JP4264770B2 - 光路偏向部材を有する光学系の位置合わせ方法および該光学系の製造方法 - Google Patents
光路偏向部材を有する光学系の位置合わせ方法および該光学系の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光路偏向部材を有する光学系の位置合わせ方法および該光学系の製造方法に関する。さらに詳細には、たとえば反射屈折光学系のように複数の光軸を有する光学系において各光軸と光路偏向部材との相対位置の位置合わせ方法に関し、特にＩＣやＬＳＩのような半導体素子を製造するための投影露光装置における反射屈折型の投影露光光学系に最適な位置合わせ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体技術の進展は近年ますます速度を増しており、それに伴って投影露光装置を用いる微細加工技術の進展も著しい。投影露光装置では、マスクに形成された微細パターンを、投影露光光学系を介して、ウエハのような感光性基板に転写する。現在、たとえばメモリのような半導体素子として１６ＭビットＤＲＡＭや６４ＭビットＤＲＡＭが主流であるが、２５６ＭビットＤＲＡＭの領域まで開発が行われつつある。そして、半導体素子の集積度の増大に伴って、投影露光装置における露光光も現在主流のｉ線（３６５ｎｍ）から、さらに短波長のエキシマレーザー光に移っている。すなわち、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーが既に実用化され、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーについても開発が進んでいる。
【０００３】
しかしながら、露光光の短波長化により、投影露光光学系に使用可能な硝材（光学材料）の種類は著しく制限される。その結果、投影露光光学系として従来から主流の屈折光学系（凹面反射鏡のような反射光学部材を含むことなく複数の屈折光学部材からなる光学系）では、色収差の補正が困難になる。それに対し、反射屈折光学系（凹面反射鏡のような反射光学部材と屈折光学部材とからなる光学系）では、色収差の補正は容易であり、且つ像面湾曲の補正に必要条件となるペッツバール和を０にすることも容易であるため、屈折光学部材の数も著しく低減することができる。従来より、反射屈折型の投影露光光学系が、特開平２−６６５１０号公報、特開平３−２８２５２７号公報、特公平７−１１１５１２号公報、米国特許４，７７９，９９６号公報等に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、典型的な反射屈折型の投影露光光学系では、マスクからの光が凹面反射鏡によりマスク方向に反射されるので、凹面反射鏡からの反射光をマスクへ戻すことなく光路から分離してウエハ方向へ導くための光路偏向部材が必要となる。その結果、光路偏向部材によって光路が折り曲げられて光軸が直線状に延びることなく、異なる光軸を有する複数の部分光学系が、ひいては異なる軸線を有する複数の鏡筒が必要となる。したがって、たとえば反射屈折型の投影露光光学系のように光路偏向部材を有する光学系では、各光軸と光路偏向部材との相対位置の位置合わせ、すなわち異なる軸線を有する複数の鏡筒と光路偏向部材との相対位置の位置合わせを高精度に行う必要がある。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、光路偏向部材を有する光学系において、異なる軸線を有する複数の鏡筒と光路偏向部材との相対位置すなわち各光軸と光路偏向部材との相対位置を高精度に位置合わせすることのできる位置合わせ方法、およびこの位置合わせ方法を用いて光路偏向部材を有する光学系を高精度に製造することのできる製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明では、第１の光軸を有する第１部分光学系と、前記第１の光軸とは異なる第２の光軸を有する第２部分光学系と、前記第１部分光学系と前記第２部分光学系との間の光路中に配置されて前記第１部分光学系と前記第２部分光学系とを光学的に接続する少なくとも１つの光路偏向部材とを有する光学系に関して、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して前記少なくとも１つの光路偏向部材を位置合わせする方法において、
前記第１の光軸に沿った所定の位置に所定の焦点距離を有する第１光学部材を位置決めし、
前記第２の光軸に沿った所定の位置に所定の焦点距離を有する第２光学部材を位置決めし、
前記第１光学部材から前記少なくとも１つの光路偏向部材を介して前記第２光学部材までの光路中において前記第１光学部材の焦点位置と前記第２光学部材の焦点位置との位置関係を光学的に検出し、
光学的に検出した前記位置関係が所定の位置関係と一致するように前記少なくとも１つの光路偏向部材を微動させることによって、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して前記少なくとも１つの光路偏向部材を位置合わせすることを特徴とする位置合わせ方法を提供する。
【０００７】
本発明の好ましい態様によれば、前記第１光学部材として球面状の反射面を有する凹面反射鏡を用い、該凹面反射鏡の光軸と前記第１の光軸とが一致するとともに前記反射面が光路偏向部材側に向くように前記第１の光軸に対して前記凹面反射鏡を位置決めし、前記第２光学部材として屈折光学部材を用い、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して前記少なくとも１つの光路偏向部材が正確に位置合わせされた理想状態において前記凹面反射鏡の焦点位置と前記屈折光学部材の焦点位置とが一致するように、前記屈折光学部材の光軸と前記第２の光軸とを一致させて前記屈折光学部材を位置決めする。
この場合、前記第２の光軸に平行な平行光束を前記屈折光学部材に入射させ、前記屈折光学部材の最も光路偏向部材側の基準面で反射されて戻った第１光束と、前記基準面を透過し前記少なくとも１つの光路偏向部材を介して前記凹面反射鏡で反射されて戻った第２光束とに基づいて、前記凹面反射鏡の焦点位置と前記屈折光学部材の焦点位置との位置関係を光学的に検出することが好ましい。
【０００８】
なお、前記第１光束と前記第２光束との干渉に基づいて、前記凹面反射鏡の焦点位置と前記屈折光学部材の焦点位置との位置関係を光学的に検出することが好ましい。
また、前記屈折光学部材としてフィゾーレンズを用い、該フィゾーレンズのフィゾー面が前記基準面を構成するか、あるいは、前記屈折光学部材としてゾーンプレートを用い、該ゾーンプレートのパターン面が前記基準面を構成することが好ましい。この場合、前記屈折光学部材のＦナンバーを４以下に設定することが好ましい。
さらに、前記第１光束の集光点と前記第２光束の集光点との位置関係に基づいて、前記凹面反射鏡の焦点位置と前記屈折光学部材の焦点位置との位置関係を光学的に検出することもできる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第１部分光学系と前記第２部分光学系とが、互いに直交する反射面を有する第１光路偏向鏡および第２光路偏向鏡を介して光学的に接続され、前記第１光路偏向鏡の反射面の延長面と前記第２光路偏向鏡の反射面の延長面との交線が前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して垂直になるように、前記第１光路偏向鏡と前記第２光路偏向鏡とを一体的に支持し、光学的に検出した前記位置関係が所定の位置関係と一致するように前記第１光路偏向鏡と前記第２光路偏向鏡とを一体的に微動させることによって、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して前記第１光路偏向鏡および前記第２光路偏向鏡を位置合わせする。
この場合、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対する前記第１光路偏向鏡および前記第２光路偏向鏡の位置合わせに際して、前記第１の光軸に平行な第１の軸線周りの回転、該第１の軸線に沿った移動、または前記第１の光軸と前記第２の光軸とを含む面内において前記第１の光軸に垂直な第２の軸線に沿った移動を、前記第１光路偏向鏡および前記第２光路偏向鏡に対して一体的に加えることが好ましい。
【００１０】
ところで、前記光路偏向部材を有する光学系は、少なくとも１つのレンズ成分と少なくとも１つの凹面反射鏡とを有する反射屈折光学系であることが好ましい。この場合、前記反射屈折光学系は、マスクに形成されたパターンを感光性基板上に投影するための投影露光光学系であることが好ましい。さらにこの場合、前記投影露光光学系は、前記マスク上において前記第１の光軸から偏心した照明領域に形成されたパターンを、前記感光性基板上において前記第２の光軸から偏心した露光領域に投影することが好ましい。
【００１１】
また、本発明の別の局面によれば、上述の位置合わせ方法を用いて、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して前記少なくとも１つの光路偏向部材を位置合わせし、
前記第１の光軸に沿った所定の位置に位置決めされた前記第１光学部材を取り外し、
前記第２の光軸に沿った所定の位置に位置決めされた前記第２光学部材を取り外し、
前記第１の光軸に沿った所定の位置を基準として、前記第１の光軸に沿って前記第１部分光学系を構成する各光学部材を位置決めし、
前記第２の光軸に沿った所定の位置を基準として、前記第２の光軸に沿って前記第２部分光学系を構成する各光学部材を位置決めすることによって、前記光路偏向部材を有する光学系を製造することを特徴とする製造方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明では、異なる光軸を有する第１部分光学系（第１の光軸）と第２部分光学系（第２の光軸）とが少なくとも１つの光路偏向部材によって光学的に接続されている光学系に関して、各光軸に対して光路偏向部材を位置合わせする。このため、第１の光軸に沿った所定の位置に所定の焦点距離を有する第１光学部材を位置決めする。この場合、第１光学部材として、たとえば球面状に形成された反射面を光路偏向部材側に向けた凹面反射鏡を用いることができる。また、この凹面反射鏡を位置決めする位置として、たとえば第１の光軸と一致する軸線を有する第１鏡筒の中心点から所定距離だけ間隔を隔てた第１の光軸上の点を選択することができる。
【００１３】
同様に、第２の光軸に沿った所定の位置に所定の焦点距離を有する第２光学部材を位置決めする。この場合、第２光学部材として、たとえばフィゾーレンズを用いることができる。このフィゾーレンズを位置決めする位置として、たとえば第２の光軸と一致する軸線を有する第２鏡筒の中心点から所定距離だけ間隔を隔てた第２の光軸上の点を選択することができる。
この状態において、凹面反射鏡から光路偏向部材を介してフィゾーレンズまでの光路中において凹面反射鏡の焦点位置とフィゾーレンズの焦点位置との位置関係を光学的に検出する。そして、光学的に検出した位置関係が所定の位置関係と一致するように光路偏向部材を微動させることによって、各光軸に対して光路偏向部材を位置合わせする。
【００１４】
以下、凹面反射鏡の焦点位置とフィゾーレンズの焦点位置との位置関係を光学的に検出する工程について説明を簡素化するために、各光軸に対して光路偏向部材が正確に位置合わせされた理想状態において凹面反射鏡の焦点位置とフィゾーレンズの焦点位置とが光路中において一致するように、凹面反射鏡およびフィゾーレンズを各光軸に対して位置決めするものとする。
この場合、第２の光軸に平行な平行光束をフィゾーレンズに入射させると、入射光束の一部がフィゾーレンズのフィゾー参照面（最も光路偏向部材側の基準面）で反射され、第１光束として戻ってくる。一方、フィゾー参照面を透過した光束は、正確に位置合わせされていない光路偏向部材を介して凹面反射鏡で反射され、光路偏向部材およびフィゾーレンズを介して第２光束として戻ってくる。その結果、第１光束と第２光束との干渉に基づいて、凹面反射鏡の焦点位置とフィゾーレンズの焦点位置との位置関係を光学的に検出することができる。また、第１光束の集光点と第２光束の集光点との位置関係に基づいて、凹面反射鏡の焦点位置とフィゾーレンズの焦点位置との位置関係を光学的に検出することもできる。
【００１５】
また、光学的に検出した位置関係に基づいて各光軸に対して光路偏向部材を位置合わせする工程について説明を簡素化するために、第１部分光学系と第２部分光学系とが互いに平行な光軸を有し、光路偏向部材として互いに直交する反射面を有する第１光路偏向鏡および第２光路偏向鏡を備えているものとする。
この場合、第１光路偏向鏡の反射面の延長面と第２光路偏向鏡の反射面の延長面との交線が第１の光軸および第２の光軸に対して垂直になるように、所定の支持体に対して第１光路偏向鏡と第２光路偏向鏡とを一体的に支持する。そして、光学的に検出した凹面反射鏡の焦点位置とフィゾーレンズの焦点位置とが一致するように、第１光路偏向鏡と第２光路偏向鏡とを一体的に微動させることによって、各光軸に対して第１光路偏向鏡および第２光路偏向鏡を位置合わせする。
【００１６】
ここで、各光軸に対する第１光路偏向鏡および第２光路偏向鏡の位置合わせに際して、第１光路偏向鏡と第２光路偏向鏡との一体的な微動の調整自由度は３つである。すなわち、第１の光軸に平行な第１の軸線周りの回転自由度と、この第１の軸線に沿った移動自由度と、第１の光軸と第２の光軸とを含む面内において第１の光軸に垂直な第２の軸線に沿った移動自由度とである。こうして、上述の３つの調整自由度のうちの少なくとも１つの調整自由度にしたがって第１光路偏向鏡と第２光路偏向鏡とを一体的に微動させることにより、各光軸に対して第１光路偏向鏡および第２光路偏向鏡を高精度に位置合わせすることができる。
【００１７】
ところで、本発明は、マスクに形成されたパターンを感光性基板上に投影するための投影露光光学系のような反射屈折光学系、すなわち少なくとも１つの屈折光学部材と少なくとも１つの凹面反射鏡とを有する光学系の位置合わせに対して好適である。特に、マスク上において第１の光軸から偏心した照明領域に形成されたパターンを、感光性基板上において第２の光軸から偏心した露光領域に投影する投影露光光学系にも容易に適用可能である。この種の投影露光光学系において光路偏向鏡の有効反射領域と対応する光軸とが交わらない場合もあるが、この場合においても高精度な位置合わせが可能である。加えて、凹面反射鏡のような反射光学部材を含むことなく複数の屈折光学部材からなる屈折型の光学系や、屈折光学部材を含むことなく凹面反射鏡のような複数の反射光学部材からなる反射型の光学系に対しても同様に本発明を適用することができることはいうまでもない。
【００１８】
また、本発明では、上述の位置合わせ方法を用いて、光路偏向部材を有する光学系を高精度に製造することができる。具体的には、上述の位置合わせ方法を用いて各光軸に対して光路偏向部材を高精度に位置合わせした後に、第１の光軸と一致する軸線を有する第１鏡筒から凹面反射鏡を取り外すとともに、第２の光軸と一致する軸線を有する第２鏡筒からフィゾーレンズを取り外す。次いで、第１の光軸に沿った所定の位置、たとえば第１鏡筒の中心点を基準として、従来技術にしたがって第１部分光学系を構成する各光学部材を第１鏡筒に対してその軸線（すなわち第１の光軸）に沿って高精度に位置決めする。また、第２の光軸に沿った所定の位置、たとえば第２鏡筒の中心点を基準として、従来技術にしたがって第２部分光学系を構成する各光学部材を第２鏡筒に対してその軸線（すなわち第２の光軸）に沿って高精度に位置決めする。その結果、光路偏向部材を有する光学系を高精度に製造することができる。
【００１９】
以上のように、本発明では、光路偏向部材を有する光学系において、異なる軸線を有する複数の鏡筒と光路偏向部材との相対位置すなわち各光軸と光路偏向部材との相対位置を高精度に位置合わせすることができる。その結果、この高精度な位置合わせに基づいて、光路偏向部材を有する光学系を高精度に製造することができる。
【００２０】
以下、本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例にかかる位置合わせ方法および製造方法を実施するための光学系の構成を概略的に示す図である。
本実施例では、２つの光路偏向部材を有する反射屈折型の投影露光光学系の位置合わせ方法および製造方法に対して本発明を適用している。図１において、第１結像光学系Ｓ１の光軸ＡＸ１と平行にＺ軸を、Ｚ軸に垂直な面内において図１の紙面に平行にＹ軸を、Ｚ軸に垂直な面内において図１の紙面に垂直にＸ軸をそれぞれ設定している。なお、図１の紙面であるＹＺ面は、第１結像光学系Ｓ１の光軸ＡＸ１と第２結像光学系Ｓ２の光軸ＡＸ２とを含む平面である。
【００２１】
図１の投影露光光学系は、たとえば微細な回路パターンが形成されたマスク１からの光に基づいてパターンの中間像を形成するための第１結像光学系Ｓ１と、中間像からの光に基づいて感光性基板であるウエハ２上にパターンの縮小像を形成するための第２結像光学系Ｓ２と、中間像が形成される位置の近傍に配置され第１結像光学系Ｓ１を介した光を−Ｙ方向へ偏向するための第１光路偏向鏡Ｍ１と、この第１光路偏向鏡Ｍ１からの光を第２結像光学系Ｓ２に向かって−Ｚ方向へ偏向するための第２光路偏向鏡Ｍ２とを備えている。
【００２２】
図１において、第１結像光学系Ｓ１は、マスク側から順に、図中実線で示すように、３つのレンズ成分Ｌ１〜Ｌ３、および凹面反射鏡ＣＭから構成されている。ここで、各レンズ成分Ｌ１〜Ｌ３および凹面反射鏡ＣＭは、円筒状の第１鏡筒Ｂ１の内部において、Ｚ軸に平行な１つの光軸ＡＸ１に沿って配列されている。すなわち、第１結像光学系Ｓ１の光軸ＡＸ１と第１鏡筒Ｂ１の軸線とは一致している。
【００２３】
一方、第２結像光学系Ｓ２は、マスク側（すなわち第２光路偏向鏡側）から順に、図中実線で示すように、５つのレンズ成分Ｌ４〜Ｌ８から構成されている。ここで、各レンズ成分Ｌ４〜Ｌ８は、円筒状の第２鏡筒Ｂ２の内部において、Ｚ軸に平行な１つの光軸ＡＸ２に沿って配列されている。すなわち、第２結像光学系Ｓ２の光軸ＡＸ２と第２鏡筒Ｂ２の軸線とは一致している。また、第２結像光学系Ｓ２の光軸ＡＸ２と第１結像光学系Ｓ１の光軸ＡＸ１とは互いに平行である。
【００２４】
なお、第１結像光学系Ｓ１と第２結像光学系Ｓ２との間の光路中に配置された第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２は、第１結像光学系Ｓ１の光軸ＡＸ１と第２結像光学系Ｓ２の光軸ＡＸ２とを含むＹＺ面（図１の紙面）に直交するとともに互いに対向するように光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２に対して４５度だけ傾いた反射面を有する。すなわち、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面とは互いに直交し、２つの反射面を延長して形成される交線はＸ軸に平行である。第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２は、支持体Ｂ３に取り付けられている。
【００２５】
このように、図１の投影露光光学系は、２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２を有する反射屈折型の光学系であって、異なる軸線を有する２つの鏡筒Ｂ１およびＢ２を有する。さらに別の観点によれば、図１の投影露光光学系は、３つの異なる光軸、すなわち第１結像光学系Ｓ１の光軸ＡＸ１と、第２結像光学系Ｓ２の光軸ＡＸ２と、Ｙ軸に平行な第３の光軸ＡＸ３とを有する。ここで、光軸ＡＸ３は、所定位置に位置合わせされた第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面（厳密にはその有効反射領域の延長面）に対して光軸ＡＸ１に沿って入射した光が通る軌跡として定義される。また同様に、光軸ＡＸ３は、所定位置に位置合わせされた第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面に対して光軸ＡＸ２に沿って入射した光が通る軌跡として定義される。
【００２６】
こうして、図１の投影露光光学系では、ＸＹ面に平行に位置決めされたマスク１上において光軸ＡＸ１から＋Ｙ方向に偏心したパターン領域からの光が、第１結像光学系Ｓ１を構成する各レンズ成分Ｌ１〜Ｌ３を介して凹面反射鏡ＣＭで反射された後に、各レンズ成分Ｌ３〜Ｌ１を介して中間像を形成する。中間像からの光は、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面で−Ｙ方向に反射された後、第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面で−Ｚ方向に反射され、第２結像光学系Ｓ２へ導かれる。第２結像光学系Ｓ２に導かれた光は、各レンズ成分Ｌ４〜Ｌ８を介して、ＸＹ面に平行に位置決めされたウエハ２上において光軸ＡＸ２から−Ｙ方向に偏心した露光領域にマスクパターンの縮小像を形成する。
【００２７】
図１の投影露光光学系では、従来技術（説明を省略する）にしたがって、第１鏡筒Ｂ１の軸線と第２鏡筒Ｂ２の軸線とが所定の間隔を隔てて互いに平行になるように、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２を高精度に位置決めすることができる。また、従来技術（説明を後述する）にしたがって、反射面が互いに直交するように、支持部材Ｂ３に対して第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２を高精度に位置決めすることができる。
【００２８】
さらに、従来技術（説明を省略する）にしたがって、第１鏡筒Ｂ１に対して各光学部材（Ｌ１〜Ｌ３、ＣＭ）を位置決めする際に、第１鏡筒Ｂ１の軸線と第１結像光学系Ｓ１の各光学部材（Ｌ１〜Ｌ３、ＣＭ）の光軸とをミクロン単位の精度で一致させることができる。同様に、従来技術（説明を省略する）にしたがって、第２鏡筒Ｂ２に対して各光学部材（Ｌ４〜Ｌ８）を位置決めする際に、第２鏡筒Ｂ２の軸線と第２結像光学系Ｓ２の各光学部材（Ｌ４〜Ｌ８）の光軸とをミクロン単位の精度で一致させることができる。
【００２９】
したがって、図１の投影露光光学系の製造に際して各光学部材（Ｌ１〜Ｌ８、ＣＭ、Ｍ１、Ｍ２）を高精度に位置決めするには、２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２と、２つの光軸ＡＸ１およびＡＸ２との相対位置を高精度に位置合わせする必要がある。換言すると、光軸ＡＸ１と一致する軸線を有する第１鏡筒Ｂ１および光軸ＡＸ２と一致する軸線を有する第２鏡筒Ｂ２と、２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２との相対位置を高精度に位置合わせする必要がある。さらに具体的は、たとえば第１鏡筒Ｂ１の中心である基準点Ａから第２鏡筒Ｂ２の中心である基準点Ｂまでの光軸（ＡＸ１、ＡＸ３およびＡＸ２）に沿った距離が所定の長さになるように、２つの鏡筒Ｂ１およびＢ２に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２を高精度に位置合わせする必要がある。
【００３０】
図２は、図１に対応する図であって、本実施例の位置合わせ方法を説明するための図である。
図２では、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２が既に高精度に位置決めされている状態が示されている。本実施例では、投影露光光学系の製造に際して、本発明にしたがって第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２を高精度に位置合わせし、その後に従来技術にしたがって第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対してその他の各光学部材を位置決めする。なお、図２では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が図１と同様に設定されている。
【００３１】
本実施例の位置合わせ方法では、図２に示すように、反射面ＭＳ１を有する凹面反射鏡ＭＯを、その光軸が第１鏡筒Ｂ１の軸線（ひいては光軸ＡＸ１）と一致するように、第１鏡筒Ｂ１の内部において所定の位置に取り付ける。ここで、反射面ＭＳ１は球面状に形成され、凹面反射鏡ＭＯは第１鏡筒Ｂ１に取り付けられた状態において第１光路偏向鏡側に反射面ＭＳ１を向けている。
また、図２に示すように、調整用光学素子としてのレンズ群Ｇを、その光軸が第２鏡筒Ｂ２の軸線（ひいては光軸ＡＸ２）と一致するように、第２鏡筒Ｂ２の内部において所定の位置に取り付ける。第２鏡筒Ｂ２に取り付けられた状態において、レンズ群Ｇの最も第２光路偏向鏡側のレンズ面は、フィゾー参照面としての基準面ＢＳ１を構成する。
【００３２】
なお、凹面反射鏡ＭＯの光軸と第１鏡筒Ｂ１の軸線、およびレンズ群Ｇの光軸と第２鏡筒Ｂ２の軸線とをミクロン単位の精度で一致させる技術は広く知られている。また、反射面ＭＳ１の曲率半径Ｒ、およびレンズ群Ｇの基準面ＢＳ１側の焦点から基準面ＢＳ１までの光軸に沿った距離Ｆは、従来技術にしたがって予め正確に測定することができる。さらに、基準点Ａから反射面ＭＳ１までの光軸に沿った距離１ａ、および基準点Ｂから基準面ＢＳ１までの光軸に沿った距離１ｂも、たとえばデジタルマイクロメータ等を用いて従来技術により正確に測定することができる。
【００３３】
本実施例では、次の式（１）で示す関係が成立するように、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して凹面反射鏡ＭＯおよびレンズ群Ｇをそれぞれ位置決めする。
Ｌ＝１ａ＋１ｂ＋Ｒ＋Ｆ （１）
ここで、Ｌは、基準点Ａから基準点Ｂまでの光軸に沿った設計距離（設計上規定される距離）である。
【００３４】
したがって、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２が正確に位置合わせされた状態において、凹面反射鏡ＭＯの焦点（すなわち反射面ＭＳ１から光軸に沿って曲率半径Ｒだけ離れた点）とレンズ群Ｇの焦点（すなわち基準面ＢＳ１から光軸に沿って距離Ｆだけ離れた点）とが一致する。すなわち、この状態において、レンズ群Ｇのウエハ側から光軸（ＡＸ２）に平行な平行光束をレンズ群Ｇへ導入すると、レンズ群Ｇおよび第２光路偏向鏡Ｍ２を介した光束は光軸ＡＸ３上の点２４（すなわちレンズ群Ｇの焦点であり且つ凹面反射鏡ＭＯの焦点）において集光する。集光点２４からの発散光束は第１光路偏向鏡Ｍ１を介して凹面反射鏡ＭＯに垂直入射する。凹面反射鏡ＭＯの反射面ＭＳ１で反射された光束は、往路と全く同じ光路に沿って、第１光路偏向鏡Ｍ１を介して点２４において再び集光した後、第２光路偏向鏡Ｍ２およびレンズ群Ｇを介して光軸（ＡＸ２）に平行な平行光束となる。
【００３５】
換言すると、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２が正確に位置合わせされた状態では、レンズ群Ｇの基準面ＢＳ１を透過することなく基準面ＢＳ１で反射されて戻った第１光束と、レンズ群Ｇの基準面ＢＳ１を透過し凹面反射鏡ＭＯで反射されて戻った第２光束との間に所定の干渉縞が得られる。そこで、本実施例では、上述の第１光束と第２光束との干渉に基づいて、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対する２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２の位置合わせを行う。以下、第１光束と第２光束との干渉の検出、および２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２の位置合わせについて説明する。
【００３６】
まず、第１光束と第２光束との干渉の検出について説明する。
本実施例では、干渉計２１から供給された平行光を、第２鏡筒Ｂ２に形成された開口部２２を介して、第２鏡筒Ｂ２の内部へ導入する。第２鏡筒Ｂ２の内部へ導入された平行光は、第２鏡筒Ｂ２の内部に取り付けられた反射ミラー２３によって＋Ｚ方向に偏向され、平行光のままレンズ群Ｇに入射する。レンズ群Ｇに入射した平行光束の集光点とレンズ群Ｇの焦点（光軸ＡＸ３上の点）とを一致させるには、レンズ群Ｇに対して光軸ＡＸ２に平行な平行光束を入射させる必要がある。そこで、干渉計２１は、第１光束と第２光束との干渉を検出する機能に加えて、レンズ群Ｇに対して光軸ＡＸ２に平行な平行光束を入射させる調整機能も備えている。
【００３７】
図３は、図２の干渉計２１の内部構成を示す図である。
図３に示すように、干渉計２１は、コヒーレントな平行光を供給するレーザ光源３１を備えている。まず、平行光束の入射調整に際して、レーザ光源３１から供給された光は、ビームスプリッター３２で＋Ｚ方向に反射された後、二軸周りに回転可能な調整用反射ミラー３３に入射する。調整用反射ミラー３３で＋Ｙ方向に反射された光は、第２鏡筒Ｂ２に形成された開口部２２および反射ミラー２３を介してレンズ群Ｇ（図３では不図示）に入射する。レンズ群Ｇの基準面ＢＳ１で反射された光は、反射ミラー２３および調整用反射ミラー３３を介してビームスプリッター３２に入射する。ビームスプリッター３２に入射した基準面ＢＳ１からの反射光は、ビームスプリッター３２を透過した後に、ディテクタ３４に入射する。なお、レンズ群Ｇの基準面ＢＳ１を透過した光は、たとえばレンズ群Ｇと第２光路偏向鏡Ｍ２との間の光路中に設置されたシャッター（不図示）によって遮られる。
【００３８】
一方、レーザ光源３１から供給された光のうちビームスプリッター３２を透過した光は、シャッター３５を通過した後に、反射ミラー３６に垂直入射する。反射ミラー３６で反射された光は、シャッター３５を介してビームスプリッター３２に入射する。ビームスプリッター３２に入射した反射ミラー３６からの反射光は、ビームスプリッター３２で反射された後に、ディテクタ３４に入射する。こうして、ディテクタ３４では、基準面ＢＳ１からの反射光と、トワイマンミラーとして機能する反射ミラー３６からの反射光との干渉縞が検出される。
【００３９】
ところで、レンズ群Ｇに対して光軸ＡＸ２に平行な平行光束が入射した場合、レンズ群Ｇの基準面ＢＳ１に対して平行光束は垂直入射する。その結果、ディテクタ３４において基準面ＢＳ１からの反射光と反射ミラー３６からの反射光との間に所定の干渉縞が検出される。そこで、ディテクタ３４において検出される干渉縞に基づいて調整用反射ミラー３３を回転微動させることにより、レンズ群Ｇに対して光軸ＡＸ２に平行な平行光束を入射させることができる。こうして、レンズ群Ｇに対する平行光束の入射調整を行った後に、シャッター３５を閉じた状態で第１光束と第２光束との干渉を検出する。
【００４０】
すなわち、第１光束と第２光束との干渉の検出に際して、レーザ光源３１から供給された光は、ビームスプリッター３２で＋Ｚ方向に反射された後、調整用反射ミラー３３および反射ミラー２３を介してレンズ群Ｇに入射する。レンズ群Ｇの基準面ＢＳ１で反射された第１光束は、反射ミラー２３および調整用反射ミラー３３を介してビームスプリッター３２に入射する。ビームスプリッター３２に入射した基準面ＢＳ１からの反射光である第１光束は、ビームスプリッター３２を透過した後に、ディテクタ３４に入射する。
【００４１】
一方、レンズ群Ｇの基準面ＢＳ１を透過した第２光束は、図２を再び参照すると、第２光路偏向鏡Ｍ２で反射された後に一旦集光し、第１光路偏向鏡Ｍ１を介して凹面反射鏡ＭＯに入射する。凹面反射鏡ＭＯの反射面ＭＳ１で反射された第２光束は、第１光路偏向鏡Ｍ１を介して一旦集光した後、第２光路偏向鏡Ｍ２を介してレンズ群Ｇに入射する。レンズ群Ｇに入射した第２光束は、反射ミラー２３および調整用反射ミラー３３を介してビームスプリッター３２に入射する。ビームスプリッター３２に入射した凹面反射鏡ＭＯの反射面ＭＳ１からの反射光である第２光束は、ビームスプリッター３２を透過した後に、ディテクタ３４に入射する。こうして、ディテクタ３４では、フィゾー参照面としての基準面ＢＳ１からの反射光である第１光束と、反射面ＭＳ１からの反射光である第２光束との干渉縞が検出される。
【００４２】
前述したように、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２が正確に位置合わせされた状態において、凹面反射鏡ＭＯの焦点とレンズ群Ｇの焦点とが一致するように構成されているので、凹面反射鏡ＭＯの反射面ＭＳ１に対して平行光束は垂直入射する。その結果、ディテクタ３４において基準面ＢＳ１からの反射光と凹面反射鏡ＭＯからの反射光との間に所定の干渉縞が検出される。換言すると、ディテクタ３４において検出される干渉縞に基づいて第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２を微動させることにより、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２を正確に位置合わせすることができる。
【００４３】
次に、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対する２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２の位置合わせについて具体的に説明する。
本実施例では、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面とが直交するように、支持体Ｂ３に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２を正確に位置決めする。また、直交するように正確に位置決めされた第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面との交線に平行な反射面ＭＳ２を支持体Ｂ３に対して設定する。支持体Ｂ３に対する２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２並びに反射面ＭＳ２の位置決めは、たとえばオートコリメータ（視準光によって反射鏡の角度偏移を検出する装置）などを利用した従来技術によって容易に達成される。以下、図４を参照して、支持体Ｂ３に対する２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２並びに反射面ＭＳ２の位置決めについて簡単に説明する。
【００４４】
まず、図４において、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面とがある程度の精度でほぼ直交するように、支持体Ｂ３に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２が位置決めされているものとする。この状態において、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面との交線に対してある程度の精度でほぼ平行になるように、反射部材４１の反射面４１ａを位置決めする。そして、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面を視準する位置にオートコリメータ４２を設置し、オートコリメータ４２を用いて反射面４１ａに対して平行になるように第１平行平面板４３を設定する。次いで、支持体Ｂ３に取り付けられた反射部材４６の反射面ＭＳ２を視準する位置にオートコリメータ４２を移動させ、オートコリメータ４２を用いて反射面４１ａに対して平行になるように第３平行平面板４５を設定する。最後に、第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面を視準する位置にオートコリメータ４２を移動させ、オートコリメータ４２を用いて反射面４１ａに対して平行になるように第２平行平面板４４を設定する。こうして、第１平行平面板４３と第２平行平面板４４と第３平行平面板４５とは、所望の高精度で互いに平行に設定される。
【００４５】
この状態において、反射部材４１を光路から取り外し、オートコリメータ４２からの光を第２平行平面板４４を介して第２光路偏向鏡Ｍ２に入射させる。第２光路偏向鏡Ｍ２で反射された光は、第１光路偏向鏡Ｍ１で反射され、第１平行平面板４３に入射する。第１平行平面板４３で反射された光は、第１光路偏向鏡Ｍ１、第２光路偏向鏡Ｍ２および第２平行平面板４４を介してオートコリメータ４２に戻る。この場合、２つの平行平面板４３と４４とが幾何学的に平行に配置されているので、第１光路偏向鏡Ｍ１を微動させながら２つの平行平面板４３と４４とが光学的に平行になるように設定すれば、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面とを高精度で直交させることができる。また、反射部材４６の反射面ＭＳ２を視準する位置にオートコリメータ４２を再び移動させ、オートコリメータ４２を用いて第３平行平面板４５に対して平行になるように反射部材４６の反射面ＭＳ２を調整することにより、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面との交線に平行な反射面ＭＳ２を支持体Ｂ３に対して高精度に設定することができる。
【００４６】
一般に、反射面が互いに直交するように設定された第１光路偏向鏡Ｍ１と第２光路偏向鏡Ｍ２とを一体的に移動または回転させることによって、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対する第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２の位置合わせを行う場合、第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２は５つの調整自由度を有する。すなわち、Ｙ方向の移動（シフト）、Ｚ方向の移動、Ｘ軸周りの回転（チルト）、Ｙ軸周りの回転およびＺ軸周りの回転である。これに対して、干渉計２１において得られる焦点位置ずれ情報、すなわちレンズ群Ｇの焦点と凹面反射鏡ＭＯの焦点との相対位置ずれ情報は、ｘ方向の位置ずれ情報、ｙ方向の位置ずれ情報、およびｚ方向の位置ずれ情報からなる３つの位置ずれ情報である。ここで、ｚは光軸（ＡＸ１〜ＡＸ３）に沿った局所座標であり、ｘおよびｙはｚ軸に垂直な面内においてそれぞれ各図の紙面に平行な局所軸および垂直な局所軸である。本実施例では、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面との交線に平行な反射面ＭＳ２をＺ軸に沿った第１鏡筒Ｂ１の軸線に対して垂直に設定することにより、第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２に対して必要な調整自由度を、Ｙ方向の移動、Ｚ方向の移動およびＺ軸周りの回転からなる３つの調整自由度まで減らすことにする。
【００４７】
なお、第１鏡筒Ｂ１の軸線に対して反射面ＭＳ２を垂直に設定することは、たとえばオートコリメータなどを利用した従来技術によって容易に達成される。以下、図１および図５を参照して、第１鏡筒Ｂ１の軸線に対する反射面ＭＳ２の位置決めについて簡単に説明する。本実施例では、第１鏡筒Ｂ１の軸線に対して垂直な平行平面板を第１鏡筒Ｂ１の外周部に設置し、この平行平面板と反射面ＭＳ２とを平行に設定することにより、第１鏡筒Ｂ１の軸線に対して反射面ＭＳ２を垂直に位置決めする。なお、前述したように、第１鏡筒Ｂ１の軸線と第２鏡筒Ｂ２の軸線とが互いに平行になるように２つの鏡筒Ｂ１およびＢ２が位置決めされているので、第１鏡筒Ｂ１の軸線に対して反射面ＭＳ２を位置決めすることは、反射面ＭＳ２を第２鏡筒Ｂ２の軸線に対しても垂直に設定することに他ならない。したがって、第２鏡筒Ｂ２の軸線に対して垂直な平行平面板を第２鏡筒Ｂ２の外周部に設置し、この平行平面板と反射面ＭＳ２とを平行に設定してもよいことはいうまでもない。
【００４８】
まず、図５に示すように、第１鏡筒Ｂ１の内部においてその軸線に沿って平行平面板５１を位置決めする。ここで、従来技術にしたがって第１鏡筒Ｂ１の軸線ひいては光軸ＡＸ１に対して垂直に平行平面板５１を設定することは容易であり、詳細な説明を省略する。そして、平行平面板５１を視準する位置にオートコリメータ５２を設置し、オートコリメータ５２を用いて平行平面板５１に対して平行に平行平面板５３を設定する。次いで、反射面ＭＳ２を視準する位置にオートコリメータ５２を移動させ、オートコリメータ５２を用いて平行平面板５３に対して平行になるように平行平面板５４を第１鏡筒Ｂ１の外周部に設置する。この状態において、平行平面板５３を光路から取り外し、オートコリメータ５２を用いて平行平面板５４の基準面ＢＳ２に対して反射面ＭＳ２が平行になるように支持体Ｂ３を位置決め調整する。
【００４９】
こうして、Ｚ軸に沿った第１鏡筒Ｂ１の軸線および第２鏡筒Ｂ２の軸線に対して支持体Ｂ３の反射面ＭＳ２を垂直に、すなわち支持体Ｂ３の反射面ＭＳ２をＸＹ面に平行に設定することができる。換言すると、光軸ＡＸ１に沿って第１光路偏向鏡Ｍ１に入射した光がＹ方向に反射されるように設定することができる。その結果、第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２の前述した５つの調整自由度から、Ｘ軸周りの回転およびＹ軸周りの回転からなる２つの調整自由度を減らすことができる。すなわち、ｘ方向の位置ずれ情報、ｙ方向の位置ずれ情報およびｚ方向の位置ずれ情報からなる３つの位置ずれ情報に応じて、Ｙ方向の移動、Ｚ方向の移動およびＺ軸周りの回転からなる３つの自由度をそれぞれ独立に調整すればよいことになる。
【００５０】
一般に、基準面ＢＳ１からの反射光である第１光束と凹面反射鏡ＭＯの反射面ＭＳ１からの反射光である第２光束との間の波面ずれεx 、εy およびεz と、波面収差の変化ΔＷとの間には、次の式（２）に示す関係が成立する（サイエンス社、村田和美著の「光学」第１５１頁を参照）。
ΔＷ＝εz ／｛８・（ＦＧ）2 ｝−（εx ＋εy ）／（２・ＦＧ） （２）
ここで、ＦＧは、フィゾーレンズとしてのレンズ群ＧのＦナンバーである。また、εx 、εy およびεz は、局所座標系ｘｙｚにおける第１光束の波面の曲率中心と第２光束の波面の曲率中心との間の位置ずれ、すなわち波面ずれである。
【００５１】
式（２）を参照すると、レンズ群ＧのＦナンバーＦＧが小さいほど、波面ずれεx 、εy およびεz の検出感度は高くなる。たとえば、干渉計において検出可能な波面収差の変化ΔＷが０．１μｍであるとすると、レンズ群ＧのＦナンバーＦＧの値を４以下に設定することにより、ミクロン単位の精度での波面ずれの調整が、ひいては鏡筒Ｂ１およびＢ２に対する光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２のミクロン単位の精度での位置合わせが可能となる。レンズ群ＧのＦナンバーＦＧが４を超えると、位置合わせ精度が１０ミクロンよりも大きくなり、投影露光装置の投影露光光学系における位置合わせ精度としては不適となる。さらに好ましくは、レンズ群ＧのＦナンバーＦＧの値を３以下に設定することにより、さらに高い精度の位置合わせを実現することができる。
【００５２】
以上のように、本実施例では、第１鏡筒Ｂ１の内部に設置した凹面反射鏡ＭＯの焦点と第２鏡筒Ｂ２の内部に設置したレンズ群Ｇの焦点とが一致するように、第１光路偏向鏡Ｍ１と第２光路偏向鏡Ｍ２とを一体的に微動させることにより、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２を高精度に位置合わせすることができる。換言すると、第１鏡筒Ｂ１の光軸ＡＸ１および第２鏡筒Ｂ２の光軸ＡＸ２に対して、第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２の配置によって規定される第３の光軸ＡＸ３を高精度に位置合わせすることができる。
【００５３】
本実施例では、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２を高精度に位置合わせした後に、従来技術にしたがって第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に各光学部材を位置決めすることによって光学系の製造を完了する。すなわち、図１に示すように、第１鏡筒Ｂ１から凹面反射鏡ＭＯを取り外すとともに第２鏡筒Ｂ２からレンズ群Ｇを取り外した後に、基準点Ａを基準として第１鏡筒Ｂ１の内部にその軸線（すなわちＡＸ１）に沿って各光学部材（Ｌ１〜Ｌ３およびＭＯ）を位置決めし、基準点Ｂを基準として第２鏡筒Ｂ２の内部にその軸線（すなわちＡＸ２）に沿って各光学部材（Ｌ３〜Ｌ８）を位置決めする。
【００５４】
なお、第１鏡筒Ｂ１の軸線および第２鏡筒Ｂ２の軸線に対して各光学部材の光軸をミクロン単位の精度で一致させながら各鏡筒内に各光学部材を高精度に組み込むことは従来技術において広く知られており、重複する説明を省略する。
こうして、本実施例では、光路偏向部材を有する光学系において、異なる軸線を有する複数の鏡筒と光路偏向部材との相対位置すなわち各光軸と光路偏向部材との相対位置を高精度に位置合わせすることができ、その結果光路偏向部材を有する光学系を高精度に製造することができる。
【００５５】
なお、上述の実施例では、反射屈折型の投影露光光学系の位置合わせ方法および製造方法に対して本発明を適用している。しかしながら、光路偏向部材と複数の鏡筒（ひいては複数の光軸）との相対位置の位置合わせを高精度に行う必要性は、反射屈折型の投影露光光学系に限定されることなく、光路偏向部材を有する一般の光学系に共通である。すなわち、凹面反射鏡のような反射光学部材のみからなる複数の反射光学系が１つまたは複数の光路偏向部材を介して光学的に接続されている場合や、屈折光学部材のみからなる複数の屈折光学系が１つまたは複数の光路偏向部材を介して光学的に接続されている場合においても、上述の実施例と同様に本発明を適用することができる。
【００５６】
また、上述の実施例では、２つの光路偏向部材を介して２つの鏡筒が配置された光学系に対して本発明を適用しているが、１つまたは３つ以上の光路偏向部材を介して複数の鏡筒が配置された光学系に対しても本発明を適用することができることはいうまでもない。
また、上述の実施例では、第１鏡筒Ｂ１の内部に凹面反射鏡ＭＯを設置し且つ第２鏡筒Ｂ２の内部にレンズ群Ｇを設置しているが、逆に第１鏡筒Ｂ１の内部にレンズ群Ｇを設置し且つ第２鏡筒Ｂ２の内部に凹面反射鏡ＭＯを設置してもよい。
【００５７】
さらに、上述の実施例では、調整の容易さおよび所要の精度の確保の容易さなどを考慮し、第１鏡筒Ｂ１の軸線と凹面反射鏡ＭＯの光軸とを一致させ、且つ第２鏡筒Ｂ２の軸線とレンズ群Ｇの光軸とを一致させている。また、基準点Ａと第１鏡筒Ｂ１の中心とを一致させ、且つ基準点Ｂと第２鏡筒Ｂ２の中心とを一致させている。しかしながら、基準点ＡおよびＢを必ずしも第１鏡筒Ｂ１の軸線および第２鏡筒Ｂ２の軸線上に設定する必要はなく、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して任意の位置関係に設定することができる。また、凹面反射鏡ＭＯの光軸およびレンズ群Ｇの光軸を必ずしも第１鏡筒Ｂ１の軸線および第２鏡筒Ｂ２の軸線と一致させる必要はない。
【００５８】
また、上述の実施例では、干渉計において検出した第１光束と第２光束との干渉に基づいてレンズ群Ｇの焦点と凹面反射鏡ＭＯの焦点との位置ずれを調整している。しかしながら、干渉計を用いることなく、第１光束の集光点と第２光束の集光点との位置ずれに基づいてレンズ群Ｇの焦点と凹面反射鏡ＭＯの焦点との位置ずれを検出し、ひいては鏡筒Ｂ１およびＢ２に対する光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２の位置合わせを行うことができる。
さらに、上述の実施例では、第１光束と第２光束との干渉の検出に際して、フィゾーレンズとして機能するレンズ群Ｇを第２鏡筒Ｂ２の内部に設置している。しかしながら、このレンズ群Ｇに代えて、既知の焦点距離を有するゾーンプレートを用いることができる。この場合、ゾーンプレートのパターン面が基準面ＢＳ１を構成することになる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、第１の光軸に対して位置決めされた凹面反射鏡のような第１光学部材から光路偏向部材を介して第２の光軸に対して位置決めされたフィゾーレンズのような第２光学部材までの光路中において、第１光学部材の焦点位置と第２光学部材の焦点位置との位置関係を光学的に検出する。そして、光学的に検出した位置関係が所定の位置関係と一致するように光路偏向部材を微動させることによって、第１の光軸および第２の光軸に対して光路偏向部材を高精度に位置合わせすることができる。
【００６０】
また、本発明では、上述の位置合わせ方法を用いて各光軸に対して光路偏向部材を高精度に位置合わせした後に、第１の光軸と一致する軸線を有する第１鏡筒から凹面反射鏡を取り外すとともに、第２の光軸と一致する軸線を有する第２鏡筒からフィゾーレンズを取り外す。次いで、従来技術にしたがって、第１部分光学系を構成する各光学部材を第１鏡筒に対して高精度に位置決めするとともに、第２部分光学系を構成する各光学部材を第２鏡筒に対して高精度に位置決めする。その結果、本発明では、各光軸に対する光路偏向部材の高精度な位置合わせに基づいて、光路偏向部材を有する光学系を高精度に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる位置合わせ方法および製造方法を実施するための光学系の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１に対応する図であって、本実施例の位置合わせ方法を説明するための図である。
【図３】図２の干渉計２１の内部構成を示す図である。
【図４】支持体Ｂ３に対する２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２並びに反射面ＭＳ２の位置決めについて説明する図である。
【図５】第１鏡筒Ｂ１の軸線に対する反射面ＭＳ２の位置決めについて説明する図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ 基準点
Ｂ１ 第１鏡筒
Ｂ２ 第２鏡筒
Ｂ３ 支持体
ＢＳ１ 基準面
ＢＳ２ 基準面
ＣＭ 凹面反射鏡
Ｍ１ 第１光路偏向鏡
Ｍ２ 第２光路偏向鏡
ＭＯ 凹面反射鏡
ＭＳ１ 反射面
ＭＳ２ 反射面
Ｇ レンズ群
Ｓ１ 第１結像光学系
Ｓ２ 第２結像光学系
Ｌｉ 各レンズ成分
１ マスク
２ ウエハ
２１ 干渉計
２２ 開口部
２３ 反射ミラー
【発明の属する技術分野】
本発明は、光路偏向部材を有する光学系の位置合わせ方法および該光学系の製造方法に関する。さらに詳細には、たとえば反射屈折光学系のように複数の光軸を有する光学系において各光軸と光路偏向部材との相対位置の位置合わせ方法に関し、特にＩＣやＬＳＩのような半導体素子を製造するための投影露光装置における反射屈折型の投影露光光学系に最適な位置合わせ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体技術の進展は近年ますます速度を増しており、それに伴って投影露光装置を用いる微細加工技術の進展も著しい。投影露光装置では、マスクに形成された微細パターンを、投影露光光学系を介して、ウエハのような感光性基板に転写する。現在、たとえばメモリのような半導体素子として１６ＭビットＤＲＡＭや６４ＭビットＤＲＡＭが主流であるが、２５６ＭビットＤＲＡＭの領域まで開発が行われつつある。そして、半導体素子の集積度の増大に伴って、投影露光装置における露光光も現在主流のｉ線（３６５ｎｍ）から、さらに短波長のエキシマレーザー光に移っている。すなわち、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーが既に実用化され、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーについても開発が進んでいる。
【０００３】
しかしながら、露光光の短波長化により、投影露光光学系に使用可能な硝材（光学材料）の種類は著しく制限される。その結果、投影露光光学系として従来から主流の屈折光学系（凹面反射鏡のような反射光学部材を含むことなく複数の屈折光学部材からなる光学系）では、色収差の補正が困難になる。それに対し、反射屈折光学系（凹面反射鏡のような反射光学部材と屈折光学部材とからなる光学系）では、色収差の補正は容易であり、且つ像面湾曲の補正に必要条件となるペッツバール和を０にすることも容易であるため、屈折光学部材の数も著しく低減することができる。従来より、反射屈折型の投影露光光学系が、特開平２−６６５１０号公報、特開平３−２８２５２７号公報、特公平７−１１１５１２号公報、米国特許４，７７９，９９６号公報等に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、典型的な反射屈折型の投影露光光学系では、マスクからの光が凹面反射鏡によりマスク方向に反射されるので、凹面反射鏡からの反射光をマスクへ戻すことなく光路から分離してウエハ方向へ導くための光路偏向部材が必要となる。その結果、光路偏向部材によって光路が折り曲げられて光軸が直線状に延びることなく、異なる光軸を有する複数の部分光学系が、ひいては異なる軸線を有する複数の鏡筒が必要となる。したがって、たとえば反射屈折型の投影露光光学系のように光路偏向部材を有する光学系では、各光軸と光路偏向部材との相対位置の位置合わせ、すなわち異なる軸線を有する複数の鏡筒と光路偏向部材との相対位置の位置合わせを高精度に行う必要がある。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、光路偏向部材を有する光学系において、異なる軸線を有する複数の鏡筒と光路偏向部材との相対位置すなわち各光軸と光路偏向部材との相対位置を高精度に位置合わせすることのできる位置合わせ方法、およびこの位置合わせ方法を用いて光路偏向部材を有する光学系を高精度に製造することのできる製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明では、第１の光軸を有する第１部分光学系と、前記第１の光軸とは異なる第２の光軸を有する第２部分光学系と、前記第１部分光学系と前記第２部分光学系との間の光路中に配置されて前記第１部分光学系と前記第２部分光学系とを光学的に接続する少なくとも１つの光路偏向部材とを有する光学系に関して、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して前記少なくとも１つの光路偏向部材を位置合わせする方法において、
前記第１の光軸に沿った所定の位置に所定の焦点距離を有する第１光学部材を位置決めし、
前記第２の光軸に沿った所定の位置に所定の焦点距離を有する第２光学部材を位置決めし、
前記第１光学部材から前記少なくとも１つの光路偏向部材を介して前記第２光学部材までの光路中において前記第１光学部材の焦点位置と前記第２光学部材の焦点位置との位置関係を光学的に検出し、
光学的に検出した前記位置関係が所定の位置関係と一致するように前記少なくとも１つの光路偏向部材を微動させることによって、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して前記少なくとも１つの光路偏向部材を位置合わせすることを特徴とする位置合わせ方法を提供する。
【０００７】
本発明の好ましい態様によれば、前記第１光学部材として球面状の反射面を有する凹面反射鏡を用い、該凹面反射鏡の光軸と前記第１の光軸とが一致するとともに前記反射面が光路偏向部材側に向くように前記第１の光軸に対して前記凹面反射鏡を位置決めし、前記第２光学部材として屈折光学部材を用い、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して前記少なくとも１つの光路偏向部材が正確に位置合わせされた理想状態において前記凹面反射鏡の焦点位置と前記屈折光学部材の焦点位置とが一致するように、前記屈折光学部材の光軸と前記第２の光軸とを一致させて前記屈折光学部材を位置決めする。
この場合、前記第２の光軸に平行な平行光束を前記屈折光学部材に入射させ、前記屈折光学部材の最も光路偏向部材側の基準面で反射されて戻った第１光束と、前記基準面を透過し前記少なくとも１つの光路偏向部材を介して前記凹面反射鏡で反射されて戻った第２光束とに基づいて、前記凹面反射鏡の焦点位置と前記屈折光学部材の焦点位置との位置関係を光学的に検出することが好ましい。
【０００８】
なお、前記第１光束と前記第２光束との干渉に基づいて、前記凹面反射鏡の焦点位置と前記屈折光学部材の焦点位置との位置関係を光学的に検出することが好ましい。
また、前記屈折光学部材としてフィゾーレンズを用い、該フィゾーレンズのフィゾー面が前記基準面を構成するか、あるいは、前記屈折光学部材としてゾーンプレートを用い、該ゾーンプレートのパターン面が前記基準面を構成することが好ましい。この場合、前記屈折光学部材のＦナンバーを４以下に設定することが好ましい。
さらに、前記第１光束の集光点と前記第２光束の集光点との位置関係に基づいて、前記凹面反射鏡の焦点位置と前記屈折光学部材の焦点位置との位置関係を光学的に検出することもできる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第１部分光学系と前記第２部分光学系とが、互いに直交する反射面を有する第１光路偏向鏡および第２光路偏向鏡を介して光学的に接続され、前記第１光路偏向鏡の反射面の延長面と前記第２光路偏向鏡の反射面の延長面との交線が前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して垂直になるように、前記第１光路偏向鏡と前記第２光路偏向鏡とを一体的に支持し、光学的に検出した前記位置関係が所定の位置関係と一致するように前記第１光路偏向鏡と前記第２光路偏向鏡とを一体的に微動させることによって、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して前記第１光路偏向鏡および前記第２光路偏向鏡を位置合わせする。
この場合、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対する前記第１光路偏向鏡および前記第２光路偏向鏡の位置合わせに際して、前記第１の光軸に平行な第１の軸線周りの回転、該第１の軸線に沿った移動、または前記第１の光軸と前記第２の光軸とを含む面内において前記第１の光軸に垂直な第２の軸線に沿った移動を、前記第１光路偏向鏡および前記第２光路偏向鏡に対して一体的に加えることが好ましい。
【００１０】
ところで、前記光路偏向部材を有する光学系は、少なくとも１つのレンズ成分と少なくとも１つの凹面反射鏡とを有する反射屈折光学系であることが好ましい。この場合、前記反射屈折光学系は、マスクに形成されたパターンを感光性基板上に投影するための投影露光光学系であることが好ましい。さらにこの場合、前記投影露光光学系は、前記マスク上において前記第１の光軸から偏心した照明領域に形成されたパターンを、前記感光性基板上において前記第２の光軸から偏心した露光領域に投影することが好ましい。
【００１１】
また、本発明の別の局面によれば、上述の位置合わせ方法を用いて、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して前記少なくとも１つの光路偏向部材を位置合わせし、
前記第１の光軸に沿った所定の位置に位置決めされた前記第１光学部材を取り外し、
前記第２の光軸に沿った所定の位置に位置決めされた前記第２光学部材を取り外し、
前記第１の光軸に沿った所定の位置を基準として、前記第１の光軸に沿って前記第１部分光学系を構成する各光学部材を位置決めし、
前記第２の光軸に沿った所定の位置を基準として、前記第２の光軸に沿って前記第２部分光学系を構成する各光学部材を位置決めすることによって、前記光路偏向部材を有する光学系を製造することを特徴とする製造方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明では、異なる光軸を有する第１部分光学系（第１の光軸）と第２部分光学系（第２の光軸）とが少なくとも１つの光路偏向部材によって光学的に接続されている光学系に関して、各光軸に対して光路偏向部材を位置合わせする。このため、第１の光軸に沿った所定の位置に所定の焦点距離を有する第１光学部材を位置決めする。この場合、第１光学部材として、たとえば球面状に形成された反射面を光路偏向部材側に向けた凹面反射鏡を用いることができる。また、この凹面反射鏡を位置決めする位置として、たとえば第１の光軸と一致する軸線を有する第１鏡筒の中心点から所定距離だけ間隔を隔てた第１の光軸上の点を選択することができる。
【００１３】
同様に、第２の光軸に沿った所定の位置に所定の焦点距離を有する第２光学部材を位置決めする。この場合、第２光学部材として、たとえばフィゾーレンズを用いることができる。このフィゾーレンズを位置決めする位置として、たとえば第２の光軸と一致する軸線を有する第２鏡筒の中心点から所定距離だけ間隔を隔てた第２の光軸上の点を選択することができる。
この状態において、凹面反射鏡から光路偏向部材を介してフィゾーレンズまでの光路中において凹面反射鏡の焦点位置とフィゾーレンズの焦点位置との位置関係を光学的に検出する。そして、光学的に検出した位置関係が所定の位置関係と一致するように光路偏向部材を微動させることによって、各光軸に対して光路偏向部材を位置合わせする。
【００１４】
以下、凹面反射鏡の焦点位置とフィゾーレンズの焦点位置との位置関係を光学的に検出する工程について説明を簡素化するために、各光軸に対して光路偏向部材が正確に位置合わせされた理想状態において凹面反射鏡の焦点位置とフィゾーレンズの焦点位置とが光路中において一致するように、凹面反射鏡およびフィゾーレンズを各光軸に対して位置決めするものとする。
この場合、第２の光軸に平行な平行光束をフィゾーレンズに入射させると、入射光束の一部がフィゾーレンズのフィゾー参照面（最も光路偏向部材側の基準面）で反射され、第１光束として戻ってくる。一方、フィゾー参照面を透過した光束は、正確に位置合わせされていない光路偏向部材を介して凹面反射鏡で反射され、光路偏向部材およびフィゾーレンズを介して第２光束として戻ってくる。その結果、第１光束と第２光束との干渉に基づいて、凹面反射鏡の焦点位置とフィゾーレンズの焦点位置との位置関係を光学的に検出することができる。また、第１光束の集光点と第２光束の集光点との位置関係に基づいて、凹面反射鏡の焦点位置とフィゾーレンズの焦点位置との位置関係を光学的に検出することもできる。
【００１５】
また、光学的に検出した位置関係に基づいて各光軸に対して光路偏向部材を位置合わせする工程について説明を簡素化するために、第１部分光学系と第２部分光学系とが互いに平行な光軸を有し、光路偏向部材として互いに直交する反射面を有する第１光路偏向鏡および第２光路偏向鏡を備えているものとする。
この場合、第１光路偏向鏡の反射面の延長面と第２光路偏向鏡の反射面の延長面との交線が第１の光軸および第２の光軸に対して垂直になるように、所定の支持体に対して第１光路偏向鏡と第２光路偏向鏡とを一体的に支持する。そして、光学的に検出した凹面反射鏡の焦点位置とフィゾーレンズの焦点位置とが一致するように、第１光路偏向鏡と第２光路偏向鏡とを一体的に微動させることによって、各光軸に対して第１光路偏向鏡および第２光路偏向鏡を位置合わせする。
【００１６】
ここで、各光軸に対する第１光路偏向鏡および第２光路偏向鏡の位置合わせに際して、第１光路偏向鏡と第２光路偏向鏡との一体的な微動の調整自由度は３つである。すなわち、第１の光軸に平行な第１の軸線周りの回転自由度と、この第１の軸線に沿った移動自由度と、第１の光軸と第２の光軸とを含む面内において第１の光軸に垂直な第２の軸線に沿った移動自由度とである。こうして、上述の３つの調整自由度のうちの少なくとも１つの調整自由度にしたがって第１光路偏向鏡と第２光路偏向鏡とを一体的に微動させることにより、各光軸に対して第１光路偏向鏡および第２光路偏向鏡を高精度に位置合わせすることができる。
【００１７】
ところで、本発明は、マスクに形成されたパターンを感光性基板上に投影するための投影露光光学系のような反射屈折光学系、すなわち少なくとも１つの屈折光学部材と少なくとも１つの凹面反射鏡とを有する光学系の位置合わせに対して好適である。特に、マスク上において第１の光軸から偏心した照明領域に形成されたパターンを、感光性基板上において第２の光軸から偏心した露光領域に投影する投影露光光学系にも容易に適用可能である。この種の投影露光光学系において光路偏向鏡の有効反射領域と対応する光軸とが交わらない場合もあるが、この場合においても高精度な位置合わせが可能である。加えて、凹面反射鏡のような反射光学部材を含むことなく複数の屈折光学部材からなる屈折型の光学系や、屈折光学部材を含むことなく凹面反射鏡のような複数の反射光学部材からなる反射型の光学系に対しても同様に本発明を適用することができることはいうまでもない。
【００１８】
また、本発明では、上述の位置合わせ方法を用いて、光路偏向部材を有する光学系を高精度に製造することができる。具体的には、上述の位置合わせ方法を用いて各光軸に対して光路偏向部材を高精度に位置合わせした後に、第１の光軸と一致する軸線を有する第１鏡筒から凹面反射鏡を取り外すとともに、第２の光軸と一致する軸線を有する第２鏡筒からフィゾーレンズを取り外す。次いで、第１の光軸に沿った所定の位置、たとえば第１鏡筒の中心点を基準として、従来技術にしたがって第１部分光学系を構成する各光学部材を第１鏡筒に対してその軸線（すなわち第１の光軸）に沿って高精度に位置決めする。また、第２の光軸に沿った所定の位置、たとえば第２鏡筒の中心点を基準として、従来技術にしたがって第２部分光学系を構成する各光学部材を第２鏡筒に対してその軸線（すなわち第２の光軸）に沿って高精度に位置決めする。その結果、光路偏向部材を有する光学系を高精度に製造することができる。
【００１９】
以上のように、本発明では、光路偏向部材を有する光学系において、異なる軸線を有する複数の鏡筒と光路偏向部材との相対位置すなわち各光軸と光路偏向部材との相対位置を高精度に位置合わせすることができる。その結果、この高精度な位置合わせに基づいて、光路偏向部材を有する光学系を高精度に製造することができる。
【００２０】
以下、本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例にかかる位置合わせ方法および製造方法を実施するための光学系の構成を概略的に示す図である。
本実施例では、２つの光路偏向部材を有する反射屈折型の投影露光光学系の位置合わせ方法および製造方法に対して本発明を適用している。図１において、第１結像光学系Ｓ１の光軸ＡＸ１と平行にＺ軸を、Ｚ軸に垂直な面内において図１の紙面に平行にＹ軸を、Ｚ軸に垂直な面内において図１の紙面に垂直にＸ軸をそれぞれ設定している。なお、図１の紙面であるＹＺ面は、第１結像光学系Ｓ１の光軸ＡＸ１と第２結像光学系Ｓ２の光軸ＡＸ２とを含む平面である。
【００２１】
図１の投影露光光学系は、たとえば微細な回路パターンが形成されたマスク１からの光に基づいてパターンの中間像を形成するための第１結像光学系Ｓ１と、中間像からの光に基づいて感光性基板であるウエハ２上にパターンの縮小像を形成するための第２結像光学系Ｓ２と、中間像が形成される位置の近傍に配置され第１結像光学系Ｓ１を介した光を−Ｙ方向へ偏向するための第１光路偏向鏡Ｍ１と、この第１光路偏向鏡Ｍ１からの光を第２結像光学系Ｓ２に向かって−Ｚ方向へ偏向するための第２光路偏向鏡Ｍ２とを備えている。
【００２２】
図１において、第１結像光学系Ｓ１は、マスク側から順に、図中実線で示すように、３つのレンズ成分Ｌ１〜Ｌ３、および凹面反射鏡ＣＭから構成されている。ここで、各レンズ成分Ｌ１〜Ｌ３および凹面反射鏡ＣＭは、円筒状の第１鏡筒Ｂ１の内部において、Ｚ軸に平行な１つの光軸ＡＸ１に沿って配列されている。すなわち、第１結像光学系Ｓ１の光軸ＡＸ１と第１鏡筒Ｂ１の軸線とは一致している。
【００２３】
一方、第２結像光学系Ｓ２は、マスク側（すなわち第２光路偏向鏡側）から順に、図中実線で示すように、５つのレンズ成分Ｌ４〜Ｌ８から構成されている。ここで、各レンズ成分Ｌ４〜Ｌ８は、円筒状の第２鏡筒Ｂ２の内部において、Ｚ軸に平行な１つの光軸ＡＸ２に沿って配列されている。すなわち、第２結像光学系Ｓ２の光軸ＡＸ２と第２鏡筒Ｂ２の軸線とは一致している。また、第２結像光学系Ｓ２の光軸ＡＸ２と第１結像光学系Ｓ１の光軸ＡＸ１とは互いに平行である。
【００２４】
なお、第１結像光学系Ｓ１と第２結像光学系Ｓ２との間の光路中に配置された第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２は、第１結像光学系Ｓ１の光軸ＡＸ１と第２結像光学系Ｓ２の光軸ＡＸ２とを含むＹＺ面（図１の紙面）に直交するとともに互いに対向するように光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２に対して４５度だけ傾いた反射面を有する。すなわち、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面とは互いに直交し、２つの反射面を延長して形成される交線はＸ軸に平行である。第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２は、支持体Ｂ３に取り付けられている。
【００２５】
このように、図１の投影露光光学系は、２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２を有する反射屈折型の光学系であって、異なる軸線を有する２つの鏡筒Ｂ１およびＢ２を有する。さらに別の観点によれば、図１の投影露光光学系は、３つの異なる光軸、すなわち第１結像光学系Ｓ１の光軸ＡＸ１と、第２結像光学系Ｓ２の光軸ＡＸ２と、Ｙ軸に平行な第３の光軸ＡＸ３とを有する。ここで、光軸ＡＸ３は、所定位置に位置合わせされた第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面（厳密にはその有効反射領域の延長面）に対して光軸ＡＸ１に沿って入射した光が通る軌跡として定義される。また同様に、光軸ＡＸ３は、所定位置に位置合わせされた第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面に対して光軸ＡＸ２に沿って入射した光が通る軌跡として定義される。
【００２６】
こうして、図１の投影露光光学系では、ＸＹ面に平行に位置決めされたマスク１上において光軸ＡＸ１から＋Ｙ方向に偏心したパターン領域からの光が、第１結像光学系Ｓ１を構成する各レンズ成分Ｌ１〜Ｌ３を介して凹面反射鏡ＣＭで反射された後に、各レンズ成分Ｌ３〜Ｌ１を介して中間像を形成する。中間像からの光は、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面で−Ｙ方向に反射された後、第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面で−Ｚ方向に反射され、第２結像光学系Ｓ２へ導かれる。第２結像光学系Ｓ２に導かれた光は、各レンズ成分Ｌ４〜Ｌ８を介して、ＸＹ面に平行に位置決めされたウエハ２上において光軸ＡＸ２から−Ｙ方向に偏心した露光領域にマスクパターンの縮小像を形成する。
【００２７】
図１の投影露光光学系では、従来技術（説明を省略する）にしたがって、第１鏡筒Ｂ１の軸線と第２鏡筒Ｂ２の軸線とが所定の間隔を隔てて互いに平行になるように、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２を高精度に位置決めすることができる。また、従来技術（説明を後述する）にしたがって、反射面が互いに直交するように、支持部材Ｂ３に対して第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２を高精度に位置決めすることができる。
【００２８】
さらに、従来技術（説明を省略する）にしたがって、第１鏡筒Ｂ１に対して各光学部材（Ｌ１〜Ｌ３、ＣＭ）を位置決めする際に、第１鏡筒Ｂ１の軸線と第１結像光学系Ｓ１の各光学部材（Ｌ１〜Ｌ３、ＣＭ）の光軸とをミクロン単位の精度で一致させることができる。同様に、従来技術（説明を省略する）にしたがって、第２鏡筒Ｂ２に対して各光学部材（Ｌ４〜Ｌ８）を位置決めする際に、第２鏡筒Ｂ２の軸線と第２結像光学系Ｓ２の各光学部材（Ｌ４〜Ｌ８）の光軸とをミクロン単位の精度で一致させることができる。
【００２９】
したがって、図１の投影露光光学系の製造に際して各光学部材（Ｌ１〜Ｌ８、ＣＭ、Ｍ１、Ｍ２）を高精度に位置決めするには、２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２と、２つの光軸ＡＸ１およびＡＸ２との相対位置を高精度に位置合わせする必要がある。換言すると、光軸ＡＸ１と一致する軸線を有する第１鏡筒Ｂ１および光軸ＡＸ２と一致する軸線を有する第２鏡筒Ｂ２と、２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２との相対位置を高精度に位置合わせする必要がある。さらに具体的は、たとえば第１鏡筒Ｂ１の中心である基準点Ａから第２鏡筒Ｂ２の中心である基準点Ｂまでの光軸（ＡＸ１、ＡＸ３およびＡＸ２）に沿った距離が所定の長さになるように、２つの鏡筒Ｂ１およびＢ２に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２を高精度に位置合わせする必要がある。
【００３０】
図２は、図１に対応する図であって、本実施例の位置合わせ方法を説明するための図である。
図２では、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２が既に高精度に位置決めされている状態が示されている。本実施例では、投影露光光学系の製造に際して、本発明にしたがって第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２を高精度に位置合わせし、その後に従来技術にしたがって第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対してその他の各光学部材を位置決めする。なお、図２では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が図１と同様に設定されている。
【００３１】
本実施例の位置合わせ方法では、図２に示すように、反射面ＭＳ１を有する凹面反射鏡ＭＯを、その光軸が第１鏡筒Ｂ１の軸線（ひいては光軸ＡＸ１）と一致するように、第１鏡筒Ｂ１の内部において所定の位置に取り付ける。ここで、反射面ＭＳ１は球面状に形成され、凹面反射鏡ＭＯは第１鏡筒Ｂ１に取り付けられた状態において第１光路偏向鏡側に反射面ＭＳ１を向けている。
また、図２に示すように、調整用光学素子としてのレンズ群Ｇを、その光軸が第２鏡筒Ｂ２の軸線（ひいては光軸ＡＸ２）と一致するように、第２鏡筒Ｂ２の内部において所定の位置に取り付ける。第２鏡筒Ｂ２に取り付けられた状態において、レンズ群Ｇの最も第２光路偏向鏡側のレンズ面は、フィゾー参照面としての基準面ＢＳ１を構成する。
【００３２】
なお、凹面反射鏡ＭＯの光軸と第１鏡筒Ｂ１の軸線、およびレンズ群Ｇの光軸と第２鏡筒Ｂ２の軸線とをミクロン単位の精度で一致させる技術は広く知られている。また、反射面ＭＳ１の曲率半径Ｒ、およびレンズ群Ｇの基準面ＢＳ１側の焦点から基準面ＢＳ１までの光軸に沿った距離Ｆは、従来技術にしたがって予め正確に測定することができる。さらに、基準点Ａから反射面ＭＳ１までの光軸に沿った距離１ａ、および基準点Ｂから基準面ＢＳ１までの光軸に沿った距離１ｂも、たとえばデジタルマイクロメータ等を用いて従来技術により正確に測定することができる。
【００３３】
本実施例では、次の式（１）で示す関係が成立するように、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して凹面反射鏡ＭＯおよびレンズ群Ｇをそれぞれ位置決めする。
Ｌ＝１ａ＋１ｂ＋Ｒ＋Ｆ （１）
ここで、Ｌは、基準点Ａから基準点Ｂまでの光軸に沿った設計距離（設計上規定される距離）である。
【００３４】
したがって、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２が正確に位置合わせされた状態において、凹面反射鏡ＭＯの焦点（すなわち反射面ＭＳ１から光軸に沿って曲率半径Ｒだけ離れた点）とレンズ群Ｇの焦点（すなわち基準面ＢＳ１から光軸に沿って距離Ｆだけ離れた点）とが一致する。すなわち、この状態において、レンズ群Ｇのウエハ側から光軸（ＡＸ２）に平行な平行光束をレンズ群Ｇへ導入すると、レンズ群Ｇおよび第２光路偏向鏡Ｍ２を介した光束は光軸ＡＸ３上の点２４（すなわちレンズ群Ｇの焦点であり且つ凹面反射鏡ＭＯの焦点）において集光する。集光点２４からの発散光束は第１光路偏向鏡Ｍ１を介して凹面反射鏡ＭＯに垂直入射する。凹面反射鏡ＭＯの反射面ＭＳ１で反射された光束は、往路と全く同じ光路に沿って、第１光路偏向鏡Ｍ１を介して点２４において再び集光した後、第２光路偏向鏡Ｍ２およびレンズ群Ｇを介して光軸（ＡＸ２）に平行な平行光束となる。
【００３５】
換言すると、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２が正確に位置合わせされた状態では、レンズ群Ｇの基準面ＢＳ１を透過することなく基準面ＢＳ１で反射されて戻った第１光束と、レンズ群Ｇの基準面ＢＳ１を透過し凹面反射鏡ＭＯで反射されて戻った第２光束との間に所定の干渉縞が得られる。そこで、本実施例では、上述の第１光束と第２光束との干渉に基づいて、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対する２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２の位置合わせを行う。以下、第１光束と第２光束との干渉の検出、および２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２の位置合わせについて説明する。
【００３６】
まず、第１光束と第２光束との干渉の検出について説明する。
本実施例では、干渉計２１から供給された平行光を、第２鏡筒Ｂ２に形成された開口部２２を介して、第２鏡筒Ｂ２の内部へ導入する。第２鏡筒Ｂ２の内部へ導入された平行光は、第２鏡筒Ｂ２の内部に取り付けられた反射ミラー２３によって＋Ｚ方向に偏向され、平行光のままレンズ群Ｇに入射する。レンズ群Ｇに入射した平行光束の集光点とレンズ群Ｇの焦点（光軸ＡＸ３上の点）とを一致させるには、レンズ群Ｇに対して光軸ＡＸ２に平行な平行光束を入射させる必要がある。そこで、干渉計２１は、第１光束と第２光束との干渉を検出する機能に加えて、レンズ群Ｇに対して光軸ＡＸ２に平行な平行光束を入射させる調整機能も備えている。
【００３７】
図３は、図２の干渉計２１の内部構成を示す図である。
図３に示すように、干渉計２１は、コヒーレントな平行光を供給するレーザ光源３１を備えている。まず、平行光束の入射調整に際して、レーザ光源３１から供給された光は、ビームスプリッター３２で＋Ｚ方向に反射された後、二軸周りに回転可能な調整用反射ミラー３３に入射する。調整用反射ミラー３３で＋Ｙ方向に反射された光は、第２鏡筒Ｂ２に形成された開口部２２および反射ミラー２３を介してレンズ群Ｇ（図３では不図示）に入射する。レンズ群Ｇの基準面ＢＳ１で反射された光は、反射ミラー２３および調整用反射ミラー３３を介してビームスプリッター３２に入射する。ビームスプリッター３２に入射した基準面ＢＳ１からの反射光は、ビームスプリッター３２を透過した後に、ディテクタ３４に入射する。なお、レンズ群Ｇの基準面ＢＳ１を透過した光は、たとえばレンズ群Ｇと第２光路偏向鏡Ｍ２との間の光路中に設置されたシャッター（不図示）によって遮られる。
【００３８】
一方、レーザ光源３１から供給された光のうちビームスプリッター３２を透過した光は、シャッター３５を通過した後に、反射ミラー３６に垂直入射する。反射ミラー３６で反射された光は、シャッター３５を介してビームスプリッター３２に入射する。ビームスプリッター３２に入射した反射ミラー３６からの反射光は、ビームスプリッター３２で反射された後に、ディテクタ３４に入射する。こうして、ディテクタ３４では、基準面ＢＳ１からの反射光と、トワイマンミラーとして機能する反射ミラー３６からの反射光との干渉縞が検出される。
【００３９】
ところで、レンズ群Ｇに対して光軸ＡＸ２に平行な平行光束が入射した場合、レンズ群Ｇの基準面ＢＳ１に対して平行光束は垂直入射する。その結果、ディテクタ３４において基準面ＢＳ１からの反射光と反射ミラー３６からの反射光との間に所定の干渉縞が検出される。そこで、ディテクタ３４において検出される干渉縞に基づいて調整用反射ミラー３３を回転微動させることにより、レンズ群Ｇに対して光軸ＡＸ２に平行な平行光束を入射させることができる。こうして、レンズ群Ｇに対する平行光束の入射調整を行った後に、シャッター３５を閉じた状態で第１光束と第２光束との干渉を検出する。
【００４０】
すなわち、第１光束と第２光束との干渉の検出に際して、レーザ光源３１から供給された光は、ビームスプリッター３２で＋Ｚ方向に反射された後、調整用反射ミラー３３および反射ミラー２３を介してレンズ群Ｇに入射する。レンズ群Ｇの基準面ＢＳ１で反射された第１光束は、反射ミラー２３および調整用反射ミラー３３を介してビームスプリッター３２に入射する。ビームスプリッター３２に入射した基準面ＢＳ１からの反射光である第１光束は、ビームスプリッター３２を透過した後に、ディテクタ３４に入射する。
【００４１】
一方、レンズ群Ｇの基準面ＢＳ１を透過した第２光束は、図２を再び参照すると、第２光路偏向鏡Ｍ２で反射された後に一旦集光し、第１光路偏向鏡Ｍ１を介して凹面反射鏡ＭＯに入射する。凹面反射鏡ＭＯの反射面ＭＳ１で反射された第２光束は、第１光路偏向鏡Ｍ１を介して一旦集光した後、第２光路偏向鏡Ｍ２を介してレンズ群Ｇに入射する。レンズ群Ｇに入射した第２光束は、反射ミラー２３および調整用反射ミラー３３を介してビームスプリッター３２に入射する。ビームスプリッター３２に入射した凹面反射鏡ＭＯの反射面ＭＳ１からの反射光である第２光束は、ビームスプリッター３２を透過した後に、ディテクタ３４に入射する。こうして、ディテクタ３４では、フィゾー参照面としての基準面ＢＳ１からの反射光である第１光束と、反射面ＭＳ１からの反射光である第２光束との干渉縞が検出される。
【００４２】
前述したように、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２が正確に位置合わせされた状態において、凹面反射鏡ＭＯの焦点とレンズ群Ｇの焦点とが一致するように構成されているので、凹面反射鏡ＭＯの反射面ＭＳ１に対して平行光束は垂直入射する。その結果、ディテクタ３４において基準面ＢＳ１からの反射光と凹面反射鏡ＭＯからの反射光との間に所定の干渉縞が検出される。換言すると、ディテクタ３４において検出される干渉縞に基づいて第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２を微動させることにより、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２を正確に位置合わせすることができる。
【００４３】
次に、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対する２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２の位置合わせについて具体的に説明する。
本実施例では、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面とが直交するように、支持体Ｂ３に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２を正確に位置決めする。また、直交するように正確に位置決めされた第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面との交線に平行な反射面ＭＳ２を支持体Ｂ３に対して設定する。支持体Ｂ３に対する２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２並びに反射面ＭＳ２の位置決めは、たとえばオートコリメータ（視準光によって反射鏡の角度偏移を検出する装置）などを利用した従来技術によって容易に達成される。以下、図４を参照して、支持体Ｂ３に対する２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２並びに反射面ＭＳ２の位置決めについて簡単に説明する。
【００４４】
まず、図４において、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面とがある程度の精度でほぼ直交するように、支持体Ｂ３に対して２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２が位置決めされているものとする。この状態において、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面との交線に対してある程度の精度でほぼ平行になるように、反射部材４１の反射面４１ａを位置決めする。そして、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面を視準する位置にオートコリメータ４２を設置し、オートコリメータ４２を用いて反射面４１ａに対して平行になるように第１平行平面板４３を設定する。次いで、支持体Ｂ３に取り付けられた反射部材４６の反射面ＭＳ２を視準する位置にオートコリメータ４２を移動させ、オートコリメータ４２を用いて反射面４１ａに対して平行になるように第３平行平面板４５を設定する。最後に、第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面を視準する位置にオートコリメータ４２を移動させ、オートコリメータ４２を用いて反射面４１ａに対して平行になるように第２平行平面板４４を設定する。こうして、第１平行平面板４３と第２平行平面板４４と第３平行平面板４５とは、所望の高精度で互いに平行に設定される。
【００４５】
この状態において、反射部材４１を光路から取り外し、オートコリメータ４２からの光を第２平行平面板４４を介して第２光路偏向鏡Ｍ２に入射させる。第２光路偏向鏡Ｍ２で反射された光は、第１光路偏向鏡Ｍ１で反射され、第１平行平面板４３に入射する。第１平行平面板４３で反射された光は、第１光路偏向鏡Ｍ１、第２光路偏向鏡Ｍ２および第２平行平面板４４を介してオートコリメータ４２に戻る。この場合、２つの平行平面板４３と４４とが幾何学的に平行に配置されているので、第１光路偏向鏡Ｍ１を微動させながら２つの平行平面板４３と４４とが光学的に平行になるように設定すれば、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面とを高精度で直交させることができる。また、反射部材４６の反射面ＭＳ２を視準する位置にオートコリメータ４２を再び移動させ、オートコリメータ４２を用いて第３平行平面板４５に対して平行になるように反射部材４６の反射面ＭＳ２を調整することにより、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面との交線に平行な反射面ＭＳ２を支持体Ｂ３に対して高精度に設定することができる。
【００４６】
一般に、反射面が互いに直交するように設定された第１光路偏向鏡Ｍ１と第２光路偏向鏡Ｍ２とを一体的に移動または回転させることによって、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対する第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２の位置合わせを行う場合、第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２は５つの調整自由度を有する。すなわち、Ｙ方向の移動（シフト）、Ｚ方向の移動、Ｘ軸周りの回転（チルト）、Ｙ軸周りの回転およびＺ軸周りの回転である。これに対して、干渉計２１において得られる焦点位置ずれ情報、すなわちレンズ群Ｇの焦点と凹面反射鏡ＭＯの焦点との相対位置ずれ情報は、ｘ方向の位置ずれ情報、ｙ方向の位置ずれ情報、およびｚ方向の位置ずれ情報からなる３つの位置ずれ情報である。ここで、ｚは光軸（ＡＸ１〜ＡＸ３）に沿った局所座標であり、ｘおよびｙはｚ軸に垂直な面内においてそれぞれ各図の紙面に平行な局所軸および垂直な局所軸である。本実施例では、第１光路偏向鏡Ｍ１の反射面と第２光路偏向鏡Ｍ２の反射面との交線に平行な反射面ＭＳ２をＺ軸に沿った第１鏡筒Ｂ１の軸線に対して垂直に設定することにより、第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２に対して必要な調整自由度を、Ｙ方向の移動、Ｚ方向の移動およびＺ軸周りの回転からなる３つの調整自由度まで減らすことにする。
【００４７】
なお、第１鏡筒Ｂ１の軸線に対して反射面ＭＳ２を垂直に設定することは、たとえばオートコリメータなどを利用した従来技術によって容易に達成される。以下、図１および図５を参照して、第１鏡筒Ｂ１の軸線に対する反射面ＭＳ２の位置決めについて簡単に説明する。本実施例では、第１鏡筒Ｂ１の軸線に対して垂直な平行平面板を第１鏡筒Ｂ１の外周部に設置し、この平行平面板と反射面ＭＳ２とを平行に設定することにより、第１鏡筒Ｂ１の軸線に対して反射面ＭＳ２を垂直に位置決めする。なお、前述したように、第１鏡筒Ｂ１の軸線と第２鏡筒Ｂ２の軸線とが互いに平行になるように２つの鏡筒Ｂ１およびＢ２が位置決めされているので、第１鏡筒Ｂ１の軸線に対して反射面ＭＳ２を位置決めすることは、反射面ＭＳ２を第２鏡筒Ｂ２の軸線に対しても垂直に設定することに他ならない。したがって、第２鏡筒Ｂ２の軸線に対して垂直な平行平面板を第２鏡筒Ｂ２の外周部に設置し、この平行平面板と反射面ＭＳ２とを平行に設定してもよいことはいうまでもない。
【００４８】
まず、図５に示すように、第１鏡筒Ｂ１の内部においてその軸線に沿って平行平面板５１を位置決めする。ここで、従来技術にしたがって第１鏡筒Ｂ１の軸線ひいては光軸ＡＸ１に対して垂直に平行平面板５１を設定することは容易であり、詳細な説明を省略する。そして、平行平面板５１を視準する位置にオートコリメータ５２を設置し、オートコリメータ５２を用いて平行平面板５１に対して平行に平行平面板５３を設定する。次いで、反射面ＭＳ２を視準する位置にオートコリメータ５２を移動させ、オートコリメータ５２を用いて平行平面板５３に対して平行になるように平行平面板５４を第１鏡筒Ｂ１の外周部に設置する。この状態において、平行平面板５３を光路から取り外し、オートコリメータ５２を用いて平行平面板５４の基準面ＢＳ２に対して反射面ＭＳ２が平行になるように支持体Ｂ３を位置決め調整する。
【００４９】
こうして、Ｚ軸に沿った第１鏡筒Ｂ１の軸線および第２鏡筒Ｂ２の軸線に対して支持体Ｂ３の反射面ＭＳ２を垂直に、すなわち支持体Ｂ３の反射面ＭＳ２をＸＹ面に平行に設定することができる。換言すると、光軸ＡＸ１に沿って第１光路偏向鏡Ｍ１に入射した光がＹ方向に反射されるように設定することができる。その結果、第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２の前述した５つの調整自由度から、Ｘ軸周りの回転およびＹ軸周りの回転からなる２つの調整自由度を減らすことができる。すなわち、ｘ方向の位置ずれ情報、ｙ方向の位置ずれ情報およびｚ方向の位置ずれ情報からなる３つの位置ずれ情報に応じて、Ｙ方向の移動、Ｚ方向の移動およびＺ軸周りの回転からなる３つの自由度をそれぞれ独立に調整すればよいことになる。
【００５０】
一般に、基準面ＢＳ１からの反射光である第１光束と凹面反射鏡ＭＯの反射面ＭＳ１からの反射光である第２光束との間の波面ずれεx 、εy およびεz と、波面収差の変化ΔＷとの間には、次の式（２）に示す関係が成立する（サイエンス社、村田和美著の「光学」第１５１頁を参照）。
ΔＷ＝εz ／｛８・（ＦＧ）2 ｝−（εx ＋εy ）／（２・ＦＧ） （２）
ここで、ＦＧは、フィゾーレンズとしてのレンズ群ＧのＦナンバーである。また、εx 、εy およびεz は、局所座標系ｘｙｚにおける第１光束の波面の曲率中心と第２光束の波面の曲率中心との間の位置ずれ、すなわち波面ずれである。
【００５１】
式（２）を参照すると、レンズ群ＧのＦナンバーＦＧが小さいほど、波面ずれεx 、εy およびεz の検出感度は高くなる。たとえば、干渉計において検出可能な波面収差の変化ΔＷが０．１μｍであるとすると、レンズ群ＧのＦナンバーＦＧの値を４以下に設定することにより、ミクロン単位の精度での波面ずれの調整が、ひいては鏡筒Ｂ１およびＢ２に対する光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２のミクロン単位の精度での位置合わせが可能となる。レンズ群ＧのＦナンバーＦＧが４を超えると、位置合わせ精度が１０ミクロンよりも大きくなり、投影露光装置の投影露光光学系における位置合わせ精度としては不適となる。さらに好ましくは、レンズ群ＧのＦナンバーＦＧの値を３以下に設定することにより、さらに高い精度の位置合わせを実現することができる。
【００５２】
以上のように、本実施例では、第１鏡筒Ｂ１の内部に設置した凹面反射鏡ＭＯの焦点と第２鏡筒Ｂ２の内部に設置したレンズ群Ｇの焦点とが一致するように、第１光路偏向鏡Ｍ１と第２光路偏向鏡Ｍ２とを一体的に微動させることにより、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２を高精度に位置合わせすることができる。換言すると、第１鏡筒Ｂ１の光軸ＡＸ１および第２鏡筒Ｂ２の光軸ＡＸ２に対して、第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２の配置によって規定される第３の光軸ＡＸ３を高精度に位置合わせすることができる。
【００５３】
本実施例では、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して第１光路偏向鏡Ｍ１および第２光路偏向鏡Ｍ２を高精度に位置合わせした後に、従来技術にしたがって第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に各光学部材を位置決めすることによって光学系の製造を完了する。すなわち、図１に示すように、第１鏡筒Ｂ１から凹面反射鏡ＭＯを取り外すとともに第２鏡筒Ｂ２からレンズ群Ｇを取り外した後に、基準点Ａを基準として第１鏡筒Ｂ１の内部にその軸線（すなわちＡＸ１）に沿って各光学部材（Ｌ１〜Ｌ３およびＭＯ）を位置決めし、基準点Ｂを基準として第２鏡筒Ｂ２の内部にその軸線（すなわちＡＸ２）に沿って各光学部材（Ｌ３〜Ｌ８）を位置決めする。
【００５４】
なお、第１鏡筒Ｂ１の軸線および第２鏡筒Ｂ２の軸線に対して各光学部材の光軸をミクロン単位の精度で一致させながら各鏡筒内に各光学部材を高精度に組み込むことは従来技術において広く知られており、重複する説明を省略する。
こうして、本実施例では、光路偏向部材を有する光学系において、異なる軸線を有する複数の鏡筒と光路偏向部材との相対位置すなわち各光軸と光路偏向部材との相対位置を高精度に位置合わせすることができ、その結果光路偏向部材を有する光学系を高精度に製造することができる。
【００５５】
なお、上述の実施例では、反射屈折型の投影露光光学系の位置合わせ方法および製造方法に対して本発明を適用している。しかしながら、光路偏向部材と複数の鏡筒（ひいては複数の光軸）との相対位置の位置合わせを高精度に行う必要性は、反射屈折型の投影露光光学系に限定されることなく、光路偏向部材を有する一般の光学系に共通である。すなわち、凹面反射鏡のような反射光学部材のみからなる複数の反射光学系が１つまたは複数の光路偏向部材を介して光学的に接続されている場合や、屈折光学部材のみからなる複数の屈折光学系が１つまたは複数の光路偏向部材を介して光学的に接続されている場合においても、上述の実施例と同様に本発明を適用することができる。
【００５６】
また、上述の実施例では、２つの光路偏向部材を介して２つの鏡筒が配置された光学系に対して本発明を適用しているが、１つまたは３つ以上の光路偏向部材を介して複数の鏡筒が配置された光学系に対しても本発明を適用することができることはいうまでもない。
また、上述の実施例では、第１鏡筒Ｂ１の内部に凹面反射鏡ＭＯを設置し且つ第２鏡筒Ｂ２の内部にレンズ群Ｇを設置しているが、逆に第１鏡筒Ｂ１の内部にレンズ群Ｇを設置し且つ第２鏡筒Ｂ２の内部に凹面反射鏡ＭＯを設置してもよい。
【００５７】
さらに、上述の実施例では、調整の容易さおよび所要の精度の確保の容易さなどを考慮し、第１鏡筒Ｂ１の軸線と凹面反射鏡ＭＯの光軸とを一致させ、且つ第２鏡筒Ｂ２の軸線とレンズ群Ｇの光軸とを一致させている。また、基準点Ａと第１鏡筒Ｂ１の中心とを一致させ、且つ基準点Ｂと第２鏡筒Ｂ２の中心とを一致させている。しかしながら、基準点ＡおよびＢを必ずしも第１鏡筒Ｂ１の軸線および第２鏡筒Ｂ２の軸線上に設定する必要はなく、第１鏡筒Ｂ１および第２鏡筒Ｂ２に対して任意の位置関係に設定することができる。また、凹面反射鏡ＭＯの光軸およびレンズ群Ｇの光軸を必ずしも第１鏡筒Ｂ１の軸線および第２鏡筒Ｂ２の軸線と一致させる必要はない。
【００５８】
また、上述の実施例では、干渉計において検出した第１光束と第２光束との干渉に基づいてレンズ群Ｇの焦点と凹面反射鏡ＭＯの焦点との位置ずれを調整している。しかしながら、干渉計を用いることなく、第１光束の集光点と第２光束の集光点との位置ずれに基づいてレンズ群Ｇの焦点と凹面反射鏡ＭＯの焦点との位置ずれを検出し、ひいては鏡筒Ｂ１およびＢ２に対する光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２の位置合わせを行うことができる。
さらに、上述の実施例では、第１光束と第２光束との干渉の検出に際して、フィゾーレンズとして機能するレンズ群Ｇを第２鏡筒Ｂ２の内部に設置している。しかしながら、このレンズ群Ｇに代えて、既知の焦点距離を有するゾーンプレートを用いることができる。この場合、ゾーンプレートのパターン面が基準面ＢＳ１を構成することになる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、第１の光軸に対して位置決めされた凹面反射鏡のような第１光学部材から光路偏向部材を介して第２の光軸に対して位置決めされたフィゾーレンズのような第２光学部材までの光路中において、第１光学部材の焦点位置と第２光学部材の焦点位置との位置関係を光学的に検出する。そして、光学的に検出した位置関係が所定の位置関係と一致するように光路偏向部材を微動させることによって、第１の光軸および第２の光軸に対して光路偏向部材を高精度に位置合わせすることができる。
【００６０】
また、本発明では、上述の位置合わせ方法を用いて各光軸に対して光路偏向部材を高精度に位置合わせした後に、第１の光軸と一致する軸線を有する第１鏡筒から凹面反射鏡を取り外すとともに、第２の光軸と一致する軸線を有する第２鏡筒からフィゾーレンズを取り外す。次いで、従来技術にしたがって、第１部分光学系を構成する各光学部材を第１鏡筒に対して高精度に位置決めするとともに、第２部分光学系を構成する各光学部材を第２鏡筒に対して高精度に位置決めする。その結果、本発明では、各光軸に対する光路偏向部材の高精度な位置合わせに基づいて、光路偏向部材を有する光学系を高精度に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる位置合わせ方法および製造方法を実施するための光学系の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１に対応する図であって、本実施例の位置合わせ方法を説明するための図である。
【図３】図２の干渉計２１の内部構成を示す図である。
【図４】支持体Ｂ３に対する２つの光路偏向鏡Ｍ１およびＭ２並びに反射面ＭＳ２の位置決めについて説明する図である。
【図５】第１鏡筒Ｂ１の軸線に対する反射面ＭＳ２の位置決めについて説明する図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ 基準点
Ｂ１ 第１鏡筒
Ｂ２ 第２鏡筒
Ｂ３ 支持体
ＢＳ１ 基準面
ＢＳ２ 基準面
ＣＭ 凹面反射鏡
Ｍ１ 第１光路偏向鏡
Ｍ２ 第２光路偏向鏡
ＭＯ 凹面反射鏡
ＭＳ１ 反射面
ＭＳ２ 反射面
Ｇ レンズ群
Ｓ１ 第１結像光学系
Ｓ２ 第２結像光学系
Ｌｉ 各レンズ成分
１ マスク
２ ウエハ
２１ 干渉計
２２ 開口部
２３ 反射ミラー
Claims (9)
- 第１の光軸を有する第１部分光学系と、前記第１の光軸とは異なる第２の光軸を有する第２部分光学系と、前記第１部分光学系と前記第２部分光学系との間の光路中に配置されて前記第１部分光学系と前記第２部分光学系とを光学的に接続する少なくとも１つの光路偏向部材とを有する光学系に関して、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して前記少なくとも１つの光路偏向部材を位置合わせする方法において、
前記第１の光軸に沿った所定の位置に所定の焦点距離を有する第１光学部材を位置決めし、
前記第２の光軸に沿った所定の位置に所定の焦点距離を有する第２光学部材を位置決めし、
前記第１光学部材から前記少なくとも１つの光路偏向部材を介して前記第２光学部材までの光路中において前記第１光学部材の焦点位置と前記第２光学部材の焦点位置との位置関係を光学的に検出し、
光学的に検出した前記位置関係が所定の位置関係と一致するように前記少なくとも１つの光路偏向部材を微動させることによって、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して前記少なくとも１つの光路偏向部材を位置合わせすることを特徴とする位置合わせ方法。 - 前記第１光学部材として球面状の反射面を有する凹面反射鏡を用い、該凹面反射鏡の光軸と前記第１の光軸とが一致するとともに前記反射面が光路偏向部材側に向くように前記第１の光軸に対して前記凹面反射鏡を位置決めし、
前記第２光学部材として屈折光学部材を用い、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して前記少なくとも１つの光路偏向部材が正確に位置合わせされた理想状態において前記凹面反射鏡の焦点位置と前記屈折光学部材の焦点位置とが一致するように、前記屈折光学部材の光軸と前記第２の光軸とを一致させて前記屈折光学部材を位置決めすることを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ方法。 - 前記第２の光軸に平行な平行光束を前記屈折光学部材に入射させ、
前記屈折光学部材の最も光路偏向部材側の基準面で反射されて戻った第１光束と、前記基準面を透過し前記少なくとも１つの光路偏向部材を介して前記凹面反射鏡で反射されて戻った第２光束とに基づいて、前記凹面反射鏡の焦点位置と前記屈折光学部材の焦点位置との位置関係を光学的に検出することを特徴とする請求項２に記載の位置合わせ方法。 - 前記第１部分光学系と前記第２部分光学系とが、互いに直交する反射面を有する第１光路偏向鏡および第２光路偏向鏡を介して光学的に接続され、
前記第１光路偏向鏡の反射面の延長面と前記第２光路偏向鏡の反射面の延長面との交線が前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して垂直になるように、前記第１光路偏向鏡と前記第２光路偏向鏡とを一体的に支持し、
光学的に検出した前記位置関係が所定の位置関係と一致するように前記第１光路偏向鏡と前記第２光路偏向鏡とを一体的に微動させることによって、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して前記第１光路偏向鏡および前記第２光路偏向鏡を位置合わせすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の位置合わせ方法。 - 前記第１の光軸および前記第２の光軸に対する前記第１光路偏向鏡および前記第２光路偏向鏡の位置合わせに際して、前記第１の光軸に平行な第１の軸線周りの回転、該第１の軸線に沿った移動、または前記第１の光軸と前記第２の光軸とを含む面内において前記第１の光軸に垂直な第２の軸線に沿った移動を、前記第１光路偏向鏡および前記第２光路偏向鏡に対して一体的に加えることを特徴とする請求項４に記載の位置合わせ方法。
- 前記光学系は、少なくとも１つのレンズ成分と少なくとも１つの凹面反射鏡とを有する反射屈折光学系であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の位置合わせ方法。
- 前記反射屈折光学系は、マスクに形成されたパターンを感光性基板上に投影するための投影露光光学系であることを特徴とする請求項６に記載の位置合わせ方法。
- 前記投影露光光学系は、前記マスク上において前記第１の光軸から偏心した照明領域に形成されたパターンを、前記感光性基板上において前記第２の光軸から偏心した露光領域に投影することを特徴とする請求項７に記載の位置合わせ方法。
- 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の位置合わせ方法を用いて、前記第１の光軸および前記第２の光軸に対して前記少なくとも１つの光路偏向部材を位置合わせし、
前記第１の光軸に沿った所定の位置に位置決めされた前記第１光学部材を取り外し、
前記第２の光軸に沿った所定の位置に位置決めされた前記第２光学部材を取り外し、
前記第１の光軸に沿った所定の位置を基準として、前記第１の光軸に沿って前記第１部分光学系を構成する各光学部材を位置決めし、
前記第２の光軸に沿った所定の位置を基準として、前記第２の光軸に沿って前記第２部分光学系を構成する各光学部材を位置決めすることによって、前記光路偏向部材を有する光学系を製造することを特徴とする製造方法。
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