(57)【要約】【課題】外力が加えられた時に生じる偏心収差を打ち消して、収差変化を小さくする光学装置、露光装置、及びデバイス製造方法を提供する。【解決手段】投影光学系が、レンズ１と、レンズ１を支持する支持部材２とを備える。支持部材２の支持部２１が支持するレンズ１の被支持部３が、曲面とは異なる所定の角度をもたせた面を有する。そして、上記面が、レンズ１が支持部２１の支持点３１に沿って移動することによって生じる偏心収差を打ち消す形状を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材と、
前記光学部材を支持する支持部材とを備え、
前記支持部材の支持部が支持する前記光学部材の被支持部が、曲面とは異なる所定の角度をもたせた面を有し、該面が、前記光学部材が前記支持部の支持点に沿って移動することによって生じる偏心収差を打ち消す形状を有する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記偏心収差が、コマ収差である
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記偏心収差が、非点収差である
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
前記偏心収差が、偏心ディストーションである
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学装置を備える露光装置。
【請求項６】
請求項５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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
光源からの光束によって投影原版（マスク）上に形成されたパターンを照明する照明光学系と、パターンを透過した光束を感光基板（ウエハ）上に投影露光する投影光学系を有する半導体露光装置が提案されている。ここで、高集積な回路パターンをウエハ上に投影露光する光学装置である投影光学系は高い解像力が求められる。従って、投影光学系については、高精度な加工及び組立が必要であるとともに、位置ずれの発生を抑えて収差を小さくするように設計することが必要となる。
【０００３】
下記の特許文献１は、３つの凸部を有してパターンを投影するレンズと、当該レンズを上記凸部を介して３点支持するレンズ保持部材とを有する露光装置を開示している。
また、下記の特許文献２は、レンズと押さえ金具との間及びレンズとレンズ枠との間に、紫外線に強い弾性部材を入れてレンズを固定保持するようにして、紫外線が照射された際のレンズの歪みやずれの発生を回避するレンズ保持装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６７９１０号公報
【特許文献２】特開平６−２５８５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在、最先端の露光装置には、３０ｎｍ〜４０ｎｍの線幅をパターンニングすることが求められている。従って、その露光装置に搭載される光学装置である投影光学系の収差も数ｍλ以下であることが必要である。
【０００６】
図３は、露光装置の投影光学系の部分拡大図の一例である。図３に示すレンズ１０は、例えば、メニスカスレンズであり、支持部材１１に設けられた凸形状の支持部１４を介して支持されている。また、レンズ１０と支持部材１１との相対位置を保つために、固定部材として接着材１２が設けられている。支持部材１１が支持する支持点に接触するレンズ部１００は、有効径内のレンズ曲率を持った面である。レンズ部１００が、レンズ１０の周縁部に加工された、光軸１３に対して垂直な平面（平押し面）であってもよい。図３においては、レンズ１０の中心線は光軸１３と一致している。ここで、例えば図３に示す投影光学系を備える露光装置を輸送中に投影光学系が衝撃を受けて、レンズ１０と支持部材１１の静止摩擦係数に抗力を掛け合わせた値よりも大きな力が働いた場合を想定する。この場合、レンズ１０は、図３中の破線で示す姿勢から実線で示す姿勢のように、姿勢変化を起こし、レンズ１０の中心線が傾く。図３中の１６は、レンズ１０の姿勢変化後の中心線である。
【０００７】
具体的には、レンズ１０は、支持部材１１の支持点に沿って、この支持点におけるレンズ形状に応じて姿勢変化する。例えば、支持部材１１の支持点に接触するレンズ部１００が有効径内のレンズ曲率を持った面の場合、レンズ１０と支持部材１１に支持される点の軌跡は、光軸１３上に中心（曲率中心）１５を持つ球面となる。そして、レンズ１０は平行偏心するとともに、傾きと高さも変化する。従って、平行偏心、傾き偏心、間隔収差成分の合算となる収差が発生する。また、例えば、支持部材１１の支持点に接触するレンズ部１００が平押し面の場合は、レンズ１０が平行偏心することによって、偏心収差が発生する。従って、図３に示す投影光学系によっては、投影光学系に外力が加わった場合の収差変化を抑えることができない。その結果、像性能が悪化してパターン不良が発生する。
本発明は、外力が加えられた時に生じる偏心収差を打ち消して、収差変化を小さくする光学装置、露光装置、及びデバイス製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態の光学装置は、光学部材と、前記光学部材を支持する支持部材とを備える。上記支持部材の支持部が支持する上記光学部材の被支持部が、曲面とは異なる所定の角度をもたせた面を有し、該面が、上記光学部材が上記支持部の支持点に沿って移動することによって生じる偏心収差を打ち消す形状を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光学装置によれば、光学装置に外力が加えられた時に生じる偏心収差を打ち消して、収差変化を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の光学装置の概略構成例を示す図である。
【図２】偏心収差の打ち消しを説明する図である。
【図３】投影光学系の部分拡大図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本実施形態の光学装置の概略構成例を示す図である。図１では、本実施形態の光学装置として、露光装置に設けられる投影光学系を例にとって説明する。なお、図１及び後述する図２において、同一部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。図１（Ａ）は、投影光学系の概略平面図を示す。また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す投影光学系のＡ−Ａ断面図を示す。図１に示す投影光学系は、露光装置に設けられ、図示を省略する照明光学系からの露光光で照明された原版上のパターンを基板上に投影露光する。この投影光学系は、光学部材であるレンズ１と、レンズ１を支持する支持部材２とを備える。レンズ１は、例えばメニスカスレンズである。但し、本実施形態の光学装置に適用可能なレンズはメニスカスレンズに限定されない。支持部材２は、支持部２１を備え、支持部２１がレンズ１を支持する。図１（Ａ）中の斜線部は、支持部２１が支持するレンズ１の被支持部３である。支持部２１は、支持点３１において被支持部３を支持する。被支持部３は、曲面とは異なる所定の角度をもたせた面（以下、レンズ面と記述する）を有する。そして、このレンズ面が、レンズ１が支持部３の支持点３１に沿って移動することによって生じる偏心収差を打ち消す形状を有する。なお、レンズ１と支持部材２の相対位置を保つために、接着剤による固定や支持部材２に取り付けた板ばねによる固定のいずれか一方、あるいは両方が用いられている。これにより、レンズ１と支持部材２の静止摩擦係数に、レンズ１の自重及び接着剤や板ばねの抗力を掛け合わせた値よりも大きな力が働かない限り、レンズ１と支持部材２の相対位置が保たれる。
【００１２】
図２は、図１に示す投影光学系が備えるレンズに外力が加えられた場合の偏心収差の打ち消しを説明する図である。レンズ１に対して、レンズ１と支持部材２の静止摩擦係数に抗力を掛け合わせた値よりも大きな力が働いた場合、レンズ１は図２の破線で示す姿勢から実線で示す姿勢へ変化する（姿勢変化する）。そして、レンズ１の中心線が傾き、図中の光軸４に一致していた中心線から中心線４’に変化する。すなわち、レンズ１は、支持部２１の支持点３１に沿って、この支持点３１における被支持部３の面の形状に応じて姿勢変化する。より具体的には、支持部２１の支持点３１に接するレンズ１の接点が支持点３１に沿って移動する。その結果、レンズ１が偏心し、収差が発生する。被支持部３の面の形状が有効径内のレンズ曲率である場合、レンズ１の姿勢変化によって発生する収差は、平行偏心成分と傾き偏心成分と間隔収差成分とを合算して得られる収差である。
【００１３】
図１を参照して前述したように、被支持部３は、曲面とは異なる所定の角度をもたせたレンズ面を有し、このレンズ面が、レンズ１が支持部３の支持点３１に沿って移動することによって生じる偏心収差を打ち消す形状を有する。具体的には、レンズ面は、支持点３１に接するレンズ１の接点が支持点３１に沿って移動することで発生する平行偏心と傾き偏心とが打ち消し合うような角度を有する。すなわち、本実施形態の光学装置を設計する場合には、レンズ面が上記所定の角度を持つように設計する。上記打ち消される偏心収差は、コマ収差、非点収差、偏心ディストーションのうちのいずれであってもよい。
【００１４】
被支持部３が有する面が、上記偏心収差が打ち消されるような所定の角度を持つことにより、レンズ１が支持される支持点３１の軌跡は、例えば、光軸４上に中心５を持つ球面６となる。これにより、レンズ１が移動することによって発生する軸外アス、軸上コマといった収差を抑えることができる。移動する支持点３１の軌跡が光軸４上に中心５を持つ球面６に接する円錐７の側面となるように被支持部３のレンズ面の角度を決定するようにしてもよい。
【００１５】
以下に、本実施形態の光学装置が奏する効果を、本実施形態の光学装置の例である図１に示す投影光学系と図３を参照して前述した投影光学系とを比較しながら説明する。
図３に示す投影光学系が有するレンズ１０のＲ２面の支持径が２００ｍｍ、Ｒ２面の曲率が４００ｍｍであるものとする。図３に示す投影光学系に外力が加わって、レンズ１０が支持部材１１の支持点に沿って１μｍ移動すると、レンズ１０は、Ｒ２面の中心から４００ｍｍの位置にある曲率中心１５を中心に約０．５秒傾く。その結果、レンズ１０の中心線が、図３の実線で示す中心線１６となる。ここで、レンズ１の偏心によって発生するコマ収差であるゼルニケ係数の７項が、１μｍの平行偏心によって−１０ｍλ発生し、１秒の傾き偏心によって−５ｍλ発生するとする。この収差は画面内（光の照射領域内）でほぼ均一に発生する。その結果、図３に示す投影光学系の例では、平行偏心とそれに応じて発生する傾き偏心によって、−１２．５ｍλのゼルニケ７項で表記されるコマ収差変化が起こる。
【００１６】
図１に示す投影光学系に上述した図３に示す投影光学系への外力と同じ外力が加わった場合を想定する。図１に示す投影光学系が備えるレンズ１は、図３に示す投影光学系が備えるレンズ１０と同じ偏心収差の敏感度を持っているものとする。また、図１に示すレンズ１の被支持部３のレンズ面が、レンズ１が支持点３１に沿って１μｍ平行移動することに応じて‐２秒傾くような角度を有するものとする。このために、投影光学系の設計の際には、レンズ１の支持点３１に接するレンズ面の形状が、レンズ１のＲ２面の中心から１００ｍｍの位置に中心５を持つ球面６と接する円錐７の側面の形状となるようにレンズ面を加工する。図１に示す投影光学系に外力が加わって、レンズ１に１μｍの平行偏心が起こった場合、−２秒の傾き偏心が発生する。偏心に対するコマ収差のゼルニケ７項の収差敏感度に従って、平行偏心収差が、以下の式１によって、−１０ｍλ発生する。
平行偏心収差＝１μｍ×−１０ｍλ／μｍ＝−１０ｍλ・・・式１
また、傾き偏心収差が、以下の式２によって、１０ｍλ発生する。
傾き偏心収差＝−２ｓｅｃ×−５ｍλ／ｓｅｃ＝１０ｍλ・・・式２
従って、平行偏心収差と傾き偏心収差の合算結果は、０ｍλとなる。すなわち、図１に示す投影光学系によれば、外力が加わった場合の平行偏心収差と傾き偏心収差とが互いに打ち消しあう。その結果、外力が加わった場合の収差変化を所定の範囲内に抑えることが可能となる。
【００１７】
（露光装置）
次に、本発明の一実施形態の露光装置について説明する。この露光装置は、上述した本実施形態の光学装置の例である投影光学系を備え、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する走査型投影露光装置である。この露光装置は、光源部を有する照明光学系を備え、光源部からの露光光で、原版に形成された回路パターンを基板に露光する。具体的には、投影光学系が、照明光学系からの露光光で照明された原版上のパターンを、所定倍率で基板上に投影露光する。原版は、例えば、石英ガラス製である。原版には、転写されるべき回路パターンが形成されている。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。
【００１８】
また、照明光学系は、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。
【００１９】
（デバイスの製造方法）
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。
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】
【００２０】
１  レンズ
２  支持部材
３  被支持部
２１  支持部
３１  支持点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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