JP5365096B2 - 光学系、露光装置及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学系、露光装置に関するものであり、より具体的には光学系の中に配置される可変開口絞りに関するものである。また、本発明は、半導体素子、液晶表示素子などのデバイスを製造するためのリソグラフィ工程で使用される露光装置の光学系に使用して好適なものであり、該露光装置を用いる電子デバイスの製造方法にも関するものである。

半導体素子、液晶表示素子などのデバイスを製造するためのリソグラフィ工程では、基板への微細パターンの形成に際し、形成すべきパターンの形状に応じた光量分布を有する露光光で、表面に感光膜（フォトレジスト）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、適宜ウエハともいう）を露光する露光装置が用いられている。これらの露光装置としては、例えば、レチクル又はマスク（以下、「マスク」と総称する）を照明する照明光学系と、マスクのパターン像を基板上に投影する投影光学系とを備えた露光装置がある（例えば、特許文献１参照）。

近年においては、半導体集積回路の高集積化及び該高集積化に伴うパターンの微細化を図るために、投影光学系の更なる高解像度化が要求されている。さらに最近では、多種多様なパターンを高解像度で基板上に露光・転写できる露光装置が要求されており、そのような露光装置に用いられるマスクのマスクパターンには、近接した周期的なライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）パターン、近接及び周期的な（即ち、ホール径と同レベルの間隔で並べた）コンタクトホール列、近接せずに孤立した孤立コンタクトホール、その他の孤立パターン等がある。

上述のようなマスクパターンを基板上に高解像度で転写するには、マスクパターンの種類に応じて最適な露光条件を選択する必要がある。そのため、投影光学系の開口数ＮＡや、照明光学系の開口数ＮＡｉの開口径が変更可能であり、各々のマスクパターンに応じて最適な露光条件に設定することができる露光装置が実用化されている。また、そのような露光装置の一例としては、開口径が固定の固定型開口絞りや開口径が可変の可変型開口絞りを照明光学系又は投影光学系に備える露光装置が挙げられる。
国際公開第２００７／００４３５８号

しかしながら、従来の可変型開口絞りは、可変型開口絞りを配置すべき光学系の瞳面の周囲の全部に渡つて機械的な機構を配置する必要があった。このため、光学系を構成するレンズやミラーの配置構成への制限があり、光学系の小型化や、開口数（ＮＡ）の拡大に対する制約にもなっていた。

特に、特許文献１に示されるような、露光光としてＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）光（極端紫外線）を使用し、複数の反射ミラーを用いた反射型の光学系を採用したものにあっては、光路の折り曲げに伴い、可変型開口絞りを配置すべき部分の近傍に、前段側の光路、および後段側の光路が配置されるため、これらとの関係において、より制約の少ない構成が望まれる。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、開口絞りを構成する機械機構の、光学系瞳面に対する配置の自由度を増し、光学系の配置構成ヘの制限が少ない、より高性能の光学系を提供することを目的とする。

また、その光学系を用いた露光装置の提供、及び電子デバイスの製造方法を提供することも目的とする。

本発明の第１の態様である光学系は、所定面で、光束が通過する開口形状を変更可能な第１可変遮光部材を有する開口絞りを備える光学系において、前記第１可変遮光部材は、互いに異なる開口形状のそれぞれに対応して設けられ、前記開口形状の一部を規定する複数の第１遮光部材と、前記複数の第１遮光部材の少なくとも一つを、前記所定面と交差する第１方向に駆動する第１駆動部と、を備える光学系である。

本発明の第２の態様である露光装置は、第１面の像を第２面上に露光する露光装置であって、第１の態様の光学系を備えるものである。

本発明の第３の態様である電子デバイスの製造方法は、リソグラフィエ程を含む電子デバイスの製造方法であって、そのリソグラフィエ程は、第２の態様の露光装置を用いるものである。

本発明の光学系においては、光学系におけるレンズやミラーなどの光学系の配置構成への制限を低減させ、より高性能の光学系を実現することができる。特に、本発明の光学系は、反射型の光学系に好適である。

本発明の露光装置においては、本発明の光学系を用いることにより、より高解像度の露光装置を実現することもできる。

本発明の電子デバイスの製造方法においては、本発明の露光装置を用いているので、高集積で小型の電子デバイスを製造することもできる。

以下、投影露光装置の投影光学系に、本発明の光学系を適用した実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本例の露光装置の概要を示す図である。本例の露光装置は、波長５ｎｍ〜１００ｎｍ程度の極紫外線光であるＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）光を露光光として使用するＥＵＶ露光装置である。

本露光装置は、光源装置１からの露光用の照明光（露光光）ＩＬで反射型のマスクＭのパターン面（マスク面）を照明する照明光学系ＩＬＳと、マスクＭを載置し、マスクＭの位置決めを行うマスクステージＭＳと、マスクＭのパターン像をウエハＷ（感光性基板）上に投影する投影光学系（結像光学系）ＰＬと、ウエハＷを載置し、ウエハＷの位置決めを行うウエハステージＷＳを備える。

図１においては、ウエハＷの載置面の法線方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な平面内において図１の紙面に平行な方向をＹ方向、紙面に垂直な方向をＸ方向としている。なお、本露光装置は、マスクＭとウエハＷとを図１のＹ方向（以下、走査方向Ｙともいう）に走査移動させつつ、マスクＭ上のマスクパターンをウエハＷに投影する走査型露光装置である。

本例の露光装置は、その内部が真空雰囲気に維持される真空チャンバ１００を有しており、ＥＵＶ光の発光点からウエハＷまでの光路の全体は、真空チャンバ１００内に収められる。また、マスクステージＭＳには、不図示の静電チャック方式のマスクホルダが設けられ、そのマスクホルダによってマスクＭが保持される。同様に、ウエハステージＷＳには、不図示の静電チャック方式のウエハホルダが設けられ、そのウエハホルダによってウエハＷが保持される。さらに、マスクステージＭＳ及びウエハステージＷＳは、それぞれマスクステージ駆動部（不図示）及びウエハステージ駆動部（不図示）によって、Ｙ方向に所定ストロークで駆動可能であるとともに、Ｘ方向、Ｚ方向、Ｘ方向周りの回転方向であるθＸ方向、Ｙ方向回りの回転方向であるθＹ方向及びＺ方向回りの回転方向であるθＺ方向にも駆動可能である。

なお、不図示の制御部が配置されており、その制御部からマスクステージＭＳやウエハステージＷＳ等の本露光装置の各部に対して各種の指令を与える。レーザ励起型プラズマ光源又は放電励起型プラズマ光源等の光源装置１から射出された露光光は、コリメータミラー２により略平行光束とされ、照明光学系ＩＬＳに入射される。

照明光学系ＩＬＳに入射された露光光（照明光ＩＬ）は、オプティカルインテグレータ３に入射する。すなわち、照明光ＩＬは、反射型のオプティカルインテグレータ３を構成する第１のフライアイミラー３ａ（第１の均一化光学素子）と第２のフライアイミラー３ｂ（第２の均一化光学素子）とにより順次反射され、第２のフライアイミラー３ｂ上（又はその近傍）である照明光学系ＩＬＳの瞳面（照明光学系瞳面）に、所定の形状を有する実質的な面光源を形成する。その後、照明光ＩＬは、コンデンサミラー４によって集光され、光路折り曲げ用の平面ミラー５によって偏向されて、マスクＭのパターン面上の露光視野内を円弧スリット状の照明光ＩＬとしてほぼ均一に照明する。

マスクＭのパターン面により反射されて投影光学系ＰＬに入射した照明光ＩＬ（露光光）は、第１ミラーＰＭ１によって反射され、投影光学系ＰＬの瞳面又はその近傍に配置された開口絞りＳを介した後、第２ミラーＰＭ２に入射する。第２ミラーＰＭ２で反射された照明光ＩＬ（露光光）は、第３ミラーＰＭ３、第４ミラーＰＭ４、第５ミラーＰＭ５、第６ミラーＰＭ６の順に反射されて、ウエハＷ上の露光領域にマスクパターンの像を形成する。

次に、本例の開口絞りＳの詳細について説明する。

図２は、本実施形態における開口絞りを含む投影光学系の要部を拡大して示す斜視図、図３は本実施形態における開口絞りを構成する第１可変遮光部材の上面図、図４は同じく第１可変遮光部材の側面図である。

図２に示す如く、ミラーＰＭ１とミラーＰＭ２との間の光路中Ｏｐ２には、開口絞りＳが配置されている。開口絞りＳは、投影光学系ＰＬの瞳面又はその近傍面に、段階的に設定された複数のＮＡ（開口数）に対応した大きさの開口部ＳＨを形成する装置である。この開口絞りＳは、第１可変遮光部材ＶＲ１を構成する複数の第１遮光部材ＳＴ１と、第２可変遮光部材ＶＲ２を構成する複数の第２遮光部材ＳＴ２とが、それぞれ複数枚（図２ではそれぞれ１０枚）配置されて構成されたものである。

第１可変遮光部材ＶＲ１は、複数の第１遮光部材ＳＴ１を有し、その複数の第１遮光部材ＳＴ１によって開口絞りＳの開口形状の輪郭の少なくとも一部（第１部分）を規定するものである。同様に、第２可変遮光部材ＶＲ２は、複数の第２遮光部材ＳＴ２を有し、その複数の第２遮光部材ＳＴ２によって開口絞りＳの開口形状の輪郭の第１遮光部材ＳＴ１によって規定される第１部分以外の少なくとも一部（第２部分）を規定するものである。なお、ここでは、後述するように、第１遮光部材ＳＴ１は開口絞りＳの開口形状の輪郭の半分を規定し、第２遮光部材ＳＴ２は開口絞りＳの開口形状の輪郭の残りの半分を規定するように構成されている。

複数の第１遮光部材ＳＴ１は、少なくとも一方の面（開口形状を規定する内面）が曲面形状（円弧状、楕円弧状、又はこれらに類する曲線形状）の部材からなる。一例として、薄い平板を、その断面形状が、円弧状、楕円弧状、又はこれらに類する曲線形状となるように湾曲させた形状を有する半筒状（半円筒状、半楕円筒状）又は部分筒状の部材から構成される。ここでは、第１遮光部材ＳＴ１は、形成すべき開口形状が円形であるものとして、半円筒状の部材からなるものとする。第１遮光部材ＳＴ１の先端（図２において、上端）が開口絞りＳの開口形状を規定する開口部ＳＨに向けて配置され、その上端が、開口絞りＳの開口形状の輪郭の少なくとも一部（第１部分）を形成するように構成される。また、一例として、本実施形態における第１遮光部材ＳＴ１の材料は、ステンレス鋼で構成されている。なお、第１遮光部材ＳＴ１の材料としては、熱伝導率の高い金属などが望ましい。

この実施形態における第１可変遮光部材ＶＲ１は、図３及び図４に示すように、１０枚の第１遮光部材ＳＴ１−１〜ＳＴ１−１０を有しており、これらの第１遮光部材ＳＴ１−１〜ＳＴ１−１０は、外側のもの（ＳＴ１−１）から内側のもの（ＳＴ１−１０）に向かって、次第に径が小さくなるように略相似形状となっており、所定面と交差する第１方向と略直交する第２方向に近接して（所定の隙間をもって）、大径のものの内側に小径のものが順次遊嵌されるように、それぞれ配置されている。

ここで、所定面とは、投影光学系ＰＬの瞳面又はその近傍面であり、この実施形態では、光軸ＡＸに略直交する面（マスクＭのパターン面と略平行な面）である。なお、本実施形態においては、第１方向は該所定面に略直交する方向、すなわち、図２に示す如く光軸ＡＸに略平行な方向（Ｚ方向）に設定されており、該第１方向に略直交する第２方向はスキャン方向（Ｙ方向）に設定されている。但し、第２方向は非スキャン方向（Ｘ方向）に設定されてもよい。また、第１遮光部材ＳＴ１（ＳＴ１−１〜ＳＴ１−１０）のそれぞれの先端（図２で上端）は、上述した所定面に略平行な面内に位置するように構成されている。

本実施形態の複数の第１遮光部材ＳＴ１（ＳＴ１−１〜ＳＴ１−１０）は、それぞれ不図示の支持部材を介して光軸ＡＸに略平行な方向（第１方向）にスライド可能に支持されており、第１遮光部材ＳＴ１（ＳＴ１−１〜ＳＴ１−１０）のそれぞれは、第１遮光部材ＳＴ１（ＳＴ１−１〜ＳＴ１−１０）を光軸ＡＸに略平行な方向にスライド駆動、すなわち押し引き駆動させるための駆動手段ＤＲ１（第１駆動部）と連結されている。

複数の第１遮光部材ＳＴ１（ＳＴ１−１〜ＳＴ１−１０）は、それぞれの先端（図２で上端）が、第１ミラーＰＭ１と第２ミラーＰＭ２との間であって光路Ｏｐ２の下方の外側に位置する待機位置に設定されており、その何れかが、第１ミラーＰＭ１と第２ミラーＰＭ２との間の光路Ｏｐ２に対して、図２で下方の待機位置から上方に（第１遮光部材ＳＴ１の上端が瞳面に至る位置まで）駆動手段ＤＲ１によってスライド駆動されることによって、投影光学系ＰＬの開口絞りＳの開口部ＳＨの形状の一部を段階的に変えることができるようになっている。

複数の第２遮光部材ＳＴ２は、複数の第１遮光部材ＳＴ１とは異なる位置に配置され、第１遮光部材ＳＴ１と同様に、少なくとも一方の面（開口形状を規定する内面）が曲面形状（円弧状、楕円弧状、又はこれらに類する曲線形状）の部材からなる。一例として、薄い平板を、その断面形状が、円弧状、楕円弧状、又はこれらに類する曲線形状となるように湾曲させた形状を有する半筒状（半円筒状、半楕円筒状）又は部分筒状の部材から構成される。ここでは、第２遮光部材ＳＴ１は、半円筒状の部材からなるものとする。第２遮光部材ＳＴ２の先端（図２において、下端）が開口絞りＳの開口形状を規定する開口部ＳＨに向けて配置され、その下端が、開口絞りＳの開口形状の輪郭の少なくとも一部（第２部分）を形成するように構成される。また、一例として、本実施形態における第２遮光部材ＳＴ２の材料は、ステンレス鋼で構成されている。なお、第２遮光部材ＳＴ２の材料としては、熱伝導率の高い金属などが望ましい。

この実施形態における第２可変遮光部材ＶＲ２は、詳細図示は省略しているが、図３及び図４に示した第１遮光部材ＳＴ１（ＳＴ１−１〜ＳＴ１−１０）と同様に、これらにそれぞれ対応する（相対形状を有する）１０枚の第２遮光部材ＳＴ２−１〜ＳＴ２−１０を有しており、これらの第２遮光部材ＳＴ２−１〜ＳＴ２−１０は、外側のもの（ＳＴ２−１）から内側のもの（ＳＴ２−１０）に向かって、次第に径が小さくなるように略相似形状となっており、所定面と交差する第３方向と略直交する第４方向に近接して（所定の隙間をもって）、大径のものの内側に小径のものが順次遊嵌されるように、それぞれ配置されている。

ここで、所定面とは、投影光学系ＰＬの瞳面又はその近傍面であり、この実施形態では、光軸ＡＸに略直交する面（マスクＭのパターン面と略平行な面）であるのは、上述した通りである。なお、本実施形態においては、第３方向は該所定面に略直交する方向、すなわち、光軸ＡＸに略平行な方向（Ｚ方向）に設定されており、該第３方向に略直交する第４方向はスキャン方向（Ｙ方向）に設定されている。但し、上述の第２方向が非スキャン方向（Ｘ方向）に設定されている場合には、第４方向も非スキャン方向（Ｘ方向）に設定される。また、第２遮光部材ＳＴ２（ＳＴ２−１〜ＳＴ２−１０）のそれぞれの先端（図２で下端）は、上述した所定面に略平行な面内に位置するように構成されている。

本実施形態の複数の第２遮光部材ＳＴ２（ＳＴ２−１〜ＳＴ２−１０）は、それぞれ不図示の支持部材を介して光軸ＡＸに略平行な方向（第３方向）にスライド可能に支持されており、第２遮光部材ＳＴ２（ＳＴ２−１〜ＳＴ２−１０）のそれぞれは、第２遮光部材ＳＴ２（ＳＴ２−１〜ＳＴ２−１０）を光軸ＡＸに略平行な方向にスライド駆動、すなわち押し引き駆動させるための駆動手段ＤＲ２（第２駆動部）と連結されている。

複数の第２遮光部材ＳＴ２（ＳＴ２−１〜ＳＴ２−１０）は、それぞれの先端（図２で下端）が、第１ミラーＰＭ１と第２ミラーＰＭ２との間の光路Ｏｐ２の上方の外側に位置する待機位置に設定されており、その何れかが、第１ミラーＰＭ１と第２ミラーＰＭ２との間の光路Ｏｐ２に対して、図２で上方の待機位置から下方に（第２遮光部材ＳＴ２の下端が瞳面に至る位置まで）駆動手段ＤＲ２によってスライド駆動されることによって、投影光学系ＰＬの開口絞りＳの開口部ＳＨの形状のうち、複数の第１遮光部材ＳＴ１が規定する部分以外の開口部ＳＨの形状を段階的に変えることができるようになっている。

具体的には、各第１遮光部材ＳＴ１及び各第２遮光部材ＳＴ２の内径は、例えば、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡの可変範囲（例えば、０．１〜０．５や０．１５〜０．３５）に従って、１０ｍｍ〜２００ｍｍ程度の範囲内で設定される。また、第１遮光部材ＳＴ１及び第２遮光部材ＳＴ２の枚数は、ここではそれぞれ１０枚を例示したが、開口数ＮＡのステップ数（例えば、０．０１や０．００５）に応じた段数に従って、それぞれ２０〜４０枚程度に設定される。各第１遮光部材ＳＴ１間の間隔、各第２遮光部材ＳＴ２間の間隔は、その板厚（例えば、０．２ｍｍ程度）との関係において、例えば２〜３ｍｍ程度に設定される。

本実施形態においては、複数の第１遮光部材ＳＴ１と複数の第２遮光部材ＳＴ２とのそれぞれは、互いに対をなしており、それぞれ対応するもの同士は実質的に同一形状であるとともに、所定面又はその近傍面において第１遮光部材ＳＴ１の上端と第２遮光部材ＳＴ２の下端とで開口形状を規定するように、所定面又はその近傍面を挟んで互いに相対的に配置されており、各駆動手段ＤＲ１、ＤＲ２によってそれぞれ相対的に進退（互いに逆向きに移動）されるようになっている。

このように、本実施形態における開口絞りＳは、その開口形状が、第１方向（この実施形態では、光軸ＡＸの方向又は光軸ＡＸに略平行な方向）に沿ってスライド（進退）される複数の第１遮光部材ＳＴ１、及び第３方向（この実施形態では、光軸ＡＸの方向又は光軸ＡＸに略平行な方向）に沿ってスライド（進退）される複数の第２遮光部材ＳＴ２によって形成できるように構成されているので、投影光学系ＰＬの瞳の周囲に機械的な機構を配置することなく、所定の２方向（第１方向及び第３方向）に機械的な機構を設けるのみで、選択的に設定される開口数ＮＡに応じて、これを段階的に可変とできる開口絞りを構成することができる。

なお、本実施形態においては、第１遮光部材ＳＴ１のスライド方向（第１方向）及び第２遮光部材ＳＴ２のスライド方向（第３方向）は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと略平行な方向であるとした。ただし、第１方向及び第３方向は、前記所定面に交差する方向、すなわち前記所定面に平行する方向以外（光軸ＡＸに直交する方向以外）の方向であればよく、これらの第１及び第３方向は、光学系を構成するミラー等、及びそれらの保持部材との機械的な干渉を避けるのに適した方向に設定すればよい。

また、複数の第１遮光部材ＳＴ１をそれぞれスライドさせる上述の駆動手段ＤＲ１（第１駆動部）としては、ステッピングモーター及びラックアンドピニオンなどを有する機構によって複数の第１遮光部材ＳＴ１をそれぞれスライドさせるようにしたものを用いることができる。また、該駆動手段ＤＲ１としては、ステッピングモーター及びラックアンドピニオンなどからなる機構の代わりに、複数の第１遮光部材ＳＴ１のそれぞれに連結される、リエアモーターからなるアクチュエータを有し、そのアクチュエータからの動力によって複数の第１遮光部材をそれぞれスライドさせるように構成したものを用いてもよい。

なお、上述の駆動手段ＤＲ１の一例として、第１遮光部材ＳＴ１をスライドさせるものを例として説明したが、第２遮光部材ＳＴ２の駆動手段ＤＲ２（第２駆動部）においても、上述の第１遮光部材ＳＴ１をスライドさせるものと同様な構成をとることができる。

また、上述の駆動手段ＤＲ１（第１駆動部）は、複数の第１遮光部材ＳＴ１が開口絞りＳの開口形状の輪郭の少なくとも一部（第１部分）を形成できるように、不図示の制御部からの制御信号に基づいて所定量を駆動するように構成される。さらに、上述の駆動手段ＤＲ２（第２駆動部）は、複数の第２遮光部材ＳＴ２が開口絞りＳの開口形状の輪郭の少なくとも一部（第２部分）を形成できるように、不図示の制御部からの制御信号に基づいて所定量を駆動するように構成される。

このように、本実施形態における開口絞りＳにおいては、所定面又はその近傍面において開口絞りＳの開口形状が複数の第１遮光部材ＳＴ１及び複数の第２遮光部材ＳＴ２によって形成できるように構成されるとともに、駆動手段ＤＲ１（第１駆動部）によって複数の第１遮光部材ＳＴ１のそれぞれが独立してスライドされるように構成されること及び駆動手段ＤＲ２（第２駆動部）によって複数の第２遮光部材ＳＴ２のそれぞれが独立してスライドされるように構成されることによって、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡを段階的に変更することができる。

次に、本実施形態における開口絞りＳの動作について、図５〜図１０を参照して説明する。ここでは、説明を簡単にするため、第１遮光部材ＳＴ１として最大ＮＡを規定する第１遮光部材ＳＴ１−１から最小ＮＡを規定する第１遮光部材ＳＴ１−５までの５枚が、第２遮光部材ＳＴ２として最大ＮＡを規定する第２遮光部材ＳＴ２−１から最小ＮＡを規定する第２遮光部材ＳＴ２−５までの５枚が設けられているものとして説明する。

なお、例えば、第１遮光部材ＳＴ１−３は第１遮光部材ＳＴ１−１と第１遮光部材ＳＴ１−５との中間のＮＡを規定するものであり、第１遮光部材ＳＴ１−２は第１遮光部材ＳＴ１−１と第１遮光部材ＳＴ１−３との中間のＮＡを規定するものであり、第１遮光部材ＳＴ１−４は第１遮光部材ＳＴ１−５と第１遮光部材ＳＴ１−３との中間のＮＡを規定するものである。また、例えば、第２遮光部材ＳＴ２−３は第２遮光部材ＳＴ２−１と第２遮光部材ＳＴ２−５との中間のＮＡを規定するものであり、第２遮光部材ＳＴ２−２は第２遮光部材ＳＴ２−１と第２遮光部材ＳＴ２−３との中間のＮＡを規定するものであり、第２遮光部材ＳＴ２−４は第２遮光部材ＳＴ２−５と第２遮光部材ＳＴ２−３との中間のＮＡを規定するものである。

全ての第１遮光部材ＳＴ１−１〜ＳＴ１−５及び全ての第２遮光部材ＳＴ２−１〜ＳＴ２−５が待機位置に設定された状態が図５に示されている。この待機位置にある状態では、最大ＮＡを規定する第１遮光部材ＳＴ１−１及び第２遮光部材ＳＴ２−１が、その先端（第１遮光部材にあっては上端、第２遮光部材にあっては下端）が瞳面ＰＰに設定されており、その他の第１遮光部材ＳＴ１−２〜ＳＴ１−５及び第２遮光部材ＳＴ２−２〜ＳＴ２−５の先端は、これらの第１遮光部材ＳＴ１−１及び第２遮光部材ＳＴ２−１により規定される光路の外側に設定されている。これにより、最大ＮＡに対応する開口部ＳＨが形成されている。

なお、最大ＮＡを規定する第１遮光部材ＳＴ１−１及び第２遮光部材ＳＴ２−１は、この実施形態では、図５〜図９に示した位置で、固定されているものとする。但し、最大ＮＡを規定する第１遮光部材ＳＴ１−１及び第２遮光部材ＳＴ２−１は、その余の第１遮光部材ＳＴ１−２〜ＳＴ１−５及び第２遮光部材ＳＴ２−２〜ＳＴ２−５と同様にスライドできるように設けられていてもよい。

最大ＮＡよりも１段小さいＮＡを規定する場合には、図６に示されるように、第１遮光部材ＳＴ１−２及び第２遮光部材ＳＴ２−２を、それぞれの先端が瞳面ＰＰに位置するように、瞳面ＰＰに向けてスライドさせる。これにより、最大ＮＡよりも１段小さいＮＡに対応する開口部ＳＨが形成される。最大ＮＡよりも２段小さいＮＡを規定する場合には、図７に示されるように、第１遮光部材ＳＴ１−３及び第２遮光部材ＳＴ２−３を、それぞれの先端が瞳面ＰＰに位置するように、瞳面ＰＰに向けてスライドさせる。これにより、最大ＮＡよりも２段小さいＮＡに対応する開口部ＳＨが形成される。最小ＮＡよりも１段大きいＮＡを規定する場合には、図８に示されるように、第１遮光部材ＳＴ１−４及び第２遮光部材ＳＴ２−４を、それぞれの先端が瞳面ＰＰに位置するように、瞳面ＰＰに向けてスライドさせる。これにより、最小ＮＡよりもに１段大きいＮＡに対応する開口部ＳＨが形成される。最小ＮＡを規定する場合には、図９に示されるように、第１遮光部材ＳＴ１−５及び第２遮光部材ＳＴ２−５を、それぞれの先端が瞳面ＰＰに位置するように、瞳面ＰＰに向けてスライドさせる。これにより、最小ＮＡに対応する開口部ＳＨが形成される。

なお、例えば、図１０に示されるように、より小さいＮＡを規定する場合（同図では最小ＮＡの場合を表示）には、それよりも大きいＮＡを規定する第１遮光部材（同図ではＳＴ１−２〜ＳＴ１−４及び第２遮光部材（同図ではＳＴ２−２〜ＳＴ２−４）の全部又は何れかは待機位置に待機させたままであってもよい。

このように、対をなす第１遮光部材と第２遮光部材とを互いに相対するように逆方向にスライドさせることにより、開口絞りＳの開口形状を最大ＮＡに対応するものから最小ＮＡに対応するものまでの間で段階的に変更することができる。

なお、投影光学系ＰＬによっては、いわゆる瞳の球面収差により、開口数ＮＡの可変により瞳面ＰＰの位置が光軸方向に若干ずれる（シフトする）場合もある。この場合において、開口絞りＳの位置を厳格に設定するには、投影光学系ＰＬの開口絞りＳは、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡの値に応じて光軸方向の位置を可変とできることが望ましい。本例では、このような場合に、特別な構成を採用することなく対応することができる。すなわち、例えば、図１１に示す如く、瞳面が符号ＰＰを付した位置から符号ＰＰ１を付した位置にずれ量ｄだけずれる場合には、一例として最小ＮＡを規定するものとして、第１遮光部材ＳＴ１−５及び第２遮光部材ＳＴ２−５を、それぞれの先端が瞳面ＰＰ１に位置するように、瞳面ＰＰ１に向けてスライドさせることにより、対応することができる。このように、開口数ＮＡの変更に応じて、瞳面の位置が変わる場合にも、特別な構成を採用することなく容易に対応することができる。

次に、第１遮光部材ＳＴ１及び第２遮光部材ＳＴ２からなる開口絞りＳの配置について説明する。図１２は、本実施形態の投影光学系ＰＬにおける第１遮光部材ＳＴ１及び第２遮光部材ＳＴ２の配置を説明するための概略図である。上述したように、本例の開口絞りＳは、第１ミラーＰＭ１と第２ミラーＰＭ２との光路中に形成される投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰに開口部ＳＨを形成するものである。そして、複数の第１遮光部材ＳＴ１は、瞳面ＰＰにおいて光束を規定する開口絞りＳの開口形状の少なくとも一部（第１部分）を形成するようにそれぞれ配置される。さらに、複数の第２遮光部材ＳＴ２は、瞳面ＰＰにおいて光束を規定する開口絞りＳの開口形状の少なくとも一部（第２部分）を形成するようにそれぞれ配置される。

ここで、本実施形態における投影光学系ＰＬは、図１に示す如く、光軸ＡＸに軸対称な共軸反射光学系である。このような光学系においては、マスクＭからウエハＷに至る光束は、複数のミラー（第１ミラーＰＭ１〜第６ミラーＰＭ６）によって順次反射されるとともに、その各光路は空間的に相当程度重複して、各ミラーの間を往復するものとなる。また、投影光学系ＰＬを構成するミラーであって光軸上に配置された円形のミラー（例えば第２ミラー）による遮蔽を回避するために、その視野の形状は、物体面上及び像面上において、光軸から所定の半径だけ離れた円弧状の領域の一部であることが一般的である。

本例の投影光学系ＰＬでは、その視野（領域）は、物体面（マスクＭ）上で、光軸ＡＸから＋Ｙ方向（第５方向）に離れた（偏心した）位置を中心とする円弧状の領域である。そして、投影光学系ＰＬが光軸対称な光学系であることから、各ミラー（第１ミラーＰＭ１〜第６ミラーＰＭ６）で反射された各光束は、光軸ＡＸを中心として収束方向に、または光軸ＡＸを中心として発散する方向に反射されることになる。

その結果、図１２に示す如く、マスクＭを介して第１ミラーＰＭ１へ入射する光束は瞳面ＰＰに対して＋Ｙ方向に近接した部分Ｐ１を通過し、第２ミラーＰＭ２を介して第３ミラーＰＭ３へ入射する光束は、瞳面ＰＰに対して−Ｙ方向に近接した部分Ｐ２を通過することとなる。

このように、本実施形態における投影光学系ＰＬは共軸な反射光学系であるために、開口絞りを配置すべき瞳面の近傍においては、Ｙ方向に沿って複数の光路が近接しており、その間の部分（空間）Ｓｐ３，Ｓｐ４の部分は一般に小さい。しかし、図１２から理解できるように、瞳面ＰＰに対して交差する方向に沿っては、他の光路が近接して配置されない部分がある。すなわち、第１ミラーＰＭ１と第２ミラーＰＭ２との間の光路の下側であって、第１ミラーＰＭ１と第３ミラーＰＭ３との間の部分Ｓｐ１、及び第１ミラーＰＭ１と第２ミラーＰＭ２との間の光路の上側であって、マスクＭと第２ミラーＰＭ２との間の部分Ｓｐ２には、他の光路が配置されない十分に大きな空間が存在している。

従って、各ミラーで反射された各光束が、瞳面ＰＰに近接して配置される場合、瞳面ＰＰの周囲を取り囲むように配置する必要のある従来の開口絞りでは、それらの光束を遮蔽してしまうために、配置することが困難である。しかし、本例の開口絞りＳであれば、図１２に示す如く、複数の第１遮光部材ＳＴ１は、そのスライド方向が瞳面ＰＰに交差する第１方向（本例では、光軸ＡＸに略平行な方向）に設定されて空間Ｓｐ１に配置されているので、近接する他の光束を遮蔽することなく配置することができる。

同様に、図１２に示す如く、複数の第２遮蔽部材ＳＴ２は、そのスライド方向が瞳面ＰＰに交差する第３方向（本例では、第１方向と同じ光軸ＡＸに略平行な方向）に設定されて空間Ｓｐ２に配置されているので、近接する他の光束を遮蔽することなく配置することができる。

このように、例えば投影光学系ＰＬの光路が各ミラーＰＭ１〜ＰＭ６で折り返されることによって、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰの近傍において投影光学系ＰＬの光路が近接するような構成であっても、本実施形態における開口絞りＳは、投影光学系ＰＬの光路を遮蔽することなく、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡを段階的に変えることができる。従って、投影光学系ＰＬの設計上の自由度を高くすることができるとともに、投影光学系ＰＬの小型化を図ることができる。

また、本実施形態においては、第１遮光部材ＳＴ１及び第２遮光部材ＳＴ２は、図１２に符号Ｌ１で示す如く、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに略平行な方向に沿って相対的にスライドするようにそれぞれ配置されている。しかし、同図に符号Ｌ２で示す如く、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰと交差する方向であって且つ投影光学系ＰＬの光路を遮蔽しない方向であれば如何なる方向であってもよい。また、第１遮光部材ＳＴ１及び第２遮光部材ＳＴ２は、互いに異なる方向に沿ってスライドするように配置されてもよい。すなわち、第１方向と第３方向とは、互いに同一の方向に設定されている必要はなく、互いに異なる方向に設定されてもよい。

また、上述した実施形態では、複数の第１遮光部材ＳＴ１及び複数の第２遮光部材ＳＴ２は、選択的に設定される開口数ＮＡに応じて、各駆動手段ＤＲ１、ＤＲ２（第１駆動部、第２駆動部）によってスライド駆動されるようにして、開口数ＮＡを自動的に変更し得るようにしたが、何れか一方又は双方を、手動によってスライドできるように構成してもよい。

さらに、上述した実施形態では、形成すべき開口形状を２分割して、それぞれを半筒状の第１遮光部材ＳＴ１及び第２遮光部材ＳＴ２によって規定するようにしたが、形成すべき開口形状を３分割以上に分割して、それぞれを部分筒状の複数の遮光部材によって規定するようにしてもよい。例えば、４分割する場合には、図１３に示す如く、形成すべき開口形状の９０°に相当する円弧状断面を有する部分筒状の複数の遮光部材ＳＴ３を４組設けて、各開口数ＮＡに応じて４組の遮光部材ＳＴ３により開口形状を規定するようにしてもよい。但し、駆動手段を含めてその構成が複雑化し、スライド駆動により生じる粉塵や化学的な汚染物質の発生が懸念されるため、上述した実施形態のように、２分割が適切である。

なお、上述した実施形態においては、第１可変遮光部材ＶＲ１を構成する複数の第１遮光部材ＳＴ１及び第２可変遮光部材ＶＲ２を構成する複数の第２遮光部材ＳＴ２は、それぞれをスライド可能に構成したが、第２可変遮光部材ＶＲ２に代えて、開口形状の第２部分を規定する複数の固定遮光部材を準備し、これらの何れかを前記所定面に交換して固定し得るように構成してもよい。この場合、固定遮光部材としては、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡの範囲（例えば０．１５〜０．３５）で平均的で且つ最適な開口絞りＳの開口形状の少なくとも一部（第２部分）を形成するように構成する。そして、開口数ＮＡの段数に応じてその内径の異なるものを複数準備し、開口数ＮＡを変更する際には、該当する内径を有する固定遮光部材を交換して取り付けるようにする。

なお、上述した複数の第２遮光部材ＳＴ２と同じ部材を、固定遮光部材として、投影光学系ＰＬのフレーム等に交換可能に固定してするようにしてもよい。このような場合においても、本実施形態における開口絞りＳは、その開口形状が複数の第１遮光部材ＳＴ１及び上記の固定遮光部材によって形成できるように構成されるので、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰの周囲に渡って機械的な機構を配置することなく、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡを段階的に変えることができる。

なお、上記の実施形態においては、第２遮光部材ＳＴ２に代えて、例えば円弧状のエッジ部を持つ部材が開口絞りＳの開口部ＳＨに向けて出入り可能に配置された１つの絞り羽根に置き換えることも可能である。この場合、その絞り羽根は、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡの範囲（例えば０．１５〜０．３５）で平均的で且つ最適な開口絞りＳの開口形状の少なくとも一部（第２部分）を形成するように構成すればよい。このような場合においても、本実施形態における開口絞りＳは、その開口形状が複数の第１遮光部材ＳＴ１及び上記の絞り羽根によって形成できるように構成されるので、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰの周囲に渡って機械的な機構を配置することなく、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡを段階的に変えることができる。

また、本実施形態における投影光学系ＰＬは、上述の６枚の非球面の各ミラーＰＭ１〜ＰＭ６で構成される光学系に限られるものではなく、８枚のミラーや１０枚のミラーなど、他の枚数のミラーからなる反射光学系を用いることもできる。さらに、本発明は、反射光学素子としてのミラーからなる反射光学系のみならず、反射光学素子としてのミラーと屈折光学素子としてのレンズを組み合わせて構成される反射屈折光学系、屈折光学素子としてのレンズを組み合わせて構成される屈折光学系にも、適用することができる。

なお、本実施形態における露光装置に用いられるミラー（例えば、コリメータミラー２、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬの各ミラー）は、ＥＵＶ光を反射させるために、反射面に多層膜が形成されている。例えば、この多層膜は、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜やＭｏ／Ｂｅ多層膜などで構成される。

また、本実施形態の光源装置１から射出されるＥＵＶ光（露光光）の波長は、高解像度を達成するために５０ｎｍ以下とすることが望ましく、一例としては１１．８ｎｍ又は１３．５ｎｍを使用することが望ましい。

なお、上記形態の開口絞りＳは、照明光学系に対しても適用することができる。すなわち、図１において、上記の開口絞りＳを、照明光学系ＩＬＳの瞳面又は瞳面近傍に適用することもできる。この場合、複数の第１遮光部材ＳＴ１を、照明光学系ＩＬＳに配置される開口絞りＳの近傍面にそれぞれ配置することもできる。さらに、複数の第２遮光部材ＳＴ２を、照明光学系ＩＬＳに配置される開口絞りＳの近傍面にそれぞれ配置することもできる。

また、本実施形態における照明光学系ＩＬＳは、マスクＭのパターン面上の露光視野内を照明する構成であればよく、具体的な構成は特に制限されない。

なお、以上の説明においては、露光対象となる基板として半導体ウエハＷを想定したが、露光対象となる基板は半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスク又はレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）、又はフィルム部材などであってもよい。

また、その基板は、その形状が円形に限られるものではなく、矩形など他の形状でもよい。また、本実施形態の光学系を適用する露光装置の形態は、上述したマスクＭとウエハＷとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）に限らず、マスクＭとウエハＷとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）であってもよい。

また、本実施形態の走査型露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることは言うまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が完了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

次に、本実施形態における露光装置を用いた電子デバイスの製造方法について説明する。

上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図１４に示す如く、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ１１１、この設計ステップ１１１に基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ１１２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造するステップ１１３、前述した実施形態の露光装置によりマスクのパターンを基板へ露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチングエ程などを含む基板処理ステップ１１４、デバイス組み立てステップ（ダイシングエ程、ボンディングエ程、パッケージング工程などの加エプロセスを含む）１１５、並びに検査ステップ１１６等を経て製造される。言い換えると、このデバイスの製造方法は、リソグラフィ工程を含み、そのリソグラフィ工程で上記の実施形態の露光装置を用いて感光性基板を露光している。

なお、本発明は上述した全ての構成要素を適宜組み合わせて用いる事が可能であり、また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

本発明の実施形態におけるＥＵＶ露光装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態における開口絞りを備える投影光学系の要部構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態における第１遮光部材の構成を示す上面図である。 本発明の実施形態における第１遮光部材の構成を示す側面図である。 本発明の実施形態における第１及び第２遮光部材の動作を示す図であって、最大ＮＡを規定する場合を示す図である。 本発明の実施形態における第１及び第２遮光部材の動作を示す図であって、最大ＮＡより１段小さいＮＡを規定する場合を示す図である。 本発明の実施形態における第１及び第２遮光部材の動作を示す図であって、最大ＮＡより２段小さいＮＡを規定する場合を示す図である。 本発明の実施形態における第１及び第２遮光部材の動作を示す図であって、最小ＮＡより１段大きいＮＡを規定する場合を示す図である。 本発明の実施形態における第１及び第２遮光部材の動作を示す図であって、最小ＮＡを規定する場合を示す図である。 本発明の実施形態における第１及び第２遮光部材の他の動作を示す図である。 本発明の実施形態における第１及び第２遮光部材のさらに他の動作を示す図である。 本発明の実施形態における投影光学系の要部を模式的に示す正面図である。 本発明の実施形態における４分割した部分筒状（９０°）の部材からなる遮光部材の構成を示す上面図である。 本発明の実施形態における電子デバイスの製造方法の概要を示す流れ図である。

符号の説明

１…光源装置、ＩＬＳ…照明光学系、ＰＬ…投影光学系、ＰＭ１〜ＰＭ６…ミラー、Ｍ…マスク、Ｗ…ウエハ、ＩＬ…照明光、ＰＰ，ＰＰ１…瞳面、Ｓ…可変開口絞り、ＶＲ１…第１可変遮光部材、ＶＲ２…第２可変遮光部材、ＳＴ１（ＳＴ１−１〜ＳＴ１−１０）…第１遮光部材、ＳＴ２（ＳＴ２−１〜ＳＴ２−１０）…第２遮光部材、ＡＸ…光軸、ＳＨ…開口部。

Claims (24)

1. 所定面で、光束が通過する開口形状を変更可能な第１可変遮光部材を有する開口絞りを備える光学系において、
   前記第１可変遮光部材は、
   互いに異なる開口形状のそれぞれに対応して設けられ、前記開口形状の一部を規定する複数の第１遮光部材と、
   前記複数の第１遮光部材の少なくとも一つを、前記所定面と交差する第１方向に駆動する第１駆動部と、
   を備えることを特徴とする光学系。
2. 前記複数の第１遮光部材は、前記所定面における長さよりも前記第１方向における長さが長い板状の部材でそれぞれ構成されることを特徴とする請求項１記載の光学系。
3. 前記第１駆動部は、前記所定面に対して前記第１方向に離れた空間に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の光学系。
4. 前記第１遮光部材は、少なくとも一方の面が曲面形状の部材であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学系。
5. 前記第１遮光部材はその断面形状が円弧形状、楕円弧形状又はこれらに類する曲線形状である半筒状又は部分筒状の部材であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学系。
6. 前記第１可変遮光部材が規定する開口形状の一部とは異なる部分を規定する第２可変遮光部材を備え、
   前記第２可変遮光部材は、前記所定面に配置され、前記開口形状の一部とは異なる部分を規定する交換可能な固定遮光部材を有することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光学系。
7. 前記第１可変遮光部材が規定する開口形状の一部とは異なる部分を規定する第２可変遮光部材を備え、
   前記第２可変遮光部材は、
   互いに異なる開口形状のそれぞれに対応して設けられ、前記開口形状の一部とは異なる部分を規定する複数の第２遮光部材と、
   前記複数の第２遮光部材の少なくとも一つを、前記所定面と交差する第３方向に進退する第２駆動部と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光学系。
8. 前記複数の第２遮光部材は、前記所定面における長さよりも前記第３方向における長さが長い板状の部材でそれぞれ構成されることを特徴とする請求項７記載の光学系。
9. 前記第２駆動部は、前記所定面に対して前記第３方向に離れた空間に設けられることを特徴とする請求項７または８に記載の光学系。
10. 前記第２遮光部材は、少なくとも一方の面が曲面形状の部材であることを特徴とする請求項７から請求項９の何れか一項に記載の光学系。
11. 前記第２遮光部材はその断面形状が円弧形状、楕円弧形状又はこれらに類する曲線形状である半筒状又は部分筒状の部材であることを特徴とする請求項７から請求項１０の何れか一項に記載の光学系。
12. 前記第１可変遮光部材と前記第２可変遮光部材とは、前記所定面を挟んで互いに相対的に配置されることを特徴とする請求項７から請求項１１の何れか一項に記載の光学系。
13. 前記第１遮光部材と前記第２遮光部材とは、互いに相対的に進退されることを特徴とする請求項８から請求項１２の何れか一項に記載の光学系。
14. 前記第１方向と前記第３方向とは、互いに略平行であることを特徴とする請求項７から請求項１３の何れか一項に記載の光学系。
15. 前記第１遮光部材と前記第２遮光部材とは、互いに逆向きに移動されることを特徴とする請求項７から請求項１４の何れか一項に記載の光学系。
16. 前記第１可変遮光部材が規定する開口形状の一部と前記第２可変遮光部材が規定する前記開口形状の一部とは異なる部分とは、互いに同一平面上にあることを特徴とする請求項７から請求項１５の何れか一項に記載の光学系。
17. 前記第３方向は、前記光学系の光軸方向と略平行であることを特徴とする請求項７から請求項１６の何れか一項に記載の光学系。
18. 前記第１方向は、前記光学系の光軸方向と略平行であることを特徴とする請求項１から請求項１７の何れか一項に記載の光学系。
19. 前記所定面は、前記光学系の瞳面又はその近傍面であることを特徴とする請求項１から請求項１８の何れか一項に記載の光学系。
20. 前記光学系は、物体面上の所定の視野領域を像面上に結像する結像光学系であることを特徴とする請求項１から請求項１９の何れか一項に記載の光学系。
21. 前記光束は、ＥＵＶ光であることを特徴とする請求項１から請求項２０の何れか一項に記載の光学系。
22. 第１面の像を第２面上に露光する露光装置であって、
    請求項１から請求項２１の何れか一項に記載の光学系を備えることを特徴とする露光装置。
23. 露光光を供給するＥＵＶ光源装置をさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の露光装置。
24. リソグラフィ工程を含む電子デバイスの製造方法であって、
    前記リソグラフィ工程は、請求項２２または請求項２３に記載の露光装置を用いることを特徴とする電子デバイスの製造方法。

Images