JP6843864B2 - コンポーネントを位置合わせするデバイス - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に記載のコンポーネントを位置合わせするデバイスに関する。

本発明はさらに、請求項１８の前文に記載のコンポーネントを位置合わせし、誘導し（influencing）、且つ／又は作動させるデバイス用の作動設備（facility）に関する。

本発明は、請求項１９に記載の放射線源及び光学ユニットを有する照明系を備えた半導体リソグラフィ用の投影露光装置にも関する。

本願は、全体が参照により本明細書に援用されて本開示の一部を形成する２０１５年１２月１７日付けで出願された独国特許出願第１０ ２０１５ ２２５ ５３７．９号の優先権を主張する。

コンポーネントを位置合わせするデバイスは、従来技術において多数の作業に用いられる。例として、アクチュエータとも呼ばれる駆動素子が、測定、制御、及び調節技術で電気信号を機械的仕事に変換するのに用いられる。この点で、例えば、弁を駆動させること、駆動素子を動作させること、又は物体を持ち上げることが可能である。コンポーネントを位置合わせするデバイスを用いて、コンポーネントを安定させるか又はその位置合わせを調整することもできる。例として、かかるデバイスを用いて、コンポーネントの重錘力（weight force）を吸収し且つコンポーネントを取り付けることができる。

半導体リソグラフィ用の投影露光装置では、例えば放射線源のビーム経路を制御するために、投影露光装置の照明系におけるコンポーネント、特に光学素子の機械的な誘導及び／又は操作及び／又は変形のために、多数のアクチュエータ、例えばプランジャコイルアクチュエータが通常は用いられる。

特許文献１は、駆動可能な運動軸を用いて、ローレンツアクチュエータの形態の作動設備（actuating facilities）によりミラー等のＥＵＶ投影露光装置用の光学素子を複数の自由度で調整することを開示している。プランジャコイルアクチュエータをこの目的で用いることができ、磁石の形態の直動可能な作動素子、トランスレータを、そのトランスレータを囲んで静的に取り付けられたコイルとの電磁相互作用により動かすことができる。この場合、トランスレータは、案内部材を介して光学素子に接続され、実行された運動が光学素子に伝達される。

半導体回路の小型化の進歩により、投影露光装置の解像度及び精度に関する要件もまた増えている。照明系の光学素子を機械的に制御するアクチュエータ機構に関しても、対応して厳しい要件が課される。

光学素子を調整するアクチュエータ及び光学素子自体が、重錘力からできる限り分離されていれば有利である。好ましくは、アクチュエータは、重さが無い（weight-free）又は見掛け上力が無い（force-free）状態で光学素子を調整する。この目的で、光学素子の重錘力、少なくとも重錘力の大部分を吸収する、いわゆる重量又は重力補償設備の形態の作動設備が用いられる。結果として、アクチュエータによる光学素子の作動が単純化され、必要とされるアクチュエータへのエネルギー入力が少なくなる。これはさらに、例えばアクチュエータのエネルギー消費が大きいことに起因した付加的な熱負荷が設備に導入されないので、投影露光装置の全挙動に好ましい効果を与える。

投影露光装置の光学素子用の重力補償設備は、特許文献２から既知である。

プランジャコイルアクチュエータ又はローレンツアクチュエータを重力補償に用いることができる。ここで不都合なのは、アクチュエータの設計に起因して、光学素子に作用する静的重錘力を補償するためにアクチュエータに連続的に通電しなければならないことである。その結果、プランジャコイルアクチュエータからコンポーネントへの無視できない程度の発熱、したがって分解能の低下がある。重力補償用のプランジャコイルアクチュエータの概念の変更形態が、特許文献３から既知である。

受動的な重量補償設備が特許文献４から既知である。１つ又は複数の受動ばね素子、例えば弾性ばね又は永久磁場を用いることが提案されている。しかしながら、こうしたばね素子は、これに対応した機械剛性又は磁気剛性という欠点がある。アクチュエータによりコンポーネントをその中立位置から撓ませようとする場合、アクチュエータは、ばねに作用する復元力を少なくとも部分的に補償しなければならず、これがさらに、エネルギー消費の増加とそれに伴う発熱という不都合な結果をもたらす。

さらに、空気式重量補償設備が特許文献５から既知である。ここで、ガス媒体、例えば空気が圧力室に導入され、ピストンに接続されたウェハステージの重錘力補償のために、シリンダ及びピストンにより上記ウェハステージに対応する力をかけることができる。

従来技術の重量補償設備及びアクチュエータ（特にリニアモータ）に共通するのは、いずれの場合も、調整可能な案内部材が重量又は重力補償設備及びアクチュエータを位置合わせ対象のコンポーネントに結合することである。この場合、コンポーネントの位置合わせのために設けられた案内部材は、頭部領域により位置合わせ対象のコンポーネント、例えば光学素子の固定点に固定され得る。コンポーネントの足部領域は、作動設備、例えば重量又は重力補償設備の作動素子に固定され得る。部品公差と、個々の部品及びアセンブリの取り付け時の公差とにより、案内部材の取り付け点又は固定点の一方又は両方が設定位置からずれる場合がある。さらに、作動設備全体又は位置合わせ対象のコンポーネント、ひいては各割当ての固定点が、設定位置に位置しない場合がある。例として、数百マイクロメートルの範囲の位置合わせ誤差が投影露光装置で生じ得る。こうした位置合わせ誤差は、コンポーネント、例えばミラーに関する力ベクトル方向に相当な差をもたらし、これがさらにミラーに対する不所望の寄生効果及び不所望のアクチュエータ負荷を招き得る。これは最終的に、より大きな熱の発生も招き得る。

特に投影露光装置での取り付け誤差を最小化するために、調整可能な案内部材を介して結合されたコンポーネントが相互に対してできる限り最適に位置決めされるようにシステムの取り付け時にそれ相応の多大な労力が費やされる。この場合、案内部材の運動軸は、案内部材の２つの固定点間のコース（course）にできる限り対応すべきである。さらなる悪化因子は、基本的な取り付け後に、アクチュエータ又は重量補償設備へのアクセスが限定的にしか可能とならないことである。さらに、設備にその後導入される可能性のあるコンポーネントが、基本的な取り付けの時点で考慮に入れることができなかったさらなる位置合わせ誤差を引き起こし得る。したがって、取り付け時の位置合わせ誤差の完全な補償は不可能又は非常に複雑である。

国際公開第２００５／０２６８０１号 独国特許出願公開第１０ ２００９ ０５４ ５４９号明細書 独国特許出願公開第１０ ２０１１ ００４ ６０７号明細書 米国出願公開第２００４／０１７９１９２号明細書 米国出願公開第２００４／０００１１８８号明細書

本発明は、案内部材ができる限り最適に位置決めされる、コンポーネントを位置合わせするデバイスを提供するという目的に基づく。

本発明はさらに、案内部材ができる限り最適に位置決めされる、コンポーネントを位置合わせし、誘導し、且つ／又は作動させるデバイス用の作動設備を提供するという目的に基づく。

本発明は、位置合わせ対象の光学素子の位置合わせを最適化する、半導体リソグラフィ用の投影露光装置を提供するという目的にも基づく。

この目的は、請求項１に記載の特徴により、コンポーネントを位置合わせするデバイスに関しして達成される。従属請求項は、本発明の有利な実施形態及び変形形態に関連する。

この目的は、請求項１８に記載の特徴により、コンポーネントを位置合わせし、誘導し、且つ／又は作動させるデバイス用の作動設備に関して達成される。

本発明によるデバイスの有利な実施形態、変形形態、及び構成を以下でより詳細に示し、以下で示す特徴は、本発明による作動設備でも類似して実現することができる。したがって、これをいずれの場合も別個に強調せずとも、以下の説明は、コンポーネントを位置合わせするための本発明によるデバイスで好適に用いることができる作動設備に関する構成変形形態にも関連する。しかしながら、本発明による作動設備は、特に任意のコンポーネントを誘導し且つ／又は作動させるのにも適している。

本発明によるデバイスは、案内部材を備え、案内部材の頭部領域はコンポーネントの固定点に固定され、案内部材の足部領域は作動設備の作動素子の固定点に固定され、作動設備は、コンポーネントに力を伝達する目的で案内部材を運動軸で可動に保持するよう設計される。

作動設備は、例えば、特にコンポーネントを操作及び／又は調整及び／又は変形させるリニアモータのアクチュエータであり得る。作動設備は特に、コンポーネントの、特に光学素子の重量補償又は取り付け用の設備でもあり得る。

重量又は重力補償設備は、以下ではまとめて重量補償設備と称する。

案内部材は、好ましくはトランスレータの一部であり得る。トランスレータは、リニアモータの、例えばプランジャコイルアクチュエータの形態のローレンツアクチュエータの作動素子である。しかしながら、案内部材は、ロータの一部又はピストンの一部、特に作動設備の、例えば重量補償設備の力伝達素子のピストンの一部でもあり得る。原理上、案内部材は、任意の構成を有し得る。通常、案内部材は、２つの固定点間で直線状又は線形に延びる部分を有する。このような構成は、力を伝達するか又は吸収するのに特に適している。この場合、運動軸と固定点間の案内部材のコースとの間の角度αを単純な方法で求めることができる。本発明により同様に包含される特定の一構成で、固定点間の案内部材の部分が直線状又は線形に延びないようになっている場合、角度αを求めるために、２つの固定点を通して直線を引いてそれを案内部材のコースの基準変数として用いることにより、固定点間の案内部材のコースを求めることができる。

作動設備は、重力補償設備として且つ／又はコンポーネントの取り付け及び／又は操作及び／又は調整及び／又は変形用のアクチュエータとして具現されることが好ましい。コンポーネントは、例えば光学素子、特に投影露光装置のレンズ素子又はミラーであり得る。しかしながら、本発明はそれに限定されない。本発明による解決手段を用いて、任意のコンポーネントを位置合わせすることができる。

重量補償設備は、案内部材により、位置合わせ対象のコンポーネントの重錘力及び／又は対応する反力により位置合わせ対象のコンポーネントに作用する重錘力を吸収するか又は部分的に吸収することができ、場合によってはコンポーネントを位置合わせすることもできる。

コンポーネントの重量に加えて、重量補償設備は、コンポーネントに接続された構成部品の、例えばアクチュエータ機構又は重量補償設備自体の部品の重量を補償又は吸収することもできる。本発明によるデバイスは、好ましくは重量補償設備に関連して用いることができる。

重量補償用のデバイスをアクチュエータとして用いることもできる。

本発明によれば、運動軸と固定点間の案内部材のコースとの間の角度が可変であるように作動素子の固定点を調整するために、調整設備が設けられる。

運動軸と案内部材のコースとの間の角度が調整設備により可変であることにより、コンポーネントに作用する力ベクトルを最適に設定することが可能である。好ましくは、運動軸、すなわちそれに沿って案内部材が作動設備により好ましくは両方向に変位可能であるか又は少なくとも可動に保持される軸と、案内部材のコースとの間の角度は、０°である。すなわち、案内部材は、運動軸と平行に位置合わせされるように取り付けられることが意図されることが好ましい。しかしながら、取り付け公差及び部品公差により、これは正確に達成可能ではない。運動軸と案内部材のコースとの間の各角度偏差には、運動軸の方向の力に加えて、さらに別の力ベクトルが、角度偏差により位置合わせ対象のコンポーネントに加わるという効果がある。これは、本発明による解決手段により完全に又は部分的に補正することができるコンポーネントの位置合わせの誤差につながり得る。

例として、本発明によるデバイスを用いることができる投影露光装置において、コンポーネントの、この場合は光学素子の位置合わせの誤差又は偏差は通常は許容不可能であるから、位置合わせ時の偏差を補償しなければならない。この目的で、コンポーネントに作用するさらに他のアクチュエータがコンポーネントの位置合わせを補正するのが慣例である。しかしながら、アクチュエータの動作には、特に対応して熱が発生するという欠点があり、特に投影露光装置の場合にはこれをできる限り回避すべきである。

特に投影露光装置の場合、重量補償設備が用いられ、重量補償設備はその役割として、コンポーネントの、特に光学素子及び場合によってはさらに他の構成部品の重錘力を吸収して、光学素子の位置合わせ及び／又は操作及び／又は調整及び／又は変形に用いられるアクチュエータが一切の重錘力又は大きな重錘力を吸収しなくてもよいようにする。したがって、上記アクチュエータを、対応して最適化して設計することができる。しかしながら、重量補償設備の案内部材の位置合わせが最適でない場合、すなわち運動軸と案内部材のコースとの間に角度偏差がある場合、本質的に光学素子の位置合わせ（等）のためだけに設けられたアクチュエータが、角度偏差から得られる力ベクトルに付加的かつ永久的に対抗しなければならない。

有利には、案内部材を重力方向に沿って位置合わせすることができる。こうして、横方向の力又は他の寄生力が生じないことを確実にすることができる。不所望の寄生力を回避することにより、コンポーネントの重錘力をできる限り吸収することができ、且つ／又は関与するアクチュエータ機構の動きを事実上最適にコンポーネントに伝達することができる。結果として、コンポーネントの位置合わせ用の能動デバイスの消費電流が減ることで、妨害的な発熱が回避されることが期待され得る。さらに、横方向の力がもたらす「振り子効果」の結果としてのコンポーネントの変形を、回避又は少なくとも抑制することができる。特に、デバイスの動特性を、本発明による解決手段により改善することができる。

本発明によれば、調整設備は、作動素子の固定点を運動軸に関して直交して調整するよう設計されるものとすることができる。

作動素子を運動軸に関して直交して調整することが可能であることにより、特に単純な方法で達成できるのは、好ましくは運動軸と案内部材のコースとの間の角度が０°であるように案内部材が所望通りに位置合わせされるように、案内部材の足部領域が位置決めされることである。

本発明によれば、さらに、案内部材が運動軸と平行に、好ましくは同軸上に位置合わせされるように、作動素子の固定点を調整するように調整設備が設計されるものとすることができる。

大抵の用途に関して、特に投影露光装置の場合、案内部材が運動軸と平行に、好ましくは同軸上に位置合わせされるように作動素子の固定点が調整されれば有利である。好ましくは、ここでは、案内部材の頭部領域がコンポーネントの固定点に固定されている場合に案内部材の頭部領域がコンポーネントの表面に関して直交して延びるように、運動軸が延びる。

本発明によれば、調整設備は、案内部材の足部領域が作動素子の固定点に固定された後に作動素子の固定点を調整するよう設計されるものとすることができる。

案内部材の固定後に足部領域を調整することには、案内部材の位置合わせに影響し得る全ての基本的な取り付けステップが実行済みであるときに、これを実行できるという利点がある。こうして、この点で関係する全ての部品及び取り付けステップが実行済みであるときに、案内部材の正確な位置合わせが実行される。換言すれば、最終的な完成に近いシステム又は最終的に完成したシステムで、本発明による固定点の変化をもたらすことができる。システムへのこのような介入は、特に投影露光装置に関して、従来技術からの従来法を用いてこの取り付け時に複雑な方法でしか可能とならないことが多い。

本発明によれば、さらに、調整設備は、作動設備を変位させるために調整モジュールを備えるものとすることができる。

かかる調整モジュールは、特に調整設備と不動フレーム又は定置ハウジング部品との間に配置することができる。作動素子、ひいては作動素子の固定点が作動設備の一部であるか又は作動設備に接続され得るので、作動設備自体の変位又は調整により、位置合わせ対象のコンポーネントに対する作動素子の固定点を変えることがこのようにして可能である。結果として、作動設備を例えば運動軸に関して直交して調整することができる。調整モジュールは、運動軸の方向に作動設備を調整するよう配置及び／又は設計することもできる。作動設備の傾斜を設けることもできる。特に、調整モジュールは、作動設備を１つ、２つ、又は３つの空間方向に変位させ且つ／又は１つ、２つ、又は３つの軸に関して回転／傾斜させるよう設計され得る。したがって、調整モジュールは、作動設備を全６自由度で調整するよう設計され得る。

作動設備は、手動で又はモータで、例えばアクチュエータ又はマニピュレータにより調整され得る。調整は、開ループ又は閉ループ制御下で、特に作動設備の外部からも実行することができる。この場合、調整はいつでも、例えば最初に又はデバイスの動作中にさえも実行することができる。

有利には、アクチュエータ又は重量補償設備は、固定点が偏心位置にある場合に生じる付加的モーメントを補償するよう設計され得る。

本発明によれば、調整設備は、作動素子に対して作動素子の固定点を変位させるために調整ユニットを備えるものとすることができる。

作動素子に対する作動素子の固定点の変位は、技術的かつ経済的に好都合な手法であることが分かっている。特に直線案内式の重量補償設備又はアクチュエータでは、こうした基点補正が有利な解決手段であり得る。作動素子の基点の調整は、作動設備全体の調整よりも構成上単純且つ費用効果的に達成できる。固定点の調整は、運動軸に関して直交して実行されることが好ましい。

本発明によれば、コンポーネントを位置合わせするデバイスは、一方では作動設備を変位させる調整モジュールと、他方では作動素子の固定点を変位させる調整ユニットとを備える。

この組み合わせは、調整ユニットと調整モジュールとの間で分割された調整を可能にする。

本発明によれば、さらに、案内部材の足部領域が固定された後に、また好ましくはそれらの構成部品を含むシステム全体の最終取り付け後にも、調整モジュール及び／又は調整ユニットにアクセス可能であるものとすることができる。

調整は手動で、すなわち機械的に実行することができる。しかしながら、調整はアクチュエータにより実行することもできる。言うまでもなく、調整はいつでも、例えば最初に又はデバイスの動作中にさえも行うことができる。

本発明によれば、さらに、作動素子の固定点は調整ユニットの一部であるものとすることができる。この実施形態は、調整ユニットが固定点を直接又は直ちに調整することを可能にする。

本発明によれば、作動素子の固定点及び／又は調整ユニットは、端部位置で固定するために接着結合可能且つ／又は締着可能且つ／又は螺着可能であるものとすることができる。

本発明によれば、さらに、調整ユニットは作動素子の固定点を固定するための孔及び固定手段を有し、固定手段の変位により作動素子の固定点を調整するために、孔は遊びを有するものとすることができる。孔という用語は、この点で任意の形態の穿孔を、特にフライス加工孔又は長孔も包含する。

１つ又は複数の孔又は穿孔が設けられるインタフェース板の様式でのこのような調整ユニットにより、固定点を容易に調整及び固定することができる。遊びのある孔が、案内部材の足部領域の固定点を位置合わせすることを特に簡単に可能にする。例えば、孔内で補償される公差範囲内で変位させることができるねじ等を固定手段として用いるようにすることができる。この場合、案内部材が固定される固定点は、ねじに取り付けられる。こうして、孔内でのねじの変位が固定点の変位にもつながる。固定点が対応して位置合わせされるとすぐに、ねじを孔に固定することができ、その目的で、適切な場合にはさらに他のねじ要素が用いられる。ねじを例えば長孔に固定することは、既知の対策である。代替的に、固定点がピン状に具現されて孔内に突出するようにすることもでき、固定点は、要求公差範囲内で繰り返し変位させることができ、対応する位置合わせ後に硬化型接着剤又は発泡体が孔に又は他の接触領域に導入されて硬化後に固定点を固定する。この場合も、固定点をピンで固定することができる。

本発明によれば、孔及び固定手段を有する調整ユニットを用いて、固定点が運動軸に関して直交して２方向に調整可能であるものとすることができる。言うまでもなく、調整は１空間方向にのみ行われることもでき、その目的で、長孔を孔として用いることができる。

本発明によれば、固定点の傾斜を設けることもできる。この目的で、固定手段を対応した設計にすることができるか、又はテーパ座金若しくは面取りねじナット等の付加的な要素を固定手段と組み合わせて設けることができる。作動素子の固定点の傾斜を、後続の接着結合と組み合わせてピンを用いて達成することもできる。

本発明によれば、調整ユニットが少なくとも１つのエキセントリックを備えるものとすることができる。

エキセントリックは、従来技術から十分に知られている。エキセントリックを調整すると固定点が偏心運動を行うように固定点をエキセントリックに直接又は間接的に固定することにより、案内部材の足部領域を固定点に固定した後に足部領域の固定点の位置を単純な方法で調整することが可能である。これは、エキセントリックの回転により単純な方法で達成できる。

本発明によれば、所望の偏心を設定するために組み立て式の偏心ディスクを用いるものとすることができる。したがって、例えば個々のエキセントリックを用いて、調整ユニットにエキセントリックを交換可能に配置することにより公差範囲内で固定点を設定することが可能であり、固定点が移動可能な半径は、エキセントリックの対応した選択により決定され得る。エキセントリックの選択をエキセントリックの回転と組み合わせることにより、固定点を２空間方向で設定することが可能である。したがって、取り付け工にとって使用可能なエキセントリックの選択肢を含む一種のエキセントリックキットを提供することが可能である。代替的に、エキセントリック及び／又は案内部材及び／又はインタフェース板を専用に製造することができる。

本発明によれば、調整ユニットは２つのエキセントリックを備えるものとすることができる。

相互に結合された２つのエキセントリックの使用により、エキセントリックの一方に接続された固定点を既定の円内で２空間方向に自由に動かすことが可能となる。

本発明によれば、エキセントリックは、偏心スリーブ及び／又は偏心ディスクとして設計され得る。

本発明によれば、一方のエキセントリックは、内側エキセントリックとして設計され、外側エキセントリックとして設計された第２エキセントリックの孔内に回転可能に配置され、外側エキセントリックは、調整ユニットの孔内に回転可能に配置されるものとすることができる。

内側エキセントリックは、外側エキセントリックの偏心孔内に回転可能に配置されることが好ましい。外側エキセントリックの回転の結果として、内側エキセントリックは、こうして偏心経路上を移動する。内側エキセントリックが外側エキセントリックの孔内で回転する結果として、内側エキセントリック上で偏心して定められた点が、さらに別の偏心円形経路上で移動する。２つの回転運動は、内側エキセントリックの偏心点を規定の円形領域内に任意に配置することを可能にする。この目的で、外側及び内側エキセントリックをいずれの場合もスリーブ又はディスクとして設計することが特に適している。固定点が内側エキセントリックの偏心点に接続される場合、固定点は、それにより技術的に単純に調整することができる。

本発明によれば、上側エキセントリックを下側エキセントリックに回転可能に接続し、下側又は上側エキセントリックが調整ユニットに回転可能に配置されるものとすることもできる。したがって、一方のエキセントリックが他方のエキセントリック内に位置するのではなく、一方が他方の上にあるように相互に結合される解決手段も考えられる。

本発明によれば、案内部材の足部領域を作動素子の固定点に固定するために継手が設けられるものとすることができる。

継手の使用により、特に調整設備と組み合わせて、案内部材の位置合わせをさらに改善することが可能となる。特に、固定点を少なくとも１回転自由度（傾斜自由度とも呼ぶ）拡張することができ、その結果として案内部材の基点で生じ得る応力が回避されるか少なくともさらに低減される。好ましくは、継手は、１つの軸又は相互に関して直角に延びる２つ若しくはそれらの（two or these）軸に関する回転を可能にする。

継手は、案内部材が好ましくは全３回転自由度で回転できるように構成され得る。

本発明によれば、さらに、継手はスロット付きボール及び案内リングを有し、ボールは案内部材の足部領域を収容し、且つ案内リング内に取り付けられるものとすることができる。

このような継手は、玉継手とも称し、技術的に単純な方法で実現できる対策となる。

本発明によれば、固定点の位置合わせ後に、継手が調整端部位置に固定される、特に接着結合及び／又は締着及び／又は螺着されるものとすることができる。

本発明によれば、重量補償設備としての設計の作動設備は、好ましくは磁気摂動力（magnetic perturbational force）補償設備として設計されるものとすることができる。特に、永久磁石を用いた受動的な磁気重力補償設備を設けることができる。代替的に、コイル等の能動コンポーネント又は永電磁石若しくは電磁石を用いた磁気重力補償設備を設けることもできる。

本発明によれば、さらに、位置合わせ対象のコンポーネントは、光学素子、好ましくはミラー又はレンズ素子であるものとすることができる。コンポーネントは、特に投影露光装置内のウェハ、ウェハステージ、又は他の何らかの構成部品でもあり得る。

本発明の一実施形態では、重量補償設備は、重錘力の補償に加えて、コンポーネントを撓ませるため且つ／又はコンポーネントにさらに別の力を加えるためにも用いられる。

投影露光装置、特にＥＵＶ投影露光装置では、実際のアクチュエータとは無関係に光学素子の重量補償を提供することが有利である。実際に用いられることが多い一概念として、光学素子、例えばミラーを保持する磁気重力補償設備、以下では磁気重力コンペンセータを複数、例えば３つ設ける。光学素子の操作は、このとき複数のアクチュエータにより、好ましくは自由度毎に１つとして６つのアクチュエータにより実行され得る。寄生力を回避しつつできる限り理想的な力分布を得るために、本発明による解決手段を上記アクチュエータ及び／又は磁気重力コンペンセータに組み込むことができる。重量補償設備と組み合わせて、アクチュエータ対が用いられることが多い。この場合、本発明を、アクチュエータ対及び／又は重量補償設備で実現することができる。

本発明は、案内部材と運動軸に沿って可動に保持された作動素子とを備えた、コンポーネントを位置合わせし、誘導し、且つ／又は作動させるデバイス用の作動設備にも関する。この場合、作動素子は、案内部材の足部領域が固定される作動点を有する。本発明によれば、この場合、作動点を運動軸に関して直交して変位させるために調整設備が設けられ得る。作動設備は、特にコンポーネントを位置合わせするデバイスに適しているが、それに限定されない。作動設備のさらに他の可能な詳細、構成、及び変形形態に関しては、上記説明及び下記説明を参照されたく、特に、本発明によるデバイスの作動設備に関連して述べた構成は、コンポーネントを位置合わせし、誘導し、且つ／又は作動させるデバイス用の本発明による作動設備で類似して実現することもできる。

本発明によるデバイスは、放射線源と少なくとも１つの位置合わせ対象の光学素子を有する光学ユニット、特に照明光学ユニットとを有する照明系を備えた、半導体リソグラフィ用の投影露光装置に特に適している。本発明によるデバイスは、位置合わせ対象の光学素子の取り付け及び／又は調整及び／又は操作及び／又は変形に用いることができる。

本発明の有利な実施形態及び変形形態を、図面に基づいて例として以下で説明する。

ＥＵＶ投影露光装置の概略図を示す。 さらに別の投影露光装置の概略図を示す。 本発明による案内部材のコースが運動軸から角度αだけずれている、第１実施形態における光学素子を位置合わせする本発明によるデバイスの概略図である。 本発明による案内部材及び運動軸が相互に平行に延びている、第２実施形態における光学素子を位置合わせする本発明によるデバイスの概略図を示す。 図４の抜粋Ｖの拡大概略図を示す。 本発明による案内部材及び運動軸が相互に平行に延びている、図３に示す光学素子を位置合わせする本発明によるデバイスの概略図である。 第１実施形態における調整ユニットを有する図６の抜粋ＶＩＩの拡大概略図を示す。 第２実施形態における調整ユニットを有する図６の抜粋ＶＩＩＩの拡大概略図を示す。 基本原理に関して説明した２つの偏心スリーブの分解図を示す。 組み立て状態の図９ａに示す偏心スリーブの図を示す。 中心揃えされた固定点を有する基本原理に関して説明した２つの偏心スリーブの断面図を示す。 相互に対して回転する図９ｃに示す偏心スリーブの断面図を示す。 継手を含む固定点の基本原理の図を示す。

図１は、例として、本発明を適用できる半導体リソグラフィ用のＥＵＶ投影露光装置４００の基本構成を示す。投影露光装置４００の照明系４０１は、放射線源４０２のほかに、物体平面４０５内の物体視野４０４の照明用の光学ユニット４０３を備える。物体視野４０４に配置されたレチクル４０６が照明され、当該レチクルは、概略的に図示したレチクルホルダ４０７により保持される。投影光学ユニット４０８は、概略的に図示したにすぎないが、物体視野４０４を像平面４１０内の像視野４０８に結像する役割を果たす。レチクル４０６の構造が、同様に一部を図示したウェハホルダ４１２により保持されたウェハ４１１の感光層に結像され、上記ウェハは、像平面４１０内の像視野４０９の領域に配置される。放射線源４０２は、特に５ナノメートル〜３０ナノメートルの範囲のＥＵＶ放射線４１３を発することができる。光学的に異なる設計の機械的に調整可能な光学素子４１５、４１６、４１８、４１９、及び４２０が、ＥＵＶ放射線４１３の放射経路の制御に用いられる。図１に示すＥＵＶ投影露光装置４００の場合、光学素子は、以下で単に例として言及する適当な実施形態で調整可能なミラーとして設計される。

放射線源４０２が発生させたＥＵＶ放射線４１３は、ＥＵＶ放射線４１３が視野ファセットミラー４１５に入射する前にＥＵＶ放射線４１３が中間焦点面４１４の領域の中間焦点を通過するように、放射線源４０２に組み込まれたコレクターにより位置合わせされる。視野ファセットミラー４１５の下流で、ＥＵＶ放射線４１３は瞳ファセットミラー４１６により反射される。瞳ファセットミラー４１６と、ミラー４１８、４１９、及び４２０を有する光学アセンブリ４１７とを用いて、視野ファセットミラー４１５の視野ファセットが物体視野４０４に結像される。

図２は、さらに別の投影露光装置１００を示す。投影露光装置１００は、照明系１０３と、ウェハ１０２上の構造となるものを決めるレチクル１０５の収容及び正確な位置決め用のレチクルステージ１０４として知られるデバイスと、上記ウェハ１０２を保持し、移動させ、且つ正確に位置決めする設備１０６と、結像設備、具体的には投影レンズ１０７とを備え、投影レンズ１０７は、投影レンズ１０７のレンズハウジング１４０のマウント１０９により保持された多数の光学素子１０８を有する。

光学素子１０８は、個々の屈折、回折、及び／又は反射光学素子１０８、例えばレンズ素子、ミラー、プリズム、端板等として設計され得る。

投影露光装置１００の基本的な機能原理として、レチクル１０５に導入された構造がウェハ１０２に結像されるものとする。

照明系１０３は、ウェハ１０２へのレチクル１０５の結像に必要な電磁放射線の形態の投影ビーム１１１を提供する。レーザ、プラズマ源等が、この放射線の供給源として用いられ得る。照明系１０３の光学素子を用いて、放射線がレチクル１０５に入射する際に投影ビーム１１１が直径、偏光、波面形状等に関して所望の特性を有するように放射線が整形される。

レチクル１０５の像が、投影ビーム１１１により生成されて投影レンズ１０７からウェハ１０２へ適当な縮小形態で転写される。この場合、レチクル１０５及びウェハ１０２が同期して移動し得ることにより、いわゆる走査動作中に事実上連続してレチクル１０５の複数領域がウェハ１０２の対応領域に結像される。

図２は、レチクルステージ１０４と投影レンズ１０７の第１光学素子１０８との間の領域におけるマニピュレータ２００の配置を示す。マニピュレータ２００は、画像収差を補正する役割を果たし、収容されている光学素子をアクチュエータ機構により機械的に変形させ、その目的で本発明によるデバイスを用いることもできる。

種々の設計のアクチュエータの使用が、図１及び図２に示す投影露光装置４００、１００の光学素子４１５、４１６、４１８、４１９、４２０、及び１０８並びにウェハ４１１、１０２の調整及び／又は操作で知られている。

以下で図３〜図１０を参照して例示的な実施形態でより詳細に説明する本発明によるデバイスは、光学素子４１５、４１６、４１８、４１９、４２０、１０８の位置合わせに特に適しているが、ウェハ４１１、１０２、又は正確な取り付け、調整、操作、若しくは変形が意図される他のコンポーネントの位置合わせにも適している。

本発明によるデバイスの使用は、投影露光装置１００、４００での使用に限定されず、特に記載の構成での使用にも限定されない。

本発明及び以下の例示的な実施形態は、本発明によるデバイスの特定の設計に限定されるものと理解すべきでない。以下で説明する図３〜図１０における特徴は、技術的観点から除外されない限り任意で相互に組み合わせることができる。

図３は、接触面２を有する光学素子１の形態の位置合わせ対象のコンポーネント１を示し、光学素子１は、接触面２に接続された作動設備４により位置合わせすることができる。構成部品は概略的にしか図示されていない。

図示されているのは、案内部材５を有する重量補償設備４の形態の、光学素子１を位置合わせする作動設備であり、案内部材５の頭部領域６が、光学素子１の固定点７に固定される。例示的な実施形態では、固定点７は、光学素子１の接触面２に配置される。図はさらに、案内部材５の足部領域８が重量補償設備４の作動素子１０の固定点９に固定されることを示す。重量補償設備４は、補償力を光学素子１に伝達するために案内部材５を運動軸１１で可動に保持するよう設計される。例示的な実施形態では、案内部材は、棒の形態で又は直線状に延びるピンとして設計される。

本発明による位置合わせデバイスはさらに、図３に示すように調整設備１２を備える。この実施形態では、調整設備１２は、作動素子１０に対して作動素子１０の固定点９を変位させるために調整ユニット１３を提供する。これは、図７及び図８に例としてより詳細に示す。

作動素子１０の固定点９は、運動軸１１と固定点７、９間の案内部材５のコースとの間の角度αが可変であるように本発明に従って調整され得る。

図３は、作動素子１０の固定点９の位置が補償されておらず最適化されてもいない図を示す。作動素子１０の固定点９の位置は、位置合わせ対象の光学素子１の接触面２の固定点７の直下に位置しないことが明らかである。固定点７、９は、設定位置に対して少なくとも２つの空間方向で相互に関して距離ｄｘ、ｄｙだけ変位する。重量補償設備４が案内部材５を変位させる際に沿う運動軸１１は、案内部材５と平行には延びない。したがって、光学素子１、接触面２、及びより詳細には説明しない関与するさらに他のコンポーネントの部分の重錘力を、最適に補償することができず、不所望の横方向の力及び寄生モーメントが生じる。こうした寄生効果は、特に固定点７、９における剛性によっても生じ得る。

こうした寄生力又は寄生モーメントを回避又は低減するために、本発明は、特に図示の実施形態では調整後に案内部材５が運動軸１１と平行に位置合わせされるように、作動素子１０の固定点を運動軸１１に関して直交して調整するよう努めることを伴う。

従来技術の方法は、投影露光装置４００、１００の最終組み立ての初期段階でしか、また大きな技術的且つ技術的負担を伴ってしか、このような調整を可能にしない。本発明による解決手段により、案内部材５の足部領域８が作動素子１０の固定点９に固定された後でも作動素子１０の固定点９を調整することができる。

コンポーネント、特に図示の光学素子１を位置合わせするデバイスは、従来技術から十分に既知なので、例示的な実施形態では、本発明の理解に関係する特徴のみをより詳細に説明する。磁場とそこから得られる力効果との相互作用に関しても、同じことが当てはまる。

図４は、本発明の第２実施形態を示す。前の例示的な実施形態ですでに説明した構成部品は、再度説明しない。これは、後続の図にも当てはまる。

図４は、光学素子１を位置合わせする本発明によるデバイスの一部としての重量補償設備４として、一実施形態の作動設備を同様に示す。図はさらに、例示的な実施形態では例としてリニアモータ（概略的にのみ示す）として設計されたアクチュエータ１４の形態の２つの付加的な作動設備を示す。アクチュエータ１４は、光学素子１の接触面２の固定点７にも作用し、そこには重量補償設備４の案内部材５も固定される。しかしながら、アクチュエータ１４の固定点はそれとは異なっていてもよい。アクチュエータ１４は、好ましくは１自由度又は複数自由度で光学素子１を調整及び／又は操作及び／又は変形させるよう働くことができる。

３つ以上、特に６つのアクチュエータ１４又は３対のアクチュエータ、又は他のアクチュエータを設けることもできる。重量補償設備４の代わりに、好ましくは単一のさらに別のアクチュエータ１４と組み合わせた重量補償及びアクチュエータ機構の複合設備を設けるようにすることもできる。

図４の実施形態では、特に、本発明による位置合わせデバイスを３つ設けるようにすることができ、すなわち、２つのアクチュエータ１４及び重量補償設備４は、いずれの場合も本発明によるデバイスの一部であり、特に本発明による調整設備１２がいずれの場合も設けられる。したがって、図３〜図１０に関する例示的な実施形態に示すように、アクチュエータ１４は、本発明によるデバイスの一部であり得るか又は対応する構成を有し得る。

図４の例示的な実施形態では、調整設備１２は、重量補償設備４を変位させるために調整モジュール１５を備える。調整モジュール１５は、例えばインタフェース板として設計することができ、図３に示すような変位ｄｘ、ｄｙを補償するために、重量補償設備４を運動軸１１に関して直交して２空間方向に変位させることができる。図４は、不所望の角度偏差を補償するために作動素子１０の固定点９をすでに変位させた図を示す。このタイプの補償により、案内部材５が運動軸１１と平行に位置合わされるだけでなく、そのコースが一致することが明らかである。言うまでもなく、運動軸１１に沿った第３空間方向の変位も用途によっては有利であり得る。当業者であれば、本発明の本説明に基づいてそのような調整を容易に行うことができる。

調整モジュール１５は、重量補償設備４の手動調整又は変位を可能にし得る。しかしながら、モータにより、例えば付加的なアクチュエータ又はマニピュレータにより、調整又は変位が実行されるようにすることもできる。かかる調整モジュール１５の使用により、作動素子１０の固定点９を、特にデバイス又は重量補償設備４の外部から調整することができる。上記調整は、初期及び動作中の両方で実行することができる。

図５は、例示的な重量補償設備４の断面の拡大図を示す。永久磁石１６．１、１６．２を有する受動的な磁気重力補償設備が、この例に関与する。ステータ１７上の磁石１６．１と、アクチュエータのトランスレータと同様に案内部材５と共に可動に保持された対応する作動素子１０上の対向磁石１６．２の対応配置により、大きな領域にわたってごく僅かなばらつきで補償力を発生させることが可能である。単に機械的案内のために、例示的な実施形態の案内部材５は、板ばね１８を介して任意に取り付けられる。

図５に示す実施形態では、案内部材５は、作動素子１０の固定点９により作動素子１０に接続固定され、ねじ１９の形態の固定手段１９により固定される。これは任意である。

作動素子１０の固定点９は、案内部材５に剛接続され得るか又は例えば継手を介して接続され得る。案内部材５の基点８を作動素子１０の固定点９に固定するために、他の何らかの固定、例えば接着結合による固定を設けることもできる。

受動永久磁石１６．１、１６．２を用いた重量補償設備４の機能は、概略的にしか示さない。任意の他の重量補償設備４、例えば機械式、空気式、油圧式、又は電磁式の重量補償設備、特に従来技術で述べたものの１つを用いることも可能である。

図６は、図３に従った実施形態を示す。図は、図３に示すような固定点７、９の相互に関する変位ｄｘ、ｄｙが補償されるように、詳細には図示しない調整ユニット１３が作動素子１０の固定点９を変位させることができる様子を示す。この目的で、運動軸１１及び案内部材５を平行に位置合わせすることができる。重量補償設備４は、作動素子１０の固定点９の偏心配置の結果として生じる付加的なモーメントを補償するよう設計されることが有利であり得る。

図７は、調整ユニット１３の可能な一実施形態を拡大図で示す。図示の実施形態では、調整ユニット１３は、固定点９の固定のために、孔２０及び好ましくはねじの形態の固定手段１９を有し、その基本原理は図５にすでに示した通りである。この場合、孔２０は、固定手段１９の変位により作動素子１０の固定点９を調整するために遊びを有する。この場合、作動素子１０の固定点９は、固定手段１９の変位により１つ又は２つの空間方向で設定することができる。１空間方向のみの変位のために、長孔の形態の切欠きを設けることもできる。作動素子１０の固定点９の所望の変位の後に、固定点９を固定することができる。この目的で、図示の固定手段１９を適度に締めることができる。代替的に、接着結合又は他の締着を実行することも考えられる。

例えば、固定点９は、案内部材５に剛接続され得るか又は継手を介して接続され得る。

図８は、調整ユニット１３の代替的な実施形態を示す。２つのエキセントリック２１．１、２１．２が設けられ、内側エキセントリック２１．１は、外側エキセントリック２１．２の孔２２．２内に回転可能に配置され、外側エキセントリック２１．２は、調整ユニット１３又は作動素子１０の孔２２．３内に回転可能に配置される。最後に、内側エキセントリック２１．１は、この実施形態では固定手段１９により作動素子１０の固定点９に固定され、その目的で孔２２．１を用いることができる。これは任意である。固定点９は、内側エキセントリック２１．１と一体的に形成することができるか、又は内側エキセントリック２１．１に接続固定又は離脱不可能に固定することもできる。両方のエキセントリック２１．１、２１．２の対応する回転により、固定点９は、運動軸１１に関して直交して２空間方向で所定の範囲で自由に設定することができる。エキセントリック２１．１、２１．２は、偏心スリーブ又は偏心ディスクとして設計され得る。図７の実施形態と同様に、固定点９と案内部材５との間の接続が継手を介して行われるとも考えられる。さらに、固定点９を運動軸１１に沿って調整するようにすることもできる。エキセントリック２１．１、２１．２の取り付けは、ここでは概略的にしか示さない。特に、運動軸１１に沿った軸方向固定は図示しない。例えば適当なサイズの固定座金によるエキセントリック２１．１、２１．２の適切な取り付けは、当業者には馴染みのある対策であり、したがってここではさらに詳細には説明しない。

図９ａは、本発明に用いることができるエキセントリック２１．１、２１．２の分解図を示す。この場合、内側エキセントリック２１．１は、外側エキセントリック２１．２に偏心して設けられた孔２２．２に導入される。この場合、内側エキセントリック２１．１は、場合によっては、作動素子１０の固定点９を固定するための偏心孔２２．１を同様に有する。

図９ｂは、２つのエキセントリック２１．１、２１．２を組み立てた図を示す。

図９ｃ及び図９ｄは、既定の円内で固定点９を任意の位置に変位させることができる様子を示す。この目的で、外側エキセントリック２１．２を調整ユニット１３又は作動素子１０の孔２２．３内で回転させることができ、内側エキセントリック２１．１を外側エキセントリック２１．２の孔２２．２内で回転させることができる。

図９ｃは、固定点９の中心位置を示し、図９ｄは、１空間方向の最大振れを示す。

１つのエキセントリック、特に２つのエキセントリック２１．１、２１．２を有する調整ユニット１３の構成は、例示的な実施形態のさらに他の特徴の構成とは無関係に実現することができる。

図１０は、継手２３を用いて案内部材５の足部領域８を収容し且つ固定点９に関節式に接続することができる様子を例として示す。作動素子１０は、例えば角度βだけ不正確に位置合わせされているものとして図示される。継手２３は、スロット付きボール２４及び案内リング２５を有する。このような継手２３の使用により、回転自由度及び／又は傾斜自由度を作動素子１０の固定点９の変更に含むことも可能となる。作動素子１０の固定点９の所望の位置合わせ後に、図示の継手２３を接着結合及び／又は締着及び／又は螺着により好ましくは永久に固定することができる。言うまでもなく、図１０に例として示す継手２３は、本発明の任意の他の実施形態、特に前掲図で説明したような実施形態と組み合わせることができる。

Claims (19)

1. 案内部材と作動素子を含む作動設備とを備えた、コンポーネントを位置合わせするデバイスであって、前記案内部材の頭部領域が前記コンポーネントの固定部に固定され、前記案内部材の足部領域が前記作動設備の前記作動素子の固定部に固定され、前記作動設備は、前記コンポーネントに力を伝達する目的で前記案内部材を運動軸で可動に保持するよう設計されるデバイスにおいて、前記作動設備は、前記運動軸（１１）と前記固定部（７、９）間の前記案内部材（５）のコースとの間の角度（α）が可変であるように前記作動素子（１０）の前記固定部（９）を調整するために、調整設備（１２）が設けられることを特徴とするデバイス。
2. 請求項１に記載のデバイスにおいて、前記調整設備（１２）は、前記作動素子（１０）の前記固定部（９）を前記運動軸（１１）に関して直交して調整するよう設計されることを特徴とするデバイス。
3. 請求項１又は２に記載のデバイスにおいて、前記調整設備（１２）は、前記案内部材（５）が前記運動軸（１１）と平行に位置合わせされるように前記作動素子（１０）の前記固定部（９）を調整するよう設計されることを特徴とする請求項１又は２に記載のデバイス。
4. 請求項１、２、又は３に記載のデバイスにおいて、前記調整設備（１２）は、前記案内部材（５）の前記足部領域（８）が前記作動素子（１０）の前記固定部（９）に固定された後に前記作動素子（１０）の前記固定部（９）を調整するよう設計されることを特徴とするデバイス。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、前記調整設備（１２）は、前記作動設備（４、１４）を変位させるために調整モジュール（１５）を備えることを特徴とするデバイス。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、前記調整設備（１２）は、前記作動素子（１０）の前記固定部（９）を前記作動素子（１０）に対して変位させるために調整ユニット（１３）を備えることを特徴とするデバイス。
7. 請求項６に記載のデバイスにおいて、前記作動素子（１０）の前記固定部（９）は、前記調整ユニット（１３）の一部であることを特徴とするデバイス。
8. 請求項６又は７に記載のデバイスにおいて、前記作動素子（１０）の前記固定部（９）及び／又は前記調整ユニット（１３）は、前記固定部（９）及び／又は前記調整ユニット（１３）を端部位置で固定するために前記作動素子の足部領域（８）で接着結合可能且つ／又は締着可能且つ／又は螺着可能であることを特徴とするデバイス。
9. 請求項６〜８のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、前記調整ユニット（１３）は、前記作動素子（１０）の前記固定部（９）を孔内に固定するための該孔（２０）及び固定手段（１９）を有し、該固定手段（１９）の変位により前記作動素子（１０）の前記固定部（９）を調整するために、前記孔（２０）は遊びを有することを特徴とするデバイス。
10. 請求項６、７、又は８に記載のデバイスにおいて、前記調整ユニット（１３）は、少なくとも１つの偏心部材を備えることを特徴とするデバイス。
11. 請求項１０に記載のデバイスにおいて、前記調整ユニット（１３）は、２つの偏心部材を備えることを特徴とするデバイス。
12. 請求項１１に記載のデバイスにおいて、一方の偏心部材が、内側偏心部材として設計され、外側偏心部材として設計された第２偏心部材の孔（２２．２）内に回転可能に配置され、前記外側偏心部材は、前記調整ユニット（１３）の孔（２２．３）内に回転可能に配置されることを特徴とするデバイス。
13. 請求項１０、１１、又は１２に記載のデバイスにおいて、前記偏心部材は、偏心スリーブ及び／又は偏心ディスクとして設計されることを特徴とするデバイス。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、前記案内部材（５）の前記足部領域（８）を前記作動素子（１０）の前記固定部（９）に固定するために継手（２３）が設けられることを特徴とするデバイス。
15. 請求項１４に記載のデバイスにおいて、前記継手（２３）は、スロット付きボール（２４）及び案内リング（２５）を有し、前記ボール（２４）は、前記案内部材（５）の前記足部領域（８）を収容し、前記ボール（２４）は、前記案内リング（２５）内に取り付けられることを特徴とするデバイス。
16. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、前記作動設備は、重力補償設備（４）として、且つ／又は、前記コンポーネント（１）の操作及び／又は調整及び／又は変形用に前記コンポーネントに取り付けられるアクチュエータ（１４）として設計されることを特徴とするデバイス。
17. 請求項１〜１６のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、前記コンポーネントは光学素子（１）であることを特徴とするデバイス。
18. 請求項１〜１７のいずれか１項に記載のコンポーネントを位置合わせするデバイスに含まれる作動設備。
19. 放射線源（４０２）と、少なくとも１つの光学素子（４１５、４１６、４１８、４１９、４２０、１０８）と、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のデバイスとを有する光学ユニット（４０３、１０７）とを有する照明系（４０１、１０３）を備えた、半導体リソグラフィ用の投影露光装置（４００、１００）であって、前記デバイスは、前記少なくとも一つの光学素子（４１５、４１６、４１８、４１９、４２０、１０８）の一つを前記コンポーネントとして位置合わせする投影露光装置。
    
    

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