CN107422608B - 保持装置、光刻设备和制品制造方法 - Google Patents

保持装置、光刻设备和制品制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及保持装置、光刻设备和制品制造方法。一种保持装置，构造成使用多个设置在光学元件的外周部处的保持部将光学元件保持到基座部件上的，其中多个保持部包括多个构造成以六个自由度地保持光学元件的第一保持部和构造成约束在六个自由度之中的光学元件的光轴方向上的自由度的第二保持部，并且其中由多个第二保持部用于约束光学元件的光轴方向上的自由度的力大于用于约束其它自由度的力。

Description

保持装置、光刻设备和制品制造方法
技术领域
本发明涉及保持装置、光刻设备和制品制造方法。
背景技术
需要一种技术，用于保持用来制造半导体器件等的光刻设备或者保持用于天文望远镜等的光学元件，以使其位置和姿态可以调整并且不会出现意外变形。美国专利6873478的说明书中的透镜支架构造成允许以六个自由度来控制光学元件，同时减小对光学元件的夹持力。
发明内容
然而，因为上述透镜支架具有减小的夹持力，所以透镜支架容易受外部振动的影响。如果增强(过度约束)夹持以减小振动的影响，则光学元件会变形，因此当光学元件拆除时位置重现性会减低。
本发明提供了一种保持装置，该保持装置不容易受例如外部振动的影响。
本发明的保持装置构造成使用设置在光学元件外周部处的多个保持部将光学元件保持到基座部件上，其中，所述多个保持部包括构造成以六个自由度保持光学元件的多个第一保持部和构造成限制六个自由度之中的光学元件光轴方向自由度的多个第二保持部，和其中，用于通过所述多个第二保持部限制光学元件光轴方向自由度的力大于用于限制其它自由度的力。
从以下参照附图对示例性实施例的说明中将清楚本发明的其它特征。
附图说明
图1是与第一实施例相关的保持装置的示意图。
图2是显示第一保持部细节的视图。
图3是显示第二保持部细节的视图。
图4是当从Z方向看时与第一实施例相关的保持装置的视图。
图5是显示所保持的光学元件的振动状态的视图。
图6是显示与第二实施例相关的第二保持部的视图。
图7是显示与第三实施例相关的第二保持部的视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图等描述用于实施本发明的方式。
(第一实施例)
图1是与本发明第一实施例相关的保持装置的示意图。保持装置具有第一保持部100和第二保持部200，并且保持装置保持光学元件300。第一保持部100和第二保持部200二者之一固定到光学元件300的外周部上，并且另一个固定到支座(基座部件)400上。在该实施例中，使用圆形元件作为光学元件300，但是也可以采用其它形状(例如矩形或者多边形)。此外，保持装置还可以应用于光刻设备(例如通过曝光来把形成在模版上的图案进行转印的曝光设备和在基板上形成压印材料(光刻胶)图案的压印设备)、天文望远镜等。支座400设置在光学系统内，当应用于曝光设备时该光学系统构造成投影用于曝光的光。此外，支座400优选是铸件、平板等，以具有高固有频率(不容易振动)。
图2是显示第一保持部100的细节的视图。第一保持部100是两脚架式保持部，每一组框架110和111和弹性部112和113作为一个支腿，并且第一保持部100是所谓的交叉机构，该交叉机构构造成允许光学元件300六个自由度(X、Y、Z、θX、θY、θZ)的姿态变化。这里，垂直于光学元件300表面的方向设定成Z方向，并且垂直于Z方向的方向分别设定成X方向和Y方向。第一保持部100的一端附接到固定于光学元件300的凸缘310上。凸缘310可与第一保持部100一体形成。此外，在该情况中，凸缘310附接到光学元件300上。为了水平地支承光学元件300，两支腿之间的角度形成为使得凸缘310的中心线是角平分线。此外，在该实施例中，第一保持部100设置在绕光学元件300分开120度的三个位置处以包围光学元件300。请注意，由两支腿形成的角度或者第一保持部100的布置可以根据光学元件300的厚度、重心位置等来调整。
除了上述结构以外，第一保持部100具有构造成把两支腿连接起来的支架114和构造成把支架114和凸缘310连接起来的连接部115。利用这种结构，由第一保持部100接收的力可以通过沿光学元件300的径向(Y方向)的膨胀来消除。
图3是显示第二保持部200的细节的视图。第二保持部200具有弹性部210和附接部220。开口OP1设置在弹性部210中。弹性部210和附接部220可以是一体式部件。在该实施例中，板簧用作弹性部210。弹性部210是矩形板簧，在Z方向上长并且在X方向上短，并且在Y方向(厚度)上的长度比在X方向上的长度短。作为板簧的材料，考虑到热变形，可以使用奥氏体不锈钢(例如SUS304)。
在该实施例中，使用螺钉把第二保持部200固定到光学元件300上。每个开口OP1的形状相应地形成为使得螺钉在X方向上与开口OP1接触，并且可以在Z方向上的位置处拧紧任意数量的螺钉。换句话说，开口OP1具有的形状在Z方向上长。在运输期间，固定到支座400上的光学元件300会产生位置位移。特别地，光学元件300在光轴方向(Z方向)的位置位移会显著地影响光学特性。根据上述结构，可通过调整在Z方向上的位置来校正该位置位移。此外，可放松在Z方向上的过度约束，并且可以减小变形。附接部220为有厚度的块形，并且通过固定或者摩擦而保持到支座400上。
利用上述结构，在第二保持部200的情况中，在保持用于限制Z方向移动的约束力的同时，因弹性部210的弹力，用于限制X方向和Y方向移动的约束力比对Z方向的约束力弱。因此，可减小由于对光学元件300过度约束而导致的变形和位置重现性下降，同时增大了由光学元件300和第一保持部100所构成的系统的固有频率(不容易振动)。
图4是当从Z方向看时与第一实施例相关的保持装置的视图。如图4中所示，多个第二保持部200在光学元件300的周向上在第一保持部100之间附接到光学元件300的侧面上。第二保持部200的数量不限于此。此外，只要有必要且空间限制性允许，可以设置一个或多个第二保持部。
图5是显示由该实施例的保持装置保持的光学元件的振动状态的视图。图5是当从Y方向看时由第一保持部100和第二保持部200保持的光学元件300的视图。为了便于说明，仅示出了多个保持部中的一些。这里，将描述对光学元件300的光学性能有显著贡献的振动分量：X方向上的振动VX、Z方向上的振动VZ和以Y轴为旋转轴的振动Vθy。
第一保持部100允许光学元件300六个自由度的姿态变化。因此，在仅使用第一保持部100执行保持时，由于来自外部的振动等容易发生Z方向上的位置位移。在该实施例中，通过增加第二保持部200，给光学元件300提供了用于限制Z方向移动的约束力。因此，可以减小Z方向上的振动VZ。此外，对Z方向振动VZ的抑制力还有助于减小在X方向上的振动和以Y轴为旋转轴的振动Vθy。
此外，关于光学元件300的变形，如上所述，在第二保持部200的情况中，用于限制X方向和Y方向移动的约束力比Z方向的约束力弱。因此，在没有过度约束光学元件300的情况下减小了变形。根据该实施例，可以提供不容易受外部振动影响的保持装置。
(第二实施例)
只要Z方向上的抑制力强并且其它方向上的约束力比Z方向上的约束力弱，就可以采用第二保持部200。图6是显示与第二实施例相关的第二保持部500的视图。图6中所示的第二保持部500包括附接部510、弹性铰链520和540和框架530和550。在附接部510中设置类似于上述开口OP1的开口OP2。第二保持部500经由附接部510固定到光学元件300上，并且经由框架550固定到支座400上。弹性铰链520把附接部510和框架530连接起来以使得在Z方向上的相对距离不改变，并且弹性铰链540把框架530和550连接起来以使得在Z方向上的相对距离不改变。此外，弹性铰链520和540不限制X方向和Y方向上的移动和围绕Z轴的转动。如果使用上述的第二保持部500，也可以获得类似于第一实施例的效果。
(第三实施例)
图7是显示与第三实施例相关的第二保持部600的视图。图7中所示的第二保持部600包括附接部610、弹性杆620和框架630。类似于上述开口OP1的开口OP3设置在附接部610中。第二保持部600经由附接部610固定到光学元件300上，并且经由框架630固定到支座400上。弹性杆620把附接部610和框架630连接起来，以使得在Z方向上的相对距离不改变并且不限制在X方向和Y方向上的移动和围绕Z方向的转动。如果使用上述第二保持部600，也可以获得类似于第一实施例的效果。
请注意，第一保持部100不限于两脚架式保持部，并且只要保持部允许六个自由度的姿态变化就可以采用。此外，在上述实施例中，已经描述了直接保持光学元件300的情况，但是本发明也可以应用于间接保持光学元件300的情况，例如保持用于固定光学元件300的固定部。该固定部优选是由低热膨胀材料制成的，以使得热变形最小。
(制品制造方法)
根据本发明实施例的制品制造方法优选制造以下制品，例如半导体器件等的微器件或者例如具有微观结构的元件。本实施例的制品制造方法可包括以下步骤：使用上述曝光设备在由上述保持装置保持的基板上形成(曝光)图案；和对在前一步骤中已形成图案的基板进行处理(显影)。如果光刻设备是压印设备，则代替显影步骤，制品制造方法例如包括除去残留膜的步骤。此外，制品制造方法可包括其它已知的步骤(氧化、成膜、气相沉积、掺杂、平整、光刻胶剥离、切片、打线、封装等)。与传统的制品制造方法相比，本实施例的制品制造方法在制品的性能、质量、生产率和生产成本中的至少一个方面具有优势。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应理解本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应给予最宽泛的解释，以便涵盖所有的变型以及等同的结构和功能。
本申请要求2016年5月23日申请的日本专利申请JP2016-102276的优先权，通过引用将其全部内容结合到本文中。

Claims (10)

1.一种保持装置，构造成使用设置在光学元件外周部处的多个保持部将光学元件保持到基座部件上，
其中，所述多个保持部包括构造成以六个自由度保持光学元件的多个第一保持部和构造成限制六个自由度之中的光学元件光轴方向自由度从而增大光学元件固有频率的多个第二保持部，
其中，所述多个第二保持部还构造成限制与光学元件光轴方向垂直的方向上的自由度，
其中，通过所述多个第二保持部用于限制光学元件光轴方向自由度的力大于用于限制其它自由度的力，
其中，所述多个第二保持部在光学元件的周向外周部固定在光学元件侧面上，和
其中，多个第二保持部布置在所述多个第一保持部中的两个第一保持部之间。
2.根据权利要求1所述的保持装置，其中，所述多个第二保持部通过利用设置在第二保持部中的开口而固定到光学元件上，并且开口在光轴方向上的长度大于在沿着周向外周部的方向上的长度。
3.根据权利要求1所述的保持装置，其中，所述多个第二保持部利用经由开口的螺钉而固定到光学元件上，并且开口在光轴方向上的长度大于螺钉的直径。
4.根据权利要求1所述的保持装置，其中，所述多个第二保持部具有弹性部，并且弹性部是在光轴方向上不具有弹力的板簧。
5.根据权利要求1所述的保持装置，其中，所述多个第二保持部具有弹性部，并且弹性部具有弹性铰链。
6.根据权利要求1所述的保持装置，其中，所述多个第二保持部具有弹性部，并且弹性部具有弹性杆。
7.根据权利要求1所述的保持装置，其中，所述多个第一保持部包括经由弹性部连接至基座部件的多个第一部件和连接至光学元件的一第二部件。
8.根据权利要求1所述的保持装置，其中，所述多个第一保持部根据光学元件的重心位置而在周向外周部设置。
9.一种光刻设备，包括具有光学元件的光学系统，其中，
至少一个光学元件由根据权利要求1的保持装置保持。
10.一种用于制造制品的方法，该方法包括以下步骤：
使用根据权利要求9的光刻设备在基板上形成图案；和
处理已形成有图案的基板以制造出制品。
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