JP2000003851A - 反射屈折投影露光装置 - Google Patents
反射屈折投影露光装置Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
生じ難く、したがってクォーターミクロン単位の解像度
を安定して得ることができる反射屈折投影露光装置を提
供する。 【解決手段】屈折光学部材と曲面鏡MCと光路偏向部材
M1、M2とを含む光学部材により、第1面Rの縮小像を
第2面W上に形成する反射屈折投影露光装置において、
該露光装置は、2個以上の光路偏向部材M1、M2を有
し、光路偏向部材のうちのいずれか2つの光路偏向部材
M1、M2は、その反射面が互いに直交するように配置さ
れ、且つ単一の保持部材Hによって保持されていること
を特徴とする。
Description
子、または液晶露光装置等をフォトリソグラフィ工程で
製造する際に使用される投影露光装置の光学系に関し、
特に光学系の一要素として反射系を用いることにより、
クオーターミクロン単位の解像度を有する反射屈折光学
系の保持構造に関する。
ソグラフィ工程においては、フォトマスクまたはレチク
ル(以下、レチクルと総称する。)上のパターンの像
を、投影光学系を介して、フォトレジスト等が塗布され
たウエハまたはガラスプレート等(以下、ウエハと総称
する。)上に露光する投影露光装置が使用されている。
半導体素子等の集積度が向上するにつれて、投影露光装
置に使用されている投影光学系に要求される解像力は益
々高まっている。この要求を満足するために、照明光の
波長を短くし、且つ投影光学系の開口数(N.A.)を
大きくする必要が生じた。
吸収によって実用に耐える硝材の種類は限られ、波長が
300nm以下になると、現在のところ実用上使える硝
材は合成石英と蛍石だけとなる。両者のアッベ数は、色
収差を補正するのに十分な程は離れていないので、色収
差の補正が困難となる。また求められる光学性能は極め
て高いため、各収差をほぼ無収差にすることが必要とな
る。これをレンズ群のみで構成される屈折光学系で達成
するためには、多数のレンズが必要となり、透過率の低
減や光学系を製造するためのコストの増大を避けること
はできない。
射光学系は色収差がなく、しかもレンズとは逆のペッツ
バール和への寄与を示すため、反射光学系と屈折光学系
とを組み合わせたいわゆる反射屈折光学系によれば、レ
ンズ枚数の増加を招くことなく、色収差をはじめとする
各種の収差をほぼ無収差にすることができる。こうした
反射屈折光学系により投影光学系を構成した種々の技術
が提案されてきている。それらの代表的なものとして、
特開昭63−163319号公報、特公平7−1115
12号公報、特公平5−25170号公報、USP−
4,779,966等が開示されている。
では、凹面鏡に向う往路の光路と凹面鏡からの復路の光
路とを分離するために、光路偏向部材を用いる必要があ
る。ここで、屈折光学部材や凹面鏡は光軸対称に形成さ
れているために、これらの光学部材が光軸周りに回転し
ても、特段の収差は生じない。しかるに光路偏向部材に
は入射光軸と射出光軸とがあって、光軸対称には形成さ
れていない。それ故、光路偏向部材が入射光軸周りに回
転し、あるいは射出光軸周りに回転すると、像の回転を
招く。また、光路偏向部材が、入射光軸と射出光軸との
双方に直交する軸周りに回転すると、像の変形を招く。
材がチルト(回転運動)を生じると、像の回転や変形が
大きく発生するために、クォーターミクロン単位の解像
度の像を安定して得るには、光路偏向部材の組み込み位
置に対して厳しい要求が課され、且つ、その位置にて光
路偏向部材が維持されるように、防振に対しても厳しい
要求が課されることとなる。このために、設計上では反
射屈折光学系が屈折光学系よりも優れているものの、現
実に反射屈折光学系を製造する際の大きな問題点となっ
ていた。本発明はかかる点に鑑み、光路偏向部材がチル
トを生じても、像の回転が生じ難く、したがってクォー
ターミクロン単位の解像度を安定して得ることができる
反射屈折投影露光装置を提供することを課題とする。
するためになされたものであり、すなわち、屈折光学部
材と曲面鏡と光路偏向部材とを含む光学部材により、第
1面の縮小像を第2面上に形成する反射屈折投影露光装
置において、該露光装置は、2個以上の前記光路偏向部
材を有し、該光路偏向部材のうちのいずれか2つの光路
偏向部材は、その反射面が互いに直交するように配置さ
れ、且つ単一の保持部材によって保持されていることを
特徴とする反射屈折投影露光装置である。
を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施例
による反射屈折投影露光装置に用いる投影光学系の光路
図を示す。この投影光学系は、第1結像光学系Aによっ
てレチクルR上のパターンの中間像Sを形成し、第2結
像光学系Bによって中間像Sの再結像をウエハWの感光
面上に形成するものである。第1結像光学系Aの光軸
(第1光軸z1)は、鉛直Z方向に配置されている。ま
た、第1結像光学系Aは前群A1と後群A2とからなり、
後群A2には凹面鏡MCが配置されており、したがって後
群A2は往復光学系となっている。そして第1結像光学
系Aによるパターンの中間像Sは、前群A1と後群A2と
の中間に形成される。その中間像Sの位置の近傍に第1
平面鏡M1が配置されており、同平面鏡M1によって、第
1結像光学系Aの第1光軸z1は90°折り曲げられ
て、左右Y方向に延びる第2光軸z2となっている。第
2光軸z2には第2平面鏡M2が配置されており、同平面
鏡M2によって第2光軸z2は更に90°折り曲げられ
て、鉛直Z方向に延びる第3光軸z3となっている。
交点を点Pとすると、点Pは第1平面鏡M1の反射面を
含む平面上にあり、第2光軸z2と第3光軸z3との交点
を点Qとすると、点Qは第2平面鏡M2の反射面を含む
平面上にあり、線分PQが第2光軸z2となっている。
また、2つの平面鏡M1、M2は互いに直交し、且つ第2
光軸z2に対して共に45°の角度をなしている。そし
て第3光軸z3に、第2結像光学系Bが配置されてお
り、この第2結像光学系Bの内部に開口絞りASが配置
されている。
2が往復光学系となっているために、レチクルパターン
面とウエハ感光面の光軸z1、z3上の位置は、使用領域
とはならない。すなわちレチクルパターンを照明する照
明光学系(不図示)の照明領域は、第1光軸z1を外し
た前後X方向に長いスリット状となっており、この結
果、投影光学系の露光領域Waも第3光軸z3を外した
前後X方向に長いスリット状となっている。そしてレチ
クルRとウエハWとを左右Y方向に同期して走査するこ
とにより、レチクルパターンの全域をウエハの感光面に
転写するものである。
に、前後X方向長さ×左右Y方向長さが、25mm×6
mmの長方形領域としている。なお図2(X)は、図1
中U−U線拡大矢視図である。
を掲げる。表1の[光学部材諸元]中、第1欄Noはレ
チクルR側からの各光学面の番号、第2欄rは各光学面
の曲率半径、第3欄dは各光学面から次の光学面までの
光軸上の距離、第4欄Reffは各光学面の有効半径、第
5欄は各光学面から次の光学面までの硝材(空欄は空
気)、第6欄は各光学部材の記号又は光学部材の属する
群の記号を示す。曲率半径rと光軸上の間隔dは光の進
行方向を正とするが、1回反射するごとに正負を逆転し
て表示している。また、使用波長での石英と蛍石の屈折
率は次の通りである。 石英:1.560326 蛍石:1.501455
り、非球面についての第2欄rは、頂点曲率半径であ
る。非球面の形状は、 y:光軸からの高さ z:接平面から非球面までの光軸方向の距離 r:頂点曲率半径 κ:円錐係数 A〜F:非球面係数 によって表わしており、[非球面データ]に、非球面係
数A〜Fの値を示した。円錐係数については、各非球面
ともκ=0である。
M2は単一の保持部材Hによって保持されており、すな
わち2つの平面鏡M1、M2は一体として保持されてい
る。この保持部材Hは、架台(不図示)上に立設した支
持部材(不図示)によって、前方(+X方向)と後方
(−X方向)から支持されており、前後の支持部材が保
持部材Hを支持する位置の中間点は、おおむね、第2光
軸z2(すなわち線分PQ)の中点Kの直下30mmの
ピボタル点Gのところにある。支持部材は、保持部材H
がなんらの運動も生じないように支持するのではある
が、現実には保持部材Hは回転運動を生じる可能性があ
り、その回転運動は、ピボタル点Gを通るX軸、Y軸及
びZ軸周りの回転運動となる。
して保持し、且つ、第2光軸z2(線分PQ)の中点K
ないしはその近傍をピボタル点Gとする構成の有効性を
以下に示す。比較対象として、2つの平面鏡M1、M2を
個別に支持し、第1平面鏡M1が回転したときの像の変
形と、第2平面鏡M2が回転したときの像の変形とを調
べる。次いで、本実施例の構成に基づき、2つの平面鏡
M1、M2が一体として回転したときの像の変形を調べ
る。
きの像の変形結果について説明する。想定した回転運動
は、第1光軸z1と第2光軸z2との交点Pをピボタル点
として、ピボタル点Pを通るX軸、Y軸及びZ軸周りの
回転運動とし、回転の方向と回転角は、それぞれ+X方
向より見て反時計方向に3″、+Y方向より見て反時計
方向に3″及び+Z方向より見て時計方向に3″として
いる。なお、ピボタル点Pは、第1平面鏡M1の反射面
を延長した平面上にあるが、第1結像光学系Aは往復光
学系を含んでいるから、第1平面鏡M1の反射面自体の
上にピボタル点Pがある訳ではない。
表2と図2に、露光領域Waの中央位置1と露光領域W
aの四隅2〜5の変位量を示す。表2に示した変位量d
X、dYの単位はnmである。また図2(X)、(Y)
及び(Z)は、それぞれX軸、Y軸及びZ軸周りの回転
による点1〜5の変位量を表わす。なお、第1平面鏡M
1が回転すると、第3光軸z3のウエハ面上での位置も変
位する。表2と図2に示されているのは、変位後の第3
光軸z3の位置を、変位前の第3光軸z3の位置に重ねる
ように引き戻したときに、なおも残る点1〜5の変位量
を表わしている。
ときの像の変形を、表3と図3に示す。ピボタル点は、
第2光軸z2と第3光軸z3との交点Qとしており、その
他の条件は上記と同じである。同様に、2つの平面鏡M
1、M2が一体として回転したときの像の変形を、表4と
図4に示す。ピボタル点は、第2光軸z2(線分PQ)
の中点Kの直下30mmの点Gとしており、その他の条
件は上記と同じである。
周りに回転すると像の変形が発生する。また、対象部材
をY軸周りに回転し、あるいはZ軸周りに回転すると、
像の回転が発生する。このうち、先ずX軸周りの回転に
着目すると、第1平面鏡M1単独の回転(図2(X))
及び第2平面鏡M2単独の回転(図3(X))と比較し
て、本実施例(図4(X))では像の変形が少なくなっ
ていることが分かる。すなわち、第1平面鏡M1単独の
回転のときの像の変形と、第2平面鏡M2単独の回転の
ときの像の変形とは、ほぼ逆方向の傾向を示すために、
本実施例によれば両者が打ち消しあって像の変形が少な
くなる。これは、2つの平面鏡M1、M2が同角度ずれて
も、ルービックキューブの如く、光軸がずれないため
に、理想位置に対する光線ずれがほとんど生じないた
め、収差の発生量が小さいためである。
保持する場合のピボタル点は、第2光軸z2(線分P
Q)の中点Kとすることが望ましい。何故ならば、ピボ
タル点が第2光軸z2(線分PQ)の中点Kにあれば、
保持部材がピボタル点を通るX軸周りに回転したとして
も、レチクルRからウエハWまでの光軸上の距離は変わ
らないので、回転対称な収差や倍率ずれがほとんど発生
しないからである。
の中点Kとピボタル点Gとの距離KGは小さいことが好
ましく、一般には、第2光軸z2の長さPQの0.2倍
以内、すなわち、 KG≦0.2×PQ ‥‥(1) であることが好ましい。本実施例では、KG=30m
m、PQ=530mmであるから、上記条件(1)を満
たしている。また、ピボタル点Gは保持部材Hの内部に
あることもあるが、保持部材はその外面で支持するほか
はない。したがって保持部材の現実的な支持位置は、第
2光軸z2の中点Kを通り第2光軸z2と直交する平面の
近傍とすることが良い。
平面鏡M1単独の回転(図2(Y))及び第2平面鏡M2
単独の回転(図3(Y))と比較して、本実施例(図4
(Y))では像の回転が少なくなっていることが分か
る。すなわち、第1平面鏡M1単独の回転のときの像の
回転と、第2平面鏡M2単独の回転のときの像の回転と
は、ほぼ逆方向の傾向を示すために、本実施例によれば
両者が打ち消しあって像の回転が少なくなる。
平面鏡M1単独の回転(図2(Z))及び第2平面鏡M2
単独の回転(図3(Z))と比較して、本実施例(図4
(Z))では像の回転が大きく発生してしまっている。
しかし、2つの平面鏡M1、M2を一体として保持する保
持部材Hは、Y方向を長手方向としているから、保持部
材Hの長手方向の端部に支持部材を補強することなどに
よって、Z軸周りの回転量(及びX軸周りの回転量)を
抑制することは容易である。更に、Z軸方向は重力方向
であるから、Z軸周りの回転が生じても保持部材Hの重
力バランスが崩れる訳ではない。したがってこの点から
も、Z軸周りの回転量を容易に抑制することができる。
また、この実施例からわかるように、反射偏向部材が表
面反射鏡であれば、比較的保持は容易である。それに対
して、ビームスプリッターのようなものを含むと、保持
部材の重量もまして、保持部材の支持は比較的難しくな
る。
投影露光装置に用いる投影光学系の光路図を図5に示
す。本実施例の第1実施例との主要な相違は、同図に示
すように、2つの平面鏡M1、M2の間にレンズLが配置
されている点と、すべてのレンズの硝材が石英ガラスで
ある点である。第2実施例の投影光学系の主要諸元は、 ウエハ側N.A.:0.65 倍率:0.25倍 使用波長:193.3nm(ArFエキシマレーザー) である。露光領域Waとしては、図6(X)に示すよう
に、前後X方向長さ×左右Y方向長さが、25mm×8
mmの長方形領域としている。以下の表5に第2実施例
の投影光学系の光学部材の諸元を掲げる。レンズの硝材
についてはすべて石英であることから、表5では省略し
ている。また各非球面とも、円錐係数はκ=0であり、
非球面係数のうち、E=F=0である。
象として、2つの平面鏡M1、M2を個別に支持し、第1
平面鏡M1が回転したときの像の変形と、第2平面鏡M2
が回転したときの像の変形とを調べる。次いで、本実施
例の構成に基づき、2つの平面鏡M1、M2が一体として
回転したときの像の変形を調べる。第1平面鏡M1が単
独で回転したときの像の変形を、表6と図6に示す。ピ
ボタル点は、第1光軸z1と第2光軸z2との交点Pとし
ており、その他の条件は第1実施例のときと同じであ
る。同様に、第2平面鏡M2が単独で回転したときの像
の変形を、表7と図7に示す。ピボタル点は、第2光軸
z2と第3光軸z3との交点Qとしており、その他の条件
は上記と同じである。同様に、2つの平面鏡M1、M2が
一体として回転したときの像の変形を、表8と図8に示
す。ピボタル点は、第2光軸z2(線分PQ)の中点K
から、Z方向に+50mm、Y方向に−10mmの点G
としており、その他の条件は上記と同じである。なお、 KG=[502+(−10)2]1/2=51 であり、PQ=487mmであるから、前記した条件
(1)を満たしている。
周りに回転すると像の変形が発生する。また、対象部材
をY軸周りに回転し、あるいはZ軸周りに回転すると、
像の回転が発生する。このうち、先ずX軸周りの回転に
着目すると、第1平面鏡M1単独の回転(図6(X))
及び第2平面鏡M2単独の回転(図7(X))と比較し
て、本実施例(図8(X))でもほぼ同量の像の変形が
発生している。これは、2つの平面鏡M1、M2の間にレ
ンズLが挟まっているため、第1平面鏡M1で反射した
光線がレンズLを透過することで光線ずれを生じ、その
後に第2平面鏡M2に入射するので、ルービックキュー
ブによる光軸がずれない効果が失われてしまうために、
収差が発生するためである。既述のように、保持部材H
はY方向を長手方向としているから、保持部材Hの長手
方向の端部に支持部材を補強することなどによって、X
軸周りの回転量を抑制することは容易である。しかしな
がら、直角をなす2つの平面鏡M1、M2を一体として保
持する場合、両者の間に屈折部材Lを持たないことが好
ましく、屈折部材Lを配置する場合にも、2枚程度を限
度とすることが好ましい。
平面鏡M1単独の回転(図6(Y))及び第2平面鏡M2
単独の回転(図7(Y))と比較して、本実施例(図8
(Y))では像の回転が少なくなっていることが分か
る。すなわち、第1平面鏡M1単独の回転のときの像の
回転と、第2平面鏡M2単独の回転のときの像の回転と
は、ほぼ逆方向の傾向を示すために、本実施例によれば
両者が打ち消しあって像の回転が少なくなる。次に、Z
軸周りの回転に着目すると、第1平面鏡M1単独の回転
(図6(Z))及び第2平面鏡M2単独の回転(図7
(Z))と比較して、本実施例(図8(Z))では像の
回転が大きく発生してしまっている。しかし第1実施例
で述べたように、Z軸周りの回転量を抑制することは容
易である。
光路偏向部材の回転によって発生する像の変形量が小さ
く、したがってクォーターミクロン単位の解像度を安定
して有する反射屈折投影露光装置を提供することができ
た。
置に用いる投影光学系の光路図
Y軸周り及び(Z)Z軸周りに回転したときの像の変形
を示す、図1中U−U線矢視図
示す図2に対応する図
ときの像の変形を示す図2に対応する図
る投影光学系の光路図
Y軸周り及び(Z)Z軸周りに回転したときの像の変形
を示す、図5中U−U線矢視図
示す図5に対応する図
ときの像の変形を示す図5に対応する図
光軸との交点 K…第2光軸の中点 G…ピボタル点
Claims (6)
- 【請求項1】屈折光学部材と曲面鏡と光路偏向部材とを
含む光学部材により、第1面の縮小像を第2面上に形成
する反射屈折投影露光装置において、 該露光装置は、2個以上の前記光路偏向部材を有し、 該光路偏向部材のうちのいずれか2つの光路偏向部材
は、その反射面が互いに直交するように配置され、且つ
単一の保持部材によって保持されていることを特徴とす
る反射屈折投影露光装置。 - 【請求項2】前記露光装置は、前記保持部材を支持する
支持部材を有し、 前記保持部材によって保持された前記2つの光路偏向部
材の間の光軸の中点を通り、該光軸と直交する平面又は
その近傍において、前記保持部材は前記支持部材によっ
て支持されることを特徴とする、請求項1記載の反射屈
折投影露光装置。 - 【請求項3】前記保持部材によって保持された前記2つ
の光路偏向部材の間に、屈折光学部材を含まないことを
特徴とする、請求項1又は2記載の反射屈折投影露光装
置。 - 【請求項4】前記保持部材によって保持された前記2つ
の光路偏向部材は、表面反射鏡であることを特徴とす
る、請求項1、2又は3記載の反射屈折投影露光装置。 - 【請求項5】前記露光装置は、前記第1面の中間像を形
成する第1結像光学系と、前記中間像の再結像を前記第
2面上に形成する第2結像光学系と、前記中間像の近傍
に配置される第1光路偏向部材と、該第1光路偏向部材
と前記第2結像光学系との間に配置され又は前記第2結
像光学系の内部に配置される第2光路偏向部材とを有す
ることを特徴とする、請求項1、2、3又は4記載の反
射屈折投影露光装置。 - 【請求項6】前記第1結像光学系は前記曲面鏡を含み、
該曲面鏡は凹面鏡によって形成されることを特徴とす
る、請求項5記載の反射屈折投影露光装置。
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JP10181497A Pending JP2000003851A (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-12 | 反射屈折投影露光装置 |
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-
1998
- 1998-06-12 JP JP10181497A patent/JP2000003851A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2005067012A1 (ja) * | 2004-01-06 | 2005-07-21 | Nikon Corporation | 露光方法及び装置並びにデバイス製造方法 |
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