JP7227810B2 - 光学装置、露光装置および物品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学装置、露光装置および物品製造方法に関する。

レンズまたはミラーのような光学部品を支持機構によって支持した光学装置では、光学部品がその自重等によって発生する応力によって変形しうる。例えば、特許文献１には、レンズとレンズ設置部とが複数の点で接触するような構成において、レンズが変形し光学特性が悪化しうることが記載されている。

特開２００１－２４２３６４号公報

応力による光学部品の変形は、特に、露光装置や大型望遠鏡のように大型の光学部品を有する光学装置において結像性能に大きな影響を与えうる。また、小型の光学部品を有する光学装置においても、要求される結像性能が高くなれば、応力による光学部品の変形が無視できなくなるかもしれない。

本発明は、光学部品に作用する応力による影響を低減するために有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、光学装置に係り、前記光学装置は、光学部品と、前記光学部品を支持する支持部、および前記光学部品の光軸と平行な第１方向における前記光学部品の位置を規制する位置規制部を有する支持機構と、前記光学部品に対して、前記第１方向とは異なる第２方向に力を加え、前記光学部品を操作するための操作機構と、を備え、前記操作機構は、前記光学部品と接触する接触部と、前記接触部を前記第２方向に移動させる操作部と、前記接触部と前記操作部とを連結する連結部と、を含み、前記連結部は、前記第１方向に関して、前記操作部と前記接触部とが相対的に移動可能に構成されている。

本発明によれば、光学部品に作用する応力による影響を低減するために有利な技術が提供される。

第１実施形態の光学装置の構成を模式的に示す正面図。 図１のＡ－Ａ断面図。 図１のＢ－Ｂ断面図。 光学部品に作用する応力による影響を低減するための操作を例示する図。 図４（ｂ）のＣ－Ｃ断面図。 図４（ｂ）のＤ－Ｄ断面図 連結部の第１構成例を示す図。 支持機構の他の構成例および動作例を示す図。 第１実施形態の第１実施例の光学装置の構成を模式的に示す正面図。 図９のＦ－Ｆ断面図。 図９のＧ－Ｇ断面図。 図４（ｂ）の工程を実施している第１実施例の露光装置のＤ－Ｄ断面図。 第１実施形態の第２実施例の光学装置の構成を模式的に示す正面図。 第２実施例の光学装置の操作機構の斜視図。 図１３のＨ－Ｈ断面図。 図４（ｂ）の工程を実施している第２実施例の露光装置のＤ－Ｄ断面図。 第１実施形態の第３実施例の光学装置の構成を模式的に示す正面図。 図１６のＩ－Ｉ断面図。 第３実施例の光学装置の動作例を示す図。 第２実施形態の露光装置の構成を示す図。 第３実施形態の露光装置の構成を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

図１～図６には、本発明の第１実施形態の光学装置１００の構成が模式的に示されている。図１は、本発明の第１実施形態の光学装置１００の正面図、図２は、図１のＡ－Ａ断面図、図３は、図１のＢ－Ｂ断面図である。光学装置１００は、１つの光学部品１１１と、光学部品１１１を支持する１又は複数の支持機構１３０と、光学部品１１１を操作するための１又は複数の操作機構１４０とを備えうる。一例において、光学装置１００は、１つの光学部品１１１と、２つの支持機構１３０と、２つの操作機構１４０とを備えうる。ここで、２つの支持機構１３０を相互に区別して説明する場合には、支持機構１３０ａ、１３０ｂと記載し、これらを相互に区別しない場合には、支持機構１３０と記載する。単に支持機構１３０として説明する場合には、支持機構１３０の個数は、１又は複数でありうる。同様に、２つの操作機構１４０を相互に区別する場合には、操作機構１４０ａ、１４０ｂと記載し、これらを相互に区別しない場合には、操作機構１４０と記載する。単に操作機構１４０として説明する場合には、操作機構１４０の個数は、１又は複数でありうる。

支持機構１３０は、光学部品１１１を支持する支持部１２０と、第１方向２０２における光学部品１１１の位置を規制する位置規制部１３１、１３２とを有しうる。ここで、支持機構１３０ａの支持部１２０を支持部１２０ａと記載し、支持機構１３０ｂの支持部１２０を支持部１２０ｂとも記載する。２つの支持機構１３０は、対称軸１１０に関して互いに対称な構造を有しうる。２つの支持機構１３０によって、光学部品１１１は、第２方向２０３および第３方向２０１における位置が規制されうる。第３方向は、第１方向２０２および第２方向２０３の双方と異なる方向でありうる。一例において、第１方向２０２、第２方向２０３および第３方向２０１は、互いに９０度をなす角度でありうる。他の観点において、第１方向２０２、第２方向２０３および第３方向２０１は、ＸＹＺ直交座標系におけるＸ軸方向、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向にそれぞれ対応しうる。

操作機構１４０は、光学部品１１１に対して第１方向２０２とは異なる第２方向２０３に力を加えて光学部品１１１を操作するために設けられうる。操作機構１４０は、例えば、光学部品１１１に対して第２方向２０３に力を加えて光学部品１１１を駆動する駆動機構でありうる。２つの操作機構１４０は、対称軸１１０に関して互いに対称な構造を有しうる。対称軸１１０は、光学部品１１１の中心を通るように配置されうる。そのような駆動機構は、不図示の制御部によって、後述の応力低減動作を実行するように制御されうる。

操作機構１４０は、光学部品１１１と接触する接触部１４１と、接触部１４１を第２方向２０３に移動させる操作部１４２と、接触部１４１と操作部１４２とを連結する連結部１４５とを含みうる。操作部１４２が第２方向２０３に移動することによって連結部１４５および接触部１４１も第２方向２０３に移動し、光学部品１１１に対して第２方向２０３の力が加えられる。これにより、光学部品１１１が第２方向２０３に駆動されうる。連結部１４５は、操作部１４２に固定された第１部分１４６と、接触部１４１に固定された第２部分１４７とを含みうる。連結部１４５は、第１方向に関して、操作部１４２と接触部１４１とが相対的に移動可能に構成されうる。

操作機構１４０は、光学部品１１１に作用する応力による影響（例えば、光学部品１１１の変形、あるいは、それによる光学部品１１１の光学性能の変化）を低減するために使用されうる。光学部品１１１は、使用状態において２つの支持機構１３０ａ、１３０ｂによって支持されうる。光学部品１１１が支持機構１３０ａ、１３０ｂによって支持される際に、光学部品１１１が最初に支持機構１３０ａの支持部１２０に接触し、次に支持機構１３０ｂの支持部１２０に接触する場合もありうるし、その逆の場合にありうる。あるいは、光学部品１１１が支持機構１３０の支持部１２０によって支持される際に、光学部品１１１と支持部１２０との接触個所を中心として光学部品１１１が回転する場合もありうるし、回転しない場合もありうる。このように、支持機構１３０の支持部１２０による光学部品１１１の支持の開始状態は様々であり、一定ではない。したがって、最終的に支持機構１３０によって支持された光学部品１１１に作用する応力、そして、その応力による影響も様々でありうる。そこで、操作機構１４０は、光学部品１１１に作用する応力による影響（例えば、光学部品１１１の変形、あるいは、それによる光学部品１１１の光学性能の変化）を低減するために使用されうる。

図４（ａ）～図４（ｅ）には、光学部品１１１に作用する応力による影響を低減するための操作（以下、応力低減操作ともいう）が例示されている。操作機構１４０ａ、１４０ｂは、光学部品１１１の状態を変更可能に構成され、該状態は、以下で詳述されるように、光学部品１１１が支持機構１３０によって支持された第１状態と、光学部品１１１が操作機構１４０によって支持された第２状態とを含みうる。光学部品１１１の設置時に、第１状態から第２状態を経て第１状態に移行させるように設置ルールを決めておくことによって、光学部品１１１に作用する応力を一定にすることができる。例えば、出荷前の調整時に設置ルールに従って光学部品１１１を設置した後に光学部品１１１を調整し、その後、出荷後の調整時においても設置ルールに従って光学部品１１１を設置した後に光学部品１１１を調整することが有用である。このような方法によれば、出荷前の調整時に光学部品１１１に作用している応力と出荷後の調整時に光学部品１１１に作用している応力とを等しくすることができるので出荷後の調整作業を容易化することができる。

以下、図４（ａ）～図４（ｅ）を参照しながら操作機構１４０による操作例を説明する。図４（ａ）～図４（ｅ）では、支持機構１３０の構成要素のうち支持部１２０（１２０ａ、１２０ｂ）のみが示されている。図４（ａ）には、初期状態が示されている。初期状態は、第１状態に相当する。初期状態では、支持機構１３０ａ、１３０ｂによる光学部品１１１の支持が開始された時の状態に依存する応力が光学部品１１１に存在しうる。あるいは、初期状態では、光学部品１１１が支持機構１３０ａ、１３０ｂによって支持されている状態で光学装置１００に加わった衝撃、振動（例えば、運搬時の衝撃、振動）による応力が光学部品１１１に存在しうる。

まず、図４（ｂ）に示されように、支持機構１３０ａの支持部１２０ａから光学部品１１１が離れるように操作機構１４０ａが操作されうる。この状態では、光学部品１１１は、支持機構１３０ｂの支持部１２０ｂおよび操作機構１４０ａによって支持されている。

次に、図４（ｃ）に示されるように、操作機構１４０ｂによって、支持機構１３０ｂの支持部１２０ｂから光学部品１１１が離れるように操作機構１４０ａが操作されうる。これにより、光学部品１１１が操作機構１４０ａ、１４０ｂによって支持された第２状態になる。

次に、図４（ｄ）に示されるように、支持機構１３０ａの支持部１２０ａと光学部品１１１とが接触するように操作機構１４０ａが操作されうる。この状態では、光学部品１１１は、支持機構１３０ｂの支持部１２０ｂおよび操作機構１４０ｂによって支持されている。次に、図４（ｅ）に示されるように、支持機構１３０ｂの支持部１２０ｂと光学部品１１１とが接触するように操作機構１４０ｂが操作されうる。これにより、光学部品１１１が支持機構１３０ａ、１３０ｂの支持部１２０ａ、１２０ｂによって支持された第１状態になる。つまり、図４（ａ）～図４（ｅ）の例では、光学部品１１１の状態は、第１状態から第２状態を経て第１状態となる。

図５は、図４（ｂ）のＣ－Ｃ断面図である。操作機構１４０は、第２方向２０３にのみ移動することが好ましいが、現実には、操作機構１４０の加工誤差、組立誤差、調整残差等により、図５に例示されるように、第２方向２０３における操作時に第１方向２０２にも移動しうる。操作部１４２が第１方向２０２に移動すると、操作部１４２と連結された連結部１４５、連結部１４５と連結された接触部１４１、および、光学部品１１１に対して、第１方向２０２における操作力１５１、１６１、１７１が作用する。図６は、図４（ｂ）のＤ－Ｄ断面図である。光学部品１１１は、支持機構１３０により第１方向２０２の位置が規制されているため、光学部品１１１には、操作力１７１に抵抗する反力１７２が作用し、移動しない。また、接触部１４１は、光学部品１１１から操作力１６１に抵抗する反力を受けるため、移動しない。

連結部１４５は、第１部分１４６と、第２部分１４７とを含みうる。第１部分１４６と第２部分１４７とは、第１方向２０２の方向に相対的に移動可能でありうる。第１方向に関して、第１部分１４６を第２部分１４７に対して相対的に移動させるために要する力（これを可動抵抗ともいう）は、光学部品１１１と接触部１４１との間に作用する静止摩擦抵抗より小さい。可動抵抗は、第１方向に関して、操作部１４２を接触部１４１に対して相対的に移動させるために要する力である。換言すると、可動抵抗は、第１方向に関して、操作部１４２と接触部１４１とを相対的に移動させるために要する力である。

第１部分１４６は、操作部１４２から操作力１５１を受けて、第２部分１４７に対して、第１方向２０２に相対的に移動する。第２部分１４７は、第１部１４６が移動することに伴って、上記の可動抵抗の反作用により、第１方向２０２に操作力１５２を受けるが、接触部１４１から操作力１５２に抵抗する反力を受けるため、移動しない。

以上のように、操作部１４２が第１方向２０２に移動することに伴って第１部分１４６が第１方向２０２に移動する。第２部分１４７、接触部１４１および光学部品１１１は、可動抵抗の反作用による力と、支持機構１３０からの反力と、に起因する力が内部で釣り合い、移動することなく元の位置に留まる。この時、光学部品１１１に作用する操作力１７１および反力１７２の大きさは、可動抵抗の大きさに等しい。

光学部品１１１に作用する操作力１７１および反力１７２により、光学部品１１１に応力が作用すると、光学部品１１１に歪みが発生し、光学部品１１１の光学性能が低下する可能性がある。そのため、操作力１７１および反力１７２を小さく抑えることが好ましい。操作機構１４０は、連結部１４５を含み、これによって可動抵抗を小さくすることで、操作力１７１および反力１７２を小さく抑えることができる。結果として、光学部品１１１に作用する応力が小さく抑えられ、光学部品１１１に発生する歪みが低減し、光学部品１１１の光学性能の低下が抑えられる。

図７には、連結部１４５の第１構成例が示されている。連結部１４５は、操作部１４２に固定された第１部分２４６と、接触部１４１に固定された第２部分２４７とを含みうる。第１部分２４６は、第２部分２４７に対して相対的に移動可能でありうる。連結部１４５は、第１方向２０２に関して操作部１４２と接触部１４１とが相対的に移動することを可能にする弾性部を含みうる。一例において、第１部分２４６がそのような弾性部で構成されうる。他の例において、第２部分２４７がそのような弾性部で構成されうる。更に他の例において、第１部分２４６および第２部分２４７がそのような弾性部で構成されうる。

図７には、第１部分２４６が弾性部で構成された例が示されている。第１部分２４６が変形する際の抵抗（これを変形抵抗ともいう）の大きさは、第１部分２４６が操作部１４２から受ける操作力２５１の大きさ以下にされうる。第１部分２４６は、操作部１４２から操作力２５１を受け、第１方向２０２に関して変形する。第２部分２４７は、第１部分２４６が変形することに伴って、変形抵抗の反作用により、第１方向２０２に操作力２５２を受けるが、接触部１４１から操作力２５２に抵抗する反力を受けるため、移動しない。
接触部１４１および光学部品１１１は、変形抵抗の反作用による力と、支持機構１３０からの反力と、に起因する力が内部で釣り合い、移動することなく元の位置に留まる。

この時、光学部品１１１に作用する操作力２７１の大きさと、支持機構１３０からの反力の大きさは、変形抵抗の大きさに等しい。よって、変形抵抗を小さくすることで、操作力２７１および支持機構１３０からの反力を小さく抑えることができる。結果として、光学部品１１１に作用する応力が小さく抑えられ、光学部品１１１に発生する歪みが低減し、光学部品１１１の光学性能の低下が抑えられる。

図８（ａ）～図８（ｃ）には、支持機構１３０の他の構成例および動作例が示されている。支持機構１３０は、光学部品１１１を支持する支持部１２０と、第１方向２０２における光学部品１１１の位置を規制する位置規制部１３１、１３２と、位置規制部１３１、１３２の位置をそれぞれ変更させる変更機構１３３、１３５とを有しうる。図８（ａ）～図８（ｃ）には、光学部品１１１のうち位置規制部１３１、１３２と当接する領域に作用する応力を所定の応力状態にし、光学部品１１１を押圧して第１方向２０２に関して位置決めする工程が示されている。

図８（ａ）は、図４（ｃ）のＥ－Ｅ断面図である。図８（ｂ）には、図８（ａ）の状態から、変更機構１３３、１３５によって位置規制部１３１、１３２の位置を光学部品１１１から離間した位置に変更した状態が示されている。位置規制部１３１、１３２の位置を光学部品１１１から離間した位置に変更することによって、位置規制部１３１、１３２と光学部品１１１との接触によって光学部品１１１に作用していた応力が除去される。この時、光学部品１１１は、該応力を除去する前の応力状態によって第１方向２０２に移動することがある。図８（ｂ）には、光学部品１１１が位置規制部１３２の側に移動した状態が例示されている。

図８（ｃ）には、図８（ｂ）の状態から、変更機構１３３、１３５によって位置規制部１３１、１３２の位置を、位置規制部１３１、１３２が光学部品１１１と当接する位置に変更し、光学部品１１１が所定位置に配置された状態が示されている。この例では、位置規制部１３２の位置は、位置規制部１３２が光学部品１１１と当接した後、点線で示された位置（図８（ｂ）の位置）から実線で示された所定位置まで光学部品１１１を押圧しながら移動させるように変更される。

変更機構１３３、１３５によって位置規制部１３１、１３２の位置を変更すると、光学部品１１１と接触している接触部１４１、および、接触部１４１と連結された第２部分１４７が光学部品１１１とともに移動する。一方、第１部分１４６には第１部１４６と操作部１４２との摩擦抵抗が作用するため、第１部分１４６は移動しない。位置規制部１３２によって光学部品１１１を押圧する押圧力１８１は、第２部分１４７が第１部分１４６に対して相対的に移動する際の抵抗（これを押圧抵抗ともいう）の大きさに等しい。

光学部品１１１に作用する押圧力１８１によって光学部品１１１に応力が作用すると、光学部品１１１に歪みが発生し、光学部品１１１の光学性能が低下する可能性があるので、押圧力１８１を小さく抑えることが好ましい。操作機構１４０は、操作部１４２と接触部１４１とが相対的に移動することを可能にする連結部１４５を含み、これによって押圧抵抗を小さくすることができ、押圧力１８１を小さく抑えることができる。結果として、光学部品１１１に作用する応力が小さく抑えられ、光学部品１１１に発生する歪みが低減し、光学部品１１１の光学性能の低下が抑えられる。

図９には、第１実施形態の第１実施例としての光学装置３００の正面図が示されている。光学装置３００は、光学部品としてのミラー３１１と、ミラー３１１を支持する支持機構３３０ａ、３３０ｂと、ミラー３１１を操作する操作機構３４０ａ、３４０ｂとを備えうる。光学装置３００は、更に、支持機構３３０ａ、３３０ｂおよび操作機構３４０ａ、３４０ｂが固定された鏡筒３０１を備えうる。

図１０は、図９のＦ－Ｆ断面図である。支持機構３３０ａは、ミラー３１１の光軸と平行な第１方向４０２に関してミラー３１１の位置を規制するための突起を有する金属体３３１、３３２と、ミラー３１１の重量を支持するための弾性シートを表面に有する弾性体付き金属体３２０とを含みうる。支持機構３３０ｂは、支持機構３３０ａと同一の構成を有する。支持機構３３０ａ、３３０ｂは、光学装置３００の対称軸３１０に対して対称に配置されうる。対称軸３１０は、ミラー３１１の中心（光軸）を通るように配置されうる。

図１１は、図９のＧ－Ｇ断面図である。操作機構３４０は、ミラー３１１と接触する弾性体付き金属体３４１と、重力方向と平行な第２方向２０３に移動可能なスクリューボルト（操作部）３４２と、弾性体付き金属体３４１とスクリューボルト３４２とを連結する連結部３４５とを含みうる。スクリューボルト３４２は、鏡筒３０１とねじ係合していて、スクリューボルト３４２を回転させると、連結部３４５を第２０３に移動させることができる。連結部３４５が第２方向２０３に移動すると、連結部３４５と連結された弾性体付き金属体３４１も第２方向２０３に移動する。

連結部３４５は、第１方向２０２に関して自由度を有するリニアガイドを有する構造体でありうる。連結部３４５は、例えば、金属プレート３４８とレール３４３との結合体で構成されるレール部３４６と、キャリッジ３４４と金属プレート３４９との結合体で構成されるキャリッジ部３４７とを含みうる。一例において、該リニアガイドの動摩擦係数は、荷重比率が０．１の時に０．００３であり、ミラー３１１、弾性体付き金属体３４１の重量が作用した状態で０．０２である。光学装置３００においても、図４（ａ）から図４（ｅ）までの一連の工程を経ることにより、ミラー３１１に作用する応力が、該工程による所定の応力状態となりうる。

図１２は、図４（ｂ）の工程を実施している露光装置３００のＤ－Ｄ断面図である。ここで、スクリューボルト３４２、連結部３４５および弾性体付き金属体３４１は、第２方向２０３に移動する他、加工誤差、組立誤差、調整誤差等によって第１方向２０２にも僅かに移動しうる。そこで、図１２では、便宜的に、スクリューボルト３４２が第２方向２０３に移動しながら第１方向２０２にも移動した状態が示されている。

スクリューボルト３４２が第１方向２０２に移動すると、レール部３４６、キャリッジ部３４７、弾性体付き金属体３４１およびミラー３１１に対して、第１方向２０２に関して、操作力３５１、３５２、３６１、３７１が作用する。ミラー３１１は、支持機構３２０、３３０により第１方向２０２における位置が規制されているので、ミラー３１１には操作力３７１に抵抗する反力が作用し、移動しない。弾性体付き金属体３４１は、ミラー３１１から操作力３６１に抵抗する反力を受けるため、移動しない。レール部３４６は、スクリューボルト３４２から操作力３５１を受け、キャリッジ部３４７に対して、第１方向２０２に関して相対的に移動する。キャリッジ部３４７は、レール部３４６が移動することに伴って、前記リニアガイドの抵抗の反作用によって第１方向２０２に操作力３５２を受けるが、弾性体付き金属体３４１から操作力３５２に抵抗する反力を受けるため、移動しない。

以上のように、スクリューボルト３４２が第１方向２０２に移動することに伴って、レール部３４６が第１方向２０２に移動する。キャリッジ部３４７、弾性体付き金属体３４１およびミラー３１１は、前記リニアガイドの抵抗の反作用による力と、支持機構３２０、３３０からの反力と、に起因する力が内部で釣り合い、移動することなく元の位置に留まる。この時、ミラー３１１に作用する操作力３７１、および、支持機構３２０、３３０からの反力の大きさは、前記リニアガイドの抵抗の大きさに等しい。

一例において、前記リニアガイドの抵抗は、ミラー３１１と弾性体付き金属体３４１とによって前記リニアガイドに作用する重量の和をＭｇとすると、０．０２Ｍｇである。これは、連結部３４５を有しない構成、つまりスクリューボルト３４２と弾性体付き金属体３４１とが直接結合された構成の１０分の１の大きさである（スクリューボルト３４２と弾性体付き金属体３４１との動摩擦係数が０．２の場合）。

ミラー３１１に作用する操作力３７１および支持機構３２０、３３０からの反力により、ミラー３１１に応力が作用すると、ミラー３１１に歪みが発生し、ミラー３１１の光学性能が低下する可能性がある。そのため、操作力３７１および支持機構３２０、３３０からの反力を小さく抑えることが好ましい。操作機構３４０は、操作部３４２と接触部３４１とが相対的に移動することを可能にする連結部３４５を含み、これによって前記リニアガイドの動摩擦係数を小さくすることができ、操作力３７１および支持機構３３０からの反力３７２を小さく抑えることができる。結果として、ミラー３１１に作用する応力が小さく抑えられ、ミラー３１１に発生する歪みが低減し、ミラー３１１の光学性能の低下が抑えられる。

図１３には、第１実施形態の第２実施例としての光学装置５００の正面図が示されている。光学装置５００は、光学部品としてのミラー５１１と、ミラー５１１を支持する支持機構５３０ａ、５３０ｂと、ミラー５１１を操作する操作機構５４０ａ、５４０ｂとを備えうる。光学装置５００は、更に、支持機構５３０ａ、５３０ｂおよび操作機構５４０ａ、５４０ｂが固定された鏡筒５０１を備えうる。支持機構５３０ａ、５３０ｂの構成は、光学装置３００の支持機構３３０ａ、３３０ｂと同様でありうる。

図１４は、操作機構５４０の斜視図である。図１５は、図１３のＨ－Ｈ断面図である。操作機構５４０は、ミラー５１１の重量を支持するための弾性シートを表面に有する弾性体付き金属体（接触部）５４１と、重力方向に平行な第２方向に可動部を駆動するステッピングモーターを有するリニアアクチュエータ５４２とを含みうる。金属体（接触部）５４１とリニアアクチュエータ５４２は、板ばね５４３および金属体５４６、５４７、５４８を有する連結部によって互いに連結されている。リニアアクチュエータ５４２は、鏡筒５０１に固定されている。リニアアクチュエータ５４２を駆動すると、連結部５４５を第２方向２０３に移動させることができる。連結部５４５の移動に伴って、弾性体付き金属体５４１も、第２方向６０３に移動する。光学装置５００においても、図４（ａ）から図４（ｅ）までの一連の工程を経ることにより、ミラー５１１に作用する応力が、該工程による所定の応力状態となる。

図１６は、図４（ｂ）の工程を実施している第２実施例の光学装置５００のＤ－Ｄ断面図である。ここで、リニアアクチュエータ５４２の可動部、連結部５４５、弾性体付き金属体５４１は、第２方向２０３に移動する他、加工誤差、組立誤差、調整誤差等によって第１方向２０２にも移動しうる。そこで、図１６では、便宜的に、リニアアクチュエータ５４２がその可動部を駆動する第２方向２０３に加えて、第１方向２０２にも駆動成分を持つ状態が示されている。

リニアアクチュエータ５４２がその可動部を第２方向２０２に駆動すると、板ばね５４３、金属体５４７、弾性体付き金属体５４１、ミラー５１１に対して、第２方向２０２の操作力５５１、５５２、５６１、５７１が作用する。ミラー５１１は、支持機構５２０、５３０により第１方向２０２における位置が規制されているので、ミラー５１１には操作力５７１に抵抗する反力が作用し、移動しない。弾性体付き金属体５４１は、ミラー５１１から操作力５６１に抵抗する反力を受けるため、移動しない。板ばね５４３は、リニアアクチュエータ５４２から操作力５５１を受けて、第１方向２０２に関して変形する。金属体５４７は、板ばね５４３が変形することに伴って、板ばね５４３の弾性力によって第２方向２０２に操作力５５２を受けるが、弾性体付き金属体５４１から操作力５５２に抵抗する反力を受けるため、移動しない。

以上のように、リニアアクチュエータ５４２がその可動部を第１方向２０２に移動させることに伴って板ばね５４３が第１方向２０２に関して変形する。金属体５４７、弾性体付き金属体５４１、ミラー５１１は、板ばね５４３の弾性力と、支持機構５２０、５３０からの反力と、に起因する力が内部で釣り合い、移動することなく元の位置に留まる。
この時、ミラー５１１に作用する操作力５７１、反力の大きさは、板ばね５４３の弾性力の大きさに等しい。

一例において、板ばね５４３の第１方向２０２に関する最大変形量を０．１０ｍｍ、板ばね５４３の変形部の寸法を８０ｍｍ×６７ｍｍ、厚さを１．６ｍｍ、材質を、比重が７．９、ヤング率が１８６ＧＰａのばね用ステンレス鋼ＳＵＳ３０４とすることができる。この場合、板ばね５４３の弾性力は、約１０Ｎである。

連結部５４５を有しない構成、つまりリニアアクチュエータ５４２と弾性体付き金属体５４１とが直接結合された構成では、ミラー５１１に作用する操作力５７１は、次に述べる条件の下では１０００Ｎである。

＜条件＞ミラー５１１と弾性体付き金属体５４１とがリニアアクチュエータ５４２に作用する重量の和が５００ｋｇｆ、リニアアクチュエータ５４２と弾性体付き金属体５４１との動摩擦係数が０．２。

ミラー５１１に作用する操作力５７１、支持機構５２０、５３０からの反力によってミラー５１１に応力が作用すると、ミラー５１１に歪みが発生し、ミラー５１１の光学性能が低下する可能性がある。そのため、操作力５７１および反力５７２を小さく抑えることが好ましい。操作機構５４０は、リニアアクチュエータ５４２と金属体５４１とが相対的に移動することを可能にする連結部５４５を含み、これによって操作力５７１、支持機構５２０、５３０からの反力を小さく抑えることができる。結果として、ミラー５１１に作用する応力が小さく抑えられ、ミラー５１１に発生する歪みが低減し、ミラー５１１の光学性能の低下が抑えられる。

図１７には、第１実施形態の第３実施例としての光学装置７００の正面図が示されている。光学装置７００は、光学部品としてのミラー７１１と、ミラー７１１を支持する支持機構７３０ａ、７３０ｂと、ミラー７１１を操作する操作機構７４０ａ、７４０ｂとを備えうる。光学装置７００は、更に、支持機構７３０ａ、７３０ｂおよび操作機構７４０ａ、７４０ｂが固定された鏡筒７０１を備えうる。

図１８は、図１６のＩ－Ｉ断面図である。支持機構７３０ａは、ミラー７１１の光軸と平行な第１方向２０２に位置規制部７３１、７３２を駆動する変更機構としてのエアシリンダ７３４、７３６を含みうる。支持機構７３０ａは、更に、エアシリンダ７３４、７３６を鏡筒７０１に固定するための金属製のハウジング７３３、７３５を含みうる。支持機構７３０ｂは、支持機構７３０ａと同様の構成を有しうる。支持機構７３０ａ、７３０ｂは、光学装置７００の対称軸７１０に対して対称に配置されうる。対称軸７１０は、ミラー７１１の中心（光軸）を通るように配置されうる。操作機構７４０ａ、７４０ｂは、第２実施例の操作機構５４０ａ、５４０ｂと同様の構成を有しうる。光学装置７００においても、図４（ａ）から図４（ｅ）までの一連の工程を経ることにより、ミラー７１１に作用する応力が、該工程による所定の応力状態となる。

図１９（ａ）～図１９（ｃ）には、ミラー７１１のうち位置規制部７３１、７３２と当接する領域に作用する応力を所定の応力状態にし、ミラー７１１を押圧して第１方向２０２に関して位置決めする工程が示されている。図１９（ａ）は、光学装置７００の、図４（ｃ）の工程のＥ－Ｅ断面図である。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）の状態から、エアシリンダ７３４、７３６によって位置規制部７３１、７３２の位置をミラー７１１から離間した位置に変更した状態が示されている。位置規制部１３１、１３２の位置をミラー７１１から離間した位置に変更することによって、位置規制部１３１、１３２とミラー７１１との接触によってミラー７１１に作用していた応力が除去される。

図１９（ｃ）には、図１９（ｂ）の状態から、エアシリンダ７３４、７３６によって位置規制部１３１、１３２の位置を、位置規制部１３１、１３２がミラー７１１と当接する位置に変更し、ミラー７１１が所定の位置に配置された状態が示されている。エアシリンダ７３４、７３６によって位置規制部１３１、１３２を駆動し、ミラー７１１を押圧すると、ミラー７１１を支持している弾性体付き金属体５４１、弾性体付き金属体５４１と連結された金属体５４７が、ミラー７１１とともに移動する。一方、板ばね５４３は、金属体５４７の移動に伴って変形する。エアシリンダ７３４、７３６がミラー７１１を押圧する押圧力７８１は、板ばね５４３の弾性力に等しい。

一例において、板ばね５４３の弾性力は、第２実施例において説明した寸法、材質、最大変形量の板ばね５４３を用いると、約１０Ｎである。連結部５４５を有しない構成、つまりリニアアクチュエータ５４２と弾性体付き金属体５４１とが直接結合された構成では、ミラー７１１を押圧して駆動するのに必要な押圧力７８１は、次に述べる条件の下では１０００Ｎである。

＜条件＞ミラー７１１と弾性体付き金属体５４１とがリニアアクチュエータ５４２に作用する重量の和が５００ｋｇｆ、リニアアクチュエータ５４２と弾性体付き金属体５４１との動摩擦係数が０．２。

ミラー７１１に作用する押圧力７８１によってミラー７１１に応力が作用すると、ミラー７１１に歪みが発生し、ミラー７１１の光学性能が低下する可能性がある。そのため、押圧力７８１を小さく抑えることが好ましい。操作機構７４０は、リニアアクチュエータ５４２と金属体５４１とが相対的に移動することを可能にする連結部５４５を含み、これによって押圧力７８１を小さく抑えることができる。結果として、ミラー７１１に作用する応力が小さく抑えられ、ミラー７１１に発生する歪みが低減し、ミラー７１１の光学性能の劣化が抑えられる。

図２０は、本発明の第２実施形態の露光装置１０００の側面図である。露光装置１０００は、照明装置１１００、露光パターン形成装置１２００、投影光学装置（投影光学系）１３００、ステージ装置１４００、および、電気制御装置１５００を備えうる。照明装置１１００、露光パターン形成装置１２００、投影光学装置１３００、ステージ装置１４００および電気制御装置１５００は、チャンバー１６００に収容されうる。第１実施形態の光学装置１００等に代表される光学装置は、例えば、投影光学装置１３００の一部を構成しうる。

電気制御装置１５００は、照明装置１１００、露光パターン形成装置１２００、投影光学装置１３００、ステージ装置１４００、チャンバー１６００の内部空間の温度を所定の温度範囲に保つための電気制御を行う。また、露光時において、照明装置１１００、露光パターン形成装置１２００、投影光学装置１３００、ステージ装置１４００、の操作部を連動させるための電気制御を行う。

照明装置１１００で生成された露光光は、露光パターン形成装置１２００に照射され、露光パターンが形成される。露光パターンは、投影光学装置１３００によって、ステージ装置１４００のステージ上に搭載された基板（ウェハーまたはガラスプレート）に投影される。

光学装置１００を構成する光学部品１１１は、投影光学装置１３００を構成する光学系の一部として、露光パターン形成装置で形成された露光パターンをウェハーやガラスプレートに結像する際の結像性能に大きく影響する。そのため、光学部品１１１に応力が作用すると、光学部品１１１に歪みが発生し、前記結像性能が低下する可能性がある。光学装置１００では、光学部品１１１に作用する応力が小さく抑えられるため、光学部品１１１に発生する歪みが低減する。結果として、光学部品１１１の結像性能の劣化を小さく抑制することができ、良好な結像性能を有する露光装置１０００を提供することができる。

図２１は、本発明の第３実施形態の露光装置２０００の側面図である。露光装置２０００は、照明ユニット２１００、露光マスクユニット２２００、投影ユニット（投影光学系）２３００、ステージユニット２４００および電気制御ユニット２５００を備えうる。照明ユニット２１００、露光マスクユニット２２００、投影ユニット２３００、ステージユニット２４００および電気制御ユニット２５００は、チャンバー２６００に収容されうる。第１実施形態の光学装置３００等に代表される光学装置は、投影ユニット２３００の一部を構成しうる。

電気制御ユニット２５００は、照明ユニット２１００、露光マスクユニット２２００、投影ユニット２３００、ステージユニット２４００、チャンバー２６００の内部空間の温度を所定の温度範囲に保つための電気制御を行う。具体的には、電気制御ユニット２５００は、各ユニットの内部空間に配置された温度センサの値を基に、各ユニットに送気するクリーンな乾燥空気の温度をフィードバック制御しうる。

露光を行う際には、以下で述べる各ユニットの動作を同期させる必要がある。照明ユニットの動作は、照明光を照射するタイミングと照射時間である。露光マスクユニット２２００の動作は、露光マスクユニット２２００を構成する露光マスクをスキャンするタイミングとスキャンする速度である。投影ユニット２３００の動作は、投影ユニット２３００を構成する投影光学系において、駆動を伴う光学系を駆動するタイミングと駆動する速度である。ステージユニット２４００の動作は、ステージユニット２４００を構成するステージを駆動するタイミングと駆動する速度である。電気制御ユニット２５００は、上述した各ユニットの動作を同期するための電気制御を行う。

照明ユニット２１００で生成された露光光は、露光マスクユニット２２００を構成する露光マスク２２０１に照射され、前記露光マスクを透過することにより、露光マスクを物体面とする露光パターンが形成される。露光パターンは、投影ユニット２３００によって、ステージユニット２４００のステージ上に搭載されたガラスプレート２４０１に投影される。

光学装置３００を構成するミラー３１１は、投影ユニット２３００を構成する投影光学系２３０１の一部として、露光マスク２２０１を透過した露光光をガラスプレート２４０１に塗布されたレジストに結像する際の結像性能に大きく影響する。そのため、ミラー３１１に応力が作用していると、ミラー３１１に歪みが発生し、前記結像性能が劣化する可能性がある。光学装置３００では、ミラー３１１に作用する応力が小さく抑えられるため、ミラー３１１に発生する歪みが低減する。結果として、ミラー３１１の結像性能の劣化を小さく抑制することができ、良好な結像性能を有する露光装置２０００を提供することができる。

以下、上記の露光装置を使って物品（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子、ＭＥＭＳ等）を製造する物品製造方法を説明する。物品は、前述の露光装置を使用して、感光剤が塗布された基板（ウェハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板の感光剤を現像してパターンを形成する工程と、そのパターンを使って基板を処理する工程を経て、該処理された基板から製造されうる。他の周知の工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれる。本物品製造方法によれば、従来よりも高品位の物品を製造することができる。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００：光学装置、１１１：光学部品、１３１、１３２：位置規制部、１４０：操作機構、１４５：連結部

Claims (11)

1. 光学部品と、
   前記光学部品を支持する支持部、および前記光学部品の光軸と平行な第１方向における前記光学部品の位置を規制する位置規制部を有する支持機構と、
   前記光学部品に対して、前記第１方向とは異なる第２方向に力を加え、前記光学部品を操作するための操作機構と、を備え、
   前記操作機構は、前記光学部品と接触する接触部と、前記接触部を前記第２方向に移動させる操作部と、前記接触部と前記操作部とを連結する連結部と、を含み、前記連結部は、前記第１方向に関して、前記操作部と前記接触部とが相対的に移動可能に構成されている、
   ことを特徴とする光学装置。
2. 前記第１方向に関して、前記操作部を前記接触部に対して相対的に移動させるために要する力は、前記光学部品と前記接触部との間に作用する静止摩擦抵抗より小さい、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記第１方向における前記位置規制部の位置を変更する変更機構を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
4. 前記連結部は、前記第１方向に関して前記操作部と前記接触部とが相対的に移動することを可能にする弾性部を含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学装置。
5. 前記連結部は、前記第１方向に関して、前記操作部と前記接触部とが相対的に移動することを可能にするリニアガイドを含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学装置。
6. 前記連結部は前記第１方向に関して前記操作部と前記接触部とが相対的に移動することを可能にする板ばねを含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学装置。
7. 前記操作機構は、前記光学部品の状態を変更可能に構成され、前記状態は、前記光学部品が前記支持機構によって支持された第１状態と、前記光学部品が前記操作機構によって支持された第２状態とを含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学装置。
8. 前記状態は、前記第１状態から前記第２状態を経て前記第１状態にされる、
   ことを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
9. 前記操作機構は、駆動機構を含み、前記駆動機構は、前記状態が前記第１状態から前記第２状態を経て前記第１状態にされるように動作する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
10. 露光パターンを基板に投影する投影光学系を備える露光装置であって、
    前記投影光学系は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学装置を含む、
    ことを特徴とする露光装置。
11. 請求項１０に記載の露光装置を用いて、感光剤が塗布された基板を露光する工程と、
    前記感光剤を現像してパターンを形成する工程と、
    前記パターンを使って前記基板を処理する工程と、
    を含み、前記基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。

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