JP2006351586A - 照明装置、投影露光装置、及びマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、高性能な照明装置を提供することを目的とし、例えば、照明ムラ又は光束の中抜け等を低減することのできる照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の照明装置は、光源（１１ａ）からの光束中に配置されたコレクターミラー（１１ｂ）と、コレクターミラー（１１ｂ）を経由した光束中に二次光源生成用の複数の単位ミラーを並列配置してなるインテグレータ（３）とを備えた照明装置において、光源（１１ａ）からインテグレータ（１３）までの光路の何れかに配置され、かつインテグレータ（３）に入射する光束の中空部分を補償する補償手段（２１）と、前記光路の何れかに配置され、かつ前記光束の光量ムラを低減する補正手段（２２）とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フォトリソグラフィー、特に、ＥＵＶＬ（EUVL：Extreme UltraViolet Lithography）に好適な照明装置、投影露光装置に関する。また、本発明は、その技術を利用してマイクロデバイス（半導体装置、撮像素子、液晶表示装置、薄膜磁気ヘッド等）を製造するマイクロデバイスの製造方法に関する。

ＥＵＶＬは、マイクロデバイスの製造における次世代の有力手段として現在研究中の技術である。ＥＵＶＬの使用光（ＥＵＶ光）の波長は５０ｎｍよりも短く、例えば１３．５ｎｍである。
ＥＵＶＬ用の光源（ＥＵＶ光源）の１つに、コンパクトでありながら短い波長の光を発光することのできる放電プラズマ光源がある。また、ＥＵＶ光を効率良く導光するために、照明装置の要素（コレクタ、インテグレータ、コンデンサなど）、及び投影光学系は、それぞれ反射型に構成される（特許文献１，２など参照）。例えば、インテグレータは、二次光源群を生成する多数の単位ミラーを並列配置した反射型インテグレータとされる。

このうち放電プラズマ光源は、その原理上、限られた狭い角度範囲でしかＥＵＶ光を発光することができないので、照明装置のコレクタについては、「同心円状のコレクタ」にすることが有効と考えられる。「同心円状のコレクタ」は、集光用の複数の回転二次曲面ミラー（ウォルター型ミラーなど）を同心円状に配置したものである。
特開平１１−３１２６３８号公報 特開２０００−２２３４１５号公報

しかし、同心円状のコレクタを使用すると、インテグレータを使用しているにも拘わらず、無視できない照明ムラが残存する可能性があることがわかった。これを抑える方法としては、インテグレータの分割数（単位ミラーの配置密度）を増やすことが挙げられるが、それには製造上の限界があり、高コストでもある。また、光源部や集光鏡の構造により、光束に中抜けが発生して光束が輪帯状となる等の問題もある。

そこで本発明は、高性能な照明装置を提供することを目的とし、例えば、照明ムラ又は光束の中抜け等を低減することのできる照明装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、マスクのパターンを感光性基板に対し高精度に投影することのできる投影露光装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、高性能なマイクロデバイスを製造することのできるマイクロデバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の照明装置は、光源からの光束中に配置されたコレクターミラーと、前記コレクターミラーを経由した光束中に二次光源生成用の複数の単位ミラーを並列配置してなるインテグレータとを備えた照明装置において、前記光源から前記インテグレータまでの光路の何れかに配置され、かつ前記インテグレータに入射する光束の中空部分を補償する補償手段と、前記光路の何れかに配置され、かつ前記光束の光量ムラを低減する補正手段とを備えたことを特徴とする。

なお、この照明装置において、前記補償手段には、中空状の光束の中空部分を除去するアキシコン型の反射光学系が含まれてもよい。
また、本発明の何れかの照明装置において、前記補償手段には、前記光源から前記コレクターミラーの中空部分に向かう光束の少なくとも１部を前記コレクターミラーの集光位置と同位置に集光する反射集光光学系が含まれてもよい。

また、本発明の何れかの照明装置において、前記補正手段には、前記光量ムラを低減するための反射率分布を有した補正ミラーが含まれてもよい。
また、本発明の何れかの照明装置において、前記補正手段には、反射型の拡散板が含まれてもよい。
また、本発明の何れかの照明装置において、前記拡散板は、前記光量ムラを低減するための拡散度分布を有してもよい。

また、本発明の何れかの照明装置において、前記補正手段には、前記光量ムラを低減するための回折効率分布を有した反射型回折光学素子が含まれてもよい。
また、本発明の何れかの照明装置において、前記補正手段の少なくとも１部は、前記光量ムラを低減するための反射率分布を有した前記インテグレータであってもよい。
また、本発明の別の照明装置は、光源からの光束中に配置されたコレクターミラーと、前記コレクターミラーを経由した光束中に二次光源生成用の複数の単位ミラーを並列配置してなるインテグレータとを備えた照明装置において、前記インテグレータに入射する光束の中空部分を除去する除去手段を前記光源から前記インテグレータまでの光路中に配置し、前記除去手段は、アキシコン型の反射光学系を含み、
前記アキシコン型の反射光学系の反射面に入射する光の入射角をθとし、
７０°＜θ＜９０°
の条件を満足するようにしてもよい。

また、本発明の何れかの照明装置において、前記コレクタミラーは、同心円状に配置された集光用の複数ミラーを含むようにしてもよい。
また、前記コレクターミラーにおいて同心円状に配置される前記複数のミラーは、回転二次曲面ミラーでそれぞれ構成されるとよい。
また、本発明の何れかの照明装置において、前記光源は、５０ｎｍ以下の波長の光を発光してもよい。

本発明の投影露光装置は、光源からの光束でマスクを照明する本発明の何れかの照明装置と、前記マスクのパターンを感光性基板上に投影する投影光学系とを備えたことを特徴とする。
本発明のマイクロデバイスの製造方法は、本発明の投影露光装置を用い前記マスクのパターンで前記感光性基板を露光する工程を含むことを特徴とする。

本発明によれば、高性能な照明装置が実現でき、例えば、照明ムラ又は光束の中抜け等を低減することのできる照明装置が実現できる。
また、本発明によれば、マスクのパターンを感光性基板に対し高精度に投影することのできる投影露光装置が実現する。
また、本発明によれば、高性能なマイクロデバイスを製造することのできるマイクロデバイスの製造方法が実現する。

［第１実施形態］
図１、図２、図３、図４、図５、図６に基づき第１実施形態を説明する。
本実施形態は、ＥＵＶＬ用の投影露光装置の実施形態である。
図１は、本実施形態の投影露光装置の概略構成図である。図１に示すように、本投影露光装置には、放射装置１、補償用光学系２１、補正ミラー２２、反射型インテグレータ３、コンデンサミラー４、反射型マスク５、反射型投影光学系６、ウエハ７などが配置される。このうち、放射装置１からコンデンサミラー４までの光学系が照明装置である。

放射装置１の光源は、放電プラズマ光源１ａである。放電プラズマ光源１１ａは、１３．５ｎｍの波長を持つＥＵＶ光を発光する。その発光点から射出したＥＵＶ光は、コレクターミラー１１ｂにより１点に集光された後、コリメータミラー１ｅにて平行光束に近づけられた状態で、補償用光学系２１へ向かう。
ここで、コレクターミラー１１ｂは、集光用の複数のミラーを同心円状に配置したものである。個々のミラーの反射面の形状は、回転双曲面、回転楕円面、回転放物面、或いはそれらのうち２つの組み合わせなどからなる。例えば、回転放物面と回転双曲面とを組み合わせた「ウォルター型」である。また、コレクターミラー１１ｂにおけるミラーの枚数は、図１では「２」となっているが、実際には「６以上」である。

コレクターミラー１１ｂは、各ミラーに対する光線の入射角度が４５°以上となるように配置されている。ここでは、光線の入射角度が４５°以上となるように配置されたミラーのタイプを「斜入射型」という。斜入射型のコレクターミラー１１ｂによれば、放電プラズマ光源１ａから狭い角度範囲で射出したＥＵＶ光を比較的少ないロスで１点に集光させることができる。

このコレクターミラー１１ｂの全体は、放電プラズマ光源１１ａと共に遮蔽壁１１ｃによって覆われている。遮蔽壁１１ｃは、コレクターミラー１１ｂの集光点の近傍にのみ開口を有しており、放電プラズマ光源１１ａにて発生した飛散物（デブリ）が、コリメータミラー１ｅよりも後段の光学系へ到達しないようにカットする働きをする。
そして、放射装置１から射出したＥＵＶ光は、補償用光学系２１、光路折り曲げミラーＭ、補正ミラー２２を順に経由して反射型インテグレータ３へ入射する。このうち、補償用光学系２１，補正ミラー２２は、照明装置の照明ムラを低減するための手段であって、詳細は後述する。

反射型インテグレータ３に入射したＥＵＶ光は、反射型インテグレータ３の入射側のミラー群（第１ミラー群）３ａにより波面分割され、かつ個別に集光される。この集光作用により、第１ミラー群３ａから離れた所定面に二次光源群が形成される。その所定面に、反射型インテグレータ３の射出側のミラー群（第２ミラー群）３ｂが配置される。この第２ミラー群３ｂの個々の単位ミラーは、フィールドミラーの働きをする。第２ミラー群３ｂから射出したＥＵＶ光は、コンデンサミラー４に向かう。なお、反射型インテグレータ３を構成する第１ミラー群３ａ及び第２ミラー群３ｂは、「フライアイミラー」と呼ばれる場合もあるが、ここでは「ミラー群」と呼ぶ。

コンデンサミラー４に入射したＥＵＶ光は、集光されながら光路折り曲げミラーＭを介して反射型マスク５上に達する。コンデンサミラー４の集光作用により、前述した二次光源群の各二次光源から射出した各ＥＵＶ光は、反射型マスク５上の所定領域に重畳して入射する。この所定領域が、照明領域（被照射面）である。その照明領域に入射したＥＵＶ光は、そこで反射した後、反射型投影光学系６へ入射する。

反射型投影光学系６に入射したＥＵＶ光は、反射型投影光学系６内のミラー６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆにて順次反射する。それらミラー６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆの反射作用を受けたＥＵＶ光は、反射型マスク５の照明領域に予め設けられたパターンの縮小像を、ウエハ７上に形成する。ウエハ７の表面には、レジスト等の感光材料が塗布されており、そのレジストは縮小像で露光される。

このうち、反射型マスク５、ウエハ７は、移動可能なマスクステージＭＳ、ウエハステージＷＳによってそれぞれ保持されている。これらのマスクステージＭＳ及びウエハステージＷＳを、反射型投影光学系６の光軸と垂直な面内で相対移動させれば、ウエハ７上のレジストを、パターンの縮小像で走査しながら露光することができる。
なお、以上の投影露光装置において、ＥＵＶ光の発光点からウエハ７に至るＥＵＶ光の光路は、真空チャンバー１００で覆われ、外気より遮断されている。

また、コレクターミラー１１ｂ、コリメータミラー１ｅ、反射型インテグレータ３、コンデンサミラー４、光路折り曲げミラーＭ、反射型マスク５、反射型投影光学系６の各反射面には、ＥＵＶ光を高い反射率で反射するための特性が付与されている。
また、上述した縮小像の形成に寄与するのは、反射型投影光学系６内の各ミラー６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｆの軸外の領域で反射した光線であり、反射型投影光学系６の視野と、ウエハ７上の露光領域（パターンの縮小像）とは、それぞれ円弧状となる。このため、照明装置は、上述した照明領域が円弧状になるように構成される。また、上述した走査の方向は、円弧状の露光領域（パターンの縮小像）の短手方向（図１の左右方向）に一致する。

ここで、以上の投影露光装置では、反射型インテグレータ３が照明領域の光量ムラ（照明ムラ）を抑える働きをするが、コレクターミラー１１ｂの構造に起因して照明ムラが残存する可能性がある。次に、その照明ムラを説明する。
図２は、コレクターミラー１１ｂの近傍におけるＥＵＶ光の振る舞いを説明する図である。

図２に示すように、コレクターミラー１１ｂの各ミラーＭ１，Ｍ２，・・・は、同心円状に配置されるので、コレクターミラー１１ｂの中心線（＝発光点と集光点とを結ぶ直線）の近傍には、何のミラーも配置されない。ここには、各ミラーＭ１，Ｍ２，・・・を支持するための不図示の軸が配置される。
このため、放電プラズマ光源１１ａから中心線の近傍に入射した光線ＬＡは、コレクターミラー１１ｂによって集光されずにロスとなる。また、各ミラーＭ１，Ｍ２，・・・には、それぞれ厚さがあるため、放電プラズマ光源１１ａから各ミラーＭ１，Ｍ２，・・・の厚さ部分に入射する一部の光線ＬＢは、コレクターミラー１１ｂによって集光されずにロスとなる。

このため、コリメータミラー１ｅから射出する光束（平行光束に近づけられているので、以下、単に「平行光束」という。）には、輪帯状の光量ムラが生じる。光量ムラの概念を簡易的なグラフで表すと、例えば、図３（ａ）のようになる。図３（ａ）の横軸は、平行光束の断面の径位置を示し、縦軸は光量を示している（なお、図３（ａ）は光量ムラを示す概念図であり、実際のカーブとは異なる場合がある。）。

図３（ａ）に示すとおり、平行光束の中央部分Ａは、コレクターミラー１１ｂが集光し損なった中央の光線ＬＡに起因して、光量がゼロとなる。つまり、平行光束には、中空部分が生じる。また、図３（ａ）に示すとおり、平行光束の周辺部分Ｂは、光量がゼロではないものの、コレクターミラー１１ｂが集光し損なった一部の光線ＬＢに起因して、輪帯状のムラが生じる。

このとき、仮に、補償用光学系２１、補正ミラー２２が無かったとすると、反射型インテグレータ３の第１ミラー群３ａは、図３（ｂ）に示すように、輪帯状の光量ムラを持った平行光束で照明されることになる。図３（ｂ）において符号Ｅで示すのが第１ミラー群３ａの単位ミラーであり、その輪郭は、円弧状の照明領域と相似である。このように、個々の単位ミラーＥ上には、それぞれ異なるパターンで光量ムラが生じる。

個々の単位ミラーＥからの各射出光束は、図３（ｃ）に示すように、反射型マスク５の円弧状の照明領域Ｅ’上で重畳するので、その照明領域Ｅ’の光量ムラ（照明ムラ）は、個々の単位ミラーＥの光量ムラを積分したものに等しい。通常は、その積分により光量ムラが平均化されるので、照明ムラは、抑えられるはずである。
しかしながら、個々の単位ミラーＥの輪郭は円弧状をしており、その短手方向に亘る単位ミラーＥの配置密度は高いものの、長手方向に亘る単位ミラーＥの配置密度は少ない。このため、照明領域Ｅ’の長手方向には、図３（Ｃ）に示すごとく照明ムラが残存する可能性がある。例えば、照明領域Ｅ’の長手方向に残存した照明ムラは、図３（ｄ）のようなパターンを描く可能性がある。

この照明ムラは、単位ミラーＥの長手方向の配置密度を向上させることで低減できるが、本発明者は、コストなどを考慮し、第１ミラー群３ａはそのままにして、第１ミラー群３ａを照明する平行光束の光量ムラを補正することを考えた。そのために、補償用光学系２１、補正ミラー２２を投影露光装置に搭載した。このうち、補償用光学系２１には、平行光束の中空部分（図３（ａ）のＡ）を補償する機能が付与され、補正ミラー２２には、平行光束の周辺部分（図３（ａ）のＢ）の光量ムラを補正する機能が付与される。

なお、平行光束の光量ムラ（中空部分の様子も含む）は、設計データから予測することができるが、実測されることが望ましい。実測時には、例えば、補償用光学系２１，補正ミラー２２を配置しない状態で、第１ミラー群３ａの前面に複数の光センサが二次元配置されればよい。
次に、補償用光学系２１の詳細を説明する。

図４は、補償用光学系２１の分解図である。図４に示すように、補償用光学系２１は、２つの円錐ミラー２１ａ，２１ｂからなるアキシコン型の反射光学系である。
一方の円錐ミラー２１ａは、筒状のミラーであり、その内側面が反射面となっている。他方の円錐ミラー２１ｂは、楔状のミラーであり、その外側面が反射面となっている。また、円錐ミラー２１ａの反射面と円錐ミラー２１ｂの反射面との関係は、１つの円錐面をその中心線と垂直な平面で切断してできる２つの円錐面の関係にある。

図５は、光軸を含む平面で補償用光学系２１を切断してできる断面図である。図５に示すように、円錐ミラー２１ａの大きい方の底面の径は、コリメータミラー１ｅからの平行光束の径以上であり、円錐ミラー２１ａの小さい方の底面の径は、コリメータミラー１ｅからの平行光束の中空部分の径と略同じである。円錐ミラー２１ｂの底面の径も、その中空部分の径と略同じである。

円錐ミラー２１ａ，２１ｂは、大きい方の底面をコリメータミラー１ｅ側に向けた姿勢で、平行光束に対しこの順で同心円状に配置される。円錐ミラー２１ａ，２１ｂの光軸方向の位置関係は、光軸方向から見たときの両者の隙間が最小となるように設定される。
したがって、コリメータミラー１ｅからの平行光束は、円錐ミラー２１ａの反射面、円錐ミラー２１ｂの反射面で順に反射し、補正ミラー２２へ向かう。コリメータミラー１ｅからの平行光束は、図５（Ａ）に示すとおり中空状であるが、この補償用光学系２１を経由した後には、図５（Ｂ）で示すとおり非中空の平行光束（円柱状の平行光束）となる。つまり、補償用光学系２１は、コリメータミラー１ｅからの中空状の平行光束の中空部分を除去する働きをする。

ここで、円錐ミラー２１ａの反射面、及び円錐ミラー２１ｂの反射面の各々には、他の各反射面と同様、ＥＵＶ光を高い反射率で反射するための特性が付与されている。また、より高い反射率を得るため、補償用光学系２１は、斜入射型に構成されている。すなわち、補償用光学系２１における各円錐ミラー（２１ａ，２１ｂ）は、各円錐ミラー（２１ａ，２１ｂ）の反射面に対する光線の入射角θが、７５°より大きくかつ９０°未満となるように配置構成されており、本例では、補償用光学系２１に入射する光線の入射角θが７５°となるように補償用光学系２１が構成されている。ここで、入射角θとは、光線が入射する位置（入射面）の法線と入射光線との成す角を意味する。

因みに、ＥＵＶ光を導光する斜入射型の反射面の材料には、モリブデン、ルテニウム、珪化モリブデンなどを使用することができる。
また、ＥＵＶ光を導光する直入射型の反射面（ここでは、光線の入射角度が４５°よりも小さいミラーのタイプを「直入射型」という。）には、多層膜を使用することができる。その多層膜の単位構造には、モリブデンとシリコンの組み合わせ、モリブデンと炭素の組み合わせ、タングステンとシリコンの組み合わせ、プラチナと炭素の組み合わせなどが適している。

次に、補正ミラー２２の詳細を説明する。
図６は、補正ミラー２２を説明する図である。図６に示すように、補正ミラー２２は、１枚の斜入射型の平面ミラーであり、その反射面２２ａには、補償用光学系２１からの平行光束の光量ムラを抑えるための反射率分布が付けられている。
補償用光学系２１からの平行光束に、例えば、図６（Ａ）に示すような光量ムラがあったとき、補正ミラー２２の反射面２２ａには、図６（Ｂ）に示すような反射率分布が付けられる。

具体的に、反射面２２ａ上の座標Ａ１，Ａ２，Ａ３に入射する各光線の規格化光量が１，０．８，０．７であったとすると、座標Ａ１，Ａ２，Ａ３の規格化反射率は、０．７，０．８７５，１に設定される。このとき、座標Ａ１，Ａ２，Ａ３から射出する各光線の規格化光量は、０．７，０．７，０．７となり、同じ光量になる。
この反射面２２ａによれば、補正ミラー２２から射出する平行光束の光量ムラは、図６（Ｃ）に示すとおりに抑えられる。

なお、補正ミラー２２は斜入射型なので、その反射面２２ａの材料には、モリブデン、ルテニウム、珪化モリブデンなどを使用することができる。また、補正ミラー２２の基板には、反射面２２ａと同じ材料、或いは、銅やセラミックなど反射面２２ａの反射作用を妨げない各種材料を使用することができる。
また、反射面２２ａに対し反射率分布を付与するには、反射面２２ａの材料を局所的に変化させればよい。或いは、反射面２２ａの全面に同じ材料を使用した上で、面の平滑度を局所的に変化させてもよい。

因みに、面の平滑度を制御する手法には、（１）腐食性を持つ気体（補正ミラー２２の材料が銅ならば塩化水素など）で化学反応を生じさせる方法、（２）液体を高圧で噴射する（例えば、純水を窒素ガスで噴射させる）方法、（３）粒状固体物質で研磨する方法（サンドブラスト法など）、（４）プラズマＣＶＭなどがある。
以上、本投影露光装置においては、放電プラズマ光源１１ａと反射型インテグレータ３との間に補償用光学系２１が備えられる（図１参照）ので、反射型インテグレータ３を照明する平行光束の中空部分が補償される。また、放電プラズマ光源１１ａと反射型インテグレータ３との間に補正ミラー２２が備えられる（図１参照）ので、反射型インテグレータ３を照明する平行光束の光量ムラが抑えられる。

したがって、反射型インテグレータ３の分割数（単位ミラーの配置密度）を向上させなくとも、反射型マスク５の照明領域の照明ムラ（特に、その長手方向に残存していた照明ムラ（図３（ｄ）参照））が抑えられる。
なお、本投影露光装置では、光量ムラを抑えるために補正ミラー２２（図６参照）を用いたが、補正ミラー２２の代わりに反射型拡散板を使用してもよい。反射型拡散板を使用すれば、補正ミラーほどではないものの、光量ムラが目立たなくなるという効果が期待できる。また、その反射型拡散板に、光量ムラを抑えるための拡散度分布を付けてもよい。

また、補正ミラー２２の代わりに反射型回折光学素子を使用し、その反射型回折光学素子に、光量ムラを抑えるための回折効率分布を付けてもよい。
また、本投影露光装置では、補償用光学系２１と補正ミラー２２との間に光路折り曲げミラーＭが配置されているが、光路の折り曲げ方は、これに限定されることはなく、光路折り曲げミラーＭを省略したり、光路折り曲げミラーＭと補正ミラー２２とを入れ替えたりすることもできる。

［第２実施形態］
図７に基づき第２実施形態を説明する。ここでは、第１実施形態との相違点のみ説明する。相違点は、補償用光学系の形成箇所及び構成にある。形成箇所は、コレクターミラー１１ｂの内部である。
図７は、光軸を含む平面でコレクターミラー１１ｂを切断してできる断面図である。図７（Ａ）に示すとおり、補償用光学系２１は、コレクターミラー１１ｂの中空部分に設けられる。なお、コレクターミラー１１ｂの中空部分に軸を設ける場合は、その軸を中空状（筒状）に構成し、その軸の内部に補償用光学系２１を配置すればよい。

この補償用光学系２１は、２つの凹面ミラー２１ａ、凸面ミラー２１ｂを光線の入射順に配置した直入射型の反射集光光学系である。例えば、シュヴァルツシルド型の集光光学系である。
放電プラズマ光源１１ａからコレクターミラー１１ｂの中空部分に向かった光線ＬＡは、補償用光学系２１の凹面ミラー２１ａ、凸面ミラー２１ｂで順に反射した後、コレクターミラー１１ｂの集光点と同位置に集光する。

このとき、コリメータミラー１ｅからの平行光束の光量分布は、図７（Ｂ）に示すとおり、凹型の光量分布カーブＣ１と、凸型の光量分布カーブＣ２との和で表される。カーブＣ１は、コレクターミラー１１ｂの単体による光量分布カーブであり、カーブＣ２は、補償用光学系２１の単体による光量分布カーブである。
このように、本実施形態の補償用光学系２１によれば、ロスとなっていた光線ＬＡがコリメータミラー１ｅの側に適切に導光され、その光線によって平行光束の中空部分が補償される。

［第３実施形態］
図８、図９に基づき第３実施形態を説明する。ここでは、第１実施形態との相違点のみ説明する。相違点は、補正ミラーを直入射型にした点にある。その場合の光路配置は、例えば、図８に示すとおりになる。図８において符号２２’で示すのが、本実施形態の補正ミラーである。

図９は、補正ミラー２２’を説明する図である。図９に示すように、補正ミラー２２’は直入射型なので、その反射面２２ａ’の材料には、多層膜（モリブデンとシリコンの組み合わせ、モリブデンと炭素の組み合わせ、タングステンとシリコンの組み合わせ、プラチナと炭素の組み合わせなど）を使用することができる。また、補正ミラー２２’の基板には、銅やセラミックなど反射面２２ａ’の反射作用を妨げない各種材料を使用することができる。

このうち、反射面２２ａ’には、第１実施形態の補正ミラー２２の反射面２２ａと同様の反射率分布が付与される。
但し、直入射型である反射面２２ａ’に対し反射率分布を付与するには、図９（Ａ）に示すとおり、多層膜の層数を局所的に変化させればよい。層数が多いほど反射率が高くなり、層数が少ないほど反射率が低くなる。

なお、反射面２２ａ’に対し反射率分布を付与する方法としては、その他、図９（Ｂ）に示すとおり、多層膜の種類を局所的に変化させる方法もある。
或いは、反射面２２ａ’の多層膜の構造を一様化した上で、その表面にＥＵＶ光を一定の割合だけ吸収する薄膜を設け、その薄膜の厚さを局所的に変化させる方法もある。
その他、反射面２２ａ’の多層膜の構造を一様化した上で、補正ミラー２２’の基板の表面（多層膜との界面）の平滑度を局所的に変化させる方法もある。

なお、本実施形態の投影露光装置では、補正ミラー２２’を備えたが、補正ミラー２２’を備える代わりに、コリメータミラー１ｅの反射面に同様の反射率分布を付与してもよい。補正ミラー２２’の反射面２２ａ’が平面であるのに対し、コリメータミラー１ｅの反射面は曲面なので、反射率分布を付与するのに高度な技術が必要であるが、原理的には同じ効果が期待できる。

因みに、コリメータミラー１ｅが直入射型である場合には、その反射面の構造に、本実施形態の反射面２２ａ’と同じ構造を適用することができる。一方、コリメータミラー１ｅが斜入射型である場合には、その反射面の構造に、第１実施形態の反射面２２ａと同じ構造を適用することができる。
［第４実施形態］
図１０に基づき第４実施形態を説明する。ここでは、第１実施形態との相違点のみ説明する。相違点は、補正ミラー２２を省略し、その代わりに、反射型インテグレータ３の第１ミラー群３ａに工夫を施した点にある。

図１０は、本実施形態の第１ミラー群３ａを説明する図である。図１０に示すとおり、第１ミラー群３ａの反射面全体には、入射した平行光束の光量ムラを抑えるための反射率分布が付けられている。そのため、第１ミラー群３ａの各単位ミラー（図３（ｂ）参照）には、配置位置により個別の反射率分布が付けられる。
なお、第１ミラー群３ａは直入射型なので、各単位ミラーの反射面の構造には、第３実施形態の補正ミラー２２’の反射面２２ａ’と同じ構造を適用することができる。因みに、第１ミラー群３ａが斜入射型である場合には、第１実施形態の補正ミラー２２の反射面２２ａと同じ構造を適用することができる。

［第５実施形態］
図１１に基づき第５実施形態を説明する。ここでは、第４実施形態との相違点のみ説明する。相違点は、第１ミラー群３ａを複数個設けた点にある。
図１１に示すとおり、本実施形態の投影露光装置には、第１ミラー群３ａ−１，３ａ−２，３ａ−３，３ａ−４が用意されている。これら第１ミラー群３ａ−１，３ａ−２，３ａ−３，３ａ−４の間では、反射率分布が異なる。

第１ミラー群３ａ−１，３ａ−２，３ａ−３，３ａ−４は、切り替え機構（レボルバなど）３Ａよって支持されている。切り替え機構３Ａは、モータ３Ｂによって駆動され、平行光束中に配置される第１ミラー群３ａを、第１ミラー群３ａ−１，３ａ−２，３ａ−３，３ａ−４の間で切り替える。この切り替え機構３Ａによれば、第１ミラー群３ａの反射率分布を変更することができる。

ここで、投影露光装置では、照明装置の照明条件（σ値など）を変更したとき（不図示の可変絞りを駆動したときなど）に、第１ミラー群３ａを照明する平行光束の光量ムラが変化する可能性がある。しかし、本実施形態では、第１ミラー群３ａの反射率分布を変更することができるので、その光量ムラの変化に対処することができる。例えば、投影露光装置で発生しうる各種の光量ムラに対応して各種の第１ミラー群を用意しておけば、照明条件の変更によらず照明ムラ低減の効果を持続させることができる。

なお、図１１では、切り替え機構３Ａがレボルバであるかのごとく表したが、同様の切り替えができるのであれば、スライダーなど別の機構を採用してもよい。
［その他の実施形態］
なお、上述した実施形態の投影露光装置には、放電プラズマ光源が使用されたが、レーザプラズマ光源が使用されてもよい。但し、放電プラズマ光源を使用したときの方が、「同心円状のコレクターミラー」の必要性が高いので、本発明の適用の有用性が高い。

また、上述した実施形態の投影露光装置では、コリメータミラー１ｅ、反射型インテグレータ３、コンデンサミラー４、投影光学系６が直入射型になっているが、これらの一部又は全部は斜入射型（光線の入射角度が４５°以上）に構成されてもよい。
［第６実施形態］
図１２に基づき第６実施形態を説明する。本実施形態は、上述した各実施形態の何れかの投影露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施形態である。

図１２は、本製造方法のフローチャートである。
ステップＳ３０１において、１ロットのウエ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ロットのウエ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、上述した実施形態の何れかの投影露光装置を用いて、マスク上のパターンの像が、その１ロットのウエ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ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのウエハ上に残存したレジストパターンをマスクとしてエッチングを行う。これによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエ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パターンの形成等を行い、所定の処理を施すことによって、半導体デバイスが完成する。

上述した実施形態の何れかの投影露光装置によると、マスクの照明ムラが抑えられるので、マスクのパターンは高精度に露光転写される。したがって、高精度な半導体デバイスを製造することができる。
なお、本製造方法において、ウエハの代わりにプレート（ガラス基板）を用い、その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）を形成すれば、液晶表示素子を製造することができる。

［第７実施形態］
図１３に基づき第７実施形態を説明する。本実施形態は、上述した実施形態の何れかの投影露光装置を利用した液晶表示素子の製造方法の実施形態である。
図１３は、本製造方法のフローチャートである。
パターン形成工程（Ｓ４０１）では、上述した何れかの実施形態の投影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、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上に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て処理される。これによって基板上に所定のパターンが形成される。

続くカラーフィルター形成工程（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本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。
その後のセル組み立て工程（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、及びカラーフィルター形成工程（Ｓ４０２）にて得られたカラーフィルター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、基板とカラーフィルター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（Ｓ４０４）にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）に対し表示動作を行わせるための電気回路、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。
上述した実施形態の何れかの投影露光装置によると、マスクの照明ムラが抑えられるので、マスクのパターンは高精度に露光転写される。したがって、高精度な液晶表示素子を製造することができる。

第１実施形態の投影露光装置の概略構成図である。 コレクターミラー１１ｂの近傍におけるＥＵＶ光の振る舞いを説明する図である。 コレクターミラー１１ｂの構造に起因して生じる照明ムラを説明する図である。 補償用光学系２１の分解図である。 光軸を含む平面で補償用光学系２１を切断してできる断面図（及び光量ムラのグラフ）である。 補正ミラー２２を説明する図である。 光軸を含む平面で第２実施形態のコレクターミラー１１ｂを切断してできる断面図である。 第３実施形態の投影露光装置の概略構成図である。 第３実施形態の補正ミラー２２’を説明する図である。 第４実施形態の第１ミラー群３ａを説明する図である。 第５実施形態の第１ミラー群３ａを説明する図である。 第６実施形態の製造方法のフローチャートである。 第７実施形態の製造方法のフローチャートである。

符号の説明

１１ａ：放電プラズマ光源，１１ｂ：コレクターミラー，２１：補償用光学系，２２，２２’：補正ミラー，３：反射型インテグレータ，４：コンデンサミラー，５：反射型マスク，６：反射型投影光学系，７：ウエハ

Claims (14)

1. 光源からの光束中に配置されたコレクターミラーと、
   前記コレクターミラーを経由した光束中に二次光源生成用の複数の単位ミラーを並列配置してなるインテグレータと
   を備えた照明装置において、
   前記光源から前記インテグレータまでの光路の何れかに配置され、かつ前記インテグレータに入射する光束の中空部分を補償する補償手段と、前記光路の何れかに配置され、かつ前記光束の光量ムラを低減する補正手段と
   を備えたことを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記補償手段には、
   中空状の光束の中空部分を除去するアキシコン型の反射光学系が含まれる
   ことを特徴とする照明装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の照明装置において、
   前記補償手段には、
   前記光源から前記コレクターミラーの中空部分に向かう光束の少なくとも１部を前記コレクターミラーの集光位置と同位置に集光する反射集光光学系が含まれる
   ことを特徴とする照明装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の照明装置において、
   前記補正手段には、
   前記光量ムラを低減するための反射率分布を有した補正ミラーが含まれる
   ことを特徴とする照明装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の照明装置において、
   前記補正手段には、
   反射型の拡散板が含まれる
   ことを特徴とする照明装置。
6. 請求項５に記載の照明装置において、
   前記拡散板は、
   前記光量ムラを低減するための拡散度分布を有する
   ことを特徴とする照明装置。
7. 請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の照明装置において、
   前記補正手段には、
   前記光量ムラを低減するための回折効率分布を有した反射型回折光学素子が含まれる
   ことを特徴とする照明装置。
8. 請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の照明装置において、
   前記補正手段の少なくとも１部は、
   前記光量ムラを低減するための反射率分布を有した前記インテグレータである
   ことを特徴とする照明装置。
9. 光源からの光束中に配置されたコレクターミラーと、
   前記コレクターミラーを経由した光束中に二次光源生成用の複数の単位ミラーを並列配置してなるインテグレータと
   を備えた照明装置において、
   前記インテグレータに入射する光束の中空部分を除去する除去手段を、前記光源から前記インテグレータまでの光路中に配置し、
   前記除去手段は、アキシコン型の反射光学系を含み、
   前記アキシコン型の反射光学系の反射面に入射する光の入射角をθとし、
   ７０°＜θ＜９０°
   の条件を満足することを特徴とする照明装置。
10. 請求項１〜請求項９の何れか一項に記載の照明装置において、
    前記コレクタミラーは、同心円状に配置された集光用の複数ミラーを含む
    ことを特徴とする照明装置。
11. 請求項１０に記載の照明装置において、
    前記コレクターミラーにおいて同心円状に配置される前記複数のミラーは、回転二次曲面ミラーでそれぞれ構成される
    ことを特徴とする照明装置。
12. 請求項１〜請求項１１の何れか一項に記載の照明装置において、
    前記光源は、
    ５０ｎｍ以下の波長の光を発光する
    ことを特徴とする照明装置。
13. 光源からの光束でマスクを照明する請求項１〜請求項１２の何れか一項に記載の照明装置と、
    前記マスクのパターンを感光性基板上に投影する投影光学系と
    を備えたことを特徴とする投影露光装置。
14. 請求項１３に記載の投影露光装置を用い前記マスクのパターンで前記感光性基板を露光する工程を含む
    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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