(57)【要約】【課題】  たとえば屈折面や反射面の表面粗さなどに起因する散乱光の影響を実質的に受けることなく、有効結像領域の全体に亘って所望線幅のパターン像を得ることのできる投影光学系。【解決手段】  第１面（Ｍ）の像を第２面（Ｗ）上に形成する本発明の投影光学系は、第１面と第２面との間の光路中の所定位置に配置されて第２面上の有効結像領域に達するフレア光の分布を所定分布にするための所要の拡散度分布を有する拡散面を備えている。拡散面は、投影光学系の瞳位置から実質的に離れた所定位置に配置された平面反射鏡（Ｍ０）の反射面に形成されている。【選択図】  図２
2006120899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記第１面と前記第２面との間の光路中の所定位置に配置されて前記第２面上の有効結像領域に達するフレア光の分布を所定分布にするための所要の拡散度分布を有する拡散面を備えていることを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
前記拡散面は、前記フレア光の分布を調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
【請求項３】
前記拡散面は、位置により異なる拡散度分布を有することを特徴とする請求項２に記載の投影光学系。
【請求項４】
前記拡散面は、所定の方向に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の投影光学系。
【請求項５】
前記拡散面は、拡散度分布の異なる別の拡散面と交換可能に構成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項６】
前記拡散面は、前記投影光学系の瞳位置から実質的に離れた前記所定位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項７】
前記拡散面は、平面状の反射面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項８】
前記拡散面は、平面状の屈折面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項９】
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７のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項１０】
第１面の像を第２面上に形成する投影光学系の調整方法において、
前記第２面上の有効結像領域に達するフレア光の分布を計測するフレア計測工程と、
前記フレア計測工程の計測結果に基づいて、前記第２面上の有効結像領域に達するフレア光の分布を調整するための所要の拡散度分布を有する拡散面を準備する準備工程と、
前記所要の拡散度分布を有する拡散面を前記第１面と前記第２面との間の光路中の所定位置に配置する拡散面配置工程とを含むことを特徴とする調整方法。
【請求項１１】
前記準備工程では、前記第２面上の有効結像領域に達するフレア光の分布をほぼ均一化するための前記所要の拡散度分布を有する拡散面を準備することを特徴とする請求項１０に記載の調整方法。
【請求項１２】
前記拡散面配置工程では、前記投影光学系の瞳位置から実質的に離れた前記所定位置に前記拡散面を配置することを特徴とする請求項１０または１１に記載の調整方法。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の調整方法により調整されたことを特徴とする投影光学系。
【請求項１４】
所定のパターンを感光性基板上に投影露光する投影露光装置において、
前記第１面に設定される前記所定のパターンの像を前記第２面に設定される感光性基板上に投影するための請求項１乃至９および請求項１３のいずれか１項に記載の投影光学系を備えていることを特徴とする投影露光装置。
【請求項１５】
所定のパターンを感光性基板上に投影露光する投影露光方法において、
請求項１乃至９および請求項１３のいずれか１項に記載の投影光学系を介して前記第１面に設定される前記所定のパターンの像を前記第２面に設定される感光性基板上に投影する露光工程を含むことを特徴とする投影露光方法。
【請求項１６】
所定のパターンを感光性基板上に投影露光する複数の投影露光装置の調整方法において、
前記複数の投影露光装置のうちの特定の１つの投影露光装置の像面に達するフレア光の第１分布を計測する第１フレア計測工程と、
前記複数の投影露光装置のうちの前記特定の１つの投影露光装置とは異なる別の投影露光装置の像面に達するフレア光の第２分布を計測する第２フレア計測工程と、
前記第１フレア計測工程および前記第２フレア計測工程の計測結果に基づいて、前記フレア光の第２分布を調整するための所要の拡散度分布を有する拡散面を準備する準備工程と、
前記所要の拡散度分布を有する拡散面を、前記別の投影露光装置の前記第１面と前記第２面との間の光路中の所定位置に配置する拡散面配置工程とを含むことを特徴とする調整方法。
【請求項１７】
前記拡散面の前記所要の拡散度分布は、前記フレア光の第２分布を前記フレア光の第１分布に近づける拡散度分布であることを特徴とする請求項１６に記載の調整方法。
【請求項１８】
所定のパターンを感光性基板上に投影露光する複数の投影露光装置の調整方法において、
前記複数の投影露光装置のうちの特定の１つの投影露光装置の像面に達するフレア光の第１分布を計測する第１フレア計測工程と、
前記複数の投影露光装置のうちの前記特定の１つの投影露光装置とは異なる別の投影露光装置の像面に達するフレア光の第２分布を計測する第２フレア計測工程と、
前記第１フレア計測工程および前記第２フレア計測工程の計測結果に基づいて、前記別の投影露光装置中の前記第１面と前記第２面との間の光路中の所定位置に配置されて所要の拡散度分布を有する拡散面を調整する調整工程とを含むことを特徴とする調整方法。
【請求項１９】
前記調整工程では、前記フレア光の第２分布を前記フレア光の第１分布に近づけるように前記拡散面を調整することを特徴とする請求項１８に記載の調整方法。
【請求項２０】
前記拡散面は位置により異なる拡散度分布を有することを特徴とする請求項１８または１９に記載の調整方法。
【請求項２１】
前記調整工程は、前記拡散面を所定の方向に沿って移動調整する移動工程を含むことを特徴とする請求項２０に記載の調整方法。
【請求項２２】
前記調整工程は、前記拡散面とは拡散度分布の異なる別の拡散面と交換する交換工程を含むことを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれか１項に記載の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影光学系、投影光学系の調整方法、投影露光装置、投影露光方法、および投影露光装置の調整方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で製造するための露光装置に搭載される投影光学系におけるフレア光の調整に関する。
【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。感光性基板にはレジストが塗布されており、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。ここで、露光装置の解像力Ｗ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。
Ｗ＝ｋ・λ／ＮＡ （ｋ:定数）    （ａ）
【０００３】
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。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。
【０００４】
ＥＵＶＬ露光装置では、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程度の波長を有するＥＵＶ（Extreme UltraViolet：極紫外線）光を用いる。露光光としてＥＵＶ光を用いる場合、使用可能な光透過性の光学材料が存在しなくなる。このため、ＥＵＶＬ露光装置では、必然的に、反射型のマスクを用いるとともに、反射型の投影光学系を用いることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、露光光としてＫｒＦエキシマレーザ光（波長λ＝２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ光（波長λ＝１９３ｎｍ）を用いる露光装置の投影光学系において、レンズの屈折面の表面粗さおよびレンズを形成する光学材料の内部屈折率揺らぎに起因して発生する散乱光の影響が問題になっている。露光光としてＥＵＶ光を用いるＥＵＶＬ露光装置では、上述したように投影光学系がレンズを含まない反射光学系になるため、レンズの内部屈折率揺らぎに起因する散乱光の発生は起こらないが、反射鏡の反射面の表面粗さに起因して発生する散乱光の影響は問題になる。
【０００６】
特に、同じ表面粗さであっても屈折面の表面粗さよりも反射面の表面粗さに起因して発生する散乱光の影響が大きく、さらに使用光の波長の二乗に逆比例して散乱光の影響が増大するため、散乱光の影響の問題はＥＵＶＬ露光装置において更に深刻になることが予想される。こうして発生した散乱光は、いわゆるフレア光として投影光学系の有効結像領域に達する。
【０００７】
露光装置の場合、露光領域（有効結像領域）に達するフレア光の分布の影響により、露光領域の全体に亘って所望線幅の焼き付けパターンを得ることのできることが困難になる。また、マスクパターンのパターン密度により異なる量のフレア光が発生することになり、投影光学系の有効結像領域に達するフレア光の分布が変化するため、焼き付けパターンの線幅の制御が困難になる。
【０００８】
また、露光装置では、レンズの屈折面や反射鏡の反射面の表面が経時的に変化するのが普通であり、表面形状そのものが変化したり、表面に異物が付着して表面の特性が変化したりする。この場合も、レンズの屈折面や反射鏡の反射面の表面の経時的変化に起因して散乱光の発生量が増減し、投影光学系の有効結像領域に達するフレア光の分布が変化するため、焼き付けパターンの線幅の制御が困難になる。
【０００９】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば屈折面や反射面の表面粗さなどに起因する散乱光の影響を実質的に受けることなく、有効結像領域の全体に亘って所望線幅のパターン像を得ることのできる投影光学系およびその調整方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明では、たとえば屈折面や反射面の表面粗さなどに起因する散乱光の影響を実質的に受けることなく有効結像領域の全体に亘って所望線幅のパターン像を得ることのできる投影光学系を用いて、微細なマスクパターンを忠実に投影露光することのできる露光装置および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】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記第１面と前記第２面との間の光路中の所定位置に配置されて前記第２面上の有効結像領域に達するフレア光の分布を所定分布にするための所要の拡散度分布を有する拡散面を備えていることを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１２】
本発明の第２形態では、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系の調整方法において、
前記第２面上の有効結像領域に達するフレア光の分布を計測するフレア計測工程と、
前記フレア計測工程の計測結果に基づいて、前記第２面上の有効結像領域に達するフレア光の分布を調整するための所要の拡散度分布を有する拡散面を準備する準備工程と、
前記所要の拡散度分布を有する拡散面を前記第１面と前記第２面との間の光路中の所定位置に配置する拡散面配置工程とを含むことを特徴とする調整方法を提供する。
【００１３】
本発明の第３形態では、第２形態の調整方法により調整されたことを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１４】
本発明の第４形態では、所定のパターンを感光性基板上に投影露光する投影露光装置において、
前記第１面に設定される前記所定のパターンの像を前記第２面に設定される感光性基板上に投影するための第１形態または第３形態の投影光学系を備えていることを特徴とする投影露光装置を提供する。
【００１５】
本発明の第５形態では、所定のパターンを感光性基板上に投影露光する投影露光方法において、
第１形態または第３形態の投影光学系を介して前記第１面に設定される前記所定のパターンの像を前記第２面に設定される感光性基板上に投影する露光工程を含むことを特徴とする投影露光方法を提供する。
【００１６】
本発明の第６形態では、所定のパターンを感光性基板上に投影露光する複数の投影露光装置の調整方法において、
前記複数の投影露光装置のうちの特定の１つの投影露光装置の像面に達するフレア光の第１分布を計測する第１フレア計測工程と、
前記複数の投影露光装置のうちの前記特定の１つの投影露光装置とは異なる別の投影露光装置の像面に達するフレア光の第２分布を計測する第２フレア計測工程と、
前記第１フレア計測工程および前記第２フレア計測工程の計測結果に基づいて、前記フレア光の第２分布を調整するための所要の拡散度分布を有する拡散面を準備する準備工程と、
前記所要の拡散度分布を有する拡散面を、前記別の投影露光装置の前記第１面と前記第２面との間の光路中の所定位置に配置する拡散面配置工程とを含むことを特徴とする調整方法を提供する。
【００１７】
本発明の第７形態では、所定のパターンを感光性基板上に投影露光する複数の投影露光装置の調整方法において、
前記複数の投影露光装置のうちの特定の１つの投影露光装置の像面に達するフレア光の第１分布を計測する第１フレア計測工程と、
前記複数の投影露光装置のうちの前記特定の１つの投影露光装置とは異なる別の投影露光装置の像面に達するフレア光の第２分布を計測する第２フレア計測工程と、
前記第１フレア計測工程および前記第２フレア計測工程の計測結果に基づいて、前記別の投影露光装置中の前記第１面と前記第２面との間の光路中の所定位置に配置されて所要の拡散度分布を有する拡散面を調整する調整工程とを含むことを特徴とする調整方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の投影光学系では、光路中の所定位置に配置されて像面上の有効結像領域に達するフレア光の分布を所定分布にするための所要の拡散度分布を有する拡散面を備えている。したがって、たとえば屈折面や反射面の表面粗さなどに起因して発生した散乱光が有効結像領域においてフレア光の分布を形成しても、拡散面において意図的に発生させた散乱光の作用により表面粗さなどに起因する散乱光の影響が補償され、たとえば有効結像領域の全体に亘ってほぼ均一なフレア光の分布が形成される。
【００１９】
こうして、本発明では、たとえば屈折面や反射面の表面粗さなどに起因する散乱光の影響を実質的に受けることなく、有効結像領域の全体に亘って所望線幅のパターン像を得ることのできる投影光学系を実現することができる。したがって、本発明の露光装置および露光方法では、たとえば屈折面や反射面の表面粗さなどに起因する散乱光の影響を実質的に受けることなく有効結像領域の全体に亘って所望線幅のパターン像を得ることのできる投影光学系を用いて、微細なマスクパターンを忠実に投影露光することができ、ひいては高精度で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】
【００２０】
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。本実施形態では、反射型の投影光学系を備えたＥＵＶＬ露光装置に対して本発明を適用している。図１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１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１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００２１】
図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、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。
【００２２】
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平面に対して僅かに傾いた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、たとえば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。
【００２３】
照明されたマスクＭ上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、マスクＭ上の円弧状の照明領域に対応するように、Ｙ軸に関して対称な円弧状の静止露光領域（有効結像領域）が形成される。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。
【００２４】
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。
【００２５】
ここで、１つのショット領域のＸ方向の長さは円弧状の静止露光領域のＸ方向の長さに一致し、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。
【００２６】
図２は、本実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。図２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、マスクＭと第１反射結像光学系Ｇ１との間の光路中においてマスクＭの近傍に配置された平面反射鏡Ｍ０とにより構成されている。
【００２７】
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り、第１反射鏡Ｍ１から第２反射鏡Ｍ２へ至る光路中に開口絞り（不図示）が配置されている。平面反射鏡Ｍ０の構成および作用については後述する。
【００２８】
前述したように、たとえば反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の反射面の表面粗さなどに起因して発生した散乱光がフレア光（本来の結像光線以外の不要光）として投影光学系ＰＬの有効結像領域（静止露光領域）に達し、このフレア光の分布の影響により所望線幅のマスクパターンがウェハＷ上の露光領域の全体に亘って形成されないことがある。ただし、この問題は、ＯＰＣ（Optica1 proximity effect correction：光学近接効果補正）と呼ばれる手法により、ある程度解決することが可能である。
【００２９】
本来、ＯＰＣは、光の回折効果による焼き付けパターンの線幅変化の情報をマスク（レチクル）の製造にフィードバックする手法であり、要するに、焼き付けパターンが所望の線幅よりも太くなりそうな箇所のマスクパターンを細めに形成することにより結果として所望線幅の焼き付けパターンを得るというテクニックである。このＯＰＣ手法は、露光領域（有効結像領域）に達するフレア光の分布の影響により所望線幅の焼き付けパターンが形成されない場合にもそのまま適用可能であり、フレア光の分布にもかかわらず所望線幅の焼き付けパターンが得られるようなＯＰＣ適用マスクの製作がある程度可能である。
【００３０】
しかしながら、こうして製作されたＯＰＣ適用マスクは複数の露光装置に対して使用されることになるが、装置間でフレア光の発生量が異なり、ひいては装置間で露光領域に達するフレア光の分布が異なるのが一般的である。その結果、この装置間のフレア光の発生量のばらつきが、ひいては装置間のフレア光の分布のばらつきが、そのまま装置間での焼き付けパターンの線幅のばらつきに直結してしまう。
【００３１】
そこで、本実施形態では、たとえば屈折面や反射面の表面粗さなどに起因して発生する散乱光の絶対量を抑える手法ではなく、逆に意図的に散乱光を発生させて装置間のフレア光の分布のばらつきを抑えることにより、装置間の焼き付けパターンの線幅のばらつきを抑える手法を採用する。具体的に、本実施形態では、有効結像領域（露光装置では静止露光領域）に達するフレア光の分布を所定分布にするための所要の拡散度分布を有する拡散面を投影光学系中の所定位置に配置する。そして、この拡散面の作用により意図的に散乱光を発生させて、装置間のフレア光の分布のばらつきを、ひいては装置間の焼き付けパターンの線幅のばらつきを抑える。
【００３２】
また、前述したように、屈折面や反射面の表面の経時的変化に起因して散乱光の発生量が増減し、投影光学系の有効結像領域に達するフレア光の分布が経時的に変化することがある。ここで、同一のマスクを用いて所望線幅の焼き付けパターンを安定的に得るには、散乱光の発生量すなわちフレア光の発生量を初期状態に戻し、ひいては露光領域（有効結像領域）に達するフレア光の分布を初期状態に戻す必要がある。この場合も、投影光学系中の所定位置に配置した拡散面の拡散度分布を変化させることにより、露光領域に達するフレア光の分布を初期状態に適時戻して所望線幅の焼き付けパターンを安定的に得ることができる。
【００３３】
また、前述したように、投影光学系中の屈折面や反射面の表面粗さなどに起因して散乱光が発生し、露光領域（有効結像領域）に達するフレア光の分布の影響により、露光領域内の位置により焼き付けパターンの線幅がばらついて、露光領域において局所的に所望線幅の焼き付けパターンを得ることができなくなることがある。この場合も、投影光学系中の所定位置に配置した拡散面の作用により意図的に散乱光を発生させて、露光領域に達するフレア光の分布を所定分布、たとえば均一な分布にすることにより、露光領域の全体に亘って所望線幅の焼き付けパターンを得ることができる。
【００３４】
本実施形態では、上述した手法にしたがって、マスクＭと第１反射結像光学系Ｇ１との間の光路中においてマスクＭの近傍に配置された平面反射鏡Ｍ０の反射面に所要の拡散度分布を有する拡散面を形成し、この拡散面の作用によりウェハＷ上の静止露光領域（有効結像領域）に達するフレア光の分布を所定の分布に、たとえば円弧状の静止露光領域の全体に亘ってほぼ均一な分布にしている。ここで、「拡散度」とは、拡散の度合い、すなわち散乱光の発生の度合いを意味している。
【００３５】
すなわち、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、たとえば反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の反射面の表面粗さなどに起因して発生した散乱光が静止露光領域においてフレア光の分布を形成しても、平面反射鏡Ｍ０の拡散面において意図的に発生させた散乱光の作用により表面粗さなどに起因する散乱光の影響が補償され、静止露光領域の全体に亘ってほぼ均一なフレア光の分布が形成される。その結果、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、たとえば反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の反射面の表面粗さなどに起因する散乱光の影響を実質的に受けることなく、露光領域の全体に亘って所望線幅の焼き付けパターン（マスクパターン像）を得ることができる。
【００３６】
また、本実施形態の露光装置では、たとえば屈折面や反射面の表面粗さなどに起因する散乱光の影響を実質的に受けることなく有効結像領域の全体に亘って所望線幅のパターン像を得ることのできる投影光学系ＰＬを用いて、微細なマスクパターンを忠実に投影露光することができる。特に、本実施形態の露光装置では露光光としてＥＵＶ光を用いているので、マスクＭのパターンをウェハＷ上に大きな解像力（高解像度）で且つ忠実に形成することができる。
【００３７】
なお、前述したように、マスクパターンのパターン密度により異なる量のフレア光が発生することになり、投影光学系ＰＬの有効結像領域すなわち静止露光領域に達するフレア光の分布が変化する。また、前述したように、屈折面や反射面の表面の経時的変化に起因して散乱光の発生量が増減し、投影光学系ＰＬの有効結像領域すなわち静止露光領域に達するフレア光の分布が変化する。その結果、フレア光の分布の経時的な変化により、露光領域に焼き付けられるパターンの線幅を制御することが困難になる。
【００３８】
この場合、露光領域におけるフレア光の分布を調整することができるように拡散面を構成することが好ましい。具体的には、位置により異なる拡散度分布を有する拡散面を平面反射鏡Ｍ０の反射面に形成し、この平面反射鏡Ｍ０を所定の方向（平面反射鏡Ｍ０の反射面の仮想延長面上の所定方向）に沿って移動させることにより、露光領域におけるフレア光の分布を調整することができる。また、ある拡散度分布を有する拡散面が形成された平面反射鏡Ｍ０を、異なる拡散度分布を有する拡散面が形成された別の平面反射鏡と交換することにより、露光領域におけるフレア光の分布を調整することができる。
【００３９】
こうして、たとえば使用されるマスクＭのパターン密度の変化に応じて、位置により異なる拡散度分布の拡散面を有する平面反射鏡Ｍ０を所定方向に移動させたり、平面反射鏡Ｍ０を別の拡散度分布の拡散面を有する平面反射鏡と交換したりすることにより、露光領域におけるフレア光の分布を調整し、露光領域に焼き付けられるパターンの線幅を制御することができる。また、屈折面や反射面の表面の経時的変化に応じて、位置により異なる拡散度分布の拡散面を有する平面反射鏡Ｍ０を所定方向に移動させたり、平面反射鏡Ｍ０を別の拡散度分布の拡散面を有する平面反射鏡と交換したりすることにより、露光領域におけるフレア光の分布を調整し、露光領域に焼き付けられるパターンの線幅を制御することができる。
【００４０】
このとき、たとえば使用されるマスクＭの種類を判別し、その判別結果に応じて、位置により拡散度の異なる拡散度分布の拡散面を有する平面反射鏡Ｍ０を所定方向に移動させても良い。また、当該マスクＭが設定された際のフレア光の分布が所定の分布となるような拡散度分布を有する平面反射鏡を、マスクＭの種類に応じて複数種類用意しておき、マスクＭの種類の判別結果に応じて、当該マスクＭに対応する拡散度分布を有する平面反射鏡を光路中に設定しても良い。
【００４１】
また、前述したように、同じマスクＭを複数の露光装置に対して使用するが、装置間でフレア光の発生量が異なり、ひいては装置間で露光領域に達するフレア光の分布が異なるため、装置間のフレア光の分布のばらつきに起因して焼き付けパターンの線幅も装置間でばらついてしまう。この場合、たとえば各露光装置の投影光学系の光路中に拡散面をそれぞれ配置し、各投影光学系中の所定位置に配置した拡散面の作用により意図的に散乱光をそれぞれ発生させて、露光領域に達するフレア光の分布が装置間で実質的にばらつかないように調整する。具体的には、各投影光学系中の拡散面の作用により各露光領域に達するフレア光の分布を互いにほぼ同じ均一分布に調整することにより、焼き付けパターンの線幅が装置間でばらつくことなく各露光領域の全体に亘って所望線幅の焼き付けパターンを得ることができる。
【００４２】
なお、上述の実施形態では、マスクＭと第１反射結像光学系Ｇ１との間の光路中においてマスクＭの近傍に拡散面を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば投影光学系ＰＬの瞳位置（たとえば第１反射鏡Ｍ１から第２反射鏡Ｍ２へ至る光路中において開口絞りの配置されている位置またはその近傍）から実質的に離れた適当な位置に拡散面を配置することにより同様の効果を得ることができる。ちなみに、投影光学系ＰＬの瞳位置またはその近傍に拡散面を配置すると、有効結像領域におけるフレア光の分布が位置によらずほぼ一律的に調整されることになり、有効結像領域の各位置におけるフレア光の量を独立的に調整することができない。
【００４３】
上述の実施形態では、平面反射鏡Ｍ０の平面状の反射面に拡散面を形成しているが、これに限定されることなく、結像作用を有する凹面反射鏡や凸面反射鏡の曲面状の反射面に拡散面を形成することもできる。この場合、一度投影光学系を組み立ててからフレア計測を行い、フレア計測結果に基づいて、１つまたは複数の反射面に拡散面を形成する。ここで、拡散面を形成する手法としては、たとえば研削や研磨による物理的な加工方法を適用することができる。なお、上述の実施形態のようなＥＵＶ光用の投影光学系の反射面では、反射面を形成している多層膜を剥離して基板を加工した後に、もう一度多層膜を成膜する手法を採用すると、工数が多く手間がかかるため、以下の手法を適用しても良い。
【００４４】
第１の手法は、ＥＢ（電子ビーム）やレーザなどを用いて、反射面を形成している多層膜に局所的にエネルギを与えてこの多層膜を収縮させる手法である。第２の手法は、加熱することにより収縮する材料（たとえば樹脂など）からなる層を基板と多層膜との間に形成しておき、ＥＢ（電子ビーム）やレーザなどを用いて局所的に加熱する手法である。第３の手法は、塑性変形する柔らかい材料からなる層を基板と多層膜との間に形成しておき、局所的にあるいは全体的に表面から型を圧し付けて変形させる手法（プレスする手法）である。なお、この第３の手法においては、加熱することによって柔らかくなる材料を用いて加熱する手法を併用しても良い。
【００４５】
第４の手法は、反射面の多層膜の上に局所的に多層膜あるいは単層膜を追加成膜する手法である。ここで追加成膜される膜のパターンや表面粗さによって発生する散乱光が変化するので、所望の散乱光が発生するように追加成膜される膜のパターンや表面粗さを設定する。なお、局所的に多層膜や単層膜を追加成膜する手法としては、成膜装置の蒸発源（真空蒸着の場合）あるいはターゲット（スパッタリングの場合）と追加成膜される反射面との間に蒸発源からの蒸発粒子あるいはターゲットからの拡散原子または分子の拡散方向角を所望の範囲内に設定するマスクを設ける手法が考えられる。
【００４６】
ただし、パワーの強い曲面状の反射面に拡散面を形成すると、拡散面の移動や交換に際して収差が副次的に発生し易いため、無パワーの平面状の反射面あるいは比較的パワーの弱いほぼ平面状の反射面に拡散面を形成することが好ましい。なお、拡散面の移動や交換に際して収差が発生した場合、たとえば投影光学系中の凹面反射鏡や凸面反射鏡の位置や姿勢を調整することにより収差補正することができる。あるいは、凹面反射鏡や凸面反射鏡に応力を作用させたりすることにより収差補正することもできる。
【００４７】
以下、投影露光装置単体における投影光学系の調整方法および複数の投影露光装置の調整方法について簡単に説明する。投影露光装置単体における投影光学系の製造に際した初期的な調整方法（さらに一般的には投影光学系の製造に際した初期的な調整方法）では、ウェハＷ（第２面）上の静止露光領域（有効結像領域）に達するフレア光の分布を計測する。なお、フレア光の分布の計測については、たとえば特開２００３−３１８０９５号に開示された装置および方法を参照することができる。
【００４８】
次いで、フレア光の分布の計測結果に基づいて、ウェハＷ上の静止露光領域に達するフレア光の分布を例えばほぼ均一な分布に調整するための所要の拡散度分布を有する拡散面を準備する。そして、所要の拡散度分布を有する拡散面をマスクＭ（第１面）とウェハＷ（第２面）との間の光路中の所定位置、たとえば投影光学系の瞳位置から実質的に離れた位置に配置する。具体的には、本実施形態の場合、所要の拡散度分布を有する拡散面が形成された平面反射鏡Ｍ０を製作し、製作した平面反射鏡Ｍ０をマスクＭと第１反射結像光学系Ｇ１との間の光路中においてマスクＭの近傍の所定位置に設置する。
【００４９】
一方、投影露光装置単体における投影光学系の製造後の調整方法（さらに一般的には投影光学系の製造後の調整方法）では、たとえば使用されるマスクＭ上のパターン密度の変化に応じて、あるいは屈折面や反射面の表面の経時的変化に応じて、ウェハＷ上の静止露光領域に達するフレア光の分布を適時計測する。そして、フレア光の分布の計測結果に基づいて、位置により異なる拡散度分布の拡散面を有する平面反射鏡Ｍ０を所定方向に移動させたり、平面反射鏡Ｍ０を別の拡散度分布の拡散面を有する平面反射鏡と交換したりすることにより、露光領域におけるフレア光の分布が例えばほぼ均一な分布になるように調整する。
【００５０】
また、複数の投影露光装置の製造に際した初期的な調整方法では、たとえば特開２００３−３１８０９５号に開示された装置および方法を用いて、各投影露光装置についてウェハＷ上の静止露光領域に達するフレア光の分布をそれぞれ計測する。次いで、各投影露光装置におけるフレア光の分布の計測結果に基づいて、ウェハＷ上の静止露光領域に達するフレア光の分布が例えばほぼ均一な標準的分布に近づくように調整するための所要の拡散度分布を有する拡散面をそれぞれ準備する。そして、各投影露光装置において、所要の拡散度分布を有する拡散面をマスクＭ（第１面）とウェハＷ（第２面）との間の光路中の所定位置、たとえば投影光学系の瞳位置から実質的に離れた位置にそれぞれ配置する。具体的には、本実施形態の場合、所要の拡散度分布を有する拡散面が形成された平面反射鏡Ｍ０を各投影露光装置用に製作し、製作した各投影露光装置用の平面反射鏡Ｍ０をマスクＭと第１反射結像光学系Ｇ１との間の光路中においてマスクＭの近傍の所定位置にそれぞれ設置する。
【００５１】
一方、複数の投影露光装置の製造後の調整方法では、たとえば使用されるマスクＭ上のパターン密度の変化に応じて、あるいは屈折面や反射面の表面の経時的変化に応じて、各投影露光装置についてウェハＷ上の静止露光領域に達するフレア光の分布をそれぞれ適時計測する。そして、各投影露光装置におけるフレア光の分布の計測結果に基づいて、位置により異なる拡散度分布の拡散面を有する平面反射鏡Ｍ０を所定方向に移動させたり、平面反射鏡Ｍ０を別の拡散度分布の拡散面を有する平面反射鏡と交換したりすることにより、各投影露光装置の露光領域におけるフレア光の分布が例えばほぼ均一な標準的分布に近づくように調整する。
【００５２】
なお、上述の実施形態では、反射型の投影光学系を備えたＥＵＶＬ露光装置に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、たとえば露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長λ＝１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ光（波長λ＝２４８ｎｍ）を使用し且つ屈折型または反射屈折型の投影光学系を備えた露光装置に対しても本発明を適用することができる。この場合、たとえば図３に示すように、所要の拡散度分布を有する拡散面が形成された平行平面板Ｐ１を、投影光学系ＰＬの光路中において瞳位置から実質的に離れた位置、例えばマスクＭの近傍の所定位置（例えば投影光学系ＰＬ中で最もマスクＭ側の位置）に配置することになる。
【００５３】
図３に示す変形例において、平行平面板Ｐ１の平面状の屈折面ではなく、結像作用を有するレンズの曲面状の屈折面に拡散面を形成することもできる。この場合、一度投影光学系を組み立ててからフレア計測を行い、フレア計測結果に基づいて、１つまたは複数の屈折面に拡散面を形成する。ここで、拡散面を形成する手法としては、たとえば研削や研磨、ドライエッチングやウェットエッチングなどの加工方法を適用することができる。
【００５４】
ただし、上述したように、拡散面の移動や交換に際して発生する収差を抑えるために、無屈折力の平面状の屈折面あるいは比較的屈折力の弱い平面状の屈折面に拡散面を形成することが好ましい。なお、拡散面の移動や交換に際して収差が発生した場合、たとえば投影光学系中の一部のレンズの位置や姿勢を調整することにより収差補正することができる。あるいは、露光光の波長を若干変化させたり、投影光学系中の一部または全部の気圧を変化させたり、レンズに応力を作用させたりすることにより収差補正することもできる。
【００５５】
なお、図３に示した変形例においては、屈折型または反射屈折型の投影光学系中の光透過部材の内部屈折率揺らぎに起因して発生するフレア光の量や分布も調整することができる。また、上述の変形例では、研削や研磨、エッチングによりフレア源としての拡散面を形成したが、このような手法に限定されず、たとえば光透過性基板としての平行平面板Ｐ１にフレア発生源としての回折格子等の位相パターンを直接刻む第１の手法、光透過性基板としての平行平面板Ｐ１に光透過性の膜を形成し、この膜を例えば回折格子状に加工する第２の手法、光透過性基板としての平行平面板Ｐ１に格子状の強度分布を有する紫外光を照射して、コンパクションにより局所的に屈折率を変化させてフレア源とする第３の手法、ガリウム等の原子（イオン）を光透過性基板としての平行平面板Ｐ１に周期的に注入して局所的に屈折率を変化させてフレア源とする第４の手法などを用いることができる。なお、上述の変形例において、たとえば露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合、第３の手法では、光透過性基板としての平行平面板Ｐ１として石英ガラスを用いることが好ましい。また、フレア発生源としてのパターンは回折格子状には限定されない。
【００５６】
上述の実施形態にかかる露光装置では、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４のフローチャートを参照して説明する。
【００５７】
先ず、図４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。
【００５８】
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。
【００５９】
また、上述の実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図５のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図５において、パターン形成工程４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００６０】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
【００６１】
セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００６２】
なお、上述の実施形態にかかるＥＵＶＬ露光装置では、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。
【００６３】
また、上述の実施形態および変形例では、露光装置の投影光学系に本発明を適用しているが、これに限定されることなく、第１面（物体面）の像を第２面（像面）上に形成する一般的な投影光学系に対しても本発明を適用することができる。なお、結像光学系だけではなく、たとえば被照射面を照明するための照明光学系にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【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】本実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。
【図３】本実施形態の変形例にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。
【図４】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。
【図５】マイクロデバイスとしての液晶表示素子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】
【００６５】
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
Ｍ０  平面反射鏡
Ｍ１〜Ｍ６  反射鏡
Ｐ１  平行平面板
【図１】
2006120899.tif 000003
【図２】
2006120899.tif 000004
【図３】
2006120899.tif 000005
【図４】
2006120899.tif 000006
【図５】
2006120899.tif 000007