JP2009026862A - 光学素子位置決めシステム、投影光学系及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子の６軸方向移動量の計測と、位置決めとを高精度に行う。
【解決手段】光学素子位置決めシステムは、光学素子１、保持機構２、バックプレート３、位置調整機構４を有する。また、ベースプレート５に設けられ、光学素子１の第１の方向での変位量を計測する第１の変位センサ６＿Ｚ１，６＿Ｚ２，６＿Ｚ３と、ベースプレートに設けられ、光学素子の２方向での変位量を計測する３つの第２の変位センサ６＿Ｘ１，６＿Ｙ１，６＿Ｙ２とを有する。第１及び第２の変位センサの計測情報を、直交座標系の６軸方向への光学素子の移動量に変換する変換処理部２１と、該６軸方向への光学素子の移動量と該光学素子の該６軸方向への目標移動量との差分に基づいて、位置調整機構への指令値を演算する制御部２３，２４とを有する。変換処理部からの該６軸方向への光学素子の移動量を校正して制御部に入力する校正処理部２２を有する。
【選択図】図９

Description

本発明は、半導体素子の製造プロセスにおけるリソグラフィー工程で使用される露光装置において、光学素子を位置決めする光学素子位置決めシステムに関する。

フォトリソグラフィー（焼き付け）技術により半導体メモリや論理回路等の微細な回路パターンを有する半導体素子を製造するために、縮小投影露光装置が従来用いられている。縮小投影露光装置では、レチクル（又はマスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等の被処理体に投影し、回路パターンを転写する。

縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いられる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。したがって、波長を短くするほど解像度が高くなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴って露光光の短波長化が進められている。例えば、紫外線光の光源として、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ（波長約２４８ｎｍ）及びＡｒＦエキシマレーザ（波長約１９３ｎｍ）が用いられる。

ただし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外線光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、０．１μｍ以下の非常に微細な回路パターンを効率良く転写するために、紫外線光よりも更に波長が短い、波長１０ｎｍ〜１５ｎｍ程度の極端紫外線（ＥＵＶ）光を用いた縮小投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と称する。）が開発されている。

高解像度の露光を実現するためには、投影光学系の内部のミラーやレンズ等の光学素子の位置や姿勢を高精度に計測し、波面収差を許容値以内に抑えるように光学素子を位置決めする必要がある。光学素子の位置や姿勢を高精度に計測するために、例えば、設置面が十分に除振され、かつ十分に剛性の高い計測フレームに取り付けたレーザ測長器を用いることが望ましい。しかし、そのような計測フレームから投影光学系の鏡筒の中に配置された光学素子の位置や姿勢を計測することは、現実的なレーザ測長器の配置を考えると非常に困難である。

そこで、特許文献１には、レーザ測長器を鏡筒に取り付け、光学素子の移動量を計測する方法が開示されている。

また、特許文献２には、それぞれの計測軸が第１軸方向及び第２軸方向に予め調整された第１及び第２のセンサを備えた計測装置が開示されている。この計測装置では、インナーリングとアウターリングの間に第１及び第２のセンサを３個ずつ設けることで、インナーリングとアウターリング間のＸ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ方向の位置や姿勢を算出している。
特開２００５−１７５１７７号公報 特開２００６−２５０５８７号公報

特許文献１にて開示されているように、レーザ測長器を鏡筒に取り付けると、レーザ測長器の取り付け誤差に起因するアッベ誤差が、ミラーの移動量の計測結果に誤差を生じさせる。レーザ測長器の取り付け誤差に起因する計測誤差を減らすためには、鏡筒に取り付けたレーザ測長器の位置やレーザ測長器間のスパンを正確に求める必要がある。しかし、鏡筒に取り付けたレーザ測長器の位置やレーザ測長器間のスパンを正確に求めることは非常に困難である。

また、特許文献２に開示されているように、それぞれの計測軸が第１軸方向及び第２軸方向に予め調整された第１及び第２のセンサを備えた計測装置を用いたとしても、計測装置の取り付け誤差に起因する計測誤差を防ぐことはできない。

そこで、本発明は、光学素子の６軸方向の移動量を高精度に計測でき、光学素子の高精度な位置決めを可能にする光学素子位置決めシステムを提供する。また、本発明は、該光学素子位置決めシステムを用いて高解像度の露光を実現できる投影光学系及び露光装置も提供する。

本発明の一側面としての光学素子位置決めシステムは、光学素子と、該光学素子を保持する保持機構と、保持機構を介して光学素子を支持するバックプレートと、光学素子を６軸方向において位置決め可能な位置調整機構と、位置調整機構を介してバックプレートを支持するベースプレートと、ベースプレートに設けられ、光学素子における互いに異なる３点の第１の方向での変位量を計測する３つの第１の変位センサと、ベースプレートに設けられ、光学素子における互いに異なる３点の、第１の方向とは異なり、かつ互いに異なる２方向での変位量を計測する３つの第２の変位センサとを有する。さらに、該システムは、該６つの第１及び第２の変位センサの計測情報を、直交座標系の６軸方向への光学素子の移動量に変換する変換処理部と、該６軸方向への光学素子の移動量と該光学素子の該６軸方向への目標移動量との差分に基づいて、位置調整機構への指令値を演算する制御部とを有する。そして、変換処理部からの該６軸方向への光学素子の移動量を校正して制御部に入力する校正処理部を有することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての光学素子位置決めシステムは、光学素子と、該光学素子を保持する保持機構と、保持機構を介して前記光学素子を支持するバックプレートと、光学素子を６軸方向に位置決め可能な位置調整機構と、位置調整機構を介してバックプレートを支持するベースプレートと、ベースプレートに設けられ、バックプレートにおける異なる３点の第１の方向での変位量を計測する３つの第１の変位センサと、ベースプレートに設けられ、バックプレートにおける異なる３点の、第１の方向とは異なり、かつ互いに異なる２方向での変位量を計測する３つの第２の変位センサとを有する。さらに、該システムは、該６つの第１及び第２の変位センサの計測情報を、直交座標系の６軸方向への光学素子の移動量に変換する変換処理部と、該６軸方向への光学素子の移動量と光学素子の該６軸方向への目標移動量との差分に基づいて、位置調整機構への指令値を演算する制御部とを有する。そして、変換処理部からの該６軸方向への光学素子の移動量を校正して制御部に入力する校正処理部を有することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面しての投影光学系は、上記光学素子位置決めシステムのベースプレートが固定された鏡筒を有することを特徴とする。

さらに、上記投影光学系を用いて被処理体を露光する露光装置、及び該露光装置を用いて被処理体を露光するデバイス製造方法も本発明の他の一側面を構成する。

本発明では、光学素子位置決めシステムの制御系に、ベースプレート上に設けられた第１及び第２の変位センサからの計測情報を基にして求められる６軸方向への光学素子（又はバックプレート）の移動量を校正する校正処理部を組み込む。これにより、光学素子の高精度な位置決めを可能にする光学素子位置決めシステムを実現できる。したがって、該光学素子位置決めシステムを搭載することにより、高解像度の露光が可能な投影光学系及び露光装置を実現することができる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

ＥＵＶ露光装置を例にして、本発明の実施例１である光学素子位置決めシステム及びこれを搭載した投影光学系について説明する。

ＥＵＶ露光装置の投影光学系は、６枚又は８枚の光学素子（ミラー）により構成されていることが多い。本実施例では、図１に示すように、６枚の光学素子１（１＿ｍ２〜１＿ｍ６）を収容した鏡筒を有する投影光学系について説明する。

光学素子１（１＿ｍ２〜１＿ｍ６）は、光学素子位置決めシステム７（７＿ｍ１〜７＿ｍ６）に搭載されている。投影光学系１０１は、光学素子位置決めシステム７を鏡筒１００に搭載することにより構成される。

図２には、光学素子位置決めシステム７の構成を示す。光学素子位置決めシステム７は、ベースプレート５を基準とした直交座標系に対して光学素子１を６軸方向に位置決めする。

図２に示すように、光学素子１は保持機構２を介してバックプレート３により支持されている。バックプレート３は、位置調整機構４を介してベースプレート５により支持されている。

位置調整機構４には、パラレルリンク機構が用いられている。パラレルリンク機構には、スチュワートプラットフォーム型、直動型、回転型等があり、ここではどの方式を用いても構わない。

位置調整機構４（４＿１〜４＿６）には、アクチュエータが取り付けられており、該アクチュエータを駆動することにより、光学素子１を６自由度方向（６軸方向）に移動させることができる。アクチュエータには、ピエゾアクチュエータやピコモータ等を用いることができる。

本実施例では、位置調整機構４にパラレルリンク機構を用いているが、６自由度方向の位置決めが可能であれば、リニアモータを用いた位置決め機構等を用いてもよい。

ベースプレート５には、光学素子１の変位量を計測する変位センサ６（６＿Ｘ１，６＿Ｙ１，６＿Ｙ２，６＿Ｚ１，６＿Ｚ２，６＿Ｚ３）が取り付けられている。変位センサ６には、マイケルソン干渉法を用いた変位センサやリニアエンコーダや静電容量センサ等、十分な計測精度や計測レンジを有するものを用いる。

変位センサ６＿Ｘ１は、光学素子１のベースプレート５に対するＸ軸方向の変位量ΔＸ１を計測する。変位センサ６＿Ｙ１は、光学素子１のベースプレート５に対するＹ軸方向の変位量ΔＹ１を計測する。変位センサ６＿Ｙ２は、光学素子１のベースプレート５に対するＹ軸方向の変位量ΔＹ２を計測する。

また、変位センサ６＿Ｚ１は、光学素子１のベースプレート５に対するＺ軸方向の変位量ΔＺ１を計測する。変位センサ６＿Ｚ２は、光学素子１のベースプレート５に対するＺ軸方向の変位量ΔＺ２を計測する。変位センサ６＿Ｚ３は、光学素子１のベースプレート５に対するＺ軸方向の変位量ΔＺ３を計測する。

なお、変位センサ６＿Ｚ１，６＿Ｚ２，６＿Ｚ３は、光学素子１における互いに異なる３点のＺ軸方向（第１の方向）での変位量を計測する３つの第１の変位センサに相当する。また、変位センサ６＿Ｘ１，６＿Ｙ１，６＿Ｙ２は、光学素子１における互いに異なる３点のＸ軸方向及びＹ軸方向（第１の方向とは異なり、かつ互いに異なる２方向）での変位量を計測する３つの第２の変位センサに相当する。

変位センサ６により得られた計測情報（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＹ２，ΔＺ１，ΔＺ２，ΔＺ３）を、以下、変位センサ６の計測情報３１と称する。

次に、図６を用いて、光学素子１の位置決め制御方法について説明する。

変位センサ６の計測情報３１は、移動量変換マトリクス（変換処理部）２１により、光学素子１の制御中心がベースプレート５の直交座標系の６軸方向に対して移動した量（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ，Δθｘ，Δθｙ，Δθｚ）に変換される。移動量変換マトリクス２１は、光学素子１の制御中心と変位センサ６との位置関係や変位センサ６の取り付け角度等の情報を有している。光学素子１の制御中心がベースプレート５の直交座標系の６軸方向に対して移動した量（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ，Δθｘ，Δθｙ，Δθｚ）を、以下、光学素子１の移動量３２と称する。光学素子１の移動量３２は、差分器２７に入力される。

差分器２７は、光学素子１の６軸方向の制御偏差３４（ErrＸ，ErrＹ，ErrＺ，Errθｘ，Errθｙ，Errθｚ）を、以下のようにして求める。すなわち、光学素子１の移動量３２（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ，Δθｘ，Δθｙ，Δθｚ）と光学素子１の目標移動量３０（ΔＸｒ，ΔＹｒ，ΔＺｒ，Δθｘｒ，Δθｙｒ，Δθｚｒ）の差分を計算することで制御偏差３４を求める。

制御補償器２３は、ＰＩ補償器又はＰＩＤ補償器、ノッチフィルタ及びローパスフィルタ等を含み、制御偏差３４に応じた光学素子位置決めシステムの６軸方向の駆動力情報３５（ΔＦｘ，ΔＦｙ，ΔＦｚ，ΔＴｘ，ΔＴｙ，ΔＴｚ）を演算する。

出力分配マトリクス２４は、位置調整機構４の出力と６軸方向への光学素子１の移動量との変換マトリクスを有し、駆動力情報３５（ΔＦｘ，ΔＦｙ，ΔＦｚ，ΔＴｘ，ΔＴｙ，ΔＴｚ）を基にして、以下の位置調整機構４への指令値を演算する。すなわち、位置調整機構４_１への指令値ΔＦ４＿１と、位置調整機構４＿２への指令値ΔＦ４＿２と、位置調整機構４＿３への指令値ΔＦ４＿３とを演算する。さらに、位置調整機構４＿４への指令値ΔＦ４＿４と、位置調整機構４＿５への指令値ΔＦ４＿５と、位置調整機構４＿６への指令値ΔＦ４＿６とを演算する。

位置調整機構４（４＿１〜４＿６）への指令値（ΔＦ４＿１〜ΔＦ４＿６）を、以下、位置調整機構４への指令値３６と称する。また、差分器２７、制御補償器２３及び出力分配マトリクス２４により制御部が構成される。

以上の構成により、本実施例の光学素子位置決めシステムは、光学素子１を位置決め制御することができる。

ただし、光学素子１の移動量３２は、変位センサ６の取り付け誤差や、変位センサ６の計測性能に起因するゲイン誤差等の計測誤差を含んでいる。このため、このままでは、光学素子位置決めシステム７が、要求される位置決め精度を満足できない。そこで、計測誤差を含んだ光学素子１の移動量３２を校正しなけばならない。

次に、光学素子位置決めシステム７の校正方法について説明する。

光学素子位置決めシステム７の校正は、校正装置２００を用いて行う。校正装置２００の概略を図７に示す。

光学素子位置決めシステム７は、図７に示すように、校正装置２００に搭載される。光学素子位置決めシステム７のベースプレート５は、位置決め機構２１１により、校正装置２００に対して位置決めされる。

校正装置２００には、光学素子１の変位量を計測するための変位センサ２０６（２０６＿Ｘ１，２０６＿Ｘ２，２０６＿Ｙ１，２０６＿Ｚ１，２０６＿Ｚ２，２０６＿Ｚ３）が取り付けられている。変位センサ２０６には、変位センサ６よりも計測性能に優れた（ゲイン誤差の少ない）変位センサが用いられる。

変位センサ２０６＿Ｘ１は、光学素子１の校正装置２００に対するＸ軸方向の変位量ΔＸ１ｏを計測する。変位センサ２０６＿Ｘ２は、光学素子１の校正装置２００に対するＸ軸方向の変位量ΔＸ２ｏを計測する。変位センサ２０６＿Ｙ１は光学素子１の校正装置２００に対するＹ軸方向の変位量ΔＹ１ｏを計測する。

また、変位センサ２０６＿Ｚ１は、光学素子１の校正装置２００に対するＺ軸方向の変位量ΔＺ１ｏを計測する。変位センサ２０６＿Ｚ２は、光学素子１の校正装置２００に対するＺ軸方向の変位量ΔＺ２ｏを計測する。変位センサ２０６＿Ｚ３は、光学素子１の校正装置２００に対するＺ軸方向の変位量ΔＺ３ｏを計測する。

変位センサ２０６の計測情報（ΔＸ１ｏ，ΔＸ２ｏ，ΔＹ１ｏ，ΔＺ１ｏ，ΔＺ２ｏ，ΔＺ３ｏ）を、以下、変位センサ２０６の計測情報２３１と称する。

変位センサ２０６の計測情報２３１は、図８に示す移動量変換マトリクス２２１により、光学素子１の制御中心が校正装置２００の６軸方向に対して移動した量（ΔＸｏ，ΔＹｏ，ΔＺｏ，Δθｘｏ，Δθｙｏ，Δθｚｏ）に変換される。

移動量変換マトリクス２２１は、光学素子１の制御中心と変位センサ２０６との位置関係や変位センサ２０６の取り付け角度の情報を有している。移動量変換マトリクス２２１が有している光学素子１の制御中心と変位センサ２０６との位置関係や変位センサ２０６の取り付け角度等の情報は、校正装置２００のために製作した工具等を用いることで、高精度に求められる。光学素子１の制御中心が校正装置２００の６軸方向に対して移動した量（ΔＸｏ，ΔＹｏ，ΔＺｏ，Δθｘｏ，Δθｙｏ，Δθｚｏ）を、以下、光学素子１の移動量２３２と称する。

光学素子位置決めシステム７を校正装置２００に搭載して光学素子１を駆動すると、光学素子位置決めシステム７は、変位センサ６の計測情報３１から、ベースプレート５の６軸方向への光学素子１の移動量３２を求めることができる。また、校正装置２００は、変位センサ２０６の計測情報２３１から、校正装置２００の６軸方向への光学素子１の移動量２３２を求めることができる。

校正装置２００に対する光学素子１の移動量２３２と、光学素子位置決めシステム７のベースプレート５に対する光学素子１の移動量３２との関係は、図１０に示すように校正マトリクス２２によって表すことができる。

光学素子１をｎ通りに移動させると、光学素子位置決めシステム７に対する光学素子１のｎ組の移動量３２が求められ、該ｎ組の移動量３２は、図１１に示すように、移動量マトリクス５２として表すことができる。同様に、校正装置２００に対する光学素子１のｎ組の移動量２３２が求められ、該ｎ組の移動量２３２は、図１１に示すように移動マトリクス２５２として表すことができる。

図１１において、移動量マトリクス５２の逆行列を両辺にかけることにより、校正マトリクス２２を求めることができる。６軸方向の校正を行う校正マトリクス２２を求める場合は、光学素子１を少なくとも異なる６通りの位置や姿勢に駆動し、６組以上の移動量３２と、６組以上の移動量２３２を求めなければならない。

次に、図９に、校正マトリクス２２を用いた場合の光学素子位置決めシステム７による位置決め制御方法を示す。

変位センサ６の計測情報３１は、移動量変換マトリクス（変換処理部）２１によって、直交座標系の６軸方向への光学素子１の移動量３２に変換される。光学素子１の移動量３２は、校正マトリクス（校正処理部）２２によって、６軸方向への光学素子１の校正された移動量４３（ΔＸａ，ΔＹａ，ΔＺａ，Δθｘａ，Δθｙａ，Δθｚａ）に変換され、差分器２７に入力される。

差分器２７は、光学素子１の６軸方向の制御偏差４４（ErrＸａ，ErrＹａ，ErrＺａ，Errθｘａ，Errθｙａ，Errθｚａ）を、以下のようにして求める。すなわち、光学素子１の校正された移動量４３（ΔＸａ，ΔＹａ，ΔＺａ，Δθｘａ，Δθｙａ，Δθｚａ）と光学素子１の目標移動量３０（ΔＸｒ，ΔＹｒ，ΔＺｒ，Δθｘｒ，Δθｙｒ，Δθｚｒ）の差分を計算して制御偏差４４を求める。

制御補償器２３は、ＰＩ補償器又はＰＩＤ補償器、ノッチフィルタ及びローパスフィルタ等を含み、制御偏差４４に応じた光学素子位置決めシステム７の６軸方向の駆動力情報４５（ΔＦｘａ，ΔＦｙａ，ΔＦｚａ，ΔＴｘａ，ΔＴｙａ，ΔＴｚａ）を演算する。

出力分配マトリクス２４は、位置調整機構４の出力と６軸方向への光学素子１の移動量との変換マトリクスを有する。該出力分配マトリクス２４は、駆動力情報４５（ΔＦｘａ，ΔＦｙａ，ΔＦｚａ，ΔＴｘａ，ΔＴｙａ，ΔＴｚａ）に基づいて、位置調整機構４（４＿１〜４＿６）への指令値４６（ΔＦ４＿１ａ〜ΔＦ４＿６ａ）を演算する。前述したように、差分器２７、制御補償器２３及び出力分配マトリクス２４により制御部が構成される。

このように光学素子１の移動量３２を校正マトリクス２２を用いて校正することで、光学素子位置決めシステム７は、より高精度な位置決め制御を行うことができる。

さらに、校正装置２００上で校正マトリクス２２を用いて光学素子１を移動させ、光学素子１の移動量が目標精度を満たしているかを確認する。もし光学素子位置決めシステム７の移動量が目標精度を満足していない場合は、校正マトリクス２２を再度取得しなければならない。校正装置２００による光学素子位置決めシステム７の校正マトリクスの取得処理のフローチャートを図３に示す。

まず、ステップＳ１０１では、光学素子位置決めシステム７を校正装置２００に搭載する。次に、ステップＳ１０２では、光学素子位置決めシステム７を駆動して、光学素子１の移動量を計測する。次に、ステップＳ１０３では、校正マトリクス２２を取得する。さらに、ステップＳ１０４では、校正マトリクス２２を用いた光学素子位置決めシステム７により光学素子１を移動させる。

そして、ステップＳ１０５で、光学素子１の移動量が目標精度を満たしているかを判別する。目標精度を満たしていない場合は、ステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１０５までの処理を繰り返す。目標精度を満たす場合は、校正マトリクスの取得処理を終了する。

次に、投影光学系１０１の波面収差を許容値以内に抑える方法について説明する。

上述したようにして校正された光学素子位置決めシステム７のベースプレート５を鏡筒１００に固定することで、投影光学系１０１が完成する。ただし、光学素子位置決めシステム７のベースプレート５を鏡筒１００に固定する際には、必ず取り付け誤差が生じる。したがって、ベースプレート５の位置を調整しなければ、投影光学系１０１は露光光を正しく結像することができない。そこで、投影光学系１０１を波面収差測定装置（図示せず）に搭載し、波面を測定できるまでベースプレート５と鏡筒１００の間にスペーサ等の調整部材を挟み、光学素子位置決めシステム７の位置を調整する。

調整部材により光学素子位置決めシステム７の位置を調整するだけでは、投影光学系１０１の波面収差を許容値以内に抑えることはできないので、光学素子位置決めシステム７の位置調整機構４を用いて光学素子１の位置を調整する。これにより、投影光学系１０１の波面収差を許容値以内に抑えることができる。

光学素子位置決めシステム７の変位センサ６として、原点を持ち、絶対変位を計測できる変位センサを用いるか、ベースプレート５上に、光学素子１の絶対変位を計測するための変位センサ（不図示）を別途設けるとよい。これにより、波面収差を許容値以内に抑えられたときの光学素子（１_ｍ１〜１_ｍ６）のベースプレート５に対する位置を計測することが可能になる。

また、波面収差を許容値以内に抑えられたときの光学素子（１_ｍ１〜１_ｍ６）の６軸方向の位置及び角度を光学素子位置決めシステム（７_ｍ１〜７_ｍ６）のメモリ又は露光装置のメモリ（いずれも図示せず）に記憶させるとよい。これにより、投影光学系１０１の波面収差が許容値以内に抑えられた状態を短時間で再現することができる。

投影光学系１０１の波面収差を許容値以内に抑えるための調整処理のフローチャートを図４に示す。

まず、ステップＳ２０１では、光学素子位置決めシステム７を鏡筒１００に固定する。次に、ステップＳ２０２では、鏡筒１００を波面収差測定装置に搭載する。次に、ステップＳ２０３では、調整部材を用いて光学素子位置決めシステム７の位置を調整する。そして、ステップＳ２０４では、投影光学系１０１の波面収差を測定する。

ステップＳ２０５では、投影光学系１０１の波面収差を測定できたか否かを判定する。測定できなかった場合には、ステップＳ２０３に戻り、調整部材を用いて光学素子位置決めシステム７の位置を調整し直し、ステップＳ２０４に進む。

一方、波面収差を測定できた場合は、ステップＳ２０６に進み、波面収差を小さくする方向に光学素子位置決めシステム７の位置調整機構４を駆動して光学素子（１_ｍ１〜１_ｍ６）の位置を調整する。

そして、ステップＳ２０７では、光学素子位置決めシステム７の位置調整機構４を駆動して光学素子（１_ｍ１〜１_ｍ６）の位置を調整した後における投影光学系１０１の波面収差を測定する。次に、ステップＳ２０８では、測定された波面収差が許容値以内に抑えられているか否かを判定する。許容値以内に抑えられていない場合は、ステップＳ２０６に戻って、波面収差を小さくする方向に光学素子位置決めシステム７の位置調整機構４を駆動して光学素子（１_ｍ１〜１_ｍ６）の位置を調整し直し、ステップＳ２０７に進む。

一方、波面収差が許容値以内に抑えられている場合は、ステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０９では、光学素子（１_ｍ１〜１_ｍ６）の６軸方向の位置及び角度を光学素子位置決めシステム（７_ｍ１〜７_ｍ６）のメモリ又は露光装置のメモリに記憶させる。そして、調整処理を終了する。

なお、本実施例では、全ての光学素子（１ｍ_１〜１_ｍ６）を光学素子位置決めシステム７を用いて駆動可能にしたが、光学素子（１ｍ_１〜１_ｍ６）のいずれかについては、保持機構２を用いてベースプレート５により直接支持（固定）してもよい。

実施例１にて説明した光学素子位置決めシステム７は、ベースプレート５に取り付けられた変位センサ６を用いて、ベースプレート５に対する光学素子１の位置を計測した。

しかし、保持機構２の剛性が十分に高く、光学素子１とバックプレート３が一体として動くものと見なせる場合は、図５に示すように、ベースプレート５に変位センサ６（６＿Ｘ１，６＿Ｙ１，６＿Ｙ２，６＿Ｚ１，６＿Ｚ２，６＿Ｚ３）を取り付けてもよい。

この場合、前述した第１及び第２の変位センサそれぞれは、バックプレート５における異なる３点のＺ軸方向の変位量、及びＸ軸方向，Ｙ軸方向の変位量を計測する。

そして、ベースプレート５に対するバックプレート３の位置を計測した結果に基づいて、実施例１と同様にして光学素子１の位置決め制御を行ってもよい。

次に、図１２を用いて上記の実施例１，２で示した光学素子位置決めシステムを適用可能な投影露光装置３００の例について説明する。

本実施例の露光装置３００は、露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．５ｎｍ）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３２０に形成された回路パターンを被処理体３４０に露光する。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」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェ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、ウェハの一括露光ごとにウェ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。

図１２において、露光装置３００は、光源からの光でマスク３２０を照明する照明装置３１０と、マスク３２０を載置するマスクステージ３２５と、マスク３２０からの光を被処理体３４０に導く投影光学系３３０とを有する。また、被処理体３４０を載置するウェハステージ３４５と、アライメント検出機構３５０と、フォーカス位置検出機構３６０とを有する。

ここで、図１２では、マスクで反射した後、被処理体（ウェハ）に至るまでの反射型縮小投影光学系の反射面（ミラー）の枚数は４枚であるが、これは図を簡略化するためである。実際の反射面の枚数は、実施例１に記載されている通り６枚又はそれ以上である。

また、図１２に示すように、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低く、残留ガス（高分子有機ガス等）成分との反応により付着物（コンタミ）を生成してしまうため、少なくとも、ＥＵＶ光が通る光路中（すなわち、光学系全体）は真空雰囲気ＶＣとなっている。

照明装置３１０は、投影光学系３３０の円弧状の視野に対する円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）によりマスク３２０を照明する照明装置であって、ＥＵＶ光源３１２と、照明光学系３１４とを有する。

ＥＵＶ光源３１２は、例えば、レーザー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ー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される、例えば、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属膜、ガスジェット、液滴等が用いられる。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよく、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。

照明光学系３１４は、集光ミラー３１４ａ、オプティカルインテグレーター３１４ｂから構成される。集光ミラー３１４ａは、レーザープラズマからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター３１４ｂは、マスク３２０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系３１４は、マスク３２０と共役な位置に、マスク３２０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ３１４ｃが設けられている。かかる照明光学系３１４を構成する光学部材である集光ミラー３１４ａ及びオプティカルインテグレーター３１４ｂを冷却する冷却装置を設けてもよい。集光ミラー３１４ａ及びオプティカルインテグレーター３１４ｂを冷却することにより熱膨張による変形を防止して、優れた結像性能を発揮することができる。

マスク３２０は、反射型マスクで、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、マスクステージ３２５に支持及び駆動されている。マスク３２０から発せられた回折光は、投影光学系３３０で反射されて被処理体３４０上に投影される。マスク３２０と被処理体３４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置３００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク３２０と被処理体３４０を走査することによりマスク３２０のパターンを被処理体３４０上に縮小投影する。

マスクステージ３２５は、マスク３２０を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ３２５は、いかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモータ等で構成され、少なくともＸ方向にマスクステージ３２５を駆動することでマスク３２０を移動することができる。露光装置３００は、マスク３２０と被処理体３４０を同期した状態で走査する。

投影光学系３３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）３３０ａを用いて、マスク３２０面上のパターンを像面である被処理体３４０上に縮小投影する。できるだけ少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、マスク３２０と被処理体３４０を同時に走査して広い面積を転写する。

かかる投影光学系３３０を構成する光学素子であるミラー３３０ａを冷却装置を用いて冷却するようにしてもよい。ミラー３３０ａを冷却することで熱膨張による変形を防止して、優れた結像性能を発揮することができる。

被処理体３４０は、本実施例ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体３４０には、フォトレジストが塗布されている。

ウェハステージ３４５は、ウェハチャック３４５ａによって被処理体３４０を支持する。ウェハステージ３４５は、例えば、リニアモータを利用してＸＹＺ方向に被処理体３４０を移動する。マスク３２０と被処理体３４０は同期して走査される。また、マスクステージ３２５の位置とウェハステージ３４５の位置は、例えば、レーザ干渉計等により監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。

アライメント検出機構３５０は、マスク３２０の位置と投影光学系３３０の光軸との位置関係、及び被処理体３４０の位置と投影光学系３３０の光軸との位置関係を計測する。そして、マスク３２０の投影像が被処理体３４０の所定の位置に一致するようにマスクステージ３２５及びウェハステージ３４５の位置と角度を設定する。

フォーカス位置検出機構３６０は、被処理体３４０面でフォーカス位置を計測し、ウェハステージ３４５の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体３４０面を投影光学系３３０による結像位置に保つ。

露光において、照明装置３１０から射出されたＥＵＶ光はマスク３２０を照明し、マスク３２０面上のパターンを被処理体３４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、マスク３２０と被処理体３４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、マスク３２０の全面を露光する。

次に、図１３及び図１４を参照して、上述の露光装置３００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。

図１３は、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、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Ｓ２（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Ｓ３（ウェハ製造）では、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。ステップＳ４（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ー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Ｓ５（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Ｓ６（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、耐久性テスト等の検査を行う。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（ステップＳ７）。

図１４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Ｓ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着等によって形成する。ステップＳ１４（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Ｓ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では、露光装置３００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Ｓ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップＳ１８（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Ｓ１９（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。

本実施例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。このように、露光装置３００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上記各実施例では、露光光としてＥＵＶ光を用いる露光装置の投影光学系に使用される光学素子位置決めシステムについて説明した。しかし、光学素子位置決めシステムは、ＡｒＦエキシマレーザやＦ_２レーザ等のＥＵＶ光以外の露光光を用いる露光装置にも使用できる。

本発明の実施例１の投影光学系の概略構成を示す側面図。 実施例１における光学素子位置決めシステムの概略構成を示す上面図及び側面図。 実施例１における校正処理を示すフローチャート。 実施例１における波面収差の調整処理を示すフローチャート。 本発明の実施例２である光学素子位置決めシステムの概略構成を示す上面図及び側面図。 実施例１における光学素子位置決めシステムの制御方法を示すブロック図。 実施例１における校正装置の構成を示す上面図及び側面図。 図７に示した校正装置の計測情報の処理方法を示すブロック図。 実施例１における光学素子位置決めシステムの制御方法を示すブロック図。 実施例１における校正マトリクスを説明する図。 実施例１における校正マトリクスを説明する図。 実施例１，２の光学素子位置決めシステムを使用可能な露光装置（実施例３）の例を示す図。 デバイスの製造方法を説明するためのフローチャート。 図１３に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャート。

符号の説明

１ 光学素子
２ 保持機構
３ バックプレート
４ 位置調整機構
５ ベースプレート
６ 変位センサ
７ 光学素子位置決めシステム
２１ 光学素子位置決めシステムの移動量変換マトリクス
２２ 校正マトリクス
２３ 制御補償器
２４ 出力分配マトリクス
３０ ６軸方向への光学素子１の目標移動量
３１ 変位センサ６の計測情報
３２ ６軸方向への光学素子１の移動量
３４ ６軸方向への光学素子１の制御偏差
３５ 光学素子位置決めシステムの６軸方向の駆動力情報
３６ 位置調整機構４への指令値
４３ 校正された光学素子１の移動量
４４ ６軸方向への光学素子１の制御偏差
４５ 光学素子位置決めシステムの６軸方向の駆動力情報
４６ 位置調整機構４への指令値
５２ 移動量マトリクス
１００ 鏡筒
１０１ 投影光学系
２００ 校正装置
２１１ 位置決め機構
２２１ 校正装置の移動量変換マトリクス
２３１ 変位センサ２０６の計測情報
２３２ ６軸方向への光学素子１の移動量
２５２ 移動量マトリクス
３００ 露光装置

Claims (6)

1. 光学素子と、
   該光学素子を保持する保持機構と、
   前記保持機構を介して前記光学素子を支持するバックプレートと、
   前記光学素子を６軸方向において位置決め可能な位置調整機構と、
   前記位置調整機構を介して前記バックプレートを支持するベースプレートと、
   前記ベースプレートに設けられ、前記光学素子における互いに異なる３点の第１の方向での変位量を計測する３つの第１の変位センサと、
   前記ベースプレートに設けられ、前記光学素子における互いに異なる３点の、前記第１の方向とは異なり、かつ互いに異なる２方向での変位量を計測する３つの第２の変位センサと、
   前記６つの第１及び第２の変位センサの計測情報を、直交座標系の６軸方向への前記光学素子の移動量に変換する変換処理部と、
   前記６軸方向への前記光学素子の移動量と該光学素子の前記６軸方向への目標移動量との差分に基づいて、前記位置調整機構への指令値を演算する制御部とを有し、
   前記変換処理部からの前記６軸方向への前記光学素子の移動量を校正して前記制御部に入力する校正処理部を有することを特徴とする光学素子位置決めシステム。
2. 光学素子と、
   該光学素子を保持する保持機構と、
   前記保持機構を介して前記光学素子を支持するバックプレートと、
   前記光学素子を６軸方向に位置決め可能な位置調整機構と、
   前記位置調整機構を介して前記バックプレートを支持するベースプレートと、
   前記ベースプレートに設けられ、前記バックプレートにおける異なる３点の第１の方向での変位量を計測する３つの第１の変位センサと、
   前記ベースプレートに設けられ、前記バックプレートにおける異なる３点の、前記第１の方向とは異なり、かつ互いに異なる２方向での変位量を計測する３つの第２の変位センサと、
   前記６つの第１及び第２の変位センサの計測情報を、直交座標系の６軸方向への前記光学素子の移動量に変換する変換処理部と、
   前記６軸方向への前記光学素子の移動量と前記光学素子の前記６軸方向への目標移動量との差分に基づいて、前記位置調整機構への指令値を演算する制御部と、
   前記変換処理部からの前記６軸方向への前記光学素子の移動量を校正して前記制御部に入力する校正処理部を有することを特徴とする光学素子位置決めシステム。
3. 前記光学素子を収容し、請求項１又は２に記載の光学素子位置決めシステムの前記ベースプレートが固定された鏡筒を有することを特徴とする投影光学系。
4. 前記投影光学系の波面収差が許容値以内になった場合の前記光学素子の前記ベースプレートに対する前記６軸方向での位置及び角度をメモリに記憶することを特徴とする請求項３に記載の投影光学系。
5. 請求項３又は４に記載の投影光学系を用いて被処理体を露光することを特徴とする露光装置。
6. 請求項５に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、
   該露光した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。