(57)【要約】【課題】ターゲットを越えて直進するレーザー光によって光学素子が損傷することを防止して、高いスループットで高品位な露光を達成するための露光装置並びにデバイス製造方法を提供する。【解決手段】本発明では、励起レーザーをターゲットに照射し、発生したプラズマを利用して極端紫外線領域又はＸ線領域の照明光を生成するためのレーザー光源と、前記照明光を照明系の第１ミラーの手前で集光する楕円ミラーを有する露光装置であって、前記励起レーザーの光軸方向が前記プラズマを超えて進行した場合の光束が前記楕円ミラーを含む装置構成部位と非干渉になるように設定されている構成とした。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起レーザーをターゲットに照射し、発生したプラズマで極端紫外線領域又はＸ線領域の照明光を発生させる光源を生成し、前記照明光で反射型レチクルを照明するための照明光学系と、前記照明光を前記照明光学系の第１ミラーの手前で集光させる楕円ミラーと、前記レチクルで反射したパターンを被露光体上に縮小投影するための投影光学系を有する露光装置において、
前記励起レーザーの光軸方向が前記励起レーザーの前記プラズマが発生する位置を越えて進行した場合の光束が前記光学系を含む装置構成部位及び前記楕円ミラーと非干渉になるように設定されていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記照明光学系の第１ミラーに入射する前記照明光の光軸方向に対して前記励起レーザーの光軸がずれていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記ターゲットに入射する励起レーザーと前記ターゲットから出射する励起レーザーがともに前記楕円ミラーが備えた通過部を通過することを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
【請求項４】
前記ターゲットに入射する励起レーザーが前記楕円ミラーが備えた通過部を通過し、前記ターゲットから出射する励起レーザーが前記照明光が通過する開口部を通過することを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
【請求項５】
前記ターゲットから出射する励起レーザーが前記楕円ミラーが備えた通過部を通過し、前記ターゲットに入射する励起レーザーが前記照明光が通過する開口部を通過することを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
【請求項６】
前記照明光の光軸方向に対して前記励起レーザーの光軸方向を３次元的に傾斜して配置する手段を更に有することを特徴とする請求項１〜５のいづれか一項記載の露光装置。
【請求項７】
前記ターゲットを超えて前記励起レーザーが前記照明光学系に到達することを妨げる遮光部材とを有することを特徴とする請求項１〜６のいづれか一項記載の露光装置。
【請求項８】
前記プラズマの発光点で発生するデブリが前記照明光学系に到達することを防止するデブリ除去部材を有することを特徴とする請求項１〜７のいづれか一項記載の露光装置。
【請求項９】
前記デブリ除去部材は、前記励起レーザーの透過率が約９０％以上であり、前記遮光部材は、前記励起レーザーの透過率が約１０％以下であることを特徴とする請求項１〜８のいづれか一項記載の露光装置。
【請求項１０】
前記遮光部材は、金属に反射防止膜を形成した構成を有する請求項１〜９のいづれか一項記載の露光装置。
【請求項１１】
前記光源から見て、第１ミラーに入射する前記照明光の光軸方向から前記励起レーザーの光軸方向に向かって最も外側に配置されている前記露光装置の構成要素に前記励起レーザーの前記光源を越えて進行した場合の光束が照射されないように、前記照明光の光軸方向に対する前記励起レーザーの光軸のなす角度は決定されることを特徴とする請求項１〜１０のいづれか一項記載の露光装置。
【請求項１２】
前記遮蔽部材を冷却する冷却機構を更に有することを特徴とする請求項７記載の露光装置。
【請求項１３】
前記遮蔽部材は、前記照明光学系及び前記投影光学系が格納されているチャンバーの外側に設置されることを特徴とする請求項７又は１２記載の露光装置。
【請求項１４】
前記照明光の光軸方向において前記楕円ミラーの開口部が前記励起レーザーの集光点より第１ミラー側に位置する請求項１〜１３のいづれか一項記載の露光装置。
【請求項１５】
励起レーザーをターゲットに照射し、発生したプラズマで極端紫外線領域又はＸ線領域の照明光を発生させる光源を生成し、前記照明光で反射型レチクルを照明するための照明光学系と、前記照明光を前記照明光学系の第１ミラーに導く集光ミラーと、前記レチクルで反射したパターンを被露光体上に縮小投影するための投影光学系を有する露光装置において、
前記照明光の光軸方向において前記集光ミラーの開口部が前記励起レーザーの集光点より第１ミラー側に位置し、
前記励起レーザーの光軸方向が前記励起レーザーの前記プラズマが発生する位置を越えて進行した場合の光束が前記光学系を含む装置構成部位及び前記ミラーと非干渉になるように設定されていることを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
前記集光ミラーは楕円形状である請求項１５記載の露光装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて前記被露光体を投影露光するステップと、
前記投影露光された被露光体に所定のプロセスを行う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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、照明装置、露光装置及びデバイス製造方法に係り、特に、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイス、液晶デバイス、ＣＣＤ等の撮像デバイス、磁気ヘッド等のデバイスを製造するリソグラフィー工程で使用されるＥＵＶ露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなってきている。従来、半導体素子を製造するための焼付け（リソグラフィー）方法としては紫外線を用いた縮小投影露光が行われているが、縮小投影露光で転写できる最小の寸法は転写に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数に反比例することから、より微細な回路パターンを転写するために水銀ランプｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）というように用いられる露光光の短波長化が進んでいた。
【０００３】
しかし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで０．１μｍを下回るような非常に微細な回路パターンを効率よく焼き付けるために、紫外線よりも更に波長が短い波長１０乃至１５ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ光）を露光光に用いた投影露光装置が開発されている。
【０００４】
ＥＵＶ光源としては、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。これは真空容器中に置かれたターゲット材に高強度のパルスレーザー光をＹＡＧレーザーなどを利用して照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される、例えば、波長１３．５ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属薄膜、不活性ガス、液滴などが用いられ、ガスジェット等の手段で真空容器内に供給される。ターゲットから放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方が良く、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。
【０００５】
ターゲット材として固体物質を用いている例は、特許文献、特許文献２、特許文献３、特許文献４があり、液滴をターゲット材としている例は、特許文献５がある。
【０００６】
また、発生したプラズマから放射されるＥＵＶ光を集光するミラーとして回転放物ミラーを用いている例は、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９がある。
【０００７】
さらに、回転楕円ミラーを用いている例は、特許文献１０、特許文献１１がある。
【０００８】
一方、ターゲットに高強度のパルスレーザー光を照射するとターゲットからＥＵＶ光が発生する反面、デブリと呼ばれる飛散粒子も発生する。デブリが光学素子に付着すると、汚染、損傷、反射率の低下を引き起こしてしまうため、デブリがターゲットから光学素子に到達することを防止するデブリ除去手段が従来から提案されている。例えば、デブリ除去手段の一例としてのデブリフィルタは、材質がモリブデン、ベリリウム、ジリコニウムなどからなり、ＥＵＶ光に対する透過率は約５０乃至７０％である。
【０００９】
ここで、デブリが照明光学系に流入することを防止し易くするために、ＥＵＶ光の集光ミラーは、プラズマの発生する点を焦点の一つとし、他方の焦点に集光するような楕円ミラーとし、光源部と照明系部をつなぐ経路を物理的に狭くすることが好ましい。
【００１０】
さらに、ＥＵＶ光は原理的にはプラズマから等方的に放出されるため、集光楕円ミラーの取込角を大きくした方が効率よくＥＵＶ光を集光することができる。
【００１１】
【特許文献１】
特開平５−２１７８５８号公報
【特許文献２】
特開平８−２３６２９２号公報
【特許文献３】
特開平１１−４０４７９号公報
【特許文献４】
米国特許５３３５２５８号公報
【特許文献５】
米国特許５４５９７７１号公報
【特許文献６】
特開２００３−４３１９６号公報
【特許文献７】
特開２０００−１１０７０９号公報
【特許文献８】
特開２００２−８８９１号公報
【特許文献９】
特開２０００−３４６８１７号公報
【特許文献１０】
特開２０００−９１２０９号公報
【特許文献１１】
特開２００１−３３２４８９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＵＶ光の発光点の後段にはＥＵＶ光で被照明領域を照明する照明光学系が配置されているが、従来の露光装置は、照明光学系の第１ミラーに入射するＥＵＶ光の光軸と励起レーザーの光軸とは一致するように、レーザー光源を配置していた。
【００１３】
しかし、振動や機械的な変形により、励起レーザーがターゲットから全部又は一部外れる場合がある。また、それ以外の励起レーザーとターゲットとの位置ずれ以外の原因によっても、全部又は一部の励起レーザーが集光点を越えてしまう可能性もある。集光点を越えて直進する励起レーザーは照明光学系に到達し、第１ミラー及びその後段のミラーを熱変形させたり、ミラーを構成する多層膜を熱破壊したりして解像度を低下させるなど、高品位な露光を妨げる。また、ミラーの修理や交換は、照明光学系や真空光学系が真空チャンバーに配置されているために、装置の稼働率を特に著しく低下させる。これに対して、励起レーザーが多少ずれてもターゲット内に収まるようにレーザー光のビーム径を相当に小さくすることも考えられるが、これではＥＵＶ光のパワーが低下してしまいスループットの低下を招くため好ましくない。
【００１４】
一方、上述のデブリフィルタは、ＥＵＶ光に対する透過率は約５０乃至７０％であるが、ＹＡＧレーザーからのレーザー光に対する透過率はほぼ１００％である。従って、従来のデブリフィルタのみではＥＵＶ発光点を超えて直進するレーザー光を遮光するには不十分である。
【００１５】
また、他の従来の露光装置として、照明光学系の第１ミラーに入射するＥＵＶ光の光軸と励起レーザーの光軸とは一致しないように、レーザー光源を配置している場合でも、ターゲットへの励起レーザーの導入空間を確保するために集光ミラーの取込角を制限しおり、ＥＵＶ光の集光効率が十分に高いとはいえない。
【００１６】
このように、従来技術では、集光楕円ミラーの取込角を大きくすることと、励起レーザーのターゲットへの入射・出射方向、および楕円ミラーを含む照明系部と励起レーザーの干渉関係について開示されていない。
【００１７】
そこで、本発明は、集光ミラーとしてＥＵＶ光を１点に集光する楕円ミラーを用いて、その取込角、つまり楕円ミラーの大きさを大きくするとともに、ターゲットを越えて直進するレーザー光によって楕円ミラーを含めた光学素子が損傷することを防止して、スループットの低下を招かずに高品位な露光を達成するための照明装置、露光装置並びにデバイス製造方法を提供することを例示的な目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
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、励起レーザーをターゲットに照射し、発生したプラズマで極端紫外線領域又はＸ線領域の照明光を発生させる光源を生成し、前記照明光で反射型レチクルを照明するための照明光学系と、前記照明光を前記照明光学系の第１ミラーの手前で集光させる楕円ミラーと、前記レチクルで反射したパターンを被露光体上に縮小投影するための投影光学系を有する露光装置において、
前記励起レーザーの光軸方向が前記励起レーザーの前記プラズマが発生する位置を越えて進行した場合の光束が前記光学系を含む装置構成部位及び前記楕円ミラーと非干渉になるように設定されていることを特徴とする。かかる露光装置は、ターゲットを越えて直進する励起レーザーの光束が照明光学系及び集光楕円ミラーと非干渉とすることで、励起レーザー光によって集光楕円ミラーを含む光学素子が損傷することを防止している。前記露光装置は、励起レーザーの光軸と前記照明光の光軸がずれていてもよい。
【００１９】
また、第１の例としては、前記ターゲットに入射する励起レーザーと前記ターゲットから出射する励起レーザーがともに前記楕円ミラーが備えた通過部を通過することを特徴としている。
【００２０】
第２の例としては、前記ターゲットに入射する励起レーザーが前記楕円ミラーが備えた通過部を通過し、前記ターゲットから出射する励起レーザーが前記照明光が通過する開口部を通過することを特徴としている。
【００２１】
第３の例としては、反対に、前記ターゲットに入射する励起レーザーが前記照明光が通過する開口部を通過し、前記ターゲットから出射する励起レーザーが前記楕円ミラーが備えた通過部を通過することを特徴としている。
【００２２】
上述の露光装置は、前記照明光の光軸方向に対して前記励起レーザーの光軸方向を３次元的に傾斜して配置する手段を更に有してもよい。
【００２３】
また、上述の露光装置は、前記プラズマの発光点で発生するデブリが前記照明光学系に到達することを防止するデブリ除去部材と前記ターゲットを超えて前記励起レーザーが前記照明光学系に到達することを妨げる遮光部材を有してもよい。
【００２４】
かかる露光装置は、デブリ除去部材のみではターゲットを超えて直進するレーザー光を遮光部材で効果的に除去する。例えば、前記デブリ除去部材は、前記励起レーザーの透過率が約９０％以上であり、前記遮光部材は、前記励起レーザーの透過率が約１０％以下であってもよい。
【００２５】
また、前記遮光部材は、金属に反射防止膜を形成した構成を有してもよい。
【００２６】
さらに、遮光部材は、励起レーザーを吸収する部材であってもよいし、反射する部材であってもよい。
【００２７】
前記ストッパーを冷却する冷却機構を更に有してもよい。これにより、遮光部材の熱変形や熱損傷を防止することができる。前記ストッパーは、前記照明光学系及び前記投影光学系が格納されているチャンバーの外側に設置されてもよい。これにより、チャンバー内部の装置構成を単純にすることができる。
【００２８】
本発明の別の側面としての露光装置は、前記光源から見て、前記第１ミラーに入射する前記照明光の光軸方向から前記励起レーザーの光軸方向に向かって最も外側に配置されている前記露光装置の構成要素に前記励起レーザーの前記光源を越えて進行した場合の光束が照射されないように、前記照明光の光軸方向に対する前記励起レーザーの光軸のなす角度は決定されてもよい。
【００２９】
本発明の別の側面としての露光装置は、上述のいずれかの露光装置において、前記照明光の光軸方向において前記楕円ミラー開口部が前記励起レーザーの集光点より第１ミラー側に位置することを特徴としている。かかる露光装置では前記楕円ミラーの取込角を大きくすることができ、ＥＵＶ光を効率よく集光でき、結果として装置構成部位の損傷を防止して高品位、かつ高生産性を有する露光ができる。
【００３０】
本発明の別の側面としてのデバイス製造方法は、上述のいずれかの露光装置を用いて前記被露光体を投影露光するステップと、前記投影露光された被露光体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００３１】
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。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態のＥＵＶ露光装置を、図１を参照して、説明する。図１は、ＥＵＶ露光装置の概略平面図である。ＥＵＶ露光装置は露光光として紫外線よりも更に波長が短い波長１０乃至１５ｎｍ程度のＥＵＶ光（例えば、波長１３．５ｎｍ）を用いてスキャン方式で露光を行う露光装置である。
【００３３】
図１を参照するに、露光装置は、レーザープラズマ光源部、照明光学系１２０、反射型レチクル又はマスク（なお、本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。）１２１、投影光学系１２２、レチクルステージ１２４、ウェハ１２３、ウェハステージ１２５を有し、照明光学系１２０からウェハステージ１２５までを真空チャンバー１９０に収納する。
【００３４】
本実施形態のレーザープラズマ光源部は、真空チャンバー１８０中に配置されたターゲット供給システム１０５によって集光位置１０３に供給されたターゲット１０４に高強度のパルスレーザー光１０１をレーザー光源１００から集光光学系１０２を介して照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される、波長約１３．５ｎｍのＥＵＶ光を利用する。より詳しくは、レーザープラズマ光源は、ターゲット１０４に高輝度の励起パルスレーザー１０１を照射することにより、そのターゲット１０４が高温のプラズマ状態に励起され、そのプラズマが冷却する際に等方的に放出する赤外から紫外、ＥＵＶ光までの波長帯の光の中から、集光ミラー１０８がＥＵＶ光を集光して、これを露光光として使用する。
【００３５】
ここで、上述したようにＥＵＶ光とともに発生するデブリが照明光学系に流入することを防止し易くするために、ＥＵＶ光の集光ミラーは、プラズマの発生する点を焦点の一つとし、他方の焦点に集光するような楕円ミラーとし、光源部と照明系部をつなぐ経路を物理的に狭くすることが好ましい。
【００３６】
また、所望のＥＵＶ光のパワーを得て、露光装置の生産性、つまりスループットを高めるためには、プラズマから放出されたＥＵＶ光を効率的に集光する必要があり、そのためには、放出されたＥＵＶ光を大きな取込立体角で集光すればよく、その目的を達するために集光ミラーを大きくすることが必要となる。
【００３７】
パルスレーザー光１０１は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーやエキシマレーザーなどである。真空チャンバー１８０は、大気に対する透過率の小さいＥＵＶ光に対して真空雰囲気環境を確保する。パルスレーザー光１０１は、真空チャンバー１８０に設けられた窓１１２を介して集光位置１０３に集光される。窓１１２はパルスレーザー光１０１に対して透過率の高い石英などの部材が好ましい。
【００３８】
ターゲット１０４は、発生させるＥＵＶ光波長によるが、Ｃｕ、Ｌｉ、Ｚｎなどの金属薄膜、Ｘｅなどの不活性ガス、液滴などが用いられ、ガスジェット等のターゲット供給システム１０５により真空容器内１８０に供給される。その中でもＥＵＶ光発生時に同時発生するデブリが他の照明系を汚染させてしまうという問題や励起パルスレーザー１０１からＥＵＶ光１０６への変換効率や、ターゲット１０４の取り扱いに関する理由などからターゲット１０４としては、Ｘｅが有力な候補となっている。供給されたターゲット１０４の全てがプラズマ化に寄与しないため、残りのターゲット１０４を回収するターゲット回収システム１０７が設置される。
【００３９】
集光位置１０３へのＸｅを使用したターゲット１０４の供給方式を、図５を参照して説明する。図５（ａ）ではノズル５０５よりガス状のＸｅ５０４を噴出させ、集光点５０３にパルスレーザー光５０１を集光させできた高温のプラズマが冷却する際にＥＵＶ光５０６が発生する。図５（ｂ）では、ノズル５１５より液体状のＸｅ５１４を棒状に噴出させ、同様に集光点５０３にパルスレーザー光５０１を集光させてできた高温プラズマが冷却する際にＥＵＶ光５０６が発生する。更に、図５（ｃ）では、ノズル５２５より液滴状のＸｅ５２４を滴下させ、集光点５０３に液滴状のＸｅ５２４が到達した時にパルスレーザー５０１が集光点５０３に到達するように、同期制御する必要がある。その結果として、同様に高温プラズマが冷却する際にＥＵＶ光５０６が発生する。
【００４０】
一般に、パルスレーザーからＥＵＶ光への変換効率を高めるためには、Ｘｅの密度を高める必要があるので、図５（ａ）のような気体状の形態よりも、図５（ｂ）（ｃ）のような液体状の形態の方が有力な供給方式である。もっとも、液体状のＸｅであってもパルスレーザー１０１からＥＵＶ光１０６への変換効率は高々１％強である。ＥＵＶ露光装置の生産性、つまりスループットを向上させるという観点からＥＵＶ光源にはＥＵＶ光として５０〜１５０Ｗのパワーが要求されている。従って、プラズマを励起するパルスレーザーのパワーは５〜１５ＫＷもの大出力が必要となる。
【００４１】
更に、ターゲット供給システム１０５は、真空チャンバー１８０に構成される一方、レーザー光源１００は５〜１５ＫＷ級の大出力を要するため、大型な装置となり、真空チャンバー１８０とは別の不図示の支持台にマウントされる。従って、レーザー光源１００から照射されるパルスレーザー１０１とＸｅターゲット１０４との位置合せ精度及び図５（ｃ）に示すようなターゲット供給システムの場合においては、パルスレーザー５０１の発光タイミングと、液滴状ターゲット５２４の滴下タイミングの同期制御を極めて高精度に行う必要がある。
【００４２】
位置合わせについては、例えば、干渉計システム１４０をレーザー光源１００と真空チャンバー１８０に構成し、双方の位置ずれを精度よく検知し、不図示のアクチュエーターによってレーザー光源１００又は、パルスレーザー光１０１の位置を制御できる不図示の光学素子を駆動することによって、パルスレーザー１００とターゲット１０４との位置を高精度に位置合わせする必要がある。
【００４３】
ところが、干渉計システム１４０は、パルスレーザー光１０１の集光点１０３での位置と、ターゲット１０４の集光点１０３での位置を測定しないので、パルスレーザー光１０１とターゲット１０１との集光点１０３における位置合わせを高精度に行うことは困難である。このため、振動や機械的変形などによって両者の位置ずれが発生するおそれがある。
【００４４】
図６に図５（ｂ）のターゲット供給システムの場合のパルスレーザー６０１とターゲット６０４との関係を、図５（ｂ）中矢印方向から見た場合を示す。位置ずれが生じていない場合は、図６（ａ）のようにパルスレーザー光６０１の中心とターゲット６０４の棒状Ｘｅの中心が一致している。一方、位置ずれが若干生じる場合は、図６（ｂ）のようにターゲット６０４をパルスレーザー光６０１が部分的に照射しており、更に位置ずれが起こっている場合は、図６（ｃ）のようにターゲット６０４をパルスレーザー光６０１が全く照射しなくなる。
【００４５】
同様に、図７には、図５（ｃ）のターゲット供給システムの場合のパルスレーザー７０１とターゲット７０４との関係を、図５（ｃ）中矢印方向から見た場合を示す。位置ずれを生じていない場合は、図７（ａ）のようにパルスレーザー光７０１の中心とターゲット７０４の液滴Ｘｅの中心が一致している。一方、位置ずれが若干生じている場合は、図７（ｂ）のようにターゲット７０４をパルスレーザー光７０１が部分的に照射しており、さらに位置ずれが起こっている場合は、図７（ｃ）のようにターゲット７０４をパルスレーザー光７０１が全く照射しない状況となる。
【００４６】
図６（ｂ）及び図７（ｂ）においては、ターゲット６０４及び７０４に照射されない部分的なパルスレーザー光６０１及び７０１が集光点を通過することになる。同様に図６（ｃ）及び図７（ｃ）においては、全てのパルスレーザー光６０１及び７０１が集光点を通過することになる。
【００４７】
従って、パルスレーザー光１０１の光軸が、集光点１０３から発生して第１ミラー１３１に入射するＥＵＶ光１０６の光軸と一致する従来の構成においては、ＥＵＶ光を効率的に集光するために集光楕円ミラー１０８の取込角、つまり大きさを大きくしても、集光されたＥＵＶ光が集光楕円ミラーの開口部１４１に向かって出射されるため、集光点を通過したパルスレーザー光は集光楕円ミラーを直接に照射することはないが、第１ミラー１３１を直接に照射することになる。
【００４８】
例えば、パルスレーザー光が波長１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザーで、ミラー１３１にはＥＵＶ光を反射するためにＭｏとＳｉの多層膜が成膜されているとすると、上記多層膜の波長１０６４ｎｍに対する反射率は高々３０％程度であるため、ほとんどが吸収され熱に変換される。この場合、第１ミラー１３１ではパルスレーザー光は集光していないが、パルスレーザー光は５〜１５ＫＷもの高出力であるため、相当量の熱量が第１ミラー１３１に注入される。従って、第１ミラー１３１が高温になり、熱変形や多層膜の変質が起こり得る。その結果、第１ミラー１３１の結像性能が悪化し、高品位な露光を行うことができず、第１ミラー１３１を交換せざるを得なくなる。ミラー１３１は、真空チャンバー１９０内にあるため、一旦大気圧開放し、第１ミラー１３１の交換、調整及び再度、真空引きを実施する必要がある。照明光学系１２０及び投影光学系１２２は高精度な光学系であるので、調整は第１ミラー１３１だけの調整にとどまらず、照明光学系１２０、投影光学系１２２すべてについて再調整する必要がある可能性もあり、装置のダウンタイムはかなり大きいものとなる。従って、装置の稼働率を著しく低下させる結果となる。以上は直接パルスレーザー光が入射してしまう第１ミラー１３１について述べたが、それ以降のミラーについても注入する熱量は第１ミラー１３１と比較して小さくはなるが、同様に温度上昇による変形や、多層膜の変質などによって、ミラーの交換をせざるを得ない場合があり得る。特に、露光装置の光学素子は耐熱性が高くないために、パルスレーザー光による悪影響は大きい。
【００４９】
例えば、集光ミラー１０８、照明光学系１２０、反射型マスク１２１及び投影光学系１２２はＥＵＶ光１０６を効率良く反射させるために基板上にＭｏとＳｉ等による多層膜が数十ペア成膜されており、その表面粗さは、反射率の低下を抑えるために標準偏差でオングストロームオーダーのものが要求されている。更に、投影光学系１２２の反射ミラーにおいては、上記表面粗さに加えて、形状精度も同様に標準偏差でオングストロームオーダーのものが要求されており、極めて高精度な光学系が必要である。当然ながら温度などの外的要因による安定性も極めて高いことが要求されているからである。
【００５０】
一方、パルスレーザー光１０１とターゲット１０４との位置精度の許容値を緩くするために、パルスレーザー光１０１の集光径を可変にすることが考えられる。図８（ａ）及び（ｂ）は、ターゲット８０４及び８１４よりもパルスレーザー光８０１及び８１１が大きい場合であり、図８（ａ）は、図５（ｂ）で示す棒状の液体Ｘｅがノズルより噴出している場合を示しており、図８（ｂ）は、図５（ｃ）で示す液滴状Ｘｅがノズルより噴出している場合を示している。いずれの場合もターゲットよりもパルスレーザー光の方が大きいため、ある程度、双方の位置ずれが生じたとしてもパルスレーザー光でターゲットをすべて照射することができ、所望のＥＵＶ光を得ることができる。その反面、部分的ではあるが、必ずターゲットを照射せずにそのまま進行してしまうパルスレーザー光が存在してしまい、上述のような他の装置部位へのダメージを引き起こす可能性が大きい。
【００５１】
これに対して、図８（ｃ）及び（ｄ）は、逆にターゲット８２４及び８３４よりもパルスレーザー光８２１、８３１が小さい場合であり、図８（ｃ）は、図５（ｂ）で示す棒状の液体Ｘｅがノズルより噴出している場合を示しており、図８（ｄ）は、図５（ｃ）で示す液滴状Ｘｅがノズルより噴出している場合を示している。いずれの場合もターゲットよりもパルスレーザー光の方が小さいため、ある程度、双方の位置ずれが生じたとしてもパルスレーザー光すべてがターゲットを照射することができ、図８（ａ）及び（ｂ）のような問題は起こらない。しかしながら、ターゲットの大きさを大きくすることは、容易ではないので、パルスレーザー光８２１、８３１の集光径が小さくなった分、所望のＥＵＶ光のパワーを得ることができなくなり、スループットが低下するという問題が新たに発生する。
【００５２】
従って、パルスレーザー光とターゲットの大きさは図５に示すようにほぼ同程度であることが望ましい。
【００５３】
もちろんパルスレーザー光１０１の光軸が、集光点１０３から発生して第１ミラー１３１に入射するＥＵＶ光１０６の光軸と一致する従来の構成においては、両者の位置ずれ以外の原因によっても全部又は一部のパルスレーザー光が集光点１０３を通過してしまう不測の事態の可能性はある。例えば、図５（ｃ）のターゲット供給システムの場合は、液滴状ターゲット５２４とパルスレーザー５０１の同期制御に不備があり、パルスレーザーの発光周期と液滴を滴下する周期に不一致が発生した場合や、ターゲット供給システム５２５自体に不備あり、ターゲット５２４が供給されない場合などである。さらには、パルスレーザーとターゲットが完全に照射している部分においても、パルスレーザーとターゲットが完全に相互作用せずに一部のパルスレーザーがもともとの光軸をそのまま直進する方向に残存する場合もありうる。いずれの場合も、照明光学系１２０、投影光学系１２２に対して上述した重大な影響を及ぼすことになってしまう。
【００５４】
図１に示す本実施形態では、レーザー光１０１の光軸方向ＡＡ’を集光点１０３から発生して第１ミラー１３１に入射するＥＵＶ光１０６の光軸方向１０９からずらし、さらにターゲットに入射するパルスレーザー光が通過する通過部と、ターゲットを超えて出射するパルスレーザーが通過する通過部を集光楕円ミラーに備えることで、かかる問題を解決している。１７０は、ＥＵＶ光１０６の光軸方向１０９に対してパルスレーザー光１０１の光軸方向を３次元的に傾斜して配置する手段である。「３次元的」とは、例えば、光軸方向ＡＡ’が図１と同一紙面ではなく、例えば、光軸方向ＡＡ’が紙面に垂直な場合を含む趣旨である。かかる実施形態は図９を参照して後述される。パルスレーザー光１０１の光軸方向ＡＡ’は、パルスレーザー光１０１のターゲット１０４への入射方向である。本実施形態は、ＡＡ’の方向を、ターゲット１０４を越えたパルスレーザー光１０１が照明光学系１２０、投影光学系１２２、レチクルステージ１２４、ウェハステージ１２５などの他の構成部位と干渉しないように決定している。
【００５５】
さらに、集光楕円ミラーに備えている通過部は、入射または出射するパルスレーザーと集光楕円ミラーが干渉しないようにパルスレーザーの光路を確保している。
【００５６】
図１に示す本実施形態では、レーザー光１０１の光軸方向ＡＡ’を集光点１０３から発生して第１ミラー１３１に入射するＥＵＶ光１０６の光軸方向１０９から５度以上ずらすことによってかかる問題を解決している。「５度」としたのは、レーザー光１０１の光軸方向ＡＡ’を光軸方向１０９から意図的に（即ち、設置誤差ではなく）傾斜させる趣旨である。
【００５７】
本実施形態では、ＥＵＶ光１０６の光軸方向１０９において、集光楕円ミラー１０８の開口部１４１が励起レーザー１０１の集光点１０３より第１ミラー１３１側に位置する。
【００５８】
また、光軸ＡＡ’上にパルスレーザー光１０１の進行を遮断し、吸収するストッパー１５０を配置することが好ましい。ストッパー１５０は反射光による２次的な照射をさけるためにパルスレーザー光１０１を反射せずに吸収するような材質又は形態を有していることが望ましい。更に、パルスレーザー光１０１は５〜１５ＫＷ程度の高出力であるため、ストッパー１５０に吸収させた際に変換される熱量が多大であるので、ストッパー１５０に冷却機構を保持していることが望ましい。具体的には、ストッパー１５０外周に流路１５１を設けて、温調された液体ないし気体の流体を循環させることで、流体との間で熱交換をし、装置外へ排熱すればよい。
【００５９】
このようにＡＡ’の方向にパルスレーザー光１０１の光軸を定め、またパルスレーザー光がターゲット１０４に入射あるいは出射するときに通過する通過部１４０を集光楕円ミラー１０８に備え、さらに冷却機構を有するストッパー１５０を配置することによって、パルスレーザー光１０１がターゲット１０４を完全に又は一部分しか照射しない場合やパルスレーザーがターゲットと完全に相互作用せずにパルスレーザーが残存した場合でも、パルスレーザー光１０１が集光楕円ミラー１０８および第１ミラー１３１その他の構成部位を照射して破損させることを防止することができる。この結果、損傷した構成部位を交換、再調整するために、真空チャンバー１８０や真空チャンバー１９０を大気圧に開放し、該当部位を交換、再調整後に、再度真空引きをして復旧させるという多大な装置ダウンタイムを発生させることを回避することができ、装置の稼働率を低下させることを回避できる。
【００６０】
また、通過部１４０があるので、楕円ミラーの大きさを大きくすることができる。
【００６１】
真空チャンバー１９０に導入されたＥＵＶ光１０６は、照明光学系１２０を介して、所定のパターンを有する反射型マスク１２１を照明する。照明光学系１２０はＥＵＶ光を伝播して反射型マスク１２１を照明する機能を有し、第１ミラー１３１を含む複数のミラーと、オプティカルインテグレータと、アパーチャとを有する。第１ミラー１３１は発光点１０３からほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める。オプティカルインテグレータはレチクル１２１を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。アパーチャは、レチクル１２１と共役な位置に設けられ、レチクル１２１面で照明される領域を円弧状に限定する。
【００６２】
反射型マスク１２１により選択的に反射されたＥＵＶ光１０６は、数枚の反射ミラーで構成された投影光学系１２２によってレジストが塗布されたウェハ１２３に縮小投影され、マスク１２１上のパターンをウェハ１２３に転写する。
【００６３】
マスク１２１への照明領域及びウェハ１２３投影像は、投影光学系１２２の収差を抑えた良好な像を得るために極めて狭い同一像高の円弧状の範囲に限定されるため、マスク１２１に形成されたパターン全てをウェハ１２３に露光するために、本露光装置はレチクルステージ１２４とウェハステージ１２５が同期してスキャンしながら露光を行う、いわゆるスキャン露光方式を採用している。
【００６４】
（実施形態２）
以下、本発明の第２の実施形態を、図２を参照して説明する。なお、図１と同一部材には同一の参照番号を付して重複説明は省略する。本実施形態では、レーザー光１０１の光軸方向ＡＡ’を集光点１０３から発生して第１ミラー１３１に入射するＥＵＶ光１０６の光軸方向１０９からはずし、集光楕円ミラー１０８を含む他の構成部位と干渉しないように決定する。特にターゲットから出射するパルスレーザーが集光されたＥＵＶ光が通過する集光楕円ミラーの開口部を通過するように決定する。さらにターゲットに入射するパルスレーザー光が通過する通過部を集光楕円ミラーに備えている。この場合、集光楕円ミラーに備えられる通過部が１つで済むため、製造が容易となる。
【００６５】
図２に示す本実施形態では、レーザー光１０１の光軸方向ＡＡ’を集光点１０３から発生して第１ミラー１３１に入射するＥＵＶ光１０６の光軸方向１０９から５度以上ずらすことによってかかる問題を解決している。「５度」としたのは、レーザー光１０１の光軸方向ＡＡ’を光軸方向１０９から意図的に（即ち、設置誤差ではなく）傾斜させる趣旨である。
【００６６】
本実施形態では、ＥＵＶ光１０６の光軸方向１０９において、集光楕円ミラー１０８の開口部１４１が励起レーザー１０１の集光点１０３より第１ミラー１３１側に位置する。
【００６７】
また、ＥＵＶ光１０６の光軸方向１０９において、集光点１０３がターゲットに入射するパルスレーザー光１０１が通過する通過部１４０より第１ミラー１３１側に位置する。
【００６８】
通過部１４０の径は、開口部１４１の径の１／２０以下であることが好ましい。
【００６９】
（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態を、図３を参照して説明する。本実施形態では、レーザー光源１００を図２とは逆方向に傾け、ストッパー１５０を真空チャンバー１８０及び１９０の外側に配置している。そのために、真空チャンバー１８０又は１９０にパルスレーザー光１０１を導出するための窓１５２を設けている。窓１５２はパルスレーザー光１０１に対して透過率の高い石英などの部材が好ましい。ストッパー１５０の設置環境が大気中であるため真空中より熱処理の観点から扱い易い利点がある。
【００７０】
（実施形態４）
次に、本発明の第４の実施形態を、図４を参照して説明する。本実施形態では、パルスレーザーを集光されたＥＵＶ光が通過する集光楕円ミラーの開口部１４１からターゲット１０４に向けて入射するようにパルスレーザーのターゲットへの光軸を決定し、さらにターゲットから出射するパルスレーザー光が通過する通過部１４０を集光楕円ミラーに備えている。そのため第２の実施例と同様にストッパー１５０を真空チャンバー１８０及び１９０の外側に配置しやすく、またパルスレーザー光がターゲットを超えて進行する方向は、照明系、投影系などの他の構成部位とは反対の方向となっているので、ストッパーを配置する空間を確保することが容易である利点がある。
【００７１】
（実施形態５）
次に、本発明の第５の実施形態を、図９を参照して説明する。図９は、真空チャンバー１８０の内部を詳細に示したものである。本実施形態は、レーザー光１０１の光軸方向ＡＡ’を図１における紙面と垂直に配置している。具体的には、図９（ａ）に示すように方向からパルスレーザー光１０１を集光点１０３に向けて入射させ、集光点１０３を超えた場所にストッパー１５０を配置する。ストッパー１５０は真空中乃至大気中であることは図１から図４と同じである。ＥＵＶ光の集光ミラー１０８は、集光点１０３で発生したプラズマから生じるＥＵＶ光を集光する目的のミラーであり、その形状は、集光点１０３及び１０９を焦点とする回転楕円形状の一部分である。従って、回転楕円形状のような曲率の大きな特殊な形状を高精度に加工、計測、成膜することは困難であるため、図９（ａ）にように、例えば、６つに集光ミラーを分割し、各々の曲率を比較的小さくすることで、加工、計測、成膜を行うことで、上述のような高精度の部品を作成し、それらを組み合わせることで、集光ミラー１０８としての役割を持たせることになる。
【００７２】
本実施形態においては、図９（ａ）及び（ｂ）にように、図１から図４に示されているような通過部１４０を形成するのではなく、分割された集光楕円ミラーの各部品の間隙を通過部として通過するように、パルスレーザーをターゲットに向かって入射させ、同様にターゲットを超えてパルスレーザーを出射できるようにする。また、ターゲット供給システム１０５、およびターゲット回収システム１０７も同様に、各部品の間隙を通過するように構成することができる。ここで、図３（ａ）は、パルスレーザー光１０１を図１の紙面に垂直に導光した場合の実施形態を示す概略斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）を矢印方向から見た概略平面図である。
【００７３】
（実施形態６）
次に、本発明の第６の実施形態の露光装置を、図１０を参照して説明する。図１０は、パルスレーザー光１０１の光軸方向ＡＡ’をＥＵＶ光の光軸方向１０９に一致させ、光軸方向１０９上にストッパー１５０とデブリフィルタ１６０とを設けた例を示す概略平面図である。ＹＡＧレーザーは、ビーム径が１００μｍ程度でＮＡが０．０１程度である。デブリフィルタ１６０は、例えば、材質がモリブデン、ベリリウム、ジリコニウムなどからなり、厚さが０．１乃至０．２μｍの薄膜で透過率がＥＵＶ光では５０乃至７０％、ＹＡＧレーザーでは薄膜なのでほぼ１００％である。
【００７４】
一方、ストッパー１５０は、金属に反射防止膜を形成させたもので厚さが約１０乃至２０ｍｍ、大きさが約φ１０乃至２０ｍｍを有する。かかる大きさはＥＵＶ光１０６を遮蔽しない大きさとして便宜である。また、図１０に示すようなディフューザーが考えられる。三角形部分１５５でレーザーが反射され、多重反射を経て吸収される。ストッパー１５０は、例えば、約５０ｘ５０ｘ５０ｍｍ乃至約１００ｘ１００ｘ１００ｍｍの大きさを有する。
【００７５】
なお、本実施形態では、デブリフィルタ１６０とストッパー１５０とを別部材として構成したが、両者は一体であってもよい。また、デブリフィルタも薄膜に限定したものではなく、他の形態のものでもよい。
【００７６】
（実施形態７）
次に、本発明の第７の実施形態の露光装置を、図１１を参照して説明する。図１１は、パルスレーザー光１０１の光軸方向ＡＡ’をＥＵＶ光の光軸方向１０９に一致させ、光軸方向１０９上に反射部材１５７を設けた例を示す概略平面図である。ＹＡＧレーザーは、上述したように、ビーム径が１００μｍ程度でＮＡが０．０１程度である。反射部材１５７は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの高反射率材料（例えば、９９％以上）から構成され、厚さ約１０乃至２０ｍｍ、大きさが約φ１０乃至２０ｍｍを有する。かかる大きさはＥＵＶ光１０６を遮蔽しない大きさとして便宜である。
【００７７】
次に、図１２及び図１３を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１２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、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。
【００７８】
図１３は、図１２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。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、集光楕円ミラー１０８や照明光学系の第１ミラー１３１などの光学素子の熱変形や熱破壊を回避しつつ、ＥＵＶ光を効率的に集光するために集光楕円ミラーの取込角を大きくすることができるので、高品位のデバイスを高い生産能力で製造することができる。このように、かかる露光装置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として機能するものである。
【００７９】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【００８０】
本実施例では、ＥＵＶ光を集光するミラーを楕円形状としたが、楕円ミラーに限定されない。本発明の集光ミラーは、ＥＵＶ光を照明光学系の第１ミラーの手前で集光させる機能を備えていれば良い。
【００８１】
以上のように、本発明の好ましい実施例１〜７を取ると以下の効果得られる。
【００８２】
励起レーザーの光軸を、励起レーザーがターゲットを照射せずに進行した場合に、その光束が集光楕円ミラーを含む装置本体の光学系を含めたその他の構成部位を照射しないような方向に定め、ターゲットに入射あるいは出射、もしくは入出射する励起レーザーが通過する通過部をＥＵＶ光を集光する集光楕円ミラーに備え、さらに励起レーザーの進行を遮断、吸収する冷却機構を有するストッパーを真空チャンバー内、もしくは真空チャンバー外に構成することで、励起レーザーがターゲットを照射せずに進行した不測の事態においても集光楕円ミラーを含めた他の構成部位に重大なダメージを与えることを回避することができる。
【００８３】
したがって、重大なダメージを受けた構成部位を交換、再調整するために真空チャンバー大気圧に開放し、該当部位を交換、再調整した後に、再度真空引きをして復旧させるという多大な装置ダウンタイムを発生させることを回避することができ、装置の稼働率を低下させることを回避できる。
【００８４】
さらに通過部を設けたことで、上述のような重大なダメージを回避しつつ、集光楕円ミラーのＥＵＶ光の取込角、すなわちミラーの大きさを大きくすることができるので、効率的にＥＵＶ光を集光することができ、より多くのＥＵＶ光のパワーをウェハへ供給できるので、露光装置の生産性、スループットを向上させることができる。
【００８５】
【発明の効果】
本発明では、励起レーザーの光軸を、励起レーザーがターゲットを照射せずに進行した場合に、その光束が集光ミラーを含む装置本体の光学系を含めたその他の構成部位を照射しないような方向に定め、励起レーザーがターゲットを照射せずに進行した不測の事態においても集光楕円ミラーを含めた他の構成部位に重大なダメージを与えることを回避している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の露光装置の概略平面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の露光装置の概略平面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の露光装置の概略平面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態の露光装置の概略平面図である。
【図５】プラズマ光源付近へのターゲットの供給を説明するための図である。
【図６】励起レーザーでターゲットを照射する例を説明するための概略図である。
【図７】励起レーザーでターゲットを照射する別の例を説明するための概略図である。
【図８】励起レーザーでターゲットを照射する更に別の例を説明するための概略図である。
【図９】本発明の第５の実施形態の露光装置の概略平面図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態の露光装置の概略平面図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態の露光装置の概略平面図である。
【図１２】本発明の露光装置を有するデバイス製造方法を説明するためのフォローチャートである。
【図１３】図９に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１００　レーザー光源
１０１　パルスレーザー光
１０４　ターゲット
１０６　ＥＵＶ光
１２０　照明光学系
１２１　反射型レチクル
１２２　投影光学系
１２３　ウェハ
１３１　第１ミラー
１４０　通過部
１４１　開口部
１５０　ストッパー
１５１　流路
【図１】
2004006716.tif 000003
【図２】
2004006716.tif 000004
【図３】
2004006716.tif 000005
【図４】
2004006716.tif 000006
【図５】
2004006716.tif 000007
【図６】
2004006716.tif 000008
【図７】
2004006716.tif 000009
【図８】
2004006716.tif 000010
【図９】
2004006716.tif 000011
【図１０】
2004006716.tif 000012
【図１１】
2004006716.tif 000013
【図１２】
2004006716.tif 000014
【図１３】
2004006716.tif 000015