(57)【要約】【課題】簡素な機構により２回回転対称収差を高精度に補正することができる投影光学系を提供することである。【解決手段】第１面Ｒに配置される物体の像を第２面Ｗ上へ投影する投影光学系ＰＬ１において、前記第１面Ｒと前記第２面Ｗとの間の光路中であって、且つ前記第１面Ｒの近傍の位置に配置された平行平面板と、前記平行平面板の姿勢を変更する平行平面板姿勢調整機構と、前記投影光学系ＰＬ１を構成する光学部材の内の少なくとも１つの光学部材の姿勢又は該少なくとも１つの光学部材の前記投影光学系ＰＬ１の光軸を横切る方向の位置を変更する光学部材調整機構とを備える。【選択図】  図１
2004228463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面に配置される物体の像を第２面上へ投影する投影光学系において、
前記第１面と前記第２面との間の光路中であって、且つ前記第１面の近傍の位置に配置された平行平面板と、
前記平行平面板の姿勢を変更する平行平面板姿勢調整機構と、
前記投影光学系を構成する光学部材の内の少なくとも１つの光学部材の姿勢又は該少なくとも１つの光学部材の前記投影光学系の光軸を横切る方向の位置を変更する光学部材調整機構と、
を備えることを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
前記光学部材調整機構は、前記少なくとも１つの光学部材の姿勢を変更し、
前記平行平面板姿勢調整機構を駆動する第１駆動部と、
前記光学部材調整機構を駆動する第２駆動部と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
【請求項３】
前記光学部材調整機構は、前記少なくとも１つの光学部材の前記投影光学系の前記光軸を横切る方向の位置を変更し、
前記平行平面板姿勢調整機構を駆動する第３駆動部と、
前記光学部材調整機構を駆動する第４駆動部と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
【請求項４】
前記平行平面板は、前記投影光学系の最も前記第１面側の位置又は該最も第１面側の位置の近傍に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の投影光学系。
【請求項５】
マスク上に形成されるパターンを感光性基板上に投影露光する露光装置において、
前記マスクを照明する照明光学系と、
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の投影光学系と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項６】
前記投影光学系に対して前記マスクと前記感光性基板とを相対的に移動させつつ前記マスク上のパターンを前記感光性基板上に投影露光することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
マスク上に形成されるパターンを感光性基板上に投影露光する露光方法において、
請求項５又は請求項６に記載の露光装置を用いて、前記マスク上の前記パターンを照明する照明工程と、
前記投影光学系を用いて前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に投影露光する投影露光工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項８】
投影光学系を用いてマスク上に形成されるパターンの像を感光性基板上に投影露光する露光装置の調整方法において、
前記投影光学系の波面収差を計測する収差計測工程と、
前記収差計測工程により計測された前記投影光学系の前記波面収差に基づいて、前記マスク近傍に配置された平行平面板の姿勢の変化量を算出する姿勢変化量算出工程と、
前記収差計測工程により計測された前記投影光学系の前記波面収差に基づいて、前記投影光学系を構成する光学部材の内の少なくとも１つの光学部材の姿勢の変化量又は該少なくとも１つの光学部材の前記投影光学系の光軸を横切る方向の位置の変化量を算出する光学部材調整量算出工程と、
前記姿勢変化量算出工程により算出された前記姿勢の変化量に基づいて、前記平行平面板の姿勢を変更する平行平面板姿勢調整工程と、
前記光学部材調整量算出工程により算出された前記姿勢の変化量又は前記位置の変化量に基づいて、前記少なくとも１つの光学部材の姿勢又は位置を変更する光学部材調整工程と、
を含むことを特徴とする露光装置の調整方法。
【請求項９】
マスク上に形成されるパターンを感光性基板上に投影露光する露光方法において、
請求項８に記載の調整方法により調整された露光装置を用いて、前記マスク上の前記パターンを照明する照明工程と、
前記投影光学系を用いて前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に投影露光する投影露光工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マスクのパターンの像を感光性基板上に投影する投影光学系、該投影光学系を備える露光装置、該露光装置の調整方法、該露光装置を用いた露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特に半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程で使用される露光装置では、回路パターンの形成されたマスク（レチクル、フォトマスク等）を所定の露光光（照明光）で照明する。そして、照明されたマスクの回路パターンの像を、投影光学系を介して、感光性基板（フォトレジスト等の感光性材料の塗布されたウエハ、ガラスプレート等）上に転写する。近年、半導体素子はますます高集積化する傾向にあり、感光性基板上に転写される回路パターンに対する微細化の要求が一層高まっている。
【０００３】
この回路パターン微細化の要求に答えるために、露光光の短波長化および投影光学系の高ＮＡ（開口数）化が図られている。具体的には、露光光として、波長の短い遠紫外光、例えばＫｒＦエキシマレーザ光（λ＝２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（λ＝１９３ｎｍ）等のパルス光が用いられている。また、投影光学系では、０．７５から０．８２程度の高いＮＡ（開口数）が実現されている。さらに、０．９以上の開口数を有する投影光学系や、Ｆ２レーザ光（λ＝１５７ｎｍ）等のパルス光を用いる露光装置が提案されている。
【０００４】
また、近年では、マスクおよび感光性基板を投影光学系に対して相対移動させつつ、マスクパターンを感光性基板上の１つの露光領域に走査露光する、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が用いられる場合が多い。この場合、投影光学系の有効結像領域すなわち実効露光領域（静止状態における露光領域）は一方向に沿って細長く延びた長方形状になる。
【０００５】
また、マスクを照明する照明光学系において変形照明を採用することにより、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させて、微細パターンの露光を良好に行うことが可能になっている。なお、変形照明では、照明光学系の瞳面またはその近傍の面に、転写すべきパターンに応じて輪帯状の面光源や複数極状（２極状、４極状、８極状など）の面光源を形成する。
【０００６】
また、投影光学系では、照射された露光光の一部が光学部材やその表面に形成された反射防止膜に吸収されて熱が発生し、その結果として、投影光学系の収差が若干変化する。そこで、このような露光光の照射による投影光学系の収差変動を能動的に補正する収差補正機構が種々提案されている。この収差補正機構では、レンズを光軸方向に移動させたり、レンズを光軸直交方向に移動させたり、レンズを光軸に対して傾けたり、レンズ間隔を調整したりする（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１５９８７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
露光装置における長方形状の実効露光領域の採用や変形照明の採用などにより、投影光学系では、回転対称収差（光軸に関して回転対称な収差（波面収差の１θ成分））の発生のみならず、２回回転対称収差（光軸に関して２回回転対称な収差つまり光軸の回転方向に１８０度周期の収差（波面収差の２θ成分））の発生を無視することができない。２回回転対称収差とは、たとえば光軸上の非点収差（光軸上で発生する非点収差：センターアス）や非等方的ディストーション（菱形（長方形）ディストーション）である。
【０００９】
しかしながら、上述した従来の収差補正機構では、回転対称収差を良好に補正することはできるが、２回回転対称収差を補正することはできない。その結果、投影光学系に２回回転対称収差が残存し、回路パターンの良好な露光が困難になる。そこで、従来技術では、投影光学系の光路中に一対のトーリックレンズを挿入し、各トーリックレンズを光軸中心にそれぞれ回転させることにより光軸上の非点収差を補正する機構が提案されている。
【００１０】
しかしながら、一対のトーリックレンズを用いる機構では、トーリックレンズの回転に際してレンズの光軸が光学系の光軸直交方向に位置ずれし易く、いわゆる光軸直交方向の位置再現性を十分に確保することが困難である。また、トーリックレンズの回転に際してレンズの光軸が光学系の光軸に対して傾き易く、いわゆる光軸傾斜方向の位置再現性を確保することが困難である。
【００１１】
この発明の課題は、簡素な機構により２回回転対称収差を高精度に補正することができる投影光学系、該投影光学系を備える露光装置、該露光装置の調整方法及び露光方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の投影光学系は、第１面に配置される物体の像を第２面上へ投影する投影光学系において、前記第１面と前記第２面との間の光路中であって、且つ前記第１面の近傍の位置に配置された平行平面板と、前記平行平面板の姿勢を変更する平行平面板姿勢調整機構と、前記投影光学系を構成する光学部材の内の少なくとも１つの光学部材の姿勢又は該少なくとも１つの光学部材の前記投影光学系の光軸を横切る方向の位置を変更する光学部材調整機構とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載の投影光学系は、前記光学部材調整機構が前記少なくとも１つの光学部材の姿勢を変更し、前記平行平面板姿勢調整機構を駆動する第１駆動部と、前記光学部材調整機構を駆動する第２駆動部とを更に備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に記載の投影光学系は、前記光学部材調整機構が前記少なくとも１つの光学部材の前記投影光学系の前記光軸を横切る方向の位置を変更し、前記平行平面板姿勢調整機構を駆動する第３駆動部と、前記光学部材調整機構を駆動する第４駆動部とを更に備えることを特徴とする。
【００１５】
この請求項１乃至請求項３に記載の投影光学系によれば、平行平面板の姿勢を調整することにより投影光学系の２回回転対称収差を補正することができ、且つ投影光学系を構成する光学部材の姿勢、又は投影光学系の光軸を横切る方向の位置を変更することにより投影光学系の回転対称収差を補正することができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の投影光学系は、前記平行平面板が前記投影光学系の最も前記第１面側の位置又は該最も第１面側の位置の近傍に配置されることを特徴とする。
【００１７】
この請求項４に記載の投影光学系によれば、平行平面板が第１面側の位置、又は近傍に配置されるため、２回回転対称収差、回転対称収差以外の収差の発生量を小さく抑えつつ、２回回転対称収差を高精度に補正することができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の露光装置は、マスク上に形成されるパターンを感光性基板上に投影露光する露光装置において、前記マスクを照明する照明光学系と、請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の投影光学系とを備えることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６に記載の露光装置は、前記投影光学系に対して前記マスクと前記感光性基板とを相対的に移動させつつ前記マスク上のパターンを前記感光性基板上に投影露光することを特徴とする。
【００２０】
この請求項５及び請求項６に記載の露光装置によれば、平行平面板を含む駆動可能な光学部材が搭載された投影光学系を備えているため、２回回転対称収差、回転対称収差の補正を良好に行うことができ、高解像で良好な露光を行うことができる。
【００２１】
また、請求項７に記載の露光方法は、マスク上に形成されるパターンを感光性基板上に投影露光する露光方法において、請求項５又は請求項６に記載の露光装置を用いて、前記マスク上の前記パターンを照明する照明工程と、前記投影光学系を用いて前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に投影露光する投影露光工程とを含むことを特徴とする。
【００２２】
この請求項７に記載の露光方法によれば、露光装置の投影光学系の２回回転対称収差、回転対称収差の補正が良好に行われていることから、微細な露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【００２３】
また、請求項８に記載の露光装置の調整方法は、投影光学系を用いてマスク上に形成されるパターンの像を感光性基板上に投影露光する露光装置の調整方法において、前記投影光学系の波面収差を計測する収差計測工程と、前記収差計測工程により計測された前記投影光学系の前記波面収差に基づいて、前記マスク近傍に配置された平行平面板の姿勢の変化量を算出する姿勢変化量算出工程と、前記収差計測工程により計測された前記投影光学系の前記波面収差に基づいて、前記投影光学系を構成する光学部材の内の少なくとも１つの光学部材の姿勢の変化量又は該少なくとも１つの光学部材の前記投影光学系の光軸を横切る方向の位置の変化量を算出する光学部材調整量算出工程と、前記姿勢変化量算出工程により算出された前記姿勢の変化量に基づいて、前記平行平面板の姿勢を変更する平行平面板姿勢調整工程と、前記光学部材調整量算出工程により算出された前記姿勢の変化量又は前記位置の変化量に基づいて、前記少なくとも１つの光学部材の姿勢又は位置を変更する光学部材調整工程とを含むことを特徴とする。
【００２４】
この請求項８に記載の露光装置の調整方法によれば、露光装置内の投影光学系に搭載されている平行平面板の姿勢を変更することにより２回回転対称収差を良好に補正することができる。また、平行平面板以外の光学部材の姿勢を変更させる、又は投影光学系の光軸を横切る方向の位置を変更させることにより回転対称収差を良好に補正することができる。
【００２５】
また、請求項９に記載の露光方法は、マスク上に形成されるパターンを感光性基板上に投影露光する露光方法において、請求項８に記載の調整方法により調整された露光装置を用いて、前記マスク上の前記パターンを照明する照明工程と、前記投影光学系を用いて前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に投影露光する投影露光工程とを含むことを特徴とする。
【００２６】
この請求項９に記載の露光方法によれば、露光装置の投影光学系の２回回転対称収差、回転対称収差の補正が良好に行われていることから、微細な露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。なお、図１においては、投影光学系ＰＬ１の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で走査時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向に直交する非走査方向（即ち、図１の紙面に垂直な方向）に沿ってＸ軸を取り、走査方向（即ち、図１の紙面に平行な方向）に沿ってＹ軸を取って説明する。
図１に示す投影露光装置は、レチクル（第１面）Ｒを照明するための照明光学装置ＩＳ、レチクルＲを保持するためのレチクルステージＲＳ、レチクルＲの縮小像を形成する投影光学系ＰＬ１、及びフォトレジスト等の感光性樹脂が塗布されたウエハ（第２面）Ｗ、ウエハテーブルＷＴを介してウエハＷを保持するウエハステージＷＳを備えている。ここで、照明光学装置ＩＳは、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）エキシマレーザ光を供給する光源部、この光源部からの照明光に基づいて複数の光源像または複数の光源の虚像を形成するためのオプティカルインテグレータ、開口絞り、可変視野絞り（レチクルブラインド）、コンデンサレンズ系等から構成されている。照明光学装置ＩＳから供給される露光光により、レチクルＲが照明され、投影光学系ＰＬ１の瞳位置（開口絞りＡＳの位置）には複数の光源の像が形成され、所謂ケーラー照明が行われる。そして、ケーラー照明されたレチクルＲの露光光による照明領域内のパターン像は、投影光学系ＰＬ１を介して投影倍率β（βは、１／４倍、又は１／５倍等）で縮小されて、フォトレジストが塗布されたウエハＷ上のスリット状の露光領域に投影露光される。
【００２８】
即ち、ウエハＷ上の１つのショット領域を露光する際に、レチクルＲとウエハＷとを投影光学系ＰＬ１に対して投影倍率βを速度比として同期走査して、レチクルＲのパターン像の露光を行なった後、ウエハステージＷＳをステッピング駆動することによってウエハＷ上の次のショット領域を投影光学系の露光領域に移動して露光を行う動作を繰り返す。なお、この投影露光装置には、投影光学系ＰＬ１を構成するレンズ素子（光学部材）の姿勢又はレンズ素子の投影光学系ＰＬ１の光軸ＡＸを横切る方向の位置を変更するための駆動部１０〜１５（図２参照）を制御するための制御部２０及びこの制御部２０に対する制御パラメータの入力を行う入力装置２２が備えられている。
【００２９】
図２は、この第１の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ１のレンズ断面図である。この投影光学系ＰＬ１は、第１物体としてのレチクルＲ側から、平行平面板Ｇ１、両凹レンズＧ２、両凸レンズＧ３，Ｇ４，Ｇ５、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ６，Ｇ７、両凹レンズＧ８，Ｇ９、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ１０、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ１１，Ｇ１２、両凸レンズＧ１３，Ｇ１４、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＧ１５、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ１６、両凹レンズＧ１７，Ｇ１８、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ１９、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ２０、両凸レンズＧ２１、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＧ２２、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ２３、両凸レンズＧ２４，Ｇ２５、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＧ２６，Ｇ２７、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ２８、両凸レンズＧ２９により構成されている。
【００３０】
また、図２に示すように、この投影光学系ＰＬ１は、平行平面板Ｇ１を投影光学系ＰＬ１の光軸ＡＸに対してチルトさせるチルト駆動機構１０、両凸レンズＧ３を投影光学系ＰＬ１の光軸ＡＸに対してチルトさせるチルト駆動機構１１、両凸レンズＧ５を投影光学系ＰＬ１の光軸ＡＸに対してチルトさせるチルト駆動機構１２、両凹レンズＧ９を投影光学系ＰＬ１の光軸ＡＸに対してチルトさせるチルト駆動機構１３、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ１６を投影光学系ＰＬ１の光軸ＡＸに対してチルトさせるチルト駆動機構１４、両凸レンズＧ２９を投影光学系ＰＬ１の光軸ＡＸに対してチルトさせるチルト駆動機構１５が備えられている。
【００３１】
この投影光学系ＰＬ１において、駆動機構１０は、平行平面板Ｇ１を保持する保持枠、及び伸縮可能な３個のアクチュエータ（例えば、ピエゾ素子又は磁歪素子）により構成されており、図１に示す制御部２０により送信される制御信号に基づいて、３個のアクチュエータの伸縮をそれぞれ独立に制御することにより平行平面板Ｇ１を光軸ＡＸに対してチルトさせる。また、駆動機構１１，１２，１３，１４，１５は、レンズ素子Ｇ３，Ｇ５，Ｇ９，Ｇ１６，Ｇ２９を保持する保持部及びそれぞれの保持部に備えられ光軸ＡＸに対し平行に伸縮する３個のアクチュエータにより構成されている。制御部２０により送信される信号に基づいて、それぞれのアクチュエータの伸縮をそれぞれ独立に制御することにより、レンズ素子Ｇ３，Ｇ５，Ｇ９，Ｇ１６，Ｇ２９を光軸ＡＸに対してチルトさせる。
【００３２】
次に、この第１の実施の形態にかかる投影露光装置の調整方法の説明を行う。図３は、この実施の形態にかかる投影露光装置の調整方法を説明するためのフローチャートである。
【００３３】
まず、投影光学系ＰＬ１の波面収差を計測するための検査装置等によりウエハＷ上に形成される像の位置ずれ量を測定して、その測定された位置ずれ量に基づいて、投影光学系ＰＬ１の波面収差の計測を行う（ステップＳ１０）。なお、計測された波面収差の値は、入力装置２２を介して制御部２０に入力される。ここで、波面収差の計測は、空間像検出装置を用いた空間像検出方法により空間像の位置ずれ量を測定することにより行なうことができる。即ち、空間像検出装置を用いる場合には、測定用パターンをレチクルステージＲＳに、指標パターン板をウエハステージＷＳに配置し、測定用パターンの空間像を指標パターン板上に形成させる。そして、ウエハステージＷＳをある一定方向に走査させ、指標パターン板上を通過する測定用パターンの空間像の光強度を計測し、その計測結果に基づいて測定用ターンの空間像の位置ずれ量を測定する（特開２０００−１２１４９８号公報参照）。
【００３４】
また、波面収差を計測するための検査装置としてシャック・ハルトマン型の波面収差測定器を用いて、像の位置ずれ量を測定することにより波面収差の計測を行なうようにしてもよい。即ち、シャック・ハルトマン型の波面収差測定器を用いる場合には、テストパターンをレチクルステージＲＳに、標示板をウエハステージＷＳに配置させる。テストパターンを通過し投影光学系ＰＬ１を介して標示板上に形成された像からの光は、ウエハステージＷＳ内に備えられている収差測定系を介してフライアイレンズ近傍にテストパターンの像を形成する。このテストパターンの像は、二次元撮像素子としてのＣＣＤにより検出され、その検出信号に基づいて、像の位置ずれ量を測定する（特開２００２−７１５１４号公報参照）。
【００３５】
また、波面収差を計測するための検査装置を備えることなく、焼付けの段階で波面収差を測定する焼付け方式の波面収差測定方法により波面収差の計測を行なうようにしてもよい。即ち、計測用レチクルには、規則正しく配列された計測用パターン及び計測用レチクル両端の中央部に基準パターンが配置されている。まず、計測用レチクルの中心が投影光学系の光軸に略一致するように調整し、計測用パターンを露光し潜像を形成させる。次に、計測用レチクルに配置されている基準パターンの中心が投影光学系の光軸に略一致するように調整し、計測用パターンの潜像が既に形成されている領域に重ねて転写させる。露光後、計測用パターン及び基準パターンが転写されているウエハを取り出し、露光装置外に設置された重ね合わせ測定器（レジストレーション測定器）を用いて、重ね合わせて露光された部分の重ね合わせ誤差に基づいて計測用パターンと基準パターンとの位置ずれ量を計測することにより波面収差の値を求める（特開２００２−１３９４０６号公報参照）。
【００３６】
次に、制御部２０は、ステップＳ１０により計測された波面収差の値に基づいて、２回回転対称収差を算出し、算出された２回回転対称収差を補正するために必要な投影光学系ＰＬ１に組み込まれている平行平面板Ｇ１のチルト調整量を算出する（ステップＳ１１）。即ち、平行平面板Ｇ１をチルトさせることにより、投影光学系に発生している２回回転対称収差の反対成分、即ち、発生している２回回転対称収差を打ち消す成分を発生させる。次に、ステップＳ１０において計測された波面収差及びステップＳ１１において算出された平行平面板Ｇ１のチルト調整量に基づいて、回転対称収差を算出し、算出された回転対称収差を補正するために必要な、投影光学系ＰＬ１に組み込まれているレンズ素子（光学部材）Ｇ３，Ｇ５，Ｇ９，Ｇ１６，Ｇ２９のチルト調整量を算出する（ステップＳ１２）。即ち、それぞれのレンズ素子のチルト量に対する波面収差発生量が予め制御部２０に記憶されているので、制御部２０は、チルトさせるレンズ素子の組み合わせの選択及び選択されたそれぞれのレンズ素子のチルト調整量を算出する。
【００３７】
次に、制御部２０は、ステップＳ１１において算出された平行平面板Ｇ１のチルト調整量に基づいて、駆動機構１０により平行平面板Ｇ１をチルトさせる（ステップＳ１３）。即ち、平行平面板Ｇ１のレチクルＲ側の面の光軸ＡＸと交わる点を中心として、発生している２回回転対称収差を打ち消す方向に、平行平面板Ｇ１をチルトさせる。
【００３８】
次に、制御部２０は、ステップＳ１２において算出されたレンズ素子Ｇ３，Ｇ５，Ｇ９，Ｇ１６，Ｇ２９のチルト調整量に基づいて、駆動機構１１，１２，１３，１４，１５によりレンズ素子Ｇ３，Ｇ５，Ｇ９，Ｇ１６，Ｇ２９をチルトさせる（ステップＳ１４）。即ち、レンズ素子Ｇ３，Ｇ５，Ｇ９，Ｇ１６，Ｇ２９のレチクルＲ側の面の光軸ＡＸと交わる点を中心として、発生している回転対称収差を打ち消す方向にレンズ素子Ｇ３，Ｇ５，Ｇ９，Ｇ１６，Ｇ２９をチルトさせる。以上の調整を行うことにより、投影露光装置の投影光学系ＰＬ１における波面収差の２回回転対称収差及び回転対称収差の補正を行うことができる。
【００３９】
この第１の実施の形態にかかる投影露光装置の調整方法によれば、投影光学系の最もレチクル側に薄い平行平面板を設置するため、投影光学系内の画角中心近傍に発生する２回回転対称収差を良好に補正することができる。また、投影光学系内のレンズ素子をチルトさせることにより、２回回転対称収差を補正することにより発生する回転対称収差のみを補正することができる。
【００４０】
なお、レンズ素子を投影光学系の鏡筒に組み込んだ状態で高精度にレンズ素子を回転させることは困難である。また、レンズ素子を回転させることにより２回回転対称収差、３回回転対称収差、４回回転対称収差等が新たに発生する場合がある。しかしながら、この実施の形態にかかる投影露光装置の調整方法によれば、投影光学系内の複数のレンズ素子を回転させることなくチルトさせるのみで２回回転対称収差、回転対称収差のみを良好に補正することができる。従って、高解像で良好な露光を行うことのできる投影露光装置を提供することができる。
【００４１】
次に、この発明の第２の実施の形態にかかるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置について説明する。なお、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置は、投影光学系ＰＬ１に代えて投影光学系ＰＬ２が組み込まれる。その他の点おいては、図１に示す第１の実施の形態にかかる投影露光装置と同一の構成を有する。
【００４２】
図４は、この第２の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ２のレンズ断面図である。この投影光学系ＰＬ２は、第１物体としてのレチクルＲ側から、平行平面板Ｇ１、両凹レンズＧ２、両凸レンズＧ３，Ｇ４，Ｇ５、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ６，Ｇ７、両凹レンズＧ８，Ｇ９、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ１０、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ１１，Ｇ１２、両凸レンズＧ１３，Ｇ１４、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＧ１５、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ１６、両凹レンズＧ１７，Ｇ１８、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ１９、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ２０、両凸レンズＧ２１、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＧ２２、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ２３、両凸レンズＧ２４，Ｇ２５、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＧ２６，Ｇ２７、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ２８、両凸レンズＧ２９により構成されている。
【００４３】
また、図４に示すように、この投影光学系ＰＬ２は、平行平面板Ｇ１を投影光学系ＰＬ２の光軸ＡＸに対してチルトさせるチルト駆動機構３０、両凸レンズＧ３を投影光学系ＰＬ２の光軸ＡＸに対してシフトさせるシフト駆動機構３１、両凸レンズＧ５を投影光学系ＰＬ２の光軸ＡＸに対してシフトさせるシフト駆動機構３２、両凹レンズＧ９を投影光学系ＰＬ２の光軸ＡＸに対してシフトさせるシフト駆動機構３３、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ１６を投影光学系ＰＬ２の光軸ＡＸに対してシフトさせるシフト駆動機構３４が備えられている。
【００４４】
この投影光学系ＰＬ２において、駆動機構２０は、平行平面板Ｇ１を保持する保持枠、及び伸縮可能な３個のアクチュエータ（例えば、ピエゾ素子又は磁歪素子）により構成されており、図１に示す制御部２０により送信される制御信号に基づいて、３個のアクチュエータの伸縮をそれぞれ独立に制御することにより平行平面板Ｇ１を光軸ＡＸに対してチルトさせる。また、駆動機構３１，３２，３３，３４は、レンズ素子Ｇ３，Ｇ５，Ｇ９，Ｇ１６を保持する保持部及びそれぞれの保持部に備えられ光軸ＡＸに対し垂直に伸縮する４個のアクチュエータにより構成されている。制御部２０により送信される信号に基づいて、それぞれのアクチュエータの伸縮をそれぞれ独立に制御することにより、レンズ素子Ｇ３，Ｇ５，Ｇ９，Ｇ１６を光軸ＡＸに対してシフトさせる。
【００４５】
次に、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置の調整方法の説明を行う。図５は、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置の調整方法を説明するためのフローチャートである。
【００４６】
まず、投影光学系ＰＬ２の波面収差を計測するための検査装置等により投影光学系ＰＬ２の波面収差の計測を行う（ステップＳ２０）。ここで、波面収差の計測は、第１の実施の形態にかかる波面収差の計測と同様であるため、説明を省略する。
【００４７】
次に、制御部２０は、ステップＳ２０により計測された波面収差の値に基づいて、２回回転対称収差を算出し、算出された２回回転対称収差を補正するために必要な投影光学系ＰＬ２に組み込まれている平行平面板Ｇ１のチルト調整量を算出する（ステップＳ２１）。即ち、平行平面板Ｇ１をチルトさせることにより、投影光学系に発生している２回回転対称収差の反対成分、即ち、発生している２回回転対称収差を打ち消す成分を発生させる。次に、ステップＳ２０において計測された波面収差及びステップＳ２１において算出された平行平面板Ｇ１のチルト調整量に基づいて、回転対称収差を算出し、算出された回転対称収差を補正するために必要な、投影光学系ＰＬ２に組み込まれているレンズ素子Ｇ３，Ｇ５，Ｇ９，Ｇ１６のシフト調整量を算出する（ステップＳ２２）。即ち、それぞれのレンズ素子のシフト量に対する波面収差発生量が予め制御部２０に記憶されているので、制御部２０は、シフトさせるレンズ素子の組み合わせの選択及び選択されたそれぞれのレンズ素子のシフト調整量を算出する。
【００４８】
次に、制御部２０は、ステップＳ２１において算出された平行平面板Ｇ１のチルト調整量に基づいて、駆動機構３０により平行平面板Ｇ１をチルトさせる（ステップＳ２３）。即ち、平行平面板Ｇ１のレチクルＲ側の面の光軸ＡＸと交わる点を中心として、発生している２回回転対称収差を打ち消す方向に、平行平面板Ｇ１をチルトさせる。
【００４９】
次に、制御部２０は、ステップＳ２２において算出されたレンズ素子Ｇ３，Ｇ５，Ｇ９，Ｇ１６のシフト調整量に基づいて、駆動機構３１，３２，３３，３４によりレンズ素子Ｇ３，Ｇ５，Ｇ９，Ｇ１６をシフト、即ち、投影光学系ＰＬ２の光軸ＡＸを横切る方向の位置を変更する（ステップＳ２４）。以上の調整を行うことにより、投影露光装置の投影光学系ＰＬ２における波面収差の２回回転対称収差及び回転対称収差の補正を行うことができる。
【００５０】
この第２の実施の形態にかかる投影露光装置の調整方法によれば、投影光学系の最もレチクル側に薄い平行平面板を設置するため、投影光学系内の画角中心近傍に発生する２回回転対称収差を良好に補正することができる。また、投影光学系内のレンズ素子をシフトさせることにより、２回回転対称収差を補正することにより発生する回転対称収差のみを補正することができる。
【００５１】
なお、レンズ素子を投影光学系の鏡筒に組み込んだ状態で高精度にレンズ素子を回転させることは困難である。また、レンズ素子を回転させることにより２回回転対称収差、３回回転対称収差、４回回転対称収差等が新たに発生する場合がある。しかしながら、この実施の形態にかかる投影露光装置の調整方法によれば、投影光学系内の複数のレンズ素子を回転させることなくチルト、シフトさせるのみで２回回転対称収差、回転対称収差のみを良好に補正することができる。従って、高解像で良好な露光を行うことのできる投影露光装置を提供することができる。
【００５２】
なお、上述の実施の形態にかかる投影露光装置においては、回転対称収差を補正するために、投影光学系に搭載されている特定のレンズ素子をチルト若しくはシフトさせるが、投影光学系に搭載されているその他のレンズ素子をチルト若しくはシフトさせることにより回転対称収差の補正を行なうようにしてもよい。また、投影光学系に搭載されている幾つかのレンズ素子をチルト若しくはシフトさせることにより回転対称収差の補正を行ったが、レンズ素子のチルト及びシフトを組み合わせることにより回転対称収差の補正を行ってもよい。
【００５３】
また、上述の実施の形態においては、投影光学系を備えるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置を例にして説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置にこの発明を適用してもよい。
【００５４】
上述の実施の形態にかかる投影露光装置では、照明光学装置によってマスクを照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、図１に示す実施の形態にかかる投影露光装置を用いて感光基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る半導体デバイスの製造方法を、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００５５】
まず、図６のステップ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。次に、上述の実施の形態にかかる投影露光装置の調整方法に基づいて、波面収差を計測し、回転対称収差及び２回回転対称収差の補正を行う。その後、ステップ３０３において、図１に示す実施の形態にかかる露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。即ち、照明光学装置によりマスクを照明し（照明工程）、マスクのパターンをウエハ上に転写する（露光工程）。
【００５６】
その後、ステップ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００５７】
また、この実施の形態にかかる投影露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図７のフローチャートを参照して、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を説明する。まず、上述の実施の形態にかかる投影露光装置の調整方法に基づいて、波面収差を計測し、回転対称収差及び２回回転対称収差の補正を行う。次に、図７におけるパターン形成工程４０１では、上述の実施の形態にかかる投影露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００５８】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列され、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００５９】
その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００６０】
次に、第１の実施例にかかる投影光学系の諸元値を表１に示す。ここで、第１の実施例にかかる投影光学系は、図２に示す投影光学系ＰＬ１に基づくものである。表１において、Ｒ１は該当レンズ素子のレチクル側のレンズ面曲率半径、Ｒ２は該当レンズ素子のウエハ側のレンズ面曲率半径、間隔は該当レンズ面から次のレンズ面までの光軸上の間隔、屈折率はＫｒＦエキシマレーザの波長における硝材屈折率をそれぞれ示している。なお、この投影光学系のウエハ側の開口数（Ｎ．Ａ．）は、０．６８である。
【００６１】
【表１】
（表１）
2004228463.tif 000003
【００６２】
【表２】
（表１続き）
2004228463.tif 000004
【００６３】
この第１の実施例のかかる投影光学系において、平行平面板Ｇ１を、平行平面板Ｇ１のレチクル側のレンズ面Ｒ１の中心点を基準として、時計回り（図２に示す矢印ａ方向）に１°チルトさせることにより、以下に示す中心像点での波面収差が発生する。
【００６４】
回転対称収差：６１．６ｍλ（λ＝２４８．３８５ｎｍ）
２回回転対称収差：１０．９ｍλ（λ＝２４８．３８５ｎｍ）
この投影光学系によれば、平行平面板Ｇ１を時計回りに１°チルトさせることにより使用状態において発生している−１０．９ｍλの２回回転対称収差を補正することができる。
【００６５】
次に、両凸レンズＧ３，Ｇ５、両凹レンズＧ９、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ１６、両凸レンズＧ２９を、それぞれのレンズ素子のレチクル側のレンズ面Ｒ１の中心点を基準として、表２に示す角度をそれぞれにチルトさせる。
【００６６】
【表３】
（表２）
2004228463.tif 000005
【００６７】
それぞれのレンズ素子をチルトさせることにより、２回回転対称収差を変化させることなく回転対称収差のみを良好に補正することができる。補正後の波面収差を以下に示す。
【００６８】
回転対称収差：１．２ｍλ（λ＝２４８．３８５ｎｍ）
２回回転対称収差：１０．９ｍλ（λ＝２４８．３８５ｎｍ）
この第１の実施例にかかる投影光学系においては、投影光学系に搭載されている平行平面板をチルトさせることにより、露光中において発生する２回回転対称収差を打ち消すことができる。また、投影光学系に搭載されているレンズ素子をチルトさせることにより、平行平面板をチルトさせることにより発生する回転対称収差のみを良好に補正することができる。
【００６９】
次に、第２の実施例にかかる投影光学系の構成を説明する。ここで、第２の実施例にかかる投影光学系は、図４に示す投影光学系ＰＬ２に基づくものである。また、第２の実施例にかかる投影光学系の諸元値は、表１に示す第１の実施例の緒元値と同一である。
【００７０】
この第２の実施例にかかる投影光学系において、平行平面板Ｇ１を、平行平面板Ｇ１のレチクル側のレンズ面Ｒ１の中心点を基準として、時計回り（図４に示す矢印ａ方向）に１°チルトさせることにより、以下に示す中心像点での波面収差が発生する。
【００７１】
回転対称収差：６１．６ｍλ（λ＝２４８．３８５ｎｍ）
２回回転対称収差：１０．９ｍλ（λ＝２４８．３８５ｎｍ）
この投影光学系によれば、平行平面板Ｇ１を時計回りに１°チルトさせることにより使用状態において発生している−１０．９ｍλの２回回転対称収差を補正することができる。
【００７２】
次に、両凸レンズＧ３，Ｇ５、両凹レンズＧ９、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ１６を、表３に示す距離をそれぞれ光軸に対して垂直方向であって投影光学系に発生している回転対称収差を打ち消す方向にシフトさせる。なお、図４において、矢印ｂで示す方向が、レンズ素子シフト＋方向である。
【００７３】
【表４】
（表３）
2004228463.tif 000006
【００７４】
それぞれのレンズ素子をシフトさせることにより、２回回転対称収差を変化させることなく回転対称収差のみを良好に補正することができる。補正後の波面収差を以下に示す。
【００７５】
回転対称収差：１．２ｍλ（λ＝２４８．３８５ｎｍ）
２回回転対称収差：１０．９ｍλ（λ＝２４８．３８５ｎｍ）
この第２の実施例にかかる投影光学系においては、投影光学系に搭載されている平行平面板をチルトさせることにより、露光中において発生する２回回転対称収差を打ち消すことができる。また、投影光学系に搭載されているレンズ素子をシフトさせることにより、平行平面板をチルトさせることにより発生する回転対称収差のみを良好に補正することができる。
【００７６】
【発明の効果】
この発明の投影光学系によれば、平行平面板が第１面側の位置、又は近傍に配置されるため、２回回転対称収差、回転対称収差以外の収差の発生量を小さく抑えつつ、２回回転対称収差を高精度に補正することができる。
【００７７】
また、この発明の露光装置によれば、平行平面板を含む駆動可能な光学部材が搭載された投影光学系を備えているため、波面収差の補正を良好に行うことができ、高解像で良好な露光を行うことができる。
【００７８】
また、この発明の露光装置の調整方法によれば、露光装置内の投影光学系に搭載されている平行平面板の姿勢を変更することにより２回回転対称収差を良好に補正することができる。また、平行平面板以外の光学部材の姿勢を変更させる、又は投影光学系の光軸を横切る方向の位置を変更させることにより回転対称収差を良好に補正することができる。
【００７９】
また、この発明の露光方法によれば、露光装置の投影光学系の２回回転対称収差、回転対称収差の補正が良好に行われていることから、微細な露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態にかかる投影光学系のレンズ断面図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態のかかる投影露光装置の調整方法を示すフローチャートである。
【図４】この発明の第２の実施の形態にかかる投影光学系のレンズ断面図である。
【図５】この発明の第２の実施の形態のかかる投影露光装置の調整方法を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態にかかる投影光学系を用いた半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態にかかる投影光学系を用いた半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
ＩＳ…照明光学系、Ｒ…レチクル、ＲＳ…レチクルステージ、ＰＬ１，ＰＬ２…投影光学系、ＡＳ…開口絞り、Ｗ…ウエハ、ＷＴ…ウエハテーブル、ＷＳ…ウエハステージ、２０…制御部、２２…入力装置、１０，１１，１２，１３，１４，１５，３０…チルト駆動機構、３１，３２，３３，３４…シフト駆動機構
【図１】
2004228463.tif 000007
【図２】
2004228463.tif 000008
【図３】
2004228463.tif 000009
【図４】
2004228463.tif 000010
【図５】
2004228463.tif 000011
【図６】
2004228463.tif 000012
【図７】
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