JP4134566B2 - Optical element positioning method and apparatus, projection optical system, and exposure apparatus - Google Patents

Optical element positioning method and apparatus, projection optical system, and exposure apparatus Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレンズやミラーなどの光学要素の位置決め方法及び装置に関し、例えば半導体素子、液晶表示素子、又はプラズマディスプレイ素子などのデバイスを製造するためのリソグラフィ工程で使用される投影露光装置に備えられた投影光学系の鏡筒構造、特にその投影光学系を構成するレンズの偏心調整機構に使用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
近年の投影露光装置ではパターンの微細化に伴い、波面収差及びディストーションの少ない投影光学系が要求されている。投影露光装置の投影光学系においては、カメラレンズのような一般の光学系に比べて桁違いの精度が要求されるため、レンズエレメントやミラー等の光学要素の公差を厳密に管理しても、単に光学要素を組み立てるだけで目標とする結像性能を達成することは困難である。そのため、投影光学系を製造する際には、光学要素(レンズエレメント等)を組み上げて結像が可能となった後も、収差の測定とそれに対する調整、例えば光学要素間の間隔調整、及び光学要素の偏心調整といった調整を繰り返して、結像性能を向上させていく必要がある。即ち、投影露光装置の投影光学系を製造する際には、投影光学系を構成する複数の光学要素間の間隔及び各光学要素の偏心を極めて高精度に調整する必要がある。
【0003】
このような調整を行うために、従来は一般に以下のような方法が用いられていた。従来の第1の調整方法は、投影光学系における偏心収差の調整方法であり、投影光学系の鏡筒を複数の分割鏡筒を光軸方向に連結して構成しておき、分割箇所において、隣り合う分割鏡筒間の相対位置を微調整後、再締結するという方法である。
【0004】
また、従来の第2の調整方法は、投影光学系における偏心収差の微調整方法であり、特定の収差を補正するのに有効なレンズエレメントを保持するレンズ室(レンズ枠)を、外部から調整ねじで光軸に垂直な面内で微動できる構造としておき、そのレンズ室を微動させて特定の収差を微調整するという方法である。この場合、調整ねじは、4方向からレンズ室を挟みつつ、基準面に押し付けるように配置され、調整ねじが調整(微動)手段と固定手段とを兼用する。一方、駆動されるレンズ室の変位は外部から変位センサ(静電容量センサ等)により計測可能であり、調整時は変位センサの計測値を参照しつつレンズ室を微調整し、変位センサの計測値が所定値を指したところで、調整ねじを4方向から締め付けてレンズ室を固定していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く従来の投影光学系の光学要素の調整方法としては、分割鏡筒間の相対位置を微調整する第1の調整方法と、レンズ室の位置を微調整する第2の調整方法とが用いられていた。
これらの方法の内で、前者の第1の調整方法においては、一般に数100kgにおよぶ重量物である投影光学系を、サブμmの精度で微動させることが困難であること、更に鏡筒にも弾性が存在するために、分割鏡筒外径において計測される変位が、必ずしも内部のレンズエレメント群の変位を表していない場合があるという不都合がある。即ち、このような方法は収差の粗調整方法としては有効であっても、最近の一層高い解像度が要求される投影光学系の組立調整完了に近い段階での最終調整(微調整)方法としては不十分である。
【0006】
また、後者の第2の調整方法においては、作業性が悪い、調整精度が低い、及びレンズエレメントに変形・歪を与える恐れがあるという不都合がある。即ち、1回転で数100μm程度動く調整ねじを用いてサブμmの駆動分解能を得ること自体が困難な上、最後に調整ねじを締め付ける瞬間にも或る程度レンズ室が微小変位することが不可避であり、作業には高度な技能が求められる。更に、調整ねじを締め付けることにより、レンズ室には或る程度の変形が生じる。この場合、変位センサで計測しているのは、その変形しているレンズ室の外周であるため、サブμmの領域においては変位センサの計測値がレンズエレメントの正しい変位を示しているとは言い難い。更にそのレンズ室の変形は、内包するレンズエレメントに変形・歪を与えることにつながり、高次収差や複屈折といった副作用を併発する恐れもある。
【0007】
以上の如く、従来の調整方法では投影光学系の最終微調整を、高精度に且つ、レンズの変形や歪等の副作用を伴うことなく行うことが困難であった。
本発明は斯かる点に鑑み、投影露光装置の投影光学系を構成する特定のレンズエレメントなどの光学要素の位置を高精度に、且つ副作用を伴うことなく調整できる光学要素の位置決め技術を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明による光学要素の位置決め方法は、光学要素を保持する第1部材(2)を第2部材(1)に対して移動し、その光学要素を所定位置に位置決めする位置決め方法であって、その第2部材に対し、1次元方向(D2,D4,D6)にそれぞれ変位する3つの支持機構(5A〜5C,9)を介してその第1部材を支持し、その3つの支持機構のうち、一つの支持機構をその1次元方向に交差する方向(D1)に変位し、その一つの支持機構がその交差する方向に変位することに伴い、残りの2つのその支持機構をその1次元方向にそれぞれ変位させて、その光学要素をその所定位置に位置決めするものである。
【0009】
斯かる本発明によれば、例えば図4に示すように、3つの支持機構(5A〜5C,9)はそれぞれ1次元方向に移動可能に、即ち2次元方向に拘束されている。従って、その第1部材はその第2部材に対して過不足のない自由度で拘束された状態、即ち実質的にいわゆるキネマティック拘束状態で支持されている。この状態で、一つの支持機構(5A,9)を能動的に駆動すると、光学要素を保持する第1部材(2)は空間上の或る1点Bを中心として回転運動する。その中心Bは、他の2つの支持機構を通り、各々の1次元の変位方向に垂直な直線の交点である。また、その一つの支持機構を能動的に駆動すると、他の2つの支持機構はそれぞれその1次元方向に受動的に移動するため、その第1部材には変形や歪が生じることがなく、例えばその第1部材の外形の変位をセンサ等で計測し、この計測結果に基いて駆動量を制御することによって、その第1部材、ひいてはその光学要素を目標位置に高精度に位置決めすることができる。このようにして、調整精度の問題と光学要素の変形・歪等の副作用の問題とが同時に解決される。
【0010】
この場合、その3つの支持機構のうち、2つの支持機構をその1次元方向に交差する方向にそれぞれ能動的に駆動してもよい。これによって、その第2部材に対してその第1部材(光学要素)を例えば並進方向に2自由度で位置決めできる。この場合にもその第1部材に変形や歪が生じることがない。特に光学系のレンズの調整においては回転角の微調整の必要性は小さく、回転角の調整が不要な場合には、2つの支持機構の微調整だけで必要な位置決めを行うことができる。
【0011】
また、一例として、その1次元方向は、その第2部材の中心に向かう方向である。
また、その3つの支持機構は、ほぼ円周を3等分する位置に配置されるとともに、その3つの支持機構が変位するその1次元方向(D2,D4,D6)はそれぞれその円周の中心に向かう方向であることが望ましい。この場合、例えば図4に示すように、その一つの支持機構(5A,9)の駆動量δsとその第1部材(2)の変位量δcとはほぼ3:2の関係にあり、方向は同一である。従って、支持機構の駆動量が縮小されてその第1部材が変位するため、その第1部材をより高精度に位置決めすることができる。
【0012】
また、その3つの支持機構をそれぞれその1次元方向に交差する方向(D1,D3,D5)に変位させて、その第2部材に対してその第1部材を所定面内での並進方向及び回転方向の3自由度で位置決めすることが望ましい。これによって、例えば光軸に垂直な面上でその第1部材(光学要素)を任意の状態に位置決めすることができる。
【0013】
次に、本発明の光学要素の位置決め装置は、光学要素を保持する第1部材(2)を第2部材(1)に対して移動し、その光学要素を所定位置に位置決めする位置決め装置であって、その第2部材とその第1部材との間に配置され、1次元方向にそれぞれ変位する3つの支持機構(5A〜5C,9)と、その3つの支持機構のうち、少なくとも一つの支持機構をその1次元方向に交差する方向に変位させる変位機構(3A)とを有するものである。この位置決め装置によれば、その第1部材はその第2部材に対して実質的にキネマティック拘束状態で支持されるため、本発明の位置決め方法を実施できる。
【0014】
この場合、一例として、その1次元方向は、その第2部材の中心に向かう方向である。
また、その3つの支持機構は、ほぼ円周を3等分する位置に配置されるとともに、その3つの支持機構が変位するその1次元方向はそれぞれその円周の中心に向かう方向であることが望ましい。
また、その変位部材は、その3つの支持機構のそれぞれに設けられることが望ましい。これによって、その第1部材を3自由度で位置決めできる。
【0015】
また、その第1部材(23)、その第2部材(22)、及びその3つの支持機構(25A〜25C)を実質的に一体的に構成し、その3つの支持機構及びこれに対応するその変位部材を弾性ヒンジを用いたリンク機構より構成してもよい。これによって、位置決め装置を小型化できる。
また、その支持機構を、その第1部材(42)に固定されてその1次元方向に沿った溝を有する第1のV溝ブロック(53)と、その第1のV溝ブロックに配置されるボール(50)と、その第2部材(41)に固定されてその1次元方向に交差する方向に沿った溝を備え、この溝にそのボールが配置される第2のV溝ブロック(46)とを有するように構成し、その変位機構を、その第2のV溝ブロックに対してそのボールを移動させる駆動部材(51,52,55,56)を有するように構成してもよい。これによって、その第1部材の可動範囲を広くすることができる。
【0016】
次に、本発明の投影光学系は、複数の光学要素を備え、第1物体のパターンの像を第2物体上に投影する投影光学系(PL)であって、本発明の何れかの光学要素の位置決め装置を備え、その投影光学系を構成する複数の光学要素の少なくとも一つをその位置決め装置によって位置決めするものである。本発明の適用によって、その光学要素に変形や歪を与えることなく高精度にその光学要素の位置決めを行うことができる。
【0017】
また、本発明の露光装置は、本発明の投影光学系を備え、マスクに形成されたパターンの像をその投影光学系を介して基板上に転写するものである。本発明の適用によって、マスクのパターンの像を高精度に基板上に転写することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施の形態につき図1〜図4を参照して説明する。本例は、投影露光装置の投影光学系や光学機器用のレンズエレメントなどの光学要素を保持するための保持機構に本発明を適用したものである。
図1は、本例の保持機構を示す斜視図、図2はその保持機構を示す分解斜視図であり、これら図1、図2において、円形の平板状の固定テーブル1(第2部材)の上面外周部の等角度間隔(120°間隔)で配置された3箇所に互いに同一構造の連結部3A,3B,3C(変位機構)が設置され、固定テーブル1の上方に配置された円形の平板状の可動テーブル2(第1部材)の底面の連結部3A〜3Cに対向する位置にそれぞれ先端部5A〜5Cが球面に加工された円錐状のピボット4A〜4Cが設置されている。そして、連結部3A〜3Cの上面の凹部でピボット4A〜4Cの先端部5A〜5Cを支持することによって、固定テーブル1上に連結部3A〜3Cを介して可動テーブル2が支持されている。この場合、固定テーブル1はほぼ水平面上に設置され、可動テーブル2は自重によって固定テーブル1上に安定に載置されている。この保持機構を投影露光装置の投影光学系に適用した場合には、一例として、固定テーブル1が投影光学系の鏡筒に固定され、可動テーブル2にレンズ、又はレンズを収納するレンズ室が固定される。
【0019】
次に、図3は連結部3Aを示し、この図3において、連結部3Aは、図1の固定テーブル1に固定される固定ステージ6と、固定ステージ6に対して溝6aに沿って方向D1に移動自在に載置された能動ステージ8と、固定ステージ6に対して能動ステージ8を方向D1に駆動する調整ねじ7と、能動ステージ8に対して方向D1に直交する方向D2に溝8aに沿って移動自在に載置された受動ステージ9とを有している。また、受動ステージ9上には、図2のピボット4Aの先端部5Aに当てはまる半球面状の凹部(以下、「連結ピボット」と言う)10が形成されており、図2において、ピボット4Aと連結部3Aとは、先端部5A及び連結ピボット10を介して着脱自在に、且つ回転自在に連結される。ピボット4A〜4Cの先端部5A〜5Cと対応する受動ステージ9とが3つの支持機構に対応している。
【0020】
図3の方向D1は、図1及び図2の固定テーブル1の外周に沿った円周方向に対応し、方向D1に直交する方向D2は、固定テーブル1の中心と連結部3Aとを結ぶ方向に対応している。従って、図1、図2において、可動テーブル2の底面のピボット4Aは、連結部3Aの調整ねじ7によって固定テーブル1の円周方向の位置を調整できると共に、その円周方向に直交する方向に自由に移動できるように支持されている。同様に、可動テーブル2の他のピボット4B,4Cと連結部3B,3Cとは、それぞれ先端部5B,5C及び受動ステージ9上の連結ピボットを介して着脱自在に、且つ回転自在に連結されている。また、ピボット4B,4Cについても、それぞれ連結部3B,3Cの調整ねじ7によって固定テーブル1の円周方向の位置を調整できると共に、その円周方向に直交する方向に自由に移動できるように支持されている。
【0021】
この結果、可動テーブル2は固定テーブル1に対して、3箇所(ピボット4A〜4Cの先端部5A〜5C)でそれぞれ2自由度(円周方向、固定テーブル1の高さ方向)ずつ拘束されており、機構学の原理により、可動テーブル2の自由度拘束は過不足なく行われた状態、いわゆるキネマティック拘束状態にある。そして、可動テーブル2は固定テーブル1に対して、3箇所でそれぞれ固定テーブル1の半径方向に対して拘束されない状態で支持されている。従って、可動テーブル2の固定テーブル1に対する位置を調整するために、3箇所のピボット4A〜4Cの何れかの位置を円周方向に動かしても、可動テーブル2には反力が生じることはなく、可動テーブル2の変形は全く生じない。そのため、例えば可動テーブル2でレンズエレメントを保持する場合には、レンズエレメントを変形させることなく、レンズエレメントの2次元の位置、及び回転角を高精度に微調整することができる。これについて図4を参照して詳細に説明する。
【0022】
図4は、図1における固定テーブル1上の連結部3A〜3Cとその上の可動テーブル2との関係を示す平面図であり、この図4において、円周上に等角度間隔(120°間隔)で3個の連結部3A〜3Cが設置され、連結部3A〜3Cの受動ステージ9上の連結ピボット10に、可動テーブル2の3箇所のピボット4A〜4Cの先端部5A〜5Cが設置されている。この場合、先端部5A〜5Cはそれぞれ連結部3A〜3Cの能動ステージ8の可動方向D1,D3,D5(円周方向)に駆動可能であると共に、それらの先端部5A〜5Cはそれぞれ連結部3A〜3Cの受動ステージ9の可動方向(固定テーブル1の中心Aと連結ピボット10とを結ぶ直線11A,11B,11Cに沿った半径方向)D2,D4,D6に拘束されることなく移動できるように支持されている。この場合、方向D1,D3,D5は順次交差角60°で交差しており、方向D2,D4,D6はそれぞれ方向D1,D3,D5に直交している。
【0023】
図4において、1箇所の連結部(例えば連結部3Aとする)の調整ねじ7を駆動すると、可動テーブル2は空間上の或る1点Bを回転中心として回転運動する。その中心Bは、残りの2箇所の連結部3B,3Cの受動ステージ9の連結ピボット10を通り、各々の受動ステージ9の可動方向D4,D6に垂直な直線の交点である。本例では、能動ステージ8の可動方向D1,D3,D5と受動ステージ9の可動方向D2,D4,D6とが直交し、且つ各能動ステージ8の可動方向D1,D3,D5が同一円周の接線方向を向いており、3個の能動ステージ8が120°間隔で配置されている。従って、図4において、点A、点B、及び先端部5B(又は5C)を頂点とする3角形は、正三角形を2等分した直角三角形であるため、点Aと点Bとを結ぶ線分の長さは、点Aと先端部5B(又は5C)とを結ぶ線分(円周の半径)の2倍である。
【0024】
その結果、連結部3Aの調整ねじ7による能動ステージ8の方向D1への駆動量δsと、それによる可動テーブル2の中心の移動量δcとは、方向が同じで3:2の関係がある。即ち、次の関係が成立している。
δc=(2/3)δs …(1)
また、このように連結部3Aの能動ステージ8を方向D1に駆動する際には、他の2箇所の連結部3B,3Cでは、受動ステージ9がそれぞれ方向D4,D6に移動するため、可動テーブル2に変形や応力が発生することがない。同様に、他の連結部3B及び3Cの能動ステージ8を方向D3及びD5に駆動することで、可動テーブル2に変形や応力を発生させることなく可動テーブル2の中心をそれぞれ方向D3及びD5に移動することができる。3個の連結部3A〜3Cによって可動テーブル2が駆動される方向は、互いに独立の関係にあり、3個の連結部3A〜3Cによる駆動量を適当に組み合わせることにより、可動テーブル2の直交する2方向の変位量、及び固定テーブル1の上面に垂直な軸の回りの回転角を自在に決定することができる。しかも、可動テーブル2は固定テーブル1に対してキネマティック拘束状態にあるため、そのように可動テーブル2を駆動する際に、可動テーブル2に変形・歪や応力を発生させることがないという利点がある。
【0025】
なお、本例の保持機構で露光装置の投影光学系の所定のレンズの調整を行う場合、そのレンズの調整においては回転角の微調整の必要性は小さい。そこで、回転角の微調整を行う必要が無い場合には、図4の3箇所の連結部3A〜3Cの内の2箇所に調整ねじ7による能動ステージ8の駆動機構を設けるようにして、残りの1箇所では能動ステージ8の駆動機構を省くようにしてもよい。これによって、駆動機構を簡素化することができる。
【0026】
また、図4の3箇所の連結部3A〜3Cの調整ねじ7の駆動量を計測するためのエンコーダ(例えばロータリーエンコーダ)を設けるようにしてもよい。この際に、本例では可動テーブル2の変形が全く無いため、3箇所の調整ねじ7の駆動量から可動テーブル2(ひいては保持されているレンズ等の光学要素)の位置及び回転角を高精度に求めることができる。従って、可動テーブル2の位置及び回転角を所望の状態に高精度に調整することができる。
【0027】
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態につき図5〜図14を参照して説明する。本例は、投影露光装置の投影光学系を構成する所定のレンズ(光学要素)を保持するレンズ室に本発明を適用したものである。
図5は、本例のレンズ室24を示す斜視図、図6はそのレンズ室24を示す平面図、図7は図6のレンズ室24の正面図、図8は図6のAA線に沿う断面図であり、図5において、レンズ室24は、リング状の固定リンク部22(第2部材)の内側にリング状の可動リンク部23(第1部材)を配置して構成され、可動リンク部23の内側に保持対象物としてのレンズ21が保持されている。この場合、固定リンク部22は、ほぼ水平面に平行に支持されている。そして、固定リンク部22と可動リンク部23とは、一つのリング状の部材を3箇所の円弧状のすり割り部24a〜24c、及びこれらの間の狭いスリット状の切り欠き部によって半径方向に分離した構造であり、固定リンク部22と可動リンク部23とは、実質的に一体構造とみなすことができる。また、固定リンク部22の内側に120°間隔で支持機構としての3箇所のリンク機構部25A〜25Cが設けられ、リンク機構部25A〜25Cによって可動リンク部23が所定自由度で変位自在に支持されている。更に、リンク機構部25A〜25Cの近傍の固定リンク部22に、それぞれリンク機構部25A〜25Cを介して可動リンク部23を微動させるための変位機構としての調整部26A〜26Cが設置されている。
【0028】
図9は、本例のレンズ室24の一部を図7のAA線に沿って断面とした平面図であり、図9において、可動リンク部23の外周部に120°間隔で3箇所の突部よりなる保持部23a〜23cが設けられ、保持部23a〜23cと固定リンク部22との間にそれぞれリンク機構部25A〜25Cが設けられている。そして、固定リンク部22に設けられた調整部26A〜26Cの調整レバー34の先端部がそれぞれリンク機構部25A〜25Cに螺合(ねじ止め)されており、調整レバー34及びリンク機構部25A〜25Cを介して3箇所の保持部23a〜23cを変位させることによって、可動リンク部23及びレンズ21の2次元的な位置、及び回転角を微調整できるように構成されている。
【0029】
図10は、図9中のリンク機構部25A及び調整部26Aの構造を示す部分拡大図であり、この図10において、リンク機構部25Aは、固定リンク部22の内側に対向するように形成された一対の支点部22a,22bの間に配置されている。そして、リンク機構部25Aは、支点部22a,22bにそれぞれヒンジ29A,29Bを介して回転自在に連結された一対のリンク部材27A,27Bと、このリンク部材27A,27Bと保持部23aとの間に配置されたリンク部材28A,28Bとを備えている。また、リンク部材28A,28Bの外側の端部がそれぞれヒンジ30A,30Bを介して回転自在にリンク部材27A,27Bに連結され、リンク部材28A,28Bの内側の端部がそれぞれヒンジ31A,31Bを介して回転自在に保持部23aに連結されている。
【0030】
一方、調整部26Aは、固定リンク部22に設けられた貫通孔22cを通して先端部がリンク部材27Aに螺合された調整レバー34と、貫通孔22cを覆うように固定リンク部22の外面に固定された支持部材32と、支持部材32に調整レバー34を挟むように螺合された一対の調整ねじ35,36とを備えている。この場合、貫通孔22cの内径は調整レバー34の外径よりも広く形成されており、調整ねじ35,36を押し引きすることによって、貫通孔22cの遊びの範囲内で調整レバー34を固定リンク部22の外周に沿った方向(図10の紙面に沿った方向)に微動できるように構成されている。このように調整部26Aにおいて調整レバー34の一端を固定リンク部22の外周方向(円周方向)に所定量駆動することによって、調整レバー34の他端、即ちリンク機構部25Aのリンク部材27Aもその外周方向にその所定量よりも少ない量だけ駆動され、これに追従して可動リンク部23の保持部23aも同じ方向に同じ量だけ駆動される。この意味で、リンク部材27Aを変位機構の一部とみなすこともできる。
【0031】
このように、調整部26Aによって、可動リンク部23の保持部23aを微少量駆動することができる。図9の他のリンク機構部25B,25C及び調整部26B,26Cもそれぞれ図10のリンク機構部25A及び調整部26Aと同じ構造であり、調整部26B及び26Cによって、それぞれ可動リンク部23の保持部23b及び23cを固定リンク部22の外周方向(円周方向)に微少量駆動することができる。また、リンク機構部25A〜25Cの作用によって、可動リンク部23の3箇所の保持部23a〜23cはそれぞれ固定リンク部22の中心と外周部とを通る直線に沿った方向に自由に変位できるように支持されている。即ち、可動リンク部23は、固定リンク部22に対して、3箇所(支持部23a〜23c)でそれぞれ2自由度(円周方向、固定リンク部22の高さ方向)ずつ拘束されており、可動リンク部23は固定リンク部22に対して実質的にキネマティック拘束状態にある。
【0032】
図11は、図9の固定リンク部22に対する可動リンク部23(レンズ21を保持)の変位の自由度を示す概念図であり、図12は、図11中のリンク機構部25A及び調整部26Aを示す部分拡大図であり、図12において、調整部26Aの調整レバー34を動かすことによって、支点部22a,22bを基準としてリンク機構部25Aが変位して、可動リンク部23の保持部23aは、固定リンク部22の外周方向(円周方向)D1に能動的に移動する。また、リンク機構部25Aはヒンジ30A,30B及び31A,31Bを備えているため、保持部23aは方向D1に直交する方向D2(固定リンク部22の中心Aと保持部23aとを結ぶ直線11A(図11参照)に沿った半径方向)に拘束されることなく、即ち受動的に移動することができる。
【0033】
図11において、可動リンク部23の他の保持部23b及び23cは、それぞれ固定リンク部22の中心Aと保持部23b及び23cとを結ぶ直線11B,11Cに沿った半径方向に受動的に移動できると共に、その半径方向に直交する円周方向に調整部26B,26Cによって能動的に移動する。直線11A,11B,11Cは、順次交差角120°(又は60°)で交差している。
【0034】
この場合、支点部22aとリンク部材27Aとの間隔(正確には図12のヒンジ29Aとヒンジ30Aとの間隔)をa、支点部22aから調整レバー34の端部までの間隔(正確には図10のヒンジ29Aと調整ねじ35,36との間隔)をbとして、調整レバー34の端部の円周方向への移動量をs1とすると、可動リンク部23の保持部23aの移動量s2は、次のようになる。図11の状態では、a/bはほぼ1/3である。
【0035】
s2=(a/b)s1 …(2)
また、保持部23b及び23cが能動的に移動する方向に沿った2つの直線の交点をBとすると、調整部26Aの調整レバー34の移動によって、可動リンク部23はその点Bを中心として回転運動する。本例でも、図11において、点A、点B、及び保持部23b(又は23c)を頂点とする3角形は、正三角形を2等分した直角三角形であるため、点Aと点Bとを結ぶ線分の長さは、点Aと保持部23b(又は23c)とを結ぶ線分(円周の半径)の2倍である。従って、保持部23aの移動量がs2であるときの可動リンク部23の中心の移動量s3は、方向が同じで2/3の量である。即ち、(2)式を用いて次の関係が成立している。
【0036】
s3=(2/3)s2
=(2/3)(a/b)s1 …(3)
即ち、図4の実施の形態に比べて本例では、調整レバー34の縮小比率(a/b)だけ、調整レバー34の移動量s1(図4では能動ステージ8の移動量)に対する可動リンク部23(図4では可動テーブル2)の中心の移動量s3がより小さくなっている。このため、本例では可動リンク部23及びレンズ21をより小さい分解能で、より高精度に位置決めすることができる。
【0037】
また、このように保持部23aを円周方向に駆動する際には、図13に示すように他の2箇所の保持部23b,23cはリンク機構部25B,25Cの作用によって直線11B,11Cに沿って移動する。
図13は、図11の状態から保持部23aを円周方向にs2だけ移動した状態を示す図、図14は、図12の状態から調整レバー34を動かした状態を示す図であり、先ず図14において、調整部26Aの調整レバー34を位置P1に移動することによって、リンク機構部25Aが平行四辺形状に変位して、保持部23aは円周方向に沿って位置P2まで移動している。次に図13において、保持部23aが位置P2に移動するのに伴って、その他の保持部23b及び23cはそれぞれ直線11Bに沿った位置P3、及び直線11Cに沿った位置P4まで移動しており、可動リンク部23は全体として位置P5にs3だけ移動している。
【0038】
このように可動リンク部23は固定リンク部22に対してキネマティック拘束状態にあるため、調整部26Aを用いて可動リンク部23を直線11Aに直交する方向に移動させても、可動リンク部23に変形や応力が発生することがない。同様に、他の調整部26B,26Cを用いて可動リンク部23をそれぞれ直線11B,11Cに直交する方向に移動させた場合にも、可動リンク部23に変形や応力が発生することがない。このため、可動リンク部23に保持されているレンズ21にも変形・歪や応力が発生しない。また、調整部26A〜26Cによって可動リンク部23が駆動される方向は、互いに独立の関係にあり、3個の調整部26A〜26Cによる駆動量を適当に組み合わせることにより、可動リンク部23の直交する2方向の変位量、及び固定リンク部22の上面に垂直な軸の回りの回転角を自在に決定することができる。
【0039】
なお、本例でも、レンズ21の回転角の微調整を行う必要が無い場合には、図9の3箇所のリンク機構部25A〜25Cの内の2箇所に調整レバー34による駆動機構を設けるようにして、残りの1箇所では駆動機構を省くようにしてもよい。これによって、駆動機構を簡素化することができる。
また、図9の3箇所の調整部26A〜26Cの調整レバー34の駆動量を計測するためのエンコーダ(例えば調整ねじ35に連結されたロータリーエンコーダ)を設けるようにしてもよい。その他に、図9において、3箇所のすり割り部24a〜24cに、例えば静電容量式などの高分解能のギャップセンサを設置して、固定リンク部22に対する可動リンク部23の3自由度の変位を直接計測するようにしてもよい。この際に、本例では可動リンク部23の変形が全く無いため、3箇所のギャップから可動リンク部23(ひいてはレンズ21)の位置及び回転角を高精度に計測することができ、この計測値に基いてレンズ21の位置及び回転角を所望の状態に高精度に調整することができる。
【0040】
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態につき図15〜図18を参照して説明する。本例は、投影露光装置に装着される投影光学系の先端部のレンズ(光学要素)を保持するための高い剛性を有する保持機構に本発明を適用したものである。
図15は、本例の保持機構を示す斜視図、図16はその保持機構を示す分解斜視図であり、これら図15、図16において、平板のリング状の固定テーブル41(第2部材)の上面外周部に等角度間隔(120°間隔)で3個の連結部45A,45B,45Cが設置され、連結部45A〜45C上にボルト54を介してリング状の可動テーブル42(第1部材)が配置され、可動テーブル42上にレンズ44を保持するレンズ室43が固定されている。固定テーブル41はほぼ水平面に平行になるように、不図示の鏡筒の上端に支持される。本例の3つの連結部45A〜45Cの内の2つの連結部45A,45Bはそれぞれマイクロメータヘッドを有し可動テーブル42を所定方向に移動できる能動型の連結部であるが、残る一つの連結部45Cは受動型の連結部である(詳細後述)。
【0041】
図17(A)は、図16の第1の連結部45Aを示す平面図、図17(B)は図17(A)の正面図(但し、固定テーブル41及び可動テーブル42は断面図で表されている)であり、図17(A),(B)において、連結部45Aは、ボルト49を介して固定テーブル41上に固定された第1のV溝ブロック46と、このV溝ブロック46を挟むようにそれぞれボルト49を介して固定テーブル41上に固定された一対のベース部材47,48と、V溝ブロック46上に一次元方向(これを「方向D1」と呼ぶ)に沿って形成されたV溝部に回転自在に載置されたセラミックス製の高剛性の球体50とを備えている。更に連結部45Aは、方向D1に沿って球体50を挟むようにそれぞれベース部材47及び48に固定されたマイクロメータヘッド51及び反力ロッド52と、反力ロッド52をマイクロメータヘッド51側に付勢するためにベース部材48に取り付けられた圧縮コイルばね55及びストッパー56(図18(A)参照)と、球体50の上面に方向D1に直交する方向D2に沿って摺動自在に設置された第2のV溝ブロック53とを備え、このV溝ブロック53がボルト54を介して可動テーブル42に固定されている。
【0042】
また、図18(A)は、図17(A)のCC線に沿う断面図、図18(B)は、図17(B)のDD線に沿う断面図であり、図18(A)に示すように、連結部45Aの第2のV溝ブロック53の球体50との接触部には、方向D1に直交する方向(図18(B)の方向D2)に沿ったV溝部が形成されており、図18(B)に示すように、第2のV溝ブロック53及び可動テーブル42は、球体50の上面を方向D2に拘束力の無い状態で自由に移動することができる。また、図18(A)において、圧縮コイルばね55によって反力ロッド52は、マイクロメータヘッド51側に常時付勢されているため、マイクロメータヘッド51のスピンドルを押し引きすることによって、球体50を第1のV溝ブロック46に沿って方向D1に能動的に移動させることができる。この場合、第2のV溝ブロック53と球体50とは方向D1には相対変位できないように配置されているため、球体50が方向D1に移動するときには同時に、第2のV溝ブロック53を介して可動テーブル42も固定テーブル41に対して方向D1に移動する。
【0043】
本例においては、可動テーブル42に連結されるV溝ブロック53、球体50、及び固定テーブル41に連結されるV溝ブロック46を一つの「支持機構」とみなし、球体50を押し引きするためのマイクロメータヘッド51、反力ロッド52、圧縮コイルばね52、ストッパー56を一つの「変位機構」とみなすことができる。
【0044】
図17(A),(B)に戻り、連結部45Aにおいては、マイクロメータヘッド51で球体50を押し引きすることによって、球体50及びV溝ブロック53を介して、固定テーブル41に対して可動テーブル42を方向D1に沿って能動的に移動することができる。更に、球体50に対してV溝ブロック53が方向D2に自由に移動できるため、固定テーブル41に対して可動テーブル42は、方向D1に直交する方向D2に沿って拘束力の無い状態で受動的に移動できるように支持されている。その方向D1及び方向D2は、それぞれ図16の固定テーブル41の外周に沿った円周方向、及び固定テーブル41の中心と連結部45Aとを結ぶ直線に沿った半径方向に対応している。
【0045】
図16に戻り、第2の連結部45Bも第1の連結部45Aと同様に構成され、第2の連結部45Bにおいても、マイクロメータヘッドによって固定テーブル41に対して可動テーブル42を円周方向に能動的に移動できると共に、固定テーブル41に対して半径方向に可動テーブル42が拘束力の無い状態で受動的に移動できるように構成されている。一方、第3の連結部45Cは、図17の連結部45Aからマイクロメータヘッド51のヘッド部を取り除いた構成であり、第3の連結部45Cにおいては、可動テーブル42は固定テーブル41に対して半径方向に拘束力の無い状態で受動的に移動できるが、可動テーブル42は円周方向には固定されている。この結果、本例の保持機構においては、固定テーブル41に対して連結部45A〜45Cを介して可動テーブル42及びレンズ室43は、2箇所で円周方向に能動的に移動できると共に、3箇所で半径方向に受動的に移動できるため、可動テーブル42及びレンズ室43に対して変形及び応力を与えることなく、固定テーブル41に対して可動テーブル42及びレンズ室43の直交する2方向の位置を高精度に調整することができる。
【0046】
なお、本例においても、2箇所の連結部45A,45Bのマイクロメータヘッド51にロータリエンコーダを設置して、それぞれ可動テーブル42の円周方向への移動量をモニタし、このモニタ結果より固定テーブル41の中心に対する可動テーブル42の中心の変位量を求めることが望ましい。その変位量を目標値に設定することによって、可動テーブル42ひいてはレンズ室43の位置を正確に目標値に設定することができる。
【0047】
また、図16において、第3の連結部45Cにも円周方向に可動テーブル42を能動的に移動できる機能を持たせてもよい。これによって、固定テーブル41に対して可動テーブル42の直交する2方向の位置のみならず、回転角をも調整することができる。
次に、図15及び図16の実施の形態の保持機構を適用した投影露光装置の一例につき図19を参照して説明する。
【0048】
図19は、本例の投影露光装置の概略構成を示し、この図19において、発振波長が193nmで狭帯化されたArFエキシマレーザ光源61(露光光源)からの露光ビームとしての紫外パルス光ILは、ビームマッチングユニット(BMU)62、及び遮光性のパイプ63を介して光アッテネータとしての可変減光器66に入射する。ウエハ上のレジストに対する露光量を制御するための露光コントローラ87が、ArFエキシマレーザ光源61の発光の開始及び停止、並びに発振周波数及びパルスエネルギーで定まる出力を制御すると共に、可変減光器66における減光率を段階的、又は連続的に調整する。なお、露光光源としては、F2 レーザ(波長157nm)、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、又は半導体レーザの高調波発生装置等も使用することができる。
【0049】
可変減光器66を通った紫外パルス光ILは、レンズ系67A,67Bよりなるビーム整形光学系を経て、オプティカル・インテグレータとしてのフライアイレンズ71に入射する。フライアイレンズ71の射出面には照明系の開口絞り系72が配置されている。開口絞り系72には、通常照明用の円形の開口絞り、複数の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り、輪帯照明用の開口絞り等が切り換え自在に配置されている。フライアイレンズ71から射出されて開口絞り系72中の所定の開口絞りを通過した紫外パルス光ILは、透過率が高く反射率が低いビームスプリッタ68に入射する。ビームスプリッタ68で反射された紫外パルス光は、光電検出器よりなるインテグレータセンサ69に入射し、インテグレータセンサ69の検出信号は露光コントローラ87に供給され、露光コントローラ87は、インテグレータセンサ69の検出信号より間接的に投影光学系PLに対する紫外パルス光ILの入射光量、及びその積分値をモニタする。
【0050】
ビームスプリッタ68を透過した紫外パルス光ILは、ミラー73及び結像用レンズ系74を経てレチクルブラインド機構76内の固定照明視野絞り(固定ブラインド)75Aに入射する。固定ブラインド75Aは、例えば特開平4−196513号公報に開示されているように、投影光学系PLの円形視野内の中央で走査露光方向と直交した方向に直線スリット状、又は矩形状(以下、まとめて「スリット状」と言う)に伸びるように配置された開口部を有する。更に、レチクルブラインド機構76内には、固定ブラインド75Aとは別に走査露光の開始時及び終了時に不要な露光を防止するために照明領域の走査方向の幅を可変とする可動ブラインド75Bが設けられ、この可動ブライント75Bによってレチクルステージの走査移動ストロークの低減、レチクルRの遮光帯の幅の低減を図っている。
【0051】
レチクルブラインド機構76の固定ブラインド75Aでスリット状に整形された紫外パルス光ILは、副コンデンサレンズ系77、反射ミラー78、及び主コンデンサレンズ系79を介して、レチクルRの回路パターン領域上で固定ブラインド75Aのスリット状の開口部と相似な照明領域を一様な強度分布で照射する。即ち、固定ブラインド75Aの開口部、又は可動ブラインド75Bの開口部の配置面は、副コンデンサレンズ系77と主コンデンサレンズ系79との合成系によってレチクルRのパターン面とほぼ共役となっている。
【0052】
紫外パルス光ILのもとで、レチクルRの照明領域内の回路パターンの像が両側テレセントリックな投影光学系PLを介して所定の投影倍率β(βは例えば1/4,1/5等)で、投影光学系PLの結像面に配置されたウエハW上のレジスト層のスリット状の露光領域に転写される。レチクルR及びウエハWはそれぞれ第1物体及び第2物体とも呼ぶことができる。本例の投影光学系PLは、ジオプトリック系(屈折系)であるが、その他に例えば国際公開(WO) 00/39623 号に開示されているように、1本の光軸に沿って複数の屈折レンズと、それぞれ光軸の近傍に開口を有する2つの凹面鏡とを配置して構成される直筒型のカタジオプトリック系(反射屈折系)なども使用できることは言うまでもない。以下、投影光学系PLの光軸AXに平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内で露光時のレチクルR及びウエハWの走査方向(ここでは図19の紙面に平行な方向)にX軸を取り、走査方向に直交する非走査方向(ここでは図19の紙面に垂直な方向)にY軸を取って説明する。
【0053】
本例の投影光学系PLのレチクル側の先端部のレンズを保持するために図15及び図16の実施の形態の保持機構が使用されている。即ち、投影光学系PLの鏡筒88の先端部に連結部45A〜45Cを介して可動テーブル42が支持され、可動テーブル42上にレンズが収納されたレンズ室43が保持されている。即ち、本例の鏡筒88は、図16の固定テーブル41を兼用しており、2箇所の連結部45A,45Bにおいて、それぞれ鏡筒88に対して可動テーブル42の円周方向(外周方向)の位置を能動的に調整することによって、鏡筒88に対する可動テーブル42及びレンズ室43のX方向、Y方向の位置を微調整することができる。即ち、レンズ室43内のレンズの偏心状態の調整を行うことができる。本例の連結部45A〜45Cでは可動テーブル42がそれぞれ光軸AXを中心とする半径方向に受動的に移動できるため、そのように可動テーブル42(レンズ室43)の位置を調整する際に、可動テーブル42及びレンズ室43に変形や応力が生ずることがない。従って、レンズ室43内のレンズの位置を目標位置に高精度に調整することができる。この調整は、一例として本例の投影光学系PLの組立調整時、及びメンテナンス時に行われる。
【0054】
次に、レチクルRは、レチクルステージ80上に吸着保持され、レチクルステージ80は、レチクルベース81上にX方向に等速移動できると共に、X方向、Y方向、回転方向に微動できるように載置されている。レチクルステージ80(レチクルR)の2次元的な位置、及び回転角は駆動制御ユニット82内のレーザ干渉計によってリアルタイムに計測されている。この計測結果、及び装置全体の動作を統轄制御するコンピュータよりなる主制御系83からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット82内の駆動モータ(リニアモータやボイスコイルモータ等)は、レチクルステージ80の走査速度、及び位置の制御を行う。
【0055】
一方、ウエハWは、ウエハホルダWHを介してZチルトステージ84Z上に吸着保持され、Zチルトステージ84Zは、投影光学系PLの像面と平行なXY平面に沿って2次元移動するXYステージ84XY上に固定され、Zチルトステージ84Z及びXYステージ84XYよりウエハステージ84が構成されている。Zチルトステージ84Zは、ウエハWのフォーカス位置(Z方向の位置)、及び傾斜角を制御してウエハWの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系PLの像面に合わせ込み、XYステージ84XYはウエハWのX方向への等速走査、及びX方向、Y方向へのステッピングを行う。Zチルトステージ84Z(ウエハW)の2次元的な位置、及び回転角は駆動制御ユニット85内のレーザ干渉計によってリアルタイムに計測されている。この計測結果及び主制御系83からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット85内の駆動モータ(リニアモータ等)は、XYステージ84XYの走査速度及び位置の制御を行う。
【0056】
そして、走査露光時には、レチクルステージ80を介して紫外パルス光ILの照明領域に対してレチクルRが+X方向(又は−X方向)に速度Vrで走査されるのに同期して、XYステージ84XYを介してレチクルRのパターン像の露光領域に対してウエハWが−X方向(又は+X方向)に速度β・Vr(βはレチクルRからウエハWへの投影倍率)で走査される。レチクルRとウエハWとの走査方向が逆であるのは、本例の投影光学系PLが反転投影を行うからである。
【0057】
また、本例のZチルトステージ84Z上のウエハホルダWHの近傍には光電検出器よりなる照射量モニタ86が設置され、照射量モニタ86の検出信号も露光コントローラ87に供給されている。照射量モニタ86は、投影光学系PLによる露光領域の全体を覆う大きさの受光面を備え、XYステージ84XYを駆動してその受光面を投影光学系PLの露光領域を覆う位置に設定することで、投影光学系PLを通過した紫外パルス光ILの光量を計測できる。本例では、インテグレータセンサ69及び照射量モニタ86の検出信号を用いて投影光学系PLの透過率を計測する。
【0058】
また、本例ではArFエキシマレーザ光源61を用いているため、パイプ63内から可変減光器66、レンズ系67A,67B、更にはフライアイレンズ71〜主コンデンサレンズ系79までの各照明光路を外気から遮断するサブチャンバ64が設けられ、そのサブチャンバ64内の全体には配管(不図示)を通して酸素含有率を極めて低く抑えた乾燥窒素ガス(N2)又はヘリウムガスのような露光ビームを透過する気体(以下、「パージガス」と言う)が供給される。同様に、投影光学系PLの鏡筒内部の空間(複数のレンズ素子間の空間)、並びにレチクルRを囲む空間(レチクル室)、及びウエハWを囲む空間(ウエハ室)にもパージガスが供給される。これによって、ArFエキシマレーザ光のようにほぼ真空紫外光を露光ビームとして使用する場合にも、ウエハW上で高い照度が得られる。
【0059】
また、上記の実施の形態は、本発明を屈折部材としてのレンズを支持する場合に適用したものであるが、本発明は、凹面鏡や光路折り曲げ用のミラー等の反射部材を支持する場合にも適用できることは言うまでもない。このため、本発明を露光装置の光学部材を支持する機構に適用する場合、露光光(露光ビーム)は上記の紫外光に限られるものではなく、例えばレーザプラズマ光源又はSOR(Synchrotron Orbital Radiation)リングから発生する軟X線領域(波長5〜50nm)のEUV光を用いてもよい。EUV露光装置では、照明光学系及び投影光学系はそれぞれ複数の反射光学素子のみから構成され、支持対象物も反射光学素子となる。
【0060】
そして、図19のウエハWより半導体デバイスが製造できる。その半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいたレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを制作するステップ、前述した実施の形態の投影露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。
【0061】
なお、露光装置の用途としては半導体素子製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等、若しくはDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。
【0062】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【0063】
【発明の効果】
本発明によれば、可動部が固定部に対して実質的にキネマティック拘束状態にあるため、投影露光装置の照明光学系や投影光学系を構成する特定のレンズエレメントなどの光学要素の位置を高精度に、且つ光学要素の変形や歪などの副作用を伴うことなく調整できる利点がある。
【0064】
また、本発明の投影光学系、及び露光装置によれば、投影光学系中の光学要素の位置を高精度に微調整できるため、より微細なパターンをより正確に投影露光でき、集積度の高い各種デバイスを高精度に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態の光学要素の保持機構を示す斜視図である。
【図2】 図1の保持機構を示す分解斜視図である。
【図3】 図2中の連結部3Aを示す斜視図である。
【図4】 図1における固定テーブル1上の連結部3A〜3Cとその上の可動テーブル2との関係を示す平面図である。
【図5】 本発明の第2の実施の形態のレンズ室を示す斜視図である。
【図6】 図5のレンズ室を示す平面図である。
【図7】 図6のレンズ室を示す正面図である。
【図8】 図6のAA線に沿う断面図である。
【図9】 図6のレンズ室の一部を図7のBB線に沿って切り欠いて示す平面図である。
【図10】 図9のリンク機構部25A及び調整部26Aを示す部分拡大図である。
【図11】 図9の固定リンク部22に対する可動リンク部23(レンズ21を保持)の変位の自由度を示す概念図である。
【図12】 図11中のリンク機構部25A及び調整部26Aを示す部分拡大図である。
【図13】 図11の状態から保持部23aを円周方向に移動した状態を示す図である。
【図14】 図12の状態から調整レバー34を動かした状態を示す図である。
【図15】 本発明の第3の実施の形態の保持機構を示す斜視図である。
【図16】 図15の保持機構を示す分解斜視図である。
【図17】 (A)は図16の連結部45Aを示す平面図、(B)は図17(A)の連結部45Aを示す正面図である。
【図18】 (A)は図17(A)のCC線に沿う断面図、(B)は図17(B)のDD線に沿う断面図である。
【図19】 本発明の実施の形態の保持機構を備えた投影露光装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
1…固定テーブル、2…可動テーブル、3A〜3C…連結部、4A〜4C…ピボット、5A〜5C…先端部、6…固定ステージ、7…調整ねじ、8…能動ステージ、9…受動ステージ、10…連結ピボット、21…レンズ、22…固定リンク部、23…可動リンク部、24…レンズ室、25A〜25C…リンク機構部、26A〜26C…調整部、34…調整レバー、41…固定テーブル、42…可動テーブル、43…レンズ室、45A〜45C…連結部、46,53…V溝ブロック、50…球体
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for positioning optical elements such as lenses and mirrors, for example, and is provided in a projection exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing devices such as semiconductor elements, liquid crystal display elements, or plasma display elements. It is suitable for use in a lens barrel structure of a projection optical system, particularly a decentering adjustment mechanism of a lens constituting the projection optical system.
[0002]
[Prior art]
In recent projection exposure apparatuses, with the miniaturization of patterns, a projection optical system with less wavefront aberration and distortion is required. In the projection optical system of the projection exposure apparatus, since the accuracy of orders of magnitude is required compared to a general optical system such as a camera lens, even if the tolerance of optical elements such as lens elements and mirrors is strictly managed, It is difficult to achieve the desired imaging performance simply by assembling the optical elements. Therefore, when a projection optical system is manufactured, after the optical elements (lens elements, etc.) are assembled and image formation becomes possible, the measurement of aberration and the adjustment thereof, for example, the adjustment of the distance between the optical elements, and the optical It is necessary to improve the imaging performance by repeatedly adjusting the eccentricity of the elements. That is, when manufacturing the projection optical system of the projection exposure apparatus, it is necessary to adjust the interval between the plurality of optical elements constituting the projection optical system and the eccentricity of each optical element with extremely high accuracy.
[0003]
In order to perform such adjustment, conventionally, the following method has been generally used. The first conventional adjustment method is a method for adjusting decentration aberrations in the projection optical system, and the projection optical system is configured by connecting a plurality of divided lens barrels in the optical axis direction. This is a method in which the relative position between adjacent divided lens barrels is finely adjusted and then fastened again.
[0004]
The second conventional adjustment method is a fine adjustment method for decentration aberrations in the projection optical system. A lens chamber (lens frame) holding a lens element effective for correcting a specific aberration is adjusted from the outside. In this method, a screw can be finely moved in a plane perpendicular to the optical axis, and a specific aberration is finely adjusted by finely moving the lens chamber. In this case, the adjustment screw is arranged so as to be pressed against the reference surface while sandwiching the lens chamber from four directions, and the adjustment screw serves as both the adjustment (fine movement) means and the fixing means. On the other hand, the displacement of the lens chamber to be driven can be measured from the outside by a displacement sensor (capacitance sensor, etc.). When the value indicated a predetermined value, the adjustment screw was tightened from four directions to fix the lens chamber.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the adjustment method of the optical elements of the conventional projection optical system includes the first adjustment method for finely adjusting the relative position between the divided lens barrels and the second adjustment method for finely adjusting the position of the lens chamber. It was used.
Among these methods, in the first adjustment method of the former, it is difficult to finely move the projection optical system, which is generally a heavy object of several hundred kg, with sub-μm accuracy. Due to the presence of elasticity, there is a disadvantage that the displacement measured at the outer diameter of the divided lens barrel does not necessarily represent the displacement of the internal lens element group. That is, such a method is effective as a rough adjustment method for aberrations, but as a final adjustment (fine adjustment) method near the completion of assembly adjustment of a projection optical system that requires a higher resolution recently. It is insufficient.
[0006]
Further, the latter second adjustment method has disadvantages that workability is poor, adjustment accuracy is low, and the lens element may be deformed or distorted. That is, it is difficult to obtain a sub-μm drive resolution by using an adjustment screw that moves about several hundreds of μm per rotation, and it is inevitable that the lens chamber is slightly displaced at the moment when the adjustment screw is finally tightened. Yes, work requires advanced skills. Further, by tightening the adjusting screw, a certain degree of deformation occurs in the lens chamber. In this case, since the displacement sensor is measuring the outer periphery of the deformed lens chamber, it can be said that the measured value of the displacement sensor indicates the correct displacement of the lens element in the sub-μm region. hard. Furthermore, the deformation of the lens chamber leads to deformation / distortion of the enclosing lens element, which may cause side effects such as higher-order aberrations and birefringence.
[0007]
As described above, in the conventional adjustment method, it is difficult to perform final fine adjustment of the projection optical system with high accuracy and without side effects such as lens deformation and distortion.
In view of the above, the present invention provides an optical element positioning technique capable of adjusting the position of an optical element such as a specific lens element constituting a projection optical system of a projection exposure apparatus with high accuracy and without side effects. For the purpose.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An optical element positioning method according to the present invention is a positioning method in which a first member (2) holding an optical element is moved with respect to a second member (1), and the optical element is positioned at a predetermined position. For the second member, the first member is supported via three support mechanisms (5A to 5C, 9) that are respectively displaced in the one-dimensional direction (D2, D4, D6), and among the three support mechanisms, One support mechanism is displaced in the direction (D1) intersecting the one-dimensional direction, and as the one support mechanism is displaced in the intersecting direction, the remaining two support mechanisms are moved in the one-dimensional direction. Each optical element is displaced to position the optical element at the predetermined position.
[0009]
According to the present invention, as shown in FIG. 4, for example, the three support mechanisms (5A to 5C, 9) are respectively movable in the one-dimensional direction, that is, restricted in the two-dimensional direction. Therefore, the first member is supported in a state of being restrained with a degree of freedom that is not excessive or insufficient with respect to the second member, that is, substantially in a so-called kinematic restraint state. In this state, when one support mechanism (5A, 9) is actively driven, the first member (2) holding the optical element rotates about a certain point B in the space. The center B is an intersection of straight lines passing through the other two support mechanisms and perpendicular to the one-dimensional displacement direction of each. In addition, when the one support mechanism is actively driven, the other two support mechanisms move passively in the one-dimensional direction, so that the first member is not deformed or distorted. By measuring the displacement of the outer shape of the first member with a sensor or the like and controlling the driving amount based on the measurement result, the first member, and thus the optical element can be positioned at the target position with high accuracy. . In this way, the problem of adjustment accuracy and the problem of side effects such as deformation / distortion of the optical element are solved simultaneously.
[0010]
In this case, two of the three support mechanisms may be actively driven in a direction intersecting the one-dimensional direction. Accordingly, the first member (optical element) can be positioned with respect to the second member with two degrees of freedom in the translational direction, for example. Even in this case, the first member is not deformed or distorted. In particular, in the adjustment of the lens of the optical system, the necessity for fine adjustment of the rotation angle is small, and when the adjustment of the rotation angle is unnecessary, the necessary positioning can be performed only by fine adjustment of the two support mechanisms.
[0011]
  As an example, the one-dimensional direction is a direction toward the center of the second member.
  In addition, the three support mechanisms are arranged at positions that substantially divide the circumference into three equal parts, and the three support mechanismsIs displacedThe one-dimensional direction (D2, D4, D6) is preferably a direction toward the center of the circumference. In this case, for example, as shown in FIG. 4, the drive amount δs of the one support mechanism (5A, 9) and the displacement amount δc of the first member (2) are approximately 3: 2, and the direction is Are the same. Therefore, since the driving amount of the support mechanism is reduced and the first member is displaced, the first member can be positioned with higher accuracy.
[0012]
Further, the three support mechanisms are respectively displaced in directions (D1, D3, D5) intersecting the one-dimensional direction, and the first member is translated and rotated in a predetermined plane with respect to the second member. It is desirable to position with 3 degrees of freedom in direction. Thereby, for example, the first member (optical element) can be positioned in an arbitrary state on a plane perpendicular to the optical axis.
[0013]
Next, the optical element positioning apparatus of the present invention is a positioning apparatus that moves the first member (2) holding the optical element relative to the second member (1) and positions the optical element at a predetermined position. The three support mechanisms (5A to 5C, 9) that are arranged between the second member and the first member and are each displaced in a one-dimensional direction, and at least one of the three support mechanisms And a displacement mechanism (3A) for displacing the mechanism in a direction intersecting the one-dimensional direction. According to this positioning device, the first member is supported in a substantially kinematic restrained state with respect to the second member, so that the positioning method of the present invention can be implemented.
[0014]
  In this case, as an example, the one-dimensional direction is a direction toward the center of the second member.
  AlsoThe three support mechanisms are arranged at positions substantially dividing the circumference into three equal parts, and the three support mechanismsIs displacedThe one-dimensional direction is preferably a direction toward the center of the circumference.
  The displacement member is preferably provided in each of the three support mechanisms. Thereby, the first member can be positioned with three degrees of freedom.
[0015]
Further, the first member (23), the second member (22), and the three support mechanisms (25A to 25C) are configured substantially integrally, and the three support mechanisms and the corresponding ones thereof You may comprise a displacement member from the link mechanism using an elastic hinge. Thereby, the positioning device can be miniaturized.
Further, the support mechanism is disposed in the first V-groove block (53) fixed to the first member (42) and having a groove along the one-dimensional direction, and the first V-groove block. A second V-groove block (46) having a ball (50) and a groove fixed to the second member (41) and extending in a direction intersecting the one-dimensional direction, and the ball is disposed in the groove. And the displacement mechanism may have a drive member (51, 52, 55, 56) that moves the ball relative to the second V-groove block. Thereby, the movable range of the first member can be widened.
[0016]
Next, a projection optical system of the present invention is a projection optical system (PL) that includes a plurality of optical elements and projects an image of a pattern of a first object onto a second object. An element positioning device is provided, and at least one of a plurality of optical elements constituting the projection optical system is positioned by the positioning device. By applying the present invention, the optical element can be positioned with high accuracy without giving deformation or distortion to the optical element.
[0017]
The exposure apparatus of the present invention includes the projection optical system of the present invention, and transfers the pattern image formed on the mask onto the substrate via the projection optical system. By applying the present invention, an image of a mask pattern can be transferred onto a substrate with high accuracy.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this example, the present invention is applied to a holding mechanism for holding an optical element such as a projection optical system of a projection exposure apparatus or a lens element for optical equipment.
FIG. 1 is a perspective view showing a holding mechanism of this example, and FIG. 2 is an exploded perspective view showing the holding mechanism. In FIGS. 1 and 2, a circular flat plate-like fixed table 1 (second member) is shown. A circular flat plate disposed above the fixed table 1 with connecting portions 3A, 3B, 3C (displacement mechanisms) having the same structure installed at three positions arranged at equiangular intervals (120 ° intervals) on the outer periphery of the upper surface. Conical pivots 4A to 4C each having a front end portion 5A to 5C processed into a spherical surface are provided at positions facing the connecting portions 3A to 3C on the bottom surface of the movable table 2 (first member). The movable table 2 is supported on the fixed table 1 via the connecting portions 3A to 3C by supporting the tip portions 5A to 5C of the pivots 4A to 4C with the concave portions on the upper surfaces of the connecting portions 3A to 3C. In this case, the fixed table 1 is installed on a substantially horizontal plane, and the movable table 2 is stably placed on the fixed table 1 by its own weight. When this holding mechanism is applied to the projection optical system of the projection exposure apparatus, as an example, the fixed table 1 is fixed to the lens barrel of the projection optical system, and the lens or the lens chamber for housing the lens is fixed to the movable table 2. Is done.
[0019]
Next, FIG. 3 shows a connecting portion 3A. In FIG. 3, the connecting portion 3A has a fixed stage 6 fixed to the fixed table 1 of FIG. 1, and a direction D1 along the groove 6a with respect to the fixed stage 6. The movable stage 8 is movably mounted on the movable stage 8, the adjusting screw 7 drives the fixed stage 6 in the direction D 1, and the groove 8 a extends in the direction D 2 perpendicular to the direction D 1 with respect to the active stage 8. And a passive stage 9 mounted so as to be movable along the axis. Further, a hemispherical concave portion (hereinafter referred to as “connecting pivot”) 10 that is applied to the tip 5A of the pivot 4A of FIG. 2 is formed on the passive stage 9, and in FIG. The portion 3A is detachably and rotatably connected via the distal end portion 5A and the connecting pivot 10. The tip portions 5A to 5C of the pivots 4A to 4C and the corresponding passive stage 9 correspond to three support mechanisms.
[0020]
The direction D1 in FIG. 3 corresponds to the circumferential direction along the outer periphery of the fixed table 1 in FIGS. 1 and 2, and the direction D2 orthogonal to the direction D1 is a direction connecting the center of the fixed table 1 and the connecting portion 3A. It corresponds to. Therefore, in FIGS. 1 and 2, the pivot 4A on the bottom surface of the movable table 2 can adjust the position of the fixed table 1 in the circumferential direction by the adjusting screw 7 of the connecting portion 3A, and in a direction orthogonal to the circumferential direction. It is supported so that it can move freely. Similarly, the other pivots 4B and 4C of the movable table 2 and the connecting portions 3B and 3C are detachably and rotatably connected via the connecting pivots on the front end portions 5B and 5C and the passive stage 9, respectively. Yes. The pivots 4B and 4C are also supported so that the position of the fixed table 1 in the circumferential direction can be adjusted by the adjusting screws 7 of the connecting portions 3B and 3C, respectively, and can be freely moved in a direction perpendicular to the circumferential direction. Has been.
[0021]
As a result, the movable table 2 is restrained by two degrees of freedom (circumferential direction, height direction of the fixed table 1) at three positions (tips 5A to 5C of the pivots 4A to 4C) with respect to the fixed table 1. In accordance with the principle of mechanics, the movable table 2 is in a state where the degree of freedom of the movable table 2 is restrained without excess or deficiency, so-called kinematic restraint. And the movable table 2 is supported with respect to the fixed table 1 in a state where it is not restricted in the radial direction of the fixed table 1 at three locations. Accordingly, even if the position of any of the three pivots 4A to 4C is moved in the circumferential direction in order to adjust the position of the movable table 2 with respect to the fixed table 1, no reaction force is generated on the movable table 2. The deformation of the movable table 2 does not occur at all. Therefore, for example, when the lens element is held by the movable table 2, the two-dimensional position and the rotation angle of the lens element can be finely adjusted with high accuracy without deforming the lens element. This will be described in detail with reference to FIG.
[0022]
FIG. 4 is a plan view showing the relationship between the connecting portions 3A to 3C on the fixed table 1 in FIG. 1 and the movable table 2 thereon. In FIG. 4, equiangular intervals (120 ° intervals) are arranged on the circumference. ), The three connecting portions 3A to 3C are installed, and the distal ends 5A to 5C of the three pivots 4A to 4C of the movable table 2 are installed on the connecting pivot 10 on the passive stage 9 of the connecting portions 3A to 3C. ing. In this case, the tip portions 5A to 5C can be driven in the movable directions D1, D3, and D5 (circumferential direction) of the active stage 8 of the connecting portions 3A to 3C, respectively, and the tip portions 5A to 5C are connected to the connecting portions, respectively. The movable stage 3A to 3C of the passive stage 9 can move without being restricted by the movable directions (radial directions along the straight lines 11A, 11B, and 11C connecting the center A of the fixed table 1 and the connecting pivot 10) D2, D4, and D6. It is supported by. In this case, the directions D1, D3, and D5 sequentially cross at an intersection angle of 60 °, and the directions D2, D4, and D6 are orthogonal to the directions D1, D3, and D5, respectively.
[0023]
In FIG. 4, when the adjusting screw 7 of one connecting portion (for example, connecting portion 3A) is driven, the movable table 2 rotates about a certain point B in the space. The center B is an intersection of straight lines that pass through the connecting pivot 10 of the passive stage 9 of the remaining two connecting portions 3B and 3C and are perpendicular to the movable directions D4 and D6 of each passive stage 9. In this example, the movable directions D1, D3, D5 of the active stage 8 and the movable directions D2, D4, D6 of the passive stage 9 are orthogonal to each other, and the movable directions D1, D3, D5 of each active stage 8 are the same circumference. It faces in the tangential direction, and three active stages 8 are arranged at intervals of 120 °. Therefore, in FIG. 4, the triangle having the points A, B, and the tip 5B (or 5C) as vertices is a right triangle obtained by dividing an equilateral triangle into two, and therefore a line connecting the points A and B The length of the minute is twice the line segment (circumferential radius) connecting the point A and the tip 5B (or 5C).
[0024]
As a result, the driving amount δs of the active stage 8 in the direction D1 by the adjusting screw 7 of the connecting portion 3A and the moving amount δc of the center of the movable table 2 thereby have the same direction and a 3: 2 relationship. That is, the following relationship is established.
δc = (2/3) δs (1)
Further, when the active stage 8 of the connecting portion 3A is driven in the direction D1 in this way, the passive stage 9 moves in the directions D4 and D6 in the other two connecting portions 3B and 3C, respectively. 2 is not deformed or stressed. Similarly, by driving the active stages 8 of the other connecting portions 3B and 3C in the directions D3 and D5, the center of the movable table 2 is moved in the directions D3 and D5, respectively, without causing deformation or stress in the movable table 2. can do. The directions in which the movable table 2 is driven by the three connecting portions 3A to 3C are independent from each other, and the movable table 2 is orthogonal to each other by appropriately combining the driving amounts of the three connecting portions 3A to 3C. The amount of displacement in the two directions and the rotation angle about the axis perpendicular to the upper surface of the fixed table 1 can be freely determined. In addition, since the movable table 2 is in a kinematic restraint state with respect to the fixed table 1, there is an advantage that when the movable table 2 is driven in such a manner, deformation / strain or stress is not generated in the movable table 2. is there.
[0025]
When adjusting a predetermined lens of the projection optical system of the exposure apparatus using the holding mechanism of this example, the necessity for fine adjustment of the rotation angle is small in adjusting the lens. Therefore, when it is not necessary to finely adjust the rotation angle, a drive mechanism for the active stage 8 by the adjusting screw 7 is provided at two positions of the three connecting portions 3A to 3C in FIG. The drive mechanism for the active stage 8 may be omitted at one place. As a result, the drive mechanism can be simplified.
[0026]
Moreover, you may make it provide the encoder (for example, rotary encoder) for measuring the drive amount of the adjustment screw 7 of three connection parts 3A-3C of FIG. At this time, since there is no deformation of the movable table 2 in this example, the position and rotation angle of the movable table 2 (and thus the optical element such as a lens being held) are highly accurately determined from the driving amounts of the three adjustment screws 7. Can be requested. Therefore, the position and rotation angle of the movable table 2 can be adjusted to a desired state with high accuracy.
[0027]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this example, the present invention is applied to a lens chamber that holds a predetermined lens (optical element) constituting a projection optical system of a projection exposure apparatus.
5 is a perspective view showing the lens chamber 24 of this example, FIG. 6 is a plan view showing the lens chamber 24, FIG. 7 is a front view of the lens chamber 24 in FIG. 6, and FIG. 8 is taken along the line AA in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view. In FIG. 5, the lens chamber 24 is configured by disposing a ring-shaped movable link portion 23 (first member) inside a ring-shaped fixed link portion 22 (second member). A lens 21 as a holding object is held inside the portion 23. In this case, the fixed link part 22 is supported substantially parallel to the horizontal plane. The fixed link portion 22 and the movable link portion 23 are each formed in a radial direction by three ring-shaped members 24a to 24c and narrow slit-shaped notches therebetween. It is a separated structure, and the fixed link portion 22 and the movable link portion 23 can be regarded as a substantially integrated structure. Further, three link mechanism portions 25A to 25C as support mechanisms are provided inside the fixed link portion 22 at intervals of 120 °, and the movable link portion 23 is supported by the link mechanism portions 25A to 25C so as to be displaceable with a predetermined degree of freedom. Has been. Furthermore, adjustment portions 26A to 26C as displacement mechanisms for finely moving the movable link portion 23 via the link mechanism portions 25A to 25C are installed on the fixed link portion 22 near the link mechanism portions 25A to 25C, respectively. .
[0028]
FIG. 9 is a plan view in which a part of the lens chamber 24 of the present example is a cross-section taken along the line AA in FIG. 7, and in FIG. Holding portions 23a to 23c are provided, and link mechanism portions 25A to 25C are provided between the holding portions 23a to 23c and the fixed link portion 22, respectively. And the front-end | tip part of the adjustment lever 34 of adjustment part 26A-26C provided in the fixed link part 22 is each screwed (screwed) to link mechanism part 25A-25C, and adjustment lever 34 and link mechanism part 25A-. By displacing the three holding portions 23a to 23c via 25C, the two-dimensional positions and rotation angles of the movable link portion 23 and the lens 21 can be finely adjusted.
[0029]
10 is a partially enlarged view showing the structure of the link mechanism portion 25A and the adjustment portion 26A in FIG. 9. In FIG. 10, the link mechanism portion 25A is formed to face the inside of the fixed link portion 22. It is arrange | positioned between a pair of fulcrum parts 22a and 22b. The link mechanism portion 25A includes a pair of link members 27A and 27B that are rotatably connected to the fulcrum portions 22a and 22b via hinges 29A and 29B, respectively, and between the link members 27A and 27B and the holding portion 23a. Link members 28A and 28B arranged in The outer ends of the link members 28A and 28B are rotatably connected to the link members 27A and 27B via the hinges 30A and 30B, respectively, and the inner ends of the link members 28A and 28B respectively connect the hinges 31A and 31B. Via the holding portion 23a.
[0030]
On the other hand, the adjustment portion 26A is fixed to the outer surface of the fixed link portion 22 so as to cover the adjustment lever 34 screwed into the link member 27A through the through hole 22c provided in the fixed link portion 22 and the through hole 22c. And a pair of adjustment screws 35 and 36 screwed so that the adjustment lever 34 is sandwiched between the support member 32 and the adjustment member 34. In this case, the inner diameter of the through hole 22c is formed wider than the outer diameter of the adjustment lever 34, and the adjustment lever 34 is fixedly linked within the range of play of the through hole 22c by pushing and pulling the adjustment screws 35 and 36. It is configured to be able to finely move in the direction along the outer periphery of the portion 22 (the direction along the paper surface of FIG. 10). In this way, by driving a predetermined amount of one end of the adjustment lever 34 in the outer peripheral direction (circumferential direction) of the fixed link portion 22 in the adjustment portion 26A, the other end of the adjustment lever 34, that is, the link member 27A of the link mechanism portion 25A also becomes. The outer circumferential direction is driven by an amount smaller than the predetermined amount, and following this, the holding portion 23a of the movable link portion 23 is also driven by the same amount in the same direction. In this sense, the link member 27A can be regarded as a part of the displacement mechanism.
[0031]
In this way, the holding portion 23a of the movable link portion 23 can be driven by a small amount by the adjusting portion 26A. The other link mechanism units 25B and 25C and the adjustment units 26B and 26C in FIG. 9 have the same structure as the link mechanism unit 25A and the adjustment unit 26A in FIG. 10, respectively, and the movable link unit 23 is held by the adjustment units 26B and 26C, respectively. The portions 23 b and 23 c can be driven in a minute amount in the outer peripheral direction (circumferential direction) of the fixed link portion 22. In addition, the three holding portions 23a to 23c of the movable link portion 23 can be freely displaced in a direction along a straight line passing through the center and the outer peripheral portion of the fixed link portion 22 by the action of the link mechanism portions 25A to 25C. It is supported by. That is, the movable link portion 23 is restrained by two degrees of freedom (circumferential direction, height direction of the fixed link portion 22) at three locations (support portions 23a to 23c) with respect to the fixed link portion 22, The movable link portion 23 is substantially in a kinematic restraint state with respect to the fixed link portion 22.
[0032]
FIG. 11 is a conceptual diagram showing the degree of freedom of displacement of the movable link portion 23 (holding the lens 21) with respect to the fixed link portion 22 of FIG. 9, and FIG. 12 shows the link mechanism portion 25A and the adjustment portion 26A in FIG. In FIG. 12, by moving the adjustment lever 34 of the adjustment portion 26A, the link mechanism portion 25A is displaced with reference to the fulcrum portions 22a and 22b, and the holding portion 23a of the movable link portion 23 is The fixed link portion 22 actively moves in the outer peripheral direction (circumferential direction) D1. Further, since the link mechanism portion 25A includes the hinges 30A, 30B and 31A, 31B, the holding portion 23a is in a direction D2 orthogonal to the direction D1 (a straight line 11A connecting the center A of the fixed link portion 22 and the holding portion 23a ( It can move without being constrained, ie passively (in the radial direction along FIG. 11).
[0033]
In FIG. 11, the other holding portions 23b and 23c of the movable link portion 23 can passively move in the radial direction along the straight lines 11B and 11C connecting the center A of the fixed link portion 22 and the holding portions 23b and 23c, respectively. At the same time, it is actively moved by the adjusting portions 26B and 26C in the circumferential direction perpendicular to the radial direction. The straight lines 11A, 11B, and 11C sequentially intersect at an intersection angle of 120 ° (or 60 °).
[0034]
In this case, the distance between the fulcrum part 22a and the link member 27A (exactly the distance between the hinge 29A and the hinge 30A in FIG. 12) is a, and the distance from the fulcrum part 22a to the end of the adjustment lever 34 (exactly 10) (space between the hinge 29A and the adjusting screws 35 and 36) is b, and the moving amount of the end of the adjusting lever 34 in the circumferential direction is s1, the moving amount s2 of the holding portion 23a of the movable link portion 23 is It becomes as follows. In the state of FIG. 11, a / b is approximately 1/3.
[0035]
s2 = (a / b) s1 (2)
If the intersection of two straight lines along the direction in which the holding portions 23b and 23c are actively moved is B, the movable link portion 23 is rotated around the point B by the movement of the adjustment lever 34 of the adjustment portion 26A. Exercise. Also in this example, in FIG. 11, the triangle having the points A, B, and the holding unit 23 b (or 23 c) as vertices is a right triangle obtained by dividing an equilateral triangle into two equal parts. The length of the connecting line segment is twice the line segment (circumferential radius) connecting the point A and the holding portion 23b (or 23c). Therefore, when the movement amount of the holding portion 23a is s2, the movement amount s3 of the center of the movable link portion 23 is the same direction and is 2/3. That is, the following relationship is established using the equation (2).
[0036]
s3 = (2/3) s2
= (2/3) (a / b) s1 (3)
That is, in this example as compared with the embodiment of FIG. 4, the movable link portion with respect to the moving amount s1 of the adjusting lever 34 (the moving amount of the active stage 8 in FIG. 4) by the reduction ratio (a / b) of the adjusting lever 34. 23 (movable table 2 in FIG. 4) has a smaller amount of movement s3 at the center. For this reason, in this example, the movable link portion 23 and the lens 21 can be positioned with a smaller resolution and higher accuracy.
[0037]
Further, when the holding portion 23a is driven in the circumferential direction in this way, as shown in FIG. 13, the other two holding portions 23b and 23c are turned into straight lines 11B and 11C by the action of the link mechanism portions 25B and 25C. Move along.
13 is a view showing a state where the holding portion 23a is moved in the circumferential direction by s2 from the state shown in FIG. 11, and FIG. 14 is a view showing a state where the adjustment lever 34 is moved from the state shown in FIG. 14, the adjustment lever 34 of the adjustment portion 26A is moved to the position P1, so that the link mechanism portion 25A is displaced in a parallelogram shape, and the holding portion 23a is moved to the position P2 along the circumferential direction. Next, in FIG. 13, as the holding part 23a moves to the position P2, the other holding parts 23b and 23c move to the position P3 along the straight line 11B and the position P4 along the straight line 11C, respectively. The movable link portion 23 as a whole has moved to position P5 by s3.
[0038]
Since the movable link portion 23 is in a kinematic restraint state with respect to the fixed link portion 22 in this way, even if the movable link portion 23 is moved in the direction orthogonal to the straight line 11A using the adjustment portion 26A, the movable link portion 23 is used. There will be no deformation or stress. Similarly, even when the movable link portion 23 is moved in the direction orthogonal to the straight lines 11B and 11C using the other adjustment portions 26B and 26C, no deformation or stress occurs in the movable link portion 23. For this reason, no deformation / distortion or stress occurs in the lens 21 held by the movable link portion 23. Further, the directions in which the movable link unit 23 is driven by the adjusting units 26A to 26C are independent of each other, and the orthogonality of the movable link unit 23 is obtained by appropriately combining the driving amounts of the three adjusting units 26A to 26C. The amount of displacement in the two directions and the rotation angle about the axis perpendicular to the upper surface of the fixed link portion 22 can be freely determined.
[0039]
In this example as well, when it is not necessary to finely adjust the rotation angle of the lens 21, a drive mechanism by the adjustment lever 34 is provided at two of the three link mechanism portions 25A to 25C in FIG. Thus, the drive mechanism may be omitted at the remaining one location. As a result, the drive mechanism can be simplified.
Moreover, you may make it provide the encoder (for example, rotary encoder connected with the adjustment screw 35) for measuring the drive amount of the adjustment lever 34 of three adjustment parts 26A-26C of FIG. In addition, in FIG. 9, a high-resolution gap sensor such as a capacitance type is installed in the three slit sections 24 a to 24 c, and the displacement of the movable link section 23 with respect to the fixed link section 22 with three degrees of freedom is performed. May be directly measured. At this time, since there is no deformation of the movable link portion 23 in this example, the position and rotation angle of the movable link portion 23 (and thus the lens 21) can be measured with high accuracy from three gaps. Therefore, the position and rotation angle of the lens 21 can be adjusted to a desired state with high accuracy.
[0040]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this example, the present invention is applied to a holding mechanism having high rigidity for holding a lens (optical element) at the tip of a projection optical system mounted on a projection exposure apparatus.
15 is a perspective view showing the holding mechanism of this example, and FIG. 16 is an exploded perspective view showing the holding mechanism. In FIGS. 15 and 16, the flat ring-shaped fixing table 41 (second member) is shown in FIG. Three connecting portions 45A, 45B, and 45C are installed at equal angular intervals (120 ° intervals) on the outer peripheral portion of the upper surface, and a ring-shaped movable table 42 (first member) via bolts 54 on the connecting portions 45A to 45C. The lens chamber 43 holding the lens 44 is fixed on the movable table 42. The fixed table 41 is supported on the upper end of a lens barrel (not shown) so as to be substantially parallel to the horizontal plane. Of the three connecting portions 45A to 45C in this example, two connecting portions 45A and 45B are active connecting portions each having a micrometer head and capable of moving the movable table 42 in a predetermined direction. The part 45C is a passive connection part (details will be described later).
[0041]
17A is a plan view showing the first connecting portion 45A of FIG. 16, and FIG. 17B is a front view of FIG. 17A (however, the fixed table 41 and the movable table 42 are shown in a sectional view). 17 (A) and 17 (B), the connecting portion 45A includes a first V-groove block 46 fixed on the fixing table 41 via a bolt 49, and the V-groove block 46. And a pair of base members 47 and 48 fixed on the fixed table 41 via bolts 49 so as to sandwich each other, and formed on the V groove block 46 in a one-dimensional direction (referred to as “direction D1”). And a ceramic high-rigidity sphere 50 placed rotatably in the V-groove portion. Further, the connecting portion 45A attaches the micrometer head 51 and the reaction force rod 52 fixed to the base members 47 and 48 so as to sandwich the sphere 50 along the direction D1, respectively, and the reaction force rod 52 on the micrometer head 51 side. A compression coil spring 55 and a stopper 56 (see FIG. 18A) attached to the base member 48 for urging, and a slidable installation along the direction D2 perpendicular to the direction D1 on the upper surface of the sphere 50. A second V-groove block 53, and the V-groove block 53 is fixed to the movable table 42 via a bolt 54.
[0042]
18A is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 17A, and FIG. 18B is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. 17B. FIG. As shown, a V-groove along the direction perpendicular to the direction D1 (direction D2 in FIG. 18B) is formed at the contact portion of the connecting portion 45A with the sphere 50 of the second V-groove block 53. As shown in FIG. 18B, the second V-groove block 53 and the movable table 42 can freely move on the upper surface of the sphere 50 in the direction D2 without any restraining force. In FIG. 18A, the reaction force rod 52 is constantly urged toward the micrometer head 51 by the compression coil spring 55, so that the sphere 50 is moved by pushing and pulling the spindle of the micrometer head 51. It can be actively moved along the first V-groove block 46 in the direction D1. In this case, since the second V-groove block 53 and the sphere 50 are arranged so as not to be relatively displaced in the direction D1, when the sphere 50 moves in the direction D1, at the same time, the second V-groove block 53 and the sphere 50 are interposed via the second V-groove block 53. The movable table 42 also moves in the direction D1 with respect to the fixed table 41.
[0043]
In this example, the V-groove block 53 connected to the movable table 42, the sphere 50, and the V-groove block 46 connected to the fixed table 41 are regarded as one “support mechanism”, and the sphere 50 is pushed and pulled. The micrometer head 51, the reaction force rod 52, the compression coil spring 52, and the stopper 56 can be regarded as one “displacement mechanism”.
[0044]
Returning to FIGS. 17A and 17B, the connecting portion 45 </ b> A is movable with respect to the fixed table 41 via the sphere 50 and the V-groove block 53 by pushing and pulling the sphere 50 with the micrometer head 51. The table 42 can be actively moved along the direction D1. Further, since the V-groove block 53 can freely move in the direction D2 with respect to the sphere 50, the movable table 42 is passively moved without any restraining force along the direction D2 orthogonal to the direction D1. Is supported so that it can be moved. The direction D1 and the direction D2 correspond to the circumferential direction along the outer periphery of the fixed table 41 in FIG. 16 and the radial direction along the straight line connecting the center of the fixed table 41 and the connecting portion 45A, respectively.
[0045]
Returning to FIG. 16, the second connecting portion 45B is configured in the same manner as the first connecting portion 45A. In the second connecting portion 45B, the movable table 42 is moved in the circumferential direction with respect to the fixed table 41 by the micrometer head. The movable table 42 can be passively moved in the radial direction with respect to the fixed table 41 without any restraining force. On the other hand, the third connecting portion 45C has a configuration in which the head portion of the micrometer head 51 is removed from the connecting portion 45A in FIG. 17. In the third connecting portion 45C, the movable table 42 is located with respect to the fixed table 41. Although it can move passively without any restraining force in the radial direction, the movable table 42 is fixed in the circumferential direction. As a result, in the holding mechanism of this example, the movable table 42 and the lens chamber 43 can be actively moved in the circumferential direction at two locations with respect to the fixed table 41 via the connecting portions 45A to 45C, and at three locations. Since the movable table 42 and the lens chamber 43 can be passively moved in the radial direction, the position of the movable table 42 and the lens chamber 43 in the two orthogonal directions can be set with respect to the fixed table 41 without applying deformation and stress to the movable table 42 and the lens chamber 43. It can be adjusted with high accuracy.
[0046]
In this example as well, rotary encoders are installed in the micrometer heads 51 of the two connecting portions 45A and 45B, and the amount of movement of the movable table 42 in the circumferential direction is monitored. It is desirable to obtain the amount of displacement of the center of the movable table 42 with respect to the center of 41. By setting the displacement amount as a target value, the position of the movable table 42 and thus the lens chamber 43 can be accurately set as the target value.
[0047]
In FIG. 16, the third connecting portion 45C may also be provided with a function capable of actively moving the movable table 42 in the circumferential direction. Thereby, not only the position of the movable table 42 in two orthogonal directions with respect to the fixed table 41 but also the rotation angle can be adjusted.
Next, an example of a projection exposure apparatus to which the holding mechanism of the embodiment of FIGS. 15 and 16 is applied will be described with reference to FIG.
[0048]
FIG. 19 shows a schematic configuration of the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 19, an ultraviolet pulse light IL as an exposure beam from an ArF excimer laser light source 61 (exposure light source) narrowed with an oscillation wavelength of 193 nm. Enters a variable dimmer 66 as an optical attenuator through a beam matching unit (BMU) 62 and a light shielding pipe 63. An exposure controller 87 for controlling the exposure amount of the resist on the wafer controls the start and stop of the light emission of the ArF excimer laser light source 61 and the output determined by the oscillation frequency and the pulse energy. The light rate is adjusted stepwise or continuously. As an exposure light source, F2A laser (wavelength 157 nm), a KrF excimer laser (wavelength 248 nm), a semiconductor laser harmonic generator, or the like can also be used.
[0049]
The ultraviolet pulse light IL that has passed through the variable dimmer 66 enters a fly-eye lens 71 as an optical integrator through a beam shaping optical system including lens systems 67A and 67B. An aperture stop system 72 of an illumination system is disposed on the exit surface of the fly eye lens 71. In the aperture stop system 72, a circular aperture stop for normal illumination, an aperture stop for modified illumination composed of a plurality of eccentric small apertures, an aperture stop for annular illumination, and the like are switchably disposed. The ultraviolet pulse light IL emitted from the fly-eye lens 71 and passing through a predetermined aperture stop in the aperture stop system 72 is incident on the beam splitter 68 having a high transmittance and a low reflectivity. The ultraviolet pulse light reflected by the beam splitter 68 is incident on an integrator sensor 69 composed of a photoelectric detector, and the detection signal of the integrator sensor 69 is supplied to the exposure controller 87. The incident light amount of the ultraviolet pulse light IL to the projection optical system PL and its integrated value are monitored indirectly.
[0050]
The ultraviolet pulse light IL transmitted through the beam splitter 68 is incident on a fixed illumination field stop (fixed blind) 75A in the reticle blind mechanism 76 via the mirror 73 and the imaging lens system 74. The fixed blind 75A, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-196513, has a linear slit shape or a rectangular shape (hereinafter, referred to as a direction perpendicular to the scanning exposure direction at the center in the circular field of the projection optical system PL). (It is collectively referred to as a “slit shape”). Further, in the reticle blind mechanism 76, a movable blind 75B is provided that can change the width of the illumination area in the scanning direction in order to prevent unnecessary exposure at the start and end of scanning exposure, in addition to the fixed blind 75A. This movable blind 75B reduces the scanning movement stroke of the reticle stage and the width of the light shielding band of the reticle R.
[0051]
The ultraviolet pulse light IL shaped into a slit shape by the fixed blind 75A of the reticle blind mechanism 76 is fixed on the circuit pattern region of the reticle R via the sub condenser lens system 77, the reflecting mirror 78, and the main condenser lens system 79. An illumination area similar to the slit-like opening of the blind 75A is irradiated with a uniform intensity distribution. That is, the arrangement surface of the opening of the fixed blind 75A or the opening of the movable blind 75B is substantially conjugated with the pattern surface of the reticle R by the synthesis system of the sub-condenser lens system 77 and the main condenser lens system 79.
[0052]
Under the ultraviolet pulsed light IL, an image of the circuit pattern in the illumination area of the reticle R is projected at a predetermined projection magnification β (β is, for example, 1/4, 1/5, etc.) via the bilateral telecentric projection optical system PL. Then, the image is transferred to the slit-shaped exposure region of the resist layer on the wafer W arranged on the imaging surface of the projection optical system PL. Reticle R and wafer W can also be referred to as a first object and a second object, respectively. The projection optical system PL of this example is a dioptric system (refractive system), but a plurality of refractions along one optical axis as disclosed in, for example, International Publication (WO) 00/39623. Needless to say, a straight cylindrical catadioptric system (catadioptric system) configured by arranging a lens and two concave mirrors each having an opening in the vicinity of the optical axis can also be used. Hereinafter, the Z-axis is taken in parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, and in the scanning direction of the reticle R and the wafer W during exposure in a plane perpendicular to the Z-axis (here, the direction parallel to the paper surface of FIG. 19). A description will be given by taking the X axis and taking the Y axis in the non-scanning direction (here, the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 19) orthogonal to the scanning direction.
[0053]
The holding mechanism of the embodiment shown in FIGS. 15 and 16 is used to hold the lens at the tip end on the reticle side of the projection optical system PL of this example. That is, the movable table 42 is supported on the tip of the lens barrel 88 of the projection optical system PL via the connecting portions 45A to 45C, and the lens chamber 43 in which the lens is housed is held on the movable table 42. In other words, the lens barrel 88 of this example also serves as the fixed table 41 of FIG. 16, and the circumferential direction (outer peripheral direction) of the movable table 42 with respect to the lens barrel 88 at each of the two connection portions 45A and 45B. Can be finely adjusted in the X and Y positions of the movable table 42 and the lens chamber 43 with respect to the lens barrel 88. That is, the eccentric state of the lens in the lens chamber 43 can be adjusted. In the connecting portions 45A to 45C of the present example, the movable table 42 can passively move in the radial direction around the optical axis AX. Therefore, when adjusting the position of the movable table 42 (lens chamber 43) as such, The movable table 42 and the lens chamber 43 are not deformed or stressed. Therefore, the position of the lens in the lens chamber 43 can be adjusted to the target position with high accuracy. This adjustment is performed, for example, during assembly adjustment of the projection optical system PL of this example and during maintenance.
[0054]
Next, the reticle R is sucked and held on the reticle stage 80, and the reticle stage 80 is placed on the reticle base 81 so that it can move at a constant speed in the X direction, and can finely move in the X, Y, and rotational directions. Has been. The two-dimensional position and rotation angle of reticle stage 80 (reticle R) are measured in real time by a laser interferometer in drive control unit 82. Based on this measurement result and control information from the main control system 83 comprising a computer that controls the overall operation of the apparatus, the drive motor (linear motor, voice coil motor, etc.) in the drive control unit 82 is moved to the reticle stage 80. The scanning speed and position are controlled.
[0055]
On the other hand, the wafer W is sucked and held on the Z tilt stage 84Z via the wafer holder WH, and the Z tilt stage 84Z moves on the XY stage 84XY that moves two-dimensionally along the XY plane parallel to the image plane of the projection optical system PL. The wafer stage 84 is composed of the Z tilt stage 84Z and the XY stage 84XY. The Z tilt stage 84Z controls the focus position (Z direction position) and tilt angle of the wafer W to adjust the surface of the wafer W to the image plane of the projection optical system PL by the auto focus method and the auto leveling method. The XY stage 84XY performs constant speed scanning of the wafer W in the X direction and stepping in the X direction and the Y direction. The two-dimensional position and rotation angle of the Z tilt stage 84Z (wafer W) are measured in real time by a laser interferometer in the drive control unit 85. Based on this measurement result and control information from the main control system 83, a drive motor (such as a linear motor) in the drive control unit 85 controls the scanning speed and position of the XY stage 84XY.
[0056]
At the time of scanning exposure, the XY stage 84XY is moved in synchronization with the reticle R being scanned in the + X direction (or -X direction) at the speed Vr with respect to the illumination region of the ultraviolet pulsed light IL through the reticle stage 80. Then, the wafer W is scanned in the −X direction (or + X direction) at a speed β · Vr (β is the projection magnification from the reticle R to the wafer W) with respect to the exposure area of the pattern image of the reticle R. The scanning directions of the reticle R and the wafer W are opposite because the projection optical system PL of this example performs reverse projection.
[0057]
Further, an irradiation amount monitor 86 composed of a photoelectric detector is installed in the vicinity of the wafer holder WH on the Z tilt stage 84Z of this example, and a detection signal of the irradiation amount monitor 86 is also supplied to the exposure controller 87. The irradiation amount monitor 86 includes a light receiving surface large enough to cover the entire exposure area by the projection optical system PL, and drives the XY stage 84XY to set the light receiving surface at a position covering the exposure area of the projection optical system PL. Thus, the amount of ultraviolet pulsed light IL that has passed through the projection optical system PL can be measured. In this example, the transmittance of the projection optical system PL is measured using detection signals from the integrator sensor 69 and the dose monitor 86.
[0058]
In this example, since the ArF excimer laser light source 61 is used, each illumination light path from the pipe 63 to the variable dimmer 66, the lens systems 67A and 67B, and further from the fly-eye lens 71 to the main condenser lens system 79 is provided. A sub-chamber 64 is provided for shielding from the outside air, and the entire inside of the sub-chamber 64 is dry nitrogen gas (N2) Or a gas that transmits the exposure beam such as helium gas (hereinafter referred to as “purge gas”). Similarly, the purge gas is also supplied to the space inside the lens barrel of the projection optical system PL (the space between the plurality of lens elements), the space surrounding the reticle R (reticle chamber), and the space surrounding the wafer W (wafer chamber). The As a result, high illuminance can be obtained on the wafer W even when substantially vacuum ultraviolet light is used as the exposure beam, such as ArF excimer laser light.
[0059]
Moreover, although the above embodiment is applied to the case where the present invention supports a lens as a refractive member, the present invention also applies to a case where a reflecting member such as a concave mirror or a mirror for bending an optical path is supported. Needless to say, it can be applied. For this reason, when the present invention is applied to a mechanism for supporting an optical member of an exposure apparatus, the exposure light (exposure beam) is not limited to the above-described ultraviolet light. For example, a laser plasma light source or an SOR (Synchrotron Orbital Radiation) ring EUV light in the soft X-ray region (wavelength 5 to 50 nm) generated from the laser beam may be used. In the EUV exposure apparatus, the illumination optical system and the projection optical system are each composed of only a plurality of reflective optical elements, and the support object is also a reflective optical element.
[0060]
And a semiconductor device can be manufactured from the wafer W of FIG. The semiconductor device includes a step of performing functional / performance design of the device, a step of manufacturing a reticle based on this step, a step of producing a wafer from a silicon material, and a reticle pattern by the projection exposure apparatus of the above-described embodiment. It is manufactured through an exposure step, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like.
[0061]
The application of the exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for manufacturing semiconductor elements, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, The present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, or a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithographic process.
[0062]
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, a various structure can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.
[0063]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the movable part is substantially in a kinematic constrained state with respect to the fixed part, the position of an optical element such as an illumination optical system of the projection exposure apparatus or a specific lens element constituting the projection optical system is determined. There is an advantage that adjustment can be performed with high accuracy and without side effects such as deformation and distortion of the optical element.
[0064]
Further, according to the projection optical system and the exposure apparatus of the present invention, the position of the optical element in the projection optical system can be finely adjusted with high accuracy, so that a finer pattern can be projected and exposed more accurately, and the degree of integration is high. Various devices can be manufactured with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an optical element holding mechanism according to a first embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view showing the holding mechanism of FIG. 1. FIG.
3 is a perspective view showing a connecting portion 3A in FIG. 2. FIG.
4 is a plan view showing a relationship between connecting portions 3A to 3C on the fixed table 1 in FIG. 1 and a movable table 2 thereon. FIG.
FIG. 5 is a perspective view showing a lens chamber according to a second embodiment of the present invention.
6 is a plan view showing the lens chamber of FIG. 5. FIG.
7 is a front view showing the lens chamber of FIG. 6. FIG.
8 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
9 is a plan view showing a part of the lens chamber of FIG. 6 cut out along the line BB of FIG. 7;
10 is a partially enlarged view showing the link mechanism portion 25A and the adjustment portion 26A of FIG.
11 is a conceptual diagram showing the degree of freedom of displacement of the movable link portion 23 (holding the lens 21) with respect to the fixed link portion 22 of FIG.
12 is a partially enlarged view showing the link mechanism section 25A and the adjusting section 26A in FIG.
13 is a view showing a state in which the holding portion 23a is moved in the circumferential direction from the state shown in FIG.
14 is a view showing a state in which the adjustment lever 34 is moved from the state of FIG.
FIG. 15 is a perspective view showing a holding mechanism according to a third embodiment of the present invention.
16 is an exploded perspective view showing the holding mechanism of FIG. 15;
17A is a plan view showing the connecting portion 45A of FIG. 16, and FIG. 17B is a front view showing the connecting portion 45A of FIG. 17A.
18A is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 17A, and FIG. 18B is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. 17B.
FIG. 19 is a block diagram showing an example of a projection exposure apparatus provided with a holding mechanism according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fixed table, 2 ... Movable table, 3A-3C ... Connection part, 4A-4C ... Pivot, 5A-5C ... Tip part, 6 ... Fixed stage, 7 ... Adjustment screw, 8 ... Active stage, 9 ... Passive stage, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Connection pivot, 21 ... Lens, 22 ... Fixed link part, 23 ... Movable link part, 24 ... Lens chamber, 25A-25C ... Link mechanism part, 26A-26C ... Adjustment part, 34 ... Adjustment lever, 41 ... Fixed table 42 ... movable table, 43 ... lens chamber, 45A to 45C ... connecting part, 46, 53 ... V groove block, 50 ... sphere

Claims (12)

光学要素を保持する第1部材を第2部材に対して移動し、前記光学要素を所定位置に位置決めする位置決め方法であって、
前記第2部材に対し、1次元方向にそれぞれ変位する3つの支持機構を介して前記第1部材を支持し、
前記3つの支持機構のうち、一つの支持機構を前記1次元方向に交差する方向に変位し、
前記一つの支持機構が前記交差する方向に変位することに伴い、残りの2つの前記支持機構を前記1次元方向にそれぞれ変位させて、前記光学要素を前記所定位置に位置決めすることを特徴とする光学要素の位置決め方法。
A positioning method for moving a first member holding an optical element relative to a second member and positioning the optical element at a predetermined position,
The first member is supported via three support mechanisms that are displaced in a one-dimensional direction with respect to the second member,
Of the three support mechanisms, one support mechanism is displaced in a direction intersecting the one-dimensional direction,
As the one support mechanism is displaced in the intersecting direction, the remaining two support mechanisms are respectively displaced in the one-dimensional direction to position the optical element at the predetermined position. Optical element positioning method.
前記1次元方向は、前記第2部材の中心に向かう方向であることを特徴とする請求項1に記載の光学要素の位置決め方法。The optical element positioning method according to claim 1, wherein the one-dimensional direction is a direction toward a center of the second member. 前記3つの支持機構は、ほぼ円周を3等分する位置に配置されるとともに、
前記3つの支持機構が変位する前記1次元方向はそれぞれ前記円周の中心に向かう方向であることを特徴とする請求項1に記載の光学要素の位置決め方法。
The three support mechanisms are arranged at positions that substantially divide the circumference into three equal parts,
The optical element positioning method according to claim 1, wherein the one-dimensional direction in which the three support mechanisms are displaced is a direction toward the center of the circumference.
前記3つの支持機構をそれぞれ前記1次元方向に交差する方向に変位させて、前記第2部材に対して前記第1部材を所定面内での並進方向及び回転方向の3自由度で位置決めすることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光学要素の位置決め方法。The three support mechanisms are each displaced in a direction intersecting the one-dimensional direction, and the first member is positioned with respect to the second member with three degrees of freedom in a translational direction and a rotational direction within a predetermined plane. the method of positioning an optical element according to any one of claims 1 to 3, characterized in. 光学要素を保持する第1部材を第2部材に対して移動し、前記光学要素を所定位置に位置決めする位置決め装置であって、
前記第2部材と前記第1部材との間に配置され、1次元方向にそれぞれ変位する3つの支持機構と、
前記3つの支持機構のうち、少なくとも一つの支持機構を前記1次元方向に交差する方向に変位させる変位機構とを有することを特徴とする光学要素の位置決め装置。
A positioning device that moves a first member holding an optical element with respect to a second member and positions the optical element at a predetermined position,
Three support mechanisms disposed between the second member and the first member, each displaced in a one-dimensional direction;
An optical element positioning apparatus comprising: a displacement mechanism that displaces at least one of the three support mechanisms in a direction intersecting the one-dimensional direction.
前記1次元方向は、前記第2部材の中心に向かう方向であることを特徴とする請求項5に記載の光学要素の位置決め装置。6. The optical element positioning apparatus according to claim 5, wherein the one-dimensional direction is a direction toward the center of the second member. 前記3つの支持機構は、ほぼ円周を3等分する位置に配置されるとともに、
前記3つの支持機構が変位する前記1次元方向はそれぞれ前記円周の中心に向かう方向であることを特徴とする請求項に記載の光学要素の位置決め装置。
The three support mechanisms are arranged at positions that substantially divide the circumference into three equal parts,
6. The optical element positioning device according to claim 5 , wherein the one-dimensional direction in which the three support mechanisms are displaced is a direction toward the center of the circumference.
前記変位部材は、前記3つの支持機構のそれぞれに設けられることを特徴とする請求項5から7のいずれか一項に記載の光学要素の位置決め装置。The optical element positioning device according to claim 5 , wherein the displacement member is provided in each of the three support mechanisms. 前記第1部材、前記第2部材、及び前記3つの支持機構は実質的に一体的に構成され、
前記3つの支持機構及びこれに対応する前記変位部材は弾性ヒンジを用いたリンク機構より構成されていることを特徴とする請求項5から8のいずれか一項に記載の光学要素の位置決め装置。
The first member, the second member, and the three support mechanisms are configured substantially integrally,
9. The optical element positioning device according to claim 5, wherein the three support mechanisms and the displacement member corresponding to the three support mechanisms are configured by a link mechanism using an elastic hinge.
前記支持機構は、前記第1部材に固定されて前記1次元方向に沿った溝を有する第1のV溝ブロックと、
前記第1のV溝ブロックに配置されるボールと、
前記第2部材に固定されて前記1次元方向に交差する方向に沿った溝を備え、該溝に前記ボールが配置される第2のV溝ブロックとを有し、
前記変位機構は、前記第2のV溝ブロックに対して前記ボールを移動させる駆動部材を有することを特徴とする請求項5から8のいずれか一項に記載の光学要素の位置決め装置。
The support mechanism includes a first V-groove block fixed to the first member and having a groove along the one-dimensional direction;
A ball disposed in the first V-groove block;
A second V-groove block fixed to the second member and provided with a groove along a direction intersecting the one-dimensional direction, and the ball is disposed in the groove;
9. The optical element positioning device according to claim 5 , wherein the displacement mechanism includes a drive member that moves the ball with respect to the second V-groove block. 10.
複数の光学要素を備え、第1物体のパターンの像を第2物体上に投影する投影光学系であって、
請求項5から10のいずれか一項に記載の光学要素の位置決め装置を備え、
前記投影光学系を構成する複数の光学要素の少なくとも一つを前記位置決め装置によって位置決めすることを特徴とする投影光学系。
A projection optical system comprising a plurality of optical elements and projecting an image of a pattern of a first object onto a second object,
A device for positioning an optical element according to any one of claims 5 to 10 ,
A projection optical system, wherein at least one of a plurality of optical elements constituting the projection optical system is positioned by the positioning device.
請求項11に記載の投影光学系を備え、マスクに形成されたパターンの像を前記投影光学系を介して基板上に転写することを特徴とする露光装置。An exposure apparatus comprising the projection optical system according to claim 11 , wherein an image of a pattern formed on a mask is transferred onto a substrate via the projection optical system.
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