸上に配置されていること
   を特徴とする請求項２記載の反射型投影光学系。
4. 【請求項４】 前記第３のミラー（Ｍ３）と前記第４の
   ミラー（Ｍ４）の中間で中間像を結像することを特徴と
   する請求項１記載の反射型投影光学系。
5. 【請求項５】 前記第１のミラー（Ｍ１）が凹面形状、
   前記第２のミラー（Ｍ２）が凹面形状、前記第３のミラ
   ー（Ｍ３）が凸面形状、前記第４のミラー（Ｍ４）が凸
   面形状、前記第５のミラー（Ｍ５）が凹面形状であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の反射型投影光学系。
6. 【請求項６】 前記５枚のミラーのうち少なくとも１枚
   は非球面ミラーであることを特徴とする請求項１記載の
   反射型投影光学系。
7. 【請求項７】 前記５枚のミラーは、ＥＵＶ（ｅｘｔｒ
   ｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を反射する多層膜
   ミラーであることを特徴とする請求項１記載の反射型投
   影光学系。
8. 【請求項８】 前記光の波長は、２０ｎｍ以下のＥＵＶ
   光であることを特徴とする請求項１記載の反射型投影光
   学系。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８のうちいずれか一項記載
   の反射型投影光学系と、 前記物体面上にマスクのパターンを位置付けるべく当該
   マスクを保持するステージと、 前記像面上に感光層を位置付けるべく基板を保持するス
   テージと、 前記反射型投影光学系の円弧状の視野に対応する円弧状
   のＥＵＶ光により前記マスクを照明する照明装置と、 前記ＥＵＶ光で前記マスクを照明する状態で前記各ステ
   ージを同期して走査する手段とを有する露光装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の露光装置を用いて被処
    理体を露光するステップと、 前記露光された被処理体に所定のプロセスを行うステッ
    プとを有するデバイス製造方法。