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WO2009125530A1 - 光源装置、露光装置および製造方法 - Google Patents

光源装置、露光装置および製造方法 Download PDF

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WO2009125530A1
WO2009125530A1 PCT/JP2009/000338 JP2009000338W WO2009125530A1 WO 2009125530 A1 WO2009125530 A1 WO 2009125530A1 JP 2009000338 W JP2009000338 W JP 2009000338W WO 2009125530 A1 WO2009125530 A1 WO 2009125530A1
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WO
WIPO (PCT)
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light beam
light
optical system
mirror
light source
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2009/000338
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English (en)
French (fr)
Inventor
小松田秀基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of WO2009125530A1 publication Critical patent/WO2009125530A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
    • G03F7/2004—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image characterised by the use of a particular light source, e.g. fluorescent lamps or deep UV light
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70075—Homogenization of illumination intensity in the mask plane by using an integrator, e.g. fly's eye lens, facet mirror or glass rod, by using a diffusing optical element or by beam deflection
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/702—Reflective illumination, i.e. reflective optical elements other than folding mirrors, e.g. extreme ultraviolet [EUV] illumination systems
    • H10P76/2042—

Definitions

  • the present invention relates to a light source device, an exposure apparatus, and a manufacturing method. More specifically, the present invention relates to a light source apparatus that generates exposure light used for photolithography, an exposure apparatus that includes the light source apparatus, and an electronic device manufacturing method that uses the exposure apparatus.
  • the present application is related to the following US application and claims priority from the following US application. For designated countries where incorporation by reference of documents is permitted, the contents described in the following application are incorporated into this application by reference and made a part of this application. 61 / 071,045 Filing date April 09, 2008
  • An exposure apparatus used in a lithography technique irradiates light emitted from a light source onto a reticle as illumination light through an illumination optical system, transmits or reflects the light through the reticle, and then uses the projection optical system as exposure light. Irradiate the wafer. As a result, the photosensitive material applied to the wafer is exposed.
  • the illumination light applied to the reticle from the illumination optical system has a uniform illuminance distribution.
  • an object of one aspect of the present invention is to make the illuminance distribution of illumination light uniform. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims.
  • the dependent claims define further advantageous specific examples of the present invention.
  • a light source device that generates a light beam projected toward a fly-eye optical system included in an exposure apparatus, the light being incident on the fly-eye optical system
  • a light source device is provided in which the intensity at the periphery of the beam is smaller than the intensity at the center.
  • the light source device may include a light source and an optical system that projects the light beam emitted from the light source toward the fly-eye optical system, and the optical system has an intensity of the peripheral portion from the central portion of the light beam.
  • the light beam may be projected so as to be small.
  • a light source device that generates a light beam projected toward a fly eye optical system of an exposure apparatus including a fly eye optical system, and the light source and the light beam emitted from the light source are predetermined.
  • an exposure apparatus including the light source device, a fly-eye optical system, and an illumination optical system that illuminates a predetermined pattern based on light from the light source device.
  • an exposure process for exposing a predetermined pattern to the substrate using the exposure apparatus described above, and developing the substrate to which the predetermined pattern is transferred has a shape corresponding to the predetermined pattern.
  • an electronic device manufacturing method including a developing step of forming a mask layer on a surface of a substrate and a processing step of processing the surface of the substrate through the mask layer.
  • an exposure apparatus can irradiate a surface to be exposed with a light beam having a uniform illuminance distribution.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the structure of an exposure apparatus 100.
  • FIG. It is a front view which shows the structure of the fly eye reflecting mirrors 134 and 136.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the shape of a condenser reflector 132. It is sectional drawing which expands and shows the one part shape of the condensing reflective mirror 132.
  • FIG. It is a figure which shows intensity distribution of the emitted light of the condensing reflective mirror 132.
  • FIG. 4 is a plan view showing the shape of a light shielding plate 131.
  • FIG. It is a partial expanded sectional view which shows the other structure of the condensing reflective mirror 132.
  • FIG. It is a partial expanded sectional view which shows the other structure of the condensing reflective mirror 132.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the other structure of the condensing reflective mirror 132.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the shape of the optical member 139 which forms the condensing reflective mirror 132.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a manufacturing method using an exposure apparatus 100 including a light source unit 120.
  • 10 is a flowchart showing another example of a manufacturing method using the exposure apparatus 100 including the light source unit 120.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the entire structure of the exposure apparatus 100.
  • the exposure apparatus 100 includes a light source unit 120, an illumination optical system 130, a reticle stage 152, a projection optical system 160, and a wafer stage 172.
  • the exposure apparatus 100 is formed inside an airtight vacuum chamber 110, but a part of the light source unit 120 is disposed outside the vacuum chamber 110. Moreover, in the following description, it may describe as upper, lower, etc. according to description of drawing. However, the internal layout of the exposure apparatus 100 is not limited to that direction.
  • the light source unit 120 includes a laser device 122, a condenser lens 124, a target nozzle 126, and a condenser reflector 132.
  • the laser device 122 generates laser light and irradiates the inside of the vacuum chamber 110 through the condenser lens 124.
  • the target nozzle 126 discharges a gaseous or liquid target material from the tip disposed inside the vacuum chamber 110.
  • the condensing reflecting mirror 132 has a reflecting surface having an elliptical arc-shaped cross-section, and is arranged so that the irradiation position of the laser beam on the target material overlaps one focal point f1 of the elliptical arc.
  • the target material is intermittently discharged from the target nozzle 126.
  • the laser light emitted from the laser device 122 is converged by the condenser lens 124 and irradiated to the discharged target material at a high density.
  • pulsed extreme ultraviolet rays are radiated from the plasma target material.
  • the emitted extreme ultraviolet light is condensed by the condensing reflector 132 and once condensed at the other focal point f2 of the reflecting surface of the condensing reflector, and then is led to the illumination optical system 130 as a divergent light beam.
  • the condensing / reflecting mirror 132 is illustrated as an optical system, but the optical system is not limited to the condensing / reflecting mirror, and a transmissive optical member such as a lens can be applied.
  • the illumination optical system 130 includes a pair of fly-eye reflecting mirrors 134 and 136 and a plane reflecting mirror 138.
  • the fly-eye reflecting mirror 134 arranged on the incident side includes a plurality of concave mirrors arranged in parallel, and is optically conjugate with a reticle 150 or a wafer (exposed surface) 170 as an irradiated surface or an exposure surface described later. It is located at or near the position.
  • the EUV light incident on the incident-side fly-eye reflecting mirror 134 is reflected by the incident-side fly-eye reflecting mirror 134 and is incident on the other exit-side fly-eye reflecting mirror 136 constituting the fly-eye optical system.
  • the exit-side fly-eye reflecting mirror 136 includes a plurality of concave mirrors arranged in parallel, and is disposed on or near the pupil plane of the illumination optical system.
  • FIG. 2 is a front view showing the configuration of the fly-eye reflectors 134 and 136.
  • 2A shows the fly-eye reflector 134 on the incident side
  • FIG. 2B shows the fly-eye reflector 136 on the exit side.
  • the element optical systems 134a of the fly-eye reflector 134 on the incident side and the element optical systems 136a of the fly-eye reflector 136 on the exit side are arranged in a one-to-one correspondence, and have the same focal length. have.
  • each of the element optical systems 134a and 136a can include a concave mirror.
  • the element optical systems 134a of the fly-eye reflecting mirror 134 on the incident side are arranged along a plurality of rows L1 to L6.
  • the light beam that has entered the fly-eye reflector 134 on the incident side is divided into wavefronts by the respective element optical systems 134a of the fly-eye reflector 134 on the incident side.
  • a large number of light beams that have been wavefront-divided by the fly-eye reflector 134 on the incident side are incident on the fly-eye reflector 136 on the exit side.
  • Each element optical system 136a of the fly-eye reflecting mirror 136 on the emission side receives each light beam divided by the wavefront one by one.
  • the fly-eye reflector 136 on the exit side is a surface light source in Koehler illumination. It becomes.
  • the light emitted from the fly-eye reflecting mirror 136 is reflected toward the reticle 150 after being reflected at a shallow incident angle with respect to the planar reflecting mirror 138.
  • the element optical systems 136a of the fly-eye reflecting mirror 136 on the exit side are arranged on a predetermined concave surface.
  • the fly-eye reflector 136 on the exit side also serves as a condenser optical system. For this reason, the light beam reflected by each element optical system 136a of the fly-eye reflecting mirror 136 on the exit side illuminates the reticle 150 in a superimposed manner.
  • the reticle 150 is held on the reticle stage 152 with the reflecting surface facing downward.
  • the reticle 150 includes, for example, a reflective layer formed of a multilayer film using a glass substrate or the like as a base material, and an absorption layer that covers a part of the surface of the reflective layer.
  • the reflective layer reflects extreme ultraviolet rays.
  • the absorption layer absorbs extreme ultraviolet rays. Therefore, an illuminance distribution based on the pattern of the absorption layer is formed on the light beam reflected by the reticle 150 and is incident on the projection optical system 160.
  • Projection optical system 160 includes a plurality of concave reflecting mirrors 161, 164, 166 and a plurality of convex reflecting mirrors 162, 163, 165, and forms a reduction optical system that converges the reflected light of reticle 150 as a whole.
  • the concave reflecting mirrors 161, 164, 166 and the convex reflecting mirrors 163, 165 have a shape in which a part thereof is cut out so as not to prevent propagation of each reflected light in the projection optical system 160.
  • the projection optical system 160 may include an optical characteristic correction unit (not shown) for the purpose of correcting imaging characteristics, wavefront aberration, and the like.
  • the light beam reflected by the reticle 150 is sequentially reflected by a plurality of reflecting mirrors 161 to 166 and then irradiated on the surface of the wafer 170 held on the upper surface of the wafer stage 172.
  • the light beam applied to the wafer 170 has a pattern intensity distribution reflecting the shape of the absorption layer of the reticle 150.
  • a photosensitive photoresist is applied to the surface of the wafer 170.
  • reticle stage 152 and wafer stage 172 can each be moved in the horizontal direction.
  • Reticle 150 and wafer 170 held on reticle stage 152 and wafer stage 172 also move according to the movement of reticle stage 152 and wafer stage 172.
  • step-and-scan exposure is performed by repeating this scan exposure and the step of moving the wafer 170 stepwise relative to the reticle 150.
  • the exposure can be performed by a step-and-repeat method in which both the procedure of exposing both the reticle 150 and the wafer 170 while being stationary and the procedure of moving the wafer 170 stepwise relative to the reticle 150 are repeated.
  • the condensing reflector 132 may reflect light symmetrically in a non-scanning direction substantially perpendicular to the scanning direction. Further, the condensing reflection mirror 132 may include a plurality of mirrors arranged symmetrically in the non-scan direction substantially perpendicular to the scan direction. With these structures, the condensing reflector 132 having a larger reflection area can be easily manufactured.
  • the light source unit 120 generates extreme ultraviolet rays, but g-line (436 nm), i-line (365 nm), KrF excimer laser (248 nm), F 2 laser (157 nm), Kr 2 laser (146 nm).
  • the exposure apparatus 100 can also be formed using the light source unit 120 that outputs other wavelengths such as Ar 2 laser (126 nm).
  • the light source unit 120 generates the light beam projected toward the fly-eye reflecting mirror 134 of the exposure apparatus 100 including the fly-eye reflecting mirrors 134 and 136, and the generated light beam is converted into the fly-eye reflecting mirror.
  • a light source unit 120 including a condensing reflecting mirror 132 that reflects toward 134 is formed.
  • the exposure apparatus 100 including the light source unit 120, the fly-eye reflecting mirrors 134 and 136, and the illumination optical system 130 that illuminates the reticle 150 based on the light from the light source unit 120 is formed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the shape of the reflecting surface of the condenser reflector 132.
  • the condensing reflecting mirror 132 includes a central portion C formed around the central axis A and a peripheral portion E formed outside the central portion C on a reflecting surface having a radius D1.
  • the central portion C has a cross-sectional shape that forms a substantially elliptic arc.
  • the peripheral part E is formed smoothly and continuously from the central part C, but the change in the radial inclination is different from that of the central part C.
  • the cross section of the central portion C forms an elliptical arc and reflects the extreme ultraviolet rays generated at one focal point thereof, so that the reflected extreme ultraviolet rays go to the other focal point of the elliptical arc.
  • the inclination of the reflection surface continuously changes so that the reflected light deviates from the other focal point to the outer peripheral side of the condenser reflector 132.
  • the condensing reflecting mirror 132 has curved surfaces in which the curvature of the reflecting surface at a predetermined point in the central portion C and the curvature of the reflecting surface at a predetermined point in the peripheral portion E are different in the radial direction. May be. That is, the condensing reflector 132 reflects the light beam corresponding to the central portion of the light beam that reaches the predetermined surface on which the front fly-eye reflector 134 is disposed in the radial direction in the pair of fly-eye optical systems. You may have a curved reflective surface where the curvature in a position differs from the curvature in the position where the light beam corresponding to the peripheral part of the light beam which reaches
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the condensing reflector 132. As shown in FIG. As shown in the figure, the inclination of the tangent to the reflecting surface is reversed at the outermost periphery of the peripheral portion E of the condensing reflecting mirror 132 so that a positive angle is formed with respect to the surface orthogonal to the central axis A.
  • the condensing / reflecting mirror 132 may reflect the extreme ultraviolet light by reducing the intensity of the peripheral portion of the light beam projected toward the fly-eye reticle 150 to zero.
  • FIG. 5 is a diagram showing the illuminance distribution on the predetermined surface of the light beam that is reflected by the condensing reflecting mirror 132 and is irradiated toward the fly-eye reflecting mirror 134 on the incident side arranged on the predetermined surface.
  • the vertical axis indicates the light intensity A
  • the horizontal axis indicates a position along one specific direction on the predetermined plane.
  • the specific direction is the left-right direction in FIG. 2A, and a plurality of rows L1 to L6 in which the element optical systems 134a of the fly-eye reflecting mirror 134 on the incident side are arranged are also illustrated. Show.
  • the light beam reflected by the central portion C has an illuminance distribution in which the change in light intensity is constant.
  • the peripheral portion E the rate of change of the light intensity changes, but continuously changes until the light intensity becomes zero at the outermost periphery of the light beam.
  • FIG. 6 is a diagram showing the illuminance distribution on the exposed surface of the light beam via each element optical system 134a of the fly-eye reflecting mirror 134 on the incident side when the peripheral portion E is formed.
  • FIG. 6A shows the illuminance distribution on the exposed surface of the light beam through the element optical system 134a arranged in the row L1
  • FIG. 6B shows the light through the element optical system 134a arranged in the row L2.
  • the illuminance distribution on the exposed surface of the beam FIG. 6C shows the illuminance distribution on the exposed surface of the light beam via the element optical system 134a arranged in the row L3
  • FIG. 6D is arranged in the row L4. Illuminance distribution on the exposed surface of the light beam via the element optical system 134a, FIG.
  • FIG. 6E shows the illuminance distribution on the exposed surface of the light beam via the element optical system 134a arranged in the row L5
  • FIG. 6F shows the illuminance distribution on the exposed surface of the light beam via the element optical system 134a arranged in the row L6.
  • FIG. 7 is a diagram showing the illuminance distribution on the exposed surface of the light beam through each element optical system 134a of the fly-eye reflecting mirror 134 on the incident side when the peripheral portion E is not formed.
  • FIG. 7A shows the illuminance distribution on the exposed surface of the light beam through the element optical system 134a arranged in the row L1
  • FIG. 7B shows the light through the element optical system 134a arranged in the row L2.
  • Illuminance distribution on the exposed surface of the beam FIG. 7C shows the illuminance distribution on the exposed surface of the light beam via the element optical system 134a arranged in the row L3
  • FIG. 7D shows the arrangement in the row L4.
  • FIG. 7E shows the illuminance distribution on the exposed surface of the light beam via the element optical system 134a arranged in the row L5
  • FIG. 7F shows the illuminance distribution on the exposed surface of the light beam via the element optical system 134a arranged in the row L6.
  • FIG. 8 is a diagram showing the illuminance distribution on the exposed surface.
  • 8A shows the illuminance distribution on the exposed surface when the peripheral portion E is formed
  • FIG. 8B shows the illuminance distribution on the exposed surface when the peripheral portion E is not formed.
  • the illuminance distribution shown in FIG. 8 (a) is the sum of the illuminance distributions shown in FIGS. 6 (a) to (f)
  • the illuminance distribution shown in FIG. 8 (b) is shown in FIGS. 7 (a) to (f). It is the sum of each illuminance distribution.
  • each element optical system 134a of the fly-eye reflecting mirror 134 on the incident side is optically conjugate with the surface to be exposed, one optical system as shown in FIGS. 7A and 7F is used.
  • this peak component gives a high frequency component such as a step to the illuminance distribution on the exposed surface. . It is extremely difficult to correct such a high-frequency component of the illuminance distribution by an illuminance distribution correction means such as an illuminance distribution correction filter or a variable slit.
  • the fly-eye reflectors 134 and 136 have an effect of uniformizing the illuminance distribution in a range larger than the diameter of the single element optical system (concave reflector), but from the diameter of the single element optical system.
  • the illuminance distribution that changes sharply in a small range cannot be made uniform. For this reason, a non-uniform illuminance distribution remains in the light beam emitted from the illumination optical system 130, and finally the photoresist on the wafer 170 cannot be uniformly exposed.
  • the illuminance distribution has a step or the like as shown in FIG.
  • An illuminance distribution can be made uniform by an illuminance distribution correction means such as an illuminance distribution correction filter or a variable slit without having a high frequency component. If the height of the peak P is within an allowable illuminance distribution range, both ends of the illuminance distribution of the light beam incident on the fly-eye reflector 134 need not be reduced to zero.
  • the light collecting / reflecting mirror 132 is formed with the light source unit 120 that reflects the light beam so that the intensity of the peripheral portion is smaller than the central portion C of the light beam projected toward the fly-eye reflecting mirror 134.
  • the condensing reflecting mirror 132 may reflect light by continuously reducing the intensity of the peripheral portion of the light beam projected toward the fly-eye reflecting mirror 134.
  • the condensing reflecting mirror 132 may reflect the extreme ultraviolet light by monotonously decreasing the intensity of the peripheral portion E of the light beam projected toward the fly-eye reflecting mirror 134. Thereby, it is possible to suppress the steep light intensity peak P from occurring at the peripheral edge of the light beam, and to make the illuminance distribution of the light beam uniform by the fly-eye reflectors 134 and 136.
  • FIG. 9 is a plan view showing the shape of the light shielding plate 131 used when the illuminance distribution shown in FIG. 5 is formed.
  • the light shielding plate 131 as a whole has a larger diameter than the reflecting surface of the condensing reflecting mirror 132, and has an opening larger than the diameter of the light beam emitted from the condensing reflecting mirror 132. Moreover, it has many protrusion parts 133 protruded toward the inner side of opening. Each of the protrusions 133 gradually decreases in width toward the tip, and thus toward the center of the opening.
  • the light shielding plate As described above immediately before the condensing reflecting mirror 132, the vicinity of the outer peripheral surface of the light beam emitted from the condensing reflecting mirror 132 is shielded by the protrusion 133. In addition, the rate at which the light beam is blocked decreases as it approaches the center of the light beam. Thereby, the illuminance distribution of the light beam shown in FIG. 4 can be formed.
  • the shape of the light shielding plate 131 is not limited to the shape shown in the figure, and a shape in which the light shielding region becomes dense toward the peripheral portion E can be arbitrarily selected.
  • the aperture ratio decreases toward the peripheral portion E. It can also be a mesh shape.
  • the exposure apparatus 100 may include the light shielding plate 131 whose light shielding area is denser from the central portion C toward the peripheral portion E on the optical path from the condenser reflecting mirror 132 to the fly-eye reflecting mirror 134. Good. Thereby, it is possible to prevent the steep peak P from occurring in the change in the light intensity of the light beam incident on the fly-eye reflectors 134 and 136. Accordingly, the reticle 150 can be irradiated with a light beam having a uniform illuminance distribution.
  • the light shielding plate 131 in which the light shielding region is denser from the center C toward the peripheral E may be provided in the condenser reflector 132. That is, the light shielding plate 131 may be mounted coaxially with the condensing reflecting mirror 132, or a layer that does not transmit the light beam may be provided on the reflecting surface of the condensing reflecting mirror 132. Thereby, the same effect as the case where the light shielding plate 131 is arranged on the optical path of the light beam can be obtained.
  • FIG. 10 is a partial enlarged cross-sectional view showing another structure of the condensing reflecting mirror 132.
  • the condenser reflector 132 includes a support body 135 formed of glass or metal, and a multilayer film 137 formed on the upper surface of the support body 135.
  • the multilayer film 137 is formed by repeatedly laminating a Mo film and a Si film, and can be efficiently reflected even by extreme ultraviolet rays or the like by appropriately selecting the film thickness.
  • the number of laminated multilayer films 137 decreases as it approaches the outer periphery.
  • the reflectance distribution which falls as it approaches the outer periphery can be formed.
  • Such a reflectance distribution can be formed not only by a structure that changes the number of layers of the multilayer film 137 but also by a structure that changes the film thickness of the multilayer film 137.
  • the reflectance of the peripheral portion E may be smaller than the reflectance of the central portion C.
  • the reticle 150 can be irradiated with a light beam having a uniform illuminance distribution.
  • FIG. 11 is a diagram showing another structure of the condenser reflector 132.
  • This condensing reflecting mirror 132 also has a support 135 and a multilayer film 137 formed on the surface thereof, and the multilayer film 137 forms a reflective layer.
  • the surface of the multilayer film 137 is roughened at the peripheral portion E. Further, the rough surface formed in the peripheral portion E is formed so as to become rougher as it approaches the outer periphery of the condenser reflector 132.
  • the surface of the peripheral portion E may be processed more roughly than the surface of the central portion C.
  • the reticle 150 can be irradiated with a light beam having a uniform illuminance distribution.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing still another structure of the condenser reflector 132.
  • the condensing / reflecting mirror 132 according to this embodiment includes a plurality of optical members 139 and a light shielding plate 131.
  • the optical member 139 receives and reflects a part of the extreme ultraviolet rays emitted from the light source unit 120. Further, the reflection surface of the optical member 139 has a curved surface that converges the reflected light toward a predetermined focal point.
  • a light shielding plate 131 is disposed on the optical path of the directly emitted light beam.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the shape of the optical member 139 that forms the condensing reflector 132 shown in FIG.
  • Each of the optical members 139 has an elliptical arc-shaped curved surface that converges reflected light toward a predetermined focal point at the center C thereof.
  • the rate of change in curvature is changed in the same manner as in the condensing reflector 132 shown in FIGS.
  • FIG. 14 is a diagram showing the illuminance distribution of the light beam at the position indicated by the arrow H in FIG.
  • the illuminance distribution of each reflected light of the optical member 139 is indicated by a solid line in the drawing.
  • the light intensity at the peripheral portion E is reduced to substantially zero with respect to the central portion C of each light beam.
  • illumination light having a uniform illuminance distribution without a sharp peak is generated.
  • the light beam directly emitted from the light source unit 120 is indicated by a dotted line in the drawing. Since the width of this light beam is defined by being blocked by the innermost optical member 139, the signal intensity sharply decreases in the peripheral portion E.
  • a light shielding plate 131 is disposed on the optical path of the light beam emitted directly from the light source unit 120.
  • the light intensity of the light beam continuously decreases before entering the fly-eye reflector 134. Accordingly, the illuminance distribution is made uniform by the fly-eye reflectors 134 and 136.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process using the exposure apparatus 100 including the light source unit 120.
  • a metal film is vapor-deposited on a wafer 170 to be a semiconductor device substrate (step S40).
  • a photoresist which is a photosensitive material, is applied on the deposited metal film (step S42).
  • the pattern formed on the reticle 150 is transferred to each shot area on the wafer 170 (step S44). That is, the photoresist on the wafer 170 is irradiated with light having an intensity distribution according to the pattern. Thereby, the photoresist is exposed according to the pattern.
  • a photoresist is developed on the wafer 170 on which the pattern is transferred by exposure (step S46). Thereafter, processing such as etching is performed on the surface of the wafer 170 using the resist pattern formed by exposure and cleaning as a mask (step S48).
  • the resist pattern means a resist layer that covers or partially covers the surface of the wafer 170 in accordance with the pattern in which a region corresponding to the pattern transferred by the exposure apparatus 100 remains or is removed.
  • the surface of the wafer 170 is processed using the resist pattern as a mask.
  • the processing on the wafer 170 includes at least one of etching of the surface of the wafer 170 or film formation or etching of a metal film or the like.
  • the exposure apparatus 100 is used to expose the wafer 170 with a predetermined pattern, and the wafer 170 to which the predetermined pattern is transferred is developed to form a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern.
  • An electronic device manufacturing method including a developing process formed on the surface of 170 and a processing process of processing the surface of the wafer 170 through a mask layer is executed.
  • FIG. 16 is a flowchart showing a method for manufacturing a liquid crystal device such as a liquid crystal display element using the exposure apparatus 100 including the light source unit 120.
  • the pattern formation process (step S50), the color filter formation process (step S52), the cell assembly process (step S54), and the module assembly process (step S56) are sequentially executed.
  • a predetermined pattern such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on the glass substrate coated with a photoresist as the plate P using the projection exposure apparatus of each embodiment.
  • a developing step for generating a photoresist layer having a shape corresponding to the pattern and a processing step for processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer.
  • a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix, or three of R, G, and B are arranged.
  • a color filter is formed by arranging a plurality of sets of filters including stripes in the horizontal scanning direction.
  • a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate on which the predetermined pattern is formed in step S50 and the color filter formed in step S52.
  • a liquid crystal panel is formed by injecting liquid crystal between a glass substrate and a color filter.
  • step S56 various components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the liquid crystal panel are attached to the liquid crystal panel assembled in step S54.
  • the present invention can be widely applied to manufacturing various devices such as a liquid crystal display element, a plasma display element, an imaging element (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip.
  • the present invention can also be applied to a case where a mask (a photomask, a reticle, or the like) on which various device mask patterns are formed is manufactured using a photolithography process.
  • the present invention can be used in the semiconductor industry.

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Abstract

　均一な強度分布を有する光を射出する光源装置。 　フライアイ光学系を備える露光装置のフライアイ光学系へ向けて投射される光ビームを生成する光源装置であって、光源と、光源から射出した光ビームをフライアイ光学系へ反射する鏡とを備え、鏡は、フライアイ光学系へ向けて投射される光ビームの中心部より周辺部の強度が小さくなるように光源からの光ビームを反射する。鏡は、フライアイ光学系へ向けて投射される光ビームの周辺部の強度を単調に減少して光を反射してもよい。また、鏡は、フライアイ光学系へ向けて投射される光ビームの周辺部の強度をゼロにまで減少して光を反射してもよい。

Description

光源装置、露光装置および製造方法
　本発明は、光源装置、露光装置および製造方法に関する。より詳細には、フォトリソグラフィに用いる露光光を発生する光源装置と、当該光源装置を含む露光装置と、当該露光装置を用いた電子デバイスの製造方法とに関する。なお、本出願は、下記の米国出願に関連し、下記の米国出願からの優先権を主張する出願である。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の一部とする。
　６１／０７１，０４５　　出願日　２００８年０４月０９日
　リソグラフィ技術で用いられる露光装置は、光源において発生した光を、照明光学系を介して照明光としてレチクルに照射して、レチクルにより透過または反射させた上で、投影光学系を介して露光光としてウエハに照射する。これにより、ウエハに塗布された感光材料を感光させる。
　上記のような露光装置において、照明光学系からレチクルに照射される照明光は均一な照度分布を有することが好ましい。そこで、フライアイレンズまたはフライアイ反射鏡等を用いることにより、照明光の照度分布を均一にすることが提案され、また、実行されている（例えば特許文献１を参照）。
特開２００６－０１９５１０号公報
　しかしながら、上記のように照度分布を均一化するデバイスを用いても、照明光に顕著な照度分布が残る場合があった。
　そこで本発明の１つの側面においては、照明光の照度分布を均一にすることを目的とする。この目的は請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
　上記課題を解決すべく、本発明の第１の形態として、露光装置が有するフライアイ光学系へ向けて投射する光ビームを生成する光源装置であって、フライアイ光学系に入射される、光ビームの周辺部の強度が中心部の強度より小さい、光源装置が提供される。この場合において、光源装置は、光源と、光源から射出した光ビームをフライアイ光学系へ向けた投影する光学系と、を備えてよく、光学系は、光ビームの中心部より周辺部の強度が小さくなるように光ビームを投影してよい。
　本発明の第２の形態として、フライアイ光学系を備える露光装置のフライアイ光学系へ向けて投射される光ビームを生成する光源装置であって、光源と、光源から射出した光ビームを所定面に配置されるフライアイ光学系へ向けて反射する鏡とを備え、鏡は、所定面における光ビームの中心部より周辺部の強度が小さくなるように光源からの光ビームを反射する光源装置が提供される。
　また、本発明の第３の形態として、上記光源装置と、フライアイ光学系と、光源装置からの光に基づいて所定のパターンを照明する照明光学系とを備えた露光装置が提供される。
　更に、本発明の第４の形態として、上記露光装置を用いて、所定のパターンを基板に露光する露光工程と、所定のパターンが転写された基板を現像し、所定のパターンに対応する形状のマスク層を基板の表面に形成する現像工程と、マスク層を介して基板の表面を加工する加工工程とを含む電子デバイスの製造方法が提供される。
　上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。
　本発明によれば、露光装置において、被露光面に照度分布が均一な光ビームを照射することができる。
露光装置１００の構造を模式的に示す図である。 フライアイ反射鏡１３４、１３６の構成を示す正面図である。 集光反射鏡１３２の形状を示す断面図である。 集光反射鏡１３２の一部の形状を拡大して示す断面図である。 集光反射鏡１３２の射出光の強度分布を示す図である。 フライアイ反射鏡１３４の要素光学系１３４ａのそれぞれを介した光ビームによる照度分布を示す図である。 フライアイ反射鏡１３４の要素光学系１３４ａのそれぞれを介した光ビームによる照度分布を示す図である。 被露光面における照度分布を示す図である。 遮光板１３１の形状を示す平面図である。 集光反射鏡１３２の他の構造を示す部分拡大断面図である。 集光反射鏡１３２のまた他の構造を示す部分拡大断面図である。 集光反射鏡１３２の更に他の構造を示す断面図である。 集光反射鏡１３２を形成する光学部材１３９の形状を示す断面図である。 集光反射鏡１３２の照度分布を示す図である。 光源部１２０を含む露光装置１００を用いた製造方法の一例を示すフローチャートである。 光源部１２０を含む露光装置１００を用いた製造方法の他の一例を示すフローチャートである。
符号の説明
１００　露光装置、１１０　真空槽、１２０　光源部、１２２　レーザ装置、１２４　集光レンズ、１２６　ターゲットノズル、１３０　照明光学系、１３１　遮光板、１３２　集光反射鏡、１３３　突起部、１３４　フライアイ反射鏡、１３６　フライアイ反射鏡、１３５　支持体、１３７　多層膜、１３８　平面反射鏡、１３９　光学部材、１５０　レチクル、１５２　レチクルステージ、１６０　投影光学系、１６１　凹面反射鏡、１６４　凹面反射鏡、１６６　凹面反射鏡、１６２　凸面反射鏡、１６３　凸面反射鏡、１６５　凸面反射鏡、１７０　ウエハ、１７２　ウエハステージ
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。しかしながら、以下の実施形態は請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、露光装置１００全体の構造を模式的に示す図である。露光装置１００は、光源部１２０、照明光学系１３０、レチクルステージ１５２、投影光学系１６０およびウエハステージ１７２を含む。
　なお、上記露光装置１００の大部分は、気密な真空槽１１０の内部に形成されるが、光源部１２０の一部は、真空槽１１０の外部に配置される。また、以下の説明においては、図面の記載に従って上、下等と記載する場合がある。しかしながら、露光装置１００の内部のレイアウトがその方向に限られるわけではない。
　光源部１２０は、レーザ装置１２２、集光レンズ１２４、ターゲットノズル１２６および集光反射鏡１３２を含む。レーザ装置１２２はレーザ光を発生して、集光レンズ１２４を介して真空槽１１０の内部に向かって照射する。
　ターゲットノズル１２６は、真空槽１１０の内部に配置された先端から、気体状または液体状のターゲット材料を吐出する。集光反射鏡１３２は、楕円弧状の断面形状を有する反射面を有して、ターゲット材料に対するレーザ光の照射箇所が当該楕円弧の一方の焦点ｆ１に重なるように配置される。
　光源部１２０において、ターゲットノズル１２６からは、ターゲット材料が間欠的に吐出される。レーザ装置１２２から射出されたレーザ光は、集光レンズ１２４により収束されて、吐出されたターゲット材料に対して高い密度で照射される。これにより、プラズマ化したターゲット材料からパルス状の極端紫外線が放射される。放射された極端紫外線は集光反射鏡１３２により集光されて集光反射鏡の反射面の他方の焦点ｆ２で一旦集光した後、発散光ビームとなって照明光学系１３０に導かれる。なお、本実施形態では、光学系として集光反射鏡１３２を例示するが、光学系は集光反射鏡に限定されず、レンズ等の透過型の光学部材を適用することもできる。
　照明光学系１３０は、一対のフライアイ反射鏡１３４、１３６と、平面反射鏡１３８とを含む。入射側に配置されるフライアイ反射鏡１３４は、並列に配列された複数の凹面鏡を備え、後述する被照射面または露光面としてのレチクル１５０あるいはウエハ（被露光面）１７０と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されている。入射側のフライアイ反射鏡１３４に入射したＥＵＶ光は、入射側のフライアイ反射鏡１３４により反射され、フライアイ光学系を構成する他方の射出側のフライアイ反射鏡１３６に入射する。射出側のフライアイ反射鏡１３６は、並列に配列された複数の凹面鏡を備え、照明光学系の瞳面またはその近傍に配置されている。
　図２は、フライアイ反射鏡１３４、１３６の構成を示す正面図である。図２（ａ）は入射側のフライアイ反射鏡１３４を、図２（ｂ）は射出側のフライアイ反射鏡１３６を、それぞれ示す。
　入射側のフライアイ反射鏡１３４のそれぞれの要素光学系１３４ａ及び射出側のフライアイ反射鏡１３６のそれぞれの要素光学系１３６ａは、一対一に対応した状態でそれぞれ配列されており、同一の焦点距離を有している。ここで、それぞれの要素光学系１３４ａ，１３６ａは凹面鏡を備えることができる。ここでは、入射側のフライアイ反射鏡１３４のそれぞれの要素光学系１３４ａは、複数の列Ｌ１～Ｌ６に沿って配列されている。
　図１に戻って、入射側のフライアイ反射鏡１３４に入射した光束は、入射側のフライアイ反射鏡１３４のそれぞれの要素光学系１３４ａにより波面分割される。入射側のフライアイ反射鏡１３４により波面分割された多数の光束は、射出側のフライアイ反射鏡１３６に入射する。射出側のフライアイ反射鏡１３６のそれぞれの要素光学系１３６ａは、波面分割された個々の光束を１本ずつ受ける。ここで、入射側のフライアイ反射鏡１３４の要素光学系１３４ａとウエハ１７０上の被露光面と共役となるように配置されているので、射出側のフライアイ反射鏡１３６がケーラー照明における面光源となる。
　フライアイ反射鏡１３６から出射された光は、平面反射鏡１３８に対して浅い入射角で反射された後に、レチクル１５０に向かって照射される。ここで、射出側のフライアイ反射鏡１３６のそれぞれの要素光学系１３６ａは、所定の凹面上に配列されている。すなわち、射出側のフライアイ反射鏡１３６はコンデンサ光学系を兼用している。このため、射出側のフライアイ反射鏡１３６のそれぞれの要素光学系１３６ａで反射された光ビームは、レチクル１５０上を重畳的に照明する。
　レチクル１５０は、反射面を下方に向けてレチクルステージ１５２に保持される。レチクル１５０は、ガラス基板等を基材として、例えば、多層膜により形成された反射層と、当該反射層の一部の表面を覆う吸収層とを有する。
　反射層は極端紫外線を反射する。また、吸収層は極端紫外線を吸収する。従って、レチクル１５０により反射された光ビームには、吸収層のパターンに基づく照度分布が形成され、投影光学系１６０に入射される。
　投影光学系１６０は、複数の凹面反射鏡１６１、１６４、１６６と、複数の凸面反射鏡１６２、１６３、１６５とを含み、全体として、レチクル１５０の反射光を収束させる縮小光学系を形成する。なお、凹面反射鏡１６１、１６４、１６６および凸面反射鏡１６３、１６５は、投影光学系１６０における各反射光の伝播を妨げないように、一部を切り欠いた形状を有する。また、投影光学系１６０は、結像特性、波面収差等を補正する目的で、図示されていない光学特性補正部を備える場合がある。
　レチクル１５０で反射された光ビームは、複数の反射鏡１６１～１６６により順次反射された後、ウエハステージ１７２の上面に保持されたウエハ１７０表面に照射される。ウエハ１７０に照射される光ビームは、レチクル１５０の吸収層の形状を反映したパターンの強度分布を有する。一方、ウエハ１７０の表面には感光性を有するフォトレジストが塗布されている。
　なお、レチクルステージ１５２およびウエハステージ１７２は、それぞれ、水平方向に移動させることができる。レチクルステージ１５２およびウエハステージ１７２に保持されたレチクル１５０およびウエハ１７０も、レチクルステージ１５２およびウエハステージ１７２の移動に従って移動する。
　これにより、露光装置１００においては、レチクルステージ１５２およびウエハステージ１７２が同期して移動させつつ露光することができる。本実施形態ではこのスキャン露光と、レチクル１５０に対してウエハ１７０をステップ移動させる手順とを繰り返すステップ・アンド・スキャン方式の露光を行う。また、レチクル１５０およびウエハ１７０を共に静止させて露光する手順と、レチクル１５０に対してウエハ１７０をステップ移動させる手順とを繰り返すステップ・アンド・リピート方式で露光することもできる。
　このように、露光装置１００において露光されるウエハ１７０は、スキャン方向に移動しつつ露光されてもよい。また、このような露光の形態に鑑みて、集光反射鏡１３２は、スキャン方向に略垂直な非スキャン方向に対称に光を反射してもよい。また、集光反射鏡１３２は、スキャン方向に略垂直な非スキャン方向に対称に配置された複数の鏡を有してもよい。これらの構造により、反射面積がより大きい集光反射鏡１３２を容易に製造できる。
　なお、上記の露光装置１００において光源部１２０は極端紫外線を発生するが、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）等の他の波長を出力する光源部１２０を用いて露光装置１００を形成することもできる。
　このように、フライアイ反射鏡１３４、１３６を備える露光装置１００のフライアイ反射鏡１３４に向けて投射される光ビームを生成する光源部１２０であって、発生された光ビームをフライアイ反射鏡１３４に向かって反射する集光反射鏡１３２を備えた光源部１２０が形成される。また、光源部１２０と、フライアイ反射鏡１３４、１３６と、光源部１２０からの光に基づいてレチクル１５０を照明する照明光学系１３０とを備えた露光装置１００が形成される。
　図３は、集光反射鏡１３２の反射面の形状を示す断面図である。集光反射鏡１３２は、半径Ｄ１を有する反射面に、中心軸Ａの周囲に形成された中心部Ｃと、中心部Ｃの外側に形成された周辺部Ｅとを含む。
　中心部Ｃは、略楕円弧をなす断面形状を有する。周辺部Ｅは、中心部Ｃから滑らかに連続して形成されるが、径方向の傾きの変化が中心部Ｃとは異なる。
　即ち、中心部Ｃの断面は楕円弧をなして、その一方の焦点において発生した極端紫外線を反射するので、反射された極端紫外線は、楕円弧の他方の焦点に向かう。これに対して、周辺部Ｅにおいては、反射光が、上記他方の焦点から集光反射鏡１３２の外周側に逸れるように、反射面の傾きが連続的に変化する。
　このように、集光反射鏡１３２は、径方向について、中心部Ｃにおける所定の点での反射面の曲率と、周辺部Ｅにおける所定の点での反射面の曲率とが異なる曲面を有してもよい。すなわち、集光反射鏡１３２は、径方向について、一対のフライアイ光学系のうち前側のフライアイ反射鏡１３４が配置される所定面に到達する光ビームの中心部に対応する光線が反射される位置での曲率と、この所定面に到達する光ビームの周辺部に対応する光線が反射される位置での曲率とが異なる曲面反射面を有していても良い。これにより、後述するように、集光反射鏡１３２から射出される光ビームには独特の照度分布が形成される。
　図４は、集光反射鏡１３２の一部の形状を拡大して示す断面図である。図示のように、集光反射鏡１３２の周辺部Ｅの最外周において、反射面に対する接線の傾きは反転して、中心軸Ａに直交する面に対して正の角度をなす。
　これにより、集光反射鏡１３２の最外周において反射された極端紫外線は、フライアイ反射鏡１３４に入射することなく拡散される。このように、集光反射鏡１３２は、フライアイレチクル１５０に向けて投射される光ビームの周辺部の強度をゼロにまで減少して極端紫外線を反射してもよい。
　図５は、集光反射鏡１３２で反射されて所定面に配置される入射側のフライアイ反射鏡１３４に向かって照射される光ビームの上記所定面での照度分布を示す図である。図５において、縦軸は光強度Ａ、横軸は所定面上の特定の一方向に沿った位置を示している。なお、図５では特定の一方向を、図２（ａ）における左右方向としており、入射側のフライアイ反射鏡１３４の各要素光学系１３４ａが配列される複数の列Ｌ１～Ｌ６を併せて図示している。図示のように、中央部Ｃにより反射された光ビームは、光強度の変化が一定となる照度分布を有する。一方、周辺部Ｅにおいては、光強度の変化の割合こそ変化するが、光ビームの最周縁において光強度がゼロになるまで連続的に変化する。
　一方、周辺部Ｅが形成されなかった場合、即ち、周辺部Ｅまで曲率の変化が中心部Ｃと同じであった場合は、図中に点線で示すように、集光反射鏡１３２の最外周まで光強度の変化は一定になる。ただし、集光反射鏡１３２の最外周で反射された光ビームの最周縁において光強度は突然消滅するので、光強度分布の両端には、急峻なピークＰが形成される。
　図６は、周辺部Ｅが形成された場合における入射側のフライアイ反射鏡１３４の各要素光学系１３４ａを介した光ビームの被露光面での照度分布を示す図である。図６（ａ）は列Ｌ１に配列された要素光学系１３４ａを介した光ビームの被露光面での照度分布、図６（ｂ）は列Ｌ２に配列された要素光学系１３４ａを介した光ビームの被露光面での照度分布、図６（ｃ）は列Ｌ３に配列された要素光学系１３４ａを介した光ビームの被露光面での照度分布、図６（ｄ）は列Ｌ４に配列された要素光学系１３４ａを介した光ビームの被露光面での照度分布、図６（ｅ）は列Ｌ５に配列された要素光学系１３４ａを介した光ビームの被露光面での照度分布、そして、図６（ｆ）は列Ｌ６に配列された要素光学系１３４ａを介した光ビームの被露光面での照度分布、をそれぞれ示す。
　一方、図７は、周辺部Ｅが形成されなかった場合における入射側のフライアイ反射鏡１３４の各要素光学系１３４ａを介した光ビームの被露光面での照度分布を示す図である。図７（ａ）は列Ｌ１に配列された要素光学系１３４ａを介した光ビームの被露光面での照度分布、図７（ｂ）は列Ｌ２に配列された要素光学系１３４ａを介した光ビームの被露光面での照度分布、図７（ｃ）は列Ｌ３に配列された要素光学系１３４ａを介した光ビームの被露光面での照度分布、図７（ｄ）は列Ｌ４に配列された要素光学系１３４ａを介した光ビームの被露光面での照度分布、図７（ｅ）は列Ｌ５に配列された要素光学系１３４ａを介した光ビームの被露光面での照度分布、そして、図７（ｆ）は列Ｌ６に配列された要素光学系１３４ａを介した光ビームの被露光面での照度分布、をそれぞれ示す。
　そして、図８は、被露光面における照度分布を示す図である。図８（ａ）は周辺部Ｅが形成された場合における被露光面での照度分布を示し、図８（ｂ）は周辺部Ｅが形成されなかった場合における被露光面での照度分布を示す。ここで、図８（ａ）に示す照度分布は図６（ａ）～（ｆ）の各照度分布の和であり、図８（ｂ）に示す照度分布は図７（ａ）～（ｆ）の各照度分布の和である。
　前述の通り、入射側のフライアイ反射鏡１３４の各要素光学系１３４ａのそれぞれが被露光面と光学的に共役であるので、図７（ａ）および図７（ｆ）に示すように一つの要素光学系１３４ａのなかで急峻なピークＰが形成されると、図８（ｂ）に示すように、このピークの成分が被露光面での照度分布に段差等の高周波数成分を与えてしまう。このような照度分布の高周波成分は、照度分布補正フィルタあるいは可変スリット等の照度分布補正手段でも補正することが極めて困難である。
　このようにフライアイ反射鏡１３４、１３６は、単一の要素光学系（凹面反射鏡）の径よりも大きな範囲の照度分布を均一化する作用を有するが、単一の要素光学系の径よりも小さな範囲で急峻に変化する照度分布を均一化することはできない。このため、照明光学系１３０から射出される光ビームに不均一な照度分布が残り、最終的に、ウエハ１７０上のフォトレジストを均一に露光できない。
　一方、図６（ａ）～（ｆ）に示すように一つの要素光学系１３４ａのなかで急峻なピークＰが形成されない場合には、図８（ａ）に示すように照度分布が段差等の高周波数成分を持たず、照度分布補正フィルタあるいは可変スリット等の照度分布補正手段によって照度分布の均一化を図ることができる。なお、ピークＰの高さが許容される照度分布の範囲であれば、フライアイ反射鏡１３４に入射する光ビームの照度分布両端をゼロまで低下させなくても足りる。
　このように、集光反射鏡１３２は、フライアイ反射鏡１３４へ向けて投射される光ビームの中心部Ｃより周辺部の強度が小さくなるように光ビームを反射する光源部１２０が形成される。また、集光反射鏡１３２は、フライアイ反射鏡１３４へ向けて投射される光ビームの周辺部の強度を連続的に減少して光を反射してもよい。更に、集光反射鏡１３２は、フライアイ反射鏡１３４へ向けて投射される光ビームの周辺部Ｅの強度を単調に減少して極端紫外線を反射してもよい。これにより、光ビームの周縁部に急峻な光強度のピークＰが生じることを抑制して、フライアイ反射鏡１３４、１３６により光ビームの照度分布を均一化できる。
　図９は、図５に示す照度分布を形成する場合に用いる遮光板１３１の形状を示す平面図である。遮光板１３１は、全体として集光反射鏡１３２の反射面よりも大きな径を有し、集光反射鏡１３２から射出される光ビームの径よりも大きな開口を有する。また、開口の内側に向かって突出した多数の突起部１３３を有する。突起部１３３の各々は、先端に向かって、従って、開口の中心に向かって、徐々に幅が細くなる。
　上記のような遮光板を、集光反射鏡１３２の直前に配置することにより、集光反射鏡１３２の射出する光ビームの外周面付近が、突起部１３３により遮光される。また、光ビームが遮光される割合は、光ビームの中心に近づくに従って減少する。これにより、図４に示した光ビームの照度分布を形成することができる。
　このような遮光板１３１を用いた場合、集光反射鏡１３２を特別な形状にする必要がない。なお、遮光板１３１の形状は図示の形状に限られるわけではなく、周辺部Ｅに向かって遮光領域が密になる形状を任意に選択でき、例えば、周辺部Ｅに向かって開口率が低下するメッシュ形状とすることもできる。
　このように、露光装置１００において、集光反射鏡１３２からフライアイ反射鏡１３４に至る光路上に、中心部Ｃより周辺部Ｅに向かって遮光領域が密になる遮光板１３１を有してもよい。これにより、フライアイ反射鏡１３４、１３６に入射する光ビームの光強度の変化に急峻なピークＰが生じることを防止できる。従って、レチクル１５０に、照度分布が均一な光ビームを照射することができる。
　また、中心部Ｃより周辺部Ｅに向かって遮光領域が密になる遮光板１３１は、集光反射鏡１３２に設けてもよい。即ち、遮光板１３１を集光反射鏡１３２に同軸に装着してもよいし、集光反射鏡１３２の反射面に、光ビームを透過させない層を設けてもよい。これにより、光ビームの光路上に遮光板１３１を配した場合と同様の効果が得られる。
　図１０は、集光反射鏡１３２の他の構造を示す部分拡大断面図である。図示のように、集光反射鏡１３２は、ガラスまたは金属により形成された支持体１３５と、支持体１３５の上面に形成された多層膜１３７とを有する。多層膜１３７は、Ｍｏ膜およびＳｉ膜を繰り返し積層することにより形成され、膜厚を適切に選択することにより、極端紫外線等でも効率よく反射できる。
　更に、この集光反射鏡１３２では、周辺部Ｅにおいて、外周に近づくに従って多層膜１３７の積層数が減少する。これにより、外周に近づくにつれて低下する反射率分布を形成できる。なお、このような反射率分布は、多層膜１３７の層数を変化させる構造の他、多層膜１３７の膜厚を変化させる構造によっても形成できる。
　このように、集光反射鏡１３２は、周辺部Ｅの反射率が中心部Ｃの反射率より小さくてもよい。これにより、フライアイ反射鏡１３４、１３６に入射する光ビームの光強度の変化に急峻なピークＰが生じることを防止できる。従って、レチクル１５０に、照度分布が均一な光ビームを照射することができる。
　図１１は、集光反射鏡１３２のまた他の構造を示す図である。この集光反射鏡１３２も、支持体１３５と、その表面に形成された多層膜１３７とを有して、多層膜１３７が反射層を形成する。多層膜１３７の表面は、周辺部Ｅにおいて粗面化されている。また、周辺部Ｅに形成された粗面は、集光反射鏡１３２の外周に近づくにつれて、より荒くなるように形成される。
　このように、集光反射鏡１３２は、周辺部Ｅの表面が中心部Ｃの表面より粗に加工されていてもよい。これにより、フライアイ反射鏡１３４、１３６に入射する光ビームの光強度の変化に急峻なピークＰが生じることを防止できる。従って、レチクル１５０に、照度分布が均一な光ビームを照射することができる。
　図１２は、集光反射鏡１３２の更に他の構造を示す断面図である。この実施形態に係る集光反射鏡１３２は、複数の光学部材１３９と、遮光板１３１とを含む。
　光学部材１３９は、光源部１２０から放射された極端紫外線の一部を受光して反射する。また、光学部材１３９の反射面は、所定の焦点に向かって反射光を収束させる曲面を有する。
　更に、集光反射鏡１３２の中央では、光源部１２０から放射された極端紫外線の一部が、光学部材１３９に入射することなく直接に放射される。この直接に放射された光ビームの光路上には、遮光板１３１が配置される。
　図１３は、図１２に示した集光反射鏡１３２を形成する光学部材１３９の形状を示す断面図である。光学部材１３９の各々は、その中心部Ｃにおいて、所定の焦点に向かって反射光を収束させる楕円弧状の曲面を有する。一方、光学部材１３９の周辺部Ｅにおいては、図３および図４に示した集光反射鏡１３２と同様に曲率の変化の割合が変わっている。
　図１４は、図１２において矢印Ｈで示す位置における光ビームの照度分布を示す図である。光学部材１３９の各々の反射光の照度分布は、図中に実線で示される。図示の通り、各光ビームにおいて、各々の光ビームの中心部Ｃに対して、周辺部Ｅの光強度が略ゼロまで低下している。これにより、この光ビームがフライアイ反射鏡１３４に入射した場合には、急峻なピークのない、均一な照度分布の照明光が発生する。
　一方、光源部１２０から直接に射出された光ビームは、図中に点線で示される。この光ビームは、最も内側の光学部材１３９により遮られることにより幅が画成されるので、周辺部Ｅにおいて信号強度が急峻に低下している。
　ただし、図１２に示したように、光源部１２０から直接に射出された光ビームの光路上には遮光板１３１が配置される。これにより、この光ビームは、フライアイ反射鏡１３４に入射する前に周辺部の光強度が連続的に低下する。従って、フライアイ反射鏡１３４、１３６により、照度分布が均一化される。
　図１５は、光源部１２０を含む露光装置１００を用いた半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。この半導体デバイスの製造方法においては、まず、半導体デバイスの基板となるウエハ１７０に金属膜を蒸着する（ステップＳ４０）。次に、蒸着された金属膜上に、感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。
　続いて、露光装置１００を用いた露光工程として、レチクル１５０に形成されたパターンをウエハ１７０上の各ショット領域に転写する（ステップＳ４４）。即ち、パターンに応じて強度分布を有する光がウエハ１７０上のフォトレジストに照射される。これにより、フォトレジストはパターンに応じて感光される。
　更に、露光によりパターンが転写されたウエハ１７０に対して、現像工程として、フォトレジストを現像する（ステップＳ４６）。その後、感光および洗浄により形成されたレジストパターンをマスクとして、ウエハ１７０表面にエッチング等の加工を実行する（ステップＳ４８）。
　なお、レジストパターンは、露光装置１００によって転写されたパターンに対応した領域が残存しまたは除去されて、当該パターンに従ってウエハ１７０表面の一部を覆うレジスト層を意味する。上記ステップＳ４８においては、レジストパターンをマスクとして、ウエハ１７０の表面が加工される。ウエハ１７０に対する加工としては、例えばウエハ１７０表面のエッチングまたは金属膜等の成膜またはエッチングの少なくともひとつが含まれる。
　このように、露光装置１００を用いて、所定のパターンをウエハ１７０に露光する露光工程と、所定のパターンが転写されたウエハ１７０を現像して、所定のパターンに対応する形状のマスク層をウエハ１７０の表面に形成する現像工程と、マスク層を介してウエハ１７０の表面を加工する加工工程とを含む電子デバイスの製造方法が実行される。
　図１６は、光源部１２０を含む露光装置１００を用いた液晶表示素子等の液晶デバイスの製造方法を示すフローチャートである。液晶デバイスの製造方法では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次実行する。
　ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、各実施の形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、各実施の形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。
　ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応する３つのドットの組をマトリクス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプを含むフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。
　ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。
　ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対して、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。
　上記のような光源装置、露光装置および製造方法の適用は、半導体デバイスの製造に限定されるわけではない。例えば、液晶表示素子、プラズマ表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド、および、ＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造する場合にも広く適用できる。更に、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）を、フォトリソグラフィ工程を用いて製造する場合にも適用できる。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。また、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。更に、変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、請求の範囲の記載から明らかである。
　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
　本発明は半導体産業に利用できる。

Claims (42)

  1. 　露光装置が有するフライアイ光学系へ向けて投射する光ビームを生成する光源装置であって、
    　前記フライアイ光学系に入射される、前記光ビームの周辺部の強度が中心部の強度より小さい、
    　光源装置。
  2. 　光源と、
    　前記光源から射出した光ビームを前記フライアイ光学系へ向けて投影する光学系と、を備え、
    　前記光学系は、前記光ビームの中心部より周辺部の強度が小さくなるように前記光ビームを投影する、
    　請求項１に記載の光源装置。
  3. 　前記光学系は、前記光ビームを前記フライアイ光学系へ向けて反射する鏡であり、
    　前記鏡は、前記光ビームの中心部より周辺部の強度が小さくなるように前記光ビームを反射する、
    　請求項２に記載の光源装置。
  4. 　前記鏡は、前記フライアイ光学系を配置する所定面へ向けて投射される前記光ビームの周辺部の強度を単調に減少して光を反射する、
    　請求項３に記載の光源装置。
  5. 　前記鏡は、前記所定面へ向けて投射される前記光ビームの周辺部の強度を連続的に減少して光を反射する、
    　請求項４に記載の光源装置。
  6. 　前記鏡は、前記所定面へ向けて投射される前記光ビームの周辺部の強度をゼロにまで減少して光を反射する、
    　請求項４または請求項５に記載の光源装置。
  7. 　前記鏡は、前記フライアイ光学系を配置する所定面における前記中心部へ向かう光ビームが反射される第１位置での曲率と、前記所定面における前記周辺部へ向かう光ビームが反射される第２位置での曲率とが異なる曲率で与えられる、
    　請求項３から請求項６の何れか一項に記載の光源装置。
  8. 　前記鏡の反射面の前記第１位置を介した前記光源からの光ビームと、前記鏡の反射面の前記第２位置を介した前記光源からの光ビームとは、前記所定面において異なる位置に到達する、
    　請求項７に記載の光源装置。
  9. 　前記鏡は、周辺部の反射率が中心部の反射率より小さい、
    　請求項３から請求項８の何れか一項に記載の光源装置。
  10. 　前記鏡は、周辺部の表面が中心部の表面より粗に加工されている、
    　請求項３から請求項９の何れか一項に記載の光源装置。
  11. 　前記鏡は、中心部より周辺部に密に形成された遮光物を有する、
    　請求項３から請求項１０の何れか一項に記載の光源装置。
  12. 　前記露光装置により露光される基板は、スキャン方向に移動しつつ露光され、
    　前記鏡は、前記スキャン方向に略垂直な非スキャン方向に対称に光を反射する、
    　請求項３から請求項１１の何れか一項に記載の光源装置。
  13. 　前記露光装置により露光される基板は、スキャン方向に移動しつつ露光され、
    　前記鏡は、前記スキャン方向に略垂直な非スキャン方向に対称に複数の鏡が配置される、
    　請求項３から請求項１２の何れか一項に記載の光源装置。
  14. 　前記鏡から前記フライアイ光学系に向かう光の光路上に、中心部より周辺部に密に形成された遮光物をさらに備えた、請求項３から請求項１３の何れか一項に記載の光源装置。
  15. 　フライアイ光学系へ向けて投射する光ビームを生成し、前記フライアイ光学系に入射される、前記光ビームの周辺部の強度が中心部の強度より小さい光源装置と、
    　前記フライアイ光学系を備え、前記光源装置からの光に基づいて、所定のパターンを照明する照明光学系と、
    　を備えた露光装置。
  16. 　前記光源装置は、
    　光源と、
    　前記光源から射出した光ビームを前記フライアイ光学系へ向けて投影する光学系と、を備え、
    　前記光学系は、前記光ビームの中心部より周辺部の強度が小さくなるように前記光ビームを投影する、
    　請求項１５に記載の露光装置。
  17. 　前記光学系は、前記光ビームを前記フライアイ光学系へ向けて反射する鏡であり、
    　前記鏡は、前記光ビームの中心部より周辺部の強度が小さくなるように前記光ビームを反射する、
    　請求項１６に記載の露光装置。
  18. 　前記鏡は、前記フライアイ光学系を配置する所定面へ向けて投射される前記光ビームの周辺部の強度を単調に減少して光を反射する、
    　請求項１７に記載の露光装置。
  19. 　前記鏡は、前記所定面へ向けて投射される前記光ビームの周辺部の強度を連続的に減少して光を反射する、
    　請求項１８に記載の露光装置。
  20. 　前記鏡は、前記所定面へ向けて投射される前記光ビームの周辺部の強度をゼロにまで減少して光を反射する、
    　請求項１８または請求項１９に記載の露光装置。
  21. 　前記鏡は、前記フライアイ光学系を配置する所定面における前記中心部へ向かう光ビームが反射される第１位置での曲率と、前記所定面における前記周辺部へ向かう光ビームが反射される第２位置での曲率とが異なる曲率で与えられる、
    　請求項１７から請求項２０の何れか一項に記載の露光装置。
  22. 　前記鏡の反射面の前記第１位置を介した前記光源からの光ビームと、前記鏡の反射面の前記第２位置を介した前記光源からの光ビームとは、前記所定面において異なる位置に到達する、
    　請求項２１に記載の露光装置。
  23. 　前記鏡は、周辺部の反射率が中心部の反射率より小さい、
    　請求項１７から請求項２２の何れか一項に記載の露光装置。
  24. 　前記鏡は、周辺部の表面が中心部の表面より粗に加工されている、
    　請求項１７から請求項２３の何れか一項に記載の露光装置。
  25. 　前記鏡は、中心部より周辺部に密に形成された遮光物を有する、
    　請求項１７から請求項２４の何れか一項に記載の露光装置。
  26. 　前記鏡は、露光される基板のスキャン方向に略垂直な非スキャン方向に対称に光を反射する、
    　請求項１７から請求項２５の何れか一項に記載の露光装置。
  27. 　前記鏡は、露光される基板のスキャン方向に略垂直な非スキャン方向に対称に複数の鏡が配置される、
    　請求項１７から請求項２６の何れか一項に記載の露光装置。
  28. 　前記鏡から前記フライアイ光学系に向かう光の光路上に、中心部より周辺部に密に形成された遮光物をさらに備えた、
    　請求項１７から請求項２７の何れか一項に記載の露光装置。
  29. 　フライアイ光学系へ向けて投射する光ビームを生成し、前記フライアイ光学系に入射される、前記光ビームの周辺部の強度が中心部の強度より小さい光源装置と、前記フライアイ光学系を備え、前記光源装置からの光に基づいて、所定のパターンを照明する照明光学系と、を備えた露光装置を用いて、所定のパターンを基板に露光する露光工程と、
    　所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成する現像工程と、
    　前記マスク層を介して前記基板の表面を加工する加工工程と
    　を含む電子デバイスの製造方法。
  30. 　前記光源装置は、
    　光源と、
    　前記光源から射出した光ビームを前記フライアイ光学系へ向けて投影する光学系と、を備え、
    　前記光学系は、前記光ビームの中心部より周辺部の強度が小さくなるように前記光ビームを投影する、
    　請求項２９に記載の製造方法。
  31. 　前記光学系は、前記光ビームを前記フライアイ光学系へ向けて反射する鏡であり、
    　前記鏡は、前記光ビームの中心部より周辺部の強度が小さくなるように前記光ビームを反射する、
    　請求項３０に記載の製造方法。
  32. 　前記鏡は、前記フライアイ光学系を配置する所定面へ向けて投射される前記光ビームの周辺部の強度を単調に減少して光を反射する、
    　請求項３１に記載の製造方法。
  33. 　前記鏡は、前記所定面へ向けて投射される前記光ビームの周辺部の強度を連続的に減少して光を反射する、
    　請求項３２に記載の製造方法。
  34. 　前記鏡は、前記所定面へ向けて投射される前記光ビームの周辺部の強度をゼロにまで減少して光を反射する、
    　請求項３２または請求項３３に記載の製造方法。
  35. 　前記鏡は、前記フライアイ光学系を配置する所定面における前記中心部へ向かう光ビームが反射される第１位置での曲率と、前記所定面における前記周辺部へ向かう光ビームが反射される第２位置での曲率とが異なる曲率で与えられる、
    　請求項３１から請求項３４の何れか一項に記載の製造方法。
  36. 　前記鏡の反射面の前記第１位置を介した前記光源からの光ビームと、前記鏡の反射面の前記第２位置を介した前記光源からの光ビームとは、前記所定面において異なる位置に到達する、
    　請求項３５に記載の製造方法。
  37. 　前記鏡は、周辺部の反射率が中心部の反射率より小さい、
    　請求項３１から請求項３６の何れか一項に記載の製造方法。
  38. 　前記鏡は、周辺部の表面が中心部の表面より粗に加工されている、
    　請求項３１から請求項３７の何れか一項に記載の製造方法。
  39. 　前記鏡は、中心部より周辺部に密に形成された遮光物を有する、
    　請求項３１から請求項３８の何れか一項に記載の製造方法。
  40. 　前記鏡は、露光される基板のスキャン方向に略垂直な非スキャン方向に対称に光を反射する、
    　請求項３１から請求項３９の何れか一項に記載の製造方法。
  41. 　前記鏡は、露光される基板のスキャン方向に略垂直な非スキャン方向に対称に複数の鏡が配置される、
    　請求項３１から請求項４０の何れか一項に記載の製造方法。
  42. 　前記鏡から前記フライアイ光学系に向かう光の光路上に、中心部より周辺部に密に形成された遮光物をさらに備えた、
    　請求項３１から請求項４１の何れか一項に記載の製造方法。
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