JP2003309057A - 投影露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
投影露光装置及びデバイス製造方法Info
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のＥＵＶ縮小投影露光装置は、反射型マ
スクを使用しており、その反射型マスクに対して同じ側
に照明系と投影光学系とが配置されるので、露光装置全
体の大きさをある程度コンパクトにしようとすると、そ
の照明系や投影光学系等を構成する様々な光学部材どう
しが物理的に干渉しかねなかった。 【解決手段】 光源からの光で反射型マスクを照明し、
その照明された反射型マスクのパターンを投影光学系に
より基板に投影する投影露光装置において、反射型マス
クを照明する光が投影光学系の光学部材間を通過するよ
うに構成した。
スクを使用しており、その反射型マスクに対して同じ側
に照明系と投影光学系とが配置されるので、露光装置全
体の大きさをある程度コンパクトにしようとすると、そ
の照明系や投影光学系等を構成する様々な光学部材どう
しが物理的に干渉しかねなかった。 【解決手段】 光源からの光で反射型マスクを照明し、
その照明された反射型マスクのパターンを投影光学系に
より基板に投影する投影露光装置において、反射型マス
クを照明する光が投影光学系の光学部材間を通過するよ
うに構成した。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は露光装置に関し、特
に露光光として波長２００ｎｍ〜１０ｎｍの領域の光を
用い、反射型マスクの電子回路等の微細パターンを基板
に転写する露光装置及びその露光装置を用いたデバイス
製造方法に関する。
に露光光として波長２００ｎｍ〜１０ｎｍの領域の光を
用い、反射型マスクの電子回路等の微細パターンを基板
に転写する露光装置及びその露光装置を用いたデバイス
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】微細パターンをもつ半導体回路素子など
を製造する方法として、例えば波長１３.４nmのＥＵＶ
光を用いた縮小投影露光方法がある。この方法では、回
路パターンが形成されたマスクをＥＵＶ光で照明し、マ
スク上のパターンの像をウエハ面に縮小投影し、その表
面のレジストを露光してパターンを転写する。
を製造する方法として、例えば波長１３.４nmのＥＵＶ
光を用いた縮小投影露光方法がある。この方法では、回
路パターンが形成されたマスクをＥＵＶ光で照明し、マ
スク上のパターンの像をウエハ面に縮小投影し、その表
面のレジストを露光してパターンを転写する。
【０００３】従来のＥＵＶ縮小投影露光のための装置と
しては、例えば第１４図にて示す構成のものが考案され
ている。ここで図１４は従来のＥＵＶ縮小投影露光装置
の要部概略図、図１５は従来の反射型インテグレータの
摸式的斜視図、図１６は従来のマスク面上の照明領域を
示す図である。
しては、例えば第１４図にて示す構成のものが考案され
ている。ここで図１４は従来のＥＵＶ縮小投影露光装置
の要部概略図、図１５は従来の反射型インテグレータの
摸式的斜視図、図１６は従来のマスク面上の照明領域を
示す図である。
【０００４】各図中において、１００１はＥＵＶ光の発
光点、１００２はＥＵＶ光束、１００３はフィルタ、１
００４は第１の回転放物面ミラー、１００５は反射型イ
ンテグレータ、１００６は第２の回転放物面ミラー、１
００７は反射型マスク、１００８は投影光学系を構成す
る複数のミラー系、１００９はウエハ、１０１０はマス
クステージ、１０１１はウエハステージ、１０１２は円
弧状の開口を有するアパーチャ、１０１３はレーザー光
源、１０１４はレーザー集光光学系、１０１５はマスク
面上の照明領域、１０１６は露光が行われる円弧状領
域、１０１７は真空容器である。
光点、１００２はＥＵＶ光束、１００３はフィルタ、１
００４は第１の回転放物面ミラー、１００５は反射型イ
ンテグレータ、１００６は第２の回転放物面ミラー、１
００７は反射型マスク、１００８は投影光学系を構成す
る複数のミラー系、１００９はウエハ、１０１０はマス
クステージ、１０１１はウエハステージ、１０１２は円
弧状の開口を有するアパーチャ、１０１３はレーザー光
源、１０１４はレーザー集光光学系、１０１５はマスク
面上の照明領域、１０１６は露光が行われる円弧状領
域、１０１７は真空容器である。
【０００５】従来のＥＵＶ縮小投影露光装置は、ＥＵＶ
光源、照明光学系、マスク１００７、投影光学系１００
８、ウエハ１００９、マスク又はウエハを搭載したステ
ージ１０１０、１０１１、マスクやウエハの位置を精密
にあわせるアライメント機構（不図示）、ＥＵＶ光の減
衰を防ぐために光学系全体を真空に保つための真空容器
１０１７と排気装置（不図示）、などからなる。
光源、照明光学系、マスク１００７、投影光学系１００
８、ウエハ１００９、マスク又はウエハを搭載したステ
ージ１０１０、１０１１、マスクやウエハの位置を精密
にあわせるアライメント機構（不図示）、ＥＵＶ光の減
衰を防ぐために光学系全体を真空に保つための真空容器
１０１７と排気装置（不図示）、などからなる。
【０００６】ＥＵＶ光源としてはレーザープラズマやア
ンジュレータなどが用いられる。照明光学系ではＥＵＶ
光発光点１００１からのＥＵＶ光１００２を第１の回転
放物面ミラー１００４で集光し、反射型インテグレータ
１００５に照射して複数の２次光源を形成し、さらにこ
の複数の２次光源からのＥＵＶ光のそれぞれがマスク１
００７上で重畳されるように第２の回転放物面ミラー１
００６で集光しマスク１００７を均一に照明する。
ンジュレータなどが用いられる。照明光学系ではＥＵＶ
光発光点１００１からのＥＵＶ光１００２を第１の回転
放物面ミラー１００４で集光し、反射型インテグレータ
１００５に照射して複数の２次光源を形成し、さらにこ
の複数の２次光源からのＥＵＶ光のそれぞれがマスク１
００７上で重畳されるように第２の回転放物面ミラー１
００６で集光しマスク１００７を均一に照明する。
【０００７】反射型マスク１００７は、例えば多層膜反
射鏡の上にＥＵＶ吸収体などからなる非反射部を設けた
転写パターンが形成されたものである。反射型マスク１
００７で反射された回路パターンの情報を有するＥＵＶ
光は、投影光学系１００８によってウエハ１００９面上
に結像する。投影光学系１００８は光軸中心に対して軸
外の細い円弧状の領域が良好な結像性能をもつように設
計されている。従って露光はこの細い円弧状領域のみが
利用されて行われるように、ウエハ１００９直前に円弧
状の開口をもったアパーチャ１０１２が設けられてい
る。そして矩型形状をしたマスク全面のパターンを転写
するため、反射型マスク１００７とウエハ１００９が同
時にスキャンされ露光が行われる。ここで投影光学系１
００８は複数の多層膜反射鏡によって構成され、マスク
１００７上のパターンをウエハ１００９表面に縮小投影
する構成となっており、通常、像側テレセントリック系
が用いられている。なお、物体側（反射型マスク側）
は、反射型マスク１００７に入射する照明光束との物理
的干渉を避けるために、通常、非テレセントリックな構
成となっている。
射鏡の上にＥＵＶ吸収体などからなる非反射部を設けた
転写パターンが形成されたものである。反射型マスク１
００７で反射された回路パターンの情報を有するＥＵＶ
光は、投影光学系１００８によってウエハ１００９面上
に結像する。投影光学系１００８は光軸中心に対して軸
外の細い円弧状の領域が良好な結像性能をもつように設
計されている。従って露光はこの細い円弧状領域のみが
利用されて行われるように、ウエハ１００９直前に円弧
状の開口をもったアパーチャ１０１２が設けられてい
る。そして矩型形状をしたマスク全面のパターンを転写
するため、反射型マスク１００７とウエハ１００９が同
時にスキャンされ露光が行われる。ここで投影光学系１
００８は複数の多層膜反射鏡によって構成され、マスク
１００７上のパターンをウエハ１００９表面に縮小投影
する構成となっており、通常、像側テレセントリック系
が用いられている。なお、物体側（反射型マスク側）
は、反射型マスク１００７に入射する照明光束との物理
的干渉を避けるために、通常、非テレセントリックな構
成となっている。
【０００８】図１４において、照明光学系は、第１の回
転放物面ミラー１００４、反射型インテグレータ１００
５、第２の回転放物面ミラー１００６で構成される。反
射型インテグレータ１００５には、図１５に示すような
微小な凸または凹面を２次元に多数配列したフライアイ
ミラーが用いられる。
転放物面ミラー１００４、反射型インテグレータ１００
５、第２の回転放物面ミラー１００６で構成される。反
射型インテグレータ１００５には、図１５に示すような
微小な凸または凹面を２次元に多数配列したフライアイ
ミラーが用いられる。
【０００９】レーザー光源１０１３からのレーザー光は
レーザー集光光学系１０１４により発光点１００１の位
置にある不図示のターゲットに集光され、高温のプラズ
マ光源１００１を生成する。このプラズマ光源から熱輻
射により放射されたＥＵＶ光１００２は第１の回転放物
面ミラー１００４で反射して平行なＥＵＶ光束となる。
この光束が反射型インテグレータ１００５で反射して、
多数の２次光源を形成する。
レーザー集光光学系１０１４により発光点１００１の位
置にある不図示のターゲットに集光され、高温のプラズ
マ光源１００１を生成する。このプラズマ光源から熱輻
射により放射されたＥＵＶ光１００２は第１の回転放物
面ミラー１００４で反射して平行なＥＵＶ光束となる。
この光束が反射型インテグレータ１００５で反射して、
多数の２次光源を形成する。
【００１０】この２次光源からのＥＵＶ光は第２の回転
放物面ミラー１００６で反射して反射型マスク１００７
を照明する。ここで該２次光源から第２の回転放物面ミ
ラー１００６、第２の回転放物面ミラー１００６から反
射型マスク１００７までの距離は、第２の回転放物面ミ
ラー１００６の焦点距離にほぼ等しく設定されている。
すなわち、２次光源の位置に第２の回転放物面ミラー１
００６の焦点が位置しているので２次光源の１つから出
たＥＵＶは反射型マスク１００７を平行光束で照射す
る。投影光学系１００８は２次光源の像が投影光学系１
００８の入射瞳面に投影される様に設計されており、こ
れによりケーラー照明の条件が満たされている。即ち反
射型マスク１００７上のある１点を照明するＥＵＶ光は
全ての２次光源から出たＥＵＶ光の重なったものであ
る。
放物面ミラー１００６で反射して反射型マスク１００７
を照明する。ここで該２次光源から第２の回転放物面ミ
ラー１００６、第２の回転放物面ミラー１００６から反
射型マスク１００７までの距離は、第２の回転放物面ミ
ラー１００６の焦点距離にほぼ等しく設定されている。
すなわち、２次光源の位置に第２の回転放物面ミラー１
００６の焦点が位置しているので２次光源の１つから出
たＥＵＶは反射型マスク１００７を平行光束で照射す
る。投影光学系１００８は２次光源の像が投影光学系１
００８の入射瞳面に投影される様に設計されており、こ
れによりケーラー照明の条件が満たされている。即ち反
射型マスク１００７上のある１点を照明するＥＵＶ光は
全ての２次光源から出たＥＵＶ光の重なったものであ
る。
【００１１】マスク面上の照明領域１０１５の形状は、
図１６に示すように反射型インテグレータ１００５の構
成要素である凸又は凹面ミラーの形状と相似であり、実
際に露光が行われる円弧状領域１０１６を含むほぼ矩型
形状の領域であるために、露光領域１０１６以外の部分
に多くのＥＵＶ光が照射され、この露光に寄与しないＥ
ＵＶ光は露光領域を規定するアパーチャ１０１２により
遮光される。
図１６に示すように反射型インテグレータ１００５の構
成要素である凸又は凹面ミラーの形状と相似であり、実
際に露光が行われる円弧状領域１０１６を含むほぼ矩型
形状の領域であるために、露光領域１０１６以外の部分
に多くのＥＵＶ光が照射され、この露光に寄与しないＥ
ＵＶ光は露光領域を規定するアパーチャ１０１２により
遮光される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＥＵＶ
縮小投影露光装置は、反射型マスクを使用しており、そ
の反射型マスクに対して同じ側に照明系と投影光学系と
が配置されるので、露光装置全体の大きさをある程度コ
ンパクトにしようとすると、その照明系や投影光学系等
を構成する様々な光学部材どうしが物理的に干渉しかね
ないという問題点があった。
縮小投影露光装置は、反射型マスクを使用しており、そ
の反射型マスクに対して同じ側に照明系と投影光学系と
が配置されるので、露光装置全体の大きさをある程度コ
ンパクトにしようとすると、その照明系や投影光学系等
を構成する様々な光学部材どうしが物理的に干渉しかね
ないという問題点があった。
【００１３】また、円弧状のアパーチャをウエハ直前に
配置しようとすると投影系ミラーと物理的に干渉しかね
ないという問題点もあった。
配置しようとすると投影系ミラーと物理的に干渉しかね
ないという問題点もあった。
【００１４】上記従来のＥＵＶ縮小投影露光装置の問題
点に鑑み、本発明の目的は、反射型マスクを使用した場
合に、露光装置全体の大きさをある程度コンパクトにし
た場合にも、露光装置を構成する光学部材どうしが物理
的に干渉しあわない投影露光装置及びこれを用いた半導
体デバイス製造装置を提供することにある。
点に鑑み、本発明の目的は、反射型マスクを使用した場
合に、露光装置全体の大きさをある程度コンパクトにし
た場合にも、露光装置を構成する光学部材どうしが物理
的に干渉しあわない投影露光装置及びこれを用いた半導
体デバイス製造装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の投影露光装置
は、光源からの光で反射型マスクを照明し、該照明され
た反射型マスクのパターンを投影光学系により基板に投
影する投影露光装置において、前記投影光学系は複数の
光学部材を有し、前記反射型マスクを照明する光が前記
投影光学系の光学部材間を通過することを特徴とする。
は、光源からの光で反射型マスクを照明し、該照明され
た反射型マスクのパターンを投影光学系により基板に投
影する投影露光装置において、前記投影光学系は複数の
光学部材を有し、前記反射型マスクを照明する光が前記
投影光学系の光学部材間を通過することを特徴とする。
【００１６】請求項２の投影露光装置は、請求項１の投
影露光装置において、前記光学部材は、ミラーであるこ
とを特徴とする。
影露光装置において、前記光学部材は、ミラーであるこ
とを特徴とする。
【００１７】請求項３の投影露光装置は、光源からの光
で反射型マスクを照明し、該照明された反射型マスクの
パターンを投影光学系により基板に投影する投影露光装
置において、前記投影光学系は絞りを有し、該絞りは、
前記投影光学系の開口数を調整するための開口部と、前
記反射型マスクを照明する光及び／又は前記反射型マス
クからの光が通過するための開口部を持つことを特徴と
する。
で反射型マスクを照明し、該照明された反射型マスクの
パターンを投影光学系により基板に投影する投影露光装
置において、前記投影光学系は絞りを有し、該絞りは、
前記投影光学系の開口数を調整するための開口部と、前
記反射型マスクを照明する光及び／又は前記反射型マス
クからの光が通過するための開口部を持つことを特徴と
する。
【００１８】請求項４の投影露光装置は、光源からの光
で反射型マスクを照明し、該照明された反射型マスクの
パターンを投影光学系により基板に投影し、該反射型マ
スク及び該基板を前記光に対して走査させる投影露光装
置において、前記投影光学系は前記マスクのパターンの
中間像を形成し、該中間像を前記基板上に再結像させる
ものであり、前記投影光学系は前記中間像形成位置若し
くはその近傍に視野絞りを有することを特徴とする。
で反射型マスクを照明し、該照明された反射型マスクの
パターンを投影光学系により基板に投影し、該反射型マ
スク及び該基板を前記光に対して走査させる投影露光装
置において、前記投影光学系は前記マスクのパターンの
中間像を形成し、該中間像を前記基板上に再結像させる
ものであり、前記投影光学系は前記中間像形成位置若し
くはその近傍に視野絞りを有することを特徴とする。
【００１９】請求項５の投影露光装置は、請求項４の投
影露光装置において、前記視野絞りの開口は、走査方向
の幅を部分的に調整可能であることを特徴とする。
影露光装置において、前記視野絞りの開口は、走査方向
の幅を部分的に調整可能であることを特徴とする。
【００２０】請求項６の発明の投影露光装置は、請求項
１乃至５のいずれか１項記載の投影露光装置において、
前記光源からの光を平行光に整形する第１のミラー系
と、該平行光により、第１の複数の光源像を形成する第
１の反射型インテグレータ部と、前記第１の複数の光源
像からの複数の光により、第２の複数の光源像を形成す
る第２の反射型インテグレータ部と、前記第１の複数の
光源像からの複数の光を前記第２の反射型インテグレー
タ部に重ねる第１の集光ミラー系と、前記第２の複数の
光源像からの複数の光を前記反射型マスクに重ねる第２
の集光ミラー系とを更に有することを特徴とする。
１乃至５のいずれか１項記載の投影露光装置において、
前記光源からの光を平行光に整形する第１のミラー系
と、該平行光により、第１の複数の光源像を形成する第
１の反射型インテグレータ部と、前記第１の複数の光源
像からの複数の光により、第２の複数の光源像を形成す
る第２の反射型インテグレータ部と、前記第１の複数の
光源像からの複数の光を前記第２の反射型インテグレー
タ部に重ねる第１の集光ミラー系と、前記第２の複数の
光源像からの複数の光を前記反射型マスクに重ねる第２
の集光ミラー系とを更に有することを特徴とする。
【００２１】請求項７の発明の投影露光装置は、請求項
１乃至６のいずれか１項記載の投影露光装置において、
前記光源からの前記光の波長は２０ｎｍ以下であること
を特徴とする。
１乃至６のいずれか１項記載の投影露光装置において、
前記光源からの前記光の波長は２０ｎｍ以下であること
を特徴とする。
【００２２】請求項８のデバイス製造方法は、請求項１
乃至７のいずれか１項記載の投影露光装置を用いてデバ
イスパターンで基板を露光する段階と、前記露光された
基板を現像する段階とを有することを特徴とする。
乃至７のいずれか１項記載の投影露光装置を用いてデバ
イスパターンで基板を露光する段階と、前記露光された
基板を現像する段階とを有することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例について詳
細に説明する。
細に説明する。
【００２４】図１は本発明の第１の実施例の要部概略図
である。同図において、１は励起レーザー光、２はＥＵ
Ｖ光を放射するプラズマ発光点、３ａはプラズマ生成の
ターゲットとなる液滴を噴射するノズル、３ｂは励起レ
ーザー光が照射されなかった液滴を回収して再利用する
ための液滴回収部、４は集光ミラー、５はミラー４によ
り集光されたＥＵＶ光束、６はフィルタ、７は真空を保
ったままＥＵＶ光束を通過させる窓部、８、１０ａ、１
０ｂ、１０ｃは回転放物面等のミラー、２０１ａ、２０
１ｂは複数の凹面ミラーからなる第１のインテグレータ
であって切り替えて用いる。１１は複数の円筒面ミラー
を有する第２のインテグレータ、１２は第２のインテグ
レータからの光束を収束するための集光ミラー、１３は
光束を折り返す平面ミラー、１４はマスキングブレー
ド、１６は反射型マスク、１７はマスクステージであ
る。１８ａ〜１８ｆは投影光学系を構成しており、１９
は円弧形状の開口を有しその開口が可変である可変スリ
ット、２０は感光材が塗布されたウエハ、２１はウエハ
ステージ、２２、２３はＥＵＶ光の減衰を防ぐために光
学系全体を真空に保つための真空容器である。
である。同図において、１は励起レーザー光、２はＥＵ
Ｖ光を放射するプラズマ発光点、３ａはプラズマ生成の
ターゲットとなる液滴を噴射するノズル、３ｂは励起レ
ーザー光が照射されなかった液滴を回収して再利用する
ための液滴回収部、４は集光ミラー、５はミラー４によ
り集光されたＥＵＶ光束、６はフィルタ、７は真空を保
ったままＥＵＶ光束を通過させる窓部、８、１０ａ、１
０ｂ、１０ｃは回転放物面等のミラー、２０１ａ、２０
１ｂは複数の凹面ミラーからなる第１のインテグレータ
であって切り替えて用いる。１１は複数の円筒面ミラー
を有する第２のインテグレータ、１２は第２のインテグ
レータからの光束を収束するための集光ミラー、１３は
光束を折り返す平面ミラー、１４はマスキングブレー
ド、１６は反射型マスク、１７はマスクステージであ
る。１８ａ〜１８ｆは投影光学系を構成しており、１９
は円弧形状の開口を有しその開口が可変である可変スリ
ット、２０は感光材が塗布されたウエハ、２１はウエハ
ステージ、２２、２３はＥＵＶ光の減衰を防ぐために光
学系全体を真空に保つための真空容器である。
【００２５】不図示の励起レーザー光源及び集光光学系
から成る励起レーザー部から放射された、高出力の励起
パルスレーザー光１は、発光点２の位置に集光するよう
に構成されており、レーザープラズマ光源部を形成して
いる。このレーザープラズマ光源のターゲットとなる液
滴（例えばＸｅから成る）は、ノズル３ａから一定の時
間間隔で連続的に噴射され、集光点２を通過するように
なっている。そして上記のように噴射された液滴が、ち
ょうど２の位置にきた時に、励起パルスレーザー光１が
その液滴を照射することで高温のプラズマ発光点２を生
成し、このプラズマからの熱輻射によってＥＵＶ光が発
生する。
から成る励起レーザー部から放射された、高出力の励起
パルスレーザー光１は、発光点２の位置に集光するよう
に構成されており、レーザープラズマ光源部を形成して
いる。このレーザープラズマ光源のターゲットとなる液
滴（例えばＸｅから成る）は、ノズル３ａから一定の時
間間隔で連続的に噴射され、集光点２を通過するように
なっている。そして上記のように噴射された液滴が、ち
ょうど２の位置にきた時に、励起パルスレーザー光１が
その液滴を照射することで高温のプラズマ発光点２を生
成し、このプラズマからの熱輻射によってＥＵＶ光が発
生する。
【００２６】なお、本実施例ではターゲットとしてＸｅ
の液滴を用いた形態を示しているが、ターゲットとして
はＸｅガスをノズルから真空中に噴射して、断熱膨張に
より生じるクラスタを用いたり、Ｘｅガスを金属表面で
冷却して固体化したものを用いたり、ＣｕやＳｎ等の金
属を用いたものを選択してもよいことは言うまでもな
い。あるいは、ＥＵＶ光源としてアンジュレータを用い
ても本発明の本質は変わらない。
の液滴を用いた形態を示しているが、ターゲットとして
はＸｅガスをノズルから真空中に噴射して、断熱膨張に
より生じるクラスタを用いたり、Ｘｅガスを金属表面で
冷却して固体化したものを用いたり、ＣｕやＳｎ等の金
属を用いたものを選択してもよいことは言うまでもな
い。あるいは、ＥＵＶ光源としてアンジュレータを用い
ても本発明の本質は変わらない。
【００２７】プラズマ発光点２から放射されたＥＵＶ光
は、回転楕円ミラー４により集光されて、ＥＵＶ光束５
として取りだされ、プラズマや周辺からの飛散粒子をカ
ットしたり、ＥＵＶ露光に不要な波長をカットするため
のフィルタ６を透過する。次にこのＥＵＶ光束５は真空
容器２１と２２の境界面に設けられた窓部７を通過し
て、回転放物面ミラー８により反射することで略平行光
束８'となる。なお、上記の回転楕円ミラー４は、ＥＵ
Ｖ光を効率良く反射するための反射多層膜が成膜されて
おり、高温のプラズマ２からの放射エネルギーを一部吸
収するために、露光中に高温になる。そのために材質と
しては熱伝導性の高い材料を用いるとともに、不図示の
冷却手段を有しており、常に冷却されている。
は、回転楕円ミラー４により集光されて、ＥＵＶ光束５
として取りだされ、プラズマや周辺からの飛散粒子をカ
ットしたり、ＥＵＶ露光に不要な波長をカットするため
のフィルタ６を透過する。次にこのＥＵＶ光束５は真空
容器２１と２２の境界面に設けられた窓部７を通過し
て、回転放物面ミラー８により反射することで略平行光
束８'となる。なお、上記の回転楕円ミラー４は、ＥＵ
Ｖ光を効率良く反射するための反射多層膜が成膜されて
おり、高温のプラズマ２からの放射エネルギーを一部吸
収するために、露光中に高温になる。そのために材質と
しては熱伝導性の高い材料を用いるとともに、不図示の
冷却手段を有しており、常に冷却されている。
【００２８】同様に、以下では特に明示しないが、光学
系に用いられている各ミラーの反射面には、ＥＵＶ光を
効率良く反射するための反射多層膜が成膜されている。
その各ミラーも、材質としては熱伝導性の高い材料を用
いるとともに、不図示の冷却手段を有していてもよい。
系に用いられている各ミラーの反射面には、ＥＵＶ光を
効率良く反射するための反射多層膜が成膜されている。
その各ミラーも、材質としては熱伝導性の高い材料を用
いるとともに、不図示の冷却手段を有していてもよい。
【００２９】次に、平行光束となったＥＵＶ光８’は、
複数の小さな凹面ミラーが２次元的に配列した面を有す
る第１のインテグレータ２０１ａに入射することで、各
凹面ミラーにより多数の光スポットを形成し、これによ
り点光源アレイ２０２が空間中に形成される。この点光
源アレイ２０２から放射されるＥＵＶ光を放物面ミラー
１０ａにより集光してその後側焦点位置に重畳すること
により、ほぼ均一な強度分布をもつ２次光源像２４が形
成される。
複数の小さな凹面ミラーが２次元的に配列した面を有す
る第１のインテグレータ２０１ａに入射することで、各
凹面ミラーにより多数の光スポットを形成し、これによ
り点光源アレイ２０２が空間中に形成される。この点光
源アレイ２０２から放射されるＥＵＶ光を放物面ミラー
１０ａにより集光してその後側焦点位置に重畳すること
により、ほぼ均一な強度分布をもつ２次光源像２４が形
成される。
【００３０】ここで第１のインテグレータ２０１ａにつ
いて、第２図を用いて説明する。図２（ａ）は第１のイ
ンテグレータを反射面から見た概略図であって、２１０
は複数の小さな凹面ミラーの一つを指している。この凹
面ミラーの面形状はほぼ球面であって、同じ形状のミラ
ーがあたかもハエの目の様に２次元に多数配列されてい
る。同図においては一つの凹面ミラー２１０の外形を６
角形としてハニカム構造となるように配列されている
が、外形が４角形で格子状に配列しているものであって
もよい。このように一体化された多数のミラー面に対し
て、入射したＥＵＶ光が高効率で反射するように反射多
層膜が形成されている。
いて、第２図を用いて説明する。図２（ａ）は第１のイ
ンテグレータを反射面から見た概略図であって、２１０
は複数の小さな凹面ミラーの一つを指している。この凹
面ミラーの面形状はほぼ球面であって、同じ形状のミラ
ーがあたかもハエの目の様に２次元に多数配列されてい
る。同図においては一つの凹面ミラー２１０の外形を６
角形としてハニカム構造となるように配列されている
が、外形が４角形で格子状に配列しているものであって
もよい。このように一体化された多数のミラー面に対し
て、入射したＥＵＶ光が高効率で反射するように反射多
層膜が形成されている。
【００３１】図２（ｂ）は第１のインテグレータ２０１
ａの多数のミラー面２１０のうちの連続した任意の３つ
を取り出して、光束が入射している状態を側面から示し
たものである。すなわち凹面ミラー２１０'は、ミラー
２１０の断面図である。同図に示すように、ＥＵＶ光束
８’は凹面ミラー２１０'に入射すると、その焦点位置
２０２に集光される。その隣のミラーについても同様で
ある。従って、第１インテグレータはこのようなミラー
が図２（ａ）の様に並んでいるので、この反射面に入射
したＥＵＶ光束８’は、焦点位置２０２に各ミラー面の
並びに対応した多数の光スポットを形成する。すなわ
ち、これが点光源アレイ２０２となる。
ａの多数のミラー面２１０のうちの連続した任意の３つ
を取り出して、光束が入射している状態を側面から示し
たものである。すなわち凹面ミラー２１０'は、ミラー
２１０の断面図である。同図に示すように、ＥＵＶ光束
８’は凹面ミラー２１０'に入射すると、その焦点位置
２０２に集光される。その隣のミラーについても同様で
ある。従って、第１インテグレータはこのようなミラー
が図２（ａ）の様に並んでいるので、この反射面に入射
したＥＵＶ光束８’は、焦点位置２０２に各ミラー面の
並びに対応した多数の光スポットを形成する。すなわ
ち、これが点光源アレイ２０２となる。
【００３２】前述したように形成された２次光源像２４
からのＥＵＶ光束は、回転放物面ミラー１０ｂおよび１
０ｃによって、光束径が所望の大きさに変倍され且つ光
束径内においてほぼ均一な強度のＥＵＶ光束１１’とな
り、第２の反射型凸円筒面インテグレータ１１に入射す
る。
からのＥＵＶ光束は、回転放物面ミラー１０ｂおよび１
０ｃによって、光束径が所望の大きさに変倍され且つ光
束径内においてほぼ均一な強度のＥＵＶ光束１１’とな
り、第２の反射型凸円筒面インテグレータ１１に入射す
る。
【００３３】なお、この第１のインテグレータの機能を
複数のインテグレータを用いて実現することとしても良
い。
複数のインテグレータを用いて実現することとしても良
い。
【００３４】次に、第２のインテグレータ１１によって
被照射面上の円弧領域を均一に照明する原理について、
図３〜図６を用いて詳細に説明する。
被照射面上の円弧領域を均一に照明する原理について、
図３〜図６を用いて詳細に説明する。
【００３５】図３（ａ）は複数の凸円筒面をもった反射
型凸円筒面インテグレータに平行光が入射した場合の摸
式的斜視図であって、ＥＵＶ光束１１’は図示した方向
から入射する。また図３（ｂ）は、（ａ）と同様の効果
を有する複数の凹円筒面をもった反射型凹円筒面インテ
グレータの模式的斜視図である。図１のインテグレータ
１１は、図３（ａ）で示されるような反射型凸円筒面イ
ンテグレータであるが、図３（ｂ）で示されるような、
反射型凹円筒面インテグレータでも、あるいはこれらの
凹凸の組み合わせであっても良い。
型凸円筒面インテグレータに平行光が入射した場合の摸
式的斜視図であって、ＥＵＶ光束１１’は図示した方向
から入射する。また図３（ｂ）は、（ａ）と同様の効果
を有する複数の凹円筒面をもった反射型凹円筒面インテ
グレータの模式的斜視図である。図１のインテグレータ
１１は、図３（ａ）で示されるような反射型凸円筒面イ
ンテグレータであるが、図３（ｂ）で示されるような、
反射型凹円筒面インテグレータでも、あるいはこれらの
凹凸の組み合わせであっても良い。
【００３６】図４は反射型凸円筒面インテグレータの摸
式的断面図、図５は反射型凸円筒面インテグレータの円
筒面でのＥＵＶ光反射の説明図、図６は反射型凸円筒面
インテグレータの円筒面で反射したＥＵＶ光束の角度分
布図である。
式的断面図、図５は反射型凸円筒面インテグレータの円
筒面でのＥＵＶ光反射の説明図、図６は反射型凸円筒面
インテグレータの円筒面で反射したＥＵＶ光束の角度分
布図である。
【００３７】各図中、符号１１は反射型凸円筒面インテ
グレータを示している。
グレータを示している。
【００３８】図３（ａ）の様に、複数の円筒面をもった
インテグレータ１１にほぼ平行なＥＵＶ光束１１’を入
射すると、このインテグレータによって２次光源が形成
されると共に、この２次光源から放射されるＥＵＶ光の
角度分布が円錐面状となる。次にこの２次光源位置を焦
点とする反射鏡で前記ＥＵＶ光を反射してマスクあるい
はマスクと共役な面を照明することにより、円弧形状の
照明が可能となる。
インテグレータ１１にほぼ平行なＥＵＶ光束１１’を入
射すると、このインテグレータによって２次光源が形成
されると共に、この２次光源から放射されるＥＵＶ光の
角度分布が円錐面状となる。次にこの２次光源位置を焦
点とする反射鏡で前記ＥＵＶ光を反射してマスクあるい
はマスクと共役な面を照明することにより、円弧形状の
照明が可能となる。
【００３９】複数の円筒面をもった反射型インテグレー
タの作用を説明するために、まず、一つの円筒面反射鏡
に平行光が入射した場合の反射光の振る舞いについて図
５を用いて述べる。今、一つの円筒面にその中心軸に垂
直な面に対してθの角度で平行光を入射する場合を考え
る。平行な入射光の光線ベクトルを Ｐ１＝（０，−ｃｏｓθ，ｓｉｎθ） 円筒面形状の反射面の法線ベクトルを ｎ＝（−ｓｉｎα，ｃｏｓα，０） とすると、反射光の光線ベクトルは Ｐ２＝Ｐ１−２（Ｐ１・ｎ）ｎ＝（−ｃｏｓθ×ｓｉｎ
２α，ｃｏｓθ×ｃｏｓ２α，ｓｉｎθ） となる。このとき反射光の光線ベクトルを位相空間にプ
ロットすれば、図６に示すようにｘｙ平面上で半径ｃｏ
ｓθの円となる。即ち、反射光は円錐面状の発散光とな
り、この円錐面の頂点の位置に２次光源が存在すること
になる。この２次光源はインテグレータ１１の円筒面が
凹面であれば反射面の外部に実像として存在し、凸面で
あれば反射面の内部に、虚像として存在することにな
る。また図４に示すように反射面が円筒面の一部に限ら
れていて、その中心角が２φである場合は、図６に示す
ように反射光の光線ベクトルＰ２の存在範囲はｘｙ平面
上で中心角４φの円弧６０１となる。
タの作用を説明するために、まず、一つの円筒面反射鏡
に平行光が入射した場合の反射光の振る舞いについて図
５を用いて述べる。今、一つの円筒面にその中心軸に垂
直な面に対してθの角度で平行光を入射する場合を考え
る。平行な入射光の光線ベクトルを Ｐ１＝（０，−ｃｏｓθ，ｓｉｎθ） 円筒面形状の反射面の法線ベクトルを ｎ＝（−ｓｉｎα，ｃｏｓα，０） とすると、反射光の光線ベクトルは Ｐ２＝Ｐ１−２（Ｐ１・ｎ）ｎ＝（−ｃｏｓθ×ｓｉｎ
２α，ｃｏｓθ×ｃｏｓ２α，ｓｉｎθ） となる。このとき反射光の光線ベクトルを位相空間にプ
ロットすれば、図６に示すようにｘｙ平面上で半径ｃｏ
ｓθの円となる。即ち、反射光は円錐面状の発散光とな
り、この円錐面の頂点の位置に２次光源が存在すること
になる。この２次光源はインテグレータ１１の円筒面が
凹面であれば反射面の外部に実像として存在し、凸面で
あれば反射面の内部に、虚像として存在することにな
る。また図４に示すように反射面が円筒面の一部に限ら
れていて、その中心角が２φである場合は、図６に示す
ように反射光の光線ベクトルＰ２の存在範囲はｘｙ平面
上で中心角４φの円弧６０１となる。
【００４０】次に、上述した円筒面反射鏡に平行光が入
射して形成される２次光源の位置に焦点をもつ、焦点距
離ｆの回転放物面反射鏡と、さらにこの反射鏡からｆだ
け離れた位置に被照射面を配置した場合を考える。２次
光源から出た光は円錐面状の発散光になり焦点距離ｆの
反射鏡で反射したのち、平行光となる。このときの反射
光は半径ｆ×ｃｏｓθで中心角４φの円弧状断面のシー
トビームになる。従って図６で示した様に、被照射面上
の半径ｆ×ｃｏｓθで中心角４φの円弧状領域６０１の
みが照明されることになる。
射して形成される２次光源の位置に焦点をもつ、焦点距
離ｆの回転放物面反射鏡と、さらにこの反射鏡からｆだ
け離れた位置に被照射面を配置した場合を考える。２次
光源から出た光は円錐面状の発散光になり焦点距離ｆの
反射鏡で反射したのち、平行光となる。このときの反射
光は半径ｆ×ｃｏｓθで中心角４φの円弧状断面のシー
トビームになる。従って図６で示した様に、被照射面上
の半径ｆ×ｃｏｓθで中心角４φの円弧状領域６０１の
みが照明されることになる。
【００４１】これまでは１つの円筒面反射鏡について説
明してきたが、次に、図３（ａ）に示すように多数の円
筒面を平行に多数並べた広い面積のインテグレータ１１
に、太さＤの平行光が図示した方向に入射した場合を考
える。先の例と同様に反射鏡と焦点距離ｆだけ離れた位
置にマスクを配置したとすれば、円筒面を平行に多数並
ベた反射鏡で反射された光の角度分布は先の例と変わら
ないので、マスク上では半径ｆ×ｃｏｓθで中心角４φ
の円弧状領域が照明される。また、マスク上の一点に入
射する光は円筒面を平行に多数並べた反射鏡の照射領域
全域から到達するので、その角度広がりはＤ／ｆとな
る。即ち、照明系の開口数はＤ／（２ｆ）となる。投影
光学系のマスク側開口数をＮＡｐ１としたとき、コヒー
レンスファクタは σ＝Ｄ／（２ｆＮＡｐ１） となる。したがってインテグレータ１１に入射する平行
光の直径を変えることによって、最適なコヒーレンスフ
ァクタσに設定することができる。
明してきたが、次に、図３（ａ）に示すように多数の円
筒面を平行に多数並べた広い面積のインテグレータ１１
に、太さＤの平行光が図示した方向に入射した場合を考
える。先の例と同様に反射鏡と焦点距離ｆだけ離れた位
置にマスクを配置したとすれば、円筒面を平行に多数並
ベた反射鏡で反射された光の角度分布は先の例と変わら
ないので、マスク上では半径ｆ×ｃｏｓθで中心角４φ
の円弧状領域が照明される。また、マスク上の一点に入
射する光は円筒面を平行に多数並べた反射鏡の照射領域
全域から到達するので、その角度広がりはＤ／ｆとな
る。即ち、照明系の開口数はＤ／（２ｆ）となる。投影
光学系のマスク側開口数をＮＡｐ１としたとき、コヒー
レンスファクタは σ＝Ｄ／（２ｆＮＡｐ１） となる。したがってインテグレータ１１に入射する平行
光の直径を変えることによって、最適なコヒーレンスフ
ァクタσに設定することができる。
【００４２】この時、インテグレータ１１に入射する平
行光１１’は、前述したように第一のインテグレータ２
０１ａによって、その断面強度が均一化されているの
で、円弧照明領域において、その円弧に沿った方向（θ
方向）についてはインテグレータ１１からの複数の光束
が重畳されることでその均一性が達成され、円弧に垂直
な方向（ｒ方向）については、インテグレータ２０１ａ
からの複数の光束が重畳されることでその均一性が達成
されている。これにより従来よりも、被照射面において
照度ムラの少ない、強度の均一な円弧照明を行なうこと
が可能となる。また、従来のように矩形形状の領域から
円弧状の照明領域を切り出すことをしていないため、露
光光量の損失が少なくなり、飛躍的に効率がよくなる。
行光１１’は、前述したように第一のインテグレータ２
０１ａによって、その断面強度が均一化されているの
で、円弧照明領域において、その円弧に沿った方向（θ
方向）についてはインテグレータ１１からの複数の光束
が重畳されることでその均一性が達成され、円弧に垂直
な方向（ｒ方向）については、インテグレータ２０１ａ
からの複数の光束が重畳されることでその均一性が達成
されている。これにより従来よりも、被照射面において
照度ムラの少ない、強度の均一な円弧照明を行なうこと
が可能となる。また、従来のように矩形形状の領域から
円弧状の照明領域を切り出すことをしていないため、露
光光量の損失が少なくなり、飛躍的に効率がよくなる。
【００４３】ここで、インテグレータ２０１ａと２０１
ｂの切り替えにより、上述した光束径Ｄを変えることで
照明系のコヒーレンスファクタσを調整する方法につい
て図９を用いて説明する。
ｂの切り替えにより、上述した光束径Ｄを変えることで
照明系のコヒーレンスファクタσを調整する方法につい
て図９を用いて説明する。
【００４４】図９の（ａ）及び（ｂ）は、第１図のイン
テグレータ２０１ａ及び２０１ｂの反射面における多数
の凹面ミラーの部分断面を示す要部概略図である。同図
に示すように、２０１ａの凹面ミラーの焦点位置と２０
１ｂの凹面ミラーの焦点位置は、２０２でほぼ一致する
ように設計されている。すなわち、焦点距離はほぼ等し
いが、射出する光の発散角が異なるように設計されてい
る。具体的には、２０１ａと２０１ｂの凹面ミラーの曲
率半径は等しく、凹面ミラーの有効径だけが異なるよう
にしており、２０１ａの有効径９０１ａを２０１ｂの有
効径９０１ｂよりも大きくしている。このように設定し
た場合、第１のインテグレータへ入射するＥＵＶ光束
８’に対して、２０１ａによって反射される光束の広が
り角９０２ａは、２０１ｂによって反射される光束の広
がり角９０２ｂよりも、口径比に従って大きくなる。
テグレータ２０１ａ及び２０１ｂの反射面における多数
の凹面ミラーの部分断面を示す要部概略図である。同図
に示すように、２０１ａの凹面ミラーの焦点位置と２０
１ｂの凹面ミラーの焦点位置は、２０２でほぼ一致する
ように設計されている。すなわち、焦点距離はほぼ等し
いが、射出する光の発散角が異なるように設計されてい
る。具体的には、２０１ａと２０１ｂの凹面ミラーの曲
率半径は等しく、凹面ミラーの有効径だけが異なるよう
にしており、２０１ａの有効径９０１ａを２０１ｂの有
効径９０１ｂよりも大きくしている。このように設定し
た場合、第１のインテグレータへ入射するＥＵＶ光束
８’に対して、２０１ａによって反射される光束の広が
り角９０２ａは、２０１ｂによって反射される光束の広
がり角９０２ｂよりも、口径比に従って大きくなる。
【００４５】ここで図１に戻って説明すると、焦点位置
２０２における点光源アレイからの光束は回転放物面ミ
ラー１０ａによってフーリエ変換されて、その焦点位置
２４にていわゆるケーラー照明条件となり、略均一な断
面強度の光束となるが、この位置２４における光束径
は、焦点位置２０２での光束の広がり角にほぼ比例す
る。すなわち、図９で示した様に、インテグレータ２０
１ａを用いた場合は、広がり角９０２ａが大きいので、
位置２４における光束径は大きい。一方、インテグレー
タ２０１ｂを用いた場合には、広がり角９０２ｂが小さ
いので、位置２４における光束径は小さい。
２０２における点光源アレイからの光束は回転放物面ミ
ラー１０ａによってフーリエ変換されて、その焦点位置
２４にていわゆるケーラー照明条件となり、略均一な断
面強度の光束となるが、この位置２４における光束径
は、焦点位置２０２での光束の広がり角にほぼ比例す
る。すなわち、図９で示した様に、インテグレータ２０
１ａを用いた場合は、広がり角９０２ａが大きいので、
位置２４における光束径は大きい。一方、インテグレー
タ２０１ｂを用いた場合には、広がり角９０２ｂが小さ
いので、位置２４における光束径は小さい。
【００４６】位置２４における光束は、回転放物面ミラ
ー１０ｂ、１０ｃによって変倍されて光束１１’となる
ので、結果的にインテグレータ２０１ａと２０１ｂを切
り替えることで第２のインテグレータ１１に入射する光
束径１１’を変えることが可能である。
ー１０ｂ、１０ｃによって変倍されて光束１１’となる
ので、結果的にインテグレータ２０１ａと２０１ｂを切
り替えることで第２のインテグレータ１１に入射する光
束径１１’を変えることが可能である。
【００４７】このように光束径１１’を所望の径に設定
することにより、すでに前述したように、反射マスク１
６へ入射する照明光のコヒーレントファクタσを、所望
の大きさに設定することが可能となる。さらに開口絞り
２０４を用いて光束径を調整することも可能である。ま
た、回転放物面ミラー１０ｂ、１０ｃの倍率を変えるこ
とによっても光束径を調整することは可能である。
することにより、すでに前述したように、反射マスク１
６へ入射する照明光のコヒーレントファクタσを、所望
の大きさに設定することが可能となる。さらに開口絞り
２０４を用いて光束径を調整することも可能である。ま
た、回転放物面ミラー１０ｂ、１０ｃの倍率を変えるこ
とによっても光束径を調整することは可能である。
【００４８】本実施例の露光方法について引き続き説明
する。図１において第２のインテグレータに入射したＥ
ＵＶ光束１１’は、上述した原理に基づき、回転放物面
ミラー１２により集光され、平面ミラー１３により折り
曲げられ、後述するＮＡ絞り２０６の開口部及びマスキ
ングブレード１４を経て、マスクステージ１７に保持さ
れた反射型マスク１６上に円弧照明領域を形成すること
で円弧照明を行なう。なおこの円弧状の照明領域の曲率
中心は、投影光学系の光軸１８ＡＸに一致している。こ
こでマスキングブレード１４は、反射型マスク１６に対
して所望の露光すべき領域以外をある程度遮光するため
のものである。
する。図１において第２のインテグレータに入射したＥ
ＵＶ光束１１’は、上述した原理に基づき、回転放物面
ミラー１２により集光され、平面ミラー１３により折り
曲げられ、後述するＮＡ絞り２０６の開口部及びマスキ
ングブレード１４を経て、マスクステージ１７に保持さ
れた反射型マスク１６上に円弧照明領域を形成すること
で円弧照明を行なう。なおこの円弧状の照明領域の曲率
中心は、投影光学系の光軸１８ＡＸに一致している。こ
こでマスキングブレード１４は、反射型マスク１６に対
して所望の露光すべき領域以外をある程度遮光するため
のものである。
【００４９】この時、回転放物面ミラー１２により集光
されたＥＵＶ光束１２’は、投影光学系を構成するミラ
ー１８ａと１８ｂの間を通過することが重要である。図
１４を用いてすでに説明した従来例においては、照明光
学系の光束と投影光学系の光束が空間で交差することは
なかったが、本実施例のように投影光学系１８を構成す
るミラー１８ｂと反射型マスク１６との間隔が狭い場合
は、本実施例のように投影光学系のミラー間にＥＵＶ光
束１２’を通すことで、回転放物面ミラー１２や平面ミ
ラー１３が反射型マスク１６と干渉することを避けるこ
とができるという効果がある。なお、本実施例では反射
型マスク側から数えて１枚目のミラー１８ａと２枚目の
ミラー１８ｂの間を、マスクを照明するための光束が通
過する構成となっているが、投影光学系の設計に応じ
て、ある程度間隔が広いミラー間をその光束が通過する
構成とすれば上記と同様の効果を奏する。なお、投影系
を構成するミラー以外の光学部材（例えば、本実施例の
ＮＡ絞り２０６や可変スリット１９）とミラーとの間、
又はミラー以外の光学部材間をマスクを照明するための
光束が通過するようにしても良いのは言うまでもない。
されたＥＵＶ光束１２’は、投影光学系を構成するミラ
ー１８ａと１８ｂの間を通過することが重要である。図
１４を用いてすでに説明した従来例においては、照明光
学系の光束と投影光学系の光束が空間で交差することは
なかったが、本実施例のように投影光学系１８を構成す
るミラー１８ｂと反射型マスク１６との間隔が狭い場合
は、本実施例のように投影光学系のミラー間にＥＵＶ光
束１２’を通すことで、回転放物面ミラー１２や平面ミ
ラー１３が反射型マスク１６と干渉することを避けるこ
とができるという効果がある。なお、本実施例では反射
型マスク側から数えて１枚目のミラー１８ａと２枚目の
ミラー１８ｂの間を、マスクを照明するための光束が通
過する構成となっているが、投影光学系の設計に応じ
て、ある程度間隔が広いミラー間をその光束が通過する
構成とすれば上記と同様の効果を奏する。なお、投影系
を構成するミラー以外の光学部材（例えば、本実施例の
ＮＡ絞り２０６や可変スリット１９）とミラーとの間、
又はミラー以外の光学部材間をマスクを照明するための
光束が通過するようにしても良いのは言うまでもない。
【００５０】次に円弧形状に照明された反射型マスク１
６からの回路パターン情報を有するＥＵＶ反射光は、１
８ａ〜１８ｆのミラー及びＮＡ絞り２０６と円弧可変ス
リット１９から成る投影光学系１８により露光に最適な
倍率で感光材が塗布された基板としてのウエハ２０に投
影結像され、回路パターンの露光が行なわれる。上記ウ
エハ２０はウエハステージ２１に固定され、投影光学系
１８の光軸に直交する平面及びこの光軸方向に移動可能
であり、その移動は不図示のレーザー干渉計等の測長器
で制御されている。そして、投影光学系１８の倍率をＭ
とすると、例えば反射型マスク１６を投影光学系１８の
光軸に直交する平面内で速度ｖで走査すると同時に、ウ
エハ２０を投影光学系１８の光軸に直交する平面内で速
度ｖ・Ｍにて同期走査することで、全面露光が行なわれ
る。
６からの回路パターン情報を有するＥＵＶ反射光は、１
８ａ〜１８ｆのミラー及びＮＡ絞り２０６と円弧可変ス
リット１９から成る投影光学系１８により露光に最適な
倍率で感光材が塗布された基板としてのウエハ２０に投
影結像され、回路パターンの露光が行なわれる。上記ウ
エハ２０はウエハステージ２１に固定され、投影光学系
１８の光軸に直交する平面及びこの光軸方向に移動可能
であり、その移動は不図示のレーザー干渉計等の測長器
で制御されている。そして、投影光学系１８の倍率をＭ
とすると、例えば反射型マスク１６を投影光学系１８の
光軸に直交する平面内で速度ｖで走査すると同時に、ウ
エハ２０を投影光学系１８の光軸に直交する平面内で速
度ｖ・Ｍにて同期走査することで、全面露光が行なわれ
る。
【００５１】次にＮＡ絞り２０６について図７を用いて
説明する。同図において、７０１は投影系のＮＡを制限
するための開口部であり、７０２で示した円弧状の開口
部は、照明系からの照明光および反射型マスク１６から
の反射光束を通過させるための開口部である（投影光学
系の設計に伴って、この開口部を反射型マスクからの反
射光束だけが通過するようにしても良い）。本実施例の
投影光学系１８においては、ミラー１８ｂの反射面近傍
が瞳面となるように設計されているので、この瞳径を絞
りで制限することによって、所望の開口数ＮＡを設定す
ることが可能となる。図７では複数の互いに直径が異な
る開口部を同心円状に配置したターレットとし、これを
図１の２０６の位置に設置して不図示の回転制御部によ
り所望の開口を瞳面に配置する構成としている。この他
にも開口部を１次元に配列して切り替える方法や、開口
部の直径を任意に変化させることができる可変開口絞り
としても、もちろんよい。
説明する。同図において、７０１は投影系のＮＡを制限
するための開口部であり、７０２で示した円弧状の開口
部は、照明系からの照明光および反射型マスク１６から
の反射光束を通過させるための開口部である（投影光学
系の設計に伴って、この開口部を反射型マスクからの反
射光束だけが通過するようにしても良い）。本実施例の
投影光学系１８においては、ミラー１８ｂの反射面近傍
が瞳面となるように設計されているので、この瞳径を絞
りで制限することによって、所望の開口数ＮＡを設定す
ることが可能となる。図７では複数の互いに直径が異な
る開口部を同心円状に配置したターレットとし、これを
図１の２０６の位置に設置して不図示の回転制御部によ
り所望の開口を瞳面に配置する構成としている。この他
にも開口部を１次元に配列して切り替える方法や、開口
部の直径を任意に変化させることができる可変開口絞り
としても、もちろんよい。
【００５２】次に円弧可変スリット１９について図８を
用いて説明する。同図において８０１は円弧スリットの
幅を部分的に変えるための可動エッジ部であり、８０２
は投影光学系のミラー１８ｆの外形に沿って設置された
固定エッジ部である。この円弧可変スリット１９は、図
１で示したように投影光学系１８の中間結像位置（反射
型マスク１６のパターンの中間像が形成される位置）若
しくはその近傍に配置されている（なお、ここでの「中
間像」は反射型マスク１６のパターンを厳密に結像させ
るものだけではなく、ほぼ結像させるものも含む）。反
射型マスク１６の近傍ではなく、この位置に置くことに
より、この円弧可変スリット１９と反射型マスク１６と
が干渉することを避けることができる。反射型マスク１
６の回路パターンをウエハ２０に縮小して転写する際
に、円弧スリット内に照度ムラがあるとスキャン露光し
た際に露光ムラが発生する。この問題を解消するため
に、円弧スリット内で照度が強い部分のスリット幅を不
図示の制御系からの指示により狭めることで所望の量だ
け光量を落としてスキャン露光することで、露光領域全
面で均一な強度で露光することが可能となる。同図にお
いては、円弧スリットの中央部分の照度が周辺よりも少
し高い場合に、中央部だけ少しスリット幅を狭めた例を
示している。
用いて説明する。同図において８０１は円弧スリットの
幅を部分的に変えるための可動エッジ部であり、８０２
は投影光学系のミラー１８ｆの外形に沿って設置された
固定エッジ部である。この円弧可変スリット１９は、図
１で示したように投影光学系１８の中間結像位置（反射
型マスク１６のパターンの中間像が形成される位置）若
しくはその近傍に配置されている（なお、ここでの「中
間像」は反射型マスク１６のパターンを厳密に結像させ
るものだけではなく、ほぼ結像させるものも含む）。反
射型マスク１６の近傍ではなく、この位置に置くことに
より、この円弧可変スリット１９と反射型マスク１６と
が干渉することを避けることができる。反射型マスク１
６の回路パターンをウエハ２０に縮小して転写する際
に、円弧スリット内に照度ムラがあるとスキャン露光し
た際に露光ムラが発生する。この問題を解消するため
に、円弧スリット内で照度が強い部分のスリット幅を不
図示の制御系からの指示により狭めることで所望の量だ
け光量を落としてスキャン露光することで、露光領域全
面で均一な強度で露光することが可能となる。同図にお
いては、円弧スリットの中央部分の照度が周辺よりも少
し高い場合に、中央部だけ少しスリット幅を狭めた例を
示している。
【００５３】本実施例においては、可動エッジ部８０１
と固定エッジ部８０２を用いた場合について示したが、
８０２が可動エッジ部であってももちろんよい。
と固定エッジ部８０２を用いた場合について示したが、
８０２が可動エッジ部であってももちろんよい。
【００５４】次に図１において、第２のインテグレータ
の反射面近傍に設置された開口絞り２０４の切り替えに
より、輪帯照明等の変形照明を行なう方法について述べ
る。図１０は、開口絞り２０４が有する開口部の形状を
示す図で、白抜き部が光束が通過する開口部である。２
０４ａは通常照明、２０４ｂは輪帯照明、２０４ｃは四
重極照明、の各モードに対応している。このようないく
つかの開口パターンを図１の２０４に示すように例えば
ターレットとして用意しておき、開口絞り駆動系２０５
により不図示の制御系からの信号を受けてターレットを
回転させることで、所望の開口形状に切り替えることが
可能である。また、ターレットを用いずに他の機械的な
方法、例えば複数の開口絞りを並べておいて、順次切り
替えてももちろん構わない。
の反射面近傍に設置された開口絞り２０４の切り替えに
より、輪帯照明等の変形照明を行なう方法について述べ
る。図１０は、開口絞り２０４が有する開口部の形状を
示す図で、白抜き部が光束が通過する開口部である。２
０４ａは通常照明、２０４ｂは輪帯照明、２０４ｃは四
重極照明、の各モードに対応している。このようないく
つかの開口パターンを図１の２０４に示すように例えば
ターレットとして用意しておき、開口絞り駆動系２０５
により不図示の制御系からの信号を受けてターレットを
回転させることで、所望の開口形状に切り替えることが
可能である。また、ターレットを用いずに他の機械的な
方法、例えば複数の開口絞りを並べておいて、順次切り
替えてももちろん構わない。
【００５５】開口絞り２０４は上述したように、第２の
インテグレータ１１の反射面近傍に配置される。従っ
て、インテグレータ１１に入射する光束の入射角をαと
すると、インテグレータ１１の反射面において、光束径
は紙面（入射面）に平行な方向に、１／ｃｏｓαの倍率
で伸長する。これにより開口絞りの開口部形状も同一方
向に１／ｃｏｓαの倍率で伸長しておく必要がある。図
１０において例えば２０４ａは、入射光束径を円形に絞
るために用いられるが、この楕円の縦横比は１／ｃｏｓ
αになっている。２０４ｂ、２０４ｃの場合も同様であ
る。
インテグレータ１１の反射面近傍に配置される。従っ
て、インテグレータ１１に入射する光束の入射角をαと
すると、インテグレータ１１の反射面において、光束径
は紙面（入射面）に平行な方向に、１／ｃｏｓαの倍率
で伸長する。これにより開口絞りの開口部形状も同一方
向に１／ｃｏｓαの倍率で伸長しておく必要がある。図
１０において例えば２０４ａは、入射光束径を円形に絞
るために用いられるが、この楕円の縦横比は１／ｃｏｓ
αになっている。２０４ｂ、２０４ｃの場合も同様であ
る。
【００５６】次に、インテグレータ１１の反射面近傍に
配置した開口絞り２０４によって、変形照明が行なわれ
る原理について、輪帯照明の際に使用すると良い開口絞
り２０４ｂを例にとって説明する。
配置した開口絞り２０４によって、変形照明が行なわれ
る原理について、輪帯照明の際に使用すると良い開口絞
り２０４ｂを例にとって説明する。
【００５７】図１１は図１０におけるインテグレータ１
１、回転放物面ミラー１２の部分を抜き出して示したも
のであり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。輪
帯照明モードとする開口絞り２０４ｂは側面図（ａ）に
対して図に示すように配置される。ここで開口絞り２０
４ｂは上面図（ｂ）では説明を容易にするために図示し
ていない。
１、回転放物面ミラー１２の部分を抜き出して示したも
のであり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。輪
帯照明モードとする開口絞り２０４ｂは側面図（ａ）に
対して図に示すように配置される。ここで開口絞り２０
４ｂは上面図（ｂ）では説明を容易にするために図示し
ていない。
【００５８】インテグレータ１１に入射した光束は、開
口絞り２０４ｂによって光軸中心部分と外径部の一部を
遮光されて反射する。この反射光束のインテグレータ１
１面上における強度分布は開口絞り２０４ｂの開口部の
形状に一致することは言うまでもない。また、複数の円
筒面により光束が円弧状の角度分布で反射することはす
でに述べた通りである。この光束を回転放物面１２によ
り集光して、その焦点距離の位置１１０１に円弧形状の
均一照明領域を形成する。ここで１１０１は図１におけ
る反射型マスク１６の位置とほぼ等価である。この時、
光束の中心を遮光されているために、集光された光束は
１１０２（ハッチング部）に示すような光束となる。こ
れは上面図（ｂ）においても同様である。このことは主
光線と光学軸との交点の位置、すなわち瞳面と共役な位
置１１０３において強度が１１０４の様な分布を示すこ
とを意味しており、これは即ち輪帯照明が行なわれてい
ることを示している。
口絞り２０４ｂによって光軸中心部分と外径部の一部を
遮光されて反射する。この反射光束のインテグレータ１
１面上における強度分布は開口絞り２０４ｂの開口部の
形状に一致することは言うまでもない。また、複数の円
筒面により光束が円弧状の角度分布で反射することはす
でに述べた通りである。この光束を回転放物面１２によ
り集光して、その焦点距離の位置１１０１に円弧形状の
均一照明領域を形成する。ここで１１０１は図１におけ
る反射型マスク１６の位置とほぼ等価である。この時、
光束の中心を遮光されているために、集光された光束は
１１０２（ハッチング部）に示すような光束となる。こ
れは上面図（ｂ）においても同様である。このことは主
光線と光学軸との交点の位置、すなわち瞳面と共役な位
置１１０３において強度が１１０４の様な分布を示すこ
とを意味しており、これは即ち輪帯照明が行なわれてい
ることを示している。
【００５９】次に、図１２及び図１３を参照して、上述
の露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説
明する。図１２は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導
体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するための
フローチャートである。
の露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説
明する。図１２は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導
体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するための
フローチャートである。
【００６０】ここでは、半導体チップの製造を例に説明
する。ステップ１（回路設計）ではデバイスの回路設計
を行なう。ステップ２（反射型マスク製作）では、設計
した回路パターンを形成した反射型マスクを製作する。
ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンなどの材料を用
いて基板としてのウエハを製造する。ステップ４（ウエ
ハプロセス）は前工程と呼ばれ、反射型マスクとウエハ
を用いて本発明のリソグラフィ技術によってウエハ上に
実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工
程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウエハを用
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）等の工程を含む。ステップ６（検査）で
は、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認
テスト、耐久性テストなどの検査を行なう。こうした工
程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステッ
プ７）される。
する。ステップ１（回路設計）ではデバイスの回路設計
を行なう。ステップ２（反射型マスク製作）では、設計
した回路パターンを形成した反射型マスクを製作する。
ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンなどの材料を用
いて基板としてのウエハを製造する。ステップ４（ウエ
ハプロセス）は前工程と呼ばれ、反射型マスクとウエハ
を用いて本発明のリソグラフィ技術によってウエハ上に
実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工
程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウエハを用
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）等の工程を含む。ステップ６（検査）で
は、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認
テスト、耐久性テストなどの検査を行なう。こうした工
程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステッ
プ７）される。
【００６１】図１３は、ステップ４のウエハプロセスの
詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）で
はウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）
では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３
（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着などによって
形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）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、上述の露光装置によって反射型マスクの回路パター
ンをウエハに露光する。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
り返し行うことによってウエハ上に多重に回路パターン
が形成される。
詳細なフローチャートである。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、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３
（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着などによって
形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）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、上述の露光装置によって反射型マスクの回路パター
ンをウエハに露光する。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
り返し行うことによってウエハ上に多重に回路パターン
が形成される。
【００６２】
【発明の効果】本実施例の照明装置を用いることによ
り、従来によりも、被照射面上の円弧状の照明領域を均
一な強度で照明することができるとともに、高効率でＥ
ＵＶ光源からの光を円弧状に整形することができ、光量
損失を少なくできるという効果がある。
り、従来によりも、被照射面上の円弧状の照明領域を均
一な強度で照明することができるとともに、高効率でＥ
ＵＶ光源からの光を円弧状に整形することができ、光量
損失を少なくできるという効果がある。
【００６３】また、この照明装置を露光装置に適用する
ことにより、露光時間が短縮され、スループットを高め
ることができる。
ことにより、露光時間が短縮され、スループットを高め
ることができる。
【図１】本発明の実施例の概略図
【図２】第１インテグレータの概略図
【図３】第２インテグレータの概略図
【図４】円筒面における光束反射を説明する図
【図５】円筒面で反射した光束の角度分布を説明する図
【図６】円筒面で反射した光束により円弧領域が形成さ
れることを示す図
れることを示す図
【図７】ＮＡ絞りの概略図
【図８】可変円弧スリットの概略図
【図９】第１インテグレータの切り替えによりσを調整
する方法を説明する図
する方法を説明する図
【図１０】変形照明を行なう開口絞りの形状の概略図
【図１１】輪帯照明を説明する図
【図１２】本発明のデバイス製造方法を説明するための
フローチャート
フローチャート
【図１３】図１２に示すステップ４の詳細なフローチャ
ート
ート
【図１４】従来例を表す要部概略図
【図１５】従来の反射型インテグレータの模式的斜視図
【図１６】従来の照明領域と露光に使用される円弧領域
を示す図
を示す図
１ 励起レーザー光
２ プラズマ発光点
４ 集光ミラー
８ 回転放物面等を有するミラー
１０ 回転放物面等を有するミラー
１１ 第２インテグレータ
１２ 回転放物面等を有するミラー
１４ マスキングブレード
１６ 反射型マスク
１７ マスクステージ
１８ 投影光学系
１９ 可変円弧スリット
２０ ウエハ
２１ ウエハステージ
２２ 真空容器
２３ 真空容器
２０１ 第１インテグレータ
２０４ 変形照明用開口絞り
Claims (8)
- 【請求項１】 光源からの光で反射型マスクを照明し、
該照明された反射型マスクのパターンを投影光学系によ
り基板に投影する投影露光装置において、 前記投影光学系は複数の光学部材を有し、 前記反射型マスクを照明する光が前記投影光学系の光学
部材間を通過することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】 前記光学部材は、ミラーであることを特
徴とする請求項１記載の投影露光装置。 - 【請求項３】 光源からの光で反射型マスクを照明し、
該照明された反射型マスクのパターンを投影光学系によ
り基板に投影する投影露光装置において、 前記投影光学系は絞りを有し、 該絞りは、前記投影光学系の開口数を調整するための開
口部と、前記反射型マスクを照明する光及び／又は前記
反射型マスクからの光が通過するための開口部を持つこ
とを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項４】 光源からの光で反射型マスクを照明し、
該照明された反射型マスクのパターンを投影光学系によ
り基板に投影し、該反射型マスク及び該基板を前記光に
対して走査させる投影露光装置において、 前記投影光学系は前記マスクのパターンの中間像を形成
し、該中間像を前記基板上に再結像させるものであり、 前記投影光学系は前記中間像形成位置若しくはその近傍
に開口を有する視野絞りを有することを特徴とする投影
露光装置。 - 【請求項５】 前記視野絞りの開口は、走査方向の幅を
部分的に調整可能であることを特徴とする請求項４記載
の投影露光装置。 - 【請求項６】 前記光源からの光を平行光に整形する第
１のミラー系と、 該平行光により、第１の複数の光源像を形成する第１の
反射型インテグレータ部と、 前記第１の複数の光源像からの複数の光により、第２の
複数の光源像を形成する第２の反射型インテグレータ部
と、 前記第１の複数の光源像からの複数の光を前記第２の反
射型インテグレータ部に重ねる第１の集光ミラー系と、 前記第２の複数の光源像からの複数の光を前記反射型マ
スクに重ねる第２の集光ミラー系と、を更に有すること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の投影
露光装置。 - 【請求項７】 前記光源からの前記光の波長は２０ｎｍ
以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか
１項記載の投影露光装置。 - 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか１項記載の投
影露光装置を用いてデバイスパターンで基板を露光する
段階と、前記露光された基板を現像する段階と、を有す
ることを特徴とするデバイス製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002112055A JP3720788B2 (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | 投影露光装置及びデバイス製造方法 |
| US10/411,834 US6885432B2 (en) | 2002-04-15 | 2003-04-11 | Projection exposure apparatus and device manufacturing method |
| EP03008596A EP1355194B1 (en) | 2002-04-15 | 2003-04-14 | Projection exposure apparatus and device manufacturing method |
| DE60301430T DE60301430T2 (de) | 2002-04-15 | 2003-04-14 | Projektionsbelichtungsapparat und Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung |
| US10/937,431 US20050030510A1 (en) | 2002-04-15 | 2004-09-10 | Projection exposure apparatus and device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002112055A JP3720788B2 (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | 投影露光装置及びデバイス製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003309057A true JP2003309057A (ja) | 2003-10-31 |
| JP3720788B2 JP3720788B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=28672571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002112055A Expired - Fee Related JP3720788B2 (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | 投影露光装置及びデバイス製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6885432B2 (ja) |
| EP (1) | EP1355194B1 (ja) |
| JP (1) | JP3720788B2 (ja) |
| DE (1) | DE60301430T2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2006001291A1 (ja) | 2004-06-23 | 2006-01-05 | Nikon Corporation | 投影光学系、露光装置および露光方法 |
| JP2007025136A (ja) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 光学反射ミラー基板、及び、光学反射ミラー |
| US7312851B2 (en) | 2004-06-23 | 2007-12-25 | Nikon Corporation | Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method in which a reflective projection optical system has a non-circular aperture stop |
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| JP2008544531A (ja) * | 2005-06-21 | 2008-12-04 | カール ツァイス エスエムテー アーゲー | 瞳ファセットミラー上に減衰素子を備えた二重ファセット照明光学系 |
| JP2009032938A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Canon Inc | 照明光学系及びそれを有する露光装置 |
| JP2009206227A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Canon Inc | 照明光学系およびこれを用いた投影露光装置 |
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