JP2007227637A

JP2007227637A - 液浸露光装置

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Publication number: JP2007227637A
Application number: JP2006046889A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kishikawa; 康宏岸川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】解像性能の高い二光束干渉の原理に基づく液浸露光装置を提供すること。
【解決手段】光源からの光を複数の光束に分割し、該複数の光束を干渉させて感光基板上に干渉パターンを形成する干渉光学系を備え、前記干渉光学系と前記感光基板の間の液体を介して前記感光基板を露光する露光装置において、前記干渉光学系は、前記液体と接触するプリズムを有し、前記プリズムの前記光束が出射する出射面の面法線と前記感光基板の表面の面法線とのなす角度が、０度よりも大きいことを特徴とする構成とした。
【選択図】図６

Description

本発明は、一般に液浸露光装置に関し、特に、複数の光束を干渉させて感光基板上に干渉パターンを形成することにより感光基板を露光する二光束干渉露光を行う液浸露光装置に関する。

半導体デバイスや液晶表示デバイス等の製造において、レチクル（フォトマスク）に描画された回路パターンを投影光学系によって感光基板に露光する投影露光装置は従来から使用されている。近年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために、露光装置の高解像度化が望まれている。高解像度化の要請に応えるための一手段として液浸露光が注目されている。液浸露光は、投影光学系の最終面と感光基板との間に液体の層を介在させることにより、投影光学系の開口数（ＮＡ）の増加を更に進めるものである。投影光学系のＮＡは媒質の屈折率をｎ、開口角をθとすると、ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθであるため、空気の屈折率よりも高い屈折率（ｎ＞１）の媒質を満たすことでＮＡをｎまで大きくすることができる。この結果、プロセス定数ｋ１と光源の波長λによって表される露光装置の解像度Ｒ（Ｒ＝ｋ１（λ／ＮＡ））を小さくしようとするものである。

一方、簡易的な構成で微細なパターンを形成する露光方法のひとつとして、二光束干渉の原理に基づいた露光方法が提案されている。二光束干渉露光とは、可干渉性を有する光束をハーフミラー等によって二光束に分割し、分割した二光束を所望の角度で感光基板上で重ね合わせることにより干渉パターン（干渉縞）を形成させ、感光基板を露光する露光方法である。この二光束干渉露光は、レチクルのパターンを投影光学系で感光基板投影し露光する投影露光方法に比べて装置構成が簡易的なため装置コストが安価で、容易に周期的な微細パターンを形成することが可能であるなどの特長がある。

簡易的に微細なパターンを形成する露光方法として、液浸露光と二光束干渉露光を組み合わせた露光方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
特開２００５−１２９８９４号公報

二光束干渉露光における解像度Ｒは以下の（１）式で表される。
Ｒ＝λ／４ＮＡ・・・（１）
ここで、解像度Ｒは、ラインアンドスペースパターンの夫々の幅、即ち干渉縞の明部と暗部の夫々の幅を示している。また、液浸露光の場合、開口数ＮＡは、液体の屈折率をｎ、光束の像面に対する入射角度をθとすると、以下の（２）式で表される。
ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθ ・・・（２）
ここで、特許文献１に開示されている従来の構成では、液体を介して対向する干渉プリズムの最終面と感光材料が塗布されたウエハ面とが平行である。従って、干渉プリズムと液膜との境界面や、液膜と感光材料との境界面において、スネルの法則により、以下の（３）式の関係が成り立つ。但し、干渉プリズム，液体，感光材料の屈折率をｎ１，ｎ２，ｎ３、光束の干渉プリズムと液膜との境界面に対する入射角度，液膜と感光材料との境界面に対する入射角度，液膜と感光材料との境界面に対する出射角をθ１，θ２，θ３とする。
ＮＡ＝ｎ１・ｓｉｎθ１＝ｎ２・ｓｉｎθ２＝ｎ３・ｓｉｎθ３・・・（３）
従って、ＮＡの最大値は、干渉プリズム、液膜、および感光材料の中で、最も屈折率が小さい媒体で制限される。即ち、ＮＡの理論限界値は、ｎ１、ｎ２、およびｎ３の中の最小値となる。

即ち、干渉プリズムの最終面が平面の場合には、感光基板と干渉プリズムの間に液体を介在させても、干渉プリズムの屈折率が液体の屈折率よりも低いと、ＮＡの理論限界が干渉プリズムの屈折率で制限されてしまう。従って、露光装置の解像性能に対して、液体の屈折率特性を最大限活かすことができないという課題がある。

本発明の一側面としての露光装置は、光源からの光を複数の光束に分割し、該複数の光束を干渉させて感光基板上に干渉パターンを形成する干渉光学系を備え、前記干渉光学系と前記感光基板の間の液体を介して前記感光基板を露光する露光装置において、前記干渉光学系は、前記液体と接触するプリズムを有し、前記プリズムの前記光束が出射する出射面（透過面）の面法線と前記感光基板の表面の面法線とのなす角度が０度よりも大きいことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、簡易的な構成で周期的な微細パターンを形成することができる。特に二光束干渉露光において、干渉プリズムの屈折率が液体の屈折率よりも低い場合でも、干渉プリズムの屈折率に制限されることなく、干渉パターンの微細化が可能となり、解像性能の高い露光装置を提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１による露光装置の要部概略図である。同図により本実施例に係る露光装置の構成を説明する。

図１において、１０１は水銀ランプ、半導体レーザ、固体レーザ、ガスレーザ、エキシマレーザー等の露光光源である。１０２は複数の光学素子により構成され、光源１０１から射出された光を所望の断面形状の光に整形する整形光学系である。１０３は少なくとも１つの光束分割素子と複数のミラーおよびプリズムにより構成される干渉光学系である。１０６は感光基板としての、感光材料が塗布されたウエハであり、ウエハステージ１０７に保持されている。ウエハステージ１０７は、ウエハ１０６に対して、ウエハ面内の二次元方向（ｘ軸、およびｙ軸方向）、上下方向（ｚ軸方向）、および各軸に対する回転方向（θｘ、θｙ、およびθｚ方向）に対して駆動可能な駆動手段を有する。

本実施例では、液浸法を用いる。そのため、干渉光学系１０３の最終面の周囲に液体供給口１１２と液体回収口１１３を配置し、干渉光学系１０３の最終面とウエハ１０６の間に液体を供給して液膜１０５を形成する。液体供給装置１０８は、干渉光学系１０３の最終面とウエハ１０６の間へ供給する液体の量を制御する。液体供給装置１０８と液体供給口１１２は供給管１１０で結ばれている。液体回収装置１０９は干渉光学系１０３の最終面とウエハ１０６の間から回収する液体の量を制御する。液体回収装置１０９と液体回収口１１３は回収管１１１で結ばれている。

光源１０１より射出された光束は、整形光学系１０２により所望の断面形状の光束に整形され、ミラー１０４を介して、干渉光学系１０３に入射する。干渉光学系１０３に入射した光束は光束分割素子により２つの光束に分割される。そして、分割された２光束は干渉光学系１０３を構成する複数のミラーおよびプリズムを介して、干渉光学系１０３の最終面とウエハ１０６の間に充填された液膜１０５に入射する。ウエハ１０６面上で、その２光束が所望の角度で重ね合わされることにより干渉縞が形成され、この干渉縞の光強度分布によって感光基板を露光して感光させることで干渉縞の光強度分布に応じた周期的な微細パターンを感光基板に形成させる。

図２および図３は、図１の干渉光学系１０３の断面図である。同図により本実施例に係る干渉光学系の構成と効果を説明する。尚、以下の説明では図中と共通する部分については同一の符号を付すことで詳細説明を省略し、図中と異なる部分を中心に説明する。

図２は図１の干渉光学系１０３の断面図である。図２において、２０１は図１の整形光学系１０２より射出され、ミラー１０４を介して干渉光学系１０３に入射された光束である。図中の矢印は光束の進行方向を示す。光束２０１は、所望の形状の開口を有するアパーチャ２０２を介して、光束分割素子２０３に入射され、光束分割素子２０３により２つの光束に分割される。光束分割素子２０３により分割された２光束はミラー２０４等を介して、光束制御部２０５に入射され、各々の光束を所望の光量、および偏光状態に制御された後、干渉プリズム２０６に入射される。ここで、入射面には反射防止膜２０７が付加されていることが好ましい。また、干渉プリズム２０６には光源の波長に対して高い透過特性、および高い屈折率特性を有する材料、例えば石英ガラスを用いる。干渉プリズム２０６内に入射した２光束は、干渉プリズム２０６内の反射面２０８において反射（全反射）され、透過面（出射面）２０９を透過し、干渉プリズム２０６の最終面とウエハ１０６の間に充填された液膜１０５に入射する。液膜１０５に入射された２光束は、液膜１０５によって屈折され、感光基板としての感光材料が塗布されたウエハ１０６に対して所望の角度で入射する。所望の角度で入射した２光束は、ウエハ１０６面上で重ね合わされることにより干渉縞を形成し、この干渉縞の光強度分布によって感光基板を露光して感光させることで干渉縞の光強度分布に応じた周期的な微細パターンを感光基板に形成させる。

尚、図２において、干渉光学系１０３を構成する光束分割素子とミラーと干渉プリズムが各々１つである場合を例に挙げて説明するが、各々複数個で構成されてもよい。また、図２において、光束制御部２０５は光束分割素子２０３により分割された双方の光束の光路中に配置されているが、一方の光路中にのみ配置されてもよい。

図３は図２の干渉プリズム２０６における右側部分の拡大図である。図３において、３０１は図２の光束制御部２０５より所望の光量、および偏光状態に制御され、干渉プリズム２０６内に入射された光束である。図中の矢印は、その進行方向を示す。干渉プリズム２０６内での光束３０１の透過面２０９における面法線をＬｐ、ウエハ１０６面における面法線をＬｗとする。また、干渉プリズム２０６と液膜１０５との境界面（透過面２０９）に対する光束３０１の入射角度をθ１、屈折角度をθ２とする。また、ウエハ１０６面に対する光束３０１の入射角度をθＩＮとする。また、干渉プリズム２０６の屈折率をｎ１、液膜１０５の屈折率をｎ２、ウエハ１０６上に塗布されている感光材料の屈折率をｎ３、および感光材料内部での光束の屈折角度θ３とする。

本実施例の露光装置に係る干渉光学系１０３は、干渉プリズム２０６の最終面の面法線Ｌｐとウエハ１０６面（露光面）の面法線Ｌｗとのなす角度が、０度よりも大きい角度に設定されていることを特徴とする。即ち、干渉プリズム２０６の最終面と液膜１０５を介して対向するウエハ１０６面とは、非平行に設定されていることを特徴とする。ここで、面法線ＬｐとＬｗのなす角度をθｐとすると、以下の（４）式の関係が成り立つ。
θＩＮ＝θ２＋θｐ・・・（４）
従って、図３の構成によれば、干渉プリズム２０６の屈折率ｎ１が液膜１０５の屈折率ｎ２よりも小さい場合でも、面法線ＬｐとＬｗのなす角度をθｐ（θｐ＞０）にして干渉プリズム２０６の最終面とウエハ１０６面とを非平行に設定している。このように設定することで、ウエハ１０６に対して、従来の構成の場合（θｐ＝０）よりも、大きな角度で複数の光束を入射させることが可能となり、感光基板に形成する干渉パターンの高解像度化が可能となる。本実施例に係る露光装置の解像度Ｒは以下の（５）式で表される。
Ｒ＝λ／４（ｎ２・ｓｉｎθＩＮ）＝λ／４（ｎ２・ｓｉｎ（θ２＋θｐ））・・・（５）
また、本実施例の露光装置において、干渉プリズム２０６は着脱可能に保持されており、所望の干渉縞のピッチＰ（干渉縞の明部と暗部を合わせた幅）を形成するように設計された干渉プリズムに交換することで干渉縞のピッチを制御することが可能である。

また、本実施例の露光装置において、ウエハステージ１０７をθｘ方向に回転制御し、感光基板に対する２つの光束の入射角度を相対的に変化させることで、干渉縞のピッチＰを制御することも可能である。ここで、θｘ方向の回転角度をθｗ、液膜１０５内での２つの光束のなす角度を２・θＩＮ、液膜１０５の屈折率をｎ２とすると、２つの光束と面法線Ｌｗとのなす角度は、各々、θＩＮ＋θｗ、θＩＮ−θｗと表される。また、干渉縞のピッチＰは、以下の（６）式で表される。
Ｐ＝λ／２（ｎ２・ｓｉｎθＩＮ・ｃｏｓθｗ）・・・（６）
また、本実施例の露光装置において、ウエハステージ１０７をθｚ方向に回転制御することで、２つの光束のウエハへの入射方向を変更しても良い。例えば、ウエハステージ１０７をθｚ方向に９０°回転させて、互いに直交する周期的な微細パターンを感光基板に対して二重露光することで、周期的なホールパターンを形成することも可能である。

図４は、図２の光束制御部２０５の断面図である。同図により本実施例に係る光束制御部２０５の構成と効果を説明する。尚、以下の説明では図中と共通する部分については同一の符号を付すことで詳細説明を省略し、図中と異なる部分を中心に説明する。

図４において４０１は、図２の光束分割素子２０３により分割され、光束制御部２０５に入射された光束である。図中の矢印は、その進行方向を示す。４０２は光束４０１の光量を制御するための光量制御手段であり、光束４０１の光量を可変に制御（減光）することが望ましく、例えば、光アッテネータ、ＮＤフィルタ、液晶、音響光学変調器等を用いれば良い。光量制御手段４０２で所望の光量に制御された光束は、干渉光学系２０６に入射される。また、光束制御部２０５は、光束４０１の光量を検出するための光検出器４０４を有する。光束４０１の光路に対して挿脱可能に配置したビームスプリッタ４０３により分岐した光束を光検出器４０４で受光し、光量制御手段４０２で制御された光束４０１の光量を検出する。ビームスプリッタ４０３は、光路に対して挿脱可能に配置されるため、露光時にビームスプリッタ４０３を光路から外すことも可能である。４０５は光束４０１の偏光状態を制御するための偏光制御手段であり、光束４０１の偏光状態を可変に制御するための複数の偏光素子から構成される。例えば、偏光制御手段４０５に入射する光４０１が直線偏光の場合には、位相差板（λ／４板）４０６と特定の偏光を透過させる直線偏光板４０７とで構成すると良い。各偏光素子は回転制御機構を有するホルダーに保持され、光束４０１の光軸に対して、各偏光素子を回転制御することにより、光束４０１は所望の偏光状態に制御される。また、偏光制御手段４０５を構成する偏光素子（例えば、位相差板４０６および直線偏光板４０７）は、光束４０１の光路に対して挿脱可能に配置され、必要に応じて光路中に挿脱制御される。また、ビームスプリッタ４０３と光検出器４０４との光路中に、回転制御機構を有する偏光素子（例えば、直線偏光板４０８）を、挿脱可能に配置してもよい。直線偏光板４０８を配置することで、偏光制御手段４０５で制御された光束を、ビームスプリッタ４０３、および直線偏光板４０８を介して、光検出器４０４で受光することで光束４０１の偏光状態を検出することも可能である。

図５は、本実施例の露光装置を制御する制御装置５０１を付加した要部概略図である。同図により本実施例に係る制御装置の構成を説明する。尚、以下の説明では図中と共通する部分については同一の符号を付すことで詳細説明を省略し、図中と異なる部分を中心に説明する。

図５において５０１は、本実施例の露光装置を制御する制御装置である。制御装置５０１は、光源１０１を制御する光源制御部５０２、干渉光学系１０３を制御する干渉計制御部５０３、液体供給装置１０８と液体回収装置１０９を制御する液体制御部５０４、及びウエハステージ１０７を制御するステージ制御部５０５を有する。

光源制御部５０２は、各制御部からの制御信号を送受信して、光源１０１をフィードバック制御する。特に、感光基板に対する露光量を制御する。

干渉計制御部５０３は、各制御部からの制御信号を送受信して、干渉光学系１０３をフィードバック制御する。特に、光源制御部５０２からの制御信号を基に光束制御部２０５を制御して、ウエハ面上に照射する光束の光量および偏光状態を制御し、光学コントラストを制御する。

液体制御部５０４は、各制御部からの制御信号を送受信して、液体供給装置１０８および液体回収装置１０９をフィードバック制御する。特に、ウエハ１０６の移動方向や速度に応じて液体の供給量と回収量を制御する。

ステージ制御部５０５は、各制御部からの制御信号を送受信して、ウエハステージ１０７をフィードバック制御する。ウエハステージ１０７は、ウエハ面内の二次元方向（ｘ軸、およびｙ軸方向）、上下方向（ｚ軸方向）、および各軸に対する回転方向（θｘ、θｙ、およびθｚ方向）に対して駆動可能な駆動手段を有する。測距用レーザ干渉計等の計測手段でウエハステージ１０７の位置情報を計測し、ステージ制御部５０５は、その計測結果に基づいてウエハ１０６の位置制御を行う。

図６は、本発明の実施例２による液浸露光装置の一部を示す構成図である。尚、図６の構成は、上述の図２の構成において、光束分割素子２０３により分割された２つの光束のうち、透過光束の光路中にミラー６０１およびミラー６０２を配置した構成としたほかは図２の構成と同一の構成を有する。従って、以下の説明では共通する部分については同一の符号を付すことで詳細説明を省略し、図２の構成と異なる部分を中心に説明する。

図６は、図１の干渉光学系１０３の断面図である。同図により本実施例に係る干渉光学系の構成と効果を説明する。図６において、光束分割素子２０３により、入射光束（光束２０１）は反射光束と透過光束に分割される。反射光束は、ミラー２０４、および干渉プリズム２０６の反射面２０８により反射されて、ウエハ１０６に対して所望の角度で入射する。また、透過光束も同様に、ミラー６０１、ミラー６０２、および干渉プリズム２０６の反射面２０８により反射されて、ウエハ１０６に対して所望の角度で入射する。本実施例では、光束分割素子により分割される透過光束の光路中にミラー６０１およびミラー６０２を配置している。そのように構成することで、ウエハ面上で重ね合わされる２つの光束において、光束分割素子、ミラー、および干渉プリズムの反射面に対する反射回数を同一になるように制御し、且つ、２つ光束の光路長も同一になるように制御している。２つの光束の反射回数を同じくすることにより、２光束の光量比を均等に制御することが容易に可能となる。また、２つの光束の光路長を同じくすることにより、２つの光束の干渉性が向上する。従って、２つの光束がウエハ１０６面上で重ね合わされることにより形成される干渉縞の光学コントラストが改善され、周期的な微細パターンを高いコントラストで露光することが可能となる。

図７は、本発明の実施例３による液浸露光装置の一部を示す構成図である。尚、図７の構成は、上述の図６の構成において、液膜１０５の屈折率特性を計測するため計測手段を付加した構成としたほかは図６の構成と同一の構成を有する。従って、以下の説明では共通する部分については同一の符号を付すことで詳細説明を省略し、図６の構成と異なる部分を中心に説明する。

図７は、図１の干渉光学系１０３の断面図である。同図により本実施例に係る屈折率計測手段の構成と計測方法を説明する。図７において、７０１は、アパーチャ２０２により整形される光束２０１の形状に対して微小な０．３ｍｍ程度のピンホールを有するピンホールマスクであり、光路に対して挿脱可能に配置される。本実施例に係る屈折率計測手段において、マスク７０１により微小な形状に整形された光束２０１を被検光束として用いる。被検光束としての光束２０１は、光束分割素子２０３により、被検光束７０２（反射光束）と被検光束７０３（透過光束）に分割される。被検光束７０２は、ミラー２０４、および干渉プリズム２０６の反射面２０８により反射されて、透過面２０９を透過し、液膜１０５を介して、反射基板７０４に対して所望の角度で入射する。また、被検光束７０３も同様に、ミラー６０１、ミラー６０２、および干渉プリズム２０６の反射面２０８により反射されて、透過面２０９を透過し、液膜１０５を介して、反射基板７０４に対して所望の角度で入射する。ここで、反射基板７０４は、ウエハステージ１０７上に保持されており、反射基板７０４の反射面は、ウエハ１０６面上の露光面と同面の位置になるように設定されている。反射基板７０４により反射された被検光束７０２は、液膜１０５を介して、干渉プリズム２０６の透過面２０９を透過する。そして、更に、反射面２０８により反射されて、ミラー６０２、ミラー６０１、および光束分割素子２０３の反射面により反射されて、光検出器７０５で受光される。また、反射基板７０４により反射された被検光束７０３は、液膜１０５を介して、干渉プリズム２０６の透過面２０９を透過し、反射面２０８により反射されて、ミラー２０４により反射されて、光束分割素子２０３を透過して、光検出器７０５で受光される。光検出器７０５は光束の入射位置に応じて出力が敏感に変化することが望ましく、例えば位置検出器（ｐｏｓｉｔｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅｄｅｔｅｃｔｏｒ）を用いれば良い。さらに、ビームスプリッタ等の光束分割素子と複数の光検出器を組み合わせて等価的に分割検出器の機能を実現しても良い。また、複数の光検出器のひとつとして光量検出器を用いることで、液膜１０５の透過率の変化量をモニタすることも可能である。

次に本実施例に係る屈折率計測手段の計測方法を説明する。液膜１０５の屈折率が変化した場合、液膜１０５内での被検光束７０２および被検光束７０３の光路が変化する。即ち、干渉プリズム２０６における透過面２０９を透過した被検光束７０２および被検光束７０３は、液膜１０５の屈折率変化に伴い、液膜１０５により屈折される角度が変化し、反射基板７０４に対する入射する角度（反射される角度）が変化する。従って、液膜１０５の屈折率変化により、光検出器に対する被検光束７０２および被検光束７０３の入射位置が変化するため、光検出器７０５の出力が変化する。図７において、図示しないステージの駆動手段により反射面７０４の位置を制御し、光検出器７０５の出力を屈折率変化前における出力と合致するように反射面の位置を制御する。そのように制御することで得られる反射面７０４の位置のシフト量の情報から液膜１０５の屈折率の変化量を計測することができる。また、光束分割素子２０３と光検出器７０５との光路中に、ピンホールが設けられたピンホールマスク７０６を配置してもよい。ピンホールマスク７０６のピンホールの中心を、屈折率変化前における被検光束７０２および被検光束７０３の光軸中心に設定することで、光検出器７０５の出力から得られる光量変化の情報から、液膜１０５の屈折率の変化量を計測することも可能である。

本実施例において、上述の屈折率計測手段で計測された液膜１０５の屈折率情報を、制御装置５０１へフィードバックする。液膜１０５の屈折率の変化量に応じて、光源制御部５０２、干渉計制御部５０３、液体制御部５０４、およびステージ制御部５０５における制御条件を制御することで、本実施例に係る露光装置の露光条件を最適化することが可能となる。具体的には、例えば、液膜１０５の屈折率の変化量に応じて、ステージをｚ軸方向に駆動する。

図８は、本発明の実施例４による液浸露光装置の一部を示す構成図である。尚、図８の構成は、図６の構成において、光束分割素子２０３により分割された２つの光束のうち、透過光束の光路中に更に光束分割素子８０１および光束分割素子８０２を配置している。また、更に、図６の構成において、干渉プリズム８０６と、干渉プリズム８０６に光束を導光するための複数のミラーを配置している。その他の構成は図６の構成と同一の構成を有する。従って、以下の説明では共通する部分については同一の符号を付すことで詳細説明を省略し、図６の構成と異なる部分を中心に説明する。

図８（ａ）は、図１の干渉光学系１０３の断面図（ｙｚ面）であり、図８（ｂ）はその斜視図である。図８により本実施例に係る干渉光学系の構成と効果を説明する。図８において、光束２０１は、光束分割素子２０３により、反射光束（光束Ｌ１）と透過光束に分割される。透過光束の光路中に、光束分割素子８０１、光束分割素子８０２、ミラー８０３を配置することで、光束Ｌ２、光束Ｌ３、および光束Ｌ４に分割する。光束分割素子８０１は、透過光束を、−ｙ方向に反射光束を反射し、−ｚ方向に透過する。光束分割素子８０２は、透過光束を、＋ｘ方向に反射光束を反射し、−ｚ方向に透過する。そして、ミラー８０３は、透過光束を、−ｘ方向に反射する。分割された４つの光束Ｌ１、光束Ｌ２、光束Ｌ３、および光束Ｌ４は、夫々、ミラー２０４、ミラー６０２、ミラー８０４、およびミラー８０５により反射されて、光束制御部２０５に入射する。光束制御部２０５は、光束Ｌ１、光束Ｌ２、光束Ｌ３、および光束Ｌ４の光量および偏光状態を制御する。光束制御部２０５により、所望の光量および偏光状態に制御された光束Ｌ１、光束Ｌ２、光束Ｌ３、および光束Ｌ４は、干渉プリズム８０６に入射される。ここで、図中の干渉プリズム８０６は、ｙｚ面での断面図であり、反射面８０７および透過面８０９を有する。更に、不図示のｘｚ断面においても同様に、反射面８０７および透過面８０８を有することを特徴とする。干渉プリズム８０６内に入射した光束Ｌ１、光束Ｌ２、光束Ｌ３、および光束Ｌ４は、干渉プリズム８０６内の反射面８０７において反射（全反射）され、透過面８０８を透過し、干渉プリズム８０６の最終面とウエハ１０６の間に充填された液膜１０５に入射する。液膜１０５に入射された４光束は、液膜１０５によって屈折され、感光基板としての感光材料が塗布されたウエハ１０６に対して所望の角度で入射する。所望の角度で入射した光束Ｌ１と光束Ｌ２、および光束Ｌ３とＬ４は、ウエハ１０６面上で重ね合わされることにより互いに直交した周期的な干渉縞を形成する。この直交した周期的な干渉縞の光強度分布によって感光基板を露光して感光させることで、干渉縞の光強度分布に応じた周期的な微細ホールパターンを感光基板に形成させることが可能となる。

また、本実施例の露光装置において、光束Ｌ１、光束Ｌ２、光束Ｌ３、および光束Ｌ４の各々の光路中に光束を遮光するシャッターを配置してもよい。シャッターで必要に応じて光束を遮光することで、感光基板に周期的なラインアンドスペースパターンとホールパターンとを混在させることが可能である。

また、本実施例の露光装置において４光束干渉の例を挙げて説明したが、本発明は４光束干渉に限定されるものではなく、光束が複数のであれば適用可能である。

次に実施例１〜４の露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。

図９はデバイス（半導体デバイスや液晶表示デバイス等）の製造方法のフローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスの回路パターンの設計を行う。ステップ２（ウエハ工程）では、リソグラフィーにより回路パターンをウエハ上に形成する。ステップ３（組み立て工程）では、個々の回路パターンをウエハから切り離して配線とパッケージング等の作業によりデバイス化する。

図１０は前記ウエハ工程の詳細を示す。ステップ１１（成膜）ではウエハ上に熱酸化、化学気相成長、物理気相成長などの方法により種々の膜を形成する。ステップ１２（レジスト塗布）ではウエハ上にレジストおよび反射防止コートを塗布する。ステップ１３（露光）では実施例１〜４のいずれかの露光装置によって回路パターンでウエハを露光する。ステップ１４（現像）ではウエハを現像する。ステップ１５（エッチング）ではウエハのエッチングを行う。ステップ１６（イオン注入）ではウエハにイオン注入を行う。ステップ１７（レジスト剥離）ではウエハからレジストを除去する。これらのステップの繰り返しにより、ウエハ上に多重の回路パターンを形成する。

本実施例のデバイスの製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを容易に製造することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、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。

本発明の実施例１による液浸露光装置の要部概略図である。実施例１の干渉光学系の説明図である。実施例１の干渉プリズムの説明図である。実施例１の光束制御部の説明図である。実施例１の制御装置の説明図である。本発明の実施例２による液浸露光装置の一部を示す構成図である。本発明の実施例３による液浸露光装置の一部を示す構成図である。本発明の実施例４による液浸露光装置の一部を示す構成図である。本発明の実施例５によるデバイスの製造方法のフローチャートである。実施例５のデバイスの製造方法のフローチャートである。

符号の説明

１０１露光光源
１０２整形光学系
１０３干渉光学系
１０４投影光学系
１０５液膜（液体）
１０６ウエハ
１０７ウエハステージ
１０８液体供給装置
１０９液体回収装置
１１０供給管
１１１回収管
１１２液体供給口
１１３液体回収口
２０１光束
２０２アパーチャ
２０３光束分割素子
２０４ミラー
２０５光束制御部
２０６干渉プリズム
２０７反射防止膜
２０８反射面
２０９透過面
３０１光束
４０１光束
４０２光量制御手段
４０３ビームスプリッタ
４０４光検出器
４０５偏光制御手段
４０６位相差板
４０７直線偏光板
４０８直線偏光板
５０１制御装置
５０２光源制御部
５０３干渉計制御部
５０４液体制御部
５０５ステージ制御部
６０１ミラー
６０２ミラー
７０１ピンホールマスク
７０２被検光束（反射光束）
７０３検光束（透過光束）
７０４反射基板
７０５光検出器
７０６ピンホールマスク
８０１光束分割素子
８０２光束分割素子
８０３ミラー
８０４ミラー
８０５ミラー
８０６干渉プリズム
８０７反射面
８０８透過面

Claims

光源からの光を複数の光束に分割し、該複数の光束を干渉させて感光基板上に干渉パターンを形成する干渉光学系を備え、前記干渉光学系と前記感光基板の間の液体を介して前記感光基板を露光する露光装置において、
前記干渉光学系は、前記液体と接触するプリズムを有し、
前記プリズムの前記光束が出射する出射面の面法線と前記感光基板の表面の面法線とのなす角度が、０度よりも大きいことを特徴とする露光装置。
前記干渉光学系は、前記光源からの光を前記複数の光束に分割する光束分割素子を更に有し、
前記プリズムは、前記光束分割素子で分割された前記複数の光束を前記出射面と前記液体とを介して前記感光基板上で重ねあわせることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
前記プリズムの屈折率をｎ１、前記液体の屈折率をｎ２、前記感光基板に塗布された感光剤の屈折率をｎ３、とするとき、
ｎ１＜ｎ２＜ｎ３
を満たすことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
前記出射面の面法線と前記感光基板の表面の面法線とのなす角度をθｐ、前記出射面の面法線と前記液体中の前記光束の光軸とのなす角度をθ２、前記感光基板の表面の面法線と前記液体中の前記光束の光軸とのなす角度をθＩＮ、とするとき、
θＩＮ＝θ２＋θｐ
を満たすことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
前記干渉光学系は、前記光束分割素子により分割された前記複数の光束の夫々の光路中に、光量を制御するための光量制御手段と、光量を検出するための光量検出手段とを更に有することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
前記干渉光学系は、前記光束分割素子により分割された前記複数の光束の夫々の光路中に、偏光状態を制御するための偏光制御手段を更に有することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
前記感光基板を保持するステージと、
前記ステージを駆動し、前記感光基板の表面に対する前記複数の光束の入射角度又は入射方向を変化させることで、前記干渉パターンを変化させる制御部と、を更に備えることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
前記干渉光学系は、前記液体の屈折率を計測するための計測手段を有し、
前記計測手段は、ピンホールが設けられたマスクと、前記マスク及び前記液体を介した光の入射位置を検出する位置検出器とを含むことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
請求項１乃至８のいずれか一項記載の露光装置を用いて、感光基板を露光するステップと、
前記露光された前記感光基板を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。