(57)【要約】【課題】  光学素子が鏡筒に繋がる固定部から、圧電アクチュエータを用いたパラレルリンク機構により鉛直下向きに吊り下げられる場合、圧電アクチュエータの剛性を落とすこと無く、圧電アクチュエータ内部の圧電素子に、圧縮荷重を加えなければならない。【解決手段】  光学素子が鏡筒に繋がる固定部から、圧電アクチュエータを用いたパラレルリンク機構により鉛直下向きに吊り下げられている場合、圧電アクチュエータの内部に光学素子の重量による引っ張り荷重を圧縮荷重に変換する機構を用いる。【選択図】        図１
2006135230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と、引っ張り荷重を圧縮荷重に変換する荷重変換機構とを有し、圧電アクチュエータに加えられた引っ張り荷重を荷重変換機構を用いて圧縮荷重に変換し、圧電素子に圧縮荷重を加えることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１において、固定部から圧電アクチュエータを介して制御対象を吊り下げ、制御対象の位置決めをすることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１において、固定部から複数の圧電アクチュエータを介して制御対象を吊り下げ、制御対象の少なくとも１自由度の位置決めをすることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、制御対象が光学素子であることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４において、光学素子が反射型ミラーであることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項６】
請求項２〜５いずれかにおいて、固定部に接続される圧電アクチュエータの第１部材が圧電素子の下部に接続され、制御対象に接続される圧電アクチュエータの第２部材が圧電素子の上部に接続されることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項７】
請求項２〜５いずれかにおいて、圧電素子に穴を貫通し、固定部に接続される圧電アクチュエータの第１部材が貫通した穴を通して圧電素子の下部に接続され、制御対象に接続される圧電アクチュエータの第２部材が圧電素子の上部に接続されることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項８】
請求項２〜５いずれかにおいて、圧電素子に穴を貫通し、固定部に接続される圧電アクチュエータの第１部材が圧電素子の下部に接続され、制御対象に接続される圧電アクチュエータの第２部材が貫通した穴を通して圧電素子の上部に接続されることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項９】
請求項１〜８いずれかにおいて、圧電素子をジャケットで覆い、固定部に接続される圧電アクチュエータの第１部材が圧電素子を覆うジャケットの下部に接続され、制御対象に接続される圧電アクチュエータの第２部材が圧電素子を覆うジャケットの上部に接続されることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項９において、圧電素子を覆うジャケットの少なくとも一部にジャケットの伸縮を容易にするためのフレクチャ部を設けることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０において、部材１もしくは部材２のいずれかに、ピンもしくはプランジャを取り付け、圧電素子に引っ張り荷重が加わることを防ぐことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１２】
請求項２〜１１いずれかにおいて、露光装置の光学素子を位置決めすることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１３】
請求項１２において、露光装置は極紫外（Ｅｘｔｒｅａｍ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ）光を露光光とすることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、精密な駆動に係わり、特に、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体チップ、液晶パネルなどの表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、ＣＣＤなどの撮像素子といった各種デバイスを製造する工程において使用する露光装置の光学素子（レンズ或いはミラーなど）の位置決めに関する圧電アクチュエータに係る。本発明は、例えば、極紫外線（Ｅｘｔｒｅａｍ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ）光を露光光として使用する露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と言う。）の光学系に使用される複数の反射型光学素子の位置決め機構のアクチュエータに最適である。
【背景技術】
【０００２】
半導体露光装置は、数多くの異なる種類のパターンを有する原版（レチクル）をシリコンウェハ（基板）に転写する装置である。高集積度の回路を作成するためには、解像性能だけでなく重ね合わせ精度の向上が不可欠である。
【０００３】
半導体露光装置における重ね合わせ誤差は、アライメント誤差、像歪み、及び、倍率誤差に分類される。アライメント誤差は、原版（レチクル）と基板（ウエハ）との相対変位調整によって軽減することができる。一方、像ひずみや倍率誤差は、光学系の一部の光学要素を移動させることによって調整可能である。光学要素を移動させる際には、平行偏芯、及び、傾き偏芯誤差成分が大きくならないようにしなければならない。
【０００４】
近年、極紫外線（Ｅｘｔｒｅａｍ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ）光を露光光として用いるＥＵＶ露光装置の開発が開始されている。このようなＥＵＶ露光装置においては、その投影光学系が、反射型の光学素子（ミラー）のみから構成されている。
【０００５】
光学素子の位置決めは、一般的にパラレルリンク機構と呼ばれる、駆動機構を用いて行われる。パラレルリンク機構のアクチュエータとして圧電素子（ピエゾ素子）を用いる方法が考案されている。
【特許文献１】特開平１０−１６９５２４号公報
【特許文献１】特開平１０−１７３２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
露光装置の構成上、投影光学系ＰＯ内部の光学素子を、鏡筒に繋がる固定部から鉛直下向きに吊り下げる場合がある。しかし、圧電素子は素子の特性上、圧縮荷重を加え縮ませておく必要がある。
【０００７】
そこで、本発明の例示的な目的は、鉛直下向きに吊り下げられた光学素子を含む可動部を駆動するために最適な露光装置に用いる圧電アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、光学素子が鏡筒に繋がる固定部からパラレルリンク機構を介して鉛直下向きに吊り下げられている場合、可動部の重量による引っ張り荷重を圧縮荷重に変換して、圧電素子に圧縮荷重を加える荷重変換機構を、圧電アクチュエータ内部に設ける。
【０００９】
すなわち本発明は、圧電素子と、引っ張り荷重を圧縮荷重に変換する荷重変換機構とを有し、圧電アクチュエータに加えられた引っ張り荷重を荷重変換機構を用いて圧縮荷重に変換し、圧電素子に圧縮荷重を加えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１１】
従来よりも、高剛性な圧電アクチュエータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図６には、本実施の形態に係る露光装置１００の全体構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、露光光ＥＬとして例えばＥＵＶ光を用い、ステップアンドスキャン方式により露光動作を行う投影露光装置である。本実施例では、マスクとしてのレチクル（マスク）Ｒからの反射光束をウエハ（基板、感光基板）Ｗ上に垂直に投射する投影光学系ＰＯが使用されているので、以下においては、この投影光学系ＰＯからウエハＷへのＥＵＶ光ＥＬの投射方向を投影光学系ＰＯの光軸方向と呼ぶとともに、この光軸方向をＺ軸方向、これに直交する面内で図６における紙面内の方向をＹ軸方向、紙面に直行する方向をＸ軸方向として説明するものとする。
【００１４】
この露光装置１００は、マスクとしての反射型レチクルＲに描画された回路パターンの一部の像を投影光学系ＰＯを介して基板としてのウエハＷ上に投影しつつ、レチクルＲとウエハＷとを投影光学系ＰＯに対して１次元方向（ここではＹ軸方向）に相対走査することによって、レチクルＲの回路パターンの全体をウエハＷ上の複数のショット領域の各々にステップアンドスキャン方式で転写するものである。
【００１５】
露光装置１００は、ＥＵＶ光ＥＬを射出する光源装置（不図示）、この光源装置（不図示）からのＥＵＶ光ＥＬを反射して所定の入射角θでレチクルＲのパターン面に入射するように反射する跳ね上げミラーＭ０、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳ、レチクルＲのパターン面で反射されたＥＵＶ光ＥＬをウエハＷの被露光面に対して垂直に投射する反射光学系からなる投影光学系ＰＯ、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳを備えている。
【００１６】
投影光学系ＰＯ内部の反射型光学素子Ｍ１は、保持機構４０を介してバックプレート３０に固定されている。バックプレート３０は、パラレルリンク機構２０を介して鏡筒Ｔの一部である固定部５０に連結されている。パラレルリンク機構２０は図５に示すように、６本の脚で構成されており、各々の脚には圧電アクチュエータ１０が取り付けられている。圧電アクチュエータ１０は、内部に設けられた圧電素子３が伸縮することにより、長手方向への伸縮が可能となる。６個の圧電アクチュエータ１０が伸縮することにより、光学素子Ｍ１を含むバックプレート３０の６軸方向への位置決めが可能となる。
【００１７】
投影光学系ＰＯ内部の光学素子Ｍ１は、図６に示すように、装置の構成上、鏡筒Ｔに繋がる固定部５０から鉛直下向きに吊り下げられる場合がある。しかし、圧電素子は素子の特性上、圧縮荷重を加え縮ませておく必要がある。そこで、圧電アクチュエータの構成に図１に示すような構成を用いることで、光学素子Ｍ１およびバックプレート３０の重量を圧縮荷重に変換して、圧電素子３に加えることができる。
【００１８】
圧電アクチュエータ１０の構造を図１に示す。部材１の上部は固定部５０に接続され、部材１の下部は圧電素子３の下部に接続されている。部材２の下部はバックプレート３０に接続され、部材２の上部は圧電素子３の上部に接続されている。圧電アクチュエータ１０をこのような構造にすることで、光学素子Ｍ１の重量を圧縮荷重に変換して圧電素子３に加えることができる。
【００１９】
図６の計測手段７０は、光学素子Ｍ１もしくはバックプレート３０の位置を基準となる構造体、例えば鏡筒Ｔから非接触で計測する。計測手段７０により計測された計測情報７１は、補償器８０（ここではＰＩ補償器を用いる）により圧電アクチュエータ１０への出力情報８１に変換される。これにより光学素子Ｍ１、もしくは、バックプレート３０を基準となる構造体に対して位置決め制御できる。
【００２０】
本実施例では光学素子が２枚であるが、光学素子の枚数が４枚、６枚など他の枚数であっても構わない。
【実施例２】
【００２１】
実施例１と実施例２の違いは、圧電アクチュエータ１０の構成が異なることなので、ここでは、圧電アクチュエータ１０の構成を中心に述べる。
【００２２】
圧電アクチュエータ１０の構成を図２に示す。圧電素子３には穴が貫通されている。部材１の上部は圧電素子３の貫通した穴を通して固定部５０に接続され、部材１の下部は圧電素子３の下部に接続されている。部材２の下部はバックプレート３０に接続され、部材２の上部は圧電素子３の上部に接続されている。圧電アクチュエータ１０をこのような構造にすることで、光学素子Ｍ１の自重を圧縮荷重として圧電素子に加えることができ、更に、Ｚ軸対称な構造なので、圧電素子３に偏荷重がかかるのを防ぐことができる。
【実施例３】
【００２３】
実施例１と実施例３の違いは、圧電アクチュエータ１０の構成が異なることなので、ここでは、圧電アクチュエータ１０の構成を中心に述べる。
【００２４】
圧電アクチュエータ１０の構成を図３に示す。圧電素子３には穴が貫通されている。部材１の上部は固定部５０に接続され、部材１の下部は圧電素子３の下部に接続されている。部材２の下部はバックプレート３０に接続され、部材２の上部は圧電素子３の貫通した穴を通って、圧電素子３の上部に接続されている。圧電アクチュエータ１０をこのような構成にすることで、光学素子Ｍ１の重量を圧縮荷重として圧電素子３に加えることができ、更に、Ｚ軸対称な構造なので、圧電素子３に偏荷重がかかるのを防ぐことができる。
【実施例４】
【００２５】
実施例１と実施例４の違いは、圧電アクチュエータ１０の構成が異なることなので、ここでは、圧電アクチュエータ１０の構成を中心に述べる。
【００２６】
圧電アクチュエータの構成を図４に示す。図４に示される圧電アクチュエータ１０は圧電素子３の周りをジャケット４で覆っており、こうすることで、圧電アクチュエータ１０の横方向の剛性を高めることができる。圧電素子３を覆うジャケットの一部には、ジャケットの伸縮を容易にするためのフレクチャ部５を設けている。
【００２７】
部材１の上部は固定部５０に接続され、部材１の下部は圧電素子３を覆うジャケット４の下部に接続されている。部材２の下部はバックプレート３０に接続され、部材２の上部は圧電素子３を覆うジャケット４の上部に接続されている。
【００２８】
図４のピン６は、組み立て作業中などに圧電アクチュエータ１０の上部にバックプレート５０や光学素子Ｍ１を配置する必要が生じた場合、パックプレート３０や光学素子Ｍ１の重量を部材２から部材１へ直接伝え、圧電素子３に引っ張り荷重が加わり圧電素子３が破壊されるのを防ぐ役割を果たす。本実施例では、ピン６を用いたがプランジャ等を用いても良い。
【００２９】
実施例２、３の圧電アクチュエータ１０の構成においても、圧電素子３をジャケットで覆っても良い。
【００３０】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】圧電アクチュエータの構成を示す図
【図２】圧電アクチュエータの構成を示す図
【図３】圧電アクチュエータの構成を示す図
【図４】圧電アクチュエータの構成を示す図
【図５】パラレルリンク機構を示す図
【図６】露光装置の概略を示す図
【符号の説明】
【００３２】
１  部材
２  部材
３  圧電素子
４  ジャケット
５  フレクチャ部
６  ピン
１０  圧電アクチュエータ
２０  パラレルリンク機構
３０  バックプレート
４０  保持機構
５０  固定部
６０  可動部
７０  非接触計測手段
７１  計測情報
８０  補償器
８１  出力情報
１００  露光装置
ＥＬ  露光光
Ｒ  レチクル
ＲＳ  レチクルステージ
Ｍ０  跳ね上げミラー
Ｍ１  光学素子
Ｍ２  光学素子
Ｗ  ウエハ
ＷＳ  ウエハステージ
ＰＯ  投影光学系
Ｔ  鏡筒
【図１】
2006135230.tif 000003
【図２】
2006135230.tif 000004
【図３】
2006135230.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006135230.tif 000007
【図６】
2006135230.tif 000008