(57)【要約】【課題】光源と露光装置本体との光軸ずれを結像性能を平行平板を使用せずに補正し、偏光照明を利用して高解像度を達成する露光装置を提供する。【解決手段】光源１０からの光を用いて原版５０のパターンの像を基板７０に露光する露光装置１において、光源１０からの光を用いて偏光光で原版５０を照明する照明光学系４０と、光源１０からの光の光軸と照明光学系４０の光軸との光軸ずれを補正する補正部１００とを有し、補正部１００は第１のレンズ１１０と偏向部材とを有し、第１のレンズ１１０は第１のレンズ１１０の光軸に垂直な方向に移動可能であり、かつ、偏向部材によって偏向される光の偏向方向が可変である。【選択図】図１
2009094350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を用いて原版のパターンの像を基板に露光する露光装置において、
前記光源からの光を用いて偏光光で前記原版を照明する照明光学系と、
前記光源からの光の光軸と前記照明光学系の光軸との光軸ずれを補正する補正部とを有し、
前記補正部は第１のレンズと偏向部材とを有し、前記第１のレンズは該第１のレンズの光軸に垂直な方向に移動可能であり、かつ、前記偏向部材によって偏向される光の偏向方向が可変であることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記第１のレンズと前記偏向部材は光学的に共役ではない位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記偏向部材は第１のミラーであり、前記第１のミラーが回転することによって前記偏向方向が変化することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記補正部は、第２のレンズ、第２のミラーを有することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記補正部は、光路に沿って前記光源側から順に前記第１のレンズ、前記第２のミラー、前記第２のレンズ、前記第１のミラーを有することを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記第１のミラーに入射する光の最大入射角度は、０度から４５度の範囲内であることを特徴とする請求項３乃至５のうちいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記第２のミラーに入射する光の最大入射角度は、０度から４５度の範囲内であることを特徴とする請求項４または５に記載の露光装置。
【請求項８】
前記光軸ずれを検出する検出器を有し、前記補正部は、前記検出器によって検出された結果に基づいて、前記第１のレンズおよび前記偏向部材のうち少なくとも一方を移動して、前記光軸ずれを補正することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項９】
前記検出器は、前記光軸ずれの内位置ずれＸ１を検出する第１の検出部と、
前記光軸ずれの内角度ずれＸ２を検出する第２の検出部とを有し、
前記第１のレンズの移動量Ｓｘと前記偏向部材の駆動量Ｔｘとを定数ａ乃至ｄを用いて以下のように設定する制御部と、を更に有することを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
Ｓｘ＝（ｄ・Ｘ１−ｂ・Ｘ２）／（ａ・ｄ−ｂ・ｃ）
Ｔｘ＝（−ｃ・Ｘ１＋ａ・Ｘ２）／（ａ・ｄ−ｂ・ｃ）
但し、ｃ／ａ≠ｄ／ｂ
【請求項１０】
光源からの光を用いて原版のパターンの像を基板に露光する露光装置において、
前記光源からの光を用いて偏光光で前記原版を照明する照明光学系と、
前記光源からの光の光軸と前記照明光学系の光軸との光軸ずれを補正する補正部とを有し、
前記補正部は第１のレンズと第２のレンズとを有し、前記第１のレンズは該第１のレンズの光軸に垂直な方向に移動可能であり、かつ、前記第２のレンズは該第２のレンズの光軸に垂直な方向に移動可能であることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
前記補正部は、第１のミラー、第２のミラーを有することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記光軸ずれを検出する検出器を有し、前記補正部は、前記検出器によって検出された結果に基づいて、前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうち少なくとも一方を移動して、前記光軸ずれを補正することを特徴とする請求項１０または１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
光源からの光の光軸と露光装置における照明光学系の光軸との光軸ずれを補正する補正装置において、第１のレンズと偏向部材とを有し、前記第１のレンズは該第１のレンズの光軸に垂直な方向に移動可能であり、かつ、前記偏向部材によって偏向される光の偏向方向が可変であることを特徴とする補正装置。
【請求項１４】
光源からの光の光軸と露光装置における照明光学系の光軸との光軸ずれを補正する補正装置において、
第１のレンズと第２のレンズとを有し、前記第１のレンズは該第１のレンズの光軸に垂直な方向に移動可能であり、かつ、前記第２のレンズは該第２のレンズの光軸に垂直な方向に移動可能であることを特徴とする補正装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
前記露光された基板を現像するステップと、を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原版（レチクル又はマスク）を照明光学装置で照明し、原版のパターンを投影光学系を介してウエハなどの基板に露光する投影露光装置は従来から使用されており、露光装置には解像度とスループットの向上が益々要求されている。高解像度を達成するためには露光光の短波長化と投影光学系の開口数（ＮＡ）の増加（「高ＮＡ化」とも呼ばれる。）が有効である。
【０００３】
露光光の短波長化のために光源ユニットを比較的小型な超高圧水銀ランプから大型のエキシマレーザーに変更すると、例えば、露光装置本体を２階に、光源ユニットを１階に配置するなど、光源ユニットを露光装置本体に搭載することはできなくなる。この場合、振動により露光装置本体と光源ユニットとの間の相対位置が変化し、照明光の光軸（中心光線）と照明光学装置の光軸とに位置ずれや角度ずれが生じる。したがって、特許文献１乃至３に記載されているように、その位置ずれと角度ずれを除去する必要がある。
【０００４】
一方、原版のラインアンドスペース（Ｌ＆Ｓ）パターンが感光剤に作る干渉縞のコントラストはＬ＆Ｓの回折光に対してＰ偏光であるときに低下し、特に、液侵露光などの高ＮＡ化に伴って顕著になる。このため、Ｓ偏光（即ち、光の電場ベクトルの振動方向が基板面に平行で光の進行方向に垂直な光）を利用した偏光照明が検討されている。この場合、結像性能は、光学系の偏光特性である複屈折に対して敏感になる。
【特許文献１】特開平１１−１４５０３３号公報
【特許文献２】特開２０００−７７３１５号公報
【特許文献３】特開２００５−１５０５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び２は、ミラーを回転させることによって光軸の角度ずれを補正し、平行平板を傾斜して光軸の位置ずれを補正することを提案している。しかし、平行平板を傾斜すると、その結晶構造に起因する複屈折である、いわゆる真性複屈折（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）が発生する。特に、平行平板は厚さが５０ｍｍ乃至１５０ｍｍ程度であり、また、光軸に対する傾斜角度が２０度前後と大きく、真性複屈折の影響は無視できなくなる。真性複屈折が大きいと、偏光照明における偏光状態が所定の状態から崩れてしまい、結像性能が劣化する。更に、平行平板の厚さが大きいため、光の透過率が低く、スループットが低下する。
【０００６】
本発明は、平行平板を使用せずに光軸のずれを補正し、偏光照明を利用して高解像度を達成するための補正装置および露光装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての露光装置は、光源からの光を用いて原版のパターンの像を基板に露光する露光装置において、前記光源からの光を用いて偏光光で前記原版を照明する照明光学系と、前記光源からの光の光軸と前記照明光学系の光軸との光軸ずれを補正する補正部とを有し、前記補正部は第１のレンズと偏向部材とを有し、前記第１のレンズは該第１のレンズの光軸に垂直な方向に移動可能であり、かつ、前記偏向部材によって偏向される光の偏向方向が可変であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、平行平板を使用せずに光軸ずれを補正し、偏光照明を利用して高解像度を達成するための補正装置および露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施例の露光装置１について説明する。ここで、図１は、光源ユニット１０から露光装置１までの単純化された光路図である。露光装置１は、図１に示すように、チャンバ３０内に配置された照明光学系４０、投影光学系６０、ステージおよび光軸補正部１００を有する。光源ユニット１０は露光装置１から分離され、図１においては露光装置１と別の階に設置されている。ただし、両者を異なる階に設置することは必ずしも要求しない。即ち、露光装置１と光源ユニット１０が分離されて別体であれば足りる。光源ユニット１０は光源として波長２００ｎｍ以下のエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約１５３ｎｍのＦ２レーザーなど）を有する。但し、本発明は、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、そのレーザーの個数も限定されない。エキシマレーザーは比較的大型であるために露光装置１とは別体で設置されるが、光源ユニット１０の大きさを限定せず、露光装置１から複数のパーツに分離された場合に広く適用可能である。従って、光源ユニット１０に使用可能な光源はレーザーに限定されず、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用することができる。光源ユニット１０と露光装置１とは分離されており、設置環境（各階の床振動の周波数や位相）が異なる。
【００１２】
引き回し光学系２０は、光源ユニット１０からの光束を引き回して露光装置１に導光し、光源ユニット１０と露光装置１を光学的に接続する光学系である。引き回し光学系２０は、本実施例では、ミラー２２及びレンズ２４から構成される。ただし、必ずしも、この構成に限定されるわけではない。
【００１３】
露光装置１には、光源ユニット１０、引き回し光学系、チャンバ３０に設けられた光の入射窓を介して光が入射する。図１に示すように、露光装置１は、ステップアンドスキャン方式で原版であるレチクル５０のパターンの像を基板であるウエハ７０に露光する投影露光装置である。なお、露光装置１はステップアンドリピート方式を適用してもよい。
【００１４】
照明光学系４０はレチクル５０を均一に照明する光学系である。また、照明光学系４０は、レチクル５０を所定の偏光状態（偏光光）で照明する（即ち、偏光照明する）ための偏光制御部４２を有する。偏光制御部４２は、光源から射出された略直線偏光の光の偏光方向を部分的に変更する。このような偏光制御部としては、特開２００６−５３１９号公報にあるように、直線偏光子とλ／４位相板を組み合わせてもよい。同公報にあるように偏光照明と変形照明を組み合わせてもよい。
【００１５】
レチクル５０は、例えば、石英製で、その上には、ウエハ７０上に転写されるべきパターンが形成され、図示しないレチクルステージに支持される。照明されたレチクル５０からの回折光は投影光学系６０を通りウエハ７０上で結像する。レチクル５０とウエハ７０とは光学的に共役の位置関係にある。本実施例では、レチクル５０とウエハ７０を相対的に移動することによりレチクル５０のパターンをウエハ７０上に転写する。
【００１６】
投影光学系６０は、原版であるレチクル５０のパターンの像をウエハ７０に投影する。投影光学系６０は、屈折系、反射屈折系、反射系のいずれも採用することができる。本実施例では、投影光学系６０のＮＡは０．９以上と高ＮＡ化されている。本実施例では投影光学系６０とウエハ７０との間の媒質を空気（あるいはパージされた気体）であるドライ系に限定するものではなく、屈折率が空気よりも高い液体で満たした液侵系にも適用可能である。これにより、更なる高ＮＡ化を図ることができる。
【００１７】
ウエハ７０は基板（被露光体）の一例であり、レジストが塗布されている。基板はウエハに限定されず、液晶基板その他の基板を用いることができる。ウエハ７０はステージ８０に支持及び駆動される。  図２に示す光軸補正部（補正装置）１００は、光源ユニット１０と露光装置１という２つの光学装置の光軸のずれを補正する。つまり、光源ユニット１０からのレーザー光の光軸（光束の中心光線）と露光装置内の照明光学系の光軸とのずれ（以下、光軸ずれ）を補正する。なお、補正装置は、一方から射出した光が他方に入射するように構成されている分離された２つの光学装置の光軸ずれを補正する補正装置に拡張することができる。図２は、図１に示す光軸補正部１００のより詳細な図である。ここで、光軸のずれは、角度ずれと位置ずれを含む。
【００１８】
光軸補正部１００は、レンズ（第１のレンズ）１１０及びレンズ（第２のレンズ）１３０と、偏向部材としてのミラー（第２のミラー）１２０及びミラー（第１のミラー）１４０を有する。このように、光軸補正部１００は、光路に沿って光源ユニット側から順に（第１の）レンズ１１０、（第２の）ミラー１２０、（第２の）レンズ１３０、（第１の）ミラー１４０を有する。また、光軸補正部１００は、駆動部（第１の駆動部）１１２及び駆動部（第２の駆動部）１４２と、駆動装置１１４及び１４４と、ビームスプリッター１５０と、検出光学系１６０と、制御部１７０と、を更に有する。偏向部材としてはミラーの他に、可変頂角プリズムを用いることができる。可変頂角プリズムとは、２つの透明ガラス板の間に液体を樹脂性のベローズで封入し、２つの透明ガラスの成す角度（頂角）を可変とするように構成されている光学部材である。偏向部材として可変頂角プリズムを用いる場合は光を透過させて光の偏向方向を変化させるので、ミラーによって光を反射させて光を偏向させる場合とは光路が異なる。
【００１９】
レンズ１１０とレンズ１３０は、引き回し光学系２０からの平行光束を所定の大きさにするためのアフォーカルレンズ系を構成している。レンズ１１０をレンズ１１０の光軸あるいはレーザー光の基準の中心光線に対して垂直な面において２次元的に移動可能とすることによって、位置ずれ及び角度ずれを補正することができる。レンズの移動はユーザーによってなされてもよいし、以下のように駆動部によって行われてもよい。
【００２０】
本実施例では、レンズ１１０にはレンズを移動する駆動部１１２が接続されている。駆動部１１２は上述のように２次元的にレンズ１１０を駆動させることができる。駆動部１１２は、例えば、図２の紙面に垂直でレンズ１１０の鏡筒に接続された駆動軸と当該駆動軸に嵌合するギアから構成される。駆動部１１２は駆動装置１１４に接続及び駆動される。駆動装置１１４は、例えば、モータと、当該モータのモータ軸に嵌合して駆動部１１２のギアに嵌合するギアから構成される。この結果、駆動装置１１４のモータへの通電が制御されることによりモータ軸の回転が駆動部１１２の駆動軸に伝達されてレンズ１１０が移動し、レーザー光の光軸の位置と角度が変更される。
【００２１】
また、レンズ１１０と共にミラーを回転することによって、光軸の位置ずれ及び角度ずれを補正することができる。ミラーの回転は、レンズの移動と同様に、ユーザーによってなされてもよいし、以下のように駆動部によって行われてもよい。本実施例では、平面のミラー１４０にはミラーの配置角度を変更する駆動部１４２が接続されている。駆動部１４２は、ミラーの反射面に平行な軸周りに回転可能な軸であってミラー１４０に接続された軸と、当該軸に嵌合するギアから構成される。例えば、図２の紙面に垂直な軸周りに回転可能な軸や、その回転軸に垂直な軸であってミラーの反射面に平行な軸周りに回転可能な軸などから構成される。駆動部１４２は駆動装置１４４に接続及び駆動される。駆動装置１４４は、例えば、モータと、当該モータのモータ軸に嵌合して駆動部１４２のギアに嵌合するギアから構成される。この結果、駆動装置１４４のモータへの通電が制御されることによりモータ軸の回転が駆動部１４２の軸に伝達されてミラー１４０が回転し、レーザー光がミラー１４０に入射する角度が変更される。また他の駆動方法として、ミラー背面にピエゾ素子を配置して、ピエゾ素子により駆動する方法も考えられる。
【００２２】
短い波長領域においては、反射膜を成膜する膜材が限定されるために広い入射角度全域に対して反射率の高い膜の設計が困難である。光源ユニット１０からの光束を露光装置１に引き回す引き回し光学系２０の配置によってミラー１４０へはＳ偏光入射、Ｐ偏光入射のどちらの場合も有り得るため、Ｓ偏光とＰ偏光のどちらにおいても反射率の高い膜が要求され、設計が更に困難である。
【００２３】
レーザー耐久力も鑑みると、ミラー１２０及び１４０の表面には誘電帯多層膜をコーティングすることが好ましいが、一般的に反射帯域は狭く、光の入射角依存性が大きい。このため、反射膜の反射率が低下しないようにできるだけ光線入射角度域が小さくなるようにミラー１２０及び１４０を配置する。具体的には、回転角度を調整しても光の最大入射角度が０度乃至４５度以内、より好ましくは、入射角度域が０度乃至３０度以内になるように維持される。予め入射角度域を狭く設定しておけば、光軸ずれ調整を行っても入射角度全域で高反射率が得られる。
【００２４】
ビームスプリッター１５０は、ミラー１４０からの光をほとんど透過して一部の光を反射する。ビームスプリッター１５０を透過した光は照明光学系４０に入射して露光光となり、ビームスプリッター１５０を反射した光は光軸のずれを検出する検出器としての検出光学系１６０に入射する。なお、露光時の照度効率を上げるために、ビームスプリッター１５０のように常時ミラー１４０からの光の検出を行うのではなく、必要時のみ切り換えミラーを光路に挿入してミラー１４０からの光の検出を行っても良い。
【００２５】
検出光学系１６０は第１及び第２の検出光学系を有する。第１の検出光学系は、ビームスプリッター１６２と、結像レンズ１６４ａと、検出器（第１の検出部）１６６ａとから構成される。第２の検出光学系は、ビームスプリッター１６２と、フーリエ変換レンズ１６４ｂと、検出器（第２の検出部）１６６ｂとから構成される。結像レンズ１６４ａは、ビームスプリッター１５０と検出器１６６ａとをほぼ共役に配置する。フーリエ変換レンズ１６４ｂは、ビームスプリッター１５０と検出器１６６ｂとを像と瞳の関係に配置する。なお、検出器１６６ａに入射する光をビームスプリッター１６２からの反射光とし、検出器１６６ｂに入射する光をビームスプリッター１６２からの透過光にしてもよい。
【００２６】
検出器１６６ａ及び１６６ｂは、本実施例では、電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）から構成され、光強度分布の位置分布を検出することができる。但し、検出器１６６ａ及び１６６ｂはＣＣＤに限定されず、ＣＭＯＳセンサ、光強度分布が計測可能な検出器４分割センサや、入射ビームの位置を検出可能なＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ Ｄｉｏｄｅ）などを使用してもよい。
【００２７】
制御部１７０は、検出光学系１６０の検出結果に基づいて、光軸の位置ずれ及び角度ずれがなくなるように駆動装置１１４及び１４４を制御する。
【００２８】
以下、光軸補正部１００の動作について、図３乃至図４を参照して説明する。図３は、光軸補正部１００が光軸の角度ずれを補正する場合を説明する図であり、図４は、光軸補正部１００が光軸の位置ずれを補正する場合を説明する図である。点線で示された状態は、光源からの光の中心光線（光軸）が基準となる位置にある理想状態を示す。なお、説明の便宜上、光軸補正部１００が紙面と平行な方向の光軸のずれを補正する場合について説明するが、これに限定されず、紙面と垂直な方向の光軸ずれをも補正することができる。
【００２９】
光源ユニット１０から発せられた平行光束は引き回し光学系２０により引き回されて露光装置１の光軸補正部１００に入射する。光源ユニット１０と露光装置１との設置環境の相違から露光装置１に入射する光の中心光線は、露光装置１の照明光学系の光軸とは角度及び位置においてずれてしまう場合がある。
【００３０】
光軸補正部１００においては、レンズ１３０とともにアフォーカル光学系を構成しているレンズ１１０を偏芯させた場合のずれはミラー１４０への入射角度、入射位置の両方が変わり、ひいては照明光学系４０への光軸の位置ずれと角度ずれの両方に寄与がある。また、同様にミラー１４０を回転させた場合のずれは照明光学系４０へ角度ずれを持って光路を進む間の位置ずれと、角度ずれの両方の寄与がある。また、レンズ１１０とミラー１４０の２つの偏芯部材は光学的に共役な位置にならないように配置されている。すなわち、レンズ１１０とミラー１４０との協働作用により、照明光学系４０の入口に達する平行光束の位置ずれと角度ずれをそれぞれ独立的に調整することができる。ここで、位置ずれ量、角度ずれ量とは、照明光学系４０に対して最適な光軸調整状態になるときの出力（検出器１６６ａ、１６６ｂの検出状態）を基準位置とし、基準位置からの差分を位置ずれ量、角度ずれ量と考える。光軸ずれの調整は基準位置を装置に記憶させておき、その記憶位置に合わせ込むようにレンズ１１０とミラー１４０を駆動させる。例えば、照明光学系４０の光軸と、照明光学系４０に入射する光の中心光線（光軸）の位置と角度が一致している場合を基準位置とすることができる。
【００３１】
レンズ１１０の偏芯駆動量をＳｘ（移動量Ｓｘ）、ミラー１４０（偏向部材）の傾け駆動量をＴｘ（駆動量Ｔｘ）とすれば、検出器１６６ａで検出される内位置ずれ量がＸ１、検出器１６６ｂで検出される内角度ずれ量がＸ２として下記で表される。
【００３２】
【数１】
2009094350.tif 000003
【００３３】
【数２】
2009094350.tif 000004
【００３４】
ここで、定数ａ、ｂはＳｘ、Ｔｘに対する位置ずれ量の敏感度であり、定数ｃ、ｄはＳｘ、Ｔｘに対する角度ずれ量の敏感度である。２つの駆動可能な光学部材は光学的に共役な位置にならないように配置してあるので、駆動による位置ずれ／角度ずれの敏感度の比率は異なっており、ｃ／ａ≠ｄ／ｂという状態である。検出された位置ずれ量Ｘ１、角度ずれ量Ｘ２をゼロとするためには
【００３５】
【数３】
2009094350.tif 000005
【００３６】
【数４】
2009094350.tif 000006
【００３７】
だけレンズ１３０およびミラー１４０の少なくとも一方を駆動すればよい。
【００３８】
図３のように光源ユニット１０と露光装置１との光軸ずれが角度ずれのみである場合には、Ｘ１＝０であるので、
【００３９】
【数５】
2009094350.tif 000007
【００４０】
【数６】
2009094350.tif 000008
【００４１】
だけレンズ１１０およびミラー１４０の少なくとも一方を駆動すれば、ミラー１４０より後段において光強度分布を形成する光の光軸（中心光線）を角度ずれが発生していない時と同じように補正することができる。
【００４２】
一方、図４のように光源ユニット１０と露光装置１との光軸ずれが位置ずれのみである場合には、Ｘ２＝０であるので、
【００４３】
【数７】
2009094350.tif 000009
【００４４】
【数８】
2009094350.tif 000010
【００４５】
だけレンズ１１０およびミラー１４０の少なくとも一方を駆動すれば、ミラー１４０より後段において光強度分布を光軸の位置ずれが発生していない時と同じように補正することができる。
【００４６】
平行平板を使用する特許文献１及び２に記載の発明によれば、例えば、平行平板の最大傾け角を２０度とし、屈折率を１．５とすると、最大±１５ｍｍの補正を行なうためには１２２ｍｍの厚さの平行平板を使用しなければならない。
【００４７】
硝材の透過率を１ｃｍ当たり９９．５％とすると、０．９９５の１２．２乗となり、光学部材の透過率は９４％程度となってしまう。平行平板１枚で透過率が９４％であり、ｘ方向とｙ方向のために２枚必要なので２枚で透過率が８８．５％になる。さらに、光学部材の透過率には反射防止膜の透過率もかけなければならないので、結局、２次元の光軸ずれを補正するには８８．５％以下の透過率となる。一方、本実施例の光軸補正部においては、ミラーの反射膜におけるロス分、レンズ１３０の透過率分のロスのみであり、９４％以上の透過率が得られる。
【００４８】
また、短い波長領域においては、透過率の高い硝材が限定され、耐久性を考慮するとフッ化カルシウム（ＣａＦ２）をレンズ１１０に使用することが好ましい。フッ化カルシウムは真性複屈折を持っているので、特許文献１及び２による平行平板の傾けによる調整は結晶中の光線方向に応じた複屈折の大きさが変化してしまう。また、レンズ１１０に石英を用いる場合はガラス内部の残留応力による複屈折があり、同様の問題を生じる場合がある。
【００４９】
これに対して、本実施例においては、レンズ１１０を光軸に垂直な面内で移動する。図４では、レンズ１１０の光軸と光源からの光束の主光線とは平行であるため複屈折の影響は最小のままである。一方、図３では、光源ユニット１０からの光束が斜めから入射する。しかし、一般的にレンズ１１０は１０ｍｍ程度の厚さで平行平板よりも十分薄く、また、光軸ずれはレンズ１１０へ対して大きくても２度程度であり、２０度前後傾斜される平行平板に比較して複屈折の影響は極めて小さい。
【００５０】
図２を再び参照するに、光軸補正部１００にあるビームスプリッター１５０に入射した光線はビームスプリッター１５０によって分岐され、透過光は照明光学系４０へ向かい、ビームスプリッター１５０を反射した光は検出光学系１６０へ入射する。検出光学系１６０に入射した光は、まずビームスプリッター１６２によって分岐される。透過光は結像レンズ１６４ａによってビームスプリッター１５０とほぼ共役に配置された検出器１６６ａに入射し、反射光はフーリエ変換レンズ１６４ｂによってビームスプリッター１５０に対して像と瞳の関係に配置された検出器１６６ｂに入射する。検出器１６６ａはビームスプリッター１５０の位置における、光源からの光の光軸（中心光線）の位置情報を、検出器１６６ｂはビームスプリッター１５０の位置における、光源からの光の光軸（中心光線）の角度情報を検出する。従って、本実施例の検出光学系１６０によれば、制御部１７０は検出器１６６ａ、１６６ｂの出力に従ってレンズ１１０、ミラー１４０の駆動を制御する。
【００５１】
より具体的には、検出器１６６ａにおける基準位置からのずれ（Ｘ１、Ｙ１）と検出器１６６ｂにおける基準位置からのずれ（Ｘ２、Ｙ２）を計測する。次いで、制御部１７０は（Ｘ１、Ｙ１）と（Ｘ２、Ｙ２）から光軸を合わせるためにレンズ１１０の偏芯駆動量（Ｓｘ、Ｓｙ）とミラー１４０の傾け駆動量（Ｔｘ、Ｔｙ）を算出する。そして、算出された量だけレンズ１１０とミラー１４０を駆動装置１１４、１４４によって駆動する。制御部１７０によるかかる制御により、ビームスプリッター１５０の位置でのずれ、つまり照明光学系４０への光軸のずれ（即ち、角度ずれ及び位置ずれ）が補正され、最適な光束入射状態となる。
【００５２】
なお、上述の実施例では、ビームスプリッター１５０と検出器１６６ａとを結像レンズ１６４ａを介して光学的にほぼ共役に配置している。しかしながら、これに限定されることなく、ミラー１４０と検出器１６６ａとを結像レンズ１６４ａを介して光学的にほぼ共役にしてもよい。この場合には、ミラー１４０を回転させても検出器１６６ａでの位置ずれが発生しないので、ｄ＝０となり、ある検出された位置ずれ量Ｘ１、角度ずれ量Ｘ２をゼロとするためには
【００５３】
【数９】
2009094350.tif 000011
【００５４】
【数１０】
2009094350.tif 000012
【００５５】
だけレンズ１１０とミラー１４０を駆動すれば、ミラー１４０より先の光強度分布を角度ずれが発生していない時と同じように補正することができる。
【００５６】
なお、上述の実施例では、レンズ１１０とレンズ１３０でアフォーカル光学系を構成しているが、これに限定されることなく、結像系を構成してもよい。光学系内のレンズを光軸垂直面内に駆動させることによって同様に、照明光学系４０の入口に達する平行光束の位置ずれと角度ずれを発生させることができる。
【００５７】
本実施例では、検出器１６６ａの出力と検出器１６６ｂの出力のそれぞれに基づいて、制御部１７０からレンズ１１０、ミラー１４０の駆動装置の制御を行っている。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、照明光学系４０内に光量を検出するセンサーを配置し、センサーの検出結果に基づいて、センサーで光量が最大となるようにレンズ１１０、ミラー１４０の駆動量を制御してもよい。
【００５８】
具体的には、予め求められている敏感度ａ乃至ｄ（定数ａ乃至ｄ）を用いれば、２つの駆動可能な光学部材を連動させて、光軸の位置成分、角度成分を独立に動かすことができる。このため、最初に位置成分のみを動かすようにレンズ１１０、ミラー１４０を駆動させて、センサー出力が最大となる位置を探索する。次に、その位置成分を保存し、角度成分のみを動かすようにレンズ１１０、ミラー１４０を駆動させて、センサー出力が最大となる位置を探索する。このようにセンサー出力が最大となる位置探索と角度探索を繰り返すことで光軸ずれが補正され、最適な光束入射状態となる。
【実施例２】
【００５９】
図５は、本発明の第２実施例にかかる光軸補正部の構成を概略的に示す図である。本実施例の光軸補正部は、レンズ１１０とレンズ１３０を基準となる軸に垂直な面内で２次元的に移動することによって、光源ユニット１０からの光の中心軸線と露光装置１の照明光学系の光軸との位置ずれ及び角度ずれを補正する。ミラー１２０、１４０によって光路を折り曲げているが、省略することも可能である。
【００６０】
レンズ１１０には駆動部１１２が接続され、レンズ１３０には駆動部１３２が接続されている。本実施例では、基準となる軸に垂直な面内において２次元的にレンズ１１０、１３０を駆動させることができる。駆動部１１２、１３２は、例えば、図２の紙面に垂直でレンズ１１０、１３０の鏡筒に接続された軸と当該軸に嵌合するギアから構成される。駆動部１１２、１３２はそれぞれ駆動装置１１４、１３４に接続及び駆動される。駆動装置１１４、１３４は、例えば、モータと、当該モータのモータ軸に嵌合して駆動部１１２、１３２のギアに嵌合するギアから構成される。この結果、駆動装置１１４、１３４へのモータへの通電が制御されることによりモータ軸の回転が駆動部１１２、１３２の軸に伝達されてレンズ１１０、１３０が移動し、照明光の光軸の位置と角度が変更される。実施例２における制御部の制御も実施例１と同様に考えることができるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【００６１】
以下、露光装置１の動作を説明する。露光において、光源ユニット１０から発せられた光束は露光装置１に入射した後、光軸補正部１００によりその光軸のずれが補正され、ビームスプリッター１５０を介して照明光学系４０に入射する。照明光学系４０に入射した光は、その後、レチクル５０を偏光照明する。光軸補正部１００が照明光学系４０に入射する光の光軸のずれを補正し、その際、光軸補正部１００は平行平板を使用しない。このため、露光装置１は、高い透過率と高い偏光性能を維持し、解像度とスループットを向上することができる。
【００６２】
次に、図６及び図７を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイスの製造方法を説明する。図６は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では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。ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンなど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、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。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、耐久性テストなどの検査を行う。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。
【００６３】
図７は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。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、ウエハの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などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）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、露光装置１によってレチクルパターンをウエハに露光する。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。本実施例の製造方法によれば従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。本実施例では、露光の解像度の高いデバイス製造方法により、高品位な半導体、ＬＣＤ、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッドなどのデバイスを提供することができる。
【００６４】
なお、上述の実施例では露光装置１内に光軸補正部１００が収納されているが、露光装置１外に配置してもよい。例えば、光軸補正部１００を引き回し光学系２０や光源ユニット１０内に配置してもよい。また、露光装置１が引き回し光学系２０および光源１０の少なくとも一方を収納していてもよく、その場合には光軸補正部１００も共に露光装置内１に収納されうる。ただし、引き回し光学系２０を用いずに、光源ユニット１０からの光束を直接、光軸補正部１００に入射することもできる。
【００６５】
また、ビームスプリッター１５０と検出光学系１６０とを、光軸補正部１００とは別体にして構成することも可能である。
【００６６】
また、光軸補正部１００は、光源側より順にレンズ、ミラー、レンズ、ミラーを有しているが、光源側より順にレンズ、レンズ、ミラー、ミラーの光学系や、光源側より順にミラー、ミラー、レンズ、レンズの光学系を有していてもよい。
【００６７】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の例示的な露光装置の単純化された光路図である。
【図２】実施例１における光軸補正部の詳細な図である。
【図３】図２に示す光軸補正部が光軸の角度ずれを補正する場合を説明する図である。
【図４】図２に示す光軸補正部が光軸の位置ずれを補正する場合を説明する図である。
【図５】実施例２における光軸補正部の詳細な図である。
【図６】デバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】図６に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１                        露光装置
１０                      光源ユニット
３０                      装置本体
４０                      照明光学系
５０                      レチクル（原版）
６０                      投影光学系
７０                      ウエハ（基板）
１００                    光軸補正部（補正装置）
１１０                    第１のレンズ
１２０                    第２のミラー
１３０                    第２のレンズ
１４０                    第１のミラー
１６６ａ                  検出器（第１の検出部）
１６６ｂ                  検出器（第２の検出部）
１７０                    制御部
【図６】
2009094350.tif 000013
【図１】
2009094350.tif 000014
【図２】
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【図３】
2009094350.tif 000016
【図４】
2009094350.tif 000017
【図５】
2009094350.tif 000018
【図７】
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