JP2007287885A - 照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 テレセントリシティの良好な光束で像が形成されるように投影光学系の物体面を照明することのできる照明光学装置。
【解決手段】 本発明では、照明光学装置の光軸（ＡＸｉ）が、物体面（Ｍ）での照明領域の中心を通ると共に、投影光学系（ＰＬ）の光軸（ＡＸｐ）から位置ずれするように位置決めされている。光源（１）と物体面との間の光路中に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータ（１１）と、オプティカルインテグレータにより波面分割された各光束を物体面と光学的に共役な共役面での照明領域へ重畳的に導くための導光光学系（１２）と、光源とオプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されて、光軸（ＡＸｉ）に対する主光線の傾きを調整するために所定の軸線廻りに回動可能で光路を折り曲げる偏向部材（１０）とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子などのデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置に好適な照明光学装置に関するものである。

半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフィ工程において、マスク（またはレチクル）のパターン像を、投影光学系を介して、感光性基板（フォトレジストが塗布されたウェハ、ガラスプレート等）上に投影露光する露光装置が使用されている。露光装置では、半導体素子等の集積度が向上するにつれて、投影光学系に要求される解像力（解像度）が益々高まっている。

投影光学系の解像力に対する要求を満足するには、照明光（露光光）の波長を短くするとともに、投影光学系の像側開口数を大きくする必要がある。一般に、像側開口数の大きな投影光学系では、ペッツバール条件を成立させて像の平坦性を得るという観点から反射屈折光学系の採用が望ましく、あらゆる微細パターンへの対応力の観点から有効視野が光軸を含まない軸外視野型の反射屈折光学系の採用が望ましい（たとえば特許文献１）。

特開２００３−３０７６７９号公報

反射屈折型に限定されることなく軸外視野型の投影光学系では、有効視野や有効結像領域の中心と光学系の光軸とが所定の距離を隔てているため、主光線の光軸に対する傾きが有効視野や有効結像領域の中心に関して回転非対称な分布になり易く、いわゆる非対称テレセンエラー（非対称なテレセントリシティの誤差）が発生し易い。露光装置の場合、露光領域（投影光学系の有効結像領域）において非対称テレセンエラーが発生していると、平坦性の良好でない感光性基板上に形成される像が非対称になり易く、パターンの重ね精度が低下し易い。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、テレセントリシティの良好な光束で像が形成されるように投影光学系の物体面を照明することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、テレセントリシティの良好な光束で像が形成されるように照明光学装置により物体面が照明される投影光学系を介して、微細なパターンを忠実に且つ高精度に投影露光することのできる露光装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源からの光に基づいて投影光学系の物体面を照明する照明光学装置において、
前記照明光学装置の光軸は、前記物体面での照明領域の中心を通ると共に、前記投影光学系の光軸から位置ずれするように位置決めされ、
前記光源と前記物体面との間の光路中に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータにより波面分割された各光束を、前記物体面または前記物体面と光学的に共役な共役面での照明領域へ重畳的に導くための導光光学系と、
前記光源と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されて、前記物体面での前記照明光学装置の光軸に対する主光線の傾きを調整するために所定の軸線廻りに回動可能で光路を折り曲げる偏向部材とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。

本発明の第２形態では、光源からの光に基づいて投影光学系の物体面を照明する照明光学装置において、
前記照明光学装置の光軸は、前記物体面での照明領域の中心を通ると共に、前記投影光学系の光軸から位置ずれするように位置決めされ、
前記照明領域の中心に対して回転対称な主光線の傾きを付与する第１補正手段と、
前記照明領域の中心に対して回転非対称な主光線の傾きを付与する第２補正手段とを有し、
前記第１補正手段および前記第２補正手段によって、前記投影光学系にて発生する前記物体面での前記照明光学装置の光軸に対する主光線の傾きの悪化を補正することを特徴とする照明光学装置を提供する。

本発明の第３形態では、第１形態または第２形態の照明光学装置を備え、該照明光学装置により照明された所定のパターンを、前記投影光学系を介して感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第４形態では、第３形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程を経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デバイス製造方法を提供する。

本発明の照明光学装置では、光源とオプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されて光路を折り曲げる偏向部材を所定の軸線廻りに回転させることにより、投影光学系の物体面での主光線の傾きを調整し、テレセントリシティの良好な光束で像が形成されるように、投影光学系の物体面を照明する。したがって、本発明の露光装置では、テレセントリシティの良好な光束で像が形成されるように照明光学装置により物体面が照明される投影光学系を介して、微細なパターンを忠実に且つ高精度に投影露光することができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。

図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光（照明光）を供給する光源１を備えている。光源１として、たとえば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源１から射出されたほぼ平行な光束は、整形光学系２、光路折曲げ反射鏡３、ＰＳ強度補正用の平行平面板４、および回折光学素子５を介して、アフォーカルレンズ６に入射する。ＰＳ強度補正用の平行平面板４の構成および作用については後述する。

整形光学系２は、光源１からのほぼ平行な光束を所定の矩形状の断面を有するほぼ平行な光束に変換して回折光学素子５へ導く機能を有する。アフォーカルレンズ６は、その前側焦点位置と回折光学素子５の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面７の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系（無焦点光学系）である。回折光学素子５は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に輪帯状（または複数極状、円形状など）の光強度分布を形成する機能を有する。

したがって、回折光学素子５に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ６の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ６から射出される。アフォーカルレンズ６の前側レンズ群６ａと後側レンズ群６ｂとの間の光路中においてその瞳位置またはその近傍には、円錐アキシコン系８が配置されている。円錐アキシコン系８の構成および作用については後述する。アフォーカルレンズ６を介した光束は、ズームレンズ９、およびテレセン調整用の光路折曲げ反射鏡１０を介して、マイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）１１に入射する。テレセン調整用の光路折曲げ反射鏡１０の構成および作用については後述する。

マイクロフライアイレンズ１１は、例えば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であって、フライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。所定面７の位置はズームレンズ９の前側焦点位置の近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ１１の入射面はズームレンズ９の後側焦点位置の近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ９は、所定面７とマイクロフライアイレンズ１１の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ６の瞳面とマイクロフライアイレンズ１１の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。したがって、マイクロフライアイレンズ１１の入射面上には、アフォーカルレンズ６の瞳面と同様に、たとえば光軸ＡＸｉを中心とした輪帯状の照野が形成される。

この輪帯状の照野の全体形状は、後述するようにズームレンズ９の焦点距離に依存して相似的に変化する。マイクロフライアイレンズ１１を構成する各微小レンズは、マスクＭ上において形成すべき照野の形状（ひいてはウェハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状の断面を有する。マイクロフライアイレンズ１１に入射した光束は多数の微小レンズにより波面分割され、その後側焦点面またはその近傍（ひいては照明瞳面）には、入射光束によって形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸ＡＸｉを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源が形成される。

マイクロフライアイレンズ１１の後側焦点面またはその近傍に形成された二次光源からの光束は、コンデンサー光学系１２を介した後、マスクブラインド１３を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド１３には、マイクロフライアイレンズ１１を構成する各微小レンズの形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。マスクブラインド１３の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、４つのレンズ群１４ａ〜１４ｄにより構成された結像光学系１４の集光作用を受けた後、マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭを重畳的に照明する。

マスクＭには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状（スリット状）のパターン領域が照明される。マスクＭを透過した光束は、軸外視野型で反射屈折型の投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）Ｗ上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、マスクＭ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷ上ではＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域にパターン像が形成される。こうして、マスクＭとウェハＷとをＹ方向に沿って同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には静止露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有するショット領域に対してマスクパターンが走査露光される。

円錐アキシコン系８は、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側に凹円錐状の屈折面を向けた第１プリズム部材８ａと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸円錐状の屈折面を向けた第２プリズム部材８ｂとから構成されている。そして、第１プリズム部材８ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材８ｂの凸円錐状の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。また、第１プリズム部材８ａおよび第２プリズム部材８ｂのうち少なくとも一方の部材が光軸ＡＸｉに沿って移動可能に構成され、第１プリズム部材８ａと第２プリズム部材８ｂとの間隔が可変に構成されている。

ここで、第１プリズム部材８ａと第２プリズム部材８ｂとが互いに当接している状態では、円錐アキシコン系８は平行平面板として機能し、形成される輪帯状の二次光源に及ぼす影響はない。しかしながら、第１プリズム部材８ａと第２プリズム部材８ｂとを離間させると、輪帯状の二次光源の幅（輪帯状の二次光源の外径と内径との差の１／２）を一定に保ちつつ、輪帯状の二次光源の外径（内径）が変化する。すなわち、輪帯状の二次光源の輪帯比（内径／外径）および大きさ（外径）が変化する。

ズームレンズ９は、輪帯状の二次光源の全体形状を相似的に拡大または縮小する機能を有する。たとえば、ズームレンズ９の焦点距離を最小値から所定の値へ拡大させることにより、輪帯状の二次光源の全体形状が相似的に拡大される。換言すると、ズームレンズ９の作用により、輪帯状の二次光源の輪帯比が変化することなく、その幅および大きさ（外径）がともに変化する。このように、円錐アキシコン系８およびズームレンズ９の作用により、輪帯状の二次光源の輪帯比と大きさ（外径）とを制御することができる。

本実施形態の露光装置には、ウェハＷを保持するためのウェハステージＷＳに、ウェハＷに入射する照明光（露光光）の偏光状態を測定するための偏光状態測定部１６が設けられている。偏光状態測定部１６は、回転移相子法に基づいて、ウェハＷへの照明光に関する４つのストークスパラメーター（Ｓ₀，Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃）を測定する。偏光状態測定部１６の測定結果は、制御部２０に供給される。偏光状態測定部１６の詳細な構成および作用については、特開２００５−５５２１号公報に開示されている。

図２は、本実施形態における投影光学系のレンズ構成を示す図である。図２を参照すると、本実施形態の投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンの第１中間像を形成する屈折型の第１結像系Ｇ１と、第１中間像からの光に基づいてマスクパターンの第２中間像（第１中間像の像）を形成する反射屈折型の第２結像系Ｇ２と、第２中間像からの光に基づいてウェハＷ上にマスクパターンの最終縮小像を形成する屈折型の第３結像系Ｇ３とを備えている。

第１結像系Ｇ１と第２結像系Ｇ２との間の光路中には、光路折曲げ反射鏡Ｍ１が配置され、第２結像系Ｇ２と第３結像系Ｇ３との間の光路中には光路折曲げ反射鏡Ｍ２が配置されている。第１結像系Ｇ１は１０枚のレンズＬ１１〜Ｌ１１０により構成され、第２結像系Ｇ２は２枚のレンズＬ２１，Ｌ２２と凹面反射鏡ＣＭとにより構成され、第３結像系Ｇ３は１３枚のレンズＬ３１〜Ｌ３１３により構成されている。

図３は、本実施形態においてマスク上に形成される矩形状の照明領域と照明光学装置の光軸と投影光学系の光軸との位置関係を示す図である。本実施形態において照明光学装置（１〜１５）によりマスクＭ上に形成される矩形状の照明領域（投影光学系ＰＬの有効視野に対応）ＩＲは、図３に示すように、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸｐから＋Ｙ方向に所定距離だけ離れてＸ方向に沿って細長く延びている。そして、照明光学装置（１〜１５）の照明光軸ＡＸｉは、矩形状の照明領域ＩＲの中心を通るように設定されている。したがって、図示を省略したが、矩形状の照明領域ＩＲに対応して、ウェハＷ上では、投影光学系の投影光軸ＡＸｐから−Ｙ方向に所定距離だけ離れてＸ方向に沿って細長く延びる矩形状の静止露光領域（投影光学系ＰＬの有効結像領域に対応）が形成される。

図４は、本実施形態における投影光学系のテレセントリシティの誤差を模式的に示す図である。図４では、投影光学系ＰＬの像面（ウェハＷの露光面）に垂直入射する各主光線が物体面（マスクＭのパターン面）において照明領域ＩＲの範囲内を通過する位置と、投影光学系ＰＬの物体面から所定距離だけウェハ側において物体面と平行に設定された所定平行面を通過する当該主光線の位置とを結ぶ線分が、そのＸ方向成分に対応する線分およびＹ方向成分に対応する線分とともに示されている。なお、上述の表記は、以下の対応する図５および図６においても同様である。

投影光学系ＰＬにテレセンエラー（テレセントリシティの誤差）が全くない場合、物体面の法線に対する主光線の傾きすなわち投影光軸ＡＸｐや照明光軸ＡＸｉに対する主光線の傾きが全くなく、図４にはマトリックス状に点だけが現われることになる。しかしながら、実際には、図４に示すように、照明領域ＩＲを通過する各主光線は、図中右上端の位置（照明光軸ＡＸｉを原点としてＸ＝−１００％，Ｙ＝＋１００％の座標位置）および右下端の位置（照明光軸ＡＸｉを原点としてＸ＝＋１００％，Ｙ＝＋１００％の座標位置）を除き、光軸ＡＸｐ，ＡＸｉに対して傾いており、テレセンエラーが発生している。

ここで、投影光学系ＰＬの物体面におけるテレセンエラーの分布は、照明光軸ＡＸｉを原点とするＹ軸に関して対称であるが、照明光軸ＡＸｉを原点とするＸ軸に関して非対称であり、ひいては照明光軸ＡＸｉに関して回転非対称である。このように、本実施形態の投影光学系ＰＬは、軸外視野型の光学系であり、照明領域ＩＲの中心と投影光軸ＡＸｐとが所定の距離を隔てているため、投影光軸ＡＸｐに関して回転非対称なテレセンエラーが発生し易い。

図５は、本実施形態におけるテレセントリシティの誤差の補償作用を模式的に示す図である。また、図６は、本実施形態において投影光学系のテレセントリシティの誤差が補償された結果を模式的に示す図である。本実施形態では、投影光学系ＰＬのテレセンエラーを補償するために、図５（ａ）に示すように、照明領域ＩＲにおいて照明光軸ＡＸｉに関して回転対称な主光線の傾き分布を発生させる特性を、コンデンサー光学系１２に付与している。

同様に、投影光学系ＰＬのテレセンエラーを補償するために、図５（ｃ）に示すように、照明領域ＩＲにおいて照明光軸ＡＸｉに関して回転対称な主光線の傾き分布を発生させる特性を、結像光学系１４に付与している。さらに、本実施形態では、投影光学系ＰＬのテレセンエラーを補償するために、光路折曲げ反射鏡１０を所定の軸線廻りに所定の角度だけ回転させることにより、図５（ｂ）に示すように、照明領域ＩＲにおいて照明光軸ＡＸｉに関して回転非対称な主光線の傾き分布、具体的にはＹ方向に沿って一方向に傾斜する主光線の傾斜分布を発生させている。

具体的に、テレセン調整用の光路折曲げ反射鏡１０は、光源１とマイクロフライアイレンズ１１との間の光路中に配置され、Ｘ方向に延びる回転軸線（不図示）廻りに回動可能に構成されている。光路折曲げ反射鏡１０の回転軸線廻りの回転は、例えば制御部２０からの指令に基づいて行われる。こうして、本実施形態では、図６に示すように、投影光学系ＰＬのテレセンエラーが、コンデンサー光学系１２、結像光学系１４および光路折曲げ反射鏡１０の協働作用により良好に補償されている。

すなわち、本実施形態では、照明領域ＩＲの中心に対して回転対称な主光線の傾きを付与する第１補正手段としてのコンデンサー光学系１２および結像光学系１４と、照明領域ＩＲの中心に対して回転非対称な主光線の傾きを付与する第２補正手段としての光路折曲げ反射鏡１０とによって、投影光学系ＰＬの物体面での照明光軸ＡＸｉに対する主光線の傾きを調整することができる。その結果、投影光学系ＰＬのテレセンエラーを良好に補償すること、すなわち投影光学系ＰＬにて発生する物体面での照明光軸ＡＸｉに対する主光線の傾きの悪化を補正することができる。

以上のように、本実施形態の照明光学装置（１〜１５）では、テレセントリシティの良好な光束で像が形成されるように、投影光学系ＰＬの物体面を照明することができる。したがって、本実施形態の露光装置では、照明光学装置（１〜１５）により物体面が照明される投影光学系ＰＬを介して、テレセントリシティの良好な光束で像が形成され、微細なパターンを忠実に且つ高精度に投影露光することができる。

上述の実施形態において、コンデンサー光学系１２は、オプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ１１により波面分割された各光束を、投影光学系ＰＬの物体面と光学的に共役な位置に配置されたマスクブラインド１３での照野（照明領域）へ重畳的に導く導光光学系として機能しているが、この導光光学系１２をｆsinθ光学系として構成することが好ましい。この場合、テレセン調整用の光路折曲げ反射鏡１０を所定の軸線廻りに回転させても、マスクブラインド１３への入射光線の角度が変化するだけで、マスクブラインド１３での照明領域（ひいてはマスクＭでの照明領域）が移動することなく、投影光学系ＰＬのテレセンエラーだけを補償することができる。

また、上述の実施形態では、軸外視野型で反射屈折型の投影光学系ＰＬに対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、他の一般的な投影光学系の物体面を照明する照明光学装置に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、光路折曲げ反射鏡１０を所定の軸線廻りに回転させて投影光学系ＰＬのテレセンエラーを補償しているが、この光路折曲げ反射鏡１０に代えて、あるいは光路折曲げ反射鏡１０に加えて、光路を折り曲げる他の適当な偏向部材を用いることができる。また、上述の実施形態では、マイクロフライアイレンズ１１により波面分割された各光束が、コンデンサー光学系１２を介してマスクブラインド１３を重畳的に照明しているが、これに限定されることなく、マスクブラインド１３および結像光学系１４の配置を省略し、コンデンサー光学系１２を介してマスクＭを重畳的に直接照明することもできる。

ところで、上述の実施形態では、光路中に配置された反射面のＰＳ反射率差（Ｐ偏光成分に対する反射率とＳ偏光成分に対する反射率との差）に起因して、ウェハＷに達するＰ偏光成分の光強度とＳ偏光成分の光強度との差、すなわちＰＳ強度差が発生し易い。特に、光路を４５度折り曲げる反射鏡３，１０，１５，Ｍ１，Ｍ２では、ＰＳ反射率差が比較的大きくなる傾向がある。ウェハＷに達する光に比較的大きなＰＳ強度差が発生すると、縦方向と横方向とで線幅の異なるパターンがウェハＷ上に転写されることになる。

本実施形態では、たとえば光路折曲げ反射鏡３，１０，１５，Ｍ１，Ｍ２などのＰＳ反射率差を補償するためのＰＳ強度補正用部材として、光路折曲げ反射鏡３と回折光学素子５との間の平行光路中に、Ｘ方向に延びる回転軸線（不図示）廻りに回動可能に構成された平行平面板４を配置している。ＰＳ強度補正用の平行平面板４は、光路折曲げ反射鏡におけるＰＳ反射率差を補償するための所要のＰＳ透過率差（Ｐ偏光成分に対する透過率とＳ偏光成分に対する透過率との差）が得られるように、例えば制御部２０からの指令に基づいて、回転軸線廻りに所定の角度だけ回転駆動される。

こうして、光軸ＡＸｉに対して傾斜した平行平面板４に対する光線の入射角と、平行平面板４の表面に施された薄膜の膜特性とに応じたＰＳ透過率差により、ウェハＷに達する光のＰＳ強度差が補正（調整）される。あるいは、光軸ＡＸｉに対して傾斜した平行平面板４に対する光線の入射角と、薄膜が施されていない平行平面板４のフレネル係数とに応じたＰＳ透過率差により、ウェハＷに達する光のＰＳ強度差が補正される。具体的には、例えばマスクＭ（ひいてはウェハＷ）を非偏光状態で照明し、偏光状態測定部１６の測定結果を参照しつつ、ウェハＷに達する光のストークスパラメーターＳ₁が０に近づくように、ＰＳ強度補正用の平行平面板４を光軸ＡＸｉに対して傾斜（チルト）させることにより、ウェハＷに達する光のＰＳ強度差を随時補正することができる。

なお、上述のＰＳ強度差の補正に関する説明では、反射鏡３，１０，１５，Ｍ１，Ｍ２が、いずれもＹＺ平面において光路を折り曲げるように配置されているので、Ｘ方向に延びる回転軸線廻りに平行平面板４を傾斜（チルト）させることにより、ウェハＷに達する光のＰＳ強度差を補正している。一般に、例えばＹＺ平面において光路を折り曲げる反射鏡とＸＺ平面において光路を折り曲げる反射鏡とが混在する場合には、Ｘ方向とＹ方向との合成方向に延びる回転軸線廻りに平行平面板を傾斜させることにより、ウェハＷに達する光のＰＳ強度差を補正することができる。あるいは、Ｘ方向に延びる回転軸線廻りに１つの平行平面板を傾斜させるとともに、Ｙ方向に延びる回転軸線廻りに別の平行平面板を傾斜させることにより、ウェハＷに達する光のＰＳ強度差を補正することができる。

また、上述の実施形態では、比較的多くの駆動部分を含むマスクブラインド１３の光軸ＡＸｉ方向に沿った位置が、経時的に変動することがある。この場合、たとえば結像光学系１４中の第１レンズ群１４ａを光軸ＡＸｉ方向に移動させて、マスクブラインド１３とマスクＭ（ひいてはウェハＷ）との間の光学的な共役関係を維持することができる。結像光学系１４中の第１レンズ群１４ａの光軸ＡＸｉ方向に沿った移動は、例えば制御部２０からの指令に基づいて行われる。

上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、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に露光する（露光工程）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、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としての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７のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図７のステップ３０１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３０２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３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその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３０４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３０５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３０１〜ステップ３０５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、本実施形態の露光装置では、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８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８において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の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ー形成工程４０２へ移行する。

次に、カラーフィルター形成工程４０２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されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１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ー形成工程４０２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４０３では、例えば、パターン形成工程４０１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ー形成工程４０２にて得られた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４０４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きる。

なお、上述の実施形態の露光装置では、ＡｒＦエキシマレーザ光源やＫｒＦエキシマレーザ光源を用いているが、これに限定されることなく、たとえばＦ₂ レーザ光源のような他の適当な光源を用いることもできる。また、上述の実施形態では、露光装置に搭載された投影光学系の物体面を照明する照明光学装置に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、投影光学系の物体面を照明する一般的な照明光学装置に対して本発明を適用することができる。

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 本実施形態における投影光学系のレンズ構成を示す図である 本実施形態においてマスク上に形成される矩形状の照明領域と照明光学装置の光軸と投影光学系の光軸との位置関係を示す図である。 本実施形態における投影光学系のテレセントリシティの誤差を模式的に示す図である。 本実施形態におけるテレセントリシティの誤差の補償作用を模式的に示す図である。 本実施形態において投影光学系のテレセントリシティの誤差が補償された結果を模式的に示す図である。 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フローチャートである。 マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。

符号の説明

１ 光源
２ 整形光学系
３，１５，Ｍ１，Ｍ２ 光路折曲げ反射鏡
４ ＰＳ強度補正用の平行平面板
５ 回折光学素子
６ アフォーカルレンズ
８ 円錐アキシコン系
９ ズームレンズ
１０ テレセン調整用の光路折曲げ反射鏡
１１ マイクロフライアイレンズ
１２ コンデンサー光学系
１３ マスクブラインド
１４ 結像光学系
１６ 偏光状態測定部
２０ 制御部
Ｍ マスク
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ

Claims (8)

1. 光源からの光に基づいて投影光学系の物体面を照明する照明光学装置において、
   前記照明光学装置の光軸は、前記物体面での照明領域の中心を通ると共に、前記投影光学系の光軸から位置ずれするように位置決めされ、
   前記光源と前記物体面との間の光路中に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータと、
   前記オプティカルインテグレータにより波面分割された各光束を、前記物体面または前記物体面と光学的に共役な共役面での照明領域へ重畳的に導くための導光光学系と、
   前記光源と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されて、前記物体面での前記照明光学装置の光軸に対する主光線の傾きを調整するために所定の軸線廻りに回動可能で光路を折り曲げる偏向部材とを備えていることを特徴とする照明光学装置。
2. 光源からの光に基づいて投影光学系の物体面を照明する照明光学装置において、
   前記照明光学装置の光軸は、前記物体面での照明領域の中心を通ると共に、前記投影光学系の光軸から位置ずれするように位置決めされ、
   前記照明領域の中心に対して回転対称な主光線の傾きを付与する第１補正手段と、
   前記照明領域の中心に対して回転非対称な主光線の傾きを付与する第２補正手段とを有し、
   前記第１補正手段および前記第２補正手段によって、前記投影光学系にて発生する前記物体面での前記照明光学装置の光軸に対する主光線の傾きの悪化を補正することを特徴とする照明光学装置。
3. 前記光源と前記物体面との間の光路中に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータをさらに備え、
   前記第１補正手段は、前記オプティカルインテグレータにより波面分割された各光束を前記物体面または前記物体面と光学的に共役な共役面での照明領域へ重畳的に導くための導光光学系を有し、
   前記第２補正手段は、前記光源と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されて、前記物体面での前記照明光学装置の光軸に対する主光線の傾きを調整するために所定の軸線廻りに回動可能で光路を折り曲げる偏向部材を有することを特徴とする請求項２に記載の照明光学装置。
4. 前記導光光学系は、ｆsinθ光学系であることを特徴とする請求項１または３に記載の照明光学装置。
5. 前記共役面またはその近傍に配置された視野絞りと、該視野絞りと前記物体面との間の光路中に配置された結像光学系とをさらに備えていることを特徴とする請求項１，３または４に記載の照明光学装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明光学装置を備え、該照明光学装置により照明された所定のパターンを、前記投影光学系を介して感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
7. 前記投影光学系は、反射屈折光学系であることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 請求項６または７に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
   前記露光工程を経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デバイス製造方法。

Images