JP6613826B2 - 光源装置、露光装置、光発生方法、照明方法、露光方法、およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
互いに異なる中心周波数を有する複数種類の光を供給する光源部を備え、
前記投影光学系の色収差の許容範囲と、前記光源部からの光の周波数の幅とから、前記光源部が射出する前記複数種類の光の種類の数が定められている、光源装置を提供する。
第2形態では、パターン形成装置を介した光で物体にパターン像を投影する投影光学系と共に用いられる光源装置であって、
互いに異なる中心周波数を有する複数種類の光を供給する光源部を備え、
前記投影光学系の色収差の許容範囲と、前記光源部が射出する前記複数種類の光の種類の数とから、前記複数種類の前記光のそれぞれの周波数幅が定められている、光源装置を提供する。
前記光源装置は、互いに異なる中心周波数を有する複数種類の光を供給する光源部を備え、
前記投影光学系の色収差の許容範囲は、前記光源部が射出する前記複数種類の前記光の種類数と、前記複数種類の前記光のそれぞれの周波数の幅とから定められている、露光装置を提供する。
第4形態では、第1形態または第2形態の光源装置と、
前記光源装置からの前記複数種類の光で前記パターン形成装置を照明する照明光学系と、
前記パターン形成装置を介した前記光で前記物体にパターン像を投影する投影光学系とを備える、露光装置を提供する。
パルス光を供給する光源と、
前記光源から供給された1つのパルス光から時間的に多重化された複数のパルス光を生成する生成部と、
前記生成部からのパルス光で前記パターン形成装置を照明する照明光学系と、
前記パターン形成装置を介した前記パルス光で前記物体にパターン像を投影する投影光学系と、
前記物体を保持して移動する移動体と、
前記パルス光で前記パターン像を前記物体に投影しているときに前記移動体を移動させる制御部と、を備え、
前記物体上に投影される前記パターン像がぶれないための前記パルス光の発光時間の最大値を発光可能時間幅とするとき、前記発光可能時間幅Tの範囲に収まるパルス光の数は、前記パルス光のパルス発光時間から定められる、露光装置を提供する。
互いに異なる中心周波数を有する複数種類のパルス光を供給することを含み、
前記投影光学系の色収差の許容範囲と、前記光源部からの光の周波数の幅とから、前記複数種類のパルス光の種類数を定めている、光発生方法を提供する。
互いに異なる中心周波数を有する複数種類のパルス光を供給することを含み、
前記投影光学系の色収差の許容範囲と、前記光源部が射出する前記複数種類の光の種類の数とから、前記複数種類の前記光のそれぞれの周波数幅が定められている、光発生方法を提供する。
第8形態では、第6形態または第7形態の光発生方法を用いて、前記光を発生させることと、
前記発生した光で前記パターン形成装置を照明することと、を含む、照明方法を提供する。
前記投影光学系を介した光で物体にパターン像を露光する、露光方法を提供する。
第10形態では、投影光学系およびパターン形成装置を介した光でパターン像を物体に露光する露光方法であって、
互いに異なる中心周波数を有する複数種類の光を供給することと、
前記複数種類の光で前記パターン形成装置を照明することと、
前記投影光学系を用いて、前記パターン形成装置からの光で前記物体に前記パターン像を投影することと、
を含み、
前記投影光学系の色収差の許容範囲は、前記光源部が射出する前記複数種類の前記光の種類数と、前記複数種類の前記光のそれぞれの周波数の幅とから定められている、露光方法を提供する。
光源から供給された1つのパルス光から時間的に多重化された複数のパルス光を生成することと、
生成されたパルス光で前記パターン形成装置を照明することと、
投影光学系を介した前記パターン形成装置からの前記パルス光で前記物体にパターン像を投影することと、
前記パルス光で前記パターン像を前記物体に投影しているときに前記物体を移動させることと、
を含み、
前記物体上に投影される前記パターン像がぶれないための前記パルス光の発光時間の最大値を発光可能時間幅とするとき、前記発光可能時間幅Tの範囲に収まるパルス光の数Rは、前記パルス光のパルス発光時間をから定められる、露光方法を提供する。
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
また、各光源LS1〜LS4ごとに基本波レーザ光を射出するシード光源としての固体レーザ光源を設けるのではなく、共通のシード光源を用いてもよい。この場合、共通のシード光源(固体レーザ光源)からの基本波レーザ光を4つに分岐した後、各光源LS1〜LS4が備える光増幅部に導けばよい。この構成では、各光源LS1〜LS4から射出されるパルス光の発光タイミングを揃えることができる。
光源からのパルス光の中心波長をλ、光速をcとするとき、パルス光の中心周波数ωは、ω=2πc/λとなる。この光源からのパルス光の中心波長は、このパルス光のスペクトル分布(波長に対する光強度の変化の分布)における、光強度のピーク値としてもよい。また、このパルス光のスペクトル分布のピーク値に対して光強度が1/2に低下するときの2つの波長の平均値としてもよい。また、このパルス光の95%エネルギ純度幅E95における下限側波長と上限側波長との平均値としてもよい。なお、パルス光の95%エネルギ純度幅E95とは、パルス光のスペクトル分布をピーク値よりも低い所定レベルでスライスしたときの2つの波長の幅内の光強度の積分値が、そのパルス光のスペクトル分布の全積分値に対して95%になるときの幅である。
そして、周波数帯域幅Ωは、例えば以下の通り定めることができる。
投影光学系の波長ずれ量に対する光軸方向および光軸直交方向の色収差量をそれぞれ求める。そして、実施形態の露光装置で基板上に形成可能な最小線幅のパターンに関して、波長ずれ量に対する線幅変化量を求める。次に、この線幅変化量がその最小線幅のパターンについての線幅誤差の許容範囲内に収まるような波長ずれの許容量を求める。この求められた波長ずれの許容量の逆数が、投影光学系PLが許容する周波数帯域幅Ωとなる。
こうして、第1実施形態にかかる照明光学系(2〜8)では、パルス光の周波数に関する効率的な多重化により、空間光変調器9のミラー配列面(被照射面)に形成される照度分布のコントラストを低減することができる。また、第1実施形態にかかる露光装置では、被照射面に形成される照度分布のコントラストを低減する照明光学系(2〜8)を用いて、ウェハ(基板)Wに露光されるパターン線幅の均一性を良好にすることができる。
なお、上述の実施形態では、各パルス光の強度分布をガウス分布と想定したが、各パルス光の強度分布はガウス分布に限定されず、任意の強度分布でよい。
また、上述の実施形態では、光源から供給される光をパルス光としたが、連続光(CW(continuous wave)光)としてもよい。
さて、上述では、光の周波数的な多重化により、独立なスペックルパターンの数Nsを増やすように、露光装置、照明光学系または光源の設計値を定めたが、投影光学系PLが許容する周波数帯域幅(投影光学系の色収差の許容範囲)Ω、光源部1が射出する複数種類のパルス光の種類数B、パルス光の周波数幅σωを能動的に調整(変更)してもよい。
たとえば光源部1が供給する複数種類のパルス光の種類数Bを変更するために、光源部1中の各光源LS1〜LS4の発光を独立にON/OFFしてもよい。このとき、各光源LS1〜LS4がそれぞれ供給する光の中心波長を変更してもよい。これらの中心波長を変更するために、各光源LS1〜LS4の内部または各光源LS1〜LS4の射出側に能動的な調整が可能な分光器等を設けてもよい。また、各光源LS1〜LS4の内部の光学素子の位置や姿勢等を変更することによって中心波長を変更してもよい。
ここで、各光源LS1〜LS4からの光の中心波長と、波長スペクトル幅または波長スペクトルのプロファイルを検出する計測器(波長計)を設けてもよい。このような計測器(波長計)は、たとえば米国特許第5,856,991号に開示されている。
また、たとえば、各光源LS1〜LS4からの光の周波数幅σωを変更するために、各光源LS1〜LS4の内部または各光源LS1〜LS4の射出側に能動的な調整が可能な分光器等を設けてもよい。また、各光源LS1〜LS4の内部の光学素子の位置や姿勢等を変更することによって光の周波数幅σωを変更してもよい。光の周波数幅σωを変更する場合においても、上記波長計を設けてもよい。
また、能動的な調整が可能な光学素子(例えば回折光学素子等)を用いて、投影光学系の色収差の許容範囲を変更してもよい。
こうして、第2実施形態にかかる照明光学系(2〜8)では、パルス光の時間に関する効率的な多重化により、空間光変調器9のミラー配列面(被照射面)に形成される照度分布のコントラストを低減することができる。また、第2実施形態にかかる露光装置においても、被照射面に形成される照度分布のコントラストを低減する照明光学系(2〜8)を用いて、ウェハ(基板)Wに露光されるパターン線幅の均一性を良好にすることができる。
また、第2実施形態の遅延光学系10に代えて、たとえば米国特許第6,238,063号明細書および第6,587,182号明細書等に開示される遅延光学系を用いてもよい。
さて、上述では、光の周波数的な多重化により、独立なスペックルパターンの数Nsを増やすように、露光装置、照明光学系または光源の設計値を定めたが、露光時のウェハステージWS(移動体)の移動速度、パルス光の発光可能時間幅T、パルス光の数R、パルス発光時間σtを能動的に調整(変更)してもよい。ここで、遅延光学系10の各遅延光路にシャッタを設け、特定のシャッタを閉じることでパルス光の数Rを変更してもよい。
また、別の特定のシャッタを閉じることで、複数のパルス光全体の発光時間の幅を変更することができる。
また、たとえば、各光源LS1〜LS4からの光の発光時間σtを変更するために、各光源LS1〜LS4の内部の光学素子の位置や姿勢等を変更してもよい。
この場合、周波数帯域幅Ωから、バンドルを構成している各光源の最適な周波数帯域幅σωを上記式(1)または式(2)から求める。そして、この周波数帯域幅σωが得られるように各光源を調整すると、パルス発光時間σtを決定できる。時間帯域幅積が上記(i)式において下限となる場合、次の式(j)を得ることができる。
例えば、露光装置に要求される光源部LSの出力値から必要な光源の数が定められる場合には、パルス光の種類数Bを所与の条件として、上述の通り、各パラメータを決定すればよい。
なお、パルス光の種類数Bは光源部LSが有する光源の数以下であれば良く、パルス光の種類数Bと光源部LSが有する光源の数とは等しくなくてもよい(光源部LSが有する光源のうちの少なくとも2つが同じ周波数のパルス光を出力するものであってもよい)。
また、上述とは逆に、パルス数Rを所与の値として、パルス発光時間σt、周波数帯域幅σω、およびパルス光の種類数Bを求めてもよい。
なお、この場合においても、パルス数R、パルス発光時間σt、周波数帯域幅σω、およびパルス光の種類数Bを能動的に変更してもよい。
また、上述の実施形態において、光源LSとして、波長193nmのパルス光を供給するArFエキシマレーザ光源や、波長248nmのパルス光を供給するKrFエキシマレーザ光源を用いることもできる。
なお、上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとり得る。
2 ビーム送光部
3 回折光学素子
4 リレー光学系
5 マイクロフライアイレンズ(オプティカルインテグレータ)
6 コンデンサー光学系
7 マスクブラインド
8 結像光学系
9 可変パターン形成用の空間光変調器(パターン形成装置)
10 遅延光学系
LS;LS1〜LS4 光源
CR 制御系
PL 投影光学系
W ウェハ
WS ウェハステージ
Claims (28)
- パターン形成装置を介した光で物体を露光する露光装置において、
パルス光を供給する光源と、
前記光源から供給された1つのパルス光から時間的に多重化された複数のパルス光を生成する生成部と、
前記生成部からのパルス光で前記パターン形成装置を照明する照明光学系と、
前記パターン形成装置を介した前記パルス光で前記物体にパターン像を投影する投影光学系と、
前記物体を保持して移動する移動体と、
前記パルス光で前記パターン像を前記物体に投影しているときに前記移動体を移動させる制御部と、を備え、
前記物体上に投影される前記パターン像がぶれないための前記パルス光の発光時間を発光可能時間幅Tとするとき、前記発光可能時間幅Tの範囲に収まるパルス光の数は、前記パルス光のパルス発光時間から定められる、露光装置。 - 前記発光可能時間幅Tは、前記物体に対する前記パターン像の像ブレの許容範囲から求められる、請求項2または3に記載の露光装置。
- 前記生成部は、前記複数のパルス光を等時間間隔で射出するように構成されている、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記生成部は、前記光源から供給された1つのパルス光を2つのパルス光に分割する分割部材と、該分割部材を経た一方のパルス光を第1光路に沿って導くとともに前記分割部材を経た他方のパルス光を前記第1光路よりも長い第2光路に沿って導く導光光学系と、を有する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記光源部は、前記中心周波数が等間隔に設定された前記複数種類の光を供給する複数の光源を有する、請求項7または8に記載の露光装置。
- 前記光源部はパルス光を供給する、請求項7乃至9のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記光源装置からの前記複数種類の光で前記パターン形成装置を照明する照明光学系を備える、請求項7乃至10のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記光源部は、前記中心周波数が等間隔に設定された前記複数種類の光を供給する複数の光源を有する、請求項12乃至14のいずれか1項に記載の光源装置。
- 前記光源部はパルス光を供給する、請求項12乃至15のいずれか1項に記載の光源装置。
- 請求項12乃至16のいずれか1項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの前記複数種類の光で前記パターン形成装置を照明する照明光学系と、
前記パターン形成装置を介した前記光で前記物体にパターン像を投影する投影光学系とを備える、露光装置。 - 投影光学系およびパターン形成装置を介した光でパターン像を物体に露光する露光方法であって、
互いに異なる中心周波数を有する複数種類の光を供給することと、
前記複数種類の光で前記パターン形成装置を照明することと、
前記投影光学系を用いて、前記パターン形成装置からの光で前記物体に前記パターン像を投影することと、
を含み、
前記投影光学系の色収差の許容範囲は、前記光源部が射出する前記複数種類の前記光の種類数と、前記複数種類の前記光のそれぞれの周波数の幅とから定められており、
前記複数種類の光の種類数Bと、前記投影光学系の前記色収差の許容範囲を周波数で表した幅Ωと、前記光源部からの光の強度分布の標準偏差1σに対応する周波数幅σ ω とのうち少なくとも1つを、次の式(1)に示す条件を満足するように決定する、露光方法。
- 前記供給することは、前記中心周波数が等間隔に設定された前記複数種類のパルス光を供給することを含む、請求項18または19に記載の露光方法。
- パターン形成装置を介した光で物体を露光する露光方法において、
光源から供給された1つのパルス光から時間的に多重化された複数のパルス光を生成することと、
生成されたパルス光で前記パターン形成装置を照明することと、
投影光学系を介した前記パターン形成装置からの前記パルス光で前記物体にパターン像を投影することと、
前記パルス光で前記パターン像を前記物体に投影しているときに前記物体を移動させることと、
を含み、
前記物体上に投影される前記パターン像がぶれないための前記パルス光の発光時間を発光可能時間幅Tとするとき、前記発光可能時間幅Tの範囲に収まるパルス光の数Rは、前記パルス光のパルス発光時間をから定められる、露光方法。 - 前記発光可能時間幅Tは、前記物体に対する前記パターン像の像ブレの許容範囲から求められる、請求項21乃至23のいずれか1項に記載の露光方法。
- 前記生成することは、前記複数のパルス光を等時間間隔で射出する、請求項21乃至24のいずれか1項に記載の露光方法。
- 前記生成することは、前記光源から供給された1つのパルス光を2つのパルス光に分割することと、該2つのパルス光のうちの一方のパルス光を第1光路に沿って導くとともに他方のパルス光を前記第1光路よりも長い第2光路に沿って導くことと、を含む請求項21乃至25のいずれか1項に記載の露光方法。
- 請求項1乃至11および17のいずれか1項に記載の露光装置を用いて、所定のパターンを前記物体としての基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むデバイス製造方法。 - 請求項18乃至26のいずれか1項に記載の露光方法を用いて、所定のパターンを前記物体としての基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むデバイス製造方法。
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