JP2008158211A - Projection optical system and exposure apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】高NA化を達成すると共に、各反射面への入射角度を比較的小さく抑えることが可能なEUV光用の投影光学系を提供する。
【解決手段】物体面上のパターンからの光束を凹凸凸凹凸凹の第1〜6反射面で反射し、前記パターンの縮小投影像を像面上に結ぶ、共軸系の投影光学系であって、前記第4反射面と前記第5反射面との間に前記パターンの中間像を結んでおり、前記パターンの中心から発する主光線の、前記中間像の位置における前記投影光学系の光軸とのなす角度をθ、前記パターンの中心が前記像面上において結像する位置の像高をI、前記第4反射面の曲率半径、有効径を各々R4、D4、前記第6反射面の曲率半径、有効径を各々R6、D6、とするとき、所定の条件式を満足する。
【選択図】 図1Provided is a projection optical system for EUV light that can achieve high NA and can keep the incident angle on each reflecting surface relatively small.
A coaxial projection optical system that reflects a light beam from a pattern on an object surface with first to sixth reflecting surfaces of concave and convex portions, and connects a reduced projection image of the pattern onto an image surface. An intermediate image of the pattern is formed between the fourth reflecting surface and the fifth reflecting surface, and an optical axis of the projection optical system at a position of the intermediate image of a principal ray emitted from the center of the pattern; Θ, the image height at the position where the center of the pattern forms an image on the image plane, I, the radius of curvature of the fourth reflecting surface, and the effective diameter are R4 and D4, respectively, and the curvature of the sixth reflecting surface. When the radius and the effective diameter are R6 and D6, respectively, a predetermined conditional expression is satisfied.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、紫外線や極端紫外線(EUV:extreme ultraviolet)光を利用して、物体面上の像を像面上に縮小投影する投影光学系に関わる。特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ用のガラス基板などの被処理体を、マスク上のパターンを用いて投影露光する投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to a projection optical system that uses ultraviolet rays or extreme ultraviolet (EUV) light to reduce and project an image on an object plane onto an image plane. In particular, the present invention relates to a projection optical system, an exposure apparatus, and a device manufacturing method for projecting and exposing a target object such as a single crystal substrate for a semiconductor wafer and a glass substrate for a liquid crystal display using a pattern on a mask.
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。例えば、マスクパターンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース(L&S)0.1μm以下の寸法像を広範囲に形成することが要求され、今後は更に40nm以下の回路パターン形成に移行することが予想される。L&Sは、露光においてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に投影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。 Due to the recent demand for smaller and thinner electronic devices, there is an increasing demand for miniaturization of semiconductor elements mounted on electronic devices. For example, the design rule for the mask pattern is required to form a wide range of dimensional images of line and space (L & S) 0.1 μm or less, and in the future, it is expected to shift to circuit pattern formation of 40 nm or less. . L & S is an image projected on the wafer in the state in which the width of the line and the space is equal in the exposure, and is a scale indicating the resolution of the exposure.
半導体製造用の代表的な露光装置である投影露光装置は、マスク又はレチクル(なお、本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。)上に描画されたパターンをウェハに投影露光する投影光学系を備えている。投影露光装置の解像度(正確に転写できる最小寸法)Rは、光源の波長λと投影光学系の開口数(NA)を用いて次式で与えられる。 2. Description of the Related Art A projection exposure apparatus, which is a typical exposure apparatus for manufacturing semiconductors, is a projection optical that projects and exposes a pattern drawn on a mask or a reticle (in the present application, these terms are used interchangeably) onto a wafer. Has a system. The resolution (minimum dimension that can be accurately transferred) R of the projection exposure apparatus is given by the following equation using the wavelength λ of the light source and the numerical aperture (NA) of the projection optical system.
R=k1×λ/NA
したがって、波長を短くすればするほど、及び、NAを上げれば上げるほど、解像度は良くなる。近年では、解像度はより小さい値を要求されNAを上げるだけではこの要求を満足するには限界となっており、短波長化により解像度の向上を見込んでいる。現在では、露光光源は、KrFエキシマレーザー(波長約248nm)及びArFエキシマレーザー(波長約193nm)からF2レーザー(波長約157nm)に移行している。そして、今は、EUV(extreme ultraviolet)光の実用化が進められている。
R = k1 × λ / NA
Therefore, the shorter the wavelength and the higher the NA, the better the resolution. In recent years, resolution is required to be smaller, and increasing the NA is the limit to satisfying this requirement, and the resolution is expected to be improved by shortening the wavelength. At present, the exposure light source has shifted from a KrF excimer laser (wavelength of about 248 nm) and an ArF excimer laser (wavelength of about 193 nm) to an F2 laser (wavelength of about 157 nm). Now, EUV (extreme ultraviolet) light is being put to practical use.
しかし、光の短波長化が進むと光が透過する硝材が限られてしまうために屈折素子、即ち、レンズを多用することは難しく、投影光学系に反射素子、即ち、ミラーを含めることが有利になる。更に、露光光がEUV光になると使用できる硝材は存在しなくなり、投影光学系にレンズを含めることは不可能となる。そこで、投影光学系をミラー(例えば、多層膜ミラー)のみで構成する反射型投影光学系が提案されている。 However, since the glass material through which light passes is limited as the wavelength of light advances, it is difficult to use a large number of refractive elements, that is, lenses, and it is advantageous to include a reflecting element, that is, a mirror in the projection optical system. become. Furthermore, when the exposure light becomes EUV light, there is no glass material that can be used, and it becomes impossible to include a lens in the projection optical system. In view of this, a reflection type projection optical system in which the projection optical system is constituted only by a mirror (for example, a multilayer mirror) has been proposed.
反射型投影光学系においては、ミラーにおける反射率を高めるために反射した光が強め合うようミラーには多層膜が形成されているが、光学系全体での反射率を高めるためにできるだけ少ない枚数で構成することが望ましい。また、マスクとウェハの機械的な干渉を防止するため、マスクとウェハが瞳を介して反対側に位置するよう投影光学系を構成するミラーの枚数は偶数枚であることが望ましい。更に、EUV露光装置に要求される線幅(解像度)が従来の値より小さくなってきたためNAをあげる必要があるが(例えば、波長13.5nmにおいてNA0.2)、従来の3、4枚のミラーでは、波面収差を減らすことが困難である。そこで、波面収差補正の自由度を増やすためにもミラーの数を6枚程度にする必要が生じてきた(以下、本出願では、かかる光学系を6枚ミラー系と表現する場合もある)。 In a reflective projection optical system, a multilayer film is formed on the mirror so that the reflected light is strengthened to increase the reflectivity of the mirror, but in order to increase the reflectivity of the entire optical system, the number of sheets is as small as possible. It is desirable to configure. In order to prevent mechanical interference between the mask and the wafer, it is desirable that the number of mirrors constituting the projection optical system is an even number so that the mask and the wafer are positioned on the opposite side via the pupil. Furthermore, since the line width (resolution) required for the EUV exposure apparatus has become smaller than the conventional value, it is necessary to increase the NA (for example, NA 0.2 at a wavelength of 13.5 nm). With a mirror, it is difficult to reduce wavefront aberration. Therefore, in order to increase the degree of freedom of wavefront aberration correction, it has become necessary to reduce the number of mirrors to about six (hereinafter, in the present application, such an optical system may be expressed as a six-mirror system).
特許文献1には実施例として図2に6枚の反射鏡から成る投影光学系が示されており、NA0.45という高いNAを達成している。この構成では物体面からの入射光を受け、凸面形状の第1反射面、凹面形状の第2反射面、凸面形状の第3反射面、凹面形状の第4反射面によって中間像を形成し、さらに凸面形状の第5反射面、凹面形状の第6反射面を介して像面上に再結像させている。 Patent Document 1 shows a projection optical system including six reflecting mirrors in FIG. 2 as an example, and achieves a high NA of 0.45. In this configuration, incident light from the object surface is received, and an intermediate image is formed by the convex first reflecting surface, the concave second reflecting surface, the convex third reflecting surface, and the concave fourth reflecting surface, Further, the image is re-imaged on the image plane via the convex fifth reflecting surface and the concave sixth reflecting surface.
また、特許文献2には実施例として図2に6枚の反射鏡から成る投影光学系が示されており、NA0.55という高いNAを達成している。この構成では物体面からの入射光を受け、凹面形状の第1反射面、凸面形状の第2反射面、凹面形状の第3反射面、凹面形状の第4反射面によって中間像を形成し、さらに凸面形状の第5反射面、凹面形状の第6反射面を介して像面上に再結像させている。
しかしながら、特許文献1に記載されている構成では、それぞれの反射面の曲率がきつく、反射面に対する光線の入射角度(光線と反射面の法線との成す角)が大きかった。そのため、反射面での反射率が下がってしまい、マスクからウエハに至る光束の光量が減ってしまい、スループットが低下する恐れがあった。また、この特許文献1の構成では、像面側がテレセントリックではないため、ウエハ上でのパターン像の位置ずれが発生する恐れがあった。 However, in the configuration described in Patent Document 1, the curvature of each reflection surface is tight, and the incident angle of the light beam with respect to the reflection surface (the angle formed between the light beam and the normal line of the reflection surface) is large. As a result, the reflectance at the reflecting surface is lowered, the amount of light flux from the mask to the wafer is reduced, and the throughput may be reduced. Further, in the configuration of Patent Document 1, since the image surface side is not telecentric, there is a possibility that the positional deviation of the pattern image on the wafer may occur.
また、特許文献2に記載されている構成においても、反射面に対する光線の入射角度が大きく、十分な反射率が得られていなかった。また、この特許文献2の構成では、第3反射面と第4反射面が光軸から大きく外れた位置に配置されているため、反射面を高性能に製作することが困難であった。
Further, even in the configuration described in
そこで、本発明では、反射面で構成された投影光学系において、NAが0.3以上で、且つ反射面に対する入射角度を比較的小さく抑えた投影光学系を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a projection optical system that is configured with a reflecting surface and has an NA of 0.3 or more and an incident angle with respect to the reflecting surface is kept relatively small.
上記課題を解決するために、本発明の投影光学系は、物体面上のパターンからの光束を、凹面形状の第1反射面、凸面形状の第2反射面、凸面形状の第3反射面、凹面形状の第4反射面、凸面形状の第5反射面、凹面形状の第6反射面の順に反射し、前記パターンの縮小投影像を像面上に結ぶ、共軸系の投影光学系であって、前記光束の光路上において、前記第4反射面と前記第5反射面との間に前記パターンの中間像を結んでおり、前記パターンの中心から発する主光線の、前記中間像の位置における前記投影光学系の光軸とのなす角度をθ、前記パターンの中心が前記像面上において結像する位置の像高をI、前記第4反射面の曲率半径、有効径を各々R4、D4、前記第6反射面の曲率半径、有効径を各々R6、D6とするとき、以下の条件式を満足する。 In order to solve the above problems, a projection optical system according to the present invention is configured to convert a light beam from a pattern on an object surface into a first reflecting surface having a concave shape, a second reflecting surface having a convex shape, a third reflecting surface having a convex shape, This is a coaxial projection optical system that reflects in the order of a concave fourth reflecting surface, a convex fifth reflecting surface, and a concave sixth reflecting surface, and connects a reduced projection image of the pattern on the image plane. And an intermediate image of the pattern is formed between the fourth reflecting surface and the fifth reflecting surface on the optical path of the light beam, and the principal ray emitted from the center of the pattern at the position of the intermediate image. The angle formed by the optical axis of the projection optical system is θ, the image height at the position where the center of the pattern is imaged on the image plane is I, the radius of curvature and the effective diameter of the fourth reflecting surface are R4 and D4, respectively. When the radius of curvature and effective diameter of the sixth reflecting surface are R6 and D6, respectively, To satisfy the condition.
を満足することを特徴とする投影光学系。 Projection optical system characterized by satisfying
本発明によれば、EUVリソグラフィーに適用可能な反射面で構成された投影光学系であって、NAが高く(NAが0.3以上であるような光学系)、反射面への入射角度が比較的小さい投影光学系を提供することができる。 According to the present invention, a projection optical system configured with a reflective surface applicable to EUV lithography, which has a high NA (an optical system having an NA of 0.3 or more) and an incident angle on the reflective surface. A relatively small projection optical system can be provided.
本発明の反射型投影光学系100(100A〜100Fの総称とする)は、物体面(例えば、マスク面)MS上のパターンを像面(例えば、基板などの被処理体面)W上に縮小投影する(縮小投影像を結ぶ)反射型投影光学系である。この反射型投影光学系は、特に、EUV光(例えば、波長10nm乃至15nm、より好ましくは、波長13.4nm乃至13.5nm)に好適な光学系である。また、本発明の反射型投影光学系は、以下の実施例でも記載しているように、物体面から像面に至るまでに6面の反射面を有する構成である。但し、必ずしも6面である必要は無く、6面以上、例えば8面の反射面を有していても構わない。 The reflective projection optical system 100 of the present invention (collectively referring to 100A to 100F) reduces and projects a pattern on an object plane (for example, a mask surface) MS onto an image plane (for example, a surface of an object to be processed such as a substrate) W. This is a reflection type projection optical system (connecting reduced projection images). This reflective projection optical system is an optical system particularly suitable for EUV light (for example, a wavelength of 10 nm to 15 nm, more preferably a wavelength of 13.4 nm to 13.5 nm). The reflective projection optical system of the present invention is configured to have six reflecting surfaces from the object plane to the image plane as described in the following embodiments. However, the number is not necessarily six, and may have six or more reflective surfaces, for example, eight reflective surfaces.
上述のような前提を踏まえた上で本発明の実施例について説明を行う。まず初めに、本発明のすべての実施例に共通する特徴について詳細に説明する。 The embodiment of the present invention will be described based on the above assumptions. First, features common to all the embodiments of the present invention will be described in detail.
本実施例の投影光学系は、物体面上のパターンからの光を、第1、2、3、4、5、6反射面の順に反射することにより、像面上にパターンの4分の1倍(5分の1倍でも可)の像を像面上に投影する投影光学系である。この投影光学系は共軸系、すなわち前述の6面の反射面の曲率中心が実質的に所定の光軸上に並ぶように配置されており、パターンの中間像を(パターンからの光の光路上における)第4反射面と第5反射面との間に形成している。ここで、パターン中のある点(パターンの中心)が像面上で結像する位置の像高(光軸からの高さ)をI、そのパターン中のある点からの主光線の、中間像の位置における前述の光軸に対する傾きをθとする。さらに、第4反射面の有効半径をD4、第4反射面の曲率半径をR4、第6反射面の有効半径をD6、第6反射面の曲率半径R6とするとき、以下の(式1)、(式2)を満足することを特徴とする。 The projection optical system of the present embodiment reflects the light from the pattern on the object plane in the order of the first, second, third, fourth, fifth and sixth reflecting surfaces, so that a quarter of the pattern on the image plane. This is a projection optical system that projects a double (or 1/5) image onto the image plane. This projection optical system is arranged so that the center of curvature of the above-described six reflecting surfaces is substantially aligned on a predetermined optical axis, and an intermediate image of the pattern (light light from the pattern) It is formed between the fourth reflection surface and the fifth reflection surface (on the road). Here, I is the image height (height from the optical axis) at a position where a certain point in the pattern (the center of the pattern) forms an image on the image plane, and an intermediate image of the principal ray from a certain point in the pattern The inclination with respect to the above-mentioned optical axis at the position is denoted by θ. Further, when the effective radius of the fourth reflecting surface is D4, the radius of curvature of the fourth reflecting surface is R4, the effective radius of the sixth reflecting surface is D6, and the radius of curvature R6 of the sixth reflecting surface is (Equation 1) (Equation 2) is satisfied.
ここで、主光線とは、パターンから像面に至る光線のうち、投影光学系内に配置された絞りの中心を通る光線、又はパターンから像面に至るまでの間の光路が前述の光軸と同一平面内に存在し得る光線である。 Here, the chief ray is a ray passing from the pattern to the image plane, a ray passing through the center of the stop arranged in the projection optical system, or an optical path from the pattern to the image plane as described above. Are rays that can exist in the same plane.
そして、パターンの中心とは、図10に示したように、物体面(マスク)の円弧スリット形状(幅方向の両端が円弧でその円弧同士を直線で結んだような形状)の照明領域の中心のことである。詳細に説明すると以下の通りである。物体面上(マスク上)の円弧状スリット照明領域(投影光学系に向かって光を発する領域)の対称軸(マスクのパターンの対称軸、対称の中心軸)が、マスク上の照明領域を横切っている。その対称軸のうちマスク上の照明領域内を通る長さをLs(マスク上の照明領域のスリット幅)としたとき、その長さLsの中心の点がマスクパターンの中心である。 The center of the pattern, as shown in FIG. 10, is the center of the illumination area having an arc slit shape (a shape in which both ends in the width direction are arcs and the arcs are connected by a straight line) on the object plane (mask). That is. This will be described in detail as follows. The axis of symmetry of the arc-shaped slit illumination area on the object plane (on the mask) (area that emits light toward the projection optical system) (the symmetry axis of the mask pattern, the central axis of symmetry) crosses the illumination area on the mask. ing. When the length of the symmetry axis passing through the illumination area on the mask is Ls (slit width of the illumination area on the mask), the center point of the length Ls is the center of the mask pattern.
但し、上述の(式2)においてθを決定する際には、必ずしもマスクの照明領域の中心からの主光線を用いる必要は無い。マスクの照明領域内のいずれかの点から発する主光線が上述の(式2)を満足していれば良い。好ましくは、マスクの照明領域内のすべての点からの主光線が上述の(式2)を満足していることが望ましい。 However, it is not always necessary to use the chief ray from the center of the illumination area of the mask when θ is determined in the above (Formula 2). It is only necessary that the principal ray emitted from any point in the illumination area of the mask satisfies the above-described (Expression 2). Preferably, the chief rays from all points in the illumination area of the mask satisfy the above-described (Equation 2).
上述したような(式1)を満足することによって、第4の反射面と第6の反射面への入射角度を低く抑えることができる。もし(式1)の下限を超えてしまうと、第5の反射面、第6の反射面のケラレをなくすことが困難となり、上限を超えてしまうと光学系全体が大型化や反射面への入射角増大を招いてしまう。 By satisfying (Equation 1) as described above, the incident angles on the fourth reflecting surface and the sixth reflecting surface can be kept low. If the lower limit of (Equation 1) is exceeded, it will be difficult to eliminate vignetting on the fifth reflecting surface and the sixth reflecting surface, and if the upper limit is exceeded, the entire optical system will be enlarged and the reflective surface will be damaged. Increasing the incident angle.
上述したような(式2)を満足することによって高NAで入射角度を抑えることができる。具体的には、中間像の主光線の角度が(式2)の下限よりも小さい場合には、NAが小さくなり過ぎてしまい、(式2)の上限よりも大きい場合には、反射面への入射角度が大きくなり過ぎてしまう。 By satisfying (Equation 2) as described above, the incident angle can be suppressed with a high NA. Specifically, when the angle of the chief ray of the intermediate image is smaller than the lower limit of (Expression 2), NA becomes too small, and when it is larger than the upper limit of (Expression 2), the reflection surface is moved to. The incident angle becomes too large.
ここで、更に好ましくは、以下の(式1a)及び/又は(式2a)を満足すると良い。 Here, it is more preferable to satisfy the following (Formula 1a) and / or (Formula 2a).
本実施例は、上述の(式1)、(式2)を始めとした特徴部分を有していれば、発明の課題を解決することが可能である。その上で、更に以下に記載した(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)、(オ)のうち1つ以上を満足すると、更に好ましい効果を得ることができる。尚、(ア)、〜(オ)において記載しているのは、飽くまで本実施例における付加的な特徴、或いはそれによる効果(又はそれを満たさないことによる悪影響)であって、上述の(式1)、(式2)によって得られる効果を損なうものでは無い。 This embodiment can solve the problems of the invention as long as it has features such as (Equation 1) and (Equation 2) described above. In addition, if one or more of (a), (b), (c), (d), and (e) described below are satisfied, a more preferable effect can be obtained. In addition, what is described in (a) to (e) is an additional feature in the present embodiment, or an effect (or an adverse effect by not satisfying it) in the present embodiment. 1) The effect obtained by (Expression 2) is not impaired.
(ア)第4の反射面と第6の反射面に関して、以下の(式3)を満足していると、尚好ましい効果が得られる。 (A) With respect to the fourth reflecting surface and the sixth reflecting surface, if the following (Expression 3) is satisfied, a more preferable effect can be obtained.
ここで、第6面の曲率半径に対する第4面の曲率半径の比が(式3)の上限を上回ると、第4の反射面の有効径が大きくなりすぎるため好ましくない。また、下限を下回ると、第4の反射面の有効径が小さくなるため光線の分離が厳しくなったり、十分に収差を補正できなくなったりしてしまう。 Here, when the ratio of the curvature radius of the fourth surface to the curvature radius of the sixth surface exceeds the upper limit of (Equation 3), the effective diameter of the fourth reflection surface becomes too large, which is not preferable. On the other hand, if the lower limit is not reached, the effective diameter of the fourth reflecting surface becomes small, so that the separation of light rays becomes severe, or the aberration cannot be corrected sufficiently.
ここで、更に好ましくは、以下の(式3a)を満足すると良い。 Here, it is more preferable to satisfy the following (Formula 3a).
(イ)また、マスク上のパターンからの光束でパターンの中間像を形成する第1結像系の焦点距離F1と、中間像からの光束で像面上に像を結ぶ第2結像系の焦点距離F2とが、(式4)を満たすことが好ましい。 (A) Further, the focal length F1 of the first imaging system that forms an intermediate image of the pattern with the light flux from the pattern on the mask, and the second imaging system that connects the image on the image plane with the light flux from the intermediate image. The focal length F2 preferably satisfies (Equation 4).
これは(式4)の下限を下回る場合には、第4の反射面の有効径が大きくなりすぎるため好ましく無い。また、上限を上回る場合には、第4の反射面の有効径が小さくなり過ぎてしまうため、第6の反射面と光束との間に余裕がなくなってしまったり、十分に収差を補正できなかったりするためである。 This is not preferable when the lower limit of (Expression 4) is not reached because the effective diameter of the fourth reflecting surface becomes too large. If the upper limit is exceeded, the effective diameter of the fourth reflecting surface becomes too small, so there is no room between the sixth reflecting surface and the light beam, and the aberration cannot be corrected sufficiently. This is because
ここで、更に好ましくは、以下の(式4a)を満足すると良い。 Here, it is more preferable to satisfy the following (Formula 4a).
(ウ)また、前述の主光線の光路上において、第4反射面と第5反射面との光路長をL、第4反射面と中間像との距離をLmとするとき、以下の(式5)を満足すると尚好ましい。 (C) On the optical path of the principal ray described above, when the optical path length between the fourth reflecting surface and the fifth reflecting surface is L, and the distance between the fourth reflecting surface and the intermediate image is Lm, the following (formula It is still more preferable to satisfy 5).
ここで、(式5)の上限値を上回る場合には中間像の位置が第5の反射面へ近くなりすぎ、下限値を下回る場合には第4の反射面へ近くなりすぎるため好ましくない。これは中間像が反射面に近いと反射面を広く使えないために熱の影響を受けやすく、また収差補正もしづらくなるためである。 Here, when the value exceeds the upper limit value of (Expression 5), the position of the intermediate image is too close to the fifth reflecting surface, and when the value is lower than the lower limit value, the position is too close to the fourth reflecting surface. This is because if the intermediate image is close to the reflecting surface, the reflecting surface cannot be used widely, so that it is easily affected by heat and it is difficult to correct aberrations.
ここで、更に好ましくは、以下の式5aを満足すると良い。 Here, it is more preferable to satisfy the following expression 5a.
上限と下限を一割ずつ小さくしました
(エ)また、第4の反射面と第5の反射面の間に中間像を形成するように構成されており、上記の(式5)を満足すると、高NA化に伴って第6の反射面の有効径が大きくなるが、その第6の反射面(の裏面)でのケラレを防止しやすくなる。
The upper and lower limits were reduced by 10%. (D) Also, an intermediate image is formed between the fourth reflecting surface and the fifth reflecting surface, and if the above (Formula 5) is satisfied, As the NA increases, the effective diameter of the sixth reflecting surface increases, but it is easy to prevent vignetting on the sixth reflecting surface (the back surface thereof).
更に、第4の反射面の曲率中心O4と第6の反射面の曲率中心O6との距離L46は全長をLMWとするとき式6を満たすことが望ましく、第4の反射面の曲率中心O4は第6の反射面の曲率中心O6よりも物体面MS側に位置していることが望ましい。そして、それらL46及びLMWは、以下の(式6)を満足することが望ましい。 Further, it is desirable that the distance L 46 between the fourth reflection surface curvature center O4 and the sixth reflection surface curvature center O6 satisfies Expression 6 when the total length is L MW, and the fourth reflection surface curvature center O4 is desirably located closer to the object plane MS than the center of curvature O6 of the sixth reflecting surface. And it is desirable for these L46 and LMW to satisfy the following (Formula 6).
ここで、中間像IMの位置を、第4の反射面及び第5の反射面から遠ざけることにより、光束の広がりを利用して第4の反射面と第5の反射面を収差補正のため効率的に利用することができる。ここで、上限値を上回ると第5の反射面への入射角度が大きくなりすぎ、下限値を下回ると第6の反射面でのケラレを防止しづらくなるため好ましくない。ここで、更に好ましくは以下の(式6a)を満足すると尚良い。 Here, by moving the position of the intermediate image IM away from the fourth reflecting surface and the fifth reflecting surface, the fourth reflecting surface and the fifth reflecting surface are efficiently corrected for aberrations using the spread of the light flux. Can be used. Here, when the value exceeds the upper limit value, the incident angle on the fifth reflecting surface becomes too large, and when the value falls below the lower limit value, it is difficult to prevent vignetting on the sixth reflecting surface. Here, more preferably, the following (formula 6a) is satisfied.
(オ)また、本実施例の反射型投影光学系の第1〜6反射面は、凹面(反射面が凹面形状)、凸面(反射面が凸面形状)、凸面、凹面、凸面、凹面であることが望ましい。 (E) The first to sixth reflecting surfaces of the reflective projection optical system of the present embodiment are concave (the reflecting surface is concave), convex (the reflecting surface is convex), convex, concave, convex, and concave. It is desirable.
このように構成すると、NAを大きく、且つ、バックフォーカスを保って結像させやすくなる。また、高NAになっても光線分離が行い易い(光線とミラーの干渉等が起きにくい)。また、有効径の大きな第6の反射鏡M6を避けて、第4の反射鏡M4から光軸に近い第5の反射鏡M5に光束を導きやすい。 With this configuration, it is easy to form an image with a large NA and a back focus. In addition, light separation is easy even when the NA is high (interference between a light beam and a mirror is unlikely to occur). Further, it is easy to guide the light flux from the fourth reflecting mirror M4 to the fifth reflecting mirror M5 close to the optical axis, avoiding the sixth reflecting mirror M6 having a large effective diameter.
更に、絞りを第1反射面と第2反射面の間に配置するか、或いは第2反射面上に絞り部材を配置する(又は第2反射面が絞りを兼ねる)か、いずれかにすると高NA化しても、光学性能をあまり落とさずに済むようになる。 Furthermore, if the diaphragm is disposed between the first reflecting surface and the second reflecting surface, or a diaphragm member is disposed on the second reflecting surface (or the second reflecting surface also serves as the diaphragm), the height is high. Even if the NA is used, the optical performance is not reduced so much.
また、第1の反射鏡M1乃至第6の反射鏡M6の曲率半径をR1乃至R6(凹面を正、凸面を負)とした場合、以下の式7及び7aで示すようなペッツバール項の和がゼロかほぼゼロにすることが好ましい。 Further, when the curvature radii of the first reflecting mirror M1 to the sixth reflecting mirror M6 are R1 to R6 (the concave surface is positive and the convex surface is negative), the sum of Petzval terms as shown in the following equations 7 and 7a is obtained. Preferably it is zero or nearly zero.
しかし、本願の課題の高NA化を達成しようとすると、各反射面の曲率半径が小さくなる傾向にあり、反射面の枚数も6枚と少ないことから、反射面の形状は凹面と凸面が同数であることが好ましい。もし同数でないならば凹面と凸面のうち少ない方の曲率を小さくしなければペッツバール和を小さくすることができず、収差補正が困難になる。したがって、上述のように、凹面と凸面とが同じ数になるような構成であることが望ましい。 However, when trying to achieve the high NA of the subject of the present application, the radius of curvature of each reflecting surface tends to be small, and the number of reflecting surfaces is as small as six, so the number of reflecting surfaces is the same as the number of concave and convex surfaces. It is preferable that If the number is not the same, the Petzval sum cannot be reduced unless the curvature of the smaller one of the concave and convex surfaces is reduced, and aberration correction becomes difficult. Therefore, as described above, it is desirable that the number of concave surfaces and convex surfaces be the same.
また、反射型投影光学系100は6つの反射面で構成されているが、前記6つの反射面の曲率中心が実質的に所定の光軸上に並ぶように配置され、そのうち少なくとも1つはEUV光を反射する多層膜を有する非球面ミラーであることが望ましい。かかる非球面の形状は、以下の式8に示す一般的な非球面の式で表される。式8において、Zは光軸方向の座標、cは曲率(曲率半径rの逆数)、hは光軸からの高さ、kは円錐係数、A、B、C、D、E、F、G、H、J、・・・は各々、4次、6次、8次、10次、12次、14次、16次、18次、20次、・・・の非球面係数である。 The reflective projection optical system 100 includes six reflecting surfaces, and the six reflecting surfaces are arranged so that the centers of curvature are substantially aligned on a predetermined optical axis, at least one of which is EUV. An aspherical mirror having a multilayer film that reflects light is desirable. The shape of the aspherical surface is expressed by a general aspherical equation shown in the following Equation 8. In Equation 8, Z is the coordinate in the optical axis direction, c is the curvature (the reciprocal of the radius of curvature r), h is the height from the optical axis, k is the cone coefficient, A, B, C, D, E, F, G , H, J,... Are aspherical coefficients of 4th order, 6th order, 8th order, 10th order, 12th order, 14th order, 16th order, 18th order, 20th order,.
また、6つの反射鏡の曲率中心は必ずしも一直線上に並んでいるとは限らず、収差補正を目的として所定の反射鏡の曲率中心が光軸AXから微小にずれる(例えば、その反射鏡の曲率半径の1%以下、好ましくは0.3%以下)場合もある。また、反射鏡の曲率中心とは、反射鏡が球面ではなく非球面の場合、非球面のベースとなっている球面の曲率中心のことを意味する。反射鏡の曲率半径とは、同様に、非球面のベースとなっている球面の曲率半径のことを意味する。また、非球面としたときの面形状は実効有効部で変曲点を持たないことが望ましい。 In addition, the centers of curvature of the six reflecting mirrors are not necessarily arranged in a straight line, and the center of curvature of a predetermined reflecting mirror is slightly deviated from the optical axis AX for the purpose of aberration correction (for example, the curvature of the reflecting mirror). 1% or less of the radius, preferably 0.3% or less). The center of curvature of the reflecting mirror means the center of curvature of the spherical surface serving as the base of the aspherical surface when the reflecting mirror is not a spherical surface but an aspherical surface. Similarly, the radius of curvature of the reflecting mirror means the radius of curvature of the spherical surface serving as the base of the aspherical surface. Further, it is desirable that the surface shape of the aspherical surface has no inflection point at the effective effective portion.
また、第1の反射鏡M1乃至第6の反射鏡M6の表面には、EUV光を反射させる多層膜が施されており、かかる多層膜により光を強め合う作用を奏する。波長20nm以下のEUV光を反射することが可能な多層膜は、例えば、モリブデン(Mo)層とシリコン(Si)層を交互に積層したMo/Si多層膜や、Mo層とベリリウム(Be)層を交互に積層したMo/Be多層膜などが考えられる。勿論、使用する波長領域(波長)によって適宜最適な材料を選択すれば良い。但し、本発明の多層膜は、上記した材料に限定されず、これと同様の作用及び効果を有する多層膜を適用することができる。また、一般には、多層膜の特性から、高い反射率を得るためには、入射角度の最大値が大きい場合、入射角度の幅を比較的小さくしなければならず、入射角度の最大値が小さい場合、入射角度の幅を比較的大きくしてもよい。 In addition, a multilayer film that reflects EUV light is provided on the surfaces of the first reflecting mirror M1 to the sixth reflecting mirror M6, and the multilayer films exert an action of strengthening the light. The multilayer film capable of reflecting EUV light having a wavelength of 20 nm or less is, for example, a Mo / Si multilayer film in which molybdenum (Mo) layers and silicon (Si) layers are alternately stacked, or a Mo layer and beryllium (Be) layer. A Mo / Be multilayer film or the like in which are stacked alternately can be considered. Of course, an optimal material may be selected as appropriate depending on the wavelength region (wavelength) to be used. However, the multilayer film of the present invention is not limited to the above-described materials, and a multilayer film having the same functions and effects can be applied. In general, in order to obtain high reflectivity from the characteristics of the multilayer film, when the maximum value of the incident angle is large, the width of the incident angle must be relatively small, and the maximum value of the incident angle is small. In this case, the width of the incident angle may be relatively large.
反射型投影光学系100は、物体面MS側が非テレセントリックであり、且つ、像面W側がテレセントリックであることが望ましい。例えば、照明光学系によって物体面MSに配置されたマスクを照明し、そのマスクで反射された光束を用いてマスク上のパターンの像を像面Wである被処理体上に結像するためには、投影光学系の物体面MS側は非テレセントリックにすると良い。一方、像面W側は、例えば、像面Wに配置されるウェハが光軸方向に移動しても倍率の変化を少なくするために、テレセントリックにすることが望ましい。 In the reflective projection optical system 100, it is desirable that the object plane MS side is non-telecentric and the image plane W side is telecentric. For example, in order to illuminate a mask arranged on the object plane MS by an illumination optical system, and to form an image of a pattern on the mask on the object to be processed, which is the image plane W, using a light beam reflected by the mask Is preferably non-telecentric on the object plane MS side of the projection optical system. On the other hand, it is desirable that the image plane W side be telecentric, for example, in order to reduce a change in magnification even when a wafer arranged on the image plane W moves in the optical axis direction.
また、本実施例は、投影光学系に限定されるものではなく、露光装置やデバイスの製造方法にも適用可能である。本実施例の露光装置は、光源からの照明光束で物体面上のパターンを照明する照明光学系と、パターンを像面上に縮小結像する上述のような投影光学系とを有することを特徴としている。また、本実施例のデバイスの製造方法は、上述の露光装置を用いて被露光体を露光する工程と、その露光された被露光体を現像する工程とを有することを特徴としている。 Further, the present embodiment is not limited to the projection optical system, but can be applied to an exposure apparatus and a device manufacturing method. The exposure apparatus of the present embodiment has an illumination optical system that illuminates a pattern on an object surface with an illumination light beam from a light source, and a projection optical system as described above that forms a reduced image on the image plane. It is said. In addition, the device manufacturing method of the present embodiment is characterized by having a step of exposing the object to be exposed using the above-described exposure apparatus and a step of developing the exposed object to be exposed.
以下において、本発明の各実施例に記載した反射型投影光学系、及び露光装置、そしてその露光装置を用いるデバイスの製造方法について図面を用いて詳細に説明を行う。ここで、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, a reflective projection optical system, an exposure apparatus, and a device manufacturing method using the exposure apparatus described in each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, in each figure, the same reference number is attached | subjected about the same member, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
以下に、図1及び表1を用いて、実施例1の投影光学系について詳細に説明する。 Hereinafter, the projection optical system of Example 1 will be described in detail with reference to FIG. 1 and Table 1.
図1は本発明の第1の実施例の要部概略図であり、表1には、実施例1の数値実施例、すなわち実施例1の投影光学系における、マスク、ウエハ及び各反射面の間隔や、各反射面の曲率半径や、各非球面の非球面係数等を示している。 FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a first embodiment of the present invention. Table 1 shows numerical examples of the first embodiment, that is, masks, wafers, and reflection surfaces in the projection optical system of the first embodiment. The distance, the radius of curvature of each reflecting surface, the aspheric coefficient of each aspheric surface, and the like are shown.
同図において、100A(他の実施例においては100B乃至100F)は反射型投影光学系、MSはマスク(物体面)、Wはウェハ(像面)、ASは開口絞り、AXは光軸、IMは中間像である。また、M1は第1の反射鏡、M2は第2の反射鏡、M3は第3の反射鏡、M4は第4の反射鏡、M5は第5の反射鏡、M6は第6の反射鏡である。 In this figure, 100A (in the other embodiments, 100B to 100F) is a reflective projection optical system, MS is a mask (object plane), W is a wafer (image plane), AS is an aperture stop, AX is an optical axis, and IM Is an intermediate image. M1 is a first reflecting mirror, M2 is a second reflecting mirror, M3 is a third reflecting mirror, M4 is a fourth reflecting mirror, M5 is a fifth reflecting mirror, and M6 is a sixth reflecting mirror. is there.
この実施例1の投影光学系において、像側の開口数であるNAは0.35であって、投影倍率は1/4倍、物体高は132〜136mmである。また、NA絞りは第2の反射面と一致している(NA絞りは第2の反射面が兼ねている)。中間像は、第4の反射面と第5の反射面の間で、空間的な位置としては第6の反射面の付近に形成されている。また、像面側のテレセン度を1mrad以下に抑えている。 In the projection optical system of Example 1, the numerical aperture NA on the image side is 0.35, the projection magnification is 1/4, and the object height is 132 to 136 mm. The NA stop coincides with the second reflection surface (the NA stop also serves as the second reflection surface). The intermediate image is formed between the fourth reflecting surface and the fifth reflecting surface in the vicinity of the sixth reflecting surface as a spatial position. In addition, the telecentricity on the image plane side is suppressed to 1 mrad or less.
また、第4の反射面と第6の反射面への入射角度は6.2度以下であって、6面の反射面のうち最大の有効径が320mmと小さく抑えられている。 Further, the incident angle to the fourth reflecting surface and the sixth reflecting surface is 6.2 degrees or less, and the maximum effective diameter among the six reflecting surfaces is suppressed to 320 mm.
実施例2の要部概略図の図2と、その実施例2の数値実施例を示す表2を用いて本発明の実施例2について詳細に説明する。特に述べない部分については実施例1と同様である。 The second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2 of the schematic diagram of the main part of the second embodiment and Table 2 showing a numerical embodiment of the second embodiment. Portions that are not particularly described are the same as those in the first embodiment.
この実施例2の投影光学系において、像側の開口数であるNAは0.35であって、投影倍率は1/4倍、物体高は126〜130mmである。また、NA絞りは第1の反射面と第2の反射面の間に配置された構成となっている。中間像は第4の反射面と第5の反射面の間で、空間的な位置としては第6の反射面の付近に形成されている。また、像面側のテレセン度を1mrad以下に抑えている。 In the projection optical system of Example 2, the numerical aperture NA on the image side is 0.35, the projection magnification is 1/4, and the object height is 126 to 130 mm. Further, the NA stop is arranged between the first reflecting surface and the second reflecting surface. The intermediate image is formed between the fourth reflecting surface and the fifth reflecting surface and in the vicinity of the sixth reflecting surface as a spatial position. In addition, the telecentricity on the image plane side is suppressed to 1 mrad or less.
また、第4の反射面と第6の反射面への入射角度は9.4度以下であって、6面の反射面のうち最大の有効径が294mmと小さく抑えられている。 Further, the incident angle to the fourth reflecting surface and the sixth reflecting surface is 9.4 degrees or less, and the maximum effective diameter of the six reflecting surfaces is suppressed to a small value of 294 mm.
実施例3の要部概略図の図3と、その実施例3の数値実施例を示す表3を用いて本発明の実施例3について詳細に説明する。特に述べない部分については実施例1と同様である。 The third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3 of the schematic diagram of the main part of the third embodiment and Table 3 showing a numerical example of the third embodiment. Portions that are not particularly described are the same as those in the first embodiment.
この実施例3の投影光学系において、像側の開口数であるNAは0.30であって、投影倍率は1/4倍、物体高は122〜130mmである。また、NA絞りは第2の反射面と一致している(NA絞りは第2の反射面が兼ねている)。中間像は第4の反射面と第5の反射面の間で、空間的な位置としては第6の反射面の付近に形成されている。また、像面側のテレセン度を1mrad以下に抑えている。 In the projection optical system of Example 3, the numerical aperture NA on the image side is 0.30, the projection magnification is 1/4, and the object height is 122 to 130 mm. The NA stop coincides with the second reflection surface (the NA stop also serves as the second reflection surface). The intermediate image is formed between the fourth reflecting surface and the fifth reflecting surface and in the vicinity of the sixth reflecting surface as a spatial position. In addition, the telecentricity on the image plane side is suppressed to 1 mrad or less.
また、第4の反射面と第6の反射面への入射角度は6.0度以下であって、6面の反射面のうち最大の有効径が309mmと小さく抑えられている。 Further, the incident angle to the fourth reflecting surface and the sixth reflecting surface is 6.0 degrees or less, and the maximum effective diameter of the six reflecting surfaces is suppressed to be as small as 309 mm.
実施例4の要部概略図の図4と、その実施例4の数値実施例を示す表4を用いて本発明の実施例4について詳細に説明する。特に述べない部分については実施例4と同様である。 The fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4 of the schematic diagram of the main part of the fourth embodiment and Table 4 showing numerical examples of the fourth embodiment. Parts not specifically described are the same as those in the fourth embodiment.
この実施例4の投影光学系において、像側の開口数であるNAは0.38であって、投影倍率は1/4倍、物体高は135.5〜137.5mmである。また、NA絞りは第1の反射面と第2の反射面の間に配置された構成となっている。中間像は第4の反射面と第5の反射面の間で、空間的な位置としては第6の反射面の付近に形成されている。また、像面側のテレセン度を1mrad以下に抑えている。 In the projection optical system of Example 4, the numerical aperture NA on the image side is 0.38, the projection magnification is 1/4, and the object height is 135.5 to 137.5 mm. Further, the NA stop is arranged between the first reflecting surface and the second reflecting surface. The intermediate image is formed between the fourth reflecting surface and the fifth reflecting surface and in the vicinity of the sixth reflecting surface as a spatial position. In addition, the telecentricity on the image plane side is suppressed to 1 mrad or less.
また、第4の反射面と第6の反射面への入射角度は9.8度以下であって、6面の反射面のうち最大の有効径が308mmと小さく抑えられている。 Further, the incident angle to the fourth reflecting surface and the sixth reflecting surface is 9.8 degrees or less, and the maximum effective diameter of the six reflecting surfaces is suppressed to be as small as 308 mm.
実施例5の要部概略図の図5と、その実施例5の数値実施例を示す表5を用いて本発明の実施例5について詳細に説明する。特に述べない部分については実施例5と同様である。 Example 5 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5 of a schematic diagram of the main part of Example 5 and Table 5 showing numerical examples of Example 5. Parts not specifically mentioned are the same as those in the fifth embodiment.
この実施例5の投影光学系において、像側の開口数であるNAは0.34であって、投影倍率は1/4倍、物体高は132〜136mmである。また、NA絞りは第2の反射面と一致している(NA絞りは第2の反射面が兼ねている)。中間像は第4の反射面と第5の反射面の間で、空間的な位置としては第6の反射面の付近に形成されている。また、像面側のテレセン度を1mrad以下に抑えている。 In the projection optical system of Example 5, the numerical aperture NA on the image side is 0.34, the projection magnification is 1/4, and the object height is 132 to 136 mm. The NA stop coincides with the second reflection surface (the NA stop also serves as the second reflection surface). The intermediate image is formed between the fourth reflecting surface and the fifth reflecting surface and in the vicinity of the sixth reflecting surface as a spatial position. In addition, the telecentricity on the image plane side is suppressed to 1 mrad or less.
また、第4の反射面と第6の反射面への入射角度は7.1度以下であって、6面の反射面のうち最大の有効径が268mmと小さく抑えられている。 Further, the incident angle to the fourth reflecting surface and the sixth reflecting surface is 7.1 degrees or less, and the maximum effective diameter of the six reflecting surfaces is suppressed to 268 mm.
実施例6の要部概略図の図6と、その実施例6の数値実施例を示す表6を用いて本発明の実施例6について詳細に説明する。特に述べない部分については実施例6と同様である。 Example 6 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 6 of a schematic diagram of the main part of Example 6 and Table 6 showing numerical examples of Example 6. Parts not specifically described are the same as those in the sixth embodiment.
この実施例6の投影光学系において、像側の開口数であるNAは0.34であって、投影倍率は1/4倍、物体高は128〜132mmである。また、NA絞りは第1の反射面と第2の反射面の間に配置された構成となっている。中間像は第4の反射面と第5の反射面の間で、空間的な位置としては第6の反射面の付近に形成されている。また、像面側のテレセン度を1mrad以下に抑えている。 In the projection optical system of Example 6, the numerical aperture NA on the image side is 0.34, the projection magnification is 1/4, and the object height is 128 to 132 mm. Further, the NA stop is arranged between the first reflecting surface and the second reflecting surface. The intermediate image is formed between the fourth reflecting surface and the fifth reflecting surface and in the vicinity of the sixth reflecting surface as a spatial position. In addition, the telecentricity on the image plane side is suppressed to 1 mrad or less.
また、第4の反射面と第6の反射面への入射角度は9.8度以下であって、6面の反射面のうち最大の有効径が306mmと小さく抑えられている。 Further, the incident angle to the fourth reflecting surface and the sixth reflecting surface is 9.8 degrees or less, and the maximum effective diameter of the six reflecting surfaces is suppressed to be as small as 306 mm.
ここで、実施例1〜6の式1〜4の値を表7に示す。 Here, Table 7 shows values of Formulas 1 to 4 in Examples 1 to 6.
以下、図7を参照して、本発明の反射型投影光学系100、100A、100B、100C、100D及び100Eを適用した露光装置200について説明する。図7は、本発明の一側面としての露光装置200の構成を示す概略断面図である。
Hereinafter, an
本発明の露光装置200は、露光用の照明光としてEUV光を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク220に形成された回路パターンを被処理体240に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置(「スキャナー」とも呼ばれる。)を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン(走査)してマスクパターンをウェハに露光すると共に、1ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
The
図7を参照するに、露光装置200は、照明装置210と、マスク220を載置するマスクステージ225と、反射型投影光学系(投影光学系)100と、被処理体240を載置するウェハステージ245とを有している。更に、マスクと被処理体との位置合わせ等を行うアライメント検出機構250と、フォーカス位置検出機構260と、それらを制御するための図示しない制御部とを有する。
Referring to FIG. 7, an
また、図7に示すように、EUV光は、大気に対する透過率が低く、残留ガス(高分子有機ガスなど)成分との反応によりコンタミを生成してしまうため、少なくとも、EUV光が通る光路中(即ち、光学系全体)は真空雰囲気VCとなっている。 Further, as shown in FIG. 7, EUV light has a low transmittance to the atmosphere and generates contamination due to a reaction with a residual gas (polymer organic gas or the like) component, so at least in the optical path through which EUV light passes. (That is, the entire optical system) is in a vacuum atmosphere VC.
照明装置210は、反射型投影光学系100の円弧状の視野に対する円弧状のEUV光(例えば、波長13.4nm)によりマスク220を照明する照明装置であって、EUV光源212と、照明光学系214とを有する。
The
EUV光源212は、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中の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13nm程度のEUV光を利用するものである。ターゲット材としては、金属膜、ガスジェット、液滴などが用いられる。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は高い方がよく、通常数kHzの繰り返し周波数で運転される。
As the EUV
照明光学系214は、集光ミラー214a、オプティカルインテグレーター214bから構成される。集光ミラー214aは、レーザープラズマからほぼ等方的に放射されるEUV光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター214bは、マスク220を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系214は、マスク220と共役な位置に、マスク220の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ214cが設けられている。
The illumination
マスク220は、反射型マスクで、その上には転写されるべき回路パターン(又は像)が形成され、マスクステージ225に支持及び駆動されている。マスク220から発せられた回折光は、反射型投影光学系100で反射されて被処理体240上に投影される。マスク220と被処理体240とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置200は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク220と被処理体240を走査することによりマスク220のパターンを被処理体240上に縮小投影する。
The
マスクステージ225は、マスク220を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ225は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともX方向にマスクステージ225を駆動することでマスク220を移動することができる。露光装置200は、マスク220と被処理体240を同期した状態で走査する。
The
反射型投影光学系100は、マスク220面上のパターンを被処理体240上に縮小投影する反射型投影光学系である。図7において、反射型投影光学系100は、図を簡略化するために、4つの反射鏡(反射面)を有するように図示されているが、反射型投影光学系100の反射鏡は、実施例1乃至2に記載したように、6つであることが好ましい。勿論、本発明の趣旨が変わらない範囲内で枚数を変化させてもよいことは言うまでもない。少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域(リングフィールド)だけを用いて、マスク220と被処理体240を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系230の開口数(NA)は、0.3乃至0.4程度である。
The reflection type projection optical system 100 is a reflection type projection optical system that projects a pattern on the
処理体240は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体240には、フォトレジストが塗布されている。
The
ウェハステージ245は、ウェハチャック245aによって被処理体240を支持する。ウェハステージ245は、例えば、リニアモーターを利用してXYZ方向に被処理体240を移動する。マスク220と被処理体240は同期して走査される。また、マスクステージ225の位置とウェハステージ245の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。
The
アライメント検出機構250は、マスク220の位置と反射型投影光学系100の光軸との位置関係、及び、被処理体240の位置と反射型投影光学系100の光軸との位置関係を計測する。その上で、マスク220の投影像が被処理体240の所定の位置に一致するようにマスクステージ225及びウェハステージ245の位置と角度を設定する。
The
フォーカス位置検出機構260は、被処理体240面でフォーカス位置を計測し、ウェハステージ245の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体240面を投影光学系230による結像位置に保つ。
The focus
図示しない制御部は、例えば、CPU、メモリを有し、露光装置200の動作を制御する。制御部は、照明装置210、マスクステージ220(即ち、マスクステージ225の図示しない移動機構)、ウェハステージ245(即ち、ウェハステージ245の図示しない移動機構)と電気的に接続されている。CPUは、MPUなど名前の如何を問わずいかなるプロセッサも含み、各部の動作を制御する。メモリは、ROM及びRAMより構成され、露光装置200を動作するファームウェアを格納する。
A control unit (not shown) includes, for example, a CPU and a memory, and controls the operation of the
露光において、照明装置210から射出されたEUV光はマスク220を照明し、マスク220面上のパターンを被処理体240面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状(リング状)の像面となり、マスク220と被処理体240を縮小倍率比の速度比で走査することにより、マスク220の全面を露光する。
In exposure, the EUV light emitted from the
次に、図8及び図9を参照して、上述の露光装置200を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図8は、デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ1(回路設計)では、デバイスの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ3(ウェハ製造)では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ4(ウェハプロセス)は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ5(組み立て)は、後工程と呼ばれ、ステップ4によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)では、ステップ5で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷(ステップ7)される。
Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described
図9は、ステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ11(酸化)では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ14(イオン打ち込み)では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では、露光装置200によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ17(現像)では、露光したウェハを現像する。ステップ18(エッチング)では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。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。このように、露光装置200を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
FIG. 9 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition or the like. Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明は、ArFエキシマレーザーやF2レーザーなどのEUV光以外の波長200nm以下の紫外線用の反射型投影光学系として用いることもでき、大画面をスキャン露光する露光装置にもスキャンしない露光をする露光装置にも適用可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist. For example, the present invention can be used as a reflection type projection optical system for ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm or less other than EUV light such as ArF excimer laser and F2 laser, and exposure that does not scan even an exposure apparatus that scans a large screen. The present invention can also be applied to an exposure apparatus.
100、100A乃至100F 反射型投影光学系
M1 第1の反射鏡
M2 第2の反射鏡
M3 第3の反射鏡
M4 第4の反射鏡
M5 第5の反射鏡
M6 第6の反射鏡
MS マスク(物体面)
W ウェハ(像面)
AS 開口絞り
AX 光軸
IM 中間像
200 露光装置
100, 100A to 100F Reflective projection optical system M1 First reflecting mirror M2 Second reflecting mirror M3 Third reflecting mirror M4 Fourth reflecting mirror M5 Fifth reflecting mirror M6 Sixth reflecting mirror MS Mask (object surface)
W wafer (image plane)
AS Aperture stop AX Optical axis IM
Claims (7)
前記光束の光路上において、前記第4反射面と前記第5反射面との間に前記パターンの中間像を結んでおり、
前記パターンの中心から発する主光線の、前記中間像の位置における前記投影光学系の光軸とのなす角度をθ、
前記パターンの中心が前記像面上において結像する位置の像高をI、
前記第4反射面の曲率半径、有効径を各々R4、D4、
前記第6反射面の曲率半径、有効径を各々R6、D6、
とするとき、
An intermediate image of the pattern is formed between the fourth reflecting surface and the fifth reflecting surface on the optical path of the light flux,
The angle formed by the principal ray emitted from the center of the pattern and the optical axis of the projection optical system at the position of the intermediate image is θ,
The image height of the position where the center of the pattern forms an image on the image plane is I,
The radius of curvature and the effective diameter of the fourth reflecting surface are R4, D4,
The radius of curvature and effective diameter of the sixth reflecting surface are R6, D6,
And when
前記主光線の光路上において、前記第4反射面と前記中間像との距離をLmとするとき、
On the optical path of the chief ray, when the distance between the fourth reflecting surface and the intermediate image is Lm,
前記パターンを像面上に縮小結像する、請求項1乃至5いずれかに記載の投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。 An illumination optical system that illuminates a pattern on the object surface with an illumination light beam from a light source;
An exposure apparatus comprising: the projection optical system according to claim 1, wherein the pattern forms a reduced image on the image plane.
前記露光された被露光体を現像する工程と、を有することを特徴とするデバイスの製造方法。 Exposing the object to be exposed using the exposure apparatus according to claim 6;
And a step of developing the exposed object to be exposed.
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