CN101995775A - 曝光装置和设备制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种曝光装置和设备制造方法，其中曝光装置，具有投影光学系统，该投影光学系统将在物面上配置的原版的图案投影至在像面上配置的基板；所述投影光学系统具有：在所述物面至所述像面的光路上从所述物面起依次配置的第1平面镜、第1凹面镜、凸面镜、第2凹面镜、第2平面镜；和折射光学系统，在所述第1凹面镜和所述凸面镜之间以及所述凸面镜和所述第2凹面镜之间配置，并且具有正的屈光度；所述折射光学系统包括：第1透镜，由折射率的温度变化系数为正的材料所构成；和第2透镜，由折射率的温度变化系数为负的材料所构成。

Description

曝光装置和设备制造方法
技术领域
本发明涉及曝光装置和使用该曝光装置来制造设备的设备制造方法。
背景技术
光刻工序包括曝光工序，该曝光工序将被称为掩模或中间掩模(reticle)的原版的图案投影至涂敷了被称为光刻胶的感光剂的玻璃基板或晶片等基板上，将该基板曝光。在FPD(平板显示器，Flat Panel Display)的制造中，一般可使用具有包括反射镜的投影光学系统的曝光装置。
专利文献1涉及将玻璃基板等较大屏幕的被曝光体曝光的投影光学系统。在该文献中公开了投影光学系统，它从物体一侧起依次具有正的第1反射面、负的第2反射面、第3反射面；而在第1反射面和第2反射面之间以及第2反射面和第3反射面之间至少配置有两枚透镜。该透镜可配置于第2反射面的附近，该第2反射面为光瞳面。
适应于FPD的大屏幕化和生产率的提高的要求，曝光区域的面积在增大，入射至投影光学系统的光的能量也随之在增大。尤其在投影光学系统的光瞳或其附近，由于光束收敛，所以能量密度变高。关于构成反射面的反射镜，通过选择线性膨胀系数小的材质和选择表面吸收率小的反射膜，比较易于减小变形或进行冷却等。
然而，由于光的入射而在透镜中产生的热在透镜的周边部分通过支撑它的部件而容易逸出，但在透镜的中央部分则难以选出。由此，在透镜中产生例如从周边部分向中心部分温度逐渐升高的不均匀的温度分布，这对透镜附加了不良的屈光度(折射力)。例如，考虑透镜由石英所构成的情况。因为石英具有正的dn/dt(n为折射率，t为温度，dn/dt表示折射率的温度系数(由于温度变化所带来的折射率的变化))，所以从周边部分向中心部分温度逐渐升高的温度分布就对透镜附加了正的屈光度。如此的不良屈光度的附加，会带来成像特性的下降。
(专利文献1)日本特开2006-078631号公报。
发明内容
本发明的目的在于，抑制由投影光学系统的透镜可产生的不均匀的温度分布所带来的成像特性的下降。
本发明的一个方面涉及一种曝光装置，它具有投影光学系统，该投影光学系统将在物面上配置的原版的图案投影至在像面上配置的基板；所述投影光学系统具有：在所述物面至所述像面的光路上，从所述物面起依次配置的第1平面镜、第1凹面镜、凸面镜、第2凹面镜、第2平面镜；和折射光学系统，在所述第1凹面镜和所述凸面镜之间以及所述凸面镜和所述第2凹面镜之间配置，并且具有正的屈光度，所述折射光学系统包括：第1透镜，由折射率的温度变化系数为正的材料所构成；和第2透镜，由折射率的温度变化系数为负的材料所构成。
根据本发明，可抑制由投影光学系统的透镜可产生的不均匀的温度分布所带来的成像特性的下降。
附图说明
图1是概要表示本发明的第1实施方式的曝光装置的结构的图。
图2是概要表示本发明的第2实施方式的曝光装置的结构的图。
图3是概要表示本发明的第3实施方式的曝光装置的结构的图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的优选实施方式。
(第1实施方式)
参照图1对本发明的第1实施方式的曝光装置进行说明。第1实施方式的曝光装置EX1具有：照明系统IL；投影光学系统PO；原版驱动机构(未图示)，在投影光学系统PO的物面OP上配置原版9，并对其进行扫描；和基板驱动机构(未图示)，在投影光学系统PO的像面IP上配置基板18，并对其进行扫描。照明系统IL例如可包括光源LS、第1聚光透镜3、复眼透镜4、第2聚光透镜5、狭缝规定部件6、成像光学系统7和平面反射镜8。光源LS例如可包括汞灯1和椭圆反射镜2。狭缝规定部件6规定原版9的照明范围(即对原版9进行照明的狭缝形状的光的断面形状)。成像光学系统7被配置为使狭缝规定部件6所规定的狭缝在物面成像。平面反射镜8在照明系统IL中使光路弯折。
投影光学系统PO将配置于物面OP的原版9的图案投影至配置于像面IP的基板18，由此使基板18曝光。投影光学系统PO可构成为等倍成像光学系统、放大成像光学系统和缩小成像光学系统的其中之一，但优选构成为等倍成像光学系统。投影光学系统PO在从物面OP至像面IP的光路上具有从物面OP起依次配置的第1平面镜11、第1凹面镜12、凸面镜14、第2凹面镜15和第2平面镜16。投影光学系统PO还具有折射光学系统20，该折射光学系统20配置于第1凹面镜12和凸面镜14之间以及凸面镜14和第2凹面镜15之间。包括第1平面镜11的镜面的平面与包括第2平面镜16的镜面的平面相互成90度角。第1平面镜11和第2平面镜16可一体地形成。第1凹面镜12和第2凹面镜15可一体地构成。
折射光学系统20配置于作为投影光学系统PO的光瞳面的凸面镜14的附近，其整体可作为具有小的正的屈光度的凹凸透镜而起作用。折射光学系统20包括：第1透镜13a，由折射率的温度变化系数(dn/dt)为正的材料(例如：石英)所构成；和第2透镜13b，由折射率的温度变化系数(dn/dt)为负的材料(例如：萤石)所构成。折射光学系统20典型地由第1透镜13a和第2透镜13b所组成，但除了第1透镜13a和第2透镜13b，还可以包括1个或多个透镜。第1透镜13a和第2透镜13b，减小由构成折射光学系统20的多个透镜(包括第1透镜13a和第2透镜13b)的温度变化(对于折射光学系统20的光的照射)所引起的折射光学系统20的像差。
在由具有正的dn/dt的材料所构成的第1透镜13a中，当其中央部分的温度高于其周边部分的温度时，由此会附加凸的屈光度。该凸的屈光度除了依存于温度分布外，还依存于第1透镜13a的厚度。在由具有负的dn/dt的材料所构成的第2透镜13b中，当其中央部分的温度高于其周边部分的温度时，由此会附加凹的屈光度。该凹的屈光度除了依存于温度分布外，还依存于第2透镜13b的厚度。第1透镜13a和第2透镜13b的厚度被决定为使得通过对折射光学系统20的光照射而附加地产生的凸的屈光度和凹的屈光度之差变小。当折射光学系统20由第1透镜13a和第2透镜13b所组成的情况下，第1透镜13a和第2透镜13b的厚度被决定为使得通过光照射而对第1透镜13a所附加的凸的屈光度与对第2透镜13b所附加的凹的屈光度之差变小。由此，可减小由于对投影光学系统PO的光照射(典型地是基板18的曝光)所带来的投影光学系统PO的光学特性(像差)的变动。
投影光学系统PO还可以具有：第1折射光学系统10，配置于物面OP和第1平面镜11之间；和第2折射光学系统17，配置于第2平面镜16和像面IP之间。第1折射光学系统10和第2折射光学系统17可用于投影光学系统PO的失真和/或成像倍率的调整。第1折射光学系统10和第2折射光学系统17可以是平行平面板。通过利用致动器使平行平面板变形，可调节投影光学系统PO的失真和/或成像倍率。
(第2实施方式)
参照图2对本发明的第2实施方式的曝光装置EX2进行说明。在图2中虽然省略了照明系统IL，但实际上曝光装置EX2也与曝光装置EX1同样具有照明系统IL。第2实施方式的曝光装置EX2与第1实施方式不同点在于：在投影光学系统PO中，取代第1折射光学系统10而具有第1折射光学系统10’，取代第2折射光学系统17而具有第2折射光学系统17’。在第2实施方式中，第1折射光学系统10’和第2折射光学系统17’中的至少一个具有非球面，由此可扩大原版9的照明范围(即对原版9进行照明的狭缝形状的光的断面形状)。由于这一扩大可带来入射至折射光学系统20的光的能量密度的增大，所以按照本发明构成折射光学系统20会变得更为有用。在第2实施方式中，投影光学系统PO可构成为等倍成像光学系统、放大成像光学系统和缩小成像光学系统的其中之一，但优选为构成为等倍成像光学系统。
(第3实施方式)
参照图3对本发明的第3实施方式的曝光装置EX3进行说明。在图3中虽然省略了照明系统IL，但实际上曝光装置EX3也与曝光装置EX1同样具有照明系统IL。第3实施方式的曝光装置EX3与第1实施方式不同点在于：在投影光学系统PO中，取代第1折射光学系统10而具有第1折射光学系统10’，取代第2折射光学系统17而具有第2折射光学系统17’。在第3实施方式中，第1折射光学系统10’和第2折射光学系统17’中的至少一个具有非球面，并且第1透镜13a和第2透镜13b中的至少一个具有非球面。由此可扩大原版9的照明范围(即对原版9进行照明的狭缝形状的光的断面形状)。由于这一扩大可带来入射至折射光学系统20的光的能量密度的增大，所以按照本发明构成折射光学系统20会变得更为有用。在第3实施方式中，投影光学系统PO可构成为等倍成像光学系统、放大成像光学系统和缩小成像光学系统的其中之一，但优选为构成为放大成像光学系统。
(第4实施方式)
本发明的优选实施方式的设备制造方法，例如适用于半导体设备、FPD的设备的制造。例如，液晶显示设备可通过形成透明电极的工序而制造。形成透明电极的工序可包括：在蒸镀了透明导电膜的玻璃基板上涂敷感光剂的工序；使用上述的曝光装置将涂敷了感光剂的玻璃基板曝光的工序；和将玻璃基板显影的工序。
虽然本发明参照示例性实施方式进行了说明，但需理解的是本发明不局限于公开的示例性实施方式。后附的权利要求的范围应作最宽范围的解释，以包括所有的变形和等价的结构和功能。

Claims (6)

1.一种曝光装置，具有投影光学系统，该投影光学系统将在物面上配置的原版的图案投影至在像面上配置的基板，其特征在于：
所述投影光学系统具有：
在所述物面至所述像面的光路上从所述物面起依次配置的第1平面镜、第1凹面镜、凸面镜、第2凹面镜、第2平面镜；和
折射光学系统，在所述第1凹面镜和所述凸面镜之间以及所述凸面镜和所述第2凹面镜之间配置，并且具有正的屈光度；
所述折射光学系统包括：第1透镜，由折射率的温度变化系数为正的材料所构成；和第2透镜，由折射率的温度变化系数为负的材料所构成。
2.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
所述投影光学系统还具有：
第1折射光学系统，配置于所述物面和所述第1平面镜之间；和
第2折射光学系统，配置于所述第2平面镜和所述像面之间。
3.根据权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，
所述第1折射光学系统和所述第2折射光学系统包括平行平面板。
4.根据权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，
所述第1折射光学系统和所述第2折射光学系统中的至少一个具有非球面；
所述第1透镜和所述第2透镜中的至少一个具有非球面。
5.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
所述第1透镜由石英所构成，所述第2透镜由萤石所构成。
6.一种制造设备的设备制造方法，其特征在于包括：
使用权利要求1至5中的任意一项所记载的曝光装置来对基板进行曝光的工序；和
将所述基板显影的工序。
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