(57)【要約】【課題】  光学系の照度ムラの補正に好ましく使用される反射素子を提供する。【解決手段】  反射素子１０は、複数の単位反射体１１の集合体からなり、複数の単位反射体１１の各反射面から構成される反射面１０ａを有する。また、複数の単位反射体１１の各反射率が個別に調整されている。【選択図】    図１
2006029915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位反射体の集合体からなる反射素子であって、
前記複数の単位反射体の各反射面から構成される反射面を有し、
前記複数の単位反射体の各反射率が個別に調整されていることを特徴とする反射素子。
【請求項２】
前記複数の単位反射体はそれぞれ、反射率が調整された反射膜を有することを特徴とする請求項１に記載の反射素子。
【請求項３】
前記反射膜が多層膜からなり、該多層膜の周期数により反射率が調整されていることを特徴とする請求項２に記載の反射素子。
【請求項４】
前記反射膜が多層膜からなり、該多層膜における少なくとも１つの層の膜厚の制御により反射率が調整されていることを特徴とする請求項２に記載の反射素子。
【請求項５】
前記反射膜が多層膜からなり、該多層膜における少なくとも１つの層の材料の選択により反射率が調整されていることを特徴とする請求項２に記載の反射素子。
【請求項６】
前記複数の単位反射体の各反射面が曲面状であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の反射素子。
【請求項７】
前記複数の単位反射体のそれぞれから射出された光を所定の面で重畳する形状からなることを特徴とする請求項６に記載の反射素子。
【請求項８】
複数の反射素子を含む光学系を備える露光装置であって、
前記複数の反射素子は、請求項１から請求項７のいずれかの反射素子を含み、該反射素子によって前記光学系の照度ムラが補正されていることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
前記露光光がＥＵＶ光であることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を反射する反射素子に関し、特に、ＥＵＶ露光装置に好ましく用いられる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子などの電子デバイスの製造には高い処理速度が得られる縮小投影露光が広く利用されている。この縮小投影露光技術においては、回路素子のさらなる微細化に伴い、紫外線に代わって、波長１１〜１４ｎｍ程度の軟Ｘ線を使用する投影リソグラフィの開発が進められている。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。
【０００３】
ＥＵＶ光（軟Ｘ線）の波長帯では、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光学素子は使用できない。ＥＵＶリソグラフィを行うＥＵＶ露光装置では、全反射を利用した斜入射ミラーや、界面での微弱な反射光の位相を合わせることによりその反射光を多数重畳させて全体としては高い反射率を得る多層膜反射鏡などの反射型の光学素子が使用される（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００３−０１５０４０号公報
【特許文献２】特開平１１−３１２６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
露光装置に用いられる光学系では、光源より放出された露光光は照明系からマスク、結像系に至る過程で通過する光路によって光学素子の角度依存性などの影響を受けて照度にムラが生じやすい。照度ムラは結像性能の低下を招くおそれがある。
また、光学素子や多層反射膜の製造誤差が加わることで、照度ムラの傾向にも個体差が生じやすい。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光学系の照度ムラの補正に好ましく使用される反射素子を提供することを目的とする。
また本発明の別の目的は、照度ムラの均一化が図られた露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、実施の形態を示す図１から図３４に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の反射素子は、複数の単位反射体（１１）の集合体からなる反射素子（１０）であって、前記複数の単位反射体の各反射面から構成される反射面（１０ａ）を有し、前記複数の単位反射体の各反射率が個別に調整されていることを特徴とする。
【０００７】
この反射素子は、複数の単位反射体の各反射率が個別に調整されていることにより、反射面内の部分ごとに反射率の調整が可能である。したがって、光学系の照度ムラの補正に好ましく使用することができる。
また、この反射素子は、複数の単位反射体の集合体であることから、面内の部分ごとの反射率を調整しやすいという利点がある。すなわち、複数の単位反射体を組み合わせる前に、各単位反射体の反射率を単体ごとに個別に調整することが可能であるから、単体構成の反射素子に比べて、反射率の調整にかかる制約が少ない。
【０００８】
上記の反射素子において、前記複数の単位反射体（１１）はそれぞれ、反射率が調整された反射膜（１３）を有するとよい。
これにより、複数の単位反射体の各反射率が各反射膜によって個別に調整される。
【０００９】
ここで、前記反射膜としては、単層膜及び多層膜のいずれも適用可能である。前記反射膜への入射光がＥＵＶ光であるとき、前記反射膜は多層膜（多層反射膜）からなるのが好ましい。多層膜を用いることにより、単位反射体の反射率を広い範囲（０〜７０％程度）で調整することが可能となる。
【００１０】
例えば、前記反射膜（１３）が多層膜からなり、該多層膜の周期数により反射率が調整されているとよい。
多層膜の周期数による反射率の調整方法は、反射率の調整幅が比較的大きく（例えば０〜７０％程度）、また、設計及び製造が比較的容易である。
【００１１】
また、前記反射膜（１３）が多層膜からなり、該多層膜における少なくとも１つの層の膜厚の制御により反射率が調整されていてもよい。
膜厚制御による反射率の調整方法は、反射率の調整幅が比較的小さく（例えば１〜２％程度）、反射率の微調整を行いやすい。
【００１２】
また、前記反射膜（１３）が多層膜からなり、該多層膜における少なくとも１つの層の材料の選択により反射率が調整されていてもよい。
材料選択による反射率の調整方法は、反射率の調整幅が比較的小さく（例えば１〜２％程度）、反射率の微調整を行いやすい。
【００１３】
上記の反射素子において、前記複数の単位反射体（１１）の各反射面が曲面状であってもよい。
この場合、反射素子に入射した光を波面分割することが可能となる。
【００１４】
この場合において、前記複数の単位反射体（１１）のそれぞれから射出された光を所定の面で重畳（インテグレート）する形状からなるとよい。
これにより、重畳（インテグレート）効果と、上記した反射率制御による効果とにより、照度ムラがより確実に低減される。また、光学系の構成の簡素化にも有利である。
【００１５】
本発明の露光装置は、複数の反射素子を含む光学系を備える露光装置（１００）であって、前記複数の反射素子は、本発明の反射素子（１０）を含み、該反射素子によって前記光学系の照度ムラが補正されていることを特徴とする。
【００１６】
この露光装置によれば、所定の反射素子において面内の部分ごとの反射率が調整される結果、光学系の照度ムラの均一化が図られる。
【００１７】
そして、上記の露光装置は、前記露光光がＥＵＶ光である場合において好ましく適用される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の反射素子は、複数の単位反射体の各反射率が個別に調整されていることにより、反射面内の部分ごとに反射率の調整が可能であるから、光学系の照度ムラの補正に好ましく使用される。
また、本発明の露光装置によれば、反射面内の部分ごとに反射率が調整された反射素子により、光学系の照度ムラの均一化が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の反射素子の一実施の形態である反射鏡の平面模式図であり、図２は、図１の反射鏡の部分断面模式図である。なお、各部材を認識可能な大きさとするため、各図において各部材の縮尺を適宜変更している。
反射鏡１０は、Ｘ線に好ましく用いられるものであり、複数の単位反射体１１の集合体からなる。具体的には、反射鏡１０は、図１の紙面に平行な面に沿って複数の単位反射体１１が２次元的に緻密に配置されて構成されており、各単位反射体１１の各反射面が集合して反射面１０ａが構成されている。複数の単位反射体１１はそれぞれ、図１に示す輪郭（外径）が矩形（略正方形）となるように切り出した角柱状からなり、互いに密接して全体として略円形状となるように構成されている。
【００２０】
図２に示すように、各単位反射体１１は、基体１２の表面に反射膜としての多層膜１３（反射多層膜）が設けられた構成からなる。基体１２としては、例えば、表面研磨（例えば、０．２μｍＲＭＳ以下）された低熱膨張ガラスが用いられる。多層膜１３は、使用する入射光の波長帯に応じて高い反射率が得られるように選択され、例えば、１３．５ｎｍ付近の波長帯では、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉ（シリコン）とを交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜、あるいはＲｕ（ルテニウム）とＳｉとを交互に積層したＲｕ／Ｓｉ多層膜を用いることができる。この他、１１．３ｎｍ付近の波長帯ではＭｏ／Ｂｅ、波長７ｎｍではＲｕ／Ｂ４Ｃ、波長４．５ｎｍではＮｉＣｒ／Ｃ、などの多層膜が高い反射率を示す。
【００２１】
なお、多層膜の周期構造（各層の膜厚）を不均一にすることにより、広い波長域での反射率の均一化や、広い入射角度範囲での反射率の均一化を図ることが可能である。広い波長域で均一な反射率が得られる多層膜は、反射率ピーク値が通常の多層膜より低いものの広い波長領域の光が利用できるため、入射光波長のバンド巾が広い場合等、用途によっては大きな光量が得られる。
【００２２】
複数の単位反射体１１は、各反射面の反射率が個別に調整されている。すなわち、反射鏡１０の製造過程において、複数の単位反射体１１を製造した後に、それらを組み合わせて集合体としている。そして、複数の単位反射体１１の製造過程において、所望の反射率となるように各単位反射体１１ごとに多層膜１３の処理条件（成膜条件）が設定され、その処理条件下で各単位反射体１１ごとに個別に多層膜１３が形成されている。
【００２３】
図１に示す例では、複数の単位反射体１１は、反射率が互いに異なる４つのグループに分類されており、各グループ内における複数の単位反射体１１同士の反射率は互いにほぼ同じである。そして、複数の単位反射体１１の反射率は、反射鏡１０の反射面１０ａにおける中央部付近で低く、外周部に近づくに従って高くなるように調整されている。
【００２４】
反射鏡１０の反射面１０ａにおける反射率分布、すなわち複数の単位反射体１１の各反射率の分布形態は、反射鏡１０が使用される光学系の照度ムラが均一化されるように決定される。例えば、光学系の補正前の照度ムラを計算上あるいは実測から求めておき、その照度ムラを相殺するようにシミュレーションにより反射率分布を決定する。
【００２５】
図３は、反射鏡１０に入射する光の強度分布（照度ムラ）を示す概念図である。
図３にように、本例では、反射鏡１０の反射面１０ａに対して中央部の光量が最も多く、外周部に近づくに従って光量が少なくなっている。反射鏡１０からの反射光の強度は、入射光の強度×反射鏡の反射率、で表される。先の図１に示したように、反射鏡１０の反射率が、中央部から外周部に従って高くなるように反射面１０内の部分ごとに調整されていることにより、入射光の照度ムラが緩和され、強度の均一化が図られた光が射出される。すなわち、反射鏡１０に入射する光の強度分布に応じて、反射鏡１０を構成する複数の単位反射体１１の各反射率の最適化が図られていることにより、光学系の照度ムラが補正される。
【００２６】
次に、反射率の調整方法について説明する。
先の図２を用いて説明したように、反射鏡１０を構成する複数の単位反射体１１はそれぞれ、基体１２の表面に反射膜としての多層膜１３（反射多層膜）が設けられた構成からなる。多層膜１３における反射率の調整方法としては、（１）多層膜の周期数制御、（２）膜厚制御、（３）材料選択、などが挙げられる。なお、上記（２）及び（３）の制御または選択対象となる層は多層膜の最上層もしくは最上層付近であるのが好ましい。
【００２７】
ここで、上記（１）の多層膜１３の周期数（ペア数）による反射率の調整方法は、反射率の調整幅が比較的大きく（例えば０〜７０％程度）、また、設計及び製造が比較的容易である。上記（２）の膜厚制御による反射率の調整方法は、反射率の調整幅が比較的小さく（例えば１〜２％程度）、反射率の微調整を行いやすい。また、上記（３）の材料選択による反射率の調整方法は、反射率の調整幅が比較的小さく（例えば１〜２％程度）、反射率の微調整を行いやすい。なお、これらの反射率調整方法の具体例について後で説明する。
【００２８】
本例の反射鏡１０は、複数の単位反射体１１の集合体であることから、各単位反射体１１の反射率を単体ごとに個別に調整することが可能である。すなわち、多層膜１３の成膜条件（例えば、周期数、周期長、膜厚（成膜時間）、膜種（成膜物質）など）を、単位反射体１１ごとに個別に定めることができる。そのため、単体構成の反射鏡の反射面に対して部分ごとに反射率を調整する場合に比べて、調整にかかる制約が少ない。そのため、本例の反射鏡１０は、反射面１０ａ内における反射率分布の微調整を行いやすいという利点がある。例えば、反射鏡１０の反射面１０ａにおける中央部と外周部付近との間で多層膜１３の周期数に差を設け反射率を大きく異ならせるとともに、中央部及び外周部の各部内において層の膜厚制御により反射率の微調整を行う、といったことが可能となる。こうしたことから、本例の反射鏡１０は、光学系の照度ムラの補正に好ましく使用される。
【００２９】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、単位反射体１１の他の形態例を示している。
単位反射体１１の反射面は、先の図２に示した平面状に限定されるものではなく、図４（ａ）に示すように凸面状であってもよく、図４（ｂ）に示すように凹面状であってもよい。なお、単位反射体１１の反射面が曲面状であっても、多層膜１３の制御により、反射率を比較的容易に調整することが可能である。
【００３０】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、反射鏡１０の全体の断面形状の例を示す模式図である。
反射鏡１０の反射面１０ａは、図５（ａ）に示すように平面状であってもよく、図５（ｂ）に示すように曲面状（本例では凹面状）であってもよい。
【００３１】
ここで、反射鏡１０を構成する複数の単位反射体１１の各反射面が図５（ａ）及び（ｂ）に示すように曲面状（球面状）であるとき、反射鏡１０に入射する光はそれら複数の単位反射体１１によって波面分割される。反射型の光学系では、波面分割した光を他の反射鏡で反射させ、その分割光を所定の面で重畳（インテグレート）させることにより、照度ムラの均一化を図る技術がある（例えば、特開平１１−３１２６３８号公報参照）。
【００３２】
そこで、本例の反射鏡１０を波面分割用の反射素子として用いることにより、上記の重畳（インテグレート）効果に加えて、上記した反射面１０ａ内における反射率分布の制御の効果によって、照度ムラがより確実に低減される。この場合、照度ムラの低減を目的とした光学素子の数の低減が可能となり、光学系の構成の簡素化が図られる。
【００３３】
また、反射鏡１０の全体の断面形状と複数の単位反射体１１の各反射面の形状とを適切に組み合わせることにより、入射光を複数の単位反射体１１によって波面分割するとともに、他の光学素子を介在させることなく、その分割光をそのまま所定の面で重畳（インテグレート）させることが可能である。上記組み合わせの例としては、反射鏡１０の全体形状が凹面状でありかつ単位反射体１１の反射面が凸面状である組み合わせや、反射鏡１０の全体形状が凹面状でありかつ単位反射体１１の反射面が凹面状である組み合わせが挙げられる。これにより、光学系の構成の簡素化が確実に図られる。
【００３４】
なお、反射鏡１０を構成する複数の単位反射体１１の輪郭形状（平面形状）は先の図１に示した矩形状（正方形）に限らず、他の形状（円状、円弧状など）であってもよい。単位反射体１１の形態や、波面分割用の反射素子を備える光学系については、上記特開平１１−３１２６３８号公報に記載の技術が好ましく援用される。
【００３５】
次に、反射率の調整方法の調整方法について具体的に説明する。
まず、多層膜の周期数制御による反射率の調整方法の一例について説明する。
図６は、多層膜の周期数（ペア数）と反射率との関係を示す図である。ここで、多層膜の周期数とは、例えば、多層膜がＭｏ（モリブデン）とＳｉ（シリコン）とを交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜である場合におけるＭｏとＳｉとのペア数のことである。
【００３６】
図６に示すように、反射多層膜では、周期数によって反射率が０〜７０％程度の間で変化する。したがって、先の図２に示す反射鏡１０を構成する複数の単位反射体１１の間で多層膜１３の周期数に差を設けることにより、反射鏡１０の反射面内の部分ごとの反射率に比較的大きな差を設けることができる。
【００３７】
次に、膜厚制御による反射率の調整方法、及び、材料選択による反射率の調整方法の一例について説明する。
図７は、１つの単位反射体１１における反射面付近の断面模式図である。
先の図２を用いて説明したように、反射鏡１０を構成する単位反射体１１は、基体１２の表面に反射膜としての多層膜１３（反射多層膜）が設けられた構成からなる。本例では、多層膜１３の最表面に反射率調整用の膜（反射率調整膜２０）が設けられている。なお、反射率調整膜２０は、最上層に設けることに限定されないものの、最上層に近いほど反射率調整効果は高い。そのため、例えば、最上層から１０層以内であるのが好ましい。また、反射率調整膜２０の１層に限らず、複数の層であってもよい。
【００３８】
ここで、ＥＵＶ光の物質に対する屈折率は、次式（１）で表される。δとβは物質や組成に依存するパラメータで次式（２）、（３）のように表される。
【００３９】
【数１】
2006029915.tif 000003
【００４０】
【数２】
2006029915.tif 000004
【００４１】
【数３】
2006029915.tif 000005
【００４２】
ここで、ｒｅは電子の古典半径、λは波長、Ｎ０はアボガドロ数、ρは物質の密度、Ｚｉ、Ｍｉ 及びＸｉは原子番号、原子量、原子数比である。また、ｆ’及びｆ”は複素原子散乱因子の実部及び虚部である。
【００４３】
ＥＵＶ光の波長領域では、屈折率が１よりわずかに小さく、ＥＵＶ光を反射面とほぼ平行に入射させると全反射が起こる。また、全反射が起こる臨界角を超えると、反射率が急激に減少する。多層膜反射鏡では、表面と内部界面で反射されたＥＵＶ光との干渉を利用し、各界面での微弱な反射光の位相を合わせることによりその反射光を多数重畳させる。その結果、臨界角よりも大きい斜入射角度で高い反射率を得ることが可能になる。
【００４４】
多層膜の反射率は、入射光、反射光の強度をそれぞれＩ０、Ｉ、振幅反射率をｒとすると、次式で与えられる。
【００４５】
【数４】
2006029915.tif 000006
【００４６】
ここで、ｒ１２は、ｎ層の多層膜の場合において、１番目の反射面での反射光と２番目以降の反射面により反射された光との総和光との干渉によって得られる反射率を意味する。一般に、ｊ番目の反射面以降の層による反射率は次式（５）、（６）、（７）、（８）で表される。
【００４７】
【数５】
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【００４８】
【数６】
2006029915.tif 000008
【００４９】
【数７】
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【００５０】
【数８】
2006029915.tif 000010
【００５１】
ここで、θは光の入射角度、λは光の波長、ｄｊ及びδｊはｊ番目の層の厚さおよび界面粗さである。これらの式から、多層膜に対する反射率が膜厚ｄｊ、密度ρ、表面／界面粗さδｊの情報をもつことがわかる。つまり、多層膜のうちのいずれかの膜（本例では反射率調整膜２０）の厚さを変化させることにより、多層膜の反射率を調整することが可能である。
【００５２】
図８〜図２７は、各種物質を反射率調整膜２０として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
なお、多層膜：Ｍｏ／Ｓｉ（５０層）、表面／界面粗さ：δ＝２Å、Γ値（Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ））＝０．３８、多層膜の周期長：ｄ＝６９Å、光波長：λ＝１３．５ｎｍ、とした。
【００５３】
反射率調整膜２０の材料は、反射率の調整幅に応じて選択される。例えば、反射率の調整幅が比較的小さい場合は、膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的小さい材料が好ましく用いられ、逆に、反射率の調整幅が比較的大きい場合は、膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的大きい材料が好ましく用いられる。また、反射率調整膜２０は、最表面に設けられる場合、耐酸化性の高い材料からなるのが好ましい。
【００５４】
ここで、図８〜図２７に示した各物質のうち、膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的小さい物質（膜厚１ｎｍあたり反射率の変動が−１％程度）を「第１類物質」とする。また、膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的大きい物質（膜厚１ｎｍあたり反射率の変動が−１〜−２％程度）を「第２類物質」とする。また、膜厚の変化に対して反射率の変動がさらに大きい物質（膜厚１ｎｍあたり反射率の変動が−２％以上）を「第３類物質」とする。
【００５５】
上記第１類物質としては、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂ（ホウ素）、Ｌａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｃ（炭素）、ＳｉＣ（炭化シリコン）、ＭｏＳｉ２（珪化モリブデン）、Ｂ４Ｃ（炭化ボロン）、が挙げられる。
【００５６】
反射率調整膜２０の材料として第１類物質を用いた場合、反射率調整膜２０の膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的小さいことから、反射率の微調整を行いやすい。すなわち、上記第１類物質は、反射率の調整幅が比較的小さい場合に特に好ましく用いられる。
【００５７】
なお、上記第１材料のうち、耐酸化性の点から、Ｓｉ、Ｃ、ＳｉＣ、ＭｏＳｉ２、Ｂ４Ｃ、がより好ましく用いられる。耐酸化性に優れた第１類物質について、膜厚の変化に対する反射率の変動のグラフ図を、図２８にまとめて示す。
【００５８】
上記第２類物質としては、Ｂａ（バリウム）、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔｃ（テクネチウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化シリコン）、が挙げられる。
【００５９】
反射率調整膜２０の材料として第２類物質を用いた場合、反射率調整膜２０の膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的大きいことから、比較的大きな反射率の調整幅を必要とする場合に好ましく用いられる。
【００６０】
なお、上記第２類物質のうち、耐酸化性の点から、Ｒｕ、Ｓｉ３Ｎ４、がより好ましく用いられる。耐酸化性に優れた第２類物質について、膜厚の変化に対する反射率の変動のグラフ図を、図２９にまとめて示す。
【００６１】
上記第３類物質としては、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｒｅ（レニウム）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｃｕ（銅）、Ａｕ（金）、Ｚｎ（亜鉛）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｔｌ（タリウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｔｅ（テルル）、Ｐｏ（ポロニウム）、ＮａＣｌ（塩化ナトリウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）、ＳｉＯ２（酸化シリコン）、ＴｉＣ（炭化チタン）、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、ＭｏＯ２（酸化モリブデン）、が挙げられる。
【００６２】
反射率調整膜２０の材料として第３類物質を用いる場合、反射率調整膜２０の膜厚の変化に対して反射率の変動がさらに大きいことから、厳密な膜厚制御を必要とする。その一方で、所定の反射率調整幅に対して、膜厚の変化が小さく抑制されることから、膜厚差に伴う反射波面形状の劣化が抑制される。
【００６３】
なお、上記第３類物質のうち、耐酸化性の点から、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、がより好ましく用いられる。耐酸化性に優れた第３類物質について、膜厚の変化に対する反射率の変動のグラフ図を、図３０〜図３２にまとめて示す。
【００６４】
ここで、多層膜１３は、マグネトロンスパッタ、イオンビームスパッタ、真空蒸着等の種々の成膜手法により形成することができる。反射率調整膜２０についても同様に、マグネトロンスパッタ、イオンプレーティング、真空蒸着等の種々の成膜手法により形成することができる。
【００６５】
図３３は、上述した反射鏡を備える露光装置の一実施の形態を示す図である。
図３３に示すＥＵＶ露光装置１００は、ＥＵＶ光発生装置（レーザープラズマ光源）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。
【００６６】
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、ノズル先端か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１０７が生成される。このプラズマ１０７は、１３ｎｍ付近の波長帯のＥＵＶ光（露光光）１０８を放射する。
【００６７】
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。
【００６８】
なお、本実施の形態においては、標的材料としてキセノンガスを用いているが、キセノンクラスターや液滴等でもよく、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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）保持されている。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１１１ａが下向き（＋Ｚ方向）になるように水平（ＸＹ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１１１ａに達する。
【００７１】
反射鏡１１５、１１６は、反射面が高精度に加工された熱変形の少ない低熱膨張ガラス製の基板から構成されている。反射鏡１１５の反射面１１５ａには、ＥＵＶ光発生装置１０１の多層膜放物面ミラー１０４の反射面１０４ａと同様に、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）とが交互に積層されたＭｏ／Ｓｉ多層膜が形成されている。
なお、波長が１０〜１５ｎｍ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（Ｂ４Ｃ）等の物質とを組み合わせた多層膜であってもよい。
【００７２】
反射型マスク１１１の反射面１１１ａにも多層膜からなる反射膜が形成されている。反射型マスク１１１の反射膜には、ウエハ（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１１１上で順次走査される。
【００７３】
反射型マスク１１１の図中下方には、上から順に投影光学系１１４、ウエハ（感光性樹脂を塗布した基板）１１２がそれぞれ配置されている。ウエハ１１２は、露光面１１２ａが図中上方（−Ｚ方向）を向くように、ＸＹＺ方向に移動可能なウエハステージ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１／４）に縮小されてウエハ１１２上に結像し、マスク１１１上のパターンがウエハ１１２上に転写される。
【００７４】
図３４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光をウエハ１１２に投影する。上流側（反射型マスク１１１に近い側）の４枚の反射鏡ＣＭ１〜ＣＭ４は、マスク１１１上のマスクパターン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（ウエハ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ウエハ１１２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。
【００７５】
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ＥＵＶ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、ウエハ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等の光学素子（以下、単に光学素子と称する）を介してウエハ１１２上にパターン像を形成する。
【００７６】
ここで、ＥＵＶ光を使用する露光装置では、光源より放出された露光光が照明系からマスク、結像系に至る過程で通過する光路によって光学素子の角度依存性などの影響を受けて照度にムラが生じやすい。
【００７７】
例えば、図３４に示す投影光学系において、結像面上の１点に到達する光は、一方向から結像面上に到達するのではなく、ある広がりをもった立体角空間から１点に収束する。つまり、結像面上の１点の結像に寄与する光束は、各反射鏡基板上の有限な面積をもつ領域で反射しており、結像面上であまり離れていない２点に対応する反射鏡基板上の領域はお互いに一部重なり合っている。このことを逆に述べると、反射鏡基板上のある１点における反射は、結像面上で広がりをもった領域での結像に寄与しており、反射鏡上の同じ点で反射した光が結像面上の違う点に到達するということである。このとき、結像面上の違う点に到達する光は、反射鏡上の同じ点に違う角度で入射しており、反射面上のある点における光の入射角は広がりを持っている。多層膜反射鏡では、一定の波長に対して最適な周期長は入射角に依存するので、すべての入射角に最適な周期長は厳密には存在しない。入射角の広がりがそれほど大きくなければ大きな影響は生じないが、例えば、図３４に示した光学系を構成する反射鏡基板に対して通常のＭｏ／Ｓｉ多層膜（周期長一定）の周期長面内分布を最適化し透過光の波面収差が小さくなるように最適化しても、瞳面内の光強度には大きなムラが生じる。
【００７８】
瞳面内で光強度にムラがあるということは、実効的なＮＡがいびつに小さくなっていることと光学的に等価であるため、結像性能が大きく劣化してしまうという問題が生じる。これは、通常のＭｏ／Ｓｉ多層膜では、反射率の入射角依存性が大きいために生じる問題である。
【００７９】
また、投影光学系において高い結像性能を達成するためには、マスク上の照明光強度分布と照明光学系の瞳面内光強度分布も均一である必要がある。これは、照明光学系の瞳面内光強度分布は投影光学系において結像面での強度分布と瞳内の強度分布にそのまま反映されるためである。
【００８０】
さらに、現在提案されている照明光学系の多層膜反射鏡では、入射角の面内分布が大きい。このため、ある反射面上のすべての点において最適な周期長に厳密に合わせることには困難が伴う。これは、面内周期長分布の変化量を大きくせざるを得ず、成膜時の周期長分布制御や照明光学系としてのアライメントの際にわずかなズレが生じるため、想定された入射角に対応する膜厚と、実際の入射角に対応する膜厚とが異なり、反射率の大きな低下を招くためである。この場合、照明に利用できる光量が低下し、スループットが低下するという問題がある。
【００８１】
上述した本実施の形態のＥＵＶ露光装置１００では、全反射を利用する斜入射鏡を除き、多層膜反射鏡の少なくとも１つが先の図１に示した反射鏡１０からなる。すなわち、少なくとも１つの反射鏡において、ウエハ上での照度ムラが均一化されるように面内の部分ごとの反射率が制御されている。その結果、この露光装置１００では、瞳内の光量ムラが少なく、優れた解像度を得ることができる。
【００８２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の反射素子の一実施の形態である反射鏡の平面模式図である。
【図２】図１の反射鏡の部分断面模式図である。
【図３】反射鏡に入射する光の強度分布を示す概念図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、単位反射体の他の形態例を示している。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、反射鏡の全体の断面形状の例を示す模式図である。
【図６】多層膜の周期数（ペア数）と反射率との関係を示す図である。
【図７】本発明の光学素子の一実施の形態である反射鏡の断面模式図である。
【図８】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図９】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図１０】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図１１】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図１２】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図１３】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図１４】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図１５】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図１６】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図１７】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図１８】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図１９】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図２０】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図２１】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図２２】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図２３】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図２４】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図２５】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図２６】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図２７】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図２８】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図２９】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図３０】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図３１】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図３２】各種物質を反射率調整膜として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
【図３３】本発明の反射素子を備える露光装置の一実施の形態を示す図である。
【図３４】６枚の反射鏡で構成された投影光学系を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
ＣＭ１〜ＣＭ６…反射鏡（反射素子）、１０…反射鏡（反射素子）、１０ａ…反射面、１１…単位反射体、１２…基体、１３…多層膜（反射膜）、２０…反射率調整膜、１００…ＥＵＶ露光装置（露光装置）、１０４…多層膜放物面ミラー（反射素子）、１０８…ＥＵＶ光（露光光）、１１２…ウエハ（基板）、１１４…投影光学系、１１５、１１６…反射鏡（反射素子）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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