(57)【要約】【課題】  例えばＥＵＶ光を用いる露光装置であって、装置を複雑化することなく照明側の位置決め調整を行うことのできる露光装置。【解決手段】  本発明の露光装置は、光源（１）からの光により反射型のマスク（Ｍ）を照明する照明光学系（ＩＬ）と、マスクのパターンを感光性基板（Ｗ）に投影する投影光学系（ＰＬ）と、照明光学系とマスクとの間の光路中に配置されて、照明光学系からの光を偏向してマスクへ導く反射鏡（３）と、反射鏡の反射面の位置および向きのうちの少なくとも一方を調整する調整機構（１１，１２）とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光により反射型のマスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターンを感光性基板に投影する投影光学系とを備えた露光装置において、
前記照明光学系と前記マスクとの間の光路中に配置されて、前記照明光学系からの光を偏向して前記マスクへ導く反射鏡と、
前記反射鏡の反射面の位置および向きのうちの少なくとも一方を調整する調整機構とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記調整機構は、前記反射鏡の前記反射面の位置および向きのうちの少なくとも一方を変化させる駆動部と、該駆動部を制御する制御部とを有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記反射鏡の前記反射面の法線方向に沿った位置、前記反射面において前記法線方向と直交する第１方向廻りの前記反射面の向き、および前記反射面において前記第１方向と直交する第２方向廻りの前記反射面の向きのうちの少なくとも一方を変化させることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記反射鏡に入射する光の進行方向と前記反射鏡により偏向された光の進行方向とがなす偏向角は９０度よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記反射鏡は平面状の反射面を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記投影光学系は、反射光学系であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記反射光学系は、前記マスクを挟んで前記反射光学系の反対側に入射瞳を有することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記光源から供給される光は、波長が５ｎｍ乃至４０ｎｍのＥＵＶ光であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を相対移動させて、前記マスクのパターンを前記感光性基板に投影露光することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記感光性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感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、例えばＥＵＶ光を用いてミラープロジェクション方式によりマスク上の回路パターンを感光性基板上に転写する露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子などの製造に使用される露光装置として、例えば５〜４０ｎｍ程度の波長を有するＥＵＶ（Extreme UltraViolet：極紫外線）光を用いる露光装置が注目されている。露光光としてＥＵＶ光を用いる場合、使用可能な透過光学材料および屈折光学材料がないため、反射型のマスクを用いるとともに、投影光学系として反射光学系（反射部材のみにより構成された光学系）を用いることになる。
【０００３】
本願発明の発明者は、ＥＵＶ光を用いる露光装置に適用可能な投影光学系（結像光学系）として、物体面を挟んで光学系の反対側に入射瞳を有する反射光学系を提案している（特許文献１を参照）。以下、本明細書では、「物体面を挟んで光学系の反対側に入射瞳を有する結像光学系」を、「逆瞳光学系」と称する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７０８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
逆瞳光学系としての投影光学系を用いて露光装置を構成する場合、光源、照明光学系、投影光学系などを光学的に所要の精度で組み合わせる必要がある。ここで、光源は数トン程度の大重量物であり、照明光学系は一対のフライアイミラーを含む光学系である。したがって、光源および照明光学系を装置に高精度に組み込むことは困難であり、組み込み後に照明側において位置決め調整が必要になることが多い。
【０００６】
ただし、大重量物である光源に調整機構を適用することは困難である。また、照明光学系では一方のフライアイミラーと他方のフライアイミラーとの相対的な位置関係を維持しつつ調整する必要があるため、フライアイミラーに調整機構を適用すると装置が複雑化する恐れがある。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、例えばＥＵＶ光を用いる露光装置であって、装置を複雑化することなく照明側の位置決め調整を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源からの光により反射型のマスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターンを感光性基板に投影する投影光学系とを備えた露光装置において、
前記照明光学系と前記マスクとの間の光路中に配置されて、前記照明光学系からの光を偏向して前記マスクへ導く反射鏡と、
前記反射鏡の反射面の位置および向きのうちの少なくとも一方を調整する調整機構とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２形態では、第１形態の露光装置を用いて、前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記感光性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感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の露光装置では、照明光学系と反射型のマスクとの間の光路中に配置されて単純な構成を有する反射鏡に調整機構を適用し、反射鏡の反射面の位置および向きのうちの少なくとも一方を調整する構成を採用しているので、装置を複雑化することなく照明側の位置決め調整を行うことができる。この場合、露光光としてＥＵＶ光を使用することにより、マスクのパターンを感光性基板上へ高解像度で投影露光することができ、ひいては高精度なデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの露光面（転写面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの露光面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの露光面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００１２】
図１の露光装置は、露光光を供給するための光源１として、たとえばレーザプラズマＸ線源を備えている。光源１として、放電プラズマ光源や他のＸ線源を用いることができる。光源１から射出された光は、必要に応じて配置された波長選択フィルタ（不図示）を介して、照明光学系ＩＬに入射する。波長選択フィルタは、光源１が供給する光から、所定波長（例えば１３．５ｎｍ）のＥＵＶ光だけを選択的に透過させ、他の波長光の透過を遮る特性を有する。
【００１３】
波長選択フィルタを経たＥＵＶ光は、一対のフライアイミラー２ａおよび２ｂからなるオプティカルインテグレータへ導かれる。フライアイミラー２ａ，２ｂは、たとえば円弧状の外形を有する多数の凹面鏡要素を縦横に且つ稠密に配列することによりそれぞれ構成されている。フライアイミラー２ａおよび２ｂの詳細な構成および作用については、たとえば特開平１１−３１２６３８号公報を参照することができる。
【００１４】
こうして、第２フライアイミラー２ｂの反射面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。この実質的な面光源は、一対のフライアイミラー２ａおよび２ｂからなる照明光学系ＩＬの射出瞳位置に形成される。照明光学系ＩＬの射出瞳位置（すなわち第２フライアイミラー２ｂの反射面の近傍位置）は、逆瞳光学系として構成された投影光学系ＰＬの入射瞳の位置と一致している。
【００１５】
実質的な面光源からの光、すなわち照明光学系ＩＬから射出された光は、反射鏡３により偏向された後、反射型のマスクＭにほぼ平行に且つ近接して配置された視野絞り４を介して、マスクＭ上に円弧状の照明領域を形成する。このように、光源１および照明光学系ＩＬ（２ａ，２ｂ）は、所定のパターンが設けられたマスクＭをケーラー照明するための照明系を構成している。
【００１６】
マスクＭは、そのパターン面がＸＹ平面に沿って延びるように、Ｙ方向に沿って移動可能なマスクステージＭＳによって保持されている。マスクステージＭＳの移動は、図示を省略したレーザー干渉計により計測される。マスクＭ上には、図２に示すように、例えばＹ軸に関して対称な円弧状の照明領域ＩＲが形成される。マスクＭ上に形成される円弧状の照明領域ＩＲの外形形状は、視野絞り４の円弧状の開口部（光透過部）４ａにより規定される。
【００１７】
投影光学系ＰＬは、一例として、マスクＭのパターンの中間像を形成する第１反射結像光学系と、中間像からの光をウェハＷ上に再結像させる第２反射結像光学系とにより構成されている。第１反射結像光学系は４つの反射鏡により構成され、第２反射結像光学系は２つの反射鏡により構成されている。投影光学系ＰＬは、物体面（マスクＭのパターン面の位置）を挟んで光学系の反対側に物体面から有限距離だけ離れた位置（照明光学系ＩＬの射出瞳位置：第２フライアイミラー２ｂの反射面の近傍位置）に入射瞳を有する反射光学系であって、ウェハ側（像側）にテレセントリックな光学系である。
【００１８】
マスクＭからの反射光は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にマスクＭのパターン像を形成する。すなわち、ウェハＷ上には、マスクＭ上の円弧状の照明領域ＩＲに対応して、図３に示すようにＹ軸に関して対称な円弧状の有効結像領域ＥＲが形成される。具体的には、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを中心とした円形状の領域（イメージサークル）ＩＦ内において、このイメージサークルＩＦに接するように円弧状の有効結像領域ＥＲが形成される。
【００１９】
ウェハＷは、その露光面がＸＹ平面に沿って延びるように、Ｘ方向およびＹ方向に沿って二次元的に移動可能なウェハステージＷＳによって保持されている。ウェハステージＷＳの移動は、マスクステージＭＳと同様に、図示を省略したレーザー干渉計により計測される。こうして、マスクステージＭＳおよびウェハステージＷＳをＹ方向に沿って移動させながら、すなわち投影光学系ＰＬに対してマスクＭおよびウェハＷをＹ方向に沿って相対移動させながらスキャン露光（走査露光）を行うことにより、ウェハＷの１つの露光領域にマスクＭのパターンが転写される。
【００２０】
このとき、投影光学系ＰＬの投影倍率（転写倍率）が１／４である場合、ウェハステージＷＳの移動速度をマスクステージＭＳの移動速度の１／４に設定して同期走査を行う。また、ウェハステージＷＳをＸ方向およびＹ方向に沿って二次元的に移動させながら走査露光を繰り返すことにより、ウェハＷの各露光領域にマスクＭのパターンが逐次転写される。
【００２１】
ＥＵＶ光を用いる露光装置に逆瞳光学系としての投影光学系ＰＬを適用する場合、照明光学系ＩＬと反射型のマスクＭとの間の光路中に反射鏡３を配置し、この反射鏡３により照明光学系ＩＬからの光を偏向してマスクＭへ導く構成が採用される。これは、反射鏡３を介在させないと、反射型のマスクＭの作用により投影光学系ＰＬの入射瞳が投影光学系ＰＬ自体の光路中に位置することになり、投影光学系ＰＬの入射瞳の位置を照明光学系ＩＬの射出瞳の位置と一致させることができなくなるからである。反射鏡３は、例えば平面状の反射面を有し、反射鏡３に入射する光の進行方向と反射鏡３により偏向された光の進行方向とがなす偏向角は９０度よりも小さい。換言すれば、反射鏡３は、斜入射ミラーである。
【００２２】
前述したように、光源１および照明光学系ＩＬを装置に高精度に組み込むことは困難であり、組み込み後に照明側において位置決め調整が必要になることが多い。例えば、図２に示すように、視野絞り４の開口部４ａの外形形状とほぼ相似で且つ開口部４ａよりも僅かに大きい円弧状の断面を有する照明光束ＩＬａを開口部４ａに対して所要の位置に所要の角度で入射させる必要があるが、何らかの調整機構を用いることなく照明光束ＩＬａの位置および角度に関する所要の精度を満たすことは困難である。
【００２３】
ただし、大重量物である光源１に調整機構を適用することは困難である。また、一対のフライアイミラー２ａ，２ｂからなる照明光学系ＩＬでは、第１フライアイミラー２ａの各ミラー要素と第２フライアイミラー２ｂの各ミラー要素との相対的な位置関係を維持しつつ調整する必要があるため、フライアイミラー２ａ，２ｂに調整機構を適用すると装置が複雑化する恐れがある。
【００２４】
本実施形態では、反射鏡３に調整機構を適用する構成を採用している。具体的には、図１および図４に示すように、調整機構として、反射鏡３の反射面３ａの位置および向きを変化させる駆動部１１と、この駆動部１１を制御する制御部１２とを有する。駆動部１１は、例えば制御部１２からの制御信号に基づいて作動する複数のアクチュエータ（不図示）を有し、反射鏡３の反射面３ａの法線方向に沿った位置、すなわち図４中矢印Ｆｚで示す方向に沿った反射面３ａの位置を変化させる。
【００２５】
また、駆動部１１は、制御部１２からの制御信号にしたがって、法線方向であるｚ方向と直交し且つ図４の紙面に平行なｙ方向廻りの反射面３ａの向き、すなわち図４中矢印Ｆｙで示す回転方向に沿った反射面３ａの向きを変化させる。また、駆動部１１は、制御部１２からの制御信号にしたがって、反射面３ａにおいてｙ方向と直交するｘ方向廻りの反射面３ａの向き、すなわち図４中矢印Ｆｘで示す回転方向に沿った反射面３ａの向きを変化させる。
【００２６】
本実施形態では、光源１および照明光学系ＩＬを装置に組み込んだ後に、調整機構（１１，１２）の作用により反射鏡３の反射面３ａの位置をｘ方向に沿って変化させて、視野絞り４の開口部４ａに対する照明光束ＩＬａの位置をＹ方向に沿って調整することができる。また、調整機構（１１，１２）の作用により、反射鏡３の反射面３ａの向きをｙ方向廻りに適宜変化させて、開口部４ａに対する照明光束ＩＬａの位置をＸ方向に沿って調整したり、開口部４ａに対する照明光束ＩＬａのＸ方向の倒れを調整したりすることができる。また、調整機構（１１，１２）の作用により、反射鏡３の反射面３ａの向きをｘ方向廻りに適宜変化させて、開口部４ａに対する照明光束ＩＬａの位置をＹ方向に沿って調整したり、開口部４ａに対する照明光束ＩＬａのＹ方向の倒れを調整したりすることができる。
【００２７】
こうして、本実施形態では、照明光学系ＩＬとマスクＭとの間の光路中に配置されて照明光学系ＩＬからの光を偏向してマスクＭへ導く反射鏡３に適用された調整機構（１１，１２）の作用により、光源１、照明光学系ＩＬ、投影光学系ＰＬなどを装置に組み込んだ後に、照明側において所要の位置決め調整を行うことができる。すなわち、ＥＵＶ光を用いる本実施形態の露光装置では、照明光学系ＩＬと反射型のマスクＭとの間の光路中に配置されて単純な構成を有する反射鏡３に調整機構を適用しているので、装置を複雑化することなく照明側の位置決め調整を行うことができる。
【００２８】
特に、本実施形態では、反射鏡３が斜入射ミラーであり、所要の反射率を確保することのできる入射角範囲が比較的広いので、調整機構（１１，１２）により反射鏡３の反射面３ａの位置および向きを所要量だけ変化させても、装置性能に対する影響は比較的小さいという利点がある。また、本実施形態では、露光光としてＥＵＶ光を用いているため照明光路が真空環境に設定されるが、制御部１２からの制御信号（電気信号）に基づいて反射鏡３の反射面３ａの位置および向きを制御するので、真空環境を破壊することなく所要の調整を行うことができる。
【００２９】
なお、上述の説明では、調整機構（１１，１２）の作用により、反射鏡３の反射面３ａの位置および向きを変化させている。しかしながら、これに限定されることなく、反射鏡３の反射面３ａの位置および向きのうちの少なくとも一方を調整する構成であっても本発明の効果を得ることができる。
【００３０】
上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００３１】
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図５は、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。図５に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着し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）。つづいて、上述の実施形態の露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。
【００３２】
ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを感光性基板としてパターンの転写を行う。
【００３３】
なお、上述の実施形態では、ＥＵＶ光を供給するための光源としてレーザプラズマＸ線源を用いているが、これに限定されることなく、ＥＵＶ光としてたとえばシンクロトロン放射（ＳＯＲ）光を用いることもできる。
【００３４】
また、上述の実施形態では、ＥＵＶ光を供給するための光源を有する露光装置に本発明を適用しているが、これに限定されることなく、ＥＵＶ光以外の他の波長光を供給する光源を有する露光装置に対しても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】視野絞りの開口部に規定された円弧状の照明領域がマスク上に形成される様子を示す図である。
【図３】ウェハ上に円弧状の有効結像領域が形成される様子を示す図である。
【図４】反射鏡に適用された調整機構の作用を説明する図である。
【図５】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例について、そのフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  レーザプラズマＸ線源
２ａ，２ｂ  フライアイミラー
３  反射鏡
４  視野絞り
１１  駆動部
１２  制御部
ＩＬ  照明光学系
Ｍ  マスク
ＭＳ  マスクステージ
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
【図１】
2010114344.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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