JP2007329386A - 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望のパターンを物体上に精度良く形成する。
【解決手段】可変成形マスクＶＭにおける複数のマイクロミラーで反射された複数の反射光のうち、投影光学系ＰＬに入射する複数の反射光における互いの位相差が０又は２πの整数倍となるように、可変成形マスクＶＭを、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直なＸＹ平面に対して傾斜させる。この場合、その傾斜角を適宜に設定することで、投影光学系ＰＬに入射する複数の反射光が互いに打ち消しあうことを抑制でき、その結果として、物体上に所望のパターン像を形成することが可能となる。
【選択図】図１２

Description

本発明は、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、パターン像で物体を露光する露光装置及び露光方法、並びに前記露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

従来より、半導体素子又は液晶表示素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程では、マスク（レチクル、フォトマスク等）に形成されたパターンを、投影光学系を介してレジスト等の感応剤が塗布された基板（ガラスプレート、ウエハ等）上に転写する投影露光装置が用いられている。

ところで、近年になって、デバイスパターンの大小にかかわらず、高価なマスク（固定のパターン原版であるマスク）に代えて、可変成形マスク（アクティブマスクとも呼ばれる）を用いたいわゆるマスクレスタイプの走査型露光装置が種々提案されている。このマスクレスタイプの走査型露光装置の一種として、反射型の空間光変調器の一種であるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス（Digital Micro-mirror Device））を可変成形マスクとして用いる走査型露光装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。このＤＭＤを可変成形マスクとして用いる走査型露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して可変成形マスクにおいて生成されるパターンを変化させて基板ステージ上に保持された基板を露光することで、その基板上に所望のパターンを容易に形成することができるとともに、装置のコストダウン及び小型化が可能である。

しかるに、ＤＭＤを可変成形マスクとして用いる走査型露光装置では、ＤＭＤを構成するミラー素子のサイズによってパターンの像の形成状態が著しく異なることが、最近になって判明した。

特開２００４−３２７６６０号公報

発明者は、上述したミラー素子のサイズによるパターン像の形成状態の相違の要因を究明すべく、鋭意研究を行った結果、隣接するミラー素子からの反射光相互間の光路長差が、可変成形マスクのミラー素子のサイズと可変成形マスクの傾斜角とに応じて定まり、照明光の波長と上記光路長差とによって定まる隣接するミラー素子からの反射光相互間に生じる位相ずれにより、複数のミラー素子からの反射光同士が互いに打ち消しあい、露光対象の物体上のあるパターンの形成位置に照射される光の強度がほぼ０になることがあるとの、結論を得るに至った。

これをさらに詳述すると、例えば、図１に示されるように、オン（ＯＮ）の状態にある各マイクロミラーのＸＹ平面に対する傾斜角θにより、隣り合うミラー素子（マイクロミラー）Ｍ_A、Ｍ_B、からの反射光ＩＬ₁，ＩＬ₂間の光路長差が生じる。この図１に示されるように、可変成形マスクＶＭ、すなわち、マイクロミラーＭ_A、Ｍ_B、……の最下端を結んだ平面が、投影光学系の光軸と平行なＺ軸に垂直なＸＹ平面と平行となるように配置されている場合に、いずれもオン（ＯＮ）の状態である隣接するマイクロミラーＭ_A、Ｍ_Bの反射面に垂直な方向における反射面間の間隔ｄは、次式（１）で表される。なお、傾斜角θは、実際は非常に小さな値であり、図１では便宜上、誇張して図示されている。

ｄ＝Ｄｓｉｎθ ……（１）
ここで、Ｄは各マイクロミラーのサイズ（一辺の長さ）である。

また、マイクロミラーＭ_Aからの反射光とマイクロミラーＭ_Bからの反射光の光路長差Δは、次式（２）で表される。

Δ＝２ｄｃｏｓθ＝２Ｄｓｉｎθｃｏｓθ ……（２）

図２には、一例としてＤ＝１３．６８μｍ、θ＝＋３°あるいはθ＝−３°のときの、照明光の波長λと、（光路長差Δ／波長λ）との関係が示されている。この図２からわかるように、λ＝４４０ｎｍであれば、光路長差Δは波長λの約２．２５倍（位相差π／２）となる。そこで、一例として図３に示されるような、可変成形マスクを構成するＤＭＤの４行４列のマイクロミラーＭ_ij（ｉ＝１〜４、ｊ＝１〜４）についてみると、マイクロミラーＭ₁₁からの反射光の位相を基準（位相０）とすると、残りの各マイクロミラーからの反射光の位相は図３のようになり、例えば、マイクロミラーＭ₁₄からの反射光の位相は３π／２となり、例えばマイクロミラーＭ₄₄からの反射光の位相は３πとなる。すなわち、マイクロミラーＭ₁₁からの反射光に対する位相のずれは、図４に示されるようになり、例えばマイクロミラーＭ₂₄からの反射光では０となり、例えばマイクロミラーＭ₄₄からの反射光ではπとなる。

この場合に、例えばマイクロミラーのサイズＤ８０ｎｍ、波長λ４４０ｎｍとし、４行４列を１ブロックとして、ブロック単位でマイクロミラーをオン状態に設定して、３２０ｎｍのラインアンドスペースパターン（Ｌ／Ｓパターン）の像を形成する場合、露光対象部であるライン部に向かうＤＭＤからの反射光は、図５に示されるように、位相のずれが０の反射光、π／２の反射光、πの反射光、及び３π／２の反射光がそれぞれほぼ同数混在し、全体として互いに打ち消し合うこととなる。上記の３２０ｎｍのラインアンドスペースパターン（Ｌ／Ｓパターン）の像を形成するシミュレーションを、マイクロミラーのサイズＤ８０ｎｍ、波長λ４４０ｎｍ、コヒーレンスファクタσ値０．９０、輪帯比２／３の条件で行った結果、上記のように隣接するマイクロミラーからの反射光の位相差がπ／２のときには、一例として図６中の点線で示されるように、露光対象部であるライン部に照射される光の強度はライン部内の位置にかかわらずほぼ０となった。従って、この状態では所望のＬ／Ｓパターンの像を形成することは困難であることがわかる。なお、図６中には、隣接するマイクロミラーからの反射光の位相差が実質的に０、すなわち位相差が０又は２πの整数倍であるときの露光対象部であるライン部に照射される光のライン部内の位置に応じた強度の分布が、実線で、併せて示されている。

本発明は、発明者が得た上述の新規知見に基づいてなされたもので、第１の観点からすると、パターン像で物体を露光する露光装置であって、所定波長の光を射出する照射系と；前記照射系からの前記光の入射位置に二次元的に配置された、前記光の入射角及び反射角を個別に変更可能な複数のミラー素子を有し、パターンを発生する可変成形マスクと；前記可変成形マスクで発生したパターンを前記物体上に結像させる光学系と；前記物体を保持して前記光学系の光軸に直交する面内で少なくとも所定の走査方向に移動する移動体と；を備え、前記複数のミラー素子で反射された複数の反射光のうち、前記光学系に入射する複数の反射光における互いの位相差が０又は２πの整数倍となるように、前記可変成形マスクの複数のミラー素子の反射面及び該複数のミラー素子の下端を結ぶ面が前記光学系の光軸に垂直な仮想面に対して傾斜していることを特徴とする第１の露光装置である。

本発明は、第２の観点からすると、パターン像で物体を露光する露光装置であって、光を射出する照射系と；前記照射系からの光の入射位置に二次元的に配置された、前記光の入射角及び反射角を個別に変更可能な複数のミラー素子を有し、パターンを発生する可変成形マスクと；前記可変成形マスクで発生したパターンを前記物体上に結像させる光学系と；を備え、前記複数のミラー素子で反射された複数の反射光のうち、前記光学系に入射する複数の反射光における互いの位相差が０又は２πの整数倍となるように、前記光の波長が設定されていることを特徴とする第２の露光装置である。

上記第１、第２の露光装置のそれぞれによれば、複数のミラー素子で反射された複数の反射光のうち、光学系に入射する複数の反射光における互いの位相差が０又は２πの整数倍となるので、光学系に入射する複数の反射光が互いに打ち消しあうことを抑制でき、その結果として、物体上に所望のパターン像を形成することが可能となる。

本発明は、第３の観点からすると、本発明の露光装置を用いて物体を露光するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法である。

本発明は、第４の観点からすると、パターン像で物体を露光する露光方法であって、照射系からの光の入射位置に二次元的に配置された、前記光の入射角及び反射角を個別に変更可能な複数のミラー素子を有し、パターンを発生する可変成形マスクを用いるとともに、前記複数のミラー素子で反射された複数の反射光のうち、前記光学系に入射する複数の反射光における互いの位相差が０又は２πの整数倍となるように、前記可変成形マスクの複数のミラー素子の反射面及び該複数のミラー素子の下端を結ぶ面が前記光学系の光軸に垂直な仮想面に対して傾斜させる工程と；前記物体を前記光学系の光軸に直交する面内で所定の走査方向に移動させつつ、前記照射系からの光を前記可変成形マスクに照射し、前記可変成形マスクで発生したパターンの光学系による像で前記物体を露光する工程と；を含む第１の露光方法である。

本発明は、第５の観点からすると、パターン像で物体を露光する露光方法であって、照射系からの光の入射位置に二次元的に配置された、前記光の入射角及び反射角を個別に変更可能な複数のミラー素子を有し、パターンを発生する可変成形マスクを用いるとともに、前記複数のミラー素子で反射された複数の反射光のうち、前記光学系に入射する複数の反射光における互いの位相差が０又は２πの整数倍となるように、前記光の波長を設定する工程と；前記物体を前記光学系の光軸に直交する面内で所定の走査方向に移動させつつ、前記照射系からの光を前記可変成形マスクに照射し、前記可変成形マスクで発生したパターンの光学系による像で前記物体を露光する工程と；を含む第２の露光方法である。

上記第１、第２の露光方法のそれぞれによれば、複数のミラー素子で反射された複数の反射光のうち、光学系に入射する複数の反射光における互いの位相差が０又は２πの整数倍となるので、光学系に入射する複数の反射光が互いに打ち消しあうことを抑制でき、その結果として、物体上に所望のパターン像を得ることが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図７〜図１４（Ｂ）に基づいて説明する。図７には、一実施形態に係る露光装置１００の構成が概略的に示されている。

露光装置１００は、照明系１０、パターン生成装置１２、温度調整装置１８、投影光学系ＰＬ、ステージ装置１６、反射ミラー２６、回転駆動装置２８、平行平板ガラス３２、傾斜角調整機構３４及び制御系等を備えている。この露光装置１００は、パターン生成装置１２で生成されたパターンの像（パターン像）をステージ装置１６の一部を構成するステージＳＴに載置されたプレート（感応物体）Ｐ上に投影光学系ＰＬを用いて投影し、そのパターン像でプレートＰを露光する。本実施形態では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向をＺ軸方向、これに直交する面内でプレートＰが走査される方向をＹ軸方向、これらＺ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向として説明を行う。

前記制御系は、マイクロコンピュータを含み、装置全体を統括的に制御する主制御装置２０を中心として構成されている。

前記照明系１０は、光源ユニット及び光源制御系を含む光源系、並びにコリメートレンズ、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、ロッド型インテグレータあるいは回折素子など）、集光レンズ、視野絞り、リレーレンズ等を含む照明光学系等（いずれも不図示）を備えている。この照明系１０からは、照明光ＩＬが射出される。

光源ユニットとしては、一例としてファイバレーザなどの固体レーザ光源、光変調器及び波長変換部などを含み、波長４４０ｎｍのパルス光を出力する高調波発生装置が用いられている。

前記温度調整装置１８は、前記光源ユニットに接続され、その光源ユニットの温度を調整することで、光源ユニットから出力されるレーザ光（照明光ＩＬ）の中心波長λを所定範囲内で調整する。この温度調整装置１８は、主制御装置２０によって制御される。

前記反射ミラー２６は、照明系１０から射出される照明光ＩＬをパターン生成装置１２の後述する可変成形マスクＶＭに向けて反射する。なお、この反射ミラー２６は、実際には、照明系１０内部の照明光学系の一部を構成するものであるが、ここでは、説明の便宜上から照明系１０の外部に取り出して示されている。この反射ミラー２６は、モータ等を含む回転駆動装置２８によって、図７中に両矢印で示されるように、回転軸の回りに図７における時計回り及び反時計回りに回動される。回転駆動装置２８は、主制御装置２０によって制御される。

前記平行平板ガラス３２は、反射ミラー２６で反射された照明光ＩＬの光路上に配置されている。この平行平板ガラス３２は、モータ等を含む傾斜角調整機構３４によって、図７中に両矢印で示されるように、回転軸の回りに時計回り及び反時計回りに回動され、ＸＹ平面に対する傾斜角が調整され、これによって反射ミラー２６で反射された照明光ＩＬの光軸が、平行にシフトされる。傾斜角調整機構３４は、主制御装置２０によって制御される。

前記パターン生成装置１２は、可変成形マスクＶＭ及びミラー駆動系３０等を備えている。

可変成形マスクＶＭは、前記投影光学系ＰＬの＋Ｚ側であって、前記反射ミラー２６で反射された照明光ＩＬの光路上に配置されている。この可変成形マスクＶＭとしては、一例として、図８に示されるように、ＸＹ面内に二次元的に配置された、複数のマイクロミラーＭ_i,jを含むデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）が用いられている。このＤＭＤは、ＣＭＯＳプロセスで作られた集積回路上にＭＥＭＳ技術で、可動式のマイクロミラーを形成したもので、各マイクロミラーＭ_i,jは鏡面（反射面）を、その対角線に一致するねじれ軸周りに所定角度範囲、±θ、θは例えば３度（又は１２度）で傾斜させることができ、鏡面下部に設けた電極を駆動することにより「オン（ＯＮ）」（−θ）と「オフ（ＯＦＦ）」（＋θ）の２つの状態を持たせることができる。すなわち、可変成形マスクＶＭは、ベース部となる基板と、該基板上に形成された可動式のマイクミラーＭ_i,jと、各マイクロミラーをオン・オフする電極とを備えている。

各マイクロミラーＭ_ijは、電極に供給される駆動信号によって、一例として図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示される状態（又は姿勢）と、図９（Ｃ）及び図９（Ｄ）に示される状態（又は姿勢）とのいずれかが選択される。図９（Ａ）等に示されるＸ’軸は、上述のねじれ軸の方向を示し、Ｙ’軸は、ＸＹ面内でＸ’軸に直交する残りの対角線の方向を示す。また、ここでは、一例として図１０に示されるように、反射光が投影光学系ＰＬに入射するときのマイクロミラーＭ_i,jの状態（又は姿勢）を「オン状態（又はオン姿勢）」、反射光が投影光学系ＰＬに入射しないときのマイクロミラーの状態（又は姿勢）を「オフ状態（又はオフ姿勢）」ともいう。

可変成形マスクＶＭのマイクロミラーＭ₁₁〜Ｍ₃₃を含むマトクリクス状のｍ行ｎ列のマイクロミラーをオンにして露光を行うと、図１１に示されるようなマトリックス状の配置の区画領域Ｇ_ijがプレートＰ上に形成される。ここでは、＋Ｘ方向がｉの増加方向となり、＋Ｙ方向がｊの増加方向となる。

各マイクロミラーＭ_ijは、一辺がＤの正方形であるものとすると、各区画領域Ｇ_ijは、投影光学系ＰＬの投影倍率をβとして、一辺の長さがｐｇ＝β・Ｄの正方形となる。本実施形態では、例えばＤ＝１３．６８μｍのマイクロミラーが用いられているものとする。

図７に戻り、ミラー駆動系３０は、不図示のインターフェースを介して不図示の上位装置からパターン像の形成に必要なデータのうちパターンの設計データ（例えば、ＣＡＤデータ）を取得する。そして、ミラー駆動系３０は、取得した設計データに基づいて、プレートＰ上における露光対象の区画領域部分に可変成形マスクＶＭからの光が投影光学系ＰＬを介して照射され、プレートＰ上における露光対象の区画領域部分以外の部分に可変成形マスクＶＭからの光が照射されないように、各マイクロミラーＭ_ijを駆動する信号を生成し、各マイクロミラーＭ_ijの電極に供給する。ここでは、マイクロミラーを「オン状態」にするための駆動信号、及びマイクロミラーを「オフ姿勢」にするための駆動信号のいずれかが各マイクロミラーの電極にそれぞれ出力される。これにより、パターン生成装置１２で、設計データに応じたパターンが生成される。なお、パターン生成装置１２で生成されるパターンは、プレートＰの走査方向（ここでは、Ｙ軸方向）への移動に伴って変化する。

前記可変成形マスクＶＭは、モータ等を含む角度調整装置１４によってＸ軸方向に延びる回転軸Ｏを中心として図７における両矢印で示されるように時計回り、反時計回りに回転駆動され、走査方向に対応する方向の傾斜角θｔ（図１２参照）が調整される。角度調整装置１４は、主制御装置２０によって制御される。

前記投影光学系ＰＬは、鏡筒の内部に所定の位置関係で配置され、共通のＺ軸方向の光軸ＡＸを有する複数のレンズエレメントを有する。投影光学系ＰＬは、像側テレセントリックな屈折光学系であり、パターン生成装置１２で生成されたパターンを、被露光面上に配置されたプレートＰ上に投影倍率β（βは例えば１／４００）で縮小投影する。

前記ステージ装置１６は、露光対象のプレート（例えばガラス基板、半導体ウエハなど）Ｐを投影光学系ＰＬに対してアライメントした状態でＸＹ面内で移動させるためのものであり、ステージＳＴと、該ステージＳＴを制御するステージ駆動系４０とを備えている。

ステージＳＴは、ステージ駆動系４０に駆動されてＸＹ面内及びＺ軸方向に３次元的に移動し、あるいは投影光学系ＰＬの像面に対して適宜傾斜することによって投影光学系ＰＬを介したパターン像に対してプレートＰをアライメント可能である。さらに、ステージＳＴは、ステージ駆動系４０に駆動されて走査方向に所望の速度で移動させることができる。

ステージＳＴの位置情報は、例えばレーザ干渉計やフォーカスセンサ等（いずれも不図示）によって計測され、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、この位置情報に基づいてステージ駆動系４０に設けたモータ等を駆動してプレートＰを目標位置に所望の速度で移動させる。

前記ステージＳＴ上には、投影光学系ＰＬによるパターンの投影領域（露光領域）よりも広い受光部（不図示）が形成された例えば特開平１１−１６８１６号公報に開示されているような照射量モニタ５８がその受光面がプレートＰの表面とほぼ同一面に位置する状態で設けられている。照射量モニタ５８により、投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬを投影光学系ＰＬの像面又はその近傍の面上で受光できる。照射量モニタ５８としては、照明光ＩＬと同じ波長域に対して感度があり、且つ照明光ＩＬを検出するために高い応答周波数を有するフォトダイオード、又はフォトマルチプライア等の光電変換素子が使用できる。照射量モニタ５８の検出信号（光電変換信号）が不図示のホールド回路、及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器などを介して主制御装置２０に供給されている。

主制御装置２０は、照明系１０、パターン生成装置１２、ステージ装置１６等を適当なタイミングで動作させて、プレートＰ上の適所にパターン生成装置１２で生成されたパターンの像を投影光学系ＰＬを介して投影する。

ところで、前述の如く、マイクロミラーのサイズＤ、オン状態にある各マイクロミラーのベース部（基板）に対する傾斜角θなどに応じて定まる、隣接するマイクロミラーからの反射光の光路長差Δと照明光ＩＬの波長との比に対応する、隣接するマイクロミラーからの反射光相互の位相差がπ／２であるときは、露光対象部であるライン部に照射される光の光強度はほぼ０となり、この状態では所望のパターンの像をプレートＰ上に形成するのは困難である。

そこで、発明者は、一例として図１２に示されるように、可変成形マスクＶＭを走査方向に対応する方向に対して傾斜させ、前記光路長差Δと傾斜角θｔとの関係を求めた。ここで、傾斜角θｔは、可変成形マスクＶＭのベース部となる基板のＸＹ平面に対する傾斜角であり、各マイクロミラーＭ_ijの下端（又は上端）を結んだ面のＸＹ平面に対する傾斜角に一致する。

一例として図１３には、λ＝４４０ｎｍ、Ｄ＝１３．６８μｍ、θ＝３°のときの光路長差Δと上記傾斜角θｔとの関係が示されている。これによると、θｔ＝−０．２５°のときに、光路長差Δが波長の整数倍（ここでは、２倍）となり、投影光学系ＰＬに入射する複数の反射光における位相のずれをほぼ０とすることが可能である。なお、ここでは、時計方向（右まわり）に傾斜したときの角度をマイナス（−）としている。ところで、傾斜角θｔが変化すると、マイクロミラーのＹ軸方向におけるピッチ（ミラー間隔）が変化するが、θｔ＝−０．２５°と非常に小さい傾斜角であるため、像の位置ずれは許容範囲内である。そこで、本実施形態では、主制御装置２０が、角度調整装置１４を介して可変成形マスクＶＭを走査方向に対応する方向に対して−０．２５°傾斜させている。

この場合において、反射ミラー２６はそのままにして、可変成形マスクＶＭを走査方向に対応する方向に傾斜させると、一例として図１４（Ａ）に示されるように、反射光の主光線も傾斜するため、予定していた反射光（回折光）の一部が投影光学系ＰＬに入射せず、その結果として所望の像が得られないおそれがある。そこで、本実施形態では、主制御装置２０が、可変成形マスクＶＭの傾斜に連動して、回転駆動装置２８を介して反射ミラー２６を回動させることで、一例として図１４（Ｂ）に示されるように、反射ミラー２６による照明光ＩＬの偏向方向を変更し、結果的に投影光学系ＰＬに対する主光線の傾斜を防止している。

さらに、本実施形態では、反射ミラー２６が回動しても各マイクロミラーＭ_ijにおける照明光ＩＬの入射位置、ひいては各マイクロミラーＭ_ijで反射される反射光（回折光）の投影光学系ＰＬに対する入射位置が変化しないように、主制御装置２０は、反射ミラー２６を回動角度に応じて傾斜角調整機構３４を介して平行平板ガラス３２の傾斜角を調整して反射ミラー２６で反射された照明光ＩＬの光軸を平行にシフトする。

ところで、前述した図６中の実線で示されるように、隣接するマイクロミラーからの反射光の位相差が実質的に０、すなわち位相差が０又は２πの整数倍であるときに、露光対象部であるライン部に照射される光の積算強度が最大になる。従って、主制御装置２０では、可変成形マスクＶＭのすべてのマイクロミラーＭ_ijを「オン状態」とし、所定の角度範囲内で、角度調整装置１４を介して可変成形マスクＶＭの傾斜角θｔを所定角度ピッチで段階的に変更しつつ、照射量モニタ５８の出力に基づいて傾斜角θｔ毎の光の強度（単位時間当たり）を計測し、その計測結果に基づいて、光の強度が最大となるときの傾斜角θｔを最適な傾斜角として、可変成形マスクＶＭの傾斜角を設定しても良い。この場合において、上記の可変成形マスクＶＭの傾斜角θｔを段階的に変更するのに連動して、反射ミラー２６を回動及び平行平板ガラス３２の傾斜角を調整を併せて行うこととしても良いことは勿論である。かかる場合には、前述の式（１）、式（２）の演算、及びこれに基づく、図１３の光路長差Δと上記傾斜角θｔとの関係の算出などの処理を行う必要がなくなる。

ところで、前述の最適な傾斜角θｔは、照明光の波長λ、マイクロミラーのサイズＤ、角度θなどによって定まるので、演算で求まる最適な傾斜角θｔが、許容範囲を超えるマイクロミラーのＹ軸方向におけるピッチ（ミラー間隔）の変化、ひいては像の位置ずれを招くような値になることがある。かかる場合には、主制御装置２０では、上述した可変成形マスクＶＭの傾斜角θｔの調整に代えて、温度調整装置１８を介して照明光ＩＬの波長（中心波長）λを調整しても良い。

例えば、主制御装置２０は、前述の式（２）（及び前述の図２）に基づいて、光路長差Δが波長λの整数倍となる、すなわち隣り合うマイクロミラーからの反射光同士の位相差が実質的に０となるように、温度調整装置１８を介して照明光ＩＬの中心波長λを調整する。あるいは、前述と同様に、主制御装置２０では、可変成形マスクＶＭのすべてのマイクロミラーＭ_ijを「オン状態」とし、所定の範囲内で、温度調整装置１８を介して照明光ＩＬの中心波長λを所定ピッチで段階的に変更しつつ、照射量モニタ２０の出力に基づいては波長毎の光の強度（単位時間当たり）を計測し、その計測結果に基づいて、光の強度が最大となるときの中心波長λを最適な波長として、照明光ＩＬの中心波長を設定しても良い。

あるいは、主制御装置２０では、許容範囲内で上述した可変成形マスクＶＭの傾斜角θｔを調整し、併せて照明光の中心波長λを調整することで、最終的に隣り合うマイクロミラーからの反射光同士の位相差が実質的に０となるような調整を行っても良い。

以上説明したように、本実施形態に係る露光装置１００によると、複数のマイクロミラーＭ_ijで反射された複数の反射光のうち、投影光学系ＰＬに入射する複数の反射光における互いの位相差が０又は２πの整数倍となるので、投影光学系ＰＬに入射する複数の反射光が互いに打ち消しあうことを抑制でき、その結果として、プレートＰ上に所望のパターン像を形成することが可能となる。また、本実施形態では、光源ユニットとして固体レーザの高調波発生装置が用いられているので、高い繰り返し周波数のパルス光の発生が可能であり、可変成形マスクＶＭの各マイクミラーのオン・オフ制御を、そのパルス光の繰り返し周期に合わせて高速で行うことができるので、この点においても、精度の良いパターン像の形成が可能となる。

また、本実施形態に係る露光装置１００によると、可変成形マスクＶＭの傾斜方向が、走査方向に対応する方向であるため、結像特性に悪影響を及ぼさないで傾斜させることが可能な角度範囲を広くとることができ、可変成形マスクＶＭの傾斜角を最適な傾斜角とすることが可能となる。特に、長手方向がＸ軸方向のみのラインパターンあるいは長手方向がＹ軸方向のみのラインパターンの像を形成する場合には、可変成形マスクＶＭの傾斜の影響は比較的小さい。

なお、上記実施形態では、可変成形マスクＶＭの傾斜方向が、走査方向に対応する方向である場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものでない。例えば、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向と走査方向に対応する方向のいずれにも直交する非走査方向に対応する方向に可変成形マスクＶＭが傾斜していても良い。但し、非走査方向に対応する方向に可変性マスクＶＭが傾斜すると、倍率誤差を生じるおそれがあり、走査方向に対応する方向に比べて傾斜角度の許容範囲は狭くなる。

また、例えば、長手方向がＸ軸方向のラインパターンと長手方向がＹ軸方向のラインパターンとが混在するパターンの像を形成する場合に、可変成形マスクＶＭを、走査方向に対応する方向と非走査方向に対応する方向の２方向に関して傾斜させても良い。この場合には、各方向の傾斜角の差は少ないほうが良い。

また、上記実施形態では、露光装置１００が温度調整装置１８と角度調整機構１４の両方を備える場合について説明したが、前述した隣り合うマイクロミラーからの反射光同士の位相差が実質的に０となるような調整のためには、いずれか一方を備えていれば足りる。また、上記実施形態では、角度調整装置１４に加え、回転駆動装置２８、並びに平行平板ガラス３２及び傾斜角調整機構３４を備えている場合について説明したが、角度調整装置１４に加えて回転駆動装置２８のみを設けても良いし、回転駆動装置２８も必ずしも設ることなく、角度調整装置１４のみを設けても良い。要は、照明光ＩＬの波長λ及び可変成形マスクＶＭの傾斜角θｔの少なくとも一方が調整可能な構成であれば良い。あるいは、照明光ＩＬの波長λ及び可変成形マスクＶＭの傾斜角θｔのいずれもが、調整できない構成である場合には、サイズＤ、角度θ、波長λに応じた傾斜角θｔに可変成形マスクＶＭの取り付け角が設定されている、あるいは、照明光ＩＬの波長λが（光路長差Δ／λ）が整数となるように設定されていれば良い。なお、可変成形マスクＭの傾斜角θｔに応じて投影光学系ＰＬの投影倍率を調整することができる。

また、上記実施形態では、平行平板ガラス３２を、反射ミラー２６と可変成形マスクＶＭとの間の照明光ＩＬの光路上に配置したが、これに限らず、可変成形マスクＶＭと投影光学系ＰＬとの間の照明光ＩＬの光路上に配置しても良い。

なお、上記実施形態において、前記ＤＭＤに代えて、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ：Electro Phonetic Display）、電子ペーパー（または電子インク）、光回折型ライトバルブ（Grating Light Valve）等の反射型の非発光型画像表示素子を、可変成形マスクとして用いることも可能である。

なお、光学系（上記実施形態では投影光学系ＰＬがこれに相当）としては、前述した屈折系の他、反射屈折系、反射系を用いることもできる。また、光学系は、縮小系に限らず、等倍系、あるいは拡大系であっても良い。

《デバイス製造方法》
次に、上記実施形態の露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について説明する。図１５は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。

先ず、ステップ１０２において、１ロットのウエハ（プレート）上に金属膜が蒸着される。次のステップ１０４において、その１ロットのウエハ（プレート）上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ１０６において、上記実施形態の露光装置を用いて、設計データに基づいてパターン生成装置１２で生成されたパターンの像が投影光学系ＰＬを介して、その１ロットのウエハ（プレート）上の各ショット領域に順次投影される。すなわち、ウエハ（プレート）上の各ショット領域がパターン像で順次露光される。

その後、ステップ１０８において、その１ロットのウエハ（プレート）上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ１１０において、その１ロットのウエハ（プレート）上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、設計データに対応する回路パターンが、各ウエハ（プレート）上の各ショット領域に形成される。

その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。従って、所望のパターンを精度良く形成することができ、結果的に、半導体素子等のデバイスを歩留り良く製造することができる。

また、上記実施形態に係る露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。図１６は、上記実施形態の露光装置を用いてプレート上に所定のパターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を説明するためのフローチャートである。

ステップ２０２のパターン形成工程では、上記実施形態の露光装置を用いて、設計データに基づいてパターン生成装置１２で生成されたパターンの像を投影光学系ＰＬを介して感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に形成する、いわゆる光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成される。

次に、ステップ２０４のカラーフィルタ形成工程において、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程（ステップ２０４）の後に、ステップ２０６のセル組み立て工程が実行される。ステップ２０６のセル組み立て工程では、パターン形成工程にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。

ステップ２０６のセル組み立て工程では、例えば、パターン形成工程にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、ステップ２０８のモジュール組立工程にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。従って、このマイクロデバイスの製造方法のパターン形成工程においては、所望の線幅のパターン像を所望の位置に精度良く形成することができ、結果的に液晶表示素子を歩留り良く製造することができる。

以上説明したように、本発明の露光装置及び露光方法は、感光性基板などの物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。

隣り合う２つのマイクロミラーで反射された反射光の光路長差を説明するための図である。 隣り合う２つのマイクロミラーで反射された反射光の光路長差と入射光の波長との関係を説明するための図である。 隣り合う２つのマイクロミラーで反射された反射光の位相差がπ／２のときの、基準の反射光に対する各マイクロミラーで反射された反射光の位相差を説明するための図である。 隣り合う２つのマイクロミラーで反射された反射光の位相差がπ／２のときの、基準の反射光に対する各マイクロミラーで反射された反射光の位相のずれを説明するための図である。 ４×４のマイクロミラーをオン姿勢にして、Ｌ／Ｓパターンの像を形成するときの各画素に対応する反射光の位相のずれを説明するための図である。 隣り合う２つのマイクロミラーで反射された反射光の位相差が０のとき及びπ／２のときに、プレート上の露光対象領域における光強度を説明するための図である。 一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 図７の露光装置の可変成形マスクにおけるマイクロミラーの配置を説明するための図である。 図９（Ａ）〜図９（Ｄ）は、それぞれマイクロミラーの状態を説明するための図である。 マイクロミラーのオン状態及びオフ状態を説明するための図である。 プレート上に形成される区画領域を説明するための図である。 可変成形マスクの傾斜を説明するための図である。 隣り合う２つのマイクロミラーで反射された反射光の光路長差と可変成形マスクの傾斜角との関係を説明するための図である。 図１４（Ａ）は主光線の傾斜を説明するための図であり、図１４（Ｂ）は反射ミラーの回動を説明するための図である。 マイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。 マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０…照明系、２０…主制御装置、２６…反射ミラー、１００…露光装置、Ｐ…プレート、ＰＬ…投影光学系、ＶＭ…可変成形マスク、Ｍ_ij…マイクロミラー。

Claims (12)

1. パターン像で物体を露光する露光装置であって、
   所定波長の光を射出する照射系と；
   前記照射系からの前記光の入射位置に二次元的に配置された、前記光の入射角及び反射角を個別に変更可能な複数のミラー素子を有し、パターンを発生する可変成形マスクと；
   前記可変成形マスクで発生したパターンを前記物体上に結像させる光学系と；
   前記物体を保持して前記光学系の光軸に直交する面内で少なくとも所定の走査方向に移動する移動体と；を備え、
   前記複数のミラー素子で反射された複数の反射光のうち、前記光学系に入射する複数の反射光における互いの位相差が０又は２πの整数倍となるように、前記可変成形マスクの複数のミラー素子の反射面及び該複数のミラー素子の下端を結ぶ面が前記光学系の光軸に垂直な仮想面に対して傾斜していることを特徴とする露光装置。
2. 前記複数のミラー素子の下端を結ぶ面は、前記仮想面に対して前記走査方向に対応する方向に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記複数のミラー素子の下端を結ぶ面が前記仮想面に対して傾斜する方向に、前記可変成形マスクを傾斜駆動する駆動機構と；
   前記移動体上に配置され、前記光学系を介した前記光の強度を検出する検出器と；
   前記検出器で検出される光の強度に基づいて前記駆動機構を制御する制御装置と；をさらに備える請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記照射系は、前記可変成形マスクの傾斜角の変化に連動して前記可変成形マスクへの前記光の射出方向を変更する射出方向調整機構を有していることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記射出方向調整機構から射出される前記光の光軸及び前記可変成形マスクから前記光学系に向かう光の光軸の少なくとも一方を平行にシフトする光軸シフト機構をさらに備える請求項４に記載の露光装置。
6. パターン像で物体を露光する露光装置であって、
   光を射出する照射系と；
   前記照射系からの光の入射位置に二次元的に配置された、前記光の入射角及び反射角を個別に変更可能な複数のミラー素子を有し、パターンを発生する可変成形マスクと；
   前記可変成形マスクで発生したパターンを前記物体上に結像させる光学系と；を備え、
   前記複数のミラー素子で反射された複数の反射光のうち、前記光学系に入射する複数の反射光における互いの位相差が０又は２πの整数倍となるように、前記光の波長が設定されていることを特徴とする露光装置。
7. 前記照射系からの光の波長は可変であり、
   前記移動体上に配置され、前記光学系を介した前記光の強度を検出する検出器と；
   前記検出器で検出される光の強度に基づいて、前記光の波長を調整する制御装置と；をさらに備える請求項６に記載の露光装置。
8. 前記可変成形マスクは、デジタル・マイクロミラー・デバイスであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光装置。
9. 前記照射系は、前記光を発する光源として固体レーザを有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体を露光するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法。
11. パターン像で物体を露光する露光方法であって、
    照射系からの光の入射位置に二次元的に配置された、前記光の入射角及び反射角を個別に変更可能な複数のミラー素子を有し、パターンを発生する可変成形マスクを用いるとともに、前記複数のミラー素子で反射された複数の反射光のうち、前記光学系に入射する複数の反射光における互いの位相差が０又は２πの整数倍となるように、前記可変成形マスクの複数のミラー素子の反射面及び該複数のミラー素子の下端を結ぶ面が前記光学系の光軸に垂直な仮想面に対して傾斜させる工程と；
    前記物体を前記光学系の光軸に直交する面内で所定の走査方向に移動させつつ、前記照射系からの光を前記可変成形マスクに照射し、前記可変成形マスクで発生したパターンの光学系による像で前記物体を露光する工程と；を含む露光方法。
12. パターン像で物体を露光する露光方法であって、
    照射系からの光の入射位置に二次元的に配置された、前記光の入射角及び反射角を個別に変更可能な複数のミラー素子を有し、パターンを発生する可変成形マスクを用いるとともに、前記複数のミラー素子で反射された複数の反射光のうち、前記光学系に入射する複数の反射光における互いの位相差が０又は２πの整数倍となるように、前記光の波長を設定する工程と；
    前記物体を前記光学系の光軸に直交する面内で所定の走査方向に移動させつつ、前記照射系からの光を前記可変成形マスクに照射し、前記可変成形マスクで発生したパターンの光学系による像で前記物体を露光する工程と；を含む露光方法。

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