(57)【要約】真空紫外用光学系は、波長λｉの真空紫外光を入力光１０とし、入力光１０の照射により波長λｆ（λｆ＞λｉ）の蛍光１２を発する光学部品４と、基板６ａと該基板６ａ上に形成された光学薄膜６ｂとを備えた反射光学部品６とを有する。光学薄膜６ｂは、入力光１０に対して高反射特性を有し、かつ波長λｆの光１２に対して反射防止特性を有する。蛍光が出力光と共に外部に出力されること及び光学系内で迷光として残存することを防止することができる。
2004068566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空紫外用光学系であって、
波長λｉの真空紫外光が入力光として照射される光学部品と；
基板と該基板上に形成された光学薄膜を有する反射光学部品と；を備え、
前記光学薄膜は、前記入力光に対して高反射特性を有し、かつ前記入力光よりも長い波長λｆ（λｆ＞λｉ）を有する光に対して反射防止特性を有する真空紫外用光学系。
【請求項２】
前記光学薄膜は、前記入力光に対して９０％以上の反射率を有し、前記波長λｆを有する光に対して１０％以下の反射率を有する請求項１に記載の真空紫外用光学系。
【請求項３】
前記波長λｆは、４００≦λｆ≦４５０ｎｍである請求項２に記載の真空紫外用光学系。
【請求項４】
前記基板は波長λｆの光を吸収する物質から構成され、前記光学薄膜は誘電体多層膜により構成されている請求項１に記載の真空紫外用光学系。
【請求項５】
前記基板は、炭素または炭化珪素から構成されている請求項１に記載の真空紫外用光学系。
【請求項６】
波長λｉが１５７ｎｍであり、波長λｆが１６７ｎｍ〜７００ｎｍにおける特定の波長領域である請求項１に記載の真空紫外用光学系。
【請求項７】
真空紫外用光学系であって、
波長λｉの真空紫外光が入力光として照射される光学部品と；
基板と該基板上に形成された光学薄膜とを有する透過光学部品とを備え；
前記透過光学部品が、入力光に対して反射防止特性を有し、かつ前記入力光よりも長い波長λｆ（λｆ＞λｉ）を有する光に対して高反射特性を有する真空紫外用光学系。
【請求項８】
前記透過光学部品の入力光に対する反射率が０．５％以下であり、波長λｆを有する光に対する反射率が９５％以上である請求項７に記載の真空紫外用光学系。
【請求項９】
前記波長λｆは、４００≦λｆ≦４５０ｎｍである請求項８に記載の真空紫外用光学系。
【請求項１０】
さらに、前記光学部品の支持部材及び筐体を備える請求項７に記載の真空紫外用光学系。
【請求項１１】
波長λｉが１５７ｎｍであり、波長λｆが１６７ｎｍ〜７００ｎｍにおける特定の波長領域である請求項７に記載の真空紫外用光学系。
【請求項１２】
真空紫外用光学系であって、
波長λｉの真空紫外光を入力光とする複数の光学部品と；
前記入力光よりも長い波長λｆ（λｆ＞λｉ）を有する光を吸収する部材と；を備える真空紫外用光学系。
【請求項１３】
前記吸収部材は、前記炭素または炭化珪素から構成されている請求項１２に記載の真空紫外用光学系。
【請求項１４】
さらに、前記光学部品の支持部材及び筐体を備える請求項１２に記載の真空紫外用光学系。
【請求項１５】
前記支持部材および前記筐体の少なくとも一部が炭素または炭化珪素により構成されている請求項１４に記載の真空紫外用光学系。
【請求項１６】
前記真空紫外光は、フッ化アルゴンエキシマレーザ光またはフッ素レーザ光である請求項１、７及び１２の何れか一項に記載の真空紫外用光学系。
【請求項１７】
マスクのパターン像を基板上に投影することにより基板を露光する投影露光装置であって：
真空紫外光を露光光としてマスクを照明する照明光学系と；
請求項１、７及び１２の何れか一項に記載の真空紫外用光学系を含み、前記マスクのパターン像を基板上に投影する投影光学系と；を備える投影露光装置。
【請求項１８】
マスクのパターン像で基板を露光する露光装置であって：
真空紫外用光源と；
請求項１、７及び１２の何れか一項に記載の真空紫外用光学系を含み、真空紫外光を露光光としてマスクを照明する照明光学系とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１９】
さらに、前記マスクのパターン像を基板上に投影する投影光学系を含む請求項１８に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、基板上に光学薄膜が形成された反射光学部品または透過光学部品を構成部品として含む真空紫外用光学系及び投影露光装置に関するものである。
【背景技術】  近年、半導体集積回路の高集積化、高密度化が進んできている。この半導体集積回路の高集積化、高密度化を実現するために、回路の線幅を更に細く、又は、パターンを更に精細にする必要がある。そのため、半導体回路製造用縮小投影露光装置等についても解像度のますますの向上が求められている。
露光装置等において解像度を上げるために、露光光源波長としては、これまでに９線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）と短波長化してきており、今後はより解像度を上げるために、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）へと、更なる短波長化が進んでいくと考えられる。
ところで、露光光源の短波長化に伴って、露光装置に用いられる反射光学部品（ミラー）、透過光学部品（レンズ）等の光学部品から二次的に発生する蛍光の問題が浮上してきた。ここで、蛍光とは、物体に光が入射した際に、物体を構成する電子が光を吸収して高エネルギー状態に励起され、その緩和過程において物体から輻射される光を意味する。蛍光を伴う緩和過程では、一般に不純物準位などの中間準位を経由するため、蛍光により緩和されるエネルギーは入射エネルギーの一部であって、蛍光は入力光よりも低エネルギー、即ち、長波長の光である。
このような蛍光は、石英ガラスや各種フッ化物結晶材料等の光学部品において、露光光が通過する際に光学部品内部で発生する。また、光学部品を支持する部材や筐体内面等、露光光により照射されうる範囲に配置された部材等の各部品表面で露光光が反射もしくは散乱されることによっても発生することがある。
露光装置等の装置内で発生した蛍光は、出力光と共に出力されてしまうことがある。例えば、図１０に示すように、筐体６０にレンズ６２、ミラー６４、ウィンドウ６６が配置されている光学装置において、この光学装置に入力光６８が入射した場合、レンズ６２内部において蛍光７０が発生する。この蛍光７０は、ミラー６４において入力光６８と共に反射されてしまい、この蛍光７０がウィンドウ６６を透過して出力光７２と共に出力される。
また、例えば、図１１に示すように、鏡筒７４にレンズ７６、７８、８０が並列に配置されている光学装置においても、この光学装置に入力光８２が入射した場合、レンズ７８内部で蛍光８４が発生し、この蛍光８４がレンズ８０を透過して出力光８６と共に出力される。
従来の光学部品を用いた場合には、装置内で発生した蛍光が出力光と共に出力されてしまい、装置の機能や性能に悪影響をもたらしていた。例えば、光検出器として一般に用いられるシリコンフォトダイオードにおいては、可視域に感度のピークがあるため、蛍光が入射することにより光量計測に大きな誤差が生じてしまうという問題がある。また、露光装置においては、投影レンズ等の光学部品から発生した蛍光がウエハ面まで到達すると、蛍光波長に感度を有するレジストが用いられている場合には、レジストが蛍光により感光して解像度が低下してしまうという問題がある。
更に、以上の問題は半導体露光装置だけではなく、同一波長の光を用いる検査装置や計測装置、これら装置の開発用に用いられる分析評価装置など、光学部品を用いる周辺分野に共通する問題となっている。
この問題は蛍光を発生しない材料を光学備品に採用することで解決することが可能であるが、現在、用いられているほとんどの実用材料は何らかの蛍光を発してしまう。特に、光学材料は露光装置が要求する光学特性と耐久性を兼ね備えるものが非常に限られているため、蛍光を発生しない材料を用いることは実質的に不可能である。その一方、新規材料開発には膨大な費用と長い期間が必要であることから、急速な半導体産業の発展に対応可能な新たな解決策が求められている。
また、蛍光の発生メカニズムは材料により異なり、入力光が短波長（高エネルギー）であるほど原子又は分子の電子を多くのエネルギー準位に励起して蛍光の発生確率が高くなるため、露光光の短波長化による露光装置の高解像度化にとって大きな障害となっている。
このような問題を解決するために、露光光よりも波長の長い蛍光を減衰させるフィルタを備えることを特徴とする露光装置が開示されている（例えば、特開２００１−１８９２７０号公報参照）。
しかしながら、特開２００１−１８９２７０号公報に記載されている露光装置におけるフィルタは透過型素子であり、蛍光はフィルタにより反射されて透過光（露光光）から一旦は除去されるものの、反射された蛍光が更に他の光学部品あるいは支持部材等の間で反射を繰り返し、却って処理が困難な迷光として光学系内に残存してしまうという新たな問題が生じる。また同発明において開示されたフィルタは、露光光に対する透過率が８０〜９０％と低く、スループット性能が重要視される半導体露光装置に用いられる光学部品としては、光量損失が極めて大きく実用性に乏しいと言わざるを得ない。
【発明の開示】
本発明の第１の目的は、蛍光が出力光と共に外部に出力されること及び光学系内で迷光として残存することを防止することができる真空紫外用光学系及びそれを含む露光装置を提供することである。本発明の第２の目的は、真空紫外光が照射されることによって発生した蛍光を有効に吸収することができる反射光学部品及び／または真空紫外光が照射されることによって発生した蛍光を有効に反射することができる透過光学部品を含む真空紫外用光学系及びそれを含む露光装置を提供することである。
本発明の第１の態様に従えば、真空紫外用光学系であって、
波長λｉの真空紫外光が入力光として照射される光学部品と；
基板と該基板上に形成された光学薄膜を有する反射光学部品と；を備え、
前記光学薄膜は、前記入力光に対して高反射特性を有し、かつ前記入力光よりも長い波長λｆ（λｆ＞λｉ）を有する光に対して反射防止特性を有する真空紫外用光学系が提供される。
本発明の真空紫外用光学系では、光学薄膜は、前記真空紫外の入力光（波長λｉ）に対して高反射特性、例えば、９０％以上の反射率を有する。一方、入力光よりも長波長である光（波長λｆ＞λｉ）に対して、光学薄膜は、反射防止特性、例えば、１０％以下の反射率を有する。蛍光は入力光の波長λｉよりも必ず長波長側に現れることに着目すると、光学薄膜を、上記のように入力光の波長λｉよりも長い波長λｆの光を反射しないように光学設計することにより、蛍光が反射光学部品から反射されて出力光と共に出力されることを防止できる。例えば、真空紫外用光学系にλｉ＝１５７ｎｍのような真空紫外光を、真空紫外用光学系を構成するフッ化カルシウムなどで構成された反射鏡に照射した場合、発明者らの知見から、反射鏡等から４００〜４５０ｎｍの波長範囲にブロードバンドの蛍光が現れることが分っている。さらに、それより短波長側である４００ｎｍ以下、特に１６７ｎｍ〜４００ｎｍの間の特定の波長領域においても蛍光が現れることが分っている。特に、本発明の真空紫外用光学系を露光装置に用いた場合には、入力光の波長λｉに近い波長を有する蛍光は、露光する基板に塗布されたフォトレジストを感光させる恐れがある。従って、入力光に対してかなり長い波長の領域の蛍光のみを除去するだけでは不十分であり、入力光よりも１０ｎｍ程度長い波長領域以上の領域に現れる蛍光を除去することが望ましい。それゆえ、本発明における用語「入力光よりも長い波長λｆ（λｆ＞λｉ）」とは、入力光よりも少なくとも１０ｎｍ以上長い波長λｆ（λｆ≧λｉ＋１０）を意図しており、波長λｆ＝１５７ｎｍの場合に、光学薄膜は、蛍光が発生するであろう１６７〜７００ｎｍの範囲の特定波長λｆの光に対する反射防止特性を有し得る。
前記基板は波長λｆの光を吸収する物質から構成され、前記光学薄膜は誘電体多層膜（ミラー）により構成され得る。誘電体多層膜（ミラー）を透過した波長λｆの光は、吸収体である基板に到達して熱エネルギーに変換され、その場で消滅する。従って、たとえ、波長λｆの蛍光が発生したとしても、入力光より分離されて再び光学系内に戻り迷光となることを防止することができ、蛍光が出力光と共に出力されることを防止することができる。
前記基板は、炭素または炭化珪素から構成され得る。基板が炭素または炭化珪素から構成されると、波長λｆの光に対して吸収体として働くだけでなく、所定の表面精度で加工が可能である。脱ガスの少ない炭素または炭化珪素は、物理的・化学的にも安定し、真空紫外波長で用いられる光学装置に一般的に使われる真空または窒素若しくはヘリウムパージ雰囲気の光路を汚染しない。従って、光透過率の低下及び光分解生成物の光学部品表面への堆積を防ぐことができ、高精度な光学装置を提供することできる。
本発明の第２の態様に従えば、真空紫外用光学系であって、
波長λｉの真空紫外光が入力光として照射される光学部品と；
基板と該基板上に形成された光学薄膜とを有する透過光学部品とを備え；
前記透過光学部品が、入力光に対して反射防止特性を有し、かつ前記入力光よりも長い波長λｆ（λｆ＞λｉ）を有する光に対して高反射特性を有する真空紫外用光学系が提供される。
第２の態様の真空紫外用光学系によれば、透過光学部品が、入力光に対して反射防止特性、例えば、０．５％以下の反射率を有し、かつ蛍光に対して高反射特性、例えば、９５％以上の反射率を有する。前述のように蛍光は入力光の波長λｉよりも必ず長波長側に現れるので、波長λｉの入力光を透過させ且つ入力光の波長λｉよりも長い波長λｆの光を反射するように透過光学部品を光学設計することにより、蛍光が出力光と共に出力されることを防止することができる。
第２の態様の真空紫外用光学系は、さらに、前記光学部品の支持部材及び筐体を備え得る。支持部材及び筐体の表面を、波長λｆの光を吸収する物質、例えば炭素または炭化珪素から形成し得る。
本発明の第３の態様に従えば、真空紫外用光学系であって、
波長λｉの真空紫外光を入力光とする複数の光学部品と；
前記入力光よりも長い波長λｆ（λｆ＞λｉ）を有する光を吸収する部材と；を備える真空紫外用光学系が提供される。
第３の態様の真空紫外用光学系によれば、入力光よりも長い波長λｆを吸収する部材を備えるため、真空紫外用光学系から蛍光が生じても、例えば、複数の光学部品のいずれか、それらの光学部品の支持部材、真空紫外用光学系または光学系の筐体から蛍光または迷光が生じても、出力光へ混入することを防止することができる。
波長λｆの光を吸収する部材は炭素または炭化珪素から構成され得る。特に、前記支持部材および前記筐体のうち、生じた蛍光が照射される可能性の部位が炭素または炭化珪素により構成され得る。炭素または炭化珪素は、入力光よりも長い波長である蛍光を吸収し消滅させることができる。従って、迷光の発生を防止することができ、出力光と共に蛍光が出力されることを防止することができる。
本発明の第１〜第３の態様の真空紫外用光学系において、前記真空紫外光は、フッ化アルゴンエキシマレーザ光またはフッ素レーザ光にし得る。本発明ではこのようなレーザ光を用いた場合であっても、光学系から生じるであろう蛍光を有効に排除することができる。
さらに、本発明に従えば、マスクのパターン像を基板上に投影することにより基板を露光する投影露光装置であって：
真空紫外光を露光光としてマスクを照明する照明光学系と；
本発明の第１〜第３のいずれかの態様の真空紫外用光学系を含み、前記マスクのパターン像を基板上に投影する投影光学系と；を備える投影露光装置が提供される。
また、本発明に従えば、マスクのパターン像で基板を露光する露光装置であって：
真空紫外用光源と；
本発明の第１〜第３のいずれかの態様の真空紫外用光学系を含み、真空紫外光を露光光としてマスクを照明する照明光学系とを備えることを特徴とする露光装置が提供される。
本発明に従う露光装置によれば、本発明の真空紫外用光学系を投影光学系又は照明光学系に含んでいるため、投影光学系又は照明光学系において蛍光が出力光と共に出力されることが防止される。それゆえ、基板に塗布されたフォトレジストが蛍光により感光されることなく、意図した露光パターンを得ることができ、真空紫外光を用いた極めて線幅の狭いパターン露光、即ち、高解像度の露光を実現することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、この発明の第１の実施の形態に係る真空紫外用光学系の構成図である。
図２は、この発明の第２の実施の形態に係る真空紫外用光学系の構成図である。
図３は、この発明の第３の実施の形態に係る真空紫外用光学系の構成図である。
図４は、この発明の第４の実施の形態に係る投影露光装置の基本構成図である。
図５は、この発明の第１の実施例に係る反射光学部品に光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す反射スペクトルである。
図６は、この発明の第２の実施例に係る透過光学部品に光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す反射スペクトルである。
図７は、この発明の第３の実施例に係る透過光学部品に光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す反射スペクトルである。
図８は、この発明の第４の実施例に係る透過光学部品に光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す反射スペクトルである。
図９は、本発明に従う真空紫外用光学系に用いた反射光学部品の概念図である。
図１０は、従来の反射光学部品を備える光学装置の構成図である。
図１１は、従来の透過光学部品を備える光学装置の構成図である。
発明を実施する最良の形態
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態に係る真空紫外用光学系について説明する。図１は、この発明の第１の実施の形態に係る真空紫外用光学系の概略構成を示す図である。
この真空紫外用光学系は、筐体２の入力光１０の入力側から順に、レンズ（光学部材）４、ミラー（反射光学部品）６及びウィンドウ（光学部材）８が配置されており、レンズ４を透過した入力光１０がミラー６によって直角上方向に反射され、ウィンドウ８を介して出力光１４として出力される。入力光は、例えば、波長が１４０〜２００ｎｍの真空紫外光である。入力光の光源として、例えば、Ｋｒ２エキシマランプ（１４７ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｘｅ２エキシマランプ（１７２ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）などを用い得る。
ここで、レンズ４とウィンドウ８には、入力光（波長λｉ）に対する反射防止特性のみが付与され、ミラー６には、入力光（波長λｉ）に対する高反射特性及び蛍光（波長λｆ）に対する反射防止特性が付与されている。ミラー６は、基板６ａと、基板６ａ上に形成された誘電体多層膜（光学薄膜）６ｂとから構成されている。基板６ａは、例えば、炭素または炭化珪素から構成され、蛍光（波長λｆ）に対する吸収体として作用する。誘電体多層膜６ｂは、例えば、図９に示すような交互積層多層膜から形成されており、入力光を高反射率、例えば９０％以上で反射するとともに入力光よりも波長の長い光を低反射率、例えば１０％以下で反射するように、各層の成分（屈折率）、厚さ及び層数が調整されている。すなわち、基板への入力光とそれより長波長側の光のように互いに異なる波長の光に対して相反する反射特性を付与するには、基板に多層膜を複数積層し、多層膜内での干渉（多重干渉）を利用すればよく、そのためにはそれらの波長に応じて層の屈折率、厚さ及び層数を所望の値に調整する。例えば、入力光が１５７ｎｍの波長であり、フッ化カルシウム基板であれば、波長が４００〜４５０ｎｍのような可視領域のみならず、１５７ｎｍよりも長波長側の紫外領域にも蛍光が現れる。それゆえ、除去（反射防止）しようとする波長領域に応じて、前述の層の屈折率、厚さ及び層数を所望の値に調整することができる。このような波長領域で所望の反射特性を得るための干渉条件を調整するには、高屈折率物質と低屈折率物質を交互に積層して多層膜を構成するのが望ましく、高屈折率物質として、例えば、ＧａＦ３、ＬａＦ３、低屈折率物質として、例えば、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３を用い得る。
図１に示すように、筐体２に真空紫外光（ＡｒＦエキシマレーザまたはＦ２レーザ）である入力光１０が入射した場合、入力光１０が透過する際にレンズ４の内部において蛍光１２が発生し得る。発生した蛍光１２の波長λｆは、入力光１０の波長λｉよりも長い（λｆ＞λｉ）ため、ミラー６においては、その表面に形成された誘電体多層膜により蛍光１２を反射せず、入力光１０のみを直角上方向に反射させる。また、入力光１０を反射させる際に、ミラー６の基板６ａは、誘電体多層膜６ｂから基板６ａ側に透過した漏れ光（λｆ）を吸収する。それゆえ、ミラー６において漏れ光（λｆ）が発生するのを防止している。その結果、ミラー６において反射された入力光１０のみが、ウィンドウ８を介して出力光１４として出力される。
なお、筐体２並びに筐体２内に配置されているレンズ４、ミラー６及びウィンドウ８を固定している支持部材（レンズ４、ミラー６及びウィンドウ８と接触している筐体部分に相当）等のうち蛍光１２に照射される部位においては、その部位の最表面が炭素または炭化珪素により構成されていることが望ましい。また、被照射部位の最表面を炭素または炭化珪素により構成する手段としては、炭素または炭化珪素からなる部材を表面に配置する方法の他、ＣＶＤ（化学的気相蒸着）等を用いて当該部位表面に炭素層または炭化珪素層を形成する方法が挙げられる。
この第１の実施の形態に係る真空紫外用光学系によれば、レンズ４を透過した入力光１０を反射するミラー６に、入力光１０（波長λｉ）に対する高反射特性と蛍光１２（波長λｆ）に対する反射防止特性が付与されている。また、ミラー６の基板６ａには、蛍光１２（波長λｆ）を吸収する吸収体を用いている。従って、ミラー６において、入力光１０がレンズ４を透過する際に発生した蛍光１２の反射を防止すると共に、ミラー６において漏れ光が発生することを防止している。そのため、ウィンドウ８を介して出力光１４のみを出力することができる。
次に、この発明の第２の実施の形態について説明する。図２は、第２の実施の形態に係る真空紫外用光学系の概略構成を示す図である。
この真空紫外用光学系は、鏡筒（筐体）２０に入力光２８の入力側からレンズ（光学部材）２２、２４、２６が配置され、入力光２８は、レンズ２２、２４、２６を透過して出力光３２として出力される。
ここで、レンズ２２、２４には入力光２８（波長λｉ）に対する反射防止特性のみが付与され、レンズ２６には、入力光２８（波長λｉ）に対する反射防止特性及び蛍光３０（波長λｆ）に対する高反射特性が付与されている。即ち、レンズ２６には、入力光２８に対する反射防止特性及び入力光２８よりも波長の長い光３０に対する高反射特性を有する誘電体多層膜（光学薄膜）２６ａが成膜されている。誘電体多層膜２６ａは、図９に示したような交互積層膜から形成されている。誘電体多層膜２６ａは、入力光を低反射率、例えば１０％以下で反射するとともに入力光よりも波長の長い光を高反射率、例えば９０％以上で反射するように、各層の成分（屈折率）、厚さ及び層数が調整されている。すなわち、基板への入力光とそれより長い光のように互いに異なる波長の光に対して相反する反射特性を付与するには、基板に多層膜を複数積層し、多層膜内での干渉（多重干渉）を利用すればよく、そのためにはそれらの波長に応じて層の屈折率、厚さ及び層数を所望の値に調整する。このような波長領域で所望の反射防止特性を得るための干渉条件を調整するには、高屈折率物質と低屈折率物質を交互に積層して多層膜を構成するのが望ましく、高屈折率物質として、例えば、ＧａＦ３、ＬａＦ３、低屈折率物質として、例えば、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３を用い得る。
図２に示すように、鏡筒２０に真空紫外光（ＡｒＦエキシマレーザ光またはＦ２レーザ光）である入力光２８が入射され、この入力光２８がレンズ２４を透過する際に、レンズ２４内部において蛍光３０が発生する場合がある。発生した蛍光３０は、出力側のレンズ２６に至る。レンズ２６においては、入力光２８よりも長い波長の光３０に対して高反射特性を有していると共に、入力光２８に対しては反射防止特性を有している。従って、蛍光３０は反射され、入力光２８のみを高効率で透過させて出力光３２として出力される。さらに、レンズ２６で反射された蛍光３０は、鏡筒２０内表面に被覆された炭素または炭化珪素からなる光吸収性部材３１によりほぼ完全に吸収される。
なお、鏡筒２０内に配置されているレンズ２２，２４，２６を固定している支持部材（図示せず）等のうち蛍光３０に照射される部位においては、その部位の最表面が炭素または炭化珪素により構成されていることが望ましい。また、被照射部位の最表面を炭素または炭化珪素により構成する手段としては、炭素または炭化珪素からなる部材を表面に配置する方法の他、ＣＶＤ（化学的気相蒸着）等を用いて当該部位表面に炭素層または炭化珪素層を形成する方法が挙げられる。
この第２の実施の形態に係る真空紫外用光学系によれば、レンズ２６に、入力光２８（波長λｉ）に対する反射防止特性と蛍光３０（波長λｆ）に対する高反射特性が付与されている。従って、入力光２８が透過する際にレンズ２４内部において発生した蛍光３０をレンズ２６において反射させ、出力光３２と共に蛍光３０が出力されてしまうことを防止することができる。さらに、反射された蛍光３０は、炭素または炭化珪素からなる光吸収性部材３１に吸収されるため、鏡筒２０内面での反射等により新たな迷光の原因となることなく消滅する。
次に、この発明の第３の実施の形態について説明する。図３は、第３の実施の形態に係る真空紫外用光学系の概略構成を示す図である。この真空紫外用光学系は、鏡筒（筐体）４０に入力光４２の入力側からレンズ（光学部材）４４、４６、４８が配置され、入力光４２は、レンズ４４、４６、４８を透過して出力光５０として出力される。ここでレンズ４４、４６、４８にはいずれも入力光４２（波長λｉ）に対する反射防止特性のみが付与されている。また、鏡筒４０の内部は、炭素または炭化珪素からなる光吸収性部材５２により全面被覆されている。
レンズ４４、４６から蛍光５４が発生した場合に、蛍光５４の一部は、鏡筒４０内面に入射し、鏡筒４０内表面に被覆された光吸収性部材５２により完全に吸収される。レンズ４４、４６から発生した残りの蛍光５４は、次段のレンズであるレンズ４６、４８に入射し、レンズ４６、４８の分光透過率に応じて蛍光５４の一部が反射し、一部が透過する。レンズ４６、４８で反射または透過された蛍光の中で鏡筒４０内面に到達した成分は、鏡筒４０内表面に被覆された光吸収性部材５２により完全に吸収される。従って、レンズ４６、４８に入射した蛍光５４の大部分の成分は鏡筒４０内表面に被覆された光吸収性部材５２により吸収されるので、出力光５０に混入する蛍光５４はごく弱いものとなる。
なお、鏡筒４０内に配置されているレンズ４４，４６，４８を固定している支持部材（レンズ４４，４６，４８と接触している鏡筒４０部分に相当）や鏡筒に附属の部品（不図示）のうち蛍光５４が照射される可能性のある部位においては、その部位の最表面が炭素または炭化珪素により構成されることが望ましい。また、被照射部位の最表面を炭素または炭化珪素により構成する手段としては、炭素または炭化珪素からなる部材を表面に配置する方法の他、ＣＶＤ（化学的気相蒸着）等を用いて当該部位表面に炭素層または炭化珪素層を形成する方法が挙げられる。
この第３の実施の形態に係る真空紫外用光学系によれば、レンズ４４、４６内部において蛍光５４が発生しても、炭素または炭化珪素からなる光吸収性部材５２により吸収されるため、蛍光５４は鏡筒４０内面での反射等により再び光路に戻って新たな迷光の原因となることなく消滅する。従って、出力光５０と共に蛍光５４が出力されてしまうことを防止することができる。
次に、この発明の第４の実施の形態に係る投影露光装置について説明する。図４は、第１の実施の形態に係る真空紫外用光学系に用いられている反射光学部品、第２の実施の形態に係る真空紫外用光学系に用いられている透過光学部品、または第３の実施の形態に係る真空紫外用光学系に用いられている鏡筒を有する投影露光装置の基本構造を示す図である。この投影露光装置は、フォトレジストでコートされたウエハ上にレチクルのパターンのイメージを投影するための、ステッパと呼ばれるような投影露光装置に特に応用される。
図４に示すように、この投影露光装置は少なくとも、感光剤を塗布した基板Ｗが表面３０１ａ上に配置されるウエハステージ３０１、露光光でレチクル（マスク）Ｒを照明するための照明光学系１０１、照明光学系１０１に露光光を供給するための光源１００、照明されたレチクルＲのパターンのイメージを基板Ｗ上に投影するための投影光学系５００を含む。投影光学系５００は、鏡筒とその内部に収容される複数のレンズを備え、レチクルＲが配された最初の表面Ｐ１（物体面）と基板Ｗの表面と一致させた二番目の表面（像面）との間に置かれる。
照明光学系１０１は、光源１００からの光をレチクルＲに導くための複数のレンズ、反射ミラー（偏向ミラー）、ビームスプリッター、偏光特性を調整するための波長板、光強度の均一性を調整するためのフライアイレンズ、ビームエクスパンダなど備え、さらにレチクルＲとウエハＷとの間の相対位置を調節するための、アライメント光学系１１０も含む。レチクルＲはウエハステージ３０１の表面に対して平行に動くことのできるレチクルステージ２０１に配置される。レチクル交換系２００は、レチクルステージ２０１にセットされたレチクルＲを交換し運搬する。レチクル交換系２００はウエハステージ３０１の表面３０１ａに対してレチクルステージ２０１を平行に動かすためのステージドライバを含んでいる。投影光学系５００は、スキャンタイプの露光装置に応用されるアライメント光学系を持っている。なお、光源１００、レチクル交換系２００、ステージ制御系３００は、主制御部４００により制御されている。
そして、この投影露光装置の照明光学系１０１及び／又は投影光学系５００には、第１の実施の形態に係る真空紫外用光学系（図１）に用いられている反射光学部品、第２の実施の形態に係る真空紫外用光学系（図２）に用いられている透過光学部品、及び第３の実施の形態に係る真空紫外用光学系（図３）に用いられている鏡筒の中の少なくとも１つが使用されている。例えば、照明光学系１０１に含まれているレンズや反射ミラーやそれらを収容する鏡筒を、上記実施形態の真空紫外用光学系で用いた上記透過光学部品、反射光学部品及び鏡筒にし得る。また、投影光学系５００の鏡筒及びそこに収容されるレンズに、上記実施形態の真空紫外用光学系で用いた鏡筒及び透過光学部品を用い得る。
この第４の実施の形態に係る投影露光装置によれば、第１の実施の形態に係る真空紫外用光学系に用いられている反射光学部品、第２の実施の形態に係る真空紫外用光学系に用いられている透過光学部品、及び第３の実施の形態に係る真空紫外用光学系に用いられている鏡筒の中の少なくとも１つを投影光学系５００又は照明光学系１０１に含んでいるため、投影光学系５００又は照明光学系１０１において出力光と共に蛍光が出力されることを防止して、高解像度を有する投影露光装置を提供することができる。
＜第１実施例＞
以下、この発明の第１の実施例について説明する。この第１の実施例の反射光学部品は、図９に示すように、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）の基板上にフッ化ランタン（ＬａＦ３）とフッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）の薄膜を交互積層して合計で４６層に積層させたものである。なお、基板上に積層させた薄膜の構成及び各層の膜厚の詳細を表１に示す。
図５に、この反射光学部品に入射角４５度で光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す。図５に示すように、波長１５０〜１６５ｎｍの波長領域で９０％以上の透過率を維持している。一方、３５０〜７００ｎｍの波長領域で１０％以下の透過率であり、さらに４００〜７００ｎｍの波長領域では５％以下の透過率である。特に、波長１５７ｎｍの光に対する反射率は、９５％以上であり、ほぼ１００％である一方で、可視域の光に対する反射率は、５％以下であり、ほぼ０％に近くなっている。また、３００〜４００ｎｍの近紫外領域での反射率は１０％以下に抑制されていることも分る。
この第１の実施例の反射光学部品によれば、波長１５７ｎｍの入力光はほぼ１００％反射しているが、この入力光により、近紫外領域及び可視領域で蛍光が発生したとしても、それを実質的に反射しないことが分る。
＜第２実施例＞
次に、この発明の第２の実施例について説明する。この第２の実施例の透過光学部品は、フッ化カルシウムの基板上にフッ化ランタンとフッ化アルミニウムの薄膜を交互に合計で３２層に積層させたものである。なお、基板上に積層させた薄膜の構成及び各層の膜厚の詳細を表１に示す。
図６に、この透過光学部品に入射角０度で光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す。図６に示すように、波長１５７ｎｍ（１５６〜１５９ｎｍ）の光に対する反射率は、５％以下であり、ほぼ０％である一方で、波長４００〜４５０ｎｍの光に対する反射率は、９０％以上（９５％以上）であり、ほぼ１００％に近い。
この第２の実施例の透過光学部品によれば、波長１５７ｎｍの入力光はほぼ１００％透過するが、この入力光が透過光学部品を透過する際に、波長４００〜４５０ｎｍの範囲で蛍光を発生したとしてもそのような蛍光をほぼ完全に反射することが分る。
＜第３実施例＞
次に、この発明の第３の実施例について説明する。この第３の実施例の透過光学部品は、フッ化カルシウムの基板上にフッ化ランタンとフッ化アルミニウムの薄膜を交互積層して合計で３４層に積層させたものである。なお、基板上に積層させた薄膜の構成及び各層の膜厚の詳細を表１に示す。
図７に、この透過光学部品に入射角０度で光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す。図７に示すように、波長１５７ｎｍ（１５６〜１５９ｎｍ）の光に対する反射率はほぼ０％である一方で、波長４５０〜５００ｎｍの光に対する反射率は少なくとも９０％あり、ほぼ１００％に近い。また、紫外域では、入力光の波長１５７ｎｍよりも１０ｎｍ以上、長波長側の１６７〜１７２ｎｍの波長範囲の光を９０％以上（９５％以上）、ほぼ１００％で反射していることも分る。
この第３の実施例の透過光学部品によれば、波長１５７ｎｍの入力光は、ほぼ１００％透過するが、この入力光が透過光学部品を透過する際に、１６７〜１７２ｎｍの波長範囲及び波長４５０〜５００ｎｍの範囲で蛍光が生じたとしても、ほぼ完全に反射することができることが分る。
＜第４実施例＞
次に、この発明の第４の実施例について説明する。この第４の実施例の透過光学部品は、フッ化カルシウムの基板上の片面に第２の実施例の薄膜を、反対面に第３の実施例の薄膜を用いたものである。即ち、フッ化ランタンとフッ化アルミニウムの薄膜を交互に合計で６６層に積層させたものである。
図８に、この透過光学部品に入射角０度で第２の実施例の薄膜側から光を入射した場合の波長と反射率の関係を示す。図８に示すように、波長１５７ｎｍ（１５６〜１５９ｎｍ）の光に対する反射率は、ほぼ０％である一方で、波長４００〜５００ｎｍの光に対する反射率は、９０％以上であり、ほぼ１００％に近い。また、紫外域では、入力光の波長１５７ｎｍよりも１０ｎｍ以上、長波長側の１６７〜１７２ｎｍの波長範囲の光を９０％以上、ほぼ１００％で反射していることも分る。
この第４の実施例の透過光学部品によれば、波長１５７ｎｍの入力光はほぼ１００％透過する。一方で、この入力光が透過光学部品を透過する際に、波長１６７〜１７２ｎｍ及び波長４００〜５００ｎｍの範囲で蛍光を発生したとしても、ほぼ完全に反射することができることが分る。
2004068566.tif 000003
上記第１実施例〜第４実施例では、入力光（真空紫外）としてλ＝１５７ｎｍの光を用いて、それより波長の長い特定領域における反射特性または反射防止特性が入力光に対して逆転するように多層膜を調整した。しかしながら、実施例で意図した特定波長範囲のみならず、任意の波長範囲の反射または反射防止特性を多層膜の膜厚、屈折率、層数を調整することによって調整することが可能である。例えば、λ＝１５７ｎｍの入力光に対して、２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲の紫外光の反射特性または反射防止特性が入力光のそれとは逆になるように調整することも可能である。この場合にも、ＧａＦ３、ＬａＦ３のような高屈折率物質とＭｇＦ２、ＡｌＦ３のような低屈折率物質からなる交互積層膜を用いることができ、λ＝１５７ｎｍの入力光を反射（または反射防止）し、２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲またはそのうちの特定波長領域の光を反射防止（または反射）するように、高屈折率物質層と低屈折率物質層の厚み及び層数を干渉条件に基づいて光学設計すればよい。
また、λ＝１５７ｎｍ以外の波長の真空紫外入力光に対して、それより長い波長域に存在する任意の波長範囲の光が、入力光の反射特性（または反射防止特性）とは逆になるように、多層膜を光学設計することが可能である。蛍光の存否及びそのスペクトルは、入力光が照射される光学部品の材料と入力光の波長等により異なるので、それらに応じて反射光学部品または透過光学部品の光学特性を調整することが可能である。
第１実施例〜第４実施例の反射または透過光学部材を、前記実施形態で説明した真空紫外用光学系に適用し、それを前述のように投影露光装置に組み込むことができる。本発明の真空紫外用の光学系を適用する露光装置は、図４に示した投影露光装置に限らず、一括型、アライナー型、ミラープロジェクション型などの種々の投影露光装置または露光装置にし得る。
【産業上の利用可能性】  本発明の真空紫外用光学系は、真空紫外光照射によって発生する蛍光及び該蛍光に由来する迷光を真空紫外用光学系から除去して必要な出力光だけを出力することができる。従って、本発明の真空紫外用光学系を、真空紫外光を光源とする種々の検査装置や計測装置に用いることで真空紫外光を用いた所望の結果を得ることができる。
また、本発明の真空紫外用光学系を、露光装置の投影光学系及び／または照明光学系に組み込むことにより、蛍光または迷光によるフォトレジストの意図しない感光を防止して、短波長光源を用いた高解像度の露光を実現することができる。それゆえ、本発明の露光装置は、高集積化された半導体集積回路、液晶基板などの作製するための基板の露光に極めて有用である。
【図１】
2004068566.tif 000004
【図２】
2004068566.tif 000005
【図３】
2004068566.tif 000006
【図４】
2004068566.tif 000007
【図５】
2004068566.tif 000008
【図６】
2004068566.tif 000009
【図７】
2004068566.tif 000010
【図８】
2004068566.tif 000011
【図９】
2004068566.tif 000012
【図１０】
2004068566.tif 000013
【図１１】
2004068566.tif 000014
【国際調査報告】
2004068566.tif 000015
2004068566.tif 000016
2004068566.tif 000017
2004068566.tif 000018