JP2005175271A - 駆動機構、微動ステージ、露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 長ストローク、かつ高分解能を兼ね備えた、コンパクトでクリーンな駆動機構を提供する。
【解決手段】 第１部材と第２部材とを相対的に移動させる駆動機構であって、第１の圧電素子を用いて前記第１部材に対して固定可能な第１固定機構と、第２の圧電素子を用いて前記第１部材に対して固定可能な第２固定機構と、前記第１固定機構と前記第２固定機構との両者に連結され、所定の駆動軸に沿って前記第１固定機構と前記第２固定機構との距離を変更可能な第１アクチュエータと、前記第２部材と直接的に又は間接的に連結されている連結部を有し、前記所定の駆動軸に沿って前記連結部と前記第１固定機構との距離を変更可能な第２アクチュエータとを備えており、前記第１固定機構及び前記第２固定機構が、前記第１の圧電素子及び前記第２の圧電素子に電圧を印加しない状態において、前記第１部材に対して固定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、精密な駆動装置のための駆動機構（アクチュエータ）に関するもののである。応用分野として、精密な駆動装置、特に半導体や液晶デバイスを製造する工程において使用する露光装置の光学素子（レンズやミラーなど）の位置、姿勢を微調整するための装置に関する。特に露光装置において、光学素子を原版（マスク、レチクル等）の像を対象物（ウエハ等）に投影露光する際、正確な結像関係を得るために光学素子の位置、姿勢の微調整を行う駆動装置及びそれを用いる露光装置等に関する。なお本発明で述べる駆動装置は、上記のような露光装置等の光学装置における光学素子の位置、姿勢調整以外にも、電子顕微鏡の試料台などのように、真空中で塵や特殊なアウトガスなしに高精度な位置決めを要する装置にも適用可能である。

半導体露光装置は、数多くの異なる種類のパターンを有する原版（レチクル）をシリコンウエハ（基盤）に転写する装置である。高集積度の回路を作成するためには、解像性能だけでなく重ね合わせ精度の向上が不可欠である。

このような精度を向上させるために、光学素子の位置を微調整する方法が取られてきた。光学素子の位置調整には、（１）光学設計を満足する位置に各光学素子を位置決めする、（２）露光装置の使用時における変動（露光による熱の影響、気圧変動の影響など）を、その都度修正位置決めする、の大きく分けて二通りがある。

主に前者のための技術として特開２００２−１３１６０５に開示されているような技術がある。
特開２００２−１３１６０５号公報

しかしながら、特開２００２−１３１６０５号公報に述べられている方法では、光学素子を高精度に６軸位置決め固定ができる点で優れているが、上記の二つの調整目的の可動範囲を満足し、かつ光学性能を満足するような高い位置決め精度を実現する十分な調整範囲を実現できる入力源（アクチュエータ）を配置しにくい。

また、光学設計を満足する位置に各光学素子を位置決めする目的の場合、所望の位置に調整後、よほどの事情がない限り再調整する必要がないため、アクチュエータとセンサなどによるサーボ制御で位置を固定する方法はできればアクチュエータの耐久能力や、省エネルギの観点で避けたい。

本発明は、上記二つの目的の光学素子位置決めに用いることが可能な、脱ガスの少ない、発塵の少ないアクチュエータ、及びそれを用いた位置調整機構の構成方法について述べる。

かかる課題を解決するために本発明の駆動機構は、第１部材と第２部材とを相対的に移動させる駆動機構であって、第１の圧電素子を用いて前記第１部材に対して固定可能な第１固定機構と、第２の圧電素子を用いて前記第１部材に対して固定可能な第２固定機構と、前記第１固定機構と前記第２固定機構との両者に連結され、所定の駆動軸に沿って前記第１固定機構と前記第２固定機構との距離を変更可能な第１アクチュエータと、前記第２部材と直接的に又は間接的に連結されている連結部を有し、前記所定の駆動軸に沿って前記連結部と前記第１固定機構との距離を変更可能な第２アクチュエータとを備えており、前記第１固定機構及び前記第２固定機構が、前記第１の圧電素子及び前記第２の圧電素子に電圧を印加しない状態において、前記第１部材に対して固定されることを特徴としている。

さらに、前記第１固定機構と前記第２固定機構と前記第１アクチュエータとが、前記第１部材に対してインチワーム駆動する。

また、前記第１の圧電素子及び／又は前記第２の圧電素子が、前記所定の駆動軸に沿って伸縮するように構成しても良い。

また、前記第１アクチュエータが第３の圧電素子を有しており、該第３の圧電素子が前記所定の駆動軸に沿って伸縮するように構成しても良い。

前記第２アクチュエータが第４の圧電素子を有しており、該第４の圧電素子が前記所定の駆動軸に沿って伸縮するように構成しても良い。

また、前記第２固定機構が前記第２の圧電素子と弾性ヒンジとを有する第２リンク機構を有しており、該第２リンク機構は前記第２の圧電素子が縮んだ場合に、前記第２固定機構が前記第１部材に対して固定されるように構成しても良い。

前記第１リンク機構及び／又は前記第２リンク機構は、複数の節を有するように構成しても良い。特に、前記第１リンク機構及び／又は前記第２リンク機構が、平面８節リンク機構、又は平面４節リンク機構を有するように構成すると好ましい。

前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構が前記第１部材に対して固定される場合、前記第１リンク機構及び／又は前記第２リンク機構が有する複数の節のうち、第１節と第２節との間の部位が前記第１部材と接するものとしたとき、前記第１節と前記第２節との間の部位が磁性材料を有するように構成しても良い。

前記第１部材には磁石、継鉄からなる磁気回路があり、前記磁石と前記継鉄との相対的な位置を変えることにより、前記磁石から出る磁束のうち前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構を通る磁束の強度を変化させるように構成しても良い。

前記磁石から出る磁束のうち前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構を通る磁束強度を少なくとも第１磁束強度と該第１磁束強度より磁束強度の弱い第２磁束強度とを含む２段階に調整可能であり、前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構を前記第１部材に対して固定する場合は前記第１磁束強度となるように調整し、前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構を前記第１部材に対して固定しない場合は前記第２磁束強度となるように調整するように構成しても良い。

ここで、前記磁石は永久磁石であることが好ましい。勿論電磁石等でも構わないが、省エネルギーの観点からは永久磁石の方が好ましい。

前記磁石又は該磁石を保持する部材と前記第１部材との間に電気を導通する手段を有し、前記磁石が前記第１部材に接触している間は前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構が前記第１部材に対して固定されているように制御するように構成しても良い。

前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構に印加する電圧の立ち上げにかかる立ち下げ時の電圧波形が面取りされた形状又はＳ字形状となるように構成しても良い。

前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構に印加する電圧の立ち上げに要する時間よりも、前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構に印加する電圧の立ち下げに要する時間の方が長くなるように構成しても良い。

本発明の微動ステージは、上述の駆動機構を有し、１軸以上の位置決めが可能な点が特徴である。ここで、前記微動ステージの可動部の移動量を少なくとも１軸以上計測するための変位センサを備え、前記変位センサの指令値に基づいて前記駆動機構に指令値を与えるように構成しても良い。

本発明の露光装置は、前述の微動ステージに搭載された光学素子を用いて、光源からの光を被露光体に導くことによって、前記被露光体を露光することを特徴としている。
本発明のデバイスの製造方法は、前述の露光装置を用いて前記被露光体を露光する工程と、前記露光された被露光体を現像する工程とを有することを特徴としている。

以上述べたように、本発明によれば長ストローク、かつ高分解能を兼ね備えた、コンパクトでクリーンな駆動機構を実現できる。また、このような駆動機構を光学素子姿勢調整機構（微動ステージ等）に適用することによって、光学素子姿勢調整機構或いはそれを用いた露光装置等において、広範囲、高精度動作可能な多軸調整機構をコンパクトに配置可能となる。

以下に、図面等を用いて具体的な実施例について説明する。

（第１実施例）
図２に本発明の光学素子１の保持手段３および姿勢調整機構（調整装置、位置決め装置）８が搭載される露光装置の全体概要図を示す。

この露光装置は、一例として紫外線よりも更に波長が短い波長１０〜１５ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ光）を用いた縮小投影露光装置（ＥＵＶ露光装置）である。この極端紫外線を用いる露光装置の内部（特にＥＵＶ光の光路）はほぼ真空に保たれている。また、この露光装置は、発光装置（不図示）と、発光装置からの光でレチクルを照明する照明光学系（不図示）と、レチクルからの光をウェハに導く反射型の投影光学系（少数の屈折光学素子、回折光学素子を含むように構成してもかまわないが、好ましくは反射光学素子のみで構成するのが好ましい）とを有する。本実施例の光学素子保持・調整システム（微動ステージシステム）９は、この投影光学系内、もしくは照明光学系内に配置されており、光学素子用の微動ステージに保持された光学素子１（ここではミラー）を、投射光学系もしくは照明光学系の光学特性を所望の光学特性を満足するように（光学系の収差が所定の範囲内に収まるように）姿勢調整を行う。勿論、照明光学系や投射光学系が光学素子を複数有するような構成の場合は、複数の光学素子を同時に駆動するように調整することが望ましい。

また、この図２の露光装置において、床２２に対して除振装置２３を介して構造体フレーム２４を設置するようにしており、さらに、その構造体フレームが投影光学系の鏡筒２５を支持するように構成されている。この図２において、構造体フレーム２４が支持しているのは投影光学系だけであるが、もちろん照明光学系を支持するように構成しても構わないし、照明光学系、投影光学系の両者を支持するように構成しても構わない。また、この図２においては、レチクルとウエハとの間にミラーが４枚配置されているが、ミラーの枚数は何枚であっても構わない。特に、６枚もしくは８枚であると好ましいが、複数枚であれば良い。

図１は光学素子保持・調整システム９の一例である。光学素子１は、中間ブロック２に３箇所の保持手段３を介して保持されており、この中間ブロック２が姿勢調整機構（駆動機構）８によって位置、姿勢を調整可能に構成されている。その結果、姿勢調整機構を制御することにより、光学素子１の位置や姿勢を調整することが可能（要するに６軸駆動が可能であるが、最低限１軸以上好ましくは３軸以上の駆動が可能であれば構わない）となるように構成されている。この際、光学素子１もしくは中間ブロック２等の少なくとも１軸以上の位置、姿勢、傾き等を計測するためのセンサ（変位センサ、位置センサ、傾きセンサ等）を備え、前記センサの指令値に基づいて駆動機構に指令値を与えるように構成している。

ここで、三つの保持手段３が作る幾何学的な三角形の重心と、光学素子１の重心とが前述の三角形が作る平面と垂直な方向の成分を除いて略一致している。このようにすることによって、光学素子の荷重を３つの保持手段にほぼ均等に配分することができる。この三角形の幾何学的な重心と光学素子１の重心との位置ずれ量は、前述の３角形の最長の辺の７％以下であることが好ましい。より好ましくは３％で以内であるのが好ましい。前述の略一致しているというのはこのような数値範囲内に入るという意味である。

また光学素子１の熱膨張などによる変形を軽減したり、組み立て再現性を向上させたりする目的で、この保持手段３それぞれは、球とＶ溝の組み合わせや、球とコーン（円錐状の凹み）の組み合わせや、球と多角錐（三角錐が好ましいが、四角錘、互角錘出会っても構わない。）の凹みの組み合わせ等を有するキネマチックなマウント方法を用いても光学素子を支持しても良い。ここで、球とは、完全な球体である必要はなく、Ｖ溝、コーン、多角錐と接する部分だけが球体状である略球体であれば構わない。

本実施例で用いる姿勢調整機構８は、一例として弾性ヒンジ５と駆動手段４などからなる一般的なバイポッド型のパラレルリンク機構である。このパラレルリンク機構は、６個の駆動手段４がそれぞれ任意に動作する（伸縮する）ことにより、その可動部７（ここでは中間ブロック２、保持手段３、および光学素子１）を固定ブロック６に対して６自由度に駆動する（位置、姿勢を調整する）ことができる。この駆動手段４としては、積層型圧電素子が一般的に考えられるが、前述したように光学設計を満足する位置への光学素子の位置決め調整と、温度の変化などによる収差の変動を補正するための光学素子の位置決め調整の二つの役目を満足するための比較的大きな可動範囲を満足することは、一般的に考えて積層型の圧電素子では困難である。

本発明の応用目的である半導体露光装置用光学素子の位置調整の場合、比較的大きな可動範囲を必要とする初期の位置決めと、比較的小さな可動範囲を必要とする収差補正用位置決めの用途があるが、前者は位置決め後、不慮の事故などによって光学素子が動いてしまった場合を除いて、再調整する必要がない。したがってアクチュエータとしては、前者のための粗動部と、後者のための微動部の二つの機能に分け、粗動部は調整動作後、静止しているのが望ましい。なおこの静止のために通電し続けるのは、省エネルギ上、かつ電源が落ちた場合に位置ずれにつながるために避けたい。

そこで図３に考案した粗動―微動連結型のアクチュエータの断面図を示す。

粗動部は、インチワーム型アクチュエータによって構成されている。微動部は、粗動アクチュエータの一端に連結され、積層型圧電素子によって形成されている。アクチュエータは、半導体露光装置内に配置するため、環境汚染防止（脱ガスフリー、コンタミ防止など）を目的として、密封式のケースに封入されるか、もしくは各積層型圧電素子がそれぞれ封入されているものを用いるのが良い。前者の場合には、出力変位部が可動できるように、ケースの一部がベローズやダイヤフラムから構成されることが望ましい。図３は、上記二通りのどちらの場合も表しておらず、ベローズやダイヤフラム、あるいは封入用ケースも不図示である。

まず粗動部であるインチワーム・アクチュエータについて詳細を述べる。インチ−ワーム型の圧電素子は、ＵＳＰ３９０２０８４や特開平６−２４１７７９などのように古くから考案されたり、市販されたりしている。しかしながらこれまで考案されたり、市販されたりしてきたものの多くは、（通常２箇所の）クランプ部（固定機構）に通電している時にクランプ力を発生させ、無通電時はクランプ力を失いアクチュエータの出力部は、可動自由となってしまうものが多い。しかしながら、前述したように、クランプ（固定）する際に、電力が必要な場合、電源が落ちた場合に位置ずれしてしまう恐れが有り、尚且つ省エネルギー上好ましくない。そこで、クアンプする際には電気を必要としない、つまり固定機構（第１固定機構、第２固定機構）は、好ましくは両者ともに、少なくとも片方だけでも、無通電時（電流を流さない状態）に固定部（請求項で言うところの第１部材）に対して固定されている。

特開平４−３６００２５には、無通電時にクランプし、通電時にクランプ解除するものが開示されているが、この特開平４−３６００２５号公報では、クランプ用の圧電素子が伸縮する軸と、クランプ機構（固定機構）との駆動軸がオフセットしているため、動作がスムーズでなく、高精度な位置決めには向いていない。

本発明は、このような課題に着目したものであり、無通電時においてもクランプ力を発生させることが可能で、クランプ中心と駆動中心が一軸上に配置される（クランプ機構が有する圧電素子が伸縮する軸と２つのクランプ機構の間に挟まれている圧電素子が伸縮する軸又は被駆動部を固定部に対して駆動するために伸縮させる軸とが略一致している、ここで略一致しているとは、互いの軸の中心のずれ量が前述の軸の一方の軸の半径以下、より好ましくは、半径の半分以下であることを意味している）ことで、滑らかな動作を実現可能にしている。

図３のクランプ機構Ａ１０及びクランプ機構Ｂ１１は、それぞれ円弧状切り欠きばねを持つ平面８節リンク機構からなる。図４にその動作原理図を示す。積層型圧電素子からなるクランプ用入力アクチュエータＡ１２またはクランプ用入力アクチュエータＢ１３により変位が生じると、クランプ・ブロック１４が内側に変位し、クランプ力を解除する仕組みとなっている。

クランプ機構Ａ１０及びクランプ機構Ｂ１１の間に配置される進行用アクチュエータ１５との三つの機能の連携により、インチワーム（尺取虫）動作により、前進、後退することが可能となる。

図５に駆動のための一連の手順を示す。図５（ａ）は、初期位置、図５（ｂ）でクランプ機構Ａ１０のクランプ力を解除し、図５（ｃ）で進行用アクチュエータ１５により前進し、図５（ｄ）でクランプ機構Ａ１０がクランプし、直後にクランプ機構Ｂ１１のクランプ力を解除し、図５（ｅ）で進行用アクチュエータ１５を引き寄せ、図５（ｆ）でクランプ機構Ｂ１１がクランプする。この動作を繰り返すことで、前進することができる。なお各クランプ機構１０、１１によるクランプ、開放の繰り返しにより、主にクランプ用入力アクチュエータ１２、１３に反力が加わり、これがアクチュエータの寿命を制限する可能性がある。したがって特に指令信号を遮断するときはステップ状に立ち下げるのではなく、指令波形を鈍らせてあることが望ましい。具体的には、クランプ機構に、クランプ状態からアンクランプ状態への遷移命令を出す場合、その電圧信号の波形（電圧波形）が面取りされたような形状もしくはＳ字形状（Ｓ字の左右逆の形状も含む）もしくはその両者を組合わせたような形状の波形であることが好ましい。本実施例のように、電圧をかけた状態がクランプ状態、電圧をかけない状態がアンクランプ状態である場合には、電圧の立ち下げ時のみ上記のような電圧波形とし、電圧の立ち上げ時の電圧波形はどのような形状であっても構わない。

さらに、本実施例のように、電圧をかけた状態がクランプ状態、電圧をかけない状態がアンクランプ状態である場合、電圧の立ち上げに要する時間よりも、電圧の立ち下げに要する時間を長くするようにしても良い。勿論これは逆の構成、すなわち電圧をかけた状態がアンクランプ状態、電圧をかけない状態がクランプ状態である場合には、電圧の立ち下げに要する時間よりも、電圧の立ち上げに要する時間を長くすれば同様の効果が得られる。図６に図３のＡ−Ａ断面を示す。クランプ・ブロック１４は、円筒型のケース１６に接するように、円筒面を有している。これによって、クランプ・ブロック１４以外の部分でケース１６と接触することを避けることが可能となり、かつ接触面積を平面の場合より増やすことで自己保持能力を向上させることが可能となる。

またケース１６の内径は、二つのクランプ用アクチュエータ１２、１３に駆動信号を与えないときの外形寸法より僅かに小さくし、装着の際には二つのクランプ用アクチュエータ１２、１３に駆動信号を与えて、外形寸法を小さくした状態で行うことが望ましい。これによってクランプ時の接触力が高まり、さらに自己保持力を強めることが可能となる。加えてクランプ用アクチュエータ１２、１３に常に（無通電時でも）与圧をかけることが可能となり、積層型圧電素子の寿命を向上させることも可能となる。

一方微動用アクチュエータ１７は、クランプ機構１０、１１の一方に連結されており、その他端の変位を取り出して使用する。

光学素子調整機構８に伝わる振動レベルや、調整機構８が駆動する可動重量（図２に記載の構成においては、光学素子１、中間ブロック２、支持部材３が可動重量となる。）によっては、クランプ機構Ａ１０、クランプ機構Ｂ１１の摩擦力による保持力では不十分で、高精度に光学素子１を位置調整した後に動いてしまうことが考えられる。この保持能力を増強するため永久磁石（電気磁石等であっても構わない）１９を利用したマグネットチャックを利用することも可能である。図７（ａ）にマグネットチャックを本発明の直動アクチュエータに適用した例を示す。クランプ機構Ａ１０、及びクランプ機構Ｂ１１のそれぞれ両端に取り付けられた合計４個のクランプ・ブロック１４のケースをはさんで対向する位置に、図のように磁気回路が構成されている。マグネットチャックと、クランプ機構との位置関係がわかるように断面斜視図が図７（ｂ）に示してある。

磁気回路の動作の詳細を図８（ａ）及び（ｂ）に示す。図８（ａ）は、マグネットチャックがロックした状態（クランプ・ブロック１４が固定部に対して固定された状態）である。永久磁石１９は図のような極性方向になるように、固定リング２０に取り付け固定され、各永久磁石の間には継鉄（磁性材料）２１が挟んである。永久磁石１９の内側には、回転自由なように可動リング２６に取り付けられた継鉄（磁性材料）２１が適当な間隔を持って配置されている。図８（ａ）のような位置に可動リング２６に配置された継鉄２１がある場合、永久磁石１９からでる磁束は継鉄２１、及びクランプ・ブロック１４を通り、マグネットチャックとして機能することになる。なおこの場合クランプ・ブロック１４は磁性材料である必要があり、一方ケース１６は非磁性材料であることが必要となる。さらに、永久磁石１９から出た磁束のうち、クランプ・ブロック１４に到達する磁束の強度が所定の強度以上であることが必要となる。クランプ・ブロック１４に達する磁束の強度が所定の強度以下の場合、クランプ・ブロック１４が固定部に対して位置ずれしてしまう可能性がある。

一方図８（ｂ）のような位置に可動リング２６に配置された継鉄２１がある場合、永久磁石１９からでた磁束はクランプ・ブロック１４までは届かず継鉄２１でＵターンする、又は永久磁石１９から出た磁束のうちクランプ・ブロックにまで到達する磁束の強度がかなり微弱（前述の所定の強度以下、より好ましくは前述の所定の強度より小さな磁束強度より小さくなることが好ましい）になるため、このマグネットチャックは開放状態（クランプ・ブロックが固定部に対して固定されない状態）となる。

可動リング２６の回転には図示していないが、モータや流体（空気圧など）のアクチュエータを用いることが、遠隔操作上望ましい。またマグネットチャックがロックしている状態のときは、破壊防止のためにインチワーム粗動アクチュエータを動作させないように信号制御処理されていることが望ましい。

本実施例では各クランプ機構１０、１１に二個ずつクランプ・ブロック１４が配置されている例を示したが、図９に示すようにクランプ機構１０、もしくは１１の断面が例えば十字で、４方向にクランプ・ブロック１４を持つ構造でもよい（マグネットチャック部は不図示）。この場合、図８のような場合に比べ、クランプ時のケース１６の変形が小さくなり、保持能力がより高くなる。なおクランプ機構１０、もしくは１１のクランプ・ブロック１４を取り付ける個数は、その方向が対称的で、かつクランプ用入力アクチュエータ１２、１３の駆動力の範囲であれば、何個でも良い。つまり、本実施例とは異なる場合であっても、図９のケース１６に対して、角度的に等間隔に３つ以上のクランプ・ブロックを配置すれば、その配置するクランプ・ブロックの数はいくつであっても構わない。

（第２実施例）
図１０に第二の実施例として、第１の実施例で述べた粗動・微動一体型アクチュエータを光学素子姿勢駆動機構８に適用した単ユニットの例を示す。

光学素子姿勢調整機構８は、円周上概ね１２０度等間隔に配置されている。本実施例で示すそれぞれの姿勢調整機構８は、固定ブロック６に対して上下方向（Ｚ軸方向）に駆動し、かつ半径方向に自由度を備えているため、光学素子１、及びセル２２から構成される可動部７はＺ軸に加え、θ_ｘ、θ_ｙの合計３軸の調整軸を持つ。

図１１に、姿勢調整機構８の側面図を示す。駆動入力源は、第１の実施例で述べた直動アクチュエータで行い、その変位は変位直交変換機構２７によってＺ軸方向に変換される。このような機構を、前述のように円周上３点に配置することで、Ｚ，θ_ｘ、θ_ｙの３軸駆動を実現している。

直動アクチュエータは、アクチュエータ・ホルダによって機構に固定されている。

直交変換機構２７は、主に回転レバー３０によって方向変換されているが、アクチュエータとの取り付け位置、すなわち弾性ヒンジ１８を連結する位置と、中間リンク３４と連結する位置の長さ比の取り方によって、直動アクチュエータによる変位を、拡大したり、縮小したりすることができる。

回転レバー３０による変位を、できるだけ純粋なＺ軸方向変位にするために、平行ばねリンク機構２８による案内が設けられている。平行ばねリンク機構２８は、回転レバー３０と中間リンク３４に対して反対側に配置されることにより、不要な軸方向の変位（クロストーク）を軽減することができる。

セル２２と姿勢調整機構８とは、出力リンク２９において連結されている。可動部７と、姿勢調整機構８との位置関係は、図１１に示したのとは、上下反転させた図１０に示した方向のほうが良い。可動部７の自重により、直動アクチュエータに圧縮力が掛かるためである（圧電アクチュエータは、引っ張り力を受けると、破壊しやすいため）。

図１２は、図１０で示した３軸光学素子姿勢調整機構８の位置計測センサ３３位置を模式的に示してある。

計測センサ３３は、Ｚ軸方向（紙面に垂直な方向）に３個（３３ｚ）、Ｘ（３３ｘ）、Ｙ（３３ｙ）方向にそれぞれ１個ずつ、合計５個の変位センサ３３が配置されている。基本的にＺ軸方向合計３個の変位センサ３３ｚだけでＺ，θ_ｘ、θ_ｙの３軸の位置制御ができる（図１３参照）。しかし、高い光学性能を満足するために、駆動させる３軸以外のＸ、Ｙ方向のクロストークに関しても変位センサ３３ｘ、３３ｙによって計測し、その量にしたがって光学敏感度からθ_ｘ、θ_ｙによる擬似的な補正量を算出し、修正する方法もある。

本実施例で示した構成の場合、入力源に粗動−微動能力を持ち合わせ、かつ粗動による発生位置を自己保持することができるので、光学設計を満足する位置に調整する目的に粗動（インチワームアクチュエータ）を用いその位置で自己保持させ、その後装置稼動時において変動した収差を微動アクチュエータによる可動範囲で調整することが出来る。なお粗動アクチュエータは自己保持可能なため、姿勢調整機構の剛性は概ね微動アクチュエータと、直交変換機構２７に起因する剛性だけとなるので、比較的高い剛性（固有振動数）を得ることが可能となる。このため高い外乱振動特性と制御特性を兼ね備えることが可能となる。

この実施例２は、実施例１と部分的に矛盾の無い範囲で任意に組合わせても構わない。勿論、本実施例２を実施例１で記載した図２の露光装置に適用しても構わない。

（第３実施例）
次に、図１４及び図１５を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例３を説明する。

図１４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。

図１５は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置５００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明の露光装置は、ＡｒＦエキシマレーザーやＦ_２レーザーやＥＵＶ光を用いた露光装置に適用可能であるし、勿論Ｘ線や電子ビームを用いた露光装置にも適用可能である。さらに、マスク上に設けたアライメントマークに関しても適用可能である。

以上述べたように、本実施例によれば長ストローク、かつ高分解能を兼ね備えた、コンパクトでクリーンなアクチュエータを実現できる。また、このようなアクチュエータを用いた機構を光学素子姿勢調整機構に用いることによって、広範囲、高精度に動作可能な多軸調整機構をコンパクトに配置可能となる。

パラレルリンク機構を用いた光学素子保持・調整システムの概要斜視図 光学素子保持調整機構が搭載される露光装置の全体図 粗動・微動一体型直動アクチュエータの断面斜視図 クランプ機構の動作原理図 粗動アクチュエータの動作原理図 クランプ部詳細 マグネットチャック付き直動アクチュエータの外観図及び断面斜視図 マグネットチャック機構の詳細図 ４個のクランプ・ブロックを持つクランプ機構の概念断面図 ３軸光学素子駆動機構の概要斜視図 駆動機構の詳細 変位センサ取り付け位置の概要 ３軸光学素子調整機構の制御概要図 実施例３のデバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。 図１４に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。

符号の説明

１ 光学素子
２ 中間ブロック
３ 保持手段
４ 駆動手段
５ 弾性ヒンジ
６ 固定ブロック
７ 可動部
８ 姿勢調整機構
９ 光学素子保持・調整システム
１０ クランプ機構Ａ
１１ クランプ機構Ｂ
１２ クランプ用入力アクチュエータＡ
１３ クランプ用入力アクチュエータＢ
１４ クランプ・ブロック
１５ 進行用アクチュエータ
１６ ケース
１７ 微動用アクチュエータ
１８ 弾性ヒンジ
１９ 永久磁石
２０ 固定リング
２１ 継鉄
２２ セル
２３ 床
２４ 除振装置
２５ 構造体フレーム
２６ 可動リング
２７ 直交変換機構
２８ 平行ばねリンク機構
２９ 出力リンク
３０ 回転レバー
３１ 固定部
３２ アクチュエータ・ホルダ
３３ 変位センサ
３４ 中間リンク

Claims (20)

1. 第１部材と第２部材とを相対的に移動させる駆動機構であって、
   第１の圧電素子を用いて前記第１部材に対して固定可能な第１固定機構と、
   第２の圧電素子を用いて前記第１部材に対して固定可能な第２固定機構と、
   前記第１固定機構と前記第２固定機構との両者に連結され、所定の駆動軸に沿って前記第１固定機構と前記第２固定機構との距離を変更可能な第１アクチュエータと、
   前記第２部材と直接的に又は間接的に連結されている連結部を有し、前記所定の駆動軸に沿って前記連結部と前記第１固定機構との距離を変更可能な第２アクチュエータとを備えており、
   前記第１固定機構及び前記第２固定機構が、前記第１の圧電素子及び前記第２の圧電素子に電圧を印加しない状態において、前記第１部材に対して固定されることを特徴とする駆動機構。
2. 前記第１固定機構と前記第２固定機構と前記第１アクチュエータとが、前記第１部材に対してインチワーム駆動することを特徴とする請求項１記載の駆動機構。
3. 前記第１の圧電素子及び／又は前記第２の圧電素子が、前記所定の駆動軸に沿って伸縮することを特徴とする請求項１又は２記載の駆動機構。
4. 前記第１アクチュエータが第３の圧電素子を有しており、該第３の圧電素子が前記所定の駆動軸に沿って伸縮することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の駆動機構。
5. 前記第２アクチュエータが第４の圧電素子を有しており、該第４の圧電素子が前記所定の駆動軸に沿って伸縮することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の駆動機構。
6. 前記第２固定機構が前記第２の圧電素子と弾性ヒンジとを有する第２リンク機構を有しており、該第２リンク機構は前記第２の圧電素子が縮んだ場合に、前記第２固定機構が前記第１部材に対して固定されることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の駆動機構。
7. 前記第１リンク機構及び／又は前記第２リンク機構は、複数の節を有していることを特徴とする請求項６記載の駆動機構。
8. 前記第１リンク機構及び／又は前記第２リンク機構が、平面８節リンク機構を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の駆動機構。
9. 前記第１リンク機構及び／又は前記第２リンク機構が、平面４節リンク機構を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の駆動機構。
10. 前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構が前記第１部材に対して固定される場合、前記第１リンク機構及び／又は前記第２リンク機構が有する複数の節のうち、第１節と第２節との間の部位が前記第１部材と接するものとしたとき、前記第１節と前記第２節との間の部位が磁性材料を有することを特徴とする請求項８又は９に記載の駆動機構。
11. 前記第１部材には磁石、継鉄からなる磁気回路があり、前記磁石と前記継鉄との相対的な位置を変えることにより、前記磁石から出る磁束のうち前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構を通る磁束の強度を変化させることを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の駆動機構。
12. 前記磁石から出る磁束のうち前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構を通る磁束強度を少なくとも第１磁束強度と該第１磁束強度より磁束強度の弱い第２磁束強度とを含む２段階に調整可能であり、
    前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構を前記第１部材に対して固定する場合は前記第１磁束強度となるように調整し、前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構を前記第１部材に対して固定しない場合は前記第２磁束強度となるように調整することを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の駆動機構。
13. 前記磁石は永久磁石であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の駆動機構。
14. 前記磁石又は該磁石を保持する部材と前記第１部材との間に電気を導通する手段を有し、前記磁石が前記第１部材に接触している間は前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構が前記第１部材に対して固定されているように制御することを特徴とする請求項１１乃至１３いずれかに記載の駆動機構。
15. 前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構に印加する電圧の立ち上げにかかる立ち下げ時の電圧波形が面取りされた形状又はＳ字形状をしていることを特徴とする請求項１乃至１４いずれかに記載の駆動機構。
16. 前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構に印加する電圧の立ち上げに要する時間よりも、前記第１固定機構及び／又は前記第２固定機構に印加する電圧の立ち下げに要する時間の方が長いことを特徴とする請求項１乃至１５いずれかに記載の駆動機構。
17. 請求項１乃至１６いずれかに記載の駆動機構を有し、１軸以上の位置決めが可能な微動ステージ。
18. 前記微動ステージの可動部の移動量を少なくとも１軸以上計測するための変位センサを備え、前記変位センサの指令値に基づいて前記駆動機構に指令値を与えることを特徴とする請求項１７記載の微動ステージ。
19. 請求項１８記載の微動ステージに搭載された光学素子を用いて、光源からの光を被露光体に導くことによって、前記被露光体を露光することを特徴とする露光装置。
20. 請求項１９に記載の露光装置を用いて前記被露光体を露光する工程と、前記露光された被露光体を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。

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