(57)【要約】【課題】  小さいエタンデュの光の利用効率及び照明強度均一性を向上し、優れた光学性能とスループットを有する露光装置を構成することが可能な照明装置を提供する。【解決手段】  光束を用いて被照明面を照明する照明装置であって、前記光束を射出する光源と、前記光源からの前記光束で複数の二次光源を形成する反射型インテグレーターと、前記反射型インテグレーターに入射する前記光束の直交する２方向のヘルムホルツラグランジェの不変量を異ならせる光学手段とを有することを特徴とする照明装置を提供する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を用いて被照明面を照明する照明装置であって、
前記光束を射出する光源と、
前記光源からの前記光束で複数の二次光源を形成する反射型インテグレーターと、
前記反射型インテグレーターに入射する前記光束の直交する２方向のヘルムホルツラグランジェの不変量を異ならせる光学手段とを有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光源は、
前記光束を発生する発光点と、
前記発光点からの前記光束を集光すると共に、前記光束の直交する２方向のヘルムホルツラグランジェの不変量が等しい２次集光点を形成する集光光学系とを有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記発光点は、等方的に前記光束を発生させることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記光学手段は、前記２次集光点と前記反射型インテグレーターとの間に配置されていることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項５】
前記光学手段は、ミラーを含むことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項６】
前記光学手段は、ミラーのみから構成されることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項７】
前記光学手段は、アパーチャを含むことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項８】
前記発光点は、前記集光光学系を配置した方向に垂直な２方向の長さが異なることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項９】
前記集光光学系は、前記光束を集光する角度が、前記発光点から前記集光光学系を配置した方向に垂直な２方向で異なることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項１０】
前記光束は、５ｎｍ乃至４０ｎｍの波長を有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項１１】
レチクルのパターンで被処理体を露光する露光装置であって、
前記レチクルを照明する請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の照明装置と、
前記レチクルのパターンを前記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１２】
請求項１１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、
当該露光された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、照明装置に係り、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光するのに使用される照明装置及び露光装置に関する。本発明は、例えば、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用の照明装置に好適である。
【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。
【０００５】
ＥＵＶ露光装置の光源としては、レーザーをターゲットに照射し、発生したプラズマからＥＵＶ光を取り出すレーザー生成プラズマ（ＬＬＰ）光源や、低圧ガスの雰囲気下で放電を行い、発生したプラズマをピンチ（収束）し、ピンチしたプラズマからＥＵＶ光を取り出す放電プラズマ光源などがある。
【０００６】
これらの光源は、プラズマが発光点となり、プラズマのサイズが大きいほど多くのＥＵＶ光を取り出すことができる。また、プラズマから発光するＥＵＶ光は、ほぼ等方的に放射されるため、取り込み角が大きいほど多くのＥＵＶ光を取り込むことができる。
【０００７】
一方、ＥＵＶ露光装置においては、ＥＵＶ光源に対して１−３．３ｍｍ２ｓｒ以下のエタンデュが要求されている。ここで、エタンデュとは、サイズＳのプラズマから立体角Ωで光を取り込んだときに、Ｓ×Ωで規定されるものである。つまり、エタンデュの上限が決められているということは、光源のサイズや、取り込み角の大きさを幾らでも大きくしてよいということではない。
【０００８】
エタンデュの上限が決まる理由は、理想的な、即ち、無収差の光学系では、エタンデュは変化しないためであり、一般に、収差を有する光学系ではエタンデュは大きくなる。露光装置の投影光学系は、各収差を十分低く抑えた光学系であるため、投影光学系から基板であるウェハ上に照射される露光光のエタンデュは、原版であるレチクルから投影光学系に取り込まれる光のエタンデュにほぼ等しい。例えば、ウェハ上の幅２ｍｍ、長さ２６ｍｍの領域にＮＡ＝０．２５（立体角に換算すると０．２ｓｒ）の光が入射する場合、エタンデュは１０．４ｍｍ２ｓｒとなる。照明光学系からレチクルに照射したＮＡと、レチクルから投影光学系に取り込まれるＮＡとの比は、コヒーレンスファクターσと呼ばれ、１より小さい値に設定される。コヒーレンスファクターσはエタンデュに対して２乗で効くため、例えば、σが０．８のとき、照明光学系からレチクルに照射される光のエタンデュは、６．７ｍｍ２ｓｒとなる。
【０００９】
また、一般に、発光点には、強度分布が存在し、また、位置変動も生じるため、それらの影響を抑えるためにインテグレーターを用いる。インテグレーターは、光を幾つかに分割して２次光源とし、かかる２次光源からの光を光学系で合成することにより強度分布を均一化するものである。これにより、レチクルに照射される光は、強度が均一化されている。インテグレーターは、上述の機能を有する光学部材であるため、入射する光のエタンデュに比べて射出する光のエタンデュがかなり大きくなる。以上のことから、ＥＵＶ露光装置においては、発光点から発光する光のエタンデュを１−３．３ｍｍ２ｓｒ以下にすることが要求されている。
【００１０】
ＥＵＶ光源は、盛んに研究が進められているが、基本的に、如何に光軸に対して対称な光を照明光学系に入射させる光源が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。一方、複数のＸ線源を用いる光源の提案もされている（例えば、特許文献２及び３参照。）。
【特許文献１】特開２００２−６０９６号公報
【特許文献２】特開平９−１１５８１３号公報
【特許文献３】特開平１１−４０４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述したエタンデュの見積もりでは、ウェハに照射される光の幅方向及び長さ方向が異なっていることを前提としていたが、光軸に対して対称な光を照明光学系に入射させた場合、幅が狭い方向の光の利用効率が低くなってしまう。この場合、利用されなかった光は、照明光学系において熱となり、光学部材に熱変形を生じさせ、光学性能の劣化を招くことになる。
【００１２】
そこで、光源からのエタンデュを小さくし、幅の長い方向にはインテグレーターを使用して長さ又は角度を大きくすることでエタンデュを適当な値とし、光の利用効率を向上させることも考えられる。しかし、この場合、エタンデュが小さいために、発光点そのものから取り込める光の強度が小さくなってしまう。従って、ウェハを照射する光の強度も小さくなり、露光装置のスループットの低下を招くことになる。
【００１３】
そこで、本発明は、小さいエタンデュの光の利用効率及び照明強度均一性を向上し、優れた光学性能とスループットを有する露光装置を構成することが可能な照明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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての照明装置は、光束を用いて被照明面を照明する照明装置であって、前記光束を射出する光源と、前記光源からの前記光束で複数の二次光源を形成する反射型インテグレーターと、前記反射型インテグレーターに入射する前記光束の直交する２方向のヘルムホルツラグランジェの不変量を異ならせる光学手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の別の側面としての露光装置は、レチクルのパターンで被処理体を露光する露光装置であって、前記レチクルを照明する上述の照明装置と、前記レチクルのパターンを前記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。
【００１６】
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、当該露光された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。
【００１７】
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】
【００１８】
本発明によれば、小さいエタンデュの光の利用効率及び照明強度均一性を向上し、優れた光学性能とスループットを有する露光装置を構成することが可能な照明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】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態としての照明装置１００を説明する。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。
【００２０】
まず、本発明の一実施形態としての照明装置１００の理解を深めるために、ヘルムホルツラグランジェの不変量の原理を含めて説明する。物体及び像の大きさをそれぞれｙ、ｙ’とし、換算傾角をそれぞれα、α’とすると、ヘルムホルツラグランジェの不変量は、α・ｙ、α’・ｙ’となる（レンズ設計法、松井吉哉著、共立出版）。これは、光軸を含むある面内において求められるものであるが、光軸を含み、この面に対して垂直な面内においても、同様に、物体及び像の大きさをそれぞれｘ、ｘ’とし、換算傾角をそれぞれβ、β’とすると、ヘルムホルツラグランジェの不変量は、ｘ・β、ｘ’・β’となる。換言すれば、光学系の前後でα・ｙ＝α’・ｙ’、ｘ・β＝ｘ’・β’が成立することになる。エタンデュは、この直交する２つの面内のヘルムホルツラグランジェの不変量の積に相当するが、面積と換算傾角の積ではなく、面積と立体角の積であるため、ヘルムホルツラグランジェの不変量の積にファクターπをかけたものに略等しい。
【００２１】
照明領域の２つの方向のヘルムホルツラグランジェの不変量が異なっている場合、照明領域のヘルムホルツラグランジェの不変量が大きい方向を、インテグレーターへ入射する光のヘルムホルツラグランジェの不変量が大きい方向に対応させることにより、軸対称な光を用いるよりも、より大きなエタンデュを取り込むことができると共に、利用されずに熱となる光の割合を少なくすることができる。
【００２２】
インテグレーターへ入射する光の直交する２方向のヘルムホルツラグランジェの不変量を異ならせるには、後述するように、発光点から発光した光を集光し、直交する２方向のヘルムホルツラグランジェの不変量が略等しい２次集光点を形成する集光光学系から得られた２次集光点の光に対して、ミラーを含む光学手段又はアパーチャを含む光学手段を用いればよい。
【００２３】
また、発光点となるプラズマからは、略等方的に光が発光するため、プラズマの形状を直交した２方向で長さを異ならせ、集光光学系を介して、２方向のヘルムホルツラグランジェの不変量が異なる２次集光点とすることができる。更に、光束を集光する角度が、発光点から集光光学系を配置した方向に垂直な２方向で異なる集光光学系を用いることにより、２方向のヘルムホルツラグランジェの不変量が異なる２次集光点を形成することができる。
【００２４】
図１は、本発明の照明装置１００の構成を示す概略斜視図である。照明装置１００は、被照明面ＩＰ（例えば、転写用の回路パターンが形成されたレチクル）を照明し、光源部１１０と、反射型インテグレーター１２０と、照明光学系１３０とを有する。
【００２５】
光源部１１０は、発光点１１２と、集光光学系１１４とを含み、集光光学系１１４により集光された２次集光点ＳＣＰを形成する。光源部１１０は、本実施形態では、５ｎｍ乃至４０ｎｍの波長を有するＥＵＶ光を射出するＥＵＶ光源である。
【００２６】
反射型インテグレーター１２０は、光源部１１０から射出されたＥＵＶ光を反射し、光源部１１０の位置の変動による影響や、被照明面ＩＰ上での光の強度分布の不均一性等を緩和するためのものである。本実施形態では、２次集光点ＳＣＰから射出され、光源部１１０から光路順に最初の反射型インテグレーター１２０に取り込まれるＥＵＶ光の水平方向の長さが、垂直方向の長さに比べて長くなるように構成されている。取り込み角は、この２つの直交する方向（水平方向及び垂直方向）で略等しいため、水平方向のヘルムホルツラグランジェの不変量は、垂直方向のヘルムホルツラグランジェの不変量に比べて大きくなる。
【００２７】
反射型インテグレーター１２０から射出されたＥＵＶ光は、照明光学系１３０に取り込まれる。照明光学系１３０は、被照明面ＩＰ上の照明領域ＩＰＥの形状を円弧状にして、照明領域ＩＰＥの各点で立体角が略等しくなるように照明する。反射型インテグレーター１２０は、入射した光束で複数の二次光源を形成するためのものであり、その複数の二次光源の夫々から射出した光束が照明領域ＩＰＥ上で重畳され、照明領域ＩＰＥの中での強度分布が略均一にされる。
【００２８】
本実施形態では、ヘルムホルツラグランジェの不変量を大きくした水平方向が、照明領域ＩＰＥの長さ方向に相当するように照明光学系１３０を構成している。従って、光源部１１０から照明領域ＩＰＥまでのＥＵＶ光の利用効率を向上させることができる。
【００２９】
２次集光点ＳＣＰの水平方向の長さを垂直方向の長さに比べて長くし、且つ、取り込み角をこの直交する２方向（水平方向及び垂直方向）で略等しくする光源部１１０を図２に示す。光源部１１０は、本実施形態では、ノズル１１１と、ＹＡＧレーザーＹＬＩを照射する図示しない照射部と、反射ミラー１１４ａとから構成され、ＬＰＰ光源として具現化される。
【００３０】
ノズル１１１は、液体のＸｅガスジェットＧＪを放出する。本実施形態では、複数のノズル１１１を水平方向に配置し、複数の液体のＸｅガスジェットＧＪを形成する。
【００３１】
ＸｅガスジェットＧＪに、ＹＡＧレーザーＹＬＩを集光及び照射して、水平方向に並んだプラズマＰＬを生成し、複数のプラズマＰＬからＥＵＶ光を発生させる。複数のプラズマＰＬが発光点１１２となる。発光点１１２を集光光学系１１４を構成する反射ミラー（集光ミラー）１１４ａを介して結像することで、水平方向の長さを垂直方向の長さに比べて長く、且つ、取り込み角は直交する２方向（水平方向及び垂直方向）で略等しい２次集光点ＳＣＰを形成することができる。なお、反射ミラー１１４ａは、光学定数の異なる２種類の物質を交互に積層した多層膜が形成された反射面を有する。多層膜は、例えば、精密な形状に研磨されたガラス基板の表面にモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を交互に積層する。
【００３２】
本実施形態では、光源部１１０にＬＰＰ光源を用いたが、放電プラズマ光源でも、反射ミラー１１４ａ（集光光学系１１４）が配置されている方向に垂直な２方向でプラズマＰＬの長さを異ならせることにより、本実施形態と同様の効果を実現できることは言うまでもない。
【００３３】
反射型インテグレーター１２０としては、図３に示すように、１つの凸面ミラー１２２ａから反射したＥＵＶ光が、隣り合った凸面ミラー１２２ｂから反射したＥＵＶ光と略重なるように複数の凸面ミラー１２２を配置した光学素子が用いられる。図３は、反射型インテグレーター１２０の構成を示す概略斜視図である。
【００３４】
ここでは、説明を簡単にするために、平行光が入射した場合の反射型インテグレーター１２０の機能を説明する。反射型インテグレーター１２０に入射した平行光ＰＩは、反射型インテグレーター１２０全体によって、領域Ｅ１に反射される。一方、平行光ＰＩの一部の領域から射出した平行光ＩＰ’は、反射型インテグレーター１２０の１つの凸面ミラー１２２によって、領域Ｅ２に反射される。領域Ｅ２は、領域Ｅ１に比べて小さいが、領域Ｅ２の領域Ｅ１に対する比は、平行光ＰＩ’の領域の平行光ＰＩの領域に対する比に比べて大きいため、領域Ｅ２では、平行光ＰＩの強度の均一化が行われる。
【００３５】
図４は、光源部１１０の変形例である光源部１１０Ａを示す概略斜視図である。光源部１１０Ａを用いても、反射型インテグレーター１２０に入射するＥＵＶ光の水平方向及び垂直方向のヘルムホルツラグランジェの不変量を異ならせることが可能である。光源部１１０Ａは、本実施形態では、ノズル１１１と、ＹＡＧレーザーＹＬＩを照射する図示しない照射部と、反射ミラー１１４ａとから構成され、ＬＰＰ光源として具現化される。
【００３６】
ノズル１１１から放射されたＸｅガスジェットＧＪにＹＡＧレーザーＹＬＩを照射し、プラズマＰＬを生成する。光源部１１０Ａでは、プラズマＰＬから発光したＥＵＶ光の反射ミラー１１４ａによる取り込み角を、照明領域ＩＰＥの長手方向に対応する水平方向ではαとし、照明領域ＩＰＥの短手方向に対応する垂直方向ではβとしており、水平方向の取り込み角αのほうが垂直方向の取り込み角βよりも大きくなるようにしている。よって、２次集光点ＳＣＰにおける水平方向及び垂直方向のヘルムホルツラグランジェの不変量を異ならせている。
【００３７】
ヘルムホルツラグランジェの不変量は、物体又は像の大きさと換算傾角の積であるため、適当な光学系を用いることにより、像の大きさを大きくし、換算傾角の大きさをヘルムホルツラグランジェの不変量が小さい方向の換算傾角の大きさと揃えることが可能である。
【００３８】
照明装置１００は、光源部１１０又は１１０Ａを用いて、図１及び図３に示す反射型インテグレーター１２０及び照明光学系１３０を用いることにより、効率よく照明領域ＩＰＥを照明することができる。
【００３９】
以下、２方向（水平方向及び垂直方向）で略等しいヘルムホルツラグランジェの不変量を有している光を、２方向で異なるヘルムホルツラグランジェの不変量を有する光に変換する場合について説明する。但し、説明を簡単にするために、ＥＵＶ光を平行光としている。本実施形態では、反射型インテグレーター１２０に入射するＥＵＶ光の直交する２方向のヘルムホルツラグランジェの不変量を異ならせる光学手段２００を利用する。図５は、光学手段２００の構成の一例を示す概略斜視図である。
【００４０】
図５を参照するに、Ａ断面において、ＥＵＶ光の水平方向及び垂直方向のヘルムホルツラグランジェの不変量は略同一である。かかるＥＵＶ光を、上下２つの領域Ｈａ及びＨｂに分割し、ミラー２１０ａ及び２１０ｂに斜めに入射させる。
【００４１】
２つのミラー２１０ａ及び２１０ｂは、ミラー２１０ａがミラー２１０ｂに比べてＡ断面に近く（ミラー２１０ｂがミラー２１０ａに比べてＡ断面に遠く）配置されているため、Ｂ断面において、２つの領域Ｈａ及びＨｂは、左右に分離される。ミラー２１０ａとミラー２１０ｂとの距離を調整することにより、図５に示すように、Ｂ断面における２つの領域Ｈａ及びＨｂが上下方向に重なることのないようにすることが可能である。
【００４２】
次に、２つの領域Ｈａ及びＨｂが左右に分離されたＥＵＶ光を、２つのミラー２２０ａ及び２２０ｂに斜めに入射させる。２つのミラー２２０ａ及び２２０ｂは、ミラー２２０ａがミラー２２０ｂに比べてＢ断面に遠く（ミラー２２０ｂがミラー２２０ａに比べてＢ断面に近く）配置されているため、２つの領域Ｈａ及びＨｂは、Ｃ断面において、上下に動くことになる。ミラー２２０ａとミラー２２０ｂとの距離を調整することにより、図５に示すように、Ｃ断面における２つの領域Ｈａ及びＨｂを横方向に並ばせることが可能である。
【００４３】
このように、配置位置を調整されたミラー２１０ａ、２１０ｂ、２２０ａ及び２２０ｂを用いることにより、２方向（水平方向及び垂直方向）で略等しいヘルムホルツラグランジェの不変量を有する光を、２方向で異なるヘルムホルツラグランジェの不変量を有する光に変換することができる。なお、本実施形態において、２方向のヘルムホルツラグランジェの不変量を変更することができることを示したが、エタンデュは変化していないことがわかる。
【００４４】
光学手段２００を用いた場合、ミラーの陰になる部分があるために光の強度分布が不均一になることがある。例えば、Ｃ断面においては、領域Ｈａと領域Ｈｂとの間の強度が小さくなる。これを抑えるために、２つのミラー２２０ａ及び２２０ｂを光軸の回りに若干回転させることにより、２つの領域Ｈａ及びＨｂを近づけることが可能である。更に、Ａ断面における水平方向の強度分布を台形とし、近づける量を調整することにより、強度分布の大きな変化を少なくすることが可能である。つまり、露光装置に要求される光の強度分布の均一性を満足するためには、Ｃ断面の後段にインテグレーターを設けることが必須である。
【００４５】
ＥＵＶ光は、斜入射に対しては高い反射率を有するため、本実施形態では、斜入射としている。なお、ＥＵＶ光は、多層膜ミラーを用いることにより、垂直入射に対して高い反射率を有する。従って、ミラー２１０ａ、２１０ｂ、２２０ａ及び２２０ｂに多層膜ミラーを用いた場合には、垂直入射であってもよい。
【００４６】
２方向（水平方向及び垂直方向）で略等しいヘルムホルツラグランジェの不変量を有する光を、２方向で異なるヘルムホルツラグランジェの不変量を有する光に変換する光学手段は、上述したミラー系に限るものではない。
【００４７】
図６は、反射型インテグレーター１２０に入射するＥＵＶ光の直交する２方向のヘルムホルツラグランジェの不変量を異ならせる別の光学手段２００Ａの構成の一例を示す概略斜視図である。但し、説明を簡単にするために、ＥＵＶ光を平行光としている。
【００４８】
光学手段２００Ａは、大きなエタンデュで２次光源に集光されたＥＵＶ光ＥＬに対して、２辺の長さの異なる矩形形状の開口２４２を有するアパーチャ２４０を２次光源位置ＳＩＬに配置することにより、２方向で異なるヘルムホルツラグランジェの不変量を有するＥＵＶ光ＥＬ’に変換することができる。
【００４９】
光学手段２００Ａは、ＥＵＶ光の効率的な利用はできないが、簡易な構成でありながら、２方向で略等しいヘルムホルツラグランジェの不変量を有する光を、２方向で異なるヘルムホルツラグランジェの不変量を有する光に変換することができる。
【００５０】
光学手段２００Ａは、エタンデュが大きく、強度が十分に大きい光の光源に好適である。かかる光源に対して、光学手段２００Ａを用いずに、エタンデュが大きいままのＥＵＶ光をインテグレーターに入射させると、後段の照明光学系の内部で利用できない不要な光を生じ、高精度で加工されている光学部材の熱歪の原因となり、照明強度の不均一の原因となる。
【００５１】
照明装置１００によれば、例えば、露光装置に用いられるＥＵＶ光源に要求される小さいエタンデュに対して効率のよい光の利用を行うことができると共に、照明光学系で利用されずに熱となる光を低減することができる。照明光学系を構成する高精度に加工された光学部材の熱歪を抑え、照明強度均一性を向上し、優れた光学性能とスループットを有する露光装置を構成することが可能となる。
【００５２】
以下、図７を参照して、本発明の照明装置１００を適用した例示的な露光装置７００について説明する。ここで、図７は、露光装置７００の構成を示す概略斜視図である。
【００５３】
本発明の露光装置７００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７２０に形成された回路パターンを被処理体７４０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。
【００５４】
図７を参照するに、露光装置７００は、照明装置１００と、レチクル７２０を載置するレチクルステージ７２５と、投影光学系７３０と、被処理体７４０を載置するウェハステージ７４５とを有する。また、図７には図示しないが、ＥＵＶ光は大気に対する透過率が低いため、少なくともＥＵＶ光が通る光路は真空雰囲気であることが好ましい。
【００５５】
照明装置１００は、投影光学系７３０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７２０を照明する。照明装置１００は、上述した形態が適用されるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５６】
レチクル７２０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７２５に支持及び駆動されている。レチクル７２０から発せられた回折光は、投影光学系７３０で反射されて被処理体７４０上に投影される。レチクル７２０と被処理体７４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置７００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７２０と被処理体７４０を走査することによりレチクル７２０のパターンを被処理体７４０上に縮小投影する。
【００５７】
レチクルステージ７２５は、レチクル７２０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７２５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７２５を駆動することでレチクル７２０を移動することができる。露光装置７００は、レチクル７２０と被処理体７４０を同期した状態で走査する。
【００５８】
投影光学系７３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）を用いて、レチクル７２０面上のパターンを像面である被処理体７４０上に縮小投影する。複数のミラーの枚数は、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７２０と被処理体７４０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系７３０の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程度である。
【００５９】
被処理体７４０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７４０には、フォトレジストが塗布されている。
【００６０】
ウェハステージ７４５は、ウェハチャック７４５ａによって被処理体７４０を支持する。ウェハステージ７４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体７４０を移動する。レチクル７２０と被処理体７４０は同期して走査される。また、レチクルステージ７２５の位置とウェハステージ７４５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。
【００６１】
露光において、照明装置１００から射出されたＥＵＶ光はレチクル７２０を照明し、投影光学系７３０によりレチクル７２０面上のパターンを被処理体７４０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７２０と被処理体７４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル７２０の全面を露光する。露光装置７００に用いられる照明装置１００は、小さいエタンデュの光の利用効率及び照明強度均一性を向上することができるので、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。
【００６２】
次に、図８及び図９を参照して、上述の露光装置７００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図８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。
【００６３】
図９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７００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７００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。
【００６４】
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】
【００６５】
【図１】本発明の一側面としての照明装置の構成を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す照明装置が有する光源部の構成を示す概略斜視図である。
【図３】図１に示す照明装置が有する反射型インテグレーターの構成を示す概略斜視図である。
【図４】図１に示す光源部の変形例である光源部を示す概略斜視図である。
【図５】図１に示す反射型インテグレーターに入射するＥＵＶ光の直交する２方向のヘルムホルツラグランジェの不変量を異ならせる光学手段の構成の一例を示す概略斜視図である。
【図６】図１に示す反射型インテグレーターに入射するＥＵＶ光の直交する２方向のヘルムホルツラグランジェの不変量を異ならせる別の光学手段の構成の一例を示す概略斜視図である。
【図７】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略斜視図である。
【図８】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９】図８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】
【００６６】
１００                            照明装置
１１０及び１１０Ａ                光源部
１１２                            発光点
１１４                            集光光学系
１１４ａ                          反射ミラー
１２０                            反射型インテグレーター
１２２、１２２ａ及び１２２ｂ      凸面ミラー
１３０                            照明光学系
２００及び２００Ａ                光学手段
２１０ａ及びｂ、２２０ａ及びｂ    ミラー
２４０                            アパーチャ
２４２                            開口
７００                            露光装置
７２０                            レチクル
７２５                            レチクルステージ
７３０                            投影光学系
７４０                            被処理体
７４５                            ウェハステージ
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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