JP5453778B2 - 照明光学装置、露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、照明光を被照射面に導く反射型の照明光学装置、この照明光学装置を備えた露光装置、及びその露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

露光波長を短波長化して解像度を高めるために、最近では、露光ビーム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）を用いて、レチクル（マスク）を介してウエハ等の基板を露光する露光装置（以下、ＥＵＶ露光装置という。）が開発されている。ＥＵＶ露光装置においては、ＥＵＶ光を透過する光学部材がないため、照明光学系及び投影光学系等は、特定の光学フィルタ等を除いて反射光学部材を用いて構成され、レチクルも反射型で構成される。

また、ＥＵＶ光は気体によって吸収されるため、ＥＵＶ露光装置は、大気圧よりもかなり低い気圧の真空雰囲気を維持する真空チャンバ内に設置されている（例えば、特許文献１参照）。さらに、レーザプラズマ光源等の光源部に関しては、より真空度を高めるために独立の小型の真空チャンバ内に設けられることがある。
特開２００４−１５２８４３号公報

ＥＵＶ露光装置においては、露光を継続すると、光源部で発生するデブリ（飛散粒子）が照明光学系及び投影光学系の反射光学部材の反射面に付着して、これらの反射面の反射率が次第に低下することが知られている。そこで、光源部に近い位置に配置される照明光学系においては、反射率が低下した場合に、反射光学部材を個別に交換できるような構造が採用されている。

しかしながら、投影光学系については、レチクルパターンの像を高精度にウエハ上に投影する必要があるため、複数の反射光学部材は高精度に位置決めされて鏡筒内に設置されている。そのため、仮に一つの反射光学部材の反射率が許容範囲よりも低下した場合であっても、投影光学系の全体を交換する必要性が生じる。従って、光源部で発生したデブリが照明光学系を介して投影光学系側に到達する量を減少させて、そのデブリが投影光学系の反射光学部材の反射面に付着しないようにすることが求められている。

本発明は、かかる事情に鑑み、反射面に付着するデブリ等の微粒子の量を減少できる反射型の照明技術、こ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。

本発明に従えば、照明光を被照射面（Ｒａ）に導く反射型の照明光学装置であって、複数の反射ミラー要素（２２ａ，２３ａ）を有するオプティカルインテグレータ（２２，２３）と、その複数の反射ミラー要素の各々で反射された照明光を反射する第１反射面（２４）と、その第１反射面で反射された照明光をその被照射面に導く第２反射面（２５）とを有し、その第１反射面とその第２反射面とによってそのオプティカルインテグレータとその第１反射面との間にその被照射面と共役な位置（２７）を形成する光学系（ＩＬＳ）と、その第１反射面が配置される第１空間（Ｂ）とその第２反射面が配置される第２空間（Ｃ）とを互いに異なる真空環境又は減圧環境に分離し、かつその照明光が通過する開口（５ａ）が形成された隔壁部材（５）とを備え、その隔壁部材の開口は、その第１反射面で反射した照明光の光束のうち、断面積が最も小さい位置又はその近傍に配置される照明光学装置が提供される。

なお、以上の本発明の所定要素に付した括弧付き符号は、本発明の一実施形態を示す図面中の部材に対応しているが、各符号は本発明を分かり易くするために本発明の要素を例示したに過ぎず、本発明をその実施形態の構成に限定するものではない。

本発明によれば、第１反射面で反射した照明光の光束の断面積が最も小さい位置又はその近傍に隔壁部材を配置したため、その開口を小さくできる。従って、第１空間と第２空間との間の気体の流量を小さくでき、微粒子の通過量が減少し、第２空間内に配置される光学部材の反射面に付着するデブリ等の微粒子の付着を減少することができる。

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。 （Ａ）は図１の第２アパーチャ板５の近傍の構成を示す断面図、（Ｂ）は図３（Ａ）の第２アパーチャ板５の変形例を示す断面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態の第１変形例の要部を示す断面図、（Ｂ）は図４（Ａ）のノズル部材３８の先端部を示す断面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態の第２変形例を示す断面図、（Ｂ）は図５（Ａ）の排気管の連結機構の変形例を示す断面図である。 実施形態における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

１…真空チャンバ、３…第１アパーチャ板、４…第２サブチャンバ、５…第２アパーチャ板、５ａ…開口、６…第３サブチャンバ、１０…レーザプラズマ光源、ＩＬＳ…照明光学系、Ｒ…レチクル、ＰＯ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、３３，３５…真空ポンプ、３３ａ，３３ｂ，３５ａ，３５ｂ…排気管、３７，３８…ノズル部材、３９…ベローズ

本発明の実施形態の一例につき図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本実施形態の露光光ＥＬ（露光ビーム又は照明光）として波長が３〜５０ｎｍ程度の範囲内で例えば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、露光光ＥＬを発生するレーザプラズマ光源１０と、露光光ＥＬでレチクルＲ（マスク）を照明する照明光学系（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、レチクルＲのパターン面（以下、レチクル面という）Ｒａに形成されたパターンの像を、レジスト（感光材料）が塗布されたウエハ（感応基板）Ｗ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と、真空ポンプ等とを備えている。

本実施形態では、露光光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光学部材より構成され、レチクルＲも反射型で構成される。これらの反射光学部材の反射面及びレチクル面Ｒａ（反射面）には、ＥＵＶ光を反射する多層の反射膜が形成されている。レチクル面Ｒａ上の反射膜上には、吸収層によって回路パターンが形成されている。また、露光光ＥＬ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Ａを排気管３２ａを介して真空排気するための大型の真空ポンプ３２が備えられている。さらに、真空チャンバ１内で露光光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２，４，６（詳細後述）が設けられている。

以下、図１において、ウエハステージＷＳＴが移動するガイド面（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、レチクル面Ｒａ上での露光光ＥＬの照明領域は、Ｘ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１１と、レーザ光源１１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、楕円形状の反射面を持つ集光ミラー（楕円反射鏡）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から放射された露光光ＥＬは、集光ミラー１３の第２焦点に集光する。その第２焦点に集光した露光光ＥＬは、凹面ミラー（コリメータ光学系）２１を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイ光学系２２及び２３からなるオプティカルインテグレータに導かれる。

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多数の円弧状の外形を有する反射ミラー要素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の多数の反射ミラー要素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多数の矩形状の外形を有する反射ミラー要素２３ａより構成されている。フライアイ光学系２２及び２３のより具体的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おり、指定国または選択国の法令が許す範囲において米国特許第６，４５２，６６１号の開示を援用して本文の記載の一部とする。

図１において、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。

開口絞りＡＳを通過した露光光ＥＬは、一度集光した後に曲面ミラー２４に入射し、曲面ミラー２４で反射された露光光ＥＬは、凹面ミラー２５で反射された後、視野絞り２６の開口を介して、レチクル面Ｒａの円弧状の照明領域を下方から斜めに均一な照度分布で照明する。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２フライアイ光学系２３の多数の反射ミラー要素からの光がレチクル面Ｒａの照明領域を重畳的に照明する。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。凹面ミラー２１、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。

本実施形態の照明光学系ＩＬＳでは、コンデンサ光学系が、第２フライアイ光学系２３とレチクルＲとの間の光路中、言い換えれば、第２フライアイ光学系２３と曲面ミラー２５との間の光路中に、レチクルＲと光学的に共役な位置を形成している。すなわち、コンデンサ光学系は、この共役な位置にレチクルＲ上を照明する照明領域の倒立像を形成する結像光学系として機能している。また、照明光学系ＩＬＳを構成する反射光学部材（凹面ミラー２１、一対のフライアイ光学系２２及び２３、曲面ミラー２４、凹面ミラー２５）のうち、レチクルＲに最も近い反射光学部材（凹面ミラー２５）の反射面は、凹面状に形成されている。
本実施形態では、第２フライアイ光学系２３から曲面ミラー２４に向かう光路上で露光光ＥＬが一度集光する位置が、レチクル面Ｒａとの共役面（以下、レチクル共役面という）２７となる。なお、例えば曲面ミラー２４を第２フライアイ光学系２３に近付けることによって、レチクル共役面２７は、曲面ミラー２４から凹面ミラー２５に向かう光路上に形成することも可能である。また、視野絞り２６は、レチクル面Ｒａの近傍に配置されているが、視野絞り２６をレチクル共役面２７に配置することも可能である。

また、曲面ミラー２４と凹面ミラー２５との間の光路上に、照明光学系ＩＬＳの瞳面と共役な面２８が形成される。本実施形態では、曲面ミラー２４と凹面ミラー２５との間に形成される照明光学系ＩＬＳの瞳面と共役な位置（共役面２８）が、曲面ミラー２４で反射した露光光ＥＬの光束の断面積が最も小さくなる位置とみなすことができる。なお、図１では、露光光ＥＬの光束全体を表しているので、拡散している光束の途中に共役面２８が位置しているように見える。実際には、面光源を形成するフライアイ光学系２３の各反射ミラー要素２３ａ(図２（Ｂ）参照)からの反射光は、曲面ミラー２４で反射した後、共役面２８で収束し、そこで各反射光の断面積が最も小さくなる。
なお、この照明光学系ＩＬＳのより具体的な構成及び作用については、米国仮出願番号６０／９３５３７５（出願日２００７年８月９日）とその本出願１２／１７０９３３（出願日２００８年７月１０日）及び、米国仮出願番号６０／９３５３７７（出願日２００７年８月９日）とその本出願１２／１７０２３６（出願日２００８年７月９日）に開示された内容を参照することができる。
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Ａ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空間Ａの気圧との間の気圧に維持されている。

レチクル面Ｒａで反射された露光光ＥＬが視野絞り２６の開口を通過して投影光学系ＰＯに向かう。投影光学系ＰＯは、一例として、６枚のミラーＭ１〜Ｍ６を不図示の鏡筒で保持することによって構成され、物体（レチクルＲ）側に非テレセントリックで、像（ウエハＷ）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で反射された露光光ＥＬは、投影光学系ＰＯを介してウエハＷ上の露光領域に投射され、レチクルＲのパターンの縮小像がウエハＷに転写される。投影光学系ＰＯにおいて、レチクルＲからの露光光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露光光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。なお、投影光学系ＰＯは、図１の構成には限定されず、反射光学部材の枚数も６枚以外、例えば８枚であってもよい。

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、駆動機構（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、Ｚ軸の周りの回転方向等にも駆動される。

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、露光光ＥＬが照明光学系ＩＬＳによりレチクルＲの照明領域に照射され、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。

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ＰＯ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には露光光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３６により排気管３６ａを介して真空排気されている。

次に、本実施形態の露光装置１００の真空チャンバ１内のサブチャンバ２，４，６及びこれらの連結機構につき説明する。
図１の真空チャンバ１によりその内部に画成された空間Ａにおいて、レーザプラズマ光源１０の集光レンズ１２、集光ミラー１３、及びノズル１４の先端部は第１サブチャンバ２内に収容され、第１サブチャンバ２は不図示の真空ポンプによって真空排気されている。また、照明光学系ＩＬＳ内の凹面ミラー２１、フライアイ光学系２２，２３、及び曲面ミラー２４が第２サブチャンバ４内に収容されている。第２サブチャンバ４によりその内部に画成された空間Ｂは、真空ポンプ３３によって排気管３３ａを介して真空排気されている。さらに、照明光学系ＩＬＳ内で最もレチクル面（被照射面）Ｒａに近い凹面ミラー２５、及び投影光学系ＰＯが第３サブチャンバ６内に収容されている。第３サブチャンバ６によりその内部に画成された空間Ｃは、真空ポンプ３５によって排気管３５ａを介して真空排気されている。第３サブチャンバ６のレチクルＲと対向する面は、視野絞り２６によって覆われ、第３サブチャンバ６のウエハＷと対向する面には、露光光ＥＬを通過させる開口が形成されている。なお、視野絞り２６をレチクル共役面２７に設ける場合には、図１の視野絞り２６の位置には、開口を有する別のアパーチャ板を設けてもよい。真空チャンバ１内のサブチャンバ２，４，６は、高耐熱性の材料であるモリブデン（Ｍｏ）、又はクロム−モリブデン鋼のようなモリブデン合金等から形成してもよい。

真空ポンプ３２，３３，３５はそれぞれ気圧計を備えており、この気圧計の計測値に基づいて主制御系３１が空間Ａ、空間Ｂ、及び空間Ｃがそれぞれ所定の真空度となるように真空ポンプ３２，３３，３５を制御する。一例として、真空チャンバ１内の空間Ａの気圧は１０^-5Ｐａ程度、第１サブチャンバ２内の気圧は１０^-6〜１０^-7Ｐａ程度、第２サブチャンバ４内の空間Ｂの気圧は１０^-6〜１０^-7Ｐａ程度、第３サブチャンバ６内の空間Ｃの気圧は１０^-5〜１０^-6Ｐａ程度である。即ち、空間Ａに比べて空間Ｃの真空度は高く、空間Ｃに比べて空間Ｂの真空度はさらに高く設定されている。なお、真空ポンプ３２，３３，３５は、露光装置１００や照明光学系ＩＬＳに備え付ける必要はなく、露光装置が設けられる現場に設けられた真空ポンプを用いてもよい。

また、第１サブチャンバ２と第２サブチャンバ４との境界部は、集光ミラー１３の第２焦点の近傍であり、その境界部に露光光ＥＬをケラレがない状態で通過させる開口が形成された第１アパーチャ板３が設置されている。その第２焦点では露光光ＥＬの断面積が最も小さいため、その境界部では露光光ＥＬが収束しており、その結果、第１アパーチャ板３の開口を小さくすることができる。従って、第１アパーチャ板３によって、レーザプラズマ光源１０で発生して第２サブチャンバ４内に拡散するデブリ（飛散粒子）等の微粒子の量が減少する。そして、第１アパーチャ板３を介して第２サブチャンバ４に拡散したデブリ等の多くは、排気管３３ａを通して真空ポンプ３３によって気体とともに真空チャンバ１外に排出される。その結果、照明光学系ＩＬＳの凹面ミラー２１から曲面ミラー２４までの光学部材の反射面の反射率が劣化するまでの時間が長くなり、照明光学系ＩＬＳのメンテナンスコストを低減できる。

また、第２サブチャンバ４と第３サブチャンバ６との境界部、すなわち、第２サブチャンバ４と第３サブチャンバ６を連結している部分は、照明光学系ＩＬＳの曲面ミラー２４と凹面ミラー２５との間の露光光ＥＬの光路上で、照明光学系ＩＬＳの瞳面と共役な面２８の近傍にある。その境界部に露光光ＥＬをケラレがない状態で通過させる開口５ａが形成された第２アパーチャ板５が設置されている。第１アパーチャ板３及び第２アパーチャ板５は、高耐熱性の材料であるモリブデン（Ｍｏ）、又はクロム−モリブデン鋼のようなモリブデン合金等から形成することが好ましい。アパーチャ板３，５の開口の両面の周囲には、内側が薄くなるようにテーパ部が形成されている。これによって、露光光ＥＬのケラレをなくして、かつ開口を小さくできる。

また、その面２８の近傍では、曲面ミラー２４で反射した露光光の光束のうち、露光光ＥＬの断面積が小さいため、開口５ａを小さくすることができる。従って、第２アパーチャ板５によって、レーザプラズマ光源１０で発生したデブリのうち、第１アパーチャ板３を通過して、第２サブチャンバ４内で拡散したデブリが、第３サブチャンバ６内で再び拡散する割合が大きく減少する。また、第２アパーチャ板５を介して第３サブチャンバ６内に拡散したデブリの多くは、排気管３５ａを通して真空ポンプ３５によって気体とともに真空チャンバ１外に排出される。さらに、デブリ以外の微粒子についても、第３サブチャンバ６内への拡散が抑制される。なお、「光束の断面積が最も小さい位置の近傍」とは、例えば、「光束の断面積が最も小さい位置」における光束の径φとしたときに２φまでの位置をいい、このような範囲とすることで、開口の断面積を光束に応じて小さくして反射光学素子を収容する個別チャンバへのデブリ等の微粒子の出入りを抑制できる。

さらに、図３（Ａ）は、図１の第２サブチャンバ４及び第３サブチャンバ６の一部を示す断面図である。図３（Ａ）において、第２サブチャンバ４の第２アパーチャ板５の近傍に排気管３３ｂの排気口が設置され、真空ポンプ３３は、さらに排気管３３ｂを介して第２サブチャンバ４内の空間Ｂの真空排気を行う。同様に、第３サブチャンバ６の第２アパーチャ板５の近傍に排気管３５ｂの排気口が設置され、真空ポンプ３５は、さらに排気管３３ｂを介して第３サブチャンバ６内の空間Ｃの真空排気を行う。この結果、第２アパーチャ板５の開口５ａを通過しようとするデブリ等、及び開口５ａを通過したデブリ等は効率的に排気管３３ｂ及び３５ｂによって排出されるため、第３サブチャンバ６内に拡散するデブリ等の微粒子の割合をさらに低減できる。また、前述のように第２サブチャンバ４内の空間Ｂの真空度は、第３サブチャンバ６内の空間Ｃの真空度に比べて高く設定されているので、第２サブチャンバ４から第３サブチャンバ６内へのデブリ等の微粒子の移動が抑制されている。

本実施形態の作用効果は以下の通りである。
（１）図１の露光装置１００の照明光学装置は、露光光ＥＬをレチクル面Ｒａ（被照射面）に導く反射型の照明光学装置であって、複数の反射ミラー要素２２ａ，２３ａを有するオプティカルインテグレータ（一対のフライアイ光学系２２及び２３）と、複数の反射ミラー要素２２ａ，２３ａの各々で反射された露光光ＥＬを反射する曲面ミラー（第１反射面）２４と、曲面ミラー２４で反射された露光光ＥＬをレチクル面（被照射面）Ｒａに導く凹面ミラー（第２反射面）２５とを有し、オプティカルインテグレータとレチクル面Ｒａとの間にレチクル共役面２７を形成する照明光学系ＩＬＳと；曲面ミラー２４が配置される空間Ｂと凹面ミラー２５が配置される空間Ｃとを互いに異なる真空環境又は減圧環境に分離し、かつ露光光ＥＬが通過する開口５ａが形成された第２アパーチャ板（隔壁部材）５と；を備えている。そして、開口５ａは、曲面ミラー２４で反射した露光光ＥＬの光束のうち、実質的に断面積が最も小さい位置又はその近傍の位置である面（照明光学系ＩＬＳの瞳面と共役な面）２８を通るように配置されている。

従って、第２アパーチャ板５によって、照明光学系ＩＬＳの後続の光学系である投影光学系ＰＯに対するデブリ等の微粒子の通過量を減少できる。さらに、その開口５ａを小さくできるため、空間Ｂと空間Ｃとの間の気体の流量を小さくでき、その微粒子の通過量をさらに減少できる。その結果、空間Ｃ内の照明光学系ＩＬＳの凹面ミラー２５、及び投影光学系ＰＯのミラーＭ１〜Ｍ６の反射面の反射率が劣化するまでの時間が非常に長くなり、凹面ミラー２５及び投影光学系ＰＯのメンテナンスコストを低減できる。さらに、投影光学系ＰＯからウエハＷに照射される露光光ＥＬの照度を高く維持できる。

（２）照明光学系ＩＬＳは、複数の反射光学部材として、凹面ミラー２１及びフライアイ光学系２２，２３を含み、曲面ミラー２４から凹面ミラー２５に向かう光路上で、露光光ＥＬの光束の断面積が実質的に最も小さい位置は、照明光学系ＩＬＳの瞳面又はこの瞳面と共役な面２８の位置である。従って、例えば面２８又はその近傍に開口５ａを配置すれば、開口５ａをより小さくできる。

なお、照明光学系ＩＬＳの配置によって、曲面ミラー２４から凹面ミラー２５に向かう光路上にレチクル共役面２７が形成される場合には、このレチクル共役面２７で露光光ＥＬの断面積が最も小さくなるため、このレチクル共役面２７又はこの近傍の位置にその開口５ａを配置してもよい。

（３）第２アパーチャ板５が照明光学系ＩＬＳの瞳面若しくは該瞳面と共役な面２８、又はこれらの面の近傍に配置されている場合に、第２アパーチャ板５の開口５ａが、照明光学系ＩＬＳの開口絞りＡＳの少なくとも一部を兼用することも可能である。例えば図１において、開口５ａによって露光光ＥＬの光束の外径、ひいてはコヒーレンスファクタ（σ値）を規定することも可能である。これによって、開口５ａをより小さくできるため、第３サブチャンバ６内への微粒子の拡散をより低減できる。

（４）空間Ｂ及び空間Ｃを排気する真空ポンプ３３，３５（排気機構）を備え、図３（Ａ）に示すように、第２アパーチャ板５の近傍に真空ポンプ３３，３５の排気管３３ｂ，３５ｂの排気口が設けられているため、開口５ａを通過して空間Ｃ内に拡散する微粒子の量を低減できる。
なお、排気管３３ｂ，３５ｂの排気口を第２サブチャンバ４及び第３サブチャンバ６内に直接設置する代わりに、図３（Ｂ）に示すように、第２アパーチャ板５の内部に排気孔５ｂ及び５ｃを形成し、排気孔５ｂ，５ｃに排気管３３ｂ，３５ｂを接続してもよい。なお、排気管３３ｂ，３５ｂ又は排気孔５ｂ，５ｃのそれぞれの少なくとも一方を設けるだけでもよい。

ただし、第２アパーチャ板５の空間Ｂ側に設けられる排気口を有する真空ポンプ３３と、第２アパーチャ板５の空間Ｃ側に設けられる排気口を有する真空ポンプ３５とを有することによって、開口５ａを通過して第３サブチャンバ６内に拡散する微粒子を最も効率的に低減できる。
（５）図１において、曲面ミラー２４と凹面ミラー２５との間に、照明光学系ＩＬＳの瞳面との共役面が配置されているため、複数の反射光学部材のうち、凹面ミラー２１及びフライアイ光学系２２，２３が配置される空間Ｂと、曲面ミラー２４及び投影光学系ＰＯが配置される空間Ａとの分離を容易に行うことができる。

（６）図１の露光装置１００は、上記の照明光学装置と、レチクル面Ｒａに配置可能な反射型原版の像をウエハＷの表面（投影面）に投影する投影光学系ＰＯとを備え、投影光学系ＰＯは、曲面ミラー２４及び凹面ミラー２５のうちの凹面ミラー２５と共に、空間Ｃに配置される。この結果、投影光学系ＰＯの反射光学部材に対するデブリ等の微粒子の付着量が減少する。ＥＵＶ光源からの光束が収束している位置が、前記第１サブチャンバ２（ＥＵＶ光源を収容する空間）と第２サブチャンバ４との境界部であり、その位置に小さい開口の第１アパーチャ板３が設けられているので、第１サブチャンバ２内に発生したデブリ等の微粒子が第２サブチャンバ４（空間Ｂ及び空間Ｃ）に移動するのが抑制される。

また、上記の実施形態は以下のような変形が可能である。
（１）図１に対応する部分に同一符号を付した図４（Ａ）に示すように、第２アパーチャ板５の開口５ａを囲み、かつ第２サブチャンバ４内の空間Ｂで露光光ＥＬを取り囲む円筒状のノズル部材（第１部材）３７と、開口５ａを囲み、かつ第３サブチャンバ６内の空間Ｃで露光光ＥＬを取り囲む円筒状のノズル部材（第２部材）３８とを設けてもよい。このようにノズル部材（周囲部材）３７，３８を設けることによって、空間Ｂ内のデブリ等が空間Ｃ内に拡散しにくくなる。すなわち、ノズル部材３７及び３８は、第２アパーチャ板５から露光光ＥＬの光路に沿って第２サブチャンバ４内部と第３サブチャンバ６内部に向かってそれぞれ延在する円筒状部材である。図３（Ａ）には図示していないが、光束の断面積が最も小さい位置（光束の収束部）、照明光学系の瞳面、それと共役な面またはレチクル共役面がノズル部材３７または３８内に位置している。ノズル部材３７，３８の先端（第２アパーチャ板５と反対側）は、第２サブチャンバ４及び第３サブチャンバ６の物質（微粒子）及び光の出入口とみなすことができるので、ノズル部材３７，３８内に露光光ＥＬのミラー２４からの反射光束の収束部が存在することにより、ノズル部材３７，３８の内径を小さくして、それにより、第２サブチャンバ４と第３サブチャンバ６との間のデブリ等の微粒子の移動を抑制することができる。

ノズル部材３７，３８も、高耐熱性の材料であるモリブデン（Ｍｏ）、又はクロム−モリブデン鋼のようなモリブデン合金等から形成することが好ましい。
なお、ノズル部材３７，３８のうちの一方（特に空間Ｂ側のノズル部材３７）を設けるのみでも、微粒子の拡散抑制効果は得られる。
また、上記の実施形態では、レチクルＲの照明領域の形状は円弧状である。そのため、第２アパーチャ板５の開口５ａから離れた位置の露光光ＥＬの断面形状は図４（Ｂ）に示すように、円弧状となる。そこで、ノズル部材３８（ノズル部材３７も同様）の先端部の形状は、露光光ＥＬを遮光しない範囲で、露光光ＥＬの断面形状に近い円弧状としてもよい。これによって、ノズル部材３８（ノズル部材３７）を小型化できる。

（２）図１に対応する部分に同一符号を付した図５（Ａ）に示すように、第３サブチャンバ６内の空間Ｃから排気管３５ａを介して真空ポンプ３５によって真空排気する際に、第３サブチャンバ６の排気口６ｂと排気管３５ａとを、可撓性のあるベローズ３９で連結してもよい。これは、他の真空ポンプ３３についても同様である。これによって、例えばターボポンプ等からなる真空ポンプ３５の振動が第３サブチャンバ６に直接伝達しなくなり、投影光学系ＰＯの振動が減少するため、解像度等が向上する。

なお、図５（Ｂ）に示すように、第３サブチャンバ６の排気口６ｂと排気管３５ａとを例えば０．１ｍｍ程度の小さいギャップｇを介して非接触で連結し、排気管３５ａから第３サブチャンバ６の空間Ｃの真空排気を行っても良い。この場合、第３サブチャンバ６の周囲の空間Ａも高真空であるため、空間Ａからギャップｇの隙間を通して空間Ｃ又は排気管３５ａ内に流入する気体は極めて僅かである。従って、図５（Ａ）の構成に比べれば、ある程度は効率が低下するが、図５（Ｂ）の構成でも、真空ポンプ３５の振動を第３サブチャンバ６に伝達することなく、空間Ｃの排気を行うことが可能である。
（３）上記実施形態では、第２サブチャンバ４内に、照明光学系ＩＬＳ内の凹面ミラー２１、フライアイ光学系２２，２３、及び曲面ミラー２４が収容されていたが、曲面ミラー２４だけを空間Ｂを画成する第２サブチャンバ４内に収容してもよい。この場合、凹面ミラー２１、フライアイ光学系２２，２３は、それぞれ、第２サブチャンバ４とは異なる一のまたは複数のサブチャンバに収容してもよく、そのようなサブチャンバに収容しなくてもよい。
（４）第１サブチャンバ２と第２サブチャンバ４と第３サブチャンバ６は、一体的に形成されていてもよく、あるいはそれぞれ別々に形成して、適当な連結部材により気密に連結してもよい。
（５）第２サブチャンバ４と第３サブチャンバ６の境界部に設けられた第２アパーチャ板５は、その開口５ａの寸法が光束に応じて変化できるように、例えば、シャッター構造のように第２アパーチャ板５を構成するパーツを変位可能にしてもよい。

（６）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。
（７）また、上記実施形態では、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。

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６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）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その投影面上に設置される基板（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）とを含む。この際に、上記の実施形態の露光装置によれば、レーザプラズマ光源１０で発生するデブリ等が投影光学系ＰＯのミラーに殆ど付着しないため、投影光学系ＰＯの反射率が高く維持される。従って、投影光学系ＰＯのメンテナンスコストを低減できるとともに、高機能のデバイスを高スループットに製造できる。

また、上記実施形態の露光装置１００（ＥＵＶ露光装置）は、本願の特許請求の範囲に挙げられた照明光学装置（レーザプラズマ光源１０、照明光学系ＩＬＳ）等の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、この組み立て前後に、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後、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及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。

本発明の照明光学装置及びそれを有する露光装置によれば、デブリ等が照明光学系のミラー等に付着しにくいため、照明光学装置及び露光装置のメンテナンスコストが低減される。このため、本発明を用いることにより高機能デバイスを高スループットで製造するでき、それゆえ、本発明は、半導体産業を含む精密機器産業の国際的な発展に著しく貢献するであろう。

Claims (19)

1. 照明光を被照射面に導く反射型の照明光学装置であって、
   複数の反射ミラー要素を有するオプティカルインテグレータと、前記複数の反射ミラー要素の各々で反射された照明光を反射する第１反射面と、前記第１反射面で反射された前記照明光を前記被照射面に導く第２反射面とを有し、前記第１反射面と前記第２反射面とによって前記オプティカルインテグレータと前記第１反射面との間に前記被照射面と共役な位置を形成する光学系と、
   前記第１反射面が配置される第１空間と前記第２反射面が配置される第２空間とを互いに異なる真空環境又は減圧環境に分離し、かつ前記照明光が通過する開口が形成された隔壁部材と、を備え、
   前記隔壁部材の開口は、前記第１反射面で反射した前記照明光の光束のうち、断面積が最も小さい位置又はその近傍に配置される照明光学装置。
2. 前記照明光の光束の断面積が最も小さい位置は、前記光学系の瞳面の位置又は該瞳面と共役な位置である請求項１に記載の照明光学装置。
   
3. 前記隔壁部材は、前記光学系の瞳面若しくは該瞳面と共役な面、又はこれらの面の近傍に配置され、
   前記隔壁部材の前記開口が、前記光学系の開口絞りとして機能する請求項２に記載の照明光学装置。
4. 前記第１空間及び前記第２空間を排気する排気機構を備え、
   前記隔壁部材またはその近傍に前記排気機構の排気口が設けられた請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の照明光学装置。
5. 前記排気機構は、前記隔壁部材の前記第１空間側に設けられる排気口を有する第１の排気機構と、前記隔壁部材の前記第２空間側に設けられる排気口を有する第２の排気機構とを有する請求項４に記載の照明光学装置。
6. 前記第２空間側に設けられる排気口と第２の排気機構が可撓性部材で接続されている請求項５に記載の照明光学装置。
7. 前記第２空間側に設けられる排気口と第２の排気機構がギャップを介して接続されている請求項５に記載の照明光学装置。
8. 前記排気機構は、第１空間の圧力が前記第２空間の圧力よりも低くなるよう前記第１空間及び前記第２空間を排気する請求項４から７のいずれか一項に記載の照明光学装置。
9. 前記隔壁部材の前記開口を囲み、かつ前記照明光の光束を取り囲む周囲部材を有する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の照明光学装置。
10. 前記周囲部材は、前記隔壁部材の前記開口を前記第１空間側で取り囲む第１部材と、前記隔壁部材の前記開口を前記第２空間側で取り囲む第２部材とを有する請求項９に記載の照明光学装置。
11. 前記断面積が最も小さい位置が、前記隔壁部材の前記開口、第１部材または第２部材内に位置する請求項１０に記載の照明光学装置。
12. 前記隔壁部材がモリブデンまたはその合金から形成されている請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の照明光学装置。
13. 前記光学系は、複数の反射光学部材を備え、
    前記複数の反射光学部材は、前記照明光を射出する光源と、前記第１反射面との間に配置され、かつ前記オプティカルインテグレータ及び前記第１反射面と共に、前記第１空間に配置される請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の照明光学装置。
14. 前記光学系は、複数の反射光学部材を備え、
    前記第２反射面は、前記複数の反射光学部材のうち、前記被照射面に最も近い位置に配置される反射光学部材に形成され、
    前記第２反射面の形状は、凹面である請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の照明光学装置。
15. 前記隔壁部材の前記開口が形成された部分は、平板状であり、
    前記隔壁部材の前記開口が形成された平板状の部分は、前記光学系の光軸に垂直な面に対して斜めに配置されている請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の照明光学装置。
16. 請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の照明光学装置と、
    前記被照射面に配置可能な反射型原版の像を投影面に投影する投影光学系とを備え、
    前記投影光学系は、前記第２反射面と共に、前記第２空間に配置される露光装置。
17. さらに、ＥＵＶ光源を備える請求項１６に記載の露光装置。
18. 前記ＥＵＶ光源を収容する空間と前記第１空間と隔離する別の隔壁部材が設けられ、この別の隔壁部材の開口でＥＵＶ光源からの光束が収束している請求項１７に記載の露光装置。
19. 請求項１６から請求項１８のいずれか一項に記載の露光装置を用いて前記投影面上に設置される基板を露光することと、
    前記露光された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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