JPH0772318A - 反射装置とこれを用いた照明装置や露光装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 精度の高い非球面形状の反射面を容易に得る
こと。 【構成】 高精度で鏡面加工された円筒状あるいは球面
状の反射面２を有するミラー部材１と、所定形状のベー
ス面４を有するベース部材３とを用意する。そしてこれ
らの部材同士を押し付け合わせることで、ミラー部材１
に応力を与えて反射面２を変形させ、所定の非球面形状
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシンクロトロン放射光な
どに好適な反射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マスクの転写パターンをウエハ上のレジ
ストに露光転写させる露光装置の例として、シンクロト
ロン放射光に含まれるＸ線を利用したＸ線露光装置が知
られている。シンクロトロン放射光は電子の軌道面に光
を発散させるＳＯＲ装置から得られる。ＳＯＲ装置の放
射光は水平方向には大きな広がりを持つが、垂直な方向
はせいぜい数ｍｒａｄ程度の発散角の広がりしかない。

【０００３】よってＸ線露光装置として必要な数ｃｍの
露光領域を確保するためにはシンクロトロン放射光を垂
直方向に拡大する必要がある。そのための手段の一例と
して、Ｘ線を反射させるミラーが利用される。ミラーの
反射面形状を凸面形状とすることによって光を拡大する
ことができる。ミラーの反射面形状を円筒面に加工する
のは比較的容易であるため、円筒面の反射面形状を有す
るミラーを拡大ミラーとして利用する方法が知られてい
る。

【０００４】シンクロトロン放射光の垂直方向の強度分
布はほぼガウス分布形状である。ミラーの反射面形状が
凸円筒面の場合は、反射拡大されたシンクロトロン放射
光の強度分布もほぼガウス分布形状となるため、露光領
域内の照明強度は不均一となる。しかしながらＸ線露光
装置では、露光領域内では露光量が均一になっていなけ
ればならず、何らかの方法で露光量を均一化させる必要
がある。

【０００５】特開平４−１４４２２４号公報では、ミラ
ーの反射面の形状を工夫することによってほぼ均一な照
明強度を得ることができることを開示している。これは
ミラーの反射面形状を円筒形状ではなく曲率半径が一様
ではない形状、いわゆる非球面形状とすることで達成し
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例のような非球面の反射面を得る場合、その加工
方法に問題がある。シンクロトロン放射光を利用した露
光装置においては、照明光として波長が１ｎｍ程のＸ線
を利用するが、この波長領域の光を反射させるために
は、反射面が１ｎｍに対して滑らかになっていなければ
ならない。平面や球面あるいは円筒面等の形状であれ
ば、その形状を反転した形状を有する研磨盤や研磨皿を
ミラー部材の被加工面と磨き合わせることによって、形
状精度と滑らかさとを確保する事ができるが、いわゆる
非球面形状にはこの方法を適応させることはできない。
よって表面を鏡面（１ｎｍに対して）且つ非球面形状に
加工することは現実的には容易ではない。

【０００７】本発明は上記課題を解決するものであり、
精度の高い非球面形状の反射面を容易に得ることができ
る反射装置を提供することである。本発明の別の目的と
しては、前記反射装置の最適構造や最適寸法などを決定
することである。また、本発明の更なる目的は、上記反
射装置を用いた照明装置や露光装置など、更にはデバイ
スの製造方法の提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の反射装置の好ましい形態のひとつは、鏡面加工され
た反射面を有する反射部材と、所定形状のベース面を有
するベース部材とが接合され、前記反射部材の裏面と前
記ベース部材のベース面とをならわせて前記反射面を非
球面形状としたことを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明の反射装置の好ましい別の形
態は、鏡面加工された円筒面形状の反射面を有する反射
部材と、所定形状のベース面を有するベース部材とが接
合され、前記反射面の裏面と前記ベース部材のベース面
とをならわせて前記反射面の円筒面の曲率を局所的に変
化させたことを特徴とするものである。

【００１０】

【実施例】

＜実施例１＞以下、本発明の第１実施例について説明す
る。以下説明する反射装置は、シンクロトロン放射光に
限らず、波長の短い光とりわけ紫外線より短波長の光線
を反射させるのに好適である。

【００１１】図１はシンクロトロン放射光を拡大するた
めの反射装置を含むＸ線照明装置の概略図である。ＳＯ
Ｒ装置の電子蓄積リング１０から放射されるシートビー
ム状のシンクロトロン放射光１１を、軌道面に対して垂
直方向に反射拡大させるために、Ｘ線ミラー１２の反射
面の形状は光軸方向に凸状の曲率を持つように形成され
ている。Ｘ線を効率良く反射させるために反射面は例え
ば炭化シリコン等の材料を数オングストローム程度の表
面粗さに加工し、更に入射光に対して１０〜２０ｍｒａ
ｄ程度のグランシング角を持たせて配置している。

【００１２】電子蓄積リング１０から放射されるシンク
ロトロン放射光１１は、水平方向（軌道面）には均一強
度分布であるが垂直方向にはガウス分布状の強度分布を
有している。よって照明領域の垂直方向の強度分布を均
一にするためにはシンクロトロン放射光の中心部を散光
し、周辺部を集光するのが有効である。そのためにはＸ
線ミラー１２の反射面形状を中央部では拡大率を大きく
即ち曲率半径を小さくして、周辺部では拡大率を小さく
即ち曲率半径を大きくする。

【００１３】図８のグラフ図における曲線ａはこのよう
な反射面形状を示す。横軸はミラーの反射面に沿った光
軸方向（Ｚ方向）を示し、縦軸は円筒形状（均一曲率）
からのずれを示す。この曲線ａはシンクロトロン放射光
を垂直方向に集光してウエハ上の感光材に吸収されるエ
ネルギが露光領域内で均一になるようなミラーの反射面
形状を計算によって求めたものである。同図から分かる
ように、この場合の反射面形状は非球面形状となる。

【００１４】図１２はミラー反射面の形状による照明強
度分布を比較するためのグラフ図であり、横軸はウエハ
の露光領域の垂直方向の位置を示し、縦軸はウエハ上に
塗布された感光材に吸収される照明光のエネルギを示
す。曲線ａは従来例である円筒面形状のＸ線ミラーを照
明系に用いた場合のウエハ位置での照明強度分布の例を
示す。これに対して、曲線ｂは図８の曲線ａに示すよう
な非球面ミラーを用いた場合の例であり、計算上はほぼ
均一の照明強度分布が得られる。

【００１５】図２はこのような非球面形状の反射面を有
するミラーの形成方法を説明する図である。図２（ａ）
は反射面２を有するミラー部材１を示す。ミラー部材１
は炭化シリコンや石英等の表面粗さを小さく加工できる
ものを用い、反射面２を所望の非球面形状に近い形状の
円筒面あるいは球面に加工する。円筒面あるいは球面形
状であれば表面の仕上げ加工が容易であり、被加工面形
状を反転した形状のピッチ材と被加工面を研磨材をかけ
ながら擦動させるいわゆるピッチ研磨加工によって、数
オングストローム程度の表面粗さが得られる。又、ミラ
ー部材１の反射面２の裏面側は研磨加工によって精度の
良い平面に加工する。

【００１６】図２（ｂ）は上記ミラー部材１を保持して
変形させるためのベース部材３を示す。ベース部材３の
材質はステンレス等の金属を用いる。ベース部材３のベ
ース面４はＮＣ研削等の加工方法によって、所望の非球
面形状とミラー部材１の反射面２の加工形状（円筒面形
状あるいは球面形状）との差、即ち非球面量のみを与え
た面となるように加工する。ベース面４はミラー部材１
の反射面２ほどの精度の表面粗さは必要はないが、ミラ
ー部材１との間の熱伝達率を良くするためには表面粗さ
は小さい方が望ましい。又、ベース部材３の内部にはミ
ラー部材１を冷却するための冷却水が流れる複数の流路
９が設けられている。

【００１７】図２（ｃ）は、（ａ）のミラー部材１の裏
面と（ｂ）のベース部材３のベース面４とを密着させ
て、ミラー部材１の裏面側から応力を与えることによっ
て反射面２を変形させ、所望の非球面形状の反射面を形
成した様子を示す。

【００１８】なお、ミラー部材１とベース部材３の間に
熱伝導率の高い物質層、例えばインジウム箔を挟むよう
にしても良い。これによりミラーからベース部材への熱
伝導率を向上させることができ、ミラーの冷却効果を高
めることができる。ここでインジウム箔の厚さは均一に
するのが望ましい。また、押付力の違いによってインジ
ウム箔の変形の分布が均一でなくなる可能性がある場合
には、ベース部材の形状を加工する際にその補正を加え
るようにするのが好ましい。

【００１９】図３は本実施例の反射装置のより具体的な
一例を示す外観図である。この構造は、ミラー部材の変
形量を管理する上で優れた構造の一つである。ベース部
材３の両脇に保持部材５を取り付け、この保持部材５に
それぞれ設けた複数個のばね部材６によって、間板７を
介してミラー部材１をベース部材３側に押し付ける。こ
の押付力によってミラー部材１にはベース部材３のベー
ス面に与えられている非球面量分の変形が与えられ、ミ
ラー部材１の反射面は所望の非球面形状となる。

【００２０】ミラー部材１の裏面の変形量とベース部材
３のベース面４の加工形状とを精度良く一致させるに
は、保持部材５及びベース部材３の変形方向の剛性が高
く、且つミラー部材１の変形方向の剛性が低いことが望
ましい。また、保持部材５の剛性とベース部材３の剛性
とを合わせた剛性は、ミラー部材１の剛性よりも高くな
ければならない。このためにはベース部材３の厚さ寸法
をミラー部材１の厚さ寸法よりも大きくすることが有効
である。しかし、単純にベース部材３の厚さを大きくす
ると、全体の寸法が大きくなると共に重量も大きくな
る。また、ミラー部材１の反射面の変形量と裏面の変形
量とを一致させるためには、ミラー部材１の厚さ寸法が
小さいほうが望ましい。だが、ミラー部材１は表面加工
の際に面形状が維持できる程度の剛性が必要であるか
ら、ミラー部材１の曲げ剛性を小さくするのにも限界が
ある。

【００２１】また、露光装置で用いられるＸ線の波長領
域を効率良く反射させるためには、ミラー部材の表面が
Ｘ線波長に対して十分滑らかな表面粗さとなるよう研磨
されていなければならない。この要求を満足するために
は、ミラー部材は金属材料よりも石英、珪素、炭化珪素
等の材料が好ましい。ところが、これらの材料はネジ加
工が容易ではないためネジ結合は採用しにくい。そこで
上記材料のミラー部材に外力を加えて変形を与える場合
は、変形させる方向に対して直角な対抗する２面に押付
力となる面荷重を作用させるのよい。これは本実施例の
ように厚さが長さに比較して小さいミラー部材を曲げる
場合に特に有効である。

【００２２】これらの要求を満たすべく、図３ではミラ
ー部材１を挟むように２つの保持部材５を配置し、保持
部材５の一端を連結する形でベース部材３を配置し、さ
らに保持部材のもう一端にバネ部材６を配置して、ミラ
ー部材を変形させる方向にバネ部材及びベース部材から
ミラー部材の表面及び裏面とに押付力を作用させてい
る。この構成により、大きな面積に荷重を分散すること
ができ、押付力による面荷重を小さくすることができ
る。また、剛性に関して設計自由度の高いバネ部材６を
用いて荷重を作用させるので、ミラー表面からの押付力
を管理することが容易であり、ミラー部材１の変形量は
ベース部材３の形状によって決定することができる。ま
た、ミラー部材１の裏面とベース部材３のベース面とを
接触させるのに必要にして十分な押付力を与えるように
制御することができるので、このことからもミラー部材
１に不要な面荷重を与えないようにすることができる。
以上のように図３に示す構造によれば、ミラー部材１に
発生する応力を小さくすることができ、ミラー部材１を
変形させる自由度を高めることができる。

【００２３】図４は別な具体例を示す。この構成では、
ミラー部材１を支持する部材として、補強部材８をベー
ス部材３と対抗する位置に配置しており、ミラー部材１
を囲むように支持している。図５は図４の構成の断面を
示したものである。バネ部材６を補強部材に固定するこ
とで、空間的な利用効率がよくなり、全体の寸法を小さ
くすることができる。この構成によれば、上記図３の構
成よりも小さい外形寸法で、ミラー部材１を支持する構
造の剛性を確保することができる。

【００２４】この図４の構成は、Ｘ線の全反射領域を利
用する光学系に適している。シンクロトロン放射光は垂
直方向の広がりが小さく、発光点から数ｍ離れた位置で
も数ｍｍ程度である。１ｎｍ程度の波長のＸ線を全反射
させて、近接露光方式のＸ線露光装置に利用する場合
は、ミラー面とＸ線とのグランシング角は１０〜３０ｍ
ｒａｄ程度である。例えば、ミラーの位置で垂直方向の
寸法で３ｍｍのＸ線を取り込み、グランシング角を１５
ｍｒａｄとすると、ミラー部材の反射面の有効領域は、
光軸方向の寸法で２００ｍｍ程度必要である。ミラー部
材の光軸方向の寸法は、後に述べる曲げ応力の設定のた
めに有効領域によりさらに大きくとる必要がある。これ
を考慮したミラー部材の光軸方向の寸法を４００ｍｍと
し、さらにベース部材３及び補強部材８の光軸方向の長
さ寸法をミラー部材３よりも例えば５０ｍｍ程度大きく
設定すると、図５に示すミラー部材１の反射面と補強部
材８との間隔ｃは約４．９ｍｍ以上あればよい。このよ
うにＸ線の全反射を利用する本実施例の反射装置では、
補強部材８をミラー部材１の反射面から僅かに離れた位
置で反射面全体を覆いつくすように配置することができ
る。また、ミラー部材１を変形させるための押付力を与
えるバネ部材６を、ミラー部材１の反射面と補強部材８
との間隙に配置することによって、ベース部材３、保時
部材５、補強部材８から成る構造体の曲げ剛性を大きく
損なうことがない。

【００２５】以上をまとめると、補強部材８を用いた本
実施例では次のような利点を有する。 （１）ミラー部材を変形させる際、支持構造体の剛性を
最も小さい外形寸法で実現できる。 （２）ミラー部材を押し付けるバネ部材を空間的に効率
良く設けることができる。 （３）組立作業時にミラー部材の反射面を保護すること
ができる。

【００２６】次にミラー部材の変形と、それに対応した
ミラー部材の最適形状について考察する。ミラー部材を
上述した方法で変形させると、ミラー部材には変形に伴
う曲げ応力とばね部材の押し付けによる圧縮応力とが発
生する。図８のグラフ図において、曲線ａのような変形
量の場合にミラーに発生する応力を示したものが曲線ｂ
及び曲線ｃであり、曲線ｂは曲げ応力、曲線ｃは圧縮応
力を示す。ミラー部材のＸ線を反射させる有効領域はバ
ネ部材による押付力を作用させる面としては利用できな
いが、曲線ｃで示される圧縮応力は、有効領域にもバネ
部材による押付力が作用しているとして計算している。
実際には同様の押付力をミラー部材表面の中央部分の反
射有効領域を除外した領域に作用させるので、表面にか
かる圧力が大きくなり、図５の曲線ｂで表される曲げ応
力を発生させるのに必要な押付力による圧縮応力は曲線
ｃで表される値よりも大きくなる。正確な応力値を求め
るためには、押し付け方に応じてより詳細に解析しなけ
ればならないが、ミラー表面全面を押し付けるとした場
合の応力は、実際に発生する応力を見積もる上でも有効
な指標になる。以降、発生する応力の概略の傾向を把握
するために、ミラー表面の幅方向に渡って押付力を作用
させた場合の応力を用いて説明する。

【００２７】図９〜図１１は、同一の非円筒面形状を得
る場合のミラー部材の変形量と、その変形によって発生
するミラー部材表面の曲げ応力とを示したグラフ図であ
り、ミラー部材の厚さを３０mm、弾性係数を４００００
ｋｇ／ｍｍ²として計算したものである。図９，図１
０，図１１はそれぞれミラー部材に予め加工しておく円
筒面の曲率が異なっており、従ってそれぞれ変形量が異
なる。図９はミラー部材の反射面を平面に加工しておく
場合であり、図１０，図１１に比べてミラー部材の変形
量が大きく、曲げ応力の最大値も大きい。図１０はミラ
ー部材の反射面の曲率半径を２９．３ｍに加工しておく
場合であり、図９，図１１に比べてミラー部材の変形量
が小さい。図１１はミラー部材の反射面の曲率半径を４
６．３ｍに加工しておく場合であり、図９，図１０に比
べて曲げ応力の最大値が小さい。

【００２８】これらのグラフが示すように、非球面形状
を与える方向に対して、ミラー部材の反射面を予め円筒
面あるいは球面に加工しておくことによって、非円筒面
形状あるいは非球面形状に変形させる際にミラー部材に
生ずる応力を小さくすることができる。又、予め加工し
ておく円筒あるいは球の曲率は、必ずしも所望の非球面
にもっとも近い曲率、すなわち変形量がもっとも小さく
なる曲率が最適とは限らない。図９〜図１１では曲げ応
力のみを示したが、前述したようにミラー部材を変形さ
せるためにミラー部材の反射面側からベース部材の方向
に押し付ける力を与える場合には、その際には圧縮応力
が更に加わることになるので、これらの応力も考慮して
反射面の加工の際の曲率を決めるのがよい。

【００２９】一塊の部材に外力によって固定されている
場合、外力は釣り合っていなければならないるが、図３
あるいは図４のように、ミラー部材の反射面と反射面の
裏面とだけから押付力を作用させる場合は、押し付け方
向の合力が釣り合っており、さらに押付力によってミラ
ー部材にかかるモーメントが釣り合っていなければなら
ない。これらの条件は、曲がり梁の理論ではミラー部材
の光軸方向の両端面で曲げ応力とせん断応力が０である
ことと同等であり、図３、図４のように両端面が解放さ
れていれば自然に成立する。応力は変形量によって定ま
るので、前記のことは、両端面に外力を作用させない場
合は、両端部で曲げ応力とせん断力が０になるような変
形量になることを意味する。従って、図３、図４のよう
な支持構造で変形量を設定する場合は、このことを考慮
することで精度の高い変形量を得ることができる。

【００３０】図８から図１１では、ミラー部材の光軸方
向の位置を横軸に示している。これらの計算例では図１
２の曲線ｂで表される照明強度（感光剤の吸収強度）を
得るための変形がある時にミラー部材に発生する応力
を、ミラー反射面のほぼ有効領域の部分について求めた
ものである。有効領域の端部付近では曲げ応力あるいは
せん断応力（曲げ応力のミラー部材光軸方向位置に関す
る微分に比例する）は０にならないので、もしミラー部
材の長さを３５０ｍｍとして、ほぼ有効領域と同じにす
るならば、図に示される変形量を得るためには、両端面
に所定の曲げモーメントを与えなければならないことを
示している。前述したように図３または図４のような支
持構造では端面に力を作用させるのは困難である。そこ
で図３または図４のような支持の構造にする場合には、
変形量の設定をたとえば次の式を満たすようにするのが
よい。

【００３１】 ｄ²ｖ／ｄＺ² ＝ （Ｚ²ーＬ²／４）² ｆ（Ｚ） ここで、ｚ：ミラー部材の中心を原点とする光軸方向の
位置 ｖ：変形量 Ｌ：ミラー部材の光軸方向長さ ｆ（Ｚ）：滑らかな関数

【００３２】実際には変形量は離散的な数値で与えられ
ることになるであろう。いずれにしても、ミラー部材の
変形量を光軸方向の位置の関数で表現した場合に、その
関数の２階の微分係数および３階の微分係数が両端部で
０になっているのが良く、前述の式はこの条件を満たす
ものである。シンクロトロン放射光のガウス状の垂直方
向分布を一様分布にするための変形量の設定は、ミラー
部材の反射有効面の中央から端にかけて曲率半径を大き
くする方向になるので、反射有効面の端部付近でせん断
力を０に設定すると、大きな押付力を要求する設定とな
る。これはミラー部材の強度を超える圧縮応力を発生す
ることになるので、現実には困難である。これを解決す
る有効な手段は、ミラー部材の光軸方向の長さ寸法Ｌを
反射面の有効領域の長さ寸法Ｌeよりも十分大きくする
ことである。具体的には、次の条件式を満たす範囲でＬ
を定めるのが有効である（図６参照）。

【００３３】Ｌ−Ｌe＞1/2 Ｌe

【００３４】また、ミラー部材の厚さ寸法ＴＭとミラー
部材の光軸方向長さ寸法Ｌとの関係を、以下の条件式を
満たすようにすることも有効である（図６参照）。

【００３５】Ｌ−Ｌe＞ＴＭ

【００３６】変形に伴う曲げ応力を小さくするには、ミ
ラー部材の厚さ寸法ＴＭが小さいことが望ましい。一
方、ばね部材の押し付けによる圧縮応力を小さくするに
は、ミラー部材の厚さ寸法ＴＭを小さくすると共に、ば
ね部材の押付力がミラー部材の反射面側に作用する面積
が大きいほうが良い。又、ミラー部材の反射面の加工形
状の円筒あるいは球の曲率半径は、上述の応力の和が最
も小さくなるように選ぶのが好ましい。

【００３７】図７はミラー部材の反射面を示したもの
で、Ｗはミラー部材の幅寸法、Ｂは反射面として使用す
る有効反射面の寸法である。ばね部材の押し付けによる
圧縮応力を小さくするためには、ばね部材の押付力がミ
ラー部材の反射面側に作用する面積を大きくすれば良
く、これには図７の斜線部分を大きくして且つばね部材
の押付力が斜線部分に分散するように間板を設けること
が有効である。間板の材質は銅や金などの比較的柔らか
い金属やポリイミド等の樹脂が適切である。又、本実施
例のようにシンクロトロン放射光のＸ線を反射させる反
射装置ではミラー部材は真空容器内に配置されるので、
間板の材質は真空に適応した脱ガス排出量の少ない性質
のものがよい。

【００３８】ミラー部材の表面を加工するにあたって面
形状を高精度に形成するためにはミラー部材の寸法に考
慮すべきことがある。ミラー部材の厚さ寸法ＴＭは少な
くとも被加工中に面形状が維持できる程度には十分厚く
なくてはならず、又、研磨加工の際には周辺部がだれを
生じる場合があるので、幅寸法Ｗは有効反射面寸法Ｂよ
り十分大きくとる必要がある。これらを考慮するとミラ
ー部材の斜線部分の幅寸法（Ｗ−Ｂ）は反射有効面寸法
Ｂよりも大きくするのが望ましい（図７参照）。

【００３９】以上のようにミラー部材の反射面の有効領
域外の長さ（Ｌ−Ｌe）を十分に確保すると共に、ベー
ス部材のベース面形状を、有効領域内では所望の非球面
形状となるような変形量を得るような形状とし、有効領
域外ではミラー部材両端部における曲げ応力とせん断応
力とが０となる変形量となるような形状とする。これに
よって、ミラー部材に不要な応力を発生させることなく
所望の反射面形状を得ることができる。さらに、ミラー
の厚さ寸法を大きくしても変形の際に発生する応力を小
さくすることもできるので、ミラー反射面を研磨加工す
る際の形状精度を良くすることができる。

【００４０】＜実施例２＞次に上述の反射装置をシンク
ロトロン放射光を光源とする露光装置に適用した実施例
を説明する。図１３はＸ線露光装置の全体図である。電
子蓄積リング１０から放射されたシンクロトロン放射光
はミラーチャンバ１４内に設置されたＸ線ミラー１２に
よって反射拡大される。Ｘ線ミラー１２は上記説明した
方法によって反射面が形成されたものである。拡大され
た放射光は、真空ダクト１５、ベリリウム等の真空隔壁
１６、シャッタユニット１７を通ってマスク１９に投射
される。ステージ２１はマスク１９に対してウエハ２０
を移動させるものであり、アライメント光学系１８によ
ってマスク１９とウエハ２０とのアライメント状態を検
出して、これに基づいて両者の位置合わせを行なう。

【００４１】マスク１９は１〜２μｍの厚さを有する窒
化シリコン等の基板に０．７μｍ程の厚さを有する金等
で転写パターンが描かれており、Ｘ線はパターン部で大
部分が吸収される。マスク１９を透過したＸ線はマスク
に近接して配置されたウエハ２０上の感光材を露光し、
これによってマスクの転写パターンの潜像が形成され
る。感光材に吸収される照明光は、露光装置の生産性を
高くするためには強度が大きい方が望ましく、又、ウエ
ハ２０に形成されるパターンの線幅精度を均一にするに
は露光領域内で均一であることが望ましい。

【００４２】先の図８で示したような理想的な反射装置
が設計製作できれば、ウエハ上に塗布された感光材を完
全に均一強度で露光することが可能である。しかしなが
ら、シンクロトロン放射光の垂直方向の強度分布形状を
精密に見積もることの困難性や、又、その強度分布形状
が安定していることを要求すること、更には感光材の種
類よって露光領域内の吸収強度分布が異なる可能性があ
ること等の理由により、現実的には反射面形状による露
光均一性の追求には限度がある。

【００４３】そこで本実施例では上述のような反射装置
と併用して露光領域内の各所において露光時間を異なら
せるシャッタ１７を用いることによって、より高い露光
均一性を得るものである。特開平２−７１５０８号公報
では、露光領域内の各所において露光時間を異ならせる
シャッタの構成と制御方法とが詳述されているが、この
シャッタは露光領域を垂直方向に走査するシャッタを開
口するための板とシャッタを閉口するための板とから構
成され、それぞれの板のエッジ部が露光領域内を通過す
る時に走査速度を変化させることによって、垂直方向の
露光時間分布を自由に設定できるようにしたものであ
る。このシャッタ１７とＸ線ミラー１２を併用すること
によって、Ｘ線ミラー１２だけでは均一にし切れなかっ
た照明強度を補正してより均一な露光量を得ることがで
きる。更にはシンクロトロン放射光の垂直方向の強度分
布の変動やウエハ上の感光材の変更等に対しても、シャ
ッタの動き制御を変更するだけで対応することができ
る。

【００４４】本実施例のように非球面ミラーとシャッタ
を併用する場合には、照明強度が完全に均一になるよう
に反射面の非球面形状を形成しなくてもシャッタで補正
できるため、反射面形状にある程度不均一性が残ること
が許容できる。よってミラー部材を変形させる際の応力
が小さくなるように非球面形状を形成すれば良く、ミラ
ー部材を変形させる際に発生する応力を予め見積もって
ベース面の加工形状を決定すれば良い。

【００４５】＜実施例３＞図１４は縮小投影型のＸ線露
光装置の実施例を示す図である。図１４（ａ）は光学系
の全体図、図１４（ｂ）は縮小結像光学系の拡大図を示
す。

【００４６】図中、１０１は電子蓄積リング、１０２は
電子蓄積リングに挿入されたアンジュレータ、１０３，
１０４は照明光学系を構成するミラー、１０５は反射型
Ｘ線マスク、１０６，１０７，１０８は縮小結像光学系
を構成するミラー、１０９はウエハである。

【００４７】アンジュレータ１０２からのＸ線は、照明
系のミラー１０３，１０４を介してマスク１０５を均一
に照射する。ミラー１０３，１０４は非球面ミラーであ
って、前述の方法すなわち非球面量の形状に加工したベ
ース部材に球面のミラー部材を押付け合わせる方法によ
って、所望の非球面形状の反射面を得ている。

【００４８】マスク１０５上に形成されたパターンは、
３枚のミラー１０６，１０７，１０８で構成される縮小
結像光学系により１／５に縮小されて、ウエハ１０９上
に投影転写される。ミラー１０６，１０７，１０８はブ
ラッグ反射を利用した多層膜ミラーである。これらも非
球面ミラーであって、変形オフナー型の結像光学系を構
成している。非球面の反射面形状は前述の方法によって
得たものである。

【００４９】＜実施例４＞紫外線を扱う光学系ではガラ
スによる減衰が大きいので、使える硝材の種類が限られ
る上に、光源の種類によっては色収差が問題となるの
で、反射ミラーを使って光学系を構成するのが有効な場
合がある。

【００５０】図１５は反射ミラーを使ったステップ＆ス
キャン方式の紫外線露光装置の実施例の構成を示す。同
図において、２００は遠紫外光源を含む照明系でスリッ
ト光を生成する。２０１はパターンが描かれたレチク
ル、２０２は反射屈折型の結像光学系、２０３は感光剤
であるレジストが塗布されたウエハ、２０４はウエハ２
０３を載置して移動させるＸＹステージである。レチク
ル２０１は不図示の駆動機構により図の矢印方向に移動
させることができる。結像光学系２０２は、反射ミラー
２２１、屈折レンズ系２２２、ビームスプリッタ２２
３、非球面ミラー２２４、屈折レンズ系２２５からなっ
ている。

【００５１】動作について説明する。まず、ステージ２
０４を駆動してウエハ２０３のあるショット領域に位置
合わせする。次いで照明系２００が紫外線のスリット光
をレチクル２０１にスリット照明する。この状態でレチ
クル２０１はスリット光の長手方向と直交する方向に移
動し、これと同期してステージ２０４によってウエハ２
０３が矢印方向に移動する。結像光学系２０２はレチク
ル２０１の転写パターンをウエハ２０３に縮小投影し、
レチクル２０１とウエハ２０３との走査速度比は、結像
光学系２０２の縮小倍率に等しくなっている。こうして
ウエハ２０３の１ショット領域をスキャンしてレチクル
の転写パターンを露光転写したら、次のショットにステ
ップ移動して、上記と同様にして転写パターンをスキャ
ン露光転写する。

【００５２】図１６は非球面ミラー２２４の詳細な構成
を示した断面図である。２４１は反射面を有するミラー
部材、２４２はミラー部材２４２を保持するベース部材
であり、鏡筒部材２４３と押え環２４４と間環２４５の
３つの部材によってミラー部材２４１の裏面とベース部
材２４２のベース面とが密着接合するようにミラー部材
２４１を変形させている。接合前のミラー部材２４１
は、反射面は球面に加工され、裏面は平面に加工された
ものであり、ベース部材２４２のベース面は変形によっ
てミラー部材２４１の反射面が所望の非球面形状となる
ような形状に加工されている。本実施例ではベース部材
２４２のベース面を凸形状としているが、変形によって
ミラー部材２４１に生じる応力を小さくするためには、
ベース部材２４２のベース面の形状は球面に近く且つ球
面の曲率半径は大きい方が良い。

【００５３】＜実施例５＞次に上記説明したいずれかの
露光装置を利用した微小デバイスの製造方法の実施例を
説明する。図１７は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半
導体素子、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイ
クロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回
路設計）ではデバイスの回路設計を行なう。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。一方、ステップ３（ウエハ製造）では
シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ
４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した
マスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウ
エハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み
立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製され
たウエハを用いて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で作製されたデバイスの動作確認テ
スト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を
経てデバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）され
る。

【００５４】図１８は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記説明したいずれかの露光装
置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光す
る。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像す
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なうことによっ
て、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本実
施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高
集積度のデバイスを製造することができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、表面粗さが小さく面形
状精度が高い反射装置を容易に実現することができる。
又、本発明を露光装置に適用すれば、露光精度が高く且
つ生産性の高い露光装置とすることができる。又、本発
明をデバイス製造に適用すれば、従来は製造が難しかっ
た高集積度デバイスを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｘ線ミラーによるシンクロトロン放射光を拡大
の説明図である。

【図２】反射装置の実施例の説明図である。

【図３】反射装置の具体的構成の外観図である。

【図４】反射装置の別の具体例の外観図である。

【図５】図４の装置の断面図である。

【図６】ミラー部材の最適寸法を説明するための図であ
る。

【図７】反射装置を上方から見た図である。

【図８】反射装置の非球面形状及び応力を説明するため
のグラフ図である。

【図９】反射装置の非球面形状及び応力を説明するため
のグラフ図である。

【図１０】反射装置の非球面形状及び応力を説明するた
めのグラフ図である。

【図１１】反射装置の非球面形状及び応力を説明するた
めのグラフ図である。

【図１２】照明強度分布を説明するためのグラフ図であ
る。

【図１３】Ｘ線露光装置の実施例の構成図である。

【図１４】縮小投影型のＸ線露光装置の実施例の構成図
である。

【図１５】走査露光型の露光装置の実施例の構成図であ
る。

【図１６】反射装置の構成図である。

【図１７】デバイスの製造フローを説明する図である。

【図１８】ウエハプロセスの詳細なフローを説明する図
である。

【符号の説明】

１ ミラー部材 ２ 反射面 ３ ベース部材 ４ ベース面 ５ 保持部材 ６ バネ部材 ７ 間板 ８ 補強部材 ９ 冷却水流路 １０ 電子蓄積リング １１ シンクロトロン放射光 １２ Ｘ線ミラー １３ 照明領域

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鏡面加工された球面形状の反射面を有す
   る反射部材と、所定形状のベース面を有するベース部材
   とが接合され、前記反射部材の裏面と前記ベース部材の
   ベース面とをならわせて前記球面形状を変形させること
   によって、前記反射面を非球面形状としたことを特徴と
   する反射装置。
2. 【請求項２】 鏡面加工された円筒面形状の反射面を有
   する反射部材と、所定形状のベース面を有するベース部
   材とが接合され、前記反射面の裏面と前記ベース部材の
   ベース面とをならわせて前記反射面の円筒面の曲率を局
   所的に変化させたことを特徴とする反射装置。
3. 【請求項３】 前記反射部材又はベース部材の両脇を保
   持する部材を有することを特徴とする請求項１又は２記
   載の反射装置。
4. 【請求項４】 前記保持部材の上に設けられた補強部材
   を有することを特徴とする請求項３記載の反射装置。
5. 【請求項５】 前記ベース部材に冷却媒体流路を設けた
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの反射装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかの反射装置に
   おいて、Ｌ：反射部材の光軸方向の寸法、Ｌe：反射部
   材の反射面有効領域の光軸方向の寸法、とするとき以下
   の条件を満たすことを特徴とする。 Ｌ−Ｌe＞1/2 Ｌe
7. 【請求項７】 請求項１乃至５のいずれかの反射装置に
   おいて、Ｌ：反射部材の光軸方向の寸法、Ｌe：反射部
   材の反射面有効領域の光軸方向の寸法、ＴＭ：反射部材
   の厚さ寸法、とするとき以下の条件を満たことを特徴と
   する。 Ｌ−Ｌe＞ＴＭ
8. 【請求項８】 紫外線より短波長の光線を反射させるこ
   とを特徴とする請求項１乃至７のいずれかの反射装置。
9. 【請求項９】 放射源と、該放射源からの放射ビームを
   反射変形するための請求項１乃至８のいずれかの反射装
   置とを有することを特徴とする照明装置。
10. 【請求項１０】 前記放射源はシンクロトロン放射源を
    有する請求項９記載の照明装置。
11. 【請求項１１】 請求項９又は１０記載の照明装置と、
    該照明装置で得られた放射ビームによって被露光体を露
    光する手段を有することを特徴とする露光装置。
12. 【請求項１２】 露光領域内の各位置において露光時間
    を制御するためのシャッタを有する請求項１１記載の露
    光装置。
13. 【請求項１３】 請求項１１又は１２記載の露光装置を
    用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製
    造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載の製造方法で製造され
    たことを特徴とするデバイス。
15. 【請求項１５】 鏡面加工された球面形状の反射面を有
    する反射部材を用意し、該反射部材に応力を与えること
    によって前記反射面に変形を与え、反射面を非球面形状
    とすることを特徴とする反射面の形成方法。
16. 【請求項１６】 鏡面加工された円筒面形状の反射面を
    有する反射部材を用意し、該反射部材に応力を与えるこ
    とによって前記円筒面の曲率を局所的に変化させ、反射
    面を非球面形状とすることを特徴とする反射面の形成方
    法。