JP2007027212A - フィルター、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 強度が大きなパルス光を透過させると共に、大きな圧力差を有するチャンバ間を接続することを可能にするフィルター、露光装置及びデバイス製造方法を提供する。
【解決手段】 光源からの光を用いて被露光体を露光する露光装置に使用されるフィルターであって、前記光源からの光を透過する光透過膜と、第１の梁を含む複数の梁で構成されており、前記光透過膜と熱的に接触している第１の部材と、第１の柱を含む複数の柱で構成されており、前記光透過膜及び／又は前記第１の部材と熱的に接触している第２の部材とを有しており、前記第１の梁の長手方向に関して、単位時間当たりの前記第１の梁が伝導可能な熱量と、前記第１の柱の長手方向に関して、単位時間当たりの前記第１の柱が伝導可能な熱量とが互いに異なることを特徴とするフィルターを提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般には、フィルターに係り、特に、パルス光源から発光される極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を用いた露光装置に使用されるフィルターに関する。

フォトリソグラフィー技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際、縮小投影露光装置が従来から使用されている。縮小投影露光装置は、マスク（レチクル）に描画された回路パターンを投影光学系によって投影してウェハ等に回路パターンを転写する。

縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められてきた。すなわち、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と、用いられる紫外線光の波長は短くなってきた。

しかし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外線光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、０．１μｍ以下の非常に微細な回路パターンを効率よく転写するために、ＥＵＶ露光装置が開発されている。ＥＵＶ露光装置は、紫外線光よりも更に波長が短い、波長１０ｎｍ乃至２０ｎｍ程度の極端紫外線（ＥＵＶ）光を用いた縮小投影露光装置である。

ＥＵＶ露光装置は、光源として、レーザープラズマ光源や放電型プラズマ光源を典型的に使用する。レーザープラズマ光源は、レーザー光をターゲット材に照射してプラズマを生成することによりＥＵＶ光を発生させる。放電型プラズマ光源は、電極にガスを流して放電することによってプラズマを生成してＥＵＶ光を発生させる。いずれの光源も、プラズマ（発光点）の近傍にアルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などのガスを流して、高エネルギーのプラズマが集光ミラー等の光学素子を損傷することを防止している。そのため、プラズマを収納する光源チャンバの真空度は、１×１０^−１Ｐａ程度となる。

一方、照明光学系の多層膜ミラーが配置される照明系チャンバは、１×１０^−５Ｐａ以下の真空度に維持する必要がある。これは、照明系チャンバ内に汚染物質が存在すると、ＥＵＶ光が照射された多層膜ミラーに膜状に付着してしまうからである。汚染物質が付着した多層膜ミラーは、汚染物質が付着した部位で反射されたＥＵＶ光の位相がずれ、結像性能が大幅に劣化してしまう。

このように、光源チャンバと照明系チャンバとの間には、４桁もの圧力差があるため、そのまま接続することができない。そこで、差動排気や薄膜を用いることで、光源チャンバと照明系チャンバとを接続することが考えられている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照。）。差動排気を用いる方法は、チャンバ間に微小な開口を介して接続し、両者のチャンバを大排気量の真空ポンプで排気することで差圧を形成する。また、薄膜を用いる方法は、光源チャンバと照明系チャンバとを真空的に分離する方法であり、放射光の実験施設では従来から使用されている。
特開２０００−８９０００号公報 Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．５７５１ Ｐ．７８−８９（Ｍａｙ．２００５）

しかしながら、従来の差動排気や薄膜を用いる方法は、ＥＵＶ露光装置にそのまま適用することができない。例えば、差動排気を用いる方法は、光源チャンバと照明系チャンバとを接続する開口を、ＥＵＶ光を通過させるためにそれほど小さくすることができず、大きな圧力差を形成することができない。

一方、薄膜を用いる方法は、ＥＵＶ露光装置で使用されるＥＵＶ光の強度が非常に大きいため、薄膜が使用に耐えられない。例えば、ＥＵＶ露光装置では、中間集光点において、露光で使用する波長（「インバンド」と呼ばれる。）のＥＵＶ光の強度として、１２０Ｗ程度が要求されている。更に、インバンド以外の波長を含む波長領域の全強度は、インバンドの強度の５乃至１０倍と言われている。従って、中間集光点の光線の大きさを直径１０ｍｍとすると、かかる中間集光点の強度は、８００乃至３０００Ｗ／ｃｍ^２になってしまう。

更に、ＥＵＶ光は、物質に対する透過率が著しく小さいために、薄膜を１μｍより薄くする必要がある。例えば、露光波長である１３．５ｎｍの透過率が最も高いジルコニウム（Ｚｒ）でも０．２μｍの厚さで５０％のＥＵＶ光しか透過しない。更に、１３．５ｎｍのＥＵＶ光は、薄膜で殆ど反射しない。従って、薄膜に大強度のＥＵＶ光が入射すると、薄膜は入射したエネルギーの５０％を吸収することになり、温度が上昇してしまう。厚さ０．２μｍ、直径１０ｍｍのＺｒの薄膜に２０Ｗ／ｃｍ^２のエネルギーが入射し５０％吸収したとすると、輻射で逃げる熱を考慮しても最高温度が１８００Ｋになる。かかる温度はＺｒの融点を超えていないものの、Ｚｒの蒸発速度が２×１０^−３μｍ／ｈｒ程度であるため、厚さ０．２μｍのＺｒは急激に薄くなり、真空隔壁としての機能を維持することができない。従って、薄膜を使用する場合、ＥＵＶ光の入射強度を小さくしなければならないが、露光で必要な強度を得ることができず、事実上、薄膜を使用することができなかった。

また、１μｍよりも薄い薄膜を大面積で自立させることは非常に困難であり、０．２μｍの薄膜では、１ｍｍ以下程度の大きさの膜しか自立させることができない。このような薄膜を支持する方法としては、メッシュ構造の上に薄膜を形成する方法が知られている。例えば、透過電子顕微鏡では、電子線を透過する有機膜の上に試料を配置し、電子線を試料に照射する。かかる有機膜が０．０１μｍ乃至０．１μｍと非常に薄いため、有機膜だけで自立させることは困難であり、メッシュ構造によって有機膜を支持している。また、放射光の実験装置でも、このようなメッシュ構造に支持された金属薄膜が使用されている。透過電子顕微鏡も放射光の実験装置でも、照射強度は時間的に一様と見なすことができる。放射光は、パルスの繰り返しであるが、パルスの時間幅と周期の比がそれほど大きくなく、周波数が１ＧＨｚ乃至１ＭＨｚと高速であるため、連続光と見なすことができる。しかしながら、プラズマ光源は、繰り返し周波数が１０ｋＨｚ程度と放射光と比較しても非常に遅く、更に、パルス幅が１０乃至５０ｎｓｅｃと速いため、連続光と見なすことができない。

そこで、本発明は、強度が大きなパルス光を透過させると共に、大きな圧力差を有するチャンバ間を接続することを可能にするフィルター、露光装置及びデバイス製造方法を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのフィルターは、光源からの光を用いて被露光体を露光する露光装置に使用されるフィルターであって、前記光源からの光を透過する光透過膜と、第１の梁を含む複数の梁で構成されており、前記光透過膜と熱的に接触している第１の部材と、第１の柱を含む複数の柱で構成されており、前記光透過膜及び／又は前記第１の部材と熱的に接触している第２の部材とを有しており、前記第１の梁の長手方向に関して、単位時間当たりの前記第１の梁が伝導可能な熱量と、前記第１の柱の長手方向に関して、単位時間当たりの前記第１の柱が伝導可能な熱量とが互いに異なることを特徴とする。

本発明の別の側面としてのフィルターは、光源からの光を用いて被露光体を露光する露光装置に使用されるフィルターであって、第１の厚さを有し、前記光源からの光を透過する光透過部と、前記第１の厚さとは異なる第２の厚さを有し、前記光透過部と熱的に接触している第１熱伝導部と、前記第１の厚さ及び前記第２の厚さとは異なる第３の厚さを有し、前記光透過部及び／又は前記第１熱伝導部と熱的に接触している第２熱伝導部とを有していることを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての露光装置は、上述の光源からの光を用いて、マスクのパターンを前記被処理体に露光する露光装置であって、前記光源から前記被処理体に至る光路中に配置された、上述のフィルターを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての光源装置は、パルス光を発光する光源装置であって、上述のフィルターを有していることを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して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、強度が大きなパルス光を透過させると共に、大きな圧力差を有するチャンバ間を接続することを可能にするフィルター、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。

以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としてのフィルターを説明する。なお、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、ＥＵＶ露光装置に使用するフィルターを提供するにあたり、メッシュ構造を有する部材とＥＵＶ光（波長１０ｎｍ乃至２０ｎｍ、より好ましくは波長１３ｎｍ乃至１５ｎｍ）を透過する光透過膜から構成されるフィルターの温度上昇について検討した。ここで、メッシュ構造とは、複数の梁が複数の交点において互いに交差するような構造のことである。その複数の梁で仕切られた領域は、正方形、長方形、三角形、その他多角形や、円、楕円等の曲線を持つ形状等の、どのような形状でも構わない。また、光透過膜はＥＵＶ光を１００％透過する訳ではなく、０．０１μｍの厚さで５０％（より好ましくは６５％、さらに好ましくは７０％）以上であれば良い。その結果、プラズマ光源のように、発光時間が発光周期に比べて短いパルス光源からの光（パルス光）が照射されると、メッシュ構造を有する部材と光透過膜では異なる温度上昇の経過をたどることを発見した。なお、メッシュ構造は、複数の梁によって形成する。

具体的には、パルス光源が発光開始すると、徐々にメッシュ構造を有する部材の温度は上昇し、やがて一定の温度に到達する。一方、ＥＵＶ光が入射する前の光透過膜の温度は、光透過膜を支持するメッシュ構造の部材の温度に略一致している。しかし、パルス状のＥＵＶ光が入射すると、ＥＵＶ光が入射している数１０［ｎｓｅｃ］だけ温度が上昇し、次の発光が生じるまでの時間で光透過膜の温度は下がり、ＥＵＶ光が再度入射すると温度が上昇することを繰り返す。

従って、光透過膜の温度は、メッシュ構造を有する部材の温度を基準として、一定の振幅で温度が振動し、その周期は光源の発光周期と等しい。以下、かかる温度上昇を詳細に検討し、プラズマ光源を使用したＥＵＶ露光装置に使用することが可能なフィルターの条件について検討する。

本発明の具体的な実施形態を説明する前に、周期的なパルス光が入射することによって生じる光透過膜（薄膜）の温度変化について説明する。

ここでは、パルス光源が、パルス幅５０［ｎｓｅｃ］、周期１［ｋＨｚ］、時間平均で２０［Ｗ／ｃｍ^２］の強度のＥＵＶ光を発光する場合を考える。かかるＥＵＶ光が、Ｚｒで構成される光透過膜と、光透過膜を支持するメッシュ構造を有する部材とから構成されるフィルターに入射した場合の温度変化について説明する。メッシュ構造（を有する部材）の温度は、時間と共に徐々に上昇するが、パルスの発光間隔の数倍程度の時間では、一定と考える。厚さ０．２［μｍ］のＺｒで構成された光透過膜は、直径０．５［ｍｍ］で、その周囲はメッシュ構造を有する部材に取り付けられているため、温度は変化しないとする。ここで、０．２［μｍ］の厚さのＺｒの光透過膜は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を５０％吸収するので、時間平均で１０［Ｗ／ｃｍ^２］の強度のＥＵＶ光を吸収することになる。但し、発光時間５０［ｎｓｅｃ］中で、Ｚｒの光透過膜に吸収されるＥＵＶ光の強度は、２×１０^５［Ｗ／ｃｍ２］である。

図７に、パルス光（ＥＵＶ光）の照射によるＺｒの光透過膜の温度変化を示す。図７では、横軸に時間を、縦軸に光透過膜の中心の温度を採用する。図７を参照するに、光透過膜は、初期温度が３００［Ｋ］であり、初めのＥＵＶ光の照射で５２０［Ｋ］まで温度が上昇し、次のＥＵＶ光が照射されるまでに、４３０［Ｋ］まで温度が下がっている。更に、次のＥＵＶ光の照射により光透過膜の温度が６５０［Ｋ］になることがわかる。これを繰り返して、光透過膜は、最大温度７００［Ｋ］で飽和する。

ここで、パルス発光中のＥＵＶ光の入射エネルギーＥｉ、輻射で逃げるエネルギーＥｒ、熱伝導で逃げるエネルギーＥｔは、以下の数式１で表される。但し、ＳはＺｒの光透過膜の面積、ｒは半径０．２５×１０^−３［ｍ］、厚さｔｈ＝０．２［μｍ］、λは熱伝導率である。また、σはステファンボルツマン定数、εは輻射率で、ＴはＺｒの光透過膜の温度を７００［Ｋ］とし、Ｔｏは室温３００［Ｋ］である。

従って、以下の数式２が成立するため、ＥＵＶ光（パルス光）の発光中は、熱放出量を考慮する必要がない。１回のパルスによるＺｒの光透過膜の温度上昇ΔＴｐは、Ｚｒの光透過膜の単位面積当たりの熱容量（Ｃｐ×ρ×ｔｈ）と、発光中のＥＵＶ光の入射強度Ｉ［Ｗ／ｍ^２］と、パルス幅ｔｐによって決定され、以下の数式３で表される。

次に、ＥＵＶ光のパルス間における光透過膜の温度低下に関して考える。メッシュ構造によって区切られ、メッシュ構造で周囲を温度拘束された薄い円板のＺｒを光透過膜として熱伝導方程式を考える。周囲（温度Ｔ０）を温度拘束された薄い円板のＺｒの熱伝導方程式は、周囲との温度差をΔＴ（＝Ｔ−Ｔ０）、中心からの位置をｒとすると、以下の数式４で表される。

ここで、ｑ０は、単位面積単位時間当たりにＺｒの光透過膜に吸収さるエネルギーである。数式４に示す右辺の第４項は、放射で逃げる熱量である。しかし、上述したように、輻射で逃げる熱量は熱伝導で逃げる熱量よりも小さいため、熱伝導だけで逃げる項のみにすると共に、ＥＵＶ光の発光が停止しているため、ｑ０＝０として、Ｃｐ×ρ／λ＝Ａ^２とおくと、以下の数式５となる。

数式５は、ｒ×√（Ｃｐ×ρ／λ）の関数となる。従って、ＥＵＶ光の発光が停止した直後のＺｒの光透過膜の温度分布である初期温度が等しく、円板の直径が２倍になっても（Ｃｐ×ρ／λ）が１／４倍となれば、光透過膜の温度変化は等しいことを示している。

ここで、ＥＵＶ光（パルス光）の発光周期が短く、Ｚｒの光透過膜の温度が下がりきる前に次のＥＵＶ光が入射する、即ち、光透過膜の温度が上昇する状態において、ＥＵＶ光が連続的に入射した場合の光透過膜の最大温度について説明する。メッシュ構造が規定する区画（光透過膜において、メッシュ構造を形成する梁に囲まれた１つの領域）の大きさが小さければ小さいほど、熱の逃げが速くなるため、高速に発光するＥＵＶ光にも対応することができる。そこで、入射するＥＵＶ光の周波数とメッシュ構造が規定する区画の大きさを規定する。

図７を参照するに、Ｚｒの光透過膜の中心の温度が１回目のＥＵＶ光の入射により初期温度Ｔ０から上昇し、周囲との温度差が最大温度差ΔＴｍ（１）になったとする。その後、光透過膜の温度が下がり、最大温度差ΔＴｉ（２）となったとき、２回目のＥＵＶ光が入射したとする。１発目のＥＵＶ光の入射で上昇する温度上昇値ΔＴｐは、数式３に示したように一定であるため、２回目のＥＵＶ光の入射における最大温度差Ｔｍ（２）は、以下の数式６で表される。

ここで、Ｒ＝ΔＴｉ（２）／ΔＴｍ（１）とおく。これは、次のＥＵＶ光が入射するまでに、光透過膜の温度が下がる比率を示したものである。従って、ｎ回目のＥＵＶ光が入射するときの最大温度差ΔＴｍ（ｎ）は、ｎ回目のＥＵＶ光が入射する直前の温度差ΔＴｉ（ｎ）とＲによって、以下の数式７で表される。

数式７において、ＥＵＶ光の発光回数を無限大（即ち、ｎ→∞）とすると、以下に示す数式８となる。

従って、ΔＴｐは式３で既に分かっているので、減衰率Ｒと周波数との関係が分かれば、最大温度差ΔＴｍ（∞）を求めることができる。

図８に、１回目のＥＵＶ光が入射した際の光透過膜の中心の温度を示す。図８は、図７の１回目のＥＵＶ光が入射したときの温度上昇に対応している。図８において、太線は計算値であり、細線は指数近似した曲線である。図８を参照するに、ＥＵＶ光が入射した直後の０．２［ｍｓｅｃ］程度まで太線の温度に変化はない。これは、ＥＵＶ光の入射直後は光透過膜全体の温度が一様となり、周囲から温度が下がり光透過膜の中心近傍の温度が下がるまで時間がかかるためである。従って、図７から分かるように、２回目以降のＥＵＶ光の入射では光透過膜の初期温度に分布があるため、このような現象は見られない。そのため、２回目のＥＵＶ光の入射以降では、近似曲線の温度変化に近づく。この近似曲線の緩和時間は、１．１［ｍｓｅｃ］である。１回のＥＵＶ光の入射による最大温度上昇ΔＴｐの５倍までを温度差の許容値とすると、数式８から減衰率Ｒ＝０．２となる。更に、図８に示す近似曲線の緩和時間１．１［ｍｓｅｃ］から、次のＥＵＶ光の入射は、時刻０．２５［ｍｓｅｃ］と求まる。
従って、直径０．５×１０^−３［ｍ］の光透過膜に対するＥＵＶ光の最大周波数は４［ｋＨｚ］以下となる。同様に、各直径の光透過膜に対して、計算で求めたＥＵＶ光の最大周波数を図９に示す。図９において、点は各直径の光透過膜に対するＥＵＶ光の最大周波数である。また、破線は各点を近似したものであり、最大周波数をＦ［Ｈｚ］、光透過膜の１つの区画（即ち、メッシュ構造が規定する区画）の直径をｓ［ｍ］とすると、以下の数式９で表される。

数式９は、数式５からＺｒの光透過膜の厚さによらず成立する。数式９は、光透過膜にＺｒを使用する場合、周波数Ｆ［Ｈｚ］の光源に対して、メッシュ構造が規定する区画は数式９よりも小さいことが必要であることを意味している。換言すれば、ＥＵＶ光の周波数がＦ［Ｈｚ］のとき、光透過膜の１つの区画の直径ｓ［ｍ］は、以下の数式１０を満足する必要がある。

透過率と耐熱性を考えるとＥＵＶ光に対する透過膜として、Ｚｒはよい材料であるが、蒸発速度や熱伝導率の点でＭｏなどの他の材料に劣っている。そこで、Ｚｒの表面にＭｏ等を蒸着した複合膜を光透過膜として使用すると蒸発速度や熱伝導率の欠点を補うことができる。その場合、数式４及び数式５に示したように、Ｃｐ×ρ×ｒ／λを変数として、光透過膜の１つの区画の最大直径ｓを数式５から求めればよい。横軸をｓ×√（Ｃｐ×ρ／λ）として、縦軸に最大周波数を求めたグラフを図１０に示す。図１０において、点はｓ×√（Ｃｐ×ρ／λ）に対して求めた最大周波数を示し、破線はその近似式であり、以下の数式１１で表される。

ここで、Ｃｐは光透過膜の熱容量［Ｊ／ｋｇ／Ｋ］、ρは光透過膜の密度［ｋｇ／ｍ^３］、ｓは光透過膜の１つの区画の直径［ｍ］、λは光透過膜の熱伝導率［Ｗ／ｍ／Ｋ］である。

数式１１から、光透過膜の１つの区画の最大直径ｓ［ｍ］は、以下の数式１２を満足する必要がある。

数式１０又は数式１２を導くにあたっては、１回のＥＵＶ光の入射による温度上昇ΔＴｐの５倍までをメッシュ構造を有する部材との温度差の許容値とした。これは、ＥＵＶ光の発光周波数が比較的高く１回のエネルギーが小さいために、ΔＴｐが小さい場合に適している。例えば、ＥＵＶ光の周波数が１０［ｋＨｚ］、平均強度が１０［Ｗ／ｃｍ^２］の場合、０．２［μｍ］のＺｒの光透過膜の１回の温度上昇ΔＴｐは、２２［Ｋ］であるため、最大温度差は１１０［Ｋ］となる。しかし、ＥＵＶ光の発光周波数が比較的小さく、１回のエネルギーが大きい場合においては、最大の温度差を小さくする必要がある。例えば、同じ強度の発光周波数４［ｋＨｚ］のＥＵＶ光の照射では、ΔＴｐは５５［Ｋ］となる。従って、梁（メッシュ構造を有する部材）と光透過膜の間の最大温度差を、光源の発光周波数１０［ｋＨｚ］のときの温度差と等しくするためには、最大温度差をΔＴｐの２倍までにすればよい。その場合、数式８から減衰率Ｒ＝０．５となり、数式１０に対応する式は、以下の数式１３で表される。また、数式１２に対応する式は、以下の数式１４で表される。

以上、メッシュ構造が規定する区画（光透過膜の１つの区画）として計算して説明した。しかし、実際のメッシュ構造が規定する区画の形状は、矩形又は６角形等の繰り返し形状となる。その場合、熱の逃げは最も小さい値が支配的になるので、数式１１乃至数式１４の大きさｓ［ｍ］は、メッシュ構造が規定する１つの区画の少なくとも３辺に接する円のうち最も小さい円の直径とする。

次に、メッシュ構造が規定する区画（光透過膜の１つの区画）の最小の大きさについて検討する。メッシュ構造は、上述したように、複数の梁で形成されている。ｗをメッシュ構造を形成する梁の幅［ｍ］、ｐをメッシュ構造を形成する梁のピッチ［ｍ］とすれば、最大温度上昇はｗ／ｐで決定する。従って、梁の幅ｗが小さくできれば梁のピッチｐはいくらでも小さくできる。

しかし、入射するＥＵＶ光は平行光でなく、メッシュ構造を形成する梁には厚さがあるため梁の影が生じる。かかる梁の影が、実質の透過率を下げるので、梁のピッチｐをいくらでも小さくすることはできない。ＥＵＶ光の入射角をθ、梁の厚さをｔｈとすれば、１本の梁による影の長さｌは、ｌ＝ｔｈ×ｔａｎθである。入射光は、一般的に、光軸を中心とした円錐状に入射するため、入射角θは一定ではなく、位置によって異なる。平均の梁の影の長さｌａｖは、以下の数式１５で表され、結果として、実質の開口率Ｋは、以下の数式１６で表される。

使用する光源の発光強度分布は、一般的なＮＡ＝０．１乃至０．２５である場合、以下の数式１７で表される。

従って、開口率Ｋを６０％とすると、メッシュ構造が規定する区画（光透過膜の１つの区画）の最小の大きさｓ［ｍ］は、以下の数式１８で表される。

梁の厚さが１００［μｍ］の場合、メッシュ構造が規定する区画の大きさｓは、３０［μｍ］以上必要である。

次に、ＥＵＶ光（パルス光）の照射によるメッシュ構造（を有する部材）の温度上昇を考える。図１１は、ＥＵＶ光（パルス光）の照射によるＭｏを材料とするメッシュ構造の温度上昇値を示すグラフである。図１１では、横軸に時間を、縦軸にメッシュ構造の中心の温度を採用している。計算条件は、メッシュ構造の厚さは１００［μｍ］で外径は直径２０［ｍｍ］、その他の条件は上述したＺｒの光透過膜の計算と同様である。

図１１を参照するに、メッシュ構造は、ＥＵＶ光が入射すると、約０．４［Ｋ］温度が上昇するが、次にＥＵＶ光が入射するまで温度は殆ど下がらず、ＥＵＶ光が入射する毎に温度上昇値０．４［Ｋ］が加算されることが分かる。従って、入射光は、時間で平均化された強度と考えてよい。メッシュ構造の温度変化が光透過膜と大きく異なるのは、メッシュ構造を成す梁の厚さが光透過膜の厚さに比べて十分厚いために熱容量が大きく、熱が逃げるまでに時間がかかるためである。

メッシュ構造の温度は、１パルス毎の温度変化ではなく、ＥＵＶ光がパルス光であること無視し、時間的に一定の強度として計算すればよい。特に、メッシュ構造の温度が平衡状態に達した最高温度が重要であり、かかる最高温度を計算する。薄い円板の平衡状態の温度は、数式４の左辺を０とすればよく、その熱伝導方程式は、以下の数式１９で表される。

メッシュ構造の外径が、メッシュ構造で規定されるＺｒの光透過膜の１つの区画の大きさよりも十分に大きく、メッシュ構造全体の大きさが１０乃至５０［ｍｍ］であり、メッシュ構造全体の中にメッシュ構造の格子が十分にあるという条件を考える。この条件においては、ピッチｐ、幅ｗの梁で形成された正方形のメッシュ構造の場合、熱伝導率λをλ×ｗ／ｐに置き換えた式と等価になることが分かった。従って、平衡状態では、ピッチｐ、幅ｗの梁で形成された正方形メッシュ構造の熱伝導方程式は、以下の数式２０で表される。

数式２０から、右辺第４項の輻射で逃げる熱量を無視すれば、メッシュ構造の温度分布は、ｑ０／（λ×ｔｈ×ｗ／ｐ）の関数となる。また、メッシュ構造の開効率をＡとすると、ｗ／ｐ＝√Ａとなるため、以下の数式２１で表される。

このようなメッシュ構造は、メッシュ構造の周囲の温度が一定で、メッシュ構造で吸収された熱をメッシュ構造の周囲に逃がす構造となっている。そのため、メッシュ構造の外径と単位面積当たりに吸収されるエネルギーとの間には関係があり、単位面積当たりに吸収されるエネルギーが多くなれば、メッシュ構造の温度が上がる。従って、吸収されるエネルギーが大きくなればメッシュ構造を小さくする必要がある。ここでは、メッシュ構造の大きさを単位面積当たりに吸収されるエネルギーで規定する。

Ｍｏを材料とし、厚さ１００［μｍ］、開口率８１％（メッシュ構造を形成するの梁のピッチ１００［μｍ］、梁の幅１０［μｍ］）、単位面積当たりに吸収されるエネルギーが２０［Ｗ／ｃｍ^２］のメッシュ構造の中心部の温度を図１２に示す。図１２では、横軸にメッシュ構造の外径である直径を、縦軸にメッシュ構造の最大温度であるメッシュ構造の中心部の温度を採用する。ここで、メッシュ構造と光透過膜を接着することを前提とし、接着剤の最大温度１６００［Ｋ］をメッシュ構造の限界温度とすると、エネルギーが２０×１０^４［Ｗ／ｍ^２］ときは、メッシュ構造の最大外径は１３．１×１０^−３［ｍ］となる。このようにして、吸収強度とメッシュ構造の最大直径を求めた結果を図１３に示す。

一方、数式２０で示したように、メッシュ構造の熱伝導方程式は、ｘ＝ｑ０／（λ×ｔｈ×ｗ／ｐ）の変数として表せることが分かる。従って、図１３は、横軸にｘを、縦軸にメッシュ構造の最大直径ｄを採用した図１４に置換することができる。更に、指数で近似した曲線を破線で示した。かかる近似式は、最大直径ｄ［ｍ］として、以下の数式２２で表される。

ここで、ｘは、ｑ０を単位面積当たりに吸収されるエネルギー［Ｗ／ｍ^２］、λを熱伝導率（Ｗ／ｍ／Ｋ）、ｔｈをメッシュ構造の厚さ［ｍ］、ｗをメッシュ構造を形成する梁の幅［ｍ］、ｐをメッシュ構造を形成する梁のピッチ［ｍ］として、以下の数式２３で表される。

或いは、ｘは、メッシュ構造の開口率をＡとして、以下の数式２４で表される。

従って、メッシュ構造の最大温度を、接着剤の耐熱温度１６００［Ｋ］以下にするために必要とするメッシュ構造の最大直径ｓ［ｍ］は、以下の数式２５で表される。

ここで、吸収エネルギーを１０×１０^４［Ｗ／ｍ^２］、厚さを２５［μｍ］、開口率を８０％、メッシュ構造の外径を直径３０［ｍｍ］とすれば、メッシュ構造の主要な材料の熱伝導率λは、以下の数式２６で表される。

数式２６に示す条件を満たす材料は、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）などがある。なお、Ｃｕの融点は１３５８［Ｋ］であるが、熱伝導率が１０００［Ｋ］において、Ｍｏの３倍の３５０［Ｗ／ｍ／Ｋ］程度であるため、Ｍｏと同じ１００［μｍ］の厚さにすれば、最大温度を１０００［Ｋ］以下にすることができる。

また、Ｎｉは、１６００［Ｋ］を超えると１０［ｕｍ／ｈｒ］で蒸発するため、１６００［Ｋ］を超える場合には、使用することが困難となる。換言すれば、最大温度が１６００［Ｋ］を超えるとメッシュ構造に使用できる材料が限定されるため、最大温度が１６００［Ｋ］を超えないようにすることが好ましい。

なお、これまではフィルターの外形を円として説明してきたが、フィルターの形状は円形である必要はない。例えば、大口径のフィルターが要求される場合、メッシュ構造より断面積が大きく、実質的に恒温とみなせる柱によってフィルターを小領域に区切って（即ち、柱構造を有する）フィルターを構成することが考えられる。この場合、個々のメッシュ構造は、円形状ではなく、四角形又は６角形等の矩形の繰り返しとなる。また、熱の逃げは最も小さい距離が支配的になるので、数式２５に示すメッシュ構造の最大直径ｓは、メッシュ構造の１区画の少なくとも３辺に接する円のうち最も小さい円の直径となる。

更に、熱伝導率λが温度によって変化する材料においては、１６００［Ｋ］と室温３００［Ｋ］のほぼ平均の温度である１０００［Ｋ］を最高温度とする。

上述したように、メッシュ構造の温度上昇に比べて柱構造の温度上昇が小さいことは必要である。そのためには、個々の柱は単位時間当たりに流す熱量が、メッシュ構造を形成する個々の梁の単位時間当たりに流す熱量よりも大きいことが必要である。これを実現させるためには、例えば、柱構造を形成する柱に冷却媒体を流したり、ヒートパイプを設けたりすればよい。また、温度勾配の方向に垂直な面の柱の断面積を、メッシュ構造を形成する梁の断面積より大きくすることで実現することもできる。更に、柱を構成する材料の熱伝導率が、メッシュ構造を構成する材料の熱伝導率よりも大きければ、実現することができる。

以上説明したように、メッシュ構造の１区画の大きさは、数式１０又は数式１１によって、メッシュ構造の全体の大きさは、数式２３乃至数式２５から決定される。これにより、光透過膜と、メッシュ構造を有する部材とから構成されるフィルターの形状が決定する。かかるフィルターは、柱部材を有する部材を更に有する場合も含む。フィルター全体の大きさを直径３０［ｍｍ］、発光周波数１０［ｋＨz］、強度１０×１０^５［Ｗ／ｍ２と］して、柱構造がある場合とない場合におけるメッシュ構造を実際に求める。

メッシュ構造を形成する梁の幅／ピッチを０．２５（開口率５６％）とし、メッシュの材料をＭｏとする場合を考える。この場合、１０００［Ｋ］の熱伝導率λが１１３［Ｗ／ｍ／Ｋ］であるため、数式２３及び２５から、メッシュ構造の厚さは９７［μｍ］以上となる。メッシュ構造の厚さは、約１１５［μｍ］以上と考えられる。この場合、メッシュ構造の１区画の大きさは、数式１０より３０［μｍ］以下となるので、梁の幅は１０［μｍ］でピッチ４０［μｍ］となる。

フィルターに、柱構造を設けて、メッシュ構造の熱を柱に逃がし（吸収し）、かかる柱の温度を一定に保つことで、フィルター全体の面積を一定に保つと共に、メッシュ構造の面積を小さくすることができる。例えば、メッシュ構造の大きさを直径１５［ｍｍ］で区切れるように柱を配置し、厚さ１００［μｍ］とすれば、数式２３及び２５から、梁の幅／ピッチを０．０６（開口率８８％）とすることができる。その場合、メッシュ構造の１区画の大きさは、数式１０より３０［μｍ］以下となるので、梁の幅は２［μｍ］でピッチ３２［μｍ］となる。

このように、柱構造を有するフィルターは、柱構造を有さないフィルターと比較して、同じ厚さのメッシュ構造ならば、開口率を上げることが可能である。

以下、本発明の具体的な実施形態を説明する。

図１は、本発明の一側面としての光源装置１の構成を示す概略断面図である。図１において、１０は光源チャンバ、１１は電極、１２は集光ミラー、１３はデブリ除去装置、１４はミラー支持部、１００はフィルターである。

光源装置１は、プラズマＰＬを生成し、かかるプラズマＰＬから放射されるＥＵＶ光ＥＬを集光して中間集光点ＣＰを形成した後に、後段の光学系に供給する光源装置である。なお、本実施形態では、後段の光学系として、露光装置の照明光学系を例に説明する。図１において、２０は照明系チャンバ、２１及び２２はミラーである。光源装置１は、本実施形態では、放電型プラズマ光源として具現化される。但し、光源装置１は、放電型プラズマ光源に限定するものではなく、レーザープラズマ光源やその他の方式の光源であってもよい。

光源装置１において、電極１１に電圧が印加されると、発光点に電界が収束し、ＸｅのプラズマＰＬが生成され、かかるプラズマＰＬからＥＵＶ光ＥＬを含む光線が放射される。放射されるＥＵＶ光ＥＬの繰り返し周波数は、１０［ｋＨz］である。そのとき、プラズマＰＬから光線と同時に、Ｘｅや電極１１の材料からデブリと呼ばれる高速の粒子が発生する。かかるデブリは、デブリ除去装置１３によって除去される。

デブリ除去装置１３は、光軸に平行な板と、その板間に供給されるＡｒ等の不活性ガスによって構成され、電極１１で発生した高エネルギーのデブリはＡｒガスと衝突し、進行方向を変更されＥＵＶ光ＥＬの光路上からはずれる。

デブリが除去されたＥＵＶ光ＥＬは、回転対称の斜入射ミラーで構成される集光ミラー１２で反射され中間集光点ＣＰに集光される。本実施形態では、複数の集光ミラー１２を組み合わせることで、集光効率を向上させている。中間集光点ＣＰに集光されたＥＵＶ光ＥＬは再び発散され、照明系チャンバ２０に配置されたミラー２１及び２２によって整形される。ミラー２１及び２２の表面はＭｏとＳｉの周期構造をもった多層膜が形成されている。また、中間集光点ＣＰより下流では、ＥＵＶ光ＥＬは、中心に光が到達しない領域が存在する輪帯状の強度分布となっている。

なお、光源チャンバ１０は、Ａｒ等のガスにより、１×１０−１［Ｐａ］程度の真空度になっている。照明系チャンバ２０は、ミラー２１及び２２への汚染物質の付着を防ぐために、１×１０^−５［Ｐａ］程度に維持する必要がある。光源チャンバ１０と照明系チャンバ２０との間の圧力差を維持する目的で、本発明のフィルター１００が設置されている。これにより、光源チャンバ１０から照明系チャンバ２０にＡｒガス等が流入するこことを防ぎ、照明系チャンバ２０の真空度を１×１０^−５［Ｐａ］程度に維持することができる。

図２は、フィルター１００の構成を示す概略平面図である。フィルター１００は、ＥＵＶ光ＥＬを透過する光透過膜１１０と、光透過膜１１０を支持する第１の部材１２０と、第１の部材１２０を支持する第２の部材１３０とを有する。第１の部材１２０は、図３に示すように、複数の梁１２２で形成されるメッシュ構造を有する。また、第２の部材１３０は、複数の柱１３２で形成される柱構造を有する。第１の部材１２０及び第２の部材１３０は、フィルター枠１４０に固定されている。なお、本実施形態では、光透過膜１１０は、厚さ０．２［μｍ］のＺｒで構成されている。ここで、図３は、光透過膜１１０と複数の梁１２２で形成されるメッシュ構造を有する第１の部材１２０とを示す概略拡大図であって、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は断面図を示している。

フィルター１００は、本実施形態では、中間集光点ＣＰから外れたＥＵＶ光ＥＬの単位面積当たりの強度が低い位置に配置される。かかる位置におけるフィルター１００が吸収する平均の強度は、１０×１０^４［Ｗ／ｍ^２］である。

メッシュ構造が規定する区画の大きさは、上述した数式１０又は数式１１を満足する必要がある。光源装置１の周波数Ｆは、本実施形態では、１０［ｋＨｚ］であるので、メッシュ構造の最大直径ｄ＜０．３［ｍｍ］が得られる。ここでは、メッシュ構造の区画の大きさ、即ち、そのピッチは、０．１［ｍｍ］とする。また、メッシュ構造を形成する梁１２２は、厚さ１００［μｍ］、幅１０［μｍ］で、Ｍｏから構成される。

柱構造を形成する柱１３２は、幅及び厚さ共に１［ｍｍ］で、銅から構成され、そのピッチは縦横共に１０［ｍｍ］である。フィルター枠１４０には冷却水が流され、温度は一定に保たれている。柱１３２の断面積はメッシュ構造を形成する梁１２２の断面積よりはるかに大きいことを特徴とする。本実施形態では、メッシュ構造を形成する梁１２２の断面積と比較して、柱１３２の断面積は１０００倍も大きい。従って、メッシュ構造の熱を、柱１３２を介してフィルター枠１４０に逃がすことができる。

ここで、数式２５から柱１３２のピッチを決定する。Ｍｏの熱伝導率λは、１０００［Ｋ］において、１１３［Ｗ／ｍ／Ｋ］なので、ｘ＝９×１０^７となる。メッシュ構造の最大直径は、０．０２１［ｍ］が求まる。正方格子状の柱１３２では、メッシュ構造の大きさを、柱１３２で区切られる正方格子形状の１辺の長さとして定義される。従って、ピッチ０．０２１［ｍ］以下の格子構造のフィルターならばメッシュ構造の温度は１６００［Ｋ］を超えることがないため、例えば、ＥＵＶ露光装置に使用できることが分かる。

光源装置１が発光を開始して、ＥＵＶ光ＥＬがフィルター１００に入射すると、まず、ＥＵＶ光ＥＬの発光中は光透過膜１１０がエネルギーを吸収して温度が上昇する。パルスとパルスとの間のＥＵＶ光ＥＬが照射されない時間に、光透過膜１１０が吸収した熱は、メッシュ構造（を有する第１の部材１２０）に逃がされるが、メッシュ構造の熱容量は、光透過膜１１０の熱容量より著しく大きい。従って、メッシュ構造の温度は僅かに上昇するだけである。それを繰り返すとメッシュ構造の温度も徐々に上昇してくるが、メッシュ構造に熱的に接触する柱構造（を有する第２の部材１３０）があるために、メッシュ構造の熱は柱１３２に逃がされる。柱１３２の断面積は、メッシュ構造の梁１２２の断面積より１０００倍も大きく、更に、熱伝導率が１０倍程度大きいため、メッシュ構造の熱は直ちにフィルター枠１４０に逃がされる。そのため、柱１３２の温度は殆ど上昇せず、柱１３２は温浴槽と考えよい。従って、フィルター１００の大きさと無関係にメッシュ構造の大きさが決まると考えてよいので、フィルター１００を大きくしてもフィルター１００の最大温度は変化しないことになる。

本実施形態では、柱１３２を格子状に配置したが、図４に示すように、柱１３２を放射状に配置すると共に、その中に、冷却水を流してもよい。特に、フィルター１００に入射するＥＵＶ光ＥＬの強度分布は回転対称であるため、円周方向の温度は等しい。従って、柱１３２が単なる金属の場合には熱を効率的に逃がすことができないが、内部に冷却水を流すことで効率的に熱を排出することができる。但し、柱１３２を放射状に配置した場合、単なる金属でも効率的に熱を逃がすことができる。ここで、図４は、フィルター１００の構成の一例を示す概略平面図である。

更に、図１に示した集光ミラー１２を固定するミラー支持部１４と内側の集光ミラー１２がＥＵＶ光ＥＬを遮り、フィルター１００に射影され、影となる。ミラー支持部１４の影になる位置に柱１３２を配置すれば、柱１３２を配置してもフィルター１００の開口率を下げることなく、多くのＥＵＶ光ＥＬを照明チャンバ２０導くことができる。また、円周方向に柱１３２を配置する場合は、内側の集光ミラー１２の影になる位置に柱１３２を配置してもよい。なお、本実施形態では、柱１３２に冷却媒体を流す冷却管を設けているが、ヒートパイプを設けてもよい。

光透過膜１１０、メッシュ構造を有する第１の部材１２０及び柱構造を有する第２の部材１３０は、互いに熱的に接触している。詳細には、光透過膜１１０で吸収された熱がメッシュ構造（第１の部材１２０）に流せるように、光透過膜１１０とメッシュ構造（第１の部材１２０）とは、熱的に接触している。また、メッシュ構造（第１の部材１２０）が吸収した熱は、柱構造（第２の部材１３０）に逃がせるように、メッシュ構造（第１の部材１２０）と柱構造（第２の部材１３０）とは熱的に接触している。これは、光透過膜１１０の１面にメッシュ構造（第１の部材１２０）が、他の１面に柱構造（第２の部材１３０）が設けられ、メッシュ構造と柱構造とが直接的に接触していなくても、メッシュ構造の熱は光透過膜１１０を介して、柱構造に逃がせることができるため、熱的に接触していることを意味している。

この実施例１においては、第１の部材をメッシュ構造としたがその限りでは無い。例えば、本実施例の第１の部材を構成する複数の梁は、必ずしも交差している必要は無く（つまりメッシュ構造である必要は無く）、互いに交差しない複数の梁で構成されていても構わない。これらの複数の梁は、互いに平行であっても構わないが、略点対称（軸対称）となる温度分布に対応するために、対称の中心（点又は軸）を中心とした放射状に配置されていることが望ましい。また、第２の部材である複数の柱に関しても同様である。しかしながら、複数の梁と複数の柱のうちすくなくとも一方に関しては、互いに交差するように構成されていることが望ましい。また、梁同士、柱同士は交差しないが、梁と柱とが交差するような構成としても構わない。ここでの「交差」とは、一方の端部以外と他方の端部以外とが接している（光透過膜、光透過部を介していても良い）場合は勿論のこと、一方の端部と他方の端部或いは一方の端部と他方の端部以外の部分とが接している状態も含む。

本実施形態では、メッシュ構造（第１の部材１２０）に使用する材料に関して説明する。メッシュ構造は、１０００［℃］を超える高温になる。メッシュ構造の目的は、光透過膜１１０で吸収された熱を速やかに柱１３２に逃がすことである。かかるメッシュ構造に要求される性質は、主に高融点、高熱伝導率及び低蒸発速度である。高融点の観点では、１３００［℃］以上であることが必要である。従って、メッシュ構造は、１０００［Ｋ］での熱伝導率が４０［Ｗ／ｍ／Ｋ］以上の材料、例えば、銅やモリブデンで構成されることが好ましい。

低蒸発速度の観点では、メッシュ構造が熱伝導体であるから、単に蒸発しきらないというだけでは不十分である。輻射を考慮しなければ、メッシュ構造体が蒸発し、メッシュ構造が１０％薄くなったら、約１０％温度が上昇しやすいと考えてよい。従って、メッシュ構造は、温度が上昇するに従って構造が薄くなり、構造が薄くなれば温度が上昇しやすくなるため、さらに温度上昇が促進される。つまり、メッシュ構造の温度が上昇すれば、メッシュ構造は加速度的に薄くなっていく。更に、メッシュ構造から蒸発した材料（汚染物質）が集光ミラー１４やミラー２１及び２２に付着して、光学素子を汚す恐れもある（光学素子の反射率を低下させる）。

高融点材料の蒸発速度は、一般的に、小さいことが知られている。しかし、高融点材料が高熱伝導率を有するとは限らない。ここで、代表的な高熱伝導媒体と、高融点材料の熱伝導率と蒸発速度を表１に示す。

表１を参照するに、銅は、熱伝導率が他の材料に比べて数倍大きいことがわかる。これは、メッシュ構造に銅を使用すれば、他の材料を使用するより温度（上昇）を数分の一にできる可能性があることを示している。しかし、その蒸発速度は、３［μｍ／ｈｒ］で、数時間でメッシュ構造が薄くなり使用できなくなる。

そこで、本実施形態では、図５に示すように、メッシュ構造の内部１２４ａを銅とし、その表面１２４ｂを蒸発速度の小さいタングステンで覆うことで、メッシュ構造を構成する。かかるメッシュ構造は、通常通りに銅でメッシュ構造を作製して、メッキや蒸着によって、その表面にモリブデンやタングステンを１［μｍ］程度形成し、その後、光透過膜１１０を設ければよい。タングステンの蒸発速度は、３×１０^−２０［ｍ／ｈｒ］であり、事実上、蒸発を無視することができる。このようなメッシュ構造の表面１２４ｂを覆う材料がメッシュ構造の内部１２４ａの材料より小さい蒸発速度を有するメッシュ構造は、熱伝導率を大きく保つと共に、蒸発速度を小さくすることが可能である。従って、例えば、ＥＵＶ露光装置のフィルターとして最適な構造となる。ここで、図５は、メッシュ構造の一例を示す概略断面図である。

なお、本実施形態では、タングステンをメッシュ構造の表面１２４ｂを覆う材料として使用しているが、かかる材料はタングステンに限定するものではない。メッシュ構造の内部１２４ａよりも小さい蒸発速度を有する材料であれば、同様の効果を得ることができる。例えば、モリブデンの蒸発速度は、３×１０^−１２［μｍ／ｈｒ］と小さく、メッシュ構造の表面１２４ｂを覆う材料として使用することができる。また、ニッケルやジルコニウムもメッシュ構造の表面１２４ｂを覆う材料として使用することができる。但し、ＥＵＶ光をある程度透過する材料であることが望ましい。少なくとも０．０１μｍの厚さの透過率が０．０１以上、好ましくは０．１以上、より好ましくは、０．５以上であることが望ましい。

本実施形態では、光透過膜１１０に使用する材料について説明する。光透過膜１１０は、１０００［℃］を超えときには１５００［℃］の高温になる。光透過膜１１０は、ＥＵＶ光ＥＬを透過させることを目的とする。それに要求される性質は、露光波長に対して高透過率、高融点、高熱伝導率、低蒸発速度及び高輻射率である。高融点の観点では、１５００［℃］以上が必要となる。低蒸発速度の観点では、光透過膜１１０が薄くなり、吸収量の減量より温度が上昇することや、部分的に薄い箇所が生じて破損しやすくなることを防止する。更に、蒸発した材料が集光ミラー１２やミラー２１及び２２に付着して、光学素子を汚す恐れもある。

本実施形態では、図６に示ように、光透過膜１１０の表面１１０ａが内部１１０ｂと異なる材料で覆われている。表１に示したように、モリブデンの蒸発速度は、ジルコニウムの蒸発速度の１／２０である。しかしながら、モリブデンのＥＵＶ光に対する透過率は、ジルコニウムより低い。例えば、０．２［μｍ］の厚さの光透過膜を考えると、モリブデンの透過率は３０％、ジルコニウムの透過率は５０％であり、ジルコニウムの方が高い透過率を有する。ここで、図６は、光透過膜１１０の一例を示す概略断面図である。

そこで、光透過膜１１０の中心となる内部１１０ｂの材料は、ジルコニウムとして、その表面１１０ａにモリブデンを１０［ｎｍ］程度蒸着すれば、モリブデンが蒸発するまで（１００時間）フィルターの機能を維持することができる。実際には、最大温度１８００［Ｋ］といってもＥＵＶ光ＥＬが発光している時間は僅かであり、その１０倍以上のパルス間隔がある。従って、厚さ１０［ｎｍ］のモリブデンが蒸発するまで１０００時間かかることになる。

このような光透過膜１１０の表面１１０ａを覆う材料が光透過膜１１０の内部１１０ｂの材料より遅い蒸発速度を有する光透過膜１１０は、ＥＵＶ光ＥＬに対して高い透過率を有すると共に、蒸発速度を遅くすることが可能である。従って、例えば、ＥＵＶ露光装置のフィルターとして最適な構造となる。

なお、本実施形態のフィルター１００は、通常通りに光透過膜１１０を作製した後、両面にモリブデンを蒸着するだけで作製することができる。

ここで、両面にモリブデンを蒸着せずに、片面にのみモリブデンを蒸着する場合には、モリブデンを蒸着しない面を光源側に向け、モリブデンを蒸着した面を露光装置の被露光体側（照明光学系側）に向けることが望ましい。

実施例１乃至３では、柱構造（第２の部材１３０）は、メッシュ構造（第１の部材１２０）と別体で構成されている。しかし、柱構造は、メッシュ構造よりもフィルター１００の外部に熱を逃がす効率が高い機能を有すればよく、必ずしも、柱構造とメッシュ構造とを別体で構成する必要はない。例えば、メッシュ構造を形成する梁１２２の幅より幅の大きい梁を、所定のピッチ間隔で形成し、その幅の大きな梁を柱１３２と見なしてもよい。或いは、メッシュ構造を形成する梁１２２の厚さよりも厚い梁を、所定のピッチ間隔で形成して柱１３２としてもよい。換言すれば、温度勾配の方向に垂直な面の柱１３２の断面積が、メッシュ構造の断面積より大きければよい。例えば、温度勾配のある（温度勾配がよりきつい）方向に平行して柱１３２を配置すると効率的に熱を逃がすことができるので、メッシュ構造を形成する梁１２２のうち、放射状の梁の断面積を大きくしてもよい。

実施例１乃至４では、プラズマＰＬから放射されたＥＵＶ光ＥＬが中間集光点ＣＰで集光する光源装置１に対して、フィルター１００を中間集光点ＣＰ以外の位置に配置することで、フィルター１００に入射する単位面積当たりの強度を下げている。しかし、プラズマＰＬから放射されたＥＵＶ光ＥＬを平行光に変換し、露光装置の照明系チャンバに導光する構造の露光装置に対してもフィルター１００は適応することができる。プラズマＰＬからのＥＵＶ光ＥＬを平行光に変換し、照明系チャンバに入射させる光源装置又はＥＵＶ露光装置に関しては、集光光学系で直接、平行光に変換するか、又は、集光光学系で反射されたＥＵＶ光ＥＬを再度ミラーで平行光に変換する場合が考えられる。しかし、いずれの場合においても、必要な強度の位置にフィルター１００を配置すればよい。

光透過膜１１０と、メッシュ構造を有する第１の部材１２０と、柱構造を有する第２の部材１３０とから構成されるフィルター１００の作製方法について説明する。フィルター１００の作製方法としては、基板上に光透過膜１１０を蒸着によって形成し、その上にメッキやリフトオフ等でメッシュ構造（第１の部材１２０）を形成する方法がある。また、自立できるメッシュ構造を形成し、光透過膜１１０を接着剤で固定する方法もある。接着剤で、メッシュ構造と光透過膜１１０又は柱構造（第２の部材１３０）を固定する方法では、接着部が高温になると、接着剤から脱離ガスが放出する可能性がある。そして、脱離ガスが光学素子を汚染する可能性がある。そのため、プラズマＰＬ側に接着面を向けてフィルター１００を配置すれば、照明系チャンバ２０側のミラー２１及び２２の汚染を防ぐことができる。光源チャンバ１０は、真空度がそれほど高くないため接着剤から放出された脱離ガスの広がりは、照明系チャンバ２０での広がりに比べて小さく、集光ミラー１２が汚染される程度も小さい。

更に、図１に示す光源チャンバ１０の集光ミラー１２として斜入射ミラーを使用し、照明系チャンバ２０のミラー２１及び２２として多層膜ミラーを使用する場合を考える。この場合、同程度の汚れの付着であれば、多層膜ミラーの反射率の低下の方が、斜入射ミラーの反射率の低下よりも大きい。従って、接着面をプラズマＰＬ側に向けてフィルター１００を配置することは、ミラーの寿命を延ばすためには有効である。

フィルター１００の寿命について説明する。フィルター１００の寿命を延ばすためには、フィルター１００の最高温度を小さくすることが有効である。そのためには、フィルター１００に照射されるＥＵＶ光ＥＬの強度を小さくすればよい。従って、図１に示すように、照明系チャンバ２０に配置された少なくとも１つのミラーの下流（位置α又は位置β）にフィルター１００を配置することが有効となる。ＥＵＶ光に対するミラーの反射率は最大でも７０％であり、２つのミラーの下流（位置β）ならば、フィルター１００に照射されるＥＵＶ光ＥＬの強度は、光源チャンバ１０を射出したばかりのＥＵＶ光ＥＬの強度の半分となる。但し、照明系チャンバ２０に入射したばかりの位置γにフィルター１００を配置しても、ＥＵＶ光ＥＬの強度は小さくなっているため、光源チャンバ１０に配置するより寿命を延ばすことができる。

更に、図１に示す集光ミラー１２として斜入射ミラーを使用する場合には、露光に必要な露光波長以外の光、所謂、アウトバンド光の強度が、露光波長の強度の１０倍以上もある。その場合、１つの多層膜ミラーでプラズマＰＬからのＥＵＶ光ＥＬを反射させると、露光波長の反射強度は７０％であるが、アウトバンドである露光波長領域以外の光は殆ど反射しない。従って、光源チャンバ１０を射出したばかりＥＵＶ光ＥＬの強度の１／５乃至１／１０にも減衰し、フィルター１００に与える熱負荷は極めて小さくなる。

一方、フィルター１００の目的の１つはミラー２１及び２２の保護であり、ミラー２１及び２２の下流にフィルター１００を配置するとかかる目的を達成できない可能性がある。しかし、照明系チャンバ２０に入射した直後のミラー２１及び２２は、他のミラーが必要とする高精度を要求されないため、比較的安価で交換することを前提として構成することができる。

フィルター１００の光透過膜１１０の表面に輻射率の大きい材料を蒸着すると、光透過膜１１０の温度を下げることが可能である。例えば、輻射率の大きい材料として、カーボン、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化窒素、珪素等がある。純粋なカーボンは、１８００［Ｋ］での蒸発速度がモリブデン（Ｍｏ）より１桁小さいことに加え、輻射率が０．８程度あり、光透過膜１００の温度を１０００［Ｋ］以下にすることができるため、実質上、蒸発しないと考えてよい。また、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４も輻射率がそれぞれ０．８乃至９程度であり、光透過膜１１０の温度を下げることが可能である。厚さ０．０１［μｍ］のカーボンとＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４の波長１３．５ｎｍに対する透過率は、９４％乃至９５％と高く、透過率の上でも良好である。

上述したように、高速でＥＵＶ光ＥＬを発光し続けると、光透過膜１１０に吸収される熱量に比べて吸収された熱の逃げが追いつかなくなり、徐々に光透過膜１１０の温度が上昇することは既に説明した。その場合、ＥＵＶ光ＥＬの発光周期を少し遅くすれよいが、それ以外に、定期的にＥＵＶ光ＥＬの発光を間引くことでも同様の効果を期待することができる。例えば、ＥＵＶ光ＥＬを２０回発光させたら１回休止すれば、光透過膜１１０の温度を急激に下げることができる。

以下、図１５を参照して、本発明の光源装置１を適用した例示的な露光装置３００について説明する。ここで、図１５は、本発明の一側面としての露光装置３００の構成を示す概略断面図である。

露光装置３００は、露光光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式又はステップ・アンド・リピート方式でマスク３３０に形成された回路パターンを被処理体３５０に露光する。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光する方式である。また、「ステップ・アンド・スキャン方式」では、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する方式である。

図１５を参照するに、露光装置３００は、照明装置３１０と、マスク３３０を載置するレチクルステージ３３５と、投影光学系３４０と、被処理体３５０を載置するウェハステージ３５５と、アライメント検出機構３６０と、フォーカス位置検出機構３７０とを有する。

また、図３に示すように、少なくともＥＵＶ光ＥＬが通る光路を真空環境とするため、真空チャンバＶＣを設けている。ＥＵＶ光ＥＬは、大気に対する透過率が低く、また、残留ガス（高分子有機ガスなど）成分との反応によりコンタミナントを生成してしまうからである。

照明装置３１０は、投影光学系３４０の円弧状の視野に対応して円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）ＥＬによりマスク３３０を照明する照明装置であって、光源装置１と、照明光学系３１４とを有する。

光源装置１は、プラズマＰＬから放射されるＥＵＶ光ＥＬを照明光学系３１４に供給する。光源装置１は、上述した通りのいかなる形態をも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。

照明光学系３１４は、反射ミラー３１４ａ、オプティカルインテグレーター３１４ｂから構成される。反射ミラー３１４ａは、光源装置１から供給されるＥＵＶ光ＥＬを反射し、後段の光学素子（光学系）に導光する役割を果たす。オプティカルインテグレーター３１４ｂは、マスク３３０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系３１４は、マスク３３０と共役な位置に、マスク３３０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャを有してもよい。

マスク３３０は、反射型マスクで、そ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、マスクステージ３３５に支持及び駆動される。マスク３３０から発せされた回折光は、投影光学系３４０で反射されて被処理体３５０上に投影される。マスク３３０と被処理体３５０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置３００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク３３０と被処理体３５０を走査することによりマスク３３０のパターンを被処理体３５０上に縮小投影する。

マスクステージ３３５は、マスク３３０を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ３３５は、当業界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、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にマスクステージ３３５を駆動することで、マスク３３０を移動させることができる。露光装置３００は、マスク３３０と被処理体３５０とを同期した状態で走査する。ここで、マスク３３０又は被処理体３５０面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、マスク３３０又は被処理体３５０面内に垂直な方向をＺとする。

投影光学系３４０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）３４２を用いて、マスク３３０面上のパターンを像面である被処理体３５０上に縮小投影する。複数の反射ミラー３４２の枚数は、４枚乃至６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）だけを用いて、マスク３３０と被処理体３５０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系３４０の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程度である。

被処理体３５０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体３５０には、フォトレジストが塗布されている。

ウェハステージ３５５は、ウェハチャックを介して被処理体３５０を支持する。ウェハステージ３５５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体３５０を移動する。マスク３３０と被処理体３５０は、同期して走査される。また、マスクステージ３３５の位置とウェハステージ３５５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３６０は、マスク３３０の位置と投影光学系３４０の光軸との位置関係、及び、被処理体３５０の位置と投影光学系３４０の光軸との位置関係を計測する。かかる計測結果に基づいて、マスク３３０の投影像が被処理体３５０の所定の位置に一致するようにマスクステージ３３５及びウェハステージ３５５の位置及び角度を設定する。

フォーカス位置検出機構３７０は、被処理体３５０面でフォーカス位置を計測し、ウェハステージ３５５の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体３５０面を投影光学系３４０による結像位置に保つ。

露光において、照明装置３１０から射出されたＥＵＶ光ＥＬはマスク３３０を照明し、投影光学系３４０によりマスク３３０面上のパターンを被処理体３５０面上に結像する。本実施形態において、像面での露光フィールドは円弧状（リング状）である。そして、マスク３３０と被処理体３５０とを投影光学系３４０の縮小倍率比と同じ速度比で走査することにより、マスク３３０のパターン全体が被処理体３５０に転写される。露光装置に用いられる照明装置３１０が有する光源装置１は、フィルター１００によって、照明光学系３１４や投影光学系３４０を構成する光学素子の反射率の低下や照度の不均一化を防止することができる。これにより、露光装置３００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など）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。

以下、図１６及び図１７を参照して、上述の露光装置３００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１６は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。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。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する行程であり、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で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

図１７は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置３００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。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うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態の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３００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の一側面としての光源装置の構成を示す概略断面図である。 図１に示すフィルターの構成を示す概略平面図である。 図２に示す光透過膜と複数の梁で形成されるメッシュ構造を有する第１の部材とを示す概略拡大図であって、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は断面図である。 図１に示すフィルターの構成の一例を示す概略平面図である。 メッシュ構造の一例を示す概略断面図である。 図１に示す光透過膜の一例を示す概略断面図である。 パルス光（ＥＵＶ光）の照射によるＺｒの光透過膜の温度変化を示すグラフである。 １回目のＥＵＶ光が入射した際の光透過膜の中心の温度を示すグラフである。 光透過膜の直径に対するＥＵＶ光の最大周波数を示すグラフである。 光透過膜の形状とＥＵＶ光の発光周波数との関係を示すグラフである。 ＥＵＶ光（パルス光）の照射によるＭｏを材料とするメッシュ構造の温度上昇値を示すグラフである。 メッシュ構造の直径に対するメッシュ構造の中心の温度を示すグラフである。 メッシュ構造の最大直径と吸収強度との関係を示すグラフである。 メッシュ構造の最大直径と吸収強度との関係を示すグラフである。 本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。 図１６に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。

符号の説明

１ 光源装置
１０ 光源チャンバ
１１ 電極
１２ 集光ミラー
１３ デブリ除去装置
１４ ミラー支持部
２０ 照明系チャンバ
２１及び２２ ミラー
１００ フィルター
１１０ 光透過膜
１１０ａ 光透過膜の表面
１１０ｂ 光透過膜の内部
１２０ 第１の部材（メッシュ構造）
１２２ 梁
１２４ａ メッシュ構造の内部
１２４ｂ メッシュ構造の表面
１３０ 第２の部材（柱構造）
１３２ 柱
ＰＬ プラズマ
ＥＬ ＥＵＶ光

Claims (19)

1. 光源からの光を用いて被露光体を露光する露光装置に使用されるフィルターであって、
   前記光源からの光を透過する光透過膜と、
   第１の梁を含む複数の梁で構成されており、前記光透過膜と熱的に接触している第１の部材と、
   第１の柱を含む複数の柱で構成されており、前記光透過膜及び／又は前記第１の部材と熱的に接触している第２の部材とを有しており、
   前記第１の梁の長手方向に関して、単位時間当たりの前記第１の梁が伝導可能な熱量と、前記第１の柱の長手方向に関して、単位時間当たりの前記第１の柱が伝導可能な熱量とが互いに異なることを特徴とするフィルター。
2. 前記複数の柱は、冷却媒体が流されていることを特徴とする請求項１記載のフィルター。
3. 前記複数の柱は、ヒートパイプを有することを特徴とする請求項１記載のフィルター。
4. 前記複数の柱各々の断面積が、前記複数の梁各々の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のフィルター。
5. 前記柱を構成する材料の熱伝導率は、前記メッシュ構造を構成する材料の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項１記載のフィルター。
6. 前記複数の梁が、メッシュ構造を成していることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のフィルター。
7. 前記光源の周波数をＦ［Ｈｚ］、前記光透過膜の熱容量をＣｐ［Ｊ／ｋｇ／Ｋ］、前記光透過膜の密度をρ［ｋｇ／ｍ^３］、前記光透過膜の熱伝導率をλ［Ｗ／ｍ／Ｋ］とすると、
   前記メッシュ構造が規定する区画の大きさｓ［ｍ］は、
   
   を満足し、
   前記メッシュ構造が規定する区画の大きさｓ［ｍ］は、前記区画が円形の場合には当該円形の直径、前記区画が多角形の場合には当該多角形の少なくとも３辺に接する最小の円の直径であることを特徴とする請求項６記載のフィルター。
8. 前記光透過膜は、ジルコニウムで構成され、
   前記メッシュ構造が規定する区画の大きさｓ［ｍ］は、
   
   を満足することを特徴とする請求項７記載のフィルター。
9. 前記梁の厚さをｔｈ［ｍ］とすると、
   前記メッシュ構造が規定する区画の大きさｓ［ｍ］は、
   ｓ＞０．３ｔｈ
   を満足し、
   前記メッシュ構造が規定する区画の大きさｓ［ｍ］は、前記区画が円形の場合には当該円形の直径、前記区画が多角形の場合には当該多角形の少なくとも３辺に接する最小の円の直径であることを特徴とする請求項６記載のフィルター。
10. 前記フィルターが単位面積当たりに吸収するエネルギーをｑ０［Ｗ／ｍ^２］、前記メッシュ構造の１０００［Ｋ］での熱伝導率をλ［Ｗ／ｍ／Ｋ］、前記梁の厚さをｔｈ［ｍ］、前記梁の幅をｗ［ｍ］、前記梁のピッチをｐ［ｍ］、前記メッシュ構造の開口率をＡとすると、
    前記柱構造が規定する区画の大きさｓ［ｍ］は、
    ｓ＜３×１０^−２×ｅｘｐ（−９×１０^−９×ｑ０／（λ×ｔｈ×ｗ／ｐ）＋７.２×１０^−３
    又は、
    ｓ＜３×１０^−２×ｅｘｐ（−９×１０^−９×ｑ０／（λ×ｔｈ×√Ａ）＋７.２×１０^−３
    を満足し、
    前記柱構造が規定する区画の大きさｓ［ｍ］は、前記区画が円形の場合には当該円形の直径、前記区画が多角形の場合には当該多角形の少なくとも３辺に接する最小の円の直径であることを特徴とする請求項６記載のフィルター。
11. 前記複数の梁は、表面を形成する第１の材料と、内部を形成する第２の材料から構成され、
    前記第１の材料の蒸発速度は、前記第２の材料の蒸発速度よりも小さく、
    前記第２の材料の熱伝導率は、前記第２の材料の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のフィルター。
12. 光源からの光を用いて被露光体を露光する露光装置に使用されるフィルターであって、
    第１の厚さを有し、前記光源からの光を透過する光透過部と、
    前記第１の厚さとは異なる第２の厚さを有し、前記光透過部と熱的に接触している第１熱伝導部と、
    前記第１の厚さ及び前記第２の厚さとは異なる第３の厚さを有し、前記光透過部及び／又は前記第１熱伝導部と熱的に接触している第２熱伝導部とを有していることを特徴とするフィルター。
13. 前記光源からの光を用いて、マスクのパターンを前記被処理体に露光する露光装置であって、
    前記光源から前記被処理体に至る光路中に配置された、請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載のフィルターを有することを特徴とする露光装置。
14. 前記光源からの光を中間集光点に集光しており、
    前記フィルターは、前記中間集光点とは異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１３記載の露光装置。
15. 前記中間集光点からの光を前記マスクに導光する少なくとも一以上のミラーを更に有し、
    前記フィルターは、少なくとも一の前記ミラーを経た位置に配置されることを特徴とする請求項１４記載の露光装置。
16. 前記フィルターの温度が一定の値以上になると、前記光源からの光の発光を停止することを特徴とする請求項１３乃至１５いずれかに記載の露光装置。
17. 前記光源は、所定の周期で、前記光の発光と停止を繰り返すことを特徴とする請求項１３乃至１６いずれかに記載の露光装置。
18. 請求項１３乃至１７のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
    露光された前記被処理体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。
19. パルス光を発光する光源装置であって、
    請求項１乃至１２いずれかに記載のフィルターを有していることを特徴とする光源装置。