JP4577307B2 - 光学素子、投影光学系及び露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子、投影光学系及び露光装置に関するものであり、特に照明光としてＥＵＶ光を用いるＥＵＶリソグラフィに用いられる光学素子、投影光学系及び露光装置に関するものである。
本願は、２００４年３月９日に出願された特願２００４−６５８４６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、半導体素子等の製造に使用される露光装置では、マスク（レチクル）上に形成された回路パターンを、投影光学系を介してウエハ等の感光性基板上に投影転写する。感光性基板上にはレジストが塗布されており、投影光学系を介した投影露光によりレジストを感光させてマスクパターンに対応したレジストパターンを得ている。

ここで、露光装置の解像力Ｗは、露光光（照明光）の波長λと投影光学系の開口数ＮＡとに依存し、次式で表される。
Ｗ＝ｋ×λ／ＮＡ （ｋ；定数）
したがって、露光装置の解像力を向上させるためには、露光光の波長λを短くするか、あるいは投影光学系の開口数ＮＡを所定値以上に大きくすることが必要となる。
一般に、投影光学系の開口数ＮＡを所定値以上に大きくすることは光学設計の観点から困難であるため、今後は露光光の短波長化が必要となる。例えば、露光光として波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを用いると０．２５μｍの解像力が得られ、波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを用いると０．１８μｍの解像力が得られる。

また、露光光としてさらに波長の短いＸ線を用いた場合には、例えば波長が１３ｎｍで０．１μｍ以下の解像力が得られることになる。この技術は、最近ではＥＵＶ（Extreme Ultraviolet、極紫外線、軟Ｘ線）リソグラフィとも呼ばれており、従来の光リソグラフィでは実現不可能な４５ｎｍ以下の解像力を有するリソグラフィ技術として期待されている。

ところで、現在主流の可視あるいは紫外光を利用した投影光学系では、透過型の光学素子であるレンズが使用できる。そして、高い解像度が求められる投影光学系は、数多くのレンズによって構成されている。これに対し、ＥＵＶ光（軟Ｘ線）の波長帯では、ＥＵＶ光に対して透明な物質が存在せず、物質の屈折率が１に非常に近いので、屈折を利用した従来の透過型の光学素子は使用できない。このため、ＥＵＶ光を露光光として用いるＥＵＶリソグラフィでは、反射型の光学素子が使用される（特許文献１参照）。
特開１０−９０６０２号公報

ところで、露光装置では、回路パターンを感光性基板上に良好に投影転写するために、投影光学系の波面収差のＲＭＳ値は大きくても、露光光の波長の１４分の１以下（より現実的には３０分の１以下）である必要があると考えられている。このため、ＥＵＶリソグラフィを行う露光装置においては、露光光の波長が１３ｎｍであるため、投影光学系の波面収差のＲＭＳ値は、約１ｎｍ以下である必要がある。したがって、例えば、６つの光学素子を備える投影光学系において、波面収差のＲＭＳ値を１ｎｍ以下とする場合には、１つの光学素子あたりの波面収差は０．４ｎｍ（１ｎｍ÷√６）となり、反射型の光学素子の反射面の形状誤差は０．２ｎｍ以下であることが求められる。

ところが、光学素子を１つ１つこの精度（０．２ｎｍ以下の形状誤差）で研磨することは非常に困難である。これを実現するべく、投影光学系をすべて組んだ状態での波面を測定し、この測定結果に基づいて光学素子の修正研磨を行う方法が提案されている。この方法は、投影光学系全体として波面収差のＲＭＳ値を１ｎｍ以下とすれば良いという考えに基づいて光学素子の研磨を行うため、いずれかの光学素子を測定の結果から得られた波面収差をキャンセルするように研磨すれば良く、各光学素子を０．２ｎｍ以下の形状誤差で研磨する必要がなくなる。しかしながら、この方法では、一度組んだ投影光学系を再び分解して光学素子の修正研磨を行うため、露光装置の完成までに非常に長い時間を有する。
また、露光装置の稼動後に、光学素子のホールド力の経時変化等により、投影光学系の波面が劣化した場合に対処することができない。

また、反射型の光学素子は、基板の表面に反射膜としての多層膜が形成された構成を有している。この多層膜のＥＵＶ光反射率は、現時点において７０％程度であり、残りの３０％は多層膜に吸収されて熱に変わる。このため、露光中に多層膜が熱変形し、投影光学系の波面が劣化するという問題が生じる。これに対しては、基板の裏面に圧電素子（ピエゾ素子）等を配列して基板自体を波面の劣化を抑止するように変形させる方法が提案されている。この方法によれば、多層膜が熱変形した場合における波面の劣化を抑止するだけでなく、上述のように、光学素子のホールド力の経時変化等により、投影光学系の波面が劣化した場合おいても対処することが可能となる。しかしながら、この方法においては、圧電素子等を光学素子の基板の裏面に対して接着させる必要がある。光学素子の基板の裏面は、光学素子の有効な放熱面であり、この裏面に圧電素子等を接着させた場合には、光学素子の放熱が不十分となる。このように光学素子の放熱が不十分となると、光学素子の熱変形が大きくなり、波面の劣化を招くこととなる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、光学素子の形状誤差に起因する波面収差の低減と経時変化に起因する波面の劣化の抑止とを両立することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る光学素子（１，７）は、所定表面（２１）において照明光を反射する反射鏡（２）を備える光学素子であって、上記反射鏡（２）の非反射面（２２）に対して磁力を用いて力を加えることによって上記反射鏡（２）を変形させる反射鏡変形手段（３〜５）を備え、上記反射鏡変形手段（３〜５）が、上記反射鏡（２）の非反射面（２２）上に形成される磁性体薄膜（３）と、該磁性体薄膜（３）と対向配置される複数の電磁石（４）と、該電磁石（４）を駆動する駆動手段（５）とを備えることを特徴とする。

このような本発明に係る光学素子によれば、反射鏡変形手段（３〜５）によって、反射鏡（２）の非反射面（２２）に磁力を用いて力を加えることで反射鏡（２）を変形させることができる。このため、反射鏡（２）の研磨が終了した後、仮に当該反射鏡（２）の形状誤差が０．２ｎｍ以上あり、許容外の波面収差が生じた場合であっても、反射鏡変形手段（３〜５）によって反射鏡（２）を変形させることで、生じた波面収差を低減させることが可能となる。
また、光学素子（１，７）のホールド力等の経時変化により波面が劣化した場合であっても、同様に反射鏡変形手段（３〜５）によって反射鏡（２）を変形させることで、波面を良くすることが可能となる。
これに加え、本発明に係る光学素子（１，７）によれば、磁力によって反射鏡（２）が変形されるため、例えば反射鏡（２）の裏面（２２）に反射鏡（２）に対して直接力を加える手段（圧電素子等）を直接設置する必要がなくなり、光学素子（１，７）の放熱領域を十分に確保することができる。このため、自らが発する熱に起因する反射鏡（２）の経時変化が抑止できる。
したがって、本発明に係る光学素子（１，７）によれば、光学素子（１，７）の形状誤差に起因する波面収差の低減と経時変化に起因する波面の劣化の抑止とを両立することが可能となる。

このような構成を採用することによって、駆動手段（５）によって所定の電磁石（４）を駆動することで、当該所定の電磁石（４）近傍の磁性体薄膜（３）に磁力が加えられて変形し、これによって反射鏡（２）が変形される。
なお、例えば、反射鏡（２）を磁性体によって形成することができれば、磁性体薄膜（３）を反射鏡（２）の非反射面（２２）上に形成する必要はない。

また、本発明に係る光学素子（１，７）においては、上記磁性体薄膜（３）が上記反射鏡（２）の裏面（２２）全体に形成されているという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、反射鏡（２）の裏面（２２）全体に磁力を用いて力を加えることができるため、反射鏡（２）の反射面（所定表面）全体を裏面（２２）に対して垂直方向に変形することができる。
なお、例えば反射鏡（２）の側面（非反射面）上に磁性体薄膜（３）を形成し、反射鏡を裏面（２２）の面方向に変形させることもできる。
また、例えば、照明光が直接照射される有効領域（Ａ）に対応して磁性体薄膜（３）を反射鏡（２）の裏面（２２）に形成することもできる。

また、本発明に係る光学素子（１，７）においては、上記反射鏡（２）を冷却する冷却手段（８１，８２）を備えるという構成を採用することが好ましい。
本発明に係る光学素子（１，７）は、上述のように、放熱領域を十分に確保することができる。そして、冷却手段（８１，８２）が備えられることによって、光学素子の放熱を促進させることが可能となる。このため、自らが発する熱に起因する反射鏡（２）の経時変化がより抑止される。

また、本発明に係る光学素子（１，７）は、所定表面（２１）において照明光を反射する反射鏡（２）を備える光学素子であって、上記反射鏡（２）の非反射面（２２）に対して磁力を用いて力を加えることによって上記反射鏡（２）を変形させる反射鏡変形手段（３〜５）と、上記反射鏡（２）を冷却する冷却手段（８１，８２）とを備え、上記反射鏡変形手段（３〜５）が、上記反射鏡（２）の非反射面（２２）上に形成される磁性体薄膜（３）と、該磁性体薄膜（３）と対向配置される複数の電磁石（４）と、該電磁石（４）を駆動する駆動手段（５）とを備え、上記冷却手段（８１，８２）が、非磁性体からなりかつ上記電磁石（４）と上記磁性体薄膜（３）との間に配置される冷却板（８１）と、該冷却板（８１）を冷却する冷却素子（８２）とを備えることを特徴とする。
このような構成を採用することによって、冷却素子（８２）によって冷却板（８１）が冷却され、この冷却板（８１）の輻射によって反射鏡が冷却される。さらに、電磁石（４）が発する熱に起因する反射鏡（２）の変形を抑止することができる（電磁石の冷却も可能となる）。
なお、例えば、冷却手段として、上記電磁石と上記磁性体薄膜との間に冷却媒体を流す流路を設けても良い。

次に、本発明に係る投影光学系（１１４）は、第１面（１１１ａ）の像を複数の光学素子（ＣＭ１〜ＣＭ６）を介して第２面（１１２ａ）上に形成する投影光学系であって、上記複数の光学素子（ＣＭ１〜ＣＭ６）のうち少なくとも１つとして、本発明に係る光学素子（１，７）を用いることを特徴とする。
本発明に係る光学素子（１，７）によれば、光学素子（１，７）の形状誤差に起因する波面収差の低減と経時変化に起因する波面の劣化の抑止とを両立することができる。このため、本発明に係る投影光学系（１１４）によれば、第２面（１１２ａ）上における第１面（１１１ａ）の像の歪みを軽減することができる。
なお、いずれか１つの光学素子（ＣＭ１〜ＣＭ６）を変形させることによって、他の光学素子によって生じる波面収差をキャンセルさせることができる。このため、本発明に係る光学素子（１，７）は、本発明に係る投影光学系における少なくとも１つの光学素子として用いられていれば良い。

また、本発明に係る投影光学系（１１４）は、上記複数の光学素子（ＣＭ１〜ＣＭ６）のうち最後段の光学素子（ＣＭ６）として本発明に係る光学素子（１，７）を用いるという構成を採用することができる。
一般的に、最後段の光学素子（ＣＭ６）は、投影光学系（１１４）の開口数ＮＡを大きく確保するために、有効領域が他の光学素子（ＣＭ１〜ＣＭ５）よりも広くされている。
このため、本発明に係る光学素子（１，７）を最後段の光学素子（ＣＭ６）として用いることによって、より容易に波面を細かく制御することが可能となる。

なお、複数の光学素子（ＣＭ１〜ＣＭ６）のうち最も広い有効領域を有する光学素子が最後段の光学素子（ＣＭ６）でない場合には、本発明に係る投影光学系（１１４）は、上記複数の光学素子（ＣＭ１〜ＣＭ５）のうち、上記照明光が照射される領域（有効領域）が最も広い光学素子として、本発明に係る光学素子を用いるという構成を採用することができる。

次に、本発明に係る露光装置（１００）は、第１面（１１１ａ）に位置決めされたマスク（１１１）のパターン像を投影光学系（１１４）を介して第２面（１１２ａ）に位置決めされた感光性基板（１１２）へ転写する露光装置であって、上記投影光学系（１１４）として、本発明に係る投影光学系を用いることを特徴とする。
本発明に係る投影光学系（１１４）によれば、第２面（１１２ａ）上における第１面（１１１ａ）の像の歪みを軽減することができる。したがって、本発明に係る露光装置（１００）によれば、マスク（１１１）のパターン像の歪みを軽減させた状態で感光性基板（１１２）へ転写することが可能となる。
また、本発明に係る露光装置（１００）は、本発明に係る光学素子（１，７）を有することを特徴とする。

本発明では、光学素子の形状誤差に起因する波面収差の低減と経時変化に起因する波面の劣化の抑止とを両立することができるため、安定した良好なパターン像を感光性基板に転写することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る光学素子の概略平面図である。 本発明の一実施形態に係る光学素子の概略断面図である。 図１Ｂに示す光学素子の変形例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る露光装置を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る投影光学系を模式的に示した図である。 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。

符号の説明

１，７……光学素子 ２……反射鏡 ２１……表面（所定表面） ２２……裏面（非反射面） ２３……多層膜 ３……磁性体薄膜 ４……電磁石 ５……駆動制御装置（駆動手段） ６……反射鏡ホルダ １００……露光装置 １０８……ＥＵＶ光（露光光，照明光） １１４……投影光学系 ＣＭ１……反射鏡 ＣＭ２……反射鏡 ＣＭ３……反射鏡 ＣＭ４……反射鏡 ＣＭ５……反射鏡 ＣＭ６……反射鏡（光学素子）

以下、図面を参照して、本発明に係る光学素子、投影光学系及び露光装置の一実施形態について説明する。

「光学素子」
図１Ａ，Ｂは、本実施形態に係る光学素子１の概略構成を示した図であり、図１Ａが平面図、図１Ｂが断面図である。この図１Ａ，Ｂに示すように、本実施形態に係る光学素子１は、表面２１（所定表面）において露光光（照明光）を反射する反射鏡２と、当該反射鏡２の裏面２２（非反射面）全体に形成される磁性体薄膜３と、当該磁性体薄膜３と対向配置される複数の電磁石４と、当該電磁石４を駆動する駆動制御装置５（駆動手段）とを備えて構成されている。

反射鏡２は、表面２１が研磨された低熱膨張ガラスによって形成されており、表面２１上に多層膜２３（図１Ｂ参照、図１Ａにおいては不図示）が形成されている。この多層膜２３は、界面での微弱な反射光の位相を合わせることによってその反射光を多数重畳させて全体として高い反射率を得るものであり、例えばモリブデン（Ｍｏ）膜とシリコン（Ｓｉ）膜とを複数積層させたＭｏ／Ｓｉ多層膜である。なお、露光光として、波長が１０〜１５ｎｍのＥＵＶ光を用いる場合には、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）等の物質とシリコン（Ｓｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、４ホウ化炭素（Ｂ_４Ｃ）等の物質とを組合わせた多層膜であっても良い。

複数の電磁石４は、反射鏡２を３箇所で支持することでホールドする反射鏡ホールド６に配置されることによって磁性体薄膜３に対して所定間隔Ｄ分だけ離間して配置されており、図示するように、反射鏡２の裏面２２と平行に配列されている。そして、各電磁石４が配列されることによって電磁石４は格子状に配列されており、反射鏡２の裏面２２と略同一の広さの領域に配置されている。これらの電磁石４は、各々が駆動制御装置５と接続されており、駆動制御装置５によって各々の電磁石４が独立して駆動される。

なお、本発明に係る反射鏡変形手段は、本実施形態において、磁性体薄膜３、電磁石４及び駆動制御手段５を備えて構成されている。

このような構成を有する本実施形態に係る光学素子１において、例えば、図１Ａ，Ｂに示す領域Ｂの反射鏡２の表面２１が他の部位と比較して凸である場合には、その領域Ｂに対応する電磁石４を駆動制御装置５によって駆動する、あるいは、その領域Ｂに対応する電磁石４を他の電磁石４と比較して強い磁力を発生するように駆動することによって、領域Ｂを引っ張り、反射鏡２の表面２１を設計値の面形状に復帰させる。

より詳細には、領域Ｂに対応する１つまたは複数の電磁石４が駆動、あるいは、他の電磁石４よりも強い磁力を発生するように駆動されることによって、反射鏡２の裏面２２に形成された磁性体薄膜３のうち、領域Ｂに対応する部位が他の部位と比較して強く引っ張られ、これによって磁性体薄膜３が変形する。そして、この磁性体薄膜３の変形に伴って、領域Ｂに対応する反射鏡２の表面２１が引っ張られ出っ張りが解消される。

また、逆に、図１Ａ，Ｂに示す領域Ｂの反射鏡２の表面２１が他の部位と比較して凹である場合には、その領域Ｂに対応する電磁石４を駆動制御装置５によって相対的に弱く駆動し、さらにその他の領域に対応する電磁石４を駆動制御装置５によって相対的に強く駆動することによって、領域Ｂ以外を領域Ｂよりも強く引っ張り、反射鏡２の表面２１を設計値の面形状に復帰させる。

より詳細には、領域Ｂ以外に対応する１つまたは複数の電磁石４が駆動、あるいは、他の電磁石４よりも強い磁力を発生するように駆動されることによって、反射鏡２の裏面２２に形成された磁性体薄膜３のうち、領域Ｂ以外に対応する部位が他の部位と比較して強く引っ張られ、これによって磁性体薄膜３が変形する。そして、この磁性体薄膜３の変形に伴って、領域Ｂ以外に対応する反射鏡２の表面２１が引っ張られ凹みが解消される。

このように、本実施形態に係る光学素子１によれば、領域Ｂの形状に応じて電磁石４を駆動することによって、反射鏡２を変形させ、反射鏡２の表面２１を設計値の面形状に復帰させることができる。したがって、反射鏡２の形状誤差に起因する波面収差を低減させることができる。
また、本実施形態に係る光学素子１によれば、電磁石４が反射鏡２の裏面２２に対して所定間隔Ｄ分だけ離間して配置されており、反射鏡２の裏面２２には磁性体薄膜３のみが形成されているため、反射鏡２の裏面２２全体を放熱領域として確保することができる。
したがって、自らが発する熱に起因する反射鏡２の経時変化が抑止でき、波面の劣化を抑止することができる。
また、本実施形態に係る光学素子１によれば、磁性体薄膜３が反射鏡２の裏面２２の全体に形成されているため、反射鏡２の表面２１全体を裏面２２に対して垂直方向に変形させることができる。

なお、本実施形態において電磁石４の大きさは、特に限定されるものではないが、小さい方がより磁性体薄膜３を細かく制御することが可能となる。また、電磁石４の大きさは、各電磁石４で異なっていても良く、例えば、有効領域Ａ（露光光が直接照射される領域）に対応する電磁石４を相対的に小さな電磁石とし、有効領域Ａ外に対応する電磁石４を相対的に大きな電磁石としても良い。また、電磁石４の形状及び配列パターンも任意に設定することが可能である。

また、本実施形態においては、反射鏡２の裏面２２全体に磁性体薄膜３を形成し、この磁性体薄膜３と対向配置される電磁石４を備える構成とした。しかしながら、例えば、反射鏡２の側面（非反射面）上に磁性体薄膜をさらに形成し、この磁性体薄膜に対向配置される電磁石をさらに備える構成を採用することができる。このような構成を採用することによって、反射鏡２を裏面２２の面方向に変形させることができ、より精密に反射鏡２を変形させることが可能となる。また、磁性体薄膜３は、必ずしも設置面全体に形成されている必要はなく、所定の形状に（例えば、有効領域Ａに対応するように）パターニングされていても良い。

また、電磁石４を冷却する冷却手段を備えても良い。電磁石４は、駆動されることによって発熱するため、この熱を冷却手段によって取り除くことによって、反射鏡２の経時変化をより抑止することが可能となる。

次に、図２を参照して、図１Ａ，Ｂに示す光学素子１の変形例である光学素子７について説明する。なお、図２に示す光学素子７の説明において、図１Ａ，Ｂに示す光学素子１と同様の部分についてはその説明を省略あるいは簡略化する。

図２は、本実施形態に係る光学素子７の断面図である。この図２に示すように、光学素子７は、光学素子１の構成に加え、反射鏡２を冷却するための冷却板８１とペルチェ素子８２（冷却素子）とを備えて構成されている。なお、本発明に係る冷却手段は、本実施形態において冷却板８１及びペルチェ素子８２とを備えて構成されている。

冷却板８１は、非磁性体でありかつ高い熱伝導率を有する、例えば銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）によって形成された板部材である。この冷却板８１は、反射鏡ホルダ６に形成された貫通部６１に挿通されることによって、磁性体薄膜３と電磁石４との間に、反射鏡２の裏面２２と平行に配置されている。また、反射鏡ホルダ６の外側の冷却板８１上には、複数のペルチェ素子８２が設置されている。このペルチェ素子８２は、不図示の駆動手段から電流を印加されることによって冷却されるものであり、このペルチェ素子８２が冷却されることによって、冷却板８１が冷却される。

このように冷却板８１が冷却されることによって、冷却板８１の輻射で反射鏡２が冷却される。ここで、上述のように、冷却板８１は、非磁性体によって形成されているため、冷却板８１を介して電磁石４によって磁性体薄膜３に磁力を用いて力を加えることが可能となる。

このような本実施形態に係る光学素子７によれば、図１Ａ，Ｂにおいて示した光学素子１と同様の効果を奏すると共に、反射鏡２を裏面２２からより均一に冷却することが可能となり、光学素子７の放熱が促進され、反射鏡２自体が発する熱に起因する反射鏡２の経時変化をより抑止することが可能となる。

なお、本実施形態に係る光学素子７においては、冷却板８１及びペルチェ素子８２の代わりに、電磁石４と磁性体薄膜３との間に、冷却媒体が流れる流路を配置し、この流路を流れる冷却媒体の輻射によって反射鏡２を冷却する構成を採用することもできる。

「投影光学系及び露光装置」
次に、本実施形態に係る投影光学系及び露光装置について図３及び図４を参照して説明する。
図３は、本発明の一実施形態に係る露光装置を模式的に示す図である。
この図に示すＥＵＶ露光装置（露光装置）１００は、ＥＵＶ光発生装置（レーザープラズマ光源）１０１を備えている。このＥＵＶ光発生装置１０１は、球状の真空容器１０２を備えており、この真空容器１０２の内部は、図示しない真空ポンプで排気（真空吸引）されている。
真空容器１０２内の図中上側には、多層膜放物面ミラー１０４が反射面１０４ａを図中下方（＋Ｚ方向）に向けて設置されている。

真空容器１０２の図中右方（＋Ｙ方向）には、レンズ１０６が配置されており、このレンズの右方には図示しないレーザー光源が配置されている。このレーザー光源は、−Ｙ方向に向けてパルスレーザー光１０５を放出する。このパルスレーザー光１０５は、レンズ１０６によって多層膜放物面ミラー１０４の焦点位置に集光する。この焦点位置には、ノズル先端から噴き出すキセノン（Ｘｅ）ガスが供給されており、集光されたパルスレーザー光１０５が噴き出したキセノンガス（標的材料１０３）に照射されるとプラズマ１０７が生成される。このプラズマ１０７は、１３ｎｍ付近の波長帯のＥＵＶ光１０８（露光光）を放射する。

真空容器１０２の下部には、可視光をカット（遮光）するＥＵＶ光フィルター１０９が設けられている。ＥＵＶ光１０８は、多層膜放物面ミラー１０４によって＋Ｚ方向に反射されてＥＵＶ光フィルター１０９を通過し、露光チャンバ１１０に導かれる。このとき、ＥＵＶ光１０８の可視光帯域のスペクトルがカットされる。

なお、本実施の形態においては、標的材料としてキセノンガスを用いているが、キセノンクラスターや液滴等でもよく、スズ（Ｓｎ）等の物質であってもよい。またＥＵＶ光発生装置１０１としてレーザープラズマ光源を用いているが、放電プラズマ光源を採用することもできる。放電プラズマ光源とは、パルス高電圧の放電により標的材料をプラズマ化し、このプラズマからＥＵＶ光を放射させるものである。

ＥＵＶ光発生装置１０１の図中下方には、露光チャンバ１１０が設置されている。露光チャンバ１１０の内部には、照明光学系１１３が配置されている。照明光学系１１３は、コンデンサ系の反射鏡、フライアイ光学系の反射鏡等で構成されており（図では簡略化して示されている）、ＥＵＶ光発生装置１０１から入射したＥＵＶ光１０８を円弧状に成形し、図中左方（−Ｙ方向）に向けて照射する。

照明光学系１１３の左方には、反射鏡１１５が配置されている。この反射鏡１１５は、円形の凹面鏡であり、反射面１１５ａが図中右方（＋Ｙ方向）に向くように、図示しない保持部材により垂直に（Ｚ軸に平行に）保持されている。反射鏡１１５の図中右方には、光路折り曲げ反射鏡１１６が配置されている。この光路折り曲げ反射鏡１１６の図中上方には、反射型マスク１１１が反射面１１１ａが下向き（＋Ｚ方向）になるように水平（ＸＹ平面に平行）に配置されている。照明光学系１１３から放出されたＥＵＶ光は、反射鏡１１５により反射集光された後に、光路折り曲げ反射鏡１１６を介して、反射型マスク１１１の反射面１１１ａに達する。

反射型マスク１１１の反射面１１１ａにも多層膜からなる反射膜が形成されている。反射型マスク１１１の反射膜には、ウエハ（感光性基板）１１２に転写するパターンに応じたマスクパターンが形成されている。反射型マスク１１１は、図中上方に図示されたマスクステージ１１７に取り付けられている。マスクステージ１１７は、少なくともＹ方向に移動可能であり、光路折り曲げ反射鏡１１６で反射されたＥＵＶ光は、反射型マスク１１１上で順次走査される。

反射型マスク１１１の図中下方には、上から順に投影光学系１１４、ウエハ（感光性樹脂を塗布した基板）１１２がそれぞれ配置されている。ウエハ１１２は、露光面１１２ａが図中上方（−Ｚ方向）を向くように、ＸＹＺ方向に移動可能なウエハステージ１１８上に固定されている。反射型マスク１１１によって反射されたＥＵＶ光は、投影光学系１１４により所定の縮小倍率（例えば１／４）に縮小されてウエハ１１２上に結像し、マスク１１１上のパターンがウエハ１１２上に転写される。

図４は、６枚の反射鏡で構成された投影光学系１１４を示す図である。
この図に示す投影光学系１１４は、６枚の反射鏡（光学素子）ＣＭ１〜ＣＭ６を備えており、反射型マスク１１１で反射されたＥＵＶ光をウエハ１１２に投影する。上流側（反射型マスク１１１に近い側）の４枚の反射鏡ＣＭ１〜ＣＭ４は、マスク１１１上（第１面上）のマスクパターン（像）の中間像を形成する第１反射結像光学系Ｇ１を構成し、下流側（ウエハ１１２に近い側）の２つの反射鏡ＣＭ５、ＣＭ６は、マスクパターンの中間像をウエハ１１２上（第２面上）に縮小投影する第２反射結像光学系Ｇ２を構成している。

マスク１１１で反射されたＥＵＶ光は、第１凹面反射鏡ＣＭ１の反射面Ｒ１で反射されて、第２凸面反射鏡ＣＭ２の反射面Ｒ２で反射される。反射面Ｒ２で反射されたＥＵＶ光は、開口絞りＡＳを通過して、第３凸面反射鏡ＣＭ３の反射面Ｒ３及び第４凹面反射鏡ＣＭ４の反射面Ｒ４で順次反射された後、マスクパターンの中間像を形成する。そして、第１反射結像光学系Ｇ１を介して形成されたマスクパターンの中間像からのＥＵＶ光は、第５凸面反射鏡ＣＭ５の反射面Ｒ５及び第６凹面反射鏡ＣＭ６の反射面Ｒ６で順次反射された後、ウエハ１１２上にマスクパターンの縮小像を形成する。
すなわち、本実施の形態においてＥＵＶ光は、多層膜放物面ミラー１０４、ＥＵＶ光フィルター１０９、照明光学系１１３の反射鏡、反射鏡１１５、１１６、ＣＭ１〜ＣＭ６等を介してウエハ１１２上にパターン像を形成する。

そして、このような本実施形態に係る露光装置１００及び投影光学系１１４においては、反射鏡ＣＭ６として本発明の光学素子が用いられている。反射鏡ＣＭ６は、投影光学系１１４を構成する反射鏡ＣＭ１〜ＣＭ６のうち最後段に配置されているものであり、投影光学系１１４の開口数ＮＡを確保するために有効領域が他の反射鏡ＣＭ１〜ＣＭ５よりも広くされている。このように、有効領域が最も広い反射鏡として本発明の光学素子を用いることによって、容易に波面を細かく制御することが可能となる。

このような構成を有する本実施形態に係る露光装置１００及び投影光学系１１４によれば、反射鏡ＣＭ６として本発明の光学素子が用いられているため、経時変化によっていずれかの反射鏡ＣＭ１〜ＣＭ６のホールドバランスが崩れ、波面が劣化した場合であっても、反射鏡ＣＭ６の反射面Ｒ６が波面収差をキャンセルするように変形することによって、経時変化に起因する波面の劣化を抑止することができる。したがって、本実施形態に係る投影光学系１１４によれば、ウエハ１１２上におけるマスクパターン像の歪みを軽減させることができる。また、本実施形態に係る露光装置１００によれば、マスクパターン像の歪みを軽減させた状態でウエハ１１２へ転写することができ、安定した良好なパターン像をウエハ１１２に転写することが可能となる。

また、本実施形態に係る露光装置１００においては、上述のように、露光中にＥＵＶ光１０８が照射されることによって、多層膜が発熱し変形する。この露光中の多層膜の熱変形量は、露光時間に応じて変化する。このため、本実施形態に係る露光装置１００においては、予めシミュレーションあるいは実測によって、多層膜が露光中にどのように変形するかを求め、この求められた結果に基づいて制御データを作成し、この制御データを駆動制御装置５に記憶させて磁力バランスを制御することによって、露光中において常に波面収差を低減させることができる。

なお、本実施形態に係る投影光学系１１４は、一度組立てられた後に、所定の性能試験を経て露光装置１００に搭載される。このため、性能試験時に、波面収差が低減される磁力バランス（電磁石にかける電流値バランス）を記録しておき、投影光学系１１４を露光装置１００に搭載した後に、記録した磁力バランスを再現させることで、本発明の投影光学系を露光装置１００に搭載できたこととなる。

なお、最も有効領域が広い光学素子が反射鏡ＣＭ６でない露光装置の場合には、最も有効領域が広い光学素子として本発明の光学素子を用いることが好ましい。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る光学素子、投影光学系及び露光装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態の感光性基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

露光装置１００としては、マスク１１１とウエハ１１２とを同期移動してマスク１１１のパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスク１１１とウエハ１１２とを静止した状態でマスク１１１のパターンを一括露光し、ウエハ１１２を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明はウエハ１１２上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

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号公報などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。

露光装置１００の種類としては、基板に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

基板ステージ１１８やマスクステージ１１７にリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ１１７、１１８は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。

各ステージ１１７、１１８の駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージ１１７、１１８を駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージ１１７、１１８に接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージ１１７、１１８の移動面側に設ければよい。

基板ステージ１１８の移動により発生する反力は、投影光学系１１４に伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP 5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
マスクステージ１１７の移動により発生する反力は、投影光学系１１４に伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（USP 5,874,820）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。また、特開平８−６３２３１号公報（USP 6,255,796）に記載されているように運動量保存則を用いて反力を処理してもよい。

本実施形態の露光装置１００は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図５に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、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２０２、デバイスの基材であるウエハを製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置１００によりマスクのパターンを基板に露光するウエハ処理ステップ２０４、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、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

Claims (9)

1. 所定表面において照明光を反射する反射鏡を備える光学素子であって、
   前記反射鏡の非反射面に対して磁力を用いて力を加えることによって前記反射鏡を変形させる反射鏡変形手段を備え、
   前記反射鏡変形手段は、前記反射鏡の非反射面上に形成される磁性体薄膜と、該磁性体薄膜と対向配置される複数の電磁石と、該電磁石を駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする光学素子。
2. 前記磁性体薄膜が前記反射鏡の裏面全体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
3. 前記反射鏡を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子。
4. 所定表面において照明光を反射する反射鏡を備える光学素子であって、
   前記反射鏡の非反射面に対して磁力を用いて力を加えることによって前記反射鏡を変形させる反射鏡変形手段と、
   前記反射鏡を冷却する冷却手段と、
   を備え、前記反射鏡変形手段は、前記反射鏡の非反射面上に形成される磁性体薄膜と、該磁性体薄膜と対向配置される複数の電磁石と、該電磁石を駆動する駆動手段とを備え、前記冷却手段は、非磁性体からなりかつ前記電磁石と前記磁性体薄膜との間に配置される冷却板と、該冷却板を冷却する冷却素子とを備えることを特徴とする光学素子。
5. 第１面の像を複数の光学素子を介して第２面上に形成する投影光学系であって、
   前記複数の光学素子のうち少なくとも１つとして、請求項１〜４いずれかに記載の光学素子を用いることを特徴とする投影光学系。
6. 前記複数の光学素子のうち最後段の光学素子として請求項１〜４いずれかに記載の光学素子を用いることを特徴とする請求項５記載の投影光学系。
7. 前記複数の光学素子のうち、前記照明光が照射される領域が最も広い光学素子として、請求項１〜４いずれかに記載の光学素子を用いることを特徴とする請求項５記載の投影光学系。
8. 第１面に位置決めされたマスクのパターン像を投影光学系を介して第２面に位置決めされた感光性基板へ転写する露光装置であって、
   前記投影光学系として、請求項５〜７いずれかに記載の投影光学系を用いることを特徴とする露光装置。
9. 請求項１〜４いずれかに記載の光学素子を有することを特徴とする露光装置。

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