JP2005350280A - Method for producing single crystal, optical component, and aligner - Google Patents
Method for producing single crystal, optical component, and aligner Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005350280A JP2005350280A JP2004169999A JP2004169999A JP2005350280A JP 2005350280 A JP2005350280 A JP 2005350280A JP 2004169999 A JP2004169999 A JP 2004169999A JP 2004169999 A JP2004169999 A JP 2004169999A JP 2005350280 A JP2005350280 A JP 2005350280A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- producing
- single crystal
- optical
- exposure apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、一般には、結晶性物質の製造方法に係り、例えば、真空紫外域から遠赤外域までの広い波長範囲に用いられる各種光学素子、レンズ、窓材、プリズム等に好適なフッ化物結晶等の製造方法及び光学部品、露光装置に関するものである。 The present invention generally relates to a method for producing a crystalline substance, for example, a fluoride crystal suitable for various optical elements, lenses, window materials, prisms and the like used in a wide wavelength range from a vacuum ultraviolet region to a far infrared region. And the like, an optical component, and an exposure apparatus.
従来、光学物品は望遠鏡、カメラ、または半導体集積回路製造用の露光装置等に用いられている。中でも半導体露光装置では高品質の光学材料が望まれている。近年、半導体集積回路の高集積化に伴い、超微細パターン形成への要求がますます高まっている。微細パターンをウェハ上に転写する装置としては、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影小型露光装置(ステッパー)が多用されている。高集積化するためにはステッパー投影レンズの解像度を上げる必要がある。そして、投影レンズの解像度を上げるには短波長の露光光を用い、投影レンズの開口数を大きく、つまり、大口径化(特に300mm以上)する必要がある。 Conventionally, optical articles are used in telescopes, cameras, exposure apparatuses for manufacturing semiconductor integrated circuits, and the like. In particular, high-quality optical materials are desired for semiconductor exposure apparatuses. In recent years, with the high integration of semiconductor integrated circuits, there has been an increasing demand for ultra fine pattern formation. As an apparatus for transferring a fine pattern onto a wafer, a step-and-repeat reduction projection small exposure apparatus (stepper) is frequently used. In order to achieve high integration, it is necessary to increase the resolution of the stepper projection lens. In order to increase the resolution of the projection lens, it is necessary to use exposure light having a short wavelength and to increase the numerical aperture of the projection lens, that is, to increase the aperture (particularly 300 mm or more).
また、露光光の短波長は、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)、i線(波長365nm)、Kr−Fエキシマレーザ光(波長248nm)と進んできており、今後はAr−Fエキシマレーザ光(波長193nm)、F2レーザ光(波長157nm)の使用が有望視されている。i線までの波長領域では、光学系に従来の光学レンズを使用することが可能であったが、Kr−Fエキシマレーザ光以降の短波長レーザでは透過率が低く、従来の光学ガラスを使用することは不可能である。 Further, the short wavelength of exposure light has progressed to g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), i-line (wavelength 365 nm), and Kr-F excimer laser light (wavelength 248 nm). The use of F excimer laser light (wavelength 193 nm) and F2 laser light (wavelength 157 nm) is considered promising. In the wavelength region up to the i-line, it was possible to use a conventional optical lens in the optical system, but a short wavelength laser after the Kr-F excimer laser beam has low transmittance, and a conventional optical glass is used. It is impossible.
このため、エキシマレーザ露光装置の光学系には短波長光の透過率の高い石英またはフッ化物結晶が、F2レーザ露光装置にはフッ化物結晶が用いられている。 For this reason, quartz or fluoride crystals having a high transmittance for short-wavelength light are used in the optical system of the excimer laser exposure apparatus, and fluoride crystals are used in the F2 laser exposure apparatus.
ステッパー投影レンズを構成する各レンズは、極限までの面精度で研磨されるが、硝材が多結晶になっていると結晶方位によって研磨速度が異なるため、レンズの面精度を確保することが困難になる。更に、多結晶の場合には、結晶界面に不純物が析出しやすく、屈折率の均一性を損ねたり、レーザ照射により蛍光を発したりする。 Each lens that composes a stepper projection lens is polished with the ultimate surface accuracy, but if the glass material is polycrystalline, the polishing speed varies depending on the crystal orientation, making it difficult to ensure the lens surface accuracy. Become. Furthermore, in the case of a polycrystal, impurities are likely to be precipitated at the crystal interface, and the uniformity of the refractive index is impaired, or fluorescence is emitted by laser irradiation.
このような理由により、今後の半導体露光装置の投影レンズでは大口径の単結晶のフッ化物結晶が望まれている。 For this reason, a large-diameter single crystal fluoride crystal is desired for a projection lens of a future semiconductor exposure apparatus.
近年、半導体露光装置用フッ化物結晶の短波長域における光学特性と結晶構造や含有する不純物との相関関係が注目されている。フッ化物結晶に含まれる微量不純物の分析方法としては、蛍光X線分析法、誘導結合プラズマ発光分析方法、誘導結合プラズマ質量分析方法があり、これらを結晶製造プロセスとしてこれらの手法による不純物分析を導入して歩留まりを向上させている(例えば、特開2000−119097号公報(特許文献1)、特開2003−165723号公報(特許文献2))。
しかしながら、結晶性と光学特性の相関も極めて重要な要因であり、それらが制御できないために、フッ化物結晶の品質のばらつきが大きく歩留まりが悪いため、コストが高くなるという問題があった。 However, the correlation between crystallinity and optical characteristics is also an extremely important factor, and since they cannot be controlled, there is a problem that the quality of fluoride crystals varies greatly and the yield is low, resulting in high costs.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、短波長域における光学特性の優れた単結晶を安定的に製造することが可能な単結晶の製造方法及び光学部品、露光装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and the object thereof is a method for producing a single crystal and an optical component capable of stably producing a single crystal having excellent optical characteristics in a short wavelength region, It is to provide an exposure apparatus.
本発明は、上記目的を達成するため、結晶の原料を融解して前処理品を作製する工程と、前記前処理品を融解及び結晶化してインゴットを作製する工程と、前記インゴットを融点以下で熱処理して結晶を生成する工程とを有する単結晶の製造法において、結晶の結晶軸のばらつきを検査し、結晶の選別を行う工程を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention includes a step of melting a crystal raw material to prepare a pre-processed product, a step of melting and crystallizing the pre-processed product to prepare an ingot, and the ingot at a melting point or lower. A method of manufacturing a single crystal including a step of generating a crystal by heat treatment includes a step of examining a crystal axis variation and selecting a crystal.
従来、熱処理を行っても光学的性能が満たされない結晶まで熱処理を行い、その結果生産効率が悪く、そして生産コストが高くなっていたが、本発明によれば、熱処理前後で結晶を選別することにより、効率的に高性能の結晶を安定して製造することができる。また、これらの結晶を用いることにより、結晶をプリズムやエタロンとして装置内に設けることができ、エキシマレーザ光発振器はプリズムやエタロンを介してエキシマレーザの波長をより狭くすることが出来、言い換えればエキシマレーザを単波長化することが出来る。 Conventionally, even if heat treatment is performed, heat treatment is performed up to crystals whose optical performance is not satisfied, resulting in poor production efficiency and high production costs. According to the present invention, crystals are selected before and after heat treatment. Thus, a high-performance crystal can be efficiently and stably produced. In addition, by using these crystals, the crystals can be provided in the apparatus as prisms or etalons, and the excimer laser oscillator can narrow the wavelength of the excimer laser via the prisms or etalons, in other words, excimer. The laser can be made to have a single wavelength.
更に、本発明の露光装置によれば、エキシマレーザ光をレチクルのパターンを介して基板上の光増感型レジストに照射すれば、形成すべきパターンが微細であってもパターンに対応した高精度の潜像を形成することができる。 Furthermore, according to the exposure apparatus of the present invention, if excimer laser light is irradiated onto the photosensitized resist on the substrate through the reticle pattern, even if the pattern to be formed is fine, high precision corresponding to the pattern is achieved. Latent images can be formed.
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Next, the best mode for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings.
(結晶成長)
図1は本発明の結晶成長プロセスを示す模式図である。図中1は結晶の原料を示し、原料1は2に示す前処理により融解、凝固させることにより原料中の不純物の除去を行う。この前処理された原料1を用い、坩堝引き下げ法(ブリッジマン法)等により3に示す結晶成長を行う(例えば、フッ化カルシウム結晶等)。成長後の結晶は適当な大きさに加工を行い、ラマン分光法、ラウエ法やX線トポグラフィーによって4に示す結晶軸の傾き分布を測定する。X線トポグラフィーを用いる場合は図2に示すような手法によって測定を行う。
(Crystal growth)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the crystal growth process of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a crystal raw material. The raw material 1 is melted and solidified by the pretreatment shown in 2 to remove impurities in the raw material. Using this pretreated raw material 1, crystal growth shown in 3 is performed by a crucible pulling method (Bridgeman method) or the like (for example, calcium fluoride crystal). The grown crystal is processed to an appropriate size, and the inclination distribution of the crystal axis shown in 4 is measured by Raman spectroscopy, Laue method or X-ray topography. When the X-ray topography is used, the measurement is performed by the technique as shown in FIG.
即ち、7に示すX線源から発生したX線を8に示す入射スリットにより整形し、結晶面に対してX線回折条件を満たすように9に示す結晶にX線を入射する。回折したX線は10に示す散乱制限スリット間を通り、11に示す検出器によって回折強度を検出する。結晶と検出器を同時にスキャンすることにより結晶全面の回折強度を検出することが出来る。この強度分布から、結晶軸の傾き分布を得ることが出来る。この結晶軸の傾きの分布が1°以内の結晶を選別し、5に示す熱処理を行う。熱処理5の後に再び4に示す結晶軸の傾きを測定し、最終的なレンズ加工6を行う結晶を選定する。
That is, the X-ray generated from the X-ray source shown in 7 is shaped by the incident slit shown in 8, and the X-ray is incident on the crystal shown in 9 so as to satisfy the X-ray diffraction condition with respect to the crystal plane. The diffracted X-ray passes between the scattering restriction slits indicated by 10 and the diffraction intensity is detected by the detector indicated by 11. By simultaneously scanning the crystal and the detector, the diffraction intensity of the entire crystal surface can be detected. From this intensity distribution, an inclination distribution of the crystal axis can be obtained. Crystals having a crystal axis inclination distribution within 1 ° are selected and heat treatment shown in 5 is performed. After the
(光学物品)
結晶成長により製造された結晶(例えばフッ化物結晶等)は、必要とされる光学物品の形状(凸レンズ、凹レンズ、円盤状、板状等)に整形される。又、必要に応じて反射防止膜をフッ化物結晶の光学物品表面に設けるとよい。反射防止膜としては、フッ化マグネシウムや酸化アルミニウム、酸化タンタルが望ましく、これらは抵抗加熱による蒸着や電子ビーム蒸着やスパッタリング等で形成できる。
(Optical article)
Crystals (for example, fluoride crystals) produced by crystal growth are shaped into the required optical article shape (convex lens, concave lens, disk shape, plate shape, etc.). Further, an antireflection film may be provided on the surface of the optical article of fluoride crystal as necessary. As the antireflection film, magnesium fluoride, aluminum oxide, and tantalum oxide are desirable, and these can be formed by vapor deposition by resistance heating, electron beam vapor deposition, sputtering, or the like.
(光学系、装置組立工程)
レンズ等の光学物品を各種組み合わせれば、エキシマレーザ、特にArFエキシマレーザに適した光学系を構成できる。そして、エキシマレーザ光源と、フッ化カルシウムからなるレンズを有する光学系と、基板を移動させ得るステージとを組み合わせて、フォトリソグラフィー用の露光装置を構成することができる。この露光装置を用いて、エキシマレーザ光をレチクルのパターンを介して基板上の光増感型レジストに照射すれば、形成すべきパターンに対応した潜像が形成することができる。
(Optical system, equipment assembly process)
By combining various optical articles such as lenses, an optical system suitable for excimer lasers, particularly ArF excimer lasers, can be constructed. An exposure apparatus for photolithography can be configured by combining an excimer laser light source, an optical system having a lens made of calcium fluoride, and a stage that can move the substrate. When this exposure apparatus is used to irradiate a photosensitized resist on a substrate through a reticle pattern with an excimer laser beam, a latent image corresponding to the pattern to be formed can be formed.
(露光装置)
以下では、本発明の光学物品を用いた露光装置について説明する。露光装置としては、レンズ光学系を用いた縮小投影露光装置、レンズ式等倍投影露光装置が挙げられる。特に、ウエハ全面を露光するために、ウエハの1小区画(フィールド)を露光してはウエハを1ステップ移動させて隣の1フィールドを露光する、ステップ・アンド・リピート方式を採用したステッパーが望ましい。勿論、スキャン方式の露光装置にも好適に用いられる。
(Exposure equipment)
Hereinafter, an exposure apparatus using the optical article of the present invention will be described. Examples of the exposure apparatus include a reduction projection exposure apparatus using a lens optical system and a lens-type equal magnification projection exposure apparatus. In particular, in order to expose the entire surface of the wafer, a stepper employing a step-and-repeat method in which one small section (field) of the wafer is exposed and then the wafer is moved one step to expose the next one field is desirable. . Of course, it is also suitably used in a scanning type exposure apparatus.
図3は本発明の露光装置の構成概略図を示す。同図において、21は照明光源部であり、22は露光機構部であり、21,22は別個独立に構成されている。即ち、両者は物理的に分離状態にある。23は照明光源で、例えば、エキシマレーザのような高出力の大型光源である。24はミラーであり、25は凹レンズ、26は凸レンズであり、25,26はビームエキスパンダーとしての役割を持っており、レーザのビーム径をおおよそオプティカルインテグレータの大きさに拡げるものである。27はミラーであり、28はレチクル上を均一に照明するためのオプティカルインテグレータである。
FIG. 3 shows a schematic diagram of the configuration of the exposure apparatus of the present invention. In the same figure, 21 is an illumination light source part, 22 is an exposure mechanism part, and 21 and 22 are comprised independently. That is, both are physically separated.
照明光源部21はレーザ23からオプティカルインテグレータ28までで構成されている。29はミラーであり、30はコンデンサレンズでオプティカルインテグレータ28を発した光束をコリメートする。31は回路パターンが描かれているレチクル、31aはレチクルを吸着保持するレチクルホルダ、32はレチクルのパターンを投影する投影光学系、33は投影レンズ32においてレチクル31のパターンが焼付けられるウエハである。
The illumination
34はXYステージであり、ウエハ33を吸着保持し、且つ、ステップアンドリピートで焼付けを行う際にXY方向に移動する。35は露光装置の定盤である。露光機構部22は照明光学系の一部であるミラー29から定盤35までで構成されている。36はTTLアライメントに用いられるアライメント手段である。通常、露光装置はこの他にオートフォーカス機構、ウエハ搬送機構等々によって構成され、これらも露光機構部22に含まれている。
図4は本発明の露光装置に用いられる光学物品の一例であり、図3に示す露光装置の投影光学系32に用いられるレンズである。このレンズアセンブリはL1〜L11の11枚のレンズを互いに接着することなく組み合わせて構成されている。そして、本発明による光学物品は、図3、図4に示すレンズやミラーとして、或いは不図示ではあるが、ミラー式露光装置のミラーやレンズとして用いられる。より好ましくは、レンズ又はミラーの表面に反射防止膜または増反射膜を設けるとよい。
FIG. 4 shows an example of an optical article used in the exposure apparatus of the present invention, which is a lens used in the projection
また、本発明のフッ化物結晶からなる光学部品は、プリズムやエタロンとして使用することが出来る。図5(a)と図5(b)は本発明のフッ化物結晶からなる光学部晶を用いたエキシマレーザ発振器の構成を模式的に示す図である。図5(a)に示すエキシマレーザ発振器は、エキシマレーザを発光させ共振させるための共振器83と、共振器83から出たエキシマレーザを絞る絞り穴82と、エキシマレーザの波長を単波長化させるためのプリズム84と、エキシマレーザを反射させるための反射鏡81とから構成されている。
The optical component made of the fluoride crystal of the present invention can be used as a prism or an etalon. FIGS. 5A and 5B are diagrams schematically showing the configuration of an excimer laser oscillator using an optical part crystal made of a fluoride crystal of the present invention. The excimer laser oscillator shown in FIG. 5A makes a
また、図5(b)に示すエキシマレーザ発振器は、エキシマレーザを発光させ共振させるための共振器83と、共振器83から出たエキシマレーザを絞る絞り穴82と、エキシマレーザの波長を単波長化させるためのエタロン85と、エキシマレーザ光を反射させるための反射鏡81とから構成されている。
In addition, the excimer laser oscillator shown in FIG. 5B has a
本発明のフッ化物結晶からなる光学物晶をプリズムやエタロンとして装置内に設けたエキシマレーザ光発振器はプリズムやエタロンを介してエキシマレーザの波長をより狭くすることが出来、言い換えればエキシマレーザを単波長化することが出来る。この露光装置を用いて、エキシマレーザ光をレチクルのパターンを介して基板上の光増感型レジストに照射すれば、形成すべきパターンに対応した潜像が形成できる。 The excimer laser light oscillator provided with the optical crystal made of the fluoride crystal of the present invention in the apparatus as a prism or etalon can make the wavelength of the excimer laser narrower via the prism or etalon, in other words, the excimer laser can be simply used. The wavelength can be changed. By using this exposure apparatus to irradiate the photosensitized resist on the substrate through the reticle pattern with an excimer laser beam, a latent image corresponding to the pattern to be formed can be formed.
次に、本発明の実施例について説明する。本実施例では、上述の実施形態に示すように坩堝引き下げ法(ブリッジマン法)によって結晶製造を行った。製造したインゴットを円盤状に加工し、図2に示すX線トポグラフィーによって測定を行った。X線源にはCuKα1を用い、入射スリットの調整により入射X線の発散角を0.05°にした。 Next, examples of the present invention will be described. In this example, as shown in the above-described embodiment, the crystal was manufactured by the crucible pulling-down method (Bridgeman method). The manufactured ingot was processed into a disk shape and measured by the X-ray topography shown in FIG. CuKα1 was used as the X-ray source, and the incident X-ray divergence angle was set to 0.05 ° by adjusting the incident slit.
測定は<511>の結晶面を用い、回折条件を満たすようにX線を結晶に入射させた。検出器にはイメージングプレートを用い、スキャンスピードを0.5mm/secの条件で結晶全面の測定を行った。測定結果の略図を図6に示す。図6は結晶全体にわたって回折強度のムラが少ないことを表現しており、この結晶の結晶軸のばらつきは1°以内に収まっていることを意味している。その結果、この結晶の熱処理を行った。その後、同様の測定を行った結果、結晶軸の傾き分布が1°以内に収まっていることからレンズ加工を行った。 In the measurement, the crystal plane <511> was used, and X-rays were made incident on the crystal so as to satisfy the diffraction condition. An imaging plate was used as a detector, and the entire crystal surface was measured at a scan speed of 0.5 mm / sec. A schematic diagram of the measurement results is shown in FIG. FIG. 6 expresses that there is little unevenness in diffraction intensity over the entire crystal, which means that the crystal axis variation of this crystal is within 1 °. As a result, the crystal was heat-treated. After that, as a result of performing the same measurement, since the inclination distribution of the crystal axis was within 1 °, lens processing was performed.
1 原料
2 前処理
3 結晶成長
4 結晶軸検査
5 熱処理
6 加工
7 X線源
8 入射スリット
9 結晶
10 散乱制限スリット
11 検出器
21 照明光源部
22 露光機構部
23 照明光源
24、27、29 ミラー
25 凹レンズ
26 凸レンズ
28 オプティカルインテグレータ
30 コンデンサレンズ
31 レチクル
31a レチクルホルダ
32 投影光学系
33 ウエハ
34 XYステージ
35 定盤
36 アライメント手段
81 反射鏡
82 絞り穴
83 共振器
84 プリズム
85 エタロン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
An exposure apparatus using the optical component according to claim 6 in an optical system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004169999A JP2005350280A (en) | 2004-06-08 | 2004-06-08 | Method for producing single crystal, optical component, and aligner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004169999A JP2005350280A (en) | 2004-06-08 | 2004-06-08 | Method for producing single crystal, optical component, and aligner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005350280A true JP2005350280A (en) | 2005-12-22 |
Family
ID=35585065
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004169999A Pending JP2005350280A (en) | 2004-06-08 | 2004-06-08 | Method for producing single crystal, optical component, and aligner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005350280A (en) |
-
2004
- 2004-06-08 JP JP2004169999A patent/JP2005350280A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6813070B2 (en) | Optical member for vacuum ultraviolet, and aligner and device manufacture method using same | |
JPH10260349A (en) | Image formation optical system for ultraviolet-ray laser | |
JP3741208B2 (en) | Optical member for optical lithography and evaluation method thereof | |
US6994747B2 (en) | Method for producing optical member | |
JP2003131002A (en) | Optical element and manufacturing method thereof | |
US20060019503A1 (en) | Laser crystallization apparatus and laser crystallization method | |
CN1409175A (en) | Lighting optical system, exposure device and method for producing micro element | |
JP2000081367A (en) | Light transmission optical member, its manufacturing method, its evaluation method, and light lithography device | |
JP2001244188A5 (en) | ||
EP1652972B1 (en) | Production method for an exposure system | |
US5978070A (en) | Projection exposure apparatus | |
JP4780412B2 (en) | Projection optical system, projection optical system manufacturing method, exposure apparatus, and exposure method | |
JP5059283B2 (en) | Substrate materials for X-ray optical components | |
JP2005350280A (en) | Method for producing single crystal, optical component, and aligner | |
JP2001108801A (en) | Optical member for vacuum ultraviolet region and coating material for optical member | |
JP2002293685A (en) | Crystal manufacturing method and apparatus | |
JP3686204B2 (en) | Annealing method of fluorite single crystal | |
JP2002228802A (en) | Optical member for vacuum ultraviolet region comprising fluoride crystal and coating material for optical member | |
US20040237880A1 (en) | Method for manufacturing an optical member formed of a fluoride crystal | |
Bel’skiĭ et al. | Prospects for the development of optical systems for nanolithography | |
JP2004157349A (en) | Manufacturing method for optical system, projection optical system, aligner and aligning method | |
JP3421629B2 (en) | Fluorite transmittance inspection method | |
JP4731844B2 (en) | Crystal manufacturing method and apparatus | |
JP4419291B2 (en) | Inspection method of fluoride single crystal | |
JP2007200937A (en) | Optical element and exposure apparatus equipped therewith, and device manufacturing method |