WO2004068566A1

WO2004068566A1 - 真空紫外用光学系及び投影露光装置

Info

Publication number: WO2004068566A1
Application number: PCT/JP2004/000823
Authority: WO
Inventors: Tadahiko Saito
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2004-08-12
Also published as: JPWO2004068566A1

Abstract

　真空紫外用光学系は、波長λｉの真空紫外光を入力光１０とし、入力光１０の照射により波長λｆ（λｆ＞λｉ）の蛍光１２を発する光学部品４と、基板６ａと該基板６ａ上に形成された光学薄膜６ｂとを備えた反射光学部品６とを有する。光学薄膜６ｂは、入力光１０に対して高反射特性を有し、かつ波長λｆの光１２に対して反射防止特性を有する。蛍光が出力光と共に外部に出力されること及び光学系内で迷光として残存することを防止することができる。

Description

明細書真空紫外用光学系及び投影露光装置技術分野

この発明は、基板上に光学薄膜が形成された反射光学部品または透過光学部品を構成部品として含む真空紫外用光学系及び投影露光装置に関するものである。背景技術

近年、半導体集積回路の高集積化、高密度化が進んできている。この半導体集積回路の高集積化、高密度化を実現するために、回路の線幅を更に細く、又は、バターンを更に精細にする必要がある。そのため、半導体回路製造用縮小投影露光装置等についても解像度のますますの向上が求められている。露光装置等において解像度を上げるために、露光光源波長としては、これまでに g線（ 4 3 6 n m ) 、 i線（ 3 6 5 n m ) 、 K r Fエキシマレーザ（ 2 4 8 n m ) と短波長化してきており、今後はより解像度を上げるために、 A r Fエキシマレーザ（ 1 9 3 n m ) 、 F ₂レーザ（ 1 5 7 n m ) へと、更なる短波長化が進んでいくと考えられる。ところで、露光光源の短波長化に伴って、露光装置に用いられる反射光学部品（ミラー）、透過光学部品（レンズ）等の光学部品から二次的に発生する蛍光の問題が浮上してきた。ここで、蛍光とは、物体に光が入射した際に、物体を構成する電子が光を吸収して高エネルギー状態に励起され、その緩和過程において物体から輻射される光を意味する。蛍光を伴う緩和過程では、一般に不純物準位などの中間準位を経由するため、蛍光により緩和されるエネルギーは入射エネルギーの一部であつて、蛍光は入力光よりも低エネルギー、即ち、長波長の光である。このような蛍光は、石英ガラスや各種フッ化物結晶材料等の光学部品において、露光光が通過する際に光学部品内部で発生する。また、光学部品を支持する部材ゃ筐体内面等、露光光により照射されうる範囲に配置された部材等の各部品表面で露光光が反射もしくは散乱されることによつても発生することがある。露光装置等の装置内で発生した蛍光は、出力光と共に出力されてしまうことがある。例えば、図 1 0に示すように、筐体 6 0にレンズ 6 2、ミラー 6 4、ウィンドゥ 6 6が配置されている光学装置において、この光学装置に入力光 6 8が入射した場合、レンズ 6 2内部において蛍光 7 0が発生する。この蛍光 7 0は、ミラ一 6 4 において入力光 6 8と共に反射されてしまい、この蛍光 7 0がウインドウ 6 6を透過して出力光 7 2と共に出力される。また、例えば、図 1 1に示すように、鏡筒 7 4にレンズ 7 6、 7 8、 8 0が並列に配置されている光学装置においても、この光学装置に入力光 8 2が入射した場合、レンズ 7 8内部で蛍光 8 4が発生し、この蛍光 8 4がレンズ 8 0を透過して出力光 8 6と共に出力される。従来の光学部品を用いた場合には、装置内で発生した蛍光が出力光と共に出力されてしまい、装置の機能や性能に悪影響をもたらしていた。例えば、光検出器として一般に用いられるシリコンフ才卜ダイ才一ドにおいては、可視域に感度のピークがあるため、蛍光が入射することにより光量計測に大きな誤差が生じてしまうという問題がある。また、露光装置においては、投影レンズ等の光学部品から発生した蛍光がウェハ面まで到達すると、蛍光波長に感度を有するレジス卜が用いられている場合には、レジス卜が蛍光により感光して解像度が低下してしまうという問題がある。更に、以上の問題は半導体露光装置だけではなく、同一波長の光を用いる検査装置や計測装置、これら装置の開発用に用いられる分析評価装置など、光学部品を用いる周辺分野に共通する問題となっている。この問題は蛍光を発生しない材料を光学備品に採用することで解決することが可能であるが、現在、用いられているほとんどの実用材料は何らかの蛍光を発してしまう。特に、光学材料は露光装置が要求する光学特性と耐久性を兼ね備えるものが非常に限られているため、蛍光を発生しない材料を用いることは実質的に不可能である。その一方、新規材料開発には膨大な費用と長い期間が必要であることから、急速な半導体産業の発展に対応可能な新たな解決策が求められている。また、蛍光の発生メカニズムは材料により異なり、入力光が短波長（高工ネルギ一）であるほど原子又は分子の電子を多くのエネルギー準位に励起して蛍光の発生確率が高くなるため、露光光の短波長化による露光装置の高解像度化にとって大きな障害となっている。このような問題を解決するために、露光光よりも波長の長い蛍光を減衰させるフィルタを備えることを特徴とする露光装置が開示されている（例えば、特開 2 0 0 1 - 1 8 9 2 7 0号公報参照）。しかしながら、特開 2 0 0 1 - 1 8 9 2 7 0号公報に記載されている露光装置におけるフィルタは透過型素子であり、蛍光はフィル夕により反射されて透過光（露光光）から一旦は除去されるものの、反射された蛍光が更に他の光学部品あるいは支持部材等の間で反射を繰り返し、却って処理が困難な迷光として光学系内に残存してしまうという新たな問題が生じる。また同発明において開示されたフィルタは、露光光に対する透過率が 8 0 ~ 9 0 °/₀と低く、スループット性能が重要視される半導体露光装置に用いられる光学部品としては、光量損失が極めて大きく実用性に乏しいと言わざるを得ない。発明の開示

本発明の第 1の目的は、蛍光が出力光と共に外部に出力されること及び光学系内で迷光として残存することを防止することができる真空紫外用光学系及びそれを含む露光装置を提供することである。本発明の第 2の目的は、真空紫外光が照射されることによって発生した蛍光を有効に吸収することができる反射光学部品及び

Zまたは真空紫外光が照射されることによって発生した蛍光を有効に反射することができる透過光学部品を含む真空紫外用光学系及びそれを含む露光装置を提供することである。本発明の第 1の態様に従えば、真空紫外用光学系であって、

波長 λ iの真空紫外光が入力光として照射される光学部品と；

基板と該基板上に形成された光学薄膜を有する反射光学部品と；を備え、前記光学薄膜は、前記入力光に対して高反射特性を有し、かつ前記入力光よりも長い波長 A f ( A f > λ i )を有する光に対して反射防止特性を有する真空紫外用光学系が提供される。本発明の真空紫外用光学系では、光学薄膜は、前記真空紫外の入力光（波長 λ i ) に対して高反射特性、例えば、 9 0 %以上の反射率を有する。一方、入力光よりも長波長である光（波長 A f > λ i )に対して、光学薄膜は、反射防止特性、例えば、 1 0 %以下の反射率を有する。蛍光は入力光の波長 λ iよりも必ず長波長側に現れることに着目すると、光学薄膜を、上記のように入力光の波長 λ iよりも長い波長 λ fの光を反射しないように光学設計することにより、蛍光が反射光学部品から反射されて出力光と共に出力されることを防止できる。例えば、真空紫外用光学系に λ i = 1 5 7 n mのような真空紫外光を、真空紫外用光学系を構成するフッ化カルシゥ厶などで構成された反射鏡に照射した場合、発明者らの知見から、反射鏡等から 4 0 0〜4 5 0 n mの波長範囲にブロード^;バンドの蛍光が現れることが分っている。さらに、それより短波長側である 4 0 0 n m以下、特に 1 6 7 n m〜4 0 0 n mの間の特定の波長領域においても蛍光が現れることが分っている。特に、本発明の真空紫外用光学系を露光装置に用いた場合には、入力光の波長 λ iに近い波長を有する蛍光は、露光する基板に塗布されたフ才卜レジス卜を感光させる恐れがある。従って、入力光に対してかなり長い波長の領域の蛍光のみを除去するだけでは不十分であり、入力光よりも 1 0 n m程度長い波長領域以上の領域に現れる蛍光を除去することが望ましい。それゆえ、本発明における用語「入力光よりも長い波長入 f ( λ f > λ i )」とは、入力光よりも少なくとも 1 O n m以上長い波長 A f (入 f≥λ i + 1 0 ) を意図しており、波長 = 1 5 7 n mの場合に、光学薄膜は、蛍光が発生するであろう 1 6 7〜7 0 0 n mの範囲の特定波長久 fの光に対する反射防止特性を有し得る。前記基板は波長 λ fの光を吸収する物質から構成され、前記光学薄膜は誘電体多層膜（ミラー）により構成され得る。誘電体多層膜（ミラ—）を透過した波長 A f の光は、吸収体である基板に到達して熱エネルギーに変換され、その場で消滅する。従って、たとえ、波長 A fの蛍光が発生したとしても、入力光より分離されて再び光学系内に戻り迷光となることを防止することができ、蛍光が出力光と共に出力されることを防止することができる。前記基板は、炭素または炭化珪素から構成され得る。基板が炭素または炭化珪素から構成されると、波長 λ fの光に対して吸収体として働くだけでなく、所定の表面精度で加工が可能である。脱ガスの少ない炭素または炭化珪素は、物理的 ·化学的にも安定し、真空紫外波長で用いられる光学装置に一般的に使われる真空または窒素若しくはヘリゥ厶パージ雰囲気の光路を汚染しない。従って、光透過率の低下及び光分解生成物の光学部品表面への堆積を防ぐことができ、高精度な光学装置を提供することできる。本発明の第 2の態様に従えば、真空紫外用光学系であって、

波長 λ の真空紫外光が入力光として照射される光学部品と；

基板と該基板上に形成された光学薄膜とを有する透過光学部品とを備え；前記透過光学部品が、入力光に対して反射防止特性を有し、かつ前記入力光よりも長い波長 A f ( A f > λ i )を有する光に対して高反射特性を有する真空紫外用光学系が提供される。第 2の態様の真空紫外用光学系によれば、透過光学部品が、入力光に対して反射防止特性、例えば、 0 . 5 %以下の反射率を有し、かつ蛍光に対して高反射特性、例えば、 9 5 %以上の反射率を有する。前述のように蛍光は入力光の波長 λ よりも必ず長波長側に現れるので、波長 λ iの入力光を透過させ且つ入力光の波長入 i よりも長い波長 A fの光を反射するように透過光学部品を光学設計することにより、蛍光が出力光と共に出力されることを防止することができる。第 2の態様の真空紫外用光学系は、さらに、前記光学部品の支持部材及び筐体を備え得る。支持部材及び筐体の表面を、波長 λ fの光を吸収する物質、例えば炭素または炭化珪素から形成し得る。本発明の第 3の態様に従えば、真空紫外用光学系であつて、

波長え iの真空紫外光を入力光とする複数の光学部品と；

前記入力光よりも長い波長え f ( A f > λ i ) を有する光を吸収する部材と；を備える真空紫外用光学系が提供される。第 3の態様の真空紫外用光学系によれば、入力光よりも長い波長; f を吸収する部材を備えるため、真空紫外用光学系から蛍光が生じても、例えば、複数の光学部品のいずれか、それらの光学部品の支持部材、真空紫外用光学系または光学系の筐体から蛍光または迷光が生じても、出力光へ混入することを防止することができる波長久 fの光を吸収する部材は炭素または炭化珪素から構成され得る。特に、前記支持部材ぉよび前記筐体のうち、生じた蛍光が照射される可能性の部位が炭素または炭化珪素により構成され得る。炭素または炭化珪素は、入力光よりも長い波長である蛍光を吸収し消滅させることができる。従って、迷光の発生を防止することができ、出力光と共に蛍光が出力されることを防止することができる。本発明の第 1〜第 3の態様の真空紫外用光学系において、前記真空紫外光は、フッ化アルゴンエキシマレーザ光またはフッ素レーザ光にし得る。本発明ではこのようなレーザ光を用いた場合であっても、光学系から生じるであろう蛍光を有効に排除することができる。さらに、本発明に従えば、マスクのパターン像を基板上に投影することにより基板を露光する投影露光装置であって：

真空紫外光を露光光としてマスクを照明する照明光学系と；

本発明の第 1〜第 3のいずれかの態様の真空紫外用光学系を含み、前記マスクのパターン像を基板上に投影する投影光学系と；を備える投影露光装置が提供される。また、本発明に従えば、マスクのパターン像で基板を露光する露光装置であって：真空紫外用光源と；

本発明の第 1〜第 3のいずれかの態様の真空紫外用光学系を含み、真空紫外光を露光光としてマスクを照明する照明光学系とを備えることを特徴とする露光装置が提供される。本発明に従う露光装置によれば、本発明の真空紫外用光学系を投影光学系又は照明光学系に含んでいるため、投影光学系又は照明光学系において蛍光が出力光と共に出力されることが防止される。それゆえ、基板に塗布されたフォトレジス卜が蛍光により感光されることなく、意図した露光パターンを得ることができ、真空紫外光を用いた極めて線幅の狭いパターン露光、即ち、高解像度の露光を実現することができる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の第 1の実施の形態に係る真空紫外用光学系の構成図である。図 2は、この発明の第 2の実施の形態に係る真空紫外用光学系の構成図である。図 3は、この発明の第 3の実施の形態に係る真空紫外用光学系の構成図である。図 4は、この発明の第 4の実施の形態に係る投影露光装置の基本構成図である。図 5は、この発明の第 1の実施例に係る反射光学部品に光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す反射スぺクトルである。

図 6は、この発明の第 2の実施例に係る透過光学部品に光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す反射スぺクトルである。図 7は、この発明の第 3の実施例に係る透過光学部品に光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す反射スぺクトルである。

図 8は、この発明の第 4の実施例に係る透過光学部品に光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す反射スぺクトルである。

図 9は、本発明に従う真空紫外用光学系に用いた反射光学部品の概念図である。図 1 0は、従来の反射光学部品を備える光学装置の構成図である。

図 1 1は、従来の透過光学部品を備える光学装置の構成図である。発明を実施する最良の形態

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態に係る真空紫外用光学系について説明する。図 1は、この発明の第 1の実施の形態に係る真空紫外用光学系の概略構成を示す図である。この真空紫外用光学系は、筐体 2の入力光 1 0の入力側から順に、レンズ（光学部材） 4、ミラ一（反射光学部品） 6及びウィンドウ（光学部材） 8が配置されており、レンズ 4を透過した入力光 1 0がミラー 6によって直角上方向に反射され、ウィンドウ 8を介して出力光 1 4として出力される。入力光は、例えば、波長が 1 4 0〜2 0 0 n mの真空紫外光である。入力光の光源として、例えば、 K r ₂ェキシマランプ（ 1 4 7 n m )、 F ₂レーザ（1 5 7 n m )、 X e ₂エキシマランプ（ 1 7 2 n m ) 、 A r Fエキシマレーザ（ 1 9 3 n m ) などを用い得る。ここで、レンズ 4とウィンドウ 8には、入力光（波長 λ i ) に対する反射防止特性のみが付与され、ミラー 6には、入力光（波長 λ i ) に対する高反射特性及び蛍光（波長 λ f )に対する反射防止特性が付与されている。ミラー 6は、基板 6 aと、基板 6 a上に形成された誘電体多層膜（光学薄膜） 6 bとから構成されている。基板 6 aは、例えば、炭素または炭化珪素から構成され、蛍光（波長 A f ) に対する吸収体として作用する。誘電体多層膜 6 bは、例えば、図 9に示すような交互積層多層膜から形成されており、入力光を高反射率、例えば 9 0 %以上で反射するとともに入力光よりも波長の長い光を低反射率、例えば 1 0 %以下で反射するように、各層の成分（屈折率）、厚さ及び層数が調整されている。すなわち、基板への入力光とそれより長波長側の光のように互いに異なる波長の光に対して相反する反射特性を付与するには、基板に多層膜を複数積層し、多層膜内での干渉（多重干渉）を利用すればよく、そのためにはそれらの波長に応じて層の屈折率、厚さ及び層数を所望の値に調整する。例えば、入力光が 1 5 7 n mの波長であり、フッ化カルシゥ厶基板であれば、波長が 4 0 0〜4 5 0 n mのような可視領域のみならず、 1 5 7 n mよりも長波長側の紫外領域にも蛍光が現れる。それゆえ、除去（反射防止）しょうとする波長領域に応じて、前述の層の屈折率、厚さ及び層数を所望の値に調整することができる。このような波長領域で所望の反射特性を得るための干渉条件を調整するには、高屈折率物質と低屈折率物質を交互に積層して多層膜を構成するのが望ましく、高屈折率物質として、例えば、 G a F ₃、 L a F ₃、低屈折率物質として、例えば、 M g F ₂、 A 1 F ₃を用い得る。図 1に示すように、筐体 2に真空紫外光（A r Fエキシマレーザまたは F ₂レーザ）である入力光 1 0が入射した場合、入力光 1 0が透過する際にレンズ 4の内部において蛍光 1 2が発生し得る。発生した蛍光 1 2の波長; f は、入力光 1 0の波長 λ iよりも長い（入 f > λ i ) ため、ミラ一 6においては、その表面に形成された誘電体多層膜により蛍光 1 2を反射せず、入力光 1 0のみを直角上方向に反射させる。また、入力光 1 0を反射させる際に、ミラー 6の基板 6 aは、誘電体多層膜 6 bから基板 6 a側に透過した漏れ光（A f ) を吸収する。それゆえ、ミラー 6において漏れ光（え f ) が発生するのを防止している。その結果、ミラー 6において反射された入力光 1 0のみが、ウィンドウ 8を介して出力光 1 4として出力される _c なお、筐体 2並びに筐体 2内に配置されているレンズ 4、ミラ一 6及びウィンドゥ 8を固定している支持部材（レンズ 4、ミラー 6及びゥインドウ 8と接触している筐体部分に相当）等のうち蛍光 1 2に照射される部位においては、その部位の最表面が炭素または炭化珪素により構成されていることが望ましい。また、被照射部位の最表面を炭素または炭化珪素により構成する手段としては、炭素または炭化 ί 素からなる部材を表面に配置する方法の他、 C V D (化学的気相蒸着）等を用いて当該部位表面に炭素層または炭化珪素層を形成する方法が挙げられる。この第 1の実施の形態に係る真空紫外用光学系によれば、レンズ 4を透過した入力光 1 0を反射するミラ一 6に、入力光 1 0 (波長 λ i )に対する高反射特性と蛍光 1 2 (波長 A f )に対する反射防止特性が付与されている。また、ミラー 6の基板 6 aには、蛍光 1 2 (波長久 f ) を吸収する吸収体を用いている。従って、ミラ —6において、入力光 1 0がレンズ 4を透過する際に発生した蛍光 1 2の反射を防止すると共に、ミラー 6において漏れ光が発生することを防止している。そのため、ウィンドウ 8を介して出力光 1 4のみを出力することができる。次に、この発明の第 2の実施の形態について説明する。図 2は、第 2の実施の形態に係る真空紫外用光学系の概略構成を示す図である。この真空紫外用光学系は、鏡筒（筐体） 2 0に入力光 2 8の入力側からレンズ（光学部材） 2 2、 2 4、 2 6が配置され、入力光 2 8は、レンズ 2 2、 2 4、 2 6を透過して出力光 3 2として出力される。ここで、レンズ 2 2、 2 4には入力光 2 8 (波長 λ ι' )に対する反射防止特性のみが付与され、レンズ 2 6には、入力光 2 8 (波長 λ i )に対する反射防止特性及び蛍光 3 0 (波長 A f )に対する高反射特性が付与されている。即ち、レンズ 2 6 には、入力光 2 8に対する反射防止特性及び入力光 2 8よりも波長の長い光 3 0に対する高反射特性を有する誘電体多層膜（光学薄膜） 2 6 aが成膜されている。誘電体多層膜 2 6 aは、図 9に示したような交互積層膜から形成されている。誘電体多層膜 2 6 aは、入力光を低反射率、例えば 1 0 °/₀以下で反射するとともに入力光よりも波長の長い光を高反射率、例えば 9 0 %以上で反射するように、各層の成分 (屈折率）、厚さ及び層数が調整されている。すなわち、基板への入力光とそれより長い光のように互いに異なる波長の光に対して相反する反射特性を付与するには、基板に多層膜を複数積層し、多層膜内での干渉（多重干渉）を利用すればよく、そのためにはそれらの波長に応じて層の屈折率、厚さ及び層数を所望の値に調整する。このような波長領域で所望の反射防止特性を得るための干渉条件を調整するには、高屈折率物質と低屈折率物質を交互に積層して多層膜を構成するのが望ましく、高屈折率物質として、例えば、 G a F ₃、 L a F ₃、低屈折率物質として、例えば、 M g F ₂、 A 1 F ₃を用い得る。図 2に示すように、鏡筒 2 0に真空紫外光（A r Fエキシマレ一ザ光または F ₂ レーザ光）である入力光 2 8が入射され、この入力光 2 8がレンズ 2 4を透過する際に、レンズ 2 4内部において蛍光 3 0が発生する場合がある。発生した蛍光 3 0 は、出力側のレンズ 2 6に至る。レンズ 2 6においては、入力光 2 8よりも長い波長の光 3 0に対して高反射特性を有していると共に、入力光 2 8に対しては反射防止特性を有している。従って、蛍光 3 0は反射され、入力光 2 8のみを高効率で透過させて出力光 3 2として出力される。さらに、レンズ 2 6で反射された蛍光 3 0 は、鏡筒 2 0内表面に被覆された炭素または炭化珪素からなる光吸収性部材 3 1によりほぼ完全に吸収される。なお、鏡筒 2 0内に配置されているレンズ 2 2 , 2 4 , 2 6を固定している支持部材（図示せず）等のうち蛍光 3 0に照射される部位においては、その部位の最表面が炭素または炭化珪素により構成されていることが望ましい。また、被照射部位の最表面を炭素または炭化珪素により構成する手段としては、炭素または炭化珪素からなる部材を表面に配置する方法の他、 C V D (化学的気相蒸着）等を用いて当該部位表面に炭素層または炭化珪素層を形成する方法が挙げられる。この第 2の実施の形態に係る真空紫外用光学系によれば、レンズ 2 6に、入力光 2 8 (波長 A i ) に対する反射防止特性と蛍光 3 0 (波長 A f ) に対する高反射特性が付与されている。従って、入力光 2 8が透過する際にレンズ 2 4内部において発生した蛍光 3 0をレンズ 2 6において反射させ、出力光 3 2と共に蛍光 3 0が出力されてしまうことを防止することができる。さらに、反射された蛍光 3 0は、炭素または炭化珪素からなる光吸収性部材 3 1に吸収されるため、鏡筒 2 0内面での反射等により新たな迷光の原因となることなく消滅する。次に、この発明の第 3の実施の形態について説明する。図 3は、第 3の実施の形態に係る真空紫外用光学系の概略構成を示す図である。この真空紫外用光学系は、鏡筒（筐体） 4 0に入力光 4 2の入力側からレンズ（光学部材） 4 4、 4 6、 4 8 が配置され、入力光 4 2は、レンズ 4 4、 4 6、 4 8を透過して出力光 5 0として出力される。ここでレンズ 4 4、 4 6、 4 8にはいずれも入力光 4 2 (波長 λ "i ) に対する反射防止特性のみが付与されている。また、鏡筒 4 0の内部は、炭素または炭化珪素からなる光吸収性部材 5 2により全面被覆されている。レンズ 4 4、 4 6から蛍光 5 4が発生した場合に、蛍光 5 4の一部は、鏡筒 4 0 内面に入射し、鏡筒 4 0内表面に被覆された光吸収性部材 5 2により完全に吸収される。レンズ 4 4、 4 6から発生した残りの蛍光 5 4は、次段のレンズであるレンズ 4 6、 4 8に入射し、レンズ 4 6、 4 8の分光透過率に応じて蛍光 5 4の一部が反射し、一部が透過する。レンズ 4 6、 4 8で反射または透過された蛍光の中で鏡筒 4 0内面に到達した成分は、鏡筒 4 0内表面に被覆された光吸収性部材 5 2により完全に吸収される。従って、レンズ 4 6、 4 8に入射した蛍光 5 4の大部分の成分は鏡筒 4 0内表面に被覆された光吸収性部材 5 2により吸収されるので、出力光 5 0に混入する蛍光 5 4はごく弱いものとなる。なお、鏡筒 4 0内に配置されているレンズ 4 4， 4 6 , 4 8を固定している支持部材（レンズ 4 4 , 4 6 , 4 8と接触している鏡筒 4 0部分に相当）や鏡筒に附属の部品（不図示）のうち蛍光 5 4が照射される可能性のある部位においては、その部位の最表面が炭素または炭化珪素により構成されることが望ましい。また、被照射部位の最表面を炭素または炭化珪素により構成する手段としては、炭素または炭化珪素からなる部材を表面に配置する方法の他、 C V D (化学的気相蒸着）等を用いて当該部位表面に炭素層または炭化珪素層を形成する方法が挙げられる。この第 3の実施の形態に係る真空紫外用光学系によれば、レンズ 4 4、 4 6内部において蛍光 5 4が発生しても、炭素または炭化珪素からなる光吸収性部材 5 2により吸収されるため、蛍光 5 4は鏡筒 4 0内面での反射等により再び光路に戻つて新たな迷光の原因となることなく消滅する。従って、出力光 5 0と共に蛍光 5 4が出力されてしまうことを防止することができる。次に、この発明の第 4の実施の形態に係る投影露光装置について説明する。図 4 は、第 1の実施の形態に係る真空紫外用光学系に用いられている反射光学部品、第 2の実施の形態に係る真空紫外用光学系に用いられている透過光学部品、または第 3の実施の形態に係る真空紫外用光学系に用いられている鏡筒を有する投影露光装置の基本構造を示す図である。この投影露光装置は、フォ卜レジス卜でコ一卜されたウェハ上にレチクルのパターンのィメ一ジを投影するための、ステツバと呼ばれるような投影露光装置に特に応用される。図 4に示すように、この投影露光装置は少なくとも、感光剤を塗布した基板 Wが表面 3 0 1 a上に配置されるウェハステージ 3 0 1、露光光でレチクル（マスク） Rを照明するための照明光学系 1 0 1、照明光学系 1 0 1に露光光を供給するための光源 1 0 0、照明されたレチクル Rのパターンのイメージを基板 W上に投影するための投影光学系 5 0 0を含む。投影光学系 5 0 0は、鏡筒とその内部に収容される複数のレンズを備え、レチクル Rが配された最初の表面 P 1 (物体面）と基板 W の表面と一致させた二番目の表面（像面）との間に置かれる。照明光学系 1 0 1は、光源 1 0 0からの光をレチクル Rに導くための複数のレンズ、反射ミラ一（偏向ミラ一）、ビームスプリヅター、偏光特性を調整するための波長板、光強度の均一性を調整するためのフライアイレンズ、ビームェクスパンダなど備え、さらにレチクル Rとウェハ Wとの間の相対位置を調節するための、ァラィメン卜光学系 1 1 0も含む。レチクル Rはウェハステージ 3 0 1の表面に対して平行に動くことのできるレチクルステージ 2 0 1に配置される。レチクル交換系 2 0 0は、レチクルステージ 2 0 1にセッ卜されたレチクル Rを交換し運搬する。レチクル交換系 2 0 0はウェハステージ 3 0 1の表面 3 0 1 aに対してレチクルステージ 2 0 1を平行に動かすためのステージドライバを含んでいる。投影光学系 5 0 0は、スキャンタイプの露光装置に応用されるァライメン卜光学系を持っている。なお、光源 1 0 0、レチクル交換系 2 0 0、ステージ制御系 3 0 0は、主制御部 4 0 0により制御されている。そして、この投影露光装置の照明光学系 1 0 1及び Z又は投影光学系 5 0 0には、第 1の実施の形態に係る真空紫外用光学系（図 1 )に用いられている反射光学部品、第 2の実施の形態に係る真空紫外用光学系（図 2 )に用いられている透過光学部品、及び第 3の実施の形態に係る真空紫外用光学系（図 3 )に用いられている鏡筒の中の少なくとも 1つが使用されている。例えば、照明光学系 1 0 1に含まれているレンズゃ反射ミラーやそれらを収容する鏡筒を、上記実施形態の真空紫外用光学系で用いた上記透過光学部品、反射光学部品及び鏡筒にし得る。また、投影光学系 5 0 0の鏡筒及びそこに収容されるレンズに、上記実施形態の真空紫外用光学系で用いた鏡筒及び透過光学部品を用い得る。この第 4の実施の形態に係る投影露光装置によれば、第 1の実施の形態に係る真空紫外用光学系に用いられている反射光学部品、第 2の実施の形態に係る真空紫外用光学系に用いられている透過光学部品、及び第 3の実施の形態に係る真空紫外用光学系に用いられている鏡筒の中の少なくとも 1つを投影光学系 5 0 0又は照明光学系 1 0 1に含んでいるため、投影光学系 5 0 0又は照明光学系 1 0 1において出力光と共に蛍光が出力されることを防止して、高解像度を有する投影露光装置を提供することができる。

<第 1実施例 >

以下、この発明の第 1の実施例について説明する。この第 1の実施例の反射光学部品は、図 9に示すように、フヅ化カルシウム（C a F ₂ ) の基板上にフヅ化ランタン（L a F ₃ ) とフッ化アルミニウム（A l F ₃ ) の薄膜を交互積層して合計で 4 6層に積層させたものである。なお、基板上に積層させた薄膜の構成及び各層の膜厚の詳細を表 1に示す。図 5に、この反射光学部品に入射角 45度で光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す。図 5に示すように、波長 1 50〜1 65 nmの波長領域で 90%以上の透過率を維持している。一方、 350〜700 nmの波長領域で 1 0%以下の透過率であり、さらに 400〜 700 nmの波長領域では 5%以下の透過率である。特に、波長 1 57 nmの光に対する反射率は、 95%以上であり、ほぼ 1 00%である一方で、可視域の光に対する反射率は、 5%以下であり、ほぼ 0%に近くなつている。また、 300〜 400 nmの近紫外領域での反射率は 1 0%以下に抑制されていることも分る。この第 1の実施例の反射光学部品によれば、波長 1 57 nmの入力光はぼぼ 1 0 0%反射しているが、この入力光により、近紫外領域及び可視領域で蛍光が発生したとしても、それを実質的に反射しないことが分る。

<第 2実施例 >

次に、この発明の第 2の実施例について説明する。この第 2の実施例の透過光学部品は、フヅ化力ルシゥ厶の基板上にフヅ化ランタンとフッ化アルミ二ゥ厶の薄膜を交互に合計で 32層に積層させたものである。なお、基板上に積層させた薄膜の構成及び各層の膜厚の詳細を表 1に示す。図 6に、この透過光学部品に入射角 0度で光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す。図 6に示すように、波長 1 57 nm (1 56〜1 59 nm)の光に対する反射率は、 5%以下であり、ほぼ 0%である一方で、波長 400〜450 nmの光に対する反射率は、 90%以上（95%以上）であり、ほぼ 1 00%に近い。この第 2の実施例の透過光学部品によれば、波長 1 57 nmの入力光はほぼ 1 0 0%透過するが、この入力光が透過光学部品を透過する際に、波長 400〜450 n mの範囲で蛍光を発生したとしてもそのような蛍光をほぼ完全に反射することが分る。 <第 3実施例 >

次に、この発明の第 3の実施例について説明する。この第 3の実施例の透過光学部品は、フッ化カルシウムの基板上にフヅ化ランタンとフッ化アルミニウムの薄膜を交互積層して合計で 34層に積層させたものである。なお、基板上に積層させた薄膜の構成及び各層の膜厚の詳細を表 1に示す。図 7に、この透過光学部品に入射角 0度で光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す。図 7に示すように、波長 1 57 nm (1 56〜1 59 nm)の光に対する反射率はほぼ 0%である一方で、波長 450-500 nmの光に対する反射率は少なくとも 90%あり、ほぼ 1 00%に近い。また、紫外域では、入力光の波長 1 57 nmよりも 1 O n m以上、長波長側の 1 67〜 1 72 n mの波長範囲の光を 9 0%以上（95%以上）、ほぼ 1 00%で反射していることも分る。この第 3の実施例の透過光学部品によれば、波長 Ί 57 n mの入力光は、ぼぼ 1 00%透過するが、この入力光が透過光学部品を透過する際に、 1 67〜1 72 η mの波長範囲及び波長 450〜500 n mの範囲で蛍光が生じたとしても、ほぼ完全に反射することができることが分る。

<第 4実施例 >

次に、この発明の第 4の実施例について説明する。この第 4の実施例の透過光学部品は、フッ化カルシウムの基板上の片面に第 2の実施例の薄膜を、反対面に第 3 の実施例の薄膜を用いたものである。即ち、フッ化ランタンとフヅ化アルミニウムの薄膜を交互に合計で 66層に積層させたものである。図 8に、この透過光学部品に入射角 0度で第 2の実施例の薄膜側から光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す。図 8に示すように、波長 1 57 nm (1 56 〜1 59 nm)の光に対する反射率は、ほぼ 0%である一方で、波長 400〜50 0 nmの光に対する反射率は、 90%以上であり、ぼぼ 1 00%に近い。また、紫外域では、入力光の波長 1 57 nmよりも 1 0 n m以上、長波長側の 1 67〜1 7 2 nmの波長範囲の光を 90%以上、ほぼ 1 00%で反射していることも分る。この第 4の実施例の透過光学部品によれば、波長 1 57 nmの入力光はほぼ 1 0 0%透過する。一方で、この入力光が透過光学部品を透過する際に、波長 1 67〜 1 72 nm及び波長 400〜500 n mの範囲で蛍光を発生したとしても、ほぼ完全に反射することができることが分る。

物質膜厚（nm)

(基板） (フッ化カルシウム）実施例（1 ) 実施例 (2) 実施例 (3)

1層目フッ化ランタン 10.9 32.8 61.5

2層目 ΠΠ フッ化アルミニウム 27.8 2.6 65.6

3層目フッ化ランタン 21.9 31.3 68.6

4層目フッ化アルミニウム 27.8 76.0 103.5

5層目フッ化ランタン 21.9 64.4 78.5

6層目フッ化アルミニウム 27.8 56.1 81.5

7層目フッ化ランタン 21.9 81.2 70.3

8層目フッ化アルミニウム 27.8 73.5 86.5

9層目フッ化ランタン 21.9 66.8 77.8

1 0層目フッ化アルミニウム 27.8 78.0 87.8

1 1層目フッ化ランタン 21.9 65.2 73.8

1 2層目フッ化アルミニウム 27.8 70.9 88.9

1 3層目フッ化ランタン 21.9 71.3 72.5

14層目フッ化アルミニウム 27.8 83.9 88.1

1 5層目フツイ匕ランタン 21.9 60.6 74.3

1 6層目フッ化アルミニウム 27.8 89.0 88.2

1 7層目フッ化ランタン 21.9 47.3 73.7

1 8層目フッ化アルミニウム 27.8 86.9 86.8

1 9層目フッ化ランタン 21.9 61.7 72.6

20層目フッ化アルミニウム 27.8 84.6 87.0

21層目フッ化ランタン 21.9 63.5 75.0

22層目フッ化アルミニウム 27.8 85.2 89.3

23層目フッ化ランタン 21.9 62.6 73.4

24層目フッ化アルミニウム 27.8 88.9 89.4

25層目フッ化ランタン 21.9 50.1 72.4

26層目フッ化アルミニウム 27.8 83.7 86.3

27層目フッ化ランタン 21.9 64.5 73.4

28層目フッ化アルミニウム 27.8 79.0 89.8

29層目フッ化ランタン 21.9 59.3 74.3

30層目フッ化アルミニウム 27.8 114.7 80.4

31層目フッ化ランタン 21.9 34.2 68J

32層目フッ化アルミニウム 27.8 7.4 91.1

33層目フッ化アルミニウム 21.9 76.8

34層目フッ化ランタン 27.8 62.8

35層目フッ化アルミニウム 21.9

36層目フッ化ランタン 27.8

37層目フッ化アルミニウム 21.9

38層目フッ化ランタン 27.8

39層目フッ化アルミニウム 21.9

40層目フッ化ランタン 27.8

41層目フッ化アルミニウム 21.9

42層目フッ化アルミニウム 10.9

43層目フッ化ランタン 35.5

44層目フッ化アルミニウム 19.8

フッ化ランタン 81.4

46層目フッ化アルミニウム 98.2 上記第 1実施例〜第 4実施例では、入力光（真空紫外）としてえ = 1 57 nmの光を用いて、それより波長の長い特定領域における反射特性または反射防止特性が入力光に対して逆転するように多層膜を調整した。しかしながら、実施例で意図した特定波長範囲のみならず、任意の波長範囲の反射または反射防止特性を多層膜の膜厚、屈折率、層数を調整することによって調整することが可能である。例えば、入 = 1 57 n mの入力光に対して、 200 nm〜300 n mの範囲の紫外光の反射特性または反射防止特性が入力光のそれとは逆になるように調整することも可能である。この場合にも、 GaF₃、 L a F₃のような高屈折率物質と Mg F₂、 A 1 F₃のような低屈折率物質からなる交互積層膜を用いることができ、久 = 1 57 η mの入力光を反射（または反射防止）し、 200 nm〜300 nmの範囲またはそのうちの特定波長領域の光を反射防止（または反射）するように、高屈折率物質層と低屈折率物質層の厚み及び層数を干渉条件に基づいて光学設計すればよい。また、 λ= 1 57 nm以外の波長の真空紫外入力光に対して、それより長い波長域に存在する任意の波長範囲の光が、入力光の反射特性（または反射防止特性）とは逆になるように、多層膜を光学設計することが可能である。蛍光の存否及びそのスぺクトルは、入力光が照射される光学部品の材料と入力光の波長等により異なるので、それらに応じて反射光学部品または透過光学部品の光学特性を調整することが可能である。第 1実施例〜第 4実施例の反射または透過光学部材を、前記実施形態で説明した真空紫外用光学系に適用し、それを前述のように投影露光装置に組み込むことができる。本発明の真空紫外用の光学系を適用する露光装置は、図 4に示した投影露光装置に限らず、一括型、ァライナー型、ミラ一プロジェクシヨン型などの種々の投影露光装置または露光装置にし得る。産業上の利用可能性

本発明の真空紫外用光学系は、真空紫外光照射によって発生する蛍光及び該蛍光に由来する迷光を真空紫外用光学系から除去して必要な出力光だけを出力することができる。従って、本発明の真空紫外用光学系を、真空紫外光を光源とする種々の検査装置や計測装置に用いることで真空紫外光を用いた所望の結果を得ることができる。また、本発明の真空紫外用光学系を、露光装置の投影光学系及び/または照明光学系に組み込むことにより、蛍光または迷光によるフォトレジス卜の意図しない感光を防止して、短波長光源を用いた高解像度の露光を実現することができる。それゆえ、本発明の露光装置は、高集積化された半導体集積回路、液晶基板などの作製するための基板の露光に極めて有用である。

Claims

請求の範囲

1. 真空紫外用光学系であって、

波長 A の真空紫外光が入力光として照射される光学部品と；

基板と該基板上に形成された光学薄膜を有する反射光学部品と；を備え、前記光学薄膜は、前記入力光に対して高反射特性を有し、かつ前記入力光よりも長い波長 A f (Af >λ i )を有する光に対して反射防止特性を有する真空紫外用光学系。

2 · 前記光学薄膜は、前記入力光に対して 90%以上の反射率を有し、前記波長入 fを有する光に対して 10%以下の反射率を有する請求項 1に記載の真空紫外用光学系。

3. 前記波長 λ fは、 400≤Af ≤450n mである請求項 2に記載の真空紫外用光学系。

4. 前記基板は波長 λ fの光を吸収する物質から構成され、前記光学薄膜は誘電体多層膜により構成されている請求項 1に記載の真空紫外用光学系。

5. 前記基板は、炭素または炭化珪素から構成されている請求項 1に記載の真空紫外用光学系。

6. 波長 λ iが 1 57 nmであり、波長; fが 1 67 nm〜700 nmにおける特定の波長領域である請求項 1に記載の真空紫外用光学系。

7. 真空紫外用光学系であって、

基板と該基板上に形成された光学薄膜とを有する透過光学部品とを備え；前記透過光学部品が、入力光に対して反射防止特性を有し、かつ前記入力光よりも長い波長久 f (Af >λ i )を有する光に対して高反射特性を有する真空紫外用光学系。

8. 前記透過光学部品の入力光に対する反射率が 0. 5%以下であり、波長入 f を有する光に対する反射率が 95%以上である請求項 7に記載の真空紫外用光学系。

9. 前記波長 λ fは、 400≤Af ≤450 nmである請求項 8に記載の真空紫外用光学系。

1 0. さらに、前記光学部品の支持部材及び筐体を備える請求項 7に記載の真空紫外用光学系。

1 1. 波長久 iが 1 57 nmであり、波長久 fが 1 67 nm~700 nmにおける特定の波長領域である請求項 7に記載の真空紫外用光学系。

1 2. 真空紫外用光学系であって、 '

波長 λ iの真空紫外光を入力光とする複数の光学部品と；

前記入力光よりも長い波長 Af (Af >λ i )を有する光を吸収する部材と；を備える真空紫外用光学系。

1 3. 前記吸収部材は、前記炭素または炭化珪素から構成されている請求項 1 2 に記載の真空紫外用光学系。

1 4. さらに、前記光学部品の支持部材及び筐体を備える請求項 1 2に記載の真空紫外用光学系。

1 5. 前記支持部材および前記筐体の少なくとも一部が炭素または炭化珪素により構成されている請求項 1 4に記載の真空紫外用光学系。

1 6 . 前記真空紫外光は、フッ化アルゴンエキシマレーザ光またはフッ素レーザ光である請求項 1、 7及び 1 2の何れか一項に記載の真空紫外用光学系。

1 7 . マスクのパターン像を基板上に投影することにより基板を露光する投影露光装置であって：

請求項 1、 7及び 1 2の何れか一項に記載の真空紫外用光学系を含み、前記マスクのパターン像を基板上に投影する投影光学系と；を備える投影露光装置。

1 8 . マスクのパターン像で基板を露光する露光装置であって：

真空紫外用光源と；

請求項 1、 7及び 1 2の何れか一項に記載の真空紫外用光学系を含み、真空紫外光を露光光としてマスクを照明する照明光学系とを備えることを特徴とする露光

1 9 . さらに、前記マスクのパターン像を基板上に投影する投影光学系を含む請求項 1 8に記載の露光装置。