JP2000036449A

JP2000036449A - 露光装置

Info

Publication number: JP2000036449A
Application number: JP10202616A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Takeuchi; 仁竹内
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-07-17
Filing date: 1998-07-17
Publication date: 2000-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】露光光の照射による反射鏡の変形を抑制し、
微細パターンを高精度に転写形成することができる露光
装置を提供することである。【解決手段】露光処理に使用するマスクＲのパターン
面をＣＣＤカメラ１１１で撮像し、該パターンの透光部
及び遮光部の位置をパターン解析部１１２により解析
し、これに基づき温度分布予測部１１３は、該パターン
の像を含む照明光ＥＬの照射による反射鏡Ｍ２の経時的
な温度分布の変化を予測し、予測データ１１４とする。
温度制御部１０４は、露光処理時において、予測データ
１１４に基づき反射鏡Ｍ２の各分割領域毎に設けられた
ヒータ１０１を選択的に作動して反射鏡Ｍ２の温度が全
体的に均一となるように加熱する。反射鏡Ｍ２の全体的
な温度はファン１０２を作動することにより調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁
気ヘッド等の製造工程内のフォトリソグラフィ工程内で
マスクパターンを感光性の基板上に転写する露光装置に
関し、特に高精度の反射鏡を備えた露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、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では、マスクとしてのレチクル
のパターンの像を投影光学系を介して、フォトレジスト
が塗布された基板（ウエハ、ガラス基板等）上に投影転
写する投影露光装置（ステッパー等）が使用されてい
る。

【０００３】一般的な投影露光装置において、レチクル
に描画されたパターンは、投影光学系により１／５〜１
／４に縮小されて、基板上に露光転写される。ここで、
半導体素子等は、それを組み込んだ装置のコンパクト化
を図り消費電力を低減する等のため、極力小さなものと
することが望まれている。しかるに、半導体素子等をよ
り小さなものとするためには、基板に露光転写されるパ
ターンをより微細なものとする必要がある。特に近年に
おいてはＵＬＳＩの集積度がさらに高まり、極めて微細
なパターンを基板に形成することが要求されている。

【０００４】従来の投影露光装置では、露光光としてｇ
線（波長：４３６ｎｍ）、ｉ線（波長：３６５ｎｍ）等
が使用されているが、上述したように線幅の狭いパター
ンを基板に形成すべく最近では、ＫｒＦエキシマレーザ
光（波長：２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ光（波
長：１９３ｎｍ）等が用いられつつある。ところで、こ
れらの波長帯域の露光光を用いて露光処理を行う場合
に、十分な縮小率が得られ、また光学系自体を小型化す
ることができるという利点があることから、投影光学系
として、反射鏡を用いた反射屈折光学系が用いられるこ
とが多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うな線幅の狭いパターンを基板に描画するためには、露
光光の種類を変えるのみでは足らず、反射屈折光学系
の、例えば形状等にかかる精度をも向上させ、その光学
特性を理想値に近づける必要がある。一般的に、このよ
うな反射屈折光学系は複数の光学素子から形成されてい
るため、反射屈折光学系全体の精度を向上させるには、
かかる光学素子の精度を個々に向上させなくてはならな
い。ここで、反射屈折光学系の一部を構成する反射光学
部材である反射鏡は、単体では極めて精度の高いもので
はあるが、光学系に対する要求精度が極めて高くなる
と、微少な温度差に基づく熱変形により反射面がわずか
に変形しても、その結果低下した光学性能が微細パター
ンの形成に悪影響を及ぼすという問題がある。この問題
を以下に説明する。

【０００６】反射鏡は、例えば、ガラス、セラミックス
又はガラスセラミックスなどからなる平板の片面にアル
ミニウムなどの高反射率の金属材料を蒸着することによ
って作られる。ところで、反射屈折光学系において、露
光光を反射する反射鏡の表面に形成された反射膜の材質
に応じて、数％から２０％の割合でその露光光のエネル
ギがその反射膜に吸収される。吸収されたエネルギは熱
に変換され、それにより反射鏡は加熱されることにな
る。ここで、例えばガラスにおける熱膨張率は０．５乃
至１ｐｐｍ／℃程度であり、熱変形の度合いは元々少な
く、通常の光学機器においては、かかる熱変形に基づく
光学特性の低下は無視できる。

【０００７】ところが、上述したように近年の投影露光
装置においては、極めて高い精度の反射屈折光学系が必
要となる。従って、レチクルのパターン像を含む露光光
が長時間、反射鏡に入射することにより反射鏡の表面に
温度分布（温度ばらつき）が生じた場合、その温度差が
わずかなものであっても、反射鏡表面に熱変形が生じ、
それにより反射屈折光学系全体の光学特性が低下する恐
れがある。

【０００８】一方、かかる熱変形を小さくするために、
反射鏡の熱吸収率を極端に減少させるか、あるいは露光
光の照射量自体を減少させることも考えられる。しか
し、前者の考えによれば、例えば高価な多層膜反射コー
ト等を反射鏡に施さねばならず、また多層膜反射コート
を用いたとしても少なくとも数％のエネルギ吸収は反射
鏡において避けられないという問題がある。さらに後者
の考えによれば、露光光の照射量を低く抑えることで基
板１枚当たりの露光時間が長くなり、それによりスルー
プットが低下してしまうという問題がある。

【０００９】そこで本願発明はかかる問題に鑑み、露光
光の照射による反射鏡の変形を抑制し、微細パターンを
高精度に転写形成することができる露光装置を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以下、この項に示す説明
では、理解の容易化のため、本発明の各構成要件に実施
形態の図に示す参照符号を付して説明するが、本発明の
各構成要件は、これら参照符号によって限定されるもの
ではない。

【００１１】上記目的を達成するための本発明の露光装
置は、照明光学系（１６）により照明されたマスク
（Ｒ）のパターンの像を、反射鏡（Ｍ２）を有する投影
光学系（ＰＬ）により感光基板（Ｗ）上に投射するよう
にした露光装置（１０）において、前記マスク（Ｒ）の
パターンに基づき照明光（ＥＬ）の照射による前記反射
鏡（Ｍ２）の温度分布の変化を予測する予測装置（１１
０）と、前記予測装置による予測結果に基づき前記反射
鏡（Ｍ２）の温度が全体的に均一となるように調節する
温度制御装置（１０１〜１０４）とを備えたことを特徴
とする。

【００１２】照明光学系による照明光（露光光）のパワ
ーは判明しているし、また、マスクから温度制御対象と
しての反射鏡に至る経路上の光学素子の種類や形状、幾
何学的配置なども装置の仕様上確定しているので、マス
クに形成されたパターンの透光部及び遮光部の位置に応
じた当該反射鏡の各部分における光エネルギの吸収に基
づく熱量がわかるから、該反射鏡の経時的な温度分布の
変化を予測することが可能である。

【００１３】そこで、本発明では、照明光の照射による
反射鏡の温度分布の変化を、使用するマスクに形成され
たパターンに基づいて予測装置により予測して、その予
測結果に応じて該反射鏡の温度が全体的に均一となるよ
うに、温度制御装置により反射鏡の各部分の温度を調節
するようにした。

【００１４】従って、反射鏡の各部分における照射光の
光パワーの差によって、該各部分における発熱量が異な
っていても、反射鏡の各部分に温度差が生じることがな
くなり、反射鏡の変形が防止され、経時的に一様で良好
な光学特性を実現することができる。これにより、投影
像の変形や誤差を低減することができ、基板上に微細な
パターンを高精度に形成することができるようになり、
ひいては特性が良好で高品質なマイクロデバイスを製造
することができるようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係
る投影露光装置の概略構成を示す図である。この投影露
光装置１０は、いわゆるステップ・アンド・スキャン方
式の走査露光型の投影露光装置である。

【００１６】この投影露光装置１０は、水平面内をＹ軸
方向（図１における紙面左右方向）に移動可能なＹステ
ージ１２と、このＹステージ１２上をＹ軸に直交するＸ
軸方向（図１における紙面垂直方向）に移動可能なＸス
テージ１４と、このＸステージ１４の上方に配置された
反射屈折光学系（以下、「π型の光学系」と称する）か
ら成る両側テレセントリックな投影光学系ＰＬと、この
投影光学系ＰＬの上方に配置され、マスクとしてのレチ
クルＲを保持してＹ軸方向に移動可能なレチクルステー
ジＲＳＴと、このレチクルステージＲＳＴの上方に配置
された照明光学系１６と、露光光源１８とを備えてい
る。これらの構成要素の内、露光光源１８を除く要素
は、温度、湿度等が高精度に維持されたチャンバ２０内
に収納されている。

【００１７】露光光源１８としては、本実施形態では、
波長１９３ｎｍのレーザ光を発するＡｒＦエキシマレー
ザが使用されている。一般的に微細な回路パターン（例
えば、サブミクロンオーダーの線幅パターン）を形成す
るためには、露光光の波長を短くするか、投影光学系の
開口数（Ｎ．Ａ．）を大きくする等の手法が考えられ
る。しかるに、開口数を大きくすると焦点深度が浅くな
るので、開口数を必要以上に大きくすることは得策では
ない。そこで、微細な回路パターンを露光形成する現実
的な手法として、波長の短いＡｒＦエキシマレーザ光を
採用しているのである。露光光源１８からのレーザ光
は、ミラーＭＯを介して照明光学系１６に入射する。

【００１８】照明光学系１６は、リレーレンズ、フライ
アイレンズ、コンデンサーレンズ等の各種レンズ系や、
開口絞り及びレチクルＲのパターン面と共役な位置に配
慮されたブラインド等（いずれも図示せず）を含んで構
成されている。

【００１９】レチクルステージＲＳＴは、Ｘ軸方向の微
動及びＺ軸周りの微小回転が可能とされるとともに、不
図示の駆動系によってＹ軸方向に駆動されるようになっ
ている。このレチクルステージＲＳＴは、走査露光時に
は不図示の制御装置によってＹステージ１２と反対の方
向へ投影光学系ＰＬの縮小倍率に応じて定まる速度比の
速度で同期しつつ駆動される。

【００２０】投影光学系ＰＬとしては、反射光学素子を
３つ備えた３回反射の反射屈折光学系から成る所定の縮
小倍率１／ｎ（ｎは正の整数）のものが用いられている
ため、ＡｒＦエキシマレーザ光を露光光として用いる場
合であっても、投影光学系ＰＬ自体をそれほど大型化す
ることなく、十分な解像度で微細な回路パターンを露光
形成することが可能となる。この投影光学系ＰＬの構成
については後述する。

【００２１】Ｘステージ１４上には、不図示のウエハホ
ルダを介して感光基板としてのウエハＷが載置されてお
り、このウエハＷの表面には感光材として、例えば高感
度レジストである化学増幅型レジストが塗布されてい
る。Ｘステージ１４、Ｙステージ１２の位置は、不図示
のレーザ干渉計システムによって計測されており、この
レーザ干渉計システムの計測値が前述した制御装置によ
ってモニタされている。

【００２２】上述のようにして構成された投影露光装置
１０によると、ウエハＷとレチクルＲのアライメントが
行われた状態で、露光光源１８から露光光が照射される
と、この露光光が照明光学系１６を通る際に、照明光学
系１６内のブラインドによって断面形状が制限される。
そして、この制限された露光光は、リレーレンズ、コン
デンサーレンズ等を介して回路パターンが描画されたレ
チクルＲ上のスリット状の照明領域３１を均一な照度で
照明する。次に、このレチクルＲを透過した露光光は、
投影光学系ＰＬに入射され、これによってレチクルＲの
回路パターンが１／ｎ倍に縮小されてウエハＷ上に投影
露光される。この露光の際には、レチクルＲとウエハＷ
とがＹ軸方向に沿って互いに逆向きに所定の速度比で同
期走査されることにより、レチクルＲのパターン全体が
ウエハＷ上の１ショット領域に転写される。このような
走査露光は、ウエハＷを順次ステップ移動しながら行わ
れ、レチクルＲのパターンがウエハＷ上の全ショット領
域に転写されることになる。

【００２３】図２は、図１の投影光学系ＰＬを拡大して
示す図である。この図２に示されるように、投影光学系
ＰＬは、正面から見たときに略πの字状でレチクル対向
面部とウエハ対向面部とが開口したレンズ鏡筒２２と、
全体的には縮小光学系を構成する３つのレンズ群ＧＬ１
〜ＧＬ３と３つの反射光学素子（凹面鏡と反射鏡）Ｍ１
〜Ｍ３を備えている。これをさらに詳述すると、第１レ
ンズ群ＧＬ１は、レチクルＲの下方にＺ軸方向に沿って
配置された共通のＺ軸方向の光軸を有する複数の凹レン
ズ、凸レンズ等によって構成されている。また、第３レ
ンズ群ＧＬ３は、ウエハＷの上方にＺ軸方向に沿って配
置された共通のＺ軸方向の光軸を有する複数の凹レン
ズ、凸レンズによって構成されている。

【００２４】上述した第１レンズ群ＧＬ１の下方には、
反射鏡保持装置４０により保持された凹面鏡Ｍ１が配置
されている。また、第１レンズ群ＧＬ１の上方でその光
軸から＋Ｙ方向に偏心した位置には、反射鏡Ｍ２が配置
されている。また、第３のレンズ群ＧＬ３の上方には、
比較的大型の反射鏡Ｍ３が配置され、両鏡Ｍ２，Ｍ３と
の間にＺ軸と直交する方向に光軸を有する複数のレンズ
から成る第２レンズ群ＧＬ２が配置されている。反射鏡
Ｍ３は、ここではハーフミラーではなく露光光がほぼ１
００パーセント近く反射される一般的な反射鏡である。

【００２５】さらに、本実施形態の投影光学系ＰＬにお
いて、レンズ鏡筒２２のレチクル対向面部は、第１レン
ズ群ＧＬ１の光軸近傍まで延ばされ、この部分によって
第１レンズ群の図２における右半分に対する上方からの
光の入射を制限する第１の遮光板２２Ａが形成されてい
る。同様に、レンズ鏡筒２２の第１レンズ群ＧＬ１と第
２レンズ群ＧＬ２との境界部分は、第２レンズ群ＧＬ２
の光軸近傍まで延ばされ、この部分によって第１レンズ
群ＧＬ１側からの余計な反射光や乱反射光が第２レンズ
群ＧＬ２へ入射されるのを防止する第２の遮光板２２Ｂ
が形成されている。

【００２６】上記投影光学系ＰＬによれば、図２に示さ
れるように、レチクルＲを透過した露光光ＥＬは、投影
光学系ＰＬ内で第１レンズ群ＧＬ１の左半部を透過して
凹面鏡Ｍ１に至り、ここで入射方向と光軸ＡＸに関して
対称な方向に反射され、第１レンズ群ＧＬ１の右半部を
透過して反射鏡Ｍ２に至る。次に、この露光光ＥＬは、
反射鏡Ｍ２で反射されて第２レンズ群ＧＬ２の光軸に平
行な方向に向けて方向変換され、第２レンズ群ＧＬ２の
上半部を透過して反射鏡Ｍ３に至る。そして、この露光
光は反射鏡Ｍ３で反射されて、第３レンズ群ＧＬ３の光
軸に平行な方向に方向変換され、第３レンズ群ＧＬ３を
透過してウエハＷ上に至る。

【００２７】図３は本発明の第１の実施の形態の要部構
成を示す図であり、図２の反射鏡Ｍ２及びその温度を均
一に制御するための構成が示されている。図３におい
て、反射鏡Ｍ２の裏面には、該反射鏡Ｍ２の反射面に直
交する面内の領域をマトリックス状に分割して、該分割
されたそれぞれの領域（分割領域）について、当該分割
領域を加熱するための温度調整装置としてのヒータ１０
１がそれぞれ張り付けられている。かかるヒータ１０１
は、電流を流すことにより発熱する熱線などからなり、
温度制御部１０４の制御に基づき各分割領域毎に任意的
に加熱することができる。なお、これらのヒータ１０１
は反射鏡Ｍ２の母材の内部に埋設されていてもよい。

【００２８】一方、反射鏡Ｍ２の裏面側の上方には、該
反射鏡Ｍ２に向けて送風する温度調整装置（冷却装置）
としてのファン１０２が、その軸線を鉛直方向に延ばし
て配置されている。ファン１０２はモータ１０３の回転
軸に連結されている。モータ１０３は、温度制御部１０
４からの制御信号に基づきその作動、停止、あるいは回
転数が制御される。

【００２９】温度制御部１０４は、温度分布予測装置１
１０により生成された予測データに基づき、各ヒータ１
０１及びモータ１０３の駆動を制御する。温度分布予測
装置１１０は、ＣＣＤカメラ１１１、パターン解析部１
１２、温度分布予測部１１３、及び予測データ記憶部１
１４を備えて構成されている。この予測装置１１０は、
露光処理に使用するレチクルＲに形成されたパターンを
計測して、反射鏡Ｍ２の経時的な温度分布の変化を算出
する装置であり、例えば、この投影露光装置に付属する
ワークステーションやミニコンピュータ、あるいは他の
独立した計算機システムを用いて実現される。

【００３０】図３において、パターン像を含む露光光Ｅ
Ｌが下方から上方に向かって照射されており、反射鏡Ｍ
２の反射面において反射されて、露光光ＥＬは水平方向
にその照射方向が変換されている。かかる状態におい
て、露光光ＥＬの光エネルギの一部は反射鏡Ｍ２におい
て吸収され熱に変換される。ここで、レチクルＲ（図
１）は同一パターンを有するものが繰り返し投影露光さ
れるため、反射鏡Ｍ２の反射面は、レチクルＲのパター
ンに従った、露光光が到達する部分と遮光された部分と
に明確に分けられる。従って、露光を繰り返すに従い、
反射鏡Ｍ２の反射面における、露光光が到達する部分の
みが加熱されて、遮光された部分との間に徐々に温度差
が生じ、光学特性に悪影響を与える。

【００３１】そこで、この実施の形態では、以下のよう
に対策している。まず、前準備として、反射鏡Ｍ２の経
時的な温度分布の変化を予測装置１１０により予測計算
して、予測データを生成しておく。すなわち、ＣＣＤカ
メラ１１１により露光処理に使用するレチクルＲのパタ
ーン面を撮像し、パターン解析部１１２により撮像され
たレチクルＲのパターンの透光部及び遮光部の位置を検
出する。

【００３２】次いで、温度分布予測部１１３は、レチク
ルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲに対する露
光光ＥＬのパワー、レチクルＲから反射鏡Ｍ２までに存
在する各種光学素子（レンズ群ＧＬ１やミラーＭ１な
ど）の種類や形状、幾何学的配置などに基づき、該反射
鏡Ｍ２上の光の強度分布を幾何学的な計算により算出す
る。その後、反射鏡Ｍ２の各部分（各分割領域）毎に光
の吸収による単位時間当たりの温度変化（温度上昇）を
算出し、これを予測データとして予測データ記憶部１１
４に格納しておく。

【００３３】そして、露光処理時において、温度制御部
１０４は、予測データ記憶部１１４から反射鏡Ｍ２につ
いての該当する予測データを取り出し、この予測データ
に基づき、該反射鏡Ｍ２の各分割領域について、該各分
割領域のうち最も温度が高くなると予測されている分割
領域の温度と実質的に一致するようにヒータ１０１を駆
動して、反射鏡Ｍ２が全体として均一な温度分布となる
ようにする。

【００３４】このように、反射鏡Ｍ２の相対的に低温で
ある部分が加熱されれば、反射鏡Ｍ２の温度は均一とな
り、それにより局部的熱変形が防止され、もって反射面
の形状（平面度）を精度良く維持することができる。

【００３５】一方、ヒータ１０１の作動の結果、反射鏡
Ｍ２の全体が高温となって、反射鏡Ｍ２が熱膨張する場
合がある。かかる場合、反射鏡単体では反射面の精度を
維持したまま膨張するが、膨張の程度によっては反射鏡
の支持枠（不図示）にその膨張を制限され、反射面が反
ってしまう恐れがある。

【００３６】そこで、反射鏡Ｍ２の温度が過大と判断し
たときは、温度制御部１０４がモータ１０３を介してフ
ァン１０２を回転させ、冷却風を反射鏡Ｍ２の裏面に当
てるようにしている。それにより、反射鏡Ｍ２は全体的
に一様に冷却され、反射面の精度を維持しつつ、熱膨張
が抑えられるようになっている。このファン１０２によ
る反射鏡Ｍ２の全体的な冷却は、例えば、反射鏡Ｍ２に
温度センサなどを取り付けて、その検出温度が所定値に
なるようにフィードバック制御するようにできる。

【００３７】なお、冷却効果を向上させるため、反射鏡
Ｍ２の裏面に放熱用のフィンを設けるとより効果的であ
る。また、上述の予測装置１１０においては、ＣＣＤカ
メラ１１１により露光処理に使用するレチクルＲのパタ
ーンを撮影するようにしているが、これに代えて、レチ
クルＲのパターンに関するデータ（ＣＡＤデータなど）
をパターン解析部１１２に入力するようにしてもよい。
さらに、この露光装置により使用予定の複数種類のレチ
クルのそれぞれについての予測データを予測データ記憶
部１１４に記憶しておき、露光処理時にレチクルステー
ジＲＳＴ上にローディングされたレチクルＲに対応する
予測データに基づき、反射鏡Ｍ２の温度制御を行うよう
にすることができる。ＣＣＤカメラ１１１によるレチク
ルＲのパターン面の撮像や予測データの生成は、オフラ
インで行うこともできるし、あるいはレチクルステージ
ＲＳＴ上にローディングした後に行うこともできる。

【００３８】図４は本発明の第２の実施の形態の要部構
成を示す図であり、図２の反射鏡Ｍ２及びその温度を均
一に制御するための他の構成が示されている。上述の第
１の実施の形態と実質的に同一の部分には同一の番号を
付してその説明は省略することにする。

【００３９】この第２の実施の形態が、図３に示す第１
の実施の形態と大きく異なるのは、反射鏡Ｍ２の温度調
整のための構成である。すなわち、図４においては、ヒ
ータ１０１及びファン１０２等を設ける代わりに、複数
のペルチェ素子１２０を反射鏡Ｍ２の裏面に配置してい
る。これらのペルチェ素子１２０は反射鏡Ｍ２の各分割
領域に対応して反射鏡裏面に密着されており、温度制御
部１０４に電気的に接続されている。予測装置１１０に
よる予測結果（予測データ）に基づき、ペルチェ素子１
２０を駆動して対応する分割領域を加熱又は冷却するこ
とにより、反射鏡Ｍ２の各分割領域の温度が均一となる
ようにする。

【００４０】なお、ペルチェ素子とは、異種の金属の接
触面を通じて電流が流れたときに、その電流の方向によ
り熱が発生したり吸収されたりする現象であるペルチェ
効果を利用した温度調節装置である。

【００４１】上述した第１の実施の形態では、反射鏡Ｍ
２の各分割領域のうちの最も温度の高い分割領域の温度
と実質的に一致するように他の分割領域をヒータ１０１
により加熱して、全体的にファン１０２により冷却する
ようにしているが、この第２の実施の形態では、ペルチ
ェ素子１２０は加熱と冷却を自在に選択できるから、反
射鏡Ｍ２の各分割領域のうち最も温度の低い分割領域の
温度に実質的に一致するように他の分割領域を冷却する
ことにより反射鏡Ｍ２の全体的な温度を均一化するよう
にでき、あるいは各分割領域のうちの任意の分割領域の
温度に実質的に一致するように他の分割領域を加熱又は
冷却することにより、反射鏡Ｍ２の全体的な温度を均一
化するようにできる。

【００４２】なお、反射鏡Ｍ２に温度センサなどを取り
付けて、その検出温度が所定値になるように、各分割領
域についてペルチェ素子１２０を駆動して加熱又は冷却
し、反射鏡Ｍ２の各分割領域の温度を均一にすると同時
に、反射鏡Ｍ２の全体の温度を所定値に制御するように
してもよい。

【００４３】図５は本発明の第３の実施の形態の要部構
成を示す図であり、図２の反射鏡Ｍ２及びその温度を均
一に制御するためのさらに他の構成が示されている。上
述の第１の実施の形態と実質的に同一の部分には同一の
番号を付してその説明は省略することにする。

【００４４】この第３の実施の形態が、図３に示す第１
の実施の形態と大きく異なるのは、反射鏡Ｍ２の温度調
整のための構成である。すなわち、図５においては、ヒ
ータを反射鏡Ｍ２の裏面に設ける代わりに、温度調整装
置としてのレーザ発光器１３０を配置している。

【００４５】レーザ発光器１３０は、温度制御部１０４
に電気的に接続されている。予測装置１１０の予測結果
（予測データ）に基づき、温度制御部１０４はレーザ発
光器１３０を駆動する。レーザ発光器１３０は、収斂さ
れたレーザ光１３０ａを反射鏡Ｍ２の反射面に向かって
照射し、それにより照射された反射面のみが部分的に加
熱されるようになっている。なお、レーザ光１３０ａが
反射面から反射された反射光１３０ｂによる悪影響を防
止するため、かかる反射光１３０ｂを捕捉するための遮
蔽板１３１が、反射鏡Ｍ２の反射面に対向して設けられ
ている。

【００４６】かかる第３の実施の態様によれば、反射鏡
Ｍ２の反射面側にのみ全ての構成が配置できるため、例
えば取付けスペースの関係から、反射鏡Ｍ２の裏面近傍
を使用できない場合に有効である。

【００４７】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変する
ことができる。

【００４８】例えば、図１の投影露光装置はステップ・
アンド・スキャン方式の縮小投影型露光装置であるが、
ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置
にも同様に適用でき、あるいは、ミラープロジェクショ
ン・アライナーにも適用することができる。

【００４９】また、図１に示す投影光学系ＰＬは、上述
のような屈折素子（レンズ）と反射素子（凹面鏡、ミラ
ーなど）とからなるカタディオプトリック光学系以外
に、全ての光学素子が反射素子のみからなる光学系であ
ってもよい。また、投影光学系ＰＬは縮小光学系に限ら
れるものではなく、等倍光学系や拡大光学系であっても
よい。さらに、上述の実施の形態においては、投影露光
装置の反射屈折光学系に用いる平面鏡Ｍ２の温度制御に
関して説明してきたが、本発明はこれに限定されず、凹
面鏡Ｍ１やその他の形状の反射鏡にも適用できる。

【００５０】なお、露光用照明光は、水銀ランプから射
出される輝線（例えばｇ線、ｉ線）、ＫｒＦエキシマレ
ーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長
１９３ｎｍ）、Ｆ_２エキシマレーザ（波長１５７ｎ
ｍ）、又はＹＡＧレーザなどの高調波のいずれであって
もよい。また、例えば５〜１５ｎｍ（軟Ｘ線領域）に発
振スペクトルを有するＥＵＶ（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔ
ｒａＶｉｏｌｅｔ）光を露光用照明光とし、反射マス
ク上での照明領域を円弧スリット状に規定するととも
に、複数の反射光学素子（ミラー）のみからなる縮小投
影光学系を有し、縮小投影光学系の倍率に応じた速度比
で反射マスクとウエハとを同期移動して反射マスクのパ
ターンをウエハ上に転写するＥＵＶ露光装置などにも、
本発明を適用することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上述べたように、本願発明の露光装置
によれば、反射鏡の温度分布の変化を予測して、その予
測結果に基づき該反射鏡の温度が全体的に均一となるよ
うに反射鏡の各部分の温度を調節するようにしたから、
反射鏡の各部分における照射光の光パワーの差によって
発熱量が異なっていても、反射鏡の各部分に相対的に温
度差が生じることが少なくなる。従って、反射鏡の変形
が防止され、経時的に一様で良好な光学特性を実現する
ことができる。これにより、投影像の変形や誤差を低減
することができ、基板上に微細なパターンを高精度に形
成することができるようになり、ひいては特性が良好で
高品質な半導体装置などのマイクロデバイスを製造する
ことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る投影露光装置の概略
構成を示す図である。

【図２】図１の投影光学系ＰＬを拡大して示す図であ
る。

【図３】本発明の第１の実施の形態の要部の概略構成を
示す図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の要部の概略構成を
示す図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態の要部の概略構成を
示す図である。

【符号の説明】

１０…露光装置ＰＬ…反射屈折光学系Ｍ２…反射鏡１０１…ヒータ１０２…ファン１０４…温度制御部１１０…温度分布予測装置１１１…ＣＣＤカメラ１１２…パターン解析部１１３…温度分布予測部１１４…予測データ記憶部１２０…ペルチェ素子１３０…レーザ発光器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明光学系により照明されたマスクのパ
ターンの像を、反射鏡を有する投影光学系により感光基
板上に投射するようにした露光装置において、前記マスクのパターンに基づき照明光の照射による前記
反射鏡の温度分布の変化を予測する予測装置と、前記予測装置による予測結果に基づき前記反射鏡の温度
が全体的に均一となるように調節する温度制御装置とを
備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】前記温度制御装置は前記反射鏡の複数の
分割された領域毎にそれぞれ温度調節することを特徴と
する請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】前記温度制御装置は加熱用ヒータ及び冷
却用ファンを有することを特徴とする請求項１又は２に
記載の露光装置。
【請求項４】前記温度制御装置はペルチェ素子を有す
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項５】前記温度制御装置は前記反射鏡に赤外線
レーザを照射するレーザ加熱装置を有することを特徴と
する請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項６】前記予測装置は、前記マスクのパターン
を撮像する撮像装置、及び前記撮像装置により撮像され
たパターンの透光部及び遮光部の位置を解析するパター
ン解析装置とを有し、前記パターン解析装置による解析結果に基づき前記反射
鏡の温度分布の変化を予測することを特徴とする請求項
１乃至５のいずれかに記載の露光装置。