JP2004039862A - 光学装置、露光装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学部材の温度上昇を良好に抑制し、安定した光学性能を有する光学装置を提供する。
【解決手段】光学部材ＣＭに対して放熱体１００を離間して配置し、光学部材ＣＭと放熱体１００との間に、光学部材ＣＭと放熱体１００との相対的な変位を吸収しかつ光学部材ＣＭと放熱体１００とを熱的に接続する伝熱体１０５を配置する。
【選択図】 図４
【解決手段】光学部材ＣＭに対して放熱体１００を離間して配置し、光学部材ＣＭと放熱体１００との間に、光学部材ＣＭと放熱体１００との相対的な変位を吸収しかつ光学部材ＣＭと放熱体１００とを熱的に接続する伝熱体１０５を配置する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路、ＣＣＤ等の撮像素子、液晶ディスプレイ、または薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィ技術を用いて製造する方法、その製造時に用いられる露光装置、並びにその露光装置に好適な光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスや液晶表示デバイスをリソグラフィ技術を用いて製造する際に、パターンが形成されたマスクに露光用照明光（露光ビーム）を照明し、マスクのパターンの像を投影光学系を介して、フォトレジスト等の感光材が塗布された半導体ウエハやガラスプレート等の基板上に投影露光する露光装置が用いられている。近年、露光装置では、パターンの微細化に伴い、露光ビームの短波長化が進行している。
【０００３】
短波長の露光ビームとしては、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ光（波長：１５７ｎｍ）などがある。また、さらに短波長の露光ビームとして、波長５〜１５ｎｍの軟Ｘ線領域の光（以下、この光をＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光と称する）の使用が検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
短波長の露光ビームを用いた露光装置では、露光ビームの光路上に配置される光学部材が露光ビームの照射によって発熱しやすく、それに伴う光学部材の熱変形の制御が課題の一つとなっている。特に、短波長の紫外線やＥＵＶ光を用いた露光装置では、光路上の空間を真空にすることが多く、その場合、対流熱伝達による冷却効果がほとんどない。そのため、光学部材の熱変形が大きく生じやすい。
【０００５】
こうした光学部材の温度上昇を抑制する方法として、ヒートシンクなどの放熱体を光学部材に取り付ける方法が検討されている。しかしながら、放熱体の取り付けに伴って、光学部材が変形したり、放熱体の振動が光学部材に伝達したりして、光学特性が低下するおそれがある。
【０００６】
また、一般に、光学部材に対する露光ビームの照射エネルギー密度分布は照射領域内において一様ではない。そのため、その照射熱によって生じる光学部材の熱変形は複雑な形になりやすい。光学部材の複雑な変形は、補正が困難な高次の収差を生む。そのため、光学部材を温度制御するにあたっては、その光学部材の温度分布の均一化が図られるのが好ましい。
【０００７】
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたものであり、光学部材の温度上昇が良好に抑制され、安定した光学性能を有する光学装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、マスクのパターン像を精度よく基板上に転写できる露光装置、並びに、形成されるパターンの精度を向上させることができるデバイス製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光学装置は、エネルギービームの光路上に配置される光学部材を備える光学装置であって、前記光学部材（ＣＭ）に対して離間して配置される放熱体（１００）と、前記光学部材（ＣＭ）と前記放熱体（１００）との間に配置され、前記光学部材（ＣＭ）と前記放熱体（１００）との相対的な変位を吸収しかつ前記光学部材（ＣＭ）と前記放熱体（１００）との間で熱を伝達する伝熱体（１０５）とを備えることを特徴とする。
この光学装置では、光学部材と放熱体との間で伝熱体を介して熱を伝達することにより、エネルギービームの照射に伴う光学部材の熱は、伝熱体を介して放熱体に伝達される。伝熱体は光学部材と放熱体との相対的な変位を吸収することから、光学部材と放熱体との間で力の伝達はほとんど起こらない。そのため、この光学装置では、放熱体を取り付けることによる光学部材の変形や振動が防止される。
【０００９】
この場合において、前記伝熱体（１０５）として、例えば、柔軟性を有する熱伝導性部材を用いるとよい。この場合、伝熱体が柔軟性と熱伝導性とを有することにより、光学部材と放熱体との相対的な変位が伝熱体によって吸収され、かつ光学部材と放熱体とが伝熱体を介して熱的に接続される。
【００１０】
また、前記光学部材（ＣＭ）と前記放熱体（１００）とは、互いに異なる部材に支持されているのが好ましい。これにより、支持体を介した力の伝達が防止され、放熱体の取り付けに伴う光学部材の変形や振動が確実に防止される。
この場合、前記光学部材を支持する部材と前記放熱体を支持する部材との間に、振動の伝達を防ぐ防振装置（１０８）が配置されていることにより、光学部材の振動がさらに確実に防止される。
【００１１】
また、前記伝熱体（１０５）は、前記光学部材（ＣＭ）に対する前記エネルギービームの照射エネルギー密度分布に基づく、熱抵抗分布を有してもよい。この場合、伝熱体の熱抵抗分布によって、照射エネルギー密度分布による光学部材の複雑な熱変形を防止することが可能となる。
【００１２】
この場合において、前記伝熱体（１０５）の熱抵抗分布は、前記照射エネルギー密度分布と略反比例関係にあるとよい。この場合、照射エネルギー密度の一様でない不均一な状態が伝熱体の熱抵抗分布によって打ち消される。すなわち、伝熱体の熱抵抗分布と照射エネルギー密度分布とが略反比例関係にあることから、照射エネルギー密度が高いところは、伝熱体の熱抵抗が小さく、伝熱体を介して多くの熱が光学部材から逃げる。逆に、照射エネルギー密度が低いところは、伝熱体の熱抵抗が大きく、光学部材から熱が逃げにくい。これにより光学部材内の温度分布の均一化が図られ、光学部材の複雑な熱変形が防止される。
【００１３】
また、前記伝熱体（１０５）は、複数からなり、その分布密度が前記エネルギー密度分布に基づいて定められていてもよい。この場合、伝熱体の分布密度が高いところは熱抵抗が小さくなって光学部材から熱が逃げやすく、分布密度が低いところは熱抵抗が大きくなって光学部材から熱が逃げにくい。
【００１４】
また、前記放熱体（１００）は、前記光学部材（ＣＭ）に対する前記エネルギービームの照射エネルギー密度分布に基づく、放熱性の分布を有してもよい。この場合、放熱体の放熱性の分布によって、照射エネルギー密度分布による光学部材の複雑な熱変形を防止することが可能となる。
【００１５】
この場合において、前記放熱性の分布は、前記照射エネルギー密度分布と略比例関係にあるとよい。この場合、照射エネルギー密度の不均一な状態が放熱体の放熱性の分布によって打ち消される。すなわち、放熱体の放熱性の分布と照射エネルギー密度分布とが略比例関係にあることから、照射エネルギー密度が高いところは、放熱性が高く、多くの熱が光学部材から逃げる。逆に、照射エネルギー密度が低いところは、放熱性が低く、光学部材から熱が逃げにくい。これにより光学部材内の温度分布の均一化が図られ、光学部材の複雑な熱変形が防止される。
【００１６】
また、前記放熱体（１００）は、冷媒との間で熱交換を行う熱交換部材（１２１）を含み、前記熱交換部材（１２１）は、前記照射エネルギー密度分布に基づく、熱抵抗分布を有してもよい。この場合、放熱体では、熱交換部材の熱抵抗が大きいところで放熱性が高く、熱抵抗が小さいところで放熱性が低くなる。
【００１７】
本発明の露光装置は、パターンが形成されたマスク（Ｒ）をエネルギビームにより照明する照明系（２１）と、前記マスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）上に転写する投影光学系（ＰＬ）との少なくとも一方が、上記記載の光学装置を備えることを特徴とする。
また、本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置を用いて、マスク（Ｒ）上に形成されたデバイスパターンを基板（Ｗ）上に転写する工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る光学装置を投影光学系として備える一実施形態に係る半導体デバイス製造用の縮小投影型露光装置１０の全体構成を示している。また、図１ではＸＹＺ直交座標系を採用している。ＸＹＺ直交座標系は、基板（感光性基板）としてのウエハＷを保持するウエハステージＷＳに対して平行となるようにＸ軸及びＹ軸が設定され、Ｚ軸がウエハステージＷＳに対して直交する方向に設定される。実際には、図中のＸＹＺ直交座標系は、ＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直方向に設定される。
【００１９】
本実施形態に係る露光装置は、露光光源としてＦ２レーザ光源を使用している。また、マスク（投影原版）としてのレチクルＲ上の所定形状の照明領域に対して相対的に所定の方向へレチクルＲ及びウエハＷを同期して走査することにより、ウエハＷ上の１つのショット領域に、レチクルＲのパターン像を逐次的に転写するステップ・アンド・スキャン方式を採用している。
【００２０】
図１において、露光装置１０は、レーザ光源２０、このレーザ光源２０からの露光ビームＩＬによりレチクルＲを照明する照明光学系２１、レチクルＲから射出される露光ビームＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、及び装置全体を統括的に制御する不図示の主制御装置等を備えている。
【００２１】
レーザ光源２０は、例えば発振波長１５７ｎｍのパルス紫外光を出力するＦ２レーザを有する。また、レーザ光源２０には、図示しない光源制御装置が併設されており、この光源制御装置は、主制御装置からの指示に応じて、射出されるパルス紫外光の発振中心波長及びスペクトル半値幅の制御、パルス発振のトリガ制御、レーザチャンバ内のガスの制御等を行う。
【００２２】
レーザ光源２０からのパルスレーザ光（照明光）は、偏向ミラー３０にて偏向されて、光アッテネータとして可変減光器３１に入射する。可変減光器３１は、ウエハ上のフォトレジストに対する露光量を制御するために、減光率が段階的又は連続的に調整可能である。可変減光器３１から射出される照明光は、光路偏向ミラー３２にて偏向された後に、第１フライアイレンズ３３、ズームレンズ３４、振動ミラー３５を順に介して第２フライアイレンズ３６に達する。第２フライアイレンズ３６の射出側には、有効光源のサイズ・形状を所望に設定するための照明光学系開口絞り用の切り替えレボルバ３７が配置されている。本実施形態では、照明光学系開口絞りでの光量損失を低減させるために、ズームレンズ３４による第２フライアイレンズ３６への光束の大きさを可変としている。
【００２３】
照明光学系開口絞りの開口から射出した光束は、コンデンサレンズ群４０を介して照明視野絞り（レチクルブラインド）４１を照明する。なお、照明視野絞り４１については、特開平４−１９６５１３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４７３，４１０号公報に開示されている。
【００２４】
照明視野絞り４１からの光は、偏向ミラー４２，４５、レンズ群４３，４４，４６等からなる照明視野絞り結像光学系（レチクルブラインド結像系）を介してレチクルＲ上に導かれ、レチクルＲ上には、照明視野絞り４１の開口部の像である照明領域が形成される。レチクルＲ上の照明領域からの光は、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上へ導かれ、ウエハＷ上には、レチクルＲの照明領域内のパターンの縮小像が形成される。レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳはＸＹ平面内で二次元的に移動可能であり、その位置座標は干渉計５０によって計測されかつ位置制御される。また、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳもＸＹ平面内で二次元的に移動可能であり、その位置座標は干渉計５１によって計測されかつ位置制御される。これらにより、レチクルＲ及びウエハＷを高精度に同期走査することが可能になる。なお、上述したレーザ光源２０〜照明視野絞り結像光学系等により照明光学系２１が構成される。
【００２５】
図２及び図３は、投影光学系ＰＬの構成の一例をそれぞれ示している。本実施形態では、反射屈折型の投影光学系が採用される。反射屈折型の投影光学系の構成例について図２及び図３を参照して説明する。
図２の構成例において、投影光学系ＰＬは、投影原版としてのレチクルＲ上のパターンの中間像を形成する屈折型の第１結像光学系Ｋ１と、第１結像光学系Ｋ１による中間像の像（２次像）を再結像する反射屈折型の第２結像光学系Ｋ２と、第２結像光学系Ｋ２による２次像をワークとしてのウエハＷ上に再結像させる屈折型の第３結像光学系Ｋ３とを有している。ここで、第１結像光学系Ｋ１と第２結像光学系Ｋ２との間の光路中には、光路を９０°偏向させるための光路折り曲げ用の反射面Ｍ１が配置されており、第２結像光学系Ｋ２と第３結像光学系Ｋ３との間の光路中には、光路を９０°偏向させるための光路折り曲げ用の反射面Ｍ２が配置されている。これらの反射面Ｍ１，Ｍ２は、光路折り曲げ部材ＦＭ上に設けられている。
【００２６】
また、第１結像光学系Ｋ１は、光軸Ａｘ１に沿って配置された複数のレンズ成分を有しており、約１／１．５倍〜１／３程度の縮小倍率のもとで中間像を形成する。第２結像光学系Ｋ２は、光軸Ａｘ２に沿って配置された単数または複数のレンズ成分と凹面反射鏡ＣＭとを有しており、ほぼ等倍のもとで、第１結像光学系Ｋ１による中間像の像（２次像）を形成する。そして、第３結像光学系Ｋ３は、光軸Ａｘ３に沿って配置された複数のレンズ成分を有しており、約１／１．５倍〜１／３程度の縮小倍率のもとで、第１及び第２結像光学系Ｋ１，Ｋ２による２次像の像（３次像）をウエハＷ上に形成する。なお、本例では、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ３とは互いに一致しているが、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ３とは互いに平行且つ不一致であっても良く、また、光軸Ａｘ２は、光軸Ａｘ１または光軸Ａｘ３に対して直交して無くとも良い。
【００２７】
また、図３の構成例において、投影光学系ＰＬは、投影原版としてのレチクルＲ上のパターンの中間像を形成する反射屈折型の第１結像光学系Ｋ１と、第１結像光学系Ｋ１による中間像の像をワークとしてのウエハＷ上に再結像させる屈折型の第２結像光学系Ｋ２とを有している。ここで、レチクルＲと第１結像光学系Ｋ１との間の光路中には、光路を９０°偏向させるための光路折り曲げ用の反射面Ｍ１が配置されており、第１結像光学系Ｋ１と第２結像光学系Ｋ２との間の光路中、すなわち中間像の近傍には、光路を９０°偏向させるための光路折り曲げ用の反射面Ｍ２が配置されている。これらの反射面Ｍ１，Ｍ２は、光路折り曲げ部材ＦＭ上に設けられている。
【００２８】
第１結像光学系Ｋ１は、光軸Ａｘ２に沿って配置された複数のレンズ成分と凹面反射鏡ＣＭとを有しており、ほぼ等倍またはやや縮小倍率のもとで中間像を形成する。第２結像光学系Ｋ２は、光軸Ａｘ２と直交する光軸Ａｘ３上に沿って配置された複数のレンズ成分及びコヒーレンスファクタを制御するための可変開口絞りＡＳを有しており、中間像からの光に基づいて縮小倍率のもとで中間像の像、すなわち２次像を形成する。ここで、第１結像光学系Ｋ１の光軸Ａｘ２は光路折り曲げ用反射面Ｍ１によって９０°折り曲げられて、レチクルＲと反射面Ｍ１との間に光軸Ａｘ１を定義している。本例では、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ３とは互いに平行であるが、一致はしていない。なお、本例において、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ３とを互いに一致するように配置しても良い。また、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ２とのなす角度を９０°とは異なる角度、好ましくは凹面反射鏡ＣＭを反時計回りに回転させた角度としても良い。このとき、反射面Ｍ２での光軸の折り曲げ角度を、レチクルＲとウエハＷとが平行となるように設定することが好ましい。
【００２９】
図１に戻り、本実施形態で使用するＦ２レーザ光（波長：１５７ｎｍ）のように、真空紫外域の光を露光ビームとする場合には、その光路から酸素、水蒸気、炭化水素系のガス等の、係る波長帯域の光に対し強い吸収特性を有するガス（以下、適宜「吸収性ガス」と呼ぶ）を排除する必要がある。従って、本実施形態では、照明光路（レーザ光源２０〜レチクルＲへ至る光路）及び投影光路（レチクルＲ〜ウエハＷへ至る光路）を外部雰囲気から遮断し、それらの光路を真空紫外域の光に対して吸収の少ない特性を有する特定ガスとしての窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトンなどのガス、またはそれらの混合ガス（以下、適宜「低吸収性ガス」あるいは「特定ガス」と呼ぶ）で満たしている。
【００３０】
具体的には、レーザ光源２０から可変減光器３１までの光路をケーシング６０により外部雰囲気より遮断し、可変減光器３１から照明視野絞り４１までの光路をケーシング６１により外部雰囲気より遮断し、照明視野絞り結像光学系をケーシング６２により外部雰囲気から遮断し、それらの光路内に上記特定ガスを充填している。なお、ケーシング６１とケーシング６２はケーシング６３により接続されている。また、投影光学系ＰＬ自体もその鏡筒６９がケーシングとなっており、その内部光路に上記特定ガスを充填している。
【００３１】
また、ケーシング６４は、照明視野絞り結像光学系を納めたケーシング６２と投影光学系ＰＬとの間の空間を外部雰囲気から遮断しており、その内部にレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳを収納している。このケーシング６４には、レチクルＲを搬入・搬出するための扉７０が設けられており、この扉７０の外側には、レチクルＲを搬入・搬出時にケーシング６４内の雰囲気が汚染されるのを防ぐためのガス置換室６５が設けられている。このガス置換室６５にも扉７１が設けられており、複数種のレチクルを保管しているレチクルストッカ６６との間のレチクルの受け渡しは扉７１を介して行う。
【００３２】
また、ケーシング６７は、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間の空間を外部雰囲気から遮断しており、その内部に、ウエハホルダ８０を介してウエハＷを保持するウエハステージＷＳ、ウエハＷの表面のＺ方向の位置（フォーカス位置）や傾斜角を検出するための斜入射形式のオートフォーカスセンサ８１、オフ・アクシス方式のアライメントセンサ８２、ウエハステージＷＳを載置している定盤８３等を収納している。このケーシング６７には、ウエハＷを搬入・搬出するための扉７２が設けられており、この扉７２の外側にはケーシング６７内部の雰囲気が汚染されるのを防ぐためのガス置換室６８が設けられている。このガス置換室６８には扉７３が設けられており、装置内部へのウエハＷの搬入、装置外部へのウエハＷの搬出はこの扉７３を介して行う。
【００３３】
各光路空間に充填される特定ガスとしては、窒素やヘリウムを用いることが好ましい。窒素は波長が１５０ｎｍ程度以下の光に対して吸光特性が強く、ヘリウムは波長１００ｎｍ程度以下の光に対して吸光特性が強い。ヘリウムは熱伝導率が窒素の約６倍であり、気圧変化に対する屈折率の変動量が窒素の約１／８であるため、特に高透過率と光学系の結像特性の安定性や冷却性とで優れている。なお、投影光学系ＰＬの鏡筒について特定ガスとしてヘリウムを用い、他の光路（例えばレーザ光源２０〜レチクルＲまでの照明光路など）については特定ガスとして窒素を用いてもよい。
【００３４】
図４は、図２及び図３に示した凹面反射鏡ＣＭに対して、温度制御用の放熱体（ヒートシンク１００）を取り付けた様子を模式的に示す図である。
図４において、ヒートシンク１００は、主に熱伝導性の部材により構成されており、冷媒通路１０１、冷媒供給口１０２、及び冷媒排出口１０３等を備えている。冷媒供給口１０２及び冷媒排出口１０３はそれぞれ、不図示の冷媒供給装置に接続されており、この冷媒供給装置から低温に温度制御された冷媒がヒートシンク１００内に循環供給される。冷媒通路１０１内を冷媒が流れることにより、ヒートシンク１００と冷媒との間で熱交換がなされ、ヒートシンク１００の熱が冷媒に伝達される。
【００３５】
本実施形態では、ヒートシンク１００は、凹面反射鏡ＣＭの裏面側に配置されかつ、凹面反射鏡ＣＭには直接接していない。すなわち、凹面反射鏡ＣＭの裏面側において、凹面反射鏡ＣＭに対してヒートシンク１００が離間して配置され、凹面反射鏡ＣＭとヒートシンク１００との間に伝熱体としての複数の熱伝導スプリング１０５が配置されている。各熱伝導スプリング１０５は、一端が凹面反射鏡ＣＭの裏面に接続され、他端がヒートシンク１００の一面（伝熱面）に接続されている。各熱伝導スプリング１０５は、凹面反射鏡ＣＭとヒートシンク１００とを熱的に接続し、凹面反射鏡ＣＭの熱をヒートシンク１００に伝達する伝熱体としての機能を持つ。
なお、凹面反射鏡ＣＭの材質としては、ＳｉＣ、ゼロデュア（商品名）、ＵＬＥ（商品名）などが用いられる。
【００３６】
凹面反射鏡ＣＭと熱伝導スプリング１０５との接続、及びヒートシンク１００と熱伝導スプリング１０５との接続は、例えば、以下のように行われる。
例えば、凹面反射鏡がセラミックの場合、焼き固める前の成型工程において、熱伝導スプリングの一端を反射鏡に埋め込んでおき、その後固める。また、スプリングの他の一端は、フランジなどの取付治具と予め接続しておき、後で、取付治具を介してヒートシンクに機械的に固定する。
他の接続方法としては、スプリングの両端はどちらも、フランジなどの取付治具と予め接続しておく。そして、接着剤やネジ等を用いて、スプリングの一端を反射鏡に機械的に固定し、その後、他端をヒートシンクに機械的に固定する。この場合、反射鏡にスプリングを固定した後に、所望の面精度を得るための反射鏡の研磨を行うのが好ましい。
このような接続方法では、スプリングの取り付けに伴うミラーの変形はほとんど起こらない。スプリングの固定長を、部品公差などで管理することにより、確実にミラーの変形を抑制できる。また、上述したフランジなどの取付治具は、スプリングと同じ材質、あるいは、スプリングと略同じ熱伝導性を有する材質で形成するのが望ましい。
【００３７】
熱伝導スプリング１０５は、柔軟性及び熱伝導性に優れるのが好ましい。また、凹面反射鏡ＣＭとヒートシンク１００との相対的な変位を吸収できるように、その材質や形状等が定められている。熱伝導スプリング１０５の材質としては、例えば、銅など、熱伝導率の高い各種金属が用いられる他に、優れた熱伝導性を有するものであれば金属に限らず他の材質も適用可能である。また、熱伝導スプリング１０５の形状としては、例えば、棒状の素材を螺旋状にしたものが用いられるが、優れた柔軟性を有するものであれば他の形状でもよい。また、素材自体が優れた柔軟性を備える場合、熱伝導スプリング１０５の形状は任意の形状でよい。
【００３８】
また、本実施形態では、凹面反射鏡ＣＭの裏面側において、複数の熱伝導スプリング１０５が等間隔に配置されるのではなく、領域ごとにその分布密度が異なる。熱伝導スプリング１０５の分布密度は、凹面反射鏡ＣＭに対する露光ビームＩＬの照射エネルギー密度分布に基づいて定められている。具体的には、複数の熱伝導スプリング１０５からなる伝熱体の熱抵抗の分布が、照射エネルギー密度分布と略反比例関係になるように、熱伝導スプリング１０５の分布密度が定められている。
【００３９】
ここで、図５（ａ）及び（ｂ）は、凹面反射鏡ＣＭに対する露光ビームの照射領域（照射フィールド）、及びその照射領域における照射エネルギー密度分布をそれぞれ模式的に示している。露光ビームは、マスクのパターン領域に応じてその領域形状が規定されており、図５（ａ）に示すように、本例では矩形領域からなる。また、その照射エネルギー密度分布は、図５（ｂ）に示すように、一様ではなく、中央部で高く、周辺に向かって低くなる。なお、照射領域が矩形状の場合、照射熱による光学部材の熱変形は、非回転対称なものとなり、光学的な補正が困難な高次な収差を生みやすい。
【００４０】
図４に戻り、複数の熱伝導スプリング１０５は、図５に示した露光ビームの照射エネルギー密度分布と略反比例関係の熱抵抗分布となるように、照射領域に対応する領域内において、中央部で密、周辺部で疎となる分布に配置されている。すなわち、中央部で熱伝導スプリング１０５の分布密度が高く、周辺部で分布密度が低い。
【００４１】
凹面反射鏡ＣＭに対して照射された露光ビームＩＬの照射熱は、伝熱体としての複数の熱伝導スプリング１０５を介してヒートシンク１００に伝達される。ヒートシンク１００に伝達された熱は冷媒に伝達される。凹面反射鏡ＣＭの熱が熱伝導スプリング１０５、及びヒートシンク１００を介して奪われることにより、露光ビームＩＬの照射に伴う凹面反射鏡ＣＭの温度上昇が抑制される。
【００４２】
このとき、熱伝導スプリング１０５の分布密度が高い領域では、複数の熱伝導スプリングによる熱抵抗が小さく、凹面反射鏡ＣＭから熱が逃げやすい。一方、熱伝導スプリング１０５の分布密度が低い領域では、熱抵抗が大きく、凹面反射鏡ＣＭから熱が逃げにくい。つまり、照射エネルギー密度分布が高く、温度上昇しやすい中央部の領域ほど、熱抵抗が小さいので、凹面反射鏡ＣＭからより多くの熱が奪われる。このような熱伝導スプリング１０５を介した熱の移動により、凹面反射鏡ＣＭ内の温度分布の均一化が図られ、凹面反射鏡ＣＭの複雑な熱変形が防止される。なお、凹面反射鏡ＣＭが温度上昇し、それによって熱変形する場合にも、その熱変形が面全体で一様であると、それに伴う収差は低次なものとなり、光学的な補正が比較的容易である。
【００４３】
図６は、凹面反射鏡ＣＭの支持構造を模式的に示している。本実施形態では、凹面反射鏡ＣＭとヒートシンク１００とは、互いに異なる部材に支持されている。具体的には、凹面反射鏡ＣＭは光学系の筐体１０６に支持され、ヒートシンク１００はその筐体とは別の筐体１０７に支持されている。また、筐体１０６と筐体１０７との間には、振動の伝達を防ぐ防振装置１０８が配置されている。防振装置１０８は、振動を吸収する弾性体などを有して構成されている。なお、凹面反射鏡ＣＭから筐体１０６への熱の移動を抑制するために、凹面反射鏡ＣＭは、熱抵抗の大きい部材、例えば熱伝導性の低い樹脂などからなるセル１０９を介して支持されるのが好ましい。
【００４４】
上述したように、本実施形態では、凹面反射鏡ＣＭとヒートシンク１００とは、直接接しておらず、両者は柔軟性を有する複数の熱伝導スプリング１０５を介して連結されている。仮に、凹面反射鏡ＣＭにヒートシンク１００を直接取り付けると、凹面反射鏡ＣＭの裏面とヒートシンク１００の一面（伝熱面）とを面全体にわたって密着させる必要があるため、両者の平面度の違いなどにより、凹面反射鏡ＣＭが変形する可能性が高い。また、凹面反射鏡ＣＭにヒートシンク１００を直接取り付けると、冷媒供給用のポンプ等の振動がヒートシンク１００から凹面反射鏡ＣＭに伝わるおそれがある。これに対して、本実施形態では、上記支持構造により、凹面反射鏡ＣＭとヒートシンク１００との間で力の伝達がほとんど起こらない。すなわち、複数の熱伝導スプリング１０５が、凹面反射鏡ＣＭとヒートシンク１００との間の任意の相対的な位置関係に対して抵抗することなく追従し、両者の間の相対的な変位を吸収する。そのため、ヒートシンク１００の取り付けに伴う凹面反射鏡ＣＭの変形や振動の伝達が防止される。また、それらを支持する筐体１０６，１０７同士の間には、防振装置１０８が配置されていることから、ヒートシンク１００から凹面反射鏡ＣＭへの振動の伝達がさらに確実に防止される。
【００４５】
このように、本実施形態では、凹面反射鏡ＣＭに対して、複数の熱伝導スプリングを介してヒートシンク１００を取り付けることにより、凹面反射鏡ＣＭと熱伝導スプリング１０５との間で熱の伝達を図りつつ、力の伝達を防止することが可能となる。これにより、凹面反射鏡ＣＭの温度が良好に制御されるとともに、ヒートシンク１００の取り付けに伴う凹面反射鏡ＣＭの光学特性の低下が防止される。
【００４６】
次に、本発明の第２実施形態について図７を参照して説明する。
本実施形態では、上述した第１実施形態と同様に、凹面反射鏡ＣＭに対してヒートシンク１２０が離間して配置され、その間に複数の熱伝導スプリング１０５が配置されている。また、上述した第１実施形態と異なり、複数の熱伝導スプリング１０５が等間隔に配置されその分布密度は一様である。さらに、本実施形態では、ヒートシンク１００の放熱性に分布が設けられている。
【００４７】
図７において、ヒートシンク１２０は、冷媒との間で熱交換を行うための複数のフィン１２１を有しており、その分布密度が凹面反射鏡ＣＭに対する露光ビームＩＬの照射エネルギー密度分布に基づいて定められている。具体的には、複数のフィン１２１からなる熱交換部材の熱抵抗の分布が、照射エネルギー密度分布と略反比例関係になるように、複数のフィン１２１の分布密度が定められている。すなわち、複数のフィン１２１は、中央部で密、周辺部で疎となる分布に配置されている。すなわち、中央部で複数のフィン１２１の分布密度が高く、周辺部で分布密度が低い。
【００４８】
上記構成により、本実施形態では、複数のフィン１２１の分布密度が高い領域では、ヒートシンク１２０の表面（伝熱面）から冷媒に至るまでの熱抵抗が小さく、放熱性が高い。そのため、凹面反射鏡ＣＭからの熱が冷媒に奪われやすい。一方、複数のフィン１２１の分布密度が低い領域では、ヒートシンク１２０の表面から冷媒に至るまでの熱抵抗が大きく、放熱性が低い。そのため、凹面反射鏡ＣＭからの熱が奪われにくい。つまり、前述した第１実施形態と同様に、照射エネルギー密度分布が高く、温度上昇しやすい中央部の領域ほど凹面反射鏡ＣＭからより多くの熱が奪われる。これにより、凹面反射鏡ＣＭ内の温度分布の均一化が図られ、凹面反射鏡ＣＭの複雑な熱変形が防止される。なお、本実施形態では、ヒートシンク１２０の所望の形状に形成することによって、熱抵抗に分布を設けているので、第１実施形態に比べて、熱伝導スプリングの設置が容易となる利点を有する。
【００４９】
次に、本発明の第３実施形態について図８を参照して説明する。
本実施形態では、上述した第２実施形態と同様に、凹面反射鏡ＣＭに対してヒートシンク１２０が離間して配置され、その間に複数の熱伝導スプリング１０５が一様な分布密度で配置されている。また、上述した第２実施形態と異なり、本実施形態では、壁の厚さによってヒートシンク１３０の放熱性に分布が設けられている。
【００５０】
図８において、ヒートシンク１３０は、複数の熱伝導スプリング１０５に接続される側の壁１３１の断面形状が、凹面反射鏡ＣＭに対する露光ビームＩＬの照射エネルギー密度分布に基づいて定められている。具体的には、壁１３１の熱抵抗の分布が、照射エネルギー密度分布と略反比例関係になるように、その断面形状が定められている。すなわち、壁１３１は、中央部で薄く、周辺部で厚くなる断面形状に形成されている。
【００５１】
上記構成により、本実施形態では、壁１３１が薄い領域では、ヒートシンク１３０の表面（伝熱面）から冷媒に至るまでの熱抵抗が小さく、放熱性が高い。そのため、凹面反射鏡ＣＭからの熱が冷媒に奪われやすい。一方、壁１３１が厚い領域では、ヒートシンク１３０の表面から冷媒に至るまでの熱抵抗が大きく、放熱性が低い。そのため、凹面反射鏡ＣＭからの熱が奪われにくい。つまり、前述した第２実施形態と同様に、照射エネルギー密度分布が高く、温度上昇しやすい中央部の領域ほど凹面反射鏡ＣＭからより多くの熱が奪われる。これにより、凹面反射鏡ＣＭ内の温度分布の均一化が図られ、凹面反射鏡ＣＭの複雑な熱変形が防止される。なお、本実施形態では、壁１３１の厚さを変えることによって、熱抵抗に分布を設けているので、第２実施形態に比べて、ヒートシンクの形状が簡素になるという利点を有する。
【００５２】
次に、本発明の第４実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。
本実施形態では、上述した第２及び第３実施形態と同様に、凹面反射鏡ＣＭに対してヒートシンク１２０が離間して配置され、その間に複数の熱伝導スプリング１０５が一様な分布密度で配置されている。また、上述した第２及び第３実施形態と異なり、本実施形態では、冷媒通路１４１の形状によってヒートシンク１４０の放熱性に分布が設けられている。
【００５３】
図９及び図１０において、ヒートシンク１４０は、表面（伝熱面）と平行な面内において渦巻状に形成された冷媒通路１４１を有する。この冷媒通路１４１は、その流路断面形状が、凹面反射鏡ＣＭに対する露光ビームＩＬの照射エネルギー密度分布に基づいて定められている。具体的には、冷媒通路１４１は、照射エネルギー密度分布と略反比例関係になるように、流路の断面積（実際には、管路の内径）が定められている。すなわち、冷媒通路１４１は、中央部で流路断面積が小さく、周辺部で流路断面積が大きくなる断面形状に形成されている。さらに、冷媒通路１４１は、図１０に示すように、中央部ほど密になり、周辺部ほど疎となっている。また、冷媒通路１４１に対して、中央部付近に冷媒供給口１４２が設けられ、周辺部付近に冷媒排出口１４３が設けられている。
【００５４】
上記構成により、本実施形態では、冷媒通路１４１において、流路断面積が小さい中央部の領域では、流速が大きくなり、ヒートシンク１４１と冷媒との熱伝達率が向上し、放熱性が高くなる。また、この領域では、冷媒通路１４１が密に配置されており、この点からも放熱性が高くなる。そのため、凹面反射鏡ＣＭからの熱が冷媒に奪われやすい。一方、流路断面積が大きい周辺部の領域では、上記領域に比べると、ヒートシンク１４１と冷媒との熱伝達率が低く、放熱性が低い。また、この領域では、冷媒通路１４１が疎に配置されており、この点からも放熱性が低い。そのため、凹面反射鏡ＣＭからの熱が奪われにくい。つまり、前述した第２及び第３実施形態と同様に、照射エネルギー密度分布が高く、温度上昇しやすい中央部の領域ほど凹面反射鏡ＣＭからより多くの熱が奪われる。これにより、凹面反射鏡ＣＭ内の温度分布の均一化が図られ、凹面反射鏡ＣＭの複雑な熱変形が防止される。なお、本実施形態では、渦巻状に冷媒通路１４１が設けられ、ヒートシンク１４０の中央部付近に冷媒供給口１４２が設けられているので、多くの熱を奪うべき中央部付近に低温の冷媒が流れることになり、ヒートシンク１４０と冷媒との間で効果的に熱交換が行われる。
【００５５】
ここで、上述した各実施形態では、Ｆ２レーザ光源を用いた露光装置について説明したが、露光ビームの波長がさらに短波長の紫外線やＸ線になると、使用できる光学ガラスが存在しない可能性が高い。この場合、投影光学系を、反射系のみで構成する、いわゆる反射屈折縮小光学系を採用することが考えられる。なお、投影光学系に反射屈折縮小光学系を採用した技術は、例えば、特開平２００２−００６２２１号方向に記載されている。
【００５６】
図１１は、投影光学系に反射屈折縮小光学系を採用した露光装置Ｅの概略構成を示す図である。この露光装置Ｅでは、露光ビームＥＬとして波長５〜１５ｎｍ程度の軟Ｘ線領域の光（ＥＵＶ光）が用いられている。以下、この露光装置Ｅについて説明する。
【００５７】
図１１において、露光装置Ｅは、光源２３０からの光束をレチクルステージＲＳに支持されるレチクルＲに照明する照明光学系２０３と、露光ビームＥＬで照明されたレチクルＲのパターンの像をウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷを支持するウエハステージＷＳとを備えている。本実施形態における露光ビームであるＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低いため、ＥＵＶ光が通過する光路は真空チャンバＶＣにより覆われて外気より遮断されている。
【００５８】
照明光学系２０３において、光源２３０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等が用いられる。このレーザ光は第１集光光学系２３１により集光されて位置２３２に集光する。ノズル２３３は気体状の物体を位置２３２に向けて噴出し、この噴出された物体は位置２３２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。
【００５９】
上記位置２３２の周囲には、第２集光光学系を構成する楕円鏡２３４が配置されており、この楕円鏡２３４は、その第１焦点が位置２３２とほぼ一致するように位置決めされている。楕円鏡２３４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２３４の第２焦点で一度集光した後、第３集光光学系を構成するコリメート鏡としての放物面鏡２３５へ向かう。放物面鏡２３５は、その焦点が楕円鏡２３４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。
【００６０】
放物面鏡２３５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２３６へ向かう。反射型フライアイ光学系２３６は、複数の反射面を集積した第１の反射素子群２３６ａと、第１の反射素子群２３６ａ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２３６ｂとで構成されている。これら第１及び第２の反射素子群２３６ａ、２３６ｂ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。
【００６１】
放物面鏡２３５からのコリメートされたＥＵＶ光は、第１の反射素子群２３６ａ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２３６ｂ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２３６ｂ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２３６は、放物面鏡２３５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。なお、このような反射型フライアイ光学系２３６については、本願出願人による特願平１０−４７４００号に提案されている。
【００６２】
この露光装置Ｅでは、２次光源の形状を制御するために、第２の反射素子群２３６ｂ近傍には、第１開口絞りとしてのσ絞りＡＳ１が設けられている。このσ絞りＡＳ１は、例えば互いに形状が異なる複数の開口部をターレット状に設けたものからなる。そして、σ絞り制御ユニットＡＳＣ１により、どの開口部を光路内に配置するのかの制御が行われる。
【００６３】
反射型フライアイ光学系２３６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２３７へ向かい、このコンデンサミラー２３７にて反射集光された後に、光路折り曲げミラー２３８を介して、レチクルＲに達する。これらコンデンサミラー２３７及び光路折り曲げミラー２３８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２３７は、２次光源から発するＥＵＶ光を集光して、レチクルＲを均一照明する。
【００６４】
なお、この露光装置Ｅでは、レチクルＲへ向かう照明光と、このレチクルＲにて反射されて投影光学系ＰＬへ向かうＥＵＶ光との光路分離を空間的に行うために、照明光学系２０３は非テレセントリック系であり、かつ投影光学系ＰＬもレチクル側非テレセントリックな光学系としている。
【００６５】
レチクルＲ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、ウエハＷ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。このレチクルＲにて反射されて、レチクルＲのパターン情報を含むＥＵＶ光は、投影光学系ＰＬに入射する。
【００６６】
投影光学系ＰＬは、反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の６枚構成となっており、第１反射鏡Ｍ１とレチクルＲとの間の光路中（反射鏡Ｍ１と反射鏡Ｍ２との頂点の間）には、第２の開口絞りとしての可変開口絞りＡＳが配置されている。この可変開口絞りＡＳは、その開口部の口径が可変となるように構成されており、その口径は可変開口絞り制御ユニットＡＳＣ２により制御される。
【００６７】
また、第２反射鏡Ｍ２と第３反射鏡Ｍ３との間の光路中の中間像形成位置には視野絞りＦＳが配置されている。なお、投影光学系ＰＬを構成する反射鏡Ｍ１〜Ｍ６は、基材上にＥＵＶ光を反射する多層膜を設けたものからなる。
【００６８】
レチクルＲにて反射されたＥＵＶ光は、投影光学系ＰＬを通過して、ウエハＷ上の円弧形状の露光領域内に、所定の縮小倍率β（例えば｜β｜＝１／４，１／５、１／６）のもとでレチクルＲのパターンの縮小像を形成する。なお、本実施形態においては、露光領域の形状は、投影光学系ＰＬ内に設けられた視野絞りＦＳにより規定される。
【００６９】
レチクルＲ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ＲＳにより支持されており、ウエハＷはＸＹＺ方向に沿って移動可能なウエハステージＷＳにより支持されている。これらのレチクルステージＲＳ及びウエハステージＷＳの移動は、それぞれレチクルステージ制御ユニットＲＳＣ及び基板ステージ制御ユニットにより制御される。露光動作の際には、照明光学系２０３によりレチクルＲに対してＥＵＶ光を照射しつつ、投影光学系ＰＬに対してレチクルＲ及びウエハＷを、投影光学系ＰＬ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Ｗ上の所定のショット領域内に、レチクルＲのパターンが走査露光される。
【００７０】
なお、この露光装置Ｅにおいて、σ絞りＡＳ１、可変開口絞りＡＳ、視野絞りＦＳは、ＥＵＶ光を十分に遮光するために、Ａｕ、Ｔａ、Ｗなどの金属から構成されることが好ましい。また、以上述べた各反射鏡の表面の反射面は、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、モリブデン、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。
【００７１】
上記構成の露光装置Ｅでは、投影光学系ＰＬを構成する６つの反射鏡Ｍ１〜Ｍ６が配置される空間は真空に制御される。そのため、対流熱伝達による冷却効果がほとんどないため、反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の熱変形を抑制するために、その温度制御が重要となる。これらの反射鏡Ｍ１〜Ｍ６に対しても、先の実施形態で示したものと同様に、熱伝導スプリングを介してヒートシンクを取り付けることにより、反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の温度を良好に制御し、光学特性の低下を防止することができる。
【００７２】
図１２は、本発明の一実施形態による露光装置を用いたマイクロデバイス（半導体デバイス）の生産のフローチャートである。図１２に示すように、まず、ステップＳ３００（設計ステップ）において、デバイスの機能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ３０１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンに基づいて、マスクを製作する。一方、ステップＳ３０２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【００７３】
次に、ステップＳ３０３（ウエハプロセスステップ）において、ステップＳ３００〜ステップＳ３０２で用意したマスクとウエハを使用して、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ３０４（組立ステップ）において、ステップＳ３０３において処理されたウエハを用いてチップ化する。このステップＳ３０４には、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程が含まれる。最後に、ステップＳ３０５（検査ステップ）において、ステップＳ３０４で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【００７４】
なお、上述した実施形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００７５】
例えば、上述した実施形態では、伝熱体としての熱伝導スプリング、及び放熱体としてのヒートシンクのいずれか一方の熱抵抗に分布を持たせているが、双方の熱抵抗に分布を持たせてもよい。露光ビームが照射される照射面から冷媒までのトータルな熱抵抗の分布が照射エネルギー密度分布と略反比例の関係にあるのが好ましい。
【００７６】
また、熱伝導スプリングの熱抵抗に分布を持たせる方法は、上述したものに限定されない。例えば、領域ごとに熱伝導スプリングの材質を変化させたり、線径や長さなど、熱伝導スプリングの形状を領域ごとに変化させてもよい。
【００７７】
また、先にも述べたように、露光ビームが照射される光学部材と放熱体（ヒートシンク）との間に配置される伝熱体は、スプリング形状のものに限定されない。柔軟性と熱伝導性を有し、光学部材と放熱体との相対的な変位を吸収するもの、つまり熱的に接続しているけれども力は伝えないものであればよい。
また、伝熱体として、スポンジ状、軟質な部材を用いてもよい。
さらに、伝熱体として、固体物に限らず、ガスを用いてもよい。
【００７８】
また、投影光学系としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英、蛍石、フッ素をドープした石英、フッ化バリウム、フッ化リチウムなどの遠紫外線を透過する材料を用いる。
【００７９】
また、各ケーシングや鏡筒、特定ガスの供給配管等は、研磨などの処理によって、表面粗さが低減されたステンレス（ＳＵＳ）等の材質を用いることにより、脱ガスの発生を抑制できる。
【００８０】
また、本発明が適用される露光装置は、露光用照明ビームに対してマスク（レチクル）と基板（ウエハ）とをそれぞれ相対移動する走査露光方式（例えば、ステップ・アンド・スキャン方式など）に限られるものではなく、マスクと基板とをほぼ静止させた状態でマスクのパターンを基板上に転写する静止露光方式、例えばステップ・アンド・リピート方式などでもよい。さらに、基板上で周辺部が重なる複数のショット領域にそれぞれパターンを転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置などに対しても本発明を適用することができる。また、投影光学系は縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでもよいし、反射屈折系、及び反射系のいずれでもよい。さらに、投影光学系を用いない、例えばプロキシミティ方式の露光装置などに対しても本発明を適用できる。
【００８１】
また、光源としては、Ｆ２レーザに限らず、発振波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザや、発振波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約１２０ｎｍ〜約１８０ｎｍの真空紫外域に属する光を発するレーザ、例えば発振波長１４６ｎｍのクリプトンダイマーレーザ（Ｋｒ２レーザ）、発振波長１２６ｎｍのアルゴンダイマーレーザ（Ａｒ２レーザ）などを用いてもよい。また、紫外光を発するレーザ光源だけでなく、光源として、ＹＡＧレーザ又は半導体レーザなどの高調波発生装置、ＳＯＲ、レーザプラズマ光源などでもよい。
【００８２】
また、本発明が適用される露光装置は、半導体デバイス製造用に限られるものではなく、液晶表示素子、ディスプレイ装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップなどのマイクロデバイス（電子デバイス）製造用、露光装置で用いられるフォトマスクやレチクルの製造用などでもよい。
【００８３】
また、本発明は露光装置だけでなく、光源装置を備え、デバイス製造工程で使用される他の製造装置（検査装置などを含む）に対しても適用することができる。
【００８４】
また、上述したウエハステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。さらに、ステージの駆動系として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（定盤、ベース）に設ければよい。
【００８５】
また、ウエハステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００８６】
また、レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００８７】
また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００８８】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学装置によれば、光学部材の温度上昇を良好に抑制することができるので、安定した光学性能を得ることができる。
また、本発明の露光装置によれば、安定した光学性能を有する光学装置によって、マスクのパターン像を精度よく基板上に転写できる。
また、本発明のデバイス製造方法によれば、露光精度の向上により、形成されるパターンの精度が向上したデバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学装置を投影光学系として備える一実施形態に係る半導体デバイス製造用の縮小投影型露光装置の全体構成を示す図である。
【図２】投影光学系の構成の一例を示す図である。
【図３】投影光学系の構成の一例を示す図である。
【図４】凹面反射鏡に対して、温度制御用の放熱体（ヒートシンク）を取り付けた様子を模式的に示す図である。
【図５】（ａ）は凹面反射鏡に対する露光ビームの照射領域（照射フィールド）を模式的に示す平面図、（ｂ）はその照射領域における照射エネルギー密度分布を模式的に示す図である。
【図６】凹面反射鏡の支持構造を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態を説明するための図である。
【図８】本発明の第３実施形態を説明するための図である。
【図９】本発明の第４実施形態を説明するための図である。
【図１０】図９におけるＡ−Ａ断面図である。
【図１１】投影光学系に反射屈折縮小光学系を採用した露光装置の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態による露光装置を用いた半導体デバイスの生産のフローチャート図である。
【符号の説明】
１０，Ｅ…露光装置
Ｒ…レチクル（マスク）
Ｗ…ウエハ（基板）
ＣＭ…凹面反射鏡（光学部材）
２１，２０３…照明光学系（照明系）
ＰＬ…投影光学系
１００…ヒートシンク（放熱体）
１０５…熱伝導スプリング（伝熱体）
１０８…防振装置
１２１…フィン（熱交換部材）
１３１…壁（熱交換部材）
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路、ＣＣＤ等の撮像素子、液晶ディスプレイ、または薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィ技術を用いて製造する方法、その製造時に用いられる露光装置、並びにその露光装置に好適な光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスや液晶表示デバイスをリソグラフィ技術を用いて製造する際に、パターンが形成されたマスクに露光用照明光（露光ビーム）を照明し、マスクのパターンの像を投影光学系を介して、フォトレジスト等の感光材が塗布された半導体ウエハやガラスプレート等の基板上に投影露光する露光装置が用いられている。近年、露光装置では、パターンの微細化に伴い、露光ビームの短波長化が進行している。
【０００３】
短波長の露光ビームとしては、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ光（波長：１５７ｎｍ）などがある。また、さらに短波長の露光ビームとして、波長５〜１５ｎｍの軟Ｘ線領域の光（以下、この光をＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光と称する）の使用が検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
短波長の露光ビームを用いた露光装置では、露光ビームの光路上に配置される光学部材が露光ビームの照射によって発熱しやすく、それに伴う光学部材の熱変形の制御が課題の一つとなっている。特に、短波長の紫外線やＥＵＶ光を用いた露光装置では、光路上の空間を真空にすることが多く、その場合、対流熱伝達による冷却効果がほとんどない。そのため、光学部材の熱変形が大きく生じやすい。
【０００５】
こうした光学部材の温度上昇を抑制する方法として、ヒートシンクなどの放熱体を光学部材に取り付ける方法が検討されている。しかしながら、放熱体の取り付けに伴って、光学部材が変形したり、放熱体の振動が光学部材に伝達したりして、光学特性が低下するおそれがある。
【０００６】
また、一般に、光学部材に対する露光ビームの照射エネルギー密度分布は照射領域内において一様ではない。そのため、その照射熱によって生じる光学部材の熱変形は複雑な形になりやすい。光学部材の複雑な変形は、補正が困難な高次の収差を生む。そのため、光学部材を温度制御するにあたっては、その光学部材の温度分布の均一化が図られるのが好ましい。
【０００７】
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたものであり、光学部材の温度上昇が良好に抑制され、安定した光学性能を有する光学装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、マスクのパターン像を精度よく基板上に転写できる露光装置、並びに、形成されるパターンの精度を向上させることができるデバイス製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光学装置は、エネルギービームの光路上に配置される光学部材を備える光学装置であって、前記光学部材（ＣＭ）に対して離間して配置される放熱体（１００）と、前記光学部材（ＣＭ）と前記放熱体（１００）との間に配置され、前記光学部材（ＣＭ）と前記放熱体（１００）との相対的な変位を吸収しかつ前記光学部材（ＣＭ）と前記放熱体（１００）との間で熱を伝達する伝熱体（１０５）とを備えることを特徴とする。
この光学装置では、光学部材と放熱体との間で伝熱体を介して熱を伝達することにより、エネルギービームの照射に伴う光学部材の熱は、伝熱体を介して放熱体に伝達される。伝熱体は光学部材と放熱体との相対的な変位を吸収することから、光学部材と放熱体との間で力の伝達はほとんど起こらない。そのため、この光学装置では、放熱体を取り付けることによる光学部材の変形や振動が防止される。
【０００９】
この場合において、前記伝熱体（１０５）として、例えば、柔軟性を有する熱伝導性部材を用いるとよい。この場合、伝熱体が柔軟性と熱伝導性とを有することにより、光学部材と放熱体との相対的な変位が伝熱体によって吸収され、かつ光学部材と放熱体とが伝熱体を介して熱的に接続される。
【００１０】
また、前記光学部材（ＣＭ）と前記放熱体（１００）とは、互いに異なる部材に支持されているのが好ましい。これにより、支持体を介した力の伝達が防止され、放熱体の取り付けに伴う光学部材の変形や振動が確実に防止される。
この場合、前記光学部材を支持する部材と前記放熱体を支持する部材との間に、振動の伝達を防ぐ防振装置（１０８）が配置されていることにより、光学部材の振動がさらに確実に防止される。
【００１１】
また、前記伝熱体（１０５）は、前記光学部材（ＣＭ）に対する前記エネルギービームの照射エネルギー密度分布に基づく、熱抵抗分布を有してもよい。この場合、伝熱体の熱抵抗分布によって、照射エネルギー密度分布による光学部材の複雑な熱変形を防止することが可能となる。
【００１２】
この場合において、前記伝熱体（１０５）の熱抵抗分布は、前記照射エネルギー密度分布と略反比例関係にあるとよい。この場合、照射エネルギー密度の一様でない不均一な状態が伝熱体の熱抵抗分布によって打ち消される。すなわち、伝熱体の熱抵抗分布と照射エネルギー密度分布とが略反比例関係にあることから、照射エネルギー密度が高いところは、伝熱体の熱抵抗が小さく、伝熱体を介して多くの熱が光学部材から逃げる。逆に、照射エネルギー密度が低いところは、伝熱体の熱抵抗が大きく、光学部材から熱が逃げにくい。これにより光学部材内の温度分布の均一化が図られ、光学部材の複雑な熱変形が防止される。
【００１３】
また、前記伝熱体（１０５）は、複数からなり、その分布密度が前記エネルギー密度分布に基づいて定められていてもよい。この場合、伝熱体の分布密度が高いところは熱抵抗が小さくなって光学部材から熱が逃げやすく、分布密度が低いところは熱抵抗が大きくなって光学部材から熱が逃げにくい。
【００１４】
また、前記放熱体（１００）は、前記光学部材（ＣＭ）に対する前記エネルギービームの照射エネルギー密度分布に基づく、放熱性の分布を有してもよい。この場合、放熱体の放熱性の分布によって、照射エネルギー密度分布による光学部材の複雑な熱変形を防止することが可能となる。
【００１５】
この場合において、前記放熱性の分布は、前記照射エネルギー密度分布と略比例関係にあるとよい。この場合、照射エネルギー密度の不均一な状態が放熱体の放熱性の分布によって打ち消される。すなわち、放熱体の放熱性の分布と照射エネルギー密度分布とが略比例関係にあることから、照射エネルギー密度が高いところは、放熱性が高く、多くの熱が光学部材から逃げる。逆に、照射エネルギー密度が低いところは、放熱性が低く、光学部材から熱が逃げにくい。これにより光学部材内の温度分布の均一化が図られ、光学部材の複雑な熱変形が防止される。
【００１６】
また、前記放熱体（１００）は、冷媒との間で熱交換を行う熱交換部材（１２１）を含み、前記熱交換部材（１２１）は、前記照射エネルギー密度分布に基づく、熱抵抗分布を有してもよい。この場合、放熱体では、熱交換部材の熱抵抗が大きいところで放熱性が高く、熱抵抗が小さいところで放熱性が低くなる。
【００１７】
本発明の露光装置は、パターンが形成されたマスク（Ｒ）をエネルギビームにより照明する照明系（２１）と、前記マスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）上に転写する投影光学系（ＰＬ）との少なくとも一方が、上記記載の光学装置を備えることを特徴とする。
また、本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置を用いて、マスク（Ｒ）上に形成されたデバイスパターンを基板（Ｗ）上に転写する工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る光学装置を投影光学系として備える一実施形態に係る半導体デバイス製造用の縮小投影型露光装置１０の全体構成を示している。また、図１ではＸＹＺ直交座標系を採用している。ＸＹＺ直交座標系は、基板（感光性基板）としてのウエハＷを保持するウエハステージＷＳに対して平行となるようにＸ軸及びＹ軸が設定され、Ｚ軸がウエハステージＷＳに対して直交する方向に設定される。実際には、図中のＸＹＺ直交座標系は、ＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直方向に設定される。
【００１９】
本実施形態に係る露光装置は、露光光源としてＦ２レーザ光源を使用している。また、マスク（投影原版）としてのレチクルＲ上の所定形状の照明領域に対して相対的に所定の方向へレチクルＲ及びウエハＷを同期して走査することにより、ウエハＷ上の１つのショット領域に、レチクルＲのパターン像を逐次的に転写するステップ・アンド・スキャン方式を採用している。
【００２０】
図１において、露光装置１０は、レーザ光源２０、このレーザ光源２０からの露光ビームＩＬによりレチクルＲを照明する照明光学系２１、レチクルＲから射出される露光ビームＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、及び装置全体を統括的に制御する不図示の主制御装置等を備えている。
【００２１】
レーザ光源２０は、例えば発振波長１５７ｎｍのパルス紫外光を出力するＦ２レーザを有する。また、レーザ光源２０には、図示しない光源制御装置が併設されており、この光源制御装置は、主制御装置からの指示に応じて、射出されるパルス紫外光の発振中心波長及びスペクトル半値幅の制御、パルス発振のトリガ制御、レーザチャンバ内のガスの制御等を行う。
【００２２】
レーザ光源２０からのパルスレーザ光（照明光）は、偏向ミラー３０にて偏向されて、光アッテネータとして可変減光器３１に入射する。可変減光器３１は、ウエハ上のフォトレジストに対する露光量を制御するために、減光率が段階的又は連続的に調整可能である。可変減光器３１から射出される照明光は、光路偏向ミラー３２にて偏向された後に、第１フライアイレンズ３３、ズームレンズ３４、振動ミラー３５を順に介して第２フライアイレンズ３６に達する。第２フライアイレンズ３６の射出側には、有効光源のサイズ・形状を所望に設定するための照明光学系開口絞り用の切り替えレボルバ３７が配置されている。本実施形態では、照明光学系開口絞りでの光量損失を低減させるために、ズームレンズ３４による第２フライアイレンズ３６への光束の大きさを可変としている。
【００２３】
照明光学系開口絞りの開口から射出した光束は、コンデンサレンズ群４０を介して照明視野絞り（レチクルブラインド）４１を照明する。なお、照明視野絞り４１については、特開平４−１９６５１３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４７３，４１０号公報に開示されている。
【００２４】
照明視野絞り４１からの光は、偏向ミラー４２，４５、レンズ群４３，４４，４６等からなる照明視野絞り結像光学系（レチクルブラインド結像系）を介してレチクルＲ上に導かれ、レチクルＲ上には、照明視野絞り４１の開口部の像である照明領域が形成される。レチクルＲ上の照明領域からの光は、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上へ導かれ、ウエハＷ上には、レチクルＲの照明領域内のパターンの縮小像が形成される。レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳはＸＹ平面内で二次元的に移動可能であり、その位置座標は干渉計５０によって計測されかつ位置制御される。また、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳもＸＹ平面内で二次元的に移動可能であり、その位置座標は干渉計５１によって計測されかつ位置制御される。これらにより、レチクルＲ及びウエハＷを高精度に同期走査することが可能になる。なお、上述したレーザ光源２０〜照明視野絞り結像光学系等により照明光学系２１が構成される。
【００２５】
図２及び図３は、投影光学系ＰＬの構成の一例をそれぞれ示している。本実施形態では、反射屈折型の投影光学系が採用される。反射屈折型の投影光学系の構成例について図２及び図３を参照して説明する。
図２の構成例において、投影光学系ＰＬは、投影原版としてのレチクルＲ上のパターンの中間像を形成する屈折型の第１結像光学系Ｋ１と、第１結像光学系Ｋ１による中間像の像（２次像）を再結像する反射屈折型の第２結像光学系Ｋ２と、第２結像光学系Ｋ２による２次像をワークとしてのウエハＷ上に再結像させる屈折型の第３結像光学系Ｋ３とを有している。ここで、第１結像光学系Ｋ１と第２結像光学系Ｋ２との間の光路中には、光路を９０°偏向させるための光路折り曲げ用の反射面Ｍ１が配置されており、第２結像光学系Ｋ２と第３結像光学系Ｋ３との間の光路中には、光路を９０°偏向させるための光路折り曲げ用の反射面Ｍ２が配置されている。これらの反射面Ｍ１，Ｍ２は、光路折り曲げ部材ＦＭ上に設けられている。
【００２６】
また、第１結像光学系Ｋ１は、光軸Ａｘ１に沿って配置された複数のレンズ成分を有しており、約１／１．５倍〜１／３程度の縮小倍率のもとで中間像を形成する。第２結像光学系Ｋ２は、光軸Ａｘ２に沿って配置された単数または複数のレンズ成分と凹面反射鏡ＣＭとを有しており、ほぼ等倍のもとで、第１結像光学系Ｋ１による中間像の像（２次像）を形成する。そして、第３結像光学系Ｋ３は、光軸Ａｘ３に沿って配置された複数のレンズ成分を有しており、約１／１．５倍〜１／３程度の縮小倍率のもとで、第１及び第２結像光学系Ｋ１，Ｋ２による２次像の像（３次像）をウエハＷ上に形成する。なお、本例では、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ３とは互いに一致しているが、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ３とは互いに平行且つ不一致であっても良く、また、光軸Ａｘ２は、光軸Ａｘ１または光軸Ａｘ３に対して直交して無くとも良い。
【００２７】
また、図３の構成例において、投影光学系ＰＬは、投影原版としてのレチクルＲ上のパターンの中間像を形成する反射屈折型の第１結像光学系Ｋ１と、第１結像光学系Ｋ１による中間像の像をワークとしてのウエハＷ上に再結像させる屈折型の第２結像光学系Ｋ２とを有している。ここで、レチクルＲと第１結像光学系Ｋ１との間の光路中には、光路を９０°偏向させるための光路折り曲げ用の反射面Ｍ１が配置されており、第１結像光学系Ｋ１と第２結像光学系Ｋ２との間の光路中、すなわち中間像の近傍には、光路を９０°偏向させるための光路折り曲げ用の反射面Ｍ２が配置されている。これらの反射面Ｍ１，Ｍ２は、光路折り曲げ部材ＦＭ上に設けられている。
【００２８】
第１結像光学系Ｋ１は、光軸Ａｘ２に沿って配置された複数のレンズ成分と凹面反射鏡ＣＭとを有しており、ほぼ等倍またはやや縮小倍率のもとで中間像を形成する。第２結像光学系Ｋ２は、光軸Ａｘ２と直交する光軸Ａｘ３上に沿って配置された複数のレンズ成分及びコヒーレンスファクタを制御するための可変開口絞りＡＳを有しており、中間像からの光に基づいて縮小倍率のもとで中間像の像、すなわち２次像を形成する。ここで、第１結像光学系Ｋ１の光軸Ａｘ２は光路折り曲げ用反射面Ｍ１によって９０°折り曲げられて、レチクルＲと反射面Ｍ１との間に光軸Ａｘ１を定義している。本例では、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ３とは互いに平行であるが、一致はしていない。なお、本例において、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ３とを互いに一致するように配置しても良い。また、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ２とのなす角度を９０°とは異なる角度、好ましくは凹面反射鏡ＣＭを反時計回りに回転させた角度としても良い。このとき、反射面Ｍ２での光軸の折り曲げ角度を、レチクルＲとウエハＷとが平行となるように設定することが好ましい。
【００２９】
図１に戻り、本実施形態で使用するＦ２レーザ光（波長：１５７ｎｍ）のように、真空紫外域の光を露光ビームとする場合には、その光路から酸素、水蒸気、炭化水素系のガス等の、係る波長帯域の光に対し強い吸収特性を有するガス（以下、適宜「吸収性ガス」と呼ぶ）を排除する必要がある。従って、本実施形態では、照明光路（レーザ光源２０〜レチクルＲへ至る光路）及び投影光路（レチクルＲ〜ウエハＷへ至る光路）を外部雰囲気から遮断し、それらの光路を真空紫外域の光に対して吸収の少ない特性を有する特定ガスとしての窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトンなどのガス、またはそれらの混合ガス（以下、適宜「低吸収性ガス」あるいは「特定ガス」と呼ぶ）で満たしている。
【００３０】
具体的には、レーザ光源２０から可変減光器３１までの光路をケーシング６０により外部雰囲気より遮断し、可変減光器３１から照明視野絞り４１までの光路をケーシング６１により外部雰囲気より遮断し、照明視野絞り結像光学系をケーシング６２により外部雰囲気から遮断し、それらの光路内に上記特定ガスを充填している。なお、ケーシング６１とケーシング６２はケーシング６３により接続されている。また、投影光学系ＰＬ自体もその鏡筒６９がケーシングとなっており、その内部光路に上記特定ガスを充填している。
【００３１】
また、ケーシング６４は、照明視野絞り結像光学系を納めたケーシング６２と投影光学系ＰＬとの間の空間を外部雰囲気から遮断しており、その内部にレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳを収納している。このケーシング６４には、レチクルＲを搬入・搬出するための扉７０が設けられており、この扉７０の外側には、レチクルＲを搬入・搬出時にケーシング６４内の雰囲気が汚染されるのを防ぐためのガス置換室６５が設けられている。このガス置換室６５にも扉７１が設けられており、複数種のレチクルを保管しているレチクルストッカ６６との間のレチクルの受け渡しは扉７１を介して行う。
【００３２】
また、ケーシング６７は、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間の空間を外部雰囲気から遮断しており、その内部に、ウエハホルダ８０を介してウエハＷを保持するウエハステージＷＳ、ウエハＷの表面のＺ方向の位置（フォーカス位置）や傾斜角を検出するための斜入射形式のオートフォーカスセンサ８１、オフ・アクシス方式のアライメントセンサ８２、ウエハステージＷＳを載置している定盤８３等を収納している。このケーシング６７には、ウエハＷを搬入・搬出するための扉７２が設けられており、この扉７２の外側にはケーシング６７内部の雰囲気が汚染されるのを防ぐためのガス置換室６８が設けられている。このガス置換室６８には扉７３が設けられており、装置内部へのウエハＷの搬入、装置外部へのウエハＷの搬出はこの扉７３を介して行う。
【００３３】
各光路空間に充填される特定ガスとしては、窒素やヘリウムを用いることが好ましい。窒素は波長が１５０ｎｍ程度以下の光に対して吸光特性が強く、ヘリウムは波長１００ｎｍ程度以下の光に対して吸光特性が強い。ヘリウムは熱伝導率が窒素の約６倍であり、気圧変化に対する屈折率の変動量が窒素の約１／８であるため、特に高透過率と光学系の結像特性の安定性や冷却性とで優れている。なお、投影光学系ＰＬの鏡筒について特定ガスとしてヘリウムを用い、他の光路（例えばレーザ光源２０〜レチクルＲまでの照明光路など）については特定ガスとして窒素を用いてもよい。
【００３４】
図４は、図２及び図３に示した凹面反射鏡ＣＭに対して、温度制御用の放熱体（ヒートシンク１００）を取り付けた様子を模式的に示す図である。
図４において、ヒートシンク１００は、主に熱伝導性の部材により構成されており、冷媒通路１０１、冷媒供給口１０２、及び冷媒排出口１０３等を備えている。冷媒供給口１０２及び冷媒排出口１０３はそれぞれ、不図示の冷媒供給装置に接続されており、この冷媒供給装置から低温に温度制御された冷媒がヒートシンク１００内に循環供給される。冷媒通路１０１内を冷媒が流れることにより、ヒートシンク１００と冷媒との間で熱交換がなされ、ヒートシンク１００の熱が冷媒に伝達される。
【００３５】
本実施形態では、ヒートシンク１００は、凹面反射鏡ＣＭの裏面側に配置されかつ、凹面反射鏡ＣＭには直接接していない。すなわち、凹面反射鏡ＣＭの裏面側において、凹面反射鏡ＣＭに対してヒートシンク１００が離間して配置され、凹面反射鏡ＣＭとヒートシンク１００との間に伝熱体としての複数の熱伝導スプリング１０５が配置されている。各熱伝導スプリング１０５は、一端が凹面反射鏡ＣＭの裏面に接続され、他端がヒートシンク１００の一面（伝熱面）に接続されている。各熱伝導スプリング１０５は、凹面反射鏡ＣＭとヒートシンク１００とを熱的に接続し、凹面反射鏡ＣＭの熱をヒートシンク１００に伝達する伝熱体としての機能を持つ。
なお、凹面反射鏡ＣＭの材質としては、ＳｉＣ、ゼロデュア（商品名）、ＵＬＥ（商品名）などが用いられる。
【００３６】
凹面反射鏡ＣＭと熱伝導スプリング１０５との接続、及びヒートシンク１００と熱伝導スプリング１０５との接続は、例えば、以下のように行われる。
例えば、凹面反射鏡がセラミックの場合、焼き固める前の成型工程において、熱伝導スプリングの一端を反射鏡に埋め込んでおき、その後固める。また、スプリングの他の一端は、フランジなどの取付治具と予め接続しておき、後で、取付治具を介してヒートシンクに機械的に固定する。
他の接続方法としては、スプリングの両端はどちらも、フランジなどの取付治具と予め接続しておく。そして、接着剤やネジ等を用いて、スプリングの一端を反射鏡に機械的に固定し、その後、他端をヒートシンクに機械的に固定する。この場合、反射鏡にスプリングを固定した後に、所望の面精度を得るための反射鏡の研磨を行うのが好ましい。
このような接続方法では、スプリングの取り付けに伴うミラーの変形はほとんど起こらない。スプリングの固定長を、部品公差などで管理することにより、確実にミラーの変形を抑制できる。また、上述したフランジなどの取付治具は、スプリングと同じ材質、あるいは、スプリングと略同じ熱伝導性を有する材質で形成するのが望ましい。
【００３７】
熱伝導スプリング１０５は、柔軟性及び熱伝導性に優れるのが好ましい。また、凹面反射鏡ＣＭとヒートシンク１００との相対的な変位を吸収できるように、その材質や形状等が定められている。熱伝導スプリング１０５の材質としては、例えば、銅など、熱伝導率の高い各種金属が用いられる他に、優れた熱伝導性を有するものであれば金属に限らず他の材質も適用可能である。また、熱伝導スプリング１０５の形状としては、例えば、棒状の素材を螺旋状にしたものが用いられるが、優れた柔軟性を有するものであれば他の形状でもよい。また、素材自体が優れた柔軟性を備える場合、熱伝導スプリング１０５の形状は任意の形状でよい。
【００３８】
また、本実施形態では、凹面反射鏡ＣＭの裏面側において、複数の熱伝導スプリング１０５が等間隔に配置されるのではなく、領域ごとにその分布密度が異なる。熱伝導スプリング１０５の分布密度は、凹面反射鏡ＣＭに対する露光ビームＩＬの照射エネルギー密度分布に基づいて定められている。具体的には、複数の熱伝導スプリング１０５からなる伝熱体の熱抵抗の分布が、照射エネルギー密度分布と略反比例関係になるように、熱伝導スプリング１０５の分布密度が定められている。
【００３９】
ここで、図５（ａ）及び（ｂ）は、凹面反射鏡ＣＭに対する露光ビームの照射領域（照射フィールド）、及びその照射領域における照射エネルギー密度分布をそれぞれ模式的に示している。露光ビームは、マスクのパターン領域に応じてその領域形状が規定されており、図５（ａ）に示すように、本例では矩形領域からなる。また、その照射エネルギー密度分布は、図５（ｂ）に示すように、一様ではなく、中央部で高く、周辺に向かって低くなる。なお、照射領域が矩形状の場合、照射熱による光学部材の熱変形は、非回転対称なものとなり、光学的な補正が困難な高次な収差を生みやすい。
【００４０】
図４に戻り、複数の熱伝導スプリング１０５は、図５に示した露光ビームの照射エネルギー密度分布と略反比例関係の熱抵抗分布となるように、照射領域に対応する領域内において、中央部で密、周辺部で疎となる分布に配置されている。すなわち、中央部で熱伝導スプリング１０５の分布密度が高く、周辺部で分布密度が低い。
【００４１】
凹面反射鏡ＣＭに対して照射された露光ビームＩＬの照射熱は、伝熱体としての複数の熱伝導スプリング１０５を介してヒートシンク１００に伝達される。ヒートシンク１００に伝達された熱は冷媒に伝達される。凹面反射鏡ＣＭの熱が熱伝導スプリング１０５、及びヒートシンク１００を介して奪われることにより、露光ビームＩＬの照射に伴う凹面反射鏡ＣＭの温度上昇が抑制される。
【００４２】
このとき、熱伝導スプリング１０５の分布密度が高い領域では、複数の熱伝導スプリングによる熱抵抗が小さく、凹面反射鏡ＣＭから熱が逃げやすい。一方、熱伝導スプリング１０５の分布密度が低い領域では、熱抵抗が大きく、凹面反射鏡ＣＭから熱が逃げにくい。つまり、照射エネルギー密度分布が高く、温度上昇しやすい中央部の領域ほど、熱抵抗が小さいので、凹面反射鏡ＣＭからより多くの熱が奪われる。このような熱伝導スプリング１０５を介した熱の移動により、凹面反射鏡ＣＭ内の温度分布の均一化が図られ、凹面反射鏡ＣＭの複雑な熱変形が防止される。なお、凹面反射鏡ＣＭが温度上昇し、それによって熱変形する場合にも、その熱変形が面全体で一様であると、それに伴う収差は低次なものとなり、光学的な補正が比較的容易である。
【００４３】
図６は、凹面反射鏡ＣＭの支持構造を模式的に示している。本実施形態では、凹面反射鏡ＣＭとヒートシンク１００とは、互いに異なる部材に支持されている。具体的には、凹面反射鏡ＣＭは光学系の筐体１０６に支持され、ヒートシンク１００はその筐体とは別の筐体１０７に支持されている。また、筐体１０６と筐体１０７との間には、振動の伝達を防ぐ防振装置１０８が配置されている。防振装置１０８は、振動を吸収する弾性体などを有して構成されている。なお、凹面反射鏡ＣＭから筐体１０６への熱の移動を抑制するために、凹面反射鏡ＣＭは、熱抵抗の大きい部材、例えば熱伝導性の低い樹脂などからなるセル１０９を介して支持されるのが好ましい。
【００４４】
上述したように、本実施形態では、凹面反射鏡ＣＭとヒートシンク１００とは、直接接しておらず、両者は柔軟性を有する複数の熱伝導スプリング１０５を介して連結されている。仮に、凹面反射鏡ＣＭにヒートシンク１００を直接取り付けると、凹面反射鏡ＣＭの裏面とヒートシンク１００の一面（伝熱面）とを面全体にわたって密着させる必要があるため、両者の平面度の違いなどにより、凹面反射鏡ＣＭが変形する可能性が高い。また、凹面反射鏡ＣＭにヒートシンク１００を直接取り付けると、冷媒供給用のポンプ等の振動がヒートシンク１００から凹面反射鏡ＣＭに伝わるおそれがある。これに対して、本実施形態では、上記支持構造により、凹面反射鏡ＣＭとヒートシンク１００との間で力の伝達がほとんど起こらない。すなわち、複数の熱伝導スプリング１０５が、凹面反射鏡ＣＭとヒートシンク１００との間の任意の相対的な位置関係に対して抵抗することなく追従し、両者の間の相対的な変位を吸収する。そのため、ヒートシンク１００の取り付けに伴う凹面反射鏡ＣＭの変形や振動の伝達が防止される。また、それらを支持する筐体１０６，１０７同士の間には、防振装置１０８が配置されていることから、ヒートシンク１００から凹面反射鏡ＣＭへの振動の伝達がさらに確実に防止される。
【００４５】
このように、本実施形態では、凹面反射鏡ＣＭに対して、複数の熱伝導スプリングを介してヒートシンク１００を取り付けることにより、凹面反射鏡ＣＭと熱伝導スプリング１０５との間で熱の伝達を図りつつ、力の伝達を防止することが可能となる。これにより、凹面反射鏡ＣＭの温度が良好に制御されるとともに、ヒートシンク１００の取り付けに伴う凹面反射鏡ＣＭの光学特性の低下が防止される。
【００４６】
次に、本発明の第２実施形態について図７を参照して説明する。
本実施形態では、上述した第１実施形態と同様に、凹面反射鏡ＣＭに対してヒートシンク１２０が離間して配置され、その間に複数の熱伝導スプリング１０５が配置されている。また、上述した第１実施形態と異なり、複数の熱伝導スプリング１０５が等間隔に配置されその分布密度は一様である。さらに、本実施形態では、ヒートシンク１００の放熱性に分布が設けられている。
【００４７】
図７において、ヒートシンク１２０は、冷媒との間で熱交換を行うための複数のフィン１２１を有しており、その分布密度が凹面反射鏡ＣＭに対する露光ビームＩＬの照射エネルギー密度分布に基づいて定められている。具体的には、複数のフィン１２１からなる熱交換部材の熱抵抗の分布が、照射エネルギー密度分布と略反比例関係になるように、複数のフィン１２１の分布密度が定められている。すなわち、複数のフィン１２１は、中央部で密、周辺部で疎となる分布に配置されている。すなわち、中央部で複数のフィン１２１の分布密度が高く、周辺部で分布密度が低い。
【００４８】
上記構成により、本実施形態では、複数のフィン１２１の分布密度が高い領域では、ヒートシンク１２０の表面（伝熱面）から冷媒に至るまでの熱抵抗が小さく、放熱性が高い。そのため、凹面反射鏡ＣＭからの熱が冷媒に奪われやすい。一方、複数のフィン１２１の分布密度が低い領域では、ヒートシンク１２０の表面から冷媒に至るまでの熱抵抗が大きく、放熱性が低い。そのため、凹面反射鏡ＣＭからの熱が奪われにくい。つまり、前述した第１実施形態と同様に、照射エネルギー密度分布が高く、温度上昇しやすい中央部の領域ほど凹面反射鏡ＣＭからより多くの熱が奪われる。これにより、凹面反射鏡ＣＭ内の温度分布の均一化が図られ、凹面反射鏡ＣＭの複雑な熱変形が防止される。なお、本実施形態では、ヒートシンク１２０の所望の形状に形成することによって、熱抵抗に分布を設けているので、第１実施形態に比べて、熱伝導スプリングの設置が容易となる利点を有する。
【００４９】
次に、本発明の第３実施形態について図８を参照して説明する。
本実施形態では、上述した第２実施形態と同様に、凹面反射鏡ＣＭに対してヒートシンク１２０が離間して配置され、その間に複数の熱伝導スプリング１０５が一様な分布密度で配置されている。また、上述した第２実施形態と異なり、本実施形態では、壁の厚さによってヒートシンク１３０の放熱性に分布が設けられている。
【００５０】
図８において、ヒートシンク１３０は、複数の熱伝導スプリング１０５に接続される側の壁１３１の断面形状が、凹面反射鏡ＣＭに対する露光ビームＩＬの照射エネルギー密度分布に基づいて定められている。具体的には、壁１３１の熱抵抗の分布が、照射エネルギー密度分布と略反比例関係になるように、その断面形状が定められている。すなわち、壁１３１は、中央部で薄く、周辺部で厚くなる断面形状に形成されている。
【００５１】
上記構成により、本実施形態では、壁１３１が薄い領域では、ヒートシンク１３０の表面（伝熱面）から冷媒に至るまでの熱抵抗が小さく、放熱性が高い。そのため、凹面反射鏡ＣＭからの熱が冷媒に奪われやすい。一方、壁１３１が厚い領域では、ヒートシンク１３０の表面から冷媒に至るまでの熱抵抗が大きく、放熱性が低い。そのため、凹面反射鏡ＣＭからの熱が奪われにくい。つまり、前述した第２実施形態と同様に、照射エネルギー密度分布が高く、温度上昇しやすい中央部の領域ほど凹面反射鏡ＣＭからより多くの熱が奪われる。これにより、凹面反射鏡ＣＭ内の温度分布の均一化が図られ、凹面反射鏡ＣＭの複雑な熱変形が防止される。なお、本実施形態では、壁１３１の厚さを変えることによって、熱抵抗に分布を設けているので、第２実施形態に比べて、ヒートシンクの形状が簡素になるという利点を有する。
【００５２】
次に、本発明の第４実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。
本実施形態では、上述した第２及び第３実施形態と同様に、凹面反射鏡ＣＭに対してヒートシンク１２０が離間して配置され、その間に複数の熱伝導スプリング１０５が一様な分布密度で配置されている。また、上述した第２及び第３実施形態と異なり、本実施形態では、冷媒通路１４１の形状によってヒートシンク１４０の放熱性に分布が設けられている。
【００５３】
図９及び図１０において、ヒートシンク１４０は、表面（伝熱面）と平行な面内において渦巻状に形成された冷媒通路１４１を有する。この冷媒通路１４１は、その流路断面形状が、凹面反射鏡ＣＭに対する露光ビームＩＬの照射エネルギー密度分布に基づいて定められている。具体的には、冷媒通路１４１は、照射エネルギー密度分布と略反比例関係になるように、流路の断面積（実際には、管路の内径）が定められている。すなわち、冷媒通路１４１は、中央部で流路断面積が小さく、周辺部で流路断面積が大きくなる断面形状に形成されている。さらに、冷媒通路１４１は、図１０に示すように、中央部ほど密になり、周辺部ほど疎となっている。また、冷媒通路１４１に対して、中央部付近に冷媒供給口１４２が設けられ、周辺部付近に冷媒排出口１４３が設けられている。
【００５４】
上記構成により、本実施形態では、冷媒通路１４１において、流路断面積が小さい中央部の領域では、流速が大きくなり、ヒートシンク１４１と冷媒との熱伝達率が向上し、放熱性が高くなる。また、この領域では、冷媒通路１４１が密に配置されており、この点からも放熱性が高くなる。そのため、凹面反射鏡ＣＭからの熱が冷媒に奪われやすい。一方、流路断面積が大きい周辺部の領域では、上記領域に比べると、ヒートシンク１４１と冷媒との熱伝達率が低く、放熱性が低い。また、この領域では、冷媒通路１４１が疎に配置されており、この点からも放熱性が低い。そのため、凹面反射鏡ＣＭからの熱が奪われにくい。つまり、前述した第２及び第３実施形態と同様に、照射エネルギー密度分布が高く、温度上昇しやすい中央部の領域ほど凹面反射鏡ＣＭからより多くの熱が奪われる。これにより、凹面反射鏡ＣＭ内の温度分布の均一化が図られ、凹面反射鏡ＣＭの複雑な熱変形が防止される。なお、本実施形態では、渦巻状に冷媒通路１４１が設けられ、ヒートシンク１４０の中央部付近に冷媒供給口１４２が設けられているので、多くの熱を奪うべき中央部付近に低温の冷媒が流れることになり、ヒートシンク１４０と冷媒との間で効果的に熱交換が行われる。
【００５５】
ここで、上述した各実施形態では、Ｆ２レーザ光源を用いた露光装置について説明したが、露光ビームの波長がさらに短波長の紫外線やＸ線になると、使用できる光学ガラスが存在しない可能性が高い。この場合、投影光学系を、反射系のみで構成する、いわゆる反射屈折縮小光学系を採用することが考えられる。なお、投影光学系に反射屈折縮小光学系を採用した技術は、例えば、特開平２００２−００６２２１号方向に記載されている。
【００５６】
図１１は、投影光学系に反射屈折縮小光学系を採用した露光装置Ｅの概略構成を示す図である。この露光装置Ｅでは、露光ビームＥＬとして波長５〜１５ｎｍ程度の軟Ｘ線領域の光（ＥＵＶ光）が用いられている。以下、この露光装置Ｅについて説明する。
【００５７】
図１１において、露光装置Ｅは、光源２３０からの光束をレチクルステージＲＳに支持されるレチクルＲに照明する照明光学系２０３と、露光ビームＥＬで照明されたレチクルＲのパターンの像をウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷを支持するウエハステージＷＳとを備えている。本実施形態における露光ビームであるＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低いため、ＥＵＶ光が通過する光路は真空チャンバＶＣにより覆われて外気より遮断されている。
【００５８】
照明光学系２０３において、光源２３０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等が用いられる。このレーザ光は第１集光光学系２３１により集光されて位置２３２に集光する。ノズル２３３は気体状の物体を位置２３２に向けて噴出し、この噴出された物体は位置２３２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。
【００５９】
上記位置２３２の周囲には、第２集光光学系を構成する楕円鏡２３４が配置されており、この楕円鏡２３４は、その第１焦点が位置２３２とほぼ一致するように位置決めされている。楕円鏡２３４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２３４の第２焦点で一度集光した後、第３集光光学系を構成するコリメート鏡としての放物面鏡２３５へ向かう。放物面鏡２３５は、その焦点が楕円鏡２３４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。
【００６０】
放物面鏡２３５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２３６へ向かう。反射型フライアイ光学系２３６は、複数の反射面を集積した第１の反射素子群２３６ａと、第１の反射素子群２３６ａ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２３６ｂとで構成されている。これら第１及び第２の反射素子群２３６ａ、２３６ｂ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。
【００６１】
放物面鏡２３５からのコリメートされたＥＵＶ光は、第１の反射素子群２３６ａ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２３６ｂ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２３６ｂ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２３６は、放物面鏡２３５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。なお、このような反射型フライアイ光学系２３６については、本願出願人による特願平１０−４７４００号に提案されている。
【００６２】
この露光装置Ｅでは、２次光源の形状を制御するために、第２の反射素子群２３６ｂ近傍には、第１開口絞りとしてのσ絞りＡＳ１が設けられている。このσ絞りＡＳ１は、例えば互いに形状が異なる複数の開口部をターレット状に設けたものからなる。そして、σ絞り制御ユニットＡＳＣ１により、どの開口部を光路内に配置するのかの制御が行われる。
【００６３】
反射型フライアイ光学系２３６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２３７へ向かい、このコンデンサミラー２３７にて反射集光された後に、光路折り曲げミラー２３８を介して、レチクルＲに達する。これらコンデンサミラー２３７及び光路折り曲げミラー２３８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２３７は、２次光源から発するＥＵＶ光を集光して、レチクルＲを均一照明する。
【００６４】
なお、この露光装置Ｅでは、レチクルＲへ向かう照明光と、このレチクルＲにて反射されて投影光学系ＰＬへ向かうＥＵＶ光との光路分離を空間的に行うために、照明光学系２０３は非テレセントリック系であり、かつ投影光学系ＰＬもレチクル側非テレセントリックな光学系としている。
【００６５】
レチクルＲ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、ウエハＷ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。このレチクルＲにて反射されて、レチクルＲのパターン情報を含むＥＵＶ光は、投影光学系ＰＬに入射する。
【００６６】
投影光学系ＰＬは、反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の６枚構成となっており、第１反射鏡Ｍ１とレチクルＲとの間の光路中（反射鏡Ｍ１と反射鏡Ｍ２との頂点の間）には、第２の開口絞りとしての可変開口絞りＡＳが配置されている。この可変開口絞りＡＳは、その開口部の口径が可変となるように構成されており、その口径は可変開口絞り制御ユニットＡＳＣ２により制御される。
【００６７】
また、第２反射鏡Ｍ２と第３反射鏡Ｍ３との間の光路中の中間像形成位置には視野絞りＦＳが配置されている。なお、投影光学系ＰＬを構成する反射鏡Ｍ１〜Ｍ６は、基材上にＥＵＶ光を反射する多層膜を設けたものからなる。
【００６８】
レチクルＲにて反射されたＥＵＶ光は、投影光学系ＰＬを通過して、ウエハＷ上の円弧形状の露光領域内に、所定の縮小倍率β（例えば｜β｜＝１／４，１／５、１／６）のもとでレチクルＲのパターンの縮小像を形成する。なお、本実施形態においては、露光領域の形状は、投影光学系ＰＬ内に設けられた視野絞りＦＳにより規定される。
【００６９】
レチクルＲ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ＲＳにより支持されており、ウエハＷはＸＹＺ方向に沿って移動可能なウエハステージＷＳにより支持されている。これらのレチクルステージＲＳ及びウエハステージＷＳの移動は、それぞれレチクルステージ制御ユニットＲＳＣ及び基板ステージ制御ユニットにより制御される。露光動作の際には、照明光学系２０３によりレチクルＲに対してＥＵＶ光を照射しつつ、投影光学系ＰＬに対してレチクルＲ及びウエハＷを、投影光学系ＰＬ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Ｗ上の所定のショット領域内に、レチクルＲのパターンが走査露光される。
【００７０】
なお、この露光装置Ｅにおいて、σ絞りＡＳ１、可変開口絞りＡＳ、視野絞りＦＳは、ＥＵＶ光を十分に遮光するために、Ａｕ、Ｔａ、Ｗなどの金属から構成されることが好ましい。また、以上述べた各反射鏡の表面の反射面は、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、モリブデン、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。
【００７１】
上記構成の露光装置Ｅでは、投影光学系ＰＬを構成する６つの反射鏡Ｍ１〜Ｍ６が配置される空間は真空に制御される。そのため、対流熱伝達による冷却効果がほとんどないため、反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の熱変形を抑制するために、その温度制御が重要となる。これらの反射鏡Ｍ１〜Ｍ６に対しても、先の実施形態で示したものと同様に、熱伝導スプリングを介してヒートシンクを取り付けることにより、反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の温度を良好に制御し、光学特性の低下を防止することができる。
【００７２】
図１２は、本発明の一実施形態による露光装置を用いたマイクロデバイス（半導体デバイス）の生産のフローチャートである。図１２に示すように、まず、ステップＳ３００（設計ステップ）において、デバイスの機能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ３０１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンに基づいて、マスクを製作する。一方、ステップＳ３０２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【００７３】
次に、ステップＳ３０３（ウエハプロセスステップ）において、ステップＳ３００〜ステップＳ３０２で用意したマスクとウエハを使用して、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ３０４（組立ステップ）において、ステップＳ３０３において処理されたウエハを用いてチップ化する。このステップＳ３０４には、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程が含まれる。最後に、ステップＳ３０５（検査ステップ）において、ステップＳ３０４で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【００７４】
なお、上述した実施形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００７５】
例えば、上述した実施形態では、伝熱体としての熱伝導スプリング、及び放熱体としてのヒートシンクのいずれか一方の熱抵抗に分布を持たせているが、双方の熱抵抗に分布を持たせてもよい。露光ビームが照射される照射面から冷媒までのトータルな熱抵抗の分布が照射エネルギー密度分布と略反比例の関係にあるのが好ましい。
【００７６】
また、熱伝導スプリングの熱抵抗に分布を持たせる方法は、上述したものに限定されない。例えば、領域ごとに熱伝導スプリングの材質を変化させたり、線径や長さなど、熱伝導スプリングの形状を領域ごとに変化させてもよい。
【００７７】
また、先にも述べたように、露光ビームが照射される光学部材と放熱体（ヒートシンク）との間に配置される伝熱体は、スプリング形状のものに限定されない。柔軟性と熱伝導性を有し、光学部材と放熱体との相対的な変位を吸収するもの、つまり熱的に接続しているけれども力は伝えないものであればよい。
また、伝熱体として、スポンジ状、軟質な部材を用いてもよい。
さらに、伝熱体として、固体物に限らず、ガスを用いてもよい。
【００７８】
また、投影光学系としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英、蛍石、フッ素をドープした石英、フッ化バリウム、フッ化リチウムなどの遠紫外線を透過する材料を用いる。
【００７９】
また、各ケーシングや鏡筒、特定ガスの供給配管等は、研磨などの処理によって、表面粗さが低減されたステンレス（ＳＵＳ）等の材質を用いることにより、脱ガスの発生を抑制できる。
【００８０】
また、本発明が適用される露光装置は、露光用照明ビームに対してマスク（レチクル）と基板（ウエハ）とをそれぞれ相対移動する走査露光方式（例えば、ステップ・アンド・スキャン方式など）に限られるものではなく、マスクと基板とをほぼ静止させた状態でマスクのパターンを基板上に転写する静止露光方式、例えばステップ・アンド・リピート方式などでもよい。さらに、基板上で周辺部が重なる複数のショット領域にそれぞれパターンを転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置などに対しても本発明を適用することができる。また、投影光学系は縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでもよいし、反射屈折系、及び反射系のいずれでもよい。さらに、投影光学系を用いない、例えばプロキシミティ方式の露光装置などに対しても本発明を適用できる。
【００８１】
また、光源としては、Ｆ２レーザに限らず、発振波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザや、発振波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約１２０ｎｍ〜約１８０ｎｍの真空紫外域に属する光を発するレーザ、例えば発振波長１４６ｎｍのクリプトンダイマーレーザ（Ｋｒ２レーザ）、発振波長１２６ｎｍのアルゴンダイマーレーザ（Ａｒ２レーザ）などを用いてもよい。また、紫外光を発するレーザ光源だけでなく、光源として、ＹＡＧレーザ又は半導体レーザなどの高調波発生装置、ＳＯＲ、レーザプラズマ光源などでもよい。
【００８２】
また、本発明が適用される露光装置は、半導体デバイス製造用に限られるものではなく、液晶表示素子、ディスプレイ装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップなどのマイクロデバイス（電子デバイス）製造用、露光装置で用いられるフォトマスクやレチクルの製造用などでもよい。
【００８３】
また、本発明は露光装置だけでなく、光源装置を備え、デバイス製造工程で使用される他の製造装置（検査装置などを含む）に対しても適用することができる。
【００８４】
また、上述したウエハステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。さらに、ステージの駆動系として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（定盤、ベース）に設ければよい。
【００８５】
また、ウエハステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００８６】
また、レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００８７】
また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００８８】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学装置によれば、光学部材の温度上昇を良好に抑制することができるので、安定した光学性能を得ることができる。
また、本発明の露光装置によれば、安定した光学性能を有する光学装置によって、マスクのパターン像を精度よく基板上に転写できる。
また、本発明のデバイス製造方法によれば、露光精度の向上により、形成されるパターンの精度が向上したデバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学装置を投影光学系として備える一実施形態に係る半導体デバイス製造用の縮小投影型露光装置の全体構成を示す図である。
【図２】投影光学系の構成の一例を示す図である。
【図３】投影光学系の構成の一例を示す図である。
【図４】凹面反射鏡に対して、温度制御用の放熱体（ヒートシンク）を取り付けた様子を模式的に示す図である。
【図５】（ａ）は凹面反射鏡に対する露光ビームの照射領域（照射フィールド）を模式的に示す平面図、（ｂ）はその照射領域における照射エネルギー密度分布を模式的に示す図である。
【図６】凹面反射鏡の支持構造を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態を説明するための図である。
【図８】本発明の第３実施形態を説明するための図である。
【図９】本発明の第４実施形態を説明するための図である。
【図１０】図９におけるＡ−Ａ断面図である。
【図１１】投影光学系に反射屈折縮小光学系を採用した露光装置の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態による露光装置を用いた半導体デバイスの生産のフローチャート図である。
【符号の説明】
１０，Ｅ…露光装置
Ｒ…レチクル（マスク）
Ｗ…ウエハ（基板）
ＣＭ…凹面反射鏡（光学部材）
２１，２０３…照明光学系（照明系）
ＰＬ…投影光学系
１００…ヒートシンク（放熱体）
１０５…熱伝導スプリング（伝熱体）
１０８…防振装置
１２１…フィン（熱交換部材）
１３１…壁（熱交換部材）
Claims (12)
- エネルギービームの光路上に配置される光学部材を備える光学装置であって、
前記光学部材に対して離間して配置される放熱体と、
前記光学部材と前記放熱体との間に配置され、前記光学部材と前記放熱体との相対的な変位を吸収しかつ前記光学部材と前記放熱体との間で熱を伝達する伝熱体とを備えることを特徴とする光学装置。 - 前記伝熱体は、柔軟性を有する熱伝導性部材であることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
- 前記光学部材と前記放熱体とは、互いに異なる部材に支持されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学装置。
- 前記光学部材を支持する部材と前記放熱体を支持する部材との間には、振動の伝達を防ぐ防振装置が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
- 前記伝熱体は、前記光学部材に対する前記エネルギービームの照射エネルギー密度分布に基づく、熱抵抗分布を有することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記伝熱体の熱抵抗分布は、前記照射エネルギー密度分布と略反比例関係にあることを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
- 前記伝熱体は、複数からなり、その分布密度が前記エネルギー密度分布に基づいて定められていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の光学装置。
- 前記放熱体は、前記光学部材に対する前記エネルギービームの照射エネルギー密度分布に基づく、放熱性の分布を有することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記放熱性の分布は、前記照射エネルギー密度分布と略比例関係にあることを特徴とする請求項８に記載の光学装置。
- 前記放熱体は、冷媒との間で熱交換を行う熱交換部材を含み、
前記熱交換部材は、前記照射エネルギー密度分布に基づく、熱抵抗分布を有することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の光学装置。 - パターンが形成されたマスクをエネルギビームにより照明する照明系と、前記マスクのパターンを基板上に転写する投影光学系との少なくとも一方が、請求項１から請求項１０のうちのいずれか一項に記載の光学装置を備えることを特徴とする露光装置。
- 請求項１１に記載の露光装置を用いて、マスク上に形成されたデバイスパターンを基板上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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