(57)【要約】【課題】  効率的で迅速な再生等を可能にする光学素子を提供すること。【解決手段】  光学素子１０の再生に際しては、光学素子１０を下地層１６の融点以上の温水に浸漬して下地層１６を溶融する。これにより、多層膜１４のみを基板１２から簡単に剥離することができる。剥離処理後の基板１２は、洗浄を経て再利用されるが、その上面１２ａは、剥離によって浸食されていない研磨直後の状態に戻っている。このような基板１２に対し、上述した方法で下地層１６及び多層膜１４を形成することで、光学素子１０が元の状態に復帰する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持用の基板と、
前記基板上に支持されるとともに、極端紫外光を反射する多層膜と、
前記基板と前記多層膜との間に設けられるとともに、低融点の合金で形成される下地層と
を有する光学素子。
【請求項２】
前記下地層を形成する前記合金の融点は、４５℃以上１００℃以下の範囲であることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
前記下地層は、融点が共晶点として特定される共晶合金で形成されていることを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか一項記載の光学素子。
【請求項４】
前記下地層は、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、及びＣｄからなる群から選ばれる２種類以上の組合せからなる２元系から５元系の共晶合金であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載の光学素子。
【請求項５】
前記下地層は、Ａｕ−Ｎａ共晶合金であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載の光学素子。
【請求項６】
前記下地層は、Ｎａ−Ｔｌ共晶合金であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載の光学素子。
【請求項７】
前記下地層は、Ｋ−Ｐｂ共晶合金であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載の光学素子。
【請求項８】
前記多層膜は、極端紫外線領域における真空の屈折率に対する屈折率差が大きい物質からなる第１層と、小さい物質からなる第２層とを前記下地層上に交互に積層してなることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項記載の光学素子。
【請求項９】
紫外線及び極端紫外線の少なくとも一方の波長域にある光源光を発生させる光源と、
前記光源からの光源光を転写用のマスクに導く照明光学系と、
前記マスクのパターン像を感応基板上に形成する投影光学系とを備え、
前記マスク、前記照明光学系及び前記投影光学系のうち少なくともいずれか１つが請求項１から請求項８のいずれか一項記載の光学素子を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
支持用の基板上に低融点の合金を成膜することによって下地層を形成する工程と、
前記下地層上に屈折率が異なる物質を交互に積層することによって多層膜を作製する工程と
を備える光学素子の製造方法。
【請求項１１】
支持用の基板と、当該基板上に支持されて極端紫外光を反射する多層膜と、前記基板と前記多層膜との間に設けられるとともに低融点の合金で形成される下地層とを有する光学素子の再生方法であって、
前記下地層を融点まで加熱して当該下地層を溶融する工程と、
前記基板上から前記多層膜を除去する工程と
を備えることを特徴とする光学素子の再生方法。
【請求項１２】
前記下地層の溶融に際して、前記光学素子が温水によって加熱されることを特徴とする請求項１１記載の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極端紫外線用の光学素子、当該光学素子を有する光学系によってパターン像を基板上に形成する露光装置、並びに、当該光学素子の製造方法及び再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって達成される光学系の解像度を向上させるため、紫外線を用いた露光技術が開発されている。また、紫外線に代えてこれより短い波長（例えば１１〜１４ｎｍ）の極端紫外線を用いた露光技術も開発されつつある（特許文献１参照）。このような極端紫外線を用いた露光装置では、照明や投影用の光学素子として反射鏡が使用され、かかる反射鏡は、石英ガラス等からなる基板上にＭｏ／Ｓｉ等の多層膜を形成することによって作製される。
【０００３】
以上のような露光装置において、光学素子に設けた多層膜は、使用中にダメージを受けたり、酸化等によって不可逆な劣化を招いたりする場合があるので、多層膜を剥離して新たに形成し直すことが望まれる。この場合、多層膜のみを効率よく剥離するような薬剤が存在しないことから、多層膜をエッチングによって基板から剥離するだけでは足りず、露出した基板表面を再研磨していた。つまり、強酸等を使用したエッチングにより多層膜を溶解・剥離する場合、エッチングにより基板表面も荒らされてダメージを受けてしまうので、基板表面を再研磨する必要があった。
【０００４】
また、以上のような光学素子は、製造の最終段階で基板表面の修正研磨を行う必要が生じる場合もあり、特に試作的な光学素子では、基板の曲率等の設計をそのままにして多層膜の設計や作製条件を変更する場合もある。このような場合も、多層膜をエッチングによって剥離し、露出した基板表面を再研磨している。
【特許文献１】特開２００３−１４８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように基板を再研磨することによって光学素子を再生又は修正する作業は、非常に多くの時間とコストとを必要とし、光学素子の効率的で迅速な再生等の妨げとなっている。
【０００６】
そこで、本発明は、効率的で迅速な再生等を可能にする光学素子を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、上述のような光学素子の製造方法、かかる光学素子を組み込んだ露光装置、並びに、光学素子の製造・再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、第１の発明に係る光学素子は、支持用の基板と、基板上に支持されるとともに、極端紫外光を反射する多層膜と、基板と多層膜との間に設けられるとともに、低融点の合金で形成される下地層とを有する。ここで、「低融点」とは、基板との関係で定まるものであり、融点の温度において基板に損傷や劣化を与えないことを意味する。例えば、下地層の融点まで基板を加熱した場合に基板に不可逆的な劣化が残存するならば、低融点とは言えない。
【０００９】
上記光学素子では、基板と多層膜との間に、低融点の合金で形成される下地層が設けられているので、下地層を基板とともに合金の融点以上に加熱することにより、下地層が溶融して表面側の多層膜の支持・固定が解除され、多層膜のみを基板から比較的簡単に剥離することができる。この際、下地層は溶融によって液体化し基板表面から比較的簡単に除去可能であるので、多層膜剥離後の基板表面は、剥離による浸食を伴わない研磨直後の状態に戻る。よって、例えば剥離処理後の基板表面上に再研磨を行うことなく多層膜を形成するだけで、光学素子を元の状態に戻すことができる。一方、剥離処理後の基板表面上に追加的修正研磨を行って多層膜を形成するだけで、光学素子の結像特性を所望量だけ補正することもできる。よって、光学素子延いては露光装置用の光学系の性能を必要なタイミングで回復・補正することができ、このような保守や調整等のための経費や時間を低減することができる。
【００１０】
また、第２の発明に係る光学素子は、第１の発明に係る光学素子において、下地層を形成する合金の融点が４５℃以上１００℃以下の範囲である。合金の融点が４５℃未満であると、光学素子が使用される環境温度にもよるが、光学素子の使用中に多層膜等が加熱され、合金が全体的又は局所的に溶融して光学素子の光学特性が劣化若しくは使用不能となる可能性がある。逆に、合金の融点が１００℃を超えると、合金を溶融させる際の加熱によって基板がダメージを受ける可能性が高まる。また、合金を温水で溶融することができなくなり、多層膜の剥離の作業性が低下する可能性がある。
【００１１】
また、第３の発明に係る光学素子は、第１，２の発明に係る光学素子において、下地層が、融点が共晶点として特定される共晶合金で形成されている。この場合、単独の金属の場合に比較して融点を下げることができ、共晶合金を構成する金属元素の種類や組成比を適宜設定することによって、所望の融解性を有する下地層を提供することができる。
【００１２】
また、第４の発明に係る光学素子は、第１〜３の発明に係る光学素子において、下地層が、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、及びＣｄからなる群から選ばれる２種類以上の組合せからなる２元系から５元系の共晶合金である。この場合、多様な組み合わせの共晶合金が考えられ、多くの共晶合金の融点すなわち共晶点が４５℃〜１００℃の範囲となる。なお、上述の２元系〜５元系の共晶合金において、共晶組成とすることで共晶合金は恰も単体のように溶融・凝固する。ただし、上述の２元系〜５元系の共晶合金において、組成比を共晶組成からずらした場合にも同様の温度で溶融が始まるので、このように共晶組成からずれた組成の共晶合金を下地層とすることにより、多層膜を同様の手法で剥離することができる。
【００１３】
また、第５の発明に係る光学素子は、第１〜３の発明に係る光学素子において、下地層が、Ａｕ−Ｎａ共晶合金である。この場合、共晶合金の融点すなわち共晶点が８１℃となる。なお、Ａｕ−Ｎａ共晶合金において、共晶組成とすることで共晶合金は恰も単体のように溶融・凝固するが、組成比を共晶組成からずらした場合にも同様の温度で溶融が始まるので、共晶組成のみならずこれからずれた組成の共晶合金を下地層とすることにより、多層膜を同様の手法で剥離することができる。
【００１４】
また、第６の発明に係る光学素子は、第１〜３の発明に係る光学素子において、下地層が、Ｎａ−Ｔｌ共晶合金である。この場合、共晶合金の融点すなわち共晶点が６４℃となる。なお、Ｎａ−Ｔｌ共晶合金において、共晶組成とすることで共晶合金は恰も単体のように溶融・凝固するが、組成比を共晶組成からずらした場合にも同様の温度で溶融が始まるので、共晶組成のみならずこれからずれた組成の共晶合金を下地層とすることにより、多層膜を同様の手法で剥離することができる。
【００１５】
また、第７の発明に係る光学素子は、第１〜３の発明に係る光学素子において、下地層が、Ｋ−Ｐｂ共晶合金である。この場合、共晶合金の融点すなわち共晶点が５５℃となる。なお、Ｋ−Ｐｂ共晶合金において、共晶組成とすることで共晶合金は恰も単体のように溶融・凝固するが、組成比を共晶組成からずらした場合にも同様の温度で溶融が始まるので、共晶組成のみならずこれからずれた組成の共晶合金を下地層とすることにより、多層膜を同様の手法で剥離することができる。
【００１６】
また、第８の発明に係る光学素子は、第１〜７の発明に係る光学素子において、多層膜が、極端紫外線領域における真空の屈折率に対する屈折率差が大きい物質からなる第１層と、小さい物質からなる第２層とを下地層上に交互に積層してなる。この場合、多層膜を目的とする極端紫外線に適合させるよう所定の膜厚で数層から数百層の多層膜として交互に積層させる構成をとることで、光学素子を極端紫外線のミラーとして機能させることができる。当該光学素子は、合成石英ガラス等から作製した基板上に、その反射特性を良好にするため、例えば、Ｍｏ／Ｓｉ層による多層膜を有している。入射する極端紫外線に対し、Ｍｏ層は比較的小さい屈折率を持つ一方、Ｓｉ層は比較的大きい屈折率を持つ。これらを所定の膜厚で数層から数百層の多層膜として交互に積層させることで極端紫外線の反射率を高めることが可能となる。
【００１７】
また、第９の発明に係る露光装置は、紫外線及び極端紫外線の少なくとも一方の波長域にある光源光を発生させる光源と、光源からの光源光を転写用のマスクに導く照明光学系と、マスクのパターン像を感応基板上に形成する投影光学系とを備え、マスク、照明光学系及び投影光学系のうち少なくともいずれか１つが第１〜８の発明に係る光学素子を含む。
【００１８】
上記露光装置では、極端紫外線の光路上に存在する上記各光学系の構成部材等として本発明の光学素子を用いており、かかる光学素子の修理等において光学素子表面の多層膜を除去する際の作業性が高まり、剥離に際して光学素子の基板が損傷するおそれを低減することができる。よって、このような光学素子を組み込んだ露光装置の製造、保守等のための経費や時間を低減することができる。
【００１９】
また、第１０の発明に係る光学素子の製造方法は、基板上に低融点の合金を成膜することによって下地層を形成する工程と、下地層上に屈折率が異なる物質を交互に積層することによって多層膜を作製する工程とを備える。
【００２０】
上記光学素子の製造方法では、支持用の基板上に低融点の合金を成膜することによって下地層を形成するので、完成後の光学素子において、必要なタイミングで下地層を基板とともに合金の融点以上に加熱することにより、下地層が溶融・液化して多層膜のみを基板から比較的簡単に剥離することができる。この際、下地層は溶融によって基板表面から比較的簡単に除去可能であるので、多層膜剥離後の基板表面は、剥離によって浸食されていない研磨直後の状態に戻る。よって、光学素子延いては露光装置用の光学系の性能を必要なタイミングで回復・補正することができ、このような保守や調整等のための経費や時間を低減することができる。
【００２１】
また、第１１の発明に係る光学素子の再生方法は、支持用の基板と、当該基板上に支持されて極端紫外光を反射する多層膜と、基板と多層膜との間に設けられるとともに低融点の合金で形成される下地層とを有する光学素子の再生方法であって、下地層を融点まで加熱して当該下地層を溶融する工程と、基板上から多層膜を除去する工程とを備える。
【００２２】
上記光学素子の再生方法では、下地層を融点まで加熱して当該下地層を溶融するので、下地層の表面側の多層膜の支持・固定が解除され、多層膜のみを基板から比較的簡単に剥離することができる。この際、下地層は溶融によって基板表面から比較的簡単に除去可能であるので、多層膜剥離後の基板表面は、剥離によって浸食されていない研磨直後の状態に戻る。よって、光学素子延いては露光装置用の光学系の性能を必要なタイミングで回復・補正することができ、このような保守や調整等のための経費や時間を低減することができる。
【００２３】
また、第１２の発明に係る光学素子の再生方法は、第１１の発明に係る再生方法において、下地層の溶融に際して、光学素子が温水によって加熱される。この場合、取扱いが簡単で汚染の少ない水を利用した剥離処理が可能になり、剥離処理の作業性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学素子１０の構造を示す断面図である。この光学素子１０は、凹面反射鏡であり、鏡面形成のための母材となる基板１２と、反射用の多層膜１４と、低温での加熱によって溶融する下地層１６とを有する。
【００２５】
基板１２は、例えば合成石英ガラスや低膨張ガラスを加工することによって形成されたものであり、その上面１２ａは、所定精度の鏡面に研磨されている。上面１２ａは、図示のような凹面とすることもできるが、光学素子１０の用途に応じて凸面、平面、多面その他の形状とすることができる。
【００２６】
多層膜１４は、屈折率が異なる２種類の物質を基板１２上に例えば交互に積層することで形成した数層から数百層の多層膜である。この多層膜１４は、反射鏡である光学素子１０の反射率を高めるために、吸収の少ない物質を多数積層したものであるとともに、それぞれの反射波の位相が合うように光干渉理論に基づいて各層の膜厚を調整したものである。つまり、投影露光装置内で使用される極端紫外線の波長領域に対して、比較的屈折率の小さい薄膜層Ｌ１と、比較的屈折率の大きい薄膜層Ｌ２とを、基板１２上に、反射波の位相が合うよう所定の膜厚で交互もしくは任意順序に積層させることで多層膜１４が形成されている。この多層膜１４を構成する２種類の薄膜層Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ例えばＭｏ層及びＳｉ層とすることができる。
【００２７】
下地層１６は、基板１２と多層膜１４との間に形成された、例えば厚さ５０Å〜１μｍの薄い中間層であり、低融点の合金からなる。この下地層１６は、全面にわたって一定の厚さを有しており、基板１２の上面１２ａの形状を複製する働きを有する。つまり、下地層１６上に支持された多層膜１４の上面１４ａは、基板１２の上面１２ａの形状を正確に反映した所定精度の鏡面となっている。
【００２８】
下地層１６は、これを形成する合金の融点以上に加熱することによって溶融・液化する。つまり、光学素子１０を例えば１００℃以下の温水に浸漬すると、下地層１６が溶融して多層膜１４が浮いた状態となる。これにより、特別の薬液を用いることなく、多層膜１４のみを基板１２から簡単に剥離することができる。多層膜１４を剥離した後の基板１２は、洗浄を経て再利用されるが、剥離処理に際して基板１２を侵食する可能性のある特別の薬液を用いていないので、剥離処理後の基板１２の上面１２ａは、剥離によって浸食されていない研磨直後の状態に戻る。
【００２９】
なお、下地層１６は、低融点の合金のみからなるものに限らず、このような合金に微量成分を添加したものとすることができ、下地層１６の例えば最上層にスムージングのためのＳｉ層等を形成した複合層とすることもできる。
【００３０】
下地層１６の主たる材料を低融点の合金とした理由について以下に説明する。以上の下地層１６は、使用中において基板１２と多層膜１４との間でその形状を安定に保ち不要になったら簡単・確実に除去されるべきものであり、一般に、以下の条件を満たしていることが要求される。
（ａ）光学素子１０の通常の使用状態や保管状態において、多層膜１４が自然に剥離してこないこと。
（ｂ）簡易な方法で多層膜１４ごと剥離除去できること。
（ｃ）多層膜１４の剥離除去の際に、基板１２上に下地層１６が残留しても、基板１２にダメージを与えずに除去できること。
（ｄ）下地層１６を形成した際の表面粗さが基板１２と同程度に小さいこと。
以上のような観点から、下地層１６の主たる材料を低融点の合金としており、かかる低融点合金は、上記の条件を一般的にほぼ満足する。例えば、下地層１６を形成する合金の融点が通常の使用状態や保管状態において通常想定される温度より高めに設定されていれば、光学素子１０の使用や保管に際して多層膜１４が剥離することを防止できる。また、光学素子１０から多層膜１４を剥離・除去する際には、光学素子１０を融点より少し高い温度に上げれば、下地層１６全体が溶融して多層膜１４ごと容易に除去することができる。ここで、下地層１６を加熱する温度は、光学素子１０やその付随構造物（例えば金属保持体やその接合部）の許容最高温度以下になるように選択する。多層膜１４の除去の際、溶融した層（元の下地層１６）は液体なので、温水等により基板１２上から容易に除去することができる。特に、下地層１６を溶融した金属は、一般にガラスに対して接触角が大きく、ガラス等からなる基板１２の上面１２ａを濡らさないので、温水等で簡易かつ確実に流し去られる。しかも、下地層１６が液体になることで、基板１２の上面１２ａには、まったく物理的ダメージを与えることなく下地層１６を除去できる。多層膜１４を形成する前の下地層１６の表面粗さについても、下地層１６形成時のスパッタにおいてスムージングなどの効果を利用して表面粗さを小さくすることができるし、表面粗さが十分小さくならない場合は、下地層１６の上に例えばＳｉ層をイオンビームスパッタにより成膜することで、そのスムージング効果を利用して下地層１６表面を十分小さな表面粗さにできる。
【００３１】
以上のような条件を満たす低融点の合金は、一般的に低融点共晶合金に代表されるものであり、具体的には、以下のような物質が好適に挙げられる。
（１）Ｂｉ（ビスマス）、Ｐｂ（鉛）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（錫）、Ｃｄ（カドミウム）のうち２種類以上の組み合わせからなる２元系から５元系の共晶合金
（２）Ａｕ−Ｎａ（金−ナトリウム）共晶合金
（３）Ｎａ−Ｔｌ（ナトリウムータリウム）共晶合金
（４）Ｋ−Ｐｂ（カリウム−鉛）共晶合金
以下に、それぞれの共晶合金の特徴について説明する。
【００３２】
〔（１）Ｂｉ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｄからなる多元系共晶合金〕
Ｂｉ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｄの組み合わせによる多元系合金は、種々の低融点合金として知られている（カタログ"Guide to Indalloy Specialty Alloys"参照）。これらの多元系合金のうち、固相線温度と液相線温度が等しいものは、共晶合金（Eutectic）であり、その温度で単体のように溶融・凝固する。上記資料に列記された合金のうち、以下の多元系共晶合金が実用的である。なお、以下のリストにおいて、各元素の組成比は重量％で表されている。
（１ａ）４４．７％Ｂｉ−２２．６％Ｐｂ−１９．１％Ｉｎ−８．３％Ｓｎ−５．３％Ｃｄの５元系共晶合金…共晶点４７℃
（１ｂ）４９％Ｂｉ−２１％Ｉｎ−１８％Ｐｂ−１２％Ｓｎの４元系共晶合金…共晶点５８℃
（１ｃ）５１％Ｉｎ−３２．５％Ｂｉ−１６．５％Ｓｎの３元系共晶合金…共晶点６０℃
（１ｄ）６１．７２％Ｉｎ−３０．７８％Ｂｉ−７．５％Ｃｄの３元系共晶合金…共晶点６１．５℃
（１ｅ）５０％Ｂｉ−２６．７％Ｐｂ−１３．３％Ｓｎ−１０％Ｃｄの４元系共晶合金…共晶点７０℃
（１ｆ）６６．３％Ｉｎ−３３．７％Ｂｉの２元系共晶合金…共晶点７２℃
（１ｇ）５７％Ｂｉ−２６％Ｉｎ−１７％Ｓｎの３元系共晶合金…共晶点７９℃
（１ｈ）５４．０２％Ｂｉ−２９．６８％Ｉｎ−１６．３％Ｓｎの３元系共晶合金…共晶点８１℃
（１ｉ）４４％Ｉｎ−４２％Ｓｎ−１４％Ｃｄの３元系共晶合金…共晶点９３℃
（１ｊ）５２．５％Ｂｉ−３２％Ｐｂ−１５．５％Ｓｎの３元系共晶合金…共晶点９５℃
（１ｋ）５２％Ｂｉ−３０％Ｐｂ−１８％Ｓｎの３元系共晶合金…共晶点９６℃
さらに、以上では取り上げていないが、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｄからなる多元系共晶合金のうち、共晶組成ではない他のものにおいても、固相線温度と液相線温度は異なるが、固相線温度及び液相線温度が４５℃以上１００℃以下となるような組成の合金が多数存在する。こうした組成の合金は、溶融過程において、固相線温度以上液相線温度以下で組成の異なる固相と液相からなる２相域が存在するが、少なくとも液相線に対応する融点が４５℃以上１００℃以下であれば、光学素子１０を温水に浸漬することによって下地層１６が完全に溶融状態となり、溶融後は多層膜１４が基板１２上から完全に除去される。なお、共晶組成からずれた組成の合金において、少なくとも固相線に対応する融点が４５℃以上１００℃以下であれば、光学素子１０を温水に浸漬することによって下地層１６が分相しつつ溶融状態となるので、このような合金からなる多層膜１４も、基板１２上から簡単に除去することができる。
【００３３】
なお、実用的な使用温度及び剥離温度を考えると、上記多元系共晶合金（１ａ）〜（１ｋ）のうち、（１ｂ）〜（１ｇ）の組成が、共晶点５０℃〜８０℃であり、下地層１６の材料として好適である。
【００３４】
さらに、上記組成（１ｂ）〜（１ｇ）は、環境に対して影響があるとされているＰｂ（鉛）やＣｄ（カドミウム）を含んでいることから、環境的観点からこれらの影響を排除する必要がある場合、上記組成（１ｂ）〜（１ｇ）のうち、（１ｃ）、（１ｆ）又は（１ｇ）の多元系共晶合金が下地層１６の材料として好適である。
【００３５】
〔（２）Ａｕ−Ｎａ合金〕
Ａｕ−Ｎａ合金については、日本化学会編「化学便覧基礎編ＩＩ」改訂４版によれば、Ｎａが９６重量％のときに共晶点８１℃を示す。したがって、この共晶合金も、下地層１６の材料として使用可能である。なお、かかる共晶組成からずれた組成の合金も、固相線温度や液相線温度が一定条件を満たす場合、下地層１６の材料として使用可能である。
【００３６】
〔（３）Ｎａ−Ｔｌ合金〕
Ｎａ−Ｔｌ合金については、長崎・平林編著「二元合金状態図集」（アグネ技術センター）によれば、Ｎａが約９３原子％のときに共晶点６４℃を示す。したがって、この共晶合金も、下地層１６の材料として使用可能である。なお、かかる共晶組成からずれた組成の合金も、固相線温度や液相線温度が一定条件を満たす場合、下地層１６の材料として使用可能である。
【００３７】
〔（４）Ｋ−Ｐｂ合金〕
Ｋ−Ｐｂ合金についても、同「二元合金状態図集」によれば、Ｋが約９７原子％のときに共晶点５５℃を示す。したがって、この共晶合金も、下地層１６の材料として使用可能である。なお、かかる共晶組成からずれた組成の合金も、固相線温度や液相線温度が一定条件を満たす場合、下地層１６の材料として使用可能である。
【００３８】
以下、第１実施形態に係る光学素子１０の作製について説明する。まず、合成石英ガラス等のブロックを研削、研磨して、所望の面精度に加工された上面１２ａを有する基板１２を準備する。
【００３９】
次に、基板１２上に、上記（１）〜（４）として列挙した低融点合金からなる薄膜状の下地層１６を形成する。上記（１）〜（４）の低融点合金やそれらの成分金属をターゲットとしてスパッタリングすることにより、対応する組成の下地層１６を簡易に形成することができる。下地層１６を形成するためのスパッタリングは、基本的に常温プロセスであって、ターゲット材及び基板１２を、冷却により室温程度に保ってやることで、下地層１６のスパッタリング成膜中に溶融が生じることもない。なお、下地層１６は、スパッタリングに限らず、真空蒸着その他の成膜方法によっても成膜することができる。ただし、この場合も、ターゲットが溶けたり基板１２上の合金膜が溶けないように、ターゲットや基板１２の温度上昇を防止する必要がある。
【００４０】
次に、下地層１６上に、例えばＭｏ膜である薄膜層Ｌ１と、例えばＳｉ膜である薄膜層Ｌ２とを交互に適当な膜厚で成膜して多層膜１４を積層し、干渉ミラーである光学素子１０を完成する。このような光学素子１０は、例えば露光装置の照明系や投影系に組み込まれて極端紫外線下で好適に使用される。
【００４１】
光学素子１０の再生に際しては、光学素子１０を下地層１６の融点以上の温水に浸漬して下地層１６を溶融・液化する。これにより、多層膜１４が浮いた状態となり、多層膜１４のみを基板１２から簡単に剥離することができる。剥離処理後の基板１２は、水やアルコールを利用した適当な洗浄工程を経て再利用されるが、その上面１２ａは、剥離によって浸食されていない研磨直後の状態に戻っている。このような基板１２に対し、上述した方法で下地層１６及び多層膜１４を再び形成することで、光学素子１０が元の状態に復帰する。
【００４２】
光学素子１０の再生が必要となる場合について具体的に説明する。以上の光学素子１０は、何らかのダメージ、例えば露光用の紫外光による酸化、物理的ダメージ、微粒子の付着等のダメージを受けて反射率低下等の光学特性の劣化が生じる場合がある。この場合、下地層１６が低温で溶融することを利用すれば、ダメージを受けた多層膜１４のみを容易に剥離・除去することができ、光学素子１０を再研磨することなく新たな多層膜１４を形成して基板１２を再利用することができる。
【００４３】
また、光学素子１０の結像性能を改善する目的で行う修正研磨時においても、光学素子１０に下地層１６を設けることで工程が簡易になる。つまり、基板１２上に下地層１６を介して仮コートである多層膜１４を形成し、仮コートの多層膜１４に対しての波面計測の後に、この多層膜１４を下地層１６とともに剥離・除去し、波面計測結果をフィードバックした修正研磨を行い、再度同様のプロセスで多層膜１４を形成することができる。この場合、波面計測時に、完成品で使用する多層膜（最終コート）と同一の多層膜１４（仮コート）を用いることができるが、その後のコートの付け替えに際して基板１２の浸食が防止されるので、計測専用の仮コートと完成品の最終コートとの反射率差や面分布差による誤差を低減できる。
【００４４】
また、より単純には、精密に加工されたミラー状の基板１２の上面１２ａに多層膜１４をコートする際、そのコートに欠陥等の何らかの失敗があってコートし直したい時にも、基板１２にダメージを与えずに多層膜１４ごと簡易に剥離・除去できるので、時間・コストの面で大変有用である。
【００４５】
なお、従来であれば、以上のような場合には、多層膜１４をエッチングにより剥離したのち、基板１２を高精度に再研磨していた。或いは、多層膜１４についてダメージを受けた基板１２を廃棄し、新たな硝材を研磨して別の基板を新たに作るかしかなかった。
〔第２実施形態〕
図２は、第１実施形態に係る光学素子を光学部品として組み込んだ、第２実施形態に係る露光装置の構造を説明するための図である。
【００４６】
図２に示すように、この露光装置１００は、光学系として、極端紫外線（波長１１〜１４ｎｍ）を発生する光源装置５０と、極端紫外線の照明光によってマスクＭＡを照明する照明光学系６０と、マスクＭＡのパターン像を感応基板であるウエハＷＡに転写する投影光学系７０とを備え、機械機構として、マスクＭＡを支持するマスクステージ８１と、ウエハＷＡを支持するウェハステージ８２とを備える。
【００４７】
光源装置５０は、プラズマ励起用のレーザ光を発生するレーザ光源５１と、ターゲット材料であるキセノン等のガスを筐体ＳＣ中に供給するチューブ５２とを備える。また、この光源装置５０には、コンデンサ５４やコリメータミラー５５が付設されている。チューブ５２の先端から出射されるキセノンに対しレーザ光源５１からのレーザ光を集光させることにより、その部分のターゲット材がプラズマ化して極端紫外線を発生する。コンデンサ５４は、チューブ５２の先端Ｓで発生した極端紫外線を集光する。コンデンサ５４を経た極端紫外線は、収束されつつ筐体ＳＣ外に射出し、コリメータミラー５５に入射する。なお、以上のようなレーザプラズマタイプの光源装置５０からの光源光に代えて、放電プラズマ光源、ＳＯＲ光源からの放射光等を使用することができる。
【００４８】
照明光学系６０は、反射型のオプティカルインテグレ一夕６１，６２、コンデンサミラー６３、偏向ミラー６４等により構成される。光源装置５０からの光源光を、オプティカルインテグレ一夕６１，６２によって照明光として均一化しつつコンデンサミラー６３によって集光し、偏向ミラー６４を介してマスクＭＡ上の所定領域（例えば帯状領域）に入射させる。これにより、マスクＭＡ上の所定領域を適当な波長の極端紫外線によって均一に照明することができる。
【００４９】
なお、極端紫外線の波長域で十分な透過率を有する物質は存在せず、マスクＭＡには透過型のマスクではなく反射型のマスクが使用されている。
【００５０】
投影光学系７０は、多数のミラー７１，７２，７３，７４で構成される縮小投影系である。マスクＭＡ上に形成されたパターン像である回路パターンは、投影光学系７０によってレジストが塗布されたウエハＷＡ上に結像してこのレジストに転写される。この場合、回路パターンが一度に投影される領域は、直線状又は円弧状のスリット領域であり、マスクＭＡとウエハＷＡとを同期して移動させる走査露光によって、例えばマスクＭＡ上に形成された矩形の回路パターンをウエハＷＡ上の矩形領域に無駄なく転写することができる。
【００５１】
以上の光源装置５０のうち極端紫外線の光路上に配置される部分と、照明光学系６０と、投影光学系７０とは、真空容器８４中に配置されており、露光光の減衰が防止されている。つまり、極端紫外線は大気に吸収されて減衰するが、装置全体を真空容器８４によって外部から遮断するとともに、極端紫外線の光路を所定の真空度（例えば、１．３×１０−３Ｐａ以下）に維持することで、極端紫外線の減衰すなわち転写像の輝度低下やコントラスト低下を防止している。
【００５２】
以上の投影露光装置において、極端紫外線の光路上に配置される光学素子５４，５５，６１，６２，６３，６４，７１，７２，７３，７４やマスクＭＡとして、図１に例示される光学素子１０を用いる。この際、光学素子１０の光学面の形状は、凹面に限らず、平面、凸面、多面等組み込む場所によって適宜調整する。
【００５３】
以下、図２に示す露光装置の動作について説明する。この露光装置では、照明光学系６０からの照明光によってマスクＭＡが照明され、マスクＭＡのパターン像が投影光学系７０によってウエハＷＡ上に投影される。これにより、マスクＭＡのパターン像がウエハＷＡに転写される。このような露光中、或いはメンテナンスを含む露光中断中において、光学素子５４，５５，６１，６２，６３，６４，７１，７２，７３，７４やマスクＭＡの光学面が酸化等の化学的ダメージ、汚染物質や微粒子等の付着を受けてその光学特性が劣化する場合がある。この場合、ダメージを受けた光学素子１０（図１参照）を取り出して、表面の多層膜１４を剥離・除去し、再度多層膜１４を形成することにより、基板１２を再研磨することなく光学素子１０を再生することができる。
【実施例１】
【００５４】
本実施例では、図１に示すガラス製の基板１２上に、スパッタにより、Ｂｉ−Ｉｎの２元系合金からなる下地層１６を厚さ１００Åとなるように形成した。なお、Ｂｉ−Ｉｎの組成は、６６．３％Ｉｎ−３３．７％Ｂｉ（重量％）とした。この組成はちょうど共晶組成で、共晶点７２℃である。したがって、このような共晶合金をスパッタにより成膜する際、ターゲットとしても基板１２上の膜としても、固体のまま下地層１６の形成を進めることができた。この下地層の上に、Ｍｏ製の２４Åの薄膜層Ｌ１と、Ｓｉ製の４５Åの薄膜層Ｌ２とを５０層対だけスパッタにより形成して、計１００層からなる多層膜１４を得た。
【００５５】
従来のように、基板１２上にＭｏ／Ｓｉ多層膜１４を直接形成した場合、すなわち比較例の光学素子の極端紫外線に対する反射率は６７％であったが、基板１２と多層膜１４との間に下地層１６としてＢｉ−Ｉｎ合金層を形成した場合、すなわち本実施例の光学素子１０の極端紫外線に対する反射率も同じく６７％で特性劣化は見られなかった。また、基板１２の表面粗さをＡＦＭで測定したところ、２Å（ｒｍｓ：二乗平均平方根）であったが、基板１２上にＢｉ−Ｉｎ層を形成した後における表面粗さも２Å（ｒｍｓ）程度で、表面粗さの増大も見られなかった。
【００５６】
基板１２上にＢｉ−Ｉｎ下地層１６を形成し、その上にＭｏ／Ｓｉ多層膜１４を形成した反射鏡としての光学素子１０は、全体または表面を７５℃の温浴に浸すことにより、まずＢｉ−Ｉｎ合金層が溶融して液化し、これにより基板１２とＭｏ／Ｓｉ多層膜とが液化したＢｉ−Ｉｎにより分離した。これを、７５℃の温水により、Ｂｉ−Ｉｎ等の液体ごと除去した。もともとＭｏ／Ｓｉ多層膜１４は基板１２に接していないから、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜１４が基板に残ることもなかった。この方法により、Ｂｉ−Ｉｎ合金下地層１６と上部のＭｏ／Ｓｉ多層膜１４とを完全に除去することができた。除去の際、上述のようにＢｉ−Ｉｎが液化するので、基板１２表面に物理的ダメージが全く生じなかった。また、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜１４等の除去に温水が用いられており、基板１２には化学的ダメージもなかった。さらに、７５℃という温度は基板１２の熱変形や、基板１２に付随する固定具その他の構造物に対する悪影響もない温度であった。
【００５７】
本実施例の光学素子１０を露光装置１００の適所に組み込んで使用した。この場合、光学素子１０の使用温度は露光中においても７２℃まで上昇することはなく、使用中に下地層１６としてのＢｉ−Ｉｎ合金が溶融する心配は皆無であった。
【実施例２】
【００５８】
本実施例では、図１に示すガラス製の基板１２上に、スパッタにより、Ｎａ−Ｔｌの２元系合金からなる下地層１６を厚さ１００Åとなるように形成した。なお、Ｎａ−Ｔｌの組成は、Ｎａ９３％（原子％）とした。この組成はちょうど共晶組成で、共晶点６４℃である。したがって、このような共晶合金をスパッタにより成膜する際、ターゲットとしても基板１２上の膜としても、固体のまま形成を進めることができた。なお、Ｎａ−Ｔｌ合金層を形成すると、その表面粗さが若干悪化したため（研磨後の基板１２の表面粗さ２Å（ｒｍｓ）に対し、Ｎａ−Ｔｌ合金層成膜後の表面粗さ４Å（ｒｍｓ））、Ｎａ−Ｔｌ合金層の上に、イオンビームスパッタにより４５ÅのＳｉ層を形成して下地層１６を完成した。イオンビームスパッタにより形成したＳｉ層は、この程度の粗さであればスムージング効果があることが知られており、Ｓｉ層を設けたことで、下地層１６の粗さは再び２Å（ｒｍｓ）に回復した。このようなスムージング後の下地層１６の上に、Ｍｏ製の２４Åの薄膜層Ｌ１と、Ｓｉ製の４５Åの薄膜層Ｌ２とを５０層対だけスパッタにより形成して、計１００層からなる多層膜１４を得た。
【００５９】
従来のように、基板１２上にＭｏ／Ｓｉ多層膜１４を直接形成した場合、すなわち比較例の光学素子の極端紫外線に対する反射率は６７％であったが、基板１２と多層膜１４との間に下地層１６としてＮａ−Ｔｌ合金層とＳｉ層とを形成した場合、すなわち本実施例の光学素子１０の極端紫外線に対する反射率も同じく６７％で特性劣化は見られなかった。
【００６０】
基板１２上にＮａ−Ｔｌ合金層とＳｉ層とからなる下地層１６を形成し、その上にＭｏ／Ｓｉ多層膜１４を形成した反射鏡としての光学素子１０は、全体または表面を７０℃の温浴に浸すことにより、まずＮａ−Ｔｌ合金層が溶融して液化し、これにより基板１２と、下地層１６のＳｉ層及びＭｏ／Ｓｉ多層膜１４とが、液化したＮａ−Ｔｌにより分離した。これを、７０℃の温水により、Ｎａ−Ｔｌ等の液体ごと除去した。もともと下地層１６のＳｉ層とＭｏ／Ｓｉ多層膜とは基板に接していないから、これらが基板に残ることもなかった。この方法により、Ｎａ−Ｔｌ合金下地層１６と上部のＳｉ層及びＭｏ／Ｓｉ多層膜１４とを完全に除去することができた。除去の際、上述のようにＮａ−Ｔｌが液化するので、基板１２表面に物理的ダメージが全く生じなかった。また、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜１４等の除去に温水が用いられており、基板１２には化学的ダメージもなかった。さらに、７０℃という温度は基板の熱変形や、基板に付随する固定具その他の構造物に対する悪影響もない温度であった。
【００６１】
本実施例の光学素子１０を露光装置１００の適所に組み込んで使用した。この場合、光学素子１０の使用温度は露光中においても６４℃まで上昇することはなく、使用中に下地層１６としてのＮａ−Ｔｌ合金が溶融する心配は皆無であった。
【実施例３】
【００６２】
本実施例では、図１のようにガラス製の基板１２上に、スパッタにより、Ｂｉ−Ｉｎ−Ｐｂ−Ｓｎの４元系合金（本実施例では以下単に合金と記す）からなる下地層１６を厚さ１００Åとなるように形成した。なお、合金の組成は、４９％Ｂｉ−２１％Ｉｎ−１８％Ｐｂ−１２％Ｓｎ（重量％）とした。この組成はちょうど共晶組成で、共晶点５８℃である。したがって、このような共晶合金をスパッタにより成膜する際、ターゲットとしても基板１２上の膜としても、固体のまま形成を進めることができた。この下地層の上に、Ｍｏ製の２４Åの薄膜層Ｌ１と、Ｓｉ製の４５Åの薄膜層Ｌ２とを５０層対だけスパッタにより形成して、計１００層からなる多層膜１４を得た。
【００６３】
従来のように、基板上にＭｏ／Ｓｉ多層膜１４を直接形成した場合、すなわち比較例の光学素子の極端紫外線に対する反射率は６７％であったが、基板１２と多層膜１４との間に下地層１６として合金層を形成した場合、すなわち本実施例の光学素子１０の極端紫外線に対する反射率も同じく６７％で特性劣化は見られなかった。また、基板の粗さをＡＦＭで測定したところ、２Åｒｍｓ（ｒｍｓは二乗平均平方根）であったが、基板上に合金層だけを形成した場合の表面粗さも２Åｒｍｓ程度で、粗さの増大も見られなかった。
【００６４】
基板上に合金下地層１６を形成し、その上にＭｏ／Ｓｉ多層膜１４を形成した反射鏡としての光学素子１０は、全体または表面を６０℃の温浴に浸すことにより、まず合金層が溶融して液化し、これにより基板１２とＭｏ／Ｓｉ多層膜１４とが液化した合金により分離した。これを、６０℃の温水により、溶融合金の液体ごと除去した。もともとＭｏ／Ｓｉ多層膜１４は基板１２に接していないから、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜１４が基板１２に残ることもなかった。この方法により、合金下地層１６と上部のＭｏ／Ｓｉ多層膜１４とを完全に除去することができた。除去の際、上述のように合金が液化するので、基板１２表面に物理的ダメージが全く生じなかった。また、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜１４等の除去に温水が用いられており、基板１２には化学的ダメージもなかった。さらに、６０℃という温度は基板１２の熱変形や、基板１２に付随する固定具その他の構造物に対する悪影響もない温度であった。
【００６５】
本実施例の光学素子１０を露光装置１００の適所に組み込んで使用した。この場合、光学素子１０の使用温度は露光中においても５８℃まで上昇することはなく、使用中に下地層１６としての合金が溶融する心配は皆無であった。
【００６６】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、露光光として極端紫外線を用いる露光装置について説明したが、露光光として紫外線を用いる露光装置においても、図１に示すような光学素子１０を組み込むことができ、ダメージを受けた光学素子１０を図２の装置の場合と同様に再生することができる。
【００６７】
また、多層膜１４は、Ｍｏ層及びＳｉ層に限らず、他の材料を用いることができ、多層膜１４を構成する各薄膜層Ｌ１、Ｌ２の間にＢ４Ｃその他の拡散防止膜を挟むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１実施形態に係る光学素子を説明する図である。
【図２】第２実施形態に係る露光装置を説明する図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０…光学素子、  １２…基板、  １２ａ…上面、  １４…多層膜、  １４ａ…上面、  １６…下地層、  ５０…光源装置、  ５１…レーザ光源、  ５２…チューブ、  ５４，５５，６１，６２，６３，６４，７１，７２，７３，７４…光学素子、  ６０…照明光学系、  ７０…投影光学系、  ８１…マスクステージ、  ８２…ウェハステージ、  ８４…真空容器、  １００…露光装置、  ＭＡ…マスク、  ＷＡ…ウエハ
【図１】
2006041079.tif 000003
【図２】
2006041079.tif 000004