JP2013168571A - 光学部材および液浸露光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学素子LSの表面の少なくとも一部に撥液膜28bが形成されている。撥液膜28bは、遮光性粒子がフッ素樹脂に分散された材料からなる。撥液膜28bの厚さは0.1μm以上、2μm以下であり、遮光性粒子の平均粒径は1nm以上、100nm以下である。
【選択図】図1
Description
液浸露光装置では、投影光学系と基板との間の光路空間に、空気よりも屈折率の高い液体(水など)を供給して液浸領域としている。投影光学系からの光は、この液浸領域を通過して前記基板に照射される。
投影光学系の出射面側の光学部材(いわゆる先玉)は前記液体に触れるため、有効領域外に撥液膜が形成されることがある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、フレア光が照射された場合でも撥液膜の機能が低下しない光学部材および露光装置を提供することを目的とする。
本発明の第2の態様によれば、液体を介して露光光を基板に照射する液浸露光装置に使用され、表面の少なくとも一部が前記液体に接する部材であって、前記部材の表面の少なくとも一部に、撥液膜が形成され、前記撥液膜は、遮光性粒子がフッ素樹脂に分散された材料からなり、前記撥液膜の前記露光光の透過率が10%以下である液浸露光装置の光学部材が提供される。
本発明の第3の態様によれば、液体を介して露光光を基板に照射する液浸露光装置に使用され、表面の少なくとも一部が前記液体に接する部材であって、前記部材の表面の少なくとも一部に、撥液膜が形成され、前記撥液膜は、遮光性粒子がフッ素樹脂に分散された材料からなり、前記撥液膜の中の遮光性粒子の含有率が0.25質量%以上である液浸露光装置の光学部材が提供される。
本発明の第4の態様によれば、前記遮光性粒子は、金属酸化物と金属のうち少なくともいずれか一方からなる光学部材が提供される。
本発明の第5の態様によれば、前記撥液膜は、金属膜または金属酸化膜からなる遮光膜を介して前記光学部材に形成されている光学部材が提供される。
本発明の第6の態様によれば、前記光学部材は、前記露光光の出射面側の光路空間が液浸領域となる光学素子であり、前記撥液膜は、有効領域外の表面の少なくとも一部に形成される光学部材が提供される。
本発明の第7の態様によれば、前記撥液膜の中の遮光性粒子の含有率が1質量%以上である光学部材が提供される。
本発明の第8の態様によれば、液体を介して露光光を基板に照射する液浸露光装置であって、表面の少なくとも一部が前記液体に接する部材を備え、前記部材の表面の少なくとも一部に、撥液膜が形成され、前記撥液膜は、遮光性粒子がフッ素樹脂に分散された材料からなり、前記撥液膜の厚さが0.1μm以上、2μm以下であり、前記遮光性粒子の平均粒径が1nm以上、100nm以下である液浸露光装置が提供される。
本発明の第9の態様によれば、液体を介して露光光を基板に照射する液浸露光装置であって、表面の少なくとも一部が前記液体に接する部材を備え、前記部材の表面の少なくとも一部に、撥液膜が形成され、前記撥液膜は、遮光性粒子がフッ素樹脂に分散された材料からなり、前記撥液膜の前記露光光の透過率が10%以下である液浸露光装置が提供される。
本発明の第10の態様によれば、液体を介して露光光を基板に照射する液浸露光装置であって、表面の少なくとも一部が前記液体に接する部材を備え、前記部材の表面の少なくとも一部に、撥液膜が形成され、前記撥液膜は、遮光性粒子がフッ素樹脂に分散された材料からなり、前記撥液膜の中の遮光性粒子の含有率が0.25質量%以上である液浸露光装置が提供される。
本発明の第11の態様によれば、前記遮光性粒子は、金属酸化物と金属のうち少なくともいずれか一方からなる液浸露光装置が提供される。
本発明の第12の態様によれば、前記撥液膜は、金属膜または金属酸化膜からなる遮光膜を介して前記光学部材に形成されている液浸露光装置が提供される。
本発明の第13の態様によれば、前記光学部材は、前記露光光の出射面側の光路空間が液浸領域となる光学素子であり、前記撥液膜は、有効領域外の表面の少なくとも一部に形成される液浸露光装置が提供される。
本発明の第14の態様によれば、前記撥液膜の中の遮光性粒子の含有率が1質量%以上である液浸露光装置が提供される。
図1は、本発明の実施の形態に係る露光装置の投影光学系の要部を示す図である。ここに示す露光装置11は、投影光学系PLによって露光光ELを照射し、ウエハW(基板)に回路パターンを転写する装置であって、露光光ELを実質的に短波長化して解像度を向上させると共に焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した、いわゆる液浸露光装置である。
レンズエレメントLSは、中央部分が露光光ELを通過させる露光光通過部(有効領域)LSAと、この露光光通過部LSAの外周側の領域(外周領域)LSBとを有する。レンズエレメントLSは、外周領域LSBが鏡筒13に支持されている。
金属膜は、具体的には、Ta、Au、Pt、Ag、Ni、Ta、W、Pd、Mo、Ti、SiおよびCrからなる群から選ばれた少なくとも1つにより形成することができる。すなわち、金属膜は、これらから選ばれた単一の金属から構成されていてもよいし、これらのうち2以上から構成されていてもよい。
金属酸化膜は、具体的には、ZrO2、HfO2、TiO2、Ta2O5、SiOおよびCr2O3からなる群から選ばれた少なくとも1つにより形成することができる。すなわち、金属酸化膜は、これらから選ばれた単一の酸化物から構成されていてもよいし、これらのうち2以上から構成されていてもよい。
遮光膜28aの厚さは、例えば100nm〜300nmとすることができる。
遮光膜28aは、レンズエレメントLS側から露光光ELに起因する光が撥液膜28bに照射されるのを防止し、撥液膜28bを保護することができる。
SiO2膜表面には、シランカップリング剤(例えば信越シリコーン製KBE903)を塗布すると、撥液膜28bの遮光膜28aに対する接着性を高めることができる。
例えば、図2に示すように、遮光膜28a表面に、SiO2膜28cを形成し、その表面にシランカップリング剤からなるシランカップリング層28dを形成し、その表面に撥液膜28bを形成する構成が可能である。
遮光性粒子は、露光光EL等の光を遮る性質を有する粒子であって、撥液膜28bの遮光性を高める作用を有する。遮光性粒子は、光(例えば紫外線)を透過しない材料からなる。
遮光性粒子の材料としては、金属酸化物、金属、金属窒化物からなる群から選ばれた少なくとも1つを挙げることができる。なかでも特に、金属酸化物と金属のうち少なくともいずれか一方が好ましい。
なお、CrOx(酸化クロム)におけるxはOの組成比を表し、「0<x」を満たす(例えば0.1≦x≦3)。毒性の観点からクロムの価数は六価以外が好適である。
なお、遮光性粒子は、一部が金属酸化物で構成され、他部が金属で構成されていてもよい。
前記遮光性粒子の粒径は、小さ過ぎれば遮光性能が低くなるおそれがある。
また、撥液膜28bは薄いため、前記遮光性粒子の粒径が大き過ぎれば、膜の均一性に影響が及び、撥液膜28bの特性(遮光特性、撥液特性、耐久性など)に偏りが生じるおそれがある。
これに対し、本実施の形態では、平均粒径が前記範囲にあるため、均一かつ十分な遮光特性および撥液特性が得られる。
前記遮光性粒子は、粒径が1nm以上、100nm以下のものが95質量%以上あることが好ましい。
平均粒径としては、例えば50%累積粒子径(質量基準または体積基準)、最頻粒子径などを採用してもよい。また、球形でない粒子については、最長径と最短径の平均をその粒子の粒径とすることができる。
遮光性粒子の撥液膜28b中の含有率は、1質量%以上とすることがさらに好ましい。遮光性粒子の含有率をこの範囲とすることによって、光透過方向の遮光性粒子の重なり合いが多い場合でも、撥液膜28bの光透過率を十分に低くする(例えば10%以下とする)ことができる。
遮光性粒子の含有率は、10質量%以下が好ましい。遮光性粒子の含有率を10質量%以下とすることによって、撥液性への影響を抑えることができる。このため、撥液性と遮光性とを兼ね備える撥液膜28bが得られる。
撥液膜28bの光透過率は遮光性粒子の分散性に影響されるため、遮光性粒子の含有率は、遮光性粒子の分散性に応じて調整することが好ましい。
撥液膜28bの厚さは、薄すぎれば撥液機能が低下する。一方、厚過ぎれば、応力発生により光学素子の光学特性に影響が出る可能性がある。以下、このことについて詳しく説明する。
一般に、膜応力σは次の式で表される。
σ=Eε/(1−ν)(σ:応力 E:ヤング率 ε:ひずみ ν:ポアソン比 )
膜の全応力Sは S=σ×d(S:全応力 d:膜厚)より求められるため、全応力は膜厚に比例する。
また、フッ素樹脂膜は、通常、溶媒(例えばハイドロフルオロエーテル(HFE))を含む原料樹脂を塗布して形成される。膜を厚く形成する場合には溶媒が揮散しにくくなることから、溶媒を揮散させるための加熱が必要となる。
これに対し、撥液膜28bの厚さは前記範囲にあるため、成膜の際に、加熱しなくても容易に溶媒が揮散し、十分な強度をもつ撥液膜28bが得られる。このため、加熱により膜内の応力が大きくなることはなく、光学素子(レンズエレメントLS)の光学特性を良好にできる。
フッ素樹脂として好適な市販品としては、旭硝子株式会社(英語表記 ASAHI GLASS CO., LTD.)製 サイトップ(英語表記CYTOP)、住友3M製のEGC、デュポン製のTeflonAF、菱江化学製のマーベルコート等がある。
前記光透過率が高すぎると、フレア光が照射された場合に撥液膜28bの耐久性が低下しやすくなるが、光透過率を前記範囲とすることによって、撥液膜28bの劣化を防ぎ、耐久性を高めることができる。
撥液膜28bは、波長193nmの光を90%以上遮ることができる特性を有することが好ましい。これによって、撥液膜28bの耐久性を高めることができる。
(1)酸化チタンナノ粒子分散フッ素樹脂
酸化チタンナノ粒子/エタノールスラリーをフッ素系溶媒に加え十分に攪拌した後に、加熱してエタノール分を揮発させることにより、酸化チタンナノ粒子/フッ素溶媒スラリーを得ることができる。その後フッ素系コーティング材(フッ素樹脂)に加え、自転公転ミキサーにより十分に攪拌することにより、酸化チタンナノ粒子分散フッ素樹脂を得ることができる。
SEM観察およびTGによる熱分析により、酸化チタン粒子がフッ素樹脂中に均一に分散されていることを確認することができる。
酸化チタンナノ粒子として好ましい市販品としては、CIKナノテック製ナノテック(平均粒径36nm)、安達新産業株式会社製の酸化チタンナノ粒子(平均粒径30nm)、多木化学製タイノック、堺化学工業製の酸化チタンナノ粒子等がある。
酸化亜鉛ナノ粒子/エタノールスラリーを使用し、前記(1)と同様の方法で酸化亜鉛ナノ粒子分散フッ素樹脂を得ることができる。
酸化セリウムナノ粒子/トルエンスラリーを使用し、前記(1)と同様の方法で酸化セリウムナノ粒子分散フッ素樹脂を得ることができる。
ガリウムおよびガリウム合金(低温で液体)とそれらの酸化物からなる粒子をフッ素系コーティング材に加え、自転公転ミキサーにより十分に攪拌することにより、金属フィラー分散フッ素樹脂を得ることができる。
遮光膜28aは、真空蒸着法(vacuum vapor deposition method)、イオンビームアシスト蒸着法(ion beam assisted vapor deposition method)、ガスクラスターイオンビームアシスト蒸着法(gas cluster ion beam assisted vapor deposition method)、イオンプレーティング法(ion plating method)、イオンビームスパッタリング法(ion beam sputtering method)、マグネトロンスパッタリング法(magnetron sputtering method)、バイアススパッタリング法(bias sputtering method)、RFスパッタリング法(radio frequency sputtering method)などの乾式の成膜方法を用い得る。
成膜レート等の成膜条件と成膜時間により膜厚を調整し、それにより得られる膜の反射、吸収から光学濃度(optical density)OD1以上とすることが好ましい。
遮光膜28aおよび撥液膜28bを、レンズエレメントLSの外周領域LSBに形成するには、露光光通過部LSAをマスクなどで覆う方法や、蒸着装置等の成膜装置内に遮蔽部材を設けて露光光通過部LSAへの成膜を防止する方法などを採用できる。
湿式成膜法としては、スピンコート法、ディップコート法などがある。
成膜の際には、原料樹脂溶液の濃度やコートする際の回転数や引き上げ速度などを調整して適切な撥液機能を有する膜を形成することができる。
撥液膜28bは、液浸露光で使用される液体(例えば純水)に対して接触角が90度以上であれば十分な撥液機能を有するといえる。
また、撥液膜28bは厚さが前記範囲にあり、非常に薄いことから、膜内の応力が小さい。このため、光学素子の光学特性への悪影響は生じない。
また、撥液膜28bは薄いため、成膜の際に、加熱しなくても容易に溶媒が揮散する。このため、加熱により膜内の応力が大きくなることはなく、光学素子(レンズエレメントLS)の光学特性を良好にできる。
また、撥液膜28bは遮光膜28a上にあるため、遮光膜28aの構成材料が溶出するのを防ぐことができる。
この露光装置11は、投影光学系PLによって露光光ELを照射し、ウエハW(基板)に回路パターンを転写する液浸露光装置である。
露光装置11は、マスクとしてのレチクルRと基板としてのウエハWとを一次元方向(図3における左右方向)に同期移動させつつ、レチクルRに形成された回路パターンを、投影光学系PLを介してウエハW上の各ショット領域に転写する。
レチクルステージRSTは、照明光学系12と投影光学系PLとの間に、レチクルRの載置面が光路と略直交するように配置されている。すなわち、レチクルステージRSTは、投影光学系PLの物体面側(露光光ELの入射側であって、図3では上側)に配置されている。
また、第1特定レンズエレメントLS7と、第1特定レンズエレメントLS7に対して投影光学系PLの物体面側に配置されたレンズエレメント(第2特定光学素子)LS6との間の光路空間16には、第2液体供給装置18から純水LQが供給されることにより、液浸領域LT2が形成される。すなわち、レンズエレメントLS6は、第1特定レンズエレメントLS7に次いで投影光学系PLの像面に近い第2特定レンズエレメントとして構成されている。そして、この液浸領域LT2を形成する純水LQは、第2液体回収装置20の駆動に基づき光路空間16から回収される。
図5に示すように、撥液機能膜28は、第2特定レンズエレメントLS6の側面LS6aおよび下面LS6dの表面に形成された遮光膜28aと、この遮光膜28aの表面に形成された撥液膜28b(撥水膜)とにより構成されている。
撥液膜51には、上述の撥液膜28bと同様の構成を採用できる。
なお、第1特定レンズエレメントLS7の有効領域外(例えば側面LS7a)に、撥液膜(あるいは遮光膜と撥液膜)を設けてもよい。この撥液膜には、上述の撥液膜28bと同様の構成を採用できる。
例えば、基板ステージ上で基板を囲む環状部材の表面に形成すれば、環状部材の撥液性を高めることができるため、投影光学系の像面側に液浸領域を良好に保持する、液浸露光中における基板外側への液体の流出を防止する、などの効果が得られる。
また、液体供給装置および液体回収装置等において、液体の流通を調整するために、所定箇所に液体が流れにくくするために撥液膜を形成してもよい。
Claims (14)
- 液体を介して露光光を基板に照射する液浸露光装置に使用され、表面の少なくとも一部が前記液体に接する部材であって、
前記部材の表面の少なくとも一部に、撥液膜が形成され、
前記撥液膜は、遮光性粒子がフッ素樹脂に分散された材料からなり、
前記撥液膜の厚さが0.1μm以上、2μm以下であり、
前記遮光性粒子の平均粒径が1nm以上、100nm以下であることを特徴とする液浸露光装置の光学部材。 - 液体を介して露光光を基板に照射する液浸露光装置に使用され、表面の少なくとも一部が前記液体に接する部材であって、
前記部材の表面の少なくとも一部に、撥液膜が形成され、
前記撥液膜は、遮光性粒子がフッ素樹脂に分散された材料からなり、
前記撥液膜の前記露光光の透過率が10%以下であることを特徴とする液浸露光装置の光学部材。 - 液体を介して露光光を基板に照射する液浸露光装置に使用され、表面の少なくとも一部が前記液体に接する部材であって、
前記部材の表面の少なくとも一部に、撥液膜が形成され、
前記撥液膜は、遮光性粒子がフッ素樹脂に分散された材料からなり、
前記撥液膜の中の遮光性粒子の含有率が0.25質量%以上であることを特徴とする液浸露光装置の光学部材。 - 前記遮光性粒子は、金属酸化物と金属のうち少なくともいずれか一方からなることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の光学部材。
- 前記撥液膜は、金属膜または金属酸化膜からなる遮光膜を介して前記光学部材に形成されていることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の光学部材。
- 前記光学部材は、前記露光光の出射面側の光路空間が液浸領域となる光学素子であり、
前記撥液膜は、有効領域外の表面の少なくとも一部に形成されることを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の光学部材。 - 前記撥液膜の中の遮光性粒子の含有率が1質量%以上であることを特徴とする請求項3記載の光学部材。
- 液体を介して露光光を基板に照射する液浸露光装置であって、
表面の少なくとも一部が前記液体に接する部材を備え、
前記部材の表面の少なくとも一部に、撥液膜が形成され、
前記撥液膜は、遮光性粒子がフッ素樹脂に分散された材料からなり、
前記撥液膜の厚さが0.1μm以上、2μm以下であり、
前記遮光性粒子の平均粒径が1nm以上、100nm以下であることを特徴とする液浸露光装置。 - 液体を介して露光光を基板に照射する液浸露光装置であって、
表面の少なくとも一部が前記液体に接する部材を備え、
前記部材の表面の少なくとも一部に、撥液膜が形成され、
前記撥液膜は、遮光性粒子がフッ素樹脂に分散された材料からなり、
前記撥液膜の前記露光光の透過率が10%以下であることを特徴とする液浸露光装置。 - 液体を介して露光光を基板に照射する液浸露光装置であって、
表面の少なくとも一部が前記液体に接する部材を備え、
前記部材の表面の少なくとも一部に、撥液膜が形成され、
前記撥液膜は、遮光性粒子がフッ素樹脂に分散された材料からなり、
前記撥液膜の中の遮光性粒子の含有率が0.25質量%以上であることを特徴とする液浸露光装置。 - 前記遮光性粒子は、金属酸化物と金属のうち少なくともいずれか一方からなることを特徴とする請求項8〜10のうちいずれか1項に記載の液浸露光装置。
- 前記撥液膜は、金属膜または金属酸化膜からなる遮光膜を介して前記光学部材に形成されていることを特徴とする請求項8〜11のうちいずれか1項に記載の液浸露光装置。
- 前記光学部材は、前記露光光の出射面側の光路空間が液浸領域となる光学素子であり、
前記撥液膜は、有効領域外の表面の少なくとも一部に形成されることを特徴とする請求項8〜12のうちいずれか1項に記載の液浸露光装置。 - 前記撥液膜の中の遮光性粒子の含有率が1質量%以上であることを特徴とする請求項10記載の液浸露光装置。
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