(57)【要約】【課題】  照明領域内の照度均一性を向上させることができる露光装置を提供する。【解決手段】  光源から射出した光束を波面分割する複数の反射光学要素からなる波面分割素子３５を用いて照明領域Ｍ上で波面分割された前記光束３２を重ね合わせて照明する照明光学系３３を備えた露光装置において、前記波面分割素子３５は、複数の入射側要素ミラー３５ａａを含む入射側光学系と、複数の射出側要素ミラー３５ｂｂを含む射出側光学系とを備え、前記複数の射出側要素ミラー３５ｂｂの少なくとも１つにより反射される前記光束３２の進行方向を変更する変更手段２５を備える。【選択図】  図１
2007234717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出した光束を波面分割する複数の反射光学要素からなる波面分割素子を用いて照明領域上で波面分割された前記光束を重ね合わせて照明する照明光学系を備えた露光装置において、
前記波面分割素子は、複数の入射側要素ミラーを含む入射側光学系と、複数の射出側要素ミラーを含む射出側光学系とを備え、
前記複数の射出側要素ミラーの少なくとも１つにより反射される前記光束の進行方向を変更する変更手段を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記照明領域を照明するための照明条件を変更する照明条件変更手段を備え、
前記変更手段は、前記照明条件変更手段により変更された前記照明条件に基づいて、前記複数の射出側要素ミラーの少なくとも１つに入射する前記光束の進行方向を変更することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記変更手段は、前記光束により照明される前記照明領域内の照度ムラを補正するように、前記複数の射出側要素ミラーの少なくとも１つに入射する前記光束の進行方向を変更することを特徴とする請求項１または請求項２記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で製造するための露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子回路の微細化に伴い、解像力を更に向上させるために、短い波長（１１〜１４ｎｍ）のＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている。この波長域では、従来のレンズのような透過屈折型の光学素子を使用できず、ミラー等の反射型の光学素子を使用し、マスクも反射型マスクを用いる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
反射型マスクを用いた露光装置が備える照明光学系は、光源から射出されたＥＵＶ光で反射型マスク上の照明領域内を均一に照明するためのものであり、反射型マスク上を均一に照明する手段として波面分割素子であるフライアイミラーを備えている。フライアイミラーは、反射型マスク面と光学的に共役な位置に配置される入射側フライアイミラーと、照明光学系の瞳面に配置される射出側フライアイミラーとを備えており、入射側フライアイミラー及び射出側フライアイミラーは、多数の要素ミラーを備えている。したがって、入射側フライアイミラーに入射したＥＵＶ光に照度ムラがあった場合においても、多数の要素ミラーのそれぞれに入射する光により形成される像が反射型マスク上で重なりあって投影されるため、反射型マスク上ではＥＵＶ光の照度ムラが平均化される。
【特許文献１】特開２００３−２２４０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の露光装置においては、入射側フライアイミラーに入射する光に大きな照度ムラが存在している場合、フライアイミラーを用いて光の照度ムラの平均化を行っても反射型マスク上の照明領域内の照度均一性を得るのは困難であった。また、入射側フライアイミラー及び射出側フライアイミラーを構成する多数の要素ミラーが十分に小さくない場合、射出側フライアイミラー近傍に設けられている瞳絞りの影響により反射型マスク上の照明領域内の照度均一性が悪化するという問題があった。即ち、射出側フライアイミラーの要素ミラーのうち瞳絞りの開口部と遮光部との境界に位置する要素ミラーがあった場合、この要素ミラーにより反射される光の一部が瞳絞りの遮光部により遮光され、瞳絞りの開口部を通過した光のみが反射型マスク上に到達するため、照度ムラが発生していた。
【０００５】
この発明の課題は、照明領域内の照度均一性を向上させることができる露光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の露光装置は、光源（３１）から射出した光束（３２）を波面分割する複数の反射光学要素（３５ａａ，３５ｂｂ）からなる波面分割素子（３５ａ，３５ｂ）を用いて照明領域上で波面分割された前記光束（３２）を重ね合わせて照明する照明光学系（３３）を備えた露光装置において、前記波面分割素子（３５ａ、３５ｂ）は、複数の入射側要素ミラー（３５ａａ）を含む入射側光学系と、複数の射出側要素ミラー（３５ｂｂ）を含む射出側光学系とを備え、前記複数の射出側要素ミラー（３５ｂｂ）の少なくとも１つにより反射される前記光束（３２）の進行方向を変更する変更手段（２５）を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の露光装置によれば、光源から射出した光束を波面分割する波面分割素子を構成する複数の射出側要素ミラーの少なくとも１つにより反射される光束の進行方向を変更する変更手段を備えているため、照明光学系により照明される領域（照明領域）の照度均一性を悪化させる要因となる光束を照明領域上に到達しないようにすることができ、照明領域の照度均一性を向上させることができる。したがって、照明光学系により照明されるパターンを基板上に良好に露光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図１は、実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。また、以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸が感光基板としてのウエハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直方向に設定される。この実施の形態では、ウエハＷを移動させる方向（走査方向）をＸ方向に設定している。
【０００９】
ＥＵＶ光源３１から射出したＥＵＶ光３２は、照明光学系３３を構成し、コリメータミラーして作用する凹面反射鏡３４を介してほぼ平行光束となり、オプティカルインテグレータ（波面分割素子）３５に入射する。
【００１０】
オプティカルインテグレータ３５は、入射側フライアイミラー（入射側光学系）３５ａ及び射出側フライアイミラー（射出側光学系）３５ｂを備えている。図２は、入射側フライアイミラー３５ａの構成を示す図である。図２に示すように、入射側フライアイミラー３５ａは、並列に配列されて後述するマスクＭ上を照明する照明領域と実質的に相似な円弧状の形状を有する多数の要素ミラー（入射側要素ミラー）３５ａａにより構成されており、マスクＭ面またはウエハＷ面と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されている。入射側フライアイミラー３５ａに入射した光束は、入射側フライアイミラー３５ａのそれぞれの要素ミラー３５ａａにより波面分割される。
【００１１】
入射側フライアイミラー３５ａに入射したＥＵＶ光は、入射側フライアイミラー３５ａにより反射され、射出側フライアイミラー３５ｂに入射する。図３は、射出側フライアイミラー３５ｂの構成を示す図である。図３に示すように、射出側フライアイミラー３５ｂは、並列に配列され矩形の形状を有する多数の要素ミラー（光学要素、射出側要素ミラー）３５ｂｂにより構成されており、後述する投影光学系ＰＬの瞳位置と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されている。図４に示すように、要素ミラー３５ｂｂは入射側フライアイミラー３５ａを構成する要素ミラー３５ａａと一対一に対応した状態で配列されており、各要素ミラー３５ａａに入射することにより波面分割された多数の光束は各要素ミラー３５ｂｂに入射する。したがって、射出側フライアイミラー３５ｂの射出側またはその近傍には、射出側フライアイミラー３５ｂを構成する要素ミラー３５ｂｂの数に応じた多数の集光点が形成され、二次光源が形成される。
【００１２】
また、射出側フライアイミラー３５ｂを構成する各要素ミラー３５ｂｂには、例えばピエゾアクチュエータ等の駆動部（変更手段）２５が接続されている。なお、駆動部２５は個々の要素ミラー３５ｂｂに対応して設けられているが、図１及び図３には１つの駆動部２５のみを図示している。駆動部２５を駆動させることにより要素ミラー３５ｂｂはチルトし、要素ミラー３５ｂｂにより反射されるＥＵＶ光の角度が変化する。図５は、チルトされた要素ミラー３５ｂｂ´及びチルトされていない要素ミラー３５ｂｂの構成を示す図である。チルトされていない要素ミラー３５ｂｂ及びチルトされた要素ミラー３５ｂｂ´に入射する光束Ａは、チルトされていない要素ミラー３５ｂｂにより反射されて図中矢印Ｂの方向に進行し、チルトされた要素ミラー３５ｂｂ´により反射されて図中矢印Ｂ´の方向に進行する。即ち、要素ミラー３５ｂｂ´をチルトさせることにより、要素ミラー３５ｂｂ´により反射される光束の進行方向は変化し、要素ミラー３５ｂｂ´により反射される光束Ｂ´はマスクＭ上に到達しなくなる。
【００１３】
要素ミラー３５ｂｂのそれぞれの駆動を制御することにより、各要素ミラー３５ｂｂにより反射されるＥＵＶ光のうち、マスクＭ上の照明領域内の照度ムラの発生要因となるＥＵＶ光をマスクＭ上に到達しないようにすることができる。例えば、図５に示す要素ミラー３５ｂｂ´により反射されるＥＵＶ光がマスクＭ上の照明領域内の照度ムラの発生要因となっている場合、要素ミラー３５ｂｂ´により反射されるＥＵＶ光はマスクＭ上に到達しないため、要素ミラー３５ｂｂ´により反射されるＥＵＶ光を要因とする照度ムラの発生を防止することができ、マスクＭ上の照明領域内の照度均一性を向上させることができる。なお、駆動部２５は、制御装置５１によりその駆動を制御されている。
【００１４】
また、射出側フライアイミラー３５ｂの射出面の近傍には、照明条件変更手段としての瞳絞り２４が設けられている。図６は、瞳絞り２４の構成を示す図である。図６に示すように、瞳絞り２４上には、円形の開口部を有する絞り２４ａ，２４ｂ、輪帯状の開口部を有する絞り２４ｃ及び２極状の開口部を有する絞り２４ｄを備えている。円形の開口部を有する絞り２４ａ，２４ｂは開口径が異なっている。絞り２４ａ〜２４ｄを適宜選択することにより照明条件を決定するσ値（投影光学系ＰＬの瞳面の開口径に対するその瞳面上での二次光源像の開口径の比）等を所望の値に設定する。また、瞳絞り２４には図１に示すように回転駆動部２６が接続されており、回転駆動部２６を駆動させることにより瞳絞り２４は中心Ｃを軸として回転する。
【００１５】
回転駆動部２６は制御装置５１によりその駆動を制御されており、制御装置５１はマスクＭ上の照明領域を照明するための照明条件に基づいて絞り２４ａ〜２４ｄのいずれか１つを選択する。制御装置５１は選択された絞りをＥＵＶ光の光路中に配置するために回転駆動部２６に対して駆動信号を出力し、回転駆動部２６は制御装置５１からの駆動信号に基づいて瞳絞り２４を回転させる。
【００１６】
射出側フライアイミラー３５ｂにより反射され、瞳絞り２４の絞り２４ａ〜２４ｄのいずれかを通過したＥＵＶ光は、平面反射鏡３６により偏光され、円弧状の照明領域を形成する。マスクＭはマスクステージ５５に搭載され、マスクステージ５５はＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向及び各軸まわりの回転方向に移動可能に構成されている。マスクＭにより反射されたＥＵＶ光は、複数の反射鏡（図１において例示的に６つの反射鏡Ｍ１〜Ｍ６）からなる投影光学系ＰＬを介して、ウエハＷ上にマスクＭのパターンの像を形成する。ウエハＷはウエハステージ５６に搭載され、ウエハステージ５６はＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向及び各軸まわりの回転方向に移動可能に構成されている。
【００１７】
マスクステージ５５及びウエハステージ５６のＸＹ方向の位置は、図示しない干渉計により各々測定される。干渉計による測定結果は制御装置５１に対して出力され、制御装置５１は、マスクステージ５５及びウエハステージ５６に対して駆動信号５７，５８を出力する。制御装置５１からの駆動信号５７，５８に基づいて、リニアモータやエアアクチュエータ等の図示しないアクチュエータによりマスクステージ５５及びウエハステージ５６は移動する。
【００１８】
この実施の形態においては、ウエハステージ５６上に投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に照射されるＥＵＶ光の照度を測定するための照度センサ２９が設けられている。照度センサ２９を用いてＥＵＶ光の照度を測定する際には、まず、マスクＭに代えて既知の反射率を有する基準マスクをマスクステージ５５上に搭載する。そして、基準マスクにより反射され、投影光学系ＰＬを介した光の照度を照度センサ２９により計測する。照度センサ２９のは照度計測結果を制御装置５１に対して出力し、制御装置５１は照度センサ２９の照度計測結果に基づいてウエハＷ上の露光領域内の照度分布を検出する。
【００１９】
ところで、入射側フライアイミラー３５ａに入射するＥＵＶ光に大きな照度ムラが存在している場合、マスクＭ上の照明領域内に照度ムラが発生する。また、入射側フライアイミラー３５ａ及び射出側フライアイミラー３５ｂを構成する多数の要素ミラー３５ａａ，３５ｂｂが十分に小さくない場合、瞳絞り２４の影響によりマスクＭ上の照明領域内の照度均一性が悪化する。
【００２０】
図７は、例えば円形の開口部の絞り２４ａが選択され、ＥＵＶ光の光路中に配置された場合における円形の開口部の絞り２４ａと射出側フライアイミラー３５ｂとの位置関係を示す図である。図７に示すように、射出側フライアイミラー３５ｂの多数の要素ミラー３５ｂｂのそれぞれにより反射される光束のうち絞り２４ａの開口部を通過する光束と、遮光部により遮光される光束とが存在する。また、多数の要素ミラー３５ｂｂのうち絞り２４ａの開口部と遮光部との境界に存在する要素ミラー（図７に示す要素ミラーＤ等）により反射された光束は、絞り２４ａの遮光部により一部が遮光され、絞り２４ａの開口部を残りの一部が通過する。この絞り２４ａの開口部を通過した光束の残りの一部は、マスクＭ上の照明領域内の照度ムラの発生要因となる。
【００２１】
そこで、この実施の形態にかかる露光装置においては、射出側フライアイミラー３５ｂの各要素ミラー３５ｂｂにより反射される光束の進行方向を制御することにより、マスクＭ上の照明領域内に発生する照度ムラの補正を行う。具体的には、制御装置５１は、照明条件に基づいて選択された絞り２４ａ〜２４ｄのいずれか１つを回転駆動部３６を介してＥＵＶ光の光路中に配置する。そして、マスクステージ５５上に既知の反射率を有する基準マスクを搭載し、照度センサ２９を用いてウエハＷ上に照射されるＥＵＶ光の照度（ひいては、マスクＭ上に照射されるＥＵＶ光の照度）を測定する。照度センサ２９による照度計測結果により照度ムラが検出された場合には、制御装置５１は、その照度ムラの発生要因となっているＥＵＶ光がどの要素ミラー３５ｂｂにより反射されたかを判別する。
【００２２】
即ち、入射側フライアイミラー３５ａに入射するＥＵＶ光が暗部を有する照度分布を有している場合、そのＥＵＶ光の暗部が入射する要素ミラー３５ａａに対応する要素ミラー３５ｂｂを選択する。また、絞りの開口部と遮光部との境界に存在する要素ミラー３５ｂｂを選択する。
【００２３】
制御装置５１は選択された要素ミラー３５ｂｂに対応して設けられている駆動部２５に対して駆動信号を出力し、駆動部２５は制御装置５１からの駆動信号に基づいて選択された要素ミラー３５ｂｂをチルトさせる。要素ミラー３５ｂｂをチルトさせることにより、選択された要素ミラー３５ｂｂにより反射される光束の進行方向を変化させて、選択された要素ミラー３５ｂｂにより反射される光束がマスクＭ上に到達しないよう制御する。選択された要素ミラー３５ｂｂにより反射されるＥＵＶ光はマスクＭ上に到達しないため、照度ムラの発生を防止することができ、マスクＭ上の照明領域内（ウエハＷ上の露光領域内）の照度均一性を向上させることができる。なお、マスクＭ上の照明領域内の照度ムラの補正は、照明条件を変更するたびに行うようにしてもよく、または所定期間毎に行うようにしてもよい。
【００２４】
この実施の形態にかかる露光装置によれば、射出側フライアイミラー３５ｂを構成する要素ミラー３５ｂｂのそれぞれを個別に駆動させることにより要素ミラー２５ｂｂの反射面をチルトさせることができるため、要素ミラー３５ｂｂにより反射されるＥＵＶ光の進行方向を変更することができる。したがって、マスクＭ上の照度均一性を悪化させる要因となるＥＵＶ光をマスクＭ上に到達しないようにすることができるため、マスクＭ上の照度均一性を向上させることができ、良好な露光を行なうことができる。
【００２５】
なお、この実施の形態においては、反射型光学素子により構成されているＥＵＶ用露光装置を例に挙げて説明したが、透過型光学素子により構成されている露光装置に本発明を適用してもよい。
【００２６】
また、この実施の形態においては、ウエハステージ５６上にＥＵＶ光の照度を測定するための照度センサ２９を設けているが、マスクステージ５５上またはその近傍にマスクＭ上に照射されるＥＵＶ光の照度を測定するための照度センサを設けるようにしてもよい。
【００２７】
また、この実施の形態においては、照度センサ２９による照度計測結果に基づいて照度ムラの補正を行なっているが、瞳絞り２４の絞り２４ａ〜２４ｄ毎にそれぞれ駆動すべき要素ミラー３５ｂｂを予め定めておき（例えば、図示しない記憶部等に記憶させておき）、これに基づいて照度ムラの補正を行ってもよい。即ち、照明条件の変更に伴い絞り２４ａ〜２４ｄのいずれかが新たに選択された際に、選択された絞りに対して駆動すべき要素ミラー３５ｂｂを駆動させることにより、瞳絞り２４の影響による照度ムラの補正を行う。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態にかかる入射側フライアイミラーの構成を示す図である。
【図３】実施の形態にかかる射出側フライアイミラーの構成を示す図である。
【図４】入射側フライアイミラー及び射出側フライアイミラーを構成する多数の要素ミラーの対応性を説明するための図である。
【図５】実施の形態にかかる射出側フライアイミラーの構成を示す図である。
【図６】実施の形態にかかる瞳絞りの構成を示す図である。
【図７】射出側フライアイミラーと絞りの位置関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
２４…瞳絞り、２５…駆動部、２６…回転駆動部、２９…照度センサ、３１…光源、３３…照明光学系、３５…オプティカルインテグレータ、３５ａ…入射側フライアイミラー、３５ｂ…射出側フライアイミラー、５１…制御装置、５５…マスクステージ、５６…ウエハステージ、Ｍ…マスク、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ。
【図１】
2007234717.tif 000003
【図２】
2007234717.tif 000004
【図３】
2007234717.tif 000005
【図４】
2007234717.tif 000006
【図５】
2007234717.tif 000007
【図６】
2007234717.tif 000008
【図７】
2007234717.tif 000009