JP2001332489A

JP2001332489A - 照明光学系、投影露光装置、及びデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2001332489A
Application number: JP2001019606A
Authority: JP
Inventors: Kenji Suzuki; 健司鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2001-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】１５７ｎｍ未満の光を効率良く均一な強度分
布の光とすることができる照明光学装置、投影露光装
置、デバイス製造方法を提供する。【解決手段】本発明の照明光学装置は、内壁面10Ｆを
有する中空の部材からなり、内壁面に反射膜を形成し中
空部に入射した光束を反射する光学素子10と、光学素子
10の出射側に配置され物側と像側の両側でテレセントリ
ックであり且つ少なくとも２面以上の反射鏡を含む結像
光学系M2,M3とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光を集
光して、均一な照度分布を形成するための反射型光イン
テグレータとテレセントリックな反射光学系とを用い
て、微細なパターンが描かれたマスク（レチクル）を照
明する照明光学系、かかる照明光学系を使って半導体集
積回路等のデバイスを製造するための投影露光装置、及
びデバイスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ，ＩＣ等の半導体素子の集積度が
高密度化するに伴い、ＬＳＩ，ＩＣの製造に必要な投影
露光装置の解像力を向上させるため、半導体分野では超
微細なＩＣパターンを形成するために露光光の波長をよ
り短くすることが行われている。露光光の波長は、波長
３６５ｎｍの水銀灯のｉ線から波長２４８ｎｍのＫｒＦ
エキシマレーザ光に主流が移りつつある。また、波長１
９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光も実用化の段階に入
り、さらに、波長１５７ｎｍのＦ₂エキシマレーザ光、
波長１２６ｎｍのＡｒ₂エキシマレーザ光も実用化の視
野に入りつつある。また、波長５０ｎｍ以下の軟Ｘ線、
Ｘ線などの露光光を使った露光方法も考えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、露光光
の波長が短くなってくると、屈折光学素子として使用で
きる材料の透過率が大幅に低下することから、短波長領
域における屈折光学素子を用いた光学系の実用化は困難
になる。このため、特開平11-312638号に開示された発
明のように、ＬＳＩ，ＩＣ等を製造するために、屈折光
学素子を含まない反射型の投影光学系等が提案されてい
る。

【０００４】さらに、反射型マスクを使用する場合は、
照明系は像側（マスク側）が非テレセントリックの光学
系を配置し、投影系も物側（マスク側）が非テレセント
リックの光学系を配置していた。仮にテレセントリック
の光を光軸に垂直に配置した反射型マスクに照射すれ
ば、反射した光は照明系にそのまま反射されてしまい投
影系に光が到達しないからである。しかし、半導体集積
回路（デバイス）パターンが描かれたマスクを走査（ス
キャン）する際には、マスクが光軸方向に上下移動す
る。非テレセントリックの光学系だとマスクが光軸方向
に上下移動すると、投影されるデバイスパターンが横ず
れ等してしまい、正確に半導体集積回路等のデバイスを
形成することができなかった。

【０００５】本発明は、別の方法により、１５７ｎｍ未
満の光を効率良く均一な強度分布の光とすることができ
る照明光学系、投影露光装置、デバイス製造方法を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、内壁面を有す
る中空の部材からなり、内壁面に反射膜を形成し中空部
に入射した光束を反射する光学素子と、光学素子の出射
側に配置され物側と像側の両側でテレセントリックであ
り且つ少なくとも２面以上の反射鏡を含む結像光学系と
を有する照明光学系を提供する。

【０００７】ここで、光学素子の反射面及び反射鏡は、
反射効率を高めるために単層又は多層の膜部材を有する
ことが望ましい。さらに好ましくは、この膜部材はＭｏ
（モリブデン）／Ｓｉ（シリコン），Ｗ（タングステ
ン）／Ｓｉ，もしくはＣｒ（クロム）／Ｃ（炭素），Ｎ
ｉ（ニッケル）／Ｃ，ＮｉＣｒ（ニッケル・クロム）／
Ｃ等の多層膜であることが好ましい。これにより、ＥＵ
Ｖ光（極端紫外光で１００ｎｍ以下の波長のもの）に対
しても高い反射率で効率良く光を使用することができ
る。物側及び像側でテレセントリックな反射光学系とし
て、オフナー型反射光学系、又はシュバルツシルド型反
射光学系を配置する。

【０００８】また、本発明は、所定のパターンが形成さ
れた原板（マスク、又はレチクル）を被露光基板（ガラ
ス基板、セラミック基板、又はシリコンウエハ等）上へ
転写する露光装置において、上述の照明光学系を備え、
投影原板上に被照射面を形成することを特徴とする投影
露光装置を提供する。

【０００９】また、本発明は、上述の投影露光装置を用
いたデバイスの製造方法であって、前記被露光基板上に
感光材料を塗布する工程と、前記被露光基板上に前記投
影光学系を介して前記投影原板のパターンの像を投影す
る工程と、前記被露光基板上の前記感光材料を現像する
工程とを有することを特徴とするデバイス製造方法を提
供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施の形態について説明する。（反射型光学素子）図１は、第１実施形態にかかる反射
型光学素子１０の形状を示す斜視図である。断面形状が
長方形ａｂｃｄの中空の四角柱であり、上側内壁面１０
Ｕ，下側内壁面１０Ｄ，右側内壁面１０Ｒ、左側内壁面
１０Ｌの４つの内壁面（以下この４つを総称する場合は
「内壁面Ｗ」という。）と、中空の入射端面１０Ｆと射
出端面１０Ｂとを有している。そして、内壁面Ｗは、波
長１５７ｎｍ未満の光に対して高い反射率を持つ一定の
厚さの多層膜ＭＬを有していて、使用波長が５０ｎｍよ
り短い光、ＥＵＶ光である場合にはこの多層膜は前述の
Ｍｏ／Ｓｉ，Ｗ／Ｓｉ等の多層膜であることが好まし
い。波長が１００ｎｍより長い光では、アルミニウムな
どの通常の金属反射膜を使用しても構わない。また、１
５７ｎｍ未満の光（特に、３０ｎｍ，１３ｎｍ，１１ｎ
ｍの光）は、空気中では吸収が多く光の利用効率が著し
く低くなるので、反射型光学素子１０は、少なくとも中
空部分の内部が真空排気されていること、又は使用波長
に対して透明、即ち吸収が少ない気体（ヘリウム等）で
満たされていることが望ましい。さらに、反射型光学素
子１０は金属又はセラミック等で形成することができ
る。

【００１１】図２に基づいて反射型光学素子１０の作用
について説明する。図２では説明の簡素化のため、ｙ−
ｚ断面、即ち反射型光素子１０の中心軸ＡＸに平行な面
内の断面ｂｄｆｈのみの光束を示す。入射光線Ｌｉｎ
は、上側内壁面１０Ｕ及び下側内壁面１０Ｄに形成され
た膜部材ＭＬ（不図示）によって実線で示すように反射
されるか、又は、内壁面で反射すること無く出射端面１
０Ｂに到達する。内壁面Ｗで反射された光線は、内壁面
上の異なる位置で反射した光線の組み合わせによって、
入射端面を含む平面上の仮想の虚光源点ＶＬ１，ＶＬ
２，ＶＬ３，ＶＬ４から供給された光線（図中、破線で
示す）のように出射端面１０Ｂ重畳して照射する。この
結果、出射端面は多数の仮想光源点からの光により重畳
して照射されるので、出射端面ではその面内が均一性良
く照明される。

【００１２】また、本実施形態の反射型光学素子１０で
は、入射端面１０Ｆと出射端面１０Ｂとの形状が長方形
の場合について説明したが、被照射領域の形状に応じて
いれば、例えば、図３（ａ）に示す円形開口、同図
（ｂ）に示す正方形開口、同図（ｃ）に示す円筒形開
口，（ｄ）に示す四角形の筒形状開口，（ｅ）に示すよ
うな円弧形状の開口であっても良い。好ましくは、被照
射領域の形状と出射端面１０Ｂの形状とは相似形状であ
ることが望ましい。例えば、本照明光学装置が、デバイ
スパターンをシリコンウエハー又はガラスプレート上に
転写する露光装置等に適用される場合には、照射量、収
差などを考慮して適宜、円形開口などの大きさ、円弧形
状の開口の幅などを変更すればよい。

【００１３】また、光線の反射効率を高めるための内壁
面Ｗが有する膜部材ＭＬは一定の厚さを有する場合に限
られない。例えば、多層膜の膜厚ｄが、内壁面Ｗの各部
分ごとで異なる入射光線Ｌｉｎの入射角に応じて、次式
のブラッグ反射の式を満足するようにすることが好まし
い。

【００１４】

【数１】２ｄ×ｓｉｎθ＝ｎλ ここで、ｄ：多層膜の一層分の膜厚， θ：入射角，
λ：入射光Ｌｉｎの波長，をそれぞれ示している。

【００１５】図４は入射角と膜厚が理想的な場合の光学
素子の図である。入射光線Ｌｉｎのうち、下側内壁面１
０Ｄの位置Ａに入射角度θ_Aで入射し、反射した破線で
示す光線は、次に、上側内壁面１０Ｕの位置Ａ’に入射
角度θ_A'で入射し、反射する。また、入射光線Ｌｉｎの
うち、位置Ｂに入射角度θ_Bで入射し、反射した実線で
示す光線は、ｆ点に至る。ここで、図４（ａ）における
入射角度θ_Aとθ_A'とは等しいので、ブラッグ反射の式
に基づいて同図（ｂ）に斜線で示すＡ、Ａ’を含む領域
には同一の膜厚の多層膜が施されている。また、Ａ点に
おける入射角度θ_AとＢ点における入射角度θ_Bとが異な
るので、図４（ｂ）において、斜線で示す領域Ａと横線
で示す領域Ｂとは多層膜の厚さが異なっている。さら
に、内壁面Ｗでの反射回数が多い場合は、場所毎に多層
膜の厚さが異なる構造が周期的に繰返される構成とな
る。加えて、多層膜ＭＬは内壁面Ｗの全てで同一の種類
の物質を用いても良い。さらに好ましくは、Ａ，Ｂ各点
での入射角度が上述のブラッグ反射の式を満足すれば、
Ａ点とＢ点とで異なる種類の物質で構成することが望ま
しい。

【００１６】（投影露光装置）図５は、本実施形態にか
かる第１の投影露光装置の概略構成を示す図であり、投
影露光装置は、大きく分けてレーザープラズマＸ線装置
100、照明光学装置200、および投影光学装置300から構
成される。これらは、少なくとも真空状態、又は使用波
長に対して吸収が少ない気体（ヘリウム等）で満たされ
ている。

【００１７】レーザープラズマＸ線装置100は、光源Ｌ
の発光源を楕円鏡Ｍ１の第１焦点近傍となるように配置
し、光源Ｌからの光を楕円鏡Ｍ１の第２焦点近傍の集光
点ＣＰに集光させる。レーザープラズマＸ線装置100
は、レーザーＬＳ及びレンズによって第１焦点近傍にレ
ーザー光を集光させ、この集光点にむかってガス放出器
ＧＳを使ってＸｅガス又はＫｒガスを放出する。Ｘｅガ
ス又はＫｒガスにレーザー光があたることによりプラズ
マＸ線が放出される。楕円鏡Ｍ１に入射する光は第１焦
点を通るので、光源Ｌから出射された光は楕円鏡で反射
された後に楕円鏡Ｍ１の第２焦点近傍の集光点ＣＰに集
光する。

【００１８】照明光学装置200は、反射型光学素子１０
と凹面鏡Ｍ２及び凸面鏡Ｍで構成される結像系とから構
成される。反射型光学素子１０は、その入射端面１０Ｆ
が集光点ＣＰの近傍に位置するように配置されており、
反射型光学素子１０の内壁面で反射して通過した光は出
射端面１０Ｂから射出される。凹面鏡Ｍ２及び凸面鏡Ｍ
３は、反射型光学素子１０の出射端面１０Ｂの像を被照
射面であるマスクＲ上に形成するように配置されてい
る。図５中の凹面鏡Ｍ２及び凸面鏡Ｍ３はいわゆるオフ
ナー型反射結像系と呼ばれる。また、図５において、虚
（仮想）光源点からの主光線を破線で示す。オフナー型
反射結像系は、凹面鏡Ｍ２及び凸面鏡Ｍ３の曲率中心が
単一点で合致するように構成され、この点を含む面内に
単位倍率（等倍率）で２つの共役領域が得られるように
構成されている。凹面鏡Ｍ２で二回反射しているが、凹
面鏡Ｍ２を二つの反射鏡に分離して構成してもよい。

【００１９】オフナー型反射結像系の特徴は、各種収差
を有しないこと及び、物側と像側の両方でテレセントリ
ックであることである。物側でテレセントリックである
ため、反射型光学素子１０とオフナー型反射結像系との
光軸方向の位置は、厳密に調整する必要がない。このた
め、照明光学装置200の製造出荷時における調整が容易
であり、また、経時的に反射光学素子１０とオフナー型
反射結像系とが光軸方向にずれたとしても、照明条件に
対する影響は極力押さえられる。

【００２０】反射型光学素子１０の出射端面１０Ｂから
射出された光は、凹面鏡Ｍ２で反射され、凸面鏡Ｍ３で
反射され、さらに凹面鏡Ｍ２で反射されて、透過型のマ
スクＲを照明する。マスクＲのデバイスパターン面と反
射型光学素子１０の出射端面１０Ｂとは共役の関係にあ
るため、図２を使って説明したように出射端面１０Ｂが
その面内が均一性良く照明されているため、マスクＲ面
上も均一に照明される。

【００２１】また、オフナー型反射結像系により出射端
面１０Ｂと同一又は相似な共役像がマスクＲに照射され
るため、反射型光学素子１０の出射端面１０Ｂの断面形
状とマスクＲの被照射領域の形状とは、光束がけられな
ければ同一又は相似の関係となる。オフナー型反射結像
系では、凸面鏡Ｍ３で光束がけられること無く効率良く
光を使える領域が弓形状なので、図３の（ｅ）で示した
反射型光学素子１０を使用することが好ましい。さら
に、オフナー型反射結像系は像側でもテレセントリック
であるので、マスクＲの光軸方向の位置が照明光学装置
２００との関係でずれたとしても結像関係に与える影響
は少なくてすむ。

【００２２】ここで、レーザープラズマＸ線は、数ｎｍ
（ナノメータ）〜数十ｎｍの波長であるので、透過型の
マスクＲとしては、メンブレンと呼ばれる膜状のマスク
が通常使用される。さらに、透過型のマスクであっても
マスクに用いられる物質が摂氏マイナス１００度以下程
度に冷却すれば上記の波長であってもある程度の透過率
を得ることができるため透過型のマスクが使用されても
よい。

【００２３】投影光学装置300は、マスクＲ側から順
に、凹面鏡Ｍ４、平面鏡Ｍ５、凸面鏡Ｍ６及び凹面鏡Ｍ
７から構成される。凹面鏡Ｍ４、凸面鏡Ｍ６及び凹面鏡
Ｍ７は非球面形状に形成されている。例えばこの構成
は、特開平9-251097号に開示されている。

【００２４】透過型のマスクＲを通過した光は、投影光
学装置300を経由してレジストが塗布されたウエハＷに
デバイスパターンを形成する。マスクＲの被照射面は、
マスクのデバイスパターンの領域よりも狭いので、図５
において矢印で示されるように、マスクＲとウエハＷと
を同期スキャンして、デバイスパターン全体を露光す
る。デバイスパターン全体が露光した後、次の露光領域
にウエハをステップさせる。この動作を繰り返し、つま
りステップアンドスキャン方式により、ウエハ全体に複
数のデバイスパターンを形成する。

【００２５】図６は本実施形態にかかる第２の投影露光
装置の概略構成を示す図である。本実施形態にかかる投
影露光装置は、第１の投影露光装置のレーザープラズマ
Ｘ線装置100及び照明光学装置200とが同一構成であり、
投影光学装置310が第１の投影露光装置と異なる。ま
た、マスクＲが反射型マスクである点で第１の投影露光
装置と異なる。以下、重複する部分の説明は省略する。

【００２６】照明光学装置200から射出した光の光軸に
対して、反射型マスクＲが斜めに配置される。照明光学
装置200から射出した光は、反射型マスクＲで照射され
て投影光学装置310に入射する。投影光学装置310に入射
した光は、凹面鏡Ｍ２で反射され、凸面鏡Ｍ３で反射さ
れ、さらに凹面鏡Ｍ２で反射される。このようにして、
ウエハＷに反射型マスクＲのデバイスパターンが露光さ
れる。図６中の凹面鏡Ｍ７及び凸面鏡Ｍ８も上述したい
わゆるオフナー型反射結像系である。その特徴も上述し
た通りである。第２の投影露光装置では、照明光学装置
200と投影光学装置310とでオフナー型反射結像系が用い
られているため、反射型光学素子１０の出射端面１０Ｂ
の断面形状とウエハＷ上で露光領域とが同一寸法および
同一形状になる。第２実施形態で説明したように、図３
の（ｅ）の弓形状の反射型光学素子１０を使うことが好
ましい。

【００２７】反射型マスクを照明系又は投影系の光軸に
対して斜めに配置することで、照明光学装置200が像側
（マスク側）でテレセントリックであっても、又は投影
光学装置310が物側（マスク側）でテレセントリックで
あっても、反射型マスクＲを使用できる。照明光学装置
２００および投影光学装置３１０がテレセントリックで
あるため、反射型マスクＲが走査時に光軸方向に上下移
動しても、デバイスパターンに対する影響は極力押さえ
ることができる。但し、照明光学装置のＮＡ（開口数）
が小さい必要がある。具体的には波長１３．５ｎｍのＥ
ＵＶ光を使用しレチクル１μｍの上下動を許容する場
合、収差の変動量がエアリーディスク内に収まるために
は、等倍系の場合ＮＡ＝０．０５程度以下、１／１０縮
小系の場合ＮＡ＝０．０１４程度以下である必要があ
る。

【００２８】ウエハＷも投影光学装置310の光軸に対し
て斜めに配置される。別言すれば、オフナー型反射投影
結像系の凹面鏡Ｍ７及び凸面鏡Ｍ８の曲率中心に対し
て、マスクＲと対称に配置されている。マスクＲとウエ
ハとの同期走査方向は、図６の矢印で示したとおりであ
る。なお、凹面鏡Ｍ７を二つの反射鏡に分離して構成し
てもよい。

【００２９】図７は第３の投影露光装置にかかる概略構
成を示す図である。本実施形態にかかる投影露光装置
は、第１の投影露光装置のレーザープラズマＸ線装置10
0と同一構成であり、照明光学装置210及び投影光学装置
320が第１の投影露光装置と異なる。以下、重複する部
分の説明は省略する。

【００３０】図７（Ａ）において、照明光学装置210
は、主反射鏡Ｍ９及び副反射鏡Ｍ１０で構成される。主
反射鏡Ｍ９及び副反射鏡Ｍ１０は、いわゆるシュバルツ
シルド結像反射結像系と呼ばれる。シュバルツシルド型
結像系は、オフナー型の等倍系でなく、例えば、１０倍
系にすることができる。かかるシュバルツシルド型結像
系も、物側と像側の両方でテレセントリックにする事も
できるため、主反射鏡Ｍ９及び副反射鏡Ｍ１０とが相対
的に光軸方向に位置がずれた場合であっても照明条件に
与える変化は少なく、また照明光学装置２１０の製造出
荷時における調整が容易である。マスクＲが照明される
領域は、反射型光学素子１０の出射端の形状と相似であ
り、例えばマスクＲに描かれた正方形のデバイスパター
ンであれば、反射型光学素子１０の出射端が、図３
（ｂ）で示したようなデバイスパターンに倣った正方形
であってもよい。さらに反射型光学素子１０が長方形の
スリット状の出射端である場合には、ウエハＷとマスク
Ｒとを同期走査して正方形のデバイスパターンを露光す
ればよい。

【００３１】照明光学装置210を経由した光は、透過型
のマスクＲを照明し、マスクＲを透過した光は、投影光
学装置320を経由してウエハＷ上に露光される。上述し
たように、透過型のマスクの代表的なものは膜状のマス
クであるが、通常の透過型マスクであっても、マスクを
冷却することでマスクを構成する材質の短波長の光の透
過率を上げることで、使用することができる。

【００３２】図７（Ａ）中の投影光学装置320は、主反
射鏡Ｍ１１及び副反射鏡Ｍ１２で構成され、物像の両側
でテレセントリックな、シュバルツシルド結像反射結像
系である。つまり、照明光学系210及び投影光学系320と
も両側テレセントリックなので、マスクＲの光軸方向の
移動でも、照明状態に与える影響を極力押さえることが
できる。前述の照明光学装置210では、シュバルツシル
ド光学系を１０倍系として利用したが、投影光学系では
マスクRに描かれたパターンを縮小してウエハWに焼き付
けるため、入射出射側を逆転させて１／１０縮小系とし
て使用している。

【００３３】図７（Ｂ）の露光装置は、図７（Ａ）の露
光装置と照明系が異なり、反射型光学素子１０の出射端
の近傍にマスクＲを配置した。反射型光学素子１０の出
射端では、光が均一であるため、このような構成を採る
事ができる。

【００３４】図８は第４の投影露光装置にかかる概略構
成を示す図である。本実施形態にかかる投影露光装置
は、レーザープラズマＸ線装置100及び照明光学装置210
が、第２の投影露光装置の構成と同一であり、投影光学
装置320が第３の投影露光装置の構成と同じである。つ
まり、第２、第３の投影露光装置の折衷案である。な
お、第２の投影露光装置には、折り返しのミラーを挿入
している。この折り曲げミラーは空間的な余裕があれば
なくてもよい。

【００３５】図８の第４の投影露光装置では、オフナー
型の照明系であるので反射型光学素子10の形状がそのま
まマスクＲに照明され、そのマスクＲの像がシュバルツ
シルド光学系１／１０縮小してウエハＷに投影される。

【００３６】図９は第５の投影露光装置にかかる概略構
成を示す図である。マスクＲには、製造する対象の半導
体素子に応じて、いろいろな種類の線幅、密度の回路パ
ターンが描かれている。いろいろな回路パターンに対応
して結像特性を変えるために、照明光学装置のＮＡと投
影光学装置のＮＡとの比率σを変化させたり、傾斜照明
（変形照明）とも呼ばれる照明系の瞳面において輪帯状
の照明をしたりする。第５の投影露光装置は、輪帯状の
照明を行い且つ輪帯の外径と内径との比率（以下、輪帯
比という）を変化させるものである。

【００３７】本実施形態にかかる投影露光装置は、レー
ザープラズマＸ線装置100が第１の投影露光装置の構成
と同一であり、投影光学装置320が第３の投影露光装置
の構成と同じである。

【００３８】レーザープラズマＸ線装置100からの光
は、輪帯形成光学装置400に入射する。輪帯形成光学装
置400は、円板状の平面鏡Ｍ21と放物面の面形状を有す
る凹面鏡Ｍ22とを有している。Ｘ線装置100からの放射
状に広がる光は凹面鏡Ｍ22で平行光束になる。Ｘ線装置
100と凹面鏡Ｍ22との間に平面鏡Ｍ21を配置すること
で、平面鏡Ｍ21はＸ線装置100からの光を凹面鏡Ｍ22に
導くとともに、凹面鏡Ｍ22からの平行光束を遮る遮蔽板
の役目をする。したがって、輪帯形成光学装置400から
出射される平行光束は、輪帯状の平行光束となってい
る。なお、輪帯形成光学装置400はニュートン望遠鏡の
逆の構成である。

【００３９】輪帯形成光学装置400から出射される平行
光束は、開口率可変光学装置500に、折り曲げミラーを
介して導かれる。この折り曲げミラーは空間的な余裕が
あればなくてもよい。開口率可変光学装置500は、４枚
の反射鏡Ｍ31、Ｍ32、M33およびM34から構成される。各
反射鏡M31〜M34は、それぞれ移動可能であり、輪帯状の
光束の輪帯比を可変にする。これは、いわゆるズーム機
構により輪帯比を可変するものである。これにより、マ
スクMの回路パターンに応じた傾斜照明が可能となる。

【００４０】図１０は、各反射鏡M31〜M34をそれぞれ移
動させて、輪帯比を可変させた状態を示している。図１
０のズームポジション１からズームポジション５にいく
に従い、輪帯の内径と外径の比が大きくなっていく。各
反射鏡M31〜M34の移動量に関しては、以下の表２に示
す。

【００４１】所定の輪帯比になった輪帯状の光束は、反
射型光素子１０の入射端に入射し、反射型光素子１０内
で内面多重反射を繰り返し、照明ムラのない均一な照明
となる。反射型光素子１０は、所定の輪帯比を維持した
輪帯状の光束が出射される。反射型光素子１０から出射
した光束は、それ以降、第４の投影露光装置で説明した
と同様な経路で、オフナー型反射結像系を経由して、マ
スクＲのパターンを照明し、そのパターンをウエハＷに
転写する。

【００４２】なお、図９には示していないが、輪帯形成
光学装置400と開口率可変光学装置500との間に十字上の
遮光板を配置したり、プリズム又はグレーテングを配置
したりすると、四開口の傾斜照明を行うことも可能とな
る。

【００４３】第５の投影露光装置において、使用された
オフナー型反射結像系の反射鏡Ｍ2及びＭ3を表１に、開
口率可変光学装置500の反射鏡Ｍ31、Ｍ32、M33およびM3
4の光学素子データを表２にしめす。

【００４４】光源100側に凹面を向けた曲率をマイナ
ス、マスクRから光源100側への方向をマイナス方向とし
て示している。単位は、ミリメートルである。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】本発明は、半導体素子の製造に用いられる
投影露光装置だけでなく、液晶表示素子等を含むディス
プレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラス
プレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造
に用いられる、デバイスターンをセラミックウエハ上に
転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に用
いられる露光装置等にも本発明を適用することができ
る。また、レチクル、又はマスクを製造するために、ガ
ラス基板、又はシリコンウエハ等にデバイスパターンを
転写する露光装置にも本発明を適用できる。

【００４８】（デバイス製造工程）微小デバイス（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）の製造に際しては、基
板（ウエハ、ガラス、セラミック等）の表面を処理する
工程を行う。次に基板に感光剤を塗布する。その後上記
説明した露光装置によってマスクのパターンなどを基板
に焼付露光する工程を行う。その後、基板は現像工程、
現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチング工
程などを行う。これらの工程を繰り返し行うことによっ
て、基板上に多重のパターンが形成される。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の照明光学
装置によれば、光学素子を用いて簡便な構成で１５７ｎ
ｍよりも短い波長の光を用いて効率良く均一な強度分布
の光を得ることができ、また、光学素子からの光はテレ
セントリックな反射光学系で導かれるため、光学素子と
反射光学系との光軸方向の位置調整が容易である。さら
に、本発明の投影露光装置によれば、１５７ｎｍよりも
短い波長の光を用いてマスクに形成されている微細パタ
ーンをウエハに投影する際に、テレセントリックな反射
光学系でマスクが照明されているため、マスクの上下動
による収差の発生を抑えることができる。加えて、本発
明のデバイス製造方法によれば微細パターンを有するデ
バイスを容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】反射型光学素子の斜視図である。

【図２】反射型光学素子の作用を説明するための図であ
る。

【図３】（ａ）〜（ｅ）は反射型光学素子の変形例を示
す図である。

【図４】（ａ），（ｂ）は入射角度と膜厚との関係を説
明する図である。

【図５】第１の投影露光装置の構成を示す図である。

【図６】第２の投影露光装置の構成を示す図である。

【図７】第３の投影露光装置の構成を示す図である。

【図８】第４の投影露光装置の構成を示す図である。

【図９】第５の投影露光装置の構成を示す図である。

【図１０】第５の投影露光装置の構成中の開口率可変
（ズーム機構）光学系の各反射鏡の移動を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ ……反射型光学素子１００……レーザープラズマＸ線装置２００、２１０……照明光学装置３００、３１０、３２０……レーザープラズマＸ線装置４００……輪帯形成光学装置５００……開口率可変光学装置Ｒ ……マスクＷ ……ウエハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内壁面を有する中空の部材からなり、前
記内壁面に反射膜を形成し、前記中空部に入射した光束
を反射する光学素子と、前記光学素子の出射側に配置され、物側と像側の両側で
テレセントリックであり且つ少なくとも２面以上の反射
鏡を含む結像光学系とを有することを特徴とする照明光
学系。
【請求項２】さらに、開口率可変光学系を有し、該開
口率可変光学系から出射した光束は、前記光学素子に入
射することを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】前記結像光学系は、オフナー型またはシ
ュバルツシルド型であることを特徴とする請求項１に記
載の照明光学系。
【請求項４】さらに、傾斜照明を可能とする平行光束
作成光学系を有し、該平行光束作成光学系から出射した
光束は、前記開口率可変光学系に入射することを特徴と
する請求項２に記載の照明光学系。
【請求項５】所定のパターンが形成された原板を被露
光基板上へ転写する露光装置において、請求項１ないし請求項４に記載の照明光学系装置を有
し、前記照明光学系装置からの光が前記原板上に前記被照射
面を形成することを特徴とする露光装置。
【請求項６】前記原板及び前記被露光基板は、同期走
査することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】前記原板は、反射型であることを特徴と
する請求項３、又は請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】前記所定のパターンを被露光基板に投影
し、物側と像側の両側でテレセントリックである投影光
学系をさらに有することを特徴とする請求項５乃至請求
項７に記載の露光装置。
【請求項９】請求項５乃至請求項８記載の露光装置を
用いたデバイスの製造方法であって、前記被露光基板上に感光材料を塗布する工程と、前記被露光基板上に前記投影光学系を介して前記投影原
板のパターンの像を投影する工程と、前記被露光基板上の前記感光材料を現像する工程とを有
することを特徴とするデバイス製造方法。