JP2010271457A

JP2010271457A - 光学素子位置調整機構、光学素子位置調整機構を備えた露光装置及び光学素子位置調整方法

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Publication number: JP2010271457A
Application number: JP2009121891A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Imanishi; 健一今西
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2010-12-02
Also published as: US20100296182A1; US8355218B2

Abstract

【課題】センサを用いずに、光学素子の位置決めを高精度に行うことができ、位置安定性の高い自己保持式の光学素子位置調整機構を提供することを課題とする。
【解決手段】固定部１０に対して、保持部材２を固定又は解放することが可能なクランプ部１３と、このクランプ部１３によって固定部１０に固定された保持部材２を前記回動する方向に駆動させる駆動部８、９と、クランプ部１３と保持部材２との間に介在し、駆動部８、９によって駆動された保持部材２をクランプ部１３を中心として回動方向ｒにガイドするために、弾性変形するフレクシャ１１と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学素子位置調整機構、この光学素子位置調整機構を備えた露光装置及び光学素子位置調整方法に関する。

露光装置におけるパターンの重ね合わせなどを行う場合に、光学素子の位置を高精度に調整する機構が必要となる場合がある。この光学素子の位置を調整する機構として、高精度な位置決めと高い位置安定性を両立させるために、従来、センサによる計測と、計測結果を用いたフィードバック制御が用いられていた。例えば、センサとアクチュエータを用いたフィードバック制御に、フレクシャによるガイドを加えた機構が開示されている（特許文献１参照）。この場合、フレクシャによるガイドにより、駆動方向以外の方向へ駆動しにくいように改善することで、さらに高精度な位置決めを達成することが可能であった。

特開２００８−２４２４４８号公報

しかし、特許文献１に開示される技術では、センサを常設する必要があるため、センサの配線によって、センサを配置する自由度が制限されるという不都合があった。また、フィードバック制御を行うための電気系も必要となるため、前記露光装置等、光学素子位置調整機構を搭載する装置全体が大型化するという問題点があった。さらに、配線によりメンテナンスが困難になるという問題も生じていた。

そこで、本発明は、センサを用いずに、光学素子の位置決めを高精度に行うことができ、位置安定性の高い自己保持式の光学素子位置調整機構、この光学素子位置調整機構を備えた露光装置及び光学素子位置調整方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、光学素子と、光学素子の外周を保持する保持部材と、光学素子の位置を調整するために、保持部材を回動可能に固定する固定部とを備えた光学素子位置調整機構であって、前記固定部に対して、前記保持部材を固定又は解放することが可能なクランプ部と、このクランプ部によって固定部に固定された保持部材を前記回動する方向に駆動させる駆動部と、前記クランプ部と前記保持部材との間に介在し、前記駆動部によって駆動された保持部材を前記クランプ部を中心として前記回動方向にガイドするために、弾性変形するフレクシャを備え、前記回動によって位置決めされた光学素子の保持部材を前記クランプ部によって固定部から解放し、前記フレクシャを弾性変形する前の状態に復帰させて、再度、前記クランプ部により、前記保持部材を前記固定部に固定することを特徴とする。

本発明によれば、センサを用いなくても、フレクシャをガイドとした高精度な位置決めと、クランプの摩擦力の調整による位置安定性とを両立させることが可能となった。

本発明にかかる光学素子位置調整機構を備えた露光装置の概略を示す図である。（ａ）本発明の実施形態１にかかる光学素子位置調整機構を示す上面図である。（ｂ）本発明の実施形態１にかかる光学素子位置調整機構のクランプ部およびフレクシャを上面から見た部分拡大図である。（ｃ）本発明の実施形態１にかかる光学素子位置調整機構のクランプ部及びフレクシャを側面から見た部分拡大図である。（ａ）本発明の実施形態１におけるクランプ部の第１の変形例を示す断面図である。（ｂ）本発明の実施形態１におけるクランプ部の第２の変形例を示す断面図である。（ｃ）本発明の実施形態１におけるクランプ部の第３の変形例を示す断面図である。本発明の実施形態１における駆動部の変形例を示す断面図である。本発明の実施形態１にかかる光学素子位置調整方法を示すフローチャートである。本発明の実施形態２の構成を示す図である。本発明の実施形態３の構成を示す図である。（ａ）本発明の実施形態３にかかる光学素子位置調整方法（光学素子を駆動する方法）を示すフローチャートである。（ｂ）本発明の実施形態３にかかる光学素子位置調整方法（光学素子を変形する方法）を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面等を参照して説明する。なお、以下の説明では、具体的な構成、動作等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。また、光学素子位置調整機構を搭載する装置として露光装置を例に説明するが、この搭載する装置は、露光装置に限定する趣旨ではない。

図１は、本発明にかかる光学素子位置調整機構が適用される露光装置の概略を示す図である。図１に示すように、露光装置は、スリット光をレチクル１０５（原版）に照射する照明ユニット１０４と、レチクル１０５を搭載して移動するレチクルステージ１０６とを備える。また、露光装置は、レチクル１０５のパターンをウエハ１０８（基板）上に投影する投影光学系１０７と、ウエハ１０８を搭載して移動するウエハステージ１０９とを備える。投影光学系１０７は、光学鏡筒１０を備え、これが光軸方向（図１のＺ軸方向）に配置される。光学鏡筒１０は、後述する光学素子保持部材が回動可能に固定される固定部として作用する。投影光学系１０７は支持体としての鏡筒定盤１１２によって支持され、鏡筒定盤１１２は床に設置された本体１１３に除振機構１１４を介して支持される。この除振機構１１４によって床からの振動が投影光学系１０７に伝達することを抑えることができる。上記の構成において、露光が開始されるとレチクルステージ１０６とウエハステージ１０９とは同期して走査駆動される。ウエハステージ１０９は前記光軸方向に移動する機構を有しており、これによって露光中にフォーカス調整を行うことができる。

（第１実施形態）
図２（ａ）は、図１の露光装置に搭載された光学素子位置調整機構の上面図である。光学素子位置調整機構は、図１のウエハ１０８に対向する光学鏡筒１０の終端面に搭載されている。光学素子位置調整機構は、光学素子１と光学素子１の外周を保持する保持部材２とを備え、上記光学鏡筒１０は、光学素子１の位置を調整するために、保持部材２を回動可能に固定する固定部として作用する。保持部材２は、光学素子１の外周を接着剤又は機械的な固定具等を用いて保持している。なお、以下、すべての実施形態において、光学素子１は、露光装置の光学系においてパターンの投影転写の際に使用される投影レンズを例に説明するが、これに限定される趣旨ではなく、例えば、ステージ制御等で使用されるミラーであってもよい。

保持部材２は、外周部の径方向外側に突起した係止突起部（係止部）３−５と、係止突起部３−５と異なる位置から前記径方向外側に突起した被押圧突起部６、７とを有する。本実施形態にかかる光学素子位置調整機構は、被押圧突起部６又は７を駆動部８又は９で押圧することにより、保持部材２を駆動して光学素子１を変位させ、光学素子１を所定の位置に調整する。本発明にかかる光学素子位置調整機構は、上記構成と後述するクランプ部及びフレクシャとによって、光学素子１の高精度な位置決めを実現する。

図２（ｂ）は、前記クランプ部及びフレクシャを上面から見た部分拡大図であり、（ｃ）は、側面から見た部分拡大図である。前記係止突起部３は、フレクシャ１１を介して保持部材２の外周部から径方向外側に突起している。光学鏡筒１０は、係止突起部３を間隔を設けて接触しないように係合する係止溝部１２を備えている。係止突起部３と係止溝部１２とが、クランプ部１３によって係止されることにより、保持部材２を光学鏡筒１０に固定する。駆動部８又は駆動部９で被押圧突起部６又は７を押圧すると、フレクシャ１１は、保持部材２を光学鏡筒１０に固定したクランプ部１３を中心として、回動方向にガイドするために、弾性変形する。本実施の形態では、駆動部８又は９は、保持部材２の接線方向に押圧することで保持部材２を駆動させるようになっている。なお、クランプ部１３は、上記の通り、光学鏡筒１０に対して、保持部材２を固定するほか、解放することも可能である。即ち、クランプ部１３は、保持部材２と光学鏡筒１０とを締緩させるために、ＯＮ／ＯＦＦ方向ｃに任意に移動させることができるので、保持部材２の固定と解放を自由に行うことが可能である。

本実施の形態ではフレクシャ１１は、係止突起部３と保持部材２との間に介在させた構成で説明したが、これに限定する趣旨ではない。即ち、フレクシャ１１は、保持部材２とクランプ部１３との間に介在すればよく、例えば、光学鏡筒１０側の係止溝部１２に設けても良い。また、図２（ｂ）及び（ｃ）では、係止突起部３について、フレクシャ１１、係止溝部１２及びクランプ部１３の構成を説明したが、係止突起部４及び５も、同様の構成を有する。さらに、本実施の形態では、三つの係止突起部３−５と二つ被押圧突起部６、７とが、保持部材２の周方向に交互に複数配列されているが、この配列及び数に限定する趣旨ではない。

図３（ａ）は、本発明の実施形態におけるクランプ部の第１の変形例を示す断面図である。図３（ａ）に示すクランプ部は圧力室１４を備えている。圧力室１４は配管により不図示のエアコンプレッサー部に結合されているので、任意のクランプ力を加えることが可能である。従って、本実施例に示すクランプ部は、圧力を好適に調整することができ、高精度のクランプ力の調整が可能になる。圧力室１４内に加圧する圧力（図中のｐｒｅｓｓｕｒｅ方向に加圧する圧力）を変更することで、クランプ部分をＯＮ／ＯＦＦ方向ｃに移動することが可能である。配管の経路次第で、エアコンプレッサー部を任意の位置に配置できるため、光学素子１近傍の省スペース化や、光学素子１への熱の影響を低減できる利点がある。図３（ａ）の例では圧力室１４の断面形状を菱形としているが、ＯＮ／ＯＦＦ方向ｃに移動できる形状ならば菱形以外の形状でもよく、特に限定する趣旨ではない。

図３（ｂ）は、本発明の実施形態におけるクランプ部の第２の変形例を示す断面図である。図３（ｂ）に示すクランプ部は方向変換機構１６を備えている。方向変換機構１６は、クランプ部１５のＯＮ／ＯＦＦ方向ｃ１を変換方向ｃ２に方向変換する機能を有し、クランプ部１５の配置や、ＯＮ／ＯＦＦ方向ｃ１を任意に設定することが可能となる。空きスペースにクランプ部１５を配置することで、全体としての省スペース化やメンテナンス性の向上が図りやすいという利点がある。また、方向変換機構１６に変倍機能を持たせることで、クランプ力を任意に調整しやすいという利点もある。方向変換機構１６の具体的な構成手段としては、例えば、弾性ヒンジによるリンク機構や歯車、油圧機構等が挙げられる。

図３（ｃ）は、本発明におけるクランプ部の第３の変形例を示す断面図である。図３（ｃ）に示すクランプ部はエア噴出口１７を備えている。図３（ｃ）では、上側から板バネ部１８で押さえつける構成としている。エア浮上させることで、クランプ部分の摩擦力をほぼゼロにできるという利点がある。本発明の実施形態における駆動部及びクランプ部としては、ネジやボールネジと回転型アクチュエータを組み合わせたもの、インパクトドライブ型アクチュエータ又は超音波など振動を利用した駆動部等が挙げられる。

図４は、本発明の実施形態における駆動部の変形例を示す断面図である。図４に示す駆動部は、張力伝達部１９を介して保持部材２を張力ｔで駆動している。張力伝達部１９は、保持部材２に接続されている。張力ｔで駆動することで、駆動方向に対して回転運動が生じにくくなり、より安定性が増し、より高精度な位置決めが期待できる。張力伝達部１９の具体的な例としては、有機物で構成された糸のほか、金属ワイヤ、バネ、カーボンファイバ等が挙げられる。また、十分な柔らかさを保つことができる場合、金属板バネを使用することも可能である。

上記図３で説明したクランプ部の各変形例及び図４で説明した駆動部の変形例は、後述する実施形態２及び３の光学素子位置調整機構にも適用することが可能である。

以下、図５に示すフローチャートを用いて、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照しつつ、本実施形態にかかる光学素子位置調整方法を説明する。図５では、クランプ部１３により、保持部材２を光学鏡筒１０に固定し、前記クランプ部１３を中心に、フレクシャ１１をガイドとして保持部材２を回動さる場合の手順を示すフローチャートを示した。

まず、係止突起部３のクランプ部１３のクランプ力をＯＮにして、このクランプ部以外のクランプ部、すなわち、係止突起部４及び５のクランプ部１３（図示せず）のクランプ力をＯＦＦにする（Ｓ１）。ついで、駆動部８、９で被押圧突起部６、７を保持部材２の接線方向ｄに押圧することにより、保持部材２を駆動させる（Ｓ２）。保持部材２は、前記クランプ力をＯＮにしたクランプ部１３を中心として回動する。その結果、保持部材２は、回動方向ｒに示すような動きをする。即ち、前記クランプ部１３のクランプ力をＯＮにした状態で、上記接線方向ｄに押圧することにより、フレクシャ１１に弾性変形する圧力を伝達し、フレクシャ１１をガイドとして保持部材２が回動方向ｒに動く。フレクシャ１１をガイドとして使用することで、高精度な位置決めが可能となる。本実施の形態では、上記の通り、光学素子１が、露光装置の光学系で使用される投影レンズであるため、回動方向ｒは、光学素子１の光軸と直交する任意の方向となる。

保持部材２のを上記回動方向ｒに回動させることにより、光学素子１が所定の位置に位置決めされると、係止突起部４及び５のクランプ部１３のクランプ力をＯＮにし（Ｓ３）、駆動部８、９と被押圧突起部６、７とを離す（Ｓ４）。なお、Ｓ４では、駆動部８、９と被押圧突起部６、７とを離しているが、押圧した状態のままでも良い。ただし、駆動部８、９の温度等による変化の影響を回避するために、Ｓ４で示す通り離したほうが好ましい。

上記Ｓ４の工程を経て（又はＳ４の工程を経ずに）、前記係止突起部３のクランプ部１３のクランプ力をＯＦＦにする（Ｓ５）。このとき、係止突起部４、５のクランプ部１３のクランプ力は、ＯＮのままで維持されている。このＳ５の工程で、係止突起部３のクランプ部１３、即ち、前記回動の中心となったクランプ部１３のクランプ力をＯＦＦにすることにより、フレクシャ１１は、弾性変形する前の状態に復帰する。

Ｓ５の工程でクランプ力をＯＦＦにしたクランプ部１３を再度ＯＮにすることで、全てのクランプ部１３のクランプ力をＯＮにして（Ｓ６）駆動を終了する。

なお、クランプ部１３は、前記回動の中心となるクランプ部１３のみでも、上記作用を奏することは可能である。しかし、クランプ部１３に発生する摩擦力を増大させ、外部からの衝撃等に対して、高度の安定性を維持するためには、クランプ部１３を複数設けることが好ましい。例えば、本実施形態のように、少なくとも三つの係止突起部３−５を係止する三つのクランプ部１３を設ける構成にすれば、少ない部品点数で上記効果を奏することができる。

また、駆動終了後、クランプ部１３を繰り返しＯＮ／ＯＦＦすることで、保持部材２と接触する部分の凹凸が潰れて平坦になり、接触面積が増大し、安定性が向上するとともに、位置再現性が向上するといった効果が期待できる。さらに、光学素子１が、歪が加わったまま組付けられた場合でも、クランプ部１３を繰り返しＯＮ／ＯＦＦすることで、次第に組付時の歪が解消されて、安定性が向上するという効果も期待することができる。

なお、回動方向については、上記複数のクランプ部１３のうち、回動の中心となるクランプ部１３を任意に変更し、さらに、少なくとも二つ以上の被押圧突起部を組み合わせて駆動することで、任意の方向に駆動することが可能となる。

（第２実施形態）
図６は、本発明の実施形態２の構成を示す図である。係止突起部３−５と被押圧突起部６、７、２０が、各々保持部材２の外周部の径方向に対向した位置に配置されている。図５で示す手順と同様の手順で保持部材２を駆動することで、実施形態１と同様の作用を奏する。ただし、係止突起部３−５に対向して被押圧突起部を設けているので、実施形態１と比較すると、被押圧突起部２０が追加されている。上記対向配置とすることにより、例えば、係止突起部３のクランプ部１３（図示せず）を固定し、被押圧突起部６を駆動部８によって押圧した場合の回動方向ｒと接線方向ｄの方向が概ね一致する。従って、被押圧突起部６に発生する接線方向ｄ以外の方向への力を低減できるため、より高精度な位置決めが可能となる。

（第３実施形態）
図７は、本発明の実施形態３の構成を示す図である。係止突起部３−５及び被押圧突起部６、７、２０の配列は図６と同じである。駆動部８、９、２１は、保持部材２の外周部の径方向ｐから中心に向かって被押圧突起部６、７、２０を押圧するように配置されている。

図８（ａ）は、本実施形態にかかる光学素子位置調整方法（光学素子を駆動する方法）を示すフローチャートであり、図８（ｂ）は、本実施形態３にかかる光学素子位置調整方法（光学素子を変形する方法）を示すフローチャートである。

図８（ａ）で説明する方法と前記図５で説明する方法とでは、具体的な作用は、略同じであるため、以下、図８（ａ）については、手順を簡単に説明し、具体的な作用の説明は省略する。係止突起部５のクランプ部１３（図示せず）のクランプ力をＯＮにして、係止突起部３、４のクランプ部１３のクランプ力をＯＦＦにする（Ｓ１１）。次いで、駆動部８、９、２１により、被押圧突起部６、７、２０を保持部材２の外周部の径方向ｐから中心に向かって押圧することにより、保持部材２を駆動させる（Ｓ１２）。係止突起部３、４の各クランプ部１３のクランプ力をＯＮにしてから（Ｓ１３）、駆動部８、９、２１と被押圧突起部６、７、２０とを離す（Ｓ１４）。このＳ１４の工程は、前記図５のＳ４の工程同様、選択的である。係止突起部５のクランプ部１３のクランプ力をＯＦＦにする（Ｓ１５）。このとき、係止突起部３、４のクランプ部１３のクランプ力は、ＯＮのままで維持されている。Ｓ１５の工程でクランプ力をＯＦＦにしたクランプ部１３を再度ＯＮにすることで、全てのクランプ部１３のクランプ力をＯＮにして（Ｓ１６）駆動を終了する。

図８（ｂ）は、上記の通り、光学素子１を変形する方法、即ち、光学素子１の収差を追い込む２Θ変形を生じさせることにより、調整を図る方法である。図８（ｂ）の処理では、まず、係止突起部３のクランプ部１３のクランプ力をＯＮにして、係止突起部４、５の各クランプ部１３のクランプ力をＯＦＦにする（Ｓ２１）。ついで、駆動部８、９、２１で、被押圧突起部６、７、２０を押圧することにより駆動する（Ｓ２２）。全てのクランプ部１３のクランプ力をＯＮにして（Ｓ２３）、駆動部８、９、２１と被押圧突起部６、７、２０とを離し（Ｓ２４）、駆動を終了する。

本実施形態にかかる構成とすることで、図８（ａ）の手順の後に、図８（ｂ）の手順を行うことで、一つの光学素子１に対して駆動と変形を生じさせる調整をすることが可能となる。

以下に、デバイス製造方法を説明する。半導体集積回路素子、液晶表示素子等のデバイスは、前述のいずれかの実施例の露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。

本発明は、露光装置などで使用される光学素子を保持する装置に利用可能である。

１光学素子
２保持部材
３、４、５係止突起部
６、７被押圧突起部
８、９駆動部
１０光学鏡筒
１１フレクシャ
１２係止溝部
１３、１５クランプ部
ｃＯＮ／ＯＦＦ方向
ｄ接線方向
ｒ回動方向

Claims

光学素子と、光学素子の外周を保持する保持部材と、光学素子の位置を調整するために、保持部材を回動可能に固定する固定部とを備えた光学素子位置調整機構であって、
前記固定部に対して、前記保持部材を固定又は解放することが可能なクランプ部と、このクランプ部によって固定部に固定された保持部材を前記回動する方向に駆動させる駆動部と、前記クランプ部と前記保持部材との間に介在し、前記駆動部によって駆動された保持部材を前記クランプ部を中心として前記回動方向にガイドするために、弾性変形するフレクシャを備え、
前記回動によって位置決めされた光学素子の保持部材を前記クランプ部によって固定部から解放し、前記フレクシャを弾性変形する前の状態に復帰させて、再度、前記クランプ部により、前記保持部材を前記固定部に固定することを特徴とする光学素子位置調整機構。
前記クランプ部を複数設け、前記回動の中心としたクランプ部以外のクランプ部は、前記位置決めされた後、前記回動の中心としたクランプ部が固定部から解放される前に、前記保持部材を固定部に固定することを特徴とする請求項１記載の光学素子位置調整機構。
前記保持部材の外周部から前記フレクシャを介して径方向外側に突起した係止突起部と、前記固定部に前記係止突起部と間隔を設けて接触しないように係合する係止溝部とを設け、前記クランプ部は、前記係止突起部と係止溝部とを係止することによって、前記保持部材と固定部とを固定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光学素子位置調整機構。
前記保持部材に、前記外周部で前記係止突起部とは異なる位置から径方向外側に突起した被押圧突起部を設け、前記駆動部は、前記被押圧突起部を前記保持部材の接線方向に押圧することにより、前記フレクシャに、前記回動方向に弾性変形させる圧力を伝達することを特徴とする請求項３記載の光学素子位置調整機構。
前記係止突起部と前記被押圧突起部とを前記周方向に交互に複数配列したことを特徴とする請求項４記載の光学素子位置調整機構。
前記係止突起部を少なくとも三つと前記被押圧突起部を少なくとも二つ設けたことを特徴とする請求項５記載の光学素子位置調整機構。
前記被押圧突起部は、前記係止突起部と前記径方向に対向する位置に設けられたことを特徴とする請求項４から請求項６までのいずれかに記載の光学素子位置調整機構。
前記駆動部は、前記被押圧突起部を前記径方向から、前記外周部の中心に向かって押圧する位置に設けられたことを特徴とする請求項５から請求項７までのいずれかに記載の光学素子位置調整機構。
光学素子位置調整機構であって、
光学素子と、
前記光学素子を保持する保持部材と、
前記保持部材の外周部にフレクシャを介して設けられた複数の係止部と、
前記複数の係止部をそれぞれ固定するクランプ部と、
前記保持部材に力を与えて前記光学素子を変位させる駆動部と、を備え、
前記クランプ部によって前記複数の係止部のうち１つを固定した状態で前記駆動部を駆動し、前記光学素子の位置を調整することを特徴とする光学素子位置調整機構。
請求項９に記載の光学素子位置調整機構であって、
前記クランプ部によって前記複数の係止部のうち１つを固定し、残りの係止部を解放した状態で、前記駆動部を駆動して前記光学素子の位置を調整し、
前記光学素子の位置を調整した後は、前記固定されている１つの係止部を、前記残りの係止部を固定した後に解放し再び固定することを特徴とする光学素子位置調整機構。
請求項１から請求項１０までのいずれか記載の光学素子位置調整機構を備え、前記固定部は、前記保持部材を固定する光学鏡筒であることを特徴とする露光装置。
請求項１１の露光装置を用いてウエハを露光する工程と、
前記ウエハを現像する工程と、を備えることを特徴とするデバイス製造方法。
光学素子の外周を保持する保持部材を固定部に固定して、前記光学素子の位置を調整するために、前記保持部材を回動させる光学素子位置調整方法であって、
前記保持部材を、前記回動する方向に弾性変形するフレクシャを介して、クランプ力により前記固定部に固定する工程と、前記固定された保持部材を前記クランプ力によって固定された位置を中心とし、前記フレクシャをガイドとして前記回動方向に駆動する工程と、前記光学素子を所定の位置に位置決めした後、前記クランプ力を解放する工程と、前記クランプ力の解放により、前記フレクシャを弾性変形する前の状態に復帰させる工程と、前記保持部材と前記固定部とを再度、クランプ力により固定する工程とを有することを特徴とする光学素子位置調整方法。