JP2001255441A - レンズ保持装置、およびレンズ保持装置を組み込んだ投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズ接着保持時にレンズ部材の変形を最小
限に押さえ、高精度の光学性能を長期に亘って維持す
る。 【解決手段】 レンズ部材１を固定剤３により保持部材
２に固定してなり、該保持部材２には、該レンズ部材１
が載置されるレンズ受部２ｂと、該固定剤３にて該レン
ズ部材１を固定するレンズ嵌合部Ａが設けられ、保持部
材２のレンズ受部２ｂとレンズ嵌合部Ａの間に空間２ａ
が形成されている。保持部材２のレンズ受部２ｂとレン
ズ嵌合部Ａの間に形成された空間２ａは、固定剤３がレ
ンズ嵌合部Ａより流れ出た時に受ける溝部である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズを保持する
レンズ保持装置、特に半導体露光装置に使用される投影
レンズのレンズ保持装置、およびレンズ保持装置を組み
込んだ投影露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レンズ保持装置、特に半導体露光
装置用に使用する投影レンズのレンズ保持装置では、レ
ンズ部材を保持部材に保持固定する方法として、押え環
等金属部材にてレンズ部材を保持部材に固定する押え環
方式や、接着剤によりレンズ部材を保持部材に固定する
接着方式が用いられている。

【０００３】この二つの方式の中でも、高精度な光学性
能が求められる半導体露光装置に使用する投影レンズな
どでは、押え環方式ではレンズ部材に応力を大きく与え
レンズ面形状を変形させ高精度な光学性能が得られない
ため、レンズ部材を保持部材に接着固定する接着方式が
広く用いられている。

【０００４】前記接着剤にてレンズ部材を保持部材に接
着する接着方式としては、特開平１１−０９５０７８号
公報に開示されているように、接着剤に関して開示され
ているものはあった。上記特開平１１−０９５０７８号
公報に記載されている接着方式の構成では、図６に示す
ようにレンズ部材１０１を保持部材１０２に対して接着
剤１０３にて接着固定している。上記公開特許公報にお
いては、接着剤１０３の脱ガス成分から引き起こされる
光学性能の劣化また、接着剤の硬化により引き起こされ
るレンズ面形状の変化によって引き起こされる光学性能
の劣化を防止するための接着剤について開示しているも
のである。そして、接着方式によるレンズ部材と保持部
材の接着構造については，簡易な説明しかされていな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例で示す図６のような接着構造では、レンズ部材を保
持部材に固定するレンズ接着固定方式を用いる際に、接
着剤または充填剤が硬化し、完全にレンズ部材と保持部
材が固定される前にレンズ部材と保持部材の隙間に接着
剤または充填剤が回り込むことによって、レンズ接着固
定時にレンズ面形状を変形させ、レンズ部材の保持精度
を悪化させるという問題があった。また、レンズ部材と
保持部材の隙間に回り込んでしまった接着剤や充填剤に
レンズ部材を透過する紫外線が照射されることによって
接着剤や充填剤が変質を引き起こし、レンズ部材に変形
応力を与えることによって、レンズ部材の保持状態を変
化させ、つまりは、レンズ面形状を変形させ光学性能を
悪化させるといった問題があった。

【０００６】本出願に係わる発明の目的は、レンズ部材
を保持部材に接着剤または充填剤にて接着保持するレン
ズ保持装置であり、レンズ接着保持時にレンズ部材の変
形を最小限に押さえることができ、高精度の光学性能が
長期に亘って維持することのできるレンズ保持装置を提
供することにある。さらには、前記長期に亘って高精度
な光学性能を維持することのできるレンズ保持装置が組
み込まれた投影露光装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため、本出願に係わる請求項１に記載の発明は、
レンズ部材を固定剤により保持部材に固定してなるレン
ズ保持装置において、該保持部材には、該レンズ部材が
載置されるレンズ受部と、該固定剤にて該レンズ部材を
固定するレンズ嵌合部が設けられ、前記保持部材のレン
ズ受部とレンズ嵌合部の間に空間が形成されていること
を特徴とする。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、前記保持
部材のレンズ受部とレンズ嵌合部の間に形成された空間
は、前記固定剤がレンズ嵌合部より流れ出た時に受ける
溝部であることを特徴とする。

【０００９】上記構成において、レンズ嵌合部となるレ
ンズ部材外周面と保持部材内周面間にのみ接着剤または
充填剤などの固定剤にてレンズ部材が保持部材に固定さ
れ、嵌合部から硬化する前に流れ出てしまった固定剤
は、レンズ受部とレンズ嵌合部の間に形成された空間で
ある受け溝部に流れ込み、レンズ保持精度に最も影響す
る保持部材のレンズ受部に回り込むことを防ぐ。

【００１０】また、請求項３に記載の発明は、前記保持
部材のレンズ受部形状が、曲率形状をしている保持部材
であることを特徴とする。

【００１１】上記構成において、保持部材はレンズ形状
に拘らず、レンズ保持精度に最も影響する保持部材のレ
ンズ受部を同形状にし、保持部材の精度保証部を統一す
ることができる。

【００１２】また、請求項４に記載の発明は、前記保持
部材のレンズ受部とレンズ嵌合部の間に形成された空間
に、少なくとも一つの貫通穴を設けたことを特徴とす
る。

【００１３】上記構成において、あらかじめ貫通穴から
ガス抜きをすることによって、保持部材とレンズ部材間
の密閉空間に充填された接着剤または充填剤などの固定
剤から発生する脱ガス成分を抜き、該固定剤を枯らすこ
とにより、レンズ保持装置をレンズ鏡筒組み込み時、レ
ンズ鏡筒内環境の汚染や汚染による光学性能の劣化を防
ぐ。

【００１４】また、請求項５に記載の発明は、前記保持
部材のレンズ嵌合部に前記固定剤を注入する斜面形状が
形成されている保持部材であることを特徴とする。

【００１５】上記構成において、レンズ部材と保持部材
の嵌合部に注入する固定剤注入量の適量化を容易にでき
る。

【００１６】また、請求項６に記載の発明は、マスクの
パターンを基板上に投影するための投影光学系と、該投
影光学系を構成する少なくとも一つのレンズ部材を固定
剤により保持部材に固定してなるレンズ保持装置とを有
する投影露光装置において、該保持部材には、該レンズ
部材が載置されるレンズ受部と、固定剤にて該レンズ部
材を固定するレンズ嵌合部とが設けられ、前記保持部材
のレンズ受部とレンズ嵌合部の間に空間が形成されてい
ることを特徴とする投影露光装置である。

【００１７】

【実施例】（第１の実施例）本発明の第１の実施例を図
１および図２に基づいて説明する。図１および図２は、
第１の実施例の特徴を最もよく表すレンズ保持装置の断
面図である。図１および図２では、保持部材２にレンズ
部材１，１１がマウントされている状態を示している。
図１に示すレンズ部材１は、両凸レンズ、図２に示すレ
ンズ部材１１は、両凹レンズである。保持部材２のレン
ズ受部２ｂに搭載されたレンズ部材１，１１は、レンズ
部材１，１１と対応するそれぞれの保持部材２の嵌合部
Ａ内に接着剤または充填剤３などの固定剤が注入され硬
化することによって、保持部材２に固定される。嵌合部
Ａは円筒形内周面１３を有し、該内周面１３にレンズ部
材１，１１の外周面が嵌合する。

【００１８】保持部材２は、傾斜空間２ａと、該傾斜空
間２ａよりも小径側にあって曲率形状をしている凸面を
なすレンズ受部２ｂと、円筒形内周面１３の上端に連な
り奥細り円錐形の斜面形状部２ｃとを、軸線ＣＬを共通
にして備えている。傾斜空間２ａは、共通軸線ＣＬに対
して奥広がりに傾斜した両傾斜側面１５，１６と該両傾
斜側面間にある傾斜底面１７とで環状の受け溝部として
形成されている。一方の傾斜側面１５は嵌合部Ａの下端
に連なり、他方の傾斜側面１６はレンズ受部２ｂの外端
に連なっている。

【００１９】次に、接着剤または充填剤３によるレンズ
部材１，１１の接着固定方法について詳細を説明する。
保持部材２のレンズ受部２ｂに載置されたレンズ部材
１，１１は、レンズ部材１，１１と保持部材２の嵌合部
Ａのクリアランス量が全周略一定となるように、保持部
材２とレンズ部材１，１１の芯合わせを行う。嵌合部Ａ
のクリアランス量が略一定となったところで、接着剤ま
たは充填剤３を保持部材２の斜面形状部２ｃから嵌合部
Ａへ注入する。保持部材２の斜面形状部２ｃから接着剤
または充填剤３を注入することによって、注入した接着
剤または充墳剤３が保持部材２上にほぼ残留することが
なくなるので、嵌合部Ａに注入される接着剤または充填
剤３の量を一定の適量にすることができる。そして、接
着剤または充填剤３の注入量を適量化することによっ
て、まず注入量が少なくレンズ部材１，１１の固定が不
完全になってしまうことがなくなる。

【００２０】また、接着剤または充填剤３の注入量が少
々多すぎてしまつた時には、接着剤または充填剤３が嵌
合部Ａで硬化する前に嵌合部Ａから流れ出すことが考え
られる。接着剤または充填剤３が硬化する前にレンズ嵌
合部Ａから流れ出し、レンズ部材１，１１とレンズ受部
２ｂ間に接着剤または充填剤３が回り込んでしまうと接
着剤または充填剤３の硬化時に、レンズ部材１，１１を
変形させレンズ面形状を変形させてしまい、光学性能を
悪化させることになる。そこで、保持部材２のレンズ受
部２ｂとレンズ嵌合部Ａ間に空間２ａを形成し、接着剤
または充填剤３が受けられるような構造になっている。
このため、レンズ保持精度に最も影響するレンズ部材
１，１１と保持部材２のレンズ受部２ｂ間に接着剤また
は充填剤３が回り込むことがなくなる。つまり、レンズ
部材１，１１の外周部と保持部材２の内周部である鉄合
部Ａでのみ保持部材２に対してレンズ部材１，１１が接
着固定されることになる。

【００２１】また、長期に亘って高精度な光学性能を必
要とするレンズ保持装置では、レンズ部材１，１１と保
持部材２のレンズ受部２ｂ間に接着剤または充填剤３が
回り込んでしまうと、レンズ部材１，１１を透過する紫
外線などの照射光によって接着剤または充墳剤３が変質
し、レンズ部材保持精度を悪化させてしまう。つまり
は、接着剤または充填剤３の回り込みを防ぐことによっ
て、このレンズ保持装置が長期に亘って高精度な光学性
能を維持することができるようになる。

【００２２】ここで、図１に示す装置と図２に示す装置
との相違点に関して述べる。図から見ても分かるよう
に、図１においては、レンズ部材１が両凸レンズであ
り、図２では、レンズ部材１１が両凹レンズである。図
１と図２の相違点は、レンズ形状のみであり、レンズ部
材１，１１の形状（特に保持部材２に接する側の面形
状）に拘らず、保持部材２は同形状になっている。高精
度な光学性能を必要とするレンズ保持装置では、高精度
なレンズ保持精度が要求されるが、特に重要となるの
が、保持部材２のレンズ受部２ｂの平面度精度である。
レンズ受部２ｂの平面度精度によって、レンズ部材１，
１１の自重による面形状変形量を最小限に押さえること
が可能であるからである。

【００２３】また、本実施例においては、レンズ受部２
ｂを凸面の曲率形状にすることによって、レンズ部材
１，１１の形状に拘らず保持部材２のレンズ受部２ｂを
同形状にすることができる。つまりは、保持部材２のレ
ンズ受部２ｂを加工する際に、曲率形状の精度加工を統
―して行うことにより、レンズ形状によって加工方法を
変更する必要が無く、高精度加工を行うことができる。
なお、本実施例において、レンズ受部２ｂは全周でレン
ズ部材１，１１を保持する構造になっているが、レンズ
部材保持の場合、３点または６点などの多点受け形状を
していても同様である。

【００２４】次に、本発明の実施の形態に係わるレンズ
保持装置を投影露光装置に用いた例を示す。図４は、本
発明の実施の形態に係わるレンズ保持装置を組み込んだ
投影露光装置の概略構成を示す図である。原版としての
レチクル４２上に形成された所定パターンを感光基板と
してのウエハ４５上に投影露光する装置である。図４に
おいて、露光用光源４１から射出された光束は、レチク
ルステージ４３上に保持されたレチクル４２を照明す
る。レチクル４２を透過した光は、投影光学系４４によ
って、ウエハステージ４６上に載置されたウエハ４５に
達し、レチクル４２のパターンが露光領域に投影露光さ
れる。

【００２５】次に、図５は、投影光学系内のレンズ保持
装置の構成を説明するための図である。４枚のレンズ部
材５１，５２，５３，５４は、各々の保持部材５５，５
６，５７，５８にそれぞれ接着剤または充填剤５９，６
０，６１，６２にて接着固定されている。レンズ鏡筒６
７の保持部材受部６７ａに保持部材５８に接着されたレ
ンズ部材５４が挿入されている。次に保持部材５８の上
側にはスペーサ６５が挿入されスペーサ６５上側にレン
ズ部材５３が接着固定された保持部材５７が挿入されて
いる。同様に下側から上側に順々に挿入され、最後にレ
ンズ部材５１が接着固定された保持部材５５を押え環６
６にてレンズ鏡筒６６に固定するようになっている。

【００２６】なお、ここでスペーサ６３，６４，６５
は、この投影光学系が高精度な光学性能を引き出すため
に、レンズ部材５１，５２，５３，５４間の距離を調整
するためのスペーサである。この図から見ても分かるよ
うに様々なレンズ部材の形状５１，５２，５３，５４を
していても保持部材５５，５６，５７，５８の形状は同
形状にすることが可能である。また、レンズ鏡筒保持部
材受部６７ａ、保持部材５１，５２，５３，５４、スペ
ーサ６３，６４，６５および押え環６６等は、レンズ鏡
筒６７内での変形や固定時の座りを考慮し、３点もしく
は６点などの多点接触形状としていても良い。

【００２７】（第２の実施例）本発明の第２の実施例を
図３を用いて説明する。図３は、図１および図２と同様
にレンズ保持装置の断面図である。本実施例では、前記
第１の実施例で示したレンズ部材１の保持構造およびレ
ンズ部材１と保持部材２の接着固定方法については、同
様である。本実施例においては、保持部材２のレンズ受
部２ｂとレンズ嵌合部Ａとの間に形成された空間２ａに
貫通穴２ｄを設けている。貫通穴２ｄは空間２ａを保持
部材２の外部に連通させる。貫通穴２ｄが無い場合は、
上記空間２ａがレンズ部材１と保持部材２に囲まれた密
閉空間２ａとなる。密閉空間２ａ内に接着剤または充填
剤３が入り込むと接着剤または充填剤３が発生させる脱
ガスの濃度が高くなる。そして、レンズ部材１を透過す
る紫外線などの照射によって化学反応を起こし、レンズ
部材１の表面を汚染し、光学性能が劣化するという問題
が発生する。そこで、本実施例にて設けられた貫通穴２
ｄによって、あらかじめガス抜きをすることができる。

【００２８】レンズ部材１と保持部材２に囲まれた密閉
空間に充填された接着剤または充填剤３から発生する脱
ガス成分を抜き、接着剤または充填剤３を枯らすことに
より、レンズ保持装置をレンズ鏡筒組み込み時、レンズ
鏡筒６７内環境の汚染や汚染による光学性能の劣化を防
ぐことが可能になる。なお、貫通穴２ｄの個数，位置，
大きさ等は接着剤または充填剤の脱ガス発生量および密
閉空間２ａの体積等を考慮し決める。また、本第２の実
施例のレンズ保持装置においても第１の実施例と同様に
図４および図５に示す投影光学系および投影露光装置に
組み込むことができる。

【００２９】

【デバイス生産方法の実施例】次に上記説明した投影露
光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明す
る。図７は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チッ
プ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマ
シン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設
計）ではデバイスのパターン設計を行う。ステップ２
（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスク
を製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。ステ
ップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意
したマスクとウエハを用い、リソグラフィ技術によりウ
エハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み
立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製され
たウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッ
センブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケー
ジング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６
（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの
動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうし
た工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ス
テップ７）される。

【００３０】図８は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明した投影露光装置によっ
てマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステ
ップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステ
ップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の
部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエ
ッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。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
に多重に回路パターンが形成される。

【００３１】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レンズ部材を保持部材に接着剤または充填剤などの固定
剤にて固定保持するレンズ保持装置において、レンズ嵌
合部となるレンズ部材外周面と保持部材内周間にのみ固
定剤にてレンズ部材が保持部材に固定され、嵌合部から
硬化する前に流れ出てしまった接着剤または充填剤など
の固定剤は、レンズ受部とレンズ嵌合部の間に形成され
た空間である受け溝に流れ込み、レンズ保持精度に最も
影響する保持部材のレンズ受部に回り込むことを防ぐこ
とによって、レンズ固定保持時にレンズ部材の変形を最
小限に押さえることができ、高精度の光学性能が長期に
亘って維持することのできるレンズ保持装置を提供する
ことができる。さらには、前記長期に亘って高精度な光
学性能を維持することのできるレンズ保持装置が組み込
まれた投影露光装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例に係わるレンズ保持装
置を示す断面図である。

【図２】 本発明の第１の実施例に係わるレンズ保持装
置を示す断面図である。

【図３】 本発明の第２の実施例に係わるレンズ保持装
置を示す断面図である。

【図４】 本発明の第１または第２の実施例に係わるレ
ンズ保持装置を用いた投影露光装置の概略構成図であ
る。

【図５】 本発明の第１または第２の実施例に係わるレ
ンズ保持装置を用いた投影露光装置における投影光学系
のレンズ保持構成の詳細を示す図である。

【図６】 従来のレンズ保持装置の一例を示す断面図で
ある。

【図７】 微小デバイスの製造の流れを示す図である。

【図８】 図７におけるウエハプロセスの詳細な流れを
示す図である。

【符号の説明】

１，１１，５１，５２，５３，５４，１０１：レンズ部
材、２，５５，５６，５７，５８，１０２：保持部材、
３，５９，６０，６１，６２，１０３：接着剤または充
填剤（固定剤）、４１：露光用光源、４２：レチクル
（原版）、４３：レチクルステージ、４４：投影光学
系、４５：ウエハ（感光基板）、４６：ウエハステー
ジ、６３，６４，６５：スペーサ、６６：押え環、６
７：レンズ鏡筒、２ａ：接着剤または充填剤の受け溝
部、２ｂ：レンズ受部、２ｃ：接着剤または充填剤注入
用斜面部、２ｄ：貫通穴、６７ａ：保持部材受部、Ａ：
レンズ嵌合部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズ部材を固定剤により保持部材に固
   定してなるレンズ保持装置において、該保持部材には、
   該レンズ部材が載置されるレンズ受部と、該固定剤にて
   該レンズ部材を固定するレンズ嵌合部が設けられ、前記
   保持部材のレンズ受部とレンズ嵌合部の間に空間が形成
   されていることを特徴とするレンズ保持装置。
2. 【請求項２】 前記保持部材のレンズ受部とレンズ嵌合
   部の間に形成された空間は、前記固定剤がレンズ嵌合部
   より流れ出た時に受ける溝部であることを特徴とする請
   求項１記載のレンズ保持装置。
3. 【請求項３】 前記保持部材のレンズ受部形状が、曲率
   形状をしている保持部材であることを特徴とする請求項
   １記載のレンズ保持装置。
4. 【請求項４】 前記保持部材のレンズ受部とレンズ嵌合
   部の間に形成された空間に、少なくとも一つの貫通穴を
   設けたことを特徴とする請求項１記載のレンズ保持装
   置。
5. 【請求項５】 前記保持部材のレンズ嵌合部に前記固定
   剤を注入する斜面形状が形成されている保持部材である
   ことを特徴とする請求項１記載のレンズ保持装置。
6. 【請求項６】 原版のパターンを基板上に投影するため
   の投影光学系と、該投影光学系を構成する少なくとも一
   つのレンズ部材を固定剤により保持部材に固定してなる
   レンズ保持装置とを有する投影露光装置において、該保
   持部材には、該レンズ部材が載置されるレンズ受部と、
   前記固定剤にて該レンズ部材を固定するレンズ嵌合部と
   が設けられ、前記保持部材のレンズ受部とレンズ嵌合部
   の間に空間が形成されていることを特徴とする投影露光
   装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の露光装置を用いてデバ
   イスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。