(57)【要約】      （修正有）【課題】  振動の影響によらず、光学素子の位置を精度よく検出可能な光学素子保持装置及び鏡筒、露光精度の向上可能な露光装置、高集積度のデバイスを歩留まりよく生産可能なデバイスの製造方法を提供する。【解決手段】  ミラーＭ１の位置を検出するレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈを鏡筒ユニット１５２ｃに支持する。鏡筒ユニット１５２ｃに振動の状態を検出する歪みゲージ６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ，ｎ＝１〜６）を設け、振動の状態の検出結果から振動の節となる位置を求める。ミラーＭ１の位置を調整すべくミラーＭ１の位置を検出する際に、振動の節となる位置のレーザ干渉計の検出結果を採用する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を保持する保持部材と、前記光学素子の位置情報を検出する位置検出機構と、前記位置検出機構の少なくとも一部を支持する支持部材とを備える光学素子保持装置において、
前記支持部材の振動の節となる位置またはその近傍の位置に、前記位置検出機構の基準点を設定したことを特徴とする光学素子保持装置。
【請求項２】
前記支持部材の振動の状態を検出する振動検出機構を有し、前記位置検出機構の基準点は、前記振動検出機構の振動検出結果に基づいて設定され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。
【請求項３】
前記振動検出機構は、前記支持部材に取り付けられる複数の振動検出素子を備え、前記支持部材の振動の節となる位置は、前記複数の振動検出素子の検出結果に基づいて設定されることを特徴とする請求項２に記載の光学素子保持装置。
【請求項４】
前記振動検出機構は、互いに直交する２方向における前記支持部材の振動の状態を検出することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光学素子保持装置。
【請求項５】
前記互いに直交する２方向が、前記光学素子の光軸に平行な方向と、前記光学素子の光軸を中心とする円の接線に平行な方向とであ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。
【請求項６】
前記位置検出機構は、前記光学素子の周縁における複数の位置で前記光学素子の位置を検出する複数の位置検出素子を有し、前記複数の位置検出素子のうち、前記振動の節となる位置またはその近傍の位置に配置された位置検出素子の位置検出結果を採用することを特徴とする請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の光学素子保持装置。
【請求項７】
少なくとも１つの光学素子を収容する鏡筒において、
前記光学素子の少なくとも１つを、請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の光学素子保持装置で保持したことを特徴とする鏡筒。
【請求項８】
前記光学素子は、マスク上に形成された所定のパターンの像を基板上に投影する投影光学系を構成する複数の光学素子の一つであることを特徴とする請求項７に記載の鏡筒。
【請求項９】
マスク上に形成された所定のパターンの像を基板上に露光する露光装置において、
前記所定のパターンの像を請求項８に記載の鏡筒に収容された投影光学系を介して前記基板上に転写することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
使用される露光光が、遠紫外線、軟Ｘ線、Ｘ線、電子線のいずれかであることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
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で請求項９または請求項１０に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイス、あるいはレチクル、フォトマスク等のマスクなどの製造プロセスにおけるリソグラフィ工程で使用される露光装置の光学素子を保持する光学素子保持装置に関するものである。また、本発明は、その光学素子保持装置を備えた鏡筒及び露光装置に関するものである。さらに、本発明は、その露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子、液晶表示素子等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程では、フォトマスク、レチクル等のマスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して、レジスト等が塗布されたウエハ、ガラスプレート等の基板上に転写する露光装置が用いられている。
【０００３】
この種の露光装置として、近年では、スループットを重視する観点からステップ・アンド・リピート方式の縮小露光装置（いわゆる「ステッパ」）といった逐次移動型の露光装置が用いられている。また、このステッパを改良したステップ・アンド・スキャン方式の走査型の露光装置（いわゆる「スキャナ」）も広く用いられるようになってきている。
【０００４】
こうした中、半導体素子等のデバイスにおいて、パターンが微細化してきている。このため、マスク上のパターンの像を基板上に投影する投影光学系では、その光学性能を高精度に把握すべく、その投影光学系を構成する少なくとも１つの光学素子の位置を検出する位置検出機構を備える露光装置も開発されつつある。この位置検出機構の一例としては、投影光学系を収容する鏡筒の内壁に支持される光学式の位置センサが考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、特に半導体素子では、ますます高集積化要求が著しく高まっており、パターンは極めて微細なものとなってきている。このため、特に半導体装置製造用の露光装置では、ディストーション等の収差の極めて少ない投影光学系が要求されるようになってきており、鏡筒の内部に収容される各光学素子の位置を極めて高精度に調整する必要がある。
【０００６】
一般的に、逐次移動型の露光装置では、基板上に区画された多数のショット領域に対して、高速で基板を（場合によってはマスクも）移動させながら露光動作を繰り返す必要がある。この際、基板（あるいはマスク）を保持するステージ装置の移動に伴って微細な振動が発生することがある。そして、この振動は、投影光学系を収容し、かつ位置センサを支持する鏡筒に伝達されることがある。このように鏡筒に振動が伝達されると、その振動により位置センサと光学素子との相対的な位置関係が変化するため、光学素子の位置がほとんど変化していないにも関わらず、あたかも光学素子が変位したかのように検出されてしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的としては、振動の影響によらず、光学素子の位置を精度よく検出することができる光学素子保持装置及び鏡筒を提供することにある。また、本発明のその他の目的は、露光精度の向上可能な露光装置を提供することにある。さらに、本発明のその上の目的は、高集積度のデバイスを歩留まりよく生産することのできるデバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光学素子を保持する保持部材と、前記光学素子の位置情報を検出する位置検出機構と、前記位置検出機構の少なくとも一部を支持する支持部材とを備える光学素子保持装置において、前記支持部材の振動の節となる位置またはその近傍の位置に、前記位置検出機構の基準点を設定したことを特徴とするものである。
【０００９】
この請求項１に記載の発明では、位置検出機構の基準点を、その位置検出機構を支持する支持部材において、理論的に変動振幅がゼロとなる振動の節となる位置またはその近傍の位置に設定することで、支持部材に伝達される振動により、光学素子の変位を誤って検出することが抑制される。これにより、光学素子の位置を精度よく検出することができるという作用が奏される。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記支持部材の振動の状態を検出する振動検出機構を有し、前記位置検出機構の基準点は、前記振動検出機構の振動検出結果に基づいて設定されることを特徴とするものである。
【００１１】
この請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明の作用に加えて、支持部材の振動の状態に基づいて位置検出機構の基準点を設定できるので、光学素子の位置を高精度に検出することができるという作用が奏される。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記振動検出機構は、前記支持部材に取り付けられる複数の振動検出素子を備え、前記支持部材の振動の節となる位置は、前記複数の振動検出素子の検出結果に基づいて設定されることを特徴とするものである。
【００１３】
この請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明の作用に加えて、より正確に振動の節となる位置を検出することができるという作用が奏される。
また、請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の発明において、前記振動検出機構は、互いに直交する２方向における前記支持部材の振動の状態を検出することを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記互いに直交する２方向が、前記光学素子の光軸に平行な方向と、前記光学素子の光軸を中心とする円の接線に平行な方向とであることを特徴とするものである。
【００１５】
この請求項４及び請求項５に記載の発明では、請求項２または請求項３に記載の発明の作用に加えて、支持部材における振動の状態をより正確に検出することができ、振動の節となる位置の検出をさらに高精度に行うことができるという作用が奏される。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の発明において、前記位置検出機構は、前記光学素子の周方向において、複数の位置で前記光学素子の位置を検出する位置検出素子を有し、前記振動の節となる位置またはその近傍の位置に配置された位置検出素子の位置検出結果を採用することを特徴とするものである。
【００１７】
この本願請求項６に記載の発明では、簡単な構成で、請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の発明の作用が発揮される。
また、本願請求項７に記載の発明は、少なくとも１つの光学素子を収容する鏡筒において、前記光学素子の少なくとも１つを、請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の光学素子装置で保持したことを特徴とするものである。
【００１８】
この本願請求項７に記載の発明では、少なくとも１つの光学素子を収容する鏡筒において、請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の発明の作用が奏され、光学素子の位置を精度よく検出することができるという作用が奏される。
【００１９】
また、本願請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記光学素子は、マスク上に形成された所定のパターンの像を基板上に投影する投影光学系を構成する複数の光学素子の一つであることを特徴とするものである。
【００２０】
この本願請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の発明の作用に加えて、光学素子の位置を精度よく検出できるので、投影光学系の光学性能が向上され、露光装置の露光精度が向上されるという作用が奏される。
【００２１】
また、本願請求項９に記載の発明は、マスク上に形成された所定のパターンの像を基板上に露光する露光装置において、前記所定のパターンの像を請求項８に記載の投影光学系を介して前記基板上に転写することを特徴とするものである。
【００２２】
この本願請求項９に記載の発明では、光学素子の位置を精度よく検出して、露光精度が向上させることができるという作用が奏される。
また、本願請求項１０に記載の発明は、使用される露光光が、遠紫外線、軟Ｘ線、Ｘ線、電子線のいずれかであることを特徴とするものである。
【００２３】
この本願請求項１０に記載の発明では、遠紫外線、軟Ｘ線、Ｘ線、電子線といった極めて短波長の露光光を使用する露光装置では、光学素子の位置を極めて高精度に検出することができ、請求項９に記載の発明の効果が特に効果的に発揮される。
【００２４】
また、本願請求項１１に記載の発明は、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で請求項９または請求項１０に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするものである。
【００２５】
この本願請求項１１に記載の発明では、高集積度のデバイスを歩留まりよく生産することができるという作用が奏される。
次に、前記各請求項に記載の発明にさらに含まれる技術的思想について、それらの作用とともに以下に記載する。
【００２６】
（１）  前記振動検出機構は、支持部材に所定の振動が加えられた時に、その振動により前記支持部材に誘起される振動の節が生じると予め想定される部分の近傍に複数の振動検出素子を有することを特徴とする請求項３に記載の光学素子保持装置。
【００２７】
従って、この（１）に記載の発明によれば、支持部材における振動の節の位置をさらに精度よく検出することができるという作用が奏される。
（２）  前記位置検出機構は、前記光学素子の位置を検出する位置検出素子を備え、前記位置検出素子が前記振動の節となる位置とは異なる位置にある場合には、前記位置検出素子の検出結果を補正することを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の光学素子保持装置。
【００２８】
従って、この（２）に記載の発明によれば、必要最低限の位置検出機構でもって、その位置検出機構の位置検出結果を補正することで、光学素子の位置を精度よく検出することができるという作用が奏される。
【００２９】
（３）  前記位置検出機構は、前記光学素子の位置を検出する位置検出素子を備え、前記位置検出素子が前記振動の節となる位置とは異なる位置にある場合には、前記位置検出素子を前記振動の節となる位置に一致するように移動させることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の光学素子保持装置。
【００３０】
従って、この（３）に記載の発明によれば、光学素子の位置検出を、支持部材の振動の節となる位置で行うことができるという作用を発揮させることができる。
（４）  前記振動検出機構と、前記位置検出機構とを対をなすように設けたことを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載の光学素子保持装置。
【００３１】
従って、この（４）に記載の発明によれば、振動の節となる位置またはその近傍の位置に配置された位置検出機構を容易に抽出することができるという作用が奏される。
【発明の効果】
【００３２】
以上、詳述したように、本発明によれば、支持部材に振動が伝達されたとしても、光学素子の位置をより正確に検出することができる。
また、露光精度の向上可能な露光装置を提供することができる。さらに、高集積度のデバイスを歩留まりよく生産することのできるデバイスの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
＜第1の実施形態＞
以下に、本発明の露光装置及び鏡筒、光学素子保持装置を、半導体素子製造用の露光装置及びその投影光学系を収容する鏡筒、そして投影光学系を構成する少なくとも１つの光学素子を保持する光学素子保持装置に具体化した第１の実施形態について図１〜図７に基づいて説明する。
【００３４】
図１には、第１の実施形態に係る露光装置１０の全体構成が概略的に示されている。この露光装置１０では、後述するように、投影光学系ＰＯが使用されているので、以下においては、この投影光学系ＰＯの光軸方向をＺ軸方向、これに直交する面内で図１における紙面内左右方向をＹ軸方向、紙面に直交する方向をＸ軸方向として説明するものとする。
【００３５】
この露光装置１０は、マスクとしてのレチクルＲに形成された回路パターンの一部の像を、投影光学系ＰＯを介して基板としてのウエハＷ上に投影しつつ、レチクルＲとウエハＷとを投影光学系ＰＯに対して１次元方向（ここではＹ軸方向）に相対走査する。これによって、レチクルＲの回路パターンの全体を、ウエハＷ上の複数のショット領域の各々にステップ・アンド・スキャン方式で転写するものである。
【００３６】
露光装置１０は、光源装置１２、照明光学系、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＯ、ウエハステージＷＳＴ等を備えている。
前記光源装置１２は、露光光としてのＥＵＶ光（軟Ｘ線領域の光）ＥＬを射出する。光源装置１２として、一例をあげれば、レーザ励起プラズマ光源が用いられる。このレーザ励起プラズマ光源は、ＥＵＶ光発生物質（ターゲット）に高輝度のレーザ光を照射することにより、そのターゲットが高温のプラズマ状態に励起され、該ターゲットが冷える際に放出するＥＵＶ光、紫外光、可視光、及び他の波長域の光を利用するものである。なお、本実施形態では、主に波長５〜２０ｎｍ、例えば波長１１ｎｍのＥＵＶ光が露光ビームとして用いられるものとする。
【００３７】
前記照明光学系は、照明ミラー、波長選択窓等（いずれも図示省略）及び折り曲げミラーＭ等を含んで構成されている。折り曲げミラーＭは、光源装置１２からのＥＵＶ光ＥＬを反射して所定の入射角、例えば約５０〔ｍｒａｄ〕で、レチクルステージＲＳＴに保持されたレチクルＲのパターン面（図１における下面（−Ｚ側の面））に入射するように折り曲げる。なお、折り曲げミラーＭは、投影光学系ＰＯの鏡筒５２の内部に存在しているが、実際には照明光学系の一部である。また、光源装置１２内の集光ミラーとしての放物面鏡も照明光学系の一部を構成する。光源装置１２で射出され、照明光学系を介したＥＵＶ光ＥＬ（前述の折り曲げミラーＭで反射されたＥＵＶ光ＥＬ）は、レチクルＲのパターン面を円弧スリット状の照明光となって照明する。
【００３８】
前記レチクルステージＲＳＴは、ＸＹ平面に沿って配置されたレチクルステージベース３２上に配置され、レチクルステージ駆動系３４を構成する例えば磁気浮上型２次元リニアアクチュエータが発生する磁気浮上力によってレチクルステージベース３２上に浮上支持されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ駆動系３４が発生する駆動力によってＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｘ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）にも微小量駆動されるようになっている。また、このレチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ駆動系３４が複数箇所で発生する磁気浮上力の調整によってＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向であるθｘ方向及びＹ軸回りの回転方向であるθｙ方向）にも微小量だけ駆動可能に構成されている。
【００３９】
レチクルステージＲＳＴの下面側に不図示の静電チャック方式（またはメカチャック方
式）のレチクルホルダが設けられ、該レチクルホルダによってレチクルＲが保持されている。このレチクルＲとしては、照明光が波長１１ｎｍのＥＵＶ光ＥＬであることと対応して反射型レチクルが用いられている。このレチクルＲは、そのパターン面が下面となる状態でレチクルホルダによって保持されている。
【００４０】
このレチクルＲは、シリコンウエハ、石英、低膨張ガラスなどの薄い板からなり、その−Ｚ側の表面（パターン面）には、ＥＵＶ光ＥＬを反射する反射膜が形成されている。この反射膜は、モリブデンＭｏとベリリウムＢｅの膜が交互に約５．５ｎｍの周期で、約５０ペア積層された多層膜である。この多層膜は、波長１１ｎｍのＥＵＶ光ＥＬに対して約７０％の反射率を有する。なお、折り曲げミラーＭ、その他の照明光学系内の各ミラーの反射面にも、同様の構成の多層膜が形成されている。
【００４１】
レチクルＲのパターン面に形成された多層膜の上には、吸収層として例えばニッケルＮｉ又はアルミニウムＡｌが一面に塗布され、その吸収層にパターンニングが施されて回路パターンが形成されている。レチクルＲの吸収層が残っている部分に当たったＥＵＶ光ＥＬはその吸収層によって吸収され、吸収層の抜けた部分（吸収層が除去された部分）の反射膜に当たったＥＵＶ光ＥＬはその反射膜によって反射される。これにより、回路パターンの情報を含んだＥＵＶ光ＥＬ（照明光）が、レチクルＲのパターン面からの反射光として後述する投影光学系ＰＯへ向かう。
【００４２】
レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）のステージ移動面内での位置（ＸＹ面内の位
置）は、レチクルステージＲＳＴに設けられた（または形成された）反射面にレーザビームを投射するレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）８２Ｒによって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクル干渉計８２Ｒは、レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向位置（Ｘ位置）を計測するレチクルＸ干渉計とレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向位置（Ｙ位置）を計測するレチクルＹ干渉計とが設けられている。なお、図１では、これらが代表的にレチクル干渉計８２Ｒとして示されている。
【００４３】
そして、レチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計の少なくとも一方、例えばレチクルＹ干渉計は、測長軸を２軸有する２軸干渉計である。このレチクルＹ干渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）のＹ位置に加え、θｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）の回転量（ヨーイング量）も計測できるようになっている。
【００４４】
前記レチクルＲのＺ軸方向の位置は、パターン面に対し斜め方向から検出ビームを照射する送光系１３ａと、レチクルＲのパターン面で反射された検出ビームを受光する受光系１３ｂとから構成されるレチクルフォーカスセンサ１３によって計測されている。このレチクルフォーカスセンサ１３としては、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許５，４４８，３３２号）等に開示される多点焦点位置検出系が用いられている。このため、該レチクルフォーカスセンサ１３の計測値に基づいて、レチクルＲのパターン面のＺ位置のみならず、ＸＹ面に対する傾斜（θｘ、θｙ方向の回転量）も求めることができる。
【００４５】
レチクル干渉計８２Ｒ及びレチクルフォーカスセンサ１３の計測値は、主制御系２０（図７参照）に供給される。そして、該主制御系２０によって、それらレチクル干渉計８２Ｒ及びレチクルフォーカスセンサ１３の計測値に基づいてレチクルステージ駆動系３４を介してレチクルステージＲＳＴが駆動されることで、レチクルＲの６次元方向の位置及び姿勢制御が行われるようになっている。
【００４６】
前記投影光学系ＰＯは、レチクルＲのパターン面で反射されたＥＵＶ光ＥＬを、ウエハステージＷＳＴに保持されたウエハＷの被露光面（図１における上面（＋Ｚ側の面））に対して垂直に投射する。投影光学系ＰＯは、開口数（Ｎ．Ａ．）が例えば０．１で、後述するように、光学素子として、反射光学素子（ミラー）のみから成る反射光学系が使用されており、ここでは、投影倍率が１／４倍のものが使用されている。従って、レチクルＲによって反射され、レチクルＲに形成されたパターンの情報を含むＥＵＶ光ＥＬは、ウエハＷ上に投射され、これによりレチクルＲ上のパターンは１／４に縮小されてウエハＷに転写される。なお、投影光学系ＰＯの具体的構成等については、後に更に詳述する。
【００４７】
前記ウエハステージＷＳＴは、ＸＹ平面に沿って配置されたウエハステージベース６０上に配置され、例えば磁気浮上型２次元リニアアクチュエータからなるウエハステージ駆動部６２によって該ウエハステージベース６０上に浮上支持されている。このウエハステージＷＳＴは、前記ウエハステージ駆動部６２によってＸ軸方向及びＹ軸方向に所定ストローク（ストロークは例えば３００〜４００ｍｍである）で駆動されるとともに、θｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）にも微小量駆動されるようになっている。また、このウエハステージＷＳＴは、ウエハステージ駆動部６２によってＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向にも微小量だけ駆動可能に構成されている。
【００４８】
ウエハステージＷＳＴの上面には、静電チャック方式の不図示のウエハホルダが載置され、該ウエハホルダによってウエハＷが吸着保持されている。ウエハステージＷＳＴの位置は、外部に配置されたウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）８２Ｗにより、例えば、０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。なお、実際には、Ｘ軸方向に測長軸を有する干渉計及びＹ軸方向に測長軸を有する干渉計が設けられているが、図１ではこれらが代表的にウエハ干渉計８２Ｗとして示されている。それらの干渉計は、測長軸を複数有する多軸干渉計で構成され、ウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。
【００４９】
また、投影光学系ＰＯの鏡筒５２を基準とするウエハＷのＺ軸方向に関する位置は、斜入射方式のウエハフォーカスセンサ１４によって計測されるようになっている。このウエハフォーカスセンサ１４は、図１に示されるように、送光系１４ａと受光系１４ｂとから構成されている。送光系１４ａは、投影光学系ＰＯの鏡筒を保持するコラム１５に固定され、ウエハＷの上面に対し斜め方向から検出ビームを照射する。受光系１４ｂは、同じくコラム１５に固定され、ウエハＷ面で反射された検出ビームを受光する。このウエハフォーカスセンサ１４としては、レチクルフォーカスセンサ１３と同様の多点焦点位置検出系が用いられる。
【００５０】
ウエハ干渉計８２Ｗ及びウエハフォーカスセンサ１４の計測値は、主制御系２０（図７参照）に供給され、該主制御系２０によってウエハステージ駆動部６２が制御され、ウエハステージＷＳＴの６次元方向の位置及び姿勢制御が行われるようになっている。
【００５１】
ウエハステージＷＳＴ上面の一端部には、レチクルＲに形成されたパターンがウエハＷ面上に投影される位置と後述するアライメント系ＡＬＧとの相対位置関係の計測（いわゆるベースライン計測）等を行うための空間像計測器ＦＭが設けられている。この空間像計測器ＦＭは、従来のＤＵＶ露光装置の基準マーク板に相当するものである。
【００５２】
さらに、本実施形態では、図１に示されるように、投影光学系ＰＯの鏡筒に、アライメント系ＡＬＧが固定されている。このアライメント系ＡＬＧとしては、ＦＩＡ（Field Image Alignment）方式のアライメントセンサ、ＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment）方式のアライメントセンサ、ＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式のアライメントセンサやＡＦＭ（原子間力顕微鏡）のような走査型プローブ顕微鏡等種々のものを用いることができる。
【００５３】
ここで、ＦＩＡ方式のアライメントセンサとは、ブロードバンド光をウエハＷ上のアライメントマーク（または空間像計測器ＦＭ）に照射し、その反射光を受光して画像処理によりマーク検出を行うものである。また、ＬＩＡ方式のアライメントセンサとは、レーザ光をウエハＷ上の回折格子状のアライメントマークに２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させ、その位相からアライメントマークの位置情報を検出するものである。また、ＬＳＡ方式のアライメントセンサとは、レーザ光をウエハＷ上のアライメントマークに照射し、回折・散乱された光の強度を利用してマーク位置を計測するものである。
【００５４】
なお、本実施形態では、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＯ、及びウエハステージＷＳＴ等は、実際には、不図示の真空チャンバ内に収容されている。
次に、前記投影光学系ＰＯについて、図２〜図６に基づいて、詳細に説明する。
【００５５】
図２には、投影光学系ＰＯの概略斜視図が示されている。この投影光学系ＰＯは、Ｚ軸方向に沿って上から下へ順次連結された支持部材としての５つの鏡筒ユニット１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄ，１５２ｅ、及び鏡筒ユニット１５２ｂ，１５２ｃ間に設けられたフランジＦＬＧからなる鏡筒５２に収容されている。そして、投影光学系ＰＯは、該鏡筒５２内部に配置されたミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６（図３（Ａ），図３（Ｂ），及び図４参照）を含んで構成されている。この鏡筒５２の＋Ｙ側の側壁には、鏡筒ユニット１５２ａ及び鏡筒ユニット１５２ｂの両者に跨る開口５２ａ形成されている。鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅ及びフランジＦＬＧは、ステンレス（ＳＵＳ）等の脱ガスの少ない材料にて形成されている。
【００５６】
前記鏡筒ユニット１５２ａは、その下端部近傍の外周面の一部（−Ｚ側かつ−Ｙ側部分）に外部に突出する張り出し部１５２ｆが設けられ、全体として上面が閉塞された概略円筒状の部材によって形成されている。この鏡筒ユニット１５２ａは、その上壁（＋Ｚ側の壁）に上下に貫通する矩形の開口５２ｂが形成されている。
【００５７】
前記鏡筒ユニット１５２ｂは、前記鏡筒ユニット１５２ａよりも僅かに径の大きい円筒状の部材からなり、鏡筒ユニット１５２ａの下側（−Ｚ側）に連結されている。この鏡筒ユニット１５２ｂの下端部近傍には、他の部分より直径が大きな前記フランジＦＬＧが連結されている。
【００５８】
前記鏡筒ユニット１５２ｃは、フランジＦＬＧの下側（一Ｚ側）に連結されている。
前記鏡筒ユニット１５２ｄは、前記鏡筒ユニット１５２ｃよりも僅かに直径の小さい円筒状の部材からなり、鏡筒ユニット１５２ｃの下側（−Ｚ側）に連結されている。
【００５９】
前記鏡筒ユニット１５２ｅは、底面が閉塞された、前記鏡筒ユニット１５２ｄよりも僅かに直径の小さい円筒状部材から成り、鏡筒ユニット１５２ｄの下側（−Ｚ側）に連結されている。この鏡筒ユニット１５２ｅの底壁（−Ｚ側の壁）には、不図示ではあるが、投影光学系ＰＯからウエハＷに向けてＥＵＶ光ＥＬを通過させるための開口が形成されている。
【００６０】
図３（Ａ）には、鏡筒５２内に配置された６つのミラーＭ１〜Ｍ６が斜め上方から見た斜視図にて示され、図３（Ｂ）には、これらの６つのミラーＭ１〜Ｍ６が斜め下方から見た斜視図にて示されている。これらの図からわかるように、６つのミラーＭ１〜Ｍ６は、上からミラーＭ２、ミラーＭ４、ミラーＭ３、ミラーＭ１、ミラーＭ６、ミラーＭ５の順に配置されている。なお、図３（Ａ），図３（Ｂ）では、各ミラーの反射面に、ハッチングが付されている。
【００６１】
本実施形態では、ミラーＭ１〜Ｍ６それぞれの反射面は、設計値に対して露光波長の約５０分の１から６０分の１以下の凹凸となる加工精度が実現され、ＲＭＳ値（標準偏差）で０．２ｎｍから０．３ｎｍ以下の平坦度誤差しかないように設定されている。また、各ミラーの反射面の形状は、計測と加工とを交互に繰り返しながら形成されている。
【００６２】
前記ミラーＭ１は、図３（Ａ）及び図４から分かるように、その上面が球面又は非球面などの回転対称な反射面とされ、非球面軸からなるその反射面の回転対称軸ＢＸ（図６参照）が投影光学系ＰＯの光軸ＡＸにほぼ一致するように位置調整された凹面鏡である。このミラーＭ１は、前記鏡筒ユニット１５２ｃの内部に配置されている。ミラーＭ１は、鏡筒ユニット１５２ｃを一部破断して示す斜視図である図５に示されるように、ミラー保持機構９２によって、鏡筒ユニット１５２ｃ内で保持されている。また、ミラーＭ１は、実際には、ミラーＭ１の平面図である図６に示されるように、その外周の輪郭が多角形（本実施形態では８角形）状とされている。
【００６３】
前記ミラー保持機構９２は、図５に示されるように、鏡筒ユニット１５２ｃの内面にその一部が固定されたパラレルリンク機構４１１と、該パラレルリンク機構４１１のエンドエフェクタを構成するインナリング４２の上面にそれぞれ設けられ、ミラーＭ１の側面の３箇所を保持するミラー保持部材４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃとを備えている。
【００６４】
前記パラレルリンク機構４１１は、アウタリング４８とインナリング４２と駆動機構４６とを備えている。アウタリング４８は、円環状部材からなり、鏡筒ユニット１５２ｃの下端部で内側に突出する円環状の突出部上に、３つの調整用ワッシャＷＲを介して載置されている。インナリング４２は、アウタリング４８よりも径が一回り小さい円環状部材からなり、アウタリング４８の上方に配置されている。駆動機構４６は、アウタリング４８とインナリング４２とを相互に連結するとともに、インナリング４２をアウタリング４８に対してＸ，Ｙ，Ｚ軸方向及びθｘ（Ｘ軸回りの回転方向）、θｙ（Ｙ軸回りの回転方向）、θｚ（Ｚ軸回りの回転方向）の６自由度方向に駆動する。
【００６５】
前記駆動機構４６は、一端と他端が、アウタリング４８、インナリング４２に対して球面対偶を介して接続された同一構成の６本のリンク１１０によって構成されている。各リンク１１０は、図５に示されるように、第１軸部材１１３と、該第１軸部材１１３に接続又は連結された第２軸部材１１５とを有している。第１軸部材１１３の一端（下端）は、アウタリング４８にボールジョイント１１１を介して取り付けられ、第２軸部材１１５の他端（上端）は、インナリング４２にボールジョイント（不図示）を介して取り付けられている。
【００６６】
この場合、第２軸部材１１５と、第１軸部材１１３との少なくとも一方には、リンク１１０の長さ、すなわち、第１軸部材１１３の下端と第２軸部材１１５の上端との距離を変更可能なアクチュエータが設けられている。かかるアクチュエータとしては、直動シリンダ、小型モータ、圧電素子などを用いることが考えられるが、本実施形態では、一例として圧電素子が用いられているものとする。
【００６７】
これまでの説明からわかるように、パラレルリンク機構４１１は、６本の伸縮可能なリンクを有する、スチュワートプラットホーム型と呼ばれるパラレルリンク機構である。
前記ミラー保持部材４４Ａ〜４４Ｃは、インナリング４２の上面（＋Ｚ側の面）に所定の位置関係で配置され、ミラーＭ１の外周面の３箇所、例えば中心角１２０°間隔の外周の３等分点をそれぞれ保持している。これらのミラー保持部材４４Ａ〜４４Ｃは、それぞれ、ほぼ逆Ｕ字状の形状を有しており、インナリング４２の半径方向についての剛性が低くなるように設定されている。
【００６８】
ミラー保持部材４４Ａ〜４４ＣのそれぞれとミラーＭ１との間は、機械的なクランプ機構により固着されており、これにより、ミラーＭ１がインナリング４２に対して所定の位置関係を維持した状態で保持されている。
【００６９】
このように、ミラーＭ１がインナリング４２の半径方向についての剛性が低いミラー保持部材４４Ａ〜４４Ｃによって、その外周の３等分点で保持されていることから、ミラーＭ１に熱膨張が生じるような場合であっても、ＸＹ面内の各方向にほぼ均等な熱膨張が生じ、その外周面の輪郭形状が元の相似形に維持されるようになっている。
【００７０】
前記ミラーＭ１の輪郭における多角形の各辺をなす各外周面には、前記回転対称軸ＢＸと平行な基準平面６５ａ〜６５ｈが形成されている。この基準平面６５ａ〜６５ｈは、鏡面加工が施された平面であり、少なくとも直径１５ｍｍで、その表面の凹凸が６０ｎｍ以下の円形領域を含むような形状（大きさ）を有している。
【００７１】
図５及び図６に示されるように、鏡筒ユニット１５２ｃには、前記基準平面６５ａ〜６５ｈに対向するように、複数（本実施形態では８つ）の支持孔６４ａ〜６４ｈが穿設されている。そして、各支持孔６４ａ〜６４ｈには、位置検出機構の一部を構成する位置検出素子としてのレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈが固定されている。これらのレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈからは、ミラーＭ１の各基準平面６５ａ〜６５ｈに向かって、前記ＥＵＶ光ＥＬと干渉しない波長のレーザ光が出射される。そして、各基準平面６５ａ〜６５ｈで反射されたレーザ光は、再び各レーザ干渉計６３ａ〜６３ｈに入射し、ミラーＭ１の位置が検出されるようになっている。なお、このレーザ光は、前記ＥＵＶ光ＥＬと干渉しないため、レチクルＲ上の回路パターンの露光には影響を与えないものとなっている。
【００７２】
また、鏡筒ユニット１５２ｃの内面における各支持孔６４ａ〜６４ｈの周囲には、振動検出機構の一部を構成する振動検出素子としての歪みゲージ６６ｔａ１〜６６ｔｈ１、６６ａａ１〜６６ａｈ１が、前記各レーザ干渉計６３ａ〜６３ｈと対をなすように設けられている。ここで、歪みゲージ６６ｔａ１〜６６ｔｈ１は、ミラーＭ１の回転対称軸ＢＸを中心とする円の接線方向に延びるともに、レーザ干渉計６３ａ〜６３ｈを挟むように設けられている。また、歪みゲージ６６ａａ１〜６６ａｈ１は、ミラーＭ１の回転対称軸ＢＸと平行な方向に延びるともに、レーザ干渉計６３ａ〜６３ｈを挟むように設けられている。
【００７３】
図３（Ａ）に示されるように、前記ミラーＭ２は、その下面が球面又は非球面などの回転対称な反射面とされ、その回転対称軸（球面軸又は非球面軸）が投影光学系ＰＯの光軸ＡＸにほぼ一致するように位置調整された凹面鏡である（図３（Ｂ）、図４等参照）。このミラーＭ２は、図２の鏡筒ユニット１５２ａ内で、前述したミラーＭ１を保持する保持機構９２と同様の保持機構によって保持され、該保持機構を構成する前述のパラレルリンク機構４１１と同様の構成のパラレルリンク機構４１２（図７参照）によって６自由度方向に駆動可能となっている。
【００７４】
また、このミラーＭ２の外周面にも、前記ミラーＭ１と同様な基準平面が形成されており、そのミラーＭ２を保持する鏡筒ユニット１５２ａには、ミラーＭ２の各基準平面に対向するように鏡筒ユニット１５２ｃと同様のレーザ干渉計が設けられている。さらに、鏡筒ユニット１５２ａの内面には、それらのレーザ干渉計を挟むように鏡筒ユニット１５２ｃと同様に歪みゲージが設けられている。
【００７５】
前記ミラーＭ３は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４を総合するとわかるように、その上面が反射面とされた凸面鏡からなり、投影光学系ＰＯの光軸ＡＸから外れた位置に配置されている。但し、図４に示されるように、ミラーＭ３の反射面は、破線９４ａで示される球面又は非球面などの回転対称な面の一部であり、その回転対称軸（球面軸又は非球面軸）が光軸ＡＸにほぼ一致する位置にミラーＭ３は位置調整されている。このミラーＭ３は、図２の鏡筒ユニット１５２ｂ内で、前述したミラーＭ１を保持する保持機構９２と同様の保持機構によって保持され、該保持機構を構成する前述のパラレルリンク機構４１１と同様の構成のパラレルリンク機構４１３（図７参照）によって６自由度方向に駆動可能となっている。
【００７６】
また、このミラーＭ３の外周面にも、前記ミラーＭ１と同様な基準平面が形成されており、そのミラーＭ３を保持する鏡筒ユニット１５２ｂには、ミラーＭ３の各基準平面に対向するように鏡筒ユニット１５２ｃと同様のレーザ干渉計が設けられている。さらに、鏡筒ユニット１５２ｂの内面には、それらのレーザ干渉計を挟むように鏡筒ユニット１５２ｃと同様に歪みゲージが設けられている。
【００７７】
前記ミラーＭ４は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４を総合するとわかるように、その下面が反射面とされた凹面鏡から成り、投影光学系ＰＯの光軸ＡＸから大きく外れた位置に配置されている。但し、図４に示されるように、ミラーＭ４の反射面は、破線９４ｂで示される球面又は非球面などの回転対称な面の一部であり、その回転対称軸（球面軸又は非球面軸）が光軸ＡＸにほぼ一致する位置にミラーＭ４は位置調整されている。このミラーＭ４は、図２の鏡筒ユニット１５２ａ内で、前述したミラーＭ１を保持する保持機構９２と同様の保持機構によって、張り出し部１５２ｆに例えば１つのリンクがはみ出した状態で保持され、該保持機構を構成する前述のパラレルリンク機構４１１と同様の構成のパラレルリンク機構４１４（図７参照）によって６自由度方向に駆動可能となっている。
【００７８】
また、このミラーＭ４の外周面にも、前記ミラーＭ１と同様な基準平面が形成されている。そして、そのミラーＭ４を保持する鏡筒ユニット１５２ａには、前記ミラーＭ２の基準平面に対向するレーザ干渉計に加えて、ミラーＭ４の各基準平面に対向するように鏡筒ユニット１５２ｃと同様のレーザ干渉計も設けられている。さらに、鏡筒ユニット１５２ａの内面には、これらのミラーＭ４の基準平面に対向するレーザ干渉計を挟むように鏡筒ユニット１５２ｃと同様な歪みゲージも設けられている。
【００７９】
前記ミラーＭ５は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４を総合するとわかるように、その上面が反射面とされ、その一部に切り欠きが形成された全体として概略馬蹄形状の凸面鏡である。このミラーＭ５は、その反射面が球面又は非球面などの回転対称な面の一部となっており、その回転対称軸（球面軸又は非球面軸）が投影光学系ＰＯの光軸ＡＸにほぼ一致するように位置調整されている。このミラーＭ５では、光軸ＡＸより＋Ｙ側の部分にＥＵＶ光ＥＬの光路となる上記切り欠きが形成されている。このミラーＭ５は、図２の鏡筒ユニット１５２ｅ内で、前述したミラーＭ１を保持する保持機構９２と同様の保持機構によって保持され、該保持機構を構成する前述のパラレルリンク機構４１１と同様の構成のパラレルリンク機構４１５（図７参照）によって６自由度方向に駆動可能となっている。
【００８０】
また、このミラーＭ５の外周面にも、前記ミラーＭ１と同様な基準平面が形成されており、そのミラーＭ５を保持する鏡筒ユニット１５２ｅには、ミラーＭ５の各基準平面に対向するように鏡筒ユニット１５２ｃと同様のレーザ干渉計が設けられている。さらに、鏡筒ユニット１５２ｅの内面には、それらのレーザ干渉計を挟むように鏡筒ユニット１５２ｃと同様に歪みゲージが設けられている。
【００８１】
前記ミラーＭ６は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４を総合するとわかるように、その下面が反射面とされ、その一部に切り欠きが形成された全体として概略馬蹄形状の凹面鏡である。このミラーＭ６は、その反射面が球面又は非球面などの回転対称な面の一部となっており、その回転対称軸（球面軸又は非球面軸）が投影光学系ＰＯの光軸ＡＸにほぼ一致するように位置調整されている。このミラーＭ６では、光軸ＡＸより−Ｙ側の部分にＥＵＶ光ＥＬの光路となる上記切り欠きが形成されている。このミラーＭ６は、図２の鏡筒ユニット１５２ｄ内で、前述したミラーＭ１を保持する保持機構９２と同様の保持機構によって保持され、該保持機構を構成する前述のパラレルリンク機構４１１と同様の構成のパラレルリンク機構４１６（図７参照）によって６自由度方向に駆動可能となっている。
【００８２】
また、このミラーＭ６の外周面にも、前記ミラーＭ１と同様な基準平面が形成されており、そのミラーＭ６を保持する鏡筒ユニット１５２ｄには、ミラーＭ６の各基準平面に対向するように鏡筒ユニット１５２ｃと同様のレーザ干渉計が設けられている。さらに、鏡筒ユニット１５２ｄの内面には、それらのレーザ干渉計を挟むように鏡筒ユニット１５２ｃと同様に歪みゲージが設けられている。
【００８３】
ここで、上述のようにして構成された投影光学系ＰＯの作用について図４に基づいて説明する。光源装置１２から射出され、投影光学系ＰＯの鏡筒５２に形成された開口５２ａを介して鏡筒５２の内部に入射されたＥＵＶ光ＥＬは、鏡筒５２内に配置された照明光学系の一部を構成する折り曲げミラーＭでほぼ上向きに反射され、鏡筒５２の開口５２ｂを介してレチクルＲに所定の入射角で入射する。そして、レチクルＲのパターン面で反射されたＥＵＶ光ＥＬは、ミラーＭ１で反射されてミラーＭ２の反射面に集光される。次いで、ミラーＭ２の反射面で反射されたＥＵＶ光ＥＬは、ミラーＭ３、Ｍ４で順次反射され、ミラーＭ６の切り欠きを通過してミラーＭ５に入射し、ミラーＭ５の反射面で反射される。その後、ミラーＭ５で反射されたＥＵＶ光ＥＬは、ミラーＭ６で反射され、パターンの結像光束となってミラーＭ５の切り欠きを介してウエハＷ上に照射される。
【００８４】
次に、この鏡筒５２におけるミラーＭ１〜Ｍ６の位置の検出方法について、ミラーＭ１を例にとって、図６に基づいて説明する。
まず、ミラーＭ１の位置を検出するのに先だって、ミラーＭ１の位置を検出するレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈのうちで、鏡筒５２に伝達された振動の影響が小さいレーザ干渉計を、ミラーＭ１の位置検出の基準に設定する。この際、まず、主制御系２０は、各歪みゲージ６６ｔａ１〜６６ｔｈ１、６６ａａ１〜６６ａｈ１における検出値から鏡筒ユニット１５２ｃにおける振動の状態を算出する。
【００８５】
ここで、例えばこの鏡筒ユニット１５２ｃの振動の状態が、図６に示される一点鎖線のような状態にあるとき、理論上振幅が最も小さくなる位置、すなわち振動の節の位置は、前記一点鎖線が鏡筒ユニット１５２ｃの肉厚の中央を通る位置となる。従って、図６の例では、レーザ干渉計６３ａ，６３ｃ，６３ｆ，６３ｈが、振動の節となる位置に配置されていることになる。
【００８６】
主制御系２０は、これらのレーザ干渉計６３ａ，６３ｃ，６３ｆ，６３ｈを、ミラーＭ１の位置検出の基準点とし、ミラーＭ１の位置計算において、レーザ干渉計６３ａ，６３ｃ，６３ｆ，６３ｈの位置検出結果をそのまま採用する。一方、振動の節から離れた位置となる他のレーザ干渉計６３ｂ，６３ｄ，６３ｅ，６３ｇでの検出結果については、前記レーザ干渉計６３ａ，６３ｃ，６３ｆ，６３ｈの検出結果と各レーザ干渉計６３ｂ，６３ｄ，６３ｅ，６３ｇの振幅とに基づいて、その検出結果を補正する。そして、主制御系２０は、レーザ干渉計６３ａ，６３ｃ，６３ｆ，６３ｈでの検出結果及びレーザ干渉計６３ｂ，６３ｄ，６３ｅ，６３ｇでの検出結果の補正値から、ミラーＭ１の位置を検出し、パラレルリンク機構４１１をミラーＭ１が所望の姿勢をなすように駆動させる。
【００８７】
そして、主制御系２０は、ミラーＭ２〜Ｍ６それぞれについて、ミラーＭ１と同様に位置検出を行うとともに、姿勢制御を行い、投影光学系ＰＯが全体として、所望の光学特性を有するように制御する。
【００８８】
従って、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（ア）  この鏡筒５２では、各ミラーＭ１〜Ｍ６の位置を検出するレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈを備え、そのレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈを支持する各鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅの振動の節となる位置に、前記レーザ干渉計６３ａ〜６３ｈの基準点を設定している。
【００８９】
ここで、振動の節となる位置では理論的に変動振幅がゼロとなるため、レーザ干渉計６３ａ〜６３ｈによりミラーＭ１〜Ｍ６の位置を検出する際に、そのレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈでの検出結果に重畳される鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅの振動の影響を排除することができる。
【００９０】
このため、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅに伝達される振動により、ミラーＭ１〜Ｍ６の変位を誤って検出することが抑制され、ミラーＭ１〜Ｍ６の位置を精度よく検出すことができる。従って、ミラーＭ１〜Ｍ６の姿勢をより細かく、より正確に調整することが可能となり、投影光学系ＰＯの光学性能を向上させることができ、露光装置１０の露光精度を向上させることができる。
【００９１】
（イ）  この鏡筒５２では、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅの振動の状態を検出する歪みゲージ６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）、６６ａｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）を有している。そして、ミラーＭ１〜Ｍ６の位置を検出するレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈの基準点を、歪みゲージ６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）、６６ａｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）での振動検出結果に基づいて設定されるようになっている。
【００９２】
ここで、例えばレチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴの移動速度、ＥＵＶ光ＥＬの照射条件等、露光装置１０の露光条件が変更され、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅの振動の状態が変化したとしても、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅにおける振動の影響を排除しつつ、ミラーＭ１〜Ｍ６の位置を高精度に検出することができる。
【００９３】
（ウ）  この鏡筒５２では、各鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅに、歪みゲージ６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）、６６ａｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）が複数取り付けられている。そして、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅの振動の節となる位置は、複数の歪みゲージ６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）、６６ａｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）の検出結果に基づいて設定されるようになっている。このため、各鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅにおける振動の節となる位置をより正確に検出することができる。
【００９４】
（エ）  この鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅでは、歪みゲージ６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）と、歪みゲージ６６ａｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）とが、互いに直交する２方向の振動の状態を検出するように設けられている。ここで、歪みゲージ６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）は、ミラーＭ１〜Ｍ６の光軸ＡＸを中心とする円の接線と平行な方向における振動の状態を検出するようになっている。これに対して、歪みゲージ６６ａｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）は、ミラーＭ１〜Ｍ６の光軸ＡＸと平行な方向における振動の状態を検出するようになっている。
【００９５】
このため、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅにおける振動の状態をより正確に検出することができ、振動の節となる位置の検出をさらに高精度に行うことができる。
（オ）  この露光装置１０では、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅにおける振動の節となる位置とは異なる位置にあるレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈでのミラーＭ１〜Ｍ６の位置の検出結果については、その検出結果を補正するようになっている。従って、振動の節となる位置とは異なる位置にあるレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈであっても、その検出結果を補正することで、ミラーＭ１〜Ｍ６の位置の検出精度の向上に利用することができる。
【００９６】
（カ）  この鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅでは、歪みゲージ６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）、６６ａｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）が、レーザ干渉計６３ａ〜６３ｈと対をなすように設けられている。従って、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅにおける振動の節となる位置またはその近傍の位置に配置されたレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈを容易に抽出することができる。
【００９７】
（キ）  この露光装置１０では、使用される露光光が、ＥＵＶ光ＥＬとなっている。このように、極めて短波長のＥＵＶ光ＥＬを使用する露光装置１０では、ミラーＭ１〜Ｍ６の位置を極めて高精度に検出する必要がある。このため、前記（ア）〜（カ）に記載の発明の効果が特に効果的に発揮される。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の露光装置の第２の実施形態について、前記第１の実施形態とは異なる点を中心に説明する。
【００９８】
この第２の実施形態の鏡筒５２においても、前記第１の実施形態の鏡筒５２と同様に、例えば鏡筒ユニット１５２ｃを例にとると、ミラーＭ１の周方向において、８つのレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈが設けられている。そして、歪みゲージ６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）、６６ａｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）の振動検出結果から求められた鏡筒ユニット１５２ｃの振動の状態が、図６の一点鎖線の状態にあるとする。
【００９９】
第２の実施形態の露光装置１０では、この状態において、ミラーＭ１の位置の検出を、振動の節となる位置にあるレーザ干渉計６３ａ，６３ｃ，６３ｆ，６３ｈのみの位置検出結果を抽出して行うものとなっている。そして、このミラーＭ１の位置検出に際して、振動の節となる位置から離れた位置にある他のレーザ干渉計６３ｂ，６３ｄ，６３ｅ，６３ｇでの位置検出結果を採用しないようになっている。
【０１００】
この第２の実施形態の露光装置では、以下のような効果を得ることができる。
（ク）  この第２の実施形態の露光装置１０では、各鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅにおける振動の節となる位置に配置されたレーザ干渉計６３ａ，６３ｃ，６３ｆ，６３ｈの位置検出結果のみを採用して、ミラーＭ１〜Ｍ６の位置を検出するようになっている。
【０１０１】
このため、主制御系２０の負担を軽減することができ、簡単な構成で、ミラーＭ１〜Ｍ６の位置をより正確に検出することができる。
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の露光装置の第３の実施形態について、前記各実施形態とは異なる点を中心に、図８及び図９に基づいて説明する。
【０１０２】
この第３の実施形態の露光装置１０では、図８に示すように、ミラーＭ１〜Ｍ６の位置を検出するためのレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈが、各鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅに直接支持されることなく、コラム１５上に鏡筒５２を取り囲むように複数立設された支持部材としての支持ポスト１２０に支持されている。ここで、各レーザ干渉計６３ａ〜６３ｈは、各支持ポスト１２０において、その支持ポスト１２０に所定の振動が加えられたときに予め想定される振動の節となる位置またはその近傍の位置に固定されている。また、この第３の実施形態では、各支持ポスト１２０に、その支持ポスト１２０の振動の状態を検出する振動検出素子は装備されていない。
【０１０３】
以下、ミラーＭ１を保持する鏡筒ユニット１５２ｃを例にとって説明する。この露光装置１０の鏡筒ユニット１５２ｃでは、図８及び図９に示されるように、ミラーＭ１の基準平面６５ａ〜６５ｈに対向して計測用開口１２２が形成されている。投影光学系ＰＯが露光装置１０に搭載された状態では、前記支持ポスト１２０に設置されたレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈからの測長ビームが、計測用開口１２２を介してミラーＭ１の基準平面６５a〜６５ｈに出射される。ミラーＭ１の基準平面６５ａ〜６５ｈで反射された測長ビームは、レーザ干渉計６３ａ〜６３ｈ内のディテクタにより検出されるようになっている。そして、主制御系２０は、各レーザ干渉計６３ａ〜６３ｈでの位置検出結果に基づいて、ミラーＭ１の位置を計測するようになっている。
【０１０４】
なお、ミラーＭ２〜Ｍ６についても、前述したミラーＭ１と同様に、鏡筒ユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｄ，１５２ｅの外部の支持ポスト１２０に固定されたレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈにより、位置が計測されるようになっている。
【０１０５】
従って、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（ケ）  この第３の実施形態鏡筒５２では、支持ポスト１２０に所定の振動が加えられた時に、その振動により支持ポスト１２０に誘起される振動の節が生じると予め想定される部分またはその近傍の位置にレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈが固定されている。このため、主制御系２０において、レーザ干渉計６３ａ〜６３ｈでの位置検出結果から鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅの振動の状態を算出する必要がなく、主制御系２０の負担を軽減することができる。
【０１０６】
（変形例）
なお、本発明の各実施形態は、以下のように変形してもよい。
・  前記第１及び第２の実施形態において、レーザ干渉計６３ａ〜６３ｈを、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅに所定の振動が加えられたときに、振動の節が生じると想定される位置またはその近傍の位置に設けるようにして、歪みゲージ６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）、６６ａｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）を省略してもよい。
【０１０７】
・  前記第１及び第２の実施形態において、歪みゲージ６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）及び歪みゲージ６６ａｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）の少なくとも一方を、支持孔６４ａ〜６４ｈの一方側のみ設けてもよい。
【０１０８】
・  前記第１及び第２の実施形態において、歪みゲージ６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）及び歪みゲージ６６ａｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）のいずれか一方を省略してもよい。
【０１０９】
・  前記第１及び第２の実施形態において、歪みゲージ６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）及び歪みゲージ６６ａｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）を、ミラーＭ１〜Ｍ６の光軸ＡＸを中心とする円の接線方向と、その光軸ＡＸと平行な方向との２方向とは異なる互いに直交する２方向に延びるように設けてもよい。
【０１１０】
・  前記第１及び第２の実施形態において、歪みゲージ６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）及び歪みゲージ６６ａｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）を、鏡筒ユニットの外面に設けてもよい。
【０１１１】
・  前記第１及び第２の実施形態において、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅのうちで一部の鏡筒ユニットのみに、歪みゲージ６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）及び歪みゲージ６６ａｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）を設けてもよい。
【０１１２】
・  前記第３の実施形態において、支持ポスト１２０に、歪みゲージ等の振動検出素子を設けて、その振動検出素子の検出結果から支持ポスト１２０の振動の状態を検出し、支持ポスト１２０における振動の節となる位置を求めるようにしてもよい。
【０１１３】
・  前記第１及び第２の実施形態において、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅにおける振動の状態を検出する振動検出素子として、例えば静電容量型の位置センサ、光学素子に固定したスケールと鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅに固定された光学式エンコーダとの組み合わせ等を採用してもよい。また、光学式エンコーダは、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅの外部に固定してもよい。
【０１１４】
・  前記各実施形態において、ミラーＭ１〜Ｍ６の位置を検出する位置検出機構として、例えば静電容量型の位置センサ、光学素子に固定したスケールと鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅに固定された光学式エンコーダとの組み合わせ等を採用してもよい。また、光学式エンコーダは、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅの外部に固定してもよい。
【０１１５】
・  前記第１及び第２の実施形態において、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅに所定の振動が加えられた時に、その振動により鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅに誘起される振動の節が生じると予め想定される部分の近傍に複数の歪みゲージ等の振動検出素子を、例えば３つ以上集中的に設けてもよい。
【０１１６】
このようにした場合、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅにおける振動の節の位置をさらに精密に検出することができる。
・  前記第１及び第２の実施形態において、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅにレーザ干渉計６３ａ〜６３ｈを移動させる機構を設け、レーザ干渉計６３ａ〜６３ｈが鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅの節となる位置とは異なる位置にある場合には、レーザ干渉計６３ａ〜６３ｈを前記振動の節となる位置に一致するように移動させるようにしてもよい。
【０１１７】
このようにすれば、ミラーＭ１〜Ｍ６の位置検出を、鏡筒ユニット１５２ａ〜１５２ｅの振動の節となる位置で、より確実に行うことができる。
・  前記各実施形態において、ミラーＭ１〜Ｍ６の基準平面６５ａ〜６５ｈの数を、前記各実施形態とは異なる数、例えば１〜７カ所、９カ所以上としてもよい。
【０１１８】
・  前記各実施形態では、光学素子としてミラーＭ１〜Ｍ６が例示されているが、この光学素子は平行平板、レンズ、ハーフミラー等の他の光学素子であってもよい。
・  この発明の光学素子保持装置は、前記各実施形態の露光装置１０の投影光学系ＰＯにおける横置きタイプの光学素子の保持構成に限定されることなく、例えば縦置きタイプの光学素子の保持構成に具体化してもよい。さらに、他の光学機械、例えば顕微鏡、干渉計等の光学系における光学素子の保持構成に具体化してもよい。
【０１１９】
・  また、露光装置として、投影光学系ＰＯを用いることなく、マスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するコンタクト露光装置、マスクと基板とを近接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置の光学系にも適用することができる。また、投影光学系ＰＯとしては、全反射タイプに限らず、反射屈折タイプ、全屈折タイプであってもよい。
【０１２０】
さらに、本発明の露光装置は、縮小露光型の露光装置に限定されるものではなく、例えば等倍露光型、拡大露光型の露光装置であってもよい。
また、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、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にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては、石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、または水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置などでは、透過型マスク（ステンシルマスク、メンバレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
【０１２１】
もちろん、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、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にも、本発明を適用することができる。また、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にも本発明を適用することができる。
【０１２２】
さらに、本発明は、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にも適用することができる。
【０１２３】
・  また、露光装置の光源としては、前記実施形態に記載のＥＵＶ光の他、例えばｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（１４６ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）等を用いてもよい。また、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用いてもよい。
【０１２４】
なお、露光光として、Ｆ２レーザを使用する場合には、レンズの硝材として、蛍石、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、リチウム−カルシウム−アルミニウム−フロオライド、及びリチウム−ストロンチウム−アルミニウム−フロオライド等の結晶や、ジルコニウム−バリウム−ランタン−アルミニウムからなるフッ化ガラスや、フッ素をドープした石英ガラス、フッ素に加えて水素もドープされた石英ガラス、ＯＨ基を含有させた石英ガラス、フッ素に加えてＯＨ基を含有した石英ガラス等の改良石英を用いることができる。
【０１２５】
なお、前記各実施形態の露光装置１０は、例えば次のように製造される。
すなわち、まず、照明光学系、投影光学系ＰＯを構成する複数のミラーＭ１〜Ｍ６等の光学素子の少なくとも一部を前記各実施形態または前記各変形例の光学素子保持装置で保持し、この照明光学系及び投影光学系ＰＯを露光装置１０の本体に組み込み、光学調整を行う。次いで、多数の機械部品からなるウエハステージＷＳＴ（スキャンタイプの露光装置の場合は、レチクルステージＲＳＴも含む）を露光装置１０の本体に取り付けて配線を接続する。そして、露光装置１０を真空チャンバ内に収容した上で、さらに総合調整（電気調整、動作確認など）を行う。
【０１２６】
ここで、光学素子保持装置を構成する各部品は、超音波洗浄などにより、加工油や、金属物質などの不純物を落としたうえで、組み上げられる。なお、露光装置１０の製造は、温度、湿度や気圧が制御され、かつクリーン度が調整されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。
【０１２７】
次に、上述した露光装置１０をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
図１０は、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、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。図１０に示すように、まず、ステップＳ２０１（設計ステップ）において、デバイス（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Ｓ２０２（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（レクチルＲ等）を製作する。一方、ステップＳ２０３（基板製造ステップ）において、シリコン、ガラスプレート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。
【０１２８】
次に、ステップＳ２０４（基板処理ステップ）において、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３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Ｓ２０５（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ２０４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Ｓ２０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入等）等の工程が必要に応じて含まれる。
【０１２９】
最後に、ステップＳ２０６（検査ステップ）において、ステップＳ２０５で作製された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。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【０１３０】
図１１は、半導体デバイスの場合における、図１０のステップＳ２０４の詳細なフローの一例を示す図である。図１１において、ステップＳ２１１（酸化ステップ）では、ウエハＷの表面を酸化させる。ステップＳ２１２（ＣＶＤステップ）では、ウエハＷ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２１３（電極形成ステップ）では、ウエハＷ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２１４（イオン打込みステップ）では、ウエハＷにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１１〜Ｓ２１４のそれぞれは、ウエハ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。
【０１３１】
ウエハ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Ｓ２１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハＷに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２１６（露光ステップ）において、先に説明したリソグラフィシステム（露光装置１０）によってマスク（レチクルＲ）の回路パターンをウエハＷ上に転写する。次に、ステップＳ２１７（現像ステップ）では露光されたウエハＷを現像し、ステップＳ２１８（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Ｓ２１９（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レジストを取り除く。
【０１３２】
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、ウエハＷ上に多重に回路パターンが形成される。
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ２１６）において上記の露光装置１０が用いられ、真空紫外域の露光光により解像力の向上が可能となり、しかも露光量制御を高精度に行うことができる。従って、結果的に最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のデバイスを歩留まりよく生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の第１の実施形態の露光装置を示す概略構成図。
【図２】図１の投影光学系を示す概略斜視図。
【図３】（Ａ）は、図１の投影光学系を構成するミラーの配置を示す概略斜視図、（Ｂ）は該投影光学系を構成するミラーを（Ａ）とは異なる方向からみた概略斜視図。
【図４】図１の投影光学系を構成するミラーの作用に関する説明図。
【図５】図２の投影光学系の鏡筒ユニットの１つを示す一部破断斜視図。
【図６】図２のミラーと鏡筒ユニットの１つを示す平断面図。
【図７】第１の実施形態の制御系を示すブロック図。
【図８】本発明の第３の実施形態の露光装置を示す概略構成図。
【図９】図８のミラーと鏡筒ユニットの１つを示す平断面図。
【図１０】デバイスの製造例のフローチャート。
【図１１】半導体デバイスの場合における図１０の基板処理に関する詳細なフローチャート。
【符号の説明】
【０１３４】
１０…露光装置、５２…鏡筒、６３ａ〜６３ｈ…位置検出機構の一部を構成する位置検出素子としてのレーザ干渉計、６６ａｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６），６６ｔｍｎ（ｍ＝ａ〜ｈ、ｎ＝１〜６）…振動検出機構の一部を構成する振動検出素子としての歪みゲージ、１２０…支持部材としての支持ポスト、１５２ａ〜１５２ｅ…支持部材としての鏡筒ユニット、ＡＸ…光軸、ＥＬ…露光光としてのＥＵＶ光、Ｍ１〜Ｍ６…光学素子としてミラー、ＰＯ…投影光学系、Ｒ…マスクとしてのレチクル、Ｗ…基板としてのウエハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006128212.tif 000009
【図８】
2006128212.tif 000010
【図９】
2006128212.tif 000011
【図１０】
2006128212.tif 000012
【図１１】
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