JP2014006360A - Optical member, optical device, exposure device, and method for manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学部材と、この光学部材を支持する光学装置、およびそれを用いた露光装置、ならびにデバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to an optical member, an optical apparatus that supports the optical member, an exposure apparatus that uses the optical apparatus, and a device manufacturing method.
露光装置は、液晶表示装置や半導体デバイスなどの製造工程に含まれるリソグラフィー工程において、原版(マスクなど)のパターンを、投影光学系を介して感光性の基板(表面にレジスト層が形成されたガラスプレートやウエハなど)に転写する装置である。特に液晶表示装置の製造用である露光装置には、一定時間内により多くの基板に対して露光処理可能であることが要求される。したがって、露光装置内の投影光学系は、一度に露光できる範囲を広げるために大型化され得る。さらに、この露光装置には、解像力や重ね合わせ精度の改善も要求される。そのために、投影光学系に含まれる個別の光学部材の大型化や高精度化が必要となる。しかしながら、光学部材の大型化は、光学部材の重量増や相対的な剛性の低下により、投影光学系内での支持を介して面形状の誤差を増大させ得る。このことは、光学部材を製造する場合も同様であり、特に大型の光学部材を製造する場合には、繰り返し実施される加工や計測において、加工装置や計測器上で光学部材の面形状が変化し得る。そこで、光学部材の支持による光学部材の変形を抑えるために、特許文献1は、光学部材の外周部を、等間隔に配置された少なくとも3点で支持する支持装置を開示している。
An exposure apparatus is a lithography process included in a manufacturing process of a liquid crystal display device, a semiconductor device, etc., in which a pattern of an original (such as a mask) is transferred to a photosensitive substrate (glass having a resist layer formed on the surface) via a projection optical system. A device for transferring to a plate or wafer). In particular, an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display device is required to be able to perform exposure processing on more substrates within a predetermined time. Therefore, the projection optical system in the exposure apparatus can be enlarged in order to widen the range that can be exposed at one time. Furthermore, this exposure apparatus is also required to improve resolution and overlay accuracy. Therefore, it is necessary to increase the size and accuracy of individual optical members included in the projection optical system. However, an increase in the size of the optical member may increase the surface shape error through support in the projection optical system due to an increase in the weight of the optical member and a decrease in relative rigidity. The same applies to the case of manufacturing an optical member. In particular, when a large optical member is manufactured, the surface shape of the optical member changes on a processing apparatus or a measuring instrument in repeated processing and measurement. Can do. Therefore, in order to suppress the deformation of the optical member due to the support of the optical member,
ここで、例えば、液晶表示装置製造用の露光装置に備わる反射光学系は、光軸外を有効光路とするものが多いことから、非軸対称な有効径(外形)を持つ光学部材を採用することが一般的である。このような非軸対称の形状を有する大型の光学部材を単純に等間隔に配分された複数の支持点で支持すると、各支持点に作用する荷重に差が生じ、光学性能上好ましくない。例えば、光学部材の製造に際し、支持装置にてそのような荷重の差が生じると、光学部材の面形状に好ましくいない変化が現れる場合がある。また、露光装置の製造の過程で、光学部材の着脱や、面形状補正・成膜などの各種加工が繰り返されるが、支持部への光学部材の着脱の前後で面形状が変化すると、露光装置に必要な性能を達成するのに不利となる。特許文献1の支持装置は、光学部材の外周部を等間隔の3点で支持するものであり、非軸対称の外形を有する光学部材の支持には適さない。
Here, for example, many reflection optical systems provided in an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display device have an effective optical path outside the optical axis, so an optical member having a non-axisymmetric effective diameter (outer shape) is employed. It is common. If such a large optical member having a non-axisymmetric shape is supported by a plurality of support points that are simply distributed at equal intervals, a difference occurs in the load acting on each support point, which is not preferable in terms of optical performance. For example, when manufacturing such an optical member, if such a load difference occurs in the support device, an undesirable change may appear in the surface shape of the optical member. Also, in the process of manufacturing the exposure apparatus, various processes such as attachment / detachment of the optical member and surface shape correction / film formation are repeated. However, if the surface shape changes before and after the attachment / detachment of the optical member to / from the support portion, the exposure apparatus It is disadvantageous to achieve the necessary performance. The support device of
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、安定した面形状での支持に有利な光学部材を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide an optical member that is advantageous for supporting a stable surface shape, for example.
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも3つの箇所を介して支持される光学部材であって、少なくとも3つの箇所のうちの少なくとも光学部材の重心から最も近い第1箇所は、光学部材の有効領域の外側において、有効領域の上面および下面の間の中立面に連なる面に配置されている、ことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is an optical member supported via at least three locations, and at least a first location closest to the center of gravity of the optical member among the at least three locations is an optical member. It is characterized in that it is arranged on a surface continuous with a neutral plane between the upper surface and the lower surface of the effective region outside the effective region.
本発明によれば、例えば、安定した面形状での支持に有利な光学部材を提供することができる。 According to the present invention, for example, an optical member that is advantageous for supporting a stable surface shape can be provided.
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(光学部材、および光学装置)
まず、本発明の一実施形態に係る光学部材と、この光学部材を支持する光学装置(支持装置)の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る光学装置1の構成を示す図である。特に、図1(a)は、光学装置1の全体の斜視図であり、図1(b)は、X軸方向から見た側面図である。この光学装置1は、例えば、液晶表示装置の製造工程に用いられる露光装置の投影光学系に採用されるような、大型の光学部材2を支持対象物とする。特に本実施形態では、光学部材2は、非軸対称の形状(有効径)を有するレンズやミラーであり、その材質は、例えば、合成石英などのガラスである。なお、この光学部材2の形状については、以下で詳説する。さらに、図1を含む以下の各図では、光学部材2が支持された状態での平面内に互いに直交するX軸およびY軸を取り、またこのXY平面に垂直(本実施形態では重力方向)にZ軸を取っている。まず、光学装置1は、フレーム3と、このフレーム3に複数設置され、光学部材2の特定位置(面)を受ける受け部材4と、特定の受け部材4に対向して設置される複数の押さえ板5とを備える。
(Optical member and optical device)
First, the structure of the optical member which concerns on one Embodiment of this invention, and the optical apparatus (support apparatus) which supports this optical member is demonstrated. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an
フレーム3は、光学装置1の本体構造体であり、例えば、図1に示すような、支持対象物である光学部材2の表面積(平面外形)よりも大きく、かつ光学部材2の重量に耐え得る一定の厚さを有する板材で構成される。また、フレーム3の材質は、外部からの熱により光学部材2への熱変形などの影響を低減させるために、低熱膨張材料が望ましく、例えばインバー合金などを採用し得る。ただし、外部からの熱の影響が小さい場合には、フレーム3の材質を一般鋼材としてもよい。さらに、フレーム3の内側には、光学部材2の表面積よりも小さい開口面積を有する開口3aが形成されている。この開口面積は、特に光学装置1が露光装置の投影光学系に設置される場合には、露光光が照射される際の光学部材2における有効面積を大きくするために、光学部材2の表面積に近いことが望ましい。
The
受け部材4は、フレーム3の少なくとも3つの箇所に設置され、光学部材2の重力方向に対して水平なXY平面と接触して、光学部材2を載置する。特に本実施形態では、光学部材2の外形は、図1に示すように、Y軸方向よりもX軸方向の方が長く、かつ、Y軸方向の一方の側辺(第1辺)は、大部分が直線部で構成され、他方の側辺(第2辺)は、大部分が曲線部で構成されるような非軸対称の形状を有する。そこで、本実施形態では、光学部材2の形状を考慮して、受け部材4の設置個数を3つとし、そのうち、第1受け部材4aを第2辺の中間部に、一方、第2受け部材4bおよび第3受け部材4cを第1辺のそれぞれ先端付近に配置するものとする。また、受け部材4の材質は、例えば、PTFEなどの低摩擦係数材料であり、摩擦低減のために、さらに潤滑材を塗布してもよい。また、光学部材2と接触する各受け部材4a、4b、4cの先端部は、球形であり、この球形の半径は、光学部材2との関係において材質および物性値から求まる接触面積で決定する。具体的には固有値を基準とし、固有値が例えば100Hz以上になるような接触面積とし得る。さらに、フレーム3に対する受け部材4の取り付けは、本実施形態ではネジなどを用いた機械的な締結を想定しているが、例えば接着剤などを用いてもよい。ただし、特に光学装置1が露光装置で使用される場合には、光学装置1は、閉空間となる投影光学系の鏡筒(図4の鏡筒16)内に設置されることになる。このとき、接着剤を用いると、鏡筒内で揮発して各種光学素子にくもりを発生させる可能性があるため、接着剤としては、低発ガスタイプを採用することが望ましい。
The receiving member 4 is installed in at least three locations of the
押さえ板5は、弾性を有する板材であり、第2受け部材4bおよび第3受け部材4cとの2つの受け部材4の直上に設置される。これにより、光学部材2は、各受け部材4b、4cの位置で押し付け固定されることになる。すなわち、これらの受け部材以外(第2受け部材4bおよび第3受け部材4c以外)の第1受け部材4aでは、光学部材2は、固定されずに自重を受けるのみである。さらに、押さえ板5の光学部材2との接触部には、受け部材4と同様に、低摩擦係数材料からなる当たり球を設置することが望ましい。
The
次に、光学部材2の形状について説明する。図2は、図1に示す光学装置1に搭載されている光学部材2の形状を示す概略図であり、特に、図2(a)は、XY平面を示す図であり、図2(b)は、図2(a)のA−A´断面を示す図である。光学部材2の平面は、非軸対称(光軸に対して非対称)であるため、図2(a)に示すように、重心2aから3点の各受け部材4a、4b、4cまでのXY平面上での各距離は、それぞれ異なる。これは、重心2aからの距離が最も近い第1受け部材4aの位置では、自重によるZ軸方向の力が最大となり、すなわち光学部材2と受け部材4とが接触する部分で発生し得るXY平面方向の摩擦力が最大となることを意味する。ここで、特に高精度な大型の光学部材を製造する際には、光学面の研磨や補正非球面加工などの加工工程と、面計測を主とした計測工程とが繰り返し実施される。したがって、加工装置や計測器に含まれる支持装置(光学装置)では、光学部材の着脱の前後で光学部材の面形状が変化しないことが要求される。さらに、露光装置においても、結像性能の向上のために光学部材の着脱、再製膜、または補正非球面加工を繰り返し実施する場合がある。この露光装置内での光学装置への光学部材の着脱の前後でも、同様に面形状が変化することは好ましくない。したがって、光学部材の面形状の再現性を向上させる点で考えると、第1受け部材4aの位置にて応力をかわすことが最も効果的である。
Next, the shape of the
そこで、本実施形態の光学部材2は、有効領域の外側で受け部材4と接触する特定の部位に、複数の彫り込み部(第1彫り込み部2b、第2彫り込み部2c)を有する。なお、彫り込み部(被支持箇所または単に箇所ともいう)は、結果的に同様の構造をなしていれば、その形成方法は、いわゆる「彫り込み」には限定されない。このうち、第1彫り込み部(第1箇所)2bは、第1受け部材4aとの接触面を有する部位であり、一方、第2彫り込み部2cは、第2受け部材4bおよび第3受け部材4cとの接触面を有する部位である。ここで、光学部材2の厚み方向内部には、XY平面方向の摩擦力が各受け部材4で発生した場合に、光学部材2の有効領域の上面(光入射面)と下面(光出射面)との間で伸び縮み変形が最小(理想的にはゼロ)となる位置(中立面2d)が存在する。そして、第1彫り込み部2bおよび第2彫り込み部2cの受け部材4との接触面は、中立面2dに連なる面に設定する。また、この中立面は、それには限定されないが、例えば、有限要素法を用いて光学部材2の有効領域の構造を解析することにより求めることができる。これにより、各彫り込み部2b、2cにおける受け部材4との接触面で発生する摩擦力は、光学部材2の着脱前後で異なったとしても、この摩擦力自体が光学部材2の有効径に及ぼす影響を、各彫り込み部2b、2cがない場合と比較して小さくすることができる。なお、彫り込み部は、上記のように全ての受け部材4に対応して設置することが望ましいものの、応力をかわす点では、光学部材2は、第1彫り込み部2bのみを有するものであってもよい。さらに、上記のとおり、光学部材2の着脱前後で変化する可能性のある力は、3点の受け位置における摩擦力であるので、各彫り込み部2b、2cにおける各受け部材4との接触面は、例えば、磨き仕上げが施されることが望ましい。このとき、中心線表面粗さ(中心線平均粗さ)Raは、0.1μm以下であることが望ましい。
Therefore, the
このように、光学部材2、およびそれを支持する光学装置1は、光学部材2が大型で非軸対称な形状を有する場合であっても、光学部材2の面形状の変化を低減させることができる。特に、光学装置1に対して光学部材2の着脱を繰り返す場合に、光学部材2の面形状の再現性を向上させる点で有利となり得る。なお、光学部材2の着脱時に発生し得る摩擦力をより低減させるために、受け部材4に重力の方向より重力に直交する方向において柔軟な弾性ヒンジ(ヒンジ部材)を構成してもよい。図3は、弾性ヒンジ6を含む受け部材4の構成を示す断面図である。この弾性ヒンジ6は、例えばXY平面方向にかかる力を特定の状態に変形することで吸収する。
As described above, the
以上のように、本実施形態によれば、安定した面形状での支持に有利な光学部材を提供することができる。さらに、その光学部材を安定した面形状で支持するのに有利な光学装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an optical member that is advantageous for supporting a stable surface shape. Further, it is possible to provide an optical device that is advantageous for supporting the optical member with a stable surface shape.
(露光装置)
次に、本発明の一実施形態に係る露光装置の構成について説明する。図4は、本実施形態に係る露光装置10の構成を示す概略図である。この露光装置10は、一例として、液晶表示装置の製造に用いられ、ステップ・アンド・スキャン方式にてマスク(原版)11に形成されているパターンをガラスプレート(基板)12に露光する走査型露光装置とする。露光装置10は、まず、照明系13と、アライメントスコープ14と、マスク11を保持する不図示のマスクステージと、投影光学系15と、感光剤が塗布されたガラスプレート12を保持する不図示の基板ステージとを備える。照明系13は、例えばHgランプなどの光源を有し、マスク11に対してスリット状に成形された照明光を照射して、パターン像を、投影光学系15を介してガラスプレート12へ投影させる。アライメントスコープ14は、マスクとガラスプレートとに形成された位置決め用のアライメントマークを観察する。ここで、アライメントスコープ14は、照明系13がマスク11に対して照明光を照射する際、照明光を遮ることがないように、その一部または全体を駆動可能な構成を有し、適宜、照明光束外に退避駆動を行うことが可能である。投影光学系15は、鏡筒16内に設置され、基板ステージに保持されたガラスプレート12に対してパターン像を投影する。この投影光学系15は、2つの平板型透過素子20と、2つの平面鏡21と、凹面鏡22と、凸面鏡23とを含む。平板型透過素子20は、投影光学系15の入射側および出射側に配置され、平行平板ガラスや、投影光学系15の結像性能を補助的に改善するための光学素子(光学部材)である。平面鏡21、凹面鏡22、および凸面鏡23は、共にパターン像を反射する光学部材であり、その材質は、線膨張係数の小さいガラスである。露光装置10は、投影光学系15の投影倍率を等倍とすると、マスク11とガラスプレート12とを同期させて走査露光を行うことで、マスク11からのパターンの像をガラスプレート12上(基板上)に転写させることができる。特に、露光装置10では、平板型透過素子20として、上記実施形態に係る光学部材2を採用し、そして、不図示であるが、鏡筒16内に含まれる平板型透過素子20の支持部として、上記実施形態に係る光学装置1を採用し得る。これによれば、例えば、平板型透過素子20を投影光学系15に組み込む際に、平板型透過素子20の着脱を繰り返すことがあっても、平板型透過素子20の面形状を好適に再現することができるため、従来よりも高精度な露光装置を製造することができる。
(Exposure equipment)
Next, the configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a schematic view showing a configuration of the
(デバイスの製造方法)
次に、本発明の一実施形態のデバイス(半導体デバイス、液晶表示デバイス等)の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)と、パッケージング工程(封入)を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
(Device manufacturing method)
Next, a method for manufacturing a device (semiconductor device, liquid crystal display device, etc.) according to an embodiment of the present invention will be described. A semiconductor device is manufactured through a pre-process for producing an integrated circuit on a wafer and a post-process for completing an integrated circuit chip on the wafer produced in the pre-process as a product. The pre-process includes a step of exposing a wafer coated with a photosensitive agent using the above-described exposure apparatus, and a step of developing the wafer. The post-process includes an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (encapsulation). A liquid crystal display device is manufactured through a process of forming a transparent electrode. The step of forming the transparent electrode includes a step of applying a photosensitive agent to a glass substrate on which a transparent conductive film is deposited, a step of exposing the glass substrate on which the photosensitive agent is applied using the above-described exposure apparatus, and a glass substrate. The process of developing is included. According to the device manufacturing method of the present embodiment, it is possible to manufacture a higher quality device than before.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
2 光学部材
2a 重心
2b 第1彫り込み部
2d 内部面
4a 第1受け部材
2
Claims (8)
前記少なくとも3つの箇所のうちの少なくとも前記光学部材の重心から最も近い第1箇所は、前記光学部材の有効領域の外側において、該有効領域の上面および下面の間の中立面に連なる面に配置されている、
ことを特徴とする光学部材。 An optical member supported through at least three locations,
A first location closest to the center of gravity of the optical member among the at least three locations is arranged outside the effective region of the optical member on a surface continuous with a neutral surface between the upper surface and the lower surface of the effective region. Being
An optical member.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光学部材。 At least one of the at least three locations has a centerline surface roughness of 0.1 μm or less,
The optical member according to claim 1, wherein the optical member is an optical member.
フレームと、
前記フレームに設けられ、前記光学部材を受ける少なくとも3つの受け部材と、
前記少なくとも3つの受け部材のうちの前記光学部材の前記第1箇所を受ける受け部材を除く複数の受け部材にそれぞれ対向して設けられ、前記光学部材を押さえる複数の押さえ部材と、
を有することを特徴とする光学装置。 The optical member according to any one of claims 1 to 3,
Frame,
At least three receiving members provided on the frame and receiving the optical member;
A plurality of pressing members that are provided facing each of a plurality of receiving members excluding the receiving member that receives the first portion of the optical member among the at least three receiving members, and that hold the optical member;
An optical device comprising:
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の光学部材を有し、
前記光学部材を介して前記基板を露光する、
ことを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus for exposing a substrate,
It has an optical member given in any 1 paragraph of Claims 1 thru / or 3,
Exposing the substrate through the optical member;
An exposure apparatus characterized by that.
請求項4または請求項5に記載の光学装置を有し、
前記光学装置を介して前記基板を露光する、
ことを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus for exposing a substrate,
An optical device according to claim 4 or 5,
Exposing the substrate through the optical device;
An exposure apparatus characterized by that.
前記工程で露光された前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。 Exposing the substrate using the exposure apparatus according to claim 6 or 7,
Developing the substrate exposed in the step;
A device manufacturing method comprising:
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