JP2003045782A - 反射型縮小投影光学系及びそれを用いた露光装置 - Google Patents

反射型縮小投影光学系及びそれを用いた露光装置

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JP2003045782A JP2001230957A JP2001230957A JP2003045782A JP 2003045782 A JP2003045782 A JP 2003045782A JP 2001230957 A JP2001230957 A JP 2001230957A JP 2001230957 A JP2001230957 A JP 2001230957A JP 2003045782 A JP2003045782 A JP 2003045782A
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projection optical
reduction projection
mirror
mirrors
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Masayuki Suzuki
雅之 鈴木
Chiaki Terasawa
千明 寺沢
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    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
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    • G02B17/0647Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors
    • G02B17/0657Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors off-axis or unobscured systems in which all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry
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    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70233Optical aspects of catoptric systems, i.e. comprising only reflective elements, e.g. extreme ultraviolet [EUV] projection systems

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、EUVリソグラフィーに適用可能
な高NAと結像性能のバランスに優れた6枚ミラー系の
反射型縮小投影光学系及びそれを用いた露光装置を提供
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、波長200nm以下の光を用いて物体面上の
パターンを像面上に縮小投影する反射型縮小投影光学系
であって、物体側から像側にかけて順次光を反射すると
ともに基本的に共軸系をなすように配置された6枚の鏡
を有し、当該6枚の鏡のうち3番目に前記光を反射する
鏡は当該光学系の瞳位置にある。

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、極端紫外(EUV:extreme
ultraviolet)光を利用した半導体ウェハ用
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。近
年では解像度はより小さい値を要求されNAを上げるだ
けではこの要求を満足するには限界となっており、短波
長化により解像度の向上を見込んでいる。現在では、露
光光源はKrFエキシマレーザ(波長約248nm)及
びArFエキシマレーザ(波長約193nm)からF
エキシマレーザ(波長約157nm)に移行しており、
更にはEUV(extreme ultraviole
t)光の実用化も進んでいる。
【0006】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のみで構成する反射型縮小投影
光学系が提案されている。
【0007】反射型縮小投影光学系においては、ミラー
における反射率を高めるために反射した光が強め合うよ
うミラーには多層膜が形成されているが、光学系全体で
の反射率を高めるためにできるだけ少ない枚数で構成す
ることが望ましい。また、マスクとウェハの機械的な干
渉を防止するため、マスクとウェハが瞳を介して反対側
に位置するよう投影光学系を構成するミラーの枚数は偶
数枚であることが望ましい。更に、EUV露光装置に要
求される線幅(解像度)が従来より小さくなってきたた
めNAをあげる必要があるが(例えば、波長13.5n
mにおいてNA0.2)、従来の3乃至4枚のミラーで
は波面収差を減らすことが困難である。そこで、波面収
差補正の自由度を増やすためにもミラーを非球面にする
と共にミラーの枚数を増やす必要があり、これに伴い投
影光学系を構成するミラーの数を6枚程度にする必要が
生じてきた(なお、本明細書では、かかる光学系を6枚
ミラー系と称する)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の6枚ミ
ラー系の反射型投影光学系はEUV光において高NAと
結像性能とをバランスよく両立させることができず、こ
れにより解像力などの露光性能よく高品位なデバイスを
提供できないという問題があった。
【0009】例えば、USP5686728においては
非球面ミラーを6枚使った実施例が開示されている。こ
の発明はEUV投影系のもつ波長が短いことによる欠点
を挙げて、EUV光よりも波長の長い126nm、14
6nm、157nm、172nm、193nmといった
100nm乃至300nmの波長範囲で有効な光学系に
ついて記述している。しかし、この光学系は使用波長が
EUV光よりも一桁大きいため、もしこの光学系をEU
Vで使用するならば波長を単位とした波面収差が1桁程
度大きくなってしまう。よって、かかる発明そのままで
は良好な結像性能を得ることができず、EUV光に適用
することは困難である。また、USP5815310や
特開2000−235144号公報等にはEUV光にも
使える高NA(例えば、NA0.15乃至0.25)の
6枚ミラー系も開示されているが、6枚ミラー系のうち
いずれかのミラーと光線とが干渉(ケラレ)してしまう
恐れがあり、必ずしも結像性能が良いとはいえない。
【0010】更に、従来のミラーより構成される投影光
学系は、物体側が非テレセントリックであり、マスク又
はレチクル(物体面)に入出射する光束の主光線の物体
面の法線に対する傾きが大きく、走査露光動作において
マスク又はレチクル(物体面)とウェハ(像面)との光
軸方向の相対位置にずれが生じた場合、ウェハでの結像
倍率が変化してしまい結像性能を劣化させてしまうとい
う問題を有している。
【0011】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、EU
Vリソグラフィーに適用可能な高NAと結像性能のバラ
ンスに優れた6枚ミラー系の反射型縮小投影光学系及び
それを用いた露光装置を提供することを例示的目的とす
る。
【0012】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、波長200nm以
下の光を用いて物体面上のパターンを像面上に縮小投影
する反射型縮小投影光学系であって、物体側から像側に
かけて順次光を反射するとともに基本的に共軸系をなす
ように配置された6枚の鏡を有し、当該6枚の鏡のうち
3番目に前記光を反射する鏡は当該光学系の瞳位置にあ
る。かかる反射型縮小投影光学系によれば、6枚ミラー
系とすることでNAを大きくすることができ、3番目の
鏡が瞳位置にあるのでケラレが起こりにくくすることが
できる。また、本発明の光学系は3番面の鏡が瞳位置に
あるため、物体面からの主光線の傾きを小さくすること
ができる。これにより、本発明の反射型投影縮小光学系
は、物体面が光軸方向に移動しても像の大きさの変化が
小さく、また光線と鏡との干渉を防止することができる
ので結像性能に優れた高NAの光学系を達成することが
できる。
【0013】更に、本発明の別の側面としての反射型縮
小投影光学系は、波長200nm以下の光を用いて物体
面上のパターンを像面上に縮小投影する反射型縮小投影
光学系であって、物体側から像側にかけて順次光を反射
するとともに基本的に共軸系をなすように配置された6
枚の鏡を有し、前記物体面からの主光線の当該物体面に
垂直な方向に対する傾きが7.3度未満である。かかる
反射型縮小投影光学系によれば、物体面からの主光線の
傾きが7.3度未満、即ち、物体側で略テレセントリッ
クな光学系であり、物体面が光軸方向に移動しても像の
大きさの変化が小さい。また、かかる光学系は6枚ミラ
ー系であり、上述の反射型縮小投影光学系と同様、高N
Aを達成可能である。これにより、本発明の反射型投影
縮小光学系は、結像倍率の変化が少ないので結像性能に
優れた高NAの光学系を達成することができる。なお、
かかる光学系において前記傾きは好ましくは6度以下、
さらに言うのであれば3度以下であることが好ましい。
前記6枚の鏡のうち3番目に前記光を反射する鏡は光学
系の瞳位置にあり、上述した反射型縮小投影光学系と同
様の作用を奏する。
【0014】なお、上述した反射型縮小投影光学系にお
いて、前記瞳は開口絞り部分に位置する。また、上述し
た反射型縮小投影光学系において、前記6枚の鏡は、物
体側から像側にかけて順に凹面鏡、凸面鏡、凸面鏡、凹
面鏡、凸面鏡、凹面鏡である。かかるパワー配置は上述
の光学系において好ましいという長所を有する。前記反
射型縮小投影光学系は前記6枚の鏡のうち4番目と5番
目に前記光を反射する鏡の間で中間像を結像する。これ
により、かかる光学系はバランスのとれた良好な収差補
正を可能とする。また、前記6枚の鏡のうち少なくとも
一枚は多層膜を有する非球面ミラーであり、収差補正を
するうえで好ましいという長所を有する。なお、前記6
枚の鏡は全て多層膜を有する非球面ミラーであることが
好ましい。また、前記光源からの光は波長20nm以下
の極紫外線であり、短波長において好適な光学系であ
る。更に、前記反射型縮小投影光学系は前記物体面に供
給した反射型マスク又は反射型レチクル、又は、透過型
マスク又は透過型レチクルのパターンを投影する。本発
明の反射型縮小投影光学系は、反射型又は透過型どちら
のマスク又はレチクルであっても適用することができ
る。
【0015】更に、本発明の別の側面としての露光装置
は、上述したいずれか記載の投影光学系と、前記投影光
学系の円弧状の視野に対応する円弧状の極紫外線により
マスク又はレチクルを照明する照明光学系とを有する。
かかる露光装置によれば、上述した投影光学系を有し、
解像度などの露光性能がよい。
【0016】更に、本発明の別の側面としてのデバイス
製造方法は、かかる露光装置を用いて基板を露光する工
程と、前記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。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の例示的一形態及びその光路を示した概略断面図であ
る。また、図2は、図1に示す反射型縮小投影光学系1
00の別の形態を示した反射型縮小投影光学系100a
及びその光路を示す概略断面図である。図3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20
0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100aを総括するものとする。
【0019】図1を参照するに、本発明の反射型縮小投
影光学系100(以下、単に投影光学系100)は物体
面(MS)上のパターンを像面(W)上に縮小投影する
反射型縮小投影光学系であって、特に、EUV光(例え
ば、波長13.4nm)に好適な光学系である。投影光
学系100は6枚のミラーを有し、基本的に、物体面
(MS)側から光を反射する順番に、第1のミラー11
0(凹面鏡)と、第2のミラー120(凸面鏡)と、第
3のミラー130(凸面鏡)と、第4のミラー140
(凹面鏡)と、第5のミラー150(凸面鏡)と、第6
のミラー160(凹面鏡)をと有し、第3のミラー13
0が開口絞り部分に位置することを特徴としている。本
発明の投影光学系100は基本的には共軸系をなすよう
に配置されており、1本の光軸の回りに軸対称な共軸光
学系となっている。但し、収差補正上又は調整上、投影
光学系100の各ミラー110乃至160が完全に共軸
系となるように配置される必要は無く、若干の偏心をさ
せて収差を改善してもよい。投影光学系100は第1の
ミラー110乃至第4のミラー140までの4枚のミラ
ーで中間像を結像し、その中間像を第5のミラー150
乃至第6のミラー160の2枚のミラーで像面上に再結
像するようにミラー110乃至160が構成されてい
る。
【0020】このような構成において、本発明の投影光
学系100は6枚ミラー系であり、NAを大きくする上
で好ましいという長所を有する。また、投影光学系10
0は第3のミラーが開口絞り部分に位置するので、物体
面(MS)からの主光線の傾きを小さくすることができ
る。本発明においては、物体面(MS)からの主光線の
当該物体面に垂直な方向に対する傾きθは7.3度未満
となり、更に言うのであれば6度以下、更に言うのであ
れば3度以下であることが好ましい。これにより、投影
光学系は物体面(MS)からの主光線の傾きが7.3度
未満、即ち、物体側で略テレセントリックな光学系であ
り、物体面(MS)面が光軸方向に移動しても像の大き
さの変化が小さいので、良好な結像を得ることができ
る。更に、本発明の投影光学系100は像(W)側の射
出光線はテレセントリックになっており、像(W)面が
光軸方向に移動しても倍率の変化が少ない。即ち、本発
明の投影光学系100は両側テレセントリックな光学系
であり、結像性能の安定に寄与する。また、本発明の投
影光学系100は従来例で問題であった光線とミラーの
干渉を生じさせず(また、干渉が起こりにくい配置を可
能としているため)、従来例の問題を解決している。
【0021】更に、投影光学系100は共軸系をなすよ
うに配置されているため、光軸を中心としたリング状の
像面で収差が補正されるため好ましいという長所を有し
ている。投影光学系100は中間像を結像する光学系で
あり、よりバランスのとれた良好な収差補正を可能にし
ている。投影光学系100のミラータイプは、物体面
(MS)からの主光線の傾きを小さくすることができる
ので、透過型マスク(型抜きマスク)及び反射型マスク
の両方に対応可能な光学系となっている。
【0022】ミラー110乃至160は上述したような
凸面鏡又は凹面鏡より構成される。なお、本発明におい
て、ミラー110乃至160は上述した凹面鏡と凸面鏡
の組み合わせに限定されるものではない。但し、本発明
のように第1乃至第4のミラー110乃至140で中間
結像し、第5乃至第6のミラー150乃至160で再結
像するためには、いくつかのミラーにおいてその形状が
定まるものである。まず、第5のミラー150と第6の
ミラー160は高NAで所定のバックフォーカスを保っ
て結像することが困難になってしまうため、それぞれ凸
面鏡と凹面鏡であることが好ましい。また、第1のミラ
ー110は物体面(MS)から出た主光線を反射させ光
軸方向に近づけるために凹面鏡であることが好ましい。
また、第4のミラー140は第3のミラー130で反射
したEUV光を反射させて光軸方向に上げる必要があ
り、凹面鏡であることが好ましい。よって、第2のミラ
ー120及び第3のミラー130において凹面鏡又は凸
面鏡の自由度が考えられるが、後述するようにペッツバ
ール項の和がゼロ又はゼロ近傍となるようにそのミラー
形状を決定する必要がある。
【0023】本発明において、ミラー110乃至160
は上述した様のそれぞれ凹面鏡又は凸面鏡より構成さ
れ、その反射面が非球面形状を有している。但し、本発
明において、ミラー110乃至160は少なくとも一枚
以上が非球面であればよい。しかし、ミラーを非球面で
構成することは収差を補正する上で好ましいという長所
を有しており、できるだけ多くのミラー(好ましくは、
6枚)を非球面で構成することがよい。かかるミラー1
10乃至160において、非球面の形状は数式2に示す
一般的な非球面の式で現される。
【0024】
【数2】
【0025】数式2において、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、H、J・・
・は各々、4次、6次、8次、10次、12次、14
次、16次、18次、20次、・・・の非球面係数であ
る。
【0026】また、6枚のミラー110乃至160は、
光学系の像(W)面を平坦にするためにペッツバール項
の和がゼロ近傍、好ましくはゼロになっている。即ち、
ミラーの各面の屈折力の和をゼロ近傍にしている。換言
すれば、各ミラーの曲率半径をr110乃至r
160(添え字はミラーの参照番号に対応)とすると、
本発明のミラー110乃至160は数式3又は数式4を
満たす。
【0027】
【数3】
【0028】
【数4】
【0029】更に、各ミラー110乃至160の表面に
はEUV光を反射させる多層膜が施されており、かかる
多層膜により光を強めあう作用を奏する。本発明のミラ
ー110乃至160に適用可能な多層膜は、例えば、モ
リブデン(Mo)層とシリコン(Si)層をミラー反射
面に交互に積層したMo/Si多層膜、又はMo層とベ
リリウム(Be)層をミラー反射面に交互に積層したM
o/Be多層膜などが考えられる。波長13.4nm付
近の波長域を用いた場合、Mo/Si多層膜からなるミ
ラーは67.5%の反射率を得ることができ、また、波
長11.3nm付近の波長域を用いた場合、Mo/Be
多層膜からなるミラーでは70.2%の反射率を得るこ
とが出来る。但し、本発明の多層膜は上記した材料に限
定されず、これと同様の作用及び効果を有する多層膜の
使用を妨げるものではない。
【0030】なお、上述したように第3のミラー130
は開口絞り部分に位置している。従って、この第3のミ
ラー130近傍に開口絞りまたは可変開口絞りを配置し
てNAを制限または可変にしてもよい。絞りを可変とす
ることで深い焦点深度を得られるなどの長所が得られ、
これにより更に像を安定させることができる。
【0031】ここで、本発明の反射型縮小投影光学系1
00乃至100a用い照明実験した結果について説明す
る。図1乃至図2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100aにお
いて、波長13.4nm付近のEUV光を放射する不図
示の照明系によりマスクMSが照明され、マスクMSか
らの反射EUV光が、第1のミラー110(凹面鏡)、
第2のミラー120(凸面鏡)、第3のミラー130
(凸面鏡)、第4のミラー140(凹面鏡)、第5のミ
ラー150(凸面鏡)、第6のミラー160(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、図1に示す
反射型縮小投影光学系100において、NA=0.1
6、縮小倍率は1/5倍、物高=75乃至87.5m
m、像高15乃至17.5mmの2.5mm幅の円弧状
像面である。ここで、図1の反射型縮小投影光学系10
0の数値(曲率半径、面間隔、非球面係数など)を表1
に示す。
【0032】
【表1】
【0033】図1に示す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=0.005λrms、歪曲=±2nmであ
り、これは波長13.4nmでのdiffractio
n limited(回折限界)な光学系である。
【0034】なお、上述したように本発明の反射型縮小
投影光学系100は物体面(MS)からの主光線の傾き
θは小さくなっており、以下に示す表2のような値を示
す。
【0035】
【表2】
【0036】これにより、本発明の反射型縮小投影光学
系100は、物体面(MS)面が光軸方向に移動しても
像の大きさの変化が小さいので、良好な結像を得ること
が理解される。
【0037】一方、図2に示す反射型縮小投影光学系1
00aにおいて、NA=0.25、縮小倍率は1/5
倍、物高=108乃至116mm、像高21.6乃至2
3.2mmの1.6mm幅の円弧状像面である。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3に示す。
【0038】
【表3】
【0039】図2に示す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=0.056λrms、歪曲=±4nmであり、
波長13.4nmでのdiffraction lim
ited(回折限界)な光学系となっている。
【0040】また、反射型縮小投影光学系100aは、
反射型縮小投影光学系100と同様物体面(MS)から
の主光線の傾きθは小さくなっており、以下に示す表4
のような値を示す。
【0041】
【表4】
【0042】これにより、本発明の反射型縮小投影光学
系100aは、物体面(MS)面が光軸方向に移動して
も像の大きさの変化が小さいので、良好な結像を得るこ
とが理解される。
【0043】以上のように、本発明の反射型縮小投影光
学系100は、EUVの波長で比較的高NAで回折限界
の性能を達成し、かつ、ミラーと光線の干渉の恐れの少
ない反射光学系である。また、物体側からの主光線の傾
きが小さいので良好な結像性能を得ることができる。
【0044】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)を用いる。また、露光装置200の
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方式をとる。図3を参照するに、
露光装置200は、EUV光源210、照明光学系22
0、反射型レチクル230、アライメント光学系24
0、投影光学系100、レチクルステージ250、ウェ
ハステージ260、ウェハ270を有する。なお、EU
V光は大気に対する透過率が低いため、少なくともEU
V光が通る光路は真空雰囲気であることが好ましく、照
明光学系220からウェハステージ260までを真空容
器280に収納している。
【0045】本実施形態のEUV光源210は、例え
ば、レーザープラズマ光源を使用する。レーザープラズ
マ光源210はターゲット供給装置211によって供給
され真空容器280中に置かれたターゲット材213に
高強度のパルスレーザー光をパルスレーザー211から
集光レンズ214を介して照射し、高温のプラズマ21
5を発生させる。そして、これから放射される波長1
3.4nm程度のEUV光を利用するものである。ター
ゲット材213は、金属薄膜、不活性ガス、液滴などが
用いられ、ガスジェット等のターゲット供給装置212
により真空容器内280に供給される。放射されるEU
V光の平均強度を高くするためにはパルスレーザー21
1の繰り返し周波数は高い方が良く、通常数kHzの繰
り返し周波数で運転される。あるいは、放電プラズマ光
源が用いられる。これは真空容器中280に置かれた電
極周辺にガスを放出し、電極にパルス電圧を印加し放電
を起こし高温のプラズマを発生させ、これから放射され
る例えば波長13.4nm程度のEUV光を利用するも
のである。
【0046】照明光学系220はEUV光を伝播してマ
スク又はレチクル(本出願では両者を交換可能に使用す
る。)230を照明する。図3において、照明光学系2
20は、第1乃至第3ミラー221、222及び223
と、オプティカルインテグレータ224と、アパーチャ
225とを有する。第1ミラー221はプラズマ215
からほぼ等方的に放射されるEUV光を集める。オプテ
ィカルインテグレータ224はレチクル230を均一に
所定の開口数で照明する。また、それらのEUV光は第
2乃至第3ミラー222乃至223によってレチクル2
30へリレーされる。アパーチャ225は照明光学系2
20のレチクル230と共役な位置に配置され、レチク
ル230面で照明される領域を円弧状に限定する。
【0047】なお、発光点と光学系の間には図示しない
デブリ除去装置を配置しても良く、EUV光が発生する
際に同時に生じるデブリはデブリ除去装置によって除去
される。
【0048】投影光学系100は、レチクル230側か
ら光を反射する順番に、第1のミラー110(凹面鏡)
と、第2のミラー120(凸面鏡)と、第3のミラー1
30(凸面鏡)と、第4のミラー140(凹面鏡)と、
第5のミラー150(凸面鏡)と、第6のミラー160
(凹面鏡)をと有し、第3のミラー130が開口絞り部
分に位置することを特徴としている。なお、反射型縮小
投影光学系100は上述した構成であり、ここでの詳細
な説明は省略する。
【0049】レチクルステージ250とウェハステージ
260は、縮小倍率に比例した速度比で同期して走査す
る機構をもつ。ここで、レチクル230又はウェハ27
0面内で走査方向をX、それに垂直な方向をY、レチク
ル230又はウェハ270面に垂直な方向をZとする。
【0050】レチクル230には所望のパターンが形成
され、レチクルステージ250上の図示しないレチクル
チャックに保持される。レチクルステージ250はX方
向に移動する機構をもつ。また、X方向、Y方向、Z方
向、及び各軸の回りの回転方向に微動機構をもち、レチ
クル230の位置決めができるようになっている。レチ
クルステージ250の位置と姿勢はレーザ干渉計によっ
て計測され、その結果に基づいて位置と姿勢が制御され
る。なお、本実施形態ではレチクル230は反射型レチ
クルとして実現されているが、投影光学系100はレチ
クル230からの主光線の傾きを小さくすることがで
き、透過型レチクル又は反射型レチクルのどちらでも適
用可能である。
【0051】ウェハ270は、図示しないウェハチャッ
クによってウェハステージ260に保持される。ウェハ
ステージ260はレチクルステージ250と同様にX方
向に移動する移動機構をもつ。また、X方向、Y方向、
Z方向、及び各軸の回りの回転方向に微動機構をもち、
ウェハ270の位置決めができるようになっている。ウ
ェハステージ260の位置と姿勢はレーザ干渉計によっ
て計測され、その結果に基づいて位置と姿勢が制御され
る。
【0052】アライメント検出光学系240によってレ
チクル230の位置と投影光学系100の光軸との位置
関係、及びウェハ270の位置と投影光学系100の光
軸との位置関係が計測され、レチクル230の投影像が
ウェハ270の所定の位置に一致するようにレチクルス
テージ250及びウェハステージ260の位置と角度が
設定される。また、図示しないフォーカス検出光学系に
よってウェハ270面でZ方向のフォーカス位置が計測
され、ウェハステージ260の位置及び角度を制御する
ことによって、露光中は常時ウェハ面を投影光学系10
0による結像位置に保つ。
【0053】ウェハ270上で1回のスキャン露光が終
わると、ウェハステージ260はX、Y方向にステップ
移動して次の走査露光開始位置に移動し、再びレチクル
ステージ250及びウェハステージ260が投影光学系
の縮小倍率に比例した速度比でX方向に同期走査する。
【0054】このようにして、レチクル230の縮小投
影像がウェハ270上に結像した状態でそれらを同期走
査するという動作が繰り返される。(ステップ・アンド
・スキャン)。こうしてウェハ270全面にレチクル2
30の転写パターンが転写される。
【0055】また、EUV光がガスにより吸収されるの
を防止するため、EUV光が照射される光学素子が置か
れた空間に残留していた炭素を含む分子を付着させない
ために、EUV光が伝播する空間や光学素子が置かれた
空間は、一定の圧力以下に保たれている必要がある。よ
って、光源や照明光学系220や投影光学系100の光
学素子、レチクル230、ウェハ270などは真空容器
280に入れられ真空度を満たすように排気される。
【0056】露光において、照明装置220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
パターンをレジストを塗布したウエハ等の被処理体W面
上に結像する。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。
【0057】露光装置の光源部は、本実施例のみに限定
されない。例えば、光源部はディスチャージ方式の一つ
であるZピンチ方式、プラズマ・フォーカス、キャピラ
リー・ディスチャージ、ホロウカソード・トリガードZ
ピンチ等を使用しても良い。
【0058】次に、図4及び図5を参照して、上述の露
光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明す
る。図4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。
【0059】図5は、図4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。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200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。
【0060】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ArFエキ
シマレーザーやF2エキシマレーザーなどEUV以外の
波長200nm以下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
置にもスキャンしない露光をする露光装置適用可能であ
る。
【0061】
【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、6枚ミラー系とすることでNAを大きく
することができ、3番目の鏡が瞳位置(開口絞り部分に
位置)にあるので物体面からの主光線の傾きを小さくす
ることができる。また、かかる光学系によれば、光線と
鏡との干渉、即ち、ケラレが起こりにくい配置とするこ
とができる。これにより、本発明の反射型投影縮小光学
系は、物体面が光軸方向に移動しても像の大きさの変化
が小さいとともに、また光線と鏡との干渉を防止するこ
とができるので結像性能に優れた高NAの光学系を達成
することができる。よって、かかる反射型縮小投影光学
系を適用した露光装置は、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
系の例示的一形態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を有する露
光装置を示す概略構成図である。
【図4】 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5】 図4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 110 第1のミラー 120 第2のミラー 130 第3のミラー 140 第4のミラー 150 第5のミラー 160 第6のミラー 200 露光装置 210 EUV光源 220 照明光学系 230 レチクル(マスク) 240 アライメント光学系 250 レチクルステージ 260 ウェハステージ 270 ウェハ 280 真空容器
───────────────────────────────────────────────────── 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) G02B 19/00 G03F 7/20 503 G03F 7/20 503 H01L 21/30 515D 517 531A Fターム(参考) 2H042 DA01 DB02 DD09 DE00 2H052 BA03 BA09 BA12 2H087 KA21 NA04 RA05 RA32 TA01 TA02 TA06 2H097 CA15 GB01 LA10 LA12 5F046 BA05 CB02 CB25

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 波長200nm以下の光を用いて物体面
    上のパターンを像面上に縮小投影する反射型縮小投影光
    学系であって、 物体側から像側にかけて順次光を反射するとともに基本
    的に共軸系をなすように配置された6枚の鏡を有し、 当該6枚の鏡のうち3番目に前記光を反射する鏡は当該
    光学系の瞳位置にある反射型縮小投影光学系。
  2. 【請求項2】 波長200nm以下の光を用いて物体面
    上のパターンを像面上に縮小投影する反射型縮小投影光
    学系であって、 物体側から像側にかけて順次光を反射するとともに基本
    的に共軸系をなすように配置された6枚の鏡を有し、 前記物体面からの主光線の当該物体面に垂直な方向に対
    する傾きが7.3度未満である反射型縮小投影光学系。
  3. 【請求項3】 前記傾きが6度以下である請求項2記載
    の反射型縮小投影光学系。
  4. 【請求項4】 前記傾きが3度以下である請求項3記載
    の反射型縮小投影光学系。
  5. 【請求項5】 前記6枚の鏡のうち3番目に前記光を反
    射する鏡は光学系の瞳位置にある請求項2記載の反射型
    縮小投影光学系。
  6. 【請求項6】 前記瞳は開口絞り部分に位置する請求項
    1又は5記載の反射型縮小投影光学系。
  7. 【請求項7】 前記6枚の鏡は、物体側から像側にかけ
    て順に凹面鏡、凸面鏡、凸面鏡、凹面鏡、凸面鏡、凹面
    鏡である請求項1又は2記載の反射型縮小投影光学系。
  8. 【請求項8】 前記反射型縮小投影光学系は前記6枚の
    鏡のうち4番目と5番目に前記光を反射する鏡の間で中
    間像を結像する請求項1又は2記載の反射型縮小投影光
    学系。
  9. 【請求項9】 前記6枚の鏡のうち少なくとも一枚は多
    層膜を有する非球面ミラーである請求項1又は2記載の
    反射縮小投影光学系。
  10. 【請求項10】 前記6枚の鏡は全て多層膜を有する非
    球面ミラーである請求項1又は2記載の反射縮小投影光
    学系。
  11. 【請求項11】 前記光源からの光は波長20nm以下
    の極紫外線である請求項1又は2記載の反射縮小投影光
    学系。
  12. 【請求項12】 前記反射型縮小投影光学系は前記物体
    面に供給した反射型マスク又は反射型レチクルのパター
    ンを投影する請求項1又は2記載の反射型縮小投影光学
    系。
  13. 【請求項13】 前記反射型縮小投影光学系は前記物体
    面に供給した透過型マスク又は透過型レチクルのパター
    ンを投影する請求項1又は2記載の反射型縮小投影光学
    系。
  14. 【請求項14】 請求項1乃至13のうちいずれか一項
    記載の投影光学系と、 前記投影光学系の円弧状の視野に対応する円弧状の極紫
    外線によりマスク又はレチクルを照明する照明光学系と
    を有する露光装置。
  15. 【請求項15】 請求項14記載の露光装置を用いて基
    板を露光する工程と、 前記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。
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