JP2000100685A - 露光装置及び該装置を用いた露光方法 - Google Patents

露光装置及び該装置を用いた露光方法

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JP2000100685A JP10263679A JP26367998A JP2000100685A JP 2000100685 A JP2000100685 A JP 2000100685A JP 10263679 A JP10263679 A JP 10263679A JP 26367998 A JP26367998 A JP 26367998A JP 2000100685 A JP2000100685 A JP 2000100685A
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秀基 小松田
Hiroyuki Kondo
洋行 近藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ハーフミラー等の光束を振幅分割する光学部材
を用いずとしても、例えば軟Ｘ線領域の波長を持つ露光
光の検出し、各種の計測が実現できる露光装置を提供に
ある。 【構成】Ｘ線を発生させるＸ線光源と、該Ｘ線光源から
のＸ線をマスクに導く照明系とを有し、前記マスクのパ
ターンを感光性基板へ転写する露光装置において、前記
照明系は、複数の反射ミラーを有し、前記複数の反射ミ
ラーのうちの少なくとも１つ反射ミラーの反射面に関し
て、前記Ｘ線の照射による光電効果に伴う電気的な特性
を検出する検出装置を配置した構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、軟Ｘ線等を含むＸ
線を用いた光リソグラフィー工程によって、高集積度の
半導体デバイスを製造する露光装置および該露光装置を
用いた露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光リソグラフィーにより半導体デバイス
を製造する露光装置においては、投影原版としてのマス
ク上の微細なパターンを感光性基板としてのウエハ上へ
正確かつ忠実に転写するためには、露光光を供給する光
源から感光性基板へ至る露光用の光路中にて露光光の１
部を抽出し、その抽出光に基づいて各種の計測が不可欠
となる。
【０００３】このため、従来の露光装置においては、露
光光を供給する光源から感光性基板へ至る光路中にハー
フミラー等の光分割部材を配置して、その光分割部材に
より取り出された露光光の１部を光電検出器にて光電検
出して、この光電信号に基づいて各種の計測を行ってい
る。その１つの計測手法として、露光量の制御のために
計測手法が挙げられる。そこで、図２を参照しながら、
露光量の制御のために計測手法について以下に説明す
る。
【０００４】まず、露光装置においては、微細なパター
ンを解像することは勿論のこと、現像後のパターン線幅
のバラツキが、ある許容値以内に収まることが求められ
ている。そのためには、露光量を高い精度で制御する必
要がある。求められる露光量精度は１％程度、又はそれ
以下である。そのためには、露光動作中に常に感光性基
板へ導かれる露光光による露光量を計測する機構が必須
となる。
【０００５】図２は従来の露光装置の構成を示してい
る。図２に示すように、波長が２４８ｎｍのパルス光を
発振するＫｒＦエキシマレーザまたは波長が１９３ｎｍ
のパルス光を発振するＡｒＦエキシマレーザ等の光源１
０１から供給された露光用の光束は、ビーム整形光学系
１０２により所定の光束断面形状に整形され、偏向ミラ
ー１０３を介して、オプティカルインテグレータとして
のフライアイレンズ１０４に入射する。フライアイレン
ズ１０４によって多数の光源像（２次光源）が形成さ
れ、その多数の光源像からの光束はコンデンサー光学系
（１０６、１０９）を介して集光されて、マスク１１０
を重畳的に均一照明する。
【０００６】以上のように、マスク１１０が均一照明さ
れると、投影光学系１１０によってマスクのパターン像
が感光性基板（ウエハ）１１３に投影転写される。な
お、フライアイレンズ１０４の射出側には開口絞り１０
５が設けられており、投影光学系１１１におけるレンズ
１１０ａとレンズ１１０ｂとの間には開口絞り１１２が
設けられている。また、コンデンサー光学系におけるレ
ンズ１０９ａとレンズ１０９ｂとの間には偏向ミラー１
０８が設けられている。
【０００７】また、図２に示す露光装置においては、露
光量を計測するために、コンデンサー光学系中のレンズ
１０６とレンズ１０９ａとの間に配置されたハーフミラ
ー１０７と、ハーフミラー１０７の表面により振幅分割
された反射光を集光する集光レンズ１１４と、集光レン
ズにより集光された光を光電検出する光電検出器１１５
とを備えている。
【０００８】この光電検出器１１５の受光面は、ウエハ
１１３と光学的に共役な位置に配置されている。そし
て、光電検出器１１５とウエハ１１３とが光学的に共役
な位置関係となることで、光電検出器１１５上での照度
変化とウエハ１１３上での照度変化とが高い精度で比例
する。このため、この光電検出器１１５での測定結果を
不図示の露光量制御装置にフィードバックして、光源１
からの出力を停止またはシャッター等の遮光手段によっ
て露光光の供給を遮断することにより、高精度のもとで
露光量を制御している。
【０００９】また、別の計測手法としては、露光光が投
影光学系１１１を通過することによる蓄熱の影響によっ
て投影系の光学特性の変化するという所謂、投影光学系
の照射変動を補正するための計測手法が挙げられる。こ
の場合、図２に示すハーフミラー１０７の裏面の反射方
向に第２集光レンズ１１６と第２光電検出器１１７を配
置して、ウエハ１１３にて反射する露光光を、投影光学
系１１１、マスク１１０、レンズ１０９ｂ、偏向ミラー
１０８、レンズ１０９ａ、ハーフミラー１０７及び集光
レンズ１１６を介して、第２光電検出器１１７にて光電
検出する。そして、ハーフミラー１０７の表面反射によ
り得られる光電検出器１１５からの出力と上記ハーフミ
ラー１０７の表面反射により得られる第２光電検出器１
１７からの出力とに基づいて、投影光学系１１１の光学
特性の変化量を求めて、投影光学系１１１中のレンズの
移動や投影光学系１１１内の圧力を変化させることによ
り、投影光学系１１１の光学特性の変化を補正してい
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】露光装置に搭載される
投影系の解像力は、以下の式（１）にて示される。 （１） Ｒ∝λ／ＮＡ ここで、Ｒは感光性基板上に形成される解像限界のパタ
ーンのピッチ、λは露光波長、ＮＡは投影系の開口数で
ある。
【００１１】上記式（１）にて示されるように、露光波
長が短い程、解像限界のパターンのピッチを小さくする
ことができるため、より一層微細なパターンを感光性基
板上に形成するには、極力短い露光波長を持つ露光光に
よる露光が望まれる。現在、この種の露光装置におい
て、考えられている最も短い波長は、５〜２０ｎｍ程度
の軟Ｘ線と呼ばれる領域の波長である。
【００１２】しかしながら、この軟Ｘ線領域の波長にお
いては、軟Ｘ線を透過させる透過性の光学部材が存在し
ないため、レンズを用いて投影露光装置の光学系を組む
ことは困難であり、所定の曲率を持つ反射ミラーを複数
用いて投影露光装置の光学系を組まざるを得ない。ま
た、軟Ｘ線を用いた露光装置においても、前述のよう
に、投影原版としてのマスク上の微細なパターンを感光
性基板としてのウエハ上へ正確かつ忠実に転写するため
には、露光光を供給する光源から感光性基板へ至る露光
用の光路中にて露光光の１部をハーフミラーにより抽出
し、その抽出光に基づいて各種の計測が不可欠となる。
【００１３】例えば、前述したように、露光量を制御す
るために、被露光面（ウエハ１１３）上と等価な面を光
電検出器１１５の受光面上に形成する場合には、露光用
の光束をハーフミラーにより振幅分割しなければならな
い。つまり、ハーフミラーの代わりに露光用の光束を波
面分割する光学部材を用いて、露光用の光束を波面分割
すると、光電検出器１１５に導かれる光束の部分と被露
光面（ウエハ１１３）に達する光束の部分とは、光源の
輝点領域の異なる箇所又は光源の輝点領域から異なる方
向に発した光束となるため、露光量制御する際での検出
精度が大幅に低下してしまう。
【００１４】しかしながら、軟Ｘ線領域の波長を持つ光
束を振幅分割するハーフミラーを製造することは基本的
に困難であるという問題がある。そこで、本発明は、以
上の問題に鑑みてなされたものであり、ハーフミラー等
の光束を振幅分割する光学部材を用いずとしても、例え
ば軟Ｘ線領域の波長を持つ露光光の強度等を検出し、各
種の計測が実現できる露光装置及び該装置を用いた露光
方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る発明では、Ｘ線を発生させるＸ線
光源と、該Ｘ線光源からのＸ線をマスクに導く照明系と
を有し、前記マスクのパターンを感光性基板へ転写する
露光装置において、前記照明系は、複数の反射ミラーを
有し、前記複数の反射ミラーのうちの少なくとも１つ反
射ミラーの反射面に関して、前記Ｘ線の照射による光電
効果に伴う電気的な特性を検出する検出装置を配置した
ことを特徴とする露光装置を提供する。
【００１６】また、請求項２に係る発明では、Ｘ線を発
生させるＸ線光源と、該Ｘ線光源からのＸ線をマスクに
導く照明系と、前記マスクのパターンを感光性基板へ投
影する投影系とを備えた露光装置において、前記投影系
は、複数の反射ミラーを有し、前記複数の反射ミラーの
うちの少なくとも１つ反射ミラーの反射膜に関して、前
記Ｘ線の照射による光電効果に伴う電気的な特性を検出
する検出装置を配置したことを特徴とする露光装置を提
供する。
【００１７】また、請求項３に係る発明では、Ｘ線を発
生させるＸ線光源と、該Ｘ線光源からのＸ線をマスクに
導く照明系とを有し、前記マスクのパターンを感光性基
板へ転写する露光装置において、前記Ｘ線光源と前記感
光性基板との間の光路中に、前記Ｘ線の照射による光電
効果を伴う光学素子を配置し、前記光学素子による光電
効果に伴う電気的な特性を検出する検出装置を配置した
ことを特徴とする露光装置を提供する。
【００１８】以上の請求項１〜３に係る発明によって、
従来必要であったハーフミラー等の光分割部材を用いず
しても、反射ミラーの反射膜または光学素子の表面での
電気的な特性の検出が可能となるため、これにより、露
光装置において望まれる種々の計測や制御を行うことが
できる。また、請求項４に係る発明では、前記検出装置
からの検出情報に基づいて前記マスクまたは感光性基板
でのＸ線の露光量を算出する露光量算出手段と、前記露
光量算出手段からの出力に基づいて、前記Ｘ線光源から
のＸ線が前記マスクへ導かれるのを制限するＸ線制限手
段とを有するようにしたものである。これにより、良好
なる露光量制御を実現することができる。
【００１９】また、請求項５に係る発明では、前記検出
装置からの検出情報に基づいて前記反射ミラーまたは前
記光学素子の光学特性の劣化を検知する検知手段を有す
るように構成したものである。これにより、例えば、反
射ミラーの反射膜または光学素子の表面での汚れ等によ
る光学特性の劣化を検知することができるため、これら
の光学部材の交換等の時期を容易に知ることができる。
【００２０】さらに、請求項６に係る発明では、前記検
出装置からの検出情報に基づいて前記反射ミラーの変形
量を算出する変形量算出手段と、前記変形量算出手段か
らの出力に基づいて、前記反射ミラーの調整量を算出す
る調整量算出手段と、前記調整量算出手段からの出力に
基づいて前記反射ミラーを調整する調整手段とを有する
ように構成したものである。これにより、例えば、マス
クパターンを感光性基板に投影する投影系の光学特性の
変動を露光動作中においてもリアルタイムに補正するこ
とができる。
【００２１】ここで、請求項７に記載しているように、
前記検出装置は、アースされた電流計または電圧計を有
することが望ましい。この場合、特に、請求項８に記載
しているように、前記反射膜または前記光学素子の近傍
には、前記アースに対して正の電位を持つ電極部材が配
置されることがより望ましい。これにより、前記反射膜
または前記光学素子から飛び出す電子が確実に電極部材
にて受け止められるため、前記反射膜または前記光学素
子での光電効果を良好に引き起こすことができる。
【００２２】また、請求項９に記載しているように、前
記反射膜は、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、珪素
および珪素酸化物の内の２つ以上の物質を積層させて形
成された多層膜で形成されていることが好ましい。これ
らの物質により多層膜を形成すれば、Ｘ線等の光の照射
により、計測に十分必要な光電効果を得ることができ
る。
【００２３】また、請求項１０に係る発明では、以上の
請求項１乃至請求項９の露光装置において、さらに、前
記照明系によって照明されるべき前記被照射面に配置さ
れたマスクを保持するマスクステージと、前記感光性基
板を保持する基板ステージと、前記マスクに形成された
所定パターンを前記感光性基板に投影する際に、前記投
影光学系に対して前記マスクステージと前記基板ステー
ジとを相対的に移動させる駆動装置とを備えるように構
成したものである。これにより、高いスループットのも
とで、マスク全面のパターンを感光性基板上に走査露光
することができる。
【００２４】さらに、請求項１１に係る発明では、請求
項１乃至請求項１０のいずれかに１項に記載の露光装置
を用いた露光方法において、前記照明系によって前記マ
スクを照明する照明工程と、前記前記マスクのパターン
を前記感光性基板に露光する露光工程を含むようにした
ものである。これにより、良好なるマスクパターンが感
光性基板上に転写することができるため、良好なる半導
体デバイスが製造することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】物質面に光を照射した場合、光電
効果により、電子が放出される。この時、電子の運動エ
ネルギーの最大値ＥMAX と以下の式（２）で表せる。 （２） ＥMAX ＝ｈν−ｗ 但し、ｈはプランク定数、νは光の振動数、ｗは仕事関
数である。
【００２６】以上の（２）式から光電効果が生ずる条件
は、ｈν＞ｗの時であるが、光電効果を発生する物質面
を金属とした場合、仕事関数ｗは数ｅＶであり、この数
ｅＶのエネルギーを波長に換算すると、数百ｎｍとな
る。従って、５〜２０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域の波長の光
においても、確実に光電効果を得ることができる。
【００２７】以上の事から、ハーフミラー等の光分割部
材を用いなくても、露光装置の光学系を構成するミラー
等の反射面に形成されている薄膜等に関する光電効果を
測定することで、各種の計測を実現することが可能とな
る。ここで、軟Ｘ線用のミラーの反射膜として、導体や
半導体（モリブデン、シリコン）等による多層膜により
構成することができ、ミラー表面にて発生している光電
効果を測定することによって各種の計測を実現すること
ができる。
【００２８】例えば、アースと反射面（反射膜）とを電
流計又は電圧計を介して電気的に接続することにより、
軟Ｘ線の照射により反射面（反射膜）にて発生する光電
効果にて失われた分の電子が反射面（反射膜）に流れ込
むため、この時の電流または電圧を電流計又は電圧計に
て検出すれば、各種の計測が達成できる。以下、図１を
参照しながら、本発明による実施の形態に係る露光装置
について説明する。
【００２９】図１には、本発明の実施形態にかかる露光
装置の全体構成が概略的に示されている。この露光装置
は、露光用の照明光として波長５〜２０ｎｍ程度の軟Ｘ
線領域の光（ＥＵＶ光）を用いて、ステップ・アンド・
スキャン方式により露光動作を行う投影露光装置であ
る。なお、図１においては、マスク８の縮小像をウエハ
１０上に形成する投影系の光軸方向をＺ方向とし、この
Ｚ方向と直交する紙面内方向をＹ方向とし、これらＹＺ
方向と直交する紙面垂直方向をＸ方向とする。
【００３０】この露光装置は、投影原版（マスク）とし
ての反射型マスク８に描画された回路パターンの一部の
像を投影系９を介して基板としてのウエハ１０上に投影
しつつ、マスク８とウエハ１０とを投影光学系９に対し
て１次元方向（ここではＹ軸方向）に相対走査すること
によって、反射型マスク８の回路パターンの全体をウエ
ハ１０上の複数のショット領域の各々にステップアンド
スキャン方式で転写するものである。
【００３１】ここで、本実施形態における露光用の照明
光である軟Ｘ線は、大気に対する透過率が低いため、Ｅ
ＵＶ光が通過する光路は真空チャンバー１により覆われ
て外気より遮断されている。まず、本実施形態における
照明系について説明する。レーザ光源９０は、赤外域〜
可視域の波長のレーザ光を供給する機能を有し、例えば
半導体レーザ励起によるＹＡＧレーザやエキシマレーザ
などを適用できる。このレーザ光は集光光学系９１によ
り集光されて、位置３に集光する。ノズル２は気体状の
物体を位置３へ向けて噴出し、この噴出された物体は位
置３において高照度のレーザ光を受ける。このとき、噴
出された物体がレーザ光のエネルギで高温になり、プラ
ズマ状態に励起され、低ポテンシャル状態へ遷移する際
にＥＵＶ光を放出する。
【００３２】この位置３の周囲には、集光光学系を構成
する楕円鏡４が配置されており、この楕円鏡４は、その
第１焦点が位置３とほぼ一致するように位置決めされて
いる。楕円鏡４の内表面には、ＥＵＶ光を反射するため
の多層膜が設けられており、ここで反射されたＥＵＶ光
は、楕円鏡４の第２焦点で一度集光した後、コリメート
反射鏡としての放物面鏡５へ向かう。この放物面鏡５
は、その焦点が楕円鏡４の第２焦点位置とほぼ一致する
ように位置決めされており、その内表面には、ＥＵＶ光
を反射するための多層膜が設けられている。
【００３３】放物面鏡５から射出されるＥＵＶ光は、ほ
ぼコリメートされた状態でオ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６へ向かう。反射型フ
ライアイ光学系６は、複数の反射面（複数のミラー要
素）を集積してなる第１の反射素子群６０ａと、この第
１の反射素子群６０ａの複数の反射面と対応した複数の
反射面を有する第２の反射素子群６０ｂとで構成されて
いる。これら第１及び第２の反射素子群６０ａ，６０ｂ
を構成する複数の反射面上にもＥＵＶ光を反射させるた
めの多層膜が設けられている。
【００３４】放物面鏡５からのコリメートされたＥＵＶ
光は、第１の反射素子群６ａにより波面分割され、各々
の反射面からのＥＵＶ光が集光されて複数の光源像が形
成される。これら複数の光源像が形成される位置の近傍
のそれぞれには、第２の反射素子群６ｂの複数の反射面
が位置決めされており、これら第２の反射素子群６ｂの
複数の反射面は、実質的にフィールドミラーの機能を果
たす。このように、反射型フライアイ光学系６は、放物
面鏡５からの略平行光束に基づいて、２次光源としての
多数の光源像を形成する。尚、このような反射型フライ
アイ光学系６については、本願出願人による特願平10-4
7400号に提案されている。
【００３５】さて、反射型フライアイ光学系６により形
成された２次光源からのＥＵＶ光は、この２次光源位置
の近傍が焦点位置となるように位置決めされたコンデン
サミラー７へ向かい、このコンデンサミラー７にて反射
集光された後に、光路折り曲げミラー７ａを介して、反
射型マスク８上に達する。これらコンデンサミラー７及
び偏向ミラー７ａの表面には、ＥＵＶ光を反射させる多
層膜が設けられている。そして、コンデンサミラー７
は、２次光源から発するＥＵＶ光を集光して、反射型マ
スク８上の所定の照明領域を重畳的に均一照明する。
【００３６】なお、本実施形態では、反射型マスク８へ
向かう照明光と、該反射型マスク８にて反射されて投影
系９へ向かうＥＵＶ光との光路分離を空間的に行うため
に、照明系は非テレセントリック系であり、かつ投影系
９もマスク側非テレセントリックな光学系としている。
さて、反射型マスク８上には、ＥＵＶ光を反射する多層
膜からなる反射膜が設けられており、この反射膜は、感
光性基板としてのウエハ１０上へ転写すべきパターンの
形状に応じたパターンとなっている。この反射型マスク
８にて反射されて、反射型マスク８のパターン情報を含
むＥＵＶ光は、投影系９に入射する。
【００３７】本実施形態の投影系９は、凹面形状の第１
ミラー９ａ、凸面形状の第２ミラー９ｂ、凸面形状の第
３ミラー９ｃ及び凹面形状の第４ミラー９ｄの計４つの
ミラー（反射鏡）から構成されている。各ミラー９ａ〜
９ｄは、基材上にＥＵＶ光を反射する多層膜を設けたも
のからなり、それぞれの光軸が共軸となるように配置さ
れている。
【００３８】ここで、各ミラー９ａ〜９ｄにより形成さ
れる往復光路を遮断しないために、第１ミラー９ａ、第
２ミラー９ｂ及び第４ミラーには切り欠きが設けられて
いる。また、第３ミラー９ｃの位置には、図示無き開口
絞りが設けられている。反射型マスク８にて反射された
ＥＵＶ光は、第１ミラー９ａ〜第４ミラー９ｄにて順次
反射されてウエハ１０上の露光領域内に、所定の縮小倍
率β（例えば｜β｜＝１／４，１／５，１／６）のもと
で反射型マスク８のパターンの縮小像を形成する。この
投影系９は、像側（ウエハ１０側）がテレセントリック
となるように構成されている。
【００３９】なお、図１には不図示ではあるが、反射型
マスク８は少なくともＹ方向に沿って移動可能なレチク
ルステージにより支持されており、ウエハ１０はＸＹＺ
方向に沿って移動可能なウエハステージ（基板ステー
ジ）により支持されている。露光動作の際には、照明系
により反射型マスク８上の照明領域に対してＥＵＶ光を
照射しつつ、投影系９に対して反射型マスク８及びウエ
ハ１０を、投影系の縮小倍率により定まる所定の速度比
で移動させる。これにより、ウエハ１０上の所定のショ
ット領域内には、反射型マスク８のパターンが走査露光
される。
【００４０】以上にて述べた各ミラーの表面の反射面
は、ＥＵＶ光を反射するために反射膜としての多層膜が
形成されている。この多層膜は、モリプデン、ルテニウ
ム、ロジウム、珪素、珪素酸化物のうちの複数の物質を
積層させて形成されている。さて、次に、ＥＵＶ光によ
る露光量を制御するための構成について説明する。被照
射面としての反射マスクに最も近い位置に設けられた偏
向ミラー７ａの表面（反射面）には、前述の反射膜（多
層膜）が形成されており、露光量を検出するための検出
装置としての電流計２０は、電気コードを介して偏向ミ
ラー７ａの反射膜と電気的に接続されている。また、電
流計２０は、電気コードを介して真空チャンバー１と電
気的に接続されており、これによって、電流計２０はア
ースされている。
【００４１】また、この偏向ミラー７ａに対向した位置
（偏向ミラー７ａの近い位置）には、所定の電圧が加え
られた正の電極板（電極部材）２６が配置されており、
この電極板２６は、電気コードを介して真空チャンバー
１と電気的に接続されている。これによって、電極板２
６は所定の電圧を印加された状態でアースされている。
【００４２】さらに、投影系９とウエハ１０との間に
は、投影系９を構成する各ミラー（９ａ〜９ｄ）に、ウ
エハ１０上に塗布されているレジストがＥＵＶ光の照射
で飛び散ることやレジストから放出されるガスによる汚
れが付着するのを防止するフィルター５１が配置されて
いる。このフィルター５１は、光電効果を有する導電性
の光学素子で構成され、これは、ＥＵＶ光を十分に透過
させるために、例えば、０．５μｍ〜１μｍ程度の厚さ
を持つ薄いシリコン板で構成されている。
【００４３】ここで、露光量を検出するための検出装置
としての電流計２５は、電気コードを介してフィルター
５１の表面と電気的に接続されている。また、電流計２
５は、電気コードを介して真空チャンバー１と電気的に
接続されており、これによって、電流計２５はアースさ
れている。なお、不図示ではあるが、このフィルター５
１に対向した位置（偏向ミラー７ａの近い位置）には、
所定の電圧が加えられた正の電極板（電極部材）が配置
されており、この電極板は、電気コードを介して真空チ
ャンバー１と電気的に接続されている。これによって、
フィルター５１に対向した位置に設けられた電極板は所
定の電圧が加えられた状態でアースされている。
【００４４】図１に示すように、被照射面としての反射
マスク８に最も近い位置に設けられた偏向ミラー７ａの
表面の反射膜をＥＵＶ光が照射すると、ＥＵＶ光による
光電効果によって偏向ミラー７ａの反射膜からは電子が
飛び出し、正の電極板２６にて電子を受ける。これによ
って、電流計２０は、ＥＵＶ光が偏向ミラー７ａの反射
膜を照射した光エネルギー量に対応する電流値を示す。
【００４５】ここで、偏向ミラー７ａは、反射マスク８
に最も近い位置に設けられているため、電流計２０にて
検出される電流値は、実質的に反射マスク８の照射面に
相当する光エネルギー量とすることできる。なお、反射
マスク８の露光量を検出するための検出装置は、アース
された電流計２０と、これと対向配置されかつ所定の電
圧が印加された電極板２６とを有して構成されている。
【００４６】また、被照射面としてのウエハ１０の最も
近い位置に設けられたフィルター５１にＥＵＶ光が照射
すると、ＥＵＶ光による光電効果によってフィルター５
１の表面からは電子が飛び出し、このフィルター５１に
対向する位置に配置された不図示の正の電極板にて電子
を受ける。これによって、電流計２５は、ＥＵＶ光がフ
ィルター５１を照射した光エネルギー量に対応する電流
値を示す。
【００４７】ここで、フィルター５１は、被照射面（被
露光面）としてのウエハ１０に最も近い位置に設けられ
ているため、電流計２５にて検出される電流値は、実質
的にウエハ１０の照射面に相当する光エネルギー量とす
ることできる。なお、露光量を検出するための検出装置
は、アースされた電流計２５と、これと対向配置されか
つ所定の電圧が印加された不図示の電極板とを有して構
成されている。
【００４８】以上のように、電流計２０及び電流計２５
にて検出される各電流値に関する情報（マスク８やウエ
ハ１０に与えている露光量）は、露光動作中においても
リアルタイムで露光量算出装置６０に入力され、この露
光量算出装置６０では、マスク８を照射する光エネルギ
ー量から露光に必要な積算露光量を算出する。この露光
量算出装置６０に算出された積算露光量の算出結果に関
する情報は、Ｘ線制限手段としてのＸ線出力調整装置６
１に入力され、このＸ線出力調整装置６１によってレー
ザ光源９０から出力されるレーザ光を供給を停止させ
る。
【００４９】以上の構成によって所望の露光エネルギー
量をマスク５やウエハ１０に与えることができる。すな
わち、図１に示す例のようにステップ・スキャーン露光
では、露光動作中において、ウエハ１０上の各シヨット
領域毎で露光量が一定（単位時間当たりの光エネルギー
供給量が一定）となるように、レーザ光源９０の出力を
調整することができる。
【００５０】なお、Ｘ線制限手段としてしては、Ｘ線出
力調整装置６１によってレーザ光源９０の出力を停止さ
せる以外に、レーザ光源９０と反射型フライアイ光学系
６との間の光路中に光束を遮光するシャッターを配置す
ると共に、露光量算出装置６０からの出力に基づいて、
上記シャッターの駆動を制御するシャッター制御装置を
配置する構成としても良い。
【００５１】また、図１に示す例では、電流計２０にて
反射マスク８の照射面に相当する光エネルギー量を検出
し、電流計２５にてウエハ１０の照射面に相当する光エ
ネルギー量を検出しているが、いずれか一方の電流計
（２０、２５）にて、照射面に相当する光エネルギー量
を検出して、露光量算出装置６０にて照射面（反射マス
ク８又はウエハ１０）での積算露光量を算出しても良
い。
【００５２】さらに、図１に示す例では、露光量計測用
の各光学部材（７ａ、５１）においてそれぞれ対向して
配置された正の電極板が設けた例を説明したが、これら
の正の電極板がなくても、各電流計（２０、２５）にて
光エネルギー量を検出することができる。さらには、以
上の例では、露光量を検出するための検出装置として電
流計を用いた例を示したが、電圧計等を用いることも可
能である。
【００５３】また、以上においては、被照射面（マスク
８、ウエハ１０）に最も近い位置に配置された光学部材
（７ａ、５１）の反射面または表面での光電効果を露光
量計測のために電流計等の検出装置にて検出した例を説
明したが、被照射面（マスク８、ウエハ１０）から離れ
た位置に配置された反射ミラー（５、６ａ、６ｂ、７、
９ａ〜９ｄ）やフィルター等の光電効果を露光量計測の
ために電流計等の検出装置にて検出しても良い。
【００５４】ところで、次に、ＥＵＶ光による蓄熱等の
影響により投影計９の光学特性を制御するための構成に
ついて説明する。投影系９は、前述した如く、４枚の反
射ミラー（９ａ〜９ｂ）を有している。ここで、各反射
ミラー（９ａ〜９ｂ）の表面には、前述した如く、反射
膜としての多層膜が形成されている。
【００５５】反射ミラー９ａに照射される光エネルギー
量を検出する検出装置としての電流計２４は、電気コー
ドを介して反射ミラー９ａの反射膜（多層膜）と電気的
に接続されている。この電流計２４は、電気コードを介
して真空チャンバー１と電気的に接続されており、これ
によって、電流計２４はアースされている。反射ミラー
９ｂに照射される光エネルギー量を検出する検出装置と
しての電流計２３は、電気コードを介して反射ミラー９
ｂの反射膜（多層膜）と電気的に接続されている。この
電流計２３は、電気コードを介して真空チャンバー１と
電気的に接続されており、これによって、電流計２３は
アースされている。
【００５６】反射ミラー９ｃに照射される光エネルギー
量を検出する検出装置としての電流計２１は、電気コー
ドを介して反射ミラー９ｂの反射膜（多層膜）と電気的
に接続されている。この電流計２１は、電気コードを介
して真空チャンバー１と電気的に接続されており、これ
によって、電流計２１はアースされている。反射ミラー
９ｄに照射される光エネルギー量を検出する検出装置と
しての電流計２２は、電気コードを介して反射ミラー９
ｄの反射膜（多層膜）と電気的に接続されている。この
電流計２２は、電気コードを介して真空チャンバー１と
電気的に接続されており、これによって、電流計２２は
アースされている。
【００５７】ここで、投影系６の内部には、２つの反射
ミラー９ａ及び９ｃの反射面に対して対向した位置に
は、所定の電圧が加えられた正の電極板（電極部材）２
７が配置されており、この電極板２７は、電気コードを
介して真空チャンバー１と電気的に接続されている。こ
れによって、電極板２７は所定の電圧が加えられた状態
でアースされている。
【００５８】また、投影系９の内部には、２つの反射ミ
ラー９ｂ及び９ｄの反射面に対して対向した位置には、
所定の電圧が加えられた正の電極板（電極部材）２８が
配置されており、この電極板２８は、電気コードを介し
て真空チャンバー１と電気的に接続されている。これに
よって、電極板２８は所定の電圧が加えられた状態でア
ースされている。
【００５９】以上の構成によって、投影系９を構成する
各反射ミラー（９ａ〜９ｄ）にＥＵＶ光が照射される
と、ＥＵＶ光による光電効果によって反射ミラー（９ａ
〜９ｄ）の反射膜からは電子が飛び出す。このとき、２
つの反射ミラー（９ａ、９ｃ）の反射膜からの電子は、
これらに対向配置された正の電極板２７にて受け取られ
る。これによって、２つの電流計（２１、２４）は、Ｅ
ＵＶ光が各反射ミラー（９ａ、９ｃ）を照射した光エネ
ルギー量に対応する電流値を示す。
【００６０】また、これと同時に、残りの２つの反射ミ
ラー（９ｂ、９ｄ）の反射膜からの電子は、これらに対
向配置された正の電極板２８にて受け取られる。これに
よって、残り２つの２つの電流計（２２、２３）は、Ｅ
ＵＶ光が各反射ミラー（９ｂ、９ｄ）を照射した光エネ
ルギー量に対応する電流値を示す。以上のように、４つ
の電流計（２１〜２４）にて検出される各電流値に関す
る情報（各反射ミラー（９ａ〜９ｄ）に与えている光エ
ネルギー量）は、露光動作中においてもリアルタイムで
補正量算出手段７０に入力される。この補正量算出手段
７０の内部の記憶部には、投影系９を構成する個々の反
射ミラー（９ａ〜９ｄ）に関する照射量と変形量との相
関的な関係が予め記憶されており、補正量算出手段７０
は、４つの電流計（２１〜２４）からの出力と上記記憶
部の記憶情報とに基づいて、個々のミラー（９ａ〜９
ｄ）の変形量を求める。なお、補正量算出手段７０の内
部の記憶部に予め記憶されている情報は、実際に実験的
に求めた計測データによるものやシミュレーションによ
る計算結果による計算データによるものであっても良
い。
【００６１】次に、この変形量算出手段７０にて求めら
れた個々の反射ミラー（９ａ〜９ｄ）の変形量に関する
情報は、調整量算出手段７１に入力され、光照射により
個々のミラーが変形することに起因して悪化する投影系
９の光学特性を補正するために、この調整量算出手段７
１は、変形量算出手段７０からの出力に基づいて、個々
の反射ミラー（９ａ〜９ｄ）の補正量（Ｘ、Ｙ又はＺ方
向での個々の反射ミラーの移動量や個々の反射ミラーの
傾斜量）を算出する。
【００６２】次に、調整量算出手段７１からの補正のた
めの出力は駆動装置（調整手段）７２に入力され、この
駆動装置７２は、調整量算出手段７１から出力に基づい
て、個々の反射ミラー（９ａ〜９ｄ）をそれぞれ適切な
方向に移動または適性な傾斜量だけ傾斜させる。以上の
ように、駆動装置７２によって、個々の反射ミラー（９
ａ〜９ｄ）が適切な位置に再設定されることによって、
露光動作中においても、ＥＵＶ光の照射により変化する
投影系９の光学特性（倍率誤差や収差等）を良好に補正
することができる。
【００６３】また、図１に示す例では、投影系９を構成
する全ての反射ミラー（９ａ〜９ｄ）に照射される光エ
ネルギー量から全ての反射ミラー（９ａ〜９ｄ）の変形
量を求めた例を示したが、投影系９においてＥＵＶ光の
照射により顕著に変形する反射ミラーのみの光エネルギ
ーを検出して、投影系９を構成する少なくとも１つのミ
ラーを移動あるいは傾斜させて、投影系９の光照射変動
を補正するように構成しても良い。
【００６４】さらに、図１に示す例では、投影系９を構
成する各反射ミラー（９ａ〜９ｄ）に対向する位置に正
の電極板（２７、２８）が設けた例を説明したが、これ
らの正の電極板がなくても、各電流計（２１〜２４）に
て光エネルギー量を検出することができる。さらには、
投影系９の光照射による変動を補正する例においては、
露光量を検出するための検出装置として電流計を用いた
例を示したが、電圧計等を用いることも可能である。
【００６５】さて、次に、ＥＵＶ光を照射することによ
り光学部材の汚れに伴う光学特性の劣化を検知すること
について説明する。図１に示すように、レーザ・プラズ
マ光源（９０、９１、２、３）を用いた場合には、デプ
リと呼ばれる微小な物質の飛沫を生ずるという問題があ
る。この微細な飛沫により光学部品が汚染されると、光
学系の性能（ミラーの反射率及び反射の均一性）が著し
く劣化する。このため、図１に示すように、光源部（９
０、９１、２、３）と露光装置本体部との間には、軟Ｘ
線のみを透過させ飛散粒子を透過させないフィルター５
０ａを配置している。このフィルター５０ａは、光電効
果を有する導電性の光学素子で構成され、これは、ＥＵ
Ｖ光を十分に透過させるために、例えば、０．５μｍ〜
１μｍ程度の厚さを持つ薄いシリコン板で構成されてい
る。
【００６６】このフィルター５０ａは、電気を絶縁する
絶縁部材５０ｂによって支持されている。さて、フィル
ター５０ａの汚れの状態（光学特性の劣化）を検出する
ための検出装置としての電流 ５０ｃは、電気コードを
介してフィルター５０ａの表面と電気的に接続されてい
る。また、電流計５０ｃは、電気コードを介して真空チ
ャンバー１と電気的に接続されており、これによって、
電流計５０ｃはアースされている。
【００６７】また、このフィルター５０ａに対向した位
置（フィルター５０ａの近い位置）には、所定の電圧が
加えられた正の電極板（電極部材）５０ｄが配置されて
おり、この電極板５０ｄは、電気コードを介して真空チ
ャンバー１と電気的に接続されており、これによって、
電極板５０ｄは電圧を加えられた状態でアースされてい
る。
【００６８】図１に示すように、フィルター５０ａに対
してＥＵＶ光が照射されると、ＥＵＶ光による光電効果
によってフィルター５０ａの反射膜からは電子が飛び出
し、正の電極板５０ｄにて電子を受ける。これによっ
て、電流計５０ｃは、ＥＵＶ光が照射した光エネルギー
量に対応する電流値を示す。ここで、ＥＵＶ光の照射に
よりデプリと呼ばれる微小な物質の飛沫がフィルター５
０ａ及び楕円鏡４に付着するため、電流計５０ｃにて検
出される電流値は、楕円鏡４及びフィルター５０ａの汚
染度に応じて経時的に変化する。すなわち、電流計５０
ｃにて検出される電流値には、フィルター５０ａの汚染
度によって低下した光電効果に関する情報に加えて、楕
円鏡４の汚染により低下した反射率に関する情報が含ま
れている。
【００６９】従って、電流計５０ｃにて検出される電流
値に関する情報は、光学特性の劣化を検知する検知手段
８０に入力され、この検知手段８０は、電流計５０ｃか
らの出力に基づいて、フィルター５０ａ等の汚れ具合
（光学特性の劣化の具合）を検知する。もし、検知手段
８０は、フィルター５０ａ等が許容できない程度まで汚
れている（光学特性が劣化している）と判断した時（あ
る検出レベル以下となった時）には、ＣＲＴモニター等
の表示装置８１を介してフィルター５０ａ等の交換時期
または交換すべきメッセージを表示させる。
【００７０】これにより、フィルター５０ａ、楕円鏡
４、レンズ９１等の光学部品をメンテナンスまたは交換
すべきタイミングを知ることができるという利点があ
る。なお、フィルター５０ａの汚れ具合（光学特性の劣
化の具合）をより正確に検知するためには、そのフィル
ター５０ａよりもマスク側に存在する反射ミラーとし
て、例えば、放物面鏡５の反射膜での光電効果を検出す
る電流計等の検出装置を設け、この検出装置からの出力
を検知手段８０に入力し、検知手段８０は、フィルター
５０ａの表面での光電効果及び放物面鏡５の反射膜（フ
ィルター５０ａよりもマスク側に存在する反射ミラーの
反射膜）での光電効果（フィルター５０ａの透過率に関
する情報）に基づいて、フィルター５０ａの汚れ具合
（光学特性の劣化の具合）を検知することが好ましい。
【００７１】また、図１に示す例では、検知手段８０
は、フィルター５０ａの汚れ（光学特性の劣化）を検知
した例を示したが、これに限らず、楕円鏡４の反射膜で
の光電効果を検出する不図示の電流計等の検出装置を配
置し、楕円鏡４の光電効果を検出する検出装置からの出
力に基づいて、楕円鏡４の反射膜の汚れ（光学特性の劣
化）として、楕円鏡４の反射膜での反射率の変化を検知
するように構成しても良い。この場合、検知手段８０
は、電流計等の検出装置５０ｃを介して得られたフィル
ター５０ａの表面の光電効果と不図示の電流計等の検出
装置を介して得られた楕円鏡４の反射膜での光電効果に
基づいて、楕円鏡４の反射膜の汚れ（光学特性の劣化）
を検知することが望ましい。これにより、楕円鏡４の反
射膜の汚れ（光学特性の劣化）をより一層正確に検知す
ることができる。
【００７２】また、図１に示す例では、フィルター５０
ａに対向する位置に正の電極板５０ｄを設けた例を説明
したが、この正の電極板５０ｄがなくても、電流計５０
ｃのみでもフィルター５０ａの表面での光エネルギー量
を検出することができる。さらには、フィルター５０ａ
の汚染を検知する例においては、電流計を用いた例を示
したが、電圧計等を用いることも可能である。
【００７３】また、光学部材の汚れ等の光学特性の劣化
を検知する構成は、フィルター５０ａに限ることなく、
ウエハ１０上に設けられたフィルター５１の汚れ等の光
学特性の劣化を検知しても良く、さらには、これらのフ
ィルターとは別の汚れ易い光学部材の汚れを検知するよ
うにしても良い。また、反射ミラー等の反射型光学部材
は、長期にわたる露光光（ＥＵＶ等）の照射によって反
射率等の特性が経時的に劣化する恐れがあるため、反射
型光学部材の反射面の反射率を光電効果によって検知す
る検知手段を配置して、この検知手段によって反射ミラ
ー等の反射型光学部材の光学特性の劣化（反射率の低下
等）検知する構成としても良い。これにより、各ミラー
の反射率の経時変化を監視できるため、各ミラーのメン
テナンスに必要な時期を把握することができる。
【００７４】ところで、図１にて説明した露光装置にお
いて、反射型フライアイ光学系６にＥＵＶ光を供給する
光源部（９０、９１、２〜５）は、実際上において、相
当の体積を必要とするために、露光装置本体部（反射型
フライアイ光学系６からウエハ１０までの光学系及び制
御システム）と同等あるいはそれ以上の体積となる可能
性がある。このため、光源部（９０、９１、２〜５）と
露光装置本体部とをそれぞれ独立に分離して、光源部
（９０、９１、２〜５）と露光装置本体部とを独立の基
盤に設置される可能性がある。この場合、作業者の歩行
等による床の振動や光源部（９０、９１、２〜５）と露
光装置本体部との自重によって床に歪みが生じる場合に
は、光源部（９０、９１、２〜５）の光軸と露光装置本
体部内の光学系の光軸とがずれ、調整状態が狂ってしま
う恐れがある。
【００７５】そこで、露光装置本体部の光路（反射型フ
ライアイ光学系６からウエハ１０までの光路）におい
て、光源部（９０、９１、２〜５）に対する光軸ずれを
光電的に検出する検出装置を配置し、コリメートミラー
としての反射鏡５の傾きを調整可能に構成し、さらに、
上記光電検出器からの出力に基づいて、反射鏡５の傾き
を制御する制御部を設けることが望ましい。これによ
り、作業者の歩行等による床の振動や床に歪みが生じた
としても、光源部（９０、９１、２〜５）の光軸と露光
装置本体部内の光学系の光軸と自動的に合致させること
ができる。
【００７６】この場合、図１に示す照明系中の反射型フ
ライアイ光学系６を構成する少なくとも一方の光学素子
群（６０ａ、６０ｂ）を構成する多数のミラー要素（多
数のミラー要素の反射膜）毎に電流または電圧を検出す
る検出装置を上記光軸ずれを光電的に検出する検出装置
として配置し、個々のミラー要素（個々のミラー要素の
反射膜）毎に電流または電圧を検出すれば、反射型フラ
イアイ光学系６に入射するＥＵＶ光の正確な位置を検知
することができる。
【００７７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ハーフ
ミラー等の光束を振幅分割する光学部材を用いずとして
も、例えば軟Ｘ線領域の波長を持つ露光光に関する光エ
ネルギーを光電効果によって検出することができるた
め、露光装置に関する各種の計測が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る露光装置の構成を示
す図である。
【図２】従来の露光装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１・・・ チャンバー ２・・・ ノズル ４・・・ 楕円鏡 ５・・・ 放物面鏡 ６・・・ 反射型フライアイ光学系 ７ａ・・・ 偏向ミラー ７・・・ コンデンサー光学系 ８・・・ 反射型マスク ９・・・ 投影系 １０・・・ ウエハ ２０〜２４、５０ｃ・・・ 電流計 ５０ａ、５１・・・ フィルター
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA21 PA01 QA02 QA06 QA14 TA01 TA08 2H097 AA03 AB09 BA03 BB01 CA15 GA43 GB01 LA10 5F046 AA06 AA08 CA04 CB02 CC04 DA02 DB05 DB10 DB12 DC02 DC06 GA04 GA11 GA12

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｘ線を発生させるＸ線光源と、該Ｘ線光源
    からのＸ線をマスクに導く照明系とを有し、前記マスク
    のパターンを感光性基板へ転写する露光装置において、 前記照明系は、複数の反射ミラーを有し、 前記複数の反射ミラーのうちの少なくとも１つ反射ミラ
    ーの反射面に関して、前記Ｘ線の照射による光電効果に
    伴う電気的な特性を検出する検出装置を配置したことを
    特徴とする露光装置。
  2. 【請求項２】Ｘ線を発生させるＸ線光源と、該Ｘ線光源
    からのＸ線をマスクに導く照明系と、前記マスクのパタ
    ーンを感光性基板へ投影する投影系とを備えた露光装置
    において、 前記投影系は、複数の反射ミラーを有し、 前記複数の反射ミラーのうちの少なくとも１つ反射ミラ
    ーの反射膜に関して、前記Ｘ線の照射による光電効果に
    伴う電気的な特性を検出する検出装置を配置したことを
    特徴とする露光装置。
  3. 【請求項３】Ｘ線を発生させるＸ線光源と、該Ｘ線光源
    からのＸ線をマスクに導く照明系とを有し、前記マスク
    のパターンを感光性基板へ転写する露光装置において、 前記Ｘ線光源と前記感光性基板との間の光路中に、前記
    Ｘ線の照射による光電効果を伴う光学素子を配置し、 前記光学素子による光電効果に伴う電気的な特性を検出
    する検出装置を配置したことを特徴とする露光装置。
  4. 【請求項４】前記検出装置からの検出情報に基づいて前
    記マスクまたは感光性基板でのＸ線の露光量を算出する
    露光量算出手段と、前記露光量算出手段からの出力に基
    づいて、前記Ｘ線光源からのＸ線が前記マスクへ導かれ
    るのを制限するＸ線制限手段とを有することを特徴とす
    る請求項１又は請求項３に記載の露光装置。
  5. 【請求項５】前記検出装置からの検出情報に基づいて前
    記反射ミラーまたは前記光学素子の光学特性の劣化を検
    知する検知手段を有することを特徴とする請求項１乃至
    請求項３のいずれかに１項に記載の露光装置。
  6. 【請求項６】前記検出装置からの検出情報に基づいて前
    記反射ミラーの変形量を算出する変形量算出手段と、前
    記変形量算出手段からの出力に基づいて、前記反射ミラ
    ーの調整量を算出する調整量算出手段と、前記調整量算
    出手段からの出力に基づいて前記反射ミラーを調整する
    調整手段とを有することを特徴とする請求項２に記載の
    露光装置。
  7. 【請求項７】前記検出装置は、アースされた電流計また
    は電圧計を有することを特徴とする請求項１乃至請求項
    ６のいずれかに１項に記載の露光装置。
  8. 【請求項８】前記反射膜または前記光学素子の近傍に
    は、前記アースに対して正の電位を持つ電極部材を配置
    したことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
  9. 【請求項９】前記反射膜は、モリブデン、ルテニウム、
    ロジウム、珪素および珪素酸化物の内の２つ以上の物質
    を積層させて形成された多層膜で形成されていることを
    特徴とする請求項１、２、４、５、６、７及び８のいず
    れかに１項に記載の露光装置。
  10. 【請求項１０】前記照明系によって照明されるべき前記
    被照射面に配置されたマスクを保持するマスクステージ
    と、 前記感光性基板を保持する基板ステージと、 前記マスクに形成された所定パターンを前記感光性基板
    に投影する際に、前記投影光学系に対して前記マスクス
    テージと前記基板ステージとを相対的に移動させる駆動
    装置とを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項９
    のいずれかに１項に記載の露光装置。
  11. 【請求項１１】請求項１乃至請求項１０のいずれかに１
    項に記載の露光装置を用いた露光方法において、 前記照明系によって前記マスクを照明する照明工程と、 前記前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光する
    露光工程を含むことを特徴とする露光方法。
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