JPH05144699A - レンズ保持装置及びそれを用いた投影露光装置 - Google Patents

レンズ保持装置及びそれを用いた投影露光装置

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JPH05144699A
JPH05144699A JP3334436A JP33443691A JPH05144699A JP H05144699 A JPH05144699 A JP H05144699A JP 3334436 A JP3334436 A JP 3334436A JP 33443691 A JP33443691 A JP 33443691A JP H05144699 A JPH05144699 A JP H05144699A
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JP
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lens
lens barrel
thermal conductivity
projection
optical system
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JP3334436A
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English (en)
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Masami Yonekawa
雅見 米川
Yasuyuki Unno
靖行 吽野
Seiji Orii
誠司 折井
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/022Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses lens and mount having complementary engagement means, e.g. screw/thread
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70808Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
    • G03F7/70825Mounting of individual elements, e.g. mounts, holders or supports
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    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
    • G03F7/70891Temperature

Abstract

(57)【要約】 【目的】 露光光の吸収による熱的変化に伴う光学特性
の変化が少なく、高解像度のパターン像が得られるレン
ズ保持装置及びそれを用いた投影露光装置。 【構成】 レンズ10をレンズ鏡筒12内に収納保持す
る際、該レンズを該レンズ鏡筒の熱伝導率よりも大きい
熱伝導率を有する材料より成るレンズ支持部材20で支
持すると共に、該レンズと該レンズ支持部材との接触領
域に該レンズ鏡筒の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有
する材料20aを充填させて該レンズ鏡筒内に保持した
こと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレンズ保持装置及びそれ
を用いた投影露光装置に関し、特にIC、LSI等の半
導体素子を製造する際にレチクル面上の電子回路パター
ンをウエハ面上に投影光学系(投影レンズ)により投影
するときの投影光学系を構成するレンズの露光光の熱吸
収による温度上昇を防止し、光学性能を良好に維持し、
高精度な投影パターン像が得られるようにしたものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来よりIC、LSI等の半導体素子製
造用の投影露光装置(アライナー)においては非常に高
い組立精度と光学性能が要求されている。
【0003】このうちレチクル面上の電子回路パターン
をウエハ面上に所定倍率で投影する投影光学系の光学性
能は特に重要となっている。投影光学系の光学性能に悪
影響を及ぼす一要因に投影光学系を構成するレンズの露
光時における露光光の熱吸収による温度上昇に伴う焦点
位置変動、結像倍率変動、像面湾曲等の光学特性の変化
がある。
【0004】又、半導体素子の高集積化に伴い、投影光
学系の高NA化が図られている。一般に投影光学系の高
NA化を図るとレンズ口径が増大し、それに伴い露光光
の吸収も増大し、又レンズの自重によりレンズ形状が変
化し、光学特性が大きく変化してくるという傾向があっ
た。
【0005】従来より投影光学系を構成するレンズが露
光光を吸収し、熱的変化を起こしたときに生じる投影光
学系の光学特性の変化を補正する方法が種々と提案され
ている。
【0006】例えば特開昭60−78456号公報では
投影光学系中にレンズ密閉空間を形成し、該レンズ密閉
空間内の気圧を制御して補正する方法を提案している。
【0007】この他、被投影面であるウエハをウエハス
テージを利用して光軸方向に駆動させて補正する方法
や、投影光学系を構成する一部のレンズを光軸方向に移
動させて補正する方法等が提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】投影光学系の高解像力
化に伴いレンズ鏡筒内にレンズを収納保持する際、各レ
ンズを高精度に保持し、光学特性が変化しないようにす
ることが重要となっている。
【0009】従来は図8や図9に示すような方法により
レンズをレンズ鏡筒内に収納保持している。図8ではレ
ンズ鏡筒12にレンズ10を組み込み、上方から押え環
11によってレンズ10を固定保持している。図9では
レンズ鏡筒12にレンズ10を組み込み、レンズ10の
面取り部分をカシメ13によって固定保持している。
【0010】図8や図9に示すレンズ保持方法はレンズ
10をレンズ鏡筒12内に単に固定保持しているだけで
あり、レンズが露光光を吸収したときの光学特性の変化
の防止やレンズ10の自重によるレンズ面形状の変化に
対しては何んら対策がとられていなかった。
【0011】本発明は投影光学系を構成する各レンズを
レンズ鏡筒内に適切に収納保持することにより、レンズ
が露光光を吸収したときの温度上昇を効果的に防止し、
レンズ面やレンズ形状の変化及び光学特性の変化が少な
く、高解像度のパターン像が得られるレンズ保持装置及
びそれを用いた投影露光装置の提供を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のレンズ保持装置
は、レンズをレンズ鏡筒内に収納保持する際、該レンズ
を該レンズ鏡筒の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有す
る材料より成るレンズ支持部材で支持すると共に、該レ
ンズと該レンズ支持部材との接触領域に該レンズ鏡筒の
熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する材料を充填させ
て該レンズ鏡筒内に保持したことを特徴としている。
【0013】又本発明の投影露光装置は、レチクル面上
のパターンを投影光学系によりウエハ面上に投影露光す
る投影露光装置において、該投影光学系を構成する少な
くとも1つのレンズはレンズ鏡筒の熱伝導率よりも大き
い熱伝導率を有する材料より成るレンズ支持部材で支持
すると共に、該レンズと該レンズ支持部材との接触領域
に該レンズ鏡筒の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有す
る材料を充填させて該レンズを該レンズ鏡筒内に保持さ
れていることを特徴としている。
【0014】そして本発明では、このような投影露光装
置を用いて半導体素子を製造している。
【0015】
【実施例】図1は本発明のレンズ保持装置を利用した投
影光学系によりレチクル面上のパターンをウエハ面上に
投影露光し、半導体素子を製造する投影露光装置の実施
例1の要部概略図である。
【0016】同図において2はレチクルであり、その面
上には電子回路パターンが形成されている。2aはレチ
クルチャックであり、レチクル2を吸着保持している。
4は照明系であり、光源手段として例えばエキシマレー
ザ又は超高圧水銀灯等を有し、レチクル2面上の電子回
路パターンを露光光で均一な照度分布で照明している。
【0017】1は投影光学系(投影レンズ)であり、照
明系4からの露光光で照明されたレチクル2面上の電子
回路パターンを所定倍率(例えば1/5又は1/10)
でウエハ3面上に投影している。尚投影光学系1を構成
する少なくとも1つのレンズ10は後述するレンズ保持
装置によりレンズ鏡筒内に保持されている。
【0018】ウエハ3はその面上にレジスト等の感光材
料が塗布されている。5はウエハチャックであり、ウエ
ハ3を吸着保持している。6はウエハステージであり、
ウエハチャック5を所定面内(XY平面内)に駆動して
いる。
【0019】同図ではレチクル2とウエハ3を所定の関
係となるように位置決めした後、シャッター手段(不図
示)を開閉し、レチクル2面上の電子回路パターンをウ
エハ3面上に投影露光している。その後、ウエハ3をウ
エハステージ6により所定量X・Y平面内に駆動させ
て、ウエハ3の他の領域を順次同じように投影露光する
ようにした所謂ステップアンドリピート方式を採用して
いる。
【0020】本実施例ではこのようにして得たウエハを
公知の現像処理工程を介して、これより半導体素子を製
造している。
【0021】次に本発明に係るレンズ保持装置について
説明する。
【0022】10は投影光学系1を構成する1つのレン
ズであり、レンズ支持部材20により支持されている。
レンズ支持部材20はレンズ10を支持しつつ、レンズ
鏡筒12の突部12aに保持されている。レンズ鏡筒1
2の材料は例えばステンレス鋼(熱伝導率14kcal
/mh℃)より成っている。レンズ支持部材20はレン
ズ鏡筒12の熱伝導率よりも大きな熱伝導率の材料、例
えば銀(熱伝導率360kcal/mh℃)、銅(熱伝
導率322kcal/mh℃)、アルミニウム(熱伝導
率196kcal/mh℃)、等より成っている。
【0023】11は押え環であり、レンズ支持部材20
をレンズ鏡筒12内に固定保持している。レンズ10と
レンズ保持部材20との間の接触領域には、レンズ鏡筒
12の熱伝導率よりも大きな熱伝導率を有する材料20
a、例えば粘性の銀ペーストを充填している。これによ
りレンズ10とレンズ支持部材20との接触面積を増大
させ、熱伝導を良くし、レンズ10の温度上昇を防止す
ると共にレンズ10の固定度を高め、自重によるレンズ
面の変形を最小にしている。
【0024】本実施例ではこのような材料より成るレン
ズ支持部材20と材料20a、そしてレンズ鏡筒12よ
りレンズ保持装置を構成している。
【0025】図1に示す構成において投影露光が開始さ
れるとレンズ10が露光光を熱吸収して温度が上昇し、
温度分布が生じてくる。このときレンズ10に生じる熱
は材料20aとレンズ支持部材20を介してレンズ鏡筒
12に散逸するようになり、本実施例ではこれによりレ
ンズ10が高温になるのを効果的に防止している。
【0026】特にレンズが露光光を吸収して熱的に定常
状態(吸収される熱量と散逸する熱量とが等しい状態)
に達した際の温度分布の最大値を低く抑えている。
【0027】又、本発明者の試算では図2のように、レ
ンズ10の一部分(太線)10aを一定の温度に保つ場
合と図3のようにレンズ側面10b全体を一定の温度に
保つ場合とを比較すると定常状態に達したときの温度分
布の最大値は図3の場合の方が図2に比べて1〜2割程
度低いという結果が得られている。
【0028】特にレンズ支持部材との接触面積が大きい
レンズ(貼合せレンズや凹レンズ等)では温度分布の最
大値は3割程度抑制されるという結果が得られている。
【0029】又、一般に図4(A),(B)に示すよう
にレンズ10の周辺部をリング状に固定支持する場合と
図5(A),(B)に示すようにレンズ10の側面を固
定支持する場合とを比較すると、レンズ面の変形は凸レ
ンズの場合は図5(A)の方法は図4(A)の方法に比
べて1/2〜1/3倍程度少なくなり、凹レンズの場合
は図5(B)の方法は図4(B)の方法に比べて1/4
〜1/5倍程度少なくなるという結果が得られている。
【0030】本実施例では投影レンズ1を構成する複数
のレンズを前述した構成のレンズ保持装置で固定保持す
ることにより、レンズの露光光の熱吸収による熱的変化
に伴う光学特性の変化及びレンズ面形状の変化が少なく
なるようにしている。
【0031】図6,図7は各々本発明のレンズ保持装置
の実施例2,3の一部分の要部断面図である。図中、図
1の実施例1と同じ要素には同符番を付している。
【0032】図6の実施例2においては図1の実施例1
に比べて押え環21の材料をレンズ支持部材20と同様
にレンズ鏡筒12の熱伝導率よりも大きい熱伝導率の材
料(例えば前述した銀、銅、アルミニウム等)より構成
している点が異なっており、その他の構成は同じであ
る。尚本実施例においても実施例1と同様にレンズ10
と押え環21、レンズ支持部材20との接触領域に銀ペ
ースト等の材料20aが充填されている。
【0033】図7の実施例3ではレンズ70の側面に溝
23を設け、該溝23に実施例1と同様の銀ペースト等
の材料20aを充填している。これによりレンズ10と
レンズ支持部材20との接触面積の増大を図り、レンズ
70の露光光の吸収による熱的変化を少なくしている。
【0034】本実施例は例えばレンズの中心部が厚く、
周辺部が薄い両凸レンズのようにレンズ側面とレンズ支
持部材との接触面積が少ない割に露光光を吸収する割合
の高い、即ち体積が大きいレンズに特に有効である。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば前述のごとく投影光学系
を構成する各レンズをレンズ鏡筒内に適切に収納保持す
ることにより、レンズが露光光を吸収したときの温度上
昇を効果的に防止し、レンズ面やレンズ形状の変化及び
光学特性の変化が少なく、高解像度のパターン像が得ら
れるレンズ保持装置及びそれを用いた投影露光装置を達
成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の投影露光装置の実施例1の要部概
略図
【図2】 レンズの温度を一定に保つ部分の説明図
【図3】 レンズの温度を一定に保つ部分の説明図
【図4】 レンズを支持する方法の説明図
【図5】 レンズを支持する方法の説明図
【図6】 本発明のレンズ保持装置の実施例2の要部
断面図
【図7】 本発明のレンズ保持装置の実施例3の要部
断面図
【図8】 従来のレンズの支持方法の説明図
【図9】 従来のレンズの支持方法の説明図
【符号の説明】
1 投影光学系 2 レチクル 3 ウエハ 4 照明系 5 ウエハチャック 6 ウエハステージ 10,70 レンズ 11,21 押え環 12 レンズ鏡筒 20 レンズ支持部材 20a 材料

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レンズをレンズ鏡筒内に収納保持する
    際、該レンズを該レンズ鏡筒の熱伝導率よりも大きい熱
    伝導率を有する材料より成るレンズ支持部材で支持する
    と共に、該レンズと該レンズ支持部材との接触領域に該
    レンズ鏡筒の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する材
    料を充填させて該レンズ鏡筒内に保持したことを特徴と
    するレンズ保持装置。
  2. 【請求項2】 レチクル面上のパターンを投影光学系に
    よりウエハ面上に投影露光する投影露光装置において、
    該投影光学系を構成する少なくとも1つのレンズはレン
    ズ鏡筒の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する材料よ
    り成るレンズ支持部材で支持すると共に、該レンズと該
    レンズ支持部材との接触領域に該レンズ鏡筒の熱伝導率
    よりも大きい熱伝導率を有する材料を充填させて該レン
    ズを該レンズ鏡筒内に保持されていることを特徴とする
    投影露光装置。
  3. 【請求項3】 前記投影露光装置を用いて半導体素子を
    製造するようにしたことを特徴とする半導体素子の製造
    方法。
JP3334436A 1991-11-22 1991-11-22 レンズ保持装置及びそれを用いた投影露光装置 Pending JPH05144699A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1898241A1 (en) * 2005-06-14 2008-03-12 Nikon Corporation Optical element, optical element holding apparatus, exposure apparatus and device manufacturing method

Cited By (2)

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EP1898241A4 (en) * 2005-06-14 2010-11-03 Nikon Corp OPTICAL ELEMENT, OPTICAL ELEMENT SUPPORT APPARATUS, EXPOSURE APPARATUS, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD

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