JP4574211B2 - 光源装置、当該光源装置を有する露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置に係り、特に、半導体チップ、液晶パネル等の表示素子、磁気ヘッド等の検出素子、ＣＣＤ等の撮像素子といった各種デバイス、マイクロメカニクスで用いる微細パターンの製造に用いられる露光装置に用いられる光源に関する。本発明は、Ｘ線や極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を光源として利用する露光装置に好適である。

フォトリソグラフィー技術を用いて半導体メモリ等の微細な半導体素子を製造する際に、レチクル（又はマスク）に描画されたパターンを投影光学系によってウェハに投影してパターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。

縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められている。そして、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と用いられる紫外線光の波長は短くなってきた。

しかし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外線光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、０．１μｍ以下の非常に微細な回路パターンを効率よく転写するために、紫外線光よりも更に波長が短い、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度の極端紫外線（ＥＵＶ）光を用いた縮小投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と称する。）が開発されている。

ＥＵＶ光源としては、真空容器中に置かれたターゲット材（金属薄膜、不活性ガス、液滴など）に高強度のパルスレーザーを照射し、発生したプラズマから放射される、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するレーザープラズマ光源が用いられる。

このようなＥＵＶ光源は、上述したように、半導体製造においてその光源として注目されているが、一般に、ＥＵＶ露光装置において、光学素子のアライメントが終了すると、それ以降の調整（例えば、ＥＵＶ光の集光点の位置補正など）は行われていなかった。なお、ＥＵＶ光源の調整として、単に、ＥＵＶ光の発生位置を所定の位置に保つ提案はされている（例えば、特許文献１参照。）。かかる提案は、プラズマ（の発生位置）から発生するＥＵＶ光をピンホールカメラとＣＣＤによって検知する。そして、ターゲットを供給する位置、若しくは、パルスレーザーを照射する位置（パルスレーザーの集光点の位置）を制御することで、ＥＵＶ光の発生位置を制御している。
特開２０００−５６０９９号公報

しかし、従来技術においては、プラズマの発生位置しか検出していないため、実際のターゲットの位置はわからず、パルスレーザーの集光点の位置がターゲット上で変動していても検知することができない。その結果、プラズマの温度及び形状などが変化し、露光に用いるＥＵＶ光の強度及び強度分布が変動して露光性能の劣化を生じてしまう。

また、パルスレーザーの集光点とターゲットの供給位置の位置関係を制御しているため、結果として、発生するＥＵＶ光の集光点の位置が変動し、同様に、ＥＵＶ光の強度及び強度分布が変動してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、ターゲットに対して最適な位置にレーザーを照射すると共に、発生する光の集光点の位置を所定の位置に維持し、優れた露光性能を有する露光装置を実現することを可能とする光源装置、当該光源装置を有する露光装置を提供する。

本発明の一側面としての光源装置は、ターゲットにレーザー光を照射してプラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を取り出す光源装置であって、前記ターゲットの位置を検出する第１の検出手段と、前記レーザー光の集光点の位置を調整する調整手段と、前記第１の検出手段が検出する前記ターゲットの位置と前記レーザー光の集光点が一致するように、前記調整手段を制御する第１の制御部と、生成された前記プラズマから放射される光の集光点の位置を検出する第２の検出手段と、前記プラズマから放射される光の集光点の位置を変動させる変動手段と、前記第２の検出手段が検出する前記光の集光点の位置を、安定した強度の前記光が供給できる範囲内となるように、前記変動手段を制御する第２の制御部と、を有することを特徴とする。

本発明の別の側面としての光源装置は、ターゲットにレーザー光を照射してプラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を取り出す光源装置であって、前記ターゲットの位置が変動したときに、前記レーザー光の集光点が前記ターゲットの供給位置に照射されるように、前記レーザー光の集光点の位置を制御する手段と、生成された前記プラズマから放射される光の集光点の位置を検出する検出手段と、前記プラズマから放射される光の集光点の位置を変動させる変動手段と、前記検出手段が検出する前記光の集光点の位置を、安定した強度の前記光が供給できる範囲内となるように、前記変動手段を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての光源装置は、ターゲットにレーザー光を照射してプラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を取り出す光源装置であって、前記ターゲットの位置変動によって前記光の発生位置が変動したときに、前記光の集光点が変動しないように、前記光を集光する集光ミラーの位置、姿勢及び形状の少なくとも一を制御する手段を有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての光発生方法は、ターゲットにレーザー光を照射してプラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を取り出す光発生方法であって、前記ターゲットの位置を取得する第１の取得ステップと、前記第１の取得ステップで取得した前記ターゲットの位置に、前記レーザー光が集光するように、前記レーザー光の集光点を調整する光学系の駆動量を算出する第１の算出ステップと、前記第１の算出ステップで算出した駆動量に従って、前記光学系を駆動するステップと、生成された前記プラズマから放射される光の集光点の位置を取得する第２の取得ステップと、前記第２の取得ステップで取得した前記光の集光点の位置を、安定した強度の前記光が供給できる範囲内となるように、前記プラズマから放射される光を集光する集光ミラーの駆動量を算出する第２の算出ステップと、前記第２の算出ステップで算出した駆動量に従って、前記集光ミラーを駆動するステップと、を有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての露光装置は、レチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する露光装置であって、上述の光源装置と、前記光源装置から取り出された光を用いて前記レチクルを照明する光学系とを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を露光するステップとを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての測定装置は、被測定体の反射率を測定する測定装置であって、上述の光源装置と、前記光源装置から取り出された光を前記被測定体に照射する照射手段と、前記被測定体から反射した前記光を検出する検出手段とを有す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、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、ターゲットに対して最適な位置にレーザーを照射すると共に、発生する光の集光点の位置を所定の位置に維持し、優れた露光性能を有する露光装置を実現する光源装置、当該光源装置を有する露光装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての光源装置１について説明する。なお、各図において、同一の部材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。図１は、光源装置１の構成を模式的に示す概略断面図である。

光源装置１は、ターゲット（標的部材）ＴＧにレーザー光ＬＬを照射してプラズマＰＬを生成し、かかるプラズマＰＬから放射されるＥＵＶ光ＥＬを取り出す光源装置である。光源装置１は、図１に示すように、ターゲット供給装置１０と、レーザー光源部２０と、調整手段３０と、変動手段４０と、ターゲット検出手段５０と、制御部６０とを有する。

ターゲット供給装置１０は、ターゲット射出部１２を介して、真空又は減圧環境に維持されたチャンバＣＢの所定の位置ＴＳＰにターゲットＴＧを供給する。ターゲット供給装置１０は、後述するレーザー光源部２０のレーザー光ＬＬの発光に同期して断続的にターゲットＴＧを供給する。ターゲットＴＧは、本実施形態では、液滴であるが、銅、錫、アルミニウム等の金属の固体でもよく、また、Ｘｅのガス、クラスタでもよい。

レーザー光源部２０は、ターゲットＴＧに向けてレーザー光ＬＬを射出し、プラズマＰＬを生成する。レーザー光ＬＬは、本実施形態では、パルスレーザーである。ターゲットＴＧ（プラズマＰＬ）から放射されるＥＵＶ光ＥＬの平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよいため、レーザー光源部２０は、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。

調整手段３０は、レーザー光源部２０から射出されるレーザー光ＬＬの集光点ＬＣＰの位置を調整する機能を有し、レーザー光学系３２と、駆動機構３４とを有する。

レーザー光学系３２は、レンズ、ミラー、平行平板ガラスなどから構成され、レーザー光源部２０から射出されるレーザー光ＬＬをレーザー導入窓ＬＷを介してチャンバＣＢ内に導光する。レーザー導入窓ＬＷは、チャンバＣＢの隔壁の一部として用いられ、レーザー光ＬＬを透過する部材からなる。レーザー光学系３２は、ＥＵＶ光ＥＬを効率よく取り出すために、レーザー光ＬＬを、ターゲットＴＧ上でプラズマＰＬの生成に必要、且つ、十分なスポットサイズ及びエネルギー密度となるように集光する機能を有する。換言すれば、レーザー光学系３２は、レーザー光ＬＬの集光点ＬＣＰを形成する。

駆動機構３４は、レーザー光学系３２を駆動する機能を有する。具体的には、駆動機構３４は、レーザー光学系３２を構成するレンズをレーザー光ＬＬの光軸に対して平行な方向に駆動したり、レーザー光学系３２を構成する平行平板ガラスをレーザー光ＬＬの光軸に対して傾けたりする。これにより、レーザー光ＬＬの集光点の位置を調整することができる。

変動手段４０は、プラズマＰＬから放射されるＥＵＶ光ＥＬの集光点ＥＣＰの位置を変動させる機能を有し、集光ミラー４２と、駆動装置４４とを有する。プラズマＰＬは、非常に高温であり、例えば、露光に適合したＥＵＶ光ＥＬを発生する。

集光ミラー４２は、プラズマＰＬから放射されるＥＵＶ光ＥＬを集光する機能を有する。換言すれば、集光ミラー４２は、プラズマＰＬからＥＵＶ光ＥＬを集めて集光点ＥＣＰを形成する。また、集光ミラー４２は、後段の光学系など（例えば、露光装置の場合には、照明光学系など）にＥＵＶ光ＥＬを供給する。

集光ミラー４２は、例えば、反射面に光を強め合う作用を有する多層膜を設けた回転楕円形の多層膜ミラーからなる。２０ｎｍ以下の波長を有するＥＵＶ光ＥＬを反射することが可能な多層膜は、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層を交互に２０層ほど積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜や、Ｍｏ層とベリリウム（Ｂｅ）層を交互に積層したＭｏ／Ｂｅ多層膜等である。

駆動装置４４は、集光ミラー４２の位置及び姿勢を駆動する機能を有する。駆動装置４４が集光ミラー４２の位置及び姿勢を駆動することで、集光ミラー４２の焦点位置が変動し、その結果、ＥＵＶ光ＥＬの集光点ＥＣＰの位置が変動する。なお、駆動装置４４は、集光ミラー４２の形状（即ち、曲率や焦点位置）を変える機能を有してもよい。例えば、集光ミラー４２を複数の板部材で構成し、かかる板部材を駆動装置４４が駆動することで集光ミラー４２の形状を変える。また、複数の異なる形状の集光ミラー４２をターレットに配置し、かかるターレットを駆動装置４４で駆動させて集光ミラー４２を交換させることもできる。

ターゲット検出手段５０は、ターゲット供給装置１０から供給されるターゲットＴＧの位置を検出する機能を有する。ターゲットＴＧは、所定の位置ＴＳＰに供給されるように設定されているが、実際には、環境変化などによって所定の位置ＴＳＰからずれることがある。そこで、ターゲットＴＧの供給位置を検出するために、ターゲット検出手段５０を設ける。換言すれば、ターゲット検出手段５０は、所定の位置ＴＳＰとターゲットＴＧの供給位置とのずれを検出することができる。

ターゲット検出手段５０は、例えば、ターゲットＴＧに光を照射し、ターゲットＴＧで反射された光の像をセンサ面上に結像し、その位置の変動によりターゲットＴＧの位置を検出する。但し、本発明のターゲット検出手段５０は、上述した構成に限定されず、ターゲットＴＧの位置を検出することができるならばどのような構成をも適用することができる。

制御部６０は、図示しないＣＰＵ、メモリを有し、光源装置１の動作を制御する。制御部６０は、駆動機構３４、駆動装置４４、ターゲット検出手段５０と電気的に接続されている。制御部６０は、本実施形態では、ターゲット検出手段５０からの検出結果を基に、調整手段３０を制御する。換言すれば、制御部６０は、ターゲット検出手段５０が検出するターゲットＴＧの位置とレーザー光ＬＬの集光点ＬＣＰが一致するように、駆動機構３４を介して、レーザー光ＬＬの集光点ＬＣＰの位置を制御する。また、ターゲットＴＧが所定の位置ＴＳＰからずれて供給された際、ＥＵＶ光ＥＬの集光点ＬＣＰの位置がターゲットＴＧの供給位置に応じて変動する（プラズマＰＬの生成される位置が変わるため）。そこで、制御部６０は、集光点ＥＣＰが所定の位置ＥＳＰとなるように、変動手段４０を制御する。

以下、ターゲットＴＧの位置とレーザー光ＬＬの集光点ＬＣＰを一致させる制御について説明する。まず、ターゲット供給装置１０から供給されるターゲットＴＧの位置をターゲット検出手段５０で検出する。ターゲット検出手段５０の検出したターゲットＴＧの位置に基づいて、制御部６０は、駆動機構３４を介してレーザー光学系３２を駆動し、レーザー光ＬＬの集光点ＬＣＰがターゲットＴＧの位置と一致するように調整する。

図２は、レーザー光ＬＬの集光点ＬＣＰの制御について説明する図である。なお、図２においては、レーザー光ＬＬの集光点ＬＣＰの制御に関わる要部（ターゲット供給装置１０、レーザー光源部２０、調整手段３０、ターゲット検出手段５０及び制御部６０）のみを示している。

図２（ａ）では、ターゲットＴＧは、ターゲット供給装置１０を介して所定の位置ＴＳＰに供給されており、レーザー光ＬＬもターゲットＴＧが供給される所定の位置ＴＳＰに集光されている。しかし、ターゲットＴＧが所定の位置ＴＳＰに供給されない（即ち、ターゲットＴＧの供給位置と所定の位置ＴＳＰとがずれている）場合がある。このような場合に、図２（ａ）に示す状態のまま、レーザー光ＬＬを所定の位置ＴＳＰに照射すると、ターゲットＴＧ上でレーザー光ＬＬの照射される位置が変わり、発生するＥＵＶ光ＥＬの強度及び形状などが変化してしまう。

そこで、制御部６０は、ターゲット検出手段５０の検出するターゲットＴＧの位置に基づいて、レーザー光学系３２の駆動量を算出する。ここで、算出される駆動量とは、レーザー光ＬＬがターゲット検出手段５０の検出するターゲットＴＧの位置に集光するために必要とするレーザー光学系３２の駆動量であることは言うまでもない。駆動機構３４は、制御部６０が算出した駆動量に従ってレーザー光学系３２を駆動し、図２（ｂ）に示すように、レーザー光学系３２の位置及び姿勢を変化させ、ターゲットＴＧの供給位置にレーザー光ＬＬが集光するようにする。

また、本実施形態のように、ターゲットＴＧを液滴として供給する方式では、例えば、露光装置の光源として用いる場合、レーザー光源部１０の発光の周波数は、数ｋＨｚになる。従って、ターゲット検出手段５０の検出結果にローパスフィルター等を入れて、所定の周波数以下のターゲットＴＧの位置変動に対して、レーザー光ＬＬの集光点を制御してもよい。

なお、図３に示すように、レーザー光学系３２の光路中に平面ミラー３２ａを配置し、平面ミラー３２ａの位置及び角度を変えることにより、レーザー光ＬＬの集光点ＬＣＰの位置を制御するようにしてもよい。ここで、図３は、レーザー光ＬＬの集光点ＬＣＰの制御について説明する図である。図３（ａ）では、ターゲットＴＧは、ターゲット供給装置１０を介して所定の位置ＴＳＰに供給されており、レーザー光ＬＬもターゲットＴＧが供給される所定の位置ＴＳＰに集光されている。図３（ｂ）では、制御部６０が算出した駆動量に従って、平面ミラー３２ａを駆動し、平面ミラー３２ａの位置及び角度を変化させ、所定の位置ＴＳＰからずれて供給されたターゲットＴＧの位置にレーザー光ＬＬが集光するように制御されている。

但し、上述した構成以外でも、レーザー光ＬＬの集光点ＬＣＰの位置を制御することができれば同様の効果を得られることは言うまでもない。また、本実施形態では、ターゲットＴＧの供給方法として、ターゲットＴＧをターゲット射出部１２から射出しているが、これ以外の供給方法、例えば、固体のターゲット、テープ状のターゲットであっても本発明は適用することができる。

図４は、ＥＵＶ光ＥＬの集光点ＥＣＰの位置の補正について説明する図である。上述したように、ターゲットＴＧが供給される位置に応じてレーザー光ＬＬの集光点ＬＣＰを変えると、それに応じてプラズマＰＬが生成される位置も変わる。そして、図４（ａ）に示すように、ＥＵＶ光ＥＬの集光点ＥＣＰが所定の位置ＥＳＰからずれてしまう。そこで、制御部６０に制御された駆動装置４４を介して集光ミラー４２の位置及び姿勢を変え、図４（ｂ）に示すように、ＥＵＶ光ＥＬの集光点ＥＣＰと所定の位置ＥＳＰとのずれを補正する。

具体的には、まず、ターゲット検出手段５０の検出結果に基づいて、制御部６０がＥＵＶ光ＥＬの発光位置、即ち、プラズマＰＬの生成される位置を算出する。上述したように、レーザー光ＬＬは、ターゲットＴＧに対して常に集光されるように（即ち、ターゲットＴＧ上に集光点ＬＣＰがあるように）制御されているため、ターゲットＴＧの位置を検出することでＥＵＶ光ＥＬの発光位置を算出することが可能である。

算出されたＥＵＶ光ＥＬの発光位置の変動により、制御部６０は、集光点ＥＣＰの位置を所定の位置ＥＳＰと一致させるために必要な集光ミラー４２の駆動量を算出し、駆動装置４４を介して集光ミラー４２の位置及び姿勢を制御する。ＥＵＶ光ＥＬの発光点と集光点ＥＣＰの位置の関係は、発光点と集光ミラー４２、集光点ＥＣＰの位置関係を予め計測しておき、かかる計測結果に基づいて、集光ミラー４２の駆動量を算出する。

以上、説明したように、光源装置１によれば、ターゲットＴＧに対して常に一定の位置にレーザー光ＬＬを照射する（レーザー光ＬＬがターゲットＴＧに常に集光する）。なおかつ、発生するＥＵＶ光ＥＬの集光点ＥＣＰを所定の範囲内に制御することができるため、安定した位置及び強度のＥＵＶ光ＥＬを発生することが可能となる。

また、図５に示すように、ＥＵＶ光ＥＬの集光点ＥＣＰの位置を検出する集光点検出手段７０をＥＵＶ光ＥＬの集光点ＥＣＰの近傍に設け、集光点検出手段７０の検出結果に基づいて、ＥＵＶ光ＥＬの集光点ＥＣＰの位置を補正してもよい。なお、本実施形態では、集光点検出手段７０が検出するＥＵＶ光ＥＬの集光点ＥＣＰの位置から集光ミラー４２の駆動量を算出する制御部８０を設けているが、制御部６０が制御部８０の機能を兼ねてもよい。ここで、図５は、集光点検出手段７０を有する光源装置１の構成を模式的に示す概略断面図である。

集光点検出手段７０は、図６に示すように、ＥＵＶ光ＥＬの集光点ＥＣＰの位置を検出するピンホール７２を有する４分割センサ７０Ａとして具現化される。４分割センサ７０Ａは、ＥＵＶ光ＥＬの強度を検出する４つのセンサ７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄから構成され、中央にピンホール７２を有する。

４分割センサ７０Ａの中心部分に配置されたピンホール７２は、例えば、露光に十分なＥＵＶ光ＥＬを通過させる大きさ、且つ、ＥＵＶ光ＥＬの集光点ＥＣＰの位置の変動が検出できる大きさで形成される。例えば、集光点ＥＣＰがガウス分布の形を有する強度分布の場合には、ピンホール７２の直径を６σ（σは、ガウス分布の広がりを表現する量）程度にすれば、ＥＵＶ光ＥＬの透過光量に影響を及ぼすことなく、集光点ＥＣＰの位置を検出することができる。ここで、図６は、集光点検出手段７０の一例としての４分割センサ７０Ａを示す平面図である。

図７及び図８は、４分割センサ７０Ａ（のピンホール７２）とＥＵＶ光ＥＬとの位置関係、及び、４分割センサ７０Ａで検出されるＥＵＶ光ＥＬの強度を示す図である。図７及び図８において、ＥＬａは、ＥＵＶ光ＥＬの一部であって、例えば、露光に用いられる光、ＥＬｂ（ＥＬｂ_１及びＥＬｂ_２）は、露光には用いないが、４分割センサ７０Ａに照射され、集光点ＥＣＰの位置の検出に用いられる光を示している。

図７を参照するに、ＥＵＶ光ＥＬは、４分割センサ７０Ａのピンホール７２の中心部分に照射されている。この場合、４分割センサ７０Ａのセンサ７４ａ乃至７４ｄには、エネルギーが均等に照射される。しかし、図８に示すように、ＥＵＶ光ＥＬが、４分割センサ７０Ａのピンホール７２の中心部分に照射されていない場合には、４分割センサ７０Ａのセンサ７４ａに一番多くのエネルギーが照射されることになる。この場合、例えば、センサ７４ａに照射されるエネルギーをＥ７４ａ、センサ７４ｂに照射されるエネルギーをＥ７４ｂ、センサ７４ｃに照射されるエネルギーをＥ７４ｃ、センサ７４ｄに照射されるエネルギーをＥ７４ｄとすると、予め４分割センサ７０ＡをＥＵＶ光ＥＬに対して動かすなどして、ＥＵＶ光ＥＬの位置（Ｘ、Ｙ）とＰ＝（Ｅ７４ａ＋Ｅ７４ｂ−Ｅ７４ｃ−Ｅ７４ｄ）／（Ｅ７４ａ＋Ｅ７４ｂ＋Ｅ７４ｃ＋Ｅ７４ｄ）、Ｑ＝（Ｅ７４ａ＋Ｅ７４ｄ−Ｅ７４ｂ−Ｅ７４ｃ）／（Ｅ７４ａ＋Ｅ７４ｂ＋Ｅ７４ｃ＋Ｅ７４ｄ）の関係を取得しておけば、Ｐ＝Ｐ（ｘ、ｙ）及びＱ＝Ｑ（ｘ、ｙ）の関係を得ることができるので、Ｐ及びＱの値から、ＥＵＶ光ＥＬの位置（Ｘ、Ｙ）を算出することができる。

制御部８０は、上述のように得られたＥＵＶ光ＥＬの位置から集光ミラー４２の駆動量を算出する。これは、集光ミラー４２を駆動し、集光ミラー４２の位置及び姿勢と集光点ＥＣＰの位置関係を予め計測しておけばよい。

このように、ＥＵＶ光ＥＬの集光点ＥＣＰの位置近傍に集光点検出手段７０を設けることにより、高精度に集光点ＥＣＰの位置を制御することができる。また、本実施形態では、集光点検出手段７０として４分割センサ７０Ａを用いているが、露光に影響しない光を用いて、集光点ＥＣＰの位置を検出できるセンサであれば同様の効果を得られることは言うまでもない。

光源装置１の動作において、レーザー光源部２０から射出されたレーザー光ＬＬは、レーザー光学系３２で集光され、レーザー導入窓ＬＷからチャンバＣＢ内へ導かれる。チャンバＣＢに導入されたレーザー光ＬＬは、ターゲット供給装置１０から供給されるターゲットＴＧに照射され、プラズマＰＬを生成する。プラズマＰＬから発生したＥＵＶ光ＥＬは、集光ミラー４２で集光され、例えば、後段の光学系に導かれる。このとき、光源装置１は、調整手段３０及び変動手段４０によって、ターゲットＴＧに対して最適な位置にレーザー光ＬＬを照射すると共に、発生するＥＵＶ光ＥＬの集光点ＥＣＰの位置を所定の位置に維持することができる。そのため、例えば、優れた露光性能を有する露光装置を実現することができる。

以上のように、光源装置１によれば、ターゲットに対して常に所定の位置にレーザー光を照射することが可能となり、安定した強度のＥＵＶ光源を実現することができる。また、ＥＵＶ光の発光位置が変動しても、ＥＵＶ光の集光点の位置は、常に所定の範囲内にあり、例えば、露光装置などに安定したＥＵＶ光を供給することができる。

以下、図９を参照して、本発明の光源装置１を適用した例示的な露光装置３００について説明する。ここで、図９は、本発明の一側面としての露光装置３００の構成を示す概略ブロック図である。

本発明の露光装置３００は、ＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を用いて、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でレチクル３２０に形成された回路パターンを被処理体３４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。

ここで、図９を参照する。露光装置３００は、照明装置３１０と、レチクル３２０を載置するレチクルステージ３２５と、投影光学系３３０と、被処理体３４０を載置するウェハステージ３４５と、アライメント検出機構３５０と、フォーカス位置検出機構３６０とを有する。

照明装置３１０は、投影光学系３３０の円弧状の視野に対する円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）によりレチクル３２０を照明する照明装置であって、光源装置１と、照明光学系３１４とを有する。

光源装置１は、上述した通りのいかなる形態をも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。

照明光学系３１４は、集光ミラー３１４ａ、オプティカルインテグレーター３１４ｂから構成される。集光ミラー３１４ａは、レーザープラズマからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター３１４ｂは、レチクル３２０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。

レチクル３２０は、反射型レチクルで、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、レチクルステージ３２５に支持及び駆動されている。レチクル３２０から発せられた回折光は、投影光学系３３０で反射されて被処理体３４０上に投影される。レチクル３２０と被処理体３４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置３００は、スキャナーであるため、レチクル３２０と被処理体３４０を走査することによりレチクル３２０のパターンを被処理体３４０上に縮小投影する。

レチクルステージ３２５は、レチクル３２０を支持して図示しない移動機構に接続されている。レチクルステージ３２５は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にレチクルステージ３２５を駆動することでレチクル３２０を移動することができる。露光装置３００は、レチクル３２０と被処理体３４０を同期した状態で走査する。

投影光学系３３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）３３０ａを用いて、レチクル３２０面上のパターンを像面である被処理体３４０上に縮小投影する。複数のミラー３３０ａの枚数は、４枚乃至６枚程度である。少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、レチクル３２０と被処理体３４０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系３３０の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程度である。

被処理体３４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体３４０には、フォトレジストが塗布されている。

ウェハステージ３４５は、ウェハチャック３４５ａによって被処理体３４０を支持する。ウェハステージ３４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体３４０を移動する。レチクル３２０と被処理体３４０は、同期して走査される。また、レチクルステージ３２５の位置とウェハステージ３４５の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。

アライメント検出機構３５０は、レチクル３２０の位置と投影光学系３３０の光軸との位置関係、及び、被処理体３４０の位置と投影光学系３３０の光軸との位置関係を計測する。また、レチクル３２０の投影像が被処理体３４０の所定の位置に一致するようにレチクルステージ３２５及びウェハステージ３４５の位置と角度を設定する。

フォーカス位置検出機構３６０は、被処理体３４０面でフォーカス位置を計測し、ウェハステージ３４５の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体３４０面を投影光学系３３０による結像位置に保つ。

露光において、照明装置３１０から射出されたＥＵＶ光はレチクル３２０を照明し、投影光学系３３０によりレチクル３２０面上のパターンを被処理体３４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、レチクル３２０と被処理体３４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル３２０の全面を露光する。露光装置３００に用いられる照明装置３１０が有する光源装置１は、ターゲットに対して最適な位置にレーザー光を照射すると共に、発生するＥＵＶ光の集光点の位置を所定の位置に維持することができる。従って、露光装置３００は、優れた露光性能を達成し、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。

次に、図１０及び図１１を参照して、上述の露光装置３００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１０は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。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を製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する行程であり、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、耐久性テストなどの検査を行う。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１１は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置３００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像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。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置３００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

また、光源装置１は、図１２に示すように、被測定体ＯＭの反射率を測定する測定装置４００にも適用することができる。図１２は、本発明の一側面としての測定装置４００の構成を示す概略斜視図である。測定装置４００は、光源装置１と、前置鏡４１０と、スリット４２０と、回折格子４３０と、スリット４４０と、後置鏡４５０と、検出器４６０とを有する。

図１２を参照するに、測定装置４００は、レーザー光源部２０で発生したレーザー光ＬＬをレーザー光学系３２で集光及び反射して、ターゲット供給装置１０から供給されたターゲットＴＧに対して照射することでＥＵＶ光ＥＬを発生する。ＥＵＶ光ＥＬは、集光ミラー４２で集光され、前置鏡４１０及びスリット４２０を通過し、回折格子４３０で分光された後、スリット４４０で所望の波長のみが選択される。そして、後置鏡４５０で再び反射された後、被測定体ＯＭに照射され、被測定体ＯＭで反射された光の大きさを検出器４６０で検出する。測定装置４００は、光源装置１を用いることにより、より高精度な反射率の測定を行うことが可能となる。

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。

本発明の一側面としての光源装置の構成を模式的に示す概略断面図である。 図１に示す光源装置において、レーザー光の集光点の制御について説明する図である。 図１に示す光源装置において、レーザー光の集光点の制御について説明する図である。 図１に示す光源装置において、ＥＵＶ光の集光点の位置の補正について説明する図である。 本発明の一側面としての光源装置の構成を模式的に示す概略断面図である。 図５に示す集光点検出手段の一例としての４分割センサを示す平面図である。 ４分割センサ（のピンホール）とＥＵＶ光との位置関係、及び、４分割センサで検出されるＥＵＶ光の強度を示す図である。 ４分割センサ（のピンホール）とＥＵＶ光との位置関係、及び、４分割センサで検出されるＥＵＶ光の強度を示す図である。 本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略ブロック図である。 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。 図１０に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。 本発明の一側面としての測定装置の構成を示す概略斜視図である。

符号の説明

１ 光源装置
１０ ターゲット供給装置
２０ レーザー光源部
３０ 調整手段
３２ レーザー光学系
３２ａ 平面ミラー
３４ 駆動機構
４０ 変動手段
４２ 集光ミラー
４４ 駆動装置
５０ ターゲット検出手段
６０ 制御部
７０ 集光点検出手段
７０Ａ ４分割センサ
７２ ピンホール
７４ａ乃至７４ｄ センサ
８０ 制御部
３００ 露光装置
４００ 測定装置

Claims (13)

1. ターゲットにレーザー光を照射してプラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を取り出す光源装置であって、
   前記ターゲットの位置を検出する第１の検出手段と、
   前記レーザー光の集光点の位置を調整する調整手段と、
   前記第１の検出手段が検出する前記ターゲットの位置と前記レーザー光の集光点が一致するように、前記調整手段を制御する第１の制御部と、
   生成された前記プラズマから放射される光の集光点の位置を検出する第２の検出手段と、
   前記プラズマから放射される光の集光点の位置を変動させる変動手段と、
   前記第２の検出手段が検出する前記光の集光点の位置を、安定した強度の前記光が供給できる範囲内となるように、前記変動手段を制御する第２の制御部と、
   を有することを特徴とする光源装置。
2. 前記第１の制御部と前記第２の制御部は、同一であることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
3. 前記調整手段は、前記レーザー光を集光する光学系と、
   前記光学系を駆動する駆動機構とを有することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
4. 前記変動手段は、前記プラズマから放射される光を集光する集光ミラーと、
   前記集光ミラーの位置及び姿勢を駆動する駆動機構とを有することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
5. ターゲットにレーザー光を照射してプラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を取り出す光源装置であって、
   前記ターゲットの位置が変動したときに、前記レーザー光の集光点が前記ターゲットの供給位置に照射されるように、前記レーザー光の集光点の位置を制御する手段と、
   生成された前記プラズマから放射される光の集光点の位置を検出する検出手段と、
   前記プラズマから放射される光の集光点の位置を変動させる変動手段と、
   前記検出手段が検出する前記光の集光点の位置を、安定した強度の前記光が供給できる範囲内となるように、前記変動手段を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする光源装置。
6. ターゲットにレーザー光を照射してプラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を取り出す光源装置であって、
   前記ターゲットの位置変動によって前記光の発生位置が変動したときに、前記光の集光点が変動しないように、前記光を集光する集光ミラーの位置、姿勢及び形状の少なくとも一を制御する手段を有することを特徴とする光源装置。
7. 前記ターゲットは、液滴であることを特徴とする請求項１、５、６のうちいずれか一項記載の光源装置。
8. 前記光は、２０ｎｍ以下の波長を有することを特徴とする請求項１、５、６のうちいずれか一項記載の光源装置。
9. ターゲットにレーザー光を照射してプラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を取り出す光発生方法であって、
   前記ターゲットの位置を取得する第１の取得ステップと、
   前記第１の取得ステップで取得した前記ターゲットの位置に、前記レーザー光が集光するように、前記レーザー光の集光点を調整する光学系の駆動量を算出する第１の算出ステップと、
   前記第１の算出ステップで算出した駆動量に従って、前記光学系を駆動するステップと、
   生成された前記プラズマから放射される光の集光点の位置を取得する第２の取得ステップと、
   前記第２の取得ステップで取得した前記光の集光点の位置を、安定した強度の前記光が供給できる範囲内となるように、前記プラズマから放射される光を集光する集光ミラーの駆動量を算出する第２の算出ステップと、
   前記第２の算出ステップで算出した駆動量に従って、前記集光ミラーを駆動するステップと、
   を有することを特徴とする光発生方法。
10. ターゲットにレーザー光を照射してプラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を取り出す光発生方法であって、
    前記ターゲットの位置変動によって前記光の発生位置が変動したときに、前記光の集光点の位置を取得する取得ステップと、
    前記取得ステップで取得した前記集光点の位置に基づいて、前記光を集光する集光ミラーの位置、姿勢及び形状の少なくとも一を制御する制御ステップとを有することを特徴とする光発生方法。
11. レチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
    請求項１乃至８記載のうちいずれか一項記載の光源装置と、
    前記光源装置から取り出された光を用いて前記レチクルを照明する光学系とを有することを特徴とする露光装置。
12. 請求項１１記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
    露光された前記被処理体を露光するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
13. 被測定体の反射率を測定する測定装置であって、
    請求項１乃至８記載のうちいずれか一項記載の光源装置と、
    前記光源装置から取り出された光を前記被測定体に照射する照射手段と、
    前記被測定体から反射した前記光を検出する検出手段とを有することを特徴とする測定装置。