JP2022026158A - 調整方法、露光方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】投影光学系の光学性能を向上させるのに有利な調整方法を提供する。【解決手段】物体の像を像面に形成する投影光学系を調整する調整方法であって、前記物体として配置された計測用パターンを照明光学系で照明しながら、前記計測用パターンの位置に対応する少なくとも１つの計測位置において、前記投影光学系の収差を計測する第１工程と、前記投影光学系に含まれる第１光学部材の位置及び姿勢の少なくとも一方を前記第１工程が行われたときの状態から変更した状態で、前記計測用パターンを前記照明光学系で照明しながら、前記少なくとも１つの計測位置において、前記投影光学系の収差を計測する第２工程と、前記第１工程で計測された前記投影光学系の収差と、前記第２工程で計測された前記投影光学系の収差とに基づいて、前記計測用パターンに対する前記第１光学部材の相対位置の設計位置からのずれ量を求める第３工程と、を有することを特徴とする調整方法を提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、調整方法、露光方法及び物品の製造方法に関する。

半導体デバイスやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）などのデバイスは、フォトリソグラフィ工程を経て製造される。フォトリソグラフィ工程では、原版（マスク又はレチクル）のパターンを、レンズやミラーなどの光学部材を含む投影光学系を介して、レジスト（感光剤）が塗布されたガラスプレートやウエハなどの基板に投影し、かかる基板を露光する露光装置が用いられる。

露光装置において原版の微細なパターンを再現性よく基板に投影するために、投影光学系には、高い光学性能が要求される。投影光学系を組み立てる際に、光学部材の位置や姿勢に誤差があると、光学性能を低下させる要因となるため、投影光学系を組み立てた後に、光学部材の位置や姿勢を調整して光学性能を改善させる調整工程が行われる。但し、このような調整工程を行っても、投影光学系には、様々な誤差要因、例えば、光学部品の加工誤差、光学部品の自重や保持、温度変化などによる収差が残存する。このような誤差要因は、光学部材の位置や姿勢の調整では十分に補正することができない。

そこで、投影光学系に加工用光学部材を配置し、かかる加工用光学部材の表面の形状を加工することで投影光学系の光学性能を改善する技術が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示された技術では、まず、投影光学系に残存する収差（残存収差）を計測し、かかる残存収差を低減するために必要な加工用光学部材の表面の形状の加工量を算出する。次いで、投影光学系から加工用光学部材を取り出し、算出された加工量に基づいて、加工用光学部材の表面を加工（研磨）する。そして、加工された加工用光学部材を投影光学系に戻す（組み込む）ことで、投影光学系の光学性能が改善される。

特開２０１６－１０２９８１号公報

しかしながら、従来技術では、投影光学系に残存する収差を計測する際に、収差の計測位置（例えば、原版上の計測用パターンの位置）と、投影光学系での加工用光学部材の位置との間にずれがあると、投影光学系の残存収差を十分に補正することができない。

従来技術では、通常、投影光学系に配置された加工用光学部材の位置と、収差の計測位置とは、理想的な位置、即ち、設計位置にあるという前提で、加工用光学部材の表面の形状の加工量を算出する。一方、実際の露光装置においては、加工用光学部材の位置や収差の計測位置が設計位置にあるとは限らない。投影光学系の組立時の加工用光学部品の位置誤差は、調整工程で補正されるため、投影光学系における加工用光学部品の位置は、設計位置に近い位置に調整される。但し、光学部品の加工誤差、光学部品の自重や保持、温度変化などの誤差要因が存在する場合には、それらの影響を打ち消すように、投影光学系における加工用光学部品の位置が調整され、設計位置からずれた位置になっている可能性がある。

加工用光学部材の位置が設計位置からずれた状態で、投影光学系の残存収差を計測し、かかる残存収差に基づいて算出された加工量で加工用光学部材を加工すると、その分だけずれた位置を加工してしまう。このような加工用光学部材を投影光学系に戻すと、収差の計測位置からずれた位置における光学性能を変化させてしまうため、結果として、投影光学系の残存収差を十分に補正することができない。

このように、投影光学系の光学性能を最適化するような調整だけでは、加工用光学部材の位置を設計位置に調整することはできない。例えば、ノギスなどの機械的手法で加工用光学部材の位置を計測して、加工用光学部材の位置を設計位置に調整することも考えられる。但し、原版（原版上の計測用パターン）と加工用光学部材との間の距離は、一般的に、数百ｍｍ以上離れているため、その位置関係を機械的手法で正確に計測することは非常に困難である。また、原版や加工用光学部材の保持構造の寸法公差及び組立公差を厳密に管理することで、それらの位置関係を保証することも考えられるが、保持構造の製造及び組立に非常に高い精度が要求されるため、現実的ではない。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、投影光学系の光学性能を向上させるのに有利な調整方法を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての調整方法は、物体の像を像面に形成する投影光学系を調整する調整方法であって、前記物体として配置された計測用パターンを照明光学系で照明しながら、前記計測用パターンの位置に対応する少なくとも１つの計測位置において、前記投影光学系の収差を計測する第１工程と、前記投影光学系に含まれる第１光学部材の位置及び姿勢の少なくとも一方を前記第１工程が行われたときの状態から変更した状態で、前記計測用パターンを前記照明光学系で照明しながら、前記少なくとも１つの計測位置において、前記投影光学系の収差を計測する第２工程と、前記第１工程で計測された前記投影光学系の収差と、前記第２工程で計測された前記投影光学系の収差とに基づいて、前記計測用パターンに対する前記第１光学部材の相対位置の設計位置からのずれ量を求める第３工程と、を有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、投影光学系の光学性能を向上させるのに有利な調整方法を提供することができる。

露光装置の構成を示す概略図である。 図１に示す露光装置の投影光学系のレンズの駆動を説明するための図である。 本発明の一側面としての投影光学系の調整方法を説明するためのフローチャートである。 投影光学系の収差の計測位置とレンズの位置との相対位置のずれ量を算出する手法を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。更に、添付図面においては、同一もしくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

図１は、露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、例えば、半導体デバイス、液晶表示デバイスなどのデバイスの製造工程（リソグラフィ工程）に用いられ、基板上にパターンを形成するリソグラフィ装置である。

露光装置１００は、図１に示すように、照明光学系１と、原版ステージ２２と、投影光学系７と、基板ステージ６２と、制御部４１とを有する。また、本実施形態では、基板６１の法線方向に沿った軸をＺ軸とし、基板６１と平行な面内で互いに直交する方向に沿った軸をＸ軸及びＹ軸とする座標系を定義する。

露光装置１００は、原版２１を介して基板６１を露光する。具体的には、露光装置１００は、光源（不図示）から射出された光を、照明光学系１を介して、原版２１に照射し、原版２１に形成されたパターンを、投影光学系７を介して、基板６１に結像させる（投影する）。基板６１には、レジスト（感光剤）が塗布されており、現像工程を経ることで、原版２１のパターンが基板６１に転写される。

露光装置１００では、原版２１を保持する原版ステージ２２と、基板６１を保持する基板ステージ６２とを同期させて走査方向（±Ｙ方向）に走査しながら、基板６１を露光（走査露光）する。これにより、投影光学系７が基板上に規定する投影領域よりも大きいサイズの原版２１のパターン領域を基板６１に転写することができる。基板６１の１つのショット領域に対する走査露光が終了すると、基板ステージ６２は、基板６１の別のショット領域に対する走査露光を開始するために、一定量ずつＸ方向及び／又はＹ方向にステップ移動する。基板６１の全てのショット領域に対する走査露光が終了すると、基板６１は露光装置１００から搬出され、新たな基板（未露光基板）が露光装置１００に搬入される。

以下、投影光学系７について詳細に説明する。投影光学系７は、物体の像を像面に形成する光学系である。投影光学系７は、本実施形態では、凹面ミラー３と、台形ミラー４と、凸面ミラー５と、レンズ１１、１２、１３、１４及び１５と、駆動部５２、５３及び５４とを含み、原版２１のパターンを基板６１に投影する。また、投影光学系７は、両側テレセントリック光学系であって、その主光線は、物体面側及び像面側の両方においてＺ軸と平行である。

レンズ１１は、上面が平面であり、下面がＸ方向に曲率を有する凹シリンドリカル面である光学部材（光学素子）である。レンズ１１は、レンズ１２の上面に対して、５ｍｍ～２０ｍｍ程度の空気間隔を有して配置されている。レンズ１２は、上面がＸ方向に曲率を有する凸シリンドリカル面であり、下面が凸球面である光学部材（光学素子）である。レンズ１２は、レンズ１３の上面に対して、５ｍｍ～２０ｍｍ程度の空気間隔を有して配置されている。レンズ１３は、上面が凹球面であり、下面が平面である光学部材（光学素子）である。

投影光学系７においては、レンズ１１に対して、レンズ１２をＺ方向に駆動（上下）することで、Ｘ方向の倍率を補正することが可能である。また、投影光学系７においては、レンズ１３をＺ方向に駆動（上下）することで、Ｘ方向及びＹ方向に等方に倍率を補正することが可能である。

レンズ１４は、上面が平面であり、下面がＹ方向に曲率を有する凸シリンドリカル面である光学部材（光学素子）である。レンズ１４は、レンズ１５の上面に対して、５ｍｍ～２０ｍｍ程度の空気間隔を有して配置されている。レンズ１５は、上面がＹ方向に曲率を有する凹シリンドリカル面であり、下面が平面である光学部材（光学素子）である。

投影光学系７においては、レンズ１５に対して、レンズ１４をＺ方向に駆動（上下）することで、Ｙ方向の倍率を補正することが可能である。

駆動部５２、５３及び５４は、それぞれ、レンズ１２、１３及び１４を駆動する。制御部４１は、基板６１を露光する際の投影光学系７の倍率が適切に制御されるように、駆動部５２、５３及び５４のそれぞれを制御する（駆動部５２、５３及び５４のそれぞれの駆動量を指示する）。これにより、例えば、原版２１や基板６１が熱膨張している場合であっても、投影光学系７の倍率を適切に調整して、基板６１を露光することが可能となる。

レンズ１１、１２及び１３は、サブレンズユニット３１として一体的に構成されている。サブレンズユニット３１において、レンズ１１とレンズ１２との相対位置がずれていると、投影光学系７の倍率を補正する際に、ディストーションなどの性能に誤差が生じる。従って、サブレンズユニット３１を組み立てる際には、レンズ１１とレンズ１２との相対位置が十分に調整される。投影光学系７を組み立てる際には、レンズ１１とレンズ１２との相対位置を維持した状態で、サブレンズユニット３１を投影光学系７に組み込む。

同様に、レンズ１４及び１５は、サブレンズユニット３２として一体的に構成されている。また、サブレンズユニット３２において、レンズ１４とレンズ１５との相対位置についても同様に十分に調整されている。

図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）を参照して、レンズ１２の駆動について説明する。図２（ａ）は、鉛直上方（＋Ｚ方向）からレンズ１２を見た図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す一点鎖線におけるレンズ１２の断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）に示す矢印の方向からレンズ１２を見た図である。駆動部５２は、アクチュエータ５２１、５２２及び５２３と、保持枠５２４とを含む。

レンズ１２は、その周辺部（外縁）において、保持枠５２４によって、下方から支持されている。従って、レンズ１２の周辺部に入射する光は、保持枠５２４で遮られるが、レンズ１２の中央部に入射する光は、保持枠５２４で遮られることなく、レンズ１２を通過する。保持枠５２４は、３箇所において、アクチュエータ５２１、５２２及び５２３によって、下方から支持されている。なお、保持枠５２４を３箇所で支持する理由は、後述するように、レンズ１２を回転させるためだけではなく、レンズ１２を回転させずにＺ方向に変位させる場合にも保持枠５２４を３箇所で支持することが必要となるからである。

駆動部５２に対して制御部４１から駆動量が指示されると、アクチュエータ５２１乃至５２３のそれぞれは、保持枠５２４との接点位置を、駆動量に従ってＺ方向に変化させる。これにより、レンズ１２のＺ方向における位置（Ｚ位置）やＸ軸周り及びＹ軸周りの回転を制御することができる。例えば、アクチュエータ５２１乃至５２３の全てに対して＋１ｍｍの駆動量を与えれば、レンズ１２の位置は、Ｚ方向に＋１ｍｍ変化する。また、アクチュエータ５２１乃至５２３のそれぞれに対して個別の駆動量を与えれば、レンズ１２はＸ軸周り及び／又はＹ軸周りに回転する。例えば、アクチュエータ５２１及び５２３に－１ｍｍの駆動量を与え、アクチュエータ５２２に＋１ｍｍの駆動量を与えれば、レンズ１２は、Ｘ軸周りに、右ねじ方向に回転する。また、アクチュエータ５２１に＋１ｍｍの駆動量を与え、アクチュエータ５２２に０ｍｍの駆動量を与え、アクチュエータ５２３に－１ｍｍの駆動量を与えれば、レンズ１２は、Ｙ軸周りに、右ねじ方向に回転する。

レンズ１３を駆動する駆動部５３やレンズ１４を駆動する駆動部５４については、レンズ１２を駆動する駆動部５２と同様な構成を有しているため、ここでの詳細な説明は省略する。

以下、図３を参照して、本実施形態における投影光学系７の調整方法（製造方法）について詳細に説明する。図３は、本発明の一側面としての投影光学系７を調整する調整方法を説明するためのフローチャートである。

Ｓ２０２において、投影光学系７を構成するミラーやレンズなどの各種の光学部材を製造する。本実施形態では、投影光学系７を構成する光学部材として、凹面ミラー３、台形ミラー４、凸面ミラー５、及び、レンズ１１乃至１５を製造する。

Ｓ２０４において、Ｓ２０２で製造された光学部材を投影光学系７に組み込んで、投影光学系７を組み立てる。この時点では、投影光学系７に組み込まれた光学部材の位置や姿勢に設計値からの誤差（ずれ）が存在しているため、投影光学系７は、収差が大きく発生した状態である。

Ｓ２０５において、投影光学系７の収差を計測する。具体的には、原版２１に形成されているテストパターンを、投影光学系７を介して、レジストが塗布された基板６１に投影し、基板６１を現像して得られるパターンの位置やサイズを計測することで、投影光学系７の収差を取得する。このように、投影光学系７の物体面に計測用パターンである原版２１のテストパターンを配置して、かかるテストパターンを照明光学系１で照明しながら、テストパターンの位置に対応する少なくとも１つの計測位置において、投影光学系７の収差を計測する。また、干渉計などの公知の収差計測装置を用いて、投影光学系７の収差を計測してもよい。なお、投影光学系７の計測対象の収差は、例えば、各計測位置におけるフォーカス、ディストーション、非点収差などを含む。

Ｓ２０６において、Ｓ２０５で計測された収差に基づいて、かかる収差が低減されるように、投影光学系７を構成する光学部材の位置や姿勢を調整する。具体的には、まず、外部演算装置（不図示）、或いは、制御部４１において、Ｓ２０５で計測された収差に基づいて、かかる収差を低減するために必要となる光学部材の目標位置や移動量（調整量）を算出する。次いで、算出された目標位置や移動量に従って、投影光学系７を構成する光学部材の位置や姿勢を調整する。本実施形態では、例えば、サブレンズユニット３１やサブレンズユニット３２をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の少なくとも１つの方向に移動させたりする。投影光学系７を構成する光学部材の位置や姿勢の調整は、例えば、光学部材の移動量をマイクロメーターなどで確認しながら、ねじなどの手動調整機構を用いて行ってもよいし、駆動部５２乃至５４のようにアクチュエータを用いた自動調整で行ってもよい。

Ｓ２０６で投影光学系７を構成する光学部材の位置や姿勢を調整することで（所謂、調整工程を経ることで）、投影光学系７を構成する光学部材の組立誤差は低減される。但し、Ｓ２０６で投影光学系７を構成する光学部材の位置や姿勢を調整したとしても、投影光学系７を構成する光学部材の位置には、設計位置（設計値）からのずれが残存している場合がある。これは、レンズ硝材の屈折率分布や面形状の変形などに起因する収差が存在し、かかる収差の影響を、光学部材の位置誤差によって発生する収差が打ち消している場合に起こる。

このように、Ｓ２０６で投影光学系７を構成する光学部材の位置や姿勢を調整しても投影光学系７に残存する収差（残存収差）は、加工用光学部材の表面形状を加工することで補正（低減）する。本実施形態では、加工用光学部材として、レンズ１１を選択し、レンズ１１の表面（上面）に対して、投影光学系７の残存収差を補正するための加工を行う。

一方、投影光学系７の残存収差の計測位置と、レンズ１１との相対位置が設計位置からずれていると、レンズ１１の表面形状を加工しても残存収差が十分に補正されない。従って、投影光学系７の残存収差を計測する前に、投影光学系７の残存収差の計測位置とレンズ１１との相対位置の設計位置からのずれ量を確認し、ずれ量が許容範囲を超えている場合には、その相対位置を設計位置に近づける調整を行う必要がある。

そこで、本実施形態では、投影光学系７における光学部材と、収差の計測位置との相対位置を高精度に（例えば、１ｍｍ以下で）設計位置に一致させる技術を提供する。具体的には、投影光学系７の調整方法において、以下に説明するＳ２２０乃至Ｓ２３０を設けている。これにより、投影光学系７の光学性能を向上させることが可能となる。なお、以下では、投影光学系７の残存収差の計測位置（テストパターン）に対する投影光学系７に含まれるレンズの相対位置の設計位置からのずれ量を、単に、「投影光学系７の収差の計測位置とレンズとの相対位置のずれ量」と称する。

Ｓ２０８において、投影光学系７の収差を計測する。具体的には、投影光学系７の物体面に計測用パターンである原版２１のテストパターンを配置して、かかるテストパターンを照明光学系１で照明しながら、テストパターンの位置に対応する少なくとも１つの計測位置において、投影光学系７の収差を計測する。

本実施形態では、原版２１のテストパターンを、投影光学系７を介して、レジストが塗布された基板６１に投影し、基板６１を現像して得られるパターンの位置を計測することで、投影光学系７の収差として、ディストーションを取得する。なお、ディストーションを計測する手法は本実施形態の手法に限定されるものではなく、投影光学系７の収差もディストーションに限定されるものではない。

Ｓ２１０において、投影光学系７に含まれる光学部材の位置及び姿勢の少なくとも一方をＳ２０８が行われたときの状態から変更する。本実施形態では、投影光学系７の光学部材の姿勢を所定量変更するものとし、具体的には、レンズ１２を投影光学系７の光軸に直交する軸、即ち、Ｙ軸の周りに回転させる。レンズ１２のＹ軸の周りの回転は、上述したように、制御部４１から駆動部５２に駆動量を指示することによって、自動で行うことができる。

Ｓ２１２において、投影光学系７に含まれる光学部材の位置及び姿勢の少なくとも一方をＳ２０８が行われたときの状態から変更した状態、本実施形態では、レンズ１２をＹ軸の周りに回転させた状態で、Ｓ２０８と同様に、投影光学系７の収差を計測する。

Ｓ２１４において、Ｓ２１０で位置及び姿勢の少なくとも一方を変更した光学部材を元の状態（Ｓ２０８が行われたときの状態）、本実施形態では、レンズ１２を元の姿勢に戻す。

Ｓ２１６において、Ｓ２０８及びＳ２１２のそれぞれで計測された収差に基づいて、具体的には、Ｓ２０８で計測された収差とＳ２１２で計測された収差との差分から、投影光学系７の収差の計測位置とレンズ１２との相対位置のずれ量を算出する。

ここで、図４を参照して、投影光学系７の収差の計測位置とレンズ１２の位置との相対位置のずれ量を算出する手法について具体的に説明する。本実施形態では、上述したように、投影光学系７の収差の計測対象をディストーションとしている。

図４において、横軸は、ディストーション計測のＸ方向の位置（Ｘ位置）を示す。ディストーション計測のＹ方向の位置（Ｙ位置）は、投影光学系７の円弧状良像域の、各Ｘ位置におけるＹ方向中心である。また、図４において、縦軸は、Ｓ２０８及びＳ２１２のそれぞれで計測される投影光学系７のＹ方向のディストーションの差分である。ΔＹは、レンズ１２の位置とディストーションの計測位置とのＹ方向のずれを示し、ΔＹ＝０が設計位置である。図４には、ΔＹ＝０、及び、ΔＹ＝±１ｍｍ、即ち、設計位置から±１ｍｍの位置ずれがある状態のＹ方向のディストーションの差分をプロットしている。これらの特性は、机上計算又はコンピュータによるシミュレーションによって算出することができる。

図４に示すように、Ｓ２０８及びＳ２１２のそれぞれで計測されるＹ方向のディストーションの差分は、ΔＹによって異なる特性を示す。従って、レンズ１２の位置及び姿勢の少なくとも一方を変更する前後のディストーションの差分（Ｓ２０８で計測された収差とＳ２１２で計測された収差との差分）を求めることで、ΔＹの量を得ることができる。

一般的に、ディストーション計測には、計測誤差が存在するため、計測誤差に対してディストーションの差分が小さい場合には、正しいΔＹが求められない。このような場合には、レンズ１２の駆動量、本実施形態では、レンズ１２の回転量を十分に大きくして、計測誤差に対して十分な量のディストーションの差分が得られるようにすればよい。

上述したように、レンズ１２とレンズ１１との位置関係は、サブレンズユニット３１の組立時に高精度に調整されているため、設計値通りの相対位置にあるとみなせる。換言すれば、レンズ１２とレンズ１１とは、互いに対する位置（相対位置）が保証されている。従って、Ｓ２１６で求められた投影光学系７の収差の計測位置とレンズ１２との相対位置のずれ量、及び、レンズ１１の設計位置とレンズ１２の設計位置との相対位置から、投影光学系７の収差の計測位置とレンズ１１との相対位置のずれ量を求めることができる。

なお、Ｓ２１０で位置及び姿勢の少なくとも一方を変更する光学部品は、レンズ１２に限定されるものではなく、光学部品の駆動もＹ軸周りの回転に限定されるものではない。例えば、Ｓ２１０において、レンズ１１を回転させてもよい。但し、本実施形態では、レンズ１１には、その位置及び姿勢の少なくとも一方を変更するためのアクチュエータが設けられていない。従って、レンズ１１の駆動は、手動で行う必要があるため、レンズ１２を駆動する場合に比べて、Ｓ２１０に要する時間が長くなる傾向がある。

一方、レンズ１１に対する位置が保証されたレンズ１２を駆動する場合には、駆動部５２を用いることができるため、手動で駆動する必要も専用の駆動部を設ける必要もない。また、レンズ１１は、倍率を補正するために、表面に曲率を有しているため、レンズ１１を傾けることで、計測位置により異なるディストーションを発生させることができる。従って、レンズ１１を駆動する場合には、新たな機構などを設けることなく、レンズ１１に備えられている倍率を補正するための機構で目的を達成することができる。

Ｓ２１８において、Ｓ２１６で算出された投影光学系７の収差の計測位置とレンズ１２との相対位置のずれ量が許容範囲内（例えば、１ｍｍ以内）に収まっているかどうかを判定する。投影光学系７の収差の計測位置とレンズ１２との相対位置のずれ量が許容範囲内に収まっていない場合には、Ｓ２２０に移行する。一方、投影光学系７の収差の計測位置とレンズ１２との相対位置のずれ量が許容範囲内に収まっている場合には、Ｓ２２２に移行する。

Ｓ２２０において、投影光学系７の収差の計測位置とレンズ１２との相対位置を調整する。本実施形態では、サブレンズユニット３１（即ち、レンズ１１、１２及び１３）を、Ｓ２１６で算出したずれ量だけＹ方向に移動させる（シフトさせる）。なお、レンズ１１だけを移動させると、サブレンズユニット３１の組立時に調整したレンズ１１とレンズ１２との相対位置がずれてしまうため、サブレンズユニット３１の単位で位置を調整する必要がある。Ｓ２２０で光学部材をずらしたことによって発生する収差は、後述するように、レンズ１１の表面形状を加工する工程によって補正可能である。なお、投影光学系７の収差の計測位置とレンズ１２との相対位置を調整する際には、サブレンズユニット３１（レンズ１２）の代わりに、投影光学系７の収差の計測位置を移動させてもよい（シフトさせてもよい）。この場合には、テストパターンが形成されている原版２１を、Ｓ２１６で算出したずれ量だけＹ方向に移動させる。このように、レンズ１１とレンズ１２との相対位置を維持しながら、Ｓ２１６で求められたずれ量が許容範囲内に収まるように、レンズ１１の位置又は投影光学系７の収差の計測位置を調整する。

投影光学系７の収差の計測位置とレンズ１２との相対位置の調整が終了したら、Ｓ２０８に移行し、かかる相対位置が許容範囲内に収まるまで、Ｓ２０８乃至Ｓ２２０を繰り返す。このような調整は、Ｙ方向及びＸ方向のそれぞれについて行われる。

Ｓ２２２において、投影光学系７に残存する収差（残存収差）を計測する。ここで計測する残存収差は、各計測位置におけるフォーカス、ディストーション、非点収差などである。

Ｓ２２４において、Ｓ２２２で計測された残存収差に基づいて、かかる残存収差を低減するために必要となる光学部材（加工用光学部材）の表面形状の加工量を算出する。本実施形態では、加工用光学部材としてレンズ１１を選択しているため、外部演算装置（不図示）、或いは、制御部４１において、レンズ１１の表面形状の加工量を算出する。

加工用光学部材の表面形状の加工量の算出には、当業界で周知の如何なる技術をも適用可能である。例えば、ディストーション補正量をｗ、原版２１と加工用光学部材との間の距離をＬＲ、加工用光学部材の屈折率をｎ、加工用部材の表面に与える局所的な面の角度の変化量をθとすると、以下の式（１）が成り立つ。
ｗ＝ＬＲ（ｎ－１）・θ ・・・（１）
このようにして得られたディストーション補正量から、加工用光学部材の表面形状の加工量を求めることができる。

Ｓ２２６において、投影光学系７から、加工用光学部材、本実施形態では、レンズ１１を取り外す。

Ｓ２２８において、Ｓ２２４で算出された加工量に基づいて、Ｓ２２６で投影光学系７から取り外した加工用光学部材の表面形状を加工する。本実施形態では、研磨加工装置を用いて、Ｓ２２４で算出された加工量に従ってレンズ１１の表面形状を研磨加工する。研磨加工装置としては、研磨パットで光学部材の表面を研磨する公知の装置を用いることができる。

Ｓ２３０において、Ｓ２２８で加工された加工用光学部材、本実施形態では、レンズ１１を投影光学系７に組み込む。この時点では、投影光学系７の残存収差を低減するように表面形状が加工されたレンズ１１（加工用光学部材）が組み込まれるため、投影光学系７の収差は十分に小さくなっている（補正されている）。但し、投影光学系７にレンズ１１を組み込む際の位置や姿勢の誤差によって、投影光学系７には、まだ残存収差が存在する可能性がある。

Ｓ２３２において、投影光学系７の収差（残存収差）を計測する。ここで計測する収差は、各計測位置におけるフォーカス、ディストーション、非点収差などである。

Ｓ２３４において、Ｓ２３２で計測された収差に基づいて、投影光学系７の残存収差が許容範囲内に収まっているかどうかを判定する。投影光学系７の残存収差が許容範囲内に収まっていない場合には、Ｓ２３６に移行する。一方、投影光学系７の残存収差が許容範囲内に収まっている場合には、投影光学系７の調整を終了する。

Ｓ２３６において、投影光学系７に含まれる光学部材の位置や姿勢を調整する。具体的には、Ｓ２３２で計測された収差が低減するように、投影光学系７の光学部材の間隔や偏心を調整する。これにより、投影光学系７に加工用光学部材を組み込む際に発生する収差も低減することができる。Ｓ２３６で光学部材の位置や姿勢を調整したら、Ｓ２３２に移行する。

このように、本実施形態における投影光学系７の調整方法によれば、投影光学系７における光学部材と、収差の計測位置との相対位置を高精度に（例えば、１ｍｍ以下で）設計位置に一致させることができる。これにより、投影光学系７に組み込まれる加工用光学部材の表面形状の加工を介して、投影光学系７の残存収差を十分に補正することができるため、投影光学系７の光学性能を向上させることが可能となる。従って、本実施形態の露光装置１００や露光方法によれば、投影光学系７の収差が十分に補正された状態で露光を行うことができるため、原版２１のパターンをより高精度に基板６１に転写することができる。

なお、本実施形態では、加工用光学部材としてレンズ１１を選択したが、これに限定されるものではない。例えば、加工用光学部材としてレンズ１５を選択し、レンズ１５の下面の表面形状を加工（補正）するようにしてもよい。この場合、Ｓ２１０では、レンズ１４の姿勢を変更するとよい。また、レンズ１１及びレンズ１５の両方を加工用光学部材として選択してもよい。

また、加工用光学部材として、当初、投影光学系７に組み込まれていないレンズを用いることも可能である。例えば、レンズ１１と実質的に同じ形状を有する加工用レンズを用意し、Ｓ２２８において、かかる加工用レンズの表面形状を加工する。そして、Ｓ２３０において、レンズ１１の代わりに、加工後の加工用レンズを投影光学系７に組み込んでもよい。但し、加工用レンズの表面形状を、レンズ１１の表面形状にＳ２２４で算出された加工量を反映させた表面形状にするような加工が可能であれば、加工用レンズは、レンズ１１と実質的に同じ形状を有する必要はない。

また、Ｓ２２０でサブレンズユニット３１の位置を調整せずに、Ｓ２２４において、投影光学系７の残存収差の計測位置とレンズ１１との相対位置のずれ量ΔＹを反映させて加工量（表面形状）を算出するようにしてもよい。具体的には、レンズ１１にたいして、設計位置からΔＹだけずれた位置を加工するような加工量を算出することで、ΔＹを相殺することができる。

また、Ｓ２２２で収差を計測する代わりに、Ｓ２０８又はＳ２１２で計測した収差に基づいて、Ｓ２２４において、加工用光学部材の表面形状の加工量を算出するようにしてもよい。この場合、Ｓ２２２に要する時間を短縮することができる。但し、Ｓ２０８又はＳ２１２において、ディストーションだけではなく、加工量の算出に必要な他の収差（例えば、フォーカス、非点収差）も計測しておく必要がある。また、Ｓ２１２で計測された収差から加工用光学部材の表面形状の加工量を算出する場合には、レンズ１２の駆動（Ｓ２１０）による収差変化を計算で除去する必要がある。

本発明は、上述の実施形態の１つ以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１つ以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

次に、本発明の一側面としての物品の製造方法について説明する。本実施形態における物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス、液晶表示デバイスなどのデバイスを製造するのに好適である。半導体デバイスは、基板に集積回路を形成する前工程と、前工程で基板に形成された集積回路チップを製品として完成させる後工程とを経ることで製造される。前工程は、上述した露光装置 を用いて感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された感光剤を現像する工程とを含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）とを含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることで製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、上述した露光装置 を用いて感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、露光された感光剤を現像する工程とを含む。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００：露光装置 １：照明光学系 ７：投影光学系 １１、１２、１３、１４、１５：レンズ ５２、５３、５４：駆動部 ２１：原版 ６１：基板

Claims (17)

1. 物体の像を像面に形成する投影光学系を調整する調整方法であって、
   前記物体として配置された計測用パターンを照明光学系で照明しながら、前記計測用パターンの位置に対応する少なくとも１つの計測位置において、前記投影光学系の収差を計測する第１工程と、
   前記投影光学系に含まれる第１光学部材の位置及び姿勢の少なくとも一方を前記第１工程が行われたときの状態から変更した状態で、前記計測用パターンを前記照明光学系で照明しながら、前記少なくとも１つの計測位置において、前記投影光学系の収差を計測する第２工程と、
   前記第１工程で計測された前記投影光学系の収差と、前記第２工程で計測された前記投影光学系の収差とに基づいて、前記計測用パターンに対する前記第１光学部材の相対位置の設計位置からのずれ量を求める第３工程と、
   を有することを特徴とする調整方法。
2. 前記第３工程で求められたずれ量に基づいて表面形状が加工された光学部材を前記投影光学系に組み込む第４工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の調整方法。
3. 前記第４工程は、
   前記第３工程で求められたずれ量、及び、前記第１光学部材の設計位置と、前記第１光学部材に対する位置が保証された、前記投影光学系に含まれる第２光学部材の設計位置との相対位置に基づいて、前記計測用パターンに対する前記第２光学部材の相対位置の設計位置からのずれ量を求める第５工程と、
   前記第１光学部材と前記第２光学部材との相対位置を維持しながら、前記第５工程で求められたずれ量が許容範囲内に収まるように、前記第２光学部材の位置又は前記少なくとも１つの計測位置を調整する第６工程と、
   前記第６工程の後、前記計測用パターンを前記照明光学系で照明しながら、前記少なくとも１つの計測位置において、前記投影光学系の収差を計測する第７工程と、
   を更に有し、
   前記第７工程で計測された収差が低減されるように表面形状が加工された前記光学部材を前記投影光学系に組み込むことを特徴とする請求項２に記載の調整方法。
4. 前記第４工程は、
   前記第７工程で計測された収差を低減するために必要となる前記第２光学部材の表面形状の加工量を求める第８工程と、
   前記投影光学系から前記第２光学部材を取り外して、前記第８工程で求められた加工量に従って前記第２光学部材の表面形状を加工する第９工程と、
   を更に有し、
   前記第９工程で加工された前記第２光学部材を、前記光学部材として前記投影光学系に組み込むことを特徴とする請求項３に記載の調整方法。
5. 前記第４工程は、
   前記第７工程で計測された収差を低減するために必要となる前記第２光学部材の表面形状を求める第１０工程と、
   前記第１０工程で求められた表面形状に従って前記第２光学部材とは別の光学部材の表面形状を加工する第１１工程と、
   を更に有し、
   前記投影光学系から前記第２光学部材を取り外して、当該第２光学部材の代わりに、前記第１１工程で加工された前記別の光学部材を、前記光学部材として前記投影光学系に組み込むことを特徴とする請求項３に記載の調整方法。
6. 前記第４工程は、
   前記第１光学部材と前記投影光学系に含まれる他の光学部材との相対位置を維持しながら、前記第３工程で求められたずれ量が許容範囲内に収まるように、前記第１光学部材の位置又は前記少なくとも１つの計測位置を調整する第１２工程と、
   前記第１２工程の後、前記計測用パターンを前記照明光学系で照明しながら、前記少なくとも１つの計測位置において、前記投影光学系の収差を計測する第１３工程と、
   を更に有し、
   前記第１３工程で計測された収差が低減されるように表面形状が加工された前記光学部材を前記投影光学系に組み込むことを特徴とする請求項２に記載の調整方法。
7. 前記第４工程は、
   前記第１３工程で計測された収差を低減するために必要となる前記第１光学部材の表面形状の加工量を求める第１４工程と、
   前記投影光学系から前記第１光学部材を取り外して、前記第１４工程で求められた加工量に従って前記第１光学部材の表面形状を加工する第１５工程と、
   を更に有し、
   前記第１５工程で加工された前記第１光学部材を、前記光学部材として前記投影光学系に組み込むことを特徴とする請求項６に記載の調整方法。
8. 前記第４工程は、
   前記第１３工程で計測された収差を低減するために必要となる前記第１光学部材の表面形状を求める第１６工程と、
   前記第１６工程で求められた表面形状に従って前記第１光学部材とは別の光学部材の表面形状を加工する第１７工程と、
   を更に有し、
   前記投影光学系から前記第１光学部材を取り外して、当該第１光学部材の代わりに、前記第１７工程で加工された前記別の光学部材を、前記光学部材として前記投影光学系に組み込むことを特徴とする請求項６に記載の調整方法。
9. 前記第４工程は、
   前記第３工程で求められたずれ量、及び、前記第１光学部材の設計位置と、前記第１光学部材に対する位置が保証された、前記投影光学系に含まれる第２光学部材の設計位置との相対位置に基づいて、前記計測用パターンに対する前記第２光学部材の相対位置の設計位置からのずれ量を求める第１８工程と、
   前記第１８工程で求められたずれ量を反映させて、前記投影光学系の収差を低減するために必要となる前記第２光学部材の表面形状を求める第１９工程と、
   前記投影光学系から前記第２光学部材を取り外して、前記第１９工程で求められた表面形状に従って前記第２光学部材の表面形状を加工する第２０工程と、
   を更に有し、
   前記第２０工程で加工された前記第２光学部材を、前記光学部材として前記投影光学系に組み込むことを特徴とする請求項２に記載の調整方法。
10. 前記第４工程は、
    前記第３工程で求められたずれ量、及び、前記第１光学部材の設計位置と、前記第１光学部材に対する位置が保証された、前記投影光学系に含まれる第２光学部材の設計位置との相対位置に基づいて、前記計測用パターンに対する前記第２光学部材の相対位置の設計位置からのずれ量を求める第２１工程と、
    前記第２１工程で求められたずれ量を反映させて、前記投影光学系の収差を低減するために必要となる前記第２光学部材の表面形状を求める第２２工程と、
    前記第２２工程で求められた表面形状に従って前記第２光学部材とは別の光学部材の表面形状を加工する第２３工程と、
    を更に有し、
    前記投影光学系から前記第２光学部材を取り外して、当該第２光学部材の代わりに、前記第２３工程で加工された前記別の光学部材を、前記光学部材として前記投影光学系に組み込むことを特徴とする請求項２に記載の調整方法。
11. 前記第４工程は、
    前記第３工程で求められたずれ量を反映させて、前記投影光学系の収差を低減するために必要となる前記第１光学部材の表面形状を求める第２４工程と、
    前記投影光学系から前記第１光学部材を取り外して、前記第２４工程で求められた表面形状に従って前記第１光学部材の表面形状を加工する第２５工程と、
    を更に有し、
    前記第２５工程で加工された前記第１光学部材を、前記光学部材として前記投影光学系に組み込むことを特徴とする請求項２に記載の調整方法。
12. 前記第４工程は、
    前記第３工程で求められたずれ量を反映させて、前記投影光学系の収差を低減するために必要となる前記第１光学部材の表面形状を求める第２６工程と、
    前記第２６工程で求められた表面形状に従って前記第１光学部材とは別の光学部材の表面形状を加工する第２７工程と、
    前記投影光学系から前記第１光学部材を取り外して、当該第１光学部材の代わりに、前記第２７工程で加工された前記別の光学部材を、前記光学部材として前記投影光学系に組み込むことを特徴とする請求項２に記載の調整方法。
13. 前記第１光学部材は、少なくとも一方の表面に球面又はシリンドリカル面を有することを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の調整方法。
14. 前記第２工程は、前記第１光学部材を前記投影光学系の光軸に直交する軸の周りに回転させることで、前記第１光学部材の姿勢を前記第１工程が行われたときの状態から変更する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の調整方法。
15. 前記第２工程は、前記第１光学部材に設けられたアクチュエータを駆動することで、前記第１光学部材の位置及び姿勢の少なくとも一方を前記第１工程が行われたときの状態から変更する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の調整方法。
16. 原版を介して基板を露光する露光方法であって、
    請求項１乃至１５のうちいずれか１項に記載の調整方法を用いて、投影光学系を調整する工程と、
    前記工程で調整された投影光学系を用いて、前記原版のパターンを前記基板に投影する工程と、
    を有することを特徴とする露光方法。
17. 請求項１６に記載の露光方法を用いて基板を露光する工程と、
    露光された前記基板を現像する工程と、
    現像された前記基板から物品を製造する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。

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