JP2006253487A - 照明装置、投影露光方法、投影露光装置、及びマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】二次光源群生成用のミラー群における単位ミラーの個数を抑えながら二次光源群における光の充填率を向上させる。
【解決手段】光源(1)からの光束に基づき二次光源群を形成するために、多数の反射素子を並列配置してなる反射素子群(3a)を用いると共に、前記反射素子群が形成した前記二次光源群からの光を被照射面(5)に導くコンデンサ光学系(4)を用いる。さらに、前記二次光源群における光の充填率を向上させるために、前記反射素子群(3a)に入射する前記光束の入射角度を変更して所望の発散角度を持つ発散光束に変換する変換手段(2)を用いる。
【選択図】 図1
【解決手段】光源(1)からの光束に基づき二次光源群を形成するために、多数の反射素子を並列配置してなる反射素子群(3a)を用いると共に、前記反射素子群が形成した前記二次光源群からの光を被照射面(5)に導くコンデンサ光学系(4)を用いる。さらに、前記二次光源群における光の充填率を向上させるために、前記反射素子群(3a)に入射する前記光束の入射角度を変更して所望の発散角度を持つ発散光束に変換する変換手段(2)を用いる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、フォトリソグラフィー、特にEUVL(EUVL:Extreme UltraViolet Lithography)に好適な照明装置、投影露光方法、投影露光装置に関する。また、本発明は、その技術を利用してマイクロデバイス(半導体装置、撮像素子、液晶表示装置、薄膜磁気ヘッド等)を製造するマイクロデバイスの製造方法に関する。
EUVL(EUVL:Extreme UltraViolet Lithography)は、マイクロデバイスの製造における次世代の有力手段として現在研究中の技術である。EUVLの使用光(EUV光)の波長は、50nmよりも短いので(例えば13.5nm)、EUVL用の投影露光装置は、屈折部材ではなく反射部材で構成される必要がある。
このような反射型の投影露光装置では、反射部材の軸外の領域で反射した光が結像に寄与するので、露光領域及び視野が円弧状になる。これに対処するべく、特許文献1,特許文献2などには、照明領域が円弧状に整えられた反射型の照明装置が提案されている。
このような反射型の投影露光装置では、反射部材の軸外の領域で反射した光が結像に寄与するので、露光領域及び視野が円弧状になる。これに対処するべく、特許文献1,特許文献2などには、照明領域が円弧状に整えられた反射型の照明装置が提案されている。
この照明装置において二次光源群を生成するためのオプティカルインテグレータは、照明領域と相似形状、つまり円弧状の単位ミラーを複数個配列したミラー群からなる。この単位ミラーは、縦方向の長さと横方向の長さとが異なるので、ミラー群における単位ミラーの配列数には、その単位ミラーの長手方向と短手方向とで差異が生じる。
この場合、ミラー群によって形成される二次光源群の全体における二次光源の配列数もその2方向で異なるので、照明領域の長手方向の照度ムラと短手方向の照度ムラとの間に格差が生じると共に、露光領域の長手方向の解像力と短手方向の解像力とにも格差が生じる。
この場合、ミラー群によって形成される二次光源群の全体における二次光源の配列数もその2方向で異なるので、照明領域の長手方向の照度ムラと短手方向の照度ムラとの間に格差が生じると共に、露光領域の長手方向の解像力と短手方向の解像力とにも格差が生じる。
このため、例えば、特許文献1においては、二次光源群の全体における二次光源の配列数が均等化されるよう、ミラー群の個々の単位ミラーに姿勢差を設けている(特許文献1の図15参照)。
特開平11−312638号公報
特開2000−223415号公報
但し、姿勢差を設けることで改善されるのは照明ムラ及び解像力の方向依存性のみである。仮に、各方向の解像力を単純に向上させようとするならば、二次光源群における光の充填率を向上させるべく、ミラー群を構成する単位ミラーの個数を増加させなければならない。
そこで本発明は、二次光源群生成用のミラー群における単位ミラーの個数を抑えながら二次光源群における光の充填率を向上させることのできる照明装置を提供することを目的とする。
そこで本発明は、二次光源群生成用のミラー群における単位ミラーの個数を抑えながら二次光源群における光の充填率を向上させることのできる照明装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、マスクのパターンを感光性基板に高い解像力で投影することのできる投影露光方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、その投影露光方法を実施するのに適した投影露光装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、高性能なマイクロデバイスを製造することのできるマイクロデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、その投影露光方法を実施するのに適した投影露光装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、高性能なマイクロデバイスを製造することのできるマイクロデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
請求項1に記載の照明装置は、光源からの光束に基づき二次光源群を形成するために、多数の反射素子を並列配置してなる反射素子群と、前記反射素子群が形成した前記二次光源群からの光を被照射面に導くコンデンサ光学系と、前記二次光源群における光の充填率を向上させるために、前記反射素子群に入射する前記光束の入射角度を変更して所望の発散角度を持つ発散光束に変換する変換手段とを備えたことを特徴とする。
請求項2に記載の照明装置は、請求項1に記載の照明装置において、前記変換手段は、前記光束を回折反射して前記発散光束に変換する反射型回折格子を有することを特徴とする。
請求項3に記載の照明装置は、請求項1に記載の照明装置において、前記変換手段は、揺動可能な反射面を持つミラー素子を有することを特徴とする。
請求項3に記載の照明装置は、請求項1に記載の照明装置において、前記変換手段は、揺動可能な反射面を持つミラー素子を有することを特徴とする。
請求項4に記載の照明装置は、請求項1に記載の照明装置において、前記変換手段は、前記照明装置の光軸方向に沿って発光点の位置が移動する前記光源を有し、その発光点の移動によって前記光束の入射角度を変更することを特徴とする。
請求項5に記載の照明装置は、請求項1に記載の照明装置において、前記変換手段は、前記光束を複数に波面分割して個別に回折させる微小開口アレイを有することを特徴とする。
請求項5に記載の照明装置は、請求項1に記載の照明装置において、前記変換手段は、前記光束を複数に波面分割して個別に回折させる微小開口アレイを有することを特徴とする。
請求項6に記載の照明装置は、請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の照明装置において、前記反射素子群は、円弧状の輪郭をした反射面を持つ多数の反射素子を、互いに同じ姿勢で稠密に配置してなり、前記変換手段は、前記反射面の長手方向への前記発散光束の発散角度を、前記反射面の短手方向への前記発散光束の発散角度よりも大きく設定することを特徴とする。
請求項7に記載の照明装置は、請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の照明装置において、前記反射素子群は、円弧状の輪郭をした反射面を持つ多数の反射素子を、前記二次光源群の全体における各二次光源の配列数が各方向に亘り均一化されるような姿勢差をもって稠密に配置することを特徴とする。
請求項8に記載の照明装置は、請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の照明装置において、前記反射素子群により形成される前記二次光源群の大きさ及び形状の少なくとも一方を変更する変更手段を更に備え、前記変換手段は、前記前記二次光源群の大きさ及び形状の少なくとも一方の変更に応じて、前記発散光束の発散角度を可変にすることを特徴とする。
請求項8に記載の照明装置は、請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の照明装置において、前記反射素子群により形成される前記二次光源群の大きさ及び形状の少なくとも一方を変更する変更手段を更に備え、前記変換手段は、前記前記二次光源群の大きさ及び形状の少なくとも一方の変更に応じて、前記発散光束の発散角度を可変にすることを特徴とする。
請求項9に記載の照明装置は、請求項1〜請求項8の何れか一項に記載の照明装置において、50nm以下の波長の光で前記被照射面を照明することを特徴とする。
請求項10に記載の照明装置は、前記光源からの光束に基づき大きさ及び形状の少なくとも一方が可変な二次光源群を形成するために、多数の反射素子を並列配置してなる反射素子群と、前記反射素子群が形成した前記二次光源群における光の充填率を向上させるために、前記反射素子群に入射する前記光束の入射角度を変更して所望の発散角度を持つ発散光束に変換する変換手段とを備え、前記変換手段は、前記二次光源群の大きさ又は形状の少なくとも一方の変更に応じて、前記発散光束の発散角度を可変にすることを特徴とする。
請求項10に記載の照明装置は、前記光源からの光束に基づき大きさ及び形状の少なくとも一方が可変な二次光源群を形成するために、多数の反射素子を並列配置してなる反射素子群と、前記反射素子群が形成した前記二次光源群における光の充填率を向上させるために、前記反射素子群に入射する前記光束の入射角度を変更して所望の発散角度を持つ発散光束に変換する変換手段とを備え、前記変換手段は、前記二次光源群の大きさ又は形状の少なくとも一方の変更に応じて、前記発散光束の発散角度を可変にすることを特徴とする。
請求項11に記載の投影露光装置は、光源からの光束でマスクを照明する請求項1〜請求項10の何れか一項に記載の照明装置と、前記マスクのパターンを感光性基板に投影する投影光学系とを備えたことを特徴とする。
請求項12に記載のマイクロデバイスの製造方法は、請求項11に記載の投影露光装置を用いて、前記マスクのパターンで前記感光性基板を露光する工程を含むことを特徴とする。
請求項12に記載のマイクロデバイスの製造方法は、請求項11に記載の投影露光装置を用いて、前記マスクのパターンで前記感光性基板を露光する工程を含むことを特徴とする。
請求項13に記載の投影露光方法は、請求項11に記載の投影露光装置を用いて、前記マスクのパターンで前記感光性基板を露光する工程を含むことを特徴とする。
請求項14に記載のマイクロデバイスの製造方法は、光源からの光束でマスクを照明する照明工程と、前記照明工程にて照明された前記マスクのパターンで感光性基板を露光する露光工程とを含むマイクロデバイスの製造方法において、前記照明工程は、多数の反射素子を並列配置してなる反射素子群を用いて、前記光源からの光束を基に大きさ及び形状の少なくとも一方が可変な二次光源群を形成する工程と、前記二次光源群における光の充填率を向上させるために、前記反射素子群に入射する前記光束の入射角度を変更して所望の発散角度を持つ発散光束に変換する工程とを含み、前記変換する工程は、前記二次光源群の大きさ又は形状の少なくとも一方の変更に応じて、前記発散光束の発散角度を可変にする工程を含むことを特徴とする。
請求項14に記載のマイクロデバイスの製造方法は、光源からの光束でマスクを照明する照明工程と、前記照明工程にて照明された前記マスクのパターンで感光性基板を露光する露光工程とを含むマイクロデバイスの製造方法において、前記照明工程は、多数の反射素子を並列配置してなる反射素子群を用いて、前記光源からの光束を基に大きさ及び形状の少なくとも一方が可変な二次光源群を形成する工程と、前記二次光源群における光の充填率を向上させるために、前記反射素子群に入射する前記光束の入射角度を変更して所望の発散角度を持つ発散光束に変換する工程とを含み、前記変換する工程は、前記二次光源群の大きさ又は形状の少なくとも一方の変更に応じて、前記発散光束の発散角度を可変にする工程を含むことを特徴とする。
本発明によれば、二次光源群生成用のミラー群における単位ミラーの個数を抑えながら二次光源群における光の充填率を向上させることのできる照明装置が実現する。
また、本発明によれば、マスクのパターンを感光性基板に高い解像力で投影することのできる投影露光方法が実現する。
また、本発明によれば、その露光方法を実施するのに適した投影露光装置が実現する。
また、本発明によれば、マスクのパターンを感光性基板に高い解像力で投影することのできる投影露光方法が実現する。
また、本発明によれば、その露光方法を実施するのに適した投影露光装置が実現する。
また、本発明によれば、高性能なマイクロデバイスを製造することのできるマイクロデバイスの製造方法が実現する。
[第1実施形態]
図1、図2、図3、図4、図5、図6、図7に基づき第1実施形態を説明する。
本実施形態は、EUVL用の投影露光装置の実施形態である。
図1は、本投影露光装置の概略構成図である。図1において、放射装置1、変換手段2、反射型インテグレータ3、及びコンデンサミラー4からなる光学系が照明装置に対応する。
図1、図2、図3、図4、図5、図6、図7に基づき第1実施形態を説明する。
本実施形態は、EUVL用の投影露光装置の実施形態である。
図1は、本投影露光装置の概略構成図である。図1において、放射装置1、変換手段2、反射型インテグレータ3、及びコンデンサミラー4からなる光学系が照明装置に対応する。
放射装置1の光源は、レーザ光源1aである。レーザ光源1aは、例えば、半導体レーザ励起によるYAGレーザである。レーザ光源1aから射出したレーザ光は、集光光学部材1bにより集光される。レーザ光の集光点には、ノズル1cから噴出される気体状の物体、若しくは気体から固体化した物質が当てられる。この物体は、レーザ光のエネルギーでプラズマ状態に励起され、13.5nmの波長を持つEUV光を放出する。 このEUV光は、放射装置1の楕円鏡1d及びコリメータミラー1eを順に反射して略コリメートされた状態で変換手段2に向かう。
変換手段2に入射したEUV光は、変換手段2の第1反射型回折格子2a及び第2反射型回折格子2bにて順に反射した後、反射型インテグレータ3へ向かう(変換手段2の詳細は後述)。
反射型インテグレータ3に入射したEUV光は、反射型インテグレータ3の入射側のミラー群(請求項の反射素子群に対応する。以下、「第1ミラー群」という。)3aにより波面分割され、かつ個別に集光される。この集光作用により、第1ミラー群3aから離れた所定面に二次光源群が形成される。その所定面に、反射型インテグレータ3の射出側のミラー群(第2ミラー群)3bが配置される。この位置に配置された第2ミラー群3bを構成する個々の単位ミラーは、フィールドミラーの機能を果たす。この第2ミラー群3bから射出したEUV光は、コンデンサミラー4に向かう(反射型インテグレータ3の詳細は後述)。
反射型インテグレータ3に入射したEUV光は、反射型インテグレータ3の入射側のミラー群(請求項の反射素子群に対応する。以下、「第1ミラー群」という。)3aにより波面分割され、かつ個別に集光される。この集光作用により、第1ミラー群3aから離れた所定面に二次光源群が形成される。その所定面に、反射型インテグレータ3の射出側のミラー群(第2ミラー群)3bが配置される。この位置に配置された第2ミラー群3bを構成する個々の単位ミラーは、フィールドミラーの機能を果たす。この第2ミラー群3bから射出したEUV光は、コンデンサミラー4に向かう(反射型インテグレータ3の詳細は後述)。
なお、反射型インテグレータ3を構成する第1ミラー群3a及び第2ミラー群3bは、「フライアイミラー」と呼ばれる場合もあるが、ここでは、ミラー群(3a,3b)と呼ぶこととする。
コンデンサミラー4に入射したEUV光は、集光されながら光路折り曲げミラーMを介して反射型マスク5上に達する。コンデンサミラー4の集光作用により、前述した二次光源群の個々の二次光源から発したEUV光は、反射型マスク5上の所定領域に重畳して入射する。この所定領域が、照明領域(被照射面)である。反射型マスク5のうち照明領域にて反射したEUV光は、反射型の投影光学系6へ入射する。
コンデンサミラー4に入射したEUV光は、集光されながら光路折り曲げミラーMを介して反射型マスク5上に達する。コンデンサミラー4の集光作用により、前述した二次光源群の個々の二次光源から発したEUV光は、反射型マスク5上の所定領域に重畳して入射する。この所定領域が、照明領域(被照射面)である。反射型マスク5のうち照明領域にて反射したEUV光は、反射型の投影光学系6へ入射する。
投影光学系6に入射したEUV光は、投影光学系6のミラー6a,6b,6c,6d,6e,6fにて順次反射する。それらのミラー6a,6b,6c,6d,6e,6fの反射作用を受けたEUV光は、ウエハ7上に反射型マスク5の照明領域の縮小像を形成する。
ウエハ7の表面には、予めレジストが塗布されており、そのレジストは、その縮小像(=反射型マスク5の照明領域に予め設けられたパターンの縮小像)で、露光される。
ウエハ7の表面には、予めレジストが塗布されており、そのレジストは、その縮小像(=反射型マスク5の照明領域に予め設けられたパターンの縮小像)で、露光される。
以上の構成の本投影露光装置において、EUV光の発光点からウエハ7に至るEUV光の光路は、真空チャンバー100で覆われ、外気より遮断されている。
また、本投影露光装置において、EUV光の光路に配置された各ミラーの反射面には、EUV光を反射するための反射膜が設けられている。この反射膜は、例えば、モリブデン(Mo)、シリコン(Si)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、珪素酸化物などの物質のうち2以上の物質を積層させた多層膜である。
また、本投影露光装置において、EUV光の光路に配置された各ミラーの反射面には、EUV光を反射するための反射膜が設けられている。この反射膜は、例えば、モリブデン(Mo)、シリコン(Si)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、珪素酸化物などの物質のうち2以上の物質を積層させた多層膜である。
また、反射型マスク5は、移動可能なマスクステージMSによって、ウエハ7は、移動可能なウエハステージWSによってそれぞれ保持されている。これらのマスクステージMS及びウエハステージWSを、投影光学系6の光軸と垂直な面内において互いに反対方向に相対移動させることによって、ウエハ7上のレジストを、反射型マスク5のパターンの縮小像で走査しながら露光することができる。
また、本投影露光装置には、放射装置1にて発生した飛散物をカットするための不図示のフィルタ(メンブレンなどからなる)が備えられている。
また、本投影露光装置において、投影光学系6による縮小像の形成に寄与するのは、各ミラー6a,6b,6c,6d,6fの軸外の領域で反射した光線であり、投影光学系6の視野と、ウエハ7上の露光領域(反射型マスク5のパターンの縮小像)は、それぞれ円弧状となる。このため、本投影露光装置の照明装置による前述した照明領域は、円弧状に整えられる。また、上述した走査の方向は、円弧状の露光領域の短手方向(図1の左右方向)に一致する。
また、本投影露光装置において、投影光学系6による縮小像の形成に寄与するのは、各ミラー6a,6b,6c,6d,6fの軸外の領域で反射した光線であり、投影光学系6の視野と、ウエハ7上の露光領域(反射型マスク5のパターンの縮小像)は、それぞれ円弧状となる。このため、本投影露光装置の照明装置による前述した照明領域は、円弧状に整えられる。また、上述した走査の方向は、円弧状の露光領域の短手方向(図1の左右方向)に一致する。
次に、反射型インテグレータ3を詳細に説明する。
図2は、反射型インテグレータ3を説明する図である。図2(a)は、入射側に配置された第1ミラー群3aを、図2(b)は、射出側に配置された第2ミラー群3bを、それぞれEUV光の入射側から見た図である。
図2(a)に示すとおり、第1ミラー群3aは、所定面に沿った略円形の領域内に、互いに同型同大の複数の微小な単位ミラーEを稠密に配置してなる。個々の単位ミラーEは、照明領域と光学的に共役関係にあるので、その反射面の輪郭は、照明領域と相似な円弧状をしている。よって、第1ミラー群3aおいて波面分割されるEUV光の個々の波面の輪郭は、円弧状となる。個々の単位ミラーEの反射面の表面形状は、波面分割後のEUV光を集光して所定面上に二次光源群を形成するための凹面(偏心球面、非球面など)となっている。
図2は、反射型インテグレータ3を説明する図である。図2(a)は、入射側に配置された第1ミラー群3aを、図2(b)は、射出側に配置された第2ミラー群3bを、それぞれEUV光の入射側から見た図である。
図2(a)に示すとおり、第1ミラー群3aは、所定面に沿った略円形の領域内に、互いに同型同大の複数の微小な単位ミラーEを稠密に配置してなる。個々の単位ミラーEは、照明領域と光学的に共役関係にあるので、その反射面の輪郭は、照明領域と相似な円弧状をしている。よって、第1ミラー群3aおいて波面分割されるEUV光の個々の波面の輪郭は、円弧状となる。個々の単位ミラーEの反射面の表面形状は、波面分割後のEUV光を集光して所定面上に二次光源群を形成するための凹面(偏心球面、非球面など)となっている。
このような第1ミラー群3aにおいては、個々の単位ミラーEの輪郭が円弧状であるため、略円形の領域内における単位ミラーEの配列数は、単位ミラーEの短手方向よりも長手方向の方が少なくなっている。
ここで、単位ミラーEの短手方向は、本投影露光装置のスキャン方向に対応するので、以下では、単位ミラーEの短手方向に対応する各方向を「スキャン方向」と称し、単位ミラーEの長手方向に対応する各方向(スキャン方向と直交する方向)を「非スキャン方向」と称する。
ここで、単位ミラーEの短手方向は、本投影露光装置のスキャン方向に対応するので、以下では、単位ミラーEの短手方向に対応する各方向を「スキャン方向」と称し、単位ミラーEの長手方向に対応する各方向(スキャン方向と直交する方向)を「非スキャン方向」と称する。
図2(b)に示すとおり、第2ミラー群3bは、所定面に沿った略円形の領域内に、互いに同型同大の複数の微小な単位ミラーE2を、第1ミラー群3aの単位ミラーEと同数だけ稠密に配置してなる。この第2ミラー群3bの全体は、投影光学系6の入射瞳面と光学的に共役関係にある。個々の単位ミラーE2の反射面の輪郭は、正方形であり、個々の単位ミラーE2の反射面の表面形状は、フィールドミラーの機能を果たすための凹面(同心球面)となっている。
このような第2ミラー群3bにおいては、個々の単位ミラーE2の輪郭が正方形なので、略円形の領域内における単位ミラーE2の配列数は、スキャン方向と非スキャン方向との間で同じである。
図3は、第1ミラー群3aの個々の単位ミラーEと第2ミラー群3bの個々の単位ミラーE2との関係を説明する図である。図3には、第1ミラー群3aの一部(スキャン方向に1列に並ぶ12個の単位ミラーE)と、第2ミラー群3bのうちそれに対応する部分(スキャン方向及び非スキャン方向に3列に並ぶ12個の単位ミラーE2)とを示した。
図3は、第1ミラー群3aの個々の単位ミラーEと第2ミラー群3bの個々の単位ミラーE2との関係を説明する図である。図3には、第1ミラー群3aの一部(スキャン方向に1列に並ぶ12個の単位ミラーE)と、第2ミラー群3bのうちそれに対応する部分(スキャン方向及び非スキャン方向に3列に並ぶ12個の単位ミラーE2)とを示した。
図3に示すように、スキャン方向に隣接して並ぶ3個の単位ミラーEの間には、3個の単位ミラーEが個別に形成する二次光源Iの形成位置が、非スキャン方向に隣接して並ぶ3個の単位ミラーE2上となるように、姿勢差が設けられる。このような姿勢差を個々の単位ミラーEに設けることによって、図2(a)に示した非均等な配列の複数の単位ミラーEによる二次光源Iの形成位置を、図2(b)に示した均等な配列の複数の単位ミラーE2上に、1対1で対応させる。したがって、二次光源群の全体における二次光源Iの配列数は、スキャン方向と非スキャン方向とで略同数になる。
因みに、このときには、照明領域のスキャン方向の照度ムラと非スキャン方向の照度ムラとの格差が低減される。また、投影光学系6の瞳面に投影される光源像の配列数も、それら2方向で同数になるので、露光領域の非スキャン方向の解像力とスキャン方向の解像力との格差も低減される。
次に、変換手段2を詳細に説明する。
次に、変換手段2を詳細に説明する。
図4は、変換手段2を構成する第1反射型回折格子2a及び第2反射型回折格子2bを説明する図である。図4中のXYZ直交座標系は、図1中のXYZ直交座標系と対応している。第1反射型回折格子2aに入射するのは、略コリメートされた状態のEUV光(光束)であるが、図4では、光線の振る舞いをわかり易くするため、第1反射型回折格子2a及び第2反射型回折格子2bの中心で反射する光線のみを示した。
図4に示すように、第1反射型回折格子2a、第2反射型回折格子2bは、EUV光の光路に対し直列の関係で配置された斜入射型の反射型回折格子である。「射入射型の素子」とは、光線の入射角度が45°よりも大きくなるような姿勢で配置される素子を指す。
ここでは、より高い反射率を得るため、光線の入射角度は、45°よりも大きく、好ましくは75°以上に設定される。
ここでは、より高い反射率を得るため、光線の入射角度は、45°よりも大きく、好ましくは75°以上に設定される。
また、第1反射型回折格子2aの格子線方向と第2反射型回折格子2bの格子線方向とは、90°回転している。図4では、第1反射型回折格子2aの格子線方向がサジタル方向であり、第2反射型回折格子2bの格子線方向がメリジオナル方向である場合を示した。
このとき、第1反射型回折格子2aに入射したEUV光は、メリジオナル方向に発散する発散光束に変換される。図1に示した光路配置の本投影露光装置では、このメリジオナル方向は、スキャン方向に対応する。
このとき、第1反射型回折格子2aに入射したEUV光は、メリジオナル方向に発散する発散光束に変換される。図1に示した光路配置の本投影露光装置では、このメリジオナル方向は、スキャン方向に対応する。
また、第2反射型回折格子2bに入射したEUV光は、サジタル方向に発散する発散光束に変換される。図1に示した光路配置の本投影露光装置では、このサジタル方向は、非スキャン方向に対応する。
したがって、第1反射型回折格子2a及び第2反射型回折格子2bを経由した後のEUV光は、スキャン方向及び非スキャン方向に発散する発散光束となる。
したがって、第1反射型回折格子2a及び第2反射型回折格子2bを経由した後のEUV光は、スキャン方向及び非スキャン方向に発散する発散光束となる。
図5(a)は、第1反射型回折格子2aを格子線と直交する面で切断してできる概略断面図である。なお、第2反射型回折格子2bの構造も第1反射型回折格子2bと同じなので、ここでは、第1反射型回折格子2aの構造のみを説明する。
第1反射型回折格子2aは、光学ガラスからなるラミナー型の反射型回折格子である。第1反射型回折格子2aに対するEUV光の入射角度θcは、45°よりも大きい角度(例えば75°)なので、その表面に反射膜が形成されていなくとも、或る程度の反射率を得ることができる。或いは、その表面に、ルテニウム(Ru)、モリブデン(Mo)などからなる反射膜を形成して、反射率を高めてもよい(なお、反射膜を形成する場合、光学ガラスの代わりにセラミックを用いてもよい。)。
第1反射型回折格子2aは、光学ガラスからなるラミナー型の反射型回折格子である。第1反射型回折格子2aに対するEUV光の入射角度θcは、45°よりも大きい角度(例えば75°)なので、その表面に反射膜が形成されていなくとも、或る程度の反射率を得ることができる。或いは、その表面に、ルテニウム(Ru)、モリブデン(Mo)などからなる反射膜を形成して、反射率を高めてもよい(なお、反射膜を形成する場合、光学ガラスの代わりにセラミックを用いてもよい。)。
図5(a)中に太矢印に示すように、第1反射型回折格子2aに入射したEUV光は回折し、射出角度の互いに異なる0次回折光、±1次回折光、±2次回折光、±3次回折光、・・・の各次数の回折光(ここでは反射回折光)に分岐される。つまり、第1反射型回折格子2aにて発生する発散光束は、これらの回折光からなる。
この発散光束が、第2反射型回折格子2bを介して反射型インテグレータ3へと入射し、反射型インテグレータ3を構成する各単位ミラーや、その他の各ミラーで導光される。但し、これらの各ミラーは、多層膜が形成されたミラーであって、その多層膜が反射可能なEUV光の入射角度範囲は、一般に、±6°程度である。
この発散光束が、第2反射型回折格子2bを介して反射型インテグレータ3へと入射し、反射型インテグレータ3を構成する各単位ミラーや、その他の各ミラーで導光される。但し、これらの各ミラーは、多層膜が形成されたミラーであって、その多層膜が反射可能なEUV光の入射角度範囲は、一般に、±6°程度である。
そこで、第1反射型回折格子2aの格子ピッチpは、これらの各ミラーでの光量ロスを防ぐため、発散光束の発散角度が±6°以内になるように設定される。簡単のため、2次以降の次数の回折光を無視すると、0次回折光と±1次回折光との角度差Δθが6°以内になるように設定すればよい。
以上の第1反射型回折格子2aの構成は、第2反射型回折格子2bにも同様に当てはまる。
以上の第1反射型回折格子2aの構成は、第2反射型回折格子2bにも同様に当てはまる。
図5(b)は、第1反射型回折格子2a及び第2反射型回折格子2bの作用を説明する概念図である。図5(b)では、これらの回折格子の作用をわかり易くするために、これらの回折格子を透過型であるかの如く表した。また、以下では、2次以降の回折光を無視する。
図5(b)に示すように、第1反射型回折格子2aに入射したEUV光は、スキャン方向に回折して3種類の回折光(1次回折光及び±1次回折光)に分岐される。それら3種類の回折光は、第2反射型回折格子2bにおいてそれぞれ非スキャン方向に回折して、3種類の回折光(0次回折光及び±1次回折光)に分岐される。したがって、第2反射型回折格子2bから射出する発散光束は、スキャン方向又は非スキャン方向に射出角度の異なる9種類の回折光からなる。この発散光束は、後段の反射型インテグレータ3において、次のとおり振る舞う。
図5(b)に示すように、第1反射型回折格子2aに入射したEUV光は、スキャン方向に回折して3種類の回折光(1次回折光及び±1次回折光)に分岐される。それら3種類の回折光は、第2反射型回折格子2bにおいてそれぞれ非スキャン方向に回折して、3種類の回折光(0次回折光及び±1次回折光)に分岐される。したがって、第2反射型回折格子2bから射出する発散光束は、スキャン方向又は非スキャン方向に射出角度の異なる9種類の回折光からなる。この発散光束は、後段の反射型インテグレータ3において、次のとおり振る舞う。
図6は、反射型インテグレータ3における発散光束の振る舞いを説明する図である。図6(a)には、反射型インテグレータ3を構成する第1ミラー群3aの或る単位ミラーEに入射する発散光束を示し、図6(b)には、その単位ミラーEから射出する発散光束と、それを受ける単位ミラーEとを示した。
図6(a)に示すように、単位ミラーEに入射する発散光束は、スキャン方向又は非スキャン方向に入射角度の異なる9種類の回折光からなる。
図6(a)に示すように、単位ミラーEに入射する発散光束は、スキャン方向又は非スキャン方向に入射角度の異なる9種類の回折光からなる。
図6(b)に示すように、単位ミラーEにて反射したそれら9種類の回折光は、単位ミラーE2上の互いに異なる位置に二次光源Iをそれぞれ形成する。各回折光による二次光源Iの形成位置は、単位ミラーEに対する回折光の入射角度に依存する。したがって、単位ミラーE2上では、スキャン方向及び非スキャン方向にずれた9位置に二次光源Iが分散して形成される。その結果、単位ミラーE2における光の充填率(二次光源Iの配置数)は、スキャン方向及び非スキャン方向のそれぞれに亘って高まる。
これは、反射型インテグレータ3を構成する他の対の単位ミラーE,E2の間でも同様に当てはまる。このときに形成される二次光源群の様子は、図7に示すとおりである。図7には、第2ミラー群3bの上に二次光源群が形成される様子を示した。なお、図7では、実際よりも単位ミラーE2の数を少なく表した。
図7に明らかなように、二次光源群の全体における光の充填率(二次光源Iの配置数)は、スキャン方向及び非スキャン方向のそれぞれに亘って高まる。
図7に明らかなように、二次光源群の全体における光の充填率(二次光源Iの配置数)は、スキャン方向及び非スキャン方向のそれぞれに亘って高まる。
但し、前述した9種類の回折光による9個の二次光源Iが1つの単位ミラーE2内に収まらないと光量ロスが生じるので、9個の二次光源Iの形成領域(以下、「分散領域」という。)は、1つの単位ミラーE2のサイズ内に収まっている必要がある。一方、9個の二次光源Iの分散領域が小さ過ぎると、それら二次光源I同士の重なりが大きくなり、充填率向上の効果が少なくなる。そこで、本実施形態では、9個の二次光源Iの分散領域が1つの単位ミラーE2のサイズ内に収まり、かつ、そのサイズ内で適度に広がるように、第1反射型回折格子2aの格子ピッチ、第2反射型回折格子2bの格子ピッチは、それぞれ最適化される。
以上、本実施形態では、反射型インテグレータ3に入射するEUV光を2方向に発散させることによって、二次光源群の全体における光の充填率を、スキャン方向及び非スキャン方向のそれぞれに亘って高める。したがって、反射型インテグレータ3の単位ミラーの個数を増やさなくとも、投影光学系6の瞳面における光の充填率(二次光源の像の配置数)は、それら2方向のそれぞれに亘って高まり、露光領域のスキャン方向の解像力と非スキャン方向の解像力とがそれぞれ向上する。
また、本実施形態では、EUV光を発散させる手段(変換手段2)として反射部材(反射型回折格子)を用いたので、屈折部材を透過し難いEUV光を確実に発散光に変換することができる。
(第1実施形態の変形例1)
図8に基づき本実施形態の投影露光装置の変形例1を説明する。
(第1実施形態の変形例1)
図8に基づき本実施形態の投影露光装置の変形例1を説明する。
本変形例は、投影露光装置における照明条件を変更可能にしたものである。照明条件を変更可能にするために、本変形例では、変換手段2及び反射型インテグレータ3を、図8のとおりに変形する。
図8に示すように、本変形例の反射型インテグレータ3には、第1ミラー群3aに加えて、それと焦点距離のみが異なる第1ミラー群3a’が備えられる。第1ミラー群3a,3a’は、共通の切り替え機構3a−1によって支持されている。
図8に示すように、本変形例の反射型インテグレータ3には、第1ミラー群3aに加えて、それと焦点距離のみが異なる第1ミラー群3a’が備えられる。第1ミラー群3a,3a’は、共通の切り替え機構3a−1によって支持されている。
この切り替え機構3a−1は、モータ3a−2によって駆動され、EUV光の光路に配置される第1ミラー群を、第1ミラー群3a,3a’の間で切り替える。これによって、反射型インテグレータ3の焦点距離(第1ミラー群の焦点距離)が切り替わる。
また、この反射型インテグレータ3には、第2ミラー群3bに加えて、第2ミラー群3b’が備えられる。第2ミラー群3b,3b’は、共通の切り替え機構3b−1によって支持されている。
また、この反射型インテグレータ3には、第2ミラー群3bに加えて、第2ミラー群3b’が備えられる。第2ミラー群3b,3b’は、共通の切り替え機構3b−1によって支持されている。
この切り替え機構3b−1は、モータ3b−2によって駆動され、EUV光の光路に配置される第2ミラー群を、第2ミラー群3b,3b’の間で切り替える。
第2ミラー群3bは、第1ミラー群3aと共にEUV光の光路に挿入されたときに二次光源群の近傍に位置してフィールドミラーの働きをするものであり、第2ミラー群3b’は、第1ミラー群3a’と共にEUV光の光路に挿入されたときに二次光源群の近傍に位置してフィールドミラーの働きをするものである。
第2ミラー群3bは、第1ミラー群3aと共にEUV光の光路に挿入されたときに二次光源群の近傍に位置してフィールドミラーの働きをするものであり、第2ミラー群3b’は、第1ミラー群3a’と共にEUV光の光路に挿入されたときに二次光源群の近傍に位置してフィールドミラーの働きをするものである。
ここで、反射型インテグレータ3の焦点距離(第1ミラー群3aの焦点距離)が切り替わると、そこへ入射させるべき発散光束の発散角度の最適値が変化する。因みに、発散角度が最適値よりも大きくなると光量ロスが増大し、発散角度が最適値よりも小さくなると、前述した充填率向上の効果が少なくなる。
そこで、本変形例の変換手段2には、第1反射型回折格子2aに加えて、それと格子ピッチのみが異なる第1反射型回折格子2a’が備えられる。第1反射型回折格子2a,2a’は、共通の切り替え機構2a−1によって支持されている。
そこで、本変形例の変換手段2には、第1反射型回折格子2aに加えて、それと格子ピッチのみが異なる第1反射型回折格子2a’が備えられる。第1反射型回折格子2a,2a’は、共通の切り替え機構2a−1によって支持されている。
この切り替え機構2a−1は、モータ2a−2によって駆動され、EUV光の光路に配置される第1反射型回折格子を、第1反射型回折格子2a,2a’の間で切り替える。これによって、EUV光のスキャン方向の発散角度が切り替わる。
EUV光の光路に第1反射型回折格子2a’が配置された状態では、EUV光のスキャン方向の発散角度が、第1ミラー群3a’の焦点距離に適合する。
EUV光の光路に第1反射型回折格子2a’が配置された状態では、EUV光のスキャン方向の発散角度が、第1ミラー群3a’の焦点距離に適合する。
また、本変形例の変換手段2には、第2反射型回折格子2bに加えて、それと格子ピッチのみが異なる第2反射型回折格子2b’が備えられる。第2反射型回折格子2b,2b’は、共通の切り替え機構2b−1によって支持されている。
この切り替え機構2b−1は、モータ2b−2によって駆動され、EUV光の光路に配置される第2反射型回折格子を、第2反射型回折格子2b,2b’の間で切り替える。これによって、EUV光の非スキャン方向の発散角度が切り替わる。
この切り替え機構2b−1は、モータ2b−2によって駆動され、EUV光の光路に配置される第2反射型回折格子を、第2反射型回折格子2b,2b’の間で切り替える。これによって、EUV光の非スキャン方向の発散角度が切り替わる。
EUV光の光路に第2反射型回折格子2b’が配置された状態では、EUV光の非スキャン方向の発散角度が、第1ミラー群3a’の焦点距離に適合する。
したがって、本変形例では、モータ2a−2,2b−2,3a−2,3b−2をそれぞれ不図示の制御系によって適切に制御するだけで、光量ロスを抑え、かつ第1実施形態の効果を保ちながら、照明条件を切り替えることができる。
したがって、本変形例では、モータ2a−2,2b−2,3a−2,3b−2をそれぞれ不図示の制御系によって適切に制御するだけで、光量ロスを抑え、かつ第1実施形態の効果を保ちながら、照明条件を切り替えることができる。
なお、図8では、切り替え機構2a−1,2b−1,3a−1,3b−1を回転機構であるかの如く示したが、必要な素子をEUV光の光路に対し挿脱できるのであれば、他の機構(スライド機構)を適用してもよい。また、EUV光の光路に対し挿脱可能な素子の種類を増やし、照明条件の切り替えを、より柔軟にしてもよい。
(その他)
なお、本実施形態において、2つの反射型回折格子(図4の符号2a,2b参照)のEUV光の光路に対する挿入方法は、同様の作用が得られるのであれば、図4に示すものに限定されない。
(その他)
なお、本実施形態において、2つの反射型回折格子(図4の符号2a,2b参照)のEUV光の光路に対する挿入方法は、同様の作用が得られるのであれば、図4に示すものに限定されない。
また、本実施形態においては、2つの反射型回折格子(図4の符号2a,2b参照)を斜入射型としたが、反射率を高める必要が無ければ、直入射型(入射角度45°未満)にしてもよいことは言うまでもない。
また、本実施形態の反射型回折格子(図4の符号2a,2b参照)には、ラミナー型の反射型回折格子(図5(a)参照)が用いられたが、他のタイプの反射型回折格子、例えば、図9に示すような断面を持つブレーズ型の反射型回折格子が用いられてもよい。
また、本実施形態の反射型回折格子(図4の符号2a,2b参照)には、ラミナー型の反射型回折格子(図5(a)参照)が用いられたが、他のタイプの反射型回折格子、例えば、図9に示すような断面を持つブレーズ型の反射型回折格子が用いられてもよい。
なお、回折格子のタイプが異なると、回折効率(主に0次回折光と±1次回折光との強度比)が異なるので、1つの単位ミラーE2上に形成される9個の二次光源I(図7参照)の強度比も異なる。よって、それら9個の二次光源Iの強度比が最適化されるよう、回折格子のタイプが選定されることが望ましい。通常は、9個の二次光源Iの強度は、なるべく均衡している方が望ましいので、0次回折光の強度と±1次回折光の強度とを近くするため、ラミナー型の反射型回折格子が適していると考えられる。
また、本実施形態の変換手段2には、反射型回折格子(図4の符号2a,2b参照)が用いられたが、反射型回折格子の代わりに、図10(a)に示すようなDMD素子を用いてもよい。図10(a)は、DMD素子の概略断面図である。図10(a)に示すように、DMD素子は、複数の微小な単位ミラー2a−3を基板2a−4上に二次元的に配列してなる。個々の単位ミラー2a−3の姿勢は、外部から与えられた信号に応じて変化する。個々の単位ミラー2a−3の姿勢は、少なくとも、図10(a)に示す状態から、図10(b)に示す状態と、図10(c)に示す状態とのそれぞれに変化可能である。つまり、個々の単位ミラー2a−2は、所定軸の周りを揺動可能である。
このDMD素子をEUV光の光路に配置し、かつ外部から与えるべき信号を一定の周波数で変調すれば、DMD素子にて反射するEUV光の射出角度を十分に高い周波数で変調することができる。このように射出角度の変調されたEUV光は、本投影露光装置において上述した発散光束と同等に扱うことができる。
因みに、第1反射型回折格子2a(図4参照)の代わりに用いられるDMD素子は、その姿勢変化の対称軸が、第1反射型回折格子2aの格子線方向(非スキャン方向)に一致する。このようなDMD素子によれば、EUV光の発散方向(ここでは射出角度の変調方向)が、第1反射型回折格子2aによるEUV光の発散方向と同じ方向(スキャン方向)に設定される。
因みに、第1反射型回折格子2a(図4参照)の代わりに用いられるDMD素子は、その姿勢変化の対称軸が、第1反射型回折格子2aの格子線方向(非スキャン方向)に一致する。このようなDMD素子によれば、EUV光の発散方向(ここでは射出角度の変調方向)が、第1反射型回折格子2aによるEUV光の発散方向と同じ方向(スキャン方向)に設定される。
また、第2反射型回折格子2b(図4参照)の代わりに用いられるDMD素子は、その姿勢変化の対称軸が、第2反射型回折格子2bの格子線方向(スキャン方向)に一致する。このようなDMD素子によれば、EUV光の発散方向(ここでは射出角度の変調方向)が、第2反射型回折格子2bによるEUV光の発散方向と同じ方向(非スキャン方向)に設定される。
なお、DMD素子によるEUV光の発散角度(ここでは射出角度の変調範囲)を最適化するには、DMD素子の個々の単位ミラー2a−1の姿勢変化範囲(揺動角度範囲)を調整すればよい。
また、このDMD素子を用いた場合には、照明条件の変更に応じてその姿勢変化範囲を変更すれば、上述した変形例1と同じ効果を得ることができる。
また、このDMD素子を用いた場合には、照明条件の変更に応じてその姿勢変化範囲を変更すれば、上述した変形例1と同じ効果を得ることができる。
また、DMD素子の個々の単位ミラー2a−3の反射面は、例えば、ルテニウム(Ru)などのような高反射率の物質でコートされていることが望ましい。
また、複数の微小な単位ミラー2a−3が配列されたDMD素子の代わりに、単位ミラー2a−3と同様に揺動可能であり、かつ複数の単位ミラー2a−3の反射面全体と同等のサイズの1枚のミラーを用いてもよい。
また、複数の微小な単位ミラー2a−3が配列されたDMD素子の代わりに、単位ミラー2a−3と同様に揺動可能であり、かつ複数の単位ミラー2a−3の反射面全体と同等のサイズの1枚のミラーを用いてもよい。
また、本実施形態の変換手段2には、EUV光をスキャン方向に発散させる素子(図4の符号2a)と非スキャン方向に発散させる素子(図4の符号2b)とが用いられたが、2つの素子の機能を併せ持った1つの素子を用いてもよい。
例えば、図11(a)に示すように、変換手段2として、非スキャン方向及びスキャン方向方向の双方向に格子線を持つ「二次元回折格子」が用いられてもよい。この「二次元回折格子」は、その単体で、非スキャン方向及びスキャン方向の双方にEUV光を発散させる機能を有する。
例えば、図11(a)に示すように、変換手段2として、非スキャン方向及びスキャン方向方向の双方向に格子線を持つ「二次元回折格子」が用いられてもよい。この「二次元回折格子」は、その単体で、非スキャン方向及びスキャン方向の双方にEUV光を発散させる機能を有する。
また、二次元回折格子の替わりに、2以上の方向にも回折能力を有する多次元回折格子を用いることも可能である。
また、変換手段2として、1つのDMD素子、すなわち、個々の単位ミラーの姿勢を2方向のそれぞれに変調することのできる1つのDMD素子が用いられてもよい。
また、本実施形態では、EUV光の2つの発散方向を、非スキャン方向とスキャン方向とに設定したが、互いに異なる2方向であれば、それらが非スキャン方向とスキャン方向とに一致してなくてもよい(但し、好ましくは互いに90°異なる2方向である。)。
また、変換手段2として、1つのDMD素子、すなわち、個々の単位ミラーの姿勢を2方向のそれぞれに変調することのできる1つのDMD素子が用いられてもよい。
また、本実施形態では、EUV光の2つの発散方向を、非スキャン方向とスキャン方向とに設定したが、互いに異なる2方向であれば、それらが非スキャン方向とスキャン方向とに一致してなくてもよい(但し、好ましくは互いに90°異なる2方向である。)。
また、本実施形態では、EUV光の発散方向を特定の2方向に設定したが、全ての方向(つまり等方的)に設定してもよい。
例えば、変換手段2の代わりに、図11(b)に示すようなキャピラリーアレイ(微細管の束)を配置すれば、そこへ入射したEUV光は、各微細管の射出端(円形断面を持つ)で等方的に回折するので、等方的に発散する発散光束に変換される。なお、図11(b)は、キャピラリーアレイの概略断面図である。
例えば、変換手段2の代わりに、図11(b)に示すようなキャピラリーアレイ(微細管の束)を配置すれば、そこへ入射したEUV光は、各微細管の射出端(円形断面を持つ)で等方的に回折するので、等方的に発散する発散光束に変換される。なお、図11(b)は、キャピラリーアレイの概略断面図である。
また、変換手段2の代わりに、図11(c)に示すようなピンホールアレイを配置すれば、そこへ入射したEUV光は、ピンホールアレイの各ピンホール(円形開口)で等方的に回折するので、等方的に発散する発散光束に変換される。なお、図11(c)は、ピンホールアレイの概略断面図である。
因みに、円形開口における回折角度は、開口の径a、入射光の波長λに対しλ/aで与えられるので、径aの調整によってEUV光の発散角度を最適な値に設定することができる。
因みに、円形開口における回折角度は、開口の径a、入射光の波長λに対しλ/aで与えられるので、径aの調整によってEUV光の発散角度を最適な値に設定することができる。
[第2実施形態]
図12、図13に基づき第2実施形態を説明する。
本実施形態は、EUVL用の投影露光装置の実施形態である。ここでは、第1実施形態との相違点のみ説明する。
図12は、本実施形態の投影露光装置の概略構成図である。図12において図1における要素と同じものには同じ符号を付した。相違点は、変換手段2が省略され、放射装置1に代えて放射装置1’が備えられた点にある。
図12、図13に基づき第2実施形態を説明する。
本実施形態は、EUVL用の投影露光装置の実施形態である。ここでは、第1実施形態との相違点のみ説明する。
図12は、本実施形態の投影露光装置の概略構成図である。図12において図1における要素と同じものには同じ符号を付した。相違点は、変換手段2が省略され、放射装置1に代えて放射装置1’が備えられた点にある。
放射装置1’の光源は、放電プラズマ光源11aである。放電プラズマ光源11aは、13.5nmの波長を持つEUV光を発光する。その発光点から射出したEUV光は、コレクタミラー11b及びコリメータミラー1eを介して略コリメートされた状態で反射型インテグレータ3へ向かう。
放電プラズマ光源11a及びコレクタミラー11bは、そこで発生した飛散物が後段の光学系に入射しないよう、遮蔽壁11cによって覆われている。遮蔽壁11cは、コレクタミラー11bによるEUV光の集光点の近傍にのみ開口を有しており、コリメータミラー1eへ向かう飛散物をカットし、その集光点へ集光するEUV光をコリメータミラー1eへ入射させる。つまり、遮蔽壁11cは、フィルタの働きをする。
放電プラズマ光源11a及びコレクタミラー11bは、そこで発生した飛散物が後段の光学系に入射しないよう、遮蔽壁11cによって覆われている。遮蔽壁11cは、コレクタミラー11bによるEUV光の集光点の近傍にのみ開口を有しており、コリメータミラー1eへ向かう飛散物をカットし、その集光点へ集光するEUV光をコリメータミラー1eへ入射させる。つまり、遮蔽壁11cは、フィルタの働きをする。
図13は、放電プラズマ光源11aの発光点11Aと、反射型インテグレータ3へ向かうEUV光との関係を説明する図である。図13の符号11Bは、発光点11Aから反射型インテグレータ3の間に配置された光学系の全体の概念を示している(この光学系は正レンズと同等の機能を有するので、図13では正レンズのように表した。)。
図13に示すように、放電プラズマ光源による発光点11Aの光軸方向の位置は、周期的に変動している。図13に細点線で示すように、発光点11Aが光学系11Bに近づくと、反射型インテグレータ3へ向かうEUV光は発散する。また、図13に太点線で示すように、発光点11Aが光学系11Bから遠ざかると、反射型インテグレータ3へ向かうEUV光は収束する。このように収束したり発散したりするEUV光は、上述した第1実施形態の発散光束と同等とみなせる。
図13に示すように、放電プラズマ光源による発光点11Aの光軸方向の位置は、周期的に変動している。図13に細点線で示すように、発光点11Aが光学系11Bに近づくと、反射型インテグレータ3へ向かうEUV光は発散する。また、図13に太点線で示すように、発光点11Aが光学系11Bから遠ざかると、反射型インテグレータ3へ向かうEUV光は収束する。このように収束したり発散したりするEUV光は、上述した第1実施形態の発散光束と同等とみなせる。
したがって、本実施形態においても、第1実施形態と略同じ効果が期待できる。
[第3実施形態]
図14、図15、図16、図17、図18に基づき第3実施形態を説明する。
本実施形態は、EUVL用の投影露光装置の実施形態である。ここでは、第1実施形態との相違点のみ説明する。
[第3実施形態]
図14、図15、図16、図17、図18に基づき第3実施形態を説明する。
本実施形態は、EUVL用の投影露光装置の実施形態である。ここでは、第1実施形態との相違点のみ説明する。
図14は、本実施形態の投影露光装置の概略構成図である。図14において図1における要素と同じものには同じ符号を付した。相違点は、変換手段2に代えて変換手段2’が備えられ、反射型インテグレータ3に代えて反射型インテグレータ3’が備えられた点にある。変換手段2’は、1つの反射型回折格子からなる。以下、これを反射型回折格子2’とする。
図15は、反射型インテグレータ3’を説明する図である。図15(a)は、入射側に配置された第1ミラー群3a’を、図2(b)は、射出側に配置された第2ミラー群3b’を、それぞれEUV光の入射側から見た図である。
図15(a)に示すとおり、第1ミラー群3a’は、第1実施形態の第1ミラー群3aと同じであるが、図15(b)に示すとおり、第2ミラー群3b’は、第1実施形態の第2ミラー群3bとは異なり、第1ミラー群3a’の単位ミラーEと同数の長方形の単位ミラーE2を、それら単位ミラーEと同じ配列パターンで稠密に配列してなる。
図15(a)に示すとおり、第1ミラー群3a’は、第1実施形態の第1ミラー群3aと同じであるが、図15(b)に示すとおり、第2ミラー群3b’は、第1実施形態の第2ミラー群3bとは異なり、第1ミラー群3a’の単位ミラーEと同数の長方形の単位ミラーE2を、それら単位ミラーEと同じ配列パターンで稠密に配列してなる。
図16は、第1ミラー群3a’の個々の単位ミラーEと第2ミラー群3b’の個々の単位ミラーE2との関係を説明する図である。図16には、第1ミラー群3a’の一部(スキャン方向に1列に並ぶ12個の単位ミラーE)と、第2ミラー群3b’のうちそれに対応する部分(スキャン方向に1列に並ぶ12個の単位ミラーE2)とを示した。
第1ミラー群3a’の個々の単位ミラーEは、互いに同じ姿勢で設けられており、個々の単位ミラーEによって個別に形成される各二次光源Iの位置は、第2ミラー群3b’の個々の単位ミラーE2の配置位置に1対1で対応している。この場合、二次光源群の全体における各二次光源Iの配列数は、非スキャン方向に少なく、スキャン方向に多くなる。
第1ミラー群3a’の個々の単位ミラーEは、互いに同じ姿勢で設けられており、個々の単位ミラーEによって個別に形成される各二次光源Iの位置は、第2ミラー群3b’の個々の単位ミラーE2の配置位置に1対1で対応している。この場合、二次光源群の全体における各二次光源Iの配列数は、非スキャン方向に少なく、スキャン方向に多くなる。
このままだと、投影光学系6の瞳面に投影される光源像の配列数も、スキャン方向と非スキャン方向とで異なってしまうので、露光領域のスキャン方向の解像力と非スキャン方向の解像力とに格差が生じる。そこで、本実施形態では、解像力の格差の低減を試みる。
本実施形態では、単位ミラーEに入射するEUV光を、非スキャン方向にのみ発散する発散光束とする。そのために、図14に示した反射型回折格子2’の格子線方向は、スキャン方向に設定される。
本実施形態では、単位ミラーEに入射するEUV光を、非スキャン方向にのみ発散する発散光束とする。そのために、図14に示した反射型回折格子2’の格子線方向は、スキャン方向に設定される。
図17は、反射型インテグレータ3’における発散光束の振る舞いを説明する図である。図17には、反射型インテグレータ3’を構成する第1ミラー群3a’及び第2ミラー群3b’のうち、或る単位ミラーEから射出する発散光束と、それを受ける単位ミラーE2とを示した。
単位ミラーEに入射する発散光束は、2次以降の回折光を無視すると、非スキャン方向に入射角度の異なる3種類の光(0次回折光及び±1次回折光)となる。
単位ミラーEに入射する発散光束は、2次以降の回折光を無視すると、非スキャン方向に入射角度の異なる3種類の光(0次回折光及び±1次回折光)となる。
このとき、単位ミラーE2上では、非スキャン方向にずれた3位置に分散して二次光源Iが形成される。
つまり、単位ミラーE2における光の充填率は、非スキャン方向にのみ高まる。これは、反射型インテグレータ3’を構成する他の対の単位ミラーE,E2の間でも同様に当てはまる。このときに形成される二次光源群の様子は、図18に示すとおりである(なお、図18では、実際よりも単位ミラーE2の数を少なく表している。)。
つまり、単位ミラーE2における光の充填率は、非スキャン方向にのみ高まる。これは、反射型インテグレータ3’を構成する他の対の単位ミラーE,E2の間でも同様に当てはまる。このときに形成される二次光源群の様子は、図18に示すとおりである(なお、図18では、実際よりも単位ミラーE2の数を少なく表している。)。
図18に明らかなとおり、二次光源群の全体における光の充填率は、非スキャン方向に亘って高まる。
以上、本実施形態では、反射型インテグレータ3’に入射するEUV光を非スキャン方向に発散させることによって、反射型インテグレータ3’の単位ミラーの個数を増やすことなく、二次光源群の全体における光の充填率を、非スキャン方向に亘って高める。そして、非スキャン方向の充填率が高まった分だけ、露光領域の非スキャン方向の解像力は、スキャン方向の解像力に近づき、両者の格差が低減される。
以上、本実施形態では、反射型インテグレータ3’に入射するEUV光を非スキャン方向に発散させることによって、反射型インテグレータ3’の単位ミラーの個数を増やすことなく、二次光源群の全体における光の充填率を、非スキャン方向に亘って高める。そして、非スキャン方向の充填率が高まった分だけ、露光領域の非スキャン方向の解像力は、スキャン方向の解像力に近づき、両者の格差が低減される。
(その他)
なお、本実施形態の反射型インテグレータ3’においては、1つの単位ミラーEが形成する複数の二次光源I(3つの二次光源I)を、1つの単位ミラーE2でカバーしているが、図19に示すように、複数の二次光源I(3つの二次光源I)を、同数(3個)の独立した単位ミラーE2でカバーしてもよい。
なお、本実施形態の反射型インテグレータ3’においては、1つの単位ミラーEが形成する複数の二次光源I(3つの二次光源I)を、1つの単位ミラーE2でカバーしているが、図19に示すように、複数の二次光源I(3つの二次光源I)を、同数(3個)の独立した単位ミラーE2でカバーしてもよい。
また、本実施形態の投影露光装置は、第1実施形態の何れかの変形例と同様に変形することができる。
また、本実施形態においては、EUV光の発散方向を非スキャン方向のみに限定したが、発散方向を非スキャン方向とスキャン方向とのぞれぞれに設定し、かつスキャン方向の発散角度を非スキャン方向の発散角度よりも小さく設定してもよい。その場合、露光領域の非スキャン方向の解像力とスキャン方向の解像力との格差が低減されるだけでなく、非スキャン方向及びスキャン方向の解像力がそれぞれ向上する。
また、本実施形態においては、EUV光の発散方向を非スキャン方向のみに限定したが、発散方向を非スキャン方向とスキャン方向とのぞれぞれに設定し、かつスキャン方向の発散角度を非スキャン方向の発散角度よりも小さく設定してもよい。その場合、露光領域の非スキャン方向の解像力とスキャン方向の解像力との格差が低減されるだけでなく、非スキャン方向及びスキャン方向の解像力がそれぞれ向上する。
[その他]
なお、上述した各実施形態の投影露光装置は、全ての光学部材を反射型の光学部材(ミラー)で構成したが、反射型インテグレータ以外の光学系(図1の符号1,2,4,M,5,6)の一部又は全部を、透過型の光学部材で構成してもよい。但し、EUV光を効率良く導光するためには、反射型光学部材、例えば、適当な多層膜を設けた反射型光学部材や、射入射型の反射型光学部材(EUV光の入射角度が45°以上)を用いることが望ましい。
なお、上述した各実施形態の投影露光装置は、全ての光学部材を反射型の光学部材(ミラー)で構成したが、反射型インテグレータ以外の光学系(図1の符号1,2,4,M,5,6)の一部又は全部を、透過型の光学部材で構成してもよい。但し、EUV光を効率良く導光するためには、反射型光学部材、例えば、適当な多層膜を設けた反射型光学部材や、射入射型の反射型光学部材(EUV光の入射角度が45°以上)を用いることが望ましい。
また、上述した各実施形態の投影露光装置には、リレー光学系(リレーミラー)や補助的な反射型インテグレータを追加したり、コンデンサミラー4を省略したり、第2ミラー群3bを省略したり、様々な変形を施すことができる。因みに、コンデンサミラー4を省略する場合、反射型インテグレータ3の第2ミラー群3bの形成面を湾曲させればよい。
また、上述した各実施形態の投影露光装置には、真空チャンバー100内に溜まった熱を除去するための機構が備えられてもよい。
また、上述した各実施形態の投影露光装置には、真空チャンバー100内に溜まった熱を除去するための機構が備えられてもよい。
また、上述した各実施形態では、波長13.5nmのEUVL光を使用した投影露光装置を説明したが、13.5nm以外のEUV光(波長50nm以下)や、EUV光以外の光を使用した投影露光装置にも、本発明は適用可能である。
また、上述した各実施形態の投影露光装置は、マイクロデバイス(半導体デバイス、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)の製造に好適である。各実施形態の投影露光装置によれば、マスクのパターンをより高い解像力でウエハに転写することができるので、集積度の高い高性能なマイクロデバイスを製造することができる。
また、上述した各実施形態の投影露光装置は、マイクロデバイス(半導体デバイス、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)の製造に好適である。各実施形態の投影露光装置によれば、マスクのパターンをより高い解像力でウエハに転写することができるので、集積度の高い高性能なマイクロデバイスを製造することができる。
[第4実施形態]
図20に基づき第4実施形態を説明する。
本実施形態は、上述した実施形態の何れかの投影露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施形態である。
図20は、本製造方法のフローチャートである。
図20に基づき第4実施形態を説明する。
本実施形態は、上述した実施形態の何れかの投影露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施形態である。
図20は、本製造方法のフローチャートである。
ステップS301において、1ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップS302において、その1ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップS303において、上述した実施形態の何れかの投影露光装置を用いて、マスク上のパターンの像が、その1ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップS304において、その1ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップS305において、その1ロットのウエハ上に残存したレジストパターンをマスクとしてエッチングを行う。これによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行い、所定の処理を施すことによって、半導体デバイスが完成する。
なお、本製造方法において、ウエハの代わりにプレート(ガラス基板)を用い、そのガラス基板上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成すれば、液晶表示素子を製造することができる。
[第5実施形態]
図21に基づき第5実施形態を説明する。
[第5実施形態]
図21に基づき第5実施形態を説明する。
本実施形態は、上述した実施形態の何れかの投影露光装置を利用した液晶表示素子の製造方法の実施形態である。
図21は、本製造方法のフローチャートである。
パターン形成工程(S401)では、上述した何れかの実施形態の投影露光装置を用いてマスクのパターンを、感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上に多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経て処理される。これによって基板上に所定のパターンが形成される。
図21は、本製造方法のフローチャートである。
パターン形成工程(S401)では、上述した何れかの実施形態の投影露光装置を用いてマスクのパターンを、感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上に多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経て処理される。これによって基板上に所定のパターンが形成される。
続くカラーフィルター形成工程(S402)では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。
その後のセル組み立て工程(S403)では、パターン形成工程(S401)にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルター形成工程(S402)にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。
その後のセル組み立て工程(S403)では、パターン形成工程(S401)にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルター形成工程(S402)にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。
セル組み立て工程(S403)では、例えば、基板とカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。その後、モジュール組み立て工程(S404)にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)に対し表示動作を行わせるための電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。
1 放射装置
2 変換手段
2a 第1反射型回折格子
2b 第2反射型回折格子
3 反射型インテグレータ
3a 第1ミラー群
3b 第2ミラー群
4 コンデンサミラー
M 光路折り曲げミラー
5 反射型マスク
MS マスクステージ
6 投影光学系
6a,6b,6c,6d,6e,6f ミラー
7 ウエハ
WS ウエハステージ
100 真空チャンバー
2 変換手段
2a 第1反射型回折格子
2b 第2反射型回折格子
3 反射型インテグレータ
3a 第1ミラー群
3b 第2ミラー群
4 コンデンサミラー
M 光路折り曲げミラー
5 反射型マスク
MS マスクステージ
6 投影光学系
6a,6b,6c,6d,6e,6f ミラー
7 ウエハ
WS ウエハステージ
100 真空チャンバー
Claims (14)
- 光源からの光束に基づき二次光源群を形成するために、多数の反射素子を並列配置してなる反射素子群と、
前記反射素子群が形成した前記二次光源群からの光を被照射面に導くコンデンサ光学系と、
前記二次光源群における光の充填率を向上させるために、前記反射素子群に入射する前記光束の入射角度を変更して所望の発散角度を持つ発散光束に変換する変換手段と
を備えたことを特徴とする照明装置。 - 請求項1に記載の照明装置において、
前記変換手段は、
前記光束を回折反射して前記発散光束に変換する反射型回折格子を有する
ことを特徴とする照明装置。 - 請求項1に記載の照明装置において、
前記変換手段は、
揺動可能な反射面を持つミラー素子を有する
ことを特徴とする照明装置。 - 請求項1に記載の照明装置において、
前記変換手段は、
前記照明装置の光軸方向に沿って発光点の位置が移動する前記光源を有し、その発光点の移動によって前記光束の入射角度を変更する
ことを特徴とする照明装置。 - 請求項1に記載の照明装置において、
前記変換手段は、
前記光束を複数に波面分割して個別に回折させる微小開口アレイを有する
ことを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の照明装置において、
前記反射素子群は、
円弧状の輪郭をした反射面を持つ多数の反射素子を、互いに同じ姿勢で稠密に配置してなり、
前記変換手段は、
前記反射面の長手方向への前記発散光束の発散角度を、前記反射面の短手方向への前記発散光束の発散角度よりも大きく設定する
ことを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の照明装置において、
前記反射素子群は、
円弧状の輪郭をした反射面を持つ多数の反射素子を、前記二次光源群の全体における各二次光源の配列数が各方向に亘り均一化されるような姿勢差をもって稠密に配置する
ことを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の照明装置において、
前記反射素子群により形成される前記二次光源群の大きさ及び形状の少なくとも一方を変更する変更手段を更に備え、
前記変換手段は、
前記前記二次光源群の大きさ及び形状の少なくとも一方の変更に応じて、前記発散光束の発散角度を可変にする
ことを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜請求項8の何れか一項に記載の照明装置において、
50nm以下の波長の光で前記被照射面を照明する
ことを特徴とする照明装置。 - 前記光源からの光束に基づき大きさ及び形状の少なくとも一方が可変な二次光源群を形成するために、多数の反射素子を並列配置してなる反射素子群と、
前記反射素子群が形成した前記二次光源群における光の充填率を向上させるために、前記反射素子群に入射する前記光束の入射角度を変更して所望の発散角度を持つ発散光束に変換する変換手段とを備え、
前記変換手段は、
前記二次光源群の大きさ又は形状の少なくとも一方の変更に応じて、前記発散光束の発散角度を可変にする
ことを特徴とする照明装置。 - 光源からの光束でマスクを照明する請求項1〜請求項10の何れか一項に記載の照明装置と、
前記マスクのパターンを感光性基板に投影する投影光学系と
を備えたことを特徴とする投影露光装置。 - 請求項11に記載の投影露光装置を用いて、前記マスクのパターンで前記感光性基板を露光する工程を含む
ことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 - 請求項11に記載の投影露光装置を用いて、前記マスクのパターンで前記感光性基板を露光する工程を含む
ことを特徴とする投影露光方法。 - 光源からの光束でマスクを照明する照明工程と、
前記照明工程にて照明された前記マスクのパターンで感光性基板を露光する露光工程と
を含むマイクロデバイスの製造方法において、
前記照明工程は、
多数の反射素子を並列配置してなる反射素子群を用いて、前記光源からの光束を基に大きさ及び形状の少なくとも一方が可変な二次光源群を形成する工程と、
前記二次光源群における光の充填率を向上させるために、前記反射素子群に入射する前記光束の入射角度を変更して所望の発散角度を持つ発散光束に変換する工程とを含み、
前記変換する工程は、
前記二次光源群の大きさ又は形状の少なくとも一方の変更に応じて、前記発散光束の発散角度を可変にする工程を含む
ことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
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