JP5098306B2 - 露光装置、デバイス製造方法、及び露光方法 - Google Patents

Description

本発明は、極端紫外線等で使用されマスクのパターン像を基板上に形成する露光装置、並びに、これを用いたデバイス製造方法及び露光方法に関する。

近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって達成される光学系の解像度を向上させるために、従来の紫外線に代えてこれより短い波長（例えば１１〜１４ｎｍ）となる極端紫外線（ＥＵＶ）を用いた露光技術が開発されている。これにより約５〜７０ｎｍのパターンサイズの露光が可能になるものと期待されている（例えば、非特許文献１参照）。

上記のような露光技術では、結像用のミラーに照射されたＥＵＶ光の３割がミラーに吸収されることから、こうした照射光の吸収熱を効率良く放熱してミラーの温度を制御できるミラー温調機構を設ける必要がある。この種のミラー温調機構では、非接触の冷却装置よってミラーの温度調整を行っており、冷却装置は、照射面との干渉を避けるべくミラーの背面側に配置される冷却機構と、この冷却機構に対向してミラーの反対側に配置され他のミラーへの冷熱輻射等をキャンセルする防熱機構とを備える（例えば、特許文献１参照）。
D. Tichenor, et al., SPIE2437(1995)292 特開２００４−２９３１４号公報

しかしながら、各ミラー毎に必要となる冷却装置をそれぞれ上記のような冷却機構と防熱機構とで構成すると、各ミラーの周辺に大きな空間を確保する必要が生じ、複数のミラーが近接して配置される場合、冷却装置の設置が困難になる場合がある。

そこで、本発明は、ミラー等の光学素子が近接して配置される場合であっても、各光学素子を確実に温度調節することによって必要な精度での露光を可能にする露光装置及び露光方法を提供すること、並びに、かかる露光装置を用いたデバイス製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る露光装置は、（ａ）露光光によって転写用のマスクを照明する照明光学系と、（ｂ）マスクのパターン像を感応基板上に形成する投影光学系と、（ｃ）照明光学系と投影光学系との少なくとも一方に含まれる複数の反射光学素子のうち第１反射光学素子の温度を調整する第１温調装置と、（ｃ）複数の反射光学素子のうち第１反射光学素子に隣接する第２反射光学素子の温度を調整する第２温調装置とを備え、前記第２温調装置は、前記第１反射光学素子の温度調整に伴って変化する前記第２反射光学素子の温度を調整する。

上記露光装置では、第２温調装置が、第１反射光学素子の温度調整に伴って変化する第２反射光学素子の温度を調整するので、第１反射光学素子および第２反射光学素子をともに適切な温度に維持することができる。具体的には、例えば第１温調装置の冷却効果が隣接する第２反射光学素子に及んで第２反射光学素子が必要以上に冷却される可能性があるが、第２温調装置によって第２反射光学素子を加熱することで、第２反射光学素子の第１温調装置による過剰な冷却を回避することができ、両反射光学素子をともに適切な温度に維持することができる。以上のような第１及び第２温調装置は、熱的な干渉を防止する遮蔽性の高い防熱機構を必要としないので、第１及び第２反射光学素子の周辺に十分な空間が存在しない場合にも、このような狭い空間に省スペースで無理なく設置することができる。

なお、以上の露光装置において、第１及び第２反射光学素子は、例えば反射用の多層膜を有するミラーとすることができる。また、第１及び第２温調装置は、例えば温調板、ペルチェ素子、温度調節部等で構成される。ここで、温調板は、例えば非接触で冷却等を行う場合は、輻射板となる。

本発明に係るデバイス製造方法は、その製造工程において、上記露光装置を用いることによって、高性能なデバイスを製造することができる。

本発明に係る露光方法は、露光光によって転写用のマスクを照明する照明光学系と、マスクのパターン像を感応基板上に形成する投影光学系とを用いた露光方法であって、照明光学系と投影光学系との少なくとも一方に含まれる複数の反射光学素子のうち第１反射光学素子の温度を調整する工程と、複数の反射光学素子のうち第１反射光学素子に隣接する第２反射光学素子の温度を調整する工程とを有し、第２反射光学素子の温度を調整する工程は、前記第１反射光学素子の温度調整に伴って変化する第２反射光学素子の温度を調整する。

上記露光方法では、第２反射光学素子の温度を調整する工程で、第１反射光学素子の温度調整に伴って変化する第２反射光学素子の温度を調整するので、第１反射光学素子および第２反射光学素子をともに適切な温度に維持することができる。以上の手法は、熱的な干渉を防止する遮蔽性の高い防熱機構を必要としないので、第１及び第２反射光学素子の周辺に十分な空間が存在しない場合にも、このような狭い空間に省スペースで無理なく設置することができる。

図１は、本発明の一実施形態である露光装置の構成を説明するための図である。この露光装置１０は、光学系として、極端紫外線（波長１１〜１４ｎｍ）を発生する光源装置５０と、極端紫外線の照明光によってマスクＭＡを照明する照明光学系６０と、マスクＭＡのパターン像を感応基板であるウェハＷＡに転写する投影光学系７０とを備え、機械機構として、マスクＭＡを支持するマスクステージ８１と、ウェハＷＡを支持するウェハステージ８２とを備える。

光源装置５０は、プラズマ励起用のレーザ光を発生するレーザ光源５１と、ターゲット材料であるキセノン等のガスを供給するチューブ５２と、チューブ５２先端のターゲットから発生した光を集めるコンデンサ５３と、発光後のガスを吸引して外部に排気するダクト５４とを備える。チューブ５２の先端から射出されるキセノンに対しレーザ光源５１からのレーザ光を集光させることにより、この部分のターゲット材料がプラズマ化して極端紫外線を発生する。コンデンサ５３は、チューブ５２の先端Ｓで発生した極端紫外線を集光する。コンデンサ５３を経た極端紫外線は、収束されつつ筐体ＳＣ外に射出し、照明光学系６０のコリメータミラー６１に入射する。なお、以上のようなレーザプラズマタイプの光源装置５０からの光源光に替えて、放電プラズマ光源、シンクロトロン放射光源からの放射光等を使用することができる。

照明光学系６０は、光源光を平行化するコリメータミラー６１、反射型のオプティカルインテグレータ６２ａ，６２ｂ、コンデンサ光学系６３ａ，６３ｂ、折曲ミラー６４等により構成される。光源装置５０からの光源光を、コリメータミラー６１で平行化し、オプティカルインテグレータ６２ａ，６２ｂによって照明光として均一化しつつコンデンサ光学系６３ａ，６３ｂによって集光し、折曲ミラー６４及びスリットＳＬを介してマスクＭＡ上の所定領域（例えば、帯状領域）に入射させる。これにより、マスクＭＡ上の所定領域を適当な波長の極端紫外線によって均一に照明することができる。

なお、極端紫外線の波長域で十分な透過率を有する物質は存在せず、マスクＭＡには透過型のマスクではなく、反射型のマスクが使用されている。

投影光学系７０は、多数のミラー７１，７２，７３，７４，７５，７６で構成される縮小投影系であり、これらのミラー７１，７２，７３，７４，７５，７６は、鏡筒７０ａ中に支持されている。マスクＭＡ上に形成されたパターン像である回路パターンは、投影光学系７０によってレジストが塗布されたウェハＷＡ上に結像してこのレジストに転写される。この場合、回路パターンが一度に投影される領域は、直線状又は円弧状のスリット領域であり、マスクＭＡとウェハＷＡとを同期して移動させる走査露光によって、例えばマスクＭＡ上に形成された矩形領域の回路パターンをウェハＷＡ上の矩形領域に無駄なく転写することができる。

投影光学系７０を構成する各ミラー７１，７２，７３，７４，７５，７６の背面には、これらミラー７１，７２，７３，７４，７５，７６から離間し対向した状態で温調装置９１，９２，９３，９４，９５，９６がそれぞれ配置されている。各温調装置９１，９２，９３，９４，９５，９６は、後述する輻射板からの冷熱輻射等を利用して各ミラー７１，７２，７３，７４，７５，７６を背面から冷却してこれらの温度を昇降調節することができるようになっている。投影光学系７０が極端紫外線の露光光を縮小投影する際に、各ミラー７１，７２，７３，７４，７５，７６が露光光を吸収し吸収熱つまり照射熱を発生する。このため、高精度の露光を行うためには、各ミラー７１，７２，７３，７４，７５，７６を冷却して目標温度に維持する必要があり、上記のような温調装置９１，９２，９３，９４，９５，９６を設けて非接触で冷却を行っている。ここで、温調装置９１，９２，９３，９４，９５，９６を非接触としているのは、各ミラー７１，７２，７３，７４，７５，７６に付与される応力を最小限とするためである。また、温調装置９１，９２，９３，９４，９５，９６は、各ミラー７１，７２，７３，７４，７５，７６の照射面との干渉を防ぐために、これらの裏面側に配置されている。

以上の光源装置５０のうち極端紫外線の光路上に配置される部分と、照明光学系６０と、投影光学系７０とは、真空容器８４中に配置されており、露光光の減衰が防止されている。つまり、極端紫外線は大気に吸収されて減衰するが、装置全体を真空容器８４によって外部から遮断するとともに、極端紫外線の光路を所定の真空度（例えば、１．３×１０^−３Ｐａ以下）に維持することで、極端紫外線の減衰すなわち転写像の輝度低下やコントラスト低下を防止している。

図２は、投影光学系７０のうち、第１、第３、及び第６ミラー７１，７３，７６の周辺と、これらミラー７１，７３，７６の冷却方法とを説明する側面図である。各ミラー７１，７３，７６は、所定精度の鏡面に研磨された基板ＳＢ上に反射用の多層膜ＭＬを形成したものであり、多層膜ＭＬは、屈折率が異なる２種類の物質を交互に積層することによって形成した数層から数百層の薄膜である。この多層膜ＭＬは、ミラー７１，７３，７６の反射率を高めるために、吸収の少ない物質を多数積層したものであるとともに、それぞれの反射波の位相が合うように光干渉理論に基づいて各層の膜厚を調整したものである。結果的に、この多層膜ＭＬにより、各ミラー７１，７３，７６は、目的とする波長の極端紫外線に対して高い反射率を有するものとなる。ただし、ミラー７１，７３，７６で反射されなかった損失分の光は熱に変換される。

各ミラー７１，７３，７６の裏面には、温調装置９１，９３，９６がそれぞれ配置されている。各温調装置９１，９３，９６は、冷熱輻射や熱輻射によって各ミラー７１，７３，７６の温度を昇降させるための輻射板９１ａ，９３ａ，９６ａと、各輻射板９１ａ，９３ａ，９６ａを冷却又は加熱するためのペルチェ素子９１ｂ，９３ｂ，９６ｂと、各ペルチェ素子９１ｂ，９３ｂ，９６ｂの非制御端を加熱又は冷却するための温度調整部９１ｃ，９３ｃ，９６ｃと、各輻射板９１ａ，９３ａ，９６ａの温度を検出する温度センサ９１ｄ，９３ｄ，９６ｄとをそれぞれ備える。以上において、ペルチェ素子９１ｂ，９３ｂ，９６ｂは、電流量に応じて熱を一面から他面に移動させるだけの素子であり、このように移動した熱を流体循環型の温度調整部９１ｃ，９３ｃ，９６ｃによって外部へ放出することとしている。また、ペルチェ素子９１ｂ，９３ｂ，９６ｂの非制御端とは、ペルチェ素子９１ｂ，９３ｂ，９６ｂによる所期の冷却や加熱を達成するための吸放熱面である制御面に対する語であり、このような制御面での吸放熱の結果としての放熱や熱回収を行う吸放熱面を意味する。

ペルチェ素子９１ｂ，９３ｂ，９６ｂは、ペルチェ駆動回路３１によって駆動されて動作し、輻射板９１ａ，９３ａを基本的に冷却し、輻射板９６ａを基本的に加熱する。なお、ペルチェ素子９１ｂ，９３ｂ，９６ｂによる冷却や加熱の切替は、ペルチェ素子９１ｂ，９３ｂ，９６ｂに流れる電流を反転させることによって達成される。温度調整部９１ｃ，９３ｃ，９６ｃは、冷媒供給循環システム３３に連結されており、ペルチェ素子９１ｂ，９３ｂ，９６ｂからの効率的な放熱やこれへの効率的な熱回収が行われる。温度センサ９１ｄ，９３ｄ，９６ｄは、センサ駆動回路３５によって駆動されて動作し、各輻射板９１ａ，９３ａ，９６ａの温度を個別に検出する。制御装置３７は、ペルチェ駆動回路３１、冷媒供給循環システム３３、及びセンサ駆動回路３５を遠隔的に監視しており、各温調装置９１，９３，９６の動作を調和的に制御しており、結果的に、各輻射板９１ａ，９３ａ，９６ａの温度や冷却能率を調整している。

以上において、第１の温調装置９１，９３は、支持部材４３，４４によってそれぞれ支持されており、第２の温調装置９６は、連結部材４６，４７を介して支持部材４１によって下方から支持されている。このうち、下側の支持部材４１は、鏡筒７０ａ側に固定された保持部材４２によって、鏡筒７０ａ内の適所すなわちミラー７６の裏面近傍に支持されている。つまり、各温調装置９１，９３，９６は、保持部材４２等によって一体的に支持された状態で、第１及び第３ミラー７１，７３と、第６ミラー７６との間の狭い空間内に配置されている。なお、連結部材４６，４７は、なるべく各輻射板９１ａ，９３ａ，９６ａとの間で熱の授受や伝達が低減されるよう、熱伝導率の良くないステンレス鋼などを用いて形成され、さらに、熱経路中にＰＴＦＥ等の熱伝導率の低い部材を挿入する工夫を施したものである。

第１ミラー７１用の第１の温調装置９１において、熱交換用の輻射板９１ａは、支持部材４３に支持されており、不図示の支持部材によって支持された第１ミラー７１の裏面に対して所定距離だけ下方に離間した近接状態で設置されている。ペルチェ素子９１ｂや温度センサ９１ｄも、支持部材４３によって支持されており、それぞれの制御端や検出面が輻射板９１ａの裏面に接触するように固定されている。温度調整部９１ｃは、ペルチェ素子９１ｂの非制御端に接合するように固定されている。

上記第１の温調装置９１は、これに設けた輻射板９１ａの冷熱輻射によって、非接触で第１ミラー７１を冷却する。この際、ペルチェ素子９１ｂが輻射板９１ａを適当な温度に冷却して必要な冷熱輻射を生じさせる。輻射板９１ａは、高い輻射率を有するとともに高い熱伝導率を有する金属やセラミックス等の材料で形成された薄板であり、極端紫外線で加熱された第１ミラー７１からの熱輻射を受けてこれを効率良く吸収するだけでなく、迅速な熱の拡散によって全体が常時均一な温度に保たれる。輻射板９１ａは、それ自体がセラミックス板であってもよいが、アルミニウム等の金属板上にセラミックスがコートされたような板材であってもよい。なお、第１ミラー７１の裏面に輻射率の高い材料をコートすることによって、輻射板９１ａによる冷熱輻射の効率をさらに高めることもできる。以上のような輻射板９１ａの温度は、温度センサ９１ｄによって常時監視されており、この監視結果は、輻射板９１ａを目標温度範囲内に維持する制御に利用される。ペルチェ素子９１ｂのうち輻射板９１ａ側の制御端の冷却に伴って非制御端に伝達された不要な熱は、温度調整部９１ｃに伝達され露光装置１０外に排出される。温度調整部９１ｃは、循環液冷による放熱を可能にする液冷ジャケット等によって構成されており、ペルチェ素子９１ｂの非制御端に接触してこの非制御端を例えば露光装置１０の鏡筒７０ａの温度に冷却する。これによって、ペルチェ素子９１ｂからの放熱を可能にし、ペルチェ素子９１ｂの意図しない加熱防止と効率的な動作とを可能にしている。ペルチェ素子９１ｂや温度調整部９１ｃは、小型化が容易であり、温調装置９１の省スペース化に寄与する。

第３ミラー７３用の第１の温調装置９３において、熱交換用の輻射板９３ａは、支持部材４４に支持されており、不図示の支持部材によって支持された第３ミラー７３の裏面に対して所定距離だけ下方に離間した近接状態で設置されている。ペルチェ素子９３ｂや温度センサ９３ｄも、支持部材４４によって支持されており、それぞれの制御端や検出面が輻射板９３ａの裏面に接触するように固定されている。温度調整部９３ｃは、ペルチェ素子９３ｂの非制御端に接合するように固定されている。

上記第１の温調装置９３は、ペルチェ素子９３ｂによって冷却された輻射板９３ａの冷熱輻射によって、非接触で第３ミラー７３を冷却する。輻射板９３ａは、温調装置９１の輻射板９１ａと同様のものであり、高い輻射率と高い熱伝導率とを有する。なお、第３ミラー７３の裏面に輻射率の高い材料をコートすることによって、輻射板９３ａによる冷熱輻射の効率をさらに高めることもできる。輻射板９３ａの温度は、温度センサ９３ｄによって常時監視されており、ペルチェ素子９３ｂで発生した不要な熱は、温度調整部９３ｃに伝達され露光装置１０外に排出される。

第２の温調装置９６において、熱交換用の輻射板９６ａは、支持部材４１に支持されており、不図示の支持部材によって支持された第６ミラー７６の裏面に対して所定距離だけ上方に離間した近接状態で設置されている。ペルチェ素子９６ｂや温度センサ９６ｄも、支持部材４１によって支持されており、それぞれの制御端や検出面が輻射板９６ａの裏面に接触するように固定されている。温度調整部９６ｃは、ペルチェ素子９６ｂの非制御端に接合するように固定されている。

上記第２の温調装置９６は、これに設けた輻射板９６ａの熱輻射によって、非接触で第６ミラー７６を加熱可能になっている。

ここで、輻射板９６ａによって第６ミラー７６を加熱する理由について説明する。本実施形態では、光学設計上、第１及び第３ミラー７１，７３と、第６ミラー７６との裏面同士が向かい合うようになっている。このような箇所では、これらミラー７１，７３，７６の裏面間に存在する狭い間隔領域に温調装置９１，９３，９６を挿入する必要があり、冷却機構と防熱機構と備える従来型の冷却装置を互いに干渉しないように配置・支持することは、クリアランスの点からも組立作業の点からも困難である。よって、温調装置９１，９３，９６間の防熱機構が不完全になりやすく、温調装置９１，９３，９６間を連結する連結部材４６，４７を介して温調装置９１，９３，９６相互間で熱的相互作用が生じてしまう。しかしながら、本発明者の検討によれば、このような温調装置９１，９３，９６相互間で熱的相互作用を抑制する代わりに、特定の温調装置（具体的には温調装置９６）については、通常と異なり加熱動作させることが好ましい場合もあることが分かった。この点について以下に説明する。

上記のように近接したミラー７１，７３，７６については、光学的に（光路の追跡上）離れた位置関係になっており、上流の第１ミラー７１や第３ミラー７３の方が、下流の第６ミラー７６に比較して動作時の発熱量（つまり照射熱）が大きく、上流側のミラー７１，７３の温調装置９１，９３はより冷却能力を高めた状態にあり、下流側のミラー７６の温調機構９６の冷却能力はわずかでよい。この結果、これら温調装置９１，９３，９６において、冷却能力の高い上流側の温調装置９１，９３が、冷却能力がわずかでよい下流側の温調機構９６を必要以上に冷却してしまう。この現象は、輻射板９１ａ，９３ａと輻射板９６ａとの間に断熱材を挿入するなどの断熱の工夫を施してもゼロにはならない。つまり、従来の照射熱の放熱という観点からはミラー７１，７３，７６の温調のため冷却制御のみを考えればよかったものが、光学的な構成から温調装置９１，９３，９６を連結又は近接させなければならない場合に、上流のミラー７１，７３に対応する一方の温調装置９１，９３が下流のミラー７６に対応する他方の温調機構９６を必要以上に冷却してしまう。このため、干渉による過剰な冷却を防止して第６ミラー７６を所定の温度に制御するためには、必要以上に冷却される可能性のある温調機構９６を逆に加熱側への制御に転じる必要が生じる。そこで、本発明者は、物理的に裏面が向かい合うミラー７１，７３，７６が連結されるなど、互いに熱の授受が行われる系において、下流のミラー７６のための温調機構９６の制御として冷却だけでなく加熱も行えるようにした。

以下、第２の温調装置９６の具体的な構成や動作について説明する。この第２の温調装置９６では、ペルチェ素子９６ｂが輻射板９６ａを適当な温度に加熱又は冷却して必要な熱輻射又は冷熱輻射を生じさせる。輻射板９６ａは、高い輻射率を有するとともに高い熱伝導率を有する金属やセラミックス等の材料で形成された薄板であり、適度な温度に冷却した場合、極端紫外線で加熱された第６ミラー７６からの熱輻射を受けてこれを吸収する。しかしながら、この輻射板９６ａは、上述のように隣接するミラー７１，７３用の第１の温調装置９１，９４からの冷熱輻射やこれへの熱伝導流によって必要以下の温度に冷却される場合が多い。このため、ペルチェ素子９６ｂへの供給電流は、輻射板９６ａを加熱する極性方向とすることができるようになっている。以上のような輻射板９６ａの温度は、温度センサ９６ｄによって常時監視されており、この監視結果は、輻射板９６ａを目標温度範囲内に維持する制御に利用される。ペルチェ素子９６ｂのうち輻射板９６ａ側の制御端の加熱等に伴って非制御端に生じた不要な熱は、温度調整部９６ｃに伝達され露光装置１０外に排出される。温度調整部９６ｃは、循環液冷による放熱を可能にする液冷ジャケット等によって構成されており、ペルチェ素子９６ｂの非制御端を露光装置１０の鏡筒７０ａの温度に冷却することによって、ペルチェ素子９６ｂからの放熱を可能にし、ペルチェ素子９６ｂの意図しない加熱や冷却の防止と効率的な動作とを可能にしている。

なお、以上で説明した輻射板９６ａは、それ自体がセラミックス板であってもよいが、金属板の上にセラミックスがコートされたような板材であってもよい。また、第６ミラー７６の裏面に輻射率の高い材料をコートすることによって、輻射板９６ａによる冷熱輻射の効率を高めることもできる。

なお、定常状態のみを考えると、輻射板９６ａを加熱することになる第２の温調機構９６は常に加熱に稼動するように思えるが、実際に投影光学系７０に極端紫外線が供給開始等される過渡的状態を考えるときや、各ミラー７１，７３，７６への照射量のバランスが変化したときなどを考える必要がある。通常の動作状態、すなわち輻射板９６ａが他の輻射板９１ａ，９３ａによって冷却されすぎる場合は、輻射板９６ａを原則通り加熱側に稼動し、状況に応じて、すなわち輻射板９６ａが他の輻射板９１ａ，９３ａにあまり冷却されない場合は、ペルチェ素子９６ｂへの供給電流の極性方向の反転によって輻射板９６ａを冷却側に稼働するものとする。

以上では、第１、第３、及び第６ミラー７１，７３，７６用の温調装置９１，９３，９６について説明したが、第２、第４、及び第５ミラー７２，７４，７５用の温調装置９２，９４，９５については、それぞれが離れて配置されており、特に他の温調装置等との熱的な干渉を考慮した運転を行っていない。なお、上記温調装置９２，９４，９５については、輻射板、ペルチェ素子、温度調整部、温度センサ等をそれぞれ備える点で温調装置９１等と共通し、他の部分への冷熱輻射等をキャンセルするための防熱機構を追加的に設けることもできる。

以上説明した本実施形態の露光装置１０によれば、第１の温調装置９１，９３がミラー７１，７３を冷却するので、露光用の極端紫外線の吸熱によって加熱されるミラー７１，７３を適切に冷却して所望の温度に維持できる。この際、第１の温調装置９１，９３の冷却効果が隣接するミラー７６に及んでミラー７６が必要以上に冷却される可能性があるが、第２の温調装置９６によってミラー７６を適宜加熱することで、ミラー７６の第１の温調装置９１，９３による過剰な冷却を回避することができ、各ミラー７１，７３，７６を所望の温度に維持することができる。以上のような温調装置９１，９３，９６は、熱的な干渉を防止する遮蔽性の高い防熱機構を必要としないので、ミラー７１，７３と、ミラー７６との間に十分な空間が存在しないにも拘わらず、このような狭い空間に省スペースで無理なく設置することができる。

〔実施例〕
具体的な実施例において、図２に示すような温調装置９１，９３，９６を相互に連結する連結部材４６，４７は、十分に熱伝導を抑制するよう工夫しているものの、熱の授受はゼロではなかった。このため、各温調装置９１，９３，９６の設定温度を相互作用も考慮したものとした。ここで、第１ミラー７１は、最上流であるので照射熱が多く、ペルチェ素子９１ｂは、十分な放熱ができるよう輻射板９１ａを当初の設定温度から１℃だけ低温側に冷却制御した。また、中間の第３ミラー７３用のペルチェ素子９３ｂについては、輻射板９３ａを当初の設定温度どおりに冷却制御した。一方で、第６ミラー７６は、最下流であり照射熱が少なく、単独の系で考えた場合、ペルチェ素子９６ｂは、輻射板９６ａを当初の設定温度から０．１℃だけ低温側に冷却すればよかった。しかし、実際の試験的な運転では、連結部材４６，４７等の存在により、輻射板９１ａや輻射板９３ａが輻射板９６ａから熱を奪うためか、輻射板９６ａは、当初の設定温度から０．２℃も過剰に冷却されてしまった。そのため、ペルチェ素子９６ｂを加熱側に制御して０．１℃分の加熱を行い、当初の設定温度から０．１℃だけ冷却した状態を維持できるような制御を制御装置３７に行わせた。結果的に、全てのミラー７１，７３，７６を目標通りの温度に維持することができた。

〔第２実施形態〕
以上は、露光装置１０やこれを用いた露光方法の説明であったが、このような露光装置１０を用いることによって、半導体デバイスやその他のマイクロデバイスを高い集積度で製造するためのデバイス製造方法を提供することができる。具体的に説明すると、マイクロデバイスは、図３に示すように、マイクロデバイスの機能や性能設計等を行う工程（Ｓ１０１）、この設計工程に基づいてマスクＭＡを作製する工程（Ｓ１０２）、デバイスの基材である基板すなわちウェハＷＡを準備する工程（Ｓ１０３）、前述した実施形態の露光装置１０によりマスクＭＡのパターンをウェハＷＡに露光する露光処理過程（Ｓ１０４）、一連の露光やエッチング等を繰り返しつつ素子を完成するデバイス組立工程（Ｓ１０５）、組立後のデバイスの検査工程（Ｓ１０６）等を経て製造される。なお、デバイス組立工程（Ｓ１０５）には、通常、ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程等が含まれる。

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、６つのミラー７１〜７６を備える投影光学系７０について説明したが、例えば４枚等、構成ミラー数の異なる投影光学系においても、背面同士を対向させるような近接して配置される複数ミラーがあって互いに干渉する場合には、これらのうち光学的に下流側のミラーを加熱制御することが可能であり、結果的に、各ミラーを目標温度に冷却することが可能になる。

また、上記実施形態では、熱的に干渉するミラー７１，７３，７６間に配置される温調装置９１，９３，９６を連結部材４６，４７で連結する場合について説明したが、連結部材４６，４７を設けないで各温調装置９１，９３，９６が独立して空間的に孤立した状態で鏡筒７０ａに支持される場合においても、上記実施形態と同様の動作が可能である。つまり、最下流のミラー７６の輻射板９６ａについては、加熱の必要が生じる場合があり、この場合、ペルチェ素子９６ｂを加熱側に制御することとする。

上記実施形態では、ミラー７１，７３，７６が多層膜ＭＬでの干渉を利用するタイプであるとしたが、光源装置５０、照明光学系６０等において、斜入射ミラーが背中合わせに配置される場合においても、これらミラーの間に個別に温調装置を配置し、上流側の輻射板を冷却し下流側の輻射板を加熱することができる。

上記実施形態では、ミラー７１，７３側の輻射板９１ａ，９３ａを冷却し、ミラー７６側の輻射板９６ａを加熱するものとして説明したが、ミラーのサイズ等に起因して影響が逆転することも考えられ、この場合、上流側の輻射板を加熱し下流側の輻射板を冷却することもできる。

上記実施形態では、露光光として極端紫外線を用いる露光装置１０について説明したが、露光光として極端紫外線以外の軟Ｘ線等を用いる露光装置においても、図２等に示すような温調装置９１，９３，９６と同様の温調装置をミラー等の光学素子と併せて組み込むことができ、光学素子を適温に維持して光学特性ひいては露光性能の劣化を抑制することができる。

第１実施形態に係る露光装置を説明する側面図である。 図１の露光装置のうち近接配置される複数ミラーの冷却構造の詳細を説明する側方断面図である。 第２実施形態に係るデバイス製造方法を説明する図である。

符号の説明

１０…露光装置、 ３１…ペルチェ駆動回路、 ３３…冷媒供給循環システム、 ３５…センサ駆動回路、 ３７…制御装置、 ４１，４２，４３，４４…支持部材、 ４６，４７…連結部材、 ５０…光源装置、 ５１…レーザ光源、 ５２…チューブ、 ５３…コンデンサ、 ５４…ダクト、 ６０…照明光学系、 ６１…コリメータミラー、 ６２ａ，６２ｂ…オプティカルインテグレータ、 ６３ａ，６３ｂ…コンデンサ光学系、 ６４…折曲ミラー、 ７０…投影光学系、 ７０ａ…鏡筒、 ７１，７２，７３，７４，７５，７６…ミラー、 ８１…マスクステージ、 ８２…ウェハステージ、 ８４…真空容器、 ９１，９３…第１の温調装置、 ９６…第２の温調装置、 ９１ａ，９３ａ，９６ａ…輻射板、 ９１ｂ，９３ｂ，９６ｂ…ペルチェ素子、 ９１ｃ，９３ｃ，９６ｃ…温度調整部、 ９１ｄ，９３ｄ，９６ｄ…温度センサ、 ＭＡ…マスク、 ＭＬ…多層膜、 ＳＢ…基板、 ＷＡ…ウェハ

Claims (14)

1. 露光光によって転写用のマスクを照明する照明光学系と、
   前記マスクのパターン像を感応基板上に形成する投影光学系と、を有する露光装置において、
   前記照明光学系と前記投影光学系との少なくとも一方に含まれる複数の反射光学素子のうち第１反射光学素子の温度を調整する第１温調装置と、
   前記複数の反射光学素子のうち前記第１反射光学素子に隣接する第２反射光学素子の温度を調整する第２温調装置と、を備え、
   前記第２温調装置は、前記第１反射光学素子の温度調整に伴って変化する前記第２反射光学素子の温度を調整することを特徴とする
   露光装置。
2. 前記第２温調装置は、前記第１反射光学素子の冷却に伴う付随的な冷却を相殺するように、前記第２反射光学素子の温度を調整することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記第２温調装置は、
   前記第１温調装置が前記第１反射光学素子を冷却したときは、前記第２反射光学素子を加熱して温度を調整し、
   前記第１温調装置が前記第１反射光学素子を加熱したときは、前記第２反射光学素子を冷却して温度を調整することを特徴とする請求項１または請求項２記載の露光装置。
4. 極端紫外線を発生する光源装置をさらに備え、前記照明光学系は、前記光源装置からの極端紫外線を露光光として前記マスクに導く請求項１から請求項３のいずれか一項記載の露光装置。
5. 前記第１反射光学素子は、前記第２反射光学素子に比較して動作時の発熱量が多い請求項１から請求項４のいずれか一項記載の露光装置。
6. 前記第１及び第２反射光学素子は、裏面同士が互いに対向するように配置されており、前記第１温調装置は、前記第１反射光学素子の背面側に固定されている第１温調板を有し、前記第２温調装置は、前記第２反射光学素子の背面側に配置されている第２温調板を有する請求項１から請求項５のいずれか一項記載の露光装置。
7. 前記第２温調装置は、前記第２温調板との間で熱の授受を行うペルチェ素子と、当該ペルチェ素子を所定温度に保つ流体循環型の温度調整部とを含む請求項６記載の露光装置。
8. 前記第１及び第２温調装置は、前記第１及び第２反射光学素子を非接触でそれぞれの温度を調整する請求項１から請求項７のいずれか一項記載の露光装置。
9. 前記第１及び第２温調装置は、互いに連結されている請求項１から請求項８のいずれか一項記載の露光装置。
10. 前記第１温調装置の動作と前記第２温調装置の動作とを調和的に制御する制御装置をさらに備える請求項１から請求項９のいずれか一項記載の露光装置。
11. 請求項１から請求項１０の露光装置を用いるデバイス製造方法。
12. 露光光によって転写用のマスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターン像を感応基板上に形成する投影光学系とを用いた露光方法であって、
    前記照明光学系と前記投影光学系との少なくとも一方に含まれる複数の反射光学素子のうち第１反射光学素子の温度を調整する工程と、
    前記複数の反射光学素子のうち前記第１反射光学素子に隣接する第２反射光学素子の温度を調整する工程と、を有し、
    前記第２反射光学素子の温度を調整する工程は、前記第１反射光学素子の温度調整に伴って変化する前記第２反射光学素子の温度を調整することを特徴とする露光方法。
13. 前記第２反射光学素子の温度を調整する工程は、前記第１反射光学素子の冷却に伴う付随的な冷却を相殺するように、前記第２反射光学素子の温度を調整することを特徴とする請求項１２記載の露光方法。
14. 前記第２反射光学素子の温度を調整する工程は、
    前記第１反射光学素子の温度を調整する工程で前記第１反射光学素子を冷却したときは、前記第２反射光学素子を加熱して温度を調整し、
    前記第１反射光学素子の温度を調整する工程で前記第１反射光学素子を加熱したときは、前記第２反射光学素子を冷却して温度を調整することを特徴とする請求項１２または請求項１３記載の露光方法。

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