(57)【要約】【課題】簡単な構成で光学素子の移動時の応力を抑えること。【解決手段】駆動システムは、光学素子１の位置を計測する計測手段１１と、計測手段１１による計測結果と目標位置とを比較する比較手段１２と、比較手段１２による比較結果に基づいて光学素子１の駆動時に生じる応力モーメントが最小となるシフト駆動量及びチルト駆動量を算出する算出手段１３と、算出手段１３による算出結果に基づいてシフト駆動とチルト駆動とを組み合わせて光学素子１を光軸に対して等価となるように駆動する駆動装置１０と、を備える。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の位置を計測する計測手段と、
前記計測手段による計測結果と目標位置とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に基づいて前記光学素子の駆動時に生じる応力モーメントが最小となるシフト駆動量及びチルト駆動量を算出する算出手段と、
前記算出手段による算出結果に基づいてシフト駆動とチルト駆動とを組み合わせて前記光学素子を光軸に対して等価となるように駆動する駆動手段と、
を備えることを特徴とする駆動システム。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記シフト駆動量と前記チルト駆動量とを一定比率で組み合わせて前記光学素子の位置調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
【請求項３】
前記光学素子は、球面ミラーであることを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
【請求項４】
前記駆動手段は、パラレルリンク機構であることを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
【請求項５】
前記光学素子を変形させる変形アクチュエータを更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の駆動システム。
【請求項６】
パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、
前記基板または前記原版を保持し位置決めを行うステージ装置と、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の駆動システムと、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項７】
デバイス製造方法であって、
請求項６に記載の露光装置を用いて潜像パターンが形成された基板を用意する工程と、
前記潜像パターンを現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項８】
光学素子の位置を計測する計測工程と、
前記計測工程での計測結果と目標位置とを比較する比較工程と、
前記比較工程での比較結果に基づいて前記光学素子の駆動時に生じる応力モーメントが最小となるシフト駆動量及びチルト駆動量を算出する算出工程と、
前記算出工程での算出結果に基づいてシフト駆動とチルト駆動とを組み合わせて前記光学素子を光軸に対して等価となるように駆動する駆動工程と、
を含むことを特徴とする駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動システム及び駆動方法、特に、半導体や液晶デバイスを製造する工程において使用する露光装置の光学素子を保持したり、姿勢を微調整したりするための駆動システム及び駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスでは、数多くの異なる種類のパターンを有する原版（レチクル）をシリコンウエハ（基板）に転写する半導体露光装置が用いられている。半導体製造プロセスでは、高集積度の回路やデバイスを作製することが求められており、これを実現するためには、半導体露光装置の解像性能のほか、重ね合わせ精度の向上が不可欠である。
【０００３】
半導体露光装置における重ね合わせ誤差の要因としては、アライメント誤差（レチクルとウエハとのアライメント誤差）、像歪み及び倍率誤差等が考えられる。アライメント誤差は、レチクルの位置とウエハの位置とを相対的に調整し、軽減することができる。これに対し、像歪及び倍率誤差は、光学系に含まれる光学素子のうちの一部の光学素子を移動させることによって、軽減することができる。
【０００４】
光学素子を移動させる場合、光学素子が、所望の移動方向に移動しなかったり、偏心したり、傾いたりする場合がある。その場合、像歪みや倍率誤差の補正により得られるはずの光学性能が得られなくなる。したがって、光学素子を移動させる場合には、平行偏心の誤差及び傾き偏心の誤差が大きくならないようにしなければならない。
【０００５】
半導体露光装置において光学素子を移動させる移動装置としては、平行板ばねを用いた機構による装置や、パラレルリンク機構を用いた装置が考案されている。このような移動装置を用いる場合、光学素子を移動させる際に光学素子に力が加わる場合がある。光学素子に対して局所的に力が加わると、光学素子が変形し、光学性能が劣化しうる。
【０００６】
従来、上述した光学素子の変形を抑制する手段として、光学素子の姿勢の変化による応力状態の変化を緩和する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献１は、光学素子と移動装置（駆動力を発生する部分）との間に光学素子への力の伝達を抑える低剛性部材（弾性ヒンジなど）を連結部材として設ける技術を開示している。
【０００８】
特許文献２は、キネマティックマウントを介して光学素子を保持することによって、光学素子への力の伝達を低減する技術を開示している。
【特許文献１】特開２００４−２８１６４４号公報
【特許文献２】特開２００３−２２７９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の技術のように、連結部材として低剛性部材を用いると、外乱振動等の影響を受けやすくなり、位置決め精度が悪化する。光学素子への位置決め精度要求は、厳しくなっており、位置決め精度が悪化を抑えるように低剛性部材を設計することは困難であるという問題がある。
【００１０】
また、特許文献２の技術のように、キネマティックマウントを用いた場合、複雑な機構が必要となるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で光学素子の移動時の応力を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の側面は、駆動システムに係り、光学素子の位置を計測する計測手段と、前記計測手段による計測結果と目標位置とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果に基づいて前記光学素子の駆動時に生じる応力モーメントが最小となるシフト駆動量及びチルト駆動量を算出する算出手段と、前記算出手段による算出結果に基づいてシフト駆動とチルト駆動とを組み合わせて前記光学素子を光軸に対して等価となるように駆動する駆動手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の側面は、露光装置に係り、パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、前記基板または前記原版を保持し位置決めを行うステージ装置と、上記の駆動システムと、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３の側面は、デバイス製造方法に係り、上記の露光装置を用いて潜像パターンが形成された基板を用意する工程と、前記潜像パターンを現像する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第４の側面は、駆動方法に係り、光学素子の位置を計測する計測工程と、前記計測工程での計測結果と目標位置とを比較する比較工程と、前記比較工程での比較結果に基づいて前記光学素子の駆動時に生じる応力モーメントが最小となるシフト駆動量及びチルト駆動量を算出する算出工程と、前記算出工程での算出結果に基づいてシフト駆動とチルト駆動とを組み合わせて前記光学素子を光軸に対して等価となるように駆動する駆動工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡単な構成で光学素子の移動時の応力を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の好適な実施の形態に係る駆動装置を概略的に示す図である。本駆動装置１０は、光学系に含まれる光学素子１と、光学素子１を３箇所の保持部２で保持する支持部材３と、支持部材３に３箇所の連結部材４で連結された駆動部５とを備える。なお、保持部２及び連結部材４は、３箇所に設けられるものに限定されず、それぞれ３箇所以上に設けられてもよい。
【００１９】
駆動部５は、連結部材４を介して支持部材３に変位を与えることによって、光学素子１を移動されるよう構成されている。本実施形態では、一例として、直動アクチュエータ６で構成された一般的な２脚式のパラレルリンク機構を用いている。ここで、連結部材４は、駆動部５により光学素子１の位置を制御する際に、光学素子１に力が伝わって変形することを抑えるために、弾性ヒンジなどを用いることが好ましい。
【００２０】
本実施形態に係る駆動装置は、１つのパラレルリンク機構につき２個の直動アクチュエータ６が配置された、６個の直動アクチュエータを備える。６個の直動アクチュエータは、それぞれ任意に動作し、３箇所の連結部材４の位置を調整し、可動部（ここでは、光学素子１、保持部２及び支持部材３）を基準部材７に対し、６自由度に位置調整するよう構成されている。ここで、６自由度とは、ＸＹＺ直交座標系において、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向への並進３自由度、及び、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸周りの回転３自由度をいう。
【００２１】
次に、光学素子１の動作について説明する。
【００２２】
図２は、光学素子１をシフト駆動したときに、光学素子１の駆動点に生じる応力モーメントを示す断面図である。また、図３は、光学素子１をシフト駆動したときに、光学素子１の駆動点に生じる応力モーメントを示す断面図である。図２では、光学素子１を右方向にシフト駆動させており、応力モーメントは右回りに生じる。図３では、光学素子の光軸を右回りに傾けるようチルト駆動させており、応力モーメントは左回りに生じる。すなわち、シフト駆動時とチルト駆動時とで生じる応力モーメントが逆回り方向となる。このように、シフト駆動とチルト駆動とを組み合わせることにより、光学素子１の位置調整を行うと同時に、応力モーメントを打ち消すことが可能である。また、例えば、右方向のシフト駆動に対して、右回りのチルト駆動が行うことによって、光学素子の駆動前後で光軸に対し光学的に等価な駆動をさせること可能となる。このときの光学素子１の動作について、図４及び図５を用いて詳細に説明する。
【００２３】
図４は、光学素子１として例えば球面ミラーを用いた場合において、球面ミラーのシフト駆動及びチルト駆動時におけるミラー面と曲率中心の位置とを示す図である。ミラー球面の駆動前では、ミラー断面は弧ＡＢにあり、その曲率中心は点Ｃにある。球面ミラーを横にシフト（光軸と直交する平面上での並進移動）させると、ミラー断面は弧ＤＥに移動し、曲率中心も同一方向へ横にシフトして点Ｆに移動する。
【００２４】
次いで、駆動前の球面に一致するような角度でチルト（光軸に対する傾き動作）させると、ミラー断面は、弧ＡＢを延長した円上の弧ＧＨに移動し、曲率中心が駆動前の曲率中心である点Ｃに向くことができる。このように、シフト駆動及び回転駆動を組み合わせることにより、球面ミラーの曲率中心の位置が駆動前後で一致し、光学的に等価な駆動を行うことができる。
【００２５】
図５は、光学素子１の光軸に対する曲率中心のずれを駆動部５により光学的に等価な位置に調整する際における、シフト駆動及びチルト駆動による支持部材の変位量のシミュレーションを示している。このシミュレーションでは、光学素子１に生じる応力モーメントを間接的に評価することができる。このシミュレーション結果によれば、シフト駆動又はチルト駆動のいずれか一方による光学素子１の変位量と比較すると、シフト駆動とチルト駆動との組み合わせにより、光学素子１の変位量が小さく抑えられていることが分かる。このように、シフト駆動とチルト駆動とを組み合わせることによって、光学素子１の位置調整の際に生じる光学素子１への応力を打ち消すことができる。
【００２６】
また、図６及び図７は、駆動部５による光学素子１のシフト駆動及びチルト駆動をそれぞれ単独で行った場合における光学素子１のシフト駆動量対変形量及びチルト駆動量対変形量の関係を示す図である。図６では、横軸はＸ方向移動量（シフト駆動量）を示し、縦軸はＺ方向の変形量を示す。図７では、横軸はφ方向移動量（シフト駆動量）を示し、縦軸はＺ方向の変形量を示す。図６及び図７のいずれの場合にも、両者の関係はほぼ線形であり、シフト駆動とチルト駆動との組み合わせが略一定比率で実現可能であることを示唆している。
【００２７】
したがって、上記の構成により、駆動部により光学素子の位置調整を行う際、駆動部がシフト駆動量とチルト駆動量とを略一定比率で組み合わせて位置調整を行うことによって、光学素子に加わる力を低減することができる。さらに、連結部材に低剛性な構成を用意する必要のない簡単な構成で高剛性化を実現することができる。
【００２８】
図８は、本実施形態の好適な実施の形態に係る駆動装置１０を備える駆動システムの構成を示す図である。本駆動システムは、光学素子１の位置を計測する計測手段１１と、計測手段１１による計測結果と目標位置とを比較する比較手段１２とを備える。本駆動システムはまた、比較手段１２による比較結果に基づいて光学素子１の駆動時に生じる応力モーメントが最小となるシフト駆動量及びチルト駆動量を算出する算出手段１３を備える。さらに、算出手段１３による算出結果に基づいてシフト駆動とチルト駆動とを組み合わせて光学素子１を光軸に対して等価となるように駆動する駆動手段としての駆動装置１０を備える。次に、本駆動システムを用いた駆動方法について説明する。
【００２９】
図９は、本実施形態に係る駆動方法を示すフローチャートである。まず、計測手段１１は、光学素子１の現在位置又は駆動前の光学素子１の位置を計測する（Ｓ１）。次に、比較手段１２は、予め設定された目標位置（基準値）とＳ１で計測した位置とを比較し（Ｓ２）する。次に、算出手段１３は、目標位置（基準値）へ光学素子１を駆動する際に生じる応力モーメントが最小となるシフト駆動量及びチルト駆動量を算出する（Ｓ３）。そして、駆動装置１０は、光学素子１を駆動する不図示の各アクチュエータに対して、各駆動量に対応する指令値を与え（Ｓ４）、光学素子１を駆動する（Ｓ５）。光学素子１を駆動した後は、光学素子１の駆動後の位置を新たな現在位置としてＳ１に戻り、同様の制御を繰り返すことが可能である。
【００３０】
（第２の実施形態）
本発明の好適な第２の実施形態として、第１の実施形態の駆動装置において、光学素子１の保持部２、連結部材４、支持部材３及び基準部材７は、必ずしも備えてなくてもよい。
【００３１】
例えば、図１０に示すように、保持部２、支持部材３を具備しない場合には、駆動部５が連結部材４を介して光学素子１に連結される。この構成においても、光学素子１に対してシフト駆動及びチルト駆動を組み合わせることが可能であり、第１の実施形態と同様なシステムをより簡単な構成で実現することができる。
【００３２】
（第３の実施形態）
本発明の好適な第３の実施形態として、第１、第２の実施形態に係る駆動装置は、光学素子１を変形するための変形アクチュエータを有してもよい。
【００３３】
図１１は、第３の実施形態における変形アクチュエータ８を有する駆動装置の構成を示す側面図である。
【００３４】
変形アクチュエータとしては、空気圧ベローズ、リニアモータ、電磁石、圧電素子、磁歪素子又は球面ミラーと一体で加工形成させた圧電薄膜、球面ミラー材料内に一体で加工形成された加減圧室などが含まれる。
【００３５】
上記の構成において、光学素子１の裏面に取り付けられた複数の変形アクチュエータにより、光学素子１を任意の形状に変形させることによって、より高次の光学収差を補正することができる。
（応用例）
図１２は、本発明の駆動システムを半導体デバイスの製造プロセスに用いられる露光装置に適用した場合における露光装置の構成を示す概略図である。本発明の駆動システムは、露光装置の投影光学系を構成する不図示のミラーに適用可能である。照明光学系１００１から出た光は原版であるレチクル１００２上に照射される。レチクル１００２はレチクルステージ１００３上に保持され、レチクル１００２のパターンは、縮小投影レンズ１００４の倍率で縮小投影されて、その像面にレチクルパターン像を形成する縮小投影レンズ１００４の像面は、Ｚ方向と垂直な関係にある。露光対象の試料である工作物（基板）１００５表面には、レジストが塗布されており、露光工程で形成されたショットが配列されている。基板１００５は、ステージ装置１００６上に載置される。ステージ装置１００６は、基板１００５を固定するチャック、Ｘ軸方向とＹ軸方向に各々水平移動可能な駆動器としてのＸＹステージ等を有する。
【００３６】
次に、本発明の好適な実施の形態に係る露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１３は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップＳ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスク（原版又はレチクルともいう）を作製する。一方、ステップＳ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板ともいう）を製造する。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、上述の露光装置によりリソグラフィー技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップＳ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップＳ６（検査）ではステップＳ５で作製された半導体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。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップＳ７でこれを出荷する。
【００３７】
上記ステップＳ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。すなわち、ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップを有する。また、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置を用いて、レジスト処理ステップ後のウエハをマスクのパターンを介して露光し、レジストに潜像パターンを形成する露光ステップを有する。また、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップを有する。さらに、現像ステップで現像した潜像パターン以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップを有する。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る駆動装置を概略的に示す図である。
【図２】光学素子をシフト駆動したときに光学素子の駆動点に生じる応力モーメントを示す断面図である。
【図３】光学素子をチルト駆動したときに光学素子の駆動点に生じる応力モーメントを示す断面図である。
【図４】球面ミラーのシフト駆動及びチルト駆動時におけるミラー面と曲率中心の位置とを示す図である。
【図５】シフト駆動及びチルト駆動による支持部材の変位量のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】光学素子のシフト駆動量と変形量との関係を示す図である。
【図７】光学素子のチルト駆動量と変形量との関係を示す図である。
【図８】本実施形態の好適な実施の形態に係る駆動装置を備える駆動システムの構成を示す図である。
【図９】本実施形態に係る駆動方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の好適な第２の実施形態に係る駆動装置の構成図である。
【図１１】本発明の好適な第３の実施形態に係る駆動装置の構成図である。
【図１２】露光装置の構成を示す概略図である。
【図１３】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  光学素子
１０  駆動装置
１１  計測手段
１２  比較手段
１３  算出手段
【図２】
2008172175.tif 000003
【図３】
2008172175.tif 000004
【図４】
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【図５】
2008172175.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008172175.tif 000010
【図１１】
2008172175.tif 000011
【図１２】
2008172175.tif 000012
【図１３】
2008172175.tif 000013
【図１】
2008172175.tif 000014
【図１０】
2008172175.tif 000015