光學元件保持裝置、鏡筒、曝光裝置以及器件的制造方法

專利名稱：光學元件保持裝置、鏡筒、曝光裝置以及器件的制造方法
技術領域：
本發明涉及用于保持例如透鏡、反射鏡等光學元件的光學元件保持裝置。并且，本
發明涉及至少具有1個光學元件的鏡筒。而且，本發明涉及在半導體元件、液晶顯示元件、薄膜磁頭等器件的制造工序中所使用的曝光裝置以及器件的制造方法。
背景技術：
這種曝光裝置中的光學系統包括透鏡、反射鏡等光學元件，各光學元件被光學元件保持裝置所保持。在這種曝光裝置中，需要在光學系統的組裝、保存、輸送時以及曝光裝置動作時盡可能減小因溫度變化而產生的各光學元件的變形。 此處，在曝光裝置的光學系統當中，投影光學系統的各光學元件(例如透鏡)通常借助光學元件保持裝置而被收納在鏡筒內。該光學元件保持裝置具有框體，且該框體被設計成消除因在投影光學系統的組裝和工作中的溫度變化而產生的透鏡和框體的線膨脹系數的差異。 近幾年，隨著高度集成化的要求，半導體元件的電路圖案越來越細微化。因此，在半導體元件制造用曝光裝置中，進一步提高曝光精度以及高集成化的要求不斷升高，將光學元件的光學面保持在良好狀態的技術的重要性也不斷升高。 作為用于將光學元件的光學面保持在良好狀態的光學元件保持裝置，已提出有一種具有形成于透鏡單元內的懸臂彎曲部的保持裝置，例如用于粘附透鏡的3個托座位置配置在該懸臂彎曲部之上(參照專利文獻l)。在該以往構成中，通過懸臂彎曲部來吸收因溫度變化而產生的框體和透鏡的伸縮差以及收縮差，使得透鏡不會因機械應力而歪曲。
專利文獻1 :美國專利4， 733， 945號 然而，在以往的保持裝置中，雖然能夠利用懸臂彎曲部的彎曲來吸收框體和透鏡的伸縮差以及收縮差，但是由于懸臂彎曲部作為彈簧或樞軸來發揮作用，因而存在懸臂彎曲部的振動模式頻率低的問題。 例如，存在馬達、工作臺等可動部件的振動傳遞到懸臂彎曲部，從而框體與透鏡的相對位置發生變化的問題。

發明內容
本發明鑒于上述情況而做出，其目的在于，提供一種不受振動的影B向，并能夠降低光學元件與保持部件的線膨脹系數之差所引起的光學元件的變形的光學元件保持裝置和鏡筒。此外，其其他目的在于，提供能夠高效地制造高集成度的器件的曝光裝置以及器件的制造方法。 為了解決上述課題，本發明采用了與實施方式中所示的圖1 圖13對應的以下構成。 本發明的光學元件保持裝置，在保持光學元件(28)的光學元件保持裝置(29)中，其特征在于，具備保持部件(45)，其保持上述光學元件，且具有與上述光學元件的線膨脹
4系數不同的線膨脹系數；和連接機構(100)，其將上述光學元件和上述保持部件連接起來；并且，上述連接機構具有緩沖部(88、92、97)，該緩沖部具有與上述保持部件的線膨脹系數不同的線膨脹系數。 根據本發明，由于具備緩沖部，該緩沖部具有與保持部件的線膨脹系數不同的線膨脹系數，因此，能夠不受振動的影響，降低因光學元件與保持部件的線膨脹系數之差所引起的光學元件的變形。因此，能夠良好地保持光學元件的光學性能。 另外，為了易于理解本發明，結合表示一實施方式的附圖的符號進行了說明，但是本發明不局限于實施方式。


圖1是表示第1實施方式的曝光裝置的概略構成圖。
圖2是表示第1實施方式的光學元件保持裝置的立體圖。
圖3是表示圖2的支撐部件的分解立體圖。
圖4是表示圖3的面支撐構件和支撐構件的立體圖。
圖5是表示圖2的支撐部件的周邊的要部俯視圖。
圖6是表示圖5的緩沖部件伸長后的狀態的要部俯視圖。
圖7是圖5的7-7線剖視圖。 圖8是圖2的框體的支撐部件周邊的要部剖視圖。 圖9是表示第2實施方式的光學元件保持裝置的要部剖視圖。 圖10是表示其他實施方式的光學元件保持裝置的俯視圖，其中(a)為初始狀態，
(b)為溫度上升后的狀態。 圖11是表示其他例子的光學元件保持裝置的要部剖視圖。
圖12是基臺部件的變形例的立體圖。
圖13是器件制造例的流程圖。 圖14是為半導體器件時的基板處理有關的詳細流程圖。
具體實施例方式
下面，根據附圖來說明將本發明具體化了的實施方式。
(第1實施方式) 本發明的曝光裝置、光學元件保持裝置和鏡筒如圖1 圖8所示，可以具體化為例如半導體元件制造用曝光裝置、保持透鏡等光學元件的光學元件保持裝置、收納投影光學系統的鏡筒。 圖l是表示曝光裝置21的概略構成的圖。如圖1所示，曝光裝置21包括光源22、照明光學系統23、保持標線片R(可以是光掩模)的標線片載臺24、投影光學系統25、保持晶 片W的晶片載臺26。 光源22例如由ArF準分子激光源構成。照明光學系統23構成為包含各種透鏡系統及孔徑光闌等，所述各種透鏡系統包括未圖示的中繼透鏡、復眼透鏡或棒透鏡等光學積分器、聚光透鏡。這樣，從光源22中射出的曝光光EL通過穿過該照明光學系統23，而被調整為將標線片R上的圖案均勻地照明。
標線片載臺24在照明光學系統23的下方，即，在后述的投影光學系統25的物體面側，將標線片R的安裝面以與投影光學系統25的光軸方向大致正交的方式配置。投影光學系統25在鏡筒27內借助光學元件保持裝置29收納多個光學元件(例如透鏡28)。晶片載臺26在投影光學系統25的像面側，以晶片W的安置面與投影光學系統25的光軸方向交叉的方式被配置。這樣，由曝光光EL照明的標線片R上的圖案的像就會穿過投影光學系統25而以縮小為規定的縮小倍率的狀態，向晶片載臺26上的晶片W投影。
此外，本實施方式的曝光裝置是如下的浸液型的曝光裝置，S卩，向配置于鏡筒27的最靠晶片W側的物鏡(例如平行平板)28b(參照圖1)和晶片W之間，供給液體AQ，經由該液體使晶片W曝光。另外，在鏡筒27上，設有未圖示的氣體供給機構，在鏡筒27內，利用
由該氣體供給機構連續地供給的惰性氣體(例如氮氣)，形成氣體氣氛。
下面，對光學元件保持裝置29的詳細構成進行說明。 圖2是表示光學元件保持裝置29的立體圖。圖2的例子中，透鏡28由合成石英的玻璃材料制成，是圓形形狀。在透鏡28的周緣部形成有凸緣部28a(參照圖3)。光學元件保持裝置29具有通過金屬材料的加工而形成圓環狀的框體45。框體45具有與透鏡28的光軸AX垂直的第l面45a和第2面45b。此外，框體45以圍住第1面45a的方式形成了向與光軸AX平行的方向突出的突出部45c。鏡筒27通過使該框體45的突出部45c與另一個框體45的第2面45b互相接觸，并且將框體45重疊多個而構成。在框體45的內周緣側且在第2面45b，固定有保持透鏡28的凸緣部28a的保持部44。框體45是保持部件的一例。 圖3是支撐部件44的立體圖，圖4是支撐部件中包括的基臺部件46的放大圖。光學元件保持裝置29由框體45、在該框體45上以等角度間隔配設且保持透鏡28的凸緣部28a的3個支撐部件44構成。 支撐部件44具備基臺部件46、壓板部件47。框體45由呈圓環狀的金屬材料形成，在框體45的內周緣部形成有用于收納基臺部件46的后述面支撐構件50a的缺口部60。
框體45具有在缺口部60附近分區形成的移動構件78。基臺部件46固定于移動構件78的第2面45b。在基臺部件46上，具有面支撐構件50a和支撐構件50b，所述面支撐構件50a具有與透鏡28的凸緣部28a中的一個凸緣面抵接的2個支撐面49，所述支撐構件50b支撐該面支撐構件50a并調整面支撐構件50a的姿勢。 面支撐構件50a具有沿著框體45的內周圓的切線方向的長度方向。支撐面49形成于面支撐構件50a的長度方向的兩個端部。此外，各支撐面49為在面支撐構件50a的表面形成的突出部。在本說明書中，"框體45的內周圓的切線"是指缺口部60的位置、即支撐部件44的位置處的框體45的內周圓的切線。 在面支撐構件50a與支撐部件50b之間，形成有多個狹縫53和頸部55。在基臺部件46被安裝在框體45上時，如圖4所示，多個狹縫53在框體45的徑向(X軸方向)貫穿。頸部55，通過從+X方向的刻入加工、從-X方向的刻入加工而形成在基臺部件46上。
在支撐構件50b上，在面支撐構件50a的長度方向的兩側，穿設有插通螺栓(圖示省略)的螺紋孔52，該螺栓用于將支撐構件50b安裝于框體45的移動構件78上。
在如此構成的基臺部件46中，面支撐構件50a被頸部55支撐為能夠相對于固定在框體45的移動構件78上的支撐構件50b，繞著X方向、Y方向、Z方向等各軸線旋轉。從而，沿著透鏡28的凸緣部28a的表面來調整支撐構件50a的姿勢。 如圖3所示，壓板部件47具有壓板主體62和墊部件61。壓板主體62具備推壓 面構件63和支撐部64，該支撐部64與該推壓面構件63 —體地形成，用于支撐推壓面構件 63。在推壓面部件63的下面的兩端，與面支撐構件50a的支撐面49對置地形成2個推壓 面65。 支撐部64具有臂部66和安裝部67。安裝部67與推壓面構件63被隔開規定的間 隔分離。另外，臂部66將推壓面構件63和安裝部67的兩端連接，以可以彈性變形地制成。 此外，通過將安裝部67隔著墊部件61利用螺栓68連接在面支撐構件50a的固定部59上， 而將壓板部件47固定于面支撐構件50a上。 墊部件61由夾持在固定部59和安裝部67之間的夾持部71、介于推壓面65和透 鏡28的凸緣部28a之間的作用部72、將夾持部71和作用部72連接并且可以彈性變形的薄 板狀的薄板部73構成。 這樣，通過將螺栓68緊入，如此構成的壓板構件47的臂部66就會彈性變形，對推 壓面構件63的推壓面65賦予朝向面支撐構件50a側的推壓力。該推壓力經由墊部件61 的作用面74作用于透鏡28的凸緣部28a上。這樣，透鏡28的凸緣部28a就由面支撐構件 50a的支撐面49和推壓面構件63的推壓面65保持。
如此構成的支撐部件44設于透鏡28的外周部的3個部位。 此外，本實施方式中，在光學元件保持裝置29中采用了吸收透鏡28和框體45的 熱變形量之差的構成。 圖5是表示框體45上的支撐部件44的安裝部分的俯視圖。如圖5所示，在框體 45上以與缺口部60對應的方式形成了多個狹縫75。各狹縫75從框體45的第1面45a連 通到第2面45b。在多個狹縫75之間形成了多個樞軸84a 84f 。 另外，樞軸84a 84f并不是相對于框體45形成狹縫75，而是通過留下框體45 的一部分而形成。即，各樞軸84a 84f形成為相對于框體45從第1面45a延伸至第2面 45b。 本實施方式的連接機構100具有支撐部件44、移動構件78、彈簧機構(板簧83)、 第1連接構件79、第2連接構件80、鏈部件(旋轉鏈構件81)、平行鏈構件82和多個樞軸 84a 84f 。框體45上形成有移動構件78、板簧83、第1連接構件79、第2連接構件80、旋 轉鏈構件81、平行鏈構件82和多個樞軸84a 84f 。 此外，旋轉鏈構件81的后述第2部件81b、第1連接構件79、第2連接構件80和 平行鏈構件82被配置為與框體45的內周圓的切線方向平行。此外，移動構件78上形成有 上述缺口部60，支撐部件44在面支撐構件50a收納于缺口部60內的狀態下被固定于移動 構件78上。 圖8是框體45的支撐部件44周邊的在與透鏡28的光軸垂直的面上的剖視圖。如 圖5和圖8所示，移動構件78具有在框體45的內周圓的切線方向延伸的長方形形狀，具有 形成于框體45的內周緣側的內表面78a、形成于框體45的外周緣側的外表面78b、與內表 面78a和外表面78b垂直的2個側面78c、78d。此外，第1連接構件79和第2連接構件80 分別具有在與框體45的內周圓的切線方向垂直的方向上形成的2個第1側面79a、80a、和 在與框體45的內周圓的切線方向平行的方向上形成的2個第2側面79b、80b。
在框體45的內周部上，移動構件78的2個側面78c、78d分別連接有3張薄板狀 的板簧83。 上述3張板簧83通過在框體45上形成與框體45的內周圓的切線方向平行地延 伸的狹縫75而形成。而且，板簧83能夠使移動構件78相對于框體45向透鏡28的徑向移 動。 此外，移動構件78通過樞軸84a與第1連接構件79連接。樞軸84a設置于移動 構件78的徑向外側面的大致中央部與第1連接構件79之間，并且形成為從框體45的第1 面45a延伸至第2面45b。 第1連接構件79的一個第1側面79a借助各樞軸84b與鏈構件82的一端部連 接。此外，平行鏈構件82的另一端部借助各樞軸84c與框體45連接。詳細而言，平行鏈構 件82具有通過狹縫75沿框體45的內周圓的切線方向平行地劃分形成的2張薄板狀的構 件82a、82b，構件82a、82b的一端部借助樞軸84b連接于第1連接構件79，構件82a、82b的 另一端部借助樞軸84c連接于框體45。該平行鏈構件82限制第1連接構件79向透鏡28 的切線方向的移動，同時容許第1連接構件79向透鏡28的徑向的平行移動。
第1連接構件79的另一個第1側面79a借助樞軸84e與第2連接構件80的一個 第1側面80a連接。此外，該樞軸84e在第1連接構件79中的另一個第1側面79a上形成 于框體45的外周緣側。 第2連接構件80的另一個第1側面80a借助樞軸84d與旋轉鏈構件81的第2部 件81b連接。此外，該樞軸84d在第2連接構件80中的另一個第l側面80a上形成于框體 45的內周緣側。 旋轉鏈構件81在從框體45的第1面45a側來看的情況下呈俯視大致L字形，具 有沿著與框體45的內周圓的切線方向垂直的方向延伸的第1部件81a、沿著框體45的內周 圓的切線方向延伸的第2部件81b。即，第l部件81a和第2部件81b彼此垂直。也可以將 旋轉鏈構件81稱為直角狀鏈構件。 旋轉鏈構件81的第1部件81a當中，框體45的外周緣側的端部借助樞軸84f連 接于框體45。此外，第1部件81當中，框體45的內周緣側的端部借助板簧83連接于框體 45。板簧83被分別形成在平行的一對狹縫75之間、且沿著第1部件81a延伸的方向而形 成。板簧83在如后述那樣對旋轉鏈構件78施加緩沖部件88的伸縮力時，容許第1部件 81a旋轉。 如圖2、圖8所示，框體45具有與框體45的內周圓的切線方向平行的第1刻入部 85和第2刻入部86。第1刻入部85通過從框體45的外周面向第1方向進行刻入而形成。 第2刻入部86通過從框體45的外周面向與第1方向相反的方向進行刻入而形成。該第1 刻入部85和第2刻入部86在框體45上比平行鏈構件82、第1和第2連接構件79、80以及 旋轉鏈構件81的第2部件81b靠外周緣側而形成。而且，在第l刻入部85和第2刻入部 86之間存在有旋轉鏈構件81的第1部件81a。 圖7是圖5的7-7線剖視圖。在從框體45的第2面45b側看第1部件81a的情 況下，如圖7所示，在第1部件81a上形成有具有彼此平行的側面的壁部81c。該壁部81c 沿著與框體45的內周圓的切線方向垂直的方向延伸(參照圖8)。 在框體45上形成有從框體45的第2面45b側到達第1刻入部85的開口部87。在第1刻入部85中插入有鋁制的大致圓柱狀的緩沖部件88。緩沖部件88與旋轉鏈構件 81的第1部件81a的壁部81c抵接。緩沖部件88在大致中間部具有通過刻入加工形成的 頸部88a。緩沖部件88的兩端通過螺栓91分別被固定于壁部81c和固定器件90上。固定 器件90的一面90a通過螺栓89固定于框體45的第2面45b。固定器件90的另一面90b 插入開口部87內。此處，形成于緩沖部件88的大致中間部的頸部88a，作為至少能使緩沖 部件88彎曲和傾動的關節發揮作用。通過頸部88a，無論旋轉鏈構件81或固定器件90的 加工精度如何，都能使緩沖部件88與壁部81c和另一面91b的抵接面大致整面地抵接。
接下來，對該光學元件保持裝置29的作用進行說明。 在本實施方式的光學元件保持裝置29中，用線膨脹系數為10ppm的不銹鋼來形成 框體45，并且用線膨脹系數為0. lppm的石英玻璃來形成透鏡28。 此處，如圖5所示，在規定的環境溫度下借助支撐部件44將透鏡28安裝于框體45 的狀態作為初始狀態。在框體45的線膨脹系數大于透鏡28的線膨脹系數的情況下，若環 境溫度從該初始狀態開始上升，則框體45向透鏡28的徑向外側膨脹。在此情況下，由于透 鏡28的線膨脹系數小于框體45，透鏡28與框體45相比幾乎未膨脹。 例如，若將透鏡28和框體45牢固或剛性地連接起來，由于框體45的膨脹量與透 鏡28的膨脹量不同，所以隨著框體45的膨脹，將會有向外側拉伸透鏡28的外周緣的應力 作用于透鏡28。此外，框體45實際的熱膨脹量，若框體45的外徑為lm，溫度上升rC時僅 為10iim左右的極小量。 圖6是示意性地顯示了在本實施方式所述，框體45的線膨脹系數大于透鏡28的 線膨脹系數的情況下，由于環境的溫度變化，框體45膨脹且緩沖部件88伸縮了的狀態的 圖。在本實施方式的光學元件保持裝置29中，通過具有緩沖部件88的連接機構100將框 體45和支撐透鏡28的支撐部件44連接在一起。而且，緩沖部件88由比框體45更易熱膨 脹的材質形成。例如，緩沖部件88由線膨脹系數為24ppm的鋁形成。如圖6所示，若組裝 光學元件保持裝置29時的環境溫度上升，圖6中雙點劃線所示的緩沖部件88沿其軸線方 向伸長。由于該緩沖部件88伸長，對旋轉鏈構件81的第l部件81a產生向第2刻入部86 的方向推壓的力，從而，與緩沖部件88抵接的壁部81c的中心部成為受到緩沖部件88的伸 縮力的力點。另外，在圖6中，為了易于理解，夸張地表示了緩沖部件88的熱膨脹量。
該力點受到緩沖部件88的伸縮力，從而，旋轉鏈構件81在圖6中，以將第1部件 81a與框體45連接的樞軸84f(支點)為中心沿逆時針方向旋轉。即，通過該旋轉，將第2 部件81b與第2連接構件80連接的樞軸84d(作用點)向框體45的內周緣側移動。此時， 第1部件81a的板簧83沿著第1部件81a延伸的方向，所以不會阻礙旋轉鏈構件81的旋 轉。 而且，隨著樞軸84d向框體45的內周緣側移動，第2連接構件80 —邊以將第2連 接構件80與第l連接構件79連接的樞軸84e為中心旋轉，一邊向框體45的內周緣側移動。 由此，被平行鏈構件82限制了旋轉的第l連接構件79向框體45的內周緣側移動。于是， 該第1連接構件79的移動借助將第1連接構件79與移動構件78連接的樞軸84a傳遞到 移動構件78。 S卩，通過移動構件78移動，支撐部件44也向透鏡28的光軸AX移動。
這樣，由于框體45與透鏡28的線膨脹系數不同，透鏡28的位置會相對于框體45 發生變化，而該變化會被具有緩沖部件88的連接機構100吸收。緩沖部件88通過多個樞軸
984a 84f ，向連接于框體45的移動構件78、板簧83、第1連接構件79、第2連接構件80、 旋轉鏈構件81和平行鏈構件82傳遞緩沖部件88的伸縮力，從而提高了構件之間的剛性。 此時，緩沖部件88的伸長量由旋轉鏈構件81中的第1部件81a與第2部件81b的長度比 來放大。也就是說，相對于第1部件81a的長度而言，第2部件81b的長度越大，緩沖部件 88的伸長量越被大地傳遞到第2連接構件80。 S卩，連接機構100當中，旋轉鏈構件81、第1 連接構件79、第2連接構件80、平行鏈構件82、樞軸84a 84f作為放大緩沖部件88的伸 出量的放大機構發揮作用。 這樣，在該光學元件保持裝置29中，隨著溫度上升，緩沖部件88伸長，進而該伸長 經由旋轉鏈構件81被放大。S卩，由于透鏡28與框體45的線膨脹系數不同，透鏡28與框體 45的相對位置關系也會發生變化，但該變化將會被連接機構100吸收。而且，由于緩沖部件 88伸長，支撐部件44向與框體44的伸長方向相反的方向移動，因此，表面上看僅框體45膨 脹，而透鏡28的位置變化受到了抑制。另外，即便在支撐部件44向與框體45的伸長方向 相反的方向移動了的情況下，也不會對透鏡28施加應力。S卩，由于在透鏡28與框體45之 間存在有支撐部件的頸部55、將移動構件78與框體45連接的多個板簧83，因此緩沖部件 88的伸縮力不會傳遞到透鏡28。換言之，緩沖部件88的伸縮力被連接機構100吸收，因此 不會傳遞到透鏡28。 此外，該緩沖部件88的伸縮與旋轉鏈構件81的動作是可逆的。因此，隨著溫度下 降，緩沖部件88收縮，則該收縮通過旋轉鏈構件81被傳遞到移動構件78，移動構件78使向 框體45的外緣部側移動。因此，從表面上看僅框體45收縮，而透鏡28的位置變化受到抑 制。 因此，根據本實施方式，能夠獲得如下所示的效果。 (1)在該光學元件保持裝置29中，通過具有與框體45的線膨脹系數不同的線膨 脹系數的緩沖部件88，將支撐透鏡28的支撐部件44和框體45連接起來。因此，即便透鏡 28和框體45因溫度變化而發生相對移動，也能夠通過緩沖部件88的伸縮以高的剛性將框 體45和連接機構100連接起來。由此，能夠抑制在從外部經由框體45傳遞來的振動的影 響下而產生的框體45與透鏡28的相對位置的變化，同時能夠保持透鏡28而使其不會隨著 溫度變化而產生預想外的變形。因此，能夠使透鏡28與曝光裝置21的設置場所等的振動 狀態及溫度環境無關，而能夠良好地保持光學性能。 (2)在該光學元件保持裝置29中，緩沖部件88為與框體45線膨脹系數不同的大 致圓筒狀體。因此，僅通過追加簡單的緩沖部件88，便能夠抑制隨振動及溫度變化而產生的 透鏡28在光軸AX上的移動。 (3)在該光學元件保持裝置29中，設置有放大緩沖部件88的伸縮的連接機構 100。因此，能夠使緩沖部件88小型化，還能夠抑制光學元件保持裝置29大型化。
(4)在該光學元件保持裝置29中，連接機構100的一部分形成于框體45。因此， 能夠利用框體45的一部分來放大緩沖部件88的伸縮，因此能夠抑制光學元件保持裝置29 大型化，同時能夠抑制零部件數量的增加。 (5)在該光學元件保持裝置29中，具有旋轉鏈構件81，該旋轉鏈構件81具有沿著 與框體45的內周圓的切線方向垂直的方向延伸的第1部件81a、沿著與第1部件81a延伸 的方向垂直的方向延伸的第2部件81b。而且，在第1部件81a上設置有成為連接于框體45的支點的樞軸84a 84f 、和在該支點附近且承受伴隨緩沖部件88的伸縮而產生的伸縮 力的力點。而且，在第2部件81b上具有將來自緩沖部件88的伸縮力傳遞到透鏡28側的 作用點。因此，通過改變第1部件81a與第2部件81b的長度的比，能夠容易地改變緩沖部 件88的放大倍率。 (6)在該光學元件保持裝置29中，容許旋轉鏈構件81從緩沖部件88向第2連接 構件80傳遞伸縮力，并且還具有連接于框體45的板簧83。因此，不會阻礙連接機構100中 的伸縮力傳遞，并且能夠提高旋轉鏈構件81的支撐剛性。 (7)在該光學元件保持裝置29中，緩沖部件88具有大于框體45的線膨脹系數。 因此，能夠使用小的緩沖部件88、并且能夠將連接機構100中的伸縮力的放大倍率抑制到 很低。 (8)在該光學元件保持裝置29中，框體45具有大于透鏡28的線膨脹系數的線膨 脹系數，并且通過緩沖部件88的伸縮來移動支撐部件44。因此，當溫度發生變化時，能夠使 與框體45相比熱膨脹小的透鏡28不受振動的影響而保持透鏡28。 (9)在該光學元件保持裝置29中，固定了支撐部件44的移動構件78，經由多個板 簧83而被連接于框體45。因此，板簧83呈彎曲(flexure)構造，通過該板簧83的彈性變 形，即便因組裝透鏡28時、或者光學元件保持裝置29或曝光裝置21的設置環境的溫度變 化，透鏡28與框體45發生相對移動，也能夠將該相對移動吸收，并且能夠避免透鏡28產生 預想外的變形。此外，由于連接機構100具有緩沖部件88，因此能夠提高連接機構100的剛 性，能夠降低經由框體45傳遞到透鏡28的振動的影響。 (10)該鏡筒27中，通過具有緩沖部件88的連接機構100將透鏡28和框體45連 接起來，因此，能夠抑制伴隨著溫度變化的透鏡28與框體45的相對移動的影響，而且能夠 抑制經由框體45傳遞到透鏡28的振動的影響。因此，能夠將鏡筒27內的各透鏡28保持 在良好的表面狀態，能夠維持投影光學系統25的光學性能很高。 (11)在該曝光裝置21中，通過具有緩沖部件88的連接機構100將透鏡28和框體 45連接起來，因此，能夠抑制伴隨著溫度變化的透鏡28與框體45的相對移動的影響，而且 能夠抑制經由框體45傳遞到透鏡28的振動的影響。因此，能夠將透鏡28的光學性能保持 得更高，并且能夠提高曝光裝置21的曝光精度。 (12)在該曝光裝置21中，通過具有緩沖部件88的連接機構100將在晶片W上形
成圖案的投影光學系統25的鏡筒17與透鏡28連接起來，因此，能夠抑制伴隨著溫度變化
的透鏡28與框體45的相對移動的影響，而且能夠抑制經由框體45傳遞到透鏡28的振動
的影響。在曝光裝置21中，由于提高了投影光學系統25的光學性能，因此能夠進一步提高
圖案的轉印精度。(第2實施方式) 接下來，基于圖9，以與第1實施方式不同的部分為中心，對第2實施方式的光學元 件保持裝置29進行說明。 如圖9所示，在該第2實施方式的光學元件保持裝置29中，旋轉鏈構件81和框體 45連接起來的樞軸84f的位置，與第1實施方式不同。該旋轉鏈構件81優選構成為如下 組合，即例如透鏡28的玻璃材料為瑩石(線膨脹系數為23ppm)、框體45為不銹鋼(線膨 脹系數為10卯m)的組合，換言之即框體45的線膨脹系數為小于透鏡28的線膨脹系數的組
如圖9所示，將框體45和旋轉鏈構件81的第1部件81a連接起來的樞軸84f ，設 置于與框體45的內周圓的切線方向垂直的第1部件81a的側面。而且，省略了將第1部件 81a連接于框體45的板簧83。而且，將旋轉鏈構件81的第1部件81a和第2連接構件80 連接起來的樞軸84d，配置于框體45的外周緣側。將第1連接構件79和第2連接構件80 連接起來的樞軸84e配置于框體45的內周緣側。
該實施方式的旋轉鏈構件81以如下方式發揮作用。 在該旋轉鏈構件81中，若溫度從光學元件保持裝置29的安裝時的溫度狀態開始 上升，則緩沖部件88從圖9所示的狀態開始沿著其軸線方向伸長，旋轉鏈構件81的第1部 件81a被第2刻入部86推壓。旋轉鏈構件81的壁部81c承受該緩沖部件88的伸長力，從 而，旋轉鏈構件81以第1部件81a的樞軸84f (支點)為中心，以第2部件81b的第2連接 構件80側端的樞軸84d向框體45的外側移動的方式向逆時針方向旋轉。第2連接構件80 的整體，隨著與旋轉鏈構件81連接的樞軸84d向框體45的外側移動而向框體45的外側移 動。由此，由平行鏈構件82限制了旋轉的第1連接構件79向框體45的外側平行移動。于 是，該第1連接構件79的平行移動，經由樞軸84a傳遞到固定有支撐部件44的移動構件78， 移動構件78向框體45的外側移動。即，本實施方式的連接機構100，在緩沖部件100的伸 縮力的輸入相同的情況下，向與第1實施方式的連接機構100完全相反的方向進行動作。
因此，在該光學元件保持裝置29中，隨著溫度上升，緩沖部件88伸長，從表面上看 透鏡28以靠近框體45的方式膨脹，但通過支撐該透鏡28的支撐部件44向透鏡28的徑向 外側移動，而吸收了透鏡28的熱膨脹。由此，抑制了在透鏡28的支撐狀態中產生變化的情 況，并避免了透鏡28受到預想外的壓縮。 因此，基于本實施方式，除了上述(1) (7) 、(9) 、(12)的效果之外，還能獲得如下 所示效果。 (13)在該光學元件保持裝置29中，框體45具有小于透鏡28的線膨脹系數的線膨 脹系數，并且通過緩沖部件88的伸長而使支撐部件44向框體45的外周緣側移動。因此， 當發生溫度變化時，能夠使與框體45相比熱膨脹大的透鏡28不受振動的影響而保持透鏡 28。 另外，上述實施方式可以變形為以下的不同的實施方式。 如圖10(a)和(b)所示的光學元件保持裝置29，設置有從框體45的內周緣朝向外 周緣的凹部96，且在該凹部96上配置了具有與框體45的線膨脹系數不同的線膨脹系數的 緩沖部件97。通過螺栓98將緩沖部件97的一端部固定于框體45的第1面45a，通過安裝 于緩沖部件97另一端部的支撐部件95來直接支撐透鏡28的周緣部。支撐部件95的兩側 面通過沿著框體45的內周圓的切線方向設置的板簧83連接于框體45的內周側部分。在 該構成中，緩沖部件97兼作將用于支撐透鏡28的支撐部件95和框體45連接起來的連接 機構。 在該光學元件保持裝置29中，在框體45的線膨脹系數大于透鏡28的線膨脹系數 的情況下，用具有大于框體45的線膨脹系數的材料來形成緩沖部件97。圖10(a)表示將透 鏡28組裝于框體45后的初始狀態。在溫度從該初始狀態開始上升的情況下，框體45比透 鏡28膨脹得大。在圖10(b)所示的例子中，從表面上看框體45和緩沖部件97伸長很大，
12而透鏡28幾乎未移動。另外，在圖10(b)中，為了易于理解，夸張繪制了框體45和緩沖部 件97的伸長。 在如此構成的情況下，支撐部件95對框體45進行了雙柱式支撐，因此能夠穩定 地保持透鏡28。而且，通過板簧83，能夠實現將透鏡28與框體45的相對移動吸收的彎曲 (flexure)機構的作用。 在本實施方式中，可以經由連接板93將緩沖部件97固定在框體45的外周面。
作為其他實施方式，如圖11所示的光學元件保持裝置29，在框體45上穿設沿著框 體45的徑向的開口部99，在該開口部99中插入具有與框體45的線膨脹系數不同的線膨脹 系數的緩沖部件92。緩沖部件92的一端部借助連接板93固定于框體45的外周側面，在緩 沖部件92的另一端部設置有直接支撐透鏡28的周緣部的透鏡座94。在該構成中，該緩沖 部件92兼作支撐透鏡28的支撐部件和將該支撐部件連接于框體45的連接機構。如果按 上述方式構成，能夠顯著簡化光學元件保持裝置29的構成。
可以將圖4的基臺部件46置換為圖12所示的基臺部件46。
在圖12的基臺部件46中，支撐構件50b被狹縫53劃分為基臺部56、第1構件 57a、第2構件58a。基臺部56固定于框體45上。基臺部56和第1構件57a通過第1頸部 55a連接在一起。基臺部56和第2構件58a通過第2頸部55b連接在一起。第1構件57a 和第2構件58a通過第3頸部55c連接在一起。第2構件58a和面支撐構件50a通過第4 頸部55d連接在一起。頸部55a 55d分別為具有明顯小于第1構件57a、第2構件58a、 基臺部56、面支撐構件50a的截面面積的四棱柱。 頸部55a 55d當中，第2和第4頸部55b、55d配置在通過面支撐構件50a的2 個支撐面49的中間位置的線上。該線與將2個支撐面49連接起來的線垂直，并且平行于 上述Z軸。另一方面，第1和第3頸部55a、55c配置在與將2個支撐面49連接起來的線平 行的線上。而且，第3頸部55c配置在第4頸部55d附近。 第1構件57a通過第1頸部55a和第3頸部55c固定于第2構件58a和基臺部56 上。第1構件57a被第1頸部55a和第3頸部55c保持為能夠繞著Y方向(透鏡28的切 線方向)旋轉，但限制其向Y方向的移動。由第1構件57a、第1頸部55a和第3頸部55c， 形成限制透鏡28在切線方向移動的切線方向移動限制鏈57。 第2構件58a通過第2頸部55b和第4頸部55d固定于面支撐構件50a和基臺部 56上。第2構件58a被第2頸部55b和第4頸部55d保持為能夠繞著Z方向(與透鏡28 的光軸平行的方向)旋轉，但限制其在Z方向的移動。由第2構件58a、第2頸部55b和第 4頸部55d，形成限制透鏡28在與透鏡28的光軸平行的方向上移動的光軸方向移動限制鏈 58。 切線方向移動限制鏈57的限制方向和光軸方向移動限制鏈58的限制方向彼此大 致垂直。換言之，切線方向移動限制鏈57的旋轉軸和光軸方向限制鏈58的旋轉軸彼此大 致垂直。 面支撐構件50a通過第4頸部55d連接于支撐構件50b。即，面支撐構件50a通過 一對鏈機構被支撐于基臺部56，該一對鏈機構具有切線方向移動限制鏈57和光軸方向限 制鏈58。 在各實施方式中用不銹鋼構成了框體45，但是，可以用其他材料、例如為抑制出現雜質而實施了清洗處理、或者實施了涂覆處理的鋁等輕金屬、黃銅等來構成。 在各實施方式中，用鋁構成了緩沖部件88、92、97，但是也可以用其他材料，例如黃
銅等來構成緩沖部件88、92、97。 在各實施方式中的光學元件保持裝置29中，也可以將透鏡28作為以動態地或者 以6自由度、5自由度、3自由度保持的保持裝置。 各實施方式的支撐部件44、95，相對于框體45等間隔地設置，但是可以不是等間隔。 在各實施方式中，鏡筒27內的氣氛流體為氮氣，但氣氛流體可以是例如空氣、氦 氣、氬氣、氪氣、氡氣、氖氣、氙氣等惰性氣體等。 在本實施方式中，將本發明的光學元件保持裝置具體化為保持透鏡28的光學元 件保持裝置29。與此相對，本發明的光學元件保持裝置可以具體化成保持例如反射鏡、半反 射鏡、平行平板、棱鏡、棱鏡反射鏡、棒透鏡、復眼透鏡、相位差片、光闌板等其他光學元件的 保持構成。 光學元件保持裝置不局限于實施方式的曝光裝置21的投影光學系統25中的橫置 型透鏡28的保持構成。例如可以具體化成曝光裝置21的照明光學系統23中的光學元件 的保持構成，或者反射折射型投影光學系統當中、在與重力方向交叉的方向上具有光軸的 光學元件的保持構成、即所謂的縱置型保持構成。而且，可以具體化為其他光學機械、例如 顯微鏡、干涉儀等光學系統中的光學元件的保持構成。 上述各實施方式的光學元件保持裝置29，在光學元件的徑向上的支撐剛性高，而 且振動的傳遞受到了有效地抑制，因此，尤為適用作為易于受到光學元件徑向振動的影響 的縱置型保持構成。 作為本實施方式的浸液曝光裝置的液體AQ，可以使用水(純水)、氟系液體、十氫 化萘(C10H18)。 另外，光學元件保持裝置并不限于浸液曝光裝置，也可以適用于用投影光學系統 與晶片之間的規定的氣體(空氣、惰性氣體等)充滿了的曝光裝置中。另外，也可以適用于 不使用投影光學系統而使掩模和基板緊密粘接來將掩模的圖案曝光的接觸曝光裝置、使掩 模和基板接近而將掩模的圖案曝光的近接曝光裝置的光學系統中。另外，作為投影光學系 統，并不限于全折射類型，也可以是反射折射類型、全反射類型。 此外，本發明的曝光裝置并不限定于縮小曝光型的曝光裝置，例如也可以是等倍 曝光型、放大曝光型的曝光裝置。 另外，為了不僅制造在半導體元件等微型器件中，而且制造在光曝光裝置、EUV曝 光裝置、X射線曝光裝置以及電子射線曝光裝置等中所用的標線片或掩模，也可以將本發 明應用于從母標線片向玻璃基板或硅晶片等轉印電路圖案的曝光裝置中。這里，在使用 DUV(深紫外)或VUV(真空紫外)光等的曝光裝置中一般來說使用透過型標線片，作為標線 片基板，使用石英玻璃、摻雜了氟的石英玻璃、螢石、氟化鎂、或水晶等。另外，在近接方式的 X射線曝光裝置或電子射線曝光裝置等中，使用透過型掩模(鏤空掩模、薄膜掩模)，作為掩 模基板使用硅晶片等。 當然，不僅可以應用于半導體元件的制造中所用的曝光裝置中，在用于包括液晶 顯示元件(LCD)等的顯示器的制造中而將器件圖案向玻璃板上轉印的曝光裝置中、用于薄
14膜磁頭等的制造中而將器件圖案向陶瓷晶片等上轉印的曝光裝置、以及用于CCD等攝像元 件的制造中的曝光裝置等中，也可以應用本發明。 而且，本發明無論是步進掃描露光裝置還是分步重復方式的逐次移動式露光裝置 都可以適用，上述的步進掃描露光裝置在掩模和基板相對移動的狀態下將掩模的圖案向基 板轉印，使基板依次分步移動；上述的分步重復方式的逐次移動式露光裝置在掩模和基板 靜止的狀態下將掩模的圖案向基板轉印，使基板依次分步移動。 另外，作為曝光裝置的光源，例如也可以使用g線(436nm)、 i線(365nm) 、 KrF準 分子激光器(248nm) 、 F2激光器(157nm) 、 Kr2激光器(146nm) 、 Ar2激光器(126nm)等。另 外，也可以使用如下的高頻波，即，將由DFB半導體激光器或光纖激光器激發的紅外區域或 可見區域的單一波長激光用例如摻雜了鉺(或鉺和鐿雙方)的光纖放大器放大，用非線性 光學晶體將波長變換為紫外光。 而且，例如可以如下所示地制造各實施方式的曝光裝置21。 S卩，首先，用本實施方式的光學元件保持裝置29保持構成照明光學系統23、投影 光學系統25的多個透鏡28或反射鏡等光學元件的至少一部分，將該照明光學系統23及投 影光學系統25裝入曝光裝置21的主體中，進行光學調整。然后，將由多個機械零件構成的 晶片載臺26 (對于掃描型的曝光裝置的情況，也包括標線片載臺24)安裝于曝光裝置21的 主體上而連接布線。此后，在連接了向曝光光EL的光路內供給氣體的氣體供給配管后，再 進行綜合調整(電氣調整、動作確認等)。 這里，構成光學元件保持裝置29的各零件在利用超聲波清洗等沖掉加工油、金屬 物質等雜質后被安裝好。而且，曝光裝置21的制造最好在控制了溫度、濕度或氣壓并且調 整了凈化等級的無塵室內進行。 作為各實施方式的玻璃材料，雖然以螢石、合成石英等為例進行了說明，然而在使 用了氟化鋰、氟化鎂、氟化鍶、鋰_鈣_鋁_氟化物、以及鋰_鍶_鋁_氟化物等晶體；由 鋯_鋇_鑭_鋁構成的氟化玻璃；摻雜了氟的石英玻璃、除了氟以外還摻雜了氫的石英玻 璃、含有OH基的石英玻璃、除了氟以外還含有OH基的石英玻璃等改良石英的情況下，也可 以應用上述實施方式的光學元件保持裝置。 下面，對在光刻工序中使用了上述的曝光裝置21的器件的制造方法的實施方式 進行說明。 圖13是表示器件(IC或LSI等半導體元件、液晶顯示元件、攝像元件(CCD等)、薄 膜磁頭、微型機械等)的制造例的流程的圖。如圖13所示，首先，在步驟S101(設計步驟) 中，進行器件(微型器件)的功能、性能設計(例如半導體器件的電路設計等)，進行用于實 現該器件的功能的圖案設計。接下來，在步驟S102(掩模制作步驟)中，制作形成了所設計 的電路圖案的掩模(標線片R等)。另一方面，在步驟S103(基板制造步驟)中，使用硅、玻 璃板等材料制造基板(在使用硅材料的情況下就成為晶片W。)。 然后，在步驟S104(基板處理步驟)中，使用在步驟SIOI S103中準備的掩模和 基板，如后所述，利用光刻技術等在基板上形成實際的電路等。然后，在步驟S105(器件組 裝步驟)中，使用在步驟S104中處理后的基板進行器件組裝。該步驟S105中，根據需要包 含切割(dicing)工序、接合(bonding)工序、以及封裝工序(芯片封裝等)等工序。
最后，在步驟S106(檢查步驟)中，進行步驟S105中制作的器件的動作確認測試、
15耐久性測試等檢查。在經過這樣的工序后器件即完成，可以將其出廠。 圖14是表示半導體器件的情況下的圖13的步驟S104的詳細的流程的一例的圖。 圖14中，步驟S111(氧化步驟)中，使晶片W的表面氧化。步驟S112(CVD步驟)中，在晶 片W表面形成絕緣膜。在步驟S113(電極形成步驟)中，在晶片W上利用蒸鍍形成電極。在 步驟S114(離子注入步驟)中，向晶片W中注入離子。以上的步驟Slll S114分別構成 晶片處理的各階段的前處理工序，在各階段與必需的處理對應地選擇執行。
在晶片加工的各階段中，一旦上述的前處理工序結束，S卩如下所示地執行后處理 工序。該后處理工序中，首先，在步驟S115(抗蝕劑形成步驟)中，在晶片W上涂布感光劑。 接著，在步驟S116(曝光步驟)中，利用前面所說明的光刻系統(曝光裝置21)將掩模(標 線片R)的電路圖案向晶片W上轉印。然后，在步驟S117(顯影步驟)中將曝光了的晶片W 顯影，在步驟S118 (蝕刻步驟)中，將殘存了抗蝕劑的部分以外的部分的露出構件利用蝕刻 去掉。此后，在步驟S119(抗蝕劑除去步驟)中，去除蝕刻完畢而不再需要的抗蝕劑。
通過反復進行這些前處理工序和后處理工序，在晶片W上形成多重的電路圖案。
如果使用以上所說明的本實施方式的器件制造方法，則可以在曝光工序(步驟 S116)中使用上述的曝光裝置21，利用真空紫外區域的曝光光EL可以實現分辨率的提高， 而且可以高精度地進行曝光量控制。所以，其結果是，可以以優良的材料利用率生產最小線 寬為0. 1 ii m左右的高集成度的器件。
權利要求
一種光學元件保持裝置，其保持光學元件，其特征在于，具有保持部件，其保持上述光學元件，且具有與上述光學元件的線膨脹系數不同的線膨脹系數；和連接機構，其將上述光學元件和上述保持部件連接起來，上述連接機構具有緩沖部，該緩沖部具有與上述保持部件的線膨脹系數不同的線膨脹系數。
2. 根據權利要求1所述的光學元件保持裝置，其特征在于，上述光學元件的線膨脹系數、上述保持部件的線膨脹系數和上述緩沖部的線膨脹系數彼此不同。
3. 根據權利要求1或2所述的光學元件保持裝置，其特征在于，上述緩沖部的線膨脹系數大于上述保持部件的線膨脹系數。
4. 根據權利要求3所述的光學元件保持裝置，其特征在于，上述保持部件的線膨脹系數大于上述光學元件的線膨脹系數。
5. 根據權利要求1或2所述的光學元件保持裝置，其特征在于，上述緩沖部的線膨脹系數小于上述保持部件的線膨脹系數。
6. 根據權利要求5所述的光學元件保持裝置，其特征在于，上述保持部件的線膨脹系數小于上述光學元件的線膨脹系數。
7. 根據權利要求1 6的任意一項所述的光學元件保持裝置，其特征在于，上述緩沖部，按照由上述光學元件與上述保持部件的線膨脹系數之差引起的上述光學元件與上述保持部件的相對位置變化進行移動。
8. 根據權利要求7所述的光學元件保持裝置，其特征在于，上升緩沖部的至少一部分，按照上述光學元件與上述保持部件的上述相對位置變化進行伸縮。
9. 根據權利要求1 8的任意一項所述的光學元件保持裝置，其特征在于，上述連接機構的一部分形成于上述保持部件上。
10. 根據權利要求1 9的任意一項所述的光學元件保持裝置，其特征在于，上述連接機構具有放大上述緩沖部的伸縮的放大機構。
11. 根據權利要求io所述的光學元件保持裝置，其特征在于，上述放大機構具有鏈部件，該鏈部件具有沿第1方向延伸的第1部件、沿著與上述第1方向垂直的方向延伸的第2部件；上述鏈部件的上述第1部件具有連接于上述保持部件的支點、承受上述緩沖部的伸縮力的力點；上述鏈部件的上述第2部件具有將上述緩沖部的伸縮力傳遞到上述光學元件側的作用點。
12. 根據權利要求11所述的光學元件保持裝置，其特征在于，還具有彈簧機構，該彈簧機構將上述鏈部件連接于上述保持部件，并且可容許從上述力點向上述作用點傳遞伸縮力。
13. 根據權利要求1 12的任意一項所述的光學元件保持裝置，其特征在于，上述連接機構支撐上述光學元件，并且吸收由上述光學元件的線膨脹系數與上述保持部件的線膨脹系數之差引起的上述光學元件與上述保持部件的相對移動。
14. 根據權利要求13所述的光學元件保持裝置，其特征在于，上述連接機構具有支撐上述光學元件的支撐部件，并且在上述保持部件的線膨脹系數大于上述光學元件的線膨脹系數的情況下，上述連接機構通過上述緩沖部的作用，使上述支撐部件向上述光學元件側移動。
15. 根據權利要求13所述的光學元件保持裝置，其特征在于，上述連接機構具有支撐上述光學元件的支撐部件，并且在上述保持部件的線膨脹系數小于上述光學元件的線膨脹系數的情況下，上述連接機構通過上述緩沖部的作用，使上述支撐部件向上述保持部件側移動。
16. —種鏡筒，其保持多個光學元件，其特征在于，通過權利要求1 15中任一項所述的光學元件保持裝置來保持至少一個上述光學元件。
17. —種曝光裝置，其通過透過多個光學元件的曝光光對基板進行曝光，其特征在于，通過權利要求1 15中任一項所述的光學元件保持裝置來保持上述多個光學元件的至少一個。
18. 根據權利要求17所述的曝光裝置，其特征在于，上述多個光學元件構成在上述基板上形成圖案的光學系統。
19. 一種器件的制造方法，其包括光刻工序，其特征在于，上述光刻工序使用權利要求17或18所述的曝光裝置。
全文摘要
在光學元件保持裝置(29)的不銹鋼制框體(45)內，收納與框體(45)的線膨脹系數不同的鋁制緩沖部件(88)。使緩沖部件(88)與旋轉鏈構件(81)的第1部件(81a)抵接。框體(45)具有被狹縫(75)分割的旋轉鏈構件(81)、第2連接構件(80)、第1連接構件(79)以及移動構件(78)。緩沖部件(88)伴隨溫度變化而伸長，其產生的驅動力，通過旋轉鏈構件(81)、第2連接構件(80)、第1連接構件(79)以及移動構件(78)被放大，傳遞到支撐部件(44)，使支撐部件(44)向透鏡(28)側移動。
文檔編號G02B7/198GK101772720SQ20088010023
公開日2010年7月7日 申請日期2008年5月20日 優先權日2007年5月25日
發明者岡田尚也 申請人:株式會社尼康