JP4574206B2 - 駆動装置、それを用いた露光装置、デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、精密な駆動装置、特に半導体デバイスや液晶デバイスを製造する工程において使用する露光装置の光学素子（レンズやミラーなど）の位置、姿勢を微調整するための装置に関する。原版（マスク、レチクル等）の像を対象物（ウエハ等）に投影露光する際、正確な結像関係を得るために光学素子の位置、姿勢の微調整を行う駆動装置およびそれを用いる露光装置に関する。なお本発明で述べる駆動装置は、上記のような露光装置における光学素子の位置、姿勢調整以外にも、電子顕微鏡の試料台などのように、真空中で塵や特殊なアウトガスなしに高精度な位置決めを要する装置にも適用可能である。

半導体露光装置は、数多くの異なる種類のパターンを有する原版（レチクル）をシリコンウエハ（基板）に転写する装置である。高集積度の回路を作成するためには、解像性能だけでなく重ね合わせ精度の向上が不可欠である。

露光装置において、露光装置外部や内部からの振動が光学素子（ＥＵＶ露光装置のミラー等）に伝わってしまうと、解像性能や重ね合わせ精度が低下してしまう。露光装置外部の振動とは、例えば装置の置かれた建物の振動などである。他方、露光装置内部からの振動は、例えばレチクルステージなどが動くことにより、構造体フレームを通じて光学素子に振動が伝わる場合と、光学素子の姿勢を調整するアクチュエータが動作することにより生じた振動が、光学素子に伝わる場合との二つがある。光学素子（被駆動対象）の姿勢を調整するためのアクチュエータには、露光と露光の間に動作することを求められる場合のような比較的静的な動作と、露光の最中に動作が必要な場合の動的な動作の二つが、光学像性能を向上させる上で必要であり、特に後者の場合に、アクチュエータによる振動が光学素子に伝わり問題となる可能性がある。特に、ＥＵＶ露光装置に用いられるＥＵＶ光（１０ｎｍ〜１５ｎｍ）は、現行の露光装置で用いられるＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）、等より波長が短いため、ミラーなどの被駆動対象をアクチュエータで駆動した場合に発生する振動がより顕著に問題となる。解像性能や重ね合わせ精度を向上させるために、振動エネルギーを熱、電気、他の機械的エネルギーなどに変換することにより振動を低減させる制振装置が開発されてきた。

真空中で使用可能な制振装置として、摩擦を用いたものが特許文献１で提案されている。

また、制振機能を有するアクチュエータとして、特許文献２に記載されているようなオイルやグリースなどの粘性体３４のスクイズフィルム効果を用いたものなどがある。図１２は、この特許文献２に記載されている粘性体３４を用いた制振機能付アクチュエータの断面斜視図である。同図は、ベローズ３１内の圧力を圧力制御機器（不図示）により調整することで、フランジ３２の出力を調節するアクチュエータであり、ベローズ３１の内部に配置した支柱の僅かな隙間に粘生体３４をはさむことで同時に減衰効果も得ることができる。この手法により、例えば粘性体３４からのアウトガスを外に出すことなくクリーンな装置を提供することができる。このアクチュエータは、粘性体３４の封入方法によっては、不要なアウトガスの影響を排除するだけでなく真空環境でも用いることができる。
特開平１１−２３３０３９号公報 特開平１１−０４４８３４号公報

しかしながら、特許文献１の制振装置で用いられている方法は、僅かな塵埃であっても問題となるＥＵＶ露光装置に適用してしまうと、摩擦により発生した微小な塵埃がＥＵＶ露光装置の性能を劣化させてしまうためＥＵＶ露光装置等の装置には適用できない。

また、特許文献２で用いられている方法では、繰り返し振動による影響のため、制振効果に経年変化が生じる可能性があった。

本発明の目的は、真空雰囲気で用いることが可能であって、経年変化の影響が小さく安定した制振効果を有する制振機構を用いた駆動装置及び露光装置を提供することである。

請求項１の駆動装置は、被駆動対象を駆動するアクチュエータと、該アクチュエータの駆動により生じる前記被駆動対象の振動を抑制する磁気ダンパと、前記被駆動対象に対して固定された第１の磁石と、前記被駆動対象から離れて配置された追加質量と、該追加質量のうち前記第１の磁石に対向する位置に固定され前記第１の磁石とは反対の磁極を持つ第２の磁石と、前記第１の磁石と前記第２の磁石の間に配置された導体板とを有することを特徴とする。この駆動装置では、制振機構に磁気ダンパを使用することにより、経年変化の影響が小さく安定した制振効果が得られると共に、例えば露光装置において特に問題となる脱ガスや発塵もほとんど発生しない。

請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の駆動装置において、さらに磁気ばねを有し、磁気ばねと磁気ダンパとを用いて被駆動対象の振動を抑制するとよい。これによれば、磁気ばねと磁気ダンパにより動吸振器を構成し、制振機構をコンパクトに配置できる。また、ばね要素に磁気ばねを使用することにより、機械的なガタや摩擦が生じないため、経年変化の影響を小さくすることができる。

請求項３に記載の発明のように、請求項１に記載の駆動装置において、アクチュエータは圧電素子を備えるとよい。これにより駆動装置を簡易な構成とすることができる。

請求項４の駆動装置は、前記被駆動対象に対して固定された第１の磁石と、前記被駆動対象から離れて配置された追加質量と、該追加質量のうち前記第１の磁石に対向する位置に固定され前記第１の磁石とは反対の磁極を持つ第２の磁石と、前記第１の磁石と前記第２の磁石の間に配置された導体板とを有する。これによれば、互いに吸引しあうように配置された磁石の復元力による磁気ばねと、この磁石間の空隙に導体板をはさみ、磁界の移動速度に比例した渦電流を利用した磁気ダンパとの組み合わせにより動吸振器が構成される。これによれば、永久磁石と導体版からなる単純で、コンパクトな制振機構が実現できる。

請求項６の駆動装置は、導体板が被駆動対象を冷却する冷却装置を有する。これにより、光学素子等の熱変形を低減することができる。

請求項７の駆動装置は、冷却装置が被駆動対象を輻射により冷却する。これによれば、光学素子等を非接触で冷却することにより、冷却装置から光学素子へ歪みを印加することがない。

請求項８の駆動装置では、被駆動対象と対向する位置に輻射部材が配置されている。輻射部材を被駆動対象と対向させることにより、被駆動対象を効果的に冷却することができる。

請求項９の駆動装置は、輻射部材を冷却するためのペルチェ素子を有する。冷却装置にペルチェ素子を用いることにより、応答が早く、高精度な温度制御が可能となる。

請求項１０の駆動装置は、被駆動対象に対して固定された第３の磁石と、追加質量のうち第３の磁石に対向する位置に固定され、第３の磁石に対して反発力が働くように配置された第４の磁石とを有する。これによれば、軸受けの座屈変形を防止し、中間ブロックと導体板との間隔を一定に保つことができる。

請求項１１の駆動装置は、被駆動対象と追加質量を連結する軸受けを有し、軸受けが被駆動対象と追加質量の所定方向における相対位置を一定に保つことを特徴とする。これによれば、磁石間の距離を一定にすることで、安定した制振効果を得ることができる。

請求項１２の駆動装置は、被駆動対象と追加質量は所定方向と直交する２方向に相対的に移動できることを特徴とする。これによれば、ミラー等の被駆動対象の振動により、対向する磁石の相対位置が変化するため、磁気ばね・磁気ダンパからなる動吸振器の作用が得られる。

請求項１４の発明によれば、光学素子等の位置精度に非常に高い精度が要求される露光装置に、上記駆動装置を適用することにより、所望の解像度を得ることができる。

請求項１５の発明によれば、発塵や脱ガスの影響が小さな駆動装置を露光装置の真空環境中に配置することにより、露光光の減衰やパターンの劣化を起こすことなく、光学素子等の振動を低減することができる。

本発明によれば、駆動手段の駆動により発生した被駆動対象の振動を、磁気ダンパを用いて抑制することができる。

本発明の駆動装置で用いられる磁気ダンパとは磁石で作られた磁気回路と導体より成る減衰要素であり、導体が電磁場をよぎるとき、運動速度に比例して運動方向と逆向きに作用する減衰力を応用したものである（機械学会論文集Ｃ編、５６巻、５２５号、１９９０年、ｐ１０７９−）。

また、制振には、制御手段などによりアクティブに振動を抑制する方法と、振動エネルギーを熱エネルギー、電気エネルギー、他の機械的エネルギーなどに変換することにより振動を低減させる方法の二つのタイプがあるが、ここでは後者のタイプについてこの用語をもちいることにする。

図２に本発明の光学素子１の保持手段３および駆動装置を有する姿勢調整機構８が搭載される露光装置の全体概要図を示す。

この露光装置は、一例として紫外線よりも更に波長が短い波長１０〜１５ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ光）を用いた縮小投影露光装置（ＥＵＶ露光装置）である。この極端紫外光を用いる露光装置の内部（ＥＵＶ光の光路）はガスによるＥＵＶ光の吸収を避けるため、少なくとも１００Ｐａ以下、望ましくは１０^-4Ｐａ以下の圧力に保たれている必要がある。また、この露光装置は、発光装置（不図示）と、発光装置からの光でレチクルを照明する照明光学系（不図示）と、レチクルからの光をウエハに導く反射型の投影光学系（反射光学素子のみで構成するのが好ましい。）とを有する。本発明の光学素子保持・調整システム９は、この投影光学系内、もしくは照明光学系内に配置されており、光学素子１（ここではミラー）を保持し、同時に投影光学系もしくは照明光学系が所望の光学特性を満足するように（光学系の収差が所定の範囲内に収まるように）姿勢調整を行う。

また、この図２の露光装置において、床２２に対して除振装置２３を介して構造体フレーム２４を設置するようにしており、さらに、その構造体フレーム２４が投影光学系の鏡筒２５を支持するように構成されている。この図２において、構造体フレーム２４が支持しているのは投影光学系だけであるが、もちろん照明光学系を支持するように構成しても構わないし、照明光学系、投影光学系の両者を支持するように構成しても構わない。

図１は光学素子保持・調整システム９の一例である。被駆動対象としての光学素子１は、中間ブロック２に３箇所の保持手段３を介して保持されており、この中間ブロック２が姿勢調整機構８によって位置、姿勢を調整可能に構成されている。その結果、姿勢調整機構を制御することにより、光学素子１の位置や姿勢を調整することが可能となるように構成されている。

ここで、三つの保持手段３が作る幾何学的な三角形の重心と光学素子１の重心とが、前述の三角形が作る平面と垂直な方向の重心の一成分を除いて略一致している。このようにすることによって、光学素子の荷重を３つの保持手段にほぼ均等に配分することができる。

本実施例で用いる姿勢調整機構８は、一例として弾性ヒンジ５とアクチュエータ４などからなる一般的なバイポッド型のパラレルリンク機構である。このパラレルリンク機構は、６個のアクチュエータ４がそれぞれ任意に動作する（伸縮する）ことにより、その可動部７（ここでは中間ブロック２、保持手段３、および光学素子１）を固定ブロック６に対して６自由度に駆動する（位置、姿勢を調整する）ことができる。このアクチュエータ４としては、積層型の圧電素子が一般的に考えられるが、リニアモータ、シリンダやベローズなどの流体アクチュエータ、もしくはモータなどを用いてもよい。この姿勢調整機構の構成はこの限りではなく、中間ブロック２の位置、姿勢を調整可能な（できれば５自由度以上、好ましくは６自由度の調整が可能であるのが良い。）構成なら他の構成を用いても構わない。例えばアクチュエータ４に積層型の圧電素子を用いる場合、その出力変位が小さいため、調整する光学素子１に要求される調整移動量や分解能に応じて拡大機構、または縮小機構を間にはさんでもよい。ところで本実施例のように、光学素子１が床２２に対して機械的に結合されている場合、床２２などの露光装置外部の振動によって、光学素子１が振動してしまうことがある。この場合、光学素子の振動の大きさ（振幅の大きさ）によっては光学系全体の光学性能を低下させる可能性がある。

そこで、図２で示した系の床２２に、一例として１０ｇａｌ（０．１ｍ／ｓ²）の加速度を与えた場合のある光学素子１の振動（周波数対振幅）の予測計算結果を図３に示す。ここでは、姿勢調整機構８と保持手段３の合成のばね定数及び質量等を考慮して、光学素子保持・調整システム全体の固有振動数を約１５０Ｈｚ、減衰率は０．０５として計算した。この結果の図３から、前述のようなこの光学素子１が固有振動数（約１５０Ｈｚ）において約７０ｎｍの振幅の振動がおきることが分かる。光学性能上、この光学素子１の許容振幅がこの値より小さな値を要求する場合は、次のいずれかによる対策が必要となる。
１、床２２から進入する外乱振動を低減する。
２、外乱振動を除振装置（ダンパ）２３で抑制する。
３、光学素子保持・調整システム９の固有振動数が高くなるように構成する。
４、光学素子保持・調整システム９の減衰率が大きくなるように減衰装置を付加する。

この第１実施例においては、上の「４、光学素子保持・調整システム９の減衰率が大きくなるように減衰装置をつける」こととした。

一般的に機械構造の減衰手法としては、ゲルなどを含む防振ゴム、空気ばね、摩擦を利用したものが広く知られている。これらはいずれも発塵の観点や、あるいは露光装置が使用される環境には不適切な脱ガスの存在、また真空環境への適合性の観点で用いることが出来ない。上述のような発塵したり、脱ガスしたりする部材をベローズなどに封入して、これら脱ガスや発塵の問題を解決したとしても、ゴムなどの使用材料が劣化したり、磨耗などによる経年変化が発生したり、組み立て工数および部品点数が増大したりといった問題を解決するのは困難である。

そこで、本実施例においては、動吸振器（マスダンパ）を用いて振動を減衰している。これは、互いに吸引しあうように軸受けを介して配置された磁石の復元力による磁気ばねと、この磁石間の空隙に導体板をはさみ、磁界の移動速度に比例した渦電流を利用した磁気ダンパとの組み合わせによる動吸振器である。ここで、導体板は、光学素子（被駆動対象）側に固定するようにしても良いし、追加質量に固定するようにしても良いし、固定ブロック６に固定しても良いし、床２２に固定しても良い。

図４はこの磁気ばね、磁気ダンパを用いた動吸振器を図１で示した光学素子保持・調整システム９に適用した様子を示した図である。動吸振器を構成するために、中間ブロック２に対して複数個（ここでは３個）の軸受け１２を用いて中間ブロック２に対して支持された追加質量１１上に磁石１３を固定する。中間ブロック２上にも追加質量１１上の磁石と互いに吸引しあうように磁石１３を固定する。ここで、前述の軸受け１２はＺ軸方向（光学素子に略垂直な方向）に関して中間ブロックに対する追加質量１１の移動を規制する（実質的に移動しないようにする）が、Ｘ、Ｙ軸方向の移動に関しては規制しない（中間ブロックに対する追加質量のＸ，Ｙ軸方向の移動が可能）ような構成となっている。但し、追加質量が中間ブロックに対して相対的にＸ，Ｙ軸方向に移動する際に、若干Ｚ軸方向にも移動することはありえる。Ｘ，Ｙ軸方向の相対的な移動に伴う若干のＺ軸方向の移動に関しては、後述の図６に示すような軸受けを用いる場合には生じうることであるので、このようなＺ軸方向の移動に関しては本実施例の範囲内であるものとする。追加質量１１がＸＹ面内方向に中間ブロック２に対して相対移動すると、変位した量に従った復元力が磁気ばねにより発生する。追加質量１１上と中間ブロック２上に固定された磁石１３の空隙には、固定ブロック６から支持された導体板１０があり、追加質量１１の相対移動に伴う渦電流の発生により中間ブロック（光学素子）の振動を低減する磁気ダンパが構成される。

なお、この実施例で説明したダンパは、中間ブロック２、保持機構、光学素子１の合計のＸＹ面内方向振動を制振するように働くのであって、Ｚ方向にはほとんど働かない。

なお動吸振器の設計式である磁気ばねを含む付加系のばね定数ｋ₂及び磁気ダンパ減衰比ｓ₂はそれぞれ、

ここで、ｋ₁は光学素子保持・調整システム９の剛性、μは追加質量１１の質量ｍ₂と中間ブロック２、保持機構、光学素子１の合計質量ｍ₁の比の値（μ＝ｍ₂／ｍ₁）、ｃ₂は磁気ダンパの減衰係数である。この減衰係数ｃ₂は、磁石間隙間の磁束密度Ｂ、磁束中の導体の体積Ｖ、導体板の抵抗率ρ、補正係数Ｃ₀から以下のように表すことができる。

なお補正係数Ｃ₀は、背戸により求められており（機械学会論文集Ｃ編、５６巻、５２５号、１９９０年、ｐ１０７９−，）、以下の式で求めることができる。

ここで、α＝（導体面積）／（磁極面積）で示される比の値で、２＜α＜５の範囲で成り立つとされている。これらの式から適宜パラメータの値を設定すればよい。

また、露光装置においては、光学素子（反射ミラー等）が露光光からエネルギー（熱）を吸収し、その結果光学素子が変形してしまうことがある。そのような露光エネルギーによる熱変形などが光学素子１に与える影響を軽減する目的で、光学素子１を冷却する場合がある。このように光学素子を冷却する場合には、図４で示した導体板１０が、例えば冷却装置（例えば、輻射冷却により光学素子もしくは中間ブロックを冷却する際に用いられる輻射板として導体板１０を用いる。この場合導体板１０はペルチェ素子によって冷却したり、冷媒としての流体を用いて冷却したりする。冷媒を用いる場合には冷媒の流路に用いるための配管などを設けるのが望ましい。

図５に、図４で示した光学素子保持・調整システム９の制振構造部の一部をより詳細に示す。被駆動対象としてはここでは中間ブロック２、および保持手段３のみ示してあるが、もちろん光学素子１も含まれる。円管状の中間ブロック２には、一例として合計１２個のブロック磁石１３が周上に固定されている。磁石１３の極性は、それぞれ表面になる側をＮ、Ｓで示してある（磁石の位置がわかりにくい部分は不図示）。磁石１３の数は偶数であれば１２個に限らず異なる個数であっても構わない。好ましくは４個以上、より好ましくは１２個以上であるのがよい。中間ブロック２が磁性体であれば、中間ブロック２がヨーク（閉じた磁路を形成する部材）を兼ねることができて望ましいが、非磁性体である場合は磁性材料を磁石と中間ブロック２の間に挟むことでヨークを追加するのがよい。磁石１３は接着剤で中間ブロック２に固定し、接着剤からの露光装置の環境として不適切な脱ガスが、光学素子１空間に出ないように何らかの部材で覆うことが望ましい。あるいは磁石１３に座グリ穴をあけ、ねじで固定してもよい。

他方、追加質量１１にも前述の中間ブロック２に取り付けた磁石１３と同数の磁石１３を固定する。追加質量１１も磁性体であることが望ましいが、非磁性体である場合は磁性材料を磁石と追加質量１１の間に挟むことでヨークを追加するのがよい。

中間ブロック２と追加質量１１の間には、ガイドとなる軸受け１２があり、この軸受け１２は、中間ブロックと導体板１０との相対的な移動をＸＹ面内方向に関しては規制しない（剛性小）が、Ｚ軸方向の相対的な移動に関しては規制する（剛性大）、すなわち拘束する。つまり、この軸受け１２は磁石１３間の吸引力により中間ブロックと導体板１０との間隔が変化する（主に縮まる）のを防ぎ、中間ブロックと導体板との間隔を略一定に保つ役割を果たしている。この軸受け１２には、例えば弾性ヒンジ、ボールベアリング、静圧軸受けなどがあげられる。この弾性ヒンジとしては、図６（ａ）や（ｂ）の形状（実質的に１方向にしか変形しないような形状）の軸受けを２つ組み合わせて用いてもよいし、図６（ｃ）のような回転対称な形状の軸受けを用いても良いし、板ばね状のものを組み合わせて（不図示）用いてもよい。ここで、図６（ａ）、（ｂ）を組み合わせて用いる場合は、それぞれの軸受けの変形可能な方向が直交するように組み合わせるのが好ましい。

図４および５のように弾性ヒンジを案内軸受け１２に用いる場合は、磁石１３群の吸引力による座屈変形に配慮しなければならない。可動部（被駆動対象）の質量が比較的軽く（例えば数ｋｇ程度）、可動部の固有振動数がかなり低い（例えば数十Ｈｚ）場合、マスダンパを構成する追加のばね（すなわちこの場合はＸＹ方向の磁気ばねと弾性軸受け）の合計ばね定数は非常に小さくなくてはならず、磁石の吸引力に対抗するに十分なＺ方向剛性と、低いＸＹ方向剛性を兼ね備えることは容易ではない。このため、弾性軸受け１２と反発磁石（中間ブロック２と追加質量１１の間にそれぞれ反発力を生じるように対向に磁石１３を配置する）の併用がよい。図５では、反発の役割を果たす磁石１３の極性に丸がつけて示してあり（丸なしは吸引しあう）、合計４箇所、可動部７の重心を考慮してバランスよく配置されている。つまり、図５の例では、中間ブロックに設けられた磁石が、Ｎ、Ｓのそれぞれの極性を持つ磁石１３が、３個ずつ続けて並ぶ構成となるため、３個を１個の大きな磁石１３で兼ねてもよい。また、磁石１３の配置構成は、中間ブロック２と、追加質量１１と逆でもよい。この図５の実施例では、中間ブロックと追加質量との間に互いに吸引しあう磁石の組み合わせ８組と互いに反発しあう磁石の組み合わせ４組とを設けることにより、Ｚ軸方向の剛性を確保しているが、この組み合わせの数は可動部の質量や、被駆動対象の固有振動数によって適宜変更しても良い。

磁石１３の反発力は、図９に示すように、合計３個の磁石によっても実現できる。図９では中間ブロック２側に１つの磁石１３を固定し、追加質量１１側に二つの磁石１３を固定した例を示しているが、中間ブロック２側と追加質量１１側とで磁石の配置を互いに逆にしてもよい。真空雰囲気での使用でなければ、軸受け１０には静圧方式を容易に用いることができるが、本実施例で主に説明するＥＵＶ露光装置の用途には静圧軸受けの周囲に段状の排気口を設けなければならない（不図示）。この場合も導体板１０は、固定ブロック６から支持されている。

以上の配置により、光学素子保持・調整システム９に、コンパクトにマスダンパを配置でき、高い位置調整精度を実現することが可能となる。

以上のように本実施例では、図４のような磁気マスダンパを用いることで，光学素子１（被駆動対象）の位置及び姿勢を調整するためのアクチュエータ４の駆動による光学素子１（被駆動対象）の振動を抑制する効果を得ている。

更に、図４のような磁気マスダンパを用いることで、露光装置の置かれた建物の振動，等の露光装置外部からの振動による光学素子（被駆動対象）の振動を抑制する効果を得ている。

また、図４のような磁気マスダンパを用いることで、経年変化の影響が小さく安定した制振効果が得られると共に、脱ガスや発塵によるＥＵＶ光の減衰を防ぐことができる。

図７に第２の実施例である駆動装置を有する光学素子保持・調整システム９を示す。特に記載しない部分に関しては第１の実施例と同様である。

本実施例でも、実施例１中に記載した「４、光学素子保持・調整システム９の減衰率が大きくなるように減衰装置を付加する」方法を採る。具体的には逆起電力を用いた減衰装置を光学素子保持・調整システム９に適用している。以下で詳細に説明する。

所定の磁界をコイルが横切ることで発生する電圧ｅは、

と表すことができる。ここで、ｎはコイルの巻き数、Ｂはコイル位置における磁束密度、ｌはコイルの有効長さ、

はコイルの移動速度である。この数式（５）を踏まえて、コイルを流れる電流ｉは、コイルの内部抵抗をＲとすると、次式で表される。

この電流によりコイルに働く力は以下のように表すことができる。

すなわち、上記のパラメータを装置に合わせて適宜設定することで減衰係数を調節することができる。

図７に、この具体的な例を示す。この例の駆動装置は、ＸＹ面内方向の減衰力を発生させるため、中間ブロック２に軸受けを介して支持された制振板１６を配置している。この中間ブロック２と制振板１６との間は略剛に連結されている。

そして、制振板１６に設けたコイル１４は、固定ブロック６から支持され対向して配置された互いに吸引し合うような二つ一組の磁石１３の空隙に配置されている。コイル１４は、二つの直線部を持つ長円状であるのがよい。例えば２つの半円と２つの直線とを組み合わせたような形状、もしくは４分の１の円を４つと線分４本とを組み合わせて長方形の角を丸めたような形にしても良い。このような適用例では、前述の直線部は光学素子の周方向（例えば、本実施例のように光学素子が円形状である場合、円の接線方向）を向いているのが好ましい。また対向している磁石間１３の磁束がコイル１４の直線部と直交するように構成することによって、被駆動対象としての光学素子の径方向（磁束の方向および光学素子の周方向に直交する方向）への力を発生させることができ、制振を行うことができる。本実施例では、コイル１４は、円周上に３方向かつ制振板１６の両面に合計６個配置しているが、取り付け方向を変えて数を変動させたり、制振板１６の一方だけに取り付けて磁石１３間の間隔を狭くしたりしてもよい。また、コイル１４と磁石１３の取り付け位置を変更してもよい。コイル１４を例えば固定ブロック６から支持し、制振板１６上と中間ブロック２上に対向して固定された磁石１３の空隙に配置する構成としてもよい。

図８に磁石１３、コイル１４の部分の拡大図を示す。磁石１３は、コイル１４の２つの直線部に対応する位置に異なる極性の磁石が配置されるようにするのが好ましい。言い換えると、コイル１４の２つの直線部に対応する位置に、略反対向きの磁束が生じるように構成するのが好ましい。

以上の配置により、光学素子保持・調整システム９に、コンパクトに減衰装置を配置でき、高い位置調整精度を実現することが可能となる。

以上のように本実施例では、図７のような逆起電力ダンパを用いることで，光学素子１（被駆動対象）の位置及び姿勢を調整するためのアクチュエータ４の駆動による光学素子１（被駆動対象）の振動を抑制する効果を得ている。

更に、図７のような逆起電力ダンパを用いることで、露光装置の置かれた建物の振動，等の露光装置外部からの振動による光学素子（被駆動対象）の振動を抑制する効果を得ている。

また、図７のような逆起電力ダンパを用いることで、経年変化の影響が小さく安定した制振効果が得られると共に、脱ガスや発塵によるＥＵＶ光の減衰を防ぐことができる。

第３の実施例の駆動装置を図１０を用いて説明する。第１の実施例、および第２の実施例は、主に減衰力をＸＹ面内方向に働かせる構成であった。本実施例は、Ｚ方向に減衰力を働かせる方法について述べる。ＸＹ方向およびＺ方向両方に減衰力が必要な場合には、第１の実施例、もしくは第２の実施例と組み合わせて用いてもよい。

図１０に本実施例で述べるＺ方向の減衰のためのマスダンパを示す。マスダンパの原理は第１の実施例に述べたとおりであるので、ここでは省略する。

本実施例の場合、追加質量１１は円筒形状であり、中間ブロックに対して外側（被駆動対象としての光学素子の光軸を基準として中間ブロックより遠い方向）に配置されている。またその材質は磁性材料であることがヨークを兼ねることができてよい。中間ブロック２と追加質量１１の隙間に、互いに吸引するように磁石１３を配置する。この図では磁石１３をブロック形状で示しているが、追加質量の円筒曲面に沿うように、円筒曲面を有する磁石１３を配置しても良い。磁石１３は、円周上均等に配置するのがよく、本例では光学素子の光軸を中心に略１２０度間隔で３組配置してある。

円筒型の追加質量１１は、中間ブロック２から板ばね１７で支持してあり、磁石１３の隙間を保ち、Ｚ軸方向の自由度を確保している。この板ばね１７のＺ軸方向の剛性と、磁気ばねが作る剛性の合計が、式（１）を概ね満足するように設計すればよい。板ばね１７の配置は、円周上均等に置くのがよく、チルト方向（Ｘ軸周りの回転、およびＹ軸周りの回転）の剛性を確保するために、追加質量１１と中間ブロック２の両面に取り付けてもよい。

磁石１３の隙間には、例えば固定ブロック６から支持された導体板１０があり、追加質量１１の中間ブロック２に対する相対的な移動に伴う渦電流の発生が、減衰力を働かせる。

以上の配置により、光学素子保持・調整システム９に、コンパクトに減衰装置を配置でき、高い位置調整精度を実現することが可能となる。

以上のように本実施例では、図１０のような磁気マスダンパを用いることで，光学素子１（被駆動対象）の位置及び姿勢を調整するためのアクチュエータ４の駆動による光学素子１（被駆動対象）の振動を抑制する効果を得ている。

更に、図１０のような磁気マスダンパを用いることで、露光装置の置かれた建物の振動，等の露光装置外部からの振動による光学素子（被駆動対象）の振動を抑制する効果を得ている。

また、図１０のような磁気マスダンパを用いることで、経年変化の影響が小さく安定した制振効果が得られると共に、脱ガスや発塵によるＥＵＶ光の減衰を防ぐことができる。

第４の実施例の駆動装置を図１１を用いて説明する。第１の実施例、および第２の実施例は、主に減衰力をＸＹ面内方向に働かせる構成であった。本実施例は、Ｚ方向に働かせる方法の別の構成について述べる。ＸＹ方向およびＺ方向両方に減衰力が必要な場合には、第１の実施例、もしくは第２の実施例と組み合わせて用いてもよい。

図１１に本実施例で述べるＺ方向の減衰のための逆起電力を用いた減衰装置を搭載した光学素子保持・調整システム９の概要斜視図を示す。逆起電力を用いた減衰装置の原理やそれに関する詳細な構成に関しては第２の実施例に述べたとおりであるので、ここでは省略する。

本実施例の場合、可動コイル１４は中間ブロック２に取り付けられた制振板１６に配置されている。可動コイル１４は直線部を持つ長円状であることが望ましく、その直線部が、Ｚ方向と直交するように、かつ接線方向に配置されるのがよい。またコイル１４は制振板の両面にあってもよく、中間ブロック２の周上に、均等に複数個配置されるのがよい。制振板１６は、ひとつの部材で兼ねてもよい。

固定側の磁石１３は、例えば固定ブロック６から支持され、上で述べたコイル１４をはさむように、２個一組で吸引しあうように配置する。磁石１３の取り付けの詳細は、図８で示したのと概ね同様で、コイル１４の直線部の一方と他方で、それぞれ磁束の向きが略逆になるように磁石を配置するのがよい。

以上の配置により、光学素子保持・調整システム９に、コンパクトに減衰装置を配置でき、高い位置調整精度を実現することが可能となる。

以上の実施例１〜４に記載した駆動装置により振動を抑制するように支持された被駆動対象としての光学素子を有する露光装置は前述の図２に示す通りであり、本実施例の駆動装置はこのような露光装置にも適用可能である。図２には、光源からの光でマスク（又はレチクル）を略均一に照明する照明光学系が示されていないが、本実施例の駆動装置を照明光学系が有するように構成することも可能である。勿論、図２に記載されているように、マスクからの光をウエハ（被処理体）に導く投影光学系が本実施例の駆動装置を有するように構成しても良い。

以上のように本実施例では、図１１のような逆起電力ダンパを用いることで，光学素子１（被駆動対象）の位置及び姿勢を調整するためのアクチュエータ４の駆動による光学素子１（被駆動対象）の振動を抑制する効果を得ている。

更に、図１１のような逆起電力ダンパを用いることで、露光装置の置かれた建物の振動，等の露光装置外部からの振動による光学素子（被駆動対象）の振動を抑制する効果を得ている。

また、図１１のような逆起電力ダンパを用いることで、経年変化の影響が小さく安定した制振効果が得られると共に、脱ガスや発塵によるＥＵＶ光の減衰を防ぐことができる。

前述の実施例１から４にパラレルメカニズムを用いた光学素子調整機構の磁気的な制振方法を説明した。図４のような弾性ヒンジを用いた構造の減衰方法として、図１３に示すような弾性ヒンジ構造を有する制振ブロックを用いる方法がある。この図１３に示した弾性ヒンジは棒材の長さ方向の中心部近傍を切り欠いて細くし、その細くした部分において弾性変形が可能に構成されている。また、この弾性ヒンジはある回転対称軸を中心にした略回転対称な形状を有しており、弾性ヒンジの長さ方向と垂直な方向に関してはどの方向に関しても変形可能である。

この弾性ヒンジに、前述の回転対称軸と略一致する縦穴をあけ、その縦穴の中に制振材料３５を挿入（充填）した上で溶接等の手段を用いて封入する。このように構成した弾性ヒンジは、ばね要素だけでなく、減衰要素の機能も兼ね備えることができるようになる。このような弾性ヒンジで、パラレルメカニズムなどのための連結機構を構成したり、図４や図１０における中間ブロック２と追加質量１１を連結したり、図７や図１１における中間ブロック２と制振板１６を連結したりすることにより、真空中において使用可能で発塵も脱ガスが少ない（実質的に発塵も脱ガスもしない）機械的な減衰を行うことができる。

ここで、弾性ヒンジにあける穴は複数であっても良いし、またその穴は貫通穴である必要は無く貫通しない穴を１つ以上あけるようにしても良い。貫通しない穴の長手方向の長さは、弾性ヒンジの長手方向の長さの１／４以上の長さを有すれば、本発明の効果が得られる。長手方向は、穴の法線方向である。穴の形状は、図１３のような円柱形状や、その他に多角柱形状でも良い。

また、図１３及び図６（ｃ）では回転対称な弾性ヒンジで説明したが、図６（ａ）、（ｂ）で示すような柱形状であっても構わないし、もしくは板ばね状の弾性ヒンジの中をくり貫き、制振材料３５を詰め、外部に触れないように遮断できるようにしても構わない。また、２つの部材の間に制振材料３５を挟み込むように弾性ヒンジを構成しても構わない。但し、挟み込む場合、制振材料３５の周辺は完全に覆われているのが好ましい。制振材料３５としては、フォームラバーや、ゲル、オイル、グリースなど制振鋼板に使われる材料はいずれも使用できる。

制振材料としては減衰係数が１０〜１０³より好ましくは３０〜５００（Ｎｓ／ｍ）であるのがよい。

このような構成の弾性ヒンジを、前述の実施例１〜４に記載した磁気ダンパの機能を有する構成に対して付加的に用いても構わないし、実施例１〜４に記載した磁気ダンパの機能を有する構成の代わりに用いても構わない。

このような制振材料３５を封入する制振方法は、上で述べたような弾性ヒンジだけでなく、振動を抑制したい用途のためのブロックや、棒など広範な形状に適用することができる。例えば、上で述べたような弾性ヒンジの部分に適用するだけでなく、弾性ヒンジの両端部にあるブロックなどにも適用することで、スペース効率のよい減衰装置を構成できる。ただし、部材を中空にすることで、機械的な強度が落ちるので、設計上このための配慮が必要になる。

次に、図１４及び図１５を参照して、上述の図２に示した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。

図１５は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、上述の露光装置を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上述べたように、実施例１から実施例５によれば真空中に配置される装置に、不要な脱ガスや発塵の問題を解決したクリーンで、コンパクトに配置できる駆動装置を提供することができる。それによって、被駆動対象の高精度な位置決めが実現可能となる。以上のように、本発明では、磁気ダンパを用いて駆動手段の駆動により発生した制振対象の振動を抑制することができる。

パラレルリンク機構を用いた光学素子保持・調整システムの概要斜視図 光学素子保持調整機構が搭載される露光装置の全体図 光学素子の外乱振動特性 磁気マスダンパを適用した光学素子保持・調整システムの概要斜視図 磁気ばねの詳細説明図 弾性ヒンジ 逆起電力ダンパを適用した光学素子保持・調整システムの概要斜視図 コイル、磁石部の拡大図 反発磁石の構成例 磁気マスダンパをＺ軸方向に適用した光学素子保持・調整システムの概要斜視図 逆起電力ダンパをＺ軸方向に適用した光学素子保持・調整システムの概要斜視図 従来の粘弾性体を用いた駆動装置を示す図 第５実施例の弾性ヒンジの概略図 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである 図１４に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである

符号の説明

１ 光学素子
２ 中間ブロック
３ 保持手段
４ アクチュエータ
５ 弾性ヒンジ
６ 固定ブロック
７ 可動部
８ 姿勢調整機構
９ 光学素子保持・調整システム
１０ 導体板
１１ 追加質量
１２ 軸受け
１３ 磁石
１４ コイル
１５ ヨーク
１６ 制振板
１７ 板ばね
１８ 継手
１９ Ｏリング
２０ 光軸
２１ セル
２２ 床
２３ 除振装置
２４ 構造体フレーム
２５ 鏡筒
２６ レンズ
２７ 板ばね押え
２８ 固定台
２９ リング状板ばね
３０ 可動台
３１ ベローズ
３２ フランジ
３３ 支柱
３４ 粘性体
３５ 制振材料

Claims (16)

1. 被駆動対象を駆動するアクチュエータと、該アクチュエータの駆動により生じる前記被駆動対象の振動を抑制する磁気ダンパと、前記被駆動対象に対して固定された第１の磁石と、前記被駆動対象から離れて配置された追加質量と、該追加質量のうち前記第１の磁石に対向する位置に固定され前記第１の磁石とは反対の磁極を持つ第２の磁石と、前記第１の磁石と前記第２の磁石の間に配置された導体板とを有することを特徴とする駆動装置。
2. 前記被駆動対象の振動を抑制する磁気ばねを有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記アクチュエータは圧電素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
4. 前記導体板は、前記被駆動対象または前記追加質量に対して固定されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
5. 前記導体板は、前記被駆動対象および前記追加質量とは異なる固定ブロックに対して固定されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
6. 前記導体板は、前記被駆動対象を冷却する冷却装置を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の駆動装置。
7. 前記冷却装置は前記被駆動対象を輻射により冷却することを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
8. 前記冷却装置は前記被駆動対象と対向する位置に輻射部材を有することを特徴とする請求項７に記載の駆動装置。
9. 前記輻射部材を冷却するペルチェ素子を有することを特徴とする請求項８に記載の駆動装置。
10. 前記被駆動対象に対して固定された第３の磁石と、前記追加質量のうち前記第３の磁石に対向する位置に固定され、前記第３の磁石に対して反発力が働くように配置された第４の磁石とを有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の駆動装置。
11. 前記被駆動対象と前記追加質量を連結する軸受けを有し、前記軸受けが前記被駆動対象と前記追加質量の所定方向における相対位置を一定に保つことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の駆動装置。
12. 前記被駆動対象と前記追加質量は前記所定方向と直交する２方向に相対的に移動できることを特徴とする請求項１１に記載の駆動装置。
13. 前記所定方向は前記第１の磁石と前記第２の磁石の間の磁束の方向であることを特徴とする請求項１１に記載の駆動装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の駆動装置を有することを特徴とする露光装置。
15. 前記駆動装置が真空環境中に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
16. 請求項１４または１５に記載の露光装置を用いて被処理体を露光する工程と、前記露光された被処理体を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。

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