(57)【要約】【課題】アルミニウム薄膜を反射面とするミラーにおいて、紫外線レーザ光照射時の反射率低下を抑制する。【解決手段】アルミニウム薄膜上に誘電体薄膜を積層し、該誘電体薄膜の少なくとも１層の充填密度を９０％以上とする。充填密度９０％以上の誘電体薄膜は基板温度１５０℃以上の真空蒸着またはイオンビームアシスト蒸着またはスパッタリングで成膜する。【選択図】  図１
2005017543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に成膜されたアルミニウム（Ａｌ）薄膜と、該アルミニウム薄膜上に成膜された１層または２層以上の誘電体薄膜とからなる紫外線レーザ光用ミラーであって、該誘電体薄膜のうち少なくとも１層が、充填密度が９０％以上の誘電体薄膜であることを特徴とする紫外線レーザ光用ミラー。
【請求項２】
前記アルミニウム薄膜上に成膜された誘電体薄膜が２層以上である請求項１記載の紫外線レーザ光用ミラーであって、前記アルミニウム薄膜が基板を加熱せずに真空蒸着法により成膜されたものであり、かつ前記誘電体薄膜のうち、
前記アルミニウム薄膜に接する層の誘電体薄膜は、基板を加熱せずに真空蒸着法により成膜されたものであり、
かつ、前記アルミニウム薄膜に接しない層の誘電体薄膜のうち少なくとも１層が、充填密度が９０％以上の誘電体薄膜であることを特徴とする、請求項１記載の紫外線レーザ光用ミラー。
【請求項３】
前記充填密度が９０％以上の誘電体薄膜が、基板温度１５０℃以上で真空蒸着法により成膜されたものである、請求項１または請求項２記載の紫外線レーザ光用ミラー。
【請求項４】
前記充填密度が９０％以上の誘電体薄膜が、イオンビームアシスト蒸着法により成膜されたものである、請求項１または請求項２記載の紫外線レーザ光用ミラー。
【請求項５】
前記充填密度が９０％以上の誘電体薄膜が、スパッタリング法により成膜されたものである、請求項１または請求項２記載の紫外線レーザ光用ミラー。
【請求項６】
前記充填密度が９０％以上である誘電体薄膜が、フッ化イットリウム（ＹＦ３）またはフッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）からなることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の紫外線レーザ光用ミラー。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載された紫外線レーザ光用ミラーを含む光学系。
【請求項８】
紫外線を露光光として原版を照明する照明光学系と、前記原版上のパターン像を基板上に形成する投影光学系とを有し、該投影光学系を用いて原版上のパターン像を基板上に投影する投影露光装置であって、請求項７記載の光学系を含むことを特徴とする投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は紫外線レーザを光源とする光学装置、特に投影露光装置に用いるミラーであって、レーザ照射に対し高い耐性を有するミラーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、ＶＬＳＩはますます高集積化、高機能化され、論理ＶＬＳＩの分野ではチップ上により大きなシステムが組み込まれるシステムオンチップ化が進行している。これに伴い、その基板となるシリコン等のウエハ上において、微細化および高集積化が要求されている。シリコン等のウエハ上に集積回路の微細パターンを露光・転写する光リソグラフィにおいては投影露光装置（ステッパ）が使用される。
【０００３】
ＶＬＳＩの中でＤＲＡＭを例に挙げると、近年５１２Ｍ以上の容量が現実のものとなり、加工線幅が０．１５マイクロメートル以下と微細になっているため、光リソグラフィ技術の要である投影露光装置には、高い結像性能（解像度・焦点深度）が要求されている。解像度と焦点深度は露光に用いる光の波長に依存し、波長が短いほど高い結像性能を得ることができる。最近では、水銀ランプより短波長域の光を発振でき、かつ高出力な紫外線レーザを光源とした投影露光装置の実用化が始まっている。光源として使われる紫外線レーザには、ＫｒＦエキシマレーザ（波長λ＝２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（λ＝１９３ｎｍ）、フッ素ガスレーザ（λ＝１５７ｎｍ）等がある。
【０００４】
投影露光装置は、原版を照明する照明光学系、原版上のパターン像を基板上に結像する投影光学系、基板の位置合わせ等を行うアライメント光学系などから構成され、光線の折り曲げや集光などに多数のミラーが用いられる。投影光学系には屈折光学部品のみで構成される全屈折光学系と、一部にミラーを用いた反射屈折光学系とがあるが、ミラーは原理的に色収差を生じないという利点があるため、特に光学材料の屈折率分散が大きくなる真空紫外領域では反射屈折光学系が有利とされる。
【０００５】
このような光学系の構成部品として用いられるミラーは、研磨された基板上に反射膜として金属薄膜を成膜して製造される。金属薄膜の材料としてはアルミニウム、金、銀などが良く知られている。中でもアルミニウムは紫外から赤外までの広い波長領域で比較的高い反射率を示し、最も広範に用いられる材料である。またアルミニウムは紫外線領域において最高の反射率を有する材料であり、真空蒸着法により成膜されたアルミニウム薄膜は、波長１００ｎｍという極めて短波長の紫外線に対しても９０％近い反射率を示すという報告さえある（非特許文献１参照）。しかしながらアルミニウムは非常に活性な金属であり、空気中では速やかに表面が酸化され酸化アルミニウムを生成する。アルミニウム薄膜を空気中に放置すると、表面に生成した酸化物層による光吸収のため、特に波長２００ｎｍ以下の光に対する反射率が急激に低下してしまう。
【０００６】
アルミニウム薄膜の酸化による紫外線領域での反射率低下を抑制するため、紫外線用ミラーの表面には、保護膜として誘電体薄膜が積層されるのが普通である。図９はこのような構造を持つミラーの一例である。基板１上に形成されたアルミニウム薄膜２には、さらに誘電体薄膜１３が積層され、空気中の酸素や水分によるアルミニウム薄膜２の酸化が抑制される。
【０００７】
アルミニウム薄膜上に誘電体薄膜を積層してミラーとする場合、該誘電体薄膜を高屈折率層と低屈折率層との交互多層膜とし、それぞれの屈折率と膜厚を最適化することによって、反射率の入射角依存性や偏光依存性を制御することができる。このような機能を有するミラーの一例として、特許文献１には、広い入射角度範囲において高い反射率が得られ、かつ偏光成分依存性の小さい紫外線用ミラーが開示されている。
【０００８】
紫外線用ミラーに用いる誘電体薄膜の材料としては、高屈折率物質として、フッ化イットリウム（ＹＦ３）、フッ化ランタン（ＬａＦ３）、フッ化ガドリニウム（ＧｄＦ３）、フッ化ネオジム（ＮｄＦ３）、フッ化ディスプロシウム（ＤｙＦ３）等のランタノイド元素のフッ化物が、また低屈折率物質としてフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、クライオライト（Ｎａ３ＡｌＦ６）、チオライト（Ｎａ５Ａｌ３Ｆ１４）等のフッ素化合物が知られている。
【０００９】
アルミニウム薄膜や誘電体薄膜を基板上に成膜する方法としては、真空蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法など様々な方法が用いられる。ここでイオンビームアシスト蒸着法とは蒸着中に膜面に向けてイオンビームを照射する方法をいい、形成しつつある薄膜の物性を制御できるという特徴を持つ。イオンビームアシスト蒸着法については非特許文献２に詳しい。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−１４９２１号公報
【００１１】
【非特許文献１】Ｒ．Ｐ．Ｍａｄｄｅｎ，  Ｌ．Ｒ．Ｃａｎｆｉｅｌｄ，  ａｎｄ  Ｇ．Ｈａｓｓ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ，  ５３（５），  ｐ．６２０−６２５  （１９６３）
【００１２】
【非特許文献２】「薄膜作成応用ハンドブック」ｐ．３５４−３５５、（株）エヌ・ティー・エス，  １９９５年
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、アルミニウム薄膜上に誘電体薄膜を積層した紫外線用ミラーは、アルミニウム薄膜の酸化反応が抑制され、長期間に渡って高い反射率を保つことが知られていた。ところが誘電体薄膜を積層した上記ミラーであっても、エキシマレーザ光等の高いエネルギーを持つ紫外線レーザ光を連続的に照射すると、その反射率が短期間に著しく低下することが明らかとなった。投影露光装置においてミラーは必須の構成要素であり、その反射率低下は直接的に露光光量の減少という問題を生じる。また空間的・時間的な反射率変動は照度むらや光量変動等の原因になる恐れもあり、紫外線レーザ光を光源とする投影露光装置の実用化を進める上で大きな障害となっていた。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
従来のミラーにおいて、紫外線レーザ光の照射による反射率低下の原因は、主にアルミニウム薄膜表面の酸化であると推定される。発明者の研究によれば、紫外線レーザ光照射後の反射率低下は特に波長１８０ｎｍ以下の短波長領域で顕著であり、酸化アルミニウムが当該波長で大きな吸収係数を持つことを考え合わせると、アルミニウム薄膜表面に生成した酸化アルミニウム層による光吸収が反射率低下の原因と考えられる。これは従来知られていた反射率低下のメカニズムと同一であるが、紫外線レーザ光のエネルギーが極めて高いため、その照射によって酸化反応が急速に進み、従来用いられていた誘電体薄膜では保護効果が不十分となったものと思われる。
【００１５】
通常真空蒸着により誘電体薄膜を成膜する際には、真空蒸着装置の基板ホルダー付近に設けられた電熱ヒーターや赤外線ランプなどの加熱機構を用い、基板を２００〜３００℃程度に加熱しながら成膜することが行われる。基板を加熱することによって付着力や機械的強度が増すためである。
【００１６】
しかしながらアルミニウム薄膜を反射膜とするミラーの製造工程においては、ミラー全体として高い反射率を得ることをより重視し、アルミニウム薄膜および誘電体薄膜の双方を、基板加熱を行わずに成膜するのが通常であった。
【００１７】
基板を加熱してアルミニウム薄膜を蒸着した場合には、完成したミラーの反射率が低くなり、また蒸着後のアルミニウム薄膜を加熱した場合にも同様の現象が生じることが良く知られている。この現象は、蒸着中または蒸着後にアルミニウム薄膜が露出している状態で加熱すると、アルミニウム薄膜表面の酸化が進行し、酸化アルミニウム層が生成することにより発生する。そこで従来は基板を加熱せずにアルミニウムを成膜し、さらに基板を加熱せずに誘電体薄膜を連続成膜することが行われていた。なお本明細書でいう基板加熱には、蒸発源からの輻射熱等による基板温度の自然上昇は含まない。
【００１８】
基板を加熱せずに成膜された誘電体薄膜は、アルミニウム薄膜の酸化原因となる酸素または水の拡散をある程度抑制することができる。このため赤外〜可視光用途においては、実用上十分な反射率低下の抑制効果が認められる。しかしながら高いエネルギーを持つ紫外線レーザ光を照射した場合には、酸化反応が高速に進むため、従来の方法で成膜された誘電体薄膜では酸素または水の拡散抑制性能が不足し、反射率低下が起こるものと考えられた。そこで発明者は、紫外線レーザ光を照射した場合においても反射率低下を抑制できるミラー構造を種々検討した結果、本発明を完成するに至った。
【００１９】
本発明が提供する紫外線レーザ光用ミラーは、基板上にアルミニウム薄膜を反射膜として成膜し、さらに１層以上の誘電体薄膜を積層したものであって、該誘電体薄膜のうち少なくとも１層の充填密度が９０％以上であるものである。
【００２０】
充填密度が９０％以上の誘電体薄膜は、酸素または水の拡散に対して十分な抑制効果があり、紫外線レーザ光を照射した場合にもアルミニウム薄膜の酸化を抑制することができる。誘電体薄膜が２層以上の多層膜からなる場合には、少なくとも１層の充填密度が９０％以上であれば良い。外部から拡散してきた酸素または水は、充填密度９０％以上の層に達したところでブロックされ、それより内部に拡散することが抑制されるからである。誘電体薄膜の全ての層の充填密度が９０％未満である場合には、酸素または水がアルミニウム薄膜まで容易に到達し、紫外線レーザ光の照射によって急激に酸化反応が進行、反射率が低下してしまう。
【００２１】
充填密度が９０％以上の誘電体薄膜を成膜する手段として、本発明は基板温度１５０℃以上で行う真空蒸着による方法、イオンビームアシスト蒸着による方法、およびスパッタリングによる方法を提供する。
【００２２】
基板温度１５０℃以上で行う真空蒸着法によれば、成長中の薄膜表面におけるマイグレーションが激しくなり、緻密化が進行して充填密度９０％以上の誘電体薄膜が得られる。またイオンビームアシスト蒸着法では高エネルギーのイオンビームが、スパッタリング法では高エネルギーの各種粒子が成長中の薄膜表面に入射し、同様の効果を得ることができる。
【００２３】
基板温度１５０℃以上で真空蒸着を行う場合、アルミニウム薄膜が表面に露出している状態で１５０℃以上に加熱すると、前述のように酸化アルミニウムが生成し、完成したミラーの反射率は低いものとなる。またアルミニウム薄膜上にイオンビームアシスト蒸着法またはスパッタリング法により誘電体薄膜を直接成膜する場合にも、高エネルギー粒子の照射によってアルミニウム薄膜が酸化し、完成したミラーの反射率は低いものとなる。これらのミラーは完成時の反射率は低いものの、アルミニウム薄膜上に充填密度９０％以上の誘電体薄膜が形成されているため、紫外線レーザ光照射時の反射率低下に対して十分な抑制性能を有することはいうまでもない。
【００２４】
成膜中の酸化アルミニウム生成を抑制し、反射率の高いミラーを得るためには、アルミニウム薄膜及び該アルミニウム薄膜に接する１層目の誘電体薄膜を、基板を加熱しない真空蒸着法により成膜することが有効である。アルミニウム薄膜及び１層目の誘電体薄膜を成膜した後は、アルミニウム薄膜表面が該１層目の誘電体薄膜で保護されているため、基板温度を１５０℃以上としたり高エネルギーのイオンや粒子を照射しても酸化アルミニウムが生成することがない。基板を加熱せずに成膜した１層目の誘電体薄膜の充填密度は、加熱した場合の充填密度と比較して低いものとなるが、蒸着装置内の酸素および水蒸気分圧は極めて低いため、成膜中のアルミニウム薄膜の酸化反応に対しては十分な抑制効果が得られるのである。このようにして製造したミラーは完成時の反射率が高く、かつ紫外線レーザ光を照射しても反射率が低下しにくいという特長を有するものとなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る紫外線レーザ光用ミラーは、基板上に、アルミニウム薄膜と、１層または２層以上の誘電体薄膜とを積層したものであって、該誘電体薄膜のうち少なくとも１層の充填密度が９０％以上であるものである。少なくとも１層の充填密度が９０％以上であれば誘電体薄膜の全層数に特に制限はなく、ミラーに要求される反射率や角度特性などの光学特性に応じて層数を設計すればよい。
【００２６】
本発明に係るミラーの基板材料としては、石英ガラス（ＳｉＯ２）、蛍石（ＣａＦ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、珪素（Ｓｉ）、炭化珪素（ＳｉＣ）など公知の材料を特に制限無く使用することができる。ミラーの透過光を利用したい場合には、紫外線に対して透明な蛍石やフッ化マグネシウムを基板として選択すればよい。
【００２７】
アルミニウム薄膜上に積層する誘電体薄膜の材料としては、紫外線に対して透明な公知のフッ化物材料を特に制限無く用いることができる。具体的に例を挙げれば、フッ化イットリウム（ＹＦ３）、フッ化ランタン（ＬａＦ３）、フッ化ガドリニウム（ＧｄＦ３）、フッ化ネオジム（ＮｄＦ３）、フッ化ディスプロシウム（ＤｙＦ３）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、クライオライト（Ｎａ３ＡｌＦ６）、チオライト（Ｎａ５Ａｌ３Ｆ１４）等である。これらのうち特にフッ化イットリウムおよびフッ化アルミニウムは、詳細な理由は不明であるが緻密で充填密度の高い構造が容易に得られ、かつ適当な光学特性を有するため、本発明に係る誘電体薄膜を構成する材料として最も好ましい。
【００２８】
本発明に係るミラーを構成するアルミニウム薄膜および誘電体薄膜は、真空蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法など任意の方法により成膜することが可能である。
【００２９】
これらのうちアルミニウム薄膜の成膜に最適な方法は、基板を加熱しない真空蒸着法である。基板を加熱しない真空蒸着法によれば、アルミニウム薄膜が成膜中に酸化せず、高い反射率が得られるためである。他の方法によりアルミニウム薄膜を成膜することも可能であるが、その場合には比較的反射率の低いミラーが得られる。
【００３０】
本発明に係るミラーを構成する誘電体薄膜のうち、充填密度が９０％以上の誘電体薄膜を成膜する方法としては、基板温度１５０℃以上で行う真空蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、スパッタリング法のいずれかの方法を用いることが好ましい。これらの方法によれば誘電体薄膜の充填密度を高めることができ、９０％以上の充填密度を達成可能なためである。
【００３１】
その余の誘電体薄膜を成膜する方法としては、前述の真空蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法など任意の方法を用いることができる。
【００３２】
本発明に係るアルミニウム薄膜または誘電体薄膜の成膜に用いる真空蒸着装置には、抵抗加熱式や電子ビーム加熱式などの一般的な装置をそのまま使用することができ、特別な機構は不要である。
【００３３】
アルミニウム薄膜または誘電体薄膜をイオンビームアシスト蒸着法を用いて成膜する場合には、一般的な蒸着装置にイオンビームを発するイオン源を付加したイオンビームアシスト蒸着装置を使用すれば良い。イオン源としてはカウフマン型やエンドホール型など、任意の形式のものを用いることができる。一般にイオンビームアシスト蒸着におけるイオン電流密度は０〜１０ｍＡ／ｃｍ２、加速電圧は１０〜１００ｅＶ程度とされることが多い。本発明に係る充填密度が９０％以上の誘電体薄膜をイオンビームアシスト蒸着により成膜しようとする場合、当該充填密度の薄膜が得られるイオンビーム条件は、照射対象となる薄膜の組成や成膜レート、蒸着装置の構造等によって大きく異なるため、一義的に定めることは困難である。一般的にはイオン電流密度または加速電圧を高くするほど充填密度の高い薄膜が得られるが、イオン電流密度または加速電圧を高くし過ぎると薄膜に対して組成変化などのダメージを与えることがあるため、実際の蒸着装置および薄膜構成によって実験的に最適値を選択する必要がある。
【００３４】
またスパッタリング法を用いてアルミニウム薄膜または誘電体薄膜を成膜する場合には、直流スパッタリング、高周波スパッタリング、反応性スパッタリングなど、任意の形式のスパッタリング装置を用いることができる。本発明に係る充填密度が９０％以上の誘電体薄膜をスパッタリング法により成膜する場合、スパッタガス圧や放電電圧などの成膜条件は、イオンビームアシスト蒸着の場合と同様、装置および薄膜構成によって適宜調整することが必要である。
本発明に係るミラーを製造するにあたっては、アルミニウム薄膜を真空蒸着法で成膜した後、１層目の誘電体薄膜をスパッタリング法で成膜し、２層目の誘電体薄膜をイオンビームアシスト蒸着で成膜するなど、各層を異なる方法で成膜することも可能である。この場合には、各方法の成膜装置を真空搬送機構で連結する等の対策を施し、真空を破らずに各層を連続成膜可能な装置とすることが望ましい。
【００３５】
なお本発明において充填密度とは、薄膜を構成する材料の単結晶が有する密度を１００％とし、これに対して実際の薄膜が有する密度を相対値で表した値をいう。薄膜の密度測定法としてはＸ線反射率測定によるものが簡便である。Ｘ線に対する物質の屈折率は１より小さいので、薄膜に臨界角ψｃより浅い角度ψでＸ線を入射させると全反射が起こる。このとき薄膜の屈折率をｎとすると、
ｎ＝１−δ
ψｃ＝（２δ）１／２
の関係があり、臨界角の測定から屈折率を求めることができる。さらに薄膜の組成が既知であれば屈折率から密度が求められる。試料が多層膜の場合は臨界角よりも深い入射角に対して反射率−入射角曲線を測定する。反射率−入射角曲線には各層の膜厚・屈折率・表面粗さ情報を含む干渉縞が現れるため、これらをパラメータとしたカーブフィッティングにより各層の屈折率を算出する。屈折率が求まれば各層の組成から密度を計算できるのは上述のとおりである。
【００３６】
以下、実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。
（実施例１）
図１は本実施例で作製したミラーの概略断面図である。
【００３７】
蒸着装置内にφ３０ｍｍの石英ガラス（ＳｉＯ２）製基板１をセットし、５×１０−５Ｐａまで排気した。最初にタングステン（Ｗ）ボートを用い、抵抗加熱法による真空蒸着法でアルミニウム薄膜２を成膜した。このとき基板は加熱せず、蒸着レートは５〜１０ｎｍ／ｓｅｃ、膜厚は１５０ｎｍとした。
【００３８】
次に蒸着装置の真空中で基板を２００℃まで加熱し、モリブデン（Ｍｏ）ボートを用い、抵抗加熱法による真空蒸着法でフッ化マグネシウム薄膜３を成膜した。蒸着レートは０．５ｎｍ／ｓｅｃ、膜厚は４０ｎｍである。このフッ化マグネシウム薄膜３についてＸ線反射率測定法により充填密度を測定したところ、その充填密度は９２％であった。
【００３９】
このようにして作製したミラーについて、光線入射角度１０度における波長１５０ｎｍ〜２００ｎｍの反射率を測定した。反射率は１５７ｎｍで８２％、１９３ｎｍで８２％であった。このミラーに波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザ光を３ｍＪ／ｃｍ２／パルスのフルエンスで１０７パルス照射した後、再び反射率を測定したところ、反射率は１５７ｎｍで８２％、１９３ｎｍで８２％であった。ＡｒＦレーザ光照射による反射率の低下はほとんど認められず、極めて高い耐久性が確認された。
（比較例１）
実施例１と同様の手順で石英ガラス基板上にアルミニウムおよびフッ化マグネシウムを成膜し、ミラーを製作した。蒸着レートおよび膜厚は実施例１と同一である。ただしフッ化マグネシウム成膜時には基板の加熱を行わず、無加熱のまま成膜を行った。成膜後の光線入射角度１０度における反射率は波長１５７ｎｍで８８％、１９３ｎｍで８９％であった。また実施例１と同じ方法で測定したフッ化マグネシウム膜の充填密度は８３％であった。
【００４０】
このミラーに波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザ光を３ｍＪ／ｃｍ２／パルスのフルエンスで１０７パルス照射した後、再び反射率を測定したところ、照射後の反射率は１５７ｎｍで７６％、１９３ｎｍで８８％であった。ＡｒＦレーザ光照射により、１５７ｎｍにおいて１２％もの反射率低下が生じた。
（実施例２）
図２は本実施例で作製したミラーの概略断面図である。
【００４１】
蒸着装置内にφ３０ｍｍの石英ガラス製基板１をセットし、５×１０−５Ｐａまで排気した。最初にタングステンボートを用い、抵抗加熱法による真空蒸着法でアルミニウム薄膜２を成膜した。このとき基板は加熱せず、蒸着レートは５〜１０ｎｍ／ｓｅｃ、膜厚は１５０ｎｍとした。次にモリブデンボートを用い、抵抗加熱法による真空蒸着法で１層目のフッ化アルミニウム薄膜４を成膜した。このとき基板は加熱せず、蒸着レートは０．５ｎｍ／ｓｅｃ、膜厚は１０ｎｍとした。続いて蒸着装置の真空中で基板を２５０℃まで加熱した後、さらに２層目のフッ化アルミニウム薄膜５を０．５ｎｍ／ｓｅｃの蒸着レートで３０ｎｍ蒸着した。Ｘ線反射率測定法により測定した２層目のフッ化アルミニウム薄膜５の充填密度は９５％であった。
【００４２】
こうして作製されたミラーの光線入射角度１０度での反射率を測定したところ、反射率は波長１５７ｎｍで８９％、１９３ｎｍで９０％であった。実施例１よりも高い反射率が得られたのは、アルミニウム薄膜２上にフッ化アルミニウム薄膜４を１０ｎｍ成膜してから基板加熱を行うことにより、アルミニウム薄膜２の酸化が抑制されたためである。
【００４３】
このミラーに波長１５７ｎｍのＦ２レーザを３ｍＪ／ｃｍ２／パルスで１０７回照射後、再び反射率を測定したところ、照射後の反射率は波長１５７ｎｍで８９％、１９３ｎｍで９０％であった。Ｆ２レーザ光照射による反射率の低下は全く認められなかった。
（実施例３）
図３は本実施例で作製したミラーの概略断面図である。
【００４４】
イオンビームアシスト蒸着装置内にφ３０ｍｍの炭化珪素（ＳｉＣ）製基板１をセットし、５×１０−５Ｐａまで排気した。最初にタングステンボートを用い、抵抗加熱法による真空蒸着法でアルミニウム薄膜２を成膜した。このとき基板は加熱せず、蒸着レートは５〜１０ｎｍ／ｓｅｃ、膜厚は１５０ｎｍとした。次にモリブデンボートを用いて抵抗加熱法によりフッ化マグネシウム薄膜６を成膜した。このとき基板は加熱せず、エンドホール型イオン源を用いて、Ａｒイオンを照射しながら成膜を行った（イオンビームアシスト蒸着）。イオンエネルギーは約９０ｅＶである。蒸着レートは０．５ｎｍ／ｓｅｃ、膜厚は４０ｎｍとした。Ｘ線反射率測定法によりフッ化マグネシウム薄膜６の充填密度は９４％と測定された。
【００４５】
こうして作製されたミラーの光線入射角１０度での反射率を波長１５０〜２００ｎｍで測定すると、反射率は１５７ｎｍで８２％、１９３ｎｍで８７％であった。
【００４６】
このミラーに波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザを３ｍＪ／ｃｍ２／パルスで１０７回照射後、再び反射率を測定したところ、照射後の反射率は１５７ｎｍで８０％、１９３ｎｍで８６％であり、ＡｒＦレーザ光照射による反射率の低下はほとんど認められなかった。
（実施例４）
図４は本実施例で作製したミラーの概略断面図である。
【００４７】
スパッタ源を備えた蒸着装置内にφ３０ｍｍの炭化珪素製基板１をセットし、５×１０−５Ｐａまで排気した。最初にタングステンボートを用い、抵抗加熱法による真空蒸着法でアルミニウム薄膜２を蒸着した。このとき基板は加熱せず、蒸着レートは５〜１０ｎｍ／ｓｅｃで膜厚は１５０ｎｍとした。次に真空を破ることなくフッ化アルミニウムターゲットを用いてスパッタリング法によりフッ化アルミニウム薄膜７を成膜した。基板は加熱せず、蒸着レートは０．２ｎｍ／ｓｅｃで膜厚４０ｎｍを成膜した。Ｘ線反射率法により求めたフッ化アルミニウム薄膜７の充填密度は９７％であった。
【００４８】
こうして作製されたミラーの光線入射角度１０度での反射率を測定した。反射率は波長１５７ｎｍで７８％、１９３ｎｍで８３％であった。このミラーに波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザを３ｍＪ／ｃｍ２／パルス、１０７回照射した。照射後に再び測定したところ反射率は１５７ｎｍで７７％、１９３ｎｍで８３％であり、レーザ光照射による低下はほとんど認められなかった。
（実施例５）
図５は本実施例で作製したミラーの概略断面図である。
【００４９】
イオンビームアシスト蒸着装置内にφ３０ｍｍの炭化珪素製基板１をセットし、５×１０−５Ｐａまで排気した。最初にタングステンボートを用い、抵抗加熱法による真空蒸着法でアルミニウム薄膜２を蒸着した。基板は加熱せず、蒸着レートは５〜１０ｎｍ／ｓｅｃで膜厚１５０ｎｍとした。次にモリブデンボートを用い、抵抗加熱法による真空蒸着法でフッ化マグネシウム薄膜８を蒸着した。基板は加熱せず、蒸着レートは０．５ｎｍ／ｓｅｃで膜厚を１０ｎｍとした。続いてフッ化イットリウム薄膜９を、同様に基板を加熱せず蒸着レート０．５ｎｍ／ｓｅｃで膜厚３０ｎｍ成膜した。フッ化イットリウム薄膜９の成膜に際しては、エンドホール型イオン銃を用いてエネルギー約９０ｅＶの  Ａｒイオンを照射しながら成膜した（イオンビームアシスト蒸着）。Ｘ線反射率法で求めたフッ化イットリウム薄膜９の充填密度は９４％であった。
【００５０】
こうして作製されたミラーの光線入射角度１０度での反射率を測定した。フッ化マグネシウム薄膜８がアルミニウム薄膜２へのイオンビーム入射を遮ることにより比較的高い反射率が得られ、反射率は波長１５７ｎｍで８４％、１９３ｎｍで８８％であった。
【００５１】
このミラーに波長１５７ｎｍのＦ２レーザを３ｍＪ／ｃｍ２／パルスで１０７回照射した。照射後に測定した反射率は１５７ｎｍで８４％、１９３ｎｍで８８％であり、Ｆ２レーザ光照射による反射率の低下は全く認められなかった。
（実施例６）
図６は本実施例で作製したミラーの概略断面図である。
【００５２】
蒸着装置内にφ３０ｍｍの炭化珪素製基板１をセットし、５×１０−５Ｐａまで排気した。最初にタングステンボートを用い、抵抗加熱法による真空蒸着法でアルミニウム薄膜２を蒸着した。基板は加熱せず、蒸着レートは５〜１０ｎｍ／ｓｅｃで膜厚１５０ｎｍとした。次にモリブデンボートを用い、抵抗加熱法による真空蒸着法で１層目のフッ化マグネシウム薄膜１０を成膜した。このとき基板は加熱せず、蒸着レート０．２ｎｍ／ｓｅｃ、膜厚１０ｎｍとした。次に基板温度を３００℃まで加熱し、蒸着レート０．２ｎｍ／ｓｅｃで２層目のフッ化マグネシウム薄膜１１を２５ｎｍ成膜した。次に基板温度を３００℃に保ったまま、モリブデンボートを用い、抵抗加熱法による真空蒸着法でフッ化イットリウム薄膜１２を３０ｎｍ成膜した。蒸着レートは０．１ｎｍ／ｓｅｃとした。
【００５３】
こうして作製されたミラーの光線入射角度１０度における反射率を測定したところ、波長１５７ｎｍにおいて８９％、波長１９３ｎｍにおいて８８％であった。
【００５４】
このミラーに波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザ光を３ｍＪ／ｃｍ２／パルスで１０７回照射した。照射後に測定した反射率は波長１５７ｎｍで８８％、１９３ｎｍでは８８％であり、ＡｒＦレーザ光照射による反射率低下はほとんど認められなかった。
（実施例７）
本発明に係る光学系の一例として、投影露光装置の投影光学系への適用例を以下に示す。なお本実施例はあくまで光学系の一例を示したものであって、本発明に係る光学系は当該投影光学系に限定されるものではなく、照明光学系や紫外線レーザを光源とする他の一般的な光学装置の光学系等にも適用可能である。
【００５５】
図７は、本発明に係る紫外線レーザ光用ミラーを、光路折り曲げ部材ＦＭおよび凹面反射鏡ＣＭに用いた反射屈折型投影光学系の構成図である。
【００５６】
図７において、投影光学系は、原版としてのレチクルＲ上のパターンの中間像を形成する反射屈折型の第１結像光学系Ｇ１と、第１結像光学系Ｇ１による中間像の像を基板としてのウェハＷ上に再結像させる屈折型の第２結像光学系Ｇ２とを有している。ここで、レチクルＲと第１結像光学系Ｇ１との間の光路中には、光路を９０°だけ偏向させるための光路折り曲げ用の反射面１０１が配置されており、第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中、すなわち中間像の近傍には、光路を９０°だけ偏向させるための光路折り曲げ用の反射面２０１が配置されている。これらの反射面１０１および２０１は、光路折り曲げ部材ＦＭ上に設けられている。
【００５７】
また、第１結像光学系Ｇ１は、光軸Ａｘ１に沿って配置された複数のレンズ成分と凹面反射鏡ＣＭとを有しており、ほぼ等倍またはやや縮小倍率のもとで中間像を形成する。第２結像光学系Ｇ２は、光軸Ａｘ１と直交する光軸Ａｘ２上に沿って配置された複数のレンズ成分およびコヒーレンスファクタを制御するための可変開口絞りＡＳを有しており、中間像からの光に基づいて縮小倍率のもとで中間像の像、すなわち２次像を形成する。
【００５８】
ここで、第１結像光学系の光軸Ａｘ１は光路折り曲げ用反射面１０１によって９０°に折り曲げられて、レチクルＲと反射面１０１との間に光軸Ａｘ０を定義している。この例では、光軸Ａｘ０と光軸Ａｘ２は互いに平行であるが、一致はしていない。
【００５９】
なお、図７の例において、光軸Ａｘ０に沿って単数又は複数のレンズ成分を配置しても良い。また光軸Ａｘ０と光軸Ａｘ２とを互いに一致するように配置しても良い。また、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ０とのなす角度を９０°とは異なる角度、好ましくは凹面反射鏡ＣＭを反時計回りに回転させた角度としても良い。このとき反射面２０１での光軸の折り曲げ角度を、レチクルＲとウェハＷとが平行となるように設定することが好ましい。
【００６０】
本実施例の光学系は、本発明に係る紫外線レーザ光用ミラーを光路折り曲げ部材ＦＭおよび凹面反射鏡ＣＭに使用しているため、紫外線レーザ光を照射してもこれらの反射率が大きく低下することがなく、光学系全体の透過率も大きく低下せず、一定の露光性能が長期間維持される。
【００６１】
（実施例８）
図８は、本発明に係る光学系を含む投影露光装置の概略構成を示す図である。図８の投影露光装置において、照明光学系２２および投影光学系２８に、本発明に係る光学系が用いられている。
【００６２】
なお図８において投影光学系２８の光軸Ａｘに平行にＺ軸を、光軸Ａｘに垂直な面内において図８の紙面に平行にＸ軸を、紙面に垂直にＹ軸を設定している。また投影光学系８の物体面には所定の回路パターンが形成された原版としてのレチクルＲが配置され、投影光学系８の像面には基板としてのウェハＷが配置されている。
【００６３】
紫外線レーザ２１から射出された光は、照明光学系２２を介して、所定のパターンが形成されたレチクルＲを均一に照明する。光源２１から照明光学系２２までの光路には、必要に応じて光路を変更するための１つ又は複数の折り曲げミラーが配置される。
【００６４】
また照明光学系２２は、例えば露光光の照度分布を均一化するためのフライアイレンズや内面反射型インテグレータからなり、所定のサイズ・形状の面光源を形成するオプティカルインテグレータや、レチクルＲ上での照明領域のサイズ・形状を規定するための可変視野絞り（レチクルブラインド）、この視野絞りの像をレチクル上へ投影する視野絞り結像光学系などの光学系を有する。
【００６５】
レチクルＲは、レチクルホルダ２４を介して、レチクルステージ２５上においてＸＹ平面に平行に保持されている。レチクルＲには転写すべきパターンが形成されており、照明光学系２２からの光で照明される。レチクルステージ２５は、図示を省略した駆動系の作用により、レチクル面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はレチクル移動鏡２６を用いた干渉計２７によって計測され、かつ位置制御されるように構成されている。
【００６６】
レチクルＲに形成されたパターンからの光は、投影光学系２８を介して、感光性基板であるウェハＷ上にパターン像を形成する。ウェハＷは、ウェハホルダ３０を介してウェハステージ３１上においてＸＹ平面に平行に保持されている。そしてレチクルＲ上での照明領域と実質的に相似形状の露光領域にパターン像が形成される。
【００６７】
ウェハステージ３１は、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡３２を用いた干渉計３３によって計測され、かつ制御されるように構成されている。
投影光学系２８によって規定されるレチクルＲ上の視野領域（照明領域）およびウェハＷ上の投影領域（露光領域）は、Ｘ方向に沿って短辺を有する長方形状あるいはＸ方向に狭い幅を有する円弧状形状である。そこで駆動系および干渉計２７、３３などを用いてレチクルＲおよびウェハＷの位置合わせを行い、図示なきオートフォーカス／オートレベリング系を用いてウェハＷを投影光学系の結像面に位置決めする。そしてこの露光領域および照明領域の短辺方向すなわちＸ方向に沿ってレチクルステージ２５とウェハステージ３１とを、ひいてはレチクルＲとウェハＷとを同期的に移動（走査）させる。これにより、ウェハＷ上には露光領域の長辺に等しい幅を有し、かつウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有する領域に対してレチクルパターンが走査露光される。
【００６８】
本実施例の照明光学系２２および投影光学系２８は本発明に係る紫外線レーザ光用ミラーを含む光学系であり、露光光として紫外線レーザ光を照射しても光学系全体の透過率が大きく低下することがなく、一定の露光性能が長期間維持される。
【００６９】
なお本実施例で示した投影露光装置の構成はあくまで例示であって、他の構成を有する投影露光装置に対しても、本発明に係る光学系を適用できることは言うまでもない。
【００７０】
【発明の効果】
本発明に係る紫外線レーザ光用ミラーは、紫外線レーザ光照射時においてアルミニウム薄膜の酸化が抑制されるため、反射率低下を起こしにくく、一定の反射率を長期間維持することができる。また本発明に係る紫外線レーザ光用ミラーを含む光学系は、当該ミラーの反射率低下が抑制されているため、紫外線レーザ光を照射しても光学系全体としての透過率が長期間にわたって一定に保たれるという特長を有する。さらに本発明に係る光学系を投影露光装置の照明光学系や投影光学系に適用すれば、露光光量の急激な低下や照度むら、光量変動といった、紫外線レーザを光源とする投影露光装置の実用上の問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係るミラーの概略図である。
【図２】実施例２に係るミラーの概略図である。
【図３】実施例３に係るミラーの概略図である。
【図４】実施例４に係るミラーの概略図である。
【図５】実施例５に係るミラーの概略図である。
【図６】実施例６に係るミラーの概略図である。
【図７】実施例７に係る反射屈折光学系の概略図である。
【図８】実施例８に係る投影露光装置の概略図である。
【図９】従来のミラー構造を示す概略図である。
【符号の説明】
１：基板
２：アルミニウム薄膜（真空蒸着、基板無加熱）
３：フッ化マグネシウム薄膜（真空蒸着、基板温度２００℃）
４：フッ化アルミニウム薄膜（真空蒸着、基板無加熱）
５：フッ化アルミニウム薄膜（真空蒸着、基板温度２５０℃）
６：フッ化マグネシウム薄膜（イオンビームアシスト蒸着、基板無加熱）
７：フッ化アルミニウム薄膜（スパッタリング、基板無加熱）
８：フッ化マグネシウム薄膜（真空蒸着、基板無加熱）
９：フッ化イットリウム薄膜（イオンビームアシスト蒸着、基板無加熱）
１０：フッ化マグネシウム薄膜（真空蒸着、基板無加熱）
１１：フッ化マグネシウム薄膜（真空蒸着、基板温度３００℃）
１２：フッ化イットリウム薄膜（真空蒸着、基板温度３００℃）
１３：誘電体薄膜
Ｒ：レチクル、Ｗ：ウェハ、Ｇ１：第１結像光学系、Ｇ２：第２結像光学系、ＦＭ：光路折り曲げ部材、ＣＭ：凹面反射鏡、２２：照明光学系、２８：投影光学系
【図１】
2005017543.tif 000003
【図２】
2005017543.tif 000004
【図３】
2005017543.tif 000005
【図４】
2005017543.tif 000006
【図５】
2005017543.tif 000007
【図６】
2005017543.tif 000008
【図７】
2005017543.tif 000009
【図８】
2005017543.tif 000010
【図９】
2005017543.tif 000011