(57)【要約】  【課題】  広範囲の領域を同時に安定して加工することができる噴射ノズル、研磨装置、研磨方法、この研磨方法により研磨された光学素子、及び露光装置を提供する。  【解決手段】  研磨液１１中に浸された研磨対象物１３に向けて気体１４を噴射して、前記研磨対象物１３の研磨を行う噴射ノズル１５であって、ノズル本体１５ａに気体１４が圧送される圧送路１５ｂが形成され、この圧送路１５ｂを通過してノズル本体１５ａの先端部の噴射口１５ｄから噴射される気体１４の流速を、ノズル中央部付近とノズル周縁部付近とで略等しくなるように構成した。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨液中に浸された研磨対象物に向けて流体を噴射して、前記研磨対象物の研磨を行う噴射ノズルであって、
ノズル本体に流体が圧送される圧送路が形成され、該圧送路を通過して前記ノズル本体の先端部の噴射口から噴射される流体の流速を、ノズル中央部付近とノズル周縁部付近とで略等しくなるように構成したことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２】
前記流体が気体であることを特徴とする請求項１に記載の噴射ノズル。
【請求項３】
前記ノズル本体の先端部に先端壁が形成され、該先端壁に、前記圧送路の径より小さい前記噴射口が複数形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の噴射ノズル。
【請求項４】
前記複数の噴射口は、前記先端壁の全体に渡って複数均等に配置されたことを特徴とする請求項３に記載の噴射ノズル。
【請求項５】
前記複数の噴射口は、前記先端壁の中心部に形成された円形の中央噴射口と、この中央噴射口の周囲に同心円上に形成されたリング状の複数の周囲噴射口とを有することを特徴とする請求項３に記載の噴射ノズル。
【請求項６】
前記複数の噴射口は、それぞれがノズル中心から異なる位置に配置されると共に、前記ノズル本体は駆動部により回転可能に設けられたことを特徴とする請求項３に記載の噴射ノズル。
【請求項７】
前記ノズル本体の先端部に先端壁が形成され、該先端壁に、螺旋状を呈する前記噴射口が形成されると共に、前記ノズル本体は駆動部により回転可能に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の噴射ノズル。
【請求項８】
前記研磨対象物が浸される研磨液が貯留された研磨液槽と、該研磨対象物に向けて気体を噴射する請求項１乃至７の何れか一つに記載の噴射ノズルとを有することを特徴とする研磨装置。
【請求項９】
前記研磨対象物が石英又は蛍石からなる光学素子であることを特徴とする請求項８に記載の研磨装置。
【請求項１０】
請求項１乃至７の何れか一つに記載の噴射ノズルの噴射口から流体を、研磨液に浸された研磨対象物に向けて噴射することにより、該研磨対象物の研磨を行うことを特徴とする研磨方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の研磨方法により研磨されたことを特徴とする光学素子。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光学素子を光学系に配置したことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、研磨液中に浸された研磨対象物に向けて流体を噴射して研磨を行う噴射ノズル、この噴射ノズルが設けられた研磨装置、研磨方法及び、この研磨方法により研磨された光学素子、更に、この光学素子を有する露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、研磨材と水などの液体とを混合した研磨液を噴射ノズルから噴射させて、研磨対象物の表面を研磨する、という方法が知られている。この場合、研磨材が直接噴射ノズルの圧送路の中を通ってくるので、噴射ノズルの先端に研磨材が付着して目詰まりを起こすという問題がある。また、研磨材が高速で噴射ノズルの細い圧送路を通過することになるので、圧送路自体の摩耗の原因になる。圧送路が摩耗すると、この圧送路の径が変わることになり、このような状況で研磨を実施すると、研磨液の流量変化に伴う研磨速度の変化により、研磨対象物の表面にむらができる原因になる。
【０００３】
一方、被加工物のバリ取りを行う装置として特許文献１に記載の液中表面加工装置が公開されている。この装置は、タンク内の研磨剤混入液中に被加工物が載置され、この被加工物の加工対象表面へ向けてノズル装置から加工流体が高圧噴射されるようになっており、この加工流体として各種液体及び気体が利用可能である旨記載されている。但し、この特許文献１では、加工流体として気体を用いた実施形態は記載されていないものである。
【特許文献１】特開２００２−１１３６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この特許文献１に記載のものは、バリ取りを行う装置であるため、高精度の表面研磨が要求される光学素子等の研磨に適用するのは難しいものである。
【０００５】
そこで、本発明者らは、図８に示すように、研磨材と水などの液体からなる研磨液１で満たした研磨液槽２内に研磨対象物３を浸し、この研磨対象物３に向けて噴射ノズル４から気体５を噴射する研磨装置６を特許出願している（但し、現時点では未公開）。この噴射ノズル４から気体５を噴射することにより、この気体５に巻き込まれた研磨液１によって研磨対象物３の表面研磨を行うものである。
【０００６】
このように気体５を噴射ノズル４から噴射することにより、上述のような、研磨材噴射に伴う圧送路７の目詰まりや圧送路７の摩耗等の問題を回避できる。また、上述のように、噴射ノズル４から水を噴射させるものではないので、研磨液１の濃度を一定に保つことができる。従って、研磨速度が一定になり、研磨対象物３の研磨表面のむらを防止できる。
【０００７】
しかし、このようなものにあっては、噴射ノズル４内径が比較的微少であるため、より微少な領域を安定して修正研磨加工を行うことに適しているが、広い領域を同時に研磨するため、図９及び図１０に示す概念図のように、噴射ノズル４のノズル内径Ｄを単純に大きくすると、ノズル中央部付近Ｆの気体５の流速が速くなり、研磨液１がノズル中央部付近Ｆまで巻き込まれなくなってしまい、研磨対象物３のノズル中央部付近Ｆの研磨が困難になってしまう、ということを本発明者らは見出したのである。
【０００８】
一方、より低次の周波数成分の修正研磨に関しては、研磨パッドなどの比較的小径の工具を取り付けた回転式ツールを用いた修正研磨が行われている。かかる研磨パッドを用いた場合には、比較的広範囲の研磨を同時に行うことができる。
【０００９】
しかしながら、回転式研磨パッドを用いた修正研磨加工においては、研磨パッドと被加工物の摩擦により発生する熱や、研磨パッド自体の摩耗によるダメージ、更には、研磨パッドの凹凸等により、加工安定性が低いものである。
【００１０】
そこで、この発明は、広範囲の領域を同時に安定して高精度に研磨することができる噴射ノズル、研磨装置、研磨方法及び、この研磨方法により研磨された光学素子、更に、この光学素子を有する露光装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、研磨液中に浸された研磨対象物に向けて流体を噴射して、前記研磨対象物の研磨を行う噴射ノズルであって、ノズル本体に流体が圧送される圧送路が形成され、該圧送路を通過して前記ノズル本体の先端部の噴射口から噴射される流体の流速を、ノズル中央部付近とノズル周縁部付近とで略等しくなるように構成した噴射ノズルとしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記流体が気体であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記ノズル本体の先端部に先端壁が形成され、該先端壁に、前記圧送路の径より小さい前記噴射口が複数形成されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加え、前記複数の噴射口は、前記先端壁の全体に渡って複数均等に配置されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加え、前記複数の噴射口は、前記先端壁の中心部に形成された円形の中央噴射口と、この中央噴射口の周囲に同心円上に形成されたリング状の複数の周囲噴射口とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加え、前記複数の噴射口は、それぞれがノズル中心から異なる位置に配置されると共に、前記ノズル本体は駆動部により回転可能に設けられたことを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加え、前記ノズル本体の先端部に先端壁が形成され、該先端壁に、螺旋状を呈する前記噴射口が形成されると共に、前記ノズル本体は駆動部により回転可能に設けられたことを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、前記研磨対象物が浸される研磨液が貯留された研磨液槽と、該研磨対象物に向けて気体を噴射する請求項１乃至７の何れか一つに記載の噴射ノズルとを有する研磨装置としたことを特徴とする。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の構成に加え、前記研磨対象物が石英又は蛍石からなる光学素子であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至７の何れか一つに記載の噴射ノズルの噴射口から流体を、研磨液に浸された研磨対象物に向けて噴射することにより、該研磨対象物の研磨を行う研磨方法としたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の研磨方法により研磨された光学素子としたことを特徴とする。
【００２２】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の光学素子を光学系に配置した露光装置としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載の発明によれば、ノズル本体の圧送路を通過してノズル本体の先端部の噴射口から噴射される流体の流速を、ノズル中央部付近とノズル周縁部付近とで略等しくなるように構成した噴射ノズルとしたため、噴射口の総面積を大きくした場合でも、全体に渡って流速分布を均等にすることができ、ノズル中央部付近まで安定して研磨液を供給することができ、広範囲の領域を同時に安定して高精度に研磨することができる。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、流体として気体を用いることにより、研磨液の濃度等に影響を与えることが少ない。
【００２５】
請求項３に記載の発明によれば、ノズル本体の先端部に先端壁が形成され、この先端壁に、圧送路の径より小さい噴射口が複数形成されたため、単一の大きな噴射口の場合より、噴射口総面積が狭いことから、流速を増大させることができ、単位時間当たりの除去量を増大させることができ、効率的な研磨を行うことができる。
【００２６】
請求項４に記載の発明によれば、複数の噴射口が先端壁の全体に渡って複数均等に配置されたため、広い範囲の被研磨面をより均等に研磨することができる。
【００２７】
請求項５に記載の発明によれば、複数の噴射口は、先端壁の中心部に形成された円形の中央噴射口と、この中央噴射口の周囲に同心円上に形成されたリング状の複数の周囲噴射口とを有することとしたため、広い範囲の被研磨面をより均等に研磨することができる。また、複数の各周囲噴射口は同心円上に形成されているため、より均等に流体を噴射させることができる。
【００２８】
請求項６に記載の発明によれば、複数の噴射口は、それぞれがノズル中心から異なる位置に配置されると共に、ノズル本体は駆動部により回転可能に設けられたため、噴射口の数が少ない場合でも、広い範囲の被研磨面をより均等に研磨することができる。
【００２９】
請求項７に記載の発明によれば、ノズル本体の先端部に先端壁が形成され、この先端壁に、螺旋状を呈する噴射口が形成されると共に、ノズル本体は駆動部により回転可能に設けられたため、螺旋状に連続する噴射口により、広い範囲の被研磨面をより均等に研磨することができる。
【００３０】
請求項８に記載の発明によれば、研磨対象物が浸される研磨液が貯留された研磨液槽と、該研磨対象物に向けて気体を噴射する請求項１乃至７の何れか一つに記載の噴射ノズルとを有する研磨装置としたため、広範囲の領域を同時に安定して高精度に研磨することができる。
【００３１】
請求項９に記載の発明によれば、研磨対象物が石英又は蛍石からなる光学素子であっても、広範囲の領域を同時に安定して高精度に研磨することができる。
【００３２】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項１乃至７の何れか一つに記載の噴射ノズルの噴射口から流体を、研磨液に浸された研磨対象物に向けて噴射することにより、この研磨対象物の研磨を行う研磨方法としたため、広範囲の領域を同時に安定して高精度に研磨することができる。
【００３３】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項１０に記載の研磨方法により研磨されたため、より高精度の研磨面を有する光学素子を得ることができる。
【００３４】
請求項１２に記載の発明によれば、請求項１１に記載の光学素子を光学系に配置した露光装置としたため、高精度に表面形状が研磨されて優れた光学特性を有する光学素子を用いているので、より高精度に露光することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］
【００３６】
図１乃至図３には、この発明の実施の形態を示す。
【００３７】
まず構成を説明すると、図１中符号１０は研磨装置で、この研磨装置１０は、研磨液１１が貯留された研磨液槽１２を有すると共に、その研磨液１１に浸された研磨対象物１３に向けて気体１４を噴射する噴射ノズル１５が設けられている。そして、この噴射ノズル１５から気体１４を噴射することにより、研磨対象物１３の被研磨面１３ａの研磨を行うことができるように構成されている。その研磨対象物１３は研磨液槽１２の設置台１６上に配置されるようになっている。
【００３８】
その噴射ノズル１５は、ノズル本体１５ａに気体１４が圧送される圧送路１５ｂが形成されると共に、このノズル本体１５ａの先端部にその圧送路１５ｂを閉塞するように先端壁１５ｃが形成され、この先端壁１５ｃに、その圧送路１５ｂの径Ｄ１より径Ｄ２が小さい多数の噴射口１５ｄが形成されている。その圧送路１５ｂの径Ｄ１は２０ｍｍ程度で、各噴射口１５ｄの径Ｄ２は１ｍｍ程度である。
【００３９】
これら複数の噴射口１５ｄは、先端壁１５ｃの全体に渡って複数均等に配置されており、各噴射口１５ｄから噴射される気体１４の流量や流速が等しくなるように設定されている（図２参照）。
【００４０】
これにより送圧路１５ｂを通過して前記ノズル本１５ａの先端部の噴射口１５ｄから噴射される気体１４の流速が、ノズル中央部付近Ｆとノズル周縁部付近Ｇとで略等しくなるように構成されている。
【００４１】
また、そのノズル本体１５ａは、駆動部１５ｅにより支持され、この駆動部１５ｅに回転可能で、且つ、前後左右、上下方向に駆動されるように構成されている。
【００４２】
次に、かかる構成の研磨装置１０の作用にいて説明する。
【００４３】
まず、図示省略のコンプレッサー等から、噴射ノズル１５の圧送路１５ｂに圧縮された気体１４が送られ、この気体１４が噴射ノズル１５の複数の各噴射口１５ｄから研磨対象物１３に向けて噴射される。
【００４４】
この噴射状態は、図２に示すように、複数の噴射口１５ｄの各々から気体１４が噴射されることにより、各噴射口１５ｄから噴射された気体１４の流速は、それぞれ略等しいため、ノズル中央部付近Ｆとノズル周縁部付近Ｇとで略等しくなる結果、流速分布がノズル全体に渡って略等しくなる。
【００４５】
これにより、これら高速に噴射される気体１４に研磨液１１が巻き込まれて、ノズル中央部付近Ｆまで研磨液１１が安定して供給され、この研磨液１１が研磨対象物１３の所定の面積（圧送路１５ｂの径に対応した面積）の部分に衝突し、この部分の研磨が行われることとなる。
【００４６】
上述の図９に示す例では、単一の大きな噴射口８から噴射するものでは、中央部付近Ｆの流速が高速となるため、研磨液１１が巻き込まれないという問題があった。
【００４７】
しかし、上記のように複数の噴射口１５ｄを形成することにより、ノズル中央部付近Ｆとノズル周縁部付近Ｇの流速を略均一にすることで、ノズル中央部付近Ｆまで安定して研磨液１１を供給することができる。
【００４８】
従って、圧送路１５ｂの径Ｄ１に対応した広い面積を容易に研磨することができ、研磨作業を効率的に行うことができる。
【００４９】
また、この発明のように複数の噴射口１５ｄを有する噴射ノズル１５と、図９に示すように単一の噴射口８を有する噴射ノズル４とのそれぞれに、同じ圧力で気体１４を送り込んだ場合、この発明の噴射ノズル１５の噴射口１５ｄの総面積が、単一の噴射口８の面積より狭いことから、噴射口１５ｄから噴射される気体１４の流速が増大する。
【００５０】
従って、この発明の噴射ノズル１５の方が、単位時間当たりの除去量を増大させることができ、効率的な研磨を行うことができる。
【００５１】
してみれば、図９に示す単一のものに比べて、この実施の形態のものは、極めて安定し、且つ、効率的に高精度な研磨加工を実現させることができる。
［発明の実施の形態２］
【００５２】
図４には、この発明の実施の形態２を示す。
【００５３】
この実施の形態２は、噴射ノズル１５の先端壁１５ｃには、中心部に形成された円形の中央噴射口１５ｆと、この中央噴射口１５ｆの周囲に同心円上に形成されたリング状の複数の周囲噴射口１５ｇとが形成されている。なお、図示していないが各周囲噴射口１５ｇの間の部位同士は、流速に悪影響を与えない程度の厚さ等の連結部１５ｊで連結されている。
【００５４】
このようなものにあっては、中央噴射口１５ｆ及び複数の各周囲噴射口１５ｇに分割することにより、それら中央噴射口１５ｆ及び複数の各周囲噴射口１５ｇから噴射される流速を略等しくできるため、極めて安定し、且つ、効率的に高精度な研磨加工を実現させることができる。また、複数の各周囲噴射口１５ｇは同心円上に形成されているため、より均等に気体１４を噴射させることができる。
【００５５】
他の構成及び作用は実施の形態１と同一であるため、重複した説明を省略する。
［発明の実施の形態３］
【００５６】
図５には、この発明の実施の形態３を示す。
【００５７】
この実施の形態３は、ノズル本体１５ａの先端壁１５ｃに、ここでは計４個の噴射口１５ｄが形成されている。これら噴射口１５ｄは、それぞれ円形を呈し、各噴射口１５ｄがノズル中心から異なる位置ａ，ｂ，ｃに配置されると共に、実施の形態１と同様な駆動部１５ｅにより、ノズル本体１５ａが回転可能に設けられている。
【００５８】
このようなものにあっては、各噴射口１５ｄから気体１４が噴射されると同時に、ノズル本体１５ａが回転させられることにより、少数の噴射口１５ｄで広い範囲に渡って流速分布を均等にすることができ、ノズル全体に渡って極めて安定し、且つ、効率的に高精度な研磨加工を実現させることができる。
【００５９】
他の構成及び作用は実施の形態１と同一であるため、重複した説明を省略する。
［発明の実施の形態４］
【００６０】
図６には、この発明の実施の形態４を示す。
【００６１】
この実施の形態４は、ノズル本体１５ａの先端壁１５ｃに、螺旋状を呈する螺旋状噴射口１５ｈが形成されていると共に、実施の形態１と同様な駆動部１５ｅにより、ノズル本体１５ａが回転可能に設けられている。
【００６２】
このようなものにあっては、螺旋状を呈する螺旋状噴射口１５ｈから気体１４が噴射されると同時、ノズル本体１５ａが回転させられることにより、流速分布を均等にすることができ、ノズル全体に渡って極めて安定し、且つ、効率的に高精度な研磨加工を実現させることができる。
【００６３】
他の構成及び作用は実施の形態１と同一であるため、重複した説明を省略する。
【００６４】
ところで、上記実施の形態１乃至４の各研磨装置１０で研磨される研磨対象物１３としては、石英、シリカ（ＳｉＯ２）の化合物、シリコン（Ｓｉ）及びその化合物、蛍石、ライトフリントガラス、フッ素クラウンガラス、低膨張ガラス等の光学素子が挙げられる。また、この光学素子としては、透過型素子、反射型素子に適用可能なことは言うまでもない。
【００６５】
また、研磨液１１に使用される研磨剤としては、ＳｉＯ２に限らず、酸化系（ＣｅＯ２，ＺｒＯ２，Ａｌ２Ｏ３等）、ダイヤモンド粒子でも良い。
【００６６】
さらに、図７には、上記各実施の形態１乃至４の各研磨装置１０で研磨された研磨対象物１３としての光学素子が搭載された露光装置の基本構成を示し、フォトレジストでコートされたウェハー上にレチクルのパターンのイメージを投影するための、ステッパと呼ばれるような露光装置に特に応用される。
【００６７】
この露光装置３０は、少なくとも、エキシマレーザ等を露光光として供給するための光源３１、この露光光をマスクＲに供給するための照明光学系３２、マスクＲのパターンのイメージを被露光基板Ｗ上に投影するための投影光学系３３を含んでいる。
【００６８】
照明光学系３２は、マスクＲと被露光基板Ｗとの間の相対位置を調節するためのアライメント光学系３４を含んでいる。マスクＲは、マスク交換系３５により位置が制御されるマスクステージ３６に配置されている。被露光基板Ｗは、ステージ制御系３７により位置が制御されるウェハーステージ３８に配置されている。更に、光源３１、アライメント光学系３４、マスク交換系３５、ステージ制御系３７は、主制御部３９によって制御されている。
【００６９】
このような露光装置３０では、詳細な図示は省略されているが、多数の光学素子が、照明光学系３２及び／又は投影光学系３３に配置されている。そして、これらの多数の光学素子のうちのより多くのものとして、前記のような研磨装置１０を用いて研磨された光学素子が用いられている。
【００７０】
このような露光装置３０によれば、照明光学系３２及び／又は投影光学系３３を構成する光学素子として、高精度に表面形状が研磨されて優れた光学特性を有する光学素子を用いているので、より高精度に露光することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る研磨装置の概略図である。
【図２】同実施の形態１に係る噴射ノズルの前端部分等を示す拡大断面図である。
【図３】同実施の形態１に係る噴射ノズルの噴射口を示す拡大図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る噴射ノズルの噴射口を示す拡大図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る噴射ノズルの噴射口を示す拡大図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る噴射ノズルの噴射口を示す拡大図である。
【図７】この発明の研磨装置により研磨された光学素子が搭載された露光装置を示す概略図である。
【図８】未公開の背景技術を示す図１に相当する研磨装置の概略図である。
【図９】未公開の背景技術を示す噴射ノズルの前端部分等を示す拡大断面図である。
【図１０】未公開の背景技術を示す噴射ノズルの噴射口を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００７２】
10  研磨装置
11  研磨液
12  研磨液槽
13  研磨対象物
14  気体
15  噴射ノズル
15a ノズル本体
15b 圧送路
15c 先端壁
15d 噴射口
15e 駆動部
15f 中央噴射口
15g 周囲噴射口
15h 螺旋状噴射口
【図１】
2005246590.tif 000003
【図２】
2005246590.tif 000004
【図３】
2005246590.tif 000005
【図４】
2005246590.tif 000006
【図５】
2005246590.tif 000007
【図６】
2005246590.tif 000008
【図７】
2005246590.tif 000009
【図８】
2005246590.tif 000010
【図９】
2005246590.tif 000011
【図１０】
2005246590.tif 000012