JP2000208406A

JP2000208406A - 投影露光装置

Info

Publication number: JP2000208406A
Application number: JP11009776A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Ikeda; 正俊池田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の大型化を伴うことなく、光学素子に歪
みが発生することを抑制する。【解決手段】ビームＥＬの光路に保持部材１１で保持
された光学素子Ｍ１が配置された投影露光装置におい
て、保持部材１１と光学素子Ｍ１とを、線膨張係数の差
が０．１ｐｐｍ／Ｋ以下になる素材でそれぞれ形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投影露光装置に関
し、特に、投影系、反射系の光学素子を保持部材で保持
した投影露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体素子等を製造するための
フォトリソグラフィ工程では、マスク（またはレチク
ル）に形成されたパターンを投影光学系を介してウエハ
等の感光基板上に投影露光する投影露光装置が多く使用
されている。

【０００３】従来、この種の投影露光装置では、露光光
としてｇ線（波長：４３６ｎｍ）、ｉ線（波長：３６５
ｎｍ）等が使用され、最近では、ＫｒＦエキシマレーザ
光（波長：２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ光（波
長：１９３ｎｍ）等が用いられつつある。これらの波長
帯域の露光光を用いて露光処理を行う場合は、投影光学
系として反射屈折光学系を用いる。

【０００４】このような反射屈折光学系には、種々の光
学素子、例えば凹面鏡等の反射ミラーや投影レンズ等が
露光光の光路にほぼ沿うように配置されている。また、
これらの光学素子は、接着剤によってホルダーにそれぞ
れ固定・保持された状態で鏡筒等のフレーム内に所定間
隔をおいて支持されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の投影露光装置には、以下のような問題が
存在する。上記光学素子は、その多くが石英等のガラス
材料で形成されており、その線膨張係数は０．５〜１．
０ｐｐｍ／Ｋ程度である。一方、ホルダーやフレーム
は、ステンレス鋼、アルミニウム、真鍮、銅等の金属材
料で形成されており、その線膨張係数は１〜２４ｐｐｍ
／Ｋ程度である。

【０００６】そのため、上記光学素子およびホルダーに
所定値以上の温度変化が発生すると、光学素子とホルダ
ーとの間に、線膨張係数差に起因する圧縮または引張り
の力が作用する。この結果、光学素子に歪みが発生し、
投影像に悪影響を及ぼすという問題があった。従来、こ
の歪みの発生に対しては、各部材を構成する材料の変更
を考慮するのではなく、光学素子とホルダーとの間にバ
ネ等の弾性体を介装して、この弾性体を弾性変形させる
ことで上記圧縮または引張りの力を吸収するという対策
が採られたり、装置内の温度範囲を厳しくコントロール
するという対策が採られていた。この場合、装置の大型
化が避けられず、小型化の要求に応えられないという問
題があった。

【０００７】一方、ホルダーを介して光学素子を支持す
るフレームに温度変化が発生した場合は、大きな寸法変
化が起きることになる。例えば、フレームに支持された
光学素子間の距離が変化するとピントがずれてしまい、
装置に要求される性能を維持できないという問題が発生
する。具体的には、フレームが１ｐｐｍ／Ｋの線膨張係
数、１０００ｍｍの長さを有する場合、フレームには、
０．１度の温度変化により０．１μｍの寸法変化が発生
することになる。これは、０．２μｍの線ピッチで回路
パターンを形成したいという昨今の半導体製造用の投影
露光装置に要求される数ｎｍオーダの安定性を大きく越
えてしまっていた。

【０００８】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、装置の大型化を伴うことなく、光学素子に
歪みが発生することを抑制できる投影露光装置を提供す
ることを目的とし、さらには、光学素子を支持するフレ
ームに発生する寸法変化を抑制して、結像特性の安定性
を維持することができる投影露光装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、実施の形態を示す図１および図２に対応
付けした以下の構成を採用している。本発明の投影露光
装置は、ビーム（ＥＬ）の光路に保持部材（１１）で保
持された光学素子（Ｍ１）が配置された投影露光装置
（１）において、保持部材（１１）と光学素子（Ｍ１）
とは、線膨張係数の差が０．１ｐｐｍ／Ｋ以下になる素
材でそれぞれ形成されていることを特徴とするものであ
る。この光学素子としては、ビーム（ＥＬ）を反射する
反射ミラー（Ｍ１）に適用することができる。この場
合、反射ミラー（Ｍ１）を超低熱膨張チタニウム珪酸ガ
ラスで形成し、保持部材（１１）を低熱膨張セラミック
スで形成することが好ましい。また、反射ミラー（Ｍ
１）および保持部材（１１）の双方を低熱膨張セラミッ
クスで形成することも好適である。そして、反射ミラー
（Ｍ１）と、反射ミラー（Ｍ１）に対して前記光路に沿
って所定間隔をおいて配置され反射ミラー（Ｍ１）へビ
ーム（ＥＬ）を射出又は反射ミラー（Ｍ１）からのビー
ム（ＥＬ）を入射するレンズ（ＧＬ１）とを、前記低熱
膨張セラミックスで形成されたフレーム（１０）に支持
させることも上記課題の解決手段とした。

【００１０】従って、本発明の投影露光装置では、保持
部材（１１）および光学素子（Ｍ１）の線膨張係数の差
が０．１ｐｐｍ／Ｋ以下なので、これらに所定値以上の
温度変化が発生しても双方の変化長が同等になる。その
ため、変化長の差に起因する圧縮力または引張り力が、
保持部材（１１）および光学素子（Ｍ１）に作用するこ
とを防止できる。従って、光学素子（Ｍ１）に歪みが発
生することを防止できるとともに、上記圧縮力または引
張り力を吸収するための機構を別途設ける必要がなくな
る。なお、保持部材（１１）および光学素子（Ｍ１）の
線膨張係数の差が０．１ｐｐｍ／Ｋ以上の場合、温度変
化に起因する変化長によってこれらの間に圧縮力または
引張り力が作用し、光学素子（Ｍ１）の歪みにより投影
像に悪影響を及ぼしてしまう。

【００１１】例えば、光学素子を反射ミラー（Ｍ１）と
し、均一単相の超低熱膨張チタニウム珪酸ガラスで形成
した場合、その線膨張係数は約０．０２ｐｐｍ／Ｋであ
り、保持部材（１１）を低熱膨張セラミックスで形成し
た場合、その線膨張係数は約０．０２ｐｐｍ／Ｋであ
り、その差はほとんど零の近い極微少量である。また、
反射ミラー（Ｍ１）および保持部材（１１）の双方を低
熱膨張セラミックスで形成しても、線膨張係数の差を零
にすることができる。

【００１２】一方、フレーム（１０）に温度変化が発生
しても、フレーム（１０）が１０００ｍｍの長さを有す
る場合、０．１度の温度変化によりフレーム（１０）に
発生する寸法変化を０．００２μｍに抑えることができ
る。そのため、反射ミラー（Ｍ１）とレンズ（ＧＬ１）
とを低熱膨張セラミックスで形成したフレーム（１０）
に支持させることで、反射ミラー（Ｍ１）とレンズ（Ｇ
Ｌ１）との間の距離をほぼ一定に保つことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の投影露光装置の実
施の形態を、図１および図２を参照して説明する。ここ
では、投影露光装置として反射屈折型のものを用い、光
学素子を反射ミラーとする場合の例を用いて説明する。

【００１４】図２において、符合１は、いわゆるステッ
プ・アンド・スキャン方式の走査露光型の投影露光装置
である。この投影露光装置１は、水平面内をＹ軸方向
（図２における紙面左右方向）に移動可能なＹステージ
２と、このＹステージ２上をＹ軸に直交するＸ軸方向
（図２における紙面直交方向）に移動可能なＸステージ
３と、このＸステージ３の上方に配置された反射屈折光
学系（以下、適宜π型の光学系という）からなる両側テ
レセントリックな投影光学系４と、この投影光学系４の
上方に配置され、マスクとしてのレチクルＲを保持して
Ｙ軸方向に移動可能なレチクルステージ５と、このレチ
クルステージ５の上方に配置された照明光学系６と、露
光光源７とを備えている。これらの構成部分の内、露光
光源７を除く部分は、温度、湿度が高精度に維持された
チャンバ８内に収納されている。

【００１５】露光光源７としては、波長１９３ｎｍのレ
ーザ光を発するＡｒＦエキシマレーザが使用されてい
る。露光光源７からのレーザ光は、露光光（ビーム）Ｅ
Ｌとしてミラー９を介して照明光学系６に入射する構成
になっている。なお、露光光ＥＬの光路を表す実線は、
露光光ＥＬの主光線を示している。

【００１６】照明光学系６は、リレーレンズ、フライア
イレンズ、コンデンサーレンズ等の各種レンズ系や、開
口絞り及びレチクルＲのパターン面と共役な位置に配置
されたブラインド等（いずれも不図示）を含んで構成さ
れている。

【００１７】レチクルステージ５は、Ｘ軸方向の微動お
よびＺ軸周りの微小回転が可能とされるとともに、不図
示の駆動系によってＹ軸方向にされるようになってい
る。このレチクルステージ５は、走査露光時には不図示
の制御装置によってＹステージ２と反対の方向へ投影光
学系４の縮小倍率に応じて定まる速度比の速度で駆動さ
れる。

【００１８】投影光学系４としては、反射光学素子を三
つ備えた三回反射の反射屈折光学系からなる所定の縮小
倍率１／ｎ（ｎは正の整数）のものが用いられており、
全体的にはπ字状でレチクル対向面部とウエハ対向面部
とが開口したレンズ鏡筒（フレーム）１０と、露光光Ｅ
Ｌの光路に沿って配置され、全体的には縮小光学系を構
成する三つのレンズ系ＧＬ１〜ＧＬ３と三つの反射光学
素子である凹面鏡（反射ミラー）Ｍ１、プリズムＭ２、
平面鏡Ｍ３とを備えている。各レンズ系ＧＬ１〜ＧＬ３
は、線膨張係数が１．０〜０．５ｐｐｍ／Ｋ、縦弾性係
数（ヤング率）が約７，０００ｋｇｆ／ｍｍ²である石
英等の硝材で形成されている。

【００１９】なお、これらレンズ系ＧＬ１〜ＧＬ３の
内、レンズ系ＧＬ１、ＧＬ３は、それぞれＺ軸方向に沿
って配置された共通のＺ軸方向の光軸を有する複数の凹
レンズ、凸レンズ等によって構成され、またレンズ系Ｇ
Ｌ２はＺ軸と直交する方向に光軸を有する複数のレンズ
等によって構成されているが、ここでは便宜上一つずつ
を図示している。

【００２０】図１に、投影光学系４のレチクル対向面部
の詳細を示す。凹面鏡Ｍ１は、レンズ系（レンズ）ＧＬ
１の下方に位置し、該レンズ系ＧＬ１から出射した露光
光ＥＬを反射するものであって、ＵＬＥ（登録商標）等
の均一単相の超低熱膨張チタニウム珪酸ガラスで形成さ
れ、線膨張係数が小さい接着剤によってリング状のホル
ダー（保持部）１１の上面側に位置決めされた状態で固
着・保持されている。この超低熱膨張チタニウム珪酸ガ
ラスは、約０．０２ｐｐｍ／Ｋの極微小の線膨張係数お
よび約７，０００ｋｇｆ／ｍｍ²の縦弾性係数を有する
ものである。

【００２１】ホルダー１１は、低熱膨張セラミックスで
形成されており、その下面がレンズ鏡筒１０の下端に形
成された係合部１２に係合することで露光光ＥＬの光路
に沿う方向（Ｚ方向）の位置決めがなされ、その外周面
がレンズ鏡筒１０の内周面に嵌合することで上記光路と
直交する方向（ＸＹ方向）の位置決めがなされた状態で
支持される構成になっている。この低熱膨張セラミック
スは、約０．０２ｐｐｍ／Ｋの極微小の線膨張係数およ
び約１４，０００ｋｇｆ／ｍｍ²の縦弾性係数を有する
ものである。従って、ホルダー１１は、凹面鏡Ｍ１を保
持するための剛性を充分備えている。

【００２２】レンズ系ＧＬ１は、凹面鏡Ｍ１へ露光光Ｅ
Ｌを出射するとともに、該凹面鏡Ｍ１で反射された露光
光ＥＬを入射するものであって、線膨張係数が小さい接
着剤によってリング状のホルダー１３の上面側に位置決
めされた状態で固着・保持されている。

【００２３】このホルダー１３は、ＳＵＳ、セラミック
ス等の材料で形成されている。ホルダー１３には、露光
光ＥＬが通過可能なように貫通孔１３ａが形成されてい
る。また、ホルダー１３は、その外周面がレンズ鏡筒１
０の内周面に嵌合することで上記光路と直交する方向
（ＸＹ方向）の位置決めがなされる構成になっている。
ホルダー１１，１３間には、外周面をレンズ鏡筒１０の
内周面に嵌合させた円筒状の分離管１４が介装されてい
る。

【００２４】分離管１４は、ホルダー１１，１３を介し
てレンズ系ＧＬ１と凹面鏡Ｍ１とを露光光ＥＬの光路に
沿った所定の間隔で離間させるものである。なお、上記
分離間１４およびレンズ鏡筒１０は、上記低熱膨張セラ
ミックスで形成されている。

【００２５】また、レンズ鏡筒１０のホルダー１３より
も上部（＋Ｚ方向）には、止めネジ１５が螺着してい
る。止めネジ１５には、露光光ＥＬを通過させるための
貫通孔１５ａが形成されている。そして、上記ホルダー
１１，１３および分離管１４は、止めネジ１５がレンズ
鏡筒１０に螺入したときに該止めネジ１５に押圧されて
Ｚ方向の位置が固定されるようになっている。

【００２６】プリズムＭ２は、レンズ系ＧＬ１を透過
し、凹面鏡Ｍ１で反射した露光光ＥＬをレンズ系ＧＬ２
へ向けて方向変換するものであって、レンズ系ＧＬ１の
上方に、当該投影光学系４の瞳面の位置に配置されてい
る。平面鏡Ｍ３は、レンズ系ＧＬ３の上方に斜設され、
レンズ系ＧＬ２を透過した露光光ＥＬをレンズ系ＧＬ３
に反射する構成になっている。

【００２７】Ｘステージ３上には、不図示のウエハホル
ダーを介して感光基板であるウエハＷが載置されてい
る。このウエハＷの表面には感光剤として、例えば、高
感度レジストである化学増幅型レジストが塗布されてい
る。Ｘステージ３、Ｙステージ２の位置は、不図示のレ
ーザ干渉計システムによって計測されている。このレー
ザ干渉計システムの計測値は、上記制御装置によってモ
ニタされている。

【００２８】上記の構成の投影露光装置１の内、まず投
影光学系４の作用について以下に説明する。図２で示す
ように、レチクルＲを透過した露光光ＥＬは、投影光学
系４内でレンズ系ＧＬ１の左半分を透過して凹面鏡Ｍ１
に到り、ここで入射方向と光軸ＡＸに関して対称な方向
に反射され、レンズ系ＧＬ１の右半分を透過してプリズ
ムＭ２に到る。次に、この露光光ＥＬは、プリズムＭ２
で反射されてレンズ系ＧＬ２の光軸に平行な方向に向け
て方向変換され、レンズ系ＧＬ２の上半分を透過して平
面鏡Ｍ３に到る。そして、この露光光ＥＬは、平面鏡Ｍ
３で反射されてレンズ系ＧＬ３の光軸に平行な方向に方
向変換され、レンズ系ＧＬ３の左半分を透過してウエハ
Ｗ上に到る。

【００２９】ここで、ホルダー１１および凹面鏡Ｍ１に
温度変化が発生した場合、これらの線膨張係数の差が、
０．１ｐｐｍ／Ｋ以上であれば、ホルダー１１および凹
面鏡Ｍ１に互いに圧縮または引張る力が作用するが、こ
れらの線膨張係数が双方とも約０．０２ｐｐｍ／Ｋなの
でその差がほぼ零となり、この温度変化に起因する膨張
または収縮が同等量になる。従って、これらホルダー１
１および凹面鏡Ｍ１の間では、圧縮力または引張り力が
作用しない。

【００３０】また、レンズ鏡筒１０に温度変化が発生し
た場合、レンズ鏡筒１０自体の線膨張係数が約０．０２
ｐｐｍ／Ｋと極微小量なので、仮にレンズ系ＧＬ１と凹
面鏡Ｍ１との間の距離が１０００ｍｍであり、レンズ鏡
筒１０に０．１度の温度変化が発生しても、この温度変
化に起因するレンズ系ＧＬ１と凹面鏡Ｍ１との間の距離
変化を０．００２μｍに抑制することができる。

【００３１】なお、レンズ鏡筒１０の縦弾性係数が１
３，０００ｋｇｆ／ｍｍ²未満であれば、構造材料とし
て使用できないが、このレンズ鏡筒１０では、縦弾性係
数が約１４，０００ｋｇｆ／ｍｍ²なので、レンズ系Ｇ
Ｌ１および凹面鏡Ｍ１を支持するための構造材料として
充分機能することができる。

【００３２】一方、上記の構成の投影露光装置１では、
ウエハＷとレチクルＲのアライメントが行われた状態で
露光光源７から露光光ＥＬが照射されると、この露光光
ＥＬが照明光学系６を通る際に、照明光学系６内のブラ
インドによって断面形状が制限される。そして、この制
限された露光光ＥＬは、リレーレンズ、コンデンサーレ
ンズ等を介して、回路パターンが描画されたレチクルＲ
上のスリット状の照明領域１６を均一な照度で照明す
る。次に、このレチクルＲを透過した露光光ＥＬは、投
影光学系４に入射され、これによってレチクルＲの回路
パターンが１／ｎ倍に縮小されてウエハＷ上に投影露光
される。

【００３３】この露光の際には、レチクルＲとウエハＷ
とがＹ軸方向に沿って互いに逆向きに所定の速度比で同
期走査されることにより、レチクルＲのパターン全体が
ウエハＷ上の１ショット領域に転写される。このような
走査露光は、ウエハＷを順次ステップ移動しながら行わ
れ、レチクルＲのパターンがウエハＷ上の全ショット領
域に転写されることになる。

【００３４】本実施の形態の投影露光装置では、ホルダ
ー１１と凹面鏡Ｍ１との線膨張係数の差がほぼ零であ
り、これらホルダー１１および凹面鏡Ｍ１の間では、圧
縮力または引張り力が作用しないので、凹面鏡Ｍ１に歪
みが発生することを未然に防ぐことができる。そのた
め、本実施の形態の投影露光装置では、凹面鏡Ｍ１の歪
みによって投影像に悪影響が及ぶことなく、結像特性を
高精度に維持することができる。加えて、本実施の形態
の投影露光装置では、チャンバ８内の温度を必要以上に
厳しく管理する必要がなくなるとともに、ホルダー１１
と凹面鏡Ｍ１との間の圧縮力または引張り力を吸収する
ための機構を別途設ける必要もなくなるので、装置の小
型化および低コスト化にも寄与する。

【００３５】また、本実施の形態の投影露光装置では、
ホルダー１１，１３を介して凹面鏡Ｍ１、レンズ系ＧＬ
１を支持するレンズ鏡筒１０も、充分な剛性、且つ微小
量の線膨張係数を有する低熱膨張セラミックスで形成さ
れているので、構造材として機能しつつ、温度変化が発
生した際にも、レンズ系ＧＬ１と凹面鏡Ｍ１との間の距
離変化を微小量に抑えることができ、結果として、安定
した結像特性を得ることができる。そのため、例えば
０．２μｍピッチの微細パターンの像をウエハＷ上に投
影する際にも、所定の線幅での投影を安定して行うこと
が可能になる。

【００３６】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。なお、図１および図２に示す第１の実施の形
態とは、図としては同一であるため、図示を省略する。
第２の実施の形態と上記の第１の実施の形態とが異なる
点は、凹面鏡Ｍ１を低熱膨張セラミックスで形成したこ
とである。他の構成は、上記第１の実施の形態と同様で
ある。

【００３７】本実施の形態の投影露光装置では、上記第
１の実施の形態と同様の作用・効果が得られることに加
えて、凹面鏡Ｍ１自体の剛性も硝材であったときの縦弾
性係数、約７，０００ｋｇｆ／ｍｍ²から低熱膨張セラ
ミックスの縦弾性係数、約１４，０００ｋｇｆ／ｍｍ²
へと高まるので、ホルダー１１から受ける応力に対する
歪みが小さくなり、反射ミラー面のたわみも小さくな
る。そのため、本実施の形態の投影露光装置では、凹面
鏡Ｍ１の反射精度が高まり、結像特性も向上させること
ができる。

【００３８】なお、上記実施の形態において、凹面鏡Ｍ
１の材質を低熱膨張セラミックスまたはＵＬＥ等の超低
熱膨張チタニウム珪酸ガラスとしたが、これに限られる
ことなく、例えば、ゼロデュアー（ＺＥＲＯＤＵＲＥ；
登録商標）を用いる構成としてもよい。この場合、凹面
鏡Ｍ１の線膨張係数は約０．０５ｐｐｍ／Ｋであるが、
ホルダー１１の線膨張係数との差は０．０３ｐｐｍ／Ｋ
と微小量なので、凹面鏡Ｍ１とホルダー１１との間に温
度変化による圧縮力または引張り力が作用せず、結像特
性を高精度に維持することができる。

【００３９】また、上記実施の形態において、凹面鏡Ｍ
１の材質を低熱膨張セラミックスまたは超低熱膨張チタ
ニウム珪酸ガラスとし、凹面鏡Ｍ１を保持するホルダー
１１の材質を低熱膨張セラミックスとしたが、同様に、
平面鏡Ｍ３の材質を低熱膨張セラミックスまたは超低熱
膨張チタニウム珪酸ガラスとし、平面鏡Ｍ３を保持する
ホルダー（不図示）の材質を低熱膨張セラミックスとす
る構成としてもよいことはもちろんであり、他の反射光
学素子全般に適用することができる。

【００４０】なお、レチクルＲのパターンが投影露光さ
れる感光基板としては、半導体デバイス用の半導体ウエ
ハＷの他に、液晶ディスプレイパネル用のガラス基板、
薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは投影露
光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成
石英、シリコンウエハ）等が適用される。

【００４１】投影露光装置１としては、レチクルＲとウ
エハＷとを同期移動してレチクルＲのパターンを投影露
光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露
光装置（スキャニング・ステッパー）の他に、レチクル
ＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターン
を露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ
・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー）
にも適用することができる。

【００４２】投影露光装置１の種類としては、半導体製
造用の投影露光装置に限られず、角形のガラス基板に液
晶表示素子パターンを露光する液晶用の投影露光装置
や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチ
クルなどを製造するための投影露光装置などにも広く適
用できる。

【００４３】また、露光光源７としては、ＡｒＦエキシ
マレーザのみならず、超高圧水銀ランプから発生する輝
線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７
ｎｍ）などを用いることができる。また、ＹＡＧレーザ
や半導体レーザ等の高周波などを用いてもよい。

【００４４】投影光学系４の倍率は、縮小系のみならず
等倍および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系
４としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場
合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材
料を用い、Ｆ₂レーザを用いる場合は反射屈折系または
屈折系の光学系にする。

【００４５】Ｙステージ２、Ｘステージ３やレチクルス
テージ５にリニアモータを用いる場合は、エアベアリン
グを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアク
タンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。
また、各ステージ２，３，５は、ガイドに沿って移動す
るタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプ
であってもよい。

【００４６】Ｙステージ２、Ｘステージ３の移動により
発生する反力は、フレーム部材を用いて機械的に床（大
地）に逃がしてもよい。レチクルステージ５の移動によ
り発生する反力は、フレーム部材を用いて機械的に床
（大地）に逃がしてもよい。

【００４７】複数の光学素子から構成される照明光学系
６および投影光学系４をそれぞれ露光装置本体に組み込
んでその光学調整をするとともに、多数の機械部品から
なるレチクルステージ５やＹステージ２、Ｘステージ３
を露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、さら
に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより
本実施の形態の投影露光装置１を製造することができ
る。なお、投影露光装置１の製造は、温度およびクリー
ン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望まし
い。

【００４８】液晶表示素子や半導体デバイス等のデバイ
スは、各デバイスの機能・性能設計を行うステップ、こ
の設計ステップに基づいたレチクルＲを製作するステッ
プ、ウエハＷ、ガラス基板等を製作するステップ、前述
した実施の形態の投影露光装置１によりレチクルＲのパ
ターンをウエハＷ、ガラス基板に露光するステップ、各
デバイスを組み立てるステップ、検査ステップ等を経て
製造される。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る投
影露光装置は、保持部材とこの保持部材に保持された光
学素子とを、線膨張係数の差が０．１ｐｐｍ／Ｋ以下に
なる素材で形成する構成となっている。これにより、こ
の投影露光装置では、保持部材および光学素子の間に圧
縮力または引張り力が作用せず、光学素子に歪みが発生
することを未然に防ぐことができるため、光学素子の歪
みによって投影像に悪影響が及ぶことなく、結像特性を
高精度に維持できるという効果が得られる。さらに、装
置内の温度を必要以上に厳しく管理する必要がなくなる
とともに、保持部材と光学素子との間の圧縮力または引
張り力を吸収するための機構を別途設ける必要もなくな
るので、装置の小型化および低コスト化にも寄与すると
いう優れた効果を奏する。

【００５０】請求項２に係る投影露光装置は、光学素子
である反射ミラーを超低熱膨張チタニウム珪酸ガラスで
形成し、保持部材を低熱膨張セラミックスで形成する構
成になっている。これにより、この投影露光装置では、
保持部材および光学素子の線膨張係数の差をほぼ零にで
きるため、これらの間に圧縮力または引張り力が作用せ
ず、光学素子の歪みによって投影像に悪影響が及ぶこと
なく、結像特性を高精度に維持できるという効果が得ら
れる。さらに、装置内の温度を必要以上に厳しく管理す
る必要がなくなるとともに、保持部材と光学素子との間
の圧縮力または引張り力を吸収するための機構を別途設
ける必要もなくなるので、装置の小型化および低コスト
化にも寄与するという優れた効果を奏する。

【００５１】請求項３に係る投影露光装置は、光学素子
である反射ミラーと、保持部材とを低熱膨張セラミック
スで形成する構成となっている。これにより、この投影
露光装置では、光学素子である反射ミラー自体の剛性も
高まり、反射ミラー面のたわみも小さくなるので、反射
ミラーの反射精度が高まり、結像特性を向上させること
ができるという効果が得られる。

【００５２】請求項４に係る投影露光装置は、反射ミラ
ーと、この反射ミラーに所定間隔をおいて配置され、反
射ミラーへビームを出射または反射ミラーからのビーム
を入射するレンズとを、低熱膨張セラミックスで形成し
たフレームで支持する構成となっている。これにより、
この投影露光装置では、温度変化が発生した際にも、反
射ミラーとレンズとの間の距離変化を数ｎｍオーダの微
小量に抑え、安定した結像特性を得ることができるた
め、微細パターンの像をウエハ上に投影する際にも、所
定の線幅での投影を安定して行うことができるという優
れた効果を奏する。

【００５３】請求項５に係る投影露光装置は、低熱膨張
セラミックスの縦弾性係数が１３，０００ｋｇｆ／ｍｍ
²以上である構成となっている。これにより、この投影
露光装置では、フレームや保持部材の構造材料として線
膨張係数が極微小量の素材を使用することが可能にな
り、結像特性を高精度に、且つ安定して得られるという
効果を奏する。また、低熱膨張セラミックスを反射ミラ
ーに用いた際には、保持部材から受ける応力に対する歪
みが小さくなり、反射ミラー面のたわみも小さくなるの
で、反射精度が高まるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す図であって、投影
光学系のレチクル対向面部の詳細を示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態を示す図であって、反射
屈折型の投影露光装置の概略構成図である。

【符号の説明】ＥＬ露光光（ビーム）ＧＬ１レンズ系（レンズ）Ｍ１凹面鏡（反射ミラー）１投影露光装置１０レンズ鏡筒（フレーム）１１ホルダー（保持部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビームの光路に、保持部材で保持された
光学素子が配置された投影露光装置において、前記保持部材と前記光学素子とは、線膨張係数の差が
０．１ｐｐｍ／Ｋ以下になる素材でそれぞれ形成されて
いることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】請求項１記載の投影露光装置において、前記光学素子は、前記ビームを反射する反射ミラーであ
り、該反射ミラーは、超低熱膨張チタニウム珪酸ガラス
で形成されたものであり、前記保持部材は、低熱膨張セラミックスで形成されたも
のであることを特徴とする投影露光装置。
【請求項３】請求項１記載の投影露光装置において、前記光学素子は、前記ビームを反射する反射ミラーであ
り、該反射ミラーおよび前記保持部材は、低熱膨張セラミッ
クスでそれぞれ形成されたものであることを特徴とする
投影露光装置。
【請求項４】請求項２または３記載の投影露光装置に
おいて、前記反射ミラーと、該反射ミラーに対して前記光路に沿
って所定間隔をおいて配置され前記反射ミラーへ前記ビ
ームを出射又は前記反射ミラーからの前記ビームを入射
するレンズとは、前記低熱膨張セラミックスで形成され
たフレームに支持されることを特徴とする投影露光装
置。
【請求項５】請求項２から４のいずれかに記載の投影
露光装置において、前記低熱膨張セラミックスの縦弾性係数が、１３，００
０ｋｇｆ／ｍｍ²以上であることを特徴とする投影露光
装置。