(57)【要約】【課題】  複数の光源を切り替えて使用する場合に後段の光学系の反射率の低下や大幅な変動を防止することができるＸ線発生装置及びそれを有する露光装置を提供する。【解決手段】  プラズマを生成し、当該プラズマから放射されるＸ線を、後段の光学系に導入するＸ線発生装置であって、互いに対向して配置され、前記プラズマを生成する複数の光源と、前記複数の光源の間に移動可能に配置され、前記複数の光源の一つから生成される前記Ｘ線を切替可能に前記後段の光学系に反射する反射部材とを有し、前記Ｘ線に対する前記後段の光学系の反射率を最大にする偏光の電場ベクトルが振動する面としての偏光面と、前記複数の光源と前記反射部材とを結ぶ直線と前記反射部材から出射する前記Ｘ線の光軸とで決定される平面とがなす角度は、前記複数の光源の全てについて４５度以上１３５度以下であることを特徴とするＸ線発生装置を提供する。【選択図】          図１
2006156857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを生成し、当該プラズマから放射されるＸ線を、後段の光学系に導入するＸ線発生装置であって、
互いに対向して配置され、前記プラズマを生成する複数の光源と、
前記複数の光源の間に移動可能に配置され、前記複数の光源の一つから生成される前記Ｘ線を切替可能に前記後段の光学系に反射する反射部材とを有し、
前記Ｘ線に対する前記後段の光学系の反射率を最大にする偏光の電場ベクトルが振動する面としての偏光面と、前記複数の光源と前記反射部材とを結ぶ直線と前記反射部材から出射する前記Ｘ線の光軸とで決定される平面とがなす角度は、前記複数の光源の全てについて４５度以上１３５度以下であることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
前記角度は、９０度±５度であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記反射部材への前記Ｘ線の入射角は前記複数の光源の全てについて３０度乃至６０度であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
前記照明光学系は複数の反射部材を含み、当該複数の反射部材の主光線の反射点は第２の平面上に並ぶように構成されていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項５】
プラズマを生成し、当該プラズマから放射されるＸ線を、後段の光学系に導入するＸ線発生装置であって、
互いに対向して配置され、前記プラズマを生成する複数の光源と、
前記複数の光源の間に移動可能に配置され、前記複数の光源の一つから生成される前記Ｘ線を切替可能に前記後段の光学系に反射する反射部材とを有し、
前記光源と前記反射部材とを結ぶ直線と前記反射部材から出射する前記Ｘ線の光軸とで決定される平面が前記複数の光源が切り替える際に変動する角度変化の絶対値は４５度以下であることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項６】
前記絶対値は５度以下であることを特徴とする請求項５記載のＸ線発生装置。  
【請求項７】
プラズマを生成し、当該プラズマから放射されるＸ線を、後段の光学系に導入するＸ線発生装置であって、
互いに対向して配置され、前記プラズマを生成する複数の光源と、
前記複数の光源の間に移動可能に配置され、前記複数の光源の一つから生成される前記Ｘ線を切替可能に前記後段の光学系に反射する反射部材とを有し、
前記複数の光源のいずれからも前記反射部材に入射する前記Ｘ線の入射角度の絶対値は０度以上３０度以下であることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項８】
前記反射部材は多層膜ミラーであることを特徴とする請求項７記載のＸ線発生装置。
【請求項９】
プラズマを生成し、当該プラズマから放射されるＸ線を、後段の光学系に導入するＸ線発生装置であって、
互いに対向して配置され、前記プラズマを生成する複数の光源と、
前記複数の光源の間に移動可能に配置され、前記複数の光源の一つから生成される前記Ｘ線を切替可能に前記後段の光学系に反射する反射部材とを有し、
前記複数の光源のいずれからも前記反射部材に入射する前記Ｘ線の入射角度の絶対値は６０度以上９０度以下であることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項１０】
前記反射部材は全反射ミラーであることを特徴とする請求項９記載のＸ線発生装置。
【請求項１１】
前記反射部材は多面体ミラーであることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載のＸ線発生装置。
【請求項１２】
前記Ｘ線は、２０ｎｍ以下の波長を有することを特徴とする請求項１乃至１１
のうちいずれか一項記載のＸ線発生装置。
【請求項１３】
前記光源は電極にガスを流して放電することによってプラズマを発生させてＸ線を発生させることを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載のＸ線発生装置。
【請求項１４】
請求項１、５、７又は９記載のＸ線発生装置と、
パターンを有するレチクルを、前記Ｘ線発生装置が発生した前記Ｘ線により照明する照明光学系と、
前記照明光学系により照明された前記レチクルのパターンを被露光体に投影する投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、
露光された前記被露光体を現像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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線や極端紫外線（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を発生するＸ線発生装置及びそれを有する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、レチクル（又はレチクル）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
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するため、最近では紫外線光よりも更に波長が短い、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度のＥＵＶ光を用いた投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と称する。）が開発されている。ＥＵＶ露光装置では、電極にガスを流して放電することによってプラズマを発生させてＥＵＶ光を発生させる放電型プラズマ光源（又はガスディスチャージ型光源）を光源として使用することが検討されている（例えば、特許文献１を参照のこと。）。
【０００４】
ＥＵＶ光源もミラーやレチクルと同様、高真空中で用いられる。例えば、放電型プラズマ光源の場合、電極に高電圧を印加してプラズマを発生させるため、電極部分が高温になる。電極は冷却水を用いて冷却されているが、大強度のＥＵＶ光を連続的に得るためには、その冷却水での冷却能力以上のエネルギーを電極に投入し続けなければならない場合もあり得る。その場合、真空中では電極周囲の気体に熱を逃がすことができないため、電極の温度は徐々に上昇してしまい、連続運転を行うと電極部が溶融してしまう。
【０００５】
常に光源温度を正常な温度範囲に保ち電極の損傷を防ぐため、電極への印加電圧を下げてＥＵＶ強度を落として連続発光する方法や、発光休止時間を設けて電極温度を低下させる方法が取られている。しかし、いずれの方法も装置のスループットの低下を招く。スループットを低下させずに露光を行うには、複数のＥＵＶ光源を切り替えて用い、露光に使用していない光源をその間に冷却する手法が開示されている（例えば、特許文献２を参照のこと）。特許文献２では、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、４つの光源１１乃至１４を９０度間隔で配置してミラー２１を回転することによって後段の照明光学系にＥＵＶ光を導入する。
【特許文献１】特開２００４−２２６２４４号公報
【特許文献２】特開２００３−２８２４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＥＵＶ露光装置の照明光学系は多数のミラーで構成され、各ミラーの反射率はＳ偏光の方がＰ偏光よりも数倍高い。Ｐ偏光はミラーに吸収され発熱の原因となるため、光の利用効率を高くするためには入射光のＳ偏光成分を効率的に利用する必要がある。しかし、従来技術は複数の光源を切り替える際に最適な偏光条件を維持することを提案されていなかった。
【０００７】
即ち、従来は光源を切り替えた場合の偏光面の変動が問題になっていた。ここで、偏光面とは偏光の電場ベクトルが振動する面をいう。偏光面の変動は、ミラー２１で反射されたＳ偏光とＰ偏光の光量が異なるときに顕著となる。ミラー２１に多層膜が施されている場合には、ミラー２１への入射角度（横軸）とミラー２１が反射するＰ偏光とＳ偏光の比（Ｒｐ／Ｒｓ）（縦軸）は、図２に示すような特性を示す。図２から４５度付近ではＰ偏光成分が０になることが理解される。
【０００８】
特許文献２は、ミラー２１への入射角度は約４５度であるから、ミラー２１で反射された光は、各光源から出射した光の光軸に垂直な方向に電場ベクトルが向いた直線偏光となる。従って、光源を切り替える毎にその偏光面が回転することになる。例えば、特許文献２において、図９（ａ）に示す、光源１１とミラー２１とを結ぶ直線とミラー２１から出射するＥＵＶ光の光軸とで決定される平面と、図９（ｂ）に示す、光源１２とミラー２１とを結ぶ直線とミラー２１から出射するＥＵＶ光の光軸とで決定される平面とを考える。ミラー２１が光源１１から１２に切り替える際にこれらの平面は９０度変動し、それらの平面に垂直なＳ偏光面も９０度変動する。
【０００９】
従って、図９（ａ）に示す発光状態が後段の照明光学系に最高のＳ偏光状態をもたらすように設定されていれば、図９（ｂ）に示す発光状態は９０度回転しているので照明光学系にとっては最低のＳ偏光状態となる。この結果、図９（ｂ）に示す発光状態に示す発光状態ではスループットが低下する。また、所定パルスでミラー２１を回転すればレチクルは強弱の光量で照明されるため、解像力が変動する。この結果、同一の線幅の複数のパターンについてあるパターンは露光されるのに対して、別のパターンは露光されなくなってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、複数の光源を切り替えて使用する場合に後段の光学系の反射率の低下や大幅な変動を防止することができるＸ線発生装置及びそれを有する露光装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のＸ線発生装置は、プラズマを生成し、当該プラズマから放射されるＸ線を、後段の光学系に導入するＸ線発生装置であって、互いに対向して配置され、前記プラズマを生成する複数の光源と、前記複数の光源の間に移動可能に配置され、前記複数の光源の一つから生成される前記Ｘ線を切替可能に前記後段の光学系に反射する反射部材とを有する。ある側面においては、Ｘ線発生装置は、前記Ｘ線に対する前記後段の光学系の反射率を最大にする偏光の電場ベクトルが振動する面としての偏光面と、前記複数の光源と前記反射部材とを結ぶ直線と前記反射部材から出射する前記Ｘ線の光軸とで決定される平面とがなす角度は、前記複数の光源の全てについて４５度以上１３５度以下であることを特徴とする。別の側面においては、Ｘ線発生装置は、前記光源と前記反射部材とを結ぶ直線と前記反射部材から出射する前記Ｘ線の光軸とで決定される平面が前記複数の光源が切り替える際に変動する角度変化の絶対値は４５度以下であることを特徴とする。別の側面においては、Ｘ線発生装置は、前記複数の光源のいずれからも前記反射部材に入射する前記Ｘ線の入射角度の絶対値は０度以上３０度以下又は６０度以上９０度以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、上述のＸ線発生装置と、パターンを有するレチクルを、前記Ｘ線発生装置が発生した前記Ｘ線により照明する照明光学系と、前記照明光学系により照明された前記レチクルのパターンを被露光体に投影する投影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に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。
【００１３】
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。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の光源を切り替えて使用する場合に後段の光学系の反射率の低下や大幅な変動を防止することができるＸ線発生装置及びそれを有する露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本実施例のＥＵＶ露光装置１００について説明する。露光装置１００は、露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を用いて、例えば、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１２０に形成された回路パターンを被処理体１４０に露光する投影露光装置である。露光装置１００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。
【００１６】
露光装置１００は、図１に示すように、光源部１１０と、真空容器１３０と、照明光学系１４０と、レチクルＭと、レチクルステージ１５０と、レチクルチャック１５２と、投影光学系１６０と、ウェハＷと、ウェハステージ１７０と、ウェハチャック１７２とを有する。ここで、図１は、露光装置１００の概略断面図である。なお、レチクルＭとウェハＷのアライメントを行うためのアライメント制御機構や、ウェハＷのフォーカスを行うフォーカス制御機構は省略されている。
【００１７】
光源部１１０は、ＥＵＶ光を発生し、真空容器１１１と、一対の光源１１２ａ及び１１２ｂと、集光ミラー１１４と、走査ミラー１１６と、走査ミラー回転機構１１８とを有する。
【００１８】
真空容器１１１は、一対の光源１１２ａ及び１１２ｂと、集光ミラー１１４と、走査ミラー１１６と、走査ミラー回転機構１１８の一部を収納し、図示しない排気手段によって高真空に維持される。高真空に維持される理由は、ＥＵＶ光が気体に吸収されて減衰することを防止するためである。
【００１９】
光源１１２ａ及び１１２ｂは、電極にガスを流して放電することによってプラズマを発生させてＸ線を発生させる放電型プラズマ光源である。図１においては、光源１１２ａ、１１２ｂ及び走査ミラー１１６（の回転中心）を結ぶ直線は一直線上にある。より詳細には、光源１１２ａ及び１１２ｂは、その出射光の光軸が一点で交わるように、かつ、光軸の交点を中心とする同一円周上に等しい間隔に配置され、光軸の交点に走査ミラー１１６の回転中心が配置されている。もっとも、かかる配置は本質的ではなく、例えば、光源１１２ａと走査ミラー１１６を結ぶ直線と、光源１１２ｂと走査ミラー１１６を結ぶ直線は傾斜していてもよい。
【００２０】
集光ミラー１１４ａは光源１１２ａからのＥＵＶ光を集光する楕円ミラーであり、集光ミラー１１４ｂは光源１１２ｂからのＥＵＶ光を集光する楕円ミラーである。集光ミラー１１４ａ及び１１４ｂは、第１焦点がプラズマ発光点であり、第２焦点は光源１１０の出口である。プラズマ発光点と光源出口のそれぞれの中心とを結んだ直線は光軸に対応する。取り込み立体角は図示しないデブリ除去装置や照明光学系１４０によって決定される。
【００２１】
走査ミラー１１６は、光源１１２ａ及び１１２ｂの間に回転可能に配置され、光源１１２ａ及び１１２ｂからのＥＵＶ光を折り曲げる機能を有する。走査ミラー１１６は反射面１１６ａを有し、反射面１１６ａは、走査ミラー１１６で反射したＥＵＶ光が同一方向に反射するように４５度傾斜して配置される。走査ミラー１１６を回転機構１１８により回転すると、その反射面１１６ａは光源１１２ａ及び１１２ｂに順次対向し、そのとき各光源１１２ａ及び１１２ｂからＥＵＶ光を放射させることにより、ＥＵＶ光が走査ミラー１１６で反射して、光源出口へ導かれる。回転機構１１８は、モータを利用するなど当業界で既知にいかなる回転機構をも適用することができるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００２２】
本実施例では、ＥＵＶ光に対する照明光学系１４０のＳ偏光面の方向と、複数の光源１１２ａ及び１１２ｂと走査ミラー１１６とを結ぶ直線と走査ミラー１１６から出射するＥＵＶ光の光軸とで決定される平面とがなす角度は、９０度である。しかし、本発明によれば、両者の間の角度は複数の光源の全てについて４５度以上１３５度以下であればよい。最も好ましくは、光源を切り替えた際に、照明系に入射する光の変動面が変化せず、光の利用効率が最も高い状態が保たれる構成である。この場合には、複数の光源の数は２に限定され、上記角度は９０度となる。製造上の公差等を考慮すれば、９０度±５度が最も好ましい角度範囲である。光源を複数並べて切り替えを行い、使用しない間に冷却を行うという、本発明の効果を大きく得るためには、光源はできるだけ多数配列することが望ましい。各光源は、集光ミラーを備えており、できるだけ密接して配列したとしても角度に広がりが生じ、上記角度を９０度のごく近傍にとどめることは難しい。しかし、上記角度が４５度以上１３５度以下の条件であれば、９０度の場合に比較して、少なくとも７０％以上の効率が得られるので、光の利用効率が十分に高い状態が保たれる。なお、４５度以上１３５度以下の条件は、複数の光源１１２ａ及び１１２ｂと走査ミラー１１６とを結ぶ直線と走査ミラー１１６から出射するＥＵＶ光の光軸とで決定される平面が光源が切り替える際に変動する角度変化が４５度以下であることに相当する。
【００２３】
本実施例では走査ミラー１１６の入射角は４５度であるが、かかる角度に限定されない。ＥＵＶ光を効率良く反射するために、走査ミラー１１６には１３．５ｎｍの波長のＥＵＶ光の反射率が最大となるように膜周期長を最適化したモリブデンとシリコンの多層膜が設けてある。多層膜ミラーへの入射角が４５度前後となると光の偏光成分ごとの反射率に大きな差が生じる。入射光の光軸を含んで反射面に垂直な面内に電場ベクトルがある偏光がＰ偏光、それに直交する電場ベクトルをもつ偏光がＳ偏光である。多層膜ミラーへの入射角が４５度前後では、Ｐ偏光の反射率が非常に小さくなる。Ｓ偏光の反射率は大きくは変化しない。このため、無偏光の光を多層膜ミラーに４５度近辺で入射した場合、Ｐ偏光の光は殆ど反射されず、反射光は殆どＳ偏光だけの直線偏光となる。ここで、４５度近辺とは、３０度乃至６０度を含む趣旨である。３０度及び６０度としたのは後述する理由による。
【００２４】
図２に多層膜ミラーの反射率の偏光による差を示す。多層膜はモリブデンとシリコンの繰返しで光の波長は１３．５ｎｍである。各入射角に対して反射率が最大となるように、多層膜の周期長を最適化してある。Ｓ偏光成分の反射率をＲｓ、Ｐ偏光成分の反射率をＲｐとして、両者の比Ｒｐ／Ｒｓをプロットしてある。入射角０度付近、即ち、近直入射領域では、Ｓ偏光成分の反射率とＰ偏光成分の反射率とで殆ど差がないが、入射角が大きくなるに従いＳ偏光成分の反射率に比べてＰ偏光成分の反射率が小さくなり、入射角が大きくなるに従い、Ｓ偏光成分の反射率に比べてＰ偏光成分の反射率が小さくなり、入射角が４５度付近ではＰ偏光成分の反射率が極めて小さくなることが分かる。
【００２５】
照明光学系１４０は、投影光学系１３０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Ｍを照明する照明装置である。照明光学系１４０は、集光ミラー１４１、１４３−１４８、オプティカルインテグレーター１４２から構成される。集光ミラーは、光源出口から放射される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１４２は、レチクルＭを均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。照明光学系１１４は多層膜ミラーを使用しても斜入射全反射ミラーを使用してもよい。
【００２６】
図１に示すように、照明光学系１４０の各構成要素の主光線の反射点は一の平面（ここでは紙面）上に並ぶように配置されているため、照明光学系１４０の中で主光線はこの平面から離れずに進行する。かかる構成により、照明光学系１４０の全てのミラー１４１乃至１４８に関して、入射する光線のＳ偏光成分の電場ベクトルはかかる平面に垂直となる。このため、この照明光学系１４０に入射する光の、かかる平面に垂直な方向に電場ベクトルが向いた偏光成分は、照明光学系１４０の全てのミラー１４１乃至１４８に対してＳ偏光の条件となり、高い反射率が得られる。一方、かかる平面に平行な方向に電場ベクトルが向いた偏光成分は、照明光学系１４０の全てのミラー１４１乃至１４８に対してＰ偏光の条件となり、反射率は低くなる。
【００２７】
本実施例では、光源１１２ａ及び１１２ｂ、集光ミラー１１４ａ及び１１４ｂ、走査ミラー１１６のそれぞれの中心軸が、上記平面内に位置するように配置されている。このため、走査ミラー１１６で反射する光は上記平面に垂直な方向に電場ベクトルがむいた偏光成分がＳ偏光となり、高い反射率が得られる。この偏光成分は照明光学系１４０の各ミラー１４１乃至１４８に対してもＳ偏光となるので照明光学系１４０においても高い反射率が得られることになり、高い効率でレチクルＭを照明することができる。ウェハＷ上に形成されるパターン像の光強度を高くすることができるためレジストを露光するのに必要な露光時間が短縮され、露光装置のスループットを高めることができる。Ｓ偏光の偏光面が走査ミラー１４０と照明光学系１４０とで一致する状況は、いずれの光源１１２ａ及び１１２ｂを用いても同じである。従って、２個の光源を走査ミラー１１６の回転で切り変えた場合にも常に露光装置１００のスループットを高めることができる。
【００２８】
走査ミラー１１６でいずれかの光源を選択し、その光源を発光させてレチクルＭを照明し、投影光学系１６０でパターンをウェハＷに縮小投影する。レチクルＭは、反射型レチクルであり、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成される。レチクルＭは、レチクルチャック１５２を介してレチクルステージ１５０に支持及び駆動されている。レチクルＭから発せられた回折光は、投影光学系１６０で反射されてウェハＷ上に投影される。レチクルＭとウェハＷとは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクルＭとウェハＷを走査することによりレチクルＭのパターンをウェハＷ上に縮小投影する。
【００２９】
レチクルステージ１５０は、レチクルＭ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１５０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１５０を駆動することでレチクルＭを移動することができる。露光装置１００は、レチクルＭとウェハＷを同期した状態で走査する。
【００３０】
投影光学系１６０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）を用いて、レチクルＭ面上のパターンを像面であるウェハＷ上に縮小投影する。複数のミラーの枚数は、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ＭとウェハＷを同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系１６０の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程度である。
【００３１】
本実施形態はウェハＷを被露光体として使用するが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。ウェハＷには、フォトレジストが塗布されている。
【００３２】
ウェハステージ１７０は、ウェハチャック１７２によってウェハＷを支持する。ウェハステージ１７０は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向にウェハＷを移動する。レチクルＭとウェハＷは同期して走査される。また、レチクルステージ１５０の位置とウェハステージ１７０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。
【００３３】
アライメント制御機構は、レチクルＭの位置と投影光学系１６０の光軸との位置関係、及び、ウェハＷの位置と投影光学系１６０の光軸との位置関係を計測し、レチクルＭの投影像がウェハＷの所定の位置に一致するようにレチクルステージ１５０及びウェハステージ１７０の位置と角度を設定する。フォーカス制御機構機構は、ウェハＷ面でフォーカス位置を計測し、ウェハステージ１７０の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時ウェハＷ面を投影光学系１６０による結像位置に保つ。
【００３４】
露光において、光源部１１０から射出されたＥＵＶ光は照明光学系１４０を介してレチクルＭを照明し、投影光学系１６０によりレチクルＭ面上のパターンをウェハＷ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ＭとウェハＷを縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクルＭの全面を露光する。
【００３５】
ウェハＷ上で１回の走査露光が終わると、光源の発光を停止し、走査ミラー１１６を回転させて別の光源に切り替える。この間にウェハステージ１５０はＸＹ方向にステップ移動して次の走査露光開始位置に移動し、切り替えた光源が発光を開始し、再び反射型マスクとウェハとが同期して走査され露光が行われる。この間に先に発光した光源は休止しているため、電極等が充分に冷却され、熱による損傷や消耗が回避される。
【００３６】
このようにして２個の光源１１２ａ及び１１２ｂを切り替えながら露光を行うことで、光源の損傷や消耗を回避しながら、高い強度で発光させることが可能になり、露光装置１００のスループットを高めることができると同時に、光源の寿命を延ばすことができ、ランニングコストの低減が可能となる。また、光源間の光量のバラツキを抑えることができるので、解像力の変動を防止して高品位な露光を実現することができる。このため、露光装置１００は安定してＥＵＶ光を発生させることができ、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。
【００３７】
なお、光源の数は２個に限定されるものではない。図３（ａ）は、６個の光源１１２ｃ乃至１１２ｈを使用した実施例の概略断面図を、図３（ｂ）はその概略斜視図である。なお、図３では、図３（ａ）に示す集光ミラー１１４ｃ乃至１１４ｈは便宜上省略されている。各光源と走査ミラー１１６を結ぶ直線が、前記平面となす各度θが小さな角度範囲、例えば、４５度以下、より望ましくは３０度以内になるように配置されている。この例では、光源の切替に伴って出射される光の偏光面がθだけ変化する。仮に走査ミラー１１６の入射角が４５度である場合、Ｐ偏光に対する反射率がほぼ０になるので照明系に入射する光はほぼ直線偏光になる。この入射光の電場ベクトルの向きが、前記平面と垂直でなく垂直に対して角度θだけずれた場合、ずれていない場合に比べて最大（１−ｃｏｓθ）だけ効率が低下する。θが４５度の場合その低下は約３割になり、θが小さいほど効率の低下は小さくなる。
【００３８】
一方、光源や集光ミラーには一定の大きさがあるため、多数の光源を配列する場合にθを極端に小さくするのは困難がある。そこでθが４５度以下、より望ましくは３０度以内になるように配置すれば、大きな効率の低下をもたらすことなく３個以上の光源を配列することができる。この場合には２個の光源を切り替える場合に比べて、１個の光源の運転頻度が下がり、それだけ光源を冷却する時間を長く取ることができる。このため光源の損傷や消耗を回避しながら、より高い強度で発光させることが可能になり、露光装置１００のスループットを高めることができる。
【００３９】
図４に、別の実施例の露光装置１００Ａを示す。なお、図４において、図１と同一部材については同一の参照符号を付して説明を省略する。露光装置１００Ａは、光源部１１０Ａを有する点で露光装置１００と相違する。
【００４０】
本実施例では、走査ミラー１１６への入射角は１０度に設定されている。走査ミラー１１６にはこの設定した入射角で１３．５ｎｍの波長のＥＵＶ光の反射率が最大となるように膜周期長を最適化したモリブデンとシリコンの多層膜が設けてある。
【００４１】
図２に示したように、多層膜ミラーの反射率は、入射角０度付近、即ち、近直入射領域では、Ｓ偏光成分の反射率とＰ偏光成分の反射率とで殆ど差がないが、入射角が大きくなるに従いＳ偏光成分の反射率に比べてＰ偏光成分の反射率が小さくなり、入射角が大きくなるに従いＳ偏光成分の反射率に比べてＰ偏光成分の反射率が小さくなり、入射角が３０度付近ではＰ偏光成分の反射率がＳ偏光成分に比べて６０％程度になることが分かる。本実施例では、入射角１０度であるので、Ｐ偏光成分の反射率がＳ偏光成分に比べて９６％と殆ど差がない。このため、走査ミラーで反射して照明系に導かれる光の偏光状態は、光源をでたときとほとんど同じ無偏光である。
【００４２】
このため、照明光学系１４０に入射する光の偏光状態は光源を切替えても殆ど変らず、照明光学系１４０においても高い反射率が得られることになり、高い効率で反射型マスクを照明することができる。このためウェハＷに形成されるパターン像の光強度が高くできるため露光時間が短縮され、露光装置１００Ａのスループットを高めることができる。
【００４３】
本実施例では走査ミラー１１６への入射角が１０度の例を述べたが、この角度に限定されるものではなく、入射角３０度であれば、Ｐ偏光とＳ偏光とで反射率の差は大きくないので本発明の効果を得ることができる。本発明は光源１１２ａ及び１１２ｂの走査ミラー１１６に対する入射角度を同一にすることを必ずしも要求せず、ある入射角度範囲内に光源１１２ａ及び１１２ｂが配置されていればよいとしている。この結果、例えば、光源１１２ａ及び１１２ｂで位置が異なり、光源１１２ａについてはＲｐ／Ｒｓが約１．０で光源１１２ｂについてはＲｐ／Ｒｓが約０．６であるとすると、これらを切り替れば１．０と０．６のＥＵＶ光の強度パルスが生成される。スループットを挙げるためと解像力の変動を影響ない範囲に抑えるためには、入射角３０度以下としたのは、本実施例のようにＲｐ／Ｒｓは０．６以上に設定することが実用的であるという趣旨である。
【００４４】
３０度までの範囲で入射角を大きくした場合には、大きな効率の低下をもたらすことなく多数の以上の光源を配列することができる。この場合には少数の光源を切え替える場合に比べて、１個の光源の運転頻度が下がり、それだけ光源を冷却する時間を長く取ることができる。このため光源の損傷や消耗を回避しながら、より高い強度で発光させることが可能になり、露光装置のスループットを高めることができる。
【００４５】
走査ミラー１１６は、図５に示す多面体ミラー１１６Ａを使用してもよい。多面体ミラー１１６Ａは、僅かに角度を変化させるだけで光源１１２ｉ乃至１１２ｌを高速に切り替えることができるという利点がある。なお、図５では、集光ミラーは便宜上省略されている。
【００４６】
図６に、別の実施例の露光装置１００Ｂを示す。なお、図６において、図１と同一部材については同一の参照符号を付して説明を省略する。露光装置１００Ｂは、光源部１１０Ｂを有する点で露光装置１００と相違する。
【００４７】
本実施例では走査ミラー１１６Ｂの入射角は８０度に設定されている。走査ミラー１１６Ｂにはこの設定した入射角で１３．５ｎｍの波長のＥＵＶ光のが全反射を起こし反射率が高くなるように、薄膜が設けてある。薄膜の材料としては、モリブデン、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、カーボンなどが適当である。走査ミラー１１６Ｂは回転機構１１８に接続されており、走査ミラー１１６Ｂを回転することで光源と集光ミラーを切り替ることができるようになっている。
【００４８】
図６に示したように、全反射ミラーの反射率は、入射角９０度付近すなわちすれすれ入射領域では、Ｓ偏光成分の反射率とＰ偏光成分の反射率とで殆ど差が無いが、入射角が小さくなるに従いＳ偏光成分の反射率に比べてＰ偏光成分の反射率が小さくなり、入射角が小さくなり臨界角を超えると、Ｓ偏光成分の反射率もＰ偏光の反射率も低下する。反射率が急激に変化する臨界角より大きい入射角では偏光の差による反射率の差は小さい。本実施例では、入射角８０度であるので、Ｐ偏光成分の反射率もＳ偏光成分の反射率も約９０％で殆ど差が無い。このため、走査ミラーで反射して照明系に導かれる光の偏光状態は、光源をでたときとほとんど同じ無偏光である。
【００４９】
このため、照明光学系１４０に入射する光の偏光状態は、この走査ミラー１１６Ｂが光源を切り替えても殆ど変らず、照明光学系１４０においても高い反射率が得られることになり、高い効率でレチクルＭを照明することができる。このためウェハＷ上に形成されるパターン像の光強度が高くできるため露光時間が短縮され、露光装置１００Ｂのスループットを高めることができる。
【００５０】
本実施例では走査ミラー１１６Ｂの入射角が８０度の例を述べたが、この角度に限定されるものではなく、入射角６０度以上であれば、Ｐ偏光とＳ偏光とで反射率の差は大きくないので本実施例と同様の効果を得ることができる。６０度以上の範囲で入射角を小さくした場合には、図８に示すように、大きな効率の低下をもたらすことなく多数の以上の光源を配列することができる。この場合には少数の光源を切り替える場合に比べて、１個の光源の運転頻度が下がり、それだけ光源を冷却する時間を長く取ることができる。このため光源の損傷や消耗を回避しながら、より高い強度で発光させることが可能になり、露光装置のスループットを高めることができる。６０度としたのは図８からＲｐ／Ｒｓが約０．６となる箇所であるからであり、上述の３０度と同様の趣旨である。
【００５１】
走査ミラーは、図７に示す多面体ミラー１１６Ｃを使用してもよい。この場合には、走査ミラー１１６Ｃを僅かに角度変化させただけで光源１１２ｍ乃至１１２ｏを高速に切り替えることができるという利点がある。なお、図７では、集光ミラーは便宜上省略されている。
【００５２】
次に、図１０及び図１１を参照して、露光装置１００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（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。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、レチクル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工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。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。
【００５３】
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１００によってレチクルの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１１（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１００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。
【００５４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施例としての露光装置の概略断面図である。
【図２】多層膜ミラーの反射率の入射角特性を示すグラフである。
【図３】図１に示す露光装置の光源部の変形例を示す概略断面図及び概略斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施例としての露光装置の概略断面図である。
【図５】図４に示す露光装置の光源部の変形例を示す概略断面図及び概略斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施例としての露光装置の概略断面図である。
【図７】図６に示す露光装置の光源部の変形例を示す概略断面図及び概略斜視図である。
【図８】全反射ミラーの反射率の入射角特性を示すグラフである。
【図９】従来の露光装置の光源部の配置を示す概略斜視図である。
【図１０】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１１】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。
【符号の説明】
【００５６】
１００                        露光装置
１１０、１１０Ａ−Ｃ          光源部
１１２ａ−１１２ｏ            光源
１１６、１１６Ａ−１１６Ｃ    走査ミラー
【図１】
2006156857.tif 000003
【図２】
2006156857.tif 000004
【図３】
2006156857.tif 000005
【図４】
2006156857.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006156857.tif 000008
【図７】
2006156857.tif 000009
【図８】
2006156857.tif 000010
【図９】
2006156857.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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