JP4532835B2 - 冷却装置、それを有する光学部材並びに露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、冷却装置に係り、特に、半導体ウエハ用の単結晶基板、液晶ディスプレー（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光する露光装置に用いられる光学素子を冷却する冷却装置に関わる。本発明は、例えば、露光光源として紫外線や極端紫外光（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用する露光装置に用いられる光学素子を冷却する冷却装置に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子の製造のためのリソグラフィ工程において実用最小線幅（デバイスルール）５０ｎｍ以下の回路パターンを基板（ウエハ等）に転写するための次世代の露光装置として、波長５〜２０ｎｍ、例えば、波長１３ｎｍ、１１ｎｍ等のＥＵＶ光を露光光として用いるＥＵＶ露光装置の開発が進んでいる。
【０００３】
ＥＵＶ光は従来の水銀ランプやエキシマレーザによる紫外線と比べて、波長が一桁以上も短く、それに伴う光学的な要求も厳しくなっている。更に、ＥＵＶ光はその波長の特性上、既存の硝材、例えば、石英や蛍石など、を透過することができないため、従来の透過／屈折光学系を用いることができず、マスクを含む全てのＥＵＶリソグラフィ光学系は反射ミラーを使用する。また、反射ミラーに形成される膜はモリブデン(Ｍｏ)／ケイ素(Ｓｉ)からなる多層膜をコーティングしたものが主流であるが、この多層膜の特性は入射光線の角度によって反射率が異なり、おおよそ７０％前後である。従って、入射光線のうち、反射されない部分はミラーに吸収されて熱源となり、ミラー面を熱変形させるという問題が発生する。そのため、ミラーの材料は温度変化によってミラー形状の変化を小さくするために線膨張係数の小さな材料を使用している。しかしながら、ＥＵＶ露光装置は０．１μｍ以下の回路パターンの露光に使用されるため、線幅精度が非常に厳しく、ミラー面は０．１ｎｍ程度以下の変形しか許容されない。従って、ミラーの線膨張係数が１０ｐｐｂの場合でも、温度上昇に伴ってミラー面は変形し、例えば、ミラーの厚さが５０ｍｍの場合は、０．２℃の温度上昇によりミラーの面形状が０．１ｎｍ変化する。かかる問題を解決するため、特許文献１はペルチェ素子・ヒートパイプ等を直接ミラーに接触させ、伝熱によりミラーを冷却する方法を提案している。
【特許文献１】
特開平１１−２４３０５２
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１はペルチェ素子・ヒートパイプ等がミラーに直接接触しているため、これらに設けられた冷却ジャケットに流入する液体等の振動により、ミラー面を変形させるおそれがある。また、ヒートパイプがミラー面に直接接触している部分に応力が発生し、面変形を発生させてしまうという問題もある。上述のように、ミラー面の変形は、結像性能を劣化させ、所望の線幅を得られないという問題を招くので好ましくない。
【０００５】
そこで、本発明は、光学部材の変形を防止又は低減して所望の光学性能をもたらす冷却装置及び方法、当該冷却装置を有する露光装置を提供することを例示的な目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としての光学部材は、光が照射される被照射面を持ち、その裏面に第１の凹部が形成された基部と、前記第１の凹部に配置され、輻射を利用して前記基部を非接触で冷却する冷却機構を有し、前記第１の凹部は前記被照射面の被照射領域に対向して配置され、前記基部の厚さは前記被照射面の温度分布に基づいて、温度が高い部分は温度が低い部分よりも薄くなるように形成されることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２を参照して、本発明による第１の実施形態の冷却装置２００とそれを有する光学部材１００について説明する。ここで、図１（ａ）は、光学部材１００の概略断面図であり、図１（ｂ）は、冷却装置２００の冷却ジャケット２３０の概略断面図である。光学部材１００は、本実施形態では、ミラーとして機能する基部１１０と、基部１１０を輻射により非接触に冷却する冷却装置２００とを有する。本実施形態では、光学部材１００は、真空又は減圧環境下に配置されるが、本発明は、光学部材１００が配置される環境を限定するものではない。
【０００８】
基部１１０は、表面としての被照射面１１２と、それに対向する裏面１２０とを有する。被照射面１１２は被照射領域１１４と非照射領域１１６とを有し、被照射領域１１４には、光束Ｌが入射する。被照射領域１１４に対応する裏面１２０には凹部１３０が形成されている。凹部１３０に冷却装置２００が配置される。ミラーとして機能する基部１１０は、ミラーの熱膨張による影響を低減するために低熱膨張材、具体的には、ＳＨＯＴＴ社のＺＥＲＯＤＵＲやＣＯＲＮＩＮＧ社のＵＬＥを使用している。
【０００９】
冷却装置２００は、保持部材２０２と、支持板２０４と、輻射板２１０と、ペルチェ素子２２０と、冷却ジャケット２３０と、配管２４０と、支持板２５０とを有する。冷却装置２００は、輻射により基部１１０を冷却すればよく、本発明は、ペルチェ素子２２０や冷却ジャケット２３０などの構造に限定されるものではない。
【００１０】
保持部材２０２は基部１１０を保持する。支持板２０４は保持部材２０２に接続して、ミラーの全体重量を支持する。輻射板２１０は、熱伝導率が良く輻射率が高い材料、例えば、セラミック材や金属材料から構成され、その表面には輻射率を高めるために表面状態は粗くし、表面に処理を施すなどを行っている。輻射板２０４が対向する凹部１３０の底面は輻射板と同様に輻射の効果を上げる処理が施されている。
【００１１】
ペルチェ素子２２０は、輻射板２１０を冷却する。ペルチェ素子２２０は輻射板２１０の表面にメタライズ処理を行い、融着されている。冷却ジャケット２３０は、発熱したペルチェ素子２２０を冷却させる熱交換器として機能する。図１ｂは冷却ジャケット２３０の内部の構造を示す。同図に示すように、冷却ジャケット２３０の内部には、流体の脈動を伝達させないような流路２３２、例えば、渦が発生しないような流路２３２、が設けられている。ペルチェ素子２２０は冷却ジャケット２３０に対しても輻射板２１０に対して同様な処理を施し融着されている。
【００１２】
配管２４０は、冷却ジャケット２３０を冷却するための配管であり、冷却ジャケット２３０の流路２３２に接続されている。配管２４０に供給される流体は熱交換に適した水その他の冷媒である。配管２４０の表面には配管２４０からの輻射を防止するため断熱材が巻きつけられている。
【００１３】
支持板２５０は、輻射板２１０、ペルチェ素子２２０、冷却ジャケット２３０、配管２４０からなる冷却構造を支持する。支持板２５０と支持板２０４は不図示の鏡筒等の構造体に支持されるが、各々は別の構造体に支持されている。
【００１４】
図２は、光学部材１００の透過平面図である。同図において、斜線が書かれている部分は輻射板２１０と被照射領域１１４を示している。輻射板２１０は被照射領域１１４の大きさ以上であれば輻射の効果を得ることができる。
【００１５】
基部１１０の被照射面１１２に光束Ｌ、例えば、露光光が入射すると、被照射面１１２はその光のエネルギー量に伴って発熱する。その熱源は基部１１０内部を伝導して凹部１３０の底面に伝わる。輻射板２１０はペルチェ素子２２０で予め計算しておいた入射エネルギー量に相当する熱量を吸収できるよう冷却しておく。
【００１６】
ここで、ペルチェ素子２２０の裏面側はその素子の特性により発熱する。そのため、冷却ジャケット２３０は配管２４０から水等を流すことにより、ペルチェ素子２２０の発熱分を吸収可能な構造としている。この時、ペルチェ素子２２０の発熱量は輻射板２１０を冷却する際に発生する量であり、予め計算可能である。これにより、基部１１０の凹部１３０を冷却することが可能となり、被照射面１１２の熱変形を抑制することが可能となる。
【００１７】
上記説明したようにミラー基部１１０の裏面１２０を繰り抜き、凹部１３０を設け、その内部に冷却装置２００を配置することにより、熱伝導率が低い材料を基部１１０に用いても被照射面１１２と凹部１３０の底面の間隔が狭くなるので冷却効率を上げることが可能となる。
【００１８】
また、冷却装置１００が基部１１０の内部に配置されているので、基部１１０以外のものを冷却することが無い。例えば、従来の冷却装置であれば輻射によってミラーの保持部材を冷却してしまい、保持部材を熱変形させてしまうこともあったが、本実施形態ではそのような問題は生じない。
【００１９】
以下、図３を参照して、本発明による第２の実施形態の光学部材１００Ａについて説明する。ここで、図３は、光学部材１００Ａの概略断面図である。本実施形態の光学部材１００Ａは冷却装置２００Ａを有し、冷却装置２００Ａは、輻射板２１０や冷却ジャケット２３０から放射される熱をミラーの凹部の底面以外に伝達させないためのカバーを有する。図３において、２６０は断熱カバーであり、輻射板２１０の下面から放射される熱及び冷却ジャケット２３０から放射される熱を遮断する。２６２はボルトであり、断熱カバー２６０を支持板２５０に固定する。輻射板２１０からの輻射熱は基部１１０の凹部１３０の底面に対して行われるので、その面に対してのみ冷却することが可能となり、凹部１３０の壁面の変形が原因となる被照射面１１２の変形を防止することができる。
【００２０】
以下、図４及び図５を参照して、本発明による第３の実施形態の光学部材１００Ａについて説明する。ここで、図４は、光学部材１００Ａの概略断面図であり、図５は、光学部材１００Ａの基部１１０Ａの部分透過平面図である。本実施形態の光学部材１００Ａは基部１１０Ａと冷却装置２００Ａとを有する。
【００２１】
基部１１０Ａは、凹部１３０に加えて、凹部１４０を有する点で基部１１０と相違し、図４及び図５においてハッチングされている。凹部１４０は、被照射領域１１４を囲むように非照射領域１１６に対向する裏面１２０に設けられており、基部１１０Ａの軽量化に寄与している。凹部１４０の形状及び深さは基部１１０Ａ全体の剛性を考慮して形成される必要があり、例えば、円形やいわゆるエッグクレート状など他の形状を有してもよい。本実施形態では、図５に示すように、複数の凹部１４０の形状は異なっているが、同一でもよいし、その個数も限定されない。
【００２２】
以下、図６を参照して、本発明による第４の実施形態の光学部材１００Ｂについて説明する。ここで、図６は、光学部材１００Ｂの概略断面図である。本実施形態の光学部材１００Ｂは基部１１０Ｂと冷却装置２００Ｂとを有する。
【００２３】
基部１１０Ｂは、被照射面１１２Ａが凸形状である点で基部１１０Ａと相違する。図６において太線で示す凹部１３０Ａを形成する裏面１２０Ａの形状は被照射面１１２Ａと凹部１３０Ａの間隔がほぼ等しくなるように加工してある。
【００２４】
また、冷却装置２００Ｂは、輻射板２１０Ａが凹部１３０Ａの形状にならって凸形状に又は近似的に斜めに形成されている。これに合わせて、ペルチェ素子２２０Ａ及び冷却ジャケット２３０Ａの形状も凸形状に又は近似的に斜めに形成されている。このため、基部１１０Ｂの凹部１３０Ａにおける温度分布がほぼ一様であれば、被照射面１１２Ａに伝導する分布も一様になる。なお、本実施形態の輻射板２１０Ａは繰り抜き部の形状に平行としているが、より厳密には双方の間で輻射形態係数（ある物体から出たエネルギーが別の物体へ到達する割合）を計算し、最も高くなるように配置することが好ましい。また、図６は被照射面１１２が凸形状を有する例を示しているが、被照射面１１２が凹形状を有していてもよい。
【００２５】
以下、図７及び図８を参照して、本発明による第５の実施形態の光学部材１００Ｃについて説明する。ここで、図７は、光学部材１００Ｃの基部１１０Ｃの部分透過平面図であり、被照射面１１２における温度分布を示している。図８は、光学部材１００Ｃの概略断面図である。本実施形態の光学部材１００Ｃは基部１１０Ｃと冷却装置２００Ａとを有する。
【００２６】
基部１１０Ｃは、被照射面１１２の温度分布に従って凹部１３０Ａの形状を変更している点で基部１１０Ａと相違する。図７に示すように、被照射領域１１４には、図７に示すような温度分布Ａ乃至Ｄが発生する。ここで、温度Ａ乃至ＤにはＤ＞Ｃ＞Ｂ＞Ａの関係が成立するものとする。凹部１３０Ａは、かかる温度分布の影響を除去できるように、基部１１０Ｃ内で断面的に階段状に形成されている。基部１１０Ｃは、温度が高くなるところは肉厚を薄く、温度が低くなるところは厚くしてある。温度分布に基づき深さは、入射光によって生じる温度分布が被照射面１１２で生じないよう予め計算しておくことにより可能となる。なお、ここでは凹部１３の形状を階段状にしたが、一般に温度分布は勾配を有しているので滑らかな面で凹部１３０Ａが形成されてもよい。この結果、本実施形態の光学部材１００Ｃの被照射領域１１４に温度勾配が形成されることを防止することができる。
【００２７】
なお、温度分布によって冷却能力を変化すればよいので、凹部１３０の形状を凹部１３０Ａのように変更するほか、輻射板２１０の形状を変更したり（例えば、温度が高いところ（中央部）をより基部１１０に近づけるなど）、冷却能力を変更したり（例えば、ペルチェ素子２２０による冷却を中央部で高めるなど）してもよい。
【００２８】
以下、図９及び図１０を参照して、本発明による第６の実施形態の光学部材１００Ｄについて説明する。ここで、図９は、光学部材１００Ｄの概略断面図である。本実施形態の光学部材１００Ｃは基部１１０Ａと冷却装置２００Ｃとを有する。冷却装置２００Ｃは、温度検出器２７６を有する点で冷却装置２００Ａと相違する。温度検出器２７６は、基部１１０Ａの被照射領域１１４の裏面１２０に取り付けられており、基部１１０Ａの（被照射領域１１４の）温度を検出している。これにより、被照射面１１２の温度を予測することが可能となる。必要があれば、図７に示す温度分布を測定するために、複数の温度検出器２７６が設けられてもよい。
【００２９】
以下、図１０を参照して、温度検出器２７６を使用した温度制御システムについて説明する。ここで、図１０（ａ）は、温度制御システム（の制御系）２７０を示すブロック図である。図１０（ｂ）は、温度制御方法を示すフローチャートである。
【００３０】
温度制御システム２７０は、制御部２７２と、メモリ２７４と、温度検出部２７６とを有する。制御部２７２は、ＣＰＵ、ＭＰＵなど名称のいかんを問わず、基部１１０Ａを温度制御する機能を有する。メモリ２７４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクなどから構成され、図１０（ｂ）に示す温度制御方法、それに使用される値（初期温度、設定温度など）を格納する。温度検出器２７６は、上述のように、基部１１０の温度を検出し、各種の温度センサから構成可能である。温度検出器２７６の位置は設計上、制御上の要請から適宜変更可能であり、上述のように、その個数はミラー形状に合わせて変更可能である。温度検出器２７６は基部１１０Ａの被照射面１１２に更に配置されてもよく、裏面１２０の温度検出器２７６による計測を補間しながら制御されてもよい。更に、温度検出器２７６は、輻射板２１０の上面に配置されてもよい。もちろん、基部１１０Ａは、他の基部１１０、１１０Ｂ、１１０Ｃなどに変更されてもよい。
【００３１】
以下、図１０（ｂ）を参照して温度制御方法について説明する。まず、入射光Ｌがない状態での基部１１０Ａの温度を温度検出器２７６で計測し、設計温度をメモリ２７４に格納しておく（ステップ１００２）。次に、光、例えば、露光光Ｌの照射を開始する（ステップ１００４）。また、光照射と同時に基部１１０Ａの温度を温度検出器２７６で計測する（ステップ１００６）。
【００３２】
制御部２７２は、温度検出器２７６の計測温度と基部１１０Ａに対して予めメモリ２７４に格納しておいた設計温度とを比較する（ステップ１００８）。両者を比較して温度検出器２７６が計測した温度が高ければ、ペルチェ素子２２０を動作させ、輻射板２１０を冷却する。温度検出器２７６では、ペルチェ素子２２０によって冷却される温度を随時モニタし、その値を制御部２７２へ転送し、ペルチェ素子２２０の動作を制御する。反対に温度が低いようであれば、制御部２７２はペルチェ素子２２０の動作を停止する。以上の動作において、冷却ジャケット２３０には、配管２４０から、ペルチェ素子２２０の発熱分を吸収可能な流量の水等の液体を流しておく。
【００３３】
入射露光光Ｌに伴う温度上昇を温度検出器２７６で常にモニタすることが可能となるので、リアルタイムで被照射面１１２上での温度変形を防止することが可能となる。
【００３４】
以下、図１１を参照して、本発明の一実施形態の露光装置３００について説明する。ここで、図１１は、露光装置３００の単純化された光路を示す図である。露光装置３００は、露光用の照明系としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク３４０に形成された回路パターンを被処理体に露光する投影露光装置である。
【００３５】
露光装置３００は、サブミクロン以下のリソグラフィ工程に最適であり、以下、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に説明する。このステップ・アンド・スキャン方式とは、マスクに対してウエハを連続的に走査してマスクパターンをウエハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウエハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。
図１１において、３０２は真空チャンバである。ＥＵＶ光は大気に残存する残留ガス（例えば炭化水素等）と反応してコンタミを発生させ、ミラー面の反射率を低下させるという現象があるため、光学系が収まる中は減圧又は真空雰囲気（１×１０−６［Ｐａ］程度）となっている。３１０は光源であり、例えば、レーザプラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザ光を照射し、高温のプラズマを発生させ、照射される波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。
【００３６】
３２０は照明光学系であり、光源３１０から射出されたＥＵＶ光を後述するマスク３４０に均一照射するための光学系であり、図１１では記していないが数枚のミラー及び照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャが設けられている。本実施形態の冷却装置を有する光学部材は照明光学系３２０に適用することができる。本実施形態の光学部材を使用することにより、照明光学系３２０は、ミラー面の面変形を抑制することができ、優れた結像性能を発揮することができる。
【００３７】
３３０は投影光学系である。投影光学系３３０は複数の反射ミラーを用いてマスク３４０面上のパターンを像面であるウエハ３６０面上に縮小投影する。投影光学系３３０におけるミラー枚数は４枚乃至６枚で構成する。本図において、ミラー面の裏面には冷却構造２５０が設けられている。上述のように、冷却構造２５０は支持板２０４に支持されており、冷却構造２５０で発生する振動はミラー面に伝達しないようになっている。また、ミラーの照射面に対向する裏面を繰り抜いているので、ミラー内の熱伝導時間を低減させることができ、冷却効果を上げることが可能となる。
【００３８】
３４０はマスクである。マスク３４０は反射型マスクで、マスク面上には転写されるべき回路パターンが形成されている。マスク３４０は後述するマスクステージ３５０に支持されている。マスク３４０は後述するウエハ３６０と光学的に共役の関係に配置されている。
【００３９】
３５０はマスクステージであり、マスク３４０を支持している。マスクステージ３５０は不図示の移動機構に接続されており、移動機構の例としてはリニアモータなどである。リニアモータによりマスク３４０及びウエハ３６０を同期した状態で走査させる。また、マスクステージ３５０は不図示のアライメント検出機構により適正な位置に駆動することが可能である。ここで、アライメント検出機構はマスク３４０の位置と投影光学系３３０の光軸との位置関係、及び、ウエハ３６０の位置と投影光学系３３０の光軸との位置関係を計測し、マスク３４０の投影像がウエハ３６０の所定の位置に一致するようにマスクステージ３５０と後述するウエハステージ３７０の位置と角度を設定する。
【００４０】
３６０は被露光体であるが、本実施形態ではウエハである。被露光体３６０は液晶基板その他の被処理体を広く含む。被露光体にはフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布工程と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００４１】
３７０はウエハステージであり、ウエハ３６０は不図示のウエハチャックによって支持されている。ウエハステージ３７０は、例えば、リニアモータによって、走査方向（以下Ｘ方向）、走査方向と直交する方向（以下Ｙ方向）、被露光体３６０の有する面の法線方向（以下Ｚ方向）に被露光体３６０を移動する。被露光体３６０は前記したように、マスク３４０と同期して移動する。ここで、ウエハステージ３７０は不図示のフォーカス検出機構により動作する。フォーカス検出機構は被露光体３６０面でＺ方向のフォーカス位置を計測し、ウエハステージ３７０の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被露光体３６０面を投影光学系３３０による結像位置を保つ。
【００４２】
以上、本冷却構造を露光装置に適応した例を示した。本発明の冷却構造はＥＵＶ光に限定することなく、他のエキシマレーザ光にも適応することが可能である。また、マスクやウエハなどにも適応することが可能である。
【００４３】
本実施形態の光学部材１００によれば、被照射面１１２に対向する裏面１２０を繰り抜くことにより、被照射面１１２と裏面１２０間の距離が短くなり、また、光学部材１００に接触することなく冷却することが可能となるので、光学部材１００の熱膨張を低減させて所望の光学性能を実現させることが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態においては、主に冷却について述べてきたが、本実施形態は冷却に限らず、光学部材を温度調節することに適用しても構わない。
【００４５】
次に、図１２及び図１３を参照して、上述の露光装置３００を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図１２は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）ではデバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００４６】
図１３は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば。光学部材の変形を防止又は低減して所望の光学性能をもたらす冷却装置及び当該冷却装置を有する露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）は、本発明による第１の実施形態の光学部材の概略断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す冷却装置の冷却ジャケットの概略断面図である。
【図２】 図１（ａ）に示す光学部材の透過平面図である。
【図３】 本発明による第２の実施形態の光学部材の概略断面図である。
【図４】 本発明による第３の実施形態の光学部材の概略断面図である。
【図５】 図４に示す光学部材の基部の部分透過平面図である。
【図６】 本発明による第４の実施形態の光学部材の概略断面図である。
【図７】 本発明による第５の実施形態の光学部材の基部の部分透過平面図であり、被照射面における温度分布を示している。
【図８】 図７に示す光学部材の概略断面図である。
【図９】 本発明による第６の実施形態の光学部材の概略断面図である。
【図１０】 図９に示す光学部材に適用可能な、温度制御システムのブロック図と温度制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】 本発明の一実施形態の露光装置の単純化された光路図である。
【図１２】 図１１に示す露光装置のデバイス製造方法を説明するためのフォローチャートである。
【図１３】 図１２に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１００、１００Ａ−Ｄ 光学部材
１１０、１１０Ａ−Ｃ 基部（ミラー）
１１２ 被照射面
１１４ 被照射領域
１１６ 非照射領域
１２０ 裏面
１３０、１３０Ａ 凹部
１４０ 凹部
２００、２００Ａ−Ｃ 冷却装置
２１０、２１０Ａ 輻射板
２２０、２２０Ａ ペルチェ素子
２３０、２３０Ａ 冷却ジャケット
２５０ 冷却構造
２６０ 断熱カバー
２７２ 制御部
２７６ 温度検出器
３００ 露光装置
３２０ 照明光学系
３３０ 投影光学系
３４０ マスク
３６０ 被露光体（ウエハ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、冷却装置に係り、特に、半導体ウエハ用の単結晶基板、液晶ディスプレー（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光する露光装置に用いられる光学素子を冷却する冷却装置に関わる。本発明は、例えば、露光光源として紫外線や極端紫外光（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用する露光装置に用いられる光学素子を冷却する冷却装置に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子の製造のためのリソグラフィ工程において実用最小線幅（デバイスルール）５０ｎｍ以下の回路パターンを基板（ウエハ等）に転写するための次世代の露光装置として、波長５〜２０ｎｍ、例えば、波長１３ｎｍ、１１ｎｍ等のＥＵＶ光を露光光として用いるＥＵＶ露光装置の開発が進んでいる。
【０００３】
ＥＵＶ光は従来の水銀ランプやエキシマレーザによる紫外線と比べて、波長が一桁以上も短く、それに伴う光学的な要求も厳しくなっている。更に、ＥＵＶ光はその波長の特性上、既存の硝材、例えば、石英や蛍石など、を透過することができないため、従来の透過／屈折光学系を用いることができず、マスクを含む全てのＥＵＶリソグラフィ光学系は反射ミラーを使用する。また、反射ミラーに形成される膜はモリブデン(Ｍｏ)／ケイ素(Ｓｉ)からなる多層膜をコーティングしたものが主流であるが、この多層膜の特性は入射光線の角度によって反射率が異なり、おおよそ７０％前後である。従って、入射光線のうち、反射されない部分はミラーに吸収されて熱源となり、ミラー面を熱変形させるという問題が発生する。そのため、ミラーの材料は温度変化によってミラー形状の変化を小さくするために線膨張係数の小さな材料を使用している。しかしながら、ＥＵＶ露光装置は０．１μｍ以下の回路パターンの露光に使用されるため、線幅精度が非常に厳しく、ミラー面は０．１ｎｍ程度以下の変形しか許容されない。従って、ミラーの線膨張係数が１０ｐｐｂの場合でも、温度上昇に伴ってミラー面は変形し、例えば、ミラーの厚さが５０ｍｍの場合は、０．２℃の温度上昇によりミラーの面形状が０．１ｎｍ変化する。かかる問題を解決するため、特許文献１はペルチェ素子・ヒートパイプ等を直接ミラーに接触させ、伝熱によりミラーを冷却する方法を提案している。
【特許文献１】
特開平１１−２４３０５２
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１はペルチェ素子・ヒートパイプ等がミラーに直接接触しているため、これらに設けられた冷却ジャケットに流入する液体等の振動により、ミラー面を変形させるおそれがある。また、ヒートパイプがミラー面に直接接触している部分に応力が発生し、面変形を発生させてしまうという問題もある。上述のように、ミラー面の変形は、結像性能を劣化させ、所望の線幅を得られないという問題を招くので好ましくない。
【０００５】
そこで、本発明は、光学部材の変形を防止又は低減して所望の光学性能をもたらす冷却装置及び方法、当該冷却装置を有する露光装置を提供することを例示的な目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としての光学部材は、光が照射される被照射面を持ち、その裏面に第１の凹部が形成された基部と、前記第１の凹部に配置され、輻射を利用して前記基部を非接触で冷却する冷却機構を有し、前記第１の凹部は前記被照射面の被照射領域に対向して配置され、前記基部の厚さは前記被照射面の温度分布に基づいて、温度が高い部分は温度が低い部分よりも薄くなるように形成されることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２を参照して、本発明による第１の実施形態の冷却装置２００とそれを有する光学部材１００について説明する。ここで、図１（ａ）は、光学部材１００の概略断面図であり、図１（ｂ）は、冷却装置２００の冷却ジャケット２３０の概略断面図である。光学部材１００は、本実施形態では、ミラーとして機能する基部１１０と、基部１１０を輻射により非接触に冷却する冷却装置２００とを有する。本実施形態では、光学部材１００は、真空又は減圧環境下に配置されるが、本発明は、光学部材１００が配置される環境を限定するものではない。
【０００８】
基部１１０は、表面としての被照射面１１２と、それに対向する裏面１２０とを有する。被照射面１１２は被照射領域１１４と非照射領域１１６とを有し、被照射領域１１４には、光束Ｌが入射する。被照射領域１１４に対応する裏面１２０には凹部１３０が形成されている。凹部１３０に冷却装置２００が配置される。ミラーとして機能する基部１１０は、ミラーの熱膨張による影響を低減するために低熱膨張材、具体的には、ＳＨＯＴＴ社のＺＥＲＯＤＵＲやＣＯＲＮＩＮＧ社のＵＬＥを使用している。
【０００９】
冷却装置２００は、保持部材２０２と、支持板２０４と、輻射板２１０と、ペルチェ素子２２０と、冷却ジャケット２３０と、配管２４０と、支持板２５０とを有する。冷却装置２００は、輻射により基部１１０を冷却すればよく、本発明は、ペルチェ素子２２０や冷却ジャケット２３０などの構造に限定されるものではない。
【００１０】
保持部材２０２は基部１１０を保持する。支持板２０４は保持部材２０２に接続して、ミラーの全体重量を支持する。輻射板２１０は、熱伝導率が良く輻射率が高い材料、例えば、セラミック材や金属材料から構成され、その表面には輻射率を高めるために表面状態は粗くし、表面に処理を施すなどを行っている。輻射板２０４が対向する凹部１３０の底面は輻射板と同様に輻射の効果を上げる処理が施されている。
【００１１】
ペルチェ素子２２０は、輻射板２１０を冷却する。ペルチェ素子２２０は輻射板２１０の表面にメタライズ処理を行い、融着されている。冷却ジャケット２３０は、発熱したペルチェ素子２２０を冷却させる熱交換器として機能する。図１ｂは冷却ジャケット２３０の内部の構造を示す。同図に示すように、冷却ジャケット２３０の内部には、流体の脈動を伝達させないような流路２３２、例えば、渦が発生しないような流路２３２、が設けられている。ペルチェ素子２２０は冷却ジャケット２３０に対しても輻射板２１０に対して同様な処理を施し融着されている。
【００１２】
配管２４０は、冷却ジャケット２３０を冷却するための配管であり、冷却ジャケット２３０の流路２３２に接続されている。配管２４０に供給される流体は熱交換に適した水その他の冷媒である。配管２４０の表面には配管２４０からの輻射を防止するため断熱材が巻きつけられている。
【００１３】
支持板２５０は、輻射板２１０、ペルチェ素子２２０、冷却ジャケット２３０、配管２４０からなる冷却構造を支持する。支持板２５０と支持板２０４は不図示の鏡筒等の構造体に支持されるが、各々は別の構造体に支持されている。
【００１４】
図２は、光学部材１００の透過平面図である。同図において、斜線が書かれている部分は輻射板２１０と被照射領域１１４を示している。輻射板２１０は被照射領域１１４の大きさ以上であれば輻射の効果を得ることができる。
【００１５】
基部１１０の被照射面１１２に光束Ｌ、例えば、露光光が入射すると、被照射面１１２はその光のエネルギー量に伴って発熱する。その熱源は基部１１０内部を伝導して凹部１３０の底面に伝わる。輻射板２１０はペルチェ素子２２０で予め計算しておいた入射エネルギー量に相当する熱量を吸収できるよう冷却しておく。
【００１６】
ここで、ペルチェ素子２２０の裏面側はその素子の特性により発熱する。そのため、冷却ジャケット２３０は配管２４０から水等を流すことにより、ペルチェ素子２２０の発熱分を吸収可能な構造としている。この時、ペルチェ素子２２０の発熱量は輻射板２１０を冷却する際に発生する量であり、予め計算可能である。これにより、基部１１０の凹部１３０を冷却することが可能となり、被照射面１１２の熱変形を抑制することが可能となる。
【００１７】
上記説明したようにミラー基部１１０の裏面１２０を繰り抜き、凹部１３０を設け、その内部に冷却装置２００を配置することにより、熱伝導率が低い材料を基部１１０に用いても被照射面１１２と凹部１３０の底面の間隔が狭くなるので冷却効率を上げることが可能となる。
【００１８】
また、冷却装置１００が基部１１０の内部に配置されているので、基部１１０以外のものを冷却することが無い。例えば、従来の冷却装置であれば輻射によってミラーの保持部材を冷却してしまい、保持部材を熱変形させてしまうこともあったが、本実施形態ではそのような問題は生じない。
【００１９】
以下、図３を参照して、本発明による第２の実施形態の光学部材１００Ａについて説明する。ここで、図３は、光学部材１００Ａの概略断面図である。本実施形態の光学部材１００Ａは冷却装置２００Ａを有し、冷却装置２００Ａは、輻射板２１０や冷却ジャケット２３０から放射される熱をミラーの凹部の底面以外に伝達させないためのカバーを有する。図３において、２６０は断熱カバーであり、輻射板２１０の下面から放射される熱及び冷却ジャケット２３０から放射される熱を遮断する。２６２はボルトであり、断熱カバー２６０を支持板２５０に固定する。輻射板２１０からの輻射熱は基部１１０の凹部１３０の底面に対して行われるので、その面に対してのみ冷却することが可能となり、凹部１３０の壁面の変形が原因となる被照射面１１２の変形を防止することができる。
【００２０】
以下、図４及び図５を参照して、本発明による第３の実施形態の光学部材１００Ａについて説明する。ここで、図４は、光学部材１００Ａの概略断面図であり、図５は、光学部材１００Ａの基部１１０Ａの部分透過平面図である。本実施形態の光学部材１００Ａは基部１１０Ａと冷却装置２００Ａとを有する。
【００２１】
基部１１０Ａは、凹部１３０に加えて、凹部１４０を有する点で基部１１０と相違し、図４及び図５においてハッチングされている。凹部１４０は、被照射領域１１４を囲むように非照射領域１１６に対向する裏面１２０に設けられており、基部１１０Ａの軽量化に寄与している。凹部１４０の形状及び深さは基部１１０Ａ全体の剛性を考慮して形成される必要があり、例えば、円形やいわゆるエッグクレート状など他の形状を有してもよい。本実施形態では、図５に示すように、複数の凹部１４０の形状は異なっているが、同一でもよいし、その個数も限定されない。
【００２２】
以下、図６を参照して、本発明による第４の実施形態の光学部材１００Ｂについて説明する。ここで、図６は、光学部材１００Ｂの概略断面図である。本実施形態の光学部材１００Ｂは基部１１０Ｂと冷却装置２００Ｂとを有する。
【００２３】
基部１１０Ｂは、被照射面１１２Ａが凸形状である点で基部１１０Ａと相違する。図６において太線で示す凹部１３０Ａを形成する裏面１２０Ａの形状は被照射面１１２Ａと凹部１３０Ａの間隔がほぼ等しくなるように加工してある。
【００２４】
また、冷却装置２００Ｂは、輻射板２１０Ａが凹部１３０Ａの形状にならって凸形状に又は近似的に斜めに形成されている。これに合わせて、ペルチェ素子２２０Ａ及び冷却ジャケット２３０Ａの形状も凸形状に又は近似的に斜めに形成されている。このため、基部１１０Ｂの凹部１３０Ａにおける温度分布がほぼ一様であれば、被照射面１１２Ａに伝導する分布も一様になる。なお、本実施形態の輻射板２１０Ａは繰り抜き部の形状に平行としているが、より厳密には双方の間で輻射形態係数（ある物体から出たエネルギーが別の物体へ到達する割合）を計算し、最も高くなるように配置することが好ましい。また、図６は被照射面１１２が凸形状を有する例を示しているが、被照射面１１２が凹形状を有していてもよい。
【００２５】
以下、図７及び図８を参照して、本発明による第５の実施形態の光学部材１００Ｃについて説明する。ここで、図７は、光学部材１００Ｃの基部１１０Ｃの部分透過平面図であり、被照射面１１２における温度分布を示している。図８は、光学部材１００Ｃの概略断面図である。本実施形態の光学部材１００Ｃは基部１１０Ｃと冷却装置２００Ａとを有する。
【００２６】
基部１１０Ｃは、被照射面１１２の温度分布に従って凹部１３０Ａの形状を変更している点で基部１１０Ａと相違する。図７に示すように、被照射領域１１４には、図７に示すような温度分布Ａ乃至Ｄが発生する。ここで、温度Ａ乃至ＤにはＤ＞Ｃ＞Ｂ＞Ａの関係が成立するものとする。凹部１３０Ａは、かかる温度分布の影響を除去できるように、基部１１０Ｃ内で断面的に階段状に形成されている。基部１１０Ｃは、温度が高くなるところは肉厚を薄く、温度が低くなるところは厚くしてある。温度分布に基づき深さは、入射光によって生じる温度分布が被照射面１１２で生じないよう予め計算しておくことにより可能となる。なお、ここでは凹部１３の形状を階段状にしたが、一般に温度分布は勾配を有しているので滑らかな面で凹部１３０Ａが形成されてもよい。この結果、本実施形態の光学部材１００Ｃの被照射領域１１４に温度勾配が形成されることを防止することができる。
【００２７】
なお、温度分布によって冷却能力を変化すればよいので、凹部１３０の形状を凹部１３０Ａのように変更するほか、輻射板２１０の形状を変更したり（例えば、温度が高いところ（中央部）をより基部１１０に近づけるなど）、冷却能力を変更したり（例えば、ペルチェ素子２２０による冷却を中央部で高めるなど）してもよい。
【００２８】
以下、図９及び図１０を参照して、本発明による第６の実施形態の光学部材１００Ｄについて説明する。ここで、図９は、光学部材１００Ｄの概略断面図である。本実施形態の光学部材１００Ｃは基部１１０Ａと冷却装置２００Ｃとを有する。冷却装置２００Ｃは、温度検出器２７６を有する点で冷却装置２００Ａと相違する。温度検出器２７６は、基部１１０Ａの被照射領域１１４の裏面１２０に取り付けられており、基部１１０Ａの（被照射領域１１４の）温度を検出している。これにより、被照射面１１２の温度を予測することが可能となる。必要があれば、図７に示す温度分布を測定するために、複数の温度検出器２７６が設けられてもよい。
【００２９】
以下、図１０を参照して、温度検出器２７６を使用した温度制御システムについて説明する。ここで、図１０（ａ）は、温度制御システム（の制御系）２７０を示すブロック図である。図１０（ｂ）は、温度制御方法を示すフローチャートである。
【００３０】
温度制御システム２７０は、制御部２７２と、メモリ２７４と、温度検出部２７６とを有する。制御部２７２は、ＣＰＵ、ＭＰＵなど名称のいかんを問わず、基部１１０Ａを温度制御する機能を有する。メモリ２７４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクなどから構成され、図１０（ｂ）に示す温度制御方法、それに使用される値（初期温度、設定温度など）を格納する。温度検出器２７６は、上述のように、基部１１０の温度を検出し、各種の温度センサから構成可能である。温度検出器２７６の位置は設計上、制御上の要請から適宜変更可能であり、上述のように、その個数はミラー形状に合わせて変更可能である。温度検出器２７６は基部１１０Ａの被照射面１１２に更に配置されてもよく、裏面１２０の温度検出器２７６による計測を補間しながら制御されてもよい。更に、温度検出器２７６は、輻射板２１０の上面に配置されてもよい。もちろん、基部１１０Ａは、他の基部１１０、１１０Ｂ、１１０Ｃなどに変更されてもよい。
【００３１】
以下、図１０（ｂ）を参照して温度制御方法について説明する。まず、入射光Ｌがない状態での基部１１０Ａの温度を温度検出器２７６で計測し、設計温度をメモリ２７４に格納しておく（ステップ１００２）。次に、光、例えば、露光光Ｌの照射を開始する（ステップ１００４）。また、光照射と同時に基部１１０Ａの温度を温度検出器２７６で計測する（ステップ１００６）。
【００３２】
制御部２７２は、温度検出器２７６の計測温度と基部１１０Ａに対して予めメモリ２７４に格納しておいた設計温度とを比較する（ステップ１００８）。両者を比較して温度検出器２７６が計測した温度が高ければ、ペルチェ素子２２０を動作させ、輻射板２１０を冷却する。温度検出器２７６では、ペルチェ素子２２０によって冷却される温度を随時モニタし、その値を制御部２７２へ転送し、ペルチェ素子２２０の動作を制御する。反対に温度が低いようであれば、制御部２７２はペルチェ素子２２０の動作を停止する。以上の動作において、冷却ジャケット２３０には、配管２４０から、ペルチェ素子２２０の発熱分を吸収可能な流量の水等の液体を流しておく。
【００３３】
入射露光光Ｌに伴う温度上昇を温度検出器２７６で常にモニタすることが可能となるので、リアルタイムで被照射面１１２上での温度変形を防止することが可能となる。
【００３４】
以下、図１１を参照して、本発明の一実施形態の露光装置３００について説明する。ここで、図１１は、露光装置３００の単純化された光路を示す図である。露光装置３００は、露光用の照明系としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク３４０に形成された回路パターンを被処理体に露光する投影露光装置である。
【００３５】
露光装置３００は、サブミクロン以下のリソグラフィ工程に最適であり、以下、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に説明する。このステップ・アンド・スキャン方式とは、マスクに対してウエハを連続的に走査してマスクパターンをウエハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウエハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。
図１１において、３０２は真空チャンバである。ＥＵＶ光は大気に残存する残留ガス（例えば炭化水素等）と反応してコンタミを発生させ、ミラー面の反射率を低下させるという現象があるため、光学系が収まる中は減圧又は真空雰囲気（１×１０−６［Ｐａ］程度）となっている。３１０は光源であり、例えば、レーザプラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザ光を照射し、高温のプラズマを発生させ、照射される波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。
【００３６】
３２０は照明光学系であり、光源３１０から射出されたＥＵＶ光を後述するマスク３４０に均一照射するための光学系であり、図１１では記していないが数枚のミラー及び照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャが設けられている。本実施形態の冷却装置を有する光学部材は照明光学系３２０に適用することができる。本実施形態の光学部材を使用することにより、照明光学系３２０は、ミラー面の面変形を抑制することができ、優れた結像性能を発揮することができる。
【００３７】
３３０は投影光学系である。投影光学系３３０は複数の反射ミラーを用いてマスク３４０面上のパターンを像面であるウエハ３６０面上に縮小投影する。投影光学系３３０におけるミラー枚数は４枚乃至６枚で構成する。本図において、ミラー面の裏面には冷却構造２５０が設けられている。上述のように、冷却構造２５０は支持板２０４に支持されており、冷却構造２５０で発生する振動はミラー面に伝達しないようになっている。また、ミラーの照射面に対向する裏面を繰り抜いているので、ミラー内の熱伝導時間を低減させることができ、冷却効果を上げることが可能となる。
【００３８】
３４０はマスクである。マスク３４０は反射型マスクで、マスク面上には転写されるべき回路パターンが形成されている。マスク３４０は後述するマスクステージ３５０に支持されている。マスク３４０は後述するウエハ３６０と光学的に共役の関係に配置されている。
【００３９】
３５０はマスクステージであり、マスク３４０を支持している。マスクステージ３５０は不図示の移動機構に接続されており、移動機構の例としてはリニアモータなどである。リニアモータによりマスク３４０及びウエハ３６０を同期した状態で走査させる。また、マスクステージ３５０は不図示のアライメント検出機構により適正な位置に駆動することが可能である。ここで、アライメント検出機構はマスク３４０の位置と投影光学系３３０の光軸との位置関係、及び、ウエハ３６０の位置と投影光学系３３０の光軸との位置関係を計測し、マスク３４０の投影像がウエハ３６０の所定の位置に一致するようにマスクステージ３５０と後述するウエハステージ３７０の位置と角度を設定する。
【００４０】
３６０は被露光体であるが、本実施形態ではウエハである。被露光体３６０は液晶基板その他の被処理体を広く含む。被露光体にはフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布工程と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００４１】
３７０はウエハステージであり、ウエハ３６０は不図示のウエハチャックによって支持されている。ウエハステージ３７０は、例えば、リニアモータによって、走査方向（以下Ｘ方向）、走査方向と直交する方向（以下Ｙ方向）、被露光体３６０の有する面の法線方向（以下Ｚ方向）に被露光体３６０を移動する。被露光体３６０は前記したように、マスク３４０と同期して移動する。ここで、ウエハステージ３７０は不図示のフォーカス検出機構により動作する。フォーカス検出機構は被露光体３６０面でＺ方向のフォーカス位置を計測し、ウエハステージ３７０の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被露光体３６０面を投影光学系３３０による結像位置を保つ。
【００４２】
以上、本冷却構造を露光装置に適応した例を示した。本発明の冷却構造はＥＵＶ光に限定することなく、他のエキシマレーザ光にも適応することが可能である。また、マスクやウエハなどにも適応することが可能である。
【００４３】
本実施形態の光学部材１００によれば、被照射面１１２に対向する裏面１２０を繰り抜くことにより、被照射面１１２と裏面１２０間の距離が短くなり、また、光学部材１００に接触することなく冷却することが可能となるので、光学部材１００の熱膨張を低減させて所望の光学性能を実現させることが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態においては、主に冷却について述べてきたが、本実施形態は冷却に限らず、光学部材を温度調節することに適用しても構わない。
【００４５】
次に、図１２及び図１３を参照して、上述の露光装置３００を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図１２は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）ではデバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００４６】
図１３は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば。光学部材の変形を防止又は低減して所望の光学性能をもたらす冷却装置及び当該冷却装置を有する露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）は、本発明による第１の実施形態の光学部材の概略断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す冷却装置の冷却ジャケットの概略断面図である。
【図２】 図１（ａ）に示す光学部材の透過平面図である。
【図３】 本発明による第２の実施形態の光学部材の概略断面図である。
【図４】 本発明による第３の実施形態の光学部材の概略断面図である。
【図５】 図４に示す光学部材の基部の部分透過平面図である。
【図６】 本発明による第４の実施形態の光学部材の概略断面図である。
【図７】 本発明による第５の実施形態の光学部材の基部の部分透過平面図であり、被照射面における温度分布を示している。
【図８】 図７に示す光学部材の概略断面図である。
【図９】 本発明による第６の実施形態の光学部材の概略断面図である。
【図１０】 図９に示す光学部材に適用可能な、温度制御システムのブロック図と温度制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】 本発明の一実施形態の露光装置の単純化された光路図である。
【図１２】 図１１に示す露光装置のデバイス製造方法を説明するためのフォローチャートである。
【図１３】 図１２に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１００、１００Ａ−Ｄ 光学部材
１１０、１１０Ａ−Ｃ 基部（ミラー）
１１２ 被照射面
１１４ 被照射領域
１１６ 非照射領域
１２０ 裏面
１３０、１３０Ａ 凹部
１４０ 凹部
２００、２００Ａ−Ｃ 冷却装置
２１０、２１０Ａ 輻射板
２２０、２２０Ａ ペルチェ素子
２３０、２３０Ａ 冷却ジャケット
２５０ 冷却構造
２６０ 断熱カバー
２７２ 制御部
２７６ 温度検出器
３００ 露光装置
３２０ 照明光学系
３３０ 投影光学系
３４０ マスク
３６０ 被露光体（ウエハ）
Claims (13)
- 光が照射される被照射面を持ち、その裏面に第１の凹部が形成された基部と、
前記第１の凹部に配置され、輻射を利用して前記基部を非接触で冷却する冷却機構を有し、
前記第１の凹部は前記被照射面の被照射領域に対向して配置され、
前記基部の厚さは前記被照射面の温度分布に基づいて、温度が高い部分は温度が低い部分よりも薄くなるように形成されることを特徴とする光学部材。 - 前記基部の厚さは、前記被照射面の温度勾配が小さくなるように予め計算によって求められることを特徴とする請求項１記載の光学部材。
- 前記冷却機構は、
前記基部に対向して配置された輻射板と、
前記輻射板を冷却するペルチェ素子とを有することを特徴とする請求項１または２記載の光学部材。 - 前記冷却機構は、冷媒が流れるための流路を有し、前記ペルチェ素子の排熱を回収する冷却ジャケットを更に有することを特徴とする請求項３記載の光学部材。
- 前記冷却機構が前記第１の凹部において取得した熱を前記基部が吸収することを防止するための断熱部材を更に有することを特徴とする請求項１記載の光学部材。
- 前記基部は、非照射領域において前記第１の凹部とは異なる位置に設けられた第２の凹部を更に有する請求項１記載の光学部材。
- 前記第２の凹部は、前記被照射面の非照射領域に対向して形成されることを特徴とする請求項６記載の光学部材。
- 前記被照射領域と前記第１の凹部との間隔はほぼ一定であることを特徴とする請求項１記載の光学部材。
- 前記冷却装置は、前記被照射面の温度分布に基づいて、温度が高い部分に対応する位置の冷却力を温度が低い部分に対応する位置の冷却力よりも高くすることを特徴とする請求項１記載の光学部材。
- 前記被照射面は、前記光を反射する反射面であることを特徴とする請求項１記載の光学部材。
- 前記基部の温度を検出する検出部と、
前記検出部の検出する前記基部の温度が所定の値となるように、前記冷却機構を制御する制御部とを更に有することを特徴とする請求項１記載の光学部材。 - 請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の光学部材を有する光学系を有し、マスク又はレチクルに形成されたパターンを被処理体に露光することを特徴とする露光装置。
- 請求項１２記載の露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、
露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
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