JP2014225639A - ミラーユニット及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アクチュエータからの駆動反力がミラーの形状に及ぼす影響を低減したミラーユニットを提供する。【解決手段】 ミラーユニットは、ミラーと、それぞれ可動子と固定子とを含み、前記ミラーの形状を変える複数の非接触型のアクチュエータと、前記複数の固定子が固定された支持プレートと、前記ミラーと前記支持プレートとを保持する構造体と、を備える。前記複数の可動子は、前記ミラーの光学面と反対側の面に取り付けられる。前記構造体は、キネマチックマウントを介して前記支持プレートを保持する。【選択図】 図１

Description

本発明は、露光装置、天体望遠鏡などの光学系の波面誤差と像のひずみを補正するための変形可能なミラーユニット及び露光装置に関する。

露光装置では、近年その解像度の要求がますます厳しくなってきており、従って露光収差の要求も厳しくなってきている。そのため、露光収差を補正するために変形可能なミラーを用いた構成が提案されている。

特許文献１には、ミラーを変形する空気圧式アクチュエータが取り付けられた反応アセンブリと、ミラーを支持する内側リングと、を外側リングで支持したミラーの支持構造が記載されている。また、特許文献２には、変形可能なミラーを少なくとも３ケ所の剛体位置で支持する多数のアクチュエータとその近傍に配置した変位センサとを含むサーボ制御機構が記載されている。

特許４３６１２６９号公報 特開２００４−６４０７６号公報

特許文献１では、空気圧式アクチュエータがロッドを介してミラーの裏面にメカ的に結合されているのでミラーに対して過拘束になっており、ミラーの形状は組立誤差の影響を受けやすい。また、特許文献１のミラーの支持構造では、空気圧式アクチュエータの反力が、反応アセンブリ、内側リング、外側リングを介してミラーに伝達されるので、ミラーの形状に影響を及ぼすことがある。

特許文献２では、多数のアクチュエータとその近傍に配置した変位センサとを含む変位フィードバック駆動制御系を備えたミラーユニットが提案されている。変位フィードバック駆動制御系を有するミラーユニットは、各駆動点または駆動点近傍におけるミラーの変位を計測し、目標変位値とある精度範囲内で一致するようにアクチュエータを制御するので駆動反力の影響は受けない。しかし、このようなミラーユニットは構成が複雑で、且つ多数の変位センサを必要とするので、コストが高い。

本発明は、アクチュエータからの駆動反力がミラーの形状に及ぼす影響を低減したミラーユニットを提供することを目的とする。

本発明は、ミラーユニットであって、ミラーと、それぞれ可動子と固定子とを含み、前記ミラーの形状を変える複数の非接触型のアクチュエータと、前記複数の固定子が固定された支持プレートと、前記ミラーと前記支持プレートとを保持する構造体と、を備え、前記複数の可動子は、前記ミラーの光学面と反対側の面に取り付けられ、前記構造体は、キネマチックマウントを介して前記支持プレートを保持する、ことを特徴とする。

本発明によれば、アクチュエータからの駆動反力がミラーの形状に及ぼす影響を低減したミラーユニットを提供することができる。

第１実施形態の構成図である。 バイポッドマウントの概略図である。 第２実施形態の構成図である。 第２実施形態の変形例を示す図である。 図４におけるミラーの保持の様子を示す図である。 第３実施形態の構成図である。 第３実施形態の変形例を示す図である。 第４実施形態の構成図である。 ボールとＶ溝を用いたマウントの概略図である。 縦型ミラーユニットにおけるマウントの一例を示す図である。 露光装置の構成図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照しながら説明する。本発明で記述している非接触型のアクチュエータは、アクチュエータの中で可動子と固定子とがメカ的に結合しないタイプを指す。非接触型のアクチュエータは、例えば、電磁力で結合されるリニアモータ、電磁石などである。これから説明する下記の実施形態ではリニアモータを例として説明しているが、非接触型のアクチュエータをリニアモータだけに限定するものではない。

［第１実施形態］
図１の（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施形態のミラーユニットの構成図である。図中のＺ方向は鉛直上向きを示す。光学面１ａを有するミラー１は、その側面で保持部材２によって保持される。保持部材２は、構造体３に固定されている。ミラー１の光学面と反対側の面である裏面１ｂには、リニアモータ４の可動子（磁石）４ａが接着されて取り付けられている。リニアモータ４の固定子（コイル）４ｂは、支持部材５によって支持されている。複数の支持部材５は支持プレート６に固定されている。固定子４ｂは、支持プレート６に直接固定されていてもよい。支持プレート６は、リニアモータ４の駆動に伴う反力を受ける。支持プレート６は、３箇所に配置されたバイポッドマウント７（キネマチックマウント）により、構造体３に対してキネマチックに保持されている。バイポッドマウント７は、ミラー１の外周に沿う回転方向について１２０°間隔で配置されている。第１実施形態では、構造体３は、ミラー１、複数のリニアモータ４および支持プレートを取り囲む鏡筒を構成している。

第１実施形態では、可動子４ａはミラー１の裏面１ｂに直接接着されている。しかし、可動子４ａは、熱応力を緩和する部材を介してミラー１の裏面１ｂに接着されていてもよい。熱応力を緩和する部材の使用は、ミラー１の線膨張係数と可動子４ａの線膨張係数との差が大きい場合に熱応力を緩和するために有効である。一般的にはミラー１の線膨張係数は可動子４ａの線膨張係数より小さい。そのため、熱応力を緩和する部材として、ミラー１と同じ材料、ミラー１に近い材料物性値を有する材料、または少なくとも可動子４ａの線膨張係数より小さい材料などを使用する。

図２に図１の（ｂ）のバイポッドマウント７の概略図を示す。図２は、バイポットマウント７の概略図で、支持プレート６と構造体３とが、ボールジョイントと同じ働きをするフレクシャー１１１、剛体バー１１２、取付部材１１３によって結合されている。バイポッドマウント７は、このようなバイポッドマウント７を３つ用いることで、微小変位の範囲でキネマチックに支持プレート６を構造体３に固定することができる。

このようにキネマチックに支持プレート６を構造体３に固定することで、ミラー１を変形するためにリニアモータ４を駆動するときの駆動反力による支持プレート６の変形が構造体３に伝わって構造体３を変形させることを抑制できる。したがって、構造体３、保持部材２を介してミラー１をリニアモータ４の駆動反力によって変形させることもなく、ミラー１の形状を高精度で変形させることができる。

このことは、リニアモータ４などの非接触型のアクチュエータによる高精度な力制御のみでミラー１を変形させるミラーユニットにおいて特に効果的である。非接触型のアクチュエータのみでミラー１の形状を制御するミラーユニットにおいて、ミラー１の形状の精度は、力の精度に依存する以外に、ミラーの形状に影響を及ぼす各要因にも依存する。例えばミラー１を変形するための駆動反力が構造体３を介してミラー形状に影響を及ぼすとそのままミラー１の形状の精度の低下をもたらす。

また、図１におけるミラー１の保持部材２として上述のバイポッドマウントを用いてキネマチックに保持部材２を保持してもよい。ただし、ミラーの保持部材２は、キネマチックマウント以外の保持部材でもよい。例えば、ミラー１を構造体３に接着によって固定してもよいし、メカ的にクランプしてもよい。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を図３に示す。光学面１ａを有するミラー１は、裏面１ｂの中心部を保持する保持部材２’によって構造体３の一部であるプレート状の第２構造体３ｂに固定される。第２実施形態では、構造体３は、鏡筒を構成する第１構造体３ａとプレート状の第２構造体３ｂとからなり、第２構造体３ｂは第１構造体３ａに固定されている。ミラー１の裏面１ｂの中心部以外にはリニアモータ４の可動子（磁石）４ａが接着されており、固定子（コイル）４ｂは支持部材５を介して支持プレート６に固定されている。支持部材５は第２構造体３ｂに設けた貫通孔３ｃを貫通して第２構造体３ｂの下に配置されている支持プレート６に固定され、支持プレート６はバイポッドマウント７を介して第１構造体３ａに３箇所で結合されている。第１実施形態と同様に、第２実施形態でもリニアモータ４の駆動反力がミラー１の形状に及ぼす影響は遮断される。

図４は第２実施形態の変形例を示す。図３の構成と異なるのは、ミラー１を裏面１ｂを保持するために、少なくとも３つの保持部材１０９を用いた点である。ミラー１の裏面１ｂと第２構造体３ｂとの間を結合する保持部材１０９の配置を図５に示す
［第３実施形態］
図６に本発明の第３実施形態を示す。光学面１ａを有するミラー１は、裏面１ｂの中心部を保持部材２’によって保持され、保持部材２’は支持プレート６に設けた貫通孔６ａを貫通してその下に配置されている第２構造体３ｂに固定される。ミラー１の裏面１ｂの中心部以外にはリニアモータ４の可動子（磁石）４ａが接着されており、固定子（コイル）４ｂは支持部材５を介して支持プレート６に固定されている。支持プレート６は、バイポッドマウント７を介して第１構造体３ａに結合されている。第１実施形態と同様に、第３実施形態でもリニアモータ４の駆動反力がミラー１の形状に及ぼす影響は遮断される。

図７には第３実施形態の変形例を示す。図６の構成と異なるのは、第１構造体３ａと第２構造体３ｂとが一体に形成されている点である。第２実施形態と第３実施形態で示した構造体３は、２つの構造体に分割した例を示したが、これに限定するものではない。実際上は構造体３を一つ以上の部材で構成してもよい。

［第４実施形態］
図８は本発明の第４実施形態のミラーユニットの構成図である。図８は、３つのＶ溝と３つのボールとからなる３個のＶ溝マウント１００の概略図である。支持プレート６に固定されているボール１０２が構造体３に設けたＶ溝１０４と結合することで、支持プレート６と構造体３とが過拘束なく結合される。これにより、支持プレート６は構造体３に対してキネマチックに保持される。このタイプのマウントを使用すると、摩擦のない理想な場合、構造体３の変形は支持プレート６に伝わらない。実際上は、ボール１０２の形状誤差、Ｖ溝１０４の形状誤差及び位置誤差、ボール１０２とＶ溝１０４との間の摩擦などの影響でこのタイプのキネマチックマウントの精度が決まる。

図８の例では、Ｖ溝１０４とボール１０２による結合はＶ溝１０４とボール１０２とが点接触する２点で２自由度を拘束するので、このようなＶ溝マウント１００を３個用いることで、支持プレート６を構造体３に対して６自由度で拘束する。Ｖ溝マウント１００は、支持プレート６と構造体３とを分離してから再結合させる作業を繰り返しても、いつも同じ位置でＶ溝１０４とボール１０２とが結合されるので、位置決め再現性に優れている。また、Ｖ溝１０４とボール１０２とは点接触なので、Ｖ溝１０４からボール１０２へ、又は、逆にボール１０２からＶ溝１０４へと力は伝達されるが、変形に大きく関係するモーメントは伝わらない。

板ばねやヒンジを利用するマウントでは、Ｖ溝１０４とボール１０２との点接触部分にあたる板ばねの剛性の弱い部分やヒンジ部などで剛性がゼロではなく、力のみでなくモーメントも伝達する。本実施形態によれば、板ばねやヒンジを利用した場合に比べて、変形の伝達をより遮断することが可能となる。

以上の第１〜第４実施形態は、ミラー１の光軸が鉛直方向を向いた例を示したが、ミラー１の姿勢をこれに限定するものではない。ミラー１の光軸が任意の方向を向いても本発明のミラーユニットは適用できる。例えば、ミラー１の光軸が水平方向に向いた場合はミラーユニットを９０°回転すればよい。この場合、図９の３つのＶ溝マウント１００を縦にしてもよいし、図１０に示すようなＶ溝マウント１００でもよい。図１０の縦型のＶ溝マウント１００は、構造体３に設けたＶ溝１０４と、Ｖ溝１０４に結合するボール１０２からなる。ここでボール１０２は不図示の支持プレート６に固定されている。また図２のようなバイポッドマウント７を採用してもよいが、その配置は具体的な設計によって変えることもできる。本発明ではよく知られている２種類のマウントの例を挙げたが、これに限定するものではない。さらに、必要に応じて支持プレート６、構造体３などに冷却機能を持たせてもよい。

［露光装置］
本発明のミラーユニットが適用される例示的な露光装置を説明する。露光装置は図１１に示すように、照明光学系５０１、レチクルを搭載したレチクルステージ５０２、投影光学系５０３、基板を搭載した基板ステージ５０４と、を有する。露光装置は、照明光学系５０１からの光で照明されたレチクルのパターン像を投影光学系５０３を介して基板に投影して基板を露光する。露光装置は、ステップアンドリピート投影露光方式またはステップアンドスキャン投影露光方式であってもよい。本発明のミラーユニットは、照明光学系５０１および投影光学系５０３の少なくとも一方の波面誤差と像のひずみを補正するためのミラーユニットとして使用することができる。

また、本発明のミラーユニットは、露光装置以外でも、天体望遠鏡などの光学系の波面誤差と像のひずみを補正するためのミラーユニットとしても使用することができる。

〔デバイス製造方法〕
次に、デバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。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。以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

Claims (10)

1. ミラーユニットであって、
   ミラーと、
   それぞれ可動子と固定子とを含み、前記ミラーの形状を変える複数の非接触型のアクチュエータと、
   前記複数の固定子が固定された支持プレートと、
   前記ミラーと前記支持プレートとを保持する構造体と、
   を備え、
   前記複数の可動子は、前記ミラーの光学面と反対側の面に取り付けられ、
   前記構造体は、キネマチックマウントを介して前記支持プレートを保持する、ことを特徴とするミラーユニット。
2. 前記構造体は、前記複数のアクチュエータ、前記ミラーおよび前記支持プレートを取り囲む鏡筒を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のミラーユニット。
3. 前記構造体は、キネマチックマウントを介して前記ミラーを保持する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のミラーユニット。
4. 前記構造体は、前記支持プレートの側面を保持する、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のミラーユニット。
5. 前記構造体は、前記ミラーの側面を保持する、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のミラーユニット。
6. 前記構造体は、キネマチックマウントを介して前記支持プレートを保持する第１構造体と、保持部材を介して前記ミラーの光学面と反対側の面を保持するプレート状の第２構造体とを含み、
   前記第１構造体は、前記鏡筒を構成し、
   前記第２構造体は、前記第１構造体に固定されている、または、前記第１構造体と一体に形成されている、ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載のミラーユニット。
7. 前記第２構造体は、前記ミラーの光軸の方向に沿って前記ミラーと前記支持プレートとに挟まれるように配置され、
   前記第２構造体は、複数の貫通孔を有し、該複数の貫通孔を前記複数の支持部材がそれぞれ貫通している、ことを特徴とする請求項６に記載のミラーユニット。
8. 前記第２構造体は、少なくとも３つの保持部材を介して前記ミラーを保持する、ことを特徴とする請求項７に記載のミラーユニット。
9. 前記支持プレートは、前記ミラーの光軸の方向に沿って前記ミラーと前記２構造体とに挟まれるように配置され、
   前記支持プレートは、貫通孔を有し、該貫通孔を前記保持部材が貫通している、ことを特徴とする請求項６に記載のミラーユニット。
10. 照明光学系からの光で照明されたレチクルのパターン像を投影光学系を介して基板の上に投影して基板を露光する露光装置であって、
    前記照明光学系および前記投影光学系の少なくとも一方は、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のミラーユニットを含む、ことを特徴とする露光装置。

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