JP5305938B2 - 露光装置、光源装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は露光装置に係り、特に、ＥＵＶ光を用いて微細なパターンを転写する露光装置に関する。

従来、リソグラフィー技術として、紫外線を用いた縮小投影露光が行われてきた。近年では、波長１３．５ｎｍ程度の極端紫外（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ）光を用いた露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」という。）が開発されている。

ＥＵＶ露光装置は、ミラーなどの反射型光学素子をその光学系に使用し、その反射型光学素子の表面には光学定数の異なる２種類の物質を交互に積層した多層膜が形成される。多層膜は、例えば、精密な形状に研磨されたガラス基板の表面にモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を交互に６０層対程度積層する。その層の厚さは、たとえばＭｏ層の厚さは３ｎｍ、Ｓｉ層の厚さは４ｎｍ程度である。２種類の物質の層の厚さを加えたものは膜周期と呼ばれ、上記例では膜周期は７ｎｍとなる。

このような多層膜ミラーにＥＵＶ光を入射すると、特定の波長のＥＵＶ光が反射される。入射角をθ、ＥＵＶ光の波長をλ、膜周期をｄとすると、干渉条件を満たすλを中心とした狭いバンド幅のＥＵＶ光だけが効率よく反射される。このときのバンド幅は０．６〜１ｎｍ程度である。この干渉条件は、近似的には以下のブラッグの関係式（式（１））で表現できる。

２×ｄ×ｃｏｓθ＝λ … （１）
反射されるＥＵＶ光の反射率は最大でも０．７程度であり、反射されなかったＥＵＶ光は多層膜中又は基板中で吸収され、そのエネルギーの大部分が熱になる。また、特許文献１には、デブリ除去用の加熱装置を備えたＥＵＶ光源の集光ミラーが開示されている。このため、露光時において、集光ミラーの温度は上昇する。

このように、多層膜ミラーに熱が加わると、Ｍｏ層及びＳｉ層が熱膨張し、膜周期が増大する。膜周期が増大すると、多層膜ミラーの分光反射特性が変化し、ＥＵＶ光に対する反射率が低下するおそれがある。

非特許文献１には、多層膜ミラーの上昇温度とそれに伴う分光反射特性の変化について開示されている。非特許文献１では、多層膜ミラーの温度が１０℃上昇するのに伴い、反射率がピークとなるときの波長（以下、「ピーク波長」という。）は１ｐｍ程度増加するという関係が観測されている。
特開２００８−５０８７２２号公報 ＮＥＷＲＡＤ ９ＴＨ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ，２００５，Ｐ１，「Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ＥＵＶ ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ ａｔ ＰＴＢ」

ＥＵＶ露光装置の多層膜ミラーには、光源からの放射光照射やデブリ除去手段としての加熱装置等により多くの熱負荷がかかる。多層膜ミラーが加熱されることにより多層膜ミラーを構成する膜が熱膨張し、上述の膜周期が変化する。膜周期が変化すると、上記の式（１）で表されるように、ピーク波長λが変化してしまう。

従来、多層膜ミラーは、常温においてピーク波長が露光光の中心波長１３．５ｎｍと一致するように膜周期が設定されていた。このため、露光中のミラー温度上昇によりピーク波長が変化すると、１３．５ｎｍにおける多層膜ミラーの反射率は低下し、スループットの低下を引き起こすおそれがあった。

ＥＵＶ露光装置の多層膜ミラーの中でも、特に光源の集光ミラー及び照明光学系の多層膜ミラーは、熱負荷が大きくなる。これらのミラーは、投影光学系のミラーに比べて光源から見て上流側に位置する。このため、照射される光量及び吸収される熱量は、投影光学系のミラーに比べて多くなる。また、集光ミラーについては、デブリ除去のためミラーを積極的に加熱する加熱装置を備える場合もあり、この場合、集光ミラーは４００℃程度まで加熱される。

一方、投影光学系の多層膜ミラーは、集光ミラー及び照明光学系の下流に位置し、入射する光量が少なく熱負荷が小さいため、温度上昇が小さい。また、ミラー面形状を維持するために温度を一定に保つ温調機構が設けられる場合がある。このため、ピーク波長の変化はほとんど生じない。

このように、光源の集光ミラーと照明系ミラーについては、温度上昇によってピーク波長が変化するおそれがある。ピーク波長が変化すると露光波長における多層膜ミラーの反射率は低下し、露光装置のスループットが低下する。

そこで、本発明は、スループットを向上させる露光装置を提供する。

本発明の一側面としての露光装置は、プラズマからの放射光を集光する第１の反射光学素子と、第２の反射光学素子を備え、前記第１の反射光学素子で集光された光をレチクルに照明する照明光学系と、前記レチクルのパターンの像を基板に投影する投影光学系とを有し、前記第１の反射光学素子は、回転楕円面を有し、前記プラズマの発生位置が該回転楕円面の一方の焦点位置となるように配置され、該プラズマからの前記放射光を他方の焦点位置に集光して結像するように構成され、前記第１の反射光学素子は、複数の膜を積層して構成された多層膜ミラーであり、前記複数の膜の厚さは、前記第１の反射光学素子の中心から半径方向に離れるにつれて大きくなるように変化しており、所定の温度において、前記第１の反射光学素子に所定の角度で入射した光の反射率がピークとなる第１の波長は、前記投影光学系での光の反射率がピークとなる第２の波長よりも短い。

本発明の他の側面としてのデバイス製造方法は、前記露光装置を用いて基板を露光するステップと、露光された前記基板を現像するステップとを有する。
本発明の他の側面としての光源装置は、プラズマからの放射光を集光する反射光学素子を有する光源装置であって、 前記反射光学素子は、回転楕円面を有し、前記プラズマの発生位置が該回転楕円面の一方の焦点位置となるように配置され、該プラズマからの前記放射光を他方の焦点位置に集光して結像するように構成され、前記反射光学素子は、複数の膜を積層して構成された多層膜ミラーであり、前記複数の膜の厚さは、前記反射光学素子の中心から半径方向に離れるにつれて大きくなるように変化しており、所定の温度において、前記反射光学素子に所定の角度で入射した光の反射率がピークとなる第１の波長は、前記光源装置からの光を用いてレチクルのパターンの像を基板に投影する投影光学系での光の反射率がピークとなる第２の波長よりも短い。

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

本発明によれば、スループットを向上させる露光装置を提供することができる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。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。

まず、本発明の実施例における露光装置について説明する。図１は、本実施例における露光装置の概略構成図である。本実施例の露光装置１は、露光光として中心波長が約１３．５ｎｍであるＥＵＶ光（極紫外光）を用いたＥＵＶ露光装置である。露光装置１は、ＥＵＶ光源、照明光学系、反射型レチクル、投影光学系、レチクルステージ、ウエハステージ、アライメント光学系、及び、真空系などを備えて構成される。

本実施例のＥＵＶ光源としては、レーザプラズマ光源が用いられる。本実施例において、ＥＵＶ光源は、プラズマ１０１、ターゲット供給装置１０２、励起用パルスレーザ１０３、及び、集光ミラー１０４（第１の反射光学素子）を備えて構成される。レーザプラズマ光源は、真空容器１００内に供給されたターゲット材に高強度のパルスレーザ光を照射し、発光点において高温のプラズマ１０１を発生させる。プラズマ１０１からの放射光は、波長１３．５ｎｍ程度のＥＵＶ光を含む光であり、露光装置１はこのＥＵＶ光を利用する。ターゲット材としては、金属薄膜、不活性ガス、又は、液滴などが用いられる。ターゲット材は、ガスジェットなどの手段を備えたターゲット供給装置１０２によって真空容器１００内に供給される。また、パルスレーザ光は励起用パルスレーザ１０３から出力され、ターゲット材に照射される。

プラズマ１０１からの放射光（ＥＵＶ光）は集光ミラー１０４によって集光される。集光ミラー１０４は回転楕円面を有する多層膜ミラーである。多層膜ミラーは、複数の膜を積層して構成される。集光ミラー１０４は、プラズマ１０１の発生位置又はその近傍が楕円面の一方の焦点位置となるように配置され、プラズマ１０１からの放射光を他方の焦点位置に集光して結像する。図１において、集光点１０５の位置が集光ミラー１０４の他方の焦点位置に相当する。集光点１０５に集光した光は、集光点１０５を二次光源として発散し、露光光源として用いられる場合に露光装置１の照明光学系に導かれる。本実施例の照明光学系は、例えば、照明系第１ミラー２０１、オプティカルインテグレータ２０２、照明系第２ミラー２０３、及び、照明系第３ミラー２０４を備えて構成される。以後、これらをまとめて照明系ミラー（第２の反射光学素子）と呼ぶ場合がある。

後述のとおり、本実施例の集光ミラー１０４としては、常温時において、所定の角度で入射した光（露光光）がピークとなる波長（例えば１３．５ｎｍ）から短波長側にシフトされたピーク波長を有する多層膜ミラーが用いられる。また照明系ミラーについても、集光ミラー１０４と同様に、露光光のピーク波長から短波長側にシフトされたピーク波長を有する多層膜ミラーが用いられる。ピーク波長のシフト量は、例えば、後述のような膜周期ｄを変化させることにより調整可能である。例えば、ピーク波長を短波長側にシフトするには、膜周期ｄを小さくする。ただし、多層膜ミラーに酸化防止膜を含む場合、酸化防止膜の厚さは変化させない。
なお、本実施例において、「常温」とは、例えば０℃乃至１００℃の範囲の温度である。集光ミラー１０４や照明系ミラーは、露光時には２００℃乃至５００℃程度まで温度が上昇する。

レチクル３０１（原版）は反射型レチクルであり、レチクル３０１の上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成されている。レチクル３０１は、レチクルチャック３０２を用いてレチクルステージ３０３に支持され、駆動される。レチクル３０１から発せられた回折光は、投影光学系で反射されてウエハ３０８（基板）上に投影される。本実施例において、投影光学系は、投影系第１ミラー３０４、投影系第２ミラー３０５、投影系第３ミラー３０６、及び、投影系第４ミラー３０７を備える。これらのミラーは多層膜ミラーである。以後、これらのミラーをまとめて投影系ミラー（第３の反射光学素子）と呼ぶ場合がある。
レチクル３０１とウエハ３０８とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクル３０１とウエハ３０８とを走査することにより、レチクル３０１のパターンをウエハ３０８に縮小投影する。

レチクルステージ３０３は、レチクル３０１を支持し、図示しない移動機構に接続されている。レチクルステージ３０３としては、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、リニアモータなどで構成され、少なくともＸ方向にレチクルステージ３０３を駆動してレチクル３０１を移動することが可能である。露光装置１は、レチクル３０１とウエハ３０８とを同期して走査する。ここで、レチクル３０１又はウエハ３０８の面内における走査方向をＸ方向、面内において走査方向とは垂直な方向をＹ方向、レチクル３０１及びウエハ３０８面に垂直な方向をＺ方向とする。

露光装置１の投影光学系は、複数の投影系ミラーを用いて、レチクル３０１面上のパターンを像面に配されたウエハ３０８に縮小投影する。複数の投影系ミラーの枚数は、４枚乃至８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、レチクル３０１とウエハ３０８とを同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系の開口数（ＮＡ）は、０．２５乃至０．４程度である。

本実施例において、投影光学系に設けられた複数の投影系ミラーとしては、露光時においてピーク波長が露光光の波長１３．５ｎｍ（第２の波長）となる光学特性を有する多層膜ミラーが用いられる。このような光学特性は、投影光学系に含まれる複数の投影系ミラーの全体として満たされていればよい。例えば、単一の投影系ミラーとしては、収差などを考慮して波長１３．５ｎｍからシフトした光学特性を有する場合もある。ただしこのような場合でも、投影光学系の全体としては、ピーク波長が露光光の波長１３．５ｎｍとなるような光学特性を備える。

本実施例において、ウエハ３０８は半導体ウエハである。ただしこれに限定されるものではなく、例えば、液晶基板やその他の被処理体でもよい。ウエハ３０８の上には、フォトレジストが塗布されている。
ウエハステージ３０９は、例えば、リニアモータを利用してＸＹＺ方向にウエハ３０８を移動する。レチクル３０１とウエハ３０８とは、同期して走査される。また、レチクルステージ３０３の位置とウエハステージ３０９の位置とは、例えばレーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。

アライメント検出機構３１０は、レチクル３０１の位置と投影光学系の光軸との位置関係、及び、ウエハ３０８の位置と投影光学系の光軸との位置関係を計測する。また、アライメント検出機構３１０は、レチクル３０１の投影像がウエハ３０８の所定の位置に一致するようにレチクルステージ３０３及びウエハステージ３０９の位置と角度を設定する。

フォーカス位置検出機構３１１は、ウエハ３０８面でＺ方向のフォーカス位置を計測し、ウエハステージ３０９の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時ウエハ３０８面を投影光学系による結像位置に保持する。

露光時において、照明光学系から射出されたＥＵＶ光はレチクル３０１を照明し、レチクル３０１面上のパターンを投影光学系を介してウエハ３０８面上に結像する。本実施例において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、レチクル３０１とウエハ３０８とを縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル３０１の全面を露光する。

露光装置１の照明光学系及び投影光学系は、ＥＵＶ光を高い反射率で反射し、優れた結像性能を有する。これにより、露光装置１は、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等）を提供することができる。

次に、本実施例の露光装置に用いられる多層膜ミラーの反射率について説明する。図２は、本実施例の露光装置１に用いられる多層膜ミラーの反射率特性の一例である。図２において、実線は常温時の投影系ミラーの反射率特性を示し、破線は常温時の集光ミラー１０４の反射率特性を示している。

図２に示されるように、本実施例の露光装置１に用いられる投影系ミラーの反射率は、常温時において（所定の温度において）、波長１３．５ｎｍでピークを示す。すなわち、投影系ミラーに入射した光の反射率（投影光学系の全体での反射率）がピークとなる波長（第２の波長）は１３．５ｎｍである。一方、集光ミラー１０４の反射率は、常温時において（所定の温度において）、例えば波長１３．５ｎｍより短い波長１３．４５ｎｍでピークを示す。すなわち、集光ミラー１０４に所定の角度で入射した光の反射率がピークとなる波長（第１の波長）は、例えば１３．４５ｎｍである。

本実施例の集光ミラー１０４は、デブリを除去するための加熱装置を備える。このような加熱装置は、露光の際に、集光ミラー１０４の温度を例えば４００℃程度に保つことで、集光ミラー１０４の表面に堆積したデブリを溶融・気化させる。

集光ミラー１０４は多層膜ミラーであり、低膨張ガラスやシリコンカーバイド等の剛性及び硬度が高くて熱膨張率が小さい材料からなる基板を用いて形成される。また集光ミラー１０４は、この基板を研削及び研磨することにより所定の反射面形状とし、その反射面にＭｏ／Ｓｉ等の多層膜を成膜して形成される。前述のように、このような集光ミラー１０４は、熱負荷が加わると熱膨張によりその膜厚が変化し（膜厚が大きくなり）、入射光の反射率がピークとなる波長（ピーク波長）は、長波長側にシフトする。このため、本実施例の集光ミラー１０４は、温度上昇の際のピーク波長の長波長側へのシフトを考慮して、常温時におけるピーク波長を予め短波長側に設定しておく。

このように、常温時において、集光ミラー１０４に所定の角度で入射した光の反射率がピークとなる第１の波長は、投影光学系での光の反射率がピークとなる第２の波長よりも短い。波長のシフト量は、露光時に集光ミラーが到達する温度（第１の温度）と常温（第２の温度）との差異に応じて設定される。すなわち、集光ミラー１０４が第１の温度である場合の第１の波長は、投影光学系が第１の温度よりも低い第２の温度である場合の第２の波長と一致するように設定される。必要に応じて、照明系ミラーについても、集光ミラー１０４と同様な手法で常温時のピーク波長が設定される。

なお、本実施例にて言及する膜厚変化は、膜の構造変化を伴わない可逆的な変化である。一般に、多層膜ミラーの温度上昇による反射率低下の要因として、熱膨張によるピーク波長のシフトとともに、多層膜構造の変化が知られている。これは、高温時に多層膜の界面においてＭｏとＳｉとが拡散によって混合し、多層膜構造が変化することで反射率が低下してしまうものである。このような膜構造変化は不可逆的な変化であり、この対策としては、例えば、耐熱に優れたＳｉ酸化物の層を挿入する方法等が知られている。本実施例は、膜構造変化を伴わない熱膨張によるピーク波長のシフトを対象としている。

次に、本発明の実施例１について説明する。本実施例の集光ミラー１０４は、露光時の温度上昇を予め考慮し、常温時の反射光のピーク波長がウエハ３０８に投影される波長のピーク波長１３．５ｎｍよりも短くなるように設定されている。具体的には、ピーク波長の値は、集光ミラー１０４が露光時に到達する温度で、集光ミラー１０４における反射光のピーク波長が露光光の中心波長である１３．５ｎｍと一致するように、ピーク波長のシフト分を考慮して設定される。

前述の非特許文献１によると、多層膜ミラーの温度が１０℃上昇するのに伴い、反射光のピーク波長は１ｐｍ程度増加する。例えば、露光時に集光ミラーの温度が４００℃上昇すると、ピーク波長は常温時に比べ４０ｐｍ程度増加する。このとき、集光ミラーは、常温時においてピーク波長が１３．５ｎｍよりも４０ｐｍ短い１３．４６ｎｍになるように設定されることが好ましい。

本実施例において、照明光学系の多層膜ミラーも、集光ミラー１０４と同様に、露光時（温度上昇時）のピーク波長が１３．５ｎｍとなるように、常温時のピーク波長を予め１３．５ｎｍと比べて短波長側に設定されている。このとき、ピーク波長のシフト量は、照明光学系における複数の多層膜ミラーのそれぞれについて、各多層膜ミラーが露光時に到達する温度に対して個別に設定される。

また、投影光学系の多層膜ミラーについては、露光時の熱負荷が少なく、デブリ除去を目的とした加熱も行わない。このため、ピーク波長のシフト量は小さい。したがって、投影光学系の多層膜ミラーについては、熱負荷によるピーク波長のシフトを考慮した設定は行われない。すなわち、投影光学系の全ての多層膜ミラーは、常温においてピーク波長が１３．５ｎｍとなるように設定される。なお、投影光学系の多層膜ミラーは、収差を考慮する場合には、投影光学系の全ての多層膜ミラーに対して、反射率のピーク波長が１３．５ｎｍとなるように設定する必要はない。ただしこの場合でも、露光時における投影光学系を構成する全ての多層膜ミラーを通しての反射率のピーク波長が１３．５ｎｍとなるように設定される。

多層膜ミラーの反射率は前述のブラッグの関係式から明らかなように、入射する光の角度によって異なる。本実施例に懸かるところの全ての多層膜ミラーの反射率は、ＥＵＶ露光装置において実際にＥＵＶ光が入射する角度におけるものであり、露光時にこれら全ての多層膜ミラーのピーク波長は１３．５ｎｍとなる。

前述のように、露光装置１に用いられる多層膜ミラーの面内におけるＥＵＶ光照度は均一ではなく、露光時の多層膜ミラーの面内には温度ムラが生じる。本実施例の集光ミラー１０４及び照明光学系の多層膜ミラー（照明系ミラー）は、面内温度分布に対応したピーク波長分布を有する。

次に、図３乃至図６を参照して、本実施例の集光ミラー１０４の面内温度分布に対応したピーク波長分布について説明する。図３は、本実施例における集光ミラー１０４の概略断面図である。図３に示されるように、集光ミラー１０４の半径方向成分をｒとし、露光時の集光ミラー１０４の面内における最高上昇温度を５００℃とする。このとき、集光ミラー１０４の露光時における温度分布を図４に示す。図４に示されるように、集光ミラー１０４の中心Ｏの付近は、プラズマ１０１からの距離が短く放射照度が大きいため相対的に高温となる（温度上昇が大きい）。一方、集光ミラー１０４の中心Ｏから離れて端部に近づくにつれて、プラズマ１０１からの距離は長くなり放射照度が小さくなるため、集光ミラー１０４の温度上昇は小さい。

このため、本実施例の集光ミラー１０４は、露光時に図４のような温度分布であるとき、常温時には図５に示されるピーク波長分布を有する。すなわち、集光ミラー１０４の面内上昇温度に対応するように、上昇温度が５００℃であるミラーの中心Ｏの付近では、常温時のピーク波長が５０ｐｍだけ短波長側にシフトしている。また、上昇温度が２００℃であるミラーの端部付近では、常温時のピーク波長が２０ｐｍだけ短波長側にシフトしている。

図３に示されるように、集光ミラー１０４の中心付近と端部付近とでは、ミラー面に入射する光の角度（入射角）が異なる。集光ミラー１０４の中心付近の入射角は比較的小さく、端部付近の入射角は比較的大きくなる。前述のブラッグの関係式より、入射角θが変化するとピーク波長λが変化する。このため、入射角θの変化分を補正するため、膜周期ｄを変化させる必要がある。具体的には、集光ミラー１０４の中心付近においては膜周期ｄを比較的短くし、集光ミラー１０４の端部に近づくに従い、膜周期ｄが長くなるように成膜する。

図６は、常温時における集光ミラー１０４の半径方向成分ｒ（半径方向の位置）と膜周期ｄの関係図である。図６中の実線で示される曲線は、集光ミラー１０４の上昇温度分布を考慮しない場合の関係図である。一方、図６中の破線で示される曲線は、上昇温度分を考慮した場合の関係図である。すなわち、この破線は、入射角θの違いによる膜周期ｄの補正に加えて、露光時の温度変化（温度上昇）を考慮した膜周期ｄの補正が行われている。図６中の破線で表されるように、集光ミラー１０４の中心付近では、温度変化による膜周期ｄの補正量が大きい。一方、集光ミラー１０４の端部付近では、膜周期ｄの補正量が小さい。このように、露光の際における集光ミラー１０４の面内温度分布に従い、集光ミラー１０４の半径方向において、複数の膜の厚さが変化している。

なお本実施例では、集光ミラー１０４の面内におけるピーク波長分布について説明した。ただし本実施例はこれに限定されるものではない。例えば、照明光学系の多層膜ミラー（照明系ミラー）は、ＥＵＶ光源に近接して配置されている。このため、このような照明系ミラーも、温度上昇による影響を受ける場合がある。このとき、照明系ミラーについても集光ミラー１０４と同様な補正が行われる。すなわち、必要に応じて、照明系ミラーも、露光時の面内温度分布に対応したピーク波長分布を有するように構成される。

次に、多層膜ミラーの製造時におけるピーク波長誤差について、図７を参照して説明する。多層膜ミラーのピーク波長誤差の許容範囲を例えば±１００ｐｍとし、露光時のミラー温度上昇を例えば５００℃とする。このとき、露光時の温度上昇により、多層膜ミラーのピーク波長は＋５０ｐｍだけシフトする。このため、従来においては実質的な波長誤差の許容範囲が１５０ｐｍとなっていた。しかし、本実施例のように、予めピーク波長の温度上昇によるシフト分を考慮し、ピーク波長を５０ｐｍだけ短波長側にシフトして成膜することにより、ピーク波長誤差の許容範囲を２００ｐｍとすることができる。すなわち、多層膜ミラーの製造時におけるピーク波長の誤差範囲を５０ｐｍ広げることが可能となる。このとき、多層膜ミラーの製造誤差は、従来に比べて３３％向上することになる。

本実施例の露光装置１に搭載される全ての多層膜ミラーは、露光時に実際の入射角θにおいてピーク波長が１３．５ｎｍとなり、このときのピーク波長の誤差は例えば±５０ｐｍ程度である。露光装置１のスループットを考慮すると、光学系の透過率の低下はできる限り抑制される必要がある。ここでは、反射率低下の許容範囲として、例えば、ピーク波長のシフトによる多層膜ミラー１枚あたりの反射率低下を１％以下とする。このとき、図２に示される多層膜ミラーの反射率特性を参照すると、反射率のピーク波長は、１３．５ｎｍを中心として±５０ｐｍ程度の範囲に抑える必要がある。このため、本実施例の露光装置１に搭載される全ての多層膜ミラーは、反射率のピーク波長の誤差が±５０ｐｍとなっている。

なお本実施例では、露光光の中心波長が１３．５ｎｍであるとして説明したが、これに限定されるものではなく、露光光の中心波長は１３．５ｎｍ以外の値でもよい。例えば、露光光の中心波長が１３．４ｎｍである露光装置の場合、常温時において投影光学系のピーク波長は１３．４ｎｍに設定される。それに合わせて、集光ミラーのピーク波長は、例えば露光時にミラー温度が５００℃上昇するものとすると、１３．３５ ｎｍに設定される。

次に、本発明の実施例２について説明する。実施例１の露光装置では、多層膜ミラーの上昇温度とそれに伴うピーク波長のシフト量との関係を、＋１０℃で＋１ｐｍ変化するものとして設定されていた。しかし、ミラーの上昇温度とピーク波長のシフト量との関係は、成膜プロセスや材料等の違いによって変化する。このため、この関係をより正確に得るには、この関係を実際の計測によって求めることが有効である。

以下、図８を参照して、本実施例の露光装置に搭載される多層膜ミラーの製造方法について説明する。図８は、本実施例における多層膜ミラーの製造方法のフローである。

まず、成膜装置を用いて、実際に露光装置に搭載する多層膜ミラーと同じ膜構成を有するテスト用ミラーを成膜する（ステップＳ１）。次に、テスト用ミラーを例えば１００℃乃至２００℃程度まで加熱し、そのときの温度変化による反射率の変化を、測定装置を用いて測定する（ステップＳ２）。この反射率測定によって多層膜ミラーの上昇温度とそれに伴うピーク波長のシフト量との関係を求めることができる。また、多層膜ミラーの露光時到達温度を計算して求める（ステップＳ３）。

次に、計算によって求められた多層膜ミラーの露光時到達温度から、ピーク波長のシフト量に対応した膜の周期長を設定し（ステップＳ４）、実際に使用する本番用の多層膜ミラーを成膜する（ステップＳ５）。その後、本番用の多層膜ミラーが、設定した周期長のとおりに成膜されているか否かを、測定装置を用いて、本番用の多層膜ミラーの反射率を測定することにより検査する（ステップＳ６）。

次に、本番用の多層膜ミラーの反射率が仕様の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ７）。この反射率が仕様の範囲内でない場合、ステップＳ５に戻り、再度、本番用の多層膜ミラーを成膜する。一方、反射率が仕様の範囲内である場合、この多層膜ミラーを露光装置に搭載する（ステップＳ８）。なお、検査の判定基準は、例えばピーク波長の誤差が設定値の±５０ｐｍ以内となるように設定する。

本実施例によれば、多層膜ミラーの上昇温度とそれに伴うピーク波長のシフト量との関係を実測により求めることができる。このため、反射率のピーク波長をより正確に補正することが可能となる。

デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、前述のいずれかの実施例の露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。かかる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、露光装置を使用するデバイス製造方法も本発明の一側面を構成する。

上記各実施例によれば、露光装置に搭載される多層膜ミラーの露光中の温度上昇に起因する反射率の低下を抑制し、それによるスループットの低下を抑制することができる。また多層膜ミラーの製造時の誤差を緩和することができる。このため、上記実施例によれば、信頼性の高い露光装置及びデバイス製造方法を提供することができる。

以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。

本実施例における露光装置の概略構成図である。 本実施例の露光装置に用いられる集光ミラー及び投影系ミラーの反射率特性図である。 実施例１における集光ミラーの概略断面図である。 実施例１において、集光ミラーの露光時における温度分布図である。 実施例１において、集光ミラーの常温時のピーク波長分布図である。 実施例１において、集光ミラーの半径方向成分と常温時の膜周期の関係図である。 実施例１において、多層膜ミラーの製造誤差についての説明図である。 実施例２における多層膜ミラーの製造方法のフローである。

１：露光装置
１０１：プラズマ
１０４：集光ミラー
２０１：照明系第１ミラー
２０２：オプティカルインテグレータ
２０３：照明系第２ミラー
２０４：照明系第３ミラー
３０１：レチクル
３０４：投影系第１ミラー
３０５：投影系第２ミラー
３０６：投影系第３ミラー
３０７：投影系第４ミラー
３０８：ウエハ

Claims (7)

1. プラズマからの放射光を集光する第１の反射光学素子と、
   第２の反射光学素子を備え、前記第１の反射光学素子で集光された光をレチクルに照明する照明光学系と、
   前記レチクルのパターンの像を基板に投影する投影光学系とを有し、
   前記第１の反射光学素子は、回転楕円面を有し、前記プラズマの発生位置が該回転楕円面の一方の焦点位置となるように配置され、該プラズマからの前記放射光を他方の焦点位置に集光して結像するように構成され、
   前記第１の反射光学素子は、複数の膜を積層して構成された多層膜ミラーであり、
   前記複数の膜の厚さは、前記第１の反射光学素子の中心から半径方向に離れるにつれて大きくなるように変化しており、
   所定の温度において、前記第１の反射光学素子に所定の角度で入射した光の反射率がピークとなる第１の波長は、前記投影光学系での光の反射率がピークとなる第２の波長よりも短いことを特徴とする露光装置。
2. 前記第１の反射光学素子が第１の温度である場合の前記第１の波長は、前記投影光学系が該第１の温度よりも低い第２の温度である場合の前記第２の波長と一致することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記第１の反射光学素子は、回転楕円面内におけるピーク波長分布を有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
4. 前記第１の反射光学素子の中心付近よりも該第１の反射光学素子の端部付近の方が、常温時におけるピーク波長が大きいことを特徴とする請求項３記載の露光装置。
5. 前記第１の反射光学素子の中心付近よりも該第１の反射光学素子の端部付近の方が、前記プラズマからの放射光による温度上昇が小さいことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
   露光された前記基板を現像するステップと、を有することを特徴とするデバイス製造方法。
7. プラズマからの放射光を集光する反射光学素子を有する光源装置であって、
   前記反射光学素子は、回転楕円面を有し、前記プラズマの発生位置が該回転楕円面の一方の焦点位置となるように配置され、該プラズマからの前記放射光を他方の焦点位置に集光して結像するように構成され、
   前記反射光学素子は、複数の膜を積層して構成された多層膜ミラーであり、
   前記複数の膜の厚さは、前記反射光学素子の中心から半径方向に離れるにつれて大きくなるように変化しており、
   所定の温度において、前記反射光学素子に所定の角度で入射した光の反射率がピークとなる第１の波長は、前記光源装置からの光を用いてレチクルのパターンの像を基板に投影する投影光学系での光の反射率がピークとなる第２の波長よりも短いことを特徴とする光源装置。