JP2004078209A - 保持装置、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　結像性能の劣化となる光学部材の変形及び位置ずれによる収差を低減することで所望の光学性能をもたらす保持装置、露光装置及びデバイス製造方法を提供すること。
【解決手段】　この保持装置１００は、３つの第１の溝１１６を有する光学部材１１０を保持するものであり、光学部材１１０を第１の溝１１６を介して支持する第１の支持部材１２０と、第１の溝１１６に対応する３つの第２の溝１３２を有し、第２の溝１３２を介して第１の支持部材１２０を支持する第２の支持部材（固定部剤）１３０とを有する。
【選択図】図１

Description

　本発明は、一般には、光学部材を搭載する精密機器、特に、露光装置等の投影光学系に関し、更に詳細には、半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）又は薄膜磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィー工程に使用される露光装置において、原版（例えば、マスク又はレチクル（なお、本出願では、これらの用語を交換可能に使用する。））の像を被処理体に投影露光する際、より正確な結像関係を得るための光学部材の保持装置に関する。

　フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いてデバイスを製造する際に、マスクに描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。投影光学系は、回路パターンからの回折光をウェハの上に干渉させて結像させる。

　近年の電子機器の小型化及び薄型化への要請を実現するためには、電子機器に搭載されるデバイスを高集積化する必要があり、転写される回路パターンの微細化、即ち、高解像度化がますます要求されている。高解像力を得るためには、露光光の波長を短くすること、及び、投影光学系の開口数（ＮＡ）を上げることが有効であり、同時に投影光学系の収差を極めて小さく抑えなくてはならない。

　投影光学系を構成するレンズ、ミラーなどの光学素子に変形が生じると、変形前後で光路が屈折し、一点に結像するべき光線が一点に収束せずに収差を生じる。収差は位置ずれを招いてウェハ上の回路パターンの短絡を招く。一方、短絡を防止するためにパターン寸法を広くすれば微細化の要求に反する。

　従って、収差が小さい投影光学系を実現するためには、投影光学系を構成する光学素子の形状及び光軸に対する位置を変化させることなく投影光学系内に保持して、光学素子が有する本来の光学的性能を最大限に引き出す必要がある。特に、近年の投影光学系の高ＮＡ化により、投影レンズは大口径化しているのでレンズ容積も大きくなり、自重による変形が発生しやすくなっている。また、最近盛んに研究が進められている極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ　ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を用いた露光装置は、その特徴の一つである短波長のＥＵＶ光（波長約１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度）のために少数の反射素子（即ち、ミラー）で投影光学系を構成しなければならず、ミラーの形状及び光軸に対する位置精度は極めて厳しい。

　ＥＵＶ露光装置は、０．１μｍ以下の回路パターンの露光に使用されるため、線幅精度が非常に厳しく、ミラーの形状においては、０．１ｎｍ程度以下の変形しか許されない。従って、ミラーの加工時の形状をＥＵＶ露光装置に組み込む際に、正確に再現する必要がある。

　しかし、ミラーを構成する母材料は非常に柔らかく、ミラーを保持する保持部材が加える力（保持力）だけでもミラーは０．１ｎｍ程度の変形を生じてしまう。また、保持部材の熱膨張や振動、変形によってミラーの位置ずれが発生してしまう。更には、ミラーは、全ての露光光を反射するわけではなく、３０％以上の露光光を吸収してしまうため、吸収した露光光が分熱となりミラーを熱膨張させ、ミラーの形状及び光軸に対する位置を変化させてしまう。従って、ミラーの形状及び光軸に対する位置を変化させることなく投影光学系内に保持し、所望の光学性能を発揮させることができなかった。

　そこで、本発明は、結像性能の劣化となる光学部材の変形及び位置ずれによる収差を低減することで所望の光学性能をもたらす保持装置、露光装置及びデバイス製造方法を提供することを例示的目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明の一側面としての保持装置は、３つの第１の溝を有する光学部材を保持する保持装置であって、光学部材を第１の溝を介して支持する第１の支持部材と、第１の溝に対応する３つの第２の溝を有し、第２の溝を介して第１の支持部材を支持する第２の支持部材（固定部材）とを有することを特徴とする。

　本発明の別の側面としての保持装置は、第１の溝が半径方向に沿った直線上の溝であることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、３つの第１の溝又はその延長線が略１点で交わることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、３つの第２の溝又はその延長線が略１点で交わることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、３つの第１の溝又は３つの第２の溝のうち少なくとも一方が螺旋状の形状を有していることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、３つの第１の溝のうち一の第１の溝又はその延長線が他の第１の溝又はその延長線と交わる点と、一の第１の溝又はその延長線が残りの第１の溝又はその延長線と交わる点とが異なることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、３つの第２の溝のうち一の第２の溝又はその延長線が他の第２の溝又はその延長線と交わる点と、一の第２の溝又はその延長線が残りの第２の溝又はその延長線と交わる点とが異なることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、上記の略１点が光学部材の中心であることを特徴とする請求項３記載の保持装置。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、上記の略１点が光学部材の中心以外の点であることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、３つの第２の溝又はその延長線が略１点で交わることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、３つの第１の溝がお互いに１２０度をなし、３つの第２の溝がお互いに１２０度をなしていることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、第１の溝及び第２の溝は断面がＶ字形状であることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、断面Ｖ字形状が略９０°の角度であることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、第１の支持部材が真球体形状を有することを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、第１の支持部材が、第１の溝及び第２の溝に沿って転動可能であることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、光学部材の中心から光学部材の半径の６０％乃至７０％離れた位置において、光学部材と第１の支持部材とが接触することを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、外周に３つの球面形状の凸部を有する光学部材を保持する保持装置であって、光学部材の半径方向に沿う方向に球面形状の凸部を載置するための断面略Ｖ字形状の溝を有し、当溝を介して光学部材を保持する保持部材を有することを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、保持部材が光学部材の半径方向に移動可能であることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、３つの球面形状の凸部が、光学部材の中心に関して１２０度のピッチで配置されることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、溝を構成する２つの支持平面の各々を、当支持平面に対して垂直方向に駆動する駆動機構を更に有することを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、上記の凸部が断面Ｖ字形状の孔を有し、当孔を介して球面に圧力を付加する圧力付加手段を更に有することを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、外周に３つのＶ字形状の凸部を有する光学部材を保持する保持装置であって、Ｖ字形状の凸部を挟むように接触する２つの球面部を有し、当球面部を介して光学部材を保持する保持部材を有することを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、保持部材が、光学部材の半径方向に沿う方向に移動可能であることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、３つのＶ字形状の凸部が、光学部材の中心に関して１２０度のピッチで配置されることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、光学部材がミラーであることを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての露光装置は、請求項２に記載の保持装置を備え、当保持装置に保持された光学部材を介してマスク又はレチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する光学系を有することを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての露光装置は、請求項３に記載の保持装置を備え、当保持装置に保持された光学部材を介してマスク又はレチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する光学系を有することを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての保持装置は、請求項１７に記載の保持装置を備え、当保持装置に保持された光学部材を介してマスク又はレチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する光学系を有することを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての露光装置は、請求項２２に記載の保持装置を備え、当保持装置に保持された光学部材を介してマスク又はレチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する光学系を有することを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、請求項２６に記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、投影露光された被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、請求項２７に記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、投影露光された被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、請求項２８に記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、投影露光された被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、請求項２９に記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、投影露光された被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。

　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。

　本発明の保持装置によれば、結像性能の劣化となる光学部材の変形及び位置ずれによる収差を低減することで所望の光学性能を達成することができる。

　以下、添付図面を参照して、本発明の例示的な保持装置及び露光装置について説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定するものではなく、本発明の目的が達成される範囲において、各構成要素が代替的に置換されてもよい。例えば、本実施形態では、保持装置１００を例示的に露光装置５００の投影光学系５３０に適用しているが、露光装置５００の照明光学系５１４、その他周知のいかなる光学系に適用してもよい。ここで、図１は、本発明の一側面としての保持装置１００を示す概略構成図であって、図１（ａ）は保持装置１００の斜視図、図１（ｂ）は光学部材１１０を保持した保持装置１００の断面図である。

　保持装置１００は、図１によく示されるように、支持部材１２０第１の支持部材）及び固定部材（第２の支持部材）１３０とを有する。保持装置１００は、投影光学系５３０に適用され、支持部材１２０及び固定部材１３０を介して光学部材１１０を保持する。

　光学部材１１０は、後述する支持部材１２０に第１の溝１１６を介して載置され、反射、屈折及び回折等を利用して光を結像させる。光学部材１１０は、本実施形態では、例示的にミラーとして構成されているが、例えば、ミラー、レンズ、平行平板ガラス、プリズム及びフレネルゾーンプレート、キノフォーム、バイナリオプティックス、ホログラム等の回折光学素子を含む。光学部材１１０は、図２に示すように、光を反射する反射面１１２の反対側の底面１１４（即ち、支持部材１２０側）の３箇所に断面Ｖ字形状の第１の溝１１６を有する。ここで、図２は、図１に示す光学部材１１０の概略斜視図である。

　第１の溝１１６は、光学部材１１０の底面１１４の中心Ｏから１２０°ピッチで開いた半径方向に配置されている。第１の溝１１６は、後述する支持部材１２０に載置され、第１の溝１１６を介して光学部材１１０が保持される。このように、第１の溝１１６は、光学部材１１０の円周方向に沿ってほぼ等間隔で分布しているために光学部材１１０は、支持部材１２０上で安定する。第１の溝１１６は、光学部材１１０の自重変形による撓みが最も少なくなるように、半径方向において中心Ｏから光学部材１１０の半径の６０％乃至７０％離れた位置で支持部材１２０と光学部材の第１の溝１１６とが接触するように配置することが好ましい。従って、第１の溝１１６を、光学部材１１０の半径方向に中心Ｏから半径の５０〜８０％の位置、もしくはこの範囲内の位置に形成するのが好ましい。勿論、第１の溝１１６自体を図２のように、６０〜７０％の位置形成しても良い。

　支持部材１２０は、真球体形状を有する部材であり、第１の溝１１６と接する。支持部材１２０は、第１の溝１１６を介して光学部材１１０を支持する。支持部材１２０は、例えば、実質的に光学部材１１０の線膨張率と等しい線膨張率を有する材料から構成される。このように構成すれば、温度環境変動時に、線膨張率の違いから生じる光学部材１１０と支持部材１２０の相対変位により、支持部材１２０が第１の溝１１６から外れたり、第１の溝１１６を介して光学部材１１０に外力を与えて変形させたりすることを防止することができる。

　固定部材１３０は、支持部材１２０に関して光学部材１１０と対向する側に配置される。固定部材１３０は、光学部材１１０側の面の３箇所に断面Ｖ字形状の第２の溝１３２を有し、第２の溝１３２を介して支持部材１２０を固定する。

　第２の溝１３２は、中心Ｏから１２０°ピッチで開いた半径方向に配置される。換言すれば、第２の溝１３２は、光学部材１１０の底面１１４に配置された第１の溝１１６と対向する位置に配置される。第２の溝１３２は、支持部材１２０を半径方向に移動可能に（即ち、半径方向に自由度をもって）載置する。即ち、第２の溝１３２は、支持部材１２０の円周方向の動きを規定すると共に、真球体形状の支持部材１２０が半径方向に転がれるように形成される。従って、第２の溝１３２によって、温度環境変動時に、光学部材１１０又は固定部材１３０の熱膨張が生じても半径方向に膨張を許容することができるため、光学部材１１０の中心Ｏが光軸に対して位置ずれを起こすことを防止することができる。

　保持装置１００は、固定部材１３０の第２の溝１３２に支持部材１４０を載置し、更に、支持部材１４０の上に第１の溝１１６が接するように光学部材１１０を載置して光学部材１１０を保持する。光学部材１１０の第１の溝１１６及び固定部材１３０の第２の溝１３２は、図３に示すように、断面Ｖ字形状の角度θが略９０°であるため、光学部材１１０（の第１の溝１１６）と支持部材１２０は２点Ａ１及びＡ２で接触し、支持部材１２０と固定部材１３０（の第２の溝１３２）も２点Ｂ１及びＢ２で接触する。また、支持部材１２０は、第１の溝１１６及び第２の溝１３２と２点で接触するように設計されている。従って、保持装置１００全体としては、光学部材１１０は６点で支持部材１２０に支持され、支持部材１２０は６点で固定部材１３０に支持されることになり、キネマティック支持となる。光学部材１１０の位置は、光学部材１１０の自重により支持部材１２０が固定部材１３０に対して固定されるため、一義的に決定する。従って、保持装置１００は、第１の溝１１６を光学部材１１０の中心Ｏから６０％乃至７０％離れた位置に配置することで光学部材の自重変形を最小にすることができ、固定部材１３０の第２の溝１３２に沿って半径方向に移動可能な支持部材１２０により光学部材１１０をキネマティックに支持することで、結像性能の劣化となる光学部材１１０の変形及び位置ずれによる収差を低減することで所望の光学性能を達成することができる。なお、光学部材１１０が透過部材である場合には、光を遮らないように、光学部材１１０の透過領域にあわせて固定部材１３０に孔を設ければよいし、光に対して透過性の固定部材１３０を使用してもよい。ここで、図３は、保持装置１００が光学部材１１０を保持した状態における光学部材１１０の第１の溝１１６、支持部材１２０及び固定部材１３０の第２の溝１３２を示す概略断面図である。

　ここで、第１の溝１１６及び第２の溝１３２は、ここでは光学部材の中心Ｏを中心にして、１２０度ピッチで形成しているが、この限りでは無く、第１の溝１１６と第２の溝１３２とが対応していれば、１２０度以外の角度でも構わない。但し、３本の溝のそれぞれの間の３つの角度は、その３つの角度のうち２つの角度が等しくなるように構成することが好ましく、その等しくなる２つの角度は１２０度より大きくすること、特に１５０度以上になるように構成することが好ましい。

　さらに、第１の溝は、必ずしも半径方向に沿って延びるように配置されている必要はなく、例えば図１５に示されるように配置されていても構わない。図１５は、第１の溝１１６Ａが形成された保持装置１００の平面図である。この３本の第１の溝１１６Ａは、そのうちの一の第１の溝１１６ａ又はその延長線が他の第１の溝１１６ｂ又はその延長線と交わる点と、一の第１の溝１１６ａ又はその延長線が残りの第１の溝１１６ｃ又はその延長線と交わる点とが異なるように形成されている。

　また、第１の溝は、必ずしも直線状に配置されている必要もなく、例えば図１６（ａ）に示されるように、１本の螺旋状の第１の溝１１６Ｂが保持装置１００に形成されていてもよい。さらに、例えば図１６（ｃ）に示されるように、３本の螺旋状の第１の溝１１６Ｄが保持装置１００の中心で交わり、互いに等間隔に螺旋を描きながら広がるように形成されていてももちろんよい。

　これらのことは、第１の溝についてのみならず、第２の溝についても同様のことが言える。すなわち、第２の溝１３２も、必ずしも半径方向に沿って延びている必要はなく、また、直線状である必要もない。

　ここで、前述の第１の溝と第２の溝は、両者が光学部材の半径方向に沿った３つの溝を具備し、それぞれの３つの溝同士が対応する位置（光学部材の中心に関して同じ角度をなしている状態、或いはそれぞれの３つの溝がお互いになす角度が等しい状態）にあるようにすれば、この保持装置によって、光学部材を固定することが可能になる。

　また、３つの第１の溝が交わる、或いは３つの第１の溝が延長線上において交わるように構成し、３つの第２の溝も交わる或いは３つの第２の溝が延長線上において交わるように構成すれば、同様にこの保持装置によって光学部材を固定することができる。ここで、３つの溝が交わる略１点（溝の幅の分だけ広がりがあり、さらに微小ならずれていても構わない）は、前記光学部材の中心であるのが好ましい。しかし、中心以外であっても構わない。

　また、支持部材１２０（第１の支持部材）が真球体形状を有することが好ましいが、第１の溝或いは第２の溝と接触する領域だけが球体形状を有していれば良いので、必ずしも真球体形状でなくても構わない。

　次に、図４乃至図８を参照して、別の保持装置２００について説明する。図４は、本発明の一側面としての別の保持装置２００を示す概略構成図である。保持装置２００は、投影光学系５３０に適用され、図４によく示されるように、保持部材２２０を介して光学部材２１０を保持する。

　光学部材２１０は、後述する保持部材２２０に凸部を介して載置され、反射、屈折及び回折等を利用して光を結像させる。光学部材２１０は、例えば、ミラー、レンズ、平行平板ガラス、プリズム及びフレネルゾーンプレート、キノフォーム、バイナリオプティックス、ホログラム等の回折光学素子を含む。光学部材１１０は、図５に示すように、外周に３つの球面形状の凸部２１２を有する。ここで、図５は、図１に示す光学部材２１０の概略斜視図である。

　３つの球面形状の凸部２１２は、１２０°ピッチで配置されている。このように、光学部材２１０の円周方向に沿ってほぼ等間隔で分布しているために光学部材２１０は、保持部材２２０上で安定する。凸部２１２は、本実施形態では、光学部材２１０と一体で構成されているため、光学部材２１０に凸部２１２を接合する際に、光学部材２１０に力が加わり、表面形状が変化してしまうことがない。但し、光学部材２１０に凸部２１２を接合することで光学部材２１０の表面形状が変化しない、又は、表面形状の変化が許容範囲内であるならば、光学部材２１０と凸部２１２を別体として構成してもよい。

　保持部材２２０は、光学部材２１０の半径方向に沿う方向に、光学部材２１０の外周に設けられた３つの球面形状の凸部２１２を載置するための断面Ｖ字形状の溝２２２を有し、かかる溝２２２を介して光学部材２１０を保持する。保持部材２２０は、光学部材２１０の外周に設けられた凸部２１２にあわせて配置される。保持部材２２０は、光学部材２１０の半径方向のみに自在に移動可能で、動径方向や他の方向には十分な剛性を有する弾性部材、例えば、平行板バネから構成される。保持部材２２０は、光学部材２１０の球面形状の凸部２１２を断面Ｖ字形状の溝２２２に載置する際に、平行板バネの十分柔らかな板バネ剛性を利用して、凸部２１２と溝２２２との間に発生する摩擦力による光学部材２１０の変形を小さくすることができる。また、保持部材２２０は、半径方向に移動可能であることで、光学部材２１０の熱膨張に対しても中心Ｏから等方的な伸びは逃がし位置ずれを防止することができる。

　断面Ｖ字形状の溝２２２は、光学部材２１０の球面形状の凸部２１２を載置し、光学部材２１０を保持する。保持部材２２０の溝２２２は、図６に示すように、断面Ｖ字形状の角度θが略９０°であるため、光学部材２１０の凸部２１２と２点Ｃ１及びＣ２で接触する。また、光学部材２１０の凸部２１２は、保持部材２２０の溝２２２と２点で接触するように設計されている。従って、保持装置２００全体としては、光学部材２１０は６点で保持部材２２０に支持されることになり、キネマティック支持となる。かかる構成により、保持装置２００は、結像性能の劣化となる光学部材２１０の変形及び位置ずれによる収差を低減することで所望の光学性能を達成することができる。

　光学部材２１０の位置は、光学部材２１０の自重により保持部材２２０に対して固定されるため、一義的に決定する。また、光学部材２１０の凸部２１２と保持部材２２０の溝２２２との接触を十分に高めるため、光学部材２１０の自重のみならず圧力を加える必要がある場合は、図７に示すように、凸部２１２に端部が断面Ｖ字形状の孔２１４を形成し、かかる孔２１４を介して凸部２１２に圧力を付加する圧力付加手段２１６を設ければよい。圧力付加手段２１６が凸部２１２に付加する圧力は、凸部２１２の内部のみで働く応力となり、光学部材２１０の表面変形をさせるような力は発生しない。また、圧力付加手段２１６の先端を球面とすることで、凸部２１２に形成された端部が断面Ｖ字形状の孔２１４と共同して凸部２１２内部を応力状態とすることができる。ここで、図６は、保持装置２００が光学部材２１０を保持した状態における光学部材２１０の凸部２１２と保持部材２２０の溝２２２を示す概略断面図、図７は、圧力付加手段２１６を有する光学部材２１０の凸部２１２と保持部材２２０の溝２２２を示す概略断面図である。

　また、保持装置２００は、図８に示すように、保持部材２２０の溝２２２を構成する２つの支持平面２２４及び２２６の各々を、かかる支持平面２２４及び２２６に対して垂直方向に駆動する駆動機構２２８を有してもよい。駆動機構２２８は、例えば、ピエゾ素子によるアクチュエーターや、ねじリードなどによるメカニカルな構成などから実現される。駆動機構２２８は、２つの支持平面２２４及び２２６それぞれに動作する。従って、保持装置２００全体としては、６つの支持平面が駆動可能となり、光学部材２１０を自由度６（並進自由度３、回転自由度３）で保持することができる。ここで、図８は、保持部材２２０に駆動機構２２８を設けた保持装置２００を示す概略構成図である。

　次に、図９乃至図１１を参照して、保持装置２００の変形例である保持装置２００Ａについて説明する。保持装置２００Ａは、保持装置２００と比べて光学部材２１０Ａの凸部２１２Ａ及び保持部材２２０Ａについて異なる。ここで、図９は、図４に示す保持装置２００の変形例である保持装置２００Ａを示す概略構成図である。保持装置２００Ａは、投影光学系５３０に適用され、図９によく示されるように、保持部材２２０Ａを介して光学部材２１０Ａを保持する。

　光学部材２１０Ａは、後述する保持部材２２０Ａに凸部２１２Ａを介して載置され、反射、屈折及び回折等を利用して光を結像させる。光学部材２１０Ａは、図１０に示すように、外周に３つのＶ字形状の凸部２１２Ａを有する。ここで、図１０は、図９に示す光学部材２１０Ａの概略斜視図である。３つのＶ字形状の凸部２１２Ａは、１２０°ピッチで配置されている。このように、光学部材２１０Ａの円周方向に沿ってほぼ等間隔で分布しているために光学部材２１０Ａは、保持部材２２０Ａ上で安定する。

　保持部材２２０Ａは、光学部材２１０Ａの外周に設けられた３つのＶ字形状の凸部２１２Ａを挟むように接触する２つの球面２２２Ａ及び２２４Ａを有し、かかる球面２２２Ａ及び２２４Ａを介して光学部材２１０Ａを保持する。保持部材２２０Ａの球面２２２Ａ及び２２４Ａは、光学部材２１０Ａの凸部２１２Ａにあわせて配置される。２つの球面２２２Ａ及び２２４Ａは、光学部材２１０Ａの半径方向に沿う方向のみに移動可能な、例えば、平行板ばねや転がり機構などによって構成される。従って、保持部材２２０Ａは、２つの球面２２２Ａ及び２２４Ａによって、温度環境変動時に、光学部材２１０Ａの熱膨張が生じても半径方向に膨張を許容することができるため、光学部材２１０Ａの中心Ｏが光軸に対して位置ずれを起こすことを防止することができる。

　保持部材２２０Ａの２つの球面２２２Ａ及び２２４Ａは、光学部材２１０ＡのＶ字形状の凸部２１２Ａを挟むように載置し、光学部材２１０Ａを保持する。光学部材２１０Ａの凸部２１２Ａは、図１１に示すように、Ｖ字形状の角度θが略９０°であるため、光学部材２１０Ａの凸部２１２Ａと保持部材２２０の２つの球面２２２Ａ及び２２４Ａは、２点Ｄ１及びＤ２で接触する。また、光学部材２１０Ａの凸部２１２Ａは、保持部材２２０Ａの２つの球面２２２Ａ及び２２４Ａと２点で接触するように設計されている。従って、保持装置２００Ａ全体としては、光学部材２１０Ａは、６点で保持部材２２０Ａに支持されることになり、キネマティック支持となる。かかる構成により、保持装置２００Ａは、結像性能の劣化となる光学部材２１０Ａの変形及び位置ずれによる収差を低減することで所望の光学性能を達成することができる。ここで、図１１は、保持装置２００Ａが光学部材２１０Ａを保持した状態における光学部材２１０Ａの凸部２１２Ａと保持部材２２０Ａの２つの球面２２２Ａ及び２２４Ａを示す概略断面図である。

　以下、図１２を参照して、本発明の例示的な露光装置５００について説明する。ここで、図１２は、本発明の例示的な露光装置５００の概略構成図である。本発明の露光装置５００は、露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を用いてステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク５２０に形成された回路パターンを被処理体５４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、ステップ・アンド・スキャン方式は、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。ステップ・アンド・リピート方式は、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。

　図１２を参照するに、露光装置５００は、照明装置５１０と、マスク５２０と、マスク５２０を載置するマスクステージ５２５と、投影光学系５３０と、被処理体５４０と、被処理体５４０を載置するウェハステージ５４５と、アライメント検出機構５５０と、フォーカス位置検出機構５６０とを有する。

　また、図１２に示すように、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低いため、少なくともＥＵＶ光が通る光路は真空雰囲気ＶＣであることが好ましい。

　照明装置５１０は、投影光学系５３０の円弧状の視野に対する円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）によりマスク７２０を照明する照明装置であって、ＥＵＶ光源５１２と、照明光学系５１４より構成される。

　ＥＵＶ光源５１２は、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。これは真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される、例えば、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属膜、ガスジェット、液滴などが用いられる。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよく、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。

　照明光学系５１４は、集光ミラー５１２ａ、オプティカルインテグレーター５１２ｂから構成される。集光ミラー５１２ａは、レーザープラズマからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター５１２ｂは、マスク５２０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系５１４は、マスク５２０と共役な位置に、マスク５２０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ５１３ｃが設けられている。かかる照明光学系５１４の集光ミラー５１２ａ及びオプティカルインテグレーター５１２ｂなどの光学部材の保持に本発明の保持装置１００、２００及び２００Ａ（以下、「保持装置１００」は、保持装置２００及び２００Ａも含むものとする。）を使用することができる。

　マスク５２０は、反射型マスクで、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、マスクステージ５２５に支持及び駆動されている。マスク５２０から発せられた回折光は、投影光学系５３０で反射されて被処理体５４０上に投影される。マスク５２０と被処理体５４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置５００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク５２０と被処理体５４０を走査することによりマスク５２０のパターンを被処理体５４０上に縮小投影する。

　マスクステージ５２５は、マスク５２０を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ５２５は、当業界周知のいかなる構成をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にマスクステージ５２５を駆動することでマスク５２０を移動することができる。露光装置５００は、マスク５２０と被処理体５４０を同期した状態で走査する。ここで、マスク５２０又は被処理体５４０面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、マスク５２０又は被処理体５４０面内に垂直な方向をＺとする。

　投影光学系５３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）５３０ａを用いて、マスク５２０面上のパターンを像面である被処理体５４０上に縮小投影する。複数のミラー５３０ａの枚数は、４枚乃至６枚程度である。少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するためには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、マスク５２０と被処理体５４０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系５３０の開口数（ＮＡ）は、０．１乃至０．２程である。

　かかる投影光学系５３０を構成するミラー５３０ａなどの光学部材の保持に本発明の保持装置１００を使用することができる。保持装置１００は、図示しないバネ部材によって投影光学系５３０の鏡筒に連結されている。このような構成にすることによって、装置輸送などの温度環境変動時に、線膨張率の違いから生じる鏡筒と保持部材１００の相対変位により、保持部材１００が鏡筒に対して偏芯することを防止することができる。なお、保持装置１００は、上述した構成であり、ここでの詳細な説明は省略する。従って、投影光学系５３０は、結像性能の劣化となる光学部材の変形及び位置ずれによる収差を低減することができ、所望の光学性能を達成することができる。

　被処理体５４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体５４０には、フォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。

　ウェハステージ５４５は、ウェハチャック５４５ａによって被処理体５４０を支持する。ウェハステージ５４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体５４０を移動する。マスク５２０と被処理体５４０は、同期して走査される。また、マスクステージ５２５の位置とウェハステージ５４５の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。

　アライメント検出機構５５０は、マスク５２０の位置と投影光学系５３０の光軸との位置関係、及び、被処理体５４０の位置と投影光学系５３０の光軸との位置関係を計測し、マスク５２０の投影像が被処理体５４０の所定の位置に一致するようにマスクステージ５２５及びウェハステージ５４５の位置と角度を設定する。

　フォーカス位置検出機構５６０は、被処理体５４０面でＺ方向のフォーカス位置を計測し、ウェハステージ５４５の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体５４５面を投影光学系５３０による結像位置に保つ。

　露光において、照明装置５１０から射出されたＥＵＶ光はマスク５２０を照明し、マスク５２０面上のパターンを被処理体５４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、マスク５２０と被処理体５４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、マスク５２０の全面を露光する。

　次に、図１３及び図１４を参照して、上述の露光装置５００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１３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（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェ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ェ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。っステップ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、それが出荷（ステップ７）される。

　図１４は、ステップ４のウェ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、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置５００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。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ェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置５００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

　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様々な変形や変更が可能である。例えば、本発明の保持装置をマスクやウェハを支持するために用いてもよい。

本発明の一側面としての保持装置を示す概略構成図である。 図１に示す光学部材の概略斜視図である。 図１に示す保持装置が光学部材を保持した状態における光学部材の第１の溝、支持部材及び固定部材の第２の溝を示す概略断面図である。 本発明の一側面としての別の保持装置を示す概略構成図である。 図４に示す光学部材の概略斜視図である。 図４に示す保持装置が光学部材を保持した状態における光学部材の凸部と保持部材の溝を示す概略断面図である。 圧力付加手段を有する光学部材の凸部と保持部材の溝を示す概略断面図である。 保持部材に駆動機構を設けた保持装置を示す概略構成図である。 図４に示す保持装置の変形例である保持装置を示す概略構成図である。 図９に示す光学部材の概略斜視図である。 図９に示す保持装置が光学部材を保持した状態における光学部材の凸部と保持部材の２つの球面を示す概略断面図である。 本発明の例示的な露光装置の概略構成図である。 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。 図１３に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。 図１に示す保持装置に形成される第１の溝のバリエーションを示す平面図である。 図１に示す保持装置に形成される第１の溝のバリエーションを示す平面図であり、（ａ）は、第１の溝が螺旋状の１本の溝である場合を、（ｂ）は第１の溝が螺旋状の３本の溝である場合を示す。

符号の説明

１００：保持装置
１１０：光学部材
１１６，１１６Ａ，１１６ａ，１１６Ｂ，１１６ｂ，１１６ｃ，１１６Ｄ：第１の溝
１２０：支持部材
１３０：固定部材
１３２：第２の溝
２００：保持装置
２１０：光学部材
２１２：凸部
２１４：孔
２１６：圧力付加手段
２２０：保持部材
２２２：溝
２２４，２２６：支持平面
２２８：駆動機構
２００Ａ：保持装置
２１０Ａ：光学部材
２１２Ａ：凸部
２２０Ａ：保持部材
２２２Ａ，２２４Ａ：球面
５００：露光装置
５１０：照明装置
５１４：照明光学系
５２０：マスク
５３０：投影光学系
５４０：被処理体
５５０：アライメント検出機構
５６０：フォーカス位置検出機構

Claims (33)

1. 　３つの第１の溝を有する光学部材を保持する保持装置であって、
   　前記光学部材を前記第１の溝を介して支持する第１の支持部材と、
   　前記第１の溝に対応する３つの第２の溝を有し、前記第２の溝を介して前記第１の支持部材を支持する第２の支持部材とを有することを特徴とする保持装置。
2. 　前記第１の溝が半径方向に沿った直線上の溝であることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
3. 　前記３つの第１の溝又はその延長線が略１点で交わることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
4. 　前記３つの第２の溝又はその延長線が略１点で交わることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
5. 　前記３つの第１の溝又は前記３つの第２の溝のうち少なくとも一方が螺旋状の形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
6. 　前記３つの第１の溝のうち一の第１の溝又はその延長線が他の第１の溝又はその延長線と交わる点と、前記一の第１の溝又はその延長線が残りの第１の溝又はその延長線と交わる点とが異なることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
7. 　前記３つの第２の溝のうち一の第２の溝又はその延長線が他の第２の溝又はその延長線と交わる点と、前記一の第２の溝又はその延長線が残りの第２の溝又はその延長線と交わる点とが異なることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
8. 　前記略１点は、前記光学部材の中心であることを特徴とする請求項３記載の保持装置。
9. 　前記略１点は、前記光学部材の中心以外の点であることを特徴とする請求項３記載の保持装置。
10. 　前記３つの第２の溝又はその延長線が略１点で交わることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
11. 　前記３つの第１の溝がお互いに１２０度をなし、前記３つの第２の溝がお互いに１２０度をなしていることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
12. 　前記第１の溝及び前記第２の溝は断面がＶ字形状であることを特徴とする請求項１記載の保持装置。
13. 　前記断面Ｖ字形状が略９０°の角度であることを特徴とする請求項１２に記載の保持装置。
14. 　前記第１の支持部材が真球体形状を有することを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
15. 　前記第１の支持部材が、前記第１の溝及び第２の溝に沿って転動可能であることを特徴とする請求項２に記載の保持装置。
16. 　前記光学部材の中心から前記光学部材の半径の６０％乃至７０％離れた位置において、前記光学部材と前記第１の支持部材とが接触することを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
17. 　外周に３つの球面形状の凸部を有する光学部材を保持する保持装置であって、
    　前記光学部材の半径方向に沿う方向に前記球面形状の凸部を載置するための断面略Ｖ字形状の溝を有し、当該溝を介して前記光学部材を保持する保持部材を有することを特徴とする保持装置。
18. 　前記保持部材は、前記光学部材の半径方向に移動可能であることを特徴とする請求項１７に記載の保持装置。
19. 　前記３つの球面形状の凸部は、前記光学部材の中心に関して１２０度のピッチで配置されることを特徴とする請求項１７に記載の保持装置。
20. 　前記溝を構成する２つの支持平面の各々を、当該支持平面に対して垂直方向に駆動する駆動機構を更に有することを特徴とする請求項１７に記載の保持装置。
21. 　前記凸部は、断面Ｖ字形状の孔を有し、当該孔を介して前記球面に圧力を付加する圧力付加手段を更に有することを特徴とする請求項１７に記載の保持装置。
22. 　外周に３つのＶ字形状の凸部を有する光学部材を保持する保持装置であって、
    　前記Ｖ字形状の凸部を挟むように接触する２つの球面部を有し、当該球面部を介して前記光学部材を保持する保持部材を有することを特徴とする保持装置。
23. 　前記保持部材は、前記光学部材の半径方向に沿う方向に移動可能であることを特徴とする請求項２２に記載の保持装置。
24. 　前記３つのＶ字形状の凸部は、前記光学部材の中心に関して１２０度のピッチで配置されることを特徴とする請求項２２記載の保持装置。
25. 　前記光学部材は、ミラーであることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
26. 　請求項２に記載の保持装置を備え、当該保持装置に保持された光学部材を介してマスク又はレチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する光学系を有することを特徴とする露光装置。
27. 　請求項３に記載の保持装置を備え、当該保持装置に保持された光学部材を介してマスク又はレチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する光学系を有することを特徴とする露光装置。
28. 　請求項１７に記載の保持装置を備え、当該保持装置に保持された光学部材を介してマスク又はレチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する光学系を有することを特徴とする露光装置。
29. 　請求項２２に記載の保持装置を備え、当該保持装置に保持された光学部材を介してマスク又はレチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する光学系を有することを特徴とする露光装置。
30. 　請求項２６に記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、
    　投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
31. 　請求項２７に記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、
    　投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
32. 　請求項２８に記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、
    　投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
33. 　請求項２９に記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、
    　投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。

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