JP2000200750A - 光学部材及びこれを用いた光リソグラフィ―用投影光学系 - Google Patents
光学部材及びこれを用いた光リソグラフィ―用投影光学系Info
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- JP2000200750A JP2000200750A JP11303571A JP30357199A JP2000200750A JP 2000200750 A JP2000200750 A JP 2000200750A JP 11303571 A JP11303571 A JP 11303571A JP 30357199 A JP30357199 A JP 30357199A JP 2000200750 A JP2000200750 A JP 2000200750A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 露光波長が２００ｎｍ以下の真空紫外光にな
った場合、その真空紫外光が投影光学系に照射される
と、投影光学系のレンズの材質である石英ガラスやフッ
化カルシウム結晶の内部の透過率が低下（内部の損失係
数が増大）し、投影光学系全体としての透過率（スルー
プット）が低下してしまう。 【解決手段】 パルス当たりのエネルギー密度が２００
ｍＪ／ｃｍ2以下のＡｒＦエキシマレーザ光を照射した
とき、ＡｒＦエキシマレーザ光照射によって誘起される
内部損失係数△γが、△γ＝ｋs・ε2・Ｐ1に従う石英
ガラスからなり、前記ｋsが９．１×１０-13ｃｍ-1以下
であることを特徴とする光学部材を提供する。
った場合、その真空紫外光が投影光学系に照射される
と、投影光学系のレンズの材質である石英ガラスやフッ
化カルシウム結晶の内部の透過率が低下（内部の損失係
数が増大）し、投影光学系全体としての透過率（スルー
プット）が低下してしまう。 【解決手段】 パルス当たりのエネルギー密度が２００
ｍＪ／ｃｍ2以下のＡｒＦエキシマレーザ光を照射した
とき、ＡｒＦエキシマレーザ光照射によって誘起される
内部損失係数△γが、△γ＝ｋs・ε2・Ｐ1に従う石英
ガラスからなり、前記ｋsが９．１×１０-13ｃｍ-1以下
であることを特徴とする光学部材を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は第１物体上のパター
ンを第２物体としての基板等に投影するための投影光学
系及びこれに用いられるのに適した光学部材に関するも
のであり、特に、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を光
源とする光リソグラフィー用投影光学系及びこれに用い
られるのに適した光学部材に関するものである。
ンを第２物体としての基板等に投影するための投影光学
系及びこれに用いられるのに適した光学部材に関するも
のであり、特に、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を光
源とする光リソグラフィー用投影光学系及びこれに用い
られるのに適した光学部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＣ、ＬＳＩ等の集積回路パター
ン転写には、主に縮小投影露光装置が用いられる。この
装置に用いられる投影光学系には、集積回路の高集積化
に伴い、広い露光領域と、その露光領域全体にわたって
の、より高い解像力が要求される。投影光学系の解像力
の向上については、露光波長をより短くするか、あるい
は投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくすることが考え
られる。
ン転写には、主に縮小投影露光装置が用いられる。この
装置に用いられる投影光学系には、集積回路の高集積化
に伴い、広い露光領域と、その露光領域全体にわたって
の、より高い解像力が要求される。投影光学系の解像力
の向上については、露光波長をより短くするか、あるい
は投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくすることが考え
られる。
【０００３】露光波長については、ｇ線（436nm）から
ｉ線（365nm）、さらにはＫｒＦ（248nm）やＡｒＦ（19
3nm）エキシマレーザへと短波長化が進められている。
一般に、ｉ線より長波長の光源を用いた縮小投影露光装
置（光リソグラフィー装置）の照明光学系あるいは投影
光学系のレンズ（光学部材）として用いられる光学ガラ
スは、ｉ線よりも短い波長領域では光透過率が急激に低
下し、特に250nm以下の波長領域ではほとんどの光学ガ
ラスでは透過しなくなってしまう。そのため、エキシマ
レーザを光源とした縮小投影露光装置の光学系を構成す
るレンズの材料には、石英ガラスとフッ化カルシウム結
晶のみが使用可能である。この２つの材料はＡｒＦエキ
シマレーザの結像光学系で色収差補正を行う上で不可欠
な材料である。
ｉ線（365nm）、さらにはＫｒＦ（248nm）やＡｒＦ（19
3nm）エキシマレーザへと短波長化が進められている。
一般に、ｉ線より長波長の光源を用いた縮小投影露光装
置（光リソグラフィー装置）の照明光学系あるいは投影
光学系のレンズ（光学部材）として用いられる光学ガラ
スは、ｉ線よりも短い波長領域では光透過率が急激に低
下し、特に250nm以下の波長領域ではほとんどの光学ガ
ラスでは透過しなくなってしまう。そのため、エキシマ
レーザを光源とした縮小投影露光装置の光学系を構成す
るレンズの材料には、石英ガラスとフッ化カルシウム結
晶のみが使用可能である。この２つの材料はＡｒＦエキ
シマレーザの結像光学系で色収差補正を行う上で不可欠
な材料である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
ＡｒＦエキシマレーザを光源として用いた場合のよう
に、露光波長が２００ｎｍ以下の真空紫外光になった場
合、その真空紫外光が投影光学系に照射されると、投影
光学系のレンズの材質である石英ガラスやフッ化カルシ
ウム結晶の内部の透過率が低下（内部の損失係数が増
大）し、投影光学系全体としての透過率（スループッ
ト）が低下してしまう問題があった。この投影光学系の
スループット低下は、例えば縮小投影露光装置は１０年
間稼働することが要求されるのに対し、それよりも短期
間で性能が維持できなくなり、結局その縮小投影露光装
置の寿命を短くしてしまう恐れがあった。
ＡｒＦエキシマレーザを光源として用いた場合のよう
に、露光波長が２００ｎｍ以下の真空紫外光になった場
合、その真空紫外光が投影光学系に照射されると、投影
光学系のレンズの材質である石英ガラスやフッ化カルシ
ウム結晶の内部の透過率が低下（内部の損失係数が増
大）し、投影光学系全体としての透過率（スループッ
ト）が低下してしまう問題があった。この投影光学系の
スループット低下は、例えば縮小投影露光装置は１０年
間稼働することが要求されるのに対し、それよりも短期
間で性能が維持できなくなり、結局その縮小投影露光装
置の寿命を短くしてしまう恐れがあった。
【０００５】本発明は、波長２００ｎｍ以下の真空紫外
光を露光光として用いた縮小投影露光装置の投影光学系
において、長期間の稼働に対しても性能を維持すること
ができる投影光学系を提供するものである。
光を露光光として用いた縮小投影露光装置の投影光学系
において、長期間の稼働に対しても性能を維持すること
ができる投影光学系を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、投影光学
系の寿命を決定づける、石英ガラスおよびフッ化カルシ
ウム結晶の、ＡｒＦエキシマレーザを照射したときの内
部損失の増大に関する鋭意研究を行った結果、ＡｒＦエ
キシマレーザ光照射によって誘起される内部損失係数が
一定の関係を有する石英ガラス、あるいはフッ化カルシ
ウム結晶であれば、その透過率低下を、投影光学系内で
の真空紫外光の強度よりも遙かに高い強度での加速試験
によって予測できることを見いだした。
系の寿命を決定づける、石英ガラスおよびフッ化カルシ
ウム結晶の、ＡｒＦエキシマレーザを照射したときの内
部損失の増大に関する鋭意研究を行った結果、ＡｒＦエ
キシマレーザ光照射によって誘起される内部損失係数が
一定の関係を有する石英ガラス、あるいはフッ化カルシ
ウム結晶であれば、その透過率低下を、投影光学系内で
の真空紫外光の強度よりも遙かに高い強度での加速試験
によって予測できることを見いだした。
【０００７】すなわち、そのような石英ガラス、あるい
はフッ化カルシウム結晶を波長２００ｎｍ以下の真空紫
外光を光源とする光リソグラフィー用投影光学系に用い
ることにより、内部損失の増大を正確に見積もることが
出来、安定した投影露光を保証できる光リソグラフィー
装置の提供が可能となる。本発明は第１に、パルス当た
りのエネルギー密度が２００ｍＪ／ｃｍ2以下のＡｒＦ
エキシマレーザ光を照射したとき、ＡｒＦエキシマレー
ザ光照射によって誘起される内部損失係数△γが、△γ
＝ｋs・ε2・Ｐ1に従う石英ガラスからなり、前記ｋsが
９．１×１０-13ｃｍ-1以下であることを特徴とする光
学部材を提供する。好ましくは、前記石英ガラスはパル
スあたりのエネルギー密度が２００ｍＪ／ｃｍ2のＡｒ
Ｆエキシマレーザ光を１０6パルス照射した時に発生す
るＡｒＦエキシマレーザー波長での内部損失係数が０．
０３６ｃｍ-1以下のものを用いる。
はフッ化カルシウム結晶を波長２００ｎｍ以下の真空紫
外光を光源とする光リソグラフィー用投影光学系に用い
ることにより、内部損失の増大を正確に見積もることが
出来、安定した投影露光を保証できる光リソグラフィー
装置の提供が可能となる。本発明は第１に、パルス当た
りのエネルギー密度が２００ｍＪ／ｃｍ2以下のＡｒＦ
エキシマレーザ光を照射したとき、ＡｒＦエキシマレー
ザ光照射によって誘起される内部損失係数△γが、△γ
＝ｋs・ε2・Ｐ1に従う石英ガラスからなり、前記ｋsが
９．１×１０-13ｃｍ-1以下であることを特徴とする光
学部材を提供する。好ましくは、前記石英ガラスはパル
スあたりのエネルギー密度が２００ｍＪ／ｃｍ2のＡｒ
Ｆエキシマレーザ光を１０6パルス照射した時に発生す
るＡｒＦエキシマレーザー波長での内部損失係数が０．
０３６ｃｍ-1以下のものを用いる。
【０００８】また本発明は第２に、パルス当たりのエネ
ルギー密度が２０ｍＪ／ｃｍ2以下のＡｒＦエキシマレ
ーザ光を照射したとき、ＡｒＦエキシマレーザ光照射に
よって誘起される内部損失係数△γが、△γ＝ｋc・ε
αに従うフッ化カルシウム結晶からなり、前記αが０．
１以上１．０以下、前記ｋcが０．００５αｃｍ-1以下
であることを特徴とする光学部材を提供する。好ましく
は、前記フッ化カルシウム結晶はパルスあたりのエネル
ギー密度が２０ｍＪ／ｃｍ2のＡｒＦエキシマレーザ光
を１０4パルス照射した時に発生するＡｒＦエキシマレ
ーザ波長での内部損失係数が０．１ｃｍ-1以下のものを
用いる。
ルギー密度が２０ｍＪ／ｃｍ2以下のＡｒＦエキシマレ
ーザ光を照射したとき、ＡｒＦエキシマレーザ光照射に
よって誘起される内部損失係数△γが、△γ＝ｋc・ε
αに従うフッ化カルシウム結晶からなり、前記αが０．
１以上１．０以下、前記ｋcが０．００５αｃｍ-1以下
であることを特徴とする光学部材を提供する。好ましく
は、前記フッ化カルシウム結晶はパルスあたりのエネル
ギー密度が２０ｍＪ／ｃｍ2のＡｒＦエキシマレーザ光
を１０4パルス照射した時に発生するＡｒＦエキシマレ
ーザ波長での内部損失係数が０．１ｃｍ-1以下のものを
用いる。
【０００９】また、本発明は上記石英ガラスからなる光
学部材及び上記フッ化カルシウム結晶からなる光学部材
から構成される光リソグラフィー用投影光学系を提供す
るものである。
学部材及び上記フッ化カルシウム結晶からなる光学部材
から構成される光リソグラフィー用投影光学系を提供す
るものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明者らは投影光学系の寿命を
決定づける因子を決定するために、多数の種類の石英ガ
ラスおよびフッ化カルシウム結晶に対するＡｒＦエキシ
マレーザ光照射加速試験を０．５〜２００ｍＪ／ｃｍ2
という広範囲のエネルギー密度領域で行った。その結
果、ＡｒＦエキシマレーザ光照射によって誘起される内
部損失係数△γが以下の式に従う石英ガラスであれば、
光リソグラフィー用投影光学系に組み込んだときのＡｒ
Ｆエキシマレーザ光照射による内部損失の増大を正確に
見積もることが可能であることを見いだした。 ＜数式１＞ △γ＝ｋs・ε2・Ｐ1 （ただし０．５ｍＪ／ｃｍ2≦ε≦２００ｍＪ／ｃｍ2） このとき、εはＡｒＦエキシマレーザーのパルスあたり
のエネルギー密度、Ｐはパルス数を表している。
決定づける因子を決定するために、多数の種類の石英ガ
ラスおよびフッ化カルシウム結晶に対するＡｒＦエキシ
マレーザ光照射加速試験を０．５〜２００ｍＪ／ｃｍ2
という広範囲のエネルギー密度領域で行った。その結
果、ＡｒＦエキシマレーザ光照射によって誘起される内
部損失係数△γが以下の式に従う石英ガラスであれば、
光リソグラフィー用投影光学系に組み込んだときのＡｒ
Ｆエキシマレーザ光照射による内部損失の増大を正確に
見積もることが可能であることを見いだした。 ＜数式１＞ △γ＝ｋs・ε2・Ｐ1 （ただし０．５ｍＪ／ｃｍ2≦ε≦２００ｍＪ／ｃｍ2） このとき、εはＡｒＦエキシマレーザーのパルスあたり
のエネルギー密度、Ｐはパルス数を表している。
【００１１】同様にＡｒＦエキシマレーザを照射したと
きに誘起される内部損失係数△γが以下の式に従うフッ
化カルシウム結晶であれば、光リソグラフィー用投影光
学系に組み込んだときのＡｒＦエキシマレーザ光照射に
よる内部損失の増大を正確に見積もることが可能である
ことを見いだした。。 ＜数式２＞ △γ＝ｋc・εα （ただし０．５ｍＪ／ｃｍ2≦ε≦２０ｍＪ／ｃｍ2） このとき、αは０．１以上１．０以下である。
きに誘起される内部損失係数△γが以下の式に従うフッ
化カルシウム結晶であれば、光リソグラフィー用投影光
学系に組み込んだときのＡｒＦエキシマレーザ光照射に
よる内部損失の増大を正確に見積もることが可能である
ことを見いだした。。 ＜数式２＞ △γ＝ｋc・εα （ただし０．５ｍＪ／ｃｍ2≦ε≦２０ｍＪ／ｃｍ2） このとき、αは０．１以上１．０以下である。
【００１２】ここで注目したいのは、石英ガラスでは△
γが照射パルス数に比例しているのに対して、フッ化カ
ルシウム結晶はパルス数に依存していないことである。
すなわち、石英ガラスはパルス数に対して直線的に吸収
が増大するが、フッ化カルシウム結晶は照射開始後吸収
がすぐに飽和点に達してしまうため、その吸収量はパル
ス数には依存せずエネルギー密度にのみ依存しているの
である。
γが照射パルス数に比例しているのに対して、フッ化カ
ルシウム結晶はパルス数に依存していないことである。
すなわち、石英ガラスはパルス数に対して直線的に吸収
が増大するが、フッ化カルシウム結晶は照射開始後吸収
がすぐに飽和点に達してしまうため、その吸収量はパル
ス数には依存せずエネルギー密度にのみ依存しているの
である。
【００１３】数式１、２でｋs、ｋcは係数でそれぞれ石
英ガラスおよびフッ化カルシウム結晶の耐久性の優劣を
示すパラメータを表している。すなわち、係数の小さい
ものほど耐紫外線性に優れているといえる。したがっ
て、数式１、２に従う石英ガラス、フッ化カルシウム結
晶であって、それぞれの係数ｋs、ｋcが適切な範囲のも
のを投影光学系のレンズ材料として用いることにより、
長期間の稼働に対しても性能が劣化しない投影光学系を
提供することが可能になる。
英ガラスおよびフッ化カルシウム結晶の耐久性の優劣を
示すパラメータを表している。すなわち、係数の小さい
ものほど耐紫外線性に優れているといえる。したがっ
て、数式１、２に従う石英ガラス、フッ化カルシウム結
晶であって、それぞれの係数ｋs、ｋcが適切な範囲のも
のを投影光学系のレンズ材料として用いることにより、
長期間の稼働に対しても性能が劣化しない投影光学系を
提供することが可能になる。
【００１４】以下に、長期間の稼働に対しても性能が劣
化しない投影光学系を提供することを可能にする石英ガ
ラス、フッ化カルシウム結晶のそれぞれｋs、ｋc値の範
囲を考察する。ＡｒＦエキシマレーザーを光源とした縮
小投影露光装置の投影光学系では収差補正のために様々
な曲率を有するレンズが必要になり、そのため投影光学
系全体の総光路長は１０００ｍｍに達する場合がある。
このため、石英ガラス、フッ化カルシウム結晶の波長１
９３．４ｎｍにおける内部透過率は厚さ１ｃｍ当たりそ
れぞれ９９．７５％以上、９９．８０％以上が要求され
る。内部損失係数に換算するとそれぞれ０．００２５、
０．００２０ｃｍ−１以下が必要になる。
化しない投影光学系を提供することを可能にする石英ガ
ラス、フッ化カルシウム結晶のそれぞれｋs、ｋc値の範
囲を考察する。ＡｒＦエキシマレーザーを光源とした縮
小投影露光装置の投影光学系では収差補正のために様々
な曲率を有するレンズが必要になり、そのため投影光学
系全体の総光路長は１０００ｍｍに達する場合がある。
このため、石英ガラス、フッ化カルシウム結晶の波長１
９３．４ｎｍにおける内部透過率は厚さ１ｃｍ当たりそ
れぞれ９９．７５％以上、９９．８０％以上が要求され
る。内部損失係数に換算するとそれぞれ０．００２５、
０．００２０ｃｍ−１以下が必要になる。
【００１５】実際にはこの波長１９３．４ｎｍにおける
内部損失係数には露光光を照射する前の、レンズ材料の
初期損失係数を含んでいる。波長１９３．４ｎｍにおけ
る初期損失係数は高純度な合成石英ガラス、蛍石におい
てはそれぞれ０．００１５ｃｍ-1以下、０．００１０ｃ
ｍ-1以下である。このときの初期損失係数は石英ガラス
の場合ほとんどは内部の本質的な光散乱損失、フッ化カ
ルシウム結晶の場合、内部光散乱損失と内部吸収とによ
るものである。したがって、ＡｒＦエキシマレーザーが
照射されることによって誘起される内部損失(ほとんど
は吸収による）係数の許容範囲は０．００１ｃｍ-1以下
ということになる。
内部損失係数には露光光を照射する前の、レンズ材料の
初期損失係数を含んでいる。波長１９３．４ｎｍにおけ
る初期損失係数は高純度な合成石英ガラス、蛍石におい
てはそれぞれ０．００１５ｃｍ-1以下、０．００１０ｃ
ｍ-1以下である。このときの初期損失係数は石英ガラス
の場合ほとんどは内部の本質的な光散乱損失、フッ化カ
ルシウム結晶の場合、内部光散乱損失と内部吸収とによ
るものである。したがって、ＡｒＦエキシマレーザーが
照射されることによって誘起される内部損失(ほとんど
は吸収による）係数の許容範囲は０．００１ｃｍ-1以下
ということになる。
【００１６】一方、ＡｒＦエキシマレーザー縮小投影露
光装置の投影光学系内で必要な、ＡｒＦエキシマレーザ
ー光のパルス当たりのエネルギー密度は約０．１ｍＪ／
ｃｍ 2である。さらに、縮小投影露光装置を１０年間稼
働させた場合、投影光学系に照射される露光光（ＡｒＦ
エキシマレーザー光）のパルス数は約１．１×１０11パ
ルスに達する。
光装置の投影光学系内で必要な、ＡｒＦエキシマレーザ
ー光のパルス当たりのエネルギー密度は約０．１ｍＪ／
ｃｍ 2である。さらに、縮小投影露光装置を１０年間稼
働させた場合、投影光学系に照射される露光光（ＡｒＦ
エキシマレーザー光）のパルス数は約１．１×１０11パ
ルスに達する。
【００１７】したがって、数式１の△γ値が０．００１
ｃｍ-1以下となるように、ε値に０．１ｍＪ／ｃｍ2を
代入し、さらにＰに１．１×１０11パルスを代入してｋ
sを求めた。また、ｋcについても数式２の△γ値が０．
００１ｃｍ-1以下となるようにｋｃを求めた。以下にそ
れぞれの数値を示す。 ＜数式３＞ ｋs≦９．１×１０-13ｃｍ-1 ｋc≦０．００５αｃｍ-1 （但し、αは０．１〜１） すなわち、この条件を満たす石英ガラスおよびフッ化カ
ルシウム結晶を用いて投影光学系を構成することによ
り、長期間（約１０年間）にわたる露光装置の稼働期間
中に性能劣化を起こすことのない投影光学系を提供する
ことが可能になる。
ｃｍ-1以下となるように、ε値に０．１ｍＪ／ｃｍ2を
代入し、さらにＰに１．１×１０11パルスを代入してｋ
sを求めた。また、ｋcについても数式２の△γ値が０．
００１ｃｍ-1以下となるようにｋｃを求めた。以下にそ
れぞれの数値を示す。 ＜数式３＞ ｋs≦９．１×１０-13ｃｍ-1 ｋc≦０．００５αｃｍ-1 （但し、αは０．１〜１） すなわち、この条件を満たす石英ガラスおよびフッ化カ
ルシウム結晶を用いて投影光学系を構成することによ
り、長期間（約１０年間）にわたる露光装置の稼働期間
中に性能劣化を起こすことのない投影光学系を提供する
ことが可能になる。
【００１８】数式３の条件を加速試験の条件で言い換え
ると以下のようになる。すなわち、ＡｒＦエキシマレー
ザー光をパルスあたりのエネルギー密度が２００ｍＪ／
ｃｍ 2の条件で１０6パルス照射した時に発生するＡｒＦ
波長での内部損失係数が０．０３６ｃｍ-1以下である石
英ガラスを材質とするレンズと、ＡｒＦエキシマレーザ
光を、パルスあたりのエネルギー密度が２０ｍＪ／ｃｍ
2の条件で１０4パルス照射した時に発生するＡｒＦ波長
での内部損失係数が０．１ｃｍ-1以下であるフッ化カル
シウム結晶を材質とするレンズとで構成することによ
り、長期間の稼働に対しても性能を維持することができ
る投影光学系を提供する。
ると以下のようになる。すなわち、ＡｒＦエキシマレー
ザー光をパルスあたりのエネルギー密度が２００ｍＪ／
ｃｍ 2の条件で１０6パルス照射した時に発生するＡｒＦ
波長での内部損失係数が０．０３６ｃｍ-1以下である石
英ガラスを材質とするレンズと、ＡｒＦエキシマレーザ
光を、パルスあたりのエネルギー密度が２０ｍＪ／ｃｍ
2の条件で１０4パルス照射した時に発生するＡｒＦ波長
での内部損失係数が０．１ｃｍ-1以下であるフッ化カル
シウム結晶を材質とするレンズとで構成することによ
り、長期間の稼働に対しても性能を維持することができ
る投影光学系を提供する。
【００１９】なお、本発明においては、ＡｒＦエキシマ
レーザを照射して加速試験を行うが、このような加速試
験で所定の性能が得られることが確認された石英ガラス
およびフッ化カルシウム結晶光学部材は、ＡｒＦエキシ
マレーザを光源とした縮小投影露光装置に限られず、波
長２００ｎｍ以下の真空紫外光を光源としたいかなる投
影露光装置にも適用可能であり、これも本発明の範疇で
ある。
レーザを照射して加速試験を行うが、このような加速試
験で所定の性能が得られることが確認された石英ガラス
およびフッ化カルシウム結晶光学部材は、ＡｒＦエキシ
マレーザを光源とした縮小投影露光装置に限られず、波
長２００ｎｍ以下の真空紫外光を光源としたいかなる投
影露光装置にも適用可能であり、これも本発明の範疇で
ある。
【００２０】
【実施例】図１に本実施例で製作した縮小投影露光装置
の基本構成図を示した。この装置には、表面３ａに感光
剤を塗布した基板（ウエハ）Ｗを置くことの可能なステ
ージ３０、露光光として用意されたＡｒＦエキシマレー
ザ光を集積回路パターンが描かれているマスク（レチク
ル）Ｒに均一に照射するための照明光学系１０、照明光
学系１０に露光光を供給するための光源１００（実施例
ではＡｒＦエキシマレーザ）、基板Ｗ上にマスクＲのパ
ターンを縮小投影するために、マスクＲが配された最初
の表面Ｐ１（物体面）と基板Ｗの表面と一致させた２番
目の表面Ｐ２（像面）との間に設置された投影光学系５
０、を含んでいる。照明光学系１０は、マスクＲと基板
Ｗとの間の相対位置を調整するためのアライメント光学
系１１０も含んでおり、マスクＲはウエハステージ３０
の表面に対して平行に動くことができるレチクルステー
ジ２０に配置される。レチクル交換系２００は、レチク
ルステージ２０にセットされたレチクルＲを交換、運搬
する。レチクル交換系２００は、ウエハステージ３０の
表面３ａに対してレチクルステージを平行に動かすため
のステージドライバーを含んでいる。投影光学系５０
は、スキャンタイプの装置に応用されるアライメント光
学系を持っている。
の基本構成図を示した。この装置には、表面３ａに感光
剤を塗布した基板（ウエハ）Ｗを置くことの可能なステ
ージ３０、露光光として用意されたＡｒＦエキシマレー
ザ光を集積回路パターンが描かれているマスク（レチク
ル）Ｒに均一に照射するための照明光学系１０、照明光
学系１０に露光光を供給するための光源１００（実施例
ではＡｒＦエキシマレーザ）、基板Ｗ上にマスクＲのパ
ターンを縮小投影するために、マスクＲが配された最初
の表面Ｐ１（物体面）と基板Ｗの表面と一致させた２番
目の表面Ｐ２（像面）との間に設置された投影光学系５
０、を含んでいる。照明光学系１０は、マスクＲと基板
Ｗとの間の相対位置を調整するためのアライメント光学
系１１０も含んでおり、マスクＲはウエハステージ３０
の表面に対して平行に動くことができるレチクルステー
ジ２０に配置される。レチクル交換系２００は、レチク
ルステージ２０にセットされたレチクルＲを交換、運搬
する。レチクル交換系２００は、ウエハステージ３０の
表面３ａに対してレチクルステージを平行に動かすため
のステージドライバーを含んでいる。投影光学系５０
は、スキャンタイプの装置に応用されるアライメント光
学系を持っている。
【００２１】次に、図２に図１の縮小投影露光装置の投
影光学系の構成図を示した。図２のように、実施例の投
影光学系は、第１物体としてのレチクルＲ側より順に、
正のパワーの第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーの第２レ
ンズ群Ｇ２と、負のパワーの第３レンズ群Ｇ３と、正の
パワーの第４レンズ群Ｇ４と、負のパワーの第５レンズ
群Ｇ５と、正のパワーの第６レンズ群Ｇ６とを有し、物
体側（レチクルＲ側）及び像側（ウエハＷ側）において
ほぼテレセントリックとなっており、縮小倍率を有する
ものである。また、この投影光学系の像側のＮＡは０．
６、投影倍率が１／４である。表１に、図２の投影光学
系の各レンズの諸元の値を示す。表１中の第１欄の数字
は物体側（レチクルＲ側）からの各レンズ面の番号、第
２欄ｒは各レンズ面の曲率半径、第３欄ｄは各レンズ面
の間隔、第４欄は各レンズの材質、第５欄は各レンズの
属するレンズ群の番号を表す。
影光学系の構成図を示した。図２のように、実施例の投
影光学系は、第１物体としてのレチクルＲ側より順に、
正のパワーの第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーの第２レ
ンズ群Ｇ２と、負のパワーの第３レンズ群Ｇ３と、正の
パワーの第４レンズ群Ｇ４と、負のパワーの第５レンズ
群Ｇ５と、正のパワーの第６レンズ群Ｇ６とを有し、物
体側（レチクルＲ側）及び像側（ウエハＷ側）において
ほぼテレセントリックとなっており、縮小倍率を有する
ものである。また、この投影光学系の像側のＮＡは０．
６、投影倍率が１／４である。表１に、図２の投影光学
系の各レンズの諸元の値を示す。表１中の第１欄の数字
は物体側（レチクルＲ側）からの各レンズ面の番号、第
２欄ｒは各レンズ面の曲率半径、第３欄ｄは各レンズ面
の間隔、第４欄は各レンズの材質、第５欄は各レンズの
属するレンズ群の番号を表す。
【００２２】
【表１】
【００２３】本実施例では表１に示された石英ガラス、
フッ化カルシウム結晶光学部材として、本発明の光学部
材を用いた。具体的には、ＡｒＦエキシマレーザー光を
パルスあたりのエネルギー密度が２００ｍＪ／ｃｍ2の
条件で１０6パルス照射した時に発生するＡｒＦ波長で
の内部損失係数が０．０３６ｃｍ-1以下である石英ガラ
スと、ＡｒＦエキシマレーザ光を、パルスあたりのエネ
ルギー密度が２０ｍＪ／ｃｍ2の条件で１０4パルス照射
した時に発生するＡｒＦ波長での内部損失係数が０．１
ｃｍ-1以下であるフッ化カルシウム結晶である。
フッ化カルシウム結晶光学部材として、本発明の光学部
材を用いた。具体的には、ＡｒＦエキシマレーザー光を
パルスあたりのエネルギー密度が２００ｍＪ／ｃｍ2の
条件で１０6パルス照射した時に発生するＡｒＦ波長で
の内部損失係数が０．０３６ｃｍ-1以下である石英ガラ
スと、ＡｒＦエキシマレーザ光を、パルスあたりのエネ
ルギー密度が２０ｍＪ／ｃｍ2の条件で１０4パルス照射
した時に発生するＡｒＦ波長での内部損失係数が０．１
ｃｍ-1以下であるフッ化カルシウム結晶である。
【００２４】上記のような特性を有する石英ガラス及び
フッ化カルシウム結晶をレンズの材料として図２の投影
光学系を作成した。同時に、上記の石英ガラス、フッ化
カルシウム結晶光学部材は、口径２５０ｍｍ、厚さ７０
ｍｍの大きさでの最大屈折率差が△ｎ≦２×１０-6であ
り、最大複屈折率が２ｎｍ／ｃｍ以下の特徴を有するも
のである。
フッ化カルシウム結晶をレンズの材料として図２の投影
光学系を作成した。同時に、上記の石英ガラス、フッ化
カルシウム結晶光学部材は、口径２５０ｍｍ、厚さ７０
ｍｍの大きさでの最大屈折率差が△ｎ≦２×１０-6であ
り、最大複屈折率が２ｎｍ／ｃｍ以下の特徴を有するも
のである。
【００２５】その結果、製作した投影光学系のスル−プ
ットは８０％以上を達成することができた。さらに、投
影光学系の解像度はラインアンドスペースで０．１９μ
ｍを達成し、ＡｒＦエキシマレーザステッパとして良好
な結像性能を得ることができた。
ットは８０％以上を達成することができた。さらに、投
影光学系の解像度はラインアンドスペースで０．１９μ
ｍを達成し、ＡｒＦエキシマレーザステッパとして良好
な結像性能を得ることができた。
【図１】本発明の投影光学系を有する縮小投影露光装置
の基本構成の一例を示す図である。
の基本構成の一例を示す図である。
【図２】実施例の投影光学系の構成図である。
Claims (6)
- 【請求項１】波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を光源と
する光リソグラフィー用投影光学系を構成する光学部材
であって、パルス当たりのエネルギー密度が２００ｍＪ
／ｃｍ2以下のＡｒＦエキシマレーザ光を照射したと
き、ＡｒＦエキシマレーザ光照射によって誘起される内
部損失係数△γが、△γ＝ｋs・ε2・Ｐ1に従う石英ガ
ラスからなり、前記ｋsが９．１×１０-13ｃｍ-1以下で
あることを特徴とする光学部材。（εはパルス当たりの
エネルギー密度、Ｐはパルス数、ｋsは比例係数） - 【請求項２】請求項１に記載の光学部材であって、前記
石英ガラスはパルスあたりのエネルギー密度が２００ｍ
Ｊ／ｃｍ2のＡｒＦエキシマレーザ光を１０6パルス照射
した時に発生するＡｒＦエキシマレーザー波長での内部
損失係数が０．０３６ｃｍ-1以下であることを特徴とす
る光学部材。 - 【請求項３】波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を光源と
する光リソグラフィー用投影光学系を構成する光学部材
であって、パルス当たりのエネルギー密度が２０ｍＪ／
ｃｍ2以下のＡｒＦエキシマレーザ光を照射したとき、
ＡｒＦエキシマレーザ光照射によって誘起される内部損
失係数△γが、△γ＝ｋc・εαに従うフッ化カルシウ
ム結晶からなり、前記αが０．１以上１．０以下、前記
ｋcが０．００５αｃｍ-1以下であることを特徴とする
光学部材。（εはパルス当たりのエネルギー密度、ｋc
は比例係数） - 【請求項４】請求項３に記載の光学部材であって、前記
フッ化カルシウム結晶はパルスあたりのエネルギー密度
が２０ｍＪ／ｃｍ2のＡｒＦエキシマレーザ光を１０4パ
ルス照射した時に発生するＡｒＦエキシマレーザ波長で
の内部損失係数が０．１ｃｍ -1以下であることを特徴と
する光学部材。 - 【請求項５】波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を光源と
する光リソグラフィー用投影光学系において、請求項１
及び請求項３に記載の光学部材を用いたことを特徴とす
る光リソグラフィー用投影光学系。 - 【請求項６】波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を光源と
する光リソグラフィー用投影光学系において、請求項２
及び請求項４に記載の光学部材を用いたことを特徴とす
る光リソグラフィー用投影光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11303571A JP2000200750A (ja) | 1998-10-30 | 1999-10-26 | 光学部材及びこれを用いた光リソグラフィ―用投影光学系 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31031598 | 1998-10-30 | ||
| JP10-310315 | 1998-10-30 | ||
| JP11303571A JP2000200750A (ja) | 1998-10-30 | 1999-10-26 | 光学部材及びこれを用いた光リソグラフィ―用投影光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000200750A true JP2000200750A (ja) | 2000-07-18 |
Family
ID=26563554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11303571A Pending JP2000200750A (ja) | 1998-10-30 | 1999-10-26 | 光学部材及びこれを用いた光リソグラフィ―用投影光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000200750A (ja) |
-
1999
- 1999-10-26 JP JP11303571A patent/JP2000200750A/ja active Pending
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