(57)【要約】【課題】  簡素な構成にしたがって光量損失を良好に抑えつつ所望の光強度分布を有するＥＵＶ光を供給することのできる放電光源ユニット。【解決手段】  一対の電極（１１ａ，１１ｂ）間の放電によりターゲット材料（１１ｄ）をプラズマ化し、生成されたプラズマからＥＵＶ光を輻射させる光源本体（１１）と、光源本体から輻射されたＥＵＶ光を一対の電極側に向かって反射するための凹面反射鏡（１２）と、光源本体および凹面反射鏡を収容するためのチャンバ（１３）とを備えている。チャンバの隔壁（１３ａ）には、凹面反射鏡で反射されたＥＵＶ光をチャンバの外部へ導くための開口部（１５）が形成されている。【選択図】  図３
2005294608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間の放電によりターゲット材料をプラズマ化し、生成されたプラズマからＥＵＶ光を輻射させる光源本体と、
前記光源本体から輻射されたＥＵＶ光を前記一対の電極側に向かって反射するための凹面反射鏡と、
前記光源本体および前記凹面反射鏡を収容するためのチャンバとを備え、
前記チャンバの隔壁には、前記凹面反射鏡で反射されたＥＵＶ光を前記チャンバの外部へ導くための開口部が形成されていることを特徴とする放電光源ユニット。
【請求項２】
前記凹面反射鏡は、前記ＥＵＶ光を前記開口部またはその近傍に集光させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の放電光源ユニット。
【請求項３】
前記凹面反射鏡の倍率は、０．５〜２．０の範囲内で設定されていることを特徴とする請求項２に記載の放電光源ユニット。
【請求項４】
前記開口部を介して入射する光のうち所定波長のＥＵＶ光だけを選択的に透過させる選択フィルタをさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放電光源ユニット。
【請求項５】
前記選択フィルタは、前記開口部の近傍に位置決めされていることを特徴とする請求項４に記載の放電光源ユニット。
【請求項６】
前記一対の電極は前記チャンバの隔壁に設けられ、
前記開口部は前記一対の電極の近傍に設けら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項に記載の放電光源ユニット。
【請求項７】
前記開口部は、前記一対の電極の中心から５０ｃｍ以内の位置に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の放電光源ユニット。
【請求項８】
前記光源本体および前記凹面反射鏡は、前記チャンバ内においてほぼ真空雰囲気または減圧雰囲気で収容されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放電光源ユニット。
【請求項９】
前記凹面反射鏡は、前記チャンバの隔壁に取り付けら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項に記載の放電光源ユニット。
【請求項１０】
前記凹面反射鏡の反射面の位置を計測するための計測系と、該計測系の計測結果に基づいて前記凹面反射鏡の反射面を所定の位置に位置決めするための駆動系とを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項に記載の放電光源ユニット。
【請求項１１】
前記光源本体から放出される飛散粒子を前記一対の電極と前記凹面反射鏡との間において除去するための飛散粒子除去機構が配置されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放電光源ユニット。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放電光源ユニットと、該放電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１３】
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１２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１４】
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１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
請求項１２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１６】
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１５に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電光源ユニット、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。
【背景技術】
【０００２】
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）ＬＰＰ（Laser Produced Plasma）光源
（３）ＤＰＰ（Discharge Produced Plasma）光源。
【０００４】
ＬＰＰ光源（レーザプラズマ光源）では、ターゲット材料（標的材料）上にレーザ光を集光し、ターゲット材料をプラズマ化してＥＵＶ光を得る。一方、ＤＰＰ光源（放電プラズマ光源）では、電極間にターゲット材料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に放電が生じ、ターゲット材料がプラズマ化する。この放電によって電極間に大電流が流れ、この大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、プラズマ温度が上昇する。この高温プラズマからＥＵＶ光が放出（輻射）される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＤＰＰ光源すなわち放電光源ユニットでは、図８に示すように、光源本体（不図示）の発光点８１からのＥＵＶ発散光を入れ子状の斜入射ミラー８２により集光点８３に集光させる構成が採用されている。しかしながら、斜入射ミラーを用いる従来構成では、発光点８１および集光点８３を焦点とする斜入射ミラー８２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大きな強度ムラが発生するため、ウェハＷ上の照度均一性に悪影響が及ぶことになる。
【０００６】
また、斜入射ミラーを用いる従来構成では、斜入射ミラー８２の取込み立体角度（発光点８１から斜入射ミラー８２に有効に取り込まれて集光点８３に達するＥＵＶ光の立体角度）を充分に大きく確保することができない。また、一般に、ＤＰＰ光源では放電軸方向（ＥＵＶ光の光軸方向）でＥＵＶ光の強度が高い。斜入射ミラーを用いる従来構成では、光強度の最も大きい中心部の光束を集光して有効に利用することができない。その結果、入れ子状の斜入射ミラー８２において大きな光量損失が発生し、伝達効率が悪くなる。
【０００７】
また、従来の放電光源ユニットでは、図９に示すように、光源本体（不図示）の発光点９１からのＥＵＶ発散光をシュバルツシルド光学系９２により集光点９３に集光させる構成が採用されている。しかしながら、シュバルツシルド光学系を用いる従来構成では、発光点９１からのＥＵＶ発散光がシュバルツシルド光学系９２の凹面反射鏡９２ａ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９２の凸面反射鏡９２ｂ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９２において大きな光量損失が発生し、伝達効率が悪くなる。
【０００８】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成にしたがって光量損失を良好に抑えつつ所望の光強度分布を有するＥＵＶ光を供給することのできる放電光源ユニットを提供することを目的とする。また、本発明は、光量損失を良好に抑えつつ所望の光強度分布を有するＥＵＶ光を供給する放電光源ユニットを用いて、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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、一対の電極間の放電によりターゲット材料をプラズマ化し、生成されたプラズマからＥＵＶ光を輻射させる光源本体と、
前記光源本体から輻射されたＥＵＶ光を前記一対の電極側に向かって反射するための凹面反射鏡と、
前記光源本体および前記凹面反射鏡を収容するためのチャンバとを備え、
前記チャンバの隔壁には、前記凹面反射鏡で反射されたＥＵＶ光を前記チャンバの外部へ導くための開口部が形成されていることを特徴とする放電光源ユニットを提供する。
【００１０】
第１形態の好ましい態様によれば、前記凹面反射鏡は、前記ＥＵＶ光を前記開口部またはその近傍に集光させるように構成されている。また、前記開口部を介して入射する光のうち所定波長のＥＵＶ光だけを選択的に透過させる選択フィルタをさらに備えていることが好ましい。この場合、前記選択フィルタは、前記開口部の近傍に位置決めされていることが好ましい。
【００１１】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記一対の電極は前記チャンバの隔壁に設けられ、前記開口部は前記一対の電極の近傍に設けられている。また、前記光源本体および前記凹面反射鏡は、前記チャンバ内においてほぼ真空雰囲気または減圧雰囲気で収容されていることが好ましい。また、前記凹面反射鏡は、前記チャンバの隔壁に取り付けられていることが好ましい。
【００１２】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記凹面反射鏡の反射面の位置を計測するための計測系と、該計測系の計測結果に基づいて前記凹面反射鏡の反射面を所定の位置に位置決めするための駆動系とを備えている。また、前記光源本体から放出される飛散粒子を前記一対の電極と前記凹面反射鏡との間において除去するための飛散粒子除去機構が配置されていることが好ましい。
【００１３】
本発明の第２形態では、第１形態の放電光源ユニットと、該放電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。
【００１４】
本発明の第３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２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。
【００１５】
本発明の第４形態では、第２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。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、光源本体から輻射されたＥＵＶ光を凹面反射鏡により一対の電極側に向かって反射する構成を採用し、凹面反射鏡で反射されたＥＵＶ光をチャンバの隔壁に形成された開口部を介して外部へ導いている。この構成では、斜入射ミラーやシュバルツシルド光学系を用いることなく、光源本体から輻射されたＥＵＶ光を１つの凹面反射鏡の作用により集光させることができるので、簡素な構成にしたがって光量損失を良好に抑えつつ所望の光強度分布を有するＥＵＶ光を供給することができる。
【００１７】
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つつ所望の光強度分布を有するＥＵＶ光を供給する放電光源ユニットを用いて、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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放電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静止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Ｗの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００１９】
図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光を供給するための放電光源ユニット１を備えている。放電光源ユニット１から供給された露光光、例えば１３．５ｎｍ（または１１．５ｎｍ）の波長を有するＥＵＶ光（Ｘ線）２は、照明光学系３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。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。
【００２０】
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軸に関して対称でＸ方向に沿って細長く延びる円弧状の露光領域（すなわち静止露光領域または実効露光領域）ＥＲが形成される。
【００２１】
図２を参照すると、光軸ＡＸを中心とした円形状の領域（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に接するように円弧状の静止露光領域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。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。
【００２２】
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つのショット領域にマスク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の各ショット領域にマスクＭのパターンが逐次転写される。
【００２３】
図３は、放電光源ユニットの内部構成を概略的に示す図である。図３を参照すると、放電光源ユニット１は、光源本体１１と、凹面反射鏡１２と、光源本体１１および凹面反射鏡１２を収容するチャンバ１３とを備えている。光源本体１１は、チャンバ１３の隔壁１３ａに設けられた一対の電極１１ａおよび１１ｂと、間隔を隔てた一対の電極１１ａと１１ｂとの間にパルス高電圧を印加するための電力供給源１１ｃとを有する。
【００２４】
光源本体１１では、例えば円筒状の形態を有する第１電極１１ａと、この第１電極１１ａを包囲する同心円筒状の形態を有する第２電極１１ｂとの間に、図示を省略したガス供給源からキセノン（Ｘｅ）ガス１１ｄが供給される。ターゲット材料（標的材料）としてのキセノンガス１１ｄが供給された状態で第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に電力供給源１１ｃからのパルス高電圧が印加されると、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に放電が起こる。
【００２５】
この放電によりキセノンガス１１ｄがイオン化してプラズマが生成され、生成されたプラズマが電磁力により収斂されて高温で高密度のプラズマＰとなり、このプラズマＰからＥＵＶ光が輻射される。このように、光源本体１１は、一対の電極１１ａと１１ｂとの間の放電によりターゲットガス１１ｄをプラズマ化し、生成されたプラズマＰからＥＵＶ光を輻射させる。なお、ターゲット材料として、たとえばスズ（Ｓｎ）等を用いることもできる。
【００２６】
凹面反射鏡１２は、一対の電極１１ａおよび１１ｂと対向する凹面形状（球面形状、非球面形状、回転楕円面形状など）の反射面１２ａを有し、チャンバ１３の隔壁１３ａに取り付けられている。凹面反射鏡１２の反射面１２ａはチャンバ１３の内部に位置しており、凹面反射鏡１２の裏面はチャンバ１３の外部の大気側に露出している。凹面反射鏡１２は、例えばニッケル（Ｎｉ），アルミニウム（Ａｌ），銅（Ｃｕ），シリコン（Ｓｉ）のような加工性が高く且つ熱伝導率の高い金属で形成された反射鏡本体１２ｂ上に、反射面として例えばＭｏ／Ｓｉ製の多層膜１２ａをコートすることにより形成されている。
【００２７】
多層膜１２ａは、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶ光を選択的に反射するとともに光学面の劣化および変形を防ぐ特性を有する。具体的には、例えば多層膜の最上層にルテニウム（Ｒｕ）をコートし、有機汚染や酸化を低減している。凹面反射鏡１２の裏面側には、光源本体１１からの輻射熱を受けて温度が上昇し易い凹面反射鏡１２を冷却するための冷却機構１４が取り付けられている。冷却機構１４では、たとえば循環する冷媒（水、オイル、ガスなど）の作用により、凹面反射鏡１２の反射面１２ａから熱伝導率の高い反射鏡本体１２ｂを介して伝わった熱が効率良く外部へ排出される。
【００２８】
凹面反射鏡１２は、光源本体１１から輻射されたＥＵＶ光を一対の電極（１１ａ，１１ｂ）側に向かって反射し、一対の電極（１１ａ，１１ｂ）の近傍においてチャンバ１３の隔壁１３ａに形成された開口部１５（またはその近傍）の所定位置Ｐ１に集光させるように設定されている。所定位置Ｐ１に一旦集光したＥＵＶ光は、開口部１５を介してチャンバ１３の外部へ導かれ、開口部１５の近傍に配置された選択フィルタ１６に入射する。選択フィルタ１６は、ジルコニウム（Ｚｒ）、シリコン（Ｓｉ）、または窒化シリコン（ＳｉＮ）などにより形成された薄膜であって、光源本体１１からの可視光や紫外光を遮るとともに１３．５ｎｍの所望波長のＥＵＶ光を透過させる特性を有する。
【００２９】
チャンバ１３には、真空ポンプのような真空排気装置１７が接続されている。この真空排気装置１７の作用により、光源本体１１および凹面反射鏡１２を収容するチャンバ１３の内部にはほぼ真空雰囲気が形成されている。同様に、ＥＵＶ光の減衰を抑えるために、放電光源ユニット１から照明光学系３および投影光学系ＰＬを経てウェハＷに至るまでのすべての光路中においてほぼ真空雰囲気が形成されている。なお、真空雰囲気に限定されることなく、適当な不活性ガスで満たされた減圧雰囲気をすべての光路中において形成することもできる。一対の電極（１１ａ，１１ｂ）の間に供給されたターゲットガス１１ｄは、プラズマＰが生成された後に真空排気装置１７の作用によりチャンバ１３の外部へ排出される。
【００３０】
チャンバ１３の隔壁１３ａに形成された比較的小さな開口部１５は、チャンバ１３内の放電光源ユニット１側の低い真空度と後段の照明光学系３側の高い真空度とを分離する差動排気に利用される。この差動排気により、放電光源ユニット１側の真空度が低くても、開口部１５よりも下流側の真空度が良好に保たれる。開口部１５による差動排気が不十分な場合には、開口部１５の近傍に選択フィルタ１６を配置して差動排気に利用することが有効である。ただし、開口部１５による差動排気が十分な場合や、光源本体１１から開口部１５に達する可視光および紫外光が無視できる程度であれば、選択フィルタ１６の設置を省略することもできる。
【００３１】
本実施形態の放電光源ユニット１では、キセノンガス１１ｄが供給された状態で第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に電力供給源１１ｃからのパルス高電圧が印加される。その結果、一対の電極１１ａと１１ｂとの間の放電により生成されたプラズマＰから（ひいては光源本体１１から）ＥＵＶ光が輻射される。光源本体１１から輻射されたＥＵＶ光は凹面反射鏡１２に入射し、その多層膜反射面１２ａにより一対の電極（１１ａ，１１ｂ）側に向かって反射される。
【００３２】
凹面反射鏡１２の多層膜反射面１２ａにより選択的に反射された所望波長（１３．５ｎｍ）のＥＵＶ光は、一対の電極（１１ａ，１１ｂ）の近傍においてチャンバ１３の隔壁１３ａに形成された開口部１５の所定位置Ｐ１に集光する。所定位置Ｐ１に一旦集光したＥＵＶ光は、開口部１５からチャンバ１３の外部へ導かれ、選択フィルタ１６を介してさらに波長選択された後、ＥＵＶ光２として照明光学系３に入射する。
【００３３】
図４は、照明光学系および投影光学系の内部構成を概略的に示す図である。図４を参照すると、放電光源ユニット１から供給されたＥＵＶ光２は、コリメータミラーとしての凹面反射鏡３１を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイミラー３２ａおよび３２ｂからなるオプティカルインテグレータ３２に入射する。一対のフライアイミラー３２ａおよび３２ｂとして、たとえば本出願人の特開平１１−３１２６３８号公報に開示され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。
【００３４】
こうして、第２フライアイミラー３２ｂの反射面の近傍、すなわちオプティカルインテグレータ３２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、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、複数の反射鏡（図４では例示的に６つの反射鏡Ｍ１〜Ｍ６）からなる投影光学系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。
【００３５】
ところで、従来技術にしたがう放電光源ユニットでは、一対の電極の周りに電気部品や構造物があるので、一対の電極間の放電により生成されたプラズマから輻射されたＥＵＶ光を一対の電極側に向かって反射することは考えられなかった。その結果、従来技術では、前述したように、プラズマから輻射されたＥＵＶ光を、斜入射ミラーまたはシュバルツシルド光学系を用いて集光する必要があった。
【００３６】
しかしながら、斜入射ミラーを用いる従来構成では、集光作用を受けた光束の光強度分布に大きなムラが生じるだけでなく、取込み立体角度を充分に大きく確保することができず、大きな光量損失が発生して伝達効率が悪くなるという不都合があった。また、シュバルツシルド光学系を用いる従来構成では、大きな光量損失が発生して伝達効率が悪くなるだけでなく、２枚の多層膜ミラー必要になるという不都合があった。
【００３７】
これに対し、本実施形態では従来技術とは逆に、光源本体１１から輻射されたＥＵＶ光を凹面反射鏡１２により一対の電極（１１ａ，１１ｂ）側に向かって反射する構成を採用している。そして、凹面反射鏡１２で反射されたＥＵＶ光を、光源本体１１および凹面反射鏡１２を収容するチャンバ１３の隔壁に形成された開口部１５を介してチャンバ１３の外部へ導いている。この構成では、斜入射ミラーやシュバルツシルド光学系を用いることなく、１つの凹面反射鏡１２の作用により、光源本体１１から輻射されたＥＵＶ光を集光させて照明光学系３へ導くことができる。
【００３８】
すなわち、本実施形態の放電光源ユニット１では、１つの多層膜ミラー（凹面反射鏡）１２を用いる簡素な構成にしたがって、光量損失を良好に抑えつつ所望の光強度分布を有するＥＵＶ光を供給することができる。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つつ所望の光強度分布を有するＥＵＶ光を供給する放電光源ユニット１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。
【００３９】
特に、本実施形態では、凹面反射鏡１２により反射されたＥＵＶ光が開口部１５の所定位置Ｐ１に集光するように構成されているので、開口部１５の大きさを比較的小さく抑えることができ、ひいては十分な差動排気を実現することができる。また、一対の電極（１１ａ，１１ｂ）がチャンバ１３の隔壁１３ａに設けられ、開口部１５が一対の電極（１１ａ，１１ｂ）の近傍に設けられているので、比較的コンパクトな放電光源ユニット１を実現することができる。具体的には、放電光源ユニット１の十分なコンパクト化のために、一対の電極（１１ａ，１１ｂ）の中心から約５０ｃｍ以内の位置に開口部１５を設けることが好ましい。
【００４０】
また、凹面反射鏡１２がチャンバ１３の隔壁１３ａに取り付けられているので、比較的コンパクトな放電光源ユニット１を実現することができる。なお、一対の電極（１１ａ，１１ｂ）がチャンバ１３の隔壁１３ａに設けられ且つ凹面反射鏡１２により反射されたＥＵＶ光が開口部１５の所定位置Ｐ１に集光するように構成するには、凹面反射鏡１２の倍率をほぼ等倍に設定する必要がある。ただし、凹面反射鏡１２の倍率を例えば約０．５〜約２．０の範囲内で設定することにより、ＥＵＶ光の第２集光点Ｐ１の位置を開口部１５のある程度近傍に近づけることができ、ひいては開口部１５の大きさを比較的小さく抑えて良好な差動排気を実現することができる。
【００４１】
ところで、本実施形態では、凹面反射鏡１２の反射面１２ａが光源本体１１に直接さらされ、光源本体１１からの輻射熱の影響およびＥＵＶ光の照射熱の影響を受けるため、凹面反射鏡１２を交換することが必要になる。そこで、凹面反射鏡１２を容易に且つ正確に交換するために、凹面反射鏡１２の反射面１２ａの位置（および姿勢）を計測するための計測系と、この計測系の計測結果に基づいて凹面反射鏡１２の反射面１２ａを所定の位置に位置決めするための駆動系とを備えていることが好ましい。
【００４２】
図５は、凹面反射鏡の反射面の位置を計測する計測系の構成および凹面反射鏡の反射面を所定の位置に位置決めする駆動系の構成を概略的に示す図である。図５に示す計測系は、たとえば３つの計測ユニット５１〜５３（５３は不図示）と、各計測ユニット５１〜５３からの出力がそれぞれ供給される制御部５４とを備えている。３つの計測ユニット５１〜５３は、互いに同じ基本構成を有する。すなわち、各計測ユニット５１（５２，５３）は、凹面反射鏡１２の反射面１２ａに向かって計測光を射出するための半導体レーザ５１ａ（５２ａ，５３ａ）と、凹面反射鏡１２の反射面１２ａで反射された計測光の位置を検出するための二次元ＣＣＤ５１ｂ（５２ｂ，５３ｂ）とを有する。
【００４３】
制御部５４は、各計測ユニット５１〜５３からの出力に基づいて、凹面反射鏡１２の反射面１２ａの位置（および姿勢）を計測する。こうして、制御部５４からの指令を受けた駆動系５５が、適当なアクチュエータ（ピエゾ素子など）を介して凹面反射鏡１２を駆動することにより、凹面反射鏡１２の反射面１２ａが所定の位置に位置決めされる。なお、二次元ＣＣＤの代わりに、４分割フォトダイオード等を用いても良い。また、凹面反射鏡１２の反射面１２ａの位置を計測するための計測系の構成については、図５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。
【００４４】
また、本実施形態では、一対の電極（１１ａ，１１ｂ）近傍のプラズマＰからのＥＵＶ光の輻射に際して放出される飛散粒子（デブリ）が凹面反射鏡１２の反射面１２ａに付着すると、凹面反射鏡１２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、光源本体１１から（プラズマＰから）放出される飛散粒子を一対の電極（１１ａ，１１ｂ）と凹面反射鏡１２との間の光路中において除去するための飛散粒子除去機構を備えていることが好ましい。
【００４５】
図６は、図３に示す光源ユニットに適用可能な飛散粒子除去機構の一例を概略的に示す図である。図６の飛散粒子除去機構は、凹面反射鏡１２を覆うカバー１８を備えている。カバー１８の中には、回転軸１９ａを中心として回転可能な回転羽１９（飛散粒子阻止部材）が収納されている。回転軸１９ａは、チャンバ１３の外部にある駆動系（不図示）の作用により、回転導入部１９ｂを介して回転駆動される。
【００４６】
回転軸１９ａ内には冷媒（例えば、冷却水、フロリナート、ヘリウム（Ｈｅ）ガスなど）が流れるように構成されており、この冷媒の作用により回転羽１９が冷却される。カバー１８には配管１８ａが取り付けられており、バッファガス（Ｈｅ，Ａｒ，Ｎ2，Ｎｅ，Ｋｒ，Ｈ2など）が配管１８ａを介して凹面反射鏡１２の周辺からカバー１８内へ導入される。
【００４７】
図６の飛散粒子除去機構において、一対の電極（１１ａ，１１ｂ）近傍のプラズマＰから放出された飛散粒子は、チャンバ１３内に導入されたバッファガス分子と衝突してその運動エネルギーが減少し、チャンバ１３内を浮遊する。そして、カバー１８内に入った飛散粒子は、回転羽１９に衝突することにより回転羽１９に付着する。これにより、カバー１８内に侵入した飛散粒子は回転羽１９により排除されて凹面反射鏡１２に実質的に達することなく、飛散粒子の付着などによる凹面反射鏡１２の反射率低下を防ぐことができる。
【００４８】
特に、回転羽１９の冷却により飛散粒子が付着・堆積し易くなっているので、より効果的に飛散粒子を排除することができる。また、凹面反射鏡１２の近傍からバッファガスがカバー１８内に導入され、カバー１８の開口部からバッファガスが外部へ流出するように構成することにより、このガス流の作用によってもカバー１８内に侵入した飛散粒子を排除することができるのでより好ましい。また、回転羽１９は交換可能であることが好ましい。回転羽１９の回転速度はできるだけ速い方が、マスク上での光量ムラを低減する上で好ましい。例えば、毎分１０回転以上とすれば良い。また、ＥＵＶ光の発光の繰り返し周波数の比が整数倍にならないようにすると、羽根が光束を遮る位置が同じにならなくなるので良い。あるいは、回転速度を変えながら羽根を回してもよく、特に回転速度をランダムにするとより好ましい。なお、上述の説明ではプラズマＰと凹面反射鏡１２との間に飛散粒子除去機構を配置しているが、集光光学系を構成する一対の反射鏡間（たとえば凹面反射鏡と凸面反射鏡のような複数の反射鏡の間）の光路中において飛散粒子を除去するために、図６に示すような飛散粒子除去機構を配置することもできる。
【００４９】
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７のフローチャートを参照して説明する。
【００５０】
先ず、図７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１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。
【００５１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態にかかる放電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静止露光領域と光軸との位置関係を示す図である。
【図３】放電光源ユニットの内部構成を概略的に示す図である。
【図４】照明光学系および投影光学系の内部構成を概略的に示す図である。
【図５】凹面反射鏡の反射面の位置を計測する計測系の構成および凹面反射鏡の反射面を所定の位置に位置決めする駆動系の構成を概略的に示す図である。
【図６】図３に示す光源ユニットに適用可能な飛散粒子除去機構の一例を概略的に示す図である。
【図７】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。
【図８】光源本体からのＥＵＶ光を入れ子状の斜入射ミラーにより集光させる従来構成の不都合を説明する図である。
【図９】光源本体からのＥＵＶ光をシュバルツシルド光学系により集光させる従来構成の不都合を説明する図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  放電光源ユニット
３  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  凹面反射鏡
１３  チャンバ
１５  開口部
１６  選択フィルタ
３２  オプティカルインテグレータ
３２ａ，３２ｂ  フライアイミラー
Ｍ  マスク
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
【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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