JP4458323B2 - 保持装置、当該保持装置を有する露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents
保持装置、当該保持装置を有する露光装置、及びデバイス製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、光学部材保持装置に係り、特に、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用いられる光学素子を冷却する冷却装置に関わる。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）光を利用する露光装置に用いられる光学素子を冷却する冷却装置に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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、更に、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。
【０００６】
ミラーは、露光光を全て反射するわけではなく、３０％以上の露光光を吸収する。吸収した露光光は、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小さな、例えば、線膨張係数が１０ｐｐｂといった低熱膨張ガラスで構成される。
【０００７】
ＥＵＶ露光装置は、０．１μｍ以下の回路パターンの露光に使用されるため、線幅精度が非常に厳しく、ミラーの表面形状は０．１ｎｍ程度以下の変形しか許されない。従って、ミラーの線膨張係数を１０ｐｐｂとしても、露光光吸収により温度が除々に上昇し、ミラー表面の形状が変化してしまう。例えば、ミラーの厚さが５０ｍｍであるとすると、０．２℃の温度上昇により、ミラー表面の形状が０．１ｎｍ変化することになる。そこで、ミラーをペルチェ素子を用いて輻射冷却する事が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ペルチェ素子は、放熱面側の温度が高く、冷却媒体を流した放熱ブロックによって冷却したとしても、冷却媒体の流量を少ない場合や冷却媒体に気体を用いた場合、放熱ブロックの温度は、ミラー温度に比べ高くなる。
【０００９】
放熱ブロックの温度が高くなると、熱外乱源となり、これより発せられる輻射熱がミラーを支持する鏡筒の内面で反射してミラーを温め、輻射冷却能力では冷却しきれずに、熱変形を引き起こし露光収差を悪化させるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、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で所望の光学性能をもたらす保持装置及び方法、当該保持装置を有する露光装置を提供することを例示的目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての保持装置は、真空雰囲気下に置かれた光学部材を保持する保持装置であって、真空雰囲気下に置かれた光学部材及び熱源を部分的に囲む鏡筒を有し、前記鏡筒は、光学部材を支持する部材を有し、内側の輻射率は、０．８以上であることを特徴とする光学部材保持装置。かかる保持装置によれば、鏡筒の内側に存在する熱源から発せられる輻射熱は、鏡筒で反射することなく吸収することにより、鏡筒内面で反射した輻射熱によって、光学部材に熱外乱を与える事が無いために、ペルチェ素子の冷却能力を超えてしまう事がなく、光学部材の温度を所望の値にすることができる。
【００１２】
前記鏡筒は、低熱膨張材からなることを特徴とする。これにより、鏡筒の内側に存在する熱源から発せられる輻射熱を鏡筒で吸収することによる鏡筒の熱変形が少ないので、光学部材の支持部を変形させる事が無く、これによる光学部材の歪の発生を低減することができる。
【００１３】
前記低熱膨張材は、セラミクスまたは鉄、ニッケル、コバルトの低熱膨張合金材（通称：インバー）であることを特徴とする。これらの材料は、ヤング率１００ＧＰａ以上の高い剛性を有するので、低熱膨張ガラスに比べ外部振動による鏡筒自身の振動振幅が少なく、光学部材の振動も低減される。
【００１４】
前記鏡筒は、冷却機構を有することを特徴とする。これにより、鏡筒の内側に存在する熱源から発せられる輻射熱を鏡筒で吸収することによる鏡筒の温度上昇が抑えられるので、鏡筒自身の熱変形が少なく、また、鏡筒の外部への熱の外乱となる事がない。
【００１５】
本発明の別の側面としての露光装置は、上述の保持装置と、前記保持装置により保持された光学部材を介してマスク又はレチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する光学系とを有する。かかる露光装置によれば、上述した保持装置を構成要素の一部に有し、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、所望の光学性能を発揮することができる。
【００１６】
本発明の別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有する。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。
【００１７】
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。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の例示的一態様である保持装置及び保持方法について説明する。なお、各図において、同一の部材については、同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の一側面としての保持装置１を示す概略構成図である。
【００１９】
保持装置１は、真空チャンバＶＣ内に置かれた光学部材Ｍを保持する保持装置である。真空チャンバＶＣ内は、残留ガス成分と露光光Ｌとの反応により光学部材Ｍの表面にコンタミが付着し、反射率が低下することを低減させるために、図示しない真空ポンプによって１×１０−６［Ｐａ］程度の真空に維持されている。
【００２０】
真空チャンバＶＣ内において、鏡筒７００に支持された光学部材Ｍは、支持部材ＭＢを介して所定の場所にクランプ部材ＭＣのよって位置決めされ、反射、屈折及び回折等を利用して光を結像させる。光学部材Ｍは、例えば、ミラー、レンズ、平行平板ガラス、プリズム及びフレネルゾーンプレート、キノフォーム、バイナリオプティックス、ホログラム等の回折光学素子を含む。本実施形態においては、光学部材Ｍとしてミラーを例に説明する。保持装置１は、図１によく示されるように、ミラーを部分的に囲む鏡筒７００、ミラーを鏡筒に支持する部材ＭＢ、ミラーをクランプする機構ＭＣ、ミラーを所定の温度範囲に制御冷却する冷却構成として、温度検出部１００と、輻射冷却機構２００Ａと、制御部３００Ａとを有する。本図では、特徴的に１つのミラーのみ部分的に囲むように図示した。
【００２１】
ミラークランプ機構ＭＣは、いわゆるエアシンリンダなどの圧空アクチュエータでミラーを３点でクランプするものである。
【００２２】
ミラーを鏡筒に支持する部材ＭＢは、特開平７−１５３６６３のマスク保持方法で開示されているいわゆるキネマティックマウントによって、クランプ機構ＭＣによって３点支持されたミラーの位置の６自由度を過拘束なく拘束し、所定の位置へ支持している。
【００２３】
輻射冷却機構２００Ａは、光学部材Ｍと対向する位置（露光光Ｌが入射する入射側に対して反対側）に非接触で配置され、光学部材Ｍに対して輻射により光学部材Ｍから熱を吸収する。
【００２４】
輻射冷却機構２００Ａは、輻射板２１０Ａと、ペルチェ素子２４０と、放熱ブロック２５０と、循環部２２０Ａとを有する。
【００２５】
輻射板２１０Ａは、後述するペルチェ素子２４０が接合され、ペルチェ素子２４０のペルチェ効果により冷却されて、光学部材Ｍに対して低温となり温度差を形成し、輻射によって光学部材Ｍの熱を吸収する。
【００２６】
ペルチェ素子２４０は、ペルチェ素子に流す電流を可変する事で、吸熱面２４２と放熱面２４４との温度差を可変するものであり、放熱面２４４を後述の放熱ブロックでほぼ一定の温度とすることで、吸熱面の温度を下げている。従って、ペルチェ素子２４０の吸熱面２４２を輻射板２１０Ａと接合することで、輻射板２１０Ａから熱を吸収して冷却することができる。ペルチェ素子２４０は、応答性が高いために高精度に輻射板２１０Ａの温度を制御して、光学部材Ｍの温度を所定の値にすることができる。
【００２７】
放熱ブロック２５０は、ペルチェ素子２４０の放熱面２４４に接合されて、後述する循環部２２０Ａが供給する冷媒が流れるための流路２５２を有する。流路２５２は、パイプ２２２Ａを介して循環部２２０Ａと接続される。流路２５２は、放熱ブロック２５０中に形成され、放熱ブロック２５０全面に一様に冷媒が流れるように構成される。放熱ブロック２５０は、冷媒により冷却されてペルチェ素子２４０の放熱面２４４から排熱される熱を回収する。
【００２８】
循環部２２０Ａは、パイプ２２２Ａと接続し、パイプ２２２Ａを介して冷媒を放熱ブロック２５０の流路２５２に供給及び循環させる。循環部２２０Ａが流路２５２に供給及び循環させる冷媒は、放熱ブロック２５０の熱を回収するためである。
【００２９】
制御部３００Ａは、検出部１００の検出する光学部材Ｍの温度が所定の値となるように、輻射冷却機構２００Ａを制御する。制御部３００Ａは、ペルチェ素子２４０に印加する印加電圧を変化させることで輻射板２１０Ａの温度を制御する。
【００３０】
循環部２２０Ａのコスト、スペースを低減するために、循環の吐出圧力がより低いものを用いる場合は、パイプ２２２Ａの圧損によって流量が少なくなり、放熱ブロック２５０温度はミラーの温度に比べ高くなる。また、真空チャンバＶＣ内への液体の漏洩を防ぐために冷却能力の低い冷媒を気体とする場合なども同様となる。
【００３１】
鏡筒の内側７０１の輻射率を０．８以上望ましくは０．９以上とすることで、例えば、放熱ブロック２５０などの高温部分からの輻射熱Ｒのうち８０％以上を吸収する事ができるために、鏡筒の内側７０１で反射される輻射熱Ｒ‘を低減でき、これによるミラーの熱変形、及びこの熱変形による露光収差の悪化を低減できる。放熱ブロック２５０などの高温部分からの輻射熱Ｒを極力減らすために、放熱ブロックの材質を金属とし、かつ、その表面は研磨し輻射率を０．２以下望ましくは０．１以下としている。
【００３２】
鏡筒の材料のみでは、輻射率が０．８未満の場合は、輻射率を０．８以上とする事は、従来の成膜手法によってＳｉＯ２等の酸化物やグラファイト等の輻射率の高い材料を内面に形成することで達成できる。投影光学系のミラーでの露光熱の吸収熱量は１Ｗ程度であり、ペルチェ素子の能力これを冷却できる程度としている。これは、必要以上にペルチェ素子の冷却能力を高くしても、輻射板側の温度低下はわずかにもかかわらず、排熱側の温度が大きく上昇し、輻射熱Ｒが増えてしまうからである。輻射熱Ｒが１Ｗレベルに抑えたとしても鏡筒の内側で反射した熱がＲ‘、つまり、（１−輻射率）×Ｒがミラーへ吸収される事になり、鏡筒内面の輻射率を０．８以上とする事で、ミラーへの外乱となる熱量を０．２Ｗ以下とする事ができる。
【００３３】
発熱源としては、本実施例では、ペルチェ素子の放熱ブロックを例にして述べたが、不図示のミラー位置調整機構のアクチュエータからの発熱等であっても良い。
【００３４】
ここで、鏡筒７００の材質を線膨張係数１ｐｐｍ以下とする事で、鏡筒内部からの輻射熱Ｒを吸収することで鏡筒の温度が上昇したことによるによる鏡筒の熱変形量を低減できる。鏡筒の熱変形量が低減されることで、光学部材支持部材ＭＢ、クランプ部材ＭＣによるミラーの位置変化も低減され、露光収差の悪化を低減できる。前述のように輻射熱Ｒが１Ｗレベルに抑えたとしても、鏡筒の表面積が１ｍ２レベルであるので、輻射の平衡状態では、鏡筒の温度は、０．１℃程度は、上昇する。鏡筒の長さは、１ｍ程度なので１ｐｐｍ以下の材料を用いる事により、ミラー間距離を１００ｎｍ以下の長さ変動に抑える事ができる。一般に、ミラー支持部には、ミラーが外乱によって振動し位置が変動する事をアクティブに補正する微動機構を有している。前述のように鏡筒の温度上昇によるミラー位置量を小さく抑えた事で、微動機構のストロークにおさまるために、鏡筒の温度上昇によるミラー位置変動は、微動機構によって補正が可能となる。
【００３５】
さらに、前記低熱膨張材は、セラミクスまたは鉄、ニッケル、コバルトの低熱膨張合金材（通称：インバー）であることを特徴とする。これらの材料は、ヤング率１００ＧＰａ以上の高い剛性を有するので、低熱膨張ガラスに比べ、外部振動による鏡筒自身の振動振幅が少なく、光学部材の振動も低減される。
【００３６】
次に図２を参照して保持装置１の変形例である保持装置１Ａについて説明する。保持装置１Ａは、保持装置１と比べて鏡筒冷却機構７００Ａについて異なる。ここで、図２は、図１に示す保持装置１の変形例である保持装置１Ａを示す概略構成図である。但し、図２においては、図１に示した同様の部材に関しては図示及び説明を省略する。
【００３７】
冷却配管７１１は、鏡筒７００に接合された金属配管であり、冷媒循環装置７１０によって一定温度の冷媒を循環している。金属配管を使用しているのは、樹脂チューブの場合、冷媒がチューブ外へ透過、気化し、このガスが露光光と反応し、ミラー表面を変質または、表面に付着してミラーの反射率が低下する事で露光強度が低下し、スループットが低下するという課題を避けるためである。ここで、光学部材Ｍの温度制御に外乱を与えないで高精度に温度を一定にするためには、冷媒の温度は前述の光学部材Ｍの所定温度とする事が望ましい。
【００３８】
以下、図３を参照して、本発明の冷却装置１００を適用した例示的な露光装置５００について説明する。ここで、図３は、本発明の例示的な露光装置５００の概略構成図である。
【００３９】
本発明の露光装置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、上記の１ショットの露光を一括で行なうものである。
【００４０】
図３を参照するに、露光装置５００は、照明装置５１０と、マスク５２０と、マスク５２０を載置するマスクステージ５２５と、投影光学系５３０と、被処理体５４０と、被処理体５４０を載置するウェハステージ５４５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。
【００４１】
また、図３に示すように、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低く、残留ガス（高分子有機ガスなど）成分との反応によりコンタミを生成してしまうため、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
照明光学系５１４は、集光ミラー５１４ａ、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。また、照明光学系５１４は、マスク５２０と共役な位置に、マスク５２０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ５１４ｃが設けられている。かかる照明光学系５１４を構成する光学部材である集光ミラー５１４ａ及びオプティカルインテグレーター５１４ｂに本発明の保持装置１を適用することができ、ミラーの熱膨張による変形を防止して、優れた結像性能を発揮することができる。
【００４５】
マスク５２０は、反射型マスクで、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、マスクステージに支持及び駆動されている。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。
【００４６】
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、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を同期した状態で走査する。
【００４７】
投影光学系５３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）５３０ａ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５３０ａの枚数は、４枚乃至６枚程度である。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を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系５３０の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程である。かかる投影光学系５３０を構成する光学部材であるミラー５３０ａに本発明の保持装置１を適用することができ、ミラーの熱膨張による変形を防止して、優れた結像性能を発揮することができる。
【００４８】
投影光学系、照明光学系の各ミラーはそれぞれミラーを一部囲む前述の鏡筒７００によって支持されている。
【００４９】
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。
【００５０】
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５４５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被処理体５４０を移動する。マスク５２０と被処理体５４０は、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。
【００５１】
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。
【００５２】
フォーカス位置検出機構５６０は、被処理体５４０面で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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
以上では、鏡筒内部に発熱源がある場合について述べたが、輻射板以外のミラー温度より低い物体を含む場合、つまり、吸熱源によってミラー温度の制御に外乱となるものを含んでいる場合にも適用できる。また、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。
【００５７】
本実施態様は以下のように書くことができる。
【００５８】
（実施態様１）
略真空雰囲気下に置かれた光学部材を保持する保持装置であって、前記光学部材及び／又は熱源を少なくとも部分的に囲む鏡筒を有しており、該鏡筒の内面の輻射率が平均０．８以上であることを特徴とする保持装置。
【００５９】
（実施態様２）
略真空雰囲気下に置かれた光学部材を保持する保持装置であって、真空雰囲気下に置かれた光学部材及び／又は熱源を少なくとも部分的に囲む鏡筒を有し、前記鏡筒は、光学部材を支持する部材を有しており、内側の輻射率は、平均０．８以上であることを特徴とする保持装置。
【００６０】
（実施態様３）
前記鏡筒は、低熱膨張材からなることを特徴とする実施態様１又は２記載の保持装置。
【００６１】
（実施態様４）
前記低熱膨張材は、セラミクスまたは低熱膨張合金材であることを特徴とする実施態様３記載の光学部材保持装置。
【００６２】
（実施態様５）
前記鏡筒は、冷却機構を有することを特徴とする実施態様１乃至４いずれか記載の保持装置。
【００６３】
（実施態様６）
実施態様１乃至５のうちいずれか一項記載の保持装置と、前記光学部材保持装置により保持された光学部材を介してマスク又はレチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する光学系とを有する露光装置。
【００６４】
（実施態様７）
実施態様６記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、投影露光された前記被処理体に所定のプロセス（例えば被処理体を現像するステップ等）を行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【００６５】
本願の実施態様１、２に記載した発明によれば、真空雰囲気下に置かれた光学部材であっても、結像性能の劣化となる光学部材の熱膨張を低減させて所望の光学性能を実現することができる。
【００６６】
本願の実施態様３に記載した発明によれば、支持部の変形による光学部材の変形を低減させて所望の光学性能を実現することができる。
【００６７】
本願の実施態様４に記載した発明によれば、光学部材の振動を低減させて所望の光学性能を実現することができる。
【００６８】
本願の実施態様５に記載した発明によれば、鏡筒自身の熱変形が少なく、光学部材の変形を低減させて所望の光学性能を実現することができるとともに、鏡筒の外部への熱の外乱となり、他の精密位置決め部材の熱変形を低減する事ができる。
【００６９】
また、本願の実施態様６に記載した発明によれば、従来よりも微細な線幅を精度よく転写できる露光装置を提供できる。
【００７０】
さらに、本願の実施態様７に記載した発明によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００７１】
【発明の効果】
本願発明によれば、真空雰囲気下に置かれた光学部材であっても、結像性能の劣化となる光学部材の熱膨張を低減させて所望の光学性能を実現することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一側面としての保持装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す保持装置の変形例である保持装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明の例示的な露光装置の概略構成図である。
【図４】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５】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。
【符号の説明】
１Ａ 保持装置
１００ 検出部
２００Ａ 輻射冷却機構
２１０Ａ 輻射板
２２０Ａ 循環部
３００Ａ 制御部
２４０ ペルチェ素子
２５０ 放熱ブロック
５００ 露光装置
５１２ 照明光学系
５１２ａ 集光ミラー
５１２ａ オプティカルインテグレーター
５３０ 投影光学系
５３０ａ 反射ミラー
７００ 鏡筒
７００Ａ 鏡筒冷却機構
７０１ 鏡筒内側
７１０ 冷媒循環装置
７１１ 冷却配管
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、光学部材保持装置に係り、特に、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用いられる光学素子を冷却する冷却装置に関わる。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）光を利用する露光装置に用いられる光学素子を冷却する冷却装置に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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、更に、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。
【０００６】
ミラーは、露光光を全て反射するわけではなく、３０％以上の露光光を吸収する。吸収した露光光は、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小さな、例えば、線膨張係数が１０ｐｐｂといった低熱膨張ガラスで構成される。
【０００７】
ＥＵＶ露光装置は、０．１μｍ以下の回路パターンの露光に使用されるため、線幅精度が非常に厳しく、ミラーの表面形状は０．１ｎｍ程度以下の変形しか許されない。従って、ミラーの線膨張係数を１０ｐｐｂとしても、露光光吸収により温度が除々に上昇し、ミラー表面の形状が変化してしまう。例えば、ミラーの厚さが５０ｍｍであるとすると、０．２℃の温度上昇により、ミラー表面の形状が０．１ｎｍ変化することになる。そこで、ミラーをペルチェ素子を用いて輻射冷却する事が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ペルチェ素子は、放熱面側の温度が高く、冷却媒体を流した放熱ブロックによって冷却したとしても、冷却媒体の流量を少ない場合や冷却媒体に気体を用いた場合、放熱ブロックの温度は、ミラー温度に比べ高くなる。
【０００９】
放熱ブロックの温度が高くなると、熱外乱源となり、これより発せられる輻射熱がミラーを支持する鏡筒の内面で反射してミラーを温め、輻射冷却能力では冷却しきれずに、熱変形を引き起こし露光収差を悪化させるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、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で所望の光学性能をもたらす保持装置及び方法、当該保持装置を有する露光装置を提供することを例示的目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての保持装置は、真空雰囲気下に置かれた光学部材を保持する保持装置であって、真空雰囲気下に置かれた光学部材及び熱源を部分的に囲む鏡筒を有し、前記鏡筒は、光学部材を支持する部材を有し、内側の輻射率は、０．８以上であることを特徴とする光学部材保持装置。かかる保持装置によれば、鏡筒の内側に存在する熱源から発せられる輻射熱は、鏡筒で反射することなく吸収することにより、鏡筒内面で反射した輻射熱によって、光学部材に熱外乱を与える事が無いために、ペルチェ素子の冷却能力を超えてしまう事がなく、光学部材の温度を所望の値にすることができる。
【００１２】
前記鏡筒は、低熱膨張材からなることを特徴とする。これにより、鏡筒の内側に存在する熱源から発せられる輻射熱を鏡筒で吸収することによる鏡筒の熱変形が少ないので、光学部材の支持部を変形させる事が無く、これによる光学部材の歪の発生を低減することができる。
【００１３】
前記低熱膨張材は、セラミクスまたは鉄、ニッケル、コバルトの低熱膨張合金材（通称：インバー）であることを特徴とする。これらの材料は、ヤング率１００ＧＰａ以上の高い剛性を有するので、低熱膨張ガラスに比べ外部振動による鏡筒自身の振動振幅が少なく、光学部材の振動も低減される。
【００１４】
前記鏡筒は、冷却機構を有することを特徴とする。これにより、鏡筒の内側に存在する熱源から発せられる輻射熱を鏡筒で吸収することによる鏡筒の温度上昇が抑えられるので、鏡筒自身の熱変形が少なく、また、鏡筒の外部への熱の外乱となる事がない。
【００１５】
本発明の別の側面としての露光装置は、上述の保持装置と、前記保持装置により保持された光学部材を介してマスク又はレチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する光学系とを有する。かかる露光装置によれば、上述した保持装置を構成要素の一部に有し、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、所望の光学性能を発揮することができる。
【００１６】
本発明の別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有する。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。
【００１７】
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。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の例示的一態様である保持装置及び保持方法について説明する。なお、各図において、同一の部材については、同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の一側面としての保持装置１を示す概略構成図である。
【００１９】
保持装置１は、真空チャンバＶＣ内に置かれた光学部材Ｍを保持する保持装置である。真空チャンバＶＣ内は、残留ガス成分と露光光Ｌとの反応により光学部材Ｍの表面にコンタミが付着し、反射率が低下することを低減させるために、図示しない真空ポンプによって１×１０−６［Ｐａ］程度の真空に維持されている。
【００２０】
真空チャンバＶＣ内において、鏡筒７００に支持された光学部材Ｍは、支持部材ＭＢを介して所定の場所にクランプ部材ＭＣのよって位置決めされ、反射、屈折及び回折等を利用して光を結像させる。光学部材Ｍは、例えば、ミラー、レンズ、平行平板ガラス、プリズム及びフレネルゾーンプレート、キノフォーム、バイナリオプティックス、ホログラム等の回折光学素子を含む。本実施形態においては、光学部材Ｍとしてミラーを例に説明する。保持装置１は、図１によく示されるように、ミラーを部分的に囲む鏡筒７００、ミラーを鏡筒に支持する部材ＭＢ、ミラーをクランプする機構ＭＣ、ミラーを所定の温度範囲に制御冷却する冷却構成として、温度検出部１００と、輻射冷却機構２００Ａと、制御部３００Ａとを有する。本図では、特徴的に１つのミラーのみ部分的に囲むように図示した。
【００２１】
ミラークランプ機構ＭＣは、いわゆるエアシンリンダなどの圧空アクチュエータでミラーを３点でクランプするものである。
【００２２】
ミラーを鏡筒に支持する部材ＭＢは、特開平７−１５３６６３のマスク保持方法で開示されているいわゆるキネマティックマウントによって、クランプ機構ＭＣによって３点支持されたミラーの位置の６自由度を過拘束なく拘束し、所定の位置へ支持している。
【００２３】
輻射冷却機構２００Ａは、光学部材Ｍと対向する位置（露光光Ｌが入射する入射側に対して反対側）に非接触で配置され、光学部材Ｍに対して輻射により光学部材Ｍから熱を吸収する。
【００２４】
輻射冷却機構２００Ａは、輻射板２１０Ａと、ペルチェ素子２４０と、放熱ブロック２５０と、循環部２２０Ａとを有する。
【００２５】
輻射板２１０Ａは、後述するペルチェ素子２４０が接合され、ペルチェ素子２４０のペルチェ効果により冷却されて、光学部材Ｍに対して低温となり温度差を形成し、輻射によって光学部材Ｍの熱を吸収する。
【００２６】
ペルチェ素子２４０は、ペルチェ素子に流す電流を可変する事で、吸熱面２４２と放熱面２４４との温度差を可変するものであり、放熱面２４４を後述の放熱ブロックでほぼ一定の温度とすることで、吸熱面の温度を下げている。従って、ペルチェ素子２４０の吸熱面２４２を輻射板２１０Ａと接合することで、輻射板２１０Ａから熱を吸収して冷却することができる。ペルチェ素子２４０は、応答性が高いために高精度に輻射板２１０Ａの温度を制御して、光学部材Ｍの温度を所定の値にすることができる。
【００２７】
放熱ブロック２５０は、ペルチェ素子２４０の放熱面２４４に接合されて、後述する循環部２２０Ａが供給する冷媒が流れるための流路２５２を有する。流路２５２は、パイプ２２２Ａを介して循環部２２０Ａと接続される。流路２５２は、放熱ブロック２５０中に形成され、放熱ブロック２５０全面に一様に冷媒が流れるように構成される。放熱ブロック２５０は、冷媒により冷却されてペルチェ素子２４０の放熱面２４４から排熱される熱を回収する。
【００２８】
循環部２２０Ａは、パイプ２２２Ａと接続し、パイプ２２２Ａを介して冷媒を放熱ブロック２５０の流路２５２に供給及び循環させる。循環部２２０Ａが流路２５２に供給及び循環させる冷媒は、放熱ブロック２５０の熱を回収するためである。
【００２９】
制御部３００Ａは、検出部１００の検出する光学部材Ｍの温度が所定の値となるように、輻射冷却機構２００Ａを制御する。制御部３００Ａは、ペルチェ素子２４０に印加する印加電圧を変化させることで輻射板２１０Ａの温度を制御する。
【００３０】
循環部２２０Ａのコスト、スペースを低減するために、循環の吐出圧力がより低いものを用いる場合は、パイプ２２２Ａの圧損によって流量が少なくなり、放熱ブロック２５０温度はミラーの温度に比べ高くなる。また、真空チャンバＶＣ内への液体の漏洩を防ぐために冷却能力の低い冷媒を気体とする場合なども同様となる。
【００３１】
鏡筒の内側７０１の輻射率を０．８以上望ましくは０．９以上とすることで、例えば、放熱ブロック２５０などの高温部分からの輻射熱Ｒのうち８０％以上を吸収する事ができるために、鏡筒の内側７０１で反射される輻射熱Ｒ‘を低減でき、これによるミラーの熱変形、及びこの熱変形による露光収差の悪化を低減できる。放熱ブロック２５０などの高温部分からの輻射熱Ｒを極力減らすために、放熱ブロックの材質を金属とし、かつ、その表面は研磨し輻射率を０．２以下望ましくは０．１以下としている。
【００３２】
鏡筒の材料のみでは、輻射率が０．８未満の場合は、輻射率を０．８以上とする事は、従来の成膜手法によってＳｉＯ２等の酸化物やグラファイト等の輻射率の高い材料を内面に形成することで達成できる。投影光学系のミラーでの露光熱の吸収熱量は１Ｗ程度であり、ペルチェ素子の能力これを冷却できる程度としている。これは、必要以上にペルチェ素子の冷却能力を高くしても、輻射板側の温度低下はわずかにもかかわらず、排熱側の温度が大きく上昇し、輻射熱Ｒが増えてしまうからである。輻射熱Ｒが１Ｗレベルに抑えたとしても鏡筒の内側で反射した熱がＲ‘、つまり、（１−輻射率）×Ｒがミラーへ吸収される事になり、鏡筒内面の輻射率を０．８以上とする事で、ミラーへの外乱となる熱量を０．２Ｗ以下とする事ができる。
【００３３】
発熱源としては、本実施例では、ペルチェ素子の放熱ブロックを例にして述べたが、不図示のミラー位置調整機構のアクチュエータからの発熱等であっても良い。
【００３４】
ここで、鏡筒７００の材質を線膨張係数１ｐｐｍ以下とする事で、鏡筒内部からの輻射熱Ｒを吸収することで鏡筒の温度が上昇したことによるによる鏡筒の熱変形量を低減できる。鏡筒の熱変形量が低減されることで、光学部材支持部材ＭＢ、クランプ部材ＭＣによるミラーの位置変化も低減され、露光収差の悪化を低減できる。前述のように輻射熱Ｒが１Ｗレベルに抑えたとしても、鏡筒の表面積が１ｍ２レベルであるので、輻射の平衡状態では、鏡筒の温度は、０．１℃程度は、上昇する。鏡筒の長さは、１ｍ程度なので１ｐｐｍ以下の材料を用いる事により、ミラー間距離を１００ｎｍ以下の長さ変動に抑える事ができる。一般に、ミラー支持部には、ミラーが外乱によって振動し位置が変動する事をアクティブに補正する微動機構を有している。前述のように鏡筒の温度上昇によるミラー位置量を小さく抑えた事で、微動機構のストロークにおさまるために、鏡筒の温度上昇によるミラー位置変動は、微動機構によって補正が可能となる。
【００３５】
さらに、前記低熱膨張材は、セラミクスまたは鉄、ニッケル、コバルトの低熱膨張合金材（通称：インバー）であることを特徴とする。これらの材料は、ヤング率１００ＧＰａ以上の高い剛性を有するので、低熱膨張ガラスに比べ、外部振動による鏡筒自身の振動振幅が少なく、光学部材の振動も低減される。
【００３６】
次に図２を参照して保持装置１の変形例である保持装置１Ａについて説明する。保持装置１Ａは、保持装置１と比べて鏡筒冷却機構７００Ａについて異なる。ここで、図２は、図１に示す保持装置１の変形例である保持装置１Ａを示す概略構成図である。但し、図２においては、図１に示した同様の部材に関しては図示及び説明を省略する。
【００３７】
冷却配管７１１は、鏡筒７００に接合された金属配管であり、冷媒循環装置７１０によって一定温度の冷媒を循環している。金属配管を使用しているのは、樹脂チューブの場合、冷媒がチューブ外へ透過、気化し、このガスが露光光と反応し、ミラー表面を変質または、表面に付着してミラーの反射率が低下する事で露光強度が低下し、スループットが低下するという課題を避けるためである。ここで、光学部材Ｍの温度制御に外乱を与えないで高精度に温度を一定にするためには、冷媒の温度は前述の光学部材Ｍの所定温度とする事が望ましい。
【００３８】
以下、図３を参照して、本発明の冷却装置１００を適用した例示的な露光装置５００について説明する。ここで、図３は、本発明の例示的な露光装置５００の概略構成図である。
【００３９】
本発明の露光装置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、上記の１ショットの露光を一括で行なうものである。
【００４０】
図３を参照するに、露光装置５００は、照明装置５１０と、マスク５２０と、マスク５２０を載置するマスクステージ５２５と、投影光学系５３０と、被処理体５４０と、被処理体５４０を載置するウェハステージ５４５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。
【００４１】
また、図３に示すように、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低く、残留ガス（高分子有機ガスなど）成分との反応によりコンタミを生成してしまうため、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
照明光学系５１４は、集光ミラー５１４ａ、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。また、照明光学系５１４は、マスク５２０と共役な位置に、マスク５２０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ５１４ｃが設けられている。かかる照明光学系５１４を構成する光学部材である集光ミラー５１４ａ及びオプティカルインテグレーター５１４ｂに本発明の保持装置１を適用することができ、ミラーの熱膨張による変形を防止して、優れた結像性能を発揮することができる。
【００４５】
マスク５２０は、反射型マスクで、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、マスクステージに支持及び駆動されている。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。
【００４６】
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、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を同期した状態で走査する。
【００４７】
投影光学系５３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）５３０ａ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５３０ａの枚数は、４枚乃至６枚程度である。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を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系５３０の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程である。かかる投影光学系５３０を構成する光学部材であるミラー５３０ａに本発明の保持装置１を適用することができ、ミラーの熱膨張による変形を防止して、優れた結像性能を発揮することができる。
【００４８】
投影光学系、照明光学系の各ミラーはそれぞれミラーを一部囲む前述の鏡筒７００によって支持されている。
【００４９】
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。
【００５０】
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５４５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被処理体５４０を移動する。マスク５２０と被処理体５４０は、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。
【００５１】
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。
【００５２】
フォーカス位置検出機構５６０は、被処理体５４０面で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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
以上では、鏡筒内部に発熱源がある場合について述べたが、輻射板以外のミラー温度より低い物体を含む場合、つまり、吸熱源によってミラー温度の制御に外乱となるものを含んでいる場合にも適用できる。また、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。
【００５７】
本実施態様は以下のように書くことができる。
【００５８】
（実施態様１）
略真空雰囲気下に置かれた光学部材を保持する保持装置であって、前記光学部材及び／又は熱源を少なくとも部分的に囲む鏡筒を有しており、該鏡筒の内面の輻射率が平均０．８以上であることを特徴とする保持装置。
【００５９】
（実施態様２）
略真空雰囲気下に置かれた光学部材を保持する保持装置であって、真空雰囲気下に置かれた光学部材及び／又は熱源を少なくとも部分的に囲む鏡筒を有し、前記鏡筒は、光学部材を支持する部材を有しており、内側の輻射率は、平均０．８以上であることを特徴とする保持装置。
【００６０】
（実施態様３）
前記鏡筒は、低熱膨張材からなることを特徴とする実施態様１又は２記載の保持装置。
【００６１】
（実施態様４）
前記低熱膨張材は、セラミクスまたは低熱膨張合金材であることを特徴とする実施態様３記載の光学部材保持装置。
【００６２】
（実施態様５）
前記鏡筒は、冷却機構を有することを特徴とする実施態様１乃至４いずれか記載の保持装置。
【００６３】
（実施態様６）
実施態様１乃至５のうちいずれか一項記載の保持装置と、前記光学部材保持装置により保持された光学部材を介してマスク又はレチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する光学系とを有する露光装置。
【００６４】
（実施態様７）
実施態様６記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、投影露光された前記被処理体に所定のプロセス（例えば被処理体を現像するステップ等）を行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【００６５】
本願の実施態様１、２に記載した発明によれば、真空雰囲気下に置かれた光学部材であっても、結像性能の劣化となる光学部材の熱膨張を低減させて所望の光学性能を実現することができる。
【００６６】
本願の実施態様３に記載した発明によれば、支持部の変形による光学部材の変形を低減させて所望の光学性能を実現することができる。
【００６７】
本願の実施態様４に記載した発明によれば、光学部材の振動を低減させて所望の光学性能を実現することができる。
【００６８】
本願の実施態様５に記載した発明によれば、鏡筒自身の熱変形が少なく、光学部材の変形を低減させて所望の光学性能を実現することができるとともに、鏡筒の外部への熱の外乱となり、他の精密位置決め部材の熱変形を低減する事ができる。
【００６９】
また、本願の実施態様６に記載した発明によれば、従来よりも微細な線幅を精度よく転写できる露光装置を提供できる。
【００７０】
さらに、本願の実施態様７に記載した発明によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００７１】
【発明の効果】
本願発明によれば、真空雰囲気下に置かれた光学部材であっても、結像性能の劣化となる光学部材の熱膨張を低減させて所望の光学性能を実現することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一側面としての保持装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す保持装置の変形例である保持装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明の例示的な露光装置の概略構成図である。
【図４】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５】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。
【符号の説明】
１Ａ 保持装置
１００ 検出部
２００Ａ 輻射冷却機構
２１０Ａ 輻射板
２２０Ａ 循環部
３００Ａ 制御部
２４０ ペルチェ素子
２５０ 放熱ブロック
５００ 露光装置
５１２ 照明光学系
５１２ａ 集光ミラー
５１２ａ オプティカルインテグレーター
５３０ 投影光学系
５３０ａ 反射ミラー
７００ 鏡筒
７００Ａ 鏡筒冷却機構
７０１ 鏡筒内側
７１０ 冷媒循環装置
７１１ 冷却配管
Claims (8)
- 略真空雰囲気下に置かれた光学部材を保持する保持装置であって、前記光学部材及び／又は熱源を少なくとも部分的に囲む鏡筒を有し、該鏡筒の内面の輻射率が平均０．８以上であることを特徴とする保持装置。
- 前記鏡筒に対する前記光学部材の位置を調整する駆動機構を有し、
前記鏡筒は低線膨張材からなることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。 - 前記鏡筒に対する前記光学部材の位置を調整する駆動機構を有し、
前記鏡筒を冷却する機構を有することを特徴とする請求項１に記載の保持装置。 - 前記低線膨張材は、セラミクスまたは低熱膨張合金材であることを特徴とする請求項２に記載の保持装置。
- 前記低線膨張材は、線膨張係数が１ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項２または４に記載の保持装置。
- 前記駆動機構は、前記鏡筒の内面に接続されていることを特徴とする請求項２乃至５に記載の保持装置。
- 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の保持装置により保持された光学部材を介してマスク又はレチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する光学系とを有することを特徴とする露光装置。
- 請求項７に記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、投影露光された前記被処理体を現像するステップとを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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