JP3024289B2 - 反射ミラー支持装置及びそれを用いた位置決め装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反射ミラー支持装置及
びそれを用いた位置決め装置に関し、例えば半導体製造
装置、精密測定器、精密工作機械などで、可動ステージ
に固定支持した反射ミラー支持装置とレーザ干渉計とを
利用して、該可動ステージの位置決めを制御する際に好
適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より可動のステージの位置情報を該
ステージに載置した反射ミラー支持装置とステージとは
独立に設けたレーザ干渉計とを用いて検出して、該ステ
ージの位置決めを行う位置決め装置を用いた半導体素子
製造用の露光装置が例えば特開平２−１２６６２６号公
報、特開昭６２−２８１４２２号公報、特開昭６４−８
９３２７号公報等で提案されている。

【０００３】このとき用いられている反射ミラー支持装
置における反射ミラー（以下「ミラー」という。）の固
定支持は例えば図５、図６、図７に示す方法等で行なわ
れている。図５、図６、図７において４はミラー、５は
ミラー４の測長光反射用参照面としての反射面である。

【０００４】図５の方法ではミラー４を直接ステージ５
１上に接着剤２０で接着固定している。図６の方法では
ミラー４をネジ等の締結部材１６でステージ５１に固定
している。図７の方法ではミラー４を支持部材１８に押
しネジ１７等で押しつけて固定している。１９はミラー
４と固定部材１８の片当たり部である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に示す方法はミラ
ー４を固定するために接着剤２０を使用しているために
接着剤の硬化時の体積変化による収縮力によって、反射
面５が歪むと言う問題点があった。また、接着剤の剛性
が低いために完全に固定されるとは限らず、ミラーの振
動が発生するなどの欠点もあった。

【０００６】図６に示す方法は、ミラー４に締結部材１
６で直接締結力を加えるために５１にほぼ完全に固定す
ることは可能であるが、そのために反射面５が歪むとい
う問題点があった。

【０００７】図７に示す方法は、ミラー４を押しねじ１
７等で適度に押しつけて反射面５が歪むという問題点を
回避しているが、押し付け力がミラー４を完全固定させ
るには至らず、位置決め時に動いてしまうという問題点
があった。また、この方法で反射面５が歪むという問題
点を回避するためには、押し付け力を加える押し点の位
置関係を正確にする必要があり、サブミクロンのオーダ
ーという高精度で各部品精度を管理し、組みつけなけれ
ばならないという問題点があった。

【０００８】一般にこのような精度を得るのは難しく、
位置決め時に微小にミラーが動くことを止めることがで
きず接触部分で微小な滑りが生じ、接触摩擦によってミ
ラーの位置が不安定になるなどの問題点があった。

【０００９】本発明はミラーを支持装置の所定位置に反
射面の歪みが少なく、かつ迅速高精度に固定支持するこ
とができる。例えば半導体素子製造用の露光装置の可動
ステージの位置決めを行う際に好適な反射ミラーの支持
装置及びそれを用いた位置決め装置の提供を目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の反射ミラーの支
持装置は、反射ミラーの反射面と固定部との境界部分に
溝部を設け、該固定部を固定部材で固定支持したことを
特徴としている。

【００１１】特に以下に述べる実施例では、 （イ）前記溝部を前記反射ミラーの反射面側と該反射面
の裏面側の双方に設けたこと。 （ロ）前記固定部と前記固定部材との接触面の少なくと
も一部に接触応力分散部材を設けたこと。 （ハ）前記固定部材は前記反射ミラーの底面に対して３
カ所、上面に対して２カ所、反射面に対して２カ所、そ
して裏面に対して２カ所に固定用の受け面を設けたこ
と。 （ニ）前記接触応力分散部材の少なくとも１つに押圧力
が可変の押圧力可変手段を設けたこと等を特徴としてい
る。

【００１２】又、反射ミラー支持装置を用いた位置決め
装置としては可変のステージ上に載置した反射ミラー支
持装置の有効領域の反射面に該ステージとは独立に設け
たレーザ干渉計からレーザ光を入射させ、該反射面で反
射させたレーザ光を用いて該ステージの位置情報を検出
して該ステージの位置決めを行う際、該反射ミラー支持
装置は該反射面と有効領域外の固定部との境界部分に該
境界に沿って溝部を設け、該固定部を該ステージに対し
て固設した固定部材で固定支持していることを特徴とし
ている。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の反射ミラー支持装置を用いた
位置決め装置の要部断面図である。本実施例では例えば
半導体素子製造用の露光装置のＸＹステージ等の可動の
ステージに適用し、該ステージの位置情報を検出して位
置決めを行う場合を示している。

【００１４】図中１０１は反射ミラー支持装置、１０２
は可動のステージであり反射ミラー支持装置１０１を載
置している。１０３はレーザ干渉計でありレーザ光を反
射ミラー支持装置１０１の反射面５ａに入射させ該反射
面５ａで反射されて戻ってきたレーザ光を利用して反射
ミラー支持装置１０１の位置情報を検出して位置決めし
ている。即ちステージ１０２の位置決めを行っている。

【００１５】次に本実施例における反射ミラー支持装置
１０１の各要素について説明する。図２（Ａ）、（Ｂ）
は反射ミラー４の側面図と正面図、図３（Ａ）、（Ｂ）
は反射ミラー４の受け面の上面図と側面図である。

【００１６】図中４は反射ミラー（全反射に限らず一部
反射、一部透過のものであっても良い。）である。図２
（Ａ）、（Ｂ）に示すように反射ミラー４は有効領域の
反射面５ａと有効領域外の固定部６の２つの領域より成
っている。そして反射面５ａと固定部６との境界部分の
反射面５ａと裏面５ｂの双方に境界に沿ってスリット状
の溝部３を設けている。

【００１７】１８は固定部材であり、反射ミラー４を固
定支持している。７は固定部材１８の一部に設けた反射
ミラー４の底面の固定用の受け面である。受け面７は図
３に示すように反射ミラー４の底面に対応した位置に全
体として３カ所に設けている。

【００１８】このときの受け面７の位置は反射ミラー４
の長さＬ１に対する受け位置の比率で決めており、所謂
ベッセル点と呼ばれる位置である。又幅Ｌ２方向に対す
る位置は反射ミラー４の重心と一致させている。

【００１９】このように本実施例では反射ミラー４を固
定部材１８に固定支持する際、接触部分の押し付け力に
よる反射ミラー４自身の弾性変形による反射面５ａの歪
みをヘルツ、ブーシネスクらの理論から影響の及ぶ範囲
を計算し、反射ミラー４の反射面５ａと固定部６との境
界部分に溝部３を設けている。これにより固定部６で発
生した歪みが反射面５ａに伝えにくくしている。

【００２０】そして、平面は、３点で位置が決まるとい
う原理に基づいて反射ミラー４を受ける底部の受け面７
の部分を前述の如く３カ所とし、自重変形が最小となる
位置に設定し、水平方向の移動を規制するための部材も
対向位置から押しつける様にして反射面５ａの歪みが極
小となる様にしている。

【００２１】８は固定部材１８の一部に設けた反射ミラ
ー４の側面の固定用の受け面である。受け面８で反射ミ
ラー４の固定部６を接触応力分散部材１５を介して押圧
し、固定支持している。接触応力分散部材１５としては
例えば柔らかい金属、プラスチック、ゴム等が適用可能
である。

【００２２】本実施例では接触応力分散部材１５の１つ
に押圧力が可変の押し部材９、スプリング１０そして調
整ネジ１１等を有する押圧力可変手段１０４を設けてい
る。この押圧力可変手段１０４により押圧力を調整する
ことにより反射ミラー４が固定部材１８に反射面５の歪
みが少なくなるように効果的に固定支持できるようにし
ている。

【００２３】このように本実施例では、固定部材１８と
反射ミラー４との接触部分の間に接触応力を分散させる
ための接触応力分散部材１５を挿入して、反射ミラー４
を固定するのに必要な押し付け力を局部的に加わらない
様にし、ステージ１０２の位置決め時の微小な反射ミラ
ー４の動きは接触応力分散部材１５の弾性的な剪断変形
で吸収する様にしている。

【００２４】１２は上下方向の押し付け用の板バネであ
り、一端で接触応力分散部材１５を介して反射ミラー４
の上面を押圧し、支持している。板バネ１２の他端は板
バネ固定ワッシャー１４を介して板バネ固定ビス１３に
より固定部材１８の一部に固定している。

【００２５】本実施例では以上のようにして反射ミラー
４を固定部材１８に固定支持している。本実施例におい
て反射ミラー４の反射面５と固定部６との境界部分に設
ける溝部３の溝形状はスリット状の他に図４（Ａ）、
（Ｂ）に示すようにＶ字状１やＵ字状２等のような形状
であっても良い。

【００２６】本実施例においては溝部３の反射面５ａ
（裏面５ｂ）からの深さＤ１は反射面５ａ側と裏面５ｂ
側の双方に溝部３を設けた場合にはその合計の深さをＤ
１、反射ミラー４の幅をＬ２としたとき

【００２７】

【数１】 程度となるようにしている。

【００２８】このような条件を満足させることにより反
射ミラー４を反射面５ａの歪みが少なくかつ固定部材１
８に高精度に固定支持している。

【００２９】以上のように本実施例においては従来の反
射ミラー支持装置が有していた問題点、例えば （イ）反射ミラーを固定支持させるための押し付け力が
局部的に作用し、これによって反射面が歪むこと。 （ロ）固定支持を確実にするために微小な接触部分に大
きな押し付け力を加える必要があるために、局部的な摩
擦力がさらに増大して、位置決め時のミラーの位置を不
安定にしていること。 （ハ）反射面を歪ませない様にするためには、押し付け
力を加える押し点の位置関係を正確にする必要があり、
サブミクロンのオーダーで各部品精度を管理し、組み付
けなければならず、大変困難であったこと。

【００３０】等を前述の如く各要素を構成することによ
り良好に解決している。例えば固定部材１８と反射ミラ
ー４の接触部分の間に接触応力を分散させるための接触
応力分散部材１５を挿入して、反射ミラー４を固定する
のに必要な押し付け力を局部的に加わらない様にし、位
置決め時の微小なミラーの動きは接触応力分散部材１５
の弾性的な剪断変形で吸収する様にしている。これによ
り反射ミラー４の摩擦力による不確定な位置への微小な
移動が回避され、位置決め時にミラーに作用する外力が
無くなり反射ミラー４は、接触応力分散部材１５の弾性
的な回復力によって、位置ずれやヒステリシスを発生す
ることなく、所定の位置に高精度に復元している。

【００３１】又、従来の反射ミラー支持装置では固定部
材の加工精度、組み立て精度の問題で“片当り”するた
めに、反射ミラーを微小変形させないような理想的な状
態で押し付け力を加えることができながったが、本実施
例によれば、接触応力分散部材を接触部分の間に挿入し
て“片当り”の影響を効果的に低減させている。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く各要素を設定
することによりミラーを支持装置の所定位置に反射面の
歪みが少なく、かつ迅速高精度に固定支持することがで
きる。例えば半導体素子製造用の露光装置の可動ステー
ジの位置決めを行う際に好適な反射ミラーの支持装置及
びそれを用いた位置決め装置を達成することができる。

【００３３】特に従来は固定部材の押し付け力が、反射
面に歪みを発生させない様にすることによって、従来、
λ／１０（λ＝６３３ｎｍ）程度の面精度、０．０２μ
ｍ程度あった反射ミラーの位置ずれを、本発明によれ
ば、λ／２０〜λ／３０の面精度で固定可能となり、位
置決め時の反射ミラーの位置ずれを０．００５μｍ以下
に押さえることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の反射ミラー支持装置を用いた位置決
め装置の要部断面図

【図２】 図１の反射ミラーの概略図

【図３】 図１の反射ミラー支持装置の要部概略図

【図４】 本発明に係る反射ミラーの他の実施例の概略
図

【図５】 従来の反射ミラー支持装置の概略図

【図６】 従来の反射ミラー支持装置の概略図

【図７】 従来の反射ミラー支持装置の概略図

【符号の説明】

３ 溝 ４ 反射ミラー ５ａ 反射面 ５ｂ 裏面 ６ 固定部 ７，８ 受け面 ９ 押し部材 １０ スプリング １１ 調整ネジ １２ 板バネ １５ 接触応力分散部材 １８ 固定部材 １０１ 反射ミラー支持装置 １０２ ステージ １０３ レーザ干渉計

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射ミラーの反射面と固定部との境界部
   分に溝部を設け、該固定部を固定部材で固定支持したこ
   とを特徴とする反射ミラー支持装置。
2. 【請求項２】 前記溝部を前記反射ミラーの反射面側と
   該反射面の裏面側の双方に設けたことを特徴とする請求
   項１の反射ミラー支持装置。
3. 【請求項３】 前記固定部と前記固定部材との接触面の
   少なくとも一部に接触応力分散部材を設けたことを特徴
   とする請求項１の反射ミラー支持装置。
4. 【請求項４】 前記固定部材は前記反射ミラーの底面に
   対して３カ所、上面に対して２カ所、反射面に対して２
   カ所、そして裏面に対して２カ所に固定用の受け面を設
   けたことを特徴とする請求項１の反射ミラー支持装置。
5. 【請求項５】 前記接触応力分散部材の少なくとも１つ
   に押圧力が可変の押圧力可変手段を設けたことを特徴と
   する請求項３の反射ミラー支持装置。
6. 【請求項６】 可変のステージ上に載置した反射ミラー
   支持装置の反射面に該ステージとは独立に設けたレーザ
   干渉計からレーザ光を入射させ、該反射面で反射させた
   レーザ光を用いて該ステージの位置情報を検出して該ス
   テージの位置決めを行う際、該反射ミラー支持装置は該
   反射面と固定部との境界部分に溝部を設け、該固定部を
   該ステージに対して固設した固定部材で固定支持してい
   ることを特徴とする反射ミラー支持装置を用いた位置決
   め装置。