JPH11345760A

JPH11345760A - 露光装置

Info

Publication number: JPH11345760A
Application number: JP10166319A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Ota; 和哉太田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】露光光の照射に起因する投影光学系の結像特
性の悪化を抑制する。【解決手段】投影光学系ＰＯを構成するミラーＭ１〜
Ｍ４とこれらのミラーを保持する保持部材（１５Ａ、１
５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ及びＰＰ）とを同一の熱膨張係数
を有する材料により形成した。このため、ミラーと保持
部材との熱膨張係数の相違に起因するいわゆるバイメタ
ル効果が発生せず、ミラーに熱歪みが発生するのを防止
することができ、これにより投影光学系ＰＯの結像特性
の悪化を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置に係り、
更に詳しくは、一部にミラー等の反射光学素子を含む投
影光学系を備え、該投影光学系を介して所定のパターン
を基板上に転写する露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子の製造のためのリソグ
ラフィ工程において実用最小線幅（デバイスルール）１
００ｎｍ〜７０ｎｍの回路パターンを基板（ウエハ）に
転写するための次次世代の露光装置として、波長５〜２
０ｎｍ、例えば波長１３ｎｍ、１１ｎｍ等のＥＵＶ（Ex
treme Ultraviolet）光を露光光として用いるＥＵＶ露
光装置が開発されている。このＥＵＶ露光装置では、２
種類の物質を露光波長の１／２の周期で交互に数十層重
ねた多層膜が反射膜として形成されたミラーを３〜６枚
組み合わせたオール反射式の投影光学系が用いられる。

【０００３】ＥＵＶ光は、ヘリウム（Ｈｅ）のような気
体であってもその透過率が低く、投影光学系は真空中に
置かなければならない。一方、ミラー１枚当たりの反射
率は約７０％と言われており、残りの３０％は熱となっ
てミラーに残ってしまう。この熱は、雰囲気が真空であ
るが故に周囲に逃げること無く、ミラーを暖め、更には
ミラーを支える支持部材までも加熱してしまう。

【０００４】一般的に、ミラーの素材に適しているの
は、ゼロデュアやＵＬＥ（いずれも商品名）などの低膨
張ガラスである。これらの低膨張ガラスは、線膨張係数
が極めて小さいため、熱による温度上昇があっても、ミ
ラーの熱変形の度合いが非常に小さいからである。ま
た、これらのガラスは反射面の加工性に優れている点に
おいてもミラーの素材に適している。ＥＵＶ露光露光装
置の投影光学系に用いられるミラーの面精度は、一般に
ＲＭＳ値で０．１〜０．２ｎｍという高精度が要求され
るからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＥＵＶ露光装置では、ミラーを保持する投影光学系の鏡
筒などが金属、例えばインバー（Invar ：ニッケル３６
％、マンガン０．３５％及び微量の炭素と他の元素を含
む鉄から成る低膨張の合金）などで形成されていること
から、ミラーの素材である低膨張ガラスと鏡筒の素材で
ある金属との熱膨張係数が異なり、いわゆるバイメタル
効果によりミラーに歪みが生じ、結果的に投影光学系の
結像特性（諸収差）を悪化させるという不都合があっ
た。

【０００６】また、上記の低膨張ガラスを素材とするミ
ラーであっても熱変形が全く生じないものではなく、そ
の熱変形は投影光学系の結像特性の悪化を招くので、各
ミラーが必要以上の高温にならないように、冷却するこ
とが一般的に行われている。しかしながら、このミラー
の冷却は、反射面の裏面側から行われるため、従来の低
膨張ガラスを素材とするミラーでは、熱伝達率が小さい
ことから冷却効果が反射面側に伝達されるのに時間が掛
かり、十分な冷却効果が得られず、投影光学系の結像特
性を悪化させる要因となっていた。

【０００７】上記と同様の問題は、ＥＵＶ露光装置に限
らず、波長１００〜１６０ｎｍのＶＵＶ（Vacuum Ultra
violet）光、例えばＦ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）、
Ａｒ₂レーザ光（波長１２６ｎｍ）を露光光として用
い、投影光学系に反射光学素子を用いるＶＵＶ露光装
置、その他の露光装置であっても程度の差はあれ生じ得
る。

【０００８】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その目的は、露光光の照射に起因する投影光学系の
結像特性の悪化を抑制することができる露光装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る露光装置
は、少なくとも一部に反射光学素子（Ｍ１〜Ｍ４）を含
む投影光学系（ＰＯ）を備え、該投影光学系を介して所
定のパターンを基板（Ｗ）上に転写する露光装置におい
て、前記反射光学素子とこれを保持する保持部材（１５
Ａ〜１５Ｄ、ＰＰ）とを同一の熱膨張係数を有する材料
により形成したことを特徴とする。

【００１０】これによれば、投影光学系を構成する前記
反射光学素子とこれを保持する保持部材とを同一の熱膨
張係数を有する材料により形成したことから、両者間の
熱膨張係数の相違に起因するいわゆるバイメタル効果が
発生せず、反射光学素子に熱歪みが発生するのを防止す
ることができ、これにより投影光学系の結像特性の悪化
を抑制することができる。

【００１１】この場合において、前記投影光学系が反射
光学素子のみから成る反射光学系であり、前記各反射光
学素子と該各反射光学素子を保持する保持部材とを同一
の熱膨張係数を有する材料により形成することが望まし
い。かかる場合には、投影光学系が反射光学素子のみか
ら成り、全ての反射光学素子の熱歪みの発生を防止する
ことができ、結果的に屈折光学素子を含む場合に比べて
投影光学系全体としての結像特性の悪化をより効果的に
抑制することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】《第１の実施形態》以下、本発明
の第１の実施形態を図１〜図２に基づいて説明する。

【００１３】図１には、第１の実施形態に係る露光装置
１０の全体構成が概略的に示されている。この露光装置
１０では、後述するように、マスクとしてのレチクルＲ
からの反射光束を基板としてのウエハＷ上に垂直に投射
する投影光学系ＰＯが使用されているので、以下におい
ては、この投影光学系ＰＯからウエハＷへの照明光ＥＬ
の投射方向を投影光学系ＰＯの光軸方向と呼ぶととも
に、この光軸方向をＺ軸方向、これに直交する面内で図
１における紙面内の方向をＹ軸方向、紙面に直交する方
向をＸ軸方向として説明するものとする。

【００１４】この露光装置１０は、マスクとしての反射
型レチクルＲに描画された回路パターンの一部の像を投
影光学系ＰＯを介して基板としてのウエハＷ上に投影し
つつ、レチクルＲとウエハＷとを投影光学系ＰＯに対し
て１次元方向（ここではＹ軸方向）に相対走査すること
によって、レチクルＲの回路パターンの全体をウエハＷ
上の複数のショット領域の各々にステップアンドスキャ
ン方式で転写するものである。

【００１５】露光装置１０は、波長１１ｎｍのＥＵＶ光
（軟Ｘ線領域の光）ＥＬをＹ方向に沿って水平に射出す
る光源装置１２、この光源装置１２からのＥＵＶ光ＥＬ
を反射して所定の入射角、例えば約５０ｍｒａｄでレチ
クルＲのパターン面（図１における下面）に入射するよ
うに折り曲げる折り返しミラーＭ（照明光学系の一
部）、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、
レチクルＲのパターン面で反射されたＥＵＶ光ＥＬをウ
エハＷの被露光面に対して垂直に投射する反射光学系か
ら成る投影光学系ＰＯ、ウエハＷを保持するウエハステ
ージＷＳＴ等を備えている。

【００１６】前記光源装置１２は、レーザ励起プラズマ
光源から成る露光光源、集光ミラーとしての放物面鏡、
照明ミラー、波長選択窓等（いずれも図示省略）を含
み、折り返しミラーＭを介してレチクルＲのパターン面
を円弧スリット状照明光で照明する。

【００１７】前記レチクルステージＲＳＴは、ＸＹ平面
に沿って配置されたレチクルステージベース３２上に配
置され、磁気浮上型２次元リニアアクチュエータ３４に
よって前記レチクルステージベース３２上に浮上支持さ
れている。このレチクルステージＲＳＴは、磁気浮上型
２次元リニアアクチュエータ３４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θ方向
（Ｚ軸回りの回転方向）にも微小量駆動されるようにな
っている。また、このレチクルステージＲＳＴは、磁気
浮上型２次元リニアアクチュエータ３４によってＺ方向
及びＸＹ面に対する傾斜方向にも微小量だけ駆動可能に
構成されている。

【００１８】このレチクルステージＲＳＴのＺ方向の位
置は、レチクルＲのパターン面に対し斜め方向から検出
ビームＦＢ１を照射する送光系１３ａと、レチクルＲの
パターン面で反射された検出ビームＦＢ１を受光する受
光系１３ｂとから構成されるレチクルフォーカスセンサ
１３によって計測されている。このレチクルフォーカス
センサ１３としては、例えば特開平６−２８３４０３号
公報等に開示される多点焦点位置検出系が用いられてい
る。また、レチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置は
不図示のレーザ干渉計システムによって計測されてい
る。

【００１９】前記レチクルフォーカスセンサ１３及びレ
ーザ干渉計システムの計測値は、不図示の主制御装置に
供給され、該主制御装置によって磁気浮上型２次元リニ
アアクチュエータ３４が制御され、レチクルステージＲ
ＳＴの６次元方向の位置及び姿勢制御が行われるように
なっている。

【００２０】レチクルステージＲＳＴの下面に、不図示
の静電チャック方式のレチクルホルダを介してレチクル
Ｒが吸着保持されている。このレチクルＲは、シリコン
ウエハ、石英、低膨張ガラスなどの薄い板から成り、そ
の表面（パターン面）には、ＥＵＶ光を反射する反射膜
が形成されている。この反射膜は、モリブデンＭｏとベ
リリウムＢｅの膜が交互に約５．５ｎｍの周期で、約５
０ぺア積層された多層膜である。この多層膜は波長１１
ｎｍのＥＵＶ光に対して約７０％の反射率を有する。な
お、前記折り返しミラーＭ及び前記光源装置１２内の各
ミラーの反射面にも同様の構成の多層膜が形成されてい
る。

【００２１】レチクルＲのパターン面に形成された多層
膜の上には、吸収層として、例えばニッケルＮｉが一面
に塗布され、回路パターンがパターンニングされてい
る。この回路パターンの最も細かい線は、約５６０ｎｍ
周期のラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターン、若し
くは２００ｎｍの孤立線、若しくは直径２００〜２８０
ｎｍのホールパターンである。

【００２２】レチクルＲの吸収層（ニッケルＮｉ）が残
っている部分に当たったＥＵＶ光はその吸収層によって
吸収され、Ｎｉの抜けた部分に当たったＥＵＶ光は反射
膜によって反射され、結果として回路パターンの情報を
含んだＥＵＶ光がレチクルパターン面で反射されて次に
述べる投影光学系ＰＯへ向かう。

【００２３】前記投影光学系ＰＯは、開口数（Ｎ．
Ａ．）が０．１で、後述するように、反射光学素子（ミ
ラー）のみから成る反射光学系が使用されており、ここ
では、投影倍率１／４倍のものが使用されている。従っ
て、レチクルＲによって反射され、レチクルＲに描かれ
たパターン情報を含むＥＵＶ光ＥＬは、投影光学系ＰＯ
によって４分の１に縮小されてウエハＷ上に投影され、
これによりレチクルＲ上のパターンは１／４に縮小され
てウエハＷに転写される。すなわち、最小線幅、７０ｎ
ｍＬ／Ｓ、５０ｎｍ孤立線、５０〜７０ｎｍのホールパ
ターンの転写像がウエハＷ上に形成される。

【００２４】ここで、投影光学系ＰＯについてより詳細
に説明する。この投影光学系ＰＯは、図１に示されるよ
うに、レチクルＲで反射されたＥＵＶ光ＥＬを順次反射
する第１ミラーＭ１、第２ミラーＭ２、第３ミラーＭ
３、第４ミラーＭ４の合計４枚のミラー（反射光学素
子）と、これらのミラーＭ１〜Ｍ４を保持する鏡筒ＰＰ
とを含んで構成されている。前記第１ミラーＭ１及び第
４ミラーＭ４の反射面は非球面の形状を有し、第２ミラ
ーＭ２の反射面は平面であり、第３ミラーＭ３の反射面
は球面形状となっている。各反射面は設計値に対して露
光波長の約５０分の１から６０分の１以下の加工精度が
実現され、ＲＭＳ値（標準偏差）で０．２ｎｍから０．
３ｎｍ以下の誤差しかない。第１ミラーＭ１〜第４ミラ
ーＭ４の素材としては、ここでは鉄やアルミニウムなど
に比べて線膨張係数の小さいインバーと呼ばれる合金が
用いられ、各ミラーの表面にはインバーの上にニッケル
リン（Ｎｉ−Ｐ）の薄いメッキ層（例えば厚さ数十〜数
百μｍのメッキ層）が形成され、このＮｉ−Ｐの表面を
高精度に加工した後、レチクルＲと同じＭｏ／Ｂｅ多層
膜が反射層として形成されている。

【００２５】この場合、図１に示されるように、第１ミ
ラーＭ１で反射された光が第２ミラーＭ２に到達できる
ように、第４ミラーＭ４には穴が空けられている。同様
に第４ミラーＭ４で反射された光がウエハＷに到達でき
るよう第１ミラーＭ１には穴が設けられている。勿論、
穴を空けるのでなく、ミラーの外形を光束が通過可能な
切り欠きを有する形状としても良い。

【００２６】投影光学系ＰＯが置かれている環境は真空
であるため、ミラーＭ１〜Ｍ４に対する照明光ＥＬの照
射による熱の逃げ場がない。そこで、本実施形態では、
次のようにしてミラーＭ１〜Ｍ４の熱膨張に起因する投
影光学系ＰＯの結像特性の悪化を極力抑制するようにし
ている。

【００２７】すなわち、ミラーＭ２を、該ミラーＭ２の
素材と同一のインバーから成る３本の支持部材１５Ｂに
よって鏡筒ＰＰに連結するとともに（図２参照）、鏡筒
ＰＰの素材としてインバーを用いている。これと同様
に、第１ミラーＭ１、第３ミラーＭ３、第４ミラーＭ４
を、該ミラーＭ１、Ｍ３、Ｍ４の素材と同一のインバー
から成る各３本の支持部材１５Ａ，１５Ｃ，１５Ｄによ
って鏡筒ＰＰにそれぞれ連結している。これにより、ミ
ラーＭ１〜Ｍ４、支持部材１５Ａ〜１５Ｄ及び鏡筒ＰＰ
が同一温度である限り、いわゆるバイメタル効果による
ミラーＭ１〜Ｍ４の熱歪みの発生を防止することができ
る。

【００２８】また、本実施形態では、ミラーＭ１〜Ｍ
４、支持部材１５Ａ〜１５Ｄ及び鏡筒ＰＰを速やかに同
一温度にするために、図２の平面図に示されるように、
ミラーＭ１〜Ｍ４のそれぞれと鏡筒ＰＰとの間に、該鏡
筒ＰＰの内周面に一端側の放熱部（凝縮部）が固定され
た複数の熱交換器としての平板状ヒートパイプＨＰを設
け、各ヒートパイプＨＰの他端側の入熱部（蒸発部）と
各ミラーＭ１〜Ｍ４との間にシリコン等の緩衝部材９２
を介装している。このため、ミラーＭ１〜Ｍ４と鏡筒Ｐ
Ｐとの間でヒートパイプＨＰにより熱交換が行われ、両
者がごく短時間で同一温度となる。勿論、ミラーＭ１〜
Ｍ４の熱は各支持部材１５Ａ〜１５Ｄを介しての熱伝導
によっても鏡筒ＰＰに伝達される。また、ヒートパイプ
ＨＰは、熱交換中にわずかながら伸縮するものと考えら
れるが、緩衝部材９２の作用によりその伸縮力がミラー
に及ぼす影響は非常に小さなものになっている。すなわ
ち、本実施形態では、ヒートパイプＨＰと緩衝部材９２
とによって、ミラーＭ１〜Ｍ４と鏡筒ＰＰとの間で熱を
伝えるが、力を伝えない構造が実現されている。

【００２９】さらに、本実施形態では、鏡筒ＰＰを内側
のインナー部材５０と、その外周部に装着された冷却装
置としての冷却ジャケット５２との２重構造とし、冷却
ジャケット５２の内部には、冷却液（例えばフロリナー
ト（商品名））を流入チューブ５４側から流出チューブ
５６側に流すための螺旋状のパイプ５８が設けられてい
る。冷却ジャケット５２から流出チューブ５６を介して
流出した冷却液は、不図示の冷凍装置内で冷媒との間で
熱交換を行い、所定温度まで冷却された後、流入チュー
ブ５４を介して冷却ジャケット５２内に流入するように
なっており、このようにして冷却液が循環されるように
なっている。

【００３０】上述のようにして、ミラーＭ１〜Ｍ４がそ
れぞれの支持部材によって支持され、ヒートパイプＨＰ
によって鏡筒ＰＰのインナー部材５０に連結されている
ため、本実施形態の投影光学系ＰＯでは、露光用の照明
光（ＥＵＶ光）ＥＬの照射によりミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ
３、Ｍ４に熱エネルギが与えられても、ヒートパイプＨ
Ｐを介して一定温度に温度調整された鏡筒ＰＰとの間で
熱交換が行われ、ミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が前記
一定温度に冷却される。

【００３１】前記ウエハステージＷＳＴは、ＸＹ平面に
沿って配置されたウエハステージベース６０上に配置さ
れ、磁気浮上型２次元リニアアクチュエータ６２によっ
て該ウエハステージベース６０上に浮上支持されてい
る。ウエハステージＷＳＴは、前記磁気浮上型２次元リ
ニアアクチュエータ６２によってＸ方向及びＹ方向に所
定ストロークで駆動されるとともに、θ方向（Ｚ軸回り
の回転方向）にも微小量駆動されるようになっている。
また、このウエハステージＷＳＴは、磁気浮上型２次元
リニアアクチュエータ６２によってＺ方向及びＸＹ面に
対する傾斜方向にも微小量だけ駆動可能に構成されてい
る。

【００３２】ウエハステージＷＳＴの上面には、静電チ
ャック方式の不図示のウエハホルダが載置され、該ウエ
ハホルダによってウエハＷが吸着保持されている。ウエ
ハステージＷＳＴのＸＹ面内の位置は、不図示のレーザ
干渉計システムによって計測されるようになっている。
また、鏡筒ＰＰを基準とするウエハＷのＺ方向位置は、
投影光学系ＰＯに固定された斜入射光式のウエハフォー
カスセンサ１４によって計測されるようになっている。
このウエハフォーカスセンサ１４は、図１に示されるよ
うに、鏡筒ＰＰを保持する不図示のコラムに固定され、
ウエハＷ面に対し斜め方向から検出ビームＦＢを照射す
る送光系１４ａと、同じく不図示のコラムに固定され、
ウエハＷ面で反射された検出ビームＦＢを受光する受光
系１４ｂとから構成される。このウエハフォーカスセン
サとしては、レチクルフォーカスセンサと同様の多点焦
点位置検出系が用いられる。

【００３３】前記ウエハフォーカスセンサ１４及びレー
ザ干渉計システムの計測値は、不図示の主制御装置に供
給され、該主制御装置によって磁気浮上型２次元リニア
アクチュエータ６２が制御され、ウエハステージＲＳＴ
の６次元方向の位置及び姿勢制御が行われるようになっ
ている。

【００３４】ウエハステージＷＳＴ上面の一端部には、
レチクルＲに描画されたパターンがウエハＷ面上に投影
される位置と、後述するアライメント光学系ＡＬＧの相
対位置関係の計測（いわゆるベースライン計測）等を行
うための空間像計測器ＦＭが設けられている。この空間
像計測器ＦＭは、従来のＤＵＶ露光装置の基準マーク板
に相当するものである。

【００３５】さらに、本実施形態では、投影光学系ＰＯ
の側面に、図１に示されるように、アライメント光学系
ＡＬＧが固定されている。このアライメント光学系ＡＬ
Ｇとしては、ブロードバンド光をウエハＷ上のアライメ
ントマーク（または空間像計測器ＦＭ）に照射し、その
反射光を受光して画像処理方式によりマーク検出を行う
結像式アライメントセンサ、レーザ光をウエハ上の格子
マークに２方向から照射し、該格子マークから発生した
回折光同士を干渉させてその干渉光の位相に基づき格子
マークの位置を検出するＬＩＡ（Laser Interferometri
c Alignment ）方式のアライメントセンサやＡＦＭ（原
子間力顕微鏡）のような走査型プローブ顕微鏡等種々の
ものを用いることができる。

【００３６】次に、上述のようにして構成された本実施
形態の露光装置１０による露光工程の動作について説明
する。

【００３７】まず、不図示のレチクル搬送系によりレチ
クルＲが搬送され、ローディングポジションにあるレチ
クルステージＲＳＴに吸着保持される。次いで、主制御
装置により、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステー
ジＲＳＴの位置が制御され、レチクルＲ上に描画された
不図示のレチクルアライメントマークのウエハＷ面上へ
の投影像が空間像計測器ＦＭを用いて検出され、レチク
ルパターン像のウエハＷ面上への投影位置が求められ
る。すなわち、レチクルアライメントが行われる。

【００３８】次に、主制御装置により、空間像検出器Ｆ
Ｍがアライメント光学系ＡＬＧの直下へ位置するよう
に、ウエハステージＷＳＴが移動され、アライメント光
学系ＡＬＧの検出信号及びそのときの干渉計システムの
計測値に基づいて、間接的にレチクルＲのパターン像の
ウエハＷ面上への結像位置とアライメント光学系ＡＬＧ
の相対位置、すなわちベースライン量が求められる。

【００３９】かかるベースライン計測が終了すると、主
制御装置により、いわゆるＥＧＡアライメントが行わ
れ、ウエハＷ上の全てのショット領域の位置が求められ
る。

【００４０】そして、次のようにしてステップアンドス
キャン方式の露光がＥＵＶ光ＥＬを露光用照明光として
行われる。すなわち、主制御装置では上で求めたウエハ
Ｗ上びの各ショット領域の位置情報に従って、干渉計シ
ステムからの位置情報をモニタしつつ、ウエハステージ
ＷＳＴを第１ショットの走査開始位置に位置決めすると
ともに、レチクルステージＲＳＴを走査開始位置に位置
決めして、その第１ショットの走査露光を行う。この走
査露光に際し、主制御装置ではレチクルステージＲＳＴ
とウエハステージＷＳＴとを相互に逆向きに駆動すると
ともに両者の速度比が投影光学系ＰＯの投影倍率に正確
に一致するように両ステージの速度を制御し、両ステー
ジのかかる速度比の等速同期状態にて露光（レチクルパ
ターンの転写）を行う。これにより、ウエハＷ上の第１
ショットには、例えば２５ｍｍ（幅）×５０ｍｍ（走査
方向）の回路パターンの転写の像が形成される。

【００４１】上記のようにして第１ショットの走査露光
が終了すると、主制御装置ではウエハステージＷＳＴを
第２ショットの走査開始位置へ移動させるショット間の
ステッピング動作を行う。そして、その第２ショットの
走査露光を上述と同様にして行う。以後、第３ショット
以降も同様の動作を行う。

【００４２】このようにして、ショット間のステッピン
グ動作とショットの走査露光動作とが繰り返され、ステ
ップアンドスキャン方式でウエハＷ上の全てのショット
領域にレチクルＲのパターンが転写される。

【００４３】ここで、上記の走査露光中やアライメント
中には、ウエハフォーカスセンサ１４（１４ａ、１４
ｂ）によってウエハＷ表面と投影光学系ＰＯの間隔、Ｘ
Ｙ平面に対する傾斜が計測され、主制御装置によってウ
エハＷ表面と投影光学系ＰＯとの間隔、平行度が常に一
定になるようにウエハステージＷＳＴが制御される。ま
た、主制御装置では、レチクルフォーカスセンサ１３
（１３ａ、１３ｂ）の計測値に基づいて、露光中（レチ
クルパターンの転写中）の投影光学系ＰＯとレチクルＲ
のパターン面との間隔が常に一定に保たれるように、レ
チクルＲの投影光学系ＰＯの光軸方向（Ｚ方向）の位置
を調整しつつ、レチクルステージＲＳＴと基板ステージ
ＷＳＴとをＹ軸方向に沿って同期移動させる。

【００４４】以上説明したように、本実施形態の露光装
置１０によると、極めて波長の短いＥＵＶ光ＥＬを露光
光として用い、色収差のないオール反射の投影光学系Ｐ
Ｏを介してレチクルＲのパターンがウエハＷ上に転写さ
れるので、レチクルＲ上の微細パターンをウエハＷ上の
各ショット領域に高精度に転写することができる。具体
的には、最小線幅７０ｎｍ程度の微細パターンの高精度
な転写が可能である。

【００４５】また、本実施形態では、ミラーＭ１、Ｍ
２、Ｍ３、Ｍ４と各支持部材１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、
１５Ｄと鏡筒ＰＰ（のインナー部材５０）とが、同一の
金属すなわちインバーによって形成されているので、こ
れらの温度が均一である限り、ミラーに熱歪みが生じる
おそれはなく、しかも、これらの温度の均一化が、支持
部材１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄと、ミラーＭ１、
Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４と鏡筒ＰＰ（のインナー部材５０）と
の間の熱交換を行うヒートパイプＨＰとによって実現さ
れるので、ミラーの熱歪みに起因する投影光学系ＰＯの
結像特性（諸収差）の悪化を効果的に抑制することがで
きる。

【００４６】また、鏡筒ＰＰ及びヒートパイプＨＰを介
してミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が冷却装置（冷却ジ
ャケット５２）によって冷却されるので、ミラーＭ１、
Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の熱膨張そのものも効果的に抑制され
る。

【００４７】また、ミラーＭ１〜Ｍ４を、インバーによ
り形成し、その表面に、金属に比べて切削又は研磨等の
加工が容易なニッケルリンのメッキ層と露光用照明光に
対する反射膜とが順次積層形成されていることから、素
材として金属を用いているにもかかわらず、ニッケルリ
ンのメッキ層を研削することにより、各反射面は設計値
に対して露光波長の約５０分の１から６０分の１以下の
加工精度が実現されている。

【００４８】《第２の実施形態》次に、本発明の第２の
実施形態を図３に基づいて説明する。ここで、前述した
第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分について
は、同一の符号を用いるとともにその説明を省略するも
のとする。

【００４９】図３には、第２の実施形態の露光装置１０
０の全体構成が概略的に示されている。この露光装置１
００も、前述した露光装置１０と同様に、露光用の照明
光ＥＬとして波長１１ｎｍのＥＵＶ光を用いて、ステッ
プアンドスキャン方式により露光動作を行う投影露光装
置である。

【００５０】この露光装置１００は、前述した投影光学
系ＰＯに代えて投影光学系ＰＯ’が設けられている点が
前述した露光装置１０と異なり、この点に特徴を有す
る。

【００５１】この投影光学系ＰＯ’は、Ｚ方向に沿って
配置され相互に連結された第１〜第５の分割鏡筒ＰＰ１
〜ＰＰ５の５部分から構成された鏡筒を備えている。各
分割鏡筒ＰＰ１〜ＰＰ５は、前述した第１の実施形態に
係る鏡筒ＰＰと同様に構成されている。分割鏡筒ＰＰ１
〜ＰＰ５のそれぞれは、別々の冷却装置によって独立し
て冷却されている。なお、図３においては、分割鏡筒Ｐ
Ｐ１〜ＰＰ５にそれぞれ設けられた流入チューブ及び流
出チューブは図示が省略されている。

【００５２】第１の分割鏡筒ＰＰ１は、第２ミラーＭ２
を保持する鏡筒であり、第２の分割鏡筒ＰＰ２は第４ミ
ラーＭ４を保持する鏡筒であり、第４の分割鏡筒ＰＰ４
は第３ミラーＭ３を保持する鏡筒であり、第５の分割鏡
筒ＰＰ５は第１ミラーＭ１を保持する鏡筒である。残り
の第３の分割鏡筒ＰＰ３はいずれのミラーをも保持せ
ず、いわば第２の分割鏡筒ＰＰ２に保持された第４ミラ
ーＭ４と第４の分割鏡筒ＰＰ４に保持された第３ミラー
Ｍ３との距離を所定の距離に保持するために設けられて
いるものである。

【００５３】第１〜第４ミラーＭ１〜Ｍ４は、前述した
第１の実施形態と同様にして、対応する分割鏡筒にそれ
ぞれ保持されている。その他の部分の構成は、前述した
第１の実施形態と同一になっている。

【００５４】以上のようにして、構成された本第２の実
施形態に係る露光装置１００では、前述した第１の実施
形態と同等の効果を得られる他、各分割鏡筒ＰＰ１〜Ｐ
Ｐ５が、独立して別々の冷却装置によって冷却されるの
で、各分割鏡筒の冷却ジャケット内に異なる温度の冷却
水を流すことにより、それぞれの分割鏡筒を異なる温度
まで強制冷却することが可能である。ここでは、レチク
ルＲからの反射光が最初に照射されるミラーＭ１を保持
する第５の分割鏡筒ＰＰ５を最も低温で冷却し、第２ミ
ラーＭ２を保持する第１の分割鏡筒ＰＰ１をその次に低
い温度で冷却し、第３ミラーＭ３を保持する第４の分割
鏡筒ＰＰ４をその次に低い温度で冷却し、第４ミラーＭ
４を保持する第２の分割鏡筒ＰＰ２をその次に低い温度
で冷却し、残りの第３の分割鏡筒ＰＰ３をその次に低い
温度、すなわち最も高い温度で冷却するようになってい
る。これにより、最も熱吸収の大きさに応じた冷却温度
により第１〜第４ミラーＭ１〜Ｍ４を効率良く冷却する
ことができ、結果的に各ミラーの熱膨張に起因する転写
像の劣化を効率的に抑制している。

【００５５】また、本第２の実施形態によると、鏡筒が
複数に分割されているので、投影光学系ＰＯ’の組み立
て時あるいは調整時の作業性が向上するという利点もあ
る。

【００５６】なお、上記第１、第２の実施形態では、露
光光として波長１１ｎｍのＥＵＶ光を用いる場合につい
て説明したが、これに限らず、露光光として波長１３ｎ
ｍのＥＵＶ光を用いても良い。この場合には、波長１３
ｎｍのＥＵＶ光に対して約７０％の反射率を確保するた
め、各ミラーの反射膜としてモリブデンＭｏと珪素Ｓｉ
を交互に積層した多層膜を用いる必要がある。

【００５７】また、上記実施形態においては、ミラーＭ
１〜Ｍ４、それらの支持部材１５Ａ〜１５Ｄ、及び鏡筒
の素材としてインバーを用いる場合について説明した
が、本発明がこれに限定されるものではない。すなわ
ち、ミラー（反射光学素子）とその保持部材とを同一の
熱膨張係数を有する素材によって形成する本発明によれ
ば、いわゆるバイメタル効果に起因するミラーの歪みを
防止することができるので、インバーに代えて、アルミ
ニウムＡｌ、銅Ｃｕなどの高熱伝導率の金属を用いて、
ミラーＭ１〜Ｍ４、支持部材及び鏡筒等を形成しても良
い。かかる場合には、ミラーＭ１〜Ｍ４からの熱が支持
部材を介して速やかに鏡筒に伝達されるので、上記実施
形態で説明したヒートパイプを必ずしも設けなくても良
くなる。

【００５８】また、上記実施形態では、露光光源として
レーザ励起プラズマ光源を用いるものとしたが、これに
限らず、シンクロトロン放射光源、べータトロン光源、
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。

【００５９】また、本発明は、ＥＵＶ露光装置に限ら
ず、光源にＡｒ₂レーザ（波長１２６ｎｍ）を用い、投
影光学系として４〜８枚のミラーを有し、開口数（Ｎ．
Ａ．）が０．５〜０．８の光学系を用いた、ＶＵＶ露光
装置にも好適に適用することができる。

【００６０】この他、本発明は、投影光学系としてミラ
ー等を含む反射屈折型の投影光学系を備えたＤＵＶ露光
装置に適用することも勿論可能であり、かかる場合であ
ってもバイメタル効果によるミラー等の熱歪みを防止す
ることができる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
露光光の照射に起因する投影光学系の結像特性の悪化を
抑制することができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の露光装置の構成を概略的に示
す図である。

【図２】図１の投影光学系の平面図である。

【図３】第２の実施形態の露光装置の構成を概略的に示
す図である。

【符号の説明】

１０…露光装置、１５Ａ〜１５Ｄ…支持部材（保持部材
の一部）、５２…冷却ジャケット（冷却装置）、Ｍ１…
第１ミラー（反射光学素子）、Ｍ２…第２ミラー（反射
光学素子）、Ｍ３…第３ミラー（反射光学素子）、Ｍ４
…第４ミラー（反射光学素子）、ＰＯ…投影光学系、Ｗ
…ウエハ（基板）、ＰＰ…鏡筒（保持部材の一部）、Ｈ
Ｐ…ヒートパイプ（熱交換器）。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０３Ｆ 7/20 ５２１Ｇ０２Ｂ 7/18 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一部に反射光学素子を含む投
影光学系を備え、該投影光学系を介して所定のパターン
を基板上に転写する露光装置において、前記反射光学素子とこれを保持する保持部材とを同一の
熱膨張係数を有する材料により形成したことを特徴とす
る露光装置。
【請求項２】前記投影光学系が反射光学素子のみから
成る反射光学系であり、前記各反射光学素子と該各反射
光学素子を保持する保持部材とを同一の熱膨張係数を有
する材料により形成したことを特徴とする請求項１に記
載の露光装置。
【請求項３】前記同一の熱膨張係数を有する材料は、
同一の金属材料であることを特徴とする請求項１又は２
に記載の露光装置。
【請求項４】前記各反射光学素子は、その表面に、金
属に比べて切削又は研磨が容易な特定材料のメッキ層と
露光用照明光に対する反射膜とが順次積層形成されたミ
ラーであることを特徴とする請求項２に記載の露光装
置。
【請求項５】前記特定材料は、ニッケルリンであるこ
とを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】前記保持部材は、前記反射光学素子を支
持する支持部材と、この支持部材を支持する鏡筒とを含
み、前記反射光学素子と鏡筒との間に熱交換器が設けら
れていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項
に記載の露光装置。
【請求項７】前記鏡筒を冷却する冷却装置を更に備え
ることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項８】前記露光用照明光が、波長５〜２０ｎｍ
のＥＵＶ光であることを特徴とする請求項４又は５に記
載の露光装置。