JP3862497B2

JP3862497B2 - 露光装置及びデバイス製造方法

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Publication number: JP3862497B2
Application number: JP2000344356A
Authority: JP
Inventors: 千種大内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2020-11-10
Also published as: US6774982B2; US20020101892A1; JP2002151388A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、露光装置及びデバイスの製造方法に関し、特に、連続発振エキシマレーザから出力されるレーザ光を用いて投影露光を行なう露光装置及びデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
投影露光装置に投影光学系の波面収差を測定するための干渉計を搭載することが考えられる。しかしながら、干渉計用の光源を露光用の光源とは別に設けると、露光装置全体の大型化を招く。
【０００３】
本発明の目的は、露光装置に干渉計を搭載することによる該露光装置の大型化を回避することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、連続発振レーザから出力されるレーザ光でレチクル上のパターンを照明する照明光学系と、該照明されたパターンを露光対象物体（例えば、ウェハ）に投影する投影光学系とを有する露光装置に係り、前記連続発振レーザから出力されるレーザ光を利用する干渉計を備えることを特徴とする。
【０００５】
本発明の好適な実施形態によれば、前記干渉計は、前記露光対象物体を保持するステージ（例えば、ウェハステージ）上に配置された反射部材を含む。
【０００６】
本発明の好適な実施形態によれば、前記干渉計は、前記投影光学系の波面収差を計測するための干渉縞を形成するように構成されている。
【０００７】
本発明の好適な実施形態によれば、前記連続発振レーザは、発振波長が１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの連続発振エキシマレーザであることが好ましい。
【０００８】
本発明の好適な実施形態によれば、前記干渉計は、フィゾータイプが、構成が簡単であるので、好ましいが、トワイマングリーンタイプ、及び、マッハツエンダータイプ等の他の干渉計も使用可能である。
【０００９】
本発明の好適な実施形態によれば、本発明の露光装置は、前記連続発振レーザの発振波長を安定化させる安定化機構を更に備えることが好ましい。
【００１０】
本発明の好適な実施形態によれば、前記連続発振レーザと前記照明光学系との間に、前記連続発振レーザから出力されるレーザ光の一部を前記干渉計に指向する半透過鏡、或いは前記連続発振レーザから出力されるレーザ光の光路を、前記照明光学系に向かう光路又は前記干渉計に向かう光路に切り替える光路切り替え鏡を更に備えることが好ましい。ここで、本発明の露光装置は、前記連続発振レーザから出力されるレーザ光をインコヒーレント化して前記レチクルに指向する光学系を更に備え、前記半透過鏡又は光路切り替え鏡は、前記連続発振レーザと前記インコヒーレント化素子との間に配置されており、前記干渉計には、インコヒーレント化されていないレーザ光が前記半透過鏡又は光路切り替え鏡により指向されることが好ましい。
【００１１】
本発明の好適な実施形態によれば、前記干渉計によって形成された干渉縞を撮像する光電変換器と、前記光電変換器の出力を解析して前記投影光学系を制御する演算器とを更に備えることが好ましい。
【００１２】
本発明の好適な実施形態によれば、前記連続発振レーザに対して所定波長のレーザ光を注入するパルス発振レーザを更に備えることが好ましい。
【００１３】
本発明の他の側面は、デバイスの製造方法に係り、上記の露光装置を使用してパターンをウェハに露光する段階と、該露光したウェハを現像する段階とを含むことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の第１の実施形態の投影露光装置を示す概略図である。この投影露光装置は、例えば、半導体素子、液晶素子、撮像素子、磁気ヘッドなどの各種デバイスを製造するために使用され得る。また、この投影露光装置は、例えば、分解能が０．１３μｍ以下のステップ・アンド・リピート型またはステップ・アンド・スキャン型の投影露光装置に応用され得る。
【００１５】
図1において、連続発振レーザ１は、例えば中心波長が１９３nmで半値幅が０．１pm以下のレーザ光を出力するエキシマレーザである。この連続発振レーザ１から出力されるレーザ光は、半透過鏡（Beam Splitter）５１をその大部分が透過し、インコヒーレント化素子２によりインコヒーレント化された後に照明光学系１０に入射し、この照明光学系１０により、均一な光強度分布を持つ所定の断面形状を有する照明光となってレチクルＲを照明する。
【００１６】
投影光学系３は、レーザ光で照明されたレチクルの回路パターンをウエハＷ上に縮小投影して該ウェハＷを露光する。ウエハＷ上には複数のショット領域が設定されており、このような投影露光が、一括露光または走査露光により、ウエハＷ上の各ショット領域に対して行われる。
【００１７】
ウエハＷは可動ステージ４上に保持されて投影光学系３の像平面に沿って移動するとともに投影光学系３の光軸方向にも移動する。この可動ステージ４上には、干渉計の一要素である凹の球面鏡よりなる無収差反射部材ＭＲが固定されている。
【００１８】
この露光装置は、前記干渉計の他の要素である無収差光学系Ｌ（対物レンズ等を含む）を有する。無収差光学系Ｌは、不図示の駆動機構により、投影光学系３の波面収差を計測する際は、レチクルＲを保持するレチクルステージ１４と照明光学系１０のコンデンサーレンズとの間に挿入され、露光対象物であるウェハＷを露光する際は待避される。また、投影光学系３の波面収差を計測する際、レチクルＲは、レチクルステージ１４の移動により、照明光学系１０と投影光学系３との間から待避されるか、レチクルRをステージ１４上に置く前に波面収差が測定される。半透過鏡５１により反射したレーザ光の一部分はリレー光学系であるミラー１１で反射され、更に半透過鏡１５で反射されて無収差光学系Ｌに入射する。無収差光学系Ｌは、投影光学系３の任意の物体高位置（像高位置）に測定用の物点となる光スポットを形成した後に投影光学系３に入射するように、レーザ光をフォーカスする。
【００１９】
投影光学系３の波面収差を計測する際、上記のように無収差光学系Ｌをレチクルステージ１４と照明光学系１０との間に挿入する他、ウェハステージ４に固定された反射部材ＭＲが上記物体高位置に対応する像高位置に曲率中心が一致するように可動ステージ４が駆動される。このとき、無収差光学系Ｌ、投影光学系３及び反射部材ＭＲにより干渉計が構成される。露光用及び計測用の光源である連続発振エキシマレーザから出力されるレーザ光は、無収差光学系Ｌ及び投影光学系３を通して反射部材ＭＲに至り、反射部材ＭＲで反射されて再び投影光学系３を通る。投影光学系３を通ったレーザ光は、連続発振レーザ１から出力されたレーザ光で別途形成された参照光と干渉し干渉縞（干渉パターン）を形成する。この干渉縞は、投影光学系３の波面収差を反映している。
【００２０】
この干渉縞は、不図示の結像レンズにより光電変換器１３上に結像され、光電変換器１３によりビデオ信号に変換されて演算器８に提供される。演算器８は、このビデオ信号を解析することによって、投影光学系３の波面収差を示す球面収差データを得る。演算器８はまた、得られた波面収差データに基づいて投影光学系３の状態を評価し、その結果に基づいて、例えば公知の収差調整機構（例えば一つ又は複数のレンズを光軸方向に移動させる機構）を用いて自動的に投影光学系３の光学性能の最適化を行なったり、ウェハステージ４を光軸方向に移動させたり、露光動作を禁止したりする。
【００２１】
無収差光学系Ｌ、投影光学系３及び反射部材ＭＲにより構成される干渉計としては、例えば、当業者に周知のフィゾータイプ、トワイマングリーンタイプまたはマッハツエンダータイプ等が好適であり、採用するタイプに合わせて無収差光学系Ｌの構成が決定される。特に、フィゾータイプの干渉計は、構成が簡単なので、好適である。連続発振レーザは可干渉距離が長いので、フィゾータイプの干渉計でも、高いコントラストの干渉縞が形成できる。
【００２２】
ここで、連続発振エキシマレーザは、時間と共に発振波長が変化する傾向がある。そこで、連続発振エキシマレーザを連続発振レーザ１として採用する場合には、干渉縞、即ち波面収差の測定を正確に行なうために、後述するような波長安定化機構を設けて連続発振レーザ１の発振波長を安定化させることが好ましい。
【００２３】
投影光学系３としては、レンズ系で構成される屈折光学系（dioptric system）または複数のレンズと凹面鏡を組み合わせて構成される反射屈折光学系（catadioptric system）のいずれをも採用することができる。屈折光学系としては、半値幅が小さい場合、単一の硝材で構成されるレンズ系を採用することができる。
【００２４】
図２は、第１の実施形態の投影露光装置の変形例としての第２の実施形態の投影露光装置の概略図である。なお、特に言及しない事項については、図１に示す第１の実施形態と同様である。図１に示す第１の実施形態では半透過鏡５１を用いて連続発振レーザ１から出力されるレーザ光の一部を無収差光学系Ｌに指向するのに対して、図２に示す第２の実施形態では光路切り替えミラー５２が連続発光発振レーザ１と露光用の照明光学系２との間に配置されており、投影光学系３の波面収差を計測する際は、光路切り替えミラー５２により、連続発振レーザ１から出力されるレーザ光の全部を無収差光学系Ｌに指向する。また、図１に示す第１の実施形態はインコヒーレント化素子を有するのに対して、図２に示す第２の実施形態はインコヒーレント化素子を有しない。ただし、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、インコヒーレント化素子を光路切り替えミラー５２と照明光学系１０との間に設けてもよい。
【００２５】
図３は、本発明の第３の実施形態の投影露光装置を示す概略図である。この投影露光装置は、例えば、半導体素子、液晶素子、撮像素子或いは磁気ヘッドなどのデバイスを製造するために使用され得る。また、この露光装置は、例えば、分解能が0.13μｍ以下のステップ・アンド・スキャン型の露光装置に関する。なお、特に言及しない事項については、図１に示す第１の実施形態と同様である。
【００２６】
図３に示す実施形態においても、図1に示す実施形態と同様に、干渉計を構成する無収差光学系Ｌ、投影光学系３及び反射部材ＭＲを有し、該干渉計により投影光学系３の波面収差を測定し、該波面収差の調整を行なう。なお、ビームスプリッター５１は、図２に示す実施形態の切り替えミラー５２で置き換えられてもよい。
【００２７】
図３において、１は連続発振ArFエキシマレーザ（中心波長１９３nm、半値幅０.２pm以下、好ましくは０.1pm以下）、２はレーザ1から出力されたレーザ光であり、回路パターンが形成されたレチクルＲを照明する照明光学系１０、３はレチクルＲの回路パターンの縮小像をウエハＷ上に縮小投影する投影光学系であり、実質的に単一の硝材より成るレンズ系で構成されている。４はウエハＷを保持して移動するウェハステージを示す。このウェハステージ４上に球面鏡を備える反射部材ＭＲが固定されている。
【００２８】
図３に示す投影露光装置は、断面が矩形または円弧形状の、スリット状の照明光でレチクルを照明しながら、該スリット状の照明光の幅方向に、レチクルＲとウエハＷを、投影光学系３の光軸と直交する方向に、互いに逆向きに、光学系３の投影倍率に対応する速度比で走査することにより、レチクルＲの回路パターンをウエハＷの各ショット領域に投影露光する。
【００２９】
図３において、５は半透過鏡、６は半透過鏡５で反射されたレーザ光の一部を受光して、レーザ光の波長を検出する波長モニタ、７は波長モニタ６の出力に基づいて設計波長からの現在の中心波長のずれ量を検出し、このずれ量に基づいてピエゾ素子９を駆動する演算器７である。演算器７とピエゾ素子９により連続発振レーザ１の共振用のミラーをレーザ管の光軸方向に微小変位させて共振器長を変えることにより、連続発振レーザ１の中心波長を設計波長に一致させ、レーザ光の中心波長を一定に維持することができる。これにより、実質的に単一の硝材で構成されるレンズ系である投影光学系３においてレーザ光の波長変動に起因して光学特性（例えば、倍率、焦点位置、収差）が変動することを防止することができ、レチクルＲの回路パターンを正確にウエハＷ上に投影することができる。
【００３０】
演算器８は、光電変換器１３から提供されるビデオ信号や他のセンサから提供される情報を評価し、その評価結果に基づいて投影光学系３の光学特性（倍率,焦点位置,収差）の変化を補正する。この補正は、例えば、投影光学系３の１又は複数のレンズやウェハステージ４を光軸方向に移動させることにより、又は他の公知の手法に従ってなされ得る。
【００３１】
図４は、図３に示す連続発振エキシマレーザ１の概略図である。１０１は、励起用のガスが高速循環されるレーザチャンバ、１０３は、マイクロ波をレーザチャンバ１０１内に導入する誘電体、１０４は、マイクロ波を導波するスロット導波管、１０５は、マイクロ波を供給するマイクロ波発振源である。１０９はシャッター、１１０は、マイクロ波発振源１０５及びシャッター１０９を制御する制御系である。Ｍ１はレーザからの光を出力するアウトプットミラー、Ｍ２はミラーであり、ミラーＭ１、Ｍ２とでエキシマレーザ１の光共振器を構成している。
【００３２】
マイクロ波発振源１０５から供給されるマイクロ波は、マイクロ波導波管１０４によって導波され、該マイクロ波導波管１０４及び誘電体３を介してレーザチャンバ１０１内に導入され、エキシマレーザガスを連続的に励起する。励起されたエキシマレーザガスが放出する光は、ミラーＭ２で反射し、レーザチャンバ１０１に戻り、励起されたエキシマレーザガスからの光の誘導放出を促し、その光がアウトプットミラーＭ１とミラーＭ２とで構成される光共振器内を往復しながら順次光の誘導放出を促すことにより、所定の波長の光のみが増幅される。そして、増幅された光の一部がアウトプットミラーＭ１を介して出力される。
【００３３】
図５は、図３に示す照明光学系１０の構成を示すブロック図である。図５において、図３に示す連続発振エキシマレーザ１から出力されたレーザ光は偏光制御系６１によって少なくとも２光束に分割される。ここで、例えば、レーザ光を２光束に分割する場合には、該２光束の偏光方向が互いに直交するように分割され得る。断面強度分布均一化系６２は、これらの分割された光束を用いて、レーザ光の断面の強度分布を均一化する。偏光制御系及び断面強度分布均一化系はどちらも公知である。断面強度分布均一化系は、通常、フライアイレンズと集光光学系の組及び光パイプ（カレイドスコープ）の少なくとも一方を含む。
【００３４】
断面強度分布均一化系６２からのレーザ光は、走査光学系６４により、照明光学系１０の瞳面にフォーカスされ、走査光学系６４の２次元走査用の一枚若しくは二枚のガルバノミラーを駆動装置６３で駆動して回動させることよって、照明光学系１０の瞳面に形成したレーザ光スポットを走査し、瞳面に、予め決めた形状及び大きさを持つ２次光源（有効光源）を形成する。この形状としては、円、有限の幅を持つ輪帯、四重極などが好適であり、この形状は、レチクルのパターンの種類や寸法に応じて自動的に或いは手動で選択される。
【００３５】
走査光学系６４からのレーザ光はマスクキングブレード結像系６５を介して不図示のレチクルに達し、該レチクルを、上述した断面形状が矩形または円弧のスリット状に光で照明する。マスクキングブレード結像系６５は、上記の瞳面の前方または後方にある、レチクルと光学的に共役な、矩形または円弧のスリットを規定するマスクキングブレードを、レチクル上に結像させる。
【００３６】
また、２次元走査用の一枚若しくは二枚のガルバノミラーの光反射位置とレチクルの回路パターン位置とは光学的に共役な関係にあり、ガルバノミラーの回転で順次生じる複数の光束をレチクルの同一領域に入射させることができる。
【００３７】
なお、照明光学系の２の瞳面は投影光学系３の瞳面（開口絞りの）と光学的に共役な位置関係にあり、且つ両者の間にはフライアイレンズ及び光パイプがないので、照明光学系の瞳面での光強度分布は、実質的にそのまま、投影光学系３の瞳面に投影される。
【００３８】
ガルバノミラー駆動装置６３は、レチクルまたはウエハの走査速度をV(ｍｍ/sec)、レチクル上の照明光（スリット）の幅をW（ｍｍ）、瞳面に一回2次光源を描くの必要な時間をT（sec）とすると、
Ｗ／V＝ｎT（ｎは整数）
を満たすように、レーザ光スポットを走査する。これにより、ウエハ上のショット領域全体が互いに同じ形状の有効光源を使って投影露光されることになり、露光の均一化が達成される。
【００３９】
図６に投影光学系３のレンズ構成の一例を、図７に図６の投影光学系３の収差図を示す。図６の投影光学系３は、全てのレンズが合成石英（SiO₂）より成り、投影倍率は１／４倍であり、像側の開口数はＮＡ＝０．６５、物像間距離（レチクルとウエハWとの間の距離）はＬ＝１０００ｍｍである。また、設計波長は１９３ｎｍ、画面範囲はウエハ上での露光領域の直径で２７．３ｍｍである。また、物体側（レチクル側）及び像面側（ウエハ側）においてほぼテレセントリックになっている。図１１に図６に示す投影光学系３のレンズデータを示す。
【００４０】
尚、図１１において、ｒｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズの硝子の屈折率を示す。非球面の形状は（１）式で与えられる。
【００４１】
【数１】
（非球面の形状）

・・・（１）
ここで、Ｘはレンズ頂点から光軸方向への変位量、Ｈは光軸からの距離、ｒｉは曲率半径、ｋは円錐定数、Ａ〜Ｇは非球面係数である。尚、露光波長１９３ｎｍに対する石英の屈折率は１．５６０２０とする。また、非球面の局所曲率パワーＰＨは、上記非球面の（１）式をＸ（Ｈ）の関数として（２）式で与えられる。
【００４２】
【数２】

・・・（２）
Ｎ、Ｎ’は各々屈折面の前後の媒質の屈折率である。
【００４３】
図３の投影光学系３は、物体側（レチクル側）より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｌ５、負の屈折力を有する第６レンズ群Ｌ６、正の屈折力を有する第７レンズ群Ｌ７、により構成し、非球面を７面も使用している。
【００４４】
第１レンズ群Ｌ１は、像側に凸面を向けた平凸形状の１枚の非球面正レンズで構成される。ｒ２の非球面は局所曲率パワーの変化が正方向である領域を有しており、この非球面により、主に正の歪曲収差を発生させ、歪曲収差の補正に寄与している。
【００４５】
第２レンズ群Ｌ２は、両凹形状の１枚の非球面負レンズで構成される。ｒ３の非球面は局所曲率パワーの変化が負方向である領域を有しており、また、第１レンズ群Ｌ１のｒ２との関係においては、局所曲率パワーの変化が逆方向の領域を有している。
【００４６】
第３レンズ群Ｌ３は、物体側から順に配置された、像側に凸面を向けた平凸形状の正レンズ、及び、物体側に凸面を向けた略平凸形状の非球面正レンズで構成される。
【００４７】
第４レンズ群Ｌ４は、物体側から順に配置された、両凹形状の負レンズ、及び、両凹形状の非球面負レンズで構成される。ｒ１１の非球面は局所曲率パワーの変化が負方向である領域を有しており、また、第１レンズ群Ｌ１のｒ２との関係においては、局所曲率パワーの変化が逆方向の領域を有している。この非球面により、主に像面及びコマ収差等をバランス良く補正することに寄与している。
【００４８】
第５レンズ群Ｌ５は、物体側より順に配置された、像側に凸面を向けた略平凸形状の正レンズ、及び、両凸形状の正レンズで構成される。
【００４９】
第６レンズ群Ｌ６は、両凹形状の１枚の非球面負レンズで構成される。この非球面により、主に強い負の屈折力により発生する球面収差やコマ収差を効果的に補正している。
【００５０】
第７レンズ群Ｌ７は、物体側より順に配置された、像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ、両凸形状の非球面正レンズ、物体側に凸面を向けた略平凸形状の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の２枚の正レンズ、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ、及び、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズで構成される。この第７レンズ群においては、物体面上の軸上から発した光束である軸上光束が高い位置において用いられている非球面は、主にこの強い正の屈折力を有する第７レンズ群で発生する負の球面収差を補正するために用いられている。また、像面付近の凸面で用いられている非球面は、主にコマ収差と歪曲収差をバランス良く補正するのに寄与している。
【００５１】
この投影光学系３では、特に絞りの手前に５面の非球面レンズを導入することにより、主に歪曲収差や非点収差、コマ収差等がバランス良く効果的に補正されている。また、この投影光学系３では、軸外主光線に影響の大きな面を非球面にすることにより、軸外に関連した収差を主に補正するとともに他の収差補正の負担を軽減し、良好な光学性能が実現されている。また、この投影光学系３は、７枚の非球面レンズを使用することにより、高開口数（高ＮＡ）でありながら少ないレンズ数（合計で１６枚）で構成されている。
【００５２】
図６の投影光学系３は全てのレンズが合成石英（SiO₂）より成る単色のレンズ系であったが、例えば、図６の投影光学系の第7レンズ群Ｌ７の最もウエハ側の１〜２枚のレンズや不図示のカバーガラスを蛍石（CaF₂）で構成することで、レンズ系の耐久性を上げてもいい。このような光学系も実質的に単一の硝材からなる光学系ということができる。
【００５３】
図８は、本発明の第４の実施形態の投影露光装置を示す概略図である。図８において、図３の投影露光装置と同一の構成要素には図３と同一の符号を付し、説明を省略する。図８の投影露光装置では、波長モニタ６の出力を演算器７の他、演算器８にも供給される。演算器８は、光電変換器１３の出力の他、波長モニタ６の出力変動（即ち、レーザ光の波長変動）に基づいて、投影光学系３の光学特性（例えば、倍率、焦点位置、収差等）の変化を補正する。この補正は、例えば、投影光学系３の１又は複数のレンズや可動ステージ４を光軸方向に移動させることにより、又は他の公知の手法に従ってなされ得る。このような投影光学系３の光学特性の補正機能を備えることにより、演算器７及びピエゾ素子９による波長安定化と光学特性の補正とを選択的に実施し、又は、双方を実施することができる。
【００５４】
更に、図８に示す実施形態の投影露光装置は、連続発振エキシマレーザ１にパルス発振ArFエキシマレーザ（中心波長１９３nm、半値幅1pm以下）２０１から出力されるパルス光を注入して連続発振エキシマレーザ１の発振波長を該パルス光の発振波長に一致させる機構を有する。このような手法を注入同期法（injection lock）という。
【００５５】
連続発振エキシマレーザ１では、発振開始時に中心波長が設計値（通常、光学系を設計する際の波長と同一）に一致するまでに時間がかかったり、最悪の場合には設計値に一致なかったりする。しかしながら、この注入同期法を用いて、連続発振エキシマレーザ１に、その設計波長と中心波長が同じでバンド幅が１ｐｍ以下に狭帯域化されたパルス発振エキシマレーザ光を注入することで、連続発振エキシマレーザ１の発振波長を設計波長である１９３nmに常に発振開始時に一致させることができる。
【００５６】
パルス発振エキシマレーザ２０１から出力されるレーザ光の一部は半透過鏡２０３で反射して波長モニタ２０４に入射する。波長モニタ２０４はパルスレーザ光の波長を検出して演算器２０２に提供する。演算器２０２は、波長モニタ２０４の出力に基づいて、設計波長からのパルスレーザ光の現在の中心波長のずれ量を検出し、このずれ量に基づいてパルス発振エキシマレーザ２０１内の狭帯域化素子（例えば、プリズム、回折格子またはエタロン）を駆動することにより、パルス発振エキシマレーザ２０１の中心波長を設計波長である１９３nmに一致させる。したがって、中心波長が１９３nmに維持されたパルスレーザ光が連続発振エキシマレーザ１に注入される。この注入時に連続発振エキシマレーザ１の波長安定化機構（5,6,7,9）を作動させるにより連続発振エキシマレーザ１の中心波長は素早く設計波長である１９３nmに一致する。また、その後は、連続発振エキシマレーザ１を再起動するまでは、注入同期を行う必要はない。注入同期を止めても、波長安定化機構（5,6,7,9）が作動していれば、連続発振エキシマレーザ１から出力されるレーザ光の中心波長は一定に維持され、単色のレンズ系である投影光学系３において連続発振エキシマレーザ１からのレーザ光の波長変動に基づく光学特性（倍率,焦点位置,収差等）の変動が生じるのを防止し、レチクルの回路パターンを正確にウエハW上に投影することができる。
【００５７】
本発明によれば、解像度が０.０９μm以下の投影露光装置を実現することもできる。この場合、連続発振レーザ１として連続発振F₂エキシマレーザ（中心波長１５７nm、半値幅０.１pm以下、好ましくは０.０８pm以下）が使用され得る。
【００５８】
図９及び図１０は、以上説明した投影露光装置を用いてデバイスを製造する際の製造フローを示す図である。
【００５９】
図９は、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パターンを設計する。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスク（レチクル）を作成する。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、上記のマスク及びウエハを用いて、リソグラフィ技術によって該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。
【００６０】
図１０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）では上記説明した投影露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。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。
【００６１】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、露光装置に干渉計を搭載することによる該露光装置の大型化を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の投影露光装置を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の投影露光装置を示す概略図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の投影露光装置を示す概略図である。
【図４】図３に示す連続発振エキシマレーザの概略図である。
【図５】図３に示す照明光学系の構成を示すブロック図である。
【図６】図３に示す投影光学系のレンズ構成の一例を示す図である。
【図７】図６に示す投影光学系の収差図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の投影露光装置を示す概略図である。
【図９】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）の製造のフローを示す。
【図１０】ウエハプロセスの詳細なフローを示す。
【図１１】図６に示す投影光学系のレンズデータを示す図である。

Claims

連続発振レーザから出力されるレーザ光でレチクル上のパターンを照明する照明光学系と、該照明されたパターンを露光対象物体に投影する投影光学系とを有する露光装置であって、
前記連続発振レーザから出力されるレーザ光を利用するフィゾータイプの干渉計を備えることを特徴とする露光装置。
前記干渉計は、前記露光対象物体を保持するステージ上に配置された反射部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記干渉計は、前記投影光学系の波面収差を計測するための干渉縞を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
前記連続発振レーザは、発振波長が１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの連続発振エキシマレーザであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の露光装置。
前記連続発振レーザの発振波長を安定化させる安定化機構を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の露光装置。
前記連続発振レーザと前記照明光学系との間に、前記連続発振レーザから出力されるレーザ光の一部を前記干渉計に指向する半透過鏡を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の露光装置。
前記連続発振レーザから出力されるレーザ光をインコヒーレント化して前記レチクルに指向する光学系を備え、前記半透過鏡は、前記連続発振レーザと前記光学系との間に配置されており、前記干渉計には、インコヒーレント化されていないレーザ光が前記半透過鏡により指向されることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
前記連続発振レーザから出力されるレーザ光の光路を、前記照明光学系に向かう光路又は前記干渉計に向かう光路に切り替える光路切り替え鏡を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の露光装置。
前記連続発振レーザから出力されるレーザ光をインコヒーレント化して前記レチクルに指向する光学系を備え、前記光路切り替え鏡は、前記連続発振レーザと前記光学系との間に配置されており、前記干渉計には、インコヒーレント化されていないレーザ光が前記光路切り替え鏡により指向されることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
前記干渉計によって形成された干渉縞を撮像する光電変換器と、
前記光電変換器の出力を解析して前記投影光学系を制御する演算器と、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の露光装置。
前記連続発振レーザに対して所定波長のレーザ光を注入するパルス発振レーザを更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の露光装置。
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の露光装置を使用してパターンをウエハに露光する段階と、
該露光したウエハを現像する段階とを含むことを特徴とするデバイスの製造方法。