JP4393227B2 - Exposure apparatus, device manufacturing method, and exposure apparatus manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ(LCD)用のガラス基板などの被処理体を露光する露光装置に関する。本発明は、特に、露光光源として紫外線や極端紫外線(EUV:extreme ultraviolet)光を利用して露光を行う露光装置に好適である。 The present invention relates to an exposure apparatus that exposes an object to be processed such as a single crystal substrate for a semiconductor wafer and a glass substrate for a liquid crystal display (LCD). The present invention is particularly suitable for an exposure apparatus that performs exposure using ultraviolet rays or extreme ultraviolet (EUV) light as an exposure light source.
フォトリソグラフィー(焼き付け)技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、レチクル又はマスク(本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。)に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。 A circuit pattern drawn on a reticle or a mask (in this application, these terms are used interchangeably) when a fine semiconductor element such as a semiconductor memory or a logic circuit is manufactured using a photolithography technique. Conventionally, a reduction projection exposure apparatus that projects a circuit pattern by projecting the image onto a wafer or the like by a projection optical system has been used.
縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法(解像度)は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数(NA)に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められ、超高圧水銀ランプ(i線(波長約365nm))、KrFエキシマレーザー(波長約248nm)、ArFエキシマレーザー(波長約193nm)と用いられる紫外線光の波長は短くなってきた。 The minimum dimension (resolution) that can be transferred by the reduction projection exposure apparatus is proportional to the wavelength of light used for exposure and inversely proportional to the numerical aperture (NA) of the projection optical system. Therefore, the shorter the wavelength, the better the resolution. For this reason, with the recent demand for miniaturization of semiconductor elements, the exposure light has been shortened, and an ultra-high pressure mercury lamp (i-line (wavelength: about 365 nm)), KrF excimer laser (wavelength: about 248 nm), ArF excimer. The wavelength of ultraviolet light used with lasers (wavelength about 193 nm) has become shorter.
しかし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外線光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、0.1μm以下の非常に微細な回路パターンを効率よく転写するために、紫外線光よりも更に波長が短い、波長10nm乃至15nm程度の極端紫外線(EUV)光を用いた縮小投影露光装置(以下、「EUV露光装置」と称する。)が開発されている。 However, semiconductor elements are rapidly miniaturized, and there is a limit in lithography using ultraviolet light. Therefore, in order to efficiently transfer a very fine circuit pattern of 0.1 μm or less, a reduction projection exposure apparatus using extreme ultraviolet (EUV) light having a wavelength shorter than that of ultraviolet light and having a wavelength of about 10 nm to 15 nm ( Hereinafter, it is referred to as “EUV exposure apparatus”).
露光光の短波長化が進むと物質による光の吸収が非常に大きくなるので、可視光や紫外光で用いられるような光の屈折を利用した屈折素子、即ち、レンズを用いることは難しく、EUV光の波長領域では使用できる硝材が存在しなくなり、光の反射を利用した反射素子、即ち、ミラー(例えば、多層膜ミラー)のみで光学系を構成する反射型光学系が用いられる。 As exposure light becomes shorter in wavelength, the absorption of light by a substance becomes very large. Therefore, it is difficult to use a refraction element utilizing refraction of light such as that used in visible light or ultraviolet light, that is, a lens. There is no glass material that can be used in the wavelength region of light, and a reflective optical system that uses only light reflection, that is, a mirror (for example, a multilayer mirror) to form an optical system is used.
ミラーは、露光光を全て反射するわけではなく、ミラー1枚につき該ミラーに入射する露光光の30%以上を吸収する。吸収した露光光は、分熱となりミラーの表面形状を変形させて光学性能(特に、結像性能)の劣化を引き起こしてしまう。そこで、ミラーは、温度変化によるミラー形状の変化を小さくするために線膨張係数の非常に小さな、例えば、線膨張係数が5ppb/Kといった低熱膨張材料で構成される(特許文献1、2)。
しかしながら、EUV露光装置は、従来の紫外線よりも1桁小さな波長を使用するため、ミラーの表面形状の変形も従来より1桁小さな値にする必要があり、0.1nm rms程度以下の変形しか許されない。例えば、ミラーの線膨張係数を5ppb/K、ミラーの厚さが100mmであるとすると、わずか0.2℃の温度上昇により、ミラー表面の形状が0.1nm変化することになり、EUV露光装置のミラーの表面形状の変形の許容値に達してしまう。 However, since the EUV exposure apparatus uses a wavelength that is an order of magnitude smaller than that of conventional ultraviolet rays, the deformation of the surface shape of the mirror needs to be an order of magnitude smaller than that of the conventional one, and only a deformation of about 0.1 nm rms or less is allowed. Not. For example, if the linear expansion coefficient of the mirror is 5 ppb / K and the thickness of the mirror is 100 mm, the shape of the mirror surface changes by 0.1 nm due to a temperature rise of only 0.2 ° C., and the EUV exposure apparatus The allowable value of the deformation of the surface shape of the mirror is reached.
そこで、本発明では、若干ミラーの温度が変化したとしても、ミラーを有する光学系の光学特性の変化を低減することができるような光学系、又はそのような光学系を備える露光装置を提供することを例示的目的とする。 Therefore, the present invention provides an optical system that can reduce the change in optical characteristics of an optical system having a mirror even if the temperature of the mirror slightly changes, or an exposure apparatus that includes such an optical system. For illustrative purposes.
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、光源からの光を用いて被露光体を露光する露光装置であって、複数の光学素子からなる光学系を有し、前記複数の光学素子の線膨張係数がゼロになる温度のうち最も高い温度を最高ゼロ交差温度、前記複数の光学素子の線膨張係数がゼロになる温度のうち最も低い温度を最低ゼロ交差温度とするとき、前記最高ゼロ交差温度と前記最低ゼロ交差温度とが互いに異なる温度であり、前記最高ゼロ交差温度と前記最低ゼロ交差温度との差が3度以内であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an exposure apparatus according to one aspect of the present invention is an exposure apparatus that exposes an object to be exposed using light from a light source, and includes an optical system including a plurality of optical elements, The highest temperature among the temperatures at which the linear expansion coefficients of the plurality of optical elements become zero is the highest zero-crossing temperature, and the lowest temperature among the temperatures at which the linear expansion coefficients of the plurality of optical elements are zero is the lowest zero-crossing temperature. to time, the is the highest zero crossing temperature and the minimum zero-crossing temperature and is different temperatures, wherein the difference between the maximum zero crossing temperature and the minimum zero crossing temperature is within 3 °.
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。 Further objects and other features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、結像性能の劣化となる光学部材の熱膨張による変形を低減させることが可能な光学系、露光装置を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize an optical system and an exposure apparatus that can reduce deformation due to thermal expansion of an optical member that causes deterioration in imaging performance.
温度変化に対してミラーの形状変化を小さくすることが可能な原理について最初に説明する。ミラー等の光学素子は温度が変化すると形状が変化してしまう。その変化量は、そのミラーを構成する材料の線膨張係数に比例して変化する。従って、線膨張係数が0(ゼロ)であれば、温度が変化してもミラーの形状は変化しないが、そのように常に線膨張係数が0である材料は見つかってはいない。しかしながら、所定の温度において線膨張係数が0になる材料は存在する。そこで、本実施例においては、実際に使用する温度又はその近傍において線膨張係数が0(ゼロ)となるような材料でミラー(光学素子)を作成している。その結果、温度変化に対するミラーの形状変化量を低減することが可能となり、ひいてはそのミラーを備える光学系の光学性能の劣化(変化)も低減することができる。 First, the principle capable of reducing the mirror shape change with respect to the temperature change will be described. The shape of an optical element such as a mirror changes as the temperature changes. The amount of change changes in proportion to the linear expansion coefficient of the material constituting the mirror. Therefore, if the linear expansion coefficient is 0 (zero), the shape of the mirror does not change even if the temperature changes. However, no material having such a linear expansion coefficient of 0 has been found. However, there are materials that have a linear expansion coefficient of 0 at a predetermined temperature. Therefore, in the present embodiment, the mirror (optical element) is made of a material whose linear expansion coefficient becomes 0 (zero) at or near the temperature actually used. As a result, it is possible to reduce the amount of change in the shape of the mirror with respect to the temperature change, and in turn, it is possible to reduce deterioration (change) in the optical performance of the optical system including the mirror.
ここでは、線膨張係数がゼロとなるような温度(ゼロ交差温度)Tzが存在するミラーの材料に関して、温度Tz近傍においては線膨張係数CTEが下記のような数式で表せるものとする。
CTE(T)=A(T−Tz)(ppb/K):T・・・温度(℃)
ここで、CTE(T)は線膨張係数CTE(温度Tの関数)を、AはCTE(T)の温度Tに関する傾きを、Tzはミラーを構成する材料の線膨張係数が0になる温度を表している。この数式からも明らかなように、上記のような材料を、線膨張係数がゼロとなるような温度Tzの近傍の温度に制御して用いれば、温度変化に伴うミラーの表面形状の変化を小さくすることが可能となり、その結果そのミラーを含む光学系の光学特性を温度変化に拠らず安定化させることができる。
Here, regarding a mirror material having a temperature at which the linear expansion coefficient becomes zero (zero crossing temperature) Tz, the linear expansion coefficient CTE can be expressed by the following mathematical expression in the vicinity of the temperature Tz.
CTE (T) = A (T−Tz) (ppb / K): T... Temperature (° C.)
Here, CTE (T) is a linear expansion coefficient CTE (function of temperature T), A is a gradient of CTE (T) with respect to temperature T, and Tz is a temperature at which the linear expansion coefficient of the material constituting the mirror becomes 0. Represents. As is clear from this mathematical expression, if the above materials are used while being controlled at a temperature in the vicinity of the temperature Tz at which the linear expansion coefficient becomes zero, the change in the surface shape of the mirror accompanying the temperature change is reduced. As a result, the optical characteristics of the optical system including the mirror can be stabilized without depending on the temperature change.
しかしながら、ミラーの材料を作成する際に、その材料の線膨張係数がゼロになる温度を常に一定に保つのは製造上非常に困難である。その結果、ミラー材料の線膨張係数がゼロになる温度にはばらつきが生じてしまう。例えば、線膨張係数がゼロとなる温度が23℃になるように狙ってミラー材料を製造しても、実際に製造されたミラー材料の線膨張係数がゼロとなる温度は20℃〜26℃程度(22〜24℃もしくは22.5〜23.5℃)の範囲でばらつく可能性がある。そのため、複数枚のミラーを用いる光学系において、光学系全体を同じ温度で管理した場合、ミラーの線膨張係数がゼロになる温度と光学系全体の温度とが近いミラーとそうではないミラーとが生じる。光学系全体の温度(ミラーの設定温度)と線膨張係数がゼロになる温度との差が大きなミラーに関しては、そのミラーの材料の線膨張係数が大きくなってしまうため、露光時の温度変化(熱)によるミラーの変形量が大きくなり、結果としてそのミラーを有する光学系が温度変化に対して収差が発生しやすい光学系になってしまうという問題がある。 However, when producing a mirror material, it is very difficult to manufacture at a constant temperature at which the linear expansion coefficient of the material becomes zero. As a result, the temperature at which the linear expansion coefficient of the mirror material becomes zero varies. For example, even if the mirror material is manufactured so that the temperature at which the linear expansion coefficient becomes zero becomes 23 ° C., the temperature at which the linear expansion coefficient of the actually manufactured mirror material becomes zero is about 20 ° C. to 26 ° C. There is a possibility of variation in the range of (22-24 ° C or 22.5-23.5 ° C). For this reason, in an optical system using a plurality of mirrors, when the entire optical system is managed at the same temperature, there are mirrors where the temperature at which the linear expansion coefficient of the mirror is zero and the temperature of the entire optical system are close to those that are not. Arise. For a mirror with a large difference between the temperature of the entire optical system (set temperature of the mirror) and the temperature at which the linear expansion coefficient becomes zero, the linear expansion coefficient of the material of the mirror becomes large. There is a problem in that the amount of deformation of the mirror due to heat increases, and as a result, the optical system having the mirror becomes an optical system in which aberrations are likely to occur with respect to temperature changes.
そこで、本実施例においては、線膨張係数がゼロとなる温度が存在する材料を用いた複数のミラーを含んだ露光装置において、各ミラーの材料の(製造誤差によって生じる)線膨張係数がゼロになる温度にばらつきが発生していても、温度変化に対してミラーの形状変化量を低減できるような光学系、またそれを備える露光装置、デバイスの製造方法を提供することを例示的目的としている。 Therefore, in this embodiment, in an exposure apparatus including a plurality of mirrors using a material having a temperature at which the linear expansion coefficient becomes zero, the linear expansion coefficient (generated by a manufacturing error) of each mirror material becomes zero. An exemplary object of the present invention is to provide an optical system capable of reducing the amount of change in the shape of a mirror with respect to a temperature change, an exposure apparatus including the same, and a device manufacturing method. .
以下、添付図面を参照して本発明の例示的一態様である露光装置について説明する。ここで、図1は、本実施例としての露光装置500を示す概略構成図である。
Hereinafter, an exposure apparatus which is an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Here, FIG. 1 is a schematic block diagram that shows an
本実施例の露光装置500は、露光用の照明光としてEUV光(例えば、波長13.4nm)を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク520に形成された回路パターンを被処理体540に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置(「スキャナー」とも呼ばれる。)を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン(走査)してマスクパターンをウェハに露光すると共に、1ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
The
図1を参照するに、露光装置500は、照明装置510と、マスク520を載置するマスクステージ525と、被処理体540を載置するウェハステージ545と、前述のマスク520の像を被処理体上に形成する投影光学系530と、アライメント検出機構550と、フォーカス位置検出機構560とを有する。
Referring to FIG. 1, an
また、図1に示すように、EUV光は大気に対する透過率が低いため、少なくとも、EUV光が通る光路中(即ち、光学系全体)は真空雰囲気VCとなっている。 Further, as shown in FIG. 1, since EUV light has a low transmittance with respect to the atmosphere, at least an optical path through which the EUV light passes (that is, the entire optical system) is a vacuum atmosphere VC.
照明装置510は、投影光学系530の円弧状の視野に対する円弧状のEUV光(例えば、波長13.4nm)によりマスク520を照明する照明装置であって、EUV光源512と、照明光学系514とを有する。
The illumination device 510 is an illumination device that illuminates the
EUV光源512は、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される、例えば、波長13nm程度のEUV光を利用するものである。ターゲット材としては、金属膜、ガスジェット、液滴などが用いられる。放射されるEUV光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよく、通常数kHzの繰り返し周波数で運転される。
As the
照明光学系514は、集光ミラー514a(凹面ミラーでも凸面ミラーでも構わない)、オプティカルインテグレーター514bから構成される。集光ミラー514aは、レーザープラズマからほぼ等方的に放射されるEUV光集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター514bは、マスク520を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。
The illumination
マスク520は、反射型マスクであり、その上には転写されるべき回路パターン(又は像)が形成されている。このマスクは、静電チャック等を用いてマスクステージに支持、固定されており、マスクステージと一体的に駆動されている。マスク520から発せられた回折光は、投影光学系530で反射されて被処理体540上に投影される。マスク520と被処理体540とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置500は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク520と被処理体540を走査することによりマスク520のパターンを被処理体540上に縮小投影する。
The
マスクステージ525は、マスク520を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ525は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともX方向にマスクステージ525を駆動することでマスク520を移動することができる。露光装置500は、マスク520と被処理体540を投影光学系の倍率を考慮して同期した状態で走査する。ここで、マスク520又は被処理体540面内で走査方向をX、それに垂直な方向をY、マスク520又は被処理体540の面に略垂直な方向をZとする。
The mask stage 525 supports the
投影光学系530は、複数の反射ミラー(即ち、多層膜ミラー)を用いて、マスク520面上のパターンを像面である被処理体540上に縮小投影する。複数のミラーの枚数は、4枚乃至6枚程度である。図1では、マスク側から光を反射する順にM1、M2、M3、M4の4枚のミラー系の例を示した。4枚乃至8枚程度(好ましくは4枚、6枚、8枚等の偶数枚であることが好ましい)の少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域(リングフィールド)だけを用いて、マスク520と被処理体540を同時に走査して、被処理体上の広い面積に対してマスク面上のパターンを転写する。投影光学系530の開口数(NA)は、0.2乃至0.3程度である。
The projection
被処理体540は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体540には、フォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質(即ち、界面活性剤塗布による疎水性化)処理であり、HMDS(Hexamethyl−disilazane)などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング(焼成)工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。 The object to be processed 540 is a wafer in the present embodiment, but widely includes liquid crystal substrates and other objects to be processed. A photoresist is applied to the object to be processed 540. The photoresist coating process includes a pretreatment, an adhesion improver coating process, a photoresist coating process, and a prebaking process. Pretreatment includes washing, drying and the like. The adhesion improver coating process is a surface modification process for improving the adhesion between the photoresist and the base (that is, a hydrophobic process by application of a surfactant). Coat or steam. Pre-baking is a baking (baking) step, but is softer than that after development, and removes the solvent.
ウェハステージ545は、ウェハチャック545aによって被処理体540を支持する。ウェハステージ545は、例えば、リニアモーターを利用してXYZ方向に被処理体540を移動する。この被処理体540を載置したウエハステージ545は、投影光学系の投影倍率を考慮した上で、前述のマスクステージと同期して走査される。また、マスクステージ525の位置とウェハステージ545との位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。
アライメント検出機構550は、マスク520の位置と投影光学系530の光軸との位置関係、及び、被処理体540の位置と投影光学系530の光軸との位置関係を計測し、マスク520の投影像が被処理体540の所定の位置に一致するようにマスクステージ525及びウェハステージ545の位置と角度を設定する。
The
フォーカス位置検出機構560は、被処理体540面でZ方向のフォーカス位置を計測し、ウェハステージ545の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体540面を投影光学系530による結像位置に保つ。
The focus
露光において、照明装置510から射出されたEUV光はマスク520を照明し、マスク520面上のパターンを被処理体540面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状(リング状)の像面となり、マスク520と被処理体540を縮小倍率比の速度比で走査することにより、マスク520の全面を露光する。
In the exposure, the EUV light emitted from the illumination device 510 illuminates the
次に、図1の投影光学系530の各ミラー材料の線膨張係数の特性と、各ミラーの温度について図2及び図3を参照しながら説明する。
Next, the characteristics of the linear expansion coefficient of each mirror material of the projection
図2は、ミラー材料の線膨張係数の温度依存性の例を示す図であり、横軸が温度T(℃)、縦軸が線膨張係数CTE(Coefficient of Thermal Expansion)を示す。本発明で用いるミラー材料には線膨張係数CTEがゼロになる温度が存在し、その温度をTz(℃)と記す。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the temperature dependence of the linear expansion coefficient of the mirror material, in which the horizontal axis represents temperature T (° C.) and the vertical axis represents linear expansion coefficient CTE (Coefficient of Thermal Expansion). The mirror material used in the present invention has a temperature at which the linear expansion coefficient CTE becomes zero, and the temperature is denoted as Tz (° C.).
線膨張係数CTEは、Tz(℃)の近くの温度ではほぼ線形に変化する。
例えば、Tz=23.0℃で
傾きAが−1.25[ppb/K/K]の材料の場合には、
CTE=−1.25×(T−23.0)[ppb/K]で近似される。その場合には、ミラー温度を23.0℃の近傍に制御することにより、温度変化(熱)による変形を小さくすることができる。
The linear expansion coefficient CTE changes almost linearly at a temperature near Tz (° C.).
For example, in the case of a material with Tz = 23.0 ° C. and a slope A of −1.25 [ppb / K / K],
It is approximated by CTE = −1.25 × (T−23.0) [ppb / K]. In that case, by controlling the mirror temperature in the vicinity of 23.0 ° C., deformation due to temperature change (heat) can be reduced.
ミラーの温度がTzからずれてくると、CTEが徐々に大きくなってしまうため、単位温度変化(熱)によるミラーの変形量が大きくなり、それによる収差の発生量が大きくなることになる。 When the mirror temperature deviates from Tz, the CTE gradually increases, so the amount of deformation of the mirror due to unit temperature change (heat) increases, and the amount of aberration generated thereby increases.
ここで、前述したように、複数のミラーを構成する材料の、線膨張係数がゼロになる温度を同じにするのは製造上非常に困難であるため、複数個のミラーを用いる場合には、各々のミラー材料の線膨張係数がゼロになる温度Tzの値はばらつきをもっている(互いに異なっている)ことが想定される。 Here, as described above, since it is very difficult to manufacture the materials constituting the plurality of mirrors at the same temperature at which the linear expansion coefficient becomes zero, when using a plurality of mirrors, It is assumed that the value of the temperature Tz at which the linear expansion coefficient of each mirror material becomes zero varies (is different from each other).
そこで、本実施例においては、線膨張係数がゼロになる温度が互いに異なる複数のミラーを、それぞれのミラーが最適な温度になるように温度制御することによって、各ミラー、それらのミラーを備える光学系の光学性能の劣化(変化)を抑えている。そのミラーの温度(ミラーの温度を制御する際の制御目標温度)は、各ミラーの材料の線膨張係数がゼロになる温度であることが好ましいが、1.5℃以内(好ましくは1.0℃以内、さらに好ましくは0.5℃以内)であればずれていても構わない。 Therefore, in this embodiment, by controlling the temperature of a plurality of mirrors having different linear expansion coefficients to be different from each other so that each mirror has an optimum temperature, each mirror and the optical system including these mirrors are controlled. Deterioration (change) in optical performance of the system is suppressed. The temperature of the mirror (control target temperature when controlling the mirror temperature) is preferably a temperature at which the linear expansion coefficient of the material of each mirror becomes zero, but is within 1.5 ° C. (preferably 1.0). It may be deviated as long as it is within ℃, more preferably within 0.5 ℃.
図3は、本実施例の各ミラーの、線膨張係数がゼロになる温度(ゼロ交差温度)Tzと、ミラーを温度制御する際の制御目標温度Tcを示す図である。この実施例では、12個のミラー材料から4枚ミラーの投影光学系を3台製造する場合を想定している。同図において、100は12個のミラー材料のTz値を示す。12個のミラー材料のTz値はレンジで6℃のばらつきをもっている。これらの12個のミラー材料をTz値が近いものを集めて3つに分類したのが、101、102、103である。これらはそれぞれ1台目、2台目、3台目の露光装置の投影光学系で用いられるミラー材料のTz値を示している。M1〜M4はそれぞれ第1〜第4ミラーを表しており、Tcは、それぞれの露光装置が備えるミラーの制御目標温度を示す。 FIG. 3 is a diagram showing a temperature (zero-crossing temperature) Tz at which the linear expansion coefficient of each mirror of this embodiment becomes zero and a control target temperature Tc when controlling the temperature of the mirror. In this embodiment, it is assumed that three projection optical systems of four mirrors are manufactured from twelve mirror materials. In the figure, 100 indicates Tz values of 12 mirror materials. The Tz values of the 12 mirror materials have a variation of 6 ° C. in the range. 101, 102, and 103 are a group of these 12 mirror materials that are collected with close Tz values and classified into three. These show the Tz values of the mirror materials used in the projection optical systems of the first, second, and third exposure apparatuses, respectively. M1 to M4 represent first to fourth mirrors, respectively, and Tc represents a control target temperature of the mirror provided in each exposure apparatus.
このようにTzがレンジで6℃のばらつきをもつ12枚のミラー材料を、Tzの値に応じて3つのグループに分けたため、各グループのTzのばらつきをレンジで2℃以下とすることができた。従って、これらの3つのグループの材料を用いて製造された3台の投影光学系は、1台毎の投影光学系内においてはほぼ等しい(ばらつきがレンジで2℃以下)Tz値のミラー材料を用いていることになる。従って、M1〜M4のミラーの温度を一定温度に制御すればよい。図3では、各露光装置ごとにM1〜M4すべてを同じ制御目標温度Tcに制御することを想定し、この制御目標温度としてミラーM1〜M4の4つのミラーのゼロ交差温度Tz値の平均の値を採用した。その結果、図3の例では、1台目の装置の投影光学系のミラー温度は21.4℃に、2台目は23.2℃に、3台目は25.3度に、それぞれ制御されることになる。 In this way, the 12 mirror materials having a variation of 6 ° C in Tz range are divided into three groups according to the value of Tz, so the variation of Tz in each group can be 2 ° C or less in the range. It was. Accordingly, the three projection optical systems manufactured using these three groups of materials are mirror materials having a Tz value that is substantially equal (variation is 2 ° C. or less in the range) within each projection optical system. It will be used. Therefore, the temperature of the mirrors M1 to M4 may be controlled to a constant temperature. In FIG. 3, it is assumed that all of M1 to M4 are controlled to the same control target temperature Tc for each exposure apparatus, and the average value of the zero-crossing temperatures Tz of the four mirrors M1 to M4 is assumed as the control target temperature. It was adopted. As a result, in the example of FIG. 3, the mirror temperature of the projection optical system of the first device is controlled to 21.4 ° C., the second device is controlled to 23.2 ° C., and the third device is controlled to 25.3 ° C. Will be.
ここで、各グループのTz値の平均値は互いに異なり、各グループごとに0.5度以上(好ましくは1.0度以上、より好ましくは1.5度以上)の差があることが望ましい。 Here, the average values of the Tz values of the groups are different from each other, and it is desirable that there is a difference of 0.5 degrees or more (preferably 1.0 degrees or more, more preferably 1.5 degrees or more) for each group.
しかしながら、この制御目標温度としては、別の値を採用してもよい。例えば、Tcの値としてM1のTzの値を採用すれば、M1〜M4のうち最も大きな光量の光にさらされ、最も大きく変形する可能性のあるM1で発生する変形量を低減することが可能となる。また、Tcの値としてM1のTz値とM2のTz値との間の値を採用すれば、同じく大きな光量の光にさらされ、大きく変形する可能性のあるM1とM2の2つのミラーで発生する変形を押さえることができる。 However, another value may be adopted as the control target temperature. For example, if the value of Tz of M1 is adopted as the value of Tc, it is possible to reduce the amount of deformation that occurs in M1 that is exposed to the largest amount of light among M1 to M4 and that is most likely to be deformed. It becomes. Moreover, if a value between the Tz value of M1 and the Tz value of M2 is adopted as the value of Tc, it is generated by two mirrors M1 and M2 that are also exposed to a large amount of light and may be greatly deformed. Can be suppressed.
さらに、露光による変形を更に小さくするために、M1〜M4の各ミラーの制御目標温度を各ミラーのTz値に合わせても良い。その場合は各ミラーの制御目標温度が互いに異なる値となるが、その制御目標温度の最高値と最低値との差が3度以内(好ましくは2度以内、より好ましくは1度以内)であれば、各ミラーの温度を適正に温度制御することが可能となる。逆に制御目標温度の最高値と最低値との差がその3度より大きくなった場合、各ミラーの温度を適正に温度制御できなくなる可能性がある。 Furthermore, in order to further reduce the deformation due to exposure, the control target temperature of each of the mirrors M1 to M4 may be adjusted to the Tz value of each mirror. In that case, the control target temperature of each mirror becomes a different value, but the difference between the maximum value and the minimum value of the control target temperature is within 3 degrees (preferably within 2 degrees, more preferably within 1 degree). Thus, the temperature of each mirror can be appropriately controlled. Conversely, if the difference between the maximum value and the minimum value of the control target temperature is greater than 3 degrees, there is a possibility that the temperature of each mirror cannot be controlled properly.
このように構成するためには、露光装置が有する光学系内の各ミラーのゼロ交差温度の最高値と最低値との差を3度以内(好ましくは2度以内、より好ましくは1度以内)とすることが望ましい。 In order to configure in this way, the difference between the maximum value and the minimum value of the zero-crossing temperature of each mirror in the optical system of the exposure apparatus is within 3 degrees (preferably within 2 degrees, more preferably within 1 degree). Is desirable.
また、本実施例では12枚のミラー材料を例に挙げたが、この枚数をもっと増やせば、各露光装置ごとのミラー材料のゼロ交差温度のばらつきは、レンジにして1度以内とすることも可能であるし、0.5度以内とすることも可能である。逆にミラー材料の枚数が少ない場合には、各露光装置ごとのミラー材料のゼロ交差温度のばらつきがレンジにして3度程度になるが、3度以内なら適正に各ミラーの温度制御を行うことができる。しかしながら、ミラー枚数が少なく、ミラー材料のゼロ交差温度のばらつきがレンジにして3度より大きくなる場合は、各ミラーの温度を適正に制御できなくなる可能性があるため、1枚(もしくは2枚)の制御目標温度をゼロ交差温度からずらすように構成しても良い。 In this embodiment, twelve mirror materials are taken as an example, but if this number is further increased, the variation in the zero crossing temperature of the mirror materials for each exposure apparatus may be within one degree in the range. It is possible to make it within 0.5 degree. Conversely, when the number of mirror materials is small, the variation in the zero-crossing temperature of the mirror material for each exposure apparatus is about 3 degrees in the range, but if it is within 3 degrees, the temperature control of each mirror should be performed appropriately. Can do. However, if the number of mirrors is small and the variation in the zero crossing temperature of the mirror material is greater than 3 degrees in the range, the temperature of each mirror may not be properly controlled, so one (or two) The control target temperature may be shifted from the zero crossing temperature.
次に、前述の冷却機構について簡単に説明する。冷却機構としては、図6に記載したようなものがある。その他、公知のどのような冷却機構を用いても構わない。尚、図6の冷却機構は、真空チャンバに囲まれた空間(真空雰囲気)内に光学部材(図6においてはミラー)があり、その光学部材の表面側にはEUV光(13〜14nm)等の露光光が照射されている。この光学部材の温度を温度センサを用いて検出する温度検出部と、この温度検出部からの温度検出結果を受けて、ペルチェ素子を制御するペルチェ素子制御部に指令を送る温度制御部(ミラー温度制御部)とを備えている。ここで、ペルチェ素子の一方には前述の光学部材(ミラー)と対向して配置され、輻射により光学部材の温度を調節する輻射板が配置されており、ペルチェ素子の他方には冷却ジャケットが配置されている。この冷却ジャケットは、熱媒体循環装置から熱媒体配管を介して流される熱媒体によって、略一定温度になるように制御されている。このような構成において、冷却ジャケットの温度と、前述のペルチェ素子を制御することにより、輻射板の温度を調節し、ひいては光学部材(ミラー)の温度を調節(冷却)している。 Next, the aforementioned cooling mechanism will be briefly described. As the cooling mechanism, there is one as shown in FIG. In addition, any known cooling mechanism may be used. 6 includes an optical member (a mirror in FIG. 6) in a space (vacuum atmosphere) surrounded by a vacuum chamber, and EUV light (13 to 14 nm) or the like on the surface side of the optical member. The exposure light is irradiated. A temperature detection unit that detects the temperature of the optical member using a temperature sensor, and a temperature control unit that receives a temperature detection result from the temperature detection unit and sends a command to a Peltier element control unit that controls the Peltier element (mirror temperature) Control unit). Here, one of the Peltier elements is arranged to face the above-mentioned optical member (mirror), a radiation plate for adjusting the temperature of the optical member by radiation is arranged, and a cooling jacket is arranged on the other side of the Peltier element Has been. The cooling jacket is controlled so as to have a substantially constant temperature by the heat medium flowing from the heat medium circulation device through the heat medium pipe. In such a configuration, by controlling the temperature of the cooling jacket and the above-described Peltier element, the temperature of the radiation plate is adjusted, and consequently, the temperature of the optical member (mirror) is adjusted (cooled).
ここで、温度センサはミラーの裏面側に設けているため、実際に露光光が照射されているミラーの表面側ではなくミラーの裏面側の温度を検出している。勿論温度センサはミラーの裏面側及び/又はミラーの側面側及び/又はミラーの表面側(露光光の非照射領域又はミラー表面の温度を非接触に検出可能な温度センサーを設ける)の温度を検出するようにしても良い。そして、それらの検出結果に基づいてミラーの温度分布を演算し、その温度分布に基づいて制御目標温度を決定しても良いし、予め所定の温度センサの出力と制御目標温度(温度分布も関連づけておいてもよい)を関連づけておいて、それに基づいて制御目標温度を決定しても良い。このようにミラーの制御目標温度を決定し、ミラーが所望の温度となるように輻射部材(輻射板)を用いてミラーを温度調節している。 Here, since the temperature sensor is provided on the back side of the mirror, the temperature of the back side of the mirror is detected instead of the front side of the mirror that is actually irradiated with the exposure light. Of course, the temperature sensor detects the temperature of the rear surface side of the mirror and / or the side surface of the mirror and / or the front surface side of the mirror (providing a temperature sensor that can detect the temperature of the non-irradiated area of the exposure light or the mirror surface in a non-contact manner) You may make it do. Then, the temperature distribution of the mirror may be calculated based on the detection results, and the control target temperature may be determined based on the temperature distribution, or the output of a predetermined temperature sensor and the control target temperature (temperature distribution may be associated in advance). The control target temperature may be determined based on the relationship. Thus, the control target temperature of the mirror is determined, and the temperature of the mirror is adjusted using a radiation member (radiation plate) so that the mirror has a desired temperature.
ここで、制御目標温度Tcとは勿論ミラーの温度の制御目標値のことである。ここで、「ミラー(光学素子)の温度」とは、実施例中の記載においては、ミラー全体の平均温度、又はミラーの光照射領域に関する厚み方向の平均温度、又はミラーの所定領域内(所定の1点でも構わない)の厚み方向の平均温度である。しかしながら、勿論制御目標温度はその限りではなく、ミラーの表面温度であっても、ミラーの裏面側の表面温度であっても、温度センサで温度を測定する点(領域)の温度であっても良いし、複数の温度センサからの複数の検出値に基づいて計算された数値であっても構わない。但し、ミラーの温度変化に伴う変形量を低減することが目的であるので、制御目標温度Tcは、好ましくはミラー全体の平均温度もしくはミラーの光照射領域に関する厚み方向の平均温度であることが望ましい。 Here, the control target temperature Tc is, of course, the control target value of the mirror temperature. Here, “the temperature of the mirror (optical element)” refers to the average temperature of the entire mirror, the average temperature in the thickness direction with respect to the light irradiation area of the mirror, or within a predetermined area of the mirror (predetermined). The average temperature in the thickness direction is acceptable. However, of course, the control target temperature is not limited to this, and may be the surface temperature of the mirror, the surface temperature on the back side of the mirror, or the temperature of the point (area) at which the temperature is measured by the temperature sensor. It may be a numerical value calculated based on a plurality of detected values from a plurality of temperature sensors. However, since the purpose is to reduce the amount of deformation accompanying the temperature change of the mirror, the control target temperature Tc is preferably the average temperature of the entire mirror or the average temperature in the thickness direction with respect to the light irradiation region of the mirror. .
また、実施例中において、各ミラーの制御目標温度は勿論光学素子(ミラー)の実際の温度と実質的に等価であると考え、光学素子の制御目標温度と光学素子の(実際の)温度とは、矛盾の無い範囲で交換可能に使用し、交換可能な言葉として解釈しても構わない。 In the embodiments, the control target temperature of each mirror is, of course, substantially equivalent to the actual temperature of the optical element (mirror), and the control target temperature of the optical element and the (actual) temperature of the optical element are May be used interchangeably as long as there is no contradiction, and may be interpreted as interchangeable words.
次に、図4及び図5を参照して、上述の露光装置500を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図4は、デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ1(回路設計)では、デバイスの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ3(ウェハ製造)では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ4(ウェハプロセス)は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ5(組み立て)は、後工程と呼ばれ、ステップ4によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)では、ステップ5で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷(ステップ7)される。
Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described
図5は、ステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ11(酸化)では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ14(イオン打ち込み)では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では、露光装置500によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ17(現像)では、露光したウェハを現像する。ステップ18(エッチング)では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置500を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
FIG. 5 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition or the like. Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明は、g線、h線、i線、ArFエキシマレーザーやF2レーザーなどのEUV光以外で露光する反射鏡を含んだ露光装置にも適用することができる。また、投影光学系の結像ミラーだけでなく、マスクにも適用することができる。また、投影光学系だけでなく照明光学系にも適用することができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist. For example, the present invention can also be applied to an exposure apparatus including a reflecting mirror that exposes light other than EUV light, such as g-line, h-line, i-line, ArF excimer laser, and F 2 laser. Further, it can be applied not only to the imaging mirror of the projection optical system but also to a mask. Further, it can be applied not only to the projection optical system but also to the illumination optical system.
500 露光装置
510 照明装置
512 EUV光源
514 照明光学系
520 マスク
530 投影光学系
M1 第1ミラー
M2 第2ミラー
M3 第3ミラー
M4 第4ミラー
Tz 線膨張係数がゼロになる温度
Tc ミラーの制御目標温度
CT E線膨張係数
DESCRIPTION OF
Claims (5)
複数の光学素子からなる光学系を有し、
前記複数の光学素子の線膨張係数がゼロになる温度のうち最も高い温度を最高ゼロ交差温度、前記複数の光学素子の線膨張係数がゼロになる温度のうち最も低い温度を最低ゼロ交差温度とするとき、前記最高ゼロ交差温度と前記最低ゼロ交差温度とが互いに異なる温度であり、前記最高ゼロ交差温度と前記最低ゼロ交差温度との差が3度以内である
ことを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that exposes an object to be exposed using light from a light source,
Having an optical system composed of a plurality of optical elements,
The highest temperature among the temperatures at which the linear expansion coefficients of the plurality of optical elements become zero is the highest zero-crossing temperature, and the lowest temperature among the temperatures at which the linear expansion coefficients of the plurality of optical elements are zero is the lowest zero-crossing temperature. The exposure apparatus is characterized in that the highest zero-crossing temperature and the lowest zero-crossing temperature are different from each other, and a difference between the highest zero-crossing temperature and the lowest zero-crossing temperature is within 3 degrees.
ことを特徴とする請求項1記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 1, wherein the difference between the maximum zero crossing temperature and the minimum zero crossing temperature is within one degree.
露光された前記被露光体を現像する工程と、を有する
ことを特徴とするデバイスの製造方法。 A step of exposing an object using an exposure apparatus according to claim 1 or 2, wherein,
And a step of developing the exposed object to be exposed.
互いに異なる複数のゼロ交差温度において線膨張係数がゼロになる複数の光学素子材料を、前記線膨張係数の温度によって複数のグループに分類する工程と、
前記複数のグループのうち第1のグループに属する光学素子材料を用いて、第1の露光装置の光学素子を製造する工程と、を有する
ことを特徴とする露光装置の製造方法。 An exposure apparatus manufacturing method comprising:
Classifying a plurality of optical element materials having a linear expansion coefficient of zero at a plurality of different zero-crossing temperatures into a plurality of groups according to the temperature of the linear expansion coefficient;
Wherein the plurality of using an optical element material belonging to the first group among the groups, a manufacturing method of an exposure apparatus according to claim Rukoto to Yusuke the steps of manufacturing the optical element of the first exposure device.
ことを特徴とする請求項4記載の露光装置の製造方法。 Wherein the first group of the plurality of groups using the optical element material belonging to different second groups, claims characterized in Rukoto to have a process for producing an optical element of the second exposure apparatus 5. A method of manufacturing an exposure apparatus according to 4 .
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