(57)【要約】【課題】従来のＥＵＶ光等を用いた反射型縮小投影光学系においては、第３反射面上での光束の広がりが比較的大きくなってしまい、空間的にゆとりの無い場所に配置されがちな第３反射面を配置しにくかったり、さらに第４反射面上での光束の広がりが大きくなるため、第４反射面の有効直径が非常に大きくなり、加工、計測が困難であったりしていた。【解決手段】物体面上のパターンを像面上に縮小投影する反射型投影光学系であって、前記物体面からの光を、第１反射面、第２反射面、凸面形状の第３反射面、第４反射面、第５反射面、第６反射面の順に反射する６枚の反射面を有し、前記第３反射面と前記第４反射面の光路の間に前記物体面の中間像を形成することを特徴としている。【選択図】        図１
2004325649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体面上のパターンを像面上に縮小投影する反射型投影光学系であって、
前記物体面からの光を、第１反射面、第２反射面、凸面形状の第３反射面、第４反射面、第５反射面、第６反射面の順に反射する６枚の反射面を有し、
前記第３反射面と前記第４反射面の光路の間に前記物体面の中間像を形成することを特徴とする反射型投影光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、露光装置に係り、特に、紫外線や極紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用して半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を投影露光する反射型投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。例えば、マスクパターンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）０．１μｍ以下の寸法像を広範囲に形成することが要求され、今後は更に８０ｎｍ以下の回路パターン形成に移行することが予想される。Ｌ＆Ｓは、露光においてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に投影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。
【０００３】
半導体製造用の代表的な露光装置である投影露光装置は、マスク又はレチクル（なお、本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。）上に描画されたパターンをウェハに投影露光する投影光学系を備えている。投影露光装置の解像度（正確に転写できる最小寸法）Ｒは、光源の波長λと投影光学系の開口数（ＮＡ）を用いて次式で与えられる。
【０００４】
Ｒ＝ｋ１×λ／ＮＡ−（数式１）
したがって、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度は良くなる。近年では、解像度はより小さい値を要求されＮＡを上げるだけではこの要求を満足するには限界となっており、短波長化により解像度の向上を見込んでいる。現在では、露光光源は、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）及びＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）からＦ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）に移行しており、更には、ＥＵＶ（ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光の実用化も進んでいる。
【０００５】
しかし、光の短波長化が進むと光が透過する硝材が限られてしまうために屈折素子、即ち、レンズを多用することは難しく、投影光学系に反射素子、即ち、ミラーを含めることが有利になる。更に、露光光がＥＵＶ光になると使用できる硝材は存在しなくなり、投影光学系にレンズを含めることは不可能となる。そこで、投影光学系をミラー（例えば、多層膜ミラー）のみで構成する反射型投影光学系が提案されている。
【０００６】
反射型投影光学系においては、ミラーにおける反射率を高めるために反射した光が強め合うようミラーには多層膜が形成されているが、光学系全体での反射率を高めるためにできるだけ少ない枚数で構成することが望ましい。また、マスクとウェハの機械的な干渉を防止するため、マスクとウェハが瞳を介して反対側に位置するよう投影光学系を構成するミラーの枚数は偶数枚であることが望ましい。更に、ＥＵＶ露光装置に要求される線幅（解像度）が従来の値より小さくなってきたためＮＡをあげる必要があるが（例えば、波長１３．５ｎｍにおいてＮＡ０．２）、従来の３、４枚のミラーでは、波面収差を減らすことが困難である。そこで、波面収差補正の自由度を増やすためにもミラーの数を６枚程度にする必要が生じてきた（以下、本出願では、かかる光学系を６枚ミラー系と表現する場合もある）。この種の６枚ミラー系は、米国特許６０３３０９７号公報等に開示されている。
【０００７】
米国特許６０３３０７９号公報には実施例として２つのＥＵＶ光用の６枚の反射鏡から成る典型的な投影光学系が示されている。物体面からの入射光を受け、第１反射面から第４反射面までの４枚の反射鏡で中間像を形成し、さらに凸面形状の第５反射面、凹面形状の第６反射面を介して像面上に再結像させている。この構成となる理由は次のとおりである。高ＮＡを達成する為には第６反射面上に光束を大きく広げて入射させて一度に像面上に集光させる必要がある。この為第６反射面の径が大きくなり、その面で光がケラレないようにしつつ光を第４反射面から第５反射面に入射させるには、第４反射面の後で中間像を結ぶ方が好ましいからである。さらに、収差を十分に低減する為に各反射面は非球面形状となっている。
【０００８】
また、６面の反射面を有する反射型投影光学系の例として、特開平０９−２１１２３２号公報（米国特許５８５３１０号）や、特開２００２−１９６２４２号公報等がある。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許６０３３０７９号公報
【特許文献２】
特開平０９−２１１２３２号公報（米国特許５８１５３１０号公報）
【特許文献３】
特開２００２−１９６２４２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の米国特許６０３３０７９号公報に記載されている構成では、第３反射面上での光束の広がりが比較的大きくなり、それゆえ第３反射面の広がりも大きくなっている。そのため、空間的にゆとりの無い場所に配置されがちな第３反射面をさらに配置しにくくしている。また、第４反射面上での光束の広がりも大きくなっており、それゆえ第４面の有効直径は７００ｍｍと非常に大きく、加工、計測が困難な面となっている。
【００１１】
また、前記の構成では、中間像が第５反射面の直前にある為に第５反射面に強い発散光束が入射することになり、第５の反射面上の入射角度の分布が大きくなってしまう。ＵＳＰ６０３３０７９の第１実施例で、像側開口数０．２５、像側円弧形状視野の幅が１ｍｍの場合、第５反射面での入射角度の最大値は１７．１度、最小値は０．４度となり、入射角度の分布は１６．７度となる。その場合、多層膜ミラーの影響を考えると、第５のミラーでの入射角度の分布が大きいために反射率の劣化が顕著に現れ、スループットの低下、結像特性の劣化を招いてしまうと考えられる。
【００１２】
また、ＥＵＶ光は空気中で吸収される為、鏡筒を真空に引く必要がある。前記の構成では物像間距離が１５００ｍｍと大きく、真空に引くべき鏡筒の容積が大きくなり、高真空に引く事が困難になる等の問題も生じる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の反射型投影光学系は、上記問題を解決するために、物体面上のパターンを像面上に縮小投影する反射型投影光学系であって、前記物体面からの光を、第１反射面、第２反射面、凸面形状の第３反射面、第４反射面、第５反射面、第６反射面の順に反射する６枚の反射面を有し、前記第３反射面と前記第４反射面の光路の間に前記物体面の中間像を形成することを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての反射縮小投影光学系の例について説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定するものではなく、本発明の目的が達成される範囲において、各構成要素が代替的に置換されてもよい。
【００１５】
ここで図１〜図３は、本発明の反射型縮小投影光学系とその光路を示す断面図を示したものである。本発明の反射縮小投影光学系は、物体面ＭＳ（例えば、マスク面）上のパターンを像面Ｗ（例えば、基板などの被処理体面）上に縮小投影する反射型投影光学系であって、特に、ＥＵＶ光（波長は１０〜１５ｎｍ、より好ましくは１３．４〜１３．５ｎｍ）に好適な光学系である。
【００１６】
この反射縮小投影光学系は、６枚の反射鏡を有し、基本的に物体面ＭＳ側から光を反射する順番に、第１の反射鏡Ｍ１（凹面）と、第２の反射鏡Ｍ２（凹面）と、第３の反射鏡Ｍ３（凸面）と、第４の反射鏡Ｍ４（凹面）と、第５の反射鏡Ｍ５（凸面）と、第６の反射鏡Ｍ６（凹面）とを有し、第３の反射面から第４の反射面との光路の間に中間像ＭＩを形成し、さらに第５反射面と第６の反射鏡で像面Ｗ上に再結像するように構成されている。
【００１７】
また、物体面ＭＳから第１ミラー（Ｍ１）へ入射する光線は非テレセントリックであって、かつ像側の射出光線はテレセントリックであることも特徴となっている。別途具備されている照明光学系によって物体面ＭＳに配置されたレチクルを照明し、その像を像面Ｗであるウェハ上に結像するため、物体側はある入射角を持っていることが必須となる。一方像面側は、像面に配置されるウェハＷが光軸方向に移動しても倍率の変化を少なくするために、テレセントリックにすることが望ましいのである。
【００１８】
また、本発明の反射型縮小投影光学系は、基本的には１本の光軸の回りに軸対称な共軸光学系となっていることで、光軸を中心とした狭いリング状の領域でのみ収差を補正すればよいという特長を有している。但し、収差補正上又は収差調整上、この反射型縮小投影光学系を構成する６枚のミラーが完全な共軸系になるように配置される必要はなく、若干の偏芯をさせて収差や配置上の自由度を向上させる手法も行われる。
【００１９】
ＮＡを大きく、バックフォーカスを保って結像するためには、第５ミラー（Ｍ５）を凸面鏡、第６ミラー（Ｍ６）を凹面鏡にすることが好ましい。
【００２０】
さらに、上述の中間像面と反射鏡を一致させていないため、ゴミの転写やエネルギー集中による収差の発生等もおこりにくい構成としている。また、物面から像面の間にすべての反射面が含まれており、レチクルステージ、及びウェハステージの配置が容易である等の特長も有する。
【００２１】
各ミラーの曲率半径をｒ１〜ｒ６とした場合、下記の式２式３で示したようなペッツバール項の和がゼロかほぼゼロになることが必要である。
【００２２】
【外１】
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【００２３】
【外２】
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【００２４】
本発明である反射型投影光学系は、第３反射面と第４反射面との光路の間に中間像を形成しており、前側３つの反射面から成る結像系、後側３つの反射面から成る結像系の組み合わせで構成されている。前側の結像系では第３反射面が凸面形状であり、後側の結像系では第５反射面が凸面形状である事によって、それぞれの結像系ごとにペッツバール項の和を低減し、良い結像特性が得られている。また、第３反射面が凸面で無い場合でも、第３反射面から第４反射面へと入射する主光線の光軸とのなす角が、光軸から離れる方向に１２°以上、好ましくは１９°以上であれば同様の効果が期待できる。また、前記主光線のなす角は７０°以下が好ましい。ミラー面の有効径の端での面法線と光軸とのなす角が４５°以上の場合には加工が困難になる事に加え、面法線に対する光線の入射角度が２５°以上の場合に多層膜による結像特性への悪影響が生じやすい事等の理由からである。
【００２５】
また、上記の場合、第４面から第５面へと入射する光束が第３反射面や第６反射面でケラレる事を防ぐ効果も有している。
【００２６】
また、本発明である反射型縮小投影光学系は、６枚のミラーで構成されているが、少なくとも１枚以上が非球面であれば良く、その形状は下記の式４に示した一般的な式で表される。但し収差補正の観点から考えると、出来るだけ非球面の枚数が多い方がよく、６枚すべてが非球面であれば好ましい。
【００２７】
【外３】
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−  （数式４）
【００２８】
数式４において、Ｚは光軸方向の座標、ｃは曲率（曲率半径ｒの逆数）、ｈは光軸からの高さ、ｋは円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、・・・は各々、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次、１８次、２０次、・・・の非球面係数である。
【００２９】
ところで非球面の加工・計測は、非球面量が大きい場合やミラーの有効径が大きい場合に困難になるという問題がある。前述のように図１〜図３に示す光学系はＭ３からＭ４の光路の間に中間像を形成しており、さらにＭ３をＭ６よりも物面側に配置している。このような配置にすることで、Ｍ３の有効径が比較的小さくなり、さらにＭ３上での光束の広がりが小さくなる為に非球面量が小さくなり、非球面形状の計測・加工が容易となっている。
【００３０】
またＭ３上での広がりが小さくなる事で、通常光束の込み合った場所に配置されがちなＭ３の配置を容易にし（Ｍ３の周辺の空間にミラーの保持機構や駆動機構等のスペースを確保しつつＭ３を配置することを容易にし）、さらにＭ４からＭ５へと入射する光束がＭ３でケラレる事を防ぐ等の効果も期待できる。
【００３１】
また、凸面形状の反射面における非球面の加工・計測は、凹面形状の場合よりも困難である。図１〜図３に示す光学系では、凸面形状の反射面としてＭ３とＭ５が存在する。Ｍ５の有効径は比較的小さいが、Ｍ３の有効径はＭ５に比べて大きくなる傾向に有り、加工計測が困難になる。その為本実施例では、中間像をＭ３〜Ｍ４に配置し、Ｍ３上での光束の広がりを小さくすることによって非球面量および有効径を小さくし、加工・計測をより容易にしている。例えば凸面形状のＭ３の非球面量を０．０１μｍ〜８μｍ、好ましくは０．０１μｍ〜５μｍにすれば加工、計測が容易となる。
【００３２】
ところで先行技術として挙げた米国特許６０３３０７９号公報の実施例では中間像がＭ４〜Ｍ５に配置されているが、中間像を形成する位置をＭ３〜Ｍ４へと変更することによって、有効径を小さくし、Ｍ３を配置しやすくし、さらにＭ３の非球面量を低減でき、さらに加工・計測が容易な系になると考えられる。
【００３３】
さらに、各々のミラーにはＥＵＶ光を反射させる多層膜が施されており、これによって光を強め合う作用を利用する。２０ｎｍ以下のＥＵＶ光を反射するために可能な多層膜は、例えばモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜や、モリブデン（Ｍｏ）とベリリウム（Ｂｅ）を交互に積層したＭｏ／Ｂｅ多層膜などがあり、使用波長によって最適な材料を選択する。但し本発明の多層膜はこの材料に限ったものではなく、同様の効果をもつ材料はいずれの適用も可能である。
【００３４】
ところで典型的な６枚ミラーから成るＥＵＶ投影光学系では、中間像がＭ５の直前にある為にＭ５での入射角度分布が大きく、その為多層膜による結像特性の劣化が問題となっている。対して本提案の光学系では、中間像とＭ５との光路の間にＭ４を配置している為、Ｍ５への光線入射角をＭ４によって調整する事が可能となっており、上記の結像特性の劣化を低減する事が可能である。そこで本実施例では、前記第５反射面Ｍ５に入射する光の入射角度の最大値と最小値との差が８度以上１５度以下とするようにしている。このように構成することによって上記のような効果が得られる。より好ましくは下限値を１０度及び／又は上限値を１４度とするとなお良い。
【００３５】
次に、図１〜３を用いて、本発明である反射型投影光学系の実施形態の１例を示す。
【００３６】
（実施例１）
図１、表１を用いて本発明の実施例１について説明する。
【００３７】
実施例１の反射型投影光学系は６枚の反射鏡を有し、基本的に物体面ＭＳ側から光を反射する順番に、第１の反射面Ｍ１（凹面）と、第２の反射面Ｍ２（凹面）、第３の反射面Ｍ３（凸面）、第４の反射面Ｍ４（凹面）と第５の反射面Ｍ５（凸面）、第６の反射面Ｍ６（凹面）とを有し、Ｍ３からＭ４の光路の間で中間像ＭＩを結像させ、この中間像ＭＩを残りの面で像面Ｗ上に再結像するように構成させている。
【００３８】
ＭＳは物体面位置に置かれた反射型マスク、Ｗは像面位置に置かれたウェハを示している。照明光学系によって照明された反射型マスクを本発明である反射型縮小投影光学系によって像面であるウェハに縮小投影する。
【００３９】
表１に、図１の光学系の詳細を記した。像側の開口数であるＮＡは０．２６であって、倍率は１／４倍、物体高は１３８〜１４６ｍｍ（像側で幅２ｍｍの円弧形状視野）である。波面収差のＲＭＳは１５ｍλ、ディストーションはレンジで３ｎｍである。
【００４０】
この例では、Ｍ３は凸であり、Ｍ３からＭ４へと入射する主光線と光軸とのなす角は、光軸から離れる方向に３２．７°である。これによりＭ１、Ｍ２、Ｍ３からなる前側結像系のペッツバール項の和を調整し、さらにＭ４からＭ５へと入射する光束がＭ３およびＭ６でケラレる事を防いでいる。
【００４１】
また、Ｍ３の非球面量が像側開口数０．２５、像側円弧形状視の幅が１ｍｍとした場合に１．３１μｍと比較的小さくなっており、加工計測の点で有利な系と成っている。
【００４２】
また、中間像をＭ３〜Ｍ４に置いた場合には全長がコンパクトになる傾向があり、図１の光学系においても全長が１２３６ｍｍと比較的小さくなっている。
【００４３】
また、Ｍ５での入射角度は像側開口数０．２５、像側円弧形状視野の幅１ｍｍの場合には最小値７．７°、最大値２１°であり、幅は１３．３°である。入射角度幅が比較的小さくなっており、多層膜による結像特性の劣化は低減されている。
【００４４】
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【００４５】
（実施例２）
図２、表２を用いて本発明の実施例２について説明する。
【００４６】
表２に、図２の光学系の詳細を記した。像側の開口数であるＮＡは０．２６であって、倍率は１／４倍、物体高は１４０〜１４４ｍ（像側で幅１ｍｍの円弧形状視野）である。波面収差のＲＭＳは１３．５ｍλ、ディストーションはレンジで１．４ｎｍである。
【００４７】
この例では、Ｍ３は凸であり、Ｍ３からＭ４へと入射する主光線と光軸とのなす角は、光軸から離れる方向に２６．３°である。これによりＭ１、Ｍ２、Ｍ３からなる前側結像系のペッツバール項の和を調整し、さらにＭ４からＭ５へと入射する光束がＭ３およびＭ６でケラレる事を防いでいる。
【００４８】
また、Ｍ３の非球面量が像側開口数０．２５、像側円弧形状視の幅が１ｍｍとした場合に１．９４μｍと比較的小さくなっており、加工計測の点で有利な系と成っている。
【００４９】
また、中間像をＭ３〜Ｍ４に置いた場合には全長がコンパクトになる傾向があり、図１の光学系においても全長が１３４３ｍｍと比較的小さくなっている。
【００５０】
また、Ｍ５での入射角度は像側開口数０．２５、像側円弧形状視野の幅１ｍｍの場合には最小値９．３°、最大値２１°、幅は１１．７°である。入射角度幅が比較的小さくなっており、多層膜による結像特性の劣化は低減されている。
【００５１】
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【００５２】
（実施例３）
図３、表３を用いて本発明の実施例３について説明する。
【００５３】
この図３に示した投影光学系の像側の開口数であるＮＡは０．２５であって、倍率は１／４倍、物体高は１２２〜１３０ｍｍ（像側で幅２ｍｍの円弧形状視野）である。波面収差のＲＭＳは９．７ｍλ、ディストーションはレンジで２．３ｎｍである。
【００５４】
この例では、Ｍ３は凸であり、Ｍ３からＭ４へと入射する主光線と光軸とのなす角は、光軸から離れる方向に３６°である。これによりＭ１、Ｍ２、Ｍ３からなる前側結像系のペッツバールサムを調整し、さらにＭ４からＭ５へと入射する光束がＭ３およびＭ６でケラレる事を防いでいる。
【００５５】
また、Ｍ３の非球面量が像側開口数０．２５、像側円弧形状視の幅が１ｍｍとした場合に０．４４μｍと比較的小さくなっており、加工計測の点で有利な系と成っている。
【００５６】
また、中間像をＭ３〜Ｍ４に置いた場合には全長がコンパクトになる傾向があり、図１の光学系においても全長が１３６１ｍｍと比較的小さくなっている。
【００５７】
また、Ｍ５での入射角度は像側開口数０．２５、像側円弧形状視野の幅１ｍｍの場合には最小値５．６５°、最大値１９．１°、幅は１３．４°である。入射角度幅が比較的小さくなっており、多層膜による結像特性の劣化は低減されている。
【００５８】
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【００５９】
（実施例４）
次に、図４を用いて上記の実施例１、２、３で示した投影光学系１００、１００Ａ，１００Ｂを適用した例示的な露光装置２００について説明する。ここで、図４は、本発明の一側面としての露光装置２００の例示的一形態を示す概略構成図である。
【００６０】
本発明の露光装置２００は、露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク２２０に形成された回路パターンを被処理体２４０に露光する投影露光装置である。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と共に、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露光方法である。「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露光方法である。
【００６１】
図４を参照するに、露光装置２００は、光源からの光でマスク２２０を照明する照明装置２１０と、マスク２２０を載置するマスクステージ２２５と、マスク２２０からの光を被処理体２４０に導く投影光学系２３０と、被処理体２４０を載置するウェハステージ２４５と、アライメント検出機構２５０と、フォーカス位置検出機構２６０とを有する。ここで、図４においては、マスクを反射した後被処理体（ウエハ）に至るまでの反射型投影光学系の反射面（ミラー）の枚数が４枚であるが、これは図を簡略化するために４枚にしたものであり、この反射型投影光学系の反射面の枚数は、実施例１、２、３に記載されている通り６枚とするのが好ましい。勿論本発明の趣旨が変わらない範囲内で枚数を変化させても、それは本発明の範囲内である。
【００６２】
また、図４に示すように、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低く、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を生成してしまうため、少なくとも、ＥＵＶ光が通る光路中（即ち、光学系全体）は真空雰囲気ＶＣとなっている。
【００６３】
照明装置２１０は、投影光学系２３０の円弧状の視野に対する円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）によりマスク２２０を照明する照明装置であって、ＥＵＶ光源２１２と、照明光学系２１４とを有する。
【００６４】
ＥＵＶ光源２１２は、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される、例えば、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属膜、ガスジェット、液滴などが用いられる。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよく、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。
【００６５】
照明光学系２１４は、集光ミラー２１４ａ、オプティカルインテグレーター２１４ｂから構成される。集光ミラー２１４ａは、レーザープラズマからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター２１４ｂは、マスク２２０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２１４は、マスク２２０と共役な位置に、マスク２２０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ２１４ｃが設けられている。かかる照明光学系２１４を構成する光学部材である集光ミラー２１４ａ及びオプティカルインテグレーター２１４ｂを冷却する冷却装置を設けても良い。集光ミラー２１４ａ及びオプティカルインテグレーター２１４ｂを冷却することにより熱膨張による変形を防止して、優れた結像性能を発揮することができる。
【００６６】
マスク２２０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２２５に支持及び駆動されている。マスク２２０から発せられた回折光は、本実施例１乃至３に記載した投影光学系２３０で反射されて被処理体２４０上に投影される。マスク２２０と被処理体２４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置２００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２２０と被処理体２４０を走査することによりマスク２２０のパターンを被処理体２４０上に縮小投影する。
【００６７】
マスクステージ２２５は、マスク２２０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２２５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２２５を駆動することでマスク２２０を移動することができる。露光装置２００は、マスク２２０と被処理体２４０を同期した状態で走査する。
【００６８】
投影光学系２３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）２３０ａを用いて、マスク２２０面上のパターンを像面である被処理体２４０上に縮小投影する。複数のミラー２３０ａの枚数は、４枚乃至６枚程度（好ましくは６枚であるが、４枚であっても８枚であっても構わない）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２２０と被処理体２４０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系２３０の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程度である。かかる投影光学系２３０を構成する光学部材であるミラー２３０ａを冷却装置を用いて冷却するようにしても良い。ミラー２３０ａを冷却することで熱膨張による変形を防止して、優れた結像性能を発揮することができる。
【００６９】
被処理体２４０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２４０には、フォトレジストが塗布されている。
【００７０】
ウェハステージ２４５は、ウェハチャック２４５ａによって被処理体２４０を支持する。ウェハステージ２４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体２４０を移動する。マスク２２０と被処理体２４０は同期して走査される。また、マスクステージ２２５の位置とウェハステージ２４５の位置は、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。
【００７１】
アライメント検出機構２５０は、マスク２２０の位置と投影光学系２３０の光軸との位置関係、及び、被処理体２４０の位置と投影光学系２３０の光軸との位置関係を計測し、マスク２２０の投影像が被処理体２４０の所定の位置に一致するようにマスクステージ２２５及びウェハステージ２４５の位置と角度を設定する。
【００７２】
フォーカス位置検出機構２６０は、被処理体２４０面でフォーカス位置を計測し、ウェハステージ２４５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２４０面を投影光学系２３０による結像位置に保つ。
【００７３】
露光において、照明装置２１０から射出されたＥＵＶ光はマスク２２０を照明し、マスク２２０面上のパターンを被処理体２４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、マスク２２０と被処理体２４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、マスク２２０の全面を露光する。
【００７４】
ここで、露光装置においては、光学性能は投影光学系の光学部材の形状変化に対して敏感なので、冷却装置を投影光学系の光学部材（反射面）に用いることが多い。特に、光量の多いマスク側の光学部材に用いることが多い。但し、照明光学系に用いても構わない。特に、最も光源に近い反射光学部材は、光学部材の中で最も多量の光が入射するので、必然的に吸収する熱量も大きくなり、その吸収した熱による光学部材の形状の変化量も大きくなる。それを防ぐために、上述したような冷却装置により、多量の光を吸収することによる温度上昇を防ぐことができ、光学部材の温度差を低減して形状変化を抑えることができる。
【００７５】
次に、図５及び図６を参照して、上述の露光装置２００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図５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。本実施形態においては、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工程であり、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、それが出荷（ステップ７）される。
【００７６】
図６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２００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２００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。
【００７７】
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。例えば、本発明の冷却装置は、ＡｒＦエキシマレーザーやＦ２レーザーなどのＥＵＶ光以外の波長２００ｎｍ以下の紫外線用の光学部材に適用することもでき、マスクやウェハにも適用可能である。
【００７８】
本願の実施態様は以下のように記載することができる。
【００７９】
（実施態様１）  物体面上のパターンを像面上に縮小投影する反射型投影光学系であって、
前記物体面からの光を、第１反射面、第２反射面、凸面形状の第３反射面、第４反射面、第５反射面、第６反射面の順に反射する６枚の反射面を有し、
前記第３反射面と前記第４反射面の光路の間に前記物体面の中間像を形成することを特徴とする反射型投影光学系。
【００８０】
（実施態様２）  物体面上のパターンを像面上に縮小投影する反射型投影光学系であって、
前記物体面からの光を、第１反射面、第２反射面、第３反射面、第４反射面、第５反射面、第６反射面の順に反射する６枚の反射面を有し、
前記６枚の反射面が実質的に共通の光軸に沿って配置されており、
前記第３反射面と前記第４反射面の光路の間に前記物体の中間像を形成し、
前記第３反射面が、前記第３反射面から出射する光束の主光線が前記光軸から離れる方向で、前記主光線と前記光軸とのなす角が１２°以上７０°以下となるように構成されていることを特徴とする反射型投影光学系。
【００８１】
（実施態様３）  前記第３反射面から出射する主光線と前記光軸とのなす角が１９°以上７０°以下である事を特徴とする実施態様２記載の反射型投影光学系。
【００８２】
（実施態様４）  前記第３反射面が凸面形状であることを特徴とする実施態様２又は３記載の反射型投影光学系。
【００８３】
（実施態様５）  前記第３反射面が前記第６反射面よりも前記物体側に配置されていることを特徴とする実施態様１乃至４いずれかに記載の反射型投影光学系。
【００８４】
（実施態様６）  物体面上のパターンを像面上に縮小投影する反射型投影光学系であって、
前記物体面からの光を、第１反射面、第２反射面、第３反射面、第４反射面、第５反射面、第６反射面の順に反射する６枚の反射面を有し、
前記第３反射面と前記第４反射面の光路の間に前記物体の中間像を形成し、
前記第３反射面が前記第６反射面よりも前記物体面側に配置されていることを特徴とする反射型投影光学系。
【００８５】
（実施態様７）  開口絞りを有しており、前記６枚の反射面のうち前記開口絞りに最も近い反射面を除く５面の反射面の内、いずれかが非球面量０．０１μｍ以上８μｍ以下の凸面形状の反射面である事を特徴とする実施態様１乃至６いずれかに記載の反射型投影光学系。
【００８６】
（実施態様８）  前記第３反射面の非球面量が０．０１μｍ以上８μｍ以下であることを特徴とする実施態様１乃至７いずれかに記載の反射型投影光学系。
【００８７】
（実施態様９）  前記第３反射面の非球面量が０．０１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする実施態様１乃至８いずれかに記載の反射型投影光学系。
【００８８】
（実施態様１０）  前記６枚の反射面が、前記物体側から順に、前記第２反射面、前記第４反射面、前記第１反射面、前記第３反射面、前記第６反射面、前記第５反射面の順に配置されていることを特徴とする実施態様１乃至９いずれかに記載の反射型投影光学系。
【００８９】
（実施態様１１）  前記６枚の反射面が、前記物体側から順に、前記第２反射面、前記第４反射面、前記第３反射面、前記第１反射面、前記第６反射面、前記第５反射面の順に配置されていることを特徴とする実施態様１乃至９いずれかに記載の反射型投影光学系。
【００９０】
（実施態様１２）  前記第５反射面に入射する光の入射角度の最大値と最小値との差が１５度以下であることを特徴とする実施態様１乃至１１いずれかに記載の反射型投影光学系。
【００９１】
（実施態様１３）  前記第５反射面に入射する光の入射角度の最大値と最小値との差が１４度以下であることを特徴とする実施態様１乃至１２いずれかに記載の反射型投影光学系。
【００９２】
（実施態様１４）  前記第５反射面に入射する光の入射角度の最大値と最小値との差が８度以上であることを特徴とする実施態様１乃至１３いずれかに記載の反射型投影光学系。
【００９３】
（実施態様１５）  前記第５反射面に入射する光の入射角度の最大値と最小値との差が１０度以上であることを特徴とする実施態様１乃至１３いずれかに記載の反射型投影光学系。
【００９４】
（実施態様１６）  前記６枚の反射面が前記物体面から前記像面の間に配置されることを特徴とする実施態様１乃至１５いずれかに記載の反射型投影光学系。
【００９５】
（実施態様１７）  前記反射型投影光学系の光学パワーを有する光学素子がすべて、前記物体面から前記像面の間に配置されることを特徴とする実施態様１乃至１６いずれかに記載の反射型投影光学系。
【００９６】
（実施態様１８）  前記中間像が前記６枚の反射面のいずれとも一致しないことを特徴とする実施態様１乃至１７いずれかに記載の反射型投影光学系。
【００９７】
（実施態様１９）  前記６枚の反射面は、実質的に共軸系（共通の光軸を有する）であることを特徴とする実施態様１乃至１８いずれかに記載の反射型投影光学系。（ここで、「実質的に」というのは、反射型投影光学系の収差の調整等で反射面を選択的に偏心させたり傾けたりすることがあるからである。収差の調整のために偏心させたり、傾斜させたりする場合は、ここでいう「実質的に共軸系である」ことになる。）
（実施態様２０）  前記６枚の反射面のうち少なくとも１枚はＥＵＶ光を反射する多層膜を有する非球面ミラーであることを特徴とする実施態様１乃至１９いずれかに記載の反射型投影光学系。
【００９８】
（実施態様２１）  前記６枚の反射面はすべてＥＵＶ光を反射する多層膜を有する非球面ミラーであることを特徴とする実施態様１乃至２０いずれかに記載の反射型投影光学系。
【００９９】
（実施態様２２）  前記反射型投影光学系で用いる光は、波長が１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下のＥＵＶ光であることを特徴とする実施態様１乃至２１いずれかに記載の反射型投影光学系。
【０１００】
（実施態様２３）  前記反射型投影光学系で用いる光は、波長１３ｎｍ以上１４ｎｍ以下のＥＵＶ光であることを特徴とする実施態様１乃至２２いずれかに記載の反射型投影光学系。
【０１０１】
（実施態様２４）  前記物体面側が非テレセントリックであることを特徴とする実施態様１乃至２３いずれかに記載の反射型投影光学系。
【０１０２】
（実施態様２５）  前記像面側が実質的にテレセントリックであることを特徴とする実施態様１乃至２４いずれかに記載の反射型投影光学系。
【０１０３】
（実施態様２６）  前記物体面上に反射型マスクを配置することを特徴とする実施態様１乃至２５いずれかに記載の反射型投影光学系。
【０１０４】
（実施態様２７）  開口絞りを有し、該開口絞りの位置が前記６面の反射面のうち前記第２反射面に最も近いことを特徴とする実施態様１乃至２６いずれかに記載の反射型投影光学系。
【０１０５】
（実施態様２８）  開口絞りを有し、該開口絞りが前記第１反射面と前記第２反射面の間の光路上に配置されていることを特徴とする実施態様１乃至２７いずれかに記載の反射型投影光学系。
【０１０６】
（実施態様２９）  前記物体面上のパターンを前記像面上に縮小投影する、実施態様１乃至２８いずれかに記載の反射型投影光学系と、
前記物体を保持するマスクステージと、
前記像面上に配置された被処理体（基板）を保持するウエハステージとを有することを特徴とする露光装置。
【０１０７】
（実施態様３０）  前記物体面をＥＵＶ光で照明した状態で、前記マスクステージ及び前記ウエハステージを同期して走査する手段を有することを特徴とする実施態様２９記載の露光装置。
【０１０８】
（実施態様３１）  光源から発するＥＵＶ光で前記物体面を略均一に照明する照明光学系を有することを特徴とする実施態様２９又は３０記載の露光装置。
【０１０９】
（実施態様３２）  実施態様２９乃至３１いずれかに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に所定のプロセス（現像等）を行う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。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明によれば、第３反射面の非球面量が小さく加工計測が容易であり、第３反射面を配置しやすく、全長が短くコンパクトであり、優れた結像特性を有する反射型投影光学系を構成する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例。
【図２】本発明の実施例。
【図３】本発明の実施例。
【図４】本発明の一側面としての露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図５】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６】図５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】
Ｍ１  第１反射鏡
Ｍ２  第２反射鏡
Ｍ３  第３反射鏡
Ｍ４  第４反射鏡
Ｍ５  第５反射鏡
Ｍ６  第６反射鏡
ＭＳ  マスク（物体面）
Ｗ  ウェハ（像面）
ＡＸ  光軸
ＭＩ  中間像
２００  露光装置
２１０  照明装置
２１４  照明光学系
２１４ａ  集光ミラー
２１４ｂ  オプティカルインテグレーター
２２０    マスク
２３０  投影光学系
２３０ａ  反射ミラー
２４０  被処理体
２５０  アライメント検出機構
２６０  フォーカス位置検出機構
【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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