(57)【要約】【課題】  たとえばＥＵＶ光を用いる投影光学系の収差が十分に抑えられていなくても、感光性基板上に形成されるパターンの線幅のばらつきを良好に抑えて、忠実で高精度な投影露光を行うことのできる露光方法。【解決手段】  投影光学系（ＰＬ）の物体面に設置されたマスク（Ｍ）のパターンを、投影光学系の像面に設置された感光性基板（Ｗ）上に露光して、感光性基板上に所望線幅のパターンを形成する露光方法。所望線幅の物体面における換算値よりも実質的に小さい線幅のパターンが形成されたマスクを設置する。換算値に等しい線幅のパターンを有する標準マスクを用いて感光性基板上に所望線幅のパターンを形成するのに必要な標準露光光量とは実質的に異なる露光光量で、マスクのパターンを感光性基板上に投影する。【選択図】  図２
2006013084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系の物体面に設置されたマスクのパターンを、前記投影光学系の像面に設置された感光性基板上に露光して、前記感光性基板上に所望線幅のパターンを形成する露光方法において、
前記所望線幅の前記物体面における換算値よりも実質的に小さい線幅のパターンが形成された前記マスクを前記物体面に設置するマスク設置工程と、
前記換算値に等しい線幅のパターンを有する標準マスクを用いて前記感光性基板上に前記所望線幅のパターンを形成するのに必要な標準露光光量とは実質的に異なる露光光量で、前記マスクのパターンを前記感光性基板上に投影する投影工程とを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記感光性基板にはポジ型の感光剤が塗布され、
前記投影工程では、前記標準露光光量よりも実質的に小さい露光光量で前記マスクのパターンを前記感光性基板上に投影することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記感光性基板にはネガ型の感光剤が塗布され、
前記投影工程では、前記標準露光光量よりも実質的に大きい露光光量で前記マスクのパターンを前記感光性基板上に投影することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項４】
光の波長をλとするとき、前記投影光学系の波面収差のＲＭＳは、０．０１λよりも大きく且つ０．１λ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項に記載の露光方法。
【請求項５】
前記光の波長λは、５ｎｍよりも大きく且つ２０ｎｍよりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
【請求項６】
投影光学系の像面に設置された感光性基板上に所望線幅のパターンを露光するために前記投影光学系の物体面に設置されるマスクであって、
前記所望線幅の前記物体面における換算値よりも実質的に小さい線幅のパターンが形成されていることを特徴とするマスク。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光方法により前記マスクのパターンを前記感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法およびマスクに関し、特にＥＵＶ光を用いて半導体素子などのデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造するのに使用される露光方法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では、マスク（レチクル）上に形成された回路パターンを、投影光学系を介して感光性基板（たとえばウェハ）上に投影転写する。感光性基板にはフォトレジスト（感光剤）が塗布されており、投影光学系を介した投影露光によりレジストが感光し、マスクパターンに対応したレジストパターンが得られる。
【０００３】
ここで、露光装置の解像力Ｒは、露光光の波長λと投影光学系の開口数ＮＡとに依存し、次の式（ａ）で表される。
Ｒ＝ｋ・λ／ＮＡ （ｋ:定数）    （ａ）
【０００４】
したがって、露光装置の解像力を向上させるためには、露光光の波長λを短くするとともに、投影光学系の開口数ＮＡを大きくすることが必要になる。一般に、投影光学系の開口数ＮＡを所定値以上に大きくすることは光学設計の観点から困難であるため、露光光の短波長化が必要になる。
【０００５】
そこで、半導体パターニングの次世代の露光方法（露光装置）として、ＥＵＶＬ（Extreme UltraViolet Lithography：極紫外リソグラフィ）の手法が注目されている。ＥＵＶＬ露光装置（または露光方法）では、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光や波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光を用いる従来の露光方法と比較して、５〜２０ｎｍ程度の非常に短い波長を有するＥＵＶ（Extreme UltraViolet：極紫外線）光を用いる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、光学系の収差に関しては、使用光の波長に対する乱れが問題となる。したがって、同一の加工技術を用いて光学系を形成すると、ＥＵＶ光を用いる場合にはＫｒＦやＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合の１０倍以上の収差が発生することになる。実際は、各光学系の設計がそれぞれ異なるためそれほど単純ではないが、いずれにしても５〜２０ｎｍ程度の非常に短い波長のＥＵＶ光を用いる露光方法では、投影光学系の収差を十分に抑えることが困難である。
【０００７】
露光装置では、投影光学系の収差が十分に抑えられていないと、露光により感光性基板上に形成されるパターンに乱れが生じる。具体的には、たとえば位置や方向によって、パターンの線幅のばらつきが発生する。パターンの線幅のばらつきが発生すると、たとえばトランジスタやコンデンサを設計通りに正確に形成することができなくなり、極端な場合にはその集積回路が不良品になってしまう。
【０００８】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえばＥＵＶ光を用いる投影光学系の収差が十分に抑えられていなくても、感光性基板上に形成されるパターンの線幅のばらつきを良好に抑えて、忠実で高精度な投影露光を行うことのできる露光方法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】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、投影光学系の物体面に設置されたマスクのパターンを、前記投影光学系の像面に設置された感光性基板上に露光して、前記感光性基板上に所望線幅のパターンを形成する露光方法において、
前記所望線幅の前記物体面における換算値よりも実質的に小さい線幅のパターンが形成された前記マスクを前記物体面に設置するマスク設置工程と、
前記換算値に等しい線幅のパターンを有する標準マスクを用いて前記感光性基板上に前記所望線幅のパターンを形成するのに必要な標準露光光量とは実質的に異なる露光光量で、前記マスクのパターンを前記感光性基板上に投影する投影工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。
【００１０】
第１形態の好ましい態様によれば、前記感光性基板にはポジ型の感光剤が塗布され、前記投影工程では、前記標準露光光量よりも実質的に小さい露光光量で前記マスクのパターンを前記感光性基板上に投影する。あるいは、前記感光性基板にはネガ型の感光剤が塗布され、前記投影工程では、前記標準露光光量よりも実質的に大きい露光光量で前記マスクのパターンを前記感光性基板上に投影することが好ましい。
【００１１】
また、第１形態の好ましい態様によれば、光の波長をλとするとき、前記投影光学系の波面収差のＲＭＳは、０．０１λよりも大きく且つ０．１λよりも小さい。また、前記光の波長λは、５ｎｍよりも大きく且つ２０ｎｍよりも小さいことが好ましい。
【００１２】
本発明の第２形態では、投影光学系の像面に設置された感光性基板上に所望線幅のパターンを露光するために前記投影光学系の物体面に設置されるマスクであって、前記所望線幅の前記物体面における換算値よりも実質的に小さい線幅のパターンが形成されていることを特徴とするマスクを提供する。本発明の第３形態では、第１形態の露光方法により前記マスクのパターンを前記感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、ＯＰＣ手法を用いない場合の通常の線幅よりも小さい線幅のマスクパターンを用いるので、投影光学系の瞳においてより広い領域を光が通過するようになるため、たとえばＥＵＶ光を用いる投影光学系の収差が十分に抑えられていなくても、投影光学系の瞳内の収差が平均化される。その結果、本発明の露光方法では、感光性基板上に形成されるパターンの線幅のばらつきを良好に抑えて、忠実で高精度な投影露光を行うことができ、ひいては良好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】
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施形態の説明に先立って、本発明の背景的な技術であるＯＰＣ（Optical Proximity Correction：光学近接効果補正）と呼ばれる手法、および本発明の原理について説明する。従来、半導体集積回路を製造するフォトリソグラフィ工程において、焼付けにより感光性基板上で得ようとするパターンと全く相似の形状を有するパターンが描かれたマスクを用いてきた。ところが、近年、転写すべきパターン線幅の微細化が進み、投影光学系の解像力がパターンの細さに対応し切れないことから、感光性基板上で得ようとするパターンと相似ではない形状のマスクパターンが用いられることがある。
【００１５】
例えば、周囲に他のパターンの無い孤立した単独のラインパターンの場合、その線幅が細すぎると、投影光学系がパターンを解像することができず、マスクパターンとを相似に設定すると、感光性基板上において全く投影することができなくなってしまう。そこで、ＯＰＣ手法では、感光性基板上で得るべきパターンの線幅に対応する線幅よりも大きい線幅のマスクパターンを用いて、露光光量を過剰（オーバー）気味にしたり、現像時間を長めにしたりすることにより、感光性基板上で所望の線幅のパターンを得る。
【００１６】
また、矩形状のパターンを投影する際に、感光性基板上で得ようとするパターンと相似な矩形状のマスクパターンを用いると、実際には矩形の角の部分が丸まった楕円形状に近い形状のパターンが感光性基板上に形成されがちである。そこで、ＯＰＣ手法では、矩形状のマスクパターンの角の先端に点状のパターンを付加することにより、感光性基板上において所望の矩形状のパターンを得る。
【００１７】
しかしながら、これらのＯＰＣ手法は、投影光学系がほぼ無収差であることを前提としている。一方、前述したように、たとえば５〜２０ｎｍ程度の非常に短い波長のＥＵＶ光を用いる投影光学系では、収差を十分に抑えることは困難である。本発明では、たとえばＥＵＶ光を用いる投影光学系の収差の影響を緩和するためにＯＰＣ手法を用いて、感光性基板上に形成されるパターンの線幅のばらつきを良好に抑える手法を提案する。
【００１８】
すなわち、本発明の露光方法では、感光性基板上（すなわち投影光学系の像面上）で得ようとする所望線幅のマスク面（すなわち投影光学系の物体面）における換算値（所望線幅÷投影光学系の倍率）よりも実質的に小さい線幅のパターンが形成されたマスクを用いる。そして、上記換算値に等しい線幅のパターンを有する標準マスクを用いて感光性基板上に上記所望線幅のパターンを形成するのに必要な標準露光光量とは実質的に異なる露光光量で、マスクのパターンを感光性基板上に投影する。
【００１９】
換言すれば、本発明では、現像後に形成しようとするパターンの所望線幅に対応する換算線幅よりもマスクパターンの線幅を小さく加工し、ＯＰＣ手法を用いない場合に通常のマスクパターンを用いて所望線幅のパターンを得るのに最適な本来の露光光量（標準露光光量）よりも小さい（または大きい）露光光量で投影露光することにより、現像後に感光性基板上において所望線幅のパターンを得る。以下、投影光学系の収差が十分に抑えられていなくても感光性基板上に形成されるパターンの線幅のばらつきが抑えられる理由、すなわち本発明にかかる露光方法の原理を、図１を参照して説明する。
【００２０】
今、投影光学系の物体面（マスク面に対応）の光強度分布（正確には振幅分布）をｆ（ｘ）（ｘ：物体面上の位置）とし、投影光学系の瞳面上の光強度分布（正確には振幅分布）をＦ（ω）とする。説明を簡単にするために、物体面をレーザ光のような平行光で照明（すなわち、コヒーレンスファクターσ＝０で照明）すると、単純な孤立線の光強度分布ｆ（ｘ）、およびこれに対応する瞳面上の光強度分布Ｆ（ω）は、それぞれ図１に示すようになる。良く知られたことであるが、光強度分布ｆ（ｘ）とＦ（ω）との関係は、数学のフーリエ変換と等しい。
【００２１】
ここで、図１（ａ）にはマスクパターンの線幅が比較的小さい場合の光強度分布ｆ（ｘ）およびＦ（ω）を、図１（ｂ）にはマスクパターンの線幅が比較的大きい場合の光強度分布ｆ（ｘ）およびＦ（ω）をそれぞれ示している。図１から明らかなように、マスクパターンの線幅が小さい方が、瞳面上ではより広い領域に亘って光が広がる。ちなみに、マスクパターンの線幅を極限まで細くすると、瞳面上での光強度分布の領域は極限まで広がり、瞳面上での光強度分布はその全体に亘って均一になってしまう。
【００２２】
このように、ＯＰＣ手法を用いない場合の通常の線幅よりも小さい線幅のマスクパターンを用いれば、投影光学系の瞳においてより広い領域を光が通過するようになる。その結果、投影光学系の収差が十分に抑えられていなくても、投影光学系の瞳内の収差が平均化され、感光性基板上に形成されるパターンの線幅のばらつきが抑えられる。もちろん、マスクパターンの線幅が極端に細くなりすぎると、投影光学系に著しく高い解像力が求められるようになるため、現実的にはマスクパターンの線幅を極端に細くすることはできず、投影光学系の収差状態と解像力とを考慮して適切なマスクパターン線幅を選択することになる。
【００２３】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図２は、本発明の実施形態にかかる露光方法を実施するための露光装置の構成を概略的に示す図である。また、図３は、図２の露光装置においてウェハ上に形成される円弧状の静止露光領域と光軸との位置関係を示す図である。図２において、感光性基板であるウェハＷの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの面内において図２の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの面内において図２の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００２４】
図２に示す露光装置は、露光光を供給するための光源として、たとえばレーザプラズマ光源１を備えている。光源１から射出された光は、波長選択フィルタ２を介して、照明光学系３に入射する。ここで、波長選択フィルタ２は、光源１が供給する光から、所定波長（たとえば１３．５ｎｍ）のＥＵＶ光（Ｘ線）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。
【００２５】
波長選択フィルタ２を透過したＥＵＶ光は、複数の反射鏡から構成された照明光学系３を介して、転写すべきパターンが形成された反射型のマスクＭを照明する。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。そして、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ように構成されている。こうして、マスクＭ上には、Ｙ軸に関して対称な円弧状の照明領域（視野領域）が形成される。
【００２６】
照明されたマスクＭのパターンからの光は、反射型の投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、ウェハＷ上には、図３に示すように、Ｙ軸に関して対称な円弧状の静止露光領域（実効露光領域：結像領域）ＥＲが形成される。図３を参照すると、光軸ＡＸを中心とした半径φを有する円形状の領域（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Ｘ方向の長さがＬＸでＹ方向の長さがＬＹの円弧状の静止露光領域ＥＲが設けられている。
【００２７】
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。なお、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ように構成されている。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上の１つのショット領域（露光領域）にマスクＭのパターンが転写される。
【００２８】
このとき、図４に示すように、１つのショット領域ＳＲのＸ方向の長さは静止露光領域ＥＲのＸ方向の長さＬＸに一致し、そのＹ方向の長さはウェハＷの移動距離に依存した長さＬＹｏになる。なお、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。そして、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の各ショット領域にマスクＭのパターンが逐次転写される。
【００２９】
図５は、本実施形態における投影光学系の構成を概略的に示す図である。図５を参照すると、本実施形態の投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンの中間像を形成するための第１反射結像光学系Ｇ１と、マスクパターンの中間像の像（マスクＭのパターンの二次像）をウェハＷ上に形成するための第２反射結像光学系Ｇ２とにより構成されている。
【００３０】
第１反射結像光学系Ｇ１は４つの反射鏡Ｍ１〜Ｍ４により構成され、第２反射結像光学系Ｇ２は２つの反射鏡Ｍ５およびＭ６により構成されている。また、投影光学系ＰＬは、ウェハ側（像側）にテレセントリックな光学系である。さらに、すべての反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の反射面が光軸に関して回転対称な非球面状に形成され、第１反射鏡Ｍ１から第２反射鏡Ｍ２へ至る光路中には開口絞りＡＳが配置されている。
【００３１】
本実施形態の投影光学系ＰＬでは、マスクＭ（図５では不図示）からの光が、第１凹面反射鏡Ｍ１の反射面、第２凹面反射鏡Ｍ２の反射面、第３凸面反射鏡Ｍ３の反射面、および第４凹面反射鏡Ｍ４の反射面で順次反射された後、マスクパターンの中間像を形成する。そして、第１反射結像光学系Ｇ１を介して形成されたマスクパターン中間像からの光は、第５凸面反射鏡Ｍ５の反射面および第６凹面反射鏡Ｍ６の反射面で順次反射された後、ウェハＷ上にマスクパターンの縮小像（二次像）を形成する。
【００３２】
本実施形態の投影光学系ＰＬでは、投影倍率βが１／４であり、波長λが１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して諸収差の良好に補正された結像領域として、２６ｍｍ（＝ＬＸ）×２ｍｍ（＝ＬＹ）の円弧状の静止露光領域ＥＲがウェハＷ上に確保される。したがって、ウェハＷにおいて、たとえば２６ｍｍ（＝ＬＸ）×３３ｍｍ（＝ＬＹｏ）の大きさを有する各ショット領域に、マスクＭのパターンが走査露光により転写される。
【００３３】
本実施形態の露光方法では、ウェハＷ上で得ようとする所望線幅のマスクＭのパターン面における換算値（所望線幅÷投影光学系ＰＬの倍率β）よりも実質的に小さい線幅のパターンが形成されたマスクＭを用いる。そして、上記換算値に等しい線幅のパターンを有する標準マスクを用いてウェハＷ上に上記所望線幅のパターンを形成するのに必要な標準露光光量とは実質的に異なる露光光量で、マスクＭのパターンをウェハＷ上に投影する。
【００３４】
具体的に、ポジ型の感光剤が塗布されたウェハＷを用いる場合、標準露光光量よりも実質的に小さい露光光量でマスクＭのパターンをウェハＷ上に投影露光する。一方、ネガ型の感光剤が塗布されたウェハＷを用いる場合、標準露光光量よりも実質的に大きい露光光量でマスクＭのパターンをウェハＷ上に投影露光する。ここで、光の当たった部分（照射部分）が現像液に溶かされて除去されるレジスト（感光剤）はポジ型であり、光の当たらない部分（非照射部分）が現像液に溶かされて除去されるレジストはネガ型である。
【００３５】
本実施形態の露光方法では、ＯＰＣ手法を用いない場合の通常の線幅よりも小さい線幅のマスクパターンを用いるので、投影光学系ＰＬの瞳においてより広い領域を光が通過するようになる。このため、ＥＵＶ光を用いる投影光学系ＰＬの収差が十分に抑えられていなくても、投影光学系ＰＬの瞳内の収差が平均化される。その結果、ウェハＷ上に形成されるパターンの線幅のばらつきを良好に抑えて、忠実で高精度な投影露光を行うことができ。
【００３６】
以下、具体的な数値例に基づいて、本発明の効果を検証する。まず、従来の露光方法にしたがう比較例として、次の表（１）に示す条件１に基づく投影露光を行う。また、本実施形態の露光方法にしたがう実施例として、表（１）に示す条件２に基づく投影露光を行う。
【００３７】
表（１）
＜条件１＞
投影光学系ＰＬの像側開口数ＮＡ＝０．２５
コヒーレンスファクターσ（照明系のＮＡ／投影光学系の入射側ＮＡ）＝０．８
露光波長λ＝１３．５ｎｍ
露光によりウェハＷ上に形成すべきパターン：  線幅１８ｎｍの孤立線
マスクパターン：  線幅４．５（＝１８／４）ｎｍの孤立線
＜条件２＞
投影光学系ＰＬの像側開口数ＮＡ＝０．２５
コヒーレンスファクターσ（照明系のＮＡ／投影光学系の入射側ＮＡ）＝０．８
露光波長λ＝１３．５ｎｍ
露光によりウェハＷ上に形成すべきパターン：  線幅１８ｎｍの孤立線
マスクパターン：  線幅２．２５（＜１８／４）ｎｍの孤立線
【００３８】
次いで、条件１に基づく従来の露光方法と条件２に基づく本実施形態の露光方法とに共通して用いる投影光学系の収差として、ランダムに発生させた３種類の波面収差を想定する。ここで、波面収差の瞳内の分布を表すツェルニケ多項式について基本的な事項を説明する。ツェルニケ多項式の表現では、座標系として瞳極座標（ρ，θ）を用い、直交関数系としてツェルニケの円筒関数を用いる。すなわち、波面収差Ｗ（ρ，θ）は、ツェルニケの円筒関数Ｚｉ（ρ，θ）を用いて、次の式（ｂ）に示すように展開される。
【００３９】
Ｗ（ρ，θ）＝ΣＣｉ・Ｚｉ（ρ，θ）
＝Ｃ１・Ｚ１（ρ，θ）＋Ｃ２・Ｚ２（ρ，θ）
・・・・＋Ｃｎ・Ｚｎ（ρ，θ）    （ｂ）
【００４０】
ここで、Ｃｉは、ツェルニケ多項式の各項の係数である。以下、ツェルニケ多項式の各項の関数系Ｚｉ（ρ，θ）のうち、第１項〜第３６項にかかる関数Ｚ１〜Ｚ３６を、次の表（２）に示す。
【００４１】
表（２）
Ｚ１：  １
Ｚ２：  ρcosθ
Ｚ３：  ρsinθ
Ｚ４：  ２ρ2−１
Ｚ５：  ρ2cos２θ
Ｚ６：  ρ2sin２θ
Ｚ７：  （３ρ2−２）ρcosθ
Ｚ８：  （３ρ2−２）ρsinθ
Ｚ９：  ６ρ4−６ρ2＋１
Ｚ１０：  ρ3cos３θ
Ｚ１１：  ρ3sin３θ
Ｚ１２：  （４ρ2−３）ρ2cos２θ
Ｚ１３：  （４ρ2−３）ρ2sin２θ
Ｚ１４：  （１０ρ4−１２ρ2＋３）ρcosθ
Ｚ１５：  （１０ρ4−１２ρ2＋３）ρsinθ
Ｚ１６：  ２０ρ6−３０ρ4＋１２ρ2−１
Ｚ１７：  ρ4cos４θ
Ｚ１８：  ρ4sin４θ
Ｚ１９：  （５ρ2−４）ρ3cos３θ
Ｚ２０：  （５ρ2−４）ρ3sin３θ
Ｚ２１：  （１５ρ4−２０ρ2＋６）ρ2cos２θ
Ｚ２２：  （１５ρ4−２０ρ2＋６）ρ2sin２θ
Ｚ２３：  （３５ρ6−６０ρ4＋３０ρ2−４）ρcosθ
Ｚ２４：  （３５ρ6−６０ρ4＋３０ρ2−４）ρsinθ
Ｚ２５：  ７０ρ8−１４０ρ6＋９０ρ4−２０ρ2＋１
Ｚ２６：  ρ5cos５θ
Ｚ２７：  ρ5sin５θ
Ｚ２８：  （６ρ2−５）ρ4cos４θ
Ｚ２９：  （６ρ2−５）ρ4sin４θ
Ｚ３０：  （２１ρ4−３０ρ2＋１０）ρ3cos３θ
Ｚ３１：  （２１ρ4−３０ρ2＋１０）ρ3sin３θ
Ｚ３２：  （５６ρ6−１０４ρ4＋６０ρ2−１０）ρ2cos２θ
Ｚ３３：  （５６ρ6−１０４ρ4＋６０ρ2−１０）ρ2sin２θ
Ｚ３４：  （１２６ρ8−２８０ρ6＋２１０ρ4−６０ρ2＋５）ρcosθ
Ｚ３５：  （１２６ρ8−２８０ρ6＋２１０ρ4−６０ρ2＋５）ρsinθ
Ｚ３６：  ２５２ρ10−６３０ρ8＋５６０ρ6−２１０ρ4＋３０ρ2−１
【００４２】
この数値例において、ランダムに発生させた第１の波面収差では、フリンジツェルニケの第７項〜第３６項の係数Ｃ７〜Ｃ３６が次の表（３）に示すような値（単位：ｍλ）を有する。同様に、ランダムに発生させた第２の波面収差および第３の波面収差では、フリンジツェルニケの第７項〜第３６の係数Ｃ７〜Ｃ３６項が次の表（４）および表（５）にそれぞれ示すような値（単位：ｍλ）を有する。
【００４３】
表（３）
Ｃ７：      ７．４６７８９６７３２７１４９
Ｃ８：  −１１．０７８４８８５３９４８３
Ｃ９：    −９．２３７５０１１１５２９００
Ｃ１０：  −４．２６８９２０４１５０４５７
Ｃ１１：  −５．９４９２８２２４３９１２０
Ｃ１２：  −９．３２８５８８３５９５５５７
Ｃ１３：    ５．４７６５５６２２３２３０５
Ｃ１４：    ８．６３０７７２７６４９１４１
Ｃ１５：    ６．３２１４２２５３３８０６８
Ｃ１６：  −１．２１２２０３３３２７２６９
Ｃ１７：    ０．４４１６５３１０２１０８５５
Ｃ１８：  −０．４９９４２０００９２７４０３
Ｃ１９：  −６．３３８１５２４４３０５４３
Ｃ２０：    １．０６３６６１５４１０３８５
Ｃ２１：    ２．５１７１６５７２１９２８３
Ｃ２２：  −６．４８８６２７３２９０００４
Ｃ２３：    １．１２８９５２５８５４０６７
Ｃ２４：−１１．４３３０９１４９９６６３
Ｃ２５：    ６．７４０３０８７３６１６５６
Ｃ２６：  −６．７１１８４４７０９０３０１
Ｃ２７：−１０．６６２７８２９０５８２６
Ｃ２８：    ９．３３７１２２２６３４７４４
Ｃ２９：  −１．５０７０９６４６８８５０２
Ｃ３０：    １．５５９４６６８２１２１２６
Ｃ３１：    ９．５５５３３４０２９５１１２
Ｃ３２：    ９．４６８７２３９４１５６００
Ｃ３３：  −４．６４８７２０３９４４８４４
Ｃ３４：    ５．９２１４１３４６８３６１９
Ｃ３５：    ７．３６４４１１３６０５４１６
Ｃ３６：  −３．３５３９０６７５０１３６５
【００４４】
表（４）
Ｃ７：    −３．８９０７９５３５４５６７９
Ｃ８：      ３．６４６３１７９９４４９７５
Ｃ９：      ２．７１５７５６４５４７４３３
Ｃ１０：    ４．７１９２３０１５４４７６６
Ｃ１１：    １．９６０４３３１８３１２６２
Ｃ１２：  −８．６２３４５９７７６４８３１
Ｃ１３：    ０．６４７０４０６２０７１２７９
Ｃ１４：  −３．１５６４４０７６４６０８３
Ｃ１５：  −８．３８３８８７８５３２３０７
Ｃ１６：  −４．２１２７３７２２６１９１３
Ｃ１７：  −４．９２０２０５７４３０６５７
Ｃ１８：−１０．４６２５７０６５０９４９６
Ｃ１９：    ８．２４１９７７４４２０３０３
Ｃ２０：    ５．３３８２２３６７２７２４９
Ｃ２１：  −６．９１８６２６６８５０３２６
Ｃ２２：  −６．８８０１７４１６３６７６０
Ｃ２３：  −０．６１２４１３１８２５５２５０
Ｃ２４：−１０．８５２４０４６８０１２１
Ｃ２５：  １０．５６４０３２６９２７０６６
Ｃ２６：  １０．５９８２１８１６８０２２
Ｃ２７：  −５．７８４５５００２４１４９９
Ｃ２８：    ２．３３４３１６２１１９９００
Ｃ２９：    ８．４０９４７２５９１２７１８
Ｃ３０：  １０．６８４９３２３３０５５０
Ｃ３１：    ８．３４９８５８４６７９６８１
Ｃ３２：    ０．９６７８３０２３２０６１１０
Ｃ３３：    ５．２２２２６４５４８１１５８
Ｃ３４：  −３．８６４９６３３２７７９２１
Ｃ３５：    ７．８５６９３８３５８９６５８
Ｃ３６：    ８．４４１８５５１３８７８９６
【００４５】
表（５）
Ｃ７：    −６．６２５０９９７１７０５７０
Ｃ８：  −１０．４８０２１４６４８７２７８
Ｃ９：    −７．６９１２３９１０１６２８５
Ｃ１０：    ９．９４６０５３１７６７１７３
Ｃ１１：  −４．００４２４４６７３０４３３
Ｃ１２：    ４．０２９３０９０６５４８１０
Ｃ１３：    ２．６０１４０２７４８４２０５
Ｃ１４：−１１．６６４４６５９８３０２５
Ｃ１５：  −６．５１７２１９０８１４１３０
Ｃ１６：    ７．１０４３２８９６１２４６９
Ｃ１７：  −５．９６３６９６４５７０５４５
Ｃ１８：    ０．２２５０２２９７６３７７５７
Ｃ１９：−１０．６００３９３８０４８２４
Ｃ２０：  −３．００４５６８１０６４２２８
Ｃ２１：  −２．９５４５２４６４７１３８８
Ｃ２２：    ５．２０２５５９２１６１５７０
Ｃ２３：  −０．３６５８１０２０１９８４７９
Ｃ２４：  −９．８０２７０８１２２５８９８
Ｃ２５：    ５．６３８８３０９０３５７４８
Ｃ２６：  −２．０８１１４５４６９３５２２
Ｃ２７：    １．９０８１２４５６２４２２０
Ｃ２８：  −３．２８９４４３１０６６４５３
Ｃ２９：  −０．８３７４０２８０５７５５３８
Ｃ３０：  １０．４３１１９１２１８１０３１
Ｃ３１：    ２．２４５６３５７５６３７２６
Ｃ３２：    ３．１７３１３４６２９６４４７
Ｃ３３：    ８．７００２１０３４００４４３
Ｃ３４：  １１．４０６２３３８９８６７８
Ｃ３５：  −８．７５３５２１３８１６３０６
Ｃ３６：    ６．７２５１５５６０８１３７３
【００４６】
上述の数値例において、第１〜第３の波面収差の大きさは、それぞれＲＭＳで０．０３７λに設定されている。そして、想定した第１〜第３の波面収差に対して、条件１に基づく従来の露光方法および条件２に基づく本実施形態の露光方法においてよりそれぞれ得られるパターン線幅の、投影光学系が無収差であることを前提とした露光条件（露光光量、現像時間等）により得られるパターン線幅からの乖離は、以下の表（６）に示す通りである。
【００４７】
表（６）
第１の波面収差
条件１：  −２．０２１２８５７２３８９４８（ｎｍ）
条件２：  −１．７０１７６６７７０３３３１（ｎｍ）
第２の波面収差
条件１：  −１．４０８００５１０７６５９８（ｎｍ）
条件２：  −１．１８７８５３４１０８４００（ｎｍ）
第３の波面収差
条件１：  −１．６０７０８６４１８１９６６（ｎｍ）
条件２：  −１．３５９２３９９３６８０６３（ｎｍ）
【００４８】
上述の比較例および実施例では、投影光学系ＰＬに対してＲＭＳで０．０３７λの大きさの波面収差を一律に付与している。しかしながら、実際に製造される投影光学系では残存する波面収差が大きかったり小さかったりするし、１本の投影光学系においても像面上の位置によって収差が大きかったり小さかったりする。したがって、投影光学系の収差に極力鈍感な露光方法を採用した方が、投影光学系の製造ばらつきの影響を受けなくて済むと考えられる。すなわち、投影光学系に様々な収差を付与しても、無収差のときの線幅からの乖離が小さい線幅のパターンが得られるということは、それだけ投影光学系の収差に鈍感な露光方法であると考えられる。
【００４９】
上述の表（６）に示すシミュレーション結果を参照すると、想定した第１〜第３の波面収差に対して、条件１に基づく従来の露光方法よりも条件２に基づく本実施形態の露光方法の方が、投影光学系ＰＬの収差に鈍感であることがわかる。換言すれば、従来の露光方法よりも本実施形態の露光方法の方が、投影光学系ＰＬの収差が十分に抑えられていなくても、ウェハＷ上に形成されるパターンの線幅のばらつきを良好に抑えることができることがわかる。
【００５０】
なお、上述の比較例および実施例では、投影光学系ＰＬに対してＲＭＳで０．０３７λの大きさの波面収差を例示的に付与している。しかしながら、一般に本発明の効果を良好に達成するには、たとえばＲＭＳで０．０１λよりも大きく且つ０．１λよりも小さい波面収差を有する投影光学系に対して本発明を適用することが好ましい。
【００５１】
上述の実施形態にかかる露光装置（露光方法）では、照明系によってマスクを照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、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、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００５２】
先ず、図６のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク（レチクル）上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。
【００５３】
その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００５４】
なお、上述の本実施形態では、ＥＵＶ光を供給するための光源としてレーザプラズマ光源を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、ＥＵＶ光を供給する他の適当な光源、たとえばシンクロトロン放射（ＳＯＲ）光源などを用いることもできる。
【００５５】
また、上述の本実施形態では、ＥＵＶ光（Ｘ線）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】
【００５６】
【図１】本発明にかかる露光方法の原理を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる露光方法を実施するための露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】図２の露光装置においてウェハ上に形成される円弧状の静止露光領域と光軸との位置関係を概略的に示す図である。
【図４】本実施形態において走査露光によりウェハ上に１つのショット領域が形成される様子を概略的に示す図である。
【図５】本実施形態における投影光学系の構成を概略的に示す図である。
【図６】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】
【００５７】
１  レーザプラズマ光源
２  波長選択フィルタ
３  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
Ｍ１〜Ｍ６  反射鏡
ＡＳ  開口絞り
【図１】
2006013084.tif 000003
【図２】
2006013084.tif 000004
【図３】
2006013084.tif 000005
【図４】
2006013084.tif 000006
【図５】
2006013084.tif 000007
【図６】
2006013084.tif 000008