(57)【要約】【課題】  極短紫外光の偏光特性バランスの悪化及び光量の損失を抑制しつつ、極短紫外光を所望の角度に折り曲げることができる反射光学系を提供する。【解決手段】  極短紫外光の進行方向を所定の角度に折り曲げる反射光学系４において、前記極短紫外光を所定の角度で入射させる第１の多層膜ミラー４ａと、前記第１の多層膜ミラー４ａにより反射された前記極短紫外光を所定の角度で入射させる第２の多層膜ミラー４ｂとを備え、前記第１の多層膜ミラー４ａに入射する前記極短紫外光の進行方向と、前記第２の多層膜ミラー４ｂにより反射された前記極短紫外光の進行方向とのなす角度θは、７０°＜θ＜１１０°である。【選択図】  図２
2007027226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極短紫外光の進行方向を所定の角度に折り曲げる反射光学系において、
前記極短紫外光を所定の角度で入射させる第１の多層膜ミラーと、
前記第１の多層膜ミラーにより反射された前記極短紫外光を所定の角度で入射させる第２の多層膜ミラーとを備え、
前記第１の多層膜ミラーに入射する前記極短紫外光の進行方向と、前記第２の多層膜ミラーにより反射された前記極短紫外光の進行方向とのなす角度θは、
７０°＜  θ  ＜１１０°
であることを特徴とする反射光学系。
【請求項２】
前記第１の多層膜ミラーに入射する前記極短紫外光の進行方向と、前記第２の多層膜ミラーにより反射された前記極短紫外光の進行方向とのなす角度θは、
７７°＜  θ  ＜  ９７°
であることを特徴とする請求項１記載の反射光学系。
【請求項３】
前記第１の多層膜ミラーに入射する前記極短紫外光と、前記第２の多層膜ミラーにより反射された前記極短紫外光とは略平行に位置する異なる平面内に存在することを特徴とする請求項１または請求項２記載の反射光学系。
【請求項４】
光源から射出される極短紫外光により被照射面を照明する照明光学装置において、
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の反射光学系を備えることを特徴とする照明光学装置。
【請求項５】
光源から射出される極短紫外光により照明された所定のパターンを感光性基板上に露光する露光装置において、
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の反射光学系を備えることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体集積回路等のリソグラフィで用いられる反射光学系、該反射光学系を備えた照明光学装置及び該反射光学系を備えた露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
極短紫外光（ＥＵＶ光、波長１ｎｍ〜１００ｎｍ）を露光光として用いる露光装置においては、ＥＵＶ光を透過、屈折する材料が存在しないため、光学系は干渉効果を利用した多層膜ミラーにより構成されている。多層膜ミラーに対する光の反射率は入射する光の偏光により異なり、斜入射でない入射角で光が多層膜ミラーに入射した場合、通常Ｓ偏光の反射率がＰ偏光の反射率より高くなる。また、Ｐ偏光は、入射角４５°付近のブリュースター角と呼ばれる角度で入射した場合、その反射率が０となる。即ち、光が入射角４５°で多層膜ミラーに入射した場合、その多層膜ミラーにより反射される光は、入射した光の偏光度に関わらず、ほぼＳ偏光のみを含む光となる。露光装置に用いられる照明光学系においては高い偏光特性バランスを要求されるため、ＥＵＶ光を多層膜ミラーに入射角４５°で入射させ、略直角に折り曲げることは行われていない（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００４／０９０９５５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光の進行方向を略直角に折り曲げる場合、１つの多層膜ミラーに入射角４５°で光を入射させる方法と、２つ以上の多層膜ミラーを用いることにより多層膜ミラーに入射角４５°以外の入射角で光を入射させる方法とが考えられる。しかしながら、多層膜ミラーに対するＥＵＶ光のＳ偏光の反射率がＰ偏光の反射率よりも高いため、多層膜ミラーの数を増加させることはＥＵＶ光のＳ偏光の偏光度を増加させることとなり、照明光学系の偏光特性バランスが更に悪化する。また、例えば波長約１３．５ｎｍのＥＵＶ光を用いる場合、ＥＵＶ光に対して用いられるＭｏ／Ｓｉ多層膜ミラーの反射率は６０〜７０％であるため、多層膜ミラーの数を増加させることはＥＵＶ光の光量の損失が大きく、照明光学系全体のスループットの低下を招く。したがって、偏光特性バランスの悪化、スループットの低下を回避するために、ＥＵＶ光を用いた光学系（特に照明光学系）においては、ＥＵＶ光を略直角に折り曲げる光学系は採用されておらず、光学系の設計及び構成の自由度を損ねていた。
【０００５】
この発明の課題は、極短紫外光の偏光特性バランスの悪化及び光量の損失を抑制しつつ、極短紫外光を所望の角度に折り曲げることができる反射光学系、該反射光学系を備えた照明光学装置及び該反射光学系を備えた露光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の反射光学系は、極短紫外光の進行方向を所定の角度に折り曲げる反射光学系において、前記極短紫外光を所定の角度で入射させる第１の多層膜ミラーと、前記第１の多層膜ミラーにより反射された前記極短紫外光を所定の角度で入射させる第２の多層膜ミラーとを備え、前記第１の多層膜ミラーに入射する前記極短紫外光の進行方向と、前記第２の多層膜ミラーにより反射された前記極短紫外光の進行方向とのなす角度θは、７０°＜θ＜１１０°であることを特徴とする。
【０００７】
また、この発明の照明光学装置は、光源から射出される極短紫外光により被照射面を照明する照明光学装置において、この発明の反射光学系を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、この発明の露光装置は、光源から射出される極短紫外光により照明された所定のパターンを感光性基板上に露光する露光装置において、この発明の反射光学系を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の反射光学系によれば、１つの多層膜ミラーを用いて極短紫外光の進行方向を略直角に折り曲げた場合の極短紫外光の偏光特性と比較して、２つの多層膜ミラーを用いて極短紫外光の進行方向を略直角（７０°＜θ＜１１０°）に折り曲げた場合の極短紫外光の偏光特性バランスは良好である。即ち、極短紫外光のＳ偏光成分とＰ偏光成分との良好なバランスを維持した状態で、極短紫外光を所望の角度に折り曲げることができる。
【００１０】
また、１つの多層膜ミラーを用いて極短紫外光の進行方向を略直角に折り曲げた後の極短紫外光の反射率及び偏光特性と比較して、２つの多層膜ミラーを用いて極短紫外光の進行方向を略直角（７７°＜θ＜９７°）に折り曲げた後の極短紫外光の反射率は高くなり、偏光特性バランスは良好となる。即ち、極短紫外光のＳ偏光成分とＰ偏光成分との良好なバランス及び極短紫外光の高反射率を維持した状態で、極短紫外光を所望の角度に折り曲げることができる。
【００１１】
また、この発明の照明光学装置によれば、この発明の反射光学系を備えているため、極短紫外光のＳ偏光成分とＰ偏光成分との良好なバランス及び極短紫外光の高反射率を維持した状態で、極短紫外光を所望の角度に折り曲げることができる。従って、極短紫外光の偏光特性バランスの悪化及び光量の損失を抑制しつつ、極短紫外光を被照射面に導く光学系の設計及び構成の自由度を高くすることができる。
【００１２】
また、この発明の露光装置によれば、この発明の反射光学系を有する照明光学系を備えているため、極短紫外光のＳ偏光成分とＰ偏光成分との良好なバランス及び極短紫外光の高反射率を維持した状態で、極短紫外光を所望の角度に折り曲げることができる。従って、偏光特性バランスの悪化及び極短紫外光の光量の損失を抑制しつつ、照明光学系の設計及び構成の自由度を高くすることができ、かつ高スループット及び高解像度で露光を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。図１は、この実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。
【００１４】
この投影露光装置は、光源２、反射光学系４、コレクタミラー１０、反射型フライアイ光学系１２，１４、コンデンサミラー１８，２０等により構成される照明光学装置により射出される露光光（照明光）、即ち１３．５ｎｍの波長の極短紫外光（以下、ＥＵＶ光という。）を用いて、反射型投影光学系ＰＬに対してマスクＭ及びウエハＷを相対的に移動させつつマスクＭに形成されている所定のパターンを感光性材料（レジスト）が塗布された感光性基板としてのウエハＷ上に露光するステップアンドスキャン方式の露光装置である。
【００１５】
また、この投影露光装置においては、露光光であるＥＵＶ光の大気に対する透過率が低いため、ＥＵＶ光が通過する光路は図示しない真空チャンバにより覆われている。
【００１６】
光源２はＥＵＶ光を放出する光源であり、レーザ或いは放電によりプラズマを生成するプラズマ光源等を用いる。ＥＵＶ光の中心波長は約１３．５ｎｍであり、無偏光の光を反射光学系４に導く。
【００１７】
光源２が備える図示しない集光ミラーにより反射されたＥＵＶ光は、ＥＵＶ光の進行方向を所定の角度に折り曲げる反射光学系４に入射する。図２は、反射光学系４の構成を示す図である。図２に示すように、ＥＵＶ光は、反射光学系４を構成する第１多層膜ミラー４ａに入射角２２．５°で入射する。第１多層膜ミラー４ａは、周期長７．５２ｎｍのＭｏ（モリブデン）／Ｓｉ（シリコン）多層膜５０層対のミラーである。なお、Ｍｏ／Ｓｉの１層対のうち、Ｍｏ層の厚さは２．６３ｎｍ、Ｓｉ層の厚さは４．８９ｎｍである。この第１多層膜ミラー４ａの構成は、ＥＵＶ光の反射率が最も高くなるように第１多層膜ミラー４ａに入射するＥＵＶ光の波長及び入射角度等に基づいて決定される。
【００１８】
ここで、第１多層膜ミラー４ａに入射角２２．５°で入射した場合における第１多層膜ミラー４ａに対するＳ偏光の反射率は７３．９％、第１多層膜ミラー４ａに対するＰ偏光の反射率は６２．９％である。入射光（ＥＵＶ光）が無偏光であるため、入射光光量のうち第１多層膜ミラー４ａに対するＳ偏光の光量を５０％、第１多層膜ミラー４ａに対するＰ偏光の光量を５０％とすると、第１多層膜ミラー４ａにより反射するＥＵＶ光のＳ偏光の光量は５０％×０．７３９（反射率）＝３７．０％、Ｐ偏光５０％×０．６２９（反射率）＝３１．５％となる。
【００１９】
第１多層膜ミラー４ａにより反射されたＥＵＶ光は、第２多層膜ミラー４ｂに入射角２２．５°で入射する。第２多層膜ミラー４ｂの多層膜の構成は、第１多層膜ミラー４ａの多層膜の構成と同一である。第２多層膜ミラー４ｂの構成は、ＥＵＶ光の反射率が最も高くなるように第２多層膜ミラー４ｂに入射するＥＵＶ光の波長及び入射角度等に基づいて決定される。ＥＵＶ光の光路は同一平面内にあるため、第１多層膜ミラー４ａに対するＳ偏光は第２多層膜ミラー４ｂに対するＳ偏光となり、第１多層膜ミラー４ａに対するＰ偏光は第２多層膜ミラー４ｂに対するＰ偏光となる。即ち、第１多層膜ミラー４ａに対するＳ偏光は第２多層膜ミラー４ｂによりＳ偏光として反射し、第１多層膜ミラー４ａに対するＰ偏光は第２多層膜ミラー４ｂによりＰ偏光として反射する。従って、第２多層膜ミラー４ｂにより反射したＥＵＶ光のＳ偏光の光量は３７．０％（第２多層膜ミラー４ｂに入射した際のＳ偏光の光量）×０．７３９（反射率）＝２７．３％、Ｐ偏光の光量は３１．５％（第２多層膜ミラー４ｂに入射した際のＰ偏光の光量）×０．６２９（反射率）＝１９．８％となる。
【００２０】
反射光学系４（第１多層膜ミラー４ａ及び第２多層膜ミラー４ｂ）を介したＥＵＶ光の反射率は、２７．３％（Ｓ偏光の反射率）＋１９．８％（Ｐ偏光の反射率）＝４７．１％となる。また、反射光学系４を介したＥＵＶ光のＳ偏光とＰ偏光の光量のバランスから、ＥＵＶ光の偏光度は０．１６（Ｓ偏光）となる。また、第１多層膜ミラー４ａに入射するＥＵＶ光の進行方向と、第２多層膜ミラー４ｂにより反射されたＥＵＶ光の進行方向とのなす角度θは、９０°である。
【００２１】
反射光学系４を射出したＥＵＶ光は、光源２が備える図示しない集光ミラーの第２焦点位置またはその近傍に集光され、コレクタミラー１０により反射される。コレクタミラー１０により反射されたＥＵＶ光は、オプティカルインテグレータとしての反射型フライアイ光学系１２，１４へ導かれる。入射側フライアイミラー１２は、並列に配列された複数の凹面鏡である要素ミラーにより構成され、マスクＭ面やウエハＷ面と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されている。
【００２２】
入射側フライアイミラー１２に入射することにより波面分割されたＥＵＶ光は、入射側フライアイミラー１２により反射され、開口絞り１６を介して、反射型フライアイ光学系１２，１４を構成する他方の射出側フライアイミラー１４に入射する。射出側フライアイミラー１４は、入射側フライアイミラー１２を構成する複数の要素ミラーのそれぞれに対応して並列に配列された複数の凹面鏡である要素ミラーにより構成され、反射型投影光学系ＰＬの瞳面と光学的に共役な位置に配置されている。
【００２３】
射出側フライアイミラー１４の射出面もしくはその近傍には多数の光源像で構成させる二次光源が形成される。射出側フライアイミラー１４により反射されたＥＵＶ光は、開口絞り１６を介してコンデンサミラー１８に入射する。コンデンサミラー１８に入射したＥＵＶ光は、コンデンサミラー１８、コンデンサミラー２０により反射され、マスクＭ上で集光する。反射光学系４、コレクタミラー１０、反射型フライアイ光学系１２，１４、コンデンサミラー１８，２０により構成される照明光学系を介したＥＵＶ光は、所定の回路パターンが形成されている反射型マスクＭ上を重畳的に均一照明する。
【００２４】
なお、コレクタミラー１０、反射型フライアイ光学系１２，１４、コンデンサミラー１８は、基板としてガラス、セラミックス、金属などを用いており、その基板上にモリブデン（Ｍｏ）及びシリコン（Ｓｉ）からなる多層膜が形成されている。
【００２５】
反射型マスクＭにより反射されたＥＵＶ光は、反射型投影光学系ＰＬの瞳において二次光源像を形成し、レジストが塗布された感光性基板としてのウエハＷ上にマスクＭに形成されたパターン像を投影露光する。
【００２６】
この第１の実施の形態にかかる反射光学系によれば、１つの多層膜ミラーを用いてＥＵＶ光の進行方向を略直角に折り曲げた場合のＥＵＶ光の反射率と比較して、２つの多層膜ミラー（第１多層膜ミラー及び第２多層膜ミラー）を用いてＥＵＶ光の進行方向を略直角に折り曲げているにもかかわらず、ＥＵＶ光の反射率は高くなる。また、１つの多層膜ミラーを用いてＥＵＶ光の進行方向を略直角に折り曲げた後のＥＵＶ光の偏光特性と比較して、２つの多層膜ミラーを用いてＥＵＶ光の進行方向を略直角に折り曲げた後のＥＵＶ光の偏光特性バランスは良好である。
【００２７】
比較例として、１枚の多層膜ミラーに入射角４５°で波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光（無偏光）を入射させて略直角に折り曲げた場合を考える。多層膜の周期と各層の厚さ及び材料は反射角が最大となるように最適化されており、例えば、周期長１０．ｌｎｍのＭｏ（厚さ３．５４ｎｍ）／Ｓｉ（厚さ６．５７ｎｍ）多層膜を用いた。この多層膜ミラーに対するＳ偏光の反射率は７２．４％、Ｐ偏光の反射率は５．５％である。この多層膜ミラーに入射するＥＵＶ光は無偏光であるため、Ｓ偏光の光量を５０％、Ｐ偏光の光量を５０％とすると、この多層膜ミラーにより反射されたＥＵＶ光のＳ偏光の光量は５０％×０．７２４（反射率）＝３６．２％、Ｐ偏光の光量は５０％×０．０５５（反射率）＝２．８％となる。従って、この多層膜ミラーにより反射されたＥＵＶ光の光量は、Ｓ偏光の光量とＰ偏光の光量の合計で３９．０％、即ち入射角４５°で多層膜ミラーにより反射されるＥＵＶ光の反射率は無偏光入射の場合３９．０％である。また、ＥＵＶ光のＳ偏光とＰ偏光の光量のバランスから、多層膜ミラーにより反射されたＥＵＶ光の偏光度は０．８６（Ｓ偏光）となる。
【００２８】
一方、この第１の実施の形態にかかる反射光学系（２つの多層膜ミラー）により反射されるＥＵＶ光の反射率は無偏光入射の場合、上述したように４７．１％であり、１つの多層膜ミラーによりＥＵＶ光を略直角に折り曲げた場合よりＥＵＶ光の反射率は高くなる。また、この第１の実施の形態にかかる反射光学系により反射されるＥＵＶ光の偏光度は、上述したように０．１６（Ｓ偏光）であり、１つの多層膜ミラーによりＥＵＶ光を略直角に折り曲げた場合よりＥＵＶ光の偏光特性バランスは良好である。
【００２９】
従って、この第１の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、ＥＵＶ光の高反射率及びＳ偏光成分とＰ偏光成分との良好なバランスを維持した状態で、ＥＵＶ光を略直角に折り曲げることができる。即ち、ＥＵＶ光の光量の損失及び偏光特性バランスの悪化を抑制しつつ、照明光学系の設計及び構成の自由度を高くすることができ、かつ高スループット及び高解像度で露光を行うことができる。
【００３０】
なお、この第１の実施の形態にかかる反射光学系においては、ＥＵＶ光の進行方向を略直角に折り曲げているが、反射光学系に入射するＥＵＶ光の進行方向と反射光学系から射出するＥＵＶ光の進行方向とのなす角度θが７０°＜θ＜１１０°の範囲内であればよい。図３は、反射光学系への入射光と出射光とのなす角と、その際のＳ偏光の偏光度とを示すグラフである。図３に示すように、７０°＜θ＜１１０°の範囲内においては、１つの多層膜ミラーによりＥＵＶ光の進行方向を同一の角度に折り曲げた場合と比較して、ＥＵＶ光の偏光度を０．１以上改善することができるため、ＥＵＶ光の偏光特性はバランス良く維持される。
【００３１】
また、図４は、反射光学系への入射光と出射光とのなす角と、その際のＥＵＶ光の透過率（反射率）とを示すグラフである。図４に示すように、反射光学系に入射するＥＵＶ光の進行方向と反射光学系から射出するＥＵＶ光の進行方向とのなす角度θを７７°＜θ＜９７°の範囲内にした場合、１つの多層膜ミラーによりＥＵＶ光の進行方向を同一の角度に折り曲げた場合と比較して、ＥＵＶ光の偏光度が０．３６以上改善され、ＥＵＶ光の偏光特性がバランス良く維持されるだけでなく、ＥＵＶ光の透過率（反射率）も高くなる。
【００３２】
次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。なお、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置の構成は、図１に示す第１の実施の形態にかかる投影露光装置を構成する反射光学系４を、反射光学系６（図５〜図７参照）に変更したものである。したがって、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態にかかる投影露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略する。また、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置の説明においては、第１の実施の形態にかかる投影露光装置と同一の構成には第１の実施の形態で用いたものと同一の符号を用いて説明を行う。また、以下の説明においては、図１中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。
【００３３】
図５〜図７は、この実施の形態にかかる反射光学系６の構成を示す図である。図５及び図６に示すように、ＥＵＶ光は、反射光学系６を構成する第１多層膜ミラー６ａに入射角２７．３５°で入射する。第１多層膜ミラー６ａは、周期長７．８５ｎｍのＭｏ（モリブデン）／Ｓｉ（シリコン）多層膜５０層対のミラーである。なお、Ｍｏ／Ｓｉの１層対のうち、Ｍｏ層の厚さは２．７５ｎｍ、Ｓｉ層の厚さは５．１０ｎｍである。この第１多層膜ミラー６ａの構成は、ＥＵＶ光の反射率が最も高くなるように第１多層膜ミラー６ａに入射するＥＵＶ光の波長及び入射角度等に基づいて決定される。
【００３４】
ここで、第１多層膜ミラー６ａに入射角２７．３５°で入射した場合における第１多層膜ミラー６ａに対するＳ偏光の反射率は７３．６％、第１多層膜ミラー６ａに対するＰ偏光の反射率は５４．９％である。入射光（ＥＵＶ光）が無偏光であるため、入射光光量のうち第１多層膜ミラー６ａに対するＳ偏光の光量を５０％、第１多層膜ミラー６ａに対するＰ偏光の光量を５０％とすると、第１多層膜ミラー６ａにより反射するＥＵＶ光のＳ偏光の光量は５０％×０．７３６（反射率）＝３６．８％、Ｐ偏光の光量は５０％×０．５４９（反射率）＝２７．５％となる。なお、第１多層膜ミラー６ａに入射するＥＵＶ光の進行方向はベクトル（１，０，０）であり、第１多層膜ミラー６ａの法線方向はベクトル（−０．８８８，−０．３２５，０．３２５）である。また、第１多層膜ミラー６ａに対するＳ偏光の向きはベクトル（０，−０．７０７，０．７０７）、Ｐ偏光の向きはベクトル（０，０．７０７，−０．７０７）である。
【００３５】
第１多層膜ミラー６ａにより反射されたＥＵＶ光は、図７に示すように、第２多層膜ミラー６ｂに入射角２７．３５°で入射する。第２多層膜ミラー６ｂの多層膜の構成は、第１多層膜ミラー６ａの多層膜の構成と同一である。第２多層膜ミラー６ｂの構成は、ＥＵＶ光の反射率が最も高くなるように第２多層膜ミラー６ｂに入射するＥＵＶ光の波長及び入射角度等に基づいて決定される。ここで、第１多層膜ミラー６ａにより反射され、第２多層膜ミラー６ｂに入射するＥＵＶ光の進行方向はベクトル（−０．５７７，−０．５７７，０．５７７）であり、第２多層膜ミラー６ｂの法線方向はベクトル（０．３２５，０．３２５，−０．８８８）である。また、第２多層膜ミラー６ｂに対するＳ偏光の向きはベクトル（０，−０．７０７，−０．７０７）、Ｐ偏光の向きはベクトル（−０．８１７，０．４０８，−０．４０８）である。
【００３６】
従って、第１多層膜ミラー６ａに対するＳ偏光及びＰ偏光の向きは、第２多層膜ミラー６ｂに対するＳ偏光及びＰ偏光の向きと一致しないため、第１多層膜ミラー６ａにより反射された第１多層膜ミラー６ａに対するＳ偏光及びＰ偏光を、第２多層膜ミラー６ｂに対するＳ偏光及びＰ偏光の向きに分配し、第２多層膜ミラー６ｂに入射する前の状態でその割合を算出する。算出した結果、
(１)第１多層膜ミラー６ａにより反射されたＳ偏光のうち、第２多層膜ミラー６ｂに対するＳ偏光になる割合は、０．２５
(２)第１多層膜ミラー６ａにより反射されたＳ偏光のうち、第２多層膜ミラー６ｂに対するＰ偏光になる割合は、０．７５
(３)第１多層膜ミラー６ａにより反射されたＰ偏光のうち、第２多層膜ミラー６ｂに対するＳ偏光になる割合は、０．７５
(４)第１多層膜ミラー６ａにより反射されたＰ偏光のうち、第２多層膜ミラー６ｂに対するＰ偏光になる割合は、０．２５
となる。
【００３７】
従って、
(１)の光量は、（５０％×０．７３６）×０．２５＝９．２％
(２)の光量は、（５０％×０．７３６）×０．７５＝２７．６％
(３)の光量は、（５０％×０．５４９）×０．７５＝２０．６％
(４)の光量は、（５０％×０．５４９）×０．２５＝６．９％
となり、第２多層膜ミラー６ｂに対するＳ偏光の光量は（１）＋（３）＝２９．８％、第２多層膜ミラー６ｂに対するＰ偏光の光量は（２）＋（４）＝３４．５％となる。これらの光が第２多層膜ミラー６ｂにより反射された場合、反射光のＳ偏光の光量は２９．８％×０．７３６＝２１．９％、反射光のＰ偏光の光量は３４．５％×０．５４９＝１８．９％となる。従って、反射光学系６を介したＥＵＶ光の光量はＳ偏光及びＰ偏光の光量の合計で４０．８％、即ち、反射光学系６（第１多層膜ミラー６ａ及び第２多層膜ミラー６ｂ）を介したＥＵＶ光の反射率は４０．８％である。また、反射光学系６を介したＥＵＶ光のＳ偏光とＰ偏光の光量のバランスから、ＥＵＶ光の偏光度は０．０７（Ｓ偏光）となる。また、第１多層膜ミラー６ａに入射するＥＵＶ光の進行方向は上述したようにベクトル（１，０，０）であり、第２多層膜ミラー６ｂにより反射されたＥＵＶ光の進行方向はベクトル（０，０，−１）となり、略平行に位置する異なる平面内に存在するが、第１多層膜ミラー６ａに入射するＥＵＶ光の進行方向と第２多層膜ミラー６ｂにより反射されたＥＵＶ光の進行方向とのなす角度は、９０°である。
【００３８】
この第２の実施の形態にかかる反射光学系によれば、１つの多層膜ミラーを用いてＥＵＶ光の進行方向を略直角に折り曲げた場合のＥＵＶ光の反射率と比較して、２つの多層膜ミラー（第１多層膜ミラー及び第２多層膜ミラー）を用いてＥＵＶ光の進行方向を略直角に折り曲げているにもかかわらず、ＥＵＶ光の反射率は高くなる。また、１つの多層膜ミラーを用いてＥＵＶ光の進行方向を略直角に折り曲げた後のＥＵＶ光の偏光特性と比較して、２つの多層膜ミラーを用いてＥＵＶ光の進行方向を略直角に折り曲げた後のＥＵＶ光の偏光特性バランスは良好である。
【００３９】
第１の実施の形態で用いた比較例と第２の実施の形態とを比較する。比較例では、多層膜ミラーにより反射されたＥＵＶ光の反射率は無偏光入射の場合３９．０％であり、ＥＵＶ光の偏光度は０．８６（Ｓ偏光）となる。
【００４０】
一方、この第２の実施の形態にかかる反射光学系（２つの多層膜ミラー）により反射されるＥＵＶ光の反射率は無偏光入射の場合、上述したように４０．８％であり、１つの多層膜ミラーによりＥＵＶ光を略直角に折り曲げた場合よりＥＵＶ光の反射率は高くなる。また、この第２の実施の形態にかかる反射光学系により反射されるＥＵＶ光の偏光度は、上述したように０．０７（Ｓ偏光）であり、１つの多層膜ミラーによりＥＵＶ光を略直角に折り曲げた場合よりＥＵＶ光の偏光特性バランスは極めて良好である。
【００４１】
従って、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、ＥＵＶ光の高反射率及びＳ偏光成分とＰ偏光成分との良好なバランスを維持した状態で、ＥＵＶ光を略直角に折り曲げることができる。即ち、ＥＵＶ光の光量の損失及び偏光特性バランスの悪化を抑制しつつ、照明光学系の設計及び構成の自由度を高くすることができ、かつ高スループット及び高解像度で露光を行うことができる。
【００４２】
なお、この第２の実施の形態にかかる反射光学系においては、ＥＵＶ光の進行方向を略直角に折り曲げているが、反射光学系に入射するＥＵＶ光の進行方向と反射光学系から射出するＥＵＶ光の進行方向とのなす角度θが７０°＜θ＜１１０°の範囲内であればよい。７０°＜θ＜１１０°の範囲内においては、１つの多層膜ミラーによりＥＵＶ光の進行方向を同一の角度に折り曲げた場合と比較して、ＥＵＶ光の偏光特性はバランス良く維持される。
【００４３】
また、反射光学系に入射するＥＵＶ光の進行方向と反射光学系から射出するＥＵＶ光の進行方向とのなす角度θを７７°＜θ＜９７°の範囲内にした場合、１つの多層膜ミラーによりＥＵＶ光の進行方向を同一の角度に折り曲げた場合と比較して、ＥＵＶ光の偏光特性がバランス良く維持されるだけでなく、ＥＵＶ光の反射率も高くなる。
【００４４】
なお、上述の実施の形態にかかる投影露光装置においては、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶ光を露光光として用いているが、波長が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＥＵＶ光を露光光として用いてもよい。この場合には、第１多層膜ミラー及び第２多層膜ミラーの反射面上に形成される多層膜の種類及び膜数は、露光光の波長及び露光光が反射光学系を構成する第１多層膜ミラー及び第２多層膜ミラーに入射する角度に基づいて最適な反射率を有するものに決定される。
【００４５】
また、上述の実施の形態においては、第１多層膜ミラーと第２多層膜ミラーとに入射するＥＵＶ光の入射角度は同一であるが、第１多層膜ミラーに入射する入射角度と第２多層膜ミラーに入射する入射角度が異なるようにしてもよい。また、第１多層膜ミラーと第２多層膜ミラーの多層膜の構成も同一であるが、第１多層膜ミラーの多層膜の構成と第２多層膜ミラーの多層膜の構成が異なるようにしてもよい。
【００４６】
また、上述の実施の形態にかかる投影露光装置においては、光源とコレクタミラーとの間の光路中に反射光学系を備えているが、照明光学装置内の他の光路中に反射光学系を備えるようにしてもよい。また、照明光学装置を構成するコレクタミラー、反射型フライアイ光学系、コンデンサミラー等の機能と、ＥＵＶ光を所定の角度に折り曲げる反射光学系の機能とを併せ持つ反射部材を備えるようにしてもよい。更に、照明光学系ではなく、投影光学系等他の光学系に上述の反射光学系を用いることもできる。
【００４７】
また、上述の実施の形態においては、ステップアンドスキャン方式の露光装置を例に挙げて説明しているが、ステップアンドリピート方式の露光装置にもこの発明を適用することができる。また、上述の説明では、無偏光の光を用いて説明したが、無偏光以外のＥＵＶ光を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる反射光学系の構成を示す図である。
【図３】反射光学系への入射光と出射光とのなす角度と、その際のＳ偏光の偏光度を示すグラフである。
【図４】反射光学系への入射光と出射光とのなす角度と、その際の極短紫外光の反射率を示すグラフである。
【図５】第２の実施の形態にかかる反射光学系の構成を示す図である。
【図６】第２の実施の形態にかかる反射光学系の構成を示す図である。
【図７】第２の実施の形態にかかる反射光学系の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
２…光源、４，６…反射光学系、１０…コレクタミラー、１２，１４…反射型フライアイ光学系、１６…開口絞り、１８，２０…コンデンサミラー、Ｍ…反射型マスク、ＰＬ…反射型投影光学系、Ｗ…ウエハ。
【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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