JP2006201415A

JP2006201415A - 光学部材及び光学部材の製造方法、光学装置、並びに露光装置

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Publication number: JP2006201415A
Application number: JP2005012214A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Nishikawa; 仁西川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2005-01-20
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】光学部材の設計の幅を広げ、かつ光学部材を長期に渡って高性能に維持する。
【解決手段】光学部材本体部９２ａと該光学部材本体部の外周面に対向する対向面を有する被保持部９２ｃとが固定部９２ｂを介して固定されることから、光学部材９２の製造段階で、光学部材本体部と被保持部とを別々に製造することができる。これにより、光学面の球面加工を光学部材本体部単体で行うことにより、被保持部が光学部材の光学面の球面加工の邪魔になることがない。したがって、被保持部を光学面の球面の延長面と交差するほど大きく設計することも可能であり、設計の幅が広がる。また、被保持部を大型化できることで、光学面から離れた位置を保持することができるので、保持による応力が光学部材の有効領域へ伝達するのを抑制することができ、光学部材を高性能に維持することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は光学部材及び光学部材の製造方法、光学装置、並びに露光装置に係り、更に詳しくは、光学面を有する光学部材及び該光学部材の製造方法、前記光学部材及び前記製造方法により製造された光学部材を備える光学装置、並びに該光学装置を備える露光装置に関する。

半導体素子（集積回路）、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターンを投影光学系を介して、レジスト（感光剤）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等感光性の基板（以下、「基板」又は「ウエハ」と呼ぶ）上の各ショット領域に転写する投影露光装置が使用されている。この種の投影露光装置としては、従来、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）が多用されていたが、最近ではレチクルとウエハとを同期走査して露光を行うステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））も注目されている。

投影露光装置が備える投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短くなるほど、また投影光学系の開口数（ＮＡ）が大きいほど高くなる。そのため、集積回路の微細化に伴い投影露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、ＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍや、更に短波長のＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍも実用化され、また投影光学系の開口数も増大してきている。

このような投影光学系の高ＮＡ化に伴い、最近では、投影光学系の最も基板（ウエハ）側に位置するレンズ（先端レンズ）に、曲率半径の小さなレンズ（すなわち、曲率の大きなレンズ）が用いられるようになっている。

投影光学系に採用されるレンズには、通常、レンズの有効領域（光が透過する領域）の周囲を取り囲むようにして、レンズを保持するためのつば状の被保持部が一体的に加工されている。上記のような曲率半径の小さなレンズにおいても同様であり、この被保持部の部分は、レンズ製造時の光学面の球面研磨（主に、オスカー研磨）の段階において、研磨の邪魔とならないような大きさ、及び位置に設計する必要がある。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）には、従来のレンズ１９２をその光軸ＢＸに対して垂直な方向から見た図が示されている。この図８（Ａ）から分かるように、例えばオスカー研磨によりレンズ１９２の光学面を球面研磨により形成する際には、光学面に沿って揺動する上定盤と呼ばれる研磨部分が被保持部と機械的に干渉しないようにする必要があり、このためには、球面研磨時の光学面（球面）の延長面ＥＦと被保持部１９２ｃとが交差しないように、被保持部１９２ｃの半径方向の大きさＲを制限する必要があった。

あるいは、被保持部１９２ｃの半径方向の大きさを図８（Ａ）よりも大きくとりたい場合には、図８（Ｂ）に示されるように、レンズ１９２の光軸上の最上端から被保持部１９２ｃ上面までの距離Ｈを大きくとることにより、研磨部分と被保持部とが機械的に干渉しないようにする必要があった。

図８（Ａ）のように、被保持部１９２ｃの半径方向の大きさが制限されることで、レンズを保持する部分とレンズの光学面との距離が近くなり、図８（Ｃ）に示されるように、保持による応力（図８（Ｃ）に等高線状に示される点線参照）がレンズの有効領域（光が通過する領域）に伝わりやすく、これにより、有効領域を通った光の屈折率が変化するおそれがあった。また、図８（Ｂ）のように、レンズ１９２の光軸上の最上端から被保持部１９２ｃ上面までの距離Ｈを大きくとることで、レンズが光軸方向に関して大型化し（厚くなり）、レンズが設けられる投影光学系、ひいては露光装置全体の大型化を引き起こすおそれがあった。

更に、上述のような被保持部分の制限は、逆の観点からすると、被保持部分の大きさやレンズの大きさに制限がある場合には、オスカー研磨等を用いて製造されるレンズにおける光学面の曲率半径が制限されることともなりかねず、曲率半径の小さな高ＮＡレンズの製造の障害となるおそれがあった。

従来においては、レンズの製造工程やレンズの光学的な性能の維持について考慮すると、レンズとレンズを保持するための被保持部とは一体的に加工するのが一般的であり、常識的である、と当業者の間では考えられていた。そこで、本発明者は、従来に無い新規な発想に従って、レンズ（レンズ本体部）と被保持部とを別々に分離して製造したところ、そのような製造を行っても、レンズの光学的な性能にはほとんど影響がないことを実験等により導き出すことができた。本発明は、かかる新規な発想に基づくものであり、以下の構成を採用する。

すなわち、本発明は、第１の観点からすると、凸状球面又は凸状非球面の光学面と該光学面と連続する外周面とを有する光学部材本体部と；前記光学部材本体部の外周面に対向する対向面を有する被保持部と；前記光学部材本体と前記被保持部とを固定する固定部と；を備える光学部材である。

ここで、被保持部とは、光学部材が所定の保持装置により保持される際に、保持装置と接触する部分を言い、そのような役目を果たす限り、形状や大きさ等については特に問わない。

これによれば、光学部材本体部と該光学部材本体部の外周面に対向する対向面を有する被保持部とが固定部を介して固定されることから、光学部材の製造段階で、光学部材本体部と被保持部とを別々に製造することができる。したがって、光学面の球面加工を光学部材本体部単体で行うことで、被保持部が球面加工の邪魔になることがなく、これにより、従来と異なり、被保持部を光学面の球面の延長面と交差するほど大きく設計することも可能であり、設計の幅が広がる。また、被保持部を大型化できることで、光学面から離れた位置を保持することができるので、保持による応力の光学部材の有効領域への伝達を抑制することができ、光学部材を高性能に維持することが可能である。また、従来と異なり、光学面の球面の延長面と交差しないように、光学部材の光軸上の最上端から被保持部上面までの距離を大きくとる必要もないので、光学部材の光軸方向への大型化を抑制することも可能である。更に、被保持部の大きさ、位置等に関係なく、光学面の曲率等を設定することができるので、この点からも光学部材の設計の幅が広がることとなる。また、光学部材本体部と被保持部とを別部材により構成することで、被保持部に光学部材本体部と同一の高性能な部材を用いる必要がないので、被保持部を大きくしたとしても、光学部材本体部と被保持部とを一体物とした場合に比べ、コストダウンを図ることも可能である。

本発明は第２の観点からすると、所定面と該所定面に連続する外周面とを有する光学部材本体部の、前記所定面を球面研磨し光学面を形成する工程と；前記光学部材本体部の外周面に被保持部を固定する工程と；を含む光学部材の製造方法である。

これによれば、光学部材本体部の所定面を球面研磨し光学面を形成した後に、光学部材本体部の外周面に被保持部を固定することから、所定面の球面加工を光学部材本体部単体で行うことにより、球面加工の際に被保持部が邪魔することがない。したがって、本発明の光学部材の製造方法を採用することで、従来と異なり、被保持部を光学面の球面の延長面と交差するほど大きく設計することも可能であり、設計の幅が広がる。また、被保持部を大型化できることで、光学面から離れた位置にて所定の保持部材により保持することができるので、保持による応力の光学部材の有効領域への伝達を抑制することができ、光学部材を高性能に維持することが可能である。また、従来と異なり、光学面の球面の延長面と交差しないように、光学部材の光軸上の最上端から被保持部上面までの距離を大きくとる必要もないので、光学部材の光軸方向への大型化を抑制することも可能である。更に、被保持部の位置、大きさ等に関係なく、光学面の曲率等を設定することができるので、この点からも光学部材の設計の幅が広がることとなる。また、光学部材本体部と被保持部とを別部材により構成することで、被保持部に光学部材本体部と同一の高品質な部材を用いる必要がないので、被保持部を大きくしたとしても、光学部材本体部と被保持部とを一体物とした場合に比べ、コストダウンを図ることも可能である。

本発明は、第３の観点からすると、鏡筒と；前記鏡筒内の所定位置に配置された本発明の光学部材と；前記光学部材を前記被保持部を介して保持する保持装置と；を備える第１の光学装置である。

これによれば、設計の幅が広がり、かつ光学部材の大型化、光学的性能の維持、及びコストダウンを図ることが可能な光学部材を備えているので、高ＮＡ化など種々の光学性能を有する光学装置の実現が可能であり、また、装置全体の小型化、コストダウンも図ることが可能である。

本発明は、第４の観点からすると、鏡筒と；前記鏡筒内の所定位置に配置された本発明の光学部材の製造方法により製造された光学部材と；前記光学部材を前記被保持部を介して保持する保持装置と；を備える第２の光学装置である。

これによれば、設計の幅が広がり、かつ光学部材の大型化、光学的性能の維持、及びコストダウンを図ることが可能な、本発明の光学部材の製造方法により製造された光学部材を備えているので、高ＮＡ化など種々の光学性能を有する光学装置の実現が可能であり、また、装置全体の小型化、コストダウンも図ることが可能である。

本発明は、第５の観点からすると、エネルギビームをマスクに照射して該マスクのパターンを基板上に転写する露光装置であって、前記マスクから前記基板に至る前記エネルギビームの光路上に配置された本発明の第１又は第２の光学装置を備えることを特徴とする露光装置である。

これによれば、高ＮＡ化など種々の光学性能を有することが可能で、かつ小型化、コストダウンが可能な本発明の第１又は第２の光学装置を備えているので、集積回路の微細化にも対応可能で、かつ装置全体の小型化、コストダウンを図ることが可能である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。

図１には、一実施形態の露光装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる）である。この露光装置１００は、照明系１０、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、光学装置としての投影ユニットＰＵ、ステージとしてのウエハステージＷＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。ウエハステージＷＳＴ上には、物体としてのウエハＷが載置されるようになっている。

前記照明系１０は、例えば特開２００１−３１３２５０号（対応する米国特許出願公開２００３／００２５８９０号）号公報などに開示されるように、光源、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド等（いずれも不図示）を含んで構成されている。この照明系１０では、レチクルブラインドで規定されレチクルＲ上でＸ軸方向に細長く伸びるスリット状の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。なお、照明光ＩＬとして、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、あるいは超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いることも可能である。また、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子などを用いることができる。

前記レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動部１１によって、照明系１０の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここでは図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置（Ｚ軸回りの回転を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。このレチクル干渉計１６の計測値は、主制御装置２０に送られ、主制御装置２０では、このレチクル干渉計１６の計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）の位置を算出するとともに、この算出結果に基づいてレチクルステージ駆動部１１を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置（及び速度）を制御する。

前記投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、該鏡筒４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を含む投影光学系ＰＬとを含んで構成されている。本実施形態では、投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（レンズエレメント）を含む屈折光学系が用いられている。

前記投影光学系ＰＬを構成する複数のレンズのうち、投影ユニットＰＵの鏡筒４０の内部の下端近傍に位置するレンズが、図１に示される先端レンズ９２となっている。なお、この先端レンズ９２については後に更に詳述する。

前記ステージ装置５０は、フレームキャスタＦＣ、該フレームキャスタＦＣ上に不図示の防振機構を介して設けられたベース盤１２、該ベース盤１２の上面の上方に配置されたウエハステージＷＳＴ、及び該ウエハステージＷＳＴを駆動するステージ駆動部１２４等を備えている。

前記ベース盤１２は、定盤とも呼ばれる板状部材からなり、該ベース盤１２の上面は平坦度が非常に高く仕上げられ、ウエハステージＷＳＴの移動の際のガイド面とされている。

前記ウエハステージＷＳＴは、図１に示されるように、ベース盤１２上に配置され、リニアモータ等により２次元面内を移動可能なウエハステージ本体２８と、該ウエハステージ本体２８上に不図示のＺ・チルト駆動機構を介して搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを備えている。Ｚ・チルト駆動機構は、実際には、ウエハステージ本体２８上でウエハテーブルＷＴＢを３点で支持する３つのアクチュエータ（例えば、ボイスコイルモータ又は電磁石）等を含んで構成され、ウエハテーブルＷＴＢをＺ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、θｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向）の３自由度方向に微小駆動する。

前記ウエハテーブルＷＴＢ上には、ウエハＷを保持するウエハホルダ７０が設けられている。ウエハホルダ７０上面には、多数のピンが配置されており、その多数のピンによってウエハＷが支持された状態で例えば真空吸着により吸着保持されている。

また、ウエハテーブルＷＴＢの位置は、その上面端部に設けられた移動鏡１７を介して外部に配置された干渉計１８によって、０．５〜１ｎｍ程度の分解能で計測されている。ここで、実際には、ウエハテーブルＷＴＢ上面には、Ｘ軸方向の一端（−Ｘ側端）にＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡がＹ軸方向に延設され、Ｙ軸方向の一端（＋Ｙ側端）にＹ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡がＸ軸方向に延設されている。これらの移動鏡の各反射面には、Ｘ軸干渉計、Ｙ軸干渉計からの干渉計ビーム（測長ビーム）がそれぞれ投射され、各干渉計ではそれぞれの反射光を受光することで、各反射面の基準位置（一般には投影ユニットＰＵの鏡筒の側面や、不図示のオフアクシス・アライメント系の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの計測方向の変位を計測する。Ｙ軸干渉計は、投影光学系ＰＬの投影中心（光軸ＡＸ）及びアライメント系の検出中心を結ぶＹ軸に平行な測長軸を有しており、Ｘ軸干渉計は、Ｙ軸干渉計の測長軸と投影光学系ＰＬの投影中心で垂直に交差する測長軸を有している。

前記Ｙ軸干渉計は、少なくとも３本の光軸を有する多軸干渉計であり、各光軸の出力値は独立に計測できるようになっている。このＹ軸干渉計の出力値（計測値）は、主制御装置２０に供給され、主制御装置２０ではＹ軸干渉計からの出力値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の位置（Ｙ位置）のみならず、Ｘ軸回りの回転量（ピッチング量）及びＺ軸回りの回転量（ヨーイング量）をも計測できるようになっている。また、Ｘ軸干渉計は、少なくとも２本の光軸を有する多軸干渉計であり、各光軸の出力値は独立に計測できるようになっている。このＸ軸干渉計の出力値（計測値）は、主制御装置２０に供給され、主制御装置２０ではＸ軸干渉計からの出力値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の位置（Ｘ位置）のみならず、Ｙ軸回りの回転量（ローリング量）をも計測できるようになっている。

上述のように、ウエハテーブルＷＴＢ上には、実際には、Ｘ軸移動鏡、Ｙ軸移動鏡が設けられ、これに対応してＸ軸干渉計、Ｙ軸干渉計が設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１７、干渉計１８として示されている。なお、例えば、ウエハテーブルＷＴＢの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１７の反射面に相当）を形成しても良い。

次に投影ユニットＰＵの下端部近傍の構成について図２に基づいて説明する。

前述の鏡筒４０内部の下端の先端レンズ９２は、その下端面が平面とされ、上側が球面とされた平凸レンズである。このレンズ９２は、保持装置６０によって、投影光学系の鏡筒４０の下端部に形成された開口４０ａの上方で保持されている。前記保持装置６０は、断面Ｌ字状の環状部材９３ａと、該環状部材９３ａと同形状で、上下反転した状態で環状部材９３ａに固定された環状部材９３ｂと、該環状部材９３ａ、９３ｂの上下対向する面に設けられた複数（ここでは、例えば３個ずつ、計６個）の円錐状の突起部９４とを備えている。環状部材９３ａ側に設けられた突起部９４と環状部材９３ｂ側に設けられた突起部９４とは、対になる突起部同士が上下対向するように配置され、それぞれの頂点は、レンズ９２の外縁部（後述するつば部９２ｃ）に接触している。したがって、保持装置６０によりレンズ９２が上下方向から３点ずつで支持（挟持）されるようになっている。

前記レンズ９２は、実際には、図３に示されるように、光学部材本体部としてのレンズ本体部９２ａと、レンズ本体部９２ａの外周面に対向する対向面（内面）を有する被保持部としてのつば部９２ｃと、レンズ本体部９２ａとつば部９２ｃとを固定する固定部としての接着層９２ｂとを備えている。

前記レンズ本体部９２ａは、石英ガラス、又はホタル石、フッ化リチウム等のフッ化物結晶から成り、その上面が球面加工されることにより光学面が形成され、該光学面に連続するように外周面が形成されている。

前記接着層９２ｂは、例えば、エポキシ系接着剤や紫外線硬化型接着剤などの接着剤が用いられている。エポキシ系接着剤は、様々な物質を強固に接合することができ、一液型の接着剤と二液型（主剤＋硬化剤）、三成分以上混合するものが知られている。エポキシ系接着剤は硬化すると硬くなり、強度を要求される構造材の接着などに一般的に使用される。一方、紫外線硬化型接着剤は、紫外線を照射することで硬化する接着剤であり、紫外光を透過する透明部品などの接着に頻繁に使用されている。

前記つば部９２ｃは、レンズ本体部９２ａと線膨張係数がほぼ同一であるが、透過率等の光学性能が劣る部材から成り、リング状の形状を有している。つば部９２ｃの内周面（対向面）は、レンズ本体部９２ａの外周面よりもやや径が大きく設定され、その内部空間に、レンズ本体部９２ａを挿入することができるようになっている。

上記のように構成されるレンズ９２は、以下のようにして、製造される。

すなわち、図４（Ａ）に示されるように、まず、レンズ本体部となる硝材（フッ化物結晶）９２ａ'の上面（所定面）をオスカー式研磨機等の片面研磨機９９により球面研磨し、光学面を形成する。この方式の研磨機９９は、下定盤９５と上定盤９７とを有しており、硝材９２ａ'が載置された下定盤９５を、不図示の回転機構を介して軸９６回りに回転し、その上方で上定盤９７を硝材９２ａ'の直径方向に揺動させることによって、硝材９２ａ'の上面を球面研磨するようになっている。このようにして、レンズ本体部９２が製造されることとなる。なお、レンズ本体部９２が製造されるまでの間には、研磨剤の洗浄や、心取り等の工程を経ることとなるが、その詳細については省略する。

次いで、図４（Ｂ）に示されるように、レンズ本体部９２ａの外周面に前述した接着剤を塗布することにより、接着層９２ｂを形成する。また、つば部９２ｃも別工程により製造しておく。つば部９２ｃの製造に際しては、その上面及び下面を極力フラットに加工することが好ましい。なお、接着層９２ｂは、レンズ本体部９２ａの外周面に塗布することにより形成する場合に限らず、つば部９２ｃの内面に塗布することにより形成しても良い。

次いで、図４（Ｃ）に示されるように、レンズ本体部９２ａに、接着層９２ｂを介してつば部９２ｃを固定する。

次いで、光学面を例えば三次元測定機などを用いて測定し、その測定結果から導き出される光学面の形状に基づいて、図４（Ｄ）に示されるような、局所的な修正研磨を行うための修正研磨装置８８を用いて、光学面が所望の形状となるように局所的に修正する。本実施形態において、修正研磨工程を行うのは、レンズ本体部９２ａにつば部９２ｃを接着することにより、レンズ本体部９２ａの光学面に歪み等が発生する場合が考えられるためである。この修正研磨工程が終了することにより、レンズ９２の製造工程が終了するようになっている。

上述のようにして製造されるレンズ９２では、前述したつば部が一体的に形成された従来のレンズと比べて以下のような特徴を有している。

すなわち、
（１）本実施形態のレンズ９２では、レンズ本体部に被保持部が存在しないので、光学面を形成する研磨工程を考慮せずに、つば部９２ｃの大きさ等を設計することができる。したがって、従来（図８（Ａ）参照）と比較して、つば部９２ｃの半径方向の大きさｒを大きく設計することができる。これにより、図５に示されるように、レンズの有効領域（光が透過する領域）から、より離れた位置を保持することができるので、保持による応力（図５に等高線状に示される点線参照）がレンズの有効領域へ伝達するのを極力抑制することができる。すなわち、本実施形態では、レンズの変形が少なく、レンズの有効領域を透過する光の屈折率が変化するのを極力抑制することができ、長期に渡ってレンズを高性能に維持することが可能となっている。
（２）また、従来（図８（Ｂ）参照）と比較して、レンズの光軸上の最上端からつば部９２ｃ上面までの距離ｈを大きくとる必要がないので、レンズそのものの小型化を図ることが可能となっている。
（３）また、従来においては、レンズ本体部とつば部とが一体的に形成されていたため、各部を同一の硝材で形成する必要があったが、本実施形態においては、レンズ本体部には、透過率の高い高性能な硝材を用い、一方、つば部には、透過率の低い部材（例えば、高性能なレンズを製造するのには使用することができない気泡等を含む硝材等）を用いることができる。したがって、このような設計を行うことにより、レンズの低コスト化を図ることが可能となっている。

上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００では、通常のスキャニング・ステッパと同様に、不図示のレチクルアライメント系、アライメント検出系等を用いた、レチクルアライメント、アライメント検出系のベースライン計測、並びにＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のウエハアライメントなどの所定の準備作業が行われた後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、通常のスキャニング・ステッパの場合と特に異なる点はないので、詳細説明については省略する。

以上詳細に説明したように、本実施形態のレンズによると、レンズ本体部９２ａと該レンズ本体部９２ａの外周面に対向する対向面を有するつば部９２ｃとが接着層９２ｂを介して固定されることから、レンズの製造段階で、レンズ本体部９２ａとつば部９２ｃとを別々に製造することができるので、レンズの光学面の球面加工をレンズ本体部９２ａ単体で行うことで、つば部９２ｃが球面加工の邪魔にならないようにすることができる。したがって、前述のように、レンズ本体部９２ａの光学面が凸状球面である場合に、つば部９２ｃの一部の外周面を、レンズ本体部９２ａの光軸に関し凸状球面の延長面から離れた位置となるように、すなわち、つば部９２ｃを、光学面の球面の延長面と交差するほど大きく設計することも可能であり、設計の幅が広がるとともに、つば部９２ｃを大型化できることで、光学面から離れた位置にて保持することにより、保持による応力のレンズの有効領域（光が透過する領域）への伝達を抑制することができ、レンズ９２を長期に渡って高性能に維持することが可能である。また、研磨時の光学面（球面）の延長面と交差しないようにつば部９２ｃを光学面からレンズの光軸方向に離す必要もないので、レンズの光軸方向への大型化を抑制することも可能である。更に、つば部９２ｃの大きさや位置等を考慮せずに、光学面の曲率等を設定することができるので、この点からもレンズ設計の幅が広がることとなる。また、レンズ本体部９２ａとつば部９２ｃとを別部材により構成することで、つば部９２ｃにレンズ本体部９２ａと同一の光学性能の部材を用いる必要がないので、つば部９２ｃを大きくしたとしても、レンズ本体部９２ａとつば部９２ｃとを一体物とした場合に比べ、コストダウンを図ることも可能である。

また、本実施形態のレンズによると、レンズ本体部９２ａとつば部９２ｃとの線膨張係数がほぼ同一とされているので、レンズ本体部９２ａとつば部９２ｃとが膨張したときに、一方が他方を変形させるようなことがなく、長期に渡ってレンズ性能を維持することが可能である。

また、本実施形態のレンズの製造方法によると、本実施形態のレンズを製造することが可能であるので、長期に渡って高性能を維持することが可能なレンズを製造することができ、また小型化、低コスト化が可能なレンズの製造も可能である。

また、本実施形態の投影ユニットによると、本実施形態のレンズ及び本実施形態のレンズの製造方法により製造されたレンズを備えているので、長期に渡って性能を高く維持することができ、かつ投影ユニット全体の小型化、低コスト化を図ることが可能である。

また、本実施形態の投影ユニットでは、本実施形態のレンズの接着層９２ｂがレンズ本体部９２ａの外周面の全面にわたって設けられていることから、例えば、投影ユニットＰＵ内を所定の気体で満たす場合であっても、レンズ本体部９２ａとつば部９２ｃとの間からの流出を防止することが可能となり、また、レンズとウエハとの間に水などの液体が満たされるような場合であっても、レンズ本体部９２ａとつば部９２ｃとの間を介して液体が投影ユニットＰＵ内に流入するのを防止することが可能となる。

また、本実施形態の露光装置によると、本実施形態の投影ユニットＰＵを備えているので、長期に渡って露光精度を高精度に維持することができ、かつ装置全体の小型化、低コスト化を図ることが可能である。

なお、上記実施形態では、つば部９２ｃがリング状の形状を有し、接着層９２ｂも、レンズ本体部９２ａの外周面の全面にわたって設けられる場合について説明した。しかしながら本発明がこれに限られるものではなく、種々の構成を採用することができる。

例えば、図６（Ａ）に示されるように、接着層をレンズ本体部９２ａの外周面に沿って等間隔とされた３箇所（２９２ａ〜２９２ｃ）に設けることとしても良い。この場合、３箇所に限らず、接着層をＮ（Ｎは自然数）箇所に設けることもできる。また、例えば、接着層を、上方から見て、一部が欠けた略Ｃ字状に設けることとしても良い。また、図６（Ｂ）に示されるように、接着層を３箇所（２９２ａ〜２９２ｃ）に設ける場合には、つば部を接着層の配置に応じた形状とすることとしても良い。すなわち、つば部として、その内面の接着層に対応する部分のみが凸状に形成されたつば部４９２ｃを採用することとしても良い。なお、接着層をＮ箇所に設ける場合にも、同様に、接着層に対応する内面Ｎ箇所を凸状に形成することとしても良い。また、つば部としては、リング状の形状を有するものに限らず、図６（Ｃ）に示されるように、接着層の配置に応じて、３つの部材９２ｃ₁〜９２ｃ₃により構成されることとしても良い。勿論、接着層がＮ箇所に存在する場合には、つば部をＮ個の部材から構成することとしても良い。

また、上記実施形態では、レンズ本体部を略半球形の形状とすることとしたが、例えば、図７に示されるようにレンズ本体部を、従来のようにつば部分３９２ｃを有する形状とし、該つば部分３９２ｃに本発明のつば部９２ｃを固定することとしても良い。この場合、従来のようなつば部の設計が制限された状態で製造されるレンズ（レンズ本体）につば部を新たに固定することで、レンズを保持する位置をレンズの有効領域（光が透過する領域）から離すことできるので、保持による応力の伝達を極力抑制することができるという効果がある。勿論、図７の場合についても、接着層が、レンズ本体部９２ａの外周面の全周にわたって設けられている必要はなく、図６（Ａ）のように、３箇所に設けられていても良い。また、接着層は、３箇所に限らず、接着層を任意のＮ箇所に設けることとしても良い。

更に、接着層が３箇所に設けられる場合には、図７に示されるレンズ本体部のつば部分３９２ｃを加工して、接着層が設けられる３箇所に対応した部分にのみ、つば部分を有する形状を採用することとしても良い。この場合においても接着層がＮ箇所ある場合には、これに対応して凸状部をＮ箇所に形成することとしても良い。

その他、レンズ本体部と被保持部（つば部）とが別々に製造され、固定されていれば、その形状、接着層の配置等は、上記実施形態及び上記変形例に限定されるものではない。

なお、上記実施形態では、本発明の光学部材が、レンズの光学面が凸状球面である球面レンズである場合について説明したが、これに限られるものではなく、光学部材の光学面が凸状非球面とされた非球面レンズとしても良い。この場合、図４（Ａ）に示される球面研磨の後に、非球面に加工する（研磨する）工程が更に行われるようになっている。

なお、上記実施形態では、レンズ本体部９２ａとつば部９２ｃとを固定するに際し、エポキシ系接着剤や紫外線硬化型接着剤などの接着剤を用いる場合について説明したが、オプティカルコンタクトを用いることとしても良い。このオプティカルコンタクトは、レンズ本体部とつば部の各々の対向面を研磨加工することにより、２つの部材の表面を接着剤を使わずに、分子の引力により密着させる技術であり、接着剤を用いた場合に比べて、実際に製造されたレンズの形状の設計値からの誤差が少なく、また、接着剤による脱ガスの影響を受けないという利点がある。

また、接着剤とオプティカルコンタクトを併用することとしても良い。すなわち、レンズ本体部９２ａとつば部９２ｃとをオプティカルコンタクトで接合した後、エポキシ系接着剤又は紫外線硬化型接着剤等の接着剤をレンズ本体部９２ａとつば部９２ｃとの接合部に設けることとしても良い。

なお、上記実施形態では、レンズ本体部９２ａとつば部９２ｃとを固定した後に、修正研磨を行うこととしたが（図４（Ｄ）参照）、これに限らず、レンズが変形せず、又はレンズの変形が許容される範囲内での変形である場合には、修正研磨を行わなくても良い。

なお、上記実施形態では、本発明の光学部材が、投影光学系ＰＬの下端に存在するレンズに採用された場合について説明したが、その他のレンズ、例えば、投影光学系ＰＬの上端に存在するレンズや照明系１０を構成するレンズに採用することも勿論可能である。

なお、上記実施形態では、本発明の光学部材がレンズである場合について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、凸面ミラーに採用することも勿論可能である。

なお、上記実施形態では、本発明が、スキャニング・ステッパに適用された場合について例示したが、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではなく、本発明は、マスクと基板とを静止した状態で露光を行うステッパ等の静止型の露光装置にも好適に適用できるものである。また、ステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも本発明は好適に適用できる。

また、上記実施形態の露光装置における投影光学系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良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

また、露光装置の露光対象である物体は、上記の実施形態のように半導体製造用のウエハに限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイや有機ＥＬなどのディスプレイ装置の製造用の角型のガラスプレートや、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マスク又はレチクルなどを製造するための基板であっても良い。

また、上記実施形態では、露光用照明光としてＡｒＦエキシマレーザ光（１９３ｎｍ）を用いる場合について説明したが、これに限らずＫｒＦエキシマレーザ光（２４８ｎｍ）、Ｆ₂レーザ光（１５７ｎｍ）、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、Ａｒ₂レーザ光（１２６ｎｍ）、銅蒸気レーザ、ＹＡＧレーザの高長波等を露光用照明光として用いることができる。また、例えば、真空紫外光として、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）の両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。

また、上記実施形態では、本発明が半導体製造用の露光装置に適用された場合について説明したが、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、有機ＥＬ、マイクロマシン、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。さらに、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号パンフレットなどに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体（例えば純水など）が満たされる液浸型露光装置などにも本発明を適用することができる。特に、最近の液浸型露光装置では、先端レンズ（先玉）として、光学面の曲率半径が小さい高ＮＡのレンズが用いられるので、本発明の光学部材を好適に適用することが可能である。

また、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置に組み込み光学調整をするとともに、多数の部品からなるレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴ等を露光装置のボディに取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより上記実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及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。

半導体デバイスは、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を製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。

以上説明したように、本発明の光学部材は、高ＮＡ化の要求される光学装置に用いるのに適している。また、本発明の光学部材の製造方法は、高ＮＡ化の要求される光学装置に用いられる光学部材の製造に適している。また、本発明の光学装置は、露光装置の投影光学系に用いるのに適している。更に、本発明の露光装置は、エネルギビームをマスクに照射して該マスクのパターンを基板上に転写するのに適している。

一実施形態に係る露光装置を示す概略図である。図１の投影光学系の下端部を示す断面図である。図２のレンズ９２の斜視図である。図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、レンズ９２を製造する工程を説明するための図である。レンズ９２の効果を説明するための図である。図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、変形例を示す図（その１）である。変形例を示す図（その２）である。図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、従来のレンズを説明するための図である。

符号の説明

４０…鏡筒、６０…保持装置、９２…レンズ（光学部材）、９２ａ…レンズ本体（光学部材本体部）、９２ｂ…接着層（固定部）、９２ｃ…つば部（被保持部）、１００…露光装置、ＩＬ…照明光（エネルギビーム）、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（基板）。

Claims

凸状球面又は凸状非球面の光学面と該光学面と連続する外周面とを有する光学部材本体部と；
前記光学部材本体部の外周面に対向する対向面を有する被保持部と；
前記光学部材本体と前記被保持部とを固定する固定部と；を備える光学部材。
前記固定部は、前記光学部材本体部の外周面と、前記被保持部の対向面との間の少なくとも一部に設けられた接着層を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学部材。
前記接着層は、前記光学部材本体部の外周面と前記被保持部の対向面との間の複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光学部材。
前記接着層は、前記光学部材本体部の外周面に沿って等間隔とされた３箇所に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の光学部材。
前記接着層は、前記外周面の全周にわたって設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光学部材。
前記被保持部は、リング状の形状を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学部材。
前記接着層が設けられた箇所数に対応した個数の被保持部が、前記各接着層をそれぞれ介して前記光学部材本体部に固定されることを特徴とする請求項３又は４に記載の光学部材。
前記被保持部は、前記光学部材本体部と線膨張係数がほぼ同一であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学部材。
前記光学部材本体部の光学面が凸状球面である場合に、
前記被保持部の一部の外周面が、前記光学部材本体部の光軸に関し前記凸状球面の延長面から離れた位置にあることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学部材。
所定面と該所定面に連続する外周面とを有する光学部材本体部の、前記所定面を球面研磨し光学面を形成する工程と；
前記光学部材本体部の外周面に被保持部を固定する工程と；を含む光学部材の製造方法。
前記光学面を形成する工程では、オスカー研磨が行われることを特徴とする請求項１０に記載の光学部材の製造方法。
前記光学面を、非球面加工する工程を更に含む請求項１０又は１１に記載の光学部材の製造方法。
前記固定する工程では、エポキシ系接着剤、紫外線硬化型接着剤、及びオプティカルコンタクトの少なくとも１つを用いて前記光学部材本体部に前記被保持部を固定することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の光学部材の製造方法。
前記固定する工程では、オプティカルコンタクトした後、エポキシ系接着剤又は紫外線硬化型接着剤を前記光学部材本体部と前記被保持部との接合部に設けることを特徴とする請求項１３に記載の光学部材の製造方法。
前記固定する工程が終了した後、前記光学面の面変形を計測する工程と；
該計測する工程における計測結果に基づいて、前記光学部材本体部を修正研磨する工程と；を更に含む請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の光学部材の製造方法。
鏡筒と；
前記鏡筒内の所定位置に配置された請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学部材と；
前記光学部材を前記被保持部を介して保持する保持装置と；を備える光学装置。
鏡筒と；
前記鏡筒内の所定位置に配置された請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の光学部材の製造方法により製造された光学部材と；
前記光学部材を前記被保持部を介して保持する保持装置と；を備える光学装置。
エネルギビームをマスクに照射して該マスクのパターンを基板上に転写する露光装置であって、
前記マスクから前記基板に至る前記エネルギビームの光路上に配置された請求項１６又は１７に記載の光学装置を備えることを特徴とする露光装置。