WO2010098474A1

WO2010098474A1 - 光学素子保持装置、光学系、露光装置、デバイスの製造方法及び光学素子の交換方法

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Publication number: WO2010098474A1
Application number: PCT/JP2010/053174
Authority: WO
Inventors: 龍菅原; 稔恩田
Original assignee: 株式会社ニコン
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2010-09-02
Also published as: TW201100895A

Abstract

鏡筒（１７）の端部（１７ａ）に平行平板素子（２４）を取り付けるための光学素子保持装置（２５）は、平行平板素子（２４）の被保持部（３１）を保持する保持部（３６）と、当該保持部（３６）を介して平行平板素子（２４）を支持するとともに、鏡筒（１７）の端部１７ａに取り付けられる支持部材（３５）と、鏡筒（１７）の端部（１７ａ）に支持部材（３５）を複数個所で固定する固定ねじ（４５）と、鏡筒（１７）の端部（１７ａ）に支持部材（３５）が固定ねじ（４５）によって固定された状態で、固定ねじ（４５）とは異なる位置で支持部材（３５）を変形させる変形機構（５２）と、を備えている。

Description

光学素子保持装置、光学系、露光装置、デバイスの製造方法及び光学素子の交換方法

　本発明は、光学素子を筐体に取り付けるための光学素子保持装置に関するものである。

　一般に、半導体集積回路などのマイクロデバイスを製造するための露光装置は、所定のパターンが形成されたレチクルなどのマスクを照明するための照明光学系と、該照明光学系がマスクを照明することにより形成されたパターン像を感光性材料の塗布されたウエハ、ガラスプレートなどの基板に投影するための投影光学系とを備えている（例えば、特許文献１）。

　この投影光学系は、内部が所定雰囲気に設定される鏡筒を備え、該鏡筒内には、複数の光学素子（例えば、レンズ）が収容されている。また、鏡筒は、略円筒形状をなす複数の分割鏡筒を有しており、該各分割鏡筒は、露光光の光軸に沿って配置されている。このような構成の鏡筒は、保持装置を介して各レンズを保持している。

　また、鏡筒の像面側には、露光光を透過可能な光学素子（例えば、平行平板素子）が光学素子保持装置を介して取り付けられている。この光学素子保持装置は、平行平板素子を支持する円環状の支持部材を備えている。そして、この支持部材は、各レンズのうち最も像面側に位置するレンズ（以下、像面側レンズという。）の光軸と平行平板の光軸とが所定の位置関係となるように、複数本のねじによって各分割鏡筒のうち最も像面側に位置する分割鏡筒（以下、像面側分割鏡筒という。）に螺設されていた。

特開２００２－２５８１３１号公報

　ところで、上記光学素子保持装置では、平行平板素子を支持する支持部材が像面側分割鏡筒に螺設される際に、該支持部材にひずみ（変形）が生じる。すると、こうした支持部材のひずみに起因して、平行平板素子の光軸と像面側レンズの光軸との位置関係にずれが発生する。そのため、光学素子保持装置を像面側分割鏡筒に取り付けた後に、像面側レンズの光軸と平行平板素子の光軸との位置関係を計測し、像面側レンズの光軸と平行平板素子の光軸とが一致していない場合には、像面側分割鏡筒から光学素子保持装置を一旦取り外し、その後、光学素子保持装置を像面側分割鏡筒に再び取り付ける必要があった。すなわち、平行平板素子の光軸調整作業では、像面側レンズの光軸と平行平板素子の光軸とが一致するまで、像面側分割鏡筒への光学素子保持装置の取り付けと取り外しを繰り返す必要があり、像面側分割鏡筒への光学素子保持装置の取り付けが完了するまでに多大なる時間を要するという問題があった。

　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、筐体の端部に取り付けられる光学素子の位置を容易に調整できる光学素子保持装置を提供することにある。

　上記の課題を解決するため、本発明は、実施形態に示す図１～図９に対応付けした以下の構成を採用している。
　本発明の一実施形態の光学素子保持装置は、筐体（１７）の端部（１７ａ）に取り付けられる光学素子（２４）の光学素子保持装置（２５）であって、前記光学素子（２４）の周縁部（３１）を保持する保持部（３６）と、前記保持部（３６）を介して前記光学素子（２４）を支持するとともに、前記筐体（１７）の端部（１７ａ）に取り付けられる支持部材（３５）と、前記筐体（１７）の端部（１７ａ）に前記支持部材（３５）を複数個所で固定する固定機構（４５）と、前記筐体（１７）の端部（１７ａ）に前記支持部材（３５）が前記固定機構（４５）によって固定された状態で、前記固定機構（４５）とは異なる位置で前記支持部材（３５）を変形させる変形機構（５２、５２Ａ、５２Ｂ）と、を備えることを要旨とする。

　光学素子保持装置（２５）を介して筐体（１７）の端部（１７ａ）に取り付けられる光学素子（２４）は、光学素子保持装置（２５）の支持部材（３５）を筐体（１７）の端部（１７ａ）に固定させるための固定機構（４５）とは異なる位置に配置される変形機構（５２、５２Ａ、５２Ｂ）によって支持部材（３５）を変形させることにより、光学素子（２４）の位置を調整することができる。

　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、筐体の端部に取り付けられる光学素子の位置を容易に調整できる。

第１の実施形態における露光装置を示す概略構成図。第１の実施形態における光学素子保持装置を示す側断面図。平行平板素子の光軸が傾いた様子を模式的に示す側面図。投影光学系の一部を模式的に示す斜視図。（ａ）は薄いワッシャを用いた場合の変形機構を模式的に示す要部断面図、（ｂ）は厚いワッシャを用いた場合の変形機構を模式的に示す要部断面図。第２の実施形態における変形機構を模式的に示す要部断面図。第３の実施形態における変形機構を模式的に示す要部断面図。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）
　以下に、第１の実施形態について図１～図５に基づき説明する。
　図１に示すように、本実施形態の露光装置１１は、図示しない光源装置から射出された露光光ＥＬを用い、所定の回路パターンが形成されたマスクとしてのレチクルＲを照明し、該照明によって形成される回路パターンの像をレジストなどの感光性材料が塗布されたウエハＷ上に投影するための装置である。露光装置１１は、上記光源装置からの露光光ＥＬをレチクルＲに導くための照明光学系１２と、レチクルＲを保持するレチクルステージ１３と、該レチクルＲを介した露光光ＥＬをウエハＷに導くための投影光学系１４と、ウエハＷを保持するウエハステージ１５とを備えている。なお、本実施形態の光源装置としては、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を露光光ＥＬとして出力する光源が用いられている。

　照明光学系１２は、図示しないフライアイレンズやロッドレンズなどのオプティカルインテグレータ、リレーレンズ及びコンデンサレンズなどの各種レンズ系と、図示しない開口絞りなどを含んで構成されている。そして、図示しない光源装置から射出された露光光ＥＬが照明光学系１２を通過することにより、レチクルＲ上には、均一な光強度分布（光輝度分布ともいう。）を有し、且つＹ軸方向（図１において紙面と直交する方向）に延びる略円弧状の照明領域が形成される。

　レチクルステージ１３は、照明光学系１２と投影光学系１４との間で、そのレチクルＲの載置面１６が光路と略直交するように配置されている。すなわち、レチクルステージ１３は、投影光学系１４の物体面側（露光光ＥＬの入射側であって、図１では上側）に配置されている。また、レチクルステージ１３には、レチクルＲを真空吸着するための図示しない真空チャックと、該真空チャックに真空吸着されるレチクルＲをＸ軸方向（図１では左右方向であり、後述する走査方向に対応する）に移動させるための図示しないレチクル駆動部とが設けられている。このレチクル駆動部は、レチクルＲをＹ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸周りの回転方向）にも移動可能に構成されている。

　投影光学系１４は、略円筒形状をなす鏡筒１７を備え、該鏡筒１７内には、複数（図１では６枚のみ図示）の第１光学素子（本実施形態ではレンズ１８，１９，２０，２１，２２，２３）が投影光学系１４の光軸に沿う方向であるＺ軸方向（図１では上下方向）に沿って配置されている。各レンズ１８～２３は、図示しない保持装置を介して鏡筒１７に取り付けられており、Ｚ軸方向において互いに隣り合うレンズ１８～２３同士の間には、窒素などのパージガスが充填されている。また、複数のレンズ１８～２３のうち最も像面側に位置するレンズ（以下、像面側レンズという。）２３は、Ｚ軸方向と略直交する射出側面２３ａを有しており、該射出側面２３ａの像面側（－Ｚ方向側であって、図１では下側）には、第２光学素子（本実施形態では、露光光を透過する平行平板素子２４）が配置されている。すなわち、平行平板素子２４を透過した露光光ＥＬが、ウエハステージ１５で保持されるウエハＷを照射することになる。

　平行平板素子２４は、光学素子保持装置２５を介して鏡筒１７の－Ｚ方向側の端部（図１における下端部）１７ａに取り付けられている。光学素子保持装置２５は、複数のレンズ１８～２３に対する平行平板素子２４の位置を調整可能である。また、平行平板素子２４と像面側レンズ２３との間の空間及び平行平板素子２４とウエハＷとの間の空間は、該ウエハＷへの露光処理時に純水などの液体で満たされている。すなわち、本実施形態の露光装置１１は、いわゆる液浸型の露光装置である。

　ウエハステージ１５は、投影光学系１４の像面側（－Ｚ方向側）において、ウエハＷが載置される載置面が露光光ＥＬの光路と交差するように配置されている。また、ウエハステージ１５には、ウエハＷを真空吸着するための真空チャック２６と、ウエハＷをＸ軸方向に所定ストロークで移動させる図示しないウエハ駆動部とが設けられている。このウエハ駆動部は、ウエハＷをＹ軸方向及びＺ軸方向にも移動可能に構成されている。そして、露光光ＥＬにて照明されたレチクルＲ上の回路パターンの像が、投影光学系１４を通して所定の縮小倍率に縮小された状態で、ウエハステージ１５上のウエハＷに投影される。

　本実施形態の露光装置１１を用いてウエハＷに回路パターンの像を投影する場合、露光光ＥＬが照明光学系１２によりレチクルＲに照射され、レチクルＲとウエハＷとは投影光学系１４に対して投影光学系１４の縮小倍率に従った所定の速度比で走査方向（Ｘ軸方向）に同期して移動する（同期走査）。このようにして、レチクルパターンはウエハＷ上の一つのショット領域に露光される。その後、ウエハＷをステップ移動した後、ウエハＷ上の次のショット領域に対してレチクルＲの回路パターンが走査露光される。このようにステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の複数のショット領域に対して順次レチクルＲの回路パターンの像が露光される。

　次に、平行平板素子２４及び該平行平板素子２４を保持する光学素子保持装置２５の構成について図２～図５に基づき説明する。
　図２に示すように、平行平板素子２４は、光軸２３ｂ側から見たとき、略円形状をなしており、その中央部分に形成され且つ露光光ＥＬが通過する露光光通過部２７を有している。この露光光通過部２７は、その射出側面２８（－Ｚ方向側の面であって、且つ図１では下面）が平行平板素子２４の入射側面２９（＋Ｚ方向側の面であって、且つ図１では上面）と平行となるように形成されている。また、平行平板素子２４は、露光光通過部２７の外周側に形成される円環状のフランジ部３０と、該フランジ部３０の周縁から径方向外側に突出する複数（本実施形態では３つ）の被保持部３１とを有する。これら被保持部３１は、平行平板素子２４の光軸２４ａを中心とした周方向に等間隔に配置されている。そして、平行平板素子２４は、被保持部３１を介して光学素子保持装置２５に保持されている。尚、平行平板素子２４の形状は変更可能であり、例えば、平行平板素子２４は、露光光通過部２７の外周側に形成される円環状のフランジ部３０と、該フランジ部３０の周縁から径方向外側に突出する被保持部３１とを有してもよい。この場合、被保持部３１もフランジ状の形状で形成されている。フランジ部３０自体が被保持部として機能してもよい。

　光学素子保持装置２５によって保持される平行平板素子２４は、その光軸２４ａが像面側レンズ２３の光軸２３ｂと一致するように設置されている。この場合、平行平板素子２４の入射側面２９及び射出側面２８は、像面側レンズ２３の射出側面２３ａと略平行状態となる。しかしながら、図３に示すように、光学素子保持装置２５を介して平行平板素子２４を鏡筒１７に取り付けた際に、像面側レンズ２３の光軸２３ｂに対して平行平板素子２４の光軸２４ａが傾いてしまうことがある。この状態で露光処理が行なわれた場合には、ウエハＷに回路パターンの像を適切に投影できないおそれがある。そこで、本実施形態の光学素子保持装置２５には、像面側レンズ２３に対する平行平板素子２４の位置を調整する機構が搭載されている。なお、本実施形態では、像面側レンズ２３に対する平行平板素子２４の位置の調整として、像面側レンズ２３の光軸２３ｂに対する平行平板素子２４の光軸２４ａの傾き度合い（以下、「光軸傾きθ」という。）の調整を例に説明する。

　図２及び図４に示すように、光学素子保持装置２５は、中心孔を有する円環状の支持部材３５を備えている。この支持部材３５は、その外径が鏡筒１７の外径と略同一となると共に、その内径が平行平板素子２４の露光光通過部２７の外径（より具体的には、フランジ部３０の外径）よりも大きくなるように形成されている。なお、支持部材３５の外径は、鏡筒１７の外径より大きくてもよく、又は小さくてもよい。図示した例では、支持部材３５は、平行平板素子２４の輪郭に対応付けられた中心孔を有している。支持部材３５の内縁において、平行平板素子２４の被保持部３１のうち３箇所を保持するための保持部３６がそれぞれ設けられている。

　これら保持部３６は、支持部材３５の変形を吸収して、支持部材３５の変形に伴う平行平板素子２４の変形を抑制可能な構成である。図２に示すように、各保持部３６は支持部材３５から径方向内側に突出する突出部３７を備えている。各突出部３７は、平行平板素子２４の被保持部３１よりも＋Ｚ方向側に配置されている。各突出部３７の－Ｚ方向側の面上には、高さが数μｍとなる円錐状の座３９が設けられている。各座３９の頂点（－Ｚ方向側の端部）が、平行平板素子２４の被保持部３１に当接する。

　なお、突出部３７を被保持部３１よりも－Z方向側に配置し、この突出部３７の上面に座３９を設け、この座３９に平行平板素子２４の被保持部３１を載置した状態で、押さえばね４０で押さえてもよい。

　また、支持部材３５の外縁部には、Ｚ軸方向に貫通する複数（本実施形態では３つであって、図２では１つのみ図示）の貫通孔４６が周方向に等間隔に形成されている。各貫通孔４６には固定ねじ４５の軸部４５ａが挿入される。具体的には、貫通孔４６（即ち、対応する固定ねじ４６）は、周方向において互いに隣り合う被保持部３１の中間位置に対応付けられている。また、鏡筒１７の＋Ｚ方向側の端部１７ａにおいて貫通孔４６に対向する位置には、貫通孔４６と連通する第１ねじ穴４７が形成されている。そして、固定ねじ４５の軸部４５ａの先端（＋Ｚ方向側の端部）が貫通孔４６及び間隔調整用ワッシャ３５Ａを介して第１ねじ穴４７に螺入されることにより、支持部材３５が間隔調整用ワッシャ３５Ａを介して鏡筒１７の－Ｚ方向側の端部１７ａに固定される。

　また、支持部材３５の径方向における外縁部において、径方向における長さよりも周方向における長さのほうが長い凹部４８が複数（本実施形態では３つであって、図２では１つのみ図示）形成されている。各凹部４８は、周方向において互いに隣り合う貫通孔４６の間、例えば、周方向中間位置に配置されている。すなわち、凹部４８の周方向位置は、被保持部３１にそれぞれ対応付けられている。図示した例では、凹部４８は支持部材３５の側面に開口する切欠きである。なお、支持部材３５の周方向における凹部４８の位置と、貫通孔４６の位置とを入れ替えてもよい。すなわち、図２における貫通孔４６の位置に、凹部４８を形成してもよい。

　また、図５に示すように、各凹部４８の底面４８ａにおいて周方向における両側には、支持部材３５内をＺ軸方向に貫通するねじ孔４９が開口している。さらに、各凹部４８の底面４８ａの周方向における中央部分には、支持部材３５内をＺ軸方向に貫通し、且つねじ孔４９よりも大きな口径を有する調整用孔５０が開口している。すなわち、調整用孔５０は、各凹部４８の底面４８ａにおいて一対のねじ孔４９の間に位置している。なお、鏡筒１７の－Ｚ方向側の端部１７ａにおいて各調整用孔５０に対向する位置には、調整用孔５０と連通し、且つ該調整用孔５０の口径と略同等の口径を有する第２ねじ穴５１が形成されている。

　また、各凹部４８内には、支持部材３５を変形させるための変形機構５２が設けられている。各変形機構５２は、図２及び図５（ａ）（ｂ）に示すように、凹部４８内に収容可能な略直方体状の本体部５３を有する調整部材５４を備えている。調整部材５４は、本体部５３の長手方向が凹部４８の長手方向と一致するように配置されている。また、各調整部材５４の本体部５３において一対のねじ孔４９に対応する位置には、Ｚ軸方向に貫通し且つねじ孔４９と連通する連通孔５５が形成されている。各連通孔５５は、個別対応するねじ孔４９の口径と略同等の口径を有している。各調整部材５４は、本体部５３の＋Ｚ方向側の面から＋Ｚ方向側に延びる略円筒形状のスリーブ５６を含む。スリーブ５６は、支持部材３５の調整用孔５０に挿入され、調整用孔５０内をＺ軸方向に沿って移動可能である。各スリーブ５６のＺ軸方向における長さＬ１は、各調整用孔５０のＺ軸方向における長さよりも長い。また、各スリーブ５６は、第２ねじ穴５１の口径よりも大きな外径を有している。各スリーブ５６内では、間隔調整用固定ねじ５７の軸部５７ａがＺ軸方向に貫通するようになっており、スリーブ５６内を介した各間隔調整用固定ねじ５７の軸部５７ａの先端が各第２ねじ穴５１に螺入するようになっている。図示した例では、支持部材３５の中心から各凹部４８の調整用孔５０（間隔固定ねじ５７）までの径方向距離は、支持部材３５の中心から各貫通孔４６（固定ねじ４５）までの径方向距離と同一である。

　そして、各調整部材５４は、支持部材３５との間にワッシャ５８（５８Ａ，５８Ｂ）を介在させた状態で支持部材３５に固定される。具体的には、各調整部材５４は、それらの両連通孔５５内を介して第３ねじ５９の軸部５９ａの先端が支持部材３５のねじ孔４９内に螺入されることにより、支持部材３５に固定される。この際、支持部材３５の凹部４８の底面４８ａと、調整部材５４において凹部４８の底面４８ａと対向する対向面５３ａとの間の間隔は、その間に介在するワッシャ５８（５８Ａ，５８Ｂ）の厚みが厚いほど広くなる。ワッシャ５８は間隔調整部材の一例である。なお、ワッシャ５８Ａを用いて各調整部材５４を支持部材３５に固定させた場合、支持部材３５の＋Ｚ方向側の面から鏡筒１７側への各スリーブ５６の突出量は、間隔調整用ワッシャ３５Ａの厚みと同等であるものとする。

　次に、変形機構５２の配置位置近傍における鏡筒１７の－Ｚ方向側の端部１７ａ及び支持部材３５の対向面同士の間の間隔Ｈの調整方法について図５（ａ）（ｂ）に基づき説明する。

　上記間隔Ｈの調整は、間隔調整用固定ねじ５７の軸部５７ａの先端を第２ねじ穴５１内に螺入させる前に行なわれる。すなわち、支持部材３５の凹部４８の底面４８ａと調整部材５４における本体部５３の対向面５３ａとの間にワッシャ５８（５８Ａ，５８Ｂ）を介在させた状態で２本の第３ねじ５９を用い、支持部材３５に調整部材５４を螺設させる。この際、各スリーブ５６の先端は、支持部材３５の＋Ｚ方向側の面から鏡筒１７側へ突出するが、このスリーブ５６の先端の突出量は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、調整部材５４と凹部４８の底面４８ａとの間に介在させるワッシャ５８（５８Ａ，５８Ｂ）の厚みに応じて調整される。なお、ワッシャ５８として、厚みが異なる複数のワッシャを用意し、このワッシャの中から任意の厚さをもつワッシャを選択して使用する。図５（ａ）に示すように、複数のワッシャのうち、薄いワッシャ５８Ａが用いられる場合、凹部４８の底面４８ａに対して本体部５３の対向面５３ａがＺ軸方向において接近することから、各スリーブ５６の先端の突出量は多くなる。その結果、上記間隔Ｈは、スリーブ５６の先端の突出量に応じて広くなる。一方、図５（ｂ）に示すように、複数のワッシャのうち、厚いワッシャ５８Ｂが用いられる場合、凹部４８の底面４８ａに対して本体部５３の対向面５３ａがＺ軸方向において離間することから、各スリーブ５６の先端の突出量は少なくなる。その結果、上記間隔Ｈは、スリーブ５６の先端の突出量に応じて狭くなる。そして、スリーブ５６内を貫通した間隔調整用固定ねじ５７の軸部５７ａを第２ねじ穴５１内に螺入させることにより、上記間隔Ｈの広さが確定する。

　各変形機構５２の設置位置近傍において、支持部材３５と鏡筒１７の－Ｚ方向側の端部１７ａとの間には、変形機構５２で用いられるワッシャ５８（５８Ａ，５８Ｂ）の厚みに応じた間隔Ｈの隙間が形成される。図５（ａ）の例では、寸法Ｌ２は、調整用孔５０の長さとワッシャ５８の厚みの合計である。間隔Ｈは、スリーブ５６の長さＬ１から寸法Ｌ２を引いた値である。ワッシャ５８の厚みに応じて寸法Ｌ２は変更され、間隔Ｈを変更できる。複数の変形機構５２にそれぞれ配置される複数のワッシャ５８の各々の厚みを調整すること（ワッシャの選択）で、支持部材３５の複数個所における間隔Ｈが変更され、それにより、支持部材３５が意図的に変形される。光学素子を支持する支持部材の変形を利用して、このように支持部材３５を意図的に変形させることにより、該支持部材３５に保持される平行平板素子２４の位置、すなわち、本実施形態における光軸２４ａの光軸傾きθが調整される。

　鏡筒１７に平行平板素子２４を取り付ける方法を説明する。
　光学素子保持装置２５を介して鏡筒１７に平行平板素子２４を取り付ける場合、まず始めに、保持部３６を介して、支持部材３５に平行平板素子２４を取り付ける。次に、固定ねじ４５を用いて支持部材３５を鏡筒１７に螺設させる。その次に、公知の検出方向を用いて、光軸傾きθが許容範囲角度Ｋθ（図２参照）の絶対値以下であるか否かを検出する。具体的には、ウエハステージ１５側（即ち、図１における下側）から＋Ｚ方向側（図１では上側）に向けて計測光が射出される。すると、射出された計測光のうち平行平板素子２４の射出側面２８で反射した反射光（以下、「第１反射光」という。）と、像面側レンズ２３の射出側面２３ａで反射した反射光（以下、「第２反射光」という。）とが、ウエハステージ１５側に射出される。なお、上記計測光は投影光学系１４の光軸に沿った方向に射出されるため、光軸傾きθが「０°」である場合、第１反射光及び第２反射光は、ウエハステージ１５上において同一位置に入射するはずである。

　しかしながら、光軸傾きθが「０°」ではない場合、光軸傾きθが大きいほど、ウエハステージ１５上において第１反射光が入射する第１位置が、第２反射光が入射する第２位置から離間してしまう。そこで、本実施形態では、第１位置と第２位置との距離に基づき、光軸傾きθが検出される。そして、光軸傾きθが許容範囲角度Ｋθの絶対値以下である場合、特に調整などを行なうことなく、取り付けが完了となる。

　一方、光軸傾きθが許容範囲角度Ｋθの絶対値よりも大きい場合、光軸傾きθを小さくすべく調整が行なわれる。すなわち、厚みの異なる複数種類のワッシャの中から適当な厚みを有するワッシャ５８が、変形機構５２毎に光軸傾きθに応じて選択される。すると、選択したワッシャ５８を用いて各調整部材５４が支持部材３５に固定される。このとき、各スリーブ５６における支持部材３５の＋Ｚ方向側の面から鏡筒１７側への突出量は、選択したワッシャ５８が厚いほど少なくなる。この状態で、間隔調整用固定ねじ５７によって、鏡筒１７に支持部材３５を固定させると、厚いワッシャ５８（例えばワッシャ５８Ｂ）が選択された変形機構５２の設置位置近傍では、鏡筒１７の－Ｚ方向側の端部１７ａと支持部材３５との間の間隔Ｈが、薄いワッシャ５８（例えばワッシャ５８Ａ）が選択された変形機構５２の設置位置近傍における間隔Ｈよりも狭くなる。このように変形機構５２毎に用いるワッシャ５８の厚みを選択し、間隔調整用固定ねじ５７を用いて鏡筒に支持部材３５を固定させると、各変形機構５２の設置位置近傍における間隔Ｈが個別に調整され、結果として、該調整態様に応じて支持部材３５が変形する。すると、支持部材３５の変形に伴う応力を吸収機構によって吸収できるので、該平行平板素子２４に応力を与えることなく平行平板素子２４の位置を変化させることができる。すなわち、該支持部材３５に保持部３６を介して保持される平行平板素子２４の光軸２４ａの光軸傾きθを調整することができる。

　そして、複数の間隔調整用固定ねじ５７によって、支持部材３５を鏡筒１７に固定した後、上記の計測方法で光軸傾きθを再度検出し、該検出した光軸傾きθが許容範囲角度Ｋθの絶対値以下であることを確認し、調整を完了する。こうして投影光学系１４の調整が完了すると、レチクルＲがレチクルステージ１３上まで搬送されると共に、ウエハＷがウエハステージ１５上まで搬送される。その後、ウエハＷへの露光処理が開始される。

　本実施形態では、保持部材３５に保持部３６で平行平板素子２４を取り付けた後、保持部材３５を鏡筒１７に取り付ける方法について説明したが、この構成に限定されるものではない。

　例えば、先に、保持部材３５を鏡筒１７に取り付け、その後に保持部材３５に保持部３６を介して平行平板素子２４を固定し、上述した光軸θの検出又は保持部材３５を変形させてもよい。

　また、鏡筒１７に平行平板素子２４を取り付ける方法に準じて、平行平板素子２４を交換してもよい。まず、保持部３６の第２ねじ４１を緩めて、平行平板素子２４を支持部材３５から取り外す。次に、新しい平行平板素子２４を保持部３６の第２ねじ４１により支持部材３５に取り付ける。引き続き、新しい平行平板素子２４が光学素子保持装置２５を介して鏡筒１７に取り付けられた状態で光軸傾きθの測定及び必要に応じて光軸傾きθの調整を行う。光軸傾きθの測定と調整（支持部材３５）は、上述した手順で行うことができる。このようにして、平行平板素子２４の交換が完了する。

　支持部材３５からの平行平板素子２４の取り外し及び支持部材３５への平行平板素子２４の取り付けは、光学素子保持装置２５を鏡筒１７に装着した状態で行うことができる。必要であれば、支持部材３５に対する平行平板素子２４の取り外し及び取り付けは、光学素子保持装置２５を鏡筒１７から取り外した状態で行ってもよい。いずれの場合でも、光軸傾きθの測定及び調整は、光学素子保持装置２５（特に支持部材３５）が固定ねじ４５で鏡筒１７に固定された状態で行うことができる。尚、光学素子保持装置２５を鏡筒１７から取り外した場合、新しい平行平板素子２４を支持部材３５に取り付けた後に、光学素子保持装置２５を鏡筒１７に取り付ける作業が追加となるに過ぎない。

　したがって、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
　（１）像面側レンズ２３の光軸２３ｂに対する平行平板素子２４の光軸２４ａの光軸傾きθが許容範囲角度Ｋθの絶対値よりも大きい場合には、変形機構５２の各設置位置近傍における鏡筒１７の－Ｚ方向側の端部１７ａと支持部材３５との間の間隔Ｈを個別に調整することにより、支持部材３５を意図的に変形させる。すると、支持部材３５に保持される平行平板素子２４の位置、本実施形態における光軸２４ａが調整される。そのため、平行平板素子２４を保持する光学素子保持装置２５の鏡筒１７への取り付け及び鏡筒１７からの取り外しを繰り返すことなく、上記光軸傾きθを容易に調整することができる。したがって、投影光学系１４の特性を速やか且つ容易に調整できる。

　（２）固定ねじ４５とは異なる位置に変形機構５２を配置したため、光学素子保持装置２５を鏡筒１７に固定した状態で上記光軸傾きθを調整できる。
　（３）また、変形機構５２は、支持部材３５上において平行平板素子２４の光軸２４ａから最も離間した位置に配置される。そのため、変形機構５２を平行平板素子２４の光軸２４ａに接近した位置に配置する場合に比して、光軸傾きθを容易に微調整でき、その微調整の精度も向上する。

　（５）また、支持部材３５の変形を吸収し、平行平板素子２４の変形を抑制する吸収機構を備えているその結果、支持部材３５の変形に応じた平行平板素子２４の変形が抑制される。したがって、平行平板素子２４の変形に起因した回路パターンの像の歪みの発生を抑制できる。

　（６）変形機構５２に用いられるワッシャ５８の厚みを個別に変更することにより、平行平板素子２４の光軸２４ａの傾きが調整される。
　（７）また、複数の変形機構５２にそれぞれ配置すべきワッシャ５８の組を構成する各ワッシャ５８の厚みを光軸傾きθに応じて選択する。光軸傾きθに応じた様々な厚みを有するワッシャ５８の組み合わせにより、光軸傾きθが調整される。そのため、光軸傾きθの調整用の専用の部材の設計を行う必要がないことから、コストの増加を抑制できる。

　（８）さらに、光軸傾きθの調整が完了した後には、変形機構５２の各設置位置近傍における鏡筒１７の－Ｚ方向側の端部１７ａと支持部材３５との間の間隔Ｈが間隔調整用固定ねじ５７によって固定される。そのため、例えば露光処理中などに上記間隔Ｈが変化してしまうことを抑制できる。すなわち、露光処理中に光軸傾きθ、即ち投影光学系１４の光学特性が徐々に変化してしまうことを抑制できる。

　（９）一般的には、支持部材３５は、３本の固定ねじ４５で鏡筒１７に固定される。この点、支持部材３５は、３本の固定ねじ４５だけではなく３本の間隔調整用固定ねじ５７をも用いて鏡筒１７に固定される。そのため、固定に使用されるねじの本数が増えることから、投影光学系１４自体の剛性が従来の場合に比して強くなり、外部からの振動、即ち外力によって支持部材３５が不必要に変形したり変位したりすることを抑制できる。したがって、露光処理中に投影光学系１４の光学特性が徐々に変化してしまうことを抑制できる。

　（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施形態を図６に従って説明する。なお、第２の実施形態は、変形機構の構成が第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６に示すように、本実施形態の各変形機構５２Ａは、支持部材３５の外周側であって、且つ周方向において互いに隣り合う固定ねじ４５同士の中間位置に配置されている。支持部材３５において各変形機構５２Ａが配置される位置には、支持部材３５をＺ軸方向に貫通する貫通孔６０が形成されている。各貫通孔６０における－Ｚ方向側は、雌ねじ加工が施されるねじ孔部６０ａであると共に、各貫通孔６０における＋Ｚ方向側は、ねじ孔部６０ａの口径よりも大きな口径を有する調整孔部６０ｂである。

　各変形機構５２Ａは、その設置位置近傍における鏡筒１７の－Ｚ方向側の端部１７ａと支持部材３５との間に配置されるコイルばね６１を備えており、該各コイルばね６１は、Ｚ軸方向に沿って伸縮自在である。また、各コイルばね６１は、調整孔部６０ｂ内に侵入可能な大きさである。

　図示した例では、コイルばね６１は圧縮状態で配置されており、コイルばね６１は、コイルばね６１のＺ軸方向における長さ（圧縮長さ）に応じた付勢力を支持部材３５に付与する。各変形機構５２Ａには、コイルばね６１の長さを変更して、コイルばね６１の付勢力を調整する調整部６２が設けられている。各調整部６２には、－Ｚ方向側からねじ孔部６０ａ内に螺入される調整ねじ６３と、調整孔部６０ｂ内においてコイルばね６１と調整ねじ６３との間に配置される押圧部材６４とが設けられている。すなわち、本実施形態の変形機構５２Ａでは、ねじ孔部６０ａ内への調整ねじ６３のねじ込み量に応じてコイルばね６１による支持部材３５への付勢力が調整される。変形機構５２Ａの設置位置近傍における鏡筒１７の－Ｚ方向側の端部１７ａと支持部材３５との間の間隔Ｈが調整される。変形機構５２Ａの設置位置近傍における間隔Ｈを個別に調整することで、支持部材３５の変形度合いに応じて平行平板素子２４の光軸２４ａの光軸傾きθが調整される。

　したがって、第２実施形態では、第１の実施形態の効果（１）～（５）に加えて以下に示す効果を得ることができる。
　（１０）コイルばね６１が支持部材３５側に付与する付勢力の大きさを変形機構５２Ａ毎に調整することにより、支持部材３５の変形度合いを意図的に調整し、平行平板素子２４の光軸２４ａの光軸傾きθが調整される。すなわち、部品を交換することなく平行平板素子２４の光軸２４ａの光軸傾きθを調整できる。

　（第３の実施形態）
　次に、本発明の第３の実施形態を図７に従って説明する。なお、第３の実施形態は、変形機構の構成が第１及び第２の各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及び第２の各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及び第２の各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７に示すように、本実施形態の各変形機構５２Ｂは、鏡筒１７の－Ｚ方向側の端部１７ａと支持部材３５との間であって、且つ周方向において互いに隣り合う固定ねじ４５同士の中間位置に配置されている。各変形機構５２Ｂは、供給される電圧の大きさに応じて伸縮駆動する圧電素子６５を備えている。複数の変形機構５２Ｂの圧電素子６５のＺ軸方向における長さは、制御装置６６によって個別に調整される。すると、複数の変形機構５２Ｂの設置位置における間隔Ｈが個別に調整され、支持部材３５の変形度合いに応じて平行平板素子２４の光軸２４ａの光軸傾きθが調整される。

　したがって、本実施形態では、上記各実施形態の効果（１）～（５）に加えて以下に示す効果を得ることができる。
　（１１）本実施形態では、複数の変形機構５２Ｂの圧電素子６５への給電態様を個別に調整することにより、支持部材３５の変形度合いを意図的に調整し、平行平板素子２４の光軸２４ａの光軸傾きθが調整される。そのため、光軸傾きθの調整を行なう毎に、投影光学系１４に触れる必要が無くなる。

　（１２）また、光軸傾きθを計測する装置と各変形機構５２Ｂとを連動させることにより、光軸傾きθを自動調整することもできる。
　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。

　・第１の実施形態において、スリーブ５６における支持部材３５の＋Ｚ方向側の面から鏡筒１７側への突出量を調整するための間隔調整部材は、外部から供給される電圧に応じてＺ軸方向に沿って伸縮動作する圧電素子であってもよい。この場合、圧電素子への給電態様を調整した後、各第３ねじ５９によって調整部材５４を支持部材に固定させることが望ましい。こうすることにより、スリーブ５６における支持部材３５の＋Ｚ方向側の面から鏡筒１７側への突出量、即ち変形機構５２の設置位置近傍における間隔Ｈが調整される。

　・第１の実施形態において、厚みの異なる３種類以上のワッシャ５８を用い、支持部材３５の変形度合い、即ち平行平板素子２４の光軸２４ａの光軸傾きθを調整してもよい。
　・第１の実施形態において、スリーブ５６における支持部材３５の＋Ｚ方向側の面から鏡筒１７側への突出量を調整するための間隔調整部材として、ワッシャ以外の任意の部材（例えば、薄板状の部材）を用いてもよい。

　・第１の実施形態において、変形機構５２は、間隔調整用固定ねじ５７を備えない構成であってもよい。この場合、調整部材５４において本体部５３から＋Ｚ方向側に延設される挿入部は、筒形状ではなく、柱状であってもよい。

　・各実施形態において、３本以外の任意の複数本の固定ねじ４５を用いて支持部材３５と鏡筒１７に固定させてもよい。例えば４本の固定ねじ４５を用いる場合、変形機構５２，５２Ａ，５２Ｂも、４つ設けることが望ましい。

　・各実施形態において、変形機構５２を、周方向において固定ねじ４５に接近した位置に配置してもよい。
　・各実施形態において、周方向において互いに隣り合う固定ねじ４５同士の間には、複数（例えば２つ）の変形機構を配置してもよい。

　・各実施形態において、照明光学系１２を構成する各種レンズのうち最もレチクルＲに近い位置に配置されるレンズを、照明光学系１２の筐体に取り付ける光学素子保持装置に具体化してもよい。

　・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。

　・各実施形態の露光装置１１は、マスクと基板とが静止した状態でマスクのパターンを基板へ転写し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式のステッパであってもよい。

　・各実施形態の露光装置１１は、平行平板素子２４とウエハＷとの間に気体を介在させる装置であってもよい。
　・各実施形態において、露光装置１１を、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であってもよい。

　・各実施形態において、露光装置１１は、例えばｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ（１２６ｎｍ）などを供給可能な光源から出力される光を露光光ＥＬとしても用いる装置であってもよい。また、露光装置１１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から出力される光を露光光ＥＬとしても用いる装置であってもよい。

　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８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。こうしてマイクロデバイスが完成し、出荷される。

　図９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）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、１２…照明光学系、１４…投影光学系、１７…筐体としての鏡筒、１７ａ…端部、１８～２３…第１光学素子としてのレンズ、２３ａ，２４ａ…光軸、２４…光学素子、第２光学素子としての平行平板素子、２５…光学素子保持装置、３１…周縁部としての被保持部、３５…支持部材、３６…保持部、３９…吸収部としての座、４０…吸収部としての押さえばね、４２…吸収部としての押さえ部材、４５…固定機構としての固定ねじ、５０…調整用孔、５２，５２Ａ，５２Ｂ…変形機構、５３…本体部、５４…調整部材、５６…挿入部としてのスリーブ、５８，５８Ａ，５８Ｂ…調整機構、間隔調整部材としてのワッシャ、５９…調整機構としての第３ねじ、６１…付勢部材としてのコイルばね、６２…調整部、６５…伸縮部材としての圧電素子、ＥＬ…放射ビームとしての露光光、Ｈ…間隔、Ｗ…基板としてのウエハ。

Claims

筐体の端部に取り付けられる光学素子の光学素子保持装置であって、
　前記光学素子の周縁部を保持する保持部と、
　前記保持部を介して前記光学素子を支持するとともに、前記筐体の端部に取り付けられる支持部材と、
　前記筐体の端部に前記支持部材を複数個所で固定する固定機構と、
　前記筐体の端部に前記支持部材が前記固定機構によって固定された状態で、前記固定機構とは異なる位置で前記支持部材を変形させる変形機構と、
　を備えることを特徴とする光学素子保持装置。
前記変形機構は、該変形機構が設置される設置位置において、前記支持部材と前記筐体の端部との対向面同士の間の間隔を調整し、前記支持部材を変形させる構成であ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。
前記保持部は、前記支持部材の変形を吸収し、前記光学素子の変形を抑制する吸収機構を有す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。
前記支持部材は、環状をなすように形成され、前記光学素子は、前記支持部材の内縁側に配置されており、
　前記固定機構は、前記光学素子の光軸を中心とする、前記支持部材の周方向の複数位置に配置されていることを特徴とする請求項１～請求項３のうち何れか一項に記載の光学素子保持装置。
前記変形機構は、前記支持部材に設けられ、かつ前記周方向における前記固定機構の間の位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光学素子保持装置。
前記支持部材は、前記変形機構が設置される設置位置において前記光学素子の光軸方向に貫通する調整用孔を有し、
　前記変形機構は、
　前記調整用孔内において前記光軸方向に進退移動可能であって、且つ前記光軸方向における前記調整用孔の長さよりも長い挿入部を有する調整部材と、前記調整用孔内に挿入された前記挿入部は、前記支持部材の前記調整用孔から前記筐体の端部側への突出する先端部を含むことと、
　前記挿入部の前記先端部の突出量を調整する調整機構と、を備えることを特徴とする請求項１～請求項５のうち何れか一項に記載の光学素子保持装置。
前記調整部材は、前記支持部材に対して前記筐体の反対側に配置される本体部を有し、前記挿入部は、前記本体部から前記筐体側に延びて形成されており、
　前記調整機構は、前記変形機構が設置される設置位置において、前記支持部材と前記本体部との間に配置される間隔調整部材を有することを特徴とする請求項６に記載の光学素子保持装置。
前記挿入部の先端部の突出量は、前記間隔調整部材の厚みに応じて変更されることを特徴とする請求項７に記載の光学素子保持装置。
前記間隔調整部材は、給電態様に応じて前記光軸方向に伸縮する部材である請求項８に記載の光学素子保持装置。
前記変形機構は、前記筐体の端部と前記支持部材との間に設けられ、且つ前記筐体の端部から離間する方向への付勢力を前記支持部材に付与する付勢部材と、前記付勢部材の付勢力の大きさを調整する調整部と、を備えることを特徴とする請求項１～請求項５のうち何れか一項に記載の光学素子保持装置。
前記変形機構は、前記筐体の端部と前記支持部材との間に設けられ、且つ給電態様に応じて前記光学素子の光軸方向に伸縮する伸縮部材を備えることを特徴とする請求項１～請求項５のうち何れか一項に記載の光学素子保持装置。
　前記支持部材は、前記光学素子の輪郭に対応付けられた中心孔を有する環状部材であり、
　前記保持部は、前記支持部材の複数の内周位置に配置されており、
　前記変形機構は、前記支持部材の複数の最外周位置部であって、前記保持部と対応付けられた複数の最外周位置に配置されている請求項１に記載の光学素子保持装置。
筐体に収容された複数の第１光学素子と、請求項１～請求項１２のうち何れか一項に記載の光学素子保持装置を介して前記筐体の端部に取り付けられる第２光学素子と、を備えることを特徴とする光学系。
所定のパターンに放射ビームを導く照明光学系と、
　前記所定のパターンを介した放射ビームを感光性材料が塗布された基板に照射する投影光学系と、を備え、
　前記照明光学系及び投影光学系のうち少なくとも一方は、請求項１３に記載の光学系で構成されることを特徴とする露光装置。
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１４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。
光学素子の交換方法であって、
　請求項１から１１のうちいずれか一項に記載された光学素子保持装置を介して、筐体の端部に光学素子を取り付け、
　前記光学素子の光軸の傾きを検出し、
　前記光学素子保持装置が有する支持部材を変形機構によって変形させて、前記光学素子の位置を調整することを特徴とする光学素子の交換方法。
前記光学素子の位置の調整は、前記支持部材が前記固定機構によって前記筐体の端部に固定され、かつ、前記光学素子を前記支持部材が保持した状態を維持しながら、前記変形機構を介して前記支持部材を変形させることを含む請求項１６に記載の光学素子の交換方法。