(57)【要約】【課題】光学素子の位置の安定化に有利な支持装置を提供すること。【解決手段】支持装置を構成する支持部材２は、光学素子１を支持する突起２０をそれぞれ有する複数の部材３を含む。支持部材２は光学素子１の外周部に接着剤４を介して結合され、支持部材２を介して光学素子１が重力方向に支持される。複数の部材３のそれぞれは、重力方向に直交するｘ軸及びｙ軸の方向において接着剤４の剛性よりも低い剛性を有するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を支持する突起をそれぞれ有する複数の部材を含み、該光学素子の外周部に接着剤を介して結合される支持部材を有し、該支持部材を介して前記光学素子を重力方向に支持する支持装置であって、
前記複数の部材のそれぞれは、重力方向に直交する方向において前記接着剤の剛性より低い剛性を有するように構成されている、ことを特徴とする支持装置。
【請求項２】
前記複数の部材のそれぞれは、重力方向に直交し且つ互いに直交する２つの方向において前記接着剤の剛性より低い剛性を有するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の支持装置。
【請求項３】
前記複数の部材のそれぞれは、重力方向において前記接着剤の剛性より高い剛性を有するように構成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の支持装置。
【請求項４】
前記複数の部材のそれぞれは、板状バネを含む、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の支持装置。
【請求項５】
光学素子と、
前記光学素子を支持する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の支持装置と、
を含むことを特徴とする光学装置。
【請求項６】
光学系を介して基板を露光する露光装置であって、
前記光学系は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の支持装置を含む、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項６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製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持装置、光学装置、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体露光装置に代表される露光装置は、原板（例えばレチクル）に形成されたパターンを基板（例えばシリコンウエハ）に転写する装置である。転写の際、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光学系を用いるが、高集積な回路を製造するために、投影光学系には高い解像力が要求される。半導体露光装置用の投影光学系は収差を小さく抑える必要がある。そのため、投影光学系を構成する光学素子については、非常に高い精度で位置決めを行う必要がある。また、所望の精度で位置決めされた光学素子は、組立時や運搬時の振動・衝撃などの外力や、環境温度の変化によって不用意に変位しないことが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３４３５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
投影光学系などの鏡筒構造では、環境温度に変化があると、レンズ（光学素子）や鏡筒部品の形状、姿勢、位置が温度変化に伴って個別に変化するために、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、石英や螢石のガラスを用いるが、そのような使用材料や鏡筒部品はそれぞれ熱膨張係数が異なるため、それぞれが単純膨張又は単純収縮するようにはならない。そのため、レンズ面形状が変化するので、温度に起因する変化が収差に与える影響は無視できない。
【０００５】
収差変化を低減するため、レンズと金枠との間に、硬質ゴム程度の弾性を有する接着剤を充填することがある。これによって、環境温度が変化した際のレンズと金枠との相対的な変位を吸収してレンズを支持している。この構造では、金枠の内周に形成された、レンズを重力方向に支える支持点において、レンズの重量と摩擦係数とによって決まる摩擦力ｆが発生する。環境温度の変化や、製造時又は輸送時の振動・衝撃によって、摩擦力ｆ以上の外力がレンズに加わって、レンズが金枠に対して位置ずれを起こすことがある。その場合、接着剤の弾性力によってレンズは元の位置に復元しようとするが、摩擦力ｆの大きさによってレンズは元に位置に復元することができないことがある。これは、光学系の性能を低下させる要因となる。
【０００６】
本発明は、光学素子の位置の安定化に有利な支持装置の提供を例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係る支持装置は、光学素子を支持する突起をそれぞれ有する複数の部材を含み、該光学素子の外周部に接着剤を介して結合される支持部材を有し、該支持部材を介して前記光学素子を重力方向に支持する支持装置であって、前記複数の部材のそれぞれは、重力方向に直交する方向において前記接着剤の剛性より低い剛性を有するように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、光学素子の位置の安定化に有利な支持装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る支持装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態の弾性支持部材３を拡大した斜視図である。
【図３】弾性支持部材３の別例を拡大した斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る支持装置を示す斜視図である。
【図５】図４のレンズ支持部５を拡大した斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係る支持装置を適用した半導体露光装置を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施形態について、添付図面等を参照して説明する。なお、以下の説明では、具体的な数値、構成、動作等を示して説明を行うが、これらは仕様に応じて適宜に変更することができる。
【００１１】
図１は、本発明の第１実施形態に係る支持装置を示す斜視図であり、説明の便宜のため、レンズ１の一部を切り欠いて示している。図１に設定されたｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は３次元直交座標軸を表しており、重力方向がレンズ１の光軸と一致し、−ｚ方向である。
【００１２】
本実施形態の支持装置は、レンズ１と、支持部材２と、複数の部材（以下、弾性支持部材という）３と、接着剤４とを備えている。図１に示すように、支持部材２はレンズ１の外周部にて、接着剤４を介して結合されてレンズ１を支持している。支持部材２は、レンズ１を同軸上に支持するために、不図示の鏡筒に支持されている。支持部材２の内周部を３箇所切り欠き、この部分に複数の板状バネを含む弾性支持部材３を設けている。弾性支持部材３は、ｚ軸回りに１２０度の角度間隔をもって設けられている。弾性支持部材３は両端にて支持部材２にボルトなどの締結部材で結合され、中央部に、レンズ１を重力方向に支持する突起２０が形成されている。レンズ１は、弾性支持部材３の突起２０によって重力方向において支えられている。レンズ１は、レンズ１の周辺領域と支持部材２の内周との隙間に充填された接着剤４により、支持部材２の内周部の全周に亘って重力方向と垂直方向に結合されている。接着剤４は、外力によるレンズ変形を吸収するために、硬質ゴムと同程度の弾性を有する材料からなり、本実施形態ではヤング率が１〜１０ＭＰａに調質されたものを使用している。また、本実施形態のレンズ１は石英からなる。
【００１３】
図２は、本実施形態の弾性支持部材３を拡大して示す斜視図である。弾性支持部材３は、重力方向に対して直交する方向における剛性が接着剤４の剛性より低く構成される。弾性支持部材３には、図２におけるｘ軸方向に低い剛性を有するバネａと、ｙ軸方向に低い剛性を有するバネｂが形成されている。この２対のバネによって、弾性支持部材３の中央に設けられた突起２０は重力方向と垂直な２軸を含むｘｙ面内のあらゆる方向において容易に変位することが可能である。本実施形態では、弾性支持部材３のｘｙ面内の方向におけるバネ定数は、接着剤４のバネ定数に対して、１／５以下となるように設計されている。また、板バネ形状をしたバネａとバネｂは各々、図２のｚ軸方向においてｘｙ面内の方向における剛性よりも高い剛性を有しており、突起２０にレンズ１の重量が加わった時に、レンズ１の沈下が所望の量以下に収まるように設計されている。なお、弾性支持部材３は、ｚ軸方向において接着剤４の剛性よりも高い剛性を有するように設計されている。本実施形態によれば、温度変化や振動・衝撃などによって、レンズ１に一時的に外力が加わり、レンズ１が突起２０に対して相対的にｘ軸方向やｙ軸方向に変位した場合でも、レンズ１は容易に元の位置に復元できる。すなわち、突起２０はｘｙ面内に低い剛性を持って変位可能であるため、接着剤４の弾性によってレンズ１が元の位置に復元しようとする作用を妨げる力が小さく、本構成によれば、相対変位量の５分の１以下の位置再現性を確保することができる。
【００１４】
図３は、弾性支持部材３の別例を拡大して示す斜視図である。図３の例は、図２の場合において、弾性支持部材３のバネ配置を検討した例である。具体的には、図２の例と同等の占有空間で、ｚ軸方向の剛性を維持しつつ、ｘｙ面内の剛性をより低くしている。弾性支持部材３のバネについては、ｘ軸、ｙ軸に対して角度をもたせた構成とし、バネの幅寸法を大きく取っている（バネａ及びｂはｚ軸方向から見てハの字状に設けられている）。このようにすることにより、バネの設計自由度を高めることができる。これによれば、レンズが一時的に位置ずれを起こした場合の位置再現性を、より高精度に行うことが可能である。
【００１５】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る支持装置を示す斜視図である。図４において、第１実施形態と同じ部材については同じ符号を付すことで、既述の構成要素及び座標設定などについての説明を割愛する。第２実施形態では、レンズ１を支持するレンズ支持部５が支持部材２に形成されている。図５は、図４のレンズ支持部５を拡大して示す斜視図である。接着剤４の剛性と比較して、バネａはｘ軸方向に低い剛性をもっており、バネｂはｙ軸方向に低い剛性をもっている。レンズ支持部５は支持部材２の内周部の３箇所にて、光軸回りに１２０度の角度間隔で形成されている。レンズ支持部５は、支持部材２に、ワイヤー放電加工を施すことによって一体成形されている。第１実施形態では、弾性支持部材３と支持部材２が別部材とされてボルトで締結されているのに対し、第２実施形態では、レンズ支持部５が支持部材２に加工形成されている。これによって、環境温度の変化や、振動・衝撃に伴い、支持部材２と弾性支持部材３との締結箇所が相対的に位置ずれを起こす可能性が低減される。その結果、レンズ１の位置安定性がより向上する。
【００１６】
図６は、前記実施形態に係る支持装置を適用した露光装置を模式的に示す図である。露光装置１００は、レチクルステージ６と、レチクル７と、投影光学系８と、ウエハステージ９と、フレーム１１とを備えている。レチクルステージ６は、レチクル７を搭載して図６の左右方向に移動する。ウエハステージ９上にはウエハ１０が搭載されている。レチクルステージ６に搭載されたレチクル７の一部に照明光学系１２から露光用の照明光が照射される。照明光源は、例えば波長１９３ｎｍ（ナノメートル）のエキシマレーザである。照射領域は、スリット状でありレチクル７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８によって４分の１に縮小されてから、ウエハステージ９に搭載されたウエハ１０上に投影される。投影光学系８は、露光装置のフレーム１１に搭載されている。投影光学系８に対しレチクル７とウエハ１０とを走査することによりレチクル７のパターン領域をウエハ１０上の感光剤に転写する。この走査露光がウエハ１０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８は高い解像性能が必要であり、その光学素子を支持する構造には高い精度が要求される。そこで、投影光学系８を構成するレンズ等の光学素子の支持に上記支持装置が使用されうる。なお、照明光学系１２等の他の光学系の光学素子の支持に上記支持装置を使用してもよい。
【００１７】
上記実施形態では、その位置ずれが光学性能に与える影響の大きいレンズにのみ適用した例を示したが、複数又は全部のレンズの支持に適用してもよい。これによって、製造時や運搬時、停電や地震が発生した場合、環境温度が変化した場合などにおいて、振動・衝撃などの外力が加わり、一時的に鏡筒内でレンズが位置ずれを起こしたとしても、高い精度で元の位置に復元可能となる。その結果、高い安定性をもってレンズの支持が可能になるので、半導体製造に必要な解像力を得るためのレンズ系を実現できる。
【００１８】
（他のシステムへの適用）
以上、本発明を露光装置の投影光学系中のレンズの支持に適用した例を説明したが、光学素子としては、ミラーなどの反射素子であってもよい。また、回折素子であってもよい。高い位置決め安定性を求められる光学素子に本発明を適用することができる。
【００１９】
（デバイス製造方法）
つぎに、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は、従来の方法に比べて、デバイスの性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも一つにおいて有利である。
【００２０】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【００２１】
本発明は、半導体製造工程において利用される露光装置などの光学装置における光学素子の支持に利用可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１  レンズ
２  支持部材
３  弾性支持部材
４  接着剤
５  レンズ支持部
８  投影光学系
１１  フレーム
２０  突起
１００  露光装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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