(57)【要約】【課題】  光線の照射によりミラーに生じた熱を効率的に放熱可能で安価なＥＵＶ光用のミラー及び当該ミラーを用いた照明光学装置、露光装置を提供する。【手段】  波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を反射する斜入射型ミラーにおいて、前記ミラーが基板と反射膜から構成されており、前記基板を構成する材料よりも、前記反射膜を構成する材料の方が、前記ＥＵＶ光における反射率が高く、かつ、前記基板を構成する材料の方が、前記反射膜を構成する材料よりも、熱伝導率が高いことを特徴とするミラーである。これによりＥＵＶ領域において安価で放熱効果の高い斜入射ミラーとすることができ、熱によるミラー面の形状変化をできる限り防ぐことができる。このミラーを搭載した照明光学装置並びに露光装置では、長時間使用した場合であっても照明条件並びに露光条件の変化が少なく長時間安定した使用が可能となる。【選択図】  図１
2005259949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を反射するミラーにおいて、
前記ミラーが少なくとも基板と反射膜から構成されており、
前記光源からの光について、前記基板を構成する材料よりも、前記反射膜を構成する材料の方が、反射率が高く、かつ、
前記基板を構成する材料の方が、前記反射膜を構成する材料よりも、熱伝導率が高いことを特徴とするミラー。
【請求項２】
波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を反射するミラーにおいて、
前記ミラーが少なくとも基板と反射膜から構成されており、
前記基板を構成する材料の方が、前記反射膜を構成する材料よりも、熱伝導率が高いことを特徴とするミラー。
【請求項３】
波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を反射するミラーにおいて、
前記ミラーが少なくとも基板と反射膜から構成されており、
照射される前記ＥＵＶ光の波長において、前記基板を構成する材料よりも、前記反射膜を構成する材料の方が、反射率が高いことを特徴とするミラー。
【請求項４】
波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を反射するミラーにおいて、
前記ミラーが少なくとも基板と反射膜から構成されており、
照射される前記ＥＵＶ光の波長において、前記基板を構成する材料よりも、前記反射膜を構成する材料の方が、反射率が高く、かつ、
前記基板を構成する材料の方が、前記反射膜を構成する材料よりも、熱伝導率が高いことを特徴とするミラー。
【請求項５】
請求項１から４に記載されたいずれかのミラーにおいて、
前記ミラーに入射するＥＵＶ光の光束と前記ミラーの表面とにより形成される角度が、３０°以下であることを特徴とする斜入射型のミラー。
【請求項６】
請求項１から５に記載されたいずれかのミラーにおいて、
前記反射膜が、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、ＭｏＳｉのいずれか、或いはこれらを含む合金からなる材料により構成されていることを特徴とするミラー。
【請求項７】
請求項１から６に記載されたいずれかのミラーにおいて、
前記基板を構成する材料の熱伝導率が、５０〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕以上であることを特徴とするミラー。
【請求項８】
請求項１から７に記載されたいずれかのミラーにおいて、
前記基板を構成する材料の熱膨張係数が、前記反射膜を構成する材料の熱膨張係数の１／２以上２倍以下であることを特徴とするミラー。
【請求項９】
請求項１から８に記載されたいずれかのミラーにおいて、
前記基板が、金、銀、銅、アルミニウム、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＡｌＳｉＣ、Ｓｉのいずれか、またはこれらを含む合金或いは化合物により構成されていることを特徴とするミラー。
【請求項１０】
請求項１から９に記載されたいずれかのミラーにおいて、
前記反射膜が、スパッタリング又はイオンプレーティングにより成膜されたものであることを特徴とするミラー。
【請求項１１】
光源と照明を行うための光学素子を有する照明光学装置において、
光学素子に請求項１から１０のいずれかに記載されたミラーを含むことを特徴とする照明光学装置。
【請求項１２】
波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を発生させる光源と、
照明を行うための光学素子を有する照明光学装置において、
光学素子に請求項１から１０のいずれかに記載されたミラーを含むことを特徴とする照明光学装置。
【請求項１３】
マスク上に設けられたパターン像を感光性基板上へ転写する露光装置において、
前記マスクを照明するための請求項１１または１２のいずれかに記載された照明光学装置と、
前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載された露光装置を用いて、前記マスクのパターンを前記感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子としてのミラーに関するものであり、主として線幅６０ｎｍ以下の次世代半導体の製造に用いるミラー、当該ミラーを含んだ照明光学装置、並び当該照明光学装置を含んだ投影露光装置、当該投影露光装置によりマイクロデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体用投影露光装置の開口数、使用波長は半導体素子の高密度化、対象線幅の細線化に伴って年々大口径化、短波長化する傾向にある。使用する光線の波長は水銀のｉ線（波長３６５．０１５ｎｍ）から、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）へ移り、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）を光源とした縮小投影露光装置も実用化されている。
【０００３】
しかし、従来の屈折光学素子を用いた投影光学系では、レンズ等を構成する硝材の透過率の面から、波長１５７ｎｍのＦ2エキシマレーザーを光源として使用したものが限界であり、これより波長が短くなると光学系は屈折部材を一切含まない反射型光学系により構成する必要がある。
【０００４】
このため、波長が６０ｎｍよりも短いＥＵＶ光（極端紫外光）を光源として用いた縮小露光装置が次世代の半導体リソグラフィの手段として研究されている。
現在、ＥＵＶ照明光学系の光源としては、１３．４ｎｍの光を発するプラズマ光源の検討がされており、ＥＵＶ照明光学系で用いられるミラーとしては、多層膜により形成されたブラッグ反射を利用した多層膜ミラーとミラー反射面に対して浅い入射角度で入射させることにより高い反射率を得ることのできる斜入射型ミラーの２種類が検討されている。
【０００５】
多層膜ミラーは、収差は少ないものの反射率が７０％程度と低く、また多層膜を積み重ねて作製するため、非常に高価なものとなる。一方、斜入射型ミラーは収差が比較的大きいものの浅い角度で入射させると反射率は９０％程度にすることが可能であることから、多層膜ミラーと比べ高い反射率となる。このため照明光学系としては、反射率が比較的高い斜入射型ミラーを用いたほうが、光量損失が少なく高スループットが望める。
【特許文献１】特開２００１−２８３３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、斜入射型ミラーは入射角に依存して反射率が変化し、また、反射率は高いといっても精々９０％程度であり、現在の可視光領域で用いられているミラーの反射率が９８％程度であることから比べると極めて低い。即ち、ＥＵＶ領域の波長では、可視光領域とは異なり、光量ロスの少ない高反射率なミラーが存在しないのである。
【０００７】
このように、斜入射型ミラーにおいて反射されなかった光の殆どは、ミラーに吸収され熱となる。よって、反射率が低ければ低いほどミラーが発熱する。斜入射型ミラーを露光装置の照明用の光学素子に使用した場合、長時間の使用によりミラー本体が加熱され熱膨張により変形し、ミラー表面の形状が変化し所望の照明を行うことができなくなってしまう。このため、水冷やペルチエ素子等によりミラーを裏面より冷却する方法も考えられるが、ミラー本体の熱伝導率が低いとミラー全体を均一に冷却することは極めて困難であり、ミラー表面で温度分布が生じ更に変形してしまう。よって、ミラー本体の熱伝導率はできるだけ高いものであることが望まれる。
【０００８】
一方、現在ＥＵＶ領域で反射率の高い斜入射型ミラーの材料としては、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ等が知られている。この中でもＲｕやＲｈは非常に高価であり、これらの材料でミラー全体を作製しようとすれば装置価格は莫大なものとなり、とても生産装置として実用的な露光装置は作ることはできない。
【０００９】
よって、本発明では、ミラー本体の熱伝導が高く表面が熱により変形することがなく、安価なミラーを提供するものである。また、ＥＵＶ光を光源とする長期使用可能な照明光学装置及び露光装置を安価で提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。
第１の発明は、光源からの光を反射するミラーにおいて、前記ミラーが基板と反射膜から構成されており、前記光源からの光について、前記基板を構成する材料よりも、前記反射膜を構成する材料の方が、反射率が高く、かつ、前記基板を構成する材料の方が、前記反射膜を構成する材料よりも、熱伝導率が高いことを特徴とするミラーである。
【００１１】
第２の発明は、波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を反射するミラーにおいて、
前記ミラーが基板と反射膜から構成されており、前記基板を構成する材料の方が、前記反射膜を構成する材料よりも、熱伝導率が高いことを特徴とするミラーである。
【００１２】
第３の発明は、波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を反射するミラーにおいて、前記ミラーが基板と反射膜から構成されており、照射される前記ＥＵＶ光の波長において、前記基板を構成する材料よりも、前記反射膜を構成する材料の方が、反射率が高いことを特徴とするミラーである。
【００１３】
第４の発明は、波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を反射するミラーにおいて、前記ミラーが基板と反射膜から構成されており、照射される前記ＥＵＶ光の波長において、前記基板を構成する材料よりも、前記反射膜を構成する材料の方が、反射率が高く、かつ、前記基板を構成する材料の方が、前記反射膜を構成する材料よりも、熱伝導率が高いことを特徴とするミラーである。
【００１４】
第５の発明は、第１から４のいずれかの発明のミラーにおいて、前記ミラーに入射するＥＵＶ光の光束と前記ミラーの表面とにより形成される角度が、３０°以下であることを特徴とする斜入射型のミラーである。
【００１５】
第６の発明は、第１から５のいずれかの発明のミラーにおいて、前記反射膜が、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、ＭｏＳｉのいずれか、或いはこれらを含む合金からなる材料により構成されていることを特徴とするミラーである。
【００１６】
第７の発明は、第１から６のいずれかの発明のミラーにおいて、前記基板を構成する材料の熱伝導率が、５０〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕以上であることを特徴とするミラーである。
第８の発明は、第１から７のいずれかの発明のミラーにおいて、前記基板を構成する材料の熱膨張係数が、前記反射膜を構成する材料の熱膨張係数の１／２以上２倍以下であることを特徴とするミラーである。
【００１７】
第９の発明は、第１から８のいずれかの発明のミラーにおいて、前記基板が、金、銀、銅、アルミニウム、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＡｌＳｉＣ、Ｓｉのいずれか、またはこれらを含む合金或いは化合物により構成されていることを特徴とするミラーである。
【００１８】
第１０の発明は、第１から９のいずれかの発明のミラーにおいて、前記反射膜が、スパッタリング又はイオンプレーティングにより成膜されたものであることを特徴とするミラーである。
【００１９】
第１１の発明は、光源と照明を行うための光学素子からなる照明光学装置において、光学素子に第１から１０のいずれかの発明のミラーを含むことを特徴とする照明光学装置である。
【００２０】
第１２の発明は、波長６０ｎｍ以下のＥＵＶ光を発生させる光源と、照明を行うための光学素子からなる照明光学装置において、光学素子に第１から１０のいずれかの発明のミラーを含むことを特徴とする照明光学装置である。
【００２１】
第１３の発明は、マスク上に設けられたパターン像を感光性基板上へ転写する露光装置において、前記マスクを照明するための第１１または１２のいずれかの発明の照明光学装置と、前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置である。
【００２２】
第１４の発明は、第１３の発明の露光装置を用いて、前記マスクのパターンを前記感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るミラーは、熱伝導が高く放熱効果を高めることができ、熱によるミラー表面の変形を低減することができる。これにより所望の照明を長時間行うことができる効果がある。また、ＥＵＶ領域で使用するためミラーを安価にすることができる効果がある。
【００２４】
さらに、本発明に係るＥＵＶ光源とした照明光学装置及び露光装置では、長期使用した場合であっても熱による照明条件や露光条件の変動をできるだけ軽減することができる効果がある。又、照明光学装置及び露光装置を低価格にすることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係るミラーの実施例を図１に基づき説明する。
【実施例１】
【００２６】
本実施例に係るミラーは、基板２上に反射膜１を形成し構成されている。
具体的には、基板２は熱伝導率の高いＡｌＳｉＣにより構成されており、反射面となる面を研磨し鏡面としたのち、反射膜１としてＥＵＶ光を斜入射で入射させた際に高い反射率を示すＲｕ膜が成膜されている。
【００２７】
このＲｕ膜はスパッタリング法により成膜されている。具体的には、スパッタリング装置のチャンバー内に基板２を設置した後、真空ポンプにより、１×１０-6Ｔｏｒｒまで排気を行う。スパッタリング装置には、電界を印加することができるカソード上にスパッタリングターゲットとしてＲｕターゲットが置かれており、カソードは直流電源に接続されている。このチャンバー内にアルゴンガスを導入し、カソードに電界を印加してターゲット上にプラズマ放電を発生させ基板２の反射面となる領域にＲｕ膜を１００ｎｍ成膜する。この際のチャンバー内の圧力は２×１０-3Ｔｏｒｒである。
【００２８】
本実施例におけるミラーは、スパッタリング法により成膜を行っているが、これは真空蒸着等の成膜方法と比べ緻密で付着力の強い膜の成膜が可能であるからである。従って、緻密で付着力の強い成膜手法であれば、スパッタリング以外の成膜手法であってもよく、イオンプレーティング等により成膜を行ってもよい。
【００２９】
また、本実施例では、成膜される反射膜１の材料としてＲｕを用いたが、これ以外であっても使用される光源の波長において高い反射率の材料であればよく、１３．４ｎｍのＥＵＶ光用に用いる場合では、この反射膜１はＲｕの他、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｍｏ等であってもよい。尚、反射膜１を構成する材料は、使用される波長により異なる場合がある。
【００３０】
更に、本発明では基板２は放熱効果を高める必要性から熱伝導率が高い材料であることが必要となり、少なくとも５０〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕以上の熱伝導率のある材料により構成されることが必要とされ、望ましくは１５０〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕以上であることが好ましい。これは、基板２となる材料は反射膜１を構成する材料よりもある程度高い熱伝導率を示す材料でなければ、十分な放熱効果が期待できないからである。
【００３１】
このような材料として代表的なものは、金、銀、銅、アルミニウム、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ等がある。
【表１】
2005259949.tif 000003
これらの材料は表１に示すが如く、銅やアルミニウム等の金属材料は熱膨張係数が高い傾向にあり、また、ＡｌＮ、ＳｉＣ等の化合物材料は熱膨張係数が低い傾向にあり、反射膜１を構成するＲｕの熱膨張係数と相違する。基板２と反射膜１を構成する材料の熱膨張係数が異なると、ＥＵＶ光の照射によりミラーが高温になった際に、膜はがれ等が生ずる可能性がありミラー破損の原因となる。このため、できるだけ基板２と反射膜１との熱膨張係数は近い材料により構成されていることが望ましい。この点を考慮し、本実施例では反射膜１を構成するＲｕの熱膨張係数９．１と比較的近い材料であるＡｌＳｉＣ（熱膨張係数１０）を基板２材料として用いている。この他熱膨張率の近い材料としては、Ｗ−Ｃｕ（８．３）等の合金がある。尚、Ｗ−Ｃｕ等の合金材料については、合金材料の組成を変えることにより、反射膜１の熱膨張係数とほぼ一致させることが可能である。
【００３２】
以上のように、基板２となる材料は、反射膜１として用いる材料の物性を考慮して材料を選択しミラーを作製する必要がある。
【実施例２】
【００３３】
以下、本発明に係る照明光学装置の実施例について図２に基づき説明する。
本実施例は、ＥＵＶ光を使用することから照明光学装置全体が真空チャンバー内部に組み込まれ真空ポンプにより排気されている（不図示）。このような真空チャンバー内に、ＥＵＶ光源１１としてプラズマ光源が設置されている。このプラズマ光源はＸｅガスを流しながら電極に電界を印加して放電させることによりプラズマを発生させるものである。このＥＵＶ光源１１からは、波長１３．４ｎｍのＥＵＶ光が放出されている。尚、本実施例ではＥＵＶ光源１１として放電プラズマ光源を使用しているが、レーザープラズマ光源を用いても良い。
【００３４】
このＥＵＶ光源１１により発光したＥＵＶ光は、斜入射型のコレクター光学系１２により集光する。このコレクター光学系１２は、同心円状に円錐面を複数配置した斜入射型ミラーであり、Ｗ−Ｃｕからなる基板の反射面に反射膜としてＲｕ膜を成膜したミラーにより構成されている。このＥＵＶ光源１１とコレクター光学系１２は、一つの容器１３の内部に収められており、コレクター光学系１２によりＥＵＶ光が集光された位置の近傍にはピンホールＰが設けられ、ＥＵＶ光源１１から発生したＥＵＶ光を取り出すことができる構成となっている。また、この容器１３内部は容器外部よりも圧力が低圧に設定され、ＥＵＶ光源１１より発生した飛散物が容器１３の外に飛散しないように圧力調整がなされている。この容器１３のピンホールＰから射出したＥＵＶ光は、コリメーター光学系１４に入射する。
【００３５】
前記コリメーター光学系１４により入射したＥＵＶ光は分布が均一な平行光束に変換され射出される。コリメーター光学系１４内のミラーは、ＡｌＳｉＣからなる基板の反射面にＲｕ膜を反射膜として成膜した斜入射型ミラーであり、光束の入射角度がミラー面に対し１０度の角度で入射されるように設置されている。この角度で斜入射型ミラーにＥＵＶ光束を入射させた場合では反射率は約９０％である。
【００３６】
コリメーター光学系１４から射出した平行光束のＥＵＶ光は、その後、斜入射型の反射型フライアイ光学系１５に入射し二次光源を生成する。斜入射型の反射型フライアイ光学系１５は、入射側のフライアイミラーと出射側のフライアイミラーの二枚一組で構成されている。反射型フライアイ光学系１５を構成するミラーは、ＡｌＳｉＣからなる基板の反射面にＲｕ膜を反射膜として成膜した斜入射型ミラーであり、光束の入射角度がミラー面に対し約１０度の角度で入射されるように設置されている。
【００３７】
反射型フライアイ光学系１５から射出したＥＵＶ光束は、コンデンサー光学系１６を介した後、レチクル１７を照明する。コンデンサー光学系１６は、ＡｌＳｉＣからなる基板の反射面にＲｕ膜を反射膜として成膜した斜入射型ミラーにより構成されている。
【００３８】
尚、全てのミラーには、背面より冷却する冷却機構（不図示）が設けられており、水冷、ペルチエ素子等により冷却することが可能である。
【実施例３】
【００３９】
上述の照明光学装置を含む露光装置により、マイクロデバイスを露光する方法について以下に説明する。この露光装置は、照明光学装置によってマスク(またはレチクル)を照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用パターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。この露光装置を用いて感光性基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例を図３のフローチャートに基づき説明する。
【００４０】
先ず、図３のステップ１０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される、次のステップ１０２において、その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ１０３において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系(投影光学モジュール)を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ１０４において、その１ロットについてウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ１０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤに回路パターンの形成を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスの製造も可能である。
【００４１】
また、上述の実施形態の露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るミラーの構成図である。
【図２】本発明に係る照明光学装置の構成図である。
【図３】本発明に係る投影露光装置によりマイクロデバイスを作製するプロセスを示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  反射膜
２  基板
３  光線
【図１】
2005259949.tif 000004
【図２】
2005259949.tif 000005
【図３】
2005259949.tif 000006