JP2002329655A

JP2002329655A - 反射型縮小投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2002329655A
Application number: JP2001133809A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Suzuki; 雅之鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-05-01
Filing date: 2001-05-01
Publication date: 2002-11-15
Also published as: US20030039029A1; US6666560B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、３００ｍｍシリコンウェハと６イ
ンチレチクルを使用するＥＵＶリソグラフィーシステム
に適用可能で、解像力とスループットのバランスのとれ
た５枚ミラー系の反射型縮小投影光学系、露光装置及び
デバイス製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一側面としての反射型縮小投影
光学系は、物体側から像側にかけて順に凹面鏡（Ｍ
１）、凸面鏡（Ｍ２）、凹面鏡（Ｍ３）、凸面鏡（Ｍ
４）、凹面鏡（Ｍ５）の順に光を反射するような５枚の
鏡が基本的に共軸系をなすように配置され、途中に中間
像を形成しない光学系であり、物点と像点は光軸を挟ん
で互いに逆側にあり、前記物点と前記像点は光軸に直交
する方向に関して４００ｍｍ乃至１５００ｍｍ離れてい
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、露光装
置に関し、特に、紫外線や極端紫外（ＥＵＶ：ｅｘｔｒ
ｅｍｅｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用して半導体
ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用
のガラス基板などの被処理体を投影露光する反射型縮小
投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の小型化及び薄型化の要
請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への
要求はますます高くなっている。例えば、マスクパター
ンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース
（Ｌ＆Ｓ）０．１μｍ以下の寸法像を広範囲に形成する
ことが要求され、今後は更に８０ｎｍ以下の回路パター
ン形成に移行することが予想される。Ｌ＆Ｓは露光にお
いてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に投
影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。

【０００３】半導体製造用の代表的な露光装置である投
影露光装置は、（本出願では交換可能に使用する）マス
ク又はレチクル上に描画されたパターンをウェハ上に投
影露光する投影光学系を備えている。投影露光装置の解
像度（正確に転写できる最小寸法）Ｒは、光源の波長λ
と投影光学系の開口数（ＮＡ）を用いて次式で与えられ
る。

【０００４】

【数１】

【０００５】従って、波長を短くすればするほど、及
び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度は良くなる。一
方、一定の結像性能を維持できる焦点範囲を焦点深度と
いい、焦点深度ＤＯＦは次式で与えられる。

【０００６】

【数２】

【０００７】従って、波長を短くすればするほど、及
び、ＮＡを上げれば上げるほど、焦点深度は小さくな
る。焦点深度は小さくなるとフォーカス合せが難しくな
り、基板のフラットネス（平坦度）やフォーカス精度を
上げることが要求されるため、基本的に大きい方が好ま
しい。

【０００８】数式１及び２から波長を短くする方がＮＡ
を大きくするよりも望ましいことが理解される。近年で
は、露光光源はＦ₂エキシマレーザ（波長約１５７ｎ
ｍ）、紫外光及びＥＵＶ（ｅｘｔｒｅｍｅｕｌｔｒａ
ｖｉｏｌｅｔ）の実用化も進んでいる。

【０００９】しかし、光の短波長化が進むと光が透過す
る硝材が限られてしまうために屈折素子、即ち、レンズ
を多用することは難しく、投影光学系に反射素子、即
ち、ミラーを含めることが有利になる。さらに、露光光
が紫外光やＥＵＶ光になると使用できる硝材は存在しな
くなり、投影光学系にレンズを含めることは不可能とな
る。そこで、投影光学系をミラー（例えば、多層膜ミラ
ー）のみで構成する投影光学系が提案されている。例え
ば、公開特許２０００−９８２２８号公報には４枚のミ
ラーより構成された投影光学系、公開特許２０００−１
００６９４号公報には６枚のミラーより構成された投影
光学系が提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
反射型投影光学系は解像力及びスループットなどの露光
性能をバランスよく両立させることができず、高品位な
デバイスを提供できないという問題があった。より特定
的には、多層膜ミラー１枚の反射率を例えば６７％とす
ると、４枚のミラーより構成される反射型投影光学系
（以下、４枚ミラー系と表現する場合もある）は総合し
て２０％程度の反射率を得ることができるものの、ＮＡ
が０．１程度までしか達成できないため解像力の向上が
望めない。一方、６枚のミラーより構成される反射型投
影光学系（以下、６枚ミラー系と表現する場合もある）
では、ＮＡを０．１５程度以上に大きくできるため解像
力を向上させることが可能であるが、総合して９％程度
の反射率になるためスループットが低下してしまう。

【００１１】一方、この中間の枚数として解像力とスル
ープットのバランスのとれた５枚のミラーより構成され
る反射型投影光学系（以下、５枚ミラー系と表現する場
合もある）も考えられ、米国特許６０７２８５２号公報
は、５枚のミラー系よりなる高ＮＡの反射型縮小投影光
学系を開示している。しかしながら、かかる公報の設計
例の光学系は、光軸を挟んで互いに逆側にある物点と像
点の光学系の光軸と直交する方向の距離が２６０ｍｍ程
度である。従って、３００ｍｍシリコンウェハと６イン
チレチクルを使うＥＵＶリソグラフィーシステムの場
合、マスクステージとウェハステージとが機械的に干渉
してしまうので、かかる反射型投影光学系を適用できな
いという問題を有している。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、３０
０ｍｍシリコンウェハと６インチレチクルを使用するＥ
ＵＶリソグラフィーシステムに適用可能で、解像力とス
ループットのバランスのとれた５枚ミラー系の反射型縮
小投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法を提供す
ることを例示的目的とする。

【００１３】上記目的を達成するために、本発明の一側
面としての反射型縮小投影光学系は、物体側から像側に
かけて順に凹面鏡（Ｍ１）、凸面鏡（Ｍ２）、凹面鏡
（Ｍ３）、凸面鏡（Ｍ４）、凹面鏡（Ｍ５）の順に光を
反射するような５枚の鏡が基本的に共軸系をなすように
配置され、途中に中間像を形成しない光学系であり、物
点と像点は光軸を挟んで互いに逆側にあり、前記物点と
前記像点は光軸に直交する方向に関して４００ｍｍ乃至
１５００ｍｍ離れていることを特徴とする。かかる反射
型縮小投影光学系によれば、５枚ミラー系でありながら
物点と像点との間隔を広げることができる。

【００１４】なお、前記５枚の鏡のうち少なくとも１枚
は非球面ミラーであって、かかるミラーより前記５枚の
鏡を構成することで大きな物高（像高）を達成すること
ができる。これにより、両ステージの干渉を防止するこ
とができる。また、前記５枚の鏡のうち、４番目の凸面
鏡（Ｍ４）は開口絞り部分に位置する。かかる凸面鏡
（Ｍ４）に対する５番目の凹面鏡（Ｍ５）の位置と形状
を適切に定めることで、像側でテレセントリックな光学
系とすることができる。更に、前記５枚の鏡はＥＵＶ
（ｅｘｔｒｅｍｅｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を反射
する多層膜ミラーであって、２０ｎｍ以下の波長を有す
る光を効率よく反射することができる。更に、前記反射
型縮小投影光学系は前記物体面上に反射型マスクを配置
してもよい。

【００１５】更に、本発明の別の側面としての露光装置
は、上述した投影光学系と、前記物体面上にマスクのパ
ターンを位置付けるべく当該マスクを保持するステージ
と、前記像面上に感光層を位置付けるべく基板を保持す
るステージと、前記投影光学系の円弧状の視野に対応す
る円弧状のＥＵＶ光により前記マスクを照明する照明光
学系と、前記ＥＵＶ光で前記マスクを照明する状態で前
記各ステージを同期して走査する手段とを有する。かか
る露光装置によれば、上述した反射型縮小投影光学系を
構成要素の一部に有し、物点と像点の間隔を広げること
ができ、マスクを保持するステージと基板を保持するス
テージとが機械的に干渉することを防止することができ
る。

【００１６】本発明の更に別の側面としてのデバイス製
造方法は、上述の露光装置を用いて前記基板を投影露光
するステップと、前記投影露光された前記被処理体に所
定のプロセスを行うステップとを有する。上述の露光装
置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求
項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその
効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、例えば、ＬＳＩ
やＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気
センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。

【００１７】本発明の他の目的及び更なる特徴は以下添
付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明
らかにされるであろう。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の一側面としての反射型縮小投影光学系１００及び露
光装置２００について説明する。なお、各図において同
一の参照符号は同一部材を表している。ここで、図１
は、本発明の一側面としての反射型縮小投影光学系１０
０の断面及びその光路を示した概略断面図である。ま
た、図２及び図３は、それぞれ図１に示す反射型縮小投
影光学系１００の別の形態を示した反射型縮小投影光学
系１００ａ及１００ｂの断面及びその光路を示す概略断
面図である。図４は、図１に示す反射型縮小投影光学系
１００を有する露光装置２００を示す概略構成図であ
る。なお、以下の説明において特に断らない限り、反射
型投影縮小光学系１００は、反射型縮小投影光学系１０
０ａ及び１００ｂを総括するものとする。

【００１９】本発明の反射型縮小投影光学系１００は物
体ＭＳ面（例えば、マスク面）上のパターンを像Ｗ面
（例えば、基板などの被処理体面）上に縮小投影する光
学系であって、５枚のミラーＭ１乃至Ｍ５を有する。よ
り特定的には、図１乃至図３に各々良く示されるよう
に、反射型縮小投影光学系１００は物体面Ｒ側から光を
反射する順に、ミラー（凹面鏡）Ｍ１、ミラー（凸面
鏡）Ｍ２、ミラー（凹面鏡）Ｍ３、ミラー（凸面鏡）Ｍ
４、ミラー（凹面鏡）Ｍ５となるように構成される。ま
た、本発明の反射型縮小投影光学系１００では、後述す
るようにリング状の像面領域を大きくとれる点から、本
発明の５枚のミラーＭ１乃至Ｍ５が共通の光軸に関して
軸対称であることが好ましい。しかし、像面サイズが比
較的小さな場合には、偏心させて収差を改善させてもよ
い。更に、本発明の５枚のミラーＭ１乃至Ｍ５は、光学
系の像面を平坦にするためにペッツバール項の和がゼロ
もしくはゼロ近傍になっている。換言すると、かかる５
枚のミラーＭ１乃至Ｍ５の屈折力（パワー）の和がゼロ
又はゼロ近傍である。以上の各条件を満たし、各収差を
良好に補正するために、本実施例の各ミラーＭ１乃至Ｍ
５の曲率中心は各面の同じ側としている。即ち、光学系
の設計データを表示すると、５枚のミラーの曲率半径の
符号は全て同一符号になっている。

【００２０】上述したように５枚ミラー系では、物体面
Ｒと像面Ｗとが光学系の同じ側に来る場合が多く、かか
る反射型縮小投影光学系１００をＥＵＶリソグラフィー
システムに組み込んだ場合、露光装置のマスク及びウェ
ハの両ステージが機械的な干渉を起こしてしまう。従っ
て、反射型縮小投影光学系１００では物高と像高を光軸
から大きく離すように５枚のミラー系を構成することが
要求される。しかしながら、一般にはこれらの大きな物
高（像高）を実現することは困難であり、本発明者はか
かる問題を鋭意検討した結果、曲率半径の比較的大きな
非球面ミラーを使い５枚のミラーＭ１乃至Ｍ５を構成す
ることで大きな物高（像高）を達成できることを発見し
た。

【００２１】本実施例において、反射型縮小投影光学系
を構成する５枚のミラーＭ１乃至Ｍ５は少なくとも１枚
以上のミラー面が非球面形状となっており、非球面の形
状は一般的な非球面を表示する次式で表される。

【００２２】

【数３】

【００２３】ここで、Ｚは光軸方向の座標、ｃは曲率
（曲率半径ｒの逆数）、ｈは光軸からの高さ、ｋは円錐
係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、・・・は、各々、
４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次、
・・・の非球面係数である。

【００２４】これにより、本実施例では、物高を光軸か
ら１２０ｍｍ以上離し、像高を光軸から３０ｍｍ以上離
すことが可能であり、より理想的には物高と像高が光軸
に直交する方向に関して４００乃至１５００ｍｍ離すこ
とを可能としている。

【００２５】また、図１乃至図３に良く示されるよう
に、本実施例の反射型縮小投影光学系１００はミラーＭ
１乃至Ｍ５の途中で中間像を結像しないため、光線の収
束や発散が緩やかになる。これにより、物体面と像面の
全長が比較的に短いにもかかわらず、良好な収差補正を
可能にしている。これにより、物点と像点は光軸を挟ん
で反対側に位置することになる。

【００２６】また、第４番目のミラー（凸面鏡）Ｍ４が
開口絞りの位置にあり、このミラーＭ４に対する第５番
目のミラー（凹面鏡）Ｍ５の位置と形状を適切に定める
ことにより、像側でテレセントリックな光学系とするこ
とができる。なお、物体側は反射型マスクを使う場合に
都合が良いように、テレセントリックにはなっていな
い。更に、物体面も像面も光学系の同じ側にあり、両面
とも同じ方向を向いている。即ち、物体面も像面も例え
ば第３番目のミラー（凹面鏡）Ｍ３と対向するように配
置されている。

【００２７】ここで、本発明の反射型縮小投影光学系１
００乃至１００ｂ用い照明実験した結果について説明す
る。図１乃至図３において、ＭＳは物体面位置に置かれ
た反射型マスク、Ｗは像面位置に置かれたウェハを示し
ている。反射型縮小投影光学系１００乃至１００ｂにお
いて、波長１３．４ｎｍ付近のＥＵＶ光を放射する不図
示の照明系により反射型マスクＭＳが照明され、マスク
ＭＳからの反射光が、順に、第１ミラーＭ１（凹面
鏡）、第２ミラーＭ２（凸面鏡）、第３ミラーＭ３（凹
面鏡）、第４ミラーＭ４（凸面鏡）、第５ミラーＭ５
（凹面鏡）の順に反射し、像面位置に置かれたウェハＷ
上に、マスクパターンの縮小像を形成している。なお、
反射型縮小投影光学系１００乃至１００ｂはＮＡ＝０．
１５、縮小倍率は１／５倍である。

【００２８】まず、図１に示す反射型縮小投影光学系１
００では、物高＝７８０乃至８００ｍｍ、像高＝１５６
乃至１６０ｍｍ、像面の円弧の半径が約１５８ｍｍで幅
が４ｍｍである。ここで、図１の反射型縮小投影光学系
１００の数値（曲率半径、面間隔、非球面係数など）を
表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】反射型縮小投影光学系１００の製造誤差を
含まない収差（像高の数点で計算）は波面収差＝０．０
１７λｒｍｓ、歪曲収差＝±１２ｎｍであり、これらは
いずれも波長１３．４ｎｍでの回折限界な光学系であ
る。

【００３１】次に、図２に示す反射型縮小投影光学系１
００ａでは、物高＝７８０乃至８００ｍｍ、像高＝１５
６乃至１６０ｍｍ、像面の円弧の半径が約１５８ｍｍで
幅が４ｍｍである。ここで、図２の反射型縮小投影光学
系１００ａの数値（曲率半径、面間隔、非球面係数な
ど）を表２に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】反射型縮小投影光学系１００ａの製造誤差
を含まない収差（像高の数点で計算）は、波面収差＝
０．０２５λｒｍｓ、歪曲収差＝ア０．３５ｎｍであ
り、これらはいずれも波長１３．４ｎｍでの回折限界な
光学系である。

【００３４】次に、図３に示す反射型縮小投影光学系１
００ｂは、物高＝７９０乃至８００ｍｍ、像高＝１５８
乃至１６０ｍｍで、像面の円弧の半径が約１５９ｍｍで
幅が２ｍｍである。ここで、図３の反射型縮小投影光学
系１００ｂの数値（曲率半径、面間隔、非球面係数な
ど）を表３に示す。

【００３５】

【表３】

【００３６】反射型縮小投影光学系１００ｂの製造誤差
を含まない収差（像高の数点で計算）は波面収差＝０．
０５４λｒｍｓ、歪曲収差＝±７．６ｎｍであり、これ
らはいずれも波長１３．４ｎｍでの回折限界な光学系で
ある。

【００３７】なお、上述の反射型縮小投影光学系１００
乃至１００ｂの倍率は近軸的には１／５倍であるが、収
差補正領域での倍率は完全な１／５倍よりも僅かにずれ
た値である。しかし、近軸倍率を１／５倍からわずかに
ずらすことで、収差補正領域での倍率を完全に１／５倍
にすることは容易に達成できる。また、本発明は、これ
らの実施例に限定されることはなく、本発明の範囲内で
更に性能を改善することが可能である。以上のように、
本発明は大きな物高・像高を実現し、且つ、ＥＵＶの波
長で回折限界の性能を達成し得る反射光学系である。こ
れにより、本発明の反射型縮小投影光学系１００をＥＵ
Ｖリソグラフィーシステムに適用した場合であっても、
両ステージの機械的な干渉を防ぐことが可能となること
が理解される。

【００３８】以下、本発明の反射型縮小投影光学系１０
０を適用した露光装置２００を説明する。本発明の露光
装置２００は露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、
波長１３．４ｎｍ）を用いて、ステップ・アンド・スキ
ャン方式の露光を行う投影露光装置である。図４を参照
するに、露光装置２００は照明装置２１０と、マスクＭ
Ｓと、反射型縮小投影光学系１００と、被処理体Ｗと、
制御部２４０と有し、制御部２４０は照明装置１００を
制御可能に接続されている。また、本実施例の露光装置
は、更にマスクＭＳを載置するマスクステージ２２０
と、被処理体Ｗを載置するウェハステージ２３０とを有
し、マスクステージ２２０とウェハステージ２３０は制
御部２４０に制御可能に接続されている。図４において
図示ししないが、ＥＵＶ光は大気に対する透過率が低い
ため、少なくともＥＵＶ光が通る光路は真空雰囲気であ
ることが好ましい。なお、図４において、Ｘ、Ｙ、Ｚは
３次元空間を示し、ＸＹ平面の法線方向をＺ方向として
いる。

【００３９】照明装置１００は反射型縮小投影光学系１
００の円弧状の視野に対応する円弧状のＥＵＶ光（例え
ば、波長１３．５ｎｍ）によりマスクＭＳを照明する照
明装置であって、図示しない光源と、照明光学系より構
成される。なお、照明装置１００を構成する光源及び照
明光学系は当該周知のいかなる技術をも適用可能であ
り、本明細書での詳細な説明は省略する。例えば、照明
光学系は、集光光学系、オプティカルインテグレータ、
開口絞り、ブレード等を含み当業者が想達し得るいかな
る技術も適用可能である。

【００４０】マスクＭＳは反射型マスクで、その上には
転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、マ
スクステージ２２０に支持及び駆動される。なお、本実
施の反射型縮小投影光学系１００の物体側はテレセント
リックになっていないので、マスクＭＳが反射型マスク
であっても良い。マスクＭＳから発せられた回折光は投
影光学系１００で反射され被処理体Ｗ上に投影される。
マスクＭＳとプレートＷとは光学的に共役の関係に配置
される。本実施形態の露光装置２００はステップ・アン
ド・スキャン方式の露光装置であるため、マスクＭＳと
被処理体Ｗを走査することによりマスクＭＳのパターン
を被処理体Ｗ上に転写する。

【００４１】マスクステージ２２０はマスクＭＳを支持
して図示しない移動機構に接続されている。マスクステ
ージ２２０は、当業界周知のいかなる構成をも適用でき
る。図示しない移動機構はリニアモータなどで構成さ
れ、制御部２４０に制御されながら少なくともＹ方向に
マスクステージ２２０を駆動することでマスクＭＳを移
動することができる。露光装置２００は、マスクＭＳと
被処理体Ｗを制御部２４０によって同期した状態で走査
する。

【００４２】反射型縮小投影光学系１００はマスクＭＳ
面上のパターンを像面上に縮小投影する反射型光学系で
ある。反射型縮小投影光学系１００は上述した通りのい
かなる形態をも適用可能であり、ここでの詳細な説明は
省略する。なお、図４では、図１に示す反射型縮小投影
光学系１００を使用するが、かかる形態は例示的であり
本発明はこれに限定されない。

【００４３】被処理体Ｗは、本実施形態ではウェハであ
るが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体
Ｗにはフォトレジストが塗布されている。フォトレジス
ト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フ
ォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前
処理は洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理
は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表
面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理で
あり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａ
ｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プ
リベークはベーキング（焼成）工程であるが現像後のそ
れよりもソフトであり、溶剤を除去する。

【００４４】ウェハステージ２３０は被処理体Ｗを支持
する。ステージ２３０は、当業界で周知のいかなる構成
をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及
び動作の説明は省略する。例えば、ステージ２３０はリ
ニアモータを利用してＸＹＺ方向に被処理体Ｗを移動す
る。マスクＭＳと被処理体Ｗは、制御部２４０により制
御され同期して走査される。また、マスクステージ２２
０とウェハステージ２３０の位置は、例えば、レーザー
干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆
動される。

【００４５】制御部２４０は図示しないＣＰＵ、メモリ
を有し、露光装置２００の動作を制御する。制御部２４
０は照明装置２１０、マスクステージ２２０（即ち、マ
スクステージ２２０の図示しない移動機構）、ウェハス
テージ２３０（即ち、ウェハステージ２３０の図示しな
い移動機構）と電気的に接続されている。ＣＰＵ４１０
はＭＰＵなど名前の如何を問わずいかなるプロセッサも
含み、各部の動作を制御する。メモリはＲＯＭ及びＲＡ
Ｍより構成され、露光装置１０を動作するファームウェ
アを格納する。

【００４６】露光において、照明装置１００から射出さ
れたＥＵＶ光はマスクＭＳを照明し、マスクＭＳ面上の
パターンを被処理体Ｗ面上に決蔵する。本実施例におい
て、像面は円弧状（リング状）の像面となり、マスクと
ウェハを縮小倍率比の速度比でスキャンすることによ
り、マスクの全面を露光することができる。本発明の反
射型縮小投影光学系１００の像高は大きく、例えば、図
１および図２の像高は、像高＝１５６乃至１６０ｍｍで
ある。この場合、像面の円弧の半径は約１５８ｍｍ、幅
は４ｍｍである。このため、発明の反射型縮小投影光学
系１００では、像面のとり方にも自由度がある。

【００４７】ここで、図５及び図６は、反射型縮小投影
光学系１００及び反射型縮小投影光学系１００ａの像高
に基づいた、像面のとり方の一例を示す図である。本実
施例における良像面のエリアは、半径１５６ｍｍの円よ
り外側で、かつ同一曲率中心をもつ半径１６０ｍｍの円
より内側の領域であればよい。但し、スキャン方向の露
光光の幅は、露光領域のどこでもほぼ一定にして、スキ
ャン後の各位置の露光強度をほぼ一定にする必要があ
る。

【００４８】図４は、スキャンに直交する方向の像面サ
イズが２６ｍｍの場合であり、この程度のサイズがＥＵ
Ｖ露光には一般的であると思われる。

【００４９】図４（ａ）は、露光領域の上側境界部、下
側境界部とも曲率半径を１５８ｍｍとし、リング状露光
領域の幅を４ｍｍとした場合である。使用する光学系の
露光領域をｉｍｇの記号で示した。この例のようにリン
グ状の露光領域を用いると、露光領域のスキャン方向の
幅を最大（この例では４ｍｍ）にできる。

【００５０】一方、図４（ｂ）は、矩形状の露光領域を
設定した場合である。リング状の両領域の曲率半径が大
きいため、矩形状の露光領域を設定しても、スキャン方
向の露光幅が小さくならずに済む。この実施例の場合に
は、２６ｍｍ×３．４７ｍｍの矩形露光領域を確保で
き、リング状の露光領域に比べてスキャン方向の幅を約
０．５ｍｍ小さくするだけで、矩形状の露光領域が達成
できる。矩形状の露光領域は、エキシマレーザー用レン
ズを用いたスキャン式の露光装置で一般的であるため、
矩形状の露光領域が可能であれば装置の信頼性が上がる
と考えられる。

【００５１】更に、図５は、この本発明の反射型縮小投
影光学系１００の像高が大きいことを最大限に利用し
て、非常に大きな範囲の露光を可能にした例である。露
光領域の上側境界部、下側境界部とも曲率半径を１５８
ｍｍとしている。なお、リング状露光領域の幅を４ｍｍ
とした場合であることは、図４（ａ）と同じであるが、
スキャンに直交する方向の像面サイズを１桁大きい２５
２ｍｍとしている。本発明の反射型縮小投影光学系１０
０を使用することで、原理的には、このような大画面を
スキャン露光できる可能性もある。

【００５２】次に、図７及び図８を参照して、上述の露
光装置２００を利用したデバイスの製造方法の実施例を
説明する。図７は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導
体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するための
フローチャートである。ここでは、半導体チップの製造
を例に説明する。ステップ１（回路設計）ではデバイス
の回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設
計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステ
ップ３（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用いて
ウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前
工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技
術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ
５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって
作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であ
り、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、
パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ス
テップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体
デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を
行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、こ
れが出荷（ステップ７）される。

【００５３】図８は、ステップ４のウェハプロセスの詳
細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では
ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）で
は、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３
（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって
形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハ
にイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）で
はウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）で
は、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハ
に露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェ
ハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像
したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９
（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となっ
たレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行
うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成さ
れる。本実施例の製造方法によれば従来よりも高品位の
デバイスを製造することができる。このように、かかる
露光装置２００を使用するデバイス製造方法、並びに結
果物としてのデバイスも本発明の一側面として機能する
ものである。

【００５４】以上、本発明の好ましい実施例について説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないこと
はいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び
変更が可能である。また、本発明は、例えばｉ線やエキ
シマレーザーなどＥＵＶ以外の紫外線用の反射型縮小光
学系として用いることもでき、大画面をスキャン露光す
る露光装置にも適用可能である。

【００５５】

【発明の効果】本発明の反射型縮小投影光学系及び露光
装置によれば、４枚ミラー系よりも解像力を増加させ、
６枚ミラー系よりもスループットを増加させた、解像力
とスループットのバランスのとれた５枚ミラー系を実現
できる。また、本発明の反射型縮小投影光学系は大きな
物高及び像高を実現可能であるので、マスクステージと
ウェハステージの干渉を防止することができ、高品位な
デバイスをスループットなどの露光性能良く提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一側面としての反射型縮小投影光学
系の断面及びその光路を示した概略断面図である。

【図２】図１に示す反射型縮小投影光学系の別の形態
を示した反射型縮小投影光学系の断面及びその光路を示
す概略断面図である。

【図３】図１に示す反射型縮小投影光学系の別の形態
を示した反射型縮小投影光学系の断面及びその光路を示
す概略断面図である。

【図４】図１に示す反射型縮小投影光学系を有する露
光装置を示す概略構成図である。

【図５】図１及び図２に示す反射型縮小投影光学系の
像高に基づいた、像面のとり方の一例を示す図である。

【図６】図１及び図２に示す反射型縮小投影光学系の
像高に基づいた、像面のとり方の一例を示す図である。

【図７】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チッ
プ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフロー
チャートである。

【図８】図７に示すステップ４のウェハプロセスの詳
細なフローチャートである。

【符号の説明】

１００反射型縮小投影光学系２００露光装置２１０照明装置２２０マスクステージ２３０ウェハステージ２４０制御部Ｍ１ミラー（凹面鏡）Ｍ２ミラー（凸面鏡）Ｍ３ミラー（凹面鏡）Ｍ４ミラー（凸面鏡）Ｍ５ミラー（凹面鏡）ＭＳマスクＷウェハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から像側にかけて順に凹面鏡（Ｍ
１）、凸面鏡（Ｍ２）、凹面鏡（Ｍ３）、凸面鏡（Ｍ
４）、凹面鏡（Ｍ５）の順に光を反射するような５枚の
鏡が基本的に共軸系をなすように配置され、途中に中間
像を形成しない光学系であり、物点と像点は光軸を挟ん
で互いに逆側にあり、前記物点と前記像点は光軸に直交
する方向に関して４００ｍｍ乃至１５００ｍｍ離れてい
ることを特徴とする反射型縮小投影光学系。
【請求項２】前記５枚の鏡のうち少なくとも１枚は非
球面ミラーである請求項１記載の反射型縮小投影光学
系。
【請求項３】前記５枚の鏡のうち４番目に光を反射す
る凸面鏡（Ｍ４）は開口絞り部分に位置する請求項１記
載の反射型縮小投影光学系。
【請求項４】前記５枚の鏡はＥＵＶ（ｅｘｔｒｅｍｅ
ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を反射する多層膜ミラー
である請求項１記載の反射型縮小投影光学系。
【請求項５】前記ＥＵＶ光の波長は２０ｎｍ以下であ
る請求項１記載の反射型縮小投影光学系。
【請求項６】前記反射型縮小投影光学系は前記物体面
上に反射型マスクを配置する請求項１記載の反射型縮小
投影光学系。
【請求項７】請求項１乃至６のうちいずれか一項記載
の投影光学系と、前記物体面上にマスクのパターンを位置付けるべく当該
マスクを保持するステージと、前記像面上に感光層を位置付けるべく基板を保持するス
テージと、前記投影光学系の円弧状の視野に対応する円弧状のＥＵ
Ｖ光により前記マスクを照明する照明光学系と、前記ＥＵＶ光で前記マスクを照明する状態で前記各ステ
ージを同期して走査する手段とを有する露光装置。
【請求項８】請求項７記載の露光装置を用いて前記基
板を投影露光する工程と、前記投影露光された基板に所定のプロセスを行う工程と
を有するデバイス製造方法。
【請求項９】請求項７記載の露光装置を用いて投影露
光された前記被処理体より製造されるデバイス。