JP2005268741A - 光学素子及び露光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 液浸法を適用した場合に、投影光学系の先端部が液体によって浸食されない光学素子を提供する。
【解決手段】 露光ビームＩＬでマスクＲを照明し、投影光学系ＰＬを介して前記マスクＲのパターンを基板Ｗ上に転写し、前記基板Ｗの表面と前記投影光学系ＰＬとの間に所定の液体７を介在させた露光装置に使用される光学素子であって、前記投影光学系ＰＬの前記基板側の透過光学素子４の表面に前記液体７への溶解を防止するための金属製溶解防止膜が成膜されている。
【選択図】 図１

Description

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デバイスを製造するためのリソグラフィ工程でマスクパターンを感光性の基板上に転写するために用いられる液浸法を用いた投影露光装置に使用される光学素子、及び該光学素子を用いた露光装置に関するものである。
半導体素子等を製造する際に、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、感光性の基板としてのレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上の各ショット領域に転写する投影露光装置が使用されている。従来は投影露光装置として、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型の露光装置（ステッパ）が多用されていたが、最近ではレチクルとウエハとを同期走査して露光を行うステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置も注目されている。
投影露光装置に備えられている投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短くなるほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、集積回路の微細化に伴い投影露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大してきている。そして、現在主流の露光波長は、ＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍであるが、更に短波長のＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍも実用化されている。
ところで露光光の短波長化に伴い所望の結像性能を確保しつつ露光に十分な光量を確保できる透過率を有する硝材は限定されていることから、投影光学系の下面とウエハ表面との間を水、又は有機溶媒等の液体で満たし、液体中での露光光の波長が、空気中の１／ｎ倍（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上する液浸型の投影露光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−３０３１１４号公報
この液浸型の投影露光装置を、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置として構成する場合には、投影光学系と液体とが接するために、液体と接した投影光学系の先端部が液体によって浸食される可能性があり、所望の光学性能が得られないという問題があった。
また、液浸型の投影露光装置を、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置として構成する場合には、ウエハを移動させながら露光を行うため、ウエハを移動させている間も投影光学系とウエハとの間には液体が満たされている必要があり、投影光学系と液体とが接するために、液体と接した投影光学系の先端部が液体によって浸食され、所望の光学性能が得られないという問題があった。
この発明の課題は、液浸法を適用した場合に、投影光学系の先端部が液体によって浸食されない光学素子及び該光学素子を備えた露光装置を提供することである。
請求項１記載の光学素子は、露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置に使用される光学素子であって、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に前記液体への溶解を防止するための金属製溶解防止膜が成膜されていることを特徴とする。
この請求項１記載の光学素子によれば、投影光学系の基板側の透過光学素子の表面に基板の表面と投影光学系との間に介在させた所定の液体に不溶な金属製溶解防止膜が成膜されているため、液体の透過光学素子への浸透及び侵食を防止することができ、投影光学系の光学性能を維持することができる。従って、この透過光学素子を液浸型の露光装置に用いた場合、液体により透過光学素子が溶解することがないため、露光装置の性能を維持することができる。また、透過光学素子を頻繁に交換する必要がなくなるため、露光装置のスループットを高く維持することができる。
また、請求項２記載の光学素子は、露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置に使用される光学素子であって、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に成膜された密着力強化膜と、前記密着力強化膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜とを備えることを特徴とする。
この請求項２記載の光学素子によれば、投影光学系の基板側の透過光学素子の表面に成膜されている密着力強化膜の表面に金属製溶解防止膜が成膜されているため、金属製溶解防止膜を透過光学素子に密着させることができる。従って、基板の表面と投影光学系との間に介在させた所定の液体の透過光学素子への浸透及び侵食を防止することができ、投影光学系の光学性能を維持することができる。また、この透過光学素子を液浸型の露光装置に用いた場合、金属製溶解防止膜が透過光学素子から剥離することなく、液体により透過光学素子が溶解することがないため、露光装置の性能を維持することができる。更に、透過光学素子を頻繁に交換する必要がなくなるため、露光装置のスループットを高く維持することができる。
また、請求項３記載の光学素子は、露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置に使用される光学素子であって、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に成膜された金属製溶解防止膜と、前記金属製溶解防止膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜保護膜とを備えることを特徴とする。
この請求項３記載の光学素子によれば、投影光学系の基板側の透過光学素子の表面に成膜されている金属製溶解防止膜の表面に金属製溶解防止膜保護膜が成膜されているため、柔らく耐擦傷性が低い金属製溶解防止膜の損傷を防止することができ、金属製溶解防止膜を保護することができる。従って、基板の表面と投影光学系との間に介在させた所定の液体の透過光学素子への浸透及び侵食を防止することができ、投影光学系の光学性能を維持することができる。また、この透過光学素子を露光装置に用いた場合、液体により透過光学素子が溶解することがないため、露光装置の性能を維持することができる。更に、透過光学素子を頻繁に交換する必要がなくなるため、露光装置のスループットを高く維持することができる。
また、請求項４記載の光学素子は、露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置に使用される光学素子であって、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に成膜された密着力強化膜と、前記密着力強化膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜と、前記金属製溶解防止膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜保護膜とを備えることを特徴とする。
この請求項４記載の光学素子によれば、投影光学系の基板側の透過光学素子の表面に成膜されている密着力強化膜の表面に金属製溶解防止膜が成膜されているため、金属製溶解防止膜を透過光学素子に密着させることができる。また、金属製溶解防止膜の表面に金属製溶解防止膜保護膜が成膜されているため、柔らく耐擦傷性が低い金属製溶解防止膜の損傷を防止することができ、金属製溶解防止膜を保護することができる。従って、基板の表面と投影光学系との間に介在させた所定の液体の透過光学素子への浸透及び侵食を防止することができ、投影光学系の光学性能を維持することができる。また、この透過光学素子を液浸型の露光装置に用いた場合、液体により透過光学素子が溶解することがないため、露光装置の性能を維持することができる。更に、透過光学素子を頻繁に交換する必要がなくなるため、露光装置のスループットを高く維持することができる。
また、請求項５記載の光学素子は、前記金属製溶解防止膜が前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子のテーパー面に成膜されることを特徴とする。
また、請求項６記載の光学素子は、前記金属製溶解防止膜が金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする。
この請求項５及び請求項６記載の光学素子によれば、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成される金属製溶解防止膜が投影光学系の基板側の透過光学素子のテーパー面、即ち露光ビームが通過しない部分に成膜される。従って、この透過光学素子を液浸型の露光装置に用いた場合においても、金属製溶解防止膜がマスクを照明する露光ビームを遮光することなく、最適な状態で露光を続けることができる。
また、請求項７記載の光学素子は、前記金属製溶解防止膜保護膜が二酸化珪素(SiO2)、酸化イットリウム(Y2O3)、フッ化ネオジム(Nd2F3)、酸化クロム(Cr2O3)、五酸化タンタル(Ta2O5)、五酸化ニオブ(Nb2O5)、二酸化チタン(TiO2)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)、二酸化ハフニウム(HfO2)及び酸化ランタン(La2O3)の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする。
この請求項７記載の光学素子によれば、透過光学素子に成膜された金属製溶解防止膜の表面に成膜する金属製溶解防止膜保護膜を選択することができるため、透過光学素子の基材、透過光学素子が設置される環境、基板の表面と投影光学系との間に介在させる所定の液体の種類等に基づいて、最適な金属製溶解防止膜保護膜を選択することができる。
また、請求項８記載の光学素子は、露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置に使用される光学素子であって、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に水への溶解度が２ｐｐｔ以下である溶解防止膜が成膜されていることを特徴とする。
この請求項８記載の光学素子によれば、投影光学系の基板側の透過光学素子の表面に水への溶解度が２ｐｐｔ以下である溶解防止膜が成膜されているため、透過光学素子が基板の表面と投影光学系との間に介在させる所定の液体に溶解することなく、投影光学系の光学性能を維持することができる。従って、この透過光学素子を液浸型の露光装置に用いた場合、液体により透過光学素子が溶解することがないため、露光装置の性能を維持することができる。また、透過光学素子を頻繁に交換する必要がなくなるため、露光装置のスループットを高く維持することができる。
また、請求項９記載の光学素子は、露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置に使用される光学素子であって、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に充填密度が９５％以上である溶解防止膜が成膜されていることを特徴とする。
この請求項９記載の光学素子によれば、投影光学系の基板側の透過光学素子の表面に充填密度が９５％以上である溶解防止膜が成膜されているため、基板の表面と投影光学系の間に介在させる所定の液体の透過光学素子への浸透及び侵食を防止することができ、投影光学系の光学性能を維持することができる。従って、この透過光学素子を液浸型の露光装置に用いた場合、透過光学素子が液体に溶解することがないため、露光装置の性能を維持することができる。また、透過光学素子を頻繁に交換する必要がなくなるため、露光装置のスループットを高く維持することができる。
また、請求項１０記載の光学素子は、前記溶解防止膜が前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子のテーパー面に成膜されることを特徴とする。
また、請求項１１記載の光学素子は、前記溶解防止膜が金属膜により構成されることを特徴とする。
また、請求項１２記載の光学素子は、前記金属膜が金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする。
この請求項１０乃至請求項１２記載の光学素子によれば、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される金属膜により構成される溶解防止膜が投影光学系の基板側の透過光学素子のテーパー面、即ち露光ビームが通過しない部分に成膜される。従って、この透過光学素子を液浸型の露光装置に用いた場合においても、金属膜により構成される溶解防止膜がマスクを照明する露光ビームを遮光することなく、最適な状態で露光を続けることができる。
また、請求項１３記載の光学素子は、前記溶解防止膜の表面に前記溶解防止膜を保護するための溶解防止膜保護膜が成膜されることを特徴とする。
この請求項１３記載の光学素子によれば、溶解防止膜の表面に溶解防止膜保護膜が成膜されているため、柔らく耐擦傷性が低い金属等により形成される溶解防止膜を用いた場合においても溶解防止膜の損傷を防止することができ、溶解防止膜を保護することができる。従って、この透過光学素子を液浸型の露光装置に用いた場合、液体により透過光学素子が溶解することがないため、露光装置の性能を維持することができる。また、透過光学素子を頻繁に交換する必要がなくなるため、露光装置のスループットを高く維持することができる。
また、請求項１４記載の光学素子は、前記溶解防止膜保護膜が二酸化珪素(SiO2)、酸化イットリウム(Y2O3)、フッ化ネオジム(Nd2F3)、酸化クロム(Cr2O3)、五酸化タンタル(Ta2O5)、五酸化ニオブ(Nb2O5)、二酸化チタン(TiO2)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)、二酸化ハフニウム(HfO2)及び酸化ランタン(La2O3)の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする。
この請求項１４記載の光学素子によれば、透過光学素子に成膜された溶解防止膜の表面に成膜する溶解防止膜保護膜を選択することができるため、透過光学素子の基材、透過光学素子が設置される環境、基板の表面と投影光学系との間に介在させる所定の液体の種類等に基づいて、最適な溶解防止膜保護膜を選択することができる。
また、請求項１５記載の光学素子は、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面と前記溶解防止膜との間に、前記透過光学素子の表面と前記溶解防止膜の密着力を向上させるための密着力強化膜が成膜されることを特徴とする。
また、請求項１６記載の光学素子は、前記密着力強化膜がタンタル(Ta)及びクロム(Cr)の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする。
この請求項１５及び請求項１６記載の光学素子によれば、透過光学素子と溶解防止膜との間にタンタル(Ta)及びクロム(Cr)の少なくとも１つにより形成される膜により構成される密着力強化膜が成膜されているため、透過光学素子の表面と溶解防止膜との密着力を向上させることができる。従って、この透過光学素子を液浸型の露光装置に用いた場合、透過光学素子から溶解防止膜が剥離することなく、液体により透過光学素子が溶解することがないため、露光装置の性能を維持することができる。また、透過光学素子を頻繁に交換する必要がなくなるため、露光装置のスループットを高く維持することができる。
また、請求項１７記載の光学素子は、露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置に使用される光学素子であって、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子のテーパー面に遮光膜が成膜されていることを特徴とする。
また、請求項１８記載の光学素子は、前記遮光膜が金属膜または金属酸化物膜により形成されることを特徴とする。
また、請求項１９記載の光学素子は、前記金属膜が金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成され、前記金属酸化物膜が二酸化ジルコニウム（ZrO2）、二酸化ハフニウム（HfO2）、二酸化チタン（TiO2）、五酸化タンタル（Ta２O5）、酸化珪素（SiO）及び酸化クロム（Cr2O3）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする。
この請求項１７乃至請求項１９記載の光学素子によれば、遮光膜により投影光学系の基板側の透過光学素子のテーパー面の周辺部に設けられたシール部材に露光光及びウエハからの露光光反射光が照射されるのを防止することができ、シール部材の劣化を防止することができる。
また、請求項２０記載の露光装置は、露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置であって、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に前記液体への溶解を防止するための金属製溶解防止膜を備えることを特徴とする。
この請求項２０記載の露光装置によれば、投影光学系の基板側の透過光学素子の表面に基板の表面と投影光学系との間に介在させた所定の液体に不溶な金属製溶解防止膜が成膜されているため、液体の透過光学素子への浸透及び侵食を防止することができ、投影光学系の光学性能を維持することができる。従って、液体により透過光学素子が溶解することがないため、露光装置の性能を維持することができる。また、透過光学素子を頻繁に交換する必要がなくなるため、露光装置のスループットを高く維持することができる。
また、請求項２１記載の露光装置は、露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置であって、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に成膜された密着力強化膜と、前記密着力強化膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜とを備えることを特徴とする。
この請求項２１記載の露光装置によれば、投影光学系の基板側の透過光学素子の表面に成膜されている密着力強化膜の表面に金属製溶解防止膜が成膜されているため、金属製溶解防止膜を透過光学素子に密着させることができる。従って、基板の表面と投影光学系との間に介在させた所定の液体の透過光学素子への浸透及び侵食を防止することができ、投影光学系の光学性能を維持することができる。また、金属製溶解防止膜が透過光学素子から剥離することなく、液体により透過光学素子が溶解することがないため、露光装置の性能を維持することができる。更に、透過光学素子を頻繁に交換する必要がなくなるため、露光装置のスループットを高く維持することができる。
また、請求項２２記載の露光装置は、露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置であって、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に成膜された金属製溶解防止膜と、前記金属製溶解防止膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜保護膜とを備えることを特徴とする。
この請求項２２記載の露光装置によれば、投影光学系の基板側の透過光学素子の表面に成膜されている金属製溶解防止膜の表面に金属製溶解防止膜保護膜が成膜されているため、柔らく耐擦傷性が低い金属製溶解防止膜の損傷を防止することができ、金属製溶解防止膜を保護することができる。従って、基板の表面と投影光学系との間に介在させた所定の液体の透過光学素子への浸透及び侵食を防止することができ、投影光学系の光学性能を維持することができる。また、液体により透過光学素子が溶解することがないため、露光装置の性能を維持することができる。更に、透過光学素子を頻繁に交換する必要がなくなるため、露光装置のスループットを高く維持することができる。
また、請求項２３記載の露光装置は、露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置であって、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に成膜された密着力強化膜と、前記密着力強化膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜と、前記金属製溶解防止膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜保護膜とを備えることを特徴とする。
この請求項２３記載の光学素子によれば、投影光学系の基板側の透過光学素子の表面に成膜されている密着力強化膜の表面に金属製溶解防止膜が成膜されているため、金属製溶解防止膜を透過光学素子に密着させることができる。また、金属製溶解防止膜の表面に金属製溶解防止膜保護膜が成膜されているため、柔らく耐擦傷性が低い金属製溶解防止膜の損傷を防止することができ、金属製溶解防止膜を保護することができる。従って、基板の表面と投影光学系との間に介在させた所定の液体の透過光学素子への浸透及び侵食を防止することができ、投影光学系の光学性能を維持することができる。また、液体により透過光学素子が溶解することがないため、露光装置の性能を維持することができる。更に、透過光学素子を頻繁に交換する必要がなくなるため、露光装置のスループットを高く維持することができる。
また、請求項２４記載の露光装置は、前記金属製溶解防止膜が前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子のテーパー面に成膜されることを特徴とする。
また、請求項２５記載の露光装置は、前記金属製溶解防止膜が金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする。
この請求項２４及び請求項２５記載の露光装置によれば、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成される金属製溶解防止膜が投影光学系の基板側の透過光学素子のテーパー面、即ち露光ビームが通過しない部分に成膜される。従って、金属製溶解防止膜がマスクを照明する露光ビームを遮光することなく、最適な状態で露光を続けることができる。
また、請求項２６記載の露光装置は、前記金属製溶解防止膜保護膜が二酸化珪素(SiO2)、酸化イットリウム(Y2O3)、フッ化ネオジム(Nd2F3)、酸化クロム(Cr2O3)、五酸化タンタル(Ta2O5)、五酸化ニオブ(Nb2O5)、二酸化チタン(TiO2)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)、二酸化ハフニウム(HfO2)及び酸化ランタン(La2O3)の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする。
この請求項２６記載の露光装置によれば、透過光学素子に成膜された金属製溶解防止膜の表面に成膜する金属製溶解防止膜保護膜を選択することができるため、透過光学素子の基材、透過光学素子が設置される環境、基板の表面と投影光学系との間に介在させる所定の液体の種類等に基づいて、最適な金属製溶解防止膜保護膜を選択することができる。
また、請求項２７記載の露光装置は、前記密着力強化膜がタンタル(Ta)及びクロム(Cr)の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする。
この請求項２７記載の露光装置によれば、透過光学素子と溶解防止膜との間にタンタル(Ta)及びクロム(Cr)の少なくとも１つにより形成される膜により構成される密着力強化膜が成膜されているため、透過光学素子の表面と溶解防止膜との密着力を向上させることができる。従って、透過光学素子から溶解防止膜が剥離することなく、液体により透過光学素子が溶解することがないため、露光装置の性能を維持することができる。また、透過光学素子を頻繁に交換する必要がなくなるため、露光装置のスループットを高く維持することができる。
また、請求項２８記載の露光装置は、露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置であって、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子のテーパー面に遮光膜が成膜されていることを特徴とする。
また、請求項２９記載の露光装置は、前記遮光膜が金属膜または金属酸化物膜により形成されることを特徴とする。
また、請求項３０記載の露光装置は、前記金属膜が金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成され、前記金属酸化物膜が二酸化ジルコニウム（ZrO2）、二酸化ハフニウム（HfO2）、二酸化チタン（TiO2）、五酸化タンタル（Ta２O5）、酸化珪素（SiO）及び酸化クロム（Cr2O3）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする。
この請求項２８乃至請求項３０記載の露光装置によれば、遮光膜により投影光学系の基板側の透過光学素子のテーパー面の周辺部に設けられたシール部材に露光光及びウエハからの露光光反射光が照射されるのを防止することができ、シール部材の劣化を防止することができる。
この発明の光学素子によれば、投影光学系の基板側の透過光学素子の表面に成膜されている密着力強化膜の表面に金属製溶解防止膜または溶解防止膜が成膜されているため、金属製溶解防止膜または溶解防止膜を透過光学素子に密着させることができる。また、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）の表面に金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）が成膜されているため、柔らく耐擦傷性が低い金属製溶解防止膜の損傷を防止することができ、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）を保護することができる。従って、基板の表面と投影光学系との間に介在させた所定の液体の透過光学素子への浸透及び侵食を防止することができ、投影光学系の光学性能を維持することができる。また、この透過光学素子を液浸型の露光装置に用いた場合、液体により透過光学素子が溶解することがないため、露光装置の性能を維持することができる。また、透過光学素子を頻繁に交換する必要がなくなるため、露光装置のスループットを高く維持することができる。
この発明の露光装置によれば、投影光学系の基板側の透過光学素子に溶解防止膜が成膜されているため、投影光学系の先端部と基板との間に満たされた液体により透過光学素子が溶解することがなく、投影光学系の光学性能を維持することができ、最適な状態で露光を続けることができる。また、光学素子を頻繁に交換する必要がなくなるため、露光装置のスループットを高く維持することができる。
以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる投影露光装置の説明を行う。図１は、第１の実施の形態にかかるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置の概略構成を示す図である。また、以下の説明においては、図１中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
この実施の形態にかかる投影露光装置は、図１に示すように、露光光源であるＡｒＦエキシマレーザ光源を含み、オプティカル・インテグレータ（ホモジナイザー）、視野絞り、コンデンサレンズ等から構成される照明光学系１を備えている。光源から射出された波長１９３ｎｍの紫外パルス光よりなる露光光（露光ビーム）ＩＬは、照明光学系１を通過し、レチクル（マスク）Ｒに設けられたパターンを照明する。レチクルＲを通過した光は、両側（又はウエハＷ側に片側）テレセントリックな投影光学系ＰＬを介して、フォトレジストが塗布されたウエハ（基板）Ｗ上の露光領域に所定の投影倍率β（例えば、βは１／４，１／５等）で縮小投影露光する。
なお、露光光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）や水銀ランプのｉ線（波長３６５ｎｍ）等を使用してもよい。
また、レチクルＲはレチクルステージＲＳＴ上に保持され、レチクルステージＲＳＴにはＸ方向、Ｙ方向及び回転方向にレチクルＲを微動させる機構が組み込まれている。レチクルステージＲＳＴのＸ方向、Ｙ方向及び回転方向の位置は、レチクルレーザ干渉計（図示せず）によってリアルタイムに計測、且つ制御されている。
また、ウエハＷはウエハホルダ（図示せず）を介してＺステージ９上に固定されている。Ｚステージ９は、投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行なＸＹ平面に沿って移動するＸＹステージ１０上に固定されており、ウエハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）及び傾斜角を制御する。Ｚステージ９のＸ方向、Ｙ方向及び回転方向の位置は、Ｚステージ９上に位置する移動鏡１２を用いたウエハレーザ干渉計１３によってリアルタイムに計測、且つ制御されている。また、ＸＹステージ１０は、ベース１１上に載置されており、ウエハＷのＸ方向、Ｙ方向及び回転方向を制御する。
この投影露光装置に備えられている主制御系１４は、レチクルレーザ干渉計により計測された計測値に基づいてレチクルＲのＸ方向、Ｙ方向及び回転方向の位置の調整を行なう。即ち、主制御系１４は、レチクルステージＲＳＴに組み込まれている機構に制御信号を送信し、レチクルステージＲＳＴを微動させることによりレチクルＲの位置調整を行なう。
また、主制御系１４は、オートフォーカス方式及びオートレベリング方式によりウエハＷ上の表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むため、ウエハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）及び傾斜角の調整を行なう。即ち、主制御系１４は、ウエハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、ウエハステージ駆動系１５によりＺステージ９を駆動させることによりウエハＷのフォーカス位置及び傾斜角の調整を行なう。更に、主制御系１４は、ウエハレーザ干渉計１３により計測された計測値に基づいてウエハＷのＸ方向、Ｙ方向及び回転方向の位置の調整を行なう。即ち、主制御系１４は、ウエハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、ウエハステージ駆動系１５によりＸＹステージ１０を駆動させることによりウエハＷのＸ方向、Ｙ方向及び回転方向の位置調整を行なう。
露光時には、主制御系１４は、ウエハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、ウエハステージ駆動系１５によりＸＹステージ１０を駆動させることによりウエハＷ上の各ショット領域を順次露光位置にステップ移動させる。即ち、ステップ・アンド・リピート方式によりレチクルＲのパターン像をウエハＷ上に露光する動作を繰り返す。
この投影露光装置においては、露光波長を実質的に短くし、且つ解像度を向上させるために液浸法が適用されている。ここで、液侵法を適用した液浸型の投影露光装置においては、少なくともレチクルＲのパターン像をウエハＷ上に転写している間は、ウエハＷの表面と投影光学系ＰＬのウエハＷ側の透過光学素子４との間に所定の液体７が満たされている。投影光学系ＰＬは、投影光学系ＰＬを構成する石英または蛍石により形成された複数の光学素子を収納する鏡筒３を備えている。この投影光学系ＰＬにおいては、最もウエハＷ側の透過光学素子４が蛍石により形成されており、透過光学素子４の表面（ウエハＷ側の先端部４Ａ及びテーパー面４Ｂ（図２参照））のみが液体７と接触するように構成されている。これによって、金属からなる鏡筒３の腐食等が防止されている。
ここで、透過光学素子４の基材は蛍石であり、その蛍石の成膜面の結晶方位は（１１１）面である。また、透過光学素子４のウエハＷ側の先端部４Ａ、即ち露光光が透過する部分には、単層膜により構成されるフッ化マグネシウム(MgF2)膜Ｆ１が真空蒸着法により成膜されている。
また、透過光学素子４のテーパー面４Ｂ、即ち露光光が透過しない部分は、密着力強化膜Ｆ２としてタンタル(Ta)の膜がスパッタリング法により成膜されている。密着力強化膜Ｆ２は、透過光学素子４のテーパー面４Ｂと後述する金属製溶解防止膜（溶解防止膜）Ｆ３の密着力を向上させる。また、密着力強化膜Ｆ２の表面には、液体７への溶解を防止するための金属製溶解防止膜（溶解防止膜）Ｆ３として金（Au）により構成される金属膜がスパッタリング法により、１５０ｎｍの厚さで成膜されている。また、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）Ｆ３の表面には、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）を保護するための金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）Ｆ４として二酸化珪素(SiO2)膜がスパッタリング法により成膜されている。ここで、透過光学素子４のテーパー面４Ｂに成膜される金属製溶解防止膜（溶解防止膜）Ｆ３の純水への溶解度は２ｐｐｔ以下であり、充填密度は９５％以上である。
また、液体７としては、半導体製造工場等で容易に大量に入手できる純水が使用されている。なお、純水は不純物の含有量が極めて低いため、ウエハＷの表面を洗浄する作用が期待できる。
図３は、投影光学系ＰＬの透過光学素子４のウエハＷ側の先端部４Ａ及びテーパー面４Ｂ並びにウエハＷと、そのウエハＷ側の先端部４Ａ及びテーパー面４ＢをＸ方向に挟む２対の排出ノズル及び流入ノズルとの位置関係を示す図である。また、図４は、投影光学系ＰＬの透過光学素子４のウエハＷ側の先端部４Ａ及びテーパー面４Ｂと、そのウエハＷ側の先端部４Ａ及びテーパー面４ＢをＹ方向に挟む２対の排出ノズル及び流入ノズルとの位置関係を示す図である。この実施の形態にかかる投影露光装置は、液体７の供給を制御する液体供給装置５及び液体７の排出を制御する液体回収装置６を備えている。
液体供給装置５は、液体７のタンク（図示せず）、加圧ポンプ（図示せず）、温度制御装置（図示せず）等により構成されている。また、液体供給装置５には、図３に示すように、供給管２１を介してウエハＷ側の先端部４Ａ及びテーパー面４Ｂの＋Ｘ方向側に細い先端部を有する排出ノズル２１ａが、供給管２２を介してウエハＷ側の先端部４Ａ及びテーパー面４Ｂの−Ｘ方向側に細い先端部を有する排出ノズル２２ａが接続されている。また、液体供給装置５には、図４に示すように、供給管２７を介してウエハＷ側の先端部４Ａ及びテーパー面４Ｂの＋Ｙ方向側に細い先端部を有する排出ノズル２７ａが、供給管２８を介してウエハＷ側の先端部４Ａ及びテーパー面４Ｂの−Ｙ方向側に細い先端部を有する排出ノズル２８ａが接続されている。液体供給装置５は、温度制御装置により液体７の温度を調整し、排出ノズル２１ａ、２２ａ、２７ａ、２８ａの中の少なくとも１つの排出ノズルより、供給管２１、２２、２７、２８の中の少なくとも１つの供給管を介して温度調整された液体７をウエハＷ上に供給する。なお、液体７の温度は、温度制御装置により、例えばこの実施の形態にかかる投影露光装置が収納されているチャンバ内の温度と同程度に設定される。
液体回収装置６は、液体７のタンク（図示せず）、吸引ポンプ（図示せず）等により構成されている。また、液体回収装置６には、図３に示すように、回収管２３を介してテーパー面４Ｂの−Ｘ方向側に広い先端部を有する流入ノズル２３ａ、２３ｂが、回収管２４を介してテーパー面４Ｂの＋Ｘ方向側に広い先端部を有する流入ノズル２４ａ、２４ｂが接続されている。なお、流入ノズル２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂは、ウエハＷ側の先端部４Ａの中心を通りＸ軸に平行な軸に対して扇状に開いた形で配置されている。また、液体回収装置６には、図４に示すように、回収管２９を介してテーパー面４Ｂの−Ｙ方向側に広い先端部を有する流入ノズル２９ａ、２９ｂが、回収管３０を介してテーパー面４Ｂの＋Ｙ方向側に広い先端部を有する流入ノズル３０ａ、３０ｂが接続されている。なお、流入ノズル２９ａ、２９ｂ、３０ａ、３０ｂは、ウエハＷ側の先端部４Ａの中心を通りＹ軸に平行な軸に対して扇状に開いた形で配置されている。
液体回収装置６は、流入ノズル２３ａ及び２３ｂ、２４ａ及び２４ｂ、２９ａ及び２９ｂ、３０ａ及び３０ｂの中の少なくとも１つの流入ノズルより、回収管２３、２４、２９、３０の中の少なくとも１つの回収管を介して液体７をウエハＷ上から回収する。
次に、液体７の供給及び回収方法について説明する。図３において、実線で示す矢印２５Ａの方向（−Ｘ方向）にウエハＷをステップ移動させる際には、液体供給装置５は、供給管２１及び排出ノズル２１ａを介して透過光学素子４のウエハＷ側の先端部４Ａ及びテーパー面４ＢとウエハＷとの間に液体７を供給する。液体回収装置６は、回収管２３及び流入ノズル２３ａ，２３ｂを介してウエハＷ上から液体供給装置５によりウエハＷ側の先端部４Ａ及びテーパー面４ＢとウエハＷとの間に供給された液体７を回収する。この場合においては、液体７はウエハＷ上を矢印２５Ｂの方向（−Ｘ方向）に流れており、ウエハＷと透過光学素子４との間は液体７により安定に満たされている。
一方、図３において、鎖線で示す矢印２６Ａの方向（＋Ｘ方向）にウエハＷをステップ移動させる際には、液体供給装置５は、供給管２２及び排出ノズル２２ａを介して透過光学素子４のウエハＷ側の先端部４Ａ及びテーパー面４ＢとウエハＷとの間に液体７を供給する。液体回収装置６は、回収管２４及び流入ノズル２４ａ，２４ｂを介して、液体供給装置５によりウエハＷ側の先端部４Ａ及びテーパー面４ＢとウエハＷとの間に供給された液体７を回収する。この場合においては、液体７はウエハＷ上を矢印２６Ｂの方向（＋Ｘ方向）に流れており、ウエハＷと透過光学素子４との間は液体７により安定に満たされている。
また、ウエハＷをＹ方向にステップ移動させる際には、Ｙ方向から液体７の供給及び回収を行なう。即ち、図４において、実線で示す矢印３１Ａの方向（−Ｙ方向）にウエハＷをステップ移動させる際には、液体供給装置５は、供給管２７及び排出ノズル２７ａを介して、液体７を供給する。液体回収装置６は、回収管２９及び流入ノズル２９ａ，２９ｂを介して、液体供給装置５によりウエハＷ側の先端部４Ａ及びテーパー面４ＢとウエハＷとの間に供給された液体７を回収する。この場合においては、露光領域上を矢印３１Ｂの方向（−Ｙ方向）に流れており、ウエハＷと透過光学素子４との間は液体７により安定に満たされている。
また、ウエハＷを＋Ｙ方向にステップ移動させる際には、液体供給装置５は、供給管２８及び排出ノズル２８ａを介して、液体７を供給する。液体回収装置６は、回収管３０及び流入ノズル３０ａ，３０ｂを介して、液体供給装置５によりウエハＷ側の先端部４ＡとウエハＷとの間に供給された液体７を回収する。この場合においては、液体７は、露光領域上を＋Ｙ方向に流れており、ウエハＷと透過光学素子４との間は液体７により安定に満たされている。
なお、Ｘ方向またはＹ方向から液体７の供給及び回収を行うノズルだけでなく、例えば斜めの方向から液体７の供給及び回収を行うためのノズルを設けてもよい。
次に、液体７の供給量及び回収量の制御方法について説明する。図５は、投影光学系ＰＬを構成する透過光学素子４とウエハＷの間に液体７を供給及び回収している状態を示す図である。図５に示すように、ウエハＷが矢印２５Ａの方向（−Ｘ方向）に移動している場合において、排出ノズル２１ａより供給された液体７は、矢印２５Ｂの方向（−Ｘ方向）に流れ、流入ノズル２３ａ，２３ｂにより回収される。ウエハＷが移動中であっても透過光学素子４とウエハＷとの間に充填される液体７の量を一定に保つため、液体７の供給量と回収量とを等しくする。また、ＸＹステージ１０（ウエハＷ）の移動速度に基づいて液体７の供給量及び回収量を調整することにより、液体７は透過光学素子４とウエハＷとの間に常時満たされる。
この第１の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、投影光学系ＰＬのウエハＷ側の透過光学素子４のテーパー面４Ｂに成膜されている密着力強化膜の表面に金属膜が成膜されているため、金属膜を透過光学素子４に密着させることができる。また、金属膜の表面に二酸化珪素(SiO2)膜が成膜されているため、柔らく耐擦傷性が低い金属膜の損傷を防止することができ、金属膜を保護することができる。従って、ウエハＷの表面と投影光学系ＰＬとの間に介在させた液体７の透過光学素子４への浸透及び侵食を防止することができ、投影光学系ＰＬの光学性能を維持することができる。また、液体７により透過光学素子４が溶解することがないため、投影露光装置の性能を維持することができる。更に、透過光学素子４を頻繁に交換する必要がなくなるため、投影露光装置のスループットを高く維持することができる。
また、透過光学素子４のテーパー面４Ｂ、即ち露光光ＩＬが通過しない部分に金属膜が成膜されるため、透過光学素子４の表面に成膜される金属膜が露光光ＩＬを遮光することなく、最適な状態で露光を続けることができる。
また、この第１の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、透過光学素子４のウエハ側の先端部４Ａに単層膜であるフッ化マグネシウム(MgF2)膜が成膜されているため、透過光学素子の溶解を防止することができる。また、多層膜と比較した場合において界面を少なくすることができるため、フッ化マグネシウム(MgF2)膜の保護層の界面から液体が侵入した場合に起こり得る化学反応による悪影響を極力抑えることができる。また、多層膜により構成される膜を成膜する場合と比較して、簡易に成膜することができる。
また、波長が２００ｎｍ程度の露光光に対する純水の屈折率ｎは約１．４４であり、波長１９３ｎｍであるＡｒＦエキシマレーザ光は、ウエハＷ上において１／ｎ、即ち１３４ｎｍに短波長化されるため、高い解像度を得ることができる。
また、この第１の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、Ｘ方向及びＹ方向に互いに反転した２対の排出ノズルと流入ノズルとを備えているため、ウエハを＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向または−Ｙ方向に移動する場合においても、ウエハと光学素子との間を液体により安定に満たし続けることができる。
また、液体がウエハ上を流れるため、ウエハ上に異物が付着している場合であっても、その異物を液体により流し去ることができる。また、液体が液体供給装置により所定の温度に調整されているため、ウエハ表面の温度も一定となり、露光の際に生じるウエハの熱膨張による重ね合わせ精度の低下を防止することができる。従って、ＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式のアライメントのように、アライメントと露光とに時間差のある場合であっても、ウエハの熱膨張による重ね合わせ精度の低下を防ぐことができる。
また、この第１の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、ウエハを移動させる方向と同一の方向に液体が流れているため、異物や熱を吸収した液体を透過光学素子の表面の直下の露光領域上に滞留させることなく液体回収装置により回収することができる。
なお、この第１の実施の形態にかかる投影露光装置においては、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）として金(Au)により形成される膜により構成される金属膜を用いたが、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成される金属膜を用いてもよい。
また、この第１の実施の形態にかかる投影露光装置においては、タンタル(Ta)により形成される膜により構成される密着力強化膜を用いたが、タンタル(Ta)及びクロム(Cr)の少なくとも１つにより形成される膜により構成される密着力強化膜を用いてもよい。
また、この第１の実施の形態にかかる投影露光装置においては、二酸化珪素(SiO2)により形成される膜により構成される金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）を用いたが、二酸化珪素(SiO2)、酸化イットリウム(Y2O3)、フッ化ネオジム(Nd2F3)、酸化クロム(Cr2O3)、五酸化タンタル(Ta2O5)、五酸化ニオブ(Nb2O5)、二酸化チタン(TiO2)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)、二酸化ハフニウム(HfO2)及び酸化ランタン(La2O3)の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成される金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）を用いてもよい。即ち、金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）を選択することができるため、透過光学素子の基材、透過光学素子が設置されている環境、基材の表面と投影光学系との間に介在させる液体の種類等に基づいて、最適な金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）を選択することができる。また、この第１の実施の形態にかかる投影露光装置においては、金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）である二酸化珪素(SiO2)膜をスパッタリング法の乾式成膜法により成膜しているが、湿式成膜法により成膜してもよい。
また、この第１の実施の形態にかかる透過光学素子のテーパー面においては、密着力強化膜、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）、金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）が成膜されているが、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）のみを成膜してもよい。また、密着力強化膜と金属製溶解防止膜（溶解防止膜）とを成膜してもよく、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）と金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）とを成膜してもよい。
また、この第１の実施の形態にかかる投影露光装置においては、最もウエハＷ側の透過光学素子４が蛍石により形成されており、そのテーパー面に密着力強化膜、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）、金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）が成膜されているが、最もウエハＷ側の透過光学素子４を石英ガラスにより形成し、そのテーパー面に密着力強化膜、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）、金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）を成膜してもよい。
次に、図面を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。図６は、第２の実施の形態にかかるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置の投影光学系ＰＬＡの下部、液体供給装置５及び液体回収装置６等を示す正面図である。また、以下の説明においては、図６中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。なお、図６においては、第１の実施の形態にかかる投影露光装置と同一の構成には、第１の実施の形態で用いたのと同一の符号を付して説明を行なう。
この投影露光装置においては、投影光学系ＰＬＡの鏡筒３Ａの最下端の透過光学素子３２は、ウエハＷ側の先端部３２Ａが走査露光に必要な部分だけを残してＹ方向（非走査方向）に細長い矩形に削られている。走査露光時には、ウエハＷ側の先端部３２Ａの直下の矩形の露光領域にレチクル（図示せず）の一部のパターン像が投影され、投影光学系ＰＬＡに対して、レチクル（図示せず）が−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、ＸＹステージ１０を介してウエハＷが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。そして、１つのショット領域への露光終了後に、ウエハＷのステッピングによって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下ステップ・アンド・スキャン方式で各ショット領域への露光が順次行われる。
また、透過光学素子３２の基材は蛍石であり、その蛍石の成膜面の結晶方位は（１１１）面である。また、透過光学素子３２のウエハＷ側の先端部３２Ａ、即ち露光光が透過する部分には、単層膜により構成されるフッ化マグネシウム(MgF2)膜が真空蒸着法により成膜されている。
また、透過光学素子３２のテーパー面３２Ｂ、即ち露光光が透過しない部分は、密着力強化膜としてタンタル(Ta)の膜がスパッタリング法により成膜されている。密着力強化膜は、透過光学素子３２のテーパー面３２Ｂと後述する金属製溶解防止膜（溶解防止膜）の密着力を向上させる。また、密着力強化膜の表面には、液体７への溶解を防止するための金属製溶解防止膜（溶解防止膜）として金（Au）の膜がスパッタリング法により成膜されている。また、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）の表面には、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）を保護するための金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）として二酸化珪素(SiO2)がスパッタリング法により成膜されている。ここで、透過光学素子３２のテーパー面３２Ｂに成膜される金属製溶解防止膜（溶解防止膜）の純水への溶解度は２ｐｐｔ以下であり、充填密度は９５％以上である。
この第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、液浸法が適用されるため、走査露光中に透過光学素子３２とウエハＷの表面との間に液体７が満たされる。液体７としては、純水が使用されている。液体７の供給及び回収は、それぞれ液体供給装置５及び液体回収装置６によって行われる。
図７は、投影光学系ＰＬＡの透過光学素子３２の表面（ウエハＷ側の先端部３２Ａ及びテーパー面３２Ｂ）と液体７をＸ方向に供給及び回収するための排出ノズル及び流入ノズルとの位置関係を示す図である。液体供給装置５には、図７に示すように、供給管２１を介してＹ方向に細長い矩形状である先端部３２Ａ及びテーパー面３２Ｂの＋Ｘ方向側に３個の排出ノズル２１ａ〜２１ｃが、先端部３２Ａ及びテーパー面３２Ｂの−Ｘ方向側に３個の排出ノズル２２ａ〜２２ｃが接続されている。また、液体回収装置６には、図７に示すように、回収管２３を介して先端部３２Ａ及びテーパー面３２Ｂの−Ｘ方向側に２個の流入ノズル２３ａ、２３ｂが、回収管２４を介して先端部３２Ａ及びテーパー面３２Ｂの＋Ｘ方向側に２個の流入ノズル２４ａ、２４ｂが接続されている。
実線の矢印で示す走査方向（−Ｘ方向）にウエハＷを移動させて走査露光を行う場合には、液体供給装置５は、供給管２１及び排出ノズル２１ａ〜２１ｃを介して透過光学素子３２の先端部３２Ａ及びテーパー面３２ＢとウエハＷとの間に液体７を供給する。液体回収装置６は、回収管２３及び流入ノズル２３ａ，２３ｂを介して、液体供給装置５により先端部３２Ａ及びテーパー面３２ＢとウエハＷとの間に供給された液体７を回収する。この場合においては、液体７はウエハＷ上を−Ｘ方向に流れており、透過光学素子３２とウエハＷとの間は液体７により満たされる。
また、鎖線の矢印で示す方向（＋Ｘ方向）にウエハＷを移動させて走査露光を行う場合には、液体供給装置５は、供給管２２及び排出ノズル２２ａ〜２２ｃを介して透過光学素子３２の先端部３２Ａ及びテーパー面３２ＢとウエハＷとの間に液体７を供給する。液体回収装置６は、回収管２４及び流入ノズル２４ａ，２４ｂを介して、液体供給装置５により先端部３２Ａ及びテーパー面３２ＢとウエハＷとの間に供給された液体７を回収する。
この場合においては、液体７はウエハＷ上を＋Ｘ方向に流れており、透過光学素子３２とウエハＷとの間は液体７により満たされる。また、液体７の供給量及び回収量を調整することにより、走査露光中においても透過光学素子３２とウエハＷとの間に液体７は安定に満たされる。また、ウエハＷをＹ方向にステップ移動させる際には、第１の実施の形態と同一の方法によりＹ方向から液体７の供給及び回収を行なう。
図８は、投影光学系ＰＬＡの透過光学素子３２の先端部３２Ａ及びテーパー面３２ＢとＹ方向用の排出ノズル及び流入ノズルとの位置関係を示す図である。図８に示すように、ウエハＷを走査方向に直交する非走査方向（−Ｙ方向）にステップ移動させる場合には、Ｙ方向に配列された排出ノズル２７ａ及び流入ノズル２９ａ，２９ｂを使用して液体７の供給及び回収を行なう。また、ウエハを＋Ｙ方向にステップ移動させる場合には、Ｙ方向に配列された排出ノズル２８ａ及び流入ノズル３０ａ，３０ｂを使用して液体７の供給及び回収を行なう。第１の実施の形態と同様に、Ｙ方向にステップ移動させる際にもウエハＷの移動速度に応じて液体７の供給量を調整することにより、透過光学素子３２とウエハＷとの間を液体７により満たし続けることができる。
この第２の実施の形態にかかる走査型投影露光装置によれば、投影光学系ＰＬＡのウエハＷ側の透過光学素子３２のテーパー面３２Ｂに成膜されている密着力強化膜の表面に金属膜が成膜されているため、金属膜を透過光学素子３２に密着させることができる。また、金属膜の表面に二酸化珪素(SiO2)膜が成膜されているため、柔らく耐擦傷性が低い金属膜の損傷を防止することができ、金属膜を保護することができる。従って、ウエハＷの表面と投影光学系ＰＬＡとの間に介在させた液体７の透過光学素子３２への浸透及び侵食を防止することができ、投影光学系ＰＬＡの光学性能を維持することができる。また、液体７により透過光学素子３２が溶解することがないため、走査型投影露光装置の性能を維持することができる。また、透過光学素子３２を頻繁に交換する必要がなくなるため、走査型投影露光装置のスループットを高く維持することができる。
また、透過光学素子３２のテーパー面３２Ｂ、即ち露光光が通過しない部分に金属膜が成膜されるため、透過光学素子３２の表面に成膜される金属膜が露光光を遮光することなく、最適な状態で露光を続けることができる。
また、この第２の実施の形態にかかる走査型投影露光装置によれば、透過光学素子のウエハ側の先端部に単層膜であるフッ化マグネシウム(MgF2)膜が成膜されているため、透過光学素子の溶解を防止することができる。また、多層膜と比較した場合において界面を少なくすることができるため、フッ化マグネシウム(MgF2)膜の保護層の界面から液体が侵入した場合に起こり得る化学反応による悪影響を極力抑えることができる。また、多層膜により構成される膜を成膜する場合と比較して、簡易に成膜することができる。
また、波長が２００ｎｍ程度の露光光に対する純水の屈折率ｎは約１．４４であり、波長１９３ｎｍであるＡｒＦエキシマレーザ光は、ウエハＷ上において１／ｎ、即ち１３４ｎｍに短波長化されるため、高い解像度を得ることができる。
また、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、Ｘ方向及びＹ方向に互いに反転した２対の排出ノズルと流入ノズルとを備えているため、ウエハＷを＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向または−Ｙ方向に移動する場合においても、ウエハＷと光学素子３２との間を液体７により安定に満たし続けることができる。即ち、ウエハＷの移動方向に応じた方向に液体を流すことにより、ウエハＷと投影光学系ＰＬの先端部との間を液体７により満たし続けることができる。
また、液体７がウエハＷ上を流れるため、ウエハＷ上に異物が付着している場合であっても、その異物を液体７により流し去ることができる。また、液体７が液体供給装置５により所定の温度に調整されているため、ウエハＷ表面の温度も一定となり、露光の際に生じるウエハＷの熱膨張による重ね合わせ精度の低下を防止することができる。従って、ＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式のアライメントのように、アライメントと露光とに時間差のある場合であっても、ウエハの熱膨張による重ね合わせ精度の低下を防ぐことができる。
また、この第２の実施の形態にかかる走査型投影露光装置によれば、ウエハＷを移動させる方向と同一の方向に液体７が流れているため、異物や熱を吸収した液体を光学素子３２の先端部３２Ａの直下の露光領域上に滞留させることなく液体回収装置６により回収することができる。
なお、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置においては、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）として金(Au)により形成される膜により構成される金属膜を用いたが、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成される金属膜を用いてもよい。
また、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置においては、タンタル(Ta)により形成される膜により構成される密着力強化膜を用いたが、タンタル(Ta)及びクロム(Cr)の少なくとも１つにより形成される膜により構成される密着力強化膜を用いてもよい。
また、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置においては、二酸化珪素(SiO2)により形成される膜により構成される金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）を用いたが、二酸化珪素(SiO2)、酸化イットリウム(Y2O3)、フッ化ネオジム(Nd2F3)、酸化クロム(Cr2O3)、五酸化タンタル(Ta2O5)、五酸化ニオブ(Nb2O5)、二酸化チタン(TiO2)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)、二酸化ハフニウム(HfO2)及び酸化ランタン(La2O3)の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成される金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）を用いてもよい。また、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置においては、金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）である二酸化珪素(SiO2)膜をスパッタリング法の乾式成膜法により成膜しているが、湿式成膜法により成膜してもよい。
また、この第２の実施の形態にかかる透過光学素子のテーパー面においては、密着力強化膜、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）、金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）が成膜されているが、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）のみを成膜してもよい。また、密着力強化膜と金属製溶解防止膜（溶解防止膜）とを成膜してもよく、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）と金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）とを成膜してもよい。
また、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置においては、最もウエハＷ側の透過光学素子３２が蛍石により形成されており、そのテーパー面に密着力強化膜、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）、金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）が成膜されているが、最もウエハＷ側の透過光学素子４を石英ガラスにより形成し、そのテーパー面に密着力強化膜、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）、金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）を成膜してもよい。
また、第２の実施の形態においては、ノズルの数や形状は特に限定されるものでなく、例えば先端部３２Ａの長辺について２対のノズルで液体７の供給又は回収を行うようにしてもよい。なお、この場合には、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向からも液体７の供給及び回収を行うことができるようにするため、排出ノズルと流入ノズルとを上下に並べて配置してもよい。
また、露光光としてＦ２レーザ光を用いる場合は、液体としてはＦ２レーザ光が透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いればよい。
なお、上述の各実施の形態においては、投影光学系のウエハ側の透過光学素子のテーパー面に金属製溶解防止膜（溶解防止膜）を成膜したが、投影光学系のウエハ側の透過光学 素子のテーパー面以外の表面に金属製溶解防止膜（溶解防止膜）を成膜してもよい。
また、上述の各実施の形態においては、投影光学系のウエハ側の透過光学素子のテーパー面に金(Au)、即ち金属により形成される膜により構成される金属製溶解防止膜を成膜したが、水への溶解度が２ｐｐｔ以下である物質または充填密度が９５％以上である物質により形成される膜により構成される溶解防止膜を成膜してもよい。
また、上述の各実施の形態においては、スパッタリング法により密着力強化膜、金属製溶解防止膜（溶解防止膜）、金属製溶解防止膜保護膜（溶解防止膜保護膜）を成膜したが、これに代えて真空蒸着法またはCVD法により成膜してもよい。
また、上述の各実施の形態においては、透過光学素子のウエハ側の先端部にフッ化マグネシウム(MgF2)膜を成膜したが、これに代えてフッ化ランタン(LaF3)、フッ化ストロンチウム(SrF2)、フッ化イットリウム(YF3)、フッ化ルテニウム(LuF3)、フッ化ハフニウム(HfF4)、フッ化ネオジム(NdF3)、フッ化ガドリニウム(GdF3)、フッ化イッテリビウム(YbF3)、フッ化ディスプロシウム(DyF3)、フッ化アルミニウム(AlF3)、クリオライト(Na3AlF6)、チオライト(5NaF・3AlF3)、酸化アルミニウム(Al2O3)、二酸化珪素(SiO2)、二酸化チタン(TiO2)、酸化マグネシウム(MgO)、二酸化ハフニウム(HfO2)、酸化クロム(Cr2O3)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)、五酸化タンタル(Ta2O5)及び五酸化ニオブ(Nb2O5)の中の少なくとも１つにより構成されるフッ化物膜または酸化物膜を成膜してもよい。
また、上述の各実施の形態においては、真空蒸着法によりフッ化マグネシウム(MgF2)膜を透過光学素子のウエハ側の先端部に成膜したが、これに代えてイオンビームアシスト蒸着法、ガスクラスターイオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、バイアススパッタリング法、ECRスパッタリング法、RFスパッタリング法、熱CVD法、プラズマCVD法及び光CVD法の中の少なくとも１つの成膜方法により成膜してもよい。
なお、透過光学素子のウエハ側の先端部にフッ化物膜を成膜する場合には、最適な成膜方法として真空蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、ガスクラスターイオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法が挙げられる。しかしながら、フッ化マグネシウム(MgF2)及びフッ化イットリウム(YF3)については、スパッタリング法により成膜してもよい。また、透過光学素子のウエハ側の先端部に酸化物膜を成膜する場合には、上述の全ての成膜方法を用いることができる。
また、透過光学素子のウエハ側の先端部に成膜されるフッ化物膜または酸化物膜、特にフッ化ランタン(LaF3)は、結晶方位が（１１１）面である蛍石を光学素子の基材とした場合、その成膜面に成膜されることによりヘテロエピタキシャル成長する。この場合において、成膜された溶解防止膜は、非常に緻密となり、かつ非常に欠陥の少ない結晶構造となる。
次に、図面を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる露光装置について説明する。本実施の形態にかかる露光装置は、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置である。図９は、本実施の形態にかかる露光装置の投影光学系ＰＬを構成する複数の蛍石により形成された光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１、第１光学素子ＬＳ１に次いで投影光学系ＰＬの像面に近い第２光学素子ＬＳ２などを示す図である。
この露光装置は、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１と基板Ｐとの間を第１液体ＬＱ１で満たすための第１の液浸機構を備えている。基板Ｐは投影光学系ＰＬの像面側に設けられており、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１は基板Ｐの表面と対向するように配置されている。第１の液浸機構は、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１と基板Ｐとの間に第１液体ＬＱ１を供給する第１液体供給機構９０と、第１液体供給機構９０で供給された第１液体ＬＱ１を回収する第１液体回収機構９１とを備えている。
また、この露光装置は、第１光学素子ＬＳ１と、第１光学素子ＬＳ１に次いで投影光学系ＰＬの像面に近い第２光学素子ＬＳ２との間を第２液体ＬＱ２で満たすための第２の液浸機構を備えている。第２光学素子ＬＳ２は第１光学素子ＬＳ１の上方に配置されており、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２は、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３と対向するように配置されている。第２の液浸機構は、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間に第２液体ＬＱ２を供給する第２液体供給機構９２と、第２液体供給機構９２で供給された第２液体ＬＱ２を回収する第２液体回収機構９３とを備えている。
鏡筒ＰＫには第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２の周縁領域と対向する対向面８９が設けられている。そして、上面Ｔ２の周縁領域と対向面８９との間には第１シール部材９４が設けられている。第１シール部材９４は例えばＯリング（例えば、デュポンダウ社製「カルレッツ」）あるいはＣリングにより構成されている。第１シール部材９４により、上面Ｔ２上に配置された第２液体ＬＱ２の上面Ｔ２の外側への漏出、ひいては鏡筒ＰＫの外側への漏出が防止されている。また、第２光学素子ＬＳ２の側面Ｃ２と鏡筒ＰＫの内側面ＰＫＣとの間には第２シール部材９５が設けられている。第２シール部材９５は例えばＶリングにより構成されている。第２シール部材９５により、鏡筒ＰＫの内側において、第２流体ＬＱ２、第２流体ＬＱ２により発生した湿った気体などが第２光学素子ＬＳ２の上方へ流通するのを規制する。
また、第１光学素子ＬＳ１の側面Ｃ１と鏡筒ＰＫの内側面ＰＫＣとの間には第３シール部材９６が設けられている。第３シール部材９６は例えばＶリングにより構成されている。第３シール部材９６により、鏡筒ＰＫの内側において、第１流体ＬＱ１、第１流体ＬＱ１により発生した湿った気体などが第１光学素子ＬＳ１の上方へ流通するのを規制する。
第１光学素子ＬＳ１の側面（テーパー面）Ｃ１及び第２光学素子ＬＳ２の側面（テーパー面）Ｃ２には、１５０ｎｍの膜厚で金(Au)を成膜した遮光膜が形成されている。従って、遮光膜により投影光学系の基板側の透過光学素子のテーパー面の周辺部に設けられた第１シール部材９４、第２シール部材９５及び第３シール部材９６に露光光及びウエハからの露光光反射光が照射されるのを防止することができ、シール部材の劣化を防止することができる。
なお、上述の第３の実施の形態においては、第１光学素子ＬＳ１の側面（テーパー面）Ｃ１及び第２光学素子ＬＳ２の側面（テーパー面）Ｃ２に、金(Au)を用いた金属膜による遮光膜が形成されているが、金属膜による遮光膜は、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成しても良い。また、遮光膜を金属酸化物膜により構成しても良い。この場合には、金属酸化物膜が二酸化ジルコニウム（ZrO2）、二酸化ハフニウム（HfO2）、二酸化チタン（TiO2）、五酸化タンタル（Ta２O5）、酸化珪素（SiO）及び酸化クロム（Cr2O3）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成される。
また、上述の各実施の形態においては、ウエハの表面と投影光学系のウエハ側の蛍石により形成された透過光学素子との間を液体により満たしているが、ウエハの表面と投影光学系のウエハ側の蛍石により形成された透過光学素子との間の一部に液体を介在させるようにしてもよい。
また、上述の各実施の形態においては、液体７として純水を使用したが、液体としては、純水に限らず、露光光に対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系やウエハ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油等）を使用することもできる。
また、上述の各実施の形態においては、投影光学系ＰＬとウエハ（基板）Ｗとの間を局所的に液体で満たす露光装置を採用しているが、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報等に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を別々に載置してＸＹ方向に独立に移動可能な２つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。
図１０は、実施例１にかかる透過光学素子５０の構成を示す図である。図１０に示すように、蛍石５２の基板上に、スパッタリング法を用いて、タンタル(Ta)を１０ｎｍ成膜し、密着力強化膜５３を形成する。密着力強化膜５３は、蛍石５２と密着力強化膜５３の表面に成膜される金属膜５４の密着力を向上させるために機能する。また、密着力を強化するために必要な膜厚は１０ｎｍ以上であるが、３〜５ｎｍの膜厚においても密着力としての効果を得ることができる。
次に、密着力強化膜５３の表面に、スパッタリング法を用いて、水に対する溶解を防止するための溶解保護膜として金(Au)により構成される金属膜５４を２００ｎｍ成膜する。
ここで、金属膜５４の密度はＸ線回折の臨界角より求めることができ、スパッタリング法により成膜した場合、金属膜５４の充填密度は９７％以上である。また、金属膜５４の水への溶解度は、スパッタリング法により成膜した場合、１ｐｐｔ以下である。
次に、２００℃に加熱した蛍石５２の基板上の金属膜５４の表面に、スパッタリング法を用いて、金属膜５４の機械的強度を向上させるための溶解防止膜保護膜として二酸化珪素(SiO2)膜５５を５０ｎｍ成膜する。ここで、蛍石５２の基板を２００℃程度に加熱する加熱成膜は、非加熱成膜と比較して機械的強度がより強い膜を形成することができる。なお、二酸化珪素(SiO2)膜５５を成膜する場合の加熱は、熱膨張率が大きい蛍石基板の熱衝撃による破損や面形状変化を防止するために、蛍石基板全体が均一に加熱する。また、蛍石基板を加熱または冷却させる場合、５０℃／時間以下の速度で加熱または冷却を行う必要がある。また、二酸化珪素(SiO2)膜５５には、水クラスターが透過可能な微小欠陥が存在するが、金属膜５４が水に不溶であるため蛍石５２の基板に水が侵入することはない。
透過光学素子５０を用いて実験を行った。図１１は、この実施例にかかる試験器８０の構成を示す図である。図１１に示すように試験器８０は、サンプルホルダ８１、循環ポンプ８２、重水供給装置８３、バッファータンク８４により構成されている。サンプルホルダ８１は、その一面が解放されており、その解放面にＯリング８５を備えている。サンプルホルダ８１の解放面に透過光学素子５０の密着力強化膜５３，金属膜５４，二酸化珪素(SiO2)膜５５が成膜されている面がＯリング８５によってシールされている。循環ポンプ８２により重水供給装置８３から供給される重水をバッファータンク８４を介してサンプルホルダ８１内部に流す。ここで、バッファータンク８４は、循環ポンプ８２の振動がサンプルホルダ８１に伝わらないようにするために設置されている。また、純水(H2O)ではなく重水(D2O)を流すことにより、耐水性試験後に透過光学素子５０の表面からの深さ方向に対して重水が浸透する量を計測することができる。
試験器８０にて透過光学素子５０上での重水の移動速度が５０ｃｍ／秒となるように設定し、３０日間の耐水試験を行った。その結果、透過光学素子５０の表面に成膜されている膜は剥離することなく、透過光学素子５０の外観に変化は見られなかった。また、二次イオン質量分析法(SIMS)にて透過光学素子５０の表面からの深さ方向に対しての重水の浸透を評価した結果、二酸化珪素(SiO2)膜５５に重水は浸透していたが、金属膜５４に重水は浸透していなかった。
図１２は、実施例２にかかる透過光学素子５８の構成を示す図である。図１２に示すように、蛍石５９の基板上に、スパッタリング法を用いて、水に対する溶解を防止するための溶解保護膜として金(Au)により構成される金属膜６０を２００ｎｍ成膜する。ここで、金属膜６０の密度はＸ線回折の臨界角より求めることができ、スパッタリング法により成膜した場合、金属膜６０の充填密度は９７％以上である。また、金属膜６０の水への溶解度は、スパッタリング法により成膜した場合、１ｐｐｔ以下である。
次に、２００℃に加熱した蛍石５９の基板上の金属膜６０の表面に、スパッタリング法を用いて、金属膜６０の機械的強度を向上させるための溶解防止膜保護膜として二酸化珪素(SiO2)膜６１を５０ｎｍ成膜する。ここで、蛍石５９の基板を２００℃程度に加熱する加熱成膜は、非加熱成膜と比較して機械的強度がより強い膜を形成することができる。なお、二酸化珪素(SiO2)膜６１を成膜する場合の加熱は、熱膨張率が大きい蛍石基板の熱衝撃による破損や面形状変化を防止するために、蛍石基板全体が均一に加熱する。また、蛍石基板を加熱または冷却させる場合、５０℃／時間以下の速度で加熱または冷却を行う必要がある。また、二酸化珪素(SiO2)膜６１には、水クラスターが透過可能な微小欠陥が存在するが、金属膜６０が水に不溶であるため蛍石５９の基板に水が侵入することはない。
透過光学素子５８を用いて実験を行った。実施例１と同様に、図１１に示す試験器８０にて透過光学素子５８上での重水の移動速度が５０ｃｍ／秒となるように設定し、３０日間の耐水試験を行った。その結果、透過光学素子５８の表面に成膜されている膜は剥離することなく、透過光学素子５８の外観に変化は見られなかった。また、二次イオン質量分析法(SIMS)にて透過光学素子５８の表面からの深さ方向に対しての重水の浸透を評価した結果、二酸化珪素(SiO2)膜６１に重水は浸透していたが、金属膜６０に重水は浸透していなかった。
図１３は、実施例３にかかる透過光学素子６５の構成を示す図である。図１３に示すように、蛍石６６の基板上に、スパッタリング法を用いて、タンタル(Ta)を１０ｎｍ成膜し、密着力強化膜６７を形成する。密着力強化膜６７は、蛍石６６と密着力強化膜６７の表面に成膜される金属膜６８の密着力を向上させるために機能する。また、密着力を強化するために必要な膜厚は１０ｎｍ以上であるが、３〜５ｎｍの膜厚においても密着力としての効果を得ることができる。
次に、密着力強化膜６７の表面に、スパッタリング法を用いて、水に対する溶解を防止するための溶解保護膜として金(Au)により構成される金属膜６８を２００ｎｍ成膜する。
ここで、金属膜６７の密度はＸ線回折の臨界角より求めることができ、スパッタリング法により成膜した場合、金属膜６７の充填密度は９７％以上である。また、金属膜６７の水への溶解度は、スパッタリング法により成膜した場合、１ｐｐｔ以下である。
透過光学素子６５を用いて実験を行った。実施例１と同様に、図１１に示す試験器８０にて透過光学素子６５上での重水の移動速度が５０ｃｍ／秒となるように設定し、３０日間の耐水試験を行った。その結果、透過光学素子６５の表面に成膜されている膜は剥離することなく、透過光学素子６５の外観に変化は見られなかった。また、二次イオン質量分析法(SIMS)にて透過光学素子６５の表面からの深さ方向に対しての重水の浸透を評価した結果、重水は浸透していなかった。
なお、上述の各実施例においては、成膜方法としてスパッタリング法を用いたが、真空蒸着法またはＣＶＤ法を用いて密着力強化膜、金属膜、溶解防止膜保護膜を成膜してもよい。
比較例
図１４は、比較例にかかる透過光学素子７０の構成を示す図である。図１４に示すように、蛍石７１の基板上に、２００℃に加熱した蛍石７１の基板上に、スパッタリング法を用いて、二酸化珪素(SiO2)膜７２を２００ｎｍ成膜する。なお、二酸化珪素(SiO2)膜７２を成膜する場合の加熱は、熱膨張率が大きい蛍石基板の熱衝撃による破損や面形状変化を防止するために、蛍石基板全体が均一に加熱する。また、蛍石基板を加熱または冷却させる場合、５０℃／時間以下の速度で加熱または冷却を行う必要がある。
透過光学素子７０を用いて実験を行った。実施例１と同様に、図１１に示す試験器８０にて透過光学素子７０上での重水の移動速度が５０ｃｍ／秒となるように設定し、３０日間の耐水試験を行った。その結果、二酸化珪素(SiO2)膜７２には水クラスターが透過可能な微小欠陥が存在するため、透過光学素子７０の表面に成膜されている膜の内部を重水が通過し、通過した重水が蛍石７１の表面をエッチングしたため大量のエッチピットが発生した。
実施例１〜実施例３にかかる透過光学素子によれば、比較例にかかる透過光学素子と比較した場合において、その光学特性を変化させることなく重水の浸透及び侵食を防止することができる。
次に、上述の第３の実施の形態における遮光膜の性能評価試験及び試験結果について説明する。まず、石英ガラス基板上に金を膜厚１５０ｎｍ成膜した光学素子Ａ、石英ガラスそのものの光学素子Ｂを準備した。次に、光学素子Ａ及び光学素子ＢのＡｒＦ波長での透過率を測定した。
光学素子Ａの測定結果は０．０％（５回測定した平均値）
光学素子Ｂの測定結果は９０．８％（５回測定した平均値）
金の膜を成膜したことによって完全に遮光を行うことができた。従って、光学素子のテーパー面に遮光膜を成膜することによりシール部材の劣化を防止することができる
本発明の第１の実施の形態において使用される投影露光装置の概略構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬの光学素子４の先端部４Ａ、テーパー面４Ｂに成膜される膜を説明するための図である。 第１の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬの光学素子４の先端部４ＡとＸ方向用の排出ノズル及び流入ノズルとの位置関係を示す図である。 第１の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬの光学素子４の先端部４Ａと、Ｙ方向から液体の供給及び回収を行う排出ノズル及び流入ノズルとの位置関係を示す図である。 第１の実施の形態にかかる光学素子４とウエハＷとの間への液体７の供給及び回収の様子を示す要部の拡大図である。 本発明の第２の実施の形態において使用される投影露光装置の投影光学系ＰＬＡの下端部、液体供給装置５、及び液体回収装置６等を示す正面図である。 第２の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬＡの光学素子３２の先端部３２ＡとＸ方向用の排出ノズル及び流入ノズルとの位置関係を示す図である。 第２の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬＡの光学素子３２の先端部３２Ａと、Ｙ方向から液体の供給及び回収を行う排出ノズル及び流入ノズルとの位置関係を示す図である。 第３の形態にかかる露光装置の投影光学系ＰＬを構成する光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１、第１光学素子ＬＳ１に次いで投影光学系ＰＬの像面に近い第２光学素子ＬＳ２などを示す図である。 実施例１の透過光学素子の構成を示す図である。 実施例１の試験器の構成を示す図である。 実施例２の透過光学素子の構成を示す図である。 実施例３の透過光学素子の構成を示す図である。 比較例の透過光学素子の構成を示す図である。
符号の説明
Ｒ・・・レチクル、ＰＬ・・・投影光学系、Ｗ・・・ウエハ、１・・・照明光学系、４，３２・・・透過光学素子、４Ａ，３２Ａ・・・透過光学素子のウエハ側の先端部、４Ｂ，３２Ｂ・・・透過光学素子のテーパー面、５・・・液体供給装置、６・・・液体回収装置、７・・・液体、９・・・Ｚステージ、１０・・・ＸＹステージ、１４・・・主制御系、２１，２２・・・供給管、２１ａ〜２１ｃ，２２ａ〜２２ｃ・・・排出ノズル、２３，２４・・・回収管、２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ・・・流入ノズル、８０・・・試験器、８１・・・サンプルホルダ、８２・・・循環ポンプ、８３・・・重水供給装置、８４・・・バッファータンク、８５・・・Ｏリング。

Claims (30)

  1. 露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置に使用される光学素子であって、
    前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に前記液体への溶解を防止するための金属製溶解防止膜が成膜されていることを特徴とする光学素子。
  2. 露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置に使用される光学素子であって、
    前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に成膜された密着力強化膜と、
    前記密着力強化膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜と
    を備えることを特徴とする光学素子。
  3. 露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置に使用される光学素子であって、
    前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に成膜された金属製溶解防止膜と、 前記金属製溶解防止膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜保護膜と
    を備えることを特徴とする光学素子。
  4. 露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置に使用される光学素子であって、
    前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に成膜された密着力強化膜と、
    前記密着力強化膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜と、
    前記金属製溶解防止膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜保護膜と
    を備えることを特徴とする光学素子。
  5. 前記金属製溶解防止膜は、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子のテーパー面に成膜されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光学素子。
  6. 前記金属製溶解防止膜は、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光学素子。
  7. 前記金属製溶解防止膜保護膜は、二酸化珪素(SiO2)、酸化イットリウム(Y2O3)、フッ化ネオジム(Nd2F3)、酸化クロム(Cr2O3)、五酸化タンタル(Ta2O5)、五酸化ニオブ(Nb2O5)、二酸化チタン(TiO2)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)、二酸化ハフニウム(HfO2)及び酸化ランタン(La2O3)の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする請求項３または請求項４記載の光学素子。
  8. 露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置に使用される光学素子であって、
    前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に水への溶解度が２ｐｐｔ以下である溶解防止膜が成膜されていることを特徴とする光学素子。
  9. 露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置に使用される光学素子であって、
    前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に充填密度が９５％以上である溶解防止膜が成膜されていることを特徴とする光学素子。
  10. 前記溶解防止膜は、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子のテーパー面に成膜されることを特徴とする請求項８または請求項９記載の光学素子。
  11. 前記溶解防止膜は、金属膜により構成されることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光学素子。
  12. 前記金属膜は、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする請求項１１記載の光学素子。
  13. 前記溶解防止膜の表面に前記溶解防止膜を保護するための溶解防止膜保護膜が成膜されることを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか一項に記載の光学素子。
  14. 前記溶解防止膜保護膜は、二酸化珪素(SiO2)、酸化イットリウム(Y2O3)、フッ化ネオジム(Nd2F3)、酸化クロム(Cr2O3)、五酸化タンタル(Ta2O5)、五酸化ニオブ(Nb2O5)、二酸化チタン(TiO2)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)、二酸化ハフニウム(HfO2)及び酸化ランタン(La2O3)の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする請求項１３記載の光学素子。
  15. 前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面と前記溶解防止膜との間に、前記透過光学素子の表面と前記溶解防止膜の密着力を向上させるための密着力強化膜が成膜されることを特徴とする請求項８乃至請求項１４のいずれか一項に記載の光学素子。
  16. 前記密着力強化膜は、タンタル(Ta)及びクロム(Cr)の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする請求項２、請求項４及び請求項１５のいずれか一項に記載の光学素子。
  17. 露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置に使用される光学素子であって、
    前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子のテーパー面に遮光膜が成膜されていることを特徴とする光学素子。
  18. 前記遮光膜は、金属膜または金属酸化物膜により形成されることを特徴とする請求項１７記載の光学素子。
  19. 前記金属膜は、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成され、前記金属酸化物膜は、二酸化ジルコニウム（ZrO2）、二酸化ハフニウム（HfO2）、二酸化チタン（TiO2）、五酸化タンタル（Ta２O5）、酸化珪素（SiO）及び酸化クロム（Cr2O3）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする請求項１８記載の光学素子。
  20. 露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置であって、
    前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に前記液体への溶解を防止するための金属製溶解防止膜を備えることを特徴とする露光装置。
  21. 露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置であって、
    前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に成膜された密着力強化膜と、
    前記密着力強化膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜と
    を備えることを特徴とする露光装置。
  22. 露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置であって、
    前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に成膜された金属製溶解防止膜と、 前記金属製溶解防止膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜保護膜と
    を備えることを特徴とする露光装置。
  23. 露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置であって、
    前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子の表面に成膜された密着力強化膜と、
    前記密着力強化膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜と、
    前記金属製溶解防止膜の表面に成膜された金属製溶解防止膜保護膜と
    を備えることを特徴とする露光装置。
  24. 前記金属製溶解防止膜は、前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子のテーパー面に成膜されることを特徴とする請求項２０乃至請求項２３のいずれか一項に記載の露光装置。
  25. 前記金属製溶解防止膜は、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする請求項２０乃至請求項２４のいずれか一項に記載の露光装置。
  26. 前記金属製溶解防止膜保護膜は、二酸化珪素(SiO2)、酸化イットリウム(Y2O3)、フッ化ネオジム(Nd2F3)、酸化クロム(Cr2O3)、五酸化タンタル(Ta2O5)、五酸化ニオブ(Nb2O5)、二酸化チタン(TiO2)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)、二酸化ハフニウム(HfO2)及び酸化ランタン(La2O3)の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする請求項２２または請求項２３記載の露光装置。
  27. 前記密着力強化膜は、タンタル(Ta)及びクロム(Cr)の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする請求項２１または請求項２３記載の露光装置。
  28. 露光ビームでマスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写し、前記基板の表面と前記投影光学系との間に所定の液体を介在させた露光装置であって、
    前記投影光学系の前記基板側の透過光学素子のテーパー面に遮光膜が成膜されていることを特徴とする露光装置。
  29. 前記遮光膜は、金属膜または金属酸化物膜により形成されることを特徴とする請求項２８記載の露光装置。
  30. 前記金属膜は、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル（Ni）、タンタル（Ta）、タングステン（W）、パラジウム（Pd）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成され、前記金属酸化物膜は、二酸化ジルコニウム（ZrO2）、二酸化ハフニウム（HfO2）、二酸化チタン（TiO2）、五酸化タンタル（Ta２O5）、酸化珪素（SiO）及び酸化クロム（Cr2O3）の中の少なくとも１つにより形成される膜により構成されることを特徴とする請求項２９記載の露光装置。
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