CN104111527B - 反射镜单元和曝光装置 - Google Patents

Abstract

一种反射镜单元，包括：反射镜；多个非接触型致动器，所述非接触型致动器包括可移动元件和定子并且被构造成用于改变所述反射镜的形状；支撑板，所述定子被固定至所述支撑板；以及被构造成用于保持所述反射镜和所述支撑板的构件。所述可移动元件被附连至所述反射镜的与光学表面相反的表面，并且所述构件经由运动学支架保持所述支撑板。以及一种曝光装置。

Description

反射镜单元和曝光装置

技术领域

本发明涉及一种可变形的反射镜单元，所述反射镜单元能够校正曝光装置、天文望远镜等装置中的光学系统的波前误差和畸变，还涉及一种曝光装置。

背景技术

近来，由于对曝光装置的分辨率要求越来越严格，因此对校正由曝光引起的像差的要求也越来越严格。为了校正由曝光引起的像差，已经提出了一种使用可变形反射镜的配置。

日本专利特许公报JP4361269公开了一种反射镜支撑结构，其中用外环支撑反作用组件，并且用内环支撑反射镜，用于使反射镜变形的气动致动器被附连至反作用组件。日本专利公开特许公报JP2004-64076公开了一种伺服控制机构，所述伺服控制机构包括在至少三个刚性位置支撑可变形反射镜的多个致动器以及位于这些致动器附近的位移传感器。

在日本专利特许公报JP4361269中，气动致动器通过连杆机械地耦合至反射镜的背面，因此相对于反射镜被过度约束。反射镜的形状容易受到装配误差的影响。在日本专利特许公报JP4361269公开的反射镜支撑结构中，气动致动器的反作用力通过反作用组件、内环和外环传递至反射镜，并且可能会影响反射镜的形状。

日本专利公开特许公报JP2004-64076提出了一种装有位移反馈驱动控制系统的反射镜单元，其包括多个致动器以及位于这些致动器附近的多个位移传感器。装有位移反馈驱动控制系统的反射镜单元在每一个驱动点处或者在每一个驱动点附近测量反射镜的位移，并控制致动器以使位移在指定的精度范围内与目标位移值相符。因此，反射镜单元不受驱动反作用力的影响。但是，该反射镜单元配置复杂，需要很多位移传感器，并且价格昂贵。

发明内容

本发明提供了一种反射镜单元，所述反射镜单元能够减少来自致动器的驱动反作用力对反射镜形状的影响。

本发明在第一方面提供了一种反射镜单元，包括：反射镜；多个非接触型致动器，所述非接触型致动器包括可移动元件和定子并且被构造成用于改变所述反射镜的形状；支撑板，所述定子被固定至所述支撑板；以及被构造成用于保持所述反射镜和所述支撑板的构件，其中所述可移动元件被附连至反射镜的与光学表面相反的表面，并且所述构件经由运动学支架保持所述支撑板。

本发明在第二方面提供了一种曝光装置，用于经由投影光学系统将被来自照明光学系统的光照亮的光罩的图案图像投影到基板上，由此曝光所述基板，其中所述照明光学系统和投影光学系统中的至少一者包括在第一方面中定义的反射镜单元。

根据以下参照附图对示范性实施例的说明，本发明的更多特征将变得显而易见。

附图说明

图1A和图1B是示出了根据第一实施例的配置的视图；

图2是示出了双脚支架的示意图；

图3是示出了根据第二实施例的配置的视图；

图4是示出了第二实施例的一种变型的视图；

图5是示出了图4中的反射镜被保持住的状态的视图；

图6是示出了根据第三实施例的配置的视图；

图7是示出了第三实施例的一种变型的视图；

图8是示出了根据第四实施例的配置的视图；

图9是示出了使用滚珠和V形槽的支架的示意图；

图10是示出了竖直的反射镜单元中的支架的示例的视图；以及

图11是示出了曝光装置的配置的视图。

具体实施方式

现在将参照附图介绍本发明的实施例。本发明所述的非接触型致动器是一种其中可移动元件和定子在致动器中并未彼此机械地耦合的致动器类型。所述非接触型致动器例如是一种线性马达，其中可移动元件和定子通过电磁力或电磁体耦合。尽管下述的实施例将示范线性马达，但是非接触型致动器并不仅限于线性马达。

【第一实施例】

图1A和图1B是示出了根据本发明第一实施例的反射镜单元的配置的视图。在图1B中，Z方向是向上的竖直方向。具有光学表面1a的反射镜1在其侧表面上被保持元件2保持。保持元件2被固定至构件3。线性马达4的可移动元件（磁体）4a被粘接和附连至反射镜1的背面1b，背面1b是与光学表面相反的表面。支撑元件5支撑线性马达4的定子（线圈）4b。多个支撑元件5被固定至支撑板6。也可以将定子（线圈）4b直接固定在支撑板6上。支撑板6随着线性马达4的驱动而接收反作用力。支撑板6由位于三个部位的双脚支架7（运动学（kinematic）支架）相对于构件3运动学地（kinematically）保持。双脚支架7沿反射镜1周边在旋转方向上以120度的间隔定位。在第一实施例中，构件3构成围绕反射镜1、多个线性马达4和支撑板的透镜镜筒。

在第一实施例中，可移动元件4a被直接粘接至反射镜1的背面1b。但是，可移动元件4a也可以经由释放热应力的元件粘接至反射镜1的背面1b。在反射镜1的线性膨胀系数与可移动元件4a的线性膨胀系数之间的差异较大时，使用释放热应力的元件可以有效地释放热应力。通常，反射镜1的线性膨胀系数小于可移动元件4a的线性膨胀系数。作为释放热应力的元件，跟反射镜1相同的材料、物理属性值跟反射镜1材料的物理属性值接近的材料或者线性膨胀系数至少小于可移动元件4a的材料均可使用。

图2是示出了图1B中双脚支架7的示意图。

图2是示出了双脚支架7的示意图。支撑板6和构件3通过操作类似于球窝接头的挠曲部111、刚性杆112和固定元件113耦合。使用三个这种类型的双脚支架7并且能够在较小的位移范围内将支撑板6运动学地固定至构件3。

由于支撑板6被运动学地固定至构件3，因此能够在将通过驱动线性马达4使反射镜1变形的驱动反作用力造成的支撑板6的变形传递至构件3时避免构件3变形。由此反射镜1的形状能够以高精度变形而不会因为线性马达4的驱动反作用力通过构件3和保持元件2使反射镜1变形。

这在仅通过使用非接触型致动器例如线性马达4的高精度作用力控制使反射镜1变形的反射镜单元中特别有效。在仅通过非接触型致动器控制反射镜1形状的反射镜单元中，反射镜1的形状精度不仅取决于作用力的精度，而且还取决于影响反射镜形状的每一种因素。例如，如果用于使反射镜1变形的驱动反作用力经由构件3影响反射镜的形状，那么这就会直接导致反射镜1的形状精度差。

作为反射镜1的保持元件2，在图1B中保持元件2可以利用上述的双脚支架7被运动学地保持。但是，反射镜的保持元件2也可以是不同于运动学支架的其它保持元件。例如，反射镜1可以通过粘接或机械夹持被固定至构件3。

【第二实施例】

图3示出了本发明的第二实施例。具有光学表面1a的反射镜1通过保持元件2’固定至用作构件3的一部分的板形第二构件3b，保持元件2’保持反射镜1的背面1b的中心部分。在第二实施例中，构件3由构成透镜镜筒的第一构件3a和板形第二构件3b构成。第二构件3b被固定至第一构件3a。线性马达4的可移动元件（磁体）4a被粘接至反射镜1除中心部分之外的背面1b。定子（线圈）4b经由支撑元件5固定至支撑板6。支撑元件5延伸穿过形成在第二构件3b内的通孔3c，并且被固定至位于第二构件3b下方的支撑板6。支撑板6在三个部位通过双脚支架7耦合至第一构件3a。类似于第一实施例，即使在第二实施例中，线性马达4的驱动反作用力对反射镜1的形状的影响也被阻止。

图4示出了第二实施例的一种变型。图4中的配置与图3中的配置的区别在于将至少三个保持元件109用于保持反射镜1的背面1b。图5示出了耦合反射镜1的背面1b和第二构件3b的保持元件109的配置。

【第三实施例】

图6示出了本发明的第三实施例。具有光学表面1a的反射镜1由位于背面1b中心部分处的保持元件2’保持。保持元件2’延伸穿过形成在支撑板6内的通孔6a并且被固定至位于保持元件2’下方的第二构件3b。线性马达4的可移动元件（磁体）4a被粘接至反射镜1除中心部分之外的背面1b。定子（线圈）4b经由支撑元件5固定至支撑板6。支撑板6经由双脚支架7耦合至第一构件3a。

类似于第一实施例，即使在第三实施例中，线性马达4的驱动反作用力对反射镜1的形状的影响也被阻止。

图7示出了第三实施例的一种变型。图7中的配置与图6中的配置的区别在于第一构件3a和第二构件3b被整体成形。第二实施例和第三实施例中介绍的每一种构件3都被分成两个构件，但是本发明不限于此。实际上，构件3可以由一个或更多个元件构成。

【第四实施例】

图8是示出了根据本发明第四实施例的反射镜单元的配置的视图。图9是示出了由三个V形槽104和三个滚珠102构成的三个V形槽支架100的示意图。固定至支撑板6的滚珠102被耦合至形成在构件3内的V形槽104以耦合支撑板6和构件3而不会过度地约束它们。因此支撑板6相对于构件3被运动学地保持。在使用这种类型的支架时，构件3的变形以无摩擦的理想状态不传递至支撑板6。实际上，这种类型的运动学支架的精度应由滚珠102的形状误差、V形槽104的形状误差和位置误差、滚珠102和V形槽104之间的摩擦等因素的影响决定。

在图9的示例中，V形槽104和滚珠102之间的耦合在V形槽104和滚珠102彼此点接触的两处位置处约束了两个自由度。由于使用了三个V形槽支架100，支撑板6相对于构件3有六个自由度受到约束。因为即使重复进行分开支撑板6和构件3然后再将它们重新耦合的操作，V形槽104和滚珠102也总是在相同的位置耦合，所以V形槽支架100具有很高的定位重复性。由于V形槽104和滚珠102彼此点接触，因此作用力从V形槽传递至滚珠102，或者相反地从滚珠102传递至V形槽104。但是主要跟变形相关的力矩不会被传递。

在使用板簧或铰链的支架中，在起到V形槽104和滚珠102之间点接触部分作用的板簧的低刚度部分、铰链部分等处的刚度不为零，因此不仅能够传递作用力而且也能够传递力矩。根据第四实施例，变形的传递能够比使用板簧或者铰链的情况更多地被阻止。

尽管反射镜1的光轴在第一至第四实施例中是沿竖直方向取向，但是反射镜1的取向不限于此。即使在反射镜1的光轴沿任意方向取向时，根据本发明的反射镜单元也是适用的。例如，当反射镜1的光轴沿水平方向取向时，反射镜单元被旋转90度。在此情况下，图9中的三个V形槽支架100可以竖直成形，或者如图10所示的V形槽支架100也是可用的。图10中的竖直V形槽支架100由形成在构件3内的V形槽104以及耦合至V形槽104的滚珠102构成。滚珠102被固定至支撑板6（未示出）。尽管可以使用如图2所示的双脚支架7，但是布置可以根据具体设计而改变。本发明已经示范了公知的两种类型的支架，但是不限于此。如有必要，支撑板6、构件3等可以具有冷却功能。

【曝光装置】

将介绍应用了根据本发明的反射镜单元的示范性曝光装置。如图11所示，该曝光装置包括照明光学系统501、其上装有光罩（reticle）的光罩台502、投影光学系统503以及其上装有基板的基板台504。该曝光装置通过投影光学系统503将被来自照明光学系统501的光照亮的光罩的图案图像投影到基板上，由此曝光该基板。该曝光装置可以适用分步和重复投影的曝光方法或者分步和扫描投影的曝光方法。根据本发明的反射镜单元可以被用作用于校正照明光学系统501和投影光学系统503中至少一者的波前误差和畸变的反射镜单元。

根据本发明的反射镜单元也可以被用作用于校正除曝光装置之外的天文望远镜中的光学系统的波前误差和畸变的反射镜单元。

【设备的制造方法】

接下来将介绍一种设备（例如半导体设备或液晶显示设备）的制造方法。该半导体设备通过以下步骤制造：在晶片上形成集成电路的预处理，以及对通过预处理形成在晶片上的集成电路芯片作为产品进行完工的后处理。预处理包括通过使用上述的曝光装置曝光涂覆有感光剂的晶片的步骤，以及显影该晶片的步骤。后处理包括组装步骤（切割和粘接）以及包装步骤（封装）。液晶显示设备通过形成透明电极的处理制造。形成透明电极的处理包括将感光剂施加至其上沉积有透明导电膜的玻璃基板的步骤，通过使用上述的曝光装置曝光涂覆有感光剂的玻璃基板的步骤，以及显影该玻璃基板的步骤。根据本实施例中的设备制造方法能够制造出比传统设备质量更高的设备。

尽管已经参照示范性实施例介绍了本发明，但是应该理解本发明并不局限于公开的示范性实施例。所附权利要求的保护范围应该跟最广义的解读相符从而涵盖所有这些变型以及等价的结构和功能。

Claims (10)

1.一种反射镜单元，包括

反射镜；

多个非接触型致动器，所述非接触型致动器包括可移动元件和定子并且被构造成用于改变所述反射镜的形状；

支撑板，所述定子被固定至所述支撑板；

保持元件，所述保持元件被构造成用于在接触所述反射镜但不接触所述支撑板的情况下保持所述反射镜；

运动学支架，所述运动学支架被构造成接触所述支撑板；以及

被构造成用于保持所述保持元件并且被构造成用于在接触所述运动学支架的情况下保持所述支撑板的构件；

其中所述可移动元件被附连至所述反射镜的与光学表面相反的表面。

2.如权利要求1所述的反射镜单元，其中所述构件包括围绕所述多个致动器、所述反射镜以及所述支撑板的透镜镜筒。

3.如权利要求1所述的反射镜单元，其中所述构件经由所述运动学支架保持所述反射镜。

4.如权利要求1所述的反射镜单元，其中所述构件保持所述支撑板的侧表面。

5.如权利要求1所述的反射镜单元，其中所述构件保持所述反射镜的侧表面。

6.如权利要求2所述的反射镜单元，其中

所述构件包括被构造成用于经由所述运动学支架保持所述支撑板的第一构件、以及被构造成用于经由所述保持元件保持所述反射镜的与光学表面相反的表面的板形第二构件，

所述第一构件构成透镜镜筒，并且

所述第二构件被固定至所述第一构件或者与第一构件整体形成。

7.如权利要求6所述的反射镜单元，其中

所述第二构件被定位成沿所述反射镜的光轴方向夹在所述反射镜和所述支撑板之间，

所述第二构件包括多个通孔，

所述定子经由支撑所述定子的多个支撑元件固定至所述支撑板，并且

所述多个支撑元件延伸穿过所述多个通孔。

8.如权利要求7所述的反射镜单元，其中所述第二构件经由至少三个保持元件保持所述反射镜。

9.如权利要求6所述的反射镜单元，其中

所述支撑板被定位成沿所述反射镜的光轴方向夹在所述反射镜和所述第二构件之间，

所述支撑板包括通孔，并且

所述保持元件延伸穿过所述通孔。

10.一种曝光装置，所述曝光装置用于经由投影光学系统将被来自照明光学系统的光照亮的光罩的图案图像投影到基板上，由此曝光所述基板，其中所述照明光学系统和投影光学系统中的至少一者包括如权利要求1至9中的任何一项所述的反射镜单元。