KR20080080046A - 광학요소 유지장치 - Google Patents

Abstract

광학요소를 유지하는 유지장치는, 상기 광학요소를 지지하는 지지부재와, 상기 지지 부재를 지지하는 원통형 부재와, 상기 광학요소 및 상기 지지 부재의 위치를 검출하는 복수의 센서와, 상기 복수의 센서로부터의 출력에 근거해 상기 지지 부재를 구동하는 구동 유닛을 구비한다. 상기 지지부재는 상기 광학요소와 접촉하는 복수의 돌출부를 포함한다. 상기 복수의 돌출부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 각 정점의 방향은 상기 복수의 센서를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 각 정점의 방향과 실질적으로 일치한다.

광학요소, 유지장치, 센서, 지지부재, 돌출부, 노광장치

Description

광학요소 유지장치{OPTICAL ELEMENT HOLDING APPARATUS}

본 발명은, 광학요소를 유지하기 위한 유지장치에 관한 것이다.

반도체 노광장치 등의 장치에 있어서, 광학요소를 유지하기 위한 유지장치가 이용된다.

반도체 노광장치는 레티클의 패턴을 실리콘 웨이퍼에 전사해 회로를 형성하기 위해 사용되는 장치이다. 고집적도의 회로를 형성하기 위해서는, 실리콘 웨이퍼 상에 전사되는 다층 패턴의 중첩 정밀도를 향상시킬 필요가 있다.

중첩 정밀도를 향상시키기 위해서는, 얼라인먼트 오차, 배율 오차, 상 일그러짐을 감소시킬 필요가 있다. 얼라인먼트 오차는, 레티클과 웨이퍼와의 상대 위치를 조정하는 것으로 감소시킬 수가 있다. 배율 오차는, 투영 광학계의 일부를 구성하는 광학요소의 일부를 광축 방향으로 이동시키는 것에 의해 감소시킬 수가 있다.

광학요소를 광축 방향으로 이동시킬 때는, 광축 이외의 방향을 가진 오차 성분, 특히 평행 편심 및 경사 오차가 커지지 않도록 제어해야 한다. 또 상 일그러짐은, 투영 광학계를 구성하는 광학요소의 일부를 평행 편심 혹은 경사 편심시키는 것에 의해 감소시킬 수가 있다.

이상과 같이, 중첩 정밀도를 향상시키기 위해서 광학요소를 이동시키는 기구를 가진 유지장치가 주목받는다. 이러한 유지장치에 대해서는, 예를 들면 일본국 공개특허공보 특개2001－343575호에 기재되어 있다. 도 14는 일본국 공개특허공보 특개2001－343575호에 기재된 유지장치의 구성을 나타낸다.

도 14에 있어서, 가동 렌즈(38a)는 제 1 렌즈 셀(46)의 내주측으로부터 돌출한 복수의 수납 시트(receiving seat)에 의해 지지되고, 렌즈 누름 부재 등에 의해 제 1 렌즈 셀(46)에 고정되어 있다. 또, 제 1 렌즈 셀(46)은 이너 링부(inner ring portion;44a)에 고정된다. 이너 링부(44a)는 연결 아암(59)을 통해서 액추에이터(50)에 의해 광축 방향으로 구동된다.

액추에이터(50)는, 이너 링부(44a)의 외측에 배치된 아우터 링부(outer ring portion;44b)의 외주를 따라 등 각도 간격으로 3개 설치된다. 또, 액추에이터(50) 중간에는 센서(72)가 설치되어 있다. 이 센서(72)는, 아우터 링부(44b)에 대한 이너 링부(44a)의 위치를 계측한다. 센서(72)의 개수가 3개이면, 이 센서(72)의 각각은 이너 링부(44a)와 아우터 링부(44b)와의 광축 방향에 있어서의 상대 변위량을 계측할 수 있다.

일본국 공개특허공보 특개평 10－054932호에 기재된 유지장치를 도 15에 나타낸다.

도 15에 나타낸 투영 광학계(10)에 있어서, 복수의 렌즈 소자(2a)의 각각은 환상의 렌즈 프레임에 의해 유지된다. 각 렌즈 프레임은 경통 62a, 62b, 62c의 내 측 돌출부에 의해 지지된다. 또, 경통 62a, 62b, 62c의 외측 돌출부 36a, 36b, 36c에, 경통 62a, 62b, 62c을 구동하는 액추에이터 60b, 60c와, 경통 62a, 62b, 62c 간의 변위를 검출하는 변위 검출기 64a, 64b가 설치된다.

상술한 일본국 공개특허공보 특개2001－343575호에 기재된 구성에 있어서는, 이너 링부(44a)가 경사져 있으면, 이너 링부(44a)가 변형될 수 있다. 이러한 변형은, 이너 링부(44a)와 주로 이너 링부(44a)를 구동시키는 액추에이터(50)와의 사이의 연결부에서 회전 방향에 있어서의 불충분한 마진에 의해 발생한다. 그리고, 이너 링부(44a)의 변형은 센서(72)에 의한 경사량의 검출 결과에 악영향을 주어, 센서(72)는 이너 링부(44a)의 경사를 정확히 검출할 수 없다. 그래서, 가동 렌즈(38a)와 이너 링부(44a)와의 사이에 경사 편차가 발생할 수도 있다.

일본국 공개특허공보 특개평 10－054932호에 기재된 유지장치에 있어서는, 변위 검출기 64a, 64b가 경통 62a, 62b, 62c 간의 변위를 검출하고, 액추에이터 60b, 60c는 경통 62a, 62b, 62c을 구동한다. 따라서, 비교적 무거운 경통 62a, 62b, 62c를 정확히 위치 결정하는 것이 어렵다.

본 발명은, 광학요소를 지지하는 지지 부재의 변형이나 광학요소와 지지 부재 간의 경사의 차이에 의해 생긴 계측 오차를 감소시키면서 광학요소의 위치를 계측할 수 있는 유지장치를 지향한다.

본 발명의 일 측면에 따른, 광학요소를 유지하는 유지장치는, 상기 광학요소를 지지하는 지지부재와, 상기 지지 부재를 지지하는 원통형의 부재와, 상기 광학요소 및 상기 지지 부재의 위치를 검출하는 복수의 센서와, 상기 복수의 센서로부터의 출력에 근거해 상기 지지 부재를 구동하는 구동 유닛을 구비한다. 상기 지지부재는 상기 광학요소와 접촉하는 복수의 돌출부를 포함한다. 상기 복수의 돌출부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 각 정점의 방향은 상기 복수의 센서를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 각 정점의 방향과 실질적으로 일치한다.

본 발명의 다른 측면에 따른, 광학요소를 유지하는 유지장치는 상기 광학요소를 지지하는 지지부재와, 상기 지지 부재를 지지하는 원통형의 부재와, 상기 광학요소 및 상기 지지 부재의 위치를 검출하는 복수의 센서와, 상기 복수의 센서로부터의 출력에 근거해 상기 지지 부재를 구동하는 구동 유닛을 구비한다. 상기 지지부재는 상기 광학요소와 접촉하는 복수의 돌출부를 포함한다. 상기 복수의 돌출부는 실질적으로 동일 평면 상에 존재한다. 상기 복수의 돌출부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 중심을 통과하고 상기 평면에 수직인 축을 회전축으로서 설정할 때, 상기 복수의 돌출부는 상기 회전축 주위의 회전 방향에 있어서 실질적으로 상기 복수의 센서와 같은 방향에 배치된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른, 광학요소를 유지하는 유지장치는, 상기 광학요소를 지지하는 지지부재와, 상기 지지 부재를 지지하는 원통형의 부재와, 상기 광학요소 및 상기 지지 부재의 위치를 검출하는 복수의 센서와, 상기 복수의 센서로부터의 출력에 근거해 상기 지지 부재를 구동하는 구동 유닛을 구비한다. 상기 지지부재는 상기 광학요소와 접촉하는 복수의 돌출부를 포함한다. 상기 복수의 돌출부는 실질적으로 동일한 평면 상에 존재한다. 상기 광학요소의 중심을 통과하고 상기 평면에 수직인 축을 회전축으로서 설정할 때, 상기 복수의 돌출부는 상기 회전축 주위의 회전 방향에 있어서 실질적으로 상기 복수의 센서와 같은 방향에 배치된다.

본 발명의 또 다른 특징 및 국면들은 첨부된 도면을 참조하면서 이하의 예시적인 실시 예의 상세한 설명으로부터 밝혀질 것이다.

본 발명에 의하면, 광학요소를 지지하는 지지 부재의 변형이나 광학요소와 지지 부재와의 경사의 차이에 의해 생기는 계측 오차를 감소시키면서 광학요소의 위치를 계측할 수 있는 유지장치를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 다양한 예시적인 실시 예, 특징 및 국면들을 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

(제 1 예시적인 실시 예)

본 발명의 제 1 예시적인 실시 예에 따른 광학요소 유지장치를 설명한다. 본 예시적인 실시 예에서는, 유지장치는 노광장치의 투영 광학계의 일부를 구성하는 광학요소를 유지한다. 그러나, 이 유지장치는, 광학요소를 고정밀도로 위치 결정하기 위해 이용되는 위치결정장치 등의 다른 장치에도 사용 가능하다.

도 1은, 유지장치가 설치되는 주사형 노광장치의 개략도다. 노광장치는 슬릿 광을 레티클(원판;5)에 조사하는 조명 유닛(4)과, 레티클을 유지하고 이동시키는 레티클 스테이지(6)와, 레티클(5)의 패턴을 웨이퍼(8)(기판) 위에 투영하는 투영 광학계(7)와, 웨이퍼(8)(기판)를 유지하고 이동시키는 웨이퍼 스테이지(9) 등을 구비한다.

투영 광학계(7)는, 복수의 경통(11)(원통형 부재)을 구비하고, 이들은 도 1의 Z축 방향과 평행한 방향인 광축 방향으로 겹쳐서 탑재됨으로써 서로 체결된다. 투영 광학계(7)는 지지체로서의 경통 지지부재(12)에 의해 지지된다. 경통 지지부재(12)는 마루바닥에 설치되는 본체(13)에 의해 제진(除振)기구(14)를 개입시켜 지지된다. 이 제진기구(14)에 의해 마루바닥으로부터의 진동이 투영 광학계(7)에 전해지는 것을 억제할 수가 있다.

상술한 구성에 의해, 노광이 개시되면, 레티클 스테이지(6)는 웨이퍼 스테이지(9)의 이동에 동기해 주사방식으로 이동한다. 웨이퍼 스테이지(9)는 광축 방향으로 웨이퍼 스테이지(9)를 이동시키는 이동기구를 포함하고 있다. 이 이동기구에 의해, 노광 중에 포커스 조정을 행할 수가 있다.

도 2a는 경통(11)의 내부를 광축 방향에서 본 경통(11)의 내부 평면도다. 도 2b는 도 2a에 있어서의 2B－2B선의 단면도이다. 도 2b에서, 광축 방향으로 연장되는 축을 Z축으로 한다. Z축과 직교하는 평면상에서 서로 직교하는 축을 X축 및 Y축으로 한다. 또, 광학요소(1)의 광축을 일점쇄선 AX로 나타낸다.

투영 광학계(7)는 소정의 광학 파워를 가지는 광학요소(1)를 복수 구비하고 있다. 광학요소(1)는 경통(11)의 내측에 배치된다. 본 예시적인 실시 예에서는, 광 학요소(1)로서 렌즈를 이용한다. 그렇지만, 미러 등의 다른 광학요소를 광학요소(1)로서 이용해도 된다. 또, 그 광학요소(1)의 형상도 한정되지 않는다.

이하, 도 2a 내지 도 5b를 참조하면서, 광학요소(1)를 유지하는 유지장치(100)에 대해 설명한다.

유지장치(100)는, 지지 프레임(지지 부재; 104)을 구비한다. 이 지지 프레임(104)은 광학요소(1)의 주연부에 복수의 개소에서 접촉해 광학요소(1)를 지지한다. 한층 더, 유지장치(100)는 광학요소(1) 또는 광학요소(1)에 장착된 타겟 부재의 변위를 검출하는 복수의 위치 센서(102)와, 이 위치 센서(102)의 출력에 의거해 광학요소(1)를 이동시키는 액추에이터를 포함한 구동 기구(110)를 구비한다. 이 위치 센서(102)는 복수의 개소에 설치되어 있다.

지지 프레임(104)은 지지 프레임(104) 상에 설치되는 돌출부(106)에서 광축 방향으로 광학요소(1)와 접촉하고, 광학요소(1)를 지지한다. 광학요소(1)는 지지 프레임(104)과 광학요소(1)와의 사이의 작은 간극에 충전된 접착제에 의해 반경 방향으로 지지된다. 돌출부(106)는 도 9b에 나타낸 바와 같이, 광학요소(1)와 지지 프레임(104)이 접하는 부분이다. 돌출부(106)는 광학요소(1)의 외주를 따라 광축 주위의 3개소에 대략 120°의 각도 간격으로 설치된다.

즉, 지지 프레임(104)은, 광축 주위의 3개소에서 회전 방향으로 등 간격으로 광학요소(1)를 지지한다. 이와 같이 지지 프레임(104)으로 지지하는 것에 의해, 광학요소(1)의 변형에 의한 광학 성능에의 영향을 감소시킬 수가 있다. 광학요소(1)와 지지 프레임(104)과의 사이의 간극은 0.05 내지 0.2mm이면 충분하다. 접착제는 대략 광학요소(1)의 사방에 걸쳐서 충전되는 것이 바람직하다. 접착제의 점도와 표면장력에 의해, 간극 내에서 접착제가 경화한다.

광학요소(1)를 지지하는 지지 프레임(104)의 외주를 따라 6개의 노치(notch)가 설치된다. 6개의 노치 중의 3개의 노치의 각각은 구동 기구(110)의 출력부에 지지 프레임 장착 나사(105)에 의해 체결된다. 또한, 3개의 노치의 3개의 체결부의 높이를, 구동 기구(110)와 지지 프레임(104)과의 사이에 설치된 스페이서(미도시)를 이용해 상대적으로 같은 높이로 조정함으로써, 지지 프레임(104) 및 광학요소(1)에 변형이 전해지는 것을 억제할 수 있다는 점에 유념한다. 또, 나머지의 노치는, 위치 센서(102)와 대향하는 위치에 배치된다. 지지 프레임(104)의 노치의 내측에, 위치 센서(102)의 피검출부를 배치함으로써 유지장치를 소형화할 수가 있다.

구동 기구(110) 및 위치 센서(102)는 경통(11)의 평탄부에 장착되고, 각각 광축 주위의 3개소에 대략 120°의 각도 간격으로 배치된다. 구동 기구(110)(혹은 피에조 액추에이터(112)) 및 위치 센서(102)는, 서로 60°어긋난 위치에 배치되어 있다. 이 구성에 의해 스페이스 효율이 좋아져 유지장치를 소형화할 수 있다. 구동 기구(110)는 광학요소 제어계(20)에 의해 제어된다. 소정의 광학요소를 구동하는 것에 의해, 구동 기구(110)는 투영 광학계(7)의 광학 성능을 최적화할 수가 있다. 광학요소 제어계(20)는, 기압 센서 등의 각종 센서로부터 전해진 정보 및 미리 메모리에 기억된 프로그램에 의거해 구동 기구(110)를 제어한다.

다음에, 위치 센서(102)의 상세한 것에 대하여 설명한다.

위치 센서(102)는 광학요소(1)의 광축 방향 및 광축과 수직인 반경 방향에 있어서의 변위를 검출하기 위해서 이용된다. 반도체 레이저를 이용한 간섭형 측장기, 정전 용량 변위계, 리니어 인코더, 차동 트랜스퍼머 변위계, 와전류 변위계 등의 각종 기구를, 요구한 정밀도에 의존하는 위치 센서로서 이용할 수 있지만, 본 예시적인 실시 예에서는 정전 용량 변위계를 이용하다.

도 3a는, 도 1에 나타낸 위치 센서(102)의 단면 사시도다. 도 3b는, 센서 헤드와 브래킷(bracket)의 사시도다.

위치 센서(102)는, 센서 브래킷(122)과, 센서 브래킷(122)에 나사로 고정된 센서 헤드를 구비한다. 센서 헤드는, Z-센서 헤드(120)와 R-센서 헤드(121)를 구비한다. Z-센서 헤드(120)는 광축 방향에 있어서의 경통(11)에 대한 지지 프레임(104)의 상대 변위를 계측한다. R-센서 헤드(121)는 광축에 직교하는 반경 방향에 있어서의 지지 프레임(104)의 상대 변위를 계측한다.

또, 광학요소(1)의 측면에는 타겟 부재(123)가 설치된다. 타겟 부재(123)는 위치 센서(102)에 의해 검출된다. 이 타겟 부재(123)는 광학요소(1)와 일체적으로 형성되어도 되고, 접착, 용착, 또는 나사 체결에 의해 광학요소(1)에 고정되어 있어도 된다. 타겟 부재(123)는, 광학요소(1)와 대략 동일한 선형 열팽창 계수를 가진 재질로 구성될 수 있고, 또 광학요소(1)와 동일한 재질로도 구성될 수 있다.

그렇지만, 위치 센서(102)로서 용량형 센서를 이용하는 경우에는, 피검출부는 도전성이어야 한다. 이 때문에, 타겟 부재(123)의 표면(피검출부)에 스퍼터링법이나 진공 증착법 등에 의해 알루미늄막 등의 금속막을 덮어야 한다. 일례로서, 타겟 부재(123)가 유리재로 구성되어 있으면, 타겟 부재(123)의 피검출부에는 금속막 이 형성될 수 있다.

또, 위치 센서(102)로서 용량형 센서를 사용하는 경우에는, 타겟 부재(123)의 전극과 위치 센서(102)의 변환기를 배선해야 한다. 본 예시적인 실시 예에서는, 이 배선을 통해서 광학요소(1)에 진동이 전해지지 않도록, 배선을 지지 프레임(104)에 고정하고 있다.

도 2a에서 설명한 것처럼, 위치 센서(102)는 광축 주위의 3개소에 대략 120°의 각도간격으로 설치된다. 각 위치 센서(102)는 광축으로부터 대략 등간격으로 배치된다. 이러한 구성에 의해, X축 방향, Y축 방향, Z축 방향에 있어서의 변위와 X축 주위의 회전 방향 및 Y축 주위의 회전 방향에 있어서의 각도 변위(회전량)를 측정할 수가 있다. 즉, 3개의 Z-센서 헤드로부터 취득한 3개의 변위값의 평균치를 광학요소(1)의 중심의 Z축 방향에 있어서의 변위로서 산출한다. 또, 3개의 변위값에 대응하는 3개의 점을 포함하는 평면과 광축에 직교하는 평면이 이루는 각도에 의거해 X축 및 Y축 주위의 각도 변위를 산출할 수가 있다.

본 예시적인 실시 예에서는, 구동 기구(110)에 의해 광학요소(1)를 3개의 방향(Z축 방향, X축 주위의 회전 방향, Y축 주위의 회전 방향)으로 구동할 수가 있다. 따라서, 3개의 위치 센서(102)로부터 얻은 이들 3축 방향의 3개의 변위값에 의거해 광학요소(1)의 위치를 제어할 수가 있다. 덧붙여, 위치 센서(102)로부터 얻은 X축 방향 및 Y축 방향에 있어서의 변위는, 웨이퍼 스테이지(9)의 구동량 또는 다른 광학요소에 설치된 구동 기구의 구동량을 보정하기 위해서 사용될 수 있다.

본 예시적인 실시 예에서는, 광학요소(1)에 장착된 타겟 부재(123)의 변위를 검출하고 있다. 그렇지만, 광학요소(1) 또는 지지 프레임(104)의 변위를 검출할 수 있다. 그러한 구성에 있어서, 지지 프레임(104)의 변형에 의해 발생하는, 광학요소(1)와 지지 프레임(104) 간의 기울기의 오차를 감소시킬 수다. 예를 들면, 광학요소(1) 또는 광학요소(1)에 장착된 타겟 부재(123)의 변위를 검출함으로써, 지지 프레임(104)의 변형에 의한 계측오차 또는 지지 프레임(104)과 광학요소(1) 간의 기울기의 차이를 감소시킬 수 있다.

또, 광학요소(1)는 돌출부(106)에 의해 지지된 부분 이외는 중력에 의해 광축 방향으로 변형한다. 한층 더, 구동 기구(110)에 의해, X축 혹은 Y축 주위에서 광학요소(1)가 회전하는 경우에는, 지지 프레임(104)은 약간 변형된다.

본 예시적인 실시 예에 의하면, 돌출부(106)가 광학요소(1)와 접촉하는 접촉부와, 위치 센서(102)의 피검출부(타겟 부재(123))는, 회전축 주위의 회전 방향에 있어서, 실질적으로 동일한 방향으로 배치된다. 여기서, 돌출부(106)가 광학요소(1)와 접촉하는 접촉부는 실질적으로 제 1 평면 위에 존재하고, 광학요소(1)의 중심을 통과하며 제 1 평면에 수직인 축을 회전축으로 한다. 이 동일 방향에 있어서 돌출부(106)가 광학요소(1)와 접촉하는 접촉부와, 위치 센서(102)의 피검출부 간의 허용되는 차의 범위는, 광학요소(1)의 광학 민감도, 즉 광학요소(1)의 허용가능한 오차에 의존한다. 예를 들면, 그 차가 ±5도의 범위 내에 있으면, 그 차가 경사 각도 검출 오차에 영향을 주지 않는 경우가 많다. 게다가, 비교적 광학요소(1)의 직경이 작은 경우에도, 광학요소(1)가 구동 기구(110)를 간섭하지 않도록 배치되는 것이 가능하다. 이것에 의해, 상술한 변형이 작은 개소에서 검출을 행할 수가 있다. 즉, 변형에 의한 계측 오차를 한층 더 감소시킬 수가 있다.

또, 광학요소(1)의 중심을 통과하는 회전축 대신에, 복수의 접촉부를 직선으로 연결해서 형성된 다각형의 중심을 통과하고 제 1 평면에 수직인 축을 회전축으로서 사용하는 것도 가능하다. 물론, 광학요소(1)의 중심을 통과하는 회전축과 다각형의 중심을 통과하는 축이 일치할 수도 있다.

본 예시적인 실시 예에서는, 광학요소(1)의 광축이 상술한 회전축과 일치한다. 그렇지만, 본 발명은 광축이 회전축과 일치하지 않는 경우에도 적용 가능하다. 이것에 대해서는 제 3 예시적인 실시 예에서 설명한다. 즉, 제 1 예시적인 실시 예에 있어서는, 광축을 상술한 회전축과 교체하는 것도 가능하다.

또, 관점을 바꾸면, 본 예시적인 실시 예와 같이 접촉부와 센서가 3개 이상 있는 경우에, 복수의 접촉부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 정점의 방향과, 센서의 피검출부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 정점의 방향이, 실질적으로 일치할 수 있다.

이상과 같이, 위치 센서(102)는 경통(11)에 대한 광학요소(1) 또는 타겟 부재(123)의 상대 변위를 검출한다.

다음에, 구동 기구(110)의 상세한 것에 대하여 설명한다. 도 4a는 구동 기구(110)를 분해한 것을 광축 방향에서 본 구동기구(110)의 확대 평면도이다. 도 4b는 측면도이며, 도 4c는 사시도다.

구동 기구(110)는, 피에조 액추에이터(112)와, 피에조 액추에이터(112)의 변위를 전하는 본체(111)와, 본체(111)로부터 전해진 변위의 방향을 변환하는 방향 변환 부재(115) 등을 구비한다. 피에조 액추에이터(112)는, 전왜(electrostrictive)소자와 전극이 교대로 적층된 구동원과, 구동원을 포함하도록 구성된 신축 가능한 밀폐형 원통 용기를 구비한다. 피에조 액추에이터(112)의 길이는 인가된 전압에 대략 비례해 X축 방향으로 연장된다. 덧붙여, 본 예시적인 실시 예에서는 피에조 액추에이터를 이용하지만, 모터와 볼 나사를 조합한 직동기구 등을 이용할 수도 있다는 점에 유념한다.

본체(111)는 대략 "H"의 형상이며, 링크 기구를 구성하는 복수의 링크(예를 들어 111a, 111b, 111h등)를 포함한다. 방향 변환 부재(115)는 2개의 개구부를 갖고, 또 다른 링크 기구를 구성하는 복수의 링크(예를 들어 115a, 115b, 115c, 115d 등)를 포함한다. 이러한 링크 기구에 의해, 피에조 액추에이터(112)의 X방향 변위는 본체(111)로부터 방향 변환 부재(115)로 전해지고, 더 나아가서 방향 변환 부재(115)에 의해 Z방향의 변위로서 출력된다. 링크 기구의 상세한 것에 대하여는 후술한다.

다음에, 본체(111)와 방향 변환 부재(115)의 제작 방법에 대해 설명한다.

우선, 금속 블록인 모재를 가동 처리하는 것에 의해, 밀링(milling)하는 것에 의해 또는 와이어 방전 가공하는 것에 의해, 본체의 외형 또는 링크 기구를 형성한다. 다음에, 구멍뚫기 가공기에 의해 고정 링크 111h의 나사 구멍을 형성한 후, 변위 리트리벌 링크(displacement retrieval links) 111a, 111b의 측면으로부터 설치 나사 구멍의 스레드(thread)하기 전의 구멍 및 설치 나사 구멍의 릴리프(relief) 구멍을 가공한다. 그리고, 피에조 조정 나사(113)를 장전하기 위한 피 에조 조정 나사 구멍 111m를 가공한다.

마찬가지로, 금속 블록인 모재를 가공 처리하는 것에 의해, 밀링하는 것에 의해, 또는 와이어 방전 가공하는 것에 의해, 방향 변환 부재(115)의 외형 또는 링크 기구를 형성한다. 다음에, 렌즈 프레임 장착 나사구멍 115j의 스레드하기 전의 구멍을 형성한 후, 상기 블록의 양측 측면에서 장착 나사 구멍의 스레드하기 전의 구멍 및 장착 나사 구멍의 릴리프 구멍을 가공한다. 그 다음, 렌즈 프레임 장착 나사구멍 115j와 수평 링크 115a 및 115b의 나서 구멍의 스레드하기 전의 구멍을 가공한다.

다음에, 구동 기구(110)의 조립 순서에 대해 설명한다.

우선, 방향 변환 부재(115) 위에 형성된 2개의 개구부에 변위 리트리벌 링크 111a, 111b 및 연결 링크 111e, 111f를 삽입한다. 다음에, 변환 부재 결합 나사(116)에 의해 변위 리트리벌 링크와 연결 링크를 체결한다. 다음에, 변위 리트리벌 링크 111a와 111b에 피에조 수신링크 111q, 111r를 개입시켜 피에조 액추에이터(112)를 고정한다. 그 후에, 피에조 조정 나사구멍 111m의 외측으로부터 피에조 조정 나사(113)를 변위 리트리벌 링크 111a에 나사 고정하는 것에 의해, 피에조 액추에이터(112)를 피에조 수신링크 111q 및 111r에 설치한다.

상술한 바와 같이, 피에조 조정 나사(113)는, 피에조 액추에이터(112)의 치수 오차를 보정하기 위해 이용되고, 한층 더 예압(preload)을 주기 위해서 이용된다. 피에조 조정 나사(113)가 이 변위 리트리벌 링크 111a 또는 111b에 나사 고정되는 양은 피에조 액추에이터(112)의 예압량에 대체로 비례하기 때문에, 이 양을 조정하는 것으로 피에조 액추에이터(112)의 특성의 변동에 의한 영향을 경감할 수가 있다.

피에조 조정 나사(113)가 변위 리트리벌 링크에 나사 체결되는 양은 다이얼 게이지(dial gage) 등에 의해 조정될 수 있다. 예를 들면, 렌즈 프레임 구동 링크 115g를 Z축 방향으로 이동시키는 양을 다이얼 게이지로 계측할 수 있다. 또, 피에조 조정 나사(113)가 너트(nut)에 의해 적소에 유지될 수 있다.

마지막으로, 구동 기구 장착 나사를 이용해, 방향 변환 부재(115) 중 변위하지 않는 부분과, 고정 링크 111h를, 경통(11)의 평탄부에 체결하고, 조립공정을 완료한다. 도 4c에 있어서, 방향 변환 부재(115)는 그것의 하면의 3개소에서 경통(11)에 장착되어 있다. 이것은 구동 기구의 구동력에 의해 계측 오차가 발생하는 것을 방지하는데 기여한다. 방향 변환 부재(115)가 그것의 하면의 3개소에서 경통(11)에 장착되어 있으면, 경통(11)에 구동력이 전해져, 불필요한 변형을 발생시키고, 한층 더 위치 센서(102)의 장착면을 변형시킨다. 예를 들면, 경통(11)의 평탄부를 두껍게 하는 것으로 경통(11)의 강성을 충분히 높게 한 경우에는, 방향 변환 부재(115)의 하면의 전면이 경통(11)에 체결될 수 있다.

다음에, 도 5a 및 도 5b를 참조하면서 본체(111) 및 방향 변환 부재(115)의 링크 기구의 동작에 대해 설명한다. 도 5a 및 도 5b는 도 4a 및 도 4b의 구동기구(110)를 개략적으로 나타낸 도면이다.

변위 리트리벌 링크 111a, 111b와 피에조 수신링크 111q, 111r는 탄성 힌지 H11, H21를 통해서 연결된다. 또, 변위 리트리벌 링크 111a, 111b와 고정 링크 111h는 탄성 힌지 H12, H22를 통해서 연결된다. 한층 더, 변위 리트리벌 링크 111a, 111b와 연결 링크 111e, 111f는 탄성 힌지 H13, H23를 통해서 연결된다.

피에조 수신링크 111q, 111r의 양쪽 모두에 설치되는 상술한 피에조 조정 나사(113)에 의해 이러한 탄성 힌지의 위치를 조정하는 것이 가능하다. 본체(111)에 배치된 탄성 힌지 H11, H12, H13를 Y축과 평행한 직선상에 얼라인할 수 있고, 또 탄성 힌지 H21, H22, H23를 Y축과 평행한 직선상에 얼라인하는 편이 운동의 정밀도상 바람직하다.

피에조 액추에이터(112)의 2개의 전극 단자(미도시)에 전압을 인가하면, 피에조 액추에이터(112)의 전체 길이 L은 X축 방향으로 길이 dL만큼 연장된다. 그러면, 피에조 수신링크 111q는 도 5a에 나타낸 바와 같이, 좌측으로 dX1=dL/2만큼 변위하고, 피에조 수신링크 111r은 우측으로 dX2=dL/2만큼 변위한다. 그 결과, 힌지 H12를 중심으로 변위 리트리벌 링크 111a는 Z축에 대하여 미소 각도로 회전하고, 연결 링크 111e는 우측으로 dX3만큼 변위한다. 마찬가지로, 힌지 H22를 중심으로 변위 리트리벌 링크 111b는 Z축에 대하여 미소 각도로 회전하고, 연결 링크 111f는 우측으로 dX4만큼 변위한다.

도 5a에 나타낸 바와 같이, 피에조 액추에이터(112)의 변위전(실선으로 나타낸 것과 같이)의 변위 리트리벌 링크 111a, 111b의 각각의 길이를 a＋b으로서 정의하면, 변위량 dX3, dX4는 각각 변위량 dX1, dX2의 대략 b/a배가 된다. 본 예시적인 실시 예에 있어서, 이 배율을 본체(111)의 기하 배율 α로서 정의한다. 변위 리트리벌 링크 111a 및 111b의 휨 변형이나 탄성 힌지의 신장 등에 의해 기하 배율 α 가 저하하는 시점에서, 구동 로스(loss)가 발생하기 때문에, 링크 형상에는 충분히 주의할 필요가 있다.

연결 링크 111e 및 111f의 X축 방향의 변위는, 도 5b에 나타낸 것처럼, 방향 변환 부재(115)의 수평 링크 115a 및 115b에 전달된다. 수평 링크 115a, 115b가 X축 방향으로 변위하면, X축에 대해 각도 θ를 이루어 배치되는 방향 변환 링크 115c 및 115d가 회전하고, 방향 변환 링크 115c 및 115d와 연결된 렌즈 프레임 구동 링크 115g를 Z축 방향으로 길이 dZ5만큼 변위한다.

여기서, 수평 링크 115a, 115b와 방향 변환 링크 115c, 115d는 탄성 힌지 H15, H25를 통해서 연결되고, 방향 변환 링크 115c, 115d와 렌즈 프레임 구동 링크 115g는 탄성 힌지 H14, H24를 통해서 연결된다.

변위 dZ5는, 수평 링크 115a 및 115b의 변위(평균치)의 대략 cotθ배가 된다. 본 예시적인 실시 예에 의하면, 이 배율을 방향 변환 부재(115)의 기하 배율 β로서 정의한다. 본체(111)와 방향 변환 부재(115)를 포함한 구동 기구(110) 전체의 기하 배율은, 기하 배율 γ로서 표현한다. 이 기하 배율 γ은 본체(111)와 방향 변환 부재(115)의 기하 배율의 적(α×β)이다.

피에조 액추에이터(112)의 작은 변위 dL로부터 큰 변위를 꺼내서 광학요소(1)의 구동 범위를 크게 하기 위해서는, α 및 β의 적어도 한편을 크게 하는 것이 바람직하다. 변위 리트리벌 링크 111a, 111b의 형상 파라미터 "a"를 작게 해 형상 파라미터 "b"를 크게 함으로써, 기하 배율 α를 크게 할 수 있다. 그리고, 각도 θ을 작게 함으로써 기하 배율 β를 크게 할 수 있다.

그러나, 길이 b를 크게 하면 경통(11)의 직경이 커지기 때문에, 설계상 제약이 있다. 다른 한편, 확대율을 크게 하면, 구동 기구(110)의 고유 진동수가 저하해, 예를 들면 경통(11)의 외부로부터 광학요소(1)로 전해지는 진동에 의해 패턴 상의 성능의 악화 또는 구동 속도의 저하를 일으킬 수 있어, 배려가 필요하다. 진동을 고려하면, 기하 배율 γ은 0.7이상 2.0 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, Z축 방향의 스페이스를 고려하면, 방향 변환 링크 115c 및 115d와 X축과의 사이에 형성되는 각도 θ는 30~60도의 범위 내로 설정할 수 있다. 이 경우에, 기하 배율 β은 대략 0.57~1.72의 사이일 수 있다.

이상과 같이, 피에조 액추에이터(112)의 신장에 따라, 렌즈 프레임 구동 링크 115g가 Z축 방향으로 변위한다. 렌즈 프레임 구동 링크 115g는 X축 방향 및 Y축 방향으로는 변위하지 않고 Z축 방향으로만 변위할 수 있다. 따라서, 보조 링크가 설치된다.

렌즈 프레임 구동 링크 115g의 좌우 양측에 연결되는 서포트 링크 115e 및 115f는 렌즈 프레임 구동 링크 115g의 X축 방향의 변위를 제어한다. 이 서포트 링크 115e 및 115f에 의해, 렌즈 프레임 구동 링크 115g는 Z축 방향으로 이동할 수 있지만, X축 방향으로는 이동할 수 없다.

또, 렌즈 프레임 구동 링크 115g의 Y축 방향의 변위를 제어하기 위해, 서포트 링크 115s 및 115t가 설치된다. 서포트 링크 115s, 115t는, 탄성 힌지 H16, H26를 통해서 수평 링크 115a, 115b에 연결되고, 또 탄성 힌지 H17, H27를 통해서 고정 링크 115w에도 연결된다. 이 서포트 링크 115s 및 115t는, 수평 링크 115a 및 115b의 중앙 부근의 단부에 배치되고, 수평 링크 115a 및 115b를 X축 방향으로 이동시키면서 수평 링크 115a 및 115b의 Y축 방향의 이동을 규제한다.

수평 링크 115a, 115b가 Y축 방향으로 이동하는 것을 규제하기 때문에, 방향 변환 링크 115c, 115d와 렌즈 프레임 구동 링크 115g의 Y축 방향으로의 이동이 규제된다. 이상의 구성에 의해, 렌즈 프레임 구동 링크 115g에서의 렌즈 프레임 장착용 나사 구멍 115j의 영역은 Z축 방향으로만 변위하고, X축 방향 및 Y축 방향으로는 변위하지 않는다. 이 때문에, 렌즈 프레임 구동 링크 115g에 체결되는 지지 프레임(104)을 Z축 방향으로 정확하게 구동할 수가 있다.

본체(111)는, 변위 리트리벌 링크 111a, 및 111b가 각각 탄성 힌지 H12, H22를 중심으로 회전하도록 구성되어 있다. 그 때문에, 방향 변환 부재(115)의 수평 링크 115a, 115b가 엄밀하게는 조금 Y축 방향으로 변위하기 쉽고, 수평 링크 115a, 115b의 변위에 따라 렌즈 프레임 구동 링크 115g가 Y축 방향으로 변위하기 쉽다. 보조 링크에 의해 이 변위가 제어되고 있지만, 필요한 구동 정밀도에 따라서 그 제어가 충분하지 않은 경우가 있다. 이러한 Z축 방향 이외의 변위는 지지 프레임(104)의 변형을 일으키고, 또 렌즈의 변형을 일으켜, 광학 성능을 악화시킨다. 따라서, 렌즈 프레임 구동 링크 115g의 Y축 방향의 변위를 가능한 한 작게 규제하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 해서, 피에조 액추에이터(112)는 경통(11)에 대해서 지지 프레임(104)을 구동한다.

다음에, 도 6을 참조해 광학요소(1)를 제어하는 광학요소 제어계(20)에 대해 설명한다.

광학요소 제어계(20)는, 복수의 광학요소를 제어하도록 구성된 복수의 광학요소용 CPU(Central Processing Unit;22)(또는 제어 회로)를 포함한다. 각 광학요소용 CPU(22)가 위치 센서(102)로부터의 출력에 의거해 각 광학요소의 구동을 제어한다. 각 광학요소용 CPU(22)에는, 3개의 피에조 드라이버(21) 및 3개의 위치 센서(102)가 접속된다. 각 피에조 드라이버(21)에는 피에조 액추에이터(112)가 접속되어 있다. 각 위치센서(102)는 전술한 것처럼 2개의 센서를 포함한다. 하나는 광축 방향의 변위를 검출하기 위한 것이고, 다른 하나는 반경 방향의 변위를 검출하기 위한 것이다.

또, 광학요소를 제어하도록 구성된 각 광학요소용 CPU(22)는 노광장치를 제어하도록 구성된 노광장치용 CPU(23)에 접속된다. 노광장치용 CPU(23)는 제진(除振)기구 제어계(24), 조명 유닛(4)의 조명 모드 및 광량을 제어하는 조명 제어계(25), 레티클 스테이지 제어계(26), 웨이퍼 스테이지 제어계(27) 등에 접속된다.

다음에, 도 7을 참조해 도 6에 있어서의 광학요소 제어계(20)를 이용한 광학요소의 제어 시퀀스에 대해 설명한다.

스텝 S101에 있어서, 광학요소용 CPU(22)는, 노광장치용 CPU(23)와 통신하는 것에 의해, 광학요소 구동 루틴을 개시한다.

스텝 S103에 있어서, 광학요소용 CPU(22)는 노광장치용 CPU(23)를 통해서 광학요소(1)의 구동 파형에 관한 정보를 포함하는 룩업 테이블에 액세스해, 이 룩업 테이블로부터 데이터를 검색한다. 이 룩업 테이블은 조명 모드에서, 광학요소(1)의 구동 보정량, 스캔 구동시 발생하는 각종 수차를 실시간으로 보정하기 위한 구동 파형, 광학요소(1)의 광학 특성 변화를 보정하기 위한 보정량 등의 보정 파라미터를 포함한다. 광학요소(1)의 광학 특성 변화는, 예를 들어 조명광이 광학요소에 의해 흡수될 때 발열하는 것에 의해 생긴다.

다음에, 스텝 S105에 있어서, 광학요소용 CPU(22)는, 기압 센서(미도시)에 의해 광학요소(1) 주위의 기압을 검출한다. 이 기압에 의거해, 광학요소용 CPU(22)는, 광학요소(1)의 위치를 보정하는 보정량을 산출한다. 이와 같이 광학요소(1)의 위치를 보정하는 것에 의해, 기압에 기인하는 굴절률 변동에 의한 영향을 감소시킬 수가 있다.

다음에, 스텝 S107에 있어서, 광학요소용 CPU(22)는, 스텝 S103 및 S105에서 취득한 정보에 의거해 광학요소(1)의 Z축 방향에 있어서의 구동 파형, θx 방향 및 θy 방향에 있어서의 구동 파형을 생성한다.

스텝 S109에 있어서, 광학요소용 CPU(22)는, 스텝 S107에서 생성한 3축 방향(Z,θx,θy)의 파형의 축을 각 구동 기구(110)의 Z축 방향(Za, Zb, Zc)에 있어서의 구동 파형으로 변환한다.

스텝 S111에 있어서, 광학요소용 CPU(22)는, 노광장치용 CPU(23)로부터 구동 개시 지령을 수신할 때까지 기다린다. 광학요소용 CPU(22)가 구동 개시 지령을 수신하지 않은 경우에는(스텝 S111에 있어서 NO), CPU(22)는 그 상태로 대기한다. 광학요소용 CPU(22)가 구동 개시 지령을 수신하면(스텝 S111에 있어서 YES), 스텝 S113에 있어서, 광학요소용 CPU(22)는, 광학요소(1)의 구동을 개시한다.

스텝 S113에서는, 광학요소용 CPU(22)는, 스텝 S109에서 생성한 구동 파형에 따라, 위치 센서(102)로부터의 출력을 모니터하면서 광학요소(1)를 구동한다.

프로세스가 스텝 S101~S113를 거친 후에 1회의 광학요소 구동 루틴이 종료한다. 프로세스가 스텝 S115로 진행할 때 이 루틴을 반복한다.

이상의 프로세스를 실행하는 것으로, 광학요소(1)의 결상 성능을 향상시킬 수가 있다. 또, 복수의 광학요소(1)에서 유사한 구동 제어를 행하는 것에 의해, 투영 광학계(7) 전체의 결상 성능을 최적화하고, 레티클(5)의 패턴을 웨이퍼(8)에 정확하게 투영할 수가 있다.

(제 2 예시적인 실시 예)

도 8a 내지 도 9b를 참조해 본 발명의 제 2 예시적인 실시 예에 있어서의 광학요소 유지장치에 대해 설명한다. 제 1 예시적인 실시 예와 같은 기능을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 교부하고, 본 예시적인 실시 예에서 언급하지 않는 개소에 대해서는 제 1 예시적인 실시 예와 같은 것으로 한다.

도 8a는 도 1에 나타낸 경통(11)의 내부를 광축 방향에서 본 경통(11)의 내부 평면도이다. 도 8b는 도 8a에 있어서의 8B－8B선의 단면도이다.

유지장치(200)는, 지지 프레임(지지 부재; 104)을 포함한다. 지지 프레임(104)은 광학요소(1)의 주연부의 복수 개소에서 접촉해 광학요소(1)를 지지한다. 또, 유지장치(200)는 광학요소(1) 또는 광학요소(1)에 장착된 타겟 부재의 변위를 검출하는 위치 센서(102)와, 위치 센서(102)로부터의 출력에 의거해 광학요소(1)를 이동시키는 액추에이터를 포함하는 구동기구를 구비한다. 위치 센서(102)는 복수의 개소에 설치되어 있다.

지지 프레임(104)은, 지지 프레임(104)에 설치된 돌출부(106)(지지부)에서 광축 방향으로 광학요소(1)와 접촉해 광학요소(1)를 지지한다. 광학요소(1)와 지지 프레임(104)과의 사이의 작은 간극에 충전되는 접착제에 의해 반경 방향으로 광학요소(1)가 지지된다. 돌출부(106)는 광학요소(1)의 외주를 따라 3개소에서 광축 주위에 대략 120°의 각도 간격으로 설치된다. 즉, 지지 프레임(104)은, 광축 주위의 회전 방향에 있어서 등간격으로 3개소에서 광학요소(1)를 지지한다.

광학요소(1)를 지지하는 지지 프레임(104)의 외주를 따다 6개의 노치가 설치되어 있다. 6개의 노치 중의 3개의 노치의 각각은 구동 기구(110)의 출력부에 지지 프레임 장착 나사(105)에 의해 체결된다.

또, 나머지 노치는, 위치 센서(102)와 대향하는 위치에 설치된다. 지지 프레임(104)의 노치의 내측에서, 위치 센서(102)의 피검출부를 배치하는 것에 의해 유지장치(200)를 소형화할 수가 있다. 제 1 예시적인 실시 예의 경우보다 본 예시적인 실시 예에 있어서 노치를 작게 할 수 있고, 또 이 3개의 노치를 생략할 수도 있다.

구동 기구(110) 및 위치 센서(102)는, 각각 광축 주위에 대략 120°의 각도 간격으로 3개소에 배치된다. 구동 기구(110)(혹은 피에조 액추에이터(112)) 및 위치 센서(102)는, 서로 60°어긋난 위치에 배치되어 있다. 이 구성에 의해 스페이스 효율이 향상되어 유지장치(200)를 소형화할 수 있다.

도 9a는 도 8a에 나타낸 위치 센서(102)의 상세를 나타내는 도면이다. 이 위 치 센서(102)는, 경통(11)에 설치되고, 경통(11)에 대한 지지 프레임(104)의 상대 변위를 검출하는 제 1 센서(124)를 포함한다. 또, 위치 센서(102)는 지지 프레임(104)에 설치되고, 지지 프레임(104)에 대한 광학요소(1) 또는 광학요소(1)에 장착된 타겟 부재(131)의 상대 위치를 검출하는 제 2 센서(125)를 포함한다. 도 9a는 제 2 센서(125)가 타겟 부재(131)의 위치를 검출하는 예를 나타낸다.

제 1 센서(124)는, 경통(11)에 장착된 센서 브래킷(126)과 센서 브래킷(126)에 나사로 고정된 센서 헤드를 포함한다. 센서 헤드는, Z－센서 헤드(127)와 R－센서 헤드(128)를 구비한다. Z－센서 헤드(127)는 광축 방향의 상대 변위를 검출한다. R－센서 헤드(128)는 광축에 직교하는 반경 방향의 상대 변위를 검출한다.

또, 지지 프레임(104)에는 Z-센서 헤드(127) 및 R-센서 헤드(128)에 의해 검출되는 피검출부가 설치된다. 본 예시적인 실시 예에서는, 지지 프레임(104)의 광축과 직교하는 평면 및 지지 프레임(104)의 반경 방향과 직교하는 평면을 피검출부로서 설정한다. 그렇지만, 접착, 용착, 또는 나사 체결에 의해 지지 프레임(104)에 피검출부를 가지는 타겟 부재가 고정될 수도 있다.

도 9b는 제 2 센서(125)의 확대도다. 제 2 센서(125)는, 지지 프레임(104)에 배치된 센서 브래킷(129)과, 센서 브래킷(129)에 나사로 고정되는 센서 헤드를 구비한다. 센서 헤드는, 광축 방향의 상대 변위를 검출하도록 구성된 Z－센서 헤드(130)를 구비한다.

또, 광학요소(1)에는 타겟 부재(131)가 장착되어 있다. 이 타겟 부재(131)는 센서 헤드(130)에 의해 검출된다. 타겟 부재(131)의 재료는 제 1 예시적인 실시 예 에서 설명한 타겟 부재(123)의 재료와 같다.

본 예시적인 실시 예에서는, 광학요소(1)에 장착된 타겟 부재(123)의 변위를 검출한다. 그렇지만, 광학요소(1) 자체의 변위를 검출할 수 있다. 광학요소(1) 또는 광학요소(1)에 장착된 타겟 부재(123)의 변위를 검출하는 것에 의해, 지지 프레임(104)의 변형이나, 지지 프레임(104)과 광학요소(1)와의 기울기의 차이에 의한 계측 오차를 감소시킬 수가 있다.

또, 광학요소(1)는 돌출부(106)에 의해 지지되는 부분 이외는 중력에 의해 광축 방향으로 변형한다. 한층 더, 구동 기구(110)에 의해, X축 혹은 Y축 주위에서 광학요소(1)가 회전했을 경우, 지지 프레임(104)은 약간 변형한다. 본 예시적인 실시 예에 의하면, 돌출부(106)가 광학요소(1)와 접촉하는 접촉부와, 위치 센서(125)의 피검출부(타겟 부재(131))는, 회전축 주위의 회전 방향에 있어서, 실질적으로 동일한 방향으로 배치된다.

여기서, 돌출부(106)가 광학요소(1)와 접촉하는 접촉부는, 실질적으로 제 1 평면 상에 존재하고, 광학요소(1)의 중심을 지나며 제 1 평면에 수직인 축을 회전축으로 한다. 이 동일 방향에 있어서 돌출부(106)가 광학요소(1)와 접촉하는 접촉부와 위치 센서(125)의 피검출부 간의 허용되는 차의 범위는, 광학요소(1)의 광학 민감도, 즉 허용되는 광학요소(1)의 오차에 의존한다. 예를 들면, 이 차가 ±5도의 범위이면, 이 차는 경사 각도 검출 오차에 영향을 주지 않는 경우가 많다. 게다가, 비교적 광학요소(1)의 직경이 작은 경우에도 광학요소(1)는 구동 기구(110)를 간섭하지 않도록 배치될 수 있다. 이것에 의해, 상술의 변형이 작은 개소에서 검출을 행할 수가 있다. 즉, 변형에 의한 계측 오차를 한층 더 감소시킬 수가 있다.

또, 광학요소(1)의 중심을 통과하는 회전축 대신에, 복수의 접촉부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 중심을 지나고 제 1 평면에 수직인 축을 회전축으로서 사용할 수 있다. 물론, 광학요소(1)의 중심을 통과하는 회전축과 다각형의 중심을 통과하는 회전축이 일치해도 괜찮다.

본 예시적인 실시 예에서는, 광학요소(1)의 광축이 상술한 회전축과 일치하는 예를 나타낸다. 그렇지만, 본 발명은, 광축이 회전축과 일치하지 않는 경우에도 적용 가능하다. 이것에 대해서는 제 3 예시적인 실시 예에서 설명한다. 즉, 제 2 예시적인 실시 예에 있어서의 광축을 상술한 회전축과 교체하는 것도 가능하다.

또, 관점을 바꾸면, 본 예시적인 실시 예와 같이 접촉부와 센서가 3개 이상 있는 경우에, 복수의 접촉부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 정점의 방향과 센서의 피검출부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 정점의 방향이 실질적으로 일치할 수 있다.

제 1 센서(124)를 돌출부(106)에 설치할 수 있다. 또, 스페이스의 절약 관점에서 제 1 센서(124)와 제 2 센서(125)는 광축 주위의 회전 방향에 있어서 비스듬히 배치될 수 있다.

본 예시적인 실시 예의 구동 기구(110) 및 제어계의 설명은 제 1 예시적인 실시 예에서 설명한 것과 같기 때문에 반복하지 않는다.

이상과 같이, 위치 센서(124)(제 1 센서)는 경통(11)에 대한 지지 프레임(104)의 상대 변위를 검출하고, 위치 센서(125)(제 2 센서)는 지지 프레임(104) 에 대한 광학요소(1) 또는 타겟 부재(131)의 상대 변위를 검출한다.

또, 본 예시적인 실시 예에 의하면, 제 2 센서(125)는 지지 프레임(104)에 대한 광학요소(1)의 경사 각도를 검출한다. 검출된 경사 각도는 광학요소(1)의 위치 제어에 이용된다. 즉, 제 1 센서(124)의 출력과 제 2 센서(125)의 출력을 조합한 것을 이용해 광학요소(1)를 제어하고 있다. 이 때문에, 광학요소(1)를 경사 구동시켰을 때에 지지 프레임(104)이 변형해 광학요소(1)와 지지 프레임(104) 간의 경사에 차이가 생겼다고 해도, 광학요소(1)를 소망한 위치에 머무르도록 제어할 수가 있다. 이와 같이 하면, 지지 프레임(104)의 강성이 부족한 경우에도, 지지 프레임(104)의 변형에 의한 악영향을 감소시킬 수가 있다. 즉, 지지 프레임(104)에 노치를 형성하거나 지지 프레임(104)의 두께를 얇게 하거나 해서, 유지장치의 소형 경량화 및 스페이스 효율의 향상을 꾀할 수가 있다.

덧붙여, 제 2 센서(125)는 광축 방향으로만 광학요소(1)의 경사 각도를 검출하고 있다. 그렇지만, 반경 방향에 있어서 경사 각도를 검출하도록 제 2 센서(125)를 검출해도 괜찮다. 예를 들어, 이러한 구성은, 광학요소(1)의 구동에 의해 광학요소(1)와 지지 프레임(104)이 반경 방향으로 위치 어긋나 버려, 광학 성능에 큰 영향을 미치는 경우에 효과적이다.

(제 3 예시적인 실시 예)

도 10a 및 10b를 참조해 본 발명의 제 3 예시적인 실시 예에 있어서의 광학요소 유지장치에 대해 설명한다. 도 10a는 도 1에 있어서의 경통(11)의 내부를 광축 방향에서 본 평면도이다. 도 10b는 도 10a에 있어서의 10B－10B선의 단면도이 다. 덧붙여, 제 1 예시적인 실시 예와 같은 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 교부하고, 본 예시적인 실시 예에서 언급하지 않는 개소에 대해서는 제 1 예시적인 실시 예와 같은 것으로 한다.

제 1 및 제 2 예시적인 실시 예에서는, 렌즈를 광학요소(1)로서 주로 사용하는 것을 상정하고 있고, 위치 센서(102) 및 돌출부(106)가, 광축 주위에 배치되어 있다. 광학요소(1)로서 미러를 이용하는 반사형의 광학계의 경우, 도 10a와 같이, 광학요소(1)의 형상은 원형 모양이 아닌 경우가 있다. 이 경우, 광학요소(1)와 지지 프레임(104)이 접하는 돌출부(106)는, 광학요소(1)의 중심(CG)에 대해서 균등한 위치에 배치될 수 있다. 그것은 상기 위치에 돌출부(106)를 배치함으로써, 3개소에 배치된 돌출부(106)에 인가되는 광학요소(1)의 중량이 균일해지기 때문이다.

본 예시적인 실시 예에 있어서, 돌출부(106)가 광학요소(1)와 접촉하는 접촉부와 위치 센서(102)의 피검출부(타겟 부재 131)는, 회전축 주위의 회전 방향에 대해, 실질적으로 동일한 방향으로 배치된다. 여기서, 돌출부(106)가 광학요소(1)와 접촉하는 접촉부가 실질적으로 제 1 평면상에 존재하고, 광학요소(1)의 중심을 통과하고 제 1 평면에 수직인 축을 회전축으로 한다. 이 동일 방향에 있어서 돌출부(106)가 광학요소(1)와 접촉하는 접촉부와 위치 센서(125)의 피검출부 간의 허용되는 차의 범위는, 광학요소(1)의 광학 민감도, 즉 허용되는 광학요소(1)의 오차에 의존한다. 그렇지만, 그 차가 ±5도의 범위 내에 있으면, 그 차는 경사 각도 검출 오차에 영향을 주지 않는 경우가 많다. 게다가, 비교적 광학요소(1)의 직경이 작은 경우에도 광학요소(1)는 구동 기구(110)를 간섭하지 않도록 배치될 수 있다.

또, 광학요소(1)의 중심을 통과하는 회전축 대신에, 복수의 접촉부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 중심을 지나며 제 1 평면에 수직인 축을 회전축으로서 사용할 수 있다. 광학요소(1)의 중심을 통과하는 회전축과 다각형의 중심을 통과하는 회전축이 일치할 수도 있다.

이 일치의 정도는, 광학요소(1)의 광학 민감도와 무게에 의존하지만, 양 축은 상술한 평면상에서 반경 30mm의 범위 이내인 것이 좋다.　또, 관점을 바꾸면, 본 예시적인 실시 예와 같이, 접촉부와 센서가 3개 이상 있는 경우에, 복수의 접촉부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 정점의 방향과 센서의 피검출부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 정점의 방향이 실질적으로 일치할 수 있다.

(제 4 예시적인 실시 예)

도 11a 및 11b를 참조해 본 발명의 제 4 예시적인 실시 예에 있어서의 광학요소 유지장치에 대해 설명한다. 제 1 예시적인 실시 예에서는, 광학요소(1)와 지지 프레임(104)이 3개소에서 접착제로 돌출부(106)와 결합한다. 제 4 예시적인 실시 예에서는, 광학요소(1)와 지지 프레임(104)이 기계적으로 클램프(clamp)되어 있다.

도 11a 및 11b에 있어서, 광학요소(1)의 주연부의 3개소에서 접촉해 광학요소(1)를 지지하는 지지 부재로서 3개의 클램프 기구(140)를 구비한다. 센서 및 액추에이터는 도시를 생략하고 있지만, 제 1 및 제 2 예시적인 실시 예와 같이 적용되는 것으로 한다.

본 예시적인 실시 예에 의하면, 클램프 기구(140)가 광학요소(1)와 접촉하는 접촉부와 위치 센서의 피검출부는, 회전축 주위의 회전 방향에 대해, 실질적으로 동일한 방향으로 배치된다. 여기서, 클램프 기구(140)가 광학요소(1)와 접촉하는 접촉부가 실질적으로 제 1 평면상에 존재하고, 광학요소(1)의 중심을 통과하며 제 1 평면에 수직인 축을 회전축으로 한다. 이 동일 방향에 있어서 클램프 기구(140)가 광학소자(1)와 접촉하는 접촉부와 위치 센서의 피검출부 간의 허용되는 차의 범위는, 광학요소(1)의 광학 민감도, 즉 허용되는 광학요소(1)의 오차에 의존한다. 예를 들면, 이 차가 ±5도의 범위 내에 있으면, 이 차는 경사 각도 검출 오차에 영향을 주지 않는 경우가 많다. 게다가, 비교적 광학요소(1)의 직경이 작은 경우에도 광학요소(1)가 구동 기구(110)를 간섭하는 일 없이 배치되는 것이 가능하다.

이것에 의해, 상술한 변형이 작은 개소에서 검출을 행할 수가 있다. 즉, 변형에 의한 계측 오차를 한층 더 감소시킬 수가 있다.

또, 광학요소(1)의 중심을 통과하는 회전축 대신에, 복수의 접촉부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 중심을 지나고 제 1 평면에 수직인 축을 회전축으로서 사용할 수 있다. 물론, 광학요소(1)의 중심을 통과하는 회전축과 다각형의 중심을 통과하는 회전축이 일치할 수도 있다.

본 예시적인 실시 예에서는, 광학요소(1)의 광축이 상술한 회전축과 일치한다. 그렇지만, 본 발명은 광축이 회전축과 일치하지 않는 경우에도 적용 가능하다.

또, 관점을 바꾸면, 본 예시적인 실시 예와 같이 접촉부와 센서가 3개 이상 있는 경우에, 복수의 접촉부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 정점의 방향과 센서의 피검출부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 정점의 방향이 실질적으로 일치 할 수 있다. 덧붙여, 접촉부의 면적의 중심은 접촉 영역의 대표점으로서 생각할 수도 있다는 점에 유념한다.

다음에, 도 12 및 도 13을 참조해, 상술한 노광장치를 이용한 디바이스 제조 방법을 설명한다. 도 12는, 반도체 디바이스(예를 들면, IC(integrated circuit), LSI(large scale integration), LCD(liquid crystal display, CCD(charge-coupled device) 등)의 제조공정을 설명하기 위한 플로차트다. 도 12에서는, 반도체 디바이스의 예로서 반도체 칩을 예로 들어 설명한다.

스텝 S1은, 반도체 디바이스의 회로를 설계하기 위한 회로설계공정이다. 스텝 S2는, 설계한 회로 패턴에 근거해, 원판 또는 레티클이라고 칭할 수 있는 마스크를 제작하기 위한 마스크 제작공정이다. 스텝 S3은 실리콘 등의 재료를 이용해 기판이라고 칭할 수 있는 웨이퍼를 제조하기 위한 웨이퍼 제조공정이다. 스텝 S3은 레티클 제조공정일 수도 있다. 스텝 S4는 "전공정"으로 불리며, 상기의 제작된 마스크를 이용해, 상기의 노광장치에 의해 리소그래피 기술에 따라 웨이퍼 상에 실제의 회로를 형성하기 위한 웨이퍼 프로세스이다. 스텝 S5는, "후공정"으로 불리며, 스텝 S4에서 제작된 웨이퍼를 이용해 반도체 칩을 형성하는 조립공정이다. 이 후공정은, 어셈블리 공정(예를 들면, 다이싱, 본딩), 패키징 공정(칩 봉입) 등을 포함한다. 스텝 S6은, 스텝 S5에서 제작된 반도체 디바이스를 검사하는 검사공정이다. 이 검사는 동작 확인 테스트, 내구성 테스트 등을 포함한다. 스텝 S7은 이러한 공정을 거쳐 완성된 반도체 디바이스를 출하하기 위한 출하공정이다.

도 13에 나타낸 바와 같이, 상술한 스텝 S4의 웨이퍼 프로세스는 웨이퍼 표 면을 산화시키는 산화스텝 S11과, 웨이퍼 표면에 절연막을 형성하는 CVD(chemical vapor deposition)스텝 S12(CVD)과, 웨이퍼 상에 전극을 증착에 의해 형성하는 전극형성스텝 S13을 포함한다. 또한, 스텝 S4의 웨이퍼 프로세스는 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온주입스텝 S14와, 웨이퍼에 감광제를 도포하는 레지스트 처리스텝 S15와, 상술한 노광장치를 이용해 회로 패턴을 가진 마스크로 레지스트 처리된 웨이퍼를 노광하는 노광스텝 S16을 포함한다. 또, 스텝 S4의 웨이퍼 프로세스는 노광 스텝 S16에서 노광한 웨이퍼를 현상하는 현상스텝 S17과, 현상스텝 S17에서 현상한 레지스트 상 이외의 부분을 에칭하는 에칭스텝 S18과, 에칭스텝 S18 후에 남은 불필요한 레지스트를 제거하는 레지스트 박리스텝 S19을 포함한다. 이러한 스텝을 반복해 실시하는 것에 의해 웨이퍼 상에 다중으로 회로 패턴이 형성된다.

본 발명의 예시적인 실시 예에 의하면, 광학요소를 지지하는 지지 부재의 변형이나 광학요소와 지지 부재 간의 기울기의 차이에 의해 생기는 계측 오차를 줄이면서 광학요소의 위치를 계측할 수 있는 유지장치를 실현할 수가 있다.

또한, 예시적인 실시 예를 참조하면서 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 이들 예시적인 실시 예에 한정되는 것이 아니다. 이하의 특허청구범위는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 변형이 가능하다.

도 1은 노광장치의 개략도다.

도 2a 및 2b는 본 발명의 제 1 예시적인 실시 예에 따른 유지장치를 나타낸다.

도 3a 및 3b는 유지장치의 위치 센서의 상세도다.

도 4a~4c는 구동 기구를 나타낸다.

도 5a 및 5b는 구동 기구의 링크 기구의 동작을 나타낸다.

도 6은 광학요소를 제어하는 제어계를 나타낸다.

도 7은 광학요소의 제어를 나타내는 플로차트다.

도 8a 및 8b는 본 발명의 제 2 예시적인 실시 예에 따른 유지장치를 나타낸다.

도 9a 및 9b는 본 발명의 제 2 예시적인 실시 예에 따른 위치 센서의 상세도이다.

도 10a 및 10b는 본 발명의 제 3 예시적인 실시 예에 따른 유지장치를 나타낸다.

도 11a 및 11b는 본 발명의 제 4 예시적인 실시 예에 따른 유지장치를 나타낸다.

도 12는 노광장치를 이용한 디바이스의 제조방법을 설명하기 위한 플로차트다.

도 13은 도 10에 나타낸 플로차트의 스텝 S4의 웨이퍼 프로세스의 상세를 나 타내는 플로차트다.

도 14는 종래의 유지장치를 나타낸다.

도 15는 또 다른 종래의 유지장치를 나타낸다.

Claims (9)

1. 광학요소를 유지하는 유지장치로서,

   상기 광학요소를 지지하고, 상기 광학요소와 접촉하는 복수의 돌출부를 포함하는 지지부재와,

   상기 지지 부재를 지지하는 원통형 부재와,

   상기 광학요소 및 상기 지지 부재의 위치를 검출하는 복수의 센서와,

   상기 복수의 센서로부터의 출력에 근거해 상기 지지 부재를 구동하는 구동 유닛을 구비하고,

   상기 복수의 돌출부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 각 정점의 방향은 상기 복수의 센서를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 각 정점의 방향과 실질적으로 일치하는 것을 특징으로 하는 유지장치.
2. 광학요소를 유지하는 유지장치로서,

   상기 광학요소를 지지하고, 상기 광학요소와 접촉하는 복수의 돌출부를 포함하는 지지부재와,

   상기 지지 부재를 지지하는 원통형 부재와,

   상기 광학요소 및 상기 지지 부재의 위치를 검출하는 복수의 센서와,

   상기 복수의 센서로부터의 출력에 근거해 상기 지지 부재를 구동하는 구동 유닛을 구비하고,

   상기 복수의 돌출부가 실질적으로 동일 평면 상에 존재하며,

   상기 복수의 돌출부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 중심을 통과하고 상기 평면에 수직인 축을 회전축으로서 설정할 때, 상기 복수의 돌출부는 상기 회전축 주위의 회전 방향에 있어서 실질적으로 상기 복수의 센서와 같은 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 유지장치.
3. 광학요소를 유지하는 유지장치로서,

   상기 광학요소를 지지하고, 상기 광학요소와 접촉하는 복수의 돌출부를 포함하는 지지부재와,

   상기 지지 부재를 지지하는 원통형 부재와,

   상기 광학요소 및 상기 지지 부재의 위치를 검출하는 복수의 센서와,

   상기 복수의 센서로부터의 출력에 근거해 상기 지지 부재를 구동하는 구동 유닛을 구비하고,

   상기 복수의 돌출부가 실질적으로 동일한 평면 상에 존재하고,

   상기 광학요소의 중심을 통과하고 상기 평면에 수직인 축을 회전축으로서 설정할 때, 상기 복수의 돌출부는 상기 회전축 주위의 회전 방향에 있어서 실질적으로 상기 복수의 센서와 같은 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 유지장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 회전축이 상기 광학요소의 광축과 일치하는 것을 특징으로 하는 유지장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 돌출부는, 상기 광학요소의 광축 주위에 등간격으로 3개소에 배치되는 것을 특징으로 하는 유지장치
6. 광학요소를 유지하는 유지장치로서,

   광학요소를 지지하고, 상기 광학요소와 접촉하는 복수의 돌출부를 포함하는 지지부재와,

   상기 광학요소 및 상기 광학요소에 장착된 타겟 부재의 위치를 검출하는 복수의 센서와,

   상기 복수의 센서로부터의 출력에 근거해 상기 지지 부재를 구동하는 액추에이터를 구비하고,

   상기 복수의 돌출부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 각 정점의 방향은, 상기 복수의 센서를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 각 정점의 방향과 실질적으 로 일치하는 것을 특징으로 하는 유지장치.
7. 광학요소를 유지하는 유지장치로서,

   상기 광학요소를 지지하고, 상기 광학요소와 접촉하는 복수의 돌출부를 포함하는 지지부재와,

   상기 광학요소 및 상기 광학요소에 장착된 타겟 부재의 위치를 검출하는 복수의 센서와,

   상기 복수의 센서로부터의 출력에 근거해 상기 지지부재를 구동하는 액추에이터를 구비하고,

   상기 복수의 돌출부가 실질적으로 동일 평면 상에 존재하며,

   상기 복수의 돌출부를 직선으로 연결해 형성된 다각형의 중심을 통과하고 상기 평면에 수직인 축을 회전축으로서 설정할 때, 상기 복수의 돌출부는 상기 회전축 주위의 회전 방향에 있어서 실질적으로 상기 복수의 센서와 같은 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 유지장치.
8. 광학요소를 유지하는 유지장치로서,

   상기 광학요소를 지지하고, 상기 광학요소와 접촉하는 복수의 돌출부를 포함하는 지지부재와,

   상기 광학요소 및 상기 광학요소에 장착된 타겟 부재의 위치를 검출하는 복수의 센서와,

   상기 복수의 센서로부터의 출력에 근거해 상기 광학요소를 구동하는 액추에이터를 구비하고,

   상기 복수의 돌출부가 실질적으로 동일 평면 상에 존재하며,

   상기 광학요소의 중심을 통과하고 상기 평면에 수직인 축을 회전축으로서 설정할 때, 상기 복수의 돌출부는 상기 회전축 주위의 회전 방향에 있어서 실질적으로 상기 복수의 센서와 같은 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 유지장치.
9. 원판의 패턴을 투영 광학계를 통해서 기판 상에 투영해 상기 기판을 노광하는 노광장치로서, 상기 투영 광학계를 구성하는 복수의 광학요소 중 적어도 한 개가 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 유지장치에 의해 유지되는 것을 특징으로 하는 노광장치.

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