JP2001023884A - 真空紫外光リソグラフィー装置、その製造方法、及びフッ化物結晶材料の検査方法 - Google Patents
真空紫外光リソグラフィー装置、その製造方法、及びフッ化物結晶材料の検査方法Info
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- JP2001023884A JP2001023884A JP11194188A JP19418899A JP2001023884A JP 2001023884 A JP2001023884 A JP 2001023884A JP 11194188 A JP11194188 A JP 11194188A JP 19418899 A JP19418899 A JP 19418899A JP 2001023884 A JP2001023884 A JP 2001023884A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】光学材料のF2レーザ等の真空紫外光に対する耐
久性を検査するためには、実際に真空紫外光源を用いて
照射する必要があるが、酸素濃度が極めて少ない環境下
で行われる必要があり高度な技術と設備が必要になる。 【解決手段】ＡｒＦエキシマレーザ光に対する耐久性と
F2レーザまたは１８５ｎｍ以下の真空紫外光に対する耐
久性には、ある範囲において相関があることを見いだ
し、ＡｒＦエキシマレーザを照射することによって、１
８５ｎｍ以下の真空紫外光による透過率低下量を予測す
ることを可能とした。
久性を検査するためには、実際に真空紫外光源を用いて
照射する必要があるが、酸素濃度が極めて少ない環境下
で行われる必要があり高度な技術と設備が必要になる。 【解決手段】ＡｒＦエキシマレーザ光に対する耐久性と
F2レーザまたは１８５ｎｍ以下の真空紫外光に対する耐
久性には、ある範囲において相関があることを見いだ
し、ＡｒＦエキシマレーザを照射することによって、１
８５ｎｍ以下の真空紫外光による透過率低下量を予測す
ることを可能とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長185nm以下の
真空紫外光を用いた光リソグラフィー装置とその製造方
法、およびその光学材料であるフッ化物結晶材料の検査
方法に関するものである。本発明はなかでもＦ2レーザ
(157nm)、ＡｒＣｌ(175nm)、Ｋｒ2(146nm)、Ａｒ2(126n
m)エキシマレーザや非線形光学効果を利用した固体レー
ザ、その他の真空紫外光を用いた光リソグラフィー装置
であるステッパーやスキャナーに関するものである。
真空紫外光を用いた光リソグラフィー装置とその製造方
法、およびその光学材料であるフッ化物結晶材料の検査
方法に関するものである。本発明はなかでもＦ2レーザ
(157nm)、ＡｒＣｌ(175nm)、Ｋｒ2(146nm)、Ａｒ2(126n
m)エキシマレーザや非線形光学効果を利用した固体レー
ザ、その他の真空紫外光を用いた光リソグラフィー装置
であるステッパーやスキャナーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年におけるVLSIは、高集積化、高機能
化が進行し、ウェハ上の微細加工技術の向上が望まれて
いる。微細加工方法としては、光リソグラフィーによる
方法が一般的に行われている。現在では、露光波長もし
だいに短波長となり、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１
９３ｎｍ）を光源とするステッパーも市場に登場してき
ている。１９３ｎｍ波長で、光リソグラフィー用として
使える光学材料は非常に少なく、フッ化カルシウム結晶
と石英ガラスの２種類で設計されている。
化が進行し、ウェハ上の微細加工技術の向上が望まれて
いる。微細加工方法としては、光リソグラフィーによる
方法が一般的に行われている。現在では、露光波長もし
だいに短波長となり、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１
９３ｎｍ）を光源とするステッパーも市場に登場してき
ている。１９３ｎｍ波長で、光リソグラフィー用として
使える光学材料は非常に少なく、フッ化カルシウム結晶
と石英ガラスの２種類で設計されている。
【０００３】そして、さらに微細加工をするために、光
源の波長を短くする試みが行われており、F2レーザ光を
利用した光リソグラフィー技術への要望が近年高まりつ
つある。しかし、その波長では、もはや石英ガラスは使
用が困難と予想され、フッ化カルシウム結晶に代表され
るフッ化物結晶が残された材料と考えられている。フッ
化カルシウム結晶は従来、ブリッジマン−ストックバー
ガー法（引き下げ法）で製造される。人工合成された不
純物の少ないフッ化カルシウムの粉末に、スカベンジャ
ーと呼ばれるフッ素化剤（たとえばフッ化鉛など）を添
加し、真空中で昇温、溶融した後、0.5〜5mm／時間とい
う速度でルツボを引き下げ、結晶成長を行う。熱応力を
除去するための熱処理を経たのち、切断、加工されて光
学材料用の素材となる。その他のフッ化物結晶も、類似
の方法で製造される。これらの素材から、光リソグラフ
ィー用のプリズム、ミラーや各種レンズ等の光学材料が
製作される。光学材料はさらに所要の精度で光学研磨が
施され、所要のコーティングが施される。特開平7-2810
01号公報には、紫外線光学系に用いられる紫外線光学用
蛍石について、エネルギー密度50〜500mJ/cm2、50〜500
Hzのレーザ光を104〜107ショット照射したときの内部透
過率が厚さ10mm当たり90.0%以上であることを特徴とす
る紫外線光学用蛍石が記載されている。特開平10-1310
号公報には、フッ化カルシウム結晶に含有されるナトリ
ウム量が0.2ppm以下であり、エネルギー密度100mJ/(cm2
・pulse)のＡｒＦエキシマレーザを10,000パルス以上照
射した時の193nmの透過率低下が厚さ１ｃｍあたり５％
以下であるフッ化カルシウム結晶が記載されている。
源の波長を短くする試みが行われており、F2レーザ光を
利用した光リソグラフィー技術への要望が近年高まりつ
つある。しかし、その波長では、もはや石英ガラスは使
用が困難と予想され、フッ化カルシウム結晶に代表され
るフッ化物結晶が残された材料と考えられている。フッ
化カルシウム結晶は従来、ブリッジマン−ストックバー
ガー法（引き下げ法）で製造される。人工合成された不
純物の少ないフッ化カルシウムの粉末に、スカベンジャ
ーと呼ばれるフッ素化剤（たとえばフッ化鉛など）を添
加し、真空中で昇温、溶融した後、0.5〜5mm／時間とい
う速度でルツボを引き下げ、結晶成長を行う。熱応力を
除去するための熱処理を経たのち、切断、加工されて光
学材料用の素材となる。その他のフッ化物結晶も、類似
の方法で製造される。これらの素材から、光リソグラフ
ィー用のプリズム、ミラーや各種レンズ等の光学材料が
製作される。光学材料はさらに所要の精度で光学研磨が
施され、所要のコーティングが施される。特開平7-2810
01号公報には、紫外線光学系に用いられる紫外線光学用
蛍石について、エネルギー密度50〜500mJ/cm2、50〜500
Hzのレーザ光を104〜107ショット照射したときの内部透
過率が厚さ10mm当たり90.0%以上であることを特徴とす
る紫外線光学用蛍石が記載されている。特開平10-1310
号公報には、フッ化カルシウム結晶に含有されるナトリ
ウム量が0.2ppm以下であり、エネルギー密度100mJ/(cm2
・pulse)のＡｒＦエキシマレーザを10,000パルス以上照
射した時の193nmの透過率低下が厚さ１ｃｍあたり５％
以下であるフッ化カルシウム結晶が記載されている。
【０００４】また、本発明者らは先に、フルエンス50mJ
/cm2/パルス以下の光を照射した時の透過率の低下率が
0.5%/cm以下である光学材料が波長185nm以下の光源を用
いる光リソグラフィー装置に適していることを見いだし
た。
/cm2/パルス以下の光を照射した時の透過率の低下率が
0.5%/cm以下である光学材料が波長185nm以下の光源を用
いる光リソグラフィー装置に適していることを見いだし
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】光学材料のF2レーザま
たは１８５ｎｍ以下の真空紫外光に対する耐久性を検査
するためには、実際にF2レーザまたは波長185nm以下の
光源を用いて照射する必要があった。これらの波長の光
は、空気中の酸素によって吸収されるため、照射装置は
酸素濃度が極めて少ない環境下で行われる必要がある。
したがって、波長185nm以下の光を照射してその透過率
変化を測定することは、高度な技術と設備、そして多く
の設備投資額が必要になる。
たは１８５ｎｍ以下の真空紫外光に対する耐久性を検査
するためには、実際にF2レーザまたは波長185nm以下の
光源を用いて照射する必要があった。これらの波長の光
は、空気中の酸素によって吸収されるため、照射装置は
酸素濃度が極めて少ない環境下で行われる必要がある。
したがって、波長185nm以下の光を照射してその透過率
変化を測定することは、高度な技術と設備、そして多く
の設備投資額が必要になる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明においては、光学
材料のＡｒＦエキシマレーザに対する耐久性とF2レーザ
または１８５ｎｍ以下の真空紫外光に対する耐久性の関
係について調査した。これらの関係については、これま
で全く知見がなかった。その結果、ＡｒＦエキシマレー
ザ光に対する耐久性とF2レーザまたは１８５ｎｍ以下の
真空紫外光に対する耐久性には、ある範囲において相関
があることを見いだし、ＡｒＦエキシマレーザを照射す
ることによって、１８５ｎｍ以下の真空紫外光による透
過率低下量を予測することが可能となることを発明し
た。すなわち本発明は、「複数のフッ化物結晶材料にＡ
ｒＦエキシマレーザを照射して透過率低下量を測定する
工程と、前記測定結果に従って複数のフッ化物結晶材料
を分類する工程と、複数の光学部材から構成される結像
光学系の光学設計に従い、各々の光学部材に照射される
光のフルエンスに応じて前記分類したフッ化物結晶材料
を配置して結像光学系を組み立てる工程とを含む波長18
5nm以下の真空紫外光リソグラフィー装置の製造方法」
を提供する。本発明において照射される光のフルエンス
に応じてフッ化物結晶材料を選択する際、好ましくは照
射される光のフルエンスが1mJ/cm2/p以上の光学部材と
して100mJ/cm2/pのＡｒＦエキシマレーザ照射時の透過
率低下量が10,000パルス照射後で0.2%/cm以下であるフ
ッ化物結晶材料、0.1mJ/cm2/p以上の光学部材として100
mJ/cm2/pのＡｒＦエキシマレーザ照射時の透過率低下量
が10,000パルス照射後で1.0%/cm以下であるフッ化物結
晶材料、0.1mJ/cm2/p未満の光学部材として100mJ/cm2/p
のＡｒＦエキシマレーザ照射時の透過率低下量が10,000
パルス照射後で3.0%/cm以下であるフッ化物結晶材料を
各々配置する。本発明はまた、上記方法により得られる
真空紫外光リソグラフィー装置を提供する。本発明はま
た、上記真空紫外光リソグラフィー装置の光学部材とし
て用いられるフッ化物結晶材料例えばフッ化カルシウム
結晶の検査方法として、フッ化物結晶材料にＡｒＦエキ
シマレーザを照射したときの透過率低下量により、真空
紫外光を照射したときの透過率低下量を予測することを
特徴とする検査方法を提供する。
材料のＡｒＦエキシマレーザに対する耐久性とF2レーザ
または１８５ｎｍ以下の真空紫外光に対する耐久性の関
係について調査した。これらの関係については、これま
で全く知見がなかった。その結果、ＡｒＦエキシマレー
ザ光に対する耐久性とF2レーザまたは１８５ｎｍ以下の
真空紫外光に対する耐久性には、ある範囲において相関
があることを見いだし、ＡｒＦエキシマレーザを照射す
ることによって、１８５ｎｍ以下の真空紫外光による透
過率低下量を予測することが可能となることを発明し
た。すなわち本発明は、「複数のフッ化物結晶材料にＡ
ｒＦエキシマレーザを照射して透過率低下量を測定する
工程と、前記測定結果に従って複数のフッ化物結晶材料
を分類する工程と、複数の光学部材から構成される結像
光学系の光学設計に従い、各々の光学部材に照射される
光のフルエンスに応じて前記分類したフッ化物結晶材料
を配置して結像光学系を組み立てる工程とを含む波長18
5nm以下の真空紫外光リソグラフィー装置の製造方法」
を提供する。本発明において照射される光のフルエンス
に応じてフッ化物結晶材料を選択する際、好ましくは照
射される光のフルエンスが1mJ/cm2/p以上の光学部材と
して100mJ/cm2/pのＡｒＦエキシマレーザ照射時の透過
率低下量が10,000パルス照射後で0.2%/cm以下であるフ
ッ化物結晶材料、0.1mJ/cm2/p以上の光学部材として100
mJ/cm2/pのＡｒＦエキシマレーザ照射時の透過率低下量
が10,000パルス照射後で1.0%/cm以下であるフッ化物結
晶材料、0.1mJ/cm2/p未満の光学部材として100mJ/cm2/p
のＡｒＦエキシマレーザ照射時の透過率低下量が10,000
パルス照射後で3.0%/cm以下であるフッ化物結晶材料を
各々配置する。本発明はまた、上記方法により得られる
真空紫外光リソグラフィー装置を提供する。本発明はま
た、上記真空紫外光リソグラフィー装置の光学部材とし
て用いられるフッ化物結晶材料例えばフッ化カルシウム
結晶の検査方法として、フッ化物結晶材料にＡｒＦエキ
シマレーザを照射したときの透過率低下量により、真空
紫外光を照射したときの透過率低下量を予測することを
特徴とする検査方法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】光リソグラフィー用の光源とし
て、185nm以下の波長では、Ｆ2レーザ(157nm)、ＡｒＣ
ｌ(175nm)、Ｋｒ2(146nm)、Ａｒ2(126nm)エキシマレー
ザや非線形光学効果を利用した固体レーザが考えられ
る。ここでは、Ｆ2レーザを例として実施例を説明する
が、本発明は他の波長の光源についても同様であり、Ｆ
2レーザだけに特定されるものではない。本発明者は、
フッ化カルシウム結晶におけるＦ2レーザに対する耐久
性とＡｒＦエキシマレーザに対する耐久性を鋭意研究し
た。その結果、以下の実施例で述べるような相関が得ら
れ、この相関を利用することによって煩雑なＦ2レーザ
の照射テストを行わずとも、耐久性の良好なフッ化カル
シウム結晶を判別できることがわかった。つまり、実施
例中の式(1)を用いることで、例えば、Ｆ2レーザのフル
エンス50mJ/cm2/pulseで0.5%/cmの透過率低下まで許容
できる場合、ＡｒＦエキシマレーザ100mJ/cm2/pulse照
射では0.04%/cm以下のものを選別すればよいことにな
る。現在、Ｆ2リソグラフィー装置においてもっともフ
ルエンスの大きい箇所では、10mJ/cm2/pulse程度と予想
されている。式（１）は、フルエンス5mJ/cm2/pulseで
の結果から導いたものであり、低フルエンスになると厳
密には成立しない。本発明においては、フルエンス1mJ/
cm2/pulse以上ではＡｒＦエキシマレーザ照射による透
過率変化が0.2%/cm以下、フルエンス0.1mJ/cm2/pulse以
上では透過率変化1.0%/cm以下、フルエンス0.1mJ/cm2/p
ulse未満では透過率変化3.0%/cm以下と分類することが
効果的であることを見いだした。もちろん、すべての光
学部材にＡｒＦエキシマレーザ100mJ/cm2/pulse照射時
の透過率変化が0.2%/cm以下のフッ化カルシウムを用い
ても耐久性は良好なものとなる。しかしながら、照射さ
れる光のフルエンスに応じて要求される透過率低下量を
定めることにより、フッ化カルシウムの選択を歩留まり
良く行うことができるという利点がある。
て、185nm以下の波長では、Ｆ2レーザ(157nm)、ＡｒＣ
ｌ(175nm)、Ｋｒ2(146nm)、Ａｒ2(126nm)エキシマレー
ザや非線形光学効果を利用した固体レーザが考えられ
る。ここでは、Ｆ2レーザを例として実施例を説明する
が、本発明は他の波長の光源についても同様であり、Ｆ
2レーザだけに特定されるものではない。本発明者は、
フッ化カルシウム結晶におけるＦ2レーザに対する耐久
性とＡｒＦエキシマレーザに対する耐久性を鋭意研究し
た。その結果、以下の実施例で述べるような相関が得ら
れ、この相関を利用することによって煩雑なＦ2レーザ
の照射テストを行わずとも、耐久性の良好なフッ化カル
シウム結晶を判別できることがわかった。つまり、実施
例中の式(1)を用いることで、例えば、Ｆ2レーザのフル
エンス50mJ/cm2/pulseで0.5%/cmの透過率低下まで許容
できる場合、ＡｒＦエキシマレーザ100mJ/cm2/pulse照
射では0.04%/cm以下のものを選別すればよいことにな
る。現在、Ｆ2リソグラフィー装置においてもっともフ
ルエンスの大きい箇所では、10mJ/cm2/pulse程度と予想
されている。式（１）は、フルエンス5mJ/cm2/pulseで
の結果から導いたものであり、低フルエンスになると厳
密には成立しない。本発明においては、フルエンス1mJ/
cm2/pulse以上ではＡｒＦエキシマレーザ照射による透
過率変化が0.2%/cm以下、フルエンス0.1mJ/cm2/pulse以
上では透過率変化1.0%/cm以下、フルエンス0.1mJ/cm2/p
ulse未満では透過率変化3.0%/cm以下と分類することが
効果的であることを見いだした。もちろん、すべての光
学部材にＡｒＦエキシマレーザ100mJ/cm2/pulse照射時
の透過率変化が0.2%/cm以下のフッ化カルシウムを用い
ても耐久性は良好なものとなる。しかしながら、照射さ
れる光のフルエンスに応じて要求される透過率低下量を
定めることにより、フッ化カルシウムの選択を歩留まり
良く行うことができるという利点がある。
【０００８】ここで、ＡｒＦエキシマレーザ照射時の透
過率低下量とは、ＡｒＦエキシマレーザの波長193nmに
おける透過率の低下量のことである。また、フッ化カル
シウム結晶にＡｒＦエキシマレーザを照射した場合と、
Ｆ2レーザを照射した場合に生成するカラーセンターの
波長位置は類似しており、典型的なものは380nmと600nm
である。したがって，たとえばＡｒＦエキシマレーザを
照射したことによって生成する380nmの吸収ピーク面
積、または強度を比較することによっても、Ｆ2レーザ
照射時の透過率低下量を予測することが可能である。フ
ッ化物結晶材料は、10,000パルスの光照射により透過率
変化（透過率低下）の挙動がほぼ飽和しているため、本
発明においては10,000パルス照射後の透過率低下量を基
準とした。
過率低下量とは、ＡｒＦエキシマレーザの波長193nmに
おける透過率の低下量のことである。また、フッ化カル
シウム結晶にＡｒＦエキシマレーザを照射した場合と、
Ｆ2レーザを照射した場合に生成するカラーセンターの
波長位置は類似しており、典型的なものは380nmと600nm
である。したがって，たとえばＡｒＦエキシマレーザを
照射したことによって生成する380nmの吸収ピーク面
積、または強度を比較することによっても、Ｆ2レーザ
照射時の透過率低下量を予測することが可能である。フ
ッ化物結晶材料は、10,000パルスの光照射により透過率
変化（透過率低下）の挙動がほぼ飽和しているため、本
発明においては10,000パルス照射後の透過率低下量を基
準とした。
【０００９】ＡｒＦエキシマレーザに対するフッ化物結
晶の耐久性は、不純物濃度に大きく依存する。このた
め、本発明においてもＡｒＦエキシマレーザ照射による
透過率低下量の管理とともに、不純物濃度による材料の
選別を行うことが好ましい。耐久性の優れたフッ化物結
晶を製造するためには、粉末原料の段階から不純物の含
有量を厳しく抑え、管理することが好ましい。そして、
光学材料が使用される場所のフルエンスに応じて、あら
かじめ分類してある耐久性別に材料を振り分けること
で、不良率を減らし、コストアップを抑えることが可能
となる。不純物であるＮａ含有量と、ＡｒＦエキシマレ
ーザ耐久性との相関については特開平10-1310号公報に
記載がある。Ｎａの分析手法として、放射化分析が揚げ
てあるが、あまり普及した方法ではない。一般的には、
原子吸光光度法が用いられるが、検出下限は０．１ｐｐ
ｍ程度である。Ｎａ含有量が０．１ｐｐｍ以下になる
と、ＡｒＦエキシマレーザ耐久性との相関がＮａ含有量
だけからは決まらないので、実際にレーザを照射する試
験が必要になる。図２は、反射屈折光学系を備えた投影
露光装置（光リソグラフィー装置）の全体構成を概略的
に示す図である。なお、図２において、投影光学系を構
成する反射屈折光学系８の光軸ＡＸに平行にＺ軸を、光
軸ＡＸに垂直な面内において図２の紙面に平行にＸ軸
を、紙面に垂直にＹ軸を設定している。図示の投影露光
装置は、紫外領域の照明光を供給するための光源とし
て、Ｆ2レーザ（発振中心波長157.6nm）を備えている。
光源１から射出された光は、照明光学系２を介して、所
定のパターンが形成されたマスク３を均一に照明する。
晶の耐久性は、不純物濃度に大きく依存する。このた
め、本発明においてもＡｒＦエキシマレーザ照射による
透過率低下量の管理とともに、不純物濃度による材料の
選別を行うことが好ましい。耐久性の優れたフッ化物結
晶を製造するためには、粉末原料の段階から不純物の含
有量を厳しく抑え、管理することが好ましい。そして、
光学材料が使用される場所のフルエンスに応じて、あら
かじめ分類してある耐久性別に材料を振り分けること
で、不良率を減らし、コストアップを抑えることが可能
となる。不純物であるＮａ含有量と、ＡｒＦエキシマレ
ーザ耐久性との相関については特開平10-1310号公報に
記載がある。Ｎａの分析手法として、放射化分析が揚げ
てあるが、あまり普及した方法ではない。一般的には、
原子吸光光度法が用いられるが、検出下限は０．１ｐｐ
ｍ程度である。Ｎａ含有量が０．１ｐｐｍ以下になる
と、ＡｒＦエキシマレーザ耐久性との相関がＮａ含有量
だけからは決まらないので、実際にレーザを照射する試
験が必要になる。図２は、反射屈折光学系を備えた投影
露光装置（光リソグラフィー装置）の全体構成を概略的
に示す図である。なお、図２において、投影光学系を構
成する反射屈折光学系８の光軸ＡＸに平行にＺ軸を、光
軸ＡＸに垂直な面内において図２の紙面に平行にＸ軸
を、紙面に垂直にＹ軸を設定している。図示の投影露光
装置は、紫外領域の照明光を供給するための光源とし
て、Ｆ2レーザ（発振中心波長157.6nm）を備えている。
光源１から射出された光は、照明光学系２を介して、所
定のパターンが形成されたマスク３を均一に照明する。
【００１０】なお、光源１から照明光学系２までの光路
には、必要に応じて光路を変更するための１つまたは複
数の折り曲げミラーが配置されている。また、照明光学
系２は、例えばフライアイレンズや内面反射型インテグ
レータからなり所定のサイズ・形状の面光源を形成する
オプティカルインテグレータや、マスク３上での照明領
域のサイズ・形状を規定するための視野絞り、この視野
絞りの像をマスク上へ投影する視野絞り結像光学系など
の光学系を有する。さらに、光源１と照明光学系２との
間の光路はケーシング（不図示）で密封されており、光
源１から照明光学系２中の最もマスク側の光学部材まで
の空間は、露光光の吸収率が低い不活性ガスで置換され
ている。
には、必要に応じて光路を変更するための１つまたは複
数の折り曲げミラーが配置されている。また、照明光学
系２は、例えばフライアイレンズや内面反射型インテグ
レータからなり所定のサイズ・形状の面光源を形成する
オプティカルインテグレータや、マスク３上での照明領
域のサイズ・形状を規定するための視野絞り、この視野
絞りの像をマスク上へ投影する視野絞り結像光学系など
の光学系を有する。さらに、光源１と照明光学系２との
間の光路はケーシング（不図示）で密封されており、光
源１から照明光学系２中の最もマスク側の光学部材まで
の空間は、露光光の吸収率が低い不活性ガスで置換され
ている。
【００１１】マスク３は、マスクホルダ４を介して、マ
スクステージ５上においてＸＹ平面に平行に保持されて
いる。マスク３には転写すべきパターンが形成されてお
り、パターン領域全体のうちＹ方向に沿って長辺を有し
且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状（スリット状）
のパターン領域が照明される。マスクステージ５は、マ
スク面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可
能であり、その位置座標はマスク移動鏡６を用いた干渉
計７によって計測され且つ位置制御されるように構成さ
れている。
スクステージ５上においてＸＹ平面に平行に保持されて
いる。マスク３には転写すべきパターンが形成されてお
り、パターン領域全体のうちＹ方向に沿って長辺を有し
且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状（スリット状）
のパターン領域が照明される。マスクステージ５は、マ
スク面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可
能であり、その位置座標はマスク移動鏡６を用いた干渉
計７によって計測され且つ位置制御されるように構成さ
れている。
【００１２】マスク３に形成されたパターンからの光
は、反射屈折型の投影光学系８を介して、感光性基板で
あるウエハ９上にマスクパターン像を形成する。ウエハ
９は、ウエハホルダ１０を介して、ウエハステージ１１
上においてＸＹ平面に平行に保持されている。そして、
マスク３上での矩形状の照明領域に光学的に対応するよ
うに、ウエハ９上ではＹ方向に沿って長辺を有し且つＸ
方向に沿って短辺を有する矩形状の露光領域にパターン
像が形成される。ウエハステージ１１は、ウエハ面（す
なわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、
その位置座標はウエハ移動鏡１２を用いた干渉計１３に
よって計測され且つ位置制御されるように構成されてい
る。また、図示の投影露光装置では、投影光学系８の内
部が機密状態を保つように構成され、投影光学系８の内
部の気体は不活性ガスで置換されている。さらに、照明
光学系２と投影光学系８との間の狭い光路には、マスク
３およびマスクステージ５などが配置されているが、マ
スク３およびマスクステージ５などを密封包囲するケー
シング（不図示）の内部に不活性ガスが充填されてい
る。
は、反射屈折型の投影光学系８を介して、感光性基板で
あるウエハ９上にマスクパターン像を形成する。ウエハ
９は、ウエハホルダ１０を介して、ウエハステージ１１
上においてＸＹ平面に平行に保持されている。そして、
マスク３上での矩形状の照明領域に光学的に対応するよ
うに、ウエハ９上ではＹ方向に沿って長辺を有し且つＸ
方向に沿って短辺を有する矩形状の露光領域にパターン
像が形成される。ウエハステージ１１は、ウエハ面（す
なわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、
その位置座標はウエハ移動鏡１２を用いた干渉計１３に
よって計測され且つ位置制御されるように構成されてい
る。また、図示の投影露光装置では、投影光学系８の内
部が機密状態を保つように構成され、投影光学系８の内
部の気体は不活性ガスで置換されている。さらに、照明
光学系２と投影光学系８との間の狭い光路には、マスク
３およびマスクステージ５などが配置されているが、マ
スク３およびマスクステージ５などを密封包囲するケー
シング（不図示）の内部に不活性ガスが充填されてい
る。
【００１３】また、投影光学系８とウエハ９との間の狭
い光路には、ウエハ９およびウエハステージ１１などを
密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素やヘリ
ウムガスなどの不活性ガスが充填されている。このよう
に、光源１からウエハ９までの光路の全体に亘って、露
光光がほとんど吸収されることのない雰囲気が形成され
ている。上述したように、投影光学系８によって規定さ
れるマスク３上の視野領域（照明領域）およびウエハ９
上の投影領域（露光領域）は、Ｘ方向に沿って短辺を有
する矩形状である。したがって、駆動系および干渉計
（７、１３）などを用いてマスク３およびウエハ９の位
置制御を行いながら、矩形状の露光領域および照明領域
の短辺方向すなわちＸ方向に沿ってマスクステージ５と
ウエハステージ１１とを、ひいてはマスク３とウエハ９
との同期的に移動(走査)させることにより、ウエハ９上
には露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウエハ９の走
査量（移動量）に応じた長さを有する領域に対してマス
クパターンが走査露光される。図２において、投影光学
系８を構成するすべての屈折光学部材（レンズ成分）に
はフッ化カルシウム結晶からなる光学材料を使用し、そ
のすべてあるいは一部の光学材料として、本発明の材料
を用いる。図３は、図２にかかる反射屈折光学系（投影
光学系８）のレンズ構成を示す図である。
い光路には、ウエハ９およびウエハステージ１１などを
密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素やヘリ
ウムガスなどの不活性ガスが充填されている。このよう
に、光源１からウエハ９までの光路の全体に亘って、露
光光がほとんど吸収されることのない雰囲気が形成され
ている。上述したように、投影光学系８によって規定さ
れるマスク３上の視野領域（照明領域）およびウエハ９
上の投影領域（露光領域）は、Ｘ方向に沿って短辺を有
する矩形状である。したがって、駆動系および干渉計
（７、１３）などを用いてマスク３およびウエハ９の位
置制御を行いながら、矩形状の露光領域および照明領域
の短辺方向すなわちＸ方向に沿ってマスクステージ５と
ウエハステージ１１とを、ひいてはマスク３とウエハ９
との同期的に移動(走査)させることにより、ウエハ９上
には露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウエハ９の走
査量（移動量）に応じた長さを有する領域に対してマス
クパターンが走査露光される。図２において、投影光学
系８を構成するすべての屈折光学部材（レンズ成分）に
はフッ化カルシウム結晶からなる光学材料を使用し、そ
のすべてあるいは一部の光学材料として、本発明の材料
を用いる。図３は、図２にかかる反射屈折光学系（投影
光学系８）のレンズ構成を示す図である。
【００１４】図３の反射屈折光学系からなる投影光学系
８は、マスク３のパターンの一次像（中間像）Ｉを形成
するための第１結像光学系Ｋ１と、一次像Ｉからの光に
基づいてマスクパターンの二次像を縮小倍率で感光性基
板であるウエハ９上に形成するための第２結像光学系Ｋ
２とから構成されている。第１結像光学系Ｋ１は、マス
ク側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１
と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ
２とから構成されている。
８は、マスク３のパターンの一次像（中間像）Ｉを形成
するための第１結像光学系Ｋ１と、一次像Ｉからの光に
基づいてマスクパターンの二次像を縮小倍率で感光性基
板であるウエハ９上に形成するための第２結像光学系Ｋ
２とから構成されている。第１結像光学系Ｋ１は、マス
ク側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１
と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ
２とから構成されている。
【００１５】第２結像光学系Ｋ２は、マスク側から順
に、ウエハ側に凹面を向けた表面反射面Ｒ１を有し且つ
中央に開口部を有する主鏡Ｍ１と、レンズ成分Ｌ２と、
そのウエハ側のレンズ面上に設けられ且つ中央に開口部
を有する反射面Ｒ２を備えた副鏡Ｍ２とから構成されて
いる。すなわち、別の観点によれば、副鏡Ｍ２とレンズ
成分Ｌ２とは裏面反射鏡を構成し、レンズ成分Ｌ２は裏
面反射鏡の屈折部を構成している。
に、ウエハ側に凹面を向けた表面反射面Ｒ１を有し且つ
中央に開口部を有する主鏡Ｍ１と、レンズ成分Ｌ２と、
そのウエハ側のレンズ面上に設けられ且つ中央に開口部
を有する反射面Ｒ２を備えた副鏡Ｍ２とから構成されて
いる。すなわち、別の観点によれば、副鏡Ｍ２とレンズ
成分Ｌ２とは裏面反射鏡を構成し、レンズ成分Ｌ２は裏
面反射鏡の屈折部を構成している。
【００１６】なお、投影光学系８を構成するすべての光
学要素（Ｇ１、Ｇ２、Ｍ１、Ｍ２）は単一の光軸ＡＸに
沿って配置されている。また、主鏡Ｍ１は一次像Ｉの形
成位置の近傍に配置され、副鏡Ｍ２はウエハ９に近接し
て配置されている。こうして、マスク３のパターンから
の光が、第１結像光学系Ｋ１を介して、マスクパターン
の一次像（中間像）Ｉを形成する。一次像Ｉからの光
は、主鏡Ｍ１の中央開口部およびレンズ成分Ｌ２を介し
て副鏡Ｍ２で反射され、副鏡Ｍ２で反射された光はレン
ズ成分Ｌ２を介して主鏡Ｍ１で反射される。主鏡Ｍ１で
反射された光は、レンズ成分Ｌ２および副鏡Ｍ２の中央
開口部を介してウエハ９面上にマスクパターンの二次像
を縮小倍率で形成する。
学要素（Ｇ１、Ｇ２、Ｍ１、Ｍ２）は単一の光軸ＡＸに
沿って配置されている。また、主鏡Ｍ１は一次像Ｉの形
成位置の近傍に配置され、副鏡Ｍ２はウエハ９に近接し
て配置されている。こうして、マスク３のパターンから
の光が、第１結像光学系Ｋ１を介して、マスクパターン
の一次像（中間像）Ｉを形成する。一次像Ｉからの光
は、主鏡Ｍ１の中央開口部およびレンズ成分Ｌ２を介し
て副鏡Ｍ２で反射され、副鏡Ｍ２で反射された光はレン
ズ成分Ｌ２を介して主鏡Ｍ１で反射される。主鏡Ｍ１で
反射された光は、レンズ成分Ｌ２および副鏡Ｍ２の中央
開口部を介してウエハ９面上にマスクパターンの二次像
を縮小倍率で形成する。
【００１７】本発明において、結像光学系とは、照明光
学系及び／又は投影光学系を示す。本発明のＡｒＦエキ
シマレーザ照射による材料の選別は、結像光学系を構成
する全ての光学部材において実施されることが好ましい
が、少なくとも一部の部材の透過率低下量を管理するこ
とにより、光リソグラフィー装置としての耐久性が向上
する。
学系及び／又は投影光学系を示す。本発明のＡｒＦエキ
シマレーザ照射による材料の選別は、結像光学系を構成
する全ての光学部材において実施されることが好ましい
が、少なくとも一部の部材の透過率低下量を管理するこ
とにより、光リソグラフィー装置としての耐久性が向上
する。
【００１８】
【実施例】原料の不純物濃度の異なる3種類のフッ化カ
ルシウム結晶(Ａ，Ｂ，Ｃ)から、φ３０×１０[ｍｍ]の
サンプルを2個ずつ切り出し、平行2平面を光学研磨し
た。まず、Ａ，Ｂ，Ｃ一つずつをＡｒＦエキシマレーザ
に照射し、その透過率低下量を測定した。照射条件は、
フルエンス100mJ/cm2/パルス、繰り返し周波数100Hzで
ある。10,000パルス照射の前後で、Varian社製の分光光
度計Cary5を用い、193nmにおける透過率の変化量を測定
した。そして、もう一つずつのサンプルＡ，Ｂ，Ｃにつ
いて、Ｆ2レーザを照射した。フルエンスは、5mJ/cm2/
パルス、繰り返し周波数200Hzであり、1E6パルス照射前
後の157nmにおける透過率変化を測定した。各サンプル
の、2種類のレーザーによる透過率変化を表１に示し
た。
ルシウム結晶(Ａ，Ｂ，Ｃ)から、φ３０×１０[ｍｍ]の
サンプルを2個ずつ切り出し、平行2平面を光学研磨し
た。まず、Ａ，Ｂ，Ｃ一つずつをＡｒＦエキシマレーザ
に照射し、その透過率低下量を測定した。照射条件は、
フルエンス100mJ/cm2/パルス、繰り返し周波数100Hzで
ある。10,000パルス照射の前後で、Varian社製の分光光
度計Cary5を用い、193nmにおける透過率の変化量を測定
した。そして、もう一つずつのサンプルＡ，Ｂ，Ｃにつ
いて、Ｆ2レーザを照射した。フルエンスは、5mJ/cm2/
パルス、繰り返し周波数200Hzであり、1E6パルス照射前
後の157nmにおける透過率変化を測定した。各サンプル
の、2種類のレーザーによる透過率変化を表１に示し
た。
【００１９】
【表１】
【００２０】この結果から、ＡｒＦエキシマレーザ照射
による193nmにおける透過率低下量と、Ｆ2レーザ照射に
よる157nmにおける透過率低下量には、非常によい相関
があることがわかる。つまり、Ｆ2レーザ耐久性を判断
するにおいて、実際にＦ2レーザを照射せずとも、Ａｒ
Ｆエキシマレーザを照射し、193nmにおける透過率低下
量を測定することで、判断が可能となる。また、各サン
プルのＮａ不純物量を原子吸光光度法により定量分析を
行った。その結果も表１に記載してあるが、Ｆ2レーザ
耐久性及びＡｒＦエキシマレーザ耐久性とよい相関があ
ることがわかる。また、ＡｒＦエキシマレーザ照射によ
る透過率低下量が0.2%/cm以下であるためには、Ｎａ不
純物量が０．１ｐｐｍ以下であることが必要条件である
ことがわかる。ＡｒＦエキシマレーザのフルエンスに対
する影響は、特開平7-281001号公報の記載のように、透
過率低下量とフルエンスは線形の関係あり、Ｆ2レーザ
においても同様な関係にあることが推測される。そこ
で、これらの関係を考慮することにより、次の式によっ
てＦ2レーザを照射した時の157nmにおける透過率低下量
を予測することができる。
による193nmにおける透過率低下量と、Ｆ2レーザ照射に
よる157nmにおける透過率低下量には、非常によい相関
があることがわかる。つまり、Ｆ2レーザ耐久性を判断
するにおいて、実際にＦ2レーザを照射せずとも、Ａｒ
Ｆエキシマレーザを照射し、193nmにおける透過率低下
量を測定することで、判断が可能となる。また、各サン
プルのＮａ不純物量を原子吸光光度法により定量分析を
行った。その結果も表１に記載してあるが、Ｆ2レーザ
耐久性及びＡｒＦエキシマレーザ耐久性とよい相関があ
ることがわかる。また、ＡｒＦエキシマレーザ照射によ
る透過率低下量が0.2%/cm以下であるためには、Ｎａ不
純物量が０．１ｐｐｍ以下であることが必要条件である
ことがわかる。ＡｒＦエキシマレーザのフルエンスに対
する影響は、特開平7-281001号公報の記載のように、透
過率低下量とフルエンスは線形の関係あり、Ｆ2レーザ
においても同様な関係にあることが推測される。そこ
で、これらの関係を考慮することにより、次の式によっ
てＦ2レーザを照射した時の157nmにおける透過率低下量
を予測することができる。
【００２１】
【式１】
【００２２】図１にＡｒＦエキシマレーザとＦ2レーザ
照射によって低下する透過率量の相関を示した。非常に
よい相関があることがわかる。
照射によって低下する透過率量の相関を示した。非常に
よい相関があることがわかる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によって、Ｆ2レーザ照射試験を
せずに耐久性の評価をすることが簡易的にできるように
なり、光学材料の品質保証が容易になり、結果として材
料コストを下げることになる。また、ＡｒＦエキシマレ
ーザ耐久性の優れた光学材料は、Ｆ2レーザ耐久性も優
れていることになり、材料の有効活用も可能となる。
せずに耐久性の評価をすることが簡易的にできるように
なり、光学材料の品質保証が容易になり、結果として材
料コストを下げることになる。また、ＡｒＦエキシマレ
ーザ耐久性の優れた光学材料は、Ｆ2レーザ耐久性も優
れていることになり、材料の有効活用も可能となる。
【図１】 Ｆ2レーザとＡｒＦエキシマレーザを照射し
たことによる透過率低下量の関係図
たことによる透過率低下量の関係図
【図２】 本発明にかかる投影露光装置の全体構成を概
略的に示す図
略的に示す図
【図３】 図３の投影露光装置における反射屈折光学系
（投影光学系）のレンズ構成を示す図
（投影光学系）のレンズ構成を示す図
１ レーザ光源 ２ 照明光学系 ３ マスク ４ マスクホルダ ５ マスクステージ ６、１２ 移動鏡 ７、１３ 干渉計 ８ 投影光学系 ９ ウエハ １０ ウエハホルダ １１ ウエハステージ ＡＸ 光軸 Ｋ１ 第１結像光学系 Ｋ２ 第２結像光学系 Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群 Ｓ 開口絞り Ｍ１ 主鏡 Ｍ２ 副鏡 Ｌ 中間像 Ｌｉ 各レンズ成分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６Ｄ
Claims (9)
- 【請求項１】複数のフッ化物結晶材料にＡｒＦエキシマ
レーザを照射して透過率低下量を測定する工程と、前記
測定結果に従って複数のフッ化物結晶材料を分類する工
程と、複数の光学部材から構成される結像光学系の光学
設計に従い、各々の光学部材に照射される光のフルエン
スに応じて前記分類したフッ化物結晶材料を配置して結
像光学系を組み立てる工程と、を含む波長185nm以下の
真空紫外光リソグラフィー装置の製造方法。 - 【請求項２】複数のフッ化物結晶材料にＡｒＦエキシマ
レーザを照射して透過率低下量を測定する工程と、前記
測定結果に従って複数のフッ化物結晶材料を分類する工
程と、照射される光のフルエンスが1mJ/cm2/p以上の光
学部材として100mJ/cm2/pのＡｒＦエキシマレーザ照射
時の透過率低下量が10,000パルス照射後で0.2%/cm以下
であるフッ化物結晶材料、照射される光のフルエンスが
0.1mJ/cm2/p以上の光学部材として100mJ/cm2/pのＡｒＦ
エキシマレーザ照射時の透過率低下量が10,000パルス照
射後で1.0%/cm以下であるフッ化物結晶材料、照射され
る光のフルエンスが0.1mJ/cm2/p未満の光学部材として1
00mJ/cm2/pのＡｒＦエキシマレーザ照射時の透過率低下
量が10,000パルス照射後で3.0%/cm以下であるフッ化物
結晶材料を、各々配置して結像光学系を組み立てる工程
と、を含む波長185nm以下の真空紫外光リソグラフィー
装置の製造方法。 - 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の光リソグ
ラフィー装置の製造方法において、前記結像光学系に照
射される光がＦ2レーザ（波長１５７ｎｍ）光であるこ
とを特徴とする真空紫外光リソグラフィー装置の製造方
法。 - 【請求項４】波長185nm以下の真空紫外光により所定の
パターンが形成されたマスクを照明する照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学
系とからなる光リソグラフィー装置において、照明光学
系及び／又は投影光学系の少なくとも一部に100mJ/cm2/
pのＡｒＦエキシマレーザ照射時の透過率低下量が10,00
0パルス照射後で0.2%/cm以下であるフッ化物結晶材料か
らなる光学部材を用いたことを特徴とする真空紫外光リ
ソグラフィー装置。 - 【請求項５】波長185nm以下の真空紫外光により所定の
パターンが形成されたマスクを照明する照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学
系とを有する光リソグラフィー装置において、照明光学
系及び／又は投影光学系の少なくとも一部に100mJ/cm2/
pのＡｒＦエキシマレーザ照射時の透過率低下量が10,00
0パルス照射後で0.2%/cm以下であり、且つＮａ不純物濃
度が0.1ppm以下であるフッ化物結晶材料からなる光学部
材を用いたことを特徴とする真空紫外光リソグラフィー
装置。 - 【請求項６】波長185nm以下の真空紫外光により所定の
パターンが形成されたマスクを照明する照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学
系とを有する光リソグラフィー装置において、照明光学
系及び／又は投影光学系を構成する光学部材のうち、照
射される光のフルエンスが1mJ/cm2/p以上の光学部材と
して100mJ/cm2/pのＡｒＦエキシマレーザ照射時の透過
率低下量が10,000パルス照射後で0.2%/cm以下であるフ
ッ化物結晶材料、照射される光のフルエンスが0.1mJ/cm
2/p以上の光学部材として100mJ/cm2/pのＡｒＦエキシマ
レーザ照射時の透過率低下量が10,000パルス照射後で1.
0%/cm以下であるフッ化物結晶材料、照射される光のフ
ルエンスが0.1mJ/cm2/p未満の光学部材として100mJ/cm2
/pのＡｒＦエキシマレーザ照射時の透過率低下量が10,0
00パルス照射後で3.0%/cm以下であるフッ化物結晶材料
を、各々用いたことを特徴とする真空紫外光リソグラフ
ィー装置。 - 【請求項７】請求項４又は請求項５または請求項６に記
載の真空紫外光リソグラフィー装置において、前記185n
m以下の真空紫外光がＦ2レーザ（波長１５７ｎｍ）光で
あることを特徴とする真空紫外光リソグラフィー装置。 - 【請求項８】請求項４又は請求項５または請求項６に記
載の真空紫外光リソグラフィー装置において、前記フッ
化物結晶材料がフッ化カルシウム結晶材料であることを
特徴とする真空紫外光リソグラフィー装置。 - 【請求項９】波長185nm以下の真空紫外リソグラフィー
装置の結像光学系に用いられるフッ化物結晶材料の検査
方法において、フッ化物結晶材料にＡｒＦエキシマレー
ザを照射したときの透過率低下量により、真空紫外光を
照射したときの透過率低下量を予測することを特徴とす
る、フッ化物結晶材料の検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11194188A JP2001023884A (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | 真空紫外光リソグラフィー装置、その製造方法、及びフッ化物結晶材料の検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11194188A JP2001023884A (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | 真空紫外光リソグラフィー装置、その製造方法、及びフッ化物結晶材料の検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001023884A true JP2001023884A (ja) | 2001-01-26 |
Family
ID=16320418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11194188A Pending JP2001023884A (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | 真空紫外光リソグラフィー装置、その製造方法、及びフッ化物結晶材料の検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001023884A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2310829C2 (ru) * | 2003-03-28 | 2007-11-20 | Стелла Кемифа Корпорейшн | Способ анализа примесей и центров окраски во фториде и способ получения ориентированного материала для выращивания монокристалла |
| JP2009281936A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Hitachi Chem Co Ltd | 強誘電体フッ化物結晶のレーザー耐久性評価方法及び選別方法、並びに、強誘電体フッ化物結晶及び光学部品 |
-
1999
- 1999-07-08 JP JP11194188A patent/JP2001023884A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2310829C2 (ru) * | 2003-03-28 | 2007-11-20 | Стелла Кемифа Корпорейшн | Способ анализа примесей и центров окраски во фториде и способ получения ориентированного материала для выращивания монокристалла |
| JP2009281936A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Hitachi Chem Co Ltd | 強誘電体フッ化物結晶のレーザー耐久性評価方法及び選別方法、並びに、強誘電体フッ化物結晶及び光学部品 |
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