JP6736371B2

JP6736371B2 - 位置調整機構、露光装置及び物品の製造方法

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Publication number: JP6736371B2
Application number: JP2016120556A
Authority: JP
Inventors: 健夫大柳; 新井　学; 学新井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2020-08-05
Anticipated expiration: 2036-06-17
Also published as: CN107526144B; JP2017223889A; KR20170142886A; CN107526144A; KR102202272B1

Description

本発明は、位置調整機構、露光装置及び物品の製造方法に関する。

振動や圧力などの力が加わると電圧が発生し、逆に電圧が加えられると伸縮する現象は圧電効果と呼ばれており、圧電効果を有する素子は、一般的に圧電素子、またはピエゾ素子と呼ばれている。圧電素子は電圧の制御によって微妙に伸縮変化させることが可能であるため、微小位置制御が可能なアクチュエータとして使用されている。
圧電アクチュエータの使用例として、例えば、特許文献１が挙げられる。特許文献１では、光路の途中に可変形鏡を配置して収差補正を行なっており、該可変形鏡の微小な位置制御を、圧電アクチュエータを使用して行っている。具体的には、ｍｍオーダーの厚さの薄鏡の裏面に対して、アクチュエータによって反射面の面外方向に駆動する力を加えることで任意の形状の反射面を作っている。圧電アクチュエータは、高分解能であるが圧電素子のストロークが短いため、補正ストロークを圧電素子のストローク内に収めるためには、圧電アクチュエータの位置調整が必要となる。特許文献２は、圧電素子が積層される積層方向にエンド部材をストローク可能な圧電ユニットを備え、圧電ユニットを収容するホルダとケーシングの外周面との間に間隙を有しているアクチュエータを開示している。

特開２０１５−１２６０３７号公報特開２０１５−１６１３４９号公報

圧電アクチュエータの調整作業を行うために作業スペースを確保する必要がある。しかしながら、特許文献２では積層方向における位置の微調整が可能なだけで、調整作業時に作業スペースを確保できない。一方で、作業性を向上させるための作業スペースの拡大は、圧電アクチュエータを取り付ける装置のサイズの拡大につながるため望ましくない。また、組立工程・メンテナンス時などで、作業スペースの関係上、ある一定方向からのアクセスが出来ない状況になる場合も想定される。したがって、圧電アクチュエータを容易に調整できるような調整機構が必要になる。

本発明は、例えば、圧電アクチュエータの調整作業を容易にする位置調整機構を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一側面である位置調整機構は、ベースの内部に収容された、物体を駆動させるアクチュエータの位置を調整する位置調整機構であって前記アクチュエータの一方の端部に、第１の締結部により解放可能に固定され、前記物体と接続する接続部と、前記アクチュエータの他方の端部に固定され、該アクチュエータの位置を移動させる駆動機構と、前記駆動機構を第２の締結部により解放可能に保持し、第３の締結部により前記ベースに固定される保持部材と、を有し、前記駆動機構は、前記保持部材から解放され、前記接続部が前記一方の端部から解放された状態で、前記アクチュエータの位置を所定の方向に調節する。

本発明によれば、例えば、圧電アクチュエータの調整作業を容易にする位置調整機構を提供することができる。

第１実施形態を説明するための概略断面図である。第２実施形態を説明するための概略断面図である。第３実施形態を説明するための概略断面図である。第３実施形態を説明するための概略断面図である。光学装置を適用した露光装置の構成を示す概略図である。

（第１実施形態）
図１を参照して、第１実施形態を説明する。図１（Ａ）は、第１実施形態に係る圧電アクチュエータの位置調整機構１００の断面図である。圧電アクチュエータ１０３の位置を調整する位置調節機構１００は、第１調整部１０２、第１締結部１０６、駆動機構１０５、第２締結部１０７、第２保持部材１０８を含む。圧電アクチュエータ１０３は、ベースである第１保持部材１０４の内部に収容されている。被駆動部材１０１は、例えば薄鏡などの光学部材であり、圧電アクチュエータ１０３により駆動される。被駆動部材１０１は、接続部である第１調整部１０２を介して圧電アクチュエータ１０３と接続されている。第１調整部１０２の反対面は、第１締結部１０６により圧電アクチュエータ１０３の一方の端部と締結（固定）され、解放することが可能である。以下、解放することが可能であることを、解放可能であるとも記す。なお、被駆動部材１０１の変形自由度を向上させるために、被駆動部材１０１と第１調整部１０２間にヒンジ等の部材を介しても良い。また、圧電アクチュエータ１０３の他方（反対側）の端部は駆動機構１０５と締結されている。第２保持部材１０８は、第２締結部１０７により解放可能に駆動機構１０５を保持している。この構造により、圧電アクチュエータ１０３が駆動することで被駆動部材１０１と第１保持部材１０４や第２保持部材１０８との距離が変化し、被駆動部材１０１が変形する。

駆動機構１０５は、例えばガイドであり、圧電アクチュエータ１０３の位置移動を補助する。また駆動機構１０５を締結している第２締結部１０７を被駆動部材１０１側へ引き出し、その後に駆動機構１０５側に外力をかけることで、第２保持部材１０８と駆動機構１０５を離間させることが可能である。なお第２締結部の軸径は第２保持部材１０８の穴径よりも十分に小さいものとすることで摩擦力を発生させない機構となっている。

図１（Ｂ）に示されるように、圧電アクチュエータ１０３の位置調整をする場合、まず第１締結部１０６を解放し、次に第２締結部１０７を被駆動部材１０１側へ引き出す。その状態で、駆動機構１０５側に被駆動部材１０１とは反対方向の外力をかけることで、圧電アクチュエータ１０３が所定の方向である被駆動部材１０１と反対方向に移動し、第１調整部１０２と圧電アクチュエータ１０３が離間する。離間スペースでは、例えばスペーサーを入れて位置調整を行うなどの作業を容易に行うことができる。本実施形態によると、圧電アクチュエータ１０３の位置を調整するための十分なスペースが確保されることにより、圧電アクチュエータ１０３を容易に調整することが可能になる。

（第２実施形態）
以下、図２を参照して、第２実施形態について説明する。図２（Ａ）は、第２実施形態に係る圧電アクチュエータの位置調整機構２００の断面図である。以下の説明において、第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。被駆動部材１０１は例えば薄鏡であり、第１調整部１０２と締結されている。第１調整部１０２の反対面は、第１締結部１０６により圧電アクチュエータ１０３と締結され、解放することが可能である。被駆動部材１０１の変形自由度を向上させるために、被駆動部材１０１と第１調整部１０２間にヒンジ等の部材を介しても良い。また、圧電アクチュエータ１０３において被駆動部材１０１の反対側は、第１保持部材１０４と締結している。前記構造から圧電アクチュエータ１０３が駆動することにより、被駆動部材１０１と第１保持部材１０４との距離が変化することにより、被駆動部材１０１が変形する。

駆動機構１０５は例えばガイドであり、圧電アクチュエータ１０３の位置移動を補助する部材になる。また第２締結部１０７は解放することも可能である。ばね２０１は、駆動機構１０５と圧電アクチュエータ１０３に接続されており、第２締結部１０７を解放することでばねによる弾性力が発生する。なお、ばねに限られるものではなく、所定の方向に弾性力を発生させることができる弾性部材（付勢部材）であればよい。例えば、ばね２０１の代替としてシリンダ等を使用してもよい。

図２（Ｂ）に示されるように、圧電アクチュエータ１０３の位置調整をする場合、まず第１締結部１０６を解放し、次に第２締結部１０７を被駆動部材１０１側へ引き出す。第２締結部１０７を被駆動部材１０１側へ引き出すことで、ばね２０１による弾性力が作用し、圧電アクチュエータ１０３が被駆動部材１０１と反対方向に移動して、第１調整部１０２と圧電アクチュエータ１０３が離間する。その結果、圧電アクチュエータ１０３の位置を調整するための十分なスペースが確保されることにより、圧電アクチュエータ１０３を容易に調整することが可能になる。

（第３実施形態）
以下、図３及び図４を参照して、第３実施形態について説明する。図３（Ａ）は、第３実施形態に係る圧電アクチュエータの位置調整機構３００の断面図である。以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。構成の概略は以下の通りである。被駆動部材１０１は、例えば薄鏡であり、第１調整部１０２と締結されている。第１締結部１０６により第１調整部１０２と連結部材３０４が締結され、第１締結部１０６は解放することが可能である。被駆動部材１０１の変形自由度を向上させるために、被駆動部材１０１と第１調整部１０２間にヒンジ等の部材を介しても良い。第４締結部３０２は、圧電アクチュエータ１０３と連結部材３０４を締結し、第４締結部３０２は解放することが可能である。

圧電アクチュエータ１０３において、被駆動部材１０１の反対側は、第３締結部３０３により圧電アクチュエータ１０３と第２調整部３０１と第１保持部材１０４を締結している。第３締結部３０３は解放することが可能である。圧電アクチュエータ１０３が駆動することにより、被駆動部材１０１と第１保持部材１０４との距離が変化することにより、被駆動部材１０１が変形する。
圧電アクチュエータ１０３における第１保持部材１０４側は、第２締結部１０７と締結される駆動機構１０５を有する。駆動機構１０５は例えばガイドであり、圧電アクチュエータ１０３の位置移動を補助する部材になる。また第２締結部１０７は、解放することが可能である。ばね２０１は、駆動機構１０５と圧電アクチュエータ１０３に接続されており、第２締結部１０７を解放することでばねによる弾性力が発生する。なお、ばねに限られるものではなく、弾性力を発生させることができる弾性部材であればよい。例えば、ばね２０１の代替としてシリンダ等を使用してもよい。

図３（Ｂ）に示されるように、被駆動部材１０１側から圧電アクチュエータ１０３の位置調整をする場合、まず第１締結部１０６を解放し、次に第２締結部１０７を被駆動部材１０１側へ引き出す。そして、ばね２０１による弾性力が作用することで、圧電アクチュエータ１０３が被駆動部材１０１と反対方向に移動し、第１調整部１０２と連結部材３０４が離間する。その結果、圧電アクチュエータ１０３の位置を調整するための十分なスペースが確保されることにより、圧電アクチュエータ１０３を容易に調整することが可能になる。

また、図４に示されるように、第１保持部材１０４側から圧電アクチュエータ１０３の位置調整をする場合、まず第４締結部３０２を解放し、次に第３締結部３０３を解放することで、第２調整部３０１と第１保持部材１０４を離間することが可能になる。その結果、第２調整部３０１において、例えば位置調整用のスペーサー等を第２調整部３０１と第１保持部材１０４の間に挿入または抜去し、その後、第３締結部３０３と第４締結部３０２を締結することで、圧電アクチュエータ１０３の位置調整が可能になる。以上により、狭い作業スペースでも圧電アクチュエータ１０３を容易に調整でき、かつ複数の方向からも調整が可能となる。

（露光装置に係る実施形態）
図５は、位置調整機構によって位置調節されるアクチュエータにより駆動され、変形する光学装置を適用した露光装置の構成を示す概略図である。露光装置５０は、照明光学系ＩＬと、投影光学系ＰＯと、マスク５５を保持して移動可能なマスクステージＭＳと、基板５６を保持して移動可能な基板ステージＷＳと、基板５６を露光する処理を制御する制御部５１とを有する。以下の図において、上下方向（鉛直方向）にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。照明光学系ＩＬは、光源およびスリット（いずれも不図示）を含む。照明光学系ＩＬに含まれる光源から出射された光は、例えば、照明光学系ＩＬに含まれるスリットによって、ＸＹ方向に長い円弧状の露光領域をマスク５５上に形成することができる。マスク５５及び基板５６は、マスクステージＭＳ及び基板ステージＷＳによってそれぞれ保持されており、投影光学系ＰＯを介して光学的にほぼ共役な位置（投影光学系ＰＯの物体面及び像面の位置）に配置される。投影光学系ＰＯは、所定の投影倍率を有し、マスク５５に形成されたパターンを基板５６に投影する。そして、マスクステージＭＳ及び基板ステージＷＳを、投影光学系ＰＯの物体面と平行な方向（例えばＸＹ方向）に、投影光学系ＰＯの投影倍率に応じた速度比で走査させる。これにより、マスク５５に形成されたパターンを基板５６に転写することができる。

投影光学系ＰＯは、台形鏡５２と、凹面鏡５３と、凸面鏡５４とを含むように構成される。照明光学系ＩＬから出射しマスク５５を透過した露光光は、台形鏡５２の第１面５２ａにより光路を折り曲げられ、凹面鏡５３の第１面５３ａに入射する。凹面鏡５３の反射面５３ａにおいて反射した露光光は、凸面鏡５４において反射し、凹面鏡５３の反射面５３ａに入射する。凹面鏡５３の反射面５３ａにおいて反射した露光光は、台形鏡５２の第２面５２ｂにより光路を折り曲げられ、基板上に結像する。このように構成された投影光学系ＰＯでは、凸面鏡５４の表面が光学的な瞳となる。

上述した露光装置の構成において、第１実施形態乃至第３実施形態に記載の位置調整機構は、例えば、凹面鏡５３の反射面を変形するためのアクチュエータの位置を調節する調節機構として投影光学系に用いられうる。第１実施形態乃至第３実施形態のうちのいずれかの位置調整機構を備えた投影光学系を露光装置に用いることにより、位置調整されたアクチュエータにより凹面鏡５３の反射面を変形させることができ、投影光学系における光学収差を精度よく補正することができる。

なお、上記実施形態では、露光装置に適用する例を説明したが、上記実施形態に係る位置調整機構を備えた投影光学系を適用可能な装置は、例えば、基板上にレジストの潜像パターンを形成するリソグラフィ装置がある。その他、レーザ加工装置、眼底撮影装置、望遠鏡、投影光学系等にも適用可能である。なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、上記の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。

（物品の製造方法に係る実施形態）
本実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。さらに、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１００位置調整機構
１０１被駆動部材
１０２第１調整部
１０３圧電アクチュエータ
１０４第１保持部材
１０５駆動機構
１０６第１締結部
１０７第２締結部
１０８第２保持部材

Claims

ベースの内部に収容された、物体を駆動させるアクチュエータの位置を調整する位置調整機構であって、
前記アクチュエータの一方の端部に、第１の締結部により解放可能に固定され、前記物体と接続する接続部と、
前記アクチュエータの他方の端部に固定され、該アクチュエータの位置を移動させる駆動機構と、
前記駆動機構を第２の締結部により解放可能に保持し、第３の締結部により前記ベースに固定される保持部材と、を有し、
前記駆動機構は、前記保持部材から解放され、前記接続部が前記一方の端部から解放された状態で、前記アクチュエータの位置を所定の方向に調節する、ことを特徴とする位置調整機構。
前記保持部材と前記駆動機構の間に、前記駆動機構を前記所定の方向に付勢する付勢部材を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の位置調整機構。
前記アクチュエータは、連結部材を介して前記接続部に固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の位置調整機構。
前記連結部材と前記アクチュエータは第４の締結部により固定され、前記連結部材と前記接続部は前記第１の締結部により解放可能に固定されることを特徴とする請求項３に記載の位置調整機構。
前記第３の締結部は、前記保持部材を前記ベースから解放可能に固定し、
前記保持部材は、前記ベースから解放された状態で、前記所定の方向の位置が調節される、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の位置調整機構。
請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の位置調整機構により位置を調整されたアクチュエータにより位置が調節される光学部材を含むことを特徴とする露光装置。
請求項６に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記露光された前記基板を現像する工程と、を含む
ことを特徴とする物品の製造方法。