(57)【要約】【課題】  鏡筒内に保持した複数の光学素子の相対的位置関係を最適な光学性能に維持することができる光学装置及びそれを有する投影露光装置を得ること。【解決手段】  複数の光学素子を有する光学系であって、基準ミラーと、前記複数の光学素子のうちの第１、２の光学素子及び／又は該第１、２の光学素子に対する相対的な位置が実質的に変化しないように配置された第１、２のターゲットミラーの、前記基準ミラーに対する相対的な位置を測定する第１、２の計測装置と、前記第１の計測装置と前記第２の計測装置との計測結果に基づいて、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との相対的な位置関係が、所定の位置関係になるように前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との少なくとも一方を駆動する駆動機構を有することを特徴としている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学素子を有する光学系であって、
基準ミラーと、
前記複数の光学素子のうちの第１の光学素子及び／又は該第１の光学素子に対する相対的な位置が実質的に変化しないように配置された第１のターゲットミラーの、前記基準ミラーに対する相対的な位置を測定する第１の計測装置と、
前記複数の光学素子のうちの第２の光学素子及び／又は該第２の光学素子に対する相対的な位置が実質的に変化しないように配置された第２のターゲットミラーの、前記基準ミラーに対する相対的な位置を測定する第２の計測装置と、
前記第１の計測装置と前記第２の計測装置との計測結果に基づいて、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との相対的な位置関係が、所定の位置関係になるように前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との少なくとも一方を駆動する駆動機構を有することを特徴とする光学系。
【請求項２】
前記第１の計測装置及び前記第２の計測装置は、前記第１のターゲットミラー及び前記第２のターゲットミラーのそれぞれ３自由度以上の位置情報を計測することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記３自由度のうち、２自由度が位置を表す座標軸に関する自由度で、残りの１自由度が回転を表す座標軸に関する自由度であることを特徴とする請求項２に記載の光学系。
【請求項４】
前記第１の計測装置及び前記第２の計測装置は、前記第１のターゲットミラー及び前記第２のターゲットミラーのそれぞれ５自由度以上の位置情報を計測することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項５】
前記５自由度のうち、２自由度が位置を表す座標軸に関する自由度で、残りの３自由度が回転を表す座標軸に関する自由度であることを特徴とする請求項４に記載の光学系。
【請求項６】
前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子を支持する鏡筒を有しており、前記基準ミラーは前記鏡筒の外側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項７】
前記基準ミラーは、低熱膨張部材に必要な部分だけ反射膜を付けて平面ミラー加工された部材であることを特徴とする請求項６に記載の光学系。
【請求項８】
前記第１の計測装置及び前記第２の計測装置は、前記基準ミラーと前記第１のターゲットミラー及び前記第２のターゲットミラーとの絶対距離を測定する計測装置であって、それぞれが多波長レーザーを用いた干渉計装置であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項９】
前記基準ミラーと前記第１のターゲットミラー及び前記第２のターゲットミラーとの距離を測定する第１、第２の計測装置が単波長レーザーを用いた干渉計装置であって、前記光学系を構成する光学素子には前記単波長レーザーの半波長以下の精度で位置保証をする変位センサーを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１０】
前記光学系が有する第１の光学素子及び第２の光学素子の相対位置を前記基準ミラーと各光学素子との距離に置き換えて記憶する記憶手段を有しており、前記駆動装置が、前記記憶手段に基づいて前記各光学素子を駆動することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１１】
前記記憶手段は、前記光学系が所望の光学性能を有する状態における前記各光学素子間の相対位置を前記基準ミラーと各光学素子との距離に置き換えて記憶していることを特徴とする請求項１０に記載の光学系。
【請求項１２】
前記複数の光学素子のうちの第３の光学素子及び／又は該第３の光学素子に対する相対的な位置が実質的に変化しないように配置された第３のターゲットミラーの、前記基準ミラーに対する相対的な位置を測定する第３の計測装置と、
前記複数の光学素子のうちの第４の光学素子及び／又は該第４の光学素子に対する相対的な位置が実質的に変化しないように配置された第４のターゲットミラーの、前記基準ミラーに対する相対的な位置を測定する第４の計測装置と、
前記複数の光学素子のうちの第５の光学素子及び／又は該第５の光学素子に対する相対的な位置が実質的に変化しないように配置された第５のターゲットミラーの、前記基準ミラーに対する相対的な位置を測定する第５の計測装置と、
前記複数の光学素子のうちの第６の光学素子及び／又は該第６の光学素子に対する相対的な位置が実質的に変化しないように配置された第６のターゲットミラーの、前記基準ミラーに対する相対的な位置を測定する第６の計測装置と、
前記第１〜６の計測装置の計測結果に基づいて、前記第１の光学素子、前記第２の光学素子、前記第３の光学素子、前記第４の光学素子、前記第５の光学素子、前記第６の光学素子の相対的な位置関係が所定の位置関係になるように、前記第１〜６の光学素子の少なくとも５つの光学素子を駆動する駆動機構を有することを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の光学系。
【請求項１３】
前記光学素子はすべて反射部材であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１４】
前記複数の光学素子の相対的な最適位置関係値を記憶する記憶手段を有しており、
前記駆動機構が、前記複数の計測装置による計測結果と、前記記憶手段に記憶している最適位置関係値とに基づいて、前記複数の光学素子の少なくとも１つを駆動することを特徴とする請求項１乃至１４いずれかに記載の光学系。
【請求項１５】
請求項１乃至１４いずれか１項に記載の光学系を有する露光装置。
【請求項１６】
光源からの光でパターンを照明する照明光学系と、前記パターンからの光を被露光体に投影する、請求項１乃至１４いずれかに記載の光学系とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
前記複数の光学素子を保持する鏡筒と、該鏡筒を支持する鏡筒定盤とを有しており、前記基準ミラーは、前記鏡筒とは別体で前記鏡筒定盤の上に載置されていることを特徴とする請求項１５又は１６記載の露光装置。
【請求項１８】
前記複数の光学素子を保持する鏡筒と、該鏡筒を支持する鏡筒定盤と、前記鏡筒定盤と床との間に配置され、前記床から前記鏡筒定盤に伝播する振動を低減する第１除振機構を有していることを特徴とする請求項１５乃至１７いずれかに記載の露光装置。
【請求項１９】
前記複数の光学素子を保持する鏡筒と、該鏡筒を支持する鏡筒定盤と、前記鏡筒定盤と床との間に配置され、前記床から前記鏡筒定盤に伝播する振動を低減する第１除振機構と、前記基準ミラーを支持するミラー定盤と、前記ミラー定盤と前記床との間に配置され、前記床から前記ミラー定盤に伝播する振動を低減する第２除振機構とを有していることを特徴とする請求項１５又は１６記載の露光装置。
【請求項２０】
前記ミラー定盤が、前記鏡筒定盤の振動の少なくとも一部に対しては同期して振動するように制御することを特徴とする請求項１９記載の露光装置。
【請求項２１】
デバイスの製造方法であって、
請求項１５乃至２０いずれかに記載の露光装置でウエハを露光する露光工程と、
前記露光されたウエハを現像する現像工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項２２】
少なくとも１つの光学素子を有する光学系における、前記少なくとも１つの光学素子の位置調整方法であって、
前記少なくとも１つの光学素子及び／又は該少なくとも１つの光学素子に対する相対的な位置が実質的に変化しないように配置されたターゲットミラーの、基準ミラーに対する相対的な位置を測定する工程と、
前記測定工程の測定結果に基づいて、前記少なくとも１つの光学素子及び／又は前記ターゲットミラーの位置が所定の位置になるように駆動する駆動工程とを有することを特徴とする位置調整方法。
【請求項２３】
前記光学系が複数の光学素子を有しており、
前記光学系が所望の光学性能を得られる状態における、前記複数の光学素子の相対的な位置関係を記憶する記憶工程を有しており、
前記測定工程において、前記複数の光学素子の相対的な位置関係を測定し、
前記駆動工程において、前記測定結果及び前記記憶工程で記憶した情報に基づいて、前記複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子を駆動することを特徴とする請求項２２に記載の位置調整方法。
【請求項２４】
前記記憶手段は、搬送前の前記複数の光学素子の相対的な位置関係を記憶しており、前記搬送後に前記測定工程が実行され、前記記憶工程で記憶した情報及び前記測定結果に基づいて、前記駆動工程において前記少なくとも１つの光学素子を駆動することを特徴とする請求項２３に記載の位置調整方法。
【請求項２５】
複数の光学素子と、
前記複数の光学素子を保持する鏡筒と、
前記数の光学素子の１以上の光学素子各々に対して実質的に相対的な位置が変わらないターゲットミラーと、
前記１以上の光学素子を駆動する駆動手段と、
前記鏡筒の外側に設けた基準ミラーと、
前記基準ミラーに対する前記ターゲットミラーの位置を計測する計測手段と、
前記複数の光学素子の相対的な最適位置関係値を記憶する記憶手段と、
を有しており、
前記駆動手段は、前記計測手段による計測結果と、前記記憶手段に記憶している最適位置関係値とに基づいて、前記複数の光学素子の少なくとも１つを駆動することを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系及びそれを有する露光装置に関し、特にＥＵＶ（極端紫外光）と呼ばれる極めて短波長の光を用いてレチクルのパターンをウエハ上に撮影露光し、ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子、液晶表示素子、藻膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造する際の光学系に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より紫外光を用いた半導体素子製造用の投影露光装置に用いる光学系では、レチクルとよばれる原盤パターンをウェーハに焼き付ける為に、ガラスやある種の結晶材料からなるレンズのレンズ面を高精度に研磨加工し、この単体レンズを複数個、各々の光軸が一致するように鏡筒内で組み立てている。高精度な光学系を製造するには、複数のレンズの光軸を高精度に一致させる必要がある。各レンズの光軸の一致を保証するために、鏡筒と呼ばれる高精度に内径加工された金属円筒を用い、この中にレンズを納める事で機械的に行っている。
【０００３】
これに対し、ＥＵＶ光を用いた半導体素子製造用の投影露光装置（以下ＥＵＶ露光装置）ではその波長域において透明な材料（光学材料）が極めて少ない上、それらの材料に於いても屈折率がほぼ１に近く、紫外光のように自由に光線を曲げるレンズを製作することが困難である。この為、特殊な増反射多層膜をコートしたミラーを複数個用いた光学系を用いてレチクルのパターンをウェーハ上に投影することが必要になる。
【０００４】
この制約により、ＥＵＶ露光装置に用いる光学系ではすべてミラーで構成された投影露光系が必要となってくる、一般に光学設計ではミラーの光軸が一致するようになっているが、制作上は有効領域が光軸から離れたオフアキシス領域を使用し、光線の通り道を確保するためにミラーの外形形状が円形とならずに切り欠きを有するものとなってくる。
【０００５】
ＥＵＶ露光装置が要求される投影解像度は線幅が５０ｎｍ程度より小さく、極めて微細なパターン露光がでることである。このため、ＥＵＵ露光装置に許容される収差も極めて微量なものである。又、ＥＵＶ光は大気中で減衰が激しいため、投影露光用の光学系は高真空に配置する必要があり、従来の機械的寸法に依存した光学素子の調整、性能維持が困難な状況となる。
【０００６】
従来より、ＥＵＶ用では無いが投影露光レンズを構成する単レンズを微動調整可能な鏡筒構造が知られている。（例えば特許文献１、２）。この例では一枚のレンズに６自由度のアクチュエータ付き微動機構が付加されており、外部からの指令によりレンズの微小な位置の調整が可能となっている。
【特許文献１】特開２００２−３５０７０２号公報
【特許文献２】特開２００３−００５００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レチクル上のパターンをウエハに投影する為の投影光学系はそれを構成する全ての光学素子の相対位置を厳密に調整する必要がある。例えば先述の公知例では各ミラーにアクチュエータ付き６自由度を有する微動機構が付加されている。そしてそれらの各ミラーの調整目標位置を各アクチュエータの近傍に配置された変位センサーからの信号を用いて調整している。
【０００８】
しかしながら、一般に変位センサーによる計測はその絶対位置を高精度に保証することが困難である。例えば静電容量センサーのようにセンサーとターゲットの隙間を静電容量という電気的特性値に置き換えて計測する原理を利用したセンサーでは、電源を落とした後に再度、電源投入した場合、静電容量を検知する電気回路のドリフト等により変位センサーが指示する位置は電源を落とす前と同じ物理位置にならないことが多い。また光学スケールのように物理的基準を持つセンサーでは絶対位置をスケールの物理的安定性のレベルで保証する事が可能である。しかしながら、光学スケールが鏡筒に取り付けられているために、取り付け位置である鏡筒が熱膨張や応力などにより変形した場合には光学素子の相対位置は保証されなくなってしまう。
【０００９】
本発明は、鏡筒内に保持した複数の光学素子の相対的位置関係を最適な光学性能に維持することができる光学系及びそれを有する露光装置の提供を目的とする。
【００１０】
この他、本発明は投影光学系を保持する鏡筒とは構造的に独立な基準部材を設け、該基準部材から投影光学系を構成する各光学素子の絶対距離を計測する計測手段（計測装置）を利用することで、ある時点で調整の完了した各光学素子の相対位置関係を輸送、長期休止、故障、経時変化などの状態変化が起きるイベント後にも容易に復元でき、常に良好なる光学性能が得られる光学装置及びそれを有する投影露光装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明の光学系は、複数の光学素子を有する光学系であって、基準ミラーと、前記複数の光学素子のうちの第１の光学素子及び／又は該第１の光学素子に対する相対的な位置が実質的に変化しないように配置された第１のターゲットミラーの、前記基準ミラーに対する相対的な位置を測定する第１の計測装置と、前記複数の光学素子のうちの第２の光学素子及び／又は該第２の光学素子に対する相対的な位置が実質的に変化しないように配置された第２のターゲットミラーの、前記基準ミラーに対する相対的な位置を測定する第２の計測装置と、前記第１の計測装置と前記第２の計測装置との計測結果に基づいて、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との相対的な位置関係が、所定の位置関係になるように前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との少なくとも一方を駆動する駆動機構を有することを特徴としている。
【００１２】
ここで、前記第１の計測装置及び前記第２の計測装置は、前記第１のターゲットミラー及び前記第２のターゲットミラーのそれぞれ３自由度以上の位置情報を計測することが可能であることを特徴としている。また、前記３自由度のうち、２自由度が位置を表す座標軸に関する自由度で、残りの１自由度が回転を表す座標軸に関する自由度であることを特徴としている。
【００１３】
また、前記第１の計測装置及び前記第２の計測装置は、前記第１のターゲットミラー及び前記第２のターゲットミラーのそれぞれ５自由度以上の位置情報を計測することが可能であることを特徴としている。ここで、前記５自由度のうち、２自由度が位置を表す座標軸に関する自由度で、残りの３自由度が回転を表す座標軸に関する自由度であることを特徴としている。
【００１４】
また、前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子を支持する鏡筒を有しており、前記基準ミラーは前記鏡筒の外側に設けられていることを特徴としている。ここで、前記基準ミラーは、低熱膨張部材に必要な部分だけ反射膜を付けて平面ミラー加工された部材であることを特徴としている。
【００１５】
また、前記第１の計測装置及び前記第２の計測装置は、前記基準ミラーと前記第１のターゲットミラー及び前記第２のターゲットミラーとの絶対距離を測定する計測装置であって、それぞれが多波長レーザーを用いた干渉計装置であることを特徴としている。また、前記基準ミラーと前記第１のターゲットミラー及び前記第２のターゲットミラーとの距離を測定する第１、第２の計測装置が単波長レーザーを用いた干渉計装置であって、前記光学系を構成する光学素子には前記単波長レーザーの半波長以下の精度で位置保証をする変位センサーを有することを特徴としている。
【００１６】
また、前記光学系が有する第１の光学素子及び第２の光学素子の相対位置を前記基準ミラーと各光学素子との距離に置き換えて記憶する記憶手段を有しており、前記駆動装置が、前記記憶手段に基づいて前記各光学素子を駆動することを特徴としている。ここで、前記記憶手段は、前記光学系が所望の光学性能を有する状態における前記各光学素子間の相対位置を前記基準ミラーと各光学素子との距離に置き換えて記憶していることを特徴としている。
【００１７】
また、前記複数の光学素子のうちの第３の光学素子及び／又は該第３の光学素子に対する相対的な位置が実質的に変化しないように配置された第３のターゲットミラーの、前記基準ミラーに対する相対的な位置を測定する第３の計測装置と、前記複数の光学素子のうちの第４の光学素子及び／又は該第４の光学素子に対する相対的な位置が実質的に変化しないように配置された第４のターゲットミラーの、前記基準ミラーに対する相対的な位置を測定する第４の計測装置と、前記複数の光学素子のうちの第５の光学素子及び／又は該第５の光学素子に対する相対的な位置が実質的に変化しないように配置された第５のターゲットミラーの、前記基準ミラーに対する相対的な位置を測定する第５の計測装置と、前記複数の光学素子のうちの第６の光学素子及び／又は該第６の光学素子に対する相対的な位置が実質的に変化しないように配置された第６のターゲットミラーの、前記基準ミラーに対する相対的な位置を測定する第６の計測装置と、前記第１〜６の計測装置の計測結果に基づいて、前記第１の光学素子、前記第２の光学素子、前記第３の光学素子、前記第４の光学素子、前記第５の光学素子、前記第６の光学素子の相対的な位置関係が所定の位置関係になるように、前記第１〜６の光学素子の少なくとも５つの光学素子を駆動する駆動機構を有することを特徴としている。ここで、前記光学素子はすべて反射部材であることを特徴としている。
【００１８】
また、前記複数の光学素子の相対的な最適位置関係値を記憶する記憶手段を有しており、前記駆動機構が、前記複数の計測装置による計測結果と、前記記憶手段に記憶している最適位置関係値とに基づいて、前記複数の光学素子の少なくとも１つを駆動することを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の露光装置は、上述のいずれかの光学系を有することを特徴としている。また、光源からの光でパターンを照明する照明光学系と、前記パターンからの光を被露光体に投影する、上述のいずれかの光学系とを有することを特徴としている。
【００２０】
ここで、前記複数の光学素子を保持する鏡筒と、該鏡筒を支持する鏡筒定盤とを有しており、前記基準ミラーは、前記鏡筒とは別体で前記鏡筒定盤の上に載置されていることを特徴としている。また、前記複数の光学素子を保持する鏡筒と、該鏡筒を支持する鏡筒定盤と、前記鏡筒定盤と床との間に配置され、前記床から前記鏡筒定盤に伝播する振動を低減する第１除振機構を有していることを特徴としている。また、前記複数の光学素子を保持する鏡筒と、該鏡筒を支持する鏡筒定盤と、前記鏡筒定盤と床との間に配置され、前記床から前記鏡筒定盤に伝播する振動を低減する第１除振機構と、前記基準ミラーを支持するミラー定盤と、前記ミラー定盤と前記床との間に配置され、前記床から前記ミラー定盤に伝播する振動を低減する第２除振機構とを有していることを特徴としている。ここで、前記ミラー定盤が、前記鏡筒定盤の振動の少なくとも一部に対しては同期して振動するように制御することを特徴としている。
【００２１】
また、本発明のデバイスの製造方法は、上述のいずれかの露光装置でウエハを露光する露光工程と、前記露光されたウエハを現像する現像工程とを有することを特徴としている。
【００２２】
また、本発明の位置調整方法は、少なくとも１つの光学素子を有する光学系における、前記少なくとも１つの光学素子の位置調整方法であって、前記少なくとも１つの光学素子及び／又は該少なくとも１つの光学素子に対する相対的な位置が実質的に変化しないように配置されたターゲットミラーの、基準ミラーに対する相対的な位置を測定する工程と、前記測定工程の測定結果に基づいて、前記少なくとも１つの光学素子及び／又は前記ターゲットミラーの位置が所定の位置になるように駆動する駆動工程とを有することを特徴としている。
【００２３】
ここで、前記光学系が複数の光学素子を有しており、前記光学系が所望の光学性能を得られる状態における、前記複数の光学素子の相対的な位置関係を記憶する記憶工程を有しており、前記測定工程において、前記複数の光学素子の相対的な位置関係を測定し、前記駆動工程において、前記測定結果及び前記記憶工程で記憶した情報に基づいて、前記複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子を駆動することを特徴としている。また、前記記憶手段は、搬送前の前記複数の光学素子の相対的な位置関係を記憶しており、前記搬送後に前記測定工程が実行され、前記記憶工程で記憶した情報及び前記測定結果に基づいて、前記駆動工程において前記少なくとも１つの光学素子を駆動することを特徴としている。
【００２４】
また、本発明の別の側面の光学装置は、複数の光学素子と、
前記複数の光学素子を保持する鏡筒と、前記数の光学素子の１以上の光学素子各々に対して実質的に相対的な位置が変わらないターゲットミラーと、前記１以上の光学素子を駆動する駆動手段と、前記鏡筒の外側に設けた基準ミラーと、前記基準ミラーに対する前記ターゲットミラーの位置を計測する計測手段と、前記複数の光学素子の相対的な最適位置関係値を記憶する記憶手段とを有しており、
前記駆動手段は、前記計測手段による計測結果と、前記記憶手段に記憶している最適位置関係値とに基づいて、前記複数の光学素子の少なくとも１つを駆動することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
本実施形態によれば鏡筒内に保持した複数の光学素子の相対的位置関係を最適な光学性能に維持することができる光学装置及びそれを有する投影露光装置を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に述べる。
【００２７】
（第１の実施形態）
図１は本発明の実施形態１の要部断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２８】
本実施形態はＥＵＶ光を用いた露光装置（主に投影光学系）であり、レチクル（マスク）３０２に描かれたパターンをウエハ４０２に所定の縮小倍率で投影する場合を示している。投影露光装置としてステップアンドリピート方式のときは、ウエハ４０２上の一領域を一括露光する。ステップアンドリピート方式のときはレチクルステージ３０１とウエハステージ４０１とを縮小倍率の比に基づいて同期して移動し走査露光する。２００は照明光学系であり、光源ユニット２０１からの光（ＥＵＵ光）でミラー２０２を介しレチクル（マスク）３０２に描かれた微細パターンを照明している。このレチクル３０２からの反射光を第１〜６ミラー１１１〜１１６（投影光学系）を介してウエハ４０２に導いている（レチクル３０２からの反射光が通過する順は、第３ミラー１１３、第１ミラー１１１、第４ミラー１１４、第２ミラー１１２、第６ミラー１１６、第５ミラー１１５の順である。）。
【００２９】
本実施形態では、レチクル３０２に描かれたパターンを正、正、負、正、負、正の屈折力の第１〜第６ミラーを含む投影光学系でウエハ４０２に縮小投影している。
【００３０】
投影光学系の屈折力配置は、これに限らず、複数のミラーから成る構成が適用できる。
【００３１】
各ミラーの１以上は、レチクル３０２のパターンからの光系の第３Ｌが少なくなるように外形を一部分削除した回転非対称となっている。
【００３２】
レチクル３０２のパターンは投影光学系の光軸外の所定領域に位置している。投影光学系は軸外領域のみを用いてレチクル３０２のパターンをウエハ４０２に縮小投影している。投影露光領域は、例えば軸外の軸帯領域を有効領域として用いている。
【００３３】
ここで、光源ユニット２０１は光を折り曲げミラー２０２に導く光学系を含んでいる。３０１はレチクル３０２を支持し、駆動するレチクルステージ、４０１はウエハ４０２を支持及び駆動するウエハステージである。
【００３４】
１０１は主に投影光学系を構成する光学素子１１１〜１１６を支持する鏡筒である。１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６はそれぞれ第１、第２、第３、第４、第５、第６ミラー１１１〜１１６を微動駆動するための第１、第２、第３、第４、第５、第６微動機構（駆動手段）である。１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６はそれぞれ第１、第２、第３、第４、第５、第６ターゲットミラーである。１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６はそれぞれ第１、第２、第３、第４、第５、第６絶対測長干渉計（波長が異なる複数の光をそれぞれ干渉させて絶対距離を求める測定装置）であり、後述する基準ミラー１９０と各々のターゲットミラー１３１〜１３６との距離を計測している。１９０は基準ミラーであり、光学素子１１１〜１１６や光学素子の支持部等が露光熱等により膨張、収縮、変形した場合でも、鏡筒１０１に対して実質的に位置が変化しない、もしくは変形しないような位置及び又は材質で形成されている。
【００３５】
ここで、ターゲットミラー１３１〜１３６は第１〜第６ミラー１１１〜１１６に近接、または一体的に配置されており、たとえ温度が変化したとしても、第１〜第６ミラー１１１〜１１６とターゲットミラー１３１〜１３６との相対的な位置関係が変化しないように設置している。そして、絶対測長干渉計１４１から１４６は、鏡筒１０１に位置変化や変形が小さくなるように取り付けられた基準ミラー１９０とターゲットミラー１３１〜１３６との絶対距離を絶対測長干渉計１４１〜１４６で計測できるようになっている。
【００３６】
ここで、基準ミラー１９０は鏡筒１０１に対する相対位置が実質的に変化せず、変形しないような位置であればどこに配置されていても良い。例えば、鏡筒１０１の外側に配置されていたり、第１〜第６ミラー１１１〜１１６やその他の熱源からの輻射熱を遮断する光学素子を介した位置に配置されていたりするのが好ましい。具体的には、図９（変形例１）や図１０（変形例２）に示すように構成するのが望ましい。図９においては、鏡筒を支える鏡筒定盤１９４の上に、基準ミラー１９０とこの基準ミラー１９０を支持する基準ミラー支持部材１９１とが搭載された例を示している。ここで、鏡筒定盤は、床からの振動を低減（好ましくは取り除くことが可能な）する鏡筒用除振台の上に配置されている。また、基準ミラー支持部材１９１は、例えばＺｅｒｏｄｕｒ等の低熱膨張材料を用いるのが好ましい。このような構成にすれば、基準ミラーの反射面（基準反射面）の振動を鏡筒１０１全体の低周波の振動に追従させることができ、各ミラー１１１〜１１６の相対的な位置合わせも正確に行うことができる。図１０においては、鏡筒を支持している鏡筒定盤とは別体で基準ミラー定盤１９５を備えており、その基準ミラー定盤の上に基準ミラー１９０及び基準ミラー支持部材１９１を載置している。ここで、基準ミラー定盤１９５は床に対して基準ミラー用除振台を介して支持されており、この基準ミラー用除振台を用いて床からの振動を低減している。さらに、この基準ミラー定盤は、鏡筒定盤に対して相対的な位置を測定する位置センサーを有しており、鏡筒定盤の低周波の振動に対して基準ミラー定盤が追従して振動するような構成としていることが望ましい。また、ここで、図９の例も図１０の例も基準ミラーは鏡筒を含む空間を囲むチャンバー（不図示）の内側に配置されており、そのチャンバーの内部は真空雰囲気である。
【００３７】
また、本実施例においては、ミラーのＸＹ平面内（略水平平面内）の位置合わせを行っているが、勿論ミラーのＺ方向（略鉛直方向、光軸方向）の位置合わせを行っても良い。具体的には、図１、２、９、１０に記載したような干渉計からの光を反射して略Ｚ方向に折り曲げる折り曲げミラーもしくは折り曲げプリズムと、第１〜６ミラーもしくは第１〜６ミラーを支持している部材に反射面が鉛直方向に向いているターゲットミラーとを設け、前述の折り曲げミラーもしくは折り曲げプリズムからの光をターゲットミラーに導けば、図１、２、９、１０に示したのと同様の干渉計（つまり、鏡筒外にある基準ミラーを用いて光を干渉させる）を用いて、第１〜６ミラーのＺ方向の位置を測定することが可能となる。この測定結果に基づいて第１〜６ミラーのＺ方向の位置合わせを行うようにしても構わない。ここで、折り曲げミラーもしくは折り曲げプリズムは、第１〜６ミラーもしくはそれを支持している部材に一体的に取り付けても構わない。このような構成、すなわちＸＹ平面内の光（位置測定用の光線、光束）をＺ方向に折り曲げて、この折り曲げた光を第１〜６ミラーに対して取り付けたターゲットミラーに導くことにより、第１〜６ミラーの位置を測定するような構成は本実施例に含まれるものとする。このような構成で第１〜６ミラーのＺ方向の位置合わせを行う場合、好ましくは、ＸＹ平面内の位置合わせ、Ｘ軸回り、Ｙ軸回りの回転軸の位置合わせを行った後に、Ｚ方向の位置合わせを行うことが好ましい。
【００３８】
さらに基準ミラー１９０もターゲットミラー１３１〜１３６も熱による変形が小さい材質で構成されていることが好ましい。
【００３９】
絶対測長干渉計は例えば特開平０３−００９２０２号公報に開示されているようなものであり、多波長を用いて基準ミラー１９０とターゲットミラー１３１〜１３６の間隔そのものを厳密に計測するものである。
【００４０】
次に図２を用いて、図１のＡ−Ａ断面における各部材を説明する。この図２において、１１６は第６ミラー、１２６は第６微動機構、１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃは各々ターゲットミラー、１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃは各々絶対測長干渉計、１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃは各々絶対測長干渉計用受光素子ユニット、１９０ａ、１９０ｂは各々基準ミラーである。ここで、このようなターゲットミラー及び微動機構は第１〜第６ミラー１１１〜１１６のすべてのミラーに設ける必要は無く、選択的に２つ以上のミラーに対して配置するようにしても良い。ここでは例示的に第６ミラー１１６に対してターゲットミラー及び微動機構を配置することとした。
【００４１】
又、１つの光学素子（ミラー）にも設けるターゲットミラーと微動機構は１以上いくつあっても良い。
【００４２】
これらの絶対測長干渉計１４６ａ〜１４６ｃは、図２に示すように水平面内において、第６ミラー１１６に近接、または一体的に配置されているターゲットミラー１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃと、鏡筒１０１に変形が小さくなるように取り付けられた基準ミラー１９０ａ、１９０ｂとの絶対距離を絶対測長干渉計１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃで計測できるようになっている。ここで、ターゲットミラー１３６ａ〜１３６ｃを介した光は絶対測長干渉計用受光素子ユニット１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃで電気信号に変換され、不図示の処理ハードウェアがコンピュータで扱えるデジタルデータに変換する。このように絶対測長干渉計１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃを用いることにより、第６ミラー１１６の水平面内（図２の紙面を含む平面内）における、鏡筒１０１に対する位置、及び水平面内でのミラーの回転を測定している。
【００４３】
この絶対測長干渉計における光路を図５を用いて詳細に説明する。光源から導かれた入射光のうち参照光は、略立方体に三角柱もしくは四角錐を貼り付けたプリズム１０内部で折り返して、受光素子に入射する、すなわち、１１、１２、１３という光路を辿って受光素子１４に入射する。一方、入射光のうち被測定光は、前述のプリズム１０に入射及び反射されてプリズム１０を出射した後、ターゲットミラー１５（反射）、プリズム１０（透過）、基準ミラー１６（反射）、プリズム１０（反射）、基準ミラー１６（反射）、プリズム１０（透過）、ターゲットミラー１５（反射）、プリズム１０（反射）を介して受光素子１４に入射する、すなわち、光路１、２、３、４、５、６、７、８、９という光路を辿って受光素子１４に入射する。ここで、前述のプリズム１０は偏光ビームスプリッターとミラーの組み合わせに置き換えても構わない。また、前述のプリズムとターゲットミラーとの間及び前述のプリズムと基準ミラー１６との間には、λ／４板（４分のλ板）が配置されている。
【００４４】
ここでは、このような絶対測長干渉計に用いられる光源は複数波長の光源を用いて等価的に長い波長を形成して、絶対光路長をある範囲まで絞り込みんだ後、単一波長の位相計測を行って波長より細かい精度で長さを決めて行く。この複数波長光源のうちの１つは、ヨウ素ガス分子の吸収帯（ヨウ素吸収線）のような安定した吸収帯を基準にロックされるように波長制御をかけている。そのため、光源からの光の波長は、その波長の１０−９倍程度しか波長が変動しない。従って、このような光源を用いると、被測定対象物距離の１０−９倍程度の誤差しか発生しなくなる。すなわち、１０００ｍｍの基準ミラー、ターゲットミラー間距離を１ｎｍ精度で保証する事が可能であることを意味している。
【００４５】
本実施形態においては、絶対測長干渉計１４６ａ、１４６ｂで基準ミラー１９０ａと複数のターゲットミラー１３６ａ、１３６ｂそれぞれとの絶対距離の測定を行っている。しかし、それに限らず、複数のターゲットミラー１３６ａ、１３６ｂとの絶対距離を測定する対象である基準ミラー１９０ａはそのミラー面が一体である必要は無く、ターゲットミラー１３６ａとの絶対距離を測定する基準ミラーと１３６ｂとの絶対距離を測定する基準ミラーとが別体であっても構わない。例えば、個々のターゲットミラーに対して、図３に示すように保持部材１９１に接着またはネジ止めなどの方法で鏡筒に取り付けられた基準ミラー１９０ａを用いても構わない。
【００４６】
第１〜第６ミラー１１１〜１１６は透過波面干渉計や、焼き付け評価などの結果を基に微動機構１２１〜１２６を用いて厳密な調整がなされ露光性能が確認された段階で、図４に示すように、絶対測長干渉計１４１〜１４６を用いてそのミラー１１１〜１１６の位置関係データ計測し、その情報を制御装置（制御手段）４１に付随した記憶装置（記憶手段）４２に記憶しておく。そうすれば、露光装置を半導体工場への輸送した後や又は停電後、露光装置を一定時間停止した後等に、記憶されたデータを基にして、第１〜第６ミラー１１１〜１１６の位置を調整する、すなわちミラー１１１〜１１６の相対的な位置関係が変化していた場合、相対的な位置関係の変化を修正するように微動機構１２１〜１２６を駆動することができ、露光装置の光学性能を所望の性能に保つことができる。
【００４７】
つまり、図１の投影露光装置において、紙面に垂直な方向をＸ軸、レチクル及びウエハに対して略垂直な方向をＺ軸、Ｘ軸及びＺ軸に対して垂直な方向をＹ軸とする。（図２においては、紙面に垂直な方向がＺ軸、ターゲットミラー１３６ａと１３６ｂとが並んでいる方向がＸ軸、このＺ軸及びＸ軸の両方に対して垂直な方向がＹ軸である。）このように軸を設定すると、実施形態１においては、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｗｚ軸（Ｚ軸を中心とした回転軸）に関する位置変化を保証することができる。
【００４８】
次に図４に示す投影露光装置の動作を簡単に説明する。ここでは、まずＥＵＶ露光装置の投影光学系の光学素子（第１〜第６ミラー）１１１〜１１６の基準ミラー１９０に対する位置を絶対距離測定装置（絶対測長干渉計）１４１〜１４６を用いて測定し、その測定結果を制御装置４１に送り、記憶装置４２により記憶している。そして、一定時間後同様に投影光学系の基準ミラー１９０に対する位置を絶対距離測定装置１４１〜１４６を用いて測定し、その測定結果と記憶装置４２が記憶している測定結果とにずれが生じた場合、制御装置４１がドライバー４３を経由して微動装置１２１〜１２６に指令を送り、その指令に従って微動装置１２１〜１２６が投影光学系の光学素子１１１〜１１６を駆動している。
【００４９】
（第２の実施形態）
図６は本発明の実施形態２の一部分の概略図である。
【００５０】
実施形態２では、図６に示したように、２つの絶対測長干渉計１４６ｄ、１４６ｅをＺ軸方向に並べて配置している。このように２つの絶対測長干渉計１４６ｄ、１４６ｅを配置することにより、Ｗｘ軸（Ｘ軸を中心とした回転軸）に関する第６ミラー１１６の位置を測定することができるため、第６ミラー１１６のＷｘ軸に関する位置調整を行うことができる。また、同様に図２におけるターゲットミラー１３６ｃに対して、同様にＺ軸方向に並んで配置した２つの絶対測長干渉計を配置することにより、Ｗｙ軸に関する第６ミラー１１６の位置を測定することができ、第６ミラー１１６のＷｙ軸に関する位置調整を行うことができる。
【００５１】
このように実施形態２は実施形態１に加えて２自由度すなわちＷｘ軸、Ｗｙ軸に関する第６ミラー１１６の位置を基準ミラー１９０に対して保証するためにＺ軸方向に複数の絶対測長干渉計を並べて配置した例であり、これにより第６ミラー１１６の位置が実施形態１の３軸に加えてさらに２軸について保証される。
【００５２】
実施形態２において、Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚといった角度については必ずしも基準ミラー１９０ａ、１９０ｂとの関係を計測しなくても、距離計測が基準ミラーとターゲットミラーの光路長差を計測しているのに対し、角度計測は基準をターゲットミラー（の距離Ｌ離れた位置）に取るようにすればその光路長差／Ｌが角度となるから、ターゲットミラー上の離れた２点の距離を計測することによって、Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを保証する事も可能である。
【００５３】
次に本発明の実施形態３について説明する。
【００５４】
実施形態１、２では、投影露光系ミラー（第１〜第６ミラー１１１〜１１６）に近接、または一体的に配置されたターゲットミラー１３１〜１３６の位置の、基準ミラー１９０の位置に対する位置を測定するために絶対測長干渉計１４１〜１４６という測定系を使用した。しかし、絶対測長干渉計を用いるには多波長の光源を必要とする。一般に光の波長を基準とする計測装置では、波長より長い測定対象がある場合に波長の整数倍とその位相を計測することによる小数部分とを計測するが、この整数部分を決定する事が困難である場合が多い。絶対測長干渉計はこの整数部分を決定するために多波長光源を使用している。
【００５５】
これに対し基準ミラーとターゲットミラー間の距離が測長器光源波長の半分より高い精度で別途保証する事が出来る場合は、位相測定を実施するだけで良いことになる。すなわち、前述の波長の小数部分のみが分かれば、位置の測定を行うことができる。
【００５６】
実施形態３では、静電容量や渦電流を使用した変位センサーを併用し、これらのセンサーのドリフト等を含む絶対精度が測長光の半分以下とする精度設計を行うことで絶対測長干渉計を使用する事が回避可能としている。
【００５７】
以上の各実施形態は投影露光装置に限らず、高性能な光学性能を必要とする光学系に適用することができる。特に、投影露光装置の投影光学系のような、高い光学性能を必要とする光学系には適している。また、ＥＵＶ光を用いた投影露光装置のように光路周辺を高真空にする必要のある光学系を有する装置や、光路周辺をヘリウムガスや窒素ガスで覆う光学系を有する装置に適用すると、光学的な性能を光路周辺の雰囲気を壊すこと無く保証することができるため、スループットの向上、コストの削減等に大変有用である。
【００５８】
以上述べたように各実施形態によれば投影露光系を構成するミラーの相対位置関係を精密に維持するために、鏡筒に取り付けた基準平面ミラーと各ミラーとの絶対位置を計測する計測手段と該計測手段による測定データに基づきミラー位置を補正移動させる微動手段とを用いることにより、定期的もしくは停電、移設などのイベント後に微動補正することで、最初に調整された光学性能を維持することが出来る。
【００５９】
次に上記説明した投影露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図７は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造のフローを示す。
【００６０】
ステップ１（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２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成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）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作成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なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６１】
図８は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００６２】
本実施形態の投影露光装置を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造することができる。また、本実施形態によれば鏡筒内に保持した複数の光学素子の相対的位置関係を最適な光学性能に維持することができる光学装置及びそれを有する投影露光装置を達成することができる。さらに、投影光学系を保持する鏡筒とは構造的に独立な基準部材を設け、該基準部材から投影光学系を構成する各光学素子の絶対距離を計測する計測手段を利用することで、ある時点で調整の完了した各光学素子の相対位置関係を輸送、長期休止、故障、経時変化などの状態変化が起きるイベント後にも容易に復元でき、常に良好なる光学性能が得られる光学装置及びそれを有する投影露光装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態１の要部概略図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】本発明の実施形態１の一部分を変更した説明図
【図４】本発明の実施形態１のフローチャート
【図５】図２の一部分の説明図
【図６】本発明の実施形態２の一部分の説明図
【図７】本発明の半導体デバイスの製造方法のフローチャート
【図８】本発明の半導体デバイスの製造方法のフローチャート
【図９】本発明の実施形態１の変形例１の要部概略図
【図１０】本発明の実施形態１の変形例２の要部概略図
【符号の説明】
【００６４】
１０１  鏡筒
１１１、１１２，１１３，１１４，１１５，１１６  投影露光系ミラー
１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６  微動機構
１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６ａ，１３６ｂ，１３６ｃ  測長器ターゲットミラー
１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃ、１４６ｄ  絶対測長干渉計
１５６ａ，１５６ｂ，１５６ｃ  絶対測長干渉計用受光素子ユニット
１９０ａ、１９０ｂ  基準ミラー
１９１  基準ミラー保持部材
２００  照明光学系
２０２  折り曲げミラー
３０１  レチクルステージ
３０２  レチクル
４０１  ウエハステージ
４０２  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】
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【図８】
2004266264.tif 000010
【図９】
2004266264.tif 000011
【図１０】
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