JP2001307982A - 光学要素の支持構造、および該支持構造を用いて構成された露光装置と、該装置によるデバイス等の製造方法 - Google Patents
光学要素の支持構造、および該支持構造を用いて構成された露光装置と、該装置によるデバイス等の製造方法Info
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Abstract
支持構造を用いて構成された露光装置と、該装置による
デバイス等の製造方法を提供する。 【解決手段】光学要素(11)を支持する支持部材(1
2)と、支持部材を保持する鏡筒(13)を備えた光学
要素の支持構造であって、前記光学要素と前記支持部材
との間隙、及び/または前記支持部材と前記鏡筒との間
隙を塞ぐ薄膜状部材(17)を有し、該薄膜状部材によ
り前記支持構造体内の前記光学素子によって隔てられた
空間における相互の気体交換を遮断するように構成す
る。
Description
造、および該支持構造を用いて構成された露光装置と、
該装置によるデバイス等の製造方法に関するものであ
る。
速度を向上させるため、回路パターンの微細化が進んで
いる。現在これらのパターン形成には、量産性と解像性
能に優れた縮小投影露光法によるリソグラフィが広く用
いられている。この方法は転写パターンが描画された原
版であるマスク上の回路パターンを投影レンズを介して
一括して被露光基板上であるウエハに転写するものであ
る。その限界解像性能は露光波長に比例し、投影レンズ
の開口数(NA)に反比例する。そこで従来より、投影
レンズの高NA化により解像度の向上が行なわれてき
た。しかし、半導体デバイスの微細化をさらに進めるた
めに露光光を短波長化する必要がでてきた。
高照度の光源を用いても、前記マスクを照明する光の照
度(光強度)分布が均一でないと、前記ウエハ上に露光
した回路パターン像は、全面に渡って均一な解像力が得
られず、良好な焼き付けが行なわれないという問題が生
じる。そのため投影露光装置における照明光学系には焼
き付け面全面における均一露光のために前記マスク面へ
の照明光束に照度の均一性を持たせることが要求され
る。
光光とする露光装置およびi線より短波長の露光光を用
いる露光装置においては、短波長化により、露光光が空
気中の不純物を光化学反応させることが知られており、
かかる反応による生成物がガラス部材に付着し、透過率
の劣化や光学特性の劣化による透過率のムラが生じる。
ここで、前記生成物としては、例えば亜硫酸SO2が光
のエネルギーを吸収し励起状態となると、空気中の酸素
と反応(酸化)することによって生じる硫酸アンモニウ
ム(NH4)2SO4が代表的に挙げられる。この硫酸ア
ンモニウムは白色を帯びており、レンズやミラー等の光
学部材の表面に付着すると前述の光学特性の劣化を生じ
る。そして、露光光は硫酸アンモニウムで散乱、吸収さ
れる結果前記光学系の透過率が減少することになる。特
に、KrFエキシマレーザ(波長λ=248nm)のよ
うに露光光がi線より波長が短い248nm以下になる
短波長領域では、光の波長エネルギーが増大し、露光光
がより強い光化学反応を起こし、前記光学特性の劣化を
生じるばかりでなく、ArFエキシマレーザ(波長λ=
193nm)の場合、露光光がパージガス中の僅かな酸
素を反応させてオゾンを発生し、残存酸素と生成オゾン
がともに露光光を吸収してしまう現象がある。そのため
露光光の感光基板に到達するまでの光量(透過率)が少
なくなりスループットが低下するという不都合も生じて
いた。
学系の光学素子であるレンズ又は鏡筒内部を密閉する方
法として、外部との境界の隙間をシリコン樹脂等のシー
ル材で封止する方法が提案されている(特開平11−0
67651号公報)。この方法を図4に示す。図4にお
いて、31はレンズ、32はレンズ31を保持する保持
部材、33は複数の保持部材32を保持するレンズユニ
ット、34は各保持部材32の間隔に挿入し、各々3点
で支持する3点支持ビス、35は保持部材32とレンズ
ユニット33の隙間を封止するシール材、36は密閉し
たレンズユニット33内にパージ用の気体を供給・排出
するチュープ継手である。保持部材32とレンズユニッ
ト33の隙間をシール材35で封止することで、外部か
らの不純物を遮断し、レンズユニット33内部に純度の
高いパージ用の気体を密封させることが可能となる。ま
た、レンズユニット33内部にパージ用の気体を密封す
ることで、内部の酸素濃度を抑えることができる。
来例では狭い隙間を封止するには有効な手段であるが、
以下の場合においては欠点が生じる。まず、従来例のシ
ール材ではシール対象物を鏡筒に完全に固定するため
に、前記シール対象物が被駆動物体である場合には対象
物の駆動機能を妨害し、駆動性能を低下させるので、従
来例のシール材を用いることができない。また、前記シ
ール材の密着に起因する前記シール対象物(特に投影光
学系の光学素子であるレンズ等)へ与える応力が生じる
場合、前記レンズ等にはその影響によりレンズ変形や複
屈折が生じ、光学特性の低下に起因する露光性能を低下
させるので、従来例のシール材を用いることができな
い。また、前記鏡筒の最下部にシール材を用いた場合、
鏡筒最下部は露光光路を絞ることで鏡筒径が縮小しスペ
ース的にも狭くなり、周辺にはウエハやアライメント系
等があって混雑するので、鏡筒径を拡大することは困難
であるため、従来例のようにシール材を挿入するスペー
スを確保するのが困難になる。そのため、外部からの不
純物を遮断し、同時に内部の酸素濃度を抑え、前記鏡筒
内部を確実に密封するという機能においても確実に行え
ることができず、前記レンズの透過率の減少及び透過率
のムラという問題が生じる。したがって、鏡筒内部への
外部からの不純物を遮断し、内部の酸素濃度を抑え、確
実に密封する方法が望まれている。
素の支持構造、および該支持構造を用いて構成された露
光装置と、該装置によるデバイス等の製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
成するために、つぎの(1)〜(12)のように構成し
た光学要素の支持構造、および該支持構造を用いて構成
された露光装置と、該装置による半導体デバイス等の製
造方法を提供するものである。 (1)光学要素を支持する支持部材と、支持部材を保持
する鏡筒を備えた光学要素の支持構造であって、前記光
学要素と前記支持部材との間隙、及び/または前記支持
部材と前記鏡筒との間隙を塞ぐ薄膜状部材を有し、該薄
膜状部材により前記支持構造体内の前記光学素子によっ
て隔てられた空間における相互の気体交換を遮断するよ
うに構成されていることを特徴とする光学要素の支持構
造。 (2)光学要素を支持する支持部材と、支持部材を保持
する鏡筒を備えた光学要素の支持構造であって、前記光
学要素と前記支持部材との間隙、及び/または前記支持
部材と前記鏡筒との間隙を塞ぐ薄膜状部材を有し、該薄
膜状部材が、前記間隙の全周に亙って前記光学素子の少
なくともいずれか一面と該光学要素と同一面側の支持部
材の面、及び/または前記支持部材の少なくともいずれ
か一面と該光学要素と同一面側の鏡筒の面に対して、前
記間隙の全周に亙って密着接合されており、該薄膜状部
材により前記支持構造体内の前記光学素子によって隔て
られた空間における相互の気体交換を遮断するように構
成されていることを特徴とする光学要素の支持構造。 (3)前記密着接合が、接着剤によって接合されている
ことを特徴とする上記(2)に記載の光学要素の支持構
造。 (4)前記密着接合において、前記薄膜状部材に形成さ
れた貫通穴を介して、該薄膜状部材との接触面全周を締
結するための円環状の押さえ部材を有することを特徴と
する上記(3)に記載の光学要素の支持構造。 (5)前記薄膜状の部材が、可撓性で密閉性を有し、か
つ十分な強度を兼ね備える薄膜状のシール材であること
を特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の光
学要素の支持構造。 (6)前記薄膜状のシール材が、前記光学要素の中心方
向に前記接着剤が流れるのを防ぐための溝を有すること
を特徴とする上記(5)に記載の光学要素の支持構造。 (7)前記接着剤、及び/または前記円環状の押さえ部
材、及び/または前記薄膜状部材が、有機珪素化合物、
アンモニア、硫酸イオン及び有機ガスのうち少なくとも
1つ以上を含まないガスを発生し、または脱ガスしない
材質であることを特徴とする上記(3)〜(6)のいず
れかに記載の光学要素の支持構造。 (8)前記接着剤、及び/または前記円環状の押さえ部
材、及び/または前記薄膜状部材が、有機珪素化合物、
アンモニア、硫酸イオン及び有機ガスのうち少なくとも
1つ以上を含まないガスを発生し、または脱ガスしない
材質によってコーティング加工を施されていることを特
徴とする上記(3)〜(6)のいずれかに記載の光学要
素の支持構造。 (9)前記光学素子と前記支持部材との間の接触面、及
び/または前記支持部材と前記鏡筒との間の接触面が、
3点支持によって支持されていることを特徴とする上記
(1)〜(8)のいずれかに記載の光学要素の支持構
造。 (10)前記支持部材が、前記光学素子とともに同一方
向に移動する可動部材で構成されていることを特徴とす
る上記(1)〜(9)のいずれかに記載の光学要素の支
持構造。 (11)上記(1)〜(10)のいずれかに記載の光学
要素の支持構造を用いて光学系の一部を構成したことを
特徴とする露光装置。 (12)上記(11)に記載の露光装置によりデバイス
パターンでウエハを露光する段階、この露光したウエハ
を現像する段階とを含むことを特徴とするデバイス等の
製造方法。
上記構成を適用することによって、シール材を用いた構
造的に簡便なシール機構を構成することができ、このシ
ール機構を含めた鏡筒構造及び投影光学系等の設計が容
易になり、該シール機構を用いて、鏡筒内部への不純物
流入を遮断し、光学素子への不純物付着の防止及び鏡筒
内部気体純度の維持と保証及び光源にArFエキシマレ
ーザ等を用いた場合、鏡筒内部へ酸素などのリークガス
の抑止をすることで、光学特性及び照明光の均一性の維
持と保証、及び露光量減少の抑止が可能となる。さら
に、鏡筒外部の環境条件を保護し、省スペースなシール
機構をもつ鏡筒構造体が実現可能となる。したがって、
これによれば、光学特性及び照明光の均一性の維持と保
証による露光装置の信頼性の維持及び向上、簡便な構造
で省スペースなシール機構による露光装置のコストの低
減、露光量減少の抑止による露光装置のスループットの
信頼性維持及び向上を実現することができる。より具体
的には、例えば、上記(1)〜(4)の構成を適用する
ことによって、前記鏡筒内の前記光学素子によって隔て
られた空間における相互の気体交換を、確実に遮断する
ことが可能となる。また、上記(5)の構成を適用し
て、可撓性かつ密閉性の良い、かつ十分な強度を兼ね備
える前記薄膜状のシール材を用いることにより、前記光
学素子によって隔てられた空間における気体交換の遮断
の信頼性を高めることが可能となる。また、上記(7)
の構成を適用することによって、鏡筒内の露光光によっ
て光学特性を劣化させるような物質を発生させずに、前
記光学素子によって隔てられた空間における気体交換を
確実に遮断することが可能となる。また、上記(8)の
構成を適用することによって、鏡筒内の露光光によって
光学特性を劣化させるような物質を発生させる材質にお
いても適用でき、広範囲な環境条件に対応することが可
能となる。また、上記(10)の構成を適用することに
よって、前記保持部材を可動させることで、前記気体交
換の遮断機能を害することなく、同時に前記保持部材の
可動を妨害することなく、前記光学素子と前記保持部材
とを同一方向に移動させることができる。
置の投影光学系ユニットの一部の構成を示すものであ
る。図1において、1は本実施例の半導体露光装置にお
ける投影光学系を含む鏡筒、2は鏡筒1を支持する本体
定盤、3は表面に感光剤を塗布してあるウエハ、4はウ
エハ3を支持するウエハステージである。また、5はウ
エハ3に転写するパターンを描写したレチクル(原
版)、6はレチクル5を保持するレチクルステージ、7
はレチクル5に露光光で照明する照明系光学ユニットの
一部、8は本体定盤2上に位置し、レチクルステージ6
を保持する外筒である。また、9は投影光学系を含む鏡
筒1の一部で、最下部に位置するレンズ最下部、10は
投影光学系の一部が駆動するレンズ駆動ユニットであ
る。照明系光学ユニット7によりレチクル5を露光し、
投影光学系レンズ(鏡筒1の内部)を介してウエハ4に
レチクル5のパターンを転写する。
表す図面であり、同図において11は投影光学系の一部
であるレンズ、12はレンズを支持する保持部材、13
は保持部材12を支持する鏡筒、14はレンズ11と保
持部材12を円周上に等間隔で3点支持する際に挿入す
る3点支持ピン(図2は断面図なので2点しか図示され
ていない)である。また、15はレンズ11を3点支持
ピン14の反対側から固定する押えばね、16は押えば
ね15を固定する押えばね支持棒、17はレンズ11の
内部と外部とを遮断する、薄膜状の可撓性かつ密閉性の
良い、かつ十分な強度を持つシール材(以後、フィルム
シールとする)である。また、18はフィルムシール1
7を固定する円環状のシール押え、19はシール押え1
8や押えばね支持棒16を固定するネジである。
形を考慮して、レンズ11と保持部材12とを3点支持
ピン14により3点で保持し、反対側から押えばね15
により固定し、レンズ11と保持部材12とを3点支持
することにより、レンズ11と保持部材12間に隙間が
生じることから、レンズ11内部を密閉空間にするため
に図2のようにレンズと保持部材間の隙間をフィルムシ
ールで塞ぎ、B面からA面への気体の流入を防ぐ。図2
のように、レンズ11と保持部材12間の隙間を塞ぐ場
合、レンズ11とフィルムシール17は接着により固定
し、保持部材12とフィルムシール17はフィルムシー
ル17の貫通穴を通じてシール押え18により締結し、
レンズ11とフィルムシール17とを接着する場合、接
着液がレンズ11の中心方向に流れるのを防ぐために接
着部よりレンズ11の中心方向に溝を設ける。
硫酸イオン及び有機ガスのうち少なくとも1つ以上を含
まないガスを発生する又は脱ガスしない、なお且つ耐紫
外線の接着剤を用いる。また、シール押え18において
も、上記の接着剤と同様の材質を用いる。フィルムシー
ル17はポリイミド(芳香族四塩基酸と芳香族ジアミン
との縮重合)フィルムシール[製品名:Kapton、
東レ株式会社]の厚さ25μmを用いているが、有機珪
素化合物、アンモニア、硫酸イオン及び有機ガスのうち
少なくとも1つ以上を含まないガスを発生する又は脱ガ
スしない材質のシール材で可撓性、強度等に問題がな
く、耐紫外線であれば、他の材料を用いても良い。
も接着又は固定、あるいは接着又は固定する対象物の応
力強度又は材質等によって変わり、フィルムシール17
が与える影響により対象物の性能に問題がないように選
択すれば良く、特に接着の場合にはフィルムシール17
が対象物(実例はレンズ11)へ与える接着による応力
が対象物の性能の低下を引き起こさない厚さであれば良
い。
性を低下させるガスを発生する場合でも、有機珪素化合
物、アンモニア、硫酸イオン及び有機ガスのうち少なく
とも1つ以上を含まないガスを発生する又は脱ガスしな
いコーティング加工を施せば良い。配置する場所は図1
のレンズ最下部9のように、投影光学系最下部(最上部
でも使用可能)で、投影光学系内を完全に密閉する上で
必要な場所に配置し、図2のA面とB面の空間を遮断
し、シール対象物及びその周辺の機能を妨害しない位置
であれば問題ない。
レンズ11と保持部材12間に挿入することで、レンズ
11内部と外部を確実に遮断し、外部からの不純物流入
を防ぎ、露光光による光化学反応によって生じるレンズ
11への不純物付着の抑止及び鏡筒内部の気体パージ純
度の維持と保証及び鏡筒内部の酸素濃度の抑止を行うこ
とで、光学特性及び照度均一性及び露光量の低下を防ぐ
ことができる。また、フィルムシール17をレンズ11
に接着する際、接着応力によるレンズの変形及び歪をか
わし、光学特性の低下に起因する露光性能の低下を防ぐ
ことができる。
ズ、22は貫通穴を持つレンズ21を保持する保持部
材、23は保持部材22を保持し、上下可動する可動
部、24はベローズなどによって構成される、圧縮空気
により可動部23を駆動させる力を発生する駆動要素
で、本実施例では円周上に等分配で、軸対称的に3組配
置される。25は等間隔に切り欠き、その切り欠いた部
分に駆動要素24の一端を固定し、可動部23に対して
基準となる固定部、26は駆動動要素24の力を可動部
23に伝える駆動作用板、27は2枚1組以上で可動部
23と固定部25とに対称的に配置し、固定され、ばね
機構をなす板ばねで、本実施例では軸対称的に3組、上
下同様に配置される。
固定部25と可動部23に締結する円環状の板ばね押
え、29は鏡筒内部と外部とを遮断するフィルムシー
ル、30は投影光学系の固定部の一部となる固定部(鏡
筒)、31はフィルムシール29に設けた貫通穴を通じ
て可動部23と固定部30に締結する円環状のシール押
え、32は駆動要素24に圧縮された気体を送る接続部
となる継手から構成される。駆動要素24は板ばね27
を設置していない位置に取り付けられるので、フィルム
シール29を取り付けない場合、駆動要素24の固定の
ため、固定部25に切り欠いた部分から外部の気体が鏡
筒内部に流入する。
24に圧縮された気体を送り、駆動要素24の発生する
力を駆動作用板26を介して、対称的に配置された上下
の板ばね27により長方形リンクのばね機構を持つ可動
部23を上下駆動させ、レンズ21を移動させることで
投影光学系で生じる収差の補正や露光倍率の補正を行
う。フィルムシール29は実施例1と同様のものを使用
する。露光によりフィルムシール29から光学特性を低
下させるガスを発生する場合でも、実施例1と同様のコ
ーティング加工を施せば良い。
より可動部23と固定部30は固定されているが、柔軟
性のあるフィルムシール29を用いることにより、フィ
ルムシール29と可動部23及び固定部30の接触面に
摩擦等が生じても可動部23の駆動・性能に影響せず、
投影光学レンズ21の内部と外部との空間を遮断し、外
部の不純物を防ぐことにより、実施例1同様、光学特性
及び照度均一性及び露光量の低下を防ぐことができる。
ば、薄膜状部材によって、光学素子と前記支持部材との
間隙、及び/または前記支持部材と前記鏡筒との間隙を
塞ぎ、鏡筒内部への不純物の流入を遮断するように構成
することで、光学素子への不純物が付着することを防止
し、また鏡筒内部の気体の純度を維持することができ、
構造等を変更することなく機構設計が容易なシール機構
を構成することが可能で、鏡筒構造体等を省スペースで
実現することができる光学要素の支持構造、および該支
持構造を用いて構成された露光装置と、該装置による半
導体デバイス等の製造方法を実現することができる。
構造体を説明する図。
構造体を説明する図。
構造体を説明する図。
Claims (12)
- 【請求項1】光学要素を支持する支持部材と、支持部材
を保持する鏡筒を備えた光学要素の支持構造であって、
前記光学要素と前記支持部材との間隙、及び/または前
記支持部材と前記鏡筒との間隙を塞ぐ薄膜状部材を有
し、該薄膜状部材により前記支持構造体内の前記光学素
子によって隔てられた空間における相互の気体交換を遮
断するように構成されていることを特徴とする光学要素
の支持構造。 - 【請求項2】光学要素を支持する支持部材と、支持部材
を保持する鏡筒を備えた光学要素の支持構造であって、
前記光学要素と前記支持部材との間隙、及び/または前
記支持部材と前記鏡筒との間隙を塞ぐ薄膜状部材を有
し、該薄膜状部材が、前記間隙の全周に亙って前記光学
素子の少なくともいずれか一面と該光学要素と同一面側
の支持部材の面、及び/または前記支持部材の少なくと
もいずれか一面と該光学要素と同一面側の鏡筒の面に対
して、前記間隙の全周に亙って密着接合されており、該
薄膜状部材により前記支持構造体内の前記光学素子によ
って隔てられた空間における相互の気体交換を遮断する
ように構成されていることを特徴とする光学要素の支持
構造。 - 【請求項3】前記密着接合が、接着剤によって接合され
ていることを特徴とする請求項2に記載の光学要素の支
持構造。 - 【請求項4】前記密着接合において、前記薄膜状部材に
形成された貫通穴を介して、該薄膜状部材との接触面全
周を締結するための円環状の押さえ部材を有することを
特徴とする請求項3に記載の光学要素の支持構造。 - 【請求項5】前記薄膜状の部材が、可撓性で密閉性を有
し、かつ十分な強度を兼ね備える薄膜状のシール材であ
ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載
の光学要素の支持構造。 - 【請求項6】前記薄膜状のシール材が、前記光学要素の
中心方向に前記接着剤が流れるのを防ぐための溝を有す
ることを特徴とする請求項5に記載の光学要素の支持構
造。 - 【請求項7】前記接着剤、及び/または前記円環状の押
さえ部材、及び/または前記薄膜状部材が、有機珪素化
合物、アンモニア、硫酸イオン及び有機ガスのうち少な
くとも1つ以上を含まないガスを発生し、または脱ガス
しない材質であることを特徴とする請求項3〜6のいず
れか1項に記載の光学要素の支持構造。 - 【請求項8】前記接着剤、及び/または前記円環状の押
さえ部材、及び/または前記薄膜状部材が、有機珪素化
合物、アンモニア、硫酸イオン及び有機ガスのうち少な
くとも1つ以上を含まないガスを発生し、または脱ガス
しない材質によってコーティング加工を施されているこ
とを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の光
学要素の支持構造。 - 【請求項9】前記光学素子と前記支持部材との間の接触
面、及び/または前記支持部材と前記鏡筒との間の接触
面が、3点支持によって支持されていることを特徴とす
る請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学要素の支持
構造。 - 【請求項10】前記支持部材が、前記光学素子とともに
同一方向に移動する可動部材で構成されていることを特
徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学要素
の支持構造。 - 【請求項11】請求項1〜10のいずれか1項に記載の
光学要素の支持構造を用いて光学系の一部を構成したこ
とを特徴とする露光装置。 - 【請求項12】請求項11に記載の露光装置によりデバ
イスパターンでウエハを露光する段階、この露光したウ
エハを現像する段階とを含むことを特徴とするデバイス
等の製造方法。
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