KR102202272B1 - 위치 조정 기구, 노광 장치 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

압전 액추에이터의 조정 작업을 용이하게 하는 위치 조정 기구를 제공한다.
베이스의 내부에 수용된, 피구동 부재(101)를 구동시키는 압전 액추에이터(103)의 위치를 조정하는 위치 조정 기구(100)이며, 압전 액추에이터(103)의 한쪽 단부에, 제1 체결부(106)에 의해 해방 가능하게 고정되고, 피구동 부재(101)와 접속하는 제1 조절부(102)와, 압전 액추에이터(103)의 다른 쪽 단부에 고정되고, 압전 액추에이터(103)의 위치를 이동시키는 구동 기구(105)와, 구동 기구(105)를 제2 체결부(107)에 의해 해방 가능하게 보유 지지하는 제2 보유 지지 부재(108)를 갖는다. 구동 기구(105)는, 제2 보유 지지 부재(108)로부터 해방되어, 제1 조절부(102)가 한쪽 단부로부터 해방된 상태에서, 압전 액추에이터(103)의 위치를 소정의 방향으로 조절한다.

Description

위치 조정 기구, 노광 장치 및 물품의 제조 방법{POSITION ADJUSTMENT MECHANISM, EXPOSURE APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은 위치 조정 기구, 노광 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
진동이나 압력 등의 힘이 가해지면 전압이 발생하고, 반대로 전압이 가해지면 신축하는 현상은 압전 효과라고 불리고 있고, 압전 효과를 갖는 소자는, 일반적으로 압전 소자 또는 피에조 소자라 불리고 있다. 압전 소자는 전압의 제어에 의해 미묘하게 신축 변화시키는 것이 가능하기 때문에, 미소한 위치 제어가 가능한 액추에이터로서 사용되고 있다.
압전 액추에이터의 사용예로서, 예를 들어 특허문헌 1을 들 수 있다. 특허문헌 1에서는, 광로의 도중에 가변형 거울을 배치하여 수차 보정을 행하고 있고, 해당 가변형 거울의 미소한 위치 제어를, 압전 액추에이터를 사용해 행하고 있다. 구체적으로는, ㎜ 오더의 두께의 얇은 거울 이면에 대해, 액추에이터에 의해 반사면의 면외 방향으로 구동하는 힘을 가함으로써 임의의 형상의 반사면을 만들고 있다. 압전 액추에이터는, 고분해능이지만 압전 소자의 스트로크가 짧기 때문에, 보정 스트로크를 압전 소자의 스트로크 내로 수렴시키기 위해서는, 압전 액추에이터의 위치 조정이 필요해진다. 특허문헌 2는, 압전 소자가 적층되는 적층 방향으로 엔드 부재를 스트로크 가능한 압전 유닛을 구비하고, 압전 유닛을 수용하는 홀더와 케이싱의 외주면 사이에 간극을 갖고 있는 액추에이터를 개시하고 있다.
일본 특허 공개 제2015-126037호 공보 일본 특허 공개 제2015-161349호 공보
압전 액추에이터의 조정 작업을 행하기 위하여 작업 스페이스를 확보할 필요가 있다. 그러나, 특허문헌 2에서는 적층 방향에 있어서의 위치의 미세 조정이 가능할 뿐, 조정 작업 시에 작업 스페이스를 확보할 수 없다. 한편, 작업성을 향상시키기 위한 작업 스페이스의 확대는, 압전 액추에이터를 장착하는 장치의 사이즈의 확대로 이어지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 조립 공정ㆍ유지 보수 시 등에서, 작업 스페이스의 관계상, 어느 일정 방향에서의 액세스를 할 수 없는 상황이 되는 경우도 상정된다. 따라서, 압전 액추에이터를 용이하게 조정할 수 있는 조정 기구가 필요하게 된다.
본 발명은, 예를 들어 압전 액추에이터의 조정 작업을 용이하게 하는 위치 조정 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면인 위치 조정 기구는, 베이스의 내부에 수용된, 물체를 구동시키는 액추에이터의 위치를 조정하는 위치 조정 기구이며 상기 액추에이터의 한쪽 단부에, 제1 체결부에 의해 해방 가능하게 고정되고, 상기 물체와 접속하는 접속부와, 상기 액추에이터의 다른 쪽 단부에 고정되고, 상기 액추에이터의 위치를 이동시키는 구동 기구와, 상기 구동 기구를 제2 체결부에 의해 해방 가능하게 보유 지지하는 보유 지지 부재를 갖고, 상기 구동 기구는, 상기 보유 지지 부재로부터 해방되어, 상기 접속부가 상기 한쪽 단부로부터 해방된 상태에서, 상기 액추에이터의 위치를 미리정해진 방향으로 조절한다.
본 발명에 따르면, 예를 들어 압전 액추에이터의 조정 작업을 용이하게 하는 위치 조정 기구를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 2는 제2 실시 형태를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 3은 제3 실시 형태를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 4는 제3 실시 형태를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 5는 광학 장치를 적용한 노광 장치의 구성을 나타내는 개략도.
(제1 실시 형태)
도 1을 참조하여, 제1 실시 형태를 설명한다. 도 1의 (A)는, 제1 실시 형태에 따른 압전 액추에이터의 위치 조정 기구(100)의 단면도이다. 압전 액추에이터(103)의 위치를 조정하는 위치 조절 기구(100)는, 제1 조정부(102), 제1 체결부(106), 구동 기구(105), 제2 체결부(107), 제2 보유 지지 부재(108)를 포함한다. 압전 액추에이터(103)는, 베이스인 제1 보유 지지 부재(104)의 내부에 수용되어 있다. 피구동 부재(101)는, 예를 들어 얇은 거울 등의 광학 부재이며, 압전 액추에이터(103)에 의해 구동된다. 피구동 부재(101)는, 접속부인 제1 조정부(102)를 통해 압전 액추에이터(103)와 접속되어 있다. 제1 조정부(102)의 반대면은, 제1 체결부(106)에 의해 압전 액추에이터(103)의 한쪽 단부와 체결(고정)되어, 해방하는 것이 가능하다. 이하, 해방하는 것이 가능한 것을, 해방 가능하다라고 기재한다. 또한, 피구동 부재(101)의 변형 자유도를 향상시키기 위하여, 피구동 부재(101)와 제1 조정부(102) 사이에 힌지 등의 부재를 개재시켜도 된다. 또한, 압전 액추에이터(103)의 다른 쪽(반대 측)의 단부는 구동 기구(105)와 체결되어 있다. 제2 보유 지지 부재(108)는, 제2 체결부(107)에 의해 해방 가능하게 구동 기구(105)를 보유 지지하고 있다. 이 구조에 의해, 압전 액추에이터(103)가 구동함으로써 피구동 부재(101)와 제1 보유 지지 부재(104)나 제2 보유 지지 부재(108)의 거리가 변화하고, 피구동 부재(101)가 변형된다.
구동 기구(105)는, 예를 들면 가이드이며, 압전 액추에이터(103)의 위치 이동을 보조한다. 또한 구동 기구(105)를 체결하고 있는 제2 체결부(107)를 피구동 부재(101) 측으로 인출하고, 그 후에 구동 기구(105) 측에 외력을 가함으로써, 제2 보유 지지 부재(108)와 구동 기구(105)를 이격시키는 것이 가능하다. 또한 제2 체결부의 축경은 제2 보유 지지 부재(108)의 구멍 직경보다도 충분히 작은 것으로 함으로써 마찰력을 발생시키지 않는 기구로 되어 있다.
도 1의 (B)에 도시된 바와 같이, 압전 액추에이터(103)의 위치 조정을 하는 경우, 먼저 제1 체결부(106)를 해방하고, 다음에 제2 체결부(107)를 피구동 부재(101) 측으로 인출한다. 그 상태로, 구동 기구(105) 측에 피구동 부재(101)와는 반대 방향의 외력을 가함으로써, 압전 액추에이터(103)가 소정의 방향인 피구동 부재(101)와 반대 방향으로 이동하고, 제1 조정부(102)와 압전 액추에이터(103)가 이격한다. 이격 스페이스에서는, 예를 들어 스페이서를 넣어 위치 조정을 행하는 등의 작업을 용이하게 행할 수 있다. 본 실시 형태에 따르면, 압전 액추에이터(103)의 위치를 조정하기 위한 충분한 스페이스가 확보됨으로써, 압전 액추에이터(103)를 용이하게 조정하는 것이 가능해진다.
(제2 실시 형태)
이하, 도 2를 참조하여, 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 도 2의 (A)는, 제2 실시 형태에 따른 압전 액추에이터의 위치 조정 기구(200)의 단면도이다. 이하의 설명에 있어서, 제1 실시 형태와 동일하거나 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그의 설명을 간략화 혹은 생략한다. 피구동 부재(101)는 예를 들면 얇은 거울이며, 제1 조정부(102)와 체결되어 있다. 제1 조정부(102)의 반대면은, 제1 체결부(106)에 의해 압전 액추에이터(103)와 체결되어, 해방하는 것이 가능하다. 피구동 부재(101)의 변형 자유도를 향상시키기 위하여, 피구동 부재(101)와 제1 조정부(102) 사이에 힌지 등의 부재를 개재시켜도 된다. 또한, 압전 액추에이터(103)에서 피구동 부재(101)의 반대 측은, 제1 보유 지지 부재(104)와 체결되어 있다. 상기 구조로부터 압전 액추에이터(103)가 구동함으로써, 피구동 부재(101)와 제1 보유 지지 부재(104)의 거리가 변화되어, 피구동 부재(101)가 변형된다.
구동 기구(105)는 예를 들면 가이드이며, 압전 액추에이터(103)의 위치 이동을 보조하는 부재가 된다. 또한 제2 체결부(107)는 해방하는 것도 가능하다. 스프링(201)은, 구동 기구(105)와 압전 액추에이터(103)에 접속되어 있고, 제2 체결부(107)를 해방함으로써 스프링에 의한 탄성력이 발생한다. 또한, 스프링에 한정되는 것이 아니라, 소정의 방향으로 탄성력을 발생시킬 수 있는 탄성 부재(압박 부재)이면 된다. 예를 들어, 스프링(201)의 대체로서 실린더 등을 사용해도 된다.
도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 압전 액추에이터(103)의 위치 조정을 하는 경우, 먼저 제1 체결부(106)를 해방하고, 다음에 제2 체결부(107)를 피구동 부재(101) 측으로 인출한다. 제2 체결부(107)를 피구동 부재(101) 측으로 인출함으로써, 스프링(201)에 의한 탄성력이 작용하고, 압전 액추에이터(103)가 피구동 부재(101)와 반대 방향으로 이동하고, 제1 조정부(102)와 압전 액추에이터(103)가 이격된다. 그 결과, 압전 액추에이터(103)의 위치를 조정하기 위한 충분한 스페이스가 확보됨으로써, 압전 액추에이터(103)를 용이하게 조정하는 것이 가능해진다.
(제3 실시 형태)
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 도 3의 (A)는, 제3 실시 형태에 따른 압전 액추에이터의 위치 조정 기구(300)의 단면도이다. 이하의 설명에 있어서, 상술한 실시 형태와 동일하거나 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그의 설명을 간략 혹은 생략한다. 구성의 개략은 이하와 같다. 피구동 부재(101)는, 예를 들면 얇은 거울이며, 제1 조정부(102)와 체결되어 있다. 제1 체결부(106)에 의해 제1 조정부(102)와 연결 부재(304)가 체결되고, 제1 체결부(106)는 해방하는 것이 가능하다. 피구동 부재(101)의 변형 자유도를 향상시키기 위하여, 피구동 부재(101)와 제1 조정부(102) 사이에 힌지 등의 부재를 개재시켜도 된다. 제3 체결부(302)는, 압전 액추에이터(103)와 연결 부재(304)를 체결하고, 제3 체결부(302)는 해방하는 것이 가능하다.
압전 액추에이터(103)에서, 피구동 부재(101)의 반대 측은, 제4 체결부(303)에 의해 압전 액추에이터(103)와 제2 조정부(301)와 제1 보유 지지 부재(104)를 체결하고 있다. 제4 체결부(303)는 해방하는 것이 가능하다. 압전 액추에이터(103)가 구동함으로써, 피구동 부재(101)와 제1 보유 지지 부재(104)의 거리가 변화함으로써, 피구동 부재(101)가 변형된다.
압전 액추에이터(103)에 있어서의 제1 보유 지지 부재(104) 측은, 제2 체결부(107)와 체결되는 구동 기구(105)를 갖는다. 구동 기구(105)는 예를 들면 가이드이며, 압전 액추에이터(103)의 위치 이동을 보조하는 부재가 된다. 또한 제2 체결부(107)는, 해방하는 것이 가능하다. 스프링(201)은, 구동 기구(105)와 압전 액추에이터(103)에 접속되어 있고, 제2 체결부(107)를 해방함으로써 스프링에 의한 탄성력이 발생한다. 또한, 스프링에 한정되는 것이 아니라, 탄성력을 발생시킬 수 있는 탄성 부재이면 된다. 예를 들어, 스프링(201)의 대체로서 실린더 등을 사용해도 된다.
도 3의 (B)에 도시된 바와 같이, 피구동 부재(101) 측으로부터 압전 액추에이터(103)의 위치 조정을 하는 경우, 먼저 제1 체결부(106)를 해방하고, 다음으로 제2 체결부(107)를 피구동 부재(101) 측으로 인출한다. 그리고, 스프링(201)에 의한 탄성력이 작용함으로써, 압전 액추에이터(103)가 피구동 부재(101)와 반대 방향으로 이동하고, 제1 조정부(102)와 연결 부재(304)가 이격한다. 그 결과, 압전 액추에이터(103)의 위치를 조정하기 위한 충분한 스페이스가 확보됨으로써, 압전 액추에이터(103)를 용이하게 조정하는 것이 가능해진다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 보유 지지 부재(104) 측으로부터 압전 액추에이터(103)의 위치 조정을 하는 경우, 먼저 제3 체결부(302)를 해방하고, 다음에 제4 체결부(303)를 해방함으로써, 제2 조정부(301)와 제1 보유 지지 부재(104)를 이격하는 것이 가능해진다. 그 결과, 제2 조정부(301)에서, 예를 들면 위치 조정용 스페이서 등을 제2 조정부(301)와 제1 보유 지지 부재(104) 사이에 삽입 또는 발거하고, 그 후, 제4 체결부(303)와 제3 체결부(302)를 체결함으로써, 압전 액추에이터(103)의 위치 조정이 가능해진다. 이상에 의해, 좁은 작업 스페이스에서도 압전 액추에이터(103)를 용이하게 조정할 수 있으며, 또한 복수의 방향으로부터도 조정이 가능해진다.
(노광 장치에 관한 실시 형태)
도 5는, 위치 조정 기구에 의해 위치 조절되는 액추에이터에 의해 구동되어, 변형하는 광학 장치를 적용한 노광 장치의 구성을 나타내는 개략도이다. 노광 장치(50)는, 조명 광학계(IL)와, 투영 광학계(PO)와, 마스크(55)를 보유 지지하여 이동 가능한 마스크 스테이지(MS)와, 기판(56)을 보유 지지하여 이동 가능한 기판 스테이지(WS)와, 기판(56)을 노광하는 처리를 제어하는 제어부(51)를 갖는다. 이하의 도면에 있어서, 상하 방향(연직 방향)으로 Z축을 취하고, Z축에 수직인 평면 내에 서로 직교하는 X축 및 Y축을 취하고 있다. 조명 광학계(IL)는, 광원 및 슬릿(모두 도시되지 않음)을 포함한다. 조명 광학계(IL)에 포함되는 광원으로부터 출사된 광은, 예를 들어 조명 광학계(IL)에 포함되는 슬릿에 의해, XY 방향으로 긴 원호상의 노광 영역을 마스크(55) 위에 형성할 수 있다. 마스크(55) 및 기판(56)은, 마스크 스테이지(MS) 및 기판 스테이지(WS)에 의해 각각 보유 지지되어 있고, 투영 광학계(PO)를 통해 광학적으로 거의 공액인 위치(투영 광학계(PO)의 물체면 및 상면의 위치)에 배치된다. 투영 광학계(PO)는, 소정의 투영 배율을 갖고, 마스크(55)에 형성된 패턴을 기판(56)에 투영한다. 그리고, 마스크 스테이지(MS) 및 기판 스테이지(WS)를, 투영 광학계(PO)의 물체면과 평행한 방향(예를 들면 XY 방향)에, 투영 광학계(PO)의 투영 배율에 따른 속도비로 주사시킨다. 이에 의해, 마스크(55)에 형성된 패턴을 기판(56)에 전사할 수 있다.
투영 광학계(PO)는, 사다리꼴 거울(52)과, 오목 거울(53)과, 볼록 거울(54)을 포함하도록 구성된다. 조명 광학계(IL)로부터 출사해 마스크(55)를 투과한 노광 광은, 사다리꼴 거울(52)의 제1면(52a)에 의해 광로가 절곡되어, 오목 거울(53)의 제1면(53a)에 입사한다. 오목 거울(53)의 반사면(53a)에 있어서 반사한 노광 광은, 볼록 거울(54)에 있어서 반사하고, 오목 거울(53)의 반사면(53a)에 입사한다. 오목 거울(53)의 반사면(53a)에 있어서 반사한 노광 광은, 사다리꼴 거울(52)의 제2면(52b)에 의해 광로가 절곡되고, 기판 위에 결상한다. 이와 같이 구성된 투영 광학계(PO)에서는, 볼록 거울(54)의 표면이 광학적인 퓨필이 된다.
상술한 노광 장치의 구성에서, 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태에 기재된 위치 조정 기구는, 예를 들어 오목 거울(53)의 반사면을 변형하기 위한 액추에이터 의 위치를 조절하는 조절 기구로서 투영 광학계에 이용될 수 있다. 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태 중 어느 것의 위치 조정 기구를 구비한 투영 광학계를 노광 장치에 이용함으로써, 위치 조정된 액추에이터에 의해 오목 거울(53)의 반사면을 변형시킬 수 있고, 투영 광학계에 있어서의 광학 수차를 고정밀도로 보정할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 노광 장치에 적용하는 예를 설명했지만, 상기 실시 형태에 따른 위치 조정 기구를 구비한 투영 광학계를 적용 가능한 장치는, 예를 들어 기판 위에 레지스트의 잠상 패턴을 형성하는 리소그래피 장치가 있다. 그밖에, 레이저 가공 장치, 안저 촬영 장치, 망원경, 투영 광학계 등에도 적용 가능하다. 또한, 본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 실시에 유리한 구체예를 나타내는 것에 지나지 않는다. 또한, 상기의 실시 형태 중에서 설명되고 있는 특징의 조합 모두가 본 발명의 과제 해결을 위하여 필수인 것이라고만 할 수는 없다.
(물품의 제조 방법에 관한 실시 형태)
본 실시 형태에 따른 물품의 제조 방법은, 예를 들어 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스나 미세 구조를 갖는 소자 등의 물품을 제조하기에 적합하다. 본 실시 형태의 물품의 제조 방법은, 기판에 도포된 감광제에 상기의 노광 장치를 사용하여 잠상 패턴을 형성하는 공정(기판을 노광하는 공정)과, 이러한 공정에서 잠상 패턴이 형성된 기판을 현상하는 공정을 포함한다. 또한, 이러한 제조 방법은, 다른 주지의 공정(산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)을 포함한다. 본 실시 형태의 물품의 제조 방법은, 종래의 방법에 비해서, 물품의 성능ㆍ품질ㆍ생산성ㆍ생산 비용 중 적어도 하나에 있어서 유리하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다.
100: 위치 조정 기구
101: 피구동 부재
102: 제1 조정부
103: 압전 액추에이터
104: 제1 보유 지지 부재
105: 구동 기구
106: 제1 체결부
107: 제2 체결부
108: 제2 보유 지지 부재

Claims (8)

  1. 거울에 힘을 가함으로써 상기 거울을 변형시키는 액추에이터의 위치를, 베이스에 대해 조정하는 위치 조정 기구이며,
    상기 액추에이터의 한쪽 단부에, 제1 체결부에 의해 해방 가능하게 고정되어, 상기 거울과 접속하는 접속부와,
    상기 액추에이터의 다른 쪽 단부에 고정되어, 상기 액추에이터의 위치를 이동시키는 구동 기구와,
    상기 구동 기구를 제2 체결부에 의해 해방 가능하게 보유 지지하는 보유 지지 부재를 갖고,
    상기 제2 체결부를 풀어서 상기 보유 지지 부재로부터 상기 액추에이터를 해방함과 함께, 상기 제1 체결부를 풀어서 상기 액추에이터를 상기 한쪽 단부로부터 해방한 상태에서, 상기 구동 기구는, 상기 액추에이터의 위치를 상기 거울로부터 상기 구동 기구로 향하는 방향으로 조절가능한 것을 특징으로 하는, 위치 조정 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보유 지지 부재와 상기 구동 기구 사이에, 상기 구동 기구를 상기 방향으로 압박하는 압박 부재를 갖는 것을 특징으로 하는, 위치 조정 기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보유 지지 부재는 제4 체결부에 의해 상기 베이스에 고정되는 것을 특징으로 하는, 위치 조정 기구.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제4 체결부는, 상기 보유 지지 부재를 상기 베이스로부터 해방 가능하게 고정하고,
    상기 보유 지지 부재는, 상기 베이스로부터 해방된 상태에서, 상기 방향의 위치가 조절되는 것을 특징으로 하는, 위치 조정 기구.
  5. 베이스의 내부에 수용된, 물체를 구동시키는 액추에이터의 위치를 조정하는 위치 조정 기구이며,
    상기 액추에이터의 한쪽 단부에, 제1 체결부에 의해 해방 가능하게 고정되어, 상기 물체와 접속하는 접속부와,
    상기 액추에이터의 다른 쪽 단부에 고정되어, 상기 액추에이터의 위치를 이동시키는 구동 기구와,
    상기 구동 기구를 제2 체결부에 의해 해방 가능하게 보유 지지하는 보유 지지 부재를 갖고,
    상기 구동 기구는, 상기 보유 지지 부재로부터 해방되어, 상기 접속부가 상기 한쪽 단부로부터 해방된 상태에서, 상기 액추에이터의 위치를 미리정해진 방향으로 조절하고,
    상기 액추에이터는, 연결 부재를 통해 상기 접속부에 고정되고, 상기 연결 부재와 상기 액추에이터는 제3 체결부에 의해 고정되어, 상기 연결 부재와 상기 접속부는 상기 제1 체결부에 의해 해방 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는, 위치 조정 기구.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 위치 조정 기구에 의해 위치가 조정된 액추에이터에 의해 위치가 조절되는 광학 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
  7. 제6항에 기재된 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 공정과,
    노광된 상기 기판을 현상하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 물품의 제조 방법.
  8. 삭제
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