JPWO2003040785A1 - Optical element, method for manufacturing the same, optical system, exposure apparatus, and method for manufacturing micro device - Google Patents

Optical element, method for manufacturing the same, optical system, exposure apparatus, and method for manufacturing micro device Download PDF

Info

Publication number
JPWO2003040785A1
JPWO2003040785A1 JP2003542368A JP2003542368A JPWO2003040785A1 JP WO2003040785 A1 JPWO2003040785 A1 JP WO2003040785A1 JP 2003542368 A JP2003542368 A JP 2003542368A JP 2003542368 A JP2003542368 A JP 2003542368A JP WO2003040785 A1 JPWO2003040785 A1 JP WO2003040785A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical element
light transmitting
transmitting member
annular member
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003542368A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
柴崎　祐一
祐一 柴崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Publication of JPWO2003040785A1 publication Critical patent/JPWO2003040785A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70808—Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
    • G03F7/70825—Mounting of individual elements, e.g. mounts, holders or supports
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/02—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of crystals, e.g. rock-salt, semi-conductors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/026—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses using retaining rings or springs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/028—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
    • G03F7/70891—Temperature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いた光学系に残存する回転対称な複屈折の影響を打ち消すことのできる光学素子。光透過部材（１）と、光透過部材の熱膨張率と異なる熱膨張率を有し、光透過部材の外周に配置された環状部材（２）とを備えている。光透過部材と環状部材とは、光透過部材の実使用温度と異なる所定温度の環境内で固着されている。環状部材（２）は、光透過部材に固着されたインナーリング（２ａ）と、その径方向に可撓性を有する連結部材（２ｃ）を介して、インナーリングに連結されたアウターリング（２ｂ）とを有する。An optical element that can cancel the influence of rotationally symmetric birefringence remaining in an optical system using a birefringent crystal material such as fluorite. The light transmissive member (1) includes an annular member (2) having a coefficient of thermal expansion different from that of the light transmissive member and disposed on the outer periphery of the light transmissive member. The light transmitting member and the annular member are fixed in an environment having a predetermined temperature different from the actual use temperature of the light transmitting member. The annular member (2) includes an inner ring (2a) fixed to the light transmitting member and an outer ring (2b) connected to the inner ring via a connecting member (2c) having flexibility in the radial direction. And have.

Description

技術分野
本発明は、光学素子、その製造方法、光学系、露光装置およびマイクロデバイスの製造方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子などのマイクロデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置に好適な投影光学系に関するものである。
背景技術
従来、半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、または薄膜磁気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程で、マスクとしてのレチクルのパターンを、投影光学系を介して基板としてのウェハ（またはガラスプレート等）の各露光領域（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。
近年、露光装置では、半導体素子等の集積度の向上に伴って、投影光学系に要求される解像力（解像度）が益々高まっており、使用される露光光の波長は益々短くなる傾向がある。既にＡｒＦエキシマレーザーを用いる露光装置が量産体制に入りつつあり、次世代露光装置ではＦ２レーザーの使用も視野に入ってきている。このような短波長域の光を供給する光源、とりわけＦ２レーザー光源を用いる露光装置においては、透過率確保の観点から、投影光学系を構成する光透過部材（レンズなど）に蛍石を用いることが避けられない。
ところで、石英ガラス等とは異なり、蛍石は立方晶系に属する結晶体であり、入射光に対して無視できない量の複屈折が発生することがわかっている。この場合、各蛍石レンズの結晶方位を管理することにより、複屈析の影響を互いに打ち消し、ひいては複屈折の影響を抑制することが可能である。しかしながら、このような管理対策を施しても、光軸に関して回転対称な複屈折が残存することは避けられない。
発明の開示
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いた光学系に残存する回転対称な複屈折の影響を打ち消すことのできる光学素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、回転対称な複屈折の影響を打ち消すことのできる光学素子を備え、たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いても良好な光学性能を確保することのできる光学系を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いても良好な光学性能を有する光学系を備え、高解像で高精度な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、高解像で高精度な露光を行うことのできる露光装置を用いて、高解像度の露光技術にしたがって高性能のマイクロデバイスを製造することのできるマイクロデバイス製造方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の第１発明では、光透過部材と、
前記光透過部材の熱膨張率と異なる熱膨張率を有し、前記光透過部材の外周に配置された環状部材と、
前記光透過部材と前記環状部材との間に配置され、前記光透過部材の熱膨張率と前記環状部材の熱膨張率との違いにより、前記光透過部材に対して応力を発生させる応力発生部材とを備えていることを特徴とする光学素子を提供する。
第１発明の好ましい態様によれば、前記応力発生部材は、前記光透過部材の実使用温度と異なる所定温度の環境内で、前記光透過部材の外周と前記環状部材の内周とを固着する。また、前記環状部材は、前記光透過部材に前記応力発生部材を介して固着されたインナーリングと、該インナーリングの径方向に可撓性を有する連結部材を介して、前記インナーリングに連結されたアウターリングとを有することが好ましい。この場合、前記応力発生部材は、前記光透過部材の外周と前記環状部材の内周とを固着する接着剤であり、前記インナーリングには、前記光透過部材の外周と前記環状部材の内周との間に接着剤を注入するための貫通孔が形成されていることが好ましい。
また、第１発明の好ましい態様によれば、前記アウターリングの外周には、前記アウターリングの中心に対し、該アウターリングの外周面から外側に向かって突出した保持部が形成されている。さらに、前記連結部材は、前記インナーリングに外接するように延びた複数の可撓性部材を有することが好ましい。また、前記インナーリングと前記アウターリングと前記複数の可撓性部材とは一体的に形成されていることが好ましい。さらに、前記光透過部材は、立方晶系に属する結晶で形成された結晶光学部材であることが好ましい。
本発明の第２発明では、光学素子を製造する製造方法において、
光透過部材と、該光透過部材の熱膨張率と異なる熱膨張率を有し、前記光透過部材の外周に配置される環状部材とをそれぞれ所定位置に位置決めする位置決め工程と、
前記所定位置に位置決めされた前記光透過部材および前記環状部材を、前記光透過部材の実使用温度と異なる所定温度の環境内で保持するための保持工程と、
前記所定位置に位置決めされ且つ前記所定温度の環境内で保持された前記光透過部材の外周と前記環状部材の内周とを固着する固着工程とを含むことを特徴とする製造方法を提供する。
第２発明の好ましい態様によれば、前記位置決め工程では、エアベアリングを用いて、前記光透過部材および前記環状部材をそれぞれ浮上させて位置決めする。また、前記固着工程は、前記所定温度が前記実使用温度に対して高い温度の場合、前記光透過部材に引張に関する内部応力を発生させることが好ましい。さらに、前記固着工程は、前記所定温度が前記実使用温度に対して低い温度の場合、前記光透過部材に圧縮に関する内部応力を発生させることが好ましい。
本発明の第３発明では、立方晶系に属する結晶で形成された結晶光学部材と、第１発明の光学素子とを含むことを特徴とする光学系を提供する。
本発明の第４発明では、マスクを照明するための照明光学系と、
前記マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に形成するための第３発明の光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
本発明の第５発明では、マスクを照明するための第３発明の光学系と、
前記マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
本発明の第６発明では、第４発明または第５発明の露光装置を用いて前記マスクのデバイスパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイスの製造方法を提供する。
発明を実施するための最良の形態
２００１年５月１５日に開かれたリソグラフィに関するシンポジュウム（２ｎｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ １５７ｎｍ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）において、米国ＮＩＳＴのＪｏｈｎ Ｈ．Ｂｕｒｎｅｔｔらにより、蛍石には固有複屈折（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）が存在することを実験および理論の両面から確認したことが発表された。この発表によれば、蛍石の複屈折は、結晶軸［１１１］方向（およびこれと等価な結晶軸）、並びに結晶軸［１００］方向（およびこれと等価な結晶軸）ではほぼ零であるが、その他の方向では実質的に零でない値を有する。
Ｂｕｒｎｅｔｔらは上述の発表において、蛍石の複屈折の影響を低減する手法を開示している。Ｂｕｒｎｅｔｔらの手法では、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸［１１１］とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズを約６０度だけ相対的に回転させる。そして、この結晶軸［１１１］のペアレンズの作用により、径方向の偏光に対する屈折率よりも周方向の偏光に対する屈折率が小さい複屈折領域が残る（換言すれば光軸に関して回転対称な複屈折が残る）ことになるが、複屈折の影響をかなり低減することができる。
一方、本出願人は、たとえば特願２００１−２０６９３５明細書および図面において、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸［１００］（または該結晶軸［１００］と光学的に等価な結晶軸）とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズを約４５度だけ相対的に回転させる手法を提案している。本出願人の手法においても、この結晶軸［１００］のペアレンズの作用により、光軸に関して回転対称な複屈折はある程度残ることになるが、複屈折の影響をかなり低減することができる。
前述したように、たとえば露光光としてＦ２レーザー光を用いる露光装置では、多数の蛍石レンズを用いて投影光学系を構成することになる。この場合、Ｂｕｒｎｅｔｔらの手法にしたがう結晶軸［１１１］のペアレンズや、本出願人の手法にしたがう結晶軸［１００］のペアレンズを用いることにより、蛍石の複屈折の影響をかなり低減することができる。しかしながら、各蛍石レンズの結晶方位を上述のように管理しても、光軸に関して回転対称な複屈折の影響は残存することになる。
ところで、光透過部材（レンズ、平行平面板など）において、その光軸に関して回転対称な内部応力を発生させると、光透過部材を通過する光に対して、光軸に関して回転対称な複屈折が発生する。したがって、各蛍石レンズの結晶方位を管理した後に残存する回転対称な複屈折の影響を、回転対称な内部応力に起因して発生する回転対称な複屈折（残存する複屈折と符号が反対でほぼ同じ大きさを有する複屈折）の影響で相殺することにより、良好な光学性能を有する光学系を実現することができる。
特開２０００−３３１９２７号公報には、結晶材料が本来的に有する複屈折の影響を補正するために、平行平面板（補正部材）の周辺に金属製のベルト（応力調整手段）を取り付け、ネジを介してベルトを締め付けることにより、平行平面板において内側方向に内部応力を発生させる技術が開示されている。しかしながら、この公報に開示された従来技術では、平行平面板とベルトとの間の摩擦、平行平面板の外周面の製造誤差または加工精度やベルトの内周面の製造誤差または加工精度などに起因して、光軸に関して回転対称な均一分布の内部応力を平行平面板に発生させることはできない。また、従来技術では、平行平面板において外側方向に内部応力を発生させることはできない。
本発明の典型的な態様にしたがう光学素子は、光透過部材と、その外周に配置された環状部材とを備えている。ここで、光透過部材の熱膨張率と環状部材の熱膨張率とが異なるように設定されている。そして、光透過部材と環状部材とは、実使用温度と異なる所定温度の環境内で保持された状態において互いに固着されている。
したがって、互いに固着された光透過部材と環状部材とが実使用温度に戻ったとき、光透過部材の熱膨張率と環状部材の熱膨張率との違いにより、光透過部材にはその光軸に関してほぼ回転対称な内部応力が発生する。ここで、発生した回転対称な内部応力の向きは、光透過部材の熱膨張率と環状部材の熱膨張率との大小関係および固着を行う所定温度と実使用温度との大小関係に依存する。また、回転対称な内部応力の大きさは、固着を行う所定温度と実使用温度との温度差に依存する。
こうして、本発明の光学素子では、熱膨張率の大小関係、温度の大小関係および温度差を適宜設定することにより、光軸に関してほぼ回転対称で且つ所望の向きおよび所望の大きさを有する内部応力を光透過部材に発生させることができる。その結果、たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いた光学系に残存する回転対称な複屈折の影響を打ち消すことができる。
したがって、回転対称な複屈折の影響を打ち消すことのできる本発明の光学素子を光学系に組み込むことにより、たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いても良好な光学性能を確保することができる。また、たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いても良好な光学性能を有する本発明の光学系を露光装置に搭載することにより、高解像で高精度な露光を行うことができる。さらに、高解像で高精度な露光を行うことのできる本発明の露光装置を用いて、高解像度の露光技術にしたがって高性能のマイクロデバイスを製造することができる。
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
第１図は、本発明の実施形態にかかる光学素子が組み込まれた投影光学系の搭載された露光装置の構成を概略的に示す図である。なお、第１図において、投影光学系ＰＬの基準光軸ＡＸに平行にＺ軸を、基準光軸ＡＸに垂直な面内において第１図の紙面に平行にＹ軸を、基準光軸ＡＸに垂直な面内において第１図の紙面に垂直にＸ軸を設定している。
第１図に示す露光装置は、紫外領域の照明光を供給するための光源ＬＳとして、たとえばＦ２レーザー光源（波長１５７ｎｍ）を備えている。光源ＬＳから射出された光は、照明光学系ＩＬを介して、所定のパターンが形成されたレチクル（マスク）Ｒを照明する。なお、光源ＬＳと照明光学系ＩＬとの間の光路はケーシング（不図示）で密封されており、光源ＬＳから照明光学系ＩＬ中の最もレチクル側の光学部材までの空間は、露光光の吸収率が低い気体であるヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。
レチクルＲは、レチクルホルダＲＨを介して、レチクルステージＲＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。レチクルＲには転写すべきパターンが形成されており、照明光学系ＩＬにより、たとえばパターン領域全体のうちＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状のパターン領域が照明される。レチクルステージＲＳは、図示を省略した駆動系の作用により、レチクル面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はレチクル移動鏡ＲＭを用いた干渉計ＲＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
レチクルＲに形成されたパターンからの光は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にレチクルパターン像を形成する。ウェハＷは、ウェハテーブル（ウェハホルダ）ＷＴを介して、ウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。そして、レチクルＲ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷ上ではＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状の露光領域にパターン像が形成される。ウェハステージＷＳは、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡ＷＭを用いた干渉計ＷＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
また、図示の露光装置では、投影光学系ＰＬを構成する光学部材のうち最もレチクル側に配置された光学部材と最もウェハ側に配置された光学部材との間で投影光学系ＰＬの内部が気密状態を保つように構成され、投影光学系ＰＬの内部の気体はヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。
さらに、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬとの間の狭い光路には、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどが配置されているが、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。なお、ケーシングを設けずに、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬとの間の光路部分のみに、局所的に不活性ガスを供給する構成であってもよい。
また、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間の狭い光路には、ウェハＷおよびウェハステージＷＳなどが配置されているが、ウェハＷおよびウェハステージＷＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。なお、ケーシングを設けずに、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間の光路部分のみに、局所的に不活性ガスを供給する構成であってもよい。このように、光源ＬＳからウェハＷまでの光路の全体に亘って、露光光がほとんど吸収されることのない雰囲気が形成されている。
上述したように、投影光学系ＰＬによって規定されるレチクルＲ上の照明領域およびウェハＷ上の露光領域（すなわち実効露光領域）は、Ｙ方向に沿って短辺を有する矩形状である。したがって、駆動系および干渉計（ＲＩＦ、ＷＩＦ）などを用いてレチクルＲおよびウェハＷの位置制御を行いながら、矩形状の露光領域および照明領域の短辺方向すなわちＹ方向に沿ってレチクルステージＲＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはレチクルＲとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有する領域に対してレチクルパターンが走査露光される。
本実施形態では、露光光としてＦ２レーザー光を用いているので、投影光学系ＰＬは多数の蛍石レンズを備えているが、結晶軸［１１１］のペアレンズや結晶軸［１００］のペアレンズをそれぞれ複数組用いることにより、蛍石の複屈折の影響はかなり低減されている。しかしながら、各蛍石レンズの結晶方位を適宜管理しても光軸に関して回転対称な複屈折は残存することになるので、本発明にしたがう光学素子を投影光学系ＰＬに組み込むことにより、残存する回転対称な複屈折の影響を光学素子の内部応力に起因して発生する回転対称な複屈折の影響で相殺して、良好な結像性能を実現している。
第２Ａ図は、本実施形態にかかる光学素子の構成を概略的に示す図であって、平面図を示している。また、第２Ｂ図は、第２Ａ図における線Ａ−Ａに沿った断面図を示している。第２Ａ図および第２Ｂ図を参照すると、本実施形態の光学素子は、Ｆ２レーザー光を透過させる特性を有する光透過部材１と、光透過部材１の外周に配置された環状部材２とから構成されている。光透過部材１の形状は、図示のような両凹形状に限定されることなく、たとえばメニスカス形状や両凸形状や平行平面形状であってもよい。また、光透過部材１を形成する光学材料は、蛍石に限定されることなく、他の適当な結晶材料や、光の波長によっては石英ガラスなどを用いることもできる。
環状部材２は、光透過部材１に固着されたインナーリング２ａと、インナーリング２ａの径方向に可撓性を有する連結部材を介して、インナーリング２ａに連結されたアウターリング２ｂとから構成されている。ここで、連結部材は、インナーリング２ａに外接するように延びた３本のプレート状の可撓性部材２ｃを有する。この可撓性部材２ｃは、その両端部の各々がアウターリング２ｂに連結され、かつその中央部がインナーリング２ａに連結される。また、アウターリング２ｂの外周には、アウターリング２ｂの中心に対して、アウターリング２ｂの外周面から外側に向かって突出した保持部２ｄが形成されている。なお、インナーリング２ａとアウターリング２ｂと３本の可撓性部材２ｃとは、たとえばアルミニウムやその合金やステンレス銅やチタンや真鍮（しんちゅう）などの適当な材料により一体的に形成されている。
本実施形態では、光透過部材１の熱膨張率とインナーリング２ａの熱膨張率（ひいては環状部材２の熱膨張率）とが異なるように設定されている。そして、光透過部材１とインナーリング２ａ（ひいては環状部材２）とは、光学素子の実使用温度（たとえば常温）と異なる所定温度（たとえば常温に対して高温または冷温）の環境内で保持された状態において、たとえばエポキシ系の接着剤により互いに固着されている。なお、接着剤は、露光光を吸収する有機物や水分の発生が抑制された材質のものを使用することが望ましい。
第３図は、本実施形態において光透過部材とインナーリングとを接着剤により互いに固着する様子を示す図である。本実施形態では、第３図に示すように、光透過部材１の外周と環状部材２の内周（ひいてはインナーリング２ａの内周）との間に接着剤を注入するための貫通孔３１が、インナーリング２ａの周方向に沿って所定のピッチで（すなわち等角度間隔で）複数形成されている。したがって、各貫通孔３１を介して接着剤を注入することにより、光透過部材１と環状部材２とを周方向に沿って均等に固着することができる。
こうして、本実施形態では、互いに固着された光透過部材１と環状部材２とが実使用温度に戻ったとき、光透過部材１の熱膨張率と環状部材２の熱膨張率との違いにより、光透過部材１にはその光軸ＡＸに関してほぼ回転対称な内部応力が発生する。具体的には、光透過部材１が蛍石で形成され且つ環状部材２がチタンやステンレス鋼や真鍮で形成されている場合、環状部材２の熱膨張率よりも光透過部材１の熱膨張率が大きくなる。この場合、実使用温度よりも高い温度で固着すれば光透過部材１には外側方向の内部応力（引張り応力）が発生し、実使用温度よりも低い温度で固着すれば光透過部材１には内側方向の内部応力（圧縮応力）が発生する。
逆に、光透過部材１が石英ガラスで形成され且つ環状部材２がチタンやステンレス鋼や真鍮で形成されている場合、光透過部材１の熱膨張率よりも環状部材２の熱膨張率が大きくなる。この場合、実使用温度よりも高い温度で固着すれば光透過部材１には内側方向の内部応力が発生し、実使用温度よりも低い温度で固着すれば光透過部材１には外側方向の内部応力が発生する。このように、接着剤は、光透過部材１と環状部材２との間に配置され、光透過部材１の熱膨張率と環状部材２の熱膨張率との違いにより、光透過部材１に対して内部応力を発生させる応力発生部材を構成している。
本実施形態では、光学素子の実使用温度がある程度変動した場合にも、光透過部材１に発生する内部応力の変動があまり大きくならないように、ひいては投影光学系ＰＬの光学特性の変動があまり大きくならないように、インナーリング２ａの周方向剛性（断面積と弾性係数との積）を小さく抑える必要がある。その結果、インナーリング２ａは非常に薄い円環プレート状の形態を有し、光学素子を保持する際に把持すべき保持部（突起部）をインナーリング２ａの外周に設けることは好ましくない。
そこで、本実施形態では、インナーリング２ａの径方向に可撓性を有する連結部材２ｃを介して、インナーリング２ａとアウターリング２ｂとを連結する構造を採用している。この場合、径方向に可撓性を有する連結部材２ｃの作用により、アウターリング２ｂが実使用温度に戻っても、アウターリング２ｂの収縮または膨張がインナーリング２ａ（ひいては光透過部材１）に実質的に影響を及ぼすことがない。したがって、アウターリング２ｂの断面積を小さく抑える必要はなく、結果としてアウターリング２ｂの外周に保持部２ｄを形成することが可能になっている。
第４Ａ図および第４Ｂ図は、本実施形態の光学素子の製造方法を説明する図である。本実施形態の製造方法（組立方法）では、第４Ａ図に示すように、光透過部材１の一方の光学面１ａに対して補完的な面形状の支持面４１ａを有するエアベアリングユニット４１を用いて、光透過部材１を浮上させて位置決めする。また、環状部材２を構成するアウターリング２ｂの一方の側面２ｂａに対して補完的な面形状の支持面４２ａを有するエアベアリングユニット４２を用いて、環状部材２を浮上させて位置決めする。こうして、エアベアリングの作用により、光透過部材１の光軸ＡＸと環状部材２の中心軸線とが一致するように調芯し、光透過部材１と環状部材２とを光軸ＡＸに沿って位置合わせして、光透過部材１および環状部材２をそれぞれ所定位置に非接触方式で位置決めする。
次いで、所定位置にそれぞれ位置決めされた光透過部材１および環状部材２を、実使用温度と異なる所定温度（たとえば常温に対して高温または低温）の環境内で保持する。そして、所定位置に位置決めされ且つ所定温度の環境内で保持された光透過部材１の外周と環状部材２の内周とを、インナーリング２ａに形成された貫通孔３１を介して接着剤を注入することにより固着する。こうして、第４Ｂ図に示すように、互いに固着された光透過部材１と環状部材２とが実使用温度に戻ったとき、光透過部材１の熱膨張率と環状部材２の熱膨張率との違いにより、光透過部材１にはその光軸ＡＸに関してほぼ回転対称な内部応力が発生する。
第５図は、本実施形態の光学素子を保持して投影光学系の鏡筒に取り付けるための取付け部材の全体構成を概略的に示す斜視図である。また、第６図は、第５図の取付け部材の上面図である。また、第７図は、第６図の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。第５図〜第７図を参照すると、本実施形態の光学素子（光透過部材１および環状部材２）は、取付け部材５０によって保持され、投影光学系ＰＬの鏡筒（不図示）に取り付けられる。
取付け部材５０は、全体的にリング状の本体５１を有する。そして、本実施形態の光学素子（１，２）は、本体５１の周方向に沿って所定のピッチで（詳細には１２０度の等角度間隔で）配置された３つのばね組立体５２ａ〜５２ｃの作用により、取付け部材５０に取り付けられている。具体的には、３つのばね組立体５２ａ〜５２ｃの位置に小さな受座（不図示）が設けられ、この３つの受座の上に光学素子のアウターリング２ｂに形成された保持部２ｄが載置される。このとき、受座と保持部２ｄとの平面接触により、アウターリング２ｂが、ひいては光学素子が過度に拘束されることが回避される。
受座は、光学素子の半径方向（水平方向）の伸張を可能にする構造を有するが、鉛直方向および接線方向の両方においては所定の剛性を有し、光学素子に対して高度の取付け剛性を維持している。ばね組立体５２ａ〜５２ｃは、光学素子の保持部２ｄを受座の上に直接的に且つ機械的に締め付けて、締付け力と受座の力とのずれにより生じ得るモーメントを全て除去する。接着剤を用いることなく光学素子（１，２）を機械的に締め付けることにより、接着剤の使用に固有な問題、すなわちガス抜きおよび分解の際の破壊の問題などが回避される。
ばね組立体５２ａ〜５２ｃに可撓性の締付機構を設けることにより、機械的許容差の範囲内で起こり得る機械的誤差および寸法的誤差が幾らかあっても、締付け力は実質的に均等に且つ一定に加えられる。この種の締付機構は、ばね組立体５２ａ〜５２ｃの位置に取り付けられて、光学素子（１，２）の伸張差による過度の拘束を防止する。なお、取付け部材５０のさらに詳細な構成および作用については、本出願人の出願にかかる特願２０００−２１００２９号明細書および図面を参照することができる。
以上のように、本実施形態では、熱膨張率が互いに異なるように設定された光透過部材１と環状部材２とが、実使用温度と異なる高温または低温の環境内で保持された状態において互いに固着されている。したがって、互いに固着された光透過部材１と環状部材２とが実使用温度に戻ったとき、光透過部材１の熱膨張率と環状部材２の熱膨張率との違いにより、光透過部材１にはその光軸ＡＸに関してほぼ回転対称な応力が発生する。
こうして、本実施形態の光学素子では、光軸ＡＸに関してほぼ回転対称な内部応力を光透過部材２に発生させることができるので、蛍石を用いた投影光学系ＰＬに残存する回転対称な複屈折の影響を打ち消すことができる。したがって、回転対称な複屈折の影響を打ち消すことのできる本実施形態の光学素子が組み込まれた投影光学系ＰＬでは、蛍石を用いても良好な結像性能（光学性能）を確保することができる。また、蛍石を用いても良好な光学性能を有する投影光学系ＰＬが搭載された露光装置では、高解像で高精度な露光を行うことができる。
なお、上述の実施形態では、複屈折性の光学材料としてフッ化カルシウム結晶（蛍石）を用いているが、これに限定されることなく、他の一軸性結晶、たとえばフッ化バリウム結晶（ＢａＦ２）、フッ化リチウム結晶（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウム結晶（ＮａＦ）、フッ化ストロンチウム結晶（ＳｒＦ２）、フッ化ベリリウム結晶（ＢｅＦ２）など、紫外線に対して透明な他の結晶材料を用いることもできる。このうち、フッ化バリウム結晶は、すでに直径２００ｍｍを越す大型の結晶材料も開発されており、レンズ材料として有望である。この場合、フッ化バリウム（ＢａＦ２）などの結晶軸方位も本発明に従って決定されることが好ましい。
また、上述の実施形態では、光透過部材１と環状部材２とを接着剤により固着しているが、これに限定されることなく、例えばろう付けや溶着などの手法を用いて光透過部材１と環状部材２とを固着することもできる。さらに、上述の実施形態では、インナーリング２ａに等角度間隔に設けられた複数の貫通孔３１を介して接着剤を注入しているが、貫通孔３１の数、形状および配置については様々な変形例が可能である。また、貫通孔３１を用いることなく、光透過部材１と環状部材２との間に接着剤を注入することもできる。
また、上述の実施形態では、インナーリング２ａとアウターリング２ｂと３本の可撓性部材２ｃとが金属材料により一体的に形成されている。しかしながら、これに限定されることなく、インナーリング２ａとアウターリング２ｂと３本の可撓性部材２ｃとを、それぞれ別体で形成することもできる。また、可撓性部材２ｃの数および形状、並びに環状部材２の形成材料については様々な変形例が可能である。
ところで、上述の実施形態では、光透過部材１に発生する内部応力の影響を受けて、その光学面が微小変形する可能性がある。そこで、本実施形態の光学素子の製造後に、必要に応じて光学面の面形状を測定し、その測定結果に基づいて研磨加工を行うことにより光学面の補正を行うことが好ましい。
上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき第８図のフローチャートを参照して説明する。
先ず、第８図のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
また、本実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、第９図のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。第９図において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
なお、上述の実施形態では、露光装置に搭載される投影光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、露光装置に搭載される照明光学系や、他の一般的な光学系に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、１５７ｎｍの波長光を供給するＦ２レーザー光源を用いているが、これに限定されることなく、たとえば１９３ｎｍの波長光を供給するＡｒＦエキシマレーザー光源や１２６ｎｍの波長光を供給するＡｒ２レーザー光源などを用いることもできる。
産業上の利用の可能性
以上説明したように、本発明では、熱膨張率が異なるように設定された光透過部材と環状部材とが、実使用温度と異なる所定温度の環境内で保持された状態において互いに固着されているので、互いに固着された光透過部材と環状部材とが実使用温度に戻ったときに、光透過部材の熱膨張率と環状部材の熱膨張率との違いにより、光透過部材にはその光軸に関してほぼ回転対称な応力が発生する。その結果、本発明の光学素子では、たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いた光学系に残存する回転対称な複屈折の影響を打ち消すことができる。
したがって、回転対称な複屈折の影響を打ち消すことのできる本発明の光学素子を組み込んだ光学系では、たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いても良好な光学性能を確保することができる。また、たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いても良好な光学性能を有する本発明の光学系を搭載した露光装置では、高解像で高精度な露光を行うことができる。さらに、高解像で高精度な露光を行うことのできる本発明の露光装置を用いて、高解像度の露光技術にしたがって高性能のマイクロデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施形態にかかる光学素子が組み込まれた投影光学系の搭載された露光装置の構成を概略的に示す図である。
第２Ａ図は、本実施形態にかかる光学素子の構成を概略的に示す図であって、平面図を示している。
第２Ｂ図は、本実施形態にかかる光学素子の構成を概略的に示す図であって、第２Ａ図における線Ａ−Ａに沿った断面図を示している。
第３図は、本実施形態において光透過部材とインナーリングとを接着剤により互いに固着する様子を示す図である。
第４Ａ図および第４Ｂ図は、本実施形態の光学素子の製造方法を説明する図である。
第５図は、本実施形態の光学素子を保持して投影光学系の鏡筒に取り付けるための取付け部材の全体構成を概略的に示す斜視図である。
第６図は、第５図の取付け部材の上面図である。
第７図は、第６図の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
第８図は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。
第９図は、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。Technical field
The present invention relates to an optical element, a method for manufacturing the same, an optical system, an exposure apparatus, and a method for manufacturing a microdevice, and more particularly to an exposure apparatus used when manufacturing a microdevice such as a semiconductor element or a liquid crystal display element in a photolithography process. The present invention relates to a suitable projection optical system.
Background art
Conventionally, in a photolithography process for manufacturing a semiconductor element, an imaging element (CCD, etc.), a liquid crystal display element, a thin film magnetic head, etc., a reticle pattern as a mask is transferred to a wafer (as a substrate via a projection optical system). Alternatively, a projection exposure apparatus that transfers images to each exposure area (each shot area) of a glass plate or the like is used.
In recent years, in an exposure apparatus, the resolution (resolution) required for a projection optical system is increasing as the degree of integration of semiconductor elements and the like increases, and the wavelength of exposure light used tends to become shorter. An exposure apparatus using an ArF excimer laser is already in the mass production system. 2 The use of lasers is also in the horizon. A light source for supplying light in such a short wavelength region, particularly F 2 In an exposure apparatus using a laser light source, it is inevitable that fluorite is used for a light transmission member (lens or the like) constituting the projection optical system from the viewpoint of ensuring transmittance.
By the way, unlike quartz glass or the like, fluorite is a crystal belonging to a cubic system, and it has been found that birefringence in a negligible amount occurs with respect to incident light. In this case, by managing the crystal orientation of each fluorite lens, it is possible to cancel the influences of birefringence with each other and to suppress the effects of birefringence. However, even if such management measures are taken, it is inevitable that birefringence that is rotationally symmetric with respect to the optical axis remains.
Disclosure of the invention
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an optical element capable of canceling the influence of rotationally symmetric birefringence remaining in an optical system using a birefringent crystal material such as fluorite, for example. And it aims at providing the manufacturing method.
The present invention also includes an optical element capable of canceling the effects of rotationally symmetric birefringence, and an optical device that can ensure good optical performance even when a birefringent crystal material such as fluorite is used. The purpose is to provide a system.
Furthermore, the present invention provides an exposure apparatus that has an optical system having good optical performance even when a birefringent crystal material such as fluorite is used, and can perform high-resolution and high-precision exposure. The purpose is to do.
The present invention also provides a microdevice manufacturing method capable of manufacturing a high-performance microdevice according to a high-resolution exposure technique using an exposure apparatus capable of performing high-resolution and high-precision exposure. For the purpose.
In order to solve the above-mentioned problem, in the first invention of the present invention, a light transmitting member,
An annular member having a coefficient of thermal expansion different from that of the light transmissive member, and disposed on the outer periphery of the light transmissive member;
A stress generating member that is disposed between the light transmitting member and the annular member and generates stress on the light transmitting member due to a difference between a thermal expansion coefficient of the light transmitting member and a thermal expansion coefficient of the annular member. An optical element is provided.
According to a preferred aspect of the first invention, the stress generating member fixes the outer periphery of the light transmitting member and the inner periphery of the annular member in an environment having a predetermined temperature different from the actual use temperature of the light transmitting member. . The annular member is connected to the inner ring via an inner ring fixed to the light transmitting member via the stress generating member and a connecting member having flexibility in the radial direction of the inner ring. It is preferable to have an outer ring. In this case, the stress generating member is an adhesive that fixes the outer periphery of the light transmitting member and the inner periphery of the annular member, and the inner ring includes the outer periphery of the light transmitting member and the inner periphery of the annular member. It is preferable that a through hole for injecting the adhesive is formed between the two.
According to a preferred aspect of the first invention, a holding portion is formed on the outer periphery of the outer ring so as to protrude outward from the outer peripheral surface of the outer ring with respect to the center of the outer ring. Furthermore, it is preferable that the connection member has a plurality of flexible members extending so as to circumscribe the inner ring. Moreover, it is preferable that the inner ring, the outer ring, and the plurality of flexible members are integrally formed. Further, the light transmitting member is preferably a crystal optical member formed of a crystal belonging to a cubic system.
In the second invention of the present invention, in the manufacturing method for manufacturing an optical element,
A positioning step of positioning the light transmissive member and an annular member having a thermal expansion coefficient different from that of the light transmissive member and arranged on the outer periphery of the light transmissive member at predetermined positions;
A holding step for holding the light transmitting member and the annular member positioned at the predetermined position in an environment having a predetermined temperature different from an actual use temperature of the light transmitting member;
There is provided a manufacturing method comprising a fixing step of fixing an outer periphery of the light transmitting member positioned at the predetermined position and held in an environment of the predetermined temperature and an inner periphery of the annular member.
According to a preferred aspect of the second invention, in the positioning step, the light transmitting member and the annular member are floated and positioned using an air bearing. Moreover, it is preferable that the said fixing process generates the internal stress regarding tension | tensile_strength in the said light transmissive member, when the said predetermined temperature is a temperature higher than the said actual use temperature. Furthermore, it is preferable that the fixing step generates an internal stress related to compression in the light transmitting member when the predetermined temperature is lower than the actual use temperature.
According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical system comprising a crystal optical member formed of a crystal belonging to a cubic system and the optical element of the first aspect.
In the fourth invention of the present invention, an illumination optical system for illuminating the mask;
An exposure apparatus comprising: the optical system of the third invention for forming an image of a pattern formed on the mask on a photosensitive substrate.
In the fifth invention of the present invention, the optical system of the third invention for illuminating the mask,
An exposure apparatus comprising: a projection optical system for forming an image of a pattern formed on the mask on a photosensitive substrate.
In the sixth invention of the present invention, an exposure process of exposing the device pattern of the mask onto the photosensitive substrate using the exposure apparatus of the fourth invention or the fifth invention;
And a development step of developing the photosensitive substrate exposed by the exposure step. A device manufacturing method is provided.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
At a symposium on lithography (May 15, 2001) on lithography (2nd International Symposium on 157 nm Lithography), John H. of NIST, USA. Burnett et al. Announced that both empirical and theoretical confirmations exist that intrinsic birefringence exists in fluorite. According to this announcement, the birefringence of fluorite is almost zero in the crystal axis [111] direction (and its equivalent crystal axis) and in the crystal axis [100] direction (and its equivalent crystal axis). Have values that are substantially non-zero in the other directions.
Burnett et al., In the above-mentioned announcement, disclose a technique for reducing the influence of birefringence of fluorite. In the method of Burnett et al., The optical axis of the pair of fluorite lenses is aligned with the crystal axis [111], and the pair of fluorite lenses are relatively rotated about the optical axis by about 60 degrees. And, by the action of the pair lens of the crystal axis [111], a birefringence region having a smaller refractive index for the circumferential polarization than the refractive index for the radial polarization remains (in other words, birefringence rotationally symmetric with respect to the optical axis). However, the influence of birefringence can be considerably reduced.
On the other hand, the present applicant, for example, in Japanese Patent Application No. 2001-206935 and the drawings, the optical axis and crystal axis [100] of a pair of fluorite lenses (or a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [100]). And a method of relatively rotating a pair of fluorite lenses about 45 degrees around the optical axis. Even in the method of the present applicant, birefringence that is rotationally symmetric with respect to the optical axis remains to some extent by the action of the pair lens of the crystal axis [100], but the influence of birefringence can be considerably reduced.
As described above, for example, as exposure light, F 2 In an exposure apparatus that uses laser light, a projection optical system is configured using a large number of fluorite lenses. In this case, the influence of birefringence of fluorite is significantly reduced by using a pair lens of crystal axis [111] according to the method of Burnett et al. Or a pair lens of crystal axis [100] according to the method of the present applicant. be able to. However, even if the crystal orientation of each fluorite lens is managed as described above, the influence of birefringence that is rotationally symmetric with respect to the optical axis remains.
By the way, when an internal stress that is rotationally symmetric with respect to the optical axis is generated in a light transmitting member (lens, plane parallel plate, etc.), birefringence that is rotationally symmetric with respect to the optical axis is generated with respect to light passing through the light transmitting member. To do. Therefore, the effect of the rotationally symmetric birefringence remaining after controlling the crystal orientation of each fluorite lens is the same as the rotationally symmetric birefringence generated by the rotationally symmetric internal stress. By canceling out the influence of birefringence having substantially the same size, an optical system having good optical performance can be realized.
In Japanese Patent Laid-Open No. 2000-331927, a metal belt (stress adjusting means) is attached around a parallel flat plate (correcting member) in order to correct the influence of birefringence inherent in a crystal material, and screws A technique for generating an internal stress in an inward direction in a plane parallel plate by tightening a belt via a belt is disclosed. However, in the prior art disclosed in this publication, the friction between the parallel flat plate and the belt, the manufacturing error or processing accuracy of the outer peripheral surface of the parallel flat plate, the manufacturing error or processing accuracy of the inner peripheral surface of the belt, etc. Thus, it is not possible to generate a uniform distribution of internal stress rotationally symmetric with respect to the optical axis in the plane parallel plate. Further, in the prior art, internal stress cannot be generated in the outward direction in the plane parallel plate.
An optical element according to a typical aspect of the present invention includes a light transmission member and an annular member disposed on the outer periphery thereof. Here, the thermal expansion coefficient of the light transmission member and the thermal expansion coefficient of the annular member are set to be different. The light transmitting member and the annular member are fixed to each other in a state where the light transmitting member and the annular member are held in an environment having a predetermined temperature different from the actual use temperature.
Therefore, when the light transmissive member and the annular member fixed to each other return to the actual use temperature, the light transmissive member is related to its optical axis due to the difference between the thermal expansion coefficient of the light transmissive member and the thermal expansion coefficient of the annular member. An almost rotationally symmetric internal stress is generated. Here, the direction of the generated rotationally symmetric internal stress depends on the magnitude relationship between the thermal expansion coefficient of the light transmission member and the thermal expansion coefficient of the annular member and the magnitude relationship between the predetermined temperature for fixing and the actual use temperature. Moreover, the magnitude of the rotationally symmetric internal stress depends on the temperature difference between the predetermined temperature for fixing and the actual use temperature.
Thus, in the optical element of the present invention, by appropriately setting the magnitude relationship of the thermal expansion coefficient, the magnitude relationship of the temperature, and the temperature difference, an internal stress that is substantially rotationally symmetric with respect to the optical axis and has a desired orientation and a desired size. Can be generated in the light transmitting member. As a result, it is possible to cancel the influence of rotationally symmetric birefringence remaining in an optical system using a birefringent crystal material such as fluorite.
Therefore, by incorporating the optical element of the present invention capable of canceling the influence of rotationally symmetric birefringence into the optical system, good optical performance can be ensured even when a birefringent crystal material such as fluorite is used. be able to. Further, even when a birefringent crystal material such as fluorite is used, the optical system of the present invention having good optical performance is mounted on the exposure apparatus, so that high-resolution and high-precision exposure can be performed. it can. Furthermore, by using the exposure apparatus of the present invention capable of performing high-resolution and high-precision exposure, a high-performance microdevice can be manufactured according to a high-resolution exposure technique.
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus equipped with a projection optical system incorporating an optical element according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the Z axis is parallel to the reference optical axis AX of the projection optical system PL, the Y axis is parallel to the paper surface of FIG. 1 in the plane perpendicular to the reference optical axis AX, and the reference optical axis AX. In the vertical plane, the X axis is set perpendicular to the paper surface of FIG.
The exposure apparatus shown in FIG. 1 uses, for example, F as a light source LS for supplying illumination light in the ultraviolet region. 2 A laser light source (wavelength 157 nm) is provided. The light emitted from the light source LS illuminates the reticle (mask) R on which a predetermined pattern is formed via the illumination optical system IL. The optical path between the light source LS and the illumination optical system IL is sealed with a casing (not shown), and the space from the light source LS to the optical member on the most reticle side in the illumination optical system IL absorbs exposure light. It is replaced with an inert gas such as helium gas or nitrogen, which is a low-rate gas, or is kept in a substantially vacuum state.
The reticle R is held parallel to the XY plane on the reticle stage RS via the reticle holder RH. A pattern to be transferred is formed on the reticle R, and a rectangular pattern having a long side along the X direction and a short side along the Y direction in the entire pattern region, for example, by the illumination optical system IL. The area is illuminated. Reticle stage RS can be moved two-dimensionally along the reticle plane (ie, XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are measured by interferometer RIF using reticle moving mirror RM. And the position is controlled.
Light from the pattern formed on the reticle R forms a reticle pattern image on the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the projection optical system PL. The wafer W is held parallel to the XY plane on the wafer stage WS via a wafer table (wafer holder) WT. A rectangular exposure area having a long side along the X direction and a short side along the Y direction on the wafer W so as to optically correspond to the rectangular illumination area on the reticle R. A pattern image is formed. The wafer stage WS can be moved two-dimensionally along the wafer surface (that is, the XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are measured by an interferometer WIF using a wafer moving mirror WM. In addition, the position is controlled.
In the illustrated exposure apparatus, the interior of the projection optical system PL is hermetically sealed between the optical member disposed on the most reticle side and the optical member disposed on the most wafer side among the optical members constituting the projection optical system PL. The gas inside the projection optical system PL is replaced with an inert gas such as helium gas or nitrogen, or is almost kept in a vacuum state.
Further, a reticle R and a reticle stage RS are arranged in a narrow optical path between the illumination optical system IL and the projection optical system PL, but a casing (not shown) that hermetically surrounds the reticle R and the reticle stage RS. Is filled with an inert gas such as nitrogen or helium gas, or is kept in a vacuum state. In addition, the structure which supplies an inert gas locally only to the optical path part between illumination optical system IL and projection optical system PL, without providing a casing may be sufficient.
A narrow optical path between the projection optical system PL and the wafer W includes a wafer W and a wafer stage WS. The inside of a casing (not shown) that hermetically encloses the wafer W and the wafer stage WS. Is filled with an inert gas such as nitrogen or helium gas, or is kept in a vacuum state. Note that an inert gas may be locally supplied only to the optical path portion between the projection optical system PL and the wafer W without providing the casing. Thus, an atmosphere in which the exposure light is hardly absorbed is formed over the entire optical path from the light source LS to the wafer W.
As described above, the illumination area on the reticle R and the exposure area on the wafer W (that is, the effective exposure area) defined by the projection optical system PL are rectangular shapes having short sides along the Y direction. Accordingly, the reticle stage RS is controlled along the short side direction of the rectangular exposure area and the illumination area, that is, the Y direction, while controlling the positions of the reticle R and the wafer W using a drive system and an interferometer (RIF, WIF). By moving (scanning) the wafer stage WS and thus the reticle R and the wafer W synchronously, the wafer W has a width equal to the long side of the exposure area and the scanning amount (movement amount) of the wafer W. The reticle pattern is scanned and exposed to an area having a length corresponding to).
In this embodiment, F is used as exposure light. 2 Since the laser beam is used, the projection optical system PL includes a large number of fluorite lenses. However, by using a plurality of pairs of crystal lenses [111] and crystal axes [100], a plurality of pairs of fluorite lenses are used. The effect of stone birefringence is considerably reduced. However, even if the crystal orientation of each fluorite lens is appropriately controlled, birefringence that is rotationally symmetric with respect to the optical axis remains, so that the remaining rotation can be obtained by incorporating the optical element according to the present invention into the projection optical system PL. The effect of symmetric birefringence is offset by the effect of rotationally symmetric birefringence generated due to the internal stress of the optical element, thereby realizing good imaging performance.
FIG. 2A is a diagram schematically showing the configuration of the optical element according to the present embodiment, and shows a plan view. FIG. 2B shows a cross-sectional view along the line AA in FIG. 2A. Referring to FIGS. 2A and 2B, the optical element of the present embodiment is F 2 The light transmitting member 1 has a characteristic of transmitting laser light and an annular member 2 disposed on the outer periphery of the light transmitting member 1. The shape of the light transmission member 1 is not limited to the biconcave shape as shown in the figure, and may be, for example, a meniscus shape, a biconvex shape, or a parallel plane shape. The optical material forming the light transmitting member 1 is not limited to fluorite, and other suitable crystal materials, quartz glass, or the like can be used depending on the wavelength of light.
The annular member 2 includes an inner ring 2a fixed to the light transmitting member 1 and an outer ring 2b connected to the inner ring 2a through a connecting member having flexibility in the radial direction of the inner ring 2a. ing. Here, the connecting member has three plate-like flexible members 2c extending so as to circumscribe the inner ring 2a. Each end of the flexible member 2c is connected to the outer ring 2b, and the center is connected to the inner ring 2a. In addition, a holding portion 2d that protrudes outward from the outer peripheral surface of the outer ring 2b is formed on the outer periphery of the outer ring 2b with respect to the center of the outer ring 2b. The inner ring 2a, the outer ring 2b, and the three flexible members 2c are integrally formed of an appropriate material such as aluminum, an alloy thereof, stainless copper, titanium, or brass. .
In the present embodiment, the thermal expansion coefficient of the light transmitting member 1 and the thermal expansion coefficient of the inner ring 2a (and thus the thermal expansion coefficient of the annular member 2) are set to be different. The light transmitting member 1 and the inner ring 2a (and thus the annular member 2) are held in an environment at a predetermined temperature (for example, higher or lower than normal temperature) different from the actual use temperature (for example, normal temperature) of the optical element. In the state, they are fixed to each other by, for example, an epoxy adhesive. In addition, it is desirable to use an adhesive made of an organic material that absorbs exposure light or a material that suppresses generation of moisture.
FIG. 3 is a diagram showing a state in which the light transmitting member and the inner ring are fixed to each other with an adhesive in the present embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 3, there is a through hole 31 for injecting an adhesive between the outer periphery of the light transmitting member 1 and the inner periphery of the annular member 2 (and consequently the inner periphery of the inner ring 2a). A plurality of inner rings 2a are formed at a predetermined pitch (that is, at equal angular intervals) along the circumferential direction of the inner ring 2a. Therefore, by injecting the adhesive through each through hole 31, the light transmitting member 1 and the annular member 2 can be evenly fixed along the circumferential direction.
Thus, in this embodiment, when the light transmission member 1 and the annular member 2 fixed to each other return to the actual use temperature, due to the difference between the thermal expansion coefficient of the light transmission member 1 and the thermal expansion coefficient of the annular member 2, The light transmitting member 1 generates internal stress that is substantially rotationally symmetric with respect to the optical axis AX. Specifically, when the light transmitting member 1 is formed of fluorite and the annular member 2 is formed of titanium, stainless steel, or brass, the thermal expansion coefficient of the light transmitting member 1 is higher than the thermal expansion coefficient of the annular member 2. Becomes larger. In this case, if the light transmission member 1 is fixed at a temperature higher than the actual use temperature, an internal stress (tensile stress) in the outer direction is generated, and if it is fixed at a temperature lower than the actual use temperature, the light transmission member 1 is applied to the light transmission member 1. Internal stress (compressive stress) in the inner direction is generated.
Conversely, when the light transmitting member 1 is formed of quartz glass and the annular member 2 is formed of titanium, stainless steel, or brass, the thermal expansion coefficient of the annular member 2 is larger than the thermal expansion coefficient of the light transmitting member 1. Become. In this case, if it is fixed at a temperature higher than the actual use temperature, an internal stress in the inner direction is generated in the light transmission member 1, and if it is fixed at a temperature lower than the actual use temperature, the light transmission member 1 has an inner direction in the outer direction. Stress is generated. As described above, the adhesive is disposed between the light transmissive member 1 and the annular member 2, and is different from the light transmissive member 1 due to the difference between the thermal expansion coefficient of the light transmissive member 1 and the thermal expansion coefficient of the annular member 2. Thus, a stress generating member that generates internal stress is configured.
In this embodiment, even when the actual use temperature of the optical element varies to some extent, the variation of the optical characteristics of the projection optical system PL is so large that the variation of the internal stress generated in the light transmitting member 1 is not so large. In order to prevent this, it is necessary to keep the circumferential rigidity (product of the cross-sectional area and the elastic modulus) of the inner ring 2a small. As a result, the inner ring 2a has a very thin annular plate shape, and it is not preferable to provide a holding portion (protrusion) to be gripped when holding the optical element on the outer periphery of the inner ring 2a.
Therefore, in the present embodiment, a structure in which the inner ring 2a and the outer ring 2b are connected via a connecting member 2c having flexibility in the radial direction of the inner ring 2a is employed. In this case, due to the action of the connecting member 2c having flexibility in the radial direction, even if the outer ring 2b returns to the actual use temperature, the contraction or expansion of the outer ring 2b is substantially caused in the inner ring 2a (and thus the light transmitting member 1). There is no influence. Therefore, it is not necessary to reduce the cross-sectional area of the outer ring 2b, and as a result, the holding portion 2d can be formed on the outer periphery of the outer ring 2b.
4A and 4B are views for explaining a method of manufacturing the optical element of this embodiment. In the manufacturing method (assembly method) of this embodiment, as shown in FIG. 4A, an air bearing unit 41 having a support surface 41a having a surface shape complementary to one optical surface 1a of the light transmitting member 1 is used. Then, the light transmitting member 1 is lifted and positioned. Further, the annular member 2 is floated and positioned by using an air bearing unit 42 having a support surface 42a having a surface shape complementary to one side surface 2ba of the outer ring 2b constituting the annular member 2. Thus, by the action of the air bearing, the optical axis AX of the light transmitting member 1 and the center axis of the annular member 2 are aligned so that the light transmitting member 1 and the annular member 2 are positioned along the optical axis AX. In addition, the light transmitting member 1 and the annular member 2 are positioned at predetermined positions in a non-contact manner.
Next, the light transmitting member 1 and the annular member 2 respectively positioned at predetermined positions are held in an environment of a predetermined temperature (for example, higher or lower temperature than normal temperature) different from the actual use temperature. Then, an adhesive is injected through the through hole 31 formed in the inner ring 2a between the outer periphery of the light transmitting member 1 positioned at a predetermined position and held in an environment of a predetermined temperature and the inner periphery of the annular member 2. It sticks by doing. Thus, as shown in FIG. 4B, when the light transmitting member 1 and the annular member 2 fixed to each other return to the actual use temperature, the thermal expansion coefficient of the light transmitting member 1 and the thermal expansion coefficient of the annular member 2 are Due to the difference, the light transmitting member 1 generates substantially rotationally symmetric internal stress with respect to the optical axis AX.
FIG. 5 is a perspective view schematically showing the entire configuration of an attachment member for holding the optical element of the present embodiment and attaching it to the barrel of the projection optical system. FIG. 6 is a top view of the attachment member of FIG. FIG. 7 is a sectional view taken along line BB in FIG. Referring to FIGS. 5 to 7, the optical element (light transmission member 1 and annular member 2) of the present embodiment is held by an attachment member 50 and attached to a lens barrel (not shown) of the projection optical system PL. .
The attachment member 50 has a ring-shaped main body 51 as a whole. The optical elements (1, 2) of the present embodiment have three spring assemblies 52a to 52c arranged at a predetermined pitch along the circumferential direction of the main body 51 (specifically, at equal angular intervals of 120 degrees). It is attached to the attachment member 50 by the action of. Specifically, small receiving seats (not shown) are provided at the positions of the three spring assemblies 52a to 52c, and a holding portion 2d formed on the outer ring 2b of the optical element is mounted on the three receiving seats. Placed. At this time, it is avoided that the outer ring 2b and consequently the optical element are excessively restrained by the planar contact between the seat and the holding portion 2d.
The seat has a structure that allows the optical element to extend in the radial direction (horizontal direction), but has a predetermined rigidity in both the vertical direction and the tangential direction, and has a high degree of mounting rigidity with respect to the optical element. Is maintained. The spring assemblies 52a to 52c clamp the optical element holding portion 2d directly and mechanically on the seat so as to remove all the moments that may be caused by the deviation between the tightening force and the seat force. By mechanically tightening the optical elements (1, 2) without using an adhesive, problems inherent to the use of the adhesive, i.e., problems of degassing and breaking during decomposition, are avoided.
By providing a flexible tightening mechanism on the spring assemblies 52a-52c, the tightening force is substantially equal regardless of any mechanical and dimensional errors that may occur within the mechanical tolerances. And constantly added. This type of tightening mechanism is attached to the position of the spring assemblies 52a to 52c to prevent excessive restraint due to the differential expansion of the optical elements (1, 2). For more detailed configuration and operation of the attachment member 50, reference can be made to the specification of Japanese Patent Application No. 2000-210029 and the drawings relating to the application of the present applicant.
As described above, in the present embodiment, the light transmitting member 1 and the annular member 2 set so as to have different coefficients of thermal expansion are mutually held in a state of being held in a high or low temperature environment different from the actual use temperature. It is fixed. Therefore, when the light transmissive member 1 and the annular member 2 fixed to each other return to the actual use temperature, the light transmissive member 1 has a difference between the coefficient of thermal expansion of the light transmissive member 1 and the coefficient of thermal expansion of the annular member 2. Generates a substantially rotationally symmetric stress with respect to the optical axis AX.
Thus, in the optical element of the present embodiment, an internal stress that is substantially rotationally symmetric with respect to the optical axis AX can be generated in the light transmission member 2, so that the rotationally symmetric birefringence remaining in the projection optical system PL using fluorite. The effects of can be countered. Therefore, in the projection optical system PL incorporating the optical element of the present embodiment capable of canceling the influence of rotationally symmetric birefringence, good imaging performance (optical performance) can be ensured even if fluorite is used. it can. Further, an exposure apparatus equipped with the projection optical system PL having good optical performance even when fluorite is used can perform exposure with high resolution and high accuracy.
In the above-described embodiment, calcium fluoride crystal (fluorite) is used as the birefringent optical material. However, the present invention is not limited to this, and other uniaxial crystals such as barium fluoride crystal (BaF) are used. 2 ), Lithium fluoride crystal (LiF), sodium fluoride crystal (NaF), strontium fluoride crystal (SrF) 2 ), Beryllium fluoride crystal (BeF) 2 Other crystal materials that are transparent to ultraviolet rays can also be used. Of these, a barium fluoride crystal has already been developed as a large crystal material having a diameter exceeding 200 mm, and is promising as a lens material. In this case, barium fluoride (BaF 2 The crystal axis orientation such as) is preferably determined according to the present invention.
Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the light transmissive member 1 and the annular member 2 are fixed with an adhesive, the light transmissive member 1 is not limited to this, for example, using a technique such as brazing or welding. And the annular member 2 can be fixed. Furthermore, in the above-described embodiment, the adhesive is injected into the inner ring 2a through the plurality of through holes 31 provided at equiangular intervals. However, the number, shape, and arrangement of the through holes 31 are variously modified. Examples are possible. Further, an adhesive can be injected between the light transmission member 1 and the annular member 2 without using the through hole 31.
In the above-described embodiment, the inner ring 2a, the outer ring 2b, and the three flexible members 2c are integrally formed of a metal material. However, the present invention is not limited to this, and the inner ring 2a, the outer ring 2b, and the three flexible members 2c can be formed separately from each other. Various modifications are possible for the number and shape of the flexible members 2c and the material for forming the annular member 2.
By the way, in the above-described embodiment, the optical surface may be slightly deformed due to the influence of the internal stress generated in the light transmitting member 1. Therefore, it is preferable to correct the optical surface by measuring the surface shape of the optical surface as necessary after manufacturing the optical element of the present embodiment and performing polishing based on the measurement result.
In the exposure apparatus of the above-described embodiment, the reticle (mask) is illuminated by the illumination device (illumination process), and the transfer pattern formed on the mask is exposed to the photosensitive substrate using the projection optical system (exposure process). Thus, a micro device (semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. Hereinafter, referring to the flowchart of FIG. 8 for an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment. To explain.
First, in step 301 of FIG. 8, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied onto the metal film on the one lot of wafers. Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus of the present embodiment, the image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system. Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist pattern is etched on the one lot of wafers to form a pattern on the mask. Corresponding circuit patterns are formed in each shot area on each wafer.
Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput. In steps 301 to 305, a metal is deposited on the wafer, a resist is applied on the metal film, and exposure, development, and etching processes are performed. Prior to these processes, on the wafer. It is needless to say that after forming a silicon oxide film, a resist may be applied on the silicon oxide film, and steps such as exposure, development, and etching may be performed.
In the exposure apparatus of this embodiment, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 9, in a pattern formation process 401, a so-called photolithography process is performed in which the exposure pattern of the present embodiment is used to transfer and expose a mask pattern onto a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist). . By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes steps such as a developing step, an etching step, and a resist stripping step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 402.
Next, in the color filter forming step 402, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembly step 403 is executed. In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like. In the cell assembly step 403, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401 and the color filter obtained in the color filter formation step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is obtained. ).
Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
In the above-described embodiment, the present invention is applied to the projection optical system mounted on the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the illumination optical system mounted on the exposure apparatus or other The present invention can also be applied to a general optical system. In the above-described embodiment, F that supplies light having a wavelength of 157 nm is used. 2 Although a laser light source is used, the present invention is not limited to this. For example, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm or Ar that supplies light with a wavelength of 126 nm is used. 2 A laser light source or the like can also be used.
Industrial applicability
As described above, in the present invention, the light transmitting member and the annular member set to have different thermal expansion coefficients are fixed to each other in a state where the light transmitting member and the annular member are held in an environment having a predetermined temperature different from the actual use temperature. Therefore, when the light transmitting member and the annular member fixed to each other return to the actual use temperature, the light transmitting member has its optical axis due to the difference between the thermal expansion coefficient of the light transmitting member and the thermal expansion coefficient of the annular member. A substantially rotationally symmetric stress occurs with respect to As a result, in the optical element of the present invention, the influence of rotationally symmetric birefringence remaining in the optical system using a birefringent crystal material such as fluorite can be canceled.
Therefore, in an optical system incorporating the optical element of the present invention capable of canceling the effects of rotationally symmetric birefringence, good optical performance can be ensured even when a birefringent crystal material such as fluorite is used. Can do. An exposure apparatus equipped with the optical system of the present invention having good optical performance even when a birefringent crystal material such as fluorite is used can perform exposure with high resolution and high accuracy. Furthermore, by using the exposure apparatus of the present invention capable of performing high-resolution and high-precision exposure, a high-performance microdevice can be manufactured according to a high-resolution exposure technique.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus equipped with a projection optical system incorporating an optical element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a diagram schematically showing the configuration of the optical element according to the present embodiment, and shows a plan view.
FIG. 2B is a diagram schematically showing the configuration of the optical element according to the present embodiment, and shows a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2A.
FIG. 3 is a diagram showing a state in which the light transmitting member and the inner ring are fixed to each other with an adhesive in the present embodiment.
4A and 4B are views for explaining a method of manufacturing the optical element of this embodiment.
FIG. 5 is a perspective view schematically showing the entire configuration of an attachment member for holding the optical element of the present embodiment and attaching it to the barrel of the projection optical system.
FIG. 6 is a top view of the attachment member of FIG.
FIG. 7 is a sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 8 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device.
FIG. 9 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a micro device.

Claims (16)

光透過部材と、
前記光透過部材の熱膨張率と異なる熱膨張率を有し、前記光透過部材の外周に配置された環状部材と、
前記光透過部材と前記環状部材との間に配置され、前記光透過部材の熱膨張率と前記環状部材の熱膨張率との違いにより、前記光透過部材に対して応力を発生させる応力発生部材とを備えていることを特徴とする光学素子。A light transmissive member;
An annular member having a coefficient of thermal expansion different from that of the light transmissive member, and disposed on the outer periphery of the light transmissive member;
A stress generating member that is disposed between the light transmitting member and the annular member and generates stress on the light transmitting member due to a difference between a thermal expansion coefficient of the light transmitting member and a thermal expansion coefficient of the annular member. And an optical element. 請求の範囲第１項に記載の光学素子において、
前記応力発生部材は、前記光透過部材の実使用温度と異なる所定温度の環境内で、前記光透過部材の外周と前記環状部材の内周とを固着することを特徴とする光学素子。The optical element according to claim 1,
The optical element, wherein the stress generating member fixes the outer periphery of the light transmitting member and the inner periphery of the annular member in an environment having a predetermined temperature different from the actual use temperature of the light transmitting member. 請求の範囲第１項または第２項に記載の光学素子において、
前記環状部材は、前記光透過部材に前記応力発生部材を介して固着されたインナーリングと、該インナーリングの径方向に可撓性を有する連結部材を介して、前記インナーリングに連結されたアウターリングとを有することを特徴とする光学素子。In the optical element according to claim 1 or 2,
The annular member includes an inner ring fixed to the light transmitting member via the stress generating member, and an outer ring connected to the inner ring via a connecting member having flexibility in the radial direction of the inner ring. An optical element comprising a ring. 請求の範囲第３項に記載の光学素子において、
前記応力発生部材は、前記光透過部材の外周と前記環状部材の内周とを固着する接着剤であり、
前記インナーリングには、前記光透過部材の外周と前記環状部材の内周との間に接着剤を注入するための貫通孔が形成されていることを特徴とする光学素子。The optical element according to claim 3,
The stress generating member is an adhesive that fixes the outer periphery of the light transmitting member and the inner periphery of the annular member;
An optical element, wherein a through hole for injecting an adhesive is formed between the outer periphery of the light transmitting member and the inner periphery of the annular member in the inner ring. 請求の範囲第３項または第４項に記載の光学素子において、
前記アウターリングの外周には、前記アウターリングの中心に対し、該アウターリングの外周面から外側に向かって突出した保持部が形成されていることを特徴とする光学素子。In the optical element according to claim 3 or 4,
An optical element, wherein a holding portion is formed on an outer periphery of the outer ring so as to protrude outward from an outer peripheral surface of the outer ring with respect to a center of the outer ring. 請求の範囲第３項乃至第５項のいずれか１項に記載の光学素子において、
前記連結部材は、前記インナーリングに外接するように延びた複数の可撓性部材を有することを特徴とする光学素子。The optical element according to any one of claims 3 to 5,
The optical element, wherein the connecting member has a plurality of flexible members extending so as to circumscribe the inner ring. 請求の範囲第６項に記載の光学素子において、
前記インナーリングと前記アウターリングと前記複数の可撓性部材とは一体的に形成されていることを特徴とする光学素子。The optical element according to claim 6,
The optical element, wherein the inner ring, the outer ring, and the plurality of flexible members are integrally formed. 請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか１項に記載の光学素子において、
前記光透過部材は、立方晶系に属する結晶で形成された結晶光学部材であることを特徴とする光学素子。The optical element according to any one of claims 1 to 7,
The optical element, wherein the light transmitting member is a crystal optical member formed of a crystal belonging to a cubic system. 光学素子を製造する製造方法において、
光透過部材と、該光透過部材の熱膨張率と異なる熱膨張率を有し、前記光透過部材の外周に配置される環状部材とをそれぞれ所定位置に位置決めする位置決め工程と、
前記所定位置に位置決めされた前記光透過部材および前記環状部材を、前記光透過部材の実使用温度と異なる所定温度の環境内で保持するための保持工程と、
前記所定位置に位置決めされ且つ前記所定温度の環境内で保持された前記光透過部材の外周と前記環状部材の内周とを固着する固着工程とを含むことを特徴とする製造方法。In a manufacturing method for manufacturing an optical element,
A positioning step of positioning the light transmissive member and an annular member having a thermal expansion coefficient different from that of the light transmissive member and arranged on the outer periphery of the light transmissive member at predetermined positions;
A holding step for holding the light transmitting member and the annular member positioned at the predetermined position in an environment having a predetermined temperature different from an actual use temperature of the light transmitting member;
The manufacturing method characterized by including the adhering process which fixes the outer periphery of the said light transmissive member and the inner periphery of the said annular member which were positioned in the said predetermined position and hold | maintained in the environment of the said predetermined temperature. 請求の範囲第９項に記載の製造方法において、
前記位置決め工程では、エアベアリングを用いて、前記光透過部材および前記環状部材をそれぞれ浮上させて位置決めすることを特徴とする製造方法。In the manufacturing method of Claim 9,
In the positioning step, the light transmitting member and the annular member are respectively levitated and positioned using an air bearing. 請求の範囲第９項に記載の製造方法において、
前記固着工程は、前記所定温度が前記実使用温度に対して高い温度の場合、前記光透過部材に引張に関する内部応力を発生させることを特徴とする製造方法。In the manufacturing method of Claim 9,
In the manufacturing method, the fixing step generates an internal stress related to tension in the light transmitting member when the predetermined temperature is higher than the actual use temperature. 請求の範囲第９項に記載の製造方法において、
前記固着工程は、前記所定温度が前記実使用温度に対して低い温度の場合、前記光透過部材に圧縮に関する内部応力を発生させることを特徴とする製造方法。In the manufacturing method of Claim 9,
In the fixing step, when the predetermined temperature is lower than the actual use temperature, an internal stress related to compression is generated in the light transmitting member. 立方晶系に属する結晶で形成された結晶光学部材と、請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか１項に記載の光学素子とを含むことを特徴とする光学系。An optical system comprising: a crystal optical member formed of a crystal belonging to a cubic system; and the optical element according to any one of claims 1 to 8. マスクを照明するための照明光学系と、
前記マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に形成するための請求の範囲第１３項に記載の光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。An illumination optical system for illuminating the mask;
An exposure apparatus comprising: the optical system according to claim 13 for forming an image of a pattern formed on the mask on a photosensitive substrate. マスクを照明するための請求の範囲第１３項に記載の光学系と、
前記マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。An optical system according to claim 13 for illuminating a mask;
An exposure apparatus comprising: a projection optical system for forming an image of a pattern formed on the mask on a photosensitive substrate. 請求の範囲第１４項または第１５項に記載の露光装置を用いて前記マスクのデバイスパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイスの製造方法。An exposure step of exposing the device pattern of the mask onto the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to claim 14 or 15;
And a development step of developing the photosensitive substrate exposed in the exposure step.
JP2003542368A 2001-11-07 2002-11-01 Optical element, method for manufacturing the same, optical system, exposure apparatus, and method for manufacturing micro device Pending JPWO2003040785A1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001341932 2001-11-07
JP2001341932 2001-11-07
PCT/JP2002/011478 WO2003040785A1 (en) 2001-11-07 2002-11-01 Optical element, method of manufacturing the optical element, optical system, exposure device, and method of manufacturing micro device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2003040785A1 true JPWO2003040785A1 (en) 2005-03-03

Family

ID=19155877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003542368A Pending JPWO2003040785A1 (en) 2001-11-07 2002-11-01 Optical element, method for manufacturing the same, optical system, exposure apparatus, and method for manufacturing micro device

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2003040785A1 (en)
TW (1) TW577108B (en)
WO (1) WO2003040785A1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1577693B1 (en) * 2004-02-26 2011-07-13 Carl Zeiss SMT GmbH Objective comprising at least one optical element
US7420725B2 (en) * 2004-09-27 2008-09-02 Idc, Llc Device having a conductive light absorbing mask and method for fabricating same
WO2007096250A1 (en) * 2006-02-21 2007-08-30 Carl Zeiss Smt Ag Illumination device of a microlithographic projection exposure apparatus
EP1901101A1 (en) * 2006-09-14 2008-03-19 Carl Zeiss SMT AG Optical element unit and method of supporting an optical element
DE102009045163B4 (en) 2009-09-30 2017-04-06 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical arrangement in a microlithographic projection exposure apparatus
JP5938707B2 (en) * 2011-09-28 2016-06-22 伯東株式会社 Method of adhering optical element to optical element holding apparatus, optical element holding apparatus used in the method, and exposure apparatus provided with the optical element
WO2017130579A1 (en) * 2016-01-29 2017-08-03 富士フイルム株式会社 Projection lens unit for projector, and projector

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH075352A (en) * 1993-06-16 1995-01-10 Nikon Corp Lens supporting barrel frame
JPH07191248A (en) * 1993-12-27 1995-07-28 Chinon Ind Inc Lens structural body
JP2907016B2 (en) * 1994-09-05 1999-06-21 松下電器産業株式会社 Optical element
JPH08146276A (en) * 1994-11-16 1996-06-07 Kyocera Corp Holder with lens
DE19735831A1 (en) * 1997-08-18 1999-02-25 Zeiss Carl Fa Galvanoplastic optics frame
DE19825716A1 (en) * 1998-06-09 1999-12-16 Zeiss Carl Fa Optical element and socket assembly
JP2000331927A (en) * 1999-03-12 2000-11-30 Canon Inc Projection optical system and projection aligner using the same
JP4757973B2 (en) * 1999-12-24 2011-08-24 オリンパス株式会社 Method of assembling lens barrel device and lens barrel device
US6239924B1 (en) * 1999-08-31 2001-05-29 Nikon Corporation Kinematic lens mounting with distributed support and radial flexure
EP1094348B1 (en) * 1999-10-06 2005-04-20 JENOPTIK Aktiengesellschaft Elastic lens mount
JP4809987B2 (en) * 2000-03-30 2011-11-09 キヤノン株式会社 Support structure for optical element, exposure apparatus using the same, and method for manufacturing semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
TW577108B (en) 2004-02-21
WO2003040785A1 (en) 2003-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7218462B2 (en) Holding mechanism, optical apparatus and device manufacturing method
US7154684B2 (en) Optical element holding apparatus
US6627365B1 (en) Photomask and projection exposure apparatus
JP4333078B2 (en) Projection optical system, exposure apparatus including the projection optical system, exposure method using the projection optical system, and device manufacturing method
KR20030082452A (en) Projective optical system, exposure apparatus and exposure method
US20030011893A1 (en) Optical system and exposure apparatus equipped with the optical system
JP2003309059A (en) Projection optical system and manufacturing method thereof, projection aligner, and exposure method
KR20100018547A (en) Optical element driver, lens-barrel and exposure apparatus and method for fabricating device
WO2003088330A1 (en) Projection optical system, exposure system and exposure method
WO2010005081A1 (en) Deformation measuring apparatus, exposure apparatus, jig for deformation measuring apparatus, position measuring method and device manufacturing method
JP2002162549A (en) Optical element holder, lens barrel and aligner, and method of manufacturing microdevice
JPWO2003036361A1 (en) Projection optical system and exposure apparatus provided with the projection optical system
JPWO2003040785A1 (en) Optical element, method for manufacturing the same, optical system, exposure apparatus, and method for manufacturing micro device
WO2002097508A1 (en) Optical system and exposure system provided with the optical system
JP2003337272A (en) Device for holding optical system, method of positionally adjusting optical device, lens barrel, exposure device, and method of manufacturing device
JP4706171B2 (en) Catadioptric projection optical system, exposure apparatus and exposure method
JP2006086141A (en) Projection optical system, aligner, and method of exposure
JP4482891B2 (en) Imaging optical system, exposure apparatus, and exposure method
TW554412B (en) Optical system, projection optical system, exposure device having the projection optical system, and method for manufacturing micro device using the exposure device
WO2003001271A1 (en) Optical system and exposure system provided with the optical system
JPWO2003007046A1 (en) Optical system and exposure apparatus having the optical system
JP2004157349A (en) Manufacturing method for optical system, projection optical system, aligner and aligning method
JP2004172328A (en) Projection optical system, projection optical system adjustment method, manufacturing method thereof, exposure system and exposure method
KR20090033026A (en) Projection optical system, exposure apparatus, and method of manufacturing device
JP2002182372A (en) Projection alignment method and apparatus as well as method of manufacturing device