制造透过型的光学元件的制造方法、曝光装置、物品制造方法以及透过型的光学元件

摘要

本发明提供制造透过型的光学元件的制造方法、曝光装置、物品制造方法以及透过型的光学元件。该制造方法的特征在于：具有在上述光学元件的表面形成防反射膜的第1工序和将在上述第1工序形成的上述防反射膜在上述防反射膜的厚度方向除去的第2工序，在上述第2工序中，将上述防反射膜在上述厚度方向除去，以便即使在上述防反射膜被除去的区域也残留有上述防反射膜的至少一部分。

说明书

技术领域

本发明涉及制造透过型的光学元件的制造方法、曝光装置、物品制造方法以及透过型的光学元件。

背景技术

在用于制造半导体器件等物品的光刻工序中使用曝光装置，该曝光装置具有对原版进行照明的照明光学系统和将由照明光学系统照明了的原版的图形向基板投影的投影光学系统。通过将原版的图形投影到基板上，该图形被转印至配置(涂敷)于基板的表面的抗蚀剂(感光剂)上。在曝光装置中，若原版的照明不均匀，则存在着图形向基板上的抗蚀剂的转印变差的可能性。因此，在照明光学系统中，为了以均匀的照度照明原版，使用光棒型光学积分器或包含有二维地配置的多个波阵面分割元素的光学积分器。

另一方面，在照明光学系统中，有时由于光学系统的污损或偏心、防反射膜的斑点等，在被照明面上的照度分布上被确认有不均匀性。于是，日本特开2006-210554号公报公开了以下技术：在与被照明面在光学上为共轭关系的位置上，配置有在石英基板上设置了圆点图形(遮光物)的滤光器，通过使圆点的密度(透过率分布)变化而使被照明面上的照度分布变均匀。

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在日本特开2006-210554号公报所公开的技术中，难以使被照明面上的照度分布以充分的精度变均匀。例如，在需要由滤光器使透过率稍微变化的场合，由于圆点的数量变少，所以，因圆点的尺寸的误差导致产生的透过率的误差会变大，无法高精度地修正被照明面上的照度分布。

本发明提供有利于使被照明面中的照度分布变均匀的有关透过型的光学元件的技术。

用于解决课题的方案

为了达成上述目的，作为本发明的一个方面的制造方法，是一种制造(光)透过型的光学元件的制造方法，其特征在于，上述制造方法具有：第1工序，该第1工序在上述光学元件的表面形成防反射膜；以及第2工序，该第2工序将在上述第1工序形成的上述防反射膜在上述防反射膜的厚度方向除去，在上述第2工序中，将上述防反射膜在上述厚度方向除去，以便即使在上述防反射膜被除去的区域也残留有上述防反射膜的至少一部分。

作为本发明的另一方面的曝光装置，是一种曝光装置，该曝光装置经由原版对基板进行曝光，其特征在于，上述曝光装置具有：照明光学系统，该照明光学系统对上述原版进行照明；以及投影光学系统，该投影光学系统将由上述照明光学系统照明的上述原版的图形向上述基板投影，上述照明光学系统包括表面形成有防反射膜的透过型的光学元件，上述防反射膜遍及上述表面内地存在，且在上述表面内具有膜厚分布，以便透过上述光学元件的光形成将由来自拆除了上述光学元件的状态的上述照明光学系统的光在配置上述原版的面上形成的照度分布抵消的照度分布。

作为本发明的再一方面的物品制造方法，是一种物品制造方法，其特征在于，上述物品制造方法具有：使用上述的曝光装置对基板进行曝光的工序；对经过曝光的上述基板进行显影的工序；以及从经过显影的上述基板制造物品的工序。

作为本发明的再一方面的光学元件，是一种(光)透过型的光学元件，其特征在于，上述光学元件具有形成于上述光学元件的表面的防反射膜，上述防反射膜遍及上述表面内地存在，且在上述表面内具有与透过上述光学元件的光所应形成的照度分布对应的膜厚分布。

以下，本发明的其他目的或者其他方面将通过参照附图来说明的实施方式而变得清楚。

发明的效果

根据本发明，例如能提供有利于使被照明面中的照度分布变均匀的有关透过型的光学元件的技术。

附图说明

图1是示出作为本发明的一个方面的曝光装置的构成的概略图。

图2是示出(光)透过型的光学元件的构成的概略图。

图3是用于说明作为本发明的一个方面的制造光学元件的制造方法的流程图。

图4是用于详细说明图3所示的S02的工序的流程图。

图5是用于详细说明图3所示的S02的工序的图。

图6是用于详细说明图3所示的S02的工序的图。

图7是用于说明图4所示的S24的除去加工的具体方法的图。

图8是用于说明图4所示的S24的除去加工的具体方法的图。

图9是用于说明图4所示的S24的除去加工的具体方法的图。

图10是用于说明图4所示的S24的除去加工的具体方法的图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明实施方式。此外，以下的实施方式并不限定权利要求书所涉及的发明。虽然实施方式中记载了多个特征，但这些特征并非全都都发明的必要特征，另外，多个特征也可任意组合。进而，在附图中，对相同或同样的构成标注相同的附图标记而省略重复说明。

图1是示出作为本发明的一个方面的曝光装置100的构成的概略图。曝光装置100例如是被用于半导体器件等的制造工序(光刻工序)而在基板上形成图形的光刻装置。曝光装置100经由原版R对基板W进行曝光，在本实施方式中是步进扫描方式的曝光装置(扫描器)，在使原版R和基板W在扫描方向移动的同时对基板W进行曝光(扫描曝光)，将原版R的图形转印到基板上。但是，曝光装置100也可以采用步进重复方式或其他曝光方式。

曝光装置100如图1所示那样具有照明光学系统101、原版驱动部102、投影光学系统103、基板驱动部104和测量部105。另外，在本实施方式中，定义坐标系，将沿着基板W的法线方向的轴设为Z轴，将沿着在与基板W平行的面内相互正交的方向的轴设为X轴以及Y轴。

照明光学系统101利用来自光源1的光(光束)，对配置于被照明面(投影光学系统103的物体面)的原版R进行照明。光源1例如包括发射i线(波长365nm)等光的超高压水银灯。但是，光源1并不限定于此，也可以是发射248nm的波长的光的KrF准分子激光器、发射193nm的波长的光的ArF准分子激光器、或者发射157nm的波长的光的F

在原版R上形成有应向基板W转印的图形(例如电路图形)。原版R将使来自光源1(照明光学系统101)的光透过的材料例如石英玻璃作为母材来构成。原版驱动部102例如包括保持原版R的可动的原版工作台和关于X轴以及Z轴驱动原版工作台的原版驱动机构。

投影光学系统103将由照明光学系统101照明的原版R的图形向基板W投影。投影光学系统103包括成像光学系统，其前侧焦点配置于配置原版R的面(位置)，其后侧焦点配置于配置基板W的面。换言之，投影光学系统103将原版R的配置位置和基板W的配置位置设为共轭关系。

基板W是被转印原版R的图形的基板，在表面具有抗蚀剂(感光性材料)。基板驱动部104包括保持基板W的可动的基板工作台和关于X轴、Y轴以及Z轴(以及它们的旋转方向即ωx、ωy以及ωz)驱动基板工作台的基板驱动机构。

测量部105例如包括光量传感器，测量形成于被照明面的照度分布。测量部105在本实施方式中配置在投影光学系统103的物体面上，具体是配置在构成原版驱动部102的原版工作台上。

以下，对照明光学系统101进行详细说明。照明光学系统101包括第1中继透镜3、折叠式反光镜M1、光学积分器4、第2中继透镜5和折叠式反光镜M2。第1中继透镜3以及折叠式反光镜M1构成第1照明光学系统10，第2中继透镜5以及折叠式反光镜M2构成第2照明光学系统12。来自第1照明光学系统10的光经由光学积分器4而向第2照明光学系统12入射。

椭圆反光镜2具有第1焦点以及第2焦点，将来自配置于第1焦点的光源1的光向第2焦点聚光。第1中继透镜3包括成像光学系统，其前侧焦点配置于椭圆反光镜2的第2焦点，其后侧焦点配置于光学积分器4的入射面。换言之，第1中继透镜3将椭圆反光镜2的第2焦点和光学积分器4的入射面设为共轭关系。这样，在本实施方式中，照明光学系统101包括将椭圆反光镜2的第2焦点和光学积分器4的入射面设为共轭关系的第1照明光学系统10，但也可以包括不具有这种关系的第1照明光学系统。在第1中继透镜3的光瞳面附近，配置将特定波长区域的光遮断的滤波器(未图示)，由该滤波器规定曝光波长(对基板W进行曝光的光的波长)。

光学积分器4是包括入射面、反射面和射出面ES的内面反射型的光学积分器。光学积分器4通过由反射面将入射到入射面的光多次反射，在射出面ES形成均匀的光强度分布(照度分布)。光学积分器4在本实施方式中在与光轴AX正交的剖面(XY面)中具有矩形形状，但也可以具有其他形状(例如多边形)。另外，光学积分器4并不限定于内面反射型的光学积分器，也可以是复眼透镜等微透镜阵列型的光学积分器。

第2照明光学系统12利用来自光学积分器4的射出面ES的光对原版R进行照明。第2中继透镜5包括成像光学系统，其前侧焦点配置于光学积分器4的射出面ES，其后侧焦点配置于配置原版R的面。换言之，第2中继透镜5将光学积分器4的射出面ES和原版R的配置面设为共轭关系。第2中继透镜5在原版R的配置面形成光学积分器4的射出面ES的光强度分布(照度分布)。

在本实施方式中的曝光装置100中，在第2照明光学系统12中，组装有作为对被照明面中的照度分布进行修正的修正滤光器发挥功能的(光)透过型的光学元件6。光学元件6配置在照明光学系统101的被照明面(例如配置原版R的面)、与该被照明面呈共轭关系的共轭面、或者被照明面或共轭面的附近。光学元件6在本实施方式中配置在配置原版R的面的附近，具体是以后述的形成在光学元件6的表面上的光学薄膜与原版R相向的方式配置在照明光学系统101的最靠近投影光学系统103侧的面上。

图2是示出(光)透过型的光学元件6的构成的概略图。光学元件6如图2所示那样具有形成在基材7(母材)的至少一个面(光学元件6的表面)上而作为防反射膜发挥功能(作用)的光学薄膜C。在本实施方式中，相对于具有膜厚(最大膜厚)D的光学薄膜C的任意部位(部分)，在光学薄膜C的厚度方向(Z轴方向)以除去量δ局部地除去光学薄膜C，从而在光学薄膜面内形成膜厚分布。这样，光学薄膜C遍及光学元件6(基材7)的表面内地存在，且在该表面内具有膜厚分布。换言之，光学薄膜C在光学元件6的表面内包括光学薄膜C在厚度方向被局部地除去的部分，在该部分残留有光学薄膜C的至少一部分。

作为光学薄膜C的防反射膜通过在基材7之上重叠由折射率彼此不同的物质形成的多个薄膜而构成，利用光的干涉使反射率下降，在整体上获得高透过率。构成防反射膜的各薄膜通常调整薄膜的数量、材质以及厚度等以便获得规定的透过率或者反射率，使光的干涉条件最优化。因此，能根据将光学薄膜C在厚度方向局部地除去时的除去量δ使光学薄膜C的透过率或者反射率变化。此外，光学薄膜C的种类(膜种类)并不仅限定于介电体多层膜，也可以是单层膜。

另一方面，若将形成在基材7之上的光学薄膜C在厚度方向完全除去，则将光学薄膜C在厚度方向完全除去了的部分就不再作为防反射膜发挥功能。但是，出于修正被照明面中的照度分布、也就是使照度分布变均匀的目的，光学薄膜C的除去量δ可以是对构成防反射膜的多个薄膜之中的最表层薄膜的膜厚(膜厚分布)进行调整的程度。因此，在本实施方式中，光学薄膜C沿厚度方向的局部除去对作为防反射膜的功能带来的影响极小，可以忽略。

以下，参照图3对制造光学元件6的制造方法进行说明。在S01(第1工序)中，在基材7的表面上形成作为防反射膜发挥功能的光学薄膜C。在S01中形成的光学薄膜C如上述那样调整构成光学薄膜C的薄膜的数量、材质以及厚度等，使光的干涉条件最优化。在本实施方式中，在基材7的表面上形成具有均匀的膜厚D的光学薄膜C。

在S02(第2工序)中，将在S01中形成的光学薄膜C在厚度方向除去。此时，以即便是光学薄膜C被除去的区域也残留有光学薄膜C的至少一部分的方式，将光学薄膜C在厚度方向除去。因此，即便经过S02，形成于基材7的表面的光学薄膜C也遍及基材7的表面内地在光学薄膜C的厚度方向残留有光学薄膜C的至少一部分。在本实施方式中，针对具有膜厚D的光学薄膜C的任意部位，在光学薄膜C的厚度方向以除去量δ将光学薄膜C局部地除去。由此，如图2所示那样，能制造出形成有遍及基材7的表面内地存在且在该表面内具有膜厚分布的光学薄膜C的透过型的光学元件6。

在此，参照图4对将光学薄膜C在厚度方向除去的工序(S02的工序)进行详细说明。

在S21(第3工序)中，取得利用来自拆除了透过型的光学元件6的状态的照明光学系统101的光而形成在被照明面上的照度分布。具体来讲，将设于原版工作台的测量部105配置在配置原版R的面上，由测量部105(光量传感器)测量来自拆除了透过型的光学元件6的状态的照明光学系统101的光，从而取得被照明面中的照度分布。图5的(a)是示出在S21中取得的被照明面中的照度分布的一例的图。图5的(a)所示的照度分布在被照明面内的坐标a处照度在局部降低。

在S22中，将作为防反射膜发挥功能的光学薄膜C中的透过率分布设计成将在S21中取得的被照明面中的照度分布抵消。图5的(b)是示出在S22中设计的光学薄膜C中的透过率分布的一例的图。图5的(b)所示的透过率分布是针对图5的(a)所示的照度分布而设计的透过率分布，在与被照明区域内的坐标a对应的光学薄膜面内的坐标A处具有最大透过率T

在S23(第4工序)中，基于在S21中取得的被照明面中的照度分布和在S22中设计的光学薄膜C中的透过率分布，确定光学薄膜C的膜厚分布。此外，光学薄膜C的膜厚分布的确定是指确定光学元件6(基材7)的表面内应将光学薄膜C除去的部分(光学薄膜面内的坐标)、以及该部分中的光学薄膜C的除去量δ。具体来讲，如图5的(c)所示那样，以将图5的(a)所示的照度分布和图5的(b)所示的透过率分布匹配而在被照明面中使照度分布变均匀的方式(即，以实现图5的(b)所示的透过率分布的方式)，确定光学薄膜C的膜厚分布。参照图5的(c)，作为光学薄膜C的膜厚分布，将具有最大透过率T

在S24中，根据在S23中确定的膜厚分布(光学薄膜面内的各坐标中的除去量δ)，对在S01中形成于基材7的光学薄膜C实施将光学薄膜C在厚度方向局部地除去的除去加工。由此，光学薄膜C遍及基材7的表面内地存在，且在基材7的表面内具有与透过光学元件6的光所应形成的照度分布对应的膜厚分布。此外，在S24中实施的除去加工的具体方法在后叙述。

在S25中，将在S24中施加了除去加工的光学元件6组装至照明光学系统101。在本实施方式中，如上述那样，将光学元件6以光学薄膜C与原版R相向的方向组装于照明光学系统101的最靠近投影光学系统103侧的面。

在S26中，取得利用来自组装有透过型的光学元件6的状态的照明光学系统101的光而形成在被照明面上的照度分布。具体来讲，将设于原版工作台的测量部105配置在配置原版R的面上，由测量部105(光量传感器)测量来自组装有透过型的光学元件6的状态的照明光学系统101的光，从而取得被照明面中的照度分布。图5的(d)是示出在S26中取得的被照明面中的照度分布的一例的图。图5的(d)所示的照度分布在被照明面内使照度变均匀。

这样，根据本实施方式，能制造(提供)实现被照明面中的均匀照度分布的透过型的光学元件6。具有组装了这样的透过型的光学元件6的照明光学系统101的曝光装置100能够均匀地照明原版R，能良好地进行原版R的图形向基板上的抗蚀剂的转印。

参照图7对将光学薄膜C在厚度方向局部地除去的除去加工(S24)的具体方法的一例进行说明。在除去加工中，使用以下加工技术即所谓IBF(Ion Beam Figuring，离子束抛光)即可：通过对应将光学薄膜C除去的部分照射离子束，将该部分中的光学薄膜C在厚度方向除去。

图7是示出实现IBF的离子束加工装置200的构成的概略图。离子束加工装置200具有用于保持真空状态的腔室21、离子束发生部22、驱动工作台24和电流密度测量部25。离子束发生部22、驱动工作台24以及电流密度测量部25设在腔室21的内部。

来自离子束发生部22的离子束23向被保持(设置)于驱动工作台24的作为被加工物的透过型的光学元件6、具体是形成于基材7的光学薄膜C照射。通过对驱动工作台24进行扫描驱动，向光学薄膜C的任意的部分(位置)照射离子束23，从而进行将光学薄膜C在厚度方向局部地除去的除去加工。

通过将来自离子束发生部22的离子束23向设于驱动工作台24的电流密度测量部25照射，能测量离子束23的射束轮廓。通过使由电流密度测量部25测量的离子束23的射束轮廓相对于光学薄膜C的除去量δ(加工量)或加工间距等加工条件最优化，能实现高精度的除去加工。

通过将这样的离子束加工装置200用于除去加工(S24)，能制造(提供)高精度地修正被照明面中的照度分布的不均匀性、即实现被照明面中的均匀照度分布的透过型的光学元件6。

参照图8，说明将光学薄膜C在厚度方向局部地除去的除去加工(S24)的具体方法的其他例。在除去加工中，也可以使用以下加工技术即所谓MRF(Magneto-RheologicalFinishing，磁流变抛光)：通过利用包含磨粒的磁性流体来研磨应将光学薄膜C除去的部分，从而将该部分中的光学薄膜C在厚度方向除去。MRF是利用磁力的高精度研磨技术。

具体来讲，如图8所示那样，使包含磨粒的磁性流体31流入到形成于基材7的光学薄膜C与工作台32之间。并且，若从电磁铁33对磁性流体31施加磁力34，则由于磁力34的影响而使得磁性流体31所包含的带有磁性的磨粒与光学薄膜C的表面接触。此时，通过驱动工作台32，磁性流体31在光学薄膜C的表面流动，由该磁性流体31研磨光学薄膜C。通过控制依靠电磁铁33获得的磁力34，能实现高精度的除去加工。

通过将这样的高精度研磨技术用于除去加工(S24)，能制造(提供)高精度地修正被照明面中的照度分布的不均匀性、即实现被照明面中的均匀照度分布的透过型的光学元件6。

参照图9的(a)～(d)来说明将光学薄膜C在厚度方向局部地除去的除去加工(S24)的具体方法的再一例。在除去加工中，也可以使用通过对应将光学薄膜C除去的部分进行蚀刻来将该部分中的光学薄膜C在厚度方向除去的加工技术，例如采用使用抗蚀剂的蚀刻技术。

具体来讲，首先，如图9的(a)所示那样，在形成于基材7的光学薄膜C之上涂敷抗蚀剂41。接着，如图9的(b)所示那样，对应将光学薄膜C除去的部分42进行使用曝光装置等的曝光以及显影，从而将部分42中的抗蚀剂41除去。接着，如图9的(c)所示那样，对部分42实施蚀刻加工，从而将部分42中的光学薄膜C除去(削掉)。并且，如图9的(d)所示那样，将涂敷在光学薄膜C之上的抗蚀剂41剥离。通过经过图9的(a)～(d)所示的工序，能对光学薄膜C的任意部分实现高精度的除去加工。

通过将这样的蚀刻技术用于除去加工(S24)，能制造(提供)高精度地修正被照明面中的照度分布的不均匀性、即实现被照明面中的均匀照度分布的透过型的光学元件6。

参照图10的(a)～(c)，说明将光学薄膜C在厚度方向局部地除去的除去加工(S24)的具体方法的再一例。在除去加工中，也可以使用通过使剥离剂作用于应将光学薄膜C除去的部分来将该部分中的光学薄膜C在厚度方向除去的加工技术。作为剥离剂，例如使用HF(氢氟酸)。

具体来讲，首先，如图10的(a)所示那样，在形成于基材7的光学薄膜C之上，配置包括开口部52的掩模51。接着，如图10的(b)所示那样，通过使剥离剂53流入掩模51的开口部52，将在开口部52露出的部分中的光学薄膜C除去(剥离)。并且，如图10的(c)所示那样，将配置在光学薄膜C之上的掩模51拆掉。通过经过图10的(a)～(c)所示的工序，能对光学薄膜C的任意部分实现高精度的除去加工。

通过将这样的使用剥离剂的技术用于除去加工(S24)，能制造(提供)高精度地修正被照明面中的照度分布的不均匀性、即实现被照明面中的均匀照度分布的透过型的光学元件6。

本发明的实施方式中的物品制造方法适于制造例如半导体元件、平板显示器、液晶显示元件、MEMS等物品。该制造方法包括：使用上述的曝光装置100对涂敷有感光剂的基板进行曝光的工序；以及对经过曝光的感光剂进行显影的工序。另外，将经过显影的感光剂的图形作为掩模，对基板进行蚀刻工序或离子注入工序等，在基板上形成电路图形。反复进行这些曝光、显影、蚀刻等工序，在基板上形成由多个层构成的电路图形。在后工序中，对形成有电路图形的基板进行切割(加工)，进行芯片的安装、结合、检查工序。另外，该制造方法可包括其他的周知工序(氧化、成膜、蒸镀、掺杂、平坦化、抗蚀剂剥离等)。本实施方式中的物品制造方法相比以往在物品的性能、品质、生产率以及生产成本中的至少一个方面是有利的。

本发明并不限于上述实施方式，在不脱离发明的构思以及范围的情况下可进行各种变更以及变形。因此，为了公开本发明的范围而附带了权利要求书。