JP6114516B2 - 光学装置、露光装置、および物品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学装置、露光装置、および物品製造方法に関する。

フォトリソグラフィー技術を用いてマイクロデバイス等の物品を製造する際に、原版に形成されたパターンを投影光学系によって基板に投影することによって基板に転写する露光装置が使用される。投影される像の解像度は、露光光の波長と投影光学系の開口数（ＮＡ）とに依存し、波長が短ければ短いほど、また開口数が大きければ大きいほど、高い解像力が得られる。

形成する素子の微細化への要求に伴って露光光の短波長化が進められてきた。具体的には、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長が約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長が約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）の順に露光光の波長が短くなってきた。しかし、このような紫外域の露光光を用いたフォトリソグラフィー技術では、さらなる微細化には対応できない。そこで、０．１μｍ以下の非常に微細なパターンを高解像度で転写するために、紫外光よりも更に波長が短い波長５ｎｍ乃至１５ｎｍ程度の極端紫外線（ＥＵＶ）光を用いた露光装置が開発されている。このような露光装置は、ＥＵＶ露光装置と呼ばれる。ＥＵＶ露光装置の光学系は、複数の光学部材（全反射ミラー）により構成されている。ＥＵＶ露光装置では、高解像力でパターンを投影するために、光学部材の位置及び姿勢の安定性（位置決め再現性）に対する要求が極めて高い。

特許文献１には、光学部材の支持構造が示されている。光学部材は、その周辺部にフランジ部を有する。光学部材を支持する玉押環は、円環状の枠部材と、枠部材の一方の面に１２０度の角度ピッチで配置された３個の支持部と、枠部材と支持部材とを連結する平行板バネとを有する。光学部材は、そのフランジ部を支持部材の上に配置した状態で、フランジの側面および支持部材の側面に接着剤によって駒部材を接着することによって支持部材に対して固定される。

特開２００６−６６８３６号公報

光学部材が接着剤によって固定される構成では、接着剤からのガスの発生が問題になる。このようなガスは、アウトガスと呼ばれる。アウトガスは、例えば、ＥＵＶ露光装置では、光源からのＥＵＶ光を吸収する原因となりうる。また、アウトガスは、光学部材の表面に付着して膜を形成したり、アウトガスと他の物質との反応生成物を光学部材の表面に付着させたりしうる。これは、光学部材の寿命を縮める原因になりうる。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、位置決め再現性の高さおよびアウトガスの少なさの点で有利な光学装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の１つの側面は、基板を露光するための光学系を有する露光装置であって、前記光学系は、被保持部を含む光学部材と、前記被保持部の被保持面と接触する保持面を含み、前記光学部材を保持する保持部と、前記保持部の前記保持面と前記光学部材の前記被保持面とを互いに押し付ける押し付け部と、前記保持面および前記被保持面の少なくとも一方に形成された溝に充填され、前記光学部材と前記保持部とを互いに接着する接着材と、を有し、前記接着材は、前記溝を取り囲む領域において前記保持面と前記被保持面とが接触することにより、又は前記保持面と前記被保持面との間に前記溝を取り囲むようにＯリングを配置することにより、前記溝内に封止されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、位置決め再現性の高さおよびアウトガスの少なさの点で有利な光学装置が提供される。

本発明の第１実施形態の光学装置を説明する図。 本発明の第１実施形態の光学装置を説明する図。 本発明の第１実施形態の光学装置を説明する図。 本発明の第１実施形態の光学装置を説明する図。 本発明の第２実施形態の光学装置を説明する図。 本発明の第１実施形態の光学装置を説明する図。 本発明の１つの実施形態の露光装置を説明する図。

以下、添付図面を参照しながら本発明をその実施形態を通して例示的に説明する。

まず、図１〜図４を参照しながら本発明の第１実施形態を説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第１実施形態の光学装置１０の構成を模式的に示す斜視図、平面図である。図２は、光学装置１０を図１（ｂ）に示した矢印Ｖの方向から見た部分的な側面図である。図３は、図２のＡ−Ａにおける断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂにおける断面図である。図１では、光学装置１０の光軸方向ＡＸをＺ方向とするようにＸＹＺ座標系が定義されている。

光学装置１０は、光学部材１と、光学部材１を保持する保持部２とを備えている。光学部材１は、反射面を有し、該反射面に対して垂直に光が入射しうる。光学部材１は、複数の被保持部５を含みうる。図１（ａ）、（ｂ）に示す例では、光学部材１は、３つの被保持部５を有し、該３つの被保持部５は、１２０度の角度ピッチで配置されている。被保持部５は、例えば、突起形状を有しうるが、これは例示であり、被保持部５は、光学部材１の本体部分（被保持部５以外の部分）を支持可能な形状を有すればよい。光学装置１０は、被保持部５の個数と同数の保持部２を備え、各保持部２によってそれに対応する被保持部５が保持され、これによって光学部材１が保持される。

光学装置１０は、更に、保持部２を支持する支持部３を有しうる。保持部２の個数と支持部３の個数とは同数でありうる。支持部３は、例えば、弾性ヒンジ、板バネまたはバイポッドを含みうる。支持部３は、低熱膨張材料、例えばインバーで構成されうる。

保持部２と支持部３とは一体的に構成されてもよいし、保持部２と支持部３とが結合部材（例えば、ネジ、接着剤）によって結合されてもよい。支持部３は、ベース部材４によって支持されうる。ベース部材４は、光学系（例えば、露光装置の投影光学系）の鏡筒部材に結合されうる。ベース部材４は、リング形状または多角形形状を有しうる。

ベース部材４は、ベース部材４が外部から受ける力によって光学部材１が変形しないように十分に高い剛性を有しうる。ベース部材４は、低熱膨張材料で構成されることが好ましく、更には、光学部材１と同程度の熱膨張係数の材料で構成されることが好ましい。ベース部材４には、光学部材１を駆動するアクチュエータおよび／または光学部材１の位置を検出するセンサが取り付けられうる。

保持部２は、光学部材１と同等の熱膨張係数を有する低熱膨張材、例えばインバーで構成される。光学部材１（より具体的には被保持部５）と保持部２とは、図３、４に例示的に示されるように接着材６によって結合される。接着材６は、例えばエポキシ系接着剤で構成されうる。接着材６は、光学部材１の被保持部５と保持部２との間に設けられた空間８に光学部材１の被保持部５と保持部２とを結合するように配置される。空間８は、被保持部５および保持部２の少なくとも一方に設けられた溝によって構成されうる。図４に示す例では、空間８は、保持部２に設けられた溝によって構成されている。被保持部５と保持部２との間には、接着材６を封止するシール部Ｓが設けられている。

シール部Ｓは、例えば、被保持部５の被保持面５ａと保持部２の保持面２ａとの接触によって形成されうる。例えば、被保持部５の被保持面５ａおよび保持部２の保持面２ａの平面度を３μｍ、面粗度を０．８にすることによって良好なシール特性を有するシール部Ｓが得られる。このようにして形成されるシール部Ｓの幅は、２ｍｍ以上であることが好ましい。シール部Ｓには、接着材６を構成する接着剤が入り込まない。したがって、被保持部５の被保持面５ａと保持部２の保持面２ａとの接触によってシール部Ｓを構成することによって、光学部材１を保持部２に対して高い精度で位置決めすることができる。しかも、接着材６からシール部Ｓの外側（即ち、光学部材１が配置された空間）へのガスの放出を低減することができる。

接着材６の厚さ（空間８の高さ）は、熱による接着材６の膨張による保持部２に対する光学部材１の位置決め精度の低下や、接着材６を形成する接着剤を空間８に注入する際の容易性の観点において、０．５ｍｍ程度であることが好ましい。一般に、接着材６の厚さが厚くなるほど、熱による接着材６の変形量が大きくなる。また、接着材６の厚さが増すほど、それを形成するための接着剤を空間８に対して気泡なく注入することが難しくなる。接着材６の剛性は、保持部２の剛性よりも低く、そのため、保持部２に対する光学部材１の位置決め精度に対して接着材６が与える影響を限定的にすべきである。

空間８に接着材６を配置するための作業は、保持部２の保持面２ａと光学部材１の被保持部５の被保持面５ａとが接触した状態で、空間８に連通した孔（注入孔１１、排出孔１２）を使ってなされうる。より具体的には、接着材６を形成するための空間８への接着剤の注入は、注入孔１１を通してなされうる。空間８の容積を超えた余分な接着剤（即ち、空間８から溢れた接着剤）は、排出孔１２を通して排出されうる。空間８への接着剤の注入が終了した後に、注入孔１１および排出孔１２は、閉塞部１７によって閉塞されうる。閉塞部１７を設けることによって、接着材６から発生したガスが注入孔１１および排出孔１２を通してシール部Ｓの外側（即ち、光学部材１が配置された空間）に放出されることを低減することができる。

注入孔１１および排出孔１２のような孔を設けない場合には、空間８と同体積の接着剤を充填した後に、保持部２に光学部材１の被保持部５を位置決めし、保持部２と被保持部５とを該接着剤によって結合することができる。

光学装置１０は、保持部２と光学部材１とを互いに押し付ける押し付け部１９を備えている。第１実施形態では、保持部２は、図４に例示されるように、保持面２ａを有する第１部分２−１と、第１部分２−１に対向する第２部分２−２とを含む。接着材６が配置された空間８は、第１部分２−１の保持面２ａと光学部材１の被保持部５との間に配置されている。押し付け部１９は、第１部材２−１の保持面２ａに対して光学部材１の被保持部５を押し付けるように第２部分２−２に取り付けられている。

押し付け部１９は、例えば、第２部材２−２に固定される固定部１４と、第２部材２−２によって摺動可能に支持された摺動部１５と、固定部１４と摺動部１５との間に配置されたバネ１３とを含みうる。固定部１４は、例えば、第２部材２−２および固定部１４にそれぞれ設けられたネジ溝によって第２部材２−２に固定されうる。

押し付け部１９が保持部２と光学部材１とを互いに押し付ける力は、バネ１３によって定まり、この力は、温度変化による接着材６の膨張を防止するために十分な力に設定されうる。一例において、光学部材１が受ける最大温度は、光学部材１の表面に膜を形成する工程におけるアニール処理における温度でありうる。この温度は、例えば８０℃でありうる。この場合、押し付け部１９が保持部２と光学部材１とを互いに押し付ける力は、８０℃における接着材６の膨張を抑制可能な力に設定されうる。

第１実施形態では、押し付け部１９が保持部２と光学部材１とを互いに押し付ける力は、Ｚ方向（光軸方向ＡＸ）に平行な方向であるが、本発明はこれに限定されず、他の方向であってもよい。

以下、図５および図６を参照しながら本発明の第２実施形態を説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第２実施形態の光学装置１０’の構成を模式的に示す平面図、側面図である。ここで、図５（ｂ）は、光学装置１０’を図５（ａ）に示した矢印Ｖの方向から見た部分的な側面図である。図６（ａ）は、図５（ａ）のＡ−Ａにおける断面図である。図６（ｂ）は、図５（ｂ）のＢ−Ｂにおける断面図である。第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。

光学装置１０’は、光学部材１と、光学部材１を保持する保持部２２とを備えている。光学部材１は、例えば、全反射ミラーとして構成されうる。図５（ａ）に示す例では、光学部材１は、３つの被保持部１０１を有し、該３つの被保持部１０１は、１２０度の角度ピッチで配置されている。

図５（ａ）、図６（ｂ）に例示されるように、光学部材１は、被保持面１０１ａの内側に凹部１０２を有し、被保持面１０１ａと凹部１０２との間に被保持部１０１が配置されている。

光学部材１（より具体的には被保持部１０１）と保持部２２とは、図６（ｂ）に例示的に示されるように接着材６によって結合される。接着材６は、例えばエポキシ系接着剤で構成されうる。接着材６は、光学部材１の被保持部１０１と保持部２２との間に設けられた空間２８に光学部材１の被保持部１０１と保持部２２とを結合するように配置される。空間２８は、被保持部１０１および保持部２２の少なくとも一方に設けられた溝によって構成されうる。図６（ｂ）に示す例では、空間２８は、保持部２２に設けられた溝によって構成されている。空間２８は、例えば、図６（ａ）に例示されるようにリング形状でありうる。

被保持部１０１と保持部２２との間には、接着材６を取り囲むようにシール部３８が設けられている。シール部３８は、例えばＯリング（例えば、フッ素樹脂製）で構成されうる。あるいは、シール部３８は、銅メタルシール等であってもよい。第１実施形態のように、光学部材１の被保持部１０１の被保持面１０１ａと保持部２２の保持面２２ａとの接触によってもシール機能が提供され、これもシール部として理解することができる。第２実施形態においても、光学部材１の被保持部１０１の被保持面１０１ａと保持部２２の保持面２２ａとが接触するように構成され、これによって光学部材１および保持部２２の相互の位置決め精度が保証されうる。

光学装置１０は、光学部材１と保持部２２とを互いに押し付ける押し付け部５０を備えている。なお、光学部材１と保持部２２とを互いに押し付けることは、光学部材１に対して保持部２２を相対的に押し付けること、および、保持部２２に対して光学部材１を相対的に押し付けることと同義である。

押し付け部５０は、光学部材１の凹部１０２に配置された第１部材（例えば、ナット）２９と、第１部材２９と保持部２２との間隔を小さくする方向に第１部材２９と保持部２２とに力を加える第２部材３９とを含む。第２部材３９は、第１部材２９に結合される結合部材（例えば、雄ネジ）３４と、結合部材３４の頭部３４ａと保持部２２との間に配置されたバネ３３とを含みうる。バネ３３によって、光学部材１と保持部２２とが互いに押し付けられる。光学部材１の被保持部１０１には、被保持面１０１ａと凹部１０２とを貫通させる貫通孔４０が形成されていて、結合部材３４は、貫通孔４０を通して第１部材２９に結合されている。

空間２８に接着材６を配置するための作業は、保持部２２の保持面２２ａと光学部材１の被保持部１０１の被保持面１０１ａとが接触した状態で孔（注入孔３１、排出孔３２）を使ってなされうる。より具体的には、接着材６を形成するための空間２８への接着剤の注入は、注入孔３１を通してなされうる。空間２８の容積を超えた余分な接着剤（即ち、空間２８から溢れた接着剤）は、排出孔３２を通して排出されうる。空間２８への接着剤の注入が終了した後に、注入孔３１および排出孔３２は、閉塞部３７によって閉塞されうる。閉塞部３７を設けることによって、接着材６から発生したガスが注入孔３１および排出孔３２を通してシール部３８の外側（即ち、光学部材１が配置された空間）に放出されることを低減することができる。

以下、図７を参照しながら、第１および第２実施形態の光学装置１０の応用例として、それが組み込まれた光学系を有する露光装置１００を例示的に説明する。露光装置１００は、光源５１と、照明光学系５２と、原版５３を保持する原版ステージ５４と、投影光学系５５と、基板５６を保持する基板ステージ５７とを備えている。露光装置１００は、この例では、ＥＵＶ露光装置として構成されているが、他のタイプの露光装置として構成されてもよい。

この例では、光源５１は、ＥＵＶ光源であり、照明光学系５２は、複数枚のミラーや絞りで構成される。光源５１から出射されたＥＵＶ光は、照明光学系５２を介して原版５３を照明する。原版５３で反射されたＥＵＶ光は、投影光学系５５に入射する。投影光学系５５は、それぞれ光学部材１を含む複数の光学装置１０で構成されうる。投影光学系５５に入射したＥＵＶ光は、複数の光学部材１で反射された後に、基板５６に入射する。

原版５３のパターンは、投影光学系５５によって、例えば１／４または１／５に縮小された状態で基板に投影される。原版ステージ５４と基板ステージ５７は、投影光学系５５の縮小倍率と同じ速度比で同期して走査駆動される。図７では、投影光学系５５が４枚の光学部材１で構成されているが、例えば６枚または８枚の光学部材１で構成されてもよい。

つぎに、本発明の１つの実施形態の物品製造方法について説明する。物品は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスでありうる。物品は、基板（半導体基板等）に集積回路等の構造物を作る前工程と、前工程で作られた基板上の構造物（集積回路チップ等）を製品として完成させる後工程とを経ることにより製造されうる。前工程は、前述の露光装置を用いて、感光剤が塗布された基板にパターン（潜像等）を形成する工程と、該工程でパターンを形成された基板を現像する工程とを含みうる。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）とを含みうる。

Claims (11)

1. 基板を露光するための光学系を有する露光装置であって、
   前記光学系は、
   被保持部を含む光学部材と、
   前記被保持部の被保持面と接触する保持面を含み、前記光学部材を保持する保持部と、
   前記保持部の前記保持面と前記光学部材の前記被保持面とを互いに押し付ける押し付け部と、
   前記保持面および前記被保持面の少なくとも一方に形成された溝に充填され、前記光学部材と前記保持部とを互いに接着する接着材と、
   を有し、
   前記接着材は、前記溝を取り囲む領域において前記保持面と前記被保持面とが接触することにより、又は前記保持面と前記被保持面との間に前記溝を取り囲むようにＯリングを配置することにより、前記溝内に封止されている、
   ことを特徴とする露光装置。
2. 前記溝に連通した孔と、
   前記孔を閉塞する閉塞部と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記孔は、前記溝に接着剤を注入するための注入孔と、前記溝から溢れた接着剤を排出するための排出孔とを含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記保持部は、前記保持面を有する第１部分と、前記第１部分に対向する第２部分とを含み、
   前記押し付け部は、前記保持面に対して前記被保持部を押し付けるように前記第２部分に取り付けられている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記光学部材には、前記被保持部と凹部とが形成され、前記凹部は、前記保持部と前記凹部とによって前記被保持部が挟まれるように配置され、
   前記押し付け部は、前記凹部に配置された第１部材と、前記第１部材と前記保持部との間隔を小さくする方向に前記第１部材と前記保持部とに力を加える第２部材とを含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記押し付け部は、バネを含み、前記バネによって前記保持部と前記光学部材とを互いに押し付ける、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 物品を製造する物品製造方法であって、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   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物品製造方法。
8. 光学部材と、前記光学部材を保持する保持部とを有する光学装置であって、
   互いに押し付けられた前記光学部材と前記保持部とによって形成された空間に前記光学部材と前記保持部とを結合するように配置された接着材と、
   前記保持部と前記光学部材とを互いに押し付ける押し付け部と、
   前記光学部材と前記保持部とによって形成されて前記接着材を封止するシール部と、
   前記空間に連通した孔と、
   前記孔を閉塞する閉塞部と、
   を有することを特徴とする光学装置。
9. 前記孔は、前記空間に接着剤を注入するための注入孔と、前記空間から溢れた接着剤を排出するための排出孔とを含む、
   ことを特徴とする請求項８に記載の光学装置。
10. 基板を露光するための光学系を有する露光装置であって、
    前記光学系は、請求項８又は９に記載の光学装置を含む、
    ことを特徴とする露光装置。
11. 物品を製造する物品製造方法であって、
    請求項１０に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    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物品製造方法。