JP4867712B2 - 露光装置、デバイス製造方法、及び露光方法 - Google Patents

Description

本発明は、極端紫外線（ＥＵＶ）等で使用されマスクのパターン像を基板上に形成する露光装置、並びに、これを用いた露光方法及びデバイス製造方法に関する。

近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって達成される光学系の解像度を向上させるために、従来の紫外線に代えてこれより短い波長（例えば１１〜１４ｎｍ）となる極端紫外線を用いた露光技術が開発されている。これにより約５〜７０ｎｍのパターンサイズの露光が可能になるものと期待されている（例えば、特許文献１参照）。
米国特許公開２００３−２２２２２５号公報

上記のような露光装置では、露光開始時に光学系が熱的に定常状態となってその光学性能が安定していることが望ましい。このため、露光の開始前にプリヒートを行うことが考えられる。しかしながら、露光装置は、光源から極端紫外線だけでなく、露光に不要な非露光光として、紫外線、可視光、赤外光も放出する。これら非露光光のうち、特に可視光、赤外光は、光学系の多層膜光学素子で反射されてウェハステージや感応基板まで到達し、ウェハステージや感応基板が黒色でない限り反射される。ここで、非露光光のウェハステージと感応基板での反射率に大きな差がある場合、プリヒートから本番の露光に切り替える際に投影光学系に熱的変動が生じ、露光精度に悪影響が出る。

そこで、本発明は、露光前に投影光学系を露光時に近い熱的状態にすることができる露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、露光装置は、（ａ）極端紫外線を含む所定波長域の光源光を発生する光源装置と、（ｂ）光源装置からの極端紫外線を露光光として転写用のマスクを照明する照明光学系と、（ｃ）マスクのパターン像を感応基板上に形成するための投影光学系と、（ｄ）投影光学系を構成する最終光学素子よりも光路上の下流側に退避可能に配置され、照明光学系及び投影光学系を経た光源光に含まれる非露光光を反射する反射率調整部材とを備える。

上記露光装置では、投影光学系の下流側に設けた反射率調整部材によって非露光光を反射させることができるので、投影光学系を順方向に通過する光のみならず、非露光光の戻り光によって投影光学系をプリヒートすることができる。つまり、感応基板が非露光光を反射するものである場合において、投影光学系をその露光時の熱的状態と略同じ状態にすることができる。これにより、露光時における投影光学系の熱的変動が抑制され、高精度な露光を行うことが可能となる。

また、露光方法は、露光光によって転写用のマスクを照明する照明光学系と、マスクのパターン像を感応基板上に形成する投影光学系とを用いた露光方法であって、投影光学系の上流側に逆行する非露光光によって、投影光学系をプリヒートする工程と、プリヒートの工程後に、パターン像を感応基板上に形成することによって露光を行う工程と、を備える。

上記露光方法では、プリヒートに際して、投影光学系が非露光光の戻り光によってプリヒートされるので、順方向に通過する光によるプリヒートと組み合わせることにより、投影光学系をその露光時の熱的状態と同じ状態にすることができる。したがって、高精度な露光を行うことが可能となる。

また、デバイス製造方法は、その製造工程において、上記露光装置を用いることによって、高性能なデバイスを製造することができる。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る露光装置の構成を説明するための図である。この露光装置１０は、光学系として、極端紫外線（波長１１〜１４ｎｍ）を発生する光源装置５０と、極端紫外線の露光光を含む光源光によってマスク（レチクル）ＭＡを照明する照明光学系６０と、マスクＭＡのパターン像をウェハＷＡに転写する投影光学系７０と、照明光学系６０及び投影光学系７０を経た光源光に含まれる非露光光を反射する反射率調整部材９０とを備える。また、機械機構として、マスクＭＡを支持するマスクステージ８１と、ウェハＷＡと反射率調整部材９０とを支持するウェハステージ８２と、ウェハステージ８２の動作を制御するウェハステージ制御部９２とを備える。さらに、露光装置１０は、マスクステージ８１、ウェハステージ８２、ウェハステージ制御部９２等を総括して動作の制御を行う制御装置１００を備える。ここで、ウェハＷＡは、感応基板を具体化したものであり、適当な処理が施された半導体基板上にレジスト等の表面感応層を表面コートすることによって得られる。

光源装置５０は、プラズマ励起用のレーザ光を発生するレーザ光源５１と、ターゲット材料であるキセノン等のガスを供給するチューブ５２と、チューブ５２先端のターゲットから発生した光を集めるコンデンサ５３と、発光後のガスを吸引して外部に排気するダクト５４とを備える。チューブ５２の先端から射出されるキセノンに対しレーザ光源５１からのレーザ光を集光させることにより、この部分のターゲット材料がプラズマ化して極端紫外線を発生する。コンデンサ５３は、チューブ５２の先端Ｓで発生した極端紫外線を集光する。コンデンサ５３を経た極端紫外線は、収束されつつ筐体ＳＣ外に射出し、照明光学系６０のコリメータミラー６１に入射する。なお、以上のようなレーザプラズマタイプの光源装置５０からの光源光に替えて、放電プラズマ光源、シンクロトロン放射光源からの放射光等を使用することができる。

照明光学系６０は、光源光を平行化するコリメータミラー６１、反射型のオプティカルインテグレータ６２ａ、６２ｂ、コンデンサ光学系６３ａ、６３ｂ、ミラー６４等により構成される。光源装置５０からの光源光を、コリメータミラー６１で平行化し、オプティカルインテグレータ６２ａ、６２ｂによって照明光として均一化しつつコンデンサ光学系６３ａ、６３ｂによって集光し、折曲ミラー６４及びスリットＳＬを介してマスクＭＡ上の所定領域（例えば、帯状領域）に入射させる。これにより、マスクＭＡ上の所定領域を適当な波長の極端紫外線によって均一に照明することができる。

なお、極端紫外線の波長域で十分な透過率を有する物質は存在せず、マスクＭＡには透過型のマスクではなく、反射型のマスクが使用されている。

投影光学系７０は、多数のミラー７１、７２、７３、７４、７５、７６で構成される縮小投影系であり、これらのミラー７１、７２、７３、７４、７５、７６は、鏡筒７０ａ中に支持されている。マスクＭＡ上に形成されたパターン像である回路パターンは、投影光学系７０によってレジストが塗布されたウェハＷＡ上に結像してこのレジストに転写される。この場合、回路パターンが一度に投影される領域は、直線状又は円弧状のスリット領域であり、マスクＭＡとウェハＷＡとを同期して移動させる走査露光によって、例えばマスクＭＡ上に形成された矩形領域の回路パターンをウェハＷＡ上の矩形領域に無駄なく転写することができる。

なお、本実施形態の光学系を構成するミラー５３、６１、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ、７１、７２、７３、７４、７５、７６、及びマスクＭＡは、下地となる例えば石英ガラス製の基板上に反射膜を形成したものである。反射膜は、真空に対する屈折率が異なる２種類以上の物質からなる薄膜層を基板上に例えば交互に積層することによって形成した数層から数百層の多層膜である。この多層膜を構成する２種類以上の薄膜層として、例えばＭｏ層及びＳｉ層を用いることができる。

反射率調整部材９０は、ウェハステージ８２上にウェハＷＡから離して載置可能になっており、投影光学系７０を経た露光光及び非露光光が照射される。非露光光のうち、特に可視光や赤外光は、照明光学系６０及び投影光学系７０を構成する多層膜反射型の光学素子によって吸収されにくく、反射されやすい。そのため、可視光や赤外光の一部は、これらの光学素子の反射を経て反射率調整部材９０やウェハＷＡへ到達する。したがって、プリヒート時において、非露光光を反射させるのに適する動作位置に反射率調整部材９０を移動させることにより、反射率調整部材９０から反射された非露光光を投影光学系７０へ逆行するように入射させることができる。

以上の露光装置１０において、光源装置５０のうち極端紫外線の光路上に配置される部分と、照明光学系６０と、投影光学系７０と、マスクステージ８１と、ウェハステージ８２と、反射率調整部材９０とは、真空容器８４中に配置されており、露光光の減衰が防止されている。つまり、極端紫外線は大気に吸収されて減衰するが、装置全体を真空容器８４によって外部から遮断するとともに、極端紫外線の光路を所定の真空度（例えば、１．３×１０^−３Ｐａ以下）に維持することで、極端紫外線の減衰すなわち転写像の輝度低下やコントラスト低下を防止している。

図２は、図１の露光装置１０の投影光学系７０の周辺を模式的に示した図である。ウェハステージ８２は、投影光学系７０の最終ミラー７６の光路上の下流に位置する。ウェハステージ８２は、ウェハＷＡの保持部８２ａと、反射率調整部材９０の取付部８２ｂとを有する。また、ウェハステージ８２は、動作位置（プリヒート位置）及び退避位置（露光位置）のどちらか一方の配置を取るべく投影光学系７０の光軸ＯＡに垂直な方向に変位可能である。露光位置で、保持部８２ａ上のウェハＷＡが露光光ＥＬの光路上に配置され、プリヒート位置で、取付部８２ｂ上の反射率調整部材９０が露光光ＥＬの光路上に配置される。

ウェハステージ８２は、制御装置１００の制御下で動作するウェハステージ制御部９２に駆動されて、上述の露光位置とプリヒート位置との間で変位する。制御装置１００は、露光装置１０がプリヒートによって待機状態にあるとき、ウェハステージ８２をプリヒート位置に配置させ、露光装置１０が本番の露光状態にあるとき、ウェハステージ８２を露光位置に配置させる。図示の場合、ウェハステージ８２は、プリヒート位置にある。

マスクＭＡには、光源光ＳＯが入射し、投影光学系７０には、マスクＭＡで照明された露光光ＥＬだけでなく、非露光光ＮＥも入射する。図示のプリヒート位置の場合、非露光光ＮＥも反射率調整部材９０によってウェハＷＡと同様に反射される。すなわち、反射率調整部材９０は、平坦な反射面９０ａを有し、反射面９０ａが投影光学系７０の光路上にあって光軸ＯＡに対して垂直に配置されたプリヒート位置において、非露光光ＮＥを一定量反射することによって投影光学系７０へ逆行させることができる。そして、投影光学系７０に入射する非露光光ＮＥを、露光時に使用するレジストＲＧをコートした平板状のウェハＷＡと同じ条件になるようにすることができる。すなわち、プリヒート時において、非露光光ＮＥが反射率調整部材９０から戻る非露光光ＮＥの量を制御することによって、本番の露光時と同様に投影光学系７０の熱的定常状態を作り出す。

反射率調整部材９０の非露光光ＮＥに対する反射率は、プリヒート後に露光すべきウェハＷＡ上のレジストＲＧの非露光光ＮＥに対する反射率と略等しい。もちろん、レジストＲＧのみでなく、ウェハ表面における反射率も考慮することができる。また、ウェハ及びレジストを含めて感応基板と呼ぶ。この場合の非露光光ＮＥの反射率は、露光に用いるウェハＷＡ上にコートされたレジストＲＧの種類によって異なる。具体的には、反射率調整部材９０の非露光光ＮＥに対する反射率は、プリヒート後に露光すべきウェハＷＡ上のレジストＲＧの非露光光ＮＥに対する反射率を基準として±１０％の範囲内となる。これは、露光時に用いるウェハＷＡの非露光光ＮＥに対する反射率を基準とした反射率調整部材９０の非露光光ＮＥに対する反射率の増減である。ここで、プリヒート後に露光すべきウェハＷＡ上のレジストＲＧの非露光光ＮＥに対する反射率は、一般的に４０〜６０％であり、これが露光に用いるウェハＷＡの非露光光ＮＥに対する反射率の標準値となる。なお、光源装置５０から射出される非露光光ＮＥの波長分布は様々であり、非露光光ＮＥのうち投影光学系７０を通過するとともに、加熱に寄与する所定波長域における反射率調整部材９０の反射率は、ウェハＷＡの所定波長域における反射率と略等しい。つまり、反射率調整部材９０の非露光光ＮＥに対する反射率は、反射率調整部材９０に入射する非露光光ＮＥの波長によっても異なるものとでき、ウェハＷＡと近似した条件になるように調整される。

反射率調整部材９０は、例えば、非露光光ＮＥの反射率を調節するための表面コートを施した部材で形成される。ここで、反射率調整部材９０の表面コート材料は上述のように露光時のウェハＷＡと略等しい非露光光ＮＥの反射率になるものが用いられる。

具体的には、反射率調整部材９０は、カーボンをプリヒート後に露光すべきウェハＷＡ上のレジストＲＧの非露光光ＮＥに対する反射率と略等しくなるような所定の厚さで表面コートすることにより形成される。カーボンは広い波長域の光を吸収する性質を有する。そのため、高い反射率を有する金属の上に、カーボンをウェハＷＡの非露光光ＮＥに対する反射率と略等しくなるような厚さでコートすることにより、非露光光ＮＥの反射率を調整することができる。カーボンは、スパッタリング法を用いてその厚さを調整することができる。なお、カーボンの成膜方法はスパッタリング法に限らず、カーボンの厚さを制御することが可能であれば他の方法を用いてもよい。

このような部材を選択すると、プリヒート時に極端紫外線の露光光ＥＬと非露光光ＮＥとが同時に照射された場合、露光光ＥＬはほとんど反射されず、非露光光ＮＥは所定の反射率で反射され、投影光学系７０に順方向及び逆方向から熱的な影響を及ぼしてプリヒートが行われる。プリヒート終了後、露光が開始されると、今度はウェハＷＡに塗布されたレジストＲＧに露光光ＥＬと非露光光ＮＥが同時に照射されるが、露光光ＥＬはやはりほとんど反射されず、非露光光ＮＥはプリヒート時と略等しい反射率で反射して投影光学系７０に熱的な影響を及ぼす。したがって、熱的な状態は一定であり、大きな変動を生じず、安定露光状態を維持できる。なお、光源装置５０側から投影光学系７０に入射する光は、プリヒート時も本番の露光時も同じである。

以下、図１に示す露光装置１０の動作の概要について説明する。この露光装置１０では、露光時において、照明光学系６０からの照明光によってマスクＭＡが照明され、マスクＭＡのパターン像が投影光学系７０によってウェハＷＡ上に投影される。これにより、マスクＭＡのパターン像がウェハＷＡに転写される。かかる露光の開始前や中断中にあっては、ウェハＷＡに代えて反射率調整部材９０が露光光ＥＬの光路上に配置されてプリヒートが行われる。

本実施形態の露光装置１０の場合、反射率調整部材９０によって、プリヒート時の非露光光ＮＥの反射率と本番の露光時の非露光光ＮＥの反射率を略等しくすることができる。これにより、プリヒート時と本番露光時における投影光学系７０の熱的状態が略等しくなり、投影光学系７０を構成する光学素子の光学特性を安定させることができ、延いては、露光装置１０を高精度とすることができる。

なお、本実施形態では、反射率調整部材９０によって非露光光ＮＥを反射させて、非露光光ＮＥの投影光学系７０への戻り光を制御した。図３は、変形例を説明する図であるが、反射率調整部材１９０によって非露光光ＮＥを透過させてウェハステージ８２によって反射させて、非露光光ＮＥの投影光学系７０への戻り光を制御する方法を用いてもよい。この場合、ウェハステージ制御部９２を動作させて反射率調整部材１９０の位置を光軸ＯＡに垂直な方向に微調整することができ、プリヒートに際して、非露光光ＮＥの反射率が調整される。

反射率調整部材１９０は、連続的又は段階的に反射率を変化させる部分を含み、フィルタを移動交換することにより、露光時と略等しい反射率を得ることができる。具体的には、反射率調整部材１９０は、透過率が異なるＮＤフィルタ部分を連続的又は段階的に並べたものである。投影光学系７０から照射された非露光光ＮＥが反射率調整部材１９０を透過し、ウェハステージ８２で反射され、再び反射率調整部材１９０を透過した非露光光ＮＥの減衰率がウェハＷＡの非露光光ＮＥに対する反射率に略等しくなればよい。このため、プリヒート時に投影光学系７０から照射される非露光光ＮＥが、露光するウェハＷＡと同じ非露光光ＮＥの反射率となる反射率調整部材１９０に当るよう、反射率調整部材１９０の位置が制御される。この場合、反射調整部材１９０の下にあるウェハステージ８２の材質は、レジストＲＧよりも非露光光ＮＥを比較的反射するような金属等でよい。

また、以上で説明した実施形態では、ウェハステージ８２上の異なる位置にウェハＷＡと、反射率調整部材９０、１９０とを載置しているが、反射率調整部材９０や反射率調整部材１９０は、ウェハＷＡ用の保持部８２ａに固定可能で、ウェハＷＡに代えて設置することができる。

以下、第１実施形態に係る露光装置１０の具体的な実施例について説明する。本実施例について、光源装置５０から射出される光源光ＳＯは、非露光光ＮＥとして、紫外線、可視光、及び赤外光のいずれかを少なくとも含む。この場合、特に可視光や赤外光は露光時に投影光学系７０の熱的状態に影響を与える。本実施例では、プリヒート時に、ウェハステージ８２上の反射率調整部材９０として、可視光や赤外光の反射状態がレジストＲＧと略等しくなるようにカーボン層の厚さを調整した照射ターゲットを用いた。反射率調整部材９０の具体的な反射率は、レジストＲＧでの可視光や赤外光の反射率に対し、±１０％となるような範囲をとした。

一般的に、露光光である極端紫外線はＭｏ／Ｓｉ多層膜以外であれば照射ターゲットで反射されないが、非露光光のうち特に可視光や赤外光は照射ターゲットで反射される。例えば、照射ターゲットとしてステンレス鋼、アルミニウム合金、白色セラミック等を用いると可視光や赤外光の反射率は９０％以上となる可能性がある。そのため、プリヒート時には必要以上の非露光光の反射光が投影光学系７０に戻り、投影光学系７０に大きな熱負荷がかかる。一方、レジストでの可視光や赤外光の反射率は約６０％であり、投影光学系７０に与える熱負荷はプリヒート時より小さい。つまり、プリヒート時と露光時とで熱的な状態が変化する。逆に、照射ターゲットとして黒色セラミック等を用いると可視光や赤外光の反射率は０％に近くなる。そのため、プリヒート時には露光時より少ない非露光光の反射光が投影光学系７０に戻り、投影光学系７０には小さな熱負荷がかかる。上述と同様に、レジストでの可視光や赤外光の反射率は、約６０％であり、投影光学系７０に与える熱負荷はプリヒート時より大きい。この場合でも上述と同様に、プリヒート時と露光時とで熱的な状態が変化する。

本実施例では、反射率調整部材９０として可視光や赤外光の反射率を調整した照射ターゲットを用いることでプリヒート時と露光時とにおける熱的な状態を略等しくさせた。露光光ＥＬである極端紫外線が照明光学系６０、マスクＭＡを経て投影光学系７０へ入射し、ウェハステージ８２へ達する。投影光学系７０のプリヒートを行う際には、ウェハステージ８２上の反射率調整部材９０に光が照射される。反射率調整部材９０で反射された非露光光ＮＥが投影光学系７０に戻りプリヒートが行われる。反射率調整部材９０は、金属板上に０．５〜２μｍの厚さのカーボンをコートする方法によって可視光や赤外光の反射率が６０％程度になるようにしてある。これは、露光装置１０で使用されるレジストＲＧの平均的な可視光や赤外光の反射率が例えば６０％程度としたもので、このような反射率になるようカーボンの厚さが調整されている。プリヒート開始時において、反射率調整部材９０には露光光ＥＬだけでなく、非露光光ＮＥも照射されている。露光光ＥＬは、反射率調整部材９０では反射されないが、非露光光ＮＥは、反射率調整部材９０から６０％反射され投影光学系７０へ戻る。この状態で一定時間が経過すると投影光学系７０が熱的に定常状態となってプリヒートが完了となる。

次いで、プリヒートから本番の露光状態に移行すると、ウェハステージ８２上にはレジストＲＧを塗布したウェハＷＡが搭載され、露光が開始される。露光時には、レジストＲＧにおいて極端紫外線は反射されないが、可視光や赤外光は反射される。使用したレジストＲＧの可視光や赤外光反射率は６０％であり、プリヒート時と同様に、投影光学系７０には反射率調整部材９０に入射した可視光や赤外光のうち６０％が戻る。したがって、露光開始時の投影光学系７０の熱的な状態はプリヒート完了時と略等しくなり、略変動することなく露光を開始することができる。

〔第２実施形態〕
図４は、第２実施形態に係る露光装置の構成を説明するための図である。本実施形態の露光装置は、図１に示す第１実施形態の露光装置１０を変形したものであり、同一の部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。

この露光装置２１０は、光学系として、光源装置５０と、照明光学系６０と、投影光学系７０と、反射率調整部材９０とを備え、機械機構として、マスクＭＡを支持するマスクステージ８１と、ウェハＷＡを支持するウェハステージ８２と、反射率調整部材９０の動作を制御する退避駆動装置２９１と、ウェハステージ８２の動作を制御するウェハステージ制御部９２とを備える。なお、制御装置１００は、マスクステージ８１、ウェハステージ８２、退避駆動装置２９１、ウェハステージ制御部９２等を総括してこれらの動作の制御を行う。

図５は、図４の露光装置２１０の投影光学系７０周辺を模式的に示した図である。本実施形態では、反射率調整部材９０用の進退駆動装置２９１が別途設けられている。進退駆動装置２９１は、反射率調整部材９０を支持して投影光学系７０の光路上に進退可能である。つまり、反射率調整部材９０は、投影光学系７０の光軸ＯＡに垂直な方向に変位可能である。プリヒート状態で、進退駆動装置２９１は、反射率調整部材９０を露光光ＥＬの光路上のプリヒート位置に配置する。露光状態で、進退駆動装置２９１は、反射率調整部材９０を露光位置に移動させることにより、ウェハステージ８２が投影光学系７０の光路上に配置されるのを許容する。これに対応して、ウェハステージ８２は、ウェハＷＡを支持して投影光学系７０の光路上に進退可能になる。つまり、反射率調整部材９０は、投影光学系７０に対してウェハＷＡと同じ位置に配置可能になっている。この際、制御装置１００の制御下で、反射率調整部材９０や進退駆動装置２９１と、ウェハＷＡやウェハステージ８２との干渉が回避される。

プリヒート時にウェハステージ８２が投影光学系７０の照射位置から退避し、続けて反射率調整部材９０が進退駆動装置２９１によって投影光学系７０の照射位置であるプリヒート位置に移動される。次に、露光光ＥＬが照明光学系６０、マスクＭＡを経て、投影光学系７０へ入射し、反射率調整部材９０に照射される。そして、反射率調整部材９０で反射された非露光光ＮＥが投影光学系７０に戻り順方向及び逆方向からのプリヒートが行われる。

本実施形態においても第１実施形態と同様に、反射率調整部材９０によって、プリヒート時と露光時における投影光学系７０の熱的状態が略等しくなり、光学素子の光学特性を安定させることができ、延いては、露光装置を高精度とすることができる。

〔第３実施形態〕
図６は、第３実施形態に係る露光装置の投影光学系７０周辺を模式的に示した図である。本実施形態の露光装置は、図４に示す第２実施形態の露光装置２１０を変形したものであり、同一の部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、特に説明しない部分については、第２実施形態と同様であるものとする。

本実施形態において、反射率調整部材９０は、投影光学系７０に対してウェハＷＡよりも近接した位置に配置される。反射率調整部材９０用の進退駆動装置３９１は、反射率調整部材９０を支持して投影光学系７０の光路上に進退させることができる。つまり、反射率調整部材９０は、投影光学系７０の光軸ＯＡに垂直な方向に変位可能である。プリヒート状態で、進退駆動装置３９１は、反射率調整部材９０を露光光ＥＬの光路上であってウェハＷＡやウェハステージ８２よりも上流側のプリヒート位置に配置する。露光状態で、進退駆動装置３９１は、反射率調整部材９０を退避位置に移動させることにより、ウェハステージ８２が投影光学系７０の光路上に露出する。この際、制御装置１００の制御下で反射率調整部材９０や進退駆動装置３９１と、ウェハＷＡやウェハステージ８２との干渉が回避される。

反射率調整部材９０は、投影光学系７０とウェハステージ８２の間にあり、反射率調整部材９０及びウェハステージ８２は、光軸ＯＡに対して垂直な姿勢を保つように設けられている。

本実施形態においても第２実施形態と同様に、反射率調整部材９０によって、プリヒート時と露光時における投影光学系７０の熱的状態が略等しくなり、光学素子の光学特性を安定させることができ、延いては、露光装置を高精度とすることができる。

なお、図７は、第３実施形態の変形例であるが、図３に示した第１実施形態の変形例の反射調整部材１９０を用いても非露光光ＮＥの投影光学系７０への戻り光を制御することができる。

〔第４実施形態〕
以上は、露光装置１０、２１０やこれを用いた露光方法の説明であったが、このような露光装置１０、２１０を用いることによって、半導体デバイスやその他のマイクロデバイスを高い集積度で製造するためのデバイス製造方法を提供することができる。具体的に説明すると、マイクロデバイスは、図８に示すように、マイクロデバイスの機能や性能設計等を行う工程（Ｓ１０１）、この設計工程に基づいてマスクＭＡを作製する工程（Ｓ１０２）、デバイスの基材である基板すなわちウェハＷＡを準備する工程（Ｓ１０３）、前述した実施形態の露光装置１０、２１０によりマスクＭＡのパターンをウェハＷＡに露光する露光処理過程（Ｓ１０４）、一連の露光やエッチング等を繰り返しつつ素子を完成するデバイス組立工程（Ｓ１０５）、組立後のデバイスの検査工程（Ｓ１０６）等を経て製造される。なお、デバイス組立工程（Ｓ１０５）には、通常、ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程等が含まれる。

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、カーボンコートを用いて反射率調整部材９０を形成する例を上げたが、非露光光に対して反射率が低ければ他の材料を用いてもよい。例えば、酸化ジルコニウム、酸化スズを用いてもよい。

さらに、反射率調整部材９０は、プリヒート後に露光すべきウェハＷＡ上のレジストＲＧの非露光光に対する反射率と略等しくなるような多層膜で形成してもよい。この場合、反射率調整部材９０における非露光光の反射を低減し、露光時のウェハＷＡと略等しい反射率になる。例えば、反射率調整部材９０は、酸化層の多層膜で形成される。

また、反射率調整部材９０は、プリヒート後に露光すべきウェハＷＡ上のレジストＲＧの非露光光に対する反射率と略等しくなるような樹脂で形成してもよい。例えば、反射率調整部材９０は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂で形成される。この場合、樹脂自体にレジストＲＧの非露光光に対する反射率と略等しい性質があるため、樹脂の厚さは適当でよい。また、樹脂そのものが形状を保つことが可能であれば、部材に樹脂を表面コートせずに反射率調整部材９０として樹脂そのものを用いてもよい。

また、反射率調整部材９０は、プリヒート後に露光すべき感応基板用のレジストＲＧを表面コートすることにより形成してもよい。ただし、レジストＲＧは、何度も光源光が照射されるにつれ劣化してくる可能性があるので、定期的に交換することが望ましい。

また、反射率調整部材９０は、非露光光を拡散させる材料で形成してもよい。この場合、反射率調整部材９０において非露光光を拡散することで、露光時のウェハＷＡと略等しい反射率になる。つまり、反射調整部材９０に到達した非露光光が散乱し、ある一定量の光だけが投影光学系７０に戻る仕組みとなっている。具体的には、金属等、反射率が高い物質であり、ミクロレベルで表面が粗い状態のもので形成される。

なお、本実施形態において、プリヒートは投影光学系７０に熱的変動がない程度に露光が連続的に行われる場合は、露光毎に行わなくてもよい。例えば、投影光学系７０の光学素子が３０分から１時間程度光源光から熱的影響を受けず、投影光学系７０の光学素子の温度が低下した場合にプリヒートを行う。

また、光源光に含まれている全ての波長域の非露光光が、反射率調整部材９０、１９０に到達するわけではない。一部の非露光光は、多層膜の光学素子によってある程度吸収される。光源光が決まっている場合は、反射率調整部材９０、１９０に到達する非露光光が一定の波長域に限られる。そのため、予め反射率調整部材９０、１９０に到達する非露光光の波長域がわかることにより、使用するレジストＲＧについてその波長域における反射率を求めることができる。例えば、レジストＲＧの反射率は、３８０ｎｍ〜２μｍの波長域における平均反射率によって決められる。この場合、レジストＲＧの反射率は、４０〜６０％となる。したがって、反射率調整部材９０、１９０の波長３８０ｎｍ〜２μｍにおける平均反射率をレジストＲＧに対応させて４０〜６０％の範囲内の適当な値に設定する。

第１実施形態に係る露光装置を説明する側面図である。 図１の露光装置のうち投影光学系周辺を模式的に示した断面図である。 第１実施形態の変形例を説明する断面図である。 第２実施形態に係る露光装置を説明する側面図である。 図４の露光装置のうち投影光学系周辺を模式的に示した断面図である。 第３実施形態に係る露光装置のうち投影光学系周辺を模式的に示した断面図である。 第３実施形態の変形例を説明する断面図である。 第４実施形態に係るデバイス製造方法を説明する図である。

符号の説明

１０、２１０…露光装置、 ５０…光源装置、 ５１…レーザ光源、 ５２…チューブ、 ５３…コンデンサ、 ５４…ダクト、 ６０…照明光学系、 ６１…コリメータミラー、 ６２ａ、６２ｂ…オプティカルインテグレータ、 ６３ａ、６３ｂ…コンデンサ光学系、 ７０…投影光学系、 ７０ａ…鏡筒、 ６４、７１、７２、７３、７４、７５、７６…ミラー、 ８１…マスクステージ、 ８２…ウェハステージ、 ８４…真空容器、 ９０、１９０…反射率調整部材、 ２９１、３９１…進退駆動装置、 ９２…ウェハステージ制御部、 １００…制御装置、 ＭＡ…マスク、 ＷＡ…ウェハ、 ＲＧ…レジスト、 ＳＬ…スリット、 ＳＯ…光源光、 ＥＬ…露光光、 ＮＥ…非露光光

Claims (21)

1. 極端紫外線を含む所定波長域の光源光を発生する光源装置と、
   前記光源装置からの極端紫外線を露光光として転写用のマスクを照明する照明光学系と、
   前記マスクのパターン像を感応基板上に形成するための投影光学系と、
   前記投影光学系を構成する最終光学素子よりも光路上の下流側に退避可能に配置され、前記照明光学系及び前記投影光学系を経た光源光に含まれる非露光光を反射する反射率調整部材と、
   を備える露光装置。
2. 前記反射率調整部材は、平坦な反射面を有し、前記反射面が前記投影光学系の光路上にあって光軸に対して垂直に配置された動作位置において、非露光光を前記投影光学系へ逆行させる請求項１記載の露光装置。
3. 前記感応基板を載置するための感応基板ステージをさらに備え、前記反射率調整部材は、前記感応基板ステージ上に設けられている請求項１及び請求項２のいずれか一項記載の露光装置。
4. 前記感応基板を載置するための感応基板ステージをさらに備え、前記反射率調整部材は、前記感応基板ステージとの干渉を避けるように配置される請求項１及び請求項２のいずれか一項記載の露光装置。
5. 前記反射率調整部材は、前記投影光学系の前記最終光学素子と露光位置にある前記感応基板ステージとの間に進退可能に設けられている請求項４記載の露光装置。
6. 前記光源装置から射出される光源光は、非露光光として、紫外線、可視光、及び赤外光のいずれかを少なくとも含む請求項１から請求項５のいずれか一項記載の露光装置。
7. 前記反射率調整部材の非露光光に対する反射率は、露光すべき感応基板の非露光光に対する反射率と略等しい請求項１から請求項６のいずれか一項記載の露光装置。
8. 前記反射率調整部材の非露光光に対する反射率は、露光すべき感応基板の非露光光に対する反射率を基準として±１０％の範囲内となる請求項７項記載の露光装置。
9. 前記反射率調整部材の非露光光に対する反射率は、４０〜６０％である請求項８記載の露光装置。
10. 非露光光のうち前記投影光学系の加熱に寄与する所定波長域に対する前記反射率調整部材の反射率は、前記感応基板の前記所定波長域に対する反射率と略等しい請求項８及び請求項９のいずれか一項記載の露光装置。
11. 前記反射率調整部材は、非露光光に対する反射率を調節するための表面コートを施した部材を用いて形成される請求項１から請求項１０のいずれか一項記載の露光装置。
12. 前記反射率調整部材は、感応基板の非露光光に対する反射率と略等しくなるような所定の厚さでカーボンを表面コートすることにより形成される請求項１１記載の露光装置。
13. 前記反射率調整部材は、露光すべき前記感応基板用の感応樹脂を表面コートすることにより形成される請求項１１記載の露光装置。
14. 前記反射率調整部材は、露光すべき前記感応基板の非露光光に対する反射率と略等しくなるような多層膜で形成される請求項１１記載の露光装置。
15. 前記反射率調整部材は、酸化層の多層膜で形成される請求項１４記載の露光装置。
16. 前記反射率調整部材は、露光すべき感応基板の非露光光に対する反射率と略等しくなるような樹脂で形成される請求項１から請求項１０のいずれか一項記載の露光装置。
17. 前記反射率調整部材は、非露光光を拡散させる材料で形成される請求項１から請求項１０のいずれか一項記載の露光装置。
18. 前記反射率調整部材は、連続的又は段階的に反射率を変化させる部分を含む請求項１から請求項１０のいずれか一項記載の露光装置。
19. 露光光によって転写用の前記マスクを照明するとともに、前記投影光学系によって前記マスクのパターン像を前記感応基板上に形成する露光方法であって、
    前記投影光学系の上流側に逆行する非露光光によって、前記投影光学系をプリヒートする工程と、
    前記プリヒートの工程後に、パターン像を前記感応基板上に形成することによって露光を行う工程と、
    を備える露光方法。
20. プリヒートに際して、前記投影光学系を介して光源光を反射率調整部材に供給することにより、前記反射率調整部材によって非露光光を反射させる請求項１９記載の露光方法。
21. 請求項１から請求項１８のいずれか一項記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。

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