(57)【要約】【課題】減光率が高くとも温度上昇を抑えることができ、光学的特性を維持することのできる減光フィルタを提供する。【解決手段】本発明による減光フィルタは、露光装置の照明光学系において、露光対象面上の光の照度を調整するように光源からの光の量を調整する。本発明による減光フィルタは、薄い板と厚い板とを含み、薄い板は複数の開口部を備え、所定の減光率を達成するように薄い板の複数の開口部以外の部分が光を吸収し、厚い板は、薄い板の複数の開口部を透過した光を透過させる複数の開口部を備え、薄い板の複数の開口部以外の部分が吸収した光のエネルギーが、熱として厚い板に蓄えられるように、薄い板と厚い板とを接合したことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置の照明光学系において、露光対象面上の光の照度を調整するように光源からの光の量を調整する減光フィルタであって、薄い板と厚い板とを含み、薄い板は複数の開口部を備え、所定の減光率を達成するように薄い板の複数の開口部以外の部分が光を吸収し、厚い板は、薄い板の複数の開口部を透過した光を透過させる複数の開口部を備え、薄い板の複数の開口部以外の部分が吸収した光のエネルギーが熱として厚い板に蓄えられるように、薄い板と厚い板とを接合したことを特徴とする減光フィルタ。
【請求項２】
薄い板の開口部を通過する光が、厚い板の厚さに影響されないように、薄い板の開口部と重なる厚い板の開口部が、当該薄い板の開口部に対して十分に広いことを特徴とする請求項１に記載の減光フィルタ。
【請求項３】
複数の開口部を備える薄い板が金属メッシュであることを特徴とする請求項１または２に記載の減光フィルタ。
【請求項４】
薄い板と厚い板とを拡散接合によって接合したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の減光フィルタ。
【請求項５】
薄い板と厚い板とが実質的に同一の熱膨張係数を有する材料からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の減光フィルタ。
【請求項６】
薄い板と厚い板とがモリブデン、タングステンおよびタンタルのいずれかからなることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の減光フィルタ。
【請求項７】
複数の減光フィルタを備えたタブレット板であって、当該複数の減光フィルタのうちの少なくとも一つが請求項１から６のいずれかに記載の減光フィルタであることを特徴とするタブレット板。
【請求項８】
減光フィルタの周囲に冷却機構を備えることを特徴とする請求項７に記載のタブレット板。
【請求項９】
露光対象面の照度を調整することができるように、請求項１から６のいずれかに記載の減光フィルタを、少なくとも一つ光路中に備えることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路などのリソグラフィ用の露光装置において露光対象面の照度を調整するために使用される減光フィルタ、当該減光フィルタを備えたタブレット板および当該減光フィルタを備えた露光装置に関する。特に、減光率が高い場合にも吸熱による温度上昇を抑えることのできる減光フィルタ、当該減光フィルタを備えたタブレット板および当該減光フィルタを備えた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路などのリソグラフィ用の露光装置においては、露光対象面の照度を調整するために減光フィルタが使用される。減光フィルタは、露光装置の照明光学系内などの光路中に、通過光量を調整するように配置される。従来の減光フィルタは、金属薄膜や薄い金属メッシュなどからなる（たとえば、特許文献１）。金属薄膜や薄い金属メッシュなどが、通過する光を遮り、遮られた光のエネルギーは熱として金属薄膜や薄い金属メッシュなどに蓄積される。減光フィルタの減光率が高い場合には、減光フィルタに蓄積される熱量が大きくなり、減光フィルタの温度が上昇し、減光フィルタが溶解してしまう危険性もある。
【０００３】
減光フィルタの温度上昇を抑えるために、減光フィルタの周囲に、冷却された液体を循環させる液冷方式、ペルチェ素子などを用いて熱吸収を行う熱吸収方式、またはヒートパイプを用いて熱を他の放熱板などに逃がす熱交換方式などの冷却装置を備えることもできる。しかし、減光フィルタの周囲を冷却装置によって冷却しても、減光フィルタの中心部の温度上昇は避けることができない。
【０００４】
蓄積することのできる熱量を大きくするように、金属メッシュの厚さを大きくすることも考えられる。しかし、金属メッシュなど開口部を備えた減光フィルタの厚さを大きくすると、開口部の厚さ方向に沿った光しか通過できなくなり、開口部の大きさによって減光率を決めることができないなど、減光フィルタの光学的特性に与える影響が大きくなる。
【０００５】
波長１１乃至１４ナノメータ程度の軟Ｘ線を使用した、ＥＵＶ（Extreme Ultraviolet: 極紫外線）リソグラフィ用の露光装置（以下、ＥＵＶ露光装置と呼称）においては、照明光学系および投影光学系は、雰囲気ガスが満たされることはなく高度の真空状態とされる。減光フィルタが、雰囲気ガスのない環境に配置された場合には、雰囲気ガスの対流により蓄積した熱を逃がすことはできない。したがって、ＥＵＶ露光装置において減光フィルタの温度上昇はさらに大きな問題となる。
【０００６】
【特許文献１】特開2000-349009号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の背景の下に、減光率が高くとも温度上昇を抑えることができ、光学的特性を維持することのできる減光フィルタに対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による減光フィルタは、露光装置の照明光学系において、露光対象面上の光の照度を調整するように光源からの光の量を調整する。本発明による減光フィルタは、薄い板と厚い板とを含み、薄い板は複数の開口部を備え、所定の減光率を達成するように薄い板の複数の開口部以外の部分が光を吸収し、厚い板は、薄い板の複数の開口部を透過した光を透過させる複数の開口部を備え、薄い板の複数の開口部以外の部分が吸収した光のエネルギーが、熱として厚い板に蓄えられるように、薄い板と厚い板とを接合したことを特徴とする。
【０００９】
本発明による減光フィルタによれば、所定の減光率を達成するように薄い板の複数の開口部以外の部分が光を吸収し、薄い板の複数の開口部以外の部分が吸収した光のエネルギーが熱として、薄い板と接合した厚い板に蓄えられる。したがって、薄い板の温度が、薄い板が吸収した光のエネルギーにより上昇するのが抑えられる。また、厚い板は、薄い板の複数の開口部を透過した光を透過させる複数の開口部を備えているので、薄い板の開口部によって定まる所定の減光率が維持される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、減光率を定める薄い板と薄い板が吸収した熱を蓄積する厚い板とを組み合わせた構成により、減光率が高くとも温度上昇を抑え、光学的特性を維持することのできる減光フィルタが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施形態による減光フィルタは、薄い板と厚い板とを重ね合わせて接合したものである。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態による減光フィルタの薄い板１０１の構成を示す図である。薄い板１０１は、金属からなる円板に、所定の数の開口部を設けたものである。開口部の寸法および数は、所望の減光率に基づいて定める。金属は、たとえば、モリブデン、タングステン、タンタルなど融点が高いものが好ましい。
【００１３】
薄い板１０１の寸法は、たとえば、外径が８０乃至１００ミリメータであり、厚さが０．１乃至０．５ミリメータである。開口部の径は、たとえば、数十マイクロメータ乃至数百マイクロメータである。
【００１４】
薄い板１０１の開口部は、たとえば、エッチングなどにより加工される。したがって、高精度の加工を行うことができる。減光フィルタの減光率は、主に、薄い板１０１の開口部の寸法によって定まるので、加工精度が高いことが望ましい。
【００１５】
図２は、本発明の一実施形態による減光フィルタの厚い板１０３の構成を示す図である。厚い板１０３は、金属からなる円板に、所定の数の開口部を設けたものである。金属は、薄い板の金属とほぼ同じ熱膨張係数を有する金属が好ましい。熱膨張係数がほぼ同じであれば、薄い板１０１と厚い板１０３とを接合しても、熱膨張係数の差による反りなどの変形を生じることがないからである。薄い板１０１の金属と同じ金属であればより好ましい。
【００１６】
厚い板１０３の寸法は、たとえば、外径が８０乃至１００ミリメータであり、厚さが２乃至１０ミリメータである。開口部の径は、たとえば、１ミリメータ以上である。
【００１７】
厚い板１０３の開口部は、機械加工により加工してもよい。厚い金属板をエッチングにより加工するのは困難であり、また、厚い板１０３の開口部は減光率への影響が少ないので、加工精度が要求されないからである。
【００１８】
図３は、本発明の一実施形態による減光フィルタ１０５の構成を示す図である。図３の減光フィルタ１０５は、図１に示した薄い板１０１と図２に示した厚い板１０３とを重ねて接合したものである。
【００１９】
接合は、拡散接合によるのが好ましい。拡散接合によれば、厚い板の厚さが制限されることはなく、また、半導体製造の過程で混入が嫌われる、たとえば銀などの金属を使用せずに接合することができるからである。
【００２０】
図３において、薄い板１０１の開口部と厚い板１０３の開口部とは対応するように配置されている。本実施形態においては、薄い板１０１の開口部の数および寸法によって減光フィルタの減光率が定まる。薄い板１０１の開口部に対して厚い板１０３の開口部を十分に大きくすれば、厚い板１０３の開口部は、減光フィルタの減光率には影響しない。また、厚い板１０３の厚さが減光フィルタの光学的特性に影響を与えることはない。
【００２１】
図３に示した実施形態においては、薄い板１０１の一つの開口部と厚い板１０３の一つの開口部とが対応している。他の実施形態として、薄い板１０１の複数の開口部と厚い板１０３の一つの開口部とが対応するようにしてもよい。また、さらに他の実施形態として、薄い板１０１を金属メッシュとしてもよい。
【００２２】
図３に示した実施形態において、減光フィルタ１０５の薄い板１０１が光路の上流となるように配置される。薄い板１０１の開口部以外に照射された光は、まず、薄い板１０１に熱として吸収される。薄い板１０１は厚い板１０３に接合されているので、薄い板１０１に吸収された熱は、厚い板１０３に伝達し、厚い板１０３に蓄積される。薄い板１０１の厚さは、たかだか０．５ミリメータであり、厚い板１０３の厚さは２乃至１０ミリメータである。したがって、開口部を無視すれば、厚い板１０３の体積は、薄い板１０１の体積の、少なくとも４乃至２０倍である。薄い板１０１と厚い板１０３の材質が同じ金属であれば、厚い板１０３の熱容量も、薄い板１０１の熱容量の、少なくとも４乃至２０倍である。薄い板１０１と厚い板１０３の合計の熱容量は、薄い板１０１の熱容量の、少なくとも５乃至２１倍である。初期状態から蓄積される熱量は、熱容量と温度上昇分との積である。したがって、放熱を無視すれば、減光フィルタ１０５の温度上昇分は、薄い板１０１の温度上昇分の、５乃至２１分の１である。
【００２３】
図３に示す実施形態においては、薄い板１０１の外径と厚い板１０３の外径とを同じとした。他の実施形態において、厚い板１０３の外径を薄い板１０１の外径よりも大きくしてもよい。この場合には、厚い板１０３の熱容量がさらに大きくなるので、減光フィルタ１０５の温度上昇をさらに小さくすることができる。
【００２４】
図４は、本発明の一実施形態による減光フィルタ１０５を備えるタブレット板１０７の構成を示す図である。タブレット板７は、減光フィルタ１０５を取り付けるための複数の開口部を有する。タブレット板７は、中心軸のまわりに回転可能であり、取り付けた複数の減光フィルタ１０５のうちの一つを選択して光路に配置することができるように、たとえば露光装置の照明光学系内に配置される。
【００２５】
タブレット板１０７に、種々の減光率を有する減光フィルタを取り付けて選択的に使用することにより、露光対象面の照度を調整することができる。タブレット板１０７の開口部のうちの一つには、減光フィルタを取り付けずに開口部のままとしてもよい。
【００２６】
２個またはそれ以上のタブレット板１０７を、光の進行方向に沿って配置して、２個の減光フィルタを選択して使用してもよい。２個の減光フィルタを選択して使用することにより、露光対象面の照度をより細かく調整することができる。
【００２７】
タブレット板１０７上において減光フィルタの周囲に、冷却された液体を循環させる液冷方式、ペルチェ素子などを用いて熱吸収を行う熱吸収方式、またはヒートパイプを用いて熱を他の放熱板などに逃がす熱交換方式などの、図示しない冷却装置を備えてもよい。冷却装置を備えることにより、減光フィルタ１０５の温度上昇をさらに抑えることができる。
【００２８】
図５は、本発明の一実施形態による減光フィルタを備えたＥＵＶ露光装置の構成を示す図である。ＥＵＶ露光装置は、照明光学系３３および投影光学系３７を含む。
【００２９】
光源３１から放出されたＥＵＶ光は、コリメータミラーとして作用する凹面反射鏡３４を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイミラー３５ａおよび３５ｂからなるオプティカルインテグレータ３５に入射する。
【００３０】
こうして、フライアイミラー３５ａの反射面の近傍、すなわちオプティカルインテグレータ３５の射出面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。実質的な面光源からの光は平面反射鏡３６により偏向された後、マスクＭ上に細長い円弧状の照明領域を形成する。ここで、円弧状の照明領域を形成するための開口板は、図示していない。マスクＭの表面で反射された光は、その後、投影光学系３７の多層膜反射鏡Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６で順に反射されて、露光光１として、マスクＭの表面に形成されたパターンの像を、ウェハ２上に塗布されたレジスト３上に形成する。
【００３１】
ここで、減光フィルタ１０５または減光フィルタを備えたタブレット板１０７は、照明光学系３３内でオプティカルインテグレータ３５の上流に配置される。減光フィルタ１０５による減光率は、ウェハ２上の照度を所望の値とするように調整される。
【００３２】
ＥＵＶ露光装置内において、減光フィルタ１０５は、雰囲気ガスの対流により冷却されないが、上記の構成により、光学的特性を維持しながら温度上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態による減光フィルタの薄い板の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による減光フィルタの厚い板の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による減光フィルタの構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による減光フィルタを備えるタブレット板の構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による減光フィルタを備えたＥＵＶ露光装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０１…薄い板、１０３…厚い板、１０５…減光フィルタ、１０７…タブレット板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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