(57)【要約】【課題】ＥＵＶリソグラフィーに適用可能で、高ＮＡ、且つ、ミラーの最大有効径及び光学系の全長が小さく、優れた結像性能を有する６枚ミラー系を実現することができる反射型投影光学系を提供する。【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、前記物体面から前記像面にかけて、第１のミラー、第２のミラー、第３のミラー、第４のミラー、第５のミラー、第６のミラーの順に光を反射する６枚のミラーを有し、前記第１のミラーが凸面形状又は平面形状であり、前記第２のミラーから前記第４のミラーの光路の間に中間像を形成することを特徴とする反射型投影光学系を提供する。【選択図】          図１
2004252361.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、
前記物体面から前記像面にかけて、第１のミラー、第２のミラー、第３のミラー、第４のミラー、第５のミラー、第６のミラーの順に光を反射する６枚のミラーを有し、
前記第１のミラーが凸面形状又は平面形状であり、
前記第２のミラーから前記第４のミラーの光路の間に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、紫外線や極端紫外線（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】
【数１】
2004252361.tif 000003
【０００５】
従って、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、解像度はよくなる。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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。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を上げる必要があるが（例えば、波長１３．５ｎｍにおいてＮＡ０．２）、従来の３枚乃至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すためにもミラーを非球面にすると共にミラーの枚数を増やす必要が生じてきており（以下、本出願では、かかる光学系を６枚ミラー系と称する場合もある。）、この種の６枚ミラー系が数多く提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第６０３３０７９号
【特許文献２】
国際公開第０２／０５６１１４Ａ２号パンフレット
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１には、６枚ミラー系の典型的な反射型投影光学系が２つ開示されている。かかる反射型投影光学系は、物体面からの入射光を受け、第１の反射面乃至第４の反射面までの４枚のミラーで中間像を形成し、かかる中間像を凸面形状の第５の反射面及び凹面形状の第６の反射面を介して像面上に再結像させている。このような構成となるのは、高ＮＡを実現するためには第６の反射面上に光束を大きく広げて入射させ、一度に像面上に集光させる必要があるからである。従って、第６の反射面の有効径が大きくなり、第６の反射面でケラレずに第５の反射面に入射させるためには第４の反射面の後で中間像を形成する必要がある。
【００１０】
しかし、特許文献１に開示されている光学系は、第１の反射面が凹面形状を有しているため、第１の反射面からの射出光束と光軸とのなす角が比較的大きくなり、後段の反射面の有効径が大きくなってしまう。更に、この光学系での最大有効径を決定しているのは第４の反射面であるが、中間像が第４の反射面から離れた位置に形成されるために第４の反射面の広がりが大きくなり、有効径が大きくなってしまう。この結果、ＮＡ０．２５での有効径が７００ｍｍと非常に大きなものとなり、装置の大型化及び加工計測の点から実現が困難である。
【００１１】
また、中間像が第４の反射面から大きく離れ、第５の反射面の近くに形成されていることから第３の反射面の広がりも比較的大きくなり、光束の混み合った位置に配置される傾向にある第３の反射面を、更に配置しにくいものとしている。
【００１２】
一方、特許文献２にも６枚ミラー系の反射型投影光学系が開示されている。かかる反射型投影光学系は、特許文献１に開示された反射型投影光学系とは異なり、第２の反射面の後で中間像を形成し、第５の反射面には粗平行光束が入射している。
【００１３】
しかし、特許文献２に開示されている光学系でも、第１の反射面が凹面形状を有しているため、第１の反射面からの射出光束と光軸とのなす角が大きくなっており、それを反映して第５の反射面と第６の反射面の有効径が非常に大きくなっている。特に、第５の反射面の有効径は、ＮＡを０．２５にした場合に６５０ｍｍ程度になると考えられ、装置の大型化及び加工計測の点から実現が困難である。
【００１４】
そこで、本発明は、ＥＵＶリソグラフィーに適用可能で、高ＮＡ、且つ、ミラーの最大有効径及び光学系の全長が小さく、優れた結像性能を有する６枚ミラー系を実現することができる反射型投影光学系を提供することを例示的目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての反射型投影光学系は、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、前記物体面から前記像面にかけて、第１のミラー、第２のミラー、第３のミラー、第４のミラー、第５のミラー、第６のミラーの順に光を反射する６枚のミラーを有し、前記第１のミラーが凸面形状又は平面形状であり、前記第２のミラーから前記第４のミラーの光路の間に中間像を形成することを特徴とする。
【００１６】
本発明の他の目的及びその他の特徴は、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。
【００１７】
【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型投影光学系について説明する。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。ここで、図１は、本発明の一側面としての反射型投影光学系１００の例示的一形態及びその光路を示した概略断面図である。また、図２は、図１に示す反射型投影光学系１００の別の形態を示した反射型投影光学系１００Ａ及びその光路を示す概略断面図である。図３は、図１に示す反射型投影光学系１００の更に別の形態を示した反射型投影光学系１００Ｂ及びその光路を示す概略断面図である。図４は、図１に示す反射型投影光学系１００の更に別の形態を示した反射型投影光学系１００Ｃ及びその光路を示す概略断面図である。なお、以下の説明において特に断らない限り、反射型投影光学系１００は、反射型投影光学系１００Ａ、１００Ｂ及び１００Ｃを総括するものとする。
【００１８】
図１を参照するに、本発明の反射型投影光学系１００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（例えば、波長１３．４ｎｍ乃至１３．５ｎｍ）に好適な光学系である。
【００１９】
反射型投影光学系１００は、６枚のミラーを有し、基本的に、物体面ＭＳ側から光を反射する順番に、第１のミラー（凸面又は平面鏡）Ｍ１と、第２のミラー（凹面鏡）Ｍ２と、第３のミラー（凸面又は平面鏡）Ｍ３と、第４のミラー（凹面鏡）Ｍ４と、第５のミラー（凸面鏡）Ｍ５と、第６のミラー（凹面鏡）Ｍ６とを有し、第２のミラーＭ２から第４のミラーＭ４との間に中間像ＩＭを形成し、かかる中間像ＩＭを第５のミラーＭ５及び第６のミラーＭ６で像面Ｗ上に再結像するように構成されている。
【００２０】
反射型投影光学系１００は、物体面ＭＳから第１のミラーＭ１へ入射する光線は非テレセントリックであって、且つ、像面Ｗ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。例えば、照明光学系によって物体面ＭＳに配置されたマスクを照明し、その像を像面Ｗに配置されたウェハ上に結像するためには、物体面ＭＳ側はある入射角を有することが必須となる。一方、像面Ｗ側は、例えば、像面Ｗに配置されるウェハ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。
【００２１】
反射型投影光学系１００は、基本的には、１本の光軸の回りに軸対称な共軸光学系であり、光軸を中心としたリング状の像面で収差が補正されるため好ましいという長所を有している。但し、収差補正上又は収差調整上、反射型投影光学系１００を構成する６枚のミラーが完全な共軸系となるように配置される必要はなく、若干の偏心をさせて収差を改善したり、配置上の自由度を向上させたりしてもよい。
【００２２】
反射型投影光学系１００は、ＥＵＶ光を用いる光学系では必須と考えられており、更なる高ＮＡ化が求められるにつれて、像面Ｗ側で光線のケラレをできるだけ排除すると共に、有効径の増大を抑える必要がある。本実施形態では、第１のミラーＭ１を凸面鏡又は平面鏡とすることで第１のミラーＭ１からの射出光束と光軸とのなす角を小さくすることができ、光束を光軸近傍でとりまわせるために有効径を小さくすることが可能となる。
【００２３】
更に、反射型投影光学系１００Ｂでは、第３のミラーＭ３近傍に中間像ＩＭを形成することで、大きな有効径を有する第６のミラーＭ６でのケラレを防止することができ、第４のミラーＭ４の広がりが抑えられて最大有効径の低減に寄与している。また、光束の混み合った位置に配置される傾向にある第３のミラーＭ３の広がりを抑えることで、第３のミラーＭ３の配置を容易にすることができる。
【００２４】
更に、反射型投影光学系１００、１００Ａ、１００Ｃでは、第２のミラーＭ２から第３のミラーＭ３の間で中間像を形成することで、大きな有効径を有する第６のミラーＭ６でのケラレを防止することができる。
【００２５】
なお、ＮＡを大きく、且つ、バックフォーカスを保って結像させるためには、第５のミラーＭ５を凸面鏡、第６の反射鏡Ｍ６を凹面鏡にすることが好ましい。
【００２６】
反射型投影光学系１００は、中間像ＩＭ面とミラーの配置を一致させておらず、ゴミの転写やエネルギー集中による収差の発生を低減させる構成となっている。また、反射型投影光学系１００は、開口絞りを第２のミラーＭ２上に配置しており、開口絞りを配置しやすい構成としている。更に、物体面ＭＳから像面Ｗの間に全てのミラーが含まれており、マスクステージ及びウェハステージ等の配置が容易であるという特徴も有する。
【００２７】
反射型投影光学系１００は、第１のミラーＭ１乃至第６のミラーＭ６の曲率半径をｒ１乃至ｒ６とした場合、以下の数式２及び数式３で示すようなペッツバール項の和がゼロ近傍、好ましくはゼロになることが必要である。第５のミラーＭ５は、凸面鏡であるが、それ以外のミラーにも凸面鏡又は平面鏡を用いることによってペッツバール項の和を小さくしやすく、換言すれば、像面を平坦にしやすい効果がある。
【００２８】
【数２】
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【００２９】
【数３】
2004252361.tif 000005
【００３０】
本発明である反射型投影光学系１００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よく、かかる非球面の形状は、数式４に示す一般的な非球面の式で表される。但し、ミラーを非球面で構成することは収差を補正する上で好ましいという長所を有しており、できるだけ多くのミラー（好ましくは、６枚）を非球面で構成するとよい。
【００３１】
【数４】
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【００３２】
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。
【００３３】
第１のミラーＭ１乃至第６のミラーＭ６の表面には、ＥＵＶ光を反射させる多層膜が施されており、かかる多層膜により光を強め合う作用を奏する。波長２０ｎｍ以下のＥＵＶ光を反射することが可能な多層膜は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜や、Ｍｏ層とベリリウム（Ｂｅ）層を交互に積層したＭｏ／Ｂｅ多層膜などが考えられ、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、上記した材料に限定されず、これと同様の作用及び効果を有する多層膜を適用することができる。
【００３４】
ここで、本発明の反射型投影光学系１００、１００Ａ、１００Ｂ及び１００Ｃを用いて照明実験した結果について説明する。図１乃至図４において、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。
【００３５】
反射型投影光学系１００、１００Ａ、１００Ｂ及び１００Ｃにおいて、波長１３．４ｎｍ付近のＥＵＶ光を放射する図示しない照明系によりマスクＭＳが照明され、マスクＭＳからの反射ＥＵＶ光が、第１のミラー（凸面鏡又は平面鏡）Ｍ１、第２のミラー（凹面鏡）Ｍ２、第３のミラー（凸面鏡又は平面鏡）Ｍ３、第４のミラー（凹面鏡）Ｍ４、第５のミラー（凸面鏡）Ｍ５、第６のミラー（凹面鏡）Ｍ６の順に反射し、像面位置に置かれたウェハＷ上にマスクパターンの縮小像を形成している。
【００３６】
なお、反射型投影光学系１００、１００Ａ、１００Ｂ及び１００Ｃは、第２のミラーＭ２から第４のミラーＭ４の間で中間像ＩＭが結像され、かかる中間像ＩＭを残りのミラーでウェハＷ上に再結像するように構成されている。
【００３７】
但し、中間像ＩＭの位置と第１のミラーＭ１及び第３のミラーＭ３の面形状には種々の可能性があり、図１に示す反射型投影光学系１００には第１のミラーが凸面鏡、第３のミラーが平面鏡であり、中間像ＩＭが第２のミラーＭ２と第３のミラーＭ３との間にある場合、図２に示す反射型投影光学系１００Ａには第１のミラー及び第３のミラーが凸面鏡であり、中間像ＩＭが第２のミラーＭ２と第３のミラーＭ３との間にある場合、図３に示す反射型投影光学系１００Ｂには第１のミラー及び第３のミラーが凸面鏡であり、中間像ＩＭが第３のミラーＭ３と第４のミラーＭ４との間にある場合、図４に示す反射型投影光学系１００Ｃには第１のミラー及び第３のミラーが平面鏡であり、中間像ＩＭが第２のミラーＭ２と第３のミラーＭ３との間にある場合を示している。
【００３８】
なお、図１に示す反射型投影光学系１００において、像側の開口数ＮＡ＝０．２４、縮小倍率＝１／４、物体高＝１２８ｍｍ乃至１３６ｍｍの２ｍｍ幅の円弧状視野である。ここで、図１の反射型投影光学系１００の数値（曲率半径、面間隔、非球面係数など）を表１に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
図１に示す反射型投影光学系１００の製造誤差を含まない収差は、波面収差＝５５λｒｍｓ、｜歪曲最大値｜＝２ｎｍである。
【００４１】
反射型投影光学系１００では、第１のミラーＭ１が凸面鏡であるため、第１のミラーＭ１からの射出光束と光軸とのなす角を小さくすることができ、光束を光軸近傍でとりまわすことが可能となる。更に、第２のミラーＭ２から第３のミラーＭ３へ入射する光束と第４のミラーＭ４から第５のミラーＭ５へ入射する光束を交差させており、光束が光軸から大きく離れることを防いでいる。その結果、有効径の最大値は約４３０ｍｍと非常に小さくなっており、加工計測の点で大きな利点となる。また、光束を光軸近傍でとりまわす際には、有効径が大きな第６のミラーＭ６でのケラレが問題となるが、反射型投影光学系１００では中間像ＩＭを第２のミラーＭ２と第３のミラーＭ３との間に形成することで防いでいる。
【００４２】
反射型投影光学系１００の全長は９３３ｍｍとなっており、ミラーの有効径も小さいことから、反射型投影光学系１００を構成する鏡筒も小さくなる。ＥＵＶ光は空気中で吸収されてしまうため鏡筒内を真空引きする必要があるが、この際に鏡筒の容積が小さければ高真空に保ちやすいことになり、ＥＵＶ光の気体での吸収による損失を低減することができる。
【００４３】
また、ＮＡ＝０．２５での各ミラーに対する光線の入射角度の特性を表２に示す。
【００４４】
【表２】
2004252361.tif 000008
【００４５】
表２を参照するに、第５のミラーＭ５では入射角度の最大値が小さく抑えられていることに加えて、集光光束を入射させることで入射角度の分布が非常に小さくなっている。これにより、多層膜を施した場合の第５のミラーＭ５での反射特性の劣化を低減している。また、入射角度の分布が最大である第３のミラーＭ３においても、入射角度の最大値は１４度と小さいために、入射角度の分布が大きくても反射特性の劣化は小さい。以上のように、入射角度の大きいミラーでは入射角度の分布を小さく、入射角度の分布の大きいミラーでは入射角の最大値を小さくすることで、多層膜を施した場合の反射特性の劣化を防いでいる。
【００４６】
一方、図２に示す反射型投影光学系１００Ｂにおいて、像側の開口数ＮＡ＝０．２、縮小倍率＝１／４、物体高＝１５８ｍｍ乃至１６２ｍｍの１ｍｍ幅の円弧状視野である。ここで、図２の反射型投影光学系１００Ａの数値（曲率半径、面間隔、非球面係数など）を表３に示す。
【００４７】
【表３】
2004252361.tif 000009
【００４８】
図２に示す反射型投影光学系１００Ａの製造誤差を含まない収差は、波面収差＝５６λｒｍｓ、｜歪曲最大値｜＝１１ｎｍである。
【００４９】
反射型投影光学系１００Ａでは、第１のミラーＭ１が凸面鏡であるため、第１のミラーＭ１からの射出光束と光軸とのなす角が小さくなり、それに伴い最大有効径が３６４ｍｍと小さくなっている。また、光束と光軸とのなす角を小さくした場合、かかる光束と有効径が大きな第６のミラーＭ６との干渉を回避する必要があり、反射型投影光学系１００Ａでは中間像ＩＭを第２のミラーＭ２の後で形成することで回避している。
【００５０】
更に、図３に示す反射型投影光学系１００Ｂにおいて、像側の開口数ＮＡ＝０．２５、縮小倍率＝１／４、物体高＝１２２ｍｍ乃至１３０ｍｍの２ｍｍ幅の円弧状視野である。ここで、図３の反射型投影光学系１００Ｂの数値（曲率半径、面間隔、非球面係数など）を表４に示す。
【００５１】
【表４】
2004252361.tif 000010
【００５２】
図３に示す反射型投影光学系１００Ｂの製造誤差を含まない収差は、波面収差＝３１λｒｍｓ、｜歪曲最大値｜＝６ｎｍである。
【００５３】
反射型投影光学系１００Ｂでは、第１のミラーＭ１が凸面鏡であるため、第１のミラーＭ１からの射出光束と光軸とのなす角が小さくなっている。最大有効径を決定しているのは第４のミラーＭ４であるが、第３のミラーＭ３と第４のミラーＭ４との間に中間像ＩＭを形成することによって第４のミラーＭ４の広がりを抑えている。これにより、最大有効径は４２０ｍｍと非常に小さい値となっている。また、光束の混み合った位置に配置される傾向にある第３のミラーＭ３の広がりも小さくなり、第３のミラーＭ３を配置しやすい。
【００５４】
また、第３のミラーＭ３及び第４のミラーＭ４の広がりが小さいことに起因して、第３のミラーＭ３の非球面量４．０６μｍ、第４のミラーＭ４の非球面量４．５３μｍと小さな値となっている。ミラーの有効径及び非球面量が小さいことは、加工計測が容易になるなどの利点を有する。
【００５５】
更に、図４に示す反射型投影光学系１００Ｃにおいて、像側の開口数ＮＡ＝０．２５、縮小倍率＝１／４、物体高＝１２６ｍｍ乃至１３０ｍｍの１ｍｍ幅の円弧状視野である。ここで、図４の反射型投影光学系１００Ｃの数値（曲率半径、面間隔、非球面係数など）を表５に示す。
【００５６】
【表５】
2004252361.tif 000011
【００５７】
図４に示す反射型投影光学系１００Ｃの製造誤差を含まない収差は、波面収差＝２１λｒｍｓ、｜歪曲最大値｜＝２ｎｍである。
【００５８】
反射型投影光学系１００Ｃでは、第１のミラーＭ１が平面鏡であるため、第１のミラーＭ１からの射出光束と光軸とのなす角を小さくすることができ、光束を光軸近傍でとりまわすことが可能となる。更に、第２のミラーＭ２から第３のミラーＭ３へ入射する光束と第４のミラーＭ４から第５のミラーＭ５へ入射する光束を交差させており、光束が光軸から大きく離れることを防いでいる。その結果、有効径の最大値は約４６４ｍｍと非常に小さくなっており、加工計測の点で大きな利点となる。また、光束を光軸近傍でとりまわす際には、有効径が大きな第６のミラーＭ６でのケラレが問題となるが、反射型投影光学系１００Ｃでは中間像ＩＭを第２のミラーＭ２と第３のミラーＭ３との間に形成することで防いでいる。
【００５９】
また、ＮＡ＝０．２５での各ミラーに対する光線の入射角度の特性を表６に示す。
【００６０】
【表６】
2004252361.tif 000012
【００６１】
表６を参照するに、第５のミラーＭ５では、集光光束を入射させることで入射角度の分布を小さくしていると共に、第３のミラーＭ３での入射角度の分布も小さくしている。反射型投影光学系１００Ｃの第５のミラーＭ５の近軸倍率は−０．１５、ＮＡ＝０．２５での周辺光線のなす角は３．３度である。
【００６２】
以上のように、本発明の投影光学系１００、１００Ａ、１００Ｂ及び１００Ｃは、第１のミラーＭ１を凸面鏡又は平面鏡とし、中間像ＩＭを第２のミラーＭ２から第４のミラーＭ４の間に形成することにより、有効径の小さな光学系を実現し、装置の小型化及び加工計測の容易性に優れている。
【００６３】
以下、図５を参照して、本発明の反射型投影光学系１００を適用した露光装置２００について説明する。図５は、反射型投影光学系１００を有する露光装置２００の例示的一形態を示す概略構成図である。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、ステップ・アンド・スキャン方式の露光を行う投影露光装置である。
【００６４】
図５を参照するに、露光装置２００は、照明装置２１０と、マスクＭＳと、マスクＭＳを載置するマスクステージ２２０と、反射型投影光学系１００と、被処理体Ｗと、被処理体Ｗを載置するウェハステージ２３０と、制御部２４０とを有する。制御部２４０は、照明装置２１０、マスクステージ２２０及びウェハステージ２３０に制御可能に接続されている。
【００６５】
また、図５には図示しないが、ＥＵＶ光は大気に対する透過率が低いため、少なくともＥＵＶ光が通る光路は真空雰囲気であることが好ましい。なお、図５において、Ｘ、Ｙ、Ｚは３次元空間を示し、ＸＹ平面の法線方向をＺ方向としている。
【００６６】
照明装置２１０は、反射型投影光学系１００の円弧状の視野に対応する円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）によりマスクＭＳを照明する照明装置であって、図示しない光源と、照明光学系より構成される。なお、照明装置２１０を構成する光源及び照明光学系は当業界で周知のいかなる技術をも適応可能であり、本明細書での詳細な説明は省略する。例えば、照明光学系は、集光光学系、オプティカルインテグレーター、開口絞り、ブレード等を含み、当業者が想達し得るいかなる技術も適用可能である。
【００６７】
マスクＭＳは、反射型又は透過型マスクで、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２２０に支持及び駆動される。マスクＭＳから発せられた回折光は、反射型投影光学系１００で反射されて被処理体Ｗ上に投影される。マスクＭＳと被処理体Ｗ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ＭＳと被処理体Ｗを走査することによりマスクＭＳのパターンを被処理体Ｗ上に縮小投影する。
【００６８】
マスクステージ２２０は、マスクＭＳ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２２０は、当業界周知のいかなる構成をも適用することができる。例えば、図示しないリニアモーターなどで構成され、制御部２４０に制御されながら少なくともＹ方向にマスクステージ２２０を駆動することでマスクＭＳを移動することができる。露光装置２００は、マスクＭＳと被処理体Ｗを制御部２４０によって同期した状態で走査する。
【００６９】
反射型投影光学系１００は、マスクＭＳ面上のパターンを像面上に縮小投影する反射型光学系である。反射型投影光学系１００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。なお、図５では、図１に示す反射型投影光学系１００を使用するが、かかる形態は例示的であり本発明はこれに限定されない。例えば、図２に示す反射型投影光学系１００Ａ、図３に示す反射型投影光学系１００Ｂ及び図４に示す反射型投影光学系１００Ｃなどを使用することもできる。
【００７０】
被処理体Ｗ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Ｗには、フォトレジストが塗布されている。
【００７１】
ウェハステージ２３０は、被処理体Ｗを支持する。ウェハステージ２３０は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体Ｗを移動する。また、マスクステージ２２０とウェハステージ２３０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。
【００７２】
制御部２４０は、図示しないＣＰＵ、メモリを有し、露光装置２００の動作を制御する。制御部２４０は、照明装置２１０、マスクステージ２２０（即ち、マスクステージ２２０の図示しない移動機構）、ウェハステージ２３０（即ち、ウェハステージ２３０の図示しない移動機構）と電気的に接続されている。ＣＰＵは、ＭＰＵなど名前の如何を問わずいかなるプロセッサも含み、各部の動作を制御する。メモリは、ＲＯＭ及びＲＡＭより構成され、露光装置２００を動作するファームウェアを格納する。
【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ＭＳを照明し、マスクＭＳ面上のパターンを被処理体Ｗ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ＭＳと被処理体Ｗを縮小倍率比の速度比でスキャンすることにより、マスクＭＳの全面を露光する。
【００７４】
次に、図６及び図７を参照して、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６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、これが出荷（ステップ７）される。
【００７５】
図７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の回路パターンが形成される。かかる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。
【００７６】
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以下の紫外線用の反射型投影光学系として用いることもでき、大画面をスキャン露光する露光装置にもスキャンしない露光をする露光装置にも適用可能である。
【００７７】
本出願は、更に以下の事項を開示する。
【００７８】
〔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、
前記物体面から前記像面にかけて、第１のミラー、第２のミラー、第３のミラー、第４のミラー、第５のミラー、第６のミラーの順に光を反射する６枚のミラーを有し、
前記第１のミラーが凸面形状又は平面形状であり、
前記第２のミラーから前記第４のミラーの光路の間に中間像を形成することを特徴とする反射型投影光学系。
【００７９】
〔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、
前記物体面から前記像面にかけて、第１のミラー、第２のミラー、凸面形状又は平面形状を有する第３のミラー、第４のミラー、第５のミラー、第６のミラーの順に光を反射する６枚のミラーを有し、
前記第１のミラー及び前記第３のミラーが凸面形状又は平面形状であり、
前記第２のミラーから前記第３のミラーの光路の間に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３〕  前記中間像は、前記第３のミラーから前記第４のミラーの光路の間に形成されることを特徴とする実施態様１記載の反射型投影光学系。
【００８１】
〔実施態様４〕  前記第２のミラーの位置を開口絞り位置としたことを特徴とする実施態様１乃至３のうちいずれか一項記載の反射型投影光学系。
【００８２】
〔実施態様５〕  前記６枚のミラーは、基本的に共軸系をなすように配置したことを特徴とする実施態様１又は２記載の反射型投影光学系。
【００８３】
〔実施態様６〕  前記６枚のミラーのうち少なくとも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又は２記載の反射型投影光学系。
【００８４】
〔実施態様７〕  前記６枚のミラーはすべて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又は２記載の反射型投影光学系。
【００８５】
〔実施態様８〕  前記光は、波長２０ｎｍ以下のＥＵＶ光であることを特徴とする実施態様１又は２記載の反射型投影光学系。
【００８６】
〔実施態様９〕  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又は２記載の反射型投影光学系。
【００８７】
〔実施態様１０〕  前記像面側がテレセントリックであることを特徴とする実施態様１又は２記載の反射型投影光学系。
【００８８】
〔実施態様１１〕  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又は２記載の反射型投影光学系。
【００８９】
〔実施態様１２〕  前記物体側から前記像面側にかけて、前記第２のミラー、前記第１のミラー、前記第４のミラー、前記第６のミラー、前記第３のミラー、前記第５のミラーの順に配置されており、前記中間像は前記第４のミラーと前記第３のミラーとの間に形成することを特徴とする実施態様１乃至１１のうちいずれか一項記載の反射型投影光学系。
【００９０】
〔実施態様１３〕  前記中間像は前記第６のミラーと前記第３のミラーとの間に形成することを特徴とする実施態様１２記載の反射型投影光学系。
【００９１】
〔実施態様１４〕  前記物体側から前記像面側にかけて、前記第２のミラー、前記第１のミラー、前記第６のミラー、前記第４のミラー、前記第３のミラー、前記第５のミラーの順に配置されており、前記中間像は前記第６のミラーと前記第３のミラーとの間に形成することを特徴とする実施態様１乃至１１のうちいずれか一項記載の反射型投影光学系。
【００９２】
〔実施態様１５〕  前記中間像は前記第６のミラーと前記第４のミラーとの間に形成することを特徴とする実施態様１乃至１１のうちいずれか一項記載の反射型投影光学系。
【００９３】
〔実施態様１６〕  前記物体側から前記像面側にかけて、前記第２のミラー、前記第１のミラー、前記第４のミラー、前記第３のミラー、前記第６のミラー、前記第５のミラーの順に配置されており、前記中間像は前記第４のミラーと前記第３のミラーとの間に形成することを特徴とする実施態様１乃至１１のうちいずれか一項記載の反射型投影光学系。
【００９４】
〔実施態様１７〕  実施態様１乃至１６のうちいずれか一項記載の反射型投影光学系と、
前記物体面上にマスクのパターンを位置付けるべく当該マスクを保持するマスクステージと、
前記像面上に感光層を位置付けるべく被処理体を保持するウェハステージと、
前記ＥＵＶ光で前記マスクを照明する状態で前記マスクステージ及び前記ウェハステージを同期して走査する手段とを有することを特徴とする露光装置。
【００９５】
〔実施態様１８〕  光源からの光で前記パターンを照明する照明光学系と、前記パターンからの光を前記像面上に投影する、実施態様１乃至１６のうちいずれか一項記載の反射型投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。
【００９６】
〔実施態様１９〕  前記投影光学系は、前記パターンからの反射光を前記像面上に投影することを特徴とする実施態様１８記載の露光装置。
【００９７】
〔実施態様２０〕  実施態様１７乃至１９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に所定のプロセス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。
【００９８】
【発明の効果】
本発明によれば、ＥＵＶリソグラフィーに適用可能で、高ＮＡ、且つ、ミラーの最大有効径及び光学系の全長が小さく、優れた結像性能を有する６枚ミラー系を実現することができる反射型投影光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一側面としての反射型投影光学系の例示的一形態及びその光路を示した概略断面図である。
【図２】図１に示す反射型投影光学系の別の形態を示した反射型投影光学系及びその光路を示す概略断面図である。
【図３】図１に示す反射型投影光学系の更に別の形態を示した反射型投影光学系及びその光路を示す概略断面図である。
【図４】図１に示す反射型投影光学系の更に別の形態を示した反射型投影光学系及びその光路を示す概略断面図である。
【図５】反射型投影光学系を有する露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図６】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７】図６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】
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ    反射型投影光学系
２００                                  露光装置
２１０                                  照明装置
２２０                                  マスクステージ
２３０                                  ウェハステージ
２４０                                  制御部
Ｍ１                                    第１のミラー
Ｍ２                                    第２のミラー
Ｍ３                                    第３のミラー
Ｍ４                                    第４のミラー
Ｍ５                                    第５のミラー
Ｍ６                                    第６のミラー
ＭＳ                                    物体面（マスク）
Ｗ                                      像面（ウェハ）
ＩＭ                                    中間像
【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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