(57)【要約】【課題】  光源部の集光鏡により極端紫外光が反射されることにより生じる集光鏡の構造に起因する反射光束の光強度分布の不均一を除去することができる露光装置を提供する。【解決手段】  極端紫外光を発生する光源２０と、該光源から射出された極端紫外光を反射集光する集光鏡２２とを有する光源部２を備え、該光源部から射出される極端紫外光を照明光としてマスクＭを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板Ｗ上に露光する露光装置において、前記集光鏡２２の構造に起因して生成される不均一な反射光束の光強度分布を除去する除去手段２８〜３６を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極端紫外光を発生する光源と、該光源から射出された極端紫外光を反射集光する集光鏡とを有する光源部を備え、該光源部から射出される極端紫外光を照明光としてマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光する露光装置において、
前記集光鏡の構造に起因して生成される不均一な反射光束の光強度分布を除去する除去手段
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記除去手段は、前記集光鏡の非反射部分による影に起因して生じる反射光束の不均一な光強度分布を除去することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記除去手段は、前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記集光鏡を該集光鏡から射出される光束の中心である基準軸方向に移動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記除去手段は、前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記集光鏡を該集光鏡から射出される光束の中心である基準軸に垂直な方向に移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記除去手段は、前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記集光鏡を該集光鏡から射出される光束の中心である基準軸に対して傾斜させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記除去手段は、前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記集光鏡を該集光鏡から射出される光束の中心である基準軸周りに回転させることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記除去手段は、前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記光源を前記集光鏡から射出される光束の中心である基準軸方向に移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記除去手段は、前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記光源を前記集光鏡から射出される光束の中心である基準軸に垂直な方向に移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記集光鏡は、複数の反射部材を有し、
前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記複数の反射部材の少なくとも１つの姿勢を変更する反射部材駆動手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記除去手段は、前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、
前記集光鏡の姿勢を変更する集光鏡姿勢変更手段と、
前記光源の位置を変更する光源位置変更手段と
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記集光鏡姿勢変更手段は、前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、
前記集光鏡を該集光鏡から射出される光束の中心である基準軸方向、前記集光鏡を前記基準軸に垂直な方向、前記集光鏡を前記基準軸に対して傾斜させる方向、及び前記集光鏡を前記基準軸周りに回転させる方向の中の少なくとも１つの方向に移動させ、
前記光源位置変更手段は、前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、
前記光源を前記基準軸方向及び前記基準軸に垂直な方向の少なくとも一方に移動させることを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記集光鏡は、複数の反射部材を有し、
前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記複数の反射部材の少なくとも１つの姿勢を変更する反射部材駆動手段を備えることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法であって、
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】
この発明は、半導体素子、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及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体集積回路の製造においては、マスク上に形成された非常に微細なパターンを感光性基板上に転写するために、可視光あるいは紫外光を利用したフォトリソグラフィの手法が用いられている。このフォトリソグラフィの手法を用いた製造工程では、マスク上に形成された原画となるパターンを、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布された感光性基板上に投影露光する投影露光装置が用いられている。
【０００３】
近年、半導体集積回路の高集積化、高密度化を実現するために、回路の線幅を更に細く、又は、パターンを更に精細にする必要がある。そのため、投影露光装置において解像度の向上が要求されている。投影露光装置において解像度を上げるために、露光光源波長としては、これまでに水銀灯（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）等が実用化されており、より解像度を上げるために更なる短波長化が進んでおり、露光光源として波長が１５７ｎｍより短い光（例えば、ＥＵＶ光）の使用も検討されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１‐３１２６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
露光光源として、ＥＵＶ光を用いる露光装置の光源部は極端紫外光（ＥＵＶ光）発生部と、このＥＵＶ光発生部から放出されたＥＵＶ光を反射、集光するための集光ミラーを備えて構成されている。この集光ミラーには全反射を利用してＥＵＶ光を集光する斜入射ミラー、または多層膜を利用してＥＵＶ光を反射する多層膜ミラーが用いられている。一般に、光源として放電生成プラズマ光源を用いる場合には放電光源部の周囲部分との干渉を避けるため、斜入射ミラーが用いられている。また、光源としてレーザ生成プラズマ光源を用いる場合にはＥＵＶ光の取り込み立体角を大きく取れることから、一般に反射面が球面や回転楕円形状を有する多層膜ミラーが用いられている。
【０００６】
斜入射ミラーを用いる場合には、取り込み立体角をできるだけ大きくするため光軸を共有する複数の斜入射ミラーが入れ子状に構成される。また、多層膜ミラーを用いる場合には、大口径のミラーを一体で製作する事が困難であるため同じ曲面（例えば回転楕円面）を有する部分ミラーの集合として構成される場合がある。ここで斜入射ミラーにより構成される集光ミラーにおいては、入れ子状に構成されたミラーの影により反射光束の光強度分布中に光強度分布のムラ（不均一）が生じる。また、部分ミラーの集合として構成される多層膜ミラーにおいては、部分ミラー間の非反射部によって生じる影により反射光束の光強度分布中に光強度分布のムラ（不均一）が生じる。このような影の部分が入射側フライアイミラーの円弧状要素ミラー上に投影された場合、フライアイミラーによる均一化が不十分となり、レチクル上の光強度分布に不均一が生じる。
【０００７】
また、集光ミラーはプラズマに最も近接しているミラーであるため、プラズマによるミラーの光学特性の劣化が激しい。このため、この集光ミラーは定期的に交換する必要があるが、複数の斜入射ミラーが入れ子状に配置される斜入射ミラーは製作が困難であり、同じ反射特性（例えば反射光強度分布）のミラーを製作することは困難である。従って、集光ミラー交換時に交換前と全く同じ光強度分布の光束を照明光学系に供給できるとは限らない。この状況は部分ミラーの集合体である多層膜ミラーでも同じである。
【０００８】
この発明の課題は、光源部の集光鏡により極端紫外光が反射されることにより生じる集光鏡の構造に起因する反射光束の光強度分布の不均一を除去することができる露光装置、該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の露光装置は、極端紫外光を発生する光源と、該光源から射出された極端紫外光を反射集光する集光鏡とを有する光源部を備え、該光源部から射出される極端紫外光を照明光としてマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光する露光装置において、前記集光鏡の構造に起因して生成される不均一な反射光束の光強度分布を除去する除去手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２記載の露光装置は、前記除去手段が前記集光鏡の非反射部分による影に起因して生じる反射光束の不均一な光強度分布を除去することを特徴とする。
【００１１】
この請求項１及び請求項２記載の露光装置によれば、除去手段により集光鏡の構造に起因して生成される不均一な反射光束の光強度分布、例えば、集光鏡の非反射部分による影に起因して生じる反射光束の不均一な光強度分布を除去するため、反射光束の光強度分布を均一または略均一にすることができる。
【００１２】
また、請求項３記載の露光装置は、前記除去手段が前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記集光鏡を該集光鏡から射出される光束の中心である基準軸方向に移動させることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４記載の露光装置は、前記除去手段が前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記集光鏡を該集光鏡から射出される光束の中心である基準軸に垂直な方向に移動させることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５記載の露光装置は、前記除去手段が前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記集光鏡を該集光鏡から射出される光束の中心である基準軸に対して傾斜させることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６記載の露光装置は、前記除去手段が前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記集光鏡を該集光鏡から射出される光束の中心である基準軸周りに回転させることを特徴とする。
【００１６】
この請求項３乃至請求項６記載の露光装置によれば、極端紫外光を感光性基板上に照射中に、集光鏡を基準軸方向に移動させ、集光鏡を基準軸に垂直な方向に移動させ、集光鏡を基準軸に対して傾斜させ、集光鏡を基準軸周りに回転させることにより、集光鏡の構造に起因して生成される不均一な反射光束の光強度分布を除去することができ、反射光束の光強度分布を均一または略均一にすることができる。
【００１７】
また、請求項７記載の露光装置は、前記除去手段が前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記光源を前記集光鏡から射出される光束の中心である基準軸方向に移動させることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８記載の露光装置は、前記除去手段が前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記光源を前記集光鏡から射出される光束の中心である基準軸に垂直な方向に移動させることを特徴とする。
【００１９】
この請求項７及び請求項８記載の露光装置によれば、極端紫外光を感光性基板上に照射中に、光源を基準軸方向に移動させ、集光鏡を基準軸に垂直な方向に移動させることにより、集光鏡の構造に起因して生成される不均一な反射光束の光強度分布を除去することができ、反射光束の光強度分布を均一または略均一にすることができる。
【００２０】
また、請求項９記載の露光装置は、前記集光鏡が複数の反射部材を有し、前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記複数の反射部材の少なくとも１つの姿勢を変更する反射部材駆動手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
この請求項９記載の露光装置によれば、複数の反射部材の少なくとも１つの姿勢を変更することにより、集光鏡の構造に起因して生成される不均一な反射光束の光強度分布を除去することができ、反射光束の光強度分布を均一または略均一にすることができる。
【００２２】
また、請求項１０記載の露光装置は、前記除去手段が前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記集光鏡の姿勢を変更する集光鏡姿勢変更手段と、前記光源の位置を変更する光源位置変更手段とを備えることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１１記載の露光装置は、前記集光鏡姿勢変更手段が前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記集光鏡を該集光鏡から射出される光束の中心である基準軸方向、前記集光鏡を前記基準軸に垂直な方向、前記集光鏡を前記基準軸に対して傾斜させる方向、及び前記集光鏡を前記基準軸周りに回転させる方向の中の少なくとも１つの方向に移動させ、前記光源位置変更手段が前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記光源を前記基準軸方向及び前記基準軸に垂直な方向の少なくとも一方に移動させることを特徴とする。
【００２４】
この請求項１０及び請求項１１記載の露光装置によれば、極端紫外光を感光性基板上に照射中に、集光鏡の姿勢を変更し、光源の位置を変更することにより、集光鏡の構造に起因して生成される不均一な反射光束の光強度分布を除去することができ、反射光束の光強度分布を均一または略均一にすることができる。
【００２５】
また、請求項１２記載の露光装置は、前記集光鏡が複数の反射部材を有し、前記極端紫外光を前記感光性基板上に照射中に、前記複数の反射部材の少なくとも１つの姿勢を変更する反射部材駆動手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
この請求項１２記載の露光装置によれば、複数の反射部材の少なくとも１つの姿勢を変更することにより、集光鏡の構造に起因して生成される不均一な反射光束の光強度分布を除去することができ、反射光束の光強度分布を均一または略均一にすることができる。
【００２７】
また、請求項１３記載のマイクロデバイスの製造方法は、請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法であって、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。
【００２８】
この請求項１３記載のマイクロデバイスの製造方法によれば、請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の露光装置を用いて露光を行うため、集光鏡の構造に起因して生成される不均一な反射光束の光強度分布を除去した光束によりマスクの照明を行うことができマスクに形成された微細なパターンを高い解像力で感光性基板上に良好に露光することができる。なお、ここで、本発明の除去手段は、不均一な光強度分布を除去するものに限らず、不均一な光強度分布を補正するもの、あるいは不均一な光強度を低減させるものも含むものである。
【発明の効果】
【００２９】
この発明の露光装置によれば、除去手段により集光鏡の構造に起因して生成される不均一な反射光束の光強度分布、例えば、集光鏡の非反射部分による影に起因して生じる反射光束の不均一な光強度分布を除去するため、反射光束の光強度分布を均一にすることができる。
【００３０】
また、この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、この発明の露光装置を用いて露光を行うため、集光鏡の構造に起因して生成される不均一な反射光束の光強度分布を除去した光束によりマスクの照明を行うことができマスクに形成された微細なパターンを高い解像力で感光性基板上に良好に露光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。図１は、この実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。この投影露光装置は、図１に示すように、約５〜４０ｎｍの波長のＥＵＶ（extreme ultra violet、極端紫外）光を射出する光源装置(光源部)２を備えている。図２に示すように、光源装置２は、放電生成プラズマ光源２０と、放電生成プラズマ光源２０から射出されたＥＵＶ光を反射し集光する斜入射ミラーにより構成される集光鏡２２を備えている。集光鏡２２は、取り込み立体角をできるだけ大きくするため光軸を共有する複数の斜入射ミラーが入れ子状に配置されて構成されている。
【００３２】
また、光源装置２は、光源装置全体の制御を行う制御部２４を備えている。制御部２４には、放電生成プラズマ光源２０の制御を行う光源制御部２６、集光鏡２２の基準軸Ｘ（集光鏡２２から射出される光束の中心である基準軸Ｘ）方向の移動を行う第１集光鏡駆動部２８、集光鏡２２の基準軸Ｘに垂直な方向の移動を行う第２集光鏡駆動部３０、集光鏡２２を基準軸Ｘに対して傾斜させる第３集光鏡駆動部３２が接続されている。更に、放電生成プラズマ光源２０の基準軸Ｘ方向の移動を行う第１光源駆動部３４、放電生成プラズマ光源２０の基準軸Ｘに垂直な方向の移動を行う第２光源駆動部３６が接続されている。なお、第１集光鏡駆動部２８、第２集光鏡駆動部３０、第３集光鏡駆動部３２、第１光源駆動部３４及び第２光源駆動部３６は、ピエゾ素子やモータなどにより、集光鏡２２及び放電生成プラズマ光源２０の駆動を行う。また、図２において、第１集光鏡駆動部２８、第２集光鏡駆動部３０、第３集光鏡駆動部３２の上方に記載されている矢印は、集光鏡２２の移動方向を示しており、第１光源駆動部３４及び第２光源駆動部３６の下方に記載されている矢印は、放電生成プラズマ光源２０の移動方向を示している。
【００３３】
放電生成プラズマ光源２０から射出した光束は、集光鏡２２により集光されて光源装置２から射出し、球面ミラーにより構成されるコリメータミラー４に入射する。コリメータミラー４に入射したＥＵＶ光は、コリメータミラー４の集光作用（コリメート作用）により反射集光されることにより略平行光束となる。コリメータミラー４の反射面には、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、珪素、珪素酸化物の内の複数の物質を堆積させた多層膜が形成されている。ＥＵＶ光は、略平行光束の状態でオプィカルインテグレータを構成する反射型フライアイ光学系（マスクＭへ導く反射部材）へ導かれ、反射型フライアイ光学系を構成する一方の入射側反射型フライアイミラー６に入射する。
【００３４】
この入射側反射型フライアイミラー６は、球面ミラーにより構成され並列に配列された複数の反射素子を有し、後述する被照射面または露光面としてのマスク（レチクル）Ｍや感光性基板（ウエハ）Ｗと光学的に共役な位置またはその近傍に配置されている。入射側反射型フライアイミラー６に入射したＥＵＶ光は、入射側反射型フライアイミラー６により反射され、反射型フライアイ光学系を構成する他方の射出側反射型フライアイミラー８に入射する。この射出側反射型フライアイミラー８は、球面ミラーにより構成され並列に配列された複数の反射素子を有し、照明光学系の瞳面またはその近傍に配置されている。
【００３５】
図３は入射側反射型フライアイミラー６、図４は射出側反射型フライアイミラー８を示す正面図である。入射側反射型フライアイミラー６のそれぞれの要素光学系６ａ及び射出側反射型フライアイミラー８のそれぞれの要素光学系８ａは、一対一に対応した状態でそれぞれ配列されており、同一の焦点距離を有している。入射側反射型フライアイミラー６に入射した光束は、入射側反射型フライアイミラー６のそれぞれの要素光学系６ａにより波面分割される。入射側反射型フライアイミラー６により波面分割された多数の光束は、射出側反射型フライアイミラー８に入射し、射出側反射型フライアイミラー８のそれぞれの要素光学系８ａは、波面分割された個々の光束を１本ずつ受ける。ここで、入射側反射型フライアイミラー６の要素光学系６ａとマスクＭ上の被露光面と共役となるように配置されているため、射出側反射型フライアイミラー８がケーラー照明における面光源となる。
【００３６】
射出側反射型フライアイミラー８により反射されたＥＵＶ光は、コンデンサ光学系を構成する一方の入射側反射型コンデンサミラー１０に入射する。この入射側反射型コンデンサミラー１０は、球面ミラーにより構成されている。入射側反射型コンデンサミラー１０に入射したＥＵＶ光は、入射側反射型コンデンサミラー１０により反射され、反射型コンデンサ光学系を構成する他方の射出側反射型コンデンサミラー１２に入射する。この射出側反射型コンデンサミラー１２は、球面ミラーにより構成されている。ここで入射側コンデンサミラー１０と射出側コンデンサミラー１２は、その間の鉛直方向の距離がマスクＭとウエハ（感光性基板）Ｗとの物像間距離より短くなるように、入射側コンデンサミラー１０と射出側コンデンサミラー１２が配置されている。
【００３７】
コンデンサ光学系に入射したＥＵＶ光は、入射側反射型コンデンサミラー１０、射出側反射型コンデンサミラー１２により順次反射されて、所定の回路パターンが形成され、マスクステージＭＳに載置された反射型マスクＭ上を重畳的に均一照明する。反射型マスクＭにより反射されたＥＵＶ光は、図示しない複数の結像用反射部材を備える反射型投影光学系ＰＬを介して、ウエハステージＷＳに載置されレジストが塗布された感光性基板としてのウエハＷ上にマスクＭに形成されたパターン像を投影露光する。
【００３８】
この投影露光装置は、光源装置２と複数の反射部材のうちの最も光源装置２側に配置された反射部材であるコリメータミラー４との間の光路にシャッタＳを備えている。従って、このシャッタＳにより、光源装置２の光源の電極やターゲット供給用のノズルから落下するゴミがコリメータミラー４に付着するのを防止することができる。
【００３９】
また、この投影露光装置は、シャッタＳと複数の反射部材のうちの最も光源装置２側に配置された反射部材であるコリメータミラー４との間の光路に波長選択フィルタＦを備えている。この波長選択フィルタＦにより光源装置２から射出される光の中で、露光に必要な光よりも長波長の光及び短波長の光を遮断し露光に必要な光のみを透過させる。
【００４０】
図５に示すように、この投影露光装置においては、集光鏡２２を基準軸Ｘ方向に移動させることにより、集光倍率が変化するため開口ＡＰを通過した後の斜入射ミラーの影の位置が変化する。図６は、集光鏡２２が第１の位置である「位置Ａ」に在るときの開口通過後の光束の光強度分布、及び集光鏡２２が第２の位置である「位置Ｂ」に在るときの開口通過後の光束の光強度分布を示している。
【００４１】
従って、制御部２４からの制御信号に基づいて光源制御部２６による制御の下、放電生成プラズマ光源２０から射出されたＥＵＶ光をウエハＷ上に照射中に、制御部２４により第１集光鏡駆動部２８に制御信号を出力し、集光鏡２２の基準軸Ｘ方向の位置を変化させながら露光を行うと、ウエハＷ上の１点が露光される強度はこれら様々な集光位置における光強度分布の重ね合わせになるので、フライアイ光学系を構成する入射側反射型フライアイミラー６に入射する急峻な光強度分布変化が緩和され斜入射ミラーの影の部分が平滑化され、均一な露光を行うことができる。ここで述べている「照射中」とは、例えば、パルス光を発する光源の場合には、一連のパルス照射の期間中という意味であり、１パルスの照射中という意味ではない。
【００４２】
集光鏡２２を移動させる振幅としては、集光鏡２２の倍率にも依存するが、数μｍ〜数mm程度である。振動のスピードとしては、ウエハＷ上の１点に露光光が照射されている時間内に少なくとも1/2周期、あるいは1/2周期の整数倍だけ移動できればよい。従って、
ｗ：ウエハ上のスキャン方向の露光幅[ｍｍ]
ｖ：ウエハステージのスキャンスピード[ｍｍ／ｓｅｃ]
としたとき、
周期＝２ｗ／ｖ  [ｓｅｃ]
周波数＝ｖ／２ｗ  [Ｈｚ]
となる。
【００４３】
例えば、ウエハＷ上のスキャン方向の露光幅を2mm、ウエハステージＷＳのスキャンスピードを100mm/secとすると、ウエハＷ上の１点が露光光を受けている時間は、2/100=20msecである。これが1/2周期であるから、少なくとも40msecよりも短い周期であればよく、周波数にすると25Hz以上で集光鏡２２を振動させればよい。なお、これよりも短い周期で十分な露光量の均一化ができる場合には、上記周波数よりも低い周波数で集光鏡２２を振動させてもよい。なお、斜入射ミラーの位置の変動に連動して、開口の位置を基準軸方向に変化させる、あるいは開口の開口径を変化させてもよい。振動の周波数は一定でもよいし、ランダムに変化させてもよい。また、光源の繰り返し周波数と振動周波数とに相関を持たせてもよい。例えば、繰り返し周波数が変更になった場合には、それに連動して振動周波数を変更してもよい。あるいは振動周波数と繰り返し周波数との関係が整数倍の関係になるようにしてもよく、故意に整数倍の関係から外してもよい。
【００４４】
なお、第１の実施の形態においては、プラズマ光源として、放電生成プラズマ光源を用い、斜入射ミラーにより構成される集光鏡を用いたが、これに限らずプラズマ光源として、レーザ生成プラズマ光源を用い、複数の分割ミラーにより構成される多層膜ミラーを用いてもよい。
【００４５】
また、上述の第１の実施の形態においては、集光鏡２２を基準軸方向に移動（振動）させていたが、集光鏡２２を基準軸Ｘに垂直な方向に移動（振動）させるようにしてもよい。この場合には、放電生成プラズマ光源２０から射出されたＥＵＶ光をウエハＷ上に照射中に、光源装置２の制御部２４により第２集光鏡駆動部３０に制御信号を出力し、集光鏡２２の基準軸Ｘに垂直な方向の位置を変化させながら露光を行う。
【００４６】
また、集光鏡２２を基準軸Ｘに対して傾斜させるようにしてもよい。この場合には、放電生成プラズマ光源２０から射出されたＥＵＶ光をウエハＷ上に照射中に、光源装置２の制御部２４により第３集光鏡駆動部３２に制御信号を出力し、集光鏡２２の基準軸Ｘに対する傾きを変化させながら露光を行う。集光後下流側の集光光束形状が変化するので、これを用いて斜入射ミラーの影の部分のＥＵＶ光の光強度の平滑化を行ってもよい。
【００４７】
また、上述の第１の実施の形態においては、集光鏡２２の位置を変動させていたが、放電生成プラズマ光源２０を基準軸Ｘ方向、あるいは基準軸Ｘと垂直な方向に移動（振動）させても同様の効果を得ることができる。この場合には、放電生成プラズマ光源２０から射出されたＥＵＶ光をウエハＷ上に照射中に、光源装置２の制御部２４により第１光源駆動部３４に制御信号を出力し、放電生成プラズマ光源２０の基準軸Ｘ方向の位置を変化させながら露光を行う。または、放電生成プラズマ光源２０から射出されたＥＵＶ光をウエハＷ上に照射中に、光源装置２の制御部２４により第２光源駆動部３６に制御信号を出力し、放電生成プラズマ光源２０の基準軸Ｘに垂直な方向の位置を変化させながら露光を行う。
【００４８】
なお、集光鏡２２の基準軸Ｘ方向への移動、集光鏡２２の基準軸Ｘに垂直な方向への移動、集光鏡２２の基準軸Ｘに対する傾斜、及び集光鏡２２の基準軸Ｘ周りの回転、更に放電生成プラズマ光源２０の基準軸Ｘ方向への移動及び放電生成プラズマ光源２０の基準軸Ｘに垂直な方向への移動は、適宜、組合せて行うことが好ましい。このような組み合わせで集光鏡の構造に起因して発生する反射光の光強度の不均を除去することにより、感光性基板上における露光光の光量の均一化を効果的に実現することができる。
【００４９】
次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。図７は、この実施の形態にかかる投影露光装置の光源装置２００の概略構成を示す図である。なお、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態にかかる投影露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１の実施の形態にかかる投影露光装置と同一の構成については同一の符号を用いて説明を行う。
【００５０】
この投影露光装置は、第１の実施の形態にかかる投影露光装置の光源装置２に代えて、光源装置２００を備えている。この光源装置２００は、第１の実施の形態にかかる光源装置２が更に、基準軸Ｘ周りに集光鏡２２を回転させる第４集光鏡駆動部３８を備えている。ここで第４集光鏡駆動部３８は、例えば通常の電気モータや超音波モータを備え、集光鏡の回転駆動を行う。このとき、磁力により回転軸を浮上させて回転させたり、エアベアリングにより機械的に軸が接しないようにすると集光鏡２２の回転による振動が光源装置２００本体や露光装置に伝搬しなくてよい。なお、図７において、第１集光鏡駆動部２８、第２集光鏡駆動部３０、第３集光鏡駆動部３２、第４集光鏡駆動部３８の上方に記載されている矢印は、集光鏡２２の移動方向を示しており、第１光源駆動部３４及び第２光源駆動部３６の下方に記載されている矢印は、放電生成プラズマ光源２０の移動方向を示している。
【００５１】
図８に示すように、この投影露光装置においては、集光鏡２２を基準軸Ｘ周りに回転させることにより、開口ＡＰを通過した後の光強度分布が変化する。図９は、集光鏡２２が第１の回転位置である「回転角Ａ」に在るときの開口通過後の光束の光強度分布、及び集光鏡２２が第２の回転位置である「回転角Ｂ」に在るときの開口通過後の光束の光強度分布を示している。
【００５２】
従って、制御部２４からの制御信号に基づいて光源制御部２６による制御の下、放電生成プラズマ光源２０から射出されたＥＵＶ光をウエハＷ上に照射中に、制御部２４により第４集光鏡駆動部３８に制御信号を出力し、集光鏡２２を基準軸Ｘ周りに回転させながら露光を行うと、ウエハＷ上の１点が露光される強度はこれら様々な光強度分布の重ね合わせになるので、フライアイ光学系を構成する入射側反射型フライアイミラー６に入射する急峻な光強度分布変化が緩和され、斜入射ミラーの影の部分が平滑化され、均一な露光を行うことができる。
【００５３】
集光鏡２２の回転速度としてはウエハＷ上の１点が露光光を受けている時間内に集光鏡２２が１回転以上、あるいは整数倍の回転をするのが好ましい。従って、
ｗ：ウエハ上のスキャン方向の露光幅[ｍｍ]
ｖ：ウエハステージのスキャンスピード[ｍｍ／ｓｅｃ]
ｎ：ミラーの放射方向の分割数
としたとき、
周期＝（ｎ・ｗ）／ｖ  [ｓｅｃ]
周波数＝ｖ／（ｎ・ｗ）  [Ｈｚ]
となる。
【００５４】
例えば、ウエハＷ上のスキャン方向の露光幅を2mm、ウエハステージＷＳのスキャンスピードを100mm/secとすると、ウエハＷ上の１点が露光光を受けている時間は、2/100=20msecである。従って少なくとも20msecよりも短い周期で集光鏡２２を１回転させればよい。回転数にすると50rps=3000rpm以上で集光鏡２２を回転させればよい。なお、これよりも短い周期で十分な露光量の均一化ができるのであれば、上記回転数よりも低い回転数で回転させてもよい。
【００５５】
また、入れ子状に構成される斜入射ミラーの製作は困難であり、特に円筒状の斜入射ミラーを真円に製作、保持するのが困難である。そのため、集光鏡毎に斜入射ミラーの影の部分の形状が異なる。このため、集光鏡を交換したときに交換前と影の形状が異なるため、交換前と同じ光学性能（例えば、レチクル上の照度ムラ）が達成できない。そこで、上述のように集光鏡を基準軸Ｘ周りに回転させると斜入射ミラーの影の形も回転するので、これらを重ね合わせれば真円の影を形成することができる。つまり、この場合には各々の斜入射ミラーの真円からのズレ幅がある範囲内に入るように斜入射ミラーを製作すればよく、斜入射ミラーの製作が大幅に簡素化できる。
【００５６】
この第２の実施の形態においては、入れ子状に配置されている斜入射ミラーにより構成される集光鏡２２を用いているが、複数の部分ミラーからなる多層膜ミラーにより構成される集光鏡を用いてもよい。例えば集光鏡が図１０に示すように放射方向に同じ形に８分割された部分ミラー４０ａにより構成される多層膜ミラー４０を用いる場合は、ウエハＷ上の１点が露光光を受けている間に１／８回転すればよいので、回転速度は上記の値の１／８、すなわち、6.25rps=375rpm以上であればよい。この回転速度は、等速であってもよいし、速度をランダムに変更しながら回転させてもよい。また、光源のパルス繰り返し周波数と相関を持たせてもよい。例えば、繰り返し周波数が変更になった場合には、それに合わせて回転速度を変更したり、回転周波数と繰り返し周波数との比が整数倍になるようにしたり、故意に整数倍の関係から外してもよい。
【００５７】
また、集光鏡２２の回転を、上述の集光鏡２２の基準軸Ｘ方向の移動、基準軸Ｘと垂直な方向への移動、または基準軸Ｘに対する傾斜と併用することにより、集光後のビームパターンの光強度分布の平滑化をも行うことができる。
【００５８】
次に、図面を参照して、この発明の第３の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。図１１は、この実施の形態にかかる投影露光装置の光源装置２０２の概略構成を示す図である。なお、第３の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態にかかる投影露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１の実施の形態にかかる投影露光装置と同一の構成については同一の符号を用いて説明を行う。
【００５９】
この投影露光装置は、第１の実施の形態にかかる投影露光装置の光源装置２に代えて、光源装置２０２を備えている。この光源装置２０２は、図１０に示すように、複数の部分ミラー４０ａの集合として構成される多層膜ミラー４０を備えており、各部分ミラー４０ａの裏面側には、この部分ミラー４０ａをチルトさせるためのピエゾ素子４２が設置されている。また、制御部２４には、反射部材駆動部４４が接続されており、各ピエゾ素子４２に制御信号を出力して、各部分ミラーのチルト量の制御を行う。
【００６０】
図１１に示すように、この投影露光装置においては、多層膜ミラー４０を構成する部分ミラー４０ａのチルト量を変更することにより、多層膜ミラー４０自体の形状を変化させて開口ＡＰを通過した後の光強度分布を変化させる。図１２は、多層膜ミラー４０の第１の時刻である「時刻Ａ」における形状、多層膜ミラー４０の第２の時刻である「時刻Ｂ」における形状を示している。上述のようにミラー全体の位置を変化させるのではなく、多層膜ミラー４０自体の形状を変化させて集光後のビームパターン形状を変化させることにより所定のパルス数を積算した後の光強度分布の急激な変化を緩和させることができる。例えば、図１０に示したような８分割された多層膜ミラー４０を、ウエハＷに露光中に個々の部分ミラー４０ａのチルト量をパルス毎に変化させて部分ミラー４０ａの影の部分にも反射光が到達するようにすると、所定のパルス数を積算したときの集光点以降の照度分布は均一なものとなり、フライアイミラーによる平滑化が効果的に作用してマスクＭ上の照度分布を均一なものとすることができる。上記実施の形態では、部分ミラー４０ａをチルトさせていたが、部分ミラー４０ａを基準軸方向に平行、あるいは基準軸と垂直な方向に移動させてもよい。
【００６１】
なお、上述の実施の形態においては、コリメータミラー４、入射側反射型フライアイミラー６、射出側反射型フライアイミラー８、入射側反射型コンデンサミラー１０及び射出側反射型コンデンサミラー１２を球面ミラーにより構成しているが、回転放物面ミラー、回転楕円面ミラーなどにより構成してもよい。
【００６２】
また、上述の実施の形態においては、コリメータミラー４の反射面に多層膜を形成しているが、入射側反射型フライアイミラー６、射出側反射型フライアイミラー８、入射側反射型コンデンサミラー１０及び射出側反射型コンデンサミラー１２にもコリメータミラー４と同様に、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、珪素、珪素酸化物の内の複数の物質を堆積させた多層膜を形成してもよい。
【００６３】
また、上述の実施の形態においては、反射型フライアイ光学系を入射側反射型フライアイミラー６及び射出側反射型フライアイミラー８により構成しているが、反射型フライアイ光学系を構成するミラーの枚数は、２枚に限定されるものではなく、３枚以上の枚数を適宜選択可能である。なお、この場合においても光量損失を最小限とするために可能な限り少ない枚数でフライアイ光学系を構成することが望ましい。
【００６４】
また、上述の各位実施の形態においては、コンデンサ光学系を入射側反射型コンデンサミラー１０及び射出側反射型コンデンサミラー１２により構成しているが、反射型コンデンサ光学系を構成するミラーの枚数は、２枚に限定されるものではなく、１枚であってもよく、３枚以上の枚数を適宜選択可能である。なお、この場合においても光量損失を最小限とするために可能な限り少ない枚数でコンデンサ光学系を構成することが望ましい。
【００６５】
上述の各実施の形態にかかる露光装置では、照明光学系によってレチクル（マスク）を照明し、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（ウエハ）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、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてのウエ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き図１３のフローチャートを参照して説明する。
【００６６】
先ず、図１３のステップＳ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのウエ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Ｓ３０３において、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップＳ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのウエ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、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。
【００６７】
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。上述のマイクロデバイス製造方法によれば、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行うため、感光性基板上における解像力やコントラスト等の低下を防止することができ、極めて微細な回路パターンを有するマイクロデバイスを精度良く得ることができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、ウエハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
【００６８】
また、上述の各実施の形態にかかる露光装置では、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１４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１４において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の各実施の形態にかかる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工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、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形成工程Ｓ４０２へ移行する。
【００６９】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２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の組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１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形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１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形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ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。
【００７０】
その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４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、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行うため、感光性基板上における解像力やコントラスト等の低下を防止することができ、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスを精度良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる光源装置の概略構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる入射側反射型フライアイミラーの正面図である。
【図４】第１の実施の形態にかかる射出側反射型フライアイミラーの正面図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる光源装置の集光鏡の基準軸方向の移動を説明するための図である。
【図６】第１の実施の形態にかかる光源装置の集光鏡の基準軸方向の移動により変化する光強度分布を説明するための図である。
【図７】第２の実施の形態にかかる光源装置の概略構成を示す図である。
【図８】第２の実施の形態にかかる光源装置の集光鏡の基準軸周りの回転を説明するための図である。
【図９】第２の実施の形態にかかる光源装置の集光鏡の基準軸周りの回転により変化する光強度分布を説明するための図である。
【図１０】実施の形態にかかる多層膜ミラーの形状を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態にかかる光源装置の概略構成を示す図である。
【図１２】第３の実施の形態にかかる光源装置の多層膜ミラーの形状の変化を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
２，２００，２０２…光源装置、４…コリメータミラー、６…入射側反射型フライアイミラー、８…射出側反射型フライアイミラー、１０…入射側反射型コンデンサミラー、１２…射出側反射型コンデンサミラー、２０…放電生成プラズマ光源、２２…集光鏡、２４…制御部、２６…光源制御部、２８…第１集光鏡駆動部、３０…第２集光鏡駆動部、３２…第３集光鏡駆動部、３４…第１光源駆動部、３６…第２光源駆動部、３８…第４集光鏡駆動部、４０…多層膜ミラー、４２…ピエゾ素子、４４…、Ｍ…マスク、ＭＳ…マスクステージ、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＷＳ…ウエハステージ、Ｓ…シャッタ、Ｆ…波長選択フィルタ。
【図１】
2006019510.tif 000003
【図２】
2006019510.tif 000004
【図３】
2006019510.tif 000005
【図４】
2006019510.tif 000006
【図５】
2006019510.tif 000007
【図６】
2006019510.tif 000008
【図７】
2006019510.tif 000009
【図８】
2006019510.tif 000010
【図９】
2006019510.tif 000011
【図１０】
2006019510.tif 000012
【図１１】
2006019510.tif 000013
【図１２】
2006019510.tif 000014
【図１３】
2006019510.tif 000015
【図１４】
2006019510.tif 000016