(57)【要約】【課題】原版のパターンを基板に精度よく転写するために有利な露光装置を提供する。【解決手段】露光光を用いて、原版のパターンを基板に転写する露光装置は、前記露光光を反射する反射面を有する光学素子を含み、前記原版の前記パターンを前記基板に投影する投影光学系と、前記光学素子に対して、前記反射面に沿った方向に気体を噴出して、前記反射面に沿うように気体を供給する供給部と、を含み、前記供給部は、前記反射面に沿った気体の流れの方向が、前記露光光が前記反射面に入射する方向および前記露光光が前記反射面で反射される方向を含む面に交差する方向になるように気体を供給する。【選択図】図１
2016143869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光を用いて、原版のパターンを基板に転写する露光装置であって、
前記露光光を反射する反射面を有する光学素子を含み、前記原版の前記パターンを前記基板に投影する投影光学系と、
前記光学素子に対して、前記反射面に沿った方向に気体を噴出して、前記反射面に沿うように気体を供給する供給部と、
を含み、
前記供給部は、前記反射面に沿った気体の流れの方向が、前記露光光が前記反射面に入射する方向および前記露光光が前記反射面で反射される方向を含む面に交差する方向になるように気体を供給する、ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記光学素子は、前記原版を介して前記投影光学系に入射した前記露光光を反射する第１反射面と、前記基板に向けて前記露光光を反射する第２反射面とを含む複数の前記反射面を有し、
前記供給部は、前記第１反射面および前記第２反射面のそれぞれに沿うように気体を供給する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記供給部は、前記基板に投影される前記パターンの像に対して前記第１反射面の温度分布が与える影響が、前記第２反射面の温度分布によって低減されるように気体を供給する、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記供給部は、前記第１反射面に沿った気体の流れの方向と前記第２反射面に沿った気体の流れの方向とが同じになるように気体を供給する、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記投影光学系は、凸面鏡と、前記第１反射面で反射された前記露光光を前記凸面鏡に向けて反射するとともに前記凸面鏡で反射された前記露光光を前記第２反射面に向けて反射する凹面鏡とを更に含み、
前記露光装置は、前記凸面鏡と前記凹面鏡との間における気体の流れの方向が、前記反射面に沿った気体の流れの方向と異なるように、前記凸面鏡と前記凹面鏡との間に気体を供給する第２供給部を更に含む、ことを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記第２供給部は、前記凸面鏡と前記凹面鏡との間における気体の流れの方向が、前記露光光が前記凸面鏡に入射する方向および前記露光光が前記凸面鏡で反射される方向を含む面に平行な方向になるように、前記凸面鏡と前記凹面鏡との間に気体を供給する、ことを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記供給部は、前記反射面に沿った気体の流れの方向と、前記露光光が前記反射面に入射する方向および前記露光光が前記反射面で反射される方向を含む面との間の角度が８０度から１００度の範囲に収まるように気体を供給する、ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記供給部は、前記反射面に沿った気体の流れの方向が、前記露光光が前記反射面に入射する方向および前記露光光が前記反射面で反射される方向を含む面に垂直な方向になるように気体を供給する、ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記供給部は、前記反射面の温度が目標温度になるように、前記光学素子に対して供給する気体の流量および温度の少なくとも一方を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記反射面に沿って流れた気体を回収する回収部を更に含む、ことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記反射面は平面である、ことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１２】
露光光を用いて、原版のパターンを基板上に転写する露光装置であって、
前記原版を介して入射した前記露光光を反射する第１反射面と、前記基板に向けて前記露光光を反射する第２反射面とを有する光学素子を含み、前記原版の前記パターンを前記基板上に投影する投影光学系と、
前記光学素子に対して、前記第１反射面および第２反射面のそれぞれに沿うように気体を供給する供給部と、
を含み、
前記供給部は、前記基板に投影される前記パターンの像に対して前記第１反射面の温度分布が与える影響が、前記第２反射面の温度分布によって低減されるように気体を供給する、ことを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイや半導体デバイスの製造には、マスクなどの原版のパターンを、レジストが塗布されたガラスプレートやウェハなどの基板に転写する露光装置が用いられる。このような露光装置には、例えば、凹面鏡、凸面鏡、および台形ミラーなどの光学素子を有し、原版のパターンを基板に投影するオフナー型の投影光学系が用いられる。
【０００３】
投影光学系では、凹面鏡などの光学素子が露光光の一部を吸収して発熱することにより、投影光学系の内部において温度分布が形成され、光路上に屈折率の分布が生じることがある。この場合、原版のパターンを基板に精度よく転写することが困難になりうる。特許文献１には、投影光学系の内部に気体を供給して、投影光学系の内部の温度を制御する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−５８４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、投影光学系の内部において基板側から原版側に向かう方向に沿った気体の流れが生じるように、投影光学系の内部に気体を供給する方法が記載されている。しかしながら、特許文献１に記載されたように気体を供給してしまうと、例えば、台形ミラーの原版側の反射面に対し、当該反射面の温度の上昇を抑制するように気体を供給することが困難になることがある。また、台形ミラーの基板側の反射面に吹き付けられた気体によって投影光学系の内部において乱流が生じることがある。その結果、投影光学系の光路上に屈折率の分布が生じ、原版のパターンを基板に精度よく転写することが不十分になりうる。
【０００６】
そこで、本発明は、原版のパターンを基板に精度よく転写するために有利な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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、露光光を用いて、原版のパターンを基板に転写する露光装置であって、前記露光光を反射する反射面を有する光学素子を含み、前記原版の前記パターンを前記基板に投影する投影光学系と、前記光学素子に対して、前記反射面に沿った方向に気体を噴出して、前記反射面に沿うように気体を供給する供給部と、を含み、前記供給部は、前記反射面に沿った気体の流れの方向が、前記露光光が前記反射面に入射する方向および前記露光光が前記反射面で反射される方向を含む面に交差する方向になるように気体を供給する、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、原版のパターンを基板に精度よく転写するために有利な露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の露光装置を示す概略図である。
【図２】投影光学系をＺ方向から見たときの図である。
【図３】凹面鏡側から凸面鏡および台形ミラーを見たときの図である。
【図４】凹面鏡側から凸面鏡および台形ミラーを見たときの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素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。
【００１２】
＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態の露光装置１００について説明する。図１は、第１実施形態の露光装置１００を示す概略図である。第１実施形態の露光装置１００は、例えば、スリット光を用いて基板６を走査露光する露光装置であり、照明光学系１と、アライメントスコープ２と、原版ステージ４と、投影光学系５と、基板ステージ７と、制御部８とを含みうる。制御部８は、例えばＣＰＵやメモリなどを含み、露光装置１００の各部を制御する（基板６の走査露光を制御する）。
【００１３】
照明光学系１は、例えばＨｇランプなどの光源から射出された光（露光光）で原版３（例えばマスク）を照明する。原版３および基板６は、原版ステージ４および基板ステージ７によってそれぞれ保持されており、投影光学系５を介して光学的にほぼ共役な位置（投影光学系５の物体面および像面の位置）に配置される。投影光学系５は、所定の投影倍率（例えば１倍）を有し、原版３に形成されたパターンを基板６に投影する。そして、原版ステージ４および基板ステージ７を投影光学系５の物体面と平行な方向（例えばＹ方向）に、投影光学系５の投影倍率に応じた速度比で走査させる。これにより、原版３に形成されたパターンを基板６に転写することができる。また、アライメントスコープ２は、原版３のアライメントマークと基板６のアライメントマークとを、投影光学系５を介して同時に検出することができるように構成されている。
【００１４】
このような露光装置１００では、例えば、図１に示すように、凹面鏡５ａ、凸面鏡５ｂ、台形ミラー５ｃ、第１透過素子５ｄ１および第２透過素子５ｄ２などの光学素子を鏡筒５ｅの内部に有し、原版３のパターンを基板６に投影する投影光学系５が用いられる。光学素子の１つとしての台形ミラー５ｃは、原版３を介して投影光学系５に入射した光（露光光９）を凹面鏡５ａに向けて反射する第１反射面５ｃ１と、凹面鏡５ａで反射された露光光９を基板６に向けて反射する第２反射面５ｃ２とを含む複数の反射面を有する。凹面鏡５ａ、凸面鏡５ｂおよび台形ミラー５ｃはそれぞれ、線膨張係数の比較的小さい硝材によって形成されることが好ましい。また、第１透過素子５ｄ１は、原版３と台形ミラー５ｃの第１反射面５ｃ１との間における光路上に配置され、第２透過素子５ｄ２は、台形ミラー５ｃの第２反射面５ｃ２と基板６との間における光路上に配置されうる。第１透過素子５ｄ１および第２透過素子５ｄ２はそれぞれ、例えば平行平板ガラスなどによって構成され、露光光９の光軸に対して傾けることにより投影光学系５の結像性能を変化させることができる。第１透過素子５ｄ１および第２透過素子５ｄ２はそれぞれ、露光光９に対しする吸収率が零に近い材質（例えば石英ガラス）によって形成されることが好ましい。ここで、図１に示す台形ミラー５ｃは、第１反射面５ｃ１および第２反射面５ｃ２が１つの部材に形成されるように構成されているが、それに限られるものではない。例えば、第１反射面５ｃ１および第２反射面５ｃ２がそれぞれ異なる部材に形成されるように構成されていてもよい。また、第１反射面５ｃ１および第２反射面５ｃ２は、平面であることが好ましい。
【００１５】
照明光学系１から射出し、原版３および第１透過素子５ｄ１を透過した露光光９は、台形ミラー５ｃの第１反射面５ｃ１で反射され、凹面鏡５ａの第１面５ａ１（＋Ｚ方向側の面）に入射する。凹面鏡５ａの第１面５ａ１で反射した露光光９は、凸面鏡５ｂで反射し、凹面鏡５ａの第２面５ａ２（−Ｚ方向側の面）に入射する。凹面鏡５ａの第２面５ａ２で反射した露光光は、台形ミラー５ｃの第２反射面５ｃ２で反射され、第２透過素子５ｄ２を通過して基板上に結像する。
【００１６】
投影光学系５は、例えば、露光光９が凸面鏡５ｂに入射する方向および露光光９が凸面鏡５ｂで反射される方向を含む面に垂直であり、かつ光学的な瞳となる凸面鏡５ｂの中心を通る面１０に対し、露光光９の光路が面対称になるように構成されている。このような構成では、一般的には、ディストーションなどの非対称収差が発生しにくい。しかしながら、投影光学系５では、凹面鏡５ａや凸面鏡５ｂ、台形ミラー５ｃなどの光学素子が露光光９の一部を吸収して発熱するため、発熱した光学素子によって投影光学系５の内部の気体が温められ、投影光学系５の内部において温度分布が形成されうる。例えば、凹面鏡５ａおよび凸面鏡５ｂが露光光９の一部を吸収して発熱した場合、凹面鏡５ａや凸面鏡５ｂの表面で暖められた気体が上方に移動し、投影光学系５の内部において温度分布が形成される。その結果、投影光学系５の内部における光路上に屈折率の分布が生じて非対称収差が発生してしまい、原版３のパターンを基板６に精度よく転写することが困難になりうる。そのため、第１実施形態の露光装置１００には、投影光学系５における凹面鏡５ａなどの光学素子の温度が上昇することを抑制するように、投影光学系５の内部に気体を供給する第１供給部１１ａおよび第２供給部１１ｂが設けられている。
【００１７】
まず、第２供給部１１ｂの構成から説明する。第２供給部１１ｂは、例えば、少なくとも凹面鏡５ａと凸面鏡５ｂの間に気体を供給する。図１に示す投影光学系５の構成では、凹面鏡５ａや凸面鏡５ｂなどの光学素子で暖められた気体は上方に移動するため、面１０と平行な方向に気体を供給すると、投影光学系５の内部に熱だまりが生じることがある。そのため、第２供給部１１ｂは、図１の矢印１３ａで示すように、凹面鏡５ａと凸面鏡５ｂとの間において、基板側から原版側に向かう方向に気体の流れが生じるように、少なくとも凹面鏡５ａと凸面鏡５ｂとの間に気体を供給する構成となっている。例えば、第２供給部１１ｂは、凹面鏡５ａと凸面鏡５ｂとの間における気体の流れの方向が、露光光が凸面鏡５ｂに入射する方向および露光光が凸面鏡５ｂで反射される方向を含む面に平行な方向（面１０に垂直な方向）になるように気体を供給するとよい。また、露光装置１００は、第２供給部１１ｂから射出され、少なくとも凹面鏡５ａと凸面鏡５ｂとの間を流れた気体を回収する第２回収部１２ｂを含みうる。
【００１８】
ここで、第２供給部１１ｂによって上述のように投影光学系５の内部に気体を供給してしまうと、例えば、台形ミラー５ｃの第１反射面５ｃ１に対し、第１反射面５ｃ１の温度の上昇を抑制するように気体を供給することが困難になることがある。また、台形ミラー５ｃの第２反射面５ｃ２に吹き付けられた気体によって投影光学系５の内部において乱流が生じることがある。その結果、投影光学系５の光路上に屈折率の分布が生じ、原版３のパターンを基板６に精度よく転写することが不十分になりうる。さらに、台形ミラー５ｃの第１反射面５ｃ１と第２反射面５ｃ２とに供給される気体の温度や量が互いに異なると、第１反射面５ｃ１および第２反射面５ｃ２に形成される温度分布が互いに異なる。この場合においても、原版３のパターンを基板６に精度よく転写することが不十分になりうる。
【００１９】
したがって、第１実施形態の露光装置１００は、図２に示すように、台形ミラー５ｃに対して、台形ミラー５ｃの反射面に沿った方向に気体を噴出して、当該反射面に沿うように気体を供給する第１供給部１１ａを含みうる。図２は、投影光学系５をＺ方向から見たときの図であり、凹面鏡５ａ、凸面鏡５ｂおよび台形ミラー５ｃの第１反射面５ｃ１が図示されている。図２における矢印１４ａは、図１における二重丸１３ａ（◎）と同様に、第１供給部１１ａによって投影光学系５の内部に供給された気体の流れの方向（例えば、−Ｙ方向）を示している。また、図２における二重丸１４ｂ（◎）は、図１における矢印１３ｂと同様に、第２供給部１１ｂによって投影光学系５の内部に供給された気体の流れの方向（例えば、＋Ｚ方向）を示している。
【００２０】
第１供給部１１ａは、台形ミラー５ｃの反射面に沿った気体の流れの方向が、露光光９が当該反射面に入射する方向および露光光９が当該反射面で反射される方向を含む面と交差する方向になるように、台形ミラー５ｃに対して気体を供給する。例えば、第１供給部１１ａは、台形ミラー５ｃの反射面に沿った気体の流れの方向と、露光光９が当該反射面に入射する方向および露光光９が当該反射面で反射される方向を含む面との間の角度が８０度から１００度の範囲に収まるように気体を供給するとよい。特に、台形ミラー５ｃの反射面に沿った気体の流れの方向が、露光光９の入射方向および反射方向を含む面に垂直な方向であることが好ましい。このとき、台形ミラー５ｃの反射面に沿うように第１供給部１１ａによって供給された気体の流れの方向と、第２供給部１１ｂによって供給された凹面鏡５ａと凸面鏡５ｂとの間における気体の流れの方向とが異なりうる。また、露光装置１００は、第１供給部１１ａから射出され、台形ミラー５ｃの反射面を沿って流れた気体を回収する第１回収部１２ａを含みうる。
【００２１】
次に、台形ミラー５ｃにおいて、第１反射面５ｃ１に沿った気体の流れの方向と、第２反射面５ｃ２に沿った気体の流れの方向との関係について、図３を参照しながら説明する。図３は、凹面鏡５ａ側から凸面鏡５ｂおよび台形ミラー５ｃを見たときの図である。台形ミラー５ｃの反射面に沿うように気体を供給すると、当該反射面には、気体の上流から下流に向かって温度が高くなるような温度分布が形成される。そのため、第１供給部１１ａは、基板６に投影される原版３のパターンの像に対して第１反射面５ｃ１の温度分布が与える影響（例えば歪み）が、第２反射面５ｃ２の温度分布によって低減されるように気体を供給することが好ましい。
【００２２】
例えば、第１実施形態における投影光学系５の構成では、図３に示すように、第１反射面５ｃ１における原版３のパターンの像と、第２反射面５ｃ２における原版３のパターンの像とが反転する。図３では、説明をわかり易くするため、原版３には「Ｒ」型のパターンが形成されているものとする。この場合、第１反射面５ｃ１に沿った気体の流れの方向と第２反射面５ｃ２に沿った気体の流れの方向とが同じになるように、第１供給部１１ａによって台形ミラー５ｃに対して気体を供給するとよい。このように台形ミラー５ｃに対して気体を供給することで、基板６に投影される原版３のパターンの像に対して第１反射面５ｃ１の温度分布が与える影響を、第２反射面５ｃ２の温度分布によって低減させることができる。一方、例えば、第１反射面５ｃ１と第２反射面５ｃ２との間の光路中にレンズなどが配置されることにより、図４に示すように、第１反射面５ｃ１における原版３のパターンの像と第２反射面５ｃ２における原版３のパターンの像とが反転されない場合を想定する。この場合では、第１反射面５ｃ１に沿った気体の流れの方向と第２反射面５ｃ２に沿った気体の流れの方向とが反対になるように、第１供給部１１ａによって台形ミラー５ｃに対して気体を供給するとよい。
【００２３】
ここで、露光装置１００では、台形ミラー５ｃの反射面に沿って流れる気体の周りに存在する気体の入れ替えを行うため、台形ミラー５ｃに対する気体の供給を、第１供給部１１ａに加えて、例えば第２供給部１１ｂによって行ってもよい。この場合、台形ミラー５ｃの反射面に沿った気体の流れを妨げないように、第２供給部１１ｂにより台形ミラー５ｃに対して供給される気体の流量が、第１供給部１１ａにより台形ミラー５ｃに対して供給される気体の流量より小さいことが好ましい。また、投影光学系５（鏡筒５ｅ）の内部の圧力が、外部の圧力に対して小さいと、投影光学系５の光学素子がくもる原因となる物質を、投影光学系５の内部に引き込んでしまうことがある。そのため、第１供給部１１ａおよび第２供給部１１ｂは、第１回収部１２ａおよび第２回収部１２ｂが投影光学系５の内部から回収する気体の総量より多い量の気体を投影光学系５の内部に供給するとよい。これにより、投影光学系５の内部の圧力が外部の圧力より小さくなることを抑制することができる、
さらに、第１供給部１１ａおよび第２供給部１１ｂはそれぞれ、投影光学系５の光学素子の温度がそれぞれ目標温度になるように、投影光学系５の内部に供給される気体の流量および温度の少なくとも一方を制御する構成であってもよい。例えば、第１供給部１１ａは、台形ミラー５ｃの反射面の温度が目標温度になるように、台形ミラー５ｃに対して供給する気体の流量および温度の少なくとも一方を制御する。目標温度は、例えば、露光装置１００の性能が許容範囲に収まるような温度に設定されるとよい。
【００２４】
上述したように、第１実施形態の露光装置１００では、投影光学系５における台形ミラー５ｃの第１反射面５ｃ１および第２反射面５ｃ２のそれぞれに沿うように気体を供給する第１供給部１１ａが設けられる。これにより、露光装置１００は、第１反射面５ｃ１および第２反射面５ｃ２のそれぞれに生じる温度分布を制御して、原版３のパターンを基板６に精度よく転写することができる。ここで、第１実施形態において、第１供給部１１ｂは、台形ミラー５ｃの第１反射面５ｃ１および第２反射面５ｃ２のそれぞれに沿うように気体を供給したが、第１反射面５ｃ１および第２反射面５ｃ２の一方のみに沿うように気体を供給してもよい。
【００２５】
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等の電子デバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００２６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態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および変更が可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１：照明光学系、２：アライメントスコープ、３：原版、４：原版ステージ、５：投影光学系、６：基板、７：基板ステージ、８：制御部
【図１】
2016143869.tif 000003
【図２】
2016143869.tif 000004
【図３】
2016143869.tif 000005
【図４】
2016143869.tif 000006