專利名稱：光學(xué)元件固定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來固定光學(xué)元件的光學(xué)元件固定裝置，更具體地說，涉及用來放置在曝光設(shè)備的曝光的光路中的光學(xué)元件的光學(xué)元件固定裝置，該曝光設(shè)備在用來制造微型裝置的過程中的光刻(photolithography)步驟中使用，這樣的微型裝置比如半導(dǎo)體裝置，液晶顯示裝置，成像裝置，以及薄膜磁頭，或者掩模(masks)，比如光柵(reticles)和光學(xué)掩模。本發(fā)明也涉及一種包容光學(xué)元件固定裝置的管筒，以及一種具有該管筒的曝光設(shè)備。本發(fā)明還涉及使用該曝光設(shè)備制作微型裝置的方法。
背景技術(shù)：
已經(jīng)知道作為這種類型的光學(xué)元件固定裝置是這樣的裝置將它構(gòu)形成固定一個作為一個光學(xué)元件的透鏡81A，使得它的光軸AX的取向為豎直方向(重力方向)，例如，如在圖16和17中所示出的那樣。在這種先有技術(shù)構(gòu)形中，將用來固定透鏡81A的框架82形成為環(huán)形。將框架82形成有三個以相等的角度間隔在內(nèi)周邊表面上形成的支承表面83，從而可以將沿著透鏡81A的外周邊形成的一個凸緣81a支承在這些支承表面83上。
用螺栓86將三個夾緊件84以相等的角度間隔安裝在與相應(yīng)的支承表面83對應(yīng)的框架82的頂表面上，把這些螺栓用螺紋旋入框架82上的螺紋孔85中。將這些螺栓86緊固，以把透鏡81A的凸緣81a夾緊在相應(yīng)的夾緊件84與支承表面83之間，從而將透鏡81A固定在框架82中的一個預(yù)先確定的位置上。
然而，在反射折射投影光學(xué)系統(tǒng)或者類似系統(tǒng)中，例如，可以將透鏡81A設(shè)置成使得光軸AX的取向為水平方向，或者在一個傾斜的方向上，該傾斜方向相對于水平方向以一個預(yù)先確定的角度傾斜。在這樣的構(gòu)形中，透鏡81A的重力方向Gd與光軸AX不一致，而取向為與光軸AX相交的一個方向。結(jié)果，這種構(gòu)形的光學(xué)系統(tǒng)出現(xiàn)下述問題。
具體地說，當(dāng)通過將凸緣夾緊在三個夾緊件84與支承表面83之間而使透鏡81A的凸緣81a固定時，與透鏡81A的重心Gc分開的夾緊位置(包括三個固定位置的平面P1)造成一個轉(zhuǎn)動力矩M1，這個力矩是由透鏡81A的重力與位于夾緊位置和光軸AX的相交的支點F1產(chǎn)生的。這就造成透鏡表面和鏡子表面變形，產(chǎn)生透鏡81A和/或鏡子的光學(xué)特性變壞的問題，并且增加多種像差，比如波前像差和球形像差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種光學(xué)元件固定裝置，它可以將光學(xué)元件穩(wěn)定地固定，同時限制在光學(xué)元件中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，限制光學(xué)元件的光學(xué)表面變形，從而保持滿意的光學(xué)性能。
本發(fā)明提供一種用來固定光學(xué)元件的裝置。該裝置包括固定裝置，用來固定光學(xué)元件的周邊。將固定裝置構(gòu)形成固定光學(xué)元件，使得光學(xué)元件的光軸的取向在水平方向上，或者在相對水平方向的一個傾斜方向上，并且使得通過用于固定光學(xué)元件的位置并在與光學(xué)元件的光軸相交的方向上延伸的一個平面基本上通過該光學(xué)元件的重心。


圖1是一個簡圖，示意性地示出整個曝光設(shè)備的構(gòu)形；圖2是一個簡圖，示意性地示出圖1中所示投影光學(xué)系統(tǒng)和它周圍的結(jié)構(gòu)的構(gòu)形；圖3是一個剖面圖，示出按照本發(fā)明的第一實施例的光學(xué)元件固定裝置；圖4是圖3所示的光學(xué)元件固定裝置的側(cè)視圖；圖5是圖3所示的光學(xué)元件固定裝置的部件分解透視圖；圖6是一個剖面圖，示出按照本發(fā)明的第二實施例的光學(xué)元件固定裝置；圖7是圖6所示的光學(xué)元件固定裝置的部件分解透視圖；圖8是一個透視圖，示出在按照本發(fā)明的第三實施例的光學(xué)元件固定裝置中的一個光學(xué)元件；圖9是圖8所示的光學(xué)元件當(dāng)由一個不同的方向看時的透視圖；
圖10是一個側(cè)視圖，示出按照本發(fā)明的第四實施例的光學(xué)元件固定裝置；圖11是一個側(cè)視圖，示出按照本發(fā)明的第五實施例的光學(xué)元件固定裝置；圖12是一個側(cè)視圖，示出按照本發(fā)明的第六實施例的光學(xué)元件固定裝置；圖13是一個剖面圖，示出按照本發(fā)明的第七實施例的光學(xué)元件固定裝置；圖14是一個示例性裝置制造過程的流程圖；圖15是圖14所示的用于一個半導(dǎo)體裝置的基底加工的詳細流程圖；圖16是一個剖面圖，示出傳統(tǒng)的光學(xué)元件固定裝置；以及圖17是圖16所示光學(xué)元件固定裝置的部件分解透視圖。
具體實施例方式
第一實施例下面將參考著圖1到5描述本發(fā)明的第一實施例。
在此第一實施例中，被稱為階梯和掃描(step-and-scan)類型的掃描投影曝光設(shè)備包括一個固定裝置，該裝置實施了按照本發(fā)明的光學(xué)元件固定裝置，用來固定一個光學(xué)元件(例如，一個透鏡，一面鏡子，或者類似件)，使得它的光軸的取向在水平方向，或者在一個傾斜的方向，該傾斜方向相對于水平方向以一個預(yù)先確定的角度傾斜，該裝置還包括一個部分地實施按照本發(fā)明的管筒的投影光學(xué)系統(tǒng)。
圖1示意性地示出了整個曝光設(shè)備的構(gòu)形，該設(shè)備包括一個反射折射系統(tǒng)，作為一個投影光學(xué)系統(tǒng)。在圖1中，分別將Z軸設(shè)定為與反射折射系統(tǒng)的參考光軸AX平行，該反射折射系統(tǒng)包括投影光學(xué)系統(tǒng)35；將Y軸設(shè)定為與圖1的紙面平行，處在與光軸AX垂直的一個平面內(nèi)；而將X軸設(shè)定為與紙面垂直。
這個曝光設(shè)備31包括例如一個F2激光器(其激光振蕩中心波長為157.624nm)，作為光源32，用來提供在紫外區(qū)域的曝光光束EL。由光源32發(fā)出的曝光光束EL通過一個照明光學(xué)系統(tǒng)33均勻地照射到光柵R上，在該光柵上形成有預(yù)先確定的圖案。將在光源32與照明光學(xué)系統(tǒng)33之間的光路密封地封閉在一個外殼(未示出)中。隨后，用一種惰性氣體比如氦氣，氮氣或者類似氣體替換在照明光學(xué)系統(tǒng)33內(nèi)由光源32到最靠近光柵R的光學(xué)元件的空間內(nèi)的氣體，這種惰性氣體對于曝光光束EL的吸收系數(shù)低，或基本上保持在真空狀態(tài)。
照明光學(xué)系統(tǒng)33包括一個光束整形光學(xué)系統(tǒng)；一個蠅眼透鏡(fly-eye lens)或者一個桿透鏡，作為光學(xué)積分器；沉積在蠅眼透鏡的發(fā)射表面上的照明系統(tǒng)的孔徑光闌(或孔徑薄膜(aperturediaphragms))；有一個開孔的光柵防護板(reticle blind)，該開孔形成一個在與掃描曝光方向垂直的方向上延伸的直狹縫；以及一個聚光透鏡，用由光柵防護板形成的狹縫形狀的曝光光束照射光柵R?？讖焦怅@包括用于正常照明的圓形的孔徑光闌；用于變換照明的包括多個小開孔的孔徑光闌，這些小開孔由光軸偏心；以及用于帶狀照明(forzone illumination)的圓形孔徑光闌。將這些薄膜選擇性地沉積在蠅眼透鏡的發(fā)射表面上。
一個光柵固定裝置34a將光柵R固定，使得在光柵R上形成的圖案表面與在光柵臺(reticle stage)34上的XY平面平行。將光柵R的圖案表面做成有一個圖案，將把此圖案轉(zhuǎn)移到一個晶片W上。上面提到的照明光學(xué)系統(tǒng)33以一個長方形(狹縫形)的照明區(qū)域照射光柵R，該照明區(qū)域在整個圖案區(qū)域內(nèi)在X方向上有長的側(cè)邊，而在Y方向上有短的側(cè)邊。通過一個未示出的驅(qū)動系統(tǒng)的作用，光柵臺34可以沿著圖案表面(即，XY平面)作二維運動。可以用一個干涉儀34c確定光柵臺34所定位的坐標，該干涉儀測量設(shè)置在光柵臺34上的一面鏡子34b的位置，從而在測量結(jié)果的基礎(chǔ)上根據(jù)這一位置對光柵臺34進行控制。
通過反射折射類型的投影光學(xué)系統(tǒng)35將來自形成在光柵R上的圖案的光引導(dǎo)到晶片W上，該晶片是一個光敏基底。通過晶片臺(晶片固定裝置)36a將晶片W固定在晶片臺36上。隨后，在一個長方形的曝光區(qū)域中形成圖案的圖像，該曝光區(qū)域在晶片W上的X方向上有長的側(cè)邊，而在Y方向上有短的側(cè)邊，從而在光學(xué)上與光柵R上的長方形照明區(qū)域相對應(yīng)。通過一個未示出的驅(qū)動系統(tǒng)的作用，晶片臺36可以沿著晶片表面(即，XY平面)作二維運動。可以用一個干涉儀36c確定晶片臺36所定位的坐標，該干涉儀測量設(shè)置在晶片臺36或者晶片固定裝置36a上的一面鏡子36b的位置，從而在測量結(jié)果的基礎(chǔ)上根據(jù)這一位置對晶片臺36進行控制。
將所示出的曝光設(shè)備31構(gòu)形成使得在投影光學(xué)系統(tǒng)35內(nèi)在位于最靠近光柵R的光學(xué)元件與位于包括在投影光學(xué)系統(tǒng)35的光學(xué)元件中最靠近晶片W的光學(xué)元件(在這一實施例中為透鏡L1)之間保持一種空氣密封的狀態(tài)。隨后，用一種惰性氣體比如氦氣，氮氣，或者類似氣體替換在投影光學(xué)系統(tǒng)35內(nèi)的氣體，或者將投影光學(xué)系統(tǒng)35內(nèi)部基本上保持在真空狀態(tài)。
將光柵R和光柵臺34設(shè)置在照明光學(xué)系統(tǒng)33與投影光學(xué)系統(tǒng)35之間的狹窄光路上。將光柵R和光柵臺34密封在一個外殼(未示出)中，并且，用一種惰性氣體比如氮氣，氦氣，或者類似氣體充滿該外殼，或者將該外殼基本上保持在真空狀態(tài)。
將晶片W和晶片臺36等設(shè)置在投影光學(xué)系統(tǒng)35與晶片臺36之間的窄的光路上。將晶片W和晶片臺36等密封在一個外殼(未示出)中，并且，用一種惰性氣體比如氮氣，氦氣，或者類似氣體充滿該外殼，或者將該外殼基本上保持在真空狀態(tài)。
這樣形成了一種氛圍，在這種氛圍中沿著由光源32到晶片W的整個光路上的曝光光束EL基本上不會被吸收。
如上面所描述的那樣，在由照明光學(xué)系統(tǒng)33確定的光柵R上的照明區(qū)域和在晶片W上的曝光區(qū)域的形狀為長方形，其在Y方向上有短的側(cè)邊。因此，光柵臺34和晶片臺36因而光柵R和晶片W在相同的方向上同步地(即，以相同的取向)在長方形的曝光區(qū)域和照明區(qū)域的短側(cè)邊的方向上即在Y方向上移動(掃描)，同時使用驅(qū)動系統(tǒng)、干涉儀34c、36c和類似裝置控制光柵R和晶片W的位置。結(jié)果使光柵圖案在晶片W上掃描，以將寬度等于曝光區(qū)域的長側(cè)邊而長度與晶片W被掃描的數(shù)量(移動的數(shù)量)對應(yīng)的一個區(qū)域曝光。
接著，圖2為描述包含在一個管筒37中的投影光學(xué)系統(tǒng)35的基本構(gòu)形的簡圖。構(gòu)成該投影光學(xué)系統(tǒng)35的所有折射光學(xué)元件(透鏡元件)由氟石(CaF2晶體)制成。如在圖2中所示，本發(fā)明的反射折射系統(tǒng)包括折射類型的第一聚焦光學(xué)系統(tǒng)40，用來形成設(shè)在第一平面(投影光學(xué)系統(tǒng)的物理平面)上的光柵R上的圖案的第一中間圖像。此第一聚焦光學(xué)系統(tǒng)40包括一組透鏡L1、L2、L3、L4、L5和L6。
第一光路彎曲鏡41設(shè)置在靠近由第一聚焦光學(xué)系統(tǒng)40形成第一中間圖像的位置。當(dāng)?shù)谝痪劢构鈱W(xué)系統(tǒng)40在第一聚焦光學(xué)系統(tǒng)40與第一光路彎曲鏡41之間的一個位置形成第一中間圖像時，第一光路彎曲鏡41使來自第一中間圖像的光朝向第二聚焦光學(xué)系統(tǒng)42偏折。此外，當(dāng)?shù)谝痪劢构鈱W(xué)系統(tǒng)40在第一光路彎曲鏡41與第二耦合光學(xué)系統(tǒng)42之間的一個位置形成第一中間圖像時，第一光路彎曲鏡41使被第一聚焦光學(xué)系統(tǒng)40聚焦的光朝向第二聚焦光學(xué)系統(tǒng)42偏折。第二聚焦光學(xué)系統(tǒng)42有一個中凹的反射鏡43，以及包括至少一個負透鏡的一組透鏡44，用來在第一中間圖像的光通量的基礎(chǔ)上形成第二中間圖像(它是第一中間圖像的像，并且是圖案的第二圖像)，其尺寸基本上等于在靠近第一中間圖像形成的位置第一中間圖像的尺寸。在豎直方向上設(shè)置這些中凹的反射鏡43和透鏡組44，從而使得它們的光軸AX’的取向為水平方向。下面，將透鏡組44稱為“豎直方向設(shè)置的透鏡組”。
第二光路彎曲鏡45設(shè)置在靠近第二聚焦光學(xué)系統(tǒng)42形成第二中間圖像的位置。當(dāng)?shù)诙劢构鈱W(xué)系統(tǒng)42在第二聚焦光學(xué)系統(tǒng)42與第二光路彎曲鏡45之間的一個位置形成第二中間圖像時，第二光路彎曲鏡45使來自第二中間圖像的光朝向第三聚焦光學(xué)系統(tǒng)46偏折。進而，當(dāng)?shù)诙劢构鈱W(xué)系統(tǒng)42在第二光路彎曲鏡45與第三耦合光學(xué)系統(tǒng)46之間的一個位置形成第二中間圖像時，第二光路彎曲鏡45使被第二聚焦光學(xué)系統(tǒng)42聚焦的光朝向第三聚焦光學(xué)系統(tǒng)46偏折。在這里，第一光路彎曲鏡41的反射表面與第二光路彎曲鏡45的反射表面在空間上相互隔離開。換句話說，將構(gòu)形設(shè)計成不將由第一光路彎曲鏡41反射的光通量直接引導(dǎo)到第二光路彎曲鏡45，而同時也不將由第二光路彎曲鏡45反射的光通量直接引導(dǎo)到第一光路彎曲鏡41。
可以將第一光路彎曲鏡41與第二光路彎曲鏡45做成相互獨立的部件，或者可以將第一光路彎曲鏡41與第二光路彎曲鏡45同時制作在單一的部件中。
在第二中間圖像的光通量的基礎(chǔ)上，第三聚焦光學(xué)系統(tǒng)46在放置在第二平面(投影光學(xué)系統(tǒng)的成像平面)的晶片W在光柵R上形成圖案的一個縮小的像(此像是第二中間圖像的像，并且是反射折射系統(tǒng)的最后圖像)。第三聚焦光學(xué)系統(tǒng)46包括一組透鏡L7、L8、L9和L10。
管筒37包括用來包容第一聚焦光學(xué)系統(tǒng)40和第三聚焦光學(xué)系統(tǒng)46的第一管筒部段52a和用來包容第二聚焦光學(xué)系統(tǒng)42的第二管筒部段52b。
下面，將聯(lián)系著圖3-5詳細描述按照本發(fā)明的第一實施例的光學(xué)元件固定裝置51的構(gòu)形，該固定裝置用來固定第二聚焦光學(xué)系統(tǒng)42的在豎直方向上設(shè)置的透鏡組44。
在這一方面，圖3示出按照第一實施例的光學(xué)元件固定裝置51的剖面圖，圖4示出當(dāng)由豎直方向上設(shè)置的透鏡組44的光軸方向AX’看時光學(xué)元件固定裝置51的側(cè)視圖，而圖5示出按照第一實施例的光學(xué)元件固定裝置51的部件分解透視圖。
如在圖3到5中所示，沿著透鏡60的外周邊表面形成一個凸緣60a，該透鏡是豎直方向上設(shè)置的透鏡組44的光學(xué)元件成形部分。該凸緣60a對應(yīng)于固定透鏡60的位置。該凸緣60a包括一個平面P1，當(dāng)透鏡60在豎直方向上設(shè)置時，該平面包括透鏡的重心Gc。平面P1基本上與透鏡60的光軸AX’垂直，并且在重力方向上延伸。凸緣60a在離開平面P1相同距離的位置也包括平行的凸緣表面60b和60c。
光學(xué)元件固定裝置51包括一個框架61，該框架是連接到第二管筒52b上的一個耦合裝置；且還包括三個固定裝置62，它們以相等的角度間隔設(shè)置在框架61上。這樣，將透鏡60的凸緣60a固定在這些固定裝置62上。
具體地說，框架61由金屬材料比如鋁制成一種環(huán)形的形狀，并且將它做成有三個以相等的角度間隔形成在內(nèi)周邊表面上的支承表面(見圖5)，包括固定裝置62。與各支承表面63相對應(yīng)，用螺栓66將三個構(gòu)成固定裝置62的夾緊件64以相等的角度間隔安裝在框架61的一側(cè)上，用螺紋將這些螺栓旋進框架61上的螺紋孔65中。
將螺栓66緊固，把透鏡60的凸緣60a夾緊在相應(yīng)的夾緊件64與支承表面63之間，從而將透鏡60固定在框架61中。此外，當(dāng)把框架61以這種狀態(tài)組裝進管筒37的水平管筒52中時，將透鏡60固定成它的光軸AX’的取向為水平方向。
在這種情況下，如在圖3中所示，當(dāng)三個固定裝置62分別將透鏡60的凸緣60a固定住時，定位于凸緣表面60b與60c之間一半位置的平面P1布置在與通過透鏡60的重心Gc的重力方向Gd相同的方向上。這一平面P1與透鏡60的光軸AX’垂直。因此，與在凸緣60a的中間位置的平面P1和透鏡的重心Gc之間造成對不準的傳統(tǒng)構(gòu)形不同，在透鏡60中將不會產(chǎn)生任何由于在透鏡60上的重力作用而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩。結(jié)果，防止透鏡60發(fā)生透鏡表面的變形和所造成的它的光學(xué)品質(zhì)的變壞(例如，多種像差，比如波前像差和球像差)。
盡管在中間位置處于夾緊件64與支承表面63之間，即處于凸緣表面60b與60c之間的假設(shè)的條件下已經(jīng)描述了第一實施例，但是，平面P1可以不在凸緣表面60b與60c之間的中間位置。例如，平面P1可以位于包括凸緣60a的凸緣表面60b的一個位置，其與夾緊件64接觸，或者平面P1可以位于包括凸緣60a的凸緣表面60c的一個位置，其與支承表面63接觸。
固定位置可以是包括夾緊件64和支承表面63的位置，也可以是包括凸緣60a的凸緣表面60b和60c的位置。
當(dāng)將透鏡60固定住時，三個固定裝置62設(shè)置在關(guān)于透鏡60的光軸AX’旋轉(zhuǎn)對稱的位置，沿著透鏡60的周邊以基本上相等的角度間隔，如在圖4中所示出的那樣。此外，三個固定裝置62設(shè)置在關(guān)于平面P2對稱的位置，該平面包括透鏡60的光軸AX’，并且在重力方向Gd上延伸。換句話說，一個上固定裝置62設(shè)于平面P2上，而另外兩個固定裝置62設(shè)于關(guān)于平面P2對稱的位置。這樣，將透鏡60穩(wěn)定地固定住，而沒有偏移。
因此，第一實施例提供了下面的優(yōu)點(A)在光學(xué)元件固定裝置51中，三個固定裝置62將透鏡60的凸緣60a固定住，從而使得包括在固定位置的平面P1穿過重心Gc。
由于這個原因，將包括在固定裝置62的固定位置的平面P1設(shè)定為穿過透鏡60的重心Gc，而不偏離開重心Gc，從而可以穩(wěn)定地將透鏡60固定，而不會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。因此，使在沒有為了保持滿意的光學(xué)性能的力矩的條件下限制透鏡60的光學(xué)表面的變形成為可能。
(B)在光學(xué)元件固定裝置51中，三個固定裝置62設(shè)置在關(guān)于透鏡60的光軸AX’旋轉(zhuǎn)對稱的位置，沿著透鏡60的周邊以基本上相等的角度間隔。因此，設(shè)置在關(guān)于光軸AX’旋轉(zhuǎn)對稱以基本上相等的角度間隔的位置的三個固定裝置62可以將透鏡60更穩(wěn)定地固定。
(C)在光學(xué)元件固定裝置51中，三個固定裝置62設(shè)置在關(guān)于包括透鏡60的光軸AX’且在重力方向Gd上延伸的平面P2對稱的位置。因此，設(shè)置在關(guān)于包括透鏡60的光軸AX’且在重力方向Gd上延伸的平面P2對稱的位置的三個固定裝置62可將透鏡60更穩(wěn)定地固定。
(D)在曝光設(shè)備31中，有上述優(yōu)點(A)到(C)的光學(xué)元件固定裝置51將在豎直方向上設(shè)置的透鏡組44固定，該透鏡組以豎直設(shè)置的構(gòu)形包容在管筒37的第二管筒52b中。
因此，將在豎直方向上設(shè)置的透鏡組44穩(wěn)定地固定同時防止出現(xiàn)力矩是可能的。因此，對于投影光學(xué)系統(tǒng)35可以保持滿意的光學(xué)性能，改進曝光精度。隨后，使用曝光設(shè)備31可以以高的成品率制造出高度集成的半導(dǎo)體裝置。
第二實施例下面將描述本發(fā)明的第二實施例，主要集中在與第一實施例的差別。
在第二實施例中，將詳細描述對于用來固定一個中凹的反射鏡43的光學(xué)元件固定裝置69的構(gòu)形，該反射鏡43在豎直方向上設(shè)置在第二聚焦光學(xué)系統(tǒng)中，使得光軸AX’的取向為水平方向。
圖6示出按照第二實施例的光學(xué)元件固定裝置69的剖面圖，而圖7示出按照第二實施例的光學(xué)元件固定裝置69的部件分解透視圖。
如在圖6和7中所示，鏡子70在外周邊表面上形成一個凸緣70a，該鏡子是中凹的反射鏡43的光學(xué)元件成形部分。凸緣70a包括一個平面P1，當(dāng)鏡子70設(shè)置在豎直方向上時，該平面包括鏡子70的重心Gc。平面P1基本上與鏡子70的光軸AX’垂直，并且在重力方向上延伸。凸緣70a在離開平面P1相同距離的位置具有相互平行的凸緣表面70b和70c。
光學(xué)元件固定裝置69具有一個框架71，該框架由一種金屬材料比如鋁制成一個圓盤的形狀。在框架71的一側(cè)表面的中心形成一個圓形的凹進部分71a，用來包容鏡子70。在框架71的凹進部分71a的內(nèi)周邊表面上以相等的角度間隔形成包括固定裝置62的三個支承表面63，同時用螺栓66將三個包括固定裝置62的夾緊件64安裝在框架71的一側(cè)表面上。用一個預(yù)先確定的機構(gòu)(螺栓或類似物)將框架71的另一側(cè)表面連接到管筒37上。
與第一實施例類似，相應(yīng)的固定裝置62將鏡子70的凸緣70a固定住，從而使包括在相應(yīng)固定裝置62的相應(yīng)固定位置的平面P1通過鏡子70的重心Gc。另外，將框架71以這種狀態(tài)組裝進管筒37中，由此固定住鏡子70，從而使它的光軸AX’的取向基本上為水平方向(豎直設(shè)置的構(gòu)形)。
同樣，與第一實施例類似，相應(yīng)的固定裝置62將鏡子70的凸緣70a固定住，使得包括在相應(yīng)固定裝置62的相應(yīng)固定位置的平面P1通過鏡子70的重心Gc。另外，三個固定裝置62設(shè)置在關(guān)于鏡子70的光軸AX’旋轉(zhuǎn)對稱的位置，沿著鏡子70的周邊以基本上相等的角度間隔。還有，在三個固定裝置62中，上固定裝置62設(shè)置在平面P2上，該平面包括鏡子70的光軸AX’，并且在重力方向Gd上延伸，而另外兩個固定裝置62設(shè)置在關(guān)于平面P2對稱的位置。
因此，第二實施例也可以提供與對應(yīng)第一實施例在(A)到(C)中描述的優(yōu)點基本上類似的優(yōu)點。
第三實施例下面將描述本發(fā)明的第三實施例，主要集中在與第二實施例的差別。
在第三實施例中，如在圖8和9中所示，鏡子70作為一個光學(xué)元件由一種陶瓷制成，并且在外周邊表面上形成一個凸緣70a。該凸緣70a包括在周邊表面上以相等的角度間隔形成的三個凹口70b。在每個凹口70b的中心形成一個突出部70c。
與第二實施例類似，在光學(xué)元件固定裝置69的框架71上設(shè)置三個固定裝置62，它們中的每一個有一個支承表面63和一個夾緊件64。隨后將突出部70c的兩側(cè)夾緊在夾緊件64與每個固定裝置62的支承表面63之間，從而將鏡子70固定在框架71內(nèi)。此外，可以不是靠夾緊件64和支承表面63夾緊突出部70c的兩側(cè)，而是在切線方向上夾緊突出部70c的兩側(cè)。
同樣，與第二實施例類似，相應(yīng)的固定裝置62將鏡子70的凸緣70a固定住，使得包括相應(yīng)固定裝置62的相應(yīng)固定位置的平面P1穿過鏡子70的重心Gc。另外，相應(yīng)的固定裝置62設(shè)置在關(guān)于鏡子70的光軸AX’旋轉(zhuǎn)對稱的位置，并以基本上相等的角度間隔。還有，在三個固定裝置62中，上固定裝置62設(shè)于平面P2上，而另外兩個固定裝置62設(shè)置在關(guān)于平面P2對稱的位置。
因此，第三實施例也可以提供與對于第一實施例在(A)到(C)中描述的優(yōu)點基本上類似的優(yōu)點。
第四實施例下面將描述本發(fā)明的第四實施例，主要集中在與第一實施例的差別。
在第四實施例中，如在圖10中所示，在光學(xué)元件固定裝置51的三個固定裝置62中，一個下固定裝置62設(shè)置在平面P2上，該平面包括透鏡60的光軸AX’，并且在重力方向Gd上延伸。而另外兩個固定裝置62設(shè)置在關(guān)于平面P2對稱的位置。
因此，第四實施例也可以提供與對于第一實施例在(A)到(C)中描述的優(yōu)點基本上類似的優(yōu)點。
第五實施例下面將描述本發(fā)明的第五實施例，主要集中在與第一實施例的差別。
如在圖11中所示，在按照第五實施例的光學(xué)元件固定裝置51中，在透鏡60或鏡子70的周邊上以預(yù)先確定的角度間隔設(shè)置六個固定裝置62。而在這六個固定裝置62中，一對上和下固定裝置62設(shè)置在平面P2上，該平面包括透鏡60或鏡子70的光軸AX’，并且在重力方向Gd上延伸，而另外四個固定裝置62設(shè)置在關(guān)于平面P2對稱的位置。
因此，第五實施例也可以提供與對于第一實施例在(A)到(C)中描述的優(yōu)點基本上類似的優(yōu)點。
第六實施例下面將描述本發(fā)明的第六實施例，主要集中在與第一實施例的差別。
如在圖12中所示，在按照第六實施例的光學(xué)元件固定裝置51中，同樣地在透鏡60或鏡子70的周邊上以預(yù)先確定的角度間隔設(shè)置六個固定裝置62。在這六個固定裝置62中，六個固定裝置62中的每二個設(shè)置在關(guān)于平面P2對稱并且彼此相反的位置，該平面包括透鏡60或鏡子70的光軸AX’，并且在重力方向Gd上延伸。
因此，第六實施例也可以提供與對于第一實施例在(A)到(C)中描述的優(yōu)點基本上類似的優(yōu)點。
第七實施例下面將描述本發(fā)明的第七實施例，主要集中在與第一實施例的差別。
如在圖13中所示，在第七實施例中，光學(xué)元件固定裝置51的固定裝置62將透鏡60固定住，并且將透鏡60通過框架61組裝進一個管筒37中，其中，透鏡60的光軸AX’的取向在一個傾斜的方向，這一方向相對于水平方向以一個預(yù)先確定的角度傾斜(傾斜設(shè)置構(gòu)形)。具體地說，在這種狀態(tài)，包括在固定裝置62的固定位置中的并且在與透鏡60的光軸AX’垂直的一個方向上延伸的平面P1相對于重力方向Gd以預(yù)先確定的角度傾斜，該重力方向穿過透鏡60的重心Gc。
然而，當(dāng)重力方向Gd沿著固定位置時，即，在凸緣表面60b與60c之間時，可以防止透鏡60發(fā)生以前用來固定光學(xué)元件的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)會發(fā)生的光學(xué)表面的變形。因此，在傾斜設(shè)置構(gòu)形，即使透鏡60的光軸AX’相對于水平方向以很大的角度傾斜，凸緣60a仍可以使得重力方向Gd在凸緣表面60b與60c之間。
第七實施例不僅可以支承透鏡60，而且可以支承在第二和第三實施例中描述的中凹反射鏡。
用于以上述方式支承傾斜地設(shè)置的透鏡60或鏡子的光學(xué)元件固定裝置51可以使用例如在一種反射折射系統(tǒng)中，如在日本公開專利出版物No.2000-47114中所描述的那種系統(tǒng)。
因此，第七實施例也可以提供與對于第一實施例在(A)到(C)中描述的優(yōu)點基本上類似的優(yōu)點。
示例性的改進盡管各實施例已經(jīng)示出了三個或六個設(shè)置在透鏡60或鏡子70的周邊上的固定裝置62，但是，可以將固定裝置62的數(shù)目改成四個，五個，或者七個，或更多。
盡管在各實施例中，固定裝置62包括支承表面63和夾緊件64，但是，可以將固定裝置62改成使用另外的夾緊機構(gòu)、粘接劑、釬焊、或類似工藝將光學(xué)元件固定。
在第二實施例中，將鏡子70固定成光軸AX’的取向在水平方向。替代地，如在圖13中所示的第七實施例中，可以將鏡子70固定成使得它的光軸AX’的取向在一個傾斜的方向，該傾斜方向相對于水平方向以一個預(yù)先確定的角度傾斜。
盡管各實施例已經(jīng)將透鏡60和鏡子70中的每個描述為光學(xué)元件，但是，光學(xué)元件可以是另外的光學(xué)元件，比如平行的平板。此外，光學(xué)元件可以是平面反射鏡，也可以是中凹的反射鏡。
按照本發(fā)明的光學(xué)元件固定裝置51并不限于用來固定在上述實施例中的曝光設(shè)備31的投影光學(xué)系統(tǒng)35中豎直設(shè)置的光學(xué)元件的裝置，而是可以用于固定在另外一類曝光設(shè)備31例如一種照明光學(xué)系統(tǒng)中的豎直設(shè)置的光學(xué)元件的裝置。還有，本發(fā)明可以在用來固定另一種光學(xué)設(shè)備例如顯微鏡或者干涉儀的光學(xué)系統(tǒng)中的一個光學(xué)元件的裝置中使用。
即使是在上述的情況下，可以提供與上面描述的各實施例基本上類似的優(yōu)點。
曝光設(shè)備31的投影光學(xué)系統(tǒng)35不限于反射折射類型的系統(tǒng)，而可以是完全折射類型的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，投影光學(xué)系統(tǒng)的光軸相對于重力方向是傾斜的。
光源32不限于用來提供157nm波長的脈沖光的F2激光，而其實施可由用來提供248nm波長光的KrF受激準分子激光器，用來提供193nm波長光的ArF受激準分子激光器，或者用來提供126nm波長光的Ar2受激準分子激光器實現(xiàn)?？梢杂靡粋€摻雜例如鉺(或者鉺和釔二者)的光纖放大器將來自DFB半導(dǎo)體激光器或光纖激光器的在紅外區(qū)域或者在可見光區(qū)域振蕩的單一波長激光放大，并且使用一個非線性光學(xué)晶體將光轉(zhuǎn)換成紫外光，并且可以使用所產(chǎn)生的諧波光。
本發(fā)明不僅可以用于制造微型裝置比如半導(dǎo)體裝置的曝光設(shè)備，而且可以用于將線路圖案由一個母光柵轉(zhuǎn)移到一個玻璃基底，一個硅晶片或類似件上的曝光設(shè)備，用來制作光柵或者掩模，與一個光學(xué)曝光設(shè)備，一個EUV曝光設(shè)備，一個X射線曝光設(shè)備，以及一個電子束曝光設(shè)備一起使用。在這里，使用DUV(深度紫外)或者VUV(真空紫外)光或者類似光的曝光設(shè)備通常采用一個透射類型的光柵，其中光柵基底由石英玻璃、摻雜氟的石英玻璃、氟石、氟化鎂、晶體或者類似物制成。在另一方面，鄰近型(proximity type)X射線曝光設(shè)備和電子束曝光設(shè)備采用反射類型的掩模(模版掩模和薄膜掩模)，其中掩?；子晒杈蝾愃莆镏瞥?。
不用多說，本發(fā)明不僅可以用于在制造半導(dǎo)體裝置中使用的曝光設(shè)備，而且可以用于在制造顯示裝置包括液晶顯示裝置(LCD)中使用的曝光設(shè)備，用來將裝置圖案轉(zhuǎn)移到一個玻璃板上，還可以用于在制造薄膜磁頭中使用的曝光設(shè)備，用來將一個裝置圖案轉(zhuǎn)移到一個陶瓷晶片上，和/或用于在制造圖像提取裝置比如CCD中使用的曝光設(shè)備。
盡管已經(jīng)聯(lián)系著應(yīng)用本發(fā)明的一種掃描階梯裝置(a scanningstepper)描述了上面的實施例，但是，本發(fā)明也可以用于階梯和重復(fù)類型(a step-and-repeat type)的曝光設(shè)備，此設(shè)備適用來將掩模上的圖案轉(zhuǎn)移到一個基底上，同時掩模和基底保持不動，接著分階段地使基底移動。
在上面的實施例中，反射折射投影系統(tǒng)對于投影有縮小的尺度因子。然而，不限于縮小的尺度因子，反射折射投影系統(tǒng)可以有相等的或放大的尺度因子。例如為了進行放大尺寸因子的投影，光由第三聚焦光學(xué)系統(tǒng)46進入，這樣形成掩?；蛘吖鈻臨的主要圖像。隨后，第二聚焦光學(xué)系統(tǒng)42形成第二圖像，并且第一聚焦光學(xué)系統(tǒng)40在一個基底比如晶片W上形成第三圖像(最后圖像)。
構(gòu)成照明光學(xué)系統(tǒng)33和投影光學(xué)系統(tǒng)35的多個透鏡和鏡子中的至少一些由各實施例中的光學(xué)元件固定裝置51和69固定。將照明光學(xué)系統(tǒng)33和投影光學(xué)系統(tǒng)35組裝進曝光設(shè)備31的本體中，并對它們進行光學(xué)調(diào)整。將大量機械部件構(gòu)成的晶片臺36(當(dāng)曝光設(shè)備為掃描型時包括光柵臺34)安裝進曝光設(shè)備中，將它的連線連接好，并且連接上一個氣體供應(yīng)管道，用來將一種氣體供應(yīng)到用于曝光光束EL的光路中。在完成調(diào)整(電學(xué)調(diào)整和操作驗證)之后，可以制造出實施例中的曝光設(shè)備31。
在通過超聲清洗或類似方法已經(jīng)將雜質(zhì)比如工作油、金屬材料以及類似物由這些部件上除去之后，將構(gòu)成光學(xué)元件固定裝置51的部件組裝起來。最好在一個潔凈室中制作曝光設(shè)備31，該潔凈室有受控的溫度、濕度以及大氣壓力，并且潔凈度可以調(diào)節(jié)。
盡管已經(jīng)給出氟石作為實施例中的一種玻璃材料，但是，實施例的光學(xué)元件固定裝置51也可以用來固定晶體，比如石英，氟化鋰，氟化鋰鈣鋁以及氟化鋰鍶鋁，由鋯鋇鑭鋁構(gòu)成的氟化玻璃，或者改進的石英，比如摻雜氟的石英玻璃，除了氟以外還摻雜氫的石英玻璃，包含OH基的石英玻璃，以及包含氟和OH基的石英玻璃。
下面將描述采用刻蝕技術(shù)使用上面提到的曝光設(shè)備31制作一個裝置的方法。
圖14是一個流程圖，示出了用來制作一個裝置(半導(dǎo)體芯片，比如IC、LSI或類似物、液晶板、CCD、薄膜磁頭以及微機械)的示例性過程。如在圖14中所示，首先在步驟S101(設(shè)計步驟)，設(shè)計裝置(微型裝置)的功能和性能(例如，設(shè)計半導(dǎo)體裝置中的線路)，并且設(shè)計為了完成這些功能的圖案。接著，在步驟S102(掩模制作步驟)中，制作用所設(shè)計的線路圖案(光柵R，光掩模，或者類似物)形成的一個掩模。在另一方面，在步驟S103(基底制作步驟)中，使用一種材料比如硅，玻璃，或者類似物制作一個基底(晶片W，玻璃板，或者類似物)。
接著，在步驟S104(基底加工步驟)中，使用在步驟S101到S103中準備的掩模和基底，用刻蝕技術(shù)或者類似技術(shù)在基底上形成實際的線路或者類似物，如下面將描述的那樣。接著，在步驟S105(裝置組裝步驟)中，使用已經(jīng)在步驟S104中加工的基底組裝裝置。這一步驟S105如所要求的那樣包括比如切割，粘接，包裝(芯片封裝)的步驟。
最后，在步驟S106(檢查步驟)中，對在步驟S105中制作的裝置進行檢查，證實裝置的可操作性、使用壽命以及類似性能。只有在完成了上述步驟之后，裝置才是成品，可以裝運。
圖15示出了當(dāng)涉及的是一種半導(dǎo)體裝置時圖14的步驟S104的詳細流程的一個示例。在圖15中，在步驟S111(氧化步驟)中，將晶片W(基底)的表面氧化。在步驟S112(CVD步驟)中，在晶片W的表面上形成一層絕緣薄膜。在步驟S113(電極形成步驟)中，通過蒸氣沉積在晶片W上形成電極。在步驟S114(離子注入步驟)中，將離子注入進晶片W中。上述步驟中的每一個步驟形成在晶片加工的每個階段的預(yù)加工步驟的一部分，且在每一階段按要求挑選和實現(xiàn)這些步驟。
在晶片加工的每個階段，當(dāng)上述預(yù)加工步驟結(jié)束時，以下面的方式接著進行后加工步驟。在這些后加工步驟中，首先，在步驟S115(形成防護步驟)中，在晶片W上施加一層對光敏感的材料，比如光防護層。接著，在步驟S116(曝光步驟)中，由上面描述的刻蝕系統(tǒng)(曝光設(shè)備31)將光柵R上的線路圖案轉(zhuǎn)移到晶片W上。接著，在步驟S117(顯影步驟)中，將曝光的晶片W顯影，并且，在步驟S118(刻蝕步驟)中，除了仍然保留有防護層的那些部分以外將曝光的部分刻蝕掉。隨后，在步驟S119(除去防護層步驟)中，將防護層去掉，這是因為在刻蝕之后已經(jīng)不再需要防護層。
通過重復(fù)這些預(yù)加工步驟和后加工步驟可以在晶片W上形成多重線路圖案。
使用上面描述的裝置制作設(shè)備，在曝光步驟(步驟S116)使用的上面提到的曝光設(shè)備31通過在真空紫外區(qū)域的曝光光束EL可以實現(xiàn)分辨率的改善，并且可以高度精確地控制曝光量。結(jié)果，以高的成品率生產(chǎn)高度集成的裝置是可能的，這些集成裝置的最小線寬大約為0.1微米。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件固定裝置(69)，其包括用來固定光學(xué)元件(60)的周邊的固定裝置(62)，其特征在于，該固定裝置固定住光學(xué)元件，使得光學(xué)元件的光軸(AX’)的取向在水平方向上，或者在傾斜的方向上，并且使得通過用于固定光學(xué)元件的位置并在與光學(xué)元件的光軸相交的方向上延伸的一個平面(P1)基本上通過光學(xué)元件的重心(Gc)。
2.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件固定裝置，其特征在于，沿著光學(xué)元件的周邊以基本上相等的間隔設(shè)置至少三個固定裝置。
3.按照權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件固定裝置，其特征在于，在關(guān)于光學(xué)元件的光軸旋轉(zhuǎn)對稱的位置設(shè)置固定裝置。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)元件固定裝置，其特征在于，在關(guān)于一個平面對稱的位置設(shè)置固定裝置，該平面包括光學(xué)元件的光軸，并且在重力的方向上延伸。
5.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件固定裝置，其特征在于，固定光學(xué)元件的位置包括在光學(xué)元件的周邊上形成的一個凸緣。
6.按照權(quán)利要求5所述的光學(xué)元件固定裝置，其特征在于，平面(P1)定位于彼此平行的凸緣表面之間，這些凸緣表面確定該凸緣。
7.按照權(quán)利要求6所述的光學(xué)元件固定裝置，其特征在于，平面(P1)定位于凸緣表面之間一半的位置。
8.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件固定裝置，其特征在于，光學(xué)元件是一個反射鏡。
9.一種用來固定多個光學(xué)元件的管筒(37)，其特征在于，用按照權(quán)利要求1到8中任一項所述的光學(xué)元件固定裝置(69)固定多個光學(xué)元件中的至少一個。
10.一種用來通過一個投影光學(xué)系統(tǒng)(35)將在一個掩模上形成的圖案的圖像轉(zhuǎn)移到一個基底(W)上的曝光系統(tǒng)(31)，其特征在于，該投影光學(xué)系統(tǒng)包括按照權(quán)利要求9所述的管筒。
11.一種制造一個微型裝置的方法，其特征在于，使用按照權(quán)利要求10所述的曝光設(shè)備(31)制造該微型裝置。
全文摘要
一種光學(xué)元件固定裝置(69)，其包括固定裝置(62)，它有一個支承表面(63)和一個夾緊件(64)，用來固定一個透鏡(60)的凸緣(60a)，且還包括連接到一個管筒(37)上的框架(61)。該固定裝置固定透鏡，使得它的光軸(AX’)的取向在水平方向上。將固定裝置設(shè)置成使得通過它的固定位置并在與透鏡的光軸相交的方向上延伸的一個平面(P1)基本上通過透鏡的重心(Gc)。這樣設(shè)置的固定裝置將透鏡穩(wěn)定地固定，同時防止產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，限制透鏡的光學(xué)表面的變形，并且保持滿意的光學(xué)性能。
文檔編號G02B7/02GK1471650SQ01817876
公開日2004年1月28日 申請日期2001年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月25日
發(fā)明者西川仁 申請人:株式會社尼康