JPH07235476A - 反射ミラー型露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、架台の姿勢誤差により生じる露光誤
差を低減する。 【構成】マスク(11)を通過したパターン光を、各ミラー
(21,23,24,25) 及び両面ミラー(22)を組合わせた折返し
光学系(20)により等倍投影光学系(7) に入射し、かつこ
の等倍投影光学系(7) からのパターン光を折返し光学系
(20)によりマスク(11)の配置された平面と同一平面上に
配置されたプレート(12)上に照射する。これにより、マ
スク(11)とプレート(12)とを同一平面上に配置できるの
で、これらマスク(11)及びプレート(12)を一体的に移動
させれば、架台の姿勢誤差により生じる露光誤差を低減
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、凹面鏡及び凸面鏡を組
合わせた投影光学系を通してマスクに形成されたマスク
パターンを半導体ウエハ等の被処理体上に転写する反射
ミラー型露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は反射ミラー型露光装置の外観構成
図であり、図３は同装置を上方から見た構成図である。
架台１の両側には、それぞれパターンの形成されたマス
ク２、半導体ウエハ（以下、プレートと称する）３が取
り付けられている。

【０００３】又、この架台１の内部には、台形ミラー４
が配置されている。この台形ミラー４は、その各傾斜面
にそれぞれ平面ミラー５、６が形成されている。一方、
反射型の等倍投影光学系７を構成する凸面鏡８及び凹面
鏡９が配置されている。

【０００４】架台１は、等倍投影光学系７の光学系光軸
に対して平行となる矢印（イ）方向に移動自在となって
いる。この架台１の移動時、台形ミラー４は、移動せず
に固定されている。

【０００５】このような構成であれば、マスク２に対し
て円弧状のスリット光が照射される。このマスク２を通
過したスリット光つまりパターン光は、平面ミラー５で
反射して等倍投影光学系７に入射する。

【０００６】この等倍投影光学系７では、凸面鏡８及び
凹面鏡９間でパターン光を反射して平面ミラー６に投影
パターン光として送るが、このときにパターン像は反転
する。なお、図２では「上」「下」としてパターン像の
反転を示している。

【０００７】そして、この投影されたパターン光は、平
面ミラー６で反射してプレート３上に照射される。この
ようにパターン光がプレート３に対して照射されている
とき、架台１は、図示しないスキャンステージによって
等倍投影光学系７の光学系光軸に対して所定速度で平行
移動する。この平行移動によりマスク２の全面に対して
スリット光が走査され、プレート３上にマスク２のパタ
ーンが等倍で転写される。

【０００８】しかしながら、上記装置では、露光時に架
台１をスキャンステージにより走査しているので、架台
１の姿勢誤差によりパターンの露光誤差が生じる。この
露光誤差を低減するためには、架台１を高剛性に形成す
るとともにスキャンステージの移動を高精度にする必要
がある。

【０００９】そのうえ、高解像度を実現するために大型
の光学系を用いた場合には、架台１も大型となるため、
より高剛性の架台１、及び高精度な移動ができるスキャ
ンステージが要求される。

【００１０】ところが、このように光学系の大型化に伴
って架台１が大型化すると、姿勢誤差の露光誤差に与え
る影響が大きくなり、又、架台１自体の変形量も大きく
なって露光誤差を大きくしてしまう。

【００１１】そこで、この架台１の変形量を小さくする
ために架台１の高剛性化を図ると、架台１の変形量が小
さくなるものの、架台１の重量が大きくなり、スキャン
ステージによる安定した走査が妨げられる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上のように架台１の
姿勢誤差により生じるパターンの露光誤差を低減するた
めに、架台１を高剛性に形成するとともにスキャンステ
ージの移動を高精度にする必要があるが、架台１の高剛
性化を図ると、スキャンステージによる安定した走査が
できなくなる。そこで本発明は、架台の姿勢誤差により
生じる露光誤差を低減できる反射ミラー型露光装置を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、パタ
ーンの形成されたマスクを通過したパターン光を凹面鏡
及び凸面鏡から形成される投影光学系を通して被処理体
上に結像する反射ミラー型露光装置において、マスクと
被処理体とを互いに平行な各平面上にそれぞれ載置する
ステージと、パターン光を投影光学系に入射し、かつこ
の投影光学系からのパターン光を被処理体上に照射する
折返し光学系と、ステージと折返し光学系とを相対的に
移動させる移動手段と、を備えて上記目的を達成しよう
とする反射ミラー型露光装置である。

【００１４】請求項２によれば、ステージは、マスクと
被処理体とをそれぞれ同一平面上に載置するものであ
る。請求項３によれば、マスクに対して円弧状の光を照
射してその通過光をパターン光とするものである。

【００１５】請求項４によれば、折返し光学系は、両面
ミラーと、パターン光を直角方向に反射して両面ミラー
の一方の面に入射する第１のミラーと、両面ミラーの一
方の面で反射したパターン光を投影光学系に入射する第
２のミラーと、投影光学系からのパターン光を両面ミラ
ーの他方の面入射する第３のミラーと、この第３のミラ
ーで反射したパターン光を被処理体上に照射する第４の
ミラーとから構成されるるものである。

【００１６】請求項５によれば、パターンの形成された
マスクを通過したパターン光を凹面鏡及び凸面鏡を組合
わせた投影光学系を通して被処理体上に結像する反射ミ
ラー型露光装置において、マスク及び被処理体を同一平
面上に載置するステージと、マスクに対して円弧状の照
明光を照射する照明系と、マスクを通過した円弧状のパ
ターン光を第１のミラーにより直角方向に反射して両面
ミラーの一方の面に入射し、この両面ミラーの一方の面
で反射したパターン光を第２のミラーにより投影光学系
に入射し、かつこの投影光学系からのパターン光を第３
のミラーにより両面ミラーの他方の面に入射し、この両
面ミラーの他方の面で反射したパターン光を第４のミラ
ーにより被処理体上に照射する折返し光学系と、ステー
ジを所定方向に移動してマスクに対して照明光を走査す
るとともに折返し光学系からのパターン光を被処理体上
に対してマスクに対する走査方向と同一方向に走査する
移動手段と、を備えて上記目的を達成しようとする反射
ミラー型露光装置である。

【００１７】

【作用】請求項１によれば、マスクと被処理体とを互い
に平行な各平面を有するテーブル上に載置し、マスクを
通過したパターン光を、折返し光学系により凹面鏡及び
凸面鏡を組合わせた投影光学系に入射し、その投影され
たパターン光を折返し光学系により被処理体上に照射す
る。この状態に、ステージと折返し光学系とを移動手段
により相対的に移動させる。

【００１８】この場合、請求項２によれば、マスクと被
処理体とをそれぞれ同一平面上のステージに載置してい
る。又、請求項３によれば、パターン光は、マスクに対
して円弧状の光を照射することによって得ている。

【００１９】又、請求項４によれば、折返し光学系で
は、パターン光を第１のミラーにより直角方向に反射し
て両面ミラーの一方の面に入射し、この両面ミラーの一
方の面で反射したパターン光を第２のミラーにより投影
光学系に入射し、かつこの投影光学系からのパターン光
を第３のミラーにより両面ミラーの他方の面に入射し、
この両面ミラーの他方の面で反射したパターン光を第４
のミラーにより被処理体上に照射している。

【００２０】請求項５によれば、マスク及び被処理体を
同一平面のステージ上に載置し、マスクに対して円弧状
の光を照射してその通過したパターン光を、折返し光学
系に送る。この折返し光学系では、パターン光を第１の
ミラーにより直角方向に反射して両面ミラーの一方の面
に入射し、この両面ミラーの一方の面で反射したパター
ン光を第２のミラーにより投影光学系に入射し、かつこ
の投影光学系からのパターン光を第３のミラーにより両
面ミラーの他方の面に入射し、この両面ミラーの他方の
面で反射したパターン光を第４のミラーにより被処理体
上に照射する。この状態に、ステージと折返し光学系と
を移動手段により相対的に移動させることにより、マス
クのパターンを被処理体に転写する。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１は反射ミラー型露光装置の構成図で
ある。スキャンステージ１０上には、所定間隔をおいて
マスクパターンの形成されたマスク１１、及び露光処理
されるプレート１２が載置されている。

【００２２】スキャンステージ１０は、移動機構１３の
駆動によりｘ軸方向（矢印ロ）に対して所定速度で平行
移動するものとなっている。又、スキャンステージ１０
のマスク１１の載置される部分には、開口部が形成さ
れ、その下方（−ｚ軸方向）には照明系１４が配置され
ている。

【００２３】この照明系１４は、円弧状のスリット光を
放射してマスク１１に照射するものとなっている。一
方、スキャンステージ１０の上方には、折返し光学系２
０が配置されている。この折返し光学系２０は、マスク
１１を通過した円弧状のスリット光、つまりパターン光
を等倍投影光学系７に入射し、かつこの等倍投影光学系
７からのパターン光をマスク１１と同一平面上に配置さ
れたプレート１２上に照射する機能を有している。

【００２４】又、この折返し光学系２０は、マスク１１
を通過するパターン像に対し、プレート１２上には反転
しないパターン像として照射する機能を有している。具
体的な構成を説明すると、マスク１１の上方（ｚ軸方
向）には第１のミラー２１が配置されている。この第１
のミラー２１は、ｘｙ平面に対してφ方向に＋４５°傾
けて配置されている。

【００２５】この第１のミラー２１の反射方向（ｙ軸方
向）でかつ等倍投影光学系７の光軸（ｘ軸）上には、両
面ミラー２２が配置されている。この両面ミラー２２
は、ｘｙ平面に対してφ方向に−４５°傾けて配置され
ている。この両面ミラー２２は、下方側となるミラー２
２ａ及び上方側となるミラー２２ｂが形成されている。

【００２６】これらミラー２２ａ、２２ｂのうちミラー
２２ａの下方（−ｚ軸方向）には、第２のミラー２３が
配置されている。この第２のミラー２３は、ｘｙ平面に
対してθ方向に＋４５°傾けて配置されている。なお、
この第２のミラー２３は、等倍投影光学系７の凹面鏡９
の外周縁を出ない範囲内に配置されている。

【００２７】又、両面ミラー２２におけるミラー２２ｂ
の上方（ｚ軸方向）には、第３のミラー２４が配置され
ている。この第３のミラー２４は、ｘｙ平面に対してθ
方向に−４５°傾けて配置されている。なお、この第３
のミラー２４も等倍投影光学系７の凹面鏡９の外周縁を
出ない範囲内に配置されている。

【００２８】そして、両面ミラー２２におけるミラー２
２ｂの反射方向（ｙ軸方向）でかつプレート１２の上方
（ｚ軸方向）には、第４のミラー２５が配置されてい
る。この第４のミラー２５は、ｘｙ平面に対してφ方向
に−４５°傾けて配置されている。

【００２９】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。照明系１４から円弧状のスリット光が放
射されると、このスリット光はスキャンステージ１０の
開口部を通してマスク１１に照射される。

【００３０】このマスク１１に円弧状のスリット光が照
射されてその通過光、つまりパターン光となる。このパ
ターン光は、ｚ軸方向に進行して第１のミラー２１に到
達して反射し、ｙ軸方向に折り曲げられる。このとき、
パターン像の反転を示すための「左」「右」は、第１の
ミラー２１で反射することにより「左」が下方側、
「右」が上方側となる。

【００３１】次にパターン光は、両面ミラー２２に向か
って進行し、この両面ミラー２２のミラー２２ａで反射
して下方に折り曲げられる。そして、このパターン光
は、第２のミラー２３で反射してｘ軸方向に進行し、等
倍投影光学系７に入射する。この等倍投影光学系７に入
射するパターン像は、左側に「右」、右側に「左」とな
る。

【００３２】この等倍投影光学系７は、凸面鏡８及び凹
面鏡９間でパターン光を反射し、投影のパターン光を形
成しており、このときパターン像は、図１に示す通りに
反転する。

【００３３】この等倍投影光学系７により投影されたパ
ターン光は、第３のミラー２４で反射して下方に折り曲
げられ、両面ミラー２２のミラー２２ｂに入射する。こ
のとき、パターン像は、第３のミラー２４上において
「左」が左側、「右」が右側となる。

【００３４】このパターン光は、ミラー２２ｂで反射し
てｙ軸方向に進行し、第４のミラー２５に向かう。この
ときパターン像は、第４のミラー２５上において「左」
が上方側、「右」が下方側となる。

【００３５】そして、パターン光は、第４のミラー２５
で反射して下方に折り曲げられ、プレート１２上に、マ
スク１１のパターンの大きさと等倍で照射される。しか
るに、プレート１２上に照射されるパターン像は、マス
ク１１上において「左」が左側、「右」が右側となり、
マスク１１上における「左」「右」の位置と同一であ
り、反転せずに照射される。

【００３６】一方、このようにマスクパターンがプレー
ト１２上に照射されている状態に、移動機構１３は、ス
キャンステージ１０を駆動してｘ軸方向に対して所定速
度で移動させる。

【００３７】このスキャンステージ１０の移動により、
円弧状のスリット光がマスク１１の全面に対して走査さ
れる。このスリット光の走査によりマスク１１を通過し
たパターン光は、上記同様に折曲げ光学系２０、等倍投
影光学系７を通してプレート１２上に照射される。

【００３８】この結果、プレート１２上には、マスク１
１における全面のパターンが転写される。このように上
記一実施例においては、マスク１１を通過したパターン
光を、折返し光学系２０により等倍投影光学系７に入射
し、かつこの等倍投影光学系７からのパターン光を折返
し光学系２０によりマスク１１の配置された平面と同一
平面上に配置されたプレート１２上に照射するようにし
たので、マスク１１とプレート１２とを同一平面上のス
キャンステージ１０上に配置でき、これらマスク１１及
びプレート１２を一体的に移動させれば、架台を用いる
ことなく、マスク１１及びプレート１２の姿勢誤差によ
り生じる露光誤差を低減できる。

【００３９】又、折曲げ光学系２０を、パターン光を第
１のミラー２１により反射して両面ミラー２２の一方の
ミラー２２ａに入射し、このミラー２２ａで反射したパ
ターン光を第２のミラー２３により等倍投影光学系７に
入射し、かつこの等倍投影光学系７からのパターン光を
第３のミラー２４により両面ミラーのミラー２２ｂに入
射し、このミラー２２ｂで反射したパターン光を第４の
ミラー２５によりプレート１２上に照射する構成とした
ので、マスク１１とプレート１２とを同一平面上に配置
できるとともにプレート１２に照射するパターン像を反
転させずに照射でき、これによりマスク１１とプレート
１２とを一体的に移動させることができる。

【００４０】さらに、折曲げ光学系２０を固定配置し、
スキャンステージ１０を移動させる構成としたので、光
学系の大型化に伴って走査系となるスキャンステージ１
０等を大型化しなくてもよい。

【００４１】これにより大型で大重量の架台を用いなく
ても、軽量のスキャンステージ１０を用い、かつこのス
キャンステージ１０の負担を低減できて露光誤差を小さ
くできる。

【００４２】なお、本発明は、上記一実施例に限定され
るものでなく次の通りに変形してもよい。例えば、折曲
げ光学系２０において各ミラー２１、２３、２４、２５
及び両面ミラー２２をそれぞれｘｙ平面に対してφ方向
又はθ方向の±４５°に傾けて配置しているが、これら
の配置に限らず、マスク１１のパターン像を反転させず
にマスク１１とプレート１２とを同一平面上に配置でき
るようなパターン像を得られるならば、各ミラー２１、
２３、２４、２５及び両面ミラー２２の配置角度を変更
してもよい。

【００４３】又、折曲げ光学系２０の両面ミラー２２に
代えて、２枚の片面ミラーを第２及び第３のミラー２
３、２４との間に配置するようにしてもよい。この場
合、これら片面ミラーの配置位置に応じて第１と第４の
ミラー２１、２５の各ｚ軸方向の配置位置を移動するも
のとなる。

【００４４】又、マスク１１とプレート１２とは、スキ
ャンステージ１０上で同一平面上に載置されているが、
マスク１１とプレート１２とは、同一平面上に載置する
に限らず、これらマスク１１とプレート１２とは、その
載置する各平面が互いに平行な関係にあればよい。例え
ば、段差を有するステージや、別々のステージ上にマス
ク１１とプレート１２とをそれぞれ載置してもよい。こ
の場合でもマスク１１とプレート１２とは、露光処理時
に同期して移動するものとなる。又、上記一実施例で
は、半導体ウエハの露光処理に適用した場合について説
明したが、これに限らず他の被処理体に対する露光処理
にも適用できる。

【００４５】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、架
台の姿勢誤差により生じる露光誤差を低減できる反射ミ
ラー型露光装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる反射ミラー型露光装置の一実施
例を示す構成図。

【図２】従来における架台を用いた反射ミラー型露光装
置の構成図。

【図３】同装置を上方から見た構成図。

【符号の説明】

７…等倍投影光学系、８…凸面鏡、９…凹面鏡、１０…
スキャンステージ、１１…マスク、１２…プレート、１
３…移動機構、１４…照明系、２０…折返し光学系、２
１…第１のミラー、２２…両面ミラー、２２ａ，２２ｂ
…ミラー、２３…第２のミラー、２４…第３のミラー、
２５…第４のミラー。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パターンの形成されたマスクを通過した
   パターン光を凹面鏡及び凸面鏡から形成される投影光学
   系を通して被処理体上に結像する反射ミラー型露光装置
   において、 前記マスクと前記被処理体とを互いに平行な各平面上に
   それぞれ載置するステージと、 前記パターン光を前記投影光学系に入射し、かつこの投
   影光学系からのパターン光を前記被処理体上に照射する
   折返し光学系と、 前記ステージと前記折返し光学系とを相対的に移動させ
   る移動手段と、を備えたことを特徴とする反射ミラー型
   露光装置。
2. 【請求項２】 ステージは、マスクと被処理体とをそれ
   ぞれ同一平面上に載置することを特徴とする請求項１記
   載の反射ミラー型露光装置。
3. 【請求項３】 マスクに対して円弧状の光を照射してそ
   の通過光をパターン光とすることを特徴とする請求項１
   記載の反射ミラー型露光装置。
4. 【請求項４】 折返し光学系は、両面ミラーと、パター
   ン光を直角方向に反射して前記両面ミラーの一方の面に
   入射する第１のミラーと、前記両面ミラーの一方の面で
   反射したパターン光を投影光学系に入射する第２のミラ
   ーと、前記投影光学系からの前記パターン光を前記両面
   ミラーの他方の面入射する第３のミラーと、この第３の
   ミラーで反射した前記パターン光を被処理体上に照射す
   る第４のミラーとから構成されることを特徴とする請求
   項１記載の反射ミラー型露光装置。
5. 【請求項５】 パターンの形成されたマスクを通過した
   パターン光を凹面鏡及び凸面鏡を組合わせた投影光学系
   を通して被処理体上に結像する反射ミラー型露光装置に
   おいて、 前記マスク及び前記被処理体を同一平面上に載置するス
   テージと、 前記マスクに対して円弧状の照明光を照射する照明系
   と、 前記マスクを通過した円弧状のパターン光を第１のミラ
   ーにより直角方向に反射して両面ミラーの一方の面に入
   射し、この両面ミラーの一方の面で反射したパターン光
   を第２のミラーにより前記投影光学系に入射し、かつこ
   の投影光学系からの前記パターン光を第３のミラーによ
   り前記両面ミラーの他方の面に入射し、この両面ミラー
   の他方の面で反射した前記パターン光を第４のミラーに
   より前記被処理体上に照射する折返し光学系と、 前記ステージを所定方向に移動して前記マスクに対して
   前記照明光を走査するとともに前記折返し光学系からの
   パターン光を前記被処理体上に対して前記マスクに対す
   る走査方向と同一方向に走査する移動手段と、を備えた
   ことを特徴とする反射ミラー型露光装置。