(57)【要約】【課題】光学要素を支持するに際して、光学要素とこれを支持する支持部材との熱膨張差や支持部材の組立に起因する光学要素の形状歪みを防止することが可能となる光学要素の支持手段、該光学要素の支持手段による光学系、光学系の調整方法、露光装置、露光方法、デバイス製造方法を提供する。【解決手段】光学要素を支持する光学要素の支持手段であって、前記光学要素の周辺部を支持する支持部を２つ以上備えた第１の保持部材２と、前記２つの支持部の間に、前記第１の保持部材と弾性部材を介して接続され、前記光学要素を支持する第２の保持部材５と、を有する構成とする。【選択図】　　　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学要素を支持する光学要素の支持手段であって、
前記光学要素の周辺部を支持する支持部を２つ以上備えた第１の保持部材と、
前記２つの支持部の間に、前記第１の保持部材と弾性部材を介して接続され、前記光学要素を支持する第２の保持部材と、
を有することを特徴とする光学要素の支持手段。
【請求項２】
前記弾性部材は、該弾性部材の弾性力を調整する弾性力調整手段を有することを特徴とする請求項１に記載の光学要素の支持手段。
【請求項３】
前記弾性力調整手段により、前記弾性部材の弾性力を調整することによって、前記第１及び第２の各保持部材の前記光学要素に対する支持力がほぼ釣り合うようにすることを特徴とする請求項２に記載の光学要素の支持手段。
【請求項４】
前記弾性力調整手段は、該弾性部材の寸法を変化させることにより、その弾性力を変化するように構成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光学要素の支持手段。
【請求項５】
前記弾性部材は、弦巻ばねで構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学要素の支持手段。
【請求項６】
前記第２の保持部材は、前記光学要素と接触して該光学要素を支持する１カ所の部位と、前記第１の保持部材に接触する２カ所の部位を有し、前記弾性部材の作用力がこれらの各部位を結ぶ３角形の平面内で作用するように前記各部位が配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学要素の支持手段。
【請求項７】
前記第２の保持部材は、前記光学要素と接触して該光学要素を支持する２カ所の部位と、前記第１の保持部材に接触する１カ所の部位を有し、前記弾性部材の作用力がこれらの各部位を結ぶ３角形の平面内で作用するように前記各部位が配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学要素の支持手段。
【請求項８】
前記第２の保持部材が、前記第１の保持部材における２カ所以上の支持部間のそれぞれに少なくとも１つ以上設けられ、前記第１の保持部材における支持部と、前記第２の保持部材における支持部とが、前記光学要素周辺部に交互にほぼ等間隔で配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学要素の支持手段。
【請求項９】
前記第１の保持部材は支持部を３つ有しており、該３つの支持部の間に、前記第２の保持部材が均等な間隔を空けて配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学要素の支持手段。
【請求項１０】
前記光学要素がミラーであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光学要素の支持手段。
【請求項１１】
複数の光学要素を有する光学系において、該複数の光学要素が請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学要素の支持手段によって支持されていることを特徴とする光学系。
【請求項１２】
複数の光学要素によって構成された光学系の調整方法において、該複数の光学要素が請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学要素の支持手段によって支持され、前記弾性部材の弾性力を調整することによって該光学系の収差を調整することを特徴とする光学系の調整方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の光学系を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の光学系を有し、前記弾性部材の弾性力を調整することによって転写性能を調整することを特徴とする露光方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の光学系を有し、前記弾性部材の弾性力を露光時間の履歴に対応して調整することを特徴とする露光方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の光学系を有し、該光学系の性能を評価し、該評価した結果に応じて前記弾性部材の弾性力を調整することを特徴とする露光方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の露光装置または請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の露光方法を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学要素の支持手段、該光学要素の支持手段による光学系、光学系の調整方法、露光装置、露光方法、デバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体露光装置は、回路パターンを有する原板（レチクル）を基板（シリコンウエハ）に転写する装置である。転写する際にはレチクルのパターンをウエハ上に結像させるために投影レンズが用いられるが、高集積な回路を作成するために、投影レンズには高い解像力が要求される。そのために、半導体露光装置用の投影レンズは、収差が小さく抑えられている。そのために、レンズに用いられるガラス材質や膜に関する諸特性の均一性や、ガラスの面形状の加工精度、組立精度には所定の水準が必要である。一般的にレンズに用いられるガラスを保持する鏡筒は、金属などが一般的で、ガラスと異なる材質のものが使用される。
【０００３】
図２は従来の半導体露光装置用の光学系の一部であり、鏡筒構造の概念を示したものである。図２において、複数のレンズ１０１、１０２がそれぞれレンズを支持する金枠１０３、１０４に固定され、さらにこの金枠が筒状の支持部材１０５の中に積み立てられ、上部から押さえネジ環１０７、１０８によって押圧固定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような鏡筒構造では、レンズを支持する金枠の形状が問題となる。金枠のレンズが接する部分の形状は、レンズの面形状とは一致しないため、これがレンズ面形状を変化させ、場合によっては光学系の性能を落とす要因となる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、光学要素を支持するに際して、光学要素とこれを支持する支持部材との熱膨張差や支持部材の組立に起因する光学要素の形状歪みを防止することが可能となる光学要素の支持手段、該光学要素の支持手段による光学系、光学系の調整方法、露光装置、露光方法、デバイス製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するために、次の（１）〜（１７）のように構成した光学要素の支持手段、該光学要素の支持手段による光学系、光学系の調整方法、露光装置、露光方法、デバイス製造方法を提供するものである。
（１）光学要素を支持する光学要素の支持手段であって、
前記光学要素の周辺部を支持する支持部を２つ以上備えた第１の保持部材と、
前記２つの支持部の間に、前記第１の保持部材と弾性部材を介して接続され、前記光学要素を支持する第２の保持部材と、
を有することを特徴とする光学要素の支持手段。
（２）前記弾性部材は、該弾性部材の弾性力を調整する弾性力調整手段を有することを特徴とする上記（１）に記載の光学要素の支持手段。
（３）前記弾性力調整手段により、前記弾性部材の弾性力を調整することによって、前記第１及び第２の各保持部材の前記光学要素に対する支持力がほぼ釣り合うようにすることを特徴とする上記（２）に記載の光学要素の支持手段。
（４）前記弾性力調整手段は、該弾性部材の寸法を変化させることにより、その弾性力を変化するように構成されていることを特徴とする上記（２）または
上記（３）に記載の光学要素の支持手段。
（５）前記弾性部材は、弦巻ばねで構成されていることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光学要素の支持手段。
（６）前記第２の保持部材は、前記光学要素と接触して該光学要素を支持する１カ所の部位と、前記第１の保持部材に接触する２カ所の部位を有し、前記弾性部材の作用力がこれらの各部位を結ぶ３角形の平面内で作用するように前記各部位が配置されていることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の光学要素の支持手段。
（７）前記第２の保持部材は、前記光学要素と接触して該光学要素を支持する２カ所の部位と、前記第１の保持部材に接触する１カ所の部位を有し、前記弾性部材の作用力がこれらの各部位を結ぶ３角形の平面内で作用するように前記各部位が配置されていることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の光学要素の支持手段。
（８）前記第２の保持部材が、前記第１の保持部材における２カ所以上の支持部間のそれぞれに少なくとも１つ以上設けられ、前記第１の保持部材における支持部と、前記第２の保持部材における支持部とが、前記光学要素周辺部に交互にほぼ等間隔で配置されていることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の光学要素の支持手段。
（９）前記第１の保持部材は支持部を３つ有しており、該３つの支持部の間に、前記第２の保持部材が均等な間隔を空けて配置されていることを特徴とする
上記（１）〜（８）のいずれかに記載の光学要素の支持手段。
（１０）前記光学要素がミラーであることを特徴とする上記（１）〜（９）のいずれかに記載の光学要素の支持手段。
（１１）複数の光学要素を有する光学系において、該複数の光学要素が
上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の光学要素の支持手段によって支持されていることを特徴とする光学系。
（１２）複数の光学要素によって構成された光学系の調整方法において、該複数の光学要素が上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の光学要素の支持手段によって支持され、前記弾性部材の弾性力を調整することによって該光学系の収差を調整することを特徴とする光学系の調整方法。
（１３）上記（１１）に記載の光学系を有することを特徴とする露光装置。
（１４）上記（１１）に記載の光学系を有し、前記弾性部材の弾性力を調整することによって転写性能を調整することを特徴とする露光方法。
（１５）上記（１１）に記載の光学系を有し、前記弾性部材の弾性力を露光時間の履歴に対応して調整することを特徴とする露光方法。
（１６）上記（１１）に記載の光学系を有し、該光学系の性能を評価し、該評価した結果に応じて前記弾性部材の弾性力を調整することを特徴とする露光方法。
（１７）上記（１３）に記載の露光装置または上記（１４）〜（１６）のいずれかに記載の露光方法を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
上記構成を適用することにより、高精度なレンズシステムを実現でき、またこれを半導体露光装置などの投影光学系に適用することによって、収差の小さい露光が実現でき、解像力の高い転写を行うことができる。このことによって微細な半導体を製造することが可能になる。
【０００８】
具体的には、光学系に用いるレンズなどの光学要素に対して、この光学要素の周辺部の２カ所以上の部位を支持する支持部を有する第１の保持部材と、該光学要素と接触する部位と該第１の保持部材に接触する部位とを有する第２の保持部材と、該第１の保持部材と該第２の保持部材とに力を作用させる弾性部材と、を用いて光学要素を支持する。光学要素は、第１の保持部材と、第２の保持部材によって支えられているが、第２の保持部材による光学要素の支持力は、該弾性部材の弾性力によって得られ、これらの支持力を管理することによって、光学要素を支持する支持力に起因する光学要素の面形状変化を管理することができる。
【０００９】
また、金属製の弦巻ばねのような、ばね定数が光学要素の曲げ変形の剛性よりも充分小さい部材を該弾性部材として用い、この弾性部材の長さ（変位）を調節することによって、第２の保持部材による該光学要素の支持力と、第１の保持部材による該光学要素の支持力とのバランスを容易に変化させることができる。このことを利用して、該光学要素の面形状を変化させる作用が実現できる。このような構造を光学系の一部に採用することによって、該弾性部材の弾性力の調整を、光学系全体の組立調整の手段として用いることにより、光学系全体の収差を調整することが可能となる。
【００１０】
さらに、該第２の保持部材の構造として、該光学要素に接触する部位、すなわち該光学要素に支持力を作用させる部位を１カ所とし、該第１の保持部材に接触する部位、すなわち該光学要素を支持する支持力の一部を該第１の保持部材へと伝達させる部位を２カ所とすることによって、第２の保持部材を安定な姿勢に保つと同時に、該光学要素の支持力を正確に設定することができる。
【００１１】
または、該第２の保持部材の構造として、該光学要素に接触する部位、すなわち該光学要素に支持力を作用させる部位を２カ所とし、該第１の保持部材に接触する部位、すなわち該光学要素を支持する支持力の一部を該第１の保持部材へと伝達させる部位を１カ所とすることによって、第２の保持部材を安定な姿勢に保つと同時に、該光学要素の支持力を正確に設定することができる。
【００１２】
さらに、該第１の保持部材と該第２の保持部材との間に該弾性部材の弾性力を作用させることによって、構成が一つのユニットにまとめることができる。
また、該光学要素周辺部において、該第１の保持部材による支持部の部位と、該第２の保持部材による支持部の部位とが交互に配置することによって、該第１の保持部材による支持部によって該光学要素の位置を確定し、該第２の保持部材の支持部によって該光学部材の変形を管理させる分担が設計し易いものになる。この場合、該第１の保持部材は該光学要素周辺部の３カ所を支持し、この３カ所の支持部位は、該光学要素の周辺部においてほぼ等角度間隔に配置されており、さらに該第２の保持部材を３つ有し、該第１の保持部材と、該第２の保持部材とによる６カ所の支持位置によって該光学要素を支持する支持手段であって、これら６カ所の支持位置は該光学要素の周辺部においてほぼ等間隔に配置されることによって、該光学要素の３θ成分の変形を管理する。
【００１３】
また、光学要素支持手段は、該光学要素周辺部を支持する複数の第１の支持部と、該光学要素周辺部を支持する第２の支持部と、を有する光学要素保持部材を有し、第１の支持部は該光学要素保持部材に対し光学要素を固定的に支持し、第２の支持部は該光学要素保持部材に対し該光学要素を支持する支持力を調整することによって、該光学要素の形状を適切な形状に変化させることができる。この光学要素支持手段を有する光学系を原版に描かれたパターンを感光板に転写するための露光装置に用い、光学系の収差状況に応じて光学系内の光学要素の形状を適切な形状に変化させることが可能となる。
【００１４】
また、原版に描かれたパターンを感光板に転写するための露光装置を構成するに際しては、前述した光学ユニットを用いる。つまり、露光装置の投影光学系に前述の光学ユニットを用い、光学要素の面形状を管理することによって、露光装置の像性能を管理する。
また、光学系を調整するに際しては、光学系を構成する光学要素のうち少なくとも１つの光学要素の支持手段として、該光学要素周辺部の２カ所以上の部位を支持する支持部を有する第１の保持部材と、該光学要素と接触する部位と該第１の保持部材に接触する部位とを有する第２の保持部材と、該第１の保持部材と該第２の保持部材とに力を作用させる弾性部材と、を用い、該弾性部材の弾性力を調整することによって光学要素の面形状を調整する。この面形状を所定の形状に管理することにより、該光学系の収差を調整することが可能となる。
【００１５】
また、露光方法を構成するに際しては、原版に描かれたパターンを感光板に転写するための露光装置の光学系において、前述の光学系調整方法を、露光時間の履歴に対応させて想定した露光装置の解像性能の状態に応じて、あるいは露光装置の光学系の性能を評価する手段によって評価される露光装置の解像性能の状態に応じて適用し、露光装置の解像性能を調整することによって、露光装置の転写性能を調整する。
また、デバイスを製造するに際しては、前述の露光装置または露光方法を露光工程を適用することによって、半導体デバイスなどの回路パターンを作成することができる。
【００１６】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
図１は集積回路を製造するための半導体露光装置を示す図である。この露光装置において、レチクルステージ４１に搭載されたレチクル４０の一部に照明光学系４４から露光用の照明光が照射される。照明光源は紫外線領域、あるいは真空紫外線領域の光である。照射領域は、スリット状であり、レチクルのパターン領域の一部を照明する。このスリット部分に相当するパターンは投影光学系４２によって１／４に縮小されて、ウエハステージ４３に搭載されたウエハ４５上に投影される。投影光学系４２は、露光装置のフレーム４６に搭載されている。投影光学系に対しレチクルとウエハとを同期走査移動させることによりレチクルのパターン領域全体をウエハ上の感光剤に転写する。この走査露光がウエハ上の複数の転写領域（ショット）に対して繰り返し行なわれる。
【００１７】
図３は実施例１における投影光学系４２における光学要素の支持手段の構成を示した図である。図１において、１は光学要素であるレンズ、２はレンズを保持する第１保持部材で、レンズの周囲に環状に構成されている。図３においては、第１保持部材２の一部を切り欠いて、レンズが支持されるようすを示している。近年の半導体露光装置では露光用の光源として紫外線を用いるので、レンズとなるガラス材料には石英や蛍石を用い、保持部材には充分な剛性を持ち、高精度な加工精度が得られる金属あるいはセラミックなどが用いられる。
【００１８】
図４は第１保持部材２の構造を、その一部を切り欠いて示した図である。
第１保持部材２には３カ所の座３が形成されており、この３カ所の座はほぼ１２０度ピッチで配置される。この３カ所ではレンズを固定的に支持する。図４においては、３箇所の座３の内、２箇所が示されている。これらの座３のそれぞれ中間の位置に、荷重変形管理用の保持部４を設ける。
【００１９】
この部分についての断面図を図５に示す。図５において５はレンズに力を及ぼす第２保持部材であり、６は支持力の根元となる金属製のばねである。ばね６は引っ張りコイルばねであり、一端はばね支持部材７，ばねの伸びを調整する調整部材８を介して第１保持部材２に連接されており、もう一端は第２保持部材５に連接されている。第２保持部材５はレンズを所定の力で支持する支持部分９、ストッパ部分１０、ばねとの連接部分１１、第１保持部材２に接触して釣り合いの力の作用を受ける部分（第１保持部材２との接触部分）１２を有している。ここで、調整部材８の高さを変えることにより、ばねの伸び、すなわち第２保持部材５にかかる力、ひいては支持部分９からレンズ２にかかる力を調整している。
【００２０】
ストッパ部分１０は、図５に示すように、組立の際、レンズがない状態でも第２保持部材５の姿勢を安定にするために設けたものである。第２保持部材５がばね６から受ける力を第１保持部材２が安定的に受け止めるように、ばねとの連接部分１１に対して、釣り合いの力の作用を受ける部分１２と反対側の位置に設けたストッパ部分１０が第１保持部材２と接触するようになっている。レンズを装着した状態では、このストッパ部分１０と第１保持部材２とは離隔している。
【００２１】
また、第２保持部材５の姿勢を安定に保つために、釣り合いの力の作用を受ける部分は２カ所設けてある。図６に示すように、レンズ支持部分９と、釣り合いの力の作用を受ける部分１２の２カ所とが形作る３角形が含まれる平面に向かって、ばねと第２保持部材５との連接部分１１からばねの作用力の方向に向かう直線を降ろしたとき、この直線と平面との交点が、レンズ支持部分９と、釣り合いの力の作用を受ける部分１２の２カ所とが形作る３角形の内部にくるように各部分の配置が構成されている。
【００２２】
ここで、投影光学系の光軸が重力の方向と一致している場合について力の釣り合いについて説明する。符号は重力と逆方向を正にとる。ばねの引っ張り力をＦ、ばね定数をｋ、ばねの伸びをｘ、ばねの初期張力をＴとすると、次の関係がある。
Ｆ＝Ｔ＋ｋ・ｘ
また、図５に示すように、第２保持部材５の、レンズ支持部分９と、釣り合いの力の作用を受ける部分（第１保持部材２との接触部分）１２との作用距離をＬ１、釣り合いの力の作用を受ける部分（第１保持部材２との接触部分）１２と、ばねとの連接部分１１との作用距離をＬ２とし、第２保持部材５がレンズを支持する力をＳとすると次の関係がある。
Ｓ＝Ｆ・Ｌ２／Ｌ１
したがって、
Ｓ＝（Ｔ＋ｋ・ｘ）・Ｌ２／Ｌ１
Ｓがレンズ重量の１／６となるようにＴ、ｋ、ｘ、Ｌ１、Ｌ２を設計する。調整部材８の厚さ寸法を調整して、適切にレンズ支持力を設定することによって、レンズを６カ所で均等な支持力となるように支持する。
ばねの伸びの調整量をｄｘとすると支持力の変化量ｄＳとの間に次のような関係が成立する。
ｄＳ＝ｋ・Ｌ２／Ｌ１・ｄｘ
一方、支持部４の位置におけるレンズの支持力Ｓに関して、支持力の微小変化ｄＳに対するレンズのたわみの変化に起因するＳの方向のレンズの変位をｄｖとして、たわみ剛性Ｋを次のように定義する。
Ｋ＝ｄＳ／ｄｖ
これらの式から次の関係が得られる。
ｄｖ／ｄｘ＝ｋ・Ｌ２／Ｌ１／Ｋ
ばね定数ｋは、ステンレスなどのばね用鋼材を用いて弦巻ばねを用いると、数ｃｍの大きさで０．４Ｎ／ｍｍ程度のものが実現できる。
【００２３】
一方、レンズの剛性Ｋは、形状や材質に依存するが、露光装置用の石英の凸レンズで、直径２００ｍｍ程度のものを６カ所で支持した場合の例として、前述した定義による剛性Ｋは概ね２００００Ｎ／ｍｍ程度になる。従って、図５に示すようにＬ２／Ｌ１を概ね０．５として、ｄｖ／ｄｌを計算すると１／１０００００となる。このことは、ばねの伸びを０．１ｍｍの分解能で調整すると、概ね１ｎｍのレンズ変形を管理することができることを示している。逆に表現すれば、保持部４を構成するばねの伸び量の設定精度が０．１ｍｍ程度であっても、これに起因する保持部４のレンズ支持力の誤差がレンズの自重変形に与える影響は、レンズ周辺部の撓み形状として１ｎｍ程度にしかならないということである。
【００２４】
このようにレンズ剛性とばね要素の剛性との大きな違いに着目して、ばねの設計を行うことで、ばねの伸び量に関して特に厳しい精度の管理を行わなくても、ばねの伸び量の容易な調整、あるいはばねの伸び量に影響を与える構成部品の寸法を適正に管理することによってレンズの周辺６カ所で実質的に均等な力で支持することができるので、レンズ自重によるレンズ周辺部の変形およびレンズ全体の変形を著しく小さくすることができる。
【００２５】
このように構成されたレンズの支持手段において本質的なことは、３箇所の剛性の高い座３によって、剛体としてのレンズの位置と姿勢を確保し、レンズの剛性よりも充分に低く、かつ実質的に均等な剛性を有する３箇所の保持部４によって、弾性体としてのレンズの変形を防ぐことにある。これを実現するには、金属あるいはセラミック部材のように、弾性体として充分安定な材質を用い、さらに弦巻ばねの形状にするなど、ばね定数を小さくかつ柔軟に設計しうる部材を用いるのが適切である。
【００２６】
弦巻ばねのような形状の部材が発生させる力を、ガラスや結晶などから成るレンズの周辺部分に、正確な方向に支持力として作用させるためには、余計な摩擦力や、弾性力が作用しないようにする必要がある。第２保持部材５はそのような用件を満たすように工夫されたもので、レンズの保持部４において、弦巻ばねが発生する弾性力をレンズの支持力として正確かつ安定的に作用させ、この支持力を第１保持部材２に伝えることによって、レンズ全体の支持力を均等に６箇所に配分することに成功している。
【００２７】
［実施例２］
図７は、実施例２における光学要素の支持手段の構成を示す図であり、実施例１で述べたレンズを保持する保持部の別の実施形態を示した図である。保持部材２１は図３の第２保持部材５と同様な働きを有するものである。図７において、保持部材２１がレンズを支持するレンズ支持部分２２を２カ所設け、釣り合いの力の作用を受ける部分２３を１カ所設けている。その他の部分は、実施例１に示すものと同様である。
【００２８】
レンズ支持部分２２の２カ所と、釣り合いの力の作用を受ける部分２３の１カ所とが形作る３角形が含まれる平面に向かって、ばねとの連接部分２４からばねの作用力の方向に向かう直線を降ろしたとき、この直線と平面との交点が、レンズ支持部分２２と、釣り合いの力の作用を受ける部分２３の２カ所とが形作る３角形の内部にくるように各部分の配置が構成されている。
【００２９】
このような構成によって、レンズを支持した状態で、保持部材２１の姿勢を安定にすることができる。実施例１および実施例２に述べた第２保持部材５および保持部材２１を有することは本発明の本質の一部であるが、図６、図７に示す形状の他にも有用な形状がある。つまり、本発明において必要な要件は、ばねの弾性力と、レンズの自重力と、レンズを固定的に支持する部分を有するレンズ支持部材に設けられる作用部分からの反力と、の３つの力を釣り合わせ、作用させるための部材要素が存在することである。
【００３０】
［実施例３］
図８、図９は実施例３における光学要素の支持手段の構成を示す図であり、実施例１、および実施例２で述べたレンズ支持部と別の実施形態を示すものである。図８の実施例においては、レンズを固定的に支持する１２０度ピッチで配置された３箇所の座、それぞれの間の位置に、第１、および第２の実施例で述べた、ばねを用いる保持部４を計６カ所配置する。従って、計９カ所でレンズ周辺部を支持する。これら９カ所の支持部は、レンズの周囲に等ピッチの角度で配置される。保持部４の支持力はばねの伸びを調整することによってそれぞれレンズの自重の１／９になるように設定される。
【００３１】
また、図９の実施例においては、ばねを用いる保持部４を９カ所、固定される保持部３を３カ所とし、計１２カ所でレンズを支持する。これら１２カ所の支持部は、レンズの周囲に等ピッチの角度で配置される。この場合、保持部４の支持力はそれぞれレンズの自重の１／１２に設定される。図８、図９の実施例とも、レンズ周囲の支持カ所が実施例１の６カ所の場合よりも多くなる分だけレンズ周囲における撓み変形が小さくなる。従って、より高精度なレンズ支持が実現できる。
【００３２】
［実施例４］
図１０は、実施例４における弾性部材の弾性力を調整する弾性力調整機構の構成を示す図である。図１０において、４１はばねの伸びを調整する機構で、ネジとナットによってばね６の上端部を支持するばね支持部材７の位置を調整することによってばねの伸び量を調整する。この実施例ではネジとナットによる調整機構を示したが、位置を調整する機構としては、実施例１のように調整部材を挟み込むような構造とし、その調整部材の厚さを選定する方法でも良い。またこの調整部材を２つの楔によって構成し、これらの楔によって調整部材の厚さを調整する方法でも良い。
【００３３】
実施例１では、この調整量は、レンズの支持力が各支持位置において均等な支持力となるような例について述べたが、この調整を積極的に利用して、レンズシステムの修正や補正に利用することも可能である。例えば、レンズの面形状を観察した後、望ましい面形状にするのに必要なレンズの周辺部に与える変形力を計算し、それに相当する支持力となるようにばねの伸び量を調整することによって望ましい面形状を得ることができる。
【００３４】
また、レンズ面形状を直接観測しながらばねの伸びを調整することによって、望ましいレンズ面形状を得ることができる。例えば３個所のレンズ支持位置を固定とし、その固定部位の間の３個所を調整部位とした場合の構造では、３個所それぞれの調整部位を同一量の調整とすることによってレンズの面形状の３θ成分を調整できる。
【００３５】
さらには、露光装置の投影光学系のように、複数のレンズからなる結像光学系などのレンズシステムの内の適切なレンズについて図１０のレンズ保持構造を適用し、ばねの伸びを調整することによって、レンズシステムの性能、あるいは収差量を評価し、この性能あるいは収差が適切な値となるように調整することができる。例えばレンズの面形状を変化させて収差の波面の３θ成分を調整したり、画面歪み（ディストーション）を調整することができる。
【００３６】
［実施例５］
図１１は、実施例５における半導体露光システムの概念図であり、前述した実施例によるレンズの支持手段をその一部に適用したレンズシステムによる露光光学系を搭載したものである。前述したレンズ支持手段の例では、個別のレンズにおいてレンズ支持力の内の一部の支持力を調整して収差を調整するが、この調整量をアクチュエータの駆動によって行う駆動手段７１がレンズシステムに搭載されている。
【００３７】
一方、露光装置には露光光学系の収差の変化を見積もる手段７２が搭載されている。この手段は、露光光学系の収差を直接計測する手段でも良いし、露光光学系の温度情報などの間接的な情報を得る手段でも良い。この情報は計算装置７３に送られ、レンズシステムに機能として装備されているレンズの位置、姿勢、変形等々の駆動装置の駆動量として適切な値を算出するのに供される。
【００３８】
計算装置７３は前述した実施例を含む複数の光学システムを修正する手段にそれぞれ適切な駆動信号を送り、収差を軽減するように光学システムを修正する。これらの調整によって、露光装置の転写性能を適切な状態に維持することができる。
【００３９】
以上、本発明を半導体露光装置の投影レンズシステムを例として説明したが、光学要素としてはレンズ以外にミラーに適用しても良い。また、回折を応用した光学素子など、変形を問題とする光学素子に適用することが可能である。また、高精度な光学系を用いる種々の光学システムに応用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、光学要素を支持するに際して、光学要素とこれを支持する支持部材との熱膨張差や支持部材の組立に起因する光学要素の形状歪みを防止することが可能となる光学要素の支持手段、該光学要素の支持手段による光学系、光学系の調整方法、露光装置、露光方法、デバイス製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される露光装置を示す図である。
【図２】従来例を示す図である。
【図３】本発明の実施例１における光学要素の支持手段の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例１における第１保持部材２の構造を、その一部を切り欠いて示した図である。
【図５】本発明の実施例１における荷重変形管理用の保持部の断面の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例１における保持部材の説明図である。
【図７】本発明の実施例２における光学要素の支持手段の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例３における光学要素の支持手段の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施例３における光学要素の支持手段の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施例４における弾性部材の弾性力を調整する弾性力調整機構の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施例５における半導体露光システムの概念図である。
【符号の説明】
１：レンズ
２：第１保持部材
３：座
４：保持部
５：レンズに力を及ぼす第２保持部材
６：ばね
７：ばね支持部材
８：調整部材
９：支持部分
１０：ストッパ部分
１１：連接部分
１２：第１保持部材２との接触部分
２１：保持部材
２２：レンズ支持部分
２３：釣り合いの力の作用を受ける部分
４０：レチクル
４１：レチクルステージ
４２：投影光学系
４３：ウエハステージ
４４：照明光学系
４５：ウエハ
４６：フレーム
７１：駆動手段
７２：収差の変化を見積もる手段
７３：計算装置
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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