(57)【要約】【課題】  波長６０ｎｍ以下のＥＵＶを光源とした照明光学装置において、発光位置等の変動に対応可能、長期使用可能、照明条件の調整、最適化を目的とするものである。【手段】  波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光源、コレクター光学系、コリメーターミラー、反射型フライアイ光学系、コンデンサーミラー光学系からなる照明光学装置において、コレクター光学系、コリメーターミラー、反射型フライアイ光学系、コンデンサーミラー光学系の各々それぞれを交換可能とすることにより、波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光源を用いた照明光学装置に特有の問題である発光位置の変動、長期使用、照明条件の調整、最適化の問題を解決し、製造装置として使用可能なＥＵＶ照明光学装置を提供するものである。【選択図】  図１
2005223007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置等に用いられる照明光学装置であって、
波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を発生させる光源と、
前記光源からの光を集光するコレクター光学系と、
前記コレクター光学系の集光点付近に配置され光源からの飛散物を除去し光線を透過させるためのピンホールが設けられた隔壁と、
前記隔壁から射出した光線を平行光束とするコリメーターミラーと、
前記コリメーターミラーからの平行光束を反射鏡により二次光源群からの光束に変換する反射型フライアイ光学系と、
前記反射型フライアイ光学系により生成された二次光源群からの光束を反射鏡により重畳してレチクル面上の照明領域を照明するコンデンサーミラー光学系からなる照明光学装置において、
前記コリメーターミラーが複数配置され、使用するコリメーターミラーが選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
露光装置等に用いられる照明光学装置であって、
波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を発生させる光源と、
前記光源からの光を集光するコレクター光学系と、
前記コレクター光学系の集光点付近に配置され光源からの飛散物を除去し光線を透過させるためのピンホールが設けられた隔壁と、
前記隔壁から射出した光線を平行光束とするコリメーターミラーと、
前記コリメーターミラーからの平行光束を反射鏡により二次光源群からの光束に変換する反射型フライアイ光学系と、
前記反射型フライアイ光学系により生成された二次光源群からの光束を反射鏡により重畳してレチクル面上の照明領域を照明するコンデンサーミラー光学系からなる照明光学装置において、
前記反射型フライアイ光学系を複数有し、使用する反射型フライアイ光学系が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置。
【請求項３】
露光装置等に用いられる照明光学装置であって、
波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を発生させる光源と、
前記光源からの光を集光するコレクター光学系と、
前記コレクター光学系の集光点付近に配置され光源からの飛散物を除去し光線を透過させるためのピンホールが設けられた隔壁と、
前記隔壁から射出した光線を平行光束とするコリメーターミラーと、
前記コリメーターミラーからの平行光束を反射鏡により二次光源群からの光束に変換する反射型フライアイ光学系と、
前記反射型フライアイ光学系により生成された二次光源群からの光束を反射鏡により重畳してレチクル面上の照明領域を照明するコンデンサーミラー光学系からなる照明光学装置において、
前記コンデンサーミラー光学系を複数有し、使用するコンデンサーミラー光学系が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置。
【請求項４】
露光装置等に用いられる照明光学装置であって、
波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を発生させる光源と、
前記光源からの光を集光するコレクター光学系と、
前記コレクター光学系の集光点付近に配置され光源からの飛散物を除去し光線を透過させるためのピンホールが設けられた隔壁と、
前記隔壁から射出した光線を平行光束とするコリメーターミラーと、
前記コリメーターミラーからの平行光束を反射鏡により二次光源群からの光束に変換する反射型フライアイ光学系と、
前記反射型フライアイ光学系により生成された二次光源群からの光束を反射鏡により重畳してレチクル面上の照明領域を照明するコンデンサーミラー光学系からなる照明光学装置において、
前記コレクター光学系を複数有し、使用するコレクター光学系が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置。
【請求項５】
露光装置等に用いられる照明光学装置であって、
波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を発生させる光源と、
前記光源からの光を集光するコレクター光学系と、
前記コレクター光学系の集光点付近に配置され光源からの飛散物を除去し光線を透過させるためのピンホールが設けられた隔壁と、
前記隔壁から射出した光線を多層膜が積層された構造の反射鏡により二次光源群からの光束に変換する反射型フライアイ光学系と、
前記反射型フライアイ光学系により生成された二次光源群からの光束を多層膜が積層された構造の反射鏡により重畳してレチクル面上の照明領域を照明するコンデンサーミラー光学系からなる照明光学装置において、
前記反射型フライアイ光学系を複数有し、使用する反射型フライアイ光学系が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置。
【請求項６】
請求項1に記載された照明光学装置において、
前記反射型フライアイ光学系を複数有し、使用する反射型フライアイ光学系が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置。
【請求項７】
請求項１、２、５、６のいずれかに記載された照明光学装置において、
前記コンデンサーミラー光学系を複数有し、使用するコンデンサーミラー光学系が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置。
【請求項８】
請求項１から３、５から７のいずれかに記載された照明光学装置において、
前記コレクター光学系を複数有し、使用するコレクター光学系が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置。
【請求項９】
請求項1から８のいずれかに記載された照明光学装置であって、
前記反射型フライアイ光学系の反射型フライアイ光学系の射出端近傍に遮光板を設置した照明光学装置において、
前記遮光板を複数有し、使用する遮光板が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載された照明光学装置において、
前記交換機構が、リボルバー式或いはスライド式の交換機構であることを特徴とする照明光学装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載された照明光学装置において、
前記照明光学装置を構成する反射鏡及びミラーの全てが、斜入射反射型ミラーにより構成されていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載された照明光学装置において、
前記照明光学系を構成する前記反射型フライアイ光学系と前記コンデンサーミラー光学系によりレチクル面をケーラー照明することを特徴とする照明光学装置。
【請求項１３】
請求項１、６から１２のいずれかに記載された照明光学装置において、
前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のコリメーターミラーのうち一つを選択することにより、所望のＮＡ、二次光源の照明分布状態を得ることができることを特徴とする照明光学装置。
【請求項１４】
請求項２、５から１３のいずれかに記載された照明光学装置において、
前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のフライアイミラー光学系のうち一つを選択することにより、所望のＮＡ、二次光源の照明分布状態を得ることができることを特徴とする照明光学装置。
【請求項１５】
請求項９から１４のいずれかに記載された照明光学装置において、
前記選択可能な交換機構内に含まれる複数の遮光板のうち一つを選択することにより、所望の二次光源の照明分布状態を得ることができることを特徴とする照明光学装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれかに記載された照明光学装置において、
前記照明光学装置に含まれる反射鏡及びミラーの全てが、反射率が８０％以上の斜入射型ミラーであることを特徴とする照明光学装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれかに記載された照明光学装置において、
前記照明光学装置に含まれる全ての反射鏡及びミラーの表面が、Ｍｏ、Ｒｕ又はＭｏＳｉ2により形成されていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項１８】
請求項１、６から１７のいずれかに記載された照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のコリメーターミラーの一部或いは全部が同一のコリメーターミラーであることを特徴とする照明光学装置。
【請求項１９】
請求項２、５から１８のいずれかに記載された照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数の反射型フライアイ光学系の一部或いは全部が同一の反射型フライアイ光学系であることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２０】
請求項３、５から１９のいずれかに記載された照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のコンデンサーミラー光学系の一部或いは全部が同一のコンデンサーミラー光学系であることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２１】
請求項４から２０のいずれかに記載された照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のコレクター光学系の一部或いは全部が同一のコレクター光学系であることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれかに記載された照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のコリメーターミラー、反射型フライアイ光学系、コンデンサーミラー光学系、コレクター光学系のうち、いずれかのミラーに温度センサーを設け、使用中のミラーの温度を計測することができる機構を有していることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２３】
請求項１から２２のいずれかに記載された照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のコリメーターミラー、反射型フライアイ光学系、コンデンサーミラー光学系、コレクター光学系のうち、照明に使用されていないミラーのいずれかを冷却する機構を有していることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載された照明露光装置において、前記冷却機構が水冷機構であることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２５】
請求項１から２４のいずれかに記載された照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のコリメーターミラー、反射型フライアイ光学系、コンデンサーミラー光学系、コレクター光学系のうち、いずれかのミラー或いは光学系について、光束の射出側に照度センサーを設け、照度を計測することができる機構を有していることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２６】
マスク上に設けられたパターン像を感光性基板上へ転写する露光装置において、
前記マスクを照明するための請求項１から２５のいずれかに記載された照明光学装置と、
前記マスクのパターンの像を前記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２７】
請求項２６に記載された露光装置を用いて、前記マスクのパターンを前記感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主として線幅６０ｎｍ以下の次世代半導体の製造に用いる照明装置、並びに当該照明装置を含んだ投影露光装置、当該投影露光装置によりマイクロデバイスの製造方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
半導体用投影露光装置の開口数、使用波長は半導体素子の高密度化、対象線幅の細線化に伴って年々大口径化、短波長化する傾向にある。使用する光線の波長は水銀のｉ線（波長３６５．０１５ｎｍ）から、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）へ移り、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）を光源とした縮小投影露光装置も実用化されている。
【０００３】
しかし、従来の屈折光学素子を用いた投影光学系では、レンズ等を構成する硝材の透過率の面から、波長１５７ｎｍのＦ2エキシマレーザーを光源として使用したものが限界であり、これより波長が短くなると光学系は屈折部材を一切含まない反射型光学系により構成する必要がある。
【０００４】
このため、波長が６０ｎｍよりも短いＥＵＶ光（極端紫外光）を光源として用いた縮小露光装置が次世代の半導体リソグラフィの手段として研究されているが、現在のところこの波長領域の光に対して光量ロスの少ない照明光学系は存在しない。
【０００５】
ここで、図２に基づきＥＵＶ照明光学系の一般的な構成を説明する。ＥＵＶ光はＥＵＶ光源５１により発せられる。
現在、ＥＵＶ用の光源としてはプラズマ光源が用いられており、レーザープラズマ光源、放電プラズマ光源の２種類が存在する。レーザープラズマ光源は発光点位置の安定性に優れるが効率の面で劣り、一方、放電プラズマ光源は発光点位置の安定性において劣るが効率の面で優れる。図２ではレーザープラズマ光源が記載されているが、現状では、効率の点から光源としては放電プラズマ光源が有望である。
【０００６】
ＥＵＶ光源５１より発せられたＥＵＶ光束はコレクター光学系５２により、隔壁５３部分に設けられたピンホールＰに集光される。
ＥＵＶ照明光学系のコレクター光学系５２では、光源としてレーザープラズマ光源を使用する場合には、多層膜ミラーで構成された楕円鏡、一方、放電プラズマ光源を使用する場合には、同心円状に形成されたウォルターミラー、円錐面等を配置した斜入射型コレクターミラーなどを用いることが適当である。
【０００７】
又、ＥＵＶ照明光学系の隔壁５３は、プラズマ光源より発生する飛散物を除去するために設けられたものであり、この後の光路に存在するミラー等の光学系の表面に飛散物が付着して、反射率が低下することを防ぐものである。
【０００８】
隔壁５３のピンホールＰを通過したＥＵＶ光束は、コリメーター光学系５４により平行光束に変換され、この後、二次光源を発生させる為の光学系に入射される。
二次光源を発生させる手段として、「反射型フライアイ方式」と「中空型インテグレーター方式」の２種類が存在する。このうち、「中空型インテグレーター方式」は特開２００１−２８３３２に代表される方式であるが、この方式は光量のロスが多いとされ、現在のところ「反射型フライアイ方式」が有望とされている。「反射型フライアイ方式」とは、「小型の反射鏡を網目状に配置した光学素子」を二枚用い、コリメーターミラー５４から射出された平行光束を入射させることにより、反射型フライアイ光学系５５の射出端に照明ムラのない二次光源を形成するものである。
【０００９】
この後、反射型フライアイ光学系５５より射出された光束は、必要に応じ遮光板を介した後、コンデンサーミラー光学系５６を経由し、レチクル（マスク）５７面を照明する。レチクル５７面上の照明領域は反射型フライアイ光学系５５から射出された複数の２次光源群からの光を重畳して照明されているため照明ムラが少なく、光量の無駄なく照明することができる。
【００１０】
ＥＵＶ照明光学系では、反射型フライアイ光学系５５の他、コリメーターミラー５４、コンデンサーミラー光学系５６、コレクター光学系５２は全てミラーにより構成されている。ＥＵＶ領域の波長で用いられるミラーとしては、多層膜により形成されたブラッグ反射を利用した多層膜ミラーとミラー反射面に対して浅い入射角度で入射させることにより高い反射率を得ることのできる斜入射型ミラーの２種類がある。斜入射型ミラーは入射角度を浅くする必要があり、また収差も発生しやすいが、浅い入射角度では高い反射率が得られる利点がある。
【００１１】
一方、多層膜ミラーは、収差等が発生し難いという利点を有するが、反射率が低く、また多層膜を積層して作製するため費用と時間を要し高価なものとなってしまうという不利な点がある。
【００１２】
ＥＵＶ照明系に使用されるミラーはこれらのミラーのどちらか一方のみを用いる構成や、双方のミラーを適当に組合せて配置した構成のものが存在している。
【特許文献１】特開２００３−４５７８４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ＥＵＶ照明系では、効率の点から光源としてはプラズマ光源が有力であるが、現状ではプラズマ光源は一定なＥＵＶ光の光束を安定的に供給することが困難である。このことは従来の可視域や紫外域の光源にはない新たな問題点である。即ち、プラズマ光源ではプラズマが発生している領域が発光の源となるため、特に放電プラズマ光源では、発光点の位置が不安定となりやすく、また、プラズマの熱的影響などによっても発光位置が経時的に大きく変化するといったことが想定される。従来の可視域或いは紫外領域では、このように光源の発光位置が変化ししまうような光源は殆どなく、発光位置等の変化を考慮した光学系の設計を全く必要としなかった。
【００１４】
しかし、ＥＵＶ光を発生させるプラズマ光源では発光位置や発光状態が変化する場合があり、同一の光学系のままでは光源の発光状態の変化により照明条件が変動してしまう可能性があるといった問題点があった。
【００１５】
また、この他、波長１３．４ｎｍに代表されるようなＥＵＶの波長領域では、光学素子としてミラーが用いられているが、可視域や紫外域で用いられるミラーと異なり、現在、高反射率のミラーが存在しない。
【００１６】
このため入射光のうち反射されなかった成分は、熱としてミラーに吸収されるため反射率の低いミラーは加熱されてしまう。ミラーが加熱されると熱膨張によりミラー表面の形状が変形し、反射特性に変動を生じ照明条件が変化してしまうといった問題点がある。特にミラーとして多層膜ミラーを用いた場合は斜入射型のミラーに比べ一般的に反射率が低いため熱として吸収される成分も多く、また、多層膜によるブラッグ反射を利用している為、熱的影響により反射特性等の光学的特性の変動が顕著であることから問題は大きい。
【００１７】
更に、多層膜ミラーの発熱に関してはこの他深刻な問題が存在している。即ち、例え熱膨張率の低い材料によりに多層膜ミラーを作ることができたとしても、長時間の使用により多層膜ミラーが加熱され破壊されてしまう問題である。破壊された多層膜ミラーは二度と使用することができず、多層膜ミラー自体が高価であることから使い捨てにした場合では、莫大なランニングコストがかかってしまう。
【００１８】
これらの問題点を抜本的に解決するには、ＥＵＶ領域であっても可視や紫外域に用いられるミラーと同程度の反射率をもつ高反射率のミラーが出現すればよいが、現状においては、ＥＵＶ領域において高反射率のミラーが出現する望みは薄い。
【００１９】
また、ＥＵＶ露光装置の照明系として使用する場合、露光するパターン等によって、ＮＡや二次光源としての照明分布をかえたい場合もある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、以下の発明を提供するものである。
第１の発明は、露光装置等に用いられる照明光学装置であって、波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を発生させる光源と、前記光源からの光を集光するコレクター光学系と、前記コレクター光学系の集光点付近に配置され光源からの飛散物を除去し光線を透過させるためのピンホールが設けられた隔壁と、前記隔壁から射出した光線を平行光束とするコリメーターミラーと、前記コリメーターミラーからの平行光束を反射鏡により二次光源群からの光束に変換する反射型フライアイ光学系と、前記反射型フライアイ光学系により生成された二次光源群からの光束を反射鏡により重畳してレチクル面上の照明領域を照明するコンデンサーミラー光学系からなる照明光学装置において、前記コリメーターミラーが複数配置され、使用するコリメーターミラーが選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置である。
【００２１】
第２の発明は、露光装置等に用いられる照明光学装置であって、波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を発生させる光源と、前記光源からの光を集光するコレクター光学系と、前記コレクター光学系の集光点付近に配置され光源からの飛散物を除去し光線を透過させるためのピンホールが設けられた隔壁と、前記隔壁から射出した光線を平行光束とするコリメーターミラーと、前記コリメーターミラーからの平行光束を反射鏡により二次光源群からの光束に変換する反射型フライアイ光学系と、前記反射型フライアイ光学系により生成された二次光源群からの光束を反射鏡により重畳してレチクル面上の照明領域を照明するコンデンサーミラー光学系からなる照明光学装置において、前記反射型フライアイ光学系を複数有し、使用する反射型フライアイ光学系が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置である。
【００２２】
第３の発明は、露光装置等に用いられる照明光学装置であって、波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を発生させる光源と、前記光源からの光を集光するコレクター光学系と、前記コレクター光学系の集光点付近に配置され光源からの飛散物を除去し光線を透過させるためのピンホールが設けられた隔壁と、前記隔壁から射出した光線を平行光束とするコリメーターミラーと、前記コリメーターミラーからの平行光束を反射鏡により二次光源群からの光束に変換する反射型フライアイ光学系と、前記反射型フライアイ光学系により生成された二次光源群からの光束を反射鏡により重畳してレチクル面上の照明領域を照明するコンデンサーミラー光学系からなる照明光学装置において、前記コンデンサーミラー光学系を複数有し、使用するコンデンサーミラー光学系が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置である。
【００２３】
第４の発明は、露光装置等に用いられる照明光学装置であって、波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を発生させる光源と、前記光源からの光を集光するコレクター光学系と、前記コレクター光学系の集光点付近に配置され光源からの飛散物を除去し光線を透過させるためのピンホールが設けられた隔壁と、前記隔壁から射出した光線を平行光束とするコリメーターミラーと、前記コリメーターミラーからの平行光束を反射鏡により二次光源群からの光束に変換する反射型フライアイ光学系と、前記反射型フライアイ光学系により生成された二次光源群からの光束を反射鏡により重畳してレチクル面上の照明領域を照明するコンデンサーミラー光学系からなる照明光学装置において、前記コレクター光学系を複数有し、使用するコレクター光学系が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置である。
【００２４】
第５の発明は、露光装置等に用いられる照明光学装置であって、波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を発生させる光源と、前記光源からの光を集光するコレクター光学系と、前記コレクター光学系の集光点付近に配置され光源からの飛散物を除去し光線を透過させるためのピンホールが設けられた隔壁と、前記隔壁から射出した光線を多層膜が積層された構造の反射鏡により二次光源群からの光束に変換する反射型フライアイ光学系と、前記反射型フライアイ光学系により生成された二次光源群からの光束を多層膜が積層された構造の反射鏡により重畳してレチクル面上の照明領域を照明するコンデンサーミラー光学系からなる照明光学装置において、前記反射型フライアイ光学系を複数有し、使用する反射型フライアイ光学系が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置である。
【００２５】
第６の発明は、第１の発明の照明光学装置において、前記反射型フライアイ光学系を複数有し、使用する反射型フライアイ光学系が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置である。
【００２６】
第７の発明は、第１、２、５、６の発明のいずれかの照明光学装置において、前記コンデンサーミラー光学系を複数有し、使用するコンデンサーミラー光学系が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置である。
【００２７】
第８の発明は、第１から３、５から７の発明のいずれかの照明光学装置において、前記コレクター光学系を複数有し、使用するコレクター光学系が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置である。
【００２８】
第９の発明は、第１から８の発明のいずれかの照明光学装置であって、前記反射型フライアイ光学系の反射型フライアイ光学系の射出端近傍に遮光板を設置した照明光学装置において、前記遮光板を複数有し、使用する遮光板が選択可能な交換機構を有していることを特徴とする照明光学装置である。
【００２９】
第１０の発明は、第１から９のいずれかの照明光学装置において、前記交換機構が、リボルバー式或いはスライド式の交換機構であることを特徴とする照明光学装置である。
第１１の発明は、第１から１０の発明のいずれかの照明光学装置において、前記照明光学装置を構成する反射鏡及びミラーの全てが、斜入射反射型ミラーにより構成されていることを特徴とする照明光学装置である。
【００３０】
第１２の発明は、第１から１１の発明のいずれかの照明光学装置において、前記照明光学系を構成する前記反射型フライアイ光学系と前記コンデンサーミラー光学系によりレチクル面をケーラー照明することを特徴とする照明光学装置である。
【００３１】
第１３の発明は、第１、６から１２の発明のいずれかの照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のコリメーターミラーのうち一つを選択することにより、所望のＮＡ、二次光源の照明分布状態を得ることができることを特徴とする照明光学装置である。
【００３２】
第１４の発明は、第２、５から１３の発明のいずれかの照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のフライアイミラー光学系のうち一つを選択することにより、所望のＮＡ、二次光源の照明分布状態を得ることができることを特徴とする照明光学装置である。
【００３３】
第１５の発明は、第９から１４の発明のいずれかの照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数の遮光板のうち一つを選択することにより、所望の二次光源の照明分布状態を得ることができることを特徴とする照明光学装置である。
【００３４】
第１６の発明は、第１から１５の発明のいずれかの照明光学装置において、前記照明光学装置に含まれる反射鏡及びミラーの全てが、反射率が８０％以上の斜入射型ミラーであることを特徴とする照明光学装置である。
【００３５】
第１７の発明は、第１から１６の発明のいずれかの照明光学装置において、前記照明光学装置に含まれる全ての反射鏡及びミラーの表面が、Ｍｏ、Ｒｕ又はＭｏＳｉ2により形成されていることを特徴とする照明光学装置である。
【００３６】
第１８の発明は、第１、６から１７の発明のいずれかの照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のコリメーターミラーの一部或いは全部が同一のコリメーターミラーであることを特徴とする照明光学装置である。
【００３７】
第１９の発明は、第２、５から１８の発明のいずれかの照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数の反射型フライアイ光学系の一部或いは全部が同一の反射型フライアイ光学系であることを特徴とする照明光学装置である。
【００３８】
第２０の発明は、第３、５から１９の発明のいずれかの照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のコンデンサーミラー光学系の一部或いは全部が同一のコンデンサーミラー光学系であることを特徴とする照明光学装置である。
【００３９】
第２１の発明は、第４から２０の発明のいずれかの照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のコレクター光学系の一部或いは全部が同一のコレクター光学系であることを特徴とする照明光学装置である。
【００４０】
第２２の発明は、第１から２１の発明のいずれかに記載された照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のコリメーターミラー、反射型フライアイ光学系、コンデンサーミラー光学系、コレクター光学系のうち、いずれかのミラーに温度センサーを設け、使用中のミラーの温度を計測することができる機構を有していることを特徴とする照明光学装置である。
【００４１】
第２３の発明は、第１から２２の発明のいずれかの照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のコリメーターミラー、反射型フライアイ光学系、コンデンサーミラー光学系、コレクター光学系のうち、照明に使用されていないミラーのいずれかを冷却する機構を有していることを特徴とする照明光学装置である。
【００４２】
第２４の発明は、第２３の発明の照明露光装置において、前記冷却機構が水冷機構であることを特徴とする照明光学装置である。
第２５の発明は、第１から２４の発明のいずれかの照明光学装置において、前記選択可能な交換機構内に含まれる複数のコリメーターミラー、反射型フライアイ光学系、コンデンサーミラー光学系、コレクター光学系のうち、いずれかのミラー或いは光学系について、光束の射出側に照度センサーを設け、照度を計測することができる機構を有していることを特徴とする照明光学装置である。
【００４３】
第２６の発明は、マスク上に設けられたパターン像を感光性基板上へ転写する露光装置において、前記マスクを照明するための第１から２５の発明のいずれかの照明光学装置と、前記マスクのパターンの像を前記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である。
【００４４】
第２７の発明は、第２６の発明の露光装置を用いて、前記マスクのパターンを前記感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法である。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の照明光学装置によれば、光源がプラズマ光源に代表されるＥＵＶ光源であっても安定的に照明をすることができるといった効果がある。また、光学素子の破壊や、熱変動による照明条件の変化にも対応することができ、ＥＵＶ光の照明光学装置としては、耐久性が高く長寿命の照明をすることができる。さらにこの他、所望の照明パターンを得ることができるといった効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明に係る照明光学装置の実施例を図１、図３に基づき説明する。
【実施例１】
【００４７】
図３に示されるように、ＥＵＶ光を使用することから照明光学装置全体が真空チャンバー１３内部に組み込まれ真空ポンプ１２により排気されている。真空チャンバー１３内には、図１に示すようにＥＵＶ光源１としてプラズマ光源を設置する。このプラズマ光源はＸｅガスを流しながら電極に電界を印加して放電させることによりプラズマを発生させるものである。尚、本実施例ではＥＵＶ光源１として放電プラズマ光源を使用しているが、レーザープラズマ光源を用いてもよい。
【００４８】
このＥＵＶ光源１により発光したＥＵＶ光は、コレクター光学系である斜入射型のコレクターミラー２により集光する。このコレクターミラー２は、同心円状に円錐面を複数配置したモリブデン（Ｍｏ）からなる斜入射型ミラーである。このＥＵＶ光源１とコレクターミラー２は、一つの容器３の内部に収められており、コレクターミラー２によりＥＵＶ光が集光される位置の近傍にはピンホールＰが設けられ、ＥＵＶ光源１から発生したＥＵＶ光を取り出すことができる構成となっている。また、この容器３内部は容器外部よりも圧力が低圧に設定され、ＥＵＶ光源１より発生した飛散物が容器３の外に飛散しないようにされている。具体的には、図３に示すようにチャンバー１３を排気するための真空ポンプ１２と当該容器３を排気するための真空ポンプ１１の排気を調整することにより圧力調整がなされている。
【００４９】
この容器３のピンホールＰから射出したＥＵＶ光は、図１に示すように２種類の異なる斜入射型のコリメーターミラー４ａ，４ｂが収められたコリメーターミラーユニット４内に入射する。入射したＥＵＶ光はコリメーターミラーユニット４内の一つのコリメーターミラー４ａに入射し、平行光束に変換され射出される。
【００５０】
本実施例では、コリメーターミラーユニット４に収められた各々のコリメーターミラーは、モリブデンからなる斜入射型ミラーであり、光束の入射角度がミラー面に対し約１０度の角度で入射するように設置されている。この角度でモリブデンの斜入射型ミラーにＥＵＶ光束を入射させた場合の反射率は約９０％であり、多層膜ミラーの反射率が７０％程度であるのに対し高い反射率を示す。
【００５１】
コリメーターミラーユニット４はリボルバー形式であり、選択されたコリメーターミラー４ａが、プラズマによるＥＵＶ光源１の発光状態が変動し、照明状態が変化した場合には、これを回転させ対応するコリメーターミラー４ｂと交換する。
【００５２】
コリメーターミラーユニット４から射出した平行光束のＥＵＶ光は、その後、２種類の異なる斜入射型の反射型フライアイ光学系５ａ，５ｂが納められた反射型フライアイ光学系ユニット５に入射する。入射したＥＵＶ光は反射型フライアイ光学系ユニット５内の反射型フライアイ光学系５ａに入射し二次光源を生成する。
【００５３】
図４に斜入射型の反射型フライアイ光学系５ａの構成を示す。反射型フライアイ光学系は、入射側のフライアイミラー５ａ１と射出側のフライアイミラー５ａ２の二枚で一対となっており、入射側のフライアイミラー５ａ１は、複数の放物面鏡で構成されている。射出側のフライアイミラー５ａ２は入射側のフライアイミラー５ａ１で生じた収差を補正する役割を有している。
【００５４】
尚、本実施例では反射型フライアイ光学系５ａは複数の放物面鏡で構成しているが、複数のシリンドリカルミラーにより構成してもよい。
本実施例では反射型フライアイ光学系ユニット５に収められた各々のフライアイミラーは、モリブデンからなる斜入射型ミラーであり、光束の入射角度がミラー面に対し１０度の角度で入射されるように設置されており、このときの反射率は約９０％である。尚、このフライアイミラー光学系５ａに代えてウォルターＩ型ミラーに代表されるような複数の反射鏡を同心円共焦点配置に組み込んだミラーとすることも可能である。
【００５５】
反射型フライアイ光学系ユニット５もリボルバー形式であり、選択された反射型フライアイ光学系５ａが、プラズマによるＥＵＶ光源１の発光状態が変動し、照明状態が変化した場合には、これを回転させ対応するフライアイミラー光学系５ｂと交換する。
【００５６】
更に、ＥＵＶ光源１の発光状況の変化により対応するため、コリメーターミラー４ａ，４ｂ、フライアイミラー光学系５ａ，５ｂを相互に交換し、調整することにより最適の照明状態を得ることができる。
【００５７】
反射型フライアイ光学系ユニット５から射出したＥＵＶ光は、必要な場合は変形照明用の遮光板を通過し所望の変形照明を形成する。この遮光板は所望の二次光源を得ることができるよう複数の照明パターンの遮光板がターレット６上に設置されており、ターレット６を回転し遮光板を選択することにより、所望の変形照明を得ることができる。
【００５８】
この後、モリブデンからなる斜入射型のコンデンサーミラー７を介した後、レチクル８を照明する。尚、反射型フライアイ光学系（５ａ、５ｂ）とコンデンサーミラー７はレチクル８がケーラー照明されるように構成されている。
【００５９】
以上の照明光学装置より得られる照明は、露光装置の照明として利用される。
【実施例２】
【００６０】
次に、所望の照明をするためにコリメーターミラー、フライアイミラー光学系をそれぞれのユニット内で交換する機構の照明露光装置について説明する。この実施例における照明光学装置は、実施例１と同様の交換ユニットを備えた照明光学装置である。
図１に示されるように、コリメーターミラーユニット４内で適当なコリメーターミラーを選択することにより、所望の二次光源の分布を得ることができる。
本実施例では、コリメーターミラーユニット４には、４種類の異なるコリメーターミラーが納められている。具体的には、通常照明をするための同心円状のコリメーターミラー、輪帯照明するために同心円状のコリメーターを構成しているウォルターミラーの一部を厚くしたコリメーターミラー、図６に示すように２枚の放物面鏡４１、４２を用いることにより入射光を２つの平行光束に変換し２極照明分布を作ることのできるコリメーターミラー、同様の手法により４枚の放物面鏡を用いることにより入射光を４つの平行光束に変換し４極照明分布を作ることができるコリメーターミラーの以上４種類である。これら４種類の異なるコリメーターミラーのうちいずれかを選択することにより所望の分布の照明を得ることができる。
又、反射型フライアイ光学系ユニット５においても、所定の二次光源の照明をするための反射型フライアイ光学系５ａ、５ｂのいずれかの反射型フライアイ光学系を選択することにより所望の分布の二次光源を得ることもできる。
また、コリメーターミラーユニット４や反射型フライアイ光学系ユニット５の交換機構では二次光源の分布のみならず、所望のＮＡも得ることができる。
【００６１】
更に、所望の二次光源の分布は複数の遮光板を搭載した遮光機構ユニット６においても得ることができる。具体的には、遮蔽機構ユニット６は、図１に示すように瞳面上のフライアイミラー射出端の近傍に設置されるが、本実施例において遮蔽機構ユニット６は図７に示す如く、ターレット状の円盤に複数の遮蔽板（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）を配置し、回転させて適切な遮光板を選択することにより所望の二次光源の分布を得ることができるものである。
二次光源の基本的なパターンとしては、通常照明６ａ、輪帯照明６ｂ、２極照明６ｃ、４極照明６ｄ等があるが、この他様々の照明が可能となるよう複数の遮蔽板が搭載されている。
【００６２】
この後、コンデンサーミラー光学系７を介し、露光装置上に設置されたレチクル（マスク）８を照明する。
以上の照明光学装置より得られる照明は、露光装置の照明として利用される。
【実施例３】
【００６３】
次に、同一の照明条件を維持するため同一のミラーをユニット内に配置し交換する機構を有する照明光学装置について図５に基づき説明する。
【００６４】
ＥＵＶ光を使用することから照明光学装置全体が真空チャンバー内部に組み込まれ真空ポンプにより排気されている。このような真空チャンバー内に、図５に示されるようにＥＵＶ光源２１としてプラズマ光源を設置する。このプラズマ光源はＸｅガスを流しながら電極に電界を印加して放電させることによりプラズマを発生させるものである。尚、本実施例ではＥＵＶ光源２１として放電プラズマ光源を使用しているが、レーザープラズマ光源を用いてもよい。
【００６５】
このＥＵＶ光源２１により発光したＥＵＶ光は、コレクター光学系である斜入射型のコレクターミラー２２により集光する。このコレクターミラー２２は、同心円状に円錐面を複数配置したモリブデンからなる斜入射型ミラーである。このＥＵＶ光源２１とコレクターミラー２２は、容器２３内に収められており、コレクターミラー２２によりＥＵＶ光が集光した位置の近傍にはピンホールＰが設けられ、ＥＵＶ光源２１から発生したＥＵＶ光を取り出すことができる構成となっている。また、この容器内部は容器外部よりも圧力が低圧に設定されており、プラズマによるＥＵＶ光源２１より発生した飛散物が容器２３の外に飛散しないように圧力調整がなされている。
【００６６】
この容器２３のピンホールＰから射出したＥＵＶ光は、複数の同一の斜入射型のコリメーターミラー２４ａが収められたコリメーターミラーユニット２４内に入射する。入射したＥＵＶ光はコリメーターミラーユニット２４内の一つに入射し、平行光束に変換され射出される。このコリメーターミラーユニット２４には、同一のコリメーターミラー２４ａが２組収められている。
【００６７】
本実施例では、コリメーターミラーユニット２４に収められた各々のコリメーターミラー２４ａは、モリブデンからなる斜入射型ミラーであり、光束の入射角度がミラー面に対し約１０度の角度で入射するように設置されている。この角度でモリブデンの斜入射型ミラーにＥＵＶ光束を入射させた場合の反射率は９０％であり、多層膜ミラーの反射率が７０％程度であるのに対し高い反射率を示す。
【００６８】
コリメーターミラーユニット２４はリボルバー形式であり、選択されたコリメーターミラーが高温になり照明状態が変化し始めたら、使用していなかった他の同一のコリメーターミラーに交換する。交換はコリメーターミラーからのＥＵＶ光の射出端に設置した光学的センサー(不図示)により照明状況を観測し、照明条件の変化が観測された場合に自動的に他のコリメーターミラーに交換する機構となっている。
【００６９】
本実施例では、交換の際には、ＥＵＶ光の射出端に設置された光学的センサーによる照明条件の観測し、これを基準に交換するか否かの判断を行っているが、この他、コリメーターミラーの側面にサーミスター等の温度センサーを設置し、ある一定温度以上になったら交換するような機構とすることにより、自動的に他のコリメーターミラーと交換する機構であってもよい。
【００７０】
コリメーターミラーユニット２４から射出した平行光束のＥＵＶ光は、その後、対となった同一の斜入射型の反射型フライアイ光学系２５ａが複数納められた反射型フライアイ光学系ユニット２５に入射する。入射したＥＵＶ光は反射型フライアイ光学系ユニット２５内の一つの反射型フライアイ光学系２５ａに入射し二次光源を生成する。
【００７１】
斜入射型の反射型フライアイ光学系は図４に示すように、入射側のフライアイミラーと出射側のフライアイミラーの二枚で一対となっている。
本実施例では反射型フライアイ光学系ユニット２５内に収められた反射型フライアイ光学系２５ａも、モリブデンからなる斜入射型ミラーであり、光束の入射角度がミラー面に対し１０度の角度で入射されるように設置されている。
【００７２】
同様に反射型フライアイ光学系ユニット２５もリボルバー形式であり、選択された反射型フライアイ光学系が高温になり照明状態が変化し始めたら、使用していなかった別の同一の反射型フライアイ光学系に交換する。
【００７３】
交換は照明条件を二次光源面上で光学的センサーにより照明状況を観測し、この光学的センサー(不図示)により照明条件の変化が観測された場合に、自動的に別の反射型フライアイ光学系に交換する機構となっている。
【００７４】
本実施例では、交換の際には、二次光源面上での光学的センサーによる照明条件の観測し、これを基準に交換するか否かの判断を行っているが、この他、フライアイミラーの側面にサーミスター等の温度センサーを設置し、ある一定温度以上になったら交換するような機構とすることにより、自動的に別の反射型フライアイ光学系と交換する機構であってもよい。
【００７５】
反射型フライアイユニット２５から射出したＥＵＶ光は、必要に応じて変形照明用の遮光板を通過し所望の変形照明を形成する。この遮光板は所望の二次光源が得ることができるよう複数のパターンの遮光板がターレット２６上に設置されており、回転させることにより、所望の変形照明をすることができる。
【００７６】
この後、モリブデンからなる斜入射型のコンデンサーミラー光学系２７を介した後、マスク２８面を照明する。
尚、コンデンサーミラー光学系２７についても、複数の同一のコンデンサーミラーを配置したコンデンサーミラーユニットを設け、使用しているコンデンサーミラー光学系が加熱された場合、反射型フライアイ光学系等の場合と同様に交換する機構を設けることも可能である。同様にコレクターミラー２２についても、複数の同一のコレクターミラーを配置したコレクターミラーユニットを設け、使用しているコレクターミラーが加熱された場合、フライアイミラー等の場合と同様に交換する機構を設けることも可能である。
【００７７】
加熱により交換されたミラーは、その後はＥＵＶ光が照射されないため、そのまま放置することにより冷却される。冷却された後は再度使用可能となり、ミラーの交換を繰り返すことにより、長期間安定的にＥＵＶ光を供給することができる。
【００７８】
更に、交換されたミラーを水冷機構により冷却することにより、短時間でミラーを冷却することができるが、特に真空中ではミラーにためられた熱が放出され難いことから、短時間の冷却は重要である。
【００７９】
以上の照明光学装置より得られる照明は、露光装置の照明として利用される。
【実施例４】
【００８０】
本実施例は、図８に示されるように斜入射型ミラーの他一部多層膜ミラーを用いた構成の照明光学装置である。
本実施例では、ＥＵＶ光源３１から発生したＥＵＶ光は、コレクターミラー３２ａにより、隔壁３３上のピンホールＰに集光される。コレクターミラー３２ａは、リボルバー形式のコレクターミラーユニット３２に収納されており、各々のコレクターミラーはモリブデンにより形成された斜入射型ミラーである。
コレクターミラーユニット３２内には、２組の同一のコレクターミラーが収納されており、使用しているコレクターミラー３２ａが高温になり照明状態が変化し始めたら、別の同一のコレクターミラーに交換する
隔壁３３に設けられたピンホールＰから射出されたＥＵＶ光は、リボルバー形式の反射型フライアイ光学系ユニット３５に入射する。反射型フライアイ光学系ユニット３５には２組の同一の多層膜ミラーからなる反射型フライアイ光学系３５ａが設置されている。この多層膜ミラーはＭｏとＳｉを所定の膜厚で４０層積層形成されたものである。
【００８１】
反射型フライアイ光学系ユニット３５内では、使用している反射型フライアイ光学系３５ａが高温になり照明状態が変化し始めたら、別の同一の反射型フライアイ光学系に交換する。尚、反射型フライアイ光学系ユニット３５とには、変形照明用の遮光機構ユニット３６が設けられ、これによっても変形照明を形成することが可能である。
【００８２】
反射型フライアイ光学系ユニット３５から射出したＥＵＶ光束は、リボルバー形式のコンデンサーミラーユニット３７に入射する。コンデンサーミラーユニット３７には２組の同一の多層膜ミラーからなるコンデンサーミラー光学系３７ａが設置されている。この多層膜ミラーもＭｏとＳｉを所定の膜厚で４０層積層形成されたものである。
【００８３】
コンデンサーミラーユニット３７内でも同様に使用しているコンデンサーミラー光学系３７ａが高温になり照明状態が変化し始めたら、別の同一のコンデンサーミラー光学系に交換する。コンデンサーミラーユニット３７から射出したＥＵＶ光束は、この後マスク３８を照明する。
【００８４】
本実施例においても加熱により交換されたミラーは、そのまま放置することにより冷却され、冷却後は再度使用されるため、ミラーの交換を繰り返すことにより、長期間安定的にＥＵＶ光を供給する光源となる。
【００８５】
また、放置では時間がかかるため水冷を行うことや、光学的センサー、熱的センサーを設けて自動的に交換できるような機構とすることは、実施例３の場合と同様である。
多層膜ミラーの場合、低反射率で熱吸収が大きく、又、多層膜ミラーは膜を積層膜であることから、このような交換機構は特に効果がある。
【００８６】
尚、反射型フライアイ光学系ユニット３５、コンデンサーミラーユニット３７における交換機構では、熱対策の場合のみならず、所望の照明を行うためにも用いることが可能であり、この場合、各々のユニット３５、３７に収められているミラーは、各々異なるミラーが収められている。
【実施例５】
【００８７】
上述の実施例１から４に係る照明光学装置含む露光装置により、マイクロデバイスを露光する方法について以下に説明する。この露光装置は、照明光学装置によってマスク(またはレチクル)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。この露光装置を用いて感光性基板としてのウエ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を図９のフローチャートに基づき説明する。
【００８８】
先ず、図９のステップ１０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される、次のステップ１０２において、その１ロットのウエ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１０３において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系(投影光学モジュール)を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ１０４において、その１ロットについてウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ１０５において、その１ロットのウエ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、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤに回路パターンの形成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であっても露光することができる。
【００８９】
また、上述の実施形態の露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】は、第１実施例に係る照明光学装置の構成を示す図である。
【図２】は、従来のＥＵＶ照明光学装置を示す図である。
【図３】は、本発明に係る照明光学装置全体の構成を示す図である。
【図４】は、斜入射型の反射型フライアイ光学系の概念を示す図である。
【図５】は、第３実施例に係る照明光学装置の構成を示す図である。
【図６】は、第３実施例に係る照明光学装置に用いられる２極照明をするために用いられるコリメーターミラーを示す図である。
【図７】は、複数の遮光板が搭載された遮光機構ユニットを示す図である。
【図８】は、第４実施例に係る照明光学装置の構成を示す図である。
【図９】は、本発明に係る投影露光装置によりマイクロデバイスを作製するプロセスを示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  ＥＵＶ光源
２  コレクターミラー
３  容器
４  コリメーターミラーユニット
５  反射型フライアイ光学系
６  ターレット
７  コンデンサーミラー
８  レチクル
Ｐ  ピンホール
【図１】
2005223007.tif 000003
【図２】
2005223007.tif 000004
【図３】
2005223007.tif 000005
【図４】
2005223007.tif 000006
【図５】
2005223007.tif 000007
【図６】
2005223007.tif 000008
【図７】
2005223007.tif 000009
【図８】
2005223007.tif 000010
【図９】
2005223007.tif 000011