(57)【要約】      （修正有）【課題】  光源の寿命を正確に判定し、優れた露光性能を発揮することができる露光装置、判定方法及びデバイス製造方法を提供する。【解決手段】  プラズマを生成する生成機構１１０と、前記プラズマから放射される光を集光する集光ミラー１２０と、前記生成機構及び前記集光ミラーを収納し、前記集光ミラーで集光された前記光の集光点の位置と略一致する位置に開口を有する真空容器とを有する光源部１３０と、前記光源部からの前記光でレチクルを照明する照明光学系４００とを有し、前記レチクルのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、前記集光点の射出側において、前記集光点からの光を検出する検出手段２００と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記光源部の寿命の判定を行う判定手段３００とを有することを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】図１
2006134974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを生成する生成機構と、前記プラズマから放射される光を集光する集光ミラーと、前記生成機構及び前記集光ミラーを収納し、前記集光ミラーで集光された前記光の集光点の位置と略一致する位置に開口を有する真空容器とを有する光源部と、前記光源部からの前記光でレチクルを照明する照明光学系とを有し、前記レチクルのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
前記集光点の射出側において、前記集光点からの光を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記光源部の寿命の判定を行う判定手段とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記検出手段の入射側に配置され、前記光を反射する多層膜ミラーを更に有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】
前記多層膜ミラーは、前記集光点の射出側に配置されることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記集光ミラーは、前記光を反射する多層膜を有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項５】
前記照明光学系は、オプティカルインテグレーターを有し、
前記検出手段は、前記オプティカルインテグレーターの入射側に配置されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項６】
前記集光点の近傍に配置されるアパーチャを更に有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記光の強度を検出することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項８】
前記検出手段は、前記光の所定の波長帯域のスペクトルを検出することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項９】
前記検出手段は、前記光の角度分布を検出することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項１０】
前記検出手段は、前記光の空間分布を検出することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【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記載の露光装置。
【請求項１２】
プラズマを生成する生成機構と、前記プラズマから放射される光を集光する集光ミラーと、前記生成機構及び前記集光ミラーを収納し、前記集光ミラーで集光された前記光の集光点の位置と略一致する位置に開口を有する真空容器とを有する光源部と、前記光源部からの前記光でレチクルを照明する照明光学系とを有し、前記レチクルのパターンを被処理体に露光する露光装置の前記光源部の寿命を判定する判定方法であって、
初期状態における前記集光点からの光の状態を記憶するステップと、
前記集光点の射出側において、前記集光点からの光を検出するステップと、
前記検出ステップで検出した検出結果と、前記記憶ステップで記憶した前記光の状態とを比較するステップと、
前記比較ステップにおいて、前記検出ステップで検出した検出結果と、前記記憶ステップで記憶した前記光の状態との差が予め設定された閾値を越えた場合に、前記光源部が寿命であると判定するステップとを有することを特徴とする判定方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のうちいずれか一項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、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の寿命判定に関する。本発明は、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、光源として、レーザープラズマ（ＬＰＰ）方式の光源（ＬＰＰ光源）や、ディスチャージ（ＤＰＰ）方式の光源（ＤＰＰ光源）を典型的に使用する。
【０００５】
ＬＬＰ光源は、ガスジェット等で真空容器内に供給されるターゲット材（金属薄膜、不活性ガス、液滴など）に高強度のパルスレーザーを照射し、高温のプラズマを発生させ、かかるプラズマから放射される、例えば、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。一方、ＤＰＰ光源は、電極間に高電圧を印加すると共に、キセノン等のガスを流して放電させることでプラズマを生成し、ＥＵＶ光を発生させる。また、これらのＥＵＶ光源には、ＥＵＶ光を効率よく利用するために、プラズマからのＥＵＶ光を集光する集光ミラーが設けられている。
【０００６】
しかし、ＬＰＰ光源は、ＥＵＶ光と共にターゲット材からデブリと呼ばれる飛散粒子を発生させてしまう。また、ターゲット材を供給する供給機構からもデブリが放出される。更に、ＤＰＰ光源でも電極からデブリが飛散する。デブリは、光学素子を汚染、損傷し、反射率の低下を引き起こして照度ムラやスループットの低下をもたらす。そこで、デブリの影響を緩和するために、Ｈｅ等の不活性ガスをバッファガスとして流したり、デブリを除去するデブリ除去装置を配置されたりしている。
【０００７】
一方、ＥＵＶ光源は、ＥＵＶ光の発光を繰り返し行ううちに、電極の破損及び劣化や、除去しきれなかったデブリなどの飛散粒子に起因するミラーの反射率の低下によって、ＥＵＶ光源から照射されるＥＵＶ光の光量の低下を生じる。このような場合、ＥＵＶ光源やＥＵＶ光源を構成している各部品の交換が必要となる。そこで、ＥＵＶ光源の寿命判定、又は、ＥＵＶ光源を構成している各部品の寿命判定についての提案が従来からなされている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されているＥＵＶ露光装置は、ＥＵＶ光の強度を計測し、かかる計測結果に基づいて、露光量制御やミラー損傷の判定を行っている。ＥＵＶ光の強度の計測は、照明光学系の反射型インテグレーターの位置で照明光の一部を分岐し、これを検出器で検出することで行う。
【特許文献１】特開２００３−２２４０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、ＥＵＶ光源から放射されるＥＵＶ光を直接（即ち、集光点を介さずに）検出する構成であり、検出器がクリーンな環境（高真空雰囲気）に配置されていないため、使用していく検出器に劣化が起こり、正確な情報が得られなくなってしまう。換言すれば、プラズマの生成される空間に検出器が配置されているため、検出器もデブリなどの飛散粒子の影響を受け、ＥＵＶ光の強度を検出することができなくなる。
【０００９】
また、ＬＰＰ光源においては、圧電素子などを用いて高速な周波数でターゲットを供給するターゲット供給機構からの高周波ノイズにより、ＤＰＰ光源においては、電極間に印可した高電圧により発生する高周波ノイズにより、プラズマ、即ち、ターゲット供給機構や電極と同じ空間に配置されている検出器がノイズや電磁波の影響を受けやすくなっている。従って、検出器の検出結果に誤差が含まれてしまうため、ＥＵＶ光源の正確な情報を得ることができず、ＥＵＶ光源の寿命判定を正確に行うことができなかった。
【００１０】
ＥＵＶ光源の寿命判定を誤ると、交換しなければならないＥＵＶ光源で露光を続けたり、交換しなくてもよいＥＵＶ光源を交換してしまったりするため、結像性能や、コストアップ及びスループットなどの露光性能の低下を招くことになる。
【００１１】
そこで、本発明は、光源の寿命を正確に判定し、優れた露光性能を発揮することができる露光装置、判定方法及びデバイス製造方法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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、プラズマを生成する生成機構と、前記プラズマから放射される光を集光する集光ミラーと、前記生成機構及び前記集光ミラーを収納し、前記集光ミラーで集光された前記光の集光点の位置と略一致する位置に開口を有する真空容器とを有する光源部と、前記光源部からの前記光でレチクルを照明する照明光学系とを有し、前記レチクルのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、前記集光点の射出側において、前記集光点からの光を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記光源部の寿命の判定を行う判定手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の別の側面としての判定方法は、プラズマを生成する生成機構と、前記プラズマから放射される光を集光する集光ミラーと、前記生成機構及び前記集光ミラーを収納し、前記集光ミラーで集光された前記光の集光点の位置と略一致する位置に開口を有する真空容器とを有する光源部と、前記光源部からの前記光でレチクルを照明する照明光学系とを有し、前記レチクルのパターンを被処理体に露光する露光装置の前記光源部の寿命を判定する判定方法であって、初期状態における前記集光点からの光の状態を記憶するステップと、前記集光点の射出側において、前記集光点からの光を検出するステップと、前記検出ステップで検出した検出結果と、前記記憶ステップで記憶した前記光の状態とを比較するステップと、前記比較ステップにおいて、前記検出ステップで検出した検出結果と、前記記憶ステップで記憶した前記光の状態との差が予め設定された閾値を越えた場合に、前記光源部が寿命であると判定するステップとを有することを特徴とする。
【００１４】
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。
【００１５】
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】
【００１６】
本発明によれば、光源の寿命を正確に判定し、優れた露光性能を発揮することができる露光装置、判定方法及びデバイス製造方法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】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての露光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、本発明の露光装置１の構成を示す概略断面図である。また、露光装置１において、ＥＵＶ光源部１００側を上流側、レチクル５００側として説明する。
【００１８】
本発明の露光装置１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・リピート方式やステップ・アンド・スキャン方式でレチクル５００に形成された回路パターンを被処理体７００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。
【００１９】
図１を参照するに、ＥＵＶ光源１００と、検出手段２００と、判定手段３００と、照明光学系４００と、レチクル５００を載置するレチクルステージ５５０と、投影光学系６００と、被処理体７００を載置するウェハステージ７５０と、アライメント検出機構８００と、フィーカス検出機構９００とを有する。
【００２０】
また、図１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）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。
【００２１】
ＥＵＶ光源１００は、図１においては、ＤＰＰ方式でＥＵＶ光を発生するＤＰＰ光源であり、生成機構１１０と、集光ミラー１２０と、光源チャンバ１３０と、アパーチャ１４０とを有する。なお、図１に示すＥＵＶ光源１００は、ＬＰＰ方式のＬＰＰ光源に置換することも可能である。
【００２２】
生成機構１１０は、ノズルから供給される、例えば、キセノンガスと、電極に印加される高電圧によって放電を生じ、更に、荷電粒子流の自己磁場によるピンチ作用によって高密度のプラズマＰＬを生成する。かかるプラズマＰＬからＥＵＶ光が放射される。
【００２３】
集光ミラー１２０は、斜入射ミラーで構成され、プラズマＰＬから放射されるＥＵＶ光を反射し、集光点ＩＦに集光する。
【００２４】
光源チャンバ１３０は、図示しない真空排気ポンプによって真空雰囲気に維持された真空容器であり、生成機構１１０と、集光ミラー１２０とを収納する。光源チャンバ１３０は、集光ミラー１２０で集光されたＥＵＶ光の集光点ＩＦの位置と略一致する位置に開口１３２を有する。
【００２５】
アパーチャ１４０は、光源チャンバ１３０の開口１３２の近傍、即ち、ＥＵＶ光の集光点ＩＦの近傍に配置される。光源チャンバ１３０と照明光学系４００を収納する照明系チャンバは、開口部１３２及びアパーチャ１４０のみで連通する。これにより、ＥＵＶ光源１００と照明光学系４００との間の真空度を高めることができ、ＥＵＶ光源１００から照明光学系４００側に飛散粒子が流入することを抑えることができる。また、アパーチャ１４０は、後述するように、プラズマＰＬから発生するノイズを低減する機能も有する。
【００２６】
検出手段２００は、アパーチャ１４０の下流において、集光点ＩＦからのＥＵＶ光を検出する。生成機構１１０は、放電によってプラズマＰＬを生成するが、かかるプラズマＰＬは、数ｋＶの電圧、数Ａの電流、１０ｋＨｚ程度の繰り返し周波数を有するため、大きなノイズ（高周波ノイズ）を発生させる。従って、光源チャンバ１３０の内部でＥＵＶ光を検出すると、ノイズの影響を受けて、検出精度が低下する。検出手段２００は、アパーチャ１４０の下流でＥＵＶ光を検出するため、ノイズの影響が大きく低減され、高精度な検出をすることができる。
【００２７】
検出手段２００は、本実施形態では、照明光学系４００を構成する照明系ミラー４１０とオプティカルインテグレーター４２０との間に配置され、アパーチャ１４０を通過して、照明系ミラー４１０で反射されたＥＵＶ光を検出する。照明系ミラー４１０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）を交互に積層したＳｉ／Ｍｏ多層膜を有し、波長２０ｎｍ以下の光及び波長２００ｎｍ以上の光を反射し、プラズマＰＬからの広帯域な光の単色化を行う機能を有する。即ち、照明系ミラー４１０の下流側に検出手段２００を配置することで、波長帯域の狭まった光を、より露光光に近い波長帯域で検出することが可能となる。但し、検出精度を考えると照明系ミラー４１０によるＥＵＶ光の吸収も無視できないため、照明光学系４００の最初の（即ち、最もＥＵＶ光源１００側の）照明系ミラー４１０の下流に配置することが好ましい。なお、照明系ミラー４１０で落としきれなかったＥＵＶ光以外の波長帯域を狭めるために、ジルコニウム（Ｚｒ）やシリコン（Ｓｉ）などのフィルタを設けるとよい。
【００２８】
検出手段２００は、例えば、入射側にＺｒフィルタを有するフォトダイオードとして具現化され、本実施形態では、ＥＵＶ光の強度を検出する。換言すれば、検出手段２００は、集光点ＩＦとオプティカルインテグレーター４２０の間でのＥＵＶ光の強度を検出する。なお、ＥＵＶ光に感度を有するＣＣＤを用いて検出手段２００を構成しても何ら問題はない。
【００２９】
検出手段２００は、ＥＵＶ光の光路上への挿脱が可能なように移動機構２９０に固定され、ＥＵＶ光の検出を行う場合には光路上の所定の位置に移動し、ＥＵＶ光の検出を行わない場合にはＥＵＶ光の光路を遮らない位置に退避する。
【００３０】
判定手段３００は、図示しないＣＰＵ、メモリを有し、検出手段２００の検出結果に基づいて、ＥＵＶ光源１００の寿命を判定する。判定手段３００は、具体的には、メモリに格納されたＥＵＶ光源１００の初期状態におけるＥＵＶ光の状態（本実施形態では、強度）と検出手段２００の検出結果とを比較し、設定された閾値を越えた場合にＥＵＶ光源１００の寿命と判定する。ＥＵＶ光源１００の初期状態におけるＥＵＶ光の状態は、ＥＵＶ光源１００が交換された際、又は、ＥＵＶ光源１００を構成する部材が交換された際に、検出手段２００によって検出される。
【００３１】
例えば、ＥＵＶ光源１００、又は、光源チャンバ１３０に配置されている生成機構１１０や集光ミラー１２０などが交換されたときに、検出手段２００を用いて初期状態におけるＥＵＶ光の強度を検出する。このときに検出されたＥＵＶ光の強度を、Ｎパルス（５０パルス）以上の平均でａ［ｍＪ／ｐｕｌｓｅ］とし、例えば、０．９ａ［ｍＪ／ｐｕｌｓｅ］の閾値を設定する。ここでは、初期状態からの平均強度が１０％減となる値を閾値に設定したが、かかる閾値は任意に設定することができる。
【００３２】
次いで、ＥＵＶ光源１００を繰り返し（即ち、長期）使用し、被処理体７００を露光する以外のタイミングで、定期的に、又は、任意のタイミングで、検出手段２００によりＥＵＶ光の強度の検出を再度行う。このときに検出されたＥＵＶ光の強度を、ｃ［ｍＪ／ｐｕｌｓｅ］とする。判定手段３００は、ａ［ｍＪ／ｐｕｌｓｅ］とｃ［ｍＪ／ｐｕｌｓｅ］との比較をし、ＥＵＶ光源１００の寿命の判定を行い、ｃが０．９ａ以下ならばＥＵＶ光源１００の寿命と判定する。なお、ＥＵＶ光の強度の平均値とは別に、ばらつきの値を組み合わることにより、更に正確な判定を行うことができる。
【００３３】
このように、ＥＵＶ光の集光点ＩＦとオプティカルインテグレーター４２０との間に検出手段２００を配置し、かかる検出手段２００を用いて集光点ＩＦからのＥＵＶ光の強度を検出することにより、ノイズの影響が低減された高精度なＥＵＶ光の強度の情報を得ることができる。従って、検出手段２００の検出結果を基に、ＥＵＶ光源１００の寿命の判定を正確に行うことができる。
【００３４】
また、検出手段２００は、ＥＵＶ光の強度を検出するフォトダイオードに限定するのではなく、図２に示すように、集光点ＩＦとオプティカルインテグレーター４２０の間でのＥＵＶ光の角度分布を検出する角度分布検出器２００Ａを用いてもよい。図２は、露光装置１のＥＵＶ光源１００Ａ及び検出手段２００の構成を示す概略断面図である。図２においては、ＬＰＰ方式でＥＵＶ光を発生するＬＰＰ光源としてＥＵＶ光源１００Ａを説明する。なお、図２に示すＥＵＶ光源１００Ａは、ＤＰＰ光源に置換することも可能である。
【００３５】
ＥＵＶ光源１００Ａは、図２に示すように、生成機構１１０Ａと、集光ミラー１２０Ａと、光源チャンバ１３０Ａと、アパーチャ１４０Ａとを有する。
【００３６】
生成機構１１０Ａは、ターゲット供給機構から供給されるターゲット材にレーザー光を照射し、プラズマＰＬを生成する。かかるプラズマＰＬからＥＵＶ光が放射される。
【００３７】
集光ミラー１２０Ａは、Ｓｉ／Ｍｏ多層膜を有する多層膜ミラーで構成され、プラズマＰＬから放射されるＥＵＶ光を反射し、集光点ＩＦに集光する。集光ミラー１２０Ａは、Ｓｉ／Ｍｏ多層膜を有するため、プラズマＰＬからの広帯域な光の単色化を行う機能も有する。
【００３８】
光源チャンバ１３０Ａは、図示しない真空排気ポンプによって真空雰囲気に維持された真空容器であり、生成機構１１０Ａと、集光ミラー１２０Ａとを収納する。光源チャンバ１３０Ａは、集光ミラー１２０Ａで集光されたＥＵＶ光の集光点ＩＦの位置と略一致する位置に開口１３２Ａを有する。
【００３９】
アパーチャ１４０Ａは、光源チャンバ１３０Ａの開口１３２Ａの近傍、即ち、ＥＵＶ光の集光点ＩＦの近傍に配置される。光源チャンバ１３０Ａと照明光学系４００を集光する照明系チャンバは、開口部１３２Ａ及びアパーチャ１４０Ａのみで連通する。これにより、ＥＵＶ光源１００Ａと照明光学系４００との間の真空度を高めることができ、ＥＵＶ光源１００Ａから照明光学系４００側に飛散粒子が流入することを抑えることができる。また、アパーチャ１４０Ａは、後述するように、ターゲット供給機構から発生するノイズを低減する機能も有する。
【００４０】
角度分布検出器２００Ａは、アパーチャ１４０Ａとオプティカルインテグレーター４２０との間に配置され、アパーチャ１４０を通過したＥＵＶ光の角度分布を検出する。なお、集光ミラー１２０Ａによって、プラズマＰＬからのＥＵＶ光は、波長帯域が狭められ、より露光光に近い波長帯域となっているため、照明光学系４００の照明系ミラー４１０の下流に角度分布検出器２００Ａを配置する必要はない。生成機構１１０Ａ（ターゲット供給機構）は、１００ｋＨｚ以上の繰り返しでピエゾを駆動し、ターゲット材を供給するため、大きなノイズを発生させる。従って、光源チャンバ１３０Ａの内部でＥＵＶ光を検出すると、ノイズの影響を受けて、検出精度が低下する。角度分布検出器２００Ａは、アパーチャ１４０Ａの下流でＥＵＶ光の角度分布を検出するため、ノイズの影響が大きく低減され、高精度な検出をすることができる。なお、光源チャンバ１３０Ａの開口１３２Ａ及びアパーチャ１４０Ａを狭めることによってもノイズの影響を低減することができる。
【００４１】
角度分布検出器２００Ａは、アパーチャ１４０Ａを通過したＥＵＶ光を平行化するシュバルツシルト反射鏡２１０Ａと、シュバルツシルト反射鏡２１０Ａで反射されたＥＵＶ光を検出する背面照射型ＣＣＤ２２０Ａとを有する。シュバルツシルト反射鏡２１０は、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜を有する凹面鏡と凸面鏡から構成される。背面照射型ＣＣＤ２２０Ａは、集光ミラー１２０Ａやシュバルツシルト反射鏡２１０Ａで落としきれなかったＥＵＶ光以外の波長帯域を狭めるために、Ｚｒフィルタを有する。なお、背面照射型ＣＣＤ２２０Ａは、移動可能な（即ち、検出位置を変えることができる）フォトダイオードで構成してもよい。
【００４２】
角度分布検出器２００Ａは、ＥＵＶ光の光路上への挿脱が可能なように移動機構２９０に固定され、ＥＵＶ光の検出を行う場合には光路上の所定の位置に移動し、ＥＵＶ光の検出を行わない場合にはＥＵＶ光の光路を遮らない位置に退避する。
【００４３】
判定手段３００は、本実施形態では、メモリに格納されたＥＵＶ光源１００Ａの初期状態におけるＥＵＶ光の角度分布と角度分布検出器２００Ａの検出結果とを比較し、設定された閾値を越えた場合にＥＵＶ光源１００Ａの寿命と判定する。ＥＵＶ光源１００Ａの初期状態におけるＥＵＶ光の角度分布は、ＥＵＶ光源１００Ａが交換された際、又は、ＥＵＶ光源１００Ａを構成する部材が交換された際に、角度分布検出器２００Ａによって検出される。
【００４４】
例えば、ＥＵＶ光源１００Ａが交換されたときに、角度分布検出器２００Ａを用いて初期状態におけるＥＵＶ光の角度分布を検出する。例えば、レーザー光をＮパルス照射したときに、角度分布検出器２００Ａが検出したＥＵＶ光の角度分布を図３（ａ）に示す。図３（ａ）において、白い部分がＥＵＶ光の強度がより強いことを示している。また、背面照射型ＣＣＤ２２０Ａは、２０画素×２０画素としているが、１画素のピッチをより細かくし、画素数を多くすれば、更に詳細なＥＵＶ光の情報を得ることができる。
【００４５】
次いで、ＥＵＶ光源１００Ａを繰り返し（即ち、長期）使用し、被処理体７００を露光する以外のタイミングで、定期的に、又は、任意のタイミングで、角度分布検出器２００ＡによりＥＵＶ光の角度分布の検出を再度行う。例えば、レーザー光をＮパルス照射したときに、角度分布検出器２００Ａが検出したＥＵＶ光の角度分布を図３（ｂ）に示す。
【００４６】
判定手段３００は、図３（ａ）に示すＥＵＶ光の角度分布と図３（ｂ）に示すＥＵＶ光の角度分布とを比較し、ＥＵＶ光源１００Ａの寿命の判定を行う。例えば、同じ位置の画素の強度を比較し、相関係数が０．９５以下ならば、ＥＵＶ光源１００Ａの寿命と判定する。
【００４７】
このように、ＥＵＶ光の集光点ＩＦとオプティカルインテグレーター４２０との間に角度分布検出器２００Ａを配置し、かかる角度分布検出器２００Ａを用いて集光点ＩＦからのＥＵＶ光の角度分布を検出することにより、ノイズの影響が低減された高精度なＥＵＶ光の角度分布の情報を得ることができる。従って、角度分布検出器２００Ａの検出結果を基に、ＥＵＶ光源１００Ａの寿命の判定を正確に行うことができる。
【００４８】
また、検出手段２００は、図４に示すように、集光点ＩＦとオプティカルインテグレーター４２０の間でのＥＵＶ光の空間分布を検出する空間分布検出器２００Ｂを用いてもよい。図４は、露光装置１のＥＵＶ光源１００Ａ及び検出手段２００の構成を示す概略断面図である。なお、図４に示すＥＵＶ光源１００Ａは、ＤＰＰ光源に置換することも可能である。
【００４９】
空間分布検出器２００Ｂは、アパーチャ１４０Ａとオプティカルインテグレーター４２０との間に配置され、アパーチャ１４０Ａを通過したＥＵＶ光の空間分布を検出する。空間分布検出器２００Ｂは、アパーチャ１４０Ａを通過したＥＵＶ光を背面照射型ＣＣＤ２２０Ｂに結像する光学素子２１０Ｂと、光学素子２１０Ｂで反射されたＥＵＶ光を検出する背面照射型ＣＣＤ２２０Ｂとを有する。光学素子２１０Ｂは、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜を有する多層膜ミラーから構成される。背面照射型ＣＣＤ２２０Ｂは、集光ミラー１２０Ａや光学素子２１０Ｂで落としきれなかったＥＵＶ光以外の波長帯域を狭めるために、Ｚｒフィルタを有する。
【００５０】
空間分布検出器２００Ｂは、ＥＵＶ光の光路上への挿脱が可能なように移動機構２９０に固定され、ＥＵＶ光の検出を行う場合には光路上の所定の位置に移動し、ＥＵＶ光の検出を行わない場合にはＥＵＶ光の光路を遮らない位置に退避する。
【００５１】
判定手段３００は、本実施形態では、メモリに格納されたＥＵＶ光源１００Ａの初期状態におけるＥＵＶ光の空間分布と空間分布検出器２００Ｂの検出結果とを比較し、設定された閾値を越えた場合にＥＵＶ光源１００Ａの寿命と判定する。ＥＵＶ光源１００Ａの初期状態におけるＥＵＶ光の空間分布は、ＥＵＶ光源１００Ａが交換された際、又は、ＥＵＶ光源１００Ａを構成する部材が交換された際に、空間分布検出器２００Ｂによって検出される。
【００５２】
例えば、ＥＵＶ光源１００Ａが交換されたときに、空間分布検出器２００Ｂを用いて初期状態におけるＥＵＶ光の空間分布を検出する。例えば、レーザー光をＮパルス照射したときに、空間分布検出器２００Ｂが検出したＥＵＶ光の空間分布を図５（ａ）に示す。これにより、集光点ＩＦの大きさと重心位置が求まる。
【００５３】
次いで、ＥＵＶ光源１００Ａを繰り返し（即ち、長期）使用し、被処理体７００を露光する以外のタイミングで、定期的に、又は、任意のタイミングで、空間分布検出器２００ＢによりＥＵＶ光の空間分布の検出を再度行う。例えば、レーザー光をＮパルス照射したときに、空間分布検出器２００Ｂが検出したＥＵＶ光の空間分布を図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示す。
【００５４】
判定手段３００は、図５（ａ）に示すＥＵＶ光の空間分布と図５（ｂ）又は図５（ｃ）に示すＥＵＶ光の空間分布とを比較し、ＥＵＶ光源１００Ａの寿命の判定を行う。図５（ａ）と比較して、図５（ｂ）では集光点ＩＦの位置が変化しており、図５（ｃ）では集光点ＩＦの大きさが生じている。判定手段３００は、例えば、重心位置が集光点ＩＦの大きさ（直径）に対して１／１０の位置ずれを生じた場合や、集光点ＩＦの大きさの変化率が５％以上となった場合に、ＥＵＶ光源１００Ａの寿命と判定する。
【００５５】
このように、ＥＵＶ光の集光点ＩＦとオプティカルインテグレーター４２０との間に空間分布検出器２００Ｂを配置し、かかる空間分布検出器２００Ｂを用いて集光点ＩＦからのＥＵＶ光の空間分布を検出することにより、ノイズの影響が低減された高精度なＥＵＶ光の空間分布の情報を得ることができる。従って、空間分布検出器２００Ｂの検出結果を基に、ＥＵＶ光源１００Ａの寿命の判定を正確に行うことができる。
【００５６】
更に、検出手段２００は、図６に示すように、集光点ＩＦとオプティカルインテグレーター４２０の間でのＥＵＶ光（特定波長帯域１１ｎｍ乃至１８ｎｍ）のスペクトルを検出するスペクトル検出器２００Ｃを用いてもよい。図６は、露光装置１のＥＵＶ光源１００Ａ及び検出手段２００の構成を示す概略断面図である。なお、図６に示すＥＵＶ光源１００Ａは、ＤＰＰ光源に置換することも可能である。
【００５７】
スペクトル検出器２００Ｃは、アパーチャ１４０Ａとオプティカルインテグレーター４２０との間に配置され、アパーチャ１４０Ａを通過したＥＵＶ光のスペクトルを検出する。スペクトル検出器２００Ｃの構成を図７に示す。スペクトル検出器２００Ｃは、図７に示すように、ピンホール２０１Ｃと、スリット２０２Ｃと、カーボンミラー２０３Ｃと、フィルタ２０４Ｃと、グレーティング２０５Ｃと、背面照射型ＣＣＤ２０６Ｃとを有する。スペクトル検出器２００Ｃは、ピンホール２０１Ｃ及びスリット２０２Ｃによって光量及び角度が制限されたＥＵＶ光を、カーボンミラー２０３Ｃ、フィルタ２０４Ｃ及びグレーティング２０５Ｃを介して、背面型ＣＣＤ２０６Ｃで検出する。なお、フィルタ２０４Ｃは交換可能に構成され、検出されるスペクトルの波長校正に用いる。
【００５８】
スペクトル検出器２００Ｃは、ＥＵＶ光の光路上への挿脱が可能なように移動機構２９０に固定され、ＥＵＶ光の検出を行う場合には光路上の所定の位置に移動し、ＥＵＶ光の検出を行わない場合にはＥＵＶ光の光路を遮らない位置に退避する。
【００５９】
判定手段３００は、本実施形態では、メモリに格納されたＥＵＶ光源１００Ａの初期状態におけるＥＵＶ光のスペクトルとスペクトル検出器２００Ｃの検出結果とを比較し、設定された閾値を越えた場合にＥＵＶ光源１００Ａの寿命と判定する。ＥＵＶ光源１００Ａの初期状態におけるＥＵＶ光のスペクトルは、ＥＵＶ光源１００Ａが交換された際、又は、ＥＵＶ光源１００Ａを構成する部材が交換された際に、スペクトル検出器２００Ｃによって検出される。
【００６０】
例えば、ＥＵＶ光源１００Ａが交換されたときにスペクトル検出器２００Ｃを用いて初期状態におけるＥＵＶ光のスペクトルを検出する。スペクトル検出器２００Ｃが検出したＥＵＶ光のスペクトルを図８に示す。
【００６１】
次いで、ＥＵＶ光源１００Ａを繰り返し（即ち、長期）使用し、被処理体７００を露光する以外のタイミングで、定期的に、又は、任意のタイミングで、スペクトル検出器２００ＣによりＥＵＶ光のスペクトルの検出を再度行う。判定手段３００は、かかる検出で得られたスペクトルと初期状態のスペクトルとの比較をするが、全てのスペクトルを比較する必要はなく、例えば、図８にＡで示す波長１３．５ｎｍ近傍のスペクトルについて比較する。
【００６２】
例えば、初期状態での３つの波長のスペクトルをＥ１、Ｅ２及びＥ３とし、ＥＵＶ光源１００Ａを長期使用した後の３つの波長のスペクトルをＥ１’、Ｅ２’及びＥ３’とすると、判定手段３００は、０．９５＜Ｅ１’／Ｅ１＜１．０５、０．９５＜Ｅ２’／Ｅ２＜１．０５及び０．９５＜Ｅ３’／Ｅ３＜１．０５と、スペクトルの係数が±５％に入っていなければ、ＥＵＶ光源１００Ａの寿命と判定する。
【００６３】
このように、ＥＵＶ光の集光点ＩＦとオプティカルインテグレーター４２０との間にスペクトル検出器２００Ｃを配置し、かかるスペクトル検出器２００Ｃを用いて集光点ＩＦからのＥＵＶ光のスペクトルを検出することにより、ノイズの影響が低減された高精度なＥＵＶ光のスペクトルの情報を得ることができる。従って、スペクトル検出器２００Ｃの検出結果を基に、ＥＵＶ光源１００Ａの寿命の判定を正確に行うことができる。
【００６４】
再び、図１に戻って、照明光学系４００は、レチクル５００を照明する光学系であり、上述したように、照明系ミラー４１０、オプティカルインテグレーター４２０などから構成される。オプティカルインテグレーター４２０は、レチクル５００を均一に所定の開口数で照明する役割を有する。また、照明光学系４００は、レチクル５００と共役な位置に、レチクル５００の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ４３０が設けられている。
【００６５】
レチクル５００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５５０に支持及び駆動されている。レチクル５００から発せられる回折光は、投影光学系６００で反射されて被処理体７００上に投影される。レチクル５００と被処理体７００とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１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５００と被処理体７００を走査することによりレチクル５００のパターンを被処理体７００上に縮小投影する。
【００６６】
レチクルステージ５５０は、レチクル５００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５５０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５５０を駆動することでレチクル５００を移動することができる。露光装置１は、レチクル５００と被処理体７００を同期した状態で走査する。ここで、レチクル５００又は被処理体７００面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、レチクル５００又は被処理体７００面内に垂直な方向をＺとする。
【００６７】
投影光学系６００は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）６１０を用いて、レチクル５００面上のパターンを像面である被処理体７００上に縮小投影する。複数のミラー６１０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５００と被処理体７００を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系６００の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程である。
【００６８】
被処理体７００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７００には、フォトレジストが塗布されている。
【００６９】
ウェハステージ７５０は、ウェハチャックを介して被処理体７００を支持する。ウェハステージ７５０は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体７００を移動する。レチクル５００と被処理体７００は、同期して走査される。また、レチクルステージ５５０の位置とウェハステージ７５０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。
【００７０】
アライメント検出機構８００は、レチクル５００の位置と投影光学系６００の光軸との位置関係、及び、被処理体７００の位置と投影光学系６００の光軸との位置関係を計測し、レチクル５００の投影像が被処理体７００の所定の位置に一致するようにレチクルステージ５５０及びウェハステージ７５０の位置と角度を設定する。
【００７１】
フォーカス位置検出機構９００は、被処理体７００面でフォーカス位置を計測し、ウェハステージ７５０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７００面を投影光学系６００による結像位置に保つ。
【００７２】
露光において、ＥＵＶ光源１００から射出されたＥＵＶ光はレチクル５００を照明し、投影光学系６００によりレチクル５００面上のパターンを被処理体７００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５００と被処理体７００を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル５００の全面を露光する。露光装置１は、クリーンな環境（高真空雰囲気）に配置された検出手段２００によってノイズや電磁波の影響を受けることなくＥＵＶ光を検出し、かかる検出結果に基づいて、ＥＵＶ光源１００の寿命の判定を正確に行うことができるため、交換しなければならないＥＵＶ光源１００で露光を続けたり、交換しなくてもよいＥＵＶ光源１００を交換してしまったりすることを防止することができる。従って、露光装置１に用いられるＥＵＶ光源１００は、レチクル５００を均一に照明するためのＥＵＶ光を安定して供給することが可能となり、露光装置１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。
【００７３】
次に、図９及び図１０を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図９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行程であり、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。
【００７４】
図１０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１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。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１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。
【００７５】
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】
【００７６】
【図１】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２】図１に示す露光装置のＥＵＶ光源及び検出手段の構成を示す概略断面図である。
【図３】図２に示す角度分布検出器が検出する検出結果の一例を示す図である。
【図４】図１に示す露光装置のＥＵＶ光源及び検出手段の構成を示す概略断面図である。
【図５】図４に示す空間分布検出器が検出する検出結果の一例を示す図である。
【図６】図１に示す露光装置のＥＵＶ光源及び検出手段の構成を示す概略断面図である。
【図７】図６に示すスペクトル検出器の構成を示す概略斜視図である。
【図８】図６及び図７に示すスペクトル検出器が検出する検出結果の一例を示す図である。
【図９】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１０】図９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】
【００７７】
１                        露光装置
１００及び１００Ａ        ＥＵＶ光源
１１０及び１１０Ａ        生成機構
１２０及び１２０Ａ        集光ミラー
１３０及び１３０Ａ        光源チャンバ
１３２及び１３２Ａ        開口
１４０及び１４０Ａ        アパーチャ
２００                    検出手段
２００Ａ                  角度分布検出器
２１０Ａ                  シュバルツシルト反射鏡
２２０Ａ                  背面照射型ＣＣＤ
２００Ｂ                  空間分布検出器
２１０Ｂ                  光学素子
２２０Ｂ                  背面照射型ＣＣＤ
２００Ｃ                  スペクトル検出器
２０１Ｃ                  ピンホール
２０２Ｃ                  スリット
２０３Ｃ                  カーボンミラー
２０４Ｃ                  フィルタ
２０５Ｃ                  グレーティング
２０６Ｃ                  背面照射型ＣＣＤ
３００                    判定手段
４００                    照明光学系
４１０                    照明系ミラー
４２０                    オプティカルインテグレーター
ＰＬ                      プラズマ
ＩＦ                      集光点
【図１】
2006134974.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006134974.tif 000008
【図７】
2006134974.tif 000009
【図８】
2006134974.tif 000010
【図９】
2006134974.tif 000011
【図１０】
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