(57)【要約】【課題】  ステージを傾けて露光する場合に、ステージを傾けたことに起因する像のシフトおよび像の崩れの発生を低減し、焦点深度を拡大する露光装置を提供する。【解決手段】光源と、原版を保持して移動させる原版ステージと、基板を保持して移動させる基板ステージと、前記光源から照射される光を被照射面に導く照明光学装置と、を有するスキャン型の露光装置において、前記原版ステージおよび前記基板ステージの少なくとも一方は、走査方向を光軸に対して傾けることが可能に設けられ、前記照明光学装置は、前記被照射面または前記被照射面の共役面からデフォーカスした位置に少なくとも２つの遮光手段を有することを特徴とする。【選択図】図１
2010073835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
原版を移動させる原版ステージと、
基板を移動させる基板ステージと、
前記光源から照射される光を被照射面に導く照明光学装置と、
前記原版のパターンの像を前記基板に投影する投影光学系とを有するスキャン型の露光装置において、
前記原版ステージが前記被照射面に対して前記原版を傾けるか、前記基板ステージが前記投影光学系の像面に対して前記基板を傾けるかの少なくとも一方が可能であり、
前記照明光学装置は、前記被照射面から前記光源側にデフォーカスした位置及び前記被照射面の共役面から前記光源側にデフォーカスした位置の内、少なくともどちらかの位置に配置される遮光手段と、
前記被照射面の共役面から前記被照射面側にデフォーカスした位置に配置される遮光手段と
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
少なくとも一つの遮光手段は、前記照明光学装置の光路に対して挿脱可能に設けられてい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】
光源と、
原版を保持して移動させる原版ステージと、
基板を保持して移動させる基板ステージと、
前記光源から照射される光を被照射面に導く照明光学装置と、
前記原版のパターンの像を前記基板に投影する投影光学系とを有するスキャン型の露光装置において、
前記原版ステージが前記被照射面に対して前記原版を傾けるか、前記基板ステージが前記投影光学系の像面に対して前記基板を傾けるかの少なくとも一方が可能であり、
前記照明光学装置は、ロッド型のインテグレータと、
前記ロッド型インテグレータと前記被照射面との間に配置される遮光手段とを有し、
前記遮光手段は前記被照射面の共役面からデフォーカスした位置に配置されることを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記遮光手段は、前記照明光学装置の光路に対して挿脱可能に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記照明光学装置は、有効光源の非対称性を調整する補正手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項６】
前記補正手段は、前記光軸と垂直な方向に駆動可能な遮光ユニットから構成されることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記補正手段は、透過率分布を有するフィルターを含むことを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項８】
前記補正手段は、前記照明光学装置の光路に対して挿脱可能に設けられていことを特徴とする請求項５から７に記載の露光装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
露光された前記基板を現像する工程と、
現像された前記基板を加工する工程と、を有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原版の回路パターンを基板に露光する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理速度の高速化、電子機器の小型化が近年一段と進み、半導体デバイスの微細化に対する要求はますます高まりつつある。シリコンウェハやガラスプレートなどの基板に微細な回路パターンを描画する工程では、リソグラフィー技術は欠くことができない技術となっている。
【０００３】
このリソグラフィー工程では、回路パターンが予めパターニングされた原版であるレチクルを照明し、投影光学系を通してその像を感光基板上に転写する。ここでは原版として「レチクル」という言葉を用いたが、一般的に投影光学系が縮小光学系である場合に原版として「レチクル」、等倍光学系である場合に原版として「マスク」という言葉が用いられる。本発明は投影光学系の倍率によって限定されるものではないが、以下では原版として「レチクル」という言葉を用いる。
【０００４】
半導体露光装置は主にステップ型露光装置とスキャン型露光装置の２種類に分けることができる。ステップ型露光装置はスキャン型露光装置に比べて、構造が比較的簡単でコストが抑えられるという利点がある。しかし、広い領域を露光するためには投影光学系の露光フィールドを大きくとる必要があり、収差補正の観点からは不利である。
【０００５】
スキャン型露光装置では、レチクルと感光基板を同期して走査しながら露光が行われる。走査することによって投影光学系の露光フィールドよりも大きな領域を露光することができるため、投影光学系の露光フィールドを小さくすることできる利点がある。
従って、投影光学系の収差補正の点で、スキャン型露光装置はステップ型露光装置よりも優れている。
露光装置の光源には、波長が約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーや波長が約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーなどパルス光源が用いられることが多い。
スキャン型露光装置でパルス光源を用いる場合、感光基板上において、パルスの不連続性に起因する走査方向の露光量のムラが発生する。
【０００６】
このパルスの不連続性に起因する走査方向の露光量のムラを防止する方法として、特許文献１に開示されているように、遮光部材を、被照射面またはその共役面に対してデフォーカスして配置する方法が提案されている。以下では、被照射面またはその共役面を単に「被照射面」と呼ぶ場合があるが、その場合に共役面が含まれるかどうかは当業者にとっては自明な事項である。
【０００７】
遮光部材によって切り出された直後において、光強度分布のエッジはシャープな立ち上がりとなるが、特許文献１に開示されているように、遮光部材が被照射面からデフォーカスした位置に配置されている場合、被照射面には台形状の光強度分布が形成される。
このように光強度分布が走査方向に台形状の分布であることで、継ぎ目において積算露光量がばらつくという不都合を回避することができる。
【０００８】
また、パルスの不連続性に起因する走査方向の露光量のムラを防止する別の方法として、特許文献２に開示されているように、被照射面の共役面に対してロッド型インテグレータの射出面をデフォーカスする方法が提案されている。
ところで、露光装置の解像度Ｒは、一般にＲａｙｌｅｉｇｈの式と呼ばれる以下の式で表される。
【０００９】
【数１】
2010073835.tif 000003
ここでｋ１はプロセス係数、λは露光装置の光源波長、ＮＡは投影光学系の開口数である。
Ｒａｙｌｅｉｇｈの式から、解像度Ｒを小さくして微細な回路パターンを描画するためには、プロセス係数ｋ１か波長λを小さくするか、投影光学系のＮＡを大きくすればよい。このため、半導体デバイスの微細化に伴い、露光装置の光源は短波長化が進み、投影光学系のＮＡは拡大してきている。
また、実際のリソグラフィー工程では感光基板の湾曲やプロセスによる感光基板の段差等の影響、感光部材自体の厚さのために、ある程度の焦点深度が必要となる。焦点深度は一般的に以下の式で表される。
【００１０】
【数２】
2010073835.tif 000004
この式から明らかなように、焦点深度は光源の短波長化、投影光学系のＮＡの増加とともに小さくなる。微細なパターンのデバイス製造においては焦点深度の値が小さくなるため、歩留まりの悪化を招く。
【００１１】
波長や投影光学系のＮＡを変えることなく焦点深度を拡大する方法として、非特許文献１に開示されているように、光軸に対してステージの走査方向を傾けて露光する方法がある。この方法によれば、走査露光される際に感光基板は多数の焦平面上で露光されることになるので、焦点深度が拡大される。
光源のパルス特性に起因する走査方向の照度ムラを避けるための従来例として、特許文献１に示されるように、被照射面の共役面前後のどちらか一方にデフォーカスした位置に遮光部材を配置する構成がある。
【００１２】
あるいは別の従来例として、特許文献２に示されるように、被照射面の共役面に対してロッドインテグレータの射出面をデフォーカスする構成がある。この場合、非特許文献１に開示されているように、光軸に対してステージの走査方向を傾けて露光すると、像がシフトする。
【特許文献１】特許第３３７７０５３号公報
【特許文献２】特開平１１−３２９９６３号公報
【非特許文献１】Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ． ６１５４、６１５４１Ｋ−１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図５を参照して、従来例の露光装置において、光軸に対して感光基板（ステージ）が傾いた状態で露光した場合に像がシフトする理由を説明する。
図５の右上に示されるように光軸方向をＺ軸、光軸に対してステージの傾きがゼロの時にステージが走査する方向をＹ軸、Ｙ軸とＺ軸に直交する方向をＸ軸と定義し、以下でも特に指定しない限りこの座標系を用いる。
【００１４】
図５（ａ）では、台形状分布の形成方法として、例示的に被照射面１００またはその共役面からデフォーカスした位置に遮光部材１０３ａを配置する方法を示している。
しかし、ロッドインテグレータの射出面を被照射面１００からデフォーカスした位置に配置した構成についても、以下の説明は同様に適用される。
被照射面１００からデフォーカスした位置に遮光部材１０３ａを配置することにより、図５（ｂ）に示されるように被照射面１００には台形状の光強度分布１００ａが形成される。光強度分布１００ａを台形状に形成することにより、パルスの不連続性に起因する走査方向の積算露光量のムラを避けることができる。
【００１５】
図５（ａ）（ｂ）において、点Ｂは光軸１ａ上の点、点Ａおよび点Ｃは光強度が台形の光強度分布１００ａの斜辺部分となる点である。図５（ａ）に示されるように光束の一部がスリットである遮光部材１０３ａで遮光されるために、被照射面１００における光の角度分布は一様でない。図５（ａ）に示される点Ａと点Ｃでは、光の角度分布は鏡像関係となる。
【００１６】
なお、被照射面１００およびその共役面上の光の角度分布は一般に「有効光源」と呼ばれることがある。従って、本明細書においても今後「光の角度分布」という言葉の代わりに「有効光源」という言葉を用いる場合がある。
被照射面１００（光軸１ａ）に対して露光領域における基板を傾けて走査しない通常の露光装置では、走査されることによって点Ａと点Ｃの有効光源が足し合わされるため、全体としての有効光源は、点Ｂにおける有効光源とほぼ同じであり、像のシフトは生じない。
【００１７】
これに対して、被照射面１００に対してステージを傾けた場合には、像ズレが生じるが、以下、図５を参照して、像ズレが生じる理由を説明する。
図５（ｃ）では、Ｚ軸に対して図５（ｃ）の上側でデフォーカスがマイナス、下側でデフォーカスがプラスとなるように基板ステージ、すなわち、基板１６を傾けた場合が示される。図５（ａ）に示されるように、被照射面１００のある一点を照射する光の全体的な方向を表す重心光線１００ｂは、図５（ａ）の上側の部分で上向き、下側の部分で下向きとなる。
【００１８】
図５（ｃ）の上側の領域では、重心光線１００ｂと感光基板１６の交点１６ａは、デフォーカスがマイナスであるために、基板ステージの傾きがない場合と比べてＹ軸のマイナス方向にずれる。図５（ｃ）の下側の領域では、重心光線１００ｂと感光基板１６の交点１６ｂは、デフォーカスがプラスであるために、基板ステージの傾きがない場合と比べてＹ軸のマイナス方向にずれる。このように、重心光線１００ｂと感光基板１６の交点１６ａ，１６ｂが上下共にＹ軸のマイナス方向にずれるために、走査によってそれぞれの寄与が足し合わされても像のシフトが発生する。
【００１９】
また、従来例の露光装置では、被照射面１００に対してステージの走査方向を傾けて露光すると、あたかも投影光学系にコマ収差があるかのように像の崩れが発生した。
以下の説明では、簡単に説明するため「コマ」という言葉を用いるが、特に指定しない限り投影光学系のコマ収差のことを表すのではなく、ステージを傾けたことに起因する像の崩れを表す。
そこで、本発明は、基板を傾けて露光する場合に、傾けたことに起因する像のシフトおよび像の崩れの発生を低減し、焦点深度を拡大す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】
【００２０】
上記課題を解決するための本発明の露光装置は、光源と、原版を移動させる原版ステージと、基板を移動させる基板ステージと、前記光源から照射される光を被照射面に導く照明光学装置と、前記原版のパターンの像を前記基板に投影する投影光学系とを有するスキャン型の露光装置において、前記原版ステージが前記被照射面に対して前記原版を傾けるか、前記基板ステージが前記投影光学系の像面に対して前記基板を傾けるかの少なくとも一方が可能であり、前記照明光学装置は、前記被照射面から前記光源側にデフォーカスした位置及び前記被照射面の共役面から前記光源側にデフォーカスした位置の内、少なくともどちらかの位置に配置される遮光手段と、前記被照射面の共役面から前記被照射面側にデフォーカスした位置に配置される遮光手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明の露光装置は、光源と、原版を保持して移動させる原版ステージと、基板を保持して移動させる基板ステージと、前記光源から照射される光を被照射面に導く照明光学装置と、前記原版のパターンの像を前記基板に投影する投影光学系とを有するスキャン型の露光装置において、前記原版ステージが前記被照射面に対して前記原版を傾けるか、前記基板ステージが前記投影光学系の像面に対して前記基板を傾けるかの少なくとも一方が可能であり、前記照明光学装置は、ロッド型のインテグレータと、前記ロッド型インテグレータと前記被照射面との間に配置される遮光手段とを有し、前記遮光手段は前記被照射面の共役面からデフォーカスした位置に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、基板を傾けて露光する場合に、傾けたことに起因する像のシフトおよび像の崩れの発生を低減し、焦点深度を拡大する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１の概略構成図、図２、図３を参照して、本発明の実施例１の露光装置を説明する。
本実施例１の露光装置は、スキャン型の露光装置で、光源１は、波長が約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、あるいは、約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーから成るが、光源１の種類、波長、個数には限定されない。
【００２４】
引き回し光学系２は、光源１から照射される光束１ａを回折光学素子３に導く光学系である。回折光学素子３は、複数のスロットを有する図示されないターレットに搭載され、アクチュエーター４により、回折光学素子３および所定の素子は照明光学系の光路内に移動される。回折光学素子３の射出光３ａは、コンデンサーレンズ５により集光され、回折パターン面６に回折パターンを形成する。アクチュエーター４により光路内上に位置する回折光学素子３を交換することにより回折パターンの形状を変えることができる。
【００２５】
回折パターン面６に形成された回折パターンは、プリズム７、ズームレンズ８によって輪帯率やσ値などのパラメータが調整された後、ミラー９に入射する。ミラー９は入射光束に対して所定の傾きを有している。インテグレータ１０１はレンズアレイから成り、ミラー９によって反射した光束９ａは、インテグレータ１０１を介してコンデンサーレンズ１０２に入射される。
【００２６】
プリズム７（７ａ，７ｂ）はズーミングすることが可能であり、プリズム７ａとプリズム７ｂの間の距離が十分に小さい場合、プリズム７ａとプリズム７ｂは一体化した一枚の平行ガラス平板とみなすことができる。このとき、回折パターン面６に形成された回折パターンは、ほぼ相似形状を保ちながらズームレンズ８の拡大縮小によりσ値が調整され、遮光部材１０１の入射面に結像される。プリズム７ａとプリズム７ｂの位置を離すことによって、回折パターン面６に形成された回折パターンは、輪帯率や開口角も調整される。
【００２７】
インテグレータ１０１から射出された光１０１ａは，コンデンサーレンズ１０２で集光されて、マスキングユニット１０４が位置する平面は、ほぼ矩形形状の光強度分布で照明される。マスキングユニット１０４は、原版であるレチクル１３の照明範囲を特定するために配置され、原版ステージであるレチクルステージ１４および基板ステージであるウェハステージ１７と共に同期して走査される。レチクルステージ１４は、レチクル１３を保持して移動させるステージで、ウェハステージ１７は、基板であるウェハ１６を保持して移動させるステージである。
【００２８】
光源１から照射される光１ａを被照射面に導く照明光学装置は、上流側の引き回し光学系２から下流側のコリメータレンズ１２あるいは投影光学系１５までの構成要素を有する。投影光学系１５は、レチクル１３のパターンの像をウェハ１６に投影する光学系である。図１に示されるようにウェハステージ１７は、投影光学系１５の像面に対してウエハ（少なくとも露光領域）を傾けて走査することが可能に設けられる。本実施例１においては、ウェハステージ１７が投影光学系１５の像面に対してウェハ１６を傾けるが、レチクルステージ１４が被照射面に対してレチクル１３を傾ける場合もあり、少なくとも一方が可能に構成される。
【００２９】
この照明光学装置は、前記被照射面または前記被照射面の共役面からデフォーカスした位置に２つの遮光手段である遮光ユニット１０３,１０５を有する。遮光ユニット１０３は、被照射面から光源１側にデフォーカスした位置及び被照射面の共役面から光源１側にデフォーカスした位置の内、少なくともどちらかの位置に配置される遮光手段である。遮光ユニット１０５は、被照射面の共役面から被照射面側にデフォーカスした位置に配置される遮光手段である。
【００３０】
図２を参照して、上流側の光源１側から見た遮光ユニット１０３を説明すると、遮光ユニット１０３は、アクチュエーター１０６と連結され、照度ムラを補正する機能を有し、遮光部材１０３ａと遮光部材１０３ｂとから構成される。遮光部材１０３ａは、アクチュエーター１０６に連結され、先端１０３ｄの形状を所定形状に変形することができる。遮光部材１０３ａの先端１０３ｄは、光線有効領域１０３ｃ内に位置し、光線の一部を遮光することにより被照射面に到達する光の強度を調整する。
【００３１】
図１に示されるようにコンデンサーレンズ１０からの光束１０ａに対して所定の傾きを有するミラー１１で反射した光１１ａは、コリメータレンズ１２を介して原版であるレチクル１３を照明する。レチクル１３は原版ステージであるレチクルステージ１４によって保持されている。レチクル１３のパターンは投影光学系１５によって基板であるウェハ１６に転写される。
本実施例１においては、基板ステージであるウェハステージ１７は、走査する方向を光軸１ｂに対して傾けることができるように構成され、ウェハステージ１７を傾けて露光することによって、焦点深度を拡大できる。
【００３２】
図１およびインテグレータ１０１から遮光手段である遮光ユニット１０３、１０５の部分を拡大した図３を参照して、本実施例１を、さらに詳しく説明する。
ここで、遮光手段である遮光ユニット１０３、１０５は、光線を減光する場合も含む。
光１０１ａをレンズアレイであるインテグレータ１０１に入射して、コンデンサーレンズ１０２で集光したときに、コンデンサーレンズ１０２の焦平面は、ほぼ矩形形状で照明される。インテグレータ１０１を構成する要素レンズの入射面は被照射面とほぼ共役関係にある。
【００３３】
図３（ａ）に示される光線１０１ａはインテグレータ１０１から光軸１ｂと平行に射出され点Ｄに向かう光線で、光線１０１ｂはインテグレータ１０１から光軸１ｂに対して傾きをもって射出され点Ｅに向かう光線である。さらに、重心光線１００ｂが示される。
本実施例１では、被照射面の共役面であるマスキングユニット１０４が位置する面の前後に、遮光手段である遮光ユニット１０３および遮光ユニット１０５が配置される。
光線１０１ａは、遮光ユニット１０３および遮光ユニット１０５によっては遮光されないが、光線１０１ｂは、遮光ユニット１０３および遮光ユニット１０５によって光線の一部が遮光される。
【００３４】
図３（ｂ）には、レチクル１３面上の有効光源１３ａ,１３ｂ、図３（ｃ）にはレチクル１３面上の光強度分布１３ｃが示される。点Ｄ’および点Ｅ’はそれぞれ点Ｄと点Ｅと共役関係にある。
点Ｄを通過する光線１０１ａは遮光ユニット１０３および遮光ユニット１０５によって遮光されないので、点Ｄ’の有効光源１３ｂは図３（ｂ）に示されるように、ほぼ円形となる。
なお、ここでは簡単に説明するために有効光源は、コンベンショナル照明と呼ばれる円形形状の場合について示してあるが、プリズム７や回折光学素子３の組み合わせによっては輪帯や多重極などの形状となる。いずれにしても、本発明の実施例は、回折光学素子やプリズムなどによって形成される有効光源の形状によって限定されるものではない。
【００３５】
一方、点Ｅを通過する光線１０１ｂは、点Ｅ’における有効光源１３ａが，ほぼ軸対称となるように遮光ユニット１０３および遮光ユニット１０５によって遮光される。
また、図３（ｃ）に示されるように、点Ｅ’に到達する光線はその一部が遮光されるために、点Ｄ’と比較すると光強度分布は小さくなる。したがって、レチクル１３は台形状の光強度分布１３ｃで照明される。
図３（ａ）（ｂ）に示されるように本実施例１では、レチクル１３における有効光源１３ａ,１３ｂは、各点でほぼ軸対称であり、レチクル１３面における重心光線１００ｂは各点で、ほぼ光軸１ｂと平行になる。
【００３６】
以上説明したように、本実施例１によれば、Ｙ軸方向の光強度分布によらず、重心光線１００ｂがほぼ光軸と平行になるため、レチクルステージ１４を光軸１ｂに対して傾けて露光しても像シフトは発生しない。さらに、ステージを傾けたことに起因する像の崩れの発生を低減した。
すなわち、本実施例１により、走査方向の積算露光量のムラを抑え、像シフトおよびコマを極力発生させることなく、焦点深度を拡大できた。なお、遮光手段の内、少なくとも一つの遮光手段である遮光ユニット１０５は、有効領域から着脱が可能（照明光学装置の光路に対して挿脱可能）で、退避可能な構造にしても良い。ステージを傾けて露光しない場合に、遮光ユニットを有効領域から外しておけば光量の損失を抑えることができる。
【００３７】
次に、図４を参照して、本発明の実施例２について説明する。
本実施例２は、実施例１と構成は共通するが、ウェハステージ１７を傾ける代わりに、レチクルステージ１４が光軸１ｂに対して傾けられる。
本実施例２によれば、レチクルステージ１４を傾けても焦点深度が向上した。
【００３８】
次に、図６、図７を用いて本発明の実施例３を説明する説明する。
本実施例３では、遮光ユニット２０４および遮光ユニット２０５がマスキングユニット２０３の前後ではなく、遮光ユニット２０４がマスキングユニット２０３の近傍の下流側、遮光ユニット２０５がレチクル１３の近傍の上流側に配置される。遮光ユニット２０４はアクチュエーター２０６と連結され、照度ムラを補正することが可能である。
図６およびインテグレータ１０１からレチクル１３の部分を拡大した図７を参照して、本実施例３を、より詳しく説明する。なお、簡単に説明するために図７では、ミラー１１は省略する。
図７（ａ）に示されるように光線１０１ａは、インテグレータ１０１から光軸１ｂと平行に射出され点Ｆに向かう光線である。光線１０１ｂは、インテグレータ１０１から光軸１ｂに対して傾きをもって射出され点Ｇに向かう光線を示す。
【００３９】
本実施例３では、被照射面の共役面であるマスキングユニット２０３が位置する面の後方の下流側に遮光ユニット２０４が配置され、レチクル１３の近傍の上流側に遮光ユニット２０５が配置される。本実施例３は、被照射面の近傍に１つの遮光ユニットが配置され、被照射面の共役面の近傍に１つのユニットが配置される構成であるが、間に中間結像面を設け、その近傍に遮光ユニットを配置するような構成であってもよい。
光線１０１ａは、遮光ユニット２０４および遮光ユニット２０５によっては遮光されない。一方、光線１０１ｂは、遮光ユニット２０４および遮光ユニット２０５によって光線の一部が遮光される。
【００４０】
図７（ｂ）においては、レチクル１３面上の有効光源１３ｄ、１３ｅ、図７（ｃ）においてはレチクル１３面上の光強度分布１３ｆが示される。点Ｆ’および点Ｇ’はそれぞれ点Ｆと点Ｇと共役関係にある。
点Ｆを通過する光線１０１ａは遮光ユニット２０４および遮光ユニット２０５によって遮光されないので、図７（ｂ）に示されるように点Ｆ’の有効光源１３ｄは、ほぼ円形となる。なお、ここでは簡単に説明ために有効光源１３ｄ，１３ｅは、コンベンショナル照明と呼ばれる円形形状の場合について示してあるが、プリズム７や回折光学素子３の組み合わせによっては輪帯や多重極などの形状となる。いずれにしても、本実施例３は回折光学素子やプリズムなどによって形成される有効光源の形状によって限定されるものではない。
一方、点Ｇを通過する光線１０１ｂは、点Ｇ’における有効光源１３ｅがほぼ軸対称となるように、遮光ユニット２０４および遮光ユニット２０５によって遮光される。
【００４１】
また、図７（ｃ）に示されるように、点Ｇ’に到達する光線１０１ｂは、その一部が遮光されるために、点Ｆ’と比較すると光強度分布は小さくなる。したがって、レチクル１３は台形状の光強度分布１３ｆで照明される。
図７（ｂ）に示されるように本実施例３では、レチクル１３における有効光源１３ｄ、１３ｅは、各点でほぼ軸対称であり、レチクル１３面における重心光線１００ｂは各点でほぼ光軸と平行になる。
【００４２】
以上説明したように本実施例３によれば、Ｙ軸方向の光強度分布によらず、重心光線１００ｂがほぼ光軸と平行になるため、ウェハステージ１７を光軸１ｂに対して傾けて露光しても像シフトは発生しない。さらに、ステージを傾けたことに起因する像の崩れの発生を低減した。
すなわち、本実施例３により、走査方向の積算露光量のムラを抑え、像シフトおよびコマを極力発生させることなく、焦点深度を拡大できた。
なお、遮光ユニット２０４および遮光ユニット２０５は有効領域から着脱が可能で、退避可能な構造にしても良い。ステージを傾けて露光しない場合に、遮光部材を有効領域から外しておけば光量の損失を抑えることができる。
【００４３】
次に、図８、図９を参照して、本発明の実施例４を説明する。
本実施例４は、実施例１と構成は共通するが、コンデンサーレンズ３０１によって集光された光がインテグレータ３０２に入射する構成である。
前記照明光学装置は、ロッド型のインテグレータであるインテグレータ３０２を有し、インテグレータ３０２と被照射面の間に配置される遮光手段である遮光ユニット３０４を有し、遮光ユニット３０４は被照射面の共役面からデフォーカスした位置に配置される。遮光ユニット３０４は、照明光学装置の光路に対して挿脱可能に設けられる。
【００４４】
インテグレータ３０２はロッド型のインテグレータから成り、インテグレータ３０２の後方の下流側のデフォーカスした位置が被照射面の共役面に対応し、この位置にマスキングユニット３０３が配置される。マスキングユニット３０３の後方の下流側には遮光ユニット３０４が配置される。遮光ユニット３０４はアクチュエーター３０５と連結され、照度ムラを補正することが可能である。
【００４５】
図８およびインテグレータ３０２から遮光ユニット３０４の部分を拡大した図９を参照して、本実施例４を、さらに詳しく説明する。
図９（ａ）に示される光線３０２ａはインテグレータ３０２から射出され点Ｈに向かう光線で、光線３０２ｂはインテグレータ３０２から射出され点Ｉに向かう光線である。
本実施例４では、被照射面の共役面であるマスキングユニット３０３が位置する面の後方である下流側に遮光ユニット３０４が配置される構成となっているが、間に中間結像面を設け、その近傍に遮光ユニットを配置するような構成であってもよい。
光線３０２ａは、遮光ユニット３０４によっては遮光されない。一方、光線３０２ｂは遮光ユニット３０４によって光線の一部が遮光される。
【００４６】
図９（ｂ）においてはレチクル１３面上の有効光源１３ｇ、１３ｈ、図９（ｃ）においてはレチクル１３面上の光強度分布１３ｉが示される。点Ｈ’および点Ｉ’はそれぞれ点Ｈと点Ｉと共役関係にある。
点Ｈを通過する光線３０２ａは遮光ユニット３０４によって遮光されないので、図９（ｂ）に示されるように点Ｈ’の有効光源１３ｈは、ほぼ円形となる。なお、ここでは簡単に説明するために有効光源１３ｇ、１３ｈは、コンベンショナル照明と呼ばれる円形形状の場合について示してあるが、プリズム７や回折光学素子３の組み合わせによっては輪帯や多重極などの形状となる。いずれにしても、本実施例は回折光学素子やプリズムなどによって形成される有効光源の形状によって限定されるものではない。
一方、点Ｉを通過する光線３０２ｂは、点Ｉ’における有効光源１３ｇがほぼ軸対称になるように遮光ユニット３０４によって遮光される。
【００４７】
また、図９（ｃ）に示されるように、点Ｉ’に到達する光線３０２ｂはその一部が遮光されるために、点Ｈ’と比較すると光強度分布は小さくなる。従って、レチクル１３は台形状の光強度分布１３ｉで照明される。
図９（ｂ）に示されるように、本実施例４ではレチクル１３における有効光源１３ｇ、１３ｈは、各点でほぼ軸対称であり、レチクル１３面における重心光線１００ｂは各点でほぼ光軸と平行になる。
【００４８】
以上説明したように本実施例４によれば、Ｙ軸方向の光強度分布によらず、重心光線１００ｂがほぼ光軸と平行になるため、ウェハステージ１７を光軸１ｂに対して傾けて露光しても像シフトは発生しない。さらに、ステージを傾けたことに起因する像の崩れの発生を低減した。すなわち、本実施例４により、走査方向の積算露光量のムラを抑え、像シフトおよびコマを極力発生させることなく、焦点深度を拡大できた。
なお、遮光ユニット３０４は有効領域１３ｇ、１３ｈから着脱が可能で、退避可能な構造にしても良い。ステージを傾けて露光しない場合に、遮光ユニットを有効領域から外しておけば光量の損失を抑えることができる。
【００４９】
次に、図１０を参照して本発明の実施例５を説明する。
本実施例５は、実施例４と構成は共通するが、レチクルステージ１４が光軸に対して傾けられ、ウェハステージ１７を傾ける代わりに、レチクルステージ１４を傾けても焦点深度が向上した。
【００５０】
次に、図１１を参照して、本発明の実施例１から５によるスキャン後の積算有効光源について説明する。
図１１（ａ）に示されるように、実施例１から５では、レチクル１３面における光強度は台形形状の分布１３ｊとなる。図１１（ｂ）に示されるように、光強度の中心部である点Ｋ’では有効光源１３ｋは円形形状であるのに対して、光強度が台形分布の斜辺部分に対応する点Ｊ’および点Ｌ’では有効光源１３ｍ、１３ｎは上下部分が欠けた形状となる。
【００５１】
ウェハ１６の一点を照明する有効光源は、レチクル１３およびウェハ１５が同期してスキャンされるため、図１１（ｂ）に示されるようにレチクル１３面における有効光源１３ｐが積算され、上下で光量が減衰した形状となる。このように有効光源に非対称性があると、パターンを露光した際に縦方向と横方向で線幅差が生じ、好ましくない。
この線幅差を低減するためには、本実施例の露光装置に有効光源の非対称性を調整する補正手段を有することが好適である。
【００５２】
そこで、図１２を参照して、この補正手段を有する実施例６を説明する。
本実施例６は、実施例１と構成は共通するが、この補正手段である遮光ユニット４０１を有する。
図１３（ａ）は、遮光ユニット４０１から、遮光ユニット１０５までを拡大した図である。この遮光ユニット４０１は、光軸１ｂと垂直な方向に駆動可能に構成され、インテグレータ１０１の光源側である上流側に配置される。インテグレータ１０１の入射面は、被照射面の瞳共役面に相当し、その位置からややデフォーカスした位置に遮光ユニット４０１は配置される。
【００５３】
図１３（ｂ）に示されように、遮光ユニット４０１はＸ方向に駆動可能に構成され、光線有効領域４０１ａの一部を遮光することができる。遮光ユニット４０１で有効光源のＸ軸方向の分布を調整することにより、図１１（ｂ）、図１３（ｃ）に示される有効光源１３ｐの非対称性が緩和され、図１３（ｃ）に示される有効光源１３ｒのような縦方向と横方向で対称性が良い分布に補正することができる。
遮光ユニット４０１は、有効領域から着脱が可能で、退避可能な構造にしても良い。ステージを傾けて露光しない場合に、遮光部材を有効領域から外しておけば光量の損失を抑えることができる。
【００５４】
次に、図１４を参照して、別の補正手段を有する本発明の実施例７を説明する。
本実施例７は、実施例３と構成は共通するが、別の補正手段である透過率分布を有するフィルター４０２を有する。
図１５（ａ）は、フィルター４０２から、コンデンサーレンズ１０２までを拡大した図である。フィルター４０２はインテグレータ１０１の光源側である上流側に配置される。インテグレータ１０１の入射面は、被照射面の瞳共役面に相当し、その近傍の上流側にフィルター４０２は配置される。
【００５５】
図１５（ｂ）に示されるように、フィルター４０２はＹ方向に透過率分布を持ち、このフィルター４０２の透過率分布は、図１１（ｂ）、図１５（ｃ）に示される有効光源１３ｐの非対称性が緩和するように構成される。従って、フィルター４０２を設けることにより、図１５（ｃ）に示される有効光源１３ｓのように、ほぼ均一な有効光源分布を形成することができる。このフィルター４０２は、照明光学装置の光路に対して挿脱可能に設けられる。ステージを傾けて露光しない場合に、遮光部材を有効領域から外しておけば光量の損失を抑えることができる。
【００５６】
（デバイス製造方法の実施例）
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、前述のいずれかの実施例の露光装置を使用して、感光剤を塗布した基板（ウェハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その露光された基板を現像する工程と、現像された基板を加工する工程と、を経ることにより形成、製造される。現像された基板を加工する工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等を含む。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例１の露光装置の概略構成図である。
【図２】遮光部材により照度分布が調整可能であることを示す概略図である。
【図３】本実施例１において、ほぼ軸対称な有効光源と台形状の光強度分布が形成される様子を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施例２の露光装置の概略構成図である。
【図５】従来例の露光装置において、光軸に対してステージを傾けた場合に像がシフトする理由の説明図である。
【図６】本発明の実施例３の露光装置の概略構成図である。
【図７】図６に示す露光装置によりほぼ軸対称な有効光源と台形状の光強度分布が形成される様子を説明するための図である。
【図８】本発明の実施例４の露光装置の概略構成図である。
【図９】本実施例４において、ほぼ軸対称な有効光源と台形状の光強度分布が形成される様子を説明する説明図である。
【図１０】本発明の実施例５の露光装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の実施例１から５におけるスキャン後の積算有効光について説明する説明図である。
【図１２】本発明の実施例６の露光装置の概略構成図である。
【図１３】本実施例６において、遮光ユニットにより有効光源の非対称性を補正可能であることを説明する説明図である。
【図１４】本発明の実施例７の露光装置の概略構成図である。
【図１５】本実施例７において、フィルターにより有効光源の非対称性を補正可能であることを説明する説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  光源
２  引き回し光学系
３  回折光学素子
４  アクチュエーター
５  コンデンサーレンズ
６  フーリエ変換面
７  プリズム
８  ズームレンズ
９  ミラー
１０  コンデンサーレンズ
１１  ミラー
１２  コリメータレンズ
１３  レチクル
１４  レチクルステージ
１５  投影光学系
１６  ウェハ
１７  ウェハステージ
１０１  インテグレータ
１０２  コンデンサーレンズ
１０３  遮光ユニット
１０４  マスキングユニット
１０５  遮光ユニット
１０６  アクチュエーター
２０３  マスキングユニット
２０４  遮光ユニット
２０５  遮光ユニット
２０６  アクチュエーター
３０１  コンデンサーレンズ
３０２  インテグレータ
３０３  マスキングユニット
３０４  遮光ユニット
３０５  アクチュエーター
４０１  遮光ユニット
４０２  フィルター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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