JP2005244013A - 光学系及びそれを用いた露光装置、デバイスの製造方法、複数の露光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 結像性能の劣化となる光学部材の熱膨張による変形を低減することにより所望の光学性能をもたらす光学系、露光装置を提供する。
【解決手段】 第１光学素子と第２光学素子とを含む光学系であって、前記第１光学素子の線膨張係数がゼロになる温度を第１ゼロ交差温度、前記第２光学素子の線膨張係数がゼロになる温度を第２ゼロ交差温度とするとき、前記第１ゼロ交差温度と前記第２ゼロ交差温度とが互いに異なる温度であり、前記第１ゼロ交差温度と前記第２ゼロ交差温度との差が３度以内であることを特徴としている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光する露光装置に関する。本発明は、特に、露光光源として紫外線や極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用して露光を行う露光装置に好適である。

フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、レチクル又はマスク（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。

縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められ、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と用いられる紫外線光の波長は短くなってきた。

しかし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外線光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、０．１μｍ以下の非常に微細な回路パターンを効率よく転写するために、紫外線光よりも更に波長が短い、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度の極端紫外線（ＥＵＶ）光を用いた縮小投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と称する。）が開発されている。

露光光の短波長化が進むと物質による光の吸収が非常に大きくなるので、可視光や紫外光で用いられるような光の屈折を利用した屈折素子、即ち、レンズを用いることは難しく、ＥＵＶ光の波長領域では使用できる硝材が存在しなくなり、光の反射を利用した反射素子、即ち、ミラー（例えば、多層膜ミラー）のみで光学系を構成する反射型光学系が用いられる。

ミラーは、露光光を全て反射するわけではなく、ミラー１枚につき該ミラーに入射する露光光の３０％以上を吸収する。吸収した露光光は、分熱となりミラーの表面形状を変形させて光学性能（特に、結像性能）の劣化を引き起こしてしまう。そこで、ミラーは、温度変化によるミラー形状の変化を小さくするために線膨張係数の非常に小さな、例えば、線膨張係数が５ｐｐｂ／Ｋといった低熱膨張材料で構成される（特許文献１、２）。
特開２００３−１８８０９７号公報 特開２００３−２６７７８９号公報

しかしながら、ＥＵＶ露光装置は、従来の紫外線よりも１桁小さな波長を使用するため、ミラーの表面形状の変形も従来より１桁小さな値にする必要があり、０．１ｎｍ ｒｍｓ程度以下の変形しか許されない。例えば、ミラーの線膨張係数を５ｐｐｂ／Ｋ、ミラーの厚さが１００ｍｍであるとすると、わずか０．２℃の温度上昇により、ミラー表面の形状が０．１ｎｍ変化することになり、ＥＵＶ露光装置のミラーの表面形状の変形の許容値に達してしまう。

そこで、本発明では、若干ミラーの温度が変化したとしても、ミラーを有する光学系の光学特性の変化を低減することができるような光学系、又はそのような光学系を備える露光装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての光学系は、第１光学素子と第２光学素子とを含む光学系であって、前記第１光学素子の線膨張係数がゼロになる温度を第１ゼロ交差温度、前記第２光学素子の線膨張係数がゼロになる温度を第２ゼロ交差温度とするとき、前記第１ゼロ交差温度と前記第２ゼロ交差温度とが互いに異なる温度であり、前記第１ゼロ交差温度と前記第２ゼロ交差温度との差が３度以内であることを特徴としている。ここで、前記第１ゼロ交差温度と前記第２ゼロ交差温度との差が２度以内であると尚良い。前記第１ゼロ交差温度と前記第２ゼロ交差温度との差が１度以内であると尚良い。

前記第１光学素子を第１温度に制御する第１制御手段と、前記第２光学素子を第２温度に制御する第２制御手段とを有しており、前記第１温度と前記第２温度とが互いに異なっており、前記第１温度と前記第２温度との差が３度以内であると尚良い。前記第１温度と前記第２温度との差が２度以内であると尚良い。ここで、前記第１温度と前記第２温度との差が１度以内であると尚良い。

また、本発明の別の側面としての光学系は、複数の光学素子からなる光学系であって、前記複数の光学素子の線膨張係数がゼロになる温度のうち最も高い温度を最高ゼロ交差温度、前記複数の光学素子の線膨張係数がゼロになる温度のうち最も低い温度を最低ゼロ交差温度とするとき、前記最高ゼロ交差温度と前記最低ゼロ交差温度とが互いに異なる温度であり、前記最高ゼロ交差温度と前記最低ゼロ交差温度との差が３度以内であることを特徴としている。ここで、前記最高ゼロ交差温度と前記最低ゼロ交差温度との差が２度以内であると尚良い。前記最高ゼロ交差温度と前記最低ゼロ交差温度との差が１度以内であると尚良い。

ここで、前記最低ゼロ交差温度の材料からなる第１光学素子を第１温度に制御する第１制御手段と、前記最低ゼロ交差温度の材料からなる第２光学素子を第２温度に制御する第２制御手段とを有しており、前記第１温度と前記第２温度とが互いに異なっており、前記第１温度と前記第２温度との差が３度以内であると尚良い。ここで、前記第１温度と前記第２温度との差が２度以内であると尚良い。また、前記第１温度と前記第２温度との差が１度以内であると尚良い。

ここで、前記前記複数の光学素子すべてを所定温度にするように温度制御すると尚良い。また、前記所定温度は、前記最高ゼロ交差温度と前記最低ゼロ交差温度との間の温度であると尚良い。

また、本発明の一側面としての露光装置は、上述の光学系を用いて、光源からの光を用いて被露光体を露光することを特徴としている。ここで、原版からの光を被露光体に導く、請求項１乃至１４いずれかに記載の光学系と、前記複数の光学素子を真空雰囲気内に収納する真空チャンバとを備えると尚良い。

また、本発明の別の側面としての露光装置は、線膨張係数がゼロとなる温度が存在する材料を用いた複数の反射鏡を含み、前記線膨張係数がゼロとなる温度近傍に前記複数の反射鏡の温度を制御して使用する露光装置において、前記各々の反射鏡の制御目標温度は１台の装置の中ではほぼ一定値とし、複数台の装置の間では異なることを特徴としている。ここで、前記光源からの光が波長２０ｎｍ以下のＥＵＶ光であるように構成しても構わない。

また、本発明の一側面としてのデバイスの製造方法は、上述の露光装置を用いて前記被露光体を露光するステップと、露光された前記被露光体を現像するステップとを有することを特徴としている。

また、本発明の一側面としての複数の露光装置の製造方法は、互いに異なる複数のゼロ交差温度において線膨張係数がゼロになる複数の光学素子材料を、前記線膨張係数の温度によって複数のグループに分類する工程と、前記複数のグループのうち第１のグループに属する光学素子材料を用いて、第１の露光装置の光学素子を製造する工程を備えることを特徴としている。

ここで、前記製造方法が、前記複数のグループのうち、前記第１のグループとは異なる第２のグループに属する光学素子材料を用いて、第２の露光装置の光学素子を製造する工程を備えると尚良い。さらに、前記第１のグループに属する光学素子材料のゼロ交差温度の平均値と前記第２のグループに属する光学素子材料のゼロ交差温度の平均値とが互いに異なると尚良い。

ここで、上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、結像性能の劣化となる光学部材の熱膨張による変形を低減させることが可能な光学系、露光装置を実現することができる。

温度変化に対してミラーの形状変化を小さくすることが可能な原理について最初に説明する。ミラー等の光学素子は温度が変化すると形状が変化してしまう。その変化量は、そのミラーを構成する材料の線膨張係数に比例して変化する。従って、線膨張係数が０（ゼロ）であれば、温度が変化してもミラーの形状は変化しないが、そのように常に線膨張係数が０である材料は見つかってはいない。しかしながら、所定の温度において線膨張係数が０になる材料は存在する。そこで、本実施例においては、実際に使用する温度又はその近傍において線膨張係数が０（ゼロ）となるような材料でミラー（光学素子）を作成している。その結果、温度変化に対するミラーの形状変化量を低減することが可能となり、ひいてはそのミラーを備える光学系の光学性能の劣化（変化）も低減することができる。

ここでは、線膨張係数がゼロとなるような温度（ゼロ交差温度）Ｔｚが存在するミラーの材料に関して、温度Ｔｚ近傍においては線膨張係数ＣＴＥが下記のような数式で表せるものとする。
ＣＴＥ（Ｔ）＝Ａ（Ｔ−Ｔｚ）（ｐｐｂ／Ｋ）：Ｔ・・・温度（℃）
ここで、ＣＴＥ（Ｔ）は線膨張係数ＣＴＥ（温度Ｔの関数）を、ＡはＣＴＥ（Ｔ）の温度Ｔに関する傾きを、Ｔｚはミラーを構成する材料の線膨張係数が０になる温度を表している。この数式からも明らかなように、上記のような材料を、線膨張係数がゼロとなるような温度Ｔｚの近傍の温度に制御して用いれば、温度変化に伴うミラーの表面形状の変化を小さくすることが可能となり、その結果そのミラーを含む光学系の光学特性を温度変化に拠らず安定化させることができる。

しかしながら、ミラーの材料を作成する際に、その材料の線膨張係数がゼロになる温度を常に一定に保つのは製造上非常に困難である。その結果、ミラー材料の線膨張係数がゼロになる温度にはばらつきが生じてしまう。例えば、線膨張係数がゼロとなる温度が２３℃になるように狙ってミラー材料を製造しても、実際に製造されたミラー材料の線膨張係数がゼロとなる温度は２０℃〜２６℃程度（２２〜２４℃もしくは２２．５〜２３．５℃）の範囲でばらつく可能性がある。そのため、複数枚のミラーを用いる光学系において、光学系全体を同じ温度で管理した場合、ミラーの線膨張係数がゼロになる温度と光学系全体の温度とが近いミラーとそうではないミラーとが生じる。光学系全体の温度（ミラーの設定温度）と線膨張係数がゼロになる温度との差が大きなミラーに関しては、そのミラーの材料の線膨張係数が大きくなってしまうため、露光時の温度変化（熱）によるミラーの変形量が大きくなり、結果としてそのミラーを有する光学系が温度変化に対して収差が発生しやすい光学系になってしまうという問題がある。

そこで、本実施例においては、線膨張係数がゼロとなる温度が存在する材料を用いた複数のミラーを含んだ露光装置において、各ミラーの材料の（製造誤差によって生じる）線膨張係数がゼロになる温度にばらつきが発生していても、温度変化に対してミラーの形状変化量を低減できるような光学系、またそれを備える露光装置、デバイスの製造方法を提供することを例示的目的としている。

以下、添付図面を参照して本発明の例示的一態様である露光装置について説明する。ここで、図１は、本実施例としての露光装置５００を示す概略構成図である。

本実施例の露光装置５００は、露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク５２０に形成された回路パターンを被処理体５４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。

図１を参照するに、露光装置５００は、照明装置５１０と、マスク５２０を載置するマスクステージ５２５と、被処理体５４０を載置するウェハステージ５４５と、前述のマスク５２０の像を被処理体上に形成する投影光学系５３０と、アライメント検出機構５５０と、フォーカス位置検出機構５６０とを有する。

また、図１に示すように、ＥＵＶ光は大気に対する透過率が低いため、少なくとも、ＥＵＶ光が通る光路中（即ち、光学系全体）は真空雰囲気ＶＣとなっている。

照明装置５１０は、投影光学系５３０の円弧状の視野に対する円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）によりマスク５２０を照明する照明装置であって、ＥＵＶ光源５１２と、照明光学系５１４とを有する。

ＥＵＶ光源５１２は、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される、例えば、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属膜、ガスジェット、液滴などが用いられる。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよく、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。

照明光学系５１４は、集光ミラー５１４ａ（凹面ミラーでも凸面ミラーでも構わない）、オプティカルインテグレーター５１４ｂから構成される。集光ミラー５１４ａは、レーザープラズマからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター５１４ｂは、マスク５２０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。

マスク５２０は、反射型マスクであり、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成されている。このマスクは、静電チャック等を用いてマスクステージに支持、固定されており、マスクステージと一体的に駆動されている。マスク５２０から発せられた回折光は、投影光学系５３０で反射されて被処理体５４０上に投影される。マスク５２０と被処理体５４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置５００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク５２０と被処理体５４０を走査することによりマスク５２０のパターンを被処理体５４０上に縮小投影する。

マスクステージ５２５は、マスク５２０を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ５２５は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にマスクステージ５２５を駆動することでマスク５２０を移動することができる。露光装置５００は、マスク５２０と被処理体５４０を投影光学系の倍率を考慮して同期した状態で走査する。ここで、マスク５２０又は被処理体５４０面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、マスク５２０又は被処理体５４０の面に略垂直な方向をＺとする。

投影光学系５３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）を用いて、マスク５２０面上のパターンを像面である被処理体５４０上に縮小投影する。複数のミラーの枚数は、４枚乃至６枚程度である。図１では、マスク側から光を反射する順にＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の４枚のミラー系の例を示した。４枚乃至８枚程度（好ましくは４枚、６枚、８枚等の偶数枚であることが好ましい）の少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、マスク５２０と被処理体５４０を同時に走査して、被処理体上の広い面積に対してマスク面上のパターンを転写する。投影光学系５３０の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程度である。

被処理体５４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体５４０には、フォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。

ウェハステージ５４５は、ウェハチャック５４５ａによって被処理体５４０を支持する。ウェハステージ５４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体５４０を移動する。この被処理体５４０を載置したウエハステージ５４５は、投影光学系の投影倍率を考慮した上で、前述のマスクステージと同期して走査される。また、マスクステージ５２５の位置とウェハステージ５４５との位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。

アライメント検出機構５５０は、マスク５２０の位置と投影光学系５３０の光軸との位置関係、及び、被処理体５４０の位置と投影光学系５３０の光軸との位置関係を計測し、マスク５２０の投影像が被処理体５４０の所定の位置に一致するようにマスクステージ５２５及びウェハステージ５４５の位置と角度を設定する。

フォーカス位置検出機構５６０は、被処理体５４０面でＺ方向のフォーカス位置を計測し、ウェハステージ５４５の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体５４０面を投影光学系５３０による結像位置に保つ。

露光において、照明装置５１０から射出されたＥＵＶ光はマスク５２０を照明し、マスク５２０面上のパターンを被処理体５４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、マスク５２０と被処理体５４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、マスク５２０の全面を露光する。

次に、図１の投影光学系５３０の各ミラー材料の線膨張係数の特性と、各ミラーの温度について図２及び図３を参照しながら説明する。

図２は、ミラー材料の線膨張係数の温度依存性の例を示す図であり、横軸が温度Ｔ（℃）、縦軸が線膨張係数ＣＴＥ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）を示す。本発明で用いるミラー材料には線膨張係数ＣＴＥがゼロになる温度が存在し、その温度をＴｚ（℃）と記す。

線膨張係数ＣＴＥは、Ｔｚ（℃）の近くの温度ではほぼ線形に変化する。
例えば、Ｔｚ＝２３．０℃で
傾きＡが−１．２５［ｐｐｂ／Ｋ／Ｋ］の材料の場合には、
ＣＴＥ＝−１．２５×（Ｔ−２３．０）［ｐｐｂ／Ｋ］で近似される。その場合には、ミラー温度を２３．０℃の近傍に制御することにより、温度変化（熱）による変形を小さくすることができる。

ミラーの温度がＴｚからずれてくると、ＣＴＥが徐々に大きくなってしまうため、単位温度変化（熱）によるミラーの変形量が大きくなり、それによる収差の発生量が大きくなることになる。

ここで、前述したように、複数のミラーを構成する材料の、線膨張係数がゼロになる温度を同じにするのは製造上非常に困難であるため、複数個のミラーを用いる場合には、各々のミラー材料の線膨張係数がゼロになる温度Ｔｚの値はばらつきをもっている（互いに異なっている）ことが想定される。

そこで、本実施例においては、線膨張係数がゼロになる温度が互いに異なる複数のミラーを、それぞれのミラーが最適な温度になるように温度制御することによって、各ミラー、それらのミラーを備える光学系の光学性能の劣化（変化）を抑えている。そのミラーの温度（ミラーの温度を制御する際の制御目標温度）は、各ミラーの材料の線膨張係数がゼロになる温度であることが好ましいが、１．５℃以内（好ましくは１．０℃以内、さらに好ましくは０．５℃以内）であればずれていても構わない。

図３は、本実施例の各ミラーの、線膨張係数がゼロになる温度（ゼロ交差温度）Ｔｚと、ミラーを温度制御する際の制御目標温度Ｔｃを示す図である。この実施例では、１２個のミラー材料から４枚ミラーの投影光学系を３台製造する場合を想定している。同図において、１００は１２個のミラー材料のＴｚ値を示す。１２個のミラー材料のＴｚ値はレンジで６℃のばらつきをもっている。これらの１２個のミラー材料をＴｚ値が近いものを集めて３つに分類したのが、１０１、１０２、１０３である。これらはそれぞれ１台目、２台目、３台目の露光装置の投影光学系で用いられるミラー材料のＴｚ値を示している。Ｍ１〜Ｍ４はそれぞれ第１〜第４ミラーを表しており、Ｔｃは、それぞれの露光装置が備えるミラーの制御目標温度を示す。

このようにＴｚがレンジで６℃のばらつきをもつ１２枚のミラー材料を、Ｔｚの値に応じて３つのグループに分けたため、各グループのＴｚのばらつきをレンジで２℃以下とすることができた。従って、これらの３つのグループの材料を用いて製造された３台の投影光学系は、１台毎の投影光学系内においてはほぼ等しい（ばらつきがレンジで２℃以下）Ｔｚ値のミラー材料を用いていることになる。従って、Ｍ１〜Ｍ４のミラーの温度を一定温度に制御すればよい。図３では、各露光装置ごとにＭ１〜Ｍ４すべてを同じ制御目標温度Ｔｃに制御することを想定し、この制御目標温度としてミラーＭ１〜Ｍ４の４つのミラーのゼロ交差温度Ｔｚ値の平均の値を採用した。その結果、図３の例では、１台目の装置の投影光学系のミラー温度は２１．４℃に、２台目は２３．２℃に、３台目は２５．３度に、それぞれ制御されることになる。

ここで、各グループのＴｚ値の平均値は互いに異なり、各グループごとに０．５度以上（好ましくは１．０度以上、より好ましくは１．５度以上）の差があることが望ましい。

しかしながら、この制御目標温度としては、別の値を採用してもよい。例えば、Ｔｃの値としてＭ１のＴｚの値を採用すれば、Ｍ１〜Ｍ４のうち最も大きな光量の光にさらされ、最も大きく変形する可能性のあるＭ１で発生する変形量を低減することが可能となる。また、Ｔｃの値としてＭ１のＴｚ値とＭ２のＴｚ値との間の値を採用すれば、同じく大きな光量の光にさらされ、大きく変形する可能性のあるＭ１とＭ２の２つのミラーで発生する変形を押さえることができる。

さらに、露光による変形を更に小さくするために、Ｍ１〜Ｍ４の各ミラーの制御目標温度を各ミラーのＴｚ値に合わせても良い。その場合は各ミラーの制御目標温度が互いに異なる値となるが、その制御目標温度の最高値と最低値との差が３度以内（好ましくは２度以内、より好ましくは１度以内）であれば、各ミラーの温度を適正に温度制御することが可能となる。逆に制御目標温度の最高値と最低値との差がその３度より大きくなった場合、各ミラーの温度を適正に温度制御できなくなる可能性がある。

このように構成するためには、露光装置が有する光学系内の各ミラーのゼロ交差温度の最高値と最低値との差を３度以内（好ましくは２度以内、より好ましくは１度以内）とすることが望ましい。

また、本実施例では１２枚のミラー材料を例に挙げたが、この枚数をもっと増やせば、各露光装置ごとのミラー材料のゼロ交差温度のばらつきは、レンジにして１度以内とすることも可能であるし、０．５度以内とすることも可能である。逆にミラー材料の枚数が少ない場合には、各露光装置ごとのミラー材料のゼロ交差温度のばらつきがレンジにして３度程度になるが、３度以内なら適正に各ミラーの温度制御を行うことができる。しかしながら、ミラー枚数が少なく、ミラー材料のゼロ交差温度のばらつきがレンジにして３度より大きくなる場合は、各ミラーの温度を適正に制御できなくなる可能性があるため、１枚（もしくは２枚）の制御目標温度をゼロ交差温度からずらすように構成しても良い。

次に、前述の冷却機構について簡単に説明する。冷却機構としては、図６に記載したようなものがある。その他、公知のどのような冷却機構を用いても構わない。尚、図６の冷却機構は、真空チャンバに囲まれた空間（真空雰囲気）内に光学部材（図６においてはミラー）があり、その光学部材の表面側にはＥＵＶ光（１３〜１４ｎｍ）等の露光光が照射されている。この光学部材の温度を温度センサを用いて検出する温度検出部と、この温度検出部からの温度検出結果を受けて、ペルチェ素子を制御するペルチェ素子制御部に指令を送る温度制御部（ミラー温度制御部）とを備えている。ここで、ペルチェ素子の一方には前述の光学部材（ミラー）と対向して配置され、輻射により光学部材の温度を調節する輻射板が配置されており、ペルチェ素子の他方には冷却ジャケットが配置されている。この冷却ジャケットは、熱媒体循環装置から熱媒体配管を介して流される熱媒体によって、略一定温度になるように制御されている。このような構成において、冷却ジャケットの温度と、前述のペルチェ素子を制御することにより、輻射板の温度を調節し、ひいては光学部材（ミラー）の温度を調節（冷却）している。

ここで、温度センサはミラーの裏面側に設けているため、実際に露光光が照射されているミラーの表面側ではなくミラーの裏面側の温度を検出している。勿論温度センサはミラーの裏面側及び／又はミラーの側面側及び／又はミラーの表面側（露光光の非照射領域又はミラー表面の温度を非接触に検出可能な温度センサーを設ける）の温度を検出するようにしても良い。そして、それらの検出結果に基づいてミラーの温度分布を演算し、その温度分布に基づいて制御目標温度を決定しても良いし、予め所定の温度センサの出力と制御目標温度（温度分布も関連づけておいてもよい）を関連づけておいて、それに基づいて制御目標温度を決定しても良い。このようにミラーの制御目標温度を決定し、ミラーが所望の温度となるように輻射部材（輻射板）を用いてミラーを温度調節している。

ここで、制御目標温度Ｔｃとは勿論ミラーの温度の制御目標値のことである。ここで、「ミラー（光学素子）の温度」とは、実施例中の記載においては、ミラー全体の平均温度、又はミラーの光照射領域に関する厚み方向の平均温度、又はミラーの所定領域内（所定の１点でも構わない）の厚み方向の平均温度である。しかしながら、勿論制御目標温度はその限りではなく、ミラーの表面温度であっても、ミラーの裏面側の表面温度であっても、温度センサで温度を測定する点（領域）の温度であっても良いし、複数の温度センサからの複数の検出値に基づいて計算された数値であっても構わない。但し、ミラーの温度変化に伴う変形量を低減することが目的であるので、制御目標温度Ｔｃは、好ましくはミラー全体の平均温度もしくはミラーの光照射領域に関する厚み方向の平均温度であることが望ましい。

また、実施例中において、各ミラーの制御目標温度は勿論光学素子（ミラー）の実際の温度と実質的に等価であると考え、光学素子の制御目標温度と光学素子の（実際の）温度とは、矛盾の無い範囲で交換可能に使用し、交換可能な言葉として解釈しても構わない。

次に、図４及び図５を参照して、上述の露光装置５００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、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）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。

図５は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置５００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置５００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明は、ｇ線、ｈ線、ｉ線、ＡｒＦエキシマレーザーやＦ_２レーザーなどのＥＵＶ光以外で露光する反射鏡を含んだ露光装置にも適用することができる。また、投影光学系の結像ミラーだけでなく、マスクにも適用することができる。また、投影光学系だけでなく照明光学系にも適用することができる。

本発明の一側面としての露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。 ミラー材料の線膨張係数の温度依存性の例を示す図である。 図１の実施例における投影光学系の各ミラー材料の線膨張係数がゼロになる温度と、各ミラーの制御目標温度を示す図である。 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。 図４に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。 本実施例の輻射冷却機構の概略図である。

符号の説明

５００ 露光装置
５１０ 照明装置
５１２ ＥＵＶ光源
５１４ 照明光学系
５２０ マスク
５３０ 投影光学系
Ｍ１ 第１ミラー
Ｍ２ 第２ミラー
Ｍ３ 第３ミラー
Ｍ４ 第４ミラー
Ｔｚ 線膨張係数がゼロになる温度
Ｔｃ ミラーの制御目標温度
ＣＴ Ｅ線膨張係数

Claims (21)

1. 第１光学素子と第２光学素子とを含む光学系であって、
   前記第１光学素子の線膨張係数がゼロになる温度を第１ゼロ交差温度、前記第２光学素子の線膨張係数がゼロになる温度を第２ゼロ交差温度とするとき、前記第１ゼロ交差温度と前記第２ゼロ交差温度とが互いに異なる温度であり、前記第１ゼロ交差温度と前記第２ゼロ交差温度との差が３度以内であることを特徴とする光学系。
2. 前記第１ゼロ交差温度と前記第２ゼロ交差温度との差が２度以内であることを特徴とする請求項１記載の光学系。
3. 前記第１ゼロ交差温度と前記第２ゼロ交差温度との差が１度以内であることを特徴とする請求項１又は２記載の光学系。
4. 前記第１光学素子を第１温度に制御する第１制御手段と、前記第２光学素子を第２温度に制御する第２制御手段とを有しており、前記第１温度と前記第２温度とが互いに異なっており、前記第１温度と前記第２温度との差が３度以内であることを特徴とする光学系。
5. 前記第１温度と前記第２温度との差が２度以内であることを特徴とする請求項４記載の光学系。
6. 前記第１温度と前記第２温度との差が１度以内であることを特徴とする請求項４又は５記載の光学系。
7. 複数の光学素子からなる光学系であって、
   前記複数の光学素子の線膨張係数がゼロになる温度のうち最も高い温度を最高ゼロ交差温度、前記複数の光学素子の線膨張係数がゼロになる温度のうち最も低い温度を最低ゼロ交差温度とするとき、前記最高ゼロ交差温度と前記最低ゼロ交差温度とが互いに異なる温度であり、前記最高ゼロ交差温度と前記最低ゼロ交差温度との差が３度以内であることを特徴とする光学系。
8. 前記最高ゼロ交差温度と前記最低ゼロ交差温度との差が２度以内であることを特徴とする請求項７記載の光学系。
9. 前記最高ゼロ交差温度と前記最低ゼロ交差温度との差が１度以内であることを特徴とする請求項７又は８記載の光学系。
10. 前記最低ゼロ交差温度の材料からなる第１光学素子を第１温度に制御する第１制御手段と、前記最低ゼロ交差温度の材料からなる第２光学素子を第２温度に制御する第２制御手段とを有しており、前記第１温度と前記第２温度とが互いに異なっており、前記第１温度と前記第２温度との差が３度以内であることを特徴とする光学系。
11. 前記第１温度と前記第２温度との差が２度以内であることを特徴とする請求項１０記載の光学系。
12. 前記第１温度と前記第２温度との差が１度以内であることを特徴とする請求項１０又は１１記載の光学系。
13. 前記前記複数の光学素子すべてを所定温度にするように温度制御することを特徴とする請求項７乃至１２いずれかに記載の光学系。
14. 前記所定温度は、前記最高ゼロ交差温度と前記最低ゼロ交差温度との間の温度であることを特徴とする請求項１３記載の光学系。
15. 請求項１乃至１４いずれかに記載の光学系を用いて、光源からの光を用いて被露光体を露光することを特徴とする露光装置。
16. 原版からの光を被露光体に導く、請求項１乃至１４いずれかに記載の光学系と、前記複数の光学素子を真空雰囲気内に収納する真空チャンバとを備えることを特徴とする露光装置。
17. 線膨張係数がゼロとなる温度が存在する材料を用いた複数の反射鏡を含み、前記線膨張係数がゼロとなる温度近傍に前記複数の反射鏡の温度を制御して使用する露光装置において、前記各々の反射鏡の制御目標温度は１台の装置の中ではほぼ一定値とし、複数台の装置の間では異なることを特徴とする露光装置。
18. 請求項１５乃至１７いずれかに記載の露光装置を用いて前記被露光体を露光するステップと、露光された前記被露光体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイスの製造方法。
19. 複数の露光装置の製造方法であって、
    互いに異なる複数のゼロ交差温度において線膨張係数がゼロになる複数の光学素子材料を、前記線膨張係数の温度によって複数のグループに分類する工程、
    前記複数のグループのうち第１のグループに属する光学素子材料を用いて、第１の露光装置の光学素子を製造する工程を備えることを特徴とする複数の露光装置の製造方法。
20. 前記製造方法が、前記複数のグループのうち、前記第１のグループとは異なる第２のグループに属する光学素子材料を用いて、第２の露光装置の光学素子を製造する工程を備えることを特徴とする請求項１９記載の複数の露光装置の製造方法。
21. 前記第１のグループに属する光学素子材料のゼロ交差温度の平均値と前記第２のグループに属する光学素子材料のゼロ交差温度の平均値とが互いに異なることを特徴とする請求項２０記載の複数の露光装置の製造方法。

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