JP2006112955A - Light scattering inspecting method, method of manufacturing optical element, and projection exposure equipment - Google Patents

Light scattering inspecting method, method of manufacturing optical element, and projection exposure equipment Download PDF

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crystal material of good optical characteristic. <P>SOLUTION: In this light scattering inspecting method, the state in a fluoride crystal is detected by radiating light to a polished face of an inspected object 1 constituted by the fluoride crystal and detecting scattered light. The number of the polished faces of the inspected object 1 is one. The state in the fluoride crystal means whether an impurity is contained in the crystal, a defect occurs in the crystal, and an inclusion is contained in the crystal. This optical element is the inspected object 1, and includes the light scattering inspecting method. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光散乱検査法、光学素子の製造方法及び投影露光装置に関し、特に、真空紫外域から遠赤外域までの広い波長範囲において用いられる各種光学素子、半導体素子、波長変換素子及びレンズ、窓材、プリズム等に好適である光散乱検査法、光学素子の製造方法及び投影露光装置に関するものである。   The present invention relates to a light scattering inspection method, an optical element manufacturing method, and a projection exposure apparatus, and in particular, various optical elements, semiconductor elements, wavelength conversion elements and lenses used in a wide wavelength range from a vacuum ultraviolet region to a far infrared region, The present invention relates to a light scattering inspection method, an optical element manufacturing method, and a projection exposure apparatus that are suitable for window materials, prisms, and the like.

各種半導体、酸化物及びフッ化物材料は、おのおのを結晶化することにより光学素子や半導体素子及び窓材として幅広い範囲で使用されている。   Various semiconductors, oxides, and fluoride materials are used in a wide range as optical elements, semiconductor elements, and window materials by crystallizing each of them.

これらを結晶化するためには、それぞれの材料を室温より温度を上げて、融解させ液体状態にしてから徐冷することにより作成する。   In order to crystallize these, each material is made by raising the temperature from room temperature, melting it into a liquid state, and then slowly cooling it.

高品質の結晶材料を得るための一番重要なことは、できる限り高純度の材料を用いて融解された材料の徐冷時に、ある一定の速度で固化を制御することである。   The most important thing to obtain a high quality crystalline material is to control the solidification at a certain rate during the slow cooling of the material melted with the highest purity material possible.

これにより、高純度でありかつ結晶方位がそろった単結晶を得ることができる。   Thereby, a single crystal having high purity and uniform crystal orientation can be obtained.

得られた結晶はステッパと呼ばれる露光装置に近年用いられる。   The obtained crystal is used in an exposure apparatus called a stepper in recent years.

これはシリコン等のウェハ上に集積回路の微細パターンを露光・転写する光リソグラフィ技術である。   This is an optical lithography technique for exposing and transferring a fine pattern of an integrated circuit onto a wafer such as silicon.

加工線幅は数十nm〜数百nmという微細であるゆえに、大変きびしいスペックが要求されている。   Since the processing line width is as fine as several tens of nanometers to several hundreds of nanometers, very strict specifications are required.

従来の検査法においては、屈折率の均質性や複屈折や透過率及び耐久性が検査項目であった。
特開平05−126737号公報
In the conventional inspection method, refractive index homogeneity, birefringence, transmittance, and durability are inspection items.
Japanese Patent Laid-Open No. 05-126737

しかしながら、上記検査法によれば、結晶内部における微小部の評価ではなく、実際にレンズ形状に加工後、リソグラフィ装置の性能テストを行った場合に微小部の揺らぎによる光学特性の異常が発生する可能性がある。   However, according to the above-described inspection method, abnormalities in the optical characteristics due to fluctuations in the micro part may occur when the performance test of the lithography apparatus is performed after actually processing into a lens shape instead of evaluating the micro part inside the crystal. There is sex.

つまり、像のコントラストを低下させる透過損失が発生する可能性があるということである。   That is, there is a possibility of transmission loss that lowers the contrast of the image.

これは主に光吸収や光散乱が原因となり生ずる。   This is mainly caused by light absorption and light scattering.

特に、光散乱は波長の短い光を用いるとより散乱強度が大きくなり、エキシマレーザのような真空紫外域の光においては影響が顕著になると考えられる。   In particular, light scattering has a higher scattering intensity when light having a short wavelength is used, and it is considered that the influence is significant in light in a vacuum ultraviolet region such as an excimer laser.

本発明においては、材料を収める坩堝の内壁つまり材料と接する部分に注目した。   In the present invention, attention was paid to the inner wall of the crucible containing the material, that is, the portion in contact with the material.

光散乱法は以前より知られている方法である。   The light scattering method has been known for some time.

光散乱法では90°散乱を検出するので、結晶の光散乱を調べる場合に結晶の表面の影響を防止するために結晶表面を鏡面研磨する必要がある。   Since the light scattering method detects 90 ° scattering, the crystal surface needs to be mirror-polished in order to prevent the influence of the crystal surface when examining the light scattering of the crystal.

従来の方法では、散乱させる入射光の進路を含む垂直な平らな2面と、その散乱光の方向に垂直な平らな面の少なくとも3面を研磨する必要があったが、本発明の測定法では結晶のある平らな1面に対し入射光を斜めから照射し、入射光に90°の方向で同じ面に現れる散乱光を検出する方法である。   In the conventional method, it is necessary to polish at least three planes, ie, two flat planes including the path of incident light to be scattered and the flat plane perpendicular to the direction of the scattered light. In this method, incident light is applied obliquely to a flat surface with a crystal, and scattered light appearing on the same surface in a direction of 90 ° to the incident light is detected.

これにより測定する結晶の平らな研磨面が1面あれば測定可能なので、結晶加工の工数と時間が従来に比べて飛躍的に短縮することができ、加えて最小限の加工により測定できるので、レンズ加工の前工程における結晶検査方法として導入できる。   As a result, it is possible to measure if there is only one flat polished surface of the crystal to be measured, so the man-hour and time for crystal processing can be dramatically reduced compared to the conventional method, and in addition, it can be measured with minimal processing, It can be introduced as a crystal inspection method in the pre-process of lens processing.

すなわち、一般的にレンズ加工の前に材料は円板状に加工されるので、その円板の一面のみを研磨すれば本測定が可能である。   That is, since the material is generally processed into a disk shape before lens processing, the main measurement can be performed by polishing only one surface of the disk.

本発明はこのように光学特性の良好な結晶材料を提供することを目的とした。   An object of the present invention is to provide a crystal material having good optical properties.

本発明の更に別の目的は、信頼性の高い光学物品となりうる結晶材料を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a crystalline material that can be a highly reliable optical article.

本発明の更に別の目的は、比較的安価に製造できる結晶材料を提供することにある。   Yet another object of the present invention is to provide a crystalline material that can be produced relatively inexpensively.

本発明の更に別の目的は、短波長で高出力の光を長期間繰り返し照射しても光学特性が劣化しにくい結晶材料を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a crystal material whose optical characteristics are not easily deteriorated even when repeatedly irradiated with high-power light at a short wavelength for a long period of time.

本発明は、上記課題を解決するための手段として、フッ化物結晶で構成される検査対象物の研磨された面に光を照射して、散乱光を検知することで当該フッ化物結晶の結晶内部の状態を検知する光散乱検査法において、前記検査対象物の研磨された面が一面であって、該一面に入射光が斜めから照射することを特徴とする。   As a means for solving the above-mentioned problem, the present invention irradiates the polished surface of an object to be inspected made of a fluoride crystal with light and detects scattered light to detect the inside of the crystal of the fluoride crystal. In the light scattering inspection method for detecting the above state, the polished surface of the inspection object is a single surface, and incident light is irradiated obliquely onto the single surface.

また、本発明は、前記結晶内部の状態とは、結晶内部に不純物を含むか否か及び結晶に欠陥が生じているか否かということであることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the state inside the crystal means whether or not impurities are contained in the crystal and whether or not a defect is generated in the crystal.

また、本発明は、光学素子が前記検査対象物であって、該光学素子の製造工程中に、請求項1又は2記載の光散乱検査法が含まれることを特徴とする。   According to the present invention, an optical element is the inspection object, and the light scattering inspection method according to claim 1 is included in a manufacturing process of the optical element.

また、本発明は、投影光学系を用いてマスクのパターン像を基板上に投影露光する投影露光装置であって、投影光学系の光学素子が研磨された一面を有するフッ化物結晶であることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a projection exposure apparatus for projecting and exposing a mask pattern image onto a substrate using a projection optical system, wherein the optical element of the projection optical system is a fluoride crystal having a polished surface. Features.

また、本発明は、照明光学系をさらに備え、当該照明光学系及び前記投影光学系の少なくともいずれかが前記フッ化物結晶と石英ガラスを含むことを特徴とする。   The present invention further includes an illumination optical system, and at least one of the illumination optical system and the projection optical system includes the fluoride crystal and quartz glass.

本発明によれば、歩留まりが良く高品質の結晶を提供しうる検査法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an inspection method capable of providing a high-quality crystal with a high yield.

また、信頼性の高い光学物品となりうる結晶材料を提供することができる。   In addition, a crystalline material that can be a highly reliable optical article can be provided.

さらに、比較的安価に製造できる結晶材料を提供することができる。   Furthermore, a crystal material that can be manufactured at a relatively low cost can be provided.

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

本発明者は数多くの結晶の光散乱法による測定をおこなった。   The present inventor has measured many crystals by the light scattering method.

一例として蛍石を製造したので以下に示す。   As an example, fluorite was manufactured and is shown below.

本発明の好適な製造工程例をフローチャートとして図1に示す。   An example of a preferred manufacturing process of the present invention is shown in FIG. 1 as a flowchart.

フッ化物原料とスカベンジャーとを混合するために、まず、フッ化物原料を準備する。   In order to mix a fluoride raw material and a scavenger, first, a fluoride raw material is prepared.

そのためには、炭酸カルシウムとフッ化水素を用意し、炭酸カルシウムとフッ化水素とを反応させて粉末状のフッ化カルシウムを合成する。   For that purpose, calcium carbonate and hydrogen fluoride are prepared, and calcium carbonate and hydrogen fluoride are reacted to synthesize powdered calcium fluoride.

フッ化カルシウムは以下の反応により生成される。   Calcium fluoride is produced by the following reaction.

CaCO+2HF→CaF+HO+CO
この合成では上記反応により生じたCaFを乾燥させたのち、焼成して水分を除去するとよい。
CaCO 3 + 2HF → CaF 2 + H 2 O + CO 2
In this synthesis, it is preferable to dry the CaF 2 generated by the above reaction and then calcinate to remove moisture.

こうして得られたフッ化カルシウム原料は、できるだけ大気にさらされないように真空パックしておく。   The calcium fluoride raw material thus obtained is vacuum packed so as not to be exposed to the atmosphere as much as possible.

そして、フッ化カルシウムとスカベンジャーとを混合する。   Then, calcium fluoride and scavenger are mixed.

このとき、フッ化カルシウムとスカベンジャーとを容器にいれて、この容器を回転させて混合するとよい。   At this time, calcium fluoride and a scavenger may be put in a container, and the container may be rotated and mixed.

スカベンジャーとしては、フッ化亜鉛、フッ化ビスマス、フッ化ナトリウム、フッ化リチウム等、成長させるフッ化物より酸素と結合しやすいものが望ましい。   As the scavenger, zinc fluoride, bismuth fluoride, sodium fluoride, lithium fluoride, or the like that is more easily bonded to oxygen than the growing fluoride is desirable.

合成フッ化物原料中に混じっている酸化物と反応して、気化し易い酸化物となる物質が選択される。とりわけフッ化亜鉛が望ましいものである。   A substance that reacts with the oxide mixed in the synthetic fluoride raw material to become an oxide that is easily vaporized is selected. Zinc fluoride is particularly desirable.

例えば、フッ化亜鉛スカベンジャーは、水分の存在により発生した酸化カルシウムをフッ化カルシウムに変化させる。   For example, a zinc fluoride scavenger changes calcium oxide generated by the presence of moisture into calcium fluoride.

CaF+HO→CaO+2HF(300℃)
CaO+ZnF→CaF+ZnO↑
スカベンジャーの添加率は0.05mol%以上5.00mol%以下であり、より好ましくは0.1〜1.0mol%である。
CaF 2 + H 2 O → CaO + 2HF (300 ° C.)
CaO + ZnF 2 → CaF 2 + ZnO ↑
The addition rate of the scavenger is 0.05 mol% or more and 5.00 mol% or less, more preferably 0.1 to 1.0 mol%.

こうして得られたフッ化カルシウム粉末とスカベンジャーの混合物を精製炉の坩堝の中に入れる。   The calcium fluoride powder and scavenger mixture thus obtained is placed in a crucible of a refining furnace.

その後、ヒーターに通電して混合物を溶融する。   Thereafter, the heater is energized to melt the mixture.

続いて、前述のブリッジマンストックバーガー法により坩堝を降下させて、溶融したフッ化カルシウムを結晶成長させる。   Subsequently, the crucible is lowered by the Bridgeman Stock Burger method described above to grow crystal of molten calcium fluoride.

(精製工程)
この工程は、後述する単結晶成長工程ほどの温度管理は必要としない。
(Purification process)
This step does not require the temperature control as the single crystal growth step described later.

よって、得られる結晶の粒界が存在するものであってよい。   Therefore, there may be a grain boundary of the obtained crystal.

こうして、得られた結晶のうち上部、即ち経時的に最後に結晶化した部分を除去する。   Thus, the upper part of the obtained crystal, that is, the last crystallized part with time is removed.

この部分は不純物が濃縮しやすいのでこの除去工程によって、特性に悪影響を与える不純物を除去する。   Since this portion easily concentrates impurities, this removal step removes impurities that adversely affect the characteristics.

再び、この結晶を坩堝に入れて溶融、結晶化、上部除去の一連の工程を複数回繰り返し行う。   Again, this crystal is put in a crucible and a series of steps of melting, crystallization, and removal of the upper part is repeated a plurality of times.

(単結晶製造工程)
精製工程で精製したフッ化物を、1390〜1450℃程度まで坩堝を加熱して、溶融させた後、徐々に冷却する。
(Single crystal manufacturing process)
The fluoride purified in the purification step is melted by heating the crucible to about 1390 to 1450 ° C. and then gradually cooled.

なお、この徐冷では、一時間あたり0.1〜5.0mmの速度で坩堝を降下させて徐冷することが好ましいものである。   In this slow cooling, it is preferable that the crucible is lowered at a speed of 0.1 to 5.0 mm per hour to cool slowly.

(アニール工程)
結晶成長したフッ化物単結晶をアニール炉で熱処理する。
(Annealing process)
The crystal-grown fluoride single crystal is heat-treated in an annealing furnace.

この工程では、坩堝を900〜1300℃に加熱する。   In this step, the crucible is heated to 900-1300 ° C.

加熱時間は20時間以上、より好ましくは20〜30時間である。   The heating time is 20 hours or more, more preferably 20 to 30 hours.

こうして得られるフッ化物単結晶は、酸素を25ppm以下、水、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)そしてクロム(Cr)等の好ましくない不純物量をそれぞれ10ppm以下にすることができる。   The fluoride single crystal obtained in this way can reduce oxygen to 25 ppm or less and undesirable amounts of impurities such as water, iron (Fe), nickel (Ni) and chromium (Cr) to 10 ppm or less, respectively.

(成形加工工程)
アニ―ルしたフッ化物結晶をレンズ状に加工する前に、円板上に加工する。
(Molding process)
Before processing the annealed fluoride crystal into a lens shape, it is processed on a disk.

光散乱測定をおこなうために少なくとも平らな一面に鏡面研磨加工をおこなう。   In order to perform light scattering measurement, at least a flat surface is mirror-polished.

通常この際に、透過率、屈折率測定及び複屈折測定を行なう。   Usually, at this time, transmittance, refractive index measurement and birefringence measurement are performed.

上記工程により得られたフッ化物単結晶の光散乱測定をおこなった。   The light scattering measurement of the fluoride single crystal obtained by the above process was performed.

[実施の形態]
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
[Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図2は、本発明に係わる光散乱による結晶検査法の模式的な断面図である。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a crystal inspection method by light scattering according to the present invention.

図2において、成形された結晶1をステージ2に設置し、入射光3を斜めから入れる。   In FIG. 2, the formed crystal 1 is placed on a stage 2 and incident light 3 is entered obliquely.

通常入射光3は可視域のレーザを用いる。   Usually, the incident light 3 uses a visible laser.

入射光3に対し90°方向に散乱された散乱光を、CCD4で検出する。   Scattered light scattered in the 90 ° direction with respect to the incident light 3 is detected by the CCD 4.

ステージ2は2次元方向に移動可能で、結晶1の全面を測定することができる。   The stage 2 can move in a two-dimensional direction and can measure the entire surface of the crystal 1.

(実施例1)
炭酸カルシウムとフッ化水素酸とを反応させて粉末のフッ化カルシウムを得た。
Example 1
Calcium carbonate and hydrofluoric acid were reacted to obtain powdered calcium fluoride.

これとZnFをフッ化カルシウムに対して0.7重量%添加して、両者を混合させた。 This and ZnF 2 was added 0.7% by weight relative to the calcium fluoride was mixed together.

次いで、この混合物を精製炉の坩堝に入れて、坩堝下測温点で1360℃に加熱溶融した後、冷却し、ブロック化したフッ化カルシウムを得た。   Next, this mixture was put in a crucible of a refining furnace, heated and melted to 1360 ° C. at a temperature measuring point under the crucible, and then cooled to obtain blocked calcium fluoride.

次に上記ブロックを単結晶成長炉の坩堝に入れた。坩堝の表面は無加工である。   Next, the block was placed in a crucible of a single crystal growth furnace. The surface of the crucible is unprocessed.

なお、スカベンジャーとしてZnFをフッ化カルシウムの0.1重量%の量を坩堝に加えた。 As a scavenger, ZnF 2 in an amount of 0.1% by weight of calcium fluoride was added to the crucible.

炉内は真空度799.9344×10-4Pa以上の高真空とした。 The inside of the furnace was set to a high vacuum with a degree of vacuum of 799.9344 × 10 −4 Pa or higher.

そして、室温から1360℃まで昇温し、真空度を266.6448×10-6Pa、温度1360℃として11時間保った。 Then, the temperature was raised from room temperature to 1360 ° C., and the degree of vacuum was 266.6448 × 10 −6 Pa and the temperature was 1360 ° C. and maintained for 11 hours.

次に、坩堝を1mm/hの速度で降下させた。その後室温まで冷却した。一連の工程を10回くりかえした。   Next, the crucible was lowered at a speed of 1 mm / h. Then it was cooled to room temperature. The series of steps was repeated 10 times.

こうして得られた結晶の透過率、屈折率測定及び複屈折測定を行った。   The crystal thus obtained was subjected to transmittance, refractive index measurement and birefringence measurement.

そのうち上記の検査により合格した材料をレンズ状に加工しリソグラフィ装置に設置した。   Among them, the material that passed the above inspection was processed into a lens shape and placed in a lithography apparatus.

設置した後、透過損失により結像に関するトラブルが発生したがその比率を示す。   After installation, troubles related to image formation occurred due to transmission loss.

そして全工程で要した工数を以下のように定義する。
工数=全時間×全費用
この値を本実施例の工数で割った値を全体の工数として示す。
And the man-hour required in all processes is defined as follows.
Man-hour = total time × total cost A value obtained by dividing this value by the man-hour of this embodiment is shown as the total man-hour.

(実施例2)
炭酸カルシウムとフッ化水素酸とを反応させて粉末のフッ化カルシウムを得た。
(Example 2)
Calcium carbonate and hydrofluoric acid were reacted to obtain powdered calcium fluoride.

これとZnFをフッ化カルシウムに対して0.7重量%添加して、両者を混合させた。 This and ZnF 2 was added 0.7% by weight relative to the calcium fluoride was mixed together.

次いで、この混合物を精製炉の坩堝に入れて、坩堝下測温点で1360℃に加熱溶融した後、冷却し、ブロック化したフッ化カルシウムを得た。   Next, this mixture was put in a crucible of a refining furnace, heated and melted to 1360 ° C. at a temperature measuring point under the crucible, and then cooled to obtain blocked calcium fluoride.

次に上記ブロックを単結晶成長炉の坩堝に入れた。単結晶成長用坩堝の内面は機械加工により表面に加工溝を施す。   Next, the block was placed in a crucible of a single crystal growth furnace. The inner surface of the single crystal growth crucible is machined to form a processed groove on the surface.

なお、スカベンジャーとしてZnFをフッ化カルシウムの0.1重量%の量を坩堝に加えた。 As a scavenger, ZnF 2 in an amount of 0.1% by weight of calcium fluoride was added to the crucible.

炉内は真空度799.9344×10-4Pa以上の高真空とした。 The inside of the furnace was set to a high vacuum with a degree of vacuum of 799.9344 × 10 −4 Pa or higher.

そして室温から1360℃まで昇温し、真空度を266.6448×10-6Pa、温度1360℃として11時間保った。 The temperature was raised from room temperature to 1360 ° C., and the degree of vacuum was 266.6448 × 10 −6 Pa and the temperature was 1360 ° C. and maintained for 11 hours.

坩堝降下速度は1mm/hで結晶成長をおこなった。   Crystal growth was performed at a crucible lowering speed of 1 mm / h.

その後室温まで冷却した。一連の工程を10回くりかえした。   Then it was cooled to room temperature. The series of steps was repeated 10 times.

こうして得られた結晶の透過率、屈折率測定及び複屈折測定を行った。   The crystal thus obtained was subjected to transmittance, refractive index measurement and birefringence measurement.

その後光散乱測定をおこなった。   Thereafter, light scattering measurement was performed.

そのうち上記の検査により合格した材料をレンズ状に加工しリソグラフィ装置に設置した。   Among them, the material that passed the above inspection was processed into a lens shape and placed in a lithography apparatus.

設置した後、透過損失により結像に関するトラブルが発生したがその比率を示す。   After installation, troubles related to image formation occurred due to transmission loss.

そして実施例1で定義した全体の工数を示す。   And the whole man-hour defined in Example 1 is shown.

結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

[表1]
透過損失によるトラブル(%) 全体の工数
実施例1 70 1.0
実施例2 5 1.02
となり、実施例2は実施例1に比べて、透過損失によるトラブルが飛躍的に減少した。全体の工数も少し増加したにとどまった。
[Table 1]
Trouble due to transmission loss (%) Total man-hour Example 1 70 1.0
Example 2 5 1.02
Thus, compared with Example 1, Example 2 has drastically reduced trouble due to transmission loss. The overall man-hours increased only slightly.

以下、図3を参照して、本発明の例示的な露光装置700について説明する。   Hereinafter, an exemplary exposure apparatus 700 of the present invention will be described with reference to FIG.

ここで、図3は本発明の例示的な露光装置700の概略断面図である。   Here, FIG. 3 is a schematic sectional view of an exemplary exposure apparatus 700 of the present invention.

図3に示すように、露光装置700は、照明装置710と、マスク720と、投影光学系730と、プレート740と、ステージ745とを有する。   As shown in FIG. 3, the exposure apparatus 700 includes an illumination device 710, a mask 720, a projection optical system 730, a plate 740, and a stage 745.

露光装置700は、ステップアンドリピート方式又はステップアンドスキャン方式でマスク720に形成された回路パターンをプレート740に露光する走査型投影露光装置である。   The exposure apparatus 700 is a scanning projection exposure apparatus that exposes a circuit pattern formed on the mask 720 to the plate 740 by a step-and-repeat method or a step-and-scan method.

照明装置710は転写用の回路パターンが形成されたマスク720を照明し、光源部712と照明光学系714とを有する。   The illumination device 710 illuminates a mask 720 on which a transfer circuit pattern is formed, and includes a light source unit 712 and an illumination optical system 714.

光源部712は、例えば、光源としてレーザを使用する。   The light source unit 712 uses a laser as a light source, for example.

レーザは波長約193nmのArFエキシマレーザ、波長約248nmのKrFエキシマレーザ、波長約157nmのF2エキシマレーザ等を使用することができるが、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、YAGレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。   As the laser, an ArF excimer laser having a wavelength of about 193 nm, a KrF excimer laser having a wavelength of about 248 nm, an F2 excimer laser having a wavelength of about 157 nm, and the like can be used. However, the type of laser is not limited to an excimer laser. It may be used, and the number of lasers is not limited.

光源部712にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。   When a laser is used for the light source unit 712, it is preferable to use a light beam shaping optical system that shapes a parallel light beam from the laser light source into a desired beam shape and an incoherent optical system that makes a coherent laser beam incoherent. .

また、光源部712に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプ等のランプも使用可能である。   The light source that can be used for the light source unit 712 is not limited to a laser, and one or a plurality of lamps such as a mercury lamp and a xenon lamp can be used.

照明光学系714はマスク720を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。   The illumination optical system 714 is an optical system that illuminates the mask 720, and includes a lens, a mirror, a light integrator, a diaphragm, and the like.

例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。   For example, a condenser lens, a fly-eye lens, an aperture stop, a condenser lens, a slit, and an imaging optical system are arranged in this order.

照明光学系714は、軸上光、軸外光を問わず使用することができる。   The illumination optical system 714 can be used regardless of on-axis light or off-axis light.

ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや2組のシリンドリカルレンズアレイ(又はレンチキュラーレンズ)板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。   The light integrator includes an integrator configured by stacking a fly-eye lens and two sets of cylindrical lens array (or lenticular lens) plates, but may be replaced with an optical rod or a diffractive element.

かかる照明光学系714のレンズ等の光学素子に本発明のフッ化カルシウム結晶から製造される光学素子を使用することができる。   An optical element manufactured from the calcium fluoride crystal of the present invention can be used as an optical element such as a lens of the illumination optical system 714.

マスク720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、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。   A circuit pattern (or image) to be transferred is formed on the mask 720, and is supported and driven by a mask stage (not shown).

マスク720から発せられた回折光は投影光学系730を通りプレート740上に投影される。   The diffracted light emitted from the mask 720 passes through the projection optical system 730 and is projected onto the plate 740.

プレート740はウェハや液晶基板等の被処理体でありレジストが塗布されている。マスク720とプレート740とは共役の関係にある。   The plate 740 is an object to be processed such as a wafer or a liquid crystal substrate, and is coated with a resist. The mask 720 and the plate 740 are in a conjugate relationship.

走査型投影露光装置の場合はマスク720とプレート740を走査することによりマスク720のパターンをプレート740上に転写する。   In the case of a scanning projection exposure apparatus, the pattern of the mask 720 is transferred onto the plate 740 by scanning the mask 720 and the plate 740.

ステッパ(ステップアンドリピート露光方式の露光装置)の場合はマスク720とプレート740を静止させた状態で露光が行われる。   In the case of a stepper (step-and-repeat exposure type exposure apparatus), exposure is performed with the mask 720 and the plate 740 being stationary.

投影光学系730は複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系(カタディオプトリック光学系)、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォーム等の回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。   The projection optical system 730 includes an optical system composed of only a plurality of lens elements, an optical system having a plurality of lens elements and at least one concave mirror (catadioptric optical system), a plurality of lens elements and at least one kinoform, etc. An optical system having a diffractive optical element, an all-mirror optical system, or the like can be used.

色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値(アッベ値)の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。   When correction of chromatic aberration is required, a plurality of lens elements made of glass materials having different dispersion values (Abbe values) can be used, or the diffractive optical element can be configured to generate dispersion in the opposite direction to the lens element. To do.

かかる投影光学系730のレンズ等の光学素子に本発明のフッ化カルシウム結晶から製造される光学素子を使用することができる。   An optical element manufactured from the calcium fluoride crystal of the present invention can be used as an optical element such as a lens of the projection optical system 730.

プレート740にはフォトレジストが塗布されている。   The plate 740 is coated with a photoresist.

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。   The photoresist coating process includes a pretreatment, an adhesion improver coating process, a photoresist coating process, and a prebaking process. Pretreatment includes washing, drying and the like.

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−disilazane)等の有機膜をコート又は蒸気処理する。   The adhesion improver coating process is a surface modification process for improving the adhesion between the photoresist and the base (that is, a hydrophobic process by application of a surfactant), and an organic film such as HMDS (Hexamethyl-disilazane) is applied. Coat or steam.

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。   Pre-baking is a baking (baking) step, but is softer than that after development, and removes the solvent.

ステージ745はプレート740を支持する。   Stage 745 supports plate 740.

ステージ745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。   Since any structure known in the art can be applied to the stage 745, a detailed description of the structure and operation is omitted here.

例えば、ステージ745はリニアモータを利用してXY方向にプレート740を移動することができる。   For example, the stage 745 can move the plate 740 in the XY directions using a linear motor.

マスク720とプレート740は、例えば、同期走査され、ステージ745と図示しないマスクステージの位置は、例えば、レーザ干渉計等により監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。   For example, the mask 720 and the plate 740 are synchronously scanned, and the positions of the stage 745 and the mask stage (not shown) are monitored by, for example, a laser interferometer or the like, and both are driven at a constant speed ratio.

ステージ745は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ及び投影光学系730は例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。   The stage 745 is provided on a stage surface plate supported on a floor or the like via a damper, for example, and the mask stage and the projection optical system 730 are, for example, a base frame on which the lens barrel surface plate is placed on the floor or the like. It is provided on a lens barrel surface plate (not shown) supported by a damper or the like above.

露光において、光源部712から発せられた光束は、照明光学系714によりマスク720を、例えば、ケーラー照明する。   In the exposure, the light beam emitted from the light source unit 712 illuminates the mask 720 with, for example, Koehler illumination by the illumination optical system 714.

マスク720を通過してマスクパターンを反映する光は投影光学系730によりプレート740に結像される。   Light that passes through the mask 720 and reflects the mask pattern is imaged on the plate 740 by the projection optical system 730.

露光装置700が使用する照明光学系714及び投影光学系730は、本発明によるフッ化カルシウム結晶から製造される光学素子を含んで、紫外光、遠紫外光及び真空紫外光を高い透過率で透過するので、高いスループットで経済性よくデバイス(半導体、LCD素子、撮像素子(CCD等)、薄膜磁気ヘッド等)を提供することができる。   The illumination optical system 714 and the projection optical system 730 used by the exposure apparatus 700 include an optical element manufactured from the calcium fluoride crystal according to the present invention, and transmit ultraviolet light, far ultraviolet light, and vacuum ultraviolet light with high transmittance. Therefore, it is possible to provide a device (semiconductor, LCD element, imaging element (CCD, etc.), thin film magnetic head, etc.) with high throughput and high economic efficiency.

次に上述の露光装置700を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。   Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus 700 will be described.

図4は、デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、LCD、CCD等)の製造工程を説明するためのフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart for explaining a manufacturing process of a device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, an LCD, a CCD, or the like).

ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。   Here, the manufacture of a semiconductor chip will be described as an example.

ステップ1(回路設計)ではデバイスの回路設計を行う。   In step 1 (circuit design), the device circuit is designed.

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。   In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced.

ステップ3(ウェハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウェハを製造する。   In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon.

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。   Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the mask and wafer.

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。   Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer created in step 4, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like. .

ステップ6(検査)では、ステップ5で形成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。   In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device formed in step 5 are performed.

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。   Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).

図5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。   FIG. 5 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4.

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。   In step 11 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer.

ステップ13(電極形成)では、ウェハ上に電極を蒸着等によって形成する。   In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition or the like.

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。   In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer.

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。   In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer.

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。   Step 16 (exposure) uses the exposure apparatus 1 to expose a circuit pattern on the mask onto the wafer.

ステップ17(現像)では、露光したウェハを現像する。   In step 17 (development), the exposed wafer is developed.

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。   In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed.

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。   In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed.

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。   By repeatedly performing these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

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。   According to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to manufacture a higher-quality device than before.

本発明の好適な製造工程例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a suitable manufacturing process of this invention. 本発明に係わる光散乱による結晶検査法の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the crystal inspection method by the light scattering concerning this invention. 本発明の例示的な露光装置700の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an exemplary exposure apparatus 700 of the present invention. デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、LCD、CCD等)の製造工程を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the manufacturing process of devices (semiconductor chips, such as IC and LSI, LCD, CCD, etc.). 図4のステップ4のウェハプロセスを詳細に示すフローチャートである。5 is a flowchart showing in detail a wafer process in Step 4 of FIG. 4.

符号の説明Explanation of symbols

1 結晶
2 ステージ
3 入射光
4 CCD
700 露光装置
710 照明装置
712 光源部
714 照明光学系
720 マスク
730 投影光学系
740 プレート
745 ステージ
1 Crystal 2 Stage 3 Incident Light 4 CCD
700 Exposure Device 710 Illumination Device 712 Light Source Unit 714 Illumination Optical System 720 Mask 730 Projection Optical System 740 Plate 745 Stage

Claims (5)

フッ化物結晶で構成される検査対象物の研磨された面に光を照射して、散乱光を検知することで当該フッ化物結晶の結晶内部の状態を検知する光散乱検査法において、
前記検査対象物の研磨された面が一面であって、該一面に入射光が斜めから照射することを特徴とする光散乱検査法。
In the light scattering inspection method for detecting the state inside the crystal of the fluoride crystal by irradiating light on the polished surface of the inspection object composed of the fluoride crystal and detecting the scattered light,
A light scattering inspection method, wherein the polished surface of the inspection object is a single surface, and incident light is irradiated obliquely onto the single surface.
前記結晶内部の状態とは、結晶内部に不純物を含むか否か及び結晶に欠陥が生じているか否かということであることを特徴とする請求項1記載の光散乱検査法。 2. The light scattering inspection method according to claim 1, wherein the state inside the crystal means whether or not impurities are contained in the crystal and whether or not a defect is generated in the crystal. 光学素子が前記検査対象物であって、
該光学素子の製造工程中に、請求項1又は2記載の光散乱検査法が含まれることを特徴とする光学素子の製造方法。
An optical element is the inspection object,
A method for manufacturing an optical element, comprising the light scattering inspection method according to claim 1 or 2 in the manufacturing process of the optical element.
投影光学系を用いてマスクのパターン像を基板上に投影露光する投影露光装置であって、
前記投影光学系の光学素子が研磨された一面を有するフッ化物結晶であることを特徴とする投影露光装置。
A projection exposure apparatus that projects and exposes a mask pattern image onto a substrate using a projection optical system,
A projection exposure apparatus, wherein the optical element of the projection optical system is a fluoride crystal having a polished surface.
照明光学系をさらに備え、
当該照明光学系及び前記投影光学系の少なくともいずれかが前記フッ化物結晶と石英ガラスを含むことを特徴とする請求項4記載の投影露光装置。
Further comprising an illumination optical system,
5. The projection exposure apparatus according to claim 4, wherein at least one of the illumination optical system and the projection optical system includes the fluoride crystal and quartz glass.
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