JP4710427B2 - 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

Description

本発明は、例えば、レンズ、ミラー等の光学素子を保持するための光学素子保持装置に関するものである。また、本発明は、少なくとも１つの光学素子を有する鏡筒に関するものである。さらに、本発明は、例えば半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスの製造工程で使用される露光装置及びそのデバイスの製造方法に関するものである。

この種の露光装置における光学系では、厳密に光学調整が行われており、その光学系を構成するレンズ、ミラー等の光学素子は、精密に加工された光学素子保持装置で保持されている。また、光学系の組立時、保存時、搬送時さらに露光装置の動作時においては、温度変化と、個々の光学素子及び光学系の両方にかかる重力、衝撃等の外力の作用による個々の光学素子の歪みをできるだけ小さくする必要がある。

ここで、露光装置の重要な一部分を構成する投影光学系の各レンズは、一般的にレンズセルに取り付けられた状態で鏡筒内に収容されている。このレンズセルには、投影光学系の組立中に生じる機械的な問題（例えば鏡筒に加えられた衝撃のレンズへの伝達）、温度変化により生じることのある機械的な問題（例えばレンズの伸縮）を解消するような設計がなされていることがある。

例えば、半導体素子では、近年の著しい高集積度化要求に伴って、回路パターンがますます微細化してきている。このため、半導体製造用露光装置では、さらなる露光精度の向上及び高解像度化の要求が高まっており、光学素子の光学面を良好な状態に保つ技術はその重要性を増してきている。

このようなレンズに作用する種々の機械的な問題を解消する構造を有するレンズ保持装置としては、例えばレンズを、レンズセル内に形成されたカンチレバータイプの屈曲部の上に配置された３つの受座位置に接着したものが提案されている（特許文献１参照）。この従来構成では、温度変化により生じるレンズセル及びレンズの伸縮及び収縮を、カンチレバー屈曲部の曲がりによって吸収し、レンズが機械的応力により歪曲しないようになっている。
米国特許４，７３３，９４５号

ところが、前記従来構成においては、１つのカンチレバー屈曲部が、レンズを接着した受座を片持ち構造で支持している。このため、カンチレバー屈曲部におけるレンズの光軸方向の剛性が不足がちになりやすく、カンチレバー屈曲部は光軸方向の荷重（例えば、レンズ自身の重量等）によりねじれ応力を受けやすい。これにより、カンチレバー屈曲部の固有振動数が低くなり、場合によってはレンズの望ましくない振動と光学特性の歪みを増大させるおそれがある。

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、温度変化、光学素子自身の重量、外部からの衝撃等による光学素子の歪みの発生を効果的に抑制することの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、その他の目的としては、高集積度のデバイスを効率よく、また歩留まりよく製造することのできる露光装置及びデバイスの製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光学素子を保持する光学素子保持装置において、枠体と、前記枠体に設けられる保持部とを有し、前記保持部は、前記光学素子の周縁部を載置する載置部と、前記光学素子の接線方向に、または前記光学素子と交差する方向に延在し、かつ前記光学素子の半径方向に所定間隔離して設けられ、前記載置部を前記枠体に対して前記光学素子の半径方向に変位可能に接続する複数の弾性変形部とを備えることを特徴とするものである。

この請求項１に記載の発明では、光学素子が温度変化により伸縮したときには、複数の弾性変形部が光学素子の半径方向に変位することで、光学素子の伸縮または収縮が吸収される。このため、光学素子保持装置における、温度変化、光学素子自身の重量及び外部からの衝撃による光学素子の歪みの発生が、効果的に抑制される。これにより、光学素子を、使用中における状態変化に起因する影響を低減して、光学性能を安定に保つことが可能となる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記弾性変形部のそれぞれは、前記光学素子の光軸方向に延びる薄板状の弾性変形片を有するものであることを特徴とするものである。

この請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明の作用に加えて、弾性変形片における光学素子の半径方向への十分な弾性変形性を確保しつつ、光学素子の光軸方向の剛性をさらに高めることができて、一層安定に光学素子を保持することが可能となる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記弾性変形部のそれぞれは、前記接線方向または前記交差する方向に関して、前記載置部の一方側と他方側とに設けられる一対の弾性変形片を有することを特徴とするものである。

この請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の発明の作用に加えて、載置部が、一対の弾性変形片により両持ち構造で支持されることになり、弾性変形部における光学素子の光軸方向の剛性が格段に高められる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記載置部は、前記光学素子の光軸方向に貫通するスリットによって前記枠体に区画形成され、前記弾性変形片は、前記光学素子の光軸方向に貫通するスリットによって前記枠体に区画形成された板バネからなることを特徴とするものである。

この請求項４に記載の発明では、簡単な構成で、請求項３に記載の発明の作用を奏させることが可能となる。また、枠体と弾性変形片と載置部とを、一体の部材で構成することができ、光学素子保持装置における部品点数及び組立工数の削減を図ることが可能となる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明において、前記載置部における前記光学素子の支持点を、前記弾性変形片の各々による前記光学素子の支持剛性がほぼ等しくなる中立軸上に形成したことを特徴とするものである。

この請求項５に記載の発明では、請求項３または４に記載の発明の作用に加えて、光学素子を載置部に載置した際に生じる光学素子の接線方向を軸線とする回転モーメントを小さくすることができる。このため、載置部に生じる光学素子の光軸方向へのねじり応力を小さくすることが可能となり、光学素子が一層安定に保持される。

また、請求項６に記載の発明は、請求項２〜５のうちいずれか一項に記載の発明において、前記弾性変形片の各々の前記光学素子の半径方向における厚さが均一であることを特徴とするものである。

この請求項６に記載の発明では、請求項２〜５のうちいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、構成が簡単で、弾性変形片の加工を容易に行うことが可能となる。
また、請求項７に記載の発明は、請求項２〜５のうちいずれか一項に記載の発明において、前記弾性変形片の各々の前記光学素子の半径方向における厚さが互いに異なることを特徴とするものである。
また、請求項８に記載の発明は、請求項３〜７のうちいずれか一項に記載の発明において、前記複数の弾性変形部のうち前記光学素子側の前記弾性変形部が有する前記一対の弾性変形片と、前記複数の弾性変形部のうち前記枠体側の前記弾性変形部が有する前記一対の弾性変形片とが、前記光学素子の接線方向にずれた位置で前記載置部に接続されていることを特徴とするものである。

この請求項８に記載の発明では、請求項３〜７のうちいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、外側の一対の弾性変形片を内側の一対の弾性変形片より間隔が狭くなるように配置することで、弾性変形部を小型化することができて、ひいては円環状の枠体であっても該枠体の小型化を図ることが可能となる。

また、請求項９に記載の発明は、複数の光学素子を保持する鏡筒において、前記光学素子の少なくとも１つを請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の光学素子保持装置を介して保持したことを特徴とするものである。

この請求項９に記載の発明では、各光学素子の光学性能が高く維持されるため、鏡筒内に収容される光学系全体の光学性能の変化が大きく低減される。
また、請求項１０に記載の発明は、複数の光学素子を介した露光光で基板を露光する露光装置において、前記複数の光学素子の少なくとも１つを請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の光学素子保持装置を介して保持したことを特徴とするものである。

この請求項１０に記載の発明では、光学素子の光学性能が高く維持されるため、露光装置の露光精度が向上される。このため、高集積度のデバイスを効率よく、また歩留まりよく製造することが可能となる。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記複数の光学素子が、マスク上に形成されたパターンの像を前記基板上に投影する投影光学系を構成することを特徴とするものである。

この請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載の発明の作用に加えて、投影光学系を通過するパターンの像に予想外の歪みが生じることが抑制されるため、微細なパターンを有するマスクを用いて露光を行う場合に、特に有効である。

また、請求項１２に記載の発明は、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は、請求項１０または１１に記載の露光装置を用いることを特徴とするものである。

この請求項１２に記載の発明では、高集積度のデバイスを効率よく、また歩留まりよく製造することが可能となる。
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。

（１） 前記枠体と前記保持ブロックと前記弾性変形部とを一体の部材で形成したことを特徴とする請求項１に記載の光学素子保持装置。
従って、この（１）に記載の発明によれば、光学素子保持装置における部品点数及び組立工数の削減を図ることができるという作用が奏される。

以上詳述したように、本発明によれば、温度変化、光学素子自身の重量、外部からの衝撃等による光学素子の歪みの発生を効果的に抑制することの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、高集積度のデバイスを効率よく、また歩留まりよく製造することのできる露光装置及びデバイスの製造方法を提供することができる。

（第１実施形態）
以下に、本発明の露光装置と光学素子保持装置と鏡筒とを、例えば半導体素子製造用の露光装置と、レンズ等の光学素子を保持する光学素子保持装置と、投影光学系を収容する鏡筒とに具体化した第１実施形態について図１〜図８に基づいて説明する。

図１は、露光装置２１の概略構成を示す図である。図１に示すように、露光装置２１は、光源２２と、照明光学系２３と、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージ２４と、投影光学系２５と、基板としてのウエハＷを保持するウエハステージ２６とから構成されている。

前記光源２２は、ＡｒＦエキシマレーザ光源からなっている。照明光学系２３は、図示しないリレーレンズ、フライアイレンズ、ロッドレンズ等のオプティカルインテグレータ、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２２から出射される露光光ＥＬが、この照明光学系２３を通過することにより、レチクルＲ上のパターンを均一に照明するように調整される。

前記レチクルステージ２４は、照明光学系２３の下方、すなわち、後述する投影光学系２５の物体面側において、そのレチクルＲの載置面が投影光学系２５の光軸方向とほぼ直交するように配置されている。投影光学系２５は、鏡筒２７内に、光学素子としての複数のレンズ２８を、光学素子保持装置としてのレンズセル２９を介して収容保持するように構成されている。ウエハステージ２６は、投影光学系２５の像面側において、ウエハＷの載置面が投影光学系２５の光軸方向と交差するように配置されている。そして、前記露光光ＥＬにて照明されたレチクルＲ上のパターンの像が、投影光学系２５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２６上のウエハＷに投影転写されるようになっている。

次に、レンズセル２９の詳細構成について説明する。
図２は、レンズセル２９を示す部分破断斜視図である。図２に示すように、前記レンズ２８は合成石英や蛍石等の硝材からなり、その周縁部にはフランジ部２８ａが形成されている。レンズセル２９は、鏡筒２７の一部を構成する枠体３２と、その枠体３２上に等角度間隔をおいて配設された３つの保持部３３とから構成されている。枠体３２は金属材料により円環状に形成され、この枠体３２が複数積み重なって１つの鏡筒２７が構成されている。そして、これらの保持部３３において、レンズ２８のフランジ部２８ａが保持されるようになっている。

図３は保持部３３を示す斜視図であり、図４はその保持部３３を分解して示す斜視図である。図３及び図４に示すように、保持部３３は、大きく分けて載置部３４とクランプ部材３５を備える。

図５は、載置部３４を中心とした枠体３２の部分平面図である。なお、図５においては、理解を容易にするために、切り欠きバネ３７ａ，３７ｂの厚さＴを大きくした状態で描いている。

図５に示すように、枠体３２には、ワイヤ放電加工によって、レンズ２８の光軸と平行な方向に貫通した複数のスリット３６ａ〜３６ｃが形成され、これらのスリット３６ａ〜３６ｃによって、平面略凸字状の載置部３４が区画形成されている。この複数のスリット３６ａ〜３６ｃの存在により、載置部３４が、枠体３２に対して、薄板状をなす複数対（本実施形態では２対）の弾性変形片としての切り欠きバネ３７ａ，３７ｂを介して、レンズ２８の半径方向に変位可能な状態で連結されている。

ここで、載置部３４と切り欠きバネ３７ａ，３７ｂとは、ともに枠体３２と一体に（一個の部材で）形成され、レンズ２８と枠体３２とのレンズ２８の半径方向における相対変位を許容するタンジェントバー構造の弾性変形部３８を構成する。各切り欠きバネ３７ａ，３７ｂは、レンズ２８の接線方向に対する直交平面内にある載置部３４の側面３４ａ，３４ｂから、レンズ２８の接線方向に延びるように形成されている。

載置部３４の内周側には、レンズ２８のフランジ部２８ａの外周縁と干渉しないように凹部３９が形成されている。この凹部３９の中央には、レンズ２８のフランジ部２８ａを支持する座面４０を有する座面ブロック４１が形成されている。この座面４０は、その中心が切り欠きバネ３７ａと切り欠きバネ３７ｂとによる載置部３４の支持剛性がほぼ等しくなる中立軸ＮＡ上に位置するように形成されている。

図６は、図５の６−６線における断面図であり、保持部３３を中心としたレンズセル２９の部分断面図である。図６に示すように、座面４０は、レンズ２８の光軸方向において載置部３４の高さのほぼ半分の高さとなるように形成されている。また、図５に示すように、切り欠きバネ３７ａと切り欠きバネ３７ｂとは、厚さＴが等しくなるように形成されているので、中立軸ＮＡは、切り欠きバネ３７ａと切り欠きバネ３７ｂとの中間においてレンズ２８の接線方向に延びるとともに、レンズ２８の光軸方向において載置部３４の肉厚のほぼ半分の位置を通る軸線となる。

図４に示すように、クランプ部材３５は、座面ブロック４１の上方に対応して配置され、クランプ本体４２とパッド部材４３とからなっている。
クランプ本体４２は、押さえ面ブロック４４と、枠体３２に取り付けるための取付部４５と、押さえ面ブロック４４と取付部４５とを連結する腕部４６とからなっている。これら押さえ面ブロック４４と取付部４５と腕部４６とは、一体に形成されている。

押さえ面ブロック４４の下面には、座面ブロック４１の座面４０に対向するように押さえ面４７が形成されている。取付部４５と押さえ面ブロック４４とは所定の間隔をおいて離間されている。そして、この取付部４５を、パッド部材４３を介して枠体３２に接合させた状態でボルト４８により締結することにより、クランプ部材３５が枠体３２に対して固定されるようになっている。

また、腕部４６は、押さえ面ブロック４４と取付部４５との両端を接続するように一対設けられている。各腕部４６は、平面コ字状になし、取付部４５を枠体３２にパッド部材４３を介して接合させた状態で弾性変形可能なだけの長さをもって形成されている。

パッド部材４３は、クランプ本体４２の取付部４５と枠体３２との間に挟持される挟持部４９と、押さえ面４７とレンズ２８のフランジ部２８ａの上面との間に介装される作用部５０と、それら挟持部４９と作用部５０とを連結するとともに弾性変形可能な薄板状の薄板部５１とからなっている。作用部５０の下面には、レンズ２８のフランジ部２８ａの上面に係合する作用面５２が、座面ブロック４１の座面４０に対応するように平面状に形成されている。

そして、このように構成されたクランプ部材３５は、図６に示すように、ボルト４８を締め込むことにより、クランプ本体４２の腕部４６が弾性変形されて、押さえ面ブロック４４の押さえ面４７に座面ブロック４１側への押圧力を付与する。この押圧力は、パッド部材４３の作用面５２を介して、レンズ２８のフランジ部２８ａの上面に作用する。これにより、レンズ２８のフランジ部２８ａが、座面ブロック４１の座面４０と、押さえ面ブロック４４の押さえ面４７との間に挟持される。

図７は、隣り合う保持部３３間において、枠体３２に複数配設されている重量支持機構５３の具体的構成を示す平面図である。この重量支持機構５３の数は、レンズ２８の重量、厚さ、直径、形状、材質及び保持部３３の数の少なくとも１つに応じて設定されている。ちなみに、この実施形態では、隣り合う保持部３３間に、それぞれ３つの重量支持機構５３が配設されている。

図７に示すように、各重量支持機構５３は、枠体３２の下面側に凹設された切欠部５４内に配置される支持板バネ５５で構成されている。支持板バネ５５には、レンズ２８のフランジ部２８ａの下面に当接する当接部５６と、一対のボルト５７により枠体３２に取り付け支持される一対の支持部５８と、当接部５６及び支持部５８間を接続する一対の屈曲部５９とが設けられている。そして、この支持板バネ５５の弾性作用により、レンズ２８の重量の一部が支持されるようになっている。

ところで、本実施形態のように、載置部３４を複数対の切り欠きバネ３７ａ，３７ｂで支持する場合には、切り欠きバネ３７ａ、３７ｂ全体でのレンズ２８が熱変形したときに、レンズ２８に作用する反力を、一対の切り欠きバネで支持する場合と同等またはそれ以下に設定する必要がある。図８は、厚さｈの一対の切り欠きバネで載置部３４を支持した場合と同等の反力を生じせしめる複数対の切り欠きバネ３７ａ，３７ｂの厚さの設定方法に関する説明図である。

ここでは、図８に示すように、載置部３４にレンズ２８の半径方向への所定の力が作用したときにおいて、切り欠きバネに生じる断面二次モーメントＩが一定となるように設定することとする。断面二次モーメントＩは、次式により求められる。

Ｉ ＝ ｂｈ^３／１２ ……（１）
なお、ｂは、切り欠きバネのレンズ２８の光軸方向における長さ。
ｈは、切り欠きバネの径方向における厚さ。

ここで、各切り欠きバネの光軸方向における長さが一定であるので、ｂを定数として取り扱うことができる。そして、上記（１）より、複数対の切り欠きバネにおける各切り欠きバネの厚さを、一対の切り欠きバネの厚さｈの何倍とすればよいかを求めると、次のようになる。

２対の場合では、切り欠きバネ３７ａ，３７ｂの厚さを、一対の場合の１／^３√２倍（≒０．７９４倍）、つまりおおよそ０．８ｈとすれば、レンズ２８に与える反力がほとんど同等となる。この場合、２対の切り欠きバネ３７ａ，３７ｂ合計での厚さ（総厚さ）は、１．５８８ｈでおおよそ１．６ｈとなる。このため、レンズ２８に与える反力をほとんど同等に保ちながら、載置部３４を合計１．６ｈの厚さの切り欠きバネ３７ａ，３７ｂで支持することができて、レンズ２８をその光軸方向においてより安定した状態で保持することができるようになる。

以下、３対以上の切り欠きバネの厚さについて列挙すると、以下のようになる。
１枚の厚さ 総厚さ
３対の場合：１／^３√３倍 ０．６９３ｈ ２．０７９ｈ
４対の場合：１／^３√４倍 ０．６３０ｈ ２．５２０ｈ
５対の場合：１／^３√５倍 ０．６９３ｈ ２．９２５ｈ
従って、切り欠きバネの数が多くなるほど、載置部３４におけるレンズ２８の光軸方向の支持剛性は大きくなることになる。

従って、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（ア） このレンズセル２９では、レンズ２８のフランジ部２８ａを載置する載置部３４からレンズ２８の接線方向に延在し、レンズ２８の半径方向に所定間隔離して設けられ、載置部３４をレンズ２８の半径方向に変位可能に接続する複数の切り欠きバネ３７ａ，３７ｂを備えている。

このため、レンズ２８が温度変化により伸縮または収縮したときには、切り欠きバネ３７ａ，３７ｂがレンズ２８の半径方向に変位することで、レンズ２８の伸縮または収縮が吸収される。ここで、載置部３４が複数の切り欠きバネ３７ａ，３７ｂで支持されるため、弾性変形部３８におけるレンズ２８の光軸方向の支持剛性が高められる。これにより、レンズセル２９における、温度変化、レンズ２８自身の重量及び外部からの衝撃によるレンズ２８の歪みの発生を効果的に抑制することができる。従って、レンズ２８への使用中における状態変化に起因する影響を低減して、レンズ２８の光学性能を安定に保つことができる。

（イ） このレンズセル２９では、切り欠きバネ３７ａ，３７ｂが、薄板状をなし、レンズ２８の光軸方向において、載置部３４とほぼ同等の長さを有するものとなっている。
このため、切り欠きバネ３７ａ，３７ｂにおけるレンズ２８の半径方向への十分な弾性変形性を確保しつつ、レンズ２８の光軸方向の剛性をさらに高めることができて、一層安定にレンズ２８を保持することができる。

（ウ） このレンズセル２９では、切り欠きバネ３７ａ，３７ｂが、レンズ２８の接線方向における載置部３４の一方側の側面３４ａと他方側の側面３４ｂとから、対をなすように形成されている。

このため、載置部３４が、切り欠きバネ３７ａ，３７ｂにより、両持ち構造で支持され、しかも複数対の切り欠きバネ３７ａ，３７ｂで支持されている。これにより、弾性変形部３８におけるレンズ２８の光軸方向の支持剛性が格段に高められ、レンズセル２９におけるレンズ２８自身の重量及び外部からの衝撃によるレンズ２８の歪みの発生を効果的に抑制することができる。

（エ） このレンズセル２９では、載置部３４が枠体３２に対してレンズ２８の光軸方向に貫通するスリット３６ａ〜３６ｃで区画され、切り欠きバネ３７ａ，３７ｂが枠体３２に対してレンズ２８の光軸方向に貫通するスリット３６ａ〜３６ｃで区画された板バネとなっている。

このため、このレンズセル２９では、簡単な構成で、前記（ア）〜（ウ）に記載の効果を発揮させることができる。また、枠体３２と切り欠きバネ３７ａ，３７ｂと載置部３４とを、一体の部材で構成することができ、レンズセル２９における部品点数及び組立工数の削減を図ることができる。

（オ） このレンズセル２９では、載置部３４におけるレンズ２８を座面４０の中心が、切り欠きバネ３７ａ，３７ｂの各々によるレンズ２８の支持剛性がほぼ等しくなる中立軸ＮＡ上に形成されている。

このため、レンズ２８を載置部３４に載置した際に生じるレンズ２８の接線方向を軸線とする回転モーメントを小さくすることができる。従って、載置部３４に生じるレンズ２８の光軸方向へのねじり応力を小さくすることができ、レンズ２８を一層安定に保持することができる。

（カ） このレンズセル２９では、切り欠きバネ３７ａ，３７ｂの各々のレンズ２８の半径方向における厚さが、均一なものとなっている。
このため、レンズセル２９の構成が簡単なものとなり、切り欠きバネ３７ａ，３７ｂの加工を容易に行うことができる。

（キ） このレンズセル２９では、載置部３４の両側に配置される切り欠きバネ３７ａ，３７ｂが、一方は載置部３４の１つの側面３４ａ上に接続されるとともに、他方は載置部３４の側面３４ａと対向する側面３４ｂ上に接続されている。

このため、弾性変形部３８の構成を簡素化することができて、弾性変形部３８の加工を容易に行うことができる。
（ク） この鏡筒２７では、複数のレンズ２８が、前記（ア）〜（キ）の優れた効果を有するレンズセル２９を介して保持されている。

このため、各レンズ２８の光学性能を高く維持することができるため、鏡筒２７内に収容される投影光学系２５全体の光学性能の変化を大きく低減することができる。
（ケ） この露光装置２１では、露光光の通過するレンズ２８が前記（ア）〜（キ）の優れた効果を有するレンズセル２９を介して保持されている。

このため、各レンズ２８の光学性能を高く維持することができ、露光装置２１の露光精度を向上させことができ、高集積度のデバイスを効率よく、また歩留まりよく製造することができる。

（コ） この露光装置２１では、レチクルＲ上に形成されたパターンの像をウエハＷ上に投影する投影光学系２５を構成するレンズ２８が、前記（ア）〜（キ）の優れた効果を有するレンズセル２９を介して保持されている。

このため、投影光学系２５を通過するパターンの像に予想外の歪みが生じることを抑制することができる。ここで、露光装置２１における露光精度は、投影光学系２５の光学性能に大きく依存しているため、半導体素子製造用の露光装置２１のように、極めて微細なパターンを有するレチクルＲを用いて露光を行う場合に、特に有効である。

（第２実施形態）
つぎに、本発明の第２実施形態について、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第２実施形態においては、図９に示すように、切り欠きバネ３７ａ，３７ｂの構成が前記第１実施形態とは異なっている。すなわち、各切り欠きバネ３７ａ，３７ｂが、レンズ２８の接線方向においてずれて配置されている。

また、切り欠きバネ３７ａの半径方向における厚さＴ１と、切り欠きバネ３７ｂのレンズ２８の半径方向における厚さＴ２とが、異なったものとなっている。ここでは、レンズ２８側の切り欠きバネ３７ａの厚さＴ１がＴ２に比べて厚く、外側の切り欠きバネ３７ｂの厚さＴ２がＴ１に比べて薄くなるように形成されている。

また、この場合、切り欠きバネ３７ａと切り欠きバネ３７ｂとによる載置部３４の支持剛性がほぼ等しくなる中立軸ＮＡは、切り欠きバネ３７ａの中心線ＣＡ１と切り欠きバネ３７ｂの中心線ＣＡ２との中間に位置することになる。つまり、中立軸ＮＡと切り欠きバネ３７ａの中心線ＣＡ１との距離ｄと、中立軸ＮＡと切り欠きバネ３７ｂの中心線ＣＡ２との距離ｄとが、等しいものとなる。

なお、切り欠きバネ３７ａの厚さＴ１を厚くすることにより、レンズ２８が熱変形したときにレンズ２８に作用する反力が増加する場合には、切り欠きバネ３７ａを、レンズ２８の接線方向における長さＬ１が切り欠きバネ３７ｂのレンズ２８の接線方向における長さＬ２よりも長くなるように形成して、反力を減少させてもよい。

従って、本実施形態によれば、前記第１実施形態における（ア）〜（オ）、（ク）〜（コ）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（サ） このレンズセル２９では、レンズ２８側の切り欠きバネ３７ａとが、枠体３２側の切り欠きバネ３７ｂとが、レンズ２８の接線方向にずれた位置で載置部３４に接続されている。

このため、外側の各切り欠きバネ３７ｂを内側の各切り欠きバネ３７ａより間隔が狭くなるように配置することができ、弾性変形部３８を小型化することができる。ひいては、円環状の枠体３２を、レンズ２８の半径方向に薄肉化することも可能となり、枠体３２の小型化を図ることができる。

（変形例）
なお、本発明の実施形態は、以下のように変形してもよい。
・ 前記第１実施形態において、各切り欠きバネ３７ａ，３７ｂのレンズ２８の半径方向における厚さをそれぞれ異なるものとしてもよい。この場合、例えば２対の切り欠きバネ３７ａ，３７ｂを、レンズ２８の接線方向に同じ長さをもって、厚さを異なるものとしたときには、切り欠きバネ３７ａと切り欠きバネ３７ｂとによる載置部３４の支持剛性がほぼ等しくなる中立軸ＮＡは、厚さの大きい切り欠きバネ側に移動することになる。このため、座面４０は、移動した中立軸ＮＡ上に設けることが好ましい。

また、厚さの異なる各切り欠きバネ３７ａ，３７ｂについて、光軸方向の長さを異ならせることにより、中立軸ＮＡの位置を調整してもよい。
・ 前記第１実施形態において、各切り欠きバネ３７ａ，３７ｂを、レンズ２８の接線方向にずらして配置してもよい。

・ 前記各実施形態において、各切り欠きバネ３７ａ，３７ｂを、レンズ２８の接線方向に関して、載置部３４の一方の側面３４ａまたは他方の側面３４ｂのいずれかのみに、レンズ２８の半径方向に所定の間隔をおいて設けるようにしてもよい。

・ 前記各実施形態において、各切り欠きバネ３７ａ，３７ｂをレンズ２８の接線と交差するように、例えば斜めになるように形成してもよい。
・ 前記各実施形態において、切り欠きバネ３７ａ，３７ｂと載置部３４との少なくとも１つを、枠体３２とは別体の部材で形成してもよい。

・ 前記各実施形態において、載置部３４を、例えば平面略半円形状、平面略半楕円形状、平面略三角形状、平面台形状等に形成してもよい。
・ 前記各実施形態において、切り欠きバネの数を、３対以上としてもよい。

・ 前記各実施形態において、切り欠きバネ３７ａ，３７ｂを、載置部３４のレンズ２８の光軸方向と同じ長さに形成したが、載置部３４のレンズ２８の光軸方向の長さより短くなるように形成してもよい。

・ 前記各実施形態では、本発明の光学素子保持装置を、レンズ２８を保持するレンズセル２９に具体化した。これに対して、本発明の光学素子保持装置は、例えばミラー、ハーフミラー、平行平板、プリズム、プリズムミラー、ロッドレンズ、フライアイレンズ、位相差板、絞り板等の他の光学素子を保持する光学素子保持装置に具体化してもよい。

・ この発明の光学素子保持装置は、前記実施形態の露光装置２１の投影光学系２５における横置きタイプのレンズ２８の保持構成に限定されることなく、例えば露光装置２１の照明光学系２３における光学素子の保持構成、縦置きタイプの光学素子の保持構成に具体化してもよい。さらに、他の光学機械、例えば顕微鏡、干渉計等の光学系における光学素子の保持構成に具体化してもよい。

・ 前記各実施形態では、押さえ面ブロック４４がパッド部材４３を介して、レンズ２８のフランジ部２８ａを押圧するように構成した。これに対して、パッド部材４３を省略して、押さえ面ブロック４４が直接フランジ部２８ａを押圧するようにしてもよい。

・ 前記各実施形態のクランプ本体４２では、長く延長された腕部４６が、押さえ面ブロック４４を付勢するようになっている。これに対して、この腕部４６に代えて、例えば板状の板バネ、コイルバネ等を採用して押さえ面ブロック４４を付勢するようにしてもよい。

・ 前記各実施形態では、重量支持機構５３が、当接部５６と支持部５８と屈曲部５９とを備えた支持板バネ５５で構成されているが、この重量支持機構５３を、当接部５６及び支持部５８のみを備えた単純形状の板バネで構成してもよい。また、重量支持機構５３は、省略してもよい。

以上のようにした場合でも、前記実施形態における効果とほぼ同様の効果が得られる。
・ また、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、全反射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、メンバレンマスク）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。

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、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、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とを問わず適用することができる。

・ また、露光装置の光源としては、例えばｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｆ２ レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ２ レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ２ 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。

なお、前記実施形態の露光装置２１は、例えば次のように製造される。
すなわち、まず、照明光学系２３、投影光学系２５を構成する複数のレンズ２８またはミラー等の光学素子の少なくとも一部を本実施形態のレンズセル２９等の光学素子保持装置で保持し、この照明光学系２３及び投影光学系２５を露光装置２１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２６（スキャンタイプの露光装置の場合は、レチクルステージ２４も含む）を露光装置２１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、さらに総合調整（電気調整、動作確認など）を行う。

ここで、光学素子保持装置を構成する各部品は、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たうえで、組み上げられる。なお、露光装置２１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。

前記実施形態における硝材として、蛍石、合成石英などを例に説明したが、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、リチウム−カルシウム−アルミニウム−フロオライド、及びリチウム−ストロンチウム−アルミニウム−フロオライド等の結晶や、ジルコニウム−バリウム−ランタン−アルミニウムからなるフッ化ガラスや、フッ素をドープした石英ガラス、フッ素に加えて水素もドープされた石英ガラス、ＯＨ基を含有させた石英ガラス、フッ素に加えてＯＨ基を含有した石英ガラス等の改良石英を用いた場合にも、前記実施形態の光学素子保持装置を適用することができる。

次に、上述した露光装置２１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１０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１０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Ｒ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１１は、半導体デバイスの場合における、図１０のステップＳ１０４の詳細なフローの一例を示す図である。図１１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２１）によってマスク（レチクルＲ）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２１が用いられ、真空紫外域の露光光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程度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。

第１実施形態の露光装置を示す概略構成図。 図１のレンズセルを示す部分破断斜視図 図２の保持部を示す斜視図。 図２の保持部の分解斜視図 図２の載置部を中心とした枠体の部分平面図。 図５の６−６線断面図。 図２の重量支持機構を拡大して示す平面図。 一対の切り欠きバネで載置部を支持した場合と、同等の反力を生じせしめる複数対の切り欠きバネの厚さの設定方法に関する説明図。 第２実施形態の載置部を中心とした枠体の部分平面図。 デバイスの製造例のフローチャート。 半導体デバイスの場合における図１０の基板処理に関する詳細なフローチャート。

符号の説明

２１…露光装置、２５…投影光学系、２７…鏡筒、２８…光学素子としてのレンズ、２８ａ…周縁部をなすフランジ部、２９…光学素子保持装置としてのレンズセル、３２…枠体、３３…保持部、３４…載置部、３６ａ〜３６ｃ…スリット、３７ａ，３７ｂ…弾性変形片としての切り欠きバネ、３８…弾性変形部、ｂ…切り欠きバネのレンズの光軸方向における長さ、ＥＬ…露光光、ＮＡ…中立軸、Ｒ…マスクとしてのレチクル、ｈ，Ｔ…厚さ、Ｗ基板としてのウエハ。

Claims (12)

1. 光学素子を保持する光学素子保持装置において、
   枠体と、前記枠体に設けられる保持部とを有し、前記保持部は、
   前記光学素子の周縁部を載置する載置部と、
   前記光学素子の接線方向に、または前記光学素子の接線方向と交差する方向に延在し、かつ前記光学素子の半径方向に所定間隔離して設けられ、前記載置部を前記枠体に対して前記光学素子の半径方向に変位可能に接続する複数の弾性変形部と
   を備えることを特徴とする光学素子保持装置。
2. 前記弾性変形部のそれぞれは、前記光学素子の光軸方向に延びる薄板状の弾性変形片を有するものであ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. 前記弾性変形部のそれぞれは、前記接線方向または前記交差する方向に関して、前記載置部の一方側と他方側とに設けられる一対の弾性変形片を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子保持装置。
4. 前記載置部は、前記光学素子の光軸方向に貫通するスリットによって前記枠体に区画形成され、前記弾性変形片は、前記光学素子の光軸方向に貫通するスリットによって前記枠体に区画形成された板バネからなることを特徴とする請求項３に記載の光学素子保持装置。
5. 前記載置部における前記光学素子の支持点を、前記弾性変形片の各々による前記光学素子の支持剛性がほぼ等しくなる中立軸上に形成したことを特徴とする請求項３または４に記載の光学素子保持装置。
6. 前記弾性変形片の各々の前記光学素子の半径方向における厚さが均一であることを特徴とする請求項２〜５のうちいずれか一項に記載の光学素子保持装置。
7. 前記弾性変形片の各々の前記光学素子の半径方向における厚さが互いに異なることを特徴とする請求項２〜５のうちいずれか一項に記載の光学素子保持装置。
8. 前記複数の弾性変形部のうち前記光学素子側の前記弾性変形部が有する前記一対の弾性変形片と、前記複数の弾性変形部のうち前記枠体側の前記弾性変形部が有する前記一対の弾性変形片とが、前記光学素子の接線方向にずれた位置で前記載置部に接続されていることを特徴とする請求項３〜７のうちいずれか一項に記載の光学素子保持装置。
9. 複数の光学素子を保持する鏡筒において、
   前記光学素子の少なくとも１つを請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の光学素子保持装置を介して保持したことを特徴とする鏡筒。
10. 複数の光学素子を介した露光光で基板を露光する露光装置において、
    前記複数の光学素子の少なくとも１つを請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の光学素子保持装置を介して保持したことを特徴とする露光装置。
11. 前記複数の光学素子が、マスク上に形成されたパターンの像を前記基板上に投影する投影光学系を構成することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
12. 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は、請求項１０または１１に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。

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