【手続補正書】
【提出日】平成19年3月16日(2007.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を用いてパターンが形成されたマスクを照明する照明装置であって、
入射面における複数の領域を透過する光の偏光状態を設定する位相変換部と、
前記マスクに照射される光束が斜めに入射するように前記位相変換部の前記入射面に光強度分布を形成する回折光学素子と、
前記照明装置の光路において、前記光源と前記位相変換部との間に配置されている複屈折部材と、
前記複屈折部材を駆動する駆動機構とを有し、
当該駆動機構が前記複屈折部材を駆動し、前記位相変換部に入射する光の偏光状態を調整することによって、前記複数の領域を透過する光の偏光状態が一括して制御されることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記複屈折部材は、前記照明装置の光路において、前記光源と前記回折光学素子との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記位相変換部は複数の位相板を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記位相変換部は中心角が４５°の位相板を８つ有することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記複屈折部材は複屈折性結晶板であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記位相変換部は、共軸の少なくとも４枚以上の放射状に配置されたλ／４位相板を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記位相変換部を透過した光の偏光状態を検出するセンサーユニットと、
当該センサーユニットの検出結果に応じて前記駆動機構を動作させるドライバとを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
マスクを照明する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明装置と、
マスクのパターンを被処理体に投影する投影光学系を有することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項８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、
前記露光された前記被処理体を現像するステップとを有するデバイス製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の一側面としての照明装置は、光源からの光を用いてパターンが形成されたマスクを照明する照明装置であって、入射面における複数の領域を透過する光の偏光状態を設定する位相変換部と、前記マスクに照射される光束が斜めに入射するように前記位相変換部の前記入射面に光強度分布を形成する回折光学素子と、前記照明装置の光路において、前記光源と前記位相変換部との間に配置されている複屈折部材と、前記複屈折部材を駆動する駆動機構とを有し、当該駆動機構が前記複屈折部材を駆動し、前記位相変換部に入射する光の偏光状態を調整することによって、前記複数の領域を透過する光の偏光状態が一括して制御されることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態の照明装置１００を備えた露光装置１について、添付図面を参照して説明する。ここで、図１は、露光装置１の概略ブロック図である。露光装置１は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク２００に形成された回路パターンを被露光体（プレート）４００に露光する投影露光装置である。露光装置１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、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスク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」とは、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。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
照明光学系は、所定の照度を確保しつつ所望の直線偏光で構成される変形照明でマスク２００を照明する光学系であり、引き回し光学系１０４と、ビーム整形光学系１０６と、偏光制御手段１０８と、位相調整手段１１０と、射出角度保存光学素子１２０と、リレー光学系１２４と、多光束発生手段１３０と、回折光学素子１４０と、リレー光学系１５０と、アパーチャ１５２と、ズーム光学系１６と、位相変換素子１６０と、多光束発生手段１７０と、開口絞り１７２と、照射手段１７７とを含む。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
引き回し光学系１０４は、光源１０２からの光束を偏向してビーム整形光学系１０６に導光する。ビーム整形光学系１０６は、例えば、複数のシリンドリカルレンズを備えるビームエクスパンダ等を使用することができ、レーザー光源からの平行光の断面形状の寸法の縦横比率を所望の値に変換する（例えば、断面形状を長方形から正方形にするなど）ことによりビーム形状を所望のものに整形する。ビーム整形光学系１０６は、後述する多光束発生手段としてのハエの目レンズ１２０を照明するのに必要な大きさと発散角を持つ光束を形成する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
偏光制御手段１０８は、直線偏光子などから構成され、不要な偏光成分を除去する機能を有する。ＡｒＦエキシマレーザーなどのレーザーを光源１０２が使用する場合、射出される光束はほぼ直線偏光となっており、引き回し光学系１０４によって多少の偏光面の乱れが生じたとしても、直線偏光が支配的な光束として偏光制御手段１０８に入射する。偏光制御手段１０８は、透過可能な直線偏光方向と入射光束の支配的な偏光方向を一致させるようにし、入射光束が不要な偏光成分を有している場合にこれを除去する機能を有する。偏光制御手段１０８にて遮光される偏光を最小限とすることで，効率良く所望の直線偏光を取り出すことができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
位相調整手段１１０は、偏光制御手段１０８によって直線偏光となった光束を位相調整手段１１０により円偏光に変換する。位相調整手段１１０は、直線偏光を円偏光又はほぼ円偏光に変換する位相板として機能し、図２に示すように、２枚の水晶から成る水晶ブロック１１２と、ウェッジ型水晶板１１４及びこの水晶板１１４を微動させる微動機構１１６とを有する。水晶ブロック１１２とウェッジ型水晶板１１４とは、複屈折性結晶であり、その光学軸は同一方向に揃えてある。微動機構１１６は、マイクロメータヘッド等から構成される。ここで、図２は、位相調整手段１１０及びその近傍の光路を示す概略ブロック図である。同図において、参照符号１０８の両側上側にある線は、模式的な光束の偏光状態を示している。１０８の左側の線は偏光方向が紙面に平行であることを示しており、黒丸は紙面に垂直な偏光成分が存在することを示している。これは上述の「不要な偏光成分」に相当する。光束が偏光制御手段１０８を通過すると偏光制御手段１０８の右側の紙面に平行な偏光成分のみが位相調整手段１１０に入射し，位相調整手段１１０の右側で円偏光になっていることを示している。位相調整手段１１０と射出角度保存光学素子１２０の回転矢印は円偏光を示している。なお、これは単なる一実施例であって位相調整手段１１０の左側で偏光方向が紙面に平行であることは必須の要件ではない。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
射出角度保存光学素子１２０の射出面と多光束発生手段１３０の入射面は、リレー光学系１２４により互いにフーリエ変換面の関係（物体面と瞳面又は瞳面と像面の関係）となっている。図２に示す射出角度１２２はマイクロレンズアレイを構成するレンズ素子の射出ＮＡで固定されていることから、入射光束の光軸が変動したとしても、多光束発生手段１３０の入射面に入射する光束の分布は面内で常に同じ位置に固定され、ケーラー照明条件により多光束が重畳されて均一な照度分布となっている。また，均一照明領域１２６の形状は、射出角度保存光学素子１２０を構成する微小レンズの外形状と相似である。本実施例においては、射出角度保存光学素子１２０は、ハニカム構造を持つマイクロレンズアレイであるので、照明領域１２６はほぼ正六角形形状をしている。
多光束発生手段１３０は、オプティカルインテグレータ（複数の微小レンズより構成されるハエの目レンズやファイバー束等）からなり、その射出面は複数の点光源から成る光源面を形成している。各微小レンズは回折光学素子で形成されていてもよいし、基板上にエッチング加工で形成されたマイクロレンズアレイでもよい。本実施例において多光束発生手段とは、複数の光学軸を有し、且つ、各々の光学軸を中心として有限な面積の領域を有し、各々の領域において各々１つの光束が特定できるような光学素子をいう。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図２に示すように、多光束発生手段１３０から円偏光で射出される光束の射出角度１３４は、レンズ素子の射出ＮＡで固定されていることから一定である。各レンズ素子から所望の射出角度１３４で射出された光束は、円偏光として回折光学素子１４０に導入される。この時、回折光学素子１４０は、光束の収束点１３２の位置から少し外れた位置に配置されて射出角度１３４を持つ入射光束で照明される。その状態を、図３を参照して説明する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
光スポット１４３及び１４４の大きさは、図２における回折光学素子１４０と収束点１３２との相対距離によって変動する。この相対距離を大きくすることによって、例えば、図３（ｂ）に示すように、光スポット１４４のサイズを大きくとることによって、回折光学素子面１４２上で各スポットが互いに重なり合う構成としてもよい。このように、回折光学素子１４０と収束点１３２の相対距離を設定することにより、回折光学素子面１４２上でのエネルギー集中による部材の破損を防ぐことができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
回折光学素子１４０の再生像として得られる所望の照度分布（有効光源分布）は、図５（ａ）に示す輪帯分布、図５（ｂ）に示す四重極分布、図５（ｃ）に示す二重極分布など、露光しようとするパターンに対して好適な分布を含むが、これらに限定されるものではない。これらの照度分布は図１のアパーチャ１０ａに再生像として生成され、ズーム光学系１５６により所望の倍率に変倍して多光束発生手段１７０の入射面に投影される。この結果、変形照明を提供し、解像性能の向上を達成する。本実施例は、位相型の回折光学素子１４０に円偏光を入射し、回折では偏光面は保持されるので、有効光源分布は円偏光からなる光束により形成されている。また、図５（ａ）乃至図５（ｃ）に示す有効光源分布を形成する複数個の回折光学素子を、図１のターレット１４１のような切り替え手段により切り替えることによって、照明条件を容易に変更することが可能である。なお、通常照明時において偏光制御する必要がない場合は，位相変換素子１６０を切替によって外してもよい。
リレー光学系１５０は、回折光学素子１４０により、計算された振幅変調ないしは位相変調を受けて回折した光束を、アパーチャ１５２に強度がほぼ均一な有効光源分布１５４を形成する。回折光学素子１４０とアパーチャ１５２の位置は、互いにフーリエ変換面の関係になるように配置されており、この関係により、回折光学素子１４０の任意の一点から発散した光は有効光源分布１５４全体に寄与する。即ち、図３（ａ）及び図３（ｂ）において、光スポット１４３及び１４４を形成する任意の光束によって、スポット照射位置に関係なく、図５（ａ）乃至図５（ｃ）の変形照明に好適な有効光源分布１５４がアパーチャ１５２に形成される。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図２で示すように、ＣＧＨ１４０に入射する光束は射出角度１３４を有し、その角度に応じて有効光源分布１５４に若干のボケが生じる。しかし、そのボケ量は射出角度１３４により定義され、それを見込んで所望の有効光源分布１５４を形成するように、回折光学素子１４０を設計する。有効光源分布１５４は、ズーム光学系１５６により所望の倍率で変倍されて、多光束発生手段１７０の入射面上に位相変換素子１６０を介して均一光源像として投影される。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
以下、露光装置１の動作について説明する。光源１０２から出射した直線偏光からなる光束は引き回し光学系１０４により、ビーム整形光学系１０６に入射する。ビーム整形光学系１０６に入射した光束は、所定の形状に整形され、次いで、偏光制御手段１０８によって不要な直線偏光が除去される。次に、位相調整手段１１０によって直線偏光は円偏光に偏光され、次いで、射出角度保存光学素子１２０によって複数の点光源に分割される。次に、射出角度保存光学素子１２０を経た光束は、リレー光学系１２４を経て円偏光として多光束発生手段１３０に入射する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
多光束発生手段１３０から円偏光で射出される光束は射出ＮＡを維持したまま円偏光として回折光学素子１４０に入射し、所望の変形照明に変換される。回折光学素子１４０によって振幅変調又は位相変調された回折光はリレー光学系１５０を介してアパーチャ１５２に有効光源分布１５４を形成する。次いで、有効光源分布１５４は、ズーム光学系１５６によって変倍されて位相変換素子１６０によって直線偏光に変換されて多光束発生手段１７０に入射する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
照明装置１００は、マスク２００の被照射面が全体的に均一な照度分布となるように照明しているが、多光束発生手段１７０の射出面の各微小領域からの射出光束の射出角度を２方向で異なる角度とすることで被照射面上をスリット状に照明する構成とし、このスリット状の露光領域を走査することでプレート４００を露光してもよい。
光源１０２からの光束が外乱により微小変動しても、図２に示したように、射出角度保存光学素子１２０からの光束の射出角度１２２は保存されるので、多光束発生手段１３０への入射光束の位置は変化しない。即ち、照明領域１２６の位置は固定される。更に、多光束発生手段１３０からの光束の射出角度１３４も固定されていることから、実質的に回折光学素子１４０への入射光束には変動が無い。従って、マスク２００の被照射面上の照度分布への影響も無視できる程度に小さくなる。この結果、照明装置１００は、光源からの光束の変動に対して非常に安定した系となっている。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
図１１は、図１０のステップ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等によって形成する。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）ではウェハに感光材を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスク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。本実施形態の製造方法を用いれば、投影光学系１６０の結像性能を迅速かつ簡易に取得することができるので、露光のスループットも低下せず、また、波面収差が高精度に補正された投影光学系１６０を使用することができるので、従来は製造が難しかった高解像度のデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を経済性及び生産性よく製造することができる。また、このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物（中間、最終生成物）としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。