(57)【要約】【課題】発光点の周りの構造物が障害になることなく、光量損失を良好に抑えて所望の光強度分布でＤＰＰ発散光を集光させることのできる光源ユニット。【解決手段】標的材料をプラズマ化し、該プラズマからＥＵＶ光を放出する光源本体（１１）と、貫通孔を有する第１反射鏡（１２ａ）と、光源本体と第１反射鏡との間の光路中に配置されて貫通孔を有する第２反射鏡（１２ｂ）とを備えている。光源ユニットは、ＥＵＶ光を、第２反射鏡の貫通孔、第１反射鏡の反射面、第２反射鏡の反射面、および第１反射鏡の貫通孔を介して、所定の位置（１２ｃ）に集光する。【選択図】  図３
2004311814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的材料をプラズマ化し、該プラズマからＥＵＶ光を放出する光源本体と、貫通孔を有する第１反射鏡と、前記光源本体と前記第１反射鏡との間の光路中に配置されて貫通孔を有する第２反射鏡とを備え、
前記ＥＵＶ光を、前記第２反射鏡の貫通孔、前記第１反射鏡の反射面、前記第２反射鏡の反射面、および前記第１反射鏡の貫通孔を介して、所定の位置に集光することを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
前記第１反射鏡は、凹面状の反射面を有することを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項３】
前記第２反射鏡は、凸面状の反射面を有することを特徴とする請求項２に記載の光源ユニット。
【請求項４】
前記第２反射鏡は、平面状の反射面を有することを特徴とする請求項２に記載の光源ユニット。
【請求項５】
前記第２反射鏡は、凹面状の反射面を有することを特徴とする請求項２に記載の光源ユニット。
【請求項６】
前記貫通孔は、前記第１反射鏡の中央および前記第２反射鏡の中央にそれぞれ形成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項に記載の光源ユニット。
【請求項７】
前記第１反射鏡の本体および前記第２反射鏡の本体は、シリコン、アルミニウム、または銅により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項に記載の光源ユニット。
【請求項８】
前記第１反射鏡および前記第２反射鏡を冷却するための冷却機構をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光源ユニット。
【請求項９】
前記第１反射鏡および前記第２反射鏡は交換可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光源ユニット。
【請求項１０】
前記第１反射鏡の反射面の位置および前記第２反射鏡の反射面の位置を計測するための位置計測手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光源ユニット。
【請求項１１】
前記光源本体から放出されるデブリを前記第１反射鏡と前記第２反射鏡との間の光路中において除去するためのデブリ除去機構をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光源ユニット。
【請求項１２】
標的材料をプラズマ化し、該プラズマからＥＵＶ光を放出する光源本体と、貫通孔を有する第１反射鏡と、前記光源本体と前記第１反射鏡との間の光路中に配置された第２反射鏡とを備え、
前記光源本体から放出されるデブリを前記第１反射鏡と前記第２反射鏡との間の光路中において除去するためのデブリ除去機構をさらに備え、
前記ＥＵＶ光を、前記第１反射鏡の反射面、前記第２反射鏡の反射面、および前記第１反射鏡の貫通孔を介して、所定の位置に集光することを特徴とする光源ユニット。
【請求項１３】
前記デブリ除去機構は、前記第１反射鏡と前記第２反射鏡との間の空間を包囲するためのケーシングを有することを特徴とする請求項１１または１２に記載の光源ユニット。
【請求項１４】
前記空間には所定ガスが導入されていることを特徴とする請求項１３に記載の光源ユニット。
【請求項１５】
前記所定ガスは、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン、窒素、酸素またはオゾンであることを特徴とする請求項１４に記載の光源ユニット。
【請求項１６】
前記デブリ除去機構は、光軸を中心として放射状に延びる断面を有する複数のプレート部材を備えていることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の光源ユニット。
【請求項１７】
前記複数のプレート部材および前記ケーシングは、冷却可能に構成されていることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の光源ユニット。
【請求項１８】
前記複数のプレート部材と前記ケーシングとの間には所定の電圧が印加されていることを特徴とする請求項１６または１７に記載の光源ユニット。
【請求項１９】
前記複数のプレート部材は、前記光軸を中心として回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の光源ユニット。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の光源ユニットと、該光源ユニットからのＥＵＶ光を被照射面へ導くための導光光学系とを備えていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２１】
所定のパターンが形成された反射型のマスクを照明するための請求項２０に記載の照明光学装置と、前記マスクのパターン像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項２２】
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定方向に沿って相対移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光することを特徴とする請求項２１に記載の露光装置。
【請求項２３】
請求項２０に記載の照明光学装置を用いて所定のパターンが形成された反射型のマスクを照明する照明工程と、投影光学系を介して前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項２４】
前記露光工程では、前記投影光学系に対して前記マスクおよび感光性基板を所定方向に沿って相対移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光することを特徴とする請求項２３に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源ユニット、照明光学装置、露光装置および露光方法に関する。さらに詳細には、本発明は、５〜５０ｎｍ程度の波長を有するＥＵＶ光（極端紫外線）を用いて半導体素子などのマイクロデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造するのに使用される露光装置に好適な光源ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の露光装置では、転写すべき回路パターンの微細化に伴って解像力の一層の向上が要求されており、露光光としてより短波長の光を用いるようになっている。なお、本明細書における「光」とは、目で見える狭義の「光」だけではなく、電磁波のうち１ｍｍよりも短い波長を有する、いわゆる赤外線からＸ線までを含む広義の「光」を意味する。近年、次世代装置として、５〜５０ｎｍ程度の波長を有するＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）光を用いる露光装置（以下、「ＥＵＶＬ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：極紫外リソグラフィ）露光装置」という）が提案されている。
【０００３】
現在、ＥＵＶ光を供給する光源として、以下に示す３つのタイプの光源が提案されている。
（１）ＳＲ（シンクロトロン放射光）を供給する光源
（２）レーザ光をターゲット上に集光し、ターゲットをプラズマ化してＥＵＶ光を得るＬＰＰ（Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）光源
（３）ＤＰＰ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）光源。ターゲット物質からなる電極、あるいは電極間にターゲット物質が存在する状態で電極間に電圧を印加すると、ある電圧を越えたところで電極間で放電が生じ、ターゲット材料をプラズマ化する。この放電によって電極間に大電流が流れ、この電流によって生じる磁場によりプラズマ自身が微小空間内に圧縮され、プラズマ温度を上昇させる。この高温プラズマからＥＵＶ光が放出される。このように、放電によりプラズマにエネルギーを供給し（励起し）、ＥＵＶ光を放出させる光源を一般にＤＰＰ光源と呼ぶ。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のＤＰＰ光源やＬＰＰ光源では、所定の発光点より発散光が射出されるが、この発散光の射出に伴ってデブリ（飛散粒子）も放出される。以下、ＤＰＰ光源およびＬＰＰ光源を「プラズマ光源」と総称する。そこで、プラズマ光源から供給される発散光すなわちプラズマ発散光を一旦集光させ、この集光点の近傍に配置されたピンホール部材によりデブリを遮る必要がある。従来技術では、発光点の周りの構造物が障害になり、光量損失を良好に抑えて所望の光強度分布でプラズマ発散光を集光させる構成が提案されていない。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、発光点の周りの構造物が障害になることなく、光量損失を良好に抑えて所望の光強度分布でＤＰＰ発散光を集光させることのできる光源ユニットを提供することを目的とする。また、本発明では、光量損失を良好に抑えて所望の光強度分布でＤＰＰ発散光を集光させることのできる光源ユニットから供給されるＥＵＶ光を用いて、マスクパターンを感光性基板上に忠実に且つ高スループットで転写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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、標的材料をプラズマ化し、該プラズマからＥＵＶ光を放出する光源本体と、貫通孔を有する第１反射鏡と、前記光源本体と前記第１反射鏡との間の光路中に配置されて貫通孔を有する第２反射鏡とを備え、
前記ＥＵＶ光を、前記第２反射鏡の貫通孔、前記第１反射鏡の反射面、前記第２反射鏡の反射面、および前記第１反射鏡の貫通孔を介して、所定の位置に集光することを特徴とする光源ユニットを提供する。
【０００７】
第１形態の好ましい態様によれば、前記第１反射鏡は、凹面状の反射面を有する。この場合、前記第２反射鏡は、凸面状の反射面、平面状の反射面、または凹面状の反射面を有することが好ましい。また、第１形態では、前記貫通孔は、前記第１反射鏡の中央および前記第２反射鏡の中央にそれぞれ形成されていることが好ましい。
【０００８】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記第１反射鏡の本体および前記第２反射鏡の本体は、シリコン、アルミニウム、または銅により形成されている。また、前記第１反射鏡および前記第２反射鏡を冷却するための冷却機構をさらに備えていることが好ましい。また、前記第１反射鏡および前記第２反射鏡は交換可能に構成されていることが好ましい。また、前記第１反射鏡の反射面の位置および前記第２反射鏡の反射面の位置を計測するための位置計測手段をさらに備えていることが好ましい。さらに、第１形態の好ましい態様によれば、前記光源本体から放出されるデブリを前記第１反射鏡と前記第２反射鏡との間の光路中において除去するためのデブリ除去機構をさらに備えている。
【０００９】
本発明の第２形態では、標的材料をプラズマ化し、該プラズマからＥＵＶ光を放出する光源本体と、貫通孔を有する第１反射鏡と、前記光源本体と前記第１反射鏡との間の光路中に配置された第２反射鏡とを備え、
前記光源本体から放出されるデブリを前記第１反射鏡と前記第２反射鏡との間の光路中において除去するためのデブリ除去機構をさらに備え、
前記ＥＵＶ光を、前記第１反射鏡の反射面、前記第２反射鏡の反射面、および前記第１反射鏡の貫通孔を介して、所定の位置に集光することを特徴とする光源ユニットを提供する。
【００１０】
第１形態および第２形態の好ましい態様によれば、前記デブリ除去機構は、前記第１反射鏡と前記第２反射鏡との間の空間を包囲するためのケーシングを有する。この場合、前記空間には所定ガスが導入されていることが好ましい。また、この場合、前記所定ガスは、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン、窒素、酸素またはオゾンであることが好ましい。また、第１形態および第２形態の好ましい態様によれば、前記デブリ除去機構は、光軸を中心として放射状に延びる断面を有する複数のプレート部材を備えている。この場合、前記複数のプレート部材および前記ケーシングは、冷却可能に構成されていることが好ましい。また、前記複数のプレート部材と前記ケーシングとの間には所定の電圧が印加されていることが好ましい。また、前記複数のプレート部材は、前記光軸を中心として回転可能に構成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の第３形態では、第１形態または第２形態の光源ユニットと、該光源ユニットからのＥＵＶ光を被照射面へ導くための導光光学系とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
【００１２】
本発明の第４形態では、所定のパターンが形成された反射型のマスクを照明するための第３形態の照明光学装置と、前記マスクのパターン像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。この場合、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定方向に沿って相対移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光することが好ましい。
【００１３】
本発明の第５形態では、第３形態の照明光学装置を用いて所定のパターンが形成された反射型のマスクを照明する照明工程と、投影光学系を介して前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。この場合、前記露光工程では、前記投影光学系に対して前記マスクおよび感光性基板を所定方向に沿って相対移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光することが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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光源ユニットを備えた露光装置の全体構成を概略的に示す図である。また、図２は、ウェハ上に形成される円弧状の露光領域（すなわち実効露光領域）と光軸との位置関係を示す図である。図１において、投影光学系の光軸方向すなわち感光性基板であるウェハの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハ面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハ面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００１５】
図１の露光装置は、露光光を供給するためのＤＰＰタイプの光源ユニット１を備えている。光源ユニット１から供給されたＥＵＶ光は、波長選択フィルタ（不図示）を介して、照明光学系２に入射する。ここで、波長選択フィルタは、光源ユニット１が供給するＥＵＶ光から、所定波長（たとえば１３．５ｎｍまたは１１．５ｎｍ）近傍のＥＵＶ光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。波長選択フィルタを透過したＥＵＶ光３は、照明光学系２および平面反射鏡４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（レチクル）Ｍを照明する。
【００１６】
マスクＭは、そのパターン面がＸＹ平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５によって保持されている。そして、マスクステージ５の移動は、レーザ干渉計６により計測されるように構成されている。照明されたマスクＭ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、図２に示すように、たとえばＹ軸に関して対称な細長い円弧状の露光領域（すなわち静止露光領域）が形成される。
【００１７】
図２を参照すると、光軸ＡＸを中心とした半径φを有する円形状の領域（イメージサークル）ＩＦ内において、このイメージサークルＩＦに接するようにＸ方向の長さがＬＸでＹ方向の長さがＬＹの円弧状の実効露光領域ＥＲが設定されている。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７によって保持されている。なお、ウェハステージ７の移動は、マスクステージ５と同様に、レーザ干渉計８により計測されるように構成されている。
【００１８】
こうして、マスクステージ５およびウェハステージ７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の１つの露光領域にマスクＭのパターンが転写される。また、ウェハステージ７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の各露光領域にマスクＭのパターンが逐次転写される。
【００１９】
図３は、図１の光源ユニットおよび照明光学系の内部構成を概略的に示す図である。また、図４は、光源本体の内部構成を概略的に示す図である。図３を参照すると、光源ユニット１は、ＤＰＰ発散光を供給するための光源本体１１と、光源本体１１からのＤＰＰ発散光を所定の位置に集光するための集光光学系１２とを備えている。光源本体１１は、図４に示すように、間隔を隔てて配置された２つの電極１１ａおよび１１ｂと、２つの電極１１ａと１１ｂとの間に電圧を印加するための電力供給源１１ｃとを備えている。
【００２０】
光源本体１１では、カソード電極１１ａとアノード電極１１ｂとの間に標的材料を入れた状態で、電力供給源１１ｃからの電圧印加を受けて、カソードとしての第１電極１１ａとアノードとしての第２電極１１ｂとの間に放電が起こり、この放電電流により発生したプラズマが電磁力により収斂され、高温で高密度のプラズマとなる。このプラズマからＥＵＶ光が放出される。標的材料として、キセノン（Ｘｅ）ガスやスズ（Ｓｎ）等が用いられる。
【００２１】
一方、集光光学系１２は、図３に示すように、光源本体１１側から順に、中央に貫通孔が形成された凸面反射鏡１２ｂと、同じく中央に貫通孔が形成された凹面反射鏡１２ａとを備えている。ここで、第１反射鏡としての凹面反射鏡１２ａは光源本体１１に向かって凹面状の反射面を有し、第２反射鏡としての凸面反射鏡１２ｂは凹面反射鏡１２ａに向かって凸面状の反射面を有する。
【００２２】
こうして、光源本体１１の発光点より発したＤＰＰ発散光は、凸面反射鏡１２ｂの貫通孔を介して、凹面反射鏡１２ａに入射する。凹面反射鏡１２ａの反射面で反射された光は、凸面反射鏡１２ｂの反射面で反射された後、凹面反射鏡１２ａの貫通孔を介して、所定の点１２ｃに集光する。
【００２３】
光源ユニット１（１１，１２）からのＥＵＶ光は、集光点１２ｃで一旦集光した後、この集光点１２ｃの近傍に配置されたピンホール部材（不図示）に入射する。ピンホール部材を通過したＥＵＶ光は、凹面反射鏡１３を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイミラー１４ａおよび１４ｂからなるオプティカルインテグレータ１４に導かれる。一対のフライアイミラー１４ａおよび１４ｂとして、たとえば特開平１１−３１２６３８号公報において本出願人が開示したフライアイミラーを用いることができる。なお、フライアイミラーのさらに詳細な構成および作用については、同公報における関連の記載を参照することができる。
【００２４】
こうして、第２フライアイミラー１４ｂの反射面の近傍、すなわちオプティカルインテグレータ１４の射出面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。実質的な面光源からの光は、平面反射鏡４により偏向された後、視野絞り（不図示）を介して、マスクＭ上に細長い円弧状の照明領域を形成する。照明されたマスクＭのパターンからの光は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハＷ上にマスクパターンの像を形成する。
【００２５】
図５は、本実施形態の数値実施例にかかる集光光学系の構成を概略的に示す図である。この数値実施例は、比較的良好に収差補正された集光光学系１２の一例を示している。次の表（１）に、図５に示す数値実施例にかかる集光光学系１２の諸元の値を掲げる。表（１）の主要諸元において、λは露光光（ＥＵＶ光）の波長を、Ｈは発光点（発光領域）１１ｄの大きさ（物体高）を、ＮＡは物体側（光源ユニット側）開口数をそれぞれ表している。また、表（１）の光学部材諸元において、面番号は光源ユニット側からの光学面の順序を、ｒは各光学面の曲率半径（ｍｍ）を、ｄは各光学面の軸上間隔すなわち面間隔（ｍｍ）をそれぞれ示している。なお、面間隔ｄの値は、反射する度にその符号が変わるものとしている。
【００２６】
【表１】
（主要諸元）
λ＝１３．５ｎｍ
Ｈ＝−１ｍｍ〜＋１ｍｍ
ＮＡ＝０．７
2004311814.tif 000003
【００２７】
前述したように、従来技術では、発光点１１ｄの周りの構造物が障害になり、光量損失を良好に抑えて所望の光強度分布でＤＰＰ発散光を集光させる構成が提案されていない。この点について、図６乃至図８を参照して簡単に説明する。図６には、ＤＰＰ光源本体６０からのＤＰＰ発散光を単純に１つの凹面反射鏡６１により集光させる構成が示されている。しかしながら、図６に示す構成では、一対の電極６０ａおよび６０ｂの周りに放電を発生させるための比較的大きな構造物（不図示）が設けられているので、凹面反射鏡６１により集光作用を受けた光が集光点６２に達する前に当該構造物に遮られてしまう。
【００２８】
図７には、ＤＰＰ光源本体（不図示）の発光点７２からのＤＰＰ発散光を入れ子状の斜入射ミラー７１により集光点７３に集光させる構成が示されている。しかしながら、図７に示す構成では、発光点７２と集光点７３とを焦点とする楕円球面の一部を反射面とする斜入射ミラー７１により一部の光束が遮られ、集光作用を受けた光束の光強度分布に高周波のうねりが発生するため、ウェハＷ上の照度均一性に悪影響が及ぶことになる。
【００２９】
図８には、ＤＰＰ光源本体（不図示）の発光点８０からのＤＰＰ発散光をシュバルツシルド光学系８１により集光点８２に集光させる構成が示されている。しかしながら、図８に示す構成では、ＤＰＰ光源本体からのＤＰＰ発散光がシュバルツシルド光学系８１の凹面反射鏡８１ａに入射する際に、光束の中央部分がシュバルツシルド光学系８１の凸面反射鏡８１ｂにより大きく遮られる。その結果、シュバルツシルド光学系８１において非常に大きな光量損失が発生し、伝達効率が非常に悪くなる。
【００３０】
これに対し、本実施形態では、ＤＰＰ光源本体１１からのＤＰＰ発散光が、凸面反射鏡１２ｂの中央貫通孔を介して、凹面反射鏡１２ａに入射する。そして、凹面反射鏡１２ａの反射面で反射された光が、凸面反射鏡１２ｂの反射面で反射された後、凹面反射鏡１２ａの中央貫通孔を介して、集光点１２ｃに達する。このとき、発光点１１ｄと凸面反射鏡１２ｂおよび凹面反射鏡１２ａと集光点１２ｃとをある程度近づけることにより、凸面反射鏡１２ｂの中央貫通孔および凹面反射鏡１２ａの中央貫通孔のサイズが比較的小さく抑えられる。
【００３１】
その結果、本実施形態では、凹面反射鏡１２ａでの反射および凸面反射鏡１２ｂでの反射に際して中央貫通孔に起因する光量損失がわずかに発生するが、一対の電極１１ａおよび１１ｂの周りの構造物（不図示）により光束が遮られることはない。また、ＤＰＰ光源本体１１からのＤＰＰ発散光が、光軸ＡＸに沿った凹面反射鏡１２ａと凸面反射鏡１２ｂとからなり比較的良好に収差補正された集光光学系１２の集光作用を受けるため、光束の光強度分布に高周波のうねりが発生することなく、所望の光強度分布でＤＰＰ発散光を集光させることができ、ひいてはウェハＷ上の照度均一性を確保することができる。
【００３２】
以上のように、本実施形態の光源ユニット１（１１，１２）では、一対の電極１１ａおよび１１ｂの周りの構造物すなわち発光点１１ｄの周りの構造物が障害になることなく、ＤＰＰ光源本体１１からのＤＰＰ発散光を、光量損失を良好に抑えて所望の光強度分布で所定の集光点１２ｃへ集光させることができる。したがって、本実施形態の露光装置では、光量損失を良好に抑えて所望の光強度分布でＤＰＰ発散光を集光させることのできる光源ユニット１から供給されるＥＵＶ光３を用いて、マスクＭのパターンをウェハＷ上に忠実に且つ高スループットで転写することができる。
【００３３】
なお、上述の実施形態では、ＤＰＰ光源本体１１からのＤＰＰ発散光を集光させるための集光光学系１２を、第１反射鏡としての凹面反射鏡１２ａと第２反射鏡としての凸面反射鏡１２ｂとにより構成している。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば第２反射鏡として平面反射鏡や凹面反射鏡を用いることもできる。また、本実施形態では、反射鏡１２ａ、１２ｂの反射面を球面としたが、これを円錐曲線や、非球面、自由曲面としても良いことは言うまでもない。
【００３４】
また、上述の実施形態では、集光光学系１２を構成する一対の反射鏡の中央に貫通孔をそれぞれ形成している。しかしながら、これに限定されることなく、各反射鏡の貫通孔の形成位置については、各反射鏡のパワー配置と同様に、様々な変形例が可能である。また、上述の実施形態では、ＥＵＶ光源としてＤＰＰタイプの光源を用いているが、これに限らず、ＬＰＰタイプの光源を用いることもできる。
【００３５】
ところで、本実施形態では、ＤＰＰ光源本体１１からのＤＰＰ発散光の射出に際して、デブリが放出されるだけでなく、熱も放射される。したがって、凹面反射鏡１２ａおよび凸面反射鏡１２ｂは、ＤＰＰ発散光の照射熱の影響だけでなく、ＤＰＰ光源本体１１からの放射熱の影響も受ける。そこで、本実施形態では、加工性が高く且つ熱伝導率の高い材料、すなわちシリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などを用いて、凹面反射鏡１２ａの本体および凸面反射鏡１２ｂの本体を形成することが好ましい。この構成により、各反射鏡の表面（反射面）から伝わる熱を迅速に裏面に伝え、たとえば適当な冷却機構の作用により各反射鏡から熱を除去することができる。
【００３６】
図９は、集光光学系の各反射鏡を冷却する冷却機構の一例を概略的に示す図である。図９を参照すると、集光光学系１２を構成する凹面反射鏡１２ａの裏面および凸面反射鏡１２ｂの裏面に、ヒートパイプ２０ａおよび２０ｂがそれぞれ密着するように取り付けられている。こうして、ヒートパイプ２０ａおよび２０ｂの作用により、凹面反射鏡１２ａおよび凸面反射鏡１２ｂから熱を外部へ逃がすことができる。ただし、集光光学系１２の各反射鏡１２ａ，１２ｂに適用可能な冷却機構は、図９の構成例に限定されることなく、例えば各反射鏡１２ａ，１２ｂの本体内部を冷却液体（冷水など）が通過するような構造を採用することもできる。
【００３７】
また、本実施形態では、集光光学系１２を構成する凹面反射鏡１２ａおよび凸面反射鏡１２ｂは、ＤＰＰ光源本体１１からの放射熱の影響およびＤＰＰ発散光の照射熱の影響を受けるため、交換可能に構成されていることが好ましい。特に、反射面がＤＰＰ光源本体１１に直接さらされる凹面反射鏡１２ａは、ある程度頻繁に交換する必要が予想されるため、容易に交換可能な構成であることが望ましい。
【００３８】
集光光学系１２を構成する凹面反射鏡１２ａおよび凸面反射鏡１２ｂの容易な交換を実現するために、凹面反射鏡１２ａの反射面の位置および凸面反射鏡１２ｂの反射面の位置を計測するための位置計測手段を備えていることが好ましい。図１０は、集光光学系を構成する反射鏡の反射面位置を計測する位置計測系の一例を概略的に示す図である。図１０に示す位置計測系では、マスク２１ａ，２１ｂ，２１ｃからの光が、結像光学系の前群２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、凹面反射鏡１２ａの反射面、結像光学系の後群２３ａ，２３ｂ，２３ｃを介して、スクリーン（またはＣＣＤ）２４ａ，２４ｂ，２４ｃにマスクパターンをそれぞれ形成する。
【００３９】
こうして、スクリーン２４ａ，２４ｂ，２４ｃにそれぞれ形成されるマスクパターンの二次元的な位置情報に基づいて、凹面反射鏡１２ａの交換に際して、新たな凹面反射鏡１２ａを高精度に位置決めすることができる。このとき、凹面反射鏡１２ａの反射面での反射率の変化を検知するように位置計測系（２１〜２４）を構成することが好ましい。この構成により、たとえばデブリに起因する凹面反射鏡１２ａの反射面の汚れ程度（光学特性の劣化程度）をより一層正確に検知することができ、ひいては凹面反射鏡１２ａを適切なタイミングで交換することができる。
【００４０】
また、凸面反射鏡１２ｂの交換に際しても、図１０と同様な構成を有する位置計測系（２１〜２４）を用いて、新たな凸面反射鏡１２ｂを高精度に位置決めしたり、凸面反射鏡１２ｂの反射面の汚れ程度を検知したりすることができる。なお、各反射鏡の反射面の位置を計測し且つ反射面の汚れ程度を検知するための計測系の構成については、図１０の構成例に限定されることなく、様々な変形例が可能である。
【００４１】
また、上述したように、ＤＰＰ光源本体１１からのＤＰＰ発散光の射出に際して放出されるデブリが凹面反射鏡１２ａの反射面や凸面反射鏡１２ｂの反射面に付着すると、凹面反射鏡１２ａや凸面反射鏡１２ｂの反射特性（光学特性）が劣化し、その交換頻度が増大してしまう。そこで、本実施形態では、ＤＰＰ光源本体１１から放出されるデブリを凹面反射鏡１２ａ（第１反射鏡）と凸面反射鏡１２ｂ（第２反射鏡）との間の光路中において除去するためのデブリ除去機構を備えていることが好ましい。
【００４２】
図１１は、集光光学系を構成する一対の反射鏡間の光路中において除去するためのデブリ除去機構の一例を概略的に示す図であって、（ａ）は斜視図を示し、（ｂ）は光軸に沿った断面図を示している。図１１を参照すると、デブリ除去機構は、凹面反射鏡１２ａと凸面反射鏡１２ｂとの間の空間を包囲するための筒状のケーシング２５を有し、この空間にはＥＵＶ光に対して比較的高い透過率を有する微量の所定ガスがガス導入口２５ａを介して導入されるように構成されている。
【００４３】
ケーシング２５は、たとえばステンレス鋼、銅、アルミニウムなどの金属により形成され、グランド電位に接続されている。なお、導入可能な所定ガスとして、たとえばヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）を用いることができる。また、デブリ除去機構は、光軸ＡＸを中心として放射状に延びる断面を有する複数のプレート部材２６を備えている。
【００４４】
複数のプレート部材２６は、たとえばステンレス鋼、銅、アルミニウムなどの金属により形成され、電源により正電位（数１０Ｖ〜数ｋＶ程度）が印加されるように構成されている。換言すれば、複数のプレート部材２６とケーシング２５との間には所定の電圧が印加されるように設定されている。また、複数のプレート部材２６は、光軸ＡＸを中心として一体的に回転可能に構成されている。さらに、ケーシング２５および複数のプレート部材２６は、図示を省略した適当な冷却機構により冷却可能に構成されている。
【００４５】
図１１に示すデブリ除去機構では、プラズマから放出されたデブリの一部がケーシング２５の内部空間へ侵入するが、ケーシング２５の内部に導入されたガス分子との衝突により急速にその運動エネルギーを失い、ガス分子とほぼ同じ運動エネルギーを持ってケーシング２５の内部空間を浮遊するようになる。そして、プラズマから輻射されたＥＵＶ光により、浮遊しているデブリが直接的にイオン化されたり、イオン化されたガス分子（原子）との衝突によりデブリがイオン化されたりする。
【００４６】
デブリがマイナスにイオン化された場合、正電位が印加されている複数のプレート部材２６に引き寄せられて付着・堆積する。その結果、凹面反射鏡１２ａの反射面および凸面反射鏡１２ｂの反射面へのデブリの付着を低減することができ、ひいては反射特性の劣化および反射鏡の交換頻度を低減することができる。このとき、各反射鏡１２ａ，１２ｂの表面にコートされている多層反射膜をグランド電位に接続することにより、反射面へのデブリの付着をさらに効果的に低減することができる。
【００４７】
一方、デブリがプラスにイオン化された場合、グランド電位に接続されているケーシング２５の内側面に付着・堆積する。このとき、各反射鏡１２ａ，１２ｂの表面にコートされている多層反射膜に、複数のプレート部材２６と同じ電位またはそれよりも高い電位を印加することにより、反射面へのデブリの付着・堆積を防ぐことができる。また、ケーシング２５の内側面に剥離容易なシート（紙、樹脂、セラミックスなどの絶縁材料や、アルミニウム、銅等の金属箔）を貼って、このシート上にデブリを付着・堆積させてもよい。この場合、シート上にデブリが大量に付着するのを待ってシート交換するだけで、清浄な環境に容易に戻すことができる。
【００４８】
なお、プラズマからのＥＵＶ光だけではデブリのイオン化を十分に行うことができない場合には、ケーシング２５の一部に形成された開口部（または光透過部）を介してケーシング２５の内部へ紫外線を導入し、この紫外線の作用によりデブリのイオン化を促進するように構成しても良い。この場合、紫外線を供給する光源として、水銀ランプ、エキシマランプ、エキシマレーザーなどを用いることができる。あるいは、電子源からの電子ビームをケーシング２５の内部へ導入してデブリをイオン化しても良い。
【００４９】
なお、図１１に示すデブリ除去機構を用いる場合、露光に際して集光光学系１２から射出される光束の光強度分布の均一化を図るために、複数のプレート部材２６を光軸ＡＸ廻りに一体的に回転させることが好ましい。また、図１１の構成例では、複数のプレート部材２６に正電位を印加しているが、これに限定されることなく、複数のプレート部材２６に負電位を印加しても良い。また、印加する電位は、直流でも良いし、交流でも良い。さらに、交流電位を印加する場合、その周波数について様々な態様が可能である。
【００５０】
なお、デブリ除去機構は、図１１に示すような第２反射鏡に貫通孔の開いている集光光学系だけでなく、シュバルツシルド光学系のように第２反射鏡に貫通孔の開いていない光学系に対しても用いることができる。図１２は、本実施形態のデブリ除去機構をシュバルツシルド集光光学系に適用した例を概略的に示す図である。図１２を参照すると、真空容器４１の内部に、ＤＰＦ（Ｄｅｎｓｅ  Ｐｌａｓｍａ  Ｆｏｃｕｓ）方式によるＥＵＶ光源４３が配置されている。真空容器４１は、不図示の排気装置により真空（例えば０．１Ｔｏｒｒ以下）に排気されている。
【００５１】
ＥＵＶ光源４３では、電極近傍に生成されたプラズマ４４からＥＵＶ光４５が放出される。放出されたＥＵＶ光４５は、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜がコートされた凹面反射鏡（第１反射鏡）４６で反射され、同じくＭｏ／Ｓｉ多層膜がコートされた凸面反射鏡（第２反射鏡）４７で反射された後、ピンホール５２上に集光され、後段の光学系へ導かれる。凹面反射鏡４６および凸面反射鏡４７にコートされている多層膜は、波長１３．５ｎｍの光に対して反射率のピークがくるように成膜されている。すなわち、ピンホール５２を通過した後に後段の光学系に導かれるＥＵＶ光は、波長が１３．５ｎｍ近傍の光のみとなる。
【００５２】
凹面反射鏡４６および凸面反射鏡４７は、ケーシング４８内に固定されている。ケーシング４８にはガス導入用のポート４９が取り付けられており、このポート４９からＨｅガスがケーシング４８の内部へ導入される。ケーシング４８内において凹面反射鏡４６と凸面反射鏡４７との間には、光路に平行になるように複数枚のアルミニウム製の薄板からなる羽５０が取り付けられている。この羽５０は、光軸を中心として回転可能に構成されている。
【００５３】
羽５０の回転駆動は、超音波モーターや電動モーターにより行われる。ケーシング４８は、真空容器４１の壁面に取り付けられている。真空容器４１の隣には真空容器４２が設置されており、真空容器４１と４２とはＥＵＶ光が通過する開口部のみを介して連通している。真空容器４２は、不図示の真空排気装置により、真空容器４１とは別に真空排気がなされている。このような構成とすることにより、真空容器４１と４２との間で差動排気を行うことができ、ひいてはピンホール５２よりも下流側の真空度の劣化を低減することができる。
【００５４】
ケーシング４８内に入り込んだデブリは、ポート４９から導入されたＨｅガスにより衝突され、散乱され、そのエネルギーを急速に失いケーシング４８内を浮遊するようになる。ケーシング４８内を浮遊するデブリは、羽５０やケーシング４８の内壁に衝突して吸着される。その結果、凹面反射鏡４６上および凸面反射鏡４７上に付着・堆積するデブリ量は大幅に低減され、各反射鏡の反射率低下を抑えることができる。
【００５５】
真空容器４２内においてＥＵＶ光束の近傍に筒状の部材５１を配置すると、真空容器４２内に入り込んできたデブリが筒状部材５１の内壁に衝突し、吸着するので、ピンホール５２よりも下流側にデブリが流入するのを低減することができる。ケーシング４８、羽５０および筒状部材５１を冷却すると、吸着したデブリが再放出される確率が低下し、ひいては吸着効率がより高くなるので好ましい。冷却方式としては、冷媒（水などの液体）による冷却や、ペリチェ素子などの電子冷却や、ヒートパイプによる冷却などを用いると良い。筒状部材５１がない方がピンホール５２よりも下流側の真空度が良い場合には、筒状部材５１の設置を省略することもできる。
【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き図１３のフローチャートを参照して説明する。
【００５７】
先ず、図１３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ｌ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】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光源ユニットは、ＥＵＶ光を供給するための光源本体と、貫通孔を有する第１反射鏡と、光源本体と第１反射鏡との間の光路中に配置されて貫通孔を有する第２反射鏡とを備えている。その結果、発光点の周りの構造物が障害になることなく、ＤＰＰ光源本体からのＤＰＰ発散光を、光量損失を良好に抑えて所望の光強度分布で所定の集光点へ集光させることができる。
【００６０】
したがって、本発明の露光装置および露光方法では、光量損失を良好に抑えて所望の光強度分布でＤＰＰ発散光を集光させることのできる光源ユニットから供給されるＥＵＶ光を用いて、マスクパターンを感光性基板上に忠実に且つ高スループットで転写することができ、ひいては高精度なマイクロデバイスを高スループットで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる光源ユニットを備えた露光装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】ウェハ上に形成される円弧状の露光領域（すなわち実効露光領域）と光軸との位置関係を示す図である。
【図３】図１の光源ユニットおよび照明光学系の内部構成を概略的に示す図である。
【図４】光源本体の内部構成を概略的に示す図である。
【図５】本実施形態の数値実施例にかかる集光光学系の構成を概略的に示す図である。
【図６】ＤＰＰ光源本体からのＤＰＰ発散光を単純に１つの凹面反射鏡により集光させる構成の不都合を説明する図である。
【図７】ＤＰＰ光源本体からのＤＰＰ発散光を入れ子状の斜入射ミラーにより集光させる構成の不都合を説明する図である。
【図８】ＤＰＰ光源本体からのＤＰＰ発散光をシュバルツシルド光学系により集光させる構成の不都合を説明する図である。
【図９】集光光学系の各反射鏡を冷却する冷却機構の一例を概略的に示す図である。
【図１０】集光光学系を構成する反射鏡の反射面位置を計測する位置計測系の一例を概略的に示す図である。
【図１１】集光光学系を構成する一対の反射鏡間の光路中において除去するためのデブリ除去機構の一例を概略的に示す図であって、（ａ）は斜視図を示し、（ｂ）は光軸に沿った断面図を示している。
【図１２】本実施形態のデブリ除去機構をシュバルツシルド集光光学系に適用した例を概略的に示す図である。
【図１３】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。
【符号の説明】
１  光源ユニット
２  照明光学系
５  マスクステージ
７  ウェハステージ
１１  光源本体
１１ａ，１１ｂ  電極
１２  集光光学系
１２ａ  凹面反射鏡
１２ｂ  凸面反射鏡
１４  オプティカルインテグレータ
１４ａ，１４ｂ  フライアイミラー
Ｍ  マスク
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
【図１】
2004311814.tif 000004
【図２】
2004311814.tif 000005
【図３】
2004311814.tif 000006
【図４】
2004311814.tif 000007
【図５】
2004311814.tif 000008
【図６】
2004311814.tif 000009
【図７】
2004311814.tif 000010
【図８】
2004311814.tif 000011
【図９】
2004311814.tif 000012
【図１０】
2004311814.tif 000013
【図１１】
2004311814.tif 000014
【図１２】
2004311814.tif 000015
【図１３】
2004311814.tif 000016