JP7261298B2

JP7261298B2 - ミラー装着部材、これを使用した位置計測用ミラー、および露光装置

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Publication number: JP7261298B2
Application number: JP2021528283A
Authority: JP
Inventors: 徹彌井上
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2023-04-19
Anticipated expiration: 2040-06-26
Also published as: KR20220011153A; JPWO2020262674A1; US20220269040A1; WO2020262674A1; CN113994267A; EP3992716A1; CN113994267B; EP3992716A4

Description

本開示は、例えば、露光装置において基板ステージの位置計測に用いる反射膜を装着するためのミラー装着部材、これを使用した位置計測用ミラー、および露光装置に関する。

従来、レーザー干渉計および反射鏡を用いて、基板を搭載するステージの位置を計測する方法が液浸露光装置等の電子ビーム露光装置で用いられている（特許文献１）。
このような露光装置では、図５に示すように、基板１０１を保持する基板チャック（不図示）と、基板１０１を取り囲む取り囲み部材１０２とを有する基板ステージ１００を備える。基板ステージ１００は、投影光学系を介して基板１０１を露光する露光領域および基板１０１を計測する計測領域を含む領域内で移動可能であり、駆動を制御手段によって制御するようにしている。

基板ステージ１００の位置を正確に計測するために、特許文献１には、斜面ミラー１０３を基板ステージ１００の側面に装着されたミラー１０４に取り付けた液浸露光装置が提案されている。すなわち、図示しない干渉計より照射された光軸は斜面ミラー１０３により基板ステージ１００上部に導かれ、基板ステージ１００の上方に固定されている基準ミラー（図示せず）で反射し、基準ミラーより折り返された光軸は、斜面ミラー１０３で反射して干渉計に戻り基準光と干渉し、基板ステージ１００の所定方向における変化量が計測され、基準位置からの位置が算出される。

特開２００８－１２４２１９号公報

本開示のミラー装着部材は、角柱状または角筒状の構造体からなり、外側面として、被接合面に接合するための接合面と、接合面に対して傾斜した斜面とを備えたミラー装着部材であり、斜面は、光源から出射された光を反射するための反射膜を装着するための装着面であり、接合面は、構造体の長手方向に延びる複数の第１溝と、該第１溝と交差する複数の第２溝とを備え、第１溝は、両端が開口しており、第２溝は光が前記反射膜で反射する側に位置する端部が封止されてなる。
本開示の位置計測用ミラーは、上記ミラー装着部材における斜面に反射膜を装着してなる。本開示の露光装置は、位置計測用ミラーが接合された基板ステージを備える。

（ａ）は本開示の一実施形態に係るミラー装着部材を斜面側から見た概略斜視図、（ｂ）は同ミラー装着部材を接合面側から見た概略斜視図、（ｃ）は側面図である。本開示の一実施形態における接合面を示す正面図である。図２のＡ部分の拡大図である。図１に示す構造体の貫通孔を囲繞する内周面の断面を拡大した模式図である。基板ステージの一例を示す概略斜視図である。

以下、本開示の一実施形態に係るミラー装着部材を、図面を参照して説明する。図１（ａ）～（ｃ）は、本実施形態のミラー装着部材１を示している。同図（ａ）～（ｃ）に示すように、ミラー装着部材１は、角筒状の構造体２からなり、外側面として、被接合面に接合するための接合面３と、接合面３に対して傾斜した斜面４とを備える。被接合面とは、例えば、図５に示した基板ステージ１００の側面に装着されたミラー１０４面をいう。
接合面３に対する斜面４のなす角度は、例えば、４４．８°～４５．２°である。斜面４の平面度は、例えば、３１６．４ｎｍ以下である。
構造体２は、長手方向に沿って貫通孔８を有しており、貫通孔８の長手方向に垂直な断面の形状は円状である。貫通孔８の直径は、例えば、６ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。

構造体２の材質としては、高い寸法安定性、耐熱性、耐熱変形性などが要求されることから、４０℃～４００℃における平均線膨張率がいずれも±２×１０^-６／Ｋ以内であるセラミックスやガラス等が使用可能である。
このようなセラミックスの例として、コージェライト、リチウムアルミノシリケート、リン酸ジルコニウムカリウムまたはムライトを主成分とするセラミックスが挙げられる。コージェライトが主成分であるセラミックスは、ＣａがＣａＯ換算で０．４質量％以上０．６質量％以下、ＡｌがＡｌ _２Ｏ _３換算で２．３質量％以上３．５質量％以下ならびにＭｎおよびＣｒがＭｎＣｒ _２Ｏ _４換算で０．６質量％以上０．７質量％以下含んでいてもよい。このセラミックスは、平均線膨張率を±２０×１０^-９／Ｋ以内にすることができる。
リチウムアルミノシリケートが主成分であるセラミックスは、炭化珪素を２０質量％以下含んでいてもよい。

また、ガラスの例として、チタニウムケイ酸を主成分とするガラスが挙げられる。平均線膨張率が小さいセラミックスまたはガラスからなる部材を用いれば、大きな温度変化に曝されても形状の変化が小さいため、構造体は高い信頼性を有する。
ここで、構造体２がセラミックスからなる場合、ＪＩＳＲ１６１８：２００２に準拠して、平均線膨張率を求めればよい。
構造体２がガラスからなる場合、ＪＩＳＲ３２５１：１９９５に準拠して、平均線膨張率を求めればよい。
なお、構造体２の平均線膨張率が±１×１０^－６／Ｋ以内である場合には、光ヘテロダイン法１光路干渉計を用いて測定すればよい。

セラミックスにおける主成分とは、着目するセラミックスを構成する成分の合計１００質量％のうち、６０質量％以上を占める成分をいう。特に、主成分は、着目するセラミックスを構成する成分の合計１００質量％のうち、９５質量％以上を占める成分であるとよい。セラミックスを構成する成分は、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて求めればよい。各成分の含有量は、成分を同定した後、蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）またはＩＣＰ発光分光分析装置を用いて、成分を構成する元素の含有量を求め、同定された成分に換算すればよい。ガラスについても同様である。

構造体２の形状は、接合面３と斜面４とを備える形状であれば特に制限はなく、前記した角筒状の他、角柱状であってもよく、特に、図１（ｃ）に示すように、略三角筒状または略三角柱状であるのが好ましい。

斜面４は、位置計測用の光源から出射された光軸を反射するための反射膜（図示せず）を装着するための装着面である。反射膜としては、例えばアルミニウム、金、銀等からなる金属膜が挙げられる。

接合面３は、図１（ｂ）に示すように、構造体２の長手方向に延びる複数の第１溝５と、第１溝５と交差する複数の第２溝６とを備える。具体的には、図２に示すように、第２溝６は第１溝５と直交する方向、すなわち構造体２の長手方向に直交する短手方向に延びている。
なお、本実施形態では、３本の第１溝５が形成されているが、これに限定されるものではなく、第１溝５を３～６本の範囲で形成することができる。第２溝６についても、６～１２本の範囲で形成することができる。

第１溝５は、図２に示すように、両端５１，５２が開口している。これは、図２のＡ部分を拡大した図３に矢印で示すように、接合面３の短手方向の両側に位置する第１溝５ｂ、５ｃを、接着剤を塗布・充填する接着剤塗布部７（便宜上、接着剤塗布部をハッチングで示している。）としたとき、第１溝５ｂ、５ｃへの接着剤塗布時および被接合面への接着時に空気の排出路となるからである。

一方、第２溝６は、両端が構造体２の短手方向両端に位置する第１溝５ｂ、５ｃに当接し連通することによって封止されている。そのため、接着剤塗布部７から接着剤が第２溝６を通って外部にはみ出すのを抑制することができ、接合効率が向上する。なお、図３では、第２溝６の両端を封止しているが、光が前記反射膜で反射する側に位置する端部（すなわち、図５に示すように、基準ミラーが位置する方向にある端部１０５）が封止されていればよい。

図３に示すように、構造体２の短手方向の中央部に位置する第１溝５ａの幅ｗ１は、中央部の両側に位置する他の第１溝５ｂ、５ｃの幅ｗ２よりも狭くなっている。そのため、複数の第１溝５の幅がすべて同じである場合よりも、構造体２の剛性が損なわれにくくなり、反射膜を装着するための装着面の平面度の変化を抑制することができる。また、両側に位置する他の第１溝５ｂ、５ｃが接着剤塗布部７であるため、十分に広い幅を必要とするのに対して、中央部に位置する第１溝５ａは後述するように、第１溝５ｂ、５ｃへの接着剤塗布時および接合時に空気の排出に十分な溝幅であればよく、広い幅を必要としないからである。このように空気の排出路を設けることにより、接着剤の接合面３からのはみ出しを抑制することができる。例えば、幅ｗ１は、１．７ｍｍ以上２．３ｍｍ以下であり、幅ｗ２は、２．７ｍｍ以上３．３ｍｍ以下である。

複数の第１溝５は、接合面３の長手方向の中心線、すなわち接合面３の短手方向の全長に対して１/２の長さの位置にある長手方向に延びる線、図３の実施形態では第１溝５ａの中心線、に対して鏡面対称に配置されているのがよい。また、複数の第１溝５は、接合面３の短手方向に等間隔で配置されているのがよい。これにより、接合面３の短手方向における部分的な変化を抑制することができるので、装着面の平面度の変化が抑制される。ここで、第１溝５の等間隔の配置とは、第１溝５のそれぞれの中心線の間隔が等しくなっている状態を言う。

複数の第２溝６は、接合面３の短手方向の中心線、すなわち接合面３の長手方向の全長に対して１/２の長さの位置にある短手方向に延びる線に対して鏡面対称に配置されているのがよい。また、複数の第２溝６は、接合面３の長手方向に等間隔で配置されているのがよい。これにより、接合面３の長手方向における部分的な変化を抑制することができるので、装着面の平面度の変化が抑制される。ここで、第２溝６の等間隔の配置とは、第２溝６のそれぞれの中心線の間隔が等しくなっている状態を言う。

複数の第１溝５および複数の第２溝６のうち、少なくとも接着剤塗布部７は、溝深さよりも溝幅が大きいのがよい。これにより、構造体２の剛性を維持しつつ、接着面積が大きくなるので、基板ステージ等の被接合部材に対する接着強度を高くすることができる。
第１溝５の第１底面５ｘは、ブラスト加工面またはレーザー加工面であるとよい。第１溝５の第１底面５ｘが、ブラスト加工面およびレーザー加工面のいずれであっても、研削面に比べ、算術平均粗さ（Ｒａ）を大きくしやすいので、被接合部材に対する接着工程で高いアンカー効果が得られ、振動が与えられても、接合の信頼性は維持される。
同様に、第２溝６の第２底面６ｘは、ブラスト加工面またはレーザー加工面であるとよい。

反射膜の装着面である斜面４は、算術平均粗さＲａが０．０１μｍ以上０．５μｍ以下あるのがよい。算術平均粗さＲａが０．０１μｍ以上であると、蒸着法で反射膜を形成する場合、適切なアンカー効果を得ることができ、算術平均粗さＲａが０．５μｍ以下であると、深い傷が斜面４に相対的に少なくなるので、傷の内部に粗大な浮遊粒子が付着しにくくなる。算術平均粗さＲａが上記範囲であると、反射膜の接合強度が向上すると共に、反射膜の表面の平面度も抑制されたものになる。
斜面４の算術平均粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に準拠して求め、例えば、 (株)小坂研究所製表面粗さ測定機（サーフコーダ）ＳＥ５００を用い、測定条件としては、触針の半径を５μｍ、測定長さを２．５ｍｍ、カットオフ値を０．８ｍｍとすればよい。

図４は、図１（ａ）～（ｃ）に示す構造体２の貫通孔８を囲繞する内周面の断面を拡大した模式図であり、貫通孔８の中心線を含む平面で切断した断面の一例を示す図である。
構造体２の貫通孔８を囲繞する内周面は、結晶粒子間に存在する粒界相１０の露出部１０ａよりも突出している結晶粒子９を有していてもよい。
このような構成であると、粒界相１０が結晶粒子９から凹んだ状態で位置することになる。そのため、純水、超純水等との接触角が小さくなって親水性（濡れ性）がより向上するので、洗浄効率が高くなる。

位置計測用ミラーは、斜面４と反射膜との間に下地層（図示しない）を備え、下地層は、クロム、酸化クロム、酸化イットリウム、チタン酸ランタン、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウムおよびアルミン酸マグネシウムの少なくともいずれかからなっていてもよい。
これらの成分からなる下地層は斜面４と反射膜との密着性を高めるとともに、斜面４上で開口する気孔内に含まれる水蒸気の反射膜への接触による腐食を抑制することができる。
酸化クロム、酸化イットリウム、チタン酸ランタン、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウムおよびアルミン酸マグネシウムの各組成式は、例えば、ＣｒＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＬａＴｉＯ_３、Ｌａ_２Ｔｉ_３Ｏ_８、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３およびＭｇＡｌ_２Ｏ_４である。
下地層の厚さは、例えば、１０～２００ｎｍ、特に、３０～８０ｎｍであるとよい。

位置計測用ミラーは、反射膜の表面上に増反射膜（図示しない）を備え、増反射膜は、酸化イットリウム、フッ化マグネシウム、チタン酸ランタン、酸化珪素、酸化チタンおよび酸化アルミニウムの少なくともいずれかからなっていてもよい。
増反射膜は、光の干渉効果により反射率を高くすることができる。
これらの成分からなる増反射膜は、反射率を高くすることができるとともに、空気中に含まれる水蒸気の反射膜への接触による腐食を抑制することができる。
酸化イットリウム、フッ化マグネシウム、チタン酸ランタン、酸化珪素、酸化チタンおよび酸化アルミニウムの各組成式は、例えば、Ｙ_２Ｏ_３、ＭｇＦ、ＬａＴｉＯ_３、Ｌａ_２Ｔｉ_３Ｏ_８、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３である。

また、増反射膜は、低屈折率層と、低屈折率層と厚みの異なる高屈折率層とからなる積層体を複数備えていてもよい。
このような構成にすることで、広い波長域で高い反射率を得ることができる。
積層体は、例えば、低屈折率層がＳｉＯ_２またはＭｇＦ、高屈折率層がＮｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２またはＨｆＯ_２からなり、厚み（物理層厚）の差は、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、積層体の個数は２０個以上（層数は４０層以上）である。積層体の厚みの合計は、例えば、４００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である。

本開示のミラー装着部材１は、接合面３が構造体２の長手方向に延びる複数の第１溝５と、該第１溝５と交差する複数の第２溝６とを備え、第１溝５は、両端が開口しており、第２溝６は、光が反射膜で反射する側に位置する端部が封止されてなることから、接着剤を用いて基板ステージ１００の側面に装着しても、反射膜、下地層および増反射膜は接着剤の収縮による影響を受けにくくなり、基板ステージの位置を正確に計測することができる。

本開示のミラー装着部材１は、斜面４に反射膜を装着した状態で位置計測用ミラーとして使用可能である。すなわち、図５に示す斜面ミラー１０３と同様にして、基板ステージ１００等の側面に接合して、位置を計測することができる。その際、本開示のミラー装着部材１は、斜面４に装着した反射膜の平面度が抑制されるので、基板ステージ１００等の正確な位置計測が可能となる。

従って、本開示は、位置計測用ミラーが接合された基板ステージを備えた露光装置に好適に適用可能である。また、本開示の位置計測用ミラーは、露光装置だけでなく、正確な位置計測が要求される用途にも適用可能である。

次に、本開示のミラー装着部材の製造方法の一例について説明する。構造体がコージェライトを主成分とするセラミックスからなる場合について説明する。
まず、炭酸マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化珪素の各粉末が所定割合となるように調合した混合粉末を仮焼し、粉砕した合成コージェライト粉末と、酸化アルミニウム粉末と、炭酸カルシウム粉末とを用いて、所定の割合で秤量して１次原料とする。
ここで、例えば、１次原料の合計１００質量％に含まれる酸化アルミニウム粉末の含有量は３質量％以上、炭酸カルシウム粉末はＣａＯ換算での含有量が０．４質量％以上０．６質量％以下と、合成コージェライト粉末は９５質量％以上となるようにすればよい。
このような比率にすることで、４０℃～４００℃における平均線膨張率の絶対値が０．０３ｐｐｍ／℃以下であり、比剛性が５７ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇ以上であり、４点曲げ強度が２５０ＭＰａ以上のセラミックスとすることができる。
セラミックスの機械的強度をおよび耐薬品性を向上させるために、１次原料の合計１００質量％中、酸化ジルコニウムの粉末を３質量％以下含んでいてもよい。
そして、この１次原料を湿式混合した後、バインダを加えてスラリーを得る。そして、噴霧造粒法（スプレードライ法）にてスラリーを噴霧、乾燥して顆粒を得る。顆粒を成形型に充填して静水圧プレス成形（ラバープレス）法や粉末プレス成形法にて成形し角柱状の成形体を得る。必要に応じて、切削加工により、貫通孔を形成した後、大気雰囲気中１４００℃を超えて１４５０℃以下の最高温度で焼成することにより、角柱状または角筒状の構造体を得ることができる。
さらに、焼成後に圧力を１００～２００ＭＰａ、温度を１０００～１３５０℃として熱間等方加圧プレスすることにより、より緻密化させることができる。

そして、研磨後に接合面となる焼成面のうち、加工を施さない部分にマスクを施し、その状態で、ブラスト加工またはレーザー加工で溝を形成すればよい。
溝を形成した後、マスクを取り外し、少なくとも研磨後に斜面となる第１焼成面および接合面となる第２焼成面を研磨することで、本開示のミラー装着部材を得ることができる。
研磨の詳細については、例えば、まず、平均粒径が１μｍの酸化アルミニウムの砥粒を用い、ポリウレタンパッド上で２～１０時間研磨する。次いで、平均粒径が１μｍの酸化セリウム砥粒を使用し、ポリウレタンパッド上で２～１０時間程度研磨することで、斜面および接合面を得ることができる。
焼成で生じた残留応力を低減する等の目的で、第１焼成面と第２焼成面とを接続する第３焼成面および構造体の長手方向両端に位置する端面の少なくともいずれかを研磨してもよい。
そして、下地層、反射膜、増反射膜等を備えた位置計測用ミラーは、例えば、真空蒸着、イオンアシスト蒸着等の蒸着法、スパッタリングあるいはイオンプレーティングによって形成することができる。

１ミラー装着部材
２構造体
３接合面
４斜面
５、５ａ、５ｂ、５ｃ第１溝
５ｘ第１底面
６第２溝
６ｘ第２底面
７接着剤塗布部
８貫通孔
９結晶粒子
１０粒界相
１０ａ露出部
１００基板ステージ
１０１基板
１０２囲み部材
１０３斜面ミラー
１０４ミラー
１０５端部

Claims

角柱状または角筒状の構造体からなり、外側面として、被接合面に接合するための接合面と、前記接合面に対して傾斜した斜面とを備え、
前記斜面は、光源から出射された光を反射するための反射膜を装着するための装着面であり、
前記接合面は、前記構造体の長手方向に延びる複数の第１溝と、該第１溝と交差する複数の第２溝と、を備え、
前記第１溝は、両端が開口しており、前記第２溝は、少なくとも、光が前記反射膜で反射する側に位置する端部が封止されてなる、ことを特徴とするミラー装着部材。
前記構造体は、４０℃～４００℃における平均線膨張率がいずれも±２×１０^-6／Ｋ以内であるセラミックスまたはガラスからなる、請求項１に記載のミラー装着部材。
前記第２溝は、両端が封止されてなる、請求項１または請求項２に記載のミラー装着部材。
前記接合面において、前記構造体の長手方向に交差する短手方向の中央部に位置する前記第１溝の幅は、前記中央部の両側に位置する他の前記第１溝の幅よりも狭い、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のミラー装着部材。
複数の前記第１溝は、前記接合面の長手方向の中心線に対して鏡面対称に配置されてなる、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のミラー装着部材。
複数の前記第１溝は、前記接合面の短手方向に等間隔で配置されてなる、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のミラー装着部材。
複数の前記第２溝は、前記接合面の短手方向の中心線に対して鏡面対称に配置されてなる、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のミラー装着部材。
複数の前記第２溝は、前記接合面の長手方向に等間隔で配置されてなる、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のミラー装着部材。
複数の前記第１溝および複数の前記第２溝のうち、少なくとも接着剤塗布部は、溝深さよりも溝幅が大きい、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のミラー装着部材。
前記斜面の算術平均粗さＲａは、０．０１μｍ以上０．５μｍ以下である、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のミラー装着部材。
前記構造体は前記長手方向に沿って貫通孔を有し、該貫通孔を囲繞する内周面は、結晶粒子間に存在する粒界相の露出部よりも突出している結晶粒子を有する、請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のミラー装着部材。
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のミラー装着部材における前記斜面に反射膜を装着してなる位置計測用ミラー。
前記斜面と前記反射膜との間に下地層を備え、該下地層は、クロム、酸化クロム、酸化イットリウム、チタン酸ランタン、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウムおよびアルミン酸マグネシウムから選ばれる少なくとも１種からなる、請求項１２に記載の位置計測用ミラー。
前記反射膜の表面上に増反射膜を備え、該増反射膜は、酸化イットリウム、フッ化マグネシウム、チタン酸ランタン、酸化珪素、酸化チタンおよび酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種からなる、請求項１３に記載の位置計測用ミラー。
前記反射膜の表面上に増反射膜を備え、該増反射膜は、低屈折率層と、該低屈折率層と厚みの異なる高屈折率層とからなる積層体を複数備えている、請求項１３に記載の位置計測用ミラー。
請求項１２～１５のいずれかに記載の位置計測用ミラーが接合された基板ステージを備えた露光装置。