JP2000056113A - Diffraction optical device - Google Patents

Diffraction optical device

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JP2000056113A
JP2000056113A JP10234928A JP23492898A JP2000056113A JP 2000056113 A JP2000056113 A JP 2000056113A JP 10234928 A JP10234928 A JP 10234928A JP 23492898 A JP23492898 A JP 23492898A JP 2000056113 A JP2000056113 A JP 2000056113A
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JP
Japan
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optical element
diffractive optical
diffraction grating
element according
grating
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JP10234928A
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Japanese (ja)
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Makoto Ogusu
誠 小楠
Kenji Saito
謙治 斉藤
Keiko Chiba
啓子 千葉
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Canon Inc
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deformation due to external force for holding its own weight, of air pressure or the like by joining to another member. SOLUTION: A diffraction optical element 21 obtd. by forming a diffraction grating on a quartz wafer having 200 mm (8 inch) diameter and 0.725 mm thickness is directly joined to a parallel flat plate 20 of a quartz material having 200 mm diameter and 20 mm thickness by optical contact. This joined optical device has optical performance equal to a diffraction optical device obtd. by forming a diffraction grating on a substrate of 20.725 mm thickness and enough stiffness of about 817 times is secured.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体露光装置、
カメラ、望遠鏡、顕微鏡等の光学系に使用する回折光学
素子に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor exposure apparatus,
The present invention relates to a diffractive optical element used for an optical system such as a camera, a telescope, and a microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、光学機器に搭載される光学系
には、単体のレンズ、複数のレンズを接合した接合レン
ズ、プリズム、複数の光学部材を接着した光学素子が多
く使用されている。複数のレンズを接合する際の接着に
は、主にバルサムなどの接着剤が使われており、屈折型
の光学素子の他に回折型の光学素子も使用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a single lens, a cemented lens in which a plurality of lenses are cemented, a prism, and an optical element in which a plurality of optical members are bonded are often used in an optical system mounted on an optical apparatus. Adhesives such as balsams are mainly used for bonding a plurality of lenses, and a diffractive optical element is used in addition to a refractive optical element.

【0003】回折型の光学素子は入射波面を所定の波面
に変換する光学素子として使用され、この光学素子は屈
折型の光学素子と逆の分散値を有することにより、光学
系が簡素化される等の特長を有している。
A diffractive optical element is used as an optical element for converting an incident wavefront into a predetermined wavefront. This optical element has a dispersion value opposite to that of a refractive optical element, thereby simplifying the optical system. And so on.

【0004】一般に、回折光学素子をバイナリ型の形状
にすると、その作製に半導体製造技術を適用することが
可能となり、機械研削などに比べて微細なピッチを精度
良く形成することができる。このために、最近はブレー
ズド形状を階段形状で近似したバイナリ型の回折光学素
子に関する研究が盛んに進められている。
In general, when a diffractive optical element is formed in a binary shape, a semiconductor manufacturing technique can be applied to its manufacture, and a finer pitch can be formed with higher precision than in mechanical grinding or the like. For this reason, research on a binary diffractive optical element in which a blazed shape is approximated by a stepped shape has recently been actively pursued.

【0005】図36に示すようなブレーズド型の断面形
状Bを有する回折光学素子1は、設計波長に対する回折
光率を100%にすることが可能とされている。しか
し、現実には光学素子を完全なブレーズド型の断面形状
Bに加工することは困難であるために、通常では図37
に示すように、ブレーズド型を量子化して近似した階段
状の断面形状Sを有するバイナリオプティクスと呼ばれ
る回折光学素子2が使用されている。この回折光学素子
2は回折光学素子1を近似したものであるが、その1次
回折光の回折効率は、図37の4レベルのバイナリオプ
ティクスで80%以上を確保することができる。
A diffractive optical element 1 having a blazed cross-sectional shape B as shown in FIG. 36 can make the diffracted light rate with respect to a design wavelength 100%. However, in reality, it is difficult to process an optical element into a complete blazed cross-sectional shape B.
As shown in FIG. 2, a diffractive optical element 2 called binary optics having a stepped cross-sectional shape S obtained by quantizing a blazed type and approximating the same is used. The diffractive optical element 2 is an approximation of the diffractive optical element 1, but the diffraction efficiency of the first-order diffracted light can be secured to 80% or more by the 4-level binary optics in FIG.

【0006】ここで、近似の度合いを高めたり大きなパ
ワーを持たせるためには、周期構造のピッチを可能な限
り小さくする必要があり、このような高性能を得るため
には、半導体製造で培われたリソグラフィ技術が使用さ
れる。現在、リソグラフィ工程で使用される半導体製造
装置は、厚さが1mm未満のウエハを扱うことを前提と
して設計されているために、半導体リソグラフィ工程に
より作製される回折光学素子3は、図38に示すような
薄い円板状に形成されている。
Here, in order to increase the degree of approximation or to provide a large power, it is necessary to make the pitch of the periodic structure as small as possible. Used lithography techniques are used. At present, the semiconductor manufacturing apparatus used in the lithography process is designed on the assumption that a wafer having a thickness of less than 1 mm is handled. Therefore, the diffractive optical element 3 manufactured in the semiconductor lithography process is shown in FIG. It is formed in such a thin disk shape.

【0007】図39は半導体製造用の露光装置の構成図
を示し、KrF、ArF、F2 エキシマレーザー等の光
源4の光路上に、上方からミラー5、照明光学系6、レ
チクル7、縮小投影光学系8、ウエハステージ9が配置
され、ウエハステージ9上には感光基板であるウエハW
が載置されている。
FIG. 39 shows the configuration of an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor. A mirror 5, an illumination optical system 6, a reticle 7, and a reduced projection are arranged on the optical path of a light source 4 such as KrF, ArF, or F 2 excimer laser from above. An optical system 8 and a wafer stage 9 are arranged, and a wafer W as a photosensitive substrate is placed on the wafer stage 9.
Is placed.

【0008】図40は照明光学系6又は投影光学系8の
部分拡大図を示し、鏡筒10内には、回折光学素子3及
び屈折光学素子11を組み合わせた光学系が形成されて
いる。なお、回折光学素子3も1個でなく複数個使用し
てもよい。ここで、半導体露光装置の投影レンズ系は厳
しい精度が要求されるために、重力を考慮して鉛直方向
に光軸を設定するのが一般的である。従って、投影光学
系8に回折光学素子3を使用する場合には、回折光学素
子3も光学系中で横置き状態に配置される。
FIG. 40 is a partially enlarged view of the illumination optical system 6 or the projection optical system 8, and an optical system in which a diffractive optical element 3 and a refractive optical element 11 are combined is formed in a lens barrel 10. Note that a plurality of diffractive optical elements 3 may be used instead of one. Here, since the projection lens system of the semiconductor exposure apparatus requires strict precision, it is general to set the optical axis in the vertical direction in consideration of gravity. Therefore, when the diffractive optical element 3 is used for the projection optical system 8, the diffractive optical element 3 is also arranged horizontally in the optical system.

【0009】光源4からの光束Lはミラー5により照明
光学系6に導光され、照明光学系6を通過した光束Lは
レチクル7の面上に照射され、レチクル7の情報を有す
る光束Lが、投影光学系8を通ってウエハWへ投影され
る。このとき、ウエハステージ9を駆動してウエハWを
フォーカス位置に調整する。また、ウエハWは熱歪み等
による伸縮に対応するように、微小に上下動可能とされ
ており、これによって投影光学系8の倍率補正や収差補
正を行うことができる。
The light beam L from the light source 4 is guided to the illumination optical system 6 by the mirror 5, and the light beam L passing through the illumination optical system 6 is irradiated on the surface of the reticle 7, and the light beam L having information of the reticle 7 is converted. Is projected onto the wafer W through the projection optical system 8. At this time, the wafer stage 9 is driven to adjust the wafer W to the focus position. Further, the wafer W can be slightly moved up and down so as to cope with expansion and contraction due to thermal distortion or the like, whereby magnification correction and aberration correction of the projection optical system 8 can be performed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例において、リソグラフィ工程により回折光学素子2
を作製する半導体製造装置は、Siウエハの規格の範囲
内で最も精度が保たれるように設計されている。例え
ば、形状は外径が150mm(6インチ) 、200mm
(8インチ) 、300mm(12インチ)などに決まっ
ており、その寸法ごとに厚さの範囲も定められている。
その厚さ範囲は製造上の理由から0.625〜数mmと
され、通常は1mm以下の非常に薄い基板となるため
に、半導体製造装置をSiウエハの規格の範囲外で使用
するように改造した場合には、基板の精度を保つことは
極めて難しくなる。
However, in the above-mentioned conventional example, the diffractive optical element 2 is formed by a lithography process.
Is designed so as to maintain the highest accuracy within the standard range of the Si wafer. For example, the shape has an outer diameter of 150 mm (6 inches), 200 mm
(8 inches), 300 mm (12 inches), etc., and the thickness range is determined for each dimension.
The thickness range is 0.625 to several mm for manufacturing reasons, and usually becomes a very thin substrate of 1 mm or less. Therefore, the semiconductor manufacturing equipment was modified to be used outside the range of the standard of Si wafer. In such a case, it becomes extremely difficult to maintain the precision of the substrate.

【0011】更に、リソグラフィ工程ではレジストパタ
ーン形成とエッチング工程などが含まれる。レジストパ
ターン形成とは、有機物であるレジストを塗布し、加工
する面形状が形成されたレチクル7を介して光を照射
し、露光、ベーク、現像工程を経て、所望の面形状を有
するレジストパターンを形成する。このレジストの塗布
には、高速で基板を回転してレジストを均一な膜厚に塗
布するスピンナと呼ばれる装置が使用されるために、基
板の重量が重くなることによって、回転の負荷が大きく
なり制御が難しくなる。
Further, the lithography step includes a resist pattern formation and an etching step. A resist pattern is formed by applying a resist that is an organic substance, irradiating light through a reticle 7 having a surface shape to be processed, exposing, baking, and developing steps to form a resist pattern having a desired surface shape. Form. This resist is applied using a device called a spinner, which spins the substrate at a high speed and applies the resist to a uniform film thickness. Becomes difficult.

【0012】また、ベーク工程では温度制御性の高いホ
ットプレートにより秒単位で管理が行われるために、石
英のように熱伝導率の悪い材料でかつ厚い基板での温度
制御は非常に難しい。また、エッチング工程の場合は、
レジストパターンをマスクとして薬品を使用するエッチ
ング装置や、プラズマなどを使用するドライエッチング
装置が使用されるが、主に精度の高いドライエッチング
装置で加工されることが多く、この装置では基板冷却等
が必要となるために、レジストのベークと同様に、熱伝
導率の悪い材料でかつ厚い基板での温度制御は非常に困
難である。
In the baking process, since the control is performed in seconds by a hot plate having high temperature controllability, it is very difficult to control the temperature using a material having a low thermal conductivity such as quartz and a thick substrate. In the case of the etching step,
An etching device that uses chemicals with a resist pattern as a mask, or a dry etching device that uses plasma, etc. is used, but is often processed by a high-precision dry etching device. Because of the necessity, as in the case of resist baking, it is very difficult to control the temperature of a material having low thermal conductivity and a thick substrate.

【0013】このような理由から、リソグラフィ工程で
は薄い基板を使用する必要が生じ、薄い基板に形成され
た回折光学素子3は、横置きに投影光学系8に搭載する
際に従来の保持方法で鏡筒10に保持すると、レンズの
自重による変形や、鏡筒10の加工精度による接触部位
の不均一、固定時に加わる力等による取付時の歪み、気
圧や温度変動による変形が生じ易く、この面変形によっ
て設計時の性能が発揮できずに像性能が劣化する。
For this reason, it is necessary to use a thin substrate in the lithography process, and the diffractive optical element 3 formed on the thin substrate can be mounted horizontally on the projection optical system 8 by a conventional holding method. When the lens barrel 10 is held in the lens barrel 10, deformation due to the weight of the lens, unevenness in the contact portion due to the processing accuracy of the lens barrel 10, distortion during mounting due to force applied during fixing, and deformation due to atmospheric pressure and temperature fluctuation are likely to occur. The performance at the time of design cannot be exhibited due to the deformation, and the image performance deteriorates.

【0014】また、外径も150mm(6インチ) 、2
00mm(8インチ) 、300mm(12インチ)のよ
うに定まった値のものしかないために、回折光学素子3
として光学系に使用する場合には、回折光学素子3の作
製後に外径サイズを修正するための加工が必要となる。
この外径加工を行う際には、周辺部のガラス部を削るた
めに、微細なパターンが形成された面に削り屑が付着
し、パターン間に入り込んだ塵埃を洗浄によって完全に
取り除くことができないために、光学性能が劣化すると
いう問題が生ずる。
The outer diameter is 150 mm (6 inches).
Since there are only fixed values such as 00 mm (8 inches) and 300 mm (12 inches), the diffractive optical element 3
When used in an optical system, processing for correcting the outer diameter size after manufacturing the diffractive optical element 3 is required.
When performing this outer diameter processing, shavings adhere to the surface on which the fine pattern is formed because the peripheral glass portion is shaved, and dust entering between the patterns cannot be completely removed by washing. As a result, there is a problem that optical performance is deteriorated.

【0015】この問題を解決するために、厚みのある他
部材と接合して一体化する手法により、変形に耐え得る
最低2倍以上の剛性を有する基板とすることが考えられ
る。しかし、このときにレンズの接合にバルサムなどの
接着剤を使用すると、回折光学素子3面への接着剤の回
り込みや、接着による間隙の発生及び平面度の悪化など
が問題となり、更に接着時に加えた力により内部応力が
残留し、その残留歪による変形や破損も問題となる。
In order to solve this problem, it is conceivable to obtain a substrate having at least twice the rigidity that can withstand deformation by a method of joining and integrating with another member having a large thickness. However, if an adhesive such as balsam is used to join the lenses at this time, the adhesive may flow around the surface of the diffractive optical element 3 and a gap may be generated due to the bonding, and the flatness may be deteriorated. The internal stress remains due to the applied force, and deformation or breakage due to the residual strain also poses a problem.

【0016】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
自重や保持や気圧により変形しないか、変形してもその
変形が問題にならない程度に小さく、安定した光学性能
を有する回折光学素子を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems,
An object of the present invention is to provide a diffractive optical element which is not deformed by its own weight, holding or atmospheric pressure, or is small enough to cause no problem even if deformed, and has stable optical performance.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る回折光学素子は、単体では自重及び/又
は保持部材の圧力及び/又は気圧により変形する回折格
子を他の部材と接合することにより該回折格子の変形を
防止又は小さくしたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a diffractive optical element according to the present invention, in which a diffraction grating deformed by its own weight and / or the pressure and / or pressure of a holding member is joined to another member. By doing so, the deformation of the diffraction grating is prevented or reduced.

【0018】本発明の好適な実施例は他の部材を保持部
材の圧力及び/又は気圧により変形しない材料とする。
In a preferred embodiment of the present invention, the other member is made of a material that does not deform due to the pressure and / or pressure of the holding member.

【0019】また、本発明の好適な実施例は回折格子を
他の部材上に接合する。
In a preferred embodiment of the present invention, the diffraction grating is bonded on another member.

【0020】更に、本発明の好適な実施例は他の部材は
光学素子とする。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, the other members are optical elements.

【0021】更に、本発明の好適な実施例は回折格子を
キノフォームとする。
Further, the preferred embodiment of the present invention uses the diffraction grating as a kinoform.

【0022】更に、本発明の好適な実施例は接合はオプ
チカルコンタクトとにより行う。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, the bonding is performed by an optical contact.

【0023】更に、本発明の好適な実施例は本発明の回
折光学素子を光学系に適用する。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, the diffractive optical element of the present invention is applied to an optical system.

【0024】更に、本発明の好適な実施例は上述の光学
系と格納した鏡筒を製造装置に適用する。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, the above-described optical system and the stored lens barrel are applied to a manufacturing apparatus.

【0025】更に、本発明の好適な実施例は上述の製造
装置を露光装置に適用する。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, the above-described manufacturing apparatus is applied to an exposure apparatus.

【0026】更に、本発明の好適な実施例は上述の露光
装置をデバイス製造方法に適用する。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, the above-described exposure apparatus is applied to a device manufacturing method.

【0027】更に、本発明の好適な実施例は上述のデバ
イス製造方法を用いて半導体デバイスを製造する。
Further, a preferred embodiment of the present invention manufactures a semiconductor device using the above-described device manufacturing method.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】本発明を図1〜図35に図示の実
施例に基づいて詳細に説明する。図1は第1の実施例の
断面図を示し、直径200mm、厚さ20mmの円形又
は円に近似の透明な石英を材料として外力の影響により
全く又は殆ど変形しない平行平板20を形成し、この平
行平板20の下面に、直径200mm(8インチ)、厚
さ0.725mmの透明な石英ウエハ上に直線状又は輪
帯状の回折格子を形成した回折光学素子21を、オプテ
ィカルコンタクトにより格子形成面を覆うように直接接
合して、保持部22に保持して光学系に組込む。この接
合された光学素子は、厚さが20.725mmの基板に
回折格子を形成した回折光学素子と同等の光学性能を示
し、かつ剛性は厚みの3乗に比例し重さに反比例するの
で、約817倍となり十分な強度を確保することができ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of the first embodiment. A parallel flat plate 20 is formed by using transparent quartz having a diameter of 200 mm and a thickness of 20 mm or a transparent or approximately circular shape as a material, which is not deformed at all or hardly affected by an external force. A diffraction optical element 21 having a linear or annular diffraction grating formed on a transparent quartz wafer having a diameter of 200 mm (8 inches) and a thickness of 0.725 mm is formed on the lower surface of the parallel flat plate 20 by an optical contact. It is directly joined so as to cover it, held by the holding section 22, and incorporated into the optical system. Since the joined optical element exhibits the same optical performance as a diffractive optical element in which a diffraction grating is formed on a substrate having a thickness of 20.725 mm, and the rigidity is proportional to the cube of the thickness and inversely proportional to the weight, It is about 817 times, and sufficient strength can be secured.

【0029】図2、図3は図1の領域Aの拡大断面図を
示し、回折光学素子21には通常の半導体プロセスによ
り微細な凹凸パターンが精度良く形成されている。この
回折光学素子21は、図2、図3では量子化して近似し
た4段のバイナリオプティクスで示してあるが、バイナ
リオプティクスの量子化数(段数)はこれによらず、ま
たブレーズド形状を有するフレネルレンズを採用しても
同様の効果がある。
FIGS. 2 and 3 are enlarged cross-sectional views of the region A in FIG. 1. In the diffractive optical element 21, a fine concave-convex pattern is formed with high precision by a normal semiconductor process. The diffractive optical element 21 is shown in FIG. 2 and FIG. 3 by four stages of binary optics that are quantized and approximated. However, the quantization number (the number of stages) of the binary optics does not depend on this, and a Fresnel having a blazed shape is used. The same effect can be obtained by using a lens.

【0030】図2は凹凸パターンを形成した面の反対側
の平面を平行平板20に接合したものであり、この場合
は接合面積が大きいので強度的には有利である。一方、
図3に示すように凹凸パターンの形成面を用いて接合を
行ってもよく、この場合には凹凸パターンへの塵埃など
の付着を防止することができるので洗浄が容易である。
更に、接合面に1層〜多層の反射防止膜を設けてもよ
く、反射防止膜の最上層はアルミナなどの酸化物、特に
SiO2 を使用すれば、平行平板20との接合が容易で
ある。
FIG. 2 shows an example in which the plane opposite to the surface on which the concavo-convex pattern is formed is joined to the parallel flat plate 20. In this case, the joining area is large, which is advantageous in strength. on the other hand,
As shown in FIG. 3, the bonding may be performed using the surface on which the uneven pattern is formed. In this case, adhesion of dust or the like to the uneven pattern can be prevented, so that cleaning is easy.
Further, a single-layer or multi-layer anti-reflection film may be provided on the bonding surface. If the uppermost layer of the anti-reflection film is made of an oxide such as alumina, particularly SiO 2 , the bonding with the parallel plate 20 is easy. .

【0031】図4は接合装置の断面図を示し、回転治具
23上には、回折光学素子チャック24が固定されてお
り、チャック24の上面には直径が異なる大小2つの円
環状突起25、26が上方に向けて突設され、突起2
5、26の間には排気口27が設けられている。そし
て、突起25は突起26よりと僅かに低く形成されてい
る。また、治具23の側面には3点の当接部28を有す
る円筒状の平行平板ホルダ29が外接されており、当接
部28に平行平板20を当接することにより、チャック
24の中心とホルダ29に載置された平行平板20の中
心とが一致するようになっている。そして、チャック2
4の上方には位置測定用のマークスコープ30が配置さ
れている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the bonding apparatus. A diffractive optical element chuck 24 is fixed on a rotary jig 23. On the upper surface of the chuck 24, two large and small annular projections 25 having different diameters are provided. 26 is projected upward and the projection 2
An exhaust port 27 is provided between 5 and 26. The protrusion 25 is formed slightly lower than the protrusion 26. Further, a cylindrical parallel flat plate holder 29 having three contact portions 28 is circumscribed on the side surface of the jig 23. The center of the parallel flat plate 20 placed on the holder 29 coincides with the center. And chuck 2
Above 4, a mark scope 30 for position measurement is arranged.

【0032】回折格子が形成された石英ウエハから成る
回折光学素子21をチャック24上に載置し、回折光学
素子21上の位置測定用マークをマークスコープ30に
より観察して、回折光学素子21の中心とチャック24
の中心とが一致するように調整する。排気口27から空
気を排出して回折光学素子21が突起25、26間で吸
着されると、回折光学素子21は凸状に極く僅かに変形
する。なお、回折光学素子21の中心出しは、専用マー
クではなく格子パターンそのものを使用して行ってもよ
い。マークスコープ30は測定後に接合装置から接合に
邪魔にならない場所に移動する。
A diffractive optical element 21 made of a quartz wafer having a diffraction grating is placed on a chuck 24, and a position measuring mark on the diffractive optical element 21 is observed with a mark scope 30. Center and chuck 24
Adjust so that it matches the center of. When the air is exhausted from the exhaust port 27 and the diffractive optical element 21 is sucked between the protrusions 25 and 26, the diffractive optical element 21 is slightly deformed in a convex shape. The centering of the diffractive optical element 21 may be performed using the grating pattern itself instead of the dedicated mark. After the measurement, the mark scope 30 moves from the joining device to a place where it does not interfere with the joining.

【0033】回折光学素子21の中心と平行平板20の
中心の位置合わせが終了した後に、平行平板ホルダ29
を下降すると、平行平板20が回折光学素子21の中心
に先ず接触する。次に、排気口27から排気して負圧を
徐々に大気圧に戻すことによって回折光学素子21の変
形が開放され、回折光学素子21は平行平板20に徐々
に接触面を拡げてゆき、最終的に全面に渡って直接接合
される。
After the alignment of the center of the diffractive optical element 21 and the center of the parallel plate 20 is completed, the parallel plate holder 29
, The parallel plate 20 first contacts the center of the diffractive optical element 21. Next, the deformation of the diffractive optical element 21 is released by evacuating from the exhaust port 27 and gradually returning the negative pressure to the atmospheric pressure, and the diffractive optical element 21 gradually expands the contact surface to the parallel flat plate 20, It is directly joined over the entire surface.

【0034】この直接接合方法はオプティカルコンタク
トと呼ばれ、光学部材の表面に吸着した水などを介し
て、図5に示すように石英と水、水同士、蛍石と水など
による(a) 水素結合及び(b) ファンデルワールス力によ
って光学部材を直接接合する接着方法であり、接着剤な
どを介さずにガラスや石英などの光学部材同士を接着す
ることができる。このとき、十分な接着強度を得るため
には、平行平板20と回折光学素子21の接合部の表面
粗さを平方二乗平均で5nm以下とし、水分量を1013
分子/cm2 以上に制御することが好適である。
This direct bonding method is called an optical contact, and as shown in FIG. 5, through the water or the like adsorbed on the surface of the optical member, as shown in FIG. This is a bonding method in which optical members are directly bonded by bonding and (b) Van der Waals force, and optical members such as glass and quartz can be bonded to each other without using an adhesive or the like. At this time, in order to obtain a sufficient adhesive strength, the surface roughness of the joint between the parallel plate 20 and the diffractive optical element 21 is set to 5 nm or less in a root-mean-square manner, and the water content is set to 10 13.
It is preferable to control it to be at least molecule / cm 2 .

【0035】通常、接合部表面には図6に示すように微
細なレベルでの間隙hが生じているが、rを半径、γを
表面エネルギ、Eを弾性率、tを厚さとしたときに、次
式を満たす範囲であれば、直接接合が可能であることが
知られている。 h/r2 <(γ/E/t3)1/2 ・・・ (1)
Normally, a gap h at a fine level is formed on the surface of the joint as shown in FIG. 6, but when r is the radius, γ is the surface energy, E is the elastic modulus, and t is the thickness. It is known that direct bonding is possible as long as the following formula is satisfied. h / r 2 <(γ / E / t 3 ) 1/2 (1)

【0036】式(1) は間隙hが1個所存在する場合であ
るが、直径200mmの基板全体では間隙は無数に存在
する。式(1) から直接接合には間隙hと表面エネルギγ
を考慮する必要があり、AFMなどにより測定した表面
粗さとAPIMSなどで測定した水分量が基準となるこ
とが分かる。従って、回折光学素子21において表面粗
さを確保するためには、回折光学素子21を半導体プロ
セスで加工する以前に、研磨等によって基板の表面粗さ
を確保し、更に加工中及び加工後も表面粗さを十分に配
慮する必要がある。
Equation (1) is for the case where one gap h exists, but there are countless gaps in the entire substrate having a diameter of 200 mm. From equation (1), it can be concluded that the gap h and the surface energy γ
It is understood that the surface roughness measured by AFM or the like and the water content measured by APIMS or the like serve as references. Therefore, in order to ensure the surface roughness of the diffractive optical element 21, before processing the diffractive optical element 21 in a semiconductor process, the surface roughness of the substrate is ensured by polishing or the like, and further, during processing and after the processing. Roughness must be carefully considered.

【0037】また、表面エネルギγに関しては、通常の
石英基板では水分量を1013分子/cm2 に確保するこ
とは可能なので、十分な表面エネルギγとすることがで
きるが、基板が汚れていると表面エネルギγが不足する
場合が生ずる。石英のような親水性材料の場合には、薬
液や紫外線/オゾン洗浄などにより水分量を回復するこ
とは可能であるが、疎水性材料では洗浄後に更に水を吹
き付けたり、親水性の薬液で処理することによって水分
量を確保するようにする。
Regarding the surface energy γ, a normal quartz substrate can secure a water content of 10 13 molecules / cm 2 , so that a sufficient surface energy γ can be obtained, but the substrate is dirty. And the surface energy γ becomes insufficient. In the case of a hydrophilic material such as quartz, it is possible to recover the water content by cleaning with a chemical solution or ultraviolet / ozone. However, in the case of a hydrophobic material, water is further sprayed after cleaning or treated with a hydrophilic chemical solution. By doing so to ensure the water content.

【0038】このような基板を準備して図4の接合装置
により接合を行えば、基板間は水素結合とファンデルワ
ールス力で接合される。このとき、基板間に残存する水
分が多過ぎると逆に接合強度が弱くなるので、接合前の
水分量を調整すると共に、接合後において常温で乾燥し
たり、また加熱を行って水分量を減少させることが好適
である。吸着水の脱離は200〜400℃程度で起こ
り、図7に示すような状態になるのが理想的であるが、
実際には基板の間に間隙があるために、図8に示すよう
に数分子程度の水が残存する。このとき、接合強度は1
0Kg/cm2 程度となり、使用方法によっては強度が
不足するので、有効径から外れた部分の外周などで接着
剤などにより補強を行うことが好ましい。また、400
〜1000℃に加熱して脱水縮合反応を起こし、水素結
合を共有結合に置き換えることにより接合強度を増大さ
せてもよい。
If such a substrate is prepared and joined by the joining apparatus shown in FIG. 4, the substrates are joined by hydrogen bonding and van der Waals force. At this time, if there is too much water remaining between the substrates, the bonding strength will be weakened, so the water amount before bonding is adjusted, and after bonding, drying is performed at room temperature or heating is performed to reduce the water amount. It is preferred that The desorption of the adsorbed water occurs at about 200 to 400 ° C., ideally in a state as shown in FIG.
Actually, since there is a gap between the substrates, water of about several molecules remains as shown in FIG. At this time, the bonding strength is 1
Since it is about 0 kg / cm 2 and the strength is insufficient depending on the method of use, it is preferable to reinforce the outer periphery of the portion outside the effective diameter with an adhesive or the like. Also, 400
The bonding strength may be increased by heating to 10001000 ° C. to cause a dehydration-condensation reaction and replacing hydrogen bonds with covalent bonds.

【0039】接合面での光学特性は、使用波長で反射率
及び透過率の損失が0.1%以下になることが好適であ
り、塵埃等が残存したり、空気又は水等が多く存在した
場合には、光学特性が維持できないこともあるので、接
合強度だけでなく光学特性の点からも接合前の基板管理
は重要となる。
Regarding the optical characteristics at the joint surface, it is preferable that the loss of the reflectance and the transmittance at the wavelength used is 0.1% or less, and dust and the like remain, and a lot of air or water exists. In such a case, the optical characteristics may not be maintained in some cases. Therefore, the substrate management before the bonding is important not only from the viewpoint of the bonding strength but also from the viewpoint of the optical characteristics.

【0040】回折光学素子21と平行平板20に共に同
一素材の石英を使用したが、接合する平行平板20にア
ルミナなどの酸化物や、弗化カルシウム、弗化リチウ
ム、弗化バリウム、弗化マグネシウム、弗化ストロンチ
ウムなどの弗化物を使用して、短波長用の光学部材とす
ることができる。また、長波長用の光学部材としては、
接合する平行平板20にガラス材やプラスチック材など
を使用するとよく、更に反射光学系の回折光学素子では
SiNやSiCなどのセラミック材や金属などを使用す
ることも可能であるが、同一材料同士の方が例えばOH
基の分布間隔などの水素を供給する表面状態が同じにな
るために接合は容易である。
Although the same material quartz is used for both the diffractive optical element 21 and the parallel plate 20, an oxide such as alumina, calcium fluoride, lithium fluoride, barium fluoride, magnesium fluoride is used for the parallel plate 20 to be joined. By using a fluoride such as strontium fluoride, an optical member for a short wavelength can be formed. In addition, as an optical member for long wavelength,
A glass material, a plastic material, or the like is preferably used for the parallel flat plate 20 to be joined, and a ceramic material such as SiN or SiC or a metal can be used for a diffractive optical element of a reflection optical system. For example, OH
Bonding is easy because the surface state for supplying hydrogen, such as the distribution interval of groups, is the same.

【0041】このようにして、剛性が2倍以上の強度を
有する微細な格子ピッチの光学素子を精度良く作製する
ことができ、外力に影響を受けることがなくなり、光学
系に組込んで良好な光学性能で発揮することが可能とな
る。更に、水素結合又はファンデルワールス力による直
接接合方式を使用することにより、短波長の光を用いた
光学系に安定して使用可能となる。
In this manner, an optical element having a fine lattice pitch having a rigidity of twice or more the strength can be manufactured with high accuracy, and is not affected by external force. It is possible to exhibit in optical performance. Further, by using a direct bonding method by hydrogen bonding or Van der Waals force, it can be stably used in an optical system using light of a short wavelength.

【0042】第1の実施例の変形例として、直径300
mm、厚さ30mmの石英を材料とする平行平板20
に、直径300mm(8インチ)、厚さ0.775mm
の石英ウエハ上に回折格子を形成した回折光学素子21
を、第1の実施例と同様の方法で直接接合し、保持部2
2に保持して光学系に組み込む。この光学素子は厚さ3
0.775mmを有する回折光学素子と同等の光学性能
を示し、かつ剛性は約1577倍となる。
As a modification of the first embodiment, the diameter is 300
parallel plate 20 made of quartz having a thickness of 30 mm and a thickness of 30 mm
Has a diameter of 300mm (8 inches) and a thickness of 0.775mm
Optical element 21 having diffraction grating formed on quartz wafer
Are directly joined in the same manner as in the first embodiment,
2 and incorporated into the optical system. This optical element has a thickness of 3
The optical performance is equivalent to that of the diffractive optical element having 0.775 mm, and the rigidity is about 1577 times.

【0043】また、図9に示すように平行平板20上に
回折格子面を上向きにして回折光学素子21を直接接合
してもよく、図10に示すように2つの回折光学素子2
1の回折格子形成面と反対側の面同士を接合してもよ
い。更に、図11、図12に示すように平行平板20の
周辺部を残し、中央部付近で回折光学素子21を直接接
合し、周辺部を保持部22で保持するようにしてもよ
い。
Further, as shown in FIG. 9, the diffractive optical element 21 may be directly joined to the parallel flat plate 20 with the diffraction grating surface facing upward, and as shown in FIG.
The surfaces on the side opposite to the surface on which the first diffraction grating is formed may be joined. Furthermore, as shown in FIGS. 11 and 12, the peripheral portion of the parallel plate 20 may be left, and the diffractive optical element 21 may be directly joined near the central portion, and the peripheral portion may be held by the holding portion 22.

【0044】また、他の接合方法としては図13に示す
ように円周部を接着剤で固定する方法が挙げられる。即
ち、平行平板20と回折光学素子21の円周側面を接着
剤31により接着する。図14は図13の接着部を拡大
して表したものである。また、図15は回折光学素21
の回折格子形成面と反対側の平面を平行平板20と接着
したものである。
As another joining method, there is a method of fixing the circumferential portion with an adhesive as shown in FIG. That is, the parallel flat plate 20 and the circumferential side surface of the diffractive optical element 21 are bonded by the adhesive 31. FIG. 14 is an enlarged view of the bonding portion of FIG. FIG. 15 shows the diffraction optical element 21.
The surface opposite to the surface on which the diffraction grating is formed is bonded to the parallel flat plate 20.

【0045】このように、十分な厚さを有する平行平板
20と接合して強度を確保した回折光学素子21は、裏
面を研磨することが容易となる。即ち、図16に示すよ
うに、ワークチャック32に保持してラップ盤33によ
り研磨加工すると、薄いウエハの状態では加工圧を一定
にするには高度な技術を要するが、平行平板20と回折
光学素子21を接合して剛性を確保することにより、従
来の技術によっても裏面の加工処理などを行うことが可
能となる。また、格子形成面同士を接合した光学素子は
凹凸パターンを塵埃等の付着から保護することができ、
更に接合した後は両面共に平坦面となるので洗浄が容易
になり、温度変化に対して不要な応力が発生するのを抑
えることができる。
Thus, the back surface of the diffractive optical element 21 which is secured to the parallel flat plate 20 having a sufficient thickness to secure the strength can be easily polished. That is, as shown in FIG. 16, when the workpiece is held by the work chuck 32 and polished by the lapping machine 33, a high level of technique is required to keep the processing pressure constant in the state of a thin wafer. By bonding the element 21 to secure the rigidity, it becomes possible to perform processing of the back surface and the like by the conventional technique. In addition, the optical element in which the lattice forming surfaces are joined to each other can protect the uneven pattern from adhesion of dust and the like,
Furthermore, since both surfaces become flat after bonding, cleaning becomes easy, and generation of unnecessary stress due to a temperature change can be suppressed.

【0046】図17は第2の実施例の断面図を示し、直
径200mm、厚さ0.725mmの石英を材料とする
平行平板32と、直径200mm(8インチ)、厚さ
0.725mmの石英ウエハから成る回折光学素子33
とを、第1の実施例と同様の方法で直接接合し、保持部
22に保持して光学系に組み込む。これによって、厚さ
が1.45mmの回折光学素子と同等の光学性能を示
し、かつ約4倍の剛性を確保することができる。
FIG. 17 shows a sectional view of the second embodiment. A parallel plate 32 made of quartz having a diameter of 200 mm and a thickness of 0.725 mm, and a quartz plate having a diameter of 200 mm (8 inches) and a thickness of 0.725 mm are provided. Diffractive optical element 33 made of wafer
Are directly joined in the same manner as in the first embodiment, and are held in the holding section 22 and incorporated into the optical system. Thereby, it is possible to exhibit optical performance equivalent to that of a diffractive optical element having a thickness of 1.45 mm and to secure about four times the rigidity.

【0047】図18は第3の実施例の断面図を示し、直
径180mm、厚さ5〜20mmの石英を材料とする平
行平板34と、直径150mm(6インチ)、厚さ0.
625mmの石英ウエハから成る回折光学素子35と
を、保持部22に保持して光学系に組み込む。このよう
に、回折光学素子35の下方重力方向に平行平板34を
配置する場合は、接合されていてもまた接合されていな
くともよい。また、外径は180mm程度が好適である
が、実際に光が透過する範囲は直径150mm以内なの
で、規格寸法である150mmの石英ウエハを使用して
半導体プロセスにより加工を行ってもよく、この場合は
微細パターンの形成後に外径加工を行う必要がないの
で、切削加工等による塵埃等の付着を回避することがで
きる。
FIG. 18 shows a sectional view of the third embodiment, in which a parallel flat plate 34 made of quartz having a diameter of 180 mm and a thickness of 5 to 20 mm, a diameter of 150 mm (6 inches) and a thickness of 0.1 mm are used.
The diffraction optical element 35 made of a 625 mm quartz wafer is held in the holding section 22 and incorporated into the optical system. As described above, when the parallel flat plates 34 are arranged in the direction of gravity below the diffractive optical element 35, they may or may not be joined. Further, the outer diameter is preferably about 180 mm, but the range through which light is actually transmitted is within 150 mm in diameter.Therefore, processing may be performed by a semiconductor process using a quartz wafer having a standard size of 150 mm. Since it is not necessary to perform the outer diameter processing after the formation of the fine pattern, it is possible to avoid the attachment of dust and the like due to the cutting processing or the like.

【0048】図19は第4の実施例の断面図を示し、直
径170mm、厚さ30mmの螢石(CaF2 )を材料
とする平行平板36と、直径150mm(6インチ)、
厚さ0.625mmの石英ウエハから成る回折光学素子
37とを、第1の実施例と同様に直接接合し、保持部2
2で保持して光学系に組み込む。第3の実施例と同様
に、回折光学素子37の下方重力方向に平行平板36を
配置した場合には、接合されていても接合されていなく
とももよく、また逆に重力方向下方に回折光学素子37
を直接接合してもよい。更に、接合面は凹凸パターンの
形成面でも非形成面でもよく、直接接合を行う場合には
図4の装置を使用して図5の水素結合及びファンデルワ
ールス力で接合する。蛍石は石英に比べて極性が高いの
で、イオン結合を含む場合もあり、また短波長側での透
過率が高いので、より厚い部材を使用することが可能で
ある。
FIG. 19 is a sectional view of the fourth embodiment, in which a parallel flat plate 36 made of fluorite (CaF 2 ) having a diameter of 170 mm and a thickness of 30 mm, a diameter of 150 mm (6 inches),
The diffractive optical element 37 made of a quartz wafer having a thickness of 0.625 mm is directly joined to the holder 2 in the same manner as in the first embodiment.
2 and incorporated into the optical system. Similarly to the third embodiment, when the parallel flat plate 36 is arranged in the direction of gravity below the diffractive optical element 37, it may or may not be joined, and conversely, the diffractive optical element 36 moves downward in the direction of gravity. Element 37
May be directly bonded. Further, the bonding surface may be a surface on which a concavo-convex pattern is formed or a surface on which it is not formed. In the case of performing direct bonding, bonding is performed by hydrogen bonding and Van der Waals force shown in FIG. Fluorite has a higher polarity than quartz, and may contain ionic bonds. In addition, since the transmittance on the short wavelength side is high, a thicker member can be used.

【0049】また、図20〜図22に示すように接合面
に1層〜多層の反射防止膜38を設けてもよい。図20
は蛍石の平行平板36に反射防止膜38を形成し、この
反射防止膜38は最上層にアルミナ、SiO2 などの酸
化物を使用すれば、石英から成る回折光学素子37と水
素を供給する表面の状態が、例えばOH基の分布間隔よ
りも近くなるので接合が容易である。
Also, as shown in FIGS. 20 to 22, one or more antireflection films 38 may be provided on the bonding surface. FIG.
Forms an anti-reflection film 38 on a fluorite parallel flat plate 36. This anti-reflection film 38 supplies hydrogen to a diffractive optical element 37 made of quartz if an oxide such as alumina or SiO 2 is used as the uppermost layer. Since the state of the surface is closer than the distribution interval of the OH groups, bonding is easy.

【0050】また、図21は石英から成る回折光学素子
37に反射防止膜38を形成しており、この反射防止膜
38は最上層に弗化物、例えば弗化カルシウム、弗化リ
チウム、弗化バリウム、弗化マグネシウム、弗化ストロ
ンチウムなどを使用すれば、蛍石から成る平行平板36
と水素を供給する表面の状態が、例えばOH基の分布間
隔より近くなるので接合が容易である。
FIG. 21 shows an anti-reflection film 38 formed on a diffractive optical element 37 made of quartz, and this anti-reflection film 38 has a fluoride, for example, calcium fluoride, lithium fluoride, barium fluoride on its uppermost layer. If magnesium, strontium fluoride or the like is used, a parallel plate 36 made of fluorite is used.
Since the state of the surface supplying hydrogen and hydrogen is closer to the distribution interval of OH groups, for example, bonding is easy.

【0051】更に、図22は石英から成る回折光学素子
37と螢石から成る平行平板36の双方に、反射防止膜
38を形成しており、反射防止膜38は最上層に同じ材
料又は同じ系統の材料、即ち酸化物同士又は弗化物同士
を使用すれば、例えばOH基の分布間隔など水素を供給
する表面の状態が同じになるので接合が容易である。
FIG. 22 shows that an anti-reflection film 38 is formed on both a diffractive optical element 37 made of quartz and a parallel flat plate 36 made of fluorite. If the materials described above, that is, oxides or fluorides are used, the state of the surface for supplying hydrogen, such as the distribution interval of OH groups, becomes the same, so that bonding is easy.

【0052】図23は第5の実施例の断面図を示し、直
径220mm、厚さ20mmの螢石を材料とする平行平
板39と、直径200mm(8インチ)、厚さ0.72
5mmの螢石ウエハから成る回折光学素子40とを第1
の実施例と同様に直接接合し、保持部22により保持し
て光学系に組み込む。この場合も、下方の重力方向に回
折光学素子40があってもよく、直接接合を行う場合に
は、図4の接合装置を用いて水素結合及びファンデルワ
ールス力により接合する。蛍石は石英に比べて極性が高
いので、イオン結合の割合が多くなり、また短波長側で
の透過率が高いので、より厚い部材及びより短い波長を
使用することが可能となる。F2 レーザー光(157n
m)などの170nm以下の短波長光の場合は、螢石や
弗化マグネシウムのような弗化物を使用した方が透過率
などの点でより有利である。
FIG. 23 is a sectional view of the fifth embodiment, in which a parallel flat plate 39 made of fluorite having a diameter of 220 mm and a thickness of 20 mm, a diameter of 200 mm (8 inches) and a thickness of 0.72.
The diffractive optical element 40 made of a 5 mm fluorite wafer is
As in the case of the first embodiment, the substrates are directly joined, held by the holding unit 22 and incorporated into the optical system. Also in this case, the diffractive optical element 40 may be provided in the downward direction of gravity, and when performing direct bonding, bonding is performed by hydrogen bonding and Van der Waals force using the bonding apparatus of FIG. Since fluorite has a higher polarity than quartz, the ratio of ionic bonds increases, and the transmittance on the short wavelength side is high, so that thicker members and shorter wavelengths can be used. F 2 laser light (157n
In the case of light having a short wavelength of 170 nm or less such as m), use of a fluoride such as fluorite or magnesium fluoride is more advantageous in terms of transmittance and the like.

【0053】図24〜図27は第6の実施例の断面図を
示し、直径200mm(8インチ)、厚さ0.725m
mの石英又は蛍石ウエハ上に回折格子を形成した回折光
学素子41を使用し、接合部材には平凸レンズ、平凹レ
ンズ、平面−非球面レンズ、プリズム、ミラー等を使用
する。
FIGS. 24 to 27 show sectional views of the sixth embodiment, in which the diameter is 200 mm (8 inches) and the thickness is 0.725 m.
A diffractive optical element 41 having a diffraction grating formed on a quartz or fluorite wafer of m is used, and a plano-convex lens, a plano-concave lens, a plane-aspheric lens, a prism, a mirror, or the like is used as a joining member.

【0054】図24は直径220mmの螢石を材料とす
る平凸レンズ42の接合し、図25は直径200mmの
石英を材料とする平凹レンズ43と接合し、図26は直
径200mmの螢石を材料とする平非球面レンズ44と
接合している。また、図27は厚さ0.725mmの石
英から成る150×200mmの角基板から成る回折光
学素子45と、石英から成る150×200mmのシリ
ンドリカルレンズ46とを接合している。
FIG. 24 shows a plano-convex lens 42 made of fluorite having a diameter of 220 mm as a material, FIG. 25 shows a plano-concave lens 43 made of quartz having a diameter of 200 mm, and FIG. And a flat aspherical lens 44. In FIG. 27, a diffractive optical element 45 composed of a square substrate of 150 × 200 mm made of quartz having a thickness of 0.725 mm and a cylindrical lens 46 of 150 × 200 mm made of quartz are joined.

【0055】これらの図24〜図27においても、第3
の実施例と同様に直接接合を行ってもよいし接合しなく
てもよい。このように、光学特性を有する別部材と接合
することにより、十分な剛性を確保すると共に、光学系
全体の硝材中の光路長の増加を抑制したり削減すること
ができる。
In FIGS. 24 to 27, the third
The direct joining may be performed or the joining may not be performed as in the embodiment. In this way, by joining with another member having optical characteristics, sufficient rigidity can be ensured, and the increase in the optical path length in the glass material of the entire optical system can be suppressed or reduced.

【0056】図28は第7の実施例の断面図を示し、反
射型の光学系に使用する場合である。直径220mm、
厚さ30mmのSiCから成る平行平板47と、直径2
00mm(8インチ)、厚さ0.725mmの石英ウエ
ハから成る回折光学素子48とを、第1の実施例と同様
に直接接合して、反射光学系の保持部材49に保持す
る。この平行平板48には光学的特性は要求されないの
で、熱膨張係数が比較的小さく、剛性が高くかつ熱伝導
率の良いSiCを使用するが、他のセラミックス材や金
属を使用してもよい。反射型の回折光学素子48におい
ても、剛性が2倍以上の強度を有する微細な格子ピッチ
の光学素子を精度良く作製することができ、外力による
影響を受けることなく、光学系に組み込み使用すること
ができる。
FIG. 28 is a sectional view of the seventh embodiment, which is used for a reflection type optical system. 220mm in diameter,
A parallel plate 47 made of SiC having a thickness of 30 mm and a diameter of 2
The diffractive optical element 48 made of a quartz wafer having a thickness of 00 mm (8 inches) and a thickness of 0.725 mm is directly bonded as in the first embodiment, and is held by the holding member 49 of the reflection optical system. Since optical properties are not required for the parallel plate 48, SiC having a relatively small coefficient of thermal expansion, high rigidity, and good thermal conductivity is used, but other ceramic materials or metals may be used. Even in the reflection type diffractive optical element 48, it is possible to accurately produce an optical element having a rigidity of twice or more and a fine grating pitch, and to be used in an optical system without being affected by external force. Can be.

【0057】図29〜図32は第8の実施例の断面図を
示し、直径200mm(8インチ)、厚さ0.725m
mの石英又は蛍石ウエハ上に回折格子を形成した回折光
学素子51を使用する。図29の場合には、直径200
mm、厚さ10mmの石英から成る2枚の平行平板52
を回折光学素子51の両面に接合する。これによって、
凹凸パターンへの塵埃などの付着を防止し、洗浄が容易
になる。図30の場合には、直径200mm、厚さ10
mmの石英から成る平行平板52と、直径225mmの
螢石を材料とする平凸レンズ53とを、回折光学素子5
1の両面に接合する。
FIGS. 29 to 32 show sectional views of the eighth embodiment, in which the diameter is 200 mm (8 inches) and the thickness is 0.725 m.
A diffractive optical element 51 having a diffraction grating formed on a quartz or fluorite wafer of m is used. In the case of FIG.
parallel plates 52 made of quartz having a thickness of 10 mm and a thickness of 10 mm
Are bonded to both surfaces of the diffractive optical element 51. by this,
It prevents dust and the like from adhering to the uneven pattern, and facilitates cleaning. In the case of FIG. 30, the diameter is 200 mm and the thickness is 10
A flat plate 52 made of quartz having a diameter of 225 mm and a plano-convex lens 53 made of fluorite having a diameter of 225 mm
1. Join both sides.

【0058】図31の場合には、直径200mmの螢石
を材料とする2枚の平凸レンズ53を、回折光学素子5
1の両面に接合する。図32の場合には、石英又は螢石
を材料とする平凸レンズ53と、直径200mmの石英
を材料とする平凹レンズ54を、回折光学素子51の両
面に接合する。なお、図29〜図32においても、第4
の実施例と同様に直接接合しても接合しなくてもよい。
In the case of FIG. 31, two plano-convex lenses 53 made of fluorite having a diameter of 200 mm are connected to the diffractive optical element 5.
1. Join both sides. In the case of FIG. 32, a plano-convex lens 53 made of quartz or fluorite and a plano-concave lens 54 made of quartz having a diameter of 200 mm are bonded to both surfaces of the diffractive optical element 51. It should be noted that in FIGS.
It is not necessary to join them directly as in the embodiment of FIG.

【0059】このように、回折光学素子51の両面に部
材を接合することにより、凹凸パターンへの塵埃などの
付着を防止し洗浄が容易になる。また、接合する部材も
光学特性を有することにより、十分な剛性を確保すると
共に、光学系全体の硝材中の光路長の増加を抑制したり
削減することができる。
As described above, by joining members to both surfaces of the diffractive optical element 51, it is possible to prevent dust and the like from adhering to the concavo-convex pattern and to facilitate cleaning. In addition, since the members to be joined also have optical characteristics, sufficient rigidity can be ensured, and an increase in the optical path length in the glass material of the entire optical system can be suppressed or reduced.

【0060】図33は半導体露光装置の光学系の部分拡
大図を示し、鏡筒55に保持された光学系内に補強した
回折光学素子56が使用されている。本実施例の回折光
学素子56は図40の従来例で説明した回折光学素子3
に比べて剛性が2倍以上になっているので、自重変形、
鏡筒55の加工精度による接触部位の不均一、固定時に
加わる力等による取付時の歪み、気圧や温度変動による
変形が減少又はなくなる。従って、面変形を回避して収
差を小さくすることができるので、光学性能が向上し設
計時の性能を十分に発揮することができる。
FIG. 33 is a partially enlarged view of an optical system of a semiconductor exposure apparatus. A reinforced diffractive optical element 56 is used in an optical system held by a lens barrel 55. The diffractive optical element 56 of this embodiment is the diffractive optical element 3 described in the conventional example of FIG.
The rigidity is more than twice that of
Non-uniformity of the contact portion due to the processing accuracy of the lens barrel 55, distortion at the time of mounting due to force applied at the time of fixing, and deformation due to atmospheric pressure or temperature fluctuation are reduced or eliminated. Therefore, the aberration can be reduced by avoiding the surface deformation, so that the optical performance is improved and the performance at the time of design can be sufficiently exhibited.

【0061】また、屈折光学素子のみを使用した光学系
と比較して、レンズの枚数を少なくすることができるの
で、硝材による光吸収が低減され、吸収熱によるレンズ
の変形や屈折率変化を抑制することが可能となる。ま
た、色収差の補正が容易になるので、レーザー光の波長
帯域を広げてレーザー光のパワーを有効に利用すること
ができる。更に、半導体露光装置を設置する環境が変化
した場合でも、焦点位置のずれ発生を最小限に止めるこ
とができるので、高精度なパターン転写を良好に行うこ
とができる。
In addition, since the number of lenses can be reduced as compared with an optical system using only a refractive optical element, light absorption by the glass material is reduced, and deformation of the lens and change in refractive index due to heat of absorption are suppressed. It is possible to do. Further, since the correction of the chromatic aberration is facilitated, the wavelength band of the laser light can be widened and the power of the laser light can be used effectively. Furthermore, even when the environment in which the semiconductor exposure apparatus is installed changes, the occurrence of a shift in the focal position can be minimized, so that high-accuracy pattern transfer can be favorably performed.

【0062】図34はICやLSI等の半導体チップ又
は液晶パネルやCCD等の半導体デバイスの製造フロー
チャート図を示す。ステップ1の回路設計工程では、半
導体デバイスの回路設計を行う。ステップ2のマスク製
作工程では、設計した回路パターンが形成されたX線マ
スクを製作する。ステップ3のウエハ製造工程では、シ
リコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4
のウエハプロセス工程は前工程と呼ばれ、用意した半導
体露光装置によりウエハ上に実際の回路を形成する。
FIG. 34 is a flow chart for manufacturing a semiconductor chip such as an IC or LSI or a semiconductor device such as a liquid crystal panel or a CCD. In the circuit design process of Step 1, a circuit of a semiconductor device is designed. In the mask manufacturing process of step 2, an X-ray mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. In the wafer manufacturing process of Step 3, a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4
The wafer process is referred to as a pre-process, in which an actual circuit is formed on a wafer by a prepared semiconductor exposure apparatus.

【0063】次に、ステップ5の組立工程は後工程と呼
ばれ、ステップ4によって製作されたウエハを用いて半
導体チップ化する工程で、ダイシングやボンディングの
アッセンブリ工程、及びチップ封入のパッケージング工
程等を含んでいる。ステップ6の検査工程では、ステッ
プ5で製作した半導体デバイスの動作確認テスト、及び
耐久性テスト等の検査を行う。以上の工程を経て、半導
体デバイスが完成し、ステップ7の出荷工程に送られ
る。
Next, the assembling process of step 5 is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer manufactured in step 4, such as a dicing and bonding assembly process, a chip encapsulation packaging process, and the like. Contains. In the inspection step of Step 6, inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in Step 5 are performed. Through the above steps, the semiconductor device is completed, and is sent to the shipping step of step 7.

【0064】図35はウエハプロセス工程のフローチャ
ート図を示し、先ずステップ11の酸化工程では、ウエ
ハの表面を酸化する。ステップ12のCVD工程では、
ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ13の電極形
成工程では、ウエハ上に電極を蒸着により形成する。ス
テップ14のイオン打ち込み工程では、ウエハにイオン
を打ち込む。ステップ15のレジスト処理工程では、ウ
エハにレジストを塗布する。
FIG. 35 is a flowchart of the wafer process. First, in the oxidation step of step 11, the surface of the wafer is oxidized. In the CVD process of Step 12,
An insulating film is formed on the wafer surface. In the electrode forming step of Step 13, electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In the ion implantation step of step 14, ions are implanted into the wafer. In a resist processing step of Step 15, a resist is applied to the wafer.

【0065】ステップ16の露光工程では、用意した半
導体露光装置によりマスクの回路パターンをウエハに焼
付け露光する。ウエハをローディングしてウエハをマス
クと対向させ、アライメントユニットで両者のずれを検
出して、ウエハステージを駆動して両者の位置合わせを
行う。両者の位置が一致すると露光を行い、露光終了後
にウエハは次のショットへステップ移動し、アライメン
ト以下の動作を繰り返す。
In the exposure step of step 16, the circuit pattern of the mask is printed and exposed on the wafer by the prepared semiconductor exposure apparatus. The wafer is loaded, the wafer is opposed to the mask, the misalignment is detected by the alignment unit, and the wafer stage is driven to align the two. When the positions match, exposure is performed, and after the exposure is completed, the wafer is step-moved to the next shot, and the operations following alignment are repeated.

【0066】ステップ17の現像工程では、露光したウ
エハを現像する。ステップ18のエッチング工程では、
現像したレジスト以外の部分を削り取る。これらのステ
ップを繰り返し行うことによって、ウエハ上には多重に
回路パターンが形成される。
In the developing step of Step 17, the exposed wafer is developed. In the etching step of Step 18,
A part other than the developed resist is scraped off. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0067】上述の実施例で説明した回折光学素子は、
他の部材と一体的に接合して剛性を向上させることによ
り、微細なピッチ構造にも拘らず精度良く加工すること
ができ、自重変形や、鏡筒の加工精度による接触部位の
不均一、固定時に加わる力等による取付け時の歪み、気
圧や温度変動による変形を防止し、面変形を発生させる
ことなく光学系に組込み、短波長光用の光学系にも安定
して使用することが可能となる。
The diffractive optical element described in the above embodiment is
Improves rigidity by integrally joining with other members, enabling precise machining regardless of the fine pitch structure, non-uniformity and fixation of contact parts due to self-weight deformation and machining accuracy of the lens barrel Prevents distortion during mounting due to occasional force, etc., deformation due to atmospheric pressure and temperature fluctuations, can be incorporated into the optical system without generating surface deformation, and can be used stably in the optical system for short wavelength light Become.

【0068】また、光学部材の枚数を削減することがで
きるので、硝材による光吸収が低減され、吸収熱による
変形や屈折率変化を抑制することが可能となる。
Further, since the number of optical members can be reduced, light absorption by the glass material is reduced, and deformation and change in refractive index due to heat absorbed can be suppressed.

【0069】更に、色収差の補正が容易になるために、
レーザー光の波長帯域を広げてレーザー光のパワーを有
効に利用することができ、加えて半導体露光装置を設置
する環境が変化した場合でも、焦点位置のずれ発生を最
小限に留めて収差を小さくすることができるので、設計
時の性能を十分に発揮して像性能が向上する。これによ
って、従来は製造が難しかった高集積度を有する半導体
デバイスの量産に対応することができる。
Further, in order to facilitate correction of chromatic aberration,
The power of the laser light can be effectively used by widening the wavelength band of the laser light, and even when the environment in which the semiconductor exposure apparatus is installed changes, the occurrence of focal position shift is minimized to minimize aberrations. Therefore, the performance at the time of design is sufficiently exhibited, and the image performance is improved. This makes it possible to cope with mass production of semiconductor devices having a high degree of integration, which has conventionally been difficult to manufacture.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明した本発明に係る回折光学素子
は、他の部材と接合することにより変形が少なく光学性
能を安定化させることができる。
As described above, the diffractive optical element according to the present invention has a small deformation and can stabilize the optical performance by being joined to another member.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment.

【図2】接合部の部分拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged sectional view of a joint.

【図3】接合部の部分拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of a joint.

【図4】接合装置の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the joining device.

【図5】反応過程の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a reaction process.

【図6】微細構造の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a fine structure.

【図7】反応過程の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a reaction process.

【図8】反応過程の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a reaction process.

【図9】接合方向の断面図である。FIG. 9 is a sectional view in a joining direction.

【図10】接合方向の断面図である。FIG. 10 is a sectional view in a joining direction.

【図11】接合位置の断面図である。FIG. 11 is a sectional view of a joining position.

【図12】接合位置の断面図である。FIG. 12 is a sectional view of a joining position.

【図13】接着剤による接合の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of bonding with an adhesive.

【図14】部分拡大断面図である。FIG. 14 is a partially enlarged sectional view.

【図15】部分拡大断面図である。FIG. 15 is a partially enlarged sectional view.

【図16】裏面加工の側面図である。FIG. 16 is a side view of the back surface processing.

【図17】第2の実施例の断面図である。FIG. 17 is a sectional view of the second embodiment.

【図18】第3の実施例の断面図である。FIG. 18 is a sectional view of the third embodiment.

【図19】第4の実施例の断面図である。FIG. 19 is a sectional view of the fourth embodiment.

【図20】変形例の断面図である。FIG. 20 is a sectional view of a modification.

【図21】変形例の断面図である。FIG. 21 is a sectional view of a modification.

【図22】変形例の断面図である。FIG. 22 is a sectional view of a modification.

【図23】第5の実施例の断面図である。FIG. 23 is a sectional view of the fifth embodiment.

【図24】第6の実施例の断面図である。FIG. 24 is a sectional view of a sixth embodiment.

【図25】変形例の断面図である。FIG. 25 is a sectional view of a modification.

【図26】変形例の断面図である。FIG. 26 is a sectional view of a modification.

【図27】変形例の断面図である。FIG. 27 is a sectional view of a modification.

【図28】第7の実施例の断面図である。FIG. 28 is a sectional view of the seventh embodiment.

【図29】第8の実施例の断面図である。FIG. 29 is a sectional view of the eighth embodiment.

【図30】変形例の断面図である。FIG. 30 is a sectional view of a modification.

【図31】変形例の断面図である。FIG. 31 is a sectional view of a modification.

【図32】変形例の断面図である。FIG. 32 is a sectional view of a modification.

【図33】露光装置の光学系の構成図である。FIG. 33 is a configuration diagram of an optical system of the exposure apparatus.

【図34】半導体デバイスの製造のフローチャート図で
ある。
FIG. 34 is a flowchart of the manufacture of a semiconductor device.

【図35】ウエハプロセスのフローチャート図である。FIG. 35 is a flowchart of a wafer process.

【図36】従来のフレネルレンズの断面図である。FIG. 36 is a cross-sectional view of a conventional Fresnel lens.

【図37】バイナリオプティクスの断面図である。FIG. 37 is a sectional view of binary optics.

【図38】回折光学素子の斜視図である。FIG. 38 is a perspective view of a diffractive optical element.

【図39】半導体露光装置の構成図である。FIG. 39 is a configuration diagram of a semiconductor exposure apparatus.

【図40】光学系の構成図である。FIG. 40 is a configuration diagram of an optical system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20、32、34、36、39、47、52 平行平板 21、33、35、37、40、41、45、48、5
1、56 回折光学素子 22 保持部 23 回転治具 24 回折光学素子チャック 25、26 突起 27 排気口 29 平行平板ホルダ 30 マークスコープ 38 反射防止膜 42、53、 平凸レンズ 43、54 平凹レンズ 44 平非球面レンズ 46 シリンドリカルレンズ 49 保持部材
20, 32, 34, 36, 39, 47, 52 Parallel plates 21, 33, 35, 37, 40, 41, 45, 48, 5,
1, 56 Diffractive optical element 22 Holder 23 Rotating jig 24 Diffractive optical element chuck 25, 26 Projection 27 Exhaust port 29 Parallel flat plate holder 30 Mark scope 38 Antireflection film 42, 53, Plano-convex lens 43, 54 Plano-concave lens 44 Flat Spherical lens 46 Cylindrical lens 49 Holding member

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成10年10月29日(1998.10.
29)
[Submission date] October 29, 1998 (1998.10.
29)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項21[Correction target item name] Claim 21

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0022[Correction target item name] 0022

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0022】更に、本発明の好適な実施例は接合はオプ
チカルコンタク より行う。
Further, the preferred embodiment of the present invention
Tikal Contact GToDo more.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図16[Correction target item name] FIG.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図16】 FIG. 16

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03F 7/20 521 G03F 7/20 521 H01L 21/027 H01L 21/30 515D (72)発明者 千葉 啓子 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H042 AA02 AA03 AA05 AA19 AA20 AA22 AA25 2H049 AA14 AA33 AA44 AA48 AA55 AA63 AA64 AA68 5F046 AA06 AA07 CA04 CA08 CB13 CB26 CC01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court ゛ (Reference) G03F 7/20 521 G03F 7/20 521 H01L 21/027 H01L 21/30 515D (72) Inventor Keiko Chiba Tokyo 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term (reference) within Canon Inc.

Claims (44)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単体では自重及び/又は保持部材の圧力
及び/又は気圧により変形する回折格子を他の部材と接
合することにより該回折格子の変形を防止又は小さくす
ることを特徴とする回折光学素子。
1. A diffractive optic, wherein a diffraction grating deformable by its own weight and / or pressure and / or pressure of a holding member is joined to another member to prevent or reduce the deformation of the diffraction grating. element.
【請求項2】 前記他の部材は自重及び/又は保持部材
の圧力及び/又は気圧により変形しない材料とした請求
項1に記載の回折光学素子。
2. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the other member is made of a material that is not deformed by its own weight and / or the pressure and / or pressure of the holding member.
【請求項3】 前記他の部材は自重及び/又は保持部材
の圧力及び/又は気圧により変形する部材とした請求項
1に記載の回折光学素子。
3. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the other member is a member that is deformed by its own weight and / or pressure and / or pressure of a holding member.
【請求項4】 前記自重により変形する回折格子を前記
他の部材上に接合する請求項1に記載の回折光学素子。
4. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the diffraction grating deformed by its own weight is joined to the other member.
【請求項5】 前記回折格子及び前記他の部材は共に円
形形状又は円形に近似の形状とし、前記他の部材の径は
前記回折格子の径よりも大きく、鏡筒に組み込む際に前
記他の部材の周辺部のみで前記回折格子を支持する請求
項1に記載の回折光学素子。
5. The diffraction grating and the other member both have a circular shape or a shape close to a circle, and the diameter of the other member is larger than the diameter of the diffraction grating, and the other member is installed in a lens barrel. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the diffraction grating is supported only at a peripheral portion of the member.
【請求項6】 前記他の部材は前記回折格子の格子形成
面を覆うように接合する請求項1に記載の回折光学素
子。
6. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the other member is joined so as to cover a grating forming surface of the diffraction grating.
【請求項7】 前記回折格子は直線状又は輪帯状の格子
を形成した透明板とし、前記他の部材は平行平面の透明
板とした請求項1〜6の何れか1つの請求項に記載の回
折光学素子。
7. The diffraction grating according to claim 1, wherein the diffraction grating is a transparent plate having a linear or annular grating, and the other member is a parallel plane transparent plate. Diffractive optical element.
【請求項8】 前記回折格子は直線状又は輪帯状の格子
を形成した透明板とし、前記他の部材は一面が平面で他
面が非球面の平面−非球面レンズ又は平凸レンズ又は平
凹レンズ又はプリズム又はミラーとし、前記回折格子の
格子形成面又は格子非形成面と前記平面−非球面レンズ
又は平凸レンズ又は平凹レンズ又はプリズム又はミラー
の平面とを接合する請求項1〜6の何れか1つの請求項
に記載の回折光学素子。
8. The diffraction grating is a transparent plate having a linear or ring-shaped grating formed thereon, and the other member is a plane-aspheric lens or a plano-convex lens or a plano-concave lens whose one surface is flat and the other surface is aspheric. 7. A prism or a mirror, wherein a grating forming surface or a grating non-forming surface of the diffraction grating is joined to the plane-aspheric lens, plano-convex lens, plano-concave lens, or prism or mirror plane. A diffractive optical element according to claim 1.
【請求項9】 前記回折格子は直線状又は輪帯状の反射
面から成る格子を有する請求項1〜6の何れか1つの請
求項に記載の回折光学素子。
9. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the diffraction grating has a grating formed of a linear or annular reflecting surface.
【請求項10】 前記回折格子は厚さが0.1〜10m
mの範囲内で、直径又は長さが150mm以上の範囲内
の基板に直線状又は輪帯状の格子を形成する請求項1〜
9の何れか1つの請求項に記載の回折光学素子。
10. The diffraction grating has a thickness of 0.1 to 10 m.
m, a linear or annular grid is formed on a substrate having a diameter or length of 150 mm or more.
The diffractive optical element according to claim 9.
【請求項11】 前記他の部材は前記回折格子よりも厚
い部材とした請求項10に記載の回折光学素子。
11. The diffractive optical element according to claim 10, wherein the other member is a member thicker than the diffraction grating.
【請求項12】 前記回折格子及び前記他の部材は共に
石英から成る請求項1〜11の何れか1つの請求項に記
載の回折光学素子。
12. The diffractive optical element according to claim 1, wherein both the diffraction grating and the other member are made of quartz.
【請求項13】 前記回折格子及び前記他の部材は共に
蛍石又は弗化マグネシウムから成る請求項1〜11の何
れか1つの請求項に記載の回折光学素子。
13. The diffractive optical element according to claim 1, wherein both the diffraction grating and the other member are made of fluorite or magnesium fluoride.
【請求項14】 前記回折格子は石英より成り、前記他
の部材は蛍石から成る請求項1〜11の何れか1つの請
求項に記載の回折光学素子。
14. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the diffraction grating is made of quartz, and the other member is made of fluorite.
【請求項15】 前記回折格子の格子はキノフォームと
した請求項1〜14の何れか1つの請求項に記載の回折
光学素子。
15. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the diffraction grating is a kinoform.
【請求項16】 前記回折格子の格子はキノフォームを
3段以上の階段形状で近似したバイナリ型とした請求項
1〜14の何れか1つの請求項に記載の回折光学素子。
16. The diffractive optical element according to claim 1, wherein a grating of the diffraction grating is a binary type in which a kinoform is approximated by three or more steps.
【請求項17】 前記回折格子は有限の焦点距離を有す
る請求項1〜14の何れか1つの請求項に記載の回折光
学素子。
17. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the diffraction grating has a finite focal length.
【請求項18】 前記回折格子はレンズとしての機能を
有する請求項17に記載の回折光学素子。
18. The diffractive optical element according to claim 17, wherein the diffraction grating has a function as a lens.
【請求項19】 前記回折格子は非球面レンズとしての
機能を有する請求項18に記載の回折光学素子。
19. The diffractive optical element according to claim 18, wherein the diffraction grating has a function as an aspheric lens.
【請求項20】 前記回折格子はミラーとしての機能を
有する請求項17に記載の回折光学素子。
20. The diffractive optical element according to claim 17, wherein the diffraction grating has a function as a mirror.
【請求項21】 前記回折格子は非球面ミラーとしての
機能を有する請求項18に記載の回折光学素子。
21. The diffractive optical element according to claim 18, wherein the diffraction grating has a function as an aspherical mirror.
【請求項22】 前記回折格子及び前記他の部材はオプ
ティカルコンタクトにより接合する請求項1〜14の何
れか1つの請求項に記載の回折光学素子。
22. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the diffraction grating and the other member are joined by an optical contact.
【請求項23】 前記回折格子及び前記他の部材は接着
剤により接合する請求項1〜14の何れか1つの請求項
に記載の回折光学素子。
23. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the diffraction grating and the other member are joined by an adhesive.
【請求項24】 前記回折格子及び前記他の部材はオプ
ティカルコンタクト及び接着剤により接合する請求項1
〜14の何れか1つの請求項に記載の回折光学素子。
24. The diffraction grating and the other member are joined by an optical contact and an adhesive.
The diffractive optical element according to any one of claims 14 to 14.
【請求項25】 前記他の部材は回折格子とした請求項
1〜14の何れか1つの請求項に記載の回折光学素子。
25. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the other member is a diffraction grating.
【請求項26】 前記他の部材を2個用意し、これらの
2個の他の部材は前記回折格子を両面から挟持して接合
する請求項1〜14の何れか1つの請求項に記載の回折
光学素子。
26. The method according to claim 1, wherein two of the other members are prepared, and the two other members are joined by sandwiching the diffraction grating from both sides. Diffractive optical element.
【請求項27】 前記回折格子及び前記他の部材の接合
部に反射防止手段を形成する請求項1〜14の何れか1
つの請求項に記載の回折光学素子。
27. An apparatus according to claim 1, wherein an anti-reflection means is formed at a junction between said diffraction grating and said another member.
A diffractive optical element according to claim 1.
【請求項28】 前記回折格子の格子形成面は窒素やヘ
リウムの不活性ガス中に配置する請求項1〜14の何れ
か1つの請求項に記載の回折光学素子。
28. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the grating forming surface of the diffraction grating is arranged in an inert gas such as nitrogen or helium.
【請求項29】 前記不活性ガスは前記格子形成面に沿
って流すようにした請求項29に記載の回折光学素子。
29. The diffractive optical element according to claim 29, wherein the inert gas is caused to flow along the grating forming surface.
【請求項30】 前記回折格子は格子形成面と反対側に
平滑な格子非形成面を有する請求項1〜14の何れか1
つの請求項に記載の回折光学素子。
30. The diffraction grating according to claim 1, wherein the diffraction grating has a smooth grating-free surface on the side opposite to the grating-formed surface.
A diffractive optical element according to claim 1.
【請求項31】 請求項1〜30の何れか1つの請求項
に記載の回折光学素子を有する光学系。
31. An optical system having the diffractive optical element according to any one of claims 1 to 30.
【請求項32】 請求項31に記載の光学系を格納する
鏡筒を備えた製造装置。
32. A manufacturing apparatus comprising a lens barrel storing the optical system according to claim 31.
【請求項33】 前記光学系は前記他の部材の周辺部の
みで支持する請求項32に記載の製造装置。
33. The manufacturing apparatus according to claim 32, wherein the optical system is supported only at a peripheral portion of the other member.
【請求項34】 前記他の部材は弾性部材を介して前記
鏡筒に固定する請求項33に記載の製造装置。
34. The manufacturing apparatus according to claim 33, wherein the other member is fixed to the lens barrel via an elastic member.
【請求項35】 前記鏡筒内は窒素又はヘリウムの不活
性ガスで満たす請求項33に記載の製造装置。
35. The manufacturing apparatus according to claim 33, wherein the inside of the lens barrel is filled with an inert gas of nitrogen or helium.
【請求項36】 前記光学系は複数個のレンズを有し、
該複数個のレンズにより生ずる色収差は前記1つ又は複
数の回折光学素子の色収差により補正する請求項32に
記載の製造装置。
36. The optical system has a plurality of lenses,
33. The manufacturing apparatus according to claim 32, wherein chromatic aberration caused by the plurality of lenses is corrected by chromatic aberration of the one or more diffractive optical elements.
【請求項37】 前記光学系の光軸は重力の方向と平行
とした請求項32〜36の何れか1つの請求項に記載の
製造装置。
37. The manufacturing apparatus according to claim 32, wherein an optical axis of said optical system is parallel to a direction of gravity.
【請求項38】 請求項32〜37の何れか1つの請求
項に記載の製造装置を使用して被露光基板をデバイスパ
ターンにより露光する露光装置。
38. An exposure apparatus for exposing a substrate to be exposed by a device pattern using the manufacturing apparatus according to any one of claims 32 to 37.
【請求項39】 前記露光に使用する光はエキシマレー
ザー光源からのレーザー光とした請求項38に記載の露
光装置。
39. The exposure apparatus according to claim 38, wherein the light used for the exposure is laser light from an excimer laser light source.
【請求項40】 前記エキシマレーザー光源はKrFエ
キシマレーザー光源とした請求項39に記載の露光装
置。
40. The exposure apparatus according to claim 39, wherein the excimer laser light source is a KrF excimer laser light source.
【請求項41】 前記エキシマレーザー光源はArFエ
キシマレーザー光源とした請求項39に記載の露光装
置。
41. The exposure apparatus according to claim 39, wherein the excimer laser light source is an ArF excimer laser light source.
【請求項42】 前記光学系によりレチクルの回路パタ
ーンを前記被露光基板上に縮小投影する請求項38に記
載の露光装置。
42. The exposure apparatus according to claim 38, wherein said optical system reduces and projects a circuit pattern of a reticle onto said substrate to be exposed.
【請求項43】 請求項38〜42の何れか1つの請求
項に記載の露光装置を使用して段階形状を含むデバイス
パターンをウエハ上に転写するデバイス製造方法。
43. A device manufacturing method for transferring a device pattern including a stepped shape onto a wafer by using the exposure apparatus according to any one of claims 38 to 42.
【請求項44】 請求項43に記載のデバイス製造方法
により製造する半導体デバイス。
44. A semiconductor device manufactured by the device manufacturing method according to claim 43.
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