JP6929024B2 - 光学装置、露光装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学装置、露光装置及び物品の製造方法に関する。

半導体デバイスなどの製造に用いられる露光装置の解像度を向上させるため、露光装置における投影光学系の光学収差、像倍率、像歪み、フォーカスなどの種々の光学特性を補正することが求められている。光学特性の補正は、投影光学系に含まれるミラーの形状を基準形状から変形させることで実現される。ここで、加工誤差等によりミラーの形状が基準形状からずれて形状誤差を有する場合、光学特性の補正のためには、形状誤差も考慮してミラーを変形させる必要がある。特許文献１は、ミラー取り付け時のねじ締結によって発生する理想形状（基準形状）からの形状誤差を、電磁石アクチュエータを駆動することで補正する技術を開示している。

特開平２−１０１４０２号公報

しかしながら、上記文献の技術を用いて、電磁石アクチュエータにより形状誤差を補正しつつ、光学特性の補正のためにミラーを変形させる場合、電磁石アクチュエータからの発熱によりミラーに意図しない変形が起こり、新たな光学収差が生じうる。

本発明は、例えば、光学素子の形状補正に伴う発熱を抑制し、高精度に形状を補正することが可能な光学装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一側面である光学装置は、光学素子の反射面を変形させる光学装置であって、前記反射面の反対側の面に離間して配置されるベースプレートと、前記ベースプレートと前記反射面の反対側の面との距離を計測する変位センサと、
前記反射面の反対側の面に取り付けられる第１の永久磁石と、前記ベースプレートの前記第１の永久磁石に対向する位置に配置される第２の永久磁石とを含む補正ユニットと、前記反射面の反対側の面に前記第１の永久磁石とは異なる位置に取り付けられる第３の磁石と、前記ベースプレートの前記第３の磁石に対向する位置に配置されるコイルとを含むアクチュエータと、を有し、前記補正ユニットは、前記反射面の形状を測定する計測部により計測された形状誤差を低減するように前記光学素子に力を加え、 前記補正ユニットにより前記反射面の形状誤差を低減した状態で、前記変位センサの計測値に基づいて、前記光学装置の光学特性を変更するために前記アクチュエータにより前記光学素子に力を加えて前記反射面の形状を変える、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、光学素子の形状補正に伴う発熱を抑制し、高精度に形状を補正することが可能な光学装置を提供することができる。

第１実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。 第１実施形態に係る光学装置の概略構成を示す断面図である。 第１実施形態に係る光学装置の概略構成を示す正面図である。 第２実施形態に係る光学装置の概略構成を示す断面図である。 第２実施形態に係る光学装置の概略構成を示す正面図である。

図１は、露光装置の概略構成を示す図である。露光装置５０は、照明光学系ＩＬと、投影光学系ＵＭと、マスク５５を保持して移動可能なマスクステージＭＳと、基板５６を保持して移動可能な基板ステージＰＳとを含みうる。また、露光装置５０は、基板５６を露光する処理を制御する制御部５１を含む。

照明光学系ＩＬに含まれる光源（不図示）から射出された光は、照明光学系ＩＬに含まれるスリット（不図示）によって、例えば、Ｙ方向に長い円弧状の照明領域をマスク５５上に形成することができる。マスク５５および基板５６は、マスクステージＭＳおよび基板ステージＰＳによってそれぞれ保持されており、投影光学系ＵＭを介して光学的にほぼ共役な位置（投影光学系ＵＭの物体面および像面の位置）に配置される。投影光学系ＵＭは、所定の投影倍率（例えば１／２倍）を有し、マスク５５に形成されたパターンを基板５６に投影する。そして、マスクステージＭＳおよび基板ステージＰＳを、投影光学系ＵＭの物体面と平行な方向（例えば図１のＸ方向）に、投影光学系ＵＭの投影倍率に応じた速度比で走査させる。これにより、マスク５５に形成されたパターンを基板５６に転写することができる。

投影光学系ＵＭは、例えば、図１に示すように、平面鏡５２と、凹面鏡であるミラー１と、凸面鏡５４とを含むように構成される。照明光学系ＩＬから出射し、マスク５５を透過した露光光は、平面鏡５２の第１面５２ａにより光路を折り曲げられ、ミラー１の第１面１ａ１に入射する。ミラー１の第１面１ａ１において反射した露光光は、凸面鏡５４において反射し、ミラー１の第２面１ａ２に入射する。ミラー１の第２面１ａ２において反射した露光光は、平面鏡５２の第２面５２ｂにより光路を折り曲げられ、基板５６上に結像する。

（第１実施形態）
次に、図２及び図３を参照して第１実施形態の光学装置１０及び形状誤差の補正方法について説明する。光学装置１０は、例えば、反射ミラー型の露光装置に用いられる大口径凹面ミラー装置である。図２は、光学装置の断面図である。光学装置１０は、ミラー１とベースプレート５と複数の形状誤差補正ユニット（補正ユニット）２とを備える。ミラー１は、光を反射する反射面１ａと、反射面の反対側の面である裏面１ｂとを有する光学素子である。ミラー１は、固定部材６を介して、ベースプレート５に固定されている。ベースプレート５は、裏面１ｂに離間して配置されている。

補正ユニット２はミラー１とベースプレート５の間に配置され、ミラー１の裏面１ｂに設置されたミラー側の第１の永久磁石（ミラー側磁石）３と、対向するベースプレート５に配置されたベース側の第２の永久磁石（ベース側磁石）４とで構成されている。補正ユニット２は、ミラー側磁石３に対向するベース側磁石４の極性を反転させて設置することで、吸引力または反発力を発生することができる。また、ミラー側磁石３と対向するベース側磁石４との磁石間距離を、調整機構１３を用いて調整することで、発生する力の量を調整することができる。具体的には、調整機構１３によりベース側磁石４の配置する位置を調整することで、磁石間距離を調整する。なお、本実施形態においてはベース側磁石４の極性を変える場合を説明したが、これに限られるものではなく、ミラー側磁石３の極性を変えることで吸引力と反発力を切り替えてもよい。

次に、補正ユニット２を用いたミラー１の形状誤差補正方法について説明する。計測部１２を用いてミラー１の反射面１ａの形状を測定し、形状の誤差を補正するために必要な力の方向及び量（形状誤差）を算出する。計測部１２は、レーザ干渉計やシャック・ハルトマンセンサなど、ミラー１の反射面１ａの形状を計測する計測器で構成される。

形状の誤差を補正するために必要な力の方向及び量を示す形状誤差の正負（凹凸）に応じて、各補正ユニット２のベース側磁石４の極性を選択し、吸引力または反発力のいずれかを発生させる。形状誤差の大きさに応じて、各補正ユニット２のミラー側磁石３とベース側磁石４の磁石間距離を調整機構１３により調節して、発生力を調整する。複数の補正ユニット２によって、ミラー１に部分的に引張応力或いは圧縮応力が生じる。そのため、ミラー面１ａが引張応力あるいは圧縮応力に応じて部分的に弾性変形し、ミラー面１ａの形状誤差が補正される。本実施形態の光学装置１０は、永久磁石で構成される補正ユニット２により形状補正機構が発熱することなくミラー１の形状誤差を補正することができる。

次に、図３を参照して補正ユニット２の配置について説明する。図３は、図２の矢印Ａの方向で光学装置１０を見た正面図である。補正ユニット２は、同一円周上に９０°間隔で４箇所に配置し、それとは別のさらに外側の円周上に４５°間隔でさらに８箇所に配置する。しかしながら、補正ユニット２の配置はこれに限られるものではなく、補正したい光学収差によって個数および配置を変えてもよい。

なお、本実施形態の光学装置は要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。例えば、補正ユニット２の数や配置等を任意に設定することが可能である。また、ミラー１の外周部を固定部材６によってベースプレート５に固定しているが、ミラー１の任意の箇所を固定部材６によってベースプレート５に固定してもよい。また、ミラー１とベースプレート５の連結に、ねじや接着等の手段を採用してもよい。第１実施形態では、円形の凹面を有する球面ミラーをミラー１として用いる例について説明したが、それに限られるものではなく、例えば、平面ミラーや凸面を有する球面ミラーをミラー１として用いてもよい。計測部１２は、面形状を計測するセンサを例に説明したが、ミラー１の複数の位置を計測する複数の変位センサで構成されたセンサアレイを用いてもよい。

（第２実施形態）
次に、図４及び図５を参照して第２実施形態の光学装置２０及び形状誤差の補正方法について説明する。なお、図４及び図５において、第１実施形態と共通する部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。図４は、第２実施形態に係る光学装置の断面図である。光学装置２０は、例えば、反射ミラー型の露光装置に用いられる大口径凹面ミラー装置であり、図１の露光装置ではミラー１に適用されうる。第２実施形態の光学装置２０は、例えば、露光装置の投影光学系に含まれるミラー１の反射面１ａを変形させることによって投影光学系の光学収差や、投影像の倍率や歪みやフォーカスを補正する。光学装置２０は、ミラー１と、ベースプレート５と、複数のアクチュエータ７と、複数の変位センサ１４と、制御部１１とを含む。

制御部１１は、ＣＰＵやメモリなどを有し、変位センサ１４と複数のアクチュエータ７を制御する。アクチュエータ７は、ミラー１とベースプレート５との間に配置され、ミラー１の裏面１ｂに力を加える。アクチュエータ７は、裏面１ｂに固定された可動子磁石８とベースプレート５に固定されている固定子コイル９を有する。変位センサ１４は、ミラー１の裏面１ｂまでの距離を計測する。変位センサ１４の計測値をもとに制御部１１でアクチュエータ７の駆動指令値が算出され、所望の力が発生される。これにより、ミラー１の反射面１ａを高速かつ高精度に変形させることができ、投影光学系ＵＭにおける光学収差をリアルタイムかつ高精度に補正することができる。

また、光学装置２０は、補正ユニット２を有している。補正ユニット２は、ミラー１とベースプレート５の間に配置され、ミラー１の裏面１ｂに設置されたミラー側磁石３と対向するベースプレート５に配置されたベース側磁石４とで構成されている。補正ユニット２による形状補正方法は、第１実施形態と同様である。形状誤差の測定には、第１実施形態と同様に計測部１２を用いてもよいし、変位センサ１４を用いてもよい。

ミラー１の組立誤差や加工誤差に起因する形状誤差を、この各アクチュエータ７で補正を行うと、形状誤差に応じて必要な力を常時出し続けなければならないので発熱が大きくなってしまい、ミラー１に意図しない変形をもたらしてしまう。しかし、補正ユニット２を用いて組立誤差や加工誤差に起因する形状誤差を補正することで、発熱することなく組立誤差や加工誤差に起因する形状誤差を補正することができる。これにより各アクチュエータは、投影光学系ＵＭにおける光学収差の補正に必要な変形駆動量に対して必要な力のみを発生すればよくなるので、相対的に発熱を抑えることができる。さらに、一般的に第２実施形態のように複数のアクチュエータで変形駆動を行う光学装置２０においてはミラー１に要求される加工精度は高くなるが、加工誤差を補正ユニット２で補正することができるので、ミラー１の加工時間及び加工コストを抑制できる。

次に、図５を用いて補正ユニット２及びアクチュエータ７の配置について説明する。図５は、図４の矢印Ｂの方向で光学装置２０を見た正面図である。第２実施形態では、補正ユニット２及びアクチュエータ７をそれぞれ同一円周上に９０°間隔で４箇所ずつ配置し、それとは別のさらに外側の円周上に４５°間隔でさらに８箇所ずつ配置している。しかしながら、補正ユニット２及びアクチュエータ７の配置の配置はこれに限られるものではなく、補正したい光学収差によって個数および配置を変えてもよい。

第２実施形態では、ミラー１の中心部を固定部材６によってベースプレート５に固定しているが、ミラー１の任意の箇所を固定部材６によってベースプレート５に固定してもよい。各アクチュエータ７としては、例えば、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）など、互いに接触しない可動子磁石８と固定子コイル９とを含む非接触型のアクチュエータや、圧電素子などの変位アクチュエータが用いられてもよい。

以上説明したように、永久磁石で構成された補正ユニットで光学装置の形状補正を行うことで、第１実施形態に示したように形状補正に伴う発熱をすることなく、または、第２実施形態に示したように発熱を抑制して、高精度な形状補正を行うことができる。なお、上記実施形態では、露光装置に適用する例を説明したが、上記実施形態に係る光学装置を適用可能な装置は、例えば、ＥＵＶ光の照射により基板上にレジストの潜像パターンを形成するリソグラフィ装置がある。その他、レーザ加工装置、眼底撮影装置、望遠鏡等にも適用可能である。

（物品の製造方法に係る実施形態）
本実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。さらに、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１ ミラー
２ 補正ユニット
３ ミラー側磁石
４ ベース側磁石
５ ベース

Claims (11)

1. 光学素子の反射面を変形させる光学装置であって、
   前記反射面の反対側の面に離間して配置されるベースプレートと、
   前記ベースプレートと前記反射面の反対側の面との距離を計測する変位センサと、
   前記反射面の反対側の面に取り付けられる第１の永久磁石と、前記ベースプレートの前記第１の永久磁石に対向する位置に配置される第２の永久磁石とを含む補正ユニットと、
   前記反射面の反対側の面に前記第１の永久磁石とは異なる位置に取り付けられる第３の磁石と、前記ベースプレートの前記第３の磁石に対向する位置に配置されるコイルとを含むアクチュエータと、を有し、
   前記補正ユニットは、前記反射面の形状を測定する計測部により計測された形状誤差を低減するように前記光学素子に力を加え、
   前記補正ユニットにより前記反射面の形状誤差を低減した状態で、前記変位センサの計測値に基づいて、前記光学装置の光学特性を変更するために前記アクチュエータにより前記光学素子に力を加えて前記反射面の形状を変える、ことを特徴とする光学装置。
2. 前記アクチュエータは、前記補正ユニットが前記光学素子に力を加える位置とは異なる前記光学素子の位置に力を加えることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記補正ユニットは、前記反射面の形状を保持させるように前記光学素子に力を加えることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
4. 前記補正ユニットは、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石により発生する反発力または吸引力により、前記反射面の形状を補正することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光学装置。
5. 前記第２の永久磁石の極性を変えることで、前記反発力と前記吸引力を切り替えることを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
6. 前記第２の永久磁石の極性は、前記反射面の形状を測定する計測部により計測された形状誤差に基づいて変えることを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
7. 前記第２の永久磁石の位置を調整することで、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との距離を調整する調整機構をさらに有することを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載の光学装置。
8. 前記調整機構は、前記反射面の形状を測定する計測部により計測された形状誤差に基づいて前記第２の永久磁石の位置を調整することを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
9. 前記アクチュエータは、前記変位センサが計測した前記距離に基づいて駆動することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光学装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の光学装置を有することを特徴とする露光装置。
11. 請求項１０に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    前記露光された前記基板を現像する工程と、を含み、
    現像された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。

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