(57)【要約】【課題】大きな透過率補正を実現可能な光学フィルタ、光学系及び露光装置を提供する。【解決手段】入射光を透過することによって入射光の照度分布を補正する光学フィルタ１Ａは、ガラス基板１０と、ガラス基板１０の第１領域１２Ａの上に設けられ、ＭｇＦ２層２２を含む反射防止膜２０Ａと、ガラス基板１０の第２領域１４Ａの上に設けられ、ＬａＦ３層３２を含む調整膜３０Ａと、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を透過することによって前記入射光の照度分布を補正する光学フィルタであって、
ガラス基板と、
前記ガラス基板の上に設けられた反射防止膜と、
前記ガラス基板の上に設けられ、高屈折率フッ化物層又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層を含み、前記反射防止膜とは異なる透過率を有する調整膜と、
を有することを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
前記高屈折率フッ化物層の材料は弗化ランタン（ＬａＦ３）、弗化ガドリニウム（ＧｄＦ３）、弗化ネオジム（ＮｄＦ３）、弗化サマリウム（ＳｍＦ３）、弗化イッテルビウム（ＹｂＦ３）、弗化ディスプロシウム（ＤｙＦ３）のうちの少なくとも一つからなることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
【請求項３】
前記ガラス基板の上において前記反射防止膜が形成されている領域と前記調整膜が形成されている領域は分離されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学フィルタ。
【請求項４】
前記ガラス基板の上に、前記反射防止膜と調整層がこの順番で積層されてなる前記調整膜が形成されている領域と、前記反射防止膜が形成されて前記調整層が形成されていない領域と、が存在することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学フィルタ。
【請求項５】
前記ガラス基板の上に、前記調整膜と反射防止層がこの順番で積層されてなる前記反射防止膜が形成されている領域と、前記調整膜が形成されて前記反射防止層が形成されていない領域と、が存在することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学フィルタ。
【請求項６】
前記調整膜は、ＭｇＦ２層又はＳｉＯ２層を更に含むことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の光学フィルタ。
【請求項７】
前記調整膜の膜厚が面内で変化していることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の光学フィルタ。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の光学フィルタを有する光学系。
【請求項９】
請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の光学フィルタを有し、原板を照明する照明光学系と、
前記原板のパターンの像を基板に投影する投影光学系と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
露光された基板を現像するステップと、
を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学フィルタ、光学系及び露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置において、光吸収の小さい透明な誘電体膜からなる反射防止膜を用いて反射量を調整して所望の透過率分布を得る光学フィルタを使用することは知られている。例えば、特許文献１は、ガラス基板にガラスよりも屈折率が低いＭｇＦ２膜をガラス基板の一端でその膜厚が光源波長λ／４の奇数倍となるように他端で偶数倍となるように形成した反射防止膜付きガラス板（光学フィルタ）を提案している。特許文献２は、反射防止膜の形成密度を被照射面の照度分布に応じて変化させた光学フィルタを提案している。
【０００３】
その他の従来技術としては特許文献３〜５がある。
【特許文献１】特開平３−４０３３５号公報
【特許文献２】特開平３−２１４６１６号公報
【特許文献３】特開平１１−５４４１７号公報
【特許文献４】特開２００２−３０５１３７号公報
【特許文献５】特開２００３−５０３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び２に開示された光学フィルタは入射光の照度分布の補正量が小さく（例えば、最大でも基板の反射防止分の４，５％程度）、２０％以上の大きな補正には対応できない。
【０００５】
そこで、本発明は、大きな透過率補正を実現可能な光学フィルタ、光学系及び露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての光学フィルタは、入射光を透過することによって前記入射光の照度分布を補正する光学フィルタであって、ガラス基板と、前記ガラス基板の上に設けられた反射防止膜と、前記ガラス基板の上に設けられ、高屈折率フッ化物層又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層を含み、前記反射防止膜とは異なる透過率を有する調整膜と、を有することを特徴とする。かかる光学フィルタを有する光学系や露光装置、デバイス製造方法も本発明の一側面を構成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、大きな透過率補正を実現可能な光学フィルタ、光学系及び露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本実施例の光学フィルタは、露光に使用される光源からの光（入射光）を透過して被照明面において設定された照度分布（又は光強度分布）を得るために入射光の照度分布を補正する透過率分布を有する。本実施例では、露光に使用される光源の光の波長はＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー又はＦ２レーザーの波長である２４８ｎｍ、１９３ｎｍ又は１５７ｎｍであり、以下、これらを基準波長と呼ぶ。なお、各レーザーの波長は厳密には異なるが、便宜上本出願では上述の波長を使用している。
【０００９】
本実施例の光学フィルタの透過率分布は、特許文献１のような反射防止膜の膜厚や特許文献２のような反射防止膜の密度によって形成されない。本実施例の光学フィルタの透過率分布は、反射防止膜と、反射防止膜とは別の部材である調整膜によって形成される。図１（ａ）は、本実施例の光学フィルタの透過率分布の例を示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に対応する透過率部分布のグラフである。本実施例によれば、図１（ｂ）に示す透過率の最大値と最小値の差は２０％以上に設定することができる。
【００１０】
本実施例の反射防止膜は、光吸収の小さい透明な誘電体材料から構成され、低屈折材料の層（低屈折率層）を含む。低屈折材料はフッ化物、例えば、ＭｇＦ２から構成される。ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）の屈折率は例えば基準波長１９３ｎｍで１．４３である。本出願において、「透明」とは、その材料の吸収が照度分布の補正に殆ど影響を与えない程度に小さいことをいい、透過率分布の目標範囲の１０分の１以下である。本実施例の反射防止膜は、ＭｇＦ２の単層、あるいは、ＭｇＦ２層、ＬａＦ３層及びＭｇＦ２層の三層から構成される。反射防止膜に含まれる各層の光学的膜厚は、反射防止膜に要求される光の干渉条件を満足するために入射光の基準波長λの１／４の奇数倍に設定される。この結果、入射光の光量損失を低減することができる。
【００１１】
本実施例の調整膜は光吸収の小さい透明な誘電体材料から構成され、高屈折材料の層（高屈折率層）を含む。調整膜の透過率は反射防止膜の透過率とは異なり、大きくても小さくてもよい。調整膜は、高屈折材料のフッ化物又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含む単層（高屈折率フッ化物層又は酸化アルミニウム層）又は多層膜から構成される。ここで、高屈折率フッ化物層の材料は弗化ランタン（ＬａＦ３）、弗化ガドリニウム（ＧｄＦ３）、弗化ネオジム（ＮｄＦ３）、弗化サマリウム（ＳｍＦ３）、弗化イッテルビウム（ＹｂＦ３）、弗化ディスプロシウム（ＤｙＦ３）の少なくとも一つから構成される。調整膜は、ＭｇＦ２層又はＳｉＯ２層を更に含んでもよい。本実施例の調整膜は、ＬａＦ３層の単層、ＭｇＦ２層とＬａＦ３層の二層、ＬａＦ３層、ＭｇＦ２層及びＬａＦ３層の三層から構成される。入射光の基準波長が１９３ｎｍ又は２４８ｎｍであれば調整膜はフッ化物でも酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）のいずれでもよい。入射光の基準波長が１５７ｎｍであれば調整膜はフッ化物である。
【００１２】
調整膜の光学的膜厚は特に限定されないが、調整膜に高屈折材料のフッ化物又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の層を含んでいれば、適当な膜厚調整により、ガラス基板のみの場合より入射光の反射量を増加することも出来る（増反射）。その為、透過率の補正量を増加することが出来る。
【００１３】
本実施例の反射防止膜と調整膜は平板状のガラス基板の上に形成される。本実施例のガラス基板は石英から構成されるが、蛍石（フッ化カルシウム）でもよい。ガラス基板上の反射防止膜と調整膜の配置については後述する実施例において説明する。例えば基準波長１９３ｎｍで石英の屈折率は１．５６、蛍石の屈折率は１．５０である。
【００１４】
本実施例の光学フィルタは、吸収の少ない透明な誘電体膜を使用するため、特許文献３〜５のような吸収性の誘電体膜や金属膜を利用した光学フィルタと比べて、吸収による光学素子の発熱も少なく、高いレーザー耐久性を発揮することができる。また、反射防止膜の膜厚や密度を維持した状態で調整膜を利用して透過率分布を精度良く調整するため、露光において原板を照明する照度分布と有効光源分布を調整することができる。
【実施例１】
【００１５】
図２は、実施例１の光学フィルタ１Ａの概略断面図である。光学フィルタ１Ａは、基準波長１９３ｎｍ又は２４８ｎｍの光に使用される。光学フィルタ１Ａは、ガラス基板１０と、反射防止膜２０Ａと、調整膜３０Ａと、を有する。
【００１６】
ガラス基板１０は、透明な石英基板である。
【００１７】
反射防止膜２０Ａは、ガラス基板１０の表面の第１領域１２Ａの上に積層される。反射防止膜２０Ａは、吸収の小さい透明な誘電体材料であるフッ化物膜として構成される。実施例１の反射防止膜２０Ａのフッ化物膜は、ＭｇＦ２層２２、ＬａＦ３層２４、ＭｇＦ２層２２の順番でガラス基板１０の上に積層された三層膜（多層膜）である。各膜の光学的膜厚は基準波長λ／４である。反射防止膜２０Ａは、図３（ａ）で示すように、遮蔽部４２と、反射防止膜２０Ａを形成すべき領域に対応した開口部４４を有するマスク４０を使用して成膜（蒸着）する。
【００１８】
調整膜３０Ａは、ガラス基板１０の表面の第１領域１２Ａとは異なる第２領域１４Ａの上に積層される。このように、光学フィルタ１Ａにおいては、ガラス基板１０の上において、反射防止膜２０Ａが形成されている第１領域１２Ａと調整膜３０Ａが形成されている第２領域１４Ａは空間的に分離されている。
【００１９】
調整膜３０Ａは、吸収の小さい透明な誘電体材料であるフッ化物膜として構成され、実施例１の調整膜３０Ａのフッ化物膜は、ＬａＦ３層３２、ＭｇＦ２層３４、ＬａＦ３層３２の順番でガラス基板１０の上に積層された三層膜（多層膜）である。各膜の光学的膜厚は基準波長λ／４である。
【００２０】
この時、調整膜３０Ａの透過率は、反射防止膜２０Ａの透過率を１５〜２０％程度減少させることができる。必要であれば、調整膜３０Ａに膜厚分布をつけて透過率分布を調整してもよい。このように、調整膜３０Ａの膜厚は面内で変化してもよい。膜厚分布は１層でも複数層でもよい。調整膜３０Ａは、図３（ｂ）で示すように、遮蔽部５２Ａと、調整膜３０Ａを形成すべき領域に対応した開口部５４Ａを有するマスク５０Ａを使用して成膜（蒸着）する。マスク４０とマスク５０Ａは遮蔽部と開口部のパターンが逆になっている。
【実施例２】
【００２１】
図４は、実施例２の光学フィルタ１Ｂの概略断面図である。光学フィルタ１Ｂは、反射防止膜２０Ｂと調整膜３０Ｂを、図２に示すように、第１領域１２Ａと第２領域１４Ａとに空間的に分離できない場合に両者を層で分離する構成を有する。光学フィルタ１Ｂは、基準波長１９３ｎｍ又は２４８ｎｍの光に使用される。光学フィルタ１Ｂは、ガラス基板１０と、反射防止膜２０Ｂと、調整膜３０Ｂと、を有する。
【００２２】
反射防止膜２０Ｂは、ガラス基板１０の表面の全面に積層される。反射防止膜２０Ｂは、吸収の小さい透明な誘電体材料であるフッ化物膜として構成される。実施例２の反射防止膜２０Ｂのフッ化物膜は、ＭｇＦ２層２２、ＬａＦ３層２４、ＭｇＦ２層２２の順番でガラス基板１０の上に積層された三層膜（多層膜）である。各膜の光学的膜厚は基準波長λ／４である。
【００２３】
調整層３１は、反射防止膜２０Ｂの表面の特定の領域の上に、図５に示すような、遮蔽部５２Ｂと、調整膜３０Ｂを形成すべき領域に対応した開口部５４Ｂを有するマスク５０Ｂを利用して積層される。調整層３１は、吸収の小さい透明な誘電体材料であるフッ化物膜として構成され、本実施例の調整層３１のフッ化物膜はＬａＦ３層３２の単層である。
【００２４】
このように、光学フィルタ１Ｂにおいては、ガラス基板１０の上に、反射防止膜２０Ｂが形成されて調整膜３０Ｂが形成されていない領域１２Ｂと、反射防止膜２０Ｂと調整層がこの順番で積層されてなる調整膜３０Ｂが形成されている領域１４Ｂと、が存在する。
【００２５】
図６は、図４に示す光学フィルタ１Ｂにおいて、基準波長１９３ｎｍでのＬａＦ３層３２の膜厚と透過率の関係を示すグラフである。横軸は、ＬａＦ３層３２の膜厚（ｎｍ）であり、縦軸は、光学フィルタ１Ｂの透過率（％）である。
【００２６】
図６において、透過率はＬａＦ３層３２の膜厚が０ｎｍの時を１００％として垂直入射での値を表しており、ＬａＦ３層３２の膜厚の増加に伴って透過率は減少する。２５ｎｍ程度の膜厚をつけると透過率を約２０％程度減少させることができる。従って、調整層３１のＬａＦ３層３２にｎｍオーダーの膜厚分布をつけることで透過率分布を付与することができる。また、高屈折率材料である調整層３１を光学フィルタ１Ｂの最表層に設けることによってより大きな補正が可能である。
【００２７】
透過率を更に減少させるには、調整層３１に、ＭｇＦ２層３４とＬａＦ３層３２の二層構造のように、低屈折率の膜と高屈折率の膜を多層に重ねることで実現することができる。調整層３１にＬａＦ３層３２の単層を用いた場合は、図７で示すように、角度特性は均一ではない。低屈折率の膜と高屈折率の膜の多層膜を形成することで角度特性を均一にしたり、正又は負の角度特性に制御したりすることができる。ここで、図７は、光学フィルタ１Ｂの調整層３１に含まれるＬａＦ３層３２の膜厚を変化させた場合の入射角度特性を示すグラフである。横軸は光の入射角度（°）であり、縦軸（左側）は透過率（％）であり、縦軸（右側）はＬａＦ３層３２の膜厚である。
【００２８】
図８は、調整層３１を、ＬａＦ３層３２、ＭｇＦ２層３４、ＬａＦ３層３２の三層膜（多層膜）として形成した場合の透過率の角度特性を示すグラフである。調整層３１がない場合の透過率を１００％として、０度入射で１５％透過率を低減させる場合に、３層膜の膜厚を調節することによって、正の角度特性Ａ、ほぼ０の角度特性Ｂ，負の角度特性Ｃを実現することができる。
【実施例３】
【００２９】
図９は、実施例３の光学フィルタ１Ｃの概略断面図である。光学フィルタ１Ｃも、反射防止膜２０Ｃと調整膜３０Ｃを、図２に示すように、第１領域１２Ａと第２領域１４Ａとに空間的に分離できない場合に両者を層で分離する構成を有する。光学フィルタ１Ｃは、基準波長１９３ｎｍ又は２４８ｎｍの光に使用される。光学フィルタ１Ｃは、ガラス基板１０と、反射防止膜２０Ｃと、調整膜３０Ｃと、を有する。
【００３０】
まず、調整膜３０Ｃをガラス基板１０の表面の全面に成膜（蒸着）する。調整膜３０Ｃは、吸収の小さい透明な誘電体材料であるフッ化物膜として構成され、実施例３の調整膜３０Ｃのフッ化物膜は、ＬａＦ３層３２、ＭｇＦ２層３４、ＬａＦ３層３２の順番でガラス基板１０の上に積層された三層膜（多層膜）である。各膜の光学的膜厚は基準波長λ／４である。必要であれば、調整膜３０Ｃに膜厚分布をつけて透過率分布を調整してもよい。このように、調整膜３０Ｃの膜厚は面内で変化してもよい。膜厚分布は１層でも複数層でもよい。
【００３１】
反射防止層２１は、調整膜３０Ｃの表面の特定の領域の上に、図５に示すマスク５０Ｂを利用して積層される。この場合、マスク５０Ｂの開口部５４Ｂは反射防止膜２０Ｃを形成すべき領域に対応する。
【００３２】
このように、光学フィルタ１Ｃにおいては、ガラス基板１０の上に、調整膜３０Ｃが形成されて反射防止層２１が形成されていない領域１２Ｃが存在する。また、調整膜３０Ｃと反射防止層２１がこの順番で積層されてなる反射防止膜２０Ｃが形成されている領域１４Ｃが存在する。
【００３３】
反射防止層２１は、吸収の小さい透明な誘電体材料であるフッ化物膜として構成される。実施例３の反射防止層２１のフッ化物膜は、ＭｇＦ２層２２の単層あるいはＭｇＦ２層２２、ＬａＦ３層２４、ＭｇＦ２層２２の順番で調整膜３０Ｃの上に積層された三層膜（多層膜）である。各膜の光学的膜厚は基準波長λ／４である。
【００３４】
実施例１〜３において、透過率の調整を多段で段階的に分布を持たせたい場合は、調整層毎に異なる開口部を有するマスクを使用して複数回成膜を行ってもよい。レンズの両面やその他の複数面に調整量を分離してもよい。その際、調整量に応じて調整層毎に膜材料を変更してもよい。
【実施例４】
【００３５】
図１０は、本実施例の露光装置１００のブロック図である、露光装置１００は、ステップアンドスキャン方式の露光装置であるが、本発明はステップアンドリピート方式の露光装置にも適用可能である。露光装置１００は、照明装置１１０、原板ステージ１２０、投影光学系１３０、基板ステージ１４０を有する。露光装置は、光源からの光束を利用して投影光学系１３０を介して原板Ｍのパターンの像を基板Ｗに露光する投影露光装置である。
【００３６】
照明装置１１０は、原板Ｍを照明し、露光光としての光束を射出する光源１１２と、原板を均一に照明する照明光学系１１４と、を有する。光源１１２は、上述したＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、Ｆ２レーザーなどを使用することができる。照明光学系１１４は、複数の光学素子１１４ａを有し、その中には光学フィルタ１Ａ〜１Ｃのいずれかが含まれる。光学フィルタ１Ａ〜１Ｃのいずれかは、例えば、原板Ｍと共役又はフーリエ変換の面に配置される。
【００３７】
原板Ｍは、露光される回路パターンを有する原板（マスク又はレチクル）である。原板ステージ１２０は、原板Ｍを支持及び移動する。投影光学系１３０は、複数の光学素子１３０ａを有し、原板Ｍと基板Ｗとを光学的に共役な関係に維持し、原板パターンの像を基板Ｗに投影する。基板ステージ１４０は、ウエハや液晶基板などの基板Ｗを支持してこれを駆動する。
【００３８】
露光において、光源１１２からの光束により照明光学系１１４は原板Ｍを照明する。原板Ｍを透過した露光光は、投影光学系１３０に入射し、投影光学系１３０は、原板Ｍのパターンの像を基板Ｗに投影する。照明光学系１１４には光学フィルタ１Ａ〜１Ｃのいずれかが設けられているので原板Ｍを均一な照度分布及び有効光源分布で照明することができる。この結果、原板パターンは解像度良く（例えば、線幅バラつきなどを抑えた状態で）基板Ｗに露光される。
【００３９】
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、前述の露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施例の光学フィルタの透過率分布の一例を示す図である。
【図２】実施例１の光学フィルタの断面図である。
【図３】図２に示す光学フィルタを製造するマスクの平面図である。
【図４】実施例２の光学フィルタの断面図である。
【図５】図４に示す光学フィルタを製造するマスクの平面図である。
【図６】図４に示す光学フィルタの調整層であるＬａＦ３層の膜厚と光学フィルタの透過率の関係を示すグラフである。
【図７】図４に示す光学フィルタの調整層であるＬａＦ３層の膜厚を変化させた場合の入射角度特性を示すグラフである。
【図８】図４に示す光学フィルタの調整層を多層膜として形成した場合の透過率の角度特性を示すグラフである。
【図９】実施例３の光学フィルタの断面図である。
【図１０】実施例４の露光装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ｍ                            原板
Ｗ                            基板
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ              光学フィルタ
１０                          ガラス基板
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ                        第１領域
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ                        第２領域
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ        反射防止膜
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ        調整膜
２１                        反射防止層
３１                        調整層
２２、３４                  ＭｇＦ２層
２４、３２                  ＬａＦ３層
４０、５０Ａ、５０Ｂ        マスク
４２、５２Ａ、５２Ｂ        遮蔽部
４４、５４Ａ、５４Ｂ        開口部
１００                        露光装置
１１０                      照明装置
１１２                      光源
１１４                        照明光学系
１１４ａ、１３０ａ          光学素子
１２０                      原板ステージ
１３０                      投影光学系
１４０                      基板ステージ
【図１】
2010117473.tif 000003
【図２】
2010117473.tif 000004
【図３】
2010117473.tif 000005
【図４】
2010117473.tif 000006
【図５】
2010117473.tif 000007
【図６】
2010117473.tif 000008
【図７】
2010117473.tif 000009
【図８】
2010117473.tif 000010
【図９】
2010117473.tif 000011
【図１０】
2010117473.tif 000012