(57)【要約】【課題】  温度環境の変化や、組み付けの際に発生する歪みに起因するレンズ面の変形を軽減することができ、安定で、収差が小さく、高い解像力を得ることが可能となる光学要素の支持構造、および該支持構造を用いて構成された露光装置等の光学装置と、該装置による半導体デバイス等の製造方法を提供する。【解決手段】  光学要素を支持する光学要素の支持構造であって、【選択図】  図５
2011145688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学要素を支持する光学要素の支持構造であって、
複数の光学要素と、該複数の光学要素を個々に支持する複数の第１の支持部材と、該複数の第１の支持部材を前記光学要素の径方向に弾性変形可能な弾性部材を介して個々に支持する複数の第２の支持部材とを備えることを特徴とする光学要素の支持構造。
【請求項２】
前記複数の第１の支持部材はお互いに非接触であることを特徴とする請求項１記載の光学要素の支持構造。
【請求項３】
前記複数の第１の支持部材と前記複数の第２の支持部材とは、前記光学要素の光軸方向においてお互いに非接触であることを特徴とする請求項１又は２記載の光学要素の支持構造。
【請求項４】
前記複数の第２の支持部材同士は、相対的に移動可能な状態であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の光学要素の支持構造。
【請求項５】
前記第１の支持部材の熱膨張係数が、前記光学要素の熱膨張係数と前記第２の支持部材の熱膨張係数との間にあることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の光学要素の支持構造。
【請求項６】
前記光学要素の熱膨張係数と、前記第１の支持部材の熱膨張係数と、前記第２の支持部材の熱膨張係数とが実質的に同じであることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の光学要素の支持構造。
【請求項７】
前記光学要素の熱膨張係数と前記第１の支持部材の熱膨張係数との差が、前記光学要素の熱膨張係数と前記第２の支持部材の熱膨張係数との差よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の光学要素の支持構造。
【請求項８】
前記光学要素と前記第１の支持部材との径方向の間には、前記光学要素の全周にわたり接着剤が充填されていることを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項記載の光学要素の支持構造。
【請求項９】
前記光学要素と前記第１の支持部材との径方向の間には、前記光学要素の周上の複数箇所には、接着剤が不連続に充填されていることを特徴とする請求項５乃至７いずれか１項記載の光学要素の支持構造。
【請求項１０】
前記光学要素が石英であり、前記第１の支持部材がニッケルを含む合金であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項記載の光学要素の支持構造。
【請求項１１】
前記光学要素が石英であり、前記第１の支持部材が酸化マグネシウムと酸化シリコンなどからなるコージライト系のセラミックス材料、あるいはアルミナ、窒化シリコンなどのセラミックス材料、あるいは、低熱膨張ガラスであるゼロジュール（登録商標）等であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項記載の光学要素の支持構造。
【請求項１２】
前記光学要素が螢石であり、前記第１の支持部材が銅を含む合金であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項記載の光学要素の支持構造。
【請求項１３】
前記光学要素が螢石であり、前記第１の支持部材が１８−８ステンレスなどの鉄、クロム、ニッケルによる合金、あるいはアルミニウムを主成分とした合金であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項記載の光学要素の支持構造。
【請求項１４】
前記弾性部材は、両端が前記第１の支持部材に結合され、中央部が前記第２の支持部材に結合されている板状のバネ部材で構成され、該板状のバネ部材が前記第１の支持部材周辺部分に略等間隔に複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至１３いずれか１項記載の光学要素の支持構造。
【請求項１５】
前記弾性部材が、前記支持部材１と同じ材質で形成されていることを特徴とする請求項１乃至１４いずれか１項記載の光学要素の支持構造。
【請求項１６】
前記光学要素が、レンズ、またはミラー、または回折を応用した光学素子のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１５いずれか１項記載の光学要素の支持構造。
【請求項１７】
光源からの光でレチクルを照明する照明光学系と、前記レチクルからの光をウエハ上に導く投影光学系とを備える露光装置であって、前記照明光学系及び／又は前記投影光学系が請求項１乃至１６いずれか１項記載の光学要素の支持構造を有していることを特徴とする露光装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の露光装置による露光工程を含むことを特徴とする半導体デバイス等の製造方法。
【請求項１９】
光学要素を支持する光学要素の支持構造であって、
前記光学要素を支持する第１の支持部材、前記第１の支持部材の外径側に位置し、前記第１の支持部材を支持する第２の支持部材を有し、該第２の支持部材は、前記第１の支持部材と前記第２の支持部材の径方向の間に位置し、内径側が前記第１の支持部材と結合し、外径側が前記第２の支持部材と結合し、径方向に弾性変形可能な弾性部材を備え、前記第１の支持部材と前記第２の支持部材とが軸方向において非接触であり、
前記第１の支持部材には、前記光学要素を重力方向に支持する３箇所の突起が設けられることを特徴とする光学要素の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学要素の支持構造、および該支持構造を用いて構成された露光装置等の光学装置と、該装置による半導体デバイス等の製造方法に関し、具体的には、レンズ、ミラーなどの光学要素の支持部材及び、このような支持部材による光学要素を用いた高精度な光学装置、例えば半導体集積回路等の製造に用いる露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体露光装置は、回路パターンを有する原板（レチクル）を基板（シリコンウエハ）に転写する装置である。転写する際には、レチクルのパターンをウエハ上に結像させるために投影レンズが用いられるが、高集積な回路を作成するために、投影レンズには高い解像力が要求される。そのために、半導体露光装置用のレンズは、収差が小さく抑えられている。
このようなことから、半導体露光装置用のレンズ等においては、ガラス材質や膜に関する諸特性の均一性や、ガラスの面形状の加工精度、組立精度が必要である。
レンズに用いられるガラスを保持する鏡筒は、金属などで形成されるのが一般的であり、ガラスと異なる材質のものが使用される。
【０００３】
図１０は、従来の半導体露光装置用の光学系の一部であり、鏡筒構造の概念を示したものである。同図において、複数のレンズ１０１、１０２がそれぞれレンズを支持する金枠１０３、１０４に固定され、さらに、この金枠が筒状の支持部材１０５の中に積み立てられ、上部から押さえネジ環１０７、１０８によって押圧固定されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来のような鏡筒構造では、環境温度などの変化があると、レンズや鏡筒部品がそれぞれ温度によって形状変化するために、収差が変化することがある。特に、短波長の光源を用いる露光装置では、レンズに石英や螢石のガラスを用いるが、これらのレンズの材質及びそれを保持する鏡筒部品等は、それぞれ熱膨張係数が異なるため、それぞれが他から影響を受けることなく、自由に単純膨張、あるいは単純収縮することができず、結果的に環境温度等によってレンズの面形状が大きく変化することとなり、このような温度に起因する変形が、レンズの収差に大きな影響を与える原因となっていた。
【０００５】
また、支持部材１０５は通常複数個を軸方向に重ねて配置されるが、重ねて結合する際や、他の要因で外力を受けると、レンズを支持する金枠が押されネジ環などから外力を受け、これがレンズ面形状を変化させ、光学系の性能を落とす要因ともなっていた。
また前記の従来例では、金枠内周部に設置されたレンズは、自重により変形するが、こうした変形の方向および変形量はレンズ接置部の形状に依存し、レンズ接置部の平面精度はレンズの面精度以上に高精度に加工することが難しいこと、レンズ接置部の形状は加工品毎に異なり、そこに当接するレンズがどのように変形するかを事前に推定することができないことなどの理由により、微小変形が問題となる光学系では組立後に光学性能を評価した上で、所定のレンズの姿勢もしくは位置調整によって面変形による諸収差を補正する必要があり、組立調整工数を増大させていた。
【０００６】
こうした問題を解決するために、レンズを複数点で支持し、それにより生ずる各光学素子ごとの変形の結果として発生する光学系全体の収差を小さくするように、光学素子の回転角を調整するという構成が、特開２０００−６６０７５に開示されているが、前述の構成では環境温度が変化したとき、レンズと金枠との熱膨張率の差によりレンズ面が変形してしまい（例えばレンズを３点支持した場合は、３θの変形が温度に対して敏感に変化する）所望の光学性能が得られないことが判明している。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来のものにおける課題を解決し、温度環境の変化や、組み付けの際に発生する歪みに起因するレンズ面の変形を軽減することができ、安定で、収差が小さく、高い解像力を得ることが可能となる光学要素の支持構造、および該支持構造を用いて構成された露光装置等の光学装置と、該装置による半導体デバイス等の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
光学要素の支持構造は、光学要素を支持する光学要素の支持構造であって、
複数の光学要素と、該複数の光学要素を個々に支持する複数の第１の支持部材と、該複数の第１の支持部材を前記光学要素の径方向に弾性変形可能な弾性部材を介して個々に支持する複数の第２の支持部材とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
以上の実施例においては、半導体露光装置の投影レンズシステムを例として説明したが、光学要素としてはレンズ以外にミラーに適用しても良い。また、回折を応用した光学素子など、変形を問題とする光学素子に適用することが可能である。
また、本発明によれば、温度環境の変化や、組み付けの際に発生する歪みや、レンズ自体の熱に起因するレンズ面の不要な変形を軽減することができるので高精度な光学要素の支持構造を実現することができる。また、これを半導体露光装置などの投影光学系に適用することによって、安定で、収差の小さい露光が実現でき、解像力の高い転写の達成によって、微細な半導体や表示素子を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１におけるレンズ支持部材の構成を示す図
【図２】本発明の実施例１におけるレンズ支持部材の構成の一部を示す図
【図３】本発明の実施例２におけるレンズ支持部材の構成を示す図
【図４】本発明の実施例６における半導体露光装置の構成を示す図
【図５】本発明の実施例３におけるレンズ支持部材の構成を示す図
【図６】本発明の実施例３におけるレンズ支持部材の一部を示す図
【図７】本発明の実施例３における第二の支持部材の結合部を示した詳細図
【図８】本発明の実施例４におけるレンズ支持構造の構成を示す図
【図９】本発明の実施例５におけるレンズ支持構造の構成を示す図
【図１０】従来例におけるレンズ保持部材の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施の形態で開示する光学要素の支持構造、および該支持構造を用いて構成された露光装置等の光学装置と、該装置による半導体デバイス等の製造方法は、上記した構成により温度環境の変化や、組み付けの際に発生する歪みに起因するレンズ面の不要な変形を軽減することができ、安定で、収差が小さく、高い解像力を実現することができる。例えば、上記構成を用いることによって、光学装置が置かれる環境の温度変化や、光学要素の光エネルギの吸収による温度上昇などによる熱歪みで、光学要素に発生する変形等が軽減される。
【００１２】
また、上記構成を用いることによって、実質的に熱膨張係数差を小さくすることができ、光学要素の熱変形を小さくすることができる。また、上記構成を用いることによって、第１の支持部材と、第２の支持部材との熱変形の違いを弾性部が吸収する際に、応力の発生を少なくすることができ、変形を吸収する能率を向上させることができる。また、上記構成を用いることによって、光学要素の偏芯を防いだり、微少ながら光学要素に及ぶ不要な熱変形を軸対称としたりすることができるので、光学的性能に及ぼす悪影響をより有効に軽減することができる。また、上記構成を用いることによって、安定で、収差が小さく、高い解像力の光学装置または半導体等の製造装置を実現することができる。
【００１３】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００１４】
（実施例１）
本発明の実施例１は、上記構成を用いてレンズの支持部材を構成したものであり、図１は本実施例における光学部材の中心から半分を示したものである。
同図において、１は石英のレンズ、１１は１のレンズを支持する支持部材であり、石英とほぼ等しい熱膨張係数を有するニッケル合金であるインバーを用いている。なお、レンズ１は支持部材１１に接着により固定されている。
３はこれらのレンズを同軸上に支持するための支持部材であり、鉄材を用いている。
上記支持部材１１の周辺部分は、複数箇所切り欠かれ、この部分に板状のばねを構成する弾性部材１２が設けられている。この弾性部材１２は、板の両端にて支持部材１１に結合され、中央部にて支持部材３に結合されている。このような支持構造によって、弾性部材１２は光学要素に対し、半径方向に低い弾性を有するような構造になっている。
また、２は螢石のレンズ、２１はレンズ２を支持する支持部材であり、螢石とほぼ等しい熱膨張係数を有する銅亜鉛合金である真鍮である。
レンズ２も支持部材２１に接着されている。２２は１２と同様の弾性部材である。
【００１５】
図２は、図３に示すレンズの支持部材の一部であり、１つのレンズユニットで、弾性部材の取り付く位置を示している。この図に示されるように、弾性部材１２はほぼ等しい角度ピッチで支持部材１１の周囲に複数個設けられており、その内径側の両側１２ａにて支持部材１１とはネジ結合される。又、弾性部材１２はその外径側の中央位置１２ｂにて支持部材３とネジ結合されている。支持部材１１は支持部材３とは軸方向において非接触であり、支持部材１１の自重は弾性部材１２が受けることになる。
この弾性部材の材質は、支持部材１１と同一のものが望ましいが、ステンレスなどのばね用金属部材やジルコニウムなどの非金属類など、他の材質を用いても良い。これは、支持部材１１の剛性が、弾性部材１２に十分勝る場合は、両者の熱膨張率の違いによる熱歪みが全体に与える影響が少ないからである。同様に、弾性部材２２も支持部材２１と同一のものが望ましいが、他の材質を用いても良い。
図２では、３つの弾性部材を配置する場合について説明しているが、この数は望ましくは３つであるが、必ずしも３つには限られず、少なくとも２つ以上であれば良い。いずれにしても。支持部材１１、２１の周囲に弾性部材１２、２２を等間隔に配置することによって熱歪みによる支持部材１１、２１の偏芯を起こさないようにすることができる。
【００１６】
このような構造の鏡筒において、環境温度が変化すると、支持部材３と、支持部材１１とは熱膨張係数が異なるので、異なる膨張あるいは収縮を起こすことになるが、弾性部材１２の板状のばね部分が曲げ変形を起こすことによって、これらの熱膨張差を吸収し、支持部材１１がほぼ自由に単純膨張、あるいは単純収縮となる変形を起こすことができる。
【００１７】
また、石英のレンズ１及び螢石のレンズ２と、その周囲の支持部材１１、２１とは、それぞれほぼ同じ熱膨張率であるから、レンズが単純膨張あるいは単純収縮に近い形状変化となり、光学性能に有害な面形状の歪みの発生を抑えることができる。
レンズとその周囲の支持部材との熱膨張係数の差に関する許容値は、光学システムが置かれる温度環境の精度や、光学システムに要求される光学的性能によって異なる。
【００１８】
また、支持部材の材質は、これらの条件を勘案して、最適な部材を選択することができる。例えば、それらの条件が許容できれば、石英レンズの支持部材１１の材質として、石英の熱膨張係数に若干の差があるとしても、アルミナセラミックや、鉄系の材質などを選択することができる。いずれにしても、支持部材３の熱膨張係数よりも、よりレンズの熱膨張係数に近い材質の部材をレンズの支持部材１１、２１に用いることで、レンズの温度変化に起因するレンズ面形状の有害な変化を軽減することができ、光学システムの温度安定性を向上させることができる。又、支持部材１１、２１は支持部材３とは軸方向及び径方向において直接的には非接触であり、両者共、弾性部材１２、２２を介して支持される。このことは、支持部材３の外力や自重による変形を直接的に支持部材１１、２１へは伝えず、支持部材１１、２１の変形による各レンズ１、２の面形状の歪みを抑える効果を生み出している。
【００１９】
（実施例２）
図３に、本発明の実施例２におけるレンズの支持部材の構成を示す。
同図において、３１は石英のレンズ、３２はインバー部材のレンズ支持部材、３３はゴム系の接着部材で、弾性を有している。さらに３４はレンズ支持部材３２を支持する部材であり、鉄材を用いる。
本実施例においても、実施例１と同様、支持部材３２の熱膨張係数をレンズ３１の熱膨張係数に近いものとすることで、支持部材３４と支持部材３２との熱膨張係数の違いによる不要な熱変形を接着剤３３の弾性によって緩和させることができ、レンズの面形状の有害な歪みを軽減することが可能となる。
【００２０】
（実施例３）
本発明の実施例を以下、図５〜７を用いて説明する。図５は本発明の実施例となる光学装置の中心から半分を示したものである。重力方向は光軸と一致し、図中の−Ｚ方向である。
図５において、５は石英のレンズ、５１はレンズ５を支持する支持部材であり、レンズ周辺部を重力方向に支える３個所の突起を１２０度ピッチで有している。本実施例においては支持部材５１の材質は真鍮である。また、レンズ５周辺部と支持部材５１の径方向の隙間には、全周にわたって接着剤が充填され、レンズ５は支持部材５１に固定されている。５３はこれらのレンズを同軸上に支持するための支持部材であり、鉄材を用いている。支持部材５１の周辺部分を複数箇所切り欠き、この部分に板状のばねを構成する弾性部材５２を設けている。弾性部材５２は板の両端にて支持部材５１に結合され、中央部にて支持部材５３に結合されている。このような支持構造によって、弾性部材５２は光学要素に対し、半径方向に低い弾性率を有するような構造になっている。
【００２１】
５４はスペーサであり、前記レンズ５、支持部材５１、支持部材５３、弾性部材５２それぞれ一つずつから構成される鏡筒ユニット同士の光軸方向の間隔を所定の間隔に調整するため部材である。図７に示すように支持部材５３及びスペーサ５４は外周部に６０度ピッチでボルト締結用の穴およびタップが設けてあり、各鏡筒ユニットは相対的に、６０度ピッチで任意の角度で回転させて組合せて固定することができるとともに、ボルト穴とボルトとの隙間分だけ、光軸と垂直方向に移動して固定し、所望の光学特性に調整することが可能である。もちろんこのボルト締結用の穴は６０度ピッチに限らず、３０度ピッチや４５度ピッチもしくはその他のピッチでも構わない。また、ボルト締結用の穴とボルトの隙間分だけ移動可能な本実施例の構造とは異なる構造を用いて、光軸と垂直方向に移動可能な構成としても構わない。
各レンズ５は支持部材５１により３点で支持されているため、重力方向に３θの自重変形が起こるが、鏡筒ユニットを光軸中心に所定の角度だけ回転させてとりつけることにより、自重変形により生じる各レンズの収差を、光学系トータルでキャンセルして、所望の光学性能に調整している。本実施例では、相対的に６０度ずらして取り付けている。
【００２２】
図６は、３つの弾性部材を配置する場合について説明しているが、この数は望ましくは３つであるが、３つとは限らなく、２つ以上であれば良い。いずれにしても、支持部材５１の周囲に弾性部材５２を等間隔に配置することによって熱歪みによる支持部材５１の偏芯を起こさないようにすることができる。
このような構造の鏡筒において、環境温度が変化すると、支持部材５３と、支持部材５１とは熱膨張係数が異なるので、異なる膨張あるいは収縮を起こすことになるが、弾性部材５２の板状のばね部分が曲げ変形を起こすことによって、これらの熱膨張差を吸収し、支持部材５１がほぼ自由に単純膨張、あるいは単純収縮となる変形を起こすことができる。
また、石英のレンズ５と支持部材５１においては、熱膨張差を吸収する弾性部材が介在しないため、環境温度が変化すると、異なる膨張あるいは収縮をおこし、レンズ形状が変化するが、レンズ全周にわたって均一に接着剤が充填されているため、その変化は軸対称な微小変形に限定され、３θ形状は変化しないことを、計算および実験によって確認した。
【００２３】
このような構成を用いることで、レンズの温度変化に起因するレンズ面形状の有害な変化を軽減することができ、光学システムの温度安定性を向上させることができる。
【００２４】
また、レンズの自重変形や、レンズ研磨工程で生じたレンズ面形状に応じて、各レンズを独立に、光軸中心に所望の角度に組合せること、さらに光軸と垂直方向に偏芯調整を行うことができ、光学システムの収差を所望の性能に追い込むことが可能である。
【００２５】
（実施例４）
実施例４を図８を用いて説明する。図８は本発明の実施例４にかかる投影光学系の構成を表す概略図である。図８において、実施例３と同一の符号は同一の部材を表す。重力方向は光軸と一致し、図中の−Ｚ方向である。
図８において、６１はレンズ５を支持する支持部材であり、レンズ周辺部を重力方向に支える３個所の突起を１２０度ピッチで有しており、石英とほぼ等しい熱膨張係数を有するニッケル合金であるインバーを用いている。また、レンズ周辺部と支持部材６１の径方向の隙間には、前記３個所の突起部近傍に接着剤が充填され、レンズは支持部材に固定されている。この接着剤の塗布面積は、所定の加速度が本光学システムに加わった時にレンズ５が位置変動をおこさないよう、レンズの重量によって決められる。
各レンズ５は支持部材５１により３点で支持されているため、重力方向に３θの自重変形が起こるが、鏡筒ユニットを光軸中心に所定の角度だけ回転させてとりつけることにより、自重変形により生じる各レンズの収差を、光学系トータルでキャンセルして、所望の光学性能に調整している。本実施例では、相対的に６０度ずらして取り付けている。
【００２６】
このような構造の鏡筒において、環境温度が変化した時に、弾性部材５２の板状のばね部分が曲げ変形を起こすことによって、支持部材６１と支持部材５３との熱膨張差を吸収し、支持部材６１がほぼ自由に単純膨張、あるいは単純収縮となる変形を起こすことができる点は、前記第一の実施例と同様である。
【００２７】
本実施例においては、石英のレンズ５とその周囲の支持部材６１とは、それぞれほぼ同じ熱膨張率であるから、レンズが単純膨張あるいは単純収縮に近い形状変化となり、光学性能に有害な面形状の歪みの発生を抑えることができる。
また本実施例ではレンズ５と支持部材６１との接合には接着剤を用いたが、本構成を用いればレンズの周辺部を機械的に押圧することによっても同様の効果を得ることができる。
【００２８】
このように本実施例によれば、接着剤の使用を最小限に押さえることができるため、接着剤から発生し光学性能の劣化の原因となる有害なガスを、極小に押さえることが可能で、光学システムの温度安定性のみならず、長期安定性を向上させることができる。
【００２９】
（実施例５）
実施例５を図９を用いて説明する。図９は本発明の実施例にかかる投影光学系の構成を表す概略図である。図９において、実施例３と同一の符号は同一の部材を表す。重力方向は光軸と一致し、図中の−Ｚ方向である。
図９において、６２は鏡筒ユニットを同軸上に支持するための支持部材であり、鏡筒ユニットは、レンズを光軸方向に位置調整するためのスペーサ５４を挟んで、支持部材６２内の所望の位置にボルト締結される。
前記実施例３、４において、スペーサを介して鏡筒ユニット同士がボルト締結されていたが、本実施例においては、それぞれの鏡筒ユニットが高剛性を有する支持部材６２に締結されているため、鏡筒ユニット同士が相互に組立て歪みを与えることなく、光学系を構成することが可能である。
【００３０】
また、本実施例においては実施例３同様、支持部材５１は真鍮を用い、レンズ５外周部全周にわたって接着剤を充填する構成をとったが、もちろん実施例４と同様に、レンズと支持部材の熱膨張係数をほぼ等しくし、接着剤を減らした構成にすることも可能である。
【００３１】
（実施例６）
図４は、図１あるいは図３に示すレンズの支持部材を、半導体露光装置に適用したものであり、露光装置を模式的に示す図である。この露光装置において、レチクルステージ４１に搭載されたレチクル４０の一部に照明光学系４４から露光用の照明光が照射される。照明光源は波長１９３ｎｍのエキシマレーザ光である。照射領域は、スリット状であり、レチクルのパターン領域の一部をカバーする。このスリット部分に相当するパターンは投影光学系４２によって１／４に縮小されて、ウエハステージ４３に搭載されたウエハ４５上に投影される。投影光学系は、露光装置のフレーム４６に搭載されている。
投影光学系に対しレチクルとウエハとを走査することによりレチクルのパターン領域をウエハ上の感光剤に転写する。この走査露光がウエハ上の複数の転写領域（ショット）に対して繰り返し行なわれる。投影光学系４２は、高い解像性能が必要であり、レンズの支持として精度の高い構造が要求される。レンズ材料としては、石英と蛍石が用いられる。
【００３２】
これらのレンズを支持する支持構造は図１に示す構造となっており、図１において１を石英のレンズ、２を蛍石のレンズとすると、１１はインバーなどの鉄とニッケルを主成分とする合金部材であり、２１は黄銅などの銅と亜鉛とを主成分とする合金部材とするのが適切である。両者共、レンズの熱膨張係数とほぼ同じ熱膨張係数を有する材質を用いることが望ましい。石英レンズ１を支持する支持部材１１としては、酸化マグネシウムと酸化シリコンなどからなるコージライト系のセラミックス材料、あるいはアルミナ、窒化シリコンなどのセラミックス材料、あるいは、商品名ゼロジュールと呼ばれる低熱膨張ガラスなどが適切な材料として選択できる。
【００３３】
また、蛍石レンズを支持する部材２１としては、いわゆる１８−８ステンレスなどの鉄、クロム、ニッケルによる合金、あるいは銅、あるいはリン青銅とよばれる銅、錫、リンによる合金、あるいは銅、あるいは白銅とよばれるニッケル、鉄、マンガン、銅による合金、あるいはニッケル、クロムによる合金あるいはアルミニウムを主成分とした合金、例えばアルミニウム、シリコン、銅によるアルミニウムダイカスト用合金なども適切な材質として選択できる。特に露光装置に適用する場合は露光光のエネルギがレンズに吸収され熱を発生させるので、熱伝導率の高い銅系の合金はより望ましい。螢石の熱膨張率は約１９ｐｐｍであるが、この値に対し±１０％程度以内の違いである材料を部材２１に用いることで温度によるレンズへの悪影響を実質的に問題のない程度に抑えることができることを発明者はシミュレーションによって確認した。
【００３４】
支持部材３の材質としては鉄をはじめとして、どのような熱膨張係数の材料を利用してもよい。弾性部材１２、２２によって異なる材質間の熱膨張係数の差に起因するレンズの不要な変形を軽減することができる。レンズ全体を露光装置本体のフレーム４６に固定する際に、レンズ支持部材３には結合による歪みが発生する場合があるが、弾性部材１２、２２はこの歪みがレンズに及ぶのも軽減する作用がある。従って高精度なレンズ支持構造を得ることができるので、半導体製造に必要な解像力を得るためのレンズシステムを実現することが可能になる。
【００３５】
露光装置に用いるレンズ支持構造において重要なことは、レンズ自体が露光によるレーザー光によって熱を持つことである。このレンズの熱による膨張の際に支持部材１１、２１がレンズとほぼ同じ熱膨張係数を持つことは支持部材への熱伝導による支持部材１１、２１の膨張がレンズと同じ程度となり、レンズの不正な歪みの発生を抑える点で大きな効果を生むことになる。
この実施例６は実施例３、４、５の光学要素の支持構造にも当然適用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１  石英のレンズ
２  螢石などのレンズ
３  支持部材
１１  支持部材
１２  弾性部材
２１  合金部材
２２  弾性部材
３１  石英のレンズ
３２  レンズ支持部材
３３  ゴム系の接着部材
４０  レチクル
４１  レチクルステージ
４２  投影光学系
４３  ウエハステージ
４４  照明光学系
４５  ウエハ
４６  露光装置のフレーム
１０２  レンズ
１０３  金枠
１０４  金枠
１０５  支持部材
１０７  ネジ環
１０８  ネジ環
【図１】
2011145688.tif 000003
【図２】
2011145688.tif 000004
【図３】
2011145688.tif 000005
【図４】
2011145688.tif 000006
【図５】
2011145688.tif 000007
【図６】
2011145688.tif 000008
【図７】
2011145688.tif 000009
【図８】
2011145688.tif 000010
【図９】
2011145688.tif 000011
【図１０】
2011145688.tif 000012