JP2012064725A - Reflection optical device, luminaire, exposure device and method of manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反射光学装置、照明装置、露光装置及びデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to a reflection optical apparatus, an illumination apparatus, an exposure apparatus, and a device manufacturing method.
半導体素子、液晶表示素子等の各種デバイスを製造するためのリソグラフィ工程において、レチクル又はフォトマスク等に形成されたデバイス用の回路パターンを介した露光光で、感光性材料(レジスト)が塗布された基板(ウエハ又はガラスプレート等)を露光するために、ステッパーあるいはスキャナーと呼ばれる各種の投影型露光装置が使用されている。 In a lithography process for manufacturing various devices such as a semiconductor element and a liquid crystal display element, a photosensitive material (resist) is applied with exposure light through a circuit pattern for a device formed on a reticle or a photomask. In order to expose a substrate (such as a wafer or a glass plate), various projection exposure apparatuses called steppers or scanners are used.
近年、より集積度の高いデバイスを製造するために、より高精細な回路パターンを基板上に形成する露光技術が求められている。その高精細化を達成する露光装置の一つとして、より波長の短い光、5〜20nm程度の波長を有するEUV(Extreme UltraViolet:極端紫外)光を用いたEUV露光装置が注目されている。このようなEUV光を用いて、パターン露光する場合、EUV露光装置の照明光学系及び投影光学系のそれぞれには、複数の反射光学素子、例えばモリブデンとケイ素とによる層を繰り返し積層した多層膜ミラー等が使われる(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, in order to manufacture a device with a higher degree of integration, an exposure technique for forming a higher-definition circuit pattern on a substrate is required. As one of exposure apparatuses that achieve such high definition, an EUV exposure apparatus that uses EUV (Extreme Ultra Violet) light having a shorter wavelength and a wavelength of about 5 to 20 nm has been attracting attention. When pattern exposure is performed using such EUV light, each of the illumination optical system and projection optical system of the EUV exposure apparatus has a multilayer mirror in which a plurality of reflective optical elements, for example, layers of molybdenum and silicon are repeatedly stacked. Etc. are used (see, for example, Patent Document 1).
EUV露光装置に限らず、一般の露光装置には、光源から発生した光を測定する光量センサが設けられている。しかしながら、ウエハへの露光動作中に、マスクまたはウエハに達する露光用の照明光を測定しようとすると、その照明光の一部を光量センサに導くことになり、マスクまたはウエハに到達する光の光量が低下してしまう。 A general exposure apparatus, not limited to an EUV exposure apparatus, is provided with a light amount sensor for measuring light generated from a light source. However, if the illumination light for exposure reaching the mask or wafer is measured during the exposure operation on the wafer, a part of the illumination light is guided to the light quantity sensor, and the amount of light reaching the mask or wafer. Will fall.
本発明の態様は、このような事情に鑑み、マスクまたはウエハに到達する光の光量の低下を抑えて、高いスループットを達成することを目的としている。 In view of such circumstances, an aspect of the present invention aims to achieve a high throughput by suppressing a decrease in the amount of light reaching the mask or wafer.
本発明の第1の態様に従えば、光を反射する複数のミラー面が二次元面に配置された反射光学装置において、複数のミラー面は、隣接したミラー面の間の少なくとも一部に空隙が形成されるように、隣接したミラー面の少なくとも一方の寸法を短くして形成され、空隙に達する光を受光するための検出装置を設けたことを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, in the reflective optical device in which a plurality of mirror surfaces that reflect light are arranged on a two-dimensional surface, the plurality of mirror surfaces are at least partially spaced between adjacent mirror surfaces. Is formed by shortening at least one dimension of adjacent mirror surfaces, and is provided with a detection device for receiving light reaching the gap.
本発明の第2の態様に従えば、光源からの光を用いて被照射面を照明するために用いられる光学ユニットにおいて、光源と被照射面との間に配置され、光源からの光を波面分割する反射光学装置を備える第1フライアイ光学装置と、第1フライアイ光学装置で波面分割された光を反射する第2フライアイ光学装置と、を備え、反射光学装置は、光を反射する複数のミラー面が二次元面に配置され、複数のミラー面は、隣接したミラー面の間の少なくとも一部に空隙が形成されるように、隣接したミラー面の少なくとも一方の寸法を短くして形成され、空隙に達する光を受光するための検出装置を設け、検出装置は、空隙に設けられ、空隙に達する光を受光して検出信号を出力する検出部を有することを特徴とする。 According to the second aspect of the present invention, in the optical unit used for illuminating the irradiated surface using the light from the light source, the optical unit is disposed between the light source and the irradiated surface, and the light from the light source is wavefronted. A first fly-eye optical device including a reflective optical device for splitting; and a second fly-eye optical device that reflects light wave-divided by the first fly-eye optical device, the reflective optical device reflecting light A plurality of mirror surfaces are arranged on a two-dimensional surface, and the plurality of mirror surfaces are formed by shortening at least one dimension of adjacent mirror surfaces so that a gap is formed at least in a part between the adjacent mirror surfaces. A detection device is provided for receiving the light that is formed and reaches the air gap, and the detection device has a detection unit that is provided in the air gap and receives the light reaching the air gap and outputs a detection signal.
本発明の第3の態様に従えば、光源からの光を用いて被照射面を照明するために用いられる光学ユニットにおいて、光源と被照射面との間に配置され、光源からの光を波面分割する反射光学装置を備える第1フライアイ光学装置と、第1フライアイ光学装置で波面分割された光を反射する第2フライアイ光学装置と、を備え、反射光学装置は、光を反射する複数のミラー面が二次元面に配置され、複数のミラー面は、隣接したミラー面の間の少なくとも一部に空隙が形成されるように、隣接したミラー面の少なくとも一方の寸法を短くして形成され、空隙に達する光を受光するための検出装置を設け、検出装置は、空隙に達する光を特定方向に反射するように空隙に設けられた検出用ミラー面と、検出用ミラー面で特定方向に反射された光を受光して検出信号を出力する検出部を有することを特徴とする。 According to the third aspect of the present invention, in the optical unit used for illuminating the irradiated surface using light from the light source, the optical unit is disposed between the light source and the irradiated surface, and the light from the light source is wavefronted. A first fly-eye optical device including a reflective optical device for splitting; and a second fly-eye optical device that reflects light wave-divided by the first fly-eye optical device, the reflective optical device reflecting light A plurality of mirror surfaces are arranged on a two-dimensional surface, and the plurality of mirror surfaces are formed by shortening at least one dimension of adjacent mirror surfaces so that a gap is formed at least in a part between the adjacent mirror surfaces. A detection device is provided to receive the light that reaches the air gap, and the detection device is specified by the detection mirror surface provided in the air gap and the detection mirror surface so as to reflect the light reaching the air gap in a specific direction. The light reflected in the direction It characterized by having a detecting section for outputting a detection signal light.
本発明の第4の態様に従えば、光源からの光を用いて被照射面を照明する照明装置において、光源からの光を用いて被照射面を照明するために光学ユニットを用い、光学ユニットは、光源と被照射面との間に配置され、光源からの光を波面分割する反射光学装置を備える第1フライアイ光学装置と、第1フライアイ光学装置で波面分割された光を反射する第2フライアイ光学装置と、を備え、反射光学装置は、光を反射する複数のミラー面が二次元面に配置され、複数のミラー面は、隣接したミラー面の間の少なくとも一部に空隙が形成されるように、隣接したミラー面の少なくとも一方の寸法を短くして形成され、空隙に達する光を受光するための検出装置を設けたことを特徴とする。 According to the fourth aspect of the present invention, in the illumination device that illuminates the illuminated surface using light from the light source, the optical unit is used to illuminate the illuminated surface using light from the light source. Is disposed between the light source and the irradiated surface, and includes a first fly's eye optical device that includes a reflection optical device that divides light from the light source into a wavefront, and reflects light that has been wavefront divided by the first fly's eye optical device. A second fly's eye optical device, wherein the reflecting optical device has a plurality of mirror surfaces that reflect light arranged in a two-dimensional surface, and the plurality of mirror surfaces are at least partially spaced between adjacent mirror surfaces. Is formed by shortening at least one dimension of adjacent mirror surfaces, and is provided with a detection device for receiving light reaching the gap.
本発明の第5の態様に従えば、マスクに形成されたパターンを物体に露光する露光装置において、マスクに形成されたパターンを照明する照明装置を用い、照明装置は、光源からの光を用いて被照射面を照明するために光学ユニットを用い、光学ユニットは、光源と被照射面との間に配置され、光源からの光を波面分割する反射光学装置を備える第1フライアイ光学装置と、第1フライアイ光学装置で波面分割された光を反射する第2フライアイ光学装置と、を備え、反射光学装置は、光を反射する複数のミラー面が二次元面に配置され、複数のミラー面は、隣接したミラー面の間の少なくとも一部に空隙が形成されるように、隣接したミラー面の少なくとも一方の寸法を短くして形成され、空隙に達する光を受光するための検出装置を設けたことを特徴とする。 According to the fifth aspect of the present invention, in the exposure apparatus that exposes the pattern formed on the mask to the object, the illumination apparatus that illuminates the pattern formed on the mask is used, and the illumination apparatus uses light from the light source. An optical unit is used to illuminate the irradiated surface, and the optical unit is disposed between the light source and the irradiated surface, and the first fly's eye optical device includes a reflective optical device that divides the light from the light source into a wavefront; A second fly's eye optical device that reflects light that has been wavefront-divided by the first fly's eye optical device, wherein the reflective optical device has a plurality of mirror surfaces that reflect light arranged in a two-dimensional plane, The mirror surface is formed by shortening at least one dimension of adjacent mirror surfaces so that a gap is formed in at least a part between the adjacent mirror surfaces, and a detection device for receiving light reaching the gap Provided It is characterized in.
本発明では、マスクまたはウエハに到達する光の光量の低下を抑えて、高いスループットを達成することができる。 In the present invention, a high throughput can be achieved by suppressing a decrease in the amount of light reaching the mask or wafer.
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態について、図1から図5を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る露光装置100の全体構成を概略的に示した図である。この露光装置100は、露光光ELとして約5〜40nmの波長を有するEUV(Extreme Ultra Violet:極端紫外)光を用いて、投影光学系PLに対してレチクルRとウエハWとを相対的に移動させながら、レチクルRのパターンをウエハW上のレジスト(感光性材料)層に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の投影露光装置である。以下の説明において、図1に示したXYZ直交座標系を設定し、投影光学系PLの光軸に平行な方向をZ軸、Z軸に垂直な平面内で紙面に平行な方向をY軸、紙面に垂直な方向をX軸として、各部材の構成とそれらの位置関係について説明する。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of an
露光装置100は、図1に示すように、露光に用いる光(露光光EL)を発生させるレーザプラズマ光源装置2と、レーザプラズマ光源装置2から射出された露光光ELで、デバイス用の回路パターンが形成されたレチクルR(またはマスク)を照明する照明装置11(または照明光学系)と、レチクルRを保持するレチクルステージRSと、投影光学系PLと、ウエハWを保持する不図示のウエハホルダを有するウエハステージWSと、を備えている。
As shown in FIG. 1, an
レーザプラズマ光源装置2は、CO2レーザや半導体レーザ励起によるYAGレーザ光源又はエキシマレーザ光源等の高出力レーザ光源4と、高出力レーザ光源4から射出されるレーザ光を集光する集光レンズ6と、レーザプラズマ光源装置2のターゲット材料としてのキセノンガス(Xe)やクリプトンガス(Kr)等を噴出するノズル8と、発生した光を集光する楕円反射鏡10とを備えている。
The laser plasma
高出力レーザ光源4から射出されたレーザ光は、集光レンズ6により一点に集光される。その集光点には、ノズル8からキセノンガスやクリプトンガス等のターゲット材料が射出されており、これらのターゲット材料がレーザ光のエネルギーによってプラズマ状態に励起される。そして、これが低ポテンシャル状態に遷移する際に、EUV光、波長100nm以上の紫外光、可視光及び他の波長の光を射出する。
The laser light emitted from the high-power
楕円反射鏡10は、楕円形状の曲面を有する反射面を備え、その反射面に露光光ELを選択的に反射可能な多層膜が形成され、その第1焦点位置は集光レンズ6の集光位置と一致するように設けられている。これによって、レーザプラズマ光源装置2より射出された露光光ELは、楕円反射鏡10の第2焦点位置に向けて反射される。照明装置11は、レーザプラズマ光源装置2から射出された露光光ELを反射する斜入射ミラー12と、レチクルRの被照射面における露光光ELの照度分布を均一にするために用いられる光学ユニット20と、コンデンサミラー18とにより構成される。
The elliptical reflecting
斜入射ミラー12は、レーザプラズマ光源装置2と光学ユニット20との間に設けられ、凹面状の反射面を有する。レーザプラズマ光源装置2から射出された露光光ELは、斜入射ミラー12で反射されて、平行光としてコリメートされて、光学ユニット20に導かれる。
The
光学ユニット20は、反射型の第1フライアイ光学装置21(反射光学装置)と反射型の第2フライアイ光学装置24によって構成され、レチクルRの被照射面における露光光ELの照度分布を均一にすることができる。第1フライアイ光学装置21は、円弧状のミラー面を、X軸方向とY軸方向とに複数配列して構成されるが、その詳細については後述する。
The
コンデンサミラー18は、凹面状の反射面を有し、光学ユニット20から射出された露光光ELを反射して、レチクルRの被照射面に円弧状の照明領域を形成するように配置されている。なお、コンデンサミラー18に変えて、複数の反射ミラーを組み合わせたコンデンサ光学系を用いても良い。
The
斜入射ミラー12、第1フライアイ光学装置21、第2フライアイ光学装置24、コンデンサミラー18の各反射面(またはミラー面)には、波長約13.5nmのEUV光に対して高反射率となるように、モリブデン(Mo)層とケイ素(Si)層とが繰り返し積層された多層膜が形成されている。
Reflective surfaces (or mirror surfaces) of the
レチクルステージRSは、デバイス用の回路パターンが形成されたレチクルRを、静電吸着して保持する不図示のレチクルホルダを備えている。また、レチクルステージRSは、不図示のレチクルベース上のガイド面に載置されて、リニアモータ等を含むレチクルステージ駆動部(不図示)により、Y軸方向に所定の走査速度で駆動されると共に、X軸方向、Z軸方向、及びZ軸に平行な軸の周りの回転方向(θZ方向)に微小駆動される。レチクルステージRSのガイド面上の位置は、不図示のレチクル干渉計によって、例えば、0.1〜0.5nm程度の分解能で常時計測されている。その位置情報に基づいて、レチクルステージ制御部(不図示)が上記のレチクルステージ駆動部を介して、レチクルステージRSの位置及び速度を制御する。レチクルステージRSにより不図示のレチクルホルダを用いて、吸着して保持するレチクルRとしては、石英等の基板にデバイス用の回路パターンが形成された反射型のレチクルを用いる。なお、反射型のレチクルRに等価なものとして、DMD(Digital Micro-mirror Device:デジタルマイクロミラーデバイス)を用いてパターンを投影しても良い。 The reticle stage RS includes a reticle holder (not shown) that holds a reticle R on which a circuit pattern for a device is formed by electrostatic adsorption. The reticle stage RS is mounted on a guide surface on a reticle base (not shown), and is driven at a predetermined scanning speed in the Y-axis direction by a reticle stage drive unit (not shown) including a linear motor and the like. , X-axis direction, Z-axis direction, and micro-drive in the rotation direction (θ Z direction) around an axis parallel to the Z-axis. The position of the reticle stage RS on the guide surface is always measured by a reticle interferometer (not shown) with a resolution of about 0.1 to 0.5 nm, for example. Based on the position information, a reticle stage control unit (not shown) controls the position and speed of the reticle stage RS via the reticle stage driving unit. As the reticle R that is attracted and held using a reticle holder (not shown) by the reticle stage RS, a reflective reticle in which a circuit pattern for a device is formed on a substrate such as quartz is used. As an equivalent to the reflective reticle R, a pattern may be projected using a DMD (Digital Micro-mirror Device).
投影光学系PLは、2〜10枚程度の複数の反射鏡によって構成され、レチクルRに形成された回路パターンをウエハW上に投影する。複数の反射鏡の反射面には、露光光ELを反射する多層膜が形成されている。本実施例における投影光学系PLの実効的な開口数(NA)は、例えば0.35である。この投影光学系PLのNAの値は、0.35以下あるいは0.35以上に設定してもよい。なお、投影光学系PLは、逆瞳タイプの光学系を用いてもよい。逆瞳タイプの光学系は、投影光学系の入射瞳が物体面(レチクル面)を挟んで投影光学系とは反対側に位置している。逆瞳タイプの光学系を用いた露光装置は、照明装置11に用いられるコンデンサミラー18またはコンデンサ光学系が不用なため、露光装置100を小型化できる。また、露光光ELの光量損失を伴う反射部材としてのコンデンサミラー18またはコンデンサ光学系が不要なので、スループットが向上する。なお、逆瞳光学系の構成は、米国特許第6781671号明細書を援用して用いることができる。
The projection optical system PL is composed of a plurality of about 2 to 10 reflecting mirrors, and projects a circuit pattern formed on the reticle R onto the wafer W. A multilayer film that reflects the exposure light EL is formed on the reflecting surfaces of the plurality of reflecting mirrors. The effective numerical aperture (NA) of the projection optical system PL in the present embodiment is, for example, 0.35. The NA value of the projection optical system PL may be set to 0.35 or less or 0.35 or more. The projection optical system PL may be an inverted pupil type optical system. In the inverted pupil type optical system, the entrance pupil of the projection optical system is located on the opposite side of the projection optical system with the object plane (reticle surface) in between. In the exposure apparatus using the inverted pupil type optical system, the
ウエハステージWSは、ウエハWを静電吸着して保持する不図示のウエハホルダを備えている。ウエハステージWSは、投影光学系PLの下方に、水平に配置された不図示のウエハベースのガイド面(XY平面)上に複数のエアベアリングを介して非接触で浮上支持されるXYステージ(不図示)とZチルトステージ(不図示)とを備えている。Zチルトステージは、例えばZ軸方向に変位可能な3箇所のZ駆動部を個別に駆動して、ZチルトステージのZ軸方向の位置、及びX軸に平行な軸の周りの回転方向(θX方向)、Y軸に平行な軸の周りの回転方向(θY方向)、Z軸に平行な軸の周りの回転方向(θZ方向)の回転角を調整する。なお、ウエハベースは、複数の防振台を介して、床部材に支持されている。また、ウエハステージWSは、ウエハベース上でリニアモータ又は平面モータ等の駆動部(不図示)によって、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θX方向、θY方向及びθZ方向に駆動される。なお、ガイド面上のX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θX方向、θY方向及びθZ方向の少なくとも1方向の位置は、不図示のウエハステージ干渉計によって、例えば0.1〜0.5nm程度の分解能で常時計測されている。その位置情報に基づいて、ステージ制御部(不図示)が駆動部を介してウエハステージWSの位置及び速度を制御する。 The wafer stage WS includes a wafer holder (not shown) that holds the wafer W by electrostatic adsorption. Wafer stage WS is an XY stage (non-contact) that is floated and supported in a non-contact manner via a plurality of air bearings on a guide surface (XY plane) of a wafer base (not shown) disposed horizontally below projection optical system PL. And a Z tilt stage (not shown). The Z tilt stage individually drives, for example, three Z drive units that can be displaced in the Z axis direction, and the Z tilt stage position in the Z axis direction and the rotation direction around the axis parallel to the X axis (θ The rotation angle is adjusted in the X direction), the rotation direction around the axis parallel to the Y axis (θ Y direction), and the rotation direction around the axis parallel to the Z axis (θ Z direction). The wafer base is supported by the floor member via a plurality of vibration isolation tables. The wafer stage WS is moved in the X axis direction, Y axis direction, Z axis direction, θ X direction, θ Y direction, and θ Z direction by a drive unit (not shown) such as a linear motor or a planar motor on the wafer base. Driven. The position of at least one of the X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction, θ X direction, θ Y direction, and θ Z direction on the guide surface is, for example, 0.1 by a wafer stage interferometer (not shown). It is always measured with a resolution of about 0.5 nm. Based on the position information, a stage control unit (not shown) controls the position and speed of the wafer stage WS via the drive unit.
次に、本発明の第1実施形態に係る光学ユニット20について述べる。図2および図3は、光学ユニット20を構成する第1フライアイ光学装置21および第2フライアイ光学装置24の概要を示している。図2および図3におけるX軸方向は、レチクルRおよびウエハWの非走査方向に対応し、Y軸方向は、レチクルRおよびウエハWの走査方向に対応している。また、図面の明瞭化のために、第1フライアイ光学装置21および第2フライアイ光学装置24を構成する個々のミラー面21a、24aの数を実際よりも少なく表わしている。
Next, the
第1フライアイ光学装置21は、図2に示すように、レチクルRのパターン面と光学的に共役な位置に、円弧状の外形形状を有する複数のミラー面21aをX軸方向とY軸方向とにほぼ一様のピッチで配列して構成されている。複数のミラー面21aが円弧状の外形形状を有するのは、投影光学系PLの円弧状の有効結像領域および有効視野に対応して、レチクルR上に円弧状の照明領域を形成し、ウエハW上に円弧状の静止露光領域を形成するためである。
As shown in FIG. 2, the first fly-eye
第1フライアイ光学装置21は、1つのミラー面21aを有する光学要素(光学部材)をベース基板上に複数設けることによって構成されている。光学要素は、例えば、ゼロデュア等の低熱膨張部材やアルミ等の金属部材であり、これらの部材の表面を所定の曲率を有する凹面に加工し、その凹面に多層膜を形成することによって、ミラー面21aを形成している。なお、第1フライアイ光学装置21は、3個または4個等のミラー面21aを有するミラーブロックをベース基板上に複数設けることによって構成しても良いし、複数のミラー面21aを1つの光学要素に形成することによって構成しても良い。
The first fly's eye
第2フライアイ光学装置24は、図3に示すように、矩形状の外形形状を有する複数のミラー面24aをX軸方向とY軸方向とに配置して構成されている。矩形状の外形形状は、例えば、正方形である。第2フライアイ光学装置24のミラー面24aが矩形状の外形形状を有するのは、ミラー面24aの表面またはその近傍にほぼ円形状の小さな二次光源像が形成されるためである。この二次光源像は、楕円反射鏡10の第2焦点位置に形成される二次焦点の像である。また、第1フライアイ光学装置21を構成する複数のミラー面21aと第2フライアイ光学装置24を構成する複数のミラー面24aとの配置は、米国特許出願公開第2002/0093636号明細書を援用して用いることができる。
As shown in FIG. 3, the second fly's eye
第2フライアイ光学装置24は、第1フライアイ光学装置21と同様、1つのミラー面24aを有する光学要素をベース基板上に複数設けることによって構成されている。光学要素は、例えば、ゼロデュア等の低熱膨張部材やアルミ等の金属部材であり、これらの部材の表面を所定の曲率を有する凹面に加工し、その凹面に多層膜を形成することによって、ミラー面24aを形成している。なお、第2フライアイ光学装置24は、3個または4個等の光学要素を有するミラーブロックをベース基板上に複数設けることによって構成しても良いし、複数のミラー面24aを1つの光学要素に形成することによって構成しても良い。
Similar to the first fly's eye
本発明の第1実施形態において、光学ユニット20に入射した露光光ELの光束は、第1フライアイ光学装置21を構成する複数のミラー面21aにより波面分割される。複数のミラー面21aにより反射された光束は、第2フライアイ光学装置24の対応するミラー面24aに入射する。第2フライアイ光学装置24のそれぞれのミラー面24aで反射された光束は、コンデンサミラー18を介して、レチクルRの被照射面に、円弧状の照明領域を重畳的に照明する。これによって、レチクルRの被照射面における露光光ELの照度分布を均一にすることができる。
In the first embodiment of the present invention, the light beam of the exposure light EL incident on the
光学ユニット20およびその後方光学系が収差や各ミラー面の倍率差のない理想状態である場合、原理的には、図4に示すように、第1フライアイ光学装置61を構成する円弧状の複数のミラー面61aはX軸方向とY軸方向との二次元面に密に並ぶ。これにより、各ミラー面(例えば、61aa、61ab、61ac、61ad)で反射した光は、レチクルRの被照射面において、ほぼ正確に照明領域IR内に重畳される。しかしながら、実際は、図4の下側の模式図に示すように、収差や製造誤差、各ミラー面の倍率差の影響によって、照野の重なり誤差、すなわち照明領域の大きさや位置のずれ等が発生し、各ミラー面で反射した光は異なる照明領域(例えば、62aa、62ab、62ac、62ad)を形成する。
When the
そこで、本発明の第1実施形態では、図5に示すように、複数のミラー面21aの配列ピッチを変えずに、理想的な寸法(理論的な設計値)に対して、X軸方向またはY軸方向の寸法を若干短くしたミラー面をX軸方向とY軸方向との適当な部分に配列する。ミラー面の寸法は各ミラー面(例えば、21aa、21ab、21ac、21ad)で反射した光がレチクルRの被照射面において形成する照明領域(例えば、22aa、22ab、22ac、22ad)と照明領域IRとが極力一致するように決定される。この結果、隣接したミラー面の間に空隙が形成される。理想的には、すべてのミラー面の寸法を照明領域IRに対する重畳誤差に応じて適宜短く形成するのが望ましいが、現実的には、空隙を形成したことによる光量の損失や照明領域の照度均一性の許容範囲、寸法をわずかずつ変えたミラー面を作ることの製造コスト等を勘案して、図5に示すように、一部のミラー面の寸法を短く形成することでも良い。一般的に、第1フライアイ光学装置21の周辺部で反射される光の方が中心部で反射される光に比べて収差の影響を受けやすいので、周辺部に配列するミラー面の多くを寸法の小さなものとし、隣接ミラーの間に空隙を多く形成しても良い。また、Y軸方向に並ぶ複数のミラー面21aのうち、Y軸方向の寸法を短くしたミラー面が配置される部分では、Y軸方向に隣接するミラー面との間に空隙が生じないように稠密に並べても良い。
Therefore, in the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the X axis direction or the ideal dimension (theoretical design value) is not changed without changing the arrangement pitch of the plurality of mirror surfaces 21 a. Mirror surfaces whose dimensions in the Y-axis direction are slightly shortened are arranged at appropriate portions in the X-axis direction and the Y-axis direction. The dimensions of the mirror surface are the illumination area (for example, 22aa, 22ab, 22ac, 22ad) formed on the irradiated surface of the reticle R by the light reflected by each mirror surface (for example, 21aa, 21ab, 21ac, 21ad) and the illumination area IR. Are determined as much as possible. As a result, a gap is formed between adjacent mirror surfaces. Ideally, it is desirable that the dimensions of all the mirror surfaces be appropriately shortened according to the superposition error with respect to the illumination area IR, but in reality, the loss of light amount due to the formation of the gap and the illuminance uniformity in the illumination area In consideration of the manufacturing tolerance and the like, and the manufacturing cost of making mirror surfaces with slightly changing dimensions, the dimensions of some mirror surfaces may be formed short as shown in FIG. In general, the light reflected at the periphery of the first fly's eye
本発明の第1実施形態における第1フライアイ光学装置21は、図1のように検出装置25を備えている。その検出装置25は、複数のミラー面21aの間に形成される空隙に達する光を受光するように、その空隙に配置された検出部26を有する。検出部26は、例えば、フォトダイオードやC−MOSセンサ等である。検出部26で受光される光は、ウエハWに到達せず、ウエハWの露光に用いない光である。なお、図5では、形成された空隙に検出部26が設けられているが、形成された空隙のすべてに検出部26を設ける必要はない。検出装置25は、検出部26で受光した光強度(照度)の検出結果に基づいて、第1フライアイ光学装置21に入射する露光光ELの光強度またはその経時変化を測定する。
The first fly's eye
図1に示す制御部27は、検出部26からの検出結果を入力するとともに、光源からの光の強度を制御する。制御部27は、例えば、EUV光を発生されるターゲット材料の供給量や、ターゲット材料に照射する励起光の出力量、光源から発生する光の出力量、光源からの光を調整するフィルタや遮蔽板等を制御し、露光光ELの光の強度が低下したときには、光の強度が増加するように調整し、露光光ELの光の強度が増加したときには、光の強度が増加するように調整する。さらに、露光光ELの光の強度が時間の経過に伴って低下したときには、その時間の経過に合わせて光の強度が増加するように調整し、光の強度が時間の経過に伴って増加したときには、その時間の経過に合わせて光の強度が低下するように調整する。これによって、第1フライアイ光学装置21に入射する露光光ELの光強度またはその経時変化を制御することができる。
The
ところで、本発明の第1実施形態における照明装置11は、レチクルRの被照射面の位置またはその近傍に設けられた被照射面計測部28を備えている。被照射面計測部28は、ウエハWへの露光が停止している際に、露光光ELの強度、強度分布、経時変化の少なくとも一つを計測する。被照射面計測部28は、例えば、フォトダイオード、C−MOSセンサ等である。被照射面計測部28で計測した計測結果と、検出部26で受光した検出結果とに基づいて、制御部27は、露光光ELの光の強度または強度分布の少なくとも一方を制御する。これによって、レチクルRの被照射面に照明される光を調整することができる。その結果、ウエハWに到達する露光光ELは適正に調整される。
By the way, the illuminating
なお、複数のミラー面21aは、レチクルRの被照射面に形成される各ミラー面21aの照明領域と照明領域IRとが一致するように、照明装置11の光軸または光軸と平行な軸廻りのミラー面21aの姿勢や角度等を調整して、設置しても良い。また、第1フライアイ光学装置21と第2フライアイ光学装置24との間の距離等を調整して、設置しても良い。
The plurality of
また、第1フライアイ光学装置21を構成する複数のミラー面21aの間に形成される空隙の複数の箇所に検出部26を設けた場合、制御部27は、その複数の検出部26の各検出結果に基づいて露光光ELの光強度分布またはその経時変化を測定して、光源からの光の強度分布を調整する機能を有しても良い。その場合、制御部27は、光源から発生する光の出力分布、フィルタや遮蔽板等を制御することで、露光光ELの光の強度分布やその経時変化等を調整することができる。
In addition, when the
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態に係る第1フライアイ光学装置31について、図6から図8を参照して説明する。なお、第1実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第1実施形態と同じ構成については、説明を省略するものとする。
Second Embodiment
A first fly's eye
第1実施形態では、複数のミラー面21aの間の空隙に検出部26を設けていたが、第2実施形態では、その空隙に達する光を反射するための検出用ミラー面(例えば、ミラー面36x、36y)を形成している。検出用ミラー面36xまたは36yは、図6に示すように、露光光ELを第2フライアイ光学装置24に向けて反射するミラー面(例えば、31ab)とは異なる方向に光を反射させる角度で形成されている。また、検出用ミラー面36xまたは36yは、円弧状のミラー面31abを有する光学要素39の一部に一体的に設けられる。光学要素39の一部の面に、寸法が短く形成された円弧状のミラー面31abと検出用ミラー面36xとが形成されている。これによって、円弧状のミラー面31aaのみが形成された光学要素と、寸法の短い円弧状のミラー面31abと検出用ミラー面36x(または36y)が形成された光学要素39とを、XY面の寸法が同じ大きさの光学要素を用いて作製できるため、作製コストが抑えられ、光学要素をベース基板に設置し易くできる。なお、検出用ミラー面36xまたは36yはY軸方向に傾斜していても良い。
In the first embodiment, the
第1フライアイ光学装置31は、図7に示すように、第2フライアイ光学装置24に向けて露光光ELを反射するミラー面(例えば、31aa、31ac)が形成された光学要素と、第2フライアイ光学装置24に向けて露光光ELを反射するとともに、隣接したミラー面との間に空隙が形成されるようにX軸方向またはY軸方向に寸法の短いミラー面(例えば、31ab、31ad)と、検出用ミラー面36xまたは36yとが形成された光学要素と、をベース基板上に設けることによって構成されている。
As shown in FIG. 7, the first fly's eye
第2実施形態では、図8に示すように、検出用ミラー面36xまたは36yで反射された光DLは、露光光ELと分離されて、露光光ELを遮蔽しない位置に配置された検出部37で受光される。検出部37は、図8に示すように、第2フライアイ光学装置24の裏面側で、第1フライアイ光学装置31から離れた方向に設けられる。例えば、検出部37は、第1フライアイ装置31と第2フライアイ装置24との間の距離だけ第1フライアイ光学装置31から離れた第2フライアイ光学装置24の裏面側に設けられる。これによって、照明装置11および露光装置100を小型化することができる。なお、検出部37は、露光光ELを遮らない位置であればレチクルR面の近傍等の任意の場所に設置しても良い。また、第2フライアイ装置24に隣接または近傍に設けても良い。本実施形態では、検出用ミラー面36xまたは36yと検出部37とで検出装置が構成される。
In the second embodiment, as shown in FIG. 8, the light DL reflected by the
次に、上述の実施形態にかかる露光装置100を用いたデバイス製造方法について説明する。図9は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図9に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となる物体(ウエハW)に金属膜を蒸着し(ステップS1)、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する(ステップS2)。つづいて、上述の実施形態の露光装置100を用い、レチクルRに形成されたパターンをウエハWの各ショット領域に転写し(ステップS3:露光工程)、この転写が終了したウエハWの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う(ステップS4:現像工程)。その後、ステップS4によってウエハWの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウエハWの表面に対してエッチング等の加工を行う(ステップS5:加工工程)。
Next, a device manufacturing method using the
ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の露光装置100によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップS5では、このレジストパターンを介してウエハWの表面の加工を行う。ステップS5で行われる加工には、例えばウエハWの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。
Here, the resist pattern is a photoresist layer in which unevenness having a shape corresponding to the pattern transferred by the
さらに、各実施形態は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることはなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、もしくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置の製造プロセスや撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems : 微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド及びDNAチップ等の各種デバイスの製造プロセスにも広く適用できる。さらに、本発明の形態は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)を、フォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の製造工程にも適用することができる。 Further, each embodiment is not limited to application to a semiconductor device manufacturing process. For example, a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a manufacturing process or imaging of a display device such as a plasma display. It can be widely applied to manufacturing processes of various devices such as elements (CCD, etc.), micromachines, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), thin film magnetic heads and DNA chips. Furthermore, the embodiment of the present invention can be applied to a manufacturing process when manufacturing a mask (photomask, reticle, or the like) on which a mask pattern of various devices is formed using a photolithography process.
上述した実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブデバイスを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てられ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。 The exposure apparatus according to the above-described embodiment is constructed by assembling various sub-devices including the constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
なお、各実施形態は、要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることができる。 In addition, each embodiment can take a various structure in the range which does not deviate from a summary.
RS…レチクルステージ、PL…投影光学系、WS…ウエハステージ、
EL…露光光、2…レーザプラズマ光源装置、11…照明装置、
12…斜入射ミラー、20…光学ユニット、
21,31,61…第1フライアイ光学装置、21a,31a,61a…ミラー面、
24…第2フライアイ光学装置、25…検出装置、26,37…検出部、27…制御部、
36x,36y…検出用ミラー面、100…露光装置
RS ... reticle stage, PL ... projection optical system, WS ... wafer stage,
EL ... exposure light, 2 ... laser plasma light source device, 11 ... illumination device,
12 ... oblique incidence mirror, 20 ... optical unit,
21, 31, 61 ... first fly-eye optical device, 21 a, 31 a, 61 a ... mirror surface,
24 ... second fly's eye optical device, 25 ... detection device, 26, 37 ... detection unit, 27 ... control unit,
36x, 36y ... mirror surface for detection, 100 ... exposure apparatus
Claims (14)
前記複数のミラー面は、隣接したミラー面の間の少なくとも一部に空隙が形成されるように、前記隣接したミラー面の少なくとも一方の寸法を短くして形成され、
前記空隙に達する光を受光するための検出装置を設けたことを特徴とする反射光学装置。 In a reflective optical device in which a plurality of mirror surfaces that reflect light are arranged in a two-dimensional surface,
The plurality of mirror surfaces are formed by shortening at least one dimension of the adjacent mirror surfaces so that a gap is formed in at least a part between the adjacent mirror surfaces,
A reflection optical device comprising a detection device for receiving light reaching the gap.
前記空隙に設けられ、前記空隙に達する光を受光して検出信号を出力する検出部を有することを特徴とする請求項1に記載の反射光学装置。 The detection device includes:
The reflection optical apparatus according to claim 1, further comprising: a detection unit that is provided in the gap and receives light reaching the gap and outputs a detection signal.
前記検出部で受光した検出結果に基づいて、入射する光の光強度、光強度分布、経時変化の少なくとも一つを測定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の反射光学装置。 The detection device includes:
The reflective optical apparatus according to claim 1, wherein at least one of light intensity, light intensity distribution, and temporal change of incident light is measured based on a detection result received by the detection unit. .
前記空隙に達する光を特定方向に反射するように前記空隙に設けられた検出用ミラー面と、
前記検出用ミラー面で前記特定方向に反射された光を受光して検出信号を出力する検出部と、を有することを特徴とする請求項1に記載の反射光学装置。 The detection device includes:
A detection mirror surface provided in the gap so as to reflect light reaching the gap in a specific direction;
The reflection optical apparatus according to claim 1, further comprising: a detection unit that receives light reflected in the specific direction by the detection mirror surface and outputs a detection signal.
前記検出部で受光した検出結果に基づいて、入射する光の光強度、光強度分布、経時変化の少なくとも一つを測定することを特徴とする請求項4または請求項5のいずれか一項に記載の反射光学装置。 The detection device includes:
6. The method according to claim 4, wherein at least one of light intensity, light intensity distribution, and temporal change of incident light is measured based on a detection result received by the detection unit. The reflective optical device described.
前記光源と前記被照射面との間に配置され、前記光源からの光を波面分割する請求項2または請求項3に記載の反射光学装置を備える第1フライアイ光学装置と、
前記第1フライアイ光学装置で波面分割された光を反射する第2フライアイ光学装置と、を備えることを特徴とする光学ユニット。 In the optical unit used to illuminate the illuminated surface using light from the light source,
A first fly's eye optical device comprising the reflective optical device according to claim 2 or 3, wherein the first fly's eye optical device is disposed between the light source and the irradiated surface, and divides the light from the light source into a wavefront.
An optical unit comprising: a second fly's eye optical device that reflects light divided by the first fly's eye optical device.
前記光源と前記被照射面との間に配置され、前記光源からの光を波面分割する請求項4から請求項6の何れか一項に記載の反射光学装置を備える第1フライアイ光学装置と、
前記第1フライアイ光学装置で波面分割された光を反射する第2フライアイ光学装置と、を備えることを特徴とする光学ユニット。 In the optical unit used to illuminate the illuminated surface using light from the light source,
A first fly's eye optical device comprising the reflective optical device according to any one of claims 4 to 6, which is disposed between the light source and the irradiated surface and divides the light from the light source into a wavefront. ,
An optical unit comprising: a second fly's eye optical device that reflects light divided by the first fly's eye optical device.
請求項7から請求項9の何れか一項に記載の光学ユニットを用いることを特徴とする照明装置。 In the illumination device that illuminates the illuminated surface using light from the light source,
An illumination device using the optical unit according to any one of claims 7 to 9.
前記制御部は、前記被照射面計測部で計測した計測結果を用いて、前記光源からの光の強度または強度分布の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項11に記載の照明装置。 Further provided an irradiated surface measurement unit provided at or near the position of the irradiated surface,
The lighting device according to claim 11, wherein the control unit controls at least one of the intensity or the intensity distribution of light from the light source using a measurement result measured by the irradiated surface measurement unit.
請求項12に記載の照明装置を用いて、前記マスクに形成されたパターンを照明することを特徴とする露光装置。 In an exposure apparatus that exposes an object with a pattern formed on a mask,
An exposure apparatus that illuminates a pattern formed on the mask using the illumination apparatus according to claim 12.
前記リソグラフィ工程では、請求項13に記載の露光装置を用いて露光することを特徴とするデバイス製造方法。 In a device manufacturing method including a lithography process,
In the lithography process, exposure is performed using the exposure apparatus according to claim 13.
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