(57)【要約】【課題】光学素子５１〜５４の調整を高精度に、かつ簡単に行うことができる反射型投影光学系８の調整方法を提供すること。【解決手段】複数の反射光学素子５１〜５４から構成される反射型投影光学系８とフィゾー干渉計１２との間に透過平面原器１１を配置し、前記フィゾー干渉計１２から照射した光波の前記透過平面原器１１からの反射光波と、前記反射光学素子５１〜５４に設けられ、前記反射光学素子５１〜５４の光軸に垂直な平面ミラー部１０１〜１０４からの反射光波とによる干渉縞情報に基づきを前記反射光学素子５１〜５４の位置乃至光軸に対する傾きを調整することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の反射光学素子から構成される反射型投影光学系とフィゾー干渉計との間に透過平面原器を配置し、前記フィゾー干渉計から照射した光波の前記透過平面原器からの反射光波と、前記反射光学素子に設けられ、前記反射光学素子の光軸に垂直な平面ミラー部からの反射光波とによる干渉縞情報に基づきを前記反射光学素子の位置乃至光軸に対する傾きを調整することを特徴とする反射型投影光学系の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、反射型投影光学系の調整方法に関するものである。特に露光光源として紫外線や極端紫外線（ＥＵＶ：ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）光を利用する露光装置に好適に利用可能な反射型投影光学系の調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２０００−９８２２８号公報
半導体素子、または液晶表示素子などを製造するために用いられる露光装置として、所定のパターンが形成された投影原版としてのマスクを投影光学系を介し感光性基板上に投影露光する技術が知られている。このような投影光学系としては、露光波長の光を透過させる光学特性を有する屈折光学素子（レンズなど）から構成される屈折型投影光学系、露光波長の光を反射させる光学特性を有する反射光学素子（ミラーなど）から構成される反射型投影光学系、また、この屈折光学素子と反射光学素子とを組み合わせた反射屈折型投影光学系などが知られている。
【０００３】
露光に用いる光の波長は、半導体素子の集積度の向上にともない、超高圧水銀ランプ（ｉ線：波長約３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）を用いることが提案されている。さらに、半導体素子の集積度を向上するために、露光装置における投影光学系の解像度もさらに高くするすることが要求されている。この投影光学系の解像度は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くするほど、解像度は高くなる。
【０００４】
このため、投影光学系の解像度を高くするためには、波長λを小さくすることが極めて有効であり、最近では波長５〜１５ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ）を用いた縮小投影露光装置（以下、ＥＵＶ露光装置）の開発が進められており、次々世代の有力な露光装置として注目されている。
【０００５】
このようなＥＵＶ露光装置に用いられる投影光学系には、このＥＵＶ光の波長域を透過させる硝材が存在しないためレンズなどの屈折光学素子が使用できず、ミラーなどの反射光学素子による反射型投影光学系が用いられる。例えば、特許文献１に４枚のミラーにより構成された投影光学系が提案されている。
【０００６】
このＥＵＶ露光装置の投影光学系を製造するにあたっては、要求される投影光学系の結像性能を満足するために、各反射光学素子の光軸に対する傾き、及び光軸方向の位置を高精度に調整する必要がある。また、露光装置の搬送、移動や経時変化などにより光学素子が位置ずれを起こした場合においても、各反射光学素子の傾き、及び光軸方向の位置を再度調整することが必要とされる。
【０００７】
従来の露光装置においては、各光学素子に枠を取付け、この枠を基準に機械的な精度で投影光学系を組立て、その後、可視光、紫外光などの調整用光源を用いて投影光学系の結像性能を測定する工程と、その測定結果にもとづいて各光学素子の光軸に対する傾き、及び光軸方向の位置を調整する工程による粗調整と、同様にして、露光光源を用いて各光学素子の光軸に対する傾き、光軸方向の位置を微調整する最終調整を行っていた。
【０００８】
しかしながら、ＥＵＶ露光装置においては、露光光と調整用の可視光、紫外光では波長が大きくことなるため、可視光、紫外光を使用した粗調整では色収差が発生していた。この色収差のため、粗調整での誤差が大きくなり、最終調整の時間が長くなってしまうといった問題がある。また、露光装置の搬送・移動や経時変化などにより光学素子が傾斜、位置ずれを起こしてしまった場合には、露光装置から投影光学系を取り出す必要があるため、再度調整することが困難であるといった課題がある。
【０００９】
このため、複数の光学素子からなる投影光学系を備えた露光装置において、投影光学系の各光学素子の光軸に対する傾き、光軸方向の位置の調整を高精度に、かつ簡単に行うことができる露光装置の調整方法が求められている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＥＵＶ露光装置等の調整方法において、投影光学系を構成する複数の反射光学素子の光軸に対する傾き、及び光軸方向の位置を高精度に計測かつ調整可能な反射型投影光学系の調整方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するためになされたものである。
【００１２】
解決手段１は、複数の反射光学素子から構成される反射型投影光学系とフィゾー干渉計との間に透過平面原器を配置し、前記フィゾー干渉計から照射した光波の前記透過平面原器からの反射光波と、前記反射光学素子に設けられ、前記反射光学素子の光軸に垂直な平面ミラー部からの反射光波とによる干渉縞情報に基づきを前記反射光学素子の位置乃至光軸に対する傾きを調整することを特徴とする反射型投影光学系の調整方法である。
【００１３】
解決手段２は、前記フィゾー干渉計は、前記複数の反射光学素子の平面ミラー部からの反射光波を同時に検出することを特徴とする解決手段１に記載の反射型投影光学系の調整方法である。
反射光波を同時に検出することにより、一回の計測で反射型投影光学系を構成する各光学素子間の相対位置を計測できるという利点が得られる。
【００１４】
解決手段３は、前記フィゾー干渉計から照射した光波は、少なくとも２波長以上のレーザ光源からの光波であることを特徴とする解決手段１又は２に記載の反射型投影光学系の調整方法である。
２波長以上のレーザ光源をからの光波を用いることにより干渉縞の位相差により縞次数を決定する合成波長法により透過平面原器に対する光学素子の位置をも検出することが可能となる。
【００１５】
解決手段４は、複数の反射光学素子から構成される反射型投影光学系により投影原版の像を基板へ縮小転写する露光装置の調整方法において、前記反射型投影光学系とフィゾー干渉計との間に透過平面原器を配置し、前記フィゾー干渉計から照射した光波の前記透過平面原器からの反射光波と、前記反射光学素子に設けられ、前記反射光学素子の光軸に垂直な平面ミラー部からの反射光波とによる干渉縞情報に基づきを前記反射光学素子の位置乃至光軸に対する傾きを調整することを特徴とする露光装置の調整方法である。
露光装置は、搬送・移動や経時変化などにより光学素子が傾斜、位置ずれを起こしやすく、また、高精度の調整を行う必要があるが、本手段によれば高精度にかつ簡単に傾斜・位置ずれを調整することが可能であり、特に有効である。
【００１６】
解決手段５は、前記フィゾー干渉計は、前記複数の反射光学素子の平面ミラー部からの反射光波を同時に検出することを特徴とする解決手段４に記載の露光装置の調整方法である。
【００１７】
解決手段６は、前記フィゾー干渉計から照射した光波は、少なくとも２波長以上のレーザ光源からの光波であることを特徴とする解決手段４又は５に記載の露光装置の調整方法である。
【００１８】
解決手段７は、複数の反射光学素子から構成される反射型投影光学系において、前記反射光学素子の各々には前記反射光学素子の光軸に垂直な平面ミラー部が形成されていることを特徴とする反射型投影光学系である。
【００１９】
解決手段８は、各光学素子には、光学素子の傾斜乃至位置を調整するための駆動素子が設けられていることを特徴とする解決手段７記載の反射型投影光学系である。
この駆動素子により検出された光学素子の傾斜・位置ずれを正規のものに調整することが可能となる。
解決手段９は、前記平面ミラー部は前記反射光学素子の反射面の有効反射面外もしくは該反射面の裏面に形成されていることを特徴とする解決手段７に記載の反射型投影光学系である。
反射面の有効反射面外もしくは該反射面の裏面に平面ミラー部を形成しておくことにより、平面ミラー部と反射光学素子の反射面の位置、傾きを前もって計測することで、反射面の位置、傾きを高精度に調整できるという利点が生じる。
【００２０】
解決手段１０は、前記平面ミラー部は、前記平面ミラー部の各々からの反射光波が同時に検出される位置に配置されていることを特徴とする解決手段７に記載の反射型投影光学系である。
【００２１】
解決手段は１１は、前記複数の反射光学素子の少なくとも１つには、前記平面ミラー部の各々からの反射光波を同時に検出するための切り欠き部乃至貫通孔が形成されていることを特徴とする解決手段１０に記載のされる反射型投影光学系である。
切り欠き部乃至貫通孔を予め設けておけば、容易に同時検出を行うことができる。
【００２２】
解決手段１２は、解決手段７乃至１１のいずれか１項記載の反射型投影光学系により投影原版の像を基板へ縮小転写することを特徴とする露光装置である。
【００２３】
解決手段１３は、前記透過平面原器を前記基板、もしくは前記投影原版を搭載するステージに上に配置したことを特徴とする解決手段１２に記載の露光装置である。
【００２４】
解決手段１４は、光軸に垂直となる平面ミラー部が形成されていることを特徴とする光学素子である。
【００２５】
解決手段１５は、一部に切り欠き部乃至貫通孔を有することを特徴とする解決手段１４記載の光学素子である。
【００２６】
【作用】
前記フィゾー干渉計から出射された光波は前記透過平面原器において、一部の光波は参照光波として反射され、残りの光波は前記透過平面原器を透過し、前記反射光学素子のそれぞれの平面ミラー部により反射され測定光波となる。そして、フィゾー干渉計ユニットにおいて、この前記参照光波と前記測定光波は干渉され干渉縞が発生される。この干渉縞の位相分布により、前記透過平面原器に対する前記反射光学素子の傾きを検出することが可能となる。さらに、前記フィゾー干渉計において、波長の異なるレーザ光源を用い、同様に干渉縞を発生させ、干渉縞の位相を算出し、波長の異なる２つのレーザ光源による２つの干渉縞の位相差により縞次数を決定する合成波長法により、前記透過平面原器に対する前記反射光学素子の位置を検出することができる。
【００２７】
これらにより、得られた各反射光学素子の透過平面原器に対する傾き、及び透過平面原器からの位置をもとに各反射光学素子に駆動素子を取り付けておけば、駆動素子により、各反射光学素子の透過平面原器に対する傾き、及び透過平面原器からの位置を高精度に調整することができる。
【００２８】
なお、露光装置の場合には、ここで、透過平面原器は投影原版、もしくは基板を搭載するステージ上に配置されているため、各反射光学素子は光軸に対する傾き、及び光軸方向の位置を調整することとなる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態による反射型投影光学系を備えた露光装置の一実施例を示す概略構成図である。この露光装置では、露光用の照明光（露光光）として５〜１５ｎｍの軟Ｘ線領域の極端紫外光（ＥＵＶ光）ＥＬを用いて、ステップ・アンド・スキャン方式により走査露光動作を行う縮小投影型の露光装置である。本例では、投影原版としてのレチクル３からの反射光束の主光線をウエハ６上に実質的に垂直に投射する投影光学系８が使用されているので、以下においては、この投影光学系８からウエハ６へのＥＵＶ光ＥＬの主光線の投射方向を投影光学系の光軸方向と呼ぶとともに、この光軸方向をＺ軸方向、これに直交する面内で図１の紙面内の左右方向をＹ軸方向、その紙面に直交する方向をＸ軸方向として説明する。
【００３０】
図１において、１は光源装置であり、例えば、レーザプラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中のターゲット材に高強度のレーザ光を照射し、高温のプラズマを発生させ、照射される波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。この光源装置１の中には、本図に図示されていないが数枚のミラーによりＥＵＶ光ＥＬをレチクル３に均一に照射するための照明光学系が含まれている。
【００３１】
光源装置１から発生されたＥＵＶ光ＥＬは折返しミラー２にて反射されレチクルステージ４上に配置されているレチクル３に投射され、レチクル３に描画された回路パターンの一部の像を投影光学系８を介して基板としてのウエハ６上に投影しつつ、レチクル３とウエハ６を投影光学系８に対して１次元方向（ここではＹ軸方向）に相対走査することで、レチクル３の回路パターンの縮小像の全体をウエハ６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を行う。
【００３２】
投影光学系８は、第１ミラー５１、第２ミラー５２、第３ミラー５３、第４ミラー５４の４枚の反射光学素子にて構成されており、各反射光学素子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以下の精度で加工されている。各反射光学素子の素材は低膨張ガラス材、セラミックス、あるいは金属であって、表面にはＥＵＶ光ＥＬを反射するための反射膜が形成されている。この反射膜は、例えば２種類の物質を交互に積層させた多層膜である。ここでは、モリブデンＭｏと珪素Ｓｉとの多層膜を用いて波長１３ｎｍのＥＵＶ光に対して、反射率７０％の反射膜を形成している。
【００３３】
ここで、第１ミラー５１〜第４ミラー５４は駆動素子９により投影光学系８に接続されており、第１ミラー５１と第３ミラー５３には、裏面に光軸に対して垂直な平面ミラー部１０１，１０３がそれぞれ形成されており、第２ミラー５２と第４ミラー５４は有効反射面外に光軸に対して垂直な平面ミラー部１０２、１０４がそれぞれ形成されている。
【００３４】
また、ウエハステージ７上に透過平面原器１１が配置され、その下部にはフィゾー干渉計ユニット１２が配置されている。この透過平面原器１１はフィゾー干渉計ユニット１２から出射される測定光束ＭＬの一部を参照光波としてフィゾー干渉計ユニット１２に反射するとともに、残りを平面光波として透過するものである。
【００３５】
図２において、フィゾー干渉計ユニット１２について説明する。図２に示すフィゾー干渉計ユニット１２は、測定レーザ光源系１３、レンズ１４、ハーフミラー１５、集光レンズ１６、及びＣＣＤカメラ１７で構成されており、レーザ光源系１３は図示していないが２つの波長のレーザ光源をを選択的に切り替えることができる。
【００３６】
測定レーザ光源系１２から発生する単波長レーザ光は、レンズ１４により発散され、ハーフミラー１５において反射され、測定光即ＭＬとしてフィゾー干渉計ユニット１２より出射される。このフィゾー干渉計ユニット１２より出射された測定光束ＭＬの一部は、透過平面原器１１により参照波面としてフィゾー干渉計ユニット１２に反射され、その他は透過平面原器１１を透過し、投影光学系８を構成する第１ミラー５１から第４ミラーの平面ミラー部１０１〜１０４にて反射され、測定波面としてそれぞれフィゾー干渉計ユニット１２に戻る。フィゾー干渉計ユニット１２に戻ってきたこの参照波面と測定波面はハーフミラー１５を透過し、ＣＣＤカメラ１７の撮像面上で干渉し干渉縞を形成する。
【００３７】
この干渉縞は、透過平面原器１１をフリンジスキャン用電歪素子（図示しない）により光軸方向にスキャンすることで、高精度に位相分布を検出することができ、透過平面原器１１に対する平面ミラー部１０１〜１０４の傾きをそれぞれ計測することができる。この透過平面原器１１に対する平面ミラー部１０１〜１０４の傾き情報をもとに、駆動素子９により投影光学系８を構成する第１ミラー５１〜第４ミラー５４の傾きを微動させることで、透過平面原器１１に対する第１ミラー５１〜第４ミラー５４の傾きを調整を行う。
【００３８】
次に、測定レーザ光源系１２において、光源の波長を切り替え、上記と同様にして、投影光学系８を構成する第１ミラー５１〜第４ミラー５４の平面ミラー部１０１〜１０４の位相をそれぞれ検出する。平面ミラー１０１〜１０４について、異なる２つの波長による位相の差を取ることで、透過平面原器１１に対する平面ミラー部１０１〜１０４の光軸方向の位置をそれぞれ計測することができる。この透過平面原器１１からの光軸方向の位置の情報をもとに駆動素子９により投影光学系８を構成する第１ミラー５１から第４ミラー５４の位置を微動させることで、透過平面原器１１を基準として、投影光学系８を構成する第１ミラー５１〜第４ミラー５４の傾き、光軸方向の位置を調整する。
【００３９】
ここで、ウエハステージ７上に配置されて透過平面原器１１を透過した測定光束ＭＬを第１ミラー５１〜第４ミラー５４の平面ミラー部１０１〜１０４に到達させるため、第１ミラー５１〜第４ミラ−５４には、貫通穴や切り欠きを設けられている。また、重なり合う平面ミラー部についてはその位置をずらして配置されている。
【００４０】
第１ミラー５１の平面ミラー部１０１については、図３に示すように第３ミラー５３に切り欠きが設けられており、平面ミラー１０１と平面ミラー１０３は周方向に位置をずらして配置されている。
【００４１】
第２ミラー５２の平面ミラー部１０２については、図４に示すように第１ミラー５１に貫通穴２１が設けられており、測定光束ＭＬは貫通穴２１を通過して、第２ミラー５２の平面ミラー部１０２に投射される。
【００４２】
第４ミラー５４の平面ミラー部１０４について、測定光束ＭＬは図５に示すように第１ミラー５１の貫通穴２１を通過し、さらに、第２ミラーの貫通穴２２を通過し、第４ミラー５４の平面ミラー部１０４に投射される。
【００４３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、複数の反射光学素子から構成される反射型投影光学系により投影原版の像を基板へ縮小転写する露光装置において、投影光学系の調整時に、高精度かつ簡単に各反射光学素子の傾き乃至光軸方向の位置を計測することができ、アライメントを行うことが可能となる。
【００４４】
また、本発明は投影光学系の組立て時に限らず、装置の搬送や経時変化などにより光学素子が傾斜や位置ずれした場合においても、当該光学素子をあるべき傾き、位置に戻すようなオンマシンでの調整にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る露光装置を示す概略構成図である。
【図２】図１におけるフィゾー干渉計ユニット１２の内部構成例を示す概略図である。
【図３】図１における第１ミラー５１の平面ミラー部１０１と第３ミラー５３の平面ミラー部１０３の配置を示す説明図である。
【図４】図１における第１ミラー５１の平面ミラー部１０１と第２ミラー５２の平面ミラー部１０２の配置例を示す説明図である。
【図５】図１における第１ミラー５１の平面ミラー部１０１と第４ミラー５４の平面ミラー部１０４の配置例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  光源装置（照明光学系の一部を含む）
２  折返しミラー
３  反射型レチクル
４  レチクルステージ
６  ウエハ
７  ウエハステージ
８  投影光学系
９  駆動素子
１１  透過平面原器
１２  フィゾー干渉計ユニット
１３  測定レーザ光源系
１４  レンズ
１５  ハーフミラー
１６  集光レンズ
１７  ＣＣＤカメラ
２１、２２  貫通穴
５１  光学素子（第１ミラー）
５２  光学素子（第２ミラー）
５３  光学素子（第３ミラー）
５４  光学素子（第４ミラー）
１０１，１０２，１０３１０４  平面ミラー部
【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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