KR101139051B1

KR101139051B1 - 집광 광학계, 광원 유닛, 조명 광학 장치 및 노광 장치

Info

Publication number: KR101139051B1
Application number: KR1020067000854A
Authority: KR
Inventors: 가츠히코 무라카미
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2012-04-30
Also published as: EP1650786A1; EP1975983B1; WO2005006414A1; EP1650786B1; KR20060058678A; ATE545150T1; US20060120429A1; EP1975983A2; EP1650786A4; JP2005032972A; EP1975983A3; ATE448565T1; US7385212B2; DE602004024073D1; JP4120502B2

Abstract

EUV광의 광원 유닛으로서, EUV광을 방출하는 플라즈마 광원과, 회전 타원면의 반사면을 갖고, 그 제 1 초점에 해당 플라즈마 광원이 놓여진 집광 미러와, 구면의 반사면을 갖고, 구심이 해당 플라즈마 광원의 위치와 어긋나 있도록 배치된 보조 집광 미러를 구비하는 EUV광의 광원 유닛을 제공한다.

Description

집광 광학계, 광원 유닛, 조명 광학 장치 및 노광 장치{FOCUSING OPTICAL SYSTEM, LIGHT SOURCE UNIT, ILLUMINATION OPTICAL APPARATUS, AND EXPOSURE APPARATUS}

본 발명은 집광 광학계, 조명 광학 장치 및 노광 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 5~50㎚ 정도의 파장을 갖는 EUV광(극단 자외선)을 이용하여 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스를 포토리소그래피 공정으로 제조하는 데 사용되는 노광 장치에 적합한 집광 광학계에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조용 노광 장치는, 마스크상에 형성된 회로 패턴을 투영 광학계를 거쳐서 레지스트가 도포된 웨이퍼 등의 감광성 기판상에 투영 전사한다.

이러한 종류의 노광 장치에서는, 전사해야 하는 회로 패턴의 미세화에 따라서 해상력의 한층 더한 향상이 요구되고 있어, 노광광으로서 보다 단파장의 광을 이용하도록 되고 있다. 최근, 차세대 장치로서, 5~50㎚ 정도의 파장을 갖는 EUV(Extreme Ultra Violet)광을 이용하는 노광 장치(이하, 「EUVL(Extreme Ultra Violet Lithography: 극자외 리소그래피) 노광 장치」라고 함)가 제안되고 있다.

현재, EUV광을 공급하는 광원으로서, 이하에 나타내는 3개 타입의 광원이 제안되고 있다.

(1) SR(싱크로트론 방사광)을 공급하는 광원

(2) 레이저광을 타겟 위에 집광하고, 타겟을 플라즈마화하여 EUV광을 얻는 LPP(Laser Produced Plasma) 광원

(3) 타겟 물질로 이루어지는 전극 위, 또는 전극 사이에 타겟 물질이 존재하는 상태에서 전극 사이에 전압을 인가하고, 타겟 재료를 플라즈마화하여 EUV광을 얻는 DPP(Discharge Produced Plasma) 광원.

이하, DPP 광원 및 LPP 광원을 「플라즈마 광원」이라고 총칭한다.

EUV광은 플라즈마 광원으로부터 등방적으로 방출된다. 즉, 플라즈마 광원은 점광원이라고 간주할 수 있다. 플라즈마 광원의 사이즈(직경)는 50~500㎛의 정도이다.

도 1에 종래의 집광 광학계의 일례를 나타낸다. 집광 미러(2)는 회전 타원면 형상의 반사면을 갖고 있으며, 그 타원면의 제 1 초점(이하, 제 1 초점이라고 함)에 플라즈마 광원(1)을 배치하면, 집광 미러(2)에서 반사한 EUV광은 타원면의 제 2 초점(이하, 제 2 초점이라고 함)에 집광되어 광원상(3)을 형성한다. 집광 미러(2)의 제 2 초점을 지나가는 광축에 수직한 평면(이하, 제 2 초점면이라고 함)에는, 집광되지 않고서 EUV 광원(1)으로부터 직접 입사해 오는 광속을 차폐하기 위한 조리개(7)가 배치된다. 이 조리개(7)의 하류에 조명 광학계가 배치된다.

상술한 도 1에 나타내는 바와 같은 집광 광학계에서는, 플라즈마 광원(1)으로부터 하류(도 1에서는 우측)로 진행하는 광속의 대부분은 집광 미러(2)에서 집광할 수 없어 불필요하게 되어 버린다. 이러한 하류로 진행하는 광속도 집광할 수 있도록 하기 위해서는, 도 2에 나타내는 바와 같은 집광 광학계가 생각된다.

플라즈마 광원(1)으로부터 등방적으로 발산하는 EUV광의 일부는, 도 1에 나타내는 종래의 집광 미러와 마찬가지로 회전 타원면 형상의 반사면을 갖는 집광 미러(2)에 의해 집광되어 제 2 초점면에 광원상(3)을 형성한다. 한편, EUV광의 다른 일부는 플라즈마 광원(1)의 위치를 중심으로 하는 구면 형상의 반사면을 갖는 보조 집광 미러(4)에서 반사되어 플라즈마 광원(1)과 동일한 위치에 일단 집광된다. 그 후, 집광 미러(2)에서 반사되어 광원상(3)과 동일한 위치에 결상된다.

즉, 광원상(3)의 위치에는, 플라즈마 광원(1)의 집광 미러(2)에 의한 실상(實像)과, 보조 집광 미러(4)와 집광 미러(2)를 조합한 광학계에 의한 실상이 중첩되어 형성된다.

이 집광 광학계에서는, 플라즈마 광원(1)으로부터 발산하는 광속을 보다 큰 입체각의 범위에서 광원상(3)으로 유도할 수 있기 때문에, 조명 광학계로 유도되는 광량이 증가한다. 이러한 사고 방식에 근거하는 집광 광학계는 프로젝터의 집광 광학계 등에 이미 실용화되어 있다(예를 들면, Panasonic DLP 방식 프로젝터 라이티아 TH-D9610J 상품 정보[2003년 5월 26일 검색], 인터넷<http://panasonic.biz/projector/lightia/d9610/kido.html>)

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

EUV광원으로서 사용되는 플라즈마는 일반적으로 EUV광을 강하게 흡수한다. 플라즈마내로부터 특정한 파장의 EUV광이 발생하는 것은, 원자에 고유한 에너지 준위 사이를 전자가 천이하는 것에 의한다. 낮은 에너지 준위로 천이할 때에 광을 발생하고, 반대로 높은 에너지 준위로 천이할 때에 동일한 파장의 광을 흡수한다. 따라서, 플라즈마로부터 발생한 광은 본질적으로 그 플라즈마에 의한 흡수가 크다.

따라서, 도 2의 집광 광학계를 그대로 EUV 노광 장치로 적용하는 것은 불가능하다.

도 2의 집광 광학계에 있어서, 보조 집광 미러(4)에서 반사하여 EUV 광원(1)의 위치로 되돌아 온 EUV광은 플라즈마에 의해 흡수되어 버리므로, 실제로는 광원상(3)의 위치까지 도달할 수 없기 때문이다. 따라서, 집광되는 EUV광의 총량은 증가하지 않는다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 보조 집광 미러에서 반사된 EUV광이 플라즈마에 의해 흡수되지 않도록 집광 광학계를 구성하여, 집광되는 EUV광의 총합을 증가시키고, 이 집광 광학계를 EUV 노광 장치에 적용하여, 스루풋의 대폭적인 향상을 도모하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은 이하의 수단을 이용한다.

본 발명의 집광 광학계는, EUV광의 광원 유닛으로서, EUV광을 방출하는 플라즈마 광원과, 회전 타원면의 반사면을 갖고, 그 제 1 초점(타원의 초점)에 해당 플라즈마 광원이 놓여진 집광 미러와, 구면의 반사면을 갖고, 구심이 해당 플라즈마 광원의 위치와 어긋나 있도록 배치된 보조 집광 미러를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 광원 유닛에 의하면, 해당 보조 집광 미러의 구심이 해당 플라즈마 광원의 위치와 어긋나 있기 때문에, 해당 보조 집광 미러에 의해 형성되는 해당 플라즈마 광원의 상은 해당 플라즈마 광원 위치에는 형성되지 않는다. 따라서, 해당 보조 집광 미러에서 반사된 EUV광이 플라즈마에 의해 흡수되는 것을 피할 수 있다.

또한, 상기 집광 광학계에 있어서, 상기 보조 집광 미러의 구심 위치가 해당 집광 미러의 제 1 초점을 지나가는 광축(타원의 축과 일치함)에 수직한 평면(타원 거울의 제 1 초점면으로 기재함)내에 있어서, 광축으로부터 해당 플라즈마 광원의 반경 이상 어긋나 있는 것도 바람직하다.

또한, 상기 집광 광학계에 의하면, 해당 보조 집광 미러의 구심이 해당 플라즈마 광원의 반경 이상 어긋나 있기 때문에, 해당 보조 집광 미러에 의해 형성되는 해당 플라즈마 광원의 상 위치가 반경 이상 어긋나서 해당 플라즈마 광원 위치에는 형성되지 않는다. 따라서, 해당 보조 집광 미러에서 반사된 EUV광이 플라즈마에 의해 흡수되는 것을 보다 확실하게 피할 수 있다.

상기 광원 유닛은 상기 보조 집광 미러가, 구심 위치가 상이한 복수의 미러로 구성하는 것이 바람직하다.

상기의 광원 유닛에 의하면, 상기 보조 집광 미러가, 구심 위치가 상이한 복수의 미러에 의해 구성되어 있는 것에 의해 후술하는 광학 인터그레이터(optical integrator)의 입사면에 형성되는 광원상의 수가 증가하기 때문에, 조명 광학계를 통과한 후의 마스크면상에서의 조도 균일성이 향상한다.

또한, 상기 집광 광학계에서, 회전 타원면의 반사면을 갖는 집광 미러와, 해당 집광 미러의 제 1 초점에 구심을 갖는 구면으로 이루어지는 보조 집광 미러를 구비하는 집광 광학계에 있어서, 해당 보조 집광 미러의 반경을 R로 하고, 플라즈마 광원의 펄스광의 지속 시간을 t로 하고, 광속을 c로 할 때, R>(t×c)/2를 만족하는 것도 바람직하다.

상기 집광 광학계에 의하면, 상기 제 1 초점의 위치에 플라즈마 광원을 놓으면, 해당 플라즈마 광원으로부터 해당 보조 집광 미러까지의 왕복 거리가, 해당 플라즈마 광원의 펄스광의 지속 시간(t)과 광속(c)의 곱으로 이루어지는 거리(t×c)보다도 길어지기 때문에, 해당 보조 집광 미러(4)에서 반사한 EUV광이 해당 플라즈마 광원의 위치로 되돌아 왔을 때에는, 이미 플라즈마는 소멸하여, EUV광이 플라즈마에 의해서 흡수되는 일은 없다.

또한, 상기의 광원 유닛은 집광 광학계의 상기 제 1 초점에, EUV광을 방출하는 상기 플라즈마 광원을 놓는 것도 바람직하다.

상기의 광원 유닛에 의하면, 상기 광원으로부터 해당 보조 집광 미러까지의 왕복 거리가, 해당 플라즈마 광원의 펄스광의 지속 시간(t)과 광속(c)의 곱으로 이루어지는 거리(t×c)보다도 길어지기 때문에, 해당 보조 집광 미러(4)에서 반사한 EUV광이 해당 플라즈마 광원의 위치로 되돌아 왔을 때에는, 이미 플라즈마는 소멸하여, EUV광이 플라즈마에 의해서 흡수되는 일은 없어 광량 손실을 양호하게 억제하여 EUV광을 집광시킬 수 있다.

또한, 상기 광원 유닛에서, 상기 집광 미러가 상기 플라즈마 광원에 가까운 부분 미러와 먼 부분 미러로 분할되어 있어, 상기 플라즈마 광원에 가까운 부분 미러만을 분리하여 교환할 수 있도록 구성해 놓는 것도 바람직하다.

상기 광원 유닛에 의하면, 반사면이 플라즈마 광원으로부터의 방사열의 영향 및 EUV광의 조사열의 영향을 받아, 손상이 심한 부분 미러만을 분리하여 용이하게 교환할 수 있다.

또한, 본 발명의 조명 광학 장치는 상기 광원 유닛과, 해당 광원 유닛으로부터의 EUV광을 마스크로 유도하기 위한 조명 광학계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 조명 광학 장치에 의하면, 해당 광원 유닛으로부터의 EUV광을 실질적으로 광량 손실하는 일 없이 공급할 수 있고, 광학 인터그레이터를 이용하여 양호한 조명 조건을 기초로 소정의 패턴이 형성된 마스크를 조명할 수 있다.

또한, 본 발명의 노광 장치는 소정의 패턴이 형성된 반사형의 마스크를 조명하기 위한 조명 광학 장치와, 상기 조명 광학 장치에 의해서 조명되어야 하는 피조사면에 배치된 마스크를 유지하는 마스크 스테이지와, 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 스테이지와, 상기 마스크에 형성된 소정 패턴을 상기 웨이퍼에 소정의 축소비로써 투영하는 투영 광학계와, 상기 마스크에 형성된 소정 패턴을 상기 웨이퍼에 투영할 때에, 상기 투영 광학계에 대하여 상기 마스크 스테이지와 상기 웨이퍼 스테이지를 상기 축소비에 따른 속도로 동기하여 상대적으로 이동시키는 구동 장치를 구비하는 노광 장치에 있어서, 상기 조명 광학 장치를 갖는 것을 특징으로 한다.

발명의 효과

이상과 같이 본 발명에 의하면, 보조 집광 미러의 구심 위치를 플라즈마 광원 위치로부터 약간 어긋나는 것에 의해, 보조 집광 미러에서 반사된 EUV광이 플라즈마에 의해 흡수되지 않게 된다. 이에 의해, 종래보다 훨씬 많은 EUV광을 효율적으로 집광 가능해진다. 또한, 이와 같이 집광 효율이 대폭 증가한 광원 유닛을 노광 장치에 적용하는 것에 의해, 스루풋의 대폭적인 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에서는, 플라즈마 광원으로부터 보조 집광 미러까지의 왕복거리를, 플라즈마 광원의 펄스광의 지속 시간과 광속의 곱으로 이루어지는 거리보다도 길게 하는 것에 의해, 플라즈마 광원으로부터 나온 EUV광이 보조 집광 미러에서 반사해서 되돌아올 때까지, 플라즈마가 소멸하여, 보조 집광 미러에서 반사된 EUV광이 플라즈마에 의해 흡수되지 않게 된다. 이에 의해, 종래보다 훨씬 많은 EUV광을 효율적으로 집광 가능해진다. 또한, 이와 같이 집광 효율이 대폭 증가한 광원 유닛을 노광 장치에 적용하는 것에 의해, 스루풋의 대폭적인 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

도 1은 종래의 집광 광학계를 나타내는 도면,

도 2는 종래의 보조 집광 미러를 이용한 집광 광학계를 나타내는 도면,

도 3은 본 발명의 실시예인 집광 광학계를 나타내는 도면,

도 4는 보조 집광 미러의 일례를 나타내는 도면,

도 5는 보조 집광 미러의 일례를 나타내는 도면,

도 6은 본 발명에 따른 집광 미러의 변형예를 나타내는 도면,

도 7은 본 발명에 따른 보조 집광 미러를 이용한 집광 광학계를 나타내는 도면,

도 8은 본 발명에 따른 집광 광학계를 이용한 EUV 노광 장치의 일례를 나타내는 도면,

도 9는 본 발명에 따른 집광 광학계를 이용한 EUV 노광 장치의 일례를 나타내는 도면이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

(실시예 1)

본 발명의 실시형태를 첨부 도면에 근거하여 설명한다.

(실시예 2)

도 3에 본 발명의 실시예인 광원 유닛을 나타낸다.

플라즈마 광원(1)은 회전 타원면 형상의 반사면을 갖는 집광 미러(2)의 제 1 초점(타원의 초점)에 배치된다. 보조 집광 미러(4a, 4b)는 그 구심 Ca, Cb가 플라즈마 광원(1)의 위치보다도 광축 OA에 대하여 수직 방향으로 ±0.25㎜만큼 각각 어긋나도록 기울여서 배치되어 있다. 플라즈마 광원(1)으로부터 출사한 EUV광의 일부는 집광 미러(2)에서 반사되어, 타원의 제 2 초점면상에 광원상(3)을 형성한다.

플라즈마 광원(1)으로부터 출사한 EUV광의 다른 일부는 보조 집광 미러(4a, 4b)에서 반사되어, 광축 OA에 대하여 수직 방향으로 ±0.50㎜만큼 각각 플라즈마 광원(1)으로부터 어긋난 위치에 광원상(5a, 5b)을 형성한다. 플라즈마 광원(1)의 사이즈(직경)는 약 500㎛이기 때문에, 광원상(5a, 5b)은 플라즈마 위치와 겹치는 일은 없어, 플라즈마에 의한 흡수를 피할 수 있다.

광원상(5a, 5b)은 집광 미러(2)에 의해 반사되어, 타원의 제 2 초점면상에 광원상(6a, 6b)을 형성한다. 타원의 제 2 초점면에는 미광을 제거하기 위한 조리개(7)가 마련되고 있으며, 광원상(3, 6a, 6b)은 이 조리개(7)에 마련된 개구 위에 병치해서 형성된다. 조리개(7)의 하류에는 조명 광학계(후술)가 마련되어 있으며, 광원상(3, 6a, 6b)으로부터 발산하는 광속이 거기로 도입된다. 조리개(7)는 광원 유닛과 조명 광학계 등이 배치된 부분 사이에서 차동 배기를 실행하기 위한 진공 격벽을 겸할 수 있다.

일반적으로, 노광 장치의 조명 광학계에서는, 컬러 조명을 실행하기 위해서, 광원으로부터 발산하는 광속을 분할해서 복수의 광원상을 형성하기 위한 광학 인터그레이터가 사용된다. 광학 인터그레이터를 사용하는 것에 의해 마스크 위에 조사 되는 조명광의 강도 분포를 균일하게 할 수 있다.

본 발명에 따른 광원 유닛의 집광 광학계에서는, 집광 광학계에 의해서 복수의 광원상(3, 6a, 6b)이 형성되기 때문에, 이를 광학 인터그레이터의 기능의 일부로서 사용할 수 있다.

도 3에서는 옆에서 본 도면을 나타냈지만, 광축 OA 방향에서 보면, 실제로는 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 보조 집광 미러(4a~4d)는 4분할되어 있으며, 초점면에는 도 4(b)에 나타내는 바와 같이 5개의 광원상(3, 6a~6d)이 형성된다. 광학 인터그레이터의 입사면에 형성되는 광원상의 수가 증가하기 때문에, 광학 인터그레이터 출사면에서의 조도 균일성이 향상한다.

도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 보조 집광 미러(4a~4h)를 8분할해도 된다. 이 경우는, 초점면에는 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 9개의 광원상(3, 6a~6h)이 형성된다. 또한, 보조 집광 미러의 분할 방법은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 6은 도 1에 나타내는 집광 미러(2)의 변형예를 옆에서 본 도면이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 플라즈마에 가까운 위치의 부분 미러(2a)와 플라즈마로부터 먼 위치의 부분 미러(2b)의 2개로 분할할 수도 있다. 특히, 반사면이 플라즈마 광원(1)으로부터의 방사열의 영향 및 EUV광의 조사열의 영향을 받아서, 손상이 심한 부분 미러(2a)만을 분리하여 교환할 필요가 예상되기 때문에, 용이하게 교환 가능한 구성인 것이 바람직하다.

(실시예 3)

도 7에 본 발명의 실시예인 광원 유닛을 나타낸다. 도 7을 참조하면, 플라즈마 광원(1)에서는, 레이저 광원 LS로부터 발생한 광(비EUV광)이 렌즈(12) 및 집광 미러(2)의 관통 구멍을 거쳐서 집광한다. 플라즈마 광원(1)은 회전 타원면 형상의 반사면을 갖는 집광 미러(2)의 제 1 초점에 배치된다. 이 위치를 중심으로하는 구면 형상의 반사면을 갖는 보조 집광 미러(4)가 배치된다. 플라즈마 광원(1)으로부터 출사한 EUV광의 일부는 집광 미러(2)에서 반사되어, 타원의 제 2 초점면 위에 광원상(3)을 형성한다. 플라즈마 광원(1)으로부터 출사한 EUV광의 다른 일부는 보조 집광 미러(4)에서 반사되어, 플라즈마 광원(1)과 동일한 위치에 광원상(3)을 형성한다. 플라즈마 광원(1)으로부터 보조 집광 미러(4)까지의 거리는 40㎝로 하였다. 플라즈마 광원에는 레이저 플라즈마 광원(LPP)을 사용하고, 플라즈마 광원의 펄스광의 지속 시간은 2㎱로 하였다. 플라즈마 광원(1)으로부터 출사한 EUV광은 보조 집광 미러(4)에서 반사하여 플라즈마 광원(1)의 위치로 되돌아올 때까지 80㎝의 거리를 진행하기 때문에, 2.7㎱의 시간을 필요로 한다. 플라즈마 광원의 펄스광의 지속 시간은 2㎱이기 때문에, 펄스가 최초로 발생한 광이더라도, 보조 집광 미러(4)에서 반사하여 플라즈마 광원(1)의 위치로 되돌아 왔을 때에는, 이미 플라즈마는 소멸해 있다. 따라서, EUV광이 플라즈마에 의해서 흡수되는 일은 없다. 이 광원상으로부터 진행해 가는 광속은 집광 미러(2)에서 반사되어, 타원의 제 2 초점면 위에 광원상(3)을 형성한다. 즉, 광원상(3)의 위치에는, 플라즈마 광원(1)의 집광 미러(2)에 의한 실상과, 보조 집광 미러(4)와 집광 미러(2)를 조합한 광학 계에 의한 실상이, 동일한 위치에 상이한 시각에 형성된다. 타원의 초점면에는 미광을 제거하기 위한 조리개(7)가 마련되어 있으며, 광원상(3)은 이 조리개(7)에 마련된 개구 위에 형성된다. 조리개의 하류에는 조명 광학계(도시하지 않음)가 마련되어 있으며, 광원상(3)으로부터 발산하는 광속이 거기로 도입된다. 조리개(7)는 광원부와 조명 광학계 등이 배치된 부분 사이에서 차동 배기를 실행하기 위한 진공 격벽을 겸할 수 있다.

(실시예 4)

도 8에, 본 발명의 실시예 1인 광원 유닛과, 본 출원인들에 의한 로드형 광학 인터그레이터(일본 특허 출원 제2000-068114호)를 이용한 조명 광학계를 이용한 EUV 노광 장치의 실시예를 나타낸다.

도 8은 본 실시형태에 따른 제 1 투영 노광 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면으로서, 투영 노광 장치는 크게 나눠서 광원 유닛 LU, 조명 광학계 IU, 및 투영 광학계 PL로 구성된다. 이들은, 진공 상태에서 챔버내에 놓여지거나, 적어도 사용 파장에 대하여 흡수가 적은 기체(헬륨 등)로 채워져서 챔버내에 놓여진다.

도 8을 참조하면, 플라즈마 광원(1)에서는, 레이저 광원 LS로부터 발생한 광(비EUV광)이 렌즈(12) 및 집광 미러(2)의 관통 구멍을 거쳐서 기체 타겟(13) 위에 집광한다.

또한, 레이저 광원 LS는 직접 레이저광(비EUV광)이 집광 미러(2)의 제 2 초점 CP 하류의 조명 광학계 IU로 입사하지 않도록 광축 OA에 대하여 약간 기울여서 배치되는 것이 바람직하다. 여기서, 예를 들면 크세논(Xe)으로 이루어지는 고압 가스가 가스 노즐(14)로부터 분사된 가스가 기체 타겟(13)을 형성한다. 기체 타겟(13)은 집광된 레이저광에 의해 에너지를 얻어서 플라즈마화하여, EUV광을 발생한다. 또한, 기체 타겟(13)은 집광 미러(2)의 제 1 초점에 위치 결정되어 있다. 따라서, 플라즈마 광원(1)으로부터 출사된 EUV광은 집광 미러(2)의 제 2 초점 CP에 집광된다. 한편, 발광을 마친 가스는 회수 수단(11)을 거쳐서 흡인되어 외부로 유도된다. 또한, 보조 집광 미러(4)는 2개의 미러로 이루어지고, 그 구심이 플라즈마 광원(1)의 위치보다도 광축 OA에 대하여 수직 방향으로 각각 ±0.25㎜만큼 어긋나도록 기울여서 배치되어 있다.

조명 광학계 IU는 광학 인터그레이터(10)와 오목 거울 M2 및 볼록 거울 M3로 구성되는 결상계로 구성된다. 광학 인터그레이터(10)는 그 입사단면(10F)이 집광 미러(2)의 제 2 초점 CP의 근방에 위치하도록 배치되어 있으며, 광학 인터그레이터(10)의 내벽면에서 반사해서 통과한 광은 출사단면(10B)으로부터 출사된다.

광학 인터그레이터(10)의 출사단면(10B)으로부터 출사된 광은 오목 거울 M2에서 반사되어 볼록 거울 M3에서 반사되고, 또한 오목 거울 M2에서 반사되어 반사형의 마스크 R을 조명한다. 마스크 R의 디바이스 패턴면과 광학 인터그레이터(10)의 출사단면(10B)은 공역의 관계로 되도록 한다. 도 2를 사용하여 설명한 바와 같이 출사단면(10B)이 그 면내가 양호한 균일성으로 조명되고 있기 때문에, 마스크 R면 위도 균일하게 조명된다.

투영 광학계 PL은 마스크 R측으로부터 순서대로, 오목 거울 M4, 볼록 거울 M5, 오목 거울 M6 및 오목 거울 M7으로 구성된다. 오목 거울 M4, 오목 거울 M6 및 오목 거울 M7은 비구면 형상으로 형성되어 있다. 예를 들면, 이 구성은 일본 특허 공개 평성 제9-251097호에 개시되어 있다.

반사형의 마스크 R을 반사한 광은 투영 광학계 PL을 경유해서 레지스트가 도포된 웨이퍼 W에 디바이스 패턴을 형성한다. 마스크 R의 조명 영역은 마스크의 디바이스 패턴의 영역보다도 좁기 때문에, 도 6에서 화살표로 표시되는 바와 같이, 마스크 R과 웨이퍼 W를 동기 스캔하여, 디바이스 패턴 전체를 노광한다. 디바이스 패턴 전체가 노광한 후, 다음 노광 영역에 웨이퍼를 스텝시킨다. 이 동작을 반복하여, 즉 스텝 앤드 스캔 방식에 의해 웨이퍼 전체에 복수의 디바이스 패턴을 형성한다.

또한, 본 실시예에서는 로드형의 광학 인터그레이터를 이용한 예를 나타냈지만, 일본 특허 공개 평성 제11-312638호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 반사형의 광학 인터그레이터를 이용할 수도 있다. 도 9를 참조하면서 반사형의 광학 인터그레이터를 이용한 EUV 노광 장치의 일례를 설명한다.

본 실시형태에 따른 광원 유닛은 실시예 3의 도 8에 나타내는 광원 유닛과 동일 구성이기 때문에, 중복하는 부분의 설명은 생략한다. 집광 미러(2)의 제 2 초점 CP에 집광한 EUV광은 콜리메이터 미러(15)를 거쳐서 1쌍의 플라이아이 미러(16a 및 16b)로 이루어지는 인터그레이터(16)로 유도된다. 1쌍의 플라이아이 미러(16a 및 16b)로서, 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제11-312638호 공보에서 본 출원인이 개시한 플라이아이 미러를 이용할 수 있다. 또한, 플라이아이 미러의 더욱 상세한 구성 및 작용에 대해서는, 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제11-312638호 공보에서의 관련된 기재를 참조할 수 있다.

이렇게 해서, 제 2 플라이아이 미러(16b)의 반사면의 근방, 즉 광학 인터그레이터(16)의 출사면의 근방에는, 소정의 형상을 갖는 실질적인 면광원이 형성된다. 실질적인 면광원으로부터의 광은 평면 반사경(17)에 의해 편향된 후, 시야 조리개(도시하지 않음)를 거쳐서, 마스크 R 위에 가늘고 긴 원호 형상의 조명 영역을 형성한다. 조명된 마스크 R의 패턴으로부터의 광은 투영 광학계 PL을 거쳐서, 웨이퍼 W 위에 마스크 패턴의 상을 형성한다.

투영 광학계 PL은 마스크 R측으로부터 순서대로, 6장의 미러로 구성하고 있다. 예를 들면, 이 구성은 일본 특허 공개 평성 제11-312638호 공보에 개시되어 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 집광 광학계로서 플라즈마 광원(1)은 회전 타원면 형상의 반사면을 갖는 집광 미러(2)의 제 1 초점(타원의 초점)에 배치되고, 보조 집광 미러(4a, 4b)는 그 구심이 플라즈마 광원(1)의 위치보다도 광축 OA에 대하여 수직 방향으로 ±0.25㎜만큼 각각 어긋나도록 기울여서 배치되어 있다.

그러나, 이에 한정되는 일 없이, 집광 광학계는 회전 타원면의 반사면을 갖는 집광 미러와, 해당 집광 미러의 제 1 초점에 구심을 갖는 구면으로 이루어지는 보조 집광 미러를 구비하는 집광 광학계에 있어서, 해당 보조 집광 미러의 반경을 R로 하고, 플라즈마 광원의 펄스광의 지속 시간을 t로 하고, 광속을 c로 할 때, R>(t×c)/2를 만족하도록 배치할 수도 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 플라즈마 광원으로서 LPP 타입의 광원을 이용하고 있지만, 이에 한하지 않고, DPP 타입의 광원을 이용할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 보조 집광 미러의 구심 위치를 플라즈마 광원 위치로부터 약간 옮기는 것에 의해, 보조 집광 미러에서 반사된 EUV광이 플라즈마에 의해 흡수되지 않게 된다. 이에 의해, 종래보다 훨씬 많은 EUV광을 효율적으로 집광 가능해진다. 또한, 이와 같이 집광 효율이 대폭 증가한 광원 유닛을 노광 장치에 적용하는 것에 의해, 스루풋의 대폭적인 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에서는, 플라즈마 광원으로부터 보조 집광 미러까지의 왕복 거리를, 플라즈마 광원의 펄스광의 지속 시간과 광속의 곱으로 이루어지는 거리보다도 길게 하는 것에 의해, 플라즈마 광원으로부터 나온 EUV광이 보조 집광 미러에서 반사해서 되돌아올 때까지, 플라즈마가 소멸하여, 보조 집광 미러에서 반사된 EUV광이 플라즈마에 의해 흡수되지 않게 된다. 이에 의해, 종래보다 훨씬 많은 EUV광을 효율적으로 집광 가능해진다. 또한, 이와 같이 집광 효율이 대폭 증가한 광원 유닛을 노광 장치에 적용하는 것에 의해, 스루풋의 대폭적인 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

Claims

EUV(Extreme Ultra Violet)광의 광원 유닛으로서,

EUV광을 방출하는 플라즈마 광원과,

회전 타원면의 반사면을 갖고, 그 제 1 초점에 상기 플라즈마 광원이 배치된 집광 미러와,

구면의 반사면을 갖고, 구심이 상기 플라즈마 광원의 위치와 어긋나 있도록 배치된 보조 집광 미러

를 구비하는 광원 유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 보조 집광 미러의 구심 위치는, 상기 집광 미러의 제 1 초점을 지나고 광축에 수직한 평면 내에서, 광축으로부터 상기 플라즈마 광원의 반경 이상 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 광원 유닛.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 보조 집광 미러는 구심 위치가 상이한 복수의 미러로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 유닛.
제 3 항에 있어서,

상기 보조 집광 미러는 적어도 4개의 미러로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 유닛.
회전 타원면의 반사면을 갖는 집광 미러와, 상기 집광 미러의 제 1 초점에 구심을 갖는 구면으로 이루어지는 보조 집광 미러를 구비하고, 플라즈마 광원으로부터 나오는 펄스광을 집광하는 집광 광학계에 있어서,

상기 보조 집광 미러의 반경을 R로 하고, 상기 플라즈마 광원의 펄스광의 지속 시간을 t로 하고, 광속을 c로 할 때, R>(t×c)/2를 만족하는 것

을 특징으로 하는 집광 광학계.
제 5 항에 있어서,

상기 보조 집광 미러의 반경은 30㎝ 이상으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
청구항 5에 기재된 집광 광학계의 집광 미러의 상기 제 1 초점에, EUV광을 방출하는 상기 플라즈마 광원이 배치된 것을 특징으로 하는 광원 유닛.
제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 집광 미러는 상기 플라즈마 광원에 가까운 부분 미러와 먼 부분 미러로 분할되어 있으며, 상기 플라즈마 광원에 가까운 부분 미러만을 분리하여 교환할 수 있도록 구성되어 있는 것

을 특징으로 하는 광원 유닛.
청구항 1 또는 청구항 7에 기재된 광원 유닛과,

상기 광원 유닛으로부터의 EUV광을 마스크로 유도하기 위한 조명 광학계

를 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
소정의 패턴이 형성된 반사형의 마스크를 조명하기 위한 조명 광학 장치와,

상기 조명 광학 장치에 의해 조명되어야 하는 피조사면에 마스크를 유지하는 마스크 스테이지와,

웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 스테이지와, 상기 마스크에 형성된 소정 패턴을 상기 웨이퍼에 소정의 축소비로 투영하는 투영 광학계와,

상기 마스크에 형성된 소정 패턴을 상기 웨이퍼에 투영할 때에, 상기 투영 광학계에 대하여 상기 마스크 스테이지와 상기 웨이퍼 스테이지를 상기 축소비에 따른 속도로 동기하여 상대적으로 이동시키는 구동 장치를 구비하는 노광 장치에 있어서,

상기 조명 광학 장치로서, 청구항 9에 기재된 조명 광학 장치를 갖는 것

을 특징으로 하는 노광 장치.