(57)【要約】【課題】  投影光学系で発生する偏芯系の収差を投影光学系を組み立てた後に低減させる機構を、光学的、メカ的な設計制約を少ないように省スペースで実現する。【解決手段】  固定台と、可動台、板ばねから成り、それらで作られる偏芯空間に空気を送り込むことで板ばねを変形させ、可動台に搭載されているレンズを傾かせる。上記要素で作られる偏芯空間は直交する方向に２つ必要であるが、その位置はレンズ光軸位置に対し、直交する方向に２つ、または光軸方向に２つ作る。また、上記要素で作られたユニットを、低減させたい収差のみを低減させるため、投影光学系内では複数使用する。【選択図】  図１
2005116853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定台と複数の可動台を有する光学装置であって、固体台と可動台、または可動台と可動台を複数の板ばねにて連結して直交する２つの偏芯空間を作成し、空気の圧力で板ばねを変形させて可動台に取り付けられたセル及びレンズ等を傾斜させる事で、光学部品の傾き調整を行う事を特徴とする光学装置。
【請求項２】
パターンの像を所定面上に投影する投影光学系であって、請求項１に記載の光学装置を有し、該光学装置によって該投影光学系で生じる収差を低減していることを特徴とする投影光学系。
【請求項３】
前記収差は、片ボケ、偏芯ディストーション及び中心コマ収差のうち少なくとも一つを含み、収差の大きさによってセル及びレンズの傾き量を制御する事を特徴とする請求項２記載の投影光学系。
【請求項４】
光源からの光で前記パターンを照明する照明光学系と、前記パターンの像を被露光体上に形成する、請求項２又は３記載の投影光学系を有することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項４記載の露光装置を用いて被露光体を露光する工程と、該露光された被露光体を現像する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６】
レチクルまたはマスクに形成されたパターンをウエハに投影し、光軸に対する傾き角度を調整する事が可能なレンズを有する事で、光学系の収差を除去または低減する方法であって、前記ウエハに生じる前記光学系の収差を測定するステップと、前記測定ステップで測定した前記収差が許容値の範囲内であるか判断するステップと、前記収差が前記許容値の範囲外である場合に、当該収差が低減するように前記レンズの前記光軸に対する傾き角度を算出するステップと、前記算出ステップで算出した前記傾斜角度に基いて前記光軸に対して前記レンズを傾かせるステップを有する事を特徴とする収差低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は露光装置、特に半導体ウエハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ用のガラス基板等の被処理体に投影露光する露光装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。例えばマスクパターンに対するデザインルールは、ラインアンドスペース（Ｌ＆Ｓ）０．１μｍ以下の線幅を広範囲に形成する事が要求され、今後は更に８０ｎｍ以下の回路パターン形成に移行する事が予想されている。なお、Ｌ＆Ｓは露光においてラインとスペースが等しい状態でウエハ上に投影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。
【０００３】
半導体製造用の代表的な露光装置である投影光学系は、レチクルまたはマスク上に描画された回路パターンからの回折光をウエハ上に縮小して結像させるものであり、解像度を向上させる為には光源の波長を短くする事、投影光学系の開口数（ＮＡ）を上げる事が有効であるが、それと同時に、投影光学系の収差を極めて小さく抑えなければならない。
【０００４】
しかしながら、レンズやレンズ保持具等の製造誤差、投影光学系の組立における誤差を低減させることで解像度を向上させるには限界があり、投影光学系を組み立てた後に収差を何らかの方法で低減させる事が必要となっている。そしてこの方法の一つが、投影光学系内に一枚または複数のレンズを傾かせる事が可能な機構を組み込み、低減させるべき収差量に応じて前記レンズを傾かせる事なのである。
【０００５】
従来、レンズ等の部材を傾かせる方法としては、ＵＳＰ５９８６８２７に記載されている例があるが、その概要を図６、図７を使用して説明する。
【０００６】
図６が発明を上部から見たもの、図７が断面を表す図である。図にある１８が調整ノブ、２６が第１たわみ部材、２８が第２たわみ部材、３０が固定リング、３２がたわみ部材連結プレート、３６がワークである。この発明において、ノブ１８を押し引きする事で、第１たわみ部材が変形し、固定リング３０、たわみ部材連結プレート３２、第２たわみ部材３６を介して最終的にワーク３６を傾かせる事が可能となっている。図６にあるように、ノブ１８はワーク３６の３方向に配置されているので、各々のノブ１８を調整する事で、ワーク３６の２軸の傾きと図６の面に垂直な方向での移動、合計３自由度の動きが可能となると説明されている。
【特許文献１】米国特許５９８６８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来例を使用して投影光学系内部のレンズを傾かせる事を想定すると、傾き機構の厚みが厚くなってしまう為、投影光学系内のその他のレンズ配置に影響を及ぼすこととなり、光学的、あるいは機械的な設計制約が多くなってしまうという問題点がある。また、投影光学系を露光装置に搭載した場合、露光装置には投影光学系以外にも多くのユニットが搭載される為、ワークとしてのレンズを傾かせる為には前述の投影光学系以外のユニットを迂回、または外しての作業が必要となり、作業性が悪くなるという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決する為、本出願に係る第１の発明は、投影光学系内に、固定台、可動台１、可動台２、板ばねからなるレンズ傾き機構を配置し、レンズを傾かせることで、片ボケ、偏芯ディストーション、中心コマ収差といった収差を低減させるものである。
【０００９】
上記固体台と可動台１で偏芯した空間を作る事で発生させる傾きと、可動台１と可動台２で偏芯下した空間を作る事で発生させる傾きは直交する方向に配置してあるので、レンズを自在な方向に傾かせる事が可能である。
【００１０】
また、本出願に係る第２の発明は、投影光学系内に、傾かせるレンズを２枚に分割して配置し、各々のレンズを固定台１、可動台１および、固定台２、可動台２の組み合わせで第１の発明と同様の効果を持たせるものである。
【００１１】
第１の発明、第２の発明とも、固体台、可動台の厚さを薄くする事が可能であり、投影光学系を露光装置に搭載した後でも駆動する事が可能であるので、作業性が悪くなることも無くなる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本出願の発明によれば、レンズを高精度で傾かせることが可能となるので、投影光学系で発生する偏芯系の収差を低減させることが可能となる。
【００１３】
また、本発明は機構厚さを薄くすることができるので、光学的あるいは機械的な設計制約を少なくする利点がある。さらに、本発明機構は投影光学系を組み立て、露光装置に搭載した後でも駆動することが可能であるので、作業性が良くなるという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施例）
図１に本発明の概略図を示すが、まず図１の説明をする前に、本発明の原理概略を図２を使用して説明する。
【００１５】
図２において、２１は固定台、２２が可動台、２７、２８は板ばねであり、この４部品、３要素で、偏芯空間２５が作れられている。板ばね２７、２８は４つの板ばね押さえ２６で、不図示のネジ等で固定台２１、可動台２２に締結されている。また、レンズ２４はセル２３に接着されており、セル２３が可動台２２にネジ等により締結されている。
【００１６】
偏芯空間２５は、実際に設計するうえで、通常実線に示すような形状を用いるが、説明をしやすいように、等価な空間形状断面を破線で示す。
【００１７】
２９は空気穴を示すが、この穴を通して、空気等の気体が供給される。図２−１が気体を供給する前の状態であり、偏芯空間２５に気体が供給されると、内部の圧力が高まり、破線で示した平行四辺形の偏芯空間断面形状が面積の大きい断面形状になろうとして変形を起こす。その状態を示したのが図２−２である。すなわち、レンズの中心線を境にして、右側は固体台２１に対して可動台２２が上方に、左側は固定台２１に対して可動台２２が下方に動くことになり、その結果、固定台２１に対し、レンズ２４を搭載した可動台２２は反時計周りに傾くことになる。
【００１８】
図２−１において太線で示した３０は、上記傾きを得る為に必要になる面であり、縦方向に存在する壁は関係ない。よって、固定台２１、可動台２２の厚さを薄くすることが可能となる。
【００１９】
次に、図１を用いて、第１の実施例を説明する。
【００２０】
図１において、図１−１が本発明概略機構図の上面図、図１−２がＸ軸で切断した断面図、図１−３がＹ軸で切断した断面図を示す。
【００２１】
１は固定台、２は可動台Ａ、３が可動台Ｂ、１０、１１および１２、１３は板ばねを示しており、まず、固定台１、可動台Ａ２、板ばね１０、１１で第一の偏芯空間６が作られる。この偏芯空間は、Ｙ方向に本機構上下でずれている。すなわち、本機構上方では空間がＹ軸＋側に、本機構下方では空間がＹ軸−方向にずれている。その状態を端的に示しているのが図１−３である。
【００２２】
次に、可動台Ａ２、可動台Ｂ３、板ばね１２、１３で第二の偏芯空間７が作られる。この偏芯空間はＸ方向に本機構上下でずれている。すなわち、本機構上方では空間がＸ軸＋側に、本機構下方では空間がＸ軸−方向にずれている。その状態を端的に示しているのが図１−２である。
【００２３】
板ばね１０、１１、１２、１３は板ばね押さえ８および９にて、不図示のネジ等で固定台１、可動台Ａ２、可動台Ｂ２に締結されることで閉鎖された偏芯空間６、７を作っている。可動台Ｂ３の内側にはレンズ５が接着されたセル４が搭載されている。１４は第一の偏芯空間６に空気等の気体を供給する為の空気穴、１５は第二の偏芯空間７に気体を供給する為の空気穴である。
【００２４】
そして、上記空気穴１４を通して空気を供給すると、図２で示した原理の通り、第一の偏芯空間６内部の圧力が高まり、偏芯空間断面積が広がる。その結果、固体台１に対し、可動台Ａ２がＹ軸＋側が本機構上方に、Ｙ軸−側が本機構下方に傾くので、Ｙ軸方向に傾きを与えることができる。同様に、空気穴１５を通して空気を供給すると、第二の偏芯空間７内部の圧力が高まり、偏芯空間断面積が広がる。その結果、固体台Ａ２に対し、可動台Ｂ３がＸ軸＋側が本機構上方に、Ｘ軸−側が本機構下方に傾くので、Ｘ軸方向に傾きを与えることができる。
【００２５】
第一の偏芯空間６、第二の偏芯空間７には、サーボバルブ等のエア供給ユニットを用いて空気を供給し、圧力を変化させることで傾きを変えることができる。また、各々の偏芯空間６、７には２つのエア供給ユニットを用いるので、Ｘ方向およびＹ方向で独立した傾き量を与えることが可能となる。
【００２６】
本発明では、空気を供給していない状態を傾き０の状態とすると、その状態から空気を偏芯空間６、７に供給することでＹ軸＋側、Ｘ軸＋側が本機構上方に上がる（この状態を傾き＋の状態とする）ので、Ｙ軸＋側、Ｘ軸＋側を傾き−の状態を作るため、図１−１の１６の方向を低く設置するのが良い。方法としては、固定台１を投影光学系内にて１６の場所が低くなるようにしても良いし、セル４にて１６の方向を低くなるようにしても良い。
【００２７】
以上より、レンズ５をＸ、Ｙ軸方向に自在に傾かせることが可能となる。
【００２８】
次に、図３を用いて投影光学系内での本発明の役割について説明する。
【００２９】
図３において、４１は投影光学系全部を示すものであり、複数の鏡筒４２が積み上げられて成り立っている。鏡筒４２内部には、レンズ４６が接着されたセル４３が１枚、または複数挿入されており、複数の場合はセル間スペーサ４４を介して積み上げられている。そして板ばね４５にて不図示のネジ等により鏡筒４２に締結される。鏡筒４２は鏡筒間スペーサ４７を介して積み上げられており、本発明の機構も鏡筒４２と同じく積み上げられ、投影光学系４１を形成している。
【００３０】
図３においては、鏡筒群４８、４９の２つ、本発明機構５０、５１の２つだけを示しており、その他は省略している。なお、５０、５１は図１で示した機構そのものである。
【００３１】
本発明機構を用いてレンズに傾きを与えるのは、投影光学系４１を組み立てた後、発生する収差を低減させる為であるが、収差は複数あるため、１つのレンズに傾きを与えると、低減させたい収差のほかに、傾かせた為に増やしてしまう収差も存在する。そのため、低減させたい収差だけを低減させる為には複数の本発明の機構を用いるのが現実的である。
【００３２】
例えば、本発明機構５０内のレンズ５Ａを矢印の方向に傾かせた場合に
低減させたい収差：０方向に減少
その他の収差：＋方向に増大
となる場合は、他のレンズを傾かせることでその他の収差がキャンセルするようにすれば良い。すなわち、もう一つの本発明機構５１を用いて、レンズ５Ｂを矢印の方向に傾かせ、
低減させたい収差：０方向に減少
その他の収差：−方向に増大
とすれば、低減させたい収差のみを低減させ、その他の収差を元どおりにすることができる。
【００３３】
なお、このようなレンズの組み合わせは予め光学シミュレーション等で予測する事が可能である。
【００３４】
次に、実際の設計例を図４を用いて示す。
【００３５】
図４は図１に寸法を入れたものである。なお、材質は、固定台１、可動台Ａ２、可動台Ｂ３は鉄、板ばね１０、１１、１２、１３はステンレスである。
【００３６】
第一の偏芯空間６にサーボバルブを用いて空気を入れ、最大０．２５ＭＰａの圧力にした場合、３３４秒の傾きが得られ、サーボバルブの圧力分解能を考慮すると、最小傾き精度０．０６７秒で傾きを制御することが可能である。同じく、第二の偏芯空間７内を０．２５ＭＰａの圧力にした場合、各々、２８０秒、０．０５６秒という値が得られる。
【００３７】
今回は図４に示した寸法での結果であるが、必要になる最大傾き、最小傾き精度はレンズによって異なるので、用途に応じた設計が必要である。
【００３８】
（第２の実施例）
図５は第２の実施例を示したものである。
【００３９】
レンズは設計上、２枚に分割することが可能である。レンズの屈折力をＰ、分割したレンズの屈折力をＰ１、Ｐ２、分割したレンズ間隔をＤとすると、
Ｐ＝Ｐ１＋Ｐ２−Ｄ・Ｐ１・Ｐ２
という式が成り立つので、傾かせたいレンズを２枚に分割し、各々のレンズを各々直交した方向に傾かせるように構成したのが第２の実施例である。
【００４０】
図５において６１が固定台Ａ、６３が可動台Ａ、６５がセルＡ、６７がレンズＡ、６９が偏芯空間Ａ、７３、７４が板ばね、７７が空気穴Ａであり、レンズＡ６７は傾かせたいレンズを２枚に分割したうちの１枚を示している。
【００４１】
空気穴Ａ７７を通して空気を偏芯空間Ａ６９に入れることで、レンズＡ６７にＹ方向の傾きを与えることが可能となる。
【００４２】
また、同様に、６２が固定台Ｂ、６４が可動台Ｂ、６６がセルＢ、６８がレンズＢ、７０が偏芯空間Ｂ、７５、７６が板ばね、７８が空気穴Ｂであり、レンズＢ６８は傾かせたいレンズを２枚に分割したうちのもう１枚を示している。
【００４３】
空気穴Ｂ７８を通して空気を偏芯空間Ｂ７０に入れることで、レンズＢ６８にＸ方向の傾きを与えることが可能となる。
【００４４】
７９はスペーサであり、上記式に合致するよう、その厚みが決定されるものである。
【００４５】
以上のように、傾かせたいレンズを２枚に分割し、各々でＸ方向、Ｙ方向にレンズを傾かせることができるので、投影光学系に搭載した場合、傾きによって収差を低減させることが可能となる。
【００４６】
本実施例を投影光学系に組み込み、低減させたい収差のみを低減させる方法については、第一の実施例での説明と同じであるので、省略する。
【００４７】
なお、第二の実施例は、第一の実施例と比較して、機構の径方向を小さくすることが可能であるので、径方向に光学的、あるいはメカ的に制約がある場合に有効なものである。
【００４８】
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、上記の投影光学系を組み込んだ露光装置に本発明を適用しても構わない。すなわち、エキシマレーザー等の光源と、この光源からの光でマスク又はレチクル等に形成されたパターンを照明する照明光学系と、この照明されたパターンの像をウエハ等の被露光体上に形成する、実施例中で記載した投影光学系（もしくは実施例中に記載した光学装置、調整装置を備える投影光学系）と、前記マスク又はレチクルを載置するマスクステージと、前記被露光体を載置するウエハステージとを有する露光装置に適用しても構わない。
【００４９】
さらに、本実施例に記載の露光装置を用いたデバイスの製造方法にも適用可能である。具体的には、上述の露光装置を用いて、ウエハやガラス基板等の被露光体を露光する工程と、その露光された被露光体を現像する工程と、さらに現像された被露光体に後処理を施す工程とを有するデバイスの製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第一実施例を示す機構概略図
【図２】本発明の原理説明図
【図３】本発明を投影光学系内に設置した概略図
【図４】本発明の第一実施例の設計例を表す図
【図５】本発明の第二実施例を示す機構概略図
【図６】従来例を示す上面図
【図７】従来例を示す断面図
【符号の説明】
【００５１】
１  固定台
２  可動台Ａ
３  可動台Ｂ
４  セル
５  レンズ
６  第一の偏芯空間
７  第二の偏芯空間
８，９  板ばね押さえ
１０〜１３  板ばね
１４，１５  空気穴
４１  投影光学系
４２  鏡筒
４３  セル
４４  セル間スペーサ
４５  板ばね
４６  レンズ
４７  鏡筒間スペーサ
４８，４９  レンズ群
５０，５１  傾き調整機構
【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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