WO2004090955A1

WO2004090955A1 - 照明光学装置、投影露光装置及び露光方法

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Publication number: WO2004090955A1
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Publication date: 2004-10-21
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Abstract

　極紫外光を照明光としてマスク２６を照明する照明光学装置であって、並列に配列された複数の要素光学系を有する反射型フライアイ光学系１６，２０と、並列に配列された複数の要素光学系を有する交換用反射型フライアイ光学系１１６，１２０と、前記反射型フライアイ光学系１６，２０と前記交換用反射型フライアイ光学系１１６，１２０を交換するフライアイ光学系交換手段とを備え、前記反射型フライアイ光学系１６，２０の要素光学系は前記交換用反射型フライアイ光学系１１６，１２０の要素光学系と異なる焦点距離を有し、前記反射型フライアイ光学系１６，２０の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離の比率と、前記交換用反射型フライアイ光学系１１６，１２０の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離の比率が一定である。

Description

明細書照明光学装置、投影露光装置及び露光方法技術分野

この発明は、半導体集積回路の製造等に用いられる照明光学装置、該照明光学装置を用いた投影露光装置及び該投影露光装置を用いた露光方法に関するものである。背景技術

近年、 EUV (extreme ultra violet, 極紫外) と呼ばれる波長約 5〜 40 n m の領域の露光光を用いてマスクのパターン像を感光性基板上に投影露光する投影露光装置の実用化が進められている。 EUVL (極紫外リソグラフィー）用照明光学装置には、 EUV光が透過屈折部材（ガラス、透過性結晶等）を透過しないため、反射光学部材が使用される。 EUVL用照明光学装置として、反射型フライアイ光学系を用いた照明光学装置が提案されている (例えば、特開平 1 1 - 312638号公報参照）。

特開平 1 1一 312638号公報に記載されている照明光学装置によれば、図 7に示すように、非 EUV光レーザ光源 201より射出して集光光学系 202により集光された光束をノズル 203より供給されるターゲット物質に当てることにより EUV光源 204が得られる。 EUV光源 204より発した EUV光は、集光鏡 205により集光され、引き回し光学系 206により反射されて、凹面鏡が多数並列に配列された光学素子である入射側反射型フライアイ光学系 207 に入射する。次に、入射側反射型フライアイ光学系 207にて波面分割された多数の光束は、可変可能な開口部を有する開口絞り 208を介して、凹面鏡が多数並列に配列された光学素子である射出側反射型フライアイ光学系 209により反射され、再ぴ開口絞り 208を介して、ミラー 210に入射する。ミラー 21 0で反射された光束は、光学系 2 1 1により集光され、マスク 2 1 2を照射する。照射されたマスク 2 1 2のパターン像は、投影光学系 2 1 3を介して'、ウェハ（感光性基板） 2 1 4に投影露光される。

なお、開口絞り 2 0 8は、射出側反射型フライアイ光学系 2 0 9の反射面側近傍に配置されており、マスク 2 1 2上での照明光の開口数を決定するためのものである。即ち、開口絞り 2 0 8の開口部を変化させることにより、さまざまな露光パターンに最適な照明光の開口数を提供する。

ところで、特開平 1 1一 3 1 2 6 3 8号公報に記載されている投影露光装置において、照明光学装置内の反射型フライアイ光学系 2 0 7 , 2 0 9がその機能を十分に発揮するためには、反射型フライアイ光学系 2 0 7 , 2 0 9の要素光学系が開口絞り 2 0 8の開口部内に少なくとも 4列以上、望ましくは 6列以上配列される必要がある。従って、さまざまな露光パターンに最適な照明光の開口数を提供するために開口絞り 2 0 8の開口部の可変範囲を広く設定した場合には、開口絞り 2 0 8の開口部が最小の時においても射出側反射型フライアイ光学系 2 0 9を構成する要素光学系の数を十分に確保する必要がある。

ここで、図 8 Aは、開口絞り 2 0 8の開口部を最小にして、射出側反射型ブラィアイ光学系 2 0 9の要素光学系を必要数だけ配列させたものを示す正面図である。図 8 Aに示すように、開口絞り 2 0 8の開口部を最小にした状態で射出側反射型フライアイ光学系 2 0 9の要素光学系を必要数だけ配列させるためには、要素光学系のサイズを小さくする必要がある。また、図 8 Bは、図 8 Aに示すサィズの小さい要素光学系により構成された射出側反射型フライアイ光学系 2 0 9を用いて、開口絞り 2 0 8の開口部を大きくしたものを示す正面図である。図 8 Bに示すように、開口絞り 2 0 8の開口部内に莫大な数の要素光学系が配列されることになる。

' また、入射側反射型フライアイ光学系 2 0 7と射出側反射型フライアイ光学系 2 0 9との間隔が短い場合に、射出側反射型フライアイ光学系 2 0 9により反射された光束を入射側反射型フライアイ光学系 2 0 7に入射しないように射出させるために、光束を極度に斜めから射出側反射型フライアイ光学系 2 0 9に入射させる必要がある。しかしながら、 E U V用投影露光装置に用いられる反射型フライアイ光学系 2 0 7 , 2 0 9等の反射光学部材に被覆される E U V用反射膜の反射率は、その反射面に対する入射光の入射角度が垂直であるか又はほとんど水平である場合以外については、垂直又は水平である場合に比較して低下する。特に、入射角度が 4 5 ° 近傍では極度に反射率が低下する。従って、入射側反射型フライアイ光学系 2 0 7と射出側反射型フライアイ光学系 2 0 9との間隔は、反射型フライアイ光学系 2 0 7 , 2 0 9の外径に対して十分に長くする必要がある。ここで、露光範囲を変化させることなく入射側反射型フライアイ光学系 2 0 7と射出側反射型フライアイ光学系 2 0 9との間隔を長くするためには、開口絞り 2 0 8の開口部内の要素光学系の数を極力減少させることにより要素光学系の焦点距離を長くする必要がある。

さまざまな露光パターンに最適な照明光の開口数に対応するために開口絞り 2 0 8の開口部の可変範囲を広く設定するためには、開口絞り 2 0 8の開口部が最小の状態に合わせて反射型フライアイ光学系 2 0 7 , 2 0 9の要素光学系のサィズを小さくし、要素光学系の数を増加させる必要がある。一方、 E U V用反射膜の高反射率を維持するためには、光束が反射型フライアイ光学系 2 0 7 , 2 0 9に入射角度 4 5 ° 近傍で入射しないように反射型フライアイ光学系 2 0 7 , 2 0 9の要素光学系の焦点距離を長くし、その要素光学系の数を減少させる必要がある。

この発明の課題は、 E U V光を照明光とした場合に、マスクに最適な照明光を供給することができる照明光学装置、該照明光学装置を用いた投影露光装置及び該投影露光装置を用いた露光方法を提供することである。発明の開示

この発明の照明光学装置は、極紫外光を照明光としてマスクを照明する照明光学装置であって、並列に配列された複数の要素光学系を有する反射型：光学系と、並列に配列された複数の要素光学系を有する交換用反射型フライアイ光学系と、前記反射型フライアイ光学系と前記交換用反射型フライアイ光学系を交換するフライアイ光学系交換手段とを備え、前記反射型フライアイ光学系の要素光学系は前記交換用反射型フライアイ光学系の要素光学系と異なる焦点距離を有し、前記反射型フライアイ光学系の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離の比率と、前記交換用反射型フライアイ光学系の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離の比率が一定であることを特徴とする。

また、この発明の照明光学装置は、前記フライアイ光学系交換手段が前記反射型フライアイ光学系及び前記反射型フライアイ光学系の前段に位置する光学部材を前記交換用反射型フライアイ光学系及び前記交換用反射型フライアイ光学系の前段に位置する交換用光学部材に交換することを特徴とする。

この照明光学装置によれば、交換用反射型フライアイ光学系を備えており照明光学装置の反射型フライアイ光学系を適宜交換することができる。従って、マスクのパターンに最適な照明光の開口数を有している反射型フライアイ光学系を備えた照明光学装置を提供することができる。

また、この発明の照明光学装置は、極紫外光を照明光としてマスクを照明する照明光学装置であって、並列に配列された複数の要素光学系を有する反射型フラィアイ光学系と、前記反射型フライアイ光学系と前記マスクとの間に配置されたコンデンサー光学系とを備え、前記コンデンサー光学系の焦点距離を F c o n , 前記マスク上の露光範囲の最長横幅を wmとするとき、 F c o n〉8 wmの条件を満足することを特徴とする。

この照明光学装置によれば、コンデンサー光学系の焦点距離を F ς o n、マスク上の露光範囲の最長横幅を wmとしたとき F c o n > 8 wmの条件を満足するようにコンデンサー光学系の焦点距離を十分に長くした場合には、光束が反射型フライアイ光学系に極めて斜めに入射することを防ぐことができるため、フラィアイ光学系に被覆されている反射膜の高反射率を維持することができる。

また、この発明の投影露光装置は、この発明の照明光学装置と、マスクのパタ一ン像を感光性基板上に形成する反射型投影光学系とを備えることを特徴とする。

この投影露光装置によれば、この発明の照明光学装置を備えているため、交換用反射型フライアイ光学系を備えており照明光学装置の反射型フライアイ光学系を適宜交換することができる。従って、マスクのパターンに最適な照明光の開口数を有している反射型フライアイ光学系を設置し投影露光することができるため、高解像度及び十分な露光光強度を有する投影露光装置を提供することがでさる。

また、この発明の露光方法は、この発明の投影露光装置を用いた露光方法において、前記照明光学装置により前記マスクを照明する照明工程と、前記反射型投影光学系により前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に投影する投影ェ程とを含むことを特徴とする。

この露光方法によれば、この発明の照明光学装置を備えた投影露光装置を用い、その照明光学装置が露光パターンに最適な照明光の開口数を有しているため、微細な露光パターンの露光を良好に行うことができる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の実施の形態にかかる投影露光装置の構成図である。

図 2 Aは、この発明の実施の形態にかかる入射側反射型フライアイ光学系の構成を示す正面図である。

図 2 Bは、この発明の実施の形態にかかる射出側反射型フライアイ光学系の構成を示す正面図である。

図 3 Aは、この発明の実施の形態にかかる反射型フライアイ光学系の要素光学系の横幅を説明するための図である。

図 3 Bは、この発明の実施の形態にかかるマスクの照明範囲の横幅を説明するための図である。

図 4 Aは、この発明の実施の形態にかかる開口絞りを通した射出側反射型フラィアイ光学系を示す正面図である。

図 4 Bは、この発明の実施の形態にかかる交換用開口絞りを通した交換用射出側反射型フライアイ光学系を示す正面図である。

図 5は、この発明の実施の形態にかかるマイク口デバイスの製造方法を説明するためのフローチヤ一トである。

図 6は、この発明の実施の形態にかかるマイクロ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。

図 7は、従来の投影露光装置の構成図である。

図 8 Aは、従来の開口絞りを通した射出側反射型フライアイ光学系を示す正面図である。 .

図 8 Bは、従来の別の開口絞りを通した射出側反射型フライアイ光学系を示す正面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。図 1は、この発明の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。

この投影露光装置には、約 5〜4 0 n mの波長の露光光を射出する光源 2が備えらている。この光源 2は、 Y A G (yttrium alminum garnet) レ一ザ光源 4 から射出したレーザ光を集光光学系 6で集光し、ノズル 8より供給される高濃度のガスターゲットに当てることにより得られる点状の E U V (extreme ultra violet, 極紫外）光源である。なお、 E U V光源から射出する E U V波長の光は大気を透過できないため、装置全体は真空チャンバ 1 0に格納されている。光源 2から射出した光束は、集光鏡 1 2により集光され集光光学系 1 4に入射する。集光光学系 1 4により反射され略平行に変換された光束は、凹面鏡である要素光学系が複数並列に配列された入射側反射型フラィアイ光学系 1 6に入射する。入射側反射型フライアイ光学系 1 6に入射した光束は、入射側反射型フラィアイ光学系 1 6で反射され、開口絞り 1 8を介して、凹面鏡である要素光学系が複数並列に配列された射出側反射型フライアイ光学系 2 0に入射する。射出側反射型フライアイ光学系 2 0に入射した光束は、射出側反射型フライアイ光学系 2 0で反射され、開口絞り 1 8を介してミラー 2 2に入射する。ミラー 2 2に入射した光束は、ミラー 2 2で反射され、コンデンサーミラー（コンデンサー光学系） 2 4に入射して、コンデンサーミラー 2 4で反射され、マスク 2 6上で集光する。なお、開口絞り 1 8は照明光の開口数を決定するものであり、ミラー 2 2 は光束の進行方向を変えるための平面鏡である。

図 2 Aは入射側反射型フライアイ光学系 1 6、図 2 Bは射出側反射型フライァィ光学系 2 0を示す正面図である。入射側フライアイ光学系 1 6のそれぞれの要素光学系 1 6 a及び射出側反射型フライアイ光学系 2 0のそれぞれの要素光学系 2 0 aは、一対一に対応した状態でそれぞれ配列されており、同一の焦点距離を有している。入射側反射型フライアイ光学系 1 6に入射した光束は、入射側反射型フライアイ光学系 1 6のそれぞれの要素光学系 1 6 aにより波面分割され- る。入射側反射型フライアイ光学系 1 6により波面分割された多数の光束は、開口絞り 1 8を介して、射出側反射型フライアイ光学系 2 0に入射し、射出側反射型フライアイ光学系 2 0のそれぞれの要素光学系 2 0 aは、波面分割された個々の光束を 1本ずつ受ける。ここで、入射側反射型フライアイ光学系 1 6の要素光学系 1 6 aとマスク 2 6上の被露光面とは共役となるように配置されているため、射出側反射型フライアイ光学系 2 0がケーラ一照明における面光源となる。反射型フライアイ光学系 1 6 , 2 0により波面分割されて射出する光束は、マスク 2 6上で重畳することによりマスク 2 6上における高照度均一性を実現することができる。

ここで、反射型フライアイ光学系 1 6， 2 0に被覆される E U V用反射膜の反射率は、その反射面に対する入射光の入射角度が垂直であるか又はほとんど水平である場合以外については、垂直又は水平である場合に比較して低下する。特に、入射角度が 4 5 ° 近傍では極度に反射率は低下する。.反射型フライアイ光学系 1 6 , 2 0に光束が極めて斜め方向から入射しないようにするために、入射側反射型フライアイ光学系 1 6と射出側反射型フライアイ光学系 2 0との間隔をそれぞれの反射型フライアイ光学系 1 6 , 2 0の外径に対して十分に長くする必要がある。即ち、開口絞り 1 8の開口部直径を D、反射型フライアイ光学系 1 6 , 2 0の焦点距離を F f 1 yとすると、数式 1の条件を満足することが望ましい。

(数式 1 )

D / F f l y < 0 . 5

また、射出側反射型フライアイ光学系 2 0を構成する要素光学系 2 0 aは、開口絞り 1 8の開口部内に少なくとも 4列以上配列されることが望ましいことから、入射側反射型フライアイ光学系 1 6を構成する要素光学系 1 6 aの横幅を w f (図 3 A参照) とすると、数式 2の条件を満足することが望ましい。

(数式 2 )

w f < D/ 4

ここで、マスク 2 6の照明範囲の横幅を wm (図 3 B参照）、コンデンサーミラー 2 4の焦点距離を F c o nとすると、数式 3の関係が成り立つ。

(数式 3 )

更に、数式 1に数式 3を代入し、次に、数式 2を代入すると、数式 4の関係が成り立つ。

(数式 4 )

F c o 11 ク 8 wm

従って、射出側反射型フライアイ光学系 2 0に入射光が極めて斜めに入射しないようにするためには、数式 4を満足するように、コンデンサーミラー 2 4の焦点距離を十分に長くする必要がある。

マスク 2 6の表面には、所定の回路パターンが形成されており、このマスク 2 6は、水平平面内に沿って 2次元的に移動可能なマスクステージ（図示せず）に保持されている。このマスク 2 6により反射された光束は、反射型投影光学系 2 8を介してレジストが塗布された感光性基板 3 0上に結像される。そして感光性基板 3 0上には、円弧状のマスク 2 6のパターン像が投影転写される。なお、感光性基板 3 0は、水平平面内に沿って 2次元的に移動可能な基板ステージ（図示せず）に保持されている。マスクステージ及ぴ基板ステージを互いに反対方向へ移動させることにより、マスク 2 6上に形成されているパターン全体が反射型投影光学系 2 8を介して感光性基板 3 0上に走查露光される。

また、反射型フライアイ光学系 1 6 , 2 0の前段に位置している集光光学系（光学部材） 1 4、入射側反射型フライアイ光学系 1 6、開口絞り 1 8及び射出側反射型フライアイ光学系 2 0を格納しているフライアイセット Aは、反射型フライアイ光学系 1 1 6 , 1 2 0の前段に位置している交換用集光光学系 (交換用光学部材） 1 1 4、交換用入射側反射型フライアイ光学系 1 1 6、交換用開口絞り 1 1 8及び交換用射出側反射型フライアイ光学系 1 2 0を格納している交換用フライアイセッ 1、 Bと交換できるように構成されている。フライアイセット A及ぴ交換用フライアイセット Bは、水平平面内に沿って 2次元的に移動可能なフライアイセットステージ (図示せず) に保持されている。制御部 3 2は、マスクステージに保持されるマスク 2 6が変更される際に、予め記憶されている変更されたマスク 2 6のそのパターンにおける最適な照明光の開口数を読み込み、交換装置 3 4に制御信号を送信する。交換装置 3 4は、制御部 3 2より送信された制御信号に基づいて、フライアイセットステージを移動させることにより最適な照明光の開口数を有するフライアイセットの設置を行なう。

図 4 A及び図 4 Bは、開口絞りを通した射出側反射型フライアイ光学系を示す正面図である。図 4 Aは、フライアイセット Aにおける開口絞り 1 8を通した射出側反射型フライアイ光学系 2 0を示す正面図である。図 4 Bは、交換用フライアイセット Bにおける交換用開口絞り 1 1 8を通した交換用射出側反射型フラィアイ光学系 i 2 0を示す正面図である。図 4 Aに示すように、射出側反射型フライアイ光学系 2 0の入射光学面の有効径が小さい場合、即ち、開口絞り 1 8の開口部直径が小さい場合には、射出側反射型フライアイ光学系 2 0はサイズの小さい要素光学系で構成されている。即ち、射出側反射型フライアイ光学系 2 0の要素光学系の焦点距離は小さくなつている。一方、図 4 Bに示すように、交換用射出側反射型フライアイ光学系 1 2 0の入射光学面の有効径が大きい場合、即ち、交換用開口絞り 1 1 8の開口部直径が大きい場合には、交換用射出側反射型フラィアイ光学系 1 2 0はサイズの大きい要素光学系で構成されている。即ち、交換用射出側反射型フライアイ光学系 1 2 0の要素光学系の焦点距離は大きくなつている。

ここで、フライアイセット Aにおける射出側反射型フライアイ光学系 2 0の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離との比率と、交換用フライアイセット Bにおける交換用射出側反射型フライアイ光学系 1 2 0の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離との比率とは、一定である。フライアイ光学系がその機能をはたす為には、「最低限の数」の要素光学系が必要である。「最低限の数」は、その装置の仕様やフライアイ光学系に入射する光束の強度分布によって異なるが、半導体パターン擊光装置の照明系としては、照明開口絞りの直径内に少なくとも 4列以上、望ましくは 6列以上、要素光学系が並ぶ必要がある。

開口が小さくなるときにあわせて、要素光学系が必要数だけ並ぶよう、個々の要素光学系のサイズを決定すると、開口が大きくなつたときには、莫大な数の要素光学系が並ぶこととなる。図 8 Aは、開口が小さくなるときに合わせて要素光学系のサイズを決めた射出側反射型フライアイ光学系 2 0 9を、開口絞り 2 0 8 を通して観察した図を示している。図 8 Bは開口絞り 2 0 8の開口を大きなものに切り替えた際の図を示している。図 8 Bは、前述の莫大な数の要素光学系が並んだ例である。

ここで、入射側反射型フライアイ光学系と射出側反射型フライアイ光学系の間隔は、それぞれの外径に対して十分放しておきたい。なぜなら、外径に対して間隔が狭いと、往復する光束の分離の為、フライアイ光学系に対して極めて斜めに光束が入射しなければならなくなるからである。 E U V用の反射膜は、反射面に対して入射光が垂直であるか又はほとんど水平である場合以外は極めて反射率が悪くなる為、 4 5 ° 近傍の入射角は極力避けねばならない。

そこで入射側反射型フライアイ光学系と射出側反射型フライアイ光学系の間隔を広げる為には、要素光学系の数を極力減らさなければならない。なぜなら、個々の要素光学系が小さくなつても露光範囲が変わらない為には、個々の要素光学系の焦点距離が短くなければならないからである。上述したように、入射側反射型フライアイ光学系の個々の要素光学系はマスク面と共役となる為、個々の要素光学系の焦点距離が短くなれば、入射側反射型フライアイ光学系と射出側反射型フライアイ光学系の間隔は狭めざるを得ない。

すなわち、特開平 1 1— 3 1 2 6 3 8号公報で提案されているシステムにおいては、光学的な照明条件の最適化という観点では、開口絞り 2 0 8の開口の可変範囲を広くする為にフライアイ光学系の要素光学系の数を増やす必要がある力現実的な系の設計解を得る為には極力要素光学系の数を減らす必要がある。この矛盾は、投影光学系 2 8の開口数が大きくなるほど、これに比例して照明光学系の開口数も大きくなる為、顕著となる。この発明は、この問題点を解決するものであり、上述の実施の形態はその例である。

すなわち、照明系の開口絞り 2 0 8に大開口を使用する際には要素光学系のサィズを大きくし、開口絞り 2 0 8に小開口を使用する際には要素光学系のサイズを小さくすることで、開口内の要素光学系の数と、入射側反射型フライアイ光学系と射出側反射型フライアイ光学系の間隔、という二つの要請を共に上手くバランスしている。しかも、要素光学系のサイズと要素光学系の焦点距離の比を一定とすることで、個々の要素光学系の光学的特性が同じになる為、いずれのフライアイセットを用いても、マスク（レチクル）上所定の領域のみを照明することができる。

なお、この実施の形態においては、フライアイセット及び 1つの交換用フライアイセットを有する投影露光装置として説明したが、 2つ以上の交換用フライアィセットを備えていてもよい。この場合には、複数のフライアイセットを水平平面内に沿って回転可能なフライアイセットステージに保持させ、そのフライアイセットステージを回転させることにより複数のフライアイセットのいずれか 1 つのフライアイセットを設置する。

また、この実施の形態においてはフライアイセット Aを交換用フライアイセット Bに交換したが、集光光学系 1 4を含めない反射型フライアイ光学系 1 6 , 2 0及び開口絞り 1 8を、集光光学系 1 1 4を含めない反射型フライアイ光学系 1 1 6 , 1 2 0及び開口絞り 1 1 8に交換してもよい。

この実施の形態にかかる投影露光装置によれば、交換用反射型フライアイ光学系を備えており照明光学装置の反射型フライアイ光学系を適宜交換することができる。従って、マスクのパターンに最適な照明光の開口数を有している反射型フライアイ光学系を備えた照明光学装置を用いて投影露光することができるため、開口絞りの可変範囲を広く設定した場合においてもフライアイ光学系に被覆されている反射膜の高反射率を維持することができ、高解像度及び十分な露光光強度を有する投影露光装置を提供することができる。

上述の実施の形態にかかる投影露光装置では、 E U V用照明光学装置によってマスクを照明し（照明工程）、反射型投影光学系を用いてマスクに形成されたパターン像を感光性基板に投影する（投影工程）ことにより、マイクロデバィス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、この実施の形態にかかる投影露光装置を用いて感光性基板としてのゥェハ等に所定の回路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半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図 5のフローチヤ一トを参照して説明する。

先ず、図 5のステップ S 3 0 1において、 1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ S 3 0 2において、その 1ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、マスク上のパターン毎に最適な照明光の開口数となるように適切なフライアイセットを設置し、ステップ S 3 0 3において、この実施の形態にかかる投影露光装置を用いて、マスク上のパターン像がその反射型投影光学系を介して、その 1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次投影露光される。その後、ステップ S 3 0 4において、その 1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ S 3 0 5において、その 1ロットのウェハ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つて、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ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ハ。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。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ S 3 0 1〜ステップ S 3 0 5では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。

また、この実施の形態にかかる投影露光装置では、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。以下、図 6のフロ一チャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図 6において、パターン形成工程 S 4 0 1では、この実施の形態の投影露光装置を用いて、マスクのパターン毎に最適な照明光の開口数となるように適切なフライアイセットを設置し、マスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフイエ程によって、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、次のカラーフィルタ形成工程 S 4 0 2へ移行する。

次に、カラーフィルタ形成工程 S 4 0 2では、 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、または 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されたり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 S 4 0 2の後に、セル組み立て工程 S 4 0 3が実行される。セル組み立て工程 S 4 0 3では、パターン形成工程 S 4 0 1にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラ一フィルタ形成工程 S 4 0 2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。セル組み立て工程 S 4 0 3では、例えば、パターン形成工程 S 4 0 1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 S 4 0 2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、モジュール組み立て工程 S 4 0 4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。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることがでさる。

なお、本仕様書中に記載した、「反射型フライアイ光学系の要素光学系の入射光学面の有効径」とは、上記実施の形態の図 3 A及ぴ図 3 Bで示した要素光学系の横幅、 Wm又は W f と呼称しているが、 Wm又は W f に直交する方向の幅、あるいは斜め方向の幅を有効径と呼称してもよレ、。

この発明の照明光学装置によれば、交換用反射型フライアイ光学系を備えており照明光学装置の反射型フライアイ光学系を適宜交換することができる。従って、マスクのパターンに最適な照明光の開口数を有している反射型フライアイ光学系を備えた照明光学装置を提供することができる。

また、この発明の投影露光装置によれば、この発明の照明光学装置を備えているため、交換用反射型フライアイ光学系を備えており照明光学装置の反射型フラィアイ光学系を適宜交換することができる。従って、マスクのパターンに最適な照明光の開口数を有している反射型フライアイ光学系を設置し投影露光することができるため、高解像度及び十分な露光光強度を有する投影露光装置を提供することができる。

また、この発明の露光方法によれば、この発明の照明光学装置を備えている投影露光装置を用い、その照明光学装置が露光パターンに最適な照明光の開口数を有しているため、微細な露光パターンの露光を良好に行うことができる。産業上の利用可能性

以上のように、この発明の照明光学装置、該照明光学装置を用いた投影露光装置及び該投影露光装置用いた露光方法は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気へッド等のデバイスの製造に用いるのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 極紫外光を照明光としてマスクを照明する照明光学装置であって、並列に配列された複数の要素光学系を有する反射型フライアイ光学系と、並列に配列された複数の要素光学系を有する交換用反射型フライアイ光学系と、

前記反射型フライアイ光学系と前記交換用反射型フラィアイ光学系を交換するフライアイ光学系交換手段とを備え、

前記反射型フラィアイ光学系の要素光学系は前記交換用反射型フライアイ光学系の要素光学系と異なる焦点距離を有し、

前記反射型フライアイ光学系の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離の比率と、前記交換用反射型フライアイ光学系の要素光学系の入射光学面の有効径と焦点距離の比率が一定であることを特徴とする照明光学装置。

2 . 前記フライアイ光学系交換手段は、前記反射型フライアイ光学系及ぴ前記反射型フライアイ光学系の前段に位置する光学部材を前記交換用反射型フラィアイ光学系及び前記交換用反射型フライアイ光学系の前段に位置する交換用光学部材に交換することを特徴とする請求項 1に記載の照明光学装置。

3 . 極紫外光を照明光としてマスクを照明する照明光学装置であって、並列に配列された複数の要素光学系を有する反射型フライアイ光学系と、前記反射型フライアイ光学系と前記マスクとの間に配置されたコンデンサー光学系とを備え、

前記コンデンサー光学系の焦点距離を F c o n , 前記マスク上の露光範囲の最長横幅を wmとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする照明光学装置

F c o n > 8 wm

4 . 請求項 1乃至請求項 3のいずれか一項に記載の照明光学装置

と、マスクのパターン像を感光性基板上に形成する反射型投影光学系と、を備えることを特徴とする投影露光装置。

5 . 請求項 4に記載の投影露光装置を用いた露光方法において、

前記照明光学装置により前記マスクを照明する照明工程と、

前記反射型投影光学系により前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に投影する投影工程と、

を含むことを特徴とする露光方法。