(57)【要約】【課題】ミラーの熱変形を低減するのに有利な光学装置を提供する。【解決手段】ベースと、前記ベースに設けられ、ミラーを支持する支持部と、前記ベースと前記ミラーとの間に設けられ、前記ミラーの裏面に力を加えて前記ミラーの表面を変形させる複数の第１アクチュエータと、前記支持部を前記ミラーの光軸方向に沿って案内するリニアガイドと、を有し、前記支持部は、前記リニアガイドを介して前記ベースに支持され、前記リニアガイドは、前記ベースを貫通するように設けられていることを特徴とする光学装置を提供する。【選択図】図１
2018066959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
前記ベースに設けられ、ミラーを支持する支持部と、
前記ベースと前記ミラーとの間に設けられ、前記ミラーの裏面に力を加えて前記ミラーの表面を変形させる複数の第１アクチュエータと、
前記支持部を前記ミラーの光軸方向に沿って案内するリニアガイドと、を有し、
前記支持部は、前記リニアガイドを介して前記ベースに支持され、
前記リニアガイドは、前記ベースを貫通するように設けられていることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記支持部は、前記ミラーを、前記ミラーの裏面の中心部で支持することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記支持部の前記ミラーを支持する支持面とは反対側の面に設けられ、前記支持部を前記光軸方向に沿って駆動する第２アクチュエータと、
前記第２アクチュエータを前記ベースに取り付ける取付部材と、
を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第２アクチュエータは、接触型のアクチュエータであることを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記ミラーは、前記光軸方向と重力方向とが直交するように保持され、
前記支持部の前記ミラーを支持する支持面とは反対側の面に設けられた重りを更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
【請求項６】
前記重りは、前記ミラーの自重に起因して前記ベースにかかるモーメントを打ち消すための重さを有することを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
【請求項７】
前記複数の第１アクチュエータは、前記ミラーの中心から放射状に配置され、
前記複数の第１アクチュエータのうち、前記支持部に最も近い第１アクチュエータは、接触型のアクチュエータであることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記複数の第１アクチュエータのうち、前記支持部に最も遠い第１アクチュエータの少なくとも１つは、接触型のアクチュエータであることを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
【請求項９】
マスクのパターンを基板に投影する投影光学系であって、
請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の光学装置を有することを特徴とする投影光学系。
【請求項１０】
基板を露光する露光装置であって、
請求項９に記載の投影光学系を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
露光した前記基板を現像する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置、投影光学系、露光装置及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、露光装置には、解像度の向上が要求されており、それに伴い、露光収差への要求も厳しくなってきている。そこで、露光収差の補正に可変ミラーを用いる技術が提案されている（特許文献１参照）。また、天文分野では、地上に設置された望遠鏡における空気揺らぎの影響を抑えるために、可変ミラーを用いるようになってきている。特許文献１には、ミラーの中心部を支持し、ミラーの中心部以外の領域に複数のアクチュエータを配置した構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８１７７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ミラーの中心部を支持する構成において、ミラーと支持部とは中心部で結合されるため、ミラーの中心部の近傍の剛性は、中心部から離れた領域の剛性よりも高くなる。従って、ミラーの中心部に近い領域ほど変形しにくいため、アクチュエータには、大きな駆動力が必要となる。ここで、アクチュエータとして、非接触型のアクチュエータ、例えば、ローレンツ力を利用するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を用いる場合を考える。この場合、ミラーの中心部の近傍の領域と、ミラーの中心部以外の領域とで、同じ推力定数を有するＶＣＭを配置すると、ミラーの中心部の近傍の領域に配置されたＶＣＭは、大きな力を出力しなければならないため、発熱量が大きくなる。これは、ミラーの熱変形の主な要因となっている。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、ミラーの熱変形を低減するのに有利な光学装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての光学装置は、ベースと、前記ベースに設けられ、ミラーを支持する支持部と、前記ベースと前記ミラーとの間に設けられ、前記ミラーの裏面に力を加えて前記ミラーの表面を変形させる複数の第１アクチュエータと、前記支持部を前記ミラーの光軸方向に沿って案内するリニアガイドと、を有し、前記支持部は、前記リニアガイドを介して前記ベースに支持され、前記リニアガイドは、前記ベースを貫通するように設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、ミラーの熱変形を低減するのに有利な光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態における光学装置の構成を示す概略図である。
【図２】ミラーの中心部の近傍に配置されたアクチュエータの発熱量を抑える原理を説明するための図である。
【図３】ミラーの熱変形の主な要因を説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施形態における光学装置の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第３実施形態における光学装置の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の第４実施形態における光学装置の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の第１実施形態における光学装置１００の構成を示す概略図である。図１（ａ）は、光学装置１００の上面図を示し、図１（ｂ）は、光学装置１００の断面（正面）図を示している。光学装置１００は、ミラー１を変形させる、具体的には、ミラー１の反射面１ａを所望の形状に変形させる可変ミラー装置である。光学装置１００は、支持部２と、ベース３と、リニアガイド４と、複数のアクチュエータ（第１アクチュエータ）５とを有する。
【００１２】
支持部２は、ミラー１を支持し、本実施形態では、ミラー１の裏面（反射面１ａとは反対側の面）１ｂの中心部を支持面２ａで支持する。支持部２の支持面２ａとは反対側の面２ｂは、リニアガイド４を介してベース３に支持されている。リニアガイド４は、例えば、ボールベアリングで構成され、ベース３を貫通するように設けられている。また、リニアガイド４は、支持部２ａをミラー１の光軸方向に沿って案内する。従って、支持部２は、リニアガイド４に案内され、ミラー１の光軸方向に沿って移動可能となっている。ミラー１の裏面には、複数の磁石５ａが配置（接着）され、複数の磁石５ａのそれぞれに隙間を介して対向するように、複数のコイル５ｂがベース３に配置されている。一対の磁石５ａとコイル５ｂとで、ミラー１の裏面１ｂに力を加えてミラー１の反射面１ａ（表面）を変形させるアクチュエータ５が構成される。また、アクチュエータ５は、ミラー１とベース３との間に設けられ、ミラー１の中心から放射状に配置されている。
【００１３】
コイル５ｂに電流を流すと、磁石５ａとコイル５ｂとの間にローレンツ力が発生し、かかるローレンツ力の大きさは、電流の大きさに比例する。また、コイル５ｂで発生する熱量（発熱量）は、コイル５ｂを流れる電流の大きさの二乗に比例し、コイル５ｂの抵抗に比例する。従って、アクチュエータ５で発生させる力が大きいほど、コイル５ｂに流すべき電流は大きくなり、コイル５ｂの発熱量も大きくなる。例えば、アクチュエータ５で発生させる力を２倍にするためには、コイル５ｂに流す電流を２倍にする必要があり、コイル５ｂの発熱量は４倍となる。アクチュエータ５は、磁石５ａとコイル５ｂとが非接触で磁気結合されているため、アクチュエータとしての剛性が低い。従って、アクチュエータ５は、低剛性のアクチュエータに分類される。
【００１４】
図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照して、本実施形態において、ミラー１の中心部の近傍に配置されたアクチュエータ５（コイル５ｂ）の発熱量を抑える原理について説明する。図２（ａ）は、支持部２をベース３に固定した場合、即ち、従来技術において、ミラー１（の反射面１ａ）を初期形状から目標形状に変形させる過程を示している。図２（ｂ）は、支持部２がリニアガイド４を介してミラー１の光軸方向に沿って移動可能である場合、即ち、本実施形態において、ミラー１（の反射面１ａ）を初期形状から目標形状に変形させる過程を示している。
【００１５】
ミラー１の目標形状は、ミラー面内の軸に対するチルト成分やミラー面外に対するシフト（並進）成分を含む形状とする。このような位置姿勢成分を含む目標形状にミラー１を変形させるために、ここでは、第１ステップ（変形駆動）、第２ステップ（チルト駆動）及び第３ステップ（シフト駆動）の３つのステップに分けて説明する。第１ステップでは、位置姿勢成分を含んでいない単純な形状にミラー１を変形させる。第２ステップでは、チルト成分を含む形状にミラー１を変形させる。第３ステップでは、シフト成分を含む形状にミラー１を変形させる。
【００１６】
従来技術では、図２（ａ）に示すように、第２ステップにおいて、ミラー１の中心部の近傍の変形量（駆動量）は、ミラー１の外周部の変形量に比べて線形的に小さくなる。従って、ミラー１の中心部の近傍に配置されたアクチュエータ５の発熱量は、あまり大きくならない。一方、第３ステップでは、ミラー１の中心部の近傍とミラー１の外周部とにおいて、同じ変形量が求められる。シフトが大きいほど、ミラー１の中心部の近傍をアクチュエータ５で無理やり変形させなければならないため、ミラー１の中心部の近傍に配置されたアクチュエータ５の発熱量は、急激に大きくなる。本発明者の検討では、図３に示すように、ミラー１の面積の約３％以内を占めるミラー１の中心部の近傍の中心領域におけるアクチュエータ５の発熱量は、全体のアクチュエータ５の発熱量の約６０％となり、ミラー１の熱変形の主な要因となっている。
【００１７】
本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、第１ステップ及び第２ステップで必要となるミラー１の変形量は、従来技術（図２（ａ））と同じである。ここで、本実施形態では、支持部２は、リニアガイド４を介して、ミラー１の光軸方向に沿って移動可能にベース３に支持されている。従って、第３ステップにおいて、ミラー１を変形させると、支持部２は、リニアガイド４に案内され、ミラー１の光軸方向に沿って上下に移動する。これにより、ミラー１の中心部を含むミラー全体が上下に移動するため、本実施形態では、ミラー１の中心部の近傍に配置されたアクチュエータ５において、従来技術のようにミラー１を無理やり変形させる力を発生させる必要がない。これにより、ミラー１の中心部の近傍に配置されたアクチュエータ５の発熱量が急激に大きくなることはなく、かかるアクチュエータ５の発熱量の増加を抑制することができるため、ミラー１の熱変形を低減することができる。
【００１８】
ここでは、ミラー１を初期形状から目標形状に変形させる過程を３つのステップに分けて説明したが、実際には、このような３つのステップに分ける必要はない。３つのステップで必要となるミラー１の変形量を加算した総変形量に対応する指令値をアクチュエータ５のそれぞれに与えれば、アクチュエータ５を１回駆動するだけで、ミラー１を目標形状に変形させることができる。
【００１９】
本実施形態では、リニアガイド４をボールベアリングとして説明したが、これに限定されるものではない。リニアガイド４は、支持部２をミラー１の光軸方向に沿って（直線的に）案内する機能を有していればよく、滑りタイプ、空圧タイプ、液圧タイプ、平行板ばねタイプなどであってもよい。
【００２０】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態における光学装置１００の構成を示す概略図である。第２実施形態では、光学装置１００は、支持部２、ベース３、リニアガイド４及びアクチュエータ５に加えて、アクチュエータ（第２アクチュエータ）６と、取付部材７とを更に有する。
【００２１】
アクチュエータ６は、支持部２の支持面２ａとは反対側の面２ｂに設けられ、リニアガイド４を介して、支持部２をミラー１の光軸方向に沿って駆動する。アクチュエータ６は、取付部材７によって、ベース３に取り付けられている。アクチュエータ６を設けることで、ミラー１を目標形状に変形させる際に、ミラー１の中心部の近傍に配置されたアクチュエータ５の負荷を更に軽減するとともに、ミラー１の応答速度を向上させることができる。アクチュエータ６としては、力アクチュエータ、変位アクチュエータ、空圧シリンダ、液圧シリンダなどを用いることが可能であるが、上述した効果を得る上では、接触型のアクチュエータ（高剛性のアクチュエータ）を用いることが好ましい。
【００２２】
＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態における光学装置１００の構成を示す概略図である。第３実施形態では、光学装置１００において、ミラー１の光軸方向と重力方向とが直交するように、ミラー１が保持されている。換言すれば、ミラー１の光軸が水平方向となるように光学装置１００を配置して用いる。第１実施形態及び第２実施形態においても、ミラー１の光軸が水平方向となるように光学装置１００を配置して用いることは可能である。但し、ミラー１の光軸が水平方向となるように光学装置１００を配置すると、ミラー１の自重に起因して、ベース３にモーメントがかかる。
【００２３】
そこで、本実施形態では、図５に示すように、支持部２の支持面２ａとは反対側の面２ｂに重り８を設けることで、ベース３にかかるモーメントを部分的又は完全に打ち消すようにしている。これにより、複雑な変形がベース３に生じることが抑制され、ミラー１（の反射面１ａ）の形状を高精度に制御することができる。
【００２４】
なお、重り８は、ミラー１の自重に起因してベース３にかかるモーメントを打ち消すために必要な重さを有するように構成されている。また、重り８の支持部側の面とは反対側の面８ａには、第２実施形態のように、アクチュエータ６を設けてもよい。
【００２５】
＜第４実施形態＞
図６は、本発明の第４実施形態における光学装置１００の構成を示す概略図である。第４実施形態では、光学装置１００は、ミラー１の裏面１ｂに力を加えてミラー１の反射面１ａを変形させるアクチュエータとして、低剛性のアクチュエータ５と、高剛性のアクチュエータ９及び１０とを有する。
【００２６】
アクチュエータ９及び１０のそれぞれは、例えば、接触型のアクチュエータであって、アクチュエータ５の剛性よりも高い剛性を有する。本実施形態では、高剛性のアクチュエータ９は、ミラー１の中心部の近傍に配置されている。具体的には、ミラー１の裏面１ｂに力を加えてミラー１の反射面１ａを変形させるアクチュエータのうち、支持部２に最も近いアクチュエータを高剛性のアクチュエータ９としている。また、高剛性のアクチュエータ１０は、ミラー１の外周部に配置されている。具体的には、ミラー１の裏面１ｂに力を加えてミラー１の反射面１ａを変形させるアクチュエータのうち、支持部２に最も遠いアクチュエータの少なくとも１つを高剛性のアクチュエータ１０としている。なお、ミラー１の中心部の近傍や外周部においては、低剛性のアクチュエータ５を併用してもよい。
【００２７】
本実施形態のように、低剛性のアクチュエータ５と、高剛性のアクチュエータ９及び１０とを用いることで、光学装置１００の全体の固有振動数を高くすることが可能となる。従って、光学装置１００は、ミラー１（の反射面１ａ）の形状をより高精度に制御することができる。
【００２８】
本実施形態では、ミラー１の中心部の近傍及び外周部に高剛性のアクチュエータを配置しているが、これに限定されるものではない。高剛性のアクチュエータを配置する箇所は、必要に応じて決めればよい。また、第２実施形態や第３実施形態のように、支持部２の支持面２ａとは反対側の面２ｂには、アクチュエータ６や重り８を設けてもよい。
【００２９】
高剛性のアクチュエータとしては、典型的には、ピエゾアクチュエータや超磁歪素子アクチュエータなどが挙げられる。これらのアクチュエータは、変位アクチュエータであって、指令値（駆動）に対してヒステリシス特性を有しているため、一般的には、変位センサで変位をモニタしてフィードバック制御を行う必要がある。従って、高剛性のアクチュエータを多く用いると、装置のコストが非常に高くなるため、高剛性のアクチュエータは、その数をできるだけ少なくし、効率的に配置する方がコストの面で有利である。
【００３０】
図７を参照して、本発明の一側面としての露光装置５０について説明する。露光装置５０は、基板５６を露光するリソグラフィ装置である。露光装置５０は、照明光学系ＩＬと、投影光学系ＰＯと、マスク５５を保持して移動するマスクステージＭＳと、基板５６を保持して移動する基板ステージＷＳとを有する。また、露光装置５０は、ＣＰＵやメモリなどを含み、露光装置５０の全体を制御する制御部５１を有する。
【００３１】
光源（不図示）からの光は、照明光学系ＩＬに含まれるスリット（不図示）を介して、例えば、Ｙ軸方向に長い円弧状の照明領域をマスク上に形成する。マスク５５及び基板５６のそれぞれは、マスクステージＭＳ及び基板ステージＷＳに保持され、投影光学系ＰＯを介して、光学的にほぼ共役な位置（投影光学系ＰＯの物体面及び像面の位置）に配置されている。投影光学系ＰＯは、所定の投影倍率（例えば、１／２倍）を有し、マスク５５に形成されたパターンを基板５６に投影する。そして、マスクステージＭＳ及び基板ステージＷＳを、投影光学系ＰＯの物体面と平行な方向（例えば、図７のＸ軸方向）に、投影光学系ＰＯの投影倍率に応じた速度比で走査する。これにより、マスク５５に形成されたパターンを基板５６に転写することができる。
【００３２】
投影光学系ＰＯは、例えば、図７に示すように、平面ミラー５２と、凹面ミラー５３と、凸面ミラー５４とを含む。照明光学系ＩＬから射出され、マスク５５を通過した光は、平面ミラー５２の第１面５２ａで反射され、凹面ミラー５３の第１面５３ａに入射する。凹面ミラー５３の第１面５３ａで反射した光は、凸面ミラー５４で反射され、凹面ミラー５３の第２面５３ｂに入射する。凹面ミラー５３の第２面５３ｂで反射した光は、平面ミラー５２の第２面５２ｂで反射され、基板上に結像する。投影光学系ＰＯでは、凸面ミラー５４が光学的な瞳となる。
【００３３】
露光装置５０において、上述した実施形態における光学装置１００は、例えば、凹面ミラー５３の反射面を任意の形状に変形させる（即ち、凹面ミラー５３をミラー１とする）可変ミラー装置として用いられる。これにより、凹面ミラー５３の中心部の近傍に配置されるアクチュエータの発熱量を抑制して、凹面ミラー５３の熱変形を低減することができる。
【００３４】
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に露光装置５０を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、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）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００３５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態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。
【符号の説明】
【００３６】
１００：光学装置    １：ミラー    ２：支持部    ３：ベース    ４：リニアガイド    ５：アクチュエータ
【図１】
2018066959.tif 000003
【図２】
2018066959.tif 000004
【図３】
2018066959.tif 000005
【図４】
2018066959.tif 000006
【図５】
2018066959.tif 000007
【図６】
2018066959.tif 000008
【図７】
2018066959.tif 000009