(57)【要約】【課題】装置サイズの大型化を抑制しながら投影光学系内部の効果的な温調を行える露光装置を提供する。【解決手段】露光装置において、投影光学系は、一対の凹面ミラーと凸面ミラーとが、凹面ミラーの反射面の第１領域、凸面ミラーの反射面、凹面ミラーの反射面の第２領域、の順に光が反射するように対向配置された光学系を含む。凹面ミラーの第１領域と第２領域との間には、凹面ミラーの表裏を貫く第１貫通孔が形成されている。温調機構は、温調された気体を、第１貫通孔を介して、凹面ミラーと凸面ミラーの並ぶ方向に流通させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を露光する露光装置であって、
原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、
前記投影光学系の内部を温調する温調機構と、
を有し、
前記投影光学系は、一対の凹面ミラーと凸面ミラーとが、前記凹面ミラーの反射面の第１領域、前記凸面ミラーの反射面、前記凹面ミラーの前記反射面の第２領域、の順に光が反射するように対向配置された光学系を含み、
前記凹面ミラーの前記第１領域と前記第２領域との間に、前記凹面ミラーの表裏を貫く第１貫通孔が形成されており、
前記温調機構は、温調された気体を、前記第１貫通孔を介して、前記凹面ミラーと前記凸面ミラーの並ぶ方向に流通させることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記投影光学系を収容する鏡筒であって、前記第１貫通孔を臨む位置に形成され、前記鏡筒の外部と連通する第１開口部と、前記凸面ミラーを挟んで前記第１開口部と対向する側に形成され、前記鏡筒の外部と連通する第２開口部とを有する鏡筒を有し、
前記温調機構は、前記第１開口部及び前記第２開口部を介して、前記投影光学系に対する気体の供給及び回収を行うことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記投影光学系は、光源からの光を前記凹面ミラーの前記第１領域に偏向する第１反射面と、前記凹面ミラーの前記第２領域で反射した光を前記基板に偏向する第２反射面とを有する偏向ミラーを含み、
前記偏向ミラーの前記第１反射面と前記第２反射面との間に、前記偏向ミラーの表裏を貫く第２貫通孔が形成されており、
前記第２開口部は、前記第２貫通孔を臨む位置に形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記温調機構は、前記第１開口部を介して前記投影光学系の内部に気体を供給し、前記第２開口部から排出された気体を回収することを特徴とする請求項２又は３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記温調機構は、前記第２開口部を介して前記投影光学系の内部に気体を供給し、前記第１開口部から排出された気体を回収することを特徴とする請求項２又は３に記載の露光装置。
【請求項６】
前記温調機構は、前記投影光学系の内部において、コアンダ効果を利用して前記凹面ミラーの外周部に気体を誘導するためのエアノズルを含むことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記投影光学系の内部の温度を検出する検出部を更に有し、
前記温調機構は、前記検出部で検出された温度に応じて、前記投影光学系の内部に流す気体の温度及び流量の少なくともいずれかを調節する
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか１項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前記基板を現像する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原版及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置においては、露光光を反射させる投影光学系のミラーの露光熱の吸収による変形及び周囲空間の温度揺らぎが問題となりうる。かかる問題に対して、特許文献１は、凹面鏡を含む光学素子と鏡筒壁面に囲まれる空間内に気体を供給する気体供給機構を有する投影光学系を開示している。特許文献１において、気体供給口は、凹面鏡に露光光が照射された際に空間内に発生する自然対流に沿った向きに配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０４３８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特に、凹面ミラーと凸面ミラーの曲率中心が同じ投影光学系では、露光光の通過する空間が広範となるため、その影響がより大きいものとなり、ミラー近傍のみならず、投影光学系全域の温調を考慮する必要がある。また、特許文献１では、光学素子の周囲に排気口を設ける必要があり、投影光学系の大型化を招く。また、投影光学系における露光光の伝播方向と交差する方向に温調流体が供給されるため、露光光と交差する方向で温度分布の偏りが発生し、露光光が屈折しやすくなる。その結果、必要な像性能を確保できない可能性がある。
【０００５】
液晶パネルの大型化に伴い露光装置が一括して露光を行う領域の寸法は年々大型化しており、それに伴って投影光学系も大型化している。上述の排気口といった温調用の部品が付加され投影光学系も更に大型化されると、露光装置寸法も大型化し、ユーザビリティの低下（設置時の制限などの問題）につながりかねない。従って投影光学系は必要最小限の寸法に抑えることが望まれる。
【０００６】
そこで、本発明は、装置サイズの大型化を抑制しながら投影光学系内部の効果的な温調を行える露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によれば、基板を露光する露光装置であって、原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系の内部を温調する温調機構とを有し、前記投影光学系は、一対の凹面ミラーと凸面ミラーとが、前記凹面ミラーの反射面の第１領域、前記凸面ミラーの反射面、前記凹面ミラーの前記反射面の第２領域、の順に光が反射するように対向配置された光学系を含み、前記凹面ミラーの前記第１領域と前記第２領域との間に、前記凹面ミラーの表裏を貫く第１貫通孔が形成されており、前記温調機構は、温調された気体を、前記第１貫通孔を介して、前記凹面ミラーと前記凸面ミラーの並ぶ方向に流通させることを特徴とする露光装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、装置サイズの大型化を抑制しながら投影光学系内部の効果的な温調を行える露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態における露光装置の構成を示す図。
【図２】実施形態における凹面ミラーの照射領域の例を示す図。
【図３】実施形態におけるエアノズルの配置例を示す図。
【図４】第２実施形態における露光装置の構成を示す図。
【図５】第３実施形態における露光装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態における露光装置の構成を示す図である。露光装置１００は、露光光を生じさせる光源装置１０２、不図示の原版を保持する原版ステージ１０３、投影光学系１０１、及び不図示の基板を保持する基板ステージ１０４を有する。光源装置１０２より生じた露光光は、所定の光束に形成された後、原版ステージ１０３上の原版のパターンを照明する。照明された原版上のパターンは投影光学系１０１により、基板ステージ１０４上に保持された基板上に転写される。基板上には感光剤が塗布されており、露光後に現像処理を施すことで基板上に原版のパターンを作成することができる。
【００１２】
投影光学系１０１は、鏡筒１０５に収容されている。投影光学系１０１は、一対の凹面ミラー４及び凸面ミラー５を含む。凹面ミラー４の回転対称軸（曲率中心を通る軸）及び凸面ミラー５の回転対称軸を通る軸を投影光学系の光軸とする。この一対の凹面ミラー４及び凸面ミラー５は、凹面ミラー４の反射面の第１領域４ａ、凸面ミラー５の反射面５ａ、凹面ミラー４の反射面の第２領域４ｂ、の順に光が反射するように対向配置され、投影光学系が構成される。投影光学系１０１は更に、露光光を凹面ミラー４の第１領域４ａに偏向する第１反射面６ａと、凹面ミラー４の第２領域４ｂで反射した光を基板側に偏向する第２反射面６ｂとを有する偏向ミラーである台形ミラー６を有する。投影光学系１０１内部の空隙は大気によって満たされている。露光光は破線で示される光路７に沿って投影光学系１０１を通過する。
【００１３】
露光時に、それぞれのミラー面における照射領域は、露光光の反射時に露光光のエネルギーの一部が反射面に吸収されることにより発熱する。この熱は、ミラー面の雰囲気を加熱し、温度分布に偏りを生じさせる。特に露光光に対して直交する方向に温度の勾配がある場合、密度の差より生じる屈折率の差異が、露光光を屈折させ、基板上に形成されるパターン像を変形させてしまう。これが、いわゆるディストーションである。
【００１４】
そこで本実施形態の露光装置は、投影光学系１０１の内部を温調する温調機構３を備える。凹面ミラー４における第１領域４ａと第２領域４ｂとの間には、凹面ミラー４の表裏を貫く第１貫通孔８が形成されている。温調機構３は、この第１貫通孔８を介して、温調された気体を、凹面ミラー４と凸面ミラー５の並ぶ方向に流通させる。本実施形態において、鏡筒１０５には、第１貫通孔８を臨む位置に、鏡筒１０５の外部と連通する第１開口部１０が形成され、凸面ミラー５を挟んで第１開口部１０と対向する側には、鏡筒１０５の外部と連通する第２開口部９が形成されている。第１貫通孔８は、例えば、図２に示されるように、凹面ミラー４において、露光光の照射面２１を避けるように凹面ミラー４の中央部に設けられた孔である。温調機構３は、第１開口部１０及び第２開口部９を介して、投影光学系１０１に対する気体の供給及び回収を行う。本実施形態においては、温調機構３は、温調された気体を送風する送風装置３ａと、鏡筒１０５の外部において第２開口部９と送風装置３ａとを連通する流路３ｂとを含む。本実施形態において、流路３ｂは、鏡筒１０５から排出される気体を送風装置３ａに帰還させるための経路として使用される。
【００１５】
送風装置３ａは、温調した気体を矢印Ｆで示される方向に送風する。送風された気体は空間２を通過し、凹面ミラー４に形成された第１貫通孔８を介して投影光学系１０１内部に吹き込まれる。これにより、露光時に生じた熱で加温された投影光学系１０１内部の雰囲気は、第２開口部９から追い出されることになる。このように、温調機構３は、凹面ミラー４と凸面ミラー５の並ぶ方向（光軸方向）に気体を流通させることで、投影光学系１０１の内部を温調する。本実施形態では、露光時に生じた熱により加温された投影光学系１０１内部の雰囲気は、第２開口部９から流路３ｂを通って送風装置３ａへと回収される。なお、露光装置において、原版及び基板が搭載される方向は一般には水平方向である。その前提に立てば、上記の「凹面ミラー４と凸面ミラー５の並ぶ方向」は、水平方向としてもよい。
【００１６】
また、図３に示されるように、本実施形態では、凹面ミラー４の外周部に複数のエアノズル１５が設けられ、これらのエアノズル１５により、送風装置３ａからの気体が台形ミラー６に向けて供給される。エアノズル１５は、コアンダ効果を利用して凹面ミラー４の外周部に気体を誘導する。エアノズル１５のコアンダ効果（エア誘引）により、送風装置３ａで温調された気体は、第１貫通孔８の他、凹面ミラー４の外周部を通ってエアノズル１５に引き込まれ、露光光の照射面２１を避けた位置から投影光学系１０１内部に吹き込まれる。
【００１７】
このように、エアノズル１５を併用することで、投影光学系の内部全体に、温調された大気を均一に流すことができる。これにより、投影光学系１０１内部に温度分布の偏りが生じたり、投影光学系１０１内部の雰囲気の温度が上昇したりするのを防止することができる。
【００１８】
なお、エアノズル１５は、円筒形の箱にスリット状の吹出し口を持つ箱で構成されてもよいし、単一の孔を持つノズルを円形に数個配置した構成でもよい。また、その位置および数は光路７を遮るものでない限り、投影光学系１０１内のいずれの場所に、幾つ設置してもよい。
【００１９】
温調された空気の供給時に回収しきれない残留分の熱によって、凹面ミラー４から台形ミラー６へ向かって温度勾配が生じる場合はありうる。しかし、このような温度勾配は光路７に対して略平行となるため、光路７に直交した温度勾配と比較して露光光の屈折量が低下する。したがって、ディストーションの発生量は小さい。
【００２０】
投影光学系１０１において、空隙を満たすものは大気に限らず他の流体でもよい。例えば窒素、純水など化学的に不活性であり、露光光を吸収しない流体物質であれば特に制限はない。また、照射領域外に流路を設ける光学素子は凹面ミラー４に限らず、投影光学系を構成する他の光学素子でもよい。
【００２１】
＜第２実施形態＞
次に、図４を参照して第２実施形態の露光装置を説明する。第１実施形態に係る図１と同じ構成要素には同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００２２】
本実施形態においては、図４に示されるように、台形ミラー６の第１反射面６ａと第２反射面６ｂとの間に、台形ミラー６の表裏を貫く第２貫通孔６ｃが形成されている。そして鏡筒１０５の第２開口部９は、この第２貫通孔６ｃを臨む位置に形成され、送風装置３ａからの流路３ｂが第２開口部９に接続される。
【００２３】
送風装置３ａは、温調した気体を、第１実施形態とは逆方向（矢印Ｆ’で示される）に送風する。送風された気体は流路３ｂ、第２開口部９、第２貫通孔６ｃを介して、投影光学系１０１内部に吹き込まれる。これにより、露光時に生じた熱で加温された投影光学系１０１内部の雰囲気は、第１貫通孔８から追い出され、送風装置３ａへと回収される。このように、温調機構３は、第１実施形態とは逆向きに気体を流通させることで、投影光学系１０１の内部を温調する。
【００２４】
また、エアノズル１１，１２より、温調された気体を凹面ミラー４に向けて供給してもよい。こうして、投影光学系の内部全体に、温調された気体を均一に流すことができる。
【００２５】
なお、エアノズル１１，１２は、スリット状の吹出し口を持つ箱でもよいし、投影光学系の壁面に直接吹き出し口を設けたものであってもよい。また、ノズルによる吹き出し口であった部分は排気口とし、別途供給口を設けて投影光学系内部に温調された気体を供給するようにしてもよい。また、その位置および数は光路７を遮るものでない限り、投影光学系１０１内のいずれの場所に、幾つ設置してもよい。
【００２６】
＜第３実施形態＞
次に、図５を参照して第３実施形態の露光装置を説明する。第１実施形態に係る図１と同じ構成要素には同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
本実施形態においては、送風装置３ａの送風口からの流路３ｃが第１貫通孔８に挿通される。温調された気体は流路３ｃより投影光学系１０１内部に吹き込まれる。熱回収後の排気は、台形ミラー６背後の第２開口部９から排出され、流路３ｂを通って、送風装置３ａへと帰還する。また、本実施形態では、投影光学系１０１内部の温度を検出する検出部である温度センサ１３が設けられている。送風装置３ａは、温度センサ１３により検出された投影光学系１０１内部の温度に応じて、投影光学系１０１内部に流す気体の温度、流量のいずれか又はその両方を調節する。これにより、温調機構３は、投影光学系の内部の温度制御を効果的に行うことができる。
【００２８】
なお、温度センサ１３の位置は光路７を遮らない範囲であれば投影光学系１０１内のどの場所に設置してもよく、またその数も制限されない。複数のセンサを用いる場合には、複数点の温度を個別に測定することができ、局所的な温度の高低にも対処することが可能となる。また、複数点の温度を平均化した値を温度制御に用いるようにしてもよい。
【００２９】
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【符号の説明】
【００３０】
１００：露光装置、１０１：投影光学系、１０２：光源装置、１０３：原版ステージ、１０４：基板ステージ、３：温調機構、４：凹面ミラー、５：凸面ミラー、６：台形ミラー
【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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