WO2006001291A1 - 投影光学系、露光装置および露光方法 - Google Patents

投影光学系、露光装置および露光方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2006001291A1
WO2006001291A1 PCT/JP2005/011411 JP2005011411W WO2006001291A1 WO 2006001291 A1 WO2006001291 A1 WO 2006001291A1 JP 2005011411 W JP2005011411 W JP 2005011411W WO 2006001291 A1 WO2006001291 A1 WO 2006001291A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical system
projection optical
image
aperture
point
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/011411
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hideki Komatsuda
Tomowaki Takahashi
Masayuki Suzuki
Original Assignee
Nikon Corporation
Canon Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corporation, Canon Kabushiki Kaisha filed Critical Nikon Corporation
Priority to AT05753442T priority Critical patent/ATE457522T1/de
Priority to EP05753442A priority patent/EP1768172B1/en
Priority to JP2006528550A priority patent/JP4711437B2/ja
Priority to CN2005800155707A priority patent/CN1954406B/zh
Priority to DE602005019302T priority patent/DE602005019302D1/de
Publication of WO2006001291A1 publication Critical patent/WO2006001291A1/ja
Priority to HK07110295.4A priority patent/HK1105146A1/xx

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70233Optical aspects of catoptric systems, i.e. comprising only reflective elements, e.g. extreme ultraviolet [EUV] projection systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/70091Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/7025Size or form of projection system aperture, e.g. aperture stops, diaphragms or pupil obscuration; Control thereof

Definitions

  • the present invention relates to a projection optical system, an exposure apparatus, and an exposure method. More specifically, the present invention relates to a projection optical system suitable for an exposure apparatus used for manufacturing a device such as a semiconductor element using EUV light in a photolithographic process.
  • a circuit pattern formed on a mask is projected and transferred onto a photosensitive substrate (for example, a wafer) via a projection optical system.
  • a resist is coated on the photosensitive substrate, and the resist is exposed by projection exposure through the projection optical system, and a resist pattern corresponding to the mask pattern is obtained.
  • the resolving power W of the exposure apparatus depends on the wavelength ⁇ of the exposure light and the numerical aperture ⁇ of the projection optical system, and is expressed by the following equation (a).
  • EUVL ExtraViolet Lithography
  • EUV Extrem ultraviolet light
  • EUV light When EUV light is used as the exposure light, there is no light-transmitting optical material that can be used. For this reason, the EUVL exposure apparatus inevitably uses a reflective mask and a reflective projection optical system.
  • a viewing area on the object plane and an imaging area on the image plane are not on the optical axis. This is because the optical path separation is performed so as not to block the light beam passing through the reflecting surface.
  • the Schwarzschild optical system light is allowed to pass through an opening provided in the center of the mirror in order to position the visual field region and the imaging region on the optical axis.
  • the aperture of the optical system has an annular shape, and the resolution is lowered only at a specific spatial frequency, which is not suitable for lithography.
  • the numerical aperture of a light beam reaching each point on the image plane varies depending on the direction.
  • the fact that the numerical aperture of the light beam reaching each point on the image plane differs depending on the direction means that the resolution is uneven due to the direction, and the pattern formed on the photosensitive substrate via the projection optical system Variations will occur in the shape.
  • the present invention is a reflection optical system in which a field area and an imaging area are located away from an optical axis, and the projection optical system in which the numerical aperture of a light beam reaching each point on the image plane is almost uniform regardless of the direction.
  • the purpose is to provide a system.
  • the present invention uses a reflection type projection optical system in which the numerical aperture of the light beam reaching each point on the image plane is almost uniform regardless of the direction.
  • EUV light is used as the exposure light
  • the mask pattern is used. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of faithfully forming a film on a photosensitive substrate with high resolving power.
  • a reflection type projection optical system that forms an image of the first surface on a second surface in a predetermined region away from the optical axis.
  • the aperture stop has a projection optical system characterized in that it has openings having different dimensions in two orthogonal directions.
  • An aperture stop for defining the numerical aperture of the projection optical system The aperture stop is configured to be exchangeable with another aperture stop having a different aperture shape.
  • a projection optical system is provided.
  • an illumination system for illuminating the mask set on the first surface, and a photosensitive substrate on which the image of the pattern formed on the mask is set on the second surface There is provided an exposure apparatus comprising the projection optical system of the first form or the second form to be formed thereon.
  • an illumination process for illuminating the mask set on the first surface, and an image of a pattern formed on the mask via the projection optical system of the first or second embodiment And an exposure step of projecting and exposing on a photosensitive substrate set on the second surface.
  • an illumination optical system for illuminating the mask set on the first surface, and an image of the pattern formed on the mask on the photosensitive substrate set on the second surface
  • a reflection type projection optical system for forming in a circular arc region away from the optical axis
  • a stage for holding the mask and the photosensitive substrate so as to be relatively movable.
  • the arc region has a width in the scanning movement direction that is relatively narrow relative to a width in a direction perpendicular to the scanning movement direction.
  • the projection optical system includes an aperture stop for defining a numerical aperture, and the aperture shape of the aperture stop has a diameter in a direction corresponding to a direction perpendicular to the scanning movement direction.
  • a projection exposure apparatus having a larger shape than the above is provided.
  • the aperture of the aperture stop is set to a required shape other than a circular shape (for example, an elliptical shape), so that the light flux reaching each point on the image plane Nonuniformity due to the direction of the numerical aperture can be kept small.
  • the field-of-view area and the imaging area are a reflection optical system positioned away from the optical axis, and the numerical aperture of the light beam reaching each point on the image plane is substantially uniform regardless of the direction.
  • a projection optical system can be realized. Therefore, in the exposure apparatus of the present invention, on the image plane Using a reflective projection optical system in which the numerical aperture of the light beam reaching each point is almost uniform regardless of the direction, for example, EUV light is used as exposure light, and the mask pattern is formed on the photosensitive substrate with high resolution. It can be formed faithfully.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the definitions of the numerical aperture on the optical axis and the numerical aperture outside the optical axis.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a broad sense of sine conditions and projection relationships that a partial optical system should satisfy.
  • FIG. 3 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus that works on an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a positional relationship between an arc-shaped static exposure region formed on a wafer and an optical axis in the exposure apparatus of FIG. 3.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a positional relationship between an arc-shaped static exposure region formed on a wafer and an optical axis in the exposure apparatus of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing how one shot region is formed on a wafer by scanning exposure.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a projection optical system according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the distortion direction and distortion method of the aperture at each point in the imaging region when the aperture is circular according to the prior art.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the distortion direction and distortion method of the aperture at each point in the imaging region when the aperture is made elliptic according to the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing an aperture stop having an elliptical opening having a major axis in the meridional direction.
  • FIG. 10 is a diagram showing a simulation result of the effect of aperture distortion on image formation.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a condition that is preferably satisfied by the aperture of the aperture stop.
  • FIG. 12 is a flowchart showing an example of a technique for obtaining a semiconductor device as a micro device.
  • the numerical aperture NAo on the optical axis is the angle between the optical axis AX and the outermost ray that reaches the image plane IP (the ray that passes through the edge of the aperture and reaches the image plane IP). That is, it is expressed by the following equation (1) using the incident angle ⁇ .
  • the numerical aperture NA outside the optical axis is defined by the following equation (2) using the incident angles 0 and 0 of the outermost ray reaching the image plane IP.
  • the numerical aperture NA outside the optical axis is inevitably derived from the sine condition outside the optical axis.
  • sine conditions off the optical axis see, for example, Tatsuta Tatsuo, “Fourth Optical Pencil”, New Technology Communications, p. 433.
  • the numerical aperture NA outside the optical axis is different from NAo on the optical axis.
  • the numerical aperture NA outside the optical axis differs between the meridional direction and the sagittal direction. This phenomenon occurs due to various factors.
  • the optical system is almost free of aberrations.
  • the second condition and the first condition that the partial optical system GR satisfies the broad sine condition are satisfied, but the third condition is not satisfied, that is, the projection relationship of the partial optical system GR is a function whose variable is ⁇ .
  • the numerical aperture NA off the optical axis that is, the numerical aperture NAm in the meridional direction and the numerical aperture NAs in the sagittal direction of the light flux reaching each point other than the optical axis on the image plane is the numerical aperture on the optical axis.
  • NAo it is represented by the following formulas (3) and (4), respectively.
  • NAm NAo -cos ⁇ / (dg ( ⁇ ) / ⁇ ⁇ ) (3)
  • the function g (6) is expressed by the following equation (5) when focusing only on the third-order aberration component: It can be expressed as
  • is a constant representing the amount of deviation from Fsin ⁇ in the projection relationship of the optical system.
  • NAm NAo / (l + 3 ⁇ -sin 2 0) (6)
  • NAs NAo / (l + ⁇ -sin ⁇ ) (7)
  • the numerical aperture ⁇ of the light beam reaching each point on the image plane varies depending on the image height (depending on 0), and the numerical aperture NAo force on the optical axis
  • the amount of error is 1 for the sagittal direction It turns out that the meridional direction is 3.
  • the numerical aperture NA of the light beam reaching each point on the image plane in the projection optical system varies depending on the image height and also on the direction.
  • the resolving power of the projection optical system is proportional to ⁇ ( ⁇ is the wavelength of the used light).
  • the fact that the numerical aperture ⁇ of the light beam varies depending on the image height and on the direction means that the resolving power of the projection optical system is uneven due to the direction. If there is unevenness due to the direction in the resolving power of the projection optical system, the shape of the fine pattern formed during baking of the semiconductor circuit varies depending on the direction. As a result, capacitors and transistors that are finally manufactured do not have the required electrical characteristics (conductance, impedance, etc.) intended by the electric circuit designer, and in the worst case, the integrated circuit becomes defective. End up.
  • the most optically desirable method for dealing with the above problems is to design an optical system that satisfies all of the first to third conditions described above.
  • the complexity of the mirror structure, the increase in the number of mirrors, and assembly accuracy required for that purpose are possible.
  • a marked sophistication of the product will eventually lead to a rise in product prices, which is not practical.
  • an increase in the number of reflecting mirrors causes a reduction in the amount of exposure light because the mirror reflectivity is not so high, which in turn reduces the value of the product. Become.
  • the inventor of the present application sets the shape of the aperture of the aperture stop that defines the numerical aperture of the projection optical system to a required shape (for example, an elliptical shape) instead of a normal circular shape.
  • a required shape for example, an elliptical shape
  • FIG. 3 is a drawing schematically showing a configuration of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship between an arc-shaped static exposure region (that is, effective exposure region) formed on the wafer and the optical axis in the exposure apparatus of FIG.
  • Fig. 3 the normal of wafer W, the photosensitive substrate Z-axis along the direction, Y-axis in the plane of wafer W parallel to the plane of the paper in FIG. 3, Y-axis in the plane of wafer W! X-axis in the direction perpendicular to the plane of FIG. Set each to! /
  • the exposure apparatus of the present embodiment includes, for example, a laser plasma light source 1 as a light source for supplying exposure light.
  • the light emitted from the light source 1 enters the illumination optical system 3 through the wavelength selection filter 2.
  • the wavelength selection filter 2 selectively transmits only EUV light (X-ray) having a predetermined wavelength (for example, 13.5 nm) from the light supplied from the light source 1, and has a characteristic of blocking transmission of light of other wavelengths.
  • EUV light X-ray
  • the EUV light that has passed through the wavelength selection filter 2 illuminates a reflective mask M on which a pattern to be transferred is formed, via an illumination optical system 3 having a plurality of reflecting mirror forces.
  • the mask M is held by a mask stage MS that can move along the Y direction so that the pattern surface extends along the XY plane.
  • the movement of the mask stage MS is configured to be measured by a laser interferometer (not shown). In this way, an arcuate illumination area (view field area) that is symmetrical with respect to the Y axis is formed on the mask M.
  • the wafer W is held by a wafer stage WS that can be moved two-dimensionally along the X and Y directions so that the exposure surface extends along the XY plane.
  • the movement of the wafer stage WS is configured to be measured by a laser interferometer (not shown) like the mask stage MS.
  • scanning exposure scanning exposure
  • the pattern of the mask M is transferred to one shot area (exposure area) on the wafer W.
  • the length of one shot region SR in the X direction matches the length LX of the static exposure region ER in the X direction, and the length in the Y direction is the movement distance of the wafer W.
  • the length depends on LYo.
  • the projection magnification (transfer magnification) of the projection optical system PL is 1Z4
  • the moving speed of the wafer stage WS is set to 1Z4 of the moving speed of the mask stage MS, and synchronous scanning is performed. Then, the pattern of the mask M is sequentially transferred to each shot area of the wafer W by repeating the step movement along the X direction and the movement along the Y direction of the wafer stage WS.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a projection optical system that works on the present embodiment.
  • the projection optical system PL of the present embodiment includes a first reflective imaging optical system G1 for forming an intermediate image of the mask M pattern and an image of the mask pattern intermediate image (pattern of the mask M). And a second reflective imaging optical system G2 for forming a secondary image on the wafer W.
  • the first reflective imaging optical system G1 includes four reflecting mirrors M1 to M4, and the second reflective imaging optical system G2 includes two reflecting mirrors M5 and M6.
  • the projection optical system PL is a telecentric optical system on the wafer side (image side). Furthermore, the reflecting surfaces of all the reflecting mirrors Ml to M6 are formed in an aspherical shape that is rotationally symmetric with respect to the optical axis, and an aperture stop AS is disposed in the optical path from the first reflecting mirror Ml to the second reflecting mirror M2. And
  • the height of the aspheric surface in the direction perpendicular to the optical axis is y
  • the tangential force at the apex of the aspheric surface is the distance along the optical axis to the position on the aspheric surface at height y (sag amount) ) Is z
  • the apex radius of curvature is r
  • the conic coefficient is ⁇
  • the n-th aspherical coefficient is C, it is expressed by the following equation (b).
  • the projection optical system PL of the present embodiment light from the mask M (not shown in FIG. 6) is reflected from the reflecting surface of the first concave reflecting mirror Ml, the reflecting surface of the second concave reflecting mirror M2, and the third After being sequentially reflected by the reflecting surface of the convex reflecting mirror M3 and the reflecting surface of the fourth concave reflecting mirror M4, an intermediate image of the mask pattern is formed.
  • the light from the mask pattern intermediate image formed via the first reflective imaging optical system G1 is reflected on the reflecting surface of the fifth convex reflecting mirror M5 and the reflecting surface of the sixth concave reflecting mirror M6. Then, a reduced image (secondary image) of the mask pattern is formed on the wafer w.
  • is the wavelength of exposure light (EUV light)
  • j8 is the projection magnification
  • is the image side (wafer side) numerical aperture
  • HO is the maximum object height on the mask M
  • LX is the dimension along the X direction of the static exposure area ER
  • LY is the dimension along the Y direction of the static exposure area ER.
  • the surface number is the mask surface force that is the object surface, and the order of the reflecting surfaces of the mask side force along the direction in which the light beam travels to the wafer surface that is the image surface
  • r is the vertex radius of curvature of each reflecting surface (mm)
  • d indicates the axial distance of each reflecting surface, that is, the surface distance (mm). Note that the surface spacing d changes its sign each time it is reflected. Regardless of the incident direction of the light beam, the curvature radius of the convex surface is positive and the curvature radius of the concave surface is negative by applying a force toward the mask side.
  • the effective imaging region (stationary exposure region) ER is limited to an arc-shaped region of 26 mm ⁇ 2 mm, and thus an effective image is obtained. 29mn high! ⁇ 3 lmm (effective object height is 116mn! ⁇ 124mm) relatively narrow V, limited to range. As described above, this is a reflection type projection optics as in this embodiment. This is because in the system PL, the light beam passing through the reflecting surface must not be blocked!
  • the effective imaging region (static exposure region) ER is limited to a partial arc-shaped region of 26mm x 2mm, and the circle of the image field IF It is only a partial arc-shaped region that is considerably short with respect to the entire circumference. Therefore, when the aperture of the aperture stop AS is made circular, as shown in FIG. 7, the difference between the numerical aperture NAm in the meridional direction and the numerical aperture NAs in the sagittal direction, that is, the distortion direction and distortion of the aperture, It becomes substantially the same over the entire imaging region. In Fig. 7, the degree of distortion of the aperture when the aperture is circular is represented by an ellipse.
  • each image height point in the imaging region is set.
  • the numerical aperture NAm in the meridional direction and the numerical aperture NAs in the sagittal direction are as shown in Table (2) below.
  • the distortion of the aperture is reduced in the imaging region as shown in FIG.
  • the configuration is such that the numerical aperture NAm in the meridional direction and the numerical aperture N As in the sagittal direction are substantially uniform over the entire imaging region.
  • the degree of distortion of the opening when the opening is made elliptical is represented by a bold ellipse.
  • the broken-line ellipse in FIG. 8 corresponds to the ellipse in FIG. 7 that represents the degree of distortion of the opening when the opening has a circular shape.
  • the NA is not a circle but an almost elliptical shape. In this way, the force that becomes a nearly uniform circular NA at the center is a non-uniform NA that is strictly non-uniform at the left and right ends of the arc. However, if it does not become a perfect circle However, if the difference in NA between the meridional direction and the sagittal direction (or the difference in NA between the X direction and the Y direction) can be reduced, an effect can be obtained.
  • FIG. 9 is an example showing an opening of an elliptical aperture stop.
  • the diameter of the aperture 10 of the aperture stop AS in the Y direction is a
  • the diameter in the X direction is b.
  • a is larger than EUV exposure equipment, as described above, it is necessary to reduce the number of mirrors as much as possible in order to prevent a reduction in the amount of exposure light.
  • Fsin ⁇ it is preferable to have a shape with a relatively small numerical aperture in the sagittal direction as shown in FIG.
  • the value of a in Fig. 9 is preferably smaller than the value of b.
  • the image height of the effective light beam used for exposure is relatively narrow as 29 mm to 3 lmm, and the numerical aperture NA non-uniformity due to the image height is also improved when limited to a range. It becomes possible to do.
  • the aperture 10 of the aperture stop AS has a major axis (meridional direction) of 68.348 mm and a minor axis (
  • the numerical aperture NAm in the meridional direction and the numerical aperture NAs in the sagittal direction at each image height in the imaging area are as shown in Table (3) below.
  • auxiliary opening 11 is an opening for passing a required light beam directed from mask M to first reflecting mirror Ml
  • auxiliary opening 12 is third reflecting from second reflecting mirror M2.
  • Directional force to mirror M3 This is an opening for passing the required light flux.
  • NAm at image height 3 lmm 0.249217758088 NAs at image height 3 lmm: 0. 24972074902
  • the effective image formation region is limited to a relatively long arc-shaped region, and the effective image height is limited to a relatively narrow range.
  • the aperture of the aperture stop AS is set to a required elliptical shape, so that the numerical aperture NA of the light beam reaching each point on the image plane is not uniform due to the direction of NA. Can be kept small.
  • the field-of-view region and the imaging region are located away from the optical axis, and the numerical aperture of the light beam reaching each point on the image plane is substantially uniform regardless of the direction.
  • a single projection optical system PL can be realized. Therefore, the exposure apparatus of the present embodiment uses the reflective projection optical system PL in which the numerical aperture of the light beam reaching each point on the image plane is almost uniform regardless of the direction, and EUV light is used as the exposure light. Therefore, the pattern of the mask M can be formed on the wafer W with high resolving power and faithfully.
  • the function g ( ⁇ ) that defines the projection relationship of GR (M2 to M6) is as shown in Table (4) below.
  • NAsZ NAm is a value represented by the following equation (8).
  • NAs / NAm ⁇ sin ⁇ / g ( ⁇ ) ⁇ / ⁇ cos ⁇ / (dg ( ⁇ ) / d ⁇ ) ⁇
  • Equation (8) The value shown in Equation (8) is the actual NAsZNAm value, that is, the occurrence of a difference depending on the numerical aperture NA direction at each image height in the imaging region very close to 1.029022286. It can be confirmed that the condition factor is dominant. Also, referring to equation (8), the aperture of the aperture stop AS should be set to an elliptical shape with a specific force of the major axis and minor axis 3 ⁇ 4an ⁇ : g ( ⁇ ) Z (dg ( ⁇ ) Zd ⁇ ) I want to know.
  • FIG. 10 is a diagram showing a simulation result of the influence of the distortion of the aperture on the image formation.
  • the horizontal axis represents NA distortion (that is, the degree of distortion between the numerical aperture N Am in the meridional direction and the numerical aperture NAs in the sagittal direction), and the vertical axis represents the error ⁇ CD from the predetermined line width.
  • NA distortion that is, the degree of distortion between the numerical aperture N Am in the meridional direction and the numerical aperture NAs in the sagittal direction
  • the vertical axis represents the error ⁇ CD from the predetermined line width.
  • the image side NA of the projection optical system is set to 0.18
  • coherence factor: the exit numerical aperture of the illumination optical system ⁇ the numerical aperture of the incident side of the projection optical system
  • 0.8 Using an isolated line pattern mask with a line width of 45 nm, a pattern with a line width of 25 nm was baked on the wafer by overdose.
  • the vertical axis ⁇ CD (nm) in FIG. 10 indicates a line width error from a predetermined line width of 25 nm.
  • the semiconductor integrated circuit is said to be defective.
  • NA distortion of several percent has a serious impact on the quality of semiconductor integrated circuits.
  • FIG. 11 (a) a plurality of image points on an arc-shaped imaging region (predetermined region) ER of the image plane (second surface) of the projection optical system PL are represented by Al, A2, A3, ... Let n. An arbitrary one of the plurality of image points is referred to as Ai. Here, a large number of these image points are sampled at substantially equal intervals on the arc-shaped imaging region ER of the image plane. In FIG. 11 (a), only six image points A1 to A6 are shown for simplicity of explanation.
  • the coordinates at which the ray that reaches the image point Ai intersects the spherical surface Si is (Xixb, Yi xb), and the rays that pass through the point Pyu and reach the image point Ai intersect the spherical surface Si (Xiyu, Yiyu )
  • the coordinates at which the ray passing through the point Pyb and reaching the image point Ai intersects the spherical surface Si are (X iyb, Yiyb).
  • the directions of the X and Y axes in the opening are defined so that the signs of the X and Y coordinates on the spherical surface Si coincide with the signs of the X and Y coordinates in the opening.
  • the following is a force that shows an evaluation example focusing only on the six image points A1 to A6. In order to avoid this, it is desirable to sample more image points on the arcuate imaging region ER of the image plane.
  • the coordinates (X coordinate, Y coordinate) of the six image points A1 to A6 shown in Fig. 11 (a) are as shown in Table (5) below.
  • the coordinates at which the light rays reaching the image points A1 to A6 intersect with the spherical surface Si that is, Xixu, Xixb, Yiyu, Yiyb are as shown in the following table (6).
  • the coordinates at which the light rays reaching the image points A1 to A6 intersect with the spherical surface Si that is, Xixu, Xixb, Yiyu, Yiyb are as shown in the following table (7).
  • the present example satisfies Expression (11) better than the conventional example.
  • the required shape of the opening portion of the aperture stop AS is set to an elliptical shape that substantially satisfies the equation (11), so that the arcuate connection of the image plane is achieved.
  • the numerical aperture of the light beam reaching each point on the image area ER can be made almost uniform regardless of the direction.
  • an aperture stop for example, an iris stop having a variable aperture diameter as in the case of a camera stop.
  • an aperture stop for example, an iris stop having a variable aperture diameter as in the case of a camera stop.
  • NA of the projection optical system PL when a deformed aperture such as an elliptical aperture is used, an iris diaphragm cannot be adopted as the aperture diaphragm. Therefore, in the present embodiment, when the numerical aperture NA of the projection optical system PL is changed, it is interchanged with another aperture stop having a different aperture shape. It is desirable to adopt a replaceable configuration. Needless to say, another aperture stop having a different aperture shape may be a similar aperture stop.
  • the effective light beam is not blocked so that the space is very narrow.
  • An aperture stop will be placed at the top. Therefore, even when a normal aperture stop having a circular opening is used, the aperture stop can be replaced with another aperture stop having a different opening shape, rather than providing a relatively complicated mechanism for changing the aperture diameter. It may be desirable to adopt a possible configuration.
  • the reflection type projection optical system is used in the above-described embodiment, the same effects as those in the above-described embodiment can be obtained by using a catadioptric projection optical system without being limited thereto. it can.
  • the mask is illuminated by the illumination system (illumination process), and the transfer pattern formed on the mask is exposed to the photosensitive substrate using the projection optical system (exposure exposure).
  • a micro device semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.
  • an example of a technique for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Will be described with reference to FIG.
  • step 301 of FIG. 12 a metal film is deposited on one lot of wafers.
  • step 302 a photoresist is applied onto the metal film on the one lot of wafers.
  • step 303 using the exposure apparatus of the present embodiment, the image of the pattern on the mask (reticle) is sequentially exposed to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system. Transcribed.
  • step 304 the photoresist on the one lot of wafers is developed, and then in step 305, the resist pattern is etched on the one lot of wafers as a mask. A circuit pattern corresponding to this pattern is formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern is obtained. High throughput can be obtained.
  • a laser plasma light source is used as a light source for supplying EUV light.
  • suitable light sources that provide EUV light such as, but not limited to, synchrotron radiation (SOR) light sources can also be used.
  • the power of applying the present invention to an exposure apparatus having a light source for supplying EUV light (X-rays) is not limited to this.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus having a light source that supplies wavelength light.
  • the present invention is applied to the projection optical system of the exposure apparatus.
  • the first surface (object surface) image is not limited to the second surface (image).
  • the present invention can also be applied to a general reflection type projection optical system formed in a predetermined region on the surface) away from the optical axis.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)
  • Photographic Developing Apparatuses (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

 視野領域および結像領域が光軸から離れて位置する反射光学系であって、像面上の各点に達する光束の開口数が像高や方向に依らずほぼ均一な投影光学系。投影光学系の開口数を規定するための開口絞り(AS)を備え、開口絞りは、所定領域内の各点に達する光束の開口数を所定領域の全体に亘って方向に依らずほぼ均一にするための所要形状の開口部を有する。開口部の所要形状は、開口絞りと像面(W)との間に配置された部分光学系(M2~M6)が所望の射影関係を満足していないことが所定領域内の各点に達する光束の開口数の不均一性に及ぼす影響を補償するように規定されている。

Description

明 細 書
投影光学系、露光装置および露光方法
技術分野
[0001] 本発明は、投影光学系、露光装置および露光方法に関する。さらに詳細には、本 発明は、 EUV光を用いて半導体素子などのデバイスをフォトリソグラフイエ程で製造 するのに使用される露光装置に好適な投影光学系に関するものである。
背景技術
[0002] 従来、半導体素子などの製造に使用される露光装置では、マスク(レチクル)上に 形成された回路パターンを、投影光学系を介して感光性基板 (たとえばウェハ)上に 投影転写する。感光性基板にはレジストが塗布されており、投影光学系を介した投影 露光によりレジストが感光し、マスクパターンに対応したレジストパターンが得られる。
[0003] ここで、露光装置の解像力 Wは、露光光の波長 λと投影光学系の開口数 ΝΑとに 依存し、次の式 (a)で表される。
W=k' λ ΖΝΑ (k:定数) (a)
[0004] したがって、露光装置の解像力を向上させるためには、露光光の波長 λを短くする とともに、投影光学系の開口数 ΝΑを大きくすることが必要になる。一般に、投影光学 系の開口数 ΝΑを所定値以上に大きくすることは光学設計の観点から困難であるた め、露光光の短波長化が必要になる。
[0005] そこで、半導体パターニングの次世代の露光方法(露光装置)として、 EUVL (Extr eme UltraViolet Lithography:極紫外リソグラフィ)の手法が注目されている。 EUVL 露光装置では、波長が 248nmの KrFエキシマレーザ光や波長が 193nmの ArFェ キシマレーザ光を用いる従来の露光方法と比較して、 5〜20nm程度の波長を有す る EUV (Extreme UltraViolet:極紫外線)光を用いる。
[0006] 露光光として EUV光を用いる場合、使用可能な光透過性の光学材料が存在しなく なる。このため、 EUVL露光装置では、必然的に、反射型のマスクを用いるとともに、 反射型の投影光学系を用いることになる。
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0007] 一般に、 EUVL露光装置に用いられる反射型の投影光学系では、物体面上の視 野領域および像面上の結像領域が光軸上にない。これは、反射面が通過する光束 を遮ることがないように光路分離を行うからである。これに対し、シュヴァルッシルト光 学系では、視野領域および結像領域を光軸上に位置させるために、ミラーの中央に 設けられた開口部を介して光を通過させて 、る。
[0008] この場合、光学系の開口が輪帯状になり、ある特定の空間周波数に限って解像力 が低下する特性になるため、リソグラフィには適しない。一般に、 EUVL露光装置に 用いられる投影光学系では、後述するように、像面上の各点に達する光束の開口数 が方向により異なる。像面上の各点に達する光束の開口数が方向により異なるという ことは、解像力に方向に起因するムラがあるということであり、投影光学系を介して感 光性基板上に形成されるパターンの形状にばらつきが生じることになる。
[0009] 本発明は、視野領域および結像領域が光軸から離れて位置する反射光学系であ つて、像面上の各点に達する光束の開口数が方向に依らずほぼ均一な投影光学系 を提供することを目的とする。
[0010] また、本発明は、像面上の各点に達する光束の開口数が方向に依らずほぼ均一な 反射型の投影光学系を用い、たとえば露光光として EUV光を用いて、マスクパター ンを感光性基板上に大きな解像力で且つ忠実に形成することのできる露光装置およ び露光方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0011] 前記目的を達成するために、本発明の第 1形態では、第 1面の像を第 2面上におい て光軸から離れた所定領域に形成する反射型の投影光学系にお ヽて、
前記投影光学系の開口数を規定するための開口絞りを備え、
前記開口絞りは、直交する 2方向に関する寸法が互いに異なる開口部を有すること を特徴とする投影光学系を提供する。
[0012] 本発明の第 2形態では、第 1面の像を第 2面上において光軸力も離れた所定領域 に形成する反射型の投影光学系にお 、て、
前記投影光学系の開口数を規定するための開口絞りを備え、 前記開口絞りは、開口形状の異なる別の開口絞りと交換可能に構成されていること を特徴とする投影光学系を提供する。
[0013] 本発明の第 3形態では、前記第 1面に設定されたマスクを照明するための照明系と 、前記マスクに形成されたパターンの像を前記第 2面に設定された感光性基板上に 形成するための第 1形態または第 2形態の投影光学系とを備えていることを特徴とす る露光装置を提供する。
[0014] 本発明の第 4形態では、前記第 1面に設定されたマスクを照明する照明工程と、第 1形態または第 2形態の投影光学系を介して前記マスクに形成されたパターンの像を 前記第 2面に設定された感光性基板上に投影露光する露光工程とを含むことを特徴 とする露光方法を提供する。
[0015] 本発明の第 5形態では、第 1面に設定されるマスクを照明するための照明光学系と 、前記マスクに形成されたパターンの像を第 2面に設定される感光性基板上におい て光軸から離れた円弧領域に形成するための反射型の投影光学系と、前記マスクと 前記感光性基板とを相対的に走査移動可能に保持するステージとを有する投影露 光装置において、
前記円弧領域は前記走査移動方向の幅が前記走査移動方向に対して垂直な方 向の幅に対して相対的に狭ぐ
前記投影光学系は開口数を規定するための開口絞りを備え、該開口絞りの開口形 状は前記走査移動方向に対応する方向の直径が該走査移動方向に垂直な方向に 対応する方向の直径よりも大きい形状であることを特徴とする投影露光装置を提供す る。
発明の効果
[0016] 本発明にかかる反射型の投影光学系では、開口絞りの開口部を円形形状以外の 所要の形状 (例えば楕円形状)に設定しているので、像面上の各点に達する光束の 開口数の方向による不均一性を小さく抑えられる。
[0017] すなわち、本発明では、視野領域および結像領域が光軸から離れて位置する反射 光学系であって、像面上の各点に達する光束の開口数が方向に依らずほぼ均一な 投影光学系を実現することができる。したがって、本発明の露光装置では、像面上の 各点に達する光束の開口数が方向に依らずほぼ均一な反射型の投影光学系を用 、 、たとえば露光光として EUV光を用いて、マスクパターンを感光性基板上に大きな解 像力で且つ忠実に形成することができる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]光軸上の開口数および光軸外の開口数の定義をそれぞれ説明する図である。
[図 2]部分光学系が満足すべき広義の正弦条件および射影関係について説明する 図である。
[図 3]本発明の実施形態に力かる露光装置の構成を概略的に示す図である。
[図 4]図 3の露光装置においてウェハ上に形成される円弧状の静止露光領域と光軸と の位置関係を概略的に示す図である。
[図 5]走査露光によりウェハ上に 1つのショット領域が形成される様子を概略的に示す 図である。
[図 6]本実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。
[図 7]従来技術にしたがって開口部を円形形状にしたときの結像領域の各点におけ る開口の歪み方向および歪み方を模式的に示す図である。
[図 8]本発明にしたがって開口部を楕円形状にしたときの結像領域の各点における 開口の歪み方向および歪み方を模式的に示す図である。
[図 9]メリディォナル方向に長径を有する楕円形状の開口部を有する開口絞りを概略 的に示す図である。
[図 10]開口の歪みが結像に与える影響についてのシミュレーション結果を示す図で ある。
[図 11]開口絞りの開口部が具体的に満たすことが好ましい条件を説明する図である。
[図 12]マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例について、そ のフローチャートを示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0019] 以下、本発明の実施形態の説明に先立って、従来技術の不都合について具体的 に説明する。視野領域および結像領域が光軸から離れて位置する反射型の投影光 学系では、本来の意味での光軸上の開口数 NAは定義できない。そこで、光軸外の 開口数 NAを、図 1に示すように定義する。
[0020] 図 1を参照すると、光軸上の開口数 NAoは、像面 IPに達する最外縁の光線(開口 部の縁を通過して像面 IPに達する光線)が光軸 AXとなす角度、すなわち入射角度 Θを用いて次の式(1)により表される。一方、光軸外の開口数 NAを、像面 IPに達す る最外縁の光線の入射角度 0 および 0 を用いて次の式(2)により定義する。
1 2
NAo = sin 0 (1)
NA= (sin 0 -sin 0 ) /2 (2)
1 2
[0021] 上述した光軸外の開口数 NAの定義は、光軸外の正弦条件より必然的に導かれる 。光軸外の正弦条件については、例えば、鶴田匡夫著、「第 4光の鉛筆」、新技術コミ ュ-ケーシヨンズ、 p. 433などを参照することができる。一般に、投影光学系におい て、光軸外の開口数 NAは、光軸上の NAoと異なる。し力も、開口部が円形形状であ るため、光軸外の開口数 NAは、メリディォナル方向とサジタル方向とで異なる。この 現象は、様々な要因に起因して発生する。
[0022] 先ず、光軸上の NAoが光軸外の開口数 NAと同一になる条件について考える。少 なくとも光学系が下記の 3つの条件を満足する場合、像面上の各点に達する光束の 開口数 NAは像位置に依らず、方向に依らず、均一になる。
(1) 光学系がほぼ無収差であること。
[0023] (2) 開口絞りと像面との間に配置された部分光学系において、広義の正弦条件が 成り立つこと。すなわち、図 2に示すように、像面 IP上の任意の像点に到達する光線 が像面 IPの法線となす X方向の角度 (X方向入射角度)を αとし、 y方向の角度 (y方 向入射角度)を j8とするとき、その光線が開口絞り ASを通過する際の光線の光軸 A Xからの X方向高さ ξ、および y方向高さ ζは、 ξ =Asin a +Β、および ζ =Asin j8 + Cでそれぞれ表されること。ここで、 A、 Bおよび Cは、像点毎に決まる定数である。
[0024] (3) 開口絞りと像面との間に配置された部分光学系において、 h=Fsin Θで示す射 影関係を満足すること。すなわち、図 2に示すように、開口絞り ASを通過するときに 主光線が光軸 AXとなす角度を Θとし、その主光線の像面 IPでの光軸 AXからの高さ を hとし、上記部分光学系 GRの焦点距離を Fとするとき、 h=Fsin Θで示す射影関係 が成り立つこと。 [0025] 露光装置に搭載される投影光学系において、光学系がほぼ無収差であるという第 1条件は問題なく満足される。しかしながら、第 1条件以外の条件、特に部分光学系 GRが所望の射影関係を満たすという第 3条件については、大きな誤差が発生しがち である。以下、部分光学系 GRが広義の正弦条件を満たすという第 2条件と第 1条件 とを満足するが、第 3条件を満足しない場合、すなわち部分光学系 GRの射影関係が Θを変数とする関数 g ( Θ )を用いて h=F'g ( Θ )で表される場合について考察する。
[0026] このとき、光軸外の開口数 NA、すなわち像面上の光軸以外の各点に達する光束 のメリディォナル方向の開口数 NAmおよびサジタル方向の開口数 NAsは、光軸上 の開口数 NAoを用いて、次の式(3)および (4)でそれぞれ表される。
NAm=NAo -cos Θ / (dg ( θ ) /ά θ ) (3)
Figure imgf000008_0001
[0027] 式(3)および(4)を参照すると、 g ( 0 ) =sin Θであれば、 NAm=NAs=NAoとな り、像面上の各点に達する光束の開口数 NAが像高および方向に依らず均一になる ことは明らかである。一般には、 g ( 0 )≠sin Θであるため、像面上の各点に達する光 束の開口数 ΝΑは均一にならない。ここで、射影関係が g( θ ) = 8ίη θから外れる場合 、具体的にどのように外れるかを考えてみる。
[0028] 実際に露光装置に搭載される投影光学系においても収差の主成分は 3次収差で あることから、 3次収差成分のみに着目すると、関数 g( 6 )を次の式 (5)で表すことが できる。ここで、 δは、光学系が持つ射影関係の Fsin Θからの外れ量を表す定数で ある。
g( 0 )^sin 0 + δ -sin3 0 (5)
[0029] 式(5)で表される関数 g( Θ )を上述の式(3)および (4)に代入すると、メリディォナル 方向の開口数 NAmおよびサジタル方向の開口数 NAsは、次の式(6)および(7)で それぞれ表される。
NAm=NAo/ (l + 3 δ -sin2 0 ) (6)
NAs=NAo/ (l + δ -sin θ ) (7)
[0030] 式 (6)および(7)を参照すると、像面上の各点に達する光束の開口数 ΝΑは像高に より( 0に依存して)異なり、光軸上の開口数 NAo力 の誤差量はサジタル方向を 1と するとメリディォナル方向は 3になることがわかる。このように、一般に投影光学系にお いて像面上の各点に達する光束の開口数 NAは像高により異なり、また方向により異 なる。一方、前述したように、投影光学系の解像力は、 λ ΖΝΑ ( λは使用光の波長) に比例する。
[0031] したがって、光束の開口数 ΝΑが像高により異なるとともに方向により異なるというこ とは、投影光学系の解像力に方向に起因するムラがあるということになる。投影光学 系の解像力に方向に起因するムラがあると、半導体回路の焼付けに際して形成され る微細パターンの形状が方向によって変動する。その結果、最終的に製造されるコン デンサやトランジスタが電気回路設計者の意図する所要の電気的特性 (コンダクタン ス、インピーダンスなど)を持たなくなり、最悪の場合には集積回路が不良品になって しまう。
[0032] 以上の問題に対処するのに光学的に最も望ましい方法は、前述した第 1条件〜第 3条件をすベて満足する光学系を設計することである。しかしながら、第 1条件〜第 3 条件をすベて満足する光学系を設計することは理論的には可能であるが、そのため に要求されるミラー構造の複雑さ、ミラー枚数の増カロ、組み立て精度の著しい高度化 は、ひいては製品価格の高騰を招くことになり、実際には現実的ではない。特に、 Ε UVL露光装置においては、反射ミラーの枚数増加は、ミラーの反射率があまり高くな いことから、露光光量の低下を招くことになり、ひいては製品の価値も低下させてしま うことになる。
[0033] 本願の発明者は、投影光学系の開口数を規定する開口絞りの開口部の形状を通 常の円形状ではなく所要形状 (例えば楕円形状)に設定することにより、像面上の各 点に達する光束の開口数 ΝΑを方向に依らずほぼ均一にするという技術的思想を得 た。以下、本発明の実施形態を参照して、本発明の技術的思想の具体的な内容に ついて説明する。
[0034] 本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図 3は、本発明の実施形態 にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。また、図 4は、図 3の露光装置に おいてウェハ上に形成される円弧状の静止露光領域 (すなわち実効露光領域)と光 軸との位置関係を示す図である。図 3において、感光性基板であるウェハ Wの法線 方向に沿って Z軸を、ウェハ Wの面内において図 3の紙面に平行な方向に Y軸を、ゥ ェハ Wの面内にお!ヽて図 3の紙面に垂直な方向に X軸をそれぞれ設定して!/、る。
[0035] 図 3を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光を供給するための光源として 、たとえばレーザプラズマ光源 1を備えている。光源 1から射出された光は、波長選択 フィルタ 2を介して、照明光学系 3に入射する。ここで、波長選択フィルタ 2は、光源 1 が供給する光から、所定波長 (たとえば 13. 5nm)の EUV光 (X線)だけを選択的に 透過させ、他の波長光の透過を遮る特性を有する。
[0036] 波長選択フィルタ 2を透過した EUV光は、複数の反射鏡力 構成された照明光学 系 3を介して、転写すべきパターンが形成された反射型のマスク Mを照明する。マス ク Mは、そのパターン面が XY平面に沿って延びるように、 Y方向に沿って移動可能 なマスクステージ MSによって保持されている。そして、マスクステージ MSの移動は、 図示を省略したレーザー干渉計により計測されるように構成されている。こうして、マ スク M上には、 Y軸に関して対称な円弧状の照明領域 (視野領域)が形成される。
[0037] 照明されたマスク Mのパターンからの光は、反射型の投影光学系 PLを介して、感 光性基板であるウエノ、 W上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、ウェハ W上 には、図 4に示すように、 Y軸に関して対称な円弧状の静止露光領域 (実効露光領域 :結像領域) ERが形成される。図 4を参照すると、光軸 AXを中心とした半径 φを有す る円形状の領域 (イメージサークル) IF内にぉ 、て、このイメージサークル IFに接する ように X方向の長さが LXで Y方向の長さが LYの円弧状の静止露光領域 ERが設けら れている。
[0038] ゥ ハ Wは、その露光面が XY平面に沿って延びるように、 X方向および Y方向に沿 つて二次元的に移動可能なウェハステージ WSによって保持されている。なお、ゥェ ハステージ WSの移動は、マスクステージ MSと同様に、図示を省略したレーザー干 渉計により計測されるように構成されている。こうして、マスクステージ MSおよびゥェ ハステージ WSを Y方向に沿って移動させながら、すなわち投影光学系 PLに対して マスク Mおよびウェハ Wを Y方向に沿って相対移動させながらスキャン露光(走査露 光)を行うことにより、ウェハ W上の 1つのショット領域(露光領域)にマスク Mのパター ンが転写される。 [0039] 図 5に示すように、 1つのショット領域 SRの X方向の長さは静止露光領域 ERの X方 向の長さ LXに一致し、その Y方向の長さはウェハ Wの移動距離に依存した長さ LYo になる。なお、投影光学系 PLの投影倍率 (転写倍率)が 1Z4である場合、ウェハステ ージ WSの移動速度をマスクステージ MSの移動速度の 1Z4に設定して同期走査を 行う。そして、ウェハステージ WSの X方向に沿ったステップ移動と Y方向に沿った走 查移動を繰り返すことにより、ウェハ Wの各ショット領域にマスク Mのパターンが逐次 転写される。
[0040] 図 6は、本実施形態に力かる投影光学系の構成を概略的に示す図である。図 6を 参照すると、本実施形態の投影光学系 PLは、マスク Mのパターンの中間像を形成 するための第 1反射結像光学系 G1と、マスクパターンの中間像の像 (マスク Mのパタ ーンの二次像)をウェハ W上に形成するための第 2反射結像光学系 G2とにより構成 されている。
[0041] 第 1反射結像光学系 G1は 4つの反射鏡 M1〜M4により構成され、第 2反射結像光 学系 G2は 2つの反射鏡 M5および M6により構成されている。また、投影光学系 PL は、ウェハ側 (像側)にテレセントリックな光学系である。さらに、すべての反射鏡 Ml 〜M6の反射面が光軸に関して回転対称な非球面状に形成され、第 1反射鏡 Mlか ら第 2反射鏡 M2へ至る光路中には開口絞り ASが配置されて 、る。
[0042] なお、非球面は、光軸に垂直な方向の高さを yとし、非球面の頂点における接平面 力も高さ yにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離 (サグ量)を zとし、頂点 曲率半径を rとし、円錐係数を κとし、 n次の非球面係数を C としたとき、以下の式 (b )で表される。
z = (yVr) Z[l + { 1—(l + κ ) · yVr } 1 2]
+ C -y4+C -y6 + C -y8 + C -y10+ · · · (b)
4 6 8 10
[0043] 本実施形態の投影光学系 PLでは、マスク M (図 6では不図示)からの光は、第 1凹 面反射鏡 Mlの反射面、第 2凹面反射鏡 M2の反射面、第 3凸面反射鏡 M3の反射 面、および第 4凹面反射鏡 M4の反射面で順次反射された後、マスクパターンの中間 像を形成する。そして、第 1反射結像光学系 G1を介して形成されたマスクパターン中 間像からの光は、第 5凸面反射鏡 M5の反射面および第 6凹面反射鏡 M6の反射面 で順次反射された後、ウェハ w上にマスクパターンの縮小像(二次像)を形成する。
[0044] 次の表(1)に、本実施形態に力かる投影光学系 PLの諸元の値を掲げる。表(1)に おいて、 λは露光光 (EUV光)の波長を、 j8は投影倍率を、 ΝΑは像側(ウェハ側) 開口数を、 HOはマスク M上における最大物体高を、 φはウェハ W上でのイメージサ 一クル IFの半径 (最大像高)を、 LXは静止露光領域 ERの X方向に沿った寸法を、 L Yは静止露光領域 ERの Y方向に沿った寸法をそれぞれ表して 、る。
[0045] また、面番号は物体面であるマスク面力 像面であるウェハ面への光線の進行する 方向に沿ったマスク側力 の反射面の順序を、 rは各反射面の頂点曲率半径 (mm) を、 dは各反射面の軸上間隔すなわち面間隔 (mm)をそれぞれ示している。なお、面 間隔 dは、反射される度にその符号を変えるものとする。そして、光線の入射方向に かかわらずマスク側に向力つて凸面の曲率半径を正とし、凹面の曲率半径を負として いる。
[0046] 表(1)
(主要諸元)
λ = 13. 5nm
β = 1/4
NA=0. 26
HO = 124mm
φ = 31mm
LX= 26mm
LY= 2mm
(光学部材諸元)
面番号 r d
(マスク面) 652.352419
1 -790.73406 -209.979693 (第 1反射鏡 Ml)
2 oo -141.211064 (開口絞り AS)
3 3000.00000 262.342040 (第 2反射鏡 M2)
4 478.68563 -262.292922 (第 3反射鏡 M3) /〇.000000 =
C〇.7922 I 1〇X = 。gl
C
〇 C〇.38〇 610 o〇.21737lX x = =1 -∞—l
K〇. 000000 =
S
l〇 c〇.1〇 3 x =- -
Figure imgf000013_0001
C =-0. 380907X10 C =—0. 334201X10
4 6
C =0. 113527X10— 19 C =—0. 535935X10—
-29 c
c = =— 0.416047X10 =0.881874X10— 34
12 14
-39 c
c = =— 0. 583757X10 =— 0. 780811X10
16 18
c = =0. 176571X10-49
20
6面
K = 0.000000
C = — 0. 190330X10—8 C = 0. 134021 X10"11
4 6
c = — 0.471080X10" 16 c = =— 0.968673X10— :
8 10
c = =0.284390 X10"22 C = — 0.
12 14 265057 X10"25
c = =0.131472X10, C = — 0.341329 X10"32
16 18
c 二 =0. 365714 X10"36
20
7面
κ = 0.000000
C = 0.668635X10— 1Q C =0 . 359674X10— 15
4 6
C = 0.468613X10 - - 0.440976 X10"24
8 , c =
10
C = =0.431536X10— 28 C = — 0.257984 X10"32
12 14
C = =0. 938415 X10"37 c = — 0. 190247X10— "
16 18
c = =0. 165315 X10"46
20
[0047] 本実施形態の投影光学系 PLでは、波長が 13. 5nmの EUV光に対して諸収差が 良好に補正された結像領域として、 26mm(=LX) X2mm(=LY)の円弧状の静止 露光領域がウェハ W上に確保される。したがって、ウェハ Wにおいて、たとえば 26m m( = LX) X33mm( = LYo)の大きさを有する各ショット領域に、マスク Mのパターン が走査露光により転写される。
[0048] すなわち、本実施形態の投影光学系 PLでは、図 4に示すように、有効な結像領域( 静止露光領域) ERが 26mm X 2mmの円弧状の領域に限定され、ひいては有効な 像高が 29mn!〜 3 lmm (有効な物体高が 116mn!〜 124mm)の相対的に狭 V、範囲 に限定されている。これは、前述したように、本実施形態のような反射型の投影光学 系 PLでは、反射面が通過する光束を遮ることがな!、ように光路分離を行わなければ ならないからである。
[0049] 本実施形態の投影光学系 PLでは、図 4に示すように有効な結像領域 (静止露光領 域) ERが 26mm X 2mmの部分円弧状の領域に限定され、イメージフィールド IFの 円周全体に対してかなり短い一部の円弧状の領域に過ぎない。したがって、開口絞 り ASの開口部を円形形状にすると、図 7に示すように、メリディォナル方向の開口数 NAmとサジタル方向の開口数 NAsとの異なり方、すなわち開口の歪み方向および 歪み方が、結像領域の全体に亘つてほぼ同一になる。図 7では、開口部を円形形状 にしたときの開口の歪み度合いを楕円で表している。
[0050] 具体的に、本実施形態の投影光学系 PLにおいて、従来技術にしたがって開口絞 り ASの開口部を直径が 68. 348mmの円形形状に設定すると、結像領域の各像高 の点におけるメリディォナル方向の開口数 NAmおよびサジタル方向の開口数 NAs は、以下の表(2)に示す通りである。
[0051] 表(2)
像高 29mmの点での NAm: 0. 250765182507
像高 29mmの点での NAs : 0. 258042961396
像高 3 lmmの点での NAm: 0. 249217797699
像高 3 lmmの点での NAs : 0. 257476183744
[0052] そこで、本実施形態では、開口絞り ASの開口部を円形形状以外の所要の形状、た とえば楕円形状にすることにより、図 8に示すように、開口の歪みを結像領域の全体 に亘つて良好に抑え、メリディォナル方向の開口数 NAmとサジタル方向の開口数 N Asとが結像領域の全体に亘つてほぼ均一になるように構成している。図 8では、開口 部を楕円形状にしたときの開口の歪み度合いを太線の楕円で表している。また、図 8 における破線の楕円は、開口部を円形形状にしたときの開口の歪み度合いを表す図 7の楕円に対応している。具体的に図 8を参照すると、円弧の左右の端では XY方向 とメリディォナル ·サジタル方向とが異なるので、厳密には NAが円にならずほぼ楕円 形状になる。このように、中央ではほぼ均一な円形の NAになる力 円弧の左右の端 では厳密には不均一な非円形の NAになる。しかしながら、完全な円にならないとし ても、メリディォナル方向とサジタル方向との NAの差(あるいは X方向と Y方向との N Aの差)を小さくすることができると!/、う効果が得られる。
[0053] 図 9は、楕円形状の開口絞りの開口部を示す一例である。同図において、開口絞り ASの開口部 10の Y方向の直径は a、 X方向の直径は bである。図 9で aの方が よりも 大きいのは、 EUV露光装置は上述したように露光光量の低下を防ぐために、ミラー 枚数を極力少なくする必要があり、この為、一般的には射影関係が h>Fsin Θとなる 為、図 9に示すようにサジタル方向の開口数を相対的に小さくする形状とする事が好 ましいからである。し力し、射影関係が hく Fsin Θとなる場合等は、図 9の aの値を bの 値よりも小さくすることが好ましい。また、場合によっては、正弦条件等他の光学特性 も考慮して開口絞りの形状を決めることが好ましい。
[0054] 露光に使用される有効な光線の像高が相対的に狭い範囲に限定すると、前述の式
(6)および (7)において所望の射影関係力 の外れ量 δがある程度大きくても、像面 上の各点に達する光束の開口数 ΝΑの像高による不均一性は無視し得ることがわか る。したがって、本実施の形態のように、露光に使用される有効な光線の像高を 29m m〜3 lmmと相対的に狭 、範囲に限定すると像高による開口数 NAの不均一性も改 善することが可能となる。
[0055] 具体的に、本実施形態の投影光学系 PLにおいて、図 9に示すように、本発明にし たがって開口絞り ASの開口部 10を長径 (メリディォナル方向)が 68. 348mmで短 径 (サジタル方向)が 66. 254mmの楕円形状に設定すると、結像領域の各像高に おけるメリディォナル方向の開口数 NAmおよびサジタル方向の開口数 NAsは、以 下の表(3)に示す通りになる。なお、図 9において、補助開口部 11はマスク Mから第 1反射鏡 Mlに向力う所要の光束を通過させるための開口部であり、補助開口部 12 は第 2反射鏡 M2から第 3反射鏡 M3に向力 所要の光束を通過させるための開口部 である。
[0056] 表(3)
像高 29mmの点での NAm: 0. 250765272746
像高 29mmの点での NAs : 0. 250272182607
像高 3 lmmの点での NAm: 0. 249217758088 像高 3 lmmの点での NAs : 0. 24972074902
[0057] 表(2)に示すように像高 29mmの点で 0. 2507〜0. 2580と比較的大きくばらつ!/ヽ ていた開口数 NAが、本発明を適用することにより、表(3)に示すように 0. 2507-0 . 2502とばらつきが小さくなり、 1Z15程度にばらつきを抑えることが可能になった。 同様に、像高 31mmの点で 0. 2492-0. 2574と比較的大きくばらついていた開口 数 NA力 本発明を適用することにより、 0. 2492〜0. 2497とばらつき力 S/J、さくなり、 1Z16程度にばらつきを抑えることが可能になった。
[0058] 以上のように、本実施形態の投影光学系 PLでは、有効な結像領域が相対的に細 長い円弧状の領域に限定され、有効な像高が相対的に狭い範囲に限定されている ので、像面上の各点に達する光束の開口数 NAの像高による不均一性が小さく抑え られる。また、本実施形態の投影光学系 PLでは、開口絞り ASの開口部を所要の楕 円形状に設定しているので、像面上の各点に達する光束の開口数 NAの方向による 不均一性も小さく抑えられる。
[0059] すなわち、本実施形態では、視野領域および結像領域が光軸から離れて位置する 反射光学系であって、像面上の各点に達する光束の開口数が方向に依らずほぼ均 一な投影光学系 PLを実現することができる。したがって、本実施形態の露光装置で は、像面上の各点に達する光束の開口数が方向に依らずほぼ均一な反射型の投影 光学系 PLを用い、露光光として EUV光を用いているので、マスク Mのパターンをゥ ェハ W上に大きな解像力で且つ忠実に形成することができる。
[0060] ちなみに、本実施形態の投影光学系 PLにおいて、開口絞り ASとウェハ W (像面)と の間に配置された部分光学系 GR(M2〜M6)の焦点距離 F、および部分光学系 GR (M2〜M6)の射影関係を規定する関数 g ( Θ )は、以下の表 (4)に示す通りである。
[0061] 表 (4)
F=— 129. 186524007mm
g ( 0 ) = - 1.089581416414470 X 10"8 + 9.983031116454740 X 10— 1 X θ
-2.608569671543950 Χ 10"4 Χ θ 2 + 1.693133763108080 X 10"1 X θ 3 + 3.272877426399590 X 10"1 X θ 4- 1.064541314452320 X 10+1 X θ 5 + 2.105681558275050 X 10+2 X θ 6- 1.964921359054180 X 10+3 X θ ? + 9.263250785150350 X 10+3 X Θ 8— 2.172610074916260 X 10+4 X Θ 9 + 2.026470680865160 X 10+4 X Θ 10
[0062] 表 (4)に示すパラメータ g ( θ )に基づ!/、て計算すると、像高 29mmの点でのサジタ ル方向の開口数 NAsとメリディォナル方向の開口数 NAmとの比、すなわち NAsZ NAmは、次の式(8)で示す値になる。
NAs/NAm= {sin Θ /g( Θ )}/{cos Θ / (dg ( Θ ) /d θ ) }
= 1. 034204511394000 (8)
[0063] 式(8)で示す値は、実際の NAsZNAmの値、すなわち 1. 029022286に極めて 近ぐ結像領域の各像高における開口数 NAの方向による差異の発生については前 述した第 3条件の要因が支配的であることが確認できる。また、式 (8)を参照すると、 開口絞り ASの開口部を、長径と短径との比率力 ¾an Θ: g ( Θ ) Z (dg ( Θ ) Zd Θ )の楕 円形状に設定することが望ま 、ことがわかる。
[0064] 図 10は、開口の歪みが結像に与える影響についてのシミュレーション結果を示す 図である。図 10において、横軸は N A歪み(すなわちメリディォナル方向の開口数 N Amとサジタル方向の開口数 NAsとの歪み度合い)を、縦軸は所定線幅からの誤差 Δ CDをそれぞれ示している。このシミュレーションでは、投影光学系の像側 NAを 0. 18とし、 σ (コヒーレンスファクタ:照明光学系の射出側開口数 Ζ投影光学系の入射 側開口数)を 0. 8とし、光の波長えを 13. 5nmとし、線幅が 45nmの孤立線パターン マスクを用いて、オーバードーズにより線幅が 25nmパターンをウェハ上に焼き付け た。
[0065] したがって、図 10の縦軸 Δ CD (nm)は、所定線幅である 25nmからの線幅誤差を 示していることになる。一般に、パターン線幅について 10% (このシミュレーションの 場合には 25nm X O. 1 = 2. 5nm)の誤差が発生すると、半導体集積回路が不良品 になると言われている。図 10を参照すると、数%の NA歪みが半導体集積回路の良 否について深刻な影響を持つことがわかる。
[0066] 次いで、図 11を参照して、開口絞り ASの開口部が具体的に満たすことが好ましい 条件について説明する。先ず、図 11 (a)に示すように、投影光学系 PLの像面 (第 2 面)の円弧状の結像領域 (所定領域) ER上の複数の像点を、 Al, A2, A3, · · · , A nとする。そして、複数の像点のうち任意の 1つを、 Aiと称する。ここで、これらの複数 の像点は、像面の円弧状の結像領域 ER上において、ほぼ等間隔に多数サンプリン グされる。図 11 (a)では、説明を簡略ィ匕するために、 6つの像点 A1〜A6だけを示し ている。
[0067] また、図 11 (b)に示すように、開口絞り ASを含む平面に平行な平面 (XY平面)に おいて直交する 2つの座標 X, yを想定し、開口絞りエッジのうち、座標 Xが最大となる 点を Pxuとし、座標 Xが最小となる点を Pxbとし、座標 yが最大となる点を Pyuとし、座標 yが最小となる点を Pybとする。さらに、像点 Aiを中心とする半径 1の球面 Siを想定し 、点 Pxuを通過して像点 Aiに到達する光線が球面 Siと交差する座標を (Xixu, Yixu) とし、点 Pxbを通過して像点 Aiに到達する光線が球面 Siと交差する座標を (Xixb, Yi xb)とし、点 Pyuを通過して像点 Aiに到達する光線が球面 Siと交差する座標を (Xiyu , Yiyu)とし、点 Pybを通過して像点 Aiに到達する光線が球面 Siと交差する座標を (X iyb, Yiyb)とする。ここで、球面 Siでの X, Y座標の符号と、開口部における X, Y座標 の符号とがー致するように、開口部における X, Y軸の方向を定義する。
[0068] そして、像点 Aiに対応する 2つの変数として、次の式(9)および(10)によりそれぞ れ定義される変数 NAxiおよび NAyiを導入する。
NAxi= (Xixu-Xixb) /2 (9)
NAyi= (Yiyu- Yiyb) /2 (10)
[0069] こうして、像面の円弧状の結像領域 ER上の各点に達する光束の開口数を方向に 依らずほぼ均一にするには、開口絞り ASの開口部の所要形状力 次の式(11)をほ ぼ満足することが好ましい。ただし、式(11)において、∑ (1= 1〜11)は1= 1か = 11 までの総和記号である。
{∑NAxi (i= l〜n) }/n= {∑NAyi (i= l〜n) }/n (11)
[0070] 表(2)および(3)を参照して前述したように、図 6に示す投影光学系 PLにおいて、 従来技術にしたがう従来例では開口絞り ASの開口部が直径 φ =68. 348mmの円 形形状であり、本発明にしたがう本実施例では開口絞り ASの開口部が X方向直径 χ=66. 764mmで Υ方向直径 φ γ=68. 348mmの楕円形状であるものとする。 以下、 6つの像点 A1〜A6のみに着目した評価例を示す力 これは記述が煩雑とな ることを避けるためであり、本来は像面の円弧状の結像領域 ER上においてさらに多 くの像点をサンプリングすることが望ましい。図 11 (a)に示す 6つの像点 A1〜A6の 座標 (X座標, Y座標)は、以下の表(5)に示す通りである。
表 (5)
A1 = (0, 29)
A2 = (0, 31)
A3 = (13, 26. 037)
A4 = (13, 28. 037)
A5 = (- 13, 26. 037)
A6 = (- 13, 26. 037)
したがって、従来例の場合、各像点 A1〜A6に到達する光線が球面 Siと交差する 座標、すなわち Xixu, Xixb, Yiyu, Yiybは、以下の表(6)に示す通りである。
表 (6)
Xlxu = 0. 258042943154
Xlxb = 0. 258042943154
Ylyu = 0. , 256357547338
Ylyb = 0. 245172818845
X2xu = 0. 257476143154
X2xb = 0. 257476143154
Y2yu = 0. , 255819520205
Y2yb = 0. 242616331396
X3xu = 0. 259312007332
X3xb = 0. 253769989674
Y3yu = 0. , 257306651069
Y3yb = 0. 246969026605
X4xu = 0. 259077265506
X4xb = 0. 252997085452
Y4yu = 0. , 256801648512 Y4yb = 0. 244661464593
X5xu = 0. 253769989674
X5xb = 0. 259312007332
Y5yu = 0. , 257306651069
Y5yb = 0. 246969026606
X6xu = 0. 252997085391
X6xb = 0. 259077265493
Y6yu = 0. , 256801650789
Y6yb = 0. 244661462094
一方、本実施例の場合、各像点 A1〜A6に到達する光線が球面 Siと交差する座標 、すなわち Xixu, Xixb, Yiyu, Yiybは、以下の表(7)に示す通りである。
表 (7)
Xlxu = 0. 252165810353
Xixb = 0. 252165810353
Yiyu = 0. , 256357547323
Yiyb = 0. 245172893708
X2xu = 0. 25161071214
X2xb = 0. 25161071214
Y2yu = 0. , 255819520205
Y2yb = 0. 242616146657
X3xu = 0. 253346326274
X3xb = 0. 248029134343
Y3yu = 0. , 257306648643
Y3yb = 0. 246967652147
X4xu = 0. 253123286675
X4xb = 0. 247265493391
Y4yu = 0. , 256801637468
Y4yb = 0. 244660091297 X5xu = 0. 248029134344
X5xb = -0. 253346326274
Y5yu = 0. 257306648643
Y5yb = -0. 246967652148
X6xu = 0. 24726549333
X6xb = -0. 253123286663
Y6yu = 0. 256801639745
Y6yb = -0. 244660088798
[0076] こうして、従来例の場合、式(11)の左辺 {∑NAxi (i= l〜! ιΜΖηおよび右辺 { Σ Ν Ayi (i= l〜n) }Znは以下の表(8)に示す通りである。また、本実施例の場合、式(1 1)の左辺 {∑ NAxi (i= l〜n) }Znおよび右辺 {∑ NAyi (i= l〜n) }Znは以下の表 (9)に示す通りである。
[0077] 表(8)
{∑NAxi (i= l~n) }/n = 0. 256779239
{∑NAyi (i= l~n) }/n = 0. 2509536499
[0078] 表(9)
{∑NAxi (i= l~n) }/n = 0. 2509234605
{∑NAyi (i= l~n) }/n = 0. 2509531806
[0079] 表 (8)および (9)を参照すると、従来例よりも本実施例の方が式(11)を良好に満足 していることがわかる。その結果、本発明にしたがう本実施例では、開口絞り ASの開 口部の所要形状が式(11)をほぼ満足するような楕円形状に設定されて 、るので、像 面の円弧状の結像領域 ER上の各点に達する光束の開口数を方向に依らずほぼ均 一にすることができる。
[0080] ところで、半導体パターン露光装置に搭載される投影光学系では、開口絞りとして、 例えばカメラの絞りと同様に開口径が可変の虹彩絞りを用いるのが通常である。しか しながら、本実施形態において例えば楕円形状の開口部のような変形開口部を用い る場合、開口絞りとして虹彩絞りを採用することはできない。そこで、本実施形態では 、投影光学系 PLの開口数 NAの変化に際して、開口形状の異なる別の開口絞りと交 換可能な構成を採用することが望ましい。なお、開口形状の異なる別の開口絞りは、 相似形の開口絞りであってもよ 、ことは言うまでもな 、。
[0081] また、図 6を参照すると、一般に視野領域および結像領域が光軸から離れて形成さ れる反射型の投影光学系では、有効光束を遮ることがな 、ように非常に狭 、空間に 開口絞りを配置することになる。したがって、円形状の開口部を有する通常の開口絞 りを用いる場合にも、開口絞りに開口径の可変のための比較的複雑な機構を設ける よりも、開口形状の異なる別の開口絞りと交換可能な構成を採用することが望ましい 場合もある。なお、上述の実施形態では反射型の投影光学系を用いているが、これ に限定されることなぐ反射屈折型の投影光学系を用いて、上述の実施形態と同様 の作用効果を得ることができる。
[0082] 上述の実施形態に力かる露光装置では、照明系によってマスクを照明し (照明工程 )、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光 する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子 、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用い て感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイ クロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例について、図 12のフロー チャートを参照して説明する。
[0083] 先ず、図 12のステップ 301において、 1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次 のステップ 302において、その 1ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布さ れる。その後、ステップ 303において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク(レチ クル)上のパターンの像がその投影光学系を介して、その 1ロットのウェハ上の各ショ ット領域に順次露光転写される。
[0084] その後、ステップ 304において、その 1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行 われた後、ステップ 305において、その 1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスク としてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、 各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターン の形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体 デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスを スループット良く得ることができる。
[0085] なお、上述の本実施形態では、 EUV光を供給するための光源としてレーザプラズ マ光源を用いている。し力しながら、これに限定されることなぐ EUV光を供給する他 の適当な光源、たとえばシンクロトロン放射(SOR)光源などを用いることもできる。
[0086] また、上述の本実施形態では、 EUV光 (X線)を供給するための光源を有する露光 装置に本発明を適用している力 これに限定されることなぐ EUV光以外の他の波 長光を供給する光源を有する露光装置に対しても本発明を適用することができる。
[0087] また、上述の本実施形態では、露光装置の投影光学系に本発明を適用しているが 、これに限定されることなぐ第 1面 (物体面)の像を第 2面 (像面)上において光軸か ら離れた所定領域に形成する一般的な反射型の投影光学系に対しても本発明を適 用することができる。
符号の説明
[0088] 1 レーザプラズマ光源
2 波長選択フィルタ
3 照明光学系
M マスク
MS マスクステージ
PL 投影光学系
W ウェハ
WS ウェハステージ
M1〜M6 反射鏡
AS 開口絞り

Claims

請求の範囲
[1] 第 1面の像を第 2面上において光軸力 離れた所定領域に形成する反射型の投影 光学系において、
前記投影光学系の開口数を規定するための開口絞りを備え、
前記開口絞りは、直交する 2方向に関する寸法が互いに異なる開口部を有すること を特徴とする投影光学系。
[2] 前記第 2面の前記所定領域上の複数の像点を、 Al, A2, A3, · · · , Anとし、
前記複数の像点は、前記第 2面の前記所定領域上において、ほぼ等間隔に多数 サンプリングされるものとし、
前記複数の像点のうち任意の 1つを Aiと称するものとし、
前記開口絞りを含む平面に平行な平面において直交する 2つの座標 X, yを想定し 、前記開口絞りエッジのうち、座標 Xが最大となる点を Pxuとし、座標 Xが最小となる点 を Pxbとし、座標 yが最大となる点を Pyuとし、座標 yが最小となる点を Pybとし、 前記像点 Aiを中心とする半径 1の球面 Siを想定し、前記点 Pxuを通過して前記像 点 Aiに到達する光線が前記球面 Siと交差する座標を (Xixu, Yixu)とし、前記点 Pxb を通過して前記像点 Aiに到達する光線が前記球面 Siと交差する座標を (Xixb, Yixb )とし、前記点 Pyuを通過して前記像点 Aiに到達する光線が前記球面 Siと交差する 座標を (Xiyu, Yiyu)とし、前記点 Pybを通過して前記像点 Aiに到達する光線が前記 球面 Siと交差する座標を (Xiyb, Yiyb)とし、
前記像点 Aiに対応する 2つの変数 NAxiおよび NAyiをそれぞれ、
NAxi= (Xixu— Xixb) Z2
NAyi= (Yiyu- Yiyb) /2
と規定するとき、
前記開口部の所要形状は、
{∑ NAxi (i = 1〜n) }/n= {∑ NAyi (i = 1〜n) } /n
をほぼ満足することを特徴とする請求項 1に記載の投影光学系。
[3] 前記開口部の前記所要形状は、前記開口絞りと前記第 2面との間に配置された部分 光学系が所望の射影関係を満足していないことが前記所定領域内の各点に達する 光束の開口数の不均一性に及ぼす影響を補償するように規定されていることを特徴 とする請求項 1または 2に記載の投影光学系。
[4] 前記開口絞りを通過する主光線が光軸となす角度を Θとし、該主光線が前記第 2面 に達する点の前記光軸力ゝらの距離を hとし、前記部分光学系の焦点距離を Fとし、前 記部分光学系の射影関係が Θを変数とする関数 g ( Θ )を用いて h=F'g ( Θ )で表さ れるとさ、
前記開口部の前記所要形状は、長径と短径との比率が、 tan Θ : g ( Θ ) Z (dg ( Θ )
/d θ )の楕円であることを特徴とする請求項 3に記載の投影光学系。
[5] 前記開口部の前記所要形状は、前記開口絞りと前記第 2面との間に配置された部分 光学系が正弦条件を満足していないことが前記所定領域内の各点に達する光束の 開口数の不均一性に及ぼす影響を補償するように規定されて ヽることを特徴とする 請求項 1乃至 4のいずれか 1項に記載の投影光学系。
[6] 前記開口部の前記所要形状は、ほぼ楕円形状であることを特徴とする請求項 1乃至
5の 、ずれか 1項に記載の投影光学系。
[7] 前記開口部の前記所要形状は、メリディォナル方向に長径を有する楕円形状である ことを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれか 1項に記載の投影光学系。
[8] 前記開口絞りは、開口形状の異なる別の開口絞りと交換可能に構成されていることを 特徴とする請求項 1乃至 7のいずれ力 1項に記載の投影光学系。
[9] 第 1面の像を第 2面上において光軸力 離れた所定領域に形成する反射型の投影 光学系において、
前記投影光学系の開口数を規定するための開口絞りを備え、
前記開口絞りは、開口形状の異なる別の開口絞りと交換可能に構成されていること を特徴とする投影光学系。
[10] 前記第 1面に設定されたマスクを照明するための照明系と、前記マスクに形成された パターンの像を前記第 2面に設定された感光性基板上に形成するための請求項 1乃 至 9のいずれか 1項に記載の投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。
[11] 前記照明系は、露光光として EUV光を供給するための光源を有し、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を相対移動させて、前 記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光することを特徴とする請求項 10 に記載の露光装置。
[12] 前記第 1面に設定されたマスクを照明する照明工程と、請求項 1乃至 9のいずれか 1 項に記載の投影光学系を介して前記マスクに形成されたパターンの像を前記第 2面 に設定された感光性基板上に投影露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光 方法。
[13] 第 1面に設定されるマスクを照明するための照明光学系と、前記マスクに形成された ノターンの像を第 2面に設定される感光性基板上において光軸力 離れた円弧領域 に形成するための反射型の投影光学系と、前記マスクと前記感光性基板とを相対的 に走査移動可能に保持するステージとを有する投影露光装置において、 前記円弧領域は前記走査移動方向の幅が前記走査移動方向に対して垂直な方 向の幅に対して相対的に狭ぐ
前記投影光学系は開口数を規定するための開口絞りを備え、該開口絞りの開口形 状は前記走査移動方向に対応する方向の直径が該走査移動方向に垂直な方向に 対応する方向の直径よりも大きい形状であることを特徴とする投影露光装置。
[14] 前記開口絞りの形状は、前記走査移動方向に対応する方向に長径を有する楕円形 状であることを特徴とする請求項 13に記載の投影露光装置。
[15] 前記開口絞りは、開口形状または大きさの異なる別の開口絞りと交換可能に構成さ れていることを特徴とする請求項 14に記載の投影露光装置。
PCT/JP2005/011411 2004-06-23 2005-06-22 投影光学系、露光装置および露光方法 WO2006001291A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT05753442T ATE457522T1 (de) 2004-06-23 2005-06-22 Projektionsbelichtungsapparat
EP05753442A EP1768172B1 (en) 2004-06-23 2005-06-22 Projection exposure apparatus
JP2006528550A JP4711437B2 (ja) 2004-06-23 2005-06-22 投影光学系、露光装置および露光方法
CN2005800155707A CN1954406B (zh) 2004-06-23 2005-06-22 投影光学***、曝光装置以及曝光方法
DE602005019302T DE602005019302D1 (de) 2004-06-23 2005-06-22 Projektionsbelichtungsapparat
HK07110295.4A HK1105146A1 (en) 2004-06-23 2007-09-21 Projection exposure apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004184657 2004-06-23
JP2004-184657 2004-06-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006001291A1 true WO2006001291A1 (ja) 2006-01-05

Family

ID=35781757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2005/011411 WO2006001291A1 (ja) 2004-06-23 2005-06-22 投影光学系、露光装置および露光方法

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP1768172B1 (ja)
JP (1) JP4711437B2 (ja)
KR (1) KR100918335B1 (ja)
CN (1) CN1954406B (ja)
AT (1) ATE457522T1 (ja)
DE (1) DE602005019302D1 (ja)
HK (1) HK1105146A1 (ja)
TW (1) TWI372262B (ja)
WO (1) WO2006001291A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012137699A1 (ja) * 2011-04-05 2012-10-11 株式会社ニコン 光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法
JP2012212910A (ja) * 2005-03-08 2012-11-01 Carl Zeiss Smt Gmbh 取扱い可能な絞り又は開口絞りを備えたマイクロリソグラフィー投影光学系
JP2013527986A (ja) * 2010-04-23 2013-07-04 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー リソグラフィ系の光学要素の操作を含むリソグラフィ系を作動させる方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007094198A1 (ja) * 2006-02-16 2007-08-23 Nikon Corporation 投影光学系、露光装置、露光方法、ディスプレイの製造方法、マスク及びマスクの製造方法
US8208127B2 (en) 2007-07-16 2012-06-26 Carl Zeiss Smt Gmbh Combination stop for catoptric projection arrangement
KR101614562B1 (ko) * 2008-07-31 2016-05-02 코닝 인코포레이티드 스팟이 조정되는 능동형 스팟 어레이 리소그래픽 프로젝터 시스템
WO2011095209A1 (de) * 2010-02-03 2011-08-11 Carl Zeiss Smt Gmbh Mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage
DE102014208770A1 (de) * 2013-07-29 2015-01-29 Carl Zeiss Smt Gmbh Projektionsoptik zur Abbildung eines Objektfeldes in ein Bildfeld sowie Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Projektionsoptik
DE102014223811B4 (de) 2014-11-21 2016-09-29 Carl Zeiss Smt Gmbh Abbildende Optik für die EUV-Projektionslithographie, Projektionsbelichtungsanlage und Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001110709A (ja) * 1999-10-08 2001-04-20 Nikon Corp 多層膜反射鏡及び露光装置ならびに集積回路の製造方法。
JP2001185480A (ja) * 1999-10-15 2001-07-06 Nikon Corp 投影光学系及び該光学系を備える投影露光装置
JP2003309057A (ja) 2002-04-15 2003-10-31 Canon Inc 投影露光装置及びデバイス製造方法
JP2004158786A (ja) * 2002-11-08 2004-06-03 Canon Inc 投影光学系及び露光装置
WO2004046771A1 (en) 2002-11-21 2004-06-03 Carl Zeiss Smt Ag Projection lens with non- round diaphragm for microlithography

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09167735A (ja) * 1995-12-15 1997-06-24 Canon Inc 投影露光装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法
SG88824A1 (en) * 1996-11-28 2002-05-21 Nikon Corp Projection exposure method
EP1093021A3 (en) * 1999-10-15 2004-06-30 Nikon Corporation Projection optical system as well as equipment and methods making use of said system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001110709A (ja) * 1999-10-08 2001-04-20 Nikon Corp 多層膜反射鏡及び露光装置ならびに集積回路の製造方法。
JP2001185480A (ja) * 1999-10-15 2001-07-06 Nikon Corp 投影光学系及び該光学系を備える投影露光装置
JP2003309057A (ja) 2002-04-15 2003-10-31 Canon Inc 投影露光装置及びデバイス製造方法
JP2004158786A (ja) * 2002-11-08 2004-06-03 Canon Inc 投影光学系及び露光装置
WO2004046771A1 (en) 2002-11-21 2004-06-03 Carl Zeiss Smt Ag Projection lens with non- round diaphragm for microlithography

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012212910A (ja) * 2005-03-08 2012-11-01 Carl Zeiss Smt Gmbh 取扱い可能な絞り又は開口絞りを備えたマイクロリソグラフィー投影光学系
US9146472B2 (en) 2005-03-08 2015-09-29 Carl Zeiss Smt Gmbh Microlithography projection system with an accessible diaphragm or aperture stop
JP2013527986A (ja) * 2010-04-23 2013-07-04 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー リソグラフィ系の光学要素の操作を含むリソグラフィ系を作動させる方法
US9001310B2 (en) 2010-04-23 2015-04-07 Carl Zeiss Smt Gmbh Lithographic systems and processes of making and using same
WO2012137699A1 (ja) * 2011-04-05 2012-10-11 株式会社ニコン 光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW200604566A (en) 2006-02-01
JP4711437B2 (ja) 2011-06-29
EP1768172B1 (en) 2010-02-10
CN1954406B (zh) 2011-07-06
EP1768172A1 (en) 2007-03-28
HK1105146A1 (en) 2008-02-01
JPWO2006001291A1 (ja) 2008-04-17
CN1954406A (zh) 2007-04-25
KR20070043979A (ko) 2007-04-26
TWI372262B (en) 2012-09-11
KR100918335B1 (ko) 2009-09-22
EP1768172A4 (en) 2008-03-05
DE602005019302D1 (de) 2010-03-25
ATE457522T1 (de) 2010-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7483122B2 (en) Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method
KR100597471B1 (ko) 네개의 거울을 지니는 초 자외선 투영 광학 시스템
KR100588112B1 (ko) 리소그래피장치, 디바이스 제조방법 및 그 디바이스
EP1811547A1 (en) Optical integrator, illumination optical device, exposure device, and exposure method
JP4711437B2 (ja) 投影光学系、露光装置および露光方法
JP6098847B2 (ja) 露光装置、およびデバイス製造方法
US9075322B2 (en) Reflective imaging optical system, exposure apparatus, and method for producing device
US6924937B2 (en) Aberration correcting optical system
EP1582931B1 (en) Lithograpic apparatus, illumination system, and optical element for rotating an intensity distribution
US8743342B2 (en) Reflective imaging optical system, exposure apparatus, and method for producing device
US10976669B2 (en) Reflective image-forming optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
WO2010052961A1 (ja) 結像光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
JP2010062397A (ja) 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法
JP2007258625A (ja) 露光装置及びレチクル

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006528550

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200580015570.7

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005753442

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 596/DELNP/2007

Country of ref document: IN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020077001660

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2005753442

Country of ref document: EP