DE60303173T2

DE60303173T2 - Katoptrisches Projektionssystem, Belichtungsvorrichtung und Herstellungsprozess mit deren Verwendung

Info

Publication number: DE60303173T2
Application number: DE60303173T
Authority: DE
Inventors: Chiaki Canon Kabushiki Kaisha Terasawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2023-02-06
Also published as: EP1335228B1; EP1335228A1; US6947210B2; DE60303173D1; JP2003233002A; US20030147130A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Belichtungsgeräte und genauer gesagt auf ein optisches (katoptrisches) Projektionssystem der Reflektionsart, auf ein Belichtungsgerät und ein Vorrichtungsherstellverfahren unter Verwendung desselben. Das katoptrische optische Projektionssystem kann ultraviolettes ("UV") und extremultraviolettes Licht ("EUV") verwenden, um ein Objekt zu projizieren und zu belichten, wie beispielsweise ein Einzelkristallsubstrat für einen Halbleiterwafer, und eine Glasplatte für eine Flüssigkristallanzeige ("LCD").
Zusammen mit jüngsten Anforderungen an elektronischen Vorrichtungen mit einem kleineren und niedrigeren Profil sind kleinere Halbleitervorrichtungen, die an diese elektronischen Vorrichtungen zu montieren sind, stark nachgefragt worden. Beispielsweise hat die Gestaltungsregel für Maskenmuster erforderlich gemacht, dass ein Bild mit einer Größer einer Linie und einem Raum ("L&S") von weniger als 0,1 μ m extensiv erzeugt wird, und es steht in Erwartung, dass Schaltungsmuster mit weniger als 8 nm in der nahen Zukunft erforderlich sind. L&S bezeichnet ein Bild, das auf einen Wafer bei der Belichtung mit gleichen Linien – und Raumbreiten projiziert wird, und dient als ein Index der Belichtungsauflösung.
Ein Projektionsbelichtungsgerät als ein Beispiel von einem Belichtungsgerät für ein Herstellen von Halbleitervorrichtungen hat ein optisches Projektionssystem für ein Projizieren und Belichten eines Musters an einer Maske oder an einem Retikel (diese Ausdrücke sind in der vorliegenden Anmeldung austauschbar verwendet) zu einem Wafer. Die Auflösung R von dem Projektionsbelichtungsgerät (d.h. eine minimale Größe für eine genaue Bildübertragung) kann definiert werden unter Verwendung einer Lichtquellen – Wellenlänge λ und der numerischen Apertur ("NA") von dem optischen Projektionssystem wie in der folgenden Gleichung:
Je kürzer die Wellenlänge wird und je höher der Wert NA wird, desto besser wird die Auflösung. Der jüngste Trend hat erforderlich gemacht, dass die Auflösung ein kleinerer Wert wird; jedoch ist es schwierig, diese Anforderung unter Verwendung von lediglich dem erhöhten Wert NA zu erfüllen, und die verbesserte Auflösung impliziert die Anwendung von einer verkürzten Wellenlänge. Belichtungslichtquellen sind gegenwärtig im Übergang begriffen von einem KrF-Excimer Laser (mit einer Wellenlänge von ungefähr 248 nm) und einem ArF-Excimer Laser (mit einer Wellenlänge von ungefähr 193 nm) zu einem F₂-Excimer Laser (mit einer Wellenlänge von ungefähr 157 nm). Die praktische Anwendung von dem EUV-Licht als eine Lichtquelle wird unterstützt.
Da eine kürzere Wellenlänge des Lichtes die verwendbaren Glasmaterialien zum Übertragen des Lichtes beschränkt, ist es für das optische Projektionssystem von Vorteil, Reflektionselemente d.h. Spiegel zu verwenden anstelle einer Anwendung von vielen Brechungselementen d.h. Linsen. Nicht geeignete Glasmaterialien sind für das EUV-Licht als Belichtungslicht vorgeschlagen worden, und ein optisches Projektionssystem kann nicht irgendwelche Linsen haben. Es ist somit vorgeschlagen worden, ein optisches Reduktionsprojektionssystem (Demagnifikation = Verkleinerung) der Reflektionsart lediglich mit Spiegeln auszubilden.
Ein Spiegel bei einem optischen Reduktionsprojektionssystem der Reflektionsart bildet einen Mehrfachlagenfilm zum Verstärken des reflektierten Lichtes und zum Erhöhen des Reflektionsvermögens (Reflektanz), jedoch ist eine geringe Anzahl an Spiegeln erwünscht, um die Reflektanz von dem gesamten optischen System zu erhöhen. Außerdem verwendet das optische Projektionssystem vorzugsweise eine gerade Anzahl an Spiegeln, um eine mechanische Interferenz zwischen der Maske und der Wafer zu vermeiden, indem die Maske und der Wafer an entgegengesetzten Seiten in Bezug auf eine Pupille angeordnet wird. Im Prinzip ist das Zweispiegelsystem die minimale Anzahl, jedoch ist es schwierig, ein hohen Wert von NA und eine gute Abbildungsleistung lediglich mit zwei Spiegeln zu erhalten aufgrund ihrer begrenzten Gestaltungsfreiheit. Demgemäß hat die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2000-98 228 ein optisches Projektionssystem vorgeschlagen, das vier Spiegel hat. Der erste Spiegel ist planar (eben) oder konvex. Der zweite und der vierte Spiegel sind konkav. Der dritte Spiegel ist konvex. Ein Zwischenbild wird zwischen dem zweiten und dem dritten Spiegel erzeugt. Das Licht schneidet sich nicht selbst.
Das katoptrische optische Projektionssystem wie bei dem in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-98 228 vorgeschlagenen System aus vier Spiegeln ermöglicht eine Zunahme der Reflektanz bei dem gesamten optischen System, hat jedoch in nachteilhafter Weise eine große Spanne bei dem optischen System und einen großen maximalen effektiven Spiegeldurchmesser. Genauer gesagt hat das katoptrische optische Projektionssystem von einem ersten Ausführungsbeispiel eine Spanne von 1451 mm und einen maximalen effektiven Durchmesser Φ von 542 mm, während das katoptrische optische Projektionssystem von einem zweiten Ausführungsbeispiel eine Spanne von 1279 mm und einen maximalen effektiven Durchmesser Φ von 306 mm hat.
Dies würde zu einem größeren Gerät führen, die Transmittanz oder das Übertragungsvermögen verringern aufgrund des unzureichenden Abgaberaumes und Unterdruckraumes, und Herstellfehler bewirken aufgrund der Herstellschwierigkeit einer Spiegelfläche, was zu einer Verringerung der Abbildungsleistung folglich führt.
Ein Ausführungsbeispiel von der vorliegenden Erfindung strebt an, ein katoptrisches optisches Projektionssystem mit einer geringeren Spanne und einem kleineren maximalen Durchmesser für seine Spiegel vorzusehen und eine gute Abbildungsleistung aufzuzeigen.
Die Druckschrift DE-A-19 923 609 schlägt ein katoptrisches System vor, das vier Spiegel anwendet, wobei Licht von der Retikelebene zu dem ersten Spiegel das Licht von dem zweiten Spiegel zu dem dritten Spiegel schneidet. Der erste Spiegel und der dritte Spiegel sind konvex und der zweite Spiegel und der vierte Spiegel sind konkav.
Die Druckschrift US-A-5 805 365 schlägt verschiedene Gestaltungen für katoptrisches System mit 4 Spiegeln vor. In jedem Fall schneidet das Licht sich nicht selbst. In jedem Fall sind der erste Spiegel und der vierte Spiegel konkav und sind der zweite Spiegel und der dritte Spiegel konvex.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein katoptrisches optisches Projektionssystem mit vier Spiegeln, wie dies in Anspruch 1 aufgeführt ist, ein Belichtungsgerät, wie dies in Anspruch 6 aufgeführt ist, und ein Vorrichtungsherstellverfahren, wie dies in Anspruch 9 aufgeführt ist, geschaffen. Optionale Merkmale sind in den restlichen Ansprüchen aufgeführt.
Ein Belichtungsgerät, das die vorliegende Erfindung ausführt, hat das vorstehend beschriebene katoptrische optische Projektionssystem, und sein Betrieb kann mitsichbringen ein Bestrahlen einer Maske oder eines Retikels unter Verwendung von kreisartigem Extremultraviolettem Licht entsprechend einem kreisartigen Feld von den katoptrischen optischen Projektionssystem.
Die Ansprüche für das Vorrichtungsherstellverfahren decken Vorrichtungen als Zwischenerzeugnisse und Enderzeugnisse ab. Derartigen Vorrichtungen umfassen Halbleiterchips wie beispielsweise ein LSI und VLSI, CCDs, LCDs, magnetische Sensoren, Dünnfilmmagnetköpfe und dergleichen.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht von einem katoptrischen optischen Projektionssystem und seiner optische Bahn bei einem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht von einem katoptrischen optischen Projektionssystem und seine optische Bahn bei einem anderen Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine schematische Blockdarstellung von einem Belichtungsgerät, das ein in 1 gezeigtes katoptrisches optisches Projektionssystem hat.
4 zeigt ein Flussablaufdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens für ein Herstellen von Vorrichtungen (Halbleiterchips wie beispielsweise ICs, LSIs und dergleichen, LCDs, CDs und dergleichen).
5 zeigt ein detailliertes Flussablaufdiagramm für den Schritt 4 von dem in 4 gezeigten Waferprozess.
Nachstehend ist ein katoptrisches optisches Projektionssystem 100 und ein Belichtungsgerät 200, das einen Aspekt der vorliegenden Erfindung ausführt, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die gleichen Bezugszeichen in jeder Zeichnung bezeichnen jeweils das gleiche Element und eine Beschreibung davon unterbleibt. Hierbei zeigt 1 eine schematische Schnittansicht von dem katoptrischen optischen Projektionssystem 100 und seine optische Bahn von einem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht von einem katoptrischen optischen Projektionssystem 100a und seine Bahn als eine Variation von dem in 1 gezeigten optischen Reduktionsprojektionssystem 100 der Reflektionsart. Sofern dies nicht anderweitig aufgeführt ist, ist das katoptrische optische Projektionssystem 100 eine Verallgemeinerung von dem katoptrischen optischen Reduktionsprojektionssystem 100a.
Unter Bezugnahme auf 1 reduziert und projiziert das katoptrische optische Projektionssystem 100, (nachstehend ist dies einfacher als "optisches Projektionssystem 100" bezeichnet) ein Muster an einer Objektoberfläche (MS) wie beispielsweise eine Maskenoberfläche zu einer Bildoberfläche (W) wie beispielsweise eine Substratoberfläche und eine Objektoberfläche, die zu belichten ist. Das katoptrische optische Projektionssystem 100 ist ein optisches System, das für das EUV-Licht (mit einer Wellenlänge von beispielsweise 13,4 nm) besonders geeignet ist. Das optische Projektionssystem 100 hat vier Spiegel, die im Wesentlichen in der Reihenfolge des reflektierenden Lichtes von der Seite der Objektfläche (MS) einen ersten (konkaven Spiegel) 110, einen zweiten (konkaven) Spiegel 120, einen dritten (konvexen) Spiegel 130 und einen vierten (konkaven) Spiegel 140 aufweisen.
Das optische Projektionssystem 100 ist im Wesentlichen als ein koaxiales System angeordnet d.h. ein koaxiales optisches System, das axial um eine optische Achse herum symmetrisch ist. Jedoch müssen die jeweiligen Spiegel 110 bis 140 in dem optischen Projektionssystem 100 nicht so angeordnet sein, dass sie perfekt koaxial sind, um eine Aberration zu korrigieren oder einzustellen. Beispielsweise können sie geringfügig dezentriert sein für Aberrationsverbesserungen.
Das optische Projektionssystem 100 ordnet den ersten bis vierten Spiegel 110 bis 140 derart an, dass ein Zwischenbilde erzeugt wird unter Verwendung des ersten Spiegels 110 und des zweiten Spiegels 120, und wobei das Zwischenbild erneut an der Bildfläche W (unter Verwendung des dritten Spiegels 130 und des vierten Spiegels 140 abgebildet wird. Es ist ersichtlich, dass Licht von der Objektoberfläche (MS) zu dem ersten (konkaven) Spiegel 110 das Licht von dem zweiten (konkaven) Spiegel 120 zu dem dritten (konvexen) Spiegel 130 schneidet. Anders ausgedrückt reflektieren die beiden positiven Spiegel d.h. der erste (konkave) und der zweite (konkave) Spiegel 110 und 120 das Licht, das durch die Aperturblende ST von der Objektoberfläche MS getreten ist, wodurch der Strahlbündeldurchmesser verringert wird und die Länge der optischen Bahn verkürzt wird. Dies kann als ähnlich zu einem Fall erachtet werden, bei dem Feldlinsen lediglich durch konvexe Linsen ausgebildet sind. Das herkömmliche Beispiel entspricht einem Fall, bei dem Feldlinsen eine konkave Linse haben.
Das optische Projektionssystem 100 von dem Ausführungsbeispiel ist ein System mit vier Spiegeln und erhöht in vorteilhafter Weise die Reflektanz (das Reflektionsvermögen) von dem gesamten optischen System. Außerdem verwirklicht es, wie dies vorstehend beschrieben ist, einen verringerten effektiven Durchmesser und eine verringerte Spanne, wobei die Probleme bei dem herkömmlichen Aufbau gelöst werden. Ein hinausgehendes Licht wird bei dem optischen Projektionssystem 100 telezentrisch an der Seite der Bildfläche (W) gehalten, und die Vergrößerungsleistung wird weniger beeinflusst als in dem Fall, bei dem die Bildfläche (W) sich entlang der Richtung der optischen Achse bewegt. Da das optische Projektionssystem 100 als ein koaxiales System angeordnet ist, kann es in vorteilhafter Weise eine Aberration bei der ringförmigen Bildfläche um die optische Achse als eine Mitte herum korrigieren. Das optische Projektionssystem 100 ist ein optisches System, das ein Zwischenbild erzeugt, und es sieht gut ausgeglichene Aberrationskorrekturen vor.
Bei dem Ausführungsbeispiel sind der dritte Spiegel und der viere Spiegel 130 und 140 konvexe bzw. konkave Spiegel für ein Abbilden mit einem vorbestimmten Wert von NA und einem Rückfokus. Hierbei bedeutet "Rückfokus" ein Intervall zwischen der Fläche des letzten Spiegels (d.h. des vierten Spiegels) und der Bildfläche (W). Der erste Spiegel und der zweite Spiegel 110 und 120 sind konkave Spiegel, um den Hauptstrahl von der Objektfläche oder Objektoberfläche (MS) zu reflektieren und ihn nahezu der optischen Achse zu bringen. Die Spiegelform sollte vorzugsweise so bestimmt sein, wie dies nachstehend beschrieben ist, damit die Summe von den Petzval-Ausdrücken 0 sein kann oder in der Nachtbarschaft von 0 sein kann.
Obwohl das vorliegende Ausführungsbeispiel so aufgebaut ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, d.h. der erste bis vierte Spiegel 110 bis 140 als ein konkaver oder konvexer Spiegel, und es asphärische Formen an ihren Reflektionsflächen erzeugt, kann zumindest einer oder mehrere Spiegel von dem ersten bis vierten Spiegel 110 bis 140 eine asphärische Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung haben. Da ein Spiegel mit einer asphärischen Oberfläche in vorteilhafter Weise eine Korrektur der Aberration erleichtert, wird die asphärische Oberfläche vorzugsweise bei so viel wie möglich (erwünschenswerter Weise sind dies vier) Spiegeln angewendet. Die Form von einer asphärischen Fläche oder Oberfläche bei diesem ersten bis vierten Spiegel 110 bis 140 ist als Gleichung 2 als Gleichung einer generischen asphärischen Fläche definiert:
wobei "Z" eine Koordinate in der Richtung der optischen Achse ist, "c" eine Krümmung ist (d.h. eine reziproke Zahl von dem Radius r der Krümmung), "h" eine Höhe von der optischen Achse ist, "k" eine konische Konstante ist, "A" bis "J" asphärische Koeffizienten der 4. Ordnung, der 6. Ordnung der 8. Ordnung, der 10. Ordnung, der 12. Ordnung, der 14. Ordnung, der 16. Ordnung, der 18. Ordnung bzw. der 20. Ordnung sind.
Diese vier Spiegel, d.h. der erste bis vierte Spiegel 110 bis 140 haben die Summe der Petzval-Ausdrücke in der Nachtbarschaft von Null oder vorzugsweise bei Null, um die Bildfläche (W) in dem optischen System abzuflachen. Dadurch wird die Summe der Brechkraft von jeder Spiegelfläche annähernd zu Null gestaltet. Anders ausgedrückt erfüllen, wenn r₁₁₀ ∼ r₁₄₀ die Krümmungsradien für die jeweiligen Spiegel sind (wobei der Index den Bezugszeichen der Spiegel entspricht), der erste bis vierte Spiegel 110 bis 140 bei diesem Ausführungsbeispiel die Gleichung 3 oder 4:
Ein Multilagen-Film für ein reflektierendes EUV-Lichtes wird auf die Oberfläche der Spiegel 110–140 aufgebracht und dient den Verstärkern des Lichtes. Eine Multilage, die bei den Spiegeln 110 bis 140 von dem vorliegenden Ausführungsbeispielen anwendbar ist, hat beispielsweise eine Mo/Si Multilagenfilm, der abwechselnd laminierte Lagen aus Molybdän (Mo) und Silizium (Si) an der Reflektionsfläche des Spiegels hat, oder einen Mo/Be-Multilagenfilm, der abwechselnd laminierte Lagen aus Molybdän (Mo) und Beryllium (Be) an der Reflektionsfläche des Spiegels hat. Ein Spiegel, der den Mo/Si – Multilagenfilm hat, kann an Reflektionsvermögen von 67,5 für einen Wellenlängenbereich in der Nähe der Wellenlänge von 13,4 nm erzielen, und ein Spiegel, der den Mo/Be – Multilagenfilm hat, kann eine Reflektanz oder ein Reflektionsvermögen von 70,2 % für einen Wellenlängenbereich in der Nähe einer Wellenlänge von 11,3 nm erzielen. Natürlich sind die vorliegenden Ausführungsbeispiele im Hinblick auf den Multilagenfilm nicht auf die vorstehend beschrieben Materialien beschränkt, und sie können einen beliebigen Multilagenfilm anwenden, der einen Betrieb oder Effekt hat, der ähnlich wie der vorstehend beschriebene Betrieb oder Effekt ist.
Die Aperturblende ST wird so aufgegriffen, dass sie eine variable Aperturblende ist, um den Wert NA zu begrenzen oder zu variieren. Die Aperturblende ST als eine variable Blende sieht in vorteilhafter Weise eine tiefere Fokussiertiefe vor, die für ein Stabilisieren der Bilder geeignet ist.
Nachstehend sind Ergebnisse von Beleuchtungsversuchen unter Verwendung der katoptrischen optischen Projektionssysteme 100 und 100a beschrieben. In den 1 und 2 ist mit dem Bezugszeichen MS eine Maske der Reflektionsart bezeichnet, die an der Objektoberfläche angeordnet ist, und mit W ist ein Wafer bezeichnet, der an der Bildoberfläche angeordnet ist. Die katoptrischen optischen Projektionssysteme 100 und 100a beleuchten die Maske MS unter Verwendung eines (nicht dargestellten) Beleuchtungssystems für ein Ausgeben von dem EUV-Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 13,4 nm, und das reflektierte UV-Licht wird von der Maske MS über den ersten (konkaven) Spiegel 110, den zweiten (konkaven) Spiegel 120, den dritten (konvexen) Spiegel 130 und den vierten (konkaven) Spiegel 140 reflektiert, die in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Dann wird ein verkleinertes Bild von dem Maskenmuster an dem Wafer W erzeugt, der an der Bildfläche angeordnet ist. Das katoptrische Projektionssystem 100, das in 1 gezeigt ist, hat einen Wert NA = 0,10, eine Verkleinerung (Demagnifikation) = ¼, einen Objektpunkt von 66 bis 70 mm, einen Bildpunkt von 16,5 bis 17,5 mm und eine bogenförmige Bildfläche mit einer Breite von 1,0 mm. Die Tabelle 1 zeigt die numerischen Werte (wie beispielsweise den Krümmungsradius, die Oberflächenintervalle und die Koeffizienten der asphärischen Flächen) von dem in 1 gezeigten katoptrischen optischen Projektionssystemen 100.
Das in 1 gezeigte katoptrische optische Projektionssystem 100 hat derartige Absorptionen (die bei verschiedenen Punkten an dem Bildpunkt berechnet werden) ohne Herstellfehler, das eine Wellenfrontoperation 0,020 λ rms beträgt und eine maximale Distorsion -3,3 nm beträgt. Dies ist ein optisches System mit begrenzter Beugung einer Wellenlänge von 13,4 nm. Hierbei hat das optische System eine Spanne von 750 mm und der maximale effektive Durchmesser ϕ ist 244 mm, wobei diese Werte kleiner als bei dem herkömmlichen Beispiel sind.
Das katoptrische optische Projektionssystem 100a hat einen Wert na von 0,16, eine Demagnifikation von ¼, einen Objektpunkt von 66 bis 70 nm, einen Bildpunkt von 16,5 bis 17,5 mm und eine bogenförmige Bildfläche mit einer Breite von 1,0 mm. Die Tabelle 2 zeigt die numerischen Werte (wie beispielsweise den Krümmungsradius, die Flächenintervalle und die Koeffizienten der asphärischen Flächen) von den in 2 katoptrischen optischen Projektionssystem 100a.
Das in 2 gezeigte katoptrische optische Projektionssystem 100a hat derartige Aberrationen (die an verschiedenen Punkten am Bildpunkt berechnet worden sind) ohne Herstellfehler, dass die Wellenfrontaberration 0,025 λ rms beträgt und die maximale Distorsion 4,8 nm beträgt.
Dies ist ein im Hinblick auf die Beugung begrenztes optisches System für Wellenlänge von 13,4 nm. Hierbei hat das optische System eine Spanne von 710 mm und der maximale effektive Durchmesser λ beträgt 288 mm, wobei diese Werte kleiner als bei dem herkömmlichen Beispiel sind.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist das katoptrische optische Projektionssystem ein katoptrisches optisches Projektionssystem, das eine im Hinblick auf die Beugung begrenzte Leistung verwirklicht für eine Wellenlänge von EUV-Licht, und es ist relativ klein im Hinblick auf seine Spanne und effektiven Spiegeldurchmesser. Daher kann verhindert werden, dass das Gerät groß wird und das Übertragungsvermögen verringert wird aufgrund unzureichendem Abgaberaum und Unterdruckraum. Außerdem kann es Herstellfehler verringern oder beseitigen, die sich aufgrund der Schwierigkeit beim Herstellen einer Spiegelfläche ergeben, und es kann verhindern, dass die sich ergebende Abbildungsleistung sich verringert.
Nachstehend ist ein Belichtungsgerät 200a dass das katoptrische optische Projektionssystem 100 hat, unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Hierbei zeigt 3 eine schematische Blockdarstellung mit einem Belichtungsgerät 200, das ein in 1 gezeigtes kartroptrisches optisches Projektionssystem 100 hat. Das Belichtungsgerät 200 hat, wie dies in 3 gezeigt ist, ein Belichtungsgerät 210, ein Retikel 220, ein katoptrisches optisches Projektionssystem 100, eine Platte 230 und einen Plattentisch 240.
Das Belichtungsgerät 200 verwendet EUV-Licht (mit einer Wellenlänge von beispielsweise 13,4 nm) als ein Beleuchtungslicht für die Belichtung, und es belichtet zu der Platte 230 ein Schaltungsmuster, das an der Maske erzeugt worden ist, beispielsweise in einer als „step und scan" bezeichneten Art und Weise oder einer als „step and repeat" bezeichneten Art und Weise. Diese Belichtungsgerät ist für einen Lithographieprozess von weniger als ein Submikron oder ein viertel Mikron geeignet, und das vorliegende Ausführungsbeispiel verwendet das step-and-scan-Belichtungsgerät (dies ist auch als "Scanner") als ein Beispiel. Die hierbei verwendete mit "step and scan" bezeichnete Art und Weise ist ein Belichtungsverfahren, bei dem ein Maskenmuster zu einem Wafer belichtet wird durch ein kontinuierliches Abtasten des Wafers relativ zu der Maske, und durch ein nach dem Belichtungsschuss erfolgendes Bewegen des Wafers schrittweise zu dem nächsten Belichtungsbereich, mit dieser beschossen wird. Die Art und Weise des "step and repeat" ist ein anderer Modus eines Belichtungsverfahrens, bei dem ein Wafer schrittweiße zu einem Belichtungsbereich für den nächsten Schuss bewegt wird, jeder Schuss einer Zellenprojektion zu dem Wafer, zumindest die optische Bahn durch die das EUV-Licht läuft, sollte vorzugsweise in einer Unterdruckatmosphäre gehalten werden, obwohl dies nicht in 3 gezeigt ist, da das EUV-Licht eine geringe Transmittanz (Übertragungsvermögen) für Luft hat.
Das Beleuchtungsgerät 210 verwendet das EUV-Licht (mit einer Wellenlänge von beispielsweise 13,4 nm), um den Retikel 220 zu beleuchten, der ein zu übertragendes Schaltungsmuster ausbildet, und hat eine EUV-Lichtquelle 212 und ein optisches Beleuchtungssystem 214.
Die EUV-Lichtquelle verwendet beispielsweise eine Laserplasmalichtquelle. Die Laserplasmalichtquelle strahlt ein hochgradig verstärktes Impulslaserstrahlbündel zu einem in Unterdruck (Vakuum) gesetztes Zielmaterial, womit ein Hochtemperaturplasma erzeugt wird für eine Verwendung als EUV-Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 13,4 nm, die von diesen abgegeben wird. Das Zielmaterial kann einen metallischen dünnen Film, Inertgas und Tropfen und dergleichen anwenden. Der Impulslaser hat vorzugsweise eine hohe Widerholungsfrequenz beispielsweise üblicher Weise einige Kiloherz zum Steigern der durchschnittlichen Intensität des abgegebenen EUV-Lichtes. Alternativ kann die EUV-Lichtquelle 212 eine Entladungsplasmalichtquelle verwenden, die Gas um eine in einem Unterdruck gehaltenen Elektrode abgibt, eine Impulsspannung auf die Elektrode für eine Entladung legt und ein Hochtemperaturplasma induziert. Dieses Plasma gibt das EUV-Licht beispielsweise mit einer Wellenlänge von ungefähr 13,4 ab, damit dieses genutzt wird. Natürlich ist die EUV-Lichtquelle 212 nicht darauf beschränkt, sondern kann eine beliebige im Stand der Technik bekannte Technologie anwenden.
Das optische Beleuchtungssystem 214 bereitet das EUV-Licht aus, beleuchtet das Retikel 220 und hat ein optisches Kondensersystem, eine optische Integriereinrichtung, eine Aperturblende, ein Blatt und dergleichen. Beispielsweise hat das optische Kondensersystem einen oder mehrere Spiegel für ein Kondensieren (Sammeln) von EUV-Licht, das annähernd isotropisch von der EUV-Lichtquelle 212 gestrahlt wird, und die optische Integriereinrichtung beleuchtet gleichförmig das Retikel 220 mit einer vorbestimmten Apertur.
Eine (nicht gezeigte) Teilchenbeseitigungseinrichtung ist vorzugsweise zwischen der EUV-Lichtquelle 212 und dem optischen Beleuchtungssystem 214 angeordnet, um Teilchen zu beseitigen, die gleichzeitig dann erzeugt werden, wenn das EUV-Licht erzeugt wird.
Das Retikel 220 ist ein Retikel der Reflektionsart und erzeugt ein Schaltungsmuster (oder Bild), das zu übertragen ist. Es ist durch einen (nicht gezeigten) Retikeltisch gestützt und wird durch diesen angetrieben. Das gebeugte Licht, das von dem Retikel 220 abgegeben wird, wird zu der Platte 230 projiziert, nachdem es durch das optische Projektionssystem 100 reflektiert worden ist. Das Retikel 220 und die Platte 230 sind so angeordnet, dass sie einander optisch konjugieren. Da das Belichtungsgerät 200 von diesem Ausführungsbeispiel ein Scanner ist, werden das Retikel 220 und die Platte 230 mit einem Demagnifikationssgeschwindigkeitsverhältnis gescannt (abgetastet) um ein Muster an dem Retikel 220 zu der Platte 230 zu übertragen. Obwohl das Retikel 220 als ein Retikel der Reflektionsart ausgeführt ist, verringert das optische Projektionssystem 100 die Neigung von dem Hauptstrahl von dem Retikel 220, und ist somit auf sowohl das Retikel der Reflektionsart als auch auf das Retikel der Transmissionsart anwendbar.
Das optische Projektionssystem 100 hat in der Reihenfolge des reflektierenden Lichtes von der Seite des Retikels 220 den ersten (konkaven) Spiegel 110, den zweiten (konkaven) Spiegel 120, den dritten (konvexen) Spiegel 130 und den vierten (konkaven) Spiegel 140. Das katoptrische optische Projektionssystem 100 kann ein beliebiges der vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiele anwendenden und eine detaillierte Beschreibung derselben unterbleibt. Obwohl in 3 das in 1 gezeigte optische System 100 der Reflektionsart angewendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses veranschaulichende Ausführungsbeispiel beschränkt.
Die Platte 230 ist ein repräsentatives Objekt, das zu belichten ist, wie beispielsweise ein Wafer und eine LCD, und ein Fotoresist wird auf die Platte 230 aufgetragen. Der Schritt des Auftragens des Fotoresist umfasst eine Vorbehandlung, eine Haftbeschleunigungsanwendungsbehandlung, eine Fotoresistanwendungsbehandlung und eine Vorbackbehandlung. Die Vorbehandlung umfasst ein Reinigen, Trocknen und dergleichen. Die Haftbeschleunigungsanwendungsbehandlung oder- Auftragbehandlung ist ein Oberflächenreformierprozess, um so das Anhaften zwischen dem Fotoresist und einer Basis zu verstärken, (das heißt ein Prozess zum Erhöhen der Hydrophobizität durch Auftragen eines oberflächenaktiven Mittels) durch einen Beschichtungsprozess oder einen Verdampfungsprozess unter Verwendung eines organischen Films wie beispielsweise HMDS (Hexamethyl-Disilazan). Die Vorbackbehandlung ist ein Schritt eines Backens (oder Brennens) und ist weicher als die Nachbehandlung, die das Lösungsmittel entfernt.
Die Platte 230 wird durch den Plattentisch 240 gestützt. Der Plattentisch 240 kann einen beliebigen im Stand der Technik bekannten Aufbau anwenden, und somit unterbleibt eine detaillierte Beschreibung von seinem Aufbau und seinem Betrieb. Beispielsweise verwendet der Plattentisch 240 einen Linearmotor, um die Platte 230 in den Richtungen X und Y zu bewegen. Das Retikel 220 und die Platte 230 werden beispielsweise synchron abgetastet oder gescannt, und die Positionen von den (nicht gezeigten Retikeltisch) und von dem Plattentisch 240 werden überwacht beispielsweise durch ein Laserinterverometer und dergleichen, so dass beide bei einem konstanten Geschwindigkeitsverhältnis angetrieben werden. Der Plattentisch 240 ist an einem Tischstuhl angebaut, der an dem Boden oder dergleichen gestützt ist, beispielsweise über einen Dämpfer, und der Retikeltisch und das optische Projektionssystem 100 sind an einem Linsenfassungsstuhl (der ist nicht gezeigt) eingebaut, der beispielsweise über einen Dämpfer an dem an dem Boden angeordneten Basisrahmen gestützt ist.
Bei der Belichtung beleuchtet das EUV-Licht, das von der EUV-Lichtquelle 212 abgegeben wird, das Retikel 220 über das optische Beleuchtungssystem 214. Das EUV-Licht, das an dem Retikel 220 reflektiert worden ist und das Schaltungsmuster reflektiert, wird an der Platte 230 durch das optische Projektionssystem 100 abgebildet.
Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 ist nachstehend ein Ausführungsbeispiel von einem Vorrichtungsherstellverfahren unter Verwendung des vorstehend erwähnten Belichtungsgerätes 200 beschrieben. 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Herstellung von Vorrichtungen (beispielsweise Halbleiterchips wie beispielsweise IC und LSI, LCDs, CCDS, ect). Hierbei ist eine Herstellung von einem Halbleiterchip als ein Beispiel beschrieben. Bei dem Schritt 1 (Schaltungsgestaltung) wird eine Halbleitervorrichtungsschaltung gestaltet. Bei dem Schritt 2 (Maskenherstellung) wird eine Maske mit einem gestalteten Schaltungsmuster erzeugt. Bei dem Schritt 3 (Waferherstellung) wird ein Wafer unter Verwendung von solchen Materialien wie Silikon (Silizium) hergestellt. Bei dem Schritt 4 (Waferprozess), der als eine Vorbehandlung bezeichnet ist, wird die eigentliche Schaltung an dem Wafer durch Photolitographie unter Verwendung der Maske und des Wafers erzeugt. Bei dem Schritt 5 (Zusammenbau), der außerdem als eine Nachbehandlung bezeichnet ist, wird der bei Schritt 4 erzeugte Wafer zu einem Halbleiterchip ausgebildet, und er umfasst einen Zusammenbauschritt (beispielsweise Schneiden, Bonding), einen Verpackungsschritt (Chip-versiegeln) und dergleichen. Bei dem Schritt 6 (Inspektion) werden verschiedene Tests für die bei Schritt 5 hergestellte Halbleitervorrichtung ausgeführt, wie beispielsweise ein Gültigkeitstest und ein Haltbarkeitstest. Durch diese Schritte wird eine Halbleitervorrichtung fertig gestellt und versandt (Schritt 7).
5 zeigt eine detaillierte Flussdiagrammansicht von dem Waferprozess von Schritt 4, der in 4 gezeigt ist. Bei dem Schritt 11 (Oxidation) wird die Oberfläche des Wafers oxidiert. Bei dem Schritt 12 (CVD) wird ein Isolationsfilm an der Oberfläche des Wafers ausgebildet. Bei dem Schritt 13 (Elektrodenausbildung) werden Elektroden an dem Wafer durch Dampfauftragen und dergleichen ausgebildet. Bei dem Schritt 14 (Ionenimplantation) wird ein Ion in den Wafer implantiert. Bei dem Schritt 15 (Resistprozess) wird ein photosensitives Material auf den Wafer aufgetragen. Bei dem Schritt 16 (Belichtung) wird das Belichtungsgerät 200 angewendet, um ein Schaltungsmuster an der Maske auf den Wafer zu belichten. Bei dem Schritt 17 (Entwicklung) wird der belichtete Wafer entwickelt. Bei dem Schritt 18 (Ätzen) werden andere Teile außer einem entwickelten Resistbild geätzt. Bei dem Schritt 16 (Resiststripping) wird der nicht mehr verwendete Resist nach dem Ätzen entfernt. Diese Schritte werden wiederholt und Multilagenschaltungsmuster werden an dem Wafer erzeugt. Das Vorrichtungsherstellverfahren von diesem Ausführungsbeispiel kann Vorrichtungen mit höherer Qualität herstellen als im Stand der Technik. Somit bilden das Vorrichtungsherstellverfahren unter Verwendung des Belichtungsgerätes 200 und die Vorrichtungen als fertige Erzeugnisse außerdem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Des Weiteren ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt und verschiedene Variationen und Abwandlungen können gemacht werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise hat das katoptrische optische Projektionssystem von diesem Ausführungsbeispiel ein koaxiales System mit einer rotationssymmetrischen asphärischen Fläche, jedoch kann es eine rotationsasymmetrische asphärische Fläche haben. Die vorliegende Erfindung ist auf ein katoptrisches optisches Projektionssystem für nicht-EUV-Ultraviolettlicht mit einer Wellenlänge von 200 nm oder weniger wie beispielsweise ein ArF-Excimer-Laser und ein F₂-Excimer-Laser und auch auf ein Belichtungsgerät anwendbar, das einen großen Schirm abtastet und belichtet oder das ohne Abtasten belichtet.
Somit kann gemäß den Ausführungsbeispielen von dem katoptrischen optischen Projektionssystem die kleine Anzahl an Spiegeln, d.h. vier Spiegel, das Reflektionsvermögen (die Reflektanz) bei dem optischen System verbessern und die Spanne von dem optischen System und den maximalen effektiven Spiegeldurchmesser klein gestalten. Als ein Ergebnis kann verhindert werden, dass das Gerät groß wird und das die Transmittanz (das Übertragungsvermögen) sich verringert aufgrund eines unzureichenden Abgaberaums und Unterdruckraums. Außerdem kann es Herstellfehler aufgrund einer Schwierigkeit beim Herstellen einer Spiegelfläche verringern oder beseitigen und verhindern, dass sich die sich ergebene Bildleistung verringert. Das Belichtungsgerät von diesem katoptrischen optischen Projektionssystem kann Vorrichtungen mit hoher Qualität mit einer ausgezeichneten Belichtungsleistung inklusive einem ausgezeichnetem Durchsatz vorsehen.

Claims

Katoptrisches optisches Projektionssystem mit vier Spiegeln zum Projizieren eines Musters von einer Objektoberfläche zu einer Bildoberfläche, wobei das System nicht mehr als vier Spiegel aufweist in einer Reihenfolge von der optischen Bahn von der Objektseite zu der Bildseite mit einem ersten, einem zweiten, einem dritten und einem vierten Spiegel (110, 120, 130, 140), die im wesentlichen als ein koaxiales System so dienen, dass sie Licht von einer Objektseite zu einer Bildseite aufeinanderfolgend reflektieren, und wobei sie so angeordnet sind, dass Licht von der Objektoberfläche zu dem ersten Spiegel das Licht von dem zweiten Spiegel zu dem dritten Spiegel schneidet, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige Positionen für die Objektoberfläche und die Bildoberfläche derart vorhanden sind, dass Licht von einem Muster an der Objektoberfläche zu einem Zwischenbild des Musters in der optischen Bahn von dem zweiten Spiegel zu dem dritten Spiegel erzeugt wird, und Licht von dem Zwischenbild zu einem Bild von dem Muster an der Bildoberfläche erzeugt wird, und dass der erste, der zweite und der vierte Spiegel konkave reflektierende Oberflächen haben und der dritte Spiegel eine konvexe reflektierende Oberfläche hat.
Katoptrisches optisches Projektionssystem gemäß Anspruch 1, das eine Aperturblende zwischen der Objektoberfläche und dem ersten Spiegel aufweist.
Katoptrisches optisches Projektionssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem zumindest einer der Spiegel einen asphärischen Spiegel aufweist, der einen Mehrlagenfilm hat.
Katoptrisches optisches Projektionssystem gemäß Anspruch 3, bei dem sämtliche Spiegel des ersten bis vierten Spiegels asphärische Spiegel aufweisen, die jeweils einen Mehrlagenfilm haben.
Katoptrisches optisches Projektionssystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, das an der Bildoberflächenseite telezentrisch ist.
Belichtungsgerät für ein Belichten einer Bildoberfläche mit einem Muster an einer Objektoberfläche, wobei das Belichtungsgerät folgendes aufweist: ein optisches Beleuchtungssystem zum Beleuchten des Musters an der Objektoberfläche und ein optisches Projektionssystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche für ein Projizieren von Licht von der Lichtoberfläche zu der Bildoberfläche.
Belichtungsgerät gemäß Anspruch 6, bei dem das Licht von dem optischen Beleuchtungssystem eine Wellenlänge von 200 nm oder weniger hat.
Belichtungsgerät gemäß Anspruch 6, bei dem das Licht von dem optischen Beleuchtungssystem extrem ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von 20 nm oder weniger ist.
Vorrichtungsherstellverfahren mit den folgenden Schritten: Belichten eines Objektes unter Verwendung eines Belichtungsgerätes gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8; Entwickeln des belichteten Objektes und Ausführen eines vorbestimmten Prozesses zum Herstellen einer Vorrichtung unter Verwendung von zumindest einem Teil des entwickelten Objektes.