WO2014025047A1

WO2014025047A1 - 光学素子の製造方法、及びこの光学素子を用いた露光方法

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Publication number: WO2014025047A1
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Abstract

　光学素子用基板９の両面を創成加工して成形する光学素子１の製造方法であって、光学素子用基板９は、自重によって中心部９ｄ付近が下垂して前記両面がほぼ平面になるように略水平に配置される前の状態で一方の面９ｂが凸面になり、他方の面９ｃが凹面になるように創成加工される。　創成加工は、凸面および凹面の形状を算出する目標形状算出工程と、自重によって下垂していない状態における両面の形状を測定する形状測定工程と、目標形状算出工程で算出された算出結果と形状測定工程で測定された測定結果に基づき複数の載荷領域Ａに作用させる荷重Ｗの分布を決定する荷重分布決定工程と、前記分布に従って荷重Ｗを作用させた状態で一方の面９ｂまたは他方の面９ｃを創成加工する基板創成加工工程と、創成加工された面と目標形状算出工程で算出された算出結果との差が所定の許容範囲に入れば加工を終了する形状判定工程とを含む。

Description

光学素子の製造方法、及びこの光学素子を用いた露光方法

　本発明は、露光装置に使用するフォトマスクなどの光学素子を製造する際に適用される光学素子の製造方法、及びこの製造方法によって製造された光学素子を用いた露光方法に関するものである。

　従来、この種のフォトマスクを製造する際には、フォトマスク用基板の両面が平面（平坦）になるように加工する（例えば、特許文献１参照）。そして、このフォトマスクを露光装置に使用するときには、露光装置の有する保持機構等によってフォトマスクの周縁部を支持して水平に配置する。

特開２００３－２９２３４６号公報

　しかしながら、このようなフォトマスクでは、露光装置に水平に配置されたときに、自重によって中心部近傍が下垂して両面（上面及び下面）が曲面になる傾向がある。例えば、縦１２２０ｍｍ、横１４００ｍｍ、厚さ１３ｍｍの長方形板状の石英ガラスからなるフォトマスクでは、最も下垂する中心部が約６０μｍたわむという計算例もある。そして、露光装置に配置されたフォトマスクがたわむと、露光装置の結像性能に影響を及ぼすという課題があった。

　本発明は、このような事情に鑑み、露光装置にフォトマスク等の光学素子が水平に配置されたとき、このフォトマスク等の光学素子の両面（上面及び下面）が平面になるようにすることで、露光装置の結像性能に影響を及ぼす事態を回避することが可能な光学素子の製造方法を提供することを目的とする。また本発明は、このような製造方法によって製造された光学素子を用いた露光方法を提供することを目的とする。

　本発明に係る第１の光学素子の製造方法は、光学素子用基板（９）の両面（９ｂ、９ｃ）を創成加工して成形する光学素子（１）の製造方法であって、
　前記光学素子用基板（９）は、周縁部（９ａ）が支持されて略水平に配置され、自重によって中心部（９ｄ）付近が下垂した状態となった場合において前記両面（９ｂ、９ｃ）がほぼ平面になるように、前記周縁部（９ａ）が支持されて略水平に配置される前の状態で一方の面（９ｂ）が所定の凸面になるとともに、他方の面（９ｃ）が所定の凹面になるように創成加工され、
　前記創成加工は、
　前記光学素子用基板（９）の前記所定の凸面および前記所定の凹面の形状を算出する目標形状算出工程と、
　自重によって中心部（９ｄ）付近が下垂していない状態における前記光学素子用基板（９）の前記両面（９ｂ、９ｃ）の形状を測定する形状測定工程と、
　前記目標形状算出工程で算出された前記光学素子用基板（９）の前記所定の凸面の形状と前記形状測定工程で測定された自重によって中心部（９ｄ）付近が下垂していない状態における前記光学素子用基板（９）の前記一方の面（９ｂ）の形状との差に基づき、前記光学素子用基板（９）の複数の載荷領域（Ａ）に作用させる荷重（Ｗ）の分布を決定し、かつ前記目標形状算出工程で算出された前記光学素子用基板（９）の前記所定の凹面の形状と前記形状測定工程で測定された自重によって中心部（９ｄ）付近が下垂していない状態における前記光学素子用基板（９）の前記他方の面（９ｃ）の形状との差に基づき前記光学素子用基板（９）の複数の載荷領域（Ａ）に作用させる荷重（Ｗ）の分布を決定する荷重分布決定工程と、
　研磨手段（８）の研磨面（７ａ）の上側に前記光学素子用基板（９）を載置し、前記荷重分布決定工程で決定された荷重（Ｗ）の分布に従って前記載荷領域（Ａ）に荷重（Ｗ）を作用させた状態で、前記光学素子用基板（９）に対して前記研磨面（７ａ）を相対移動させることにより、当該光学素子用基板（９）の前記一方の面（９ｂ）または前記他方の面（９ｃ）を創成加工する基板創成加工工程と、
　前記基板創成加工工程で創成加工された前記光学素子用基板（９）の前記一方の面（９ｂ）の形状と前記目標形状算出工程で算出された前記光学素子用基板の前記所定の凸面の形状との差、または前記基板創成加工工程で創成加工された前記光学素子用基板（９）の前記他方の面（９ｃ）の形状と前記目標形状算出工程で算出された前記光学素子用基板（９）の前記所定の凹面の形状との差が所定の許容範囲に入れば加工を終了する形状判定工程とを含む光学素子の製造方法としたことを特徴とする。

　なお、ここでは、本発明をわかりやすく説明するため、実施の形態を表す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施の形態に限定されるものでないことは言及するまでもない。

　本発明によれば、光学素子用基板がフォトマスク用基板である場合には、露光装置にフォトマスクが水平に配置されたとき、このフォトマスクの両面（上面及び下面）が平面になるため、露光装置の結像性能に影響を及ぼす事態を回避することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係るフォトマスクを示す図であって、（ａ）はフォトマスクの斜視図、（ｂ）はフォトマスクが垂直に立てられた状態の拡大側面図、（ｃ）は露光装置にフォトマスクが水平に配置された状態の拡大側面図である。同実施の形態１に係るフォトマスクの製造方法の手順を示すフローチャートである。同実施の形態１に係るフォトマスク用基板を示す図であって、（ａ）はフォトマスク用基板の平面図、（ｂ）はフォトマスク用基板の載荷状態を示す正面図である。同実施の形態１に係るフォトマスク用基板の１次創成加工の方法を示す図であって、（ａ）は片面研磨装置の平面図、（ｂ）は片面研磨装置の正面図である。実施例１に係るフォトマスクの製造方法において、重りの分布を決定するためのソフトウェアの表示画面の一部を示す図である。実施例１に係るフォトマスクの製造方法において、フォトマスク用基板の下面の形状の推移を示す模式図であって、（ａ）は加工前の図、（ｂ）は１次創成加工後の一例を示す図、（ｃ）は仕上げ研磨加工後の一例を示す図、（ｄ）は仕上げ研磨加工後の別の例を示す図である。実施例１に係るフォトマスクの製造方法において、フォトマスク用基板の上面の形状の推移を示す模式図であって、（ａ）は加工前の図、（ｂ）は１次創成加工後の一例を示す図、（ｃ）は仕上げ研磨加工後の一例を示す図、（ｄ）は仕上げ研磨加工後の別の例を示す図である。実施例１に係るフォトマスクの製造方法において、フォトマスク用基板の下面および上面の平面度の推移を示す折れ線グラフである。本発明の実施の形態２の方法に用いる露光装置の概略図である。

　以下、本発明の実施の形態について説明する。

［発明の実施の形態１］
　図１乃至図４は、本発明の実施の形態１に係る図である。

　この実施の形態１に係る光学素子は、図１に示すように、所定の大きさ（例えば、縦１２２０ｍｍ、横１４００ｍｍ、厚さ１３ｍｍ）の長方形板状の石英ガラスからなるフォトマスク１であり、図１（ｃ）に示すように、露光装置２に周縁部１ａが支持された状態で略水平に配置されて使用されるものである。露光装置２内におけるフォトマスク１の保持は、例えばマスクホルダ等の保持部を介して行われる。

　そして、このフォトマスク１は、図１（ｂ）に示すように、垂直に立てられた状態（縦方向又は横方向を垂直に延在させた状態）では、自重がフォトマスク１の厚さ方向（つまり、水平方向）に作用しないため、上面１ｂが所定の曲率の凸面になるとともに、下面１ｃが所定の曲率の凹面になる。しかし、図１（ｃ）に二点鎖線によって示すように、フォトマスク１が露光装置２に周縁部１ａを支持されて水平に配置されると、自重がフォトマスク１の厚さ方向（つまり、垂直方向）に作用し、図１（ｃ）に実線で示すように、上面１ｂおよび下面１ｃがいずれも平面（水平面）になる。したがって、フォトマスク１では、露光装置２に水平に配置されたときに自重でたわんで上面および下面が曲面になる従来のフォトマスクと異なり、露光装置２の結像性能に影響を及ぼす事態を回避することが可能となる。

　このようなフォトマスク１を製造する際には、フォトマスク１がその周縁部１ａを支持されて水平に配置されたときに、フォトマスク１の自重によってフォトマスク１の中心部１ｄ近傍が下垂して両面（上面１ｂおよび下面１ｃ）が平面になるように、予め、下面１ｃが所定の曲率の凹面になるとともに、上面１ｂが所定の曲率の凸面になるように成形する。

　それには、まず、図３に示すように、所定の大きさのフォトマスク用基板（光学素子用基板）９を用意し、このフォトマスク用基板９の上面９ｂを縦横方向にそれぞれ６等分して格子状に区分して、フォトマスク用基板９上に３６個の載荷領域Ａ（周縁部９ａ近傍のＡ１、中心部９ｄ近傍のＡ２、Ａ１とＡ２の間のＡ３）を定義する。そして、フォトマスク１が水平に配置されたときの自重によるたわみを見込んで、図２に示すフローチャートの手順（ステップＳ１～Ｓ１３）に従い、以下に述べるフォトマスク用基板９の創成加工により、周縁部９ａが支持される前の状態（縦方向又は横方向を垂直に延在させた状態、または自重によって中心部９ｄ付近が下垂していない状態）で、下面９ｃが所定の曲率の凹面になるとともに、上面９ｂが所定の曲率の凸面になるようにフォトマスク用基板９を成形する。

　すなわち、このフォトマスク用基板９の創成加工では、最初に、フォトマスク用基板９の下面９ｃに所定の曲率（及び／又は所定の平面度）の凹面を形成する（ステップＳ１～Ｓ６）。

　そのため、まず、下面目標形状算出工程で、露光装置の仕様や、たわみ量に関する基板の特性を条件として、フォトマスク用基板９の下面９ｃの目標とする形状を算出する（ステップＳ１）。

　次いで、第１下面形状測定工程に移行し、フォトマスク用基板９を垂直に立てた状態で、平面度測定装置（図示せず）により、フォトマスク用基板９の下面９ｃの現在（つまり、フォトマスク用基板９の下面９ｃの加工前）の形状を測定する（ステップＳ２）。

　その後、下面荷重分布決定工程に移行し、フォトマスク用基板９の下面９ｃの、ステップＳ１において求めた目標とする形状とステップＳ２において求めた現在の形状との差に基づき、フォトマスク用基板９の各載荷領域Ａに載せる所定の大きさおよび重さ（例えば、縦１３５ｍｍ、横１５５ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、重さ３．５ｋｇ）の長方形板状の黄銅からなる重り（錘）Ｗの分布を決定する（ステップＳ３）。

　ここでは、フォトマスク用基板９の下面９ｃに凹面を形成するため、フォトマスク用基板９の周縁部９ａ近傍より中心部９ｄ近傍の加工量を多くするべく、フォトマスク用基板９の周縁部９ａ近傍に比べて中心部９ｄ近傍に多くの重りＷが載って大きい荷重が作用するように、重りＷの分布を決定する。例えば、図３に示すように、３６個の載荷領域Ａのうち、フォトマスク用基板９の周縁部９ａ近傍に対応する２０個の載荷領域Ａ１（図３（ａ）に淡く表示した部分）にそれぞれ２個の重りＷが載り、フォトマスク用基板９の中心部９ｄ近傍に対応する４個の載荷領域Ａ２（図３（ａ）に濃く表示した部分）にそれぞれ４個の重りＷが載り、残りの１２個の載荷領域Ａ３（図３（ａ）に中間の濃さで表示した部分）にそれぞれ３個の重りＷが載るように重りＷの分布を決定する。

　次いで、下面創成加工工程に移行し、図４に示すように、所定の片面研磨装置８を用いて、フォトマスク用基板９の下面９ｃに対して１次創成加工を行う（ステップＳ４）。

　すなわち、この片面研磨装置８は、図４に示すように、機体５を有しており、機体５には円盤状の下定盤７が所定の軸心ＣＴ１を中心として矢印Ｍ方向に回転駆動自在に取り付けられている。また、下定盤７の上側には、下定盤７より小径の円盤状のキャリア６が、下定盤７の軸心ＣＴ１から偏心した軸心ＣＴ２を中心として矢印Ｎ方向に回転駆動自在に載置されている。このキャリア６の中央部には、フォトマスク用基板９をガイドするための長方形のガイド孔６ａが貫通して形成されている。なお、矢印Ｍ方向と矢印Ｎ方向とは、図４（ａ）に示すように、同じ方向（片面研磨装置８の上方から見て反時計方向）となっている。

　そして、この片面研磨装置８を用いて、フォトマスク用基板９の下面９ｃに対して１次創成加工を行う際には、キャリア６のガイド孔６ａにフォトマスク用基板９を設置することにより、下定盤７の研磨面７ａの上側にフォトマスク用基板９を載置した後、ステップＳ３で決定された重りＷの分布（つまり、フォトマスク用基板９の周縁部９ａ近傍に比べて中心部９ｄ近傍に多くの重りＷが載るような分布）に従ってフォトマスク用基板９の載荷領域Ａに重りＷを載せて荷重を作用させる。この状態で、下定盤７の研磨面７ａとフォトマスク用基板９の下面９ｃとの間に研磨材（図示せず）を供給しつつ、下定盤７を軸心ＣＴ１を中心として矢印Ｍ方向に所定の回転速度で回転させるとともに、キャリア６をフォトマスク用基板９とともに軸心ＣＴ２を中心として矢印Ｎ方向にほぼ同一の回転速度で回転させる。すると、下定盤７の研磨面７ａとフォトマスク用基板９の下面９ｃとの間に前記研磨材が介在した状態で、フォトマスク用基板９の下面９ｃに対して下定盤７の研磨面７ａが相対移動し、フォトマスク用基板９の下面９ｃは前記研磨材によって均等に１次創成加工される。

　このとき、フォトマスク用基板９の載荷領域Ａには、上述したとおり、フォトマスク用基板９の周縁部９ａ近傍に比べて中心部９ｄ近傍に多くの重りＷが載っているので、フォトマスク用基板９の下面９ｃは、フォトマスク用基板９の周縁部９ａから中心部９ｄに向かうほど、この１次創成加工によって除去される量が多くなる。その結果、フォトマスク用基板９の下面９ｃに凹面が形成される。

　その後、第２下面形状測定工程に移行し、ステップＳ２と同様、フォトマスク用基板９を垂直に立てた状態で、前記平面度測定装置により、フォトマスク用基板９の下面９ｃの現在（つまり、フォトマスク用基板９の下面９ｃの１次創成加工直後）の形状を測定する（ステップＳ５）。

　次いで、下面形状判定工程に移行し、フォトマスク用基板９の下面９ｃの目標とする形状とステップＳ５において求めた現在の形状との差を求め、この差が所定の許容範囲に入っているか否かを判定する（ステップＳ６）。なお所定の許容範囲は、求める加工精度に応じて任意に設定し得る。

　その結果、この差が所定の許容範囲に入っていなければ、ステップＳ３～Ｓ６の手順を繰り返す。なお、手順を繰り返す際に行われるステップＳ３における重りＷの分布の決定は、直前の下面形状判定工程（ステップＳ６）において求めた、フォトマスク用基板９の下面９ｃの目標とする形状と現在の形状（１次創成加工直後の形状）との差に基づいて行うことができる。そして、この差が所定の許容範囲に入れば、フォトマスク用基板９の下面９ｃに所定の目標値の凹面が形成された状態となる。ここで、下面９ｃについての所定の目標値は、例えば平面度で３０μｍとすることができる。平面度が３０μｍとなった時、下面９ｃは中央部９ｄが周縁部９ａに対して３０μｍだけ窪んだ形状の凹面となる。また所定の目標値は、下面９ｃの曲率（縦方向の曲率、横方向の曲率等）であってもよい。下面９ｃの曲率が所定の目標値となったとき、下面９ｃは当該曲率を有する凹面となる。また目標値は、平面度と曲率の両方であってもよい。

　次に、フォトマスク用基板９の上面９ｂに所定の曲率（及び／又は所定の平面度）の凸面を形成する（ステップＳ７～Ｓ１２）。

　そのため、まず、上面目標形状算出工程で、露光装置の仕様や、たわみ量に関する基板の特性を条件として、フォトマスク用基板９の上面９ｂの目標とする形状を算出する（ステップＳ７）。

　次いで、第１上面形状測定工程に移行し、フォトマスク用基板９を垂直に立てた状態で、前記平面度測定装置により、フォトマスク用基板９の上面９ｂの現在（つまり、フォトマスク用基板９の上面９ｂの加工前）の形状を測定する（ステップＳ８）。

　その後、上面荷重分布決定工程に移行し、フォトマスク用基板９の上面９ｂの、ステップＳ７において求めた目標とする形状と、ステップＳ８において求めた現在の形状との差に基づき、フォトマスク用基板９の各載荷領域Ａに載せる重りＷの分布を決定する（ステップＳ９）。

　ここでは、フォトマスク用基板９の上面９ｂに凸面を形成するため、フォトマスク用基板９の中心部９ｄ近傍より周縁部９ａ近傍の加工量を多くするべく、上述したステップＳ３とは逆に、フォトマスク用基板９の中心部９ｄ近傍に比べて周縁部９ａ近傍に多くの重りＷが載って大きい荷重が作用するように、重りＷの分布を決定する。例えば、図３に示すように、３６個の載荷領域Ａのうち、フォトマスク用基板９の周縁部９ａ近傍に対応する２０個の載荷領域Ａ１（図３（ａ）に淡く表示した部分）にそれぞれ４個の重りＷが載り、フォトマスク用基板９の中心部９ｄ近傍に対応する４個の載荷領域Ａ２（図３（ａ）に濃く表示した部分）にそれぞれ２個の重りＷが載り、残りの１２個の載荷領域Ａ３（図３（ａ）に中間の濃さで表示した部分）にそれぞれ３個の重りＷが載るように重りＷの分布を決定する。

　次いで、上面創成加工工程に移行し、フォトマスク用基板９を上下反転させて上面９ｂを片面研磨装置８の下定盤７の研磨面７ａに接触させた状態で、上述したステップＳ４と同様の手順により、片面研磨装置８を用いて、フォトマスク用基板９の上面９ｂに対して１次創成加工を行う（ステップＳ１０）。

　このとき、フォトマスク用基板９の載荷領域Ａには、上述したとおり、フォトマスク用基板９の中心部９ｄ近傍に比べて周縁部９ａ近傍に多くの重りＷが載っているので、フォトマスク用基板９の上面９ｂは、フォトマスク用基板９の中心部９ｄから周縁部９ａに向かうほど、この１次創成加工によって除去される量が多くなる。その結果、フォトマスク用基板９の上面９ｂに凸面が形成される。

　その後、第２上面形状測定工程に移行し、ステップＳ８と同様、フォトマスク用基板９を垂直に立てた状態で、前記平面度測定装置により、フォトマスク用基板９の上面９ｂの現在（つまり、フォトマスク用基板９の上面９ｂの１次創成加工直後）の形状を測定する（ステップＳ１１）。

　次いで、上面形状判定工程に移行し、フォトマスク用基板９の上面９ｂの目標とする形状とステップＳ１１において求めた現在の形状との差を求め、この差が所定の許容範囲に入っているか否かを判定する（ステップＳ１２）。なお所定の許容範囲は、求める加工精度に応じて任意に設定し得る。

　その結果、この差が所定の許容範囲に入っていなければ、ステップＳ９～Ｓ１２の手順を繰り返す。なお、手順を繰り返す際に行われるステップＳ９における重りＷの分布の決定は、直前の上面形状判定工程（ステップＳ１２）において求めた、フォトマスク用基板９の上面９ｂの目標とする形状と現在の形状（１次創成加工直後の形状）との差に基づいて行うことができる。そして、この差が所定の許容範囲に入れば、フォトマスク用基板９の上面９ｂに所定の目標値の凸面が形成された状態となる。ここで、上面９ｂについての所定の目標値は、例えば平面度で３０μｍとすることができる。平面度が３０μｍとなった時、上面９ｂは中央部９ｄが周縁部９ａに対して３０μｍだけ突出した形状の凸面となる。また所定の目標値は、下面９ｂの曲率（縦方向の曲率、横方向の曲率等）であってもよい。上面９ｂの曲率が所定の目標値となったとき、上面９ｂは当該曲率を有する凸面となる。また目標値は、平面度と曲率の両方であってもよい。

　最後に、基板仕上げ工程に移行し、所定の両面研磨装置（図示せず）を用いて、フォトマスク用基板９の上下両面（上面９ｂおよび下面９ｃ）を仕上げ研磨加工した後、このフォトマスク用基板９を洗浄する（ステップＳ１３）。

　ここで、フォトマスク用基板９の創成加工が終了し、フォトマスク用基板９に対して例えばパターニング等の一般的に用いられる処理を施すことにより、フォトマスク１が完成する。

［発明のその他の実施の形態］
　なお、上述した実施の形態１では、フォトマスク用基板９上に３６個の載荷領域Ａを定義する場合について説明したが、載荷領域Ａの個数は３６個に限るわけではない。

　また、上述した実施の形態１では、所定の大きさの重りＷを用いる場合について説明したが、重りＷの大きさを小さくすると、載荷領域Ａの個数を増やすことができる。その結果、重りＷの分布をきめ細かく決定することにより、フォトマスク用基板９の上面９ｂの凸形状、下面９ｃの凹形状を、より一層所望の形状（所望の曲率及び／又は所望の平面度）へと近づけることが可能となり、これにより、フォトマスク１を露光装置２内に水平に配置した際の、上面１ｂ、下面１ｃの平面度が一層向上する。

　また、上述した実施の形態１では、長方形板状の黄銅からなる重りＷを用いる場合について説明したが、重りＷの形状や材質は特に限定されるわけではない。例えば、各載荷領域Ａに応じた容器（図示せず）を用意して、この容器に重りＷとして粉体や液体などを入れるようにしても構わない。

　また、上述した実施の形態１では、フォトマスク用基板９の下面９ｃおよび上面９ｂを凹凸面に仕上げる場合について説明した。しかし、凹凸面に仕上げるだけではなく、片面研磨装置８の下定盤７の平面度を超える高精度な平面度（例えば、１０μｍ未満）の高精度研磨も可能になる。このような高精度研磨を行うためには、例えば、ステップＳ１、Ｓ７において算出される目標形状を凹面や凸面ではなく平面とし、ステップＳ３、Ｓ９においてフォトマスク用基板９の下面９ｃ、上面９ｂの現在形状と上記目標形状（平面）との差に基づいて重りＷの分布を決定し、この分布にしたがって重りＷを配置して創成加工を行えばよい。

　また、上述した実施の形態１では、下面創成加工工程（ステップＳ４）および上面創成加工工程（ステップＳ１０）において、片面研磨装置８を用いてフォトマスク用基板９に１次創成加工を行う場合について説明した。しかし、片面研磨装置８以外の研磨手段（例えば、ラッピング装置など）を代用することも勿論できる。

　さらに、上述した実施の形態１では、光学素子がフォトマスク１である場合について説明した。しかし、周縁部１ａが支持された状態で略水平に配置されたときにたわむものである限り、フォトマスク１以外の光学素子（例えば、半導体用レチクルマスク、放射線用波面形成光学素子、投影・照明系レンズ用ディストーション補正光学素子など）に本発明を同様に適用することも可能である。

　以下、本発明の実施の形態１の実施例について説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
　図５乃至図８は、本発明の実施の形態１の実施例１に係る図である。

　縦１２２０ｍｍ、横１４００ｍｍ、厚さ１３ｍｍの長方形板状の石英ガラスからなるフォトマスク用基板９を用意し、上述した実施の形態１の手順に従い、フォトマスク１を製造した。

　このとき、下面荷重分布決定工程（ステップＳ３）および上面荷重分布決定工程（ステップＳ９）においては、重りＷの分布の決定を支援するソフトウェアＳを用いた。このソフトウェアＳは、図５に示すように、フォトマスク用基板９の下面９ｃおよび上面９ｂの目標とする形状と現在の形状との差を入力データとして取り込み、その差を色の違いで第１の表示エリアＤ１に表示する。または表示エリアＤ１には、平面度のデータを表示してもよい。そして、この入力データに基づき、フォトマスク用基板９の各載荷領域Ａに載せる重りＷの個数を算出した後、出力データとして、載荷領域Ａごとに重りＷの個数を色の違いで第２の表示エリアＤ２に表示する。なお、こうして表示された出力データは、必要であれば、作業者の判断により、手作業で変更することもできる。これにより例えば、出力データに必要に応じた微調整等を加えることができる。

　なお本実施例では、フォトマスク用基板９の下面９ｃおよび上面９ｂの目標値は、いずれも平面度において３０μｍとした。すなわち、下面９ｃの目標形状を中央部９ｄが周縁部９ａに対して３０μｍだけ窪んだ所定の曲率の凹面とし、上面９ｂの目標形状を中央部９ｄが周縁部９ａに対して３０μｍだけ突出した所定の曲率の凸面とした。本実施例においては、上記の目標値を達成するため、フォトマスク用基板９の１次創成加工は、下面９ｃ、上面９ｂとも８回ずつ行うことが必要であった。また、フォトマスク用基板９の仕上げ研磨加工は、下面９ｃ、上面９ｂとも７回ずつ行った。

　このようなフォトマスク１の製造において、フォトマスク用基板９の下面９ｃおよび上面９ｂの平面度及び形状の推移を調べた。

　その結果、フォトマスク用基板９の下面９ｃについては、図６に示すように、１次創成加工および仕上げ研磨加工が進むに伴って所定の曲率の凹面に近づくことが確認された。ここで、表示エリアＤ１には下面９ｃの現在形状と平面との差分に応じて異なる色を表示しているため、下面９ｃが所定の曲率の凹面となれば、表示エリアＤ１には、同心円状の配色が現れることが理解される。ここで加工前の状態では、図６（ａ）に示すように、所定の曲率の凹面に対応する同心円状の配色から乖離した不規則な配色がソフトウェアＳの第１の表示エリアＤ１に表示されたのに対して、１次創成加工後の状態の一例を示す図６（ｂ）、および仕上げ研磨加工後の状態の一例を示す図６（ｃ）又は別の例を示す図６（ｄ）では、所定の曲率の凹面に対応する同心円状の配色に近い配色がソフトウェアＳの第１の表示エリアＤ１に表示された。

　また、フォトマスク用基板９の上面９ｂについては、図７に示すように、１次創成加工および仕上げ研磨加工が進むに伴って所定の曲率の凸面に近づくことが確認された。すなわち、加工前の状態では、図７（ａ）に示すように、所定の曲率の凸面に対応する同心円状の配色から乖離した不規則な配色がソフトウェアＳの第１の表示エリアＤ１に表示されたのに対して、１次創成加工後の状態の一例を示す図７（ｂ）、および仕上げ研磨加工後の状態の一例を示す図７（ｃ）又は別の例を示す図７（ｄ）では、所定の曲率の凸面に対応する同心円状の配色に近い配色がソフトウェアＳの第１の表示エリアＤ１に表示された。

　このフォトマスク用基板９の下面９ｃおよび上面９ｂの平面度の推移を細かく示したのが、図８の折れ線グラフである。この折れ線グラフにおいて、横軸は時間（加工の回数）を表し、縦軸は平面度（単位：μｍ）を表す。この折れ線グラフから明らかなように、フォトマスク用基板９では、下面９ｃ、上面９ｂとも、１次創成加工を繰り返すうちに、平面度が目標値の３０μｍに近づき、仕上げ研磨加工により、その目標値がほぼ維持される傾向が認められた。

＜変形例＞
　なお、上述した実施例１では、フォトマスク１を製造する際に、下面荷重分布決定工程（ステップＳ３）および上面荷重分布決定工程（ステップＳ９）において、第１の表示エリアＤ１に平面度のデータを表示する場合について説明した。しかし、この第１の表示エリアＤ１には、平面度のデータをそのまま表示する代わりに、例えば、上述のように、下面形状判定工程（ステップＳ６）および上面形状判定工程（ステップＳ１２）で設定する目標値からそのデータを減じた値を表示してもよい。このようにすれば、実際には凹凸面に仕上げているにもかかわらず、ソフトウェアＳ上では平坦に仕上げる通常の研磨と同じように表示されるため、凹凸面に仕上げるからといって、作業者が混乱して作業に迷いが生じる事態を回避することが可能となる。

［発明の実施の形態２］
　次に、実施の形態２として、実施の形態１のフォトマスク１を用いて感光基板Ｐを露光する方法について、図９を参照して説明する。

　フォトマスク１（図１）は、一例として、実施の形態１の光学素子の製造方法を用いて、下面９ｃが所定の曲率の凹面に形成され、上面９ｂが所定の曲率の凸面に形成されたフォトマスク用基板９に対して、クロム成膜、レジスト塗布、露光・現像、クロム膜エッチング、レジスト剥離、欠陥修正、ペリクル貼付等の処理を施すことにより得られる。このようにして得られたフォトマスク１は、一例として下面１ｃに回路パターン等の所定のパターンが形成されている。

　上記の処理はフォトマスク用基板９（図３）を周縁部９ａにおいて支持し、下面９ｃ、上面９ｂが水平方向に延在するように配置した状態で行うことができる。この時、フォトマスク用基板９は自重により中心部９ｄ近傍が下垂し、下面９ｃ、上面９ｂは共に平面（水平面）となる。よって本実施形態においては、フォトマスク用基板９に対するクロム成膜、レジスト塗布、露光・現像等の上記の処理を、フォトマスク用基板９のたわみによる形状変化の影響を受けることなく、好適な状態で行うことができる。

　次に、上記の工程により製造されたフォトマスク１を図９に概略的な構成を示す露光装置２に載置して露光光ＥＬを照射し、フォトマスク１に形成された回路パターン等を感光基板Ｐ等の上に投影露光する。

　露光装置２は、図９に示す通り、フォトマスク１を支持するマスクステージＭＳＴと、感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているフォトマスク１を露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたフォトマスク１の回路パターン等を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬとを備えている。マスクステージＭＳＴは投影光学系ＰＬの物体面側においてフォトマスク１を支持し、基板ステージＰＳＴは、投影光学系ＰＬの像面側において感光基板Ｐを支持する。本実施形態において、照明光学系ＩＬは複数（５つ）の照明系モジュール（不図示）により構成されており、投影光学系ＰＬも、照明系モジュールの数に対応して複数（５つ）の投影光学系ＰＬａ～ＰＬｅを有している。投影光学系ＰＬａ～ＰＬｅのそれぞれは、５つの照明系モジュールのそれぞれに対応して配置されている。上記の構成により、本実施形態に係る露光装置２においては、この投影光学系ＰＬに対してフォトマスク１と感光基板Ｐとを所定方向に同期移動しつつフォトマスク１を露光光ＥＬで照明し、フォトマスク１の下面１ｃに形成された回路パターン等が感光基板Ｐに露光される。すなわち本実施形態に係る露光装置２は、いわゆるマルチレンズスキャン型露光装置である。

　ここで、フォトマスク１は、下面９ｃが所定の曲率の凹面に形成され、上面９ｂが所定の曲率の凸面に形成されたフォトマスク用基板９（図３）を用いて形成されているため、マスクステージＭＳＴにおいて、パターン面（下面１ｃ）と上面１ｂが共に平面（水平面）となるように配置される。したがって、フォトマスク１を用いた露光方法においては、フォトマスク１のたわみに起因する結像性能の劣化が防止されている。

　なお、図９に示す露光装置２はマルチレンズスキャン型露光装置であるが、露光装置は、投影光学系を１つ有し、フォトマスク１と感光基板Ｐを同期移動してフォトマスク１のパターンを露光するスキャン型露光装置であってもよく、フォトマスク１と感光基板Ｐとを静止した状態でフォトマスク１のパターンを露光し、感光基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置にも適用することができる。

　本国際出願は、２０１２年８月９日に出願した日本国特許出願第２０１２－１７７０９６号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１２－１７７０９６号の全内容を本国際出願に援用する。

　本発明は、露光装置に使用するフォトマスクなどの光学素子を製造する際に広く適用することができる。また、製造した光学素子を用いた露光方法においても広く適用することができる。

　１……フォトマスク（光学素子）
　１ａ……周縁部
　１ｂ……上面
　１ｃ……下面
　１ｄ……中心部
　２……露光装置
　５……機体
　６……キャリア
　６ａ……ガイド孔
　７……下定盤
　７ａ……研磨面
　８……片面研磨装置（研磨手段）
　９……フォトマスク用基板（光学素子用基板）
　９ａ……周縁部
　９ｂ……上面
　９ｃ……下面
　９ｄ……中心部
　Ａ、Ａ１、Ａ２、Ａ３……載荷領域
　ＩＬ……照明光学系
　ＭＳＴ……マスクステージ
　Ｐ……感光基板
　ＰＬ……投影光学系
　ＰＳＴ……基板ステージ
　Ｗ……重り（荷重）

Claims

　光学素子用基板の両面を創成加工して成形する光学素子の製造方法であって、
　前記光学素子用基板は、周縁部が支持されて略水平に配置され、自重によって中心部付近が下垂した状態となった場合において前記両面がほぼ平面になるように、前記周縁部が支持されて略水平に配置される前の状態で一方の面が所定の凸面になるとともに、他方の面が所定の凹面になるように創成加工され、
　前記創成加工は、
　前記光学素子用基板の前記所定の凸面および前記所定の凹面の形状を算出する目標形状算出工程と、
　自重によって中心部付近が下垂していない状態における前記光学素子用基板の前記両面の形状を測定する形状測定工程と、
　前記目標形状算出工程で算出された前記光学素子用基板の前記所定の凸面の形状と前記形状測定工程で測定された自重によって中心部付近が下垂していない状態における前記光学素子用基板の前記一方の面の形状との差に基づき、前記光学素子用基板の複数の載荷領域に作用させる荷重の分布を決定し、かつ前記目標形状算出工程で算出された前記光学素子用基板の前記所定の凹面の形状と前記形状測定工程で測定された自重によって中心部付近が下垂していない状態における前記光学素子用基板の前記他方の面の形状との差に基づき前記光学素子用基板の複数の載荷領域に作用させる荷重の分布を決定する荷重分布決定工程と、
　研磨手段の研磨面の上側に前記光学素子用基板を載置し、前記荷重分布決定工程で決定された荷重の分布に従って前記載荷領域に荷重を作用させた状態で、前記光学素子用基板に対して前記研磨面を相対移動させることにより、当該光学素子用基板の前記一方の面または前記他方の面を創成加工する基板創成加工工程と、
　前記基板創成加工工程で創成加工された前記光学素子用基板の前記一方の面の形状と前記目標形状算出工程で算出された前記光学素子用基板の前記所定の凸面の形状との差、または前記基板創成加工工程で創成加工された前記光学素子用基板の前記他方の面の形状と前記目標形状算出工程で算出された前記光学素子用基板の前記所定の凹面の形状との差が所定の許容範囲に入れば加工を終了する形状判定工程とを含む光学素子の製造方法。
　前記所定の凸面は所定の曲率の凸面であり、前記所定の凹面は所定の曲率の凹面である請求項１に記載の光学素子の製造方法。　
　光学素子用基板の両面を創成加工して成形する光学素子の製造方法であって、
　前記光学素子用基板は、周縁部が支持されて略水平に配置され、自重によって中心部付近が下垂した状態となった場合において前記両面がほぼ平面になるように、前記周縁部が支持されて略水平に配置される前の状態で一方の面が所定の凸面になるとともに、他方の面が所定の凹面になるように創成加工され、
　前記創成加工は、
　前記光学素子用基板の前記所定の凸面および前記所定の凹面の形状を算出する目標形状算出工程と、
　自重によって中心部付近が下垂していない状態における前記光学素子用基板の前記両面の形状を測定する形状測定工程と、
　前記目標形状算出工程で算出された前記光学素子用基板の前記所定の凸面の形状と前記形状測定工程で測定された自重によって中心部付近が下垂していない状態における前記光学素子用基板の前記一方の面の形状との差に基づき、前記光学素子用基板の複数の載荷領域に作用させる荷重の分布を決定し、かつ前記目標形状算出工程で算出された前記光学素子用基板の前記所定の凹面の形状と前記形状測定工程で測定された自重によって中心部付近が下垂していない状態における前記光学素子用基板の前記他方の面の形状との差に基づき前記光学素子用基板の複数の載荷領域に作用させる荷重の分布を決定する荷重分布決定工程と、
　研磨手段の研磨面の上側に前記光学素子用基板を載置し、前記荷重分布決定工程で決定された荷重の分布に従って前記載荷領域に荷重を作用させた状態で、前記光学素子用基板に対して前記研磨面を相対移動させることにより、当該光学素子用基板の前記一方の面または前記他方の面のいずれか一方を創成加工する第１基板創成加工工程と、
　前記第１基板創成加工工程で創成加工された前記光学素子用基板の前記一方の面または前記他方の面のいずれか一方の形状と、前記光学素子用基板の当該面に対応する前記目標形状算出工程で算出された前記光学素子用基板の前記所定の凸面または前記所定の凹面の形状との差が、所定の許容範囲に入れば、第１の加工を終了する第１形状判定工程と、
　研磨手段の研磨面の上側に前記光学素子用基板を載置し、前記荷重分布決定工程で決定された荷重の分布に従って前記載荷領域に荷重を作用させた状態で、前記光学素子用基板に対して前記研磨面を相対移動させることにより、当該光学素子用基板の前記一方の面または前記他方の面の他方を創成加工する第２基板創成加工工程と、
　前記第２基板創成加工工程で創成加工された前記光学素子用基板の前記一方の面または前記他方の面の他方の形状と、前記光学素子用基板の当該面に対応する前記目標形状算出工程で算出された前記光学素子用基板の前記所定の凸面または前記所定の凹面の形状との差が、所定の許容範囲に入れば、第２の加工を終了する第２形状判定工程とを含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
　前記所定の凸面は所定の曲率の凸面であり、前記所定の凹面は所定の曲率の凹面である請求項３に記載の光学素子の製造方法。
　前記基板創成加工工程において、前記載荷領域に作用する荷重の大きさが前記光学素子用基板の中心部と周縁部とで異なるように、前記載荷領域に荷重を作用させる請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
　前記基板創成加工工程において、前記光学素子用基板の中心部の前記載荷領域に作用する前記荷重の大きさが、前記光学素子用基板の周縁部の前記載荷領域に作用する前記荷重の大きさよりも大きい請求項５に記載の光学素子の製造方法。
　前記基板創成加工工程において、前記光学素子用基板の周縁部の前記載荷領域に作用する前記荷重の大きさが、前記光学素子用基板の中心部の前記載荷領域に作用する前記荷重の大きさよりも大きい請求項５に記載の光学素子の製造方法。
　前記基板創成加工工程において、前記載荷領域に重りを載せることにより、当該載荷領域に荷重を作用させた状態で、前記光学素子用基板の前記一方の面又は前記他方の面を創成加工する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
　前記光学素子用基板が矩形である請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法
　前記光学素子用基板がフォトマスク用基板である請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
　投影光学系を介してパターンの像を基板上に投影することにより前記基板を露光する露光方法であって、
　前記投影光学系の物体面側に前記パターンを配置することと、
　前記パターンに露光光を照射することとを含み、
前記パターンは、請求項１～１０のいずれか一項に記載の製造方法により製造された光学素子に形成されている露光方法。