JP2013037301A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安価で大きなスペースを必要としない装置を使用して、押圧部材の交換前後でレンズの位置及び／又は姿勢を再現させる露光装置を提供することを目的とすること。
【解決手段】 光学部材１０と、光学部材１０を支持する支持部材２０と、支持部材２０に取り付けられた少なくとも光学部材１０の半径方向に弾性変形する複数の弾性部材３０と、支持部材２０に弾性部材３０を介して連結される鏡筒４０と、弾性部材３０に力を加える押圧部材５０と、弾性部材３０と押圧部材５０の接触を検出する接触検出装置６０と、を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、露光装置に関する。

従来の露光装置として、特許文献１の図２に示す露光装置がある。特許文献１の図２は従来の露光装置を示した図である。この従来の露光装置は、レチクルからの回折光を結像させる光学系（以下、「結像光学系」とする。）を鏡筒内に有する。結像光学系を構成するレンズが、環境変化や露光熱によって、熱膨張・熱収縮したり、レンズを支持する支持部材の熱膨張・熱収縮により偏心すると、片ぼけ、ディストーション及び像面湾曲などの収差を生じる。かかる収差を補正するために、結像に寄与しないレンズで構成される光学系（以下、「収差除去光学系」とする。）をさらに鏡筒内に組み込んで、収差（の量）に応じて光軸に対してレンズの位置や姿勢（傾斜角度）を決定し、かかる決定に従う位置や姿勢に押圧部材を用いてレンズを駆動している（特許文献１）。

特開２００４−３４７８２１号公報

しかし、従来の露光装置には、押圧部材の交換前後でレンズの位置及び／又は姿勢を再現させるために、レンズの位置及び／又は姿勢を測定するための高価で大きなスペースを必要とするセンサを使用しなければならないという問題がある。

そこで、本発明は、安価で大きなスペースを必要としない装置を使用して、押圧部材の交換前後でレンズの位置及び／又は姿勢を再現させる露光装置を提供することを目的とする。

その目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、光学部材と、前記光学部材を支持する支持部材と、前記支持部材に取り付けられた弾性部材と、前記支持部材に弾性部材を介して連結される鏡筒と、前記弾性部材に力を加える押圧部材と、前記弾性部材と前記押圧部材の接触を検出する接触検出装置と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、安価で大きなスペースを必要としない装置を使用して、押圧部材の交換前後でレンズの位置及び／又は姿勢を再現させる露光装置を提供することができる。

本発明の例示的な露光装置の概略ブロック図である。 本発明の第1実施形態の調整機構を示した図である。 図２に示す弾性部材の拡大斜視図である。 本発明の実施例１の接触検出装置を示した図である。 本発明の実施例２の接触検出装置を示した図である。 本発明の収差地現方法を説明するためのフローチャートである。

以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

〔第1実施形態〕
図１は、本発明の例示的な露光装置の概略ブロック図である。露光装置１００は、図１に示すように、照明装置１１０と、レチクル１２０と、投影光学系１３０と、収差除去光学系１３４と、プレート１４０と、測定部１５０と、制御部１６０と、調整機構２００とを有する。

投影光学系１３０は、レチクル１２０に形成された回路パターンをプレート１４０に投影し、結像光学系１３２と、収差除去光学系１３４と、調整機構２００とを有する。

図２及び図３は本発明の第１実施形態の調整機構の図である。本実施形態の調整機構は、図２に示すように、光学部材１０と、支持部材２０と、弾性部材３０と、鏡筒４０と、押圧部材５０と、接触検出装置６０を有する。

光学部材１０はレンズで、光束の結像には寄与せず、光軸に対する位置及び／又は姿勢を調整することでプレート上に生じる収差を補正する。

支持部材２０は、光学部材１０を光線有効部外の外周部を３点で支持し、さらに光学部材１０と支持部材２０の間に接着材を塗布し光学部材１０を固定する。支持部材２０は、光軸を中心とするリング状部材である。支持部材２０は、光学部材１０の線膨張率と等しい線膨張率を有する材料から構成される。例えば、光学部材１０が石英レンズの場合には、支持部材２０はスーパーインバー製を使用する。かかる構成により、温度変動時に、線膨張率の違いから生じる光学部材１０と支持部材２０の相対変位により、光学部材１０が変形することを防止することが出来る。

弾性部材３０は、支持部材３０の外周部の３箇所に１２０°ピッチの等間隔に設けられる。弾性部材３０は光学部材１０の半径方向に弾性を有する板ばねで構成されている。本実施例に置いて、弾性部材３０は、第１の板ばね３１と、第２の板ばね３２とにより構成される。

第1の板ばね３１は、光学部材１０の半径方向に屈曲可能であり、支持部材２０及び第２の板ばね３２と接続する。

第２の板ばね３２は、光学部材１０の半径方向に屈曲可能であり、第１の板ばね３１及び鏡筒４０と接続する。

ここで、５０は押圧部材と記載したが、弾性部材３０に所定の力を印加する部材であっても良いし、弾性部材３０に所定の変位を与える部材であっても良い。

押圧部材５０は、弾性部材３０に接触し、弾性部材３０に押圧力を印加する。本実施形態において、押圧部材５０は、ステッピングモーターとボールネジで構成され、鏡筒４０に設けられた挿入孔４１に挿入、設置されている。ボールネジ先端部のロッド部は、第２の板ばね３２の径方向（横方向）には中央部、光軸方向（縦方向）には偏心可能な領域に接触し、押圧可能である。ステッピングモーターは、鏡筒４０の外部より1μｍ以下の分解能で押し込み量を調節することができる。

鏡筒４０は、弾性部材３０を介して支持部材２０を支えると共に、押圧部材５０が挿入される挿入孔４１を有する。

ここで、調整機構の動作について説明する。まず、鏡筒４０の外部から押圧部材５０を押圧することにより、第２の板ばね３２に押圧力を印加する。押圧力を印加された第２の板ばね３２は、光学部材１０の半径方向に変形する。第２の板ばね３２が印加された押圧力から生成された第２の弾性力が、第１の板ばね３１に印加される。第２の弾性力が印加された第１の板ばね３１は、光学部材１０の半径方向に変形する。従って、第１の板ばね３１が印加された押圧力から生成された第１の弾性力が支持部材２０に対して半径方向に印加されることになり、支持部材２０に支持された光学部材が半径方向に移動することになる。

ここで、押圧部材５０が弾性部材３０を押圧する位置は、光軸方向に偏心した位置でも良く、その場合には第１の板ばね３１、第２の板ばね３２共に捩れるように変形し、光学部材１０を傾かせることが出来る。

ここで、押圧部材５０の交換手順について説明する。まず、押圧部材５０が故障する前の、故障した押圧部材５０を含めた全ての押圧部材５０のロッド部位置を記録部６１に記録する。本実施例では、記録部６１は、ステッピングモーターを駆動するアンプに接続されたＰＣのハードディスクである。ロッド部位置は、調整機構を組み立てる際に、接触検出装置６０で検出した弾性部材３０と押圧部材５０の接触位置（原点位置）からの距離である。次に、故障した押圧部材５０以外の全ての押圧部材５０を駆動して、押圧部材５０のロッド部と弾性部材３０を離す。次に、故障した押圧部材５０を鏡筒４０から取り外す。

次に、新しい押圧部材５０を、ロッド部が弾性部材３０から離れる方向に駆動し、新しい押圧部材５０を鏡筒に取り付ける際に弾性部材３０に接触しない状態とする。新しい押圧部材５０を、鏡筒４０に取り付ける。新しい押圧部材５０のロッド部は、弾性部材３０から離れているため、接触検出装置６０は、「非接触状態」と検出ずる。そして押圧部材５０を、ロッド部が弾性部材３０に近づく方向に駆動し、押圧部材５０のロッド部と弾性部材３０が接触し接触検出装置６０が「接触状態」と検出した時に、押圧部材５０の駆動を停止する。そして、その位置を押圧部材５０の原点位置として記録部６１に記録する。新しい押圧部材５０を含む全ての押圧部材５０のロッド部を、記録部６１に記録している押圧部材５０が故障する前の、全ての押圧部材５０のロッド部位置まで、ステッピングモーターのパルス送りで駆動し、故障前のレンズの位置及び／又は姿勢を再現させる。

［実施例１］
図４は本発明の実施例１の接触検出装置６０の図である。

絶縁部材７０は、電気絶縁材であり、鏡筒４０と押圧部材５０を電気的に絶縁する。電気絶縁材としては、セラミック、樹脂などが好ましく、セラミックはヤング率が大きいため変形が小さく繰り返し位置決め再現性の点で優れており、樹脂は靭性が良いため割れにくい点で優れている。本実施例において、絶縁部材７０はワッシャである。ワッシャは、押圧部材３０と鏡筒４０の締結用ボルトに通して鏡筒４０と押圧部材５０の間の挟む絶縁部材７２と、前記締結用ボルトの座面に挟む絶縁部材７１で構成されていて、鏡筒４０と押圧部材５０は金属同士の接触部を持たず電気的に絶縁される。

テスター８０は、電気抵抗測定装置であり、鏡筒４０と押圧部材５０の間の電気抵抗値を測定する。本実施例において、鏡筒４０に電気ケーブルが接続され、押圧部材５０のハウジングに電気ケーブルが接続され、それぞれのケーブルは装置内のパネルに引き回されている。押圧部材５０ハウジングとロッド部は導通されている。そして、パネルは押圧部材５０の交換時に容易にアクセスできる場所に設置され、パネルの前記２つの電気ケーブルにテスター８０のプローブを接続することで、鏡筒４０と押圧部材５０の間の電気抵抗値を測定することが出来る。

ここで、接触検出装置６０の動作について説明する。まず、テスター８のプローブを、前記パネルの電気ケーブルに接続し、鏡筒４０と押圧部材５０の間の電気抵抗値を測定する。押圧部材５０のロッド部が、弾性部材３０から離れている場合は、電気的に絶縁されており、テスター８で測定する電気抵抗値は無限大となる。この状態を「非接触状態」とする。そして押圧部材５０のロッド部が弾性部材３０と接触すると、導通状態になり、電気抵抗値が１００Ω以下に低下する。電気抵抗値が１００Ωになった時に「接触状態」とする。

実験によれば、押圧部材５０のロッド部位置再現性仕様は±１０μm以下が必要であるところ、接触位置検出再現性は１μm以下であり、また押圧部材５０の送り精度は２μm以下であり、ロッド部位置再現性仕様を十分満たす事を確認した。

本実施例の接触検出装置６０によれば、従来よりも安価で大きなスペースを必要とせずに、必要な接触位置検出精度で弾性部材３０と押圧部材５０の接触位置を検出する事が可能であり、押圧部材５０の交換前後でレンズの位置及び／又は姿勢を再現させることが出来る。

本実施形態では、鏡筒４０と押圧部材５０を電気的に絶縁し、鏡筒４０と押圧部材５０の間の電気抵抗値を測定したが、この代わりに支持部材２０と弾性部材３０を電気的に絶縁し、弾性部材３０と押圧部材５０の間の電気抵抗値を測定してもよい。この支持部材２０と弾性部材３０を電気的に絶縁し、弾性部材３０と押圧部材５０の間の電気抵抗値を測定することによっても、接触検出の作用を奏することができる。

［実施例２］
図５は本発明の実施例２の接触検出装置６０の図である。

歪みゲージ９０は歪測定装置であり、弾性部材３０の板ばね部に貼り付けて、弾性部材３０の歪を測定する。本実施例において、歪ゲージ９０の電気ケーブルは装置内のパネルに引き回されている。そして、パネルは押圧部材５０の交換時に容易にアクセスできる場所に設置され、パネルの前記電気ケーブルに歪ゲージのホイートストンブリッジ回路とアンプを接続することで、弾性部材３０の歪を測定することが出来る。

ここで、接触検出装置６０の動作について説明する。まず、ホイートストンブリッジ回路とアンプを、前記パネルの電気ケーブルに接続し、弾性部材３０の歪みを測定する。押圧部材５０のロッド部が、弾性部材３０から離れている場合は、押圧部材５０のロッド部を駆動しても弾性部材３０は歪まず、歪ゲージ９０で測定する歪の値は変化しない。この状態を「非接触状態」とする。そして押圧部材５０のロッド部が弾性部材３０と接触すると、弾性部材３０が歪み、歪ゲージ９０で測定する歪の値が変化する。歪の値の変化が５μ歪みになった時に「接触状態」とする。

実験によれば、押圧部材５０のロッド部位置再現性仕様は±１０μm以下が必要であるところ、接触位置検出再現性は２μm以下であり、また押圧部材５０の送り精度は２μm以下であり、ロッド部位置再現性仕様を十分満たす事を確認した。

本実施例の接触検出装置６０によれば、従来よりも安価で大きなスペースを必要とせずに、必要な接触位置検出精度で弾性部材３０と押圧部材５０の接触位置を検出する事が可能であり、押圧部材５０の交換前後でレンズの位置及び／又は姿勢を再現させることが出来る。

本実施形態では、歪みゲージ９０を弾性部材３０の板ばね部に取り付けたが、この代わりに押圧部材５０のロッド部に取り付けてもよい。この歪みゲージ９０をロッド部に取り付けてロッド部の歪みを測定することによっても、接触検出の作用を奏することができる。

〔第２実施形態〕
つぎに、図１及び図６に基づいて本発明の一実施形態の収差低減方法について説明する。図１は本発明の例示的な露光装置の概略ブロック図である。図６は本発明の一実施形態の露光方法のフローチャートである。本実施形態の収差低減方法は、図６に示すように、プレート１４０上に生じる投影光学系１３０の収差、特に、レンズが光軸から偏心することに起因する収差を収差除去光学系１３４のレンズの位置を調整し低減するものである。

まず、測定部１５０がプレート１４０において、プレート１４０に生じる投影光学系１３０の収差を測定する（ステップ１００２）。測定部１３０が測定した収差は制御部１６０に送信され、制御部１６０は、受信した測定された収差が許容値の範囲内であるか判断する（ステップ１００４）。測定された収差が許容値の範囲外である場合、制御部１６０は、収差を低減するように、収差除去光学系１３４のレンズの光軸に対する傾斜角度を算出する（ステップ１００６）。更に、制御部１６０は、算出した傾斜角度に基づいて調整機構２００を制御し、収差除去光学系１３４のレンズを傾ける（ステップ１００８）。

なお、ステップ１００２で測定した収差が許容値の範囲内になるまで、ステップ１００２以下を繰り返す。これにより、プレート１４０上に生じる投影光学系１３０の収差を低減させて、所望の解像度を得ることができる。

〔第３実施形態〕
つぎに、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１０ 光学部材
２０ 支持部材
３０ 弾性部材
４０ 鏡筒
４１ 挿入孔
５０ 押圧部材
６０ 接触検出装置
７０ 絶縁部材
８０ テスター
９０ 歪ゲージ
１００ 露光装置
１１０ 照明装置
１２０ レチクル
１３０ 投影光学系
１３２ 結像光学系
１３４ 収差除去光学系
１４０ プレート
１５０ 測定部
１６０ 制御部
２００ 調整機構

Claims (10)

1. 光学部材と、前記光学部材を支持する支持部材と、前記支持部材に取り付けられた少なくとも前記光学部材の半径方向に弾性変形する複数の弾性部材と、前記支持部材に前記弾性部材を介して連結される鏡筒と、前記弾性部材に力を加える押圧部材と、前記弾性部材と前記押圧部材の接触を検出する接触検出装置と、を有することを特徴とする調整機構。
2. 前記押圧部材が前記弾性部材に力を加えることにより、前記光学部材の位置及び／又は姿勢を調整することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の調整機構。
3. 前記弾性部材が、前記光学部材の半径方向と、前記光学部材の半径方向及び前記光学部材の光軸方向の両者に垂直な回転軸回りに弾性変形することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の調整機構。
4. 前記押圧部材が、前記弾性部材に対して加える力の大きさを調整可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の調整機構。
5. 前記弾性部材は、前記支持部材の外周に、３つ配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の調整機構。
6. 前記接触検出装置で検出した前記弾性部材と前記押圧部材の接触位置を、前記押圧部材の原点位置として記録する記録部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の調整機構。
7. 少なくとも１つの光学部材と、少なくとも１つの光学部材を支持する、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の調整機構とを有することを特徴とする光学系。
8. 請求項７に記載の光学系を有し、レチクル又はマスクに形成されたパターンを被露光体上に投影することを特徴とする露光装置。
9. レチクル又はマスクに形成されたパターンを被処理体に投影する投影光学系と、前記被処理体上に生じる前記投影光学系の収差を測定する測定部と、前記測定部の測定に基づいて、前記光学部材の位置及び／又は姿勢を制御する制御部とを有することを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
10. 請求項８又は請求項９に記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。