JP2010080754A - 照明光学系及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投影光学系にほとんど影響を与えることなく、投影光学系内の光学部材の交換を迅速に行うことができる照明光学系を提供する。
【解決手段】照明光ＥＬでレチクルＲのパターンを照明するフライアイ光学系２２から凹面ミラー２５までの部材を備えた照明光学系ＩＬＳであって、投影光学系ＰＯの鏡筒３３内に配置される凹面ミラー２５と、フライアイ光学系２２から曲面ミラー２４までの部材を収容する鏡筒４５と、鏡筒４５に支持されて凹面ミラー２５を保持するミラーホルダ５２と、ミラーホルダ５２が固定されたスライド部材５１と、スライド部材５１がその内部に移動可能に載置されるガイド部材４６とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、照明光でパターンを照明する複数の光学部材を備えた照明光学系、この照明光学系を備えた露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

例えば半導体デバイス（電子デバイス）等を製造する際に、レチクル（又はフォトマスク等）に形成されたパターンをレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に転写露光するために露光装置が使用されている。最近では、解像度をより高めるために、露光光として波長が例えば１００ｎｍ程度以下の極端紫外光（Extreme Ultraviolet Light:以下、ＥＵＶ光という）を用いる露光装置（以下、ＥＵＶ露光装置という。）も開発されている。このＥＵＶ露光装置では、照明光学系及び投影光学系は特定のフィルタ等を除いて全て反射部材（ミラー）によって構成され、レチクルもまた反射型レチクルが使用される。

レチクルも含めて全部の光学部材（光学素子）が反射部材である場合、投影光学系をレチクル側でもテレセントリックに構成することは困難である。しかしながら、レチクルの高さの変動による像位置の変動を抑制するためには、照明光学系からレチクルに照射される露光光はできるだけ垂直入射に近いことが好ましい。このようにレチクルを垂直入射に近い入射角で照明する場合、投影光学系の鏡筒中に照明光学系の端部の光学部材（反射部材）が配置されることがある（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２００４／０３８７７３号パンフレット

露光装置の稼働中に、微小な異物の付着等によって照明光学系の光学部材の反射率が低下した場合には、メンテナンスとして例えばその光学部材の交換を行う必要がある。ところが、投影光学系と照明光学系とはそれぞれ独立に複数の光学部材間の位置関係の調整が行われているとともに、照明光学系に比べて投影光学系の方が高い調整精度が要求される。従って、投影光学系の鏡筒中に配置されている照明光学系の光学部材の交換を行う際には、投影光学系の光学部材の位置関係に影響を与えないようにすることが望ましい。

本発明はこのような事情に鑑み、投影光学系の鏡筒中に配置されている光学部材を含むとともに、その投影光学系にほとんど影響を与えることなく迅速に、その光学部材の交換を行うことができる照明技術、その照明技術を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術を提供することを目的とする。

本発明による照明光学系は、照明光でパターンを照明する複数の光学部材を備えた照明光学系であって、その複数の光学部材のうち、そのパターンの像を形成する投影光学系内に配置される第一の光学部材と、その複数の光学部材のうち、その第一の光学部材とは異なる第二の光学部材を収容する第一鏡筒と、その第一鏡筒に支持され、その第一の光学部材を保持する保持部材と、その第一鏡筒に設けられ、その第一の光学部材を交換するために、その保持部材をその投影光学系及びその照明光学系の光路外に移動する交換機構と、を備えるものである。

また、本発明による露光装置は、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、本発明の照明光学系でそのパターンを照明するものである。
また、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の露光装置を用いて感光性基板を露光することと、その露光された感光性基板を処理することと、を含むものである。

本発明によれば、照明光学系の第一鏡筒にその第一の光学部材（保持部材）を移動する交換機構が設けられているため、投影光学系にほとんど影響を与えることなく迅速に、その光学部材の交換を行うことができる。

以下、本発明の実施形態の一例につき図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の露光用の照明光ＥＬ（露光光）として波長が３〜５０ｎｍ程度（１００ｎｍ程度以下）で例えば１１ｎｍ又は１３ｎｍ等のＥＵＶ光を用いる露光装置（ＥＵＶ露光装置）１００の全体構成を概略的に示す断面図である。図１において、露光装置１００は、照明光ＥＬをパルス発光するレーザプラズマ光源１０と、照明光ＥＬでレチクルＲ（マスク）上の照明領域２７Ｒを照明する照明光学系ＩＬＳと、レチクルＲを移動するレチクルステージＲＳＴと、照明領域２７Ｒ内のパターンの像をレジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷ（感光基板）上に投影する投影光学系ＰＯとを備えている。さらに、露光装置１００は、ウエハＷを移動するウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータを含む主制御系３１等とを備えている。

本実施形態では、照明光ＥＬとしてＥＵＶ光が使用されているため、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＯは、特定のフィルタ等（不図示）を除いて複数の反射部材（反射光学素子）より構成され、レチクルＲも反射型である。その反射部材は、例えば石英（又は高耐熱性の金属等）よりなる部材の表面を所定の曲面又は平面に高精度に加工した後、その表面にモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との多層膜又は他の構成の多層膜よりなるＥＵＶ光の反射膜を形成したものである。また、レチクルＲは例えば石英の基板の表面に多層膜を形成して反射面とした後、その反射面にＥＵＶ光の吸収層によって転写用のパターンを形成したものである。

また、ＥＵＶ光の気体による吸収を防止するため、露光装置１００はほぼ全体として箱状の真空チャンバ１内に収容され、真空チャンバ１内の空間を排気管３２Ａａ，３２Ｂａ等を介して真空排気するための大型の真空ポンプ３２Ａ，３２Ｂ等が備えられている。さらに、真空チャンバ１内で照明光ＥＬの光路上の真空度をより高めるために複数のサブチャンバ（不図示）も設けられている。一例として、真空チャンバ１内の気圧は１０^-5Ｐａ程度である。

以下、図１において、ウエハステージＷＳＴが載置される面（真空チャンバ１の底面）の法線方向にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に垂直にＸ軸を、図１の紙面に平行にＹ軸を取って説明する。本実施形態では、レチクルＲ上での照明光ＥＬの照明領域２７Ｒは、Ｘ方向（非走査方向）に細長い円弧状であり、露光時にレチクルＲ及びウエハＷは投影光学系ＰＯに対してＹ方向（走査方向）に同期して走査される。

先ず、レーザプラズマ光源１０は、高出力のレーザ光源（不図示）と、このレーザ光源から真空チャンバ１の窓部材１５を介して供給されるレーザ光を集光する集光レンズ１２と、キセノン又はクリプトン等のターゲットガスを噴出するノズル１４と、回転楕円面状の反射面を持つ集光ミラー１３とを備えた、ガスジェットクラスタ方式の光源である。レーザプラズマ光源１０からパルス発光された照明光ＥＬは、集光ミラー１３の第２焦点に集光する。その第２焦点に集光した照明光ＥＬは、第１フライアイ光学系２２に入射し、第１フライアイ光学系２２で反射された照明光ＥＬは第２フライアイ光学系２３に入射する。この一対のフライアイ光学系２２及び２３からオプティカルインテグレータが構成されている。

一例として、第１フライアイ光学系２２は、図２（Ａ）に示すように、二次元的に配列された照明領域と相似な円弧状の外形を有する多数のミラー素子２２ａより構成されている。第２フライアイ光学系２３は、第１フライアイ光学系２２の多数のミラー素子２２ａに対応して、図２（Ｂ）に示すように、二次元的に配列された矩形状（又はほぼ正方形状）の外形を有する多数のミラー素子２３ａより構成されている。フライアイ光学系２２，２３の詳細な構成及び作用については、例えば米国特許第６，４５２，６６１号明細書に開示されている。

図１において、第１フライアイ光学系２２の各ミラー素子の反射面はレチクルＲのパターン面とほぼ共役であり、第２フライアイ光学系２３の反射面の近傍（オプティカルインテグレータの射出面の近傍）には、所定形状を有する実質的な面光源が形成される。即ち、その実質的な面光源が形成される面は、照明光学系ＩＬＳの瞳面であり、この瞳面又はこの近傍の位置に開口絞りＡＳが配置されている。開口絞りＡＳは、種々の形状の開口を有する複数の開口絞りを代表的に表しており、主制御系３１の制御のもとで、開口絞りＡＳを交換することによって、照明条件を通常照明、輪帯照明、２極照明、又は４極照明等に切り換えることができる。

第２フライアイ光学系２３で反射されて開口絞りＡＳを通過した照明光ＥＬは、曲面ミラー２４に入射し、曲面ミラー２４で反射された照明光ＥＬは、凹面ミラー２５に入射する。凹面ミラー２５で反射された照明光ＥＬは、−Ｙ方向の端部がブラインド２６Ａのエッジ部を通過した後、レチクルＲのパターン面の照明領域２７Ｒを下方から斜めに、例えば平均的な入射角が５０ｍｒａｄ程度で均一な照度分布で照明する。照明領域２７Ｒで反射された照明光ＥＬは、＋Ｙ方向の端部がブラインド２６Ｂのエッジ部を通過した後、投影光学系ＰＯに入射する。

曲面ミラー２４と凹面ミラー２５とからコンデンサ光学系が構成されている。コンデンサ光学系によって、第１フライアイ光学系２２の多数のミラー素子の反射光又は開口絞りＡＳ内の面光源からの光が照明領域２７Ｒを重畳的に照明する。フライアイ光学系２２，２３、開口絞りＡＳ、曲面ミラー２４、及び凹面ミラー２５を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。なお、図１の例では、曲面ミラー２４は凸面ミラーであるが、曲面ミラー２４を凹面ミラーより構成し、その分だけ凹面ミラー２５の曲率を小さくするようにしてもよい。本実施形態では、照明光ＥＬのレチクルＲに対する入射角が小さいため、照明光学系ＩＬＳの端部の反射部材である凹面ミラー２５が、投影光学系ＰＯの鏡筒３３内に配置されている（詳細後述）。

次に、レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴの底面に静電チャックＲＨを介して吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、レーザ干渉計（不図示）の計測値及び主制御系３１の制御情報に基づいて、真空チャンバ１の外面のＸＹ平面に平行なガイド面に沿って、例えば磁気浮上型２次元リニアアクチュエータよりなる駆動系（不図示）によってＹ方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｘ方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）等にも微小量駆動される。レチクルＲは、真空チャンバ１の上面の開口を通して真空チャンバ１で囲まれた空間内に設置されている。レチクルステージＲＳＴを真空チャンバ１側に覆うようにパーティション８が設けられ、パーティション８内は不図示の真空ポンプによって大気圧と真空チャンバ１内の気圧との間の気圧に維持されている。

投影光学系ＰＯは、開口数が例えば０．１程度で、物体面のパターンの像を像面上に形成する。投影光学系ＰＯは、一例として、６枚のミラーＭ１〜Ｍ６を鏡筒３３内に保持することによって構成されている。投影光学系ＰＯは、物体面（レチクルＲのパターン面）側に非テレセントリックで、像面（ウエハＷの表面）側にテレセントリックの反射系であり、投影倍率は１／４倍等の縮小倍率である。レチクルＲの照明領域２７Ｒで反射された照明光ＥＬが、投影光学系ＰＯを介してウエハＷ上の露光領域２７Ｗ（照明領域２７Ｒと共役な領域）に、レチクルＲのパターンの一部の縮小像を形成する。

投影光学系ＰＯにおいて、レチクルＲからの照明光ＥＬは、ミラーＭ１で上方（＋Ｚ方向）に反射され、続いてミラーＭ２で下方に反射された後、ミラーＭ３で上方に反射され、ミラーＭ４で下方に反射される。次にミラーＭ５で上方に反射された照明光ＥＬは、ミラーＭ６で下方に反射されて、ウエハＷ上にレチクルＲのパターンの一部の像を形成する。一例として、ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ４，Ｍ６は凹面鏡であり、他のミラーＭ３，Ｍ５は凸面鏡である。

一方、ウエハＷは、静電チャックＷＨを介してウエハステージＷＳＴ上に吸着保持されている。ウエハステージＷＳＴは、ＸＹ平面に沿って配置されたガイド面上に配置されている。ウエハステージＷＳＴは、レーザ干渉計（不図示）の計測値及び主制御系３１の制御情報に基づいて、例えば磁気浮上型２次元リニアアクチュエータよりなる駆動系（不図示）によってＸ方向及びＹ方向に所定ストロ−クで駆動され、必要に応じて、θｚ方向等にも駆動される。

ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの近傍には、レチクルＲのアライメントマークの像を計測する空間像計測系２９が設置され、空間像計測系２９の計測情報が主制御系３１に供給されている。主制御系３１は、その計測情報から投影光学系ＰＯの結像特性を求めることができる。さらに、ウエハステージＷＳＴ上には照明光ＥＬの強度をモニタする照射量モニタ（不図示）も配置されている。また、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＯを構成する反射部材には、反射面と反対側の面に対して接触した又は非接触の状態で冷却部材（不図示）が設けられている。冷却部材に冷却用の液体（冷媒）を供給する冷媒供給装置３９が設けられ、主制御系３１が冷媒供給装置３９の動作を制御する。

露光の際には、ウエハＷ上のレジストから生じるガスが投影光学系ＰＬのミラーＭ１〜Ｍ６に悪影響を与えないように、ウエハＷはパーティション７の内部に配置される。パーティション７には照明光ＥＬを通過させる開口が形成され、パーティション７内の空間は、主制御系３１の制御のもとで真空ポンプ（不図示）により真空排気されている。
ウエハＷ上の１つのダイ（ショット領域）を露光するときには、照明光ＥＬが照明光学系ＩＬＳによりレチクルＲの照明領域２７Ｒに照射され、レチクルＲとウエハＷとは投影光学系ＰＯに対して投影光学系ＰＯの縮小倍率に従った所定の速度比でＹ方向に同期して移動する（同期走査される）。このようにして、レチクルパターンはウエハＷ上の一つのダイに露光される。その後、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動した後、ウエハＷ上の次のダイに対してレチクルＲのパターンが走査露光される。このようにステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の複数のダイに対して順次レチクルＲのパターンが露光される。

次に、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＯの構成につき詳細に説明する。
図１において、投影光学系ＰＯを構成するミラーＭ１〜Ｍ６は鏡筒３３内に配置されており、鏡筒３３内のミラーＭ１の近傍に照明光学系ＩＬＳに属する凹面ミラー２５が配置されている。また、鏡筒３３には、曲面ミラー２４から凹面ミラー２５に向かう照明光、凹面ミラー２５からレチクルＲに向かい、レチクルＲで反射されてミラーＭ１に向かう照明光、及びミラーＭ６からウエハＷに向かう照明光をそれぞれ通過させる開口３４Ｂ，３４Ａ及び３４Ｃが設けられている。鏡筒３３の内部は真空ポンプ（不図示）によって鏡筒３３の外部よりも高い真空度になるように排気されている。

さらに、凹面ミラー２５は点線で示すスライド部材５１の＋Ｙ方向の先端部に配置され、スライド部材５１は、照明光学系ＩＬＳの鏡筒４５（図４参照）内のガイド面４６ｈに沿って照明光ＥＬの光路外に退避可能である。
図３は、投影光学系ＰＯの鏡筒３３の外部にスライド部材５１を退避させた状態を示す斜視図、図４は、露光中の投影光学系ＰＯの一部及び照明光学系ＩＬＳを示す断面図である。図３において、鏡筒３３は、不図示のフレームに支持されるフランジ部３５と、フランジ部３５の上面に連結された分割鏡筒３６Ｃ，３６Ｂと、フランジ部３５の底面に連結された分割鏡筒３６Ａ，３６Ｄ，３６Ｅとを有している。分割鏡筒３６Ｂの上面に開口３４Ａが形成され、分割鏡筒３６Ｃの−Ｙ方向の傾斜した側面に開口３４Ｂが形成されている。

図４に示すように、分割鏡筒３６Ｂは分割鏡筒３６Ｃに対して複数箇所でボルト４１及びナット４２によって連結され、分割鏡筒３６Ｃはフランジ部３５上に複数箇所でボルト４１（図５参照）によって連結されている。また、分割鏡筒３６Ａはフランジ部３５の底面に複数箇所でボルト４１によって連結され、分割鏡筒３６Ｄは分割鏡筒３６Ａに対して複数箇所でボルト４１及びナット４２によって連結され、図３の分割鏡筒３６Ｅも分割鏡筒３６Ｄに対して同様に連結されている。

また、分割鏡筒３６Ａ内の支持板３７Ａ上にパラレルリンク機構３８Ａ及びミラーホルダ４０Ａを介してミラーＭ１が保持され、分割鏡筒３６Ｂ内の支持板３７Ｂ上にパラレルリンク機構３８Ｂ及びミラーホルダ４０Ｂを介してミラーＭ２が保持されている。パラレルリンク機構３８Ａ，３８Ｂは、それぞれ例えばピエゾ素子のような駆動素子によって独立に伸縮量が制御可能な６個のロッド状リンクを備え、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの傾斜角よりなる６自由度でミラーＭ１，Ｍ２の位置を調整する。さらに、例えば特開２００２−１３１６０５号公報に開示されているように、それぞれ保持対象の反射部材の光軸方向及び円周方向の２自由度の変位を制御できる３個のテコの原理を用いた駆動部よりなるレバー方式調整機構（不図示）をパラレルリンク機構３８Ａ，３８Ｂと支持板３７Ａ，３７Ｂとの間に設置してもよい。なお、パラレルリンク機構３８Ａ，３８Ｂの構成については、例えば国際公開第２００７／０８６５５７号パンフレットに開示されている。

また、図１の投影光学系ＰＯのミラーＭ３及びＭ４は、図３の分割鏡筒３６Ｃ内に同様のパラレルリンク機構等を介して支持され、図１のミラーＭ５及びＭ６は図３の分割鏡筒３６Ｅ及び３６Ｄ内に同様のパラレルリンク機構等を介して支持されている。主制御系３１は、投影光学系ＰＯの結像特性が所定の状態に維持されるように各ミラーＭ１〜Ｍ６のパラレルリンク機構等の動作を制御する。なお、鏡筒３３内の支持板３７Ｂには照明光ＥＬを通す開口３７Ｂａ，３７Ｂｂが設けられ、同様に他の不図示の支持板等にも照明光ＥＬを通す開口が設けられている。

さらに、図３において、投影光学系ＰＯの鏡筒３３のフランジ部３５と分割鏡筒３６Ｃとの境界部の−Ｙ方向側の一部に、一体的に開口部３５ａ及び３６Ｃａが形成され、開口部３５ａ，３６Ｃａを通して凹面ミラー２５が設置されるスライド部材５１の先端部が鏡筒３３の内部に差し込まれる。スライド部材５１は、ＸＹ面に平行な平板部と、その平板部をＸ方向に挟むように設けられた２つの側壁部とを備え、これらの側壁部の外側にＹ軸に平行に案内用の溝部５１ｂ及び５１ｃが形成されている。また、スライド部材５１の平板部の−Ｙ方向側に照明光を通す開口５１ａが形成され、＋Ｙ方向側に円板状のミラーホルダ５２が固定されている。ミラーホルダ５２の上面には等角度間隔で３本のＶ溝部５２ａが形成され、凹面ミラー２５の底面にはＶ溝部５２ａに合わせて３箇所の球面部（又は円柱部等）２５ａが設けられている。この場合、凹面ミラー２５の３箇所の球面部２５ａがＶ溝部５２ａに当てはまるように、凹面ミラー２５をミラーホルダ５２上に載置することによって、凹面ミラー２５はキネマティック方式でミラーホルダ５２上に常に同じ状態で安定に位置決めされた状態で支持される。

また、ミラーホルダ５２の底面にペルティエ素子５３が固定され、スライド部材５１の平板部の上面とペルティエ素子５３との間に、冷却部材としてヒートシンク５４が設置され、ヒートシンク５４内に冷媒を供給する可撓性を持つ配管５５Ａ、及びヒートシンク５４内を流れた冷媒を回収する可撓性を持つ配管５５Ｂがスライド部材５１の側壁部の内側のカバー部５６Ａ及び５６Ｂを通して配置されている。配管５５Ａ及び５５Ｂは冷媒供給装置３９に連結されている。なお、ヒートシンク５４は、ペルティエ素子５３に対して
接触した状態あるいは非接触の状態で設けられる。ペルティエ素子５３がヒートシンク５４に接触した状態で設けられている場合には、ペルティエ素子５３の熱が直接ヒートシンク５４に伝わる。また、ペルティエ素子５３がヒートシンク５４に非接触の状態で設けられている場合には、ペルティエ素子５３の熱が輻射によってヒートシンク５４に伝わる。

また、ペルティエ素子５３に電力を供給する可撓性を持つリード線（不図示）も配管５５Ａに沿って、冷媒供給装置３９内の制御装置に接続されている。露光中には、凹面ミラー２５に蓄積される照明光の照射熱はミラーホルダ５２に伝導し、ミラーホルダ５２はペルティエ素子５３によって冷却される。そして、ペルティエ素子５３は、冷媒供給装置３９から配管５５Ａ，５５Ｂを介して供給及び回収される冷媒によって冷却されるため、凹面ミラー２５の温度上昇が抑制される。なお、照明光学系ＩＬＳ中の他の反射部材、及び投影光学系ＰＯのミラーＭ１〜Ｍ６にも同様の冷却機構が設けられている。

また、凹面ミラー２５が設置されたスライド部材５１の先端部を開口部３５ａ，３６Ｃａを通して投影光学系ＰＯの鏡筒３３内に差し込んだときに、開口部３５ａ，３６Ｃａを塞ぐために、Ｚ方向に移動可能な点線で示す後述のシャッタ５７が備えられている。
図４において、照明光学系ＩＬＳの鏡筒４５は、スライド部材５１をＹ方向に移動可能に収納するＹ方向に細長い筒状のガイド部材４６と、ガイド部材４６上にボルト（不図示）によって固定された箱状の上部鏡筒４７と、ガイド部材４６の底面にボルト（不図示）によって固定された箱状の下部鏡筒４８とを有する。ガイド部材４６の＋Ｙ方向の端部が、投影光学系ＰＯのフランジ部３５の開口部３５ａをほぼ塞ぐように、かつ投影光学系ＰＯの鏡筒３３に接触しないように配置された状態で、ガイド部材４６は不図示のフレームに支持されている。このように照明光学系ＩＬＳの鏡筒４５は、ガイド部材４６を介してそのフレームに支持されている。鏡筒４５の内部は真空ポンプ（不図示）によってその外部の空間よりも高い真空度になるように排気されている。

この場合、上部鏡筒４７の上板の底面にミラーホルダ４９Ａ及び４９Ｃを介して第１フライアイ光学系２２及び曲面ミラー２４が保持されている。また、下部鏡筒４８の底板の上面にミラーホルダ４９Ｂを介して第２フライアイ光学系２３が保持されている。ガイド部材４６の内側のＸＹ平面にほぼ平行なガイド面４６ｈ上にＹ方向に移動可能に、凹面ミラー２５を保持するスライド部材５１が載置されている。さらに、上部鏡筒４７の＋Ｙ方向の面にシャッタ５７をＺ方向に位置Ａ１まで移動するＺ駆動部５８が設けられている。主制御系３１がＺ駆動部５８を介してシャッタ５７の開閉を行う。

図６は、図４の照明光学系ＩＬＳのガイド部材４６から凹面ミラー２５を保持するスライド部材５１を引き抜く状態を示す。図６に示すように、ガイド部材４６のガイド面４６ｈの両側の内面にＹ軸に沿って凸部４６ｂ及び４６ｃが形成されている。スライド部材５１の溝部５１ｂ，５１ｃにガイド部材４６の凸部４６ｂ，４６ｃが配置された状態で、スライド部材５１はガイド部材４６内のガイド面４６ｈ上をＹ方向に円滑に移動する。

また、一例としてスライド部材５１の溝部５１ｃに埋め込まれた複数の磁石と、ガイド部材４６の凸部４６ｃに設けられたコイルとから、ガイド部材４６に対してスライド部材５１をＹ方向に移動するリニアモータ５０（図４参照）が構成されている。図１の主制御系３１は、必要に応じてリニアモータ５０を介してガイド部材４６内でスライド部材５１をＹ方向に移動できる。

図４において、照明光学系ＩＬＳのガイド部材４６の底板に図１のレーザプラズマ光源１０から射出される照明光ＥＬを通す開口４６ａと、フライアイ光学系２２からフライアイ光学系２３に向かい、フライアイ光学系２３から曲面ミラー２４に向かう照明光ＥＬを通す開口４６ｆとが形成されている。露光装置の稼働時には、スライド部材５１の開口５１ａは開口４６ｆとほぼ同じ位置に位置決めされている。

また、ガイド部材４６の上板に、図１のレーザプラズマ光源１０からフライアイ光学系２２に向かう照明光ＥＬを通す開口４６ｄ、フライアイ光学系２２からフライアイ光学系２３に向かう照明光ＥＬを通す開口４６ｅ、及びフライアイ光学系２３から曲面ミラー２４に向かう照明光ＥＬを通す開口４６ｇが形成されている。従って、凹面ミラー２５を保持するスライド部材５１は、照明光学系ＩＬＳ内の照明光ＥＬの光路を横切るようにガイド部材４６内を移動可能である。さらに、上部鏡筒４７の＋Ｙ方向の面に、曲面ミラー２４から投影光学系ＰＯの鏡筒３３の開口３４Ｂを介して凹面ミラー２５に入射する照明光ＥＬを通す開口４７ａが形成されている。

本実施形態の露光装置１００の露光時には、図４に示すように、スライド部材５１の凹面ミラー２５が設置された先端部は、ガイド部材４６の＋Ｙ方向の先端部から投影光学系ＰＯの開口部３５ａ及び３６Ｃａを通して、投影光学系ＰＯの鏡筒３３の内部に配置される。そして、Ｚ駆動部５８によってシャッタ５７を−Ｚ方向に降下させることによって、ガイド部材４６の内部と鏡筒３３の内部とは実質的に遮断される。これによって、投影光学系ＰＯの鏡筒３３内の空間と照明光学系ＩＬＳの鏡筒４５内の空間との直接の連通が防止され、例えば図１のレーザプラズマ光源１０で発生する汚染物質等が鏡筒４５を通して直接に鏡筒３３内に流入することが抑制される。従って、投影光学系ＰＯのミラーＭ１〜Ｍ６の反射率の低下等が抑制される。さらに、凹面ミラー２５の反射率の低下も抑制されるため、凹面ミラー２５のメンテナンス間隔を長くすることができる。

その後、露光装置１００の稼働中に、例えば凹面ミラー２５の反射率が低下した場合には、照明光学系ＩＬＳ（凹面ミラー２５）のメンテナンスを行うためにレーザプラズマ光源１０の発光を停止する。その後、Ｚ駆動部５８を介して図５の矢印Ａ２で示すようにシャッタ５７を開く。そして、リニアモータ５０を介して、ガイド部材４６内でスライド部材５１を−Ｙ方向に移動し、図５の矢印Ａ３で示すように凹面ミラー２５を照明光ＥＬの光路外の領域に移動する。その後、例えば不図示の搬送系を用いてガイド部材４６からスライド部材５１を引き抜き、スライド部材５１のミラーホルダ５２上の凹面ミラー２５を別の反射率の高い凹面ミラー（これも凹面ミラー２５と呼ぶ）と交換する。そして、スライド部材５１を再びガイド部材４６に差し込み、リニアモータ５０を介して凹面ミラー２５が図４の鏡筒３３の内部に達したときにガイド部材４６を停止させて、シャッタ５７を閉じることで、凹面ミラー２５の交換を極めて短時間に効率的に行うことができる。

本実施形態の作用効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の照明光学系ＩＬＳは、照明光ＥＬでレチクルＲのパターンを照明するフライアイ光学系２２から凹面ミラー２５までの複数の反射部材を備えた照明光学系であって、その複数の反射部材のうち、そのパターンの像を形成する投影光学系ＰＯの鏡筒３３内に配置される凹面ミラー２５と、その複数の反射部材のうち、凹面ミラー２５とは異なるフライアイ光学系２２から曲面ミラー２４までの反射部材を収容する鏡筒４５と、鏡筒４５に支持されて凹面ミラー２５を保持するミラーホルダ５２と、ミラーホルダ５２が固定されたスライド部材５１と、スライド部材５１がその内部に移動可能に載置されたガイド部材４６とを備えている。

そして、スライド部材５１をガイド部材４６内で移動することによって、凹面ミラー２５を投影光学系ＰＯ及び照明光学系ＩＬＳの光路外に移動して、凹面ミラー２５の交換を行うことができる。照明光学系ＩＬＳによれば、凹面ミラー２５は、投影光学系ＰＯの鏡筒３３に接触しない状態で支持されているため、投影光学系ＰＯのミラーＭ１〜Ｍ６の位置関係に影響を与えることなく、凹面ミラー２５の交換を迅速に行うことができる。

（２）また、凹面ミラー２５は、投影光学系ＰＯの鏡筒３３に形成された開口部３５ａ，３６Ｃａを介して鏡筒３３内に配置され。従って、凹面ミラー２５の交換をさらに迅速に行うことができる。
（３）また、スライド部材５１をガイド部材４６内で移動するのみで、照明光学系ＩＬＳ中の他の反射部材の位置関係にも殆ど影響を与えることなく、容易に凹面ミラー２５の交換を行うことができる。

なお、凹面ミラー２５の交換を行うために、スライド部材５１及びガイド部材４６の他に、例えばレチクルの交換時に使用される搬送アームのような機構を用いることも可能である。
（４）また、照明光学系ＩＬＳの鏡筒４５のガイド部材４６（開口部）と投影光学系ＰＯの鏡筒３３の開口部３５ａ，３６Ｃａとの間を実質的に閉じるシャッタ５７を備えているため、シャッタ５７を閉じることで、投影光学系ＰＯ内に汚染物質が混入することが抑制される。

（５）また、ミラーホルダ５２の底面にペルティエ素子５３を配置し、ペルティエ素子５３の底面のヒートシンク５４に冷媒を供給する配管（冷媒供給路）５５Ａ，５５Ｂをスライド部材５１の内側からガイド部材４６の内面（ミラーホルダ５２の移動経路）を通して冷媒供給装置３９に連結している。従って、凹面ミラー２５を交換するためにスライド部材５１を移動する際に、配管５５Ａ，５５Ｂも一緒に移動するため、配管５５Ａ，５５Ｂが障害にならない。

（６）また、凹面ミラー２５は、ミラーホルダ５２上のＶ溝部５２ａと凹面ミラー２５の底面の球面部２５ａとによってキネマティックに安定に位置決めされるため、複雑な位置決め機構を設ける必要がない。
（７）また、露光装置１００は、照明光ＥＬでレチクルＲのパターンを照明し、照明光ＥＬでそのパターン及び投影光学系ＰＯを介してウエハＷを露光する露光装置において、上記の照明光学系ＩＬＳでそのパターンを照明している。

従って、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＥＬで小さい入射角でレチクルＲを照明できるため、レチクルＲのＺ位置の変動による像位置の変動量が小さくなり、高精度に露光を行うことができる。さらに、投影光学系ＰＯ内に配置される照明光学系ＩＬＳの凹面ミラー２５の交換を迅速に行うことができるため、露光装置の稼働効率を向上できる。
なお、上記の実施形態では、ブラインド２６Ａ，２６ＢはレチクルＲの近傍に配置されているが、ブラインド２６Ａ，２６Ｂの少なくとも一方を、照明光学系ＩＬＳ内のレチクルＲのパターン面との共役面の近傍に配置してもよい。また、照明光学系ＩＬＳは図１の構成には限定されず、例えば曲面ミラー２４及び凹面ミラー２５とは異なる配置のコンデンサ光学系を備えてもよい。

なお、上記の実施形態では、ガイド部材４６と投影光学系ＰＯとが接続されているため、ガイド部材４６の開口部と投影光学系の開口部３５ａ，３６Ｃａとの間に一つのシャッタ５７を配置しているが、ガイド部材４６と投影光学系ＰＯとが所定距離離れている場合には、投影光学系の開口部３５ａ，３６Ｃａ、あるいはガイド部材４６の少なくとも一方にシャッタ５７を設ければよい。

また、上述の実施形態では、露光光源としてレーザプラズマ光源を用いるものとしたが、これに限らず、ＳＯＲ（Synchrotron Orbital Radiation)リング、ベータトロン光源、ディスチャージド光源、Ｘ線レーザなどのいずれを用いても良い。
また、図１の実施形態では、露光ビームとしてＥＵＶ光を用い、６枚のミラーのみから成るオール反射の投影光学系を用いる場合について説明したが、これは一例である。例えば、特開平１１−３４５７６１号公報に開示されるような４枚等のミラーのみから成る投影光学系を備えた露光装置は勿論、光源に波長１００〜１６０ｎｍのＶＵＶ光源、例えばＡｒ₂ レーザ（波長１２６ｎｍ）を用い、４〜８枚等のミラーを有する投影光学系を備えた露光装置などにも本発明を適用することができる。

さらに、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＯが屈折系又は反射屈折系である場合にも本発明の適用が可能である。この場合、光学部材はレンズ等でもよい。
また、上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図７に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置（ＥＵＶ露光装置等）によりマスクのパターンを基板（感応基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置を用いて基板（ウエハ）を露光することと、露光された基板を処理すること（ステップ２２４）とを含んでいる。この際に、上記の実施形態の露光装置によれば、高い稼働率で高精度に露光を行うことができるため、低コストで高機能のデバイスを製造できる。
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

本発明の実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す断面図である。 （Ａ）は図１中の第１フライアイ光学系２２を示す図、（Ｂ）は図１中の第２フライアイ光学系２３を示す図である。 図１の投影光学系ＰＯの鏡筒３３と凹面ミラー２５を保持するスライド部材５１等とを示す斜視図である。 露光時の図１の投影光学系ＰＯの一部と照明光学系ＩＬＳとを示す断面図である。 照明光学系ＩＬＳのガイド部材４６からスライド部材５１を引き抜く状態を示す断面図である。 照明光学系ＩＬＳの鏡筒４５及びスライド部材５１を示す斜視図である。 電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｒ…レチクル、ＰＯ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＩＬＳ…照明光学系、ＰＯ…投影光学系、１０…レーザプラズマ光源、２５…凹面ミラー、３３…鏡筒、３５…フランジ部、３９…冷媒供給装置、４５…鏡筒、４６…ガイド部材、５１…スライド部材、５２…ミラーホルダ、５３…ペルティエ素子、５４…ヒートシンク、５５Ａ，５５Ｂ…配管、５７…シャッタ、１００…露光装置

Claims (10)

1. 照明光でパターンを照明する複数の光学部材を備えた照明光学系であって、
   前記複数の光学部材のうち、前記パターンの像を形成する投影光学系内に配置される第一の光学部材と、
   前記複数の光学部材のうち、前記第一の光学部材とは異なる第二の光学部材を収容する第一鏡筒と、
   前記第一鏡筒に支持され、前記第一の光学部材を保持する保持部材と、
   前記第一鏡筒に設けられ、前記第一の光学部材を交換するために、前記保持部材を前記投影光学系及び前記照明光学系の光路外に移動する交換機構と、
   を備えることを特徴とする照明光学系。
2. 前記投影光学系は、前記パターンの像を形成する複数の光学素子と、前記複数の光学素子を収容する第二鏡筒を有し、
   前記第一の光学部材は、前記第二鏡筒に形成された開口部を介して、前記投影光学系内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
3. 前記交換機構は、前記照明光学系内の前記照明光の光路を横切って前記保持部材を移動するスライド機構を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の照明光学系。
4. 前記第一鏡筒は、前記第一の光学部材が通過する開口部を備え、
   前記第一鏡筒の開口部と、前記第二鏡筒の開口部との少なくとも一方を閉じるシャッタ機構を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の照明光学系。
5. 前記保持部材の温度を調整する温度調整機構を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の照明光学系。
6. 前記温度調整機構は、前記保持部材に設けられた吸熱素子と、該吸熱素子に設けられた冷却部材と、前記冷却部材に冷媒を供給する冷媒供給路とを有し、
   前記冷媒供給路は、前記交換機構による前記保持部材の移動経路に沿って配置されることを特徴とする請求項５に記載の照明光学系。
7. 前記保持部材は前記第一の光学部材の位置決めを行う位置決め機構を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の照明光学系。
8. 前記照明光は、波長１００ｎｍ以下のＥＵＶ光であり、
   前記光学部材は反射部材であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光学系。
9. 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の照明光学系で前記パターンを照明することを特徴とする露光装置。
10. 請求項９に記載の露光装置を用いて感光性基板を露光することと、
    前記露光された感光性基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。

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