JP2019091057A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
露光装置及びデバイス製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019091057A JP2019091057A JP2019004411A JP2019004411A JP2019091057A JP 2019091057 A JP2019091057 A JP 2019091057A JP 2019004411 A JP2019004411 A JP 2019004411A JP 2019004411 A JP2019004411 A JP 2019004411A JP 2019091057 A JP2019091057 A JP 2019091057A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- projection optical
- exposure apparatus
- light
- lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】反射屈折投影光学系を構成する光学部材を大型化することなく、大きな開口数を有する液浸法を用いた反射屈折投影光学系に関する。【解決手段】第1面R1の像を第2面上に形成する反射屈折投影光学系PL1は、少なくとも6つのミラーM1〜M6を含み、前記第1面R1の第1中間像及び第2中間像を形成する第1結像光学系G1と、前記第2中間像を前記第2面上にリレーする第2結像光学系G2とを備える。【選択図】図1
Description
この発明は、半導体素子などを製造するフォトリソグラフ工程でマスクパターンを感光性基板上に転写するために用いられる液浸法を用いた反射屈折投影光学系、該反射屈折投影光学系を用いた露光装置及び露光方法に関するものである。
半導体素子等を製造する際に、マスクとしてのレチクルのパターンの像を投影光学系を介して、感光性基板としてのレジストが塗布されたウエハ(又はガラスプレート等)上に投影露光する露光装置が使用されている。
近年、半導体素子の製造や半導体チップ実装基板の製造では、微細化がますます進んでおり、パターンを焼き付ける露光装置ではより解像力の高い投影光学系が要求されてきている。この高解像の要求を満足するには、露光光を短波長化し、且つ投影光学系の開口数を大きくしなければならない。しかしながら、露光光の波長が短くなると、光の吸収のため実用に耐えることができる光学ガラスの種類は限られてくる。例えば、波長が180nm以下になると、実用上使用できる硝材は蛍石だけとなる。
また、大きな開口数を有する投影光学系を屈折光学部材(レンズ、平行平面板等)のみで構成しようとした場合、ペッツバール条件を満足させようとすると、投影光学系を構成する屈折光学部材の大型化、即ち投影光学系の大型化を回避することができない。そこで、反射光学部材のみで、又は、屈折光学部材と反射光学部材とを組み合わせて構成される投影光学系が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、露光光の短波長化に伴い、所望の結像性能を確保しつつ露光に十分な光量を確保することができる透過率を有する硝材は限定されていることから、投影光学系の下面とウエハ表面との間を水又は有機溶媒等の液体で満たし、液体中での露光光の波長が、空気中の1/n倍(nは液体の屈折率で通常1.2〜1.6程度)になることを利用して解像度を向上させる液浸型の露光装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、上述の反射光学部材のみで構成される投影光学系及び屈折光学部材と反射光学部材とを組み合わせて構成される投影光学系は、開口数を大きくした場合に、反射光学部材に入射する光束と反射光学部材により反射される光束の光路分離が困難となり、反射光学部材の大型化、即ち投影光学系の大型化を回避することができない。
また、製造の簡易化及び光学部材の相互調整の簡易化を図るためには、反射屈折投影光学系を単一光軸で構成することが望ましいが、この場合においても、開口数を大きくした場合には、反射光学部材に入射する光束と反射光学部材により反射される光束の光路分離が困難となり、投影光学系が大型化する。
この発明の課題は、反射屈折投影光学系を構成する光学部材を大型化することなく、大きな開口数を有する液浸法を用いた反射屈折投影光学系、該反射屈折投影光学系を用いた露光装置及び露光方法を提供することである。
請求項1記載の反射屈折投影光学系は、第1面の像を第2面上に形成する反射屈折投影光学系において、少なくとも6つのミラーを含み、前記第1面の第1中間像及び第2中間像を形成する第1結像光学系と、前記第2中間像を前記第2面上にリレーする第2結像光学系とを備えることを特徴とする。
この請求項1記載の反射屈折投影光学系によれば、少なくとも6つのミラーが含まれているため、解像度を高くするために反射屈折投影光学系の物体側及び像側の開口数を大きくした場合においても、反射屈折投影光学系の全長を長くすることなく、第1中間像及び第2中間像を形成することができ、かつ露光領域内全域で良好な結像性能を得ることができる。
また、請求項2記載の反射屈折投影光学系は、前記第1結像光学系に含まれる前記少なくとも6つのミラーのうち、前記第1面から射出される光が第2番目に入射するミラーと、前記第1面から射出される光が第4番目に入射するミラーとの間に、前記第1中間像が形成されることを特徴とする。
この請求項2記載の反射屈折投影光学系は、第1面から射出される光が第2番目に入射するミラーと、第1面から射出される光が第4番目に入射するミラーとの間に、第1中間像が形成される。従って、解像度を高くするために反射屈折投影光学系の物体側及び像側の開口数を大きくした場合においても、第1面側に向かう光束と第2面側に向かう光束との光路分離を容易かつ確実に行うことができ、かつ露光領域内全域で良好な結像性能を得ることができる。
また、請求項3記載の反射屈折投影光学系は、前記第1結像光学系が透過型光学素子から構成される正の屈折力を有するフィールドレンズ群を備え、前記少なくとも6つのミラーは、前記フィールドレンズ群を通過した光を連続して反射するように配置されることを特徴とする。
この請求項3記載の反射屈折投影光学系によれば、第1結像光学系が透過型光学素子から構成される正の屈折力を有するフィールドレンズ群を備えているため、このフィールドレンズ群によりディストーションなどの補正を行うことができ、また第1面側をテレセントリックにすることができる。また、少なくとも6つのミラーの間の光路中にレンズが配置されないため、各ミラーを保持するための領域を確保することができ、かつ各ミラーの保持を容易に行なうことができる。また、光が各ミラーにより連続して反射されるため、各ミラーを調整することにより、容易にペッツバール条件を満足させることができる。
また、請求項4記載の反射屈折投影光学系は、前記第1結像光学系が透過型光学素子から構成される正の屈折力を有するフィールドレンズ群を備え、前記少なくとも6つのミラーのうち、前記第1面から射出される光が第1番目に入射するミラーと、前記第1面から射出される光が第6番目に入射するミラーとの間に、少なくとも1つの負レンズを備えることを特徴とする。
この請求項4記載の反射屈折投影光学系によれば、第1結像光学系が透過型光学素子から構成される正の屈折力を有するフィールドレンズ群を備えているため、第1面側をテレセントリックにすることができる。また、第1面から射出される光が第1番目に入射するミラーと、第6番目に入射するミラーとの間に、少なくとも1つの負レンズを備えているため、この負レンズを調整することにより、色収差の補正を容易に行なうことができ、かつペッツバール条件を満足するように容易に調整することができる。
また、請求項5記載の反射屈折投影光学系は、前記第2結像光学系を構成する光学素子が、全て透過型光学素子であり、前記第2面上に前記第1面の縮小像を形成することを特徴とする。
この請求項5記載の反射屈折投影光学系によれば、第2結像光学系を構成する光学素子が全て透過型光学素子であることから光路分離の負荷を伴わない。従って、反射屈折投影光学系の像側の開口数を大きくすることができ、高縮小倍率の縮小像を第2面上に形成することができる。また、コマ収差や球面収差の補正を容易に行なうことができる。
また、請求項6記載の反射屈折投影光学系は、前記第2結像光学系が第1結像光学系から射出される光が通過する順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第4レンズ群とを備えることを特徴とする。
この請求項6記載の反射屈折投影光学系によれば、第2結像光学系を構成する正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第4レンズ群とが、ペッツバール条件を満足するために有利に機能する。また、反射屈折投影光学系の全長の大型化を回避することができる。
また、請求項7記載の反射屈折投影光学系は、前記少なくとも6つのミラーの中の前記第1面から射出される光が該反射屈折投影光学系の光軸から最も離れた位置に配置されるミラーが凹面形状のミラーであり、前記開口絞りは、前記凹面形状のミラーと前記第2面との間に配置され、前記凹面形状のミラーと前記第2面との光軸上距離をM、前記第1面と前記第2面との距離をLとするとき、
0.2< M/L < 0.7
の条件を満足することを特徴とする。
0.2< M/L < 0.7
の条件を満足することを特徴とする。
この請求項7記載の反射屈折投影光学系によれば、M/Lが0.2より大きいことから、反射屈折投影光学系の光軸から最も離れた位置に配置される凹面形状のミラーと、第1レンズ群、第2レンズ群及び第3レンズ群との機械的干渉を回避することができる。また、M/Lが0.7より小さいことから、反射屈折投影光学系の全長の伸長化及び大型化を回避することができる。
また、請求項8記載の反射屈折投影光学系は、前記第2レンズ群及び前記第4レンズ群が少なくとも1つの非球面レンズを有することを特徴とする。
この請求項8記載の反射屈折投影光学系によれば、第2レンズ群及び第4レンズ群を構成する光学素子の少なくとも1つが非球面状のレンズを有するため、収差補正を容易に行なうことができ、かつ反射屈折投影光学系の全長の大型化を回避することができる。従って、物体側及び像側の開口数を大きくした場合においても、露光領域内全域で良好な結像性能を得ることができる。
また、請求項9記載の反射屈折投影光学系は、前記反射屈折投影光学系に含まれるレンズのうち最も前記第2面側に位置するレンズの前記第1面側のレンズ面は正の屈折力を有し、該最も前記第2面側に位置するレンズと前記第2面との間の光路中に、前記反射屈折投影光学系中の雰囲気の屈折率を1とするとき、1.1よりも大きな屈折率を持つ媒質を介在させることを特徴とする。
この請求項9記載の反射屈折投影光学系によれば、反射屈折投影光学系の最も第2面側に位置するレンズと第2面との間の光路中に1.1よりも大きな屈折率を有する媒質を介在させていることから、媒質中での露光光の波長が、媒質の屈折率をnとしたとき空気中の1/n倍になるため、解像度を向上させることができる。
また、請求項10記載の反射屈折投影光学系は、前記反射屈折投影光学系に含まれて所定の屈折力を有する全ての光学素子の光軸が、実質的に単一直線上に配置され、前記反射屈折投影光学系により前記第2面上に形成される像の領域は、前記光軸を含まない軸外領域であることを特徴とする。
この請求項10記載の反射屈折投影光学系によれば、反射屈折投影光学系に含まれる全ての光学素子の光軸が実質的に単一直線上に配置されているため、反射屈折投影光学系を製造する際に製造難易度を軽減することができ、各光学部材の相対的な調整を容易に行なうことができる。
また、請求項11記載の反射屈折投影光学系は、前記反射屈折投影光学系が前記第1面の中間像である前記第1中間像と、前記第1中間像の像である前記第2中間像とを前記第1面と前記第2面との間の光路中に形成する3回結像光学系であることを特徴とする。
この請求項11記載の反射屈折投影光学系によれば、3回結像光学系であることから、第1中間像は第1面の倒立像、第2中間像は第1面の正立像、第2面に形成される像は倒立像となる。従って、反射屈折投影光学系を露光装置に搭載し、第1面と第2面とを走査して露光を行なう場合に、第1面の走査方向と第2面の走査方向を逆方向にすることができ、露光装置全体の重心の変化が小さくなるように容易に調整することができる。また、露光装置全体の重心が変化することにより生じる反射屈折投影光学系の振動を軽減することができ、露光領域内全域で良好な結像性能を得ることができる。
また、請求項12記載の露光装置は、請求項1乃至請求項11の何れか一項に記載の反射屈折投影光学系と、前記第1面に配置されたマスクを照明するための照明光学系とを備え、前記反射屈折投影光学系を介して前記マスク上に形成されたパターンを前記第2面に配置された感光性基板に露光することを特徴とする。
この請求項12記載の露光装置によれば、コンパクトかつ開口数が大きい反射屈折投影光学系を備えているため、微細なパターンを感光性基板上に良好に露光することができる。
また、請求項13記載の露光方法は、所定のパターンが形成されたマスクを照明する照明工程と、請求項1乃至請求項11の何れか一項に記載の反射屈折投影光学系を用いて、前記第1面に配置された前記マスクのパターンを前記第2面に配置された感光性基板に露光する露光工程とを含むことを特徴とする。
この請求項13記載の露光方法によれば、コンパクトかつ開口数が大きい反射屈折投影光学系を含む露光装置により露光を行なうため、微細なパターンを良好に露光することができる。
この発明の反射屈折投影光学系によれば、少なくとも6つのミラーが含まれているため、解像度を高くするために反射屈折投影光学系の物体側及び像側の開口数を大きくした場合においても、反射屈折投影光学系の全長を長くすることなく、第1中間像及び第2中間像を形成することができる。従って、第1面側に向かう光束と第2面側に向かう光束との光路分離を容易かつ確実に行うことができる。また、少なくとも6つのミラー及び負の屈折力を有する第2レンズ群を備えているため、各ミラーまたは第2レンズ群を構成するレンズ等を調整することにより、ペッツバール条件を容易に満足させることができ、かつ収差の補正を容易に行うことができる。
また、この発明の反射屈折投影光学系によれば、3回結像光学系であることから、第1中間像は第1面の倒立像、第2中間像は第1面の正立像、第2面に形成される像は倒立像となる。従って、この発明の反射屈折投影光学系を露光装置に搭載し、第1面と第2面とを走査して露光を行なう場合に、第1面の走査方向と第2面の走査方向を逆方向にすることができ、露光装置全体の重心の変化が小さくなるように容易に調整することができる。また、露光装置全体の重心の変化を軽減することにより、反射屈折投影光学系の振動を軽減することができ、露光領域内全域で良好な結像性能を得ることができる。
また、この発明の露光装置によれば、コンパクトかつ開口数が大きい反射屈折投影光学系を備えているため、微細なパターンを感光性基板上に良好に露光することができる。
また、この発明の露光方法によれば、コンパクトかつ開口数が大きい反射屈折投影光学系を含む露光装置により露光を行なうため、微細なパターンを良好に露光することができる。
以下、図面を参照して、この発明の第1の実施の形態について説明する。図1は、この発明の第1の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系のレンズ構成を示す図である。第1の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL1は、物体側(即ちレチクルR1側)から順に、第1面に位置するレチクルR1の第1中間像及び第2中間像を形成する第1結像光学系G1と、レチクルR1の第2中間像を第2面に位置するウエハ(図示せず)上にリレーする第2結像光学系G2とから構成されている。
第1結像光学系G1は、正の屈折力を有するレンズ群(フィールドレンズ群)G11、後述する6枚の反射ミラーM1〜M6により構成されている。レンズ群G11は、ディストーション等を補正するとともに、レチクルR1側をテレセントリックとするために機能する。また、レンズ群G11の機能により、レチクルR1が光軸AX1方向に所望の位置からずれて配置された場合においても、レチクルR1の像の大きさが変化しないため、反射屈折投影光学系PL1の性能を高く保つことができる。
また、第2結像光学系G2は、全て透過型光学素子により構成されており、正の屈折力を有するレンズ群(第1レンズ群)G21、負の屈折力を有するレンズ群(第2レンズ群)G22、正の屈折力を有するレンズ群(第3レンズ群)G23、開口絞りAS1、正の屈折力を有するレンズ群(第4レンズ群)G24により構成されている。第2結像光学系G2は、全て透過型光学素子により構成されていることから光路分離の負荷を伴わないため、反射屈折投影光学系PL1の像側の開口数を大きくすることができ、高縮小倍率の縮小像を第2面に位置するウエハ上に形成することができる。レンズ群G21〜G24は、ペッツバール条件を満足するために有利に機能する。また、レンズ群G21〜G24の構成により、反射屈折投影光学系PL1の全長の大型化を回避することができる。また、レンズ群G21〜G23により、コマ収差等の諸収差の補正を行なうことができる。
ここで、レンズ群G11は、物体側(レチクルR1側)からの光線が通過する順に、平行平面板L1、物体側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズL2、両凸レンズL3、両凸レンズL4により構成されている。両凸レンズL4を通過した光束は、物体側に非球面状に形成された凹面を向けた凹面反射ミラーM1、ウエハ側に非球面状に形成された凸面を向けた凸面反射ミラーM2、物体側に凹面を向けた凹面反射ミラーM3により反射され、第1中間像を形成する。反射ミラーM3により反射された光束は、ウエハ側に凸面を向けた凸面反射ミラーM4、物体側に非球面状に形成された凹面を向けた凹面反射ミラーM5、ウエハ側に凹面を向けた凹面反射ミラーM6により反射される。
ここで、光束がレンズを介さずに反射ミラーM1〜M6により連続して反射されるため、各反射ミラーM1〜M6を調整することによりペッツバール条件を容易に満足させることができる。また、各反射ミラーM1〜M6を保持するための領域を確保することができ、各反射ミラーM1〜M6の保持を容易に行うことができる。また、各反射ミラーM1〜M6の曲率半径を変更することにより、像面湾曲の補正を容易に行うことができる。また、反射ミラーM6により反射された光束は、第2中間像を形成する。
この場合において、光軸AX1から最も離れた位置に凹面反射ミラーM3が配置されており、この凹面反射ミラーM3により光束を集光させることができるため、各反射ミラーM1〜M6間にレンズを介在させることなく、光束を反射屈折投影光学系PL1の光軸AX1から大きく離すことができ、光束の干渉を回避することができる。また、光束が4つの反射ミラーM3〜M6により連続して反射されることにより、反射屈折投影光学系PL1の全長の大型化を回避することができる。
レンズ群G21は、光線が通過する順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL5、ウエハ側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズL6、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL7、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL8、物体側に非球面状に形成された凸面を向けた負メニスカスレンズL9により構成されている。また、レンズ群G22は、ウエハ側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズL10により構成されている。また、レンズ群G23は、光線が通過する順に、物体側に非球面状に形成された平面を向けた平凸レンズL11、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12、両凸レンズL13、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL14、両凸レンズL15により構成されている。
また、レンズ群G24は、両凸レンズL16、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL17、ウエハ側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズL18、ウエハ側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズL19、物体側に凸面を向けた平凸レンズL20により構成されている。
また、反射屈折投影光学系PL1は、反射ミラーM3と開口絞りAS1との光軸AX1上における距離をM、レチクルR1とウエハとの距離をLとしたとき、0.2<M/L<0.7の条件を満足するように構成されている。M/Lが下限を超えた場合には、各諸収差、特にコマ収差を補正するために欠くことができないレンズ群G21〜G23を構成する各レンズL5〜L15を正確な位置に配置し保持することが困難となる。即ち、M/Lが下限を満足することにより、凹面反射ミラーM3と、レンズ群G21〜G23との機械的干渉を回避することができる。また、M/Lが上限を満足することにより、反射屈折投影光学系PL1の全長の伸長化及び大型化を回避することができる。各レンズL5〜L15をより正確に配置し保持し、反射屈折投影光学系PL1の全長の大型化を確実に回避するためには、0.25<M/L<0.6の条件を満足するように構成されていることが更に好ましい。
また、この実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL1は、露光装置に用いられる際に、平凸レンズL20とウエハとの間の光路中に、反射屈折投影光学系PL1中の雰囲気の屈折率を1としたとき、屈折率が約1.4である純水(脱イオン水)を介在させる。従って、純水中での露光光の波長が約0.71(1/1.4)倍となるため、解像度を向上させることができる。
また、反射屈折投影光学系PL1に含まれて所定の屈折力を有する全ての光学素子の光軸AX1が、実質的に単一直線上に配置され、反射屈折投影光学系PL1によりウエハ上に形成される像の領域は、光軸AX1を含まない軸外領域である。従って、反射屈折投影光学系PL1を製造する際に製造難易度を軽減することができ、各光学素子の相対的な調整を容易に行うことができる。
この第1の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL1によれば、6つの反射ミラーM1〜M6が含まれているため、解像度を高くするために反射屈折投影光学系PL1のレチクルR1側及びウエハ側の開口数を大きくした場合においても、反射屈折投影光学系PL1の全長を長くすることなく、第1中間像及び第2中間像を形成することができる。従って、レチクルR1側に向かう光束とウエハ側に向かう光束との光路分離を容易かつ確実に行うことができる。
また、この第1の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL1によれば、第1中間像及び第2中間像を形成する3回結像光学系であることから、第1中間像はレチクルR1の倒立像、第2中間像はレチクルR1の正立像、ウエハ上に形成される像は倒立像となる。従って、この実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL1を露光装置に搭載し、レチクルR1とウエハとを走査して露光を行う場合に、レチクルR1の走査方向とウエハの走査方向を逆方向にすることができ、露光装置全体の重心の変化を小さくするように容易に調整することができる。また、露光装置全体の重心が変化することにより生じる反射屈折投影光学系PL1の振動を軽減することができ、反射屈折投影光学系PL1で良好な結像性能を得ることができる。
なお、この第1の実施の形態においては、反射ミラーM3と反射ミラーM4との間に第1中間像が形成されているが、反射ミラーM2と反射ミラーM4との間の何れかの光路中に第1中間像が形成されればよい。
次に、図面を参照して、この発明の第2の実施の形態について説明する。図2は、この発明の第2の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系のレンズ構成を示す図である。第2の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL2は、物体側(即ちレチクルR2側)から順に、第1面に位置するレチクルR2の第1中間像及び第2中間像を形成する第1結像光学系G3と、レチクルR2の第2中間像を第2面に位置するウエハ(図示せず)上にリレーする第2結像光学系G4とから構成されている。
第1結像光学系G3は、正の屈折力を有するレンズ群(フィールドレンズ群)G31、後述するレンズL25及び6枚の反射ミラーM11〜M16により構成されている。レンズ群G31は、ディストーション等を補正するとともに、レチクルR2側をテレセントリックとするために機能する。また、レンズ群G31の機能により、レチクルR2が光軸方向に所望の位置からずれて配置された場合においても、レチクルR2の像の大きさが変化しないため、反射屈折投影光学系PL2の性能を高く保つことができる。
また、第2結像光学系G4は、全て透過型光学素子により構成されており、正の屈折力を有するレンズ群(第1レンズ群)G41、負の屈折力を有するレンズ群(第2レンズ群)G42、正の屈折力を有するレンズ群(第3レンズ群)G43、開口絞りAS2、正の屈折力を有するレンズ群(第4レンズ群)G44により構成されている。第2結像光学系G4は、全て透過型光学素子により構成されていることから光路分離の負荷を伴わないため、反射屈折投影光学系PL2の像側の開口数を大きくすることができ、高縮小倍率の縮小像を第2面に位置するウエハ上に形成することができる。レンズ群G41〜G44は、ペッツバール条件を満足するために有利に機能する。また、レンズ群G41〜G44の構成により、反射屈折投影光学系PL2の全長の大型化を回避することができる。また、レンズ群G41〜G43により、コマ収差等の諸収差の補正を行なうことができる。
ここで、レンズ群G31は、物体側(レチクルR2側)からの光線が通過する順に、平行平面板L21、物体側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズL22、両凸レンズL23、両凸レンズL24により構成されている。両凸レンズL24を通過した光束は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ(負レンズ)L25を通過し、物体側に非球面状に形成された凹面をむけた凹面反射ミラーM11により反射され、再び負メニスカスレンズL25を通過する。負メニスカスレンズL25を通過した光束は、ウエハ側に非球面状に形成された凸面を向けた凸面反射ミラーM12により反射されて、第1中間像を形成する。反射ミラーM12により反射された光束は、物体側に凹面を向けた凹面反射ミラーM13、ウエハ側に凸面を向けた凸面反射ミラーM14、物体側に非球面状に形成された凹面を向けた凹面反射ミラーM15、ウエハ側に凹面を向けた凹面反射ミラーM16により反射される。ここで、負メニスカスレンズL25を調整することにより、色収差の補正を容易に行うことができ、かつペッツバール条件を容易に満足させることができる。また、各反射ミラーM11〜M16の曲率半径を変更することにより、像面湾曲の補正を容易に行うことができる。また、反射ミラーM16により反射された光束は、第2中間像を形成する。
この場合において、光軸AX2から最も離れた位置に凹面反射ミラーM13が配置されており、この凹面反射ミラーM13により光束を集光させることができるため、4つの反射ミラーM13〜M16間にレンズを介在させことなく、光束を反射屈折投影光学系PL2の光軸AX2から大きく離すことができ、光束の干渉を回避することができる。また、光束が4つの反射ミラーM13〜M16により連続して反射させることにより、反射屈折投影光学系PL2の全長の大型化を回避することができる。
レンズ群G41は、光線が通過する順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL26、ウエハ側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズL27、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL28、ウエハ側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズL29、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL30により構成されている。
また、レンズ群G42は、ウエハ側を非球面状に形成された両凹レンズL31により構成されている。また、レンズ群G43は、光線が通過する順に、物体側を非球面状に形成された両凸レンズL32、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL33、両凸レンズL34、両凸レンズL35、両凸レンズL36により構成されている。また、レンズ群G44は、両凸レンズL37、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL38、ウエハ側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズL39、ウエハ側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズL40、物体側に凸面を向けた平凸レンズL41により構成されている。
また、反射屈折投影光学系PL2は、反射ミラーM13と開口絞りAS2との光軸AX2上における距離をM2、レチクルR2とウエハとの距離をL2としたとき、0.2<M2/L2<0.7の条件を満足するように構成されている。M2/L2が下限を超えた場合には、各諸収差、特にコマ収差を補正するために欠くことができないレンズ群G41〜G43を構成する各レンズL26〜L36を正確な位置に配置し保持することが困難となる。即ち、M2/L2が下限を満足することにより、凹面反射ミラーM13と、レンズ群G41〜G43との機械的干渉を回避することができる。また、M2/L2が上限を満足することにより、反射屈折投影光学系PL2の全長の伸長化及び大型化を回避することができる。各レンズL26〜L36をより正確な位置に配置し保持し、反射屈折投影光学系PL2の全長の大型化を確実に回避するためには、0.25<M2/L2<0.6の条件を満足するように構成されていることが更に好ましい。
また、この実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL2は、露光装置に用いられる際に、平凸レンズL41とウエハとの間の光路中に、反射屈折投影光学系PL2中の雰囲気の屈折率を1としたとき、屈折率が約1.4である純水(脱イオン水)を介在させる。従って、純水中での露光光の波長が約0.71(1/1.4)倍となるため、解像度を向上させることができる。
また、反射屈折投影光学系PL2に含まれて所定の屈折力を有する全ての光学素子の光軸AX2が、実質的に単一直線上に配置され、反射屈折投影光学系PL2によりウエハ上に形成される像の領域は、光軸AX2を含まない軸外領域である。従って、反射屈折投影光学系PL2を製造する製造難易度を軽減することができ、各光学素子の相対的な調整を容易に行うことができる。
この第2の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL2によれば、6つの反射ミラーM11〜M16が含まれているため、解像度を高くするために反射屈折投影光学系PL2のレチクルR2側及びウエハ側の開口数を大きくした場合においても、反射屈折投影光学系PL2の全長を長くすることなく、第1中間像及び第2中間像を形成することができる。従って、レチクルR2側に向かう光束とウエハ側に向かう光束との光路分離を容易かつ確実に行うことができる。
また、この第2の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系によれば、第1中間像及び第2中間像を形成する3回結像光学系であることから、第1中間像はレチクルR2の倒立像、第2中間像はレチクルR2の正立像、ウエハ上に形成される像は倒立像となる。従って、この反射屈折投影光学系PL2を露光装置に搭載し、レチクルR2とウエハとを走査して露光を行う場合に、レチクルR2の走査方向とウエハの走査方向を逆方向にすることができ、露光装置全体の重心の変化が小さくなるように容易に調整することができる。また、露光装置全体の重心が変化することにより生じる反射屈折投影光学系PL2の振動を軽減することができ、露光領域内全域で良好な結像性能を得ることができる。
なお、この第2の実施の形態においては、反射ミラーM12と反射ミラーM13との間に第1中間像が形成されているが、反射ミラーM12と反射ミラーM14との間の何れかの光路中に第1中間像が形成されればよい。
次に、図面を参照して、この発明の第3の実施の形態について説明する。図3は、この発明の第3の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系のレンズ構成を示す図である。第3の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL3は、物体側(即ちレチクルR3側)から順に、第1面に位置するレチクルR3の第1中間像及び第2中間像を形成する第1結像光学系G5と、レチクルR3の第2中間像を第2面に位置するウエハ(図示せず)上にリレーする第2結像光学系G6とから構成されている。
第1結像光学系G5は、正の屈折力を有するレンズ群(フィールドレンズ群)G51、後述する6枚の反射ミラーM21〜M26により構成されている。レンズ群G51は、ディストーション等を補正するとともに、レチクルR2側をテレセントリックとするために機能する。また、レンズ群G51の機能により、レチクルR3が光軸AX3方向に所望の位置からずれて配置された場合においても、レチクルR3の像の大きさが変化しないため、反射屈折投影光学系PL3の性能を高く保つことができる。
また、第2結像光学系G6は、全て透過型光学素子により構成されており、正の屈折力を有するレンズ群(第1レンズ群)G61、負の屈折力を有するレンズ群(第2レンズ群)G62、正の屈折力を有するレンズ群(第3レンズ群)G63、開口絞りAS3、正の屈折力を有するレンズ群(第4レンズ群)G64により構成されている。第2結像光学系G6は、全て透過型光学素子により構成されていることから光路分離の負荷を伴わないため、反射屈折投影光学系PL3の像側の開口数を大きくすることができ、高縮小倍率の縮小像を第2面に位置するウエハ上に形成することができる。レンズ群G61〜G64は、ペッツバール条件を満足するために有利に機能する。また、レンズ群G61〜G64の構成により、反射屈折投影光学系PL3の全長の大型化を回避することができる。また、レンズ群G61〜G63により、コマ収差等の諸収差の補正を行うことができる。
ここで、レンズ群G51は、物体側(レチクルR3側)からの光線が通過する順に、平行平面板L51、物体側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズL52、両凸レンズL53、両凸レンズL54により構成されている。両凸レンズL54を通過した光束は、物体側に非球面状に形成された凹面を向けた凹面反射ミラーM21、ウエハ側に非球面状に形成された凸面を向けた凸面反射ミラーM22、物体側に凹面を向けた凹面反射ミラーM23により反射され、第1中間像を形成する。反射ミラーM23により反射された光束は、ウエハ側に凸面を向けた凸面反射ミラーM24、物体側に非球面状に形成された凸面を向けた凸面反射ミラーM25、ウエハ側に凹面を向けた凹面反射ミラーM26により反射される。
ここで、光束がレンズを介さずに反射ミラーM21〜M26により連続して反射されるため、各反射ミラーM21〜M26を調整することによりペッツパール条件を容易に満足させることができる。また、各反射ミラーM21〜M26を保持するための領域を確保することができ、各反射ミラーM21〜M26の曲率半径を変更することにより、像面湾曲の補正を容易に行うことができる。また、反射ミラーM26により反射された光束は、第2中間像を形成する。
この場合において、光軸AX3から最も離れた位置に凹面反射ミラーM23が配置されており、この凹面反射ミラーM23により光束を集光させることができるため、各反射ミラーM21〜M26間にレンズを介在させることなく、光束を反射屈折投影光学系PL3の光軸AX3から大きく離すことができ、光束の干渉を回避することができる。また、光束が4つの反射ミラーM23〜M26により連続して反射されることにより、反射屈折投影光学系PL3の全長の大型化を回避することができる。
レンズ群G61は、光線が通過する順に、両凸レンズL55、ウエハ側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズL56、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL57、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL58、物体側に非球面形状に形成された凸面を向けた負メニスカスレンズL59より構成されている。また、レンズ群G62は、ウエハ側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズL60により構成されている。また、レンズ群G63は、光線が通過する順に、物体側に非球面状に形成された凸面を向けた両凸レンズL61、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL62、両凸レンズL63、両凸レンズL64、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL65により構成されている。
また、レンズ群G64は、光線が通過する順に、両凸レンズL66、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL67、ウエハ側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズL68、ウエハ側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズL69、物体側に凸面を向けた平凸レンズL70により構成されている。
また、反射屈折投影光学系PL3は、反射ミラーM23と開口絞りAS3との光軸AX3上における距離をM3、レチクルR3とウエハとの距離をL3としたとき、0.2<M3/L3<0.7の条件を満足するように構成されている。M3/L3が下限を超えた場合には、各諸収差、特にコマ収差を補正するために欠くことができないレンズ群G61〜G63を構成する各レンズL55〜L65を正確な位置に配置し保持することが困難となる。即ち、M3/L3が下限を満足することにより、凹面反射ミラーM23と、レンズ群G61〜G63との機械的干渉を回避することができる。また、M3/L3が上限を満足することにより、反射屈折投影光学系PL3の全長の伸長化及び大型化を回避することができる。各レンズL55〜L70をより正確な位置に配置し保持し、反射屈折投影光学系PL3の全長の大型化を確実に回避するためには、0.25<M3/L3<0.6の条件を満足するように構成されていることが更に好ましい。
また、この実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL3は、露光装置に用いられる際に、平凸レンズL70とウエハとの間の光路中に、反射屈折投影光学系PL3中の雰囲気の屈折率を1としたとき、屈折率が約1.4である純水(脱イオン水)を介在させる。従って、純水中での露光光の波長が約0.71(1/1.4)倍となるため、解像度を向上させることができる。
また、反射屈折投影光学系PL3に含まれて所定の屈折力を有する全ての光学素子の光軸AX3が実質的に単一直線上に配置され、反射屈折投影光学系PL3によりウエハ上に形成される像の領域は、光軸AX3を含まない軸外領域である。従って、反射屈折投影光学系PL3を製造する際に製造難易度を軽減することができ、各光学素子の相対的な調整を容易に行うことができる。
この第3の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL3によれば、6つの反射ミラーM21〜M26が含まれているため、解像度を高くするために反射屈折投影光学系PL3のレチクルR3側及びウエハ側の開口数を大きくした場合においても、反射屈折投影光学系PL3の全長を長くすることなく、レチクルR3側に向かう光束とウエハ側に向かう光束との光路分離を容易かつ確実に行うことができる。
また、この第3の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL3によれば、第1中間像及び第2中間像を形成する3回結像光学系であることから、第1中間像はレチクルR3の倒立像、第2中間像はレチクルR3の正立像、ウエハ上に形成される像は倒立像となる。従って、この反射屈折投影光学系PL3を露光装置に搭載し、レチクルR3とウエハとを走査して露光を行う場合に、レチクルR3の走査方向とウエハの走査方向を逆方向とすることができ、露光装置全体の重心の変化が小さくなるように容易に調整することができる。また、露光装置全体の重心が変化することにより生じる反射屈折投影光学系PL3の振動を軽減することができ、露光領域内全域で良好な結像性能を得ることができる。
なお、この第3の実施の形態においては、反射ミラーM23と反射ミラーM24との間に第1中間像が形成されているが、反射ミラーM22と反射ミラーM24との間の何れかの光路中に第1中間像が形成されればよい。
また、上述の各実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL1〜PL3においては、最もウエハ側に位置するレンズとウエハとの間に純水(脱イオン水)を介在させたが、反射屈折投影光学系PL1〜PL3中の雰囲気の屈折率を1としたとき、1.1より大きい屈折率を有する他の媒質を介在させてもよい。
次に、図面を参照して、この発明の第4の実施の形態について説明する。図4は、この発明の第4の実施の形態にかかるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置の概略構成を示す図である。また、以下の説明においては、図4中に示す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。XYZ直交座標系は、X軸及びY軸がウエハWに対して平行となるよう設定され、Z軸がウエハWに対して直交する方向に設定されている。図中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。
この第4の実施の形態にかかる投影露光装置は、図4に示すように、露光光源であるArFエキシマレーザ光源を含み、オプティカル・インテグレータ(ホモジナイザー)、視野絞り、コンデンサレンズ等から構成される照明光学系1を備えている。光源から射出された波長193nmの紫外パルス光よりなる露光光(露光ビーム)ILは、照明光学系1を通過し、レチクル(マスク)Rに設けられたパターンを照明する。ここで、レチクルRを照明する照明領域は、照明光学系1の光軸を含まない円弧領域である。従って、レチクルRを通過する光束が遮蔽領域に遮蔽されることなく、レチクルR側に向かう光束とウエハ(感光性基板)W側に向かう光束の光路分離に好適である。レチクルRを通過した光は、第1の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL1、第2の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL2または第3の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL3により構成される投影光学系PLを介して、フォトレジストが塗布されたウエハW上の露光領域に所定の投影倍率β(例えば、βは1/4,1/5等)で縮小投影露光する。
なお、露光光ILとしては、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)、F2レーザ光(波長157nm)や水銀ランプのi線(波長365nm)等を使用してもよい。
また、レチクルRはレチクルステージRST上に保持され、レチクルステージRSTにはX方向、Y方向及び回転方向にレチクルRを微動させる機構が組み込まれている。レチクルステージRSTは、レチクルレーザ干渉計(図示せず)によってX方向、Y方向及び回転方向の位置をリアルタイムに計測され、且つ制御されている。
また、ウエハWはウエハホルダ(図示せず)を介してZステージ9上に固定されている。また、Zステージ9は、投影光学系PLの像面と実質的に平行なXY平面に沿って移動するXYステージ10上に固定されており、ウエハWのフォーカス位置(Z方向の位置)及び傾斜角を制御する。Zステージ9は、Zステージ9上に位置する移動鏡12を用いたウエハレーザ干渉計13によってX方向、Y方向及び回転方向の位置をリアルタイムに計測され、且つ制御されている。また、XYステージ10は、ベース11上に載置されており、ウエハWのX方向、Y方向及び回転方向を制御する。
この投影露光装置に備えられている主制御系14は、レチクルレーザ干渉計により計測された計測値に基づいてレチクルRのX方向、Y方向及び回転方向の位置の調整を行なう。即ち、主制御系14は、レチクルステージRSTに組み込まれている機構に制御信号を送信し、レチクルステージRSTを微動させることによりレチクルRの位置調整を行なう。
また、主制御系14は、オートフォーカス方式及びオートレベリング方式によりウエハW上の表面を投影光学系PLの像面に合わせ込むため、ウエハWのフォーカス位置(Z方向の位置)及び傾斜角の調整を行なう。即ち、主制御系14は、ウエハステージ駆動系15に制御信号を送信し、ウエハステージ駆動系15によりZステージ9を駆動させることによりウエハWのフォーカス位置及び傾斜角の調整を行なう。更に、主制御系14は、ウエハレーザ干渉計13により計測された計測値に基づいてウエハWのX方向、Y方向及び回転方向の位置の調整を行なう。即ち、主制御系14は、ウエハステージ駆動系15に制御信号を送信し、ウエハステージ駆動系15によりXYステージ10を駆動させることによりウエハWのX方向、Y方向及び回転方向の位置調整を行なう。
露光時には、主制御系14は、レチクルステージRSTに組み込まれている機構に制御信号を送信すると共に、ウエハステージ駆動系15に制御信号を送信し、投影光学系PLの投影倍率に応じた速度比でレチクルステージRST及びXYステージ10を駆動させつつ、レチクルRのパターン像をウエハW上の所定のショット領域内に投影露光する。その後、主制御系14は、ウエハステージ駆動系15に制御信号を送信し、ウエハステージ駆動系15によりXYステージ10を駆動させることによりウエハW上の別のショット領域を露光位置にステップ移動させる。このように、ステップ・アンド・スキャン方式によりレチクルRのパターン像をウエハW上に走査露光する動作を繰り返す。
この投影露光装置においては、露光波長を実質的に短くし、且つ解像度を向上させるために液浸法が適用されている。ここで、液侵法を適用した液浸型の露光装置においては、少なくともレチクルRのパターン像をウエハW上に転写している間は、ウエハWの表面と投影光学系PLとの間に所定の媒質7が満たされている。投影光学系PLは、投影光学系PLを構成する石英または蛍石により形成された複数の光学素子を収納する鏡筒3を備えている。この投影光学系PLにおいては、最もウエハW側に位置する光学素子4のレチクルR側の面は、正の屈折力を有するように構成されている。なお、液体7としては、半導体製造工場等で容易に大量に入手できる純水(脱イオン水)が使用されている。
この第4の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、投影光学系PLとウエハWとの間に露光光に対して屈折率が約1.4の純水(脱イオン水)を介在させているため、ウエハ側の実効的開口数を1.0以上に高めることができ、解像度を高くすることができる。また、この第4の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、第1の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL1、第2の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL2または第3の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL3により構成される投影光学系PLを備えているため、レチクル側及びウエハ側の開口数を大きくした場合においても、投影光学系PL内においてレチクル側に向かう光束とウエハ側に向かう光束との光路分離を容易かつ確実に行うことができる。従って、露光領域全域で良好な結像性能を得ることができ、微細なパターンを良好に露光することができる。
なお、この第4の実施の形態にかかる投影露光装置においては、露光光としてArFエキシマレーザ光を用いているため、液浸露光用の液体として純水(脱イオン水)が供給される。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板(ウエハ)W上のフォトレジストや光学素子(レンズ)等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、ウエハWの表面及び投影光学系PLの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。
波長が193nm程度の露光光に対する純水(水)の屈折率nはほぼ1.44といわれている。露光光の光源としてArFエキシマレーザ光(波長193nm)を用いた場合、基板上では1/n、即ち約134nmに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約n倍、即ち約1.44倍に拡大される。
また、液体としては、露光光に対して屈折率が1.1より大きい他の媒質を使用することも可能である。この場合において、液体としては、露光光に対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系PLやウエハW表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なものを用いるとよい。
また、露光光としてF2レーザ光を用いる場合は、液体としてはF2レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル(PFPE)等のフッ素系の液体を用いればよい。
また、この第4の実施の形態においては、投影光学系PLとウエハ(基板)Wとの間を局所的に液体で満たす露光装置を採用しているが、上記特許文献3に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、上記特許文献4に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。
また、本発明は、上記特許文献5、上記特許文献6、上記特許文献7等に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を別々に載置してXY方向に独立に移動可能な2つの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。
なお、上述したように液浸法を用いた場合には、投影光学系PLの開口数(NA)が0.9〜1.3になることもある。このように投影光学系PLの開口数(NA)が大きくなる場合には、従来から露光光として用いられているランダム偏光光では偏光効果によって結像性能が悪化することもあるので、偏光照明を用いるのが望ましい。その場合、レチクル(マスク)Rのライン・アンド・スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明を行い、レチクル(マスク)Rのパターンからは、S偏光成分(ラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分)の回折光が多く射出されるようにするとよい。投影光学系PLとウエハW表面に塗布されたレジストとの間が液体で満たされている場合、投影光学系PLとウエハW表面に塗布されたレジストとの間が空気(気体)で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与するS偏光成分の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光学系PLの開口数(NA)が1.0を超えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。また、位相シフトマスクや上記特許文献8に開示されているようなラインパターンの長手方向に合わせた斜入射照明法(特にダイポール照明法)などを適宜組み合わせるとより効果的である。
上述の実施の形態にかかる露光装置では、照明光学系1によってレチクルRを照明し(照明工程)、この発明の第1の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL1、第2の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL2または第3の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL3を用いてレチクルRに形成された転写用のパターンを感光性基板(ウエハ)Wに露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてのプレート等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図5のフローチャートを参照して説明する。
先ず、図5のステップ301において、1ロットのプレート上に金属膜が蒸着される。次のステップ302において、その1ロットのプレート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303において、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて、レチクル(マスク)R上のパターンの像がその投影光学系PLを介して、その1ロットのプレート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304において、その1ロットのプレート上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのプレート上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各プレート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うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、大きな開口数を有する反射屈折投影光学系を備えた露光装置を用いて露光を行なっているため、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ301〜ステップ305では、プレート上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、プレート上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
また、上述の実施の形態にかかる露光装置では、プレート(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)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図6のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図6において、パターン形成工程401では、本実施形態の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工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には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ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程402へ移行する。
次に、カラーフィルタ形成工程402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の組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程402の後に、セル組み立て工程403が実行される。セル組み立て工程403では、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程402にて得られたカラーフィルタ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403では、例えば、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程402にて得られたカラーフィルタ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404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、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。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、大きな開口数を有する反射屈折投影光学系を備えた露光装置を用いて露光しているため、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
実施例1にかかる反射屈折投影光学系のレンズ構成は、図1に示す第1の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL1のレンズ構成と同一であるため、実施例1にかかる反射屈折投影光学系の説明には、第1の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL1の説明で用いた符号を用いる。
実施例1にかかる反射屈折投影光学系PL1の諸元の値を示す。この諸元においては、図7に示すように、Aは反射屈折投影光学系PL1を構成する光学素子により露光光が遮光されている部分の反射屈折投影光学系PL1の光軸AX1を中心とする半径、Bは最大像高の反射屈折投影光学系PL1の光軸AX1を中心とする半径、Hは実効露光領域のX方向に沿った長さ、Cは実効露光領域のY方向に沿った長さをそれぞれ示している。また、この諸元においては、NAは開口数、dは面間隔、nは屈折率、λは中心波長をそれぞれ示している。更に、この諸元においては、Mは凹面反射ミラーM3と不図示のウエハとの光軸AX1上距離、LはレチクルR1とウエハとの距離をそれぞれ示している。
また、実施例1にかかる反射屈折投影光学系PL1の光学部材諸元を表1に示す。表1の光学部材諸元においては、第1カラムの面番号は物体側からの光線進行方向に沿った面の順序、第2カラムは各面の曲率半径(mm)、第3カラムは各面の軸上間隔すなわち面間隔(mm)、第4カラムは光学部材の硝材をそれぞれ示している。
また、実施例1にかかる反射屈折投影光学系PL1に用いられている非球面状のレンズ面を持つレンズ及び反射ミラーの非球面係数を表2に示す。表2の非球面係数においては、第1カラムの非球面番号は表1の光学部材諸元における面番号と対応している。第2カラムは各非球面の曲率(1/mm)、第3カラムは円錐係数kと12次の非球面係数、第4カラムは4次と14次の非球面係数、第5カラムは6次と16次の非球面係数、第6カラムは8次と18次の非球面係数、第7カラムは10次と20次の非球面係数をそれぞれ示している。
なお、実施例1において、非球面は、光軸AX1に垂直な方向の高さをyとし、非球面の頂点における接平面から高さyにおける非球面上の位置までの光軸AX1に沿った距離(サグ量)をxとし、頂点曲率半径をrとし、円錐係数をkとし、m次の非球面係数をcmとしたとき、以下の数式1で表される。
(諸元)
像側NA: 1.20
露光エリア:A=14mm B=18mm
H= 26.0mm C=4mm
結像倍率: 1/4 倍
中心波長: 193.306nm
石英屈折率:1.5603261
蛍石屈折率:1.5014548
液体1屈折率:1.43664
石英分散(dn/dλ): −1.591×10−6/pm
蛍石分散(dn/dλ): −0.980×10−6/pm
純水(脱イオン水)分散(dn/dλ): −2.6×10−6/pm
条件式の対応値 M=524.49mm L=1400mm
像側NA: 1.20
露光エリア:A=14mm B=18mm
H= 26.0mm C=4mm
結像倍率: 1/4 倍
中心波長: 193.306nm
石英屈折率:1.5603261
蛍石屈折率:1.5014548
液体1屈折率:1.43664
石英分散(dn/dλ): −1.591×10−6/pm
蛍石分散(dn/dλ): −0.980×10−6/pm
純水(脱イオン水)分散(dn/dλ): −2.6×10−6/pm
条件式の対応値 M=524.49mm L=1400mm
図8は、本実施例にかかる反射屈折投影光学系PL1のメリジオナル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。図8において、Yは像高を示し、破線は波長193.3063nm、実線は波長193.3060nm、一点鎖線は波長193.3057nmにおける横収差をそれぞれ示している。図8の横収差図に示すように、本実施例にかかる反射屈折投影光学系PL1は、大きな開口数を有し、かつ大型の光学素子を備えていないにもかかわらず露光領域の全てにおいて、収差がバランス良く補正されている。
実施例2にかかる反射屈折投影光学系のレンズ構成は、図2に示す第2の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL2のレンズ構成と同一であるため、実施例2にかかる反射屈折投影光学系の説明には、第2の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL2の説明で用いた符号を用いる。
実施例2にかかる反射屈折投影光学系PL2の諸元を示す。また、実施例2にかかる反射屈折投影光学系PL2の光学部材諸元を表3に示す。また、実施例2にかかる反射屈折投影光学系PL2に用いられている非球面状のレンズ面を持つレンズ及び反射ミラーの非球面係数を表4に示す。この諸元、光学部材諸元及び非球面係数においては、実施例1にかかる反射屈折投影光学系PL1の説明で用いたのと同一の符号を用いて説明を行なう。
(諸元)
像側NA: 1.20
露光エリア: A=13mm B=17mm
H= 26.0mm C=4mm
結像倍率: 1/4 倍
中心波長: 193.306nm
石英屈折率:1.5603261
蛍石屈折率:1.5014548
液体1屈折率:1.43664
石英分散(dn/dλ): −1.591×10−6/pm
蛍石分散(dn/dλ): −0.980×10−6/pm
純水(脱イオン水)分散(dn/dλ): −2.6×10−6/pm
条件式の対応値 M=482.14mm L=1400mm
像側NA: 1.20
露光エリア: A=13mm B=17mm
H= 26.0mm C=4mm
結像倍率: 1/4 倍
中心波長: 193.306nm
石英屈折率:1.5603261
蛍石屈折率:1.5014548
液体1屈折率:1.43664
石英分散(dn/dλ): −1.591×10−6/pm
蛍石分散(dn/dλ): −0.980×10−6/pm
純水(脱イオン水)分散(dn/dλ): −2.6×10−6/pm
条件式の対応値 M=482.14mm L=1400mm
図9は、本実施例にかかる反射屈折投影光学系PL2のメリジオナル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。図9において、Yは像高を示し、破線は波長193.3063nm、実線は波長193.3060nm、一点鎖線は波長193.3057nmをそれぞれ示している。図9の横収差図に示すように、本実施例にかかる反射屈折投影光学系PL2は、大きな開口数を有し、かつ大型の光学素子を備えていないにもかかわらず露光領域の全てにおいて、収差がバランス良く補正されている。
実施例3にかかる反射屈折投影光学系のレンズ構成は、図3に示す第3の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL3のレンズ構成と同一であるため、実施例3にかかる反射屈折投影光学系の説明には、第3の実施の形態にかかる反射屈折投影光学系PL3の説明で用いた符号を用いる。
実施例3にかかる反射屈折投影光学系PL3の諸元の値を示す。また、実施例3にかかる反射屈折投影光学系PL3の光学部材諸元を表5に示す。また、実施例3にかかる反射屈折投影光学系PL3に用いられている非球面状のレンズ面を持つレンズ及び反射ミラーの非球面係数を表6に示す。この諸元、光学部材諸元及び非球面係数においては、実施例1にかかる反射屈折投影光学系PL1の説明で用いたのと同一の符号を用いて説明を行なう。
(諸元)
像側NA: 1.20
露光エリア: A=13mm B=17mm
H= 26.0mm C=4mm
結像倍率: 1/5 倍
中心波長: 193.306nm
石英屈折率:1.5603261
蛍石屈折率:1.5014548
液体1屈折率:1.43664
石英分散(dn/dλ): −1.591×10−6/pm
蛍石分散(dn/dλ): −0.980×10−6/pm
純水(脱イオン水)分散(dn/dλ): −2.6×10−6/pm
条件式 M=508.86mm L=1400mm
像側NA: 1.20
露光エリア: A=13mm B=17mm
H= 26.0mm C=4mm
結像倍率: 1/5 倍
中心波長: 193.306nm
石英屈折率:1.5603261
蛍石屈折率:1.5014548
液体1屈折率:1.43664
石英分散(dn/dλ): −1.591×10−6/pm
蛍石分散(dn/dλ): −0.980×10−6/pm
純水(脱イオン水)分散(dn/dλ): −2.6×10−6/pm
条件式 M=508.86mm L=1400mm
図10は、本実施例にかかる反射屈折投影光学系PL3のメリジオナル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。図10において、Yは像高を示し、破線は波長193.3063nm、実線は波長193.3060nm、一点鎖線は波長193.3057nmをそれぞれ示している。図10の横収差図に示すように、本実施例にかかる反射屈折投影光学系PL3は、大きな開口数を有し、かつ大型の光学素子を備えていないにもかかわらず露光領域の全てにおいて、収差がバランス良く補正されている。
PL,PL1,PL2,PL3…反射屈折投影光学系、R,R1,R2,R3…レチクル、G1,G3,G5…第1結像光学系、G2,G4,G6…第2結像光学系、G11,G21〜G23,G31,G41〜G43,G51,G61〜G63…レンズ群、L1〜L20,L21〜L41,L51〜L70…レンズ、M1〜M6,M11〜M16,M21〜M26…反射ミラー、1…照明光学系、W…ウエハ、RST…レチクルステージ、9…Zステージ、10…XYステージ、13…ウエハレーザ干渉計、14…主制御系、15…ウエハステージ駆動系。
Claims (11)
- 物体からの光により液体を介して基板を露光する露光装置であって、
前記物体を保持する第1ステージと、
前記基板が載置される第2ステージと、
前記第1ステージに保持された前記物体を照明する照明光学系と、
前記照明光学系により照明された前記物体の縮小像を、前記第2ステージに載置された前記基板に液体を介して投影する投影光学系と、
を備え、
前記投影光学系は、前記物体からの光により前記物体の第1中間像を形成するとともに前記第1中間像からの光により前記物体の第2中間像を形成する第1結像光学系と、前記第2中間像からの前記光により前記縮小像を形成する第2結像光学系と、を含み、
前記第1及び第2結像光学系に含まれる各光学素子の光軸は、単一直線上に設けられ、
前記第2結像光学系は、開口絞りと複数のレンズとを含む複数の透過型光学素子により構成されて前記単一直線を含まない領域に前記縮小像を形成し、
前記第1結像光学系は、第1凹面ミラー及び第2凹面ミラーを含み、前記第1及び第2凹面ミラーの反射面は、前記物体からの光のうち前記開口絞りを通過可能な光を反射させるために必要な反射領域が前記単一直線と交差しないように配置されている、
露光装置。 - 請求項1に記載の露光装置であって、
前記複数のレンズは、前記物体からの光の光路のうち前記第1結像光学系と前記開口絞りとの間の光路に配置された2つの凹レンズと、前記2つの凹レンズと前記開口絞りとの間の光路に配置された複数の凸レンズとを含む、露光装置。 - 請求項2に記載の露光装置であって、
前記2つの凹レンズは互いに隣り合って配置されている、露光装置。 - 請求項2または3に記載の露光装置であって、
前記2つの凹レンズは両凹レンズを含む、露光装置。 - 請求項2〜4のいずれか一項に記載の露光装置であって、
前記複数のレンズは、前記物体からの光の光路のうち前記第1結像光学系と前記2つの凹レンズとの間の光路に配置された少なくとも1つの凸レンズを含む、露光装置。 - 請求項1に記載の露光装置であって、
前記複数のレンズは、前記物体からの光の光路のうち前記第1結像光学系と前記開口絞りとの間の光路に配置された両凹レンズと、前記両凹レンズと前記開口絞りとの間の光路に配置された複数の凸レンズとを含む、露光装置。 - 請求項6に記載の露光装置であって、
前記複数のレンズは、前記物体からの光の光路のうち前記第1結像光学系と前記両凹レンズとの間の光路に配置された少なくとも1つの凸レンズを含む、露光装置。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の露光装置であって、
前記第2凹面ミラーは、前記第1凹面ミラーからの光をレンズを介さずに反射するように配置されている、露光装置。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の露光装置であって、
前記第2結像光学系は平凸レンズを含み、前記平凸レンズの平面状の透過面は前記基板に対向し液体に接触するように配置されている、露光装置。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の露光装置であって、
前記照明光学系は前記物体を直線偏光で照明する、露光装置。 - 回路パターンを有するデバイスを製造するデバイス製造方法であって、
請求項1〜10のいずれか一項に記載の露光装置を用い、マスクに形成されたパターンからの光により液体を介して基板を露光することと、
前記パターンからの光により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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019004411A JP2019091057A (ja) | 2019-01-15 | 2019-01-15 | 露光装置及びデバイス製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019004411A JP2019091057A (ja) | 2019-01-15 | 2019-01-15 | 露光装置及びデバイス製造方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017150654A Division JP2018010303A (ja) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | 露光装置およびデバイス製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019091057A true JP2019091057A (ja) | 2019-06-13 |
Family
ID=66836302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019004411A Pending JP2019091057A (ja) | 2019-01-15 | 2019-01-15 | 露光装置及びデバイス製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019091057A (ja) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0653120A (ja) * | 1992-07-27 | 1994-02-25 | Nikon Corp | 照明光学装置 |
JPH07142338A (ja) * | 1993-06-14 | 1995-06-02 | Canon Inc | 像投影方法及びそれを用いた露光装置 |
JPH11176727A (ja) * | 1997-12-11 | 1999-07-02 | Nikon Corp | 投影露光装置 |
WO1999049504A1 (fr) * | 1998-03-26 | 1999-09-30 | Nikon Corporation | Procede et systeme d'exposition par projection |
JP2001166210A (ja) * | 1999-11-05 | 2001-06-22 | Carl Zeiss:Fa | 2つの中間像を持つ反射屈折対物レンズ |
JP2001185480A (ja) * | 1999-10-15 | 2001-07-06 | Nikon Corp | 投影光学系及び該光学系を備える投影露光装置 |
JP2002196242A (ja) * | 2000-11-07 | 2002-07-12 | Asm Lithography Bv | リソグラフィ装置、デバイス製造方法、およびそれにより製造されたデバイス |
JP2002277742A (ja) * | 2000-10-23 | 2002-09-25 | Nikon Corp | 反射屈折光学系および該光学系を備えた露光装置 |
JP2005500566A (ja) * | 2001-08-16 | 2005-01-06 | カール・ツアイス・エスエムテイ・アーゲー | ひとみオブスキュレーションを伴う対物鏡 |
JP2005129775A (ja) * | 2003-10-24 | 2005-05-19 | Nikon Corp | 反射屈折投影光学系、露光装置及び露光方法 |
JP2007518125A (ja) * | 2004-01-14 | 2007-07-05 | カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー | 反射屈折投影対物レンズ本出願は、2004年1月14日に出願された米国特許仮出願第60/536,248号、2004年7月14日に出願された米国特許仮出願第60/587,504号、2004年10月13日に出願された米国特許仮出願第60/617,674号、2004年7月27日に出願された米国特許仮出願第60/591,775号及び2004年9月24日に出願された米国特許仮出願第60/612,823号の優先権の利益を主張する。これらの米国特許仮出願すべての開示内容は、本出願の記載内容の一部を構成する。 |
-
2019
- 2019-01-15 JP JP2019004411A patent/JP2019091057A/ja active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0653120A (ja) * | 1992-07-27 | 1994-02-25 | Nikon Corp | 照明光学装置 |
JPH07142338A (ja) * | 1993-06-14 | 1995-06-02 | Canon Inc | 像投影方法及びそれを用いた露光装置 |
JPH11176727A (ja) * | 1997-12-11 | 1999-07-02 | Nikon Corp | 投影露光装置 |
WO1999049504A1 (fr) * | 1998-03-26 | 1999-09-30 | Nikon Corporation | Procede et systeme d'exposition par projection |
JP2001185480A (ja) * | 1999-10-15 | 2001-07-06 | Nikon Corp | 投影光学系及び該光学系を備える投影露光装置 |
JP2001166210A (ja) * | 1999-11-05 | 2001-06-22 | Carl Zeiss:Fa | 2つの中間像を持つ反射屈折対物レンズ |
JP2002277742A (ja) * | 2000-10-23 | 2002-09-25 | Nikon Corp | 反射屈折光学系および該光学系を備えた露光装置 |
JP2002196242A (ja) * | 2000-11-07 | 2002-07-12 | Asm Lithography Bv | リソグラフィ装置、デバイス製造方法、およびそれにより製造されたデバイス |
JP2005500566A (ja) * | 2001-08-16 | 2005-01-06 | カール・ツアイス・エスエムテイ・アーゲー | ひとみオブスキュレーションを伴う対物鏡 |
JP2005129775A (ja) * | 2003-10-24 | 2005-05-19 | Nikon Corp | 反射屈折投影光学系、露光装置及び露光方法 |
JP2007518125A (ja) * | 2004-01-14 | 2007-07-05 | カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー | 反射屈折投影対物レンズ本出願は、2004年1月14日に出願された米国特許仮出願第60/536,248号、2004年7月14日に出願された米国特許仮出願第60/587,504号、2004年10月13日に出願された米国特許仮出願第60/617,674号、2004年7月27日に出願された米国特許仮出願第60/591,775号及び2004年9月24日に出願された米国特許仮出願第60/612,823号の優先権の利益を主張する。これらの米国特許仮出願すべての開示内容は、本出願の記載内容の一部を構成する。 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101194449B1 (ko) | 투영 광학계, 노광 장치 및 마이크로 디바이스 제조 방법 | |
US9933705B2 (en) | Reduction projection optical system, exposure apparatus, and exposure method | |
CN101216682B (zh) | 投影光学系统、曝光装置及曝光方法 | |
JP4370582B2 (ja) | 投影光学系、露光装置、および露光方法 | |
JP4706171B2 (ja) | 反射屈折投影光学系、露光装置及び露光方法 | |
JP2005115127A (ja) | 反射屈折投影光学系、露光装置及び露光方法 | |
JP2019091057A (ja) | 露光装置及びデバイス製造方法 | |
JP2019082711A (ja) | 投影光学系、露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法 | |
JP5786919B2 (ja) | 投影光学系、露光装置及び露光方法 | |
JP2011049571A (ja) | 反射屈折投影光学系、露光装置及び露光方法 | |
JP2018010303A (ja) | 露光装置およびデバイス製造方法 | |
JP2016136273A (ja) | 投影光学系、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法 | |
JP2015132843A (ja) | 投影光学系、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法 | |
JP2014160274A (ja) | 投影光学系、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法 | |
JP2012073632A (ja) | 反射屈折投影光学系、露光装置及び露光方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190115 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191015 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20200721 |