JP2017211409A - 保持装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの振動の影響を受けにくい保持装置を提供する。【解決手段】光学素子３００の周縁部に設けられた複数の保持部によって、ベース部材４００に光学素子３００を保持する保持装置であって、複数の保持部は、光学素子３００を６自由度で保持する複数の第１の保持部１００と、６自由度のうち光学素子３００の光軸の方向の自由度を拘束するように構成される複数の第２の保持部２００と、を含み、複数の第２の保持部２００が光学素子３００の光軸の方向の自由度を拘束する力は、残りの自由度を拘束する力よりも大きい。【選択図】図１

Description

本発明は、保持装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイス等の製造に用いられるリソグラフィ装置や天体望遠鏡などに用いられる光学素子を、その位置および姿勢を調整可能に、且つ意図しない変形を起こさないように保持する技術が要求されている。特許文献１のレンズマウントは、光学素子へのクランプ力を抑えつつ６自由度で制御している。

米国特許第６８７３４７８号明細書

しかしながら、上記レンズマウントは、クランプ力が抑えられていることから、外部の振動の影響を受けやすい。振動の影響を抑えるためにクランプ力を強くする（過拘束）と光学素子が変形し、光学素子を脱着したときの位置再現性が低下する。

本発明は、例えば、外部からの振動の影響を受けにくい保持装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、光学素子の周縁部に設けられた複数の保持部によって、ベース部材に光学素子を保持する保持装置であって、複数の保持部は、光学素子を６自由度で保持する複数の第１の保持部と、６自由度のうち光学素子の光軸の方向の自由度を拘束するように構成される複数の第２の保持部と、を含み、複数の第２の保持部が光学素子の光軸の方向の自由度を拘束する力は、残りの自由度を拘束する力よりも大きい、
ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、外部からの振動の影響を受けにくい保持装置を提供することができる。

第１実施形態に係る保持装置の概略図である。 第１の保持部の詳細を示す図である。 第２の保持部の詳細を示す図である。 第１実施形態に係る保持装置をＺ方向から見た図である。 保持された光学素子の振動の様子を示した図である。 第２実施形態に係る第２の保持部を示す図である。 第３実施形態に係る第２の保持部を示す図である。

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て説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る保持装置の概略図である。保持装置は、第１の保持部１００と、第２の保持部２００と、を有し、光学素子３００を保持する。第１の保持部１００および第２の保持部２００の一方は光学素子３００の周縁部に固定され、他方は支持部（ベース部材）４００に固定される。本実施形態では、光学素子３００として円形状のものを用いているが矩形や多角形など他の形状でも適用可能である。また、保持装置は、露光装置、インプリント装置などのリソグラフィ装置や天体望遠鏡などに適用しうる。支持部４００は、露光装置に適用する場合は、露光光を投影する光学系の内部に設けられうる。また、支持部４００は、固有振動数を高く保つ（振動し難くする）ため鋳物や定盤などが好ましい。

図２は、第１の保持部１００の詳細を示す図である。第１の保持部１００は、フレーム１１０および１１１、弾性部１１２および１１３のセットを１つの脚とするバイポッド型の保持部であり、光学素子３００の６自由度の姿勢変化を許容する、いわゆるかわし機構である。ここで、光学素子３００の表面に垂直な方向をＺ方向、それに垂直な方向をＸ方向およびＹ方向とする。第１の保持部１００の一端は、光学素子３００に固定されたフランジ３１０に取り付けられる。フランジ３１０は、第１の保持部１００と一体化していてもよく、この場合は、フランジ３１０を光学素子３００に取り付ける。光学素子３００を水平に支えるため、各脚のなす角は、フランジ３１０の中心線が角の２等分線となるように構成されている。また、本実施形態では、第１の保持部１００を光学素子３００の中心基準で１２０度ずつずれた３箇所の位置に光学素子３００を囲むように設けている。なお、各脚のなす角や、第１の保持部１００の配置は、光学素子３００の厚みや重心位置などで調整しうる。

第１の保持部１００は、上述の構成に加え、脚をつなぐマウント１１４と、マウント１１４とフランジ３１０とをつなぐ連結部１１５と、を有する。この構成により、光学素子３００の半径方向（Ｙ方向）の膨張により第１の保持部１００が受ける力を除去することができる。

図３は、第２の保持部２００の詳細を示す図である。第２の保持部２００は、弾性部２１０と、取付部２２０と、を有する。弾性部２１０は開口部ＯＰ_１が設けられている。弾性部２１０と、取付部２２０とは、一体の部材であってもよい。本実施形態では、弾性部２１０として板ばねを用いる。弾性部２１０は、Ｚ方向に長く、Ｘ方向に短い矩形の板ばねであり、Ｙ方向の長さ（厚み）はＸ方向の長さよりも小さい。板ばねの材質としては、熱変形を考慮して、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼を用いることができる。

本実施形態では、第２の保持部２００をねじで光学素子３００に固定する。これに対応して、開口部ＯＰ_１の形状は、ねじがＸ方向で当接するように、また、Ｚ方向の任意の箇所でねじを締めることが可能なようにする。すなわち、開口部ＯＰ_１はＺ方向に長い形状とする。支持部４００に固定された光学素子３００は、搬送時に位置ずれが起こりうる。特に光学素子３００の光軸方向（Ｚ方向）のずれは、光学特性への影響が大きい。上記構成によれば、Ｚ方向の位置の調整をしてずれを補正することができる。また、Ｚ方向の過拘束を緩めて変形を抑えることもできる。取付部２２０は、厚みを持ったブロック形状となっており、支持部４００に対して固定もしくは摩擦により保持されている。

第２の保持部２００は、上記の構成により、Ｚ方向の移動を制限する拘束力を保ちながら、Ｘ方向ならびにＹ方向への移動を制限する拘束力は、弾性部２１０の弾性力によってＺ方向の拘束力に比べて弱いものになる。これにより、光学素子３００と第１の保持部１００とから成る系の固有振動数を向上（振動し難く）しつつ、光学素子３００に対して過拘束による変形および位置再現性の低下を抑えることができる。

図４は、第１実施形態に係る保持装置をＺ方向から見た図である。図で示すように、第２の保持部２００は、光学素子３００の円周方向に沿って、第１の保持部１００の間に、光学素子３００の側面に複数個取り付けられている。第２の保持部２００の個数は、これに限るものではなく、１個または複数、必要かつスペースの制限が許容する限り配置が可能である。

図５は、本実施形態の保持装置により保持された光学素子の振動の様子を示した図である。第１の保持部１００および第２の保持部２００に保持された光学素子３００をＹ方向から見た図となっている。説明の簡単のため、複数の各保持部のうち、一部の保持部のみ図示している。ここでは、光学素子３００の光学性能に対する寄与が大きい振動成分である、Ｘ方向の振動Ｖｘ、Ｚ方向の振動Ｖｚ、Ｙ軸を回転軸とした振動Ｖ_θｙ、について説明する。

第１の保持部１００は、光学素子３００の６自由度の姿勢の変化を許容しているため、第１の保持部１００のみによる保持では、外部からの振動等によりＺ方向の位置ずれが起こりやすい。本実施形態では、第２の保持部２００を追加することで光学素子３００に対し、Ｚ方向の移動を制限する拘束力を付与している。これにより、Ｚ方向の振動Ｖｚを抑えることができる。さらに、Ｚ方向の振動Ｖｚの抑制力は、Ｘ方向の振動Ｖｘおよび、Ｙ軸を回転軸とした振動Ｖ_θｙを抑えることにも寄与する。

また、光学素子３００の変形に関しては、上述の通り、第２の保持部２００は、Ｘ方向ならびにＹ方向への移動を制限する拘束力がＺ方向の拘束力に比べて弱いため、光学素子３００を過拘束することなく変形は抑えられる。本実施形態によれば、外部からの振動の影響を受けにくい保持装置を提供することができる。

（第２実施形態）
第２の保持部２００は、Ｚ方向の拘束力が強く、その他方向の拘束力がＺ方向の拘束力よりも弱いものであればよい。図６は、第２実施形態に係る第２の保持部５００を示す図である。図６に示す第２の保持部５００は、取付部５１０と、弾性ヒンジ５２０および５４０と、フレーム５３０および５５０と、を含む。取付部５１０には、上述の開口部ＯＰ_１と同様の開口部ＯＰ_２が設けられている。第２の保持部５００は、取付部５１０を介して光学素子３００に固定され、フレーム５５０を介して支持部４００に固定される。弾性ヒンジ５２０は、取付部５１０とフレーム５３０とをＺ方向の相対距離が変わらないように接続し、弾性ヒンジ５４０は、フレーム５３０と５５０とをＺ方向の相対距離が変わらないように接続する。そして、弾性ヒンジ５２０および５４０は、Ｘ方向やＹ方向の移動、Ｚ軸周りの回転は拘束しない。以上のような第２の保持部５００を用いることでも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
図７は、第３実施形態に係る第２の保持部６００を示す図である。図７に示す第２の保持部６００は、取付部６１０と、弾性ロッド（弾性棒）部６２０と、フレーム６３０と、を含む。取付部６１０には、上述の開口部ＯＰ_１と同様の開口部ＯＰ_３が設けられている。第２の保持部６００は、取付部６１０を介して光学素子３００に固定され、フレーム６３０を介して支持部４００に固定される。弾性ロッド部６２０は、取付部６１０とフレーム６３０とをＺ方向の相対距離が変わらないように接続し、Ｘ方向やＹ方向の移動、Ｚ軸周りの回転は拘束しない。以上のような第２の保持部６００を用いることでも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、第１の保持部１００は、バイポッド型の保持部に限らず、６自由度の姿勢変化を許容する保持部であればよい。また、上記実施形態では、光学素子３００を直接保持する場合について説明したが、光学素子３００を固定する固定部を保持するような、光学素子３００を間接的に保持する場合にも適用できる。固定部は、熱による変形を抑えるため低熱膨張材を用いるのが好ましい。

（物品製造方法に係る実施形態）
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、上記保持装置により保持された光学素子を備えた露光装置を用いてパターンを基板に形成する（露光する）工程と、かかる工程でパターンを形成された基板を加工（現像）する工程とを含む。露光装置ではなくインプリント装置を用いる場合は、現像する工程の代わりに、例えば残膜を除去する工程を含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変更が可能である。

１００ 第１の保持部
２００ 第２の保持部
３００ 光学素子
４００ ベース部材

Claims (10)

1. 光学素子の周縁部に設けられた複数の保持部によって、ベース部材に前記光学素子を保持する保持装置であって、
   前記複数の保持部は、
   前記光学素子を６自由度で保持する複数の第１の保持部と、前記６自由度のうち前記光学素子の光軸の方向の自由度を拘束するように構成される複数の第２の保持部と、を含み、
   前記複数の第２の保持部が前記光学素子の前記光軸の方向の自由度を拘束する力は、残りの自由度を拘束する力よりも大きい、
   ことを特徴とする保持装置。
2. 前記複数の第２の保持部は、前記光学素子に固定されるために用いられる開口部を有し、当該開口部は、前記光軸の方向の長さが前記周縁部に沿う方向の長さよりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
3. 前記複数の第２の保持部は、前記開口部を介してねじにより前記光学素子に固定され、前記開口部の前記光軸の方向の長さは、前記ねじの径よりも大きい、ことを特徴とする請求項２に記載の保持装置。
4. 前記複数の第２の保持部は、弾性部を有し、当該弾性部は、前記光軸の方向の弾性力を備えない板ばねである、ことを特徴とする請求項１または２に記載の保持装置。
5. 前記複数の第２の保持部は、弾性部を有し、当該弾性部は、弾性ヒンジを有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の保持装置。
6. 前記複数の第２の保持部は、弾性部を有し、当該弾性部は、弾性棒を有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の保持装置。
7. 前記複数の第１の保持部は、弾性部を介して前記ベース部材につながっている複数の第１部材と、前記光学素子につながっている第２部材と、を含む、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の保持装置。
8. 前記複数の第１の保持部は、前記光学素子の重心位置に基づいて前記周縁部に設けられる、ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の保持装置。
9. 前記光学素子を含む光学系を備えるリソグラフィ装置であって、
   前記光学素子の少なくとも１つを請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の保持装置により保持することを特徴とするリソグラフィ装置。
10. 請求項９に記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程でパターンを形成された前記基板を加工する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。

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