JP2013106017A - 光学素子保持装置、光学装置、及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子の光が入射又は透過する面の変形を抑制した状態でその光学素子を保持する。
【解決手段】照明光ＩＬを反射するミラー２２を有するミラー保持装置５０であって、凹面鏡よりなるミラー２２の照明光ＩＬが入射する反射面２２ａの裏面２２ｂに設けられて、反射面２２ａよりも断面形状が小さい凸状の連結部２３と、連結部２３に設けられて、連結部２３よりも断面形状が大きい被保持部２４と、被保持部２４を支持するクランプ部２５と、クランプ部２５が設けられたカバー部材５５と、カバー部材５５が固定された分割鏡筒４７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学素子を保持する光学素子保持装置、並びに光学素子保持装置を有する光学装置及び露光装置に関する。さらに本発明は、その露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

例えば半導体デバイスの製造工程の一つであるリソグラフィ工程においては、レチクル（又はフォトマスク等）に形成されているパターン、又は空間光変調器等で生成されるパターンを、投影光学系を介してフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）の表面に転写するために、ステッパー等の一括露光型の露光装置、又はスキャニングステッパー等の走査露光型等の露光装置等が使用されている。

これらの露光装置に搭載される投影光学系は、諸収差が所定の許容範囲内に収まるように組立調整が行われる。また、従来の投影光学系において、レンズ及びミラー等の光学素子は、その側面に設けられた凸部をホルダで保持することで、鏡筒内の所定位置に配置されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２６６５１１号公報

従来の光学素子は、ホルダによって保持される側面の部分と、その光学素子の光が入射又は透過する面とが近接しているため、例えばそのホルダの保持力によってその面が変形する恐れがあった。このようにその光が入射又は透過する面が変形すると、投影光学系の結像特性が劣化する恐れがある。
本発明の態様は、このような事情に鑑み、光学素子の光が入射又は透過する面の変形を抑制した状態でその光学素子を保持することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、光学素子を有する光学素子保持装置が提供される。この光学素子保持装置は、光が入射又は透過するその光学素子の光学面の裏面に設けられて、その光学面よりも断面形状が小さい凸状の接続部と、その接続部に連結されて、その接続部よりも断面形状が大きい被保持部と、その被保持部のうち、その接続部から離れた部分を支持する支持部と、を備えるものである。

また、第２の態様によれば、複数の光学素子を含む光学装置が提供される。この光学装置は、本発明の光学素子保持装置を備え、この光学素子保持装置によってその複数の光学素子のうちの一つの光学素子を保持するものである。
また、第３の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、本発明の光学装置を備える露光装置が提供される。

また、第４の態様によれば、本発明の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の態様によれば、光学素子に断面形状の小さい接続部を介して接続されている被保持部を保持するため、その光学素子の光学面の変形を抑制した状態でその光学素子を保持できる。

第１の実施形態に係る露光装置の本体部を示す断面図である。 （Ａ）は図１中のミラー保持装置５０を示す断面図、（Ｂ）は図２（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。 （Ａ）は第１変形例のミラー保持装置を示す断面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。 （Ａ）は図３（Ａ）の被保持部が歪んだ状態を示す断面図、（Ｂ）は被保持部の変形例を示す断面図である。 第２の実施形態に係るミラー保持装置を示す断面図である。 （Ａ）は第２の実施形態の変形例のミラー保持装置を示す断面図、（Ｂ）は図６（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態につき図１〜図２（Ｂ）を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの露光本体部を示す。露光装置ＥＸは、一例としてスキャニングステッパーよりなる走査露光型の投影露光装置である。図１において、露光装置ＥＸは、露光用の照明光ＩＬ（露光光）を発生する露光光源（不図示）と、照明光ＩＬでレチクルＲ（マスク）を照明する照明光学系ＩＬＳ（図１ではこの一部のみが表れている）と、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ（基板）の表面に形成する投影光学系ＰＬとを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージ１５と、ウエハＷを保持して移動するウエハステージ３２と、装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御系（不図示）とを備えている。

以下、投影光学系ＰＬのレチクルＲ側の部分光学系（後述の第１結像光学系Ｇ１）の光軸ＡＸ１に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面（本実施形態ではほぼ水平面）内で図１の紙面に平行にＹ軸を、図１の紙面に垂直にＸ軸を取って説明する。走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）であり、レチクルＲのパターン面及びウエハＷの表面はＸＹ面にほぼ平行である。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転方向（傾斜方向）をθｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向とも呼ぶ。

まず、投影光学系ＰＬ、レチクルステージ１５、及びウエハステージ３２を含む露光本体部は、フレーム機構によって支持されている。そのフレーム機構は、床面に設置されたフレームキャスタよりなるベース部材１と、ベース部材１の上面に設置された例えば３本の第１コラム２と、第１コラム２の上面に例えば能動型の防振装置３Ａ，３Ｂ（実際には例えば３個配置されている）を介して設置された第２コラム４とを備えている。第２コラム４の底部に設けられた平板状の支持板部４ａの中央のＵ字型の開口部に投影光学系ＰＬが搭載されている。

そのフレーム機構の近傍に設置された露光光源（不図示）は、ＡｒＦエキシマレーザ光源（発振波長１９３ｎｍ）であるが、その他にＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）、又は固体レーザ（ＹＡＧレーザ若しくは半導体レーザ等）の高調波発生装置等も使用できる。その露光光源から射出された照明光ＩＬは、照明光学系ＩＬＳに入射する。照明光学系ＩＬＳは、レチクルＲのパターン面（下面）のＸ方向（非走査方向）に細長いスリット状の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度分布で照明する。

サブチャンバ１４内に配置された照明光学系ＩＬＳは、例えば米国特許出願公開第２００３／０２５８９０号明細書などに開示されるように、空間光変調器又は回折光学素子等を含む光量分布設定機構（不図示）、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ又はロッドインテグレータなど）等を含む照度均一化光学系（不図示）、レチクルブラインド等の可変視野絞り（不図示）、並びにレンズ１１，１３及びミラー１２を含むコンデンサ光学系等を含んでいる。また、照明条件に応じて、その光量分布設定機構が、照明光学系ＩＬＳ内の瞳面（不図示）における照明光ＩＬの光量分布を、光軸を中心とする円形領域、光軸を挟む２つの領域（２極照明）、光軸を挟む４つの領域（４極照明）、又は輪帯状の領域（輪帯照明）等でそれぞれ大きい光量となる分布に切り換える。

レチクルＲを通過した照明光ＩＬは、投影光学系ＰＬを介して、フォトレジスト（感光剤）が塗布された円板状の基板であるウエハ（半導体ウエハ）Ｗの表面の一つのショット領域のＸ方向に細長い露光領域に、レチクルＲの照明領域内のパターンを投影倍率β（例えば１／４，１／５等）で縮小した像を形成する。本実施形態の投影光学系ＰＬは反射屈折光学系である。投影光学系ＰＬは、フランジ部４４ａによって支持板部４ａに載置されている。照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬの照明光ＩＬの光路はほぼ気密化され、これらの光路には、ほぼ真空紫外域の光に対して高透過率の気体（以下、「パージガス」と呼ぶ）であるドライエアー、窒素、又は希ガス（ヘリウム等）等が、供給用の配管２０Ａ等及び排気用の配管２１Ａ，２１Ｄ等を介して供給されている。

また、レチクルＲは、レチクルホルダ（不図示）を介してレチクルステージ１５の上面に保持され、レチクルステージ１５はレチクルベース１６のＸＹ面に平行な上面に、Ｙ方向に一定速度で移動可能に、かつＸ方向、Ｙ方向、θｚ方向に変位可能な状態で載置されている。レチクルベース１６は、第２コラム４の上端に固定されている。レチクルステージ１５の少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角はレーザ干渉計１７によって計測され、この計測値及び主制御系からの制御情報に基いて、リニアモータ等を含む駆動装置（不図示）がレチクルステージ１５を駆動する。

一方、ウエハＷは、ウエハホルダ（不図示）を介してウエハテーブル３１の上面に保持され、ウエハテーブル３１はウエハステージ３２の上面に固定されている。ウエハステージ３２は、ウエハベース３３のＸＹ面に平行な上面にＹ方向に一定速度で移動可能に、かつＸ方向、Ｙ方向に移動可能に載置されている。ウエハベース３３は、能動型の防振装置３８Ａ，３８Ｂ等を介してベース部材１上に載置されている。ウエハステージ３２の少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角はレーザ干渉計３４によって計測され、この計測値及び主制御系からの制御情報に基いて、リニアモータ等を含む駆動装置（不図示）がウエハステージ３２を駆動する。

また、ウエハステージ３２の内部には、ウエハテーブル３１（ウエハＷ）のＺ方向の位置（フォーカス位置）と、θｘ方向及びθｙ方向の傾斜角とを調整するためのフォーカス・レベリング機構が組み込まれている。投影光学系ＰＬの下部側面に配置された投射光学系３５Ａと受光光学系３５Ｂとから構成される斜入射方式の多点の焦点位置検出系（オートフォーカスセンサ）によって計測されるウエハＷの複数の計測点でのフォーカス位置の情報に基いて、そのフォーカス・レベリング機構は、露光中に継続してウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面に合焦させる。投射光学系３５Ａ及び受光光学系３５Ｂは、投影光学系ＰＬのフランジ部４４ａの底面に取り付けられたセンサーコラム３６に取り付けられている。

また、ウエハテーブル３１の上部に、例えば米国特許第６，５７３，９９７号明細書等で開示されているシアリング干渉方式又はポイント・ディフラクション・干渉方式（ＰＤＩ方式）の波面収差計測装置３９が設けられている。波面収差計測装置３９によって計測される投影光学系ＰＬの波面収差の情報は例えば後述の結像特性制御系５６（図５参照）に供給される。結像特性制御系５６は、通常の露光時には、例えば照明光ＩＬの積算エネルギー等に基づいて、投影光学系ＰＬの波面収差の変動量を逐次予測している。

露光時には、不図示のアライメント系を用いてレチクルＲ及びウエハＷのアライメントを行った後、ウエハステージ３２をＸ方向、Ｙ方向にステップ移動することで、ウエハＷの露光対象のショット領域が露光領域の手前に移動する。その後、レチクルＲの照明領域内のパターンの投影光学系ＰＬによる像でウエハＷの当該ショット領域を露光しつつ、レチクルステージ１５及びウエハステージ３２を介してレチクルＲとウエハＷとをＹ方向に投影光学系ＰＬの投影倍率を速度比として同期移動する走査露光が行われる。そのステップ移動と走査露光とを繰り返すステップ・アンド・スキャン方式で、ウエハＷの全部のショット領域にレチクルＲのパターンの像が露光される。

次に、本実施形態の投影光学系ＰＬの構成等につき詳細に説明する。図１において、反射屈折光学系からなる投影光学系ＰＬは、レチクルＲのパターンの第１中間像を形成する屈折型の第１結像光学系Ｇ１と、凹面鏡よりなるミラー２２と２つの負屈折力のレンズＬ８，Ｌ９とから構成されて第１中間像とほぼ等倍の第２中間像を形成する第２結像光学系Ｇ２と、第２中間像からの光を用いてウエハＷ上にレチクルＲのパターンの最終像を形成する屈折型の第３結像光学系Ｇ３と、ミラー２２を保持するミラー保持装置５０と、を備えている。さらに、投影光学系ＰＬは、第１結像光学系Ｇ１からの光を第２結像光学系Ｇ２に向かって偏向する反射面Ａと、第２結像光学系Ｇ２からの光を第３結像光学系Ｇ３に向かって偏向する反射面Ｂとが形成された光路折り曲げ鏡ＦＭを備えている。第１中間像及び第２中間像は、それぞれ反射面Ａと第２結像光学系Ｇ２との間、及び第２結像光学系Ｇ２と反射面Ｂとの間に形成される。

また、第１結像光学系Ｇ１及び第３結像光学系Ｇ３はＺ軸に平行な光軸ＡＸ１を有し、第２結像光学系Ｇ２の光軸ＡＸ２は、光軸ＡＸ１と直交するように、かつＹ軸に平行に設定されている。更に、光路折り曲げ鏡ＦＭの２つの反射面Ａ，Ｂの交線（厳密にはその仮想延長面の交線）Ｃで光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とが交差している。
第１結像光学系Ｇ１は、レチクルＲ側から順に、平行平面板Ｌ１、レンズＬ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７を配置して構成されている。第２結像光学系Ｇ２は、光の進行往路に沿ってレチクル側（即ち入射側）から順に、負のレンズＬ８及びＬ９と、ミラー２２とを配置して構成されている。第３結像光学系Ｇ３は、光の進行方向に沿ってレチクル側から順に、レンズＬ１０，Ｌ１１と、開口絞りＡＳと、レンズＬ１２，Ｌ１３とを配置して構成されている。開口絞りＡＳの配置面は投影光学系ＰＬの瞳面又はその近傍の面であり、ミラー２２の反射面２２ａは、ほぼ第２結像光学系Ｇ２の瞳面の近傍に配置されている。すなわち、ミラー２２の反射面２２ａは、投影光学系ＰＬの瞳面とほぼ共役である。また、第１結像光学系Ｇ１及び第２結像光学系Ｇ２の瞳面（投影光学系ＰＬの瞳面と共役な面）の近傍に、結像特性補正用の平行平面板を配置してもよい。なお、投影光学系ＰＬの構成は任意である。

本実施形態において、投影光学系ＰＬを構成する全ての屈折光学素子（レンズ成分）の光学材料には合成石英又は蛍石（ＣａＦ₂ 結晶）を使用している。また、光路折り曲げ鏡ＦＭ及びミラー２２は、一例として炭化ケイ素（ＳｉＣ）或いはＳｉＣとケイ素（Ｓｉ）とのコンポジット材の反射面にアルミニウム等の金属膜、又は誘電体多層膜を被着することにより形成される。このとき、脱ガス防止のためにミラー２２全体を炭化ケイ素等でコーティングすることが好ましい。また、ミラー２２の材料としては、コーニング社のＵＬＥ（Ultra Low Expansion:商品名）などの低膨張材料、又はベリリウム（Ｂｅ）等の金属を用いても良い。ベリリウム等の金属を用いる場合には、ミラー２２全体を炭化ケイ素等でコーティングすることが好ましい。

また、第１結像光学系Ｇ１の平行平面板Ｌ１、レンズＬ２〜Ｌ７は、それぞれ輪帯状のレンズ枠４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅ，４２Ｆ，４２Ｇを介して円筒状の分割鏡筒４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅ，４１Ｆ，４１Ｇ内に保持され、分割鏡筒４１Ａ〜４１Ｇは光軸ＡＸ１に沿って気密性を保持する状態で例えば対向するフランジ部（不図示）をボルト（不図示）で固定して連結されている。レンズ枠４２Ｂ〜４２Ｇ等には上記のパージガスを流通させるための複数の開口が形成されている（以下同様）。

同様に、第３結像光学系Ｇ３のレンズＬ１０，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３は、それぞれ輪帯状のレンズ枠４２Ｈ，４２Ｋ，４２Ｉ，４２Ｊを介して円筒状の分割鏡筒４１Ｈ，４４，４１Ｉ，４１Ｊ内に保持されている。開口絞りＡＳは、分割鏡筒４４，４１Ｉに挟まれた分割鏡筒４１Ｋ内に保持され、分割鏡筒４１Ｈ，４４，４１Ｋ，４１Ｉ，４１Ｊは気密性を保持する状態で連結されている。そして、分割鏡筒４４にフランジ部４４ａが設けられている。分割鏡筒４１Ｇ，４１Ｈ間に＋Ｙ方向に開口が設けられた円筒状の分割鏡筒４３が連結され、分割鏡筒４３内の突部に保持枠４３ａを介して光路折り曲げ鏡ＦＭが固定されている。分割鏡筒４１Ａ〜４１Ｋ，４３，４４より第１の部分鏡筒７が構成されている。

また、不図示の結像特性制御系の制御のもとで、例えばレンズ枠４２Ａ〜４２Ｅを駆動して、平行平面板Ｌ１、レンズＬ２〜Ｌ５をＺ方向、θｘ方向、θｙ方向に微動することによって、投影光学系ＰＬのディストーション及びコマ収差等の回転対称で比較的低次の収差を補正する回転対称な結像特性補正機構（不図示）が設けられている。このような回転対称な結像特性補正機構としては、例えば米国特許出願公開第２００６／２４４９４０号明細書に開示されている機構を使用可能である。

また、第２結像光学系Ｇ２のレンズＬ８，Ｌ９は、それぞれ保持枠４６Ａ，４６Ｂを介して、円筒型の分割鏡筒４５，４１Ｌ内に保持され、ミラー２２を含むミラー保持装置５０の分割鏡筒４７は、分割鏡筒４１Ｌに連結されている。
図２（Ａ）は、図１中のミラー保持装置５０を示す。図２（Ａ）において、設置面ＰＦ（図１の分割鏡筒４１Ｌの＋Ｙ方向の端面）に、円筒状の分割鏡筒４７が複数のボルト２６Ａを用いて固定され、分割鏡筒４７の＋Ｙ方向の端面を気密化して覆うように、円形の平板状の剛性の高いカバー部材５５が複数のボルト（不図示）を用いて固定されている。カバー部材５５の内面に、先端部がＬ字型の位置決め部材２５ａが固定され、位置決め部材２５ａに対してボルト２６Ｂを用いてＺ方向及びＸ方向の間隔が調整可能に押さえ部材２５ｂ及び２５ｃ（図２（Ｂ）参照）が備えられている。位置決め部材２５ａ及び押さえ部材２５ｂ，２５ｃからクランプ部２５が構成されている。

分割鏡筒４７の気密化された内部にミラー２２が配置されている。照明光ＩＬが入射するミラー２２の反射面（光学面）２２ａの裏面２２ｂの中央（光軸上）に、反射面２２ａの円形の輪郭よりも断面形状が小さい（断面積が小さい）凸の円柱状の連結部２３が形成され、連結部２３のミラー２２と対向する面に、連結部２３よりも断面形状が大きい（断面積が大きい）例えば四角柱状の被保持部２４が形成されている。なお、本実施形態では、反射面２２ａの円形の輪郭の大きさは、ミラー２２の裏面２２ｂとほぼ同じ大きさである。なお、被保持部２４は、円柱状又は四角柱以外の角柱状でもよい。本実施形態では、ミラー２２、連結部２３、及び被保持部２４は、上述のミラー２２用の材料から一体的に形成されている。一例として、連結部２３及び被保持部２４は、ミラー２２の裏面に一体的に形成された凸部をエッチング又は研磨することによって形成可能である。また連結部２３及び被保持部２４は、ミラー２２と一体的に形成せずに、被保持部と一体に形成された連結部の端部をミラー２２の裏面に螺合させたり、接着剤等で固定してもよい。

また、被保持部２４は位置決め部材２５ａに載置され、ボルト２６Ｂを用いて押さえ部材２５ｂ，２５ｃと位置決め部材２５ａとで被保持部２４を挟み込むことによって、被保持部２４は安定に支持されている。即ち、被保持部２４はクランプ部２５を介してカバー部材５５（支持部）に安定に支持され、カバー部材５５は分割鏡筒４７に固定されている。この際に、カバー部材５５は、投影光学系ＰＬの鏡筒部の一部とみなすことができる。ミラー２２、連結部２３、被保持部２４、クランプ部２５、カバー部材５５、及び分割鏡筒４７を含んでミラー保持装置５０が構成されている。なお、被保持部２４を位置決め部材２５ａ等に接着等で固定してもよい。

本実施形態では、クランプ部２５で被保持部２４の連結部２３から離れた部分（外面）を支持することによって、被保持部２４に連結部２３を介して接続されたミラー２２が間接的に保持（支持）されている。このようにミラー２２を直接保持する代わりに、被保持部２４及び連結部２３を介して間接的にミラー２２を保持することによって、クランプ部２５から被保持部２４に作用する応力がミラー２２の反射面２２ａに直接的に作用しない。従って、反射面２２ａの変形を抑制できる。

本実施形態では、被保持部２４の断面形状は連結部２３の断面形状より大きく、さらに図２（Ｂ）に示すように、被保持部２４のほぼ正方形の断面の一辺の長さａは、連結部２３の半径ｒ２よりも大きく設定されている。本実施形態では、長さａは半径ｒ２の例えば５倍程度である。これによって、ミラー２２の反射面２２ａに対する影響を小さくした状態で、被保持部２４を安定に保持できる。なお、長さａは半径ｒ２よりも大きいことが好ましい。また、連結部２３の断面形状が円形でなく、及び／又は被保持部２４の断面形状が正方形でない場合には、被保持部２４のＸＺ面内の断面積が連結部２３のＸＺ面内の断面積よりも大きいことが好ましい。これによって、被保持部２４に作用する応力の反射面２２ａに対する影響を小さくできる。

さらに、本実施形態では、ミラー２２の反射面２２ａの輪郭は、ミラー２２の裏面２２ｂ（及び外形）と同じ大きさ（半径をｒ１とする）の円形である。そして、図２（Ｂ）に示すように、連結部２３の半径ｒ２は、ミラー２２の反射面２２ａの輪郭の半径ｒ１の例えば１／１０程度である。本実施形態において、連結部２３の半径ｒ２は、次のように反射面２２ａの輪郭の半径ｒ１の１／３以下であることが好ましい。

ｒ２≦ｒ１／３ …（１）
この条件が成立すると、上述のように被保持部２４を介してミラー２２を保持するときに、被保持部２４に作用する応力のミラー２２の反射面２２ａへの影響が小さくなり、反射面２２ａの変形が良好に抑制される。なお、連結部２３の断面形状は円形以外の任意の形状でよく、反射面２２ａの輪郭の形状は円形以外の任意の形状でよい。このように連結部２３の断面形状及び／又は反射面２２ａの輪郭の形状が円形でない場合には、式（１）の条件の代わりに、連結部２３の反射面２２ａの裏面２２ｂに沿った方向の最大の長さが、この裏面２２ｂの最大長さの１／３以下であるという条件を使用できる。

本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態のミラー保持装置５０は、照明光ＩＬを反射する凹面鏡よりなるミラー２２と、照明光ＩＬが入射するミラー２２の反射面２２ａ（光学面）の裏面２２ｂに設けられて、反射面２２ａよりも断面形状が小さい凸状の連結部２３と、連結部２３に設けられて、連結部２３よりも断面形状が大きい被保持部２４と、被保持部２４のうち連結部２３から離れた外面を支持するクランプ部２５が固定されたカバー部材５５と、カバー部材５５が固定された分割鏡筒４７と、を備えている。

本実施形態によれば、ミラー２２に連結部２３を介して接続されている被保持部２４を保持するため、ミラー２２の反射面２２ａの変形を抑制した状態でミラー２２を保持（支持）できる。従って、投影光学系ＰＬの結像特性が良好に維持される。
（２）また、ミラー２２、連結部２３、及び被保持部２４が一体的に形成されているため、ミラー２２と被保持部２４との位置関係が一定の状態に正確に維持される。従って、被保持部２４を介してミラー２２を所望の状態に正確に支持できる。

なお、例えばミラー２２と連結部２３とを一体的に形成し、被保持部２４は別の部材から形成した後、その連結部２３に接着又は溶着等によって被保持部２４を固定してもよい。
（３）また、本実施形態の投影光学系ＰＬは、レンズＬ８，Ｌ９及びミラー２２（複数の光学素子）を含む反射屈折光学系において、それらの光学素子のうちのミラー２２を保持するためのミラー保持装置５０を備えている。従って、ミラー２２の反射面の変形が抑制され、投影光学系ＰＬの結像特性の変動が抑制される。

（４）また、本実施形態の露光装置ＥＸは、照明光ＩＬでレチクルＲのパターンを照明し、照明光ＩＬでそのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷ（基板）を露光する露光装置において、投影光学系ＰＬはミラー保持装置５０を備えている。従って、投影光学系ＰＬの結像特性の変動が抑制されているため、レチクルＲのパターンの像を高精度にウエハＷの各ショット領域に露光できる。

なお、上述の実施形態では、以下のような変形が可能である。
まず、上述の実施形態では、ミラー保持装置５０の被保持部２４の断面形状はミラー２２の反射面２２ａに比べるとかなり小さい。これに対して、図３（Ａ）の第１変形例のミラー保持装置５０Ａで示すように、ミラー２２の裏面２２ｂに設けられた連結部２３に、ミラー２２の反射面２２ａの輪郭とほぼ同じ大きさの断面形状を持つ被保持部２４Ａを設けてもよい。図３（Ａ）において、図２（Ａ）に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。被保持部２４Ａはほぼ円形の平板状であるが、被保持部２４Ａは例えば正三角形又は正方形等の正多角形の平板状でもよい。この変形例において、被保持部２４Ａのミラー２２と反対側の面の外周部にほぼ等角度間隔で３個の四角柱状の凸部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃが一体的に形成されており（図３（Ｂ）参照）、これらの凸部２７Ａ〜２７Ｃがそれぞれカバー部材５５の内面に固定されたクランプ部２５Ａ〜２５Ｃによって安定に支持されている。クランプ部２５Ａ〜２５Ｃは互いに同一構成であり、クランプ部２５Ａは、凸部２７Ａが載置される位置決め部材２５Ａａと、ボルト（不図示）によって凸部２７Ａを位置決め部材２５Ａａに固定する押さえ部材２５Ａｂ，２５Ａｃとを有する。

この変形例のミラー保持装置５０Ａにおいては、被保持部２４Ａに設けた凸部２７Ａ〜２７Ｃを保持することによって、被保持部２４Ａ及び連結部２３を介してミラー２２を保持しているため、上記の実施形態よりもさらにミラー２２の反射面２２ａの変形を抑制した状態でミラー２２を保持できる。
さらに、仮に外乱等によるカバー部材５５の微小な変形によって一つのクランプ部２５ＢがＹ方向にδｙ１だけ変位した場合、クランプ部２５Ａ〜２５Ｃの間隔をＤ１とすると、反射面２２ａは点線で示すようにほぼ角度δｙ１／Ｄ１（ｒａｄ）だけ回転した位置Ｐ２に変位する。しかしながら、この変形例において、その間隔Ｄ１は反射面２２ａの輪郭の半径ｒ１のほぼ１．７倍と大きい値であるため、反射面２２ａの回転角は微小であり、投影光学系ＰＬの結像特性は殆ど変動しない。

また、例えばミラー保持装置５０Ａの組立時の応力等によって、図４（Ａ）の点線の状態Ｐ３で示すように、被保持部２４Ａが変形しても、その応力等はミラー２２には実質的に伝わらないため、反射面２２ａの変形が良好に抑制される。
なお、この変形例では、被保持部２４Ａの形状は反射面２２ａの輪郭とほぼ同じであるが、被保持部２４Ａに複数又は多数の開口を例えば光軸（又は連結部２３）に関して半径方向に対称に設けてもよい。これによって、被保持部２４Ａの剛性を殆ど低下させることなく、被保持部２４Ａを軽量化できる。

さらに、図４（Ｂ）の第２変形例で示すように、被保持部２４Ｂの代わりに例えば連結部２３を中心としてほぼ等角度間隔で配置された３本のアーム２４Ｂａ，２４Ｂｂ，２４Ｂｃを含む被保持部２４Ｂを用いてもよい。被保持部２４Ｂは、一例としてアーム２４Ｂａ〜２４Ｂｃの先端部に形成された凸部２７Ａ〜２７Ｃをそれぞれクランプ部２５Ａ〜２５Ｃで保持することで保持されている。しかしながら、アーム２４Ｂａ〜２４Ｂｃの先端部を直接保持するようにしてもよい。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態につき図５を参照して説明する。本実施形態のミラー保持装置は、図１の投影光学系ＰＬにおいて、ミラー保持装置５０の代わりに使用可能である。以下、図５において、図３（Ａ）に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

図５は、本実施形態のミラー保持装置５０Ｂを示す断面図である。図５において、分割鏡筒４７の＋Ｙ方向の端面を気密化して覆うように、短い円筒状で＋Ｙ方向の端面が平板状に形成された剛性の高いカバー部材５５Ａが複数のボルト２６Ｃを用いて固定されている。ミラー２２に連結部２３を介して接続された被保持部２４Ａは、外周部の３箇所の凸部２７Ａ等が、カバー部材５５Ａの内面に対向するように固定されたクランプ部２５Ａ等で安定に保持されている。また、ミラー２２の裏面２２ｂにＸ方向及びＺ方向にほぼ一定の間隔で、螺合、接着等によって複数の例えば金属製のロッド部材６４が固定されている。複数のロッド部材６４は、それぞれ被保持部２４Ａに設けられた開口２４Ａａを通してカバー部材５５Ａ側に突き出ている。複数のロッド部材６４に対応して、カバー部材５５Ａの内面にＹ方向の長さが可変のピエゾ素子又は超音波モータ等を含むＹ軸の駆動部６０が固定され、各駆動部６０と対応するロッド部材６４との間にそれぞれ圧縮コイルばね６２が介装されている。

駆動部６０、圧縮コイルばね６２、及びロッド部材６４から、ミラー２２の裏面２２ｂのロッド部材６４が設けられた位置に対して−Ｙ方向への可変の荷重を付与して、対応する位置の反射面２２ａを変形させるＹ軸のアクチュエータ５８が構成されている。例えば−Ｘ方向及び−Ｚ方向の端部のロッド部材６４の位置を位置Ｑ（１，１）として、＋Ｘ方向にｉ番目で＋Ｚ方向にｊ番目のロッド部材６４を含むアクチュエータ５８を位置Ｑ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊは１以上の整数）のアクチュエータと呼ぶこととする。本実施形態のミラー保持装置５０Ｂは、ミラー２２、連結部２３、及び被保持部２４Ａとともに、複数のアクチュエータ５８と、各アクチュエータ５８の駆動部６０のＹ方向の変位、ひいては裏面２２ｂに作用するＹ方向の荷重を個別に制御する結像特性制御系５６とを備えている。

結像特性制御系５６内の記憶部には、一例として、各アクチュエータ５８の駆動部６０の先端部のＹ方向の変位と、対応する裏面２２ｂに対する荷重との関係が一次関数又は高次関数等として記憶されており、各駆動部６０の変位から対応する荷重を高精度に求めることができる。また、結像特性制御系５６には、図１の露光装置ＥＸの波面収差計測装置３９で計測される投影光学系ＰＬの波面収差の情報が供給されている。例えばウエハＷに対する露光の前に、波面収差計測装置３９の受光部を投影光学系ＰＬの露光領域に移動し、位置Ｑ（ｉ，ｊ）のアクチュエータ５８でミラー２２の裏面２２ｂに順次、単位荷重を与えて反射面２２ａを変形させて、それぞれ投影光学系ＰＬの波面収差の変動量（例えばツェルニケ係数で表すことができる）を計測することによって、各アクチュエータ系５８からミラー２２に付与する荷重と波面収差の変動量との関係を求めることができる。この関係も結像特性制御系５６内の記憶部に記憶されている。

複数のアクチュエータ５８でミラー２２に荷重を付与して、反射面２２ａを変形させることで、投影光学系ＰＬの結像特性としてのセンターアス等の非回転対称な収差及び高次の収差を含む波面収差を容易に補正することができる。また、連結部２３を囲む複数のアクチュエータ５８から一律にミラー２２に−Ｙ方向への荷重を付与することで、図５に点線の変形後の反射面Ｐ４で示すように、相対的に反射面２２ａの光軸近傍の部分を＋Ｙ方向に引き込むような変形も付与できる。

例えば複数ロットのウエハＷの露光時には、結像特性制御系５６は照明光ＩＬの積算エネルギー等に基づいて投影光学系ＰＬの結像特性の変動量を算出する。結像特性制御系５６は、その結像特性の変動量を補正するためにミラー２２の裏面に各アクチュエータ系５８から付与する荷重を算出し、算出結果に応じて各アクチュエータ系５８の駆動部６０を駆動する。これによって、多数のウエハＷの露光中に、積算エネルギー等によって投影光学系ＰＬの回転非対称及び／又は高次の波面収差（収差）が変動しても、その変動を抑制して投影光学系ＰＬの結像特性を所望の状態に高精度に維持できる。従って、レチクルＲのパターンの像を常に高精度にウエハＷに露光できる。

次に、この第２の実施形態の変形例のミラー保持装置５０Ｃにつき図６（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。なお、図６（Ａ）において、図５（Ａ）に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
図６（Ａ）は、この変形例のミラー保持装置５０Ｃを示す断面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。図６（Ａ）において、図５（Ａ）のミラー２２、連結部２３、及び被保持部２４Ａの代わりに、例えばベリリウム等の金属製のミラー２２Ａ（反射面２２Ａａにアルミニウム膜又は誘電体多層膜が被着されている）、連結部２３Ａ、及び被保持部２４Ｂが使用されている。例えば被保持部２４Ａと被保持部２４Ｂとは一体的に形成され、ミラー２２Ａと連結部２３Ａとは溶接等で固定されている。円形の平板状の被保持部２４Ｂのミラー２２Ａ側の外周部にほぼ等角度間隔で、低いＶ字型のＹ方向及び円周方向の可撓性を持つヒンジ部材６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃがボルト２６Ｄで固定されている（図６（Ｂ）参照）。

図６（Ｂ）において、ヒンジ部材６６Ａの両端部は、ピエゾ素子又は超音波モータ等の伸縮量が調整可能な駆動素子６８Ａ，６８Ｂ及び連結部７０を介して分割鏡筒４７の内面の切り欠き部４７ｃ，４７ｅに連結されている。他のヒンジ部材６６Ｂ（及び６６Ｃ）の両端部もそれぞれ駆動素子６８Ａと同じ駆動素子６８Ｃ，６８Ｄ（及び６８Ｅ，６８Ｆ）及び連結部７０を介して分割鏡筒４７の切り欠き部４７ｄ，４７ｃ（及び４７ｅ，４７ｄ）に連結されている。図６（Ａ）の結像特性制御系５６Ａが６個の駆動素子６８Ａ〜６８Ｆの伸縮量を制御することで、被保持部２４Ｂ、ひいてはミラー２２Ａの６自由度の姿勢（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びθｘ、θｙ、θｚ方向の角度）を制御して、例えば比較的低次の波面収差を補正可能である。この際に、被保持部２４Ｂが変形しても、その変形がミラー２２Ａの反射面２２Ａａには殆ど伝わらないため、反射面２２Ａａは変形しない。

また、カバー部材５５Ａの内面に複数のアクチュエータ５８が固定され、各アクチュエータ５８の先端のロッド部材６４が、被保持部２４Ｂに設けられた開口２４Ｂａを通してミラー２２Ａの裏面２２Ａｂの平坦な切り欠き部２２Ａｃに接着、溶接、又は螺合等で固定されている。結像特性制御系５６Ａが各アクチュエータ５８からミラー２２Ａに付与する荷重を制御することで、投影光学系ＰＬの回転非対称及び／又は高次の波面収差も補正できる。

なお、上記の第１及び第２の実施形態では、ミラー２２，２２Ａを支持するためにミラー保持装置５０，５０Ｂを使用している。その他に、例えば投影光学系ＰＬ中のレンズ又は光路折り曲げ鏡ＦＭ等を保持するために、ミラー保持装置５０，５０Ｂ等と同様の光学素子の保持装置を使用してもよい。レンズを保持する場合には、光が透過するレンズの第１の透過面（光学面）の裏面である第２の透過面の一部（光が通過しない領域）に凸状の連結部を設け、この連結部により断面形状の大きい被保持部を設け、この被保持部を支持すればよい。この保持装置で保持するのに好適なレンズとしては、例えばレーザビームを被検面で走査するスキャナー装置等に使用されて、光軸に対して半面側のみを光が通過するようなレンズもある。

次に、上記の実施形態の露光装置ＥＸ（又は露光方法）を用いて半導体デバイス（電子デバイス）を製造する場合、この半導体デバイスは、図７に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいてマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造するステップ２２３、露光装置ＥＸによりレチクルのパターンをレジストが塗布された基板（感光基板）に露光する工程、露光した基板を現像してレジストパターンを形成する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置ＥＸを用いて基板（ウエハ）上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理すること（ステップ２２４）とを含んでいる。この製造方法によれば、露光装置ＥＸでは投影光学系ＰＬの結像特性が高精度に位置されているため、微細パターンを有するデバイスを高精度に製造できる。

なお、本発明は、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書、又は欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書等に開示されている液浸型露光装置の投影光学系の光学素子を保持する場合にも適用することができる。また、本発明は、走査型の露光装置のみならず、一括露光型の露光装置（ステッパー等）等にも適用することができる。
また、本発明は、波長数ｎｍ〜１００ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ光）を露光光として用いる投影露光装置の投影光学系のミラーを保持する場合にも適用できる。露光光としてＥＵＶ光を用いる場合には、投影光学系は特定のフィルタ等を除いて複数のミラー（凹面鏡、凸面鏡、平面鏡等）から構成されるため、本発明の光学素子の保持装置は、その複数のミラーのうちの少なくとも１枚のミラーを保持するために使用可能である。

また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光装置にも適用することができる。

さらに、本発明の保持装置は、露光装置以外の例えば光学顕微鏡又はレーザビームで被検面を走査するスキャナー装置等の光学装置が有する光学素子を保持するために使用することも可能である。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。

ＥＸ…露光装置、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＩＬＳ…照明光学系、ＰＬ…投影光学系、２２…ミラー（凹面鏡）、２３…連結部、２４…被保持部、４７…分割鏡筒、５０，５０Ａ〜５０Ｃ…ミラー保持装置、５５…カバー部材

Claims (12)

1. 光学素子を有する光学素子保持装置であって、
   光が入射する前記光学素子の光学面の裏面に設けられて、前記光学面よりも断面形状が小さい凸状の接続部と、
   前記接続部に連結されて、前記接続部よりも断面形状が大きい被保持部と、
   前記被保持部のうち、前記接続部から離れた部分を支持する支持部と、
   を備えることを特徴とする光学素子保持装置。
2. 前記光学素子、前記接続部、及び前記被保持部は一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子保持装置。
3. 前記接続部は、前記光学面の裏面に沿った方向の最大長さが、前記裏面の最大長さの１／３以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学素子保持装置。
4. 前記光学素子は反射光学素子であり、
   前記接続部は、前記反射光学素子の反射面の裏面に設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学素子保持装置。
5. 前記被保持部は、前記接続部から離れた部分に凸部を有し、
   前記支持部は、前記被保持部の前記凸部を保持することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学素子保持装置。
6. 前記支持部は前記被保持部の３箇所を保持し、
   前記支持部と前記被保持部の３箇所のそれぞれとの間に設けられて、前記光学素子を全体で６自由度で駆動する第１のアクチュエータを備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学素子保持装置。
7. 前記光学面の裏面の複数箇所に可変の荷重を付与する複数の第２のアクチュエータを備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学素子保持装置。
8. 前記被保持部は、前記接続部から前記光学面の裏面に沿って外側に伸びる複数のアーム部を有し、
   前記支持部は、前記アーム部の先端部を保持することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光学素子保持装置。
9. 複数の光学素子を含む光学装置において、
   請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光学素子保持装置を備え、
   前記光学素子保持装置は、前記複数の光学素子のうちの一つの光学素子を保持することを特徴とする光学装置。
10. 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
    請求項９に記載の光学装置を備えることを特徴とする露光装置。
11. 前記光学装置は前記投影光学系を含むことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
12. 請求項１０又は請求項１１に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
    前記パターンが形成された前記基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。

Images