JP2004347821A - 露光装置、収差低減方法及び光学部材調整機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】作業性の向上と共に変動する収差を補正して所望の解像度を得ることができる露光装置、収差低減方法及び光学部材調整機構を提供する。
【解決手段】光学部材を支持する支持機構であって、前記光学部材を支持する第１支持部材と、該第１支持部材と弾性部材を介して連結される第２支持部材と、前記弾性部材に力を加える加力手段とを有し、前記加力手段により前記弾性部材に力を加えることにより、前記光学部材の位置及び／又は姿勢を調整することが可能であることを特徴とする支持機構を提供する。
【選択図】 図１
【解決手段】光学部材を支持する支持機構であって、前記光学部材を支持する第１支持部材と、該第１支持部材と弾性部材を介して連結される第２支持部材と、前記弾性部材に力を加える加力手段とを有し、前記加力手段により前記弾性部材に力を加えることにより、前記光学部材の位置及び／又は姿勢を調整することが可能であることを特徴とする支持機構を提供する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、露光装置に係り、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を投影露光する露光装置に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。例えば、マスクパターンに対するデザインルールは、ライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）０．１μｍ以下の寸法像を広範囲に形成することが要求され、今後は更に８０ｎｍ以下の回路パターン形成に移行することが予想される。Ｌ＆Ｓは、露光においてラインとスペースの幅が等しい状態でウエハ上に投影された像であり、露光の解像度（正確に転写できる最小寸法）を示す尺度である。
【０００３】
半導体製造用の代表的な露光装置である投影露光装置は、レチクル上に描画された回路パターンからの回折光をウエハの上に干渉させて結像させる投影光学系を備えている。高解像度を得るためには、光源の波長を短くすること、及び、投影光学系の開口数（ＮＡ）を上げることが有効であり、同時に投影光学系の収差を極めて小さく抑えなくてはならない。
【０００４】
投影光学系は、レチクルからの回折光を結像させる光学系（以下、「結像光学系」とする。）を鏡筒内に有する。結像光学系を構成するレンズが光軸に対して偏心していると、一点に結像するべき光線が一点に収束せずに片ぼけ、ディストーション及び像面湾曲などの収差を生じる。かかる収差を補正するために、収差（の量）に応じて光軸に対して傾けた（即ち、光軸に対して傾斜角度を有する）結像に寄与しないレンズで構成される光学系（以下、「収差除去光学系」とする。）を更に鏡筒内に組み込んで、投影光学系は構成されている。なお、収差除去光学系は、収差（の量）によってレンズの位置や姿勢（傾斜角度）を決定し、かかる決定に従う位置や姿勢でレンズを固定するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の収差除去光学系の組み込みは、光軸に対して傾けたレンズの傾斜角度を固定しているために、温度変化のような環境変化や露光熱による結像光学系のレンズの変形（膨張）等によって生じる光軸からの偏心、即ち、ダイナミックに変動する片ぼけ、ディストーション及び像面湾曲などの収差に対応することができないという問題を有している。また、非点収差や縦横倍率差などを補正するために結像光学系を構成するレンズを光軸回りに回転させたり、光軸方向に駆動させたりするが、かかる回転及び／又は駆動も光軸からの偏心を発生させてしまう場合がある。従って、片ぼけ、ディストーション及び像面湾曲などの収差を十分に補正することができず、所望の解像度を得ることができない。
【０００６】
また、収差（の量）によって決定、固定されたレンズの傾斜角度を維持したまま鏡筒内に収差除去光学系を組み込む作業は、組み込み誤差などが生じるために非常に困難である。更に、収差除去光学系のレンズの傾斜角度を変更する場合には、投影光学系の鏡筒から収差除去光学系を取り出し、レンズの傾斜角度を変更して再度組み込む作業が必要であるため作業性が悪い。
【０００７】
そこで、本発明は、作業性の向上と共に変動する収差を補正して所望の解像度を得ることができる露光装置、収差低減方法及び光学部材調整機構を提供することを例示的目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての支持機構は、光学部材を支持する支持機構であって、前記光学部材を支持する第１支持部材と、該第１支持部材と弾性部材を介して連結される第２支持部材と、前記弾性部材に力を加える加力手段とを有し、前記加力手段により前記弾性部材に力を加えることにより、前記光学部材の位置及び／又は姿勢を調整することが可能であることを特徴としている。また、光学部材を支持する支持機構であって、前記光学部材を支持する第１支持部材と、該第１支持部材と弾性部材を介して連結される第２支持部材と、前記弾性部材に力を加える加力手段とを有し、前記加力手段により前記弾性部材に力を加えることにより、前記第１支持部材と前記第２支持部材との相対的な位置を変化させることが可能であることを特徴としている。
【０００９】
ここで、前記弾性部材が、前記光学部材の半径方向に弾性変形したり、前記弾性部材が、前記光学部材の半径方向及び前記光学部材の光軸方向の両者に垂直な回転軸回りに弾性変形したりすると望ましい。さらには、前記弾性部材が、実質的に、前記光学部材の半径方向と、前記光学部材の半径方向及び前記光学部材の光軸方向の両者に垂直な回転軸回りにしか弾性変形しないことが望ましい。
【００１０】
また、前記加力手段が、前記弾性部材に対して力を加える位置、大きさを調整可能であると良い。
【００１１】
また、前記弾性部材は、第１弾性部と第２弾性部とを有しており、前記加力手段が前記弾性部材に対して力を加える第１部位は、前記第１支持部材に対して前記第１弾性部を介して連結されており、前記第２支持部材に対して前記第２弾性部を介して連結されていることが望ましい。ここで、前記第１弾性部及び前記第２弾性部が、前記光学部材の半径方向に弾性変形したり、前記光学部材の半径方向及び前記光学部材の光軸方向の両者に垂直な回転軸回りに弾性変形したりすることが望ましい。さらには、前記第１弾性部及び前記第２弾性部が、実質的に、前記光学部材の半径方向と、前記光学部材の半径方向及び前記光学部材の光軸方向の両者に垂直な回転軸回りにしか弾性変形しないと尚望ましい。
【００１２】
また、前記第１弾性部と前記第２弾性部は、それぞれ板ばねを有していると尚良い。また、前記第１部位は、前記第１弾性部と前記第２弾性部とを連結する梁であると良い。また、前記加力手段は、前記第１部位の中央部から前記光学部材の光軸方向にずれた位置に力を加えるように構成するのが望ましい。また、前記弾性部材は、前記第１支持部材の外周に、略等間隔に３つ配置されていることが望ましい。さらに、前記加力手段は、前記光学部材の光軸方向に移動可能であると尚良い。
【００１３】
本発明のさらに別の側面としての露光装置は、レチクル又はマスクに形成されたパターンを被処理体に投影する投影光学系と、前記投影光学系に設けられて、前記被処理体上に生じる前記投影光学系の収差を除去するためのレンズと、前記レンズの光軸に対する傾斜角度を調整する調整機構と、前記被処理体上に生じる前記投影光学系の収差を測定する測定部と、前記測定部の測定に基づいて、前記調整機構を制御する制御部とを有することを特徴とする。かかる露光装置によれば、測定部が測定する収差に応じて投影光学系に設けられた収差を除去するためのレンズの光軸に対する傾斜角度を調整し、収差を低減させることができる。前記調整機構は、前記光学部材に弾性力を印加する弾性部材と、前記弾性部材を押圧する押圧部材とを有するように構成するとよい。前記収差は、片ぼけ、ディストーション及び像面湾曲のうち少なくとも一を含む。
【００１４】
本発明の別の側面としての収差低減方法は、レチクル又はマスクに形成されたパターンを被処理体に投影し、光軸に対する傾斜角度を調整することが可能な収差を除去するためのレンズを有する光学系の収差を低減する方法であって、前記被処理体において、当該被処理体に生じる前記光学系の収差を測定するステップと、前記測定ステップで測定した前記収差が許容値の範囲内であるか判断するステップと、前記収差が前記許容値の範囲外である場合に、当該収差が低減するように、前記レンズの前記光軸に対する傾斜角度を算出するステップと、前記算出ステップで算出した前記傾斜角度に基づいて、前記光軸に対して前記レンズを傾斜させるステップとを有することを特徴とする。かかる収差低減方法によれば、測定した収差が低減するように、収差を除去するためのレンズの光軸に対する傾斜角度を算出し、かかる傾斜角度となるようにレンズを傾けることで、収差を低減させることができる。前記測定ステップで測定した前記収差が許容値の範囲内になるまで、前記測定ステップ、前記算出ステップ及び傾斜ステップを繰り返すステップを更に有することを特徴とする。これにより、発生する収差を常に許容値の範囲内にすることができる。前記算出ステップは、前記レンズの前記光軸に対する傾斜角度と前記収差との関係を定めるデータベースを参照することによって前記傾斜角度を算出してもよい。
【００１５】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００１６】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的な露光装置１００及び調整機構（支持機構）２００について説明する。ここで、図１は、本発明の例示的な露光装置１００の概略ブロック図である。露光装置１００は、図１に示すように、照明装置１１０と、レチクル１２０と、投影光学系１３０と、プレート１４０と、測定部１５０と、制御部１６０とを有する。
【００１８】
露光装置１００は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でレチクル１２０に形成された回路パターンをプレート１４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」は、レチクルに対してウエハを連続的にスキャン（走査）してレチクル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。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウエハの一括露光ごとにウエハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
【００１９】
照明装置１１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル１２０を照明し、光源部１１２と、照明光学系１１４とを有する。
【００２０】
光源部１１２は、例えば、光源として、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５３ｎｍのＦ２エキシマレーザーなどを使用することができるが、光源の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、その光源の個数も限定されない。また、ＥＵＶ光源等を用いてもよい。例えば、独立に動作する２個の固定レーザーを使用すれば固定レーザー間相互のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。さらにスペックルを低減するために光学系を直線的又は回転的に揺動させてもよい。また、光源部１１２にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部１１２に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００２１】
照明光学系１１４は、レチクル１２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系１１４は、軸上光、軸外光を問わずに使用することができる。ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。
【００２２】
レチクル１２０は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないレチクルステージに支持及び駆動される。レチクル１２０から発せられた回折光は、投影光学系１３０を通りプレート１４０上に投影される。レチクル１２０とプレート１４０は、光学的に共役の関係にある。本実施形態の露光装置１００はスキャナーであるため、レチクル１２０とプレート１４０を縮小倍率比の速度比でスキャン（走査）することによりレチクル１２０のパターンをプレート１４０上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、レチクル１２０とプレート１４０を静止させた状態で露光が行われる。
【００２３】
投影光学系１３０は、レチクル１２０に形成された回路パターンをプレート１４０に投影し、結像光学系１３２と、収差除去光学系１３４と、調整機構２００とを有する。
【００２４】
結像光学系１３２は、レチクル１２０からの光束をプレート１４０上に結像する光学系である。結像光学系１３２は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【００２５】
収差除去光学系１３４は、結像光学系１３２を構成するレンズ素子や回折光学素子が光軸から偏心することでプレート１４０上に生じる収差を補正するための光学系である。レンズ素子や回折光学素子が光軸から偏心することでプレート１４０上に生じる収差は、片ぼけ、ディストーション及び像面湾曲などがある。収差除去光学系１３４は、プレート上に生じる投影光学系１３０の収差を除去するためのレンズＬで構成される。レンズＬは、光束の結像には寄与せず、補正したい収差の数だけ、例えば、片ぼけ及びディストーションを補正したい場合は２つ必要となる。なお、収差除去光学系１３４のレンズＬは、後述する調整機構２００によって光軸に対して傾けること（即ち、光軸に対して傾斜角度を有すること）が可能に、且つ、傾斜角度を調整可能に構成されている。
【００２６】
調整機構２００は、収差除去光学系１３４のレンズＬの光軸に対する傾斜角度を調整する。調整機構２００は、図２に示されるように、支持部材２１０と、弾性部材２２０と、押圧部材２３０と、鏡筒２４０とを有する。図２は、本発明の調整機構２００の一例を示す概略斜視図である。
【００２７】
支持部材２１０は、レンズＬの円周に亘ってレンズＬを支持する。支持部材２１０は、光軸を中心とするリング状部材であり、実質的にレンズＬの線膨張率と等しい線膨張率を有する材料から構成される。例えば、レンズＬが石英レンズの場合には、支持部材２１０は、スパーインバー材を使用する。かかる構成により、温度環境変動時に、線膨張率の違いから生じるレンズＬと支持部材２１０の相対変位により、レンズＬが支持部材２１０を介して外力を受けて変形したり、ストレスがかかったりすることを防止することができる。
【００２８】
弾性部材２２０は、支持部材２１０の外周部の３箇所に１２０°ピッチの等間隔に設けられ、支持部２１０に弾性力を印加する。本実施例において、弾性部材２２０は、図３及び図４に示すように、第１の板バネ２２２と、第２の板バネ２２４とにより構成される。図３は、図２に示す弾性部材２２０の拡大斜視図、図４は、図１に示す破線Ａ−Ａ´における調整機構２００のモデル断面図である。但し、図４は、説明を分かりやすくするために、破線Ａ−Ａ´を直線と観念していることを理解されたい。
【００２９】
図３及び図４を参照するに、第１の板バネ２２２は、レンズＬの半径方向に屈曲可能（弾性定数ｋ１を有する）であり、支持部材２１０及び第２の板バネ２２４と接続する。第１の板バネ２２２は、第２の板バネ２２４から印加される第２の弾性力Ｆ２から第１の弾性力Ｆ１を生成し、支持部材２１０に第１の弾性力Ｆ１を印加する。ここで、第１の板バネ２２２と第２の板バネ２２４とは一体的に設けても構わない。
【００３０】
第２の板バネ２２４は、レンズＬの半径方向に屈曲可能（弾性定数ｋ２を有する）であり、第１の板バネ２２４及び後述する押圧部材２３０と接続する。第２の板バネ２２４は、押圧部材２３０から印加される押圧力Ｆから第２の弾性力Ｆ２を生成し、第１の板バネ２２２に第２の弾性力Ｆ２を印加する。ここで、２３０は押圧部材と記載したが、勿論押す力に限らず引っ張る力であっても構わない。単に力を加える部材として加力部材（加力手段）と記載しても構わない。勿論この押圧部材は、下記の２２４ａに所定の力を印加する部材であっても良いし、下記の２２４ａに所定の変位を与える部材であっても良い。
【００３１】
押圧部材２３０は、弾性部材２３０に接続し、弾性部材２３０に押圧力を印加する。本実施形態において、押圧部材２３０は、マイクロメータで構成され、鏡筒２４０に設けられた挿入孔２４２に挿入、設置されており、マイクロメータヘッド先端部の球状部２３２は、第２の板バネ２２４の径方向（横方向）には中央部、光軸方向（縦方向）には偏心可能な領域２２４ａに接触し、押圧可能である。マイクロメータは、鏡筒２４０の外部より１０μｍ以下の分解能で押し込み量を調節することができる。
【００３２】
鏡筒２４０は、弾性部材２３０を介して支持部材２２０を支えると共に、押圧部材２３０が挿入される挿入孔２４２を有する。鏡筒２４０は、間隔調整用の図示しないスペーサーを挟んで複数ユニットが光軸方向に積み上げられる。
【００３３】
ここで、図４を参照して、調整機構２００の動作について説明する。まず、鏡筒２４０の外部から押圧部材２３０を押圧する（即ち、マイクロメータの押し込む）ことにより、第２の板バネ２２４に押圧力Ｆを印加する。押圧力Ｆを印加された第２の板バネ２２４は、レンズＬの半径方向に変形するが、押圧部材２４０が光軸方向に偏心して領域２２４ａに接触しているため、押圧力Ｆも偏心して印加され、第２の板バネ２２４は、（支持部材２１０もしくは光学部材Ｌの）接線軸周りに回転するように捩れる。従って、第２の板バネ２２４が印加された押圧力Ｆから生成された第２の弾性力Ｆ２も第１の板バネ２２２に対して偏心して印加される。第２の弾性力Ｆ２が印加された第１の板バネ２２２は、レンズＬの半径方向に変形するが、第２の板バネ２２４と同様に、第２の弾性力Ｆ２が偏心して印加されているので、接線軸周りに回転するように捩れる。従って、第１の板バネ２２２が印加された押圧力Ｆ２から生成された第１の弾性力Ｆ１が支持部材２１０に対して斜め方向から印加されることとなり、支持部２１０に支持されたレンズＬが傾くことになる。
【００３４】
計算（ＦＥＭ）によれば、本実施形態の構成では、押圧部材２３０（即ち、マイクロメータ）の押し込み量を１０μｍとすると約１秒、レンズＬを傾けることが可能であり、実験によってほぼ計算通りの性能を確認した。
【００３５】
また、１２０°ピッチの等間隔で３箇所に配置された押圧部材２３０の押し込み量を合成することにより、レンズＬを任意の方向に所望の傾斜角度を有するように調整することが可能である。
【００３６】
例えば、投影光学系１３０の収差除去光学系１３４内の２枚のレンズについて調整機構２００を採用することにより、２枚のレンズを所定量傾けることで所望の傾斜角度を有することが可能となり、結像光学系１３２を構成するレンズが光軸に対して偏心することで生じる片ぼけ、ディストーション及び像面湾曲のうち２つの収差を低減することができる。なお、３つの収差を低減させたいならば、収差除去光学系１３４内の３枚のレンズについて調整機構２００を採用すればよい。
【００３７】
更に、３箇所の押圧部材２３０を第２の板バネ２２４の光軸方向に偏心していない（径方向及び光軸方向共に中央部となる）領域２２４ａに接続し、押圧部材２３０の押し込み量を等量とすることにより、レンズを傾かせることなく、光軸方向にシフト（偏心）させることも可能である。
【００３８】
なお、押圧部材２３０の押し込みにより生じるレンズの横ずれは、傾きに対して非常に微量である。しかし、調整機構２００を搭載したレンズが横ずれした場合の収差変動が、光学性能上許容できない場合は、図５に示すように、第１の板バネ２２２と第２の板バネ２２４との間の中央部に梁２２６を形成する。即ち、梁２２６によって第１の板バネ２２２及び第２の板バネ２２４が捩れる際の回転の中心が固定され、レンズを横ずれさせることなく所望の傾斜角度に調整することが可能である。ここで、図５は、梁２２６を形成した場合の弾性部材２２０を示す概略断面図である。
【００３９】
従って、調整機構２００は、鏡筒２４０外部から押圧部材２３０を押し込むことにより、弾性部材２２０を介して収差除去光学系１３４のレンズＬを所望の傾斜角度に調整することができるので、作業性を向上させながら、変動する収差を補正することができる。
【００４０】
以下、図６及び図７を参照して、調整機構２００の変形例である調整機構２００Ａについて説明する。調整機構２００Ａは、調整機構２００と比べて押圧部材２３０Ａに関して異なる。なお、調整機構２００と同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図６は、図２に示す調整機構２００の変形例である調整機構２００Ａの概略斜視図、図７は、図６に示す破線円Ｂにおける押圧部材２３０Ａの拡大斜視図である。
【００４１】
調整機構２００Ａは、調整機構２００と同様、収差除去光学系１３４のレンズＬの光軸に対する傾斜角度を調整する。調整機構２００Ａは、図６に示されるように、支持部材２１０と、弾性部材２２０と、押圧部材２３０Ａと、鏡筒２４０とを有する。
【００４２】
図７を参照するに、調整機構２００Ａにおいて、押圧部材２３０Ａは、シャフトとして構成されている。押圧部材２３０Ａとしてのシャフトの一端２３２Ａは、第２の板バネ２２４の径方向（横方向）には中央部、光軸方向（縦方向）には偏心した位置に形成された雌ネジ部２２４ｃに係合し、レンズＬの半径方向に並進可能となっている。シャフトの他端２３４Ａは、鏡筒２４０の側面に設けられた雌ネジ部２４０ｄに係合している。シャフトの他端２３４Ａには、鏡筒２４０の外側からドライバーなどで調整するためのスリ割り形状が加工されている。
【００４３】
第２の板バネ２２４の雌ネジ部２２４ｃ及び鏡筒２４０の雌ネジ部２４０ｄとそれぞれ係合するシャフトの一端２３２Ａに形成されたネジ部と他端２３４Ａに形成されたネジ部のピッチは異なっている。従って、シャフトを一回転することで、両ピッチの差分だけ、第２の板バネ２２４をレンズＬの半径方向に押し込むことが可能であり、第２の板バネ２２４（弾性部材２２０）に押圧力を印加する。
【００４４】
更に、シャフトの他端２３４Ａが係合する鏡筒２４０の雌ネジ部２４０ｄをレンズＬの半径方向に変位可能なバネ部材２４４に設けることで、シャフトの回転による第２の板バネ２２４（弾性部材２２０）の変形量を、より高分解能に調整することができる。
【００４５】
調整機構２００Ａは、鏡筒２４０の雌ネジ部２４０ｄを回転することで、押圧部材２３０Ａであるシャフトを回転させて、レンズＬの半径方向に押し込み、弾性部材２２０に押圧力を印加する。この際、シャフトの一端２３２Ａが弾性部材２２０に対して光軸方向に偏心して接続しているために、弾性部材２２０に印加される押圧力も偏心して印加される。なお、調整機構２００Ａの詳しい動作は、上述した調整機構２００と同様であるのでここでは省略する。
【００４６】
再び、図１に戻って、プレート１４０は、ウエハや液晶基板などの被処理体であり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、密着性向上剤塗布処理と、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。
【００４７】
ステージ１４５は、プレート１４０を支持する。ステージ１４５は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ステージ１４５は、リニアモーターを利用してＸＹ方向にプレート１４０を移動することができる。レチクル１２０とプレート１４０は、例えば、同期走査され、ステージ１４５と図示しないレチクルステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステージ１４５は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、レチクルステージ及び投影光学系１３０は、例えば、床等に載置されたベースフレーム上にダンパを介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００４８】
測定部１５０は、例えば、波面測定装置によって構成され、プレート１４０上に生じる投影光学系１３０の収差（例えば、片ぼけ、ディストーション、像面湾曲など）を測定する。測定部１５０は、制御部１６０と接続しており、検出したプレート１４０上に生じる収差を制御部１５０に送信する。
【００４９】
制御部１６０は、調整機構２００及び測定部１５０と接続している。制御部１６０は、測定部１５０から送信されるプレート１４０上に生じる投影光学系１３０の収差が許容値の範囲内にあるか判断し、かかる収差が許容値の範囲内になるように、収差除去光学系１３４のレンズＬの光軸に対する傾斜角度を算出する。また、制御部１６０は、算出したレンズＬの光軸に対する傾斜角度に従って、調節機構２００を制御する。
【００５０】
本実施形態では、収差除去光学系１３４が、片ぼけ及びディストーションを補正するために、レンズＬｘ及びレンズＬｙとで構成される場合を例に、レンズＬｘ及びレンズＬｙの光軸に対する傾斜角度の算出方法を例に説明する。レンズＬｘ及びレンズＬｙを光軸に対して傾斜させることで変動する収差の種類及び量は、レンズＬｘ及びＬｙの材料、形状、配置位置などによって異なる。そこで、予め、以下の表１に示すような、レンズＬの光軸に対する傾斜角度と収差との関係を定めるデータベースを用意する。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１を参照するに、レンズＬｘを光軸に対して１秒傾斜させると片ぼけはａだけ変動し、ディストーションは−ｂだけ変動する。同様に、レンズＬｙを光軸に対して１秒傾斜させると片ぼけはａ／２だけ変動し、ディストーションはｂだけする。従って、レンズＬｘ及びレンズＬｙを１秒ずつ傾斜させると、片ぼけはａ＋ａ／２＝３ａ／２、ディストーションは−ｂ＋ｂ＝０だけ変動することになる。即ち、設定された片ぼけ、ディストーションそれぞれの許容値の範囲内を満たすように、レンズＬｘ及びレンズＬｙの傾斜角度を組み合わせて算出する。例えば、片ぼけの許容値がａ、ディストーションの許容値が０であるならば、レンズＬｘ及びレンズＬｙを共に２／３秒傾斜させればよい。
【００５３】
以下、図８を参照して、上述の露光装置１００を利用した収差低減方法１０００を説明する。収差低減方法１０００は、プレート１４０上に生じる投影光学系１３０の収差、特に、レンズが光軸から偏心することに起因する収差を収差除去光学系１３４のレンズを傾けて低減するものである。図８は、本発明の収差低減方法１０００を説明するためのフローチャートである。
【００５４】
まず、測定部１５０がプレート１４０において、プレート１４０に生じる投影光学系１３０の収差を測定する（ステップ１００２）。測定部１３０が測定した収差は制御部１６０に送信され、制御部１６０は、受信した測定された収差が許容値の範囲内であるか判断する（ステップ１００４）。測定された収差が許容値の範囲外である場合、制御部１６０は、収差を低減するように、収差除去光学系１３４のレンズの光軸に対する傾斜角度を算出する（ステップ１００６）。更に、制御部１６０は、算出した傾斜角度に基づいて調整機構２００を制御し、収差除去光学系１３４のレンズを傾ける（ステップ１００８）。なお、ステップ１００２で測定した収差が許容値の範囲内になるまで、ステップ１００２以下を繰り返す。これにより、プレート１４０上に生じる投影光学系１３０の収差を低減させて、所望の解像度を得ることができる。
【００５５】
露光において、光源部１１２から発せられた光束は、照明光学系１１４によりレチクル１２０を、例えば、ケーラー照明する。レチクル１２０を通過してレチクルパターンを反映する光は、投影光学系１３０によりプレート１４０に結像される。露光装置１００が使用する投影光学系１３０は、調整機構２００によって収差を低減させることができるので、高いスループットで経済性よく従来よりも高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００５６】
次に、図９及び図１０を参照して、上述の露光装置１００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図９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（ウエハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウエハを用いてリソグラフィー技術によってウエ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エ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、それが出荷される。
【００５７】
図１０は、ステップ４のウエ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、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエ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、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１００によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。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エハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００５８】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。例えば、本発明の調整機構は、照明光学系にも適用することができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の露光装置、収差低減方法及び光学部材調整機構によれば、作業性の向上と共に変動する収差を補正して所望の解像度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の例示的な露光装置の概略ブロック図である。
【図２】本発明の調整機構の一例を示す概略斜視図である。
【図３】図２に示す弾性部材の拡大斜視図である。
【図４】図１に示す破線Ａ−Ａ´における調整機構のモデル断面図である。
【図５】梁を形成した場合の弾性部材を示す概略断面図である。
【図６】図２に示す調整機構の変形例である調整機構の概略斜視図である。
【図７】図６に示す破線円Ｂにおける押圧部材の拡大斜視図である。
【図８】本発明の収差低減方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】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。
【図１０】ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 露光装置
１１０ 照明装置
１２０ レチクル
１３０ 投影光学系
１３４ 収差除去光学系
１４０ プレート
１５０ 測定部
１６０ 制御部
２００ 調整機構
２１０ 支持部材
２２０ 弾性部材
２２２ 第１の板バネ
２２４ 第２の板バネ
２２６ 梁
２３０ 押圧部材
２４０ 鏡筒
２４２ 挿入孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、露光装置に係り、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を投影露光する露光装置に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。例えば、マスクパターンに対するデザインルールは、ライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）０．１μｍ以下の寸法像を広範囲に形成することが要求され、今後は更に８０ｎｍ以下の回路パターン形成に移行することが予想される。Ｌ＆Ｓは、露光においてラインとスペースの幅が等しい状態でウエハ上に投影された像であり、露光の解像度（正確に転写できる最小寸法）を示す尺度である。
【０００３】
半導体製造用の代表的な露光装置である投影露光装置は、レチクル上に描画された回路パターンからの回折光をウエハの上に干渉させて結像させる投影光学系を備えている。高解像度を得るためには、光源の波長を短くすること、及び、投影光学系の開口数（ＮＡ）を上げることが有効であり、同時に投影光学系の収差を極めて小さく抑えなくてはならない。
【０００４】
投影光学系は、レチクルからの回折光を結像させる光学系（以下、「結像光学系」とする。）を鏡筒内に有する。結像光学系を構成するレンズが光軸に対して偏心していると、一点に結像するべき光線が一点に収束せずに片ぼけ、ディストーション及び像面湾曲などの収差を生じる。かかる収差を補正するために、収差（の量）に応じて光軸に対して傾けた（即ち、光軸に対して傾斜角度を有する）結像に寄与しないレンズで構成される光学系（以下、「収差除去光学系」とする。）を更に鏡筒内に組み込んで、投影光学系は構成されている。なお、収差除去光学系は、収差（の量）によってレンズの位置や姿勢（傾斜角度）を決定し、かかる決定に従う位置や姿勢でレンズを固定するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の収差除去光学系の組み込みは、光軸に対して傾けたレンズの傾斜角度を固定しているために、温度変化のような環境変化や露光熱による結像光学系のレンズの変形（膨張）等によって生じる光軸からの偏心、即ち、ダイナミックに変動する片ぼけ、ディストーション及び像面湾曲などの収差に対応することができないという問題を有している。また、非点収差や縦横倍率差などを補正するために結像光学系を構成するレンズを光軸回りに回転させたり、光軸方向に駆動させたりするが、かかる回転及び／又は駆動も光軸からの偏心を発生させてしまう場合がある。従って、片ぼけ、ディストーション及び像面湾曲などの収差を十分に補正することができず、所望の解像度を得ることができない。
【０００６】
また、収差（の量）によって決定、固定されたレンズの傾斜角度を維持したまま鏡筒内に収差除去光学系を組み込む作業は、組み込み誤差などが生じるために非常に困難である。更に、収差除去光学系のレンズの傾斜角度を変更する場合には、投影光学系の鏡筒から収差除去光学系を取り出し、レンズの傾斜角度を変更して再度組み込む作業が必要であるため作業性が悪い。
【０００７】
そこで、本発明は、作業性の向上と共に変動する収差を補正して所望の解像度を得ることができる露光装置、収差低減方法及び光学部材調整機構を提供することを例示的目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての支持機構は、光学部材を支持する支持機構であって、前記光学部材を支持する第１支持部材と、該第１支持部材と弾性部材を介して連結される第２支持部材と、前記弾性部材に力を加える加力手段とを有し、前記加力手段により前記弾性部材に力を加えることにより、前記光学部材の位置及び／又は姿勢を調整することが可能であることを特徴としている。また、光学部材を支持する支持機構であって、前記光学部材を支持する第１支持部材と、該第１支持部材と弾性部材を介して連結される第２支持部材と、前記弾性部材に力を加える加力手段とを有し、前記加力手段により前記弾性部材に力を加えることにより、前記第１支持部材と前記第２支持部材との相対的な位置を変化させることが可能であることを特徴としている。
【０００９】
ここで、前記弾性部材が、前記光学部材の半径方向に弾性変形したり、前記弾性部材が、前記光学部材の半径方向及び前記光学部材の光軸方向の両者に垂直な回転軸回りに弾性変形したりすると望ましい。さらには、前記弾性部材が、実質的に、前記光学部材の半径方向と、前記光学部材の半径方向及び前記光学部材の光軸方向の両者に垂直な回転軸回りにしか弾性変形しないことが望ましい。
【００１０】
また、前記加力手段が、前記弾性部材に対して力を加える位置、大きさを調整可能であると良い。
【００１１】
また、前記弾性部材は、第１弾性部と第２弾性部とを有しており、前記加力手段が前記弾性部材に対して力を加える第１部位は、前記第１支持部材に対して前記第１弾性部を介して連結されており、前記第２支持部材に対して前記第２弾性部を介して連結されていることが望ましい。ここで、前記第１弾性部及び前記第２弾性部が、前記光学部材の半径方向に弾性変形したり、前記光学部材の半径方向及び前記光学部材の光軸方向の両者に垂直な回転軸回りに弾性変形したりすることが望ましい。さらには、前記第１弾性部及び前記第２弾性部が、実質的に、前記光学部材の半径方向と、前記光学部材の半径方向及び前記光学部材の光軸方向の両者に垂直な回転軸回りにしか弾性変形しないと尚望ましい。
【００１２】
また、前記第１弾性部と前記第２弾性部は、それぞれ板ばねを有していると尚良い。また、前記第１部位は、前記第１弾性部と前記第２弾性部とを連結する梁であると良い。また、前記加力手段は、前記第１部位の中央部から前記光学部材の光軸方向にずれた位置に力を加えるように構成するのが望ましい。また、前記弾性部材は、前記第１支持部材の外周に、略等間隔に３つ配置されていることが望ましい。さらに、前記加力手段は、前記光学部材の光軸方向に移動可能であると尚良い。
【００１３】
本発明のさらに別の側面としての露光装置は、レチクル又はマスクに形成されたパターンを被処理体に投影する投影光学系と、前記投影光学系に設けられて、前記被処理体上に生じる前記投影光学系の収差を除去するためのレンズと、前記レンズの光軸に対する傾斜角度を調整する調整機構と、前記被処理体上に生じる前記投影光学系の収差を測定する測定部と、前記測定部の測定に基づいて、前記調整機構を制御する制御部とを有することを特徴とする。かかる露光装置によれば、測定部が測定する収差に応じて投影光学系に設けられた収差を除去するためのレンズの光軸に対する傾斜角度を調整し、収差を低減させることができる。前記調整機構は、前記光学部材に弾性力を印加する弾性部材と、前記弾性部材を押圧する押圧部材とを有するように構成するとよい。前記収差は、片ぼけ、ディストーション及び像面湾曲のうち少なくとも一を含む。
【００１４】
本発明の別の側面としての収差低減方法は、レチクル又はマスクに形成されたパターンを被処理体に投影し、光軸に対する傾斜角度を調整することが可能な収差を除去するためのレンズを有する光学系の収差を低減する方法であって、前記被処理体において、当該被処理体に生じる前記光学系の収差を測定するステップと、前記測定ステップで測定した前記収差が許容値の範囲内であるか判断するステップと、前記収差が前記許容値の範囲外である場合に、当該収差が低減するように、前記レンズの前記光軸に対する傾斜角度を算出するステップと、前記算出ステップで算出した前記傾斜角度に基づいて、前記光軸に対して前記レンズを傾斜させるステップとを有することを特徴とする。かかる収差低減方法によれば、測定した収差が低減するように、収差を除去するためのレンズの光軸に対する傾斜角度を算出し、かかる傾斜角度となるようにレンズを傾けることで、収差を低減させることができる。前記測定ステップで測定した前記収差が許容値の範囲内になるまで、前記測定ステップ、前記算出ステップ及び傾斜ステップを繰り返すステップを更に有することを特徴とする。これにより、発生する収差を常に許容値の範囲内にすることができる。前記算出ステップは、前記レンズの前記光軸に対する傾斜角度と前記収差との関係を定めるデータベースを参照することによって前記傾斜角度を算出してもよい。
【００１５】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００１６】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的な露光装置１００及び調整機構（支持機構）２００について説明する。ここで、図１は、本発明の例示的な露光装置１００の概略ブロック図である。露光装置１００は、図１に示すように、照明装置１１０と、レチクル１２０と、投影光学系１３０と、プレート１４０と、測定部１５０と、制御部１６０とを有する。
【００１８】
露光装置１００は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でレチクル１２０に形成された回路パターンをプレート１４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」は、レチクルに対してウエハを連続的にスキャン（走査）してレチクル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。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウエハの一括露光ごとにウエハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
【００１９】
照明装置１１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル１２０を照明し、光源部１１２と、照明光学系１１４とを有する。
【００２０】
光源部１１２は、例えば、光源として、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５３ｎｍのＦ２エキシマレーザーなどを使用することができるが、光源の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、その光源の個数も限定されない。また、ＥＵＶ光源等を用いてもよい。例えば、独立に動作する２個の固定レーザーを使用すれば固定レーザー間相互のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。さらにスペックルを低減するために光学系を直線的又は回転的に揺動させてもよい。また、光源部１１２にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部１１２に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００２１】
照明光学系１１４は、レチクル１２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系１１４は、軸上光、軸外光を問わずに使用することができる。ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。
【００２２】
レチクル１２０は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないレチクルステージに支持及び駆動される。レチクル１２０から発せられた回折光は、投影光学系１３０を通りプレート１４０上に投影される。レチクル１２０とプレート１４０は、光学的に共役の関係にある。本実施形態の露光装置１００はスキャナーであるため、レチクル１２０とプレート１４０を縮小倍率比の速度比でスキャン（走査）することによりレチクル１２０のパターンをプレート１４０上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、レチクル１２０とプレート１４０を静止させた状態で露光が行われる。
【００２３】
投影光学系１３０は、レチクル１２０に形成された回路パターンをプレート１４０に投影し、結像光学系１３２と、収差除去光学系１３４と、調整機構２００とを有する。
【００２４】
結像光学系１３２は、レチクル１２０からの光束をプレート１４０上に結像する光学系である。結像光学系１３２は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【００２５】
収差除去光学系１３４は、結像光学系１３２を構成するレンズ素子や回折光学素子が光軸から偏心することでプレート１４０上に生じる収差を補正するための光学系である。レンズ素子や回折光学素子が光軸から偏心することでプレート１４０上に生じる収差は、片ぼけ、ディストーション及び像面湾曲などがある。収差除去光学系１３４は、プレート上に生じる投影光学系１３０の収差を除去するためのレンズＬで構成される。レンズＬは、光束の結像には寄与せず、補正したい収差の数だけ、例えば、片ぼけ及びディストーションを補正したい場合は２つ必要となる。なお、収差除去光学系１３４のレンズＬは、後述する調整機構２００によって光軸に対して傾けること（即ち、光軸に対して傾斜角度を有すること）が可能に、且つ、傾斜角度を調整可能に構成されている。
【００２６】
調整機構２００は、収差除去光学系１３４のレンズＬの光軸に対する傾斜角度を調整する。調整機構２００は、図２に示されるように、支持部材２１０と、弾性部材２２０と、押圧部材２３０と、鏡筒２４０とを有する。図２は、本発明の調整機構２００の一例を示す概略斜視図である。
【００２７】
支持部材２１０は、レンズＬの円周に亘ってレンズＬを支持する。支持部材２１０は、光軸を中心とするリング状部材であり、実質的にレンズＬの線膨張率と等しい線膨張率を有する材料から構成される。例えば、レンズＬが石英レンズの場合には、支持部材２１０は、スパーインバー材を使用する。かかる構成により、温度環境変動時に、線膨張率の違いから生じるレンズＬと支持部材２１０の相対変位により、レンズＬが支持部材２１０を介して外力を受けて変形したり、ストレスがかかったりすることを防止することができる。
【００２８】
弾性部材２２０は、支持部材２１０の外周部の３箇所に１２０°ピッチの等間隔に設けられ、支持部２１０に弾性力を印加する。本実施例において、弾性部材２２０は、図３及び図４に示すように、第１の板バネ２２２と、第２の板バネ２２４とにより構成される。図３は、図２に示す弾性部材２２０の拡大斜視図、図４は、図１に示す破線Ａ−Ａ´における調整機構２００のモデル断面図である。但し、図４は、説明を分かりやすくするために、破線Ａ−Ａ´を直線と観念していることを理解されたい。
【００２９】
図３及び図４を参照するに、第１の板バネ２２２は、レンズＬの半径方向に屈曲可能（弾性定数ｋ１を有する）であり、支持部材２１０及び第２の板バネ２２４と接続する。第１の板バネ２２２は、第２の板バネ２２４から印加される第２の弾性力Ｆ２から第１の弾性力Ｆ１を生成し、支持部材２１０に第１の弾性力Ｆ１を印加する。ここで、第１の板バネ２２２と第２の板バネ２２４とは一体的に設けても構わない。
【００３０】
第２の板バネ２２４は、レンズＬの半径方向に屈曲可能（弾性定数ｋ２を有する）であり、第１の板バネ２２４及び後述する押圧部材２３０と接続する。第２の板バネ２２４は、押圧部材２３０から印加される押圧力Ｆから第２の弾性力Ｆ２を生成し、第１の板バネ２２２に第２の弾性力Ｆ２を印加する。ここで、２３０は押圧部材と記載したが、勿論押す力に限らず引っ張る力であっても構わない。単に力を加える部材として加力部材（加力手段）と記載しても構わない。勿論この押圧部材は、下記の２２４ａに所定の力を印加する部材であっても良いし、下記の２２４ａに所定の変位を与える部材であっても良い。
【００３１】
押圧部材２３０は、弾性部材２３０に接続し、弾性部材２３０に押圧力を印加する。本実施形態において、押圧部材２３０は、マイクロメータで構成され、鏡筒２４０に設けられた挿入孔２４２に挿入、設置されており、マイクロメータヘッド先端部の球状部２３２は、第２の板バネ２２４の径方向（横方向）には中央部、光軸方向（縦方向）には偏心可能な領域２２４ａに接触し、押圧可能である。マイクロメータは、鏡筒２４０の外部より１０μｍ以下の分解能で押し込み量を調節することができる。
【００３２】
鏡筒２４０は、弾性部材２３０を介して支持部材２２０を支えると共に、押圧部材２３０が挿入される挿入孔２４２を有する。鏡筒２４０は、間隔調整用の図示しないスペーサーを挟んで複数ユニットが光軸方向に積み上げられる。
【００３３】
ここで、図４を参照して、調整機構２００の動作について説明する。まず、鏡筒２４０の外部から押圧部材２３０を押圧する（即ち、マイクロメータの押し込む）ことにより、第２の板バネ２２４に押圧力Ｆを印加する。押圧力Ｆを印加された第２の板バネ２２４は、レンズＬの半径方向に変形するが、押圧部材２４０が光軸方向に偏心して領域２２４ａに接触しているため、押圧力Ｆも偏心して印加され、第２の板バネ２２４は、（支持部材２１０もしくは光学部材Ｌの）接線軸周りに回転するように捩れる。従って、第２の板バネ２２４が印加された押圧力Ｆから生成された第２の弾性力Ｆ２も第１の板バネ２２２に対して偏心して印加される。第２の弾性力Ｆ２が印加された第１の板バネ２２２は、レンズＬの半径方向に変形するが、第２の板バネ２２４と同様に、第２の弾性力Ｆ２が偏心して印加されているので、接線軸周りに回転するように捩れる。従って、第１の板バネ２２２が印加された押圧力Ｆ２から生成された第１の弾性力Ｆ１が支持部材２１０に対して斜め方向から印加されることとなり、支持部２１０に支持されたレンズＬが傾くことになる。
【００３４】
計算（ＦＥＭ）によれば、本実施形態の構成では、押圧部材２３０（即ち、マイクロメータ）の押し込み量を１０μｍとすると約１秒、レンズＬを傾けることが可能であり、実験によってほぼ計算通りの性能を確認した。
【００３５】
また、１２０°ピッチの等間隔で３箇所に配置された押圧部材２３０の押し込み量を合成することにより、レンズＬを任意の方向に所望の傾斜角度を有するように調整することが可能である。
【００３６】
例えば、投影光学系１３０の収差除去光学系１３４内の２枚のレンズについて調整機構２００を採用することにより、２枚のレンズを所定量傾けることで所望の傾斜角度を有することが可能となり、結像光学系１３２を構成するレンズが光軸に対して偏心することで生じる片ぼけ、ディストーション及び像面湾曲のうち２つの収差を低減することができる。なお、３つの収差を低減させたいならば、収差除去光学系１３４内の３枚のレンズについて調整機構２００を採用すればよい。
【００３７】
更に、３箇所の押圧部材２３０を第２の板バネ２２４の光軸方向に偏心していない（径方向及び光軸方向共に中央部となる）領域２２４ａに接続し、押圧部材２３０の押し込み量を等量とすることにより、レンズを傾かせることなく、光軸方向にシフト（偏心）させることも可能である。
【００３８】
なお、押圧部材２３０の押し込みにより生じるレンズの横ずれは、傾きに対して非常に微量である。しかし、調整機構２００を搭載したレンズが横ずれした場合の収差変動が、光学性能上許容できない場合は、図５に示すように、第１の板バネ２２２と第２の板バネ２２４との間の中央部に梁２２６を形成する。即ち、梁２２６によって第１の板バネ２２２及び第２の板バネ２２４が捩れる際の回転の中心が固定され、レンズを横ずれさせることなく所望の傾斜角度に調整することが可能である。ここで、図５は、梁２２６を形成した場合の弾性部材２２０を示す概略断面図である。
【００３９】
従って、調整機構２００は、鏡筒２４０外部から押圧部材２３０を押し込むことにより、弾性部材２２０を介して収差除去光学系１３４のレンズＬを所望の傾斜角度に調整することができるので、作業性を向上させながら、変動する収差を補正することができる。
【００４０】
以下、図６及び図７を参照して、調整機構２００の変形例である調整機構２００Ａについて説明する。調整機構２００Ａは、調整機構２００と比べて押圧部材２３０Ａに関して異なる。なお、調整機構２００と同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図６は、図２に示す調整機構２００の変形例である調整機構２００Ａの概略斜視図、図７は、図６に示す破線円Ｂにおける押圧部材２３０Ａの拡大斜視図である。
【００４１】
調整機構２００Ａは、調整機構２００と同様、収差除去光学系１３４のレンズＬの光軸に対する傾斜角度を調整する。調整機構２００Ａは、図６に示されるように、支持部材２１０と、弾性部材２２０と、押圧部材２３０Ａと、鏡筒２４０とを有する。
【００４２】
図７を参照するに、調整機構２００Ａにおいて、押圧部材２３０Ａは、シャフトとして構成されている。押圧部材２３０Ａとしてのシャフトの一端２３２Ａは、第２の板バネ２２４の径方向（横方向）には中央部、光軸方向（縦方向）には偏心した位置に形成された雌ネジ部２２４ｃに係合し、レンズＬの半径方向に並進可能となっている。シャフトの他端２３４Ａは、鏡筒２４０の側面に設けられた雌ネジ部２４０ｄに係合している。シャフトの他端２３４Ａには、鏡筒２４０の外側からドライバーなどで調整するためのスリ割り形状が加工されている。
【００４３】
第２の板バネ２２４の雌ネジ部２２４ｃ及び鏡筒２４０の雌ネジ部２４０ｄとそれぞれ係合するシャフトの一端２３２Ａに形成されたネジ部と他端２３４Ａに形成されたネジ部のピッチは異なっている。従って、シャフトを一回転することで、両ピッチの差分だけ、第２の板バネ２２４をレンズＬの半径方向に押し込むことが可能であり、第２の板バネ２２４（弾性部材２２０）に押圧力を印加する。
【００４４】
更に、シャフトの他端２３４Ａが係合する鏡筒２４０の雌ネジ部２４０ｄをレンズＬの半径方向に変位可能なバネ部材２４４に設けることで、シャフトの回転による第２の板バネ２２４（弾性部材２２０）の変形量を、より高分解能に調整することができる。
【００４５】
調整機構２００Ａは、鏡筒２４０の雌ネジ部２４０ｄを回転することで、押圧部材２３０Ａであるシャフトを回転させて、レンズＬの半径方向に押し込み、弾性部材２２０に押圧力を印加する。この際、シャフトの一端２３２Ａが弾性部材２２０に対して光軸方向に偏心して接続しているために、弾性部材２２０に印加される押圧力も偏心して印加される。なお、調整機構２００Ａの詳しい動作は、上述した調整機構２００と同様であるのでここでは省略する。
【００４６】
再び、図１に戻って、プレート１４０は、ウエハや液晶基板などの被処理体であり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、密着性向上剤塗布処理と、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。
【００４７】
ステージ１４５は、プレート１４０を支持する。ステージ１４５は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ステージ１４５は、リニアモーターを利用してＸＹ方向にプレート１４０を移動することができる。レチクル１２０とプレート１４０は、例えば、同期走査され、ステージ１４５と図示しないレチクルステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステージ１４５は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、レチクルステージ及び投影光学系１３０は、例えば、床等に載置されたベースフレーム上にダンパを介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００４８】
測定部１５０は、例えば、波面測定装置によって構成され、プレート１４０上に生じる投影光学系１３０の収差（例えば、片ぼけ、ディストーション、像面湾曲など）を測定する。測定部１５０は、制御部１６０と接続しており、検出したプレート１４０上に生じる収差を制御部１５０に送信する。
【００４９】
制御部１６０は、調整機構２００及び測定部１５０と接続している。制御部１６０は、測定部１５０から送信されるプレート１４０上に生じる投影光学系１３０の収差が許容値の範囲内にあるか判断し、かかる収差が許容値の範囲内になるように、収差除去光学系１３４のレンズＬの光軸に対する傾斜角度を算出する。また、制御部１６０は、算出したレンズＬの光軸に対する傾斜角度に従って、調節機構２００を制御する。
【００５０】
本実施形態では、収差除去光学系１３４が、片ぼけ及びディストーションを補正するために、レンズＬｘ及びレンズＬｙとで構成される場合を例に、レンズＬｘ及びレンズＬｙの光軸に対する傾斜角度の算出方法を例に説明する。レンズＬｘ及びレンズＬｙを光軸に対して傾斜させることで変動する収差の種類及び量は、レンズＬｘ及びＬｙの材料、形状、配置位置などによって異なる。そこで、予め、以下の表１に示すような、レンズＬの光軸に対する傾斜角度と収差との関係を定めるデータベースを用意する。
【００５１】
【表１】
表１を参照するに、レンズＬｘを光軸に対して１秒傾斜させると片ぼけはａだけ変動し、ディストーションは−ｂだけ変動する。同様に、レンズＬｙを光軸に対して１秒傾斜させると片ぼけはａ／２だけ変動し、ディストーションはｂだけする。従って、レンズＬｘ及びレンズＬｙを１秒ずつ傾斜させると、片ぼけはａ＋ａ／２＝３ａ／２、ディストーションは−ｂ＋ｂ＝０だけ変動することになる。即ち、設定された片ぼけ、ディストーションそれぞれの許容値の範囲内を満たすように、レンズＬｘ及びレンズＬｙの傾斜角度を組み合わせて算出する。例えば、片ぼけの許容値がａ、ディストーションの許容値が０であるならば、レンズＬｘ及びレンズＬｙを共に２／３秒傾斜させればよい。
【００５３】
以下、図８を参照して、上述の露光装置１００を利用した収差低減方法１０００を説明する。収差低減方法１０００は、プレート１４０上に生じる投影光学系１３０の収差、特に、レンズが光軸から偏心することに起因する収差を収差除去光学系１３４のレンズを傾けて低減するものである。図８は、本発明の収差低減方法１０００を説明するためのフローチャートである。
【００５４】
まず、測定部１５０がプレート１４０において、プレート１４０に生じる投影光学系１３０の収差を測定する（ステップ１００２）。測定部１３０が測定した収差は制御部１６０に送信され、制御部１６０は、受信した測定された収差が許容値の範囲内であるか判断する（ステップ１００４）。測定された収差が許容値の範囲外である場合、制御部１６０は、収差を低減するように、収差除去光学系１３４のレンズの光軸に対する傾斜角度を算出する（ステップ１００６）。更に、制御部１６０は、算出した傾斜角度に基づいて調整機構２００を制御し、収差除去光学系１３４のレンズを傾ける（ステップ１００８）。なお、ステップ１００２で測定した収差が許容値の範囲内になるまで、ステップ１００２以下を繰り返す。これにより、プレート１４０上に生じる投影光学系１３０の収差を低減させて、所望の解像度を得ることができる。
【００５５】
露光において、光源部１１２から発せられた光束は、照明光学系１１４によりレチクル１２０を、例えば、ケーラー照明する。レチクル１２０を通過してレチクルパターンを反映する光は、投影光学系１３０によりプレート１４０に結像される。露光装置１００が使用する投影光学系１３０は、調整機構２００によって収差を低減させることができるので、高いスループットで経済性よく従来よりも高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００５６】
次に、図９及び図１０を参照して、上述の露光装置１００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図９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（ウエハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウエハを用いてリソグラフィー技術によってウエ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エ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、それが出荷される。
【００５７】
図１０は、ステップ４のウエ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、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエ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、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１００によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。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エハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００５８】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。例えば、本発明の調整機構は、照明光学系にも適用することができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の露光装置、収差低減方法及び光学部材調整機構によれば、作業性の向上と共に変動する収差を補正して所望の解像度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の例示的な露光装置の概略ブロック図である。
【図２】本発明の調整機構の一例を示す概略斜視図である。
【図３】図２に示す弾性部材の拡大斜視図である。
【図４】図１に示す破線Ａ−Ａ´における調整機構のモデル断面図である。
【図５】梁を形成した場合の弾性部材を示す概略断面図である。
【図６】図２に示す調整機構の変形例である調整機構の概略斜視図である。
【図７】図６に示す破線円Ｂにおける押圧部材の拡大斜視図である。
【図８】本発明の収差低減方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】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。
【図１０】ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 露光装置
１１０ 照明装置
１２０ レチクル
１３０ 投影光学系
１３４ 収差除去光学系
１４０ プレート
１５０ 測定部
１６０ 制御部
２００ 調整機構
２１０ 支持部材
２２０ 弾性部材
２２２ 第１の板バネ
２２４ 第２の板バネ
２２６ 梁
２３０ 押圧部材
２４０ 鏡筒
２４２ 挿入孔
Claims (20)
- 光学部材を支持する支持機構であって、
前記光学部材を支持する第１支持部材と、
該第１支持部材と弾性部材を介して連結される第２支持部材と、
前記弾性部材に力を加える加力手段とを有し、
前記加力手段により前記弾性部材に力を加えることにより、前記光学部材の位置及び／又は姿勢を調整することが可能であることを特徴とする支持機構。 - 光学部材を支持する支持機構であって、
前記光学部材を支持する第１支持部材と、
該第１支持部材と弾性部材を介して連結される第２支持部材と、
前記弾性部材に力を加える加力手段とを有し、
前記加力手段により前記弾性部材に力を加えることにより、前記第１支持部材と前記第２支持部材との相対的な位置を変化させることが可能であることを特徴とする支持機構。 - 前記弾性部材が、前記光学部材の半径方向に弾性変形することを特徴とする請求項１又は２記載の支持機構。
- 前記弾性部材が、前記光学部材の半径方向及び前記光学部材の光軸方向の両者に垂直な回転軸回りに弾性変形することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の支持機構。
- 前記弾性部材が、実質的に、前記光学部材の半径方向と、前記光学部材の半径方向及び前記光学部材の光軸方向の両者に垂直な回転軸回りにしか弾性変形しないことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の支持機構。
- 前記加力手段が、前記弾性部材に対して力を加える位置、大きさを調整可能であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の支持機構。
- 前記弾性部材は、第１弾性部と第２弾性部とを有しており、前記加力手段が前記弾性部材に対して力を加える第１部位は、前記第１支持部材に対して前記第１弾性部を介して連結されており、前記第２支持部材に対して前記第２弾性部を介して連結されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の支持機構。
- 前記第１弾性部及び前記第２弾性部が、前記光学部材の半径方向に弾性変形することを特徴とする請求項７記載の支持機構。
- 前記第１弾性部及び前記第２弾性部が、前記光学部材の半径方向及び前記光学部材の光軸方向の両者に垂直な回転軸回りに弾性変形することを特徴とする請求項７又は８記載の支持機構。
- 前記第１弾性部及び前記第２弾性部が、実質的に、前記光学部材の半径方向と、前記光学部材の半径方向及び前記光学部材の光軸方向の両者に垂直な回転軸回りにしか弾性変形しないことを特徴とする請求項７乃至９のうちいずれか一項記載の支持機構。
- 前記第１弾性部と前記第２弾性部は、それぞれ板ばねを有していることを特徴とする請求項７乃至１０のうちいずれか一項記載の支持機構。
- 前記第１部位は、前記第１弾性部と前記第２弾性部とを連結する梁であることを特徴とする請求項７乃至１１のうちいずれか一項記載の支持機構。
- 前記加力手段は、前記第１部位の中央部から前記光学部材の光軸方向にずれた位置に力を加えることを特徴とする請求項７乃至１２のうちいずれか一項記載の支持機構。
- 前記弾性部材は、前記第１支持部材の外周に、略等間隔に３つ配置されていることを特徴とする請求項１乃至１３のうちいずれか一項記載の支持機構。
- 前記加力手段は、前記光学部材の光軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項１乃至１４のうちいずれか一項記載の支持機構。
- 少なくとも１つの光学部材と、該少なくとも１つの光学部材を支持する、請求項１乃至１５のうちいずれか一項記載の支持機構とを有することを特徴とする光学系。
- 請求項１６記載の光学系を有し、レチクル又はマスクに形成されたパターンを被露光体上に投影することを特徴とする露光装置。
- レチクル又はマスクに形成されたパターンを被処理体に投影する投影光学系と、
前記被処理体上に生じる前記投影光学系の収差を測定する測定部と、
前記測定部の測定に基づいて、前記光学部材の位置及び／又は姿勢を制御する制御部とを有することを特徴とする請求項１７記載の露光装置。 - 請求項１７又は１８記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体に所定のプロセスを行う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。 - レチクル又はマスクに形成されたパターンを被処理体に投影し、光軸に対する傾斜角度を調整することが可能な収差を除去するためのレンズを有する光学系の収差を低減する方法であって、
前記被処理体において、当該被処理体に生じる前記光学系の収差を測定するステップと、
前記測定ステップで測定した前記収差が許容値の範囲内であるか判断するステップと、
前記収差が前記許容値の範囲外である場合に、当該収差が低減するように、前記レンズの前記光軸に対する傾斜角度を算出するステップと、
前記算出ステップで算出した前記傾斜角度に基づいて、前記光軸に対して前記レンズを傾斜させるステップとを有することを特徴とする収差低減方法。
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