JP2010225896A - 光学素子の保持装置、光学素子の測定装置、露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子と、該光学素子を保持する保持装置の固有値を高く保ちつつ、光学素子の自重変形を高精度に補償する光学素子の保持装置及び測定装置を提供する。
【解決手段】光学素子Ｒを保持する光学素子の保持装置であって、光学素子Ｒに対して複数の位置で荷重を付加する荷重付加部３を有し、荷重付加部３は、荷重を付加する弾性部材４を備えてなり、光学素子Ｒの任意の位置に単位荷重を加えたとき、該単位荷重に対する光学素子Ｒの変形量を曲げ特性として定義し、該曲げ特性に基づいて、複数の荷重付加部３において弾性部材４の固有値をそれぞれ異なる値に設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学素子の保持装置、光学素子の測定装置、露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法に関するものである。

半導体デバイスや液晶パネルの製造に用いられる露光装置等が採用する光学素子は、その特性に対する要求性能に応じて大型化が求められる。ここで示す光学素子は、例えば、石英、ガラス、低熱膨張材等を素材としたレンズ及びミラーである。レンズは、光束を透過し、一方、ミラーは、光束を反射するものである。また、光学素子の特性としては、表面形状、透過波面収差、透過率、及び複屈折率等がある。

一般に、露光装置や測定装置上に光学素子を搭載する場合には、光学素子を保持する上で、以下のような課題がある。まず、露光装置等は、光学素子を変形させないように保持しなければならない。即ち、光学素子を装置内に載置すると、光学素子は、自重による変形が生じる。したがって、この自重変形量が大きいと、光学素子の特性を所望の精度とすることが困難となる。また、光学素子を少ない点で保持している場合や、力を加えて保持している場合には、保持点において大きな力が光学素子に加わり、局所応力として光学素子を変形させ、光学特性の劣化の原因となる。

更に、露光装置等は、光学素子を高剛性に保持しなければならない。即ち、光学素子を搭載した装置の振動や、装置を設置した床の振動等の振動外乱に対し、光学素子が高い帯域を持っていなければ、光学特性が劣化する。したがって、光学素子、及び光学素子を保持する保持装置が、一体として高剛性であることが必要である。

そこで、光学素子の自重変形を防ぐための従来技術として、光学素子に重力と相対する荷重を付加して、光学素子の自重を補償し、自重変形を低減させる方法がある。例えば、特許文献１は、軸対称な光学素子の裏面に密閉室を設け、密閉空間内の圧力を調節することにより光学素子の自重を補償する保持装置を開示している。また、特許文献２は、軸対称でない光学素子を外周で保持し、保持していない領域にばねによる荷重を加え、自重変形を低減させる支持手段を開示している。一方、光学素子の保持剛性に言及した従来技術として、例えば、特許文献３は、光学素子の弾性特性として力定数Ｋｍを定義し、これに対して小さなばね定数を持つ弱いばねで光学素子に力を加えるシステムを開示している。

特開平１０−１４４６０２号公報 特開２００３−１７２８５７号公報 特開２００４−４７９９４号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、光学素子の裏面に加えられる力は、全面に渡り一定であり、かつ、与える力の向きは、裏面形状により決定される。したがって、特許文献１の保持装置は、光学素子の任意の部分に任意の荷重を付加することができず、自重変形を高い精度で補償できない。また、特許文献２は、光学素子にばね要素を接触させて自重を補償しているが、接触点のばね剛性については検討していない。したがって、特許文献２の支持手段は、光学素子の自重を補償する際に、光学素子に余計な荷重を加え、変形させるおそれがある。更に、特許文献３の技術は、光学素子の形状を積極的に変化させるものである。即ち、荷重付加点のばね剛性を小さくすることで、光学素子の形状変化への効き率を小さくし、微小な形状制御を行う。しかしながら、荷重付加点のばね剛性を小さくすると、保持する光学素子の固有値は、低減してしまう。一方、荷重付加点のばね剛性を大きくすると、光学素子の弾性特性の許容値が小さくなり、光学素子を任意に変形させることが困難となる。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、光学素子と、該光学素子を保持する保持装置の固有値を高く保ちつつ、光学素子の自重変形を高精度に補償する光学素子の保持装置及び測定装置を提供する。

上記課題を解決するために、光学素子を保持する光学素子の保持装置であって、光学素子に対して複数の位置で荷重を付加する荷重付加部を有し、荷重付加部は、荷重を付加する弾性部材を備えてなり、光学素子の任意の位置に単位荷重を加えたとき、該単位荷重に対する光学素子の変形量を曲げ特性として定義し、該曲げ特性に基づいて、複数の荷重付加部において弾性部材の固有値をそれぞれ異なる値に設定することを特徴とする。

本発明によれば、複数の荷重付加部により、光学素子の曲げ特性に基づいて、弾性部材の固有値をそれぞれ異なる値に設定するので、光学素子の自重変形を高精度に補償することができる。

本発明の第１実施形態に係る保持装置の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る保持装置に光学素子を載置した図である。 光学素子群の各種データの一例である。 梁モデルの概略図である。 光学素子群の単位荷重に対するたわみ量を示すデータの一例である。 本発明の第２実施形態に係る保持装置の構成を示す概略図である。 本発明の第３実施形態に係る保持装置の構成を示す概略図である。 本発明の第４実施形態に係る保持装置の構成を示す概略図である。 本発明の露光装置の構成を示す概略図である。 本発明のその他の実施形態に係る保持装置の構成を示す概略図である。 本発明のその他の実施形態に係る保持装置の構成を示す概略図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る光学素子の保持装置について説明する。図１は、第１実施形態の保持装置の構成を示す概略図であり、（Ａ）は、保持装置の平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。本発明の保持装置１は、不図示の光学素子を載置し、該光学素子を利用する装置（例えば、露光装置）や、光学素子の特性を測定する測定装置等に搭載されるものである。保持装置１は、保持基板２と、該保持基板２上に立設された複数の荷重付加部３とを備える。

保持基板２は、例えば、ステンレス鋼等の金属材で形成される平板である。該平板の外径は、保持する光学素子の外径を十分に満たす円形若しくは矩形である。また、平板の厚さは、光学素子を安定して保持するために十分な厚さであれば、特に限定するものではない。

荷重付加部３は、光学素子に対して、反重力方向に荷重を付加する荷重付加手段として、例えば、ばね要素等を用いた棒状の弾性部材４を備える。以下、本実施形態では、弾性部材４は、ばね要素を採用するものとして説明する。荷重付加部３は、図１（Ａ）に示すように、保持基板２上の２１箇所に、円周上に均等な間隔で設置される。また、荷重付加部３は、図１（Ｂ）に示すように、保持する光学素子の保持基準からの距離が、それぞれ、ｒ１、ｒ２、ｒ３となる荷重付加位置に、高さの異なる３種類の弾性部材４ａ、４ｂ、４ｃを採用する。ここで、「保持基準」とは、光学素子の有する光軸中心、若しくは、光学素子の重心を通る線等を示す。また、該弾性部材４ａ、４ｂ、４ｃの垂直方向における固有値、即ち、ばね定数は、それぞれ、ｋ１、ｋ２、ｋ３である。更に、荷重付加部３ａ、３ｂ、３ｃにおいて、光学素子を載置しない状態では、弾性部材４ａ、４ｂ、４ｃの垂直方向の長さは、それぞれ、ｈ１、ｈ２、ｈ３である。

なお、荷重付加部３は、本実施形態では３種類の弾性要素に分類したが、実際には、保持する光学素子の外径や自重等に対応して、荷重付加点数、ばね定数、ばね要素長さ、荷重付加位置を任意に変更可能である。また、並進方向において、荷重付加部３にズレが生じる場合は、荷重付加部３にリニアガイド等を設置し、荷重付加方向を一方向に限定しても良い。

更に、荷重付加部３は、保持する光学素子と当接する先端部分に、当接部５を備える。当接部５は、光学素子とヘルツ接触するような、任意の曲率を持った球面として構成されることが望ましい。この場合、当接部５の曲率は、光学素子の当接箇所の曲率に近似するように設定する。これにより、当接部５は、光学素子の荷重が付加される面に対して、法線方向に荷重を付加するので、光学素子に過大な応力集中が発生することを防止することができる。当接部５の材質は、光学素子を高剛性で保持するために、金属材でも良いし、若しくは、光学素子への接触応力を分散させ、光学素子への衝撃を緩和するために、樹脂材でも良い。

次に、光学素子の保持装置１の作用について説明する。図２は、光学素子Ｒを保持した保持装置１の構成を示す概略図であり、（Ａ）は、平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。なお、図２において、図１と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。

光学素子Ｒは、表面となる第１の面Ｒ１と、該第１の面Ｒ１に相対する裏面となる第２の面Ｒ２とを有する。本実施形態における光学素子Ｒは、基準軸Ｚを持ち、光学素子Ｒの形状は、基準軸Ｚに対して軸対称である。第１の面Ｒ１と第２の面Ｒ２は、共に球面であり、いずれの曲率中心も基準軸Ｚ上にある。なお、第１の面Ｒ１と第２の面Ｒ２は、球面、平面、非球面のいずれでも良い。また、光学素子Ｒは、第１の面Ｒ１、又は第２の面Ｒ２で光束を反射する反射型光学素子であっても良いし、若しくは、第１の面Ｒ１及び第２の面Ｒ２を光束が透過する透過型光学素子であっても良い。更に、光学素子Ｒは、二面より多い光学面を有していても良い。

光学素子Ｒの厚みｔは、第１の面Ｒ１と第２の面Ｒ２との曲率が一致している場合は、一定である。一方、第１の面Ｒ１と第２の面Ｒ２との曲率が一致していない場合は、光学素子Ｒの厚みｔは、面形状に基づいて、基準軸Ｚからの距離ｒの関数としてｔ(ｒ)と定義すことができる。図３は、２種類の光学素子Ｒａ、Ｒｂの特性の一例を示すデータであり、（Ａ）は、光学素子Ｒａ、Ｒｂの各形状のデータであり、（Ｂ）は、光学素子Ｒａ、Ｒｂの断面形状を示す概略図であり、（Ｃ）は、光学素子Ｒａ、Ｒｂの厚み関数ｔ(ｒ)を示すグラフである。なお、図３（Ａ）における曲率は、凸面であれば正、凹面であれば負の符号として表している。また、図３（Ｃ）において、縦軸は、厚みｔであり、横軸は、基準軸Ｚからの距離ｒである。図３（Ｃ）に示すように、形状が両面凹である光学素子Ｒａ（図中実線）は、距離ｒが長くなるにつれて厚みは増加する。一方、形状が両面凸である光学素子Ｒｂ（図中破線）は、距離ｒが長くなるにつれて厚みは減少する。

光学素子Ｒは、本実施形態では、第２の面Ｒ２を重力方向に向け、当接部５が当接することで保持装置１上に保持される。このとき、荷重付加部３ａ、３ｂ、３ｃは、弾性部材４の垂直方向の各長さが、ｈ１’、ｈ２’、ｈ３’であり、各付加荷重を、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３とすると、Ｆ１＝ｋ１（ｈ１−ｈ１’）、Ｆ２＝ｋ２（ｈ２−ｈ２’）、Ｆ３＝ｋ３（ｈ３−ｈ３’）となる。ここで、付加荷重Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は、光学素子Ｒを任意の形状で保持するための自重補償力として作用する。具体的には、弾性部材４は、光学素子Ｒが重力により自重変形した量を補償し、露光装置（あるいは測定装置等）上で許容される変形量以下のみ変形している形状となる。なお、付加荷重Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の大きさは、自重補償するための荷重付加パターンによって、別途決定される任意の大きさで良い。例えば、光学素子Ｒに付加される全荷重の総和は、光学素子Ｒの自重に等しくなることが望ましい。また、光学素子Ｒは、複数の荷重付加部３により並列保持されているので、保持装置１の保持固有値ｋは、全ての荷重付加部３の有するばね定数の和で決定される。更に、荷重付加部３が、付加荷重Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３によって光学素子Ｒの自重変形を補償しようとする場合、光学素子Ｒの重心回りのモーメントＭ１、Ｍ２、Ｍ３は、それぞれ、Ｍ１＝Ｆ１×ｒ１、Ｍ２＝Ｆ２×ｒ２、Ｍ３＝Ｆ３×ｒ３で表せる。

ここで、厚みの一様でない円板に任意の荷重を加えた場合、円板の変形量は、円板の曲げ剛性と曲げモーメントより一意に求められる。以下、簡単化のために１次元の梁要素モデルを用いて説明する。図４は、１次元の梁要素モデルを示す概略図である。このとき、梁要素のヤング率をＥ、単位幅をｂとすると、梁の断面二次モーメントＩは、（数１）のように、更に、梁のたわみ方程式は、（数２）のように表される。

ここで、（数１）におけるｔ(ｒ)は、梁の長手方向の厚み分布であり、梁の中心Ｏを基準とした距離ｒの関数として表される。また、（数２）におけるｈは、梁のたわみ量である。また、Ｍは、ある荷重Ｆが距離ｒにかかっている場合の梁に生じる曲げモーメントであり、距離ｒの関数としてＦ×ｒと変換できる。このモーメントと、（数１）を（数２）に代入すると、（数３）が得られる。

また、梁の上下面が互いに曲面である場合、第１の面Ｒ１の曲率をｒ１、第２の面Ｒ２の曲率をｒ２とすると、ｔ(ｒ)は、（数４）のように表される。

ここで、ｔ(ｒ)をｒ＝０の回りでテイラー展開し、４次項以上を近似すると、（数５）が得られる。

ここで、ｔ(０)＝ｃ、１／２×（（１／ｒ１）−（１／ｒ２））＝ａとおくと、ｔ(ｒ)は、ｔ(ｒ)＝ａ×ｒ^２＋ｃと簡単化できる。この式を（数３）に代入し、ｒについて２階積分を行うと、たわみ量ｈに関する式が得られる。ここで、ｃは、光学素子Ｒの中心厚みとなるので、常にｃ＞０である。また、光学素子Ｒの厚み関数ｔ(ｒ)が、単調増加関数である場合、即ち、図３（Ｂ）に示す光学素子Ｒｂのように両面が凹面である場合には、ａ＞０となる。一方、光学素子Ｒの厚み関数ｔ(ｒ)が、単調減少関数である場合、即ち、図３（Ｂ）に示す光学素子Ｒａのように両面が凸面である場合には、ａ＜０となる。

ここで、被積分関数の性質より、ａ＞０のときに（数６）が得られる。また、ａ＜０のときに（数７）が得られる。但し、ｒ＝０におけるたわみ角、及びたわみ量ｈは、いずれも対称条件より０としている。

図５は、図３に示す光学素子Ｒａ、Ｒｂの形状に対応するたわみ関数（数６）及び（数７）を示すグラフである。図５において、縦軸は、たわみ量ｈであり、横軸は、梁の中心Ｏからの距離ｒである。図５に示すように、（数６）及び（数７）は、単位荷重Ｆが梁上の距離ｒの位置に加わった場合の、その位置における変形量を表しており、両者に共通する傾向としては、梁の中心Ｏからの距離ｒに応じて、単位荷重Ｆあたりのたわみ量ｈは、大きくなる。以下、この単位荷重あたりのたわみ量ｈを、「梁の曲げ特性」と呼ぶ。即ち、梁上の距離ｒの位置における梁の曲げ特性ＰＢｂは、距離ｒの関数ＰＢｂ(ｒ)である。したがって、梁の任意の位置に変形を与えたい場合には、その距離ｒの位置に応じて、梁の曲げ特性ＰＢｂ(ｒ)の逆比に対応する荷重を加えれば良い。

更に、図５は、梁に与える荷重の、梁の形状による効き率を示している。即ち、（数６）で表される条件においては、単位荷重Ｆあたりのたわみ量ｈの変化量は、距離ｒが長くなるにつれて減少していく。一方、（数７）で表される条件においては、単位荷重Ｆあたりのたわみ量ｈの変化量は、距離ｒが長くなるにつれて増加していく。なお、本実施形態では、梁モデルの上下面をいずれも曲面としたが、上下面が非球面形状である場合は、同様に厚み関数ｔ(ｒ)を導出し、（数３）に代入すれば良い。

以上の考え方は、二次元に拡張し得る。即ち、光学素子Ｒの基準軸Ｚからの距離ｒの位置に応じて、光学素子Ｒの曲げ特性ＰＢｄ(ｒ)を一意に決定することが可能である。また、光学素子Ｒの自重を複数の荷重付加部３で保持する場合に、それぞれの荷重に対する効き率として、曲げ特性ＰＢｄ(ｒ)を用いることができる。この場合、曲げ特性ＰＢｄ(ｒ)は、上記のように、対象とする光学素子のたわみ量ｈに関する二階微分式を解くことで求めても良いし、対象とする光学素子のＦＥＭ解析から荷重に対する変形の敏感度を計算して求めても良い。

次に、上記の概念を本実施形態の保持装置１に適用する。図２に示す保持装置１において、光学素子Ｒには、３種類の荷重付加部３ａ、３ｂ、３ｃにより、光学素子Ｒの第２の面Ｒ２における距離ｒ１、ｒ２、ｒ３の各位置に、荷重Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３が付加されている。付加荷重Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は、それぞれ荷重付加部３の弾性部材４ａ、４ｂ、４ｃにより付加されており、任意の自重補償パターンに応じて、理想的な力となるように設計されている。

しかしながら、実際は、光学素子Ｒが持つ形状誤差、あるいは荷重付加部３が持つ位置誤差により、付加荷重Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は、設計値からばらつきを持つ。設計値から付加する荷重Ｆがばらつくことで、光学素子Ｒは、理想的な保持形状から変形する。この変形量は、曲げ特性ＰＢｄ(ｒ)が大きい箇所では大きく、小さい箇所では小さくなる。そこで、荷重のばらつきに対する敏感度である曲げ特性ＰＢｄ(ｒ)が大きい箇所では荷重のばらつきが小さくなることを利用し、光学素子Ｒの形状変化への影響を小さくすることができる。一方、曲げ特性ＰＢｄ(ｒ)が小さい箇所では、荷重のばらつきをより大きく設定することにより、光学素子Ｒの形状変化への影響を小さくすることができる。

本実施形態では、荷重付加部３ａ、３ｂ、３ｃの付加荷重Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は、前述の式のように表される。即ち、弾性部材４の圧縮量に比例して荷重Ｆが付加される。ここで、弾性部材４ａ、４ｂ、４ｃのそれぞれの位置誤差をηとすると、位置誤差ηのある場合の付加荷重Ｆ’及び荷重ぶれΔＦは、それぞれ次式のようになる。

Ｆ１’＝ｋ１（ｈ１−ｈ１’±η）
Ｆ２’＝ｋ２（ｈ２−ｈ２’±η）
Ｆ３’＝ｋ３（ｈ３−ｈ３’±η）

ΔＦ１’＝±ｋ１×η
ΔＦ２’＝±ｋ２×η
ΔＦ３’＝±ｋ３×η

即ち、荷重ぶれΔＦ１、ΔＦ２、ΔＦ３を、光学素子Ｒの曲げ特性ＰＢｄ(ｒ)が大きい箇所では小さく、一方、曲げ特性ＰＢｄ(ｒ)が小さい箇所では大きくすることで、荷重ぶれΔＦに対する変形の影響を最小とすることができる。また、全ての荷重付加部３の弾性部材４のばね定数ｋの和を一定の値とすることにより、光学素子Ｒの保持剛性を十分高く保つことができる。

以上のように、本発明によれば、複数の荷重付加部３により、光学素子Ｒの曲げ特性に基づいて、弾性部材であるばね要素のばね定数をそれぞれ異なる値に設定するので、光学素子Ｒの自重変形を高精度に補償することができる。

（第２実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る光学要素の保持装置６を示す概略図である。なお、図６において、図１及び図２と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の特徴は、荷重付加手段としての弾性部材４を用いた荷重付加部３に加え、光学素子Ｒの位置を拘束する変位拘束部７を複数設置した点にある。

変位拘束部７は、棒状の固定部材であり、図６では、簡単化のために、第１実施形態における荷重付加部３ａ（弾性部材４ａ）と同一位置及び同一寸法としている。ここで、光学素子Ｒに付加される全荷重の総和は、光学素子Ｒの自重変形を十分補償するために、光学素子Ｒの自重より小さいか、略等しくなることが望ましい。このとき、変位拘束部７は、光学素子Ｒの自重から、荷重付加部３によって付加された荷重を引いた荷重を受ける。これにより、本実施形態の保持装置６は、第１実施形態と同様の作用、効果を奏する。それに加え、光学素子Ｒの荷重方向、さらには、荷重方向と直交する方向には、変位拘束部７において接触摩擦が発生し、光学素子Ｒの位置を並進方向に拘束する。そのため、光学素子Ｒの位置ずれが発生しない。

（第３実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る光学要素の保持装置８を示す概略図である。なお、図７において、図１及び図２と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の特徴は、第１の実施形態における弾性部材４を用いた荷重付加部３の構成に変え、荷重調節部８１を備えた第２の荷重付加部８０を複数設置した点にある。

荷重付加部８０は、付加荷重を調節する荷重調節部８１と、該付加荷重を測定する荷重測定部８２とを備える。荷重調節部８１は、付加荷重を手動により調節しても良いし、静圧力や、モータ等により駆動調整しても良い。また、荷重測定部８２は、歪ゲージや、圧電素子等を採用可能である。なお、不図示の駆動部が、荷重測定部８２の測定値に基づいて、付加荷重を調節するように構成しても良い。この場合、不図示の荷重制御部により、好適に制御可能である。これにより、本実施形態の保持装置８は、第１実施形態と同様の作用、効果をより効率良く奏することができる。なお、荷重調節部８１を備えた荷重付加部８０と、第１の実施形態の荷重付加部３とを併用することも十分あり得る。

（第４実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態に係る光学要素の保持装置９を示す概略図である。なお、図８において、図１及び図２と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の特徴は、第１の実施形態における荷重付加部３に変え、樹脂部材を採用した支持部８５を備える点にある。

支持部８５（８５ａ、８５ｂ、８５ｃ）は、樹脂要素からなる棒状の弾性部材である。支持部８５として採用可能な樹脂部材としては、例えば、アセタール樹脂、フッ素樹脂、若しくはゴム等が好適である。なお、これらの材料は、一般的に先者ほど硬度が大きい。また、支持部８５は、図８では、簡単化のために、第１実施形態における荷重付加部３（弾性部材４）と同一位置に設置しているが、支持部８５の高さ、及び径方向の寸法は、光学素子Ｒの自重変形を補償できるように構成可能である。

ここで、支持部８５ａ、８５ｂ、８５ｃは、それぞれ光学素子Ｒの異なる位置を保持し、その保持位置での光学素子Ｒの曲げ特性ＰＢｄ(ｒ)に応じて、支持部８５ａ、８５ｂ、８５ｃの硬度がそれぞれ異なる。具体的には、曲げ特性ＰＢｄ(ｒ)が大きい箇所では、支持部８５の硬度を小さく、曲げ特性ＰＢｄ(ｒ)が小さい箇所では、支持部８５の硬度を大きくすることで、光学素子Ｒの自重補償時の荷重ばらつきを小さくすることができる。これにより、本実施形態の保持装置９は、第１実施形態と同様の作用、効果をより簡単な構成で奏することができる。

（露光装置）
次に、本発明の光学要素の保持装置を適用した露光装置の実施形態について説明する。図９は、本発明の光学要素の保持装置を適用した露光装置の構成を示す概略図である。露光装置９０は、照明光学系９１と、レチクル（原版）を保持するレチクルステージ９２と、投影光学系９３と、被処理基板を保持する基板ステージ９４とを備える。なお、本実施形態における露光装置９０は、ステップ・アンド・リピート方式、又はステップ・アンド・スキャン方式を採用し、レチクルに形成された回路パターンをウエハに露光する走査型投影露光装置である。

照明光学系９１は、不図示の光源部を備え、転写用の回路パターンが形成されたレチクルを照明する装置である。光源部において、光源は、例えば、レーザーを使用する。使用可能なレーザーは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザー等である。なお、レーザーの種類は、エキシマレーザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用しても良いし、レーザーの個数も限定されない。また、光源部にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザーをインコヒーレント化するインコヒーレント光学系を使用することが好ましい。更に、光源部に使用可能な光源は、レーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプ等のランプも使用可能である。

また、照明光学系９１は、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、及び絞り等を含む。一般に、光学系は、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する。照明光学系９１は、軸上光、軸外光を問わず使用可能である。ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含む。なお、ライトインテグレーターは、光学ロッドや回折要素に置換される場合もある。また、開口絞りは、円形絞り、変形照明用の輪帯照明絞り、及び４重極照明絞り等として構成される。

レチクルは、例えば、石英ガラス製であり、転写されるべき回路パターンが形成されている。また、レチクルステージ９２は、ＸＹ方向に移動可能なステージであって、レチクルを保持する装置である。なお、レチクルステージ９２は、レチクルステージ定盤９５に保持されている。

投影光学系９３は、照明光学系９１からの露光光で照明されたレチクル上のパターンを所定倍率（例えば、１／４、若しくは１／５）で基板上に投影露光する。投影光学系９３としては、複数の光学要素のみから構成される光学系や、複数の光学要素と少なくとも一枚の凹面鏡とから構成される光学系（カタディオプトリック光学系）が採用可能である。若しくは、投影光学系９３として、複数の光学要素と少なくとも一枚のキノフォーム等の回折光学要素とから構成される光学系や、全ミラー型の光学系等も採用可能である。本発明の光学要素の保持装置は、例えば、これらの光学素子を保持するための装置として好適に利用可能である。なお、上記レチクルステージ定盤９５及び投影光学系９３は、床面（基盤面）９６上に、ダンパ９７を介した鏡筒定盤９８に支持されている。

基板は、表面上にレジスト（感光剤）が塗布された、シリコンウエハ等の被処理体である。基板ステージ９４は、ＸＹ方向に移動可能なステージであって、基板を保持する装置である。基板ステージ９４は、床面（基盤面）９６上に載置されたステージ定盤９９上に設置されている。

本実施形態の露光装置９０において、レチクルから発せられた回折光は、投影光学系９３を通過し、基板上に投影される。該基板とレチクルとは、共役の関係にある。走査型の投影露光装置の場合は、レチクルと基板とを走査することにより、レチクルのパターンを基板上に転写する。なお、ステッパー（ステップ・アンド・リピート方式の露光装置）の場合は、レチクルと基板とを静止させた状態で露光が行われる。

（測定装置）
次に、本発明の光学要素の保持装置を適用した測定装置の実施形態について説明する。従来、光学要素の測定装置として、例えば、特開２００４−２９０７６号公報や、特開２００４−２７１３０５号公報に開示されているような測定装置が存在する。本発明は、これらの測定装置に、より高度な測定精度を奏するものとして適用可能である。具体的には、例えば、特開２００４−２９０７６号公報の図１に開示されている干渉計測装置において、被検面８と６軸ステージ９との間に、本発明の保持装置を適用することができる。また、特開２００４−２７１３０５号公報の図２に開示されている測定装置において、被検面２５の保持に、本発明の保持装置を適用することができる。

（デバイスの製造方法）
次に、上記露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等のデバイスは、レジストが塗布された基板を、上記露光装置を用いて露光する工程と、露光された前記基板を現像する工程と、その他の周知の工程と、を経ることによって製造される。該周知の工程は、例えば、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、及びパッケージング等の少なくとも１つの工程を含む。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定するものでなく、本発明の目的が達成される範囲において、各構成が代替的に置換されても良い。

第１の実施形態において、保持基板２上の荷重付加部３の設置場所は、図１（Ａ）に示すような配置としたが、本発明は、これに限定するものではない。例えば、図１０に示すように、荷重付加部３の設置場所を、基準軸となる中心位置に対して、位相をずらした配置としても良い。具体的には、荷重付加部３の位置である保持点を配置する径毎に、保持点の配置位相を逆転させる構成となる。即ち、光学素子の自重変形を高精度に補償する場所であれば、自由に設定可能である。

第２の実施形態において、変位拘束部７は、光学素子Ｒの自重を受けているが、支持部は、光学素子Ｒの重力方向に直交する方向、即ち、並進方向を拘束する機能があれば良い。したがって、図１１に示すように、保持装置１０は、変位拘束部７０が光学素子Ｒの外周位置を拘束するように構成されていても良い。この場合、変位拘束部７０は、光学素子Ｒの外周部に当接しても良いし、任意のクリアランスを持って配置されても良い。

本発明の光学素子の保持装置は、光学素子の測定装置や、光学素子を採用する露光装置に採用されるものであるが、本発明の利用はこれに限らず、例えば、天体望遠鏡等に利用される光学素子の保持にも好適に利用可能である。

１ 保持装置
３ 荷重付加部
４ 弾性部材
５ 当接部
６ 保持装置
７ 支持部
８ 保持装置
９ 保持装置
１０ 保持装置
７０ 支持部
８０ 荷重付加部
８１ 荷重調節部
８２ 荷重測定部
９１ 樹脂要素

Claims (16)

1. 光学素子を保持する光学素子の保持装置であって、
   前記光学素子に対して複数の位置で荷重を付加する荷重付加部を有し、
   前記荷重付加部は、前記荷重を付加する弾性部材を備えてなり、前記光学素子の任意の位置に単位荷重を加えたとき、該単位荷重に対する前記光学素子の変形量を曲げ特性として定義し、該曲げ特性に基づいて、前記複数の荷重付加部において前記弾性部材の固有値をそれぞれ異なる値に設定することを特徴とする光学素子の保持装置。
2. 前記荷重付加部は、前記光学素子に対して、反重力方向に荷重を付加することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の保持装置。
3. 前記荷重付加部は、前記光学素子と当接し、任意の曲率を持った球面で構成される当接部を有し、
   前記荷重付加部は、前記光学素子の荷重が付加される面に対して、該面の法線方向に荷重を付加することを特徴とする請求項１及び２に記載の光学素子の保持装置。
4. 前記光学素子の曲げ特性は、前記光学素子の基準軸からの距離の関数で表されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子の保持装置。
5. 前記弾性部材の固有値は、前記光学素子の曲げ特性が大きい箇所では小さく設定し、前記光学素子の曲げ特性が小さい箇所では大きく設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子の保持装置。
6. 前記弾性部材は、ばね要素であり、前記固有値は、ばね定数であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学素子の保持装置。
7. 前記荷重付加部に加え、前記光学素子の位置を拘束する変位拘束部を有し、
   前記変位拘束部は、前記光学素子を、重力方向、若しくは該重力方向に直交する方向に拘束することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学素子の保持装置。
8. 前記変位拘束部は、前記光学素子に対する荷重方向、若しくは該荷重方向に直交する方向に設置された固定部材であることを特徴とする請求項７に記載の光学素子の保持装置。
9. 前記少なくとも１つの荷重付加部は、前記弾性部材に変え、前記光学素子に付加する荷重を調節する荷重調節部を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学素子の保持装置。
10. 前記荷重調節部を有する前記荷重付加部は、更に、前記光学素子に付加される荷重を測定する荷重測定部と備え、
    前記荷重調節部は、前記荷重測定部の測定値に基づいて、前記荷重を調節することを特徴とする請求項９に記載の光学素子の保持装置。
11. 光学素子を保持する光学素子の保持装置であって、
    前記光学素子に対して複数の位置で保持する支持部を有し、
    前記支持部は、樹脂部材で構成され、前記光学素子の任意の位置に単位荷重を加えたとき、該単位荷重に対する前記光学素子の変形量を曲げ特性として定義し、該曲げ特性に基づいて、前記複数の支持部において前記樹脂部材の硬度がそれぞれ異なることを特徴とする光学素子の保持装置。
12. 前記光学素子の曲げ特性は、前記光学素子の基準軸からの距離の関数で表されることを特徴とする請求項１１に記載の光学素子の保持装置。
13. 前記樹脂部材の硬度は、前記光学素子の曲げ特性が大きい箇所では小さく設定し、前記光学素子の曲げ特性が小さい箇所では大きく設定することを特徴とする請求項１１及び１２に記載の光学素子の保持装置。
14. 光学素子の固有値を測定する光学素子の測定装置であって、
    請求項１〜１３に記載の光学素子の保持装置を有することを特徴とする光学素子の測定装置。
15. 光源部からの光でレチクルを照明する照明光学系と、前記レチクルを載置して移動可能なレチクルステージと、前記レチクルからの光を被処理基板に導く投影光学系と、前記被処理基板を載置して移動可能な基板ステージとを有する露光装置であって、
    前記投影光学系は、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光学素子の保持装置を備えることを特徴とする露光装置。
16. 請求項１５に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    前記基板を現像する工程と、
    を有することを特徴とするデバイスの製造方法。

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