(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルパターンをウエハに転写する露光装置用のミラー装置であって、
ミラーの温度制御を行う温度調節機構と、
前記ミラーの反射面形状の変化に関する入射光の入射条件、前記温度調節機構の温度制御エネルギ、そして前記温度調節機構による温調開始時間と入射光の入射開始時間との差の関係が納められたデータベースに基づいて、前記入射条件に適合する前記温度調節機構による温調開始時間を決定して、前記反射面形状を制御する制御部とを有することを特徴とするミラー装置。
【請求項２】
前記入射条件は入射光の入射強度と入射時間の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載のミラー装置。
【請求項３】
レチクルパターンをウエハに転写する露光装置において、
照射エネルギが制御された露光光を照射する光源と、
前記光源より照射された露光光を受光し、該露光光を反射して、レチクルに導光する照明用のミラーと、
前記照明用のミラーにより、前記レチクルに導光された露光光を受光し、該露光光を反射して、ウエハに導光する投影用のミラーと、
前記照明用のミラー及び投影用のミラーのうちの少なくともひとつのミラーの温度制御を行う温度調節機構と、
前記少なくともひとつのミラーの反射面形状の変化に関する前記露光光の照射条件、前記温度調節機構の温度制御エネルギ、そして前記温度調節機構による温調開始時間と前記露光光の入射開始時間との差の関係が納められたデータベースに基づいて、前記照射条件に適合する前記温度調節機構による温調開始時間を決定して前記少なくともひとつのミラーの反射面形状を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項４】
レチクルパターンをウエハに転写する露光装置用のミラーの調整方法であって、
ミラーの反射面形状の変化に関する入射光の入射条件、前記ミラーの温度制御を行う温度調節機構の温度制御エネルギ、そして前記温度調節機構による温調開始時間と入射光の入射開始時間との差の関係が納められたデータベースに基づいて、前記入射条件に適合する前記温度調節機構による温調開始時間を決定して前記反射面形状を制御することを特徴とするミラーの調整方法。
【請求項５】
前記入射条件は入射光の入射強度と入射時間の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４に記載のミラーの調整方法。
【請求項６】
レチクルパターンをウエハに転写する露光方法において、
光源から照射する露光光の照射条件を制御する照射制御工程と、
前記光源より照射制御された露光光を受光し、該露光光を反射して、レチクルに導光する照明用のミラーと、該照明用のミラーにより、前記レチクルに導光された露光光を受光し、該露光光を反射して、ウエハに導光する投影用のミラーと、のうちの少なくともひとつのミラーの反射面形状の変化に関する前記露光光の照射条件、前記少なくともひとつのミラーの温度制御を行う温度調節機構の温度制御エネルギ、そして前記温度調節機構による温調開始時間と前記露光光の入射開始時間との差の関係が納められたデータベースに基づいて、前記照射条件に適合する前記温度調節機構による温調開始時間を決定して前記少なくともひとつのミラーの反射面形状を制御する温度制御工程と、
を備えることを特徴とする露光方法。
【請求項７】
請求項３に記載の露光装置を用いて、レチクルパターンをウエハに転写する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微細な回路パターンを転写するためのミラー装置、ミラーの調整方法、露光装置、露光方法、およびその露光装置を用いた半導体デバイスの製造方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造するための焼き付け（リソグラフィー）方法として、紫外線を用いた縮小投影露光が行われてきた。この縮小投影露光で転写できる最小の寸法は転写に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数に反比例する。このため微細な回路パターンを転写するためには用いる光の短波長化が進められ、水銀ランプｉ線（波長365nm）、KrFエキシマレーザー（波長248nm）、ArFエキシマレーザー（波長193nm）と用いられる紫外光の波長は短くなってきた。
【０００３】
しかし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外光を用いたリソグラフィーでは半導体素子を製造するための微細加工においては限界となっていた。そこで半導体素子の線幅が0.1μmを下回るような非常に微細な回路パターンを効率よく焼き付けるために、紫外線よりも更に波長が短い波長10〜15nm程度の極端紫外光（以下、「EUV光」という。）を用いた縮小投影露光装置が開発されている。
【０００４】
EUV光領域では物質による光の吸収が非常に大きくなるので、可視光や紫外光で用いられるような光の屈折を利用したレンズ光学系を使用することは実用的ではなく、EUV光を用いた露光装置においては反射光学系が用いられる。この場合、原版であるレチクルもミラーの上に、光の吸収体によって転写すべきパターンを形成した反射型レチクルが用いられる。
【０００５】
EUV光を用いた露光装置において採用される反射型光学素子としては、多層膜ミラーと斜入射全反射ミラーとがある。EUV領域では屈折率の実部は1より僅かに小さいので、面にすれすれにEUV光が入射する斜入射の状態で用いれば全反射が起きる。通常、照射する面から測って数度以内の斜入射では数十％以上の高い反射率が得られる。しかし光学設計上の自由度が小さく、全反射ミラーを投影光学系に用いることは難しい。
【０００６】
直入射に近い入射角で用いるEUV光用のミラーとしては、光学定数の異なる２種類の物質を交互に積層した多層膜ミラーが用いられる。精密な面形状に研磨されたガラス基板の表面にモリブデンとシリコンを交互に積層する。その層の厚さは、たとえばモリブデン層の厚さは0.2nm、シリコン層の厚さは0.5nm程度、積層数は20層対程度である。２種類の物質の層の厚さを加えた値を膜周期とよぶ。上記例では膜周期はモリブデン層の厚さ（0.2nm）+シリコン層の厚さ（0.5nm）＝膜周期（0.7nm）である。
【０００７】
このような多層膜ミラーにEUV光を入射すると、特定の波長のEUV光が反射される。ここで、多層膜ミラーにEUV光が入射する光の入射角をθ、EUV光の波長をλ、膜周期をｄとすると近似的にはブラッグの式（１）
２×ｄ×sinθ＝λ  ・・・（１）
の関係を満足するようなλを中心とした狭いバンド幅のEUV光だけが効率よく反射される。このときのバンド幅は0.6〜1nm程度である。
【０００８】
反射されるEUV光の反射率は最大でも0.7程度であり、反射されなかったEUV光は多層膜中あるいは基板中で吸収され、そのエネルギーの大部分が熱になる。多層膜ミラーは可視光のミラーに比べて光の損失が大きいので、ミラーの枚数は最小限に抑えることが必要である。少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、レチクルとウエハを同時に走査して広い面積を転写する方法（スキャン露光）が行われる。
【０００９】
スキャン露光において、EUV光を用いた縮小投影露光装置の構成は、主として、EUV光源、照明光学系、反射型レチクル、投影光学系、レチクルステージ、ウエハステージ、アライメント光学系、真空系、などで構成される。
【００１０】
EUV光源としては、たとえばレーザープラズマ光源が用いられる。これは真空容器中に置かれたターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される、例えば波長13nm程度のEUV光を利用するものである。ターゲット材としては、金属薄膜、不活性ガス、液滴などが用いられ、ガスジェット等の手段で真空容器内に供給される。放射されるEUV光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方が良く、通常数ｋHzの繰り返し周波数で運転される。
【００１１】
照明光学系は、複数の多層膜または斜入射ミラーとオプティカルインテグレータ、等から構成される。初段の集光ミラーはレーザープラズマからほぼ等方的に放射されるEUV光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレータはマスクを均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また照明光学系のレチクルと共役な位置にはレチクル面で照明される領域を円弧状に限定するためのアパーチャが設けられる。
【００１２】
投影光学系は複数のミラーから構成される。この投影光学系を構成するミラー枚数は少ないほうがEUV光の利用効率が高いが、収差補正が難しくなる。収差補正に必要なミラー枚数は４枚から６枚程度である。ミラーの反射面の形状は凸面または凹面の球面または非球面である。この場合の開口数ＮＡは0.1〜0.2程度である。ミラーは低膨張率ガラスやシリコンカーバイド等の剛性が高く硬度が高く、熱膨張率が小さい材料からなる基板を、研削・研磨して所定の反射面形状を形成した後、反射面にモリブデン／シリコンなどの多層膜を成膜したものである。ミラー面内の場所によって入射角が一定でない場合は、前述のブラッグの式から明らかなように、膜周期が一定の多層膜では場所によって反射率が高くなるためにEUV光の波長がずれてしまう。そこでミラー面内で同一の波長のEUV光が効率よく反射されるように膜周期分布を持たせることが必要である。
【００１３】
レチクルステージとウエハステージは縮小倍率に比例した速度比で同期して走査する機構を有する。ここでレチクル又はウエハ面内で走査方向をＸ軸、それに直交する面内の方向をＹ軸、レチクル又はウエハ面に垂直な方向をＺ軸とする。
【００１４】
レチクルは、レチクルステージ上のレチクルチャックに保持される。レチクルステージはＸ軸方向に高速移動するための駆動機構を有する。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Z軸方向、および各軸の回りの回転方向に微動機構をもち、レチクルの位置決めができるようになっている。レチクルステージの位置と姿勢はレーザ干渉計によって計測され、その結果に基づいて、位置と姿勢が制御される。
【００１５】
ウエハはウエハチャックによってウエハステージに保持される。ウエハステージはレチクルステージと同様にＸ軸方向に高速移動する機構を有する。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Z軸方向、および各軸の回りの回転方向に微動機構をもち、ウエハ位置決めができるようになっている。ウエハステージの位置と姿勢はレーザ干渉計によって計測され、その結果に基づいて、位置と姿勢が制御される。
【００１６】
アライメント検出機構によってレチクルの位置と投影光学系の光軸との位置関係、およびウエハの位置と投影光学系の光軸との位置関係が計測され、レチクルの投影像がウエハの所定の位置に一致するようにレチクルステージおよびウエハステージの位置と角度が設定される。
【００１７】
また、フォーカス位置検出機構によってウエハ面でＺ軸方向のフォーカス位置が計測され、ウエハステージの位置及び角度を制御することによって、露光中は常時、ウエハ面は投影光学系に対して結像位置が保たれる。
【００１８】
ウエハ上で１回のスキャン露光が終わると、ウエハステージはＸ，Ｙ方向にステップ移動して次の走査露光開始位置に移動し、再びレチクルステージ及びウエハステージが投影光学系の縮小倍率に比例した速度比でＸ方向に同期走査する。このようにして、レチクルの縮小投影像がとウエハ上に結像した状態でそれらを同期走査するという動作が繰り返される（ステップ・アンド・スキャン）。こうして、ウエハ全面にレチクルの転写パターンが転写される。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
しかしながら、従来のEUV露光装置には以下のような問題点があった。
【００２０】
前述したように、多層膜ミラーで反射されるEUV光の反射率は最大で0.7程度であり、反射されなかった光は多層膜中あるいは基板中で吸収され、そのエネルギーの大部分が熱になる。このため、ミラーやレチクルなどにEUV光を照射した場合、反射されなかった光は光学素子で吸収され発熱する。
【００２１】
露光光となるEUV光はガスによって強く吸収される。たとえば、空気が10Pa満たされた空間を波長１３nmのEUV光が1ｍ伝播すると、その約50％が吸収されてしまう。ガスによる吸収を避けるためには、EUV光が伝播する空間は少なくとも10-1Pa以下、望ましくは10-3Pa以下の圧力に保たれている必要がある。
【００２２】
また、EUV光が照射される光学素子が置かれた空間に炭化水素などの炭素を含む分子が残留していた場合、光照射によって光学素子表面に炭素が次第に付着し、これがEUV光を吸収するために反射率が低下してしまうという問題があり、この炭素付着を防止するためにはEUV光が照射される光学素子が置かれた空間は少なくとも10-4Pa以下、望ましくは10-6Pa以下の圧力に保たれている必要がある。
【００２３】
このため、EUV光学素子は周囲の気体への熱伝導によって冷却されることは望めず、光学素子を保持するミラーホルダやレチクルチャックを通して冷却することが必要である。そこで、ミラーやレチクルは一定温度の冷却水を循環するなどの冷却手段を設けたミラーホルダやレチクルチャックに固定され、EUV光の吸収によって発生した熱は光学素子から外部に運び去られ、光学素子の温度上昇を抑止するようになっている。
【００２４】
光学素子にEUV光が照射されるのは露光中だけであり、その他の時間、たとえば、ウエハステージが次の走査露光開始位置へ移動を行う間や、レチクル交換時やウエハ交換時などは光の照射がないためエネルギーの吸収がない。すなわち光学素子に照射されるエネルギーは時間的に一定ではなく、時間とともに大きく変動する。このため、光学素子を保持するミラーホルダやレチクルチャックに一定温度の冷却水を循環させるなど、光学素子が吸収する熱量の時間変化を考慮しない冷却方法では、光学素子を一定の温度に保つことが難しく、露光開始前と露光中とで光学素子の温度変化が発生し、これによって反射面の形状が変化することが避け難い。
【００２５】
さらに光学素子内部の温度分布や表面と裏面の温度差から、仮に光学素子表面の温度が一定である場合でも形状が一定とは限らない。さらに自重によるたわみなど温度以外での変形の要因を考慮に入れると光学素子表面の温度を一定に保ったとしても光学素子の形状すなわち光学特性が保たれるわけではない。
【００２６】
一方、投影光学系の反射面の面形状は非常に高い精度であることが要求される。たとえば投影光学系を構成するミラーの枚数をｎ、ＥＵＶ光の波長をλとすると許容される形状誤差σ（ｒｍｓ値）はマレシャルの式（２）
σ＝λ／（28×√ｎ）  ・・・（２）
で与えられる。たとえば4枚ミラーで波長13nmの系の場合、許容される形状誤差σ＝0.23nmとなる。
【００２７】
投影系を構成する光学素子の温度が上昇した場合、上記の許容誤差を越えるような面形状の乱れが生じ、投影系の結像性能を十分に発揮することができず、解像度の低下やコントラストの低下などが起こり、微細なパターンの転写ができなくなるという課題が生じる。
【００２８】
【課題解決の手段】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、光学素子の温度変動に起因する反射面形状の変化による解像度の低下やコントラストの低下などが起こらず、安定して微細なパターンの転写ができる露光装置およびそれに好適なミラー装置、その露光装置を用いた半導体デバイスの製造方法等を提供することにある。
【００２９】
すなわち、レチクルパターンをウエハに転写する露光装置用のミラー装置は、
ミラーの温度制御を行う温度調節機構と、
前記ミラーの反射面形状の変化に関する入射光の入射条件、前記温度調節機構の温度制御エネルギ、そして前記温度調節機構による温調開始時間と入射光の入射開始時間との差の関係が納められたデータベースに基づいて、前記入射条件に適合する前記温度調節機構による温調開始時間を決定して、前記反射面形状を制御する制御部とを有することを特徴とする。
【００３１】
また、レチクルパターンをウエハに転写する露光装置は、
照射エネルギが制御された露光光を照射する光源と、
前記光源より照射された露光光を受光し、該露光光を反射して、レチクルに導光する照明用のミラーと、
前記照明用のミラーにより、前記レチクルに導光された露光光を受光し、該露光光を反射して、ウエハに導光する投影用のミラーと、
前記照明用のミラー及び投影用のミラーのうちの少なくともひとつのミラーの温度制御を行う温度調節機構と、
前記少なくともひとつのミラーの反射面形状の変化に関する前記露光光の照射条件、前記温度調節機構の温度制御エネルギ、そして前記温度調節機構による温調開始時間と前記露光光の入射開始時間との差の関係が納められたデータベースに基づいて、前記照射条件に適合する前記温度調節機構による温調開始時間を決定して前記少なくともひとつのミラーの反射面形状を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。
【００４１】
また、本発明にかかるレチクルパターンをウエハに転写する露光装置用のミラーの調整方法は、
ミラーの反射面形状の変化に関する入射光の入射条件、前記ミラーの温度制御を行う温度調節機構の温度制御エネルギ、そして前記温度調節機構による温調開始時間と入射光の入射開始時間との差の関係が納められたデータベースに基づいて、前記入射条件に適合する前記温度調節機構による温調開始時間を決定して前記反射面形状を制御することを特徴とする。
【００４３】
また、レチクルパターンをウエハに転写する露光方法は、
光源から照射する露光光の照射条件を制御する照射制御工程と、
前記光源より照射制御された露光光を受光し、該露光光を反射して、レチクルに導光する照明用のミラーと、該照明用のミラーにより、前記レチクルに導光された露光光を受光し、該露光光を反射して、ウエハに導光する投影用のミラーと、のうちの少なくともひとつのミラーの反射面形状の変化に関する前記露光光の照射条件、前記少なくともひとつのミラーの温度制御を行う温度調節機構の温度制御エネルギ、そして前記温度調節機構による温調開始時間と前記露光光の入射開始時間との差の関係が納められたデータベースに基づいて、前記照射条件に適合する前記温度調節機構による温調開始時間を決定して前記少なくともひとつのミラーの反射面形状を制御する温度制御工程と、
を備えることを特徴とする。
【００５１】
【発明の実施の形態】
図13は従来のEUV光を用いた露光装置の構成を示す図であり、本実施形態にかかる露光装置は前記のEUV光を用いた露光装置において、ミラー形状が常に露光に最適となるように、入射条件すなわち露光条件に応じてミラー形状を制御することを特徴とする。ミラー形状の制御は事前に取得されたデータベースをもとに行なわれる。特に本実施形態はミラー形状の制御方法としてミラーを冷却する温度制御を行うための温度調節機構を備える。データベースは入射光強度および入射時間と、ミラー形状の冷却量およびそのタイミングの関係が納められたものである。
【００５２】
以下、図1から図9に基づき本実施形態にかかる露光装置を説明する。EUV光を用いた縮小投影露光装置は、露光光源、照明光学系、反射型レチクル、投影光学系、レチクルステージとウエハステージ、アライメント光学系、真空系、露光タイミングを制御するタイミング制御系、ミラー形状が常に露光に最適となるようにミラーの温度制御を行う温度調節機構から構成される。
【００５３】
図1に従い、その構成を説明すると、露光光源は励起用パルスレーザーであり、この光源は集光レンズ、プラズマターゲット供給装置からなり、EUV光を供給する。照明光学系はミラー、オプティカルインテグレータ、EUV光を円弧状に整形する画角制限アパーチャからなり、励起用パルスレーザーから照射されたレーザーを成形してレチクルを均一に照明する。投影光学系は複数枚のミラーにより構成され、レチクルパターンを縮小してウエハに転写する。この時レチクルステージとウエハステージはそれぞれ投影光学系の縮小比に従い同期走査する。
【００５４】
露光装置はステップ・アンド・スキャンを繰り返して露光を行い、ウエハ全面に露光が完了すると、次のウエハへと移る。さらに全てのウエハへの露光が終了すると、レチクルを交換し、再び同様の手順で露光を繰り返す。ステップ・アンド・スキャン時、ウエハ交換時、レチクル交換時など各行程に応じて、例えば前ショットと次ショットとの間隔などの入射条件が異なる。そのため安定した露光を行なうには、入射条件に応じて、露光光の照射毎に生じる発熱によるミラーの形状変化を安定化させることが必要となる。ミラー形状安定化はミラー温度を入射条件に応じ制御することで行なう。すなわち、ミラー形状を安定させるために、どのようにミラーの温度制御を行う温度調節機構の温度を変化させるか予め求めておくことが必要となる。
【００５５】
この温度変化とミラー形状の安定化を図るために、露光装置を実際の装置と同様の露光条件のもとで動作させて、ミラーに実際の露光光と同様の強度および時間間隔で光を照射し、その際、温度変化により生じるミラー形状の変化を測定しながら、形状変化の誤差と温度の関係を求め、形状を一定にするために必要な温度調節機構の最適な制御則を求める。
【００５６】
この制御の方法の一例を図2のフローチャートおよび図4から図7を用い説明する。
【００５７】
ミラー形状が入射光の強度Pと入射時間ｔ0、温度調節機構の温度制御エネルギP'とその温度制御の開始時間と入射開始の時間との時間差Δt'で表される場合について説明する。この場合はミラーの形状誤差を最小にする温度調節機構の制御パラメータを(P',Δt')とし、そのパラメータを入射条件(P, ｔ0)のパラメータにより表すことにより、制御量を決定する。
【００５８】
まず、図２のステップS200において、露光仕様の範囲で入射光の強度Pと露光タイミングｔ0を決定する（図4中の上段のパルス列）。続いて時間差Δt'を選択し（S210)、この時間差Δt'を固定したまま温度調節機構の温度制御エネルギP'を変化させながら干渉計でミラーの形状誤差を測定し（S220）、そのΔt'に対してミラーの形状誤差が最小となる温度制御エネルギP'を求める（S230:図5中のB-1が誤差の分布の最小となる点を示す）。ステップS230の処理により、所定のΔt'に対して、ミラー形状誤差が最小となる温度条件P'が求められることになる。Δt'を変化させて同様な測定を行い（S240)、ある入射条件で最適な温度制御エネルギP'を求めていく。続いて入射条件を変化させふたたび同様の手順を繰り返して測定を行う（S250）。そして、Δt'に対して、十分なデータが揃い、仕様上の入射条件（S200)に対して十分なデータが揃った段階でデータ取得は完了する（S260）。
【００５９】
以上の処理工程により得られたデータは、参照テーブルデータとして、図１の制御データ管理データベースに格納管理することができる。
【００６０】
また、得られたデータからミラー形状を最適にする(P',Δt')を入射条件(P, ｔ0)の多項式で近似して表してもよいし、温度制御の開始時間と入射開始の時間との時間差Δt'を図６のようにΔt'＝0.1sec，0.3sec，0.5secと変化させた場合の入射光の強度Pと温度調節機構の温度制御エネルギP'の関係を参照テーブルデータとして管理し、その変化の状態を図６のようにグラフ化してもよい。
【００６１】
図２のフローチャートは、時間差Δt'を固定して、温度調節機構の温度P'を変化させながらミラー形状を最適にする条件を求める処理の流れを示すものであるが、条件の決定プロセスは、この手順に限るものではなく、図３のフローチャートのように、先に、温度制御エネルギの条件P'を選択して(S310)、時間差Δt'を変化させながらミラーの形状誤差を測定し(S320)、ミラーの形状誤差が最小となるΔt'を求める(S330)方法でもよい。
【００６２】
そして、温度調節機構の温度P'に対して、十分なデータが揃い、仕様上の入射条件（S300)に対して十分なデータが揃った段階でデータ取得は完了する（S360）。
【００６３】
以上の処理工程により得られたデータは、参照テーブルデータとして、図１の制御データ管理データベースに格納管理することができる。
【００６４】
また、得られたデータからミラー形状を最適にする(P',Δt')を入射条件(P, ｔ0)の多項式で近似して表してもよいし、温度調節機構の温度制御エネルギP'を図７のように温度制御エネルギの条件をP'＝0.1W,0.3W,0.5Wと変化させた場合のΔt'とt0の関係を参照テーブルデータとして管理し、その変化の状態を図７のようにグラフ化してもよい。
【００６５】
いずれの場合にせよ測定点が増えるほど形状制御の精度は向上する。
【００６６】
以上の例では入射条件をパラメータ(P, ｔ0)で表し、温度調節機構の制御パラメータを(P',Δt')としたが、パラメータはこの４つに限定されるものではない。パラメータ数を増やした場合も各パラメータを変化させながらミラーの形状誤差を最小にする温度調節機構の制御パラメータを求めていけばよい。パラメータ数が増えるほどミラーの形状制御の精度は向上する。この多項式および変化表を求める一連の作業は露光機一台ずつに対して行ってもよいし、同じ仕様を持つ複数の露光機から任意に一台を抜き出して行ってもよい。
【００６７】
実際の露光では上記の多項式もしくは変化表に基づき、温度調節機構の動作を決める。従って、露光条件に関わらず、実際に配置された場合のミラー形状が一定となり、安定な露光が可能となる。つまり、ミラー形状が一定となるように積極的にミラー温度を変えることで安定な露光を実現することが可能となる。
【００６８】
また、露光機内に干渉計を備え、ミラー形状を常時測定する場合は、ミラー形状と温度調節機構との関係を予め求めて、制御データ管理データベースに格納管理する。露光中にミラー形状を測定し、この制御データ管理データベースに基づき、温度調節機構を動かすことでミラー形状を一定に保つことができる。
【００６９】
また、ミラー形状を常時測定して形状を最適化するために動かした温度調節機構のデータを露光ごとに蓄積しておけば、このデータを温度調節機構の予め決められている動作に組み込むことで次回からの露光をさらに最適化することもできる。
【００７０】
以上の説明において、干渉計を用いてミラー形状を測定するとしたが、ミラーのつくる像点とミラー形状との関係式が求まっている場合は像点からミラー形状を判断してもよい。
【００７１】
次に、ミラーおよびミラー保持部周辺の温度調節機構の構成を、図９を用い説明する。ミラー保持部４の内部には温度調節のための冷却水路５が設けられており、この内部を冷却水が循環してミラー３の温度を制御する構成となっている。冷却水の温度は冷却水路５の上流に備えられたヒーター７により温度調節がなされる。ヒーター電源６の電力はタイミング制御系１からの信号により、温度制御系２を介して制御される。
【００７２】
ここで、ミラー形状とヒーター電力（温度の調節）の関係を事前に求めておく。ヒーター７の温度制御が可能な範囲でヒーター７を動かし、冷却水の温度を変えて、その時の温度によるミラー形状の測定を繰り返し行い、ミラー形状と冷却温度との関係のデータを収集し、得られたデータを温度制御系２に入力する。このデータは常時得られる干渉計により収集され、ミラー形状を温度変化に拠らず、一定に保つために利用される。
【００７３】
尚、ミラー形状とヒーター電力（温度の調節）の関係は図２及び図３のフローチャートの説明で示した手順により定めることができる。
【００７４】
以上述べた温度制御データの取得から露光までの露光装置の動作を図８のフローチャートに示す。露光装置の全体的な動作は、タイミング制御系１により実行され、このタイミング制御系１は光源、レチクルステージ、ウエハステージ、温度制御系の各動作タイミングを制御する。光源のパルスレーザーに関しては露光開始および露光終了の信号が送られる（S801)。ウエハステージにはスキャンの開始および終了のタイミングが入力され（S802)、レチクルステージにはスキャンの開始および終了のタイミングが入力される（S803)。
【００７５】
ステップS801からS803において、光源、レチクルステージ、ウエハステージの各タイミング制御量が入力された時点でミラーに照射される露光光の強度と時間の関係が決まる。露光光の強度と時間の関係が決まると、ステップS804において、タイミング制御系１は温度制御系２に送るための制御データを取得する。
【００７６】
先に説明したように、ミラー形状が入射光の強度Pと入射時間ｔ0、温度調節機構の温度制御エネルギP'とその開始時間と入射開始の時間との時間差Δt'、で表されると仮定すると、この場合、入射光の強度Pと入射時間ｔ0は光源のパルスレーザーの強度とその発振時間である。温度調節機構の温度制御エネルギP'は冷却水路に設けられたヒーター温度に基づくものであり、その冷却開始時間と入射開始の時間との時間差Δt'は、ヒーター電源の温度調節を開始する時間とレーザー発振を開始する時間との差に対応する。そして、これらの関係を図２、図３で示したフローチャートに従い、光源であるパルスレーザーのパラメータを変化させながらミラー形状を最適とする条件(P',Δｔ'）を求め、ヒーター７を制御するためのデータを求める。
【００７７】
このデータは、露光装置が動作するタイミング、すなわち露光光の照射に起因してミラーの発熱により生じる形状の変化を安定化させるための温度制御系の制御データであり、種々の条件に応じて、形状誤差を最小にするデータが求められる（S805）。
【００７８】
ステップS805で求められたデータは、タイミング制御系１に入力され、温度制御系２を介してヒータータイミング制御が実行される(S806)。
【００７９】
ヒータータイミング制御により、ヒーター電源６が駆動して、ヒーター７が制御されることにより、冷却水に所定の熱量が与えられる。ミラー保持部４に保持されたミラー３の温度は、冷却水による熱量の授受により安定化され、温度変化による形状変化の発生は抑制される。
【００８０】
ステップS807でスキャン露光が開始され、ウエハ全面が終了したか否か判断し（S808)、終了していなければ次の走査露光開始位置への移動し(S811）、ウエハについて露光が終了した場合は、ウエハ交換の信号が送られる（S809-No、S812)。露光開始および終了のタイミングはそれぞれのステージのスキャン開始（S807)および終了（S814)と一致し、ウエハの交換はウエハ全面に転写が完了した時点で、レチクル（マスク）の交換（S810−No、S813)は所定の枚数のウエハが完了した時点で行われる。
【００８１】
ステップS806におけるヒータータイミング制御と、露光動作の詳細を以下に説明する。
【００８２】
タイミング制御系１は、ステップS804、S805で取得したヒーター制御データに基づき、温度制御系２を介してヒーター電源６を制御する。この制御において、ヒーター７を動作させて、規定の時間が経過した時点で、すなわちミラーが規定の形状に安定化した時点でパルスレーザーに発振開始の信号が送られ露光が開始される。同時にレチクルステージ、ウエハステージにスキャン開始の信号が送られレチクルパターンの転写が始まる。
【００８３】
一回のスキャン露光が終了するとパルスレーザーには発振終了の信号が送られ露光が終了する。温度制御系２は露光中およびウエハステージが次の走査露光開始位置に移動する間も、予めタイミング制御系に入力されたデータに従い、ミラー形状が一定になるようにヒーター電源６を調節してミラー温度を変化させる。露光装置はステップ・アンド・スキャンを繰り返し、ウエハ全面の転写が完了した時点でウエハ交換となる。このタイミングもウエハステージに送られる予め入力されたタイミング制御系からの信号に基づいて行われる。ウエハ交換に必要な時間はステップ・アンド・スキャンの時間間隔と異なるが、その間もヒーター電源は予め測定されたデータをもとに制御されるのでミラー形状は一定に保たれる。所定の枚数のウエハへの転写が完了した時点でレチクルの交換が行われるが、ここでもミラー形状が一定となるようにミラー温度が制御される。
【００８４】
ミラー３の形状は常時干渉計により測定され、タイミング制御系１に入力されたデータに従いヒーター電力を調節し、形状が一定とならない場合は、干渉計からのミラー形状情報に基づき、予め求めたミラー形状とヒーター電力の関係に従い温度制御系２が電力を調節する。温度制御系２の動作のタイミングと形状変化量の情報はタイミング制御系１に入力されタイミング制御系の情報は更新される。次回露光時にはこの更新された情報に従い露光することができる。
【００８５】
データの更新が進むに従い、ミラー形状の精度は向上する。十分な回数のデータ更新の後では、タイミング制御系の情報は理想的な値に漸近しており、タイミング制御系１に入力されたデータに従いヒーター電力を調節することで形状が一定となる。このため、タイミング制御系の情報が理想的な値に漸近した以降の露光では干渉計によるミラー形状の測定は必要なくなる。また、同一の仕様を持つ露光機であれば、この十分な回数の更新が行なわれたデータを用いることで、干渉計による形状計測を行なわなくても安定な露光を行なうことができる。
【００８６】
このように冷却水温度を露光条件およびミラー形状に応じて変化させることでミラー形状を一定に保つことができ、結果として安定な露光が可能となる。
【００８７】
なお本実施形態ではヒーター出力のパラメータを励起用レーザーのパラメータとして多項式および変化表を求めたが、ウエハ上で観測されるEUV光の強度をパラメータとしてもよい。この場合、多項式および変化表を作成するためのデータを取得する際にウエハ上に光強度センサを設け、そこで検知されるEUV光の強度とタイミングをパラメータとして用いる。
【００８８】
前述の入射光の強度Pと入射時間ｔ0に対応するのはそれぞれウエハ上のセンサが検知するEUV光の強度とその時間である。さらに、上記例ではヒーター出力のパラメータを励起用レーザーのパラメータとして多項式および変化表を求めたが、ヒーターより下流に位置する冷却水温度とその時間変化をパラメータとしてもよい。この場合、ヒーターより下流に温度計を設置し、そこで検知される冷却水の温度とタイミングをパラメータとして用いる。温度計はヒーター電源と電気的につながっており、冷却水温度を計測しながらヒーターの電力を制御する。前述の温度調節機構の温度制御エネルギP'と時間差Δt'に対応するのは温度計により検出される冷却水温度とそのタイミングに対応する。
【００８９】
本実施形態によれば、光学素子の温度変動に起因する反射面形状の変化による解像度の低下やコントラストの低下などが起こらず、安定して微細なパターンの転写ができる露光装置を提供することができる。
【００９０】
＜第２実施形態＞
第２実施形態が第１実施形態と異なるのは、冷却水の温度調節機構として、図10に示すように異なる水温をもつ二系統（10a，10b）の冷却水とその二系統の冷却水の個々の流量を調節するためのバルブ8を備えた機構を用いることである。
【００９１】
タイミング制御系１は温度制御系２と接続し、それぞれの系統の冷却水を温度制御する。温度制御系２は、第１系統の冷却水10aと第２系統の冷却水10bとをそれぞれ温度制御するためのヒーター電源6a，6bとヒーター7a，7bとを制御する。更に、温度制御系２は、バルブ８の開閉角度を制御する。バルブ8の開閉角度を制御することで、第１系統に流れる冷却水と第2系統に流れる冷却水とを所定の流量の割合に制御できるので、流量割合に基づき、温度の切り替えを迅速にすることができる。
【００９２】
バルブ８の制御により所定の流量割合に制御された冷却水は冷却水路５に流入し、ミラー3を保持するミラー保持部4を介してミラー3の裏面を冷却する。
【００９３】
温度制御系２のバルブ制御のタイミングは第１実施形態と同様、タイミング制御系により予め測定されたデータをもとにミラー形状が一定になるように制御される。
【００９４】
本実施形態によれば、冷却温度の切り替えを迅速に行なうことが可能となり、光学素子の温度変動に起因する反射面形状の変化を迅速に抑制することが可能となる。
【００９５】
＜第３実施形態＞
第３実施形態が第１実施形態と異なるのは、ミラーの温度調節機構として、図11に示すようにミラー３とミラー保持部４との間にペルチエ素子９を備えることである。ペルチエ素子９はペルチエ素子電源１０を介してタイミング制御系１に電気的に接続されており、ぺルチエ素子９に流れる電流に応じてミラー３を加熱または吸熱により冷却する。ペルチエ素子９の裏側（ミラー冷却部４）に冷却水を流すのはペルチエ素子９がミラー３から吸収する熱を放熱するためである。タイミング制御系１によりペルチエ素子に電流が流され、そのタイミングは上記第１実施形態と同様、タイミング制御系１により予め測定されたデータをもとにミラー形状が一定になるように制御される。
【００９６】
ぺルチエ素子９を介在することにより、タイミング制御系１からの指示に対して、温度の急峻な変化に対応した、応答性（追従性）の高い冷却性能を実現することが可能となる。
【００９７】
更に、上記の実施形態において冷却水の循環により生じる振動がミラー位置や形状へ影響を及ぼす場合は、その振動の伝達を緩衝して、ミラー３と保持部の間に熱を運ぶ機構、例えばヒートパイプ12などを備えることで解決できる。図12にその構成を示す。ヒートパイプ12はミラー3の熱を冷却部４まで運ぶ機能を持ち、ミラー３に直接、もしくはミラー裏面に取り付けられた熱伝導のよい金属板１１などを介して取り付けられる。ヒートパイプにはベローズなど振動を吸収する制振機構が備えられる場合もある。またヒートパイプ12は複数備えられていてもよいし、一本だけでもよい。
【００９８】
本発明はパルスレーザーの発振により露光を開始する装置に関し説明してきたが、これに限定されず、露光の開始、終了を照明系の一部に備えられたシャッターの開閉を用いて露光するタイプの露光装置にも適用できる。
【００９９】
また温度調節機構として冷却水、ペルチエ素子を用いる実施例を挙げたが温度調節機構はこれらに限定されるものではない。
【０１００】
本実施形態によれば、冷却水の循環による冷却に加え、ぺルチエ素子を介在させることにより、温度の急峻な変化に対応した、応答性（追従性）の高い冷却性能を実現することが可能となる。また、冷却水の循環による振動の影響を排除することが可能となる。
【０１０１】
＜半導体生産システムの実施形態＞
次に、上記露光装置を用いた半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産システムの例を説明する。これは半導体製造工場に設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行うものである。
【０１０２】
図１４は全体システムをある側面から切り出して表現したものである。図中、1010は半導体デバイスの製造装置を提供するベンダー（装置供給メーカー）の事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチング装置等のリソグラフィー装置、熱処理装置、成膜装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置等）を想定している。事業所1010内には、製造装置の保守データベースを提供するホスト管理システム1080、複数の操作端末コンピュータ1100、これらを結ぶんでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）1090を備える。ホスト管理システム1080は、ＬＡＮ1090を事業所の外部ネットワークであるインターネット1050に接続するためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を備える。
【０１０３】
一方、1020〜1040は、製造装置のユーザーとしての半導体製造メーカーの製造工場である。製造工場1020〜1040は、互いに異なるメーカーに属する工場であっても良いし、同一のメーカーに属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても良い。各工場1020〜1040内には、夫々、複数の製造装置1060と、それらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）1110と、各製造装置1060の稼動状況を監視する監視装置としてホスト管理システム1070とが設けられている。
【０１０４】
各工場1020〜1040に設けられたホスト管理システム1070は、各工場内のＬＡＮ1110を工場の外部ネットワークであるインターネット1050に接続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ1110からインターネット1050を介してベンダー1010側のホスト管理システム1080にアクセスが可能となる。ここで、典型的には、ホスト管理システム1080のセキュリティ機能によって、限られたユーザーだけがホスト管理システム1080に対するアクセスが許可される。
【０１０５】
このシステムでは、インターネット1050を介して、各製造装置1060の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側からベンダー側に通知し、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守情報をベンダー側から工場側に送信することができる。各工場1020〜1040とベンダー1010との間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ1110でのデータ通信には、典型的には、インターネットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。
【０１０６】
なお、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三者がアクセスすることができない、セキュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもできる。また、ホスト管理システムはベンダーが提供するものに限らずユーザーがデータベースを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザーの複数の工場から該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよい。
【０１０７】
さて、図１５は本実施形態の全体システムを図１４とは別の側面から切り出して表現した概念図である。先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユーザー工場と、該製造装置のベンダーの管理システムとを外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工場の生産管理や少なくとも1台の製造装置の情報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複数のベンダーの複数の製造装置を備えた工場と、該複数の製造装置のそれぞれのベンダーの管理システムとを工場外の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信するものである。図中、2010は製造装置ユーザー（半導体デバイス製造メーカー）の製造工場であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここでは例として露光装置2020、レジスト処理装置2030、成膜処理装置2040が導入されている。
【０１０８】
なお、図１４では製造工場2010は1つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ2060で接続されてイントラネットを構成し、ホスト管理システム2050で製造ラインの稼動管理がされている。一方、露光装置メーカー2100、レジスト処理装置メーカー2200、成膜装置メーカー2300などベンダー（装置供給メーカー）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守を行なうためのホスト管理システム2110,2210,2310を備え、これらは上述したように保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユーザーの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システム2050と、各装置のベンダーの管理システム2110, 2210, 2310とは、外部ネットワーク2000であるインターネットもしくは専用線ネットワークによって接続されている。このシステムにおいて、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器のベンダーからインターネット2000を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
【０１０９】
半導体製造工場に設置された各製造装置はそれぞれ、ディスプレイと、ネットワークインターフェースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリやハードディスク、あるいはネットワークファイルサーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフトウェアは、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例えば図１６に一例を示す様な画面のユーザーインターフェースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種（4010）、シリアルナンバー（4020）、トラブルの件名（4030）、発生日（4040）、緊急度（4050）、症状（4060）、対処法（4070）、経過（4080）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力された情報はインターネットを介して保守データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベースから返信されディスプレイ上に提示される。またウェブブラウザが提供するユーザーインターフェースはさらに図示のごとくハイパーリンク機能（4100〜4120）を実現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセスしたり、ベンダーが提供するソフトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。
【０１１０】
次に上記説明した生産システムを利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１７は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップ1（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ2（露光制御データ作製）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作製する。一方、ステップ3（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て工程を含む。ステップ6（検査）ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ7）する。例えば、前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行われてもよく、この場合、これらの工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされる。また前工程工場と後工程工場との間でも、インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報がデータ通信されてもよい。
【０１１１】
図１７は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ11（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ12（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ13（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ16（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに描画（露光）する。ステップ17（現像）では露光したウエハを現像する。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なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もしトラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べて半導体デバイスの生産性を向上させることができる。
【０１１２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、露光条件によってミラー（反射面）形状変化を簡易に制御することができ、安定した精度において露光が可能となる。
【０１１３】
本発明によれば、光学素子の温度変動等に起因する反射面形状の変化による解像度の低下やコントラストの低下などを適切に防止し、安定して微細なパターンの転写ができる露光装置およびその露光装置を用いた半導体デバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる露光装置の構成を説明する図である。
【図２】ミラー形状を最適化するために必要な温度調節機構の制御を求めるためのフローチャートである。
【図３】ミラー形状を最適化するために必要な温度調節機構の制御を求めるためのフローチャートである。
【図４】ミラーに照射される入射光の強度の時間変化と温度調節機構の制御の時間変化の関係を説明する図である。
【図５】温度調節機構の出力に対し、ミラーの形状誤差を測定を例示的に説明する図である。
【図６】図５で示されるミラー形状誤差が最小となる点を各露光条件のもとでプロットしたものを説明する図である。
【図７】図３のフローチャートに従って、ミラー形状が最小となる点を各露光条件のもとでプロットしたものを説明する図である。
【図８】温度制御データの取得から露光までの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図９】本発明にかかる第１実施形態で、ミラー及びミラー冷却部の構成を説明する図ある。
【図１０】本発明にかかる第２実施形態で、ミラー及びミラー冷却部の構成を説明する図ある。
【図１１】本発明にかかる第３実施形態で、ミラー及びミラー冷却部の構成を説明する図ある。
【図１２】ミラー冷却部がミラーに及ぼす振動の効果を軽減するためにヒートパイプを備えた構成を説明する図である。
【図１３】従来のEUV光を用いた露光装置の構成を説明する図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る露光装置を含む半導体デバイスの生産システムをある角度から見た概念図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る露光装置を含む半導体デバイスの生産システムを別の角度から見た概念図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る露光装置を含む半導体デバイスの生産システムにおけるユーザインタフェースの具体例を示す図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る露光装置によるデバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る露光装置によるウエハプロセスを説明する図である。
【図１】
0004006251.tif 000002
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0004006251.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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