JP4378140B2 - 照明光学系及び露光装置 - Google Patents

Description

本発明は照明光学系及びそれを用いた露光装置に関し、特に光源として波長２００ｎｍ〜１０ｎｍの極端紫外線領域（ＥＵＶ）又はＸ線領域の発光光源を利用する照明光学系及び、それを用いて半導体ウエハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ用のガラス基板などの被処理体を露光する露光装置に関する。

微細パターンをもつ半導体回路素子などを製造する方法として、例えばＥＵＶ光又はＸ線を用いた縮小投影露光方法がある（例えば、特許文献１〜３参照。）。

この方法では、回路パターンが形成されたマスク（レチクル）をそのＥＵＶ光で照明し、マスク上のパターンの像をウエハ面に縮小投影し、その表面のレジストを露光してパターンを転写する。

従来のＥＵＶ縮小投影露光装置１０００の要部概略を図１１に示す。図１１において、１００１はＥＵＶ光の発光点、１００２はＥＵＶ光束、１００３はフィルタ、１００４は第１の回転放物面ミラー、１００５は反射型インテグレータ、１００６は第２の回転放物面ミラー、１００７は反射型マスク、１００８は投影光学系を構成する複数のミラー系、１００９はウエハ、１０１０はマスクステージ、１０１１はウエハステージ、１０１２は円弧状アパーチャ、１０１３はレーザ光源、１０１４はレーザ集光光学系、１０１７は真空容器である。また図１３は、マスク１００７上の照明領域１０１５と露光が行なわれる円弧状領域１０１６との関係を示す平面図である。

このように露光装置１０００は、ＥＵＶ光を生成する光源部１０１３および１０１４、照明光学系（即ち、第１の回転放物面ミラー１００４、反射型インテグレータ１００５及び第２の回転放物面ミラー１００６）、反射型マスク１００７、投影光学系１００８、ウエハ１００９、マスクを搭載したステージ１０１０、ウエハを搭載したステージ１０１１、マスクやウエハの位置を精密に合わせる不図示のアライメント機構、ＥＵＶ光の減衰を防ぐために光学系全体を真空に保つための真空容器１０１７と不図示の排気装置からなる。

照明光学系は、発光点１００１からのＥＵＶ光１００２を第１の回転放物面ミラー１００４で集光し、反射型インテグレータ１００５に照射して２次光源を形成し、さらに、この２次光源からのＥＵＶ光を第２の回転放物面ミラー１００６で重畳されるように集光し、マスク１００７を均一に照明する。

反射型マスク１００７は多層膜反射鏡の上にＥＵＶ吸収体などからなる非反射部を設けた転写パターンが形成されたものである。反射型マスク１００７で反射された回路パターンの情報を有するＥＵＶ光は、投影光学系１００８によってウエハ１００９面上に結像する。

投影光学系１００８は光軸中心に対して軸外の細い円弧状の領域が良好な結像性能をもつように設計されている。従って、露光はこの細い円弧状領域のみが利用されるように、ウエハ１００９直前に円弧状の開口をもったアパーチャ１０１２が設けられている。そして矩型形状をしたマスク全面のパターンを転写するため、反射型マスク１００７とウエハ１００９が同時にスキャンして露光が行なわれる。

ここで投影光学系１００８は複数の多層膜反射鏡によって構成され、マスク１００７上のパターンをウエハ１００９表面に縮小投影する構成となっており、通常、像側テレセントリック系が用いられている。なお、物体側（反射型マスク側）は、反射型マスク１００７に入射する照明光束との物理的干渉を避けるために、通常、非テレセントリックな構成となっている。

レーザ光源１０１３からのレーザ光はレーザ集光光学系１０１４により発光点１００１の位置にある不図示のターゲットに集光され、高温のプラズマ光源１００１を生成する。このプラズマ光源から熱輻射により放射されたＥＵＶ光１００２は第１の回転放物面ミラー１００４で反射して平行なＥＵＶ光束となる。この光束が反射型インテグレータ１００５で反射して、多数の２次光源を形成する。

この２次光源からのＥＵＶ光は第２の回転放物面ミラー１００６で反射して反射型マスク１００７を照明する。ここで該２次光源から第２の回転放物面ミラー１００６、第２の回転放物面ミラー１００６から反射型マスク１００７までの距離は、第２の回転放物面ミラー１００６の焦点距離に等しく設定されている。

２次光源の位置に第２の回転放物面ミラー１００６の焦点が位置しているので２次光源の１つから出たＥＵＶ光は反射型マスク１００７を平行光束で照射する。投影光学系１００８は２次光源の像が投影光学系１００８の入射瞳面に投影される様に設計されており、これによりケーラー照明の条件が満たされている。即ち反射型マスク１００７上のある１点を照明するＥＵＶ光は全ての２次光源から出たＥＵＶ光の重なったものである。

マスク面上の照明領域１０１５は、図１２に示すように、反射型インテグレータ１００５の構成要素である凸又は凹面ミラーの反射面の平面形状と相似であり、実際に露光が行なわれる円弧領域１０１６を含むほぼ矩形領域である。投影光学系１００８は２次光源の像が投影光学系１００８の瞳面に投影されるように設計されている。
特開平１０−７００５８号公報 特開２００３−０４５７７４号公報 特開２００３−０４５７８４号公報

しかしながら、従来のＥＵＶ縮小投影露光装置には次の様な欠点があった。即ち、光源１００１から等方的に発生したＥＵＶ光束１００２の光軸に対して、回転放物面ミラー１００４の反射面が対称ではないため、反射型インテグレータ１００５を極めて不均一に照明していた。このような場合には、マスク１００７を照明する光の角度分布が極めて不均一となり、その結果、パターンの解像性能の悪化を招いていた。

そこで、上記従来技術の問題点に鑑み、本発明の例示的な目的は、従来よりもマスクを照明する光の角度分布が均一である照明光学系及びこれを用いた露光装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての照明光学系は、被照明面を照明する照明光学系において、発光点から放射された波長２０ｎｍ〜５ｎｍの光を集光点に集光する回転楕円ミラーと、前記集光点からの光を平行な光に変換する平行変換光学系と、前記平行変換光学系からの光で複数の２次光源を形成する反射型インテグレータと、前記複数の２次光源からの光を前記被照明面に重ねるミラー系と、を備え、前記平行変換光学系は、第１ミラーと第２ミラーからなり、前記第１ミラーは、前記集光点からの光を前記第２ミラーに導き、前記回転楕円ミラーの光軸上に開口部を持ち、前記第２ミラーで反射した光は、前記開口部を通過し、前記発光点と前記集光点との間の前記光軸上に、前記発光点およびその周辺から飛散するデブリを除去するためのフィルタが配置され、前記回転楕円ミラーで反射され、前記フィルタの周辺を通過した光は、前記第２ミラーの周辺を通過し、前記平行変換光学系で平行な光に変換されることを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。

従来よりも、性能の良い照明光学系を提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施例の要部概略図である。同図において、１は励起レーザ光、２はＥＵＶ光を放射するプラズマ発光点、３ａはプラズマ生成のターゲットとなる液滴を噴射するノズル、３ｂは励起レーザ光が照射されなかった液滴を回収して再利用するための液滴回収部、４はプラズマ発光点から放射される光束を受光する集光ミラー、６ａはプラズマからの飛散粒子（デブリ）を除去するフィルタ、６ｂはＥＵＶ光以外の波長の光束を除去する波長フィルタ、７は集光ミラー４の集光点近傍に配置されたピンホール状のアパーチャ、８はプラズマ光源を収容する真空容器、であり、これらが光源部を構成している。なお、５はミラー４により集光されたＥＵＶ光束であり、９は露光装置本体とプラズマ光源部を真空状態で接続するための接続部である。

次に、１０ａ、１０ｂはアパーチャ７を通過したＥＵＶ光束を受光し、ほぼ平行光束に変換するための凹面ミラーと凸面ミラーからなる平行変換光学系である。１１ａは複数の円筒面ミラーを有するインテグレータ、１１ｂ、１１ｃはインテグレータ１１ａからの光束を円弧状に集光するための回転放物面ミラーを含んだ光学系である。１１ａ、１１ｂ、１１ｃで円弧変換光学系を形成している。１２は円弧状の開口部を有し、その幅を部分的に可変できるスリット、１３は所望の露光領域に照明光を制限するためのマスキングブレード、１４はマスキング結像系であって、マスキングブレード１３を物体側、反射マスク１６面を像側として所望の倍率で結像し、円弧照明領域を反射マスク上に形成する。１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄはそれぞれマスキング結像系１４を構成する曲面ミラー、１４ｅはマスキング結像系１４の像側光束１４'を、反射マスク１６へはね上げて所定の角度で入射するための平面ミラー、１５はマスキング結像系１４の瞳面に配置された開口絞りであり、以上が、光源部からの光で反射マスク１６を照明する照明光学系を構成する。

そして、１７は反射マスク１６を保持するマスクステージ、１８は複数枚のミラーにより構成される投影光学系、１９は感光材が塗布されたウエハ、２０はウエハ１９を保持するウエハステージ、２１はＥＵＶ光の減衰を防ぐために光学系全体を真空に保つための真空容器である。

不図示の励起レーザ光源及び集光光学系から成る励起レーザ部から放射された、高出力の励起パルスレーザ光１は、発光点２の位置に集光するように構成されており、レーザプラズマ光源部を形成している。このレーザプラズマ光源のターゲットとなる液滴（例えばＸｅから成る）は、ノズル３ａから一定の時間間隔で連続的に噴射され、集光点２を通過するようになっている。そして上記のように噴射された液滴が、ちょうど２の位置にきた時に、励起パルスレーザ光１がその液滴を照射することで高温のプラズマ発光点２を生成し、このプラズマからの熱輻射によってＥＵＶ光が発生する。

なお、本実施例ではターゲットとしてＸｅの液滴を用いた形態を示しているが、ターゲットとしてはＸｅガスをノズルから真空中に噴射して、断熱膨張により生じるクラスタを用いたり、Ｘｅガスを金属表面で冷却して固体化したものを用いたり、Ｃｕ等の金属テープを用いたものを選択してもよい。あるいは、ＥＵＶ光源としてアンジュレータを用いてもよい。また、ＥＵＶ光源としてＺピンチ方式、プラズマ・フォーカス、キャピラリー・ディスチャージ等の所謂ディスチャージ方式によるプラズマ光源を用いてもよい。

プラズマ発光点２から放射されたＥＵＶ光は、回転楕円ミラー等による集光ミラー４により集光されてＥＵＶ光束として取りだされ、フィルタ６ａによりプラズマ及びその周辺から直接前方へ飛ぶ飛散粒子（デブリ）を除去され、さらに必要に応じてフィルタ６ｂによりＥＵＶ露光に不要な波長成分を除去されて、プラズマ光源を収容する真空容器８と、露光装置本体の真空容器２１の境界面に設けられたピンホール状のアパーチャ７の位置に集光される。光源の真空容器８と露光装置本体の真空容器２１は、接続部９で接続されている。

上記アパーチャ７を通過したＥＵＶ光束５は、中心部分に開口部を有する凹面ミラー１０ａとそのミラーと比べて小径の凸面ミラー１０ｂからなる平行変換光学系によりほぼ平行な光束１０’に変換される。ここで、凹面ミラー１０ａは、凸面ミラー１０ｂによって反射された光が通過するための開口を有し、その開口は光源部の集光ミラーの光軸（回転対称軸）上に配置されている。また、これらのミラー１０ａ，１０ｂは、略回転対称となるような反射面を有しており、その光軸（回転対称軸）と集光ミラーの光軸とがほぼ一致している。従って、平行変換光学系の光軸上若しくはその近傍にＥＵＶの発光点２がある。

ここで上記の集光ミラー４及びミラー１０ａ、１０ｂは、ＥＵＶ光を効率良く反射するための反射多層膜が成膜されており、高温のプラズマ２からの放射エネルギーを一部吸収するために、露光中に高温になる。そのために材質としては熱伝導性の高い金属等の材料を用いるとともに、水冷など不図示の冷却手段を有しており、露光中は常に冷却されている。以下ではこの平行変換光学系について、別の図を用いてさらに詳細に説明する。

図９は上記平行変換光学系の要部外略図である。

同図において、ミラー１０ａはその裏面に水冷による冷却機構２００３が配置されて一体化しており、不図示の冷却水循環系によってこの冷却機構内を水が循環することにより、ミラー１０ａは裏面から冷却されている。また、ミラー１０ａは保持機構２００２により鏡筒内で保持されている。この保持機構２００２は、ピエゾ素子で構成されたパラレルリンク機構等の位置微調整機構を含んでおり、これによりミラー１０ａはその姿勢を高精度に制御することが可能となっている。

同様にミラー１０ｂは裏面に水冷による冷却機構２００６が配置されて一体化している。そしてこのミラー１０ｂは少なくとも２本以上のロッド２００４により保持されている。そしてこのロッド２００４は、ミラー１０ａと同様の保持機構２００５により鏡筒内と接続されることによって、ミラー１０ｂは鏡筒内にロッド２００４を介して保持され且つその姿勢を高精度に制御可能となっている。

上記ロッド２００４による保持の構成については、例えばロッドを４本用いて、これらを互いに直交するように配置して、その十字の中心部にミラー１０ｂが固定されるようにしてもよい。あるいは３本のロッドを互いに１２０°の角度になるように配置して、その中心部にミラー１０ｂが固定されるようにしてもよい。ミラー１０ｂを中心として、ロッド２００４の配置が中心対称系となるように配置することにより、ＥＵＶ光束５に対してロッドが光を部分的に遮っても、光束の進行方向に対して光束分布の回転対称性は失われず、良好な照明を行なうための問題とはならない。

上記のロッド２００４は剛性の高い材質、例えば金属が用いられており、その内少なくとも２本は中空であって内部を冷却水が流れるようになっている。そしてこの冷却水は、不図示の冷却水循環系の作用によってミラー１０ｂの冷却機構２００６内を循環する構成となっている。

図１０は、ミラー１０ｂと一体化している冷却機構２００６について、冷却水が流れる流路の例を示す図である。この例では、所望の厚さの金属板の表面に溝を掘って流路を２１０１の様に形成している。流路の始点２１０２と終点２１０３には紙面垂直方向に穴が貫通しており、金属板の裏面に冷却水を流すための不図示のプラグが装着されており、中空のロッドと接続されている。

この冷却機構２００６を、ミラー１０ｂの裏面と密着させて一体化することで、流路２１０１に始点２１０２から冷却水を流して終点２１０３から排出される間に、水が流路外に漏れ出さないような構造となっている。上述したように、不図示の冷却水循環系からロッド２００４（中空）を介して、冷却機構２００６に冷却水が供給されることで、ミラー１０ｂは必要に応じて冷却されている。

また、以下では特に明示しないが、光学系に用いられている各ミラーの反射面には、ＥＵＶ光を効率良く反射するための反射多層膜が成膜されており、必要に応じてミラーは熱伝導性の高い金属等の材料を用いたり、冷却手段を装備したりしている。

次に、ほぼ平行な光束に変換されたＥＵＶ光１０'は、複数の反射型円筒面ミラーを有するインテグレータ１１ａに入射し、各円筒面により分割されて発散する光束が、平面ミラー１１ｂと回転放物面ミラー１１ｃにより円弧状に集光される事で、円弧スリット１２の開口部に均一な照度分布をもつ円弧照明領域を形成する。

ここで、インテグレータ１１ａによって円弧領域を均一に照明する原理について、別の図を用いて詳細に説明する。

図３（ａ）は複数の凸円筒面をもった反射型凸円筒面インテグレータ１１ａに平行光が入射した場合の摸式的斜視図であって、前記のほぼ平行なＥＵＶ光束１０'は図示した方向から入射する。また図３（ｂ）は、図３（ａ）と同様の効果を有する複数の凹円筒面をもった反射型凹円筒面インテグレータの模式的斜視図である。図１のインテグレータ１１ａは、図３（ａ）で示されるような反射型凸円筒面インテグレータであるが、図３（ｂ）で示されるような反射型凹円筒面インテグレータでも、あるいはこれらの凹凸の組み合わせであっても良い。

図４は反射型凸円筒面インテグレータの摸式的断面図、図５は反射型凸円筒面インテグレータの円筒面でのＥＵＶ光反射の説明図、図６は反射型凸円筒面インテグレータの円筒面で反射したＥＵＶ光束の角度分布図である。各図中、符号１１ａは反射型凸円筒面インテグレータを示している。

図３（ａ）の様に、複数の円筒面をもったインテグレータ１１ａにほぼ平行なＥＵＶ光束１１を入射すると、このインテグレータの表面近傍に線状の２次光源が形成されると共に、この２次光源から放射されるＥＵＶ光束の角度分布が円錐面状となる。次にこの２次光源位置を焦点とする反射鏡で前記ＥＵＶ光束を反射して反射マスクあるいは反射マスクと共役な面を照明することにより、円弧形状の照明が可能となる。

複数の円筒面をもった反射型インテグレータの作用を説明するために、まず、一つの円筒面反射鏡に平行光が入射した場合の反射光の振る舞いについて図５を用いて述べる。今、一つの円筒面にその中心軸に垂直な面に対してθの角度で平行光を入射する場合を考える。平行な入射光の光線ベクトルを
Ｐ１＝（０，−ｃｏｓθ，ｓｉｎθ）
円筒面形状の反射面の法線ベクトルを
ｎ＝（−ｓｉｎα，ｃｏｓα，０）
とすると、反射光の光線ベクトルは
Ｐ２＝（−ｃｏｓθ×ｓｉｎ２α，ｃｏｓθ×ｃｏｓ２α，ｓｉｎθ）
となる。このとき反射光の光線ベクトルを位相空間にプロットすれば、図６に示すようにｘｙ平面上で半径ｃｏｓθの円となる。即ち、反射光は円錐面状の発散光となり、この円錐面の頂点の近傍に２次光源が存在することになる。この２次光源はインテグレータ１１ａの円筒面が凹面であれば反射面の外部に実像として存在し、凸面であれば反射面の内部に、虚像として存在することになる。また図４に示すように反射面が円筒面の一部に限られていて、その中心角が２φである場合は、図６に示すように反射光の光線ベクトルＰ２の存在範囲はｘｙ平面上で中心角４φの円弧６０１となる。

次に、上述した円筒面反射鏡に平行光が入射して形成される２次光源の位置近傍に焦点をもつ、焦点距離ｆの回転放物面ミラーと、さらにこの反射鏡からｆだけ離れた位置に被照射面を配置した場合を考える。２次光源から出た光は円錐面状の発散光になり焦点距離ｆの反射鏡で反射したのち、平行光となる。このときの反射光は半径ｆ×ｃｏｓθで中心角４φの円弧状断面のシートビームになる。従って図６で示した様に、被照射面上の半径ｆ×ｃｏｓθで中心角４φの円弧状領域６０１のみが照明されることになる。

これまでは１つの円筒面反射鏡について説明してきたが、次に、多数の円筒面を平行に多数並べた広い面積のインテグレータ１１ａに、ある光束径を有する平行光１０'が図１に示した方向に入射した場合について、図２を用いて説明する。

図２において、１１ａは前述したインテグレータ、１１ｂは平面ミラー、１１ｃは回転放物面ミラー、１２は円弧状の開口部を有するスリットである。回転放物面ミラー１１ｃは、軸２０１ＡＸを中心対称軸とし、点２０２を焦点とする放物線を、軸２０１ＡＸを回転軸として回転させて形成される面の一部を反射面とするミラーであって、焦点２０２とミラー面有効部中心点２０４との距離が、焦点距離ｆとなる。また、点２０４と円弧スリット１２の距離は、ほぼ前述の焦点距離ｆに等しくなるように配置されている。

そして回転放物面ミラー１１ｃは、その回転軸２０１ＡＸがインテグレータ１１ａの反射面近傍に、反射面と平行かつ表面の円筒面の並びに沿うように配置されている。そして回転放物面ミラー１１ｃの有効部中心点２０４と焦点２０２の間には、平面ミラー１１ｂが図に示すように配置されており、焦点２０２のミラー１１ｂ反射面に対して対称な点２０２'が、インテグレータ１１ａの反射面有効部のほぼ中心位置にくるような構成となっている。即ち、位置２０４から位置２０２'への光路長が焦点距離ｆに等しい。

このような配置にした場合、位置２０２'と円弧スリット１２は、回転放物面ミラー１１ｂに対して互いに焦点距離ｆだけ離れた関係、即ち互いにほぼフーリエ変換面の関係となり、ほぼ平行なＥＵＶ光束１０'が図のようにインテグレータ１１ａに入射した場合は、円弧スリット１２の開口部近傍に集光される。

この時、回転放物面ミラー１１ｃへのＥＵＶ光束主光線の入射角ξは低入射角度（０°より大きく４５°以下の角度）、具体的には２０°以下に設定されており、これにより入射角ξが高入射角となるような配置にするよりも、円弧スリット１２への集光の際に生じるボケ量を小さくして、円弧開口部近傍への集光効率を高めることができる。これによりケラレによる光の損失を抑える事が可能となり、照明系効率の向上をもたらすことができる。

次に円筒面を平行に多数並ベた反射鏡で反射された光の角度分布は、先の例と変わらないので、インテグレータ１１ａへの光束入射角をεとすると、円弧スリット１２の近傍には半径ｆ×ｃｏｓεの円弧状領域が照明されることになる。また、円弧スリット１２近傍の一点に入射する光は、円筒面を平行に多数並べた反射鏡の照射領域全域から到達するので、ほぼ平行なＥＵＶ光束１０'の光束径をＤとすると、その角度広がり（すなわち集光ＮＡ）γはγ＝Ｄ／ｆとなる。

この時、円弧照明領域において、その円弧に沿った方向に対して、インテグレータ１１ａの多数の円筒面からの各光束が重畳されることで、照度の均一性が達成されている。即ちこれにより効率がよく均一な円弧照明を行なうことが可能となる。

ここで図１に戻り、本実施例の露光方法について引き続き説明する。同図において円弧スリット１２の開口部近傍に形成された円弧照明領域は、マスキングブレード１３によりその領域の一部を制限され、マスキング結像系１４により所望の倍率で拡大または縮小されて、マスクステージ１７に保持された反射型マスク１６上に、所望の入射角度で入射して円弧照明領域を形成することで反射マスク１６に対して円弧照明を行なう。なおこの円弧状の照明領域の曲率中心は、投影光学系１８の光軸１８ＡＸに一致している。

この円弧照明された反射型マスク１６からの回路パターン情報を有するＥＵＶ反射光は、投影光学系１８により露光に最適な倍率で、感光材が塗布されたウエハ１９に投影結像されることで、回路パターンの露光が行なわれる。

上記ウエハ１９はウエハステージ２０に固定されており、紙面上で上下前後に平行移動する機能を持ち、その移動は不図示のレーザ干渉計等の測長器で制御されている。そして、投影光学系１８の倍率をＭとすると、例えば反射型マスク１６を紙面に平行な方向に速度ｖで走査すると同時に、ウエハ１９を紙面に平行な方向に速度ｖ／Ｍにて同期走査することで、全面スキャン露光が行なわれる。

上記投影光学系１８は複数の多層膜反射鏡によって構成され、光軸中心１８ＡＸに対して軸外の細い円弧状の領域が良好な結像性能をもつように設計されている。そして反射型マスク１６上のパターンをウエハ１９表面に縮小投影する構成となっており、像側（ウエハ側）テレセントリック系となっている。そして物体側（反射型マスク側）は、反射型マスク１６に入射する照明光束との物理的干渉を避けるために、通常、非テレセントリックな構成となっており、例えば本実施例においては、物体側主光線はマスク１６の法線方向に対して約６°傾いている。

以下では、
・円弧照明によるスキャン露光について
・円弧スリット１２による露光ムラ補正方法
・マスキング結像系の構成
について順を追って詳細に説明する。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、それぞれウエハ面におけるスキャン露光開始および終了の状態を示す図である。同図において、７０１はウエハ面上の円弧照明領域であり、７０２は露光対象となる露光領域である。この図では露光領域７０２はウエハステージ駆動により紙面の左から右へ移動し、円弧照明領域７０１が相対的に露光領域７０２を走査するようになっている。露光開始及び終了の段階で、円弧照明領域７０１が露光領域７０２以外の部分を照明しているが、これを防ぐためにマスキングブレードが遮光するようになっている。これについては後のマスキングブレードの動作の説明のところで述べる。なおこの例で示した走査方向に対して、相対的に逆方向に走査して露光を行なう場合についても同様である。

上記のスキャン露光において、円弧スリット１２により露光ムラを補正する方法の詳細について図８を用いて説明する。同図において、８１０は円弧スリット１２のスリット幅８１１を部分的に変えるための可動エッジ部が多数並んだものであり、８１１は円弧照明領域を形成するためのスリット開口部、８１２は前述したインテグレータ１１ａ及びミラー系１１ｂ、１１ｃにより形成された円弧照射領域であって、この照射領域からスリット開口部８１１を通過する光束を切り出すようになっている。

ここでスキャン露光時において、反射型マスク１６の回路パターンをウエハ１９に縮小して転写する際に、円弧スリット内に照度ムラがあるとスキャン露光した際に露光ムラが発生する。この問題を解消するために、円弧スリット内で照度が相対的に強い部分のスリット幅のみを、可動エッジ部８１０を不図示の駆動系で動かすことにより少し狭くして、所望の量だけ光量を少し減らしてスキャン露光することで、露光領域全面で積算した結果として均一な強度で露光することが可能となる。

またマスキングブレード１３は、８０１、８０２、８０３、８０４の４枚の遮光板により構成されており、図８において上下の遮光板８０３、８０４は、円弧スリット開口８１１における円弧照射領域８１２の両端を遮光する事で、図７（ａ）に示した露光領域７０２の上下幅（スキャン幅）を決定している。

遮光板８０１及び８０２はスキャン露光においてワンショットの露光開始から終了までの間に、それぞれ左右方向に移動して隙間を開閉する事で、露光領域７０２の左右幅（スキャン長さ）を決定している。

次に、図１よりマスキング結像系１４は、前述したマスキングブレード１３を物体面、反射型マスク１６（図では位置１０２）を像面とし、反射多層膜を成膜したミラーにより構成される結像光学系である。この結像系は、軸１０ＡＸを中心とする物体側の円弧領域に対して所望の倍率をかけて、投影系１８に対して好適な円弧照明領域を形成するように結像する機能を有する。像側のボケは良好に補正されており、像面でスポット径が５ｍｍ以下、望ましくは１ｍｍ以下になるように設計されている。

同図において、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄはそれぞれ中心軸１０ＡＸを回転対称軸とする、凹面又は凸面の球面または非球面から成るミラーであって、本実施例においては、１４ａから順番に凹凹凸凹の形状となっている。またマスキング結像系１４の瞳面はミラー１４ｂの反射面近傍にあり、ここに開口絞り１５を配置している。この開口絞り１５の開口パターンを変える事で、反射マスク側の照明光束の収束角（いわゆるコヒーレントファクタσ）を変えたり、変形照明を行なったりすることが可能である。

図１で示したマスキング結像系１４の像側光束１４'においては、平面ミラー１４ｅで像側光束を反射マスク１６の方向へはね上げた時に、平面ミラー１４ｅによる反射によって光束１４'が形成する円弧照明領域の円弧の向きは反転して、且つその円弧の中心は投影系１８の中心軸１８ＡＸと反射マスク面の交点に一致している。そして、上記の光束１４'の主光線と投影系１８の物体側光束１８'の主光線が、反射マスクを反射面として互いに一致するように配置されている。

本実施例の発明による照明装置を用いることにより、従来に対して
・高効率かつ均一な円弧照明を行ない、照度ムラを小さくする
・マスク面上でボケの小さい円弧照明を行なう
・照度ムラがあっても良好に補正を行なう
・コヒーレントファクタσの切り替えや変形照明を行なう
ことが可能となり、露光装置に好適な照明光学系を達成することが可能である。

次に、実施例１の露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図１４はデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネルやＣＣＤ）の製造フローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いて基板（被処理体）としてのウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハとを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４よって作成されたウエハを用いてチップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

図１５は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２ではウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハにレジスト（感材）を塗布する。ステップ１６（露光）では実施例１の露光装置によってマスクの回路パタ−ンの像でウエハを露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらステップを繰り返し行なうことによりウエハ上に回路パタ−ンが形成される。

本実施例の製造方法を用いれば、従来は難しかった高集積度のデバイスを製造することが可能になる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例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及び変更が可能である。例えば、本実施形態では１３．５ｎｍのＥＵＶ光を用いる照明系について説明したが、本発明はその他の光（例えば、波長２００ｎｍ〜１０ｎｍの極端紫外線領域（ＥＵＶ）又はＸ線領域の光）を用いる照明光学系にも適用することができる。なお、２０〜５ｎｍの光に対しては、レンズとして使用できる硝材は存在せず光学系をミラーで構成する必要があるため、その領域の光を用いる照明光学系に本発明を適用するとより有効である。

本発明の実施例の概略図である。 インテグレータに平行光束が入射した場合について説明する図である。 インテグレータの概略図である。 インテグレータの断面形状を示す図である。 円筒面で反射した光束の角度分布を説明する図である。 円筒面で反射した光束により円弧領域が形成されることを示す図である。 スキャン露光の動作を示す図である。 可変円弧スリット及びマスキングブレードの概略図である。 平行変換光学系の概略図である。 冷却機構の流路を表す図である。 従来例を表す要部概略図である。 従来の反射型インテグレータの模式的斜視図である。 従来の照明領域と露光に使用される円弧領域を示す図である。 デバイスの製造フローを示す図である。 図１４中のウエハプロセスを示す図である。

符号の説明

１ 励起レーザ光
２ プラズマ発光点
４ 集光ミラー
８ 真空容器
１０ａ 平行変換光学系
１０ｂ 平行変換光学系
１１ａ インテグレータ
１２ 可変円弧スリット
１３ マスキングブレード
１４ マスキング結像系
１５ 開口絞り
１６ 反射型マスク
１７ マスクステージ
１８ 投影光学系
１９ ウエハ
２０ ウエハステージ
２１ 真空容器

Claims (4)

1. 被照明面を照明する照明光学系において、
   発光点から放射された波長２０ｎｍ〜５ｎｍの光を集光点に集光する回転楕円ミラーと、
   前記集光点からの光を平行な光に変換する平行変換光学系と、
   前記平行変換光学系からの光で複数の２次光源を形成する反射型インテグレータと、
   前記複数の２次光源からの光を前記被照明面に重ねるミラー系と、を備え、
   前記平行変換光学系は、第１ミラーと第２ミラーからなり、
   前記第１ミラーは、前記集光点からの光を前記第２ミラーに導き、前記回転楕円ミラーの光軸上に開口部を持ち、
   前記第２ミラーで反射した光は、前記開口部を通過し、
   前記発光点と前記集光点との間の前記光軸上に、前記発光点およびその周辺から飛散するデブリを除去するためのフィルタが配置され、
   前記回転楕円ミラーで反射され、前記フィルタの周辺を通過した光は、前記第２ミラーの周辺を通過し、前記平行変換光学系で平行な光に変換される
   ことを特徴とする照明光学系。
2. 前記回転楕円ミラーは、その光軸上に開口部を持ち、
   その開口部を介して、励起レーザ光が前記発光点へ入射する
   ことを特徴とする請求項１記載の照明光学系。
3. マスクを照明する請求項１または２記載の照明光学系と、
   前記マスクのパターン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。
4. 請求項３記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   前記露光された基板を現像する工程と、を有する
   ことを特徴とするデバイス製造方法。

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