WO2006033336A1 - 照明装置、露光装置及びマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

照明装置、露光装置及びマイクロデバイスの製造方法 Download PDF

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WO2006033336A1
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reflective
incident
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Hideki Komatsuda
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    • G03F7/70075—Homogenization of illumination intensity in the mask plane by using an integrator, e.g. fly's eye lens, facet mirror or glass rod, by using a diffusing optical element or by beam deflection

Definitions

  • the present invention relates to an illumination apparatus for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithographic process, an exposure apparatus provided with the illumination apparatus, and a microdevice using the exposure apparatus It is related with the manufacturing method.
  • EUV extreme ultraviolet
  • a reflective optical system is used because a glass material having a high transmittance with respect to light of a short wavelength is limited (for example, see JP-A-11 312638).
  • laser light emitted from a non-EUV light laser light source 201 and condensed by a condensing mirror 202 is used.
  • the target material supplied by the nozzle 203 at point 204 the target material receives intense energy and turns into plasma, and EUV light is generated.
  • the generated EUV light is collected by a condensing mirror 205, reflected by a drawing optical system 206, and incident on an incident-side fly-eye mirror 207 in which many concave mirrors are arranged in parallel.
  • the light beam reflected by the incident-side fly-eye mirror 207 is reflected by the exit-side fly-eye mirror 209 in which a large number of concave mirrors are arranged in parallel through the aperture stop 208, and again through the aperture stop 208, by the optical system 210. Is incident on.
  • the light beam reflected by the optical system 210 is collected by the optical system 211 and irradiates the mask 212.
  • the pattern image of the irradiated mask 212 is projected and exposed to a wafer (photosensitive substrate) 214 via a projection optical system 213.
  • the illumination light incident on the incident-side fly-eye mirror 207 is wave-divided and superimposed on the mask to illuminate the illumination light.
  • High illuminance uniformity it is necessary that the illuminance distribution of the illumination light incident on the incident-side fly-eye mirror 207 includes as little as possible the illuminance distribution change due to the high frequency. That is, the light beam having the light intensity distribution not including the change in the illuminance distribution due to the high frequency shown in FIG. 3B is incident on the incident-side fly-eye mirror 207 from the light beam having the light intensity distribution including the many changes in the illuminance distribution due to the high frequency shown in FIG. I hope that.
  • the light flux incident on the incident side fly-eye mirror 207 is suppressed while suppressing the loss of the amount of illumination light.
  • Light intensity distribution force It is necessary to remove the light intensity distribution due to high frequency components.
  • An object of the present invention is to provide an illumination device capable of improving the illuminance uniformity of illumination light while suppressing loss of the amount of illumination light, an exposure device provided with the illumination device, and a microdevice using the exposure device It is to provide a manufacturing method.
  • An illuminating device of the present invention is an illuminating device that illuminates a surface to be irradiated with illumination light emitted from a light source, and is disposed between the light source and the surface to be irradiated, and a light beam from the light source is separated into a wavefront
  • a reflective fly-eye optical system composed of a plurality of reflective partial optical systems for splitting and overlapping on the irradiated surface, and disposed between the light source and the reflective fly-eye optical system
  • a reflective optical system that guides illumination light to the reflective fly's eye optical system, and the reflective optical system is characterized in that at least a part of the reflective surface of the optical system is constituted by a diffusing surface.
  • the reflection type fly's eye optical since at least a part of the reflection surface of the reflection type optical system disposed upstream of the reflection type fly's eye optical system is configured by the diffusion surface, the reflection type fly's eye optical The light intensity distribution due to the high frequency component can be removed from the light intensity distribution of the illumination light incident on the system, and the uniformity of the illuminance distribution of the illumination light can be improved. Therefore, when this illumination device is used in an exposure device, the mask surface (and thus the photosensitive substrate surface) can be uniformly illuminated by illumination light, so that the resolution, contrast, etc. on the photosensitive substrate are reduced. The fine pattern formed on the mask can be satisfactorily exposed on the photosensitive substrate.
  • the reflective optical system disposed upstream of the reflective fly's eye optical system may be a single mirror or may be composed of a plurality of mirrors. Also, when using multiple mirrors, the diffusing surface may be formed on only one mirror. Alternatively, it may be formed on a plurality of mirrors.
  • the diffusion angle of the diffusing surface is half of the range in which the light beam diffused by the diffusing surface from one point of the diffusing surface reaches the incident surface of the reflective fly's eye optical system.
  • the value width is an angle of DZ2 to DZ100 with respect to the incident diameter D of the fly-eye optical system.
  • the angle of the light beam diffused by the diffusing surface is preferably set so that the spread of the light beam on the fly's eye surface falls within the range of D / 2 to D / 100.
  • the illumination device of the present invention is characterized in that the RMS value representing the surface roughness of the diffusion surface corresponding to the high-frequency region of the PSD (Power Spectral Density) value of the shape of the diffusion surface is smaller than lZl 4 of the wavelength of the illumination light.
  • the deviation of the ideal surface shape force is large in the region where the PSD value of the diffusing surface corresponds to the high frequency region, there is a possibility that light quantity loss will occur and this will be a problem.
  • the RMS value representing the surface roughness of the diffusion surface corresponding to the high frequency region is smaller than 1Z14 of the wavelength of the illumination light, it is possible to reduce problems such as light loss.
  • the illumination device of the present invention has a difference between the PSD (Power Spectral Density) value of the diffused surface shape and the PSD value of the flatter curve and is smaller than other frequency regions lower than that in the high frequency region. Characterized by
  • the present invention proposes to roughen the diffusion surface in the lower frequency region than in the high frequency region.
  • the force is close to the PSD of the ideally polished surface even in the low-frequency region.
  • the average difference in the high frequency region may be compared with the average difference between other frequencies, or the RMS value may be compared with the maximum value.
  • the diameter of the incident surface of the reflective fly's eye optical system is D
  • the distance from the reflective optical system to the incident surface of the reflective fly's eye optical system is L
  • the wavelength of the illumination light is selected, the boundary value between the high frequency region and another frequency region lower than the high frequency region is lower than DZ2L.
  • the diffusion angle of light increases as the frequency of the surface roughness pitch of the diffusion surface increases. Therefore, when the pitch of the surface roughness of the diffusion surface is small, the diffusion angle of the illumination light becomes very large. Therefore, the illumination light diffuses in a direction in which it cannot enter the reflective fly-eye optical system, and the illumination light The amount of light decreases.
  • the diffusion angle becomes too large, resulting in a loss of light amount.
  • the surface shape corresponding to the high frequency region where the diffusion angle becomes too large and the light amount loss may occur is close to the ideal surface shape, the high frequency component of the illumination intensity can be removed while reducing the light amount loss.
  • the illumination device of the present invention is configured such that the diameter of the incident surface of the reflective fly-eye optical system is D, the distance from the reflective optical system to the incident surface of the reflective fly-eye optical system is L, and the wavelength of the illumination light
  • the boundary value between the high frequency region and another frequency region lower than the high frequency region is higher than D / 10CU L.
  • DZlOO (m) is a value that diffuses out of the range that can enter the reflective fly's eye optical system
  • P 100 ⁇ LZD and the corresponding frequency is DZ100 ⁇ L in the same manner as described above.
  • the boundary value is set so as to have a function of removing a high frequency component of the illumination intensity distribution.
  • the PSD Power Spectral Density
  • the PSD Power Spectral Density
  • the luminous flux can be diffused within the range where it is possible. Therefore, the light intensity distribution due to the high frequency component can be removed from the light intensity distribution of the illumination light incident on the reflective fly-eye optical system while suppressing the loss of the amount of illumination light incident on the reflective fly-eye optical system.
  • the uniformity of the illuminance distribution of the illumination light can be improved.
  • the illumination device of the present invention is characterized in that the surface roughness of the diffusion surface is finer than the lmm pitch, and the pitch roughness is 0.5 to 3 nm RMS.
  • the fineness and the roughness of the pitch are 0.5 to 3 nm RMS rather than the lmm pitch of the diffusion surface, it is possible to maintain a high reflectance of the illumination light with respect to the diffusion surface. And loss of the amount of illumination light can be prevented. Therefore, it is possible to remove the light intensity distribution due to the high-frequency component of the light intensity distribution of the illumination light incident on the reflective fly-eye optical system while suppressing the loss of the light quantity of the illumination light, improving the uniformity of the illumination light illumination distribution It can be made.
  • the surface in order for light to diffuse, the surface must undulate at least several times within the diameter of the light beam. In a normal exposure apparatus, the light beam diameter of the thinnest light is about 20 to 30 mm. Therefore, when the pitch is 1 mm or less, surface waviness can be formed a sufficient number of times within the light beam diameter. .
  • the illumination device of the present invention is characterized in that the light beam illuminated on the irradiated surface is EUV light having a wavelength of 5 to 40 nm. Even when EUV light of 5 to 40 nm is used as illumination light, illumination uniformity can be improved satisfactorily.
  • the exposure apparatus of the present invention is characterized in that the exposure apparatus for transferring a mask pattern onto a photosensitive substrate comprises the illumination apparatus of the present invention for illuminating the mask.
  • the exposure apparatus of the present invention since the illumination apparatus that can improve the uniformity of the illuminance of the illumination light while suppressing the loss of the amount of illumination light, the resolving power and the contrast on the photosensitive substrate are provided.
  • the fine pattern formed on the mask can be exposed on the photosensitive substrate with high throughput.
  • the microdevice manufacturing method of the present invention includes an exposure process of exposing a mask pattern onto a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present invention, and the photosensitive material exposed by the exposure process. And a developing step for developing the substrate.
  • the exposure is performed using the exposure apparatus capable of improving the uniformity of the illuminance of the illumination light while suppressing the loss of the amount of illumination light. It is possible to prevent a decrease in the resolution and contrast, and to manufacture a microdevice having a fine circuit pattern with a high throughput.
  • the illumination device of the present invention since at least a part of the reflection surface of the reflective optical system is configured by the diffusing surface, it is incident on the reflective fly-eye optical system while suppressing the loss of the amount of illumination light. Light intensity distribution force of illumination light can be removed, and the intensity distribution of illumination light can be more uniform. Therefore, when this illumination device is used for an exposure device, the mask surface (and thus the photosensitive substrate surface) can be uniformly illuminated by the illumination light, thereby preventing a decrease in resolving power or contrast on the photosensitive substrate. The fine pattern formed on the mask can be exposed on the photosensitive substrate with high V and throughput.
  • the illumination apparatus that can improve the uniformity of the illumination light intensity while suppressing the loss of the light quantity of the illumination light, is provided on the photosensitive substrate. It is possible to prevent degradation of resolution and contrast, and the fineness formed on the mask. Pattern can be exposed on a photosensitive substrate with high throughput.
  • microdevice manufacturing method of the present invention exposure is performed using the exposure apparatus that can improve the uniformity of the illuminance of the illumination light while suppressing the loss of the amount of illumination light. Degradation of the resolving power and contrast on the conductive substrate can be prevented, and microdevices having fine circuit patterns can be manufactured with high throughput.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus that works on this embodiment.
  • FIG. 2 is a graph showing the surface roughness of a surface where the reflecting surface is ideally polished and the surface roughness of the diffuser surface of the collector mirror that is used in this embodiment.
  • FIG. 3A is a light intensity distribution of illumination light before being incident on a collector mirror that works according to this embodiment.
  • FIG. 3B is a graph showing the light intensity distribution of the illumination light after being reflected by the collector mirror according to this embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device as a micro device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a method of manufacturing a liquid crystal display element as a micro device that is relevant to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional projection exposure apparatus.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus that works on this embodiment.
  • This projection exposure apparatus includes a high-power laser light source 2, a condensing lens 4, a plasma light source 5, a nozzle 6, a condensing mirror 8, a collector mirror 10, a reflective fly-eye optical system 12, 14, and a condenser mirror. , 20 etc.
  • Exposure light (illumination light) emitted by an illuminating device, that is, EUV (extreme ultra violet) light having a wavelength of about 5 to 40 nm is used for the projection optical system PL.
  • EUV extreme ultra violet
  • this projection exposure apparatus since this projection exposure apparatus has low transmittance of EUV light, which is exposure light, to the atmosphere, the optical path through which the EUV light passes is covered by a vacuum chamber (not shown). .
  • Laser light emitted from a high-power laser light source 2 such as a YAG laser light source or an excimer laser light source that is excited by a semiconductor laser is condensed by a condensing lens 4 to a point (condensing point) that becomes a plasma light source 5.
  • Xenon gas (Xe), krypton gas (Kr), etc. as a plasma light source target are ejected from the nozzle 6 at the condensing point.
  • the target is excited to the plasma state by the energy of the laser light emitted from the high-power laser light source 2, and when this transitions to the low potential state, EUV light, ultraviolet light with a wavelength of lOOnm or more, visible light, and light of other wavelengths Release.
  • EUV light or the like emitted from the plasma light source 5 enters the condensing mirror 8.
  • the condensing mirror 8 is arranged so that the first focal position of the condensing mirror 8 or its vicinity coincides with the condensing point that is the plasma light source 5.
  • an EUV light reflecting film for example, a multilayer film in which molybdenum (Mo) and silicon (Si) are alternately formed is formed. Accordingly, only EUV light having a wavelength of about 13 nm out of EUV light and the like incident on the condensing mirror 8 is reflected by the condensing mirror 8 and condensed on the second focal position of the condensing mirror 8.
  • an EUV light reflecting film that reflects only EUV light having a wavelength of about 1 lnm, such as a multilayer film that also has molybdenum (Mo) and beryllium (Be) power, is used. Good.
  • EUV light reflected by the collector mirror 8 is condensed as exposure light (illumination light) at or near the second focal position of the collector mirror 8, and is then collected on the collector mirror (reflecting collector optical system) 10. More reflected.
  • the collector mirror 10 is a multi-layer film that has a strong substrate such as glass, ceramic, or metal, and also has a molybdenum (Mo) and silicon (Si) force formed on the substrate. It is comprised by.
  • the reflecting surface of the collector mirror 10 is constituted by a diffusing surface such as a lemon skin, in which scattering of the rough surface is reduced by chemical corrosion.
  • the reflecting surface of the substrate of the collector mirror 10 can be etched, imprinted or embossed to form a reflecting surface having lemon skin-like irregularities. That is, a collection of convex mirrors with regular small focal lengths. It has a random reflecting surface without the periodicity of convex mirrors and concave mirrors with different focal lengths.
  • the diffusion surface of the collector mirror 10 is configured such that the diffusion surface-open PSD (Power Spectral Density) is smaller in the high frequency region than the PSD of the fractal curve.
  • PSD Power Spectral Density
  • the boundary value between the high frequency region and other lower frequency regions is the diameter of the entrance surface of the incident side fly-eye mirror (arranged optically nearly conjugate with the surface to be irradiated), which will be described later.
  • D the distance from the collector mirror 10 to the incident surface of the incident side fly-eye mirror 12 is L
  • the wavelength of the EUV light is preferably lower than DZ2 L as described above, and more than DZlOCU L Higher is preferred.
  • Fig. 2 is a graph showing the surface roughness (broken line) of the surface whose reflection surface is ideally polished (hereinafter referred to as the ideal surface) and the surface roughness (solid line) of the diffusion surface of the collector mirror 10. It is.
  • the surface shape of the ideal surface indicated by the broken line is a fractal state, that is, a state in which a macroscopic structural similarity is observed even when the reflection surface is magnified.
  • the PSD (power spectral density) in this fractal state can be expressed in KZf. Where f is the frequency and ⁇ , n is a constant.
  • the PSD in the fractal state is shown in a logarithmic notation graph, it becomes a broken line in the graph of FIG.
  • the curve shown by the broken line in the graph of Fig. 2 shows the surface roughness of the ideal surface.
  • the surface roughness of the diffusing surface of the collector mirror 10 indicated by a solid line is configured to diffuse the illumination light (exposure light) within a range in which it can be incident on the incident-side fly-eye mirror 12. That is, in a predetermined frequency region A (hereinafter referred to as an intermediate frequency region) shown in FIG. 2, the diffused illumination light is diffused within a range where it can enter the incident-side fly-eye mirror 12. That is, the surface roughness of the diffusion surface of the collector mirror 10 is so rough that the illumination light is diffused within a range where the illumination light can enter the incident-side fly-eye mirror 12.
  • the diffusion angle of the illumination light (exposure light) with respect to the diffusion surface is inversely proportional to the pitch of the surface roughness of the diffusion surface, resulting in an increase and diffusion. Since the illumination light diffuses out of the range where it can enter the incident-side fly-eye mirror 12, the difference is reduced with respect to the shape represented by the curve shown by the broken line. The difference is that the surface roughness (RMS value) of the diffusing surface corresponding to this high-frequency region is the illumination light. If the wavelength is smaller than 1Z14, the effect of diffusion in the high-frequency region can be reduced, so that the loss of the amount of light incident on the incident-side fly-eye mirror 12 can be kept low.
  • the half-value width of the range where the light beam diffused by the diffusion surface spreads and reaches the incident surface of the fly-eye mirror 12 on the incident side is preferably DZ2 to DZ100.
  • the light intensity distribution of EUV light before entering the collector mirror 10 is the light intensity distribution shown in FIG. 3A
  • the light intensity distribution is the light intensity distribution shown in Fig. 3B. That is, by diffusing the EUV light incident on the collector mirror 10, the light intensity distribution force of the EUV light can be removed, and the illuminance of the EUV light can be maintained while maintaining the amount of EUV light. The uniformity of distribution can be improved.
  • the surface roughness of the diffusion surface of the collector mirror 10 is 0.5 to 3 nm RMS (Root Mean Square) with a pitch finer than a 1 mm pitch.
  • RMS is the root mean square, and is the standard deviation representing the variation in the surface roughness of the collector mirror 10. Accordingly, it is possible to prevent a decrease in the reflectance of the EUV light with respect to the diffusion surface of the collector mirror 10, and it is possible to prevent a decrease in the amount of EUV light.
  • the light beam diameter of the thinnest EUV light is about Since the pitch is 20 to 30 mm and the pitch is 1 mm or less, surface undulation can be formed a sufficient number of times within the beam diameter of EUV light.
  • EUV light having high illuminance uniformity by being reflected by the collector mirror 10 is guided to the reflective fly-eye optical system 12, 14 as an optical integrator, and the reflective fly-eye optical system 12, 14 Is incident on one of the incident side fly-eye mirrors 12.
  • the entrance-side fly-eye mirror 12 is composed of element mirrors (reflection partial optical systems), which are a plurality of concave mirrors arranged in parallel, and a position optically conjugate with or near the mask M-plane or wafer W-plane. Is arranged.
  • the reflection surface of each element mirror that composes the incident side fly-eye mirror 12 is made of glass, ceramics, metal, etc. to improve the EUV light reflectivity. And a multilayer film made of molybdenum (Mo) and silicon (Si) formed on the substrate.
  • EUV light that has been wavefront-divided by being incident on the incident-side fly-eye mirror 12 is reflected by the incident-side fly-eye mirror 12 and constitutes a reflective fly-eye optical system 12 and 14 via an aperture stop 16 Is incident on the other exit-side fly-eye mirror 14.
  • the exit side fly eye mirror 14 is composed of element mirrors (reflection partial optical systems) which are a plurality of concave mirrors arranged in parallel corresponding to each of the plurality of element mirrors constituting the entrance side fly eye mirror 12. It is arranged at a position optically conjugate with the pupil plane of the projection optical system PL described later.
  • each element mirror constituting the exit side fly-eye mirror 14 is formed on a substrate that has power such as glass, ceramics, metal, and the like in order to improve the reflectance of EUV light, It consists of a multilayer film that also has molybdenum (Mo) and silicon (Si) forces.
  • Each of a number of EUV lights reflected by the wavefront division by the incident-side fly-eye mirror 12 is incident on each of the element mirrors constituting the emission-side fly-eye mirror 14, and the emission-side fly-eye mirror 14
  • a secondary light source composed of a large number of light source images is formed on or near the exit surface.
  • EUV light from the secondary light source reflected by the exit-side fly-eye mirror 14 enters the condenser mirror 18 through the aperture stop 16.
  • the aperture stop 16 determines the numerical aperture of the illumination light.
  • the reflecting surface of the condenser mirror 18 is made of glass, ceramics, metal, or other powerful substrate, and molybdenum (Mo) and silicon (Si) formed on the substrate in order to improve the EUV light reflectivity. It is composed of a multilayer film that also has power.
  • the EUV light incident on the condenser mirror 18 is reflected by the condenser mirror 18, is incident on the condenser mirror 20, is reflected by the condenser mirror 20, and is condensed on the mask M.
  • the EUV light reflected by the condenser mirror 18 uniformly and uniformly illuminates the reflective mask M on which a predetermined circuit pattern is formed.
  • the EUV light reflected by the reflective mask M forms a secondary light source image at the pupil of the reflective projection optical system PL, and is formed on the mask M on the wafer W as a photosensitive substrate coated with a resist. Project a pattern image.
  • the reflecting surface of the collector mirror is constituted by a diffusing surface
  • the light intensity distribution force of EUV light incident on the incident type fly-eye mirror depends on the high-frequency component.
  • the light intensity distribution can be removed.
  • the difference between the PSD of the diffusing surface and the shape expressed by the fractal curve in the high frequency region is small, so that EUV light diffused by the collector mirror can be incident on the incident side fly-eye mirror. Can be diffused.
  • EUV light diffused by the collector mirror does not diffuse outside the range that can be incident on the incident-side fly-eye mirror, the incident fly-eye is suppressed while suppressing the loss of the amount of EUV light incident on the incident-side fly-eye mirror.
  • Light intensity distribution of EUV light incident on the mirror Light intensity distribution due to high frequency components can be removed, and the illuminance distribution uniformity of EUV light can be improved. Therefore, since the mask surface (and thus the wafer surface) can be uniformly illuminated by EUV light, it is possible to prevent a decrease in resolution and contrast on the wafer surface, and the fine pattern formed on the mask. The pattern can be exposed on the wafer surface with high throughput.
  • EUV light is used as exposure light.
  • KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, or F laser light is used.
  • the entire reflecting surface of the collector mirror is constituted by a diffusing surface, but a part of the reflecting surface of the collector mirror is constituted by a diffusing surface. You may be made to do.
  • the number of mirrors is not limited to one, and a plurality of mirrors may be used.
  • the frequency band for roughening the above-described surface shape can be determined for each mirror.
  • the reticle (mask) is illuminated by the illumination device, and the transfer pattern formed on the mask is exposed to the photosensitive substrate (wafer) using the projection optical system.
  • a micro device semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.
  • FIG. 4 shows an example of a technique for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus according to the above-described embodiment. This will be described with reference to the flowchart of FIG. [0043] First, in step S301 of FIG.
  • a metal film is deposited on one lot of wafers.
  • a photoresist is applied onto the metal film on the one lot of wafers.
  • the pattern image on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system. .
  • the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step S305, etching is performed on the one lot of wafers using the resist pattern as a mask. Circuit pattern force corresponding to the pattern is formed in each shot area on each wafer.
  • a device such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer.
  • the exposure apparatus that is effective in the above-described embodiment, it is possible to prevent a decrease in resolving power or contrast on the photosensitive substrate, and a fine circuit pattern. Can be obtained with high throughput.
  • Steps S301 to S305 the power for depositing metal on the wafer, applying a resist on the metal film, and performing the exposure, development, and etching processes. Prior to these processes, After forming a silicon oxide film, a resist may be applied on the silicon oxide film, and each process such as exposure, development, and etching may be performed.
  • a liquid crystal display element as a micro device is obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). You can also.
  • a mask pattern is transferred and exposed to a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist) using an exposure apparatus that is powerful in the embodiment described above.
  • the process is executed.
  • a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate.
  • the exposed substrate is subjected to various processes such as a developing process, an etching process, and a resist peeling process, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming process S402.
  • a color filter is formed in which a large number of sets of three dots are arranged in a matrix, or a set of filters of three stripes of R, G, and B are arranged in a plurality of horizontal scanning line directions.
  • a cell assembly step S403 is performed after the color filter formation step S402, a cell assembly step S403 is performed.
  • a liquid crystal panel liquid crystal cell
  • liquid crystal is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step S401 and the color filter obtained in the color filter formation step S402.
  • liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step S401 and the color filter obtained in the color filter forming step S402. ).
  • components such as an electric circuit and a backlight for performing display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete the liquid crystal display element.
  • the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element since exposure is performed using the exposure apparatus that is suitable for the above-described embodiment, it is possible to prevent a reduction in resolution, contrast, and the like on the photosensitive substrate. A semiconductor device having a fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
  • the illumination apparatus, exposure apparatus, and microdevice manufacturing method of the present invention are suitable for use in manufacturing microdevices such as high-performance semiconductor elements, liquid crystal display elements, and thin film magnetic heads. Yes.

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Abstract

光源２から射出される照明光で被照射面Ｍを照明する照明装置において、光源２と被照射面Ｍとの間に配置され、光源２からの光束を波面分割して被照射面Ｍ上で重ね合わせるための複数の反射型部分光学系で構成される反射型フライアイ光学系１２，１４と、光源２と反射型フライアイ光学系１２，１４との間に配置され、照明光を反射型フライアイ光学系１２，１４に導く反射型光学系１０とを備え、反射型光学系１０は、該光学系の反射面の少なくとも一部が拡散面により構成されている。

Description

明 細 書
照明装置、露光装置及びマイクロデバイスの製造方法
技術分野
[0001] この発明は、半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスを リソグラフイエ程で製造するための照明装置、該照明装置を備えた露光装置及び該 露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法に関するものである。
背景技術
[0002] 近年、露光光として波長約 5〜40nmの領域の極端紫外 (EUV)光を用いてマスク のパターン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 (極端紫外リソグラフィ)用露光装置には、短波長の光に対して高い透過 率を有する硝材が限定されていることから、反射型光学系が用いられる（例えば、特 開平 11 312638号公報参照)。
[0003] 特開平 11 312638号公報に記載されている投影露光装置によれば、図 6に示す ように、非 EUV光レーザ光源 201から射出され集光ミラー 202により集光されたレー ザ光をノズル 203により供給されるターゲット物質に点 204において当てることにより 、そのターゲット物質が強烈なエネルギを受けプラズマ化し、 EUV光が発生する。発 生した 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入射側フライアイミラー 207に入射する。入射側フ ライアイミラー 207により反射された光束は、開口絞り 208を介して凹面鏡が多数並 列に配列された射出側フライアイミラー 209により反射され、再び開口絞り 208を介し て、光学系 210に入射する。光学系 210により反射された光束は、光学系 211により 集光され、マスク 212を照射する。照射されたマスク 212のパターン像は、投影光学 系 213を介して、ウェハ (感光性基板） 214に投影露光される。
発明の開示
[0004] 特開平 11 312638号公報に記載されている投影露光装置を構成する照明装置 においては、入射側フライアイミラー 207に入射した照明光を波面分割し、マスク上 で重ね合わせることにより照明光の照度の均一化を図っている力 高い照度均一性 を確保するためには、入射側フライアイミラー 207に入射する照明光の照度分布に 高周波による照度分布変化を極力含まないようにする必要がある。即ち、図 3Aに示 す高周波による照度分布変化を多く含む光強度分布を有する光束より図 3Bに示す 高周波による照度分布変化を含まない光強度分布を有する光束を入射側フライアイ ミラー 207に入射させることが望まし 、。
[0005] 従って、照明光の高い照度均一性を確保することができる照明装置を実現するた めには、照明光の光量の損失を抑えつつ、入射側フライアイミラー 207に入射する光 束の光強度分布力 高周波成分による光強度分布を除去する必要がある。
[0006] この発明の課題は、照明光の光量の損失を抑えつつ照明光の照度均一性を向上 させることができる照明装置、該照明装置を備えた露光装置及び該露光装置を用い たマイクロデバイスの製造方法を提供することである。
[0007] この発明の照明装置は、光源から射出される照明光で被照射面を照明する照明装 置において、前記光源と前記被照射面との間に配置され、光源からの光束を波面分 割して被照射面上で重ね合わせるための複数の反射型部分光学系で構成される反 射型フライアイ光学系と、前記光源と前記反射型フライアイ光学系との間に配置され 、前記照明光を前記反射型フライアイ光学系に導く反射型光学系とを備え、前記反 射型光学系は、該光学系の反射面の少なくとも一部が拡散面により構成されている ことを特徴とする。
[0008] この発明の照明装置によれば、反射型フライアイ光学系より上流に配置される反射 型光学系の反射面の少なくとも一部が拡散面により構成されているため、反射型フラ ィアイ光学系に入射する照明光の光強度分布から高周波成分による光強度分布を 除去することができ、照明光の照度分布の均一性を向上させることができる。従って、 この照明装置を露光装置に用いた場合、照明光によりマスク面 (ひいては感光性基 板面)上を均一に照明することができるため、感光性基板上における解像力やコント ラスト等の低下を防止することができ、マスクに形成された微細なパターンを感光性 基板上に良好に露光することができる。なお、反射型フライアイ光学系の上流に配置 される反射型光学系は一枚のミラーでも構わな ヽし、複数のミラーから構成されても 良い。また、複数のミラーを用いる場合に、拡散面は一つのミラーのみに形成してもよ いし、複数のミラーに形成しても良い。
[0009] また、この発明の照明装置は、拡散面の拡散角は、拡散面の 1点から前記拡散面 によって拡散された光束が前記反射型フライアイ光学系の入射面に到達する範囲の 半値幅が、前記フライアイ光学系の入射径 Dに対し、 DZ2〜DZ100となる角度で あることを特徴とする。
拡散面によって拡散された光束がフライアイ面上で DZ2よりも広がりすぎると光量 ロスになり好ましくない。また、拡散された光束が DZ100よりも小さいと拡散による効 果が少ないので好ましくない。従って、拡散面によって拡散される光束の角度は、フ ライアイ面における光束の広がりが D/2〜D/100の範囲に入るような角度とするこ とが好ましい。
また、この発明の照明装置は、拡散面の形状の PSD (Power Spectral Density)値 の高周波領域に対応する拡散面の表面粗さを表す RMS値が照明光の波長の lZl 4より小さいことを特徴とする。
拡散面の PSD値が高周波領域に対応する領域において理想的な面形状力 の乖 離が大きいと光量ロス等が生じて問題になる可能性がある。この発明では、高周波領 域に対応する拡散面の表面粗さを表す RMS値が照明光の波長の 1Z14よりも小さ いため、光量ロス等の問題を低減することが可能となる。
[0010] また、この発明の照明装置は、拡散面形状の PSD (Power Spectral Density)値とフ ラタタル曲線の PSD値との差力 高周波領域においてそれよりも低い他の周波数領 域よりも小さいことを特徴とする
Figure imgf000005_0001
Κ, nは定数） の関数で表現されるフラクタル曲線の PSD値に非常に近接することは、経験的に知 られている。言い換えれば、測定された面形状の PSD曲線がフラクタル曲線の PSD 曲線に近づけば、その測定面形状は理想的な面形状に近づいたと言える。この発明 の拡散面の PSD値の高周波領域はフラクタル曲線の PSD値に近接する。即ち、この 発明の拡散面の PSDは、高周波領域については理想的に研磨された面の PSDに 近づき、非常に小さく抑えられている。図 2は、理想的に研磨された面（以下、理想面 t 、う。）の PSD (破線)及びこの発明の拡散面の PSD (実線)を示すグラフである。 図 2に示すように、高周波数領域よりも低い周波数領域の拡散面を粗くすることをこ の発明では提案している。図 2の例では低周波領域においても理想的に研磨された 面の PSDに近接している力 この領域を近接させなくてもよい。この差は例えば、高 周波領域の平均的な差と他の周波数の平均的な差を比べても良いし、 RMS値ゃ最 大値を比較しても良い。
[0011] また、この発明の照明装置は、前記反射型フライアイ光学系の入射面の径を D、前 記反射光学系から前記反射型フライアイ光学系の入射面までの距離を L、前記照明 光の波長をえとすると、前記高周波領域とそれよりも低い他の周波数領域の境界値 は、 DZ2 Lよりも低いことを特徴とする。
光の拡散角は、拡散面の面粗さのピッチの周波数が高くなるに従い大きくなる。従 つて、拡散面の面粗さのピッチが小さい場合、照明光の拡散角は非常に大きくなるた め、照明光が反射型フライアイ光学系に入射することができない方向に拡散し、照明 光の光量が減少する。
[0012] ここで、高周波領域とそれよりも周波数の低い中間周波数領域との境界値を DZ2 よりも低くする理由は、以下の考察により求められる。反射型フライアイ光学系に 入射することができる範囲外に拡散する値を DZ2 (m)と仮定する。拡散面のうねりの ピッチ (周期）を P (m)とし、照明光の波長を λ (m)とすると、拡散角は λ /P (rad)と なる。拡散角 λ /P (rad) -CL (m)だけ進むと、拡散による広がりは、 L λ ZP (m)とな る。従って、 L ZP (m) =DZ2の場合、 P = 2 LZDとなり、対応する周波数は D /2 λ Lとなる。
[0013] ここで、 2 λ LZDよりピッチ Ρが小さくなると、拡散角が大きくなりすぎて光量ロスとな る。本発明では、拡散角が大きくなりすぎ光量ロスとなりうる高周波領域に対応する面 形状が理想的な面形状に近いため、光量ロスを低減しつつ照明強度の高周波成分 を除去することが出来る。
また、この発明の照明装置は、反射型フライアイ光学系の入射面の径を D、前記反 射光学系から前記反射型フライアイ光学系の入射面までの距離を L、前記照明光の 波長をえとすると、前記高周波領域と高周波領域よりも低い他の周波数領域の境界 値は、 D/10CU Lよりも高いことを特徴とする。 ここで、高周波領域とそれよりも周波数の低い中間周波数領域との境界値を DZl 00 Lよりも高くする理由は、以下の通りである。反射型フライアイ光学系に入射する ことができる範囲外に拡散する値を DZlOO (m)と仮定すると、上述と同様にして、 P = 100 λ LZDとなり、対応する周波数は DZ100 λ Lとなる。
ここで、 100 LZDよりピッチ Pが大きくなると、拡散による効果が小さくなりすぎて
、光照明強度分布の高周波成分を除去するという本来の機能が小さくなる。従って、 本発明では、照明強度分布の高周波成分を除去する機能を有するように、境界値を
DZ100 Lよりも高くすることにより、光束を拡散させる機能を高めて、光照明強度 分布の高周波成分をより効果的に除去させるようにした。
[0014] 上記照明装置によれば、拡散面の PSD (Power Spectral Density)が高周波領域に おいてフラクタル曲線にて表現される形状に対して差が小さいため、反射型フライア ィ光学系に入射させることができる範囲内にお 、て光束を拡散させることができる。 従って、反射型フライアイ光学系に入射する照明光の光量の損失を抑えつつ反射型 フライアイ光学系に入射する照明光の光強度分布から高周波成分による光強度分 布を除去することができ、照明光の照度分布の均一性を向上させることができる。
[0015] また、この発明の照明装置は、拡散面の面粗さが lmmピッチよりも細力 、ピッチの 粗さが 0. 5〜3nmRMSであることを特徴とする。
[0016] この発明の照明装置によれば、拡散面の lmmピッチよりも細力 、ピッチの粗さが 0 . 5〜3nmRMSであるため、照明光の拡散面に対する高い反射率を維持することが でき、照明光の光量の損失を防止することができる。従って、照明光の光量の損失を 抑えつつ反射型フライアイ光学系に入射する照明光の光強度分布力 高周波成分 による光強度分布を除去することができ、照明光の照度分布の均一性を向上させる ことができる。また、光が拡散するためには、光の光束径内で面が少なくとも数回うね つている必要がある。通常の露光装置では、最も細い光の光束径は約 20〜30mm であるため、ピッチが lmm以下である場合、光の光束径内で十分な回数の面のうね りを形成することができる。
[0017] また、この発明の照明装置は、被照射面に照明される光束は波長が 5〜40nmの E UV光であることを特徴とする。 照明光として 5〜40nmの EUV光を用いた場合も良好に照明均一性を向上させる ことができる。
また、この発明の露光装置は、感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光 装置において、前記マスクを照明するための、この発明の照明装置を備えることを特 徴とする。
[0018] この発明の露光装置によれば、照明光の光量の損失を抑えつつ照明光の照度の 均一性を向上させることができる照明装置を備えているため、感光性基板上における 解像力やコントラスト等の低下を防止することができ、マスクに形成された微細なバタ ーンを感光性基板上に高いスループットで露光することができる。
[0019] また、この発明のマイクロデバイスの製造方法は、この発明の露光装置を用いてマ スクのパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光さ れた前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。
[0020] この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、照明光の光量の損失を抑えつ つ照明光の照度の均一性を向上させることができる露光装置を用いて露光するため 、感光性基板上における解像力やコントラスト等の低下を防止することができ、微細 な回路パターンを有するマイクロデバイスの製造を高いスループットで行うことができ る。
[0021] この発明の照明装置によれば、反射型光学系の反射面の少なくとも一部が拡散面 により構成されているため、照明光の光量の損失を抑えつつ反射型フライアイ光学 系に入射する照明光の光強度分布力 高周波成分による光強度分布を除去するこ とができ、照明光の照度分布の均一性を向上させることができる。従って、この照明 装置を露光装置に用いた場合、照明光によりマスク面 (ひいては感光性基板面)上を 均一に照明することができるため、感光性基板上における解像力やコントラスト等の 低下を防止することができ、マスクに形成された微細なパターンを感光性基板上に高 V、スループットで露光することができる。
[0022] また、この発明の露光装置によれば、照明光の光量の損失を抑えつつ照明光の照 度の均一性を向上させることができる照明装置を備えているため、感光性基板上に おける解像力やコントラスト等の低下を防止することができ、マスクに形成された微細 なパターンを感光性基板上に高いスループットで露光することができる。
[0023] また、この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、照明光の光量の損失を抑 えつつ照明光の照度の均一性を向上させることができる露光装置を用いて露光する ため、感光性基板上における解像力やコントラスト等の低下を防止することができ、 微細な回路パターンを有するマイクロデバイスの製造を高いスループットで行うことが できる。
図面の簡単な説明
[0024] [図 1]この実施の形態に力かる投影露光装置の概略構成を示す図である。
[図 2]反射面が理想的に研磨された面の面粗さ及びこの実施の形態に力かるコレクタ ミラーの拡散面の面粗さを示すグラフである。
[図 3A]この実施の形態に力かるコレクタミラーに入射する前の照明光の光強度分布 である。
[図 3B]この実施の形態に力かるコレクタミラーにより反射された後の照明光の光強度 分布を示すグラフである。
[図 4]この発明の実施の形態にカゝかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスを製 造する方法を示すフローチャートである。
[図 5]この発明の実施の形態に力かるマイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造 する方法を示すフローチャートである。
[図 6]従来の投影露光装置の概略構成を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0025] 以下、図面を参照して、この発明の実施の形態に力かる投影露光装置について説 明する。図 1は、この実施の形態に力かる投影露光装置の概略構成を示す図である
[0026] この投影露光装置は、高出力レーザ光源 2、集光レンズ 4、プラズマ光源 5、ノズル 6、集光ミラー 8、コレクタミラー 10、反射型フライアイ光学系 12, 14、コンデンサミラ 一 18, 20等により構成される照明装置により射出される露光光 (照明光)、即ち約 5 〜40nmの波長の EUV (extreme ultra violet,極端紫外）光を用いて、投景光学系 P Lに対してマスク M及びウェハ Wを相対的に移動させつつマスク (被照射面） Mのパ ターンの像を感光性材料 (レジスト）が塗布された感光性基板としてのウェハ W上に 転写するステップ 'アンド'スキャン方式の露光装置である。
[0027] また、この投影露光装置にぉ 、ては、露光光である EUV光の大気に対する透過率 が低 、ため、 EUV光が通過する光路は図示しな 、真空チャンバにより覆われて 、る 。半導体レーザ励起による YAGレーザ光源またはエキシマレーザ光源等の高出力 レーザ光源 2から射出されたレーザ光は、集光レンズ 4によりプラズマ光源 5となる一 点 (集光点）に集光される。その集光点には、プラスマ光源のターゲットとしてのキセノ ンガス (Xe)やクリプトンガス (Kr)等がノズル 6から噴出されて ヽる。そのターゲットが 高出力レーザ光源 2から射出されるレーザ光のエネルギでプラズマ状態に励起され 、これが低ポテンシャル状態に遷移する際に EUV光、波長 lOOnm以上の紫外光、 可視光及び他の波長の光を放出する。
[0028] プラズマ光源 5から放出された EUV光等は、集光ミラー 8に入射する。集光ミラー 8 は、集光ミラー 8の第 1焦点位置またはその近傍とプラズマ光源 5である集光点とがー 致するように配置されている。集光ミラー 8の内面には、 EUV光反射膜、例えばモリ ブデン (Mo)とケィ素（Si)とが交互に形成される多層膜が形成されて!ヽる。従って、 集光ミラー 8に入射した EUV光等のうち波長約 13nmの EUV光のみが集光ミラー 8 により反射されて、集光ミラー 8の第 2焦点位置に集光する。なお、波長約 l lnmの E UV光により露光を行う場合には、波長約 1 lnmの EUV光のみを反射する EUV光 反射膜、例えばモリブデン (Mo)及びベリリウム (Be)力もなる多層膜を用いるとよい。
[0029] 集光ミラー 8により反射された EUV光は、露光光 (照明光）として集光ミラー 8の第 2 焦点位置またはその近傍に集光され、コレクタミラー (反射型コレクタ光学系） 10によ り反射される。コレクタミラー 10は、 EUV光の反射率を向上させるために、ガラス、セ ラミックス、金属など力 なる基板、及びその基板上に形成されるモリブデン (Mo)及 びシリコン (Si)力もなる多層膜により構成されている。また、コレクタミラー 10の反射 面は、化学腐食により荒摺面の散乱を小さくした、レモンの表皮状のような拡散面に より構成されている。あるいは、コレクタミラー 10の基板の反射面をエッチング処理、 インプリント加工あるいはエンボスカ卩ェすることにより、レモンスキン状の凹凸を有する 反射面を形成することもできる。即ち、規則正しい小さな焦点距離を持つ凸面鏡の集 合により構成される反射面ではなぐ焦点距離が異なる凸面鏡や凹面鏡の集合した 周期性のな 、ランダムな反射面を有して 、る。
[0030] また、コレクタミラー 10の拡散面は、拡散面开状の PSD (Power Spectral Density) が高周波領域にぉ 、てフラクタル曲線の PSDに対して差が小さくなるように構成され ている。なお、高周波領域とそれよりも低い他の周波数領域との境界値は、後述する 入射側フライアイミラー (被照射面と光学的にほぼ共役な位置に配置される） 12の入 射面の径を D、コレクタミラー 10から入射側フライアイミラー 12の入射面までの距離を L、 EUV光の波長をえとすると、上述したように DZ2 Lよりも低くすることが好ましく 、また、 DZlOCU Lよりも高くすることが好ましい。
[0031] 図 2は、反射面が理想的に研磨された面 (以下、理想面という。）の面粗さ (破線)及 びコレクタミラー 10の拡散面の面粗さ（実線)を示すグラフである。破線で示す理想 面の表面形状は、フラクタル状態、即ち反射面を拡大して観察した場合においても マクロの構造相似の形状が観察される状態である。また、このフラクタル状態での PS D (パワースペクトル密度）は KZfで表現することができる。ここで、 fは周波数、 Κ, n は定数を示している。このフラクタル状態での PSDを両対数表記のグラフに示すと図 2のグラフの破線となる。図 2のグラフの破線で示す曲線は、理想面の面粗さを示して いる。
[0032] 実線で示すコレクタミラー 10の拡散面の面粗さは、照明光 (露光光)を入射側フライ アイミラー 12に入射させることができる範囲内で拡散させるように構成されて 、る。即 ち、図 2に示す所定の周波数領域 A (以下、中間周波数領域という。）においては、拡 散された照明光が入射側フライアイミラー 12に入射することができる範囲内に拡散す る。即ち、コレクタミラー 10の拡散面の面粗さは、照明光が入射側フライアイミラー 12 に入射することができる範囲内に拡散する程度に粗くなつている。また、中間周波数 領域よりも高い周波数領域、即ち高周波領域においては、照明光 (露光光)の拡散 面に対する拡散角がその拡散面の面粗さのピッチに反比例するため大きくなり、拡 散された照明光が入射側フライアイミラー 12に入射することができる範囲外に拡散す るため、破線で示す曲線にて表現される形状に対して差が小さくなるように構成して いる。この差はこの高周波数領域に対応する拡散面の表面粗さ (RMS値)が照明光 の波長の 1Z14よりも小さいと高周波領域における拡散の効果を小さくすることがで きるため、入射側フライアイミラー 12に入射する光量のロスを低く抑えることができる。 光量ロスが少なぐ拡散の効果を高くするためには、拡散面の 1点力 拡散面によつ て拡散された光束が入射側フライアイミラー 12の入射面で広がって到達する範囲の 半値幅が、入射側フライアイミラー 12の入射径 Dに対し、 DZ2〜DZ100となること が好ましい。
[0033] 従って、例えばコレクタミラー 10に入射する前の EUV光の光強度分布が図 3Aに 示す光強度分布であっても、コレクタミラー 10の反射面 (拡散面）により反射された後 の EUV光の光強度分布は図 3Bに示す光強度分布となる。即ち、コレクタミラー 10に 入射する EUV光を拡散させることにより、 EUV光の光強度分布力 高周波成分によ る光強度分布を除去することができ、 EUV光の光量を維持しつつ EUV光の照度分 布の均一性を向上させることができる。
[0034] また、コレクタミラー 10の拡散面の面粗さは、 1mmピッチよりも細かいピッチの粗さ が 0. 5〜3nmRMS (Root- Mean- Square)である。ここで、 RMSとは、 2乗平均平方 根のことであり、コレクタミラー 10の面粗さのバラツキを表す標準偏差のことである。 従って、 EUV光のコレクタミラー 10の拡散面に対する反射率の減少を防止すること ができ、 EUV光の光量の減少を防止することができる。また、光が拡散するためには 光の光束径内で面が少なくとも数回うねっている必要がある力 この実施の形態にか 力る投影露光装置においては、最も細い EUV光の光束径が約 20〜30mmであり、 かつピッチが lmm以下であるため、 EUV光の光束径内で十分な回数の面のうねり を形成することができる。
[0035] コレクタミラー 10により反射されることにより高い照度均一性を有する EUV光は、ォ プティカルインテグレータとしての反射型フライアイ光学系 12, 14へ導かれ、反射型 フライアイ光学系 12, 14を構成する一方の入射側フライアイミラー 12に入射する。入 射側フライアイミラー 12は、並列に配列された複数の凹面鏡である要素ミラー (反射 型部分光学系）により構成され、マスク M面やウェハ W面と光学的に共役な位置また はその近傍に配置されている。入射側フライアイミラー 12を構成する各要素ミラーの 反射面は、 EUV光の反射率を向上させるために、ガラス、セラミックス、金属などから なる基板、及びその基板上に形成されて ヽるモリブデン (Mo)及びシリコン (Si)から なる多層膜により構成されて 、る。
[0036] 入射側フライアイミラー 12に入射することにより波面分割された EUV光は、入射側 フライアイミラー 12により反射され、開口絞り 16を介して、反射型フライアイ光学系 12 , 14を構成する他方の射出側フライアイミラー 14に入射する。射出側フライアイミラ 一 14は、入射側フライアイミラー 12を構成する複数の要素ミラーのそれぞれに対応 して並列に配列された複数の凹面鏡である要素ミラー (反射型部分光学系）により構 成され、後述する投影光学系 PLの瞳面と光学的に共役な位置に配置されている。ま た、射出側フライアイミラー 14を構成する各要素ミラーの反射面は、 EUV光の反射 率を向上させるために、ガラス、セラミックス、金属など力もなる基板、及びその基板 上に形成されて 、るモリブデン (Mo)及びシリコン (Si)力もなる多層膜により構成され ている。
[0037] 入射側フライアイミラー 12により波面分割されて反射された多数の EUV光のそれ ぞれは射出側フライアイミラー 14を構成する要素ミラーのそれぞれに入射し、射出側 フライアイミラー 14の射出面もしくはその近傍には多数の光源像で構成させる二次 光源が形成される。射出側フライアイミラー 14により反射された二次光源からの EUV 光は、開口絞り 16を介してコンデンサミラー 18に入射する。なお、開口絞り 16は、照 明光の開口数を決定するものである。また、コンデンサミラー 18の反射面は、 EUV 光の反射率を向上させるために、ガラス、セラミックス、金属など力もなる基板、及び その基板上に形成されて 、るモリブデン (Mo)及びシリコン (Si)力もなる多層膜によ り構成されている。
[0038] コンデンサミラー 18に入射した EUV光は、コンデンサミラー 18により反射され、コン デンサミラー 20に入射して、コンデンサミラー 20により反射され、マスク M上で集光 する。コンデンサミラー 18により反射された EUV光は、所定の回路パターンが形成さ れている反射型マスク M上を重畳的に均一照明する。反射型マスク Mにより反射さ れた EUV光は、反射型投影光学系 PLの瞳において二次光源像を形成し、レジスト が塗布された感光性基板としてのウェハ W上にマスク Mに形成されたパターン像を 投影露光する。 [0039] この実施の形態に力かる投影露光装置によれば、コレクタミラーの反射面が拡散面 により構成されているため、入射型フライアイミラーに入射する EUV光の光強度分布 力 高周波成分による光強度分布を除去することができる。また、拡散面の PSDが高 周波領域においてフラクタル曲線にて表現される形状に対して差が小さいため、コレ クタミラーにより拡散される EUV光を入射側フライアイミラーに入射させることができる 範囲内で拡散させることができる。また、コレクタミラーにより拡散される EUV光が入 射側フライアイミラーに入射させることができる範囲外に拡散しないため、入射側フラ ィアイミラーに入射する EUV光の光量の損失を抑えつつ入射型フライアイミラーに入 射する EUV光の光強度分布力 高周波成分による光強度分布を除去することがで き、 EUV光の照度分布の均一性を向上させることができる。従って、 EUV光によりマ スク面（ひいてはウェハ面）上を均一に照明することができるため、ウェハ面上におけ る解像力やコントラスト等の低下を防止することができ、マスクに形成された微細なパ ターンをウェハ面上に高いスループットで露光することができる。
[0040] なお、この実施の形態に力かる投影露光装置においては、 EUV光を露光光として 用いているが、 KrFエキシマレーザ光、 ArFエキシマレーザ光または Fレーザ光を
2
露光光として用いてもよい。
[0041] また、この実施の形態に力かる投影露光装置においては、コレクタミラーの反射面 全体が拡散面により構成されて 、るが、コレクタミラーの反射面の一部が拡散面によ り構成されるようにしてもよい。また、ミラーの枚数は一枚に限らず、複数枚用いても 良い。なお、複数のミラーに拡散面を形成する場合には上述の面形状を荒らす周波 数帯は各ミラー毎に決めることができる。
[0042] 上述の実施の形態に力かる露光装置では、照明装置によってレチクル (マスク）を 照明し、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板（ ウェハ）に露光することにより、マイクロデバイス（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、上述の実施の形態にかか る露光装置を用いて感光性基板としてウ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 4のフローチャートを参照して説明する。 [0043] まず、図 4のステップ S301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 S302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、ステップ S303において、上述の実施の形態にかかる露光装置を用 いて、マスク上のパターン像が投影光学系を介して、その 1ロットのウェハ上の各ショ ット領域に順次露光転写される。その後、ステップ S304において、その 1ロットのゥェ ハ上のフォトレジストの現像が行なわれた後、ステップ S305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なうことによって、マスク上 のパターンに対応する回路パターン力 各ウェハ上の各ショット領域に形成される。
[0044] 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。上述のマイクロデバイス製造方法によれば、上述の実施 の形態に力かる露光装置を用いて露光を行うため、感光性基板上における解像力や コントラスト等の低下を防止することができ、微細な回路パターンを有するマイクロデ バイスを高いスループットで得ることができる。なお、ステップ S301〜ステップ S305 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力 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、そのシリコンの酸ィ匕膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エツ チング等の各工程を行っても良 、ことは 、うまでもな 、。
[0045] また、上述の実施の形態に力かる露光装置では、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。以下、図 5のフロー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 5において、パターン形成工程 S401では、 上述の実施の形態に力かる露光装置を用いて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、所謂光リソグラフイエ程が実行され 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 S402へ移行する。
[0046] 次に、カラーフィルタ形成工程 S402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 イブ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 S402の後に、セル組み立て工程 S403が実 行される。セル組み立て工程 S403では、パターン形成工程 S401にて得られた所定 パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程 S402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 S403では 、例えば、パターン形成工程 S401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 S402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。
[0047] その後、モジュール組み立て工程 S404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、上述の実施の形 態に力かる露光装置を用いて露光を行うため、感光性基板上における解像力ゃコン トラスト等の低下を防止することができ、微細な回路パターンを有する半導体デバイス を高 、スループットで得ることができる。
産業上の利用可能性
[0048] 以上のように、この発明の照明装置、露光装置及びマイクロデバイスの製造方法は 、高性能な半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製 造に用いるのに適している。

Claims

請求の範囲
[1] 光源から射出される照明光で被照射面を照明する照明装置において、
前記光源と前記被照射面との間に配置され、前記光源からの光束を波面分割して 被照射面上で重ね合わせるための複数の反射型部分光学系で構成される反射型フ ライアイ光学系と、
前記光源と前記反射型フライアイ光学系との間に配置され、前記照明光を前記反 射型フライアイ光学系に導く反射型光学系と、
を備え、
前記反射型光学系は、該光学系の反射面の少なくとも一部が拡散面により構成さ れていることを特徴とする照明装置。
[2] 前記拡散面の拡散角は、拡散面の 1点から前記拡散面によって拡散された光束が 前記反射型フライアイ光学系の入射面に到達する範囲の半値幅が、前記フライアイ 光学系の入射径 Dに対し、 DZ2〜DZ100となる角度であることを特徴とする請求 項 1に記載の照明装置。
[3] 前記拡散面の形状の PSD (Power Spectral Density)値の高周波領域に対応する 拡散面の表面粗さを表す RMS値が照明光の波長の 1Z14より小さいことを特徴とす る請求項 1または請求項 2に記載の照明装置。
[4] 前記拡散面形状の PSD (Power Spectral Density)値とフラクタル曲線の PSD値と の差が高周波領域にぉ 、てそれよりも低 、他の周波数領域よりも小さ 、ことを特徴と する請求項 1乃至請求項 3の何れか一項に記載の照明装置。
[5] 前記反射型フライアイ光学系の入射面の径を D、前記反射光学系から前記反射型 フライアイ光学系の入射面までの距離を L、前記照明光の波長をえとすると、前記高 周波領域と該高周波領域よりも低い他の周波数領域の境界値は、 DZ2 λ Lよりも低 いことを特徴とする請求項 3または請求項 4に記載の照明装置。
[6] 前記反射型フライアイ光学系の入射面の径を D、前記反射光学系から前記反射型 フライアイ光学系の入射面までの距離を L、前記照明光の波長をえとすると、前記高 周波領域と中間周波数領域の境界値は、 DZ10CU Lよりも高いことを特徴とする請 求項 3乃至請求項 5の何れか一項に記載の照明装置。
[7] 前記拡散面の面粗さは、 1mmピッチよりも細かいピッチの粗さ力 0. 5〜3nmRM
Sであることを特徴とする請求項 1乃至請求項 6の何れか一項に記載の照明装置。
[8] 前記被照射面に照明される光束は波長が 5〜40nmの EUV光であることを特徴と する請求項 1乃至請求項 7の何れか一項に記載の照明装置。
[9] 感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光装置にぉ ヽて、
前記マスクを照明するための請求項 1乃至請求項 8の何れか一項に記載の照明装 置を備えることを特徴とする露光装置。
[10] 請求項 9記載の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板上に露光する露 光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、 を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
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