CN108227401A - 光学装置、曝光装置以及物品的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学装置、曝光装置以及物品的制造方法。本发明提供对于降低致动器的线圈的热所引起的反射镜的变形而有利的光学装置。使反射镜变形的光学装置包括对所述反射镜施加力的多个致动器，所述多个致动器的各个致动器具有相互对置地配置的磁铁和线圈，所述磁铁隔着部件被所述反射镜支承，所述部件包括如下部分，该部分的和与所述反射镜的接触面平行的剖面的面积比与所述接触面平行的所述磁铁的剖面的面积小。

Description

光学装置、曝光装置以及物品的制造方法

技术领域

本发明涉及使反射镜变形的光学装置、使用了该光学装置的曝光装置以及物品的制造方法。

背景技术

在被用于半导体器件等的制造的曝光装置中，为了提高分辨率，优选使设置于投影光学系统的反射镜变形来校正投影光学系统的光学像差。另外，在望远镜中，也产生大气的波动等所引起的光学像差，所以优选使设置于望远镜的反射镜变形来校正光学像差。在专利文献1中，提出了使用致动器来使反射镜变形的光学装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-107658号公报

发明内容

在光学装置中，优选使用具有相互对置的线圈和磁铁的音圈马达(VCM)等致动器。在这样的致动器中不易产生磁滞，所以将磁铁与反射镜接合，控制线圈的电流，从而能够根据线圈的电流值容易地控制反射镜的形状。然而，线圈因电流的供给而放热，所以当该热传递到磁铁时，磁铁发生变形，在安装有磁铁的反射镜的部位有可能产生局部的变形。

因而，本发明的目的在于提供对于降低致动器的线圈的热所引起的反射镜的变形而有利的光学装置。

为了达到上述目的，作为本发明的一个方面的光学装置是使反射镜变形的光学装置，所述光学装置的特征在于，包括对所述反射镜施加力的多个致动器，所述多个致动器的各个致动器具有相互对置地配置的磁铁和线圈，所述磁铁隔着部件被所述反射镜支承，所述部件包括如下部分，该部分的和与所述反射镜的接触面平行的剖面的面积比与所述接触面平行的所述磁铁的剖面的面积小。

作为本发明的一个方面的曝光装置是对基板进行曝光的曝光装置，所述曝光装置的特征在于，包括将掩模的图案投影到所述基板的投影光学系统，所述投影光学系统包括使反射镜变形的光学装置，所述光学装置包括对所述反射镜施加力的多个致动器，所述多个致动器的各个致动器具有相互对置地配置的磁铁和线圈，所述磁铁隔着部件被所述反射镜支承，所述部件包括如下部分，该部分的和与所述反射镜的接触面平行的剖面的面积比与所述接触面平行的所述磁铁的剖面的面积小。

作为本发明的一个方面的物品的制造方法的特征在于，具有：使用曝光装置对基板进行曝光的工序；以及使在所述工序中被曝光的所述基板显影的工序，所述曝光装置包括将掩模的图案投影到所述基板的投影光学系统，所述投影光学系统包括使反射镜变形的光学装置，所述光学装置包括对所述反射镜施加力的多个致动器，所述多个致动器的各个致动器具有相互对置地配置的磁铁和线圈，所述磁铁隔着部件被所述反射镜支承，所述部件包括如下部分，该部分的和与所述反射镜的接触面平行的剖面的面积比与所述接触面平行的所述磁铁的剖面的面积小。

本发明的进一步的目的或者其它方面能通过以下参照附图来说明的优选的实施方式变清楚。

根据本发明，例如能够提供对于降低致动器的线圈的热所引起的反射镜的变形而有利的光学装置。

附图说明

图1是示出第1实施方式的光学装置的结构的概略图。

图2是用于说明磁铁的变形所致的反射镜的局部的变形的图。

图3是示出实施例1的部件的结构的图。

图4是示出实施例2的部件的结构的图。

图5是示出实施例3的部件的结构的图。

图6是示出实施例4的部件的结构的图。

图7是示出第2实施方式的光学装置的结构的概略图。

图8是示出光学装置的变形例的图。

图9是示出曝光装置的图。

附图标记说明

1：反射镜；2：基座平台；3：支承部件；4：致动器；4a：磁铁；4b：线圈；5：控制部；10(20)：光学装置。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的优选的实施方式。此外，在各图中，对相同的部件及要素标注相同的参照编号，省略重复的说明。

<第1实施方式>

参照图1，说明本发明的第1实施方式的光学装置10。图1是示出第1实施方式的光学装置10的结构的概略图。光学装置10是使反射镜1变形的装置，例如可包括基座平台2、支承反射镜1的支承部件3、对反射镜1施加力的多个致动器4以及控制部5。控制部5例如包括具有CPU、存储器等的计算机，控制多个致动器4的各个致动器。在此，本实施方式的光学装置10例如能够用于使曝光装置的投影光学系统所包含的反射镜变形，校正投影光学系统的光学像差、投影图像的倍率、失真、聚焦等。然而，并不限于此，例如也可以用于使望远镜所包含的反射镜变形，校正该望远镜的光学像差。另外，本实施方式的光学装置10例如能够构成为使杨氏模量为50MPa左右的反射镜1变形。

反射镜1具有使光反射的反射面1a以及作为反射面1a的相反侧的面的背面1b，由固定于基座平台2的支承部件3支承。即，反射镜1还能够说成是经由支承部件3由基座平台2支承。在此，在本实施方式(图1)中，包括反射镜1的中心的反射镜1的一部分(以下，中心部)由支承部件3支承。然而，并不限于此，也可以由支承部件3支承反射镜1的中心部以外的部分。另外，本实施方式的反射镜1具有平行平板的形状，但并不限定于该形状，也可以具有凹形状或者凸形状。

多个致动器4配置于反射镜1与基座平台2之间，对反射镜1的背面1b施加力来使反射镜1变形。多个致动器4分别具有相互对置地配置的磁铁4a(可动件)和线圈4b(定子)，通过对线圈4b供给电流而使磁铁4a与线圈4b之间产生洛仑兹力、电磁力，从而对反射镜1的背面1b施加力。磁铁4a以及线圈4b能够以在磁铁4a与线圈4b之间例如形成0.1mm左右的间隙的方式在对反射镜1的背面1b施加力的方向(Z方向)上隔离地配置。作为各致动器4，例如能够使用音圈马达(以下，VCM)。在这样具有磁铁4a和线圈4b的VCM等致动器中不易产生磁滞，所以通过控制致动器4中的线圈4b的电流值，能够根据该电流值容易地控制反射镜1的形状。

在此，在本实施方式的光学装置10中，磁铁4a由反射镜1支承，线圈4b由基座平台2支承。也可以是磁铁4a由基座平台2支承，线圈4b由反射镜1支承，但在线圈4b由反射镜1支承的结构中，需要将用于使电流流过线圈4b的布线形成于反射镜1，结构可能变复杂。因此，如图1所示，优选线圈4b由基座平台2支承。另外，在致动器4中，为了尽可能减小线圈4b的电流值，优选使用具有尽可能大的磁通密度的磁铁4a。作为致动器4的磁铁4a，例如能够使用钕磁铁。

控制部5控制致动器4的线圈4b的电流值，以使反射镜1的形状成为目标形状。例如，控制部5具有调整线圈4b的电流(使电流增减)的电流放大器5a，利用电流放大器5a控制线圈4b的电流值，以使致动器4产生推力而使反射镜1的形状成为目标形状。在此，在本实施方式的光学装置10中，构成为控制致动器4的线圈4b的电流值，但并不限于此。例如，也可以构成为设置测量反射镜1的形状(或者反射镜1与基座平台2之间的距离)的测量部，根据测量部的测量结果对线圈4b的电流值进行反馈控制。另外，在图1中，仅两个线圈4b连接于电流放大器5a(控制部5)，但这只是简化了示图，实际上，所有的线圈4b能够连接于电流放大器5a。

在这样的光学装置中，致动器4的线圈4b由于电流的供给而放热，所以当该热传递到磁铁4a时，磁铁4a发生变形，可能在反射镜1产生(不想要的)局部的变形。例如，当将光学装置10用于曝光装置的情况下，为了减少由于曝光的光的照射而反射镜1热变形这一情况，反射镜1优选由线膨胀系数小的材质(例如1ppm/℃以下)来构成。另一方面，作为致动器4的磁铁4a，如前所述优选使用钕磁铁，钕磁铁的线膨胀系数为10ppm/℃左右。设想使用这样线膨胀系数互不相同的反射镜1和磁铁4a并使它们如图2(a)所示直接接合的情况。在该情况下，当由线圈4b产生的热传递到磁铁4a而磁铁4a发生变形时，由于反射镜1与磁铁4a的线膨胀系数的不同所引起的双金属效应，如图2(b)所示，在接合有磁铁4a的反射镜1的部位可能产生局部的变形。因而，在光学装置10中，优选由反射镜1支承磁铁4a，以使得降低磁铁4a的变形所引起的反射镜1的局部的变形。

因而，在本实施方式的光学装置10中，如图1所示，致动器4的磁铁4a隔着部件6由反射镜1支承(固定)。而且，该部件6构成为包括和与反射镜1的接触面(与反射镜1接触的该部件6的面)平行的剖面的面积比与该接触面平行的磁铁4a的剖面的面积小的部分。例如，该部件6能够构成为包括和与反射镜1的接触面平行的剖面的面积比将磁铁4a投影到反射镜1的背面1b时的投影区域的面积小的部分。磁铁4a隔着这样构成的部件6由反射镜1支承，从而能够减少磁铁4a的变形传递到反射镜1而在反射镜1产生局部的变形(即，磁铁4a的变形所引起的反射镜1的变形)这一情况。在此，在本实施方式中，和与反射镜1的接触面平行的剖面为XY剖面，以下，有时将和与反射镜1的接触面平行的剖面简称为“剖面”。

部件6配置于反射镜1与磁铁4a之间，分别与反射镜1以及磁铁4a接合。“接合”可包括“粘接”以及“熔接”。例如，本实施方式中的反射镜1与部件6既可以使粘接剂(结合部件)介于反射镜1与部件6之间地被粘接(结合)，也可以被熔接。同样地，本实施方式中的磁铁4a与部件6既可以使粘接剂(结合部件)介于磁铁4a与部件6之间地被粘接(结合)，也可以被熔接。作为使反射镜1与部件6粘接的粘接剂、以及使磁铁4a与部件6粘接的粘接剂，例如能够使用杨氏模量为5MPa左右的粘接剂。这些粘接剂的厚度优选比部件6的厚度薄，只要为部件6的厚度的1/5以下即可，为部件6的厚度的1/10以下则更好。

另外，部件6优选由反射镜1与部件6的线膨胀系数的差比反射镜1与磁铁4a的线膨胀系数的差小的材质构成。即，只要部件6的线膨胀系数为反射镜1的线膨胀系数与磁铁4a的线膨胀系数之间的值(例如，磁铁4a的线膨胀系数的1/5以下)即可。更优选的是由与构成反射镜1的材质相同的材质构成部件6即可。由此，能够更加提高降低磁铁4a的变形所引起的反射镜1的变形的效果。

在此，本实施方式的磁铁4a具有圆柱形状，但并不限于此，也可以具有与圆柱形状不同的形状。在该情况下，部件6优选构成为包括剖面的面积比磁铁4a的剖面的最小面积小的部分。另外，当部件6的该部分处的剖面的面积为磁铁4a的剖面的面积(例如最小面积)的1/4以下时，能够更加提高降低磁铁4a的变形所引起的反射镜1的变形的效果。

以下，说明本实施方式的部件6的结构例(实施例)。

[实施例1]

图3是示出实施例1的部件6的结构的图。图3(a)是示出反射镜1、部件6以及磁铁4a的结构的XZ剖面图，图3(b)是示出由于线圈4b的放热而磁铁4a发生变形的状态的图。实施例1的部件6具有圆柱形状，如图3(a)所示，部件6的剖面的面积在部件6的整体上比磁铁4a的剖面的面积小。即，在实施例1的部件6中，该部件6的整体可对应于剖面的面积比磁铁4a的剖面的面积小的部分。通过使反射镜1隔着这样构成的部件6支承磁铁4a，能够如图3(b)所示利用部件6缓和磁铁4a的变形传递到反射镜1。因此，与将磁铁4a与反射镜1直接接合的情况相比，能够降低反射镜1的局部的变形。

[实施例2]

图4是示出实施例2的部件6的结构的图。图4(a)是示出反射镜1、部件6以及磁铁4a的结构的XZ剖面图，图4(b)是示出部件6以及磁铁4a的结构的立体图。实施例2的部件6具有与磁铁4a接合的第1接合面6a以及与反射镜1接合的第2接合面6b，具有第1接合面6a比第2接合面6b小的锥形形状。即，在实施例2的部件6中，包括第2接合面6b的部分6c(包括第2接合面6b及其附近的部分)可对应于剖面的面积比磁铁4a的剖面的面积小的部分。通过使反射镜1隔着这样构成的部件6支承磁铁4a，能够利用部件6缓和磁铁4a的变形传递到反射镜1。因此，与将磁铁4a和反射镜1直接接合的情况相比，能够降低反射镜1的局部的变形。

[实施例3]

图5是示出实施例3的部件6的结构的图。图5(a)是示出反射镜1、部件6以及磁铁4a的结构的XZ剖面图，图5(b)是示出部件6以及磁铁4a的结构的立体图。实施例3的部件6具有与磁铁4a接合的第1接合面6a以及与反射镜1接合的第2接合面6b，具有第1接合面6a比第2接合面6b大的锥形形状。即，在实施例3的部件6中，包括第1接合面6a的部分6d(包括第1接合面6a及其附近的部分)可对应于剖面的面积比磁铁4a的剖面的面积小的部分。通过使反射镜1隔着这样构成的部件6支承磁铁4a，能够利用部件6缓和磁铁4a的变形传递到反射镜1。因此，与将磁铁4a和反射镜1直接接合的情况相比，能够降低反射镜1的局部的变形。

[实施例4]

图6是示出实施例4的部件6的结构的图。图6(a)是示出反射镜1、部件6以及磁铁4a的结构的XZ剖面图，图6(b)是示出部件6以及磁铁4a的结构的立体图。实施例4的部件6具有与磁铁4a接合的第1接合面6a以及与反射镜1接合的第2接合面6b，在第1接合面6a与第2接合面6b之间具有剖面的面积比第1接合面6a以及第2接合面6b小的缩颈部部分6e。即，在实施例4的部件6中，该缩颈部部分6e可相当于剖面的面积比磁铁4a的剖面的面积小的部分。通过使反射镜1隔着这样构成的部件6支承磁铁4a，能够利用部件6缓和磁铁4a的变形传递到反射镜1。因此，与将磁铁4a和反射镜1直接接合的情况相比，能够降低反射镜1的局部的变形。

<第2实施方式>

在光学装置中，当由支承部件3支承反射镜1时，越接近该支承部件3，反射镜1的刚性越高，不易使反射镜1变形。也就是说，在设置于光学装置的多个致动器4中，越是与支承部件3接近的致动器4，为了使反射镜1变形规定量而供给到线圈4b的电流值越大，与其相伴地线圈4b的放热量可能变大。其结果，磁铁4a的变形量也变大，并且反射镜1的局部的变形可能变大。因而，在第2实施方式的光学装置20中，在多个致动器4中的接近支承部件3的致动器4中，增厚设置于反射镜1与磁铁4a之间的部件6的厚度(Z方向的长度)。由此，使磁铁4a的变形不易传递到反射镜1，能够降低反射镜1的局部的变形。在此，第2实施方式的光学装置20的除了以下说明的结构以外的结构与第1实施方式的光学装置10相同。

图7是示出第2实施方式的光学装置20的图。例如，设想多个致动器4包括第1致动器4₁以及比第1致动器4₁更靠近支承部件3的第2致动器4₂的情况。即，设想隔着部件6₂支承第2致动器4₂的磁铁4a₂的反射镜1的第2部位1₂比隔着部件6₁支承第1致动器4₁的磁铁4a₁的反射镜1的第1部位1₁更靠支承部件3的情况。在该情况下，第2部位1₂的刚性比第1部位1₁的刚性大，所以例如为了在第1部位1₁和第2部位1₂产生相同的变形量，第2致动器4₂的推力可能比第1致动器4₁的推力大。也就是说，供给到第2致动器4₂的线圈4b₂的电流值可能比供给到第1致动器4₁的线圈4b₁的电流值大。因而，与第1致动器4₁相比，第2致动器4₂的线圈4b的放热量大，与其相伴地磁铁4a的变形大。

因此，在本实施方式的光学装置20中，使对第2致动器4₂的磁铁4a₂设置的部件6₂的厚度比对第1致动器4₁的磁铁4a₁设置的部件6₁的厚度厚。另外，在第1致动器4₁和第2致动器4₂中，从控制反射镜1的变形时的容易性的观点来看，优选使磁铁4a与线圈4b的间隔相同，以使针对线圈4b的电流值的推力的产生量在它们之间相同。因此，在本实施方式的光学装置20中，能够如图7所示，在设置于基座平台2的凹部2a的内侧配置第2致动器4₂的线圈4b₂。也就是说，在第2致动器4₂中，与使部件6的厚度比对第1致动器4₁设置的部件6厚的量相应地将线圈4b嵌入基座平台2。

在此，本实施方式(图7)的光学装置20被构成为将多个致动器4中的最接近支承部件3的致动器作为第2致动器4₂，仅对该致动器的磁铁4a设置的部件6变厚。然而，并不限于此，例如，也可以如图8所示构成为对多个致动器4的各个致动器中的磁铁4a设置的部件6随着致动器4的位置靠近支承部件3而逐渐变厚。

<曝光装置的实施方式>

边参照图9边说明本实施方式的曝光装置50。本实施方式的曝光装置50可包括照明光学系统IL、投影光学系统PO、能够保持掩模55而移动的掩模载置台MS以及能够保持基板56而移动的基板载置台WS。另外，曝光装置50可包括控制对基板56进行曝光的处理的控制部51。

从照明光学系统IL所包含的光源(未图示)射出的光能够利用照明光学系统IL所包含的狭缝(未图示)例如使在Y方向上长的圆弧状的照明区域形成在掩模55上。掩模55以及基板56由掩模载置台MS以及基板载置台WS分别保持，隔着投影光学系统PO配置于光学上大致共轭的位置(投影光学系统PO的物面以及像面的位置)。投影光学系统PO具有规定的投影倍率，将形成于掩模55的图案投影到基板56。然后，使掩模载置台MS以及基板载置台WS在与投影光学系统PO的物面平行的方向(例如图5的X方向)上以与投影光学系统PO的投影倍率相应的速度比进行扫描。由此，能够将形成于掩模55的图案转印到基板56。

投影光学系统PO例如如图9所示能够构成为包括平面镜52、凹面镜53以及凸面镜54。从照明光学系统IL射出并透射掩模55的曝光的光被平面镜52的第1面52a折弯光路，入射到凹面镜53的第1面53a。在凹面镜53的第1面53a反射的曝光的光在凸面镜54处反射，入射到凹面镜53的第2面53b。在凹面镜53的第2面53b反射的曝光的光被平面镜52的第2面52b折弯光路，成像于基板上。在这样构成的投影光学系统PO中，凸面镜54的表面为光学上的光瞳。

在上述曝光装置50的结构中，上述实施方式的光学装置例如能够被用作使作为反射镜1的凹面镜53的反射面变形的装置。通过将上述实施方式的光学装置用于曝光装置50，能够使凹面镜53的反射面(第1面53a以及第2面53b)高精度地变形，能够高精度地校正投影光学系统PO中的光学像差。在此，曝光装置50中的控制部51也可以构成为包括用于控制上述实施方式的光学装置中的致动器4的控制部5。此外，在上述实施方式的光学装置被用作使凹面镜53的反射面变形的装置的情况下，图9中的X方向、Y方向以及Z方向分别对应于图1～图8中的－Z方向、Y方向以及X方向。

<物品的制造方法的实施方式>

本发明的实施方式的物品的制造方法例如适合于制造半导体器件等微型器件或具有微细构造的元件等物品。本实施方式的物品的制造方法包括对涂敷于基板的感光剂使用上述曝光装置而形成潜像图案的工序(对基板进行曝光的工序)以及使在上述工序中形成有潜像图案的基板显影的工序。进而，这样的制造方法包括其它公知的工序(氧化、成膜、蒸镀、掺杂、平坦化、蚀刻、抗蚀剂剥离、切割、键合、封装等)。本实施方式的物品的制造方法相比于以往的方法，在物品的性能、品质、生产率、生产成本中的至少1个方面是有利的。

以上，说明了本发明的优选的实施方式，但本发明当然不限定于这些实施方式，能够在其要旨的范围内进行各种变形以及变更。

Claims (14)

1.一种光学装置，使反射镜变形，所述光学装置的特征在于，

包括对所述反射镜施加力的多个致动器，

所述多个致动器的各个致动器具有相互对置地配置的磁铁和线圈，

所述磁铁隔着部件被所述反射镜支承，

所述部件包括如下部分，该部分的和与所述反射镜的接触面平行的剖面的面积比与所述接触面平行的所述磁铁的剖面的面积小。

2.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，

所述部件由与构成所述反射镜的材质相同的材质构成。

3.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，

所述部分的剖面的面积为所述磁铁的剖面的面积的1/4以下。

4.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，

所述部件与所述反射镜的线膨胀系数之差比所述磁铁与所述反射镜的线膨胀系数之差小。

5.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，

在所述反射镜与所述部件之间还包括将所述反射镜与所述部件结合的结合部件。

6.根据权利要求5所述的光学装置，其特征在于，

所述结合部件的厚度比所述部件的厚度薄。

7.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，

所述光学装置还包括支承所述反射镜的支承部件，

所述多个致动器包括第1致动器以及比所述第1致动器更靠近所述支承部件的第2致动器，

对所述第2致动器的磁铁设置的所述部件比对所述第1致动器的磁铁设置的所述部件厚。

8.根据权利要求7所述的光学装置，其特征在于，

所述光学装置还包括基座平台，该基座平台支承所述多个致动器的各个致动器中的线圈，

所述第2致动器的线圈配置于设置于所述基座平台的凹部的内侧。

9.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，

所述部件具有所述部件与所述磁铁的接合面比所述部件与所述反射镜的接合面小的锥形形状。

10.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，

所述部件具有所述部件与所述磁铁的接合面比所述部件与所述反射镜的接合面大的锥形形状。

11.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，

所述部件具有缩颈部，该缩颈部的剖面比所述部分与所述磁铁的接合面以及所述部件与所述反射镜的接合面小。

12.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，

所述光学装置还包括控制部，该控制部控制所述多个致动器，以使所述反射镜的形状成为目标形状。

13.一种曝光装置，对基板进行曝光，所述曝光装置的特征在于，包括将掩模的图案投影到所述基板的投影光学系统，

所述投影光学系统包括使反射镜变形的光学装置，

所述光学装置包括对所述反射镜施加力的多个致动器，

所述多个致动器的各个致动器具有相互对置地配置的磁铁和线圈，

所述磁铁隔着部件被所述反射镜支承，

所述部件包括如下部分，该部分的和与所述反射镜的接触面平行的剖面的面积比与所述接触面平行的所述磁铁的剖面的面积小。

14.一种物品的制造方法，其特征在于，具有：

使用曝光装置对基板进行曝光的工序；以及

使在所述工序中被曝光后的所述基板显影的工序，

所述曝光装置包括将掩模的图案投影到所述基板的投影光学系统，

所述投影光学系统包括使反射镜变形的光学装置，

所述光学装置包括对所述反射镜施加力的多个致动器，

所述多个致动器的各个致动器具有相互对置地配置的磁铁和线圈，

所述磁铁隔着部件被所述反射镜支承，

所述部件包括如下部分，该部分的和与所述反射镜的接触面平行的剖面的面积比与所述接触面平行的所述磁铁的剖面的面积小。