WO2005086209A1

WO2005086209A1 - 光学素子、投影光学系及び露光装置

Info

Publication number: WO2005086209A1
Application number: PCT/JP2005/003970
Authority: WO
Inventors: Masayuki Shiraishi
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2005-09-15
Also published as: JPWO2005086209A1; JP4577307B2

Abstract

　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。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、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。

Description

明細書

光学素子、投影光学系及び露光装置

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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ェ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。

[0003] ここで、露光装置の解像力 Wは、露光光 (照明光)の波長え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 X λ /ΝΑ (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、露光光の波長えを短くする力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. 25 m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. 18 μ mの解像力が得られる。

[0004] 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.： m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。 [0005] 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)。

特許文献 1：特開 10— 90602号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 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、 EU V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 lnm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 lnm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 (lnm÷ 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。

[0007] 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。これを実現するべぐ投影光学系をすベて組んだ状態での波面を測定し、この測定結果に基づ、て光学素子の修正研磨を行う方法が提案されて、る。この方法は、投影光学系全体として波面収差の RMS値を lnm以下とすれば良 V、と、う考えに基づ、て光学素子の研磨を行うため、 V、ずれかの光学素子を測定の結果力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。し力しながら、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。

[0008] 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ぐ上述のように、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。

[0009] 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。

課題を解決するための手段

[0010] 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)にぉ、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。

[0011] 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つても、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。

[0012] 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、これによつて反射鏡 (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！/、。

[0013] 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!ヽると!/ヽぅ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)〖こ形成することもできる。 [0014] 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!、う構成を採用することが好ま、。

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。

[0015] 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。

[0016] 次に、本発明に係る投影光学系（114)は、第 1面（11 la)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（11 la)の像の歪みを軽減することができる。

なお、いずれ力 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、れば良!、。

[0017] 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!、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力べ制御することが可能となる。

[0018] 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、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!ヽ光学素子として、本発明に係る光学素子を用いると!ヽぅ構成を採用することがでさる。

[0019] 次に、本発明に係る露光装置（100)は、第 1面（11 la)に位置決めされたマスク（1 11)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。

発明の効果 [0020] 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。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1A]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。

[図 1B]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 2]図 1Bに示す光学素子の変形例を示す図である。

[図 3]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。

[図 4]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。

[図 5]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

[0022] 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）発明を実施するための最良の形態

[0023] 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。

[0024] 「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、る。

[0025] 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、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 MoZSi多層膜である。なお、露光光として、波長が 10 一 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 C)等の物質とを組

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合わせた多層膜であっても良い。

[0026] 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。

[0027] なお、本発明に係る反射鏡変形手段は、本実施形態にぉ、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、る。

[0028] 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と比較して強ヽ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。

[0029] 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、これによつて磁性体薄膜 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。

[0030] 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。

[0031] 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、これによつて磁性体薄膜 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。

[0032] 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〖こ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。

[0033] 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を細力べ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ぐ例えば、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の形状及び配列ノターンも任意に設定することが可能である。 [0034] 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ぐ所定の形状に (例えば、有効領域 Aに対応するように）パター-ングされてヽても良、。

[0035] 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〖こ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。

[0036] 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ィ匕する。

[0037] 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の構成にカ卩え、反射鏡 2を冷却するための冷却板 81とベルチェ素子 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及びペルチヱ素子 82とを備えて構成されている。

[0038] 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)やアルミニゥム (A1)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 8 1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、不図示の駆動手段力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。

[0039] 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。

[0040] 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。

[0041] 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。

[0042] 「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（レーザーブラズマ光源） 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。

[0043] 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、ノズル先端カゝ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 1 07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。

[0044] 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。

[0045] なお、本実施の形態にぉ、ては、標的材料としてキセノンガスを用いて、るが、キセノンクラスターや液滴等でもよぐスズ (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。

[0046] 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。

[0047] 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!、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 11 laが下向き（ +Z方向）になるように水平 (X Y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 11 laに達する。

[0048] 反射型マスク 111の反射面 11 laにも多層膜からなる反射膜が形成されてヽる。反射型マスク 111の反射膜には、ウェハ (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 11 1上で順次走査される。

[0049] 反射型マスク 111の図中下方には、上力も順に投影光学系 114、ウェハ (感光性榭脂を塗布した基板） 112がそれぞれ配置されている。ウェハ 112は、露光面 112aが図中上方 (一 Z方向）を向くように、 XYZ方向に移動可能なウェハステージ 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 1Z4)に縮小されてウェハ 112上に結像し、マスク 11 1上のパターンがウェハ 112上に転写される。

[0050] 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光をウェハ 112に投影する。上流側 (反射型マスク 111に近、側）の 4枚の反射鏡 CM 1— 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（ウェハ 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ゥェハ 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。

[0051] 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 EU V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、ウェハ 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等を介してウェハ 112上にパターン像を形成する。

[0052] 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、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 CM 1— 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、容易に波面を細力べ制御することが可能となる。 [0053] 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、経時変化によつて！、ずれかの反射鏡 CM 1— 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、ウェハ 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ェハ 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ェハ 112に転写することが可能となる。

[0054] 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 10 0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、て常に波面収差を低減させることができる。

[0055] 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 1 14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。

[0056] なお、最も有効領域が広!、光学素子が反射鏡 CM6でな、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。

[0057] 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、。上述した実施形態にぉ、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。 [0058] 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ゥェハのみならず、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ノ、、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、シリコンウェハ）等が適用される。

[0059] 露光装置 100としては、マスク 111とウェハ 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 (スキャニングステツパ）の他に、マスク 111とウェハ 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、ウェハ 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 (ステツパ）にも適用することができる。また、本発明はウェハ 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'スティツチ方式の露光装置にも適用できる。

[0060] また、本発明は、特開平 10— 163099号公報、特開平 10— 214783号公報、特表 2 000— 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。

[0061] 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。

[0062] 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ぐガイドを設けないガイドレスタイプであってもよ、。

[0063] 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 1 17、 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ュ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ュ-ットとの他方をステージ 117、 118の移動面側に設ければょ、。 [0064] 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、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。

[0065] 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、ては機械的精度を達成するための調整、各種電気系につ、ては電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステム力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力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。

[0066] 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ェ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ェハ処理ステップ 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

請求の範囲

[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！、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 1一 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 1一 4 、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 1一 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 1一 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。