JP2011171386A - 変位センサ、駆動装置、露光装置、及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の変位量を簡易な構成で計測することができる変位センサ、駆動装置、露光装置、及びデバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】凹面鏡４１の変位量を計測可能に構成され、圧電部材５３に対する電圧の印加に伴って、圧電部材５３から駆動力が伝達されて凹面鏡４１に対して接触する接触位置まで変位する接触部材５８と、接触部材５８の変位量を計測する受光素子６２と、受光素子６２の計測結果に基づき、接触部材５８が接触位置まで変位したか否かを判別すると共に、接触部材５８が接触位置まで変位した旨を判別した時点での接触部材５８の位置を、凹面鏡４１の変位量を計測する際の基準となるスケール６０の原点として設定する制御装置６４とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、対象物の変位量を計測可能な変位センサ、該変位センサを備える駆動装置、該駆動装置を備える露光装置、及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法に関する。

一般に、半導体素子、液晶表示素子等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程では、レチクル、フォトマスク等のマスクに形成された所定のパターンを、投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハやガラスプレート等の基板上に転写する露光装置が用いられている。こうした露光装置では、投影光学系の結像特性を調整するために、投影光学系を構成する複数の光学部材のうち、一つの光学部材（例えば、ミラー）を局所的に変位させることがある（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、上記露光装置には、投影光学系を構成するミラー（光学部材）を局所的に変位させるための変形手段が設けられている。この変形手段は、ミラーの裏面に対向して配置される複数の駆動棒と、複数の駆動棒をミラーの裏面に対して接近させる方向に変位させるアクチュエータとから構成されている。そして、この露光装置では、アクチュエータが、駆動棒をミラーに接触させた状態でミラーに接近させる方向に変位させると、固定手段によって固定されたミラーに対して駆動棒から押圧力が作用して、ミラーが局所的に変位するようになっている。

特開２００６−２９５０２３号公報

しかしながら、上記露光装置では、現在のミラーを局所的に変位させるために、測定装置から波面収差情報を取得し、波面収差を補正するのに必要なミラー形状、かかるミラー形状を形成するのに必要なアクチュエータが加えるべき変位力、この変位力に必要なアクチュエータの駆動力を算出している。しかし、このような構成では、ミラーの変位量を正確に求めることができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、対象物の変位量を簡易な構成で精度良く計測できる変位センサを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、実施形態に示す図１〜図７に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の変位センサは、対象物（４１）の変位量を計測可能な変位センサ（４３）であって、前記対象物（４１）に接触可能な接触部を有し、駆動源（５３）からの駆動力によって前記対象物（４１）に対して変位する変位部材（５８）と、前記変位部材（５８）の変位量を計測する変位計測部（５９）と、前記接触部が前記対象物（４１）に接触したか否かを判別する判別部（６４）と、前記判別部（６４）によって前記接触部が前記対象物（４１）に接触したことを判別した時、前記変位計測部（５９）に対して、前記対象物（４１）の変位量を計測する際の原点を設定する原点設定部（６４）とを備えることを要旨とする。

なお、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。

本発明によれば、対象物の変位量を簡易な構成で正確に計測することができる。

第１の実施形態の露光装置の概略断面図。 （ａ）は第１の実施形態のアクチュエータの断面図、（ｂ）は第１の実施形態のアクチュエータの拡大断面図。 （ａ）はアクチュエータが凹面鏡から離間した状態を示す断面図、（ｂ）はアクチュエータが凹面鏡に接触した直後の状態を示す断面図、（ｃ）はアクチュエータが凹面鏡を変形させている状態を示す断面図。 （ａ）はアクチュエータに印加される電圧とアクチュエータの伸長量との相関関係を示すグラフ、（ｂ）はアクチュエータに印加される電圧の大きさを単位量毎に変化させた場合におけるアクチュエータの伸長量の変化量を示すグラフ。 （ａ）はアクチュエータの伸長量とアクチュエータに印加される電圧との相関関係を示すグラフ、（ｂ）はアクチュエータの伸長量を単位量毎に変化させた場合におけるアクチュエータに印加される電圧の大きさの変化量を示すグラフ。 デバイスの製造例のフローチャート。 半導体デバイスの場合の基板処理に関する詳細なフローチャート。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態について図１〜図４に基づき説明する。なお、本実施形態では、図１において、後述する投影光学系１５を構成する反射屈折光学系の第１光軸ＡＸ１に平行にＺ軸を、第１光軸ＡＸ１に垂直な面内において図１の紙面に平行にＹ軸を、紙面に垂直にＸ軸を、それぞれ設定している。

図１に示すように、本実施形態の露光装置１１は、所定の回路パターンが形成された透過型のレチクルＲを露光光ＥＬで照明することにより、露光面Ｗａ（＋Ｚ方向側の面であって、図１では上面）にレジストなどの感光性材料が塗布された感光性基板としてのウエハＷに回路パターンを形成するための装置である。そして、こうした露光装置１１は、光源装置１２から射出された露光光ＥＬをレチクルＲの被照射面Ｒａ（＋Ｚ方向側の面）に導く照明光学系１３と、レチクルＲを保持するレチクルステージ１４と、レチクルＲを透過した露光光ＥＬをウエハＷの露光面Ｗａに導く投影光学系１５と、ウエハＷを保持するウエハステージ１６とを備えている。なお、本実施形態の光源装置１２は、１９３ｎｍの波長の光を出力するＡｒＦエキシマレーザ光源を有し、該ＡｒＦエキシマレーザ光源から出力される光が露光光ＥＬとして露光装置１１内に導かれる。

光源装置１２と照明光学系１３との間には、ビームマッチングユニット１７が連結されている。ビームマッチングユニット１７は、光源装置１２と露光装置１１とを光学的に接続しており、光源装置１２から射出された露光光ＥＬを露光装置１１内に導くようになっている。なお、光源装置１２から照明光学系１３における最もレチクルＲ側の光学部材までの空間域は、露光光ＥＬの吸収率が低い気体であるヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されている。

照明光学系１３の下方には、架台１８が設けられている。架台１８は、定盤１９上に立設される下部架台２０と、該下部架台２０上に支持される上部架台２１とによって構成されている。また、上部架台２１の上面にはレチクルステージ１４が載置されている。レチクルステージ１４は、レチクルＲを保持する保持面１４ａをＸＹ平面に対して平行とするように配置されている。また、レチクルステージ１４は、レチクルステージ駆動部（図示略）の駆動によって、Ｙ軸方向に所定ストロークで移動可能である。また、レチクルステージ駆動部は、レチクルステージ１４をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びＺ軸周りの回転方向にも微小量移動させるように構成されている。そして、照明光学系１３から射出される露光光ＥＬは、レチクルＲを透過した後、上部架台２１の上壁部の略中央に形成された開口部２２を介して架台１８内に収容される投影光学系１５に導かれるようになっている。なお、レチクルＲが露光光ＥＬで照明される場合、該レチクルＲの被照射面Ｒａの一部には、Ｘ軸方向に延びる略矩形状の照明領域が形成されるようになっている。

投影光学系１５は、該投影光学系１５の第１光軸ＡＸ１を中心とする略円筒状の上部鏡筒２３と、第１光軸ＡＸ１と直交する第２光軸ＡＸ２を中心とする略円筒状の横鏡筒２４と、上部鏡筒２３よりもウエハＷ側に配置され且つ第１光軸ＡＸ１を中心とする略円筒状の下部鏡筒２５とを備えている。下部鏡筒２５は、下部架台２０の上壁部の略中央に形成された開口部２６を上下方向に挿通している。そして、これらの各鏡筒２３，２４，２５は結合部材２７を介して互いに結合されている。なお、結合部材２７は、下部架台２０における開口部２６の口縁近傍に取り付けられている。

上部鏡筒２３の上端部（＋Ｚ方向側の端部）には、該上部鏡筒２３の開口を閉塞するカバーガラス３１が設けられている。そして、投影光学系１５に導かれる露光光ＥＬは、カバーガラス３１を透過して上部鏡筒２３の内部に入射するようになっている。また、上部鏡筒２３の下端部（−Ｚ方向側の端部）は結合部材２７に挿入されている。

なお、上部鏡筒２３によって保持される複数（図１では１つのみ図示）の光学部材３２は第１結像光学系３３を構成している。そして、第１結像光学系３３は、上部鏡筒２３の内部にレチクルＲの回路パターンの第１中間像を形成するようになっている。

横鏡筒２４は、有底筒状をなしており、その底部３５が結合部材２７の側面に形成された開口部３６を介して結合部材２７に挿入されている。また、横鏡筒２４の上側壁（即ち、上部鏡筒２３側の側壁）には、第１光軸ＡＸ１を略中心とする開口部４７が貫通形成されており、横鏡筒２４内には、上部鏡筒２３側から開口部４７を介して露光光ＥＬが入射するようになっている。また、横鏡筒２４の下側壁（即ち、下部鏡筒２５側の側壁）には、第１光軸ＡＸ１を略中心とする開口部４８が貫通形成されており、横鏡筒２４からは、開口部４８を介して下部鏡筒２５側に露光光ＥＬが射出されるようになっている。こうした横鏡筒２４は、結合部材２７に挿入される底部３５によって直角反射鏡３８を保持している。

また、横鏡筒２４は、横鏡筒２４の内壁に固定された保持部材４０を介して負レンズ３９及び凹面鏡４１を保持している。この凹面鏡４１の側面には略円環状をなす被保持部４１ａ（図２（ａ）参照）が形成されており、横鏡筒２４の保持部材４０はこの被保持部４１ａを介して凹面鏡４１を保持している。一例として、横鏡筒２４の保持部材４０は、第２光軸ＡＸ２を中心とする周方向に沿って等間隔に複数（例えば３つ）配置されており、凹面鏡４１は、保持部材４０によって複数点（例えば３点）で保持されている。また、横鏡筒２４内の右端側には、該横鏡筒２４の内径とほぼ同一の径を有する円板状のリアクションプレート４２が横鏡筒２４の開口を閉塞するように設けられている。

横鏡筒２４に保持される直角反射鏡３８には、第１光路折り曲げ鏡４４及び第２光路折り曲げ鏡４５が形成されている。第１光路折り曲げ鏡４４は、第１結像光学系３３が形成する第１中間像の近傍位置に配置され、第１結像光学系３３から開口部４７を介して横鏡筒２４内に入射する露光光ＥＬをほぼ直角に反射して負レンズ３９に導くようになっている。また、第２光路折り曲げ鏡４５は、負レンズ３９を通過して凹面鏡４１で反射された露光光ＥＬを、負レンズ３９を再度通過させた後にほぼ直角に反射して開口部４８を介してウエハＷ側に射出するようになっている。すなわち、本実施形態では、横鏡筒２４によって保持される直角反射鏡３８、負レンズ３９、及び凹面鏡４１によって第２結像光学系４６が構成されている。こうした第２結像光学系４６は、第１中間像の形成位置の近傍となる第２光路折り曲げ鏡４５の近傍にレチクルＲの回路パターンの第２中間像を形成するようになっている。なお、第２中間像は、第１中間像とほぼ等倍であり、レチクルＲの回路パターンの二次像となっている。

下部鏡筒２５の上端側は結合部材２７に挿入されている。また、下部鏡筒２５の下端側には、該下部鏡筒２５の開口を閉塞するカバーガラス５０が設けられている。そして、投影光学系１５の内部を通過した露光光ＥＬは、カバーガラス５０を透過して投影光学系１５から射出されるようになっている。

こうした下部鏡筒２５内には、複数（図１では３つのみ図示）の光学部材５１が第１光軸ＡＸ１に沿って保持されており、各光学部材５１によって第３結像光学系５２が構成されている。そして、第３結像光学系５２は、第２結像光学系４６によって形成される第２中間像からの光束に基づいて、レチクルＲの回路パターンの縮小像（第２中間像の像であって回路パターンの最終像）をウエハＷの露光面Ｗａに形成するようになっている。また、投影光学系１５の内部は、上記のカバーガラス３１、リアクションプレート４２、及びカバーガラス５０によって気密化された状態で、露光光ＥＬの吸収率が低い気体であるヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されている。

投影光学系１５の下方には、ウエハステージ１６が定盤１９上に設けられている。ウエハステージ１６は、ウエハＷを保持する保持面１６ａをＸＹ平面に対して平行とするように配置されている。また、ウエハステージ１６は、ウエハステージ駆動部（図示略）によって、Ｙ軸方向に移動可能である。また、ウエハステージ駆動部は、ウエハステージ１６をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＺ軸周りの回転方向にも微小量移動させるように構成されている。

そして、本実施形態の露光装置１１を用いてウエハＷの一つのショット領域にレチクルＲの回路パターンを形成する場合、照明光学系１３によって照明領域をレチクルＲに形成した状態で、レチクルステージ駆動部の駆動によって、レチクルステージ１４に保持されるレチクルＲをＹ軸方向（例えば、＋Ｙ方向側から−Ｙ方向側）に所定ストローク毎に移動させる。また同時に、ウエハステージ駆動部の駆動によって、ウエハステージ１６に保持されるウエハＷをレチクルＲのＹ軸方向に沿った移動に対して投影光学系１５の縮小倍率に応じた速度比でＹ軸方向（例えば、−Ｙ方向側から＋Ｙ方向側）に同期して移動させる。そして、一つのショット領域へのパターンの形成が終了した場合、ウエハＷの他のショット領域に対するパターンの形成が連続して行われる。

本実施形態の露光装置１１では、横鏡筒２４に保持される凹面鏡４１の形状を意図的に変形させて、投影光学系１５の光学特性が調整されるようになっている。そこで次に、凹面鏡４１の形状を変形させるためのアクチュエータ４３について説明する。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、リアクションプレート４２には、投影光学系１５の第２光軸ＡＸ２を中心とする径方向において凹面鏡４１の被保持部４１ａとほぼ同一の位置にアクチュエータ４３が固定されている。このアクチュエータ４３は、投影光学系１５の第２光軸ＡＸ２を中心とする周方向に沿った複数（例えば３つ）の位置に等間隔に配置されている。

アクチュエータ４３には、圧電材料からなる圧電部材５３と該圧電部材５３に埋設された内部電極５４とが、投影光学系１５の第２光軸ＡＸ２の軸線方向において交互に積層して設けられている。また、内部電極５４には、電源５５側から延びる電力線５６が接続されている。そして、電源５５から電力線５６を介して内部電極５４に電圧が印加されることにより、内部電極５４からは電界が生成されるようになっている。また、圧電部材５３が内部電極５４からの電界によって圧電効果を生じて投影光学系１５の第２光軸ＡＸ２の軸線方向に歪むように変形することにより、アクチュエータ４３が投影光学系１５の第２光軸ＡＸ２の軸線方向に伸長するようになっている。

また、アクチュエータ４３は、圧電部材５３におけるリアクションプレート４２とは反対側の端部に連結される棒状の剛性体からなるロッド５７と、該ロッド５７における長手方向の一端側の部位に連結され、凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触可能な接触部材５８とを備えている。そして、接触部材５８は、投影光学系１５の第２光軸ＡＸ２の軸線方向におけるアクチュエータ４３の伸長により、ロッド５７を介して変位する。そして、この変位により、接触部材５８は、凹面鏡４１の被保持部４１ａに対して接触する。

また、アクチュエータ４３は、圧電部材５３の伸長量（変位量）を計測する光学式エンコーダ５９を備える。光学式エンコーダ５９は、等間隔に配列されたスリット（図示略）が形成されたスケール６０と、スケール６０を挟んで一方側に設けられる発光素子６１と、スケール６０を挟んで他方側に設けられる受光素子６２とを備える。

スケール６０は、これらのスリットがアクチュエータ４３の伸長方向となる投影光学系１５の第２光軸ＡＸ２の軸線方向に配列させるように、圧電部材５３におけるリアクションプレート４２とは反対側の端部に設けられたブラケット６３に固定されている。また、発光素子６１及び受光素子６２は、横鏡筒２４の内壁面に不図示の保持部材を介して固定されている。したがって、スケール６０は、発光素子６１及び受光素子６２に対して相対的に移動する。そして、受光素子６２は、発光素子６１から射出された計測光をスケール６０のスリットを介して受光し、その出力結果を制御装置６４に出力するようになっている。

制御装置６４は、受光素子６２から出力された出力結果に基づいてスケール６０の変位量を計測するようになっている。したがって、スケール６０の変位量を圧電部材５３の伸長量として求めることができる。なお、電源５５と内部電極５４とを接続する電力線５６の途中位置には、電源５５から内部電極５４に印加される電圧量を監視するための電圧センサ６５が設けられている。そして、電圧センサ６５は、電源５５から内部電極５４に印加される電圧値を制御装置６４に出力するようになっている。

次に、上記のように構成された露光装置１１の作用について、特に、アクチュエータ４３が凹面鏡４１の形状を変形させる際の作用について以下説明する。なお、図３（ａ）は、アクチュエータ４３が投影光学系１５の第２光軸ＡＸ２の軸線方向に所定量だけ伸長した初期状態を示している。なお、アクチュエータ４３が初期状態である場合、接触部材５８は、凹面鏡４１の被保持部４１ａに対して投影光学系１５の第２光軸ＡＸ２の軸線方向に間隔をあけて、すなわち非接触状態で配置されている。

さて、図３（ｂ）に示すように、制御装置６４が、電源５５から内部電極５４に印加される電圧値を増大させるように電源５５に対して制御指令を送信する。すると、アクチュエータ４３は、電源５５から内部電極５４に印加される電圧値が増大することに伴って、圧電部材５３の変形量の大きさが増大する。その結果、アクチュエータ４３は、投影光学系１５の第２光軸ＡＸ２の軸線方向に伸長する。

ここで、アクチュエータ４３は、リアクションプレート４２に固定されているため、圧電部材５３におけるリアクションプレート４２とは反対側の端部がリアクションプレート４２から離間する方向に変位する。また同時に、アクチュエータ４３は、接触部材５８が剛性体からなるロッド５７を介して圧電部材５３に連結されているため、アクチュエータ４３の伸長に伴って、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに対して接触する接触位置まで変位する。

さらに、スケール６０は、圧電部材５３の伸長に伴って、投影光学系１５の第２光軸ＡＸ２の軸線方向に変位する。すると、受光素子６２は、スケール６０のスリットによって断続的に遮蔽された計測光を受光し、その出力信号を制御装置６４に出力する。

そして、制御装置６４は、受光素子６２からの出力信号に基づいてスケール６０の変位量を算出する。なお、スケール６０の変位量は、アクチュエータ４３の伸長量及び接触部材５８の変位量と等しい。そのため、受光素子６２は、スケール６０の変位量の計測を通じて接触部材５８の変位量を計測するようになっている。

ところで、図４（ａ）において点線で示すように、アクチュエータ４３は、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触する前において、内部電極５４に印加される電圧値とアクチュエータ４３の伸長量（具体的には、圧電部材５３の変形量）の大きさとの間に一定の相関関係を有している。ここで、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触すると、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触する前の状態と比較して、接触部材５８を変位させる際のアクチュエータ４３の駆動負荷が増大する。そのため、アクチュエータ４３は、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触した状態では、内部電極５４に印加する電圧値に対するアクチュエータ４３の伸長量の比率が減少する。

この点、制御装置６４は、受光素子６２からの出力信号に基づいてスケール６０の変位量を随時算出し、更には、スケール６０の変位量の算出を通じてアクチュエータ４３の伸長量を随時算出している。そして、制御装置６４は、内部電極５４に印加される電圧値とアクチュエータ４３の伸長量とが上記の相関関係を満たさなくなった時点で、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触した旨を判別する。

具体的には、図４（ｂ）に示すように、制御装置６４は、内部電極５４に印加する電圧値を単位量毎に増大させた場合におけるアクチュエータ４３の伸長量の増大量、即ち、単位電圧当たりのアクチュエータ４３の伸長量を随時算出する。ここで、単位電圧当たりのアクチュエータ４３の伸長量は、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触する前の状態と比較して大きく低下する。そこで、本実施形態では、制御装置６４は、単位電圧当たりのアクチュエータ４３の伸長量が予め設定した基準値Ｘを下回った時点で接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触した旨を判別し、その時点における接触部材５８の位置をスケール６０の原点として設定する。そして、制御装置６４は、スケール６０の原点を基準とした接触部材５８の変位量を、横鏡筒２４の保持部材４０に保持された状態にある凹面鏡４１の被保持部４１ａの変位量として導出する。なお、凹面鏡４１の被保持部４１ａの変位量には、単に凹面鏡４１の被保持部４１ａの移動量だけでなく、凹面鏡４１の変形量も含まれるものとする。

さらに、図４（ａ）に示すように、制御装置６４は、投影光学系１５又は凹面鏡４１が所望の光学特性を得るために、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触した接触位置から凹面鏡４１の被保持部４１ａを押圧する方向に変位すべき変位量ΔＬを算出する。そして、制御装置６４は、スケール６０の原点が設定された時点におけるアクチュエータ４３の伸長量Ｌ１に対して上記の変位量ΔＬを加算することにより、投影光学系１５又は凹面鏡４１が所望の光学特性を得るために必要なアクチュエータ４３の伸長量Ｌ２（＝Ｌ１＋ΔＬ）を導出する。

また同時に、図４（ｂ）に示すように、制御装置６４は、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触した状態で上記の変位量ΔＬを満たすように接触部材５８を変位させるために、電源５５から内部電極５４に印加すべき電圧値の変化量ΔＶを算出する。そして、制御装置６４は、スケール６０の原点が設定された時点で内部電極５４に印加される電圧値Ｖ１に対して、上記の変化量ΔＶを加算することにより、電源５５から内部電極５４に印加すべき電圧値Ｖ２（＝Ｖ１＋ΔＶ）を導出する。

そして、図３（ｃ）に示すように、制御装置６４は、導出した電圧値Ｖ２を電源５５から内部電極５４に印加させるように電源５５に対して制御指令を送信する。すると、アクチュエータ４３は、電源５５から内部電極５４に印加される電圧値が増大することに伴って、圧電部材５３の変形量が更に増大する。そして、アクチュエータ４３は、投影光学系１５の第２光軸ＡＸ２の軸線方向に更に伸長する。また、接触部材５８は、アクチュエータ４３の伸長に伴って、横鏡筒２４の保持部材４０によって保持された状態にある凹面鏡４１の被保持部４１ａを、投影光学系１５の第２光軸ＡＸ２の軸線方向に押圧する。その結果、凹面鏡４１は、接触部材５８によって押圧される領域の近傍が局所的に変形する。

ところで、本実施形態では、制御装置６４は、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触する時点、すなわち、スケール６０の原点が設定された時点において電源５５から内部電極５４に印加される電圧値Ｖ１を算出する。そして、制御装置６４は、この電圧値Ｖ１と圧電部材５３の伸長特性とを比較することにより、アクチュエータ４３が接触部材５８を介して凹面鏡４１の被保持部４１ａに付与可能な駆動力の最大値を推定する。そのため、制御装置６４は、投影光学系１５又は凹面鏡４１が所望の光学特性を得られるように、アクチュエータ４３が凹面鏡４１の被保持部４１ａに対して駆動力を付与可能であるか否かを迅速且つ簡便に判別することが可能となる。

本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）制御装置６４は、接触部材５８の変位量が大きく変化したことが光学式エンコーダ５９によって計測された場合に、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触した旨を判別し、その時点での接触部材５８の位置をスケール６０の原点として設定することができる。

（２）制御装置６４は、受光素子６２からの出力信号に基づいてスケール６０の変位量を随時算出し、更には、スケール６０の変位量の算出を通じてアクチュエータ４３の伸長量を随時算出する。そして、制御装置６４は、内部電極５４に印加される電圧値とアクチュエータ４３の伸長量とが、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａから離間した状態における所定の相関関係を満たさなくなった時点で、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触した旨を判別することができる。

（３）接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触した状態では、単位電圧当たりのアクチュエータ４３の伸長量は、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触する前の状態と比較して大きく低下する。そのため、制御装置６４は、単位電圧当たりのアクチュエータ４３の伸長量が予め設定した基準値Ｘを下回った時点で、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触した旨を正確に判別することができる。

（４）制御装置６４は、スケール６０の原点が設定された時点で電源５５から内部電極５４に印加される電圧値Ｖ１と、圧電部材５３の伸長特性とを比較することにより、アクチュエータ４３が凹面鏡４１に付与可能な駆動力の最大値を推定する。そのため、投影光学系１５又は凹面鏡４１が所望の光学特性を得られるように、アクチュエータ４３が凹面鏡４１を変形可能であるか否かを迅速且つ簡便に把握することができる。

（５）接触部材５８は、凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触する接触位置から凹面鏡４１の被保持部４１ａを押圧する方向に変位する際の変位量ΔＬが、凹面鏡４１の変形量に相当する。そこで、制御装置６４は、この変位量ΔＬを得るために内部電極５４に対して更に印加すべき電圧値の変化量ΔＶを算出する。そのため、制御装置６４は、アクチュエータ４３が凹面鏡４１の被保持部４１ａに伝達する駆動力の大きさを精密に調整することができる。

（６）本実施形態では、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触したか否かを検出するための接触センサを新たに設けることは不要となる。そのため、部品点数が削減されることにより、装置全体の小型化に寄与することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図５（ａ）（ｂ）に従って説明する。なお、第２の実施形態は、アクチュエータ４３の伸長量を単位量毎に増大させる点が第１の実施形態と異なっている。したがって、以下の説明においては、第１の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第１の実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。

図５（ａ）に示すように、本実施形態の制御装置６４は、電圧センサ６５からの出力信号に基づいて内部電極５４に印加される電圧値を随時算出している。そして、制御装置６４は、内部電極５４に印加される電圧値とアクチュエータ４３の伸長量とが、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａから離間した状態における所定の相関関係を満たさなくなった時点で、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触した旨を判別する。

具体的には、図５（ｂ）に示すように、制御装置６４は、アクチュエータ４３の伸長量を単位量毎に増大させた場合における内部電極５４に印加される電圧値の増大量、即ち、単位伸長量当たりの内部電極５４の電圧値を随時算出する。ここで、単位伸長量当たりの内部電極５４の電圧値は、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触する前の状態と比較して大きく増大する。そこで、本実施形態では、制御装置６４は、単位伸長量当たりの内部電極５４の電圧値が予め設定した基準値Ｙを上回った時点で接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触した旨を判別し、その時点における接触部材５８の位置をスケール６０の原点として設定する。

したがって、本実施形態では、上記第１の実施形態の効果（１）〜（６）と同様の効果が得られる。
なお、上記各実施形態は、以下のような別の実施形態に変更してもよい。

・上記第１の実施形態において、制御装置６４は、内部電極５４に印加する電圧値を次第に増大させつつ単位電圧当たりのアクチュエータ４３の伸長量の変化量を随時計測し、その変化量が負の値に転じた時点で接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触した旨を判別するようにしてもよい。

・上記第２の実施形態において、制御装置６４は、内部電極５４に印加する電圧値を次第に増大させつつ単位伸長量当たりの内部電極５４の電圧値の変化量を随時計測し、その変化量が正の値に転じた時点で接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触した旨を判別するようにしてもよい。

・上記第１の実施形態において、電源５５から内部電極５４に印加される電圧値を監視するための電圧センサ６５を省略した構成としてもよい。すなわち、制御装置６４は、内部電極５４に印加される電圧値を単位量毎に増大させるように電源５５に対して制御指令を送信した後、受光素子６２からアクチュエータ４３の伸長量の計測結果を所定の時間間隔毎に受信し、更には、受光素子６２から受信したアクチュエータ４３の伸長量を単位電圧当たりのアクチュエータ４３の伸長量として算出するようにしてもよい。

・上記第１の実施形態において、制御装置６４は、単位電圧当たりのアクチュエータ４３の伸長量を算出することなく、内部電極５４に印加する電圧値とアクチュエータ４３の伸長量とが所定の相関関係を満たすか否かを判定することにより、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触した旨を判別するようにしてもよい。

・上記第２の実施形態において、制御装置６４は、単位伸長量当たりの内部電極５４の電圧値を算出することなく、アクチュエータ４３の伸長量と内部電極５４に印加する電圧値とが所定の相関関係を満たすか否かを判定することにより、接触部材５８が凹面鏡４１の被保持部４１ａに接触した旨を判別するようにしてもよい。

・上記各実施形態において、凹面鏡４１の形状を変形させるミラー変形装置をアクチュエータ４３とは別部材構成で設け、このミラー変形装置によって変形される凹面鏡４１の被保持部４１ａの変位量をアクチュエータ４３によって計測するようにしてもよい。

・上記各実施形態において、静電アクチュエータ、電磁アクチュエータ等の他の駆動様式のアクチュエータ４３を採用してもよい。すなわち、外部からの電圧の印加に伴って駆動力が生成される構成であれば任意のアクチュエータを採用することができる。

・上記各実施形態において、発光素子６１から射出される計測光を反射させる反射型のスケール６０を採用してもよい。
・上記各実施形態において、凹面鏡４１を保持するための保持部材を省略し、複数のアクチュエータ４３によって凹面鏡４１を保持する構成としてもよい。

・上記各実施形態において、アクチュエータ４３によって形状が変形される対象物は凹面鏡４１に限定されず、投影光学系１５を構成する他の光学素子を対象物としてもよい。また、照明光学系１３を構成する各種の光学素子、更には、レチクルＲ及びウエハＷを対象物としてもよい。

・上記各実施形態において、アクチュエータ４３が計測する対象は、凹面鏡４１の変形量に限らず、凹面鏡４１の移動量や、光学素子の移動量を対象としてもよい。
・上記各実施形態において、光源装置１２は、例えばｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）等を供給可能な光源であってもよい。また、光源装置１２は、ＤＦＢ半導体レーザまたはファイバレーザから発振される赤外域、または可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（またはエルビウムとイッテルビウムの双方）がドープされたファイバアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を供給可能な光源であってもよい。また、光源装置１２は、波長が１００ｎｍ程度以下の軟Ｘ線領域である極端紫外光、即ちＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を供給可能な光源であってもよい。

・上記各実施形態において、露光装置１１を、カバーガラス５０とウエハＷとの間の所定空間に１．１よりも大きな屈折率を有する任意の液体（例えば純水）を供給した状態で露光を行なう所謂液浸型の露光装置であってもよい。

・上記各実施形態において、露光装置１１を、ステップ・アンド・リピート方式の装置に具体化してもよい。
・上記各実施形態において、可変パターン生成器（例えば、ＤＭＤ（Digital Mirror Device 又はDigital Micro-mirror Device ））を用いたマスクレス露光装置に具体化してもよい。

・上記各実施形態において、露光装置１１は、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクルまたはマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハなどへ回路パターンを転写する露光装置であってもよい。また、露光装置１１は、液晶表示素子（ＬＣＤ）などを含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッド等の製造に用いられて、デバイスパターンをセラミックウエハ等へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置などであってもよい。

次に、本発明の実施形態の露光装置１１によるデバイスの製造方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図６は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。

まず、ステップＳ１０１（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクルＲなど）を製作する。一方、ステップＳ１０３（基板製造ステップ）において、シリコン、ガラス、セラミックス等の材料を用いて基板（シリコン材料を用いた場合にはウエハＷとなる。）を製造する。

次に、ステップＳ１０４（基板処理ステップ）において、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４で用意したマスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１０５（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１０４で処理された基板を用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１０５には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１０６（検査ステップ）において、ステップＳ１０５で作製されたマイクロ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。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。

図７は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１０４の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ１１１（酸化ステップ）においては、基板の表面を酸化させる。ステップＳ１１２（ＣＶＤステップ）においては、基板表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１１３（電極形成ステップ）においては、基板上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１１４（イオン打込みステップ）においては、基板にイオンを打ち込む。以上のステップＳ１１１〜ステップＳ１１４のそれぞれは、基板処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。

基板プロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ１１５（レジスト形成ステップ）において、基板に感光性材料を塗布する。引き続き、ステップＳ１１６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置１１）によってマスクの回路パターンを基板に転写する。次に、ステップＳ１１７（現像ステップ）において、ステップＳ１１６にて露光された基板を現像して、基板の表面に回路パターンからなるマスク層を形成する。さらに続いて、ステップＳ１１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ１１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となった感光性材料を取り除く。すなわち、ステップＳ１１８及びステップＳ１１９において、マスク層を介して基板の表面を加工する。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、基板上に多重に回路パターンが形成される。

１１…露光装置、４１…対象物としての凹面鏡、４３…変位センサ及び駆動装置としてのアクチュエータ、５３…駆動源としての圧電部材、５５…電圧印加部材としての電源、５８…接触部材（変位部材）、６１…変位計測部としての受光素子、６４…判別部及び原点設定部としての制御装置、６５…電圧計測部としての電圧センサ、Ｗ…基板としてのウエハ、Ｘ…基準値、Ｙ…基準値。

Claims (12)

1. 対象物の変位量を計測可能な変位センサであって、
   前記対象物に接触可能な接触部を有し、駆動源からの駆動力によって前記対象物に対して変位する変位部材と、
   前記変位部材の変位量を計測する変位計測部と、
   前記接触部が前記対象物に接触したか否かを判別する判別部と、
   前記判別部によって前記接触部が前記対象物に接触したことを判別した時、前記変位計測部に対して、前記対象物の変位量を計測する際の原点を設定する原点設定部と
   を備えることを特徴とする変位センサ。
2. 請求項１に記載の変位センサにおいて、
   前記判別部は、前記駆動源に印加される電圧、及び前記接触部の変位量のうち、一方の要素を変化させた場合における他方の要素の変化量に基づき、前記接触部が前記対象物に接触したか否かを判別することを特徴とする変位センサ。
3. 請求項２に記載の変位センサにおいて、
   前記判別部は、前記駆動源に印加される電圧、及び前記接触部の変位量のうち、一方の要素を単位量毎に変化させた場合における他方の要素の変化量に基づき、前記接触部が前記対象物に接触したか否かを判別することを特徴とする変位センサ。
4. 請求項３に記載の変位センサにおいて、
   前記判別部は、前記駆動源に印加される電圧を単位量毎に変化させた場合における前記接触部の変位量の変化量が予め設定した基準値を下回った場合に、前記接触部が前記対象物に接触したことを判別することを特徴とする変位センサ。
5. 請求項３に記載の変位センサにおいて、
   前記判別部は、前記接触部の変位量を単位量毎に変化させた場合における前記駆動源に印加される電圧の変化量が予め設定した基準値を上回った場合に、前記接触部が前記対象物に接触したことを判別することを特徴とする変位センサ。
6. 請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の変位センサにおいて、
   前記対象物は光学素子であることを特徴とする変位センサ。
7. 請求項１〜請求項６のうち何れか一項に記載の変位センサと、
   前記接触部に駆動力を伝達する駆動源と、
   前記駆動源に電圧を印加する電圧印加部材と
   を備え、
   前記電圧印加部材によって電圧が印加された前記駆動源から前記接触部を介して前記対象物に駆動力を伝達することを特徴とする駆動装置。
8. 請求項７に記載の駆動装置において、
   前記駆動源は、電圧の印加に伴って伸縮可能な圧電部材を有し、
   前記接触部には、前記圧電部材の伸縮量が前記駆動力として伝達され、
   前記変位計測部は、前記圧電部材の伸縮量を前記接触部の変位量として計測することを特徴とする駆動装置。
9. 請求項７又は請求項８に記載の駆動装置において、
   前記駆動源に印加される電圧値を計測する電圧計測部を更に備えることを特徴とする駆動装置。
10. 請求項７〜請求項９のうち何れか一項に記載の駆動装置において、
    前記変位計測部の原点に基づいて、前記電圧印加部材から前記駆動源に印加する電圧の大きさを制御する制御装置を更に備えることを特徴とする駆動装置。
11. 光学素子の形状を変形させる装置として請求項７〜請求項１０のうち何れか一項に記載の駆動装置を備え、
    前記光学素子を介して放射ビームを感光性材料が塗布された基板に照射し、該基板に所定のパターンを形成することを特徴とする露光装置。
12. リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、
    前記リソグラフィ工程は請求項１１に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。

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