JP2021124690A - Optical device, article manufacturing method, and optical member manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学装置、物品製造方法および光学部材製造方法に関する。 The present invention relates to an optical device, an article manufacturing method, and an optical member manufacturing method.
レンズ、ミラーなど光学素子を備えた露光装置では、紫外光の照射に伴って光学素子の表面に汚染物質が堆積することによって光学性能(透過率や反射率)が低下する。特許文献1には、石英ガラス基板上に光触媒物質からなる厚さ5Å以上50Å以下の光触媒膜が設けられた光学部材が記載されている。特許文献2には、低屈折率層及び高屈折率層が交互に積層され、最上層が低屈折率層で構成され、少なくとも最上層の直下の高屈折率層が光触媒活性を有する金属酸化物層で構成された多層反射防止膜が記載されている。特許文献3には、最表面の低屈折率透明膜と、該低屈折率透明膜の下層に設けられた高屈折率透明膜とを有する反射防止膜が記載されている。
In an exposure apparatus provided with an optical element such as a lens or a mirror, the optical performance (transmittance or reflectance) deteriorates due to the accumulation of contaminants on the surface of the optical element due to irradiation with ultraviolet light.
露光装置等の光学装置において、光学素子の表面に光触媒膜を含む光学膜を設けると、その光触媒膜によって光が吸収され、被照射面に入射する光の強度が低下しうる。 When an optical film including a photocatalyst film is provided on the surface of an optical element in an optical device such as an exposure device, light is absorbed by the photocatalyst film, and the intensity of light incident on the irradiated surface may decrease.
本発明は、被照射面に到達する光の強度が低下することによって生じる問題を解決するために有利な技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an advantageous technique for solving a problem caused by a decrease in the intensity of light reaching an irradiated surface.
本発明の1つの側面は、光学装置に係り、前記光学装置は、連続した波長域を有する光を射出する光源と、光触媒膜を含む光学膜が設けられた少なくとも1つの光学素子とを備え、前記光源から射出された光が前記少なくとも1つの光学素子を介して被照射面に入射する光学装置であって、前記光源から射出され前記少なくとも1つの光学素子を介して前記被照射面に入射する光の波長域の下限波長が前記光触媒膜の光吸収特性によって定められる。 One aspect of the present invention relates to an optical device, which comprises a light source that emits light having a continuous wavelength range and at least one optical element provided with an optical film including a photocatalyst film. An optical device in which light emitted from the light source is incident on an irradiated surface via the at least one optical element, and is emitted from the light source and incident on the irradiated surface via the at least one optical element. The lower limit wavelength of the optical wavelength range is determined by the light absorption characteristics of the photocatalyst film.
本発明は、被照射面に到達する光の強度が低下することによって生じる問題を解決するために有利な技術が提供される。 The present invention provides an advantageous technique for solving a problem caused by a decrease in the intensity of light reaching an irradiated surface.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments do not limit the invention according to the claims. Although a plurality of features are described in the embodiment, not all of the plurality of features are essential to the invention, and the plurality of features may be arbitrarily combined. Further, in the attached drawings, the same or similar configurations are given the same reference numbers, and duplicate explanations are omitted.
図1には、第1実施形態の光学装置100の構成が模式的に示されている。光学装置100は、例えば、基板上の感光材(フォトレジスト)に原版のパターンが転写されるように該感光材を露光する露光装置またはその構成要素(例えば、照明光学系、投影光学系など)として構成されうる。ここでは、より具体的な例を提示するために、光学装置100が露光装置として構成された例を説明する。
FIG. 1 schematically shows the configuration of the
露光装置として構成された光学装置100は、光源部1、照明光学系2、投影光学系3、原版ステージ部4および基板ステージ部5等の複数のブロックを備えうる。複数のブロックのうち互いに隣り合うブロック同士の境界には、シールガラス6(シール窓)が配置されうる。シールガラス6は、典型的には、光学的なパワーを有しない光学素子である。ここで、シールガラス6という表現は、シールガラス61、62、63、64の全部または少なくとも1つを説明するために使用される。
The
光源部1と照明光学系2との境界には、シールガラス61が配置され、光源部1と照明光学系2とを分離している。照明光学系2と原版ステージ部4との境界には、シールガラス62が配置され、シールガラス62によって照明光学系2と原版ステージ部4とが分離されている。原版ステージ部4と投影光学系3との境界には、シールガラス63が配置され、シールガラス63によって原版ステージ部4と投影光学系3とが分離されている。投影光学系3と基板ステージ部5との境界には、シールガラス64が配置され、シールガラス64によって投影光学系3と基板ステージ部5とが分離されている。光源部1を構成する複数の部品は、開放された又は閉鎖された1つの空間に配置されうる。
A
照明光学系2を構成する複数の部品は、開放された又は閉鎖された1つの空間に配置されうる。原版ステージ部4を構成する複数の部品は、開放された又は閉鎖された1つの空間に配置されうる。投影光学系3を構成する複数の部品は、開放された又は閉鎖された1つの空間に配置されうる。基板ステージ部5を構成する複数の部品は、開放された又は閉鎖された1つの空間に配置されうる。
The plurality of components constituting the illumination
光源部1は、例えば、水銀ランプ101および楕円ミラー102を含みうる。水銀ランプ101は、連続した波長域を有する光を射出する光源の一例である。照明光学系2は、例えば、ミラー201、レンズ203、ハエの目レンズ204、レンズ205、ミラー206、スリット部材207およびレンズ(結像光学系)208を含みうる。投影光学系3は、例えば、ミラー301、凹面ミラー302、凸面ミラー303およびミラー304を含みうる。原版ステージ部4は、原版41を保持する原版ステージ42と、原版ステージ42を駆動する原版ステージ駆動機構(不図示)とを含みうる。基板ステージ部5は、基板51を保持する基板ステージ52と、基板ステージ52を駆動する基板ステージ駆動機構(不図示)とを含みうる。
The
光源部1の水銀ランプ101から発せられた光は、楕円ミラー102で反射され、シールガラス61を通過し、ミラー201で反射され、楕円ミラー102の第2焦点面202に集光する。第2焦点面202に集光した光は、レンズ203を通り、ハエの目レンズ204の入射面に入射し、ハエの目レンズ204の射出面から出射し、レンズ205を通り、ミラー206で反射され、スリット部材207が配置された面をケーラー照明する。スリット部材207は、スリット開口を有し、スリット部材207が配置された面に入射した光は、そのスリット開口を通り、更にレンズ208、シールガラス62を通って原版41をクリティカル照明する。
The light emitted from the
原版41を照明した光は、原版41で回折される。原版41で回折された光は、シールガラス63を通り、ミラー301、凹面ミラー302、凸面ミラー303で反射され、更に凹面ミラー302、ミラー304で反射され、シールガラス64を通り、基板51上の感光材に結像する。原版41を保持した原版ステージ42と基板51を保持した基板ステージ52は、図1のY方向に平行な方向にスキャン駆動される。これにより、原版41のパターンが基板51上の感光材に潜像として転写される。潜像は、現像工程を経て物理的なパターンに変換される。水銀ランプ101(光源)と基板51との間の光路に配置された部材の全部または一部は、この明細書において、光学素子あるいは光学部材とも表現される。
The light that illuminates the
図9には、従来の露光装置において基板(の感光材)を露光するために使用される光の分光特性が示されている。従来の露光装置では、水銀ランプのi線、h線、g線の輝線スペクトルを含む340nm〜450nmの波長域の光が露光光として使用されていた。ディスプレイデバイス等のデバイスの製造において、高精細化に対する要求に応えるべく露光装置の解像力を上げるためには、露光光の波長域を短波長側に広げることが有利である。例えば、感光材(フォトレジスト)としてノボラック型レジストを用いる場合は、その感度特性に合わせて、ノボラック型レジストに入射する光(つまり露光光)の波長域の短波長側の波長、つまり波長域の下限波長を290nmとすることが有用である。 FIG. 9 shows the spectral characteristics of light used for exposing a substrate (photosensitive material) in a conventional exposure apparatus. In the conventional exposure apparatus, light in the wavelength range of 340 nm to 450 nm including the emission line spectra of the i-line, h-line, and g-line of the mercury lamp is used as the exposure light. In the manufacture of devices such as display devices, it is advantageous to widen the wavelength range of the exposure light to the short wavelength side in order to increase the resolution of the exposure apparatus in order to meet the demand for high definition. For example, when a novolak type resist is used as the photosensitive material (photoresist), the wavelength on the short wavelength side of the wavelength range of the light (that is, the exposure light) incident on the novolak type resist, that is, the wavelength range, is adjusted according to the sensitivity characteristics. It is useful to set the lower limit wavelength to 290 nm.
しかし、露光装置における露光光の波長域の下限波長を290nmとすると、従来は用いられていなかった290nm〜340nmの光によって、露光装置内の光学素子の表面に光化学反応による汚染物質の堆積が促進される。そこで、光学素子の表面への汚染物質の堆積を防ぐ技術が必要となる。 However, when the lower limit wavelength of the wavelength range of the exposure light in the exposure apparatus is set to 290 nm, the light of 290 nm to 340 nm, which has not been used in the past, promotes the deposition of contaminants by the photochemical reaction on the surface of the optical element in the exposure apparatus. Will be done. Therefore, a technique for preventing the accumulation of pollutants on the surface of the optical element is required.
図2には、図1の光源部1の水銀ランプ101をDeep UV型とした場合に水銀ランプ101が発生する光の分光特性が規格化して示されている。水銀ランプ101が発生する光の波長域の下限波長は、240nmであり、露光光の波長域の下限波長である290nmよりも短波長側である。
FIG. 2 shows standardized spectral characteristics of the light generated by the
図3、図4には、光学素子に設けられる反射防止膜(光学膜)が光触媒膜を含む場合における該反射防止膜の分光特性が示されている。図3、図4には、光触媒膜としてHfO2膜、Ta2O5膜、TiO2膜が用いられた場合の反射防止膜の分光透過率が示されている。図3には、1面分の反射防止膜の分光透過率が示されている。図4には、40面分の反射防止膜の分光透過率が示されている。40面分の反射防止膜の分光透過率は、光学装置100の全体、即ち、水銀ランプ101から基板51に至る光路における分光透過率に相当しうる。40面は、20個の光学素子の各々の2つの面でありうる。破線81、801は、光触媒膜がHfO2膜である場合の反射防止膜の分光透過率を示している。実線82、802は、光触媒膜がTa2O5膜である場合の反射防止膜の分光透過率を示している。破線83、803は、光触媒膜がTiO2膜である場合の反射防止膜の分光透過率を示している。図4に示されるように、光触媒膜としてHfO2膜を用いた反射防止膜は、260nm以下の光を吸収する。光触媒膜としてTa2O5膜を用いた反射防止膜は、320nm以下の光を吸収する。光触媒膜としてTiO2膜を用いた反射防止膜は、410nm以下の光を吸収する。
3 and 4 show the spectral characteristics of the antireflection film (optical film) provided in the optical element when the antireflection film (optical film) includes a photocatalytic film. 3 and 4 show the spectral transmittances of the antireflection film when the HfO 2 film, the Ta 2 O 5 film, and the TiO 2 film are used as the photocatalyst film. FIG. 3 shows the spectral transmittance of one antireflection film. FIG. 4 shows the spectral transmittances of the antireflection films for 40 surfaces. The spectral transmittance of the antireflection film for 40 surfaces can correspond to the spectral transmittance of the entire
図6、図7、図8には、それぞれ、HfO2膜を用いた反射防止膜、Ta2O5膜を用いた反射防止膜、TiO2膜を用いた反射防止膜を採用した露光装置における露光光(基板51上の感光材に入射する光)の分光特性が規格化して示されている。図6に示されたHfO2膜を用いた反射防止膜の場合、露光装置における露光光の波長域の下限波長は240nmであり、Deep UV型の水銀ランプ101は発生する光の波長域の下限波長と同じである。このことより、HfO2を用いた反射防止膜は光吸収が少なく、HfO2を用いた反射防止膜では、光吸収による光触媒活性の発現が極めて弱いことが分かる。本発明者は、実験により、HfO2膜を用いた反射防止膜の表面では、光吸収による光触媒活性が極めて弱いために光化学反応によって光学素子に汚染物質が堆積することを確認した。
6 and 7 and 8 show an exposure apparatus using an antireflection film using an HfO 2 film, an antireflection film using a Ta 2 O 5 film, and an antireflection film using a TiO 2 film, respectively. The spectral characteristics of the exposure light (light incident on the photosensitive material on the substrate 51) are standardized and shown. In the case of the antireflection film using the HfO 2 film shown in FIG. 6, the lower limit wavelength of the wavelength range of the exposure light in the exposure apparatus is 240 nm, and the Deep UV
図7に示されたTa2O5膜を用いた反射防止膜の場合、露光装置としての光学装置100における露光光の波長域の下限波長は290nmであり、ノボラック型レジストの感度特性に適していることが分かる。本発明者は、実験により、Ta2O5膜を用いた反射防止膜の表面では光吸収による光触媒活性が発現し、光化学反応による光学素子への汚染物質の堆積が生じないことを確認した。ノボラック型レジストを使用する場合において、光学装置100における露光光の波長域の下限波長が290nmであると、290nm未満の波長を有する光は、光触媒膜によって吸収され、光学素子(光学部材)に対する汚染物質の堆積を防止する。また、290nm以上の波長を有する光は、ノボラック型レジストの感光に寄与する。そして、光触媒膜を有する反射防止膜は、ノボラック型レジストの感光に寄与する波長の光については高い透過率を有する。よって、本実施形態は、被照射面に到達する光の強度が低下することによって生じる問題を解決するために有利である。
In the case of the antireflection film using the Ta 2 O 5 film shown in FIG. 7, the lower limit wavelength of the exposure light in the
ノボラック型レジストは、露光光の波長域の下限波長である290nmにおいて感光性を有する。あるいは、ノボラック型レジストは、露光光の波長域の下限波長である290nmにおいて、該レジストの最大感度の10%以上、または、20%以上、または、30%以上、または、40%以上、または、50%以上の感度を有しうる。 The novolak resist has photosensitivity at 290 nm, which is the lower limit of the wavelength range of the exposure light. Alternatively, the novolak type resist has 10% or more, 20% or more, 30% or more, or 40% or more, or 40% or more of the maximum sensitivity of the resist at 290 nm, which is the lower limit wavelength of the wavelength range of the exposure light. It can have a sensitivity of 50% or more.
図8に示されたTiO2膜を用いた反射防止膜の場合、露光装置における露光光の波長域の下限波長は370nmであり、従来の露光装置における露光光の波長域の下限波長である波長340nmより長波長であることが分かる。このことより、露光装置における露光光の波長域の下限波長をノボラック型レジストの感度特性に合わせて短波長化する目的には、TiO2膜を用いた反射防止膜は適さないことが分かる。 In the case of the antireflection film using the TiO 2 film shown in FIG. 8, the lower limit wavelength of the exposure light wavelength range in the exposure apparatus is 370 nm, which is the lower limit wavelength of the exposure light wavelength range in the conventional exposure apparatus. It can be seen that the wavelength is longer than 340 nm. From this, it can be seen that the antireflection film using the TiO 2 film is not suitable for the purpose of shortening the lower limit wavelength of the wavelength range of the exposure light in the exposure apparatus according to the sensitivity characteristics of the novolak resist.
図5には、本実施形態の反射防止膜(光学膜)7あるいは光学部材70の構造が模式的に示されている。光学部材70は、光学素子700と、光学素子700の上に配置された反射防止膜7とを含む。反射防止膜7の層構成に特別な制限はないが、図5の例では、反射防止膜7は、光学素子700の上に配置された高屈折率層704、低屈折率層703、高屈折率層702、および、低屈折率層701の4層を有する。低屈折率層701は、反射防止膜7の最上層、即ち、空間に露出する層である。高屈折率層702は、最上層の直下の高屈折率層であり、光触媒膜で構成される。反射防止膜7は、光学部材70による光の反射を広い波長域にわたって低く抑えるために、最上層が低屈折率層701で構成され、最上層の直下の層が光触媒膜からなる高屈折率層702で構成されることが有利である。
FIG. 5 schematically shows the structure of the antireflection film (optical film) 7 or the
1つの構成例では、高屈折率層704はHfO2膜で構成され、低屈折率層703はSiO2膜で構成され、高屈折率層702はTa2O5膜で構成され、低屈折率層701はSiO2膜で構成され、露光光の波長域の下限が290nmである。高屈折率層702としてのTa2O5膜は、光触媒膜として機能する。なお、高屈折率層704はHfO2膜の光触媒活性は極めて低く、HfO2膜を光触媒膜としては機能しない。低屈折率層701としてのSiO2膜は、最上層である。他の観点において、低屈折率層701としてのSiO2膜は、光触媒膜としてのTa2O5膜を覆う表面膜である。
In one configuration example, the high
光学装置100は、光触媒膜を含む反射防振膜(光学膜)7が設けられた少なくとも1つの光学素子を備え、光源から射出された光が該少なくとも1つの光学素子を介して被照射面に入射する光学装置の一例として理解されうる。光学装置100において、該光源から射出され該少なくとも1つの光学素子を介して該被照射面に入射する光の波長域の下限波長は、該光触媒膜の光吸収特性によって定められる。反射防止膜7は、光源と基板との間の光路に配置された少なくとも1つの光透過型光学素子の1又は2つの面に配置されうる。
The
楕円ミラー102、ミラー201、ミラー206、ミラー301、凹面ミラー302、凸面ミラー303、ミラー304等のミラーの全部または一部には、光触媒膜を含む反射増加膜(光学膜)が設けられてもよい。該反射増加膜に含まれる光触媒膜には、前述の反射防止膜に含まれる光触媒膜が適用されうる。光触媒膜を含む反射防止膜は、バンドパスフィルター、NDフィルター等の光学素子に設けられてもよい。
Even if all or part of the mirrors such as the
以下、第2実施形態について説明する。第1実施形態として言及しない事項は、第1実施形態に従いうる。光学装置100を構成する複数の光学素子のうち光源である水銀ランプ101から遠い光学素子ほど、反射防止膜の光触媒膜による光吸収が少なくなり光触媒活性が弱くなる。第2実施形態では、光触媒膜を含む反射防止膜が設けられる光学素子が限定される。
Hereinafter, the second embodiment will be described. Matters not mentioned as the first embodiment may follow the first embodiment. Of the plurality of optical elements constituting the
まず、光源部1、照明光学系2、投影光学系3、原版ステージ部4および基板ステージ部5がそれぞれ配置された5つの空間におけるエアーのクリーン度について説明する。光源部1では、水銀ランプ101の冷却のために多量のエアーが必要であるので、通常は、光源部1を構成する複数の部品が配置された空間に対してクリーンルームのエアーが直接引き込まれ、冷却用のエアーとして使用されうる。その為、光源部1の空間には、他の4つの空間に比べ、汚染物質が多く存在している。例えば、外気に含まれる化学汚染物質、製造装置で用いられるプロセス材料に起因する化学汚染物質、オペレーターの汗、呼気などに含まれる化学汚染物質、クリーンルームの内壁などから出る化学汚染物質などが、光源部1の空間に引き込まれる可能性がある。
First, the cleanliness of air in the five spaces in which the
照明光学系2および投影光学系3については、閉鎖された閉空間内にそれらを構成する複数の部品を維持することが容易であるので、照明光学系2の空間および投影光学系3の空間は、他の空間に比べ空間のクリーン度を最も高く保つことが可能である。例えば、空間内にCDA(クリーンドライエアー)を充満させて該空間を陽圧に保つ、あるいは、ケミカルフィルターを用いた専用の循環空調を通したエアーで該空間を陽圧に保つことが考えられる。専用の循環空調では、閉鎖空間の内部を陽圧に保つ際に漏れ出るエアーの量に相当するエアーをCDA(クリーンドライエアー)で補充する為、専用の循環空調に用いるケミカルフィルターの寿命を長く保つことが可能である。
As for the illumination
原版ステージ部4の空間は、露光装置の本体部分を格納しているチャンバに搭載されたケミカルフィルターを通して導入されるクリーンルームのエアーを用いて陽圧に保たれる。原版ステージ部4は、通常は、原版ステージ部4に接続された原版保管場所(不図示)との間で原版を搬送する際に原版ステージ部4の陽圧が弱るが、原版保管場所のエアーのクリーン度が高いため、汚染物質が原版ステージ部4に侵入する可能性は低い。しかし、チャンバに搭載されたケミカルフィルターは、チャンバ内を陽圧に保つように常にクリーンルームのエアーを吸引しチャンバ内に供給している為、クリーンルームのエアーの汚染度に合わせて適宜交換されなければならない。その為、ケミカルフィルターの交換が行われなかった場合、チャンバに搭載されたケミカルフィルターの汚染物質の除去能力が低下し、クリーンルームのエアーに存在する汚染物質が原版ステージ部4に侵入する可能性がある。 The space of the original stage portion 4 is maintained at a positive pressure by using air in a clean room introduced through a chemical filter mounted in a chamber containing the main body portion of the exposure apparatus. Normally, when the original plate is transported to and from the original plate storage location (not shown) connected to the original plate stage portion 4, the positive pressure of the original plate stage portion 4 is weakened, but the air in the original plate storage location is weakened. Since the cleanliness of the plate is high, it is unlikely that contaminants will invade the original stage portion 4. However, since the chemical filter mounted in the chamber always sucks the air in the clean room and supplies it into the chamber so as to keep the inside of the chamber at a positive pressure, it must be replaced appropriately according to the degree of contamination of the air in the clean room. It doesn't become. Therefore, if the chemical filter is not replaced, the ability of the chemical filter mounted on the chamber to remove contaminants is reduced, and there is a possibility that contaminants existing in the air of the clean room may invade the original stage portion 4. be.
また、後述するように基板ステージ部5に接続されたコーターデベロッパ(不図示)から汚染物質が基板ステージ部5に侵入し、その汚染物質が露光装置内の隙間を通り、原版ステージ部4に侵入する可能性がある。
Further, as will be described later, a contaminant enters the
基板ステージ部5の空間は、露光装置の本体部分を格納しているチャンバに搭載されたケミカルフィルターを通して導入されるクリーンルームのエアーを用いて陽圧に保たれる。しかし、基板ステージ部5には、通常は、コーターデベロッパが接続されており、コーターデベロッパと光学装置100との間で基板が搬送される。このような基板の搬送の際に基板ステージ部5の空間の陽圧が弱まり、コーターデベロッパで発生する感光材等のプロセス材料に起因する汚染物質が基板ステージ部5の空間に侵入しうる。また、ケミカルフィルターの交換が行われなかった場合、チャンバに搭載されたケミカルフィルターの汚染物質の除去能力が低下し、クリーンルームのエアーに存在する汚染物質が基板ステージ部5に侵入する可能性がある。
The space of the
上述した5つの空間内のエアーのクリーン度を考えると、照明光学系2および投影光学系3の内部の光学素子に対しては、光触媒膜を含む反射防止膜を用いる必要性が低いと言える。よって、第2実施形態では、光学装置100が有する複数の空間のうち互いに隣り合う空間の境界に配置された光学素子、換言すると、空間と空間とを分離する光学素子、具体的には、シールガラス6に対して、光触媒膜を含む反射防止膜7が設けられうる。他の観点において、水銀ランプ101(光源)から射出された光は、複数の空間を介して被照射面(基板上の感光材)に入射し、水銀ランプ101と被照射面との間の光路には、光触媒膜を含む少なくとも1つの光学素子700が配置されうる。該少なくとも1つの光学素子700は、該複数の空間のうち互いに隣り合う空間の境界に配置された光学素子を含みうる。
Considering the cleanliness of the air in the five spaces described above, it can be said that there is little need to use an antireflection film containing a photocatalytic film for the optical elements inside the illumination
光学装置100が有する複数の空間の少なくとも1つの空間の中には、被照射面(基板上の感光材)に入射する光の下限波長に影響を与える光触媒膜が設けられていない光学素子が配置されうる。あるいは、光学装置100が有する複数の空間の各々の中には、被照射面(基板上の感光材)に入射する光の下限波長に影響を与える光触媒膜が設けられていない光学素子が配置されうる。
In at least one of the plurality of spaces included in the
水銀ランプ101(光源)から射出された光は、互いに隣り合う第1空間および第2空間を介して被照射面(基板上の感光材)に入射し、該第2空間は、該第1空間よりも多くの汚染物質を有しうる。該少なくとも1つの光学素子は、光触媒膜を含む反射防止膜(光学膜)が該第2空間に面するように配置された光学素子を含む。ここで、該光学素子の2つの面のうち該第1空間の側の面には、被照射面に入射する光の下限波長に影響を与える光触媒膜が設けられなくてもよい。 The light emitted from the mercury lamp 101 (light source) is incident on the irradiated surface (photosensitive material on the substrate) via the first space and the second space adjacent to each other, and the second space is the first space. Can have more pollutants. The at least one optical element includes an optical element in which an antireflection film (optical film) including a photocatalytic film is arranged so as to face the second space. Here, the photocatalyst film that affects the lower limit wavelength of the light incident on the irradiated surface may not be provided on the surface of the two surfaces of the optical element on the side of the first space.
以下、第3実施形態について説明する。第3実施形態として言及しない事項は、第1又は第2実施形態に従いうる。第3実施形態では、感光材として化学増幅型レジストを用いる場合を考える。液晶ディスプレイデバイス等のディスプレイデバイスの製造において使用される化学増幅型レジストの感度特性では、光学装置100における露光光の波長域の下限波長を270nmとすることが望ましい場合がある。
Hereinafter, the third embodiment will be described. Matters not mentioned as the third embodiment may follow the first or second embodiment. In the third embodiment, a case where a chemically amplified resist is used as the photosensitive material is considered. In the sensitivity characteristics of the chemically amplified resist used in the manufacture of display devices such as liquid crystal display devices, it may be desirable to set the lower limit wavelength of the exposure light in the
しかしながら、光吸収波長域の上限波長が露光光の波長域の下限波長に適合あるいは一致する光触媒膜が従来は存在しなかった。第3実施形態は、露光光の波長域の下限波長が化学増幅型レジストの感度特性に適合するように光触媒膜の光吸収波長域の上限波長を調整する方法を提供する。以下では、2つの方法を説明する。 However, conventionally, there has not been a photocatalyst film in which the upper limit wavelength of the light absorption wavelength range matches or matches the lower limit wavelength of the exposure light wavelength range. The third embodiment provides a method of adjusting the upper limit wavelength of the light absorption wavelength range of the photocatalyst film so that the lower limit wavelength of the wavelength range of the exposure light matches the sensitivity characteristics of the chemically amplified resist. Two methods will be described below.
第1の方法では、光触媒膜として、HfOx(x<2)膜を用いる。光触媒膜は、Hfをターゲットとして用いるスパッタ法によって下地(図5の構成例では、低屈折率膜703)の上に形成されうる。この際に成膜チャンバに供給する酸素ガスの量が不足すると、下地の上に形成される膜は、HfO2の状態ではなく、HfOx(x<2)の状態となり、これにより光吸収波長の上限波長が長波長側にシフトする。本発明者は、実験を通して、上記の方法に従ってHfOx(x<2)膜で光触媒膜を形成することによって、光吸収波長の上限波長を270nmに調整することができることを確認した。光吸収波長の上限波長を270nmに調整することによって、露光光の波長域の下限波長も270nmに調整される。
In the first method, an HfOx (x <2) membrane is used as the photocatalytic membrane. The photocatalyst film can be formed on the substrate (low
第1の方法で製造される反射防止膜(光学膜)7あるいは光学部材70は、図5に模式的に示される構造を有しうる。1つの実施例では、高屈折率層704はHfO2膜で構成され、低屈折率層703はSiO2膜で構成され、高屈折率層702はHfOx(x<2)膜で構成され、低屈折率層701はSiO2膜で構成された。このような反射防止膜(光学膜)7が設けられた光学素子を有する光学装置100において、露光光の波長域の下限は、270nmに調整されていた。
The antireflection film (optical film) 7 or the
上記の第1の方法において、HfOx(x<2)膜をスパッタ法によって形成する際の酸素ガス濃度を調整することができる。これによって、露光光の波長域の下限波長を、光触媒膜としてHfO2膜を用いた場合の240nmから、光触媒膜としてTa2O5膜を用いた290nmの間の任意の波長に調整できる。 In the first method described above, the oxygen gas concentration when the HfOx (x <2) film is formed by the sputtering method can be adjusted. Thereby, the lower limit wavelength of the wavelength range of the exposure light can be adjusted to an arbitrary wavelength between 240 nm when the HfO 2 film is used as the photocatalyst film and 290 nm when the Ta 2 O 5 film is used as the photocatalyst film.
第1の方法によれば、光学部材を製造する光学部材製造方法は、光学素子の上に光触媒膜を含む光学膜を形成する処理工程を含み、該処理工程は、該光触媒膜の光吸収波長が目標光吸収波長になるように該光触媒膜を形成する成膜工程を含む。該成膜工程では、酸素ガス濃度の調整によって該光触媒膜の光吸収波長が該目標光吸収波長になるように該光触媒膜を形成する工程を含みうる。 According to the first method, the optical member manufacturing method for manufacturing an optical member includes a treatment step of forming an optical film including a photocatalyst film on an optical element, and the treatment step includes a light absorption wavelength of the photocatalyst film. Includes a film forming step of forming the photocatalyst film so that is the target light absorption wavelength. The film forming step may include a step of forming the photocatalyst film so that the light absorption wavelength of the photocatalyst film becomes the target light absorption wavelength by adjusting the oxygen gas concentration.
第2の方法では、光触媒膜として、HfO2およびTa2O5の混合膜を用いる。光触媒膜は、HfO2およびTa2O5を混成した材料を用いて、真空蒸着法によって下地(図5の構成例では、低屈折率膜703)の上に形成されうる。この際にHfO2とTa2O5との混成比を変えることができる。これにより、露光光の波長域の下限波長を、光触媒膜としてHfO2膜を用いた場合の240nmから、光触媒膜としてTa2O5膜を用いた290nmの間の任意の波長に調整できる。
In the second method, a mixed membrane of HfO 2 and Ta 2 O 5 is used as the photocatalytic membrane. The photocatalyst film can be formed on a substrate (low
第2の方法で製造される反射防止膜(光学膜)7あるいは光学部材70は、図5に模式的に示される構造を有しうる。1つの実施例では、高屈折率層704はHfO2膜で構成され、低屈折率層703はSiO2膜で構成され、高屈折率層702はHfO2およびTa2O5の混合膜で構成され、低屈折率層701はSiO2膜で構成された。このような反射防止膜(光学膜)7が設けられた光学素子を有する光学装置100において、露光光の波長域の下限は、270nmに調整されていた。
The antireflection film (optical film) 7 or the
以下、第4実施形態について説明する。第4実施形態として言及しない事項は、第1乃至第3実施形態のいずれか、または、それらの任意の組み合わせに従いうる。クリーンルーム内のエアーに存在するプロセスガスにより、反射防止膜の表面に酸が付着しうる。これを考慮すると、反射防止膜の最上層を構成する低屈折率層(光触媒膜を覆う表面膜)は、耐酸性を有する膜で構成されることが望ましい。 Hereinafter, the fourth embodiment will be described. Matters not mentioned as the fourth embodiment may follow any of the first to third embodiments, or any combination thereof. The process gas present in the air in the clean room can cause acid to adhere to the surface of the antireflection coating. Considering this, it is desirable that the low refractive index layer (surface film covering the photocatalyst film) constituting the uppermost layer of the antireflection film is composed of a film having acid resistance.
例えば、最上層がMgF2膜である場合、MgF2は、硫酸または硝酸との反応によって、硫酸マグネシウムまたは硝酸マグネシウムに変化し、反射防止膜の透過率が低下しうる。そこで、反射防止膜の最上層は、硫酸および硝酸に対して耐性を有するSiO2膜で構成されうる。 For example, when the uppermost layer is an MgF 2 film, MgF 2 may change to magnesium sulfate or magnesium nitrate by the reaction with sulfuric acid or nitric acid, and the transmittance of the antireflection film may decrease. Therefore, the uppermost layer of the antireflection film may be composed of a SiO 2 film having resistance to sulfuric acid and nitric acid.
しかし、反射防止膜の最上層がSiO2膜で構成されている場合、該最上層の表面にHF(フッ化水素酸)が付着すると、該最上層がHFによって腐食(溶解)される。ここで、反射防止膜の表面に部分的に有機汚染物質が付着した場合、該有機汚染物質が付着した部分と他の部分(何も付着していないか、無機汚染物質が付着している)とでSiO2の溶解量が異なることになる。この溶解量の差は、反射防止膜の表面に白い曇りを発生させ、反射防止膜の透過率を低下させる。 However, when the uppermost layer of the antireflection film is composed of a SiO 2 film, when HF (hydrofluoric acid) adheres to the surface of the uppermost layer, the uppermost layer is corroded (dissolved) by HF. Here, when an organic pollutant partially adheres to the surface of the antireflection film, the portion to which the organic pollutant adheres and another portion (nothing adheres or an inorganic pollutant adheres). The dissolved amount of SiO 2 is different between and. This difference in the amount of dissolution causes white fogging on the surface of the antireflection film and lowers the transmittance of the antireflection film.
そこで、反射防止膜の表面に硫酸および/または硝酸に加えHFが付着する場合は、反射防止膜の表面膜は、これらの酸と反応しない有機フッ素化合物膜、例えば、パーフルオロアルキシラン((CF2)nSi)膜を含むことが望ましい。 Therefore, when HF adheres to the surface of the antireflection film in addition to sulfuric acid and / or nitric acid, the surface film of the antireflection film is an organic fluorine compound film that does not react with these acids, for example, perfluoroalkylylan ((CF). 2 ) It is desirable to include an nSi) film.
第4実施形態に係る反射防止膜(光学膜)7あるいは光学部材70は、図5に模式的に示される構造を有しうる。
The antireflection film (optical film) 7 or the
第1例において、高屈折率層704はHfO2膜で構成され、低屈折率層703はSiO2膜で構成され、高屈折率層702はTa2O5膜で構成され、低屈折率層701は(CF2)nSi膜で構成されうる。
In the first example, the high
第2例において、高屈折率層704はHfO2膜で構成され、低屈折率層703はSiO2膜で構成され、高屈折率層702はHfOx(x<2)膜で構成され、低屈折率層701は(CF2)nSi膜で構成されうる。
In the second example, the high
第3例において、高屈折率層704はHfO2膜で構成され、低屈折率層703はSiO2膜で構成され、高屈折率層702はHfO2およびTa2O5の混合膜で構成され、低屈折率層701は(CF2)nSi膜で構成されうる。
In the third example, the high
第4例において、高屈折率層704はHfO2膜で構成され、低屈折率層703はSiO2膜で構成され、高屈折率層702はTa2O5膜で構成され、低屈折率層701はSiO2膜と、該SiO2膜を覆う(CF2)nSi膜で構成されうる。
In the fourth example, the high
第5例において、高屈折率層704はHfO2膜で構成され、低屈折率層703はSiO2膜で構成され、高屈折率層702はHfOx(x<2)膜で構成され、低屈折率層701はSiO2膜と、該SiO2膜を覆う(CF2)nSi膜で構成されうる。
In the fifth example, the high
第6例において、高屈折率層704はHfO2膜で構成され、低屈折率層703はSiO2膜で構成され、高屈折率層702はHfO2とTa2O5との混合膜で構成され、低屈折率層701はSiO2膜と、該SiO2膜を覆う(CF2)nSi膜で構成されうる。
In the sixth example, the high
第4例、第5例、第6例は、それぞれ、第1例、第2例、第3例における(CF2)nSi膜の直下にSiO2層を追加し、下層と(CF2)nSi膜との密着度がこの追加のSiO2膜によって強化されている。 In the fourth, fifth, and sixth examples, the SiO 2 layer is added directly under the (CF 2 ) nSi film in the first, second, and third examples, respectively, and the lower layer and the (CF 2 ) nSi are added. Adhesion to the film is enhanced by this additional SiO 2 film.
以下、上記の第1乃至第4実施形態の変形例を説明する。 Hereinafter, modified examples of the above-mentioned first to fourth embodiments will be described.
図1に示された光学装置100において、シールガラス62を無くし、その代わりにレンズ208の下面に光触媒層を含む反射防止膜を形成し、レンズ208の下面を照明光学系2と原版ステージ部4の2つの空間の境界としてもよい。
In the
光学装置100における露光光の波長域の下限波長を従来の露光装置と同様の340nmにする場合は、光触媒膜としてTa2O5膜の代わりにNbO5膜を用いることができる。光学装置100における露光光の波長域の下限波長を定める他の光触媒膜としては、例えば、ZrO2膜またはZnO膜を挙げることができる。
When the lower limit wavelength of the exposure light in the
光源をXeランプまたはXe水銀ランプで構成すると、光源が発生する光の波長域の下限は、より短波長側の200nmとなる。そこで、光源をXeランプまたはXe水銀ランプで構成する場合、露光装置における露光光の波長域の下限波長を240nmとする場合は、HfO2膜にも光触媒活性が発現する。HfO2膜を光触媒膜とする反射防止膜(光学膜)7あるいは光学部材70は、図5に模式的に示される構造を有しうる。1つの実施例では、高屈折率層704はHfO2膜で構成され、低屈折率層703はSiO2膜で構成され、高屈折率層702はHfO2膜で構成され、低屈折率層701はSiO2膜または(CF2)nSi膜で構成された。このような反射防止膜(光学膜)7が設けられた光学素子を有する光学装置100において、露光光の波長域の下限は、240nmに調整された。高屈折率層702の他、高屈折率層704も光触媒膜として作用しうる。
When the light source is composed of an Xe lamp or an Xe mercury lamp, the lower limit of the wavelength range of the light generated by the light source is 200 nm on the shorter wavelength side. Therefore, when the light source is composed of an Xe lamp or an Xe mercury lamp, and the lower limit wavelength of the wavelength range of the exposure light in the exposure apparatus is 240 nm, the photocatalytic activity is also exhibited in the HfO 2 film. The antireflection film (optical film) 7 or the
光源をXeランプまたはXe水銀ランプで構成し、露光装置における露光光の波長域の下限波長を220nmとする場合は、膜材料をSiO2とAl2O3とし、光触媒膜をAl2Ox(x<3)膜とすることができる。膜材料をSiO2とAl2O3とすると、反射防止膜の透過開始波長は200nmとなる。 When the light source is composed of an Xe lamp or an Xe mercury lamp and the lower limit wavelength of the exposure light in the exposure apparatus is 220 nm, the film materials are SiO 2 and Al 2 O 3 , and the photocatalyst film is Al 2 Ox (x). <3) It can be a film. When the film materials are SiO 2 and Al 2 O 3 , the transmission start wavelength of the antireflection film is 200 nm.
したがって、第3実施形態で説明したHfOx(x<2)と同様に、Al2O3をスパッタ法で形成する際の酸素ガス濃度を調整することによってAl2Ox(x<3)膜を形成することができる。これによって、露光光の波長域の下限波長を220nmとすることができる。このような構造を有する反射防止膜(光学膜)7あるいは光学部材70は、図5に模式的に示される構造を有しうる。1つの実施例では、高屈折率層704はAl2O3膜で構成され、低屈折率層703はSiO2膜で構成され、高屈折率層702はAl2Ox(x<3)膜で構成され、低屈折率層701はSiO2膜または(CF2)nSi膜で構成された。このような反射防止膜(光学膜)7が設けられた光学素子を有する光学装置100において、露光光の波長域の下限は、220nmに調整されていた。
Therefore, similarly to HfOx (x <2) described in the third embodiment, the Al 2 Ox (x <3) film is formed by adjusting the oxygen gas concentration when forming Al 2 O 3 by the sputtering method. can do. Thereby, the lower limit wavelength of the wavelength range of the exposure light can be set to 220 nm. The antireflection film (optical film) 7 or the
最上層あるいは表面膜を構成する有機フッ素化合物膜は、パーフルオロアルキシラン膜以外のパーフルオロアルキル化合物膜であってもよい。また、最上層あるいは表面膜を構成する有機フッ素化合物膜は、パーフルオロエーテル化合物膜であってもよい。 The organic fluorine compound film constituting the uppermost layer or the surface film may be a perfluoroalkyl compound film other than the perfluoroalkylylan film. Further, the organic fluorine compound film constituting the uppermost layer or the surface film may be a perfluoroether compound film.
次に、前述の露光装置を利用して物品(半導体IC素子、液晶表示素子、MEMS等)を製造する製造方法を説明する。物品製造方法は、前述の露光装置を用いて、基板(ウェハ、ガラス基板であるプレート等)上の感光材を露光する露光工程と、その感光剤を現像する現像工程とを含み、現像工程を経た基板から、他の処理を経て、物品を得る。他の処理は、例えば、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれうる。本物品製造方法によれば、従来よりも高品位の物品を製造することができる。 Next, a manufacturing method for manufacturing an article (semiconductor IC element, liquid crystal display element, MEMS, etc.) using the above-mentioned exposure apparatus will be described. The article manufacturing method includes an exposure step of exposing a photosensitive material on a substrate (wafer, a plate which is a glass substrate, etc.) using the above-mentioned exposure apparatus, and a developing step of developing the photosensitive agent, and the developing step is performed. The article is obtained from the aged substrate through other processes. Other treatments may include, for example, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging and the like. According to this article manufacturing method, it is possible to manufacture an article of higher quality than before.
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, a claim is attached to make the scope of the invention public.
101:水銀ランプ、7:反射防止膜、700:光学素子、702:高屈性率膜(光触媒膜) 101: Mercury lamp, 7: Antireflection film, 700: Optical element, 702: High bending rate film (photocatalytic film)
Claims (22)
前記光源から射出され前記少なくとも1つの光学素子を介して前記被照射面に入射する光の波長域の下限波長が前記光触媒膜の光吸収特性によって定められる、
ことを特徴とする光学装置。 It includes a light source that emits light having a continuous wavelength range and at least one optical element provided with an optical film including a photocatalytic film, and the light emitted from the light source is covered through the at least one optical element. An optical device that is incident on the irradiation surface.
The lower limit wavelength of the wavelength range of the light emitted from the light source and incident on the irradiated surface via the at least one optical element is determined by the light absorption characteristic of the photocatalyst film.
An optical device characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の光学装置。 The light emitted from the light source is incident on the irradiated surface through a plurality of spaces, and the at least one optical element is an optical element arranged at a boundary between adjacent spaces among the plurality of spaces. include,
The optical device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の光学装置。 In at least one of the plurality of spaces, an optical element not provided with a photocatalytic film that affects the lower limit wavelength of the light incident on the irradiated surface is arranged.
The optical device according to claim 2.
ことを特徴とする請求項2に記載の光学装置。 In each of the plurality of spaces, an optical element not provided with a photocatalytic film that affects the lower limit wavelength of the light incident on the irradiated surface is arranged.
The optical device according to claim 2.
前記第2空間は、前記第1空間よりも多くの汚染物質を有し、
前記少なくとも1つの光学素子は、前記光触媒膜を含む光学膜が前記第2空間に面するように配置された光学素子を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の光学装置。 The light emitted from the light source is incident on the irradiated surface via the first space and the second space adjacent to each other.
The second space has more contaminants than the first space and
The at least one optical element includes an optical element in which the optical film including the photocatalytic film is arranged so as to face the second space.
The optical device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項5に記載の光学装置。 Of the two surfaces of the optical element, the surface on the side of the first space is not provided with a photocatalyst film that affects the lower limit wavelength of the light incident on the irradiated surface.
The optical device according to claim 5.
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光学装置。 The photocatalytic membrane comprises a Ta 2 O 5 membrane.
The optical device according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical device is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光学装置。 The photocatalytic membrane comprises an HfOx (x <2) membrane.
The optical device according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical device is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光学装置。 The photocatalytic membrane comprises a mixed membrane of Ta 2 O 5 and HfOx (x <2).
The optical device according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical device is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光学装置。 The photocatalytic membrane comprises at least one of NbO 5 membrane, ZrO 2 membrane, ZnO membrane and Al 2 Ox (x <3).
The optical device according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical device is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光学装置。 The optical film has a surface film covering the photocatalyst film, and the surface film contains a SiO 2 film.
The optical device according to any one of claims 1 to 10.
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光学装置。 The optical film has a surface film covering the photocatalyst film, and the surface film contains an organic fluorine compound film.
The optical device according to any one of claims 1 to 10.
ことを特徴とする請求項12に記載の光学装置。 The optical film has a surface film covering the photocatalytic film, and the surface film includes a perfluoroalkyl compound film or a perfluoroether compound film.
The optical device according to claim 12.
ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の光学装置。 The optical film is an antireflection film, and the at least one optical element is a light transmissive optical element.
The optical device according to any one of claims 1 to 13.
ことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の光学装置。 It is configured as an exposure apparatus that exposes a substrate arranged on the irradiated surface.
The optical device according to any one of claims 1 to 14.
前記感光材を現像する現像工程と、を有し、
前記感光材は、前記下限波長において感光性を有し、
前記現像工程を経た前記基板から物品を得ることを特徴とする物品製造方法。 An exposure step of exposing a photosensitive material on a substrate using the optical device according to claim 15.
It has a developing process for developing the photosensitive material, and has
The photosensitive material has photosensitivity at the lower limit wavelength and has a photosensitivity.
A method for producing an article, which comprises obtaining an article from the substrate that has undergone the development step.
前記感光材を現像する現像工程と、を有し、
前記感光材は、前記下限波長において前記感光材の最大感度の10%以上の感度を有し、
前記現像工程を経た前記基板から物品を得ることを特徴とする物品製造方法。 An exposure step of exposing a photosensitive material on a substrate using the optical device according to claim 15.
It has a developing process for developing the photosensitive material, and has
The photosensitive material has a sensitivity of 10% or more of the maximum sensitivity of the photosensitive material at the lower limit wavelength.
A method for producing an article, which comprises obtaining an article from the substrate that has undergone the development step.
光学素子の上に光触媒膜を含む光学膜を形成する処理工程を含み、
前記処理工程は、前記光触媒膜の光吸収波長が目標光吸収波長になるように前記光触媒膜を形成する成膜工程を含む、
ことを特徴とする光学部材製造方法。 An optical member manufacturing method for manufacturing an optical member.
Including a processing step of forming an optical film including a photocatalytic film on an optical element,
The processing step includes a film forming step of forming the photocatalyst film so that the light absorption wavelength of the photocatalyst film becomes a target light absorption wavelength.
A method for manufacturing an optical member.
ことを特徴とする請求項18に記載の光学部材製造方法。 The film forming step includes a step of forming the photocatalyst film so that the light absorption wavelength of the photocatalyst film becomes the target light absorption wavelength by adjusting the oxygen gas concentration.
The optical member manufacturing method according to claim 18.
ことを特徴とする請求項18又は19に記載の光学部材製造方法。 The photocatalytic membrane contains HfOx (x <2).
The optical member manufacturing method according to claim 18 or 19.
ことを特徴とする請求項18に記載の光学部材製造方法。 The photocatalytic membrane contains a mixed membrane of HfO 2 and Ta 2 O 5.
The optical member manufacturing method according to claim 18.
ことを特徴とする請求項18又は19に記載の光学部材製造方法。 The photocatalytic membrane contains Al 2 Ox (x <3).
The optical member manufacturing method according to claim 18 or 19.
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