JP2008071791A - 照明光学系、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロッドインテグレータ1、プリズム群2、ズームレンズ5、ハエの目インテグレータ6、コンデンサーレンズ7、マスキング結像レンズ8、原版9、投影光学系10、基板11、絞り12を有し、プリズム群2は、円錐凹屈折面3aおよび角錐凹屈折面4aから成る第1群と、円錐凸屈折面3bおよび角錐凸屈折面4bから成る第2群とから構成される照明光学系、その照明光学系を有する露光装置、その露光装置を用いるデバイス製造方法。
【選択図】図1
Description
解像余裕度といわれるK1係数(=解像線幅 x 投影光学系の開口数 / 波長)も0.35を切り、0.3以下になろうとしている。
このような要求に答える為に多くの光リソグラフィーの延命手段が考案されてきている。
いわゆるRET(Resolution Enhancement Technology)といわれる超解像技術がそれである。
その一つに露光光学系の光学特性に応じてレチクルパターンに補助パターンや線幅オフセットを与えるやり方がある。
また、このようなレチクルの最適化と同等以上の効果をもたらす手段として、照明系の有効光源形状をレチクルパターンに応じて最適化する手段がある。これは一般に変形照明法と呼ばれる。
変形照明として、二重極、四重極等、複数の極を有する多重極照明が最近重要となってきている。
特に、輪帯状の分布から所望の角度部分のみを切り出した形状の多重極照明が頻繁に用いられている。
多重極照明のパラメータとして、輪帯率と開口角がよく用いられる。
輪帯率は有効光源分布の内側半径/外側半径で定義される。開口角はそれぞれの極が光軸の中心に対して形成する角度で定義される。
多重極変形照明を形成するひとつの方法として、照明系内部のインテグレータ(=投影光学系の瞳と共役面)より光源側に凹の屈折面を有するプリズムと凸の屈折面を有するプリズムとを配し、これをズーミングする方法がある。
そのズーミングにより有効光源の輪帯率および開口角を調整できる。また、プリズムの後に、焦点距離が可変なズームレンズを配置し、インテグレータ上に形成される光強度分布を拡大縮小する。
例えば、相補的な屈折力を有する凹凸一対の第一のプリズム群の後に、相補的な屈折力を有する凹凸一対の第二のプリズム群を配置する方法が知られている(特許文献1)。
また、円錐屈折面によって輪帯状の分布を形成し、屈折面より下流に角度を規制する遮光体を配置することにより多重極照明を形成する方法もある(特許文献2)。
従来よく用いられている円錐屈折面の下流に角度を規制する遮光体を配置し円錐屈折面をズームさせる方法によって、開口角を一定に保ちながら輪帯率を可変とすることは可能である。
しかし、この方法では遮光体による光の吸収のために光量損失が大きい。一方遮光体を用いず、屈折作用が相補的な凹凸一対の屈折面をズームさせただけでは、開口角と輪帯率がともに変化するという問題があった。
そこで、本発明は、照明効率の低下を抑制しつつ、有効光源の形状を調整可能な照明光学系を提供することを例示的な目的とする。
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。
本発明の実施例1の照明光学系が適用される露光装置は、照明光学系、原版(レチクル)を搭載した原版ステージ(不図示)、投影光学系103、基板(ウエハ)11を搭載した基板ステージ(不図示)と、を有する。
実施例1の照明光学系は、ロッドインテグレータ1、プリズム群2、ズームレンズ5、オプティカルインテグレータであるハエの目インテグレータ6を備える。
実施例1の照明光学系は、さらに、オプティカルインテグレータから射出された光で被照明面に配置された原版9を照明する光学系を有する。その光学系は、コンデンサーレンズ7およびマスキング結像レンズ8を有する。
露光装置は、投影光学系103、絞り12を有する。
プリズム群2は、円錐凹屈折面3aおよび角錐凹屈折面4aから成る第1群と、円錐凸屈折面3bおよび角錐凸屈折面4bから成る第2群とから構成される。
ロッドインテグレータ1は、不図示の光源からの光をその射出面でほぼ均一な光強度分布の光とするものである。ロッドインテグレータ1は、有効光源の光強度分布のムラを抑える目的で配置される。
ロッドインテグレータ1の代わりに微小レンズ群あるいは回折光学素子を配置し、その後方にコンデンサーレンズを配置することによっても同様の効果を得ることができる。
ロッドインテグレータ1から射出する光束はプリズム群2に入射し、プリズム群2によって多重極照明が形成される。詳細については後述する。
プリズム群2により多重極照明が形成された後、光束はズームレンズ5に入射される。ズームレンズ5は、有効光源の形状は変更せず、有効光源の拡大および縮小を実行する。
次に、ハエの目インテグレータ6により複数の2次光源が形成され、コンデンサーレンズ7およびマスキング結像レンズ8を経て、原版9が重畳的に照明される。
原版9のパターンは投影光学系103によって基板11に転写される。
屈折面に入射する輪帯状のビーム20が図2(a)に示される。
図2(c)に示されるように屈折面21,22の間隔が大きくなると共に、光軸20aと屈折面から射出するビームのそれぞれの極20bとの距離が大きくなる。
一方、分布の動径方向の幅はほぼ一定であるので、結果として内側半径13/外側半径14で定義される輪帯率は大きくなる。
また、各極20bの位置は屈折面21,22の間隔が大きくなると共に中心から離れていくので、開口角15は小さくなることが図2(b)(c)から明らかである。
従って、相補的な屈折作用を有する凹凸一対の角錐屈折面21,22の間隔が増加すると共に、内側半径13/外側半径14である輪帯率は増加し、開口角15は減少する。
相補的な屈折作用を有する凹凸一対の円錐屈折面21,22によって形成される有効光源を図3に示す。
図3(a)は屈折面21,22に入射する4重極状のビーム20を示す。
図3(c)に示されるように円錐屈折面21,22によってビーム20の各点が円弧状のスポットに拡がるため、射出するビーム20の各極20bは図示したような形状となる。そして、屈折面21,22の間隔が大きくなると共に開口角15が大きくなる。
また、屈折面21,22の間隔と共に内側半径13/外側半径14である輪帯率が大きくなる点については、角錐屈折面の場合と同様である。
従って、図3(b)(c)に示されるように相補的な屈折作用を有する凹凸一対の円錐屈折面21,22では、間隔の増加と共に、内側半径13/外側半径14である輪帯率と開口角15は共に増加する。
円錐および角錐屈折面3a,4a,3b,4bは、それぞれ凹凸で相補的な屈折作用を有している。
本実施例では、凹屈折面3a,4aはプリズムの光源側、凸屈折面3b、4bはプリズムの被照射面側に形成されている。これは屈折面の屈折作用によって発生するスポットを小さくする点で好ましい。
しかし、角錐凹屈折面4aの凹面をプリズムの被照射面側にし、円錐凹屈折面3aと一体のプリズムとすることにより、コンパクトな光学系とすることもできる。
従って、屈折面の方向は必ずしも本実施例の示すとおりでなくてもよい。
本実施例では、円錐凸屈折面3bおよび角錐凸屈折面4bで構成される第2群が照明光学系の光軸方向に移動可能で,円錐凹屈折面3aおよび角錐凹屈折面4aで構成される第1群との間隔(相対距離)が可変である。
2対の凹凸屈折面を使用しているにも関わらず、ズーミング箇所は1箇所のみであり、比較的コンパクトな光学系を実現している。
図4には屈折面21,22に四重極形状のビーム20が入射した場合が示される。
前述したように、円錐屈折面3a,3bおよび角錐屈折面4a,4bは両方とも、凹凸の屈折面21,22の間隔を大きくすることによって内側半径13/外側半径14である輪帯率を大きくする効果がある。
従って、第1群と第2群の間隔が大きくなると、両方屈折面の効果が加算されて内側半径13/外側半径14である輪帯率は増加する。
一方、凹凸の屈折面間の距離が大きくなったとき、円錐屈折面は開口角15を大きくする効果があるのに対し、角錐屈折面は開口角15を小さくする効果がある。
従って、第1群と第2群の距離が変化しても、円錐屈折面3a,3bおよび角錐屈折面4a,4bの開口角15への影響が相殺され、開口角15の変化は小さくなる。
このため本実施例によって、投影光学系13の瞳面に形成される有効光源の開口角15の変化は抑えつつ、内側半径13/外側半径14である輪帯率を変化させることが可能となる。
しかし、これを例えば、円錐凹屈折面3a、角錐凹屈折面4a、角錐凸屈折面4b、円錐凸屈折面3bのような順番で配置した場合についても、有効光源分布に差は生じるが本質的には同様の効果が期待できる。
本実施例により、開口角15の変化は小さく抑えられているが、開口角15の変化をさらに小さくするために、プリズム群とオプティカルインテグレータとの間に、光束の一部を遮光する絞り12が配置されてもよい。
絞り12は、ズームレンズ5の光源側に配置してもよい。
この絞り12により若干の光量損失をまねくが、開口角15をほぼ一定に保つことが可能となる。
本実施例は、プリズム群2が、円錐凹屈折面3aから成る第1群、角錐凹屈折面4aと円錐凸屈折面3bから成る第2群、角錐凸屈折面4bから成る第3群から構成されている他は、本発明の実施例1と同様の構成である。
本実施例では、角錐凹屈折面4および円錐凸屈折面3bから成る第2群が光軸方向に移動可能に構成される。
本実施例によって形成される有効光源が図5に示される。
図5は屈折面に円状のビーム20が入射した場合について示してある。
第2群が第1群側に近い場合、凹の錐屈折面3a,4a間の距離は小さくなり、凸の錐屈折面3b,4b間の距離は大きくなる。
一方、第2群が第3群側に近い場合、凹の錐屈折面3a,4a間の距離は大きくなり、凸の錐屈折面3b,4b間の距離は小さくなる。
前述したように、円錐および角錐屈折面の両者で、凹凸の屈折面間の距離が大きくなると共に内側半径13/外側半径14である輪帯率は増加する。
本実施例において第2群のズームにより一方の屈折面間の距離が大きくなれば、もう一方の屈折面間の距離は小さくなるので、結果として内側半径13/外側半径14である輪帯率の変化は相殺し小さく抑えられる。
一方、開口角15については凹凸の屈折面間隔が大きくなるのに伴い、円錐屈折面では増加するが角錐屈折面では減少するので、第2群が移動することによって円錐および角錐屈折面の回折角への影響が加算されることになる。
つまり、第2群が第1群に近い場合は開口角15は小さくなり、第2群が第3群に近い場合は開口角15は大きくなる。
従って、本実施例により有効光源の内側半径13/外側半径14である輪帯率の変化を小さく抑えつつ、開口角15を変化できる。
上述した各実施例では、それぞれの屈折面は光軸付近に頂点を有しているように描かれているが、頂点近傍を面取りすることにより屈折面の光軸方向の厚みを小さくし、コンパクトな光学系とすることもできる。
また、上述した各実施例では、屈折面に円状の光束が入射する場合について示したが、回折光学素子などを用いて、輪帯や多重極などの形状の光束を入射することも可能である。
この場合、有効光源分布形成の自由度がさらに拡がることになる。
以上の実施例によれば、プリズム群を調整することにより、有効光源の輪帯率(輪帯比)と開口角のうち一方の変化を抑えつつ、他方を変化させることが可能となる。
図6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方法を例に説明する。
ステップS1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行う。
ステップS2(マスク製作)では設計した回路パターンに基づいてマスクを製作する。
ステップS3(基板製造)ではシリコン等の材料を用いて基板を製造する。ステップS4(基板プロセス)は前工程と呼ばれ、マスクと基板を用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用して基板上に実際の回路を形成する。
ステップS5(組み立て)は、後工程と呼ばれ、ステップS4によって作製された基板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)等の組み立て工程を含む。
ステップS6(検査)では、ステップS5で作製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。
こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷(ステップS7)される。
ステップS11(酸化)では、基板の表面を酸化させる。
ステップS12(CVD)では、基板の表面に絶縁膜を形成する。
ステップS13(電極形成)では、基板に電極を形成する。
ステップS14(イオン打ち込み)では、基板にイオンを打ち込む。
ステップS15(レジスト処理)では、基板に感光剤を塗布する。
ステップS16(露光)では、露光装置によってマスクの回路パターンを基板に露光する。
ステップS17(現像)では、露光した基板を現像する。
ステップS18(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S19(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基板上に多重に回路パターンが形成される。
2:プリズム群
3a: 円錐凹屈折面を持つプリズム
3b:円錐凸屈折面を持つプリズム
4a:角錐凹屈折面を持つプリズム
4b:角錐凸屈折面を持つプリズム
5:ズームレンズ
6:ハエの目
7:コンデンサーレンズ
8:マスキング結像レンズ
9:原版(レチクル)
11:基板(ウエハ)
103:投影光学系
Claims (8)
- 光源からの光を屈折させるプリズム群と
前記プリズム群から射出された光で複数の2次光源を形成するオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータから射出された光を被照明面に導く光学系と、を備える照明光学系において、
前記プリズム群を調整することにより開口角と輪帯率の一方の変化を抑えつつ、他方を変化させることを特徴とする照明光学系。 - 光源からの光を屈折させるプリズム群と、
前記プリズム群から射出された光で複数の2次光源を形成するオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータから射出された光を被照明面に導く光学系と、を備える照明光学系において、
前記プリズム群は、凹凸の円錐屈折面および凹凸の角錐屈折面を含み、
前記凹凸の円錐屈折面または前記凹凸の角錐屈折面の間に、少なくとも1つの他方の屈折面が配置されることを特徴とする照明光学系。 - 前記プリズム群は、前記凹の円錐屈折面と前記凹の角錐屈折面を含む第1群と、前記凸の円錐屈折面と前記凸の角錐屈折面とを含む第2群と、から構成され、
前記第1群と前記第2群の少なくとも一方が光軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項2記載の照明光学系。 - 前記プリズム群は、凹凸の円錐屈折面と、凹凸の角錐屈折面を含み、
凹の屈折作用を有する屈折面を含む第1群と、
凹の屈折作用を有する屈折面および凸の屈折作用を有する屈折面を含む第2群と、
凸の屈折作用を有する屈折面を含む第3群と、から構成され、
前記第2群が光軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項2記載の照明光学系。 - 前記プリズム群は、前記屈折面のうち凹の屈折面が前記光源、凸の屈折面が前記被照明面に向かうように配置されることを特徴とする請求項2に記載の照明光学系。
- 前記プリズム群と前記オプティカルインテグレータとの間に配置される、前記プリズム群からの光の一部を遮光する絞りを備えることを特徴とする請求項2に記載の照明光学系。
- 光源からの光で原版を照明する請求項1から6のいずれか記載の照明光学系と、前記原版のパターンの像を基板上に投影する投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。
- 請求項7記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記基板を現像する工程とを備えることを特徴とするデバイス製造方法。
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