JP2006339500A - 微動装置及び光学素子調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学素子微動制御において、アクチュエータの発生する荷重をモニタリングして制御を行うことにより、ヒステリシス性による精度の低下を回避し高精度の姿勢制御を行うことが出来る微動装置及び光学素子調整装置を提供する。
【解決手段】 ピエゾアクチュエータに対してロードセルやひずみゲージを用いた荷重計測用センサを取り付けたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、微動装置及び光学素子調整装置に関し、詳しくは、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。

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。

露光装置等において、露光装置外部からの振動が光学素子（ＥＵＶ露光装置のミラー等）に伝わってしまうと、解像性能や重ね合わせ精度が低下してしまう。そこで、その解像性能や重ね合わせ精度を向上させるために、外部からの振動が光学素子に伝わらないように振動の伝播を抑制する制振装置が開発されてきた。

そのような制振装置に代表される微動機構を駆動する駆動装置としては、圧電素子を用いたアクチュエータが広く用いられている。アクチュエータにより駆動された光学素子の変位および速度出力をフィードバックして、光学素子の姿勢制御を行っている。
特開２００５−０６４４７４号公報

しかしながら、アクチュエータ自身が持つヒステリシス性のために、そのような方法では精度よく制御を行うことが出来ない。

本発明は、上述の問題点に着目してなされたものであって、アクチュエータの発生する荷重をモニタリングして制御を行うことにより、ヒステリシス性による精度の低下を回避し高精度の姿勢制御を行うことが出来る微動装置及び光学素子調整装置を提供することを目的とする。

かかる課題は本発明の以下の手段により解決することができる。

圧電素子を用いたアクチュエータを組み込んだ光学素子調整機構において、速度フィードバックの閉ループ内に荷重計測センサからの信号をフィードバックする閉ループを組み込んだ制御方式による。

前記制御方式は複数のアクチュエータに対して構成されることが好ましい。

前記真空環境中に配置された光学素子調整機構に前記第１または前記第２記載の制御方式を用いた位置決め微動ステージを用いることが望ましい。

すなわち本発明は、ピエゾアクチュエータに対してロードセルやひずみゲージを用いた荷重計測用センサを取り付けたことを特徴とする。

本発明によれば、圧電アクチュエータの持つヒステリシス性による制御性能の低下を改善することが可能となる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

（第一の実施例）
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）は略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エ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構わないが、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。本発明の光学素子保持・調整システム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１（ここではミラー）を保持し、同時に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。

また、この図２の露光装置において、床１０に対して除振装置１１を介して構造体フレーム１２を設置するようにしており、更に、その構造体フレームが投影光学系の鏡筒１３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１２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。

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となるように構成されている。

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ほぼ一致している。このようにすることによって、光学素子の荷重を３つの保持手段に略均等に配分することができる。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、積層型の圧電素子が一般的に考えられるが、シリンダやベローズなどの流体アクチュエータ、もしくはモータ、送りねじなどを用いてもよい。この姿勢調整機構の構成はこの限りではなく、中間ブロック２の位置、姿勢を６自由度に調整可能な構成なら他の構成を用いても構わない。

図３は本発明を光学素子の姿勢調整機構に適用した概略図である。ひずみゲージやロードセルといった荷重を測定するセンサを用いて，その計測値を元にフィードバック制御を行う構成となっている。

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 荷重モニタリング制御方式概略図

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 床
１１ 除振装置
１２ 構造体フレーム
１３ 鏡筒
１４ ひずみゲージ
１５ ロードセル

Claims (3)

1. ピエゾアクチュエータに対してロードセルやひずみゲージを用いた荷重計測用センサを取り付けたことを特徴とする微動装置。
2. 前記微動装置において、速度フィードバックの閉ループ内に荷重計測センサからの信号をフィードバックする閉ループを組み込んだことを特徴とする微動装置。
3. 前記微動装置には，光学素子が搭載されていることを特徴とする光学素子調整装置。