JP2021196528A - 位置合わせ装置および光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子の位置合わせ精度を向上させる【解決手段】位置合わせ装置２００は、光学素子２０１と、光学素子２０１を保持し、Ｘ方向およびＸ方向に交差するＹ方向に移動可能な状態で支持されるベース部２０３と、流体の圧力により駆動される駆動機構部２０４と、駆動機構部２０４に押圧されたベース部２０３に接する部材２０５と、部材２０５を保持し、Ｙ方向に移動可能な状態で支持されるステージ部２２３と、流体の圧力により駆動される駆動機構部２２４と、駆動機構部２２４に押圧されたステージ部２２３に接する部材２２５と、を有する。光学素子２０１の位置は、Ｘ方向において、駆動機構部２０４の押圧力と、ベース部２０３および部材２０５の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整され、Ｙ方向において、駆動機構部２２４の押圧力と、ステージ部２２３および部材２２５の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。【選択図】図３

Description

本発明は、位置合わせ装置およびこれを用いた光学装置に関する。

特開平９−１０６９４４号公報（特許文献１）には、露光装置の投影光学系において、板バネを利用して、レンズの光軸方向の位置を制御する装置が記載されている。また、特開２０１８−５４３０３号公報（特許文献２）には、半導体ウエハに形成されたパターンの欠陥を光学的に観察する欠陥観察装置が記載されている。

特開平９−１０６９４４号公報 特開２０１８−５４３０３号公報

光学装置は、例えば対象物の観察、あるいは欠陥検査など、種々の用途に利用される。光学装置は、例えば、照明光学系により観察対象物に光を照射し、検出光学系により観察対象物からの反射光および散乱光の一方あるいは両方を観察する。照明光学系や検出光学系では、レンズ、ミラー、あるいは光学フィルタなどの光学素子を利用する。光学装置による観察の精度を向上させるためには、適切な光学素子を選択する必要がある。光学装置による観察の精度を向上させるためには、選択された光学素子の位置合わせ精度を向上させる必要がある。

本発明の目的は、光学素子の位置合わせ精度を向上させる技術を提供することにある。

一実施の形態である位置合わせ装置は、第１光学素子と、前記第１光学素子を保持し、第１方向および前記第１方向に交差する第２方向に移動可能な状態で支持される第１保持部と、流体の圧力により駆動され、前記第１保持部に対して前記第１方向に押圧力を印加する第１駆動部と、前記第１駆動部に供給される流体の圧力を調整する第１圧力調整弁と、前記第１駆動部に押圧された前記第１保持部に接する第１接触面を備える第１部材と、前記第１部材を保持し、前記第２方向に移動可能な状態で支持される第２保持部と、流体の圧力により駆動され、前記第２保持部に対して前記第２方向に押圧力を印加する第２駆動部と、前記第２駆動部に供給される流体の圧力を調整する第２圧力調整弁と、前記第２駆動部に押圧された前記第２保持部に接する第２接触面を備える第２部材と、を有する。前記第１光学素子の位置は、前記第１方向において、前記第１駆動部の押圧力と、前記第１保持部および前記第１部材の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整され、前記第２方向において、前記第２駆動部の押圧力と、前記第２保持部および前記第２部材の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。

他の実施の形態である位置合わせ装置は、第１光学素子および第２光学素子と、前記第１光学素子および前記第２光学素子を保持し、第１方向および前記第１方向の反対方向である第２方向に直線的に移動可能な状態で支持される第１保持部と、流体の圧力により駆動され、前記第１保持部に対して前記第１方向に押圧力、または引っ張り力を印加する第１駆動部と、前記第１駆動部に供給される流体の圧力を調整する第１圧力調整弁と、前記第１駆動部により前記第１方向に押圧された前記第１保持部に接する第１接触面を備える第１ストッパと、前記第１駆動部により前記第２方向に押圧された前記第１保持部に接する第２接触面を備える第２ストッパと、前記第１保持部の移動方向をガイドするガイド部と、を有する。前記第１光学素子および前記第２光学素子の位置は、前記第１方向において、前記第１駆動部の押圧力と、前記第１保持部および前記第１ストッパの少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランス、または、前記第１駆動部の引張力と、前記第１保持部および前記第２ストッパの少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。

他の実施の形態である位置合わせ装置は、第１光学素子と、前記第１光学素子を保持し、前記第１光学素子の光軸と交差する第１方向に移動可能な状態で支持される第１保持部と、流体の圧力により駆動され、前記第１保持部に対して前記第１方向に押圧力を印加する第１駆動部と、前記第１駆動部に供給される流体の圧力を調整する第１圧力調整弁と、前記第１駆動部に押圧された前記第１保持部に接する第１接触面を備える第１部材と、を有する。前記第１光学素子の位置は、前記第１方向において、前記第１駆動部の押圧力と、前記第１保持部および前記第１部材の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。

本願において開示される発明によれば、光学素子の位置合わせ精度を向上させることができる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

一実施の形態である位置合わせ装置を備える光学装置の構成例を模式的に示す説明図である。 図１に示す暗視野顕微鏡を用いた半導体ウエハの欠陥アライメント処理のフローの一例を示す説明図である。 図１に示す光学素子駆動部の位置合わせ部に適用される位置合わせ装置の構成例を示す正面図である。 図３に示すベース部またはステージ部に接触する部材の形状例を示す斜視図である。 図３に対する変形例である位置合わせ装置の構成例を示す斜視図である。 図５に示す光学素子の光軸方向から視た正面図である。 図５に対する変形例である位置合わせ装置の構成例を示す正面図である。 図３に対する他の変形例である位置合わせ装置の構成例を示す正面図である。 図３〜図８に示す位置合わせ装置の変形例を示す正面図である。 図９に示す状態から、光学レンズを切り替え、かつ位置合わせをした状態を示す正面図である。

以下の実施の形態を説明するための各図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、機能的に同じ要素は同じ番号又は対応する番号で表示される場合もある。また、以下では、図面をわかりやすくするために平面図（正面図）であってもハッチングを付す場合がある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示である。

本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。

以下の実施の形態の説明では、光学素子の位置合わせ装置の一例として、暗視野顕微鏡の照明光学系が備える光学素子の位置合わせを行う位置合わせ装置を取り上げて説明する。しかし、光学素子の位置合わせ装置の適用範囲は、以下で説明する照明光学系のみ、あるいは、暗視野顕微鏡のみには限定されない。例えば、明視野顕微鏡、分光分析装置、光学測定装置、光学検査装置、また一般的な光学機器や光デバイスなど、種々の光学装置が備える光学素子の位置合わせ装置として、以下で説明する技術を適用することができる。また、このような光学装置を含んだ計測システム、検査システム（例えば、以下で説明する暗視野顕微鏡を含んだ半導体検査システムや欠陥検査システム）、観察システム、分析システム、光学システムに対しても、以下で説明する技術は適用され得る。また、光学装置が備える部品としての位置合わせ装置に対しても、以下で説明する技術は適用され得る。

＜光学装置の概要＞
図１は、本実施の形態の位置合わせ装置を備える光学装置の構成例を模式的に示す説明図である。図１では、暗視野顕微鏡１００の構成の概要を示している。したがって、暗視野顕微鏡１００が、以下で説明する各部品以外の部品を有している場合もある。あるいは、暗視野顕微鏡１００の変形例として、以下で説明する各部品の一部を備えていない暗視野顕微鏡もある。

図１に示す暗視野顕微鏡（光学装置）１００は、ウエハステージ１０２に保持されたウエハ１０１に対して欠陥検査を行う光学装置である。暗視野顕微鏡１００は、照明光学系（暗視野照明光学系）１１０、光学素子の位置合わせを行う光学素子駆動部（位置合わせ装置）１２０、コンピュータシステム（制御装置）１０３、入出力装置１０３、記憶装置（メモリ）１０５、および検出光学系１３０を有する。

半導体デバイスの製造工程では、半導体基板であるウエハ１０１上に微細な回路パターンを形成する。回路パターンが形成される前のウエハ１０１への異物付着、あるいは、回路パターンが形成されたウエハ１０１において、回路パターンへの異物付着、パターン同士の短絡、あるいは配線パターンの断線など、種々の欠陥（以下、上記した種々の欠陥を単に「欠陥」と記載する）が存在する場合、半導体デバイスの信頼性低下の原因になる。

このため、半導体デバイスの製造工程を効率化する観点から、欠陥の存在およびその内容を製造工程の早い段階で把握することが重要である。例えば、半導体デバイスの製造工程の途中で、修復不可能な欠陥が発見された場合、欠陥を含むデバイスの形成領域に対するその後の製造工程を省略することにより、欠陥を含むデバイス領域に対する不要な処理を回避することができる。また例えば、欠陥の発生原因を特定し、その原因を取り除くことができれば、欠陥の発生率を低減できる。

暗視野顕微鏡１００を用いたウエハ１０１の欠陥検査において、欠陥の発生原因を特定する方法、例えば、以下の手順で行う。まず、図示しない欠陥検査装置を用いて回路パターンを形成する前のウエハ１０１の回路パターン形成面における欠陥の位置およびその大きさを特定する。次に、上記欠陥検査装置により特定された欠陥の位置情報に基づいて、暗視野顕微鏡１００を含む走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）で、該当する欠陥を詳細に観察し、分類する。観察された欠陥は、図示しないデータベースに保存された欠陥に関するデータと比較され、得られた情報は、欠陥の発生原因の特定に使用される。

図１において、暗視野顕微鏡１００の照明光学系１１０は、例えば、レーザ光である光１４１を集光し、検査対象であるウエハ１０１の回路パターン形成面に対して照射する。また、検出光学系１３０は、ウエハ１０１の回路パターン形成面に存在する異物等の欠陥で散乱された光１４２を観察する。光１４２は、検出光学系１３０の検出器１３１上に結像される。結像された光１４２は、検出器１３１によって電気信号に変換され、コンピュータシステム１０３に出力される。コンピュータシステム１０３は、検出器１３１から伝送されたデータ信号を処理し、処理結果を入出力装置１０４に表示、あるいは、記憶装置１０５に保存する。なお、コンピュータシステム１０３は、処理結果を入出力装置１０４に表示し、かつ、記憶装置１０５に保存する場合もある。また、コンピュータシステム１０３は、ウエハステージ１０２、暗視野照明光学系１１０、光学素子駆動部１２０および検出光学系１３０の各要素の制御を行う。検出光学系１３０の光学素子の配置は、図１に例示する他、種々の変形例があり、暗視野顕微鏡１００全体の光学設計を勘案して設計される。

照明光学系１１０は、光源１１１、平凸レンズ１１３、ＮＤフィルタ１１４、シリンドリカルレンズ１１５、１１６、集光レンズ１１７、およびミラー１１９を備える。暗視野照明光学系１１０から射出されたレーザ光は、ウエハ１０１に例えば、仰角１０度の角度で入射する。光源１１１から射出されたレーザ光は平凸レンズ１１２、および１１３を通じて、ビーム径が広がった平行光に変換される。さらに、シリンドリカルレンズ１１５、および１１６を通じてＸ軸あるいはＹ軸方向のみビーム径が縮小され、集光レンズ１１７を介してウエハ１０１に概略円形上のスポットに集光される。ＮＤフィルタ１１４はレーザパワーの調整に用いられる。なお、光源１１１の出力を制御することにより、射出されるレーザ光のパワーを調整することもできる。コンピュータシステム１０３からの制御信号により、照明光学系１１０にＮＤフィルタ１１４を挿入することによりレーザパワーを小さくすることが可能となる。

ここで、本実施の形態の暗視野顕微鏡１００の場合、平凸レンズ１１３は、平凸レンズ１１８と交換可能である。この理由について説明する。上記したように、検出光学系１３０は、ウエハ１０１の表面で散乱された光１４２を結像させて観察するが、ウエハ１０１の表面において、光の散乱は、欠陥以外の凹凸によっても発生する。このため、欠陥以外の凹凸に起因する散乱光を選択的に減衰させることが好ましい。また、半導体デバイスに形成される回路パターンの微細化に伴い、欠陥のサイズも小さくなるので、欠陥に起因して発生する散乱光の光量が低下する。この場合、欠陥以外の凹凸に起因して発生する散乱光のノイズと欠陥に起因する散乱光との識別は一層困難になる。したがって、欠陥の検出精度を向上させるためには、欠陥に起因して発生する散乱光の光量を増加させることが好ましい。

欠陥に起因して発生する散乱光の光量を増加させる方法として、複数のレーザ光をウエハ１０１に照射する方法が考えられる。複数のレーザ光をウエハ１０１に照射することにより欠陥に照射される光量を増大させることができるので、結果的に欠陥からの散乱光の光量も増大する。ただし、この方法の場合、複数の光源１１１を含む複数の照明光学系１１０が必要になり、装置が複雑化する。また、暗視野顕微鏡１００の専有面積が大きくなることにより、設置スペース上の制約が増大するので、装置の設置スペースによっては、この方法が採用できない場合がある。

欠陥に起因して発生する散乱光の光量を増加させる別の方法として、ウエハ１０１に照射される照射光の照射径を縮小させる方法が考えられる。照射径を縮小させた場合、照射密度、言い換えれば照射される面積当たりのレーザ光の強度が増大する。この結果、欠陥に照射されるレーザ光の光量を増大させることができる。ただし、この方法の場合、照射径が小さくなることにより検出視野が狭くなるため、欠陥の見逃し、あるいは、走査時間の増大に伴う処理効率の低下の原因となる。

そこで、効率的に欠陥検査を行う観点からは、欠陥検査装置により特定された欠陥の大きさに応じて、回路パターンを形成する前のウエハ１０１に照射される照射光の照射径を変化させる方法が有効である。例えば、比較的大きいサイズの欠陥の発生頻度が高い回路パターン形成面を観察するときには、照射径を大きくして、処理時間を短縮する。一方、小さいサイズの欠陥の発生頻度が高い回路パターン形成面を観察するときには、照射径を小さくして、欠陥の検出精度を優先する。あるいは、照射径が大きい状態で検出対象領域の全体を走査した後、欠陥の発生が疑われる領域に対して、照射径を小さくして再検査する方法がある。

照射径を変化させる方法としては、照明光学系１１０が備える光学素子を交換する方法がある。例えば、暗視野顕微鏡１００の場合、焦点距離が互いに異なる平凸レンズ１１３および平凸レンズ１１８を備えている。暗視野顕微鏡１００の場合、コンピュータシステム１０３からの制御信号に基づいて、平凸レンズ１１３と平凸レンズ１１８とを交換する。これにより、試料であるウエハ１０１に照射されるレーザスポット（照射野）の中心位置を変えることなく、レーザスポット径（照射径）を変更できる。

平凸レンズ１１３および平凸レンズ１１８は、光学素子駆動部１２０に保持される。光学素子駆動部１２０は、複数の光学素子を交換するように駆動する、交換駆動部１２１と、交換された光学素子の位置の精密な位置合わせを行う位置合わせ部１２２と、を有する。平凸レンズ１１３および平凸レンズ１１８は、交換駆動部１２１を介して交換され、交換後の平凸レンズ１１３または平凸レンズ１１８に対しては、位置合わせ部１２２を介して詳細な位置合わせが行われる。例えば、平凸レンズ１１３から平凸レンズ１１８に置き換えた場合には、平凸レンズ１１８は、平凸レンズ１１８を通過したレーザが平行光になるように、焦点距離に応じた位置に配置される。なお、図１では、光源１１１から集光レンズ１１７までが一直線上に配置される例を示しているが、複数の光学素子の配置には種々の変形例がある。変形例として、例えば、光１４１の光路の間にミラーを配置して、光路の折り返しをさせる実施態様を例示することができる。

また、上記では、焦点距離が互いに異なる平凸レンズ１１３および平凸レンズ１１８を交換することにより、照射径を変化させる実施態様を例示的に説明したが、光学素子の位置変更には種々の変形例がある。例えば、互いに隣り合って配置されるレンズの離間距離を変更することで、照射径を変化させる場合がある。なお、図１に示すＮＤフィルタ１１４を他の光学フィルタと交換する場合には、光学素子駆動部１２０とは別の機構を利用して交換する。複数の光学素子を交換する実施態様において、交換する光学素子の数は、２個には限定されない。例えば、互いに焦点距離が異なる３種類以上のレンズを準備して、これら３種類以上のレンズの中から検出の目的に応じて適切なレンズを選択して使用する実施態様がある。また、レーザ光の仰角、光学素子の数、および光学素子のレイアウトについても、種々の変形例があり、暗視野顕微鏡全体の光学設計に応じて、適宜、決定可能である。

＜欠陥アライメント処理の例＞
暗視野顕微鏡１００を用いたウエハ１０１の欠陥検査では、上記したように、例えば、図示しない欠陥検査装置を用いてウエハ１０１の回路パターン形成面における欠陥の位置を特定し、この欠陥について暗視野顕微鏡１００を含む光学装置で観察する。以下では、他の検査装置で得られた欠陥座標データに基づいて、暗視野顕微鏡１００の視野内に欠陥が位置するように位置合わせを行い、欠陥が検出された座標を特定する、欠陥アライメント処理の一例について説明する。図２は、図１に示す暗視野顕微鏡を用いた半導体ウエハの欠陥アライメント処理のフローの一例を示す説明図である。

図２に示す欠陥アライメント処理のフローでは、まず、欠陥座標読み込みステップとして、図１に示すコンピュータシステム（制御装置）１０３が、欠陥座標の読み込みを行う。ここで読み込まれる座標データは、暗視野顕微鏡１００とは異なる欠陥検査装置により検出された座標データである。欠陥検査装置と、暗視野顕微鏡１００とで、座標系が異なる場合がある。例えば、図示しない欠陥装置では、極座標系が使用され、暗視野顕微鏡１００では、直交座標系が使用される場合、座標データの座標系を変換する必要がある。そこで、コンピュータ１０３は、座標データを読み込んだ後、暗視野顕微鏡１００を含むＳＥＭシステムが使用する座標系に変換する。

次に、条件入力ステップとして、座標系の変換処理を行った後の座標データに対する検査条件をオペレータがコンピュータシステム１０３に入力する。検査条件には、例えば、欠陥アライメントを行う欠陥の、抜き取りの割合の条件、あるいは、ウエハ１０１上の検査の範囲の条件等が含まれる。コンピュータシステム１０３は、入力された検査条件に基づいて、欠陥アライメントを制御する。

次にワーク移動ステップとして、コンピュータシステム１０３は、ウエハ１０１を保持した状態のウエハステージ１０２を駆動して、暗視野顕微鏡１００の視野中心に、入力された欠陥座標が位置するように、ウエハ１０１を移動させる。ウエハステージ１０２の駆動は、コンピュータシステム１０３により自動的に行われる。

次に、第１欠陥アライメントステップとして、ウエハ１０１で反射または散乱された光１４２により、検出光学系１３０の検出器１３１上に結像される像を確認する。コンピュータシステム１０３は、平凸レンズ１１３を挿入した状態で、レーザ光源１１１の出力、検出器１３１の設定等の光学条件を自動的に最適化する。ただし、本実施の形態の場合、ウエハ１０１に照射される照射光の照射径は、レンズを交換することにより調整するので、まずは、平凸レンズ１１３を挿入した状態で欠陥を結像させる。

第１欠陥アライメントステップでは、コンピュータシステム１０３は、得られた像において、欠陥が検出されているか否かを判定する。欠陥が検出された場合、言い換えれば、アライメントに成功した場合、コンピュータシステム１０３は、欠陥が検出された時の座標データを、欠陥検出座標のデータとして出力し、欠陥アライメント処理が終了する。欠陥検出座標データは、コンピュータシステム１０３により、例えば、記憶装置１０５に保存される。

第１欠陥アライメントステップにおいて、欠陥が検出されない場合、言い換えれば、アライメントに失敗した場合、視野周辺に欠陥が存在する可能性がある。このため、第１欠陥アライメントステップにおいて視野外であった周辺部分を視野内に収めるように、周辺移動ステップを行い、第２欠陥アライメントステップを行う。なお、この周辺移動ステップおよび第２欠陥アライメントステップのサイクルは、複数回繰り返し行う場合もある。第２欠陥アライメントステップにおいて欠陥が検出された場合、言い換えれば、アライメントに成功した場合、コンピュータシステム１０３は、欠陥が検出された時の座標データを、欠陥検出座標のデータとして出力し、欠陥アライメント処理が終了する。欠陥検出座標データは、コンピュータシステム１０３により、例えば、記憶装置１０５に保存される。また、第１欠陥アライメントステップにおいて、アライメントに失敗した場合、コンピュータシステム１０３は、アライメントを失敗した座標データを出力する失敗座標のデータは、例えば、記憶装置１０５に保存される。

第２欠陥アライメントステップにおいて、欠陥が検出されない場合、言い換えれば、アライメントに失敗した場合、欠陥のサイズが小さいことに起因して、欠陥を検出できなかった可能性がある。そこで、本実施の形態の場合光学素子交換ステップとして、平凸レンズ１１３と平凸レンズ１１８とを交換し、ウエハ１０１に照射される照射光の照射径を縮小させる。上述したように、照射光の照射径を縮小することにより、光の照射密度を増大するので、サイズが小さい欠陥であっても検出し易くなる。

光学素子交換ステップの後、第１欠陥アライメントステップに失敗した座標を読み込む、失敗座標読み込みステップを行う。このステップでは、記憶装置１０５に記憶された失敗座標データをコンピュータシステム１０３が読み込む。続いて失敗座標への移動ステップとして、コンピュータシステム１０３は、読み込まれた座標が視野の中心になるように、ウエハ１０１を保持した状態でウエハステージ１０２を移動させる。続いて、平凸レンズ１１８を挿入した状態で第３欠陥アライメントステップを行う。第３欠陥アライメントステップにおいて欠陥が検出された場合、言い換えれば、アライメントに成功した場合、コンピュータシステム１０３は、欠陥が検出された時の座標データを、欠陥検出座標のデータとして出力し、欠陥アライメント処理が終了する。欠陥検出座標データは、コンピュータシステム１０３により、例えば、記憶装置１０５に保存される。

一方、第３欠陥アライメントステップに失敗した場合、コンピュータシステム１０３は、アライメント失敗の結果を出力する。アライメント失敗の結果データは、例えば、記憶装置１０５に保存される。図２では図示を省略したが、第３欠陥アライメントステップに失敗した場合、アライメント失敗の結果を出力した後、再度周辺移動ステップを行い、再度欠陥アライメント（図示しない第４欠陥アライメントステップ）を実施する場合もある。

以上の各ステップにより、欠陥アライメント処理は終了する。欠陥アライメントにより得られた欠陥検出座標データに基づいて、欠陥を詳細に観察し、欠陥発生原因を分析する。

＜位置合わせ装置＞
次に、図１に示す位置合わせ部１２２に適用される位置合わせ装置の適用例について説明する。なお、以下で説明する位置合わせ装置には種々の変形例があるが、まず、図３を用いて一例について説明した後、代表的な変形例を取り上げて説明する。図３は、図１に示す光学素子駆動部の位置合わせ部に適用される位置合わせ装置の構成例を示す正面図である。図４は、図３に示すベース部またはステージ部に接触する部材の形状例を示す斜視図である。図３に示すＸ方向およびＹ方向を含むＸ−Ｙ平面（仮想面である第１面）は、図１に示す光１４１の光軸１４３に対して交差（例えば直交）する面である。図３に示す光学素子２０１は、図１に示す平凸レンズ１１３または１１８に対応するが、図３では、平凸レンズ１１３および１１８以外のレンズ、ミラー、あるいは光学フィルタも含め、一般化した光学素子２０１として示している。

図３に示す位置合わせ装置２００は、光学素子２０１と、光学素子ホルダ２０２と、ベース部（第１保持部）２０３と、駆動機構部（第１駆動部）２０４と、部材（第１部材）２０５と、ステージ部（第２保持部）２２３と、駆動機構部（第２駆動部）２２４と、部材（第２部材）２２５と、を有する。また、位置合わせ装置２００は、駆動機構部２０４に供給される流体の圧力を調整する圧力調整弁（第１圧力調整弁）１３、および駆動機構部２２４に供給される流体の圧力を調整する圧力調整弁（第２圧力調整弁）２３を有する。

ベース部２０３は、光学素子ホルダ２０２を介して光学素子２０１を保持する。ベース部２０３は、光学素子２０１に照射される光１４１（図１参照）の光軸１４３（図１参照）に対して交差するＸ方向、およびＸ方向に交差するＹ方向に移動可能な状態で設置面２２７に支持される。例えば、図３に示す例では、ベース部２０３は、部材２０５、ステージ部２２３、および部材２２５を介して設置面２２７に支持される。ベース部２０３はステージ部２２３に固定されていない。図３では、ベース部２０３がステージ部２２３に固定されていないことを明示するため、ベース部２０３とステージ部２２３とが離間しているが、ベース部２０３とステージ部２２３とが接している場合もある。この場合、ステージ部２２３の一つの面に沿ってベース部２０３を移動させることができるので、ステージ部２２３をガイドとして利用することができる。ベース部２０３は、ステージ部２２３に固定されていなければよい。例えば、ベース部２０３が、ステージ部２２３に接触し、かつ、部材２０５を介さずにステージ部２２３に支持されている場合もある。この場合、部材２０５とベース部２０３とが固定されている必要はなく、位置合わせする際にのみ接触する構造であってもよい。

駆動機構部２０４は、コンプレッサ（圧力源）１０から供給される流体の圧力を動力として駆動する駆動部品であって、ベース部２０３に対してＸ方向に押圧力を印加する。駆動機構部２０４を駆動する流体は、例えば、空気などの気体の他、油などの液体を用いる場合もある。駆動機構部２０４に流体を供給する流体供給経路１１には、圧力計１２および圧力調整弁１３が接続される。流体の圧力は、圧力計１２により計測され、圧力調整弁１３の開度により調整される。なお、圧力調整弁１３と駆動機構部２０４の間に圧力計１２が設けられない場合もある。

部材２０５は、駆動機構部２０４に押圧されたベース部２０３に接する接触面（第１接触面）２０５ｃを備える。接触面２０５ｃは、例えばベース部２０３に接着固定されている。また、部材２０５は、ステージ部２２３に固定される固定面（第１固定部）２０５ｂを有する。この場合、ベース部２０３は、部材２０５を介してステージ部２２３に支持される。

ステージ部２２３は、部材２０５を保持し、Ｙ方向に移動可能な状態で支持される。ステージ部２２３は、設置面２２７に支持される。例えば、図３に示す例では、ステージ部２２３は、部材２２５を介して設置面２２７に支持される。ステージ部２２３は、設置面２２７に固定されていない。図３では、ステージ部２２３が設置面２２７に固定されていないことを明示するため、ステージ部２２３と設置面２２７とが離間しているが、ステージ部２２３と設置面２２７とが接している場合もある。この場合、設置面２２７に沿ってステージ部２２３を移動させることができるので、設置面２２７をガイドとして利用することができる。

駆動機構部２２４は、コンプレッサ（圧力源）１０から供給される流体の圧力を動力として駆動される駆動部品であって、ステージ部２２３に対してＹ方向に押圧力を印加する。Ｘ方向とＹ方向とは互いに交差する。図３に示す例では、Ｘ方向はＹ方向に対して直交する。ただし、Ｘ方向とＹ方向とが成す角度には９０度の他、種々の変形例がある。駆動機構部２２４を駆動する流体は、駆動機構部２０４を駆動する流体と同様である。図３に示す例では、駆動機構部２０４と２２４は、同じコンプレッサ１０を兼用しているので、動力として用いる流体の種類も同じである。駆動機構部２２４に流体を供給する流体供給経路２１には、圧力計２２および圧力調整弁２３が接続される。流体の圧力は、圧力計２２により計測され、圧力調整弁２３の開度により調整される。なお、圧力調整弁２３と駆動機構部２２４の間に圧力計２２が設けられない場合もある。

部材２２５は、駆動機構部２２４に押圧されたステージ部２２３に接する接触面（第２接触面）２２５ｃを備える。接触面２２５ｃは、例えばステージ部２２３に接着固定されている。また、部材２２５は、設置面２２７に固定される固定面（第２固定部）２２５ｂを有する。この場合、ステージ部２２３は、部材２２５を介して設置面２２７に支持される。

光学素子２０１の位置は、Ｘ方向において、駆動機構部２０４の押圧力と、ベース部２０３および部材２０５の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。また、光学素子２０１の位置は、Ｙ方向において、駆動機構部２２４の押圧力と、ベース部２２３および部材２２５の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。

本実施の形態の場合には、部材２０５および２２５のそれぞれが弾性体である。言い換えれば、光学素子２０１の位置は、Ｘ方向において、駆動機構部２０４の押圧力と、部材２０５が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整され、Ｙ方向において、駆動機構部２２４の押圧力と、部材２２５が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。図示は省略するが、本実施の形態に対する変形例として、ベース部２０３およびステージ部２２３のいずれか一方または両方が弾性体により構成される場合がある。ベース部２０３が弾性体により構成される場合、部材２０５は弾性体ではなく単なるストッパ部材として用いる場合がある。また、ステージ部２２３が弾性体により構成される場合、部材２２５は弾性体でなく単なるストッパ部材として用いる場合がある。ただし、ベース部２０３は、光学素子２０１を支持する部材としての機能を備えている必要があり、ステージ部２２３は、部材２０５およびベース部２０３を介して光学素子２０１を支持する機能を備えている必要がある。部材２０５および部材２２５を弾性体とする部場合、要求される弾性力に対応するように、その形状を加工し易い。したがって、部材２０５および２２５を弾性体とする方がより好ましい。

本実施の形態のように、光学素子２０１の位置合わせを行う場合、高い精度での位置合わせが要求される。位置合わせの方法として、高精度に製造された位置合わせ用のネジを利用する方法がある。例えば、位置合わせ用のネジを手動または自動で締め込み、締め込みの程度により位置合わせを行う方法がある。ところが、手動でネジを締め込む場合、作業が煩雑であり、位置合わせの頻度が高い場合には、作業効率が大きく低下する。また、自動でネジを締め込んで光学素子ホルダ２０２の位置を調整する方式の場合、ネジの締め込みの程度を微調整するためには、駆動部品の構造が複雑化する。

本実施の形態の場合、駆動機構部２０４および２２４のそれぞれは、流体の圧力を動力として利用するので、強い外力をベース部２０３またはステージ部２２３に印加する。また、例えば、部材２０５および２２５のそれぞれは、弾性変形可能な弾性体であるが、例えばステンレス鋼などの金属材料からなる。このため、エラストマなどのように、エントロピーの変化に起因するエントロピー弾性よりも、弾性体の内部エネルギーの変化に起因するエネルギー弾性により弾性変形する。また、部材２０５および２２５のそれぞれは、弾性変形する方向に対する厚さｔ１およびｔ２が厚い。このため、部材２０５および２２５に対して強い外力が印加された場合でも、部材２０５および２２５の弾性変形の程度は小さい。言い換えれば、部材２０５および２２５の曲げ剛性を大きくすることにより、弾性変形量に対応する外力のマージンを大きくすることができる。このため、部材２０５および２２５の曲げ剛性の程度を調整することにより、駆動機構部２０４および２２５の構造を複雑化することなく、高精度な位置合わせを実現することが可能である。

部材２０５および２２５には、金属と同程度の高弾性な材料であれば、高分子化合物などの有機化合物を用いることもできる。ただし、金属材料の場合、曲げ剛性を増大させ、かつ、部品の小型化が図れる点でより好ましい。部材２０５および２２５の一例を図４に示す。部材２０５の厚さｔ１、長さｈ１、および奥行きｗ１、ならびに部材２２５の厚さｔ２、長さｈ２、および奥行きｗ２のそれぞれは、部材２０５および２２５に要求される曲げ剛性、部材２０５および２２５を構成する材料の弾性、および部材２０５および２２５の形状に応じて調整される。ただし、圧縮空気による空気圧、あるいは油圧により外力が印加される場合、厚さｔ１およびｔ２のそれぞれはある程度の厚さを備えることが好ましい。例えば、ステンレス鋼から成る部材２０５および２２５の場合、それぞれ１０ｍｍの厚さおよび２０ｍｍの長さおよび１０ｍｍの奥行きを有していれば、外力１０Ｎ当たり１６０ｎｍの精度で位置合わせを行うことができる。

図３に示す例では、駆動機構部２０４は、Ｘ方向に沿って直線的に動作し、Ｘ方向において、ベース部２０３は、駆動機構部２０４と部材２０５の接触面２０５ｃとの間に配置される。駆動機構部２２４は、Ｙ方向に沿って直線的に動作し、Ｙ方向において、第２保持部は、駆動機構部２２４と部材２２５の接触面２２５ｃとの間に配置される。Ｘ方向およびＹ方向を含むＸ−Ｙ平面（第１面）は、光学素子２０１の光軸に対して交差する。詳しくは図３に両矢印を付して模式的に示すように、駆動機構部２０４は、ベース部２０３に接触する接触部２０４ｃ、図示しない設置面に固定される本体部２０４ｂ、および接触部２０４ｃと本体部２０４ｂとの間に位置し、Ｘ方向に沿って伸縮動作するシャフト部２０４ｓを有する。流体の圧力によりシャフト部２０４ｓがＸ方向に伸縮する。また、駆動機構部２２４は、ベース部２２３に接触する接触部２２４ｃ、図示しない設置面に固定される本体部２２４ｂ、および接触部２２４ｃと本体部２２４ｂとの間に位置し、Ｘ方向に沿って伸縮動作するシャフト部２２４ｓを有する。流体の圧力によりシャフト部２２４ｓがＹ方向に伸縮する。

光軸に沿った方向の位置合わせは、光学的に調整することが可能である。一方、光軸に交差する方向の位置合わせは、光学的に調整することが困難である。このため、本実施の形態のように、高精度で位置合わせが可能な機構を、光軸に対して交差する方向の位置合わせに適用することが特に好ましい。

図３に示す例では、部材２０５は、ステージ部２２３に固定される固定面（第１固定部）２０５ｂと、ベース部２０３に接触する接触面２０５ｃとを有する。接触面２０５ｃと固定面２０５ｂとは離間している。同様に、部材２２５は、設置面２２７に固定される固定面（第２固定部）２２５ｂと、ステージ部２２３に接触する接触面２０５ｃとを有する。接触面２２５ｃと固定面２２５ｂとは離間している。詳しくは、図３に示す例では、部材２０５および２２５は、Ｌ字形状（厳密には図３に示す平面視では、部材２０５は逆Ｌ字形状で、部材２０５はＬ字形状である。）である。ベース部２０３には、接触面２０５ｃのみが接触し、固定面２０５ｂを含む他の部分は、ベース部２０３から離間している。同様に、ステージ部２２３には、接触面２２５ｃのみが接触し、固定面２２５ｂを含む他の部分は、ステージ部２２３から離間している。

図３に示す構造の場合、ベース部２０３からの応力は、部材２０５の接触面２０５ｃからＸ方向に作用する。同様に、ステージ部２２３からの応力は、部材２２５の接触面２２５ｃからＹ方向に作用する。この時、接触面２０５ｃ（または２２５ｃ）以外の部分は、ベース部２０３（またはステージ部２２３）から離間しているので、部材２０５（または２２５）は、固定面２０５ｂ（または２２５ｂ）を支店とし、接触面２０５ｃ（または２２５ｃ）を力点および作用点として動作する。部材２０５の場合、部材２０５の距離ｈ１および厚さｔ１を調整することにより、部材２０５の弾性を制御し易い。距離ｈ１は、接触面２０５ｃの中心から接触面２０５ｃの法線方向に延長した仮想線と、固定面２０５ｂとの離間距離として定義される。同様に、部材２２５の場合、部材２２５の距離ｈ２および厚さｔ２を調整することにより、部材２２５の弾性を制御し易い。距離ｈ２は、接触面２２５ｃの中心から接触面２２５ｃの法線方向に延長した仮想線と、固定面２２５ｂとの離間距離として定義される。

距離ｈ１およびｈ２のそれぞれは長い方が好ましい。あるいは、厚さｔ１およびｔ２のそれぞれは薄い方が好ましい。または、距離ｈ１およびｈ２のそれぞれが長く、かつ、厚さｔ１およびｔ２のそれぞれが薄い方が好ましい。例えば、接触面２０５ｃおよび２２５ｃのそれぞれの面を円形と仮定した時、各円の直径よりも距離ｈ１およびｈ２のそれぞれが長いことが好ましい。ただし、距離ｈ１およびｈ２のそれぞれが長い場合や、厚さｔ１およびｔ２が薄い場合、部材２０５および２２５の単位入力圧力に対する変形量（Δｍ／Ｐａ）が大きくなる。このため、超高精度での位置合わせが要求される場合には、距離ｈ１およびｈ２の長さが極端に長くない方が好ましい。あるいは、厚さｔ１およびｔ２はある程度は厚い方が好ましい。または、この場合、距離ｈ１およびｈ２の長さが極端に長くなく、かつ、厚さｔ１およびｔ２が厚い方が好ましい。

図３に示す形状の部材２０５および２２５のそれぞれが、エラストマなど、エントロピー弾性により弾性変形する材料により構成される場合、外力に対する変形量が大きくなり易い。したがって、大きい外力を印加した場合でも、弾性変形の変形量を抑制する観点からは、部材２０５および２２５のそれぞれは、金属製の弾性体から成ることが特に好ましい。

＜変形例１＞
次に、図３に示す位置合わせ装置２００に対する変形例について説明する。図５は、図３に対する変形例である位置合わせ装置の構成例を示す斜視図である。図６は、図５に示す光学素子の光軸方向から視た正面図である。以下では、図５に示す位置合わせ装置３００について、図３に示す位置合わせ装置２００との相違点を中心に説明する。図５に示す位置合わせ装置３００は、光学素子２０１と、光学素子ホルダ２０２と、ベース部（第１保持部）３０３と、駆動機構部（第１駆動部）３０４と、部材（第１部材）３０５と、ステージ部（第２保持部）３２３と、駆動機構部（第２駆動部）３２４と、部材（第２部材）３２５と、を有する。図５では図示を省略したが、位置合わせ装置３００は、図３に示す位置合わせ装置２００と同様に、駆動機構部３０４に供給される流体の圧力を調整する圧力調整弁（第１圧力調整弁）１３（図３参照）、および駆動機構部３２４に供給される流体の圧力を調整する圧力調整弁（第２圧力調整弁）２３（図３参照）を有する。

位置合わせ装置３００は、以下の点で、図３に示す位置合わせ装置２００と相違する。すなわち、駆動機構部３０４は、光学素子２０１、チルトベース部３０３、および部材３０５を結ぶ軸（第１軸）ＡＸ１を回転軸として方向３０８に回転動作する。ただし、動作する回転角度が小さい場合、円周の接戦方向への直進動作のように扱うことができる。以下の説明において、「回転動作」、あるいは「回転する」として記載する場合には、上記と同様に、直進動作と同様に取り扱うことができる程度に回転角度が小さい場合を含む。部材３０５の一方の端部（図６に示す接触面３０５ｃ）は、チルトベース部３０３に固定される。また、部材３０５の他方の端部（固定面３０５ｂ）はチルトステージ部３２３に固定される。部材３０５は、軸ＡＸ１を回転軸として、ねじれるように弾性変形可能な状態で固定される。また、駆動機構部３２４は、光学素子２０１、チルトステージ部３２３、および部材３２５を結ぶ軸ＡＸ２を回転軸として方向３２８に回転動作する。部材３２５は、軸ＡＸ２を回転軸として、ねじれるように弾性変形可能な状態でチルトステージ部３２３に固定される。軸ＡＸ１および軸ＡＸ２を含む面（仮想面、第２面）３０９は、光学素子２０１の光軸に対して交差する。部材３２５の一方の端部（接触面３２５ｃは、チルトステージ部３２３に固定される。また、部材３２５の他方の端部（固定面３２５ｂ）は設置面３０７に固定される。

図５に示す方向３０８は、軸ＡＸ１を回転軸とする回転方向である。方向３２８は、軸ＡＸ２を回転軸とする回転方向である。ただし、駆動機構部３０４および３２４のそれぞれは、図３を用いて説明した駆動機構部２０４および２２４と同様に、流体の圧力により直線的に動作する駆動部品を用いることができる。図５に示す例では、駆動機構部３０４および３２４のそれぞれは、光軸に沿った方向に直線的に動作する。

正面視において、光学素子２０１、チルトベース部３０３、部材３０５、およびチルトステージ部３２３の一部分は、軸ＡＸ１と重なる位置に直線的に配列される。駆動機構部３０４は、正面視においてチルトベース部３０３と重なり、かつ、軸ＡＸ１と重ならない位置に配置される。この場合、駆動機構部３０４が光軸方向に直線的に動作すると、軸ＡＸ１を回転軸として回転するように回転する。部材３０５は、チルトベース部３０３およびチルトステージ部３２３と比較して、曲げ剛性が小さい弾性体から成る。例えば金属でもよいし、過剰な変形を抑制できるものであれば、有機材料を利用する場合もある。駆動機構部３０４から押圧力がチルトベース部３０３に印加されると、曲げ剛性の差に起因して、部材３０５が方向３０８に捻じれるように弾性変形する。

方向３０８にそった回転量は、駆動機構部３０４から受ける荷重、によって発生するトルクＴ（荷重と、支点から力点までの距離ｒ１との積）、および部材３０５の長さＬ１に比例し、部材３０５のねじり剛性に反比例する。部材３０５の長さＬ１は、図６に示す接触面３０５ｃから固定面３０５ｂまでの距離として定義される。距離ｒ１は、軸ＡＸ１から荷重印加点（言い換えれば、チルトベース部３０３のうち、駆動機構部３０４の接触部３０４ｃに接触する部分の中心）として定義することができる。距離ｒ１および長さＬ１は、部材３０５の設計により調整可能な数値である。また、部材３０５のねじれ剛性は、部材３０５の材料、および軸ＡＸ１に直交する方向の断面形状により調整できる。例えば、距離ｒ１および長さＬ１を短く、ねじり剛性を大きくするために、部材３０５の直径ｄ１を大きくすると、駆動機構部３０４に入力される流体の圧力を大きくしても、チルトベース部３０３の回転量を小さく抑えることができる。

また、正面視において、光学素子２０１、チルトステージ部３２３、部材３２５、および設置面３０７の一部分は、軸ＡＸ２と重なる位置に直線的に配列される。駆動機構部３２４は、正面視においてチルトステージ部３２３と重なり、かつ、軸ＡＸ２と重ならない位置に配置される。この場合、駆動機構部３２４が光軸方向に直線的に動作すると、軸ＡＸ２を回転軸として回転するように回転する。部材３２５は、チルトベース部３０３およびチルトステージ部３２３と比較して、曲げ剛性が小さい弾性体から成る。例えば金属でもよいし、過剰な変形を抑制できるものであれば、有機材料を利用する場合もある。駆動機構部３２４から押圧力がチルトステージ部３２３に印加されると、曲げ剛性の差に起因して、部材３２５が方向３２８に捻じれるように弾性変形する。

方向３２８にそった回転量は、駆動機構部３２４から受ける荷重、によって発生するトルクＴ（荷重と、支点から力点までの距離ｒ２との積）、および部材３２５の長さＬ２に比例し、部材３２５のねじり剛性に反比例する。部材３２５の長さＬ２は、図６に示す接触面３２５ｃから固定面３２５ｂまでの距離として定義される。距離ｒ２は、軸ＡＸ２から荷重印加点（言い換えれば、チルトステージ部３２３のうち、駆動機構部３２４の接触部３２４ｃに接触する部分の中心）として定義することができる。距離ｒ２および長さＬ２は、チルトベース部３０３および部材３２５の設計により調整可能な数値である。また、部材３２５のねじれ剛性は、部材３２５の材料、および軸ＡＸ２に直交する方向の断面形状により調整できる。例えば、距離ｒ２および長さＬ２を短く、ねじり剛性を大きくするために、部材３２５の直径ｄ２を大きくすると、駆動機構部３２４に入力される流体の圧力を大きくしても、チルトステージ部３２３の回転量を小さく抑えることができる。

本変形例の場合、図５に示す方向３０８および３２８に沿って光学素子２０１チルトベース部３０３が回転動作するので、チルトベース部３０３に支持される光学素子２０１は、回転動作に起因して傾斜角度が調整される。また、Ｘ−Ｙ平面における光学素子２０１の位置も調整することができる。

＜変形例２＞
次に、図５に示す位置合わせ装置３００に対する変形例について説明する。図７は、図５に対する変形例である位置合わせ装置の構成例を示す正面図である。図７に示す位置合わせ装置４００は、図３に示す位置合わせ装置２００と図５に示す位置合わせ装置３００とを組み合わせた構成である。図７では、図５に示す位置合わせ装置３００に対応する部分の詳細な構成の図示は省略し、図５および図６を参照して説明する。なお、図７に示す位置合わせ装置４００の場合、図６に示す部材３２５の固定面３２５ｂが、図７に示すベース部４０３に支持されている。

図７に示す位置合わせ装置４００は、図５および図６を用いて説明した位置合わせ装置３００の構成に加え、部材３２５（図６参照）を介してチルトステージ部３２３（図６参照）を保持し、Ｘ方向およびＸ方向に交差するＹ方向に移動可能な状態で支持されるベース部４０３と、流体の圧力により駆動され、ベース部４０３に対してＸ方向に直線的に押圧力を印加する駆動機構部４０４と、駆動機構部４０４に供給される流体の圧力を調整する圧力調整弁３３と、駆動機構部４０４に押圧されたベース部４０３に接する接触面４０５ｃを備える部材４０５と、を有する。また、位置合わせ装置４００は、部材４０５を保持し、Ｙ方向に移動可能な状態で支持されるステージ部４２３と、流体の圧力により駆動され、ステージ部４２３に対してＹ方向に直線的に押圧力を印加する駆動機構部４２４と、駆動機構部４２４に供給される流体の圧力を調整する圧力調整弁４３と、駆動機構部４２４に押圧された第２保持部に接する接触面４２５ｃを備える部材４２５と、を有する。Ｘ方向において、ベース部４０３は、駆動機構部４０４と部材４０５の接触面４０５ｃとの間に配置される。Ｙ方向において、ステージ部４２３は、駆動機構部４２４と部材４２５の接触面４２５ｃとの間に配置される。駆動機構部４０４に流体を供給する流体供給経路３１には、圧力計３２および圧力調整弁３３が接続される。また、駆動機構部４２４に流体を供給する流体供給経路３１には、圧力計４２および圧力調整弁４３が接続される。なお、圧力計３２および４２の機能は、図２を用いて説明した圧力計１２および２２と同様である。

位置合わせ装置４００の場合、光学素子２０１（図５参照）の位置は、以下の４つの要素により調整される。すなわち、光学素子２０１の位置は、方向３０８（図５参照）において、駆動機構部３０４の押圧力と、部材３０５が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。また、光学素子２０１の位置は、方向３２８（図５参照）において、駆動機構部３２４の押圧力と、部材３２５が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。また、光学素子２０１の位置は、Ｘ方向において、駆動機構部４０４の押圧力と、ベース部４０３および部材４０５の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。また、光学素子２０１の位置は、Ｙ方向において、駆動機構部４２４の押圧力と、ステージ部４２３および部材４２５の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。

図５および図６を用いて説明した位置合わせ装置３００の場合も、図６に示すＸ−Ｙ平面における位置合わせを行うことはできる。ただし、位置合わせ装置３００の構成のみの場合、光学素子２０１の傾斜角度の調整が主な機能である。そこで、図３を用いて説明した位置合わせ装置２００と、図５および図６を用いて説明した位置合わせ装置３００とを組み合わせることにより得られる本変形例は、Ｘ−Ｙ平面での精密な位置合わせと、光学素子２０１の傾斜角度の調整を両方とも高い精度で実現できる。

なお、図７に示す駆動機構部４０４は図３に示す駆動機構部２０４と同様の部品であり、ベース部４０３を押圧する接触部４０４ｃ、図示しない設置面に固定される本体部４０４ｂ、および接触部４０４ｃと本体部４０４ｂとの間に位置し、Ｘ方向に沿って伸縮動作するシャフト部４０４ｓを有する。図７に示す駆動機構部４２４は図３に示す駆動機構部２２４と同様の部品であり、ステージ部４２３を押圧する接触部４２４ｃ、図示しない設置面に固定される本体部４２４ｂ、および接触部４２４ｃと本体部４２４ｂとの間に位置し、Ｙ方向に沿って伸縮動作するシャフト部４２４ｓを有する。また図７に示す部材４０５は、図３に示す部材２０５と同様な部材であり、接触面４０５ｃおよび固定面（固定部）４０５ｂを有する。同様に、図７に示す部材４２５は、図３に示す部材２２５と同様な部材であり、接触面４２５ｃ、および設置面４２７に固定される固定部（固定面）４２５ｂを有する。

また、図示は省略するが、本変形例に対するさらなる変形例として、図５に示す光学素子ホルダ２０２の部分に、図３に示す位置合わせ装置２００の構成を配置する実施態様がある。この場合でも、Ｘ−Ｙ平面での精密な位置合わせと、光学素子２０１の傾斜角度の調整を実現できる。ただし、この図示しない変形例の場合、図３に示す位置合わせ装置２００の部分の傾斜角度が変化するので、Ｘ−Ｙ平面における位置合わせの作業が煩雑である。Ｘ−Ｙ平面の位置合わせを容易にするためには、図７に示す位置合わせ装置４００の構成の方が特に好ましい。

＜変形例３＞
次に、図３に示す位置合わせ装置２００に対する他の変形例について説明する。図８は、図３に対する他の変形例である位置合わせ装置の構成例を示す正面図である。図８に示す位置合わせ装置５００は、図３に示す位置合わせ装置２００の部材２０５までの部分により構成される位置合わせ装置である。

図８に示す光学素子５０１は、Ｘ方向には位置合わせを要するが、Ｙ方向には少々位置がずれた場合でも光学特性に実効上の影響を与えない特性を有する光学素子である。このような光学素子５０１の場合、Ｘ方向のみの位置合わせを行えばよいので、位置合わせ装置５００のような装置が有効である。

位置合わせ装置５００は、光学素子５０１と、光学素子５０１を保持し、光学素子５０１の光軸と交差するＸ方向に移動可能な状態で支持されるベース部２０３と、流体の圧力により駆動され、ベース部２０３に対してＸ方向に押圧力を印加する駆動機構部２０４と、駆動機構部２０４に供給される流体の圧力を調整する圧力調整弁１３と、駆動機構部２０４に押圧されたベース部２０３に接する接触面２０５ｃを備える部材２０５と、を有する。光学素子５０１の位置は、Ｘ方向において、駆動機構部２０４の押圧力と、ベース部２０３および部材２０５の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。本変形例の場合、Ｙ方向の位置合わせは行わないので、図３に示す位置合わせ装置２００のうち、Ｙ方向の位置合わせに利用される構成部品は取り除かれ、部材２０５が設置面５０７に固定される。この場合、図３に示す位置合わせ装置２００と比較して装置を小型化できる。

なお、本変形例に対する他の変形例として、図８に示す光学素子ホルダ２０２の部分に、光学素子５０１と、光学素子５０１を保持する光学素子ホルダ２０２と、図５および図６に示すチルトベース部３０３と、部材３０５と、を設けてもよい。この変形例の位置合わせ装置は、駆動機構部３０４（図５参照）は、光学素子５０１、第１保持部、および部材３０５（図５参照）を結ぶ軸ＡＸ１（図５参照）を回転軸として方向３０８（図５参照）に回転動作する。部材３０５は、一方の端部（図６に示す接触面３０５ｃ）がチルトベース部３０３に固定され、他方の端部（図６に示す固定面３０５ｂ）が図８に示すベース部２０３に固定され、かつ、軸ＡＸ１（図５参照）を回転軸として、ねじれるように弾性変形可能な状態で固定される。駆動機構部２０４は、Ｘ方向に沿って直線的に動作する。Ｘ方向において、ベース部２０４は、駆動機構部２０４と部材２０５の接触面２０５ｃとの間に配置される。軸ＡＸ１および軸ＡＸ１と交差するＸ方向を含む面（図５に示す軸ＡＸ１と図６に示すＸ方向とを含む面３０９）は、光学素子５０１の光軸に対して交差する。この変形例の場合、Ｘ方向における位置合わせと、軸ＡＸ１を回転軸とする光学素子５０１の傾斜角度の調整を行うことができる。

＜変形例４＞
次に、光学素子の切り替え動作および位置合わせを一つの装置で実施する実施態様について説明する。図９は、図３〜図８に示す位置合わせ装置の変形例を示す正面図である。図１０は、図９に示す状態から、光学レンズを切り替え、かつ位置合わせをした状態を示す正面図である。図９および図１０に示すＸ−Ｙ平面は、光学素子６０１および６２１の光軸１４３に対して交差する。なお、図９および図１０では、図示を省略したが、駆動機構部６０４は、図３に示す駆動機構部２０４と同様に流体の圧力により駆動される駆動部品である。したがって、駆動機構部６０４には駆動機構部６０４に流体を供給する流体供給経路１１（図３参照）が接続される。また、図３と同様に流体供給経路１１には、コンプレッサ１０、圧力計１２、および圧力調整弁１３が接続される。駆動機構部６０４に供給される流体の圧力は、圧力調整弁１３により調整される。

図９および図１０に示す位置合わせ装置６００は、互いに光学特性が異なる光学素子６０１および６２１を有する。位置合わせ装置６００は、光学素子６０１および光学素子６２１を保持し、＋Ｘ方向および＋Ｘ方向の反対方向である−Ｘ方向に直線的に移動可能な状態で支持されるベース部６０３と、流体の圧力により駆動され、ベース部６０３に対して＋Ｘ方向に押圧力、または、引っ張り力を印加する駆動機構部６０４と、を有する。また、位置合わせ装置６００は、駆動機構部６０４により＋Ｘ方向に押圧されたベース部６０３に接する接触面６０５ｃを備えるストッパ６０５と、駆動機構部６０４により−Ｘ方向に押圧されたベース部６０３に接する接触面６２５ｃを備えるストッパ６２５と、ベース部６０３の移動方向をガイドするガイド部６３０と、を有する。

光学素子６０１および光学素子６２１の位置は、＋Ｘ方向において、駆動機構部６０４の押圧力と、ベース部６０３およびストッパ６０５の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランス、または、駆動機構部６０４の引張力と、ベース部６０３およびストッパ６２５の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランス、により調整される。

光学素子６０１は、光学素子ホルダ６０２に収容され、光学素子６２１は光学素子ホルダ６２２に収容される。光学素子ホルダ６０２および６２２は、それぞれベース部６０３に固定される。光学素子６０１および６２１の位置は＋Ｘ方向に移動するが、各光学素子の光軸１４３から基準面である設置面６０７までの距離は一定（ただし、光学設計上で許容される程度の誤差は一定に含まれる。）である。

ガイド部６３０は、ベース部６０３を固定して保持するスライダ６３１、設置面６０７に固定されるコロベース６３２、およびスライダ６３１とコロベース６３２との間に配置され、回転することによりスライダ６３１の＋Ｘ方向への動作をガイドする複数のコロ（回転体）６３３と、を備える。また、ストッパ（部材、弾性体）６０５およびストッパ（部材）６２５は、設置面６０７に固定される固定面（固定部、弾性体）６０５ｂまたは６２５ｂを有する。ガイド部６３０、詳しくはガイド部６３０のコロベース６３２は、基準面である設置面６０７に固定されている。

図９および図１０に示す例では、駆動機構部６０４の押圧力または引っ張り力をベース部６０３に印加すると、スライダ６３１はベース部６０３とともに、＋Ｘ方向に沿って直線的に移動する。例えば、図９に示す例の場合、駆動機構部６０４から押圧力を印加された状態を示している。この場合、ベース部６０３の一部がストッパ６０５の接触面６０５ｃに接触し、ストッパ６０５からの反力と駆動機構部６０４の押圧力とが釣り合った場所でベース部６０３の動作が停止する。この時、正面視において、光学素子６０１が可動範囲の中央に配置され、光１４１（図１参照）が照射される位置に配置される。ストッパ６０５は、例えば、図３に示す部材２０５と同様に金属製の弾性体から成る。したがって、位置合わせ装置６００は、光学素子６０１を所定の位置に配置し、かつ、＋Ｘ方向における光学素子６０１の精密な位置合わせを行うことができる。

また、図１０に示す例の場合、駆動機構部６０４から引っ張り力を印加された状態を示している。この場合、ベース部６０３の一部がストッパ６２５の接触面６２５ｃに接触し、ストッパ６２５からの反力と駆動機構部６０４の引っ張り力とが釣り合った場所でベース部６０３の動作が停止する。この時、正面視において、光学素子６２１が可動範囲の中央に配置され、光１４１（図１参照）が照射される位置に配置される。ストッパ６２５は、例えば、図３に示す部材２０５と同様に金属製の弾性体から成る。したがって、位置合わせ装置６００は、光学素子６２１を所定の位置に配置し、かつ、＋Ｘ方向における光学素子６２１の精密な位置合わせを行うことができる。

このように、本変形例の場合、光学素子の切り替えと、精密な位置合わせとを一つの装置で実現することができる。光学素子の切り替えと、位置合わせとでは、要求される動作の範囲が大きく異なるため、一つの装置で実現することは困難である。しかし、本変形例の場合、流体を利用した大きな圧力を駆動力として用いた場合でも、精密な位置合わせを行うことを実現可能である。この結果、本変形例によれば、一つの装置により、光学素子の切り替えと精密な位置合わせとを行うことが可能であり、装置全体としてのコンパクト化を図ることができる。

図３を用いて説明した位置合わせ装置２００の場合と同様に、ベース部６０３を弾性体とする変形例もある。ただし、位置の調整を制御しやすくする観点からは、ベース部６０３は、弾性体とせず、ストッパ６０５および６２５を弾性体とすることが好ましい。すなわち、図９および図１０に示す例では、光学素子６０１の位置は、＋Ｘ方向において、駆動機構部６０４の押圧力と、ストッパ６０５が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。また、光学素子６２１の位置は、＋Ｘ方向において、駆動機構部６０４の引張力と、ストッパ６２５が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。

また、接触面６０５ｃと固定面６００５ｂとは離間し、接触面６２５ｃと固定面６００５ｂとは離間する。これにより、ベース部６０３と、ストッパ６０５または６２５と、設置面６０７との間での力学系における支点と作用点との距離、および支点と力点との距離を引き離すことができる。

また、上記したようにストッパ６０５およびストッパ６２５は、金属製の弾性体から成る。本変形例に対する他の変形例として、ストッパ６０５およびストッパ６２５が、例えば有機材料から成る場合もある。ただし、弾性変形の程度を低くする観点からは、ストッパ６０５および６２５のそれぞれが金属からなり、かつ、図３に示す厚さｔ１と同程度の厚さを有していることが好ましい。また、本変形例のように、ストッパ６０５および６２５と、ベース部６０３とが固定されず、繰り返し接触する場合には、耐摩耗性が高い、例えばステンレス鋼などからなることが特に好ましい。

本変形例では、説明の単純化のため、ガイド部６３０が設置面６０７に固定されている例を取り上げて説明したが、種々の変形例を適用可能である。例えば、図３で用いた位置合わせ装置２００と本変形例とを組み合わせ、図９および図１０に示す設置面６０７を、図３に示すステージ部２２３に置き換える変形例がある。この場合、Ｘ方向およびＹ方向に位置合わせすることが可能である。

また例えば、本変形例の光学素子ホルダ６０２および６２２の部分を、図５および図６を用いて説明した位置合わせ装置３００に構成に置き換えた場合、図９に示す光学素子６０１および６２１のそれぞれの傾斜角度を制御することができる。また、図９および図１０では直線的動作により光学素子を切り替える方式ついて説明したが、変形例として回転動作により、光学素子を切り替える場合もある。

また、上記では、種々の変形例を説明したが、各変形例を適宜組み合わせて適用することができる。

以上、本実施の形態の代表的な変形例について説明したが、本発明は、上記した実施例や代表的な変形例に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形例が適用できる。

本発明は、光学装置に利用可能である。

１０ コンプレッサ（圧力源）
１１,２１，３１，４１ 流体供給経路
１２,２２，３２，４２ 圧力計
１３，２３，３３，４３ 圧力調整弁
１００ 暗視野顕微鏡（光学装置）
１０１ ウエハ（試料）
１０２ ウエハステージ
１０３ コンピュータシステム（制御部）
１０４ 入出力装置
１０５ 記憶装置（メモリ）
１１０ 暗視野照明光学系
１１１ 光源
１１１ レーザ光源
１１２，１１３,１１８ 平凸レンズ
１１４ ＮＤフィルタ
１１５，１１６ シンドリカルレンズ
１１７ 集光レンズ
１１９ ミラー
１２０ 光学素子駆動部（位置合わせ装置）
１２１ 交換駆動部
１２２ 位置合わせ部
１３０ 検出光学系
１３１ 検出器
１４１ 光
１４３ 光軸
２００，３００，４００，５００,６００ 位置合わせ装置
２０１,５０１，６０１，６２１ 光学素子
２０２，６０２，６２２ 光学素子ホルダ
２０３，４０３，６０３ ベース部（保持部）
２０４，２２４，３０４，３２４，４０４，４２４,６０４ 駆動機構部（駆動部）
２０４ｂ，２２４ｂ，３０４ｂ，３２４ｂ，４０４ｂ，４２４ｂ 本体部
２０４ｃ，２２４ｃ，３０４ｃ，３２４ｃ，４０４ｃ，４２４ｃ 接触部
２０４ｓ，２２４ｓ，３０４ｓ，３２４ｓ，４０４ｓ，４２４ｓ シャフト部
２０５，２２５，３０５，３２５，４０５，４２５ 部材
２０５ｂ，２２５ｂ，３０５ｂ，３２５ｂ，４０５ｂ，４２５ｂ，６０５ｂ，６２５ｂ 固定面（固定部）
２０５ｃ，２２５ｃ，３０５ｃ，３２５ｃ，４０５ｃ，４２５ｃ，６０５ｃ，６２５ｃ 接触面
２２３，４２３ ステージ部（保持部）
２２７，３０７，４２７，５０７，６０７ 設置面
３０３ チルトベース部（保持部）
３０８，３２８ 方向
３０９ 面（仮想面）
３２３ チルトステージ部（保持部）
６０５，６２５ ストッパ（部材、弾性体）
６３０ ガイド部
６３１ スライダ
６３２ コロベース
６３３ コロ（回転体）
ＡＸ１，ＡＸ２ 軸（回転軸）
ｄ１，ｄ２ 直径
ｈ１，ｈ２，ｒ１，ｒ２ 距離
Ｌ１，Ｌ２ 長さ
ｔ１，ｔ２ 厚さ

図１に示す暗視野顕微鏡（光学装置）１００は、ウエハステージ１０２に保持されたウエハ１０１に対して欠陥検査を行う光学装置である。暗視野顕微鏡１００は、照明光学系（暗視野照明光学系）１１０、光学素子の位置合わせを行う光学素子駆動部（位置合わせ装置）１２０、コンピュータシステム（制御装置）１０３、入出力装置１０４、記憶装置（メモリ）１０５、および検出光学系１３０を有する。

照明光学系１１０は、光源１１１、平凸レンズ１１２、および１１３、ＮＤフィルタ１１４、シリンドリカルレンズ１１５、１１６、集光レンズ１１７、およびミラー１１９を備える。暗視野照明光学系１１０から射出されたレーザ光は、ウエハ１０１に例えば、仰角１０度の角度で入射する。光源１１１から射出されたレーザ光は平凸レンズ１１２、および１１３を通じて、ビーム径が広がった平行光に変換される。さらに、シリンドリカルレンズ１１５、および１１６を通じてＸ軸あるいはＹ軸方向のみビーム径が縮小され、集光レンズ１１７を介してウエハ１０１に概略円形状のスポットに集光される。ＮＤフィルタ１１４はレーザパワーの調整に用いられる。なお、光源１１１の出力を制御することにより、射出されるレーザ光のパワーを調整することもできる。コンピュータシステム１０３からの制御信号により、照明光学系１１０にＮＤフィルタ１１４を挿入することによりレーザパワーを小さくすることが可能となる。

図２に示す欠陥アライメント処理のフローでは、まず、欠陥座標読み込みステップとして、図１に示すコンピュータシステム（制御装置）１０３が、欠陥座標の読み込みを行う。ここで読み込まれる座標データは、暗視野顕微鏡１００とは異なる欠陥検査装置により検出された座標データである。欠陥検査装置と、暗視野顕微鏡１００とで、座標系が異なる場合がある。例えば、図示しない欠陥検査装置では、極座標系が使用され、暗視野顕微鏡１００では、直交座標系が使用される場合、座標データの座標系を変換する必要がある。そこで、コンピュータシステム１０３は、座標データを読み込んだ後、暗視野顕微鏡１００を含むＳＥＭシステムが使用する座標系に変換する。

光学素子２０１の位置は、Ｘ方向において、駆動機構部２０４の押圧力と、ベース部２０３および部材２０５の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。また、光学素子２０１の位置は、Ｙ方向において、駆動機構部２２４の押圧力と、ステージ部２２３および部材２２５の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。

本実施の形態の場合には、部材２０５および２２５のそれぞれが弾性体である。言い換えれば、光学素子２０１の位置は、Ｘ方向において、駆動機構部２０４の押圧力と、部材２０５が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整され、Ｙ方向において、駆動機構部２２４の押圧力と、部材２２５が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される。図示は省略するが、本実施の形態に対する変形例として、ベース部２０３およびステージ部２２３のいずれか一方または両方が弾性体により構成される場合がある。ベース部２０３が弾性体により構成される場合、部材２０５は弾性体ではなく単なるストッパ部材として用いる場合がある。また、ステージ部２２３が弾性体により構成される場合、部材２２５は弾性体でなく単なるストッパ部材として用いる場合がある。ただし、ベース部２０３は、光学素子２０１を支持する部材としての機能を備えている必要があり、ステージ部２２３は、部材２０５およびベース部２０３を介して光学素子２０１を支持する機能を備えている必要がある。部材２０５および部材２２５を弾性体とする場合、要求される弾性力に対応するように、その形状を加工し易い。したがって、部材２０５および２２５を弾性体とする方がより好ましい。

本実施の形態の場合、駆動機構部２０４および２２４のそれぞれは、流体の圧力を動力として利用するので、強い外力をベース部２０３またはステージ部２２３に印加する。また、例えば、部材２０５および２２５のそれぞれは、弾性変形可能な弾性体であるが、例えばステンレス鋼などの金属材料からなる。このため、エラストマなどのように、エントロピーの変化に起因するエントロピー弾性よりも、弾性体の内部エネルギーの変化に起因するエネルギー弾性により弾性変形する。また、部材２０５および２２５のそれぞれは、弾性変形する方向に対する厚さｔ１およびｔ２が厚い。このため、部材２０５および２２５に対して強い外力が印加された場合でも、部材２０５および２２５の弾性変形の程度は小さい。言い換えれば、部材２０５および２２５の曲げ剛性を大きくすることにより、弾性変形量に対応する外力のマージンを大きくすることができる。このため、部材２０５および２２５の曲げ剛性の程度を調整することにより、駆動機構部２０４および２２４の構造を複雑化することなく、高精度な位置合わせを実現することが可能である。

図３に示す例では、駆動機構部２０４は、Ｘ方向に沿って直線的に動作し、Ｘ方向において、ベース部２０３は、駆動機構部２０４と部材２０５の接触面２０５ｃとの間に配置される。駆動機構部２２４は、Ｙ方向に沿って直線的に動作し、Ｙ方向において、第２保持部は、駆動機構部２２４と部材２２５の接触面２２５ｃとの間に配置される。Ｘ方向およびＹ方向を含むＸ−Ｙ平面（第１面）は、光学素子２０１の光軸に対して交差する。詳しくは図３に両矢印を付して模式的に示すように、駆動機構部２０４は、ベース部２０３に接触する接触部２０４ｃ、図示しない設置面に固定される本体部２０４ｂ、および接触部２０４ｃと本体部２０４ｂとの間に位置し、Ｘ方向に沿って伸縮動作するシャフト部２０４ｓを有する。流体の圧力によりシャフト部２０４ｓがＸ方向に伸縮する。また、駆動機構部２２４は、ステージ部２２３に接触する接触部２２４ｃ、図示しない設置面に固定される本体部２２４ｂ、および接触部２２４ｃと本体部２２４ｂとの間に位置し、Ｙ方向に沿って伸縮動作するシャフト部２２４ｓを有する。流体の圧力によりシャフト部２２４ｓがＹ方向に伸縮する。

図３に示す例では、部材２０５は、ステージ部２２３に固定される固定面（第１固定部）２０５ｂと、ベース部２０３に接触する接触面２０５ｃとを有する。接触面２０５ｃと固定面２０５ｂとは離間している。同様に、部材２２５は、設置面２２７に固定される固定面（第２固定部）２２５ｂと、ステージ部２２３に接触する接触面２２５ｃとを有する。接触面２２５ｃと固定面２２５ｂとは離間している。詳しくは、図３に示す例では、部材２０５および２２５は、Ｌ字形状（厳密には図３に示す平面視では、部材２０５は逆Ｌ字形状で、部材２２５はＬ字形状である。）である。ベース部２０３には、接触面２０５ｃのみが接触し、固定面２０５ｂを含む他の部分は、ベース部２０３から離間している。同様に、ステージ部２２３には、接触面２２５ｃのみが接触し、固定面２２５ｂを含む他の部分は、ステージ部２２３から離間している。

図３に示す構造の場合、ベース部２０３からの応力は、部材２０５の接触面２０５ｃからＸ方向に作用する。同様に、ステージ部２２３からの応力は、部材２２５の接触面２２５ｃからＹ方向に作用する。この時、接触面２０５ｃ（または２２５ｃ）以外の部分は、ベース部２０３（またはステージ部２２３）から離間しているので、部材２０５（または２２５）は、固定面２０５ｂ（または２２５ｂ）を支点とし、接触面２０５ｃ（または２２５ｃ）を力点および作用点として動作する。部材２０５の場合、部材２０５の距離ｈ１および厚さｔ１を調整することにより、部材２０５の弾性を制御し易い。距離ｈ１は、接触面２０５ｃの中心から接触面２０５ｃの法線方向に延長した仮想線と、固定面２０５ｂとの離間距離として定義される。同様に、部材２２５の場合、部材２２５の距離ｈ２および厚さｔ２を調整することにより、部材２２５の弾性を制御し易い。距離ｈ２は、接触面２２５ｃの中心から接触面２２５ｃの法線方向に延長した仮想線と、固定面２２５ｂとの離間距離として定義される。

＜変形例１＞
次に、図３に示す位置合わせ装置２００に対する変形例について説明する。図５は、図３に対する変形例である位置合わせ装置の構成例を示す斜視図である。図６は、図５に示す光学素子の光軸方向から視た正面図である。以下では、図５に示す位置合わせ装置３００について、図３に示す位置合わせ装置２００との相違点を中心に説明する。図５に示す位置合わせ装置３００は、光学素子２０１と、光学素子ホルダ２０２と、チルトベース部（第１保持部）３０３と、駆動機構部（第１駆動部）３０４と、部材（第１部材）３０５と、チルトステージ部（第２保持部）３２３と、駆動機構部（第２駆動部）３２４と、部材（第２部材）３２５と、を有する。図５では図示を省略したが、位置合わせ装置３００は、図３に示す位置合わせ装置２００と同様に、駆動機構部３０４に供給される流体の圧力を調整する圧力調整弁（第１圧力調整弁）１３（図３参照）、および駆動機構部３２４に供給される流体の圧力を調整する圧力調整弁（第２圧力調整弁）２３（図３参照）を有する。

位置合わせ装置３００は、以下の点で、図３に示す位置合わせ装置２００と相違する。すなわち、駆動機構部３０４は、光学素子２０１、チルトベース部３０３、および部材３０５を結ぶ軸（第１軸）ＡＸ１を回転軸として方向３０８に回転動作する。ただし、動作する回転角度が小さい場合、円周の接線方向への直進動作のように扱うことができる。以下の説明において、「回転動作」、あるいは「回転する」として記載する場合には、上記と同様に、直進動作と同様に取り扱うことができる程度に回転角度が小さい場合を含む。部材３０５の一方の端部（図６に示す接触面３０５ｃ）は、チルトベース部３０３に固定される。また、部材３０５の他方の端部（固定面３０５ｂ）はチルトステージ部３２３に固定される。部材３０５は、軸ＡＸ１を回転軸として、ねじれるように弾性変形可能な状態で固定される。また、駆動機構部３２４は、光学素子２０１、チルトステージ部３２３、および部材３２５を結ぶ軸ＡＸ２を回転軸として方向３２８に回転動作する。部材３２５は、軸ＡＸ２を回転軸として、ねじれるように弾性変形可能な状態でチルトステージ部３２３に固定される。軸ＡＸ１および軸ＡＸ２を含む面（仮想面、第２面）３０９は、光学素子２０１の光軸に対して交差する。部材３２５の一方の端部（接触面３２５ｃ）は、チルトステージ部３２３に固定される。また、部材３２５の他方の端部（固定面３２５ｂ）は設置面３０７に固定される。

方向３０８にそった回転量は、駆動機構部３０４から受ける荷重、によって発生するトルクＴ（荷重と、支点から力点までの距離ｒ１との積）、および部材３０５の長さＬ１に比例し、部材３０５のねじり剛性に反比例する。部材３０５の長さＬ１は、図６に示す接触面３０５ｃから固定面３０５ｂまでの距離として定義される。距離ｒ１は、軸ＡＸ１から荷重印加点（言い換えれば、チルトベース部３０３のうち、駆動機構部３０４の接触部３０４ｃに接触する部分の中心）として定義することができる。距離ｒ１および長さＬ１は、チルトベース部３０３および部材３０５の設計により調整可能な数値である。また、部材３０５のねじれ剛性は、部材３０５の材料、および軸ＡＸ１に直交する方向の断面形状により調整できる。例えば、距離ｒ１および長さＬ１を短く、ねじり剛性を大きくするために、部材３０５の直径ｄ１を大きくすると、駆動機構部３０４に入力される流体の圧力を大きくしても、チルトベース部３０３の回転量を小さく抑えることができる。

方向３２８にそった回転量は、駆動機構部３２４から受ける荷重、によって発生するトルクＴ（荷重と、支点から力点までの距離ｒ２との積）、および部材３２５の長さＬ２に比例し、部材３２５のねじり剛性に反比例する。部材３２５の長さＬ２は、図６に示す接触面３２５ｃから固定面３２５ｂまでの距離として定義される。距離ｒ２は、軸ＡＸ２から荷重印加点（言い換えれば、チルトステージ部３２３のうち、駆動機構部３２４の接触部３２４ｃに接触する部分の中心）として定義することができる。距離ｒ２および長さＬ２は、チルトステージ部３２３および部材３２５の設計により調整可能な数値である。また、部材３２５のねじれ剛性は、部材３２５の材料、および軸ＡＸ２に直交する方向の断面形状により調整できる。例えば、距離ｒ２および長さＬ２を短く、ねじり剛性を大きくするために、部材３２５の直径ｄ２を大きくすると、駆動機構部３２４に入力される流体の圧力を大きくしても、チルトステージ部３２３の回転量を小さく抑えることができる。

本変形例の場合、図５に示す方向３０８および３２８に沿って光学素子２０１およびチルトベース部３０３が回転動作するので、チルトベース部３０３に支持される光学素子２０１は、回転動作に起因して傾斜角度が調整される。また、Ｘ−Ｙ平面における光学素子２０１の位置も調整することができる。

図７に示す位置合わせ装置４００は、図５および図６を用いて説明した位置合わせ装置３００の構成に加え、部材３２５（図６参照）を介してチルトステージ部３２３（図６参照）を保持し、Ｘ方向およびＸ方向に交差するＹ方向に移動可能な状態で支持されるベース部４０３と、流体の圧力により駆動され、ベース部４０３に対してＸ方向に直線的に押圧力を印加する駆動機構部４０４と、駆動機構部４０４に供給される流体の圧力を調整する圧力調整弁３３と、駆動機構部４０４に押圧されたベース部４０３に接する接触面４０５ｃを備える部材４０５と、を有する。また、位置合わせ装置４００は、部材４０５を保持し、Ｙ方向に移動可能な状態で支持されるステージ部４２３と、流体の圧力により駆動され、ステージ部４２３に対してＹ方向に直線的に押圧力を印加する駆動機構部４２４と、駆動機構部４２４に供給される流体の圧力を調整する圧力調整弁４３と、駆動機構部４２４に押圧された第２保持部に接する接触面４２５ｃを備える部材４２５と、を有する。Ｘ方向において、ベース部４０３は、駆動機構部４０４と部材４０５の接触面４０５ｃとの間に配置される。Ｙ方向において、ステージ部４２３は、駆動機構部４２４と部材４２５の接触面４２５ｃとの間に配置される。駆動機構部４０４に流体を供給する流体供給経路３１には、圧力計３２および圧力調整弁３３が接続される。また、駆動機構部４２４に流体を供給する流体供給経路４１には、圧力計４２および圧力調整弁４３が接続される。なお、圧力計３２および４２の機能は、図２を用いて説明した圧力計１２および２２と同様である。

なお、本変形例に対する他の変形例として、図８に示す光学素子ホルダ２０２の部分に、光学素子５０１と、光学素子５０１を保持する光学素子ホルダ２０２と、図５および図６に示すチルトベース部３０３と、部材３０５と、を設けてもよい。この変形例の位置合わせ装置は、駆動機構部３０４（図５参照）は、光学素子５０１、第１保持部、および部材３０５（図５参照）を結ぶ軸ＡＸ１（図５参照）を回転軸として方向３０８（図５参照）に回転動作する。部材３０５は、一方の端部（図６に示す接触面３０５ｃ）がチルトベース部３０３に固定され、他方の端部（図６に示す固定面３０５ｂ）が図８に示すベース部２０３に固定され、かつ、軸ＡＸ１（図５参照）を回転軸として、ねじれるように弾性変形可能な状態で固定される。駆動機構部２０４は、Ｘ方向に沿って直線的に動作する。Ｘ方向において、ベース部２０３は、駆動機構部２０４と部材２０５の接触面２０５ｃとの間に配置される。軸ＡＸ１および軸ＡＸ１と交差するＸ方向を含む面（図５に示す軸ＡＸ１と図６に示すＸ方向とを含む面３０９）は、光学素子５０１の光軸に対して交差する。この変形例の場合、Ｘ方向における位置合わせと、軸ＡＸ１を回転軸とする光学素子５０１の傾斜角度の調整を行うことができる。

また、接触面６０５ｃと固定面６０５ｂとは離間し、接触面６２５ｃと固定面６２５ｂとは離間する。これにより、ベース部６０３と、ストッパ６０５または６２５と、設置面６０７との間での力学系における支点と作用点との距離、および支点と力点との距離を引き離すことができる。

また例えば、本変形例の光学素子ホルダ６０２および６２２の部分を、図５および図６を用いて説明した位置合わせ装置３００に構成に置き換えた場合、図９に示す光学素子６０１および６２１のそれぞれの傾斜角度を制御することができる。また、図９および図１０では直線的動作により光学素子を切り替える方式について説明したが、変形例として回転動作により、光学素子を切り替える場合もある。

Claims (15)

1. 第１光学素子と、
   前記第１光学素子を保持し、第１方向および前記第１方向に交差する第２方向に移動可能な状態で支持される第１保持部と、
   流体の圧力により駆動され、前記第１保持部に対して前記第１方向に押圧力を印加する第１駆動部と、
   前記第１駆動部に供給される流体の圧力を調整する第１圧力調整弁と、
   前記第１駆動部に押圧された前記第１保持部に接する第１接触面を備える第１部材と、
   前記第１部材を保持し、前記第２方向に移動可能な状態で支持される第２保持部と、
   流体の圧力により駆動され、前記第２保持部に対して前記第２方向に押圧力を印加する第２駆動部と、
   前記第２駆動部に供給される流体の圧力を調整する第２圧力調整弁と、
   前記第２駆動部に押圧された前記第２保持部に接する第２接触面を備える第２部材と、
   を有し、
   前記第１光学素子の位置は、
   前記第１方向において、前記第１駆動部の押圧力と、前記第１保持部および前記第１部材の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整され、
   前記第２方向において、前記第２駆動部の押圧力と、前記第２保持部および前記第２部材の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される、位置合わせ装置。
2. 請求項１に記載の位置合わせ装置において、
   前記第１駆動部は、前記第１方向に沿って直線的に動作し、
   前記第１方向において、前記第１保持部は、前記第１駆動部と前記第１部材の前記第１接触面との間に配置され、
   前記第２駆動部は、前記第２方向に沿って直線的に動作し、
   前記第２方向において、前記第２保持部は、前記第２駆動部と前記第２部材の前記第２接触面との間に配置され、
   前記第１方向および前記第２方向を含む第１面は、前記第１光学素子の光軸に対して交差する、位置合わせ装置。
3. 請求項１に記載の位置合わせ装置において、
   前記第１駆動部は、前記第１光学素子、前記第１保持部、および前記第１部材を結ぶ第１軸を回転軸として前記第１方向に回転動作し、
   前記第１部材は、一方の端部が前記第１保持部に固定され、他方の端部が前記第２保持部に固定され、かつ、前記第１軸を回転軸として、ねじれるように弾性変形可能な状態で固定され、
   前記第２駆動部は、前記第１光学素子、前記第２保持部、および前記第２部材を結ぶ第２軸を回転軸として前記第１方向に回転動作し、
   前記第２部材は、前記第２軸を回転軸として、ねじれるように弾性変形可能な状態で前記第２保持部に固定され、
   前記第１軸および前記第２軸を含む第２面は、前記第１光学素子の光軸に対して交差する、位置合わせ装置。
4. 請求項３に記載の位置合わせ装置において、
   前記第２部材を介して前記第２保持部を保持し、第３方向および前記第３方向に交差する第４方向に移動可能な状態で支持される第３保持部と、
   流体の圧力により駆動され、前記第３保持部に対して前記第３方向に直線的に押圧力を印加する第３駆動部と、
   前記第３駆動部に供給される流体の圧力を調整する第３圧力調整弁と、
   前記第３駆動部に押圧された前記第３保持部に接する第３接触面を備える第３部材と、
   前記第３部材を保持し、前記第４方向に移動可能な状態で支持される第４保持部と、
   流体の圧力により駆動され、前記第４保持部に対して前記第４方向に直線的に押圧力を印加する第４駆動部と、
   前記第４駆動部に供給される流体の圧力を調整する第４圧力調整弁と、
   前記第４駆動部に押圧された前記第２保持部に接する第４接触面を備える第４部材と、
   をさらに有し、
   前記第３方向において、前記第３保持部は、前記第３駆動部と前記第３部材の前記第３接触面との間に配置され、
   前記第４方向において、前記第４保持部は、前記第４駆動部と前記第４部材の前記第４接触面との間に配置され、
   前記第１光学素子の位置は、
   前記第１方向において、前記第１駆動部の押圧力と、前記第１部材が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整され、
   前記第２方向において、前記第２駆動部の押圧力と、前記第２部材が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整され、
   前記第３方向において、前記第３駆動部の押圧力と、前記第３保持部および前記第３部材の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整され、
   前記第４方向において、前記第４駆動部の押圧力と、前記第４保持部および前記第４部材の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される、位置合わせ装置。
5. 請求項１に記載の位置合わせ装置において、
   前記第１駆動部は、前記第１光学素子、前記第１保持部、および前記第１部材を結ぶ第１軸を回転軸として前記第１方向に回転動作し、
   前記第１部材は、一方の端部が前記第１保持部に固定され、他方の端部が前記第２保持部に固定され、かつ、前記第１軸を回転軸として、ねじれるように弾性変形可能な状態で固定され、
   前記第２駆動部は、前記第２方向に沿って直線的に動作し、
   前記第２方向において、前記第２保持部は、前記第２駆動部と前記第２部材の前記第２接触面との間に配置され、
   前記第１軸および前記第１軸と交差する前記第２方向を含む第３面は、前記第１光学素子の光軸に対して交差する、位置合わせ装置。
6. 請求項１に記載の位置合わせ装置において、
   前記第１光学素子の位置は、
   前記第１方向において、前記第１駆動部の押圧力と、前記第１部材が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整され、
   前記第２方向において、前記第２駆動部の押圧力と、前記第２部材が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される、位置合わせ装置。
7. 請求項６に記載の位置合わせ装置において、
   前記第１部材は、前記第２保持部に固定される第１固定部を有し、
   前記第１接触面と前記第１固定部とは離間している、位置合わせ装置。
8. 請求項７に記載の位置合わせ装置において、
   前記第１部材は、金属製の弾性体から成る、位置合わせ装置。
9. 請求項１に記載の位置合わせ装置と、
   前記第１光学素子に光を照射する光学系と、
   を有する光学装置。
10. 第１光学素子および第２光学素子と、
    前記第１光学素子および前記第２光学素子を保持し、第１方向および前記第１方向の反対方向である第２方向に直線的に移動可能な状態で支持される第１保持部と、
    流体の圧力により駆動され、前記第１保持部に対して前記第１方向に押圧力、または引っ張り力を印加する第１駆動部と、
    前記第１駆動部に供給される流体の圧力を調整する第１圧力調整弁と、
    前記第１駆動部により前記第１方向に押圧された前記第１保持部に接する第１接触面を備える第１ストッパと、
    前記第１駆動部により前記第２方向に押圧された前記第１保持部に接する第２接触面を備える第２ストッパと、
    前記第１保持部の移動方向をガイドするガイド部と、
    を有し、
    前記第１光学素子および前記第２光学素子の位置は、
    前記第１方向において、前記第１駆動部の押圧力と、前記第１保持部および前記第１ストッパの少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランス、または、前記第１駆動部の引張力と、前記第１保持部および前記第２ストッパの少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される、位置合わせ装置。
11. 請求項１０に記載の位置合わせ装置において、
    前記第１光学素子および前記第２光学素子の位置は、
    前記第１方向において、前記第１駆動部の押圧力と、前記第１ストッパが弾性変形する弾性力とのバランスにより調整され、
    前記第１方向において、前記第１駆動部の引張力と、前記第２ストッパが弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される、位置合わせ装置。
12. 請求項１１に記載の位置合わせ装置において、
    前記第１ストッパは、筐体に支持される設置面に固定される第１固定部を有し、
    前記第２ストッパは、前記筐体に支持される設置面に固定される第２固定部を有し、
    前記第１接触面と前記第１固定部とは離間し、前記第２接触面と前記第２固定部とは離間する、位置合わせ装置。
13. 請求項１２に記載の位置合わせ装置において、
    前記第１ストッパおよび前記第２ストッパは、金属製の弾性体から成る、位置合わせ装置。
14. 請求項１０に記載の位置合わせ装置と、
    前記第１光学素子または前記第２光学素子に光を照射する光学系と、
    を有する光学装置。
15. 第１光学素子と、
    前記第１光学素子を保持し、前記第１光学素子の光軸と交差する第１方向に移動可能な状態で支持される第１保持部と、
    流体の圧力により駆動され、前記第１保持部に対して前記第１方向に押圧力を印加する第１駆動部と、
    前記第１駆動部に供給される流体の圧力を調整する第１圧力調整弁と、
    前記第１駆動部に押圧された前記第１保持部に接する第１接触面を備える第１部材と、
    を有し、
    前記第１光学素子の位置は、
    前記第１方向において、前記第１駆動部の押圧力と、前記第１保持部および前記第１部材の少なくとも一方が弾性変形する弾性力とのバランスにより調整される、位置合わせ装置。

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