(57)【要約】【課題】開口絞りを介した光学性能の調整に有利な光学装置を提供する。【解決手段】光学装置１００は、光軸上の開口を規定し対向する２つの端部をそれぞれ有する第１部材３ａおよび第２部材３ｂを含む開口絞り３と、第１部材３ａおよび第２部材３ｂのうちの一方だけを移動させて開口の大きさを変更する駆動機構４とを有する。【選択図】図１
2016039258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学装置であって、
光軸上の開口を規定し対向する２つの端部をそれぞれ有する第１部材および第２部材を含む開口絞りと、
前記第１部材および前記第２部材のうちの一方だけを移動させて前記開口の大きさを変更する駆動機構と、
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記開口絞りは、前記第１部材と前記第２部材との組を複数有し、
前記駆動機構は、前記複数の組のうち第１組に含まれる一方の部材を第１方向に移動させ、前記複数の組のうち第２組に含まれる一方の部材を前記第１方向とは異なる第２方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記第１方向と前記第２方向とは互いに直交していることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記駆動機構は、アクチュエータを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記駆動機構は、主光線が所定面に垂直に入射するように、前記一方だけを移動させることを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
光源の角度を調整する調整部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記光学装置は、所定面を照明することを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記光学装置は、所定面に像を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項９】
前記光学装置は、所定面にマークの像を形成する結像光学系と、該結像光学系の一部を介して前記マークを照明する照明光学系とを有し、前記結像光学系と前記照明光学系とに共通の光路に前記開口絞りが配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１０】
パターン形成を基板に行うリソグラフィ装置であって、
請求項１ないし請求項９のうちいずれか１項に記載の光学装置を有することを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のリソグラフィ装置を用いてパターン形成を基板に行う工程と、
前記工程で前記パターン形成を行われた基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置、検出装置または観察装置などの光学装置は、レンズ、絞りまたはミラー等を用いて、被照明面、被検出面または被観察面などに光を結像させる。このような光学装置は、例えば、それを構成する光学部材の製造誤差または調整誤差等に起因してテレセントリシティが低下すると、結像性能が低下する。ここで、テレセントリシティとは、主光線（開口絞りの中心を通る光線）と光軸とが光学系の片側において平行とみなせることをいう。例えば、照明装置（照明光学系）においてテレセントリシティが低下した状態は、被照明面で照明光の主光線が光軸に対して傾いている状態をいう。この場合、被照明面が斜め方向から照明され、照明装置による照明性能が低下しうる。また、例えば、照明光学系を介して基板上のマークを照明し、結像光学系を介して当該マーク（の像）を、例えばＣＣＤカメラ等の撮像素子で撮像するマーク検出装置がある。このような検出装置は、マークが斜め方向から照明されると、マークの結像位置にずれが生じうる。よって、そのような照明状態は、例えば、マークの位置の計測には不利である。
【０００３】
特許文献１は、基板上に形成されているマークを検出する装置であって、結像開口絞りに対する複数の照明開口絞りの位置ずれ量に基づいて照明光の光軸の傾きを補正する検出装置を開示している。具体的には、この検出装置は、位置ずれ量に基づいて回転盤の回転調整や平行平面板の傾き調整を行ってテレセントリシティを補償している。
【０００４】
また、特許文献２は、照明開口絞りと結像開口絞り（観察開口絞り）とを駆動部によりそれぞれ位置調整することにより、基板に対する光軸の傾きを補償する観察装置を開示している。この観察装置は、基板上に形成された段差のあるパターンの寸法を計測しうる。この観察装置は、対物レンズの光軸と直交する方向に沿って照明開口絞りと結像開口絞りとを移動させて両者の相対位置を調整することで、基板の傾きに起因した、テレセントリシティの低下と同様の影響を軽減する。
【０００５】
さらに、特許文献３は、光軸に関して非回転対称な（すなわち回転対象でない）収差またはテレセントリシティの調整を行う位置ずれ検出装置（重ね合わせ検査装置）を開示している。この位置ずれ検出装置は、対物レンズの瞳面に配置された結像開口絞りを光軸と直交する面に沿って移動させて偏芯調整を行うことで上記の調整を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２２５９４０号公報
【特許文献２】特開平１０−２３９０３７号公報
【特許文献３】特許第４８７６３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１ないし３に記載のような装置は、開口絞りを移動させてテレセントリシティの調整を行うため、高精度に位置決め可能な駆動部が必要となり、高コスト化や大型化を招きうる。さもなければ、光軸と開口絞りの中心軸とのずれに起因して光学性能が低下しうる。
【０００８】
本発明は、例えば、開口絞りを介した光学性能の調整に有利な光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光学装置であって、光軸上の開口を規定し対向する２つの端部をそれぞれ有する第１部材および第２部材を含む開口絞りと、第１部材および第２部材のうちの一方だけを移動させて開口の大きさを変更する駆動機構と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、例えば、開口絞りを介した光学性能の調整に有利な光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【図２】一実施形態に係る照明装置の構成を従来と比較して説明する図である。
【図３】開口絞りの他の構成を示す図である。
【図４】瞳面上での照明光の光強度分布を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る検出装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る観察装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置の構成を示す図である。
【図８】従来の照明装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る光学装置について説明する。本実施形態に係る光学装置は、例えば、所定面である被照明面をケーラー照明する照明装置である。ここで、ケーラー照明とは、光源の像を瞳面に結像させる照明法であり、被照明面に対する照明むらの発生を抑えるのに有利である。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る照明装置１００の構成を示す概略図である。このうち、図１（ａ）は、照明装置１００の全体構成を示す図である。照明装置１００は、光源１と、照明光学系２と、開口絞り機構５とを有する。光源１は、例えば、レーザー光源または高圧水銀ランプである。照明光学系２は、コレクタレンズＬ１、フィールドレンズＬ２およびコンデンサレンズＬ３の複数の光学素子と、ミラー６とを有し、光源１から放射された光を被照明面ＩＳに導く。開口絞り機構５は、開口絞り３と、駆動部４とを有し、開口絞り３は、光軸上の開口を規定する、さらに２つの絞り部材（第１絞り部材（第１部材）３ａおよび第２絞り部材（第２部材）３ｂ）を含む。開口絞り３は、照明光学系２の瞳面（本実施形態ではコンデンサレンズＬ３の入射側焦点位置（入射瞳面上））近傍に配置され、被照明面ＩＳを照明するときの照明条件を可変とする。駆動部（駆動機構）４は、例えば、アクチュエータまたはモータを含み、第２絞り部材３ｂを、照明光学系２の光軸に垂直な方向に移動可能とする。
【００１５】
光源１から放射された光は、コレクタレンズＬ１を通過して略平行な光とされた後、フィールドレンズＬ２に入射する。フィールドレンズＬ２で集光された光は、ミラー６で反射され、コンデンサレンズＬ３を介して被照明面ＩＳに導かれる。また、開口絞り３は、照明光学系２の瞳面に配置されており、光源１とは共役な位置関係となるので、フィールドレンズＬ２で集光された光の開口数を変化させることができる。なお、照明装置１００は、照明光学系２の瞳面の近傍に光彩絞りをさらに有し、この光彩絞りの絞り量を変化させることで開口数を変化させるものとしてもよい。また、照明装置１００は、被照明面ＩＳと共役な位置に視野絞りを有し、この視野絞りの絞り量を変化させることで、照明光学系２の視野を制限するものとしてもよい。
【００１６】
次に、照明装置１００において、例えば、部品精度、調整誤差、または被照明面ＩＳの傾きに起因した、テレセントリシティの悪化を補正すること（以下「テレセントリシティの調整」という。）について説明する。まず、比較のために、従来の照明装置において、上記のような部品精度などに起因して、被照明面ＩＳを照明するときにテレセントリシティが悪化する場合がある理由について説明する。
【００１７】
図８は、従来の照明装置５００の構成を示す概略断面図である。ここでは、照明装置５００が不図示の光源からの平行光を開口絞り機構４５およびコンデンサレンズＬを介して被照明面ＩＳに導くものと想定している。開口絞り機構４５は、開口絞り４３と、駆動部４４とを含み、駆動部４４は、開口絞り４３の位置を光軸ＡＸと直交する方向（この例ではＸ方向）に移動させうる。
【００１８】
図８（ａ）は、開口絞り４３とコンデンサレンズＬとの相対位置が誤差なく調整されている状態の照明装置５００を示す図である。また、図８（ｂ）は、開口絞り４３の形状を開口側から見た平面図である。開口絞り４３は、中心領域に１つの開口を有する単一の平面部材である。照明装置５００は、駆動部４４を用いて開口絞り４３全体をＸ方向に移動させることで、開口位置を変化させうる。
【００１９】
図８（ｃ）は、開口絞り４３とコンデンサレンズＬとの相対位置に調整誤差が生じた状態の照明装置５００を示す図である。この場合、図８（ａ）に示す状態と比較して、開口絞り４３とコンデンサレンズＬとは、相対的にＸ方向にずれた位置にある。すなわち、図８（ａ）に示す状態では、開口絞り４３の中心軸Ａ１と光軸ＡＸとが一致するのに対し、図８（ｃ）に示す状態では、中心軸Ａ１と光軸ＡＸとにＸ方向のずれが生じている。ここで、光軸ＡＸは、コンデンサレンズＬの中心を通り、かつコンデンサレンズＬのレンズ面に垂直な直線である。そして、この場合、被照明面ＩＳに導かれる照明光の主光線と光軸ＡＸとには角度ずれθが生じ、照明光のテレセントリシティが悪化する。
【００２０】
図８（ｄ）は、開口絞り４３とコンデンサレンズＬとの相対位置に調整誤差が生じ、かつ、被照明面ＩＳと照明装置５００とに相対的な角度ずれが生じた状態の照明装置５００を示す図である。この場合、照明光の主光線と光軸ＡＸとには角度ずれθ１が、被照明面ＩＳと光軸ＡＸとには角度ずれθ２がそれぞれ生じ、特に角度ずれθ１と角度ずれθ２との値が異なると、照明光のテレセントリシティが悪化する。ここで、図８（ｄ）に示す軸Ａ２は、被照明面ＩＳに対して照明光の主光線が垂直に入射する場合、すなわち角度ずれθ１と角度ずれθ２とが等しい場合の開口絞り４３の中心軸を示す。
【００２１】
これに対して、テレセントリシティを調整して照明精度の低下を抑制するために、駆動部４４が開口絞り４３の位置をＸ方向に移動させることで、開口絞り４３の中心軸Ａ１と光軸ＡＸとを一致させる方法が考えられる。まず、照明装置５００が図８（ｃ）に示す状態にある場合、駆動部４４は、開口絞り４３の中心軸Ａ１と光軸ＡＸとを一致させるように、すなわち照明光の主光線と光軸ＡＸとの角度ずれθがゼロとなるように、開口絞り４３を高精度に位置決めすればよい。しかしながら、駆動部４４をこのような高精度な位置決めを可能とするようなものとすると、照明装置の高コスト化や大型化を招きうる。例えば、照明装置の使用環境が真空チャンバー内である場合には、発熱やアウトガスの影響が小さい部材（材質）や接着剤を用いた駆動手段でなければならず、大気中で使用するものに比べて、照明装置の高コスト化や大型化が顕著である。
【００２２】
一方、照明装置５００が図８（ｄ）に示す状態にある場合も、駆動部４４は、開口絞り４３の中心軸Ａ１と軸Ａ２とを一致させるように、すなわち角度ずれθ１と角度ずれθ２とを一致させるように、開口絞り４３を高精度に位置決めすればよい。しかしながら、この図８（ｄ）に示す状態では、部品精度、調整誤差、または被照明面ＩＳの傾きなどに起因して、開口絞り４３の軸Ａ２と光軸ＡＸとのＸ方向の位置にずれが生じうる。そして、このような位置ずれが生じている状態で、開口絞り４３の中心軸Ａ１を軸Ａ２に移動させてテレセントリシティを調整しようとすると、コンデンサレンズＬに入射する照明光の照明領域は、光軸ＡＸに対して非対称となる。したがって、この場合、被照明面ＩＳにおいて、照明光の主光線と光軸ＡＸとのＸ方向のずれに起因した非回転対称な収差が発生することとなり、その結果、照明精度が低下しうる。
【００２３】
そこで、本実施形態に係る照明装置１００では、特に開口絞り機構５を以下のような構成とすることで、テレセントリシティを好適に調整しつつ、調整敏感度の低下と、非回転対称な収差の発生とを抑える。
【００２４】
まず、開口絞り機構５について、調整敏感度の低下を抑える観点から説明する。図１（ｂ）は、開口絞り機構５の構成とその動作とを示す図である。開口絞り機構５が有する開口絞り３は、上記のとおり、第１絞り部材３ａと、第２絞り部材３ｂとを含む。第１絞り部材３ａおよび第２絞り部材３ｂは、それぞれ、四辺のうちの１つの辺側から中心領域に向けて切り欠きを有する平板部材である。図１（ｂ）に示す例でいうと、第１絞り部材３ａと第２絞り部材３ｂとは、それぞれ平板表面がＸＹ平面と平行で、かつ、Ｚ方向から見て一部が重なるように配置される。このとき、第１絞り部材３ａは、ＸＹ平面において切り欠きの端部（エッジ）が第２絞り部材３ｂ側に向き、一方、第２絞り部材３ｂは、ＸＹ平面において切り欠きの端部が第１絞り部材３ａ側に向く。したがって、第１絞り部材３ａが有する切り欠きの端部と第２絞り部材３ｂが有する切り欠きの端部とは、Ｚ方向から見て矩形の開口の大きさを規定することになる。そして、開口絞り機構５では、第１絞り部材３ａは、その位置を不変とし、一方、第２絞り部材３ｂは、駆動部４により第１絞り部材３ａの位置に対して移動することで、開口の大きさを可変、すなわち開口絞り３の中心軸を変化させて、照明条件を調整しうる。図１（ｂ）では、特に、第１絞り部材３ａの位置を不変としたまま、第２絞り部材３ｂをΔＸ２だけ移動させることで、開口絞り４の中心軸Ａ１をΔＸ１だけ変化させた状態を示している。ここで、第１絞り部材３ａは、位置が不変であるから、中心軸Ａ１の位置変化量ΔＸ１と、第２絞り部材３ｂの移動量ΔＸ２とには、ΔＸ２＝ΔＸ１×２の関係が成り立つ。これに対して、上記例示した従来の照明装置５００では、開口の大きさ自体に変化はないので、開口絞り４３の移動量と、開口絞り４３の中心軸Ａ１の位置変化量とは、ともにΔＸ１で等しい。したがって、照明装置１００では、従来の照明装置５００と比べて、駆動部４の駆動量に対する開口絞り３の光軸Ａ１の位置変化量が小さくなるので、開口絞り３の調整敏感度を低減することができる。
【００２５】
次に、開口絞り機構５について、非回転対称な収差の発生を抑える観点から説明する。図２は、照明装置１００の構成を、図８に示す従来の照明装置５００の構成と比較して説明するための概略断面図である。ここでも、照明装置１００が不図示の光源からの平行光を開口絞り機構５およびコンデンサレンズＬを介して被照明面ＩＳに導くものと想定している。軸Ａ２は、上記と同様に、被照明面ＩＳに対して照明光の主光線が垂直に入射する場合の開口絞り３の中心軸を示す。また、開口絞り３の両端位置とコンデンサレンズＬの光軸ＡＸとの間のＸ方向の距離をそれぞれＤ１、Ｄ２とし、中心軸Ａ１と軸Ａ２との間のＸ方向の距離をΔＸ１としている。
【００２６】
図２（ａ）のうち、上段図は、部品精度、調整誤差、または被照明面ＩＳの傾きなどに起因し、開口絞り３の中心軸Ａ１、コンデンサレンズＬの光軸ＡＸ、および軸Ａ２がそれぞれ異なる状態の照明装置１００を示す図である。一方、下段図は、上段図の状態にある開口絞り３を通過した瞳面上の光束の断面を示す図であり、コンデンサレンズＬの光軸ＡＸにおいて対称な領域をＺ１、非対称な領域をＺ２としている。このままの状態では、非対称な領域Ｚ２を通過した光によって非回転対称な収差が発生するので、照明精度が低下しうる。
【００２７】
図２（ｂ）のうち、上段図は、開口絞り機構５を用いてテレセントリシティを調整した状態の照明装置１００を示す図である。一方、下段図は、図２（ａ）の下段図と同様に、上段図の状態にある開口絞り３を通過した瞳面上の光束の断面を示す図である。具体的には、駆動部４は、第２絞り部材１３ｂを＋Ｘ方向にΔＸ２だけ移動させ、開口絞り３の中心軸をＡ１からＡ２にΔＸ１だけ変化させて、テレセントリシティを調整する。
【００２８】
図２（ｃ）は、比較のために従来の照明装置５００を示す図である。このうち、上段図は、開口絞り機構４５を用いてテレセントリシティを調整した状態にある照明装置５００を示す図である。一方、下段図は、図２（ａ）、（ｂ）の下段図と同様に、上段図の状態にある開口絞り４３を通過した瞳面上の光束の断面を示す図である。具体的には、駆動部４４は、開口絞り４３を＋Ｘ方向にΔＸ１だけ移動させ、開口絞り４３の中心軸をＡ１からＡ２に＋Ｘ方向にΔＸ１だけ変化させて、テレセントリシティを調整する。
【００２９】
ここで、ΔＸ１とΔＸ２との間には、図１（ｂ）を用いて説明したように、ΔＸ２＝ΔＸ１×２の関係が成り立つ。したがって、図２（ｂ）に示す状態の照明装置１００では、開口絞り３の両端位置とコンデンサレンズＬの光軸ＡＸとの間のＸ方向の距離は、それぞれ、Ｄ１とＤ２＋ΔＸ２とで表される。一方、図２（ｃ）に示す状態の照明装置５００では、開口絞り４３の両端位置とコンデンサレンズＬの光軸ＡＸとの間のＸ方向の距離は、それぞれ、Ｄ１−ΔＸ１とＤ２＋ΔＸ１とで表される。また、照明装置１００および照明装置５００のそれぞれにおいて各開口絞りを移動させた場合、各開口絞りを通過した光束の断面における非対称な領域Ｚ２の面積の比率Ｓ１、Ｓ２は、Ｘ方向の長さの比から、それぞれ、以下の式（１）、（２）で表される。
Ｓ１＝Ｚ１２／（Ｚ１１＋Ｚ１２）
＝（Ｄ２−Ｄ１＋ΔＸ２）／（Ｄ１＋Ｄ２＋ΔＸ２）      （１）
Ｓ２＝Ｚ２２／（Ｚ２１＋Ｚ２２）
＝（Ｄ２−Ｄ１＋２×ΔＸ１）／（Ｄ１＋Ｄ２）      （２）
ただし、図２（ｂ）において、光軸ＡＸに対称な領域をＺ１１、非対称な領域をＺ１２とし、図２（ｃ）において、光軸ＡＸに対称な領域をＺ２１、非対称な領域をＺ２２としている。さらに、式（１）と式（２）との差分であるΔＳは、ΔＸ２＝ΔＸ１×２を代入すると、以下の式（３）で表され、この値は、負となる。
ΔＳ＝Ｓ１−Ｓ２
＝−２ΔＸ１（Ｄ２−Ｄ１＋ΔＸ２）／（Ｄ１＋Ｄ２＋ΔＸ２）（Ｄ１＋Ｄ２）    （３）
これは、開口絞りを通過した光束の断面において、光軸ＡＸに非対称な領域Ｚ２が占める比率は、照明装置１００の方が従来の照明装置５００よりも小さく、非回転対称な収差の影響が小さいことを意味する。
【００３０】
なお、上記説明では、テレセントリシティを調整するとき、第２絞り部材１３ｂを＋Ｘ方向に移動させて、開口絞り３の開口を大きくするものとしたが、本発明は、これに限らない。例えば、部品精度、調整誤差、または被照明面ＩＳの傾き誤差などを考慮して、開口絞り３の中心軸Ａ１が光軸ＡＸや軸Ａ２よりも＋Ｘ方向の位置となるように、予め各絞り部材１３ａ、１３ｂをずらして配置、調整しておいてもよい。これにより、第２絞り部材１３ｂの駆動方向が−Ｘ方向に限定され、開口絞り機構５をより単純な構成としうる。
【００３１】
また、上記説明では、テレセントリシティを調整するとき、照明光の主光線を被照明面ＩＳに垂直に入射させるために、開口絞り３の中心軸Ａ１と軸Ａ２とを一致させるものとしたが、本発明は、これに限らない。例えば、照明光の主光線と被照明面ＩＳに垂直な直線との角度ずれが所定の許容値に含まれるように、第２絞り部材１３ｂを移動させてもよい。これにより、テレセントリシティは、許容範囲で補正され、非回転対称な収差の発生を最小限に抑制することができる。この場合、照明光の主光線と被照明面ＩＳに垂直な直線との角度ずれを、例えば２０ｍｒａｄ以下に補正すれば、照明装置１００は、非回転対称な収差による照明精度の低下を抑えることができる。さらに、照明光の主光線と被照明面ＩＳに垂直な直線との角度ずれを、例えば５ｍｒａｄ以下に補正すれば、照明装置１００は、被照明面ＩＳに光を高精度に照明することができる。
【００３２】
また、開口絞り機構５において、駆動部４を用いて移動させる一方の絞り部材を他方の絞り部材に切り替え可能な構成としてもよい。すなわち、上記説明では、第１の絞り部材３ａの位置を不変とし、第２の絞り部材３ｂを第１の絞り部材３ａの位置に対して移動させるものとした。これに対して、例えば、第１の絞り部材３ａも駆動部４により移動可能な構成とし、その場合、第２の絞り部材３ｂの位置を一時的に変えず、第１の絞り部材３ａを第２絞り部材３ｂの位置に対して移動させるものとしてもよい。これによれば、所望の照明条件に合わせて、より柔軟に照明条件を調整することができる。
【００３３】
さらに、開口絞り機構５による開口数の変化量は、光学装置（照明装置１００）の開口数の変化量に対して十分に小さい。具体的には、例えば、開口絞り機構５による開口数の変化量は、０．０１以下であり、光学装置の開口数は、０．５程度である。すなわち、開口絞り機構５による開口数の変化に伴う装置性能への影響もわずかである。
【００３４】
次に、開口絞り機構５の他の構成について説明する。開口絞り機構５の構成は、図１（ｂ）を用いて説明したが、以下のような構成もありうる。図３は、開口絞り機構５の他の構成を示す概略図である。このうち、図３（ａ）は、開口絞り機構５に換わりうる第２の開口絞り機構１１５の構成を示す図である。ここでの開口絞り１１３の形状は、上記の各絞り部材３ａ、３ｂの形状をそれぞれ変更したものである。開口絞り機構１１５は、Ｌ字形の板状の２つの絞り部材１１３ａ、１１３ｂを含む開口絞り１１３と、駆動部１１４とを有する。各絞り部材１１３ａ、１１３ｂは、具体的には、それぞれ、開口部の四方の角部がＸ方向およびＹ方向に対してほぼ４５度の角度を有する斜めの直線を２つ含むような形状を有する。これにより、開口絞り１１３が形成する開口部の形状は、対向する２つの頂点がそれぞれＸ方向、Ｙ方向に一致する略正方形となる。そして、第１絞り部材１１３ａを固定としたまま、駆動部１１４を用いて第２絞り部材１１３ｂをＸ方向に移動させることにより、照明装置１００の照明条件を調整することができる。
【００３５】
図３（ｂ）は、開口絞り機構５に換わりうる第３の開口絞り機構１２５の構成を示す図である。ここでの開口絞りの形状は、上記の各絞り部材３ａ、３ｂの形状をそれぞれ変更しつつ、その組み合わせを変更したものである。開口絞り機構１２５は、板状の４つの絞り部材１２３ａ〜１２３ｄを含む開口絞り１２３と、２つの駆動部１２４ａ、１２４ｂとを有する。各絞り部材１２３ａ〜１２３ｄのうち、第１絞り部材１２３ａと第３絞り部材１２３ｃとは、第１組を構成し、それぞれ第１方向であるＸ方向に延設され、互いに対向している。一方、第２絞り部材１２３ｂと第４絞り部材１２３ｄとは、第２組を構成し、それぞれ第１方向とは異なる第２方向であるＹ方向に延設され、互いに対向している。そして、第１絞り部材１２３ａと第３絞り部材１２３ｃとは、それぞれ、第２絞り部材１２３ｂと第４絞り部材１２３ｄとに直交するように配置されることで、ＸＹ平面において各絞り部材１２３ａ〜１２３ｄに囲まれた１つの矩形の開口が形成される。そして、例えば、第３絞り部材１２３ｃと第４絞り部材１２３ｄを固定とする。この状態で、第１駆動部１２４ａを用いて第１絞り部材１２３ａをＹ方向に移動させることにより、または、第２駆動部１２４ｂを用いて第２絞り部材１２３ｂをＸ方向に移動させることにより、照明装置１００の照明条件を調整することができる。特に開口絞り機構１２５によれば、一方向のみならず、Ｘ方向およびＹ方向の両方向について開口の大きさを調整できるので、より精度良く照明条件を調整することができる。なお、ここでの例では、開口絞りにおいて、複数の絞り部材が２つの組に分けられるものとしたが、組を３つ以上、複数有するものとしてもよい。
【００３６】
次に、開口絞り機構５を用いてテレセントリシティを調整するときに、照明装置１００の照明光の主光線の角度を補正することに加え、照明光の強度分布を考慮する点について説明する。図４は、開口絞り機構５において、開口絞り３が配置される瞳面上での光源１から射出された照明光の強度分布を示す概略図である。例えば、被照明面をケーラー照明する照明装置では、光源と開口絞りとは共役な位置関係となるため、開口絞りが配置される瞳面上での照明光の強度分布は、光源と同様に、図４に示すような光強度分布となる。なお、図４に示す軸Ｘ１、Ｘ２は、各絞り部材３ａ、３ｂのエッジ付近を通過する光線の瞳面上でのＸ位置をそれぞれ示している。また、図４では、説明の便宜上、照明装置１００において光源１と開口絞り３との間に含まれる複数の光学素子として、レンズＬ１１、Ｌ１２を表記している。
【００３７】
図４（ａ）のうち、上段図は、瞳面上での照明光の強度分布Ｉ０が開口絞り３の中心軸Ａ１に対称な強度分布となる状態の照明装置１００を示す図である。一方、下段図は、上段図の状態における光強度分布を示すグラフである。この状態では、照明装置１００は、入射角度に対する光強度が対称な照明光を被照明面に照明することができる。
【００３８】
図４（ｂ）のうち、上段図は、図４（ａ）の状態から、第２絞り部材３ｂを−Ｘ方向に移動させた状態の照明装置１００を示す図である。一方、下段図は、上段図の状態における光強度分布を示すグラフである。この状態では、第２絞り部材３ｂのエッジ部は、Ｘ２からＸ２’に移動し、開口絞り３の中心軸は、Ａ１からＡ１’に変化する。したがって、光強度分布Ｉ０は、中心軸Ａ１’に対して非対称となるため、被照明面において入射角度に対する光強度が非対称となり、照明精度が低下する。そこで、開口絞り機構５を用いてテレセントリシティを調整するときには、調整部８を用いて光源１やファイバー（導光部）の射出端の角度または位置を調整し、被照明面において入射角度に対する光強度の非対称性による照明精度の低下を抑えることが望ましい。なお、ファイバー射出端は、２次光源と見なすことも可能であり、本実施形態でいう光源に含まれうる。
【００３９】
図４（ｃ）のうち、上段図は、光源１やファイバー射出端の角度を調整し、光源１と共役な位置関係にある開口絞り３における光強度分布を変化させた状態の照明装置１００を示す図である。一方、下段図は、上段図の状態における光強度分布を示すグラフである。この状態では、瞳面上での照明光の強度分布は、Ｉ２で示されるように変化している。このように強度分布Ｉ２の中心軸Ａ１”が開口絞り３の中心軸Ａ１’に近づくように光強度分布Ｉ２を変化させて、被照明面における入射角度に対する光強度の非対称性を抑えることで、開口絞り３の移動に伴う照明精度の低下を抑えることができる。
【００４０】
なお、本実施形態に適用しうる照明法は、ケーラー照明に限定するものではなく、例えばクリティカル照明でもよい。ただし、クリティカル照明の場合には、光源と被照明面とが共役な位置関係となるため、調整手段により光軸の断面において光源やファイバー射出端の位置を調整することが望ましい。
【００４１】
このように、照明装置１００は、開口絞り機構５を用いて、部品精度、調整誤差、または被照明面の傾きに起因したテレセントリシティを調整する、すなわち照明条件を調整しうる。ここで用いられる開口絞り機構５は、上記のとおり、第１絞り部材３ａの位置を不変としつつ、第２絞り部材３ｂを、第１絞り部材３ａの位置を基準として移動させるものである。したがって、照明装置１００は、単一部材で構成された開口絞りを移動させることでテレセントリシティを調整する従来の照明装置に比べて、開口絞りの位置調整における敏感度をより低減し、さらに、非回転対称な収差の発生を抑制することができる。これにより、高精度に位置決め可能な駆動部が不要となり、これに伴う装置の大型化や高コスト化を回避することができる。また、特に非回転対称な収差の発生による照明精度の低下を抑制することができる。
【００４２】
以上のように、本実施形態によれば、開口絞りを介した光学性能の調整に有利な光学装置を提供することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る光学装置について説明する。本実施形態に係る光学装置は、例えば、被検物体としての基板上に形成されているマーク（検出対象）を検出する装置であり、特に、その内部（光学系）に、上記の照明装置が有するものと同等の開口絞り機構を含む。すなわち、上記の照明装置１００では、開口絞り機構５を用いて照明条件の調整を行うのに対して、本実施形態に係る検出装置では、開口絞り機構５を用いて検出条件の調整を行う。
【００４４】
図５は、本実施形態に係る検出装置２００の構成を示す概略図である。なお、検出装置２００において、照明装置１００の構成要素と同一のものには同一の符号を付す。検出装置２００は、光源６１からの光で基板ＳＢに形成されているマークＭを照明する照明光学系６０と、マークＭからの光を所定面である検出部７５（検出面７５ａ）に結像する結像光学系７０とを有する。照明光学系６０は、照明レンズ６６と、ミラー６２と、リレーレンズ６７と、偏光ビームスプリッタ６８と、λ／４板８０と、対物レンズ７１とを含む。結像光学系７０は、対物レンズ７１と、λ／４板８０と、開口絞り機構５と、偏光ビームスプリッタ６８と、結像レンズ７４とを含む。このような構成において、まず、光源６１からの光は、照明レンズ６６、ミラー６２およびリレーレンズ６７を順次通過して、偏光ビームスプリッタ６８に導かれる。偏光ビームスプリッタ６８は、Ｙ軸に平行なＰ偏光の光を透過し、Ｘ軸に平行なＳ偏光の光を反射する。偏光ビームスプリッタ６８を透過したＰ偏光の光は、λ／４板８０に導かれ、λ／４板８０を通過して円偏光に変換される。そして、円偏光に変換された光は、開口絞り機構５および対物レンズ７１を順次介して、基板ＳＢに形成されているマークＭをケーラー照明する。次に、マークＭで反射、回折または散乱された光は、対物レンズ７１、開口絞り機構５、λ／４板８０を順次通過し、円偏光からＳ偏光に変換される。ここで、マークＭからの光の偏光状態は、マークＭを照明した円偏光の光とは逆回りの円偏光となる。換言すれば、マークＭを照明した光の偏光状態が右回りの円偏光であれば、マークＭからの光の偏光状態は、左回りの円偏光となる。そして、λ／４板８０を通過した光は、偏光ビームスプリッタ６８で反射され、結像レンズ７４を介して検出面７５ａに導かれる。すなわち、マークＭの像が検出面７５ａに形成される。
【００４５】
開口絞り機構５は、上記の照明装置１００で説明したとおり、開口絞り３と、駆動部４とを有し、開口絞り３は、第１絞り部材３ａと、第２絞り部材３ｂとを含む。特に、検出装置２００では、開口絞り３は、λ／４板８０と対物レンズ７１との間で、λ／４板８０の近傍に配置される。そして、開口絞り機構５は、マークＭを照明する光またはマークＭからの光の開口数やテレセントリシティを変化させて、照明光学系６０の照明条件や、マークＭを検出するときの検出条件を規定する。駆動部４は、この場合、第２絞り部材３ｂを照明光学系６０および結像光学系７０の光軸に垂直な方向に移動させる。
【００４６】
このような検出装置においても、部品精度、調整誤差、または基板の傾きなどに起因して、照明光学系を介して基板に導かれる照明光や、結像光学系を介して検出部に導かれる検出光のテレセントリシティが悪化しうる。また、テレセントリシティの悪化に伴って、基板上に形成されているマークにより回折された不要光が検出部で検出されると、誤差が生じて検出精度が低下しうる。これに対して、検出装置２００は、開口絞り機構５を用いることで、従来の単一部材の開口絞りを含む開口絞り機構を用いる場合に比べて、上記のような事象に起因するテレセントリシティを調整しうる。その結果、特にマークＭからの不要な回折光の影響を最小限に抑えることをできる。
【００４７】
ここで、検出装置２００のように、照明光学系と結像光学系との共通光路上に開口絞りを配置する検出装置では、照明開口絞りと結像開口絞りとの位置合わせを要する構成に比べて、原理的に開口絞りの光軸ずれが生じづらい。したがって、このような検出装置は、照明開口絞りと結像開口絞りとの光軸ずれを精度良く位置合わせするための位置決め手段を要せず、装置の大型化や高コスト化を抑えることができるという利点がある。しかしながら、照明光学系と結像光学系との共通光路上に開口絞りを配置するということは、照明条件と検出条件とを一つの開口絞りで調整することになるので、開口絞り３の位置変化に対する各条件の変化が敏感になる。したがって、高い敏感度に対応するために、開口絞りを高精度に位置決め可能な駆動手段を設置するとすると、結果的に装置の大型化や高コスト化を招く。また、特に使用環境が真空チャンバー内である場合には、発熱やアウトガスの影響が小さい部材（材質）や接着剤を用いて駆動手段を構成しなければならず、大気中で使用する場合に比べて高精度に位置決めすることが難しい。これに対して、本実施形態に係る検出装置２００では、上記のような構成の開口絞り機構５を用いてテレセントリシティを調整するので、従来の検出装置に比べて開口絞りの調整敏感度を低減させることができ、装置の大型化や高コスト化を抑えることができる。
【００４８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る光学装置について説明する。本実施形態に係る光学装置は、被観察面（観察対象）の像を取得する、例えば顕微鏡などの観察装置であり、特に、その内部（光学系）に、上記の照明装置が有するものと同等の開口絞り機構を含む。すなわち、上記の照明装置１００では、開口絞り機構５を用いて照明条件の調整を行うのに対して、本実施形態に係る観察装置では、開口絞り機構５を用いて観察条件の調整を行う。
【００４９】
図６は、本実施形態に係る観察装置３００の構成を示す概略図である。なお、観察装置３００において、照明装置１００の構成要素と同一のものには同一の符号を付す。観察装置３００は、結像光学系１０と、開口絞り機構５と、検出部９とを有する。また、観察装置３００は、光源と、光源からの光で結像光学系１０の物体面を照明する照明光学系とも有するが、ここでは不図示とする。結像光学系１０は、結像光学系１０の物体面に配置された被観察面ＯＳからの光を所定面である検出部９（検出面９ａ）に結像させるものであり、一例として、対物レンズＬ１１と、ミラー７と、レンズＬ１２とを含む。このような構成において、光源からの光は、照明光学系を介して被観察面ＯＳを照明する。被観察面ＯＳからの反射光は、対物レンズＬ１１を通過して略平行な光となり、ミラー７で反射され、レンズＬ１２に入射する。そして、レンズＬ１２で集光された光は、検出面９ａに導かれる。
【００５０】
開口絞り機構５は、上記の照明装置１００で説明したとおり、開口絞り３と、駆動部４とを有し、開口絞り３は、第１絞り部材３ａと第２絞り部材３ｂとを含む。特に、観察装置３００では、開口絞り３は、結像光学系１０の瞳面に配置され、レンズＬ１２で集光された光の開口数やテレセントリシティを変化させて、被観察面ＯＳを観察するときの観察条件を規定する。駆動部４は、この場合、第２絞り部材３ｂを結像光学系１０の光軸に垂直な方向に移動させる。なお、結像光学系１０の瞳面の近傍に光彩絞りを別途配置して、光彩絞りの絞り量を変えることで開口数を制御してもよい。また、被観察面ＯＳと共役な位置に視野絞りを配置することで、結像光学系１０の視野を制限してもよい。
【００５１】
このような観察装置においても、部品精度、調整誤差、または被観察面の傾きなどに起因して、検出部に導かれる光のテレセントリシティが悪化しうる。これに対して、観察装置３００は、開口絞り機構５を用いることで、従来の単一部材の開口絞りを含む開口絞り機構を用いる場合に比べて、さらに開口絞りの調整敏感度を低減することができ、また、非回転対称な収差の発生を抑えることができる。すなわち、観察装置３００においても、装置の大型化や高コスト化を回避するとともに、非回転対称な収差の発生による照明精度の低下を抑えることができる。
【００５２】
なお、ここまで照明装置、検出装置または観察装置の各実施形態について説明したが、本発明は、ピックアップ光学装置や、基板上の重ね合わせマークを検査する重ね合わせ検査装置や、特定の領域について計測する計測装置などの光学装置にも適用可能である。
【００５３】
（リソグラフィ装置）
次に、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置について説明する。上記各実施形態において説明した光学装置等は、基板にパターン形成を行うリソグラフィ装置に適用しうる。リソグラフィ装置は、露光装置、描画装置またはインプリント装置などとして具現化されうる。露光装置は、例えば紫外光を用いて原版に形成されているパターンの像を基板上に転写（露光）する。描画装置は、例えば荷電粒子線（電子線等）を用いて基板上にパターンを描画する。また、インプリント装置は、基板上のインプリント材を成型して基板上にパターンを形成する。
【００５４】
図７は、本実施形態に係るリソグラフィ装置４００の構成を示す概略図である。ここでは、リソグラフィ装置として、電子線を用いる描画装置を例示する。なお、電子線は、イオン線等の他の荷電粒子線であってもよい。リソグラフィ装置４００は、真空チャンバ４０５と、当該真空チャンバ４０５内に収容された電子光学系４０３および駆動装置４０４とを含み、真空中で電子線を用いて基板４０２に描画を行うものである。４０１は、基板４０２を保持するステージ（保持部）である。駆動装置４０４は、電子光学系４０３に対して基板４０２を位置決めするために保持部４０１を移動するように構成される。駆動装置４０４により駆動する基板４０２または保持部４０１は、検出装置４０６を用いて、基板４０２または保持部４０１に設けられたマークを検出することにより、その位置を計測される。このうち、例えば、検出装置４０６として、先の実施形態で説明した検出装置２００を適用しうる。本実施形態に係るリソグラフィ装置によれば、光学性能の低下を簡易的に抑えるのに有利な検出装置４０６を用いることから、検出精度が好適に維持されるので、結果的にパターンの形成精度（例えば描画精度）を維持しうる。そして、リソグラフィ装置全体として見ても、大型化や高コスト化も回避しうる。
【００５５】
（物品の製造方法）
一実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイスなどのマイクロデバイスや微細構造を有する素子などの物品を製造するのに好適である。当該製造方法は、物体（例えば、感光剤を表面に有する基板）上に上記のリソグラフィ装置を用いてパターン（例えば潜像パターン）を形成する工程と、該工程でパターンを形成された物体を処理（加工）する工程（例えば、現像工程）とを含みうる。さらに、該製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど）を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００５６】
以上、本発明の望ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形または変更が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
３      開口絞り
４      駆動部
３ａ    第１絞り部材
３ｂ    第２絞り部材
１００  照明装置
【図１】
2016039258.tif 000003
【図２】
2016039258.tif 000004
【図３】
2016039258.tif 000005
【図４】
2016039258.tif 000006
【図５】
2016039258.tif 000007
【図６】
2016039258.tif 000008
【図７】
2016039258.tif 000009
【図８】
2016039258.tif 000010