JP5513636B2 - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

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本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
EUV(Extreme Ultra-Violet)光源として、プラズマ光源にはレーザープラズマ光源(LPP)、放電型プラズマ光源(DPP)などのプラズマ光源が用いられる。例えば、LPPでは、真空容器中に置かれた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13.5nm程度のEUV光を利用する。ターゲット材としては、金属、不活性ガスなどが用いられる。ターゲットから放射される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の高い方が良く、通常数kHzの繰り返し周波数で運転される。また、ターゲットから放射されるEUV光を効率よく利用するために集光ミラーが設けられている。集光ミラーには、モリブデンとシリコンの膜を交互に60層ほど積層させた多層膜ミラーや金属をコーティングした斜入射ミラーなどが使用される。照明光学系は、複数の多層膜ミラー、斜入射ミラー、反射型インテグレータ等から構成される。反射型インテグレータはマスクを均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。反射型インテグレータには平行化されたEUV光が入射され、焦点距離fの位置に二次光源を作る。
照明系から供給されたEUV光は原版であるレチクルで反射され、6〜8枚の多層膜ミラーからなる投影光学系で1/4に縮小されて、レジストが塗布されたウエハに照射される。レチクル及びウエハは、それぞれレチクルステージ及びウエハステージに保持され、アライメント光学系で精密に位置合わせ、フォーカス検出光学系で精密にフォーカスされた状態で、縮小倍率に比例した速度比で同期して走査する。このようにして、レチクルの縮小投影像がウエハ上に結像した状態でそれらを同期走査するという動作が繰り返される(ステップ・アンド・スキャン)。こうして、ウエハ全面にレチクルの転写パターンが転写される。
プラズマ光源は所望のEUV光だけでなく、赤外領域からEUVまでの不要な光(Out of Band光:以下OoB光)も発生する。これらOoB光はフレアとなってウエハ上の光のコントラストを低減させたり、ウエハを熱膨張させたりする。また、ミラーの熱負荷を増大させるため、特に投影系のミラーに関して問題となる。
OoB光を除去するためにフィルタ(Spectral Purity Filter)を光路に設置して、所望のEUV光だけを選択的に透過させる方法が、特許文献1及び非特許文献1に開示されている。非特許文献1では、OoB光の波長より小さな開口を設け、EUV光だけを透過させてOoB光(赤外光)を反射させる。
特開2006−191090号公報
Wouter A. Soer, Grid spectralpurityfilters for suppression of infrared radiation in laser-produced plasmaEUV sources, Proc. Of SPIE Vol. 7271 72712Y-8(2009)
しかし、従来のフィルタがOoB光(赤外光)を上流のミラーに向けて反射させるため、ミラーやチャンバ等の部材を加熱してしまう。また、設計外の光路を通るため照明系だけでなく、投影光学系の光学素子やウエハ上にも迷光となった赤外光が到達し、加熱するという問題がある。
そこで、本発明は、露光に悪影響を及ぼす光を排除して露光を行う露光装置を提供することを目的とする。
本発明の露光装置は、第1波長を有する第1の光と前記第1波長より短い第2波長を有する第2の光とを含む光を出射する光源からの前記第1の光を反射し前記第2の光を透過させる、第1フィルタ及び第2フィルタを備える露光装置であって、前記第1フィルタは、前記光が入射する側からみて複数のスリット状の開口を形成する複数の第1板状部材を含み、前記複数の第1板状部材は、前記第2の光を透過させる方向と直交する方向に互いに間隙をおいて配列され、前記複数の第1板状部材の壁面は、前記第2の光を透過させる方向に平行であり、前記複数の第1板状部材によって形成される光入射側の端面は、前記第2の光を透過させる方向に垂直な面に対して傾けてあり、前記第2フィルタは、前記光が入射する側からみて複数のスリット状の開口を形成する複数の第2板状部材を含み、前記複数の第2板状部材は、前記第2の光を透過させる方向及び前記複数の第1板状部材が配列された方向直交する方向に互いに間隙をおいて配列され、前記複数の第2板状部材の壁面は、前記第2の光を透過させる方向に平行であり、前記複数の第2板状部材によって形成される光入射側の端面は、前記第2の光を透過させる方向に垂直な面に対して傾けてあり、前記第1フィルタを透過した光は前記第2フィルタに入射し、前記第2フィルタを透過した前記第2の光により基板を露光することを特徴とする。
本発明によれば、露光に悪影響を及ぼす光を排除して露光を行う露光装置を提供することができる。
第1実施形態のフィルタを示した図である。 第1実施形態のフィルタが赤外光を反射する様子を示した図である。 第1実施形態のフィルタを示した図である。 第2実施形態のフィルタを示した図である。 第3実施形態のフィルタを示した図である。 第4実施形態のフィルタを示した図である。 第4実施形態のフィルタが赤外光を反射する様子を示した図である。 第4実施形態のフィルタを示した図である。 第6実施形態のフィルタを示した図である。 第6実施形態のフィルタが赤外光を反射する様子を示した図である。 第7実施形態のフィルタを示した図である。 第8実施形態のフィルタを示した図である。
本発明の露光装置は、第1波長を有する第1の光と第1波長より短い第2波長を有する第2の光とを含む光を出射する光源と、光源から入射された光のうち、第1の光を反射し、第2の光を透過させるフィルタとを備える。露光装置は、さらに光源から出射された光の光路外に配置され、第1の光を吸収する吸収部材を備える。フィルタで反射された第1の光は、吸収部材に向けて反射される。露光装置は、フィルタを透過した第2の光で基板を露光する。第1の光は例えば赤外光であり、第2の光は例えばEUV光である。フィルタに入射した第1の光(赤外光)は入射した方向とは異なる方向に反射され、戻り光となることが防げる。フィルタに入射した第2の波長の光(EUV光)がフィルタの内壁にけられた損失は最小限に抑えられるようにフィルタが構成される。
例えば、赤外光の波長より十分に薄い複数の板状部材を、赤外光の波長より十分に小さくかつEUV光の波長より大きい間隔で互いに平行となるように並べることで、入射する赤外光を反射しEUV光を透過することができる。このとき反射されるのは入射する赤外光の偏光成分のうち、電気ベクトルが板状部材に平行な偏光であり、電気ベクトルが板状部材に垂直な偏光は透過する。よって、露光装置において、入射する赤外光の偏光が直線偏光あるいは直線偏光に近い場合、1個のフィルタが赤外光の電気ベクトルと板状部材とが平行になるように配置される。偏光状態がランダム又はランダムに近い赤外光が入射する場合、板状部材によるフィルタは2個使用される。2個のフィルタをそれらの板状部材が互いにが直交する関係になるように同一光路中に配置することで、入射した赤外光の全方向成分の偏光を反射することができる。
フィルタが光の入射方向(第2方向)と直交する第1方向に沿って配置された複数の板状部材で構成されている場合、板状部材の光入射側の端面によって形成される包絡面は、第1方向と非平行な平面をなすか、又は、光路外に曲率中心を持つ曲面をなす。フィルタが第1方向に沿って配置された複数の開口を有する部材で構成されている場合、前記部材の端面は、やはり、第1方向と非平行な平面をなすか、又は、光路外に曲率中心を持つ曲面をなす。露光装置内に設置したフィルタにより反射された赤外光はチャンバや保持部などの露光装置の構成部材を暖めてしまう。反射された赤外光を吸収する吸収部材を設置することで、赤外光が露光装置の構成部材を暖めてしまうことを防止することができる。吸収部材は露光光の光路外に設置される。フィルタの設置角度は、反射された赤外光が吸収部材へ向かうように決定される。
露光装置のサイズは小型であることが好ましく、そのためには装置内の各素子がコンパクトであれば配置の自由度が上がるため設計が容易となる。吸収部材のサイズを小さくするためにはフィルタで反射する赤外光を集光する必要がある。フィルタ表面に曲率を持たせることで、フィルタで反射する赤外光を集光して吸収部材へ導くことができる。露光装置内に設置したフィルタへの入射光は必ずしも平行光であるとは限らない。フィルタへの入射光が集光光もしくは発散光であった場合、フィルタへの入射光の角度はフィルタの面内で一定ではない。フィルタを構成する全ての内壁が互いに平行である場合、ある場所で入射光に対して内壁が平行になるように設置すると、その場所以外ではEUV光がけられてしまうため、EUV光の透過率が低下する。そこで、フィルタの各内壁の角度を、その場所での入射光と各々平行にすることで、EUV光の透過率の低下を防ぐことができる。以下に、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
〔第1実施形態〕
図1に基づいて第1実施形態のフィルタ10について説明する。フィルタ10は、複数の板状部材11を赤外光の波長より小さくEUV光の波長より大きな一定の間隙をおいて平行に並べて配置した構造を有し、正面から見るとスリット状の開口が並んでいる。フィルタ10は、入射光12に対して板状部材11の内壁11aが平行となり、入射光12の入射側の端面11bによって形成される包絡面11cが、入射光の進行方向(第2方向)と非平行な平面をなすように配置されている。つまり、包絡面11cが入射光の進行方向に垂直な面に対して傾くようにフィルタ10が設置されている。複数の板状部材11はホルダ14により支持されている。
図2はフィルタ10をEUV露光装置に搭載した時の、入射光12とフィルタ10との関係を模式的に表したものである。照明系の光路中で露光光が平行化されている場所にフィルタ10を挿入する。図2において左側が照明系の上流側、右側が下流側である。12は入射光である。フィルタ10の上流では赤外光とEUV光が混ざった状態である。フィルタ10により、赤外光が反射され、EUV光が下流の光学系へと導かれる。反射された赤外光15が迷光となって露光装置を暖めないように、反射された赤外光15を吸収するための吸収部材16を露光光の光路外に設置する。ここで入射光12の作るベクトルと入射点と吸収部材16を結ぶベクトルで決まる角度を二分するようにフィルタ10の入射側の包絡面11cにおける法線13の角度が設定されている。フィルタ10の内壁11aと入射光12とは平行である。フィルタ10を挿入したことによる露光光の損失は図1の正面図で示した板状部材11の端面11bをなす部分にEUV光が当たる場合だけである。板状部材11の壁面でEUV光がけられることがないため、EUV光の損失は最小限に抑えられる。
本実施形態に用いるフィルタ10は、板状部材11を並べて配置したものであるため、板状部材11に平行な偏光成分しか反射することができない。よって、フィルタ10に入射する赤外光の偏光状態がランダムである場合、同様のフィルタ(第2フィルタ)10’をもう一枚使用する。2枚目のフィルタ10’は、第1方向及び第2方向に直交する方向に沿って並んだ複数の開口を形成する第2部材を含んでいる。2枚目のフィルタ10’は1枚目のフィルタ10に対してスリットの長手方向が直交するような向きで、同一光路上に設置される。赤外光を入射光12とは異なる方向に反射させるため、2枚目のフィルタ10’も1枚目のフィルタ10と同様に包絡面が入射光の進行方向に垂直な面に対して傾くようにフィルタ10が設置されている。
フィルタ10全体のサイズは露光装置中の設置場所のビームサイズと同サイズ以上とするため、例えば30mm×30mm程度である。フィルタ10は照明系の光路中で露光光が平行化されている場所に設置される。またこのときフィルタ10の内壁11aと入射光とが平行になるように設置される。図3に示されるように、板状部材11が配置される間隔をd、板状部材11の厚さをt、板状部材11の幅をh、板状部材11の壁面と入射光12とがなす角をθとすると、θによるEUV光の損失は、板状部材11の射影面積から以下の式のように表すことができる。
h*tanθ/(d−t)・・・(1)
本実施形態において、板状部材11の壁面と入射光12とが角度をなすことによるEUV光の光量損失が20%以下であることが好ましい。すなわち、d、h、t、θの関係は(2)式のようになり、θが満たすべき値の範囲は(3)式で表される。
h*tanθ/(d−t)≦0.2・・・(2)
θ≦tan-1{0.2*(d−t)/h}・・・(3)
プラズマ光源、特にCOレーザーを励起レーザーとしたLPPの場合、問題となる赤外光の波長は10.6μmである。この波長の赤外光を許容値まで除去するためには、dが5μm、tが0.5μm、hが5μm程度である。よって、(3)式から、θはおよそ10度以下となることがわかる。ここで図2に基づいて、板状部材の端面11bが形成する包絡面11cにおける法線13と入射光12とがなす角度について説明する。平行化された入射光12の直径をa、板状部材の端面11bが形成する包絡面11cにおける法線13と入射光12がなす角度をφとすると、入射光12と反射光15とを分離するために必要なフィルタ10からの距離xは(4)式で表される。
x=a/tan(2φ)・・・(4)
本実施形態において、板状部材の端面11bが形成する包絡面11cにおける法線13と入射光12とがなす角度φは20°程度である。入射光12の直径aが25mmであるとき、フィルタ10の設置位置を上流側の光学素子より30mm以上離れた位置とすることで入射光12と反射された赤外光15を分離することができる。反射された赤外光15は露光装置内に設置された吸収部材16により吸収される。吸収部材16に吸収される赤外光は数100W以上であるため、吸収部材16からの輻射熱を防ぐための水冷機構が備えられていることが望ましい。
〔第2実施形態〕
図4に基づいて第2実施形態のフィルタ40について説明する。ここでは第1実施形態との差異についてのみ記述する。図4は第2実施形態におけるフィルタ40の正面図及び断面図である。第2実施形態におけるフィルタ40は、複数の開口を有し入射光の進行方向(第2方向)に沿って延びる部材41の入射光の入射側における端面41cが平面をなすように複数の板状部材が2次元に配置した構造を有している。開口の形状は正四角形とされている。フィルタ40の開口が2次元に配置されているので赤外光の両偏光を同時に除去することができる。開口の形状は、円形、六角形でも同様の効果が得られる。入射光の入射側における部材41の端面41cにおける法線42と各開口の軸44とは斜めに交わっている。フィルタ40は例えばSiの異方性エッチングで製作する。Siの異方性エッチングでフィルタを製作し、赤外光を反射するための金属膜を部材41の表面全体に成膜する。複数の板状部材はホルダ43により支持されている。
第2実施形態の露光装置において、フィルタ40は照明系の光路中で露光光が平行化されている場所に挿入され、開口の軸44が入射光と平行になるように設置される。このとき開口がアレイ状に配置された部材41の入射側の端面41cにおける法線42は、入射光と斜めに交わっている。フィルタ40の上流側から入射する赤外光とEUV光は、フィルタ40により、赤外光は入射した方向とは異なる方向に反射され、EUV光は下流の光学系に導かれる。反射された赤外光が迷光となって露光装置を暖めないように、反射された赤外光を吸収するための吸収部材16を露光光の光路外に設置する。ここで入射光の作るベクトルと入射点と吸収部材16とを結ぶベクトルで決まる角度を二分するようにフィルタ40の入射側の端面41cにおける法線の角度が設定されている。
第2実施形態の露光装置に使用されるフィルタ40は、開口をアレイ状に配列した構造を有しているため、入射する赤外光の両偏光を同時に反射することができる。入射する赤外光の偏光状態がランダムであっても、使用するフィルタ40は1つでよい。
部材41のサイズは開口5μm、板状部材の厚さ0.5μm、長さ5μm程度となる。そしてこれらの部材41を含むフィルタ40のサイズは、露光装置中の設置場所のビームサイズと同サイズ以上とするため、例えば200mm×100mm程度である。露光装置において、フィルタ40は開口の軸44と入射光とが略平行になるように設置される。第1実施形態と同様に、各開口の軸44と入射光とが角度をなすことによるEUV光の光量損失が20%以下であることが好ましい。すなわち、各開口の軸44と入射光とがなす角度をθとすると、θが採りうる値は(3)式で表され、θはおよそ10度以下である。各開口の軸44と複数の部材41の入射側の端面41cにおける法線42とがなす角度は20°とすることが好ましい。
〔第3実施形態〕
図5に基づいて第3実施形態のフィルタ50について説明する。図5は第3実施形態におけるフィルタ50の正面図及び断面図である。フィルタ50は、板状部材51を階段状に並べて配置した構造を有している。各板状部材51は棒状の支持部材52で固定されている。板状部材51の壁面51aと、板状部材51の端面が形成する包絡面51cにおける法線53とが斜めに交わるような形状となっている。第3実施形態のフィルタ50は板状部材の壁面51aが入射光と平行になるように設置される。
板状部材51の幅は5μm、厚さは0.5μm、板状部材51が配置される間隔は5μm程度である。フィルタ50のサイズは、露光装置中の設置場所のビームサイズと同サイズ以上とするため、例えば30mm×30mm程度である。第3実施形態の露光装置において、フィルタ50は板状部材の壁面51aと入射光とが略平行になるように設置される。第1実施形態と同様に、各開口の軸54と入射光とが角度をなすことによるEUV光の光量損失が20%以下であることが好ましい。すなわち、各開口の軸54と入射光とがなす角度をθとすると、θが採りうる値は(3)式で表され、θはおよそ10度以下である。各開口の軸54と複数の板状部材51の入射側の端面の包絡面51cにおける法線53とがなす角度は20°とすることが好ましい。
〔第4実施形態〕
図6に基づいて第4実施形態のフィルタ60について説明する。第4実施形態におけるフィルタ60は、複数の開口を持つ部材61を、その第1端面61cが平面をなし、かつ、光路に沿って収束するように配置した形状を有している。図6に示すように、フィルタ60の各開口の軸64と複数の部材61の第1端面61cにおける法線62とはいずれも斜めに交わっている。第1端面61cにおける隣接する板状部材の間隙は、第1端面61cの反対側の第2端面における隣接する板状部材の間隙より大きい。
このフィルタ60を図7に示すように入射光71が平行化されていない照明系の光路中に挿入する。フィルタ60への入射光71の入射角度はフィルタ60の面内位置により異なるが、局所的に見ると各開口の軸64はその部材61への入射光71と平行である。よってEUV光は部材61の壁面61aでけられることがないため、EUV光の損失は最小となる。フィルタ60によって反射された赤外光72は光路外に設置された吸収部材73に吸収されるため光学素子に悪影響を与えない。
第4実施形態では各開口の軸64とその部材61への入射光71が平行であったが、必ずしも各開口の軸64とその部材61への入射光71が全ての場所で平行である必要はない。図8のように一部だけが入射光71と平行であってもよい。例えば開口の軸64の角度を64aと64bの二種類とすることで、各開口の軸64と入射光71が平行でない位置では部材61の壁面61aでEUV光がけられてしまうためEUV光の透過率が低下するが、フィルタ60の製作が容易となる。すなわち、少なくとも一組の隣接する板状部材において第1端面における間隙が第2端面における間隙より大きければよい。開口の軸64と入射光71とがなす角度の上限値は、第1実施形態の考え方と同様に、部材61の射影面積から決定され、例えば10度である。軸64aを有する部材と軸64bを有する部材とを別々に製作し、ホルダ63内で一体化させるといったことが可能となるため、フィルタ60の製作が容易となる。
〔第5実施形態〕
第5実施形態のフィルタについて説明する。第5実施形態において図6で示される部材61は複数の板状部材から構成されており、フィルタ60は、板状部材61を階段状に並べて配置した構造を有している。フィルタ60の板状部材の壁面61aと、板状部材61の端面の包絡面61cにおける法線62とはいずれも斜めに交わっており、壁面61aと法線62とのなす角度は場所により異なっている。
〔第6実施形態〕
図9に基づいて第6実施形態のフィルタ90について説明する。図9に示すように、フィルタ90の板状部材91の端面91cは曲面であり、その曲率中心の第1方向における位置は、複数の開口の全てを含む1つの領域の第1方向における範囲の外側にある。すなわち、端面の法線92とフィルタの内壁91aとはいずれの場所においても斜めに交わっている。このフィルタ90を図10に示すように入射光103が平行化されている照明系の光路中に挿入する。反射された赤外光101はフィルタ90により集光され、吸収部材102で吸収される。反射された赤外光101は集光されているため、吸収部材102のサイズを小さくすることができる。吸収部材102のサイズを小さくすることにより照明系内の設置自由度が上がるため、照明系の設計が容易となる。なお、第6実施形態における複数の板状部材91の替わりに複数の棒状部材を配置し、複数の開口が一方の端面にのみ存在するようにしてもよい。
〔第7実施形態〕
図11に基づいて第7実施形態のフィルタ110について説明する。図11に示すように、複数の開口が2次元に沿って配列された部材111の端面111cは曲率を持ち、端面111cにおける法線112とフィルタの内壁111aとはいずれの場所においても斜めに交わっている。
〔第8実施形態〕
図12に基づいて第8実施形態のフィルタ120について説明する。第6実施形態において複数の板状部材はホルダに固定されていたが、第8実施形態においては、複数の板状部材は棒状の支持部材で固定されている。図12に示すように、フィルタ120の各板状部材の端面の包絡面121cは曲率を持ち、包絡面121cにおける法線とフィルタの内壁とはいずれの場所においても斜めに交わっている。
〔デバイスの製造方法〕
本発明の一実施形態のデバイス(半導体デバイス、液晶表示デバイス等)の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハ(基板)に集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、前記工程で露光されたウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)と、パッケージング工程(封入)を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。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。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (5)

  1. 第1波長を有する第1の光と前記第1波長より短い第2波長を有する第2の光とを含む光を出射する光源からの前記第1の光を反射し前記第2の光を透過させる、第1フィルタ及び第2フィルタを備える露光装置であって、
    前記第1フィルタは、前記光が入射する側からみて複数のスリット状の開口を形成する複数の第1板状部材を含み、
    前記複数の第1板状部材は、前記第2の光を透過させる方向と直交する方向に互いに間隙をおいて配列され
    前記複数の第1板状部材の壁面は、前記第2の光を透過させる方向に平行であり、
    前記複数の第1板状部材によって形成される光入射側の端面は、前記第2の光を透過させる方向に垂直な面に対して傾けてあり、
    前記第2フィルタは、前記光が入射する側からみて複数のスリット状の開口を形成する複数の第2板状部材を含み、
    前記複数の第2板状部材は、前記第2の光を透過させる方向及び前記複数の第1板状部材が配列された方向直交する方向に互いに間隙をおいて配列され
    前記複数の第2板状部材の壁面は、前記第2の光を透過させる方向に平行であり、
    前記複数の第2板状部材によって形成される光入射側の端面は、前記第2の光を透過させる方向に垂直な面に対して傾けてあり、
    前記第1フィルタを透過した光は前記第2フィルタに入射し、前記第2フィルタを透過した前記第2の光により基板を露光することを特徴とする露光装置。
  2. 前記複数の第1板状部材によって形成される光入射側の前記端面は平面であることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
  3. 前記複数の第1板状部材によって形成される光入射側の前記端面は曲面であることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
  4. 前記第2の光はEUV光であり、前記第1の光は赤外光であることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    前記工程で露光された基板を現像する工程と、
    を含むデバイス製造方法。
JP2013007826A 2013-01-18 2013-01-18 露光装置及びデバイス製造方法 Active JP5513636B2 (ja)

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