TWI486714B - 照明裝置、曝光裝置以及微元件的製造方法 - Google Patents

照明裝置、曝光裝置以及微元件的製造方法 Download PDF

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Description

照明裝置、曝光裝置以及微元件的製造方法
本發明是關於一種用於藉由光微影蝕刻製程而製造半導體元件、液晶顯示元件、薄膜磁頭等微元件之照明裝置，及具備有該照明裝置之曝光裝置以及使用該曝光裝置之微元件之製造方法。
近年來，投影曝光裝置之實用化技術不斷進步，該投影曝光裝置使用波長約5至40nm範圍之遠紫外(EUV，extreme ultraviolet)光作為曝光用光並將遮罩圖案投影曝光於感光性基板上。於EUVL(遠紫外光微影)用曝光裝置中，因限定用對短波長之光具有較高透射率之玻璃材料，故而使用有反射型光學系統(參照例如美國專利第6452661號說明書以及日本專利早期公開第特開平11-312638號公報(對應於美國專利第6452661號之日本申請案))。
根據上述投影曝光裝置，如先前例之圖9所示，將由非EUV光雷射光源201射出且由聚光鏡202聚光之雷射光，照射至由噴嘴203所供應之靶物質中點204處，藉此該靶物質將接收到強烈能量而電漿化，並產生EUV光。所產生之EUV光，由聚光鏡205聚光，並由凹面鏡206反射，進而入射至平行排列有複數個凹面鏡之入射側複眼鏡面207。由入射側複眼鏡面207所反射之光束，通過孔徑光闌208並藉由平行排列有複數個凹面鏡之射出側複眼 鏡面209而反射，再次通過孔徑光闌208，入射至光學系統210。由光學系統210所反射之光束，由光學系統211聚光，並對遮罩212進行照射。通過投影光學系統213，將經照射之遮罩212之圖案影像，投影曝光於晶圓(感光性基板)214上。
至於構成先前例中所揭示之投影曝光裝置之照明裝置，由於入射側複眼鏡面207與射出側複眼鏡面209之間隔較短，故而光束對入射側複眼鏡面207之入射角度變得較大。然而，於EUVL用曝光裝置中，為提高EUV光對用於EUVL之反射膜之反射率，必需縮小EUV光接近垂直於反射面之角度，即縮小EUV光對反射面之入射角度。於此，為縮小EUV光對入射側複眼鏡面207之入射角度，必需擴大入射側複眼鏡面207與射出側複眼鏡面209之間隔，且為擴大入射側複眼鏡面207與射出側複眼鏡面209之間隔，則必需增長聚光器光學系統211之焦距。
增長聚光器光學系統211之焦距後之情形時，聚光器光學系統211，並非配置於如圖9所揭示之投影光學系統213之內部，而是配置於配置有晶圓214之位置之下方。然而，進行曝光時晶圓214將會於掃描方向移動，因此於將聚光器光學系統211配置於晶圓214位置之下方之情形時，聚光器光學系統211與晶圓214將會相互干擾。因此，於先前例所揭示之曝光裝置中，難以為提高EUV光之反射率，而增長聚光器光學系統211之焦距，且擴大入射側複眼鏡面207與射出側複眼鏡面209之間隔，藉此以接近 垂直於入射側複眼鏡面207之反射面之角度入射EUV光。
本發明之目的在於，提供一種具備有為用於遠紫外光微影蝕刻而經過較理想設計的聚光器光學系統等之照明裝置，及具備有該照明裝置之曝光裝置以及使用該曝光裝置的微元件之製造方法。
本發明之照明裝置，其是藉由自光源射出之照明光而照明被照射面之照明裝置，其特徵在於具備：入射側反射型複眼光學系統，其藉由將複數個反射型部分光學系統平行配置而構成；射出側反射型複眼光學系統，其藉由將分別與構成上述入射側反射型複眼光學系統之上述複數個反射型部分光學系統相對應之複數個反射型部分光學系統平行配置而構成；以及聚光器光學系統，其將由上述射出側反射型複眼光學系統所反射之上述照明光導向上述被照射面且含有兩個反射鏡，且上述兩個反射鏡之曲率中心至少一方，光學性偏向於上述被照射面之照明區域中心之法線。
又，本發明之照明裝置，其特徵在於上述兩個反射鏡為球面鏡。又，本發明之照明裝置，其特徵在於上述兩個反射鏡為非球面鏡。又，本發明之照明裝置，其特徵在於上述兩個反射鏡分別為球面鏡與非球面鏡。
根據本發明之照明裝置，由於聚光器光學系統中所包含之兩個反射鏡之曲率中心中至少一方光學性偏向於被照射面之照明區域中心之法線，故而相比並不光學性偏向於被照射面之法線之情形，聚光器光學系統之設計以及配置 之自由度將會增大。因此，可增長聚光器光學系統之焦距並且將聚光器光學系統配置於最適當位置，且可增長入射側反射型複眼光學系統與射出側反射型複眼光學系統之間隔。因此，由於可縮小入射至入射側反射型複眼光學系統以及射出側反射型複眼光學系統的照明光之入射角度，故而可提高照明光對入射側反射型複眼光學系統以及射出側反射型複眼光學系統之反射率，由此可防止照明光之光量損失。因此，由於可於將該照明裝置用於曝光裝置之情形時，藉由最適當之照明光而對遮罩面(進而感光性基板面)上進行照明，故而可防止感光性基板上之析像力或對比度等降低，由此可大批量地將遮罩上所形成之微細圖案曝光於感光性基板上。
又，本發明之照明裝置，其特徵為以如下之方式而設定構成上述射出側反射型複眼光學系統之上述複數個反射型部分光學系統的傾斜度：到達構成上述入射側反射型複眼光學系統的上述複數個反射型部分光學系統之各有效反射面中央位置，且到達構成上述射出側反射型複眼光學系統的上述複數個反射型部分光學系統之各有效反射面中央位置的，對應於上述複數個反射型部分光學系統每一個以一根為單位的光線，通過上述聚光器光學系統，會聚於上述被照射面之一點處。
根據本發明之照明裝置，以如下之方式設定構成射出側反射型複眼光學系統之複數個反射型部分光學系統之傾斜度：對應一個構成射出側反射型複眼光學系統之複數個 反射型部分光學系統以一根為單位的光線，通過聚光器光學系統會聚於被照射面之一點處。即，射出側反射型複眼光學系統之各反射型部分光學系統，以朝向整體反射型複眼之中心而反射光線之方式傾斜(使之傾斜)，由此得以配置，且該傾斜度靠近周邊部逐漸變大，故而作為反射型複眼整體，正如凹面鏡般具有會聚作用。由此，射出側反射型複眼光學系統整體具有正折射率，故而可使由聚光器光學系統所反射之照明光確切會聚於配置於最適當位置之被照射面上。於此，至於作為射出側反射型複眼之實質性凹面鏡，並非限定於球面形狀，亦可為作為旋轉對稱之非球面或無對稱軸之所謂自由曲面的非球面。
又，本發明之曝光裝置，其是將遮罩圖案轉印於感光性基板上之曝光裝置，其特徵在於具備對上述遮罩進行照明之本發明之照明裝置。
根據本發明之曝光裝置，由於具備有包含用於EUVL用照明裝置之最合適的聚光器光學系統之照明裝置，故而可防止照明光之光量損失。因此，可防止感光性基板上之析像力或對比度等降低，由此可大批量地將遮罩上所形成之微細圖案曝光於感光性基板上。
又，本發明之微元件之製造方法，其特徵在於包含如下製程：使用本發明之曝光裝置將反射十字線(reticle)圖案曝光於感光性基板上之曝光製程；以及對藉由上述曝光製程而曝光之上述感光性基板進行顯影之顯影製程。
又，根據本發明微元件之製造方法，由於使用具備有 用於EUVL用照明裝置之最合適的聚光器光學系統之曝光裝置而進行曝光，故而可良好地進行具有極其微細電路圖案之微元件的製造。
又，本發明之曝光裝置，其特徵在於包含：入射側反射型複眼光學系統，其藉由將複數個反射型部分光學系統平行配置而構成；射出側反射型複眼光學系統，其藉由將分別與構成上述入射側反射型複眼光學系統之上述複數個反射型部分光學系統相對應之複數個反射型部分光學系統平行配置而構成；以及聚光器光學系統，其將由上述射出側反射型複眼光學系統所反射之上述照明光導向上述被照射面且含有兩個反射鏡，且通過上述聚光器光學系統中兩個反射鏡之曲率中心的聚光器光學系統之光軸，並不平行於上述被照射面之照明區域中心之法線。
又，本發明之曝光裝置，其特徵在於包含：入射側反射型複眼光學系統，其藉由將複數個反射型部分光學系統平行配置而構成；射出側反射型複眼光學系統，其藉由將分別與構成上述入射側反射型複眼光學系統之上述複數個反射型部分光學系統相對應之複數個反射型部分光學系統平行配置而構成；以及聚光器光學系統，其將由上述射出側反射型複眼光學系統所反射之上述照明光導向上述被照射面且含有兩個反射鏡，且當設通過上述射出側反射型複眼光學系統之開口面中心之垂線為虛擬光軸時，通過上述聚光器光學系統中兩個反射鏡曲率中心之聚光器光學系統 的光軸，並不平行於上述虛擬光軸。於該等發明中，亦可藉由聚光器光學系統之偏向結構，而進行良好照明。
進而，本發明之曝光裝置，其特徵在於包含：入射側反射型複眼光學系統，其藉由將複數個反射型部分光學系統平行配置而構成；射出側反射型複眼光學系統，其藉由將分別與構成上述入射側反射型複眼光學系統之上述複數個反射型部分光學系統相對應之複數個反射型部分光學系統平行配置而構成；以及聚光器光學系統，其將由上述射出側反射型複眼光學系統所反射之上述照明光導向上述被照射面，且上述聚光器光學系統具有位於入射側之凸面鏡與位於射出側之凹面鏡。藉由如此之聚光器光學系統結構，可確保增長兩個反射型複眼之間隔並且構成小型照明光學系統。
且，根據本發明之曝光裝置，將上述射出側反射型複眼光學系統之部分光學系統構成為，以靠近周邊部傾斜角逐漸變大之方式傾斜以此使射出側反射型複眼光學系統整體具有會聚作用，且緊接其後設置有聚光器光學系統之凸面鏡與凹面鏡的組合，藉此可構成包含會聚、發散、會聚，換言之，具有正、負、正折射率配置之光學系統，由此可構成更小型之照明光學系統。
藉由本發明曝光裝置之聚光器光學系統之偏向結構，可提高設計自由度，並可進行性能優良之照明。
根據本發明之照明裝置，由於聚光器光學系統中所包含之兩個反射鏡曲率中心中至少一方光學性偏向於被照射 面之照明區域中心之法線，故而相比並不光學性偏向於被照射面之法線之情形，可提高聚光器光學系統設計以及配置之自由度。因此，可增長聚光器光學系統之焦距並且將聚光器光學系統配置於最適當位置，且可增長入射側反射型複眼光學系統與射出側反射型複眼光學系統之間隔。
即，由於可縮小入射至入射側反射型複眼光學系統以及射出側反射型複眼光學系統之照明光的入射角度，故而可提高照明光對入射側反射型複眼光學系統以及射出側反射型複眼光學系統之反射率，由此可防止照明光之光量損失。又，於將該照明裝置用於曝光裝置之情形時，可藉由最適當之照明光而對遮罩面(進而感光性基板面)上進行照明，而可防止感光性基板上之析像力或對比度等降低，由此可大批量地將遮罩上所形成之微細圖案曝光於感光性基板上。
又，根據本發明之微元件的製造方法，由於使用本發明之曝光裝置進行曝光，故而可藉由具備有用於EUVL用照明裝置之最適當之聚光器光學系統的照明裝置而進行照明，由此可防止照明光之光量損失。因此，可防止感光性基板上之析像力或對比度等降低，故而可良好地進行具有極其微細電路圖案之微元件的製造。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
以下，參照圖式，就本發明實施形態之投影曝光裝置加以說明。圖1表示該實施形態之投影曝光裝置的概略結構圖。
該投影曝光裝置是步進掃描方式曝光裝置，其使用約5至40nm波長之EUV光(extreme ultra violet，遠紫外光)，使遮罩M以及晶圓W相對投影光學系統PL移動，並且將遮罩M之圖案影像轉印於作為塗布有感光性材料(抗蝕劑)之感光性基板之晶圓W上。使用包含高輸出雷射光源2、聚光透鏡4、電漿光源5、噴嘴6、聚光鏡面8、集光鏡面10，入射側複眼鏡面12，射出側複眼鏡面14，聚光器鏡面18、20等之照明裝置，射出作為曝光用光(照明光)之EUV光。
又，該投影曝光裝置中，由於作為曝光用光之EUV光對大氣之透射率較低，故而通過EUV光之光路由並未圖示之真空腔室所遮蓋。自藉由半導體雷射激發所引起之YAG雷射光源或者準分子雷射光源等高輸出雷射光源2所射出之雷射光，將藉由聚光鏡4而聚光於成為電漿光源5之一點(聚光點)處。作為雷射電漿光源靶之氙氣(Xe)或氪氣(Kr)等自噴嘴6噴出至該聚光點處。該靶將藉由自高輸出雷射光源2射出之雷射光之能量而激發成為電漿狀態，其於遷移至低電位狀態時將發射出EUV光、波長100nm以上之紫外光、可視光以及其他波長之光。
由電漿光源5所發射出之EUV光等，入射至聚光鏡面8。聚光鏡面8，以使聚光鏡面8之第1焦點位置或者其 附近與作為電漿光源5之聚光點一致之方式進行配置。於聚光鏡面8之內面，形成有EUV光反射膜，例如鉬(Mo)與矽(Si)相互交錯形成之多層膜。因此，入射至聚光鏡面8之EUV光等中僅波長約13nm之EUV光藉由聚光鏡面8而反射，並聚光於聚光鏡面8之第2焦點位置處。再者，於使用波長約11nm之EUV光進行曝光之情形時，可使用僅反射波長約11nm之EUV光的EUV光反射膜，例如含有鉬(Mo)以及鈹(Be)之多層膜。
由聚光鏡面8所反射之EUV光，將作為曝光用光(照明光)聚光於聚光鏡面8之第2焦點位置或其附近，併入射至集光鏡面10。為提高EUV光之反射率，集光鏡10可包含含有玻璃、陶瓷、金屬等之基板，以及形成於該基板上的含有鉬(Mo)以及矽(Si)之多層膜。
由集光鏡面10所反射之EUV光，將會導向作為光學積光器之反射型複眼光學系統，由此入射至構成反射型複眼光學系統一側之入射側複眼鏡面(入射側反射型複眼光學系統)12。於此，入射側複眼鏡面12與構成反射型複眼光學系統另一側之射出側複眼鏡面14之間隔，以如下方式進行擴展：EUV光可以接近垂直之角度(小入射角度)並不產生幾何性偏光而入射至入射側複眼鏡面12之反射面。
入射側複眼鏡面12，如圖2A所示，以複數個作為凹面鏡之要素鏡面(反射型部分光學系統)2維密集排列之方式而構成，遮罩M面或晶圓W面配置於光學性接合位置或其附近。為提高EUV光之反射率，構成入射側複眼 鏡面12之各要素鏡面之反射面，可包含含有玻璃、陶瓷、金屬等之基板，以及形成於該基板上之含有鉬(Mo)以及矽(Si)之多層膜。
藉由入射至入射側複眼鏡面12而受到波面分割之EUV光，藉由入射側複眼鏡面12而反射，並通過未圖示之孔徑光闌，以接近垂直於射出側複眼鏡面14之反射面之角度(較小入射角度)入射至構成反射型複眼光學系統另一側之射出側複眼鏡面(射出側反射型複眼光學系統)14。射出側複眼鏡面14，如圖2B所示，分別對應於構成入射側複眼鏡面12之複數個要素鏡面並以複數個作為凹面鏡之要素鏡面(反射型部分光學系統)2維密集排列之方式而構成，且配置於與將後述投影光學系統PL之瞳面光學性接合位置。又，為提高EUV光之反射率，構成射出側複眼鏡面14之各要素鏡面之反射面，可包含含有玻璃、陶瓷、金屬等之基板，以及形成該於基板上之含有鉬(Mo)以及矽(Si)之多層膜。再者，就入射側複眼鏡面12以及射出側複眼鏡面14之詳細結構，揭示於由與本發明者同一發明者所申請之美國專利第6452661號公報以及美國專利第6833904號公報中，並將該等添加入本發明作為本說明書中一部分說明。
又，構成射出側複眼鏡面14之複數個要素鏡面(以下，稱為射出側要素鏡面。)之傾斜度，以如下方式設定：分別到達構成入射側複眼鏡面12之複數個要素鏡面(以下，稱為入射側要素鏡面。)之有效反射面中央位置，且 分別到達複數個射出側要素鏡面之有效反射面中央位置之光線，並不通過將要後述之聚光器光學系統則並不會聚於一點處，或者並不平行。即，射出側要素鏡面之各個反射面，以如下之方式構成：藉由複數個入射側要素鏡面之各個中心而反射，且藉由分別與入射側要素鏡面相對應之射出側要素鏡面之各個中心而反射之光線具有並不會聚於遮罩M面上之一點處，或者不平行的特定傾斜度。即，射出側複眼鏡面14之反射面具有與非球面或自由曲面相當之會聚作用，至於整體則具有作為凹面鏡之功能。
再者，如圖2A所示，複數個入射側要素鏡面分別具有局部圓弧狀之相同形狀，如圖2B所示複數個射出側要素鏡面分別具有矩形狀之相同形狀。因此，於該形狀中，通過同一位置之光線，即通過各要素鏡面中心位置之光線於遮罩M上會聚於同一點處。於此，圖3A表示複數個入射側要素鏡面之中一個入射側要素鏡面的反射面之圖。如圖3A所示，例如呈圓弧形狀之入射側要素鏡面中，可較容易地定義作為線對稱之橫向之中心A。縱向之中心，藉由採用位於橫向之中心線(圖中虛線部)上之反射面中上端與下端之中點B而定義，且該中點B將成為入射側要素鏡面之中心。又，圖3B表示複數個射出側要素鏡面之中一個射出側要素鏡面的反射面之圖。如圖3B所示，例如呈矩形狀之射出側要素鏡面中，可較容易地定義中心C。
又，藉由射出側複眼鏡面14之反射面同等於非球面或自由曲面，而相比射出側複眼鏡面14之反射面為球面之情 形，可使由射出側複眼鏡面14所反射之EUV光確切會聚於配置於最適當位置之遮罩M面上。
藉由入射側複眼鏡面12而受到波面分割並反射之大量EUV光將分別入射至構成射出側複眼鏡面14之各個要素鏡面，由此於射出側複眼鏡面14之射出面或者其附近形成有藉由複數個光源影像而使之構成的二次光源。來自由射出側複眼鏡面14所反射之二次光源之EUV光，通過未圖示之決定照明光開口數之孔徑光闌而導向聚光器光學系統，由此入射至構成聚光器光學系統一側之聚光器鏡面(凸球面鏡)18。為提高EUV光之反射率，聚光器鏡面18之反射面，可包含含有玻璃、陶瓷、金屬等之基板，以及形成於該基板上之含有鉬(Mo)以及矽(Si)之多層膜。
如圖4所示，包含凸球面鏡之聚光器鏡面18之曲率中心C18，光學性偏向於遮罩M面(IMG)之照明區域中心之法線，因此相比並不光學性偏向於遮罩M面之法線N之情形，可增大聚光器鏡面18之配置自由度。於此，所謂光學性偏向是指，如圖1所示，即使並不因平面鏡面22而偏向，換言之，即使展開由平面鏡面22所產生之反射光路，亦如圖4之展開光路圖所示，聚光器鏡面18之曲率中心C18並不位於遮罩M面之法線N上。
入射至聚光器鏡面18之EUV光，由聚光器鏡面18而反射，進而入射至構成聚光器光學系統另一側之聚光器鏡面(凹球面鏡)20。為提高EUV光之反射率，聚光器鏡面20之反射面，可包含含有玻璃、陶瓷、金屬等之基板， 以及形成於該基板上之含有鉬(Mo)以及矽(Si)之多層膜。包含球面鏡之聚光器鏡面20之曲率中心C20，亦如圖4所示，光學性偏向於遮罩M面(IMG)之照明區域中心之法線N，因此相比並不光學性偏向於遮罩M面(IMG)之法線N之情形，可增大聚光器鏡面20之配置自由度。
由聚光器鏡面20所反射之EUV光，藉由經平面鏡面22反射而偏向，由此可以重疊之方式對形成有特定電路圖案之反射型遮罩M上進行均勻照明。由反射型遮罩M所反射之EUV光，於反射型投影光學系統PL瞳孔中形成二次光源影像，並將形成於遮罩M之圖案影像投影曝光於塗布有抗蝕劑之作為感光性基板之晶圓W上。
雖就於上述圖4中所說明之構成聚光器光學系統之凸面鏡18與凹面鏡20之偏向結構，以遮罩M面(IMG)之照明區域中心之法線N為基準加以有說明，然而於光學設計上，以下情形亦有效：可定義處於射出側反射型複眼14位置之實質性孔徑光闌面之中心上的垂線為虛擬光軸A，並以該虛擬光軸A為基準。即，同樣如圖4所揭示般，凸面鏡18之曲率中心C18，以及凹面鏡20之曲率中心C20，一併處於自虛擬光軸A偏向之位置。繼而，實質上藉由連接兩個曲率中心C18、C20之直線，而定義有聚光器光學系統之光軸Ac。本發明之上述偏向結構可具有以下之特徵：聚光器光學系統之光軸Ac，並不平行於遮罩M面(IMG)之照明區域中心之法線N。又，聚光器光學系統之光軸Ac可具有以下特徵：其亦不平行於作為位於射出 側反射型複眼14位置之實質性孔徑光闌面中心之垂線的虛擬光軸A。若考慮到定義如此之作為聚光器光學系統之光軸Ac，則凸面鏡18與凹面鏡20之兩者曲率中心C18、C20無需一併自法線N或虛擬光軸A偏向，毋庸置言亦可構成為曲率中心C18，C20兩者中僅一方存在偏向。
根據該實施形態之投影曝光裝置，包含兩個球面鏡18、20之聚光器光學系統的光軸光學性偏向於遮罩面照明區域中心之法線，或者相互並不平行，因此相比並不光學性偏向於遮罩面之法線之情形，可增大聚光器鏡面設計以及配置之自由度。即，該實施形態之聚光器光學系統之特徵在於，按照光傳播之順序，包含凸面鏡18、凹面鏡20之二片反射鏡，且構成射出側複眼鏡面14之各個要素鏡面藉由傾斜而實質性具有折射率(折射力)，且該折射率與正透鏡相當(相當於凹面鏡)。
圖4表示構成該實施形態曝光裝置之聚光器光學系統的光路圖，圖5表示由構成圖9所示之先前曝光裝置的一片凹面鏡所產生之聚光器光學系統的光路圖。圖4以及圖5是以相同縮尺所表示之圖式，該實施形態之聚光器光學系統，相比圖5所示之先前聚光器光學系統，使各反射鏡具有適當之折射率，因此可構成非常緊湊之光學系統。
通常，一片凸透鏡(薄透鏡)，若設其焦距為F，則物側焦點至像側焦點之間隔將會變為2F。若將其設為具有正透鏡、負透鏡以及正透鏡之三片結構之光學系統，則可將物側焦點至像側焦點之間隔縮短至F以下。於遮罩上焦 闌之情形時，於聚光器光學系統之物側焦點處配置有複眼光學系統之射出面，於像側焦點處配置有遮罩(或者其接合面)，因此物側焦點至像側焦點之間隔成為聚光器光學系統之全長。由此，若設為正、負、正之折射率配置，則可實現於全長範圍內焦距較長之聚光器光學系統。
又，至於如圖5所示藉由一片鏡而構成聚光器光學系統之情形時之光路圖，僅具備有一片凹面鏡211，將其置換為透鏡系時，則等價於具有一片正透鏡之光學系統。相對於此，構成該實施形態之聚光器光學系統之光路圖，自複眼光學系統側，按照凸面鏡、凹面鏡之順序依次排列於遮罩側。又，自射出側複眼鏡面位置所發出之光束並非為平行光而成為會聚光。即，使射出側複眼鏡面之各要素鏡面每一個傾斜一點，由此整體上形成具有正透鏡之折射率。因此，於置換為透鏡系之情形時，由於為正透鏡、負透鏡以及正透鏡之折射率配置之光學系統，故而該實施形態之聚光器光學系統將會成為非常緊湊之光學系統。
因此，可增長聚光器光學系統之焦距並且將聚光器光學系統配置於最適當位置，且可增長入射側複眼鏡面與射出側複眼鏡面之間隔。因此，可縮小入射至入射側複眼鏡面以及射出側複眼鏡面EUV光之入射角度，由此可提高EUV光對入射側複眼鏡面以及射出側複眼鏡面之反射率，其結果可防止EUV光之光量損失。
又，以如下之方式設定構成射出側複眼鏡面之複數個要素鏡面之傾斜度：對於構成射出側複眼鏡面之複數個要 素鏡面中之每一個以一根為單位之光線，通過聚光器光學系統而會聚於遮罩面上一點處。即，射出側反射型複眼光學系統之各反射型部分光學系統，以朝向反射型複眼整體之中心反射光之方式傾斜(使之傾斜)而得以配置，且該傾斜度靠近周邊部逐漸變大，至於整體反射型複眼，則正如凹面鏡般具有會聚作用。因此，可藉由最適當之EUV光(照明光)而對遮罩面進行照明，故而可防止晶圓面上之析像力或對比度等降低，且可大批量地將遮罩上所形成之微細圖案曝光於晶圓面上。
再者，該實施形態之投影曝光裝置中，具備有自入射光側依次含有凸與凹之兩個球面鏡之聚光器光學系統，亦可使之具備有包含兩個一併為非球面鏡，或者一個為球面鏡另一個為非球面鏡的聚光器光學系統。
又，該實施形態之投影曝光裝置中，將EUV光用作曝光用光，亦可使用KrF準分子雷射光、ArF準分子雷射光或者F2 雷射光作為曝光用光。
上述實施形態之曝光裝置中，可藉由照明裝置而對主光罩(遮罩)進行照明，且使用投影光學系統將遮罩上所形成之轉印用圖案曝光於感光性基板(晶圓)上，藉此製造微元件(半導體元件、撮像元件、液晶顯示元件、及薄膜磁頭等)。以下，使用上述實施形態之曝光裝置使特定電路圖案形成於作為感光性基板之晶圓等上，藉此參照圖6流程圖，就於獲得作為微元件之半導體元件時的方法之一例示加以說明。
首先，於圖6之步驟S301中，蒸鍍金屬膜於一批次晶圓上。於下一步驟S302中，塗布光阻劑於該一批次晶圓上之金屬膜上。其後，於步驟S303中，使用上述實施形態之曝光裝置，使遮罩上之圖案影像通過投影光學系統，依次曝光轉印於該一批次晶圓上之各曝光照射區域。其後，於步驟S304中，實施該一批次晶圓上之光阻劑之顯影後，於步驟S305中，藉由於該一批次晶圓上以抗蝕劑圖案為遮罩實施蝕刻，而使對應於遮罩上圖案之電路圖案，形成於各晶圓上之各曝光照射區域。
其後，進而進行上層電路圖案之形成等，藉此製造半導體元件等元件。根據上述微元件製造方法，使用上述實施形態之曝光裝置進行曝光，因此可防止感光性基板上之析像力或對比度等降低，由此可大批量獲得具有微細電路圖案之微元件。再者，於步驟S301至步驟S305中，蒸鍍金屬膜於晶圓上，並塗布抗蝕劑於該金屬膜上，繼而實施曝光、顯影、蝕刻之各製程，當然亦可於進行該等製程之前，於晶圓上形成矽氧化膜之後，塗布抗蝕劑於該矽氧化膜上，繼而實施曝光、顯影、蝕刻等各製程。
又，於上述實施形態之曝光裝置中，亦可藉由使特定圖案(電路圖案，電極圖案等)形成於平板(玻璃基板)上，而獲得作為微元件之液晶顯示元件。以下，參照圖7之流程圖，就此時之方法之一例示加以說明。圖7中，於圖案形成步驟S401中，使用上述實施形態曝光裝置將遮罩圖案轉印曝光於感光性基板(塗布有抗蝕劑之玻璃基板 等)上，即實施所謂光微影蝕刻製程。藉由該光微影蝕刻製程，於感光性基板上形成有含有複數個電極等之特定圖案。其後，經過曝光之基板，藉由經過顯影製程、蝕刻製程、抗蝕劑剝離製程等各製程，而使特定圖案形成於基板上，並移向下一彩色濾光片形成步驟S402。
其次，於彩色濾光片形成步驟S402中，形成有以對應於R(Red，紅色)，G(Green，綠色)，B(Blue，藍色)之3個點為一組而複數組排列為矩陣狀，或以R、G、B之3根條紋狀濾光片為一組而複數組排列於水平掃描線方向之彩色濾光片。且，於彩色濾光片形成步驟S402之後，實行單元組裝步驟S403。於單元組裝步驟S403中，使用具有由圖案形成步驟S401所獲得之特定圖案的基板，以及由彩色濾光片形成步驟S402所獲得的彩色濾光片等，而組裝液晶面板(液晶單元)。於元件組裝步驟S403中，例如，於具有由圖案形成步驟S401所獲得之特定圖案的基板與由彩色濾光片形成步驟S402所獲得的彩色濾光片之間注入液晶，由此製造液晶面板(液晶單元)。
其後，根據模組組裝步驟S404，安裝使經組裝之液晶面板(液晶單元)進行顯示動作之電路，及背光源等各零件，由此完成液晶顯示元件。根據上述液晶顯示元件之製造方法，使用上述實施形態之曝光裝置進行曝光，因此可防止於感光性基板上之析像力或對比度等降低，由此可大批量地獲得具有微細電路圖案之半導體元件。
[實施例]
圖8表示構成該實施例照明裝置之射出側複眼鏡面、聚光器光學系統之概略結構以及被照射面IMG之位置的圖。再者，該實施例中之射出側複眼鏡面以及聚光器光學系統之鏡面結構，與圖1所示之上述實施形態的射出側複眼鏡面14以及聚光器鏡面18、20之鏡面結構相同，故而對實施例之射出側複眼鏡面以及聚光器光學系統加以說明時，使用於上述實施形態之射出側複眼鏡面14以及聚光器鏡面18、20之說明中所使用的符號。
按照光學設計軟體Code V(ORA公司)之格式，表示構成該實施例之照明裝置之射出側複眼鏡面14以及聚光器鏡面18、20之資料。於該Code V設計方法中，以圖4中上述之虛擬光軸A為光軸而進行設計，後述之光學資料基於該方式。首先，表示使光線入射至構成該實施例之照明裝置之光學系統的條件。再者，以下所示之資料中EPD表示入射至構成該照明裝置之光學系統的光束之直徑，DIM表示所使用之長度単位，WL表示所使用之光線波長。又，表示入射至構成該照明裝置之光學系統的光束之方向。再者，於使用設構成該照明裝置之光學系統的光軸為Z軸之笛卡爾座標之情形時，XAN表示與構成該照明裝置之光學系統之光軸所成角的X方向成分，YAN表示與構成該照明裝置之光學系統之光軸所成角的Y方向成分。於該實施例中，使與構成該照明裝置之光學系統之光軸所成角互不相同之15根光線入射至構成該照明裝置之光學系統。
(光線條件)
EPD 166.40000
DIM MM
WL 13.50(nm)
其次，表示該實施例之射出側複眼鏡面14、聚光器鏡面18、20之光學構件規格。光學構件規格中，自左側依次分別表示面編號、面之曲率半徑(mm)、至下一面之間隔(mm)、光學構件之玻璃材料。再者，OBJ表示物體面，STO表示孔徑光闌面，INFINITY表示無限大(例如，當曲率半徑為INFINITY之情形時為平面)，IMG表示像面(被照射面)。又，SPS XYP表示面為以XY之冪級數所表示之自由曲面，即表示為SPS XYP-XY多項式非球面。SPS XYP面包含以錐形(conic)為基礎之10次多項式面，該多項式用xm yn (m+n≦10)加以展開。又，SPS XYP面之方程式(非球面式)，用以下數式1表示。
[數1]
再者，設沿射出側複眼鏡面14之光軸(Z軸)之距離(下陷量)為z，頂點曲率半徑為c，錐形常數為K，xm yn 之SCO係數為Cj 。又，j={(m+n)2 +m+3n}/2+1。
又，光學構件規格中，分別表示如下：SCO係數C1為錐形常數K，C2為y之係數Y，C4為x2 之係數X2，C6為y2 之係數Y2，C8為x2 y之係數X2Y，C10為y3 之係數Y3，C11為x4 之係數X4，C13為x2 y2 之係數X2Y2，C15為y4 之係數Y4，C17為x4 y之係數X4Y，C19為x2 y3 之係數X2Y3，C21為y5 之係數Y5。
又，XDE、YDE、ZDE、ADE、BDE、CDE表示面之偏向度。且該等分別表示如下：XDE為X方向移動量(mm)，YDE為Y方向移動量(mm)，ZDE為Z方向移動量(mm)，ADE為以X方向為軸之旋轉度(degree)，BDE為以Y方向為軸之旋轉度(degree)，CDE為以Z方向為軸之旋轉度(degree)。
又，於某一面產生偏向之情形時，自下一面開始依照偏向後之新座標表示偏向度等，然而關於揭示為DAR之面，無論自揭示為DAR之面的上一面之偏向度等如何均獨立表示偏向度。又，關於揭示為REFL之面，表示該面為反射面。
於該實施例之光學構件，設計為構成射出側複眼鏡面14之各要素鏡面如下述般具有特定傾斜度：自射出側複眼鏡面14之各要素鏡面所射出之EUV光分別通過聚光器鏡面18、20而會聚於像面IMG之一點處；且射出側複眼鏡面14整體具有與自由曲面相當之正折射率。然而，由於無法藉由Code V而表示具有與該自由曲面相當之折射率之射出側複眼鏡面14，故而虛擬配置有由折射率非常高之玻璃所形成之虛擬自由曲面透鏡(‘kasou’)，藉此表示射出 側複眼鏡面14之自由曲面。再者，虛擬自由曲面透鏡(‘kasou’)之折射率，為10000。
根據該實施例之照明裝置，構成聚光器光學系統之凸面鏡18與凹面鏡20之曲率中心，如圖4所示，光學性偏向於照明區域中心之法線，因此可增大聚光器鏡面18、20之設計以及配置之自由度。又，設計為以如下方式設定構成射出側複眼鏡面14之複數個要素鏡面之傾斜度：對應於構成射出側複眼鏡面14之複數個要素鏡面每一個以一根為單位的光線，通過聚光器鏡面18、20會聚於像面IMG上之一點處；且射出側複眼鏡面14具有與自由曲面相當之正折射率。因此，可使由聚光器鏡面18、20所反射之光束，確切會聚於配置於最適當位置之被照射面(像面IMG)上。
如上所述，本發明之照明裝置、曝光裝置以及微元件的製造方法，可適用於製造高性能半導體元件、液晶顯示元件、及薄膜磁頭等微元件。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
2、201‧‧‧雷射光源
4‧‧‧聚光透鏡
5‧‧‧電漿光源
6、203‧‧‧噴嘴
8、202‧‧‧聚光鏡面
10‧‧‧集光鏡面
12、207‧‧‧入射側複眼鏡面
14、209‧‧‧射出側複眼鏡面
18、20‧‧‧聚光器鏡面
22‧‧‧平面鏡面
204‧‧‧靶物質中點
205‧‧‧聚光鏡
206‧‧‧凹面鏡
208‧‧‧孔徑光闌
210‧‧‧光學系統
211‧‧‧聚光器光學系統
213、PL‧‧‧投影光學系統
214、W‧‧‧晶圓
A‧‧‧虛擬光軸
Ac‧‧‧光軸
C20、C18‧‧‧曲率中心
IMG‧‧‧像面
M、212‧‧‧遮罩
N‧‧‧法線
S301~S305、S401~S404‧‧‧步驟標號
圖1表示本實施形態之投影曝光裝置的概略結構圖。
圖2A表示入射側複眼鏡面之結構之平面圖。
圖2B表示射出側複眼鏡面之結構之平面圖。
圖3A表示構成入射側複眼鏡面之要素鏡面的反射面之平面圖。
圖3B表示構成射出側複眼鏡面之要素鏡面的反射面之平面圖。
圖4表示構成本實施形態之聚光器光學系統之情形時的光路之光路圖。
圖5表示以一片鏡片構成聚光器光學系統之先前情形時的光路之光路圖。
圖6表示製造作為本發明實施形態之微元件之半導體元件的方法之流程圖。
圖7表示製造作為本發明實施形態之微元件之液晶顯示元件的方法之流程圖。
圖8表示實施例之聚光器光學系統之概略結構圖。
圖9表示先前投影曝光裝置之概略結構圖。
2、201‧‧‧雷射光源
4‧‧‧聚光透鏡
5‧‧‧電漿光源
6‧‧‧噴嘴
8‧‧‧聚光鏡面
10‧‧‧集光鏡面
12‧‧‧入射側複眼鏡面
14‧‧‧射出側複眼鏡面
18、20‧‧‧聚光器鏡面
22‧‧‧平面鏡面
M‧‧‧遮罩
PL‧‧‧投影光學系統
W‧‧‧晶圓

Claims (28)

  1. 一種照明裝置，是藉由自一光源射出之一照明光而對一被照射面進行照明之該照明裝置，其特徵在於包括：一入射側反射型複眼光學系統，其藉由將複數個第一反射型部分光學系統平行配置而構成；一射出側反射型複眼光學系統，藉由將分別與構成該入射側反射型複眼光學系統之該些第一反射型部分光學系統相對應的複數個第二反射型部分光學系統平行配置而構成；以及一聚光器光學系統，包括將由該入射側反射型複眼光學系統及該射出側反射型複眼光學系統所反射之該照明光朝向該被照射面進行反射的兩個反射鏡，且該兩反射鏡之曲率中心至少一方，光學性偏向於該被照射面之照明區域中心之法線，該被照射面位於該聚光器光學系統與該兩反射鏡之曲率中心之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該射出側反射型複眼光學系統定義出開口面，當通過該開口面中心的相對於該開口面之垂線為虛擬光軸時，該兩反射鏡各自的曲率中心位於該被照射面之該照明區域中心之該法線與該虛擬光軸之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該入射側反射型複眼光學系統的複數個該第一反射型部分光學系統具有圓弧狀的凹面反射面， 該射出側反射型複眼光學系統的複數個該第二反射型部分光學系統具有凹面反射面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該兩反射鏡包括球面鏡。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該兩反射鏡包括非球面鏡。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該兩反射鏡分別為球面鏡與非球面鏡。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任何一項所述之照明裝置，其中以如下方式設定有構成該射出側反射型複眼光學系統之該些第二反射型部分光學系統的傾斜度分別到達構成該入射側反射型複眼光學系統之該些第一反射型部分光學系統之有效反射面的中央位置，且到達構成該射出側反射型複眼光學系統之該些第二反射型部分光學系統之有效反射面中央位置的光線，通過該聚光器光學系統而會聚於該被照射面之一點處。
  8. 如申請專利範圍第1項至第6項中任何一項所述之照明裝置，其中該兩反射鏡具有入射側之凸面鏡與射出側之凹面鏡。
  9. 一種曝光裝置，是將一遮罩的圖案轉印於一感光性基板上之該曝光裝置，其特徵在於具備用以對該遮罩進行照明之如申請專利範圍第1項至第8項中任何一項所述之照明裝置。
  10. 一種微元件之製造方法，包括： 進行一曝光製程，該曝光製程是使用如申請專利範圍第9項所述之曝光裝置而將一反射十字線(reticle)的圖案曝光於一感光性基板上；以及進行一顯影製程，對由該曝光製程所曝光之該感光性基板進行顯影。
  11. 一種曝光裝置，具有藉由自一光源射出之一照明光而對一被照射面進行照明之一照明裝置的一曝光裝置，其特徵在於包括：一入射側反射型複眼光學系統，藉由將複數個第一反射型部分光學系統平行配置而構成；一射出側反射型複眼光學系統，將分別與構成該入射側反射型複眼光學系統之該些第一反射型部分光學系統相對應的複數個第二反射型部分光學系統平行配置而構成；以及一聚光器光學系統，將由該射出側反射型複眼光學系統所反射之該照明光導向該被照射面且含有兩個反射鏡，且通過該聚光器光學系統中之該兩反射鏡之曲率中心的該聚光器光學系統之光軸，並不平行於該被照射面之照明區域中心之法線。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之曝光裝置，其中該射出側反射型複眼光學系統定義出開口面， 當通過該開口面中心的相對於該開口面之垂線為虛擬光軸時，該兩反射鏡各自的曲率中心位於該被照射面之該照明區域中心之該法線與該虛擬光軸之間。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之曝光裝置，其中該入射側反射型複眼光學系統的複數個該第一反射型部分光學系統具有圓弧狀的凹面反射面，該射出側反射型複眼光學系統的複數個該第二反射型部分光學系統具有凹面反射面。
  14. 如申請專利範圍第11項至第13項中任何一項所述之曝光裝置，其中該兩反射鏡具有入射側之凸面鏡與射出側之凹面鏡。
  15. 如申請專利範圍第11項至第13項中任何一項所述之曝光裝置，其中該兩反射鏡之曲率中心以該被照射面作為基準而位於該聚光器光學系統的相對側。
  16. 一種曝光裝置，具有藉由自一光源射出之一照明光而對一被照射面進行照明之一照明裝置的該曝光裝置，其特徵在於包括：一入射側反射型複眼光學系統，藉由將複數個第一反射型部分光學系統平行配置而構成；一射出側反射型複眼光學系統，將分別與構成該入射側反射型複眼光學系統之該些第一複數個反射型部分光學系統相對應的複數個第二反射型部分光學系統平行配置而構成；以及 一聚光器光學系統，將由該射出側反射型複眼光學系統所反射之該照明光導向該被照射面且含有兩個反射鏡，且當通過該射出側反射型複眼光學系統之開口面中心之垂線為一虛擬光軸時，通過該聚光器光學系統中之該兩反射鏡之曲率中心的該聚光器光學系統之光軸，並不平行於該虛擬光軸。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之曝光裝置，其中該射出側反射型複眼光學系統定義出該開口面，當通過該開口面中心的相對於該開口面之垂線為該虛擬光軸時，該兩反射鏡各自的曲率中心位於該被照射面之該照明區域中心之該法線與該虛擬光軸之間。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之曝光裝置，其中該入射側反射型複眼光學系統的複數個該第一反射型部分光學系統具有圓弧狀的凹面反射面，該射出側反射型複眼光學系統的複數個該第二反射型部分光學系統具有凹面反射面。
  19. 如申請專利範圍第16項至第18項中任何一項所述之曝光裝置，其中該兩反射鏡具有入射側之凸面鏡與射出側之凹面鏡。
  20. 如申請專利範圍第16項至第18項中任何一項所述之曝光裝置，其中該兩反射鏡之曲率中心以該被照射面作為基準而位於該聚光器光學系統的相對側。
  21. 一種曝光裝置，具有藉由自一光源射出之一照明光而對一被照射面進行照明之一照明裝置的該曝光裝置，其特徵在於包括：一入射側反射型複眼光學系統，藉由將複數個第一反射型部分光學系統平行配置而構成；一射出側反射型複眼光學系統，將分別與構成該入射側反射型複眼光學系統之該些第一反射型部分光學系統相對應的複數個第二反射型部分光學系統平行配置而構成；以及一聚光器光學系統，將由該射出側反射型複眼光學系統所反射之該照明光導向該被照射面，且該聚光器光學系統具有入射側之一凸面鏡與射出側之一凹面鏡，其中該射出側反射型複眼光學系統定義出開口面，當通過該開口面中心的相對於該開口面之垂線為虛擬光軸時，該凸面鏡與該凹面鏡的曲率中心位於該被照射面之該照明區域中心之該法線與該虛擬光軸之間。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之曝光裝置，其中該入射側反射型複眼光學系統的複數個該第一反射型部分光學系統具有圓弧狀的凹面反射面，該射出側反射型複眼光學系統的複數個該第二反射型部分光學系統具有凹面反射面。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之曝光裝置，其中該射出側反射型複眼光學系統之該些第二反射型部分光學系 統，以靠近周邊部傾角逐漸變大之方式傾斜，且該射出側反射型複眼光學系統整體具有會聚作用。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之曝光裝置，其中構成該聚光器光學系統之該凸面鏡與該凹面鏡之兩個曲率中心中至少一方，光學性偏向於該被照射面之照明區域中心之法線。
  25. 如申請專利範圍第23項所述之曝光裝置，其中當通過該射出側反射型複眼光學系統之開口面中心之垂線為一虛擬光軸時，該凸面鏡與該凹面鏡之兩個曲率中心至少一方自該虛擬光軸偏向。
  26. 如申請專利範圍第23項所述之曝光裝置，其中通過構成該聚光器光學系統之該凸面鏡與該凹面鏡之兩個曲率中心的該聚光器光學系統之光軸，並不平行於該被照射面之照明區域中心之法線。
  27. 如申請專利範圍第23項所述之曝光裝置，其中當通過該射出側反射型複眼光學系統之開口面中心之垂線為一虛擬光軸時，通過該凸面鏡與該凹面鏡之兩個曲率中心的該聚光器光學系統之光軸，並不平行於該虛擬光軸。
  28. 如申請專利範圍第21項至第27項中任何一項所述之曝光裝置，其中該凸面鏡與該凹面鏡之兩個曲率中心以該被照射面作為基準而位於該聚光器光學系統的相對側。
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