(57)【要約】【課題】  複数の光源を切り替えて使用する場合に、光源の切り替えによらず常に安定した光の特性（ビーム特性）で後段の光学系に光を供給することができる光学装置及びかかる光学装置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、前記プラズマから放射される光を、後段の光学系に導入する光学装置であって、前記プラズマを生成する第１及び第２の光源と、前記光学系に導入する光を、前記第１の光源からの光と前記第２の光源からの光とに切り替える切り替え手段と、前記第１と第２の光源の少なくとも一方からの光の特性を計測する計測手段と、前記計測手段の計測結果に基づいて、前記第１と第２の光源の少なくとも一方からの光の特性を調整する調整手段とを有することを特徴とする光学装置を提供する。【選択図】          図１
2006203135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を、後段の光学系に導入する光学装置であって、
前記プラズマを生成する第１及び第２の光源と、
前記光学系に導入する光を、前記第１の光源からの光と前記第２の光源からの光とに切り替える切り替え手段と、
前記第１と第２の光源の少なくとも一方からの光の特性を計測する計測手段と、
前記計測手段の計測結果に基づいて、前記第１と第２の光源の少なくとも一方からの光の特性を調整する調整手段とを有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記調整手段は、前記第１と第２の光源からの光の特性が実質的に等しくなるように調整することを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記光の特性は、前記後段の光学系に対する光の位置、前記後段の光学系に対する光の角度及び前記後段の光学系に導入される光の光量のうち少なくとも一を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の光学装置。
【請求項４】
前記切り替え手段は、前記第１及び前記第２の光源の一からの光を切り替え可能に前記後段の光学系に反射する反射部材を有することを特徴とする請求項１乃至２のうちいずれか一項記載の光学装置。
【請求項５】
前記調整手段は、前記反射部材と前記第２の光源の少なくとも一方の位置と角度の少なくとも一方を変えることで前記光の特性を調整することを特徴とする請求項４記載の光学装置。
【請求項６】
前記切り替え手段は、前記第１及び第２の光源を切り替え可能に保持することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の光学装置。
【請求項７】
前記調整手段は、前記第１と第２の光源の少なくとも一方の位置と角度の少なくとも一方を変えることで前記光の特性を調整することを特徴とする請求項６記載の光学装置。
【請求項８】
前記調整手段は、前記光を前記後段の光学系に導入する導入時間を変えることで前記光の特性を調整することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の光学装置。
【請求項９】
前記調整手段は、前記プラズマの生成回数を変えることで前記光の特性を調整することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の光学装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の光源は、電極にガスを流して放電することによって前記プラズマを生成し、前記調整手段は、前記電極に印可する電圧を変えることで前記光の特性を調整することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の光学装置。
【請求項１１】
前記光は、２０ｎｍ以下の波長を有することを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の光学装置。
【請求項１２】
プラズマを生成する複数の光源を有し、前記プラズマから放射される光を、後段の光学系に導入する光学装置の調整方法であって、
前記後段の光学系に前記光を導入する光源を切り替えるステップと、
前記光源を切り替えた際に、切り替えた光源からの光の特性を計測するステップと、
前記計測ステップの計測結果に基づいて、切り替えた光源からの光の特性を調整するステップとを有することを特徴とする調整方法。
【請求項１３】
前記切り替えステップは、所定の時間又は前記光源の温度に基づいて行われることを特徴とする請求項１２記載の調整方法。
【請求項１４】
前記計測ステップ及び前記調整ステップは、前記光源を切り替える毎に行うことを特徴とする請求項１２記載の調整方法。
【請求項１５】
プラズマを生成する複数の光源を有し、前記プラズマから放射される光を、後段の光学系に導入する光学装置の調整方法であって、
前記複数の光源を切り替えながら、前記複数の光源毎に前記光の特性を計測するステップと、
前記複数の光源の各々の光の特性が等しくなるように、前記光の特性を調整する調整量を前記複数の光源毎に算出し、前記複数の光源の各々と前記調整量との関係を示す調整テーブルを作成するステップと、
前記複数の光源を切り替えた際に、前記調整テーブルを参照して前記光の特性を調整するステップとを有することを特徴とする調整方法。
【請求項１６】
前記複数の光源を切り替えた際に変動する前記光の特性の再現性を計測するステップと、
前記再現性が許容範囲外の場合に、前記光源を切り替える毎に前記光の特性を計測するステップと、
前記計測ステップの計測結果に基づいて、前記光の特性を調整するステップとを更に有することを特徴とする請求項１５記載の調整方法。
【請求項１７】
請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の光学装置と、
パターンを有するレチクルを、前記光学装置が発生する光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処理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１８】
請求項１７記載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、一般には、露光装置に係り、特に、ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、液晶パネルなどの表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、ＣＣＤなどの撮像素子といった各種デバイス、マイクロメカニクスで用いる微細パターンの製造に用いられる露光装置の光源及びその調整に関する。本発明は、Ｘ線や極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を光源として利用する露光装置に好適である。
【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（又はマスク）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縮小投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
縮小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し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められ、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と用いられる紫外線光の波長は短くなってきた。
【０００４】
しかし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外線光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、０．１μｍ以下の非常に微細な回路パターンを効率よく転写するために、紫外線光よりも更に波長が短い、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度の極端紫外線（ＥＵＶ）光を用いた縮小投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と称する。）が開発されている。ＥＵＶ露光装置は、レーザー光をターゲット材に照射することによってプラズマを発生させてＥＵＶ光を発生させるレーザープラズマ光源や、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を、光源として典型的に使用する。
【０００５】
ＥＵＶ光の波長領域では、物質による光の吸収が非常に大きくなるので、可視光や紫外線光で用いられるような光の屈折を利用した屈折型光学系（レンズを用いた光学系）は、レンズ等の光学部材に対するＥＵＶ光の透過率が悪く、実用的ではない。そこで、光の反射を利用した反射型光学系が用いられる。
【０００６】
また、ＥＵＶ光は、気体によっても強く吸収される。例えば、１０［Ｐａ］の空気で満たされた空間を波長１３ｎｍのＥＵＶ光が１［ｍ］伝播した場合、約５０％のＥＵＶ光が吸収されてしまう。気体によるＥＵＶ光の吸収を回避するためには、ＥＵＶ光が伝播する空間を少なくとも１０−１［Ｐａ］以下、好ましくは、１０−３［Ｐａ］以下の圧力に維持する必要がある。
【０００７】
更に、ＥＵＶ光が照射される光学部材（例えば、ミラーやレチクル）が配置された空間に炭化水素などの炭素を含む分子が残留していた場合、光照射によって光学部材の表面に炭素が次第に付着し、かかる炭素がＥＵＶ光を吸収するために反射率が低下してしまう。光学部材の表面への炭素付着を防止するためには、ＥＵＶ光が照射される光学部材が配置された空間を少なくとも１０−４［Ｐａ］以下、好ましくは、１０−６［Ｐａ］以下に維持する必要がある。
【０００８】
ＥＵＶ光源もミラーやレチクルと同様に、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、かかる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る。この場合、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が溶融してしまう。
【０００９】
そこで、光源温度を常に正常な温度範囲に維持して電極の損傷を防ぐため、電極への印加電圧を下げてＥＵＶ光の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、何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有効である（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２９４４９１号公報
【特許文献２】特開２００３−１８５７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、光源の切り替えによってＥＵＶ光のビーム位置、ビーム角度及び強度など（以下、「ビーム特性」と称する。）が変わってしまう場合があるが、従来技術は複数の光源を切り替えた際にビーム特性を調整することを提案していなかった。例えば、光学系で取り込めるエテンデュ（光学系の取り込みの立体角×像の面積）は決まっているため、ＥＵＶ光のビーム位置及びビーム角度が変動すると、光源からの光が十分に取り込めず、装置のスループットが低下してしまう。
【００１１】
また、照明系には高い照度均一性でレチクルを照明する機能が要求されるが、光源を切り替えた際にＥＵＶ光のビーム位置が変動すると、レチクル上の照度均一性が低下する可能性がある。更に、近年の半導体素子の微細化に伴い、レチクル上の照明光の角度均一性も求められるようになってきたが、光源を切り替えた際にＥＵＶ光のビーム角度が変動すると、角度均一性が低下する。勿論、ＥＵＶ光の強度が変動しても、装置のスループットの低下を招いたり、電極への印可電圧を上げなければならなくなってしまう。
【００１２】
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、光源の切り替えによらず常に安定した光の特性（ビーム特性）で後段の光学系に光を供給することができる光学装置及びかかる光学装置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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての光学装置は、プラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を、後段の光学系に導入する光学装置であって、前記プラズマを生成する第１及び第２の光源と、前記光学系に導入する光を、前記第１の光源からの光と前記第２の光源からの光とに切り替える切り替え手段と、前記第１と第２の光源の少なくとも一方からの光の特性を計測する計測手段と、前記計測手段の計測結果に基づいて、前記第１と第２の光源の少なくとも一方からの光の特性を調整する調整手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の別の側面としての調整方法は、プラズマを生成する複数の光源を有し、前記プラズマから放射される光を、後段の光学系に導入する光学装置の調整方法であって、前記後段の光学系に前記光を導入する光源を切り替えるステップと、前記光源を切り替えた際に、切り替えた光源からの光の特性を計測するステップと、前記計測ステップの計測結果に基づいて、切り替えた光源からの光の特性を調整するステップとを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の更に別の側面としての調整方法は、プラズマを生成する複数の光源を有し、前記プラズマから放射される光を、後段の光学系に導入する光学装置の調整方法であって、前記複数の光源を切り替えながら、前記複数の光源毎に前記光の特性を計測するステップと、前記複数の光源の各々の光の特性が等しくなるように、前記光の特性を調整する調整量を前記複数の光源毎に算出し、前記複数の光源の各々と前記調整量との関係を示す調整テーブルを作成するステップと、前記複数の光源を切り替えた際に、前記調整テーブルを参照して前記光の特性を調整するステップとを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、上述の光学装置と、パターンを有するレチクルを、前記光学装置が発生する光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処理体に投影する投影光学系とを有することを特徴とする。
【００１７】
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を現像するステップとを有することを特徴とする。
【００１８】
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】
【００１９】
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、光源の切り替えによらず常に安定した光の特性（ビーム特性）で後段の光学系に光を供給することができる光学装置及びかかる光学装置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】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての光学装置について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の光学装置１の構成を示す概略断面図である。
【００２１】
光学装置１は、プラズマを生成し、かかるプラズマから放射される光を、後段の光学系に導入（供給）する。光学装置１は、本実施形態では、ＥＵＶ露光装置に適用可能な光源装置として具現化される。光学装置１は、図１に示すように、複数の光源１０と、切り替え手段２０と、計測手段３０と、調整手段４０とを有する。
【００２２】
光源１０は、ターゲット（標的部材）にレーザー光を照射してプラズマを生成し、かかるプラズマからＥＵＶ光（２０ｎｍ以下の波長を有する光）を発生させるレーザープラズマ光源、又は、電極にガスを流して放電することによってプラズマを生成してＥＵＶ光を発生させる放電型プラズマ光源である。なお、光源は、発光点であるプラズマだけで定義される場合と、プラズマとプラズマから放射される光を集光するための集光ミラーとで定義される場合があるが、本出願では何れの場合も含むものとする。
【００２３】
光源１０は、本実施形態では、第１の光源１０ａと第２の光源１０ｂで構成され、互いに対向した位置（即ち、後述する反射ミラー２２を中心とし、ＸＺ平面において、第１の光源１０ａ又は第２の光源１０ｂから１８０度回転した位置）に配置されている。但し、光源１０の個数は２つに限定するものではなく、例えば、後述する反射ミラー２２を中心とし、ＸＺ平面において、第１の光源１０ａから９０度回転した位置に第３の光源を、同様に、第２の光源１０ｂから９０度回転した位置に第４の光源を配置するなど、複数であればよい。また、光源１０の配置も第１の光源１０ａと第２の光源１０ｂとをＸＺ平面において対向して配置することに限定するものではなく、図２に示すように、後述する反射ミラー２２を中心とし、ＸＹ平面において、第１の光源１０ａから適当な角度回転した位置に第２の光源１０ｂを配置しても構わない。換言すれば、後述する切り替え手段２０が、後段の光学系ＯＳにＥＵＶ光を導入する光源１０を切り替え可能なように配置すればよい。ここで、図２は、複数の光源１０の配置の一例を示す概略断面図である。
【００２４】
複数の光源１０は、同時にはＥＵＶ光を発光せず、順次切り替わって発光する。発光する光源は、反射ミラー２２との位置関係によって決まり、後段の光学系ＯＳに光を導入する光源１０（図１では、第１の光源１０ａ）だけが発光し、他の光源１０（図１では、第２の光源１０ｂ）は発光しない。このように複数の光源１０を切り替えて使用することで、発光していない光源を停止期間中に十分に冷却することができる。即ち、光源１０の熱負荷は、光源１０の出力を上げることができない大きな原因の一つであるが、複数の光源１０を順次切り替えて冷却することで、熱負荷の影響を緩和させることができる。
【００２５】
切り替え手段２０は、後段の光学系ＯＳにＥＵＶ光を導入する光源１０を切り替える、例えば、第１の光源１０ａから第２の光源１０ｂに、又は、第２の光源１０ｂから第１の光源１０ａに切り替える機能を有する。切り替え手段２０は、本実施形態では、反射ミラー２２と、ミラーステージ２４とを有する。
【００２６】
反射ミラー２２は、複数の光源１０の一（第１の光源１０ａ又は第２の光源１０ｂ）から射出されるＥＵＶ光を反射し、後段の光学系ＯＳに導光する。反射ミラー２２は、ミラーステージ２４によって、移動（即ち、回転や直線駆動など）可能に保持される。
【００２７】
ミラーステージ２４は、回転軸ＲＡを中心として回転可能に、且つ、ＸＹＺ方向への直線駆動可能に、反射ミラー２２を保持する。また、ミラーステージ２４は、回転軸ＲＡに対する反射ミラー２４の角度も変更可能に、反射ミラー２２を保持する。ミラーステージ２４は、例えば、図示しない真空内回転モータを利用して、反射ミラー２２を回転及び直線駆動する。ミラーステージ２４は、本実施形態では、反射ミラー２２を１８０度回転させることで、後段の光学系ＯＳにＥＵＶ光を導入する光源１０を切り替える。
【００２８】
計測手段３０は、光源１０から射出されるＥＵＶ光の特性（ビーム特性）を計測する機能を有し、本実施形態では、特に、切り替え手段２０が切り替えた光源１０からのＥＵＶ光のビーム特性を計測する。計測手段３０の計測結果は、後述する調整手段４０に送信される。ここで、ビーム特性とは、後段の光学系ＯＳに対するＥＵＶ光の位置、後段の光学系ＯＳに対するＥＵＶ光の角度、後段の光学系ＯＳに導入されるＥＵＶ光の光量の少なくとも一を含み、計測手段３０は、本実施形態では、後段の光学系ＯＳに配置された角度センサ３２、位置センサ３４及び光量センサ３６とを有する。
【００２９】
角度センサ３２は、例えば、図３に示すように、ＥＵＶ光を検出する８つのフォトダイオード３２ａを取り付け台３２ｂに配置して構成され、後段の光学系ＯＳの瞳位置に配置される。後段の光学系ＯＳに対するＥＵＶ光の位置が変動していない場合、ＥＵＶ光は８つのフォトダイオード３２ａに均等に照射されるため、８つのフォトダイオード３２ａが検出するエネルギーは均一になる。一方、後段の光学系ＯＳに対するＥＵＶ光の位置が変動している場合、ＥＵＶ光は８つのフォトダイオード３２ａに均等に照射されないため、８つのフォトダイオード３２ａが検出するエネルギーは不均一になる。ここで、図３は、角度センサ３２の構成の一例を示す概略平面図である。
【００３０】
位置センサ３４は、例えば、図４に示すように、ＥＵＶ光を検出する４つのフォトダイオード３４ａと、中央にピンホール３４ｂを有する４分割フォトダイオードで構成され、光源１０の実像位置に配置される。後段の光学系ＯＳに対するＥＵＶ光の位置が変動していない場合、ＥＵＶ光はピンホール３４ｂの中心部分に照射されるため、４つのフォトダイオード３４ａが検出するエネルギーは均一になる。一方、後段の光学系ＯＳに対するＥＵＶ光の位置が変動している場合、ＥＵＶ光はピンホール３４ｂの中心部分に照射されていないため、４つのフォトダイオード３４ａが検出するエネルギーは不均一になる。ここで、図４は、位置センサ３４の構成の一例を示す概略平面図である。
【００３１】
光量センサ３６は、例えば、ＥＵＶ光を検出するフォトダイオードで構成され、光源１０の被照明面（例えば、露光装置ではレチクル）の位置に配置される。
【００３２】
角度センサ３２、位置センサ３４及び光量センサ３６には、図示しない移動機構が接続されており、ＥＵＶ光の光路に挿脱可能に構成される。これにより、角度センサ３２、位置センサ３４及び光量センサ３６は、ＥＵＶ光のビーム特性を測定する必要がない場合、例えば、後段の光学系ＯＳにＥＵＶ光を導入する場合には、ＥＵＶ光を遮らないように光路から退避する。なお、角度センサ３２、位置センサ３４及び光量センサ３６の位置は、基準位置に配置された図示しないレーザー干渉計で監視され、高精度に再現することができる。
【００３３】
調整手段４０は、光源１０、ミラーステージ２４、計測手段３０（角度センサ３２、位置センサ３４及び光量センサ３６）と電気的に接続され、計測手段３０の計測結果に基づいて、複数の光源１０からのＥＵＶ光のビーム特性が全て等しくなるように、ＥＵＶ光のビーム特性を調整する。具体的には、調整手段４０は、光源１０のプラズマの発光回数及び強度やミラーステージ２４を介して反射ミラー２２の位置及び角度を調整することによって、ＥＵＶ光のビーム特性を調整する。
【００３４】
上述したように、光源１０の切り替えにより、ＥＵＶ光のビーム特性（後段の光学系ＯＳに対するＥＵＶ光の位置、後段の光学系ＯＳに対するＥＵＶ光の角度、後段の光学系ＯＳに導入されるＥＵＶ光の光量など）は変動してしまう。かかる変動の原因としては、光源１０の位置や光量、反射ミラー２２の回転軸ＲＡのずれなどが挙げられる。例えば、図１では、反射ミラー２２の角度が光源１０からのＥＵＶ光に対して４５度でない場合、設計値に対してＥＵＶ光の角度が変動してしまう。また、反射ミラー２２の角度が光源１０からのＥＵＶ光に対して４５度であっても、反射ミラー２２の位置がずれている場合、ＥＵＶ光は平行移動してしまう。
【００３５】
本発明の調整手段４０は、光源１０の切り替えによって生じるＥＵＶ光のビーム特性の変動を抑え、どの光源からのＥＵＶ光であっても等しいビーム特性で後段の光学系ＯＳに導入することができる。以下、図１及び図５を参照して、調整手段４０の具体的な調整方法（即ち、光源１０を切り替えた際に変動するＥＵＶ光のビーム特性の調整）について説明する。なお、本実施形態では、第２の光源１０ｂから第１の光源１０ａに、更に、第１の光源１０ａから第２の光源１０ｂに切り替える場合を例に説明する。ここで、図５は、本発明の一側面としての調整方法のタイミングチャートであって、図５（ａ）は後段の光学系ＯＳに導入するＥＵＶ光の導入タイミング（例えば、露光装置では露光タイミング）を、図５（ｂ）は第１の光源１０ａの発光タイミングを、図５（ｃ）は第２の光源１０ｂの発光タイミングを、図５（ｄ）は光源１０の切り替えタイミングを、図５（ｅ）は光源１０から射出されるＥＵＶ光のビーム特性の計測及び調整タイミングを示す。
【００３６】
まず、後段の光学系ＯＳにＥＵＶ光を導入する第１の光源１０ａの位置に反射ミラー２２を回転させる（図５（ｄ）に示すタイミングＣＴ１）。そして、第１の光源１０ａを予備発光させ（図５（ｂ）に示すタイミングＰＴ１）、第１の光源１０ａから射出されるＥＵＶ光のビーム特性を計測する（図５（ｅ）に示すタイミングＭＴ１）。
【００３７】
ここで、まず、後段の光学系ＯＳに対するＥＵＶ光の角度を算出する手順について説明する。なお、理解を容易にするため、図１に示すように、後段の光学系ＯＳが１つのミラーで構成されている場合を考える。光源１０の発光点（プラズマ位置）と後段の光学系ＯＳのミラーとは、十分に離れて配置されており、角度センサ３２は後段の光学系ＯＳのミラーの近傍に配置されている。図３に示したような８つのフォトダイオード３２ａ（角度センサ３２）で計測された強度の重心位置からＥＵＶ光の中心位置を求め、計測されたＥＵＶ光の中心と設計値の光軸中心との距離を算出する。次いで、ＥＵＶ光の中心と設計値の光軸中心との距離と、光源１０の発光点から角度センサ３２までの距離との比から、反射ミラー２２の角度の変動量を算出する。なお、後段の光学系ＯＳが複数のミラーで構成されている場合でも、ＥＵＶ光の中心と設計値の光軸中心との距離は、ＥＵＶ光の角度と位置に依存しているため、後段の光学系ＯＳの情報に基づいて、後段の光学系に対するＥＵＶ光の角度の変動量を算出することができる。
【００３８】
次に、後段の光学系ＯＳに対するＥＵＶ光の位置を算出する手順について説明する。図４に示したような４分割フォトダイオード（位置センサ３４）で計測された強度の重心位置からＥＵＶ光の中心位置を求め、計測されたＥＵＶ光の中心と設計値の光軸中心との距離を算出する。次いで、後段の光学系ＯＳの情報から、計測位置でのＥＵＶ光の大きさと光源１０でのＥＵＶ光の大きさとの倍率を求め、かかる倍率に基づいて、後段の光学系ＯＳに対するＥＵＶ光の位置の変動量を算出する。
【００３９】
また、後段の光学系ＯＳに導入されるＥＵＶ光の強度は、光量センサ３６で計測される。計測されたＥＵＶ光の強度に基づいて、最適な光量が後段の光学系ＯＳに導入されるように、ＥＵＶ光を導入する導入時間（露光装置では、露光に必要な照射時間）が算出される。勿論、光源１０の発光回数や強度を調整することで、最適な光量が後段の光学系ＯＳに導入されるようにしてもよい。なお、露光装置の場合には、レチクル及びウェハのスキャン速度の調整によって、最適な光量がウェハ上に照射されるようにすることも可能である。
【００４０】
調整手段４０は、算出されたＥＵＶ光のビーム特性の変動量に基づいて、ミラーステージ２４を介して反射ミラー２２の位置を調整する。これにより、第１の光源１０ａから射出されるＥＵＶ光の位置及び角度が調整される（図５（ｅ）に示すタイミングＭＴ１）。なお、反射ミラー２２の調整は、後段の光学系ＯＳへのＥＵＶ光の導入を開始するまでに終了する。勿論、光源１０の位置を調整することが可能であれば、第１の光源１０ａの位置を調整することで、第１の光源１０ａから射出されるＥＵＶ光の位置及び角度を調整してもよい。更に、ＥＵＶ光のビーム特性の計測及び反射ミラー２２の位置の調整は、繰り返し行ってもよい。これにより、反射ミラー２２の位置精度（即ち、ＥＵＶ光のビーム特性の調整精度）の向上が見込まれる。
【００４１】
第１の光源１０ａから射出するＥＵＶ光の後段の光学系ＯＳへの導入は、図５（ａ）に示すタイミングＳＴ１で行われる。ＥＵＶ光の導入時間は、上述したように、光量センサ３６で計測されたＥＵＶ光の強度に基づいて決定される。
【００４２】
第１の光源１０ａから射出するＥＵＶ光の後段の光学系ＯＳへの導入が終了すると、図５（ｄ）のタイミングＣＴ２に示すように、第２の光源１０ｂの位置に反射ミラー２２を回転させ、後段の光学系ＯＳにＥＵＶ光を導入する光源１０を、第１の光源１０ａから第２の光源１０ｂに切り替える。そして、第２の光源１０ｂを予備発光させ（図５（ｃ）に示すタイミングＰＴ２）、第２の光源１０ｂから射出されるＥＵＶ光のビーム特性を計測する（図５（ｅ）に示すタイミングＭＴ２）。
【００４３】
調整手段４０は、第２の光源１０ｂから射出されるＥＵＶ光のビーム特性の変動量に基づいて、ミラーステージ２４を介して反射ミラー２２の位置を調整する。これにより、第２の光源１０ｂから射出されるＥＵＶ光の位置及び角度が調整される（図５（ｅ）に示すタイミングＭＴ２）。また、後段の光学系ＯＳに導入されるＥＵＶ光の光量が最適となるように、ＥＵＶ光を導入する導入時間や第２の光源１０ｂの発光回数や強度を調整する。
【００４４】
第２の光源１０ｂから射出するＥＵＶ光の後段の光学系ＯＳへの導入は、図５（ａ）に示すタイミングＳＴ２で行われる。第２の光源１０ｂを用いて後段の光学系ＯＳにＥＵＶ光を導入している間に、第１の光源１０ａは十分に冷却される。
【００４５】
第２の光源１０ｂから射出するＥＵＶ光の後段の光学系ＯＳへの導入が終了すると、図５（ｄ）のタイミングＣＴ３に示すように、第１の光源１０ａの位置に反射ミラー２２を回転させ、後段の光学系ＯＳにＥＵＶ光を導入する光源１０を、第２の光源１０ｂから第１の光源１０ａに切り替える。次いで、第１の光源１０ａの予備発光（図５（ｂ）に示すタイミングＰＴ３）、第１の光源１０ａから射出されるＥＵＶ光のビーム特性の計測及び調整（図５（ｅ）に示すタイミングＭＴ３）などを繰り返す。
【００４６】
このように、光源１０を切り替える際に、切り替えた光源１０からのＥＵＶ光のビーム特性を計測し、設計値と等しくなるように（即ち、複数の光源１０から射出されるＥＵＶ光のビーム特性の各々が等しくなるように）補正及び調整することで、光源１０を切り替えても常に安定したビーム特性でＥＵＶ光を後段の光学系ＯＳに導入することができる。
【００４７】
本実施形態では、２つの光源（第１の光源１０ａ及び第２の光源１０ｂ）の場合を説明したが、例えば、上述したように、４つの光源を用いる場合でも、光源を切り替える毎にＥＵＶ光のビーム特性を計測し、計測結果に基づいて補正及び調整することで、いずれの光源を用いた場合でも等しいビーム特性でＥＵＶ光を供給することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、ＥＵＶ光のビーム特性として、ＥＵＶ光の位置、ＥＵＶ光の角度及びＥＵＶ光の光量を調整の対象としたが、調整するＥＵＶ光のビーム特性は、これらの３つに限定するわけではない。例えば、ＥＵＶ光を導入する後段の光学系の条件からＥＵＶ光の位置に対する要求が厳しく、ＥＵＶ光の角度に対する要求が緩ければ、ＥＵＶ光の位置だけを調整してもよい。また、それぞれの光源からのＥＵＶ光の強度が十分に均等であれば、ＥＵＶ光の強度の計測及び調整を行わなくてもよい。
【００４９】
なお、本実施形態では、光源を切り替える毎にＥＵＶ光のビーム特性を計測し、かかる計測結果に基づいて補正及び調整を行っていたが、光源の切り替えによるＥＵＶ光のビーム特性の変動量に再現性がある場合には、光源を切り替える毎にＥＵＶ光のビーム特性を計測する必要はない。例えば、光学装置の初期設定の際に各光源から射出されるＥＵＶ光のビーム特性を計測してＥＵＶ光のビーム特性を調整するための調整テーブルを作成し、かかる調整テーブルを参照して光源から射出されるＥＵＶ光のビーム特性を調整してもよい。
【００５０】
図６は、調整テーブルを参照してＥＵＶ光のビーム特性の調整方法を説明するためのフローチャートである。図６を参照するに、光学装置１及び後段の光学系ＯＳの初期設定完了後、実際に光学装置１が後段の光学系ＯＳにＥＵＶ光を導入するときと同様の条件で、光源１０を発光させ、計測手段３０（位置センサ３２、角度センサ３４及び光量センサ３６）を用いて、ＥＵＶ光のビーム特性を計測する（ステップ１００２）。かかる計測結果を基に、ＥＵＶ光のビーム特性が最適となる（即ち、光源１０から射出されるＥＵＶ光のビーム特性が全て等しくなる）ために必要な調整量（例えば、反射ミラー２２の位置を移動させる移動量及び方向など）を算出する（ステップ１００４）。次いで、全ての光源１０について、ＥＵＶ光のビーム特性の計測及び調整量の算出が完了したか判断し（ステップ１００６）、完了していなければ、光源１０を切り替えて（ステップ１００８）、ステップ１００２及びステップ１００４を繰り返す。
【００５１】
全ての光源１０について、ＥＵＶ光のビーム特性の計測及び調整量の算出が完了すると、光源１０の切り替えとＥＵＶ光のビーム特性の計測を繰り返し、光源１０の切り替えによるＥＵＶ光のビーム特性の変動の再現性を計測する（ステップ１０１０）。次いで、かかる再現性が許容範囲内であるかどうか判断し（ステップ１０１２）、ＥＵＶ光のビーム特性の変動に再現性がない場合には、例えば、光源１０を切り替える毎にＥＵＶ光のビーム特性の計測及び調整（即ち、上述した調整方法）を行う（ステップ１０１４）。
【００５２】
ＥＵＶ光のビーム特性の変動に再現性がある場合には、ステップ１００４の調整量の計測に基づいて、図７に示すような、調整テーブルを作成する（ステップ１０１６）。図７は、調整テーブルの一例を示す図である。本実施形態では、光源１０を切り替えた際に、各光源１０（例えば、第１の光源１０ａ及び第２の光源１０ｂ）に対して必要とされる反射ミラー２２の移動量（直線駆動及び回転量）と、各光源１０の相対強度とを示す調整テーブルを示している。そして、光源１０を切り替える毎に調整テーブルを参照して、ＥＵＶ光のビーム特性の調整を行う（ステップ１０１８）。なお、光源１０の強度調整は、例えば、放電型プラズマ光源の場合、電極への印加電圧を調整することで行われる。
【００５３】
本実施形態では、光学装置１及び後段の光学系ＯＳの初期設定完了後に、各光源１０から射出されるＥＵＶ光の特性を計測して調整テーブルを作成したが、かかる調整テーブルの作成は初期設定時だけに限るものではなく、例えば、光学装置１のメンテナンス時にも調整テーブルを更新することが好ましい。
【００５４】
なお、これまでの説明では、反射ミラー２２及びステージミラー２４で切り替え手段２０を構成し、反射ミラー２２を回転させることによって、光源１０を切り替えていたが、図８に示すように、光源１０を駆動することによって光源１０を切り替えてもよい。これにより、切り替え手段２０を構成する反射ミラー２２が不要となるため、構成を簡易にすることが可能となる。また、反射ミラー２２を介することなく後段の光学系ＯＳにＥＵＶ光を導入することができるため、反射によるＥＵＶ光の光量損失を防止することができる。ここで、図８は、光源装置１の別の構成を示す概略断面図である。
【００５５】
図８を参照するに、複数の光源１０（第１の光源１０ａ及び第２の光源１０ｂ）がアレイ状に配置された光源ステージ２６を切り替え手段２０として構成する。光源ステージ２６は、ＸＹＺ方向への直線駆動可能に、且つ、各軸を中心として回転可能に、光源１０を保持する。光源ステージ２６は、光源１０を駆動することで、後段の光学系ＯＳにＥＵＶ光を導入する光源１０を切り替える。光源１０を切り替えた際のＥＵＶ光の特性の調整は、上述した調整方法と同様であるが、光源ステージ２６を駆動する（即ち、光源１０を移動させる）ことで、切り替えた光源１０から射出されるＥＵＶ光の特性（後段の光学系ＯＳに対するＥＵＶ光の位置及び角度）を調整する。なお、後段の光学系ＯＳに導入するＥＵＶ光の光量の調整は、上述したように、光源１０の発光回数などで調整する。
【００５６】
以下、図９を参照して、本発明の光源装置１を適用した例示的な露光装置１００について説明する。ここで、図９は、本発明の一側面としての露光装置１００の構成を示す概略断面図である。
【００５７】
本発明の露光装置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。かかる露光装置は、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。
【００５８】
図９を参照するに、露光装置１００は、照明装置１１０と、レチクル１２０を載置するレチクルステージ１２５と、投影光学系１３０と、被処理体１４０を載置するウェハステージ１４５と、アライメント検出機構１５０と、フォーカス位置検出機構１６０とを有する。
【００５９】
また、図９に示すように、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低く、残留ガス（高分子有機ガスなど）成分との反応によりコンタミを生成してしまうため、少なくとも、ＥＵＶ光ＥＬが通る光路中（即ち、光学系全体）は真空環境ＶＣとなっている。
【００６０】
照明装置１１０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１２０を照明する照明装置であって、光学装置１と、照明光学系１１４とを有する。
【００６１】
光学装置１は、上述した通りのいかなる形態をも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。光学装置１を用いることで、光源１０の切り替えによって生じるＥＵＶ光のビーム特性の変動を抑え、常に安定したビーム特性でＥＵＶ光を後段の照明光学系１１４に供給することができ、露光性能（例えば、スループット）の低下を防止することができる。
【００６２】
照明光学系１１４は、集光ミラー１１４ａ、オプティカルインテグレーター１１４ｂから構成される。集光ミラー１１４ａは、レーザープラズマからほぼ等方的に放射される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１１４ｂは、レチクル１２０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系１１４は、レチクル１２０と共役な位置に、レチクル１２０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャを有してもよい。
【００６３】
レチクル１２０は、反射型レチクルで、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、レチクルステージ１２５に支持及び駆動されている。レチクル１２０から発せられた回折光は、投影光学系１３０で反射されて被処理体１４０上に投影される。レチクル１２０と被処理体１４０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１２０と被処理体１４０を走査することによりレチクル１２０のパターンを被処理体１４０上に縮小投影する。
【００６４】
レチクルステージ１２５は、レチクル１２０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１２５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１２５を駆動することでレチクル１２０を移動することができる。露光装置１００は、レチクル１２０と被処理体１４０を同期した状態で走査する。ここで、レチクル１２０又は被処理体１４０面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、レチクル１２０又は被処理体１４０面内に垂直な方向をＺとする。
【００６５】
投影光学系１３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）１３０ａを用いて、レチクル１２０面上のパターンを像面である被処理体１４０上に縮小投影する。複数のミラー１３０ａ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１２０と被処理体１４０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系１３０の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程である。
【００６６】
被処理体１４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体１４０には、フォトレジストが塗布されている。
【００６７】
ウェハステージ１４５は、ウェハチャックを介して被処理体１４５を支持する。ウェハステージ１４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体１４０を移動する。レチクル１２０と被処理体１４０は、同期して走査される。また、レチクルステージ１２５の位置とウェハステージ１４５との位置は、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。
【００６８】
アライメント検出機構１５０は、レチクル１２０の位置と投影光学系１３０の光軸との位置関係、及び、被処理体１４０の位置と投影光学系１３０の光軸との位置関係を計測し、レチクル１２０の投影像が被処理体１４０の所定の位置に一致するようにレチクルステージ１２５及びウェハステージ１４５の位置と角度を設定する。
【００６９】
フォーカス位置検出機構１６０は、被処理体１４０面でフォーカス位置を計測し、ウェハステージ１４５の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体１４０面を投影光学系１３０による結像位置に保つ。
【００７０】
露光において、光学装置１から射出されたＥＵＶ光はレチクル１２０を照明し、投影光学系１３０によりレチクル１２０面上のパターンを被処理体１４０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１２０と被処理体１４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル１２０の全面を露光する。露光装置１００に用いられる光学装置１は、レチクル１２０を均一に照明するためのＥＵＶ光を、常に安定したビーム特性で供給することができる。従って、露光装置１００は、優れた露光性能を達成し、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。
【００７１】
次に、図１０及び図１１を参照して、上述の露光装置１００を利用したデバイスの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（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。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、マスクとウェハを用いて本発明の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。
【００７２】
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、上述の露光装置１００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（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。かかる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。
【００７３】
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】
【００７４】
【図１】本発明の一側面としての光学装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す複数の光源の配置の一例を示す概略断面図である。
【図３】図１に示す角度センサの構成の一例を示す概略平面図である。
【図４】図１に示す位置センサの構成の一例を示す概略平面図である。
【図５】本発明の一側面としての調整方法のタイミングチャートである。
【図６】本発明の一側面としての調整方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】図６に示すステップ１０１６で作成される調整テーブルの一例を示す図である。
【図８】本発明の光源装置の別の構成を示す概略断面図である。
【図９】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【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】
【００７５】
１                        光学装置
１０                      光源
１０ａ                    第１の光源
１０ｂ                    第２の光源
２０                      切り替え手段
２２                      反射ミラー
２４                      ミラーステージ
２６                      光源ステージ
３０                      計測手段
３２                      角度センサ
３２ａ                    フォトダイオード
３２ｂ                    取り付け台
３４                      位置センサ
３４ａ                    フォトダイオード
３４ｂ                    ピンホール
３６                      光量センサ
４０                      調整手段
１００                    露光装置
１１０                    照明装置
１２０                    レチクル
１３０                    投影光学系
１４０                    被処理体
ＯＳ                      光学系
【図１】
2006203135.tif 000003
【図２】
2006203135.tif 000004
【図３】
2006203135.tif 000005
【図４】
2006203135.tif 000006
【図５】
2006203135.tif 000007
【図６】
2006203135.tif 000008
【図７】
2006203135.tif 000009
【図８】
2006203135.tif 000010
【図９】
2006203135.tif 000011
【図１０】
2006203135.tif 000012
【図１１】
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