JP2005266146A - 光学素子保持装置、鏡筒及び露光装置並びにデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組み付け誤差を少なくし収差を最小限に留めるとともに、ホールドによる互換性を高めることができる光学素子保持装置及び鏡筒、露光精度の向上可能な露光装置、高集積度のデバイスを歩留まりよく生産することのできるデバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】光学素子保持装置３８は、光学素子３７の周縁に配置される円環状に形成された枠体４１と、光学素子３７の上面側に配置される同じく円環状に形成されたクランプ部材４２とを備える。枠体４１は、光学素子３７の下面を支持する座４４を有する。一方、クランプ部材４２は、その外径が光学素子３７の外径よりも大きく形成され、その下面には押圧部を有する。さらに、押圧部と座４４とは光学素子３７を介して対向する同位相の位置とされているため、押圧部は座４４に対して光学素子３７を上方から押圧して、光学素子３７を保持する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイス、あるいはレチクル、フォトマスク等のマスクなどの製造プロセスにおけるリソグラフィ工程で使用される露光装置の光学素子を保持する光学素子保持装置に関するものである。また、本発明は、その光学素子保持装置を備えた鏡筒及び露光装置に関するものである。さらに、本発明は、その露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。

露光装置では、所定のパターンが形成されたレチクル、フォトマスク等のマスクを所定の露光光で照明し、投影光学系を介して所定のパターンの像をフォトレジスト等の感光性樹脂が塗布されたウエハ、ガラスプレート等の基板上に露光するようになっている（特許文献１参照）。また、このような露光装置では、近年の回路パターンの微細化に対応すべく、露光光の短波長化が進められてきている。最近では、遠紫外光、例えばＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｎｍ）、さらに真空紫外域のＡｒＦエキシマレーザ（λ＝１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（λ＝１５７ｎｍ）等を露光光としたものが開発されている。

ところで、この種の露光装置における光学素子保持装置としては、例えば図８及び図９に示すような構成のものが知られている。この従来構成においては、光学素子等の光学素子２０１を収容するための枠体２０２が円環状に形成されている。その枠体２０２の内周面には、光学素子２０１を支持するための幅の狭い３つの座面２０４が等角度間隔おきに形成されている。それらの座面２０４と対応するように、枠体２０２の上面にはねじ孔２０５が形成されている。また、枠体２０２の上面には、３つのクランプ部材２０６が各ねじ孔２０５に対するボルト２０７の螺合により等角度間隔おきに取り付けられている。

そして、これらのボルト２０７がそれぞれ押圧力が調整されながら締め付けられ、光学素子２０１の外周フランジ部２０１ａが各クランプ部材２０６と座面２０４との間で所定の押圧力で挟み込まれる。これにより、光学素子２０１が枠体２０２内で所定位置に保持されるようになっている。
特開２００３−３０７６６０

このような光学素子保持装置を備える露光装置を用いた露光工程では、ウエハ上に塗布されるレジスト層としては一般的に感光性樹脂（例えば、ノボラックレジン）が用いられている。そのため、投影露光時にはその感光性樹脂から発生する揮発物質等が投影光学系の最もウエハ側に位置する光学素子の表面に付着して、この光学素子の表面を汚染してしまうことがあった。この光学素子表面の汚染は、投影光学系の光学特性が変化してしまい露光不良を招きかねないため、この光学素子を鏡筒から取り外し、光学素子を洗浄又は交換していた。

しかし、従来の３つの部材によってクランプする方法では、３つの部材がそれぞれ独立しており、これらのクランプ部材のばね定数等の物理的特性を厳密に揃えることは不可能であり個体差が生じていた。また、位置再現性を確保することが困難であった。この光学素子は通常平行平板、若しくは極めて曲率の小さなレンズであり、光軸に垂直な方向への変位は光学性能に殆ど影響を与えないため、この方向には拘束せず、光軸に平行な方向にのみ拘束する。よって、光軸に垂直な方向（図９における水平方向）の取り付け誤差は許容されるとしても、光軸に平行な方向（図９における垂直方向）については、光学素子が斜めに傾いたりして歪まない程度に適度にホールドする必要がある。しかしながら、部品点数が多いことも起因して、組み付け時の光学素子の光学特性が、選択するクランプ部材によって一致しないという問題が生じていた。そのため、光学素子に収差が生じ、高精度のマスクパターンの形成が阻害されていた。さらに、組み付けによる位置再現性が確保されていないために、組み付け作業が煩雑であり時間がかかってしまい、組み付け生産性を損なうという問題もあった。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的としては、露光装置における光学素子を、組み付け誤差を少なくし収差を最小限に留めるとともに、ホールドによる互換性を高めることができる光学素子保持装置及び鏡筒を提供することにある。また、本発明のその他の目的は、露光精度の向上可能な露光装置を提供することにある。さらに、本発明のその上の目的は、高集積度のデバイスを歩留まりよく生産することのできるデバイスの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る光学素子保持装置は、枠体と、当該枠体の内周に設けられ光学素子の下面を支持する座と、前記光学素子の上面側に配置され、その外径が前記光学素子の外径よりも大きな外径で形成された環状のクランプ部材とを備え、当該クランプ部材は前記座に対して前記光学素子を押圧する押圧部を備えることを要旨とする。

従って、請求項１に係る光学素子保持装置では、座に対して光学素子を押圧する押圧部を備える環状のクランプ部材を備えることにより、複数のクランプ部材を用いる場合と比較して、ばね定数等の物理的特性の固体差による誤差が排除され、より組み付け誤差が低減されることとなり、安定した光学特性を得ることができる。また、光学素子の交換毎におけるホールドの互換性を高めることができる。さらに、組み付けによる作業が簡単になり、組み付け生産性を向上させることができるという効果がある。

請求項２に係る光学素子保持装置は、請求項１に記載の光学素子保持装置の構成において、前記押圧部は、前記光学素子を光軸と平行な方向に押圧することを特徴とする。
従って、請求項２に係る光学素子保持装置では、押圧部が光学素子を光軸と平行な方向に真っ直ぐに押圧するため平面性を損なうことが少なく、光学素子の歪みや変形がより少なくてすみ、光学素子の結像性能を低下させずに保持することができるという効果がある。

請求項３に係る光学素子保持装置は、請求項１又は請求項２に記載の光学素子保持装置の構成において、前記座は前記光学素子の下面に接触する突起部を有し、前記押圧部は前記光学素子の上面に接触する突起部を有し、前記座は、前記枠体の内周に等角度間隔をおいて３つ設けられ、前記押圧部は、前記光学素子を介して前記座と対向する同位相の位置にそれぞれ設けられており、前記光学素子を前記座と前記押圧部とで挟んで保持することを要旨とする。

従って、請求項３に係る光学素子保持装置では、枠体の内周に等角度間隔をおいて設けられた３つの座と、これら３つの座と投影光学系の光軸に平行な方向に相対する同位相の位置に設けられる３つ押圧部によって挟むようにして光学素子を保持することができる。また、等角度間隔の３箇所を保持することで、より安定して保持することができるという効果がある。

請求項４に係る光学素子保持装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学素子保持装置の構成において、前記クランプ部材は、前記クランプ部材の内周端縁から概ね半径方向外側へ向けて切り込んだ一対のスリットに挟まれた部分において形成される板ばね部を有し、前記押圧部は当該板ばね部に設けられており、前記光学素子を保持する際には、前記板ばね部の前記光軸と平行な方向への付勢力によって前記押圧部が前記光学素子を前記光軸と平行な方向へ押圧することを要旨とする。

従って、請求項４に係る光学素子保持装置では、一対のスリットにより板ばね部を簡単に構成することができ、さらに、板ばね部に押圧部を設けることによって、板ばね部による付勢力を利用して押圧部によって光学素子を押圧することができるという効果がある。

請求項５に係る光学素子保持装置は、請求項４に記載の光学素子保持装置の構成において、前記クランプ部材と前記枠体とは、前記板ばね部とは異なる部分において固定されていることを要旨とする。

従って、請求項５に係る光学素子保持装置では、クランプ部材と枠体とを固定するのに、板ばね部を直接固定するのではなく、板ばね部とは異なる部分において固定するため、板ばね部に形成される押圧部に対する固定の影響が小さくできる。例えばボルト等の締付け固定の力の差や位置的な差があっても、その差が直接板ばね部に及ぼされないことにより、それぞれの押圧部における押圧力が変化することを防ぐことができるという効果がある。

請求項６に係る光学素子保持装置は、請求項４又は請求項５に記載の光学素子保持装置の構成において、前記板ばね部は、前記クランプ部材の前記板ばね部とは異なる部分よりも僅かに光学素子と離間する方向へ反った位置で前記光学素子を保持することを要旨とする。

従って、請求項６に係る光学素子保持装置では、板ばね部には、常に光学素子に接近する方向へ付勢力が働くことになるため、板ばね部に形成された押圧部によって光学素子を押圧して保持することができるという効果がある。

請求項７に係る光学素子保持装置は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学素子保持装置の構成において、前記クランプ部材と前記枠体とには、それぞれ対応する位置に位置決め用の穴が設けられていることを要旨とする。

従って、請求項７に係る光学素子保持装置では、光学素子を保持する際に位置決め用の穴を設けたことで、クランプ部材の枠体に対する回転位相が正しいか否かがピンを挿入することにより確認でき、クランプ部材と枠体との固定作業において容易に位相を正しく組み付けることができ、組み付け生産性を向上させることができるという効果がある。

請求項８に係る光学素子保持装置は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光学素子保持装置の構成において、前記クランプ部材と前記枠体との間には、前記クランプ部材と前記枠体との間隔を調整する間隔調整部材が設けられていることを要旨とする。

従って、請求項８に係る光学素子保持装置では、例えばワッシャー等の間隔調整部材によって、クランプ部材と枠体との間隔を所望に調整し、各押圧部での押圧を均一化することができるという効果がある。

請求項９に係る光学素子保持装置は、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光学素子保持装置の構成において、前記光学素子は、投影露光装置においてマスク上に形成されたパターンの像を基板上に投影する投影光学系を構成する複数の光学素子の１つであることを要旨とする。

従って、請求項９に係る光学素子保持装置では、光学素子を投影光学系として組み付ける際の誤差を少なくし収差を最小限に留めることができるという効果がある。
請求項１０に係る光学素子保持装置は、請求項９に記載の光学素子保持装置の構成において、前記光学素子は、前記投影露光装置における投影光学系の最も基板側の光学素子であることを要旨とする。

従って、請求項１０に係る光学素子保持装置では、投影光学系における光学素子のうち、ウエハ上に塗布された感光性樹脂から発生する揮発物質等によって汚染されやすい最もウエハ側に位置する光学素子に対して、組み付け誤差を少なくし収差を最小限に留めることができるという効果がある。

請求項１１に係る鏡筒は、少なくとも１つの光学素子保持装置を備えて構成される鏡筒において、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の光学素子保持装置を備えたことを要旨とする。

従って、請求項１１に記載の鏡筒では、収差が少なく、また、ホールドによる光学素子の互換性の高い鏡筒とすることができるという効果がある。
請求項１２に係る露光装置は、露光光のもとで、マスク上に形成された所定のパターンの像を基板上に露光する露光装置において、前記所定のパターンの像を請求項１１に記載の鏡筒における投影光学系を介して前記基板上に転写することを要旨とする。

従って、請求項１２に係る露光装置では、光学素子の組み付け誤差を少なくし収差を最小限に留めることにより、光学特性の安定した露光装置とすることができるという効果がある。

請求項１３に係るデバイスの製造方法は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程で請求項１２に記載の露光装置を用いて露光を行うことを要旨とする。

従って、請求項１３に係るデバイスの製造方法では、組み付け誤差を少なくし収差を最小限に留める露光装置を用いることにより品質の高いデバイスを歩留まり良く製造することができるという効果がある。

次に、前記各請求項に記載の発明にさらに含まれる技術的思想について、それらの作用とともに以下に記載する。
（ア）前記押圧部は、その外形形状が略半球形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の光学素子保持装置。

従って、この（ア）に係る光学素子保持装置では、略半球形状の押圧部の先端が光学素子と接触する部分となるため、より略点接触と同等な微少な接触面積とすることができ、押圧部の角度変化によるストレスが生じず、光学素子の変形のために光学素子の結像性能が低下しないようにすることができるという効果がある。

（イ）前記位置決め用のピン穴は、前記クランプ部材と前記枠体とにそれぞれ２つずつ設けられていることを特徴とする請求項７に記載の光学素子保持装置。
従って、この（イ）に係る光学素子保持装置では、光学素子を保持する際に位置決め用の穴にピンを挿入しておけば、クランプ部材は、クランプ部材の中心軸（光軸ＡＸ）に対する回転方向及び垂直方向の位置決めがなされることとなる。よって、位置再現性が確保され、クランプ部材と枠体とのボルト等による固定作業を容易にすることができるという効果がある。

（ウ）請求項１乃至請求項１０又は（ア）若しくは（イ）に記載の光学素子保持装置において、前記クランプ部材が一体に形成されたことを特徴とする光学素子保持装置。
従って、クランプ部材が備えるそれぞれの押圧部が同一の材質で形成されるため、含有成分や焼き入れによる結晶構造などが同一になりばね定数等が均一化され、バランス良く光学素子を保持できる。また、クランプ部材を交換したような場合でも、クランプ部材が同一の材質から形成されていることから、それぞれの押圧部を調整することなく簡易な作業で交換することができる。従って、クランプ部材の互換性を高めることができる。

以上、詳述したように、本発明によれば、露光装置における光学素子を、組み付け誤差を少なくし収差を最小限に留めるとともに、ホールドによる互換性を高めることができる光学素子保持装置及び鏡筒を提供することができる。また、露光精度の高い露光装置を提供することができる。さらに、高集積度のデバイスを歩留まりよく生産することのできるデバイスの製造方法を提供することができる。

以下、本発明の露光装置及び鏡筒、光学素子保持装置を、半導体素子製造用の露光装置及びその投影光学系を収容する鏡筒、そして投影光学系の最も感光基板側の光学素子を保持する光学素子保持装置に具体化した一実施形態について図１〜図７にしたがって説明する。

図１は、露光装置３１の概略構成を、その投影光学系３５を中心として示している。図１に示すように、この実施形態の露光装置３１は、光源３２と、照明光学系３３と、マスクとしてのレチクルＲｔを保持するレチクルステージ３４と、投影光学系３５と、基板としてのウエハＷを保持するウエハステージ３６とから構成されている。

光源３２は、本実施形態では、波長１５７ｎｍのＦ_２レーザを発振する。その他、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザや波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザなども使用できる。

照明光学系３３は、図示しないフライアイレンズやロッドレンズ等のオプティカルインテグレータ、リレーレンズ、コンデンサレンズ等の各種レンズ系及び開口絞り等を含んで構成されている。そして、光源３２から出射される露光光ＥＬが、この照明光学系３３を通過することにより、レチクルＲｔ上のパターンを均一に照明するように調整される。

レチクルステージ３４は、照明光学系３３の射出側、すなわち、後述する投影光学系３５の物体面側（露光光ＥＬの入射側）において、そのレチクルＲｔの載置面が投影光学系３５の光軸ＡＸ方向とほぼ直交するように配置されている。

投影光学系３５は、複数の光学素子３７、例えばレンズ等からなっている。投影光学系３５は、複数の鏡筒モジュール３９ａが積層されて構成された鏡筒３９内に光学素子３７が光軸ＡＸが一致するように収容されている。複数の鏡筒モジュール３９ａのそれぞれは、１つ又は２つ以上の光学素子３７を保持する。

複数の鏡筒モジュール３９ａのうち、特定の鏡筒モジュール３９ａは、本発明の光学素子保持装置３８（図２参照）を介して、光学素子３７を保持している。なお、他の鏡筒モジュール３９ａも本発明の光学素子保持装置を介して保持してもよいし、あるいは、他の機構で構成されている光学素子保持装置で保持してもよい。なお、本実施形態においては、光学素子３７は、投影光学系３５の内、最も基板（ウエハＷ）側の光学素子とされて、平行平板若しくは曲率はほとんど付いておらずほぼ平行平板の光学素子とされる。なお、平行平板の場合は厳密な意味では光軸は存在しないが、便宜的に光学素子の中心軸を光軸とみなして説明する。

ウエハステージ３６は、投影光学系３５の像面側（露光光ＥＬの射出側）において、ウエハＷの載置面が投影光学系３５の光軸方向と交差するように配置されている。そして、露光光ＥＬにて照明されたレチクルＲｔ上のパターンの像が、投影光学系３５を通して所定の縮小倍率に縮小された状態で、ウエハステージ３６上のウエハＷに投影転写されるようになっている。

次に、光学素子保持装置３８の詳細構成について説明する。図２は、光学素子保持装置３８を示す分解斜視図であり、図３は光学素子保持装置３８を示す平面図であり、図４は図３の４−４線における矢視断面図である。さらに、図５は、クランプ部材の一部を下側（図２における下側）から見た図である。

図２に示すように、光学素子保持装置３８は、光学素子３７の周縁に配置される円環状に形成された枠体４１と、光学素子３７の上面側に配置され、その外径が光学素子３７の外径よりも大きく形成された同じく円環状のクランプ部材４２とを備える。光学素子３７は、クランプ部材４２によって枠体４１にクランプされ、クランプ部材４２と枠体４１との間に保持される。

枠体４１には、枠体４１の内周に受け部４３がフランジ状に形成されており、その受け部４３の上面には等角度間隔をおいて３つの座４４が突起部として突出形成されている。この座４４は、光学素子３７の下面に対して、微少な面積で接触する微少平面座で構成される。この３つの座４４によって、光学素子３７の下面が支持される。また、枠体４１の上面の内周端縁近傍には、ねじ孔４５が複数個（本実施形態では一対のねじ孔４５が、等角度間隔をおいて３対の合計６つ）形成されている。このねじ孔４５には、クランプ部材４２と枠体４１を固定するためのボルト４６が挿入される。さらに、クランプ部材４２を枠体４１に固定する際の位置決め用のピン孔４７が、同じく枠体４１の上面の内周端縁近傍に、１８０度対称位置に２つ形成されている（なお、図２の図面上では１つしか表れていない。）。

一方、クランプ部材４２は、例えば鋼などの弾性部材により形成される。このクランプ部材４２には、内周端縁から概ね半径方向外側へ向けて一対のスリット（このスリットは、互いに平行であることが望ましい。）が切り込み形成されており、その一対のスリットに挟まれた部分によって板ばね部４９が形成されている。スリットは、クランプ部材４２に等角度間隔をおいて３対形成され、これにより３つの板ばね部４９が等角度間隔をおいて形成されている。さらに、３つの板ばね部４９の下面には、光学素子３７の上面の周縁近傍を押圧する押圧部５０が設けられている（図５参照）。押圧部５０は、板ばね部４９から突出形成された突起部として形成され、その外形形状は略半球形状となっている。また、この３つの押圧部５０は、枠体４１の受け部４３の上面に形成される３つの座と光学素子３７を介して対向する位置に形成されている。なお、押圧部５０は、クランプ部材４２の上面側から先端の細い棒状の部材によってプレスされて得られた突起部であって、プレス後その突起部を研削等することによって突起高さを均一に揃えられて形成される。

また、クランプ部材４２には、ねじ孔（ただし、その直径がボルト４６より大きい孔で、俗にいう馬鹿穴）５１が複数個（本実施形態では一対のねじ孔５１が、等角度間隔をおいて３対の合計６つ）形成されている。また、このねじ孔５１は、板ばね部４９からある程度離れた位置に、かつ、枠体４１側に形成されるねじ孔４５と対応する位置に形成されている。さらに、クランプ部材４２を枠体４１に固定する際の位置決め用のピン孔５２が、枠体４１側に形成されるピン孔４７と対応する位置に、１８０度対称位置に２つ形成されている。

また、クランプ部材４２と枠体４１とをボルト４６によって固定する部分（本実施形態では６箇所）には、クランプ部材４２と枠体４１との間隔を所望に調整するためのワッシャー５３がそれぞれ設けられている。

さらに、光学素子３７の側面には、光学素子３７を枠体４１に保持させる際の位置決め用の刻線５４が形成され、同様に枠体４１の上面には刻線５５が形成されている。この刻線５４，５５が揃うように目視によって調整し、光学素子３７の中心軸（投影光学系３５の光軸ＡＸ）に対する回転方向の位置決めができるようになっている。そして、枠体４１の３つの座４４に光学素子３７を載置した状態で、クランプ部材４２のねじ孔５１を介して、枠体４１のねじ孔４５にボルト４６を螺合することによって、クランプ部材４２を枠体４１に固定する。

クランプ部材４２が枠体４１に固定されると、クランプ部材４２の３つの板ばね部４９がクランプ部材４２の板ばね部４９とは異なる部分に対して、僅かに上方へ弾性変形する。板ばね部４９はクランプ部材４２と一体に形成されているため、この弾性変形による上方への力は、クランプ部材４２の板ばね部４９とは異なる部分に対して対抗する力である。よって、板ばね部４９にはこの力の発生によって常に下方への付勢力が働くことになり、この付勢力が、光学素子３７を枠体４１の３つの座４４に押し付けるための押圧力となる。

図４に示すように、光学素子３７がクランプ部材４２と枠体４１との間に保持されている状態では、先にも述べたように光学素子３７の下面は枠体４１の受け部４３に形成された３つの座４４によって支持されている。一方、クランプ部材４２の３つの板ばね部４９は、クランプ部材４２の板ばね部４９とは異なる部分よりも僅かに上方（光学素子３７と離間する方向）へ沿った位置で光学素子３７を保持している。この僅かに上方へ沿った板ばね部４９は、常に光軸ＡＸと平行でかつ下向き（光学素子３７側）に付勢されていることから、板ばね部４９の下面に形成される押圧部５０（図５参照）が光学素子３７を光軸ＡＸと平行な方向へ押圧する。ここで、３つの押圧部５０は、枠体４１の３つの座４４と光学素子３７を介して対向する同位相の位置（投影光学系３５の光軸ＡＸに平行な方向に相対する位置。）に設けられている。そのため、光学素子３７はその下面を３つの座４４に支持され、座４４に支持された位置と対応する同位相の上面の位置にて押圧部５０によって押圧されている。すなわち、３組の座４４と押圧部５０によって挟まれるようにして保持されている。これは、座に対して押圧部５０の突起部を同位相とし、略平行平板に構成された光学素子３７を平面に垂直に押圧することで、光学素子３７の変形を極小化するためである。また、押圧部５０の突起部が半球状に形成されている理由は、光学素子３７に対してストレスを与えないためである。そして、これらによって、光学素子３７の結像性能が低下しないようにするためである。

次に、上記説明した光学素子保持装置３８を用いて光学素子３７を保持する手順について説明する。
まず、光学素子３７の側面に形成された刻線５４と枠体４１の上面に形成された刻線５５との位置が揃うようにして、枠体４１の受け部４３に光学素子３７を載置する。この時、光学素子３７の下面は、受け部４３の上面に形成された３つの座４４によって支持される。次に、クランプ部材４２と枠体４１の間にワッシャー５３を介して、クランプ部材４２をボルト４６によって枠体４１に固定する。この際、クランプ部材４２と枠体４１の中心軸（光軸ＡＸ）が同軸となるように、かつそれぞれに形成されるピン孔４７，５２が同位置となるようにし、双方のピン孔４７，５２にピンを挿入しておく。２箇所でピンによって固定されることによって、クランプ部材４２は、クランプ部材４２の中心軸（光軸ＡＸ）に対する回転方向及び垂直方向の位置決めがなされることとなる。よって、ボルト４６によるクランプ部材４２と枠体４１との固定作業を容易にすることができ、組み付け生産性を向上させることができる。

なお、このように構成された光学素子保持装置３８及びこれを備えた鏡筒モジュール３９ａ、これにより構成された鏡筒３９を用いた図１に示す露光装置３１は、例えば次のように製造される。

まず、投影光学系３５を構成する最も基板（ウエハＷ）側の光学素子３７を前記実施形態の光学素子保持装置３８で保持し、この投影光学系３５を露光装置３１の本体に組み込み、光学調整を行う。

次いで、多数の機械部品からなるウエハステージ３６（スキャンタイプの露光装置の場合は、レチクルステージ３４も含む）を露光装置３１の本体に取り付けて配線を接続する。そして、露光光の光路内にガスを供給するガス供給配管を接続した上で、鏡筒内のパージを行う。この場合、鏡筒内のＯ_２、水分を徹底的に排除した上でＮ_２を充填する。さらに総合調整（電気調整、動作確認など）を行う。

ここで、光学素子保持装置３８を構成する各部品や、Ｏリング等のシール部材は、超音波洗浄などにより、加工油や、金属物質などの不純物を落とし、アウトガス放出源にならないように処理を行い、組み上げられる。なお、露光装置３１の製造は、温度、湿度や気圧が制御され、かつクリーン度が調整されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。

次に、上述した露光装置３１をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
図６は、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。図６に示すように、まず、ステップＳ１０１（設計ステップ）において、デバイス（マイクロデバイス）の機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レクチルＲｔ等）を製作する。一方、ステップＳ１０３（基板製造ステップ）において、シリコン、ガラスプレート等の材料を用いて基板（シリコン材料を用いた場合にはウエハＷとなる。）を製造する。

次に、ステップＳ１０４（基板処理ステップ）において、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３で用意したマスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１０５（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１０４で処理された基板を用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入等）等の工程が必要に応じて含まれる。

最後に、ステップＳ１０６（検査ステップ）において、ステップＳ１０５で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。

図７は、半導体デバイスの場合における、図６のステップＳ１０４の詳細なフローの一例を示す図である。図７において、ステップＳ１１１（酸化ステップ）では、ウエハＷの表面を酸化させる。ステップＳ１１２（ＣＶＤステップ）では、ウエハＷ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１１３（電極形成ステップ）では、ウエハＷ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１１４（イオン打込みステップ）では、ウエハＷにイオンを打ち込む。以上のステップＳ１１１〜Ｓ１１４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。

ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ１１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハＷに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ１１６（露光ステップ）において、先に説明したリソグラフィシステム（露光装置３１）によってマスク（レチクルＲｔ）の回路パターンをウエハＷ上に転写する。次に、ステップＳ１１７（現像ステップ）では露光されたウエハＷを現像し、ステップＳ１１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ１１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。

これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハＷ上に多重に回路パターンが形成される。
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ１１６）において上記の露光装置３１が用いられ、Ｆ_２レーザの露光光ＥＬにより解像力の向上が可能となり、しかも露光量制御を高精度に行うことができる。従って、結果的に最小線幅が０．１μｍの高集積度のデバイスを歩留まりよく生産することができる。

上記実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
（１）クランプ部材４２の外径は、光学素子３７の外径よりも大きく形成され、かつ、一体に形成された１つの部材であるため、３箇所の押圧部５０によるホールド部分におけるばね定数などの物理特性の差による変形誤差が少なく、この誤差が少ないことにより光学素子３７の結像性能のずれが生じにくいという効果がある。

（２）また、部品点数の削減により組み付け工程数も減るため、投影光学系３５の組み付け作業が容易となり、生産性を向上させることができるという効果がある。
（３）クランプ部材４２の内周端縁から概ね半径方向外側へ向けて切り込んだ一対のスリットによって板ばね部４９を形成している。さらに、板ばね部４９をクランプ部材４２の板ばね部４９とは異なる部分よりも僅かに光学素子３７と離間する方向に沿った位置とすることで、所定の押圧力で付勢できる板ばねとしての機能を実現することができるという効果がある。

（４）さらに、板ばね部４９の下面に半球状の突起部としての押圧部５０が形成されているため、板ばね部４９が光軸ＡＸと平行でかつ下向きに付勢されていることに伴い、押圧部５０が光学素子３７を上方から押圧して光学素子３７をストレスなく保持することができるという効果がある。

（５）クランプ部材４２と枠体４１は、対応する位置にそれぞれ２つのピン孔４７，５２を有する。このため、ピン孔４７，５２にピンを挿入した状態でクランプ部材４２を枠体４１に固定することができる。すなわち、クランプ部材４２は、クランプ部材４２の中心軸に対する回転方向及び垂直方向の位置再現性が確保され、光学素子３７の交換作業等をより効率良く行うことができるという効果がある。

（６）クランプ部材４２と枠体４１の間に、ワッシャー５３を設けることにより、クランプ部材４２と枠体４１との間隔を調整し、押圧部５０による押圧力のバランスを調整することができるという効果がある。

（７）クランプ部材４２と枠体４１とのボルト４６による固定位置は、板ばね部４９上ではなく、板ばね部４９からある程度離れた位置とされるため、板ばね部４９の付勢力（押圧部５０による押圧力）やばね定数に与える影響を軽減することができるという効果がある。

（８）光学素子３７は、投影光学系３５を構成する光学素子の中で、最も基板（ウエハＷ）側の光学素子とされる。この光学素子は、平行平板若しくはほとんど曲率が付いておらずほぼ平行平板の光学素子であって、光軸ＡＸに垂直な方向の位置の変位は、殆ど光学性能に影響を与えない。そのため、光軸ＡＸに垂直な方向には拘束せず、光軸ＡＸに平行な方向にのみ拘束する。上記実施形態では、板ばね部４９の下面に形成された押圧部５０（図５参照）が光学素子３７を光軸ＡＸと平行な方向へ押圧するため、光学素子３７が光軸ＡＸと平行な方向に対して傾いたり歪んだりしないようにホールドすることができるという効果がある。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ クランプ部材４２と枠体４１とのボルト４６による固定位置は、板ばね部４９からある程度離れた位置としたが、これに代えて板ばね部４９の部分にて固定しても良い。この場合、例えば一対のスリット間において、クランプ部材４２の外周端縁近傍を固定すれば、板ばね部４９のばね定数や内周端縁近傍に形成される押圧部５０の押圧力に与える影響が少ないため、ボルト４６等の部材点数を減らして固定することができる。

○ 板ばね部４９は、一対のスリットに挟まれた部分として構成したが、これに代えて、環状のクランプ部材４２の内側の３箇所を中心に向って突出させる構成としても良い。
○ クランプ部材４２を枠体４１に固定する際の位置決め用のピン孔４７，５２は、１８０度対称位置に２つ設けられるものとしたが、これらの位置及び個数はなんら限定されるものではない。よって、例えば３つや、３つ以上の複数個設ける構成としても良い。

○ 本実施形態では、光学素子保持装置３８を、投影光学系３５のうち、最も基板側の光学素子を例にあげて説明したが、投影光学系３５の他の光学素子に適用しても良い。また、投影光学系３５だけでなく、照明光学系を構成する光学素子（反射鏡、レンズ等）に適用することも可能である。さらに、光学素子保持装置３８で保持する光学素子は、平行平板の光学素子に限られず、曲率をもったレンズ、例えば、凹レンズや凸レンズに適用することも可能である。

○ 露光装置として、投影光学系を用いることなく、マスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するコンタクト露光装置、マスクと基板とを近接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置の光学系にも適用することができる。また、投影光学系としては、全屈折タイプに限らず、反射屈折タイプであってもよい。

○ さらに、本発明の露光装置は、縮小露光型の露光装置に限定されるものではなく、例えば等倍露光型、拡大露光型の露光装置であってもよい。
○ また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクルまたはマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハなどへ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては、石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、または水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置などでは、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。

○ さらに、露光装置としては、焦点深度を広く確保するために液浸法を用いた露光装置であってもよい。この液浸法とは、投影光学系の下面と基板表面との間を、所定の液体（水や有機溶媒等）で満たして液浸領域を形成し、液体中での露光光の波長が空気中の１／ｎ（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上すると共に、焦点深度を約ｎ倍に拡大するものである。

○ もちろん、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）などを含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置にも、本発明を適用することができる。また、薄膜磁気ヘッド等の製造に用いられて、デバイスパターンをセラミックウエハ等へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置などにも本発明を適用することができる。

○ さらに、本発明は、マスクと基板とが相対移動した状態でマスクのパターンを基板へ転写し、基板を順次ステップ移動させるスキャニング・ステッパに適用することができる。また、本発明は、マスクと基板とが静止した状態でマスクのパターンを基板へ転写し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式のステッパにも適用することができる。

○ また、露光装置の光源としては、前記実施形態に記載のＦ_２レーザ（１５７ｎｍ）の他、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、例えばｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ（１２６ｎｍ）等を用いてもよい。また、ＤＦＢ半導体レーザまたはファイバレーザから発振される赤外域、または可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（またはエルビウムとイッテルビウムの双方）がドープされたファイバアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いてもよい。

本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図。 図１の光学素子保持装置を示す分解斜視図。 図１の光学素子保持装置を示す平面図。 図３の４−４線断面図。 クランプ部材の一部を下側から見た図。 デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図。 半導体デバイスの場合における、図６のステップＳ１０４の詳細なフローの一例を示す図。 従来構成の光学素子保持装置を示す分解斜視図。 図８の光学素子保持装置の断面図。

符号の説明

３１…露光装置（投影露光装置）、３５…投影光学系、３７…光学素子、３８…光学素子保持装置、３９…鏡筒、４１…枠体、４２…クランプ部材、４４…座（突起部）、４７…ピン孔（位置決め用の孔）、４９…板ばね部、５０…押圧部（突起部）、５２…ピン孔（位置決め用の孔）、５３…ワッシャー（間隔調整部材）、ＡＸ…光軸、Ｒｔ…マスクとしてのレチクル、Ｗ…基板としてのウエハ。

Claims (13)

1. 枠体と、当該枠体の内周に設けられ光学素子の下面を支持する座と、前記光学素子の上面側に配置され、その外径が前記光学素子の外径よりも大きな外径で形成された環状のクランプ部材とを備え、
   当該クランプ部材は前記座に対して前記光学素子を押圧する押圧部を備えることを特徴とする光学素子保持装置。
2. 前記押圧部は、前記光学素子を光軸と平行な方向に押圧することを特徴とする請求項１に記載の光学素子保持装置。
3. 前記座は前記光学素子の下面に接触する突起部を有し、前記押圧部は前記光学素子の上面に接触する突起部を有し、
   前記座は、前記枠体の内周に等角度間隔をおいて３つ設けられ、前記押圧部は、前記光学素子を介して前記座と対向する同位相の位置にそれぞれ設けられており、
   前記光学素子を前記座と前記押圧部とで挟んで保持することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学素子保持装置。
4. 前記クランプ部材は、前記クランプ部材の内周端縁から概ね半径方向外側へ向けて切り込んだ一対のスリットに挟まれた部分において形成される板ばね部を有し、前記押圧部は当該板ばね部に設けられており、
   前記光学素子を保持する際には、前記板ばね部の前記光軸と平行な方向への付勢力によって前記押圧部が前記光学素子を前記光軸と平行な方向へ押圧することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学素子保持装置。
5. 前記クランプ部材と前記枠体とは、前記板ばね部とは異なる部分において固定されていることを特徴とする請求項４に記載の光学素子保持装置。
6. 前記板ばね部は、前記クランプ部材の前記板ばね部とは異なる部分よりも僅かに光学素子と離間する方向へ反った位置で前記光学素子を保持することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の光学素子保持装置。
7. 前記クランプ部材と前記枠体とには、それぞれ対応する位置に位置決め用の穴が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学素子保持装置。
8. 前記クランプ部材と前記枠体との間には、前記クランプ部材と前記枠体との間隔を調整する間隔調整部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光学素子保持装置。
9. 前記光学素子は、投影露光装置においてマスク上に形成されたパターンの像を基板上に投影する投影光学系を構成する複数の光学素子の１つであることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光学素子保持装置。
10. 前記光学素子は、前記投影露光装置における投影光学系の最も基板側の光学素子であることを特徴とする請求項９に記載の光学素子保持装置。
11. 少なくとも１つの光学素子保持装置を備えて構成される鏡筒において、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の光学素子保持装置を備えたことを特徴とする鏡筒。
12. 露光光のもとで、マスク上に形成された所定のパターンの像を基板上に露光する露光装置において、前記所定のパターンの像を請求項１１に記載の鏡筒における投影光学系を介して前記基板上に転写することを特徴とする露光装置。
13. リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程で請求項１２に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイスの製造方法。

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