JP2010238832A - 照明装置、露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】所期状態で物体を照明できる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置は、光源が発した照射光に基づいて第1面を照明する光学系を有する。照明装置は、光学系の光軸上に配置され、光源からの照射光を反射する第1反射面と、光軸外、且つ、第1面と光学的に共役位置に配置され、第1反射面からの照射光を反射可能な第2反射面を有する空間光変調器と、光軸上に配置され、第2反射面からの照射光を反射して、第1面側に射出する第3反射面とを備える。第3反射面の垂線と光軸とがなす角度は、45度より大きく、第1面と第2反射面の少なくとも一部とが鏡映対称となるように、第2反射面が光軸に対して傾斜している。
【選択図】図2
Description
本発明は、照明装置、露光装置、及びデバイス製造方法に関する。
マイクロデバイス、電子デバイス等の製造工程で使用される露光装置は、マスクを露光光で照明する照明装置を有し、そのマスクを介した露光光で基板を露光する。下記特許文献には、空間光変調器を有する照明装置に関する技術の一例が開示されている。
空間光変調器を有する照明装置において、例えば空間光変調器の位置及び姿勢等に応じて、マスクに対する露光光の照射状態が変化する可能性がある。例えば、照明装置が所期状態でマスクを照明できない場合、基板に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生する可能性がある。その結果、不良デバイスが発生する可能性がある。
本発明の態様は、所期状態で物体を照明できる照明装置を提供することを目的とする。また本発明の態様は、露光不良の発生を抑制できる露光装置を提供することを目的とする。また本発明の態様は、不良デバイスの発生を抑制できるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様に従えば、光源が発した照射光に基づいて第1面を照明する光学系を有する照明装置であって、光学系の光軸上に配置され、光源からの照射光を反射する第1反射面と、光軸外、且つ、第1面と光学的に共役位置に配置され、第1反射面からの照射光を反射可能な第2反射面を有する空間光変調器と、光軸上に配置され、第2反射面からの照射光を反射して、第1面側に射出する第3反射面と、を備え、第3反射面の垂線と光軸とがなす角度は、45度より大きく、第1面と第2反射面の少なくとも一部とが鏡映対称となるように、第2反射面が光軸に対して傾斜している照明装置が提供される。
本発明の第2の態様に従えば、第1面の像を第2面に投影する露光装置であって、第1面を照明する第1の態様の露光装置が提供される。
本発明の第3の態様に従えば、第1の態様の照明装置と、照明領域に対してマスクを保持して所定の走査方向に移動するマスクステージと、マスクステージの移動と同期して、基板を保持して移動する基板ステージと、照明領域に配置されたマスクの像を基板に投影する投影光学系と、を備え、第1部分は、走査方向に関して照明領域の中央部分を含み、第2部分は、走査方向に関する移動方向前方側の照明領域の第1エッジを含む第1周縁部分と、移動方向後方側の照明領域の第2エッジを含む第2周縁部分とを含む露光装置が提供される。
本発明の第4の態様に従えば、第2,第3の態様の露光装置を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明の態様によれば、所期状態で物体を照明できる照明装置が提供される。また本発明の態様によれば、露光不良の発生を抑制できる露光装置が提供される。また本発明の態様によれば、不良デバイスの発生を抑制できるデバイス製造方法が提供される。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向のそれぞれと直交する方向(すなわち鉛直方向)をZ軸方向とする。また、X軸、Y軸、及びZ軸まわりの回転(傾斜)方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。
<第1実施形態>
第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る照明装置ISを備えた露光装置EXの一例を示す概略構成図である。
第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る照明装置ISを備えた露光装置EXの一例を示す概略構成図である。
図1において、露光装置EXは、マスクMを保持して移動可能なマスクステージMSと、基板Pを保持して移動可能な基板ステージPSと、光源LSが発した露光光ELに基づいてマスクMを照明する光学系ILを有する照明装置ISと、露光光ELで照明されたマスクMのパターンの像を基板Pに投影する投影光学系PLと、露光装置EX全体の動作を制御する制御装置CNTとを備えている。
マスクMは、基板Pに投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。マスクMは、例えばガラス板等の透明板と、その透明板上にクロム等の遮光材料を用いて形成されたパターンとを有する透過型マスクを含む。なお、マスクMとして、反射型マスクを用いることもできる。
基板Pは、デバイスを製造するための基板である。基板Pは、例えば半導体ウエハ等の基材と、その基材上に形成された多層膜とを含む。多層膜は、少なくとも感光膜を含む複数の膜が積層された膜である。感光膜は、感光材で形成された膜である。また、多層膜が、例えば反射防止膜を含んでもよい。
照明装置ISは、光源LSが発した露光光ELに基づいて所定の照明領域IRに露光光ELを照射する光学系ILを有する。照明領域IRは、照明装置ISの光学系ILから射出される露光光ELの照射領域である。照明装置ISは、照明領域IRに配置されたマスクMの少なくとも一部を、所定の照度分布の露光光ELで照明する。
本実施形態においては、露光光ELとして、紫外光(真空紫外光)であるArFエキシマレーザ光(波長193nm)を用いる。本実施形態において、光源LSは、ArFエキシマレーザ光を射出可能なレーザ装置である。光源LSは、パルス状の露光光(レーザ光)ELを発する。
なお、照明装置ISから射出される露光光ELとして、例えば水銀ランプから射出される輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)、F2レーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光)等が用いられてもよい。
光学系ILは、光源LSから射出された露光光ELが供給されるビーム送光部1と、ビーム送光部1からの露光光ELが供給される第1光学ユニットSU1と、第1光学ユニットSU1からの露光光ELが供給されるリレー光学系4と、リレー光学系4からの露光光ELが供給されるマイクロフライアイレンズ5と、マイクロフライアイレンズ5からの露光光ELが供給されるコンデンサー光学系7と、コンデンサー光学系7からの露光光ELが供給される第2光学ユニットSU2と、第2光学ユニットSU2からの露光光ELが供給される結像光学系9とを備えている。
ビーム送光部1は、光源LSからの露光光ELを適切な大きさ及び形状の断面を有する露光光ELに変換して、第1光学ユニットSU1に供給する。ビーム送光部1は、第1光学ユニットSU1に入射する露光光ELの位置変動及び角度変動をアクティブに補正可能である。
第1光学ユニットSU1は、二次元的に配列された複数の反射素子を有する空間光変調器3と、ビーム送光部1を経て第1光学ユニットSU1に入射した露光光ELを空間光変調器3へ導き、且つ、空間光変調器3を経た露光光ELをリレー光学系4へ導く導光部材2とを備えている。空間光変調器3は、空間光変調器本体3aと、空間光変調器本体3aを駆動する駆動部3bとを含む。空間光変調器本体3aは、複数の反射素子を含み、駆動部3bは、それら反射素子を駆動する。第1光学ユニットSU1から射出された露光光ELは、リレー光学系4を介して、マイクロフライアイレンズ5に入射する。
リレー光学系4は、その前側焦点位置と空間光変調器3の複数の反射素子の配列面の位置とがほぼ一致し、且つ、その後側焦点位置とマイクロフライアイレンズ5の入射面5aの位置とがほぼ一致するように設定されている。空間光変調器3を経た露光光ELは、マイクロフライアイレンズ5の入射面5aに、複数の反射素子の姿勢に応じた所望の光強度分布を形成する。
マイクロフライアイレンズ5は、XZ平面内において複数配列された微小レンズからなる光学素子である。複数の微小レンズのそれぞれは、正屈折力を有する。マイクロフライアイレンズ5の微小レンズは、平行平面板をエッチング処理することによって形成される。
マイクロフライアイレンズ5は、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズと異なり、多数の微小レンズ(微小屈折面)が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、レンズ要素が複数配列されている点において、マイクロフライアイレンズは、フライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。
マイクロフライアイレンズ5における単位波面分割面としての矩形状の微小屈折面は、マスクM上において形成すべき照明領域(照野)の形状、ひいては基板P上において形成すべき投影領域の形状と相似な矩形状である。
なお、マイクロフライアイレンズ5として、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズの一例は、例えば米国特許第6913373号明細書に開示されている。
マイクロフライアイレンズ5に入射した露光光ELは、多数の微小レンズにより二次元的に分割される。マイクロフライアイレンズ5の後側焦点面又はその近傍の照明瞳には、入射光束によって形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源が形成される。マイクロフライアイレンズ5の後側焦点面又はその近傍に形成された二次光源からの露光光ELは、その近傍に配置された開口絞り6に入射する。
開口絞り6は、マイクロフライアイレンズ5の後側焦点面又はその近傍に形成される二次光源に対応した形状の開口部(光透過部)を有する。開口絞り6により制限された二次光源からの露光光ELは、コンデンサー光学系7を介して、第2光学ユニットSU2に入射する。
第2光学ユニットSU2は、光学系ILの光軸AX1外に配置された空間光変調器10と、光学系ILの光軸AX1上に配置され、コンデンサー光学系7から第2光学ユニットSU2に入射した露光光ELを空間光変調器10へ導き、且つ、空間光変調器10からの露光光ELを結像光学系9へ導く導光部材13とを備えている。
コンデンサー光学系7は、マイクロフライアイレンズ5からの露光光ELで、第2光学ユニットSU2の導光部材13を重畳的に照明する。導光部材13は、光学系ILの光軸AX1上に配置されており、コンデンサー光学系7からの露光光ELを空間光変調器10へ導く。空間光変調器10を経た露光光ELは、導光部材13に供給される。導光部材13は、空間光変調器10からの露光光ELを結像光学系9に供給する。
結像光学系9は、第2光学ユニットSU2からの露光光ELを集光して、照明領域IRに照射する。
マスクステージMSは、照明領域IRに対して、マスクMを保持して移動可能である。マスクステージMSは、マスクMのパターン形成面(下面)SRとXY平面とが平行となるように、マスクMを保持する。本実施形態において、マスクステージMSは、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及びθZ方向の6つの方向に移動可能である。
投影光学系PLは、所定の投影領域PRに露光光ELを照射する。投影光学系PLは、投影領域PRに配置された基板Pの少なくとも一部に、マスクMのパターンの像を所定の投影倍率で投影する。本実施形態の投影光学系PLは、その投影倍率が例えば1/4、1/5、又は1/8等の縮小系である。なお、投影光学系PLは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。本実施形態においては、投影光学系PLの光軸AX2はZ軸と平行である。また、投影光学系PLは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系PLは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。
基板ステージPSは、投影領域PRに対して、基板Pを保持して移動可能である。基板ステージPSは、基板Pの露光面(表面)とXY平面とが平行となるように、基板Pを保持する。本実施形態において、基板ステージPSは、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及びθZ方向の6つの方向に移動可能である。
本実施形態の露光装置EXは、マスクMと基板Pとを所定の走査方向に同期移動しつつ、マスクMのパターンの像を基板Pに投影する走査型露光装置(所謂スキャニングステッパ)である。基板Pの露光時、制御装置CNTは、マスクステージMS及び基板ステージPSを制御して、マスクM及び基板Pを、投影光学系PLの光軸AX2(露光光ELの光路)と交差するXY平面内の所定の走査方向に移動する。本実施形態においては、基板Pの走査方向(同期移動方向)をY軸方向とし、マスクMの走査方向(同期移動方向)もY軸方向とする。制御装置CNTは、照明領域IRに対してマスクMを保持したマスクステージMSをY軸方向に移動するとともに、そのマスクステージMSのY軸方向への移動と同期して、投影領域PRに対して基板Pを保持した基板ステージPSをY軸方向に移動しつつ、照明装置ISによってマスクMを露光光ELで照明して、マスクMからの露光光ELを投影光学系PLを介して基板Pに照射する。これにより、照明領域IRに配置されたマスクMのパターンの像が投影光学系PLにより基板Pに投影され、基板Pは露光光ELで露光される。
次に、本実施形態に係る第2光学ユニットSU2について説明する。図2は、第2光学ユニットSU2の近傍を示す拡大図である。
図1及び図2において、第2光学ユニットSU2は、光学系ILの光軸AX1上に配置され、光源LS(コンデンサー光学系7)からの露光光ELを反射する第1反射面R1と、光軸AX1外、且つ、マスクMの下面SRと光学的に共役位置に配置され、第1反射面R1からの露光光ELを反射可能な第2反射面R2を有する空間光変調器10と、光軸AX1上に配置され、第2反射面R2からの露光光ELを反射して、マスクM(結像光学系9)側に射出する第3反射面R3とを備えている。
本実施形態において、第1反射面R1及び第3反射面R3は、導光部材13に配置されている。本実施形態において、導光部材13は、光軸AX1上に配置されるプリズム部材である。以下の説明において、導光部材13を適宜、プリズム部材13、と称する。
プリズム部材13は、例えば蛍石をその硝材とする。なお、プリズム部材13を形成する光学材料としては、蛍石に限定されず、石英ガラス等、他の光学ガラスでもよい。
プリズム部材13は、コンデンサー光学系7に面するように配置され、光源LS(コンデンサー光学系7)からの露光光ELが入射する入射面F1と、結像光学系9に面するように配置され、マスクM(結像光学系9)側に露光光ELを射出する射出面F2とを有する。入射面F1及び射出面F2は、光軸AX1上に配置されている。
また、プリズム部材13は、入射面F1の+Z側の端と射出面F2の+Z側の端とを結ぶように設けられた側面F3と、入射面F1の−Z側の端に接続された第1斜面F4と、射出面F2の−Z側の端に接続された第2斜面F5とを有する。
空間光変調器10は、入射した露光光ELを反射可能な第2反射面R2を有する。すなわち、本実施形態において、空間光変調器10は、反射型空間光変調器である。空間光変調器10の少なくとも一部は、側面F3と対向する位置に配置される。空間光変調器10の第2反射面R2は、側面F3と対向する位置に配置される。
本実施形態において、プリズム部材13は、直方体の光学ガラスの1つの側面がV字状の楔形に凹んだ形状を有する。第1斜面F4と第2斜面F5とは、接線TLにおいて結ばれる。第1斜面F4は、第1平面SA1と平行である。第2斜面F5は、第2平面SA2と平行である。第1斜面F4(第1平面SA1)と第2斜面F5(第2平面SA2)とがなす角度θTは、鈍角である。
本実施形態において、第1斜面F4が、第1反射面R1として機能し、第2斜面F5が、第3反射面R3として機能する。第1反射面R1及び第3反射面R3は、内面反射面である。
プリズム部材13の外部から入射面F1に入射した露光光ELは、プリズム部材13の内部を通過して、第1反射面R1に入射する。第1反射面R1は、入射面F1からの露光光ELを反射して、プリズム部材13の内部を介して、側面F3に供給する。側面F3は、第1反射面R1からの露光光ELを、プリズム部材13の外部に射出する。側面F3から射出された露光光ELは、プリズム部材13の外部において側面F3と対向する位置に配置されている空間光変調器10の第2反射面R2に入射する。第2反射面R2は、側面F3からの露光光ELを反射して、側面F3に供給する。第2反射面R2から供給され、側面F3に入射した露光光ELは、プリズム部材13の内部を通過して、第3反射面R3に入射する。第3反射面R3は、その側面F3からの露光光ELを反射して、プリズム部材13の内部を介して、射出面F2に供給する。射出面F2は、第3反射面R3からの露光光ELを、プリズム部材13の外部に射出する。
本実施形態において、第3反射面R3の垂線L3と光軸AX1とがなす角度θ3は、45度より大きい。また、本実施形態においては、第1反射面R1の垂線L1と光軸AX1とがなす角度θ1は、45度より大きい。本実施形態において、角度θ3と角度θ1とは、等しい。なお、角度θ3と角度θ1とが、異なってもよい。
一例として、本実施形態において、角度θ1及び角度θ3は、60度である。また、入射面F1と第1反射面R1とがなす角度θ4は、60度である。また、射出面F2と第2反射面R2とがなす角度θ5は、60度である。また、第1斜面F4(第1平面SA1)と第2斜面F5(第2平面SA2)とがなす角度θTは、120度である。また、入射面F1と側面F3とがなす角度θ6は、90度であり、射出面F2と側面F3とがなす角度θ7は、90度である。
本実施形態において、プリズム部材13は、入射面F1と光軸AX1とが垂直に交わるように、且つ、射出面F2と光軸AX1とが垂直に交わるように、光軸AX1上に配置される。また、本実施形態において、側面F3は、光軸AX1とほぼ平行に配置される。本実施形態において、プリズム部材13は、側面F3とXY平面とがほぼ平行となるように、光軸AX1上に配置される。また、プリズム部材13は、第1反射面R1がXZ平面を角度θ4だけ傾斜させた面と平行となり、且つ、第3反射面R3がXZ平面を角度θ5だけ傾斜させた面と平行となるように、光軸AX1上に配置される。第1平面SA1と第2平面SA2との稜線(すなわち接線)TLは、空間光変調器10側を向く。
本実施形態において、空間光変調器10は、第2反射面R2がマスクMの下面SRと光学的に共役位置に配置されるように、光軸AX1外において所定位置に配置される。以下の説明において、マスクMの下面SRを適宜、第1面SR、と称する。
第1面SRと第2反射面R2とは、光学的に共役である。第1面SRは、光軸AX1上に配置され、第2反射面R2は、光軸AX1外に配置される。第1面SRは、光軸AX1と垂直に交わる。
なお、投影光学系PLを含めて照明装置ISの光学系ILと考える場合、第1面SRは、基板Pの表面となる。
図2に示すように、本実施形態においては、空間光変調器10は、第1面SRと第2反射面R2の少なくとも一部とが、鏡映対称となるように、第2反射面R2が光軸AX1に対して傾斜するように配置される。すなわち、第2反射面R2は、光軸AX1と垂直な第1面SRに対して光学的に共役位置において、第1面SRと鏡映対称(面対称)となるように、光軸AX1外において光軸AX1に対して所定の角度で傾斜している。
本実施形態においては、光軸AX1と第3反射面R3との交点LX及び垂線L3を含み、第3反射面R3と垂直になるようにXZ平面を傾斜させた面を鏡面(対称面)MRとし、射出面F2の射出側において光軸AX1と垂直に交わるように第1面SRが配置されたとき、その第1面SRと第2反射面R2とが鏡映対称となるように、空間光変調器10が配置される。
本実施形態において、角度θ1は45度より大きいので、第2光学ユニットSU2は、入射面F1からの露光光ELを、第1反射面R1を介して、第2反射面R2に導くことができる。すなわち、角度θ1が45度より大きいので、入射面F1から第1反射面R1に供給された露光光ELは、入射面F1に戻ることなく、第2反射面R2に供給される。同様に、角度θ3は45度より大きいので、第2光学ユニットSU2は、第2反射面R2からの露光光ELを、第3反射面R3を介して、射出面F2より射出させることができる。
角度θ3が45度より大きい場合、光学系ILの像面が傾斜する可能性がある。例えば、角度θ3が45度より大きく、第2反射面R2がXY平面(光軸AX1)と平行な場合、第1面SRに対して、光学系ILの像面が傾斜する可能性がある。すなわち、角度θ3が45度より大きいと、所謂、あおり現象により、第1面SRに対して、光学系ILの像面が傾斜する可能性がある。
光軸AX1に対する第2反射面R2の傾斜角度を調整することによって、第1面SRに対する光学系ILの像面の角度を調整することができる。本実施形態においては、第1面SRと共役位置において、第1面SRと鏡映対称となるように、光軸AX1に対して第2反射面R2を傾斜させることによって、光学系ILの像面と、第1面SRとを平行にすることができる。
空間光変調器10は、第1反射面R1からの露光光ELの空間光変調器10に入射する位置に応じて、その露光光ELに空間的な変調を与える。本実施形態において、空間光変調器10は、二次元的に配列された反射素子11を複数有する。本実施形態においては、複数の反射素子11のそれぞれが、第2反射面R2を有する。本実施形態において、空間光変調器(反射型空間光変調器)10は、DMD(Digital Micro-mirror Device)を含む。複数の反射素子11のそれぞれは、独立して可動である。
本実施形態において、第2光学ユニットSU2は、複数の反射素子11のそれぞれを独立して駆動可能な駆動部12を備えている。駆動部12は、制御装置CNTに制御される。制御装置CNTは、駆動部12を制御して、複数の反射素子11の姿勢を独立して制御することができる。反射素子11の姿勢は、反射素子11の傾斜角度及び傾斜方向の少なくとも一方を含む。反射素子11の姿勢が制御されることによって、その反射素子11の第2反射面R2の傾斜角度及び傾斜方向の少なくとも一方が制御される。
図3は、空間光変調器10の反射素子11の一例を示す図である。図3に示すように、空間光変調器10は、第2反射面R2をそれぞれ有し、二次元的に配列された反射素子11を複数有する。複数の反射素子11のそれぞれは、可動である。複数の反射素子11それぞれの第2反射面R2の傾き(傾斜角度及び傾斜方向)は、制御装置CNTによって制御される。各反射素子11は、第2反射面R2に平行な二方向であって、互いに直交する二方向を回転軸として、所望の回転角度だけ連続的に回転することができる。すなわち、各反射素子11は、第2反射面R2に沿った二次元で傾斜を制御することができる。
本実施形態においては、複数の反射素子11の全ての第2反射面R2が1つの平面(第1面SRと鏡映対称な面)に沿って配置された基準状態において、第1反射面R1及び側面F3を介して第2反射面R2に入射した露光光ELが、各反射素子11の第2反射面R2で反射して、側面F3、第3反射面R3、及び射出面F2を介して、マスクM側に射出され、マスクMの下面SRに基準照度で照射される。一方、基準状態に対して第2反射面R2が第1の傾斜状態で傾斜されることによって、その基準状態に対して第1の傾斜状態で傾斜された第2反射面R2に入射した露光光ELは、基準照度と異なる第1照度で、マスクMの下面SRに照射される。また、基準状態に対して第2反射面R2が第2の傾斜状態で傾斜されることによって、その基準状態に対して第2の傾斜状態で傾斜された第2反射面R2に入射した露光光ELは、基準照度及び第1照度と異なる第2照度で、マスクMの下面SRに照射される。また、基準状態に対して第2反射面R2が所定の傾斜状態で傾斜されることによって、その所定の傾斜状態で傾斜された第2反射面R2に入射した露光光ELは、マスクM側に射出されない。したがって、制御装置CNTは、複数の反射素子11の姿勢を制御して、マスクMの下面SR(ひいては基板Pの表面)に照射される露光光ELの照度分布を調整することができる。
次に、上述の構成を有する照明装置ISを備える露光装置EXの動作の一例について説明する。マスクステージMSにマスクMが保持され、基板ステージPSに基板Pが保持された後、制御装置CNTは、基板Pの露光処理を開始する。制御装置CNTは、照明装置ISより露光光ELを射出して、マスクステージMSに保持されているマスクMを露光光ELで照明する。露光光ELで照明されたマスクMのパターンの像は、基板ステージPSに保持される基板Pに投影される。このように、照明装置ISは、マスクMを露光光ELで照明して、マスクMのパターン及び投影光学系PLを介して基板Pに露光光ELを照射して、その基板Pを露光する。
図4は、基板ステージ2に保持された基板Pの一例を示す図である。図4に示すように、基板P上には、露光対象領域である複数のショット領域S1〜S21がマトリクス状に設定される。制御装置CNTは、それら複数のショット領域S1〜S21を順次露光する。
上述したように、本実施形態の露光装置EXは、走査型露光装置である。各ショット領域S1〜S21を露光するとき、制御装置CNTは、マスクステージMS及び基板ステージPSを制御して、照明領域IRに対してマスクMをY軸方向に移動しながら、そのマスクMの移動と同期して、基板PをY軸方向に移動しつつ、各ショット領域S1〜S21を順次露光する。
また、制御装置CNTは、あるショット領域(例えば第1ショット領域S1)の露光が終了した後、次のショット領域(例えば第2ショット領域S2)を露光するために、投影光学系PLからの露光光ELの射出を停止した状態で、投影領域PRが次のショット領域の露光開始位置に配置されるように、基板ステージPSを制御して、投影光学系PLに対して基板PをXY平面内の所定方向に移動する。
本実施形態においては、制御装置CNTは、投影領域PRが、図4中、例えば矢印YJに沿って移動するように、投影光学系PLと基板P(基板ステージPS)を相対的に移動しつつ、投影光学系PLから露光光ELを射出して、投影領域PRに露光光ELを照射して、基板P上の各ショット領域S1〜S21を順次露光する。
図5は、ショット領域S1(S2〜S21)と、露光光ELが照射される投影領域PRとの関係を示す図である。ショット領域S1を露光するとき、投影領域PRに対してショット領域S1(基板P)がY軸方向に移動する。XY平面内における投影領域PRの大きさは、ショット領域S1の大きさより小さい。本実施形態において、X軸方向(非走査方向)に関して、投影領域PRの大きさと、ショット領域S1の大きさとは、ほぼ等しく、Y軸方向(走査方向)に関して、投影領域PRの大きさは、ショット領域S1の大きさより小さい。本実施形態において、XY平面内における投影領域PRの形状は、X軸方向に長い矩形状(長方形状)である。
本実施形態においては、制御装置CNTは、空間光変調器10の複数の反射素子11を制御して、照明領域IRの照度分布を制御する。本実施形態において、照明領域IRの照度分布と、投影領域PRの照度分布とは対応する。照明領域IRの照度分布が制御されることによって、投影領域PRの照度分布も制御される。以下、空間光変調器10を用いて、投影領域PRの照度分布を制御する場合を例にして説明する。
制御装置CNTは、投影領域PRの第1部分AR1の照度分布と、第1部分AR1と異なる投影領域PRの第2部分AR2の照度分布とが異なるように、空間光変調器10の複数の反射素子11を制御する。
本実施形態において、第1部分AR1は、投影領域PRの中央部分を含み、第2部分AR2は、投影領域PRのエッジを含む周縁部分を含む。
本実施形態において、第1部分AR1は、Y軸方向(走査方向)に関して投影領域PRの中央部分を含む。第2部分AR2は、Y軸方向(走査方向)に関する基板Pの移動方向前方側の投影領域の第1エッジ(図5においては+Y側のエッジ)EG1を含む第1周縁部分AR21と、移動方向後方側の投影領域の第2エッジ(図5においては−Y側のエッジ)EG2を含む第2周縁部分AR22とを含む。
図5に示すように、本実施形態においては、制御装置CNTは、第1部分AR1の照度分布がほぼ均一になり、第1周縁部分AR21の照度分布が、第1エッジEG1に向かって徐々に小さくなり、第2周縁部分AR22の照度分布が、第2エッジEG2に向かって除々に小さくなるように、空間光変調器10の各反射素子11を制御して、投影領域PRの照度分布を調整する。
上述のように、本実施形態の光源LSは、パルス状の露光光(レーザ光)ELを発する。本実施形態において、1つのショット領域S1(S2〜S21)の露光を開始してから終了するまでの間に、光源LSは、パルス状の露光光ELを数十回発する。
本実施形態においては、投影領域PRの照度分布が図5に示したような照度分布を有するので、1つのショット領域S1(S2〜S21)について、走査方向に関する露光量ムラの発生を抑制することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、空間光変調器10の第2反射面R2を、光軸AX1に対して傾斜させたので、照明装置ISの光学系ILが形成する像面と、第1面(マスクMの下面)SRとうぃほぼ平行にすることができる。したがって、基板Pに形成されるパターンの線幅が不均一になることを抑制でき、パターン欠陥が発生することを抑制できる。
また、本実施形態によれば、第1面SRと光学的に共役位置に配置された空間光変調器10を用いて、照明領域IR及び投影領域PRの照度分布を調整することができる。本実施形態によれば、空間光変調器10を用いて、照明領域IR及び投影領域PRの照度分布を任意に調整することができる。したがって、露光量ムラの発生を抑制でき、露光不良の発生を抑制することができる。
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について説明する。上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
次に、第2実施形態について説明する。上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図6は、第2実施形態に係る第2光学ユニットSU2Bの一例を示す図である。上述の第1実施形態においては、第1反射面R1及び第3反射面R3が、内面反射面である場合を例にして説明した。上述の第1実施形態と異なる第2実施形態の特徴的な部分は、第1反射面及び第3反射面が、表面反射面である点にある。
図6において、第2光学ユニットSU2Bは、V字型のプリズム部材(反射部材)13Bと、空間光変調器10とを備える。プリズム部材13Bは、光軸AX1上に配置され、表面反射面である第1反射面R1B及び第3反射面R3Bを有する。
プリズム部材13Bは、第1反射面R1B及び第3反射面R3Bが光軸AX1上に配置されるように、配置される。第1反射面R1Bの垂線と光軸AX1とがなす角度は、45度より大きい。第3反射面R3Bの垂線と光軸AX1とがなす角度は、45度より大きい。第1反射面R1Bと第3反射面R3Bとがなす角度は、鈍角である。
空間光変調器10の第2反射面R2は、光軸AX1外で、第1面SRと光学的に共役位置に配置される。空間光変調器10の第2反射面R2は、第1面SRと鏡映対称となるように、光軸AX1に対して傾斜している。
光源LSからの露光光ELは、第1反射面R1Bに入射する。第1反射面R1Bに入射した露光光ELは、その第1反射面R1Bで反射して、空間光変調器10の第2反射面R2に供給される。第2反射面R2は、第1反射面R1Bからの露光光ELを反射して、第3反射面R3Bに供給する。第3反射面R3Bは、第2反射面R2からの露光光ELを反射して、マスクM側の供給する。
本実施形態においても、光学系ILの像面とマスクMの下面(基板Pの表面)とをほぼ平行にすることができる。
なお、上述の第1,第2実施形態の基板Pとしては、ディスプレイデバイス用のガラス基板のみならず、半導体デバイス製造用の半導体ウエハ、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版(合成石英、シリコンウエハ)等が適用される。
なお、露光装置EXとしては、マスクMと基板Pとを同期移動してマスクMのパターンを介した露光光ELで基板Pを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(スキャニングステッパ)の他に、マスクMと基板Pとを静止した状態でマスクMのパターンを一括露光し、基板Pを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ)にも適用することができる。
また、露光装置EXとして、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。
また、本発明は、米国特許第6341007号明細書、米国特許第6208407号明細書、米国特許第6262796号明細書等に開示されているような、複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。
また、本発明は、米国特許第6897963号明細書、欧州特許出願公開第1713113号明細書等に開示されているような、基板を保持する基板ステージと、基板を保持せずに、基準マークが形成された基準部材及び/又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置を採用することができる。
露光装置EXの種類としては、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置に限られず、基板Pに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)、マイクロマシン、MEMS、DNAチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
上述の実施形態の露光装置EXは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
半導体デバイス、ディスプレイデバイス、電子デバイス等のデバイスは、図7に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ201、この設計ステップに基づいたマスクMを製作するステップ202、基板Pを製造するステップ203、上述の実施形態に従って、マスクMのパターンからの露光光ELで基板Pを露光して、パターンを基板Pに転写する転写工程、及びパターンが転写された基板Pを現像し、パターンに対応する形状の転写パターン層を基板Pに形成する現像工程を含む基板処理ステップ204、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージ工程等、転写パターン層を介して基板Pを加工する加工工程を含むデバイス組み立てステップ205、及び検査ステップ206等を経て製造される。
なお、上述の実施形態及び変形例の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
なお、上述の実施形態では、照明装置ISを、基板を露光する露光装置EXに適用するものとして説明したが、露光装置EXに限定されない。例えば、例えば基板Pに設けられた複数の被処理領域を顕微鏡等で順次観察して検査する検査装置等にも、本発明の照明装置ISを適用することができる。
10…空間光変調器、11…反射素子、12…駆動部、13,13B…プリズム部材、AR1…第1部分、AR2…第2部分、AX1…光軸、CNT…制御装置、EL…露光光、EX…露光装置、IL…光学系、IR…照明領域、IS…照明装置、LS…光源、MS…マスクステージ、R1,R1B…第1反射面、R2…第2反射面、R3,R3B…第3反射面、PL…投影光学系、PR…投影領域、PS…基板ステージ、SR…第1面
Claims (18)
- 光源が発した照射光に基づいて第1面を照明する光学系を有する照明装置であって、
前記光学系の光軸上に配置され、前記光源からの前記照射光を反射する第1反射面と、
前記光軸外、且つ、前記第1面と光学的に共役位置に配置され、前記第1反射面からの前記照射光を反射可能な第2反射面を有する空間光変調器と、
前記光軸上に配置され、前記第2反射面からの前記照射光を反射して、前記第1面側に射出する第3反射面と、を備え、
前記第3反射面の垂線と前記光軸とがなす角度は、45度より大きく、
前記第1面と前記第2反射面の少なくとも一部とが鏡映対称となるように、前記第2反射面が前記光軸に対して傾斜している照明装置。 - 前記第1反射面の垂線と前記光軸とがなす角度は、45度より大きい請求項1記載の照明装置。
- 前記第3反射面の垂線と前記光軸とがなす角度と、前記第1反射面の垂線と前記光軸とがなす角度とは、等しい請求項1又は2記載の照明装置。
- 前記光軸上に配置されるプリズム部材を有し、
前記第1反射面及び前記第3反射面は、前記プリズム部材に配置される請求項1〜3のいずれか一項記載の照明装置。 - 前記第1反射面及び前記第3反射面は、内面反射面である請求項1〜4のいずれか一項記載の照明装置。
- 前記第1反射面及び前記第3反射面は、表面反射面である請求項1〜4のいずれか一項記載の照明装置。
- 前記空間光変調器は、前記第2反射面をそれぞれ有し、二次元的に配列された反射素子を複数有する請求項1〜6のいずれか一項記載の照明装置。
- 複数の前記反射素子の姿勢を独立して制御する制御装置を備える請求項7記載の照明装置。
- 前記制御装置は、複数の前記反射素子の姿勢を制御して、前記第1面に照射される前記照射光の照度分布を調整する請求項8記載の照明装置。
- 所定の照明領域を前記照射光で照明し、
前記制御装置は、前記照明領域の第1部分の照度分布と、前記第1部分と異なる前記照明領域の第2部分の照度分布とが異なるように、複数の前記反射素子を制御する請求項9記載の照明装置。 - 前記第1部分は、前記照明領域の中央部分を含み、前記第2部分は、前記照明領域のエッジを含む周縁部分を含む請求項10記載の照明装置。
- 前記制御装置は、前記周縁部分の照度分布が、前記照射領域のエッジに向かって徐々に小さくなるように制御する請求項11記載の照明装置。
- 前記制御装置は、前記中央部分の照度分布がほぼ均一になるように制御する請求項11又は12記載の照明装置。
- 第1面の像を第2面に投影する露光装置であって、
前記第1面を照明する請求項1〜13のいずれか一項記載の露光装置。 - 請求項10記載の照明装置と、
前記照明領域に対してマスクを保持して所定の走査方向に移動するマスクステージと、
前記マスクステージの移動と同期して、基板を保持して移動する基板ステージと、
前記照明領域に配置された前記マスクの像を前記基板に投影する投影光学系と、を備え、
前記第1部分は、前記走査方向に関して前記照明領域の中央部分を含み、
前記第2部分は、前記走査方向に関する移動方向前方側の前記照明領域の第1エッジを含む第1周縁部分と、前記移動方向後方側の前記照明領域の第2エッジを含む第2周縁部分とを含む露光装置。 - 前記制御装置は、
前記中央部分の照度分布が、ほぼ均一になり、
前記第1周縁部分の照度分布が、前記第1エッジに向かって除々に小さくなり、
前記第2周縁部分の照度分布が、前記第2エッジに向かって除々に小さくなるように制御する請求項15記載の露光装置。 - 前記マスク及び前記基板を前記走査方向に移動しながら前記照射光で前記基板が露光され、
前記光源は、パルス状の前記照射光を発する請求項15又は16記載の露光装置。 - 請求項14〜17のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
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