(57)【要約】【課題】  光学系において、露光負荷（熱）によりレンズ変形が生じ、その結果として全面アスが発生する場合において、レンズを特定方向に曲げコントロールすることで全面アスを低減することができる光学系を提供すること。【解決手段】  光学素子外周部に形成された溝と、該溝部に係合し、180°ピッチの固定点2点に加え、どちらか一方の固定点から重力方向に少し離れた場所を固定する第１の支持部材と該支持部材を支持する第２の支持部材とを有する保持構造において、レンズ自重変形に起因する面の２θ変形を発生させ、1ヶ所ないし2ヶ所で反重力方向に力を調整できる駆動機構を設けて光学素子のアス調整ができることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を所定の場所に保持する方法において、光学素子外周部に形成された溝と、該溝部に係合し、かつ180°ピッチの支持点2点に加え、どちらか一方の支持点から重力方向に少し離れた場所に配置された第１の支持部材と該支持部材を支持する第２の支持部材とから構成される保持構造であることを特徴とする、光学素子保持方法。
【請求項２】
光学素子を所定の場所に保持する方法において、光学素子外周部に形成された溝と、該溝部に係合し、かつ支持点3点のうち、支持点1点の180ピッチ方向に2点間の距離が120°以上180°未満にした2点に配置された第１の支持部材と該支持部材を支持する第２の支持部材とから構成される保持構造であることを特徴とする、光学素子保持方法。
【請求項３】
光学素子を所定の場所に保持する方法において、光学素子外周部に形成された溝と、該溝部に係合し、かつ90°ピッチ4点のうち、3点に配置された第１の支持部材と該支持部材を支持する第２の支持部材とから構成される保持構造であることを特徴とする、光学素子保持方法。
【請求項４】
請求項１乃至３に挙げた光学素子保持方法において、該光学素子に反重力方向に力を作用させる駆動機構を、請求項1乃至2ではレンズ外周部の１８０度ピッチの２箇所に設けられ、請求項３では90°ピッチ残りの1ヶ所に設けることを特徴とする光学素子保持方法。
【請求項５】
請求項1乃至3に挙げた光学素子保持方法において、該光学素子に力を作用させる駆動機構は、内圧によって体積が可変できる気密室と、気密室内の圧力を制御する制御部と、気密室の内圧変化による力を受けて、レンズに力を与えることが可能な梃子部材からなることを特徴とする光学素子保持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部材などを支持する方法に関し、たとえば半導体露光装置に使用される投影レンズのレンズ支持装置、さらに投影露光装置に関するものである。
【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そのためには、半導体露光装置用の投影レンズは、収差が小さく抑えられていなくてはならない。しかし投影レンズにおいて露光時、露光負荷（熱）により、レンズ変形が生じその結果として光軸上で像のずれ、例えば全面アスが発生する場合がある。アス（非点収差）とは軸外の1点から出た光が、レンズを通過後1点に集まらず、前後にずれた互いに直行する2本の線になってしまう収差であり、非点収差がある場合、ホールの形状がデフォーカスにより変化してしまう。そこでこの非点収差を補正するためにレンズの面形状を変形させることによって波面収差を補正させる方法がある。
【０００３】
レンズの面形状を変形させることで波面収差を補正させる公知例として特開平11-149029のようにレンズ円周方向に3ヶ所等間隔に指示部を設けたレンズ指示部材において、支持部間に反重力方向に押し上げつつ指示する第2の支持部材を設けた構造や、特開2002-519843のようにマウント部に配置されたレンズに少なくとも光軸に対しほぼ垂直に作用する作動部材とを有し、作動部材はほぼ厚さの変化を伴わずに生じる曲がりを発生される為に回転対称形でなく、且つ半径方向から外れた力またはモーメントを光学要素に対し作用するように発生する構造等がある。
【特許文献１】特開平１１−１４９０２９号公報
【特許文献２】特開２００２−５１９８４３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、高精度な光学性能が求められる半導体露光装置に使用する投影レンズなどにおいて、上記従来例、特開平11-149029は3ヶ所等間隔の支持方法であり、3θ面変形を低減させることを目的とした支持方法であることから、2θ面変形コントロール方法ではなく、また特開2002-519843はレンズとレンズを支持する支持部材１における支持方法について明確には記載されておらず、実施例よりこのような構造は全周接着、または多点でのメカニカルなクランプなどをして、支持部材と一体化でねばならない。しかし、接着剤を全周均一に塗布することは非常に困難な為、接着剤の厚さむらなどによりレンズ変形を発生してしまう。また接着剤のアウトガスによるコンタミの影響も懸念される。また多点でのメカニカルなクランプにおいてもレンズに加わる荷重が大きくなりレンズ変形が発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の光学素子支持方法は、光学素子を所定の場所に保持する方法において、光学素子外周部に形成された溝と、該溝部に係合し、（１）180°ピッチの固定点2点に加え、どちらか一方の固定点から重力方向に少し離れた場所を固定。（２）固定点3点のうち、固定点1点の180°ピッチ方向に2点間の距離が120°以上180°未満にした2点を固定。（３）90°ピッチ4点のうち、3点を固定。のいずれか３つの方法で配置された第１の支持部材と該支持部材を支持する第２の支持部材とから構成される保持構造で、さらに、支持部の間に少なくとも1ヶ所ないし2ヶ所、該光学素子に力を作用させる駆動機構を設けることを特徴とし、それぞれの駆動機構は、内圧によって体積が可変できる気密室と、気密室内の圧力を制御する制御部と、気密室の内圧変化による力を受けて、レンズに力を与えることが可能な梃子部材からなることを特徴とする。以上の構成によると、光学素子を自重変形に起因する面の2θ変形を発生させることができ、自重変形した個所に1ヶ所ないし2ヶ所で反重力方向に力を調整できる駆動機構を設けることでアクティブにアス調整を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【０００６】
以上説明したように、本出願の発明によれば、レンズ姿勢を保った状態でレンズ部材を保持することができ、且つレンズ自重変形に対して駆動機構を用いることでアクティブにアスを制御することが可能となる。よってレンズ面形状をコントロールすることで、高精度な光学性能を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（第１の実施例）
本発明の実施例を以下第1〜４図を用いて説明する。
【０００８】
図1は本発明を適用した半導体露光装置の投影光学系ユニットの一部である。図１において、１は本実施例の半導体露光装置における投影光学系を含む鏡筒、2は鏡筒を支える本体定盤、3は転写基盤であるウエハ、４はウエハを支持し、所望位置へ駆動せしめるウエハステージ、５は照明系光学系のユニットの一部である。６はウエハに転写するパターンが描写されているレチクル、７はレチクルを支持するレチクルステージである。照明光学系のユニットによりレチクル６を露光し、投影光学系を含む鏡筒1を介してウエハ３にレチクル6のパターンを転写する。
【０００９】
図2は鏡筒内に属する光学素子支持機構の一実施例を適用した投影光学系図であり、図3は光学部材21を除いて第2の保持部材23の光学部材21との接触部分が分かるように示した図である。重力方向は光軸と一致し、図中の−Ｚ方向とする。図2、3において21は光学部材（レンズ）、22は光学部材を支持する第１の支持部材であり、第１の支持部材外周部には、先端が球状部材である第２の支持部材23が180°ピッチの固定点2点に加え、どちらか一方の固定点から重力方向に少し離れた場所で配列されており光学部材21を固定している。重力方向に少し離れた場所で配列される球状部材はレンズの回転拘束を行う為であり、この拘束配列は上部の球状部材に対して、より離れている方がレンズ傾き量は小さいことが計算より明らかになっている。そして第2の支持部材23の90°ピッチにはレンズ外周部の180度ピッチの2箇所、光軸方向にレンズを変形させる駆動機構24が設けてある。駆動機構24の詳細は後述する。光学部材21のコバ部には断面がV字形状した溝（以下V溝と記す）、もしくはコーン形状の溝（以下コーン溝と記す）が加工されている。第２の支持部材23は前記V溝もしくはコーン溝の上下2面とに当接し、且つ光学部材21の半径方向に圧力をかけないように位置調整されている。
【００１０】
次に図4を用いて、駆動機構24の詳細部の説明を行う。駆動機構24は連通した2ヶ所の気密室25であって、各々の気密室はベローズなどのように内圧により体積を可変させることが可能であり、また気密室内の圧力を制御する制御部と気密室の内圧変化による力を受けて、レンズに力を与えることが可能な梃子部材26から構成されている。かかる構成により、気密室内の圧力を制御することによってレンズ外周部に所望の荷重を反重力方向に与える。この時、レンズに伝わる力は、気密室内の圧力と、有効面積、および梃子部材の、作用点、支点、力点の梃子比によって決まる。例えば、本実施例ではレンズ荷重18.1Nに対して、気密室の圧力調整量0.08MPa、有効面積1.54cm2、梃子比0.39とした場合、レンズに与える力を4.53Nに調整することができレンズの自重変形量による2θ面変形をほぼ0に制御することが可能である。反重力方向の力がレンズの自重撓みによる変形を矯正することで、レンズの波面収差を変形させることができ、露光収差を補正することが可能である。梃子部材は作用点（レンズ接触点）と力点（ベローズ接触部）とを結ぶ直線、もしくは前記直線と平行な直線上にない、2つの支持点を備えており、気密室からの力の方向が、厳密に反重力方向でない場合にも、梃子部材が回転することはない。本構成では、気密室は連通しており、ひとつの圧力制御で、２つの駆動部に等しく力を発生させることが可能であるが、それぞれの気密室内圧を個別に制御することも可能で、その場合は、レンズの変形量だけでなく、傾き量の制御することが可能となる。本実施例においては、レンズの最大変形調整量は、自重撓みによる変形量であるが、梃子の作用点の、重力方向対向側より、一定の圧力をかけることで、自重変形を超えた変形量制御を行うことが可能である。すなわち、与圧機構による力を-F、梃子部材からの力をｆ（ｐ）とすれば、レンズの形状を変化させる力NはN=-F+f(p)となり、最小（0）の時もレンズ変形は自重変形より大きな値となる。与圧部材は、例えば片もち梁状のバネ部材や、コイルバネを内蔵したボールプランジャなどが望ましいが、レンズの重力方向に一定の圧力をかけることができるものであれば良い。これらの構成によれば光学部材21は3ヶ所の支持点において、外力としてのモーメントをほとんど受けることがない。また、第2の支持部材23を前記支持位置に配置することで光学部材１は主に2θの自重変形をおこし、変形したレンズ面を駆動機構24で持ち上げることによってアクティブにアスを調整することができる。さらに接着剤を使用していないため、アウトガスによるコンタミの影響も受けない。
【００１１】
（第２の実施例）
本発明の第２実施例を図5を用いて説明する。
【００１２】
図5は、図2と同様に鏡筒内に属する光学素子支持機構の一実施例を適用した投影光学系図であり、図6は光学部材21を除いて第2の保持部材23の光学部材21との接触部分が分かるように示した図である。重力方向は光軸と一致し、図中の−Ｚ方向とする。本実施例の記号の説明は、第1の実施例と同じ部材なので省略する。本実施例において、第2の支持部材23は固定点3点のうち、固定点1点の180°ピッチ方向に2点間の距離が120°以上180°未満にした2点を固定するよう配置されている。そして固定点1点の90°ピッチにはレンズ外周部の180度ピッチに2箇所、光軸方向にレンズを変形させる駆動機構24が設けてある。この配置方法にすることで、レンズの姿勢位置は保たれ、且つ主に2θを主とする面変形を発生させることができる。尚、2θ以外の他成分量は、固定点１点の180°ピッチ方向の2点間距離を近づけることで減少するため、2点間距離はレンズ姿勢固定力が保たれる程度まで狭めることが望ましい。
【００１３】
本実施例のように、第2の支持部材23を前記支持位置に配置することで第1の実施例同様、光学部材21は主に2θの自重変形をおこし、変形したレンズ面を駆動機構24で持ち上げることによってアクティブにアスを調整することができる。さらに接着剤を使用していないため、アウトガスによるコンタミの影響も受けない。
【００１４】
（第３の実施例）
本発明の第3実施例を図6を用いて説明する。
【００１５】
図6は、図2と同様に鏡筒内に属する光学素子支持機構の一実施例を適用した投影光学系図であり、図6は光学部材21を除いて第2の保持部材23の光学部材21との接触部分が分かるように示した図である。重力方向は光軸と一致し、図中の−Ｚ方向とする。本実施例の記号の説明は、第1の実施例と同じ部材なので省略する。本実施例において、第2の支持部材23は90°ピッチ4点のうち、3点を固定するよう配置されており、90°ピッチ残り1ヶ所に駆動機構24が配置されている。この配置方法にすることで、レンズの姿勢位置は保たれ、且つ主に2θを主とする面変形を発生させることができる。
【００１６】
本実施例のように、第2の支持部材23を前記支持位置に配置することで第1の実施例同様、光学部材21は主に2θの自重変形をおこし、変形したレンズ面を駆動機構24で持ち上げることによってアクティブにアスを調整することができる。さらに接着剤を使用していないため、アウトガスによるコンタミの影響も受けない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第1の実施例に係る半導体露光装置の投影光学系ユニットを説明する図。
【図２】本発明の第1の実施例を示すレンズ保持装置。
【図３】本発明の第1の実施例を示すレンズ保持装置。
【図４】本発明の第1の実施例を示す駆動機構装置。
【図５】本発明の第2の実施例を示すレンズ保持装置。
【図６】本発明の第2の実施例を示すレンズ保持装置。
【図７】本発明の第3の実施例を示すレンズ保持装置。
【図８】本発明の第3の実施例を示すレンズ保持装置。
【符号の説明】
【００１８】
1  鏡筒
2  本体定盤
3  ウエハ
4  ウエハステージ
5  照明光学のユニットの一部
6  レチクル
7  レチクルステージ
21  光学素子（レンズ）
22  第1支持部材（セル）
23  第2支持部材
24  駆動機構
25  気密室
26  梃子部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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