(57)【要約】【課題】安定した面形状での支持に有利な光学部材を提供する。【解決手段】光学部材２は、少なくとも３つの箇所を介して支持される。特に、光学部材２は、少なくとも３つの箇所のうちの少なくとも光学部材２の重心２ａから最も近い第１箇所２ｂは、光学部材２の有効領域の外側において、有効領域の上面および下面の間の中立面に連なる面２ｄに配置されている。【選択図】図２
2014006360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つの箇所を介して支持される光学部材であって、
前記少なくとも３つの箇所のうちの少なくとも前記光学部材の重心から最も近い第１箇所は、前記光学部材の有効領域の外側において、該有効領域の上面および下面の間の中立面に連なる面に配置されている、
ことを特徴とする光学部材。
【請求項２】
前記有効領域は、光軸に関して非対称である、ことを特徴とする請求項１に記載の光学部材。
【請求項３】
前記少なくとも３つの箇所のうちの少なくとも１つは、０．１μｍ以下の中心線表面粗さを有する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学部材。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光学部材と、
フレームと、
前記フレームに設けられ、前記光学部材を受ける少なくとも３つの受け部材と、
前記少なくとも３つの受け部材のうちの前記光学部材の前記第１箇所を受ける受け部材を除く複数の受け部材にそれぞれ対向して設けられ、前記光学部材を押さえる複数の押さえ部材と、
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項５】
前記受け部材は、重力の方向より重力に直交する方向において柔軟なヒンジ部材を含む、ことを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
基板を露光する露光装置であって、
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光学部材を有し、
前記光学部材を介して前記基板を露光する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項７】
基板を露光する露光装置であって、
請求項４または請求項５に記載の光学装置を有し、
前記光学装置を介して前記基板を露光する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部材と、この光学部材を支持する光学装置、およびそれを用いた露光装置、ならびにデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置は、液晶表示装置や半導体デバイスなどの製造工程に含まれるリソグラフィー工程において、原版（マスクなど）のパターンを、投影光学系を介して感光性の基板（表面にレジスト層が形成されたガラスプレートやウエハなど）に転写する装置である。特に液晶表示装置の製造用である露光装置には、一定時間内により多くの基板に対して露光処理可能であることが要求される。したがって、露光装置内の投影光学系は、一度に露光できる範囲を広げるために大型化され得る。さらに、この露光装置には、解像力や重ね合わせ精度の改善も要求される。そのために、投影光学系に含まれる個別の光学部材の大型化や高精度化が必要となる。しかしながら、光学部材の大型化は、光学部材の重量増や相対的な剛性の低下により、投影光学系内での支持を介して面形状の誤差を増大させ得る。このことは、光学部材を製造する場合も同様であり、特に大型の光学部材を製造する場合には、繰り返し実施される加工や計測において、加工装置や計測器上で光学部材の面形状が変化し得る。そこで、光学部材の支持による光学部材の変形を抑えるために、特許文献１は、光学部材の外周部を、等間隔に配置された少なくとも３点で支持する支持装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０８９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、例えば、液晶表示装置製造用の露光装置に備わる反射光学系は、光軸外を有効光路とするものが多いことから、非軸対称な有効径（外形）を持つ光学部材を採用することが一般的である。このような非軸対称の形状を有する大型の光学部材を単純に等間隔に配分された複数の支持点で支持すると、各支持点に作用する荷重に差が生じ、光学性能上好ましくない。例えば、光学部材の製造に際し、支持装置にてそのような荷重の差が生じると、光学部材の面形状に好ましくいない変化が現れる場合がある。また、露光装置の製造の過程で、光学部材の着脱や、面形状補正・成膜などの各種加工が繰り返されるが、支持部への光学部材の着脱の前後で面形状が変化すると、露光装置に必要な性能を達成するのに不利となる。特許文献１の支持装置は、光学部材の外周部を等間隔の３点で支持するものであり、非軸対称の外形を有する光学部材の支持には適さない。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、安定した面形状での支持に有利な光学部材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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも３つの箇所を介して支持される光学部材であって、少なくとも３つの箇所のうちの少なくとも光学部材の重心から最も近い第１箇所は、光学部材の有効領域の外側において、有効領域の上面および下面の間の中立面に連なる面に配置されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、例えば、安定した面形状での支持に有利な光学部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光学部材の形状を示す図である。
【図３】弾性ヒンジを含む受け部材の構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
（光学部材、および光学装置）
まず、本発明の一実施形態に係る光学部材と、この光学部材を支持する光学装置（支持装置）の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る光学装置１の構成を示す図である。特に、図１（ａ）は、光学装置１の全体の斜視図であり、図１（ｂ）は、Ｘ軸方向から見た側面図である。この光学装置１は、例えば、液晶表示装置の製造工程に用いられる露光装置の投影光学系に採用されるような、大型の光学部材２を支持対象物とする。特に本実施形態では、光学部材２は、非軸対称の形状（有効径）を有するレンズやミラーであり、その材質は、例えば、合成石英などのガラスである。なお、この光学部材２の形状については、以下で詳説する。さらに、図１を含む以下の各図では、光学部材２が支持された状態での平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取り、またこのＸＹ平面に垂直（本実施形態では重力方向）にＺ軸を取っている。まず、光学装置１は、フレーム３と、このフレーム３に複数設置され、光学部材２の特定位置（面）を受ける受け部材４と、特定の受け部材４に対向して設置される複数の押さえ板５とを備える。
【００１１】
フレーム３は、光学装置１の本体構造体であり、例えば、図１に示すような、支持対象物である光学部材２の表面積（平面外形）よりも大きく、かつ光学部材２の重量に耐え得る一定の厚さを有する板材で構成される。また、フレーム３の材質は、外部からの熱により光学部材２への熱変形などの影響を低減させるために、低熱膨張材料が望ましく、例えばインバー合金などを採用し得る。ただし、外部からの熱の影響が小さい場合には、フレーム３の材質を一般鋼材としてもよい。さらに、フレーム３の内側には、光学部材２の表面積よりも小さい開口面積を有する開口３ａが形成されている。この開口面積は、特に光学装置１が露光装置の投影光学系に設置される場合には、露光光が照射される際の光学部材２における有効面積を大きくするために、光学部材２の表面積に近いことが望ましい。
【００１２】
受け部材４は、フレーム３の少なくとも３つの箇所に設置され、光学部材２の重力方向に対して水平なＸＹ平面と接触して、光学部材２を載置する。特に本実施形態では、光学部材２の外形は、図１に示すように、Ｙ軸方向よりもＸ軸方向の方が長く、かつ、Ｙ軸方向の一方の側辺（第１辺）は、大部分が直線部で構成され、他方の側辺（第２辺）は、大部分が曲線部で構成されるような非軸対称の形状を有する。そこで、本実施形態では、光学部材２の形状を考慮して、受け部材４の設置個数を３つとし、そのうち、第１受け部材４ａを第２辺の中間部に、一方、第２受け部材４ｂおよび第３受け部材４ｃを第１辺のそれぞれ先端付近に配置するものとする。また、受け部材４の材質は、例えば、ＰＴＦＥなどの低摩擦係数材料であり、摩擦低減のために、さらに潤滑材を塗布してもよい。また、光学部材２と接触する各受け部材４ａ、４ｂ、４ｃの先端部は、球形であり、この球形の半径は、光学部材２との関係において材質および物性値から求まる接触面積で決定する。具体的には固有値を基準とし、固有値が例えば１００Ｈｚ以上になるような接触面積とし得る。さらに、フレーム３に対する受け部材４の取り付けは、本実施形態ではネジなどを用いた機械的な締結を想定しているが、例えば接着剤などを用いてもよい。ただし、特に光学装置１が露光装置で使用される場合には、光学装置１は、閉空間となる投影光学系の鏡筒（図４の鏡筒１６）内に設置されることになる。このとき、接着剤を用いると、鏡筒内で揮発して各種光学素子にくもりを発生させる可能性があるため、接着剤としては、低発ガスタイプを採用することが望ましい。
【００１３】
押さえ板５は、弾性を有する板材であり、第２受け部材４ｂおよび第３受け部材４ｃとの２つの受け部材４の直上に設置される。これにより、光学部材２は、各受け部材４ｂ、４ｃの位置で押し付け固定されることになる。すなわち、これらの受け部材以外（第２受け部材４ｂおよび第３受け部材４ｃ以外）の第１受け部材４ａでは、光学部材２は、固定されずに自重を受けるのみである。さらに、押さえ板５の光学部材２との接触部には、受け部材４と同様に、低摩擦係数材料からなる当たり球を設置することが望ましい。
【００１４】
次に、光学部材２の形状について説明する。図２は、図１に示す光学装置１に搭載されている光学部材２の形状を示す概略図であり、特に、図２（ａ）は、ＸＹ平面を示す図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ´断面を示す図である。光学部材２の平面は、非軸対称（光軸に対して非対称）であるため、図２（ａ）に示すように、重心２ａから３点の各受け部材４ａ、４ｂ、４ｃまでのＸＹ平面上での各距離は、それぞれ異なる。これは、重心２ａからの距離が最も近い第１受け部材４ａの位置では、自重によるＺ軸方向の力が最大となり、すなわち光学部材２と受け部材４とが接触する部分で発生し得るＸＹ平面方向の摩擦力が最大となることを意味する。ここで、特に高精度な大型の光学部材を製造する際には、光学面の研磨や補正非球面加工などの加工工程と、面計測を主とした計測工程とが繰り返し実施される。したがって、加工装置や計測器に含まれる支持装置（光学装置）では、光学部材の着脱の前後で光学部材の面形状が変化しないことが要求される。さらに、露光装置においても、結像性能の向上のために光学部材の着脱、再製膜、または補正非球面加工を繰り返し実施する場合がある。この露光装置内での光学装置への光学部材の着脱の前後でも、同様に面形状が変化することは好ましくない。したがって、光学部材の面形状の再現性を向上させる点で考えると、第１受け部材４ａの位置にて応力をかわすことが最も効果的である。
【００１５】
そこで、本実施形態の光学部材２は、有効領域の外側で受け部材４と接触する特定の部位に、複数の彫り込み部（第１彫り込み部２ｂ、第２彫り込み部２ｃ）を有する。なお、彫り込み部（被支持箇所または単に箇所ともいう）は、結果的に同様の構造をなしていれば、その形成方法は、いわゆる「彫り込み」には限定されない。このうち、第１彫り込み部（第１箇所）２ｂは、第１受け部材４ａとの接触面を有する部位であり、一方、第２彫り込み部２ｃは、第２受け部材４ｂおよび第３受け部材４ｃとの接触面を有する部位である。ここで、光学部材２の厚み方向内部には、ＸＹ平面方向の摩擦力が各受け部材４で発生した場合に、光学部材２の有効領域の上面（光入射面）と下面（光出射面）との間で伸び縮み変形が最小（理想的にはゼロ）となる位置（中立面２ｄ）が存在する。そして、第１彫り込み部２ｂおよび第２彫り込み部２ｃの受け部材４との接触面は、中立面２ｄに連なる面に設定する。また、この中立面は、それには限定されないが、例えば、有限要素法を用いて光学部材２の有効領域の構造を解析することにより求めることができる。これにより、各彫り込み部２ｂ、２ｃにおける受け部材４との接触面で発生する摩擦力は、光学部材２の着脱前後で異なったとしても、この摩擦力自体が光学部材２の有効径に及ぼす影響を、各彫り込み部２ｂ、２ｃがない場合と比較して小さくすることができる。なお、彫り込み部は、上記のように全ての受け部材４に対応して設置することが望ましいものの、応力をかわす点では、光学部材２は、第１彫り込み部２ｂのみを有するものであってもよい。さらに、上記のとおり、光学部材２の着脱前後で変化する可能性のある力は、３点の受け位置における摩擦力であるので、各彫り込み部２ｂ、２ｃにおける各受け部材４との接触面は、例えば、磨き仕上げが施されることが望ましい。このとき、中心線表面粗さ（中心線平均粗さ）Ｒａは、０．１μｍ以下であることが望ましい。
【００１６】
このように、光学部材２、およびそれを支持する光学装置１は、光学部材２が大型で非軸対称な形状を有する場合であっても、光学部材２の面形状の変化を低減させることができる。特に、光学装置１に対して光学部材２の着脱を繰り返す場合に、光学部材２の面形状の再現性を向上させる点で有利となり得る。なお、光学部材２の着脱時に発生し得る摩擦力をより低減させるために、受け部材４に重力の方向より重力に直交する方向において柔軟な弾性ヒンジ（ヒンジ部材）を構成してもよい。図３は、弾性ヒンジ６を含む受け部材４の構成を示す断面図である。この弾性ヒンジ６は、例えばＸＹ平面方向にかかる力を特定の状態に変形することで吸収する。
【００１７】
以上のように、本実施形態によれば、安定した面形状での支持に有利な光学部材を提供することができる。さらに、その光学部材を安定した面形状で支持するのに有利な光学装置を提供することができる。
【００１８】
（露光装置）
次に、本発明の一実施形態に係る露光装置の構成について説明する。図４は、本実施形態に係る露光装置１０の構成を示す概略図である。この露光装置１０は、一例として、液晶表示装置の製造に用いられ、ステップ・アンド・スキャン方式にてマスク（原版）１１に形成されているパターンをガラスプレート（基板）１２に露光する走査型露光装置とする。露光装置１０は、まず、照明系１３と、アライメントスコープ１４と、マスク１１を保持する不図示のマスクステージと、投影光学系１５と、感光剤が塗布されたガラスプレート１２を保持する不図示の基板ステージとを備える。照明系１３は、例えばＨｇランプなどの光源を有し、マスク１１に対してスリット状に成形された照明光を照射して、パターン像を、投影光学系１５を介してガラスプレート１２へ投影させる。アライメントスコープ１４は、マスクとガラスプレートとに形成された位置決め用のアライメントマークを観察する。ここで、アライメントスコープ１４は、照明系１３がマスク１１に対して照明光を照射する際、照明光を遮ることがないように、その一部または全体を駆動可能な構成を有し、適宜、照明光束外に退避駆動を行うことが可能である。投影光学系１５は、鏡筒１６内に設置され、基板ステージに保持されたガラスプレート１２に対してパターン像を投影する。この投影光学系１５は、２つの平板型透過素子２０と、２つの平面鏡２１と、凹面鏡２２と、凸面鏡２３とを含む。平板型透過素子２０は、投影光学系１５の入射側および出射側に配置され、平行平板ガラスや、投影光学系１５の結像性能を補助的に改善するための光学素子（光学部材）である。平面鏡２１、凹面鏡２２、および凸面鏡２３は、共にパターン像を反射する光学部材であり、その材質は、線膨張係数の小さいガラスである。露光装置１０は、投影光学系１５の投影倍率を等倍とすると、マスク１１とガラスプレート１２とを同期させて走査露光を行うことで、マスク１１からのパターンの像をガラスプレート１２上（基板上）に転写させることができる。特に、露光装置１０では、平板型透過素子２０として、上記実施形態に係る光学部材２を採用し、そして、不図示であるが、鏡筒１６内に含まれる平板型透過素子２０の支持部として、上記実施形態に係る光学装置１を採用し得る。これによれば、例えば、平板型透過素子２０を投影光学系１５に組み込む際に、平板型透過素子２０の着脱を繰り返すことがあっても、平板型透過素子２０の面形状を好適に再現することができるため、従来よりも高精度な露光装置を製造することができる。
【００１９】
（デバイスの製造方法）
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。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。
【００２０】
以上、本発明の好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および変更が可能である。
【符号の説明】
【００２１】
２    光学部材
２ａ  重心
２ｂ  第１彫り込み部
２ｄ  内部面
４ａ  第１受け部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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