(57)【要約】【課題】本発明の目的は、解像力の異方性を抑えることの可能なＥＵＶＬ用の投影光学系、投影露光装置、及び露光方法を提供することにある。【解決手段】  本発明の投影光学系は、ＥＵＶＬ用の投影光学系（６）において、開口形状が可変の開口絞り（６１）を備えたことを特徴とする。その開口形状を、投影光学系の瞳透過率分布の異方性が抑えられるように設定すれば、解像力の異方性が抑えられる。よって、転写パターンの幅の広がり量を、その配置方向によらず均一にすることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＵＶＬ用の投影光学系において、
開口形状が可変の開口絞りを備えた
ことを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
請求項１に記載の投影光学系において、
前記開口絞りには、
少なくとも２方向の開口幅を個別に変化させるための機構が設けられる
ことを特徴とする投影光学系。
【請求項３】
ＥＵＶＬ用の投影光学系において、
前記投影光学系の瞳透過率分布の異方性を抑えるような開口形状の開口絞りを備えた
ことを特徴とする投影光学系。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の投影光学系において、
ＥＵＶ光を反射可能な複数のミラーを備えた
ことを特徴とする投影光学系。
【請求項５】
請求項４に記載の投影光学系において、
前記複数のミラーの少なくとも１つの反射面は、
多層膜反射面からなる
ことを特徴とする投影光学系。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の投影光学系において、
波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光を導光することが可能である
ことを特徴とする投影光学系。
【請求項７】
請求項６に記載の投影光学系において、
波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を導光することが可能である
ことを特徴とする投影光学系。
【請求項８】
ＥＵＶ光で前記マスクを照明する照明光学系と、
前記マスクのパターンを被転写物へ転写する請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の投影光学系と
を備えたことを特徴とする投影露光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の投影露光装置において、
前記投影光学系の瞳透過率分布の異方性を測定する手段を更に備えた
ことを特徴とする投影露光装置。
【請求項１０】
ＥＵＶＬ用の投影光学系を用いた露光方法において、
前記投影光学系の瞳透過率分布の異方性が抑えられるように、その投影光学系の開口絞りの開口形状を設定する手順を含む
ことを特徴とする露光方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光方法において、
前記投影光学系の瞳透過率分布の異方性を測定する手順を更に含む
ことを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＵＶＬ（Extreme UltraViolet Lithography)用の投影光学系、投影露光装置、及びＥＵＶＬによる露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光リソグラフィーの技術は、特許文献１などに開示されている。近年になると、それを応用し、波長０．１〜１００ｎｍである極端紫外光（ＥＵＶ光）を用いたＥＵＶＬ（Extreme UltraViolet Lithography)が提案された。
ＥＵＶ光のように短波長の光は屈折部材を透過しにくいので、ＥＵＶＬ用の投影光学系は反射型で構成される必要がある。例えば、４〜８枚の非球面ミラーで構成されたリングフィールドの投影光学系である。それらミラーの反射面には、ＥＵＶ光を反射するための多層膜が形成されることが望ましい。
【特許文献１】特開平１０−１３０３０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このようなＥＵＶＬ用の投影光学系は、瞳透過率に異方性が生じ易いという問題がある。その要因には、多層膜の反射率が光の入射角度によって大きく異なることや、リングフィールドを持つ光学系の構造が非対称であることなどがある。
その場合、投影光学系の解像力にも異方性が生じるので、転写パターンの幅の広がり量が、そのパターンの配置方向によって異なるという問題が生じる。
【０００４】
そこで本発明の目的は、解像力の異方性を抑えることの可能なＥＵＶＬ用の投影光学系、投影露光装置、及び露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の投影光学系は、ＥＵＶＬ用の投影光学系において、開口形状が可変の開口絞りを備えたことを特徴とする。
なお、前記開口絞りには、少なくとも２方向の開口幅を個別に変化させるための機構が設けられることが望ましい。
また、本発明の投影光学系は、ＥＵＶＬ用の投影光学系において、前記投影光学系の瞳透過率分布の異方性を抑えるような開口形状の開口絞りを備えたことを特徴とする。
【０００６】
なお、本発明の何れかの投影光学系は、ＥＵＶ光を反射可能な複数のミラーを備えることが望ましい。また、前記複数のミラーの少なくとも１つの反射面は、多層膜反射面からなることが望ましい。
また、本発明の何れかの投影光学系は、波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光を導光することが可能であることが望ましい。さらには、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を導光することが可能であることが望ましい。
【０００７】
また、本発明の投影露光装置は、ＥＵＶ光で前記マスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターンを被転写物へ転写する本発明の何れかの投影光学系とを備えたことを特徴とする。
なお、本発明の投影露光装置においては、前記投影光学系の瞳透過率分布の異方性を測定する手段が更に備えられてもよい。
【０００８】
また、本発明の露光方法は、ＥＵＶＬ用の投影光学系を用いた露光方法において、前記投影光学系の瞳透過率分布の異方性が抑えられるように、その投影光学系の開口絞りの開口形状を設定する手順を含むことを特徴とする。
なお、本発明の露光方法においては、前記投影光学系の瞳透過率分布の異方性を測定する手順が更に含まれてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、解像力の異方性を抑えることの可能なＥＵＶＬ用の投影光学系、投影露光装置、及び露光方法が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［第１実施形態］
第１実施形態を説明する。本実施形態は、ＥＵＶＬ用の投影露光装置とそれを用いた露光方法の実施形態である。
先ず、本投影露光装置の構成を説明する。
図１は、本投影露光装置の概略構成図である。図１に示すように、本投影露光装置には、放射装置１、反射型のインテグレータ３、コンデンサミラー４、光路折り曲げミラーＭ、反射型のレチクル５、レチクルステージＭＳ、反射型の投影光学系６、ウエハ７、ウエハステージＷＳなどが配置されている。
【００１１】
放射装置１には、ＥＵＶ光源の１種であるレーザプラズマ光源１ａと、コリメータミラー１ｅとが備えられる。レーザプラズマ光源１ａからは、波長０．１〜１００ｎｍのＥＵＶ光が射出する。このＥＵＶ光の波長は、好ましくは５０ｎｍ以下、例えば、１３．５ｎｍである。
レーザプラズマ光源１ａから射出したＥＵＶ光は、コリメータミラー１ｅ、インテグレータ３、コンデンサミラー４、光路折り曲げミラーＭを順に経由した後、レチクル５の被照明領域を均一に照明する。レチクル５の被照明領域で反射した光は、投影光学系６へ入射する。
【００１２】
投影光学系６は、８〜６枚のミラーからなる反射型光学系である。例えば、６枚の非球面ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６からなるリングフィールド（円弧状視野）の反射型投影光学系である。ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６の反射作用を受けたＥＵＶ光は、ウエハ７上にレチクル５の縮小像を形成する。この縮小像は、レチクル５の被照明領域内に形成されたパターンの縮小像である。この縮小像によって、ウエハ７が露光される。
【００１３】
なお、本投影露光装置には、レーザプラズマ光源１ａの代わりに放電プラズマ光源を用いることも可能である。
また、投影光学系６はリングフィールドを持つので、一括して露光できる領域は細長い。このため、本投影露光装置には、ウエハ７とレチクル５とを同期スキャンする方式が適用されることが望ましい。
【００１４】
また、本投影露光装置において、ＥＵＶ光の発光点からウエハ７までの光路の全体は、真空チャンバー１００内に収められる。その真空チャンバー１００の外部に、コンピュータ９が配置されており、そのコンピュータ９を介してオペレータは本投影露光装置の各部に対し各種の指示を与えることができる。
特に、本投影露光装置では、投影光学系６の瞳近傍に配置された開口絞り（ＮＡ開口絞り）６１に対し、開口形状を変更するよう指示することができる。
【００１５】
図２は、本実施形態の開口絞り６１を正面から見た図である。
開口絞り６１の開口中心が、投影光学系６の瞳中心である。開口絞り６１は、その瞳中心の周りに、８枚の矩形板状の絞り羽根６Ａ，６Ａ’，６Ｂ，６Ｂ’，６Ｃ，６Ｃ’，６Ｄ，６Ｄ’を配置している。絞り羽根６Ａ，６Ａ’，６Ｂ，６Ｂ’，６Ｃ，６Ｃ’，６Ｄ，６Ｄ’の表面には、入射したＥＵＶ光をカットするための特性が付与されている。
【００１６】
このうち、絞り羽根６Ａ，６Ａ’は、方向Ａの開口幅を制限するものであり、絞り羽根６Ｂ，６Ｂ’は、方向Ｂの開口幅を制限するものであり、絞り羽根６Ｃ，６Ｃ’は、方向Ｃの開口幅を制限するものであり、絞り羽根６Ｄ，６Ｄ’は、方向Ｄの開口幅を制限するものである。これらの４つの方向Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、４５°ずつずれた方向である。
図３は、開口絞り６１の動作を説明する図である。
【００１７】
絞り羽根６Ａ，６Ａ’には、ラックアンドピニオンなどからなる機構を介してアクチュエータ７Ａが接続される。その機構は、アクチュエータ７Ａから与えられる動力に応じて絞り羽根６Ａ，６Ａ’をスライドさせる。絞り羽根６Ａ，６Ａ’のスライド方向は、方向Ａに一致し、また、絞り羽根６Ａから瞳中心Ｐまでの距離と絞り羽根６Ａ’から瞳中心Ｐまでの距離とは、スライド中に一定に保たれる。
【００１８】
また、絞り羽根６Ｃ，６Ｃ’にも、ラックアンドピニオンなどからなる機構を介してアクチュエータ７Ｃが接続される。その機構は、アクチュエータ７Ｃから与えられる動力に応じて絞り羽根６Ｃ，６Ｃ’をスライドさせる。絞り羽根６Ｃ，６Ｃ’のスライド方向は、方向Ｃに一致し、また、絞り羽根６Ｃから瞳中心Ｐまでの距離と絞り羽根６Ｃ’から瞳中心Ｐまでの距離とは、スライド中に一定に保たれる。
【００１９】
また、図３では省略したが、絞り羽根６Ｂ，６Ｂ’にも、方向Ｂの開口幅を変化させる同様の機構及びアクチュエータが接続されており、絞り羽根６Ｄ，６Ｄ’にも、方向Ｄの開口幅を変化させる同様の機構及びアクチュエータが設けられている。
以上の４つのアクチュエータは、コンピュータ９によって個別に駆動され、４つの方向Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの開口幅を個別に変化させる。したがって、オペレータは、コンピュータ９を介して開口絞り６１の開口形状を変化させることができる。
【００２０】
次に、本実施形態の露光方法を説明する。
図４は、本実施形態の露光方法の手順を示すフローチャートである。
本実施形態の露光方法では、先ず、テスト用のレチクル５及びウエハ７がそれぞれ投影露光装置にセットされ、テスト露光が行われる（図４ステップＳ１）。
テスト用レチクル５に形成されるテストパターンは、例えば、図５（ａ）に示すように、方向Ａに線幅を有するパターンＴＡと、方向Ｂに線幅を有するパターンＴＢと、方向Ｃに線幅を有するパターンＴＣと、方向Ｄに線幅を有するパターンＴＤとが含まれる。簡単のため、これらパターンＴＡ，ＴＢ，ＴＣ，ＴＤの線幅は、互いに同じに設定されるものとする。
【００２１】
テスト露光の後、テスト用のウエハ７に対し現像等の処理が施される（図４ステップＳ２）。すると、テスト用のウエハ７には、図５（ｂ）に示すとおり、パターンＴＡ，ＴＢ，ＴＣ，ＴＤの縮小像であるパターンＴＡ’，ＴＢ’，ＴＣ’，ＴＤ’が表出する。
続いて、これらのパターンＴＡ’，ＴＢ’，ＴＣ’，ＴＤ’の線幅が、顕微鏡などを用いた測定装置により測定される（図４ステップＳ３）。
【００２２】
これらのパターンＴＡ’，ＴＢ’，ＴＣ’，ＴＤ’の線幅の相違は、投影光学系６の解像力の異方性を表している。
例えば、図５（ｂ）に示すように、パターンＴＡ’，ＴＢ’，ＴＣ’，ＴＤ’の線幅に相違があり、パターンＴＣ’の線幅が最も狭く、パターンＴＢ’，ＴＤ’の線幅が次に狭く、パターンＴＡ’の線幅が最も広かったとする。
【００２３】
このとき、投影光学系６の解像力に異方性があり、方向ＴＣの解像力が最も高く、方向Ｂ，Ｄの解像力が次に高く、方向Ａの解像力が最も低かったことがわかる。
これが意味しているのは、投影光学系６の実効的な開口数に異方性があり、方向Ｃの実効的な開口数が最も高く、方向Ｂ，Ｄの実効的な開口数が次に高く、方向Ａの実効的な開口数が最も低かったことである。
【００２４】
言い換えると、投影光学系６の瞳透過率分布に異方性があり、方向Ｃに亘る瞳透過率の積分値が最も高く、方向Ｂ，Ｄに亘る瞳透過率の積分値が次に高く、方向Ａに亘る瞳透過率の積分値が最も低かったことである。以下、方向Ｘに亘る瞳透過率の積分値、又はその積分値を示す量を、「方向Ｘの瞳透過率」と称する。
このような異方性を持つ瞳透過率分布の一例をイメージ化したものを、図６（ａ）に示す。図６（ａ）では、瞳Ｐ上の透過率の低い領域を暗く示し、瞳Ｐ上の透過率の高い領域を明るく示した。図６（ａ）のような瞳透過率分布によると、方向Ｃの瞳透過率が最も高く、方向Ｂ，Ｄの瞳透過率が次に高く、方向Ａの瞳透過率が最も低くなることが直感的にわかる。
【００２５】
続いて、本実施形態の露光方法では、コンピュータ９から開口絞り６１へと指示が与えられ、その開口形状が、瞳透過率分布の異方性が補正（キャンセル）されるような形状に設定される（図４ステップＳ４）。
例えば、図６（ａ）に示すように、最も瞳透過率の高かったのが方向Ｃであり、次に瞳透過率の高かったのが方向Ｂ，Ｄであり、最も瞳透過率の低かったのが方向Ａであった場合は、図６（ｂ）に示すように、方向Ｃの開口幅を最も狭く設定し、方向Ｂ，Ｄの開口幅を次に狭く設定し、方向Ａの開口幅を最も広く設定すればよい。因みに、このときの開口形状は、概略楕円状である。
【００２６】
また、例えば、図７（ａ）に示すとおり、方向Ａの瞳透過率が他の方向Ｂ，Ｃ，Ｄの瞳透過率よりも高かったときには、図７（ｂ）に示すとおり、方向Ａの開口幅を、他の方向Ｂ，Ｃ，Ｄの開口幅よりも狭く設定すればよい。
また、例えば、図８（ａ）に示すとおり、方向Ｂ，Ｄの瞳透過率が他の方向Ａ，Ｃの瞳透過率よりも高かったときには、図８（ｂ）に示すとおり、方向Ｂ，Ｄの開口幅を、他の方向Ａ，Ｃの開口幅よりも狭く設定すればよい。
【００２７】
このように瞳透過率分布の異方性が補正されれば、投影光学系６の方向Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの実効的な開口率が均等になり、方向Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの解像力も均等になる。
なお、図６（ａ），図７（ａ），図８（ａ）は、あくまでも例であり、実際の瞳透過率分布は図のとおりになるとは限らない。
続いて、本実施形態の露光方法では、本露光用のレチクル５及びウエハ７が投影露光装置にセットされ、本露光が行われる（図４ステップＳ５）。この本露光用のレチクル５は、本露光用のウエハ７上に転写すべき回路パターンが予め形成されたものである。
【００２８】
以上、本実施形態の露光方法では、開口絞り６１の開口形状を最適化することにより投影光学系６の解像力の異方性を補正するので（図４ステップＳ１〜Ｓ４）、本露光（図４ステップＳ５）では、転写パターンの幅の広がり量が、そのパターンの配置方向に依らず均等になる。
なお、本投影露光装置の光源はＥＵＶ光源なので、投影光学系６のミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６の表面にはカーボンなどのコンタミが付着する可能性がある。コンタミが付着すると、ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６の反射率分布が変化するので、投影光学系６の瞳透過率分布の異方性も変化する可能性がある。
【００２９】
しかし、本実施形態の露光方法では、瞳透過率分布の異方性を測定するので（図４ステップＳ１〜Ｓ３）、投影光学系６が予め有していた瞳透過率分布（投影光学系６に固有の瞳透過率分布）の異方性だけでなく、その経時変化にまで対処することができる。
なお、その経時変化を確実に検出できるように、本実施形態の露光方法では、瞳透過率分布の異方性を測定する手順（図４ステップＳ１〜Ｓ３）を、適度な頻度で行うことが望ましい。
【００３０】
また、本実施形態の露光方法に関する手順の一部又は全部は、自動化することが可能である。
［第２実施形態］
第２実施形態を説明する。本実施形態は、ＥＵＶＬ用の投影露光装置とそれを用いた露光方法の実施形態である。ここでは、第１実施形態との相違点のみ説明する。
【００３１】
図９は、本投影露光装置の概略構成図である。
投影露光装置の相違点は、図９に示すとおり、投影光学系６の瞳透過率分布を測定するための検出部８が備えられた点にある。検出部８は、例えば、ウエハ７と共にウエハステージＷＳによって支持され、ウエハステージＷＳの移動により、ウエハ７に代わり光路へ挿入可能である。この検出部８は、コンピュータ９の指示の下で駆動され、投影光学系６の像面より後側の所定面の輝度分布を検出し、それをコンピュータ９へ送出するものである。
【００３２】
図１０は、本実施形態の露光方法の手順を示すフローチャートである。
露光方法の相違点は、図１０に示すとおり、瞳透過率分布の異方性を調べるために、投影光学系６の瞳透過率分布を直接的に測定する点（図１０ステップＳ１’）にある。
このステップＳ１’では、レチクル５の被照明領域内に適当なパターン（例えば、点像を形成するためのドットパターン）が配置されると共に、ウエハ７に代わり検出部８が光路へ挿入される。この状態で検出部８が駆動され、検出部８の取得した輝度分布の情報がコンピュータ９へと送出される。コンピュータ９は、その輝度分布の情報に基づき、投影光学系６の瞳透過率分布を求める。この瞳透過率分布から、投影光学系６の瞳透過率分布の異方性が明らかになる。
【００３３】
したがって、本投影露光装置によれば、現像やパターン測定（図４ステップＳ２，Ｓ３）の手順を経ることなく、簡単に、第１実施形態と同等の効果を得ることができる。
なお、本投影露光装置の検出部８には、像面より後側の面の輝度分布を検出するものの他に、投影光学系６の像面に形成される空間像を検出するものなどを適用してもよい。
また、本実施形態の露光方法に関する手順の一部又は全部は、自動化することが可能である。特に、本実施形態の露光方法では、現像やパターン測定を行う必要が無いので、本実施形態の投影露光装置（図９参照）のみにより、全手順を自動化することが可能である。
【００３４】
［その他］
なお、上述した実施形態では、開口絞り６１の絞り羽根の枚数が８であったが（図２参照）、他の枚数にすることもできる。例えば、図１１に示すように１６にすることもや、図１２に示すように４にすることも可能である。因みに、枚数が８である場合（図２）は、開口幅を変更できる方向の数が４であったが、枚数が１６である場合（図１１）は、開口幅を変更できる方向の数が８であり、枚数が４である場合（図１２）は、開口幅を変更できる方向の数が２である。よって、絞り羽根の枚数を多くするほど、開口形状の自由度が高まり、瞳透過率分布の異方性をきめ細かく補正することができる。
【００３５】
また、上述した実施形態では、絞り羽根の開口側の輪郭が直線状であったが、開口の輪郭の滑らかさを保つことのできるのであれば、他の形状（例えば曲線状）にしても構わない。また、言うまでもないが、絞り羽根の開口側以外の輪郭は、開口の輪郭に関係しないので、どのような形状であっても構わない。
また、上述した実施形態では、開口絞り６１に、複数の絞り羽根と、それらの配置関係を変更する機構とを用いたが、開口形状の異なる複数の開口絞りを用意すると共に、投影光学系６の瞳面に挿入される開口絞りをこれら複数の開口絞りの間で切り替えるための機構を用いてもよい。開口絞りの数を多くするほど、瞳透過率分布の異方性をきめ細かく補正することができる。
【００３６】
また、上述した実施形態では、投影光学系６の瞳透過率分布の経時変化を想定し、開口絞り６１の開口形状を可変としたが、その経時変化を無視する場合は、開口形状を固定してもよい。その場合、形状を変更するための機構を省略することもできる。
因みに、開口形状を固定する場合であっても、投影光学系６に固有の瞳透過率分布の異方性が補正されるような形状に開口形状が予め設定されていれば、一定の効果を得ることができる。因みに、投影光学系６に固有の瞳透過率分布の異方性は、測定によって求めることができるだけでなく、設計データに基づくシミュレーションによっても求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態の投影露光装置の概略構成図である。
【図２】開口絞り６１を正面から見た図である。
【図３】開口絞り６１の動作を説明する図である。
【図４】第１実施形態の露光方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】テスト用のパターンと、転写されたパターンとを説明する図である。
【図６】異方性を持つ瞳透過率分布の一例と、それを補正するための開口形状とを示す図である。
【図７】異方性を持つ瞳透過率分布の他の一例と、それを補正するための開口形状とを示す図である。
【図８】異方性を持つ瞳透過率分布のさらに他の一例と、それを補正するための開口形状とを示す図である。
【図９】第２実施形態の投影露光装置の概略構成図である。
【図１０】第２実施形態の露光方法の手順を示すフローチャートである。
【図１１】開口絞りの別の例を示す図である。
【図１２】開口絞りのさらに別の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…放射装置，３…インテグレータ，４…コンデンサミラー，５…レチクル，６…投影光学系，６１…開口絞り，７…ウエハ，９…コンピュータ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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