JP2011039172A - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】投影光学系のレンズに生じうる不均一な温度分布による結像特性の低下を抑制する。
【解決手段】物体面に配置される原版９のパターンを像面に配置される基板１８に投影する投影光学系を有する露光装置において、前記投影光学系は、前記物体面から前記像面に至る光路に前記物体面から順に配置された第１平面鏡１１、第１凹面鏡１２、凸面鏡１４、第２凹面鏡１５、第２平面鏡１６と、前記第１凹面鏡１２と前記凸面鏡１４との間および前記凸面鏡１４と前記第２凹面鏡１５との間に配置された正のパワーを有する屈折光学系２０とを有し、前記屈折光学系２０は、屈折率の温度変化係数が正の材料で構成された第１レンズ１３ａと、屈折率の温度変化係数が負の材料で構成された第２レンズ１３ｂとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置およびそれを使ってデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。

半導体デバイスやＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）などのデバイスは、フォトリソグラフィ工程を経て製造される。フォトリソグラフィ工程は、マスクやレチクルと呼ばれる原版のパターンをレジストと呼ばれる感光剤が塗布されたガラス基板やウエハなどの基板に投影し該基板を露光する露光工程を含む。ＦＰＤの製造においては、一般的には、反射鏡を含む投影光学系を有する露光装置が使用されうる。

特許文献１は、ガラス基板などの比較的大画面の被露光体を露光する投影光学系に関するものである。同文献には、物体側から順に、正の第１反射面、負の第２反射面、第３反射面を有し、第１反射面と第２反射面との間および第２反射面と第３反射面との間に少なくとも２枚のレンズが配置された投影光学系が開示されている。該レンズは、瞳面である第２反射面の近傍に配置されうる。

ＦＰＤの大画面化および生産性の向上の要求に応じて露光領域の面積が増大し、それに伴って投影光学系に入射する光のエネルギー量が増大している。特に、投影光学系の瞳やその近傍では、光束が収束されるので、エネルギー密度が高くなる。反射面を構成するミラーについては、線膨張係数の小さな材質の選択と表面吸収率の小さな反射膜の選択とによって変形を小さくしたり、冷却したりすることが比較的容易である。

しかしながら、光の入射によってレンズで発生する熱は、レンズの周辺部ではそれを支持する部材を介して逃げ易いが、レンズの中央部では逃げ難い。これによって、レンズには、例えば周辺部から中心部に向かって徐々に温度が高くなるような不均一な温度分布が生じ、これがレンズに対して望ましくないパワー（屈折力）を付加する。例えば、レンズが石英で構成される場合を考える。石英は、正のｄｎ／ｄｔ（ｎは屈折率、ｔは温度であり、ｄｎ／ｄｔは、屈折率の温度係数（温度変化による屈折率の変化）を意味する。）を有するので、周辺部から中心部に向かって徐々に温度が高くなるような温度分布は、レンズに対して正のパワーを付加する。このような望ましくないパワーの付加は、結像特性の低下をもたらす。

特開２００６−０７８６３１号公報

本発明は、投影光学系のレンズに生じうる不均一な温度分布による結像特性の低下を抑制することを目的とする。

本発明の１つの側面は、物体面に配置される原版のパターンを像面に配置される基板に投影する投影光学系を有する露光装置に係り、前記投影光学系は、前記物体面から前記像面に至る光路に前記物体面から順に配置された第１平面鏡、第１凹面鏡、凸面鏡、第２凹面鏡、第２平面鏡と、前記第１凹面鏡と前記凸面鏡との間および前記凸面鏡と前記第２凹面鏡との間に配置された正のパワーを有する屈折光学系とを有し、前記屈折光学系は、屈折率の温度変化係数が正の材料で構成された第１レンズと、屈折率の温度変化係数が負の材料で構成された第２レンズとを含む。

本発明によれば、投影光学系のレンズに生じうる不均一な温度分布による結像特性の低下が抑制される。

本発明の第１実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。 本発明の第２実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。 本発明の第３実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

[第１実施形態]
図１を参照しながら本発明の第１実施形態の露光装置について説明する。第１実施形態の露光装置ＥＸ１は、照明系ＩＬと、投影光学系ＰＯと、投影光学系ＰＯの物体面ＯＰに原版９を配置しそれを走査する原版駆動機構（不図示）と、投影光学系ＰＯの像面ＩＰに基板１８を配置しそれを走査する基板駆動機構（不図示）とを備える。照明系ＩＬは、例えば、光源ＬＳ、第１コンデンサーレンズ３、フライアイレンズ４、第２コンデンサーレンズ５、スリット規定部材６、結像光学系７、平面ミラー８を含みうる。光源ＬＳは、例えば、水銀ランプ１と、楕円ミラー２とを含みうる。スリット規定部材６は、原版９の照明範囲（即ち、原版９を照明するスリット形状光の断面形状）を規定する。結像光学系７は、スリット規定部材６によって規定されるスリットを物体面に結像させるように配置されている。平面ミラー８は、照明系ＩＬにおいて光路を折り曲げる。

投影光学系ＰＯは、物体面ＯＰに配置される原版９のパターンを像面ＩＰに配置される基板１８に投影し、これにより基板１８が露光される。投影光学系ＰＯは、等倍結像光学系、拡大結像光学系および縮小結像光学系のいずれとしても構成されうるが、等倍結像光学系として構成されることが好ましい。投影光学系ＰＯは、物体面ＰＯから像面ＩＰに至る光路に、物体面ＯＰから順に配置された第１平面鏡１１、第１凹面鏡１２、凸面鏡１４、第２凹面鏡１５、第２平面鏡１６を有する。投影光学系ＰＯはまた、第１凹面鏡１２と凸面鏡１４との間および凸面鏡１４と第２凹面鏡１５との間に配置された屈折光学系２０を有する。第１平面鏡１１の鏡面を含む平面と第２平面鏡１６の鏡面を含む平面とは、互いに９０度の角度をなす。第１平面鏡１１と第２平面鏡１６とは、一体的に形成されていもよい。第１凹面鏡１２および第２凹面鏡１５は、一体的に構成されてもよい。

屈折光学系２０は、投影光学系ＰＯの瞳面である凸面鏡１４の近傍に配置され、その全体で、小さな正のパワーを有するメニスカスレンズとして機能しうる。屈折光学系２０は、屈折率の温度変化係数（ｄｎ／ｄｔ）が正の材料（例えば、石英）で構成された第１レンズ１３ａと、屈折率の温度変化係数（ｄｎ／ｄｔ）が負の材料（例えば、蛍石）で構成された第２レンズ１３ｂとを含む。屈折光学系２０は、典型的には、第１レンズ１３ａおよび第２レンズ１３ｂからなるが、第１レンズ１３ａおよび第２レンズ１３ｂのほかに、１または複数のレンズを含んでもよい。第１レンズ１３ａおよび第２レンズ１３ｂは、屈折光学系２０を構成する複数のレンズ（第１レンズ１３ａおよび第２レンズ１３ｂを含む）の温度変化（屈折光学系２０に対する光の照射）に起因する屈折光学系２０の収差を低減する。

正のｄｎ／ｄｔを有する材料で構成された第１レンズ１３ａには、その中央部分の温度がその周辺部分の温度よりも高くなると、それによって凸のパワーが付加される。当該凸のパワーは、温度分布のほか、第１レンズ１３ａの厚さに依存する。負のｄｎ／ｄｔを有する材料で構成された第１レンズ１３ａには、その中央部分の温度がその周辺部分の温度よりも高くなると、それによって凹のパワーが付加される。当該凹のパワーは、温度分布のほか、第２レンズ１３ｂの厚さに依存する。第１レンズ１３ａおよび第２レンズ１３ｂの厚さは、屈折光学系２０に対する光の照射によって付加的に生じる凸のパワーと凹のパワーとの差が小さくなるように決定される。屈折光学系２０が第１レンズ１３ａ、第２レンズ１３ｂからなる場合、第１レンズ１３ａ、第２レンズ１３ｂの厚さは、光の照射によって第１レンズ１３ａに付加される凸のパワーと第２レンズ１３ｂに付加される凹のパワーとの差が小さくなるように決定される。これにより、投影光学系ＰＯに対する光の照射（典型的には基板１８の露光）による投影光学系ＰＯの光学特性（収差）の変動を低減することができる。

投影光学系ＰＯは、物体面ＰＯと第１平面鏡１１との間に配置された第１屈折光学系１０と、第２平面鏡１６と像面ＩＰとの間に配置された第２屈折光学系１７とを更に有しうる。第１屈折光学系１０および第２屈折光学系１７は、投影光学系ＰＯのディストーションおよび／または結像倍率の調整のために使用されうる。第１屈折光学系１０および第２屈折光学系１７は、平行平面板でありうる。平行平面板をアクチュエータによって変形させることによって投影光学系ＰＯのディストーションおよび／または結像倍率を調整することができる。

[第２実施形態]
図２を参照しながら本発明の第２実施形態の露光装置ＥＸ２について説明する。図２では、照明系ＩＬが省略されているが、実際には、露光装置ＥＸ２も露光装置ＥＸ１と同様に照明系ＩＬを備えている。第２実施形態の露光装置ＥＸ２は、投影光学系ＰＯが第１屈折光学系１０の代わりに第１屈折光学系１０'を有し、第２屈折光学系１７の代わりに第２屈折光学系１７'を有する点で第１実施形態と異なる。第２実施形態では、第１屈折光学系１０'および第２屈折光学系１７'の少なくとも１つは、非球面を有し、これにより、原版９の照明範囲（即ち、原版９を照明するスリット形状光の断面形状）を拡大することができる。この拡大は、屈折光学系２０に入射する光のエネルギー密度の増大をもたらすので、屈折光学系２０を本発明に従って構成することがより有用となる。第２実施形態において、投影光学系ＰＯは、等倍結像光学系、拡大結像光学系および縮小結像光学系のいずれとしても構成されうるが、等倍結像光学系として構成されることが好ましい。

[第３実施形態]
図３を参照しながら本発明の第２実施形態の露光装置ＥＸ３について説明する。図３では、照明系ＩＬが省略されているが、実際には、露光装置ＥＸ３も露光装置ＥＸ１と同様に照明系ＩＬを備えている。第３実施形態の露光装置ＥＸ３は、投影光学系ＰＯが第１屈折光学系１０の代わりに第１屈折光学系１０'を有し、第２屈折光学系１７の代わりに第２屈折光学系１７'を有する点で第１実施形態と異なる。第３実施形態では、第１屈折光学系１０'および第２屈折光学系１７'の少なくとも１つが非球面を有し、かつ、第１レンズ１３ａおよび第２レンズ１３ｂの少なくとも一方が非球面を有する。これらにより、原版９の照明範囲（即ち、原版９を照明するスリット形状光の断面形状）を拡大することができる。この拡大は、屈折光学系２０に入射する光のエネルギー密度の増大をもたらすので、屈折光学系２０を本発明に従って構成することがより有用となる。第３実施形態において、投影光学系ＰＯは、等倍結像光学系、拡大結像光学系および縮小結像光学系のいずれとしても構成されうるが、拡大結像光学系として構成されることが好ましい。

[第４実施形態]
本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイス、ＦＰＤのデバイスの製造に好適である。例えば、液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造されうる。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、上記の露光装置を使って感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含みうる。

Claims (6)

1. 物体面に配置される原版のパターンを像面に配置される基板に投影する投影光学系を有する露光装置であって、
   前記投影光学系は、
   前記物体面から前記像面に至る光路に前記物体面から順に配置された第１平面鏡、第１凹面鏡、凸面鏡、第２凹面鏡、第２平面鏡と、
   前記第１凹面鏡と前記凸面鏡との間および前記凸面鏡と前記第２凹面鏡との間に配置された正のパワーを有する屈折光学系とを有し、
   前記屈折光学系は、屈折率の温度変化係数が正の材料で構成された第１レンズと、屈折率の温度変化係数が負の材料で構成された第２レンズとを含む、
   ことを特徴とする露光装置。
2. 前記投影光学系は、
   前記物体面と前記第１平面鏡との間に配置された第１屈折光学系と、
   前記第２平面鏡と前記像面との間に配置された第２屈折光学系とを更に有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第１屈折光学系および前記第２屈折光学系は、平行平面板を含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記第１屈折光学系および前記第２屈折光学系の少なくとも一方が非球面を有し、
   前記第１レンズおよび前記第２レンズの少なくとも一方が非球面を有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
5. 前記第１レンズは石英で構成され、前記第２レンズは蛍石で構成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. デバイスを製造するデバイス製造方法であって、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置を使って基板を露光する工程と、
   前記基板を現像する工程と、
   を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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