(57)【要約】極紫外光を照明光としてマスク２６を照明する照明光学装置であって、並列に配列された複数の要素光学系を有する反射型フライアイ光学系１６，２０と、並列に配列された複数の要素光学系を有する交換用反射型フライアイ光学系１１６，１２０と、前記反射型フライアイ光学系１６，２０と前記交換用反射型フライアイ光学系１１６，１２０を交換するフライアイ光学系交換手段とを備え、前記反射型フライアイ光学系１６，２０の要素光学系は前記交換用反射型フライアイ光学系１１６，１２０の要素光学系と異なる焦点距離を有し、前記反射型フライアイ光学系１６，２０の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離の比率と、前記交換用反射型フライアイ光学系１１６，１２０の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離の比率が一定である。
2004090955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極紫外光を照明光としてマスクを照明する照明光学装置であって、
並列に配列された複数の要素光学系を有する反射型フライアイ光学系と、
並列に配列された複数の要素光学系を有する交換用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と前記交換用反射型フライアイ光学系を交換するフライアイ光学系交換手段とを備え、
前記反射型フライアイ光学系の要素光学系は前記交換用反射型フライアイ光学系の要素光学系と異なる焦点距離を有し、
前記反射型フライアイ光学系の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離の比率と、前記交換用反射型フライアイ光学系の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離の比率が一定であることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
前記フライアイ光学系交換手段は、前記反射型フライアイ光学系及び前記反射型フライアイ光学系の前段に位置する光学部材を前記交換用反射型フライアイ光学系及び前記交換用反射型フライアイ光学系の前段に位置する交換用光学部材に交換することを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項３】
極紫外光を照明光としてマスクを照明する照明光学装置であって、
並列に配列された複数の要素光学系を有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と前記マスクとの間に配置されたコンデンサー光学系とを備え、
前記コンデンサー光学系の焦点距離をＦｃｏｎ、前記マスク上の露光範囲の最長横幅をｗｍとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする照明光学装置。
Ｆｃｏｎ  ＞  ８ｗｍ
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明光学装置
と、
マスクのパターン像を感光性基板上に形成する反射型投影光学系と、
を備えることを特徴とする投影露光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の投影露光装置を用いた露光方法において、
前記照明光学装置により前記マスクを照明する照明工程と、
前記反射型投影光学系により前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に投影する投影工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、半導体集積回路の製造等に用いられる照明光学装置、該照明光学装置を用いた投影露光装置及び該投影露光装置を用いた露光方法に関するものである。
【背景技術】  近年、ＥＵＶ（ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａ  ｖｉｏｌｅｔ、極紫外）と呼ばれる波長約５〜４０ｎｍの領域の露光光を用いてマスクのパターン像を感光性基板上に投影露光する投影露光装置の実用化が進められている。ＥＵＶＬ（極紫外リソグラフィー）用照明光学装置には、ＥＵＶ光が透過屈折部材（ガラス、透過性結晶等）を透過しないため、反射光学部材が使用される。ＥＵＶＬ用照明光学装置として、反射型フライアイ光学系を用いた照明光学装置が提案されている（例えば、特開平１１−３１２６３８号公報参照）。
特開平１１−３１２６３８号公報に記載されている照明光学装置によれば、図７に示すように、非ＥＵＶ光レーザ光源２０１より射出して集光光学系２０２により集光された光束をノズル２０３より供給されるターゲット物質に当てることによりＥＵＶ光源２０４が得られる。ＥＵＶ光源２０４より発したＥＵＶ光は、集光鏡２０５により集光され、引き回し光学系２０６により反射されて、凹面鏡が多数並列に配列された光学素子である入射側反射型フライアイ光学系２０７に入射する。次に、入射側反射型フライアイ光学系２０７にて波面分割された多数の光束は、可変可能な開口部を有する開口絞り２０８を介して、凹面鏡が多数並列に配列された光学素子である射出側反射型フライアイ光学系２０９により反射され、再び開口絞り２０８を介して、ミラー２１０に入射する。ミラー２１０で反射された光束は、光学系２１１により集光され、マスク２１２を照射する。照射されたマスク２１２のパターン像は、投影光学系２１３を介して、ウエハ（感光性基板）２１４に投影露光される。
なお、開口絞り２０８は、射出側反射型フライアイ光学系２０９の反射面側近傍に配置されており、マスク２１２上での照明光の開口数を決定するためのものである。即ち、開口絞り２０８の開口部を変化させることにより、さまざまな露光パターンに最適な照明光の開口数を提供する。
ところで、特開平１１−３１２６３８号公報に記載されている投影露光装置において、照明光学装置内の反射型フライアイ光学系２０７，２０９がその機能を十分に発揮するためには、反射型フライアイ光学系２０７，２０９の要素光学系が開口絞り２０８の開口部内に少なくとも４列以上、望ましくは６列以上配列される必要がある。従って、さまざまな露光パターンに最適な照明光の開口数を提供するために開口絞り２０８の開口部の可変範囲を広く設定した場合には、開口絞り２０８の開口部が最小の時においても射出側反射型フライアイ光学系２０９を構成する要素光学系の数を十分に確保する必要がある。
ここで、図８Ａは、開口絞り２０８の開口部を最小にして、射出側反射型フライアイ光学系２０９の要素光学系を必要数だけ配列させたものを示す正面図である。図８Ａに示すように、開口絞り２０８の開口部を最小にした状態で射出側反射型フライアイ光学系２０９の要素光学系を必要数だけ配列させるためには、要素光学系のサイズを小さくする必要がある。また、図８Ｂは、図８Ａに示すサイズの小さい要素光学系により構成された射出側反射型フライアイ光学系２０９を用いて、開口絞り２０８の開口部を大きくしたものを示す正面図である。図８Ｂに示すように、開口絞り２０８の開口部内に莫大な数の要素光学系が配列されることになる。
また、入射側反射型フライアイ光学系２０７と射出側反射型フライアイ光学系２０９との間隔が短い場合に、射出側反射型フライアイ光学系２０９により反射された光束を入射側反射型フライアイ光学系２０７に入射しないように射出させるために、光束を極度に斜めから射出側反射型フライアイ光学系２０９に入射させる必要がある。しかしながら、ＥＵＶ用投影露光装置に用いられる反射型フライアイ光学系２０７，２０９等の反射光学部材に被覆されるＥＵＶ用反射膜の反射率は、その反射面に対する入射光の入射角度が垂直であるか又はほとんど水平である場合以外については、垂直又は水平である場合に比較して低下する。特に、入射角度が４５°近傍では極度に反射率が低下する。従って、入射側反射型フライアイ光学系２０７と射出側反射型フライアイ光学系２０９との間隔は、反射型フライアイ光学系２０７，２０９の外径に対して十分に長くする必要がある。ここで、露光範囲を変化させることなく入射側反射型フライアイ光学系２０７と射出側反射型フライアイ光学系２０９との間隔を長くするためには、開口絞り２０８の開口部内の要素光学系の数を極力減少させることにより要素光学系の焦点距離を長くする必要がある。
さまざまな露光パターンに最適な照明光の開口数に対応するために開口絞り２０８の開口部の可変範囲を広く設定するためには、開口絞り２０８の開口部が最小の状態に合わせて反射型フライアイ光学系２０７，２０９の要素光学系のサイズを小さくし、要素光学系の数を増加させる必要がある。一方、ＥＵＶ用反射膜の高反射率を維持するためには、光束が反射型フライアイ光学系２０７，２０９に入射角度４５°近傍で入射しないように反射型フライアイ光学系２０７，２０９の要素光学系の焦点距離を長くし、その要素光学系の数を減少させる必要がある。
この発明の課題は、ＥＵＶ光を照明光とした場合に、マスクに最適な照明光を供給することができる照明光学装置、該照明光学装置を用いた投影露光装置及び該投影露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【発明の開示】
この発明の照明光学装置は、極紫外光を照明光としてマスクを照明する照明光学装置であって、並列に配列された複数の要素光学系を有する反射型フライアイ光学系と、並列に配列された複数の要素光学系を有する交換用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と前記交換用反射型フライアイ光学系を交換するフライアイ光学系交換手段とを備え、前記反射型フライアイ光学系の要素光学系は前記交換用反射型フライアイ光学系の要素光学系と異なる焦点距離を有し、前記反射型フライアイ光学系の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離の比率と、前記交換用反射型フライアイ光学系の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離の比率が一定であることを特徴とする。
また、この発明の照明光学装置は、前記フライアイ光学系交換手段が前記反射型フライアイ光学系及び前記反射型フライアイ光学系の前段に位置する光学部材を前記交換用反射型フライアイ光学系及び前記交換用反射型フライアイ光学系の前段に位置する交換用光学部材に交換することを特徴とする。
この照明光学装置によれば、交換用反射型フライアイ光学系を備えており照明光学装置の反射型フライアイ光学系を適宜交換することができる。従って、マスクのパターンに最適な照明光の開口数を有している反射型フライアイ光学系を備えた照明光学装置を提供することができる。
また、この発明の照明光学装置は、極紫外光を照明光としてマスクを照明する照明光学装置であって、並列に配列された複数の要素光学系を有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と前記マスクとの間に配置されたコンデンサー光学系とを備え、前記コンデンサー光学系の焦点距離をＦｃｏｎ、前記マスク上の露光範囲の最長横幅をｗｍとするとき、Ｆｃｏｎ＞８ｗｍの条件を満足することを特徴とする。
この照明光学装置によれば、コンデンサー光学系の焦点距離をＦｃｏｎ、マスク上の露光範囲の最長横幅をｗｍとしたときＦｃｏｎ＞８ｗｍの条件を満足するようにコンデンサー光学系の焦点距離を十分に長くした場合には、光束が反射型フライアイ光学系に極めて斜めに入射することを防ぐことができるため、フライアイ光学系に被覆されている反射膜の高反射率を維持することができる。
また、この発明の投影露光装置は、この発明の照明光学装置と、マスクのパターン像を感光性基板上に形成する反射型投影光学系とを備えることを特徴とする。
この投影露光装置によれば、この発明の照明光学装置を備えているため、交換用反射型フライアイ光学系を備えており照明光学装置の反射型フライアイ光学系を適宜交換することができる。従って、マスクのパターンに最適な照明光の開口数を有している反射型フライアイ光学系を設置し投影露光することができるため、高解像度及び十分な露光光強度を有する投影露光装置を提供することができる。
また、この発明の露光方法は、この発明の投影露光装置を用いた露光方法において、前記照明光学装置により前記マスクを照明する照明工程と、前記反射型投影光学系により前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に投影する投影工程とを含むことを特徴とする。
この露光方法によれば、この発明の照明光学装置を備えた投影露光装置を用い、その照明光学装置が露光パターンに最適な照明光の開口数を有しているため、微細な露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、この発明の実施の形態にかかる投影露光装置の構成図である。
図２Ａは、この発明の実施の形態にかかる入射側反射型フライアイ光学系の構成を示す正面図である。
図２Ｂは、この発明の実施の形態にかかる射出側反射型フライアイ光学系の構成を示す正面図である。
図３Ａは、この発明の実施の形態にかかる反射型フライアイ光学系の要素光学系の横幅を説明するための図である。
図３Ｂは、この発明の実施の形態にかかるマスクの照明範囲の横幅を説明するための図である。
図４Ａは、この発明の実施の形態にかかる開口絞りを通した射出側反射型フライアイ光学系を示す正面図である。
図４Ｂは、この発明の実施の形態にかかる交換用開口絞りを通した交換用射出側反射型フライアイ光学系を示す正面図である。
図５は、この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
図６は、この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
図７は、従来の投影露光装置の構成図である。
図８Ａは、従来の開口絞りを通した射出側反射型フライアイ光学系を示す正面図である。
図８Ｂは、従来の別の開口絞りを通した射出側反射型フライアイ光学系を示す正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。図１は、この発明の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。
この投影露光装置には、約５〜４０ｎｍの波長の露光光を射出する光源２が備えられている。この光源２は、ＹＡＧ（ｙｔｔｒｉｕｍ  ａｌｍｉｎｕｍ  ｇａｒｎｅｔ）レーザ光源４から射出したレーザ光を集光光学系６で集光し、ノズル８より供給される高濃度のガスターゲットに当てることにより得られる点状のＥＵＶ（ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａ  ｖｉｏｌｅｔ、極紫外）光源である。なお、ＥＵＶ光源から射出するＥＵＶ波長の光は大気を透過できないため、装置全体は真空チャンバ１０に格納されている。
光源２から射出した光束は、集光鏡１２により集光され集光光学系１４に入射する。集光光学系１４により反射され略平行に変換された光束は、凹面鏡である要素光学系が複数並列に配列された入射側反射型フライアイ光学系１６に入射する。入射側反射型フライアイ光学系１６に入射した光束は、入射側反射型フライアイ光学系１６で反射され、開口絞り１８を介して、凹面鏡である要素光学系が複数並列に配列された射出側反射型フライアイ光学系２０に入射する。射出側反射型フライアイ光学系２０に入射した光束は、射出側反射型フライアイ光学系２０で反射され、開口絞り１８を介してミラー２２に入射する。ミラー２２に入射した光束は、ミラー２２で反射され、コンデンサーミラー（コンデンサー光学系）２４に入射して、コンデンサーミラー２４で反射され、マスク２６上で集光する。なお、開口絞り１８は照明光の開口数を決定するものであり、ミラー２２は光束の進行方向を変えるための平面鏡である。
図２Ａは入射側反射型フライアイ光学系１６、図２Ｂは射出側反射型フライアイ光学系２０を示す正面図である。入射側フライアイ光学系１６のそれぞれの要素光学系１６ａ及び射出側反射型フライアイ光学系２０のそれぞれの要素光学系２０ａは、一対一に対応した状態でそれぞれ配列されており、同一の焦点距離を有している。入射側反射型フライアイ光学系１６に入射した光束は、入射側反射型フライアイ光学系１６のそれぞれの要素光学系１６ａにより波面分割される。入射側反射型フライアイ光学系１６により波面分割された多数の光束は、開口絞り１８を介して、射出側反射型フライアイ光学系２０に入射し、射出側反射型フライアイ光学系２０のそれぞれの要素光学系２０ａは、波面分割された個々の光束を１本ずつ受ける。ここで、入射側反射型フライアイ光学系１６の要素光学系１６ａとマスク２６上の被露光面とは共役となるように配置されているため、射出側反射型フライアイ光学系２０がケーラー照明における面光源となる。反射型フライアイ光学系１６，２０により波面分割されて射出する光束は、マスク２６上で重畳することによりマスク２６上における高照度均一性を実現することができる。
ここで、反射型フライアイ光学系１６，２０に被覆されるＥＵＶ用反射膜の反射率は、その反射面に対する入射光の入射角度が垂直であるか又はほとんど水平である場合以外については、垂直又は水平である場合に比較して低下する。特に、入射角度が４５°近傍では極度に反射率は低下する。反射型フライアイ光学系１６，２０に光束が極めて斜め方向から入射しないようにするために、入射側反射型フライアイ光学系１６と射出側反射型フライアイ光学系２０との間隔をそれぞれの反射型フライアイ光学系１６，２０の外径に対して十分に長くする必要がある。即ち、開口絞り１８の開口部直径をＤ、反射型フライアイ光学系１６，２０の焦点距離をＦｆｌｙとすると、数式１の条件を満足することが望ましい。
2004090955.tif 000003
また、射出側反射型フライアイ光学系２０を構成する要素光学系２０ａは、開口絞り１８の開口部内に少なくとも４列以上配列されることが望ましいことから、入射側反射型フライアイ光学系１６を構成する要素光学系１６ａの横幅をｗｆ（図３Ａ参照）とすると、数式２の条件を満足することが望ましい。
2004090955.tif 000004
ここで、マスク２６の照明範囲の横幅をｗｍ（図３Ｂ参照）、コンデンサーミラー２４の焦点距離をＦｃｏｎとすると、数式３の関係が成り立つ。
2004090955.tif 000005
更に、数式１に数式３を代入し、次に、数式２を代入すると、数式４の関係が成り立つ。
2004090955.tif 000006
従って、射出側反射型フライアイ光学系２０に入射光が極めて斜めに入射しないようにするためには、数式４を満足するように、コンデンサーミラー２４の焦点距離を十分に長くする必要がある。
マスク２６の表面には、所定の回路パターンが形成されており、このマスク２６は、水平平面内に沿って２次元的に移動可能なマスクステージ（図示せず）に保持されている。このマスク２６により反射された光束は、反射型投影光学系２８を介してレジストが塗布された感光性基板３０上に結像される。そして感光性基板３０上には、円弧状のマスク２６のパターン像が投影転写される。なお、感光性基板３０は、水平平面内に沿って２次元的に移動可能な基板ステージ（図示せず）に保持されている。マスクステージ及び基板ステージを互いに反対方向へ移動させることにより、マスク２６上に形成されているパターン全体が反射型投影光学系２８を介して感光性基板３０上に走査露光される。
また、反射型フライアイ光学系１６，２０の前段に位置している集光光学系（光学部材）１４、入射側反射型フライアイ光学系１６、開口絞り１８及び射出側反射型フライアイ光学系２０を格納しているフライアイセットＡは、反射型フライアイ光学系１１６，１２０の前段に位置している交換用集光光学系（交換用光学部材）１１４、交換用入射側反射型フライアイ光学系１１６、交換用開口絞り１１８及び交換用射出側反射型フライアイ光学系１２０を格納している交換用フライアイセットＢと交換できるように構成されている。フライアイセットＡ及び交換用フライアイセットＢは、水平平面内に沿って２次元的に移動可能なフライアイセットステージ（図示せず）に保持されている。制御部３２は、マスクステージに保持されるマスク２６が変更される際に、予め記憶されている変更されたマスク２６のそのパターンにおける最適な照明光の開口数を読み込み、交換装置３４に制御信号を送信する。交換装置３４は、制御部３２より送信された制御信号に基づいて、フライアイセットステージを移動させることにより最適な照明光の開口数を有するフライアイセットの設置を行なう。
図４Ａ及び図４Ｂは、開口絞りを通した射出側反射型フライアイ光学系を示す正面図である。図４Ａは、フライアイセットＡにおける開口絞り１８を通した射出側反射型フライアイ光学系２０を示す正面図である。図４Ｂは、交換用フライアイセットＢにおける交換用開口絞り１１８を通した交換用射出側反射型フライアイ光学系１２０を示す正面図である。図４Ａに示すように、射出側反射型フライアイ光学系２０の入射光学面の有効径が小さい場合、即ち、開口絞り１８の開口部直径が小さい場合には、射出側反射型フライアイ光学系２０はサイズの小さい要素光学系で構成されている。即ち、射出側反射型フライアイ光学系２０の要素光学系の焦点距離は小さくなっている。一方、図４Ｂに示すように、交換用射出側反射型フライアイ光学系１２０の入射光学面の有効径が大きい場合、即ち、交換用開口絞り１１８の開口部直径が大きい場合には、交換用射出側反射型フライアイ光学系１２０はサイズの大きい要素光学系で構成されている。即ち、交換用射出側反射型フライアイ光学系１２０の要素光学系の焦点距離は大きくなっている。
ここで、フライアイセットＡにおける射出側反射型フライアイ光学系２０の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離との比率と、交換用フライアイセットＢにおける交換用射出側反射型フライアイ光学系１２０の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離との比率とは、一定である。フライアイ光学系がその機能をはたす為には、「最低限の数」の要素光学系が必要である。「最低限の数」は、その装置の仕様やフライアイ光学系に入射する光束の強度分布によって異なるが、半導体パターン露光装置の照明系としては、照明開口絞りの直径内に少なくとも４列以上、望ましくは６列以上、要素光学系が並ぶ必要がある。
開口が小さくなるときにあわせて、要素光学系が必要数だけ並ぶよう、個々の要素光学系のサイズを決定すると、開口が大きくなったときには、莫大な数の要素光学系が並ぶこととなる。図８Ａは、開口が小さくなるときに合わせて要素光学系のサイズを決めた射出側反射型フライアイ光学系２０９を、開口絞り２０８を通して観察した図を示している。図８Ｂは開口絞り２０８の開口を大きなものに切り替えた際の図を示している。図８Ｂは、前述の莫大な数の要素光学系が並んだ例である。
ここで、入射側反射型フライアイ光学系と射出側反射型フライアイ光学系の間隔は、それぞれの外径に対して十分放しておきたい。なぜなら、外径に対して間隔が狭いと、往復する光束の分離の為、フライアイ光学系に対して極めて斜めに光束が入射しなければならなくなるからである。ＥＵＶ用の反射膜は、反射面に対して入射光が垂直であるか又はほとんど水平である場合以外は極めて反射率が悪くなる為、４５°近傍の入射角は極力避けねばならない。
そこで入射側反射型フライアイ光学系と射出側反射型フライアイ光学系の間隔を広げる為には、要素光学系の数を極力減らさなければならない。なぜなら、個々の要素光学系が小さくなっても露光範囲が変わらない為には、個々の要素光学系の焦点距離が短くなければならないからである。上述したように、入射側反射型フライアイ光学系の個々の要素光学系はマスク面と共役となる為、個々の要素光学系の焦点距離が短くなれば、入射側反射型フライアイ光学系と射出側反射型フライアイ光学系の間隔は狭めざるを得ない。
すなわち、特開平１１−３１２６３８号公報で提案されているシステムにおいては、光学的な照明条件の最適化という観点では、開口絞り２０８の開口の可変範囲を広くする為にフライアイ光学系の要素光学系の数を増やす必要があるが、現実的な系の設計解を得る為には極力要素光学系の数を減らす必要がある。この矛盾は、投影光学系２８の開口数が大きくなるほど、これに比例して照明光学系の開口数も大きくなる為、顕著となる。この発明は、この問題点を解決するものであり、上述の実施の形態はその例である。
すなわち、照明系の開口絞り２０８に大開口を使用する際には要素光学系のサイズを大きくし、開口絞り２０８に小開口を使用する際には要素光学系のサイズを小さくすることで、開口内の要素光学系の数と、入射側反射型フライアイ光学系と射出側反射型フライアイ光学系の間隔、という二つの要請を共に上手くバランスしている。しかも、要素光学系のサイズと要素光学系の焦点距離の比を一定とすることで、個々の要素光学系の光学的特性が同じになる為、いずれのフライアイセットを用いても、マスク（レチクル）上所定の領域のみを照明することができる。
なお、この実施の形態においては、フライアイセット及び１つの交換用フライアイセットを有する投影露光装置として説明したが、２つ以上の交換用フライアイセットを備えていてもよい。この場合には、複数のフライアイセットを水平平面内に沿って回転可能なフライアイセットステージに保持させ、そのフライアイセットステージを回転させることにより複数のフライアイセットのいずれか１つのフライアイセットを設置する。
また、この実施の形態においてはフライアイセットＡを交換用フライアイセットＢに交換したが、集光光学系１４を含めない反射型フライアイ光学系１６，２０及び開口絞り１８を、集光光学系１１４を含めない反射型フライアイ光学系１１６，１２０及び開口絞り１１８に交換してもよい。
この実施の形態にかかる投影露光装置によれば、交換用反射型フライアイ光学系を備えており照明光学装置の反射型フライアイ光学系を適宜交換することができる。従って、マスクのパターンに最適な照明光の開口数を有している反射型フライアイ光学系を備えた照明光学装置を用いて投影露光することができるため、開口絞りの可変範囲を広く設定した場合においてもフライアイ光学系に被覆されている反射膜の高反射率を維持することができ、高解像度及び十分な露光光強度を有する投影露光装置を提供することができる。
上述の実施の形態にかかる投影露光装置では、ＥＵＶ用照明光学装置によってマスクを照明し（照明工程）、反射型投影光学系を用いてマスクに形成されたパターン像を感光性基板に投影する（投影工程）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、この実施の形態にかかる投影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につき図５のフローチャートを参照して説明する。
先ず、図５のステップＳ３０１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Ｓ３０２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、マスク上のパターン毎に最適な照明光の開口数となるように適切なフライアイセットを設置し、ステップＳ３０３において、この実施の形態にかかる投影露光装置を用いて、マスク上のパターン像がその反射型投影光学系を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次投影露光される。その後、ステップＳ３０４において、その１ロットの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Ｓ３０５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。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、ウエハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
また、この実施の形態にかかる投影露光装置では、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。以下、図６のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図６において、パターン形成工程Ｓ４０１では、この実施の形態の投影露光装置を用いて、マスクのパターン毎に最適な照明光の開口数となるように適切なフライアイセットを設置し、マスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２へ移行する。
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
なお、本仕様書中に記載した、「反射型フライアイ光学系の要素光学系の入射光学面の有効径」とは、上記実施の形態の図３Ａ及び図３Ｂで示した要素光学系の横幅、Ｗｍ又はＷｆと呼称しているが、Ｗｍ又はＷｆに直交する方向の幅、あるいは斜め方向の幅を有効径と呼称してもよい。
この発明の照明光学装置によれば、交換用反射型フライアイ光学系を備えており照明光学装置の反射型フライアイ光学系を適宜交換することができる。従って、マスクのパターンに最適な照明光の開口数を有している反射型フライアイ光学系を備えた照明光学装置を提供することができる。
また、この発明の投影露光装置によれば、この発明の照明光学装置を備えているため、交換用反射型フライアイ光学系を備えており照明光学装置の反射型フライアイ光学系を適宜交換することができる。従って、マスクのパターンに最適な照明光の開口数を有している反射型フライアイ光学系を設置し投影露光することができるため、高解像度及び十分な露光光強度を有する投影露光装置を提供することができる。
また、この発明の露光方法によれば、この発明の照明光学装置を備えている投影露光装置を用い、その照明光学装置が露光パターンに最適な照明光の開口数を有しているため、微細な露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【産業上の利用可能性】  以上のように、この発明の照明光学装置、該照明光学装置を用いた投影露光装置及び該投影露光装置用いた露光方法は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスの製造に用いるのに適している。
【図１】
2004090955.tif 000007
2004090955.tif 000008
2004090955.tif 000009
2004090955.tif 000010
2004090955.tif 000011
2004090955.tif 000012
2004090955.tif 000013
【図５】
2004090955.tif 000014
【図６】
2004090955.tif 000015
【図７】
2004090955.tif 000016
2004090955.tif 000017
2004090955.tif 000018
【国際調査報告】
2004090955.tif 000019
2004090955.tif 000020
2004090955.tif 000021
2004090955.tif 000022
2004090955.tif 000023
2004090955.tif 000024