(57)【要約】【課題】光学素子の部分を変形させる機械的アクチュエータは、安定性、ヒステリシス等の多くの問題があった。【解決手段】アクチュエータにより発生させた力を、それぞれ離れた場所で機械的係合により材料体へ加え、相対するアクチュエータにより発生させた力が加わった材料体の表面形状を安定させるためのクランプを用いて機械的係合を制限する【選択図】図１
2004047994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変形光学素子と、機械的リンクを通じて前記変形光学素子へ力を加えるアクチュエータと、前記機械的リンクの動きを阻止することにより前記力を維持するように構成した受動的素子と、を含む補償光学システム。
【請求項２】
請求項１に記載の補償光学システムであって、前記アクチュエータは、前記変形光学素子の力定数に比べて小さなバネ定数を持つ弱いバネを含むことを特徴とする補償光学システム。
【請求項３】
請求項２に記載の補償光学システムであって、前記機械的リンクは軸方向に可動なシャフトを含むことを特徴とする補償光学システム。
【請求項４】
請求項３に記載の補償光学システムであって、前記受動的素子は前記シャフトを固定するクランプを含むことを特徴とする補償光学システム。
【請求項５】
請求項４に記載の補償光学システムであって、前記クランプは板における切り抜きにより形成されていることを特徴とする補償光学システム。
【請求項６】
請求項５に記載の補償光学システムであって、前記切り抜きの形状は実質的に、その間にクランプ体を形成する平行な複数のスロット（平行スロット）の形状であることを特徴とする補償光学システム。
【請求項７】
請求項６に記載の補償光学システムであって、前記平行なスロットは、前記平行スロットの第１端にヒンジを形成し、また、前記平行スロットの第２端にバネを構成する複数のカンチレバーを形成することを特徴とする補償光学システム。
【請求項８】
請求項７に記載の補償光学システムであって、前記クランプ体は前記シャフトの一方の側を固定することを特徴とする補償光学システム。
【請求項９】
請求項８に記載の補償光学システムであって、前記クランプ体は回転可能なカムを用いて動かされることを特徴とする補償光学システム。
【請求項１０】
請求項７に記載の補償光学素子であって、前記複数のスロットは対向する一対のクランプ体を形成することを特徴とする補償光学システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の補償光学システムであって、前記クランプ体は回転可能なカムを用いて動かされることを特徴とする補償光学システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の補償光学システムであって、前記機械的リンクは軸方向に可動なシャフトを含むことを特徴とする補償光学システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の補償光学システムであって、前記受動的素子は前記シャフトを固定するクランプを含むことを特徴とする補償光学システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の補償光学システムであって、前記クランプは板における切り抜きにより形成されていることを特徴とする補償光学システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の補償光学システムであって、前記切り抜きの形状は実質的に、その間にクランプ体を形成する平行な複数のスロット（平行スロット）の形状であることを特徴とする補償光学システム。
【請求項１６】
請求項１５記載の補償光学システムであって、前記平行なスロットは、前記平行スロットの第１端にヒンジを形成し、また、前記平行スロットの第２端にバネを構成する複数のカンチレバーを形成することを特徴とする補償光学システム。
【請求項１７】
請求項１６記載の補償光学システムであって、前記クランプ体は前記シャフトの一方の側を固定することを特徴とする補償光学システム。
【請求項１８】
請求項１７記載の補償光学システムであって、前記クランプ体は回転カムを用いて動かされることを特徴とする補償光学システム。
【請求項１９】
請求項１６記載の補償光学システムであって、、前記複数のスロットは対向する一対のクランプ体を形成することを特徴とする補償光学システム。
【請求項２０】
請求項１９記載の補償光学システムであって、前記クランプ体は回転カムを用いて動かされることを特徴とする補償光学システム。
【請求項２１】
請求項１記載の補償光学システムであって、更に、前記補償光学システムの収差の変化を感知するためのオフアクシス検出器を含むことを特徴とする補償光学システム。
【請求項２２】
請求項１記載の補償光学システムであって、更に、前記補償光学システムの像品質の変化を監視するための検出器を含むことを特徴とする補償光学システム。
【請求項２３】
請求項２２記載の補償光学システムであって、前記検出器は、点回折干渉計、位相シフト回折干渉計、波面シェアリング干渉計の１つを含むことを特徴とする補償光学システム。
【請求項２４】
物体の表面形状を調整する方法であって、アクチュエータにより発生させた力を機械的リンクを通じて物体の空間的に離れた複数の個所に加えるステップと、前記アクチュエータにより発生させた前記力に従った、前記物体の前記表面形状を安定させるためにクランプを用いて前記機械的リンクの動きを制限するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法であって、前記物体は補償光学システムの一部を構成し、前記方法は更に、前記補償光学システムの像品質の変化を監視するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法であって、像品質の変化を監視する前記ステップは、点回折干渉計、位相シフト回折干渉計、波面シェアリング干渉計の１つを用いて行なわれることを特徴とする方法。
【請求項２７】
ＥＵＶ光を用いるのに適当な露光装置であって、変形光学素子と、機械的リンクを通じて前記変形光学素子に力を加えるアクチュエータと、前記機械的リンクの動きを阻止することにより前記力を維持するように構成された受動的素子と、を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の露光装置であって、更に、前記変形光学素子の像品質の変化を監視する検出器を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の露光装置であって、前記検出器は、点回折干渉計、位相シフト回折干渉計、波面シェアリング干渉計の１つを含むことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射光学素子を用いた高精度な像形成に関するものであり、より詳細には、収差を最小にするための１つまたはそれ以上の補償光学システムの反射光学素子とその測定及びその制御を用いた高精度リソグラフィ露光装置、方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多くの製造工程や科学的工程では、可視領域外の波長において観察および／または露光ができるだけでなく、非常に高い精度を持ち収差のない光学システムの使用を必要としている。例えば、少なくとも１つのリソグラフィ露光工程では、１つのチップ上の素子数を数千万個まで拡大させることのできる半導体集積回路の各電気素子の位置や基本的寸法の確立を絶えず求められてきた。それぞれの電気素子の大きさは非常に小さく、隣接して配置されており、しばしば高集積密度素子と呼ばれる。これは、向上した機能性や、製造における経済性のような利点を達成するだけでなく、信号の伝達時間やノイズへの感度を減らすために高く望まれるものである。これらの環境がより小さな最小サイズの物を開発するという強い刺激として働いている。そして、これはレジストへの露光を通して確立されなければならないものである。それゆえ、解像度と露光像の正確さは、非常に限定された範囲内で行なわれなければならない。
【０００３】
光学システムの解像度は露光に使用される光の波長の関数であるが、位相シフトマスクのような手段を用いることにより、露光光の波長以下の解像度になっている。それにも関わらず、非常に小さなものの解像には、それに相応する照射光の短い波長が必要となる。従って、Ｘ線を用いて、マスクをウエハに接近させて露光するリソグラフィ露光は知られているが、最終的に望まれるパターンと同じ最小サイズの露光マスクの作成を必要とすることから、あまり使用されていない。しかしながら、光投影システムと電子線投影システムでは、電気パターンが形成されたレチクルにおけるそのサイズに対して像パターンサイズを低減させることができる。これらの２つの技術に関して言えば、電子線投影のためのレチクルの製造工程は、光レチクルよりも進んでいない。より重要なことは、電子線投影システムにおいて、チップにおける露光領域はより限られているため、完全な集積回路を作るには多くの露光が必要となることである。それゆえ、光学リソグラフィシステムへの関心が実質的に継続しており、極紫外線（ＥＵＶ）のようなより短い波長の使用へと機能を広げてきている。
【０００４】
ＥＵＶの波長は一般に約１２から１４ナノメータの範囲と考えられており、より詳細には、１３ナノメータを中心とする１ナノメータ以下の範囲を指す。そのような波長では、可視領域において透明でレンズに適当な大抵の結像材料は、実質的には不透明となる。それゆえ、反射素子のみを持つことが知られている光学システムが開発されている。照明領域にわたって必要な解像度と性能の均一性を達成するために、反射素子の性質に関連する光学収差は厳しく制御されなければならない。上に例示的に述べた環境で高い製造効率を保つためには、光学システムの高い安定性だけでなく、システムの十分高い光学性能を保証するための頻繁な測定と調整が必要なる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
波面収差を計測する技術は良く知られており、光学システムとその光学素子の性能を正確に評価するには十分であるが、そのような計測を実際に行なうのは難しく複雑である。例えば、露光を（例えば、影の形成によるか、あるいは、基板の置かれたシステムの焦点面の一部を占めるかにより）妨害しないで露光中に、光軸上でも露光、投影領域内でも計測を行なうことはできない。露光の間に行なわれる計測は露光中の光学性能の計測とは見なされないし、直接、リソグラフィによる像の評価をするものもない。しかし、誤差が発生するとしても、これが現在の技術で出来る唯一の解決方法である。光学性能は、一般にシステムの光軸からの距離が増えるに従って悪化する。実際的問題として、望まれる像の投影のために、十分な正確さ、解像度と少ない収差を維持できる領域をできるだけ多く使用するのが望ましい。
【０００６】
能動光学系はしばしば補償光学と呼ばれ、知られているが、リソグラフィにおいては現在に至るまで広く利用されてはいない。補償光学は、全体あるいは部分的な光学素子の形状を変えて、その素子の光学特性を変える機能を含むものである。以下の論文Ａｃｔｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃｓ：　”Ａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔ”ｂｙ　Ｊｏｈｎ　Ｗ．　Ｈａｒｄｙ，　Ｐｒｏｃ．　Ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＥＥＥ，　Ｖｏｌ　６６，　Ｎｏ．　６，　Ｊｕｎｅ，　１９７８　　によると、この技術の概要が示されており、参考のためにここに引用する。大気の乱れによる影響を補償するような異なる光学的効果を達成するために、反射光学素子の部分的または全体的変形をするための機械的方法（装置）が提供されている。しかしながら、光学素子の部分を変形させる機械的アクチュエータのようなものが開示されているが、安定性、ヒステリシス等の多くの問題が提示されており、短波長と比較しても小さい光学素子の変形には適当ではないかも知れない。加えて、光学システムの特性の計測が露光の間にのみ行なわれるのであれば、光学素子調整の安定性が重要になってくる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光学性能の最適化と収差の最小化のための１つまたはそれ以上の補償光学素子に対する安定した機械的制御を用いた、ＥＵＶ波長で作動可能な光学システムを供給するものである。本発明はまた、光学システムの望まれる性能あるいは収差補償性能を提供するための、光学素子の部分的な変形を制御する機械的駆動により光学素子を変形させる装置と方法を提供する。
【０００８】
本発明の別の面を見ると、本発明は、物体表面の形状を調整する方法を提供するものである。これには、１つまたはそれ以上のアクチュエータにより発生させた力を、物体のそれぞれ離れた場所に対して機械的リンクを通じて加え、アクチュエータにより発生させた力が加わった物体の表面形状を安定させるために、クランプを用いて機械的リンクの動きを制限するステップを含んでいる。
【０００９】
【実施例】
図１５を参照すると、本発明が使用されている反射光学システムが例示的に示されている。また、これはどのような光学システムの反射素子にも使用される。このシステムの光学素子の全ては反射型であり、よって、この光学システムはＥＵＶ波長の投影に適当である。例示された光学システムはレチクル上に形成されたパターンをレジストが塗布されたウエハのような目標物に投影するのに適当である。この光学システムは、比較的複雑であり、６枚の鏡を含み、素子間の光路は折り曲げられており、また基本的にオフアクシスの光学系であり、大きな収差を生じさせる可能性がある。
【００１０】
変形鏡は実時間（リアルタイム）でシステムの特性を変えるために補償光学の中で使用されている。変形鏡は光学システムの一部を構成する。光学システムから放射された光の波面は計測され、鏡の形状は、波面を適当に修正するように調整される（例えば、システムの他の部分の収差を最小限にするか、天体の光学観測でよく使わているように、光学システムの外の環境変化を補償する）。典型的には、修正は時間と共に変り、適当な頻度の応答はしばしば重要な設計パラメータとなる。高解像リソグラフィへの補償光学の適用は比較的最近発展してきたものであり、静的または準静的に行なわれる多くの過去の所謂実時間補償光学システムとは異なる。というのは、補償光学システムは、重力の歪みや空気の乱れのような環境条件を補償するよりも製造誤差を補償することや、熱が光学システムに加えられた時の光学特性の変化による機械的誤差を補償するのに用いられるからである。波面の特性計測と補償光学の調整はこのように一般に、頻繁に行われるものではなく、鏡の形状の安定はより大きな重要性を持つ。リソグラフィと他の応用へのこの要求は、補償光学システムの作動だけでなく光学システムの性能を悪化させるアクチュエータのドリフト、ノイズ、振動と発熱の問題を示している。
【００１１】
本発明はその趣旨と共に、どのような光学システムの反射素子、例えば、図１５の光学システムの光学素子の全てに適用可能である。実際的には、光学システムの１つまたは比較的少ない数の素子だけに補償光学システムを供給すれば十分である。しかしながら、少なくとも定期的（例えば、総合収差を計測するために週に１回程度）に収差を測定し、収差が許容範囲に減るまで、補償光学システムを調整する必要がある。
【００１２】
必要な補償光学システムの調整は頻繁に必要はないかもしれないが、像の品質が低下してリソグラフィ装置で製造される半導体の品質が影響を受けないようにするため、ほぼ常に、光学系の状態を監視する必要がある。言葉を代えれば、光学系の品質が突然変化してその装置によって製造される半導体素子の品質が低下すると、その装置の所有者は、その装置を直ちに停止して修理または調整を行なわないと大変なことになる。それゆえ、システムの光学収差の測定とシステムの安定性のモニタを区別することは有用である。先ず、像全体にわたって、像を照明する波面のかなり広域な計測が必要となる。収差が抽出された後、収差を補償するために補償光学を調整する決定がなされる。次に、光学特性が変化していないという確証を得るのに十分な感度を持って像の品質を監視する必要がある。もし、システムの性能に変化があれば、収集された情報はその変化の性質を理解するのに十分でないかも知れない変化の発生を知るだけである。そのため、像の波面の広範囲を計測しなければならない。
【００１３】
収差は像面にわたって計測されなければならず、そのため、計測システムは軸上になければならない。また、レチクルは一時的に取外したり取りつけたりしなければならない。このように、収差の決定は通常の装置稼動の完全な中断を意味する。そのため、補償光学システムはこの工程がたまにしか生じないように、十分安定的でなければならない。
【００１４】
光学システムの安定を監視するには、より少ない範囲での計測でも可能である。また、装置の通常の稼動が監視の間にもできるように、オフアクシスでの計測も可能である。
【００１５】
本発明による監視システムは投影光学系の一部として配置される。光源４０ａの波長は露光光波長と異なり（光学素子はどれも屈折しないので可能）、レチクルの照明領域のからはなれた位置に配置されている。光源４０ａはレチクルの下（ウエハ側）に配置されている。図１６はこの面から見たレチクルを示している。レチクルはレチクルの円弧領域３０を照射するＥＵＶ照射により照明され、光学系に対して固定される。完全なレチクルのパターンがウエハのチップに露光されるようにウエハが周期的に動く間、レチクルは照明された領域３０を通して前後に動く。光源４０ａの位置は、この位置が有利である。というのは、光源４０ａと動くレチクルとの間で干渉が無いからである。一本の光線４１が光学システムの光源４０ａから照明光路を示している。というのは、光源４０ａはレチクルよりもウエハにに近く、光源の共役面はウエハの上面の下にある。回転鏡４５ａは光源４０ａの像を波面計測用検出器５０ａへ反射させる。
【００１６】
物面の一点からの波面情報は光学システムの収差を決めるには不十分である。しかしながら、光学システムの収差における変化は検出器５０ａの信号に変化を生じさせ、軸上での収差測定を行ない、システムの再較正を行なうまで、製品の露光を中止させるべきことを装置の操作者に対して注意を喚起する。
【００１７】
光学システムの変化に対する検出器５０ａ信号の変化の感度は知られていないため、決定する必要がある。更に、光源４０ａはレチクルの照明領域３０をはずれて配置されているため、照明システムの鏡による照明のケラレが生じる可能性がある。これは、光源４０ａによって、いくつかの鏡が完全には照明されていないことを意味する。そのため、これらの鏡の陰となる領域での変化は検出器５０ａ信号に何らの影響を与えない。このように、光学システムへの幾つかの変化は、リソグラフィの性能に影響を与えるが、感知されない場合がある。これを避け、また、光学システムの状態に関する付加的な情報を提供するため、付加的な光源が照明領域３０の周囲に配置されても良い。付加的な照明源４０ｂ〜４０ｈが図１６に示されている。これらの照明源はそれぞれが回転鏡（図示せず）と検出器（図示せず）を必要とする。しかし、複数光源からの収差をある順番に測定するために１つの検出器と回転鏡をそれぞれ再配置しても良い。これらの付加的検出器からの情報を組み合わせて、光学システムの鏡の十分な照明範囲を達成して、光学システムの変化が感知されたことを確認すべきである。
【００１８】
光学収差監視システムの幾つかの具体例が示されている。図１７は光源４０ａ、回転鏡４５ａ、検出器５０ａ付近の領域を拡大して示している。第１の実施例において、光源の波長は露光光の波長であり、モニタは点回折干渉計タイプのものである。ＥＵＶ放射光４００５は鏡４０１０に入射し、鏡４０１０の焦点面の近くに配置された薄板４０２０上に焦点を結ぶ。この薄板４０２０は、ピンホール４０３０を含んでいて、その大きさは放射の回折限界に近くになっている。それゆえ、完全な球面波４０４０が所定の立体角にわたってピンホールから生成される。これは、放射の空間的な可干渉的な光源を表している。ＥＵＶ光源からの放射が鏡４０１０に到達するようにＥＵＶ光源の集光光学系が調整されている。投影光学系を通過すると、放射の波面４５４０はもう球面ではない。これは、光学システムの収差の影響で、一点に焦点を結ぶというよりは、エアリーパターンに似た高い精度で分布する。照射は回転鏡４５ａで反射し、半透明なメンブレン５０２０を含む面に焦点を結ぶ。このメンブレン５０２０には、放射の回折限界に近い大きさのピンホール５０３０が含まれており、それゆえ、完全な球面波５０４０が所定の立体角にわたって生成される。球面波５０４０は「参照」波面として作用する。球面波５０４０と収差を含む波４５４０は互いに干渉し、ＣＣＤカメラのようなセンサ５０６５の前面に代表される像面５０６０上に干渉縞５０５０を生成する。干渉縞のパターンは光学システムの収差に関連づけることができる。ＣＣＤ信号はコンピュータ（図示せず）により監視されている。干渉縞５０５０のパターンに変化が生じ、それが予め決められたしきい値を超えるならば、コンピュータは光学システムの収差が許容範囲を越えたことを警告する。
【００１９】
ピンホール５０３０で完全な球面波５０４０を作る波面４５４０の一部はオフアクシスであり、比較的小さい強度しか持っていない。メンブレン５０２０の半透明の程度は、参照光５０４０と収差を含む光４５４０の強度が像面５０６０で干渉する際、大体比較可能であり、干渉縞５０５０における縞のコントラストが最大になるように選ばれる。ＥＵＶ波長でのピンホールとメンブレンを含む点回折干渉計の実際的な細部にわたる情報は、例えば、Ｋ．　Ｇｏｌｄｂｅｒｇ　ｅｔ　ａｌ，　Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｂ１３，　２９２３（１９９５）を参照すると良い。
【００２０】
あるいは、露光光を使用する代わりに、レーザのような可干渉光で代用することができる。ピンホール４０２０はこの場合に必要とはしない。レーザの波長は露光光よりも長いかもしれないが、干渉縞はシステムの特性の重大な変化を感知するのに十分な感度を持っている。ＥＵＶ光と可視光の同じ光学システムを用いた干渉を調べた最近の比較によると、ナノメータ以下の一致を見た。
【００２１】
監視システムの目的は、個々の収差を特定するというよりは、光学システムの収差の変化を感知するものであるため、光学システムの安定を監視するには、点回折干渉計や付加的な光源４０ｂ、４０ｃ、４０ｄを用いた、複数の点回折干渉計からの情報で十分である。収差に関する付加的情報が必要であるならば、より洗練された干渉計を用いることができる。例えば、Ｈ．　Ｍｅｄｅｃｋｉ，　Ｏｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ２１，　１５２６（１９９６），　あるいは、米国特許第５，８３５，２１７号で記述されている位相シフト点回折干渉計では、露光波長あるいはそれより長い波長の照射源を用いており、使用可能である。あるいは、米国特許第５，５４８，４０３号に記述されているような位相シフト回折干渉計は、光学ファイバが透明となるより長い波長で用いることができる。あるいは、Ａ．　Ｒａｙ−Ｃｈａｕｄｈｕｒｉ　ｅｔ　ａｌ，　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＶａｃｕｕｍ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｂ１４，　３９６４（１９９６）に記述されているように、波面シェアリング干渉計を用いたものもある。そのような干渉計は露光光波長やそれより長い波長でも使用することができる。
【００２２】
アクチュエータにはの２つの型が用いられている。変位アクチュエータは、鏡と固定された底板（ベースプレート）の間の長さを調整することにより鏡の形を制御する。しかしながら、底板の変形によるアクチュエータの変位が修正されない限り、底板の変形は鏡の形を変化させる。対照的に、力アクチュエータは鏡に所定の力を加え、所望の変形を達成する。このように、力が一定であれば、底板が変形したとしても鏡の形状は固定される。残念なことに、変位アクチュエータは非常に小さな長さの変化を得るように調整するのが難しく、リソグラフィ装置に必要とされる調整には一般にあまり適当ではない。とりわけ安定性に関してはそうである。しかしながら、アクチュエータ（例えば、変位アクチュエータ）の固定端と鏡の裏との間に比較的弱いバネを入れることにより、アクチュエータの変位における小さな変化は鏡の形状にほとんど影響を与えなくなる。というのは、小さな変位はバネの力にほとんど影響を与えないからである。換言すれば、鏡の変形は力アクチュエータあるいは弱いバネを機械的リンクに付加することで安定性と制御性を大きく改善した変位アクチュエータにより達成でき、それらのアクチュエータは安定し容易に制御できる力アクチュエータに機能する。
【００２３】
「弱い」バネの意味がここで説明される。鏡に求められる変位は非常に小さいため、線形が仮定される。次に、鏡をδＺｍだけ部分的に変位させるためには、力δＦが必要とされる。この２つは、鏡の弾性特性に依存する鏡の力定数Ｋｍにより関係づけされ、δＺｍ＝（ｄｚ／ｄｆ）ｍδＦ＝　ＫｍδＦの関係により決められる。力δＦは変位アクチュエータ又は力アクチュエータによるのバネの圧縮により生成される。バネが弾性体であるとすると、要求される圧縮の量はδＦ＝　ＫｓΔＺｓ、ここで、Ｋｓはバネ定数である。δＦで両方の式を結びつけると、δＺｍ＝（ｄｚ／ｄｆ）ｍδＦ＝　ＫｍδＦ＝　Ｋｍ　ＫｓΔＺｓとなる。δＺｍの大きさは典型的には、ナノメータかそれ以下であり、そのように小さな変位を制御するのは容易ではない。しかし、バネ定数Ｋｓを調整して、ΔＺｓがナノメータより大きくなるようにすると、鏡の変位の制御は単純になり、また、多くの異なる種類のアクチュエータを使用することができる。この条件はＫｍに対して十分にＫｓを小さくすれば確実になる。これが弱いバネの意味である。
【００２４】
小さな止めネジのような機構により光学素子の形を調整する方法が、Ｈａｒｄｙにより上記の論文に記載されている。この論文の図３１は、ネジ山に沿って動くナットとモータ駆動のスクリューに関するバネを用いることを示している。この型の配置は製造によるばらつきを補償するために素子の形を実質的に恒久的調整をするために用いられる。しかし、温度のような他の環境因子もまた光学素子の形状に影響を与え、手動による収差の調整は複雑であり、時間を浪費する。このように、そのような調整方法は光学素子の形状を適正に変化させるには適当ではない。更に、ネジ機構を回転させるアクチュエータは高価である。とりわけ、高い解像度を持つ光学システムの収差を十分に補償するようにネジ機構がそのように小さな大きさの場合には高価になる。
【００２５】
図１３は本発明を示す図である。これは、比較的安価に製造することができ、光学素子の形状を変えるための調整ネジ機構を速く自動的に行なうことのできるものである。本質的には、この機構は４自由度を持つ自動ネジ回し機構である。自動ネジ回し機構の本体は、好ましくは、矢印Ｔｚにより示されるように中心廻りに回転される円板（ディスク）形状をしている。円板にはスクリュードライバーの半径方向び動きＲのために、半径方向Ｒに切欠き（切り抜き）が形成されており、自動ネジ回し（スクリュードライバー）はＺ方向（紙面に垂直方向）に動いて、ネジ機構とかみ合い、またネジ機構の調整を行なうためにＴｚ´方向に回転される。動きＲとＴｚにより、アクチュエータ／スクリュードライバーの頭を円板（例えば図１４に示されている）により覆われる如何なる場所にも配置可能であり、そのようなネジ機構の全ての調整は、順番に速く行なうことができ、止めネジ機構を高い密度にすることができるという、ことが分かるであろう。
【００２６】
より詳細には、図１４において、上面と側面に置ける点は模式的に固定ネジ型の調整機構の位置を例示的に示したものである（この機構の詳細は本発明を実施するにあたり重要ではない）。そのような機構の配列は、光学素子領域をおおう正三角形上にそれぞれの機構を配置すれば良い。図１４に示した配置は全体の配列の一部を示すためのものであることが理解されるであろう。このようにして、図１３に示した自動ネジ回し機構の回転と半径方向への移動は図１４に示したどの場所についてもネジ回しヘッドを調整するのに十分であり、自動ネジ回しの粗い動き及び／又はサイズの増大は任意の配列を可能とする。
【００２７】
４自由度の機構には４つのアクチュエータのみが必要である。一方、非常に多くの止めネジ機構が調整される。したがって、この構成は、高度に経済的であり、光学素子の比較的速い形状変更が可能となる。必要があれば複数のネジ回しヘッドが用いられてもよい（例えば、Ｒ軸に沿って、あるいはＴｚ軸の回り）。これはより速い調整を行なうために経費増額で可能とすると、止めネジは、弱いバネの有無に関わらず、温度環境に対して安定であり、一度セットされると保持力を必要としない。しかしながら、止めネジの回転位置は、アクチュエータに接続された時、アクチュエータのドリフトとノイズにより影響を受ける。また、どの場合においても振動による不安定性の影響を受ける。
【００２８】
それゆえ、高度に安定的な光学的補償は一般に環境温度が比較的安定に保たれた時に、また、弱いバネが使用された時には特に提供される。他の温度補償装置も同様に用いることができる。更に、本発明によると、同じ原理が止めネジ機構に限定はされないが、比較的多くの調整点を覆うことのできるどのような型の単一または少数のアクチュエータの動作を用いることができる。アクチュエータの継続的使用を避け、また必要なだけの少数のアクチュエータのみを使用することにより、ドリフト、ノイズ、振動、熱の影響を減少させ、また、調整のメンテナンスを効果的に行うことにより、常に高い空間解像度の補正が維持できるため、高い安定性が得られる。
【００２９】
図１と図２を参照しつつ、本発明の好ましい形態を示す。この実施例において、リニアアクチュエータの軸（シャフト）あるいはそれに係合している軸は、弱いバネ１５５を介して変形鏡１１０の背面に取りつけられている。弱いバネ１５５は変形鏡１１０とアクチュエータの軸１５０の双方に係合しているため、力は２方向のいずれかに加えることができる（例えば、鏡１１０を押すか引くか）。アクチュエータ１４０は底板１２０上にしっかりと支持されているように示されているが、以下に記載されるように、他の配置も可能であり、また好ましい場合もある。
【００３０】
アクチュエータの軸１５０は、好ましくは弱いバネ１５５を含み、それぞれが板１３０によりその動きが案内される。板１３０はアクチュエータの底板１２０と比べて十分な強度を持った剛体であることが好ましく、多くのアクチュエータ軸の力と集約した力を鏡１１０に伝える。しかしながら、弱いバネ１５５が用いられれば、底板１２０と板１３０の剛性は本発明の実施にとって重大な問題ではない。というのは、加えられた力は鏡の形状を決めるが、底板１２０や板１３０の小さな変位に関しては大きな影響を与えないからである。板１３０はクランプ板であることが好ましい。つまり、アクチュエータの軸のクランプが固定されるか、あるいは、一体的にそこに形成される（例えば、クランプ板１３０が機械加工により形成される）。
【００３１】
本発明による変形鏡システムは、制御装置１０５を用いて変形鏡１１０の背面に力を加えるアクチュエータ１４０を制御するようになっている。アクチュエータは、ソレノイド、流体システム、止めネジ、等のどのような物でも構わない。望まれる変形とそれを引き起こすための力が得られるまで、アクチュエータの軸の動きによりバネ１５５の圧縮、伸びにより、力は変化する。光学システムの他の収差を修正したり、補償するために鏡の形状を変える量は小さいため、変形鏡システムは線形システムと考えることができる（例えばＥＵＶの範囲では非常に短い放射光の波長のオーダにおいて小さい）。つまり、鏡の変形は、どのような機構あるいは機械的リンクであろうとも、アクチュエータのそれぞれが加える変形の線形和となる。
【００３２】
アクチュエータの軸の動きを通して、アクチュエータ１４０により加えられた力で、鏡の形状が一度望ましい形状になれば、その位置にアクチュエータ軸の位置を維持するためにクランプアクチュエータ１６５を用いて、クランプ機構が作動する。つまり、クランプはアクチュエータの荷重を維持し、アクチュエータを作動させないことができる（クランプはまた、止めネジ型の荷重を分担し、一方で、振動等による回転運動を阻止する）。クランプは鏡の背面の非常に近くに配置することができ、安定性、特に温度に対する安定性を増すために、クランプとミラーの間の短い部分のアクチュエータシャフトとバネのみが残るようにすることができる。即ち、クランプを鏡の近くに配置することにより、温度変化による長さの変化の影響を受けるアクチュエータの軸の長さをを短くすることができる。
接近させることの制限は、弱いバネ１５５の長さだけであり、弱いバネ１５５のバネ定数を考慮して、鏡の動きの望ましい範囲に対応する望まれる力の範囲を得るのに十分な範囲の軸の動きを提供する必要である。当業者により認められているように、温度変化に伴うバネ定数と大きさの変化、アクチュエータ軸の温度膨張係数と予測される温度変化に伴う伸縮、も考慮する必要があるが、本発明の実施に対して重要な問題ではない。
【００３３】
図１において、アクチュエータの型は特定されていない。厳密に言えば、純粋な力アクチュエータに対しては弱いバネは必要ではない。何故ならば、アクチュエータにより供給される力は、軸１５０のような機械的リンクを通じて（介して）直接鏡に対してバネを介して伝えられているからである。レバー（図示せず）のような他の機械的リンクも、力アクチュエータとアクチュエータからの力を小さくするバネとの間に置いても良い。すると、鏡の変位は、力アクチュエータの出力の変動やドリフトに対してあまり敏感ではなくなる。しかし、ここでも、力アクチュエータの場合には、バネは本当に必要というわけではない。しかしながら、アクチュエータの軸がクランプされ、アクチュエータへの電流が切られると、両方のアクチュエータは以下の点で同等であり、両方とも、温度変化あるいはクランプのわずかな滑りによる軸またはバネの特性の変化やクランプ板の形状や位置の変化から鏡の変位を隔離するために、弱いバネが必要となる。
【００３４】
アクチュエータの電源を切ることができるクランプの使用により、アクチュエータは熱やドリフトの源としてシステムから効果的に排除することができる。更に、クランプとそのアクチュエータは、調整された時にのみクランプ用アクチュエータが使用され、アクチュエータ軸がクランプされているときにはクランプアクチュエータ１６５からの熱の発生が無いように構成できる。勿論、適当な調整の後、アクチュエータ１４０とクランプ用アクチュエータの電源を切ることにより、変形鏡システムにおけるドリフト、ノイズ、振動のような不安定要因を除去することができる。更に、アクチュエータ１４０は調整後電源を切られ、また、システムは実質的に線形であるため、数が少なくなったアクチュエータを使用することができる。そのため、アクチュエータ１４０の大きさよりアクチュエータの軸１５０はより接近して配置することができ、調整は連続的に行なうことができる。
【００３５】
より詳細には、クランプの締結状態、非締結状態が図３、図４に示されている。クランプは、アクチュエータの軸１５０を受け入れる開口２１０を持つのが好ましい。これは、締結位置でアクチュエータの軸１５０と、僅かであるが十分に係合するような形状になっている。この効果は、アクチュエータの軸１５０に対して対して押圧されたときに可動なクランプのアゴ（ｊａｗ）２２０がカムのような動作により僅かに変形するように、開口２１０の両側にクランプの開閉部を設けることにより、容易に達成することができる。この際に、クランプ用アクチュエータ１６５の電源が切られている時にクランプの位置を維持するバネにより力が加えられていることが好ましい。係合動作は、クランプ用板１３０のガイド孔の表面に対する係合を付与することにより効果を上げることができる。クランプのアゴ２３０は固定されているか、可動である。両方のクランプのアゴは、通電された時に、クランプ用アクチュエータ１６５により、クランプ板１３０で位置決めされるアクチュエータ軸から離れる。あるいは、クランプの１つが固定される場合、可動のクランプ用アゴが動く時に固定されたアゴに対して軸を押すように、クランプはアクチュエータの軸から僅かに離れた所に配置することができる。
【００３６】
図３、図４において、クランプのアゴは軸より僅かに異なる形状であることが好ましい。というのは、アクチュエータに対して閉じる時、力が接触領域にわたって加えられるようにするためである。これにより、クランプ力がより確かになり、結合している２つの構成物の表面が磨り減ることを避けることができる。例えば、アクチュエータの軸の断面が円状であるとすると、クランプの形状は弧状であり、その半径は軸の半径より大きくても良い。
【００３７】
図３、図４はクランプ板１３０上に設けられた個別のクランプとクランプアクチュエータを用いた、本発明の実施例を示している。しかしながら、上に述べたように、クランプの構造は、図５、図６、図７に示しているように、クランプ板１３０と一体に形成することができる。図３はクランプ３００とクランプアクチュエータ１６５の配列を示しており、クランプとアクチュエータのバネ３１０はクランプ板１３０と一体に形成されている。クランプのバネを形成するためのの、クランプ板の材料の使用は、クランプ板１３０の剛性の要求と一致しないことはない。というのは、クランプ板は十分な剛性を持つほど厚くすることができ、上に述べたように、弱いバネ１５５を用いるならば、クランプ板の小さな変形は大きな問題とはならないからである（クランプ板１３０の増加した板厚は、振動源のある場合における安定性を向上させる付加的質量を供給するだけでなく、クランプ動作を向上させ、また熱制御における補助をする場合もある）。それゆえ、クランプ板１３０の材料は本発明の実施に対して大きな問題とならない。一体化されたクランプとバネを持つクランプ板は、鋳造、成形あるいはそれに類似のものにより形成される。しかし、高い精度のものは機械加工が好ましい。機械加工の工程は重要ではなく、切削加工、放電加工、レーザ加工のようなもの、あるいはそれらの組み合わせが用いられる。
【００３８】
図６、図７は、１つのクランプ３００とクランプアクチュエータ１６５の平面図と断面図を示している。ハッチングによって示されている領域３０５はクランプ板から除去された部分である。領域３０５は基本的に２つの長いスロット（切り抜き部分）３０１、３０２、２つの短いスロット３０３，３０４からなり、これらは一体となってバネ３１０を形成する。スロット３０１、３０２は分離しているが、ヒンジ３２０を形成するために、互いに一端が接近している。スロットの間の材料は、一般に図３、図４のクランプのアゴ２２０に相当するクランプバー３３０を形成する。クランプバーの形状は、図に示したようにクランプバー３３０を比較的一定の厚さにすることで、ヒンジ構造がアクチュエータの軸の開口に隣接して形成されるのを避けるようにすべきである。しかし、その点でのある程度の可撓性はクランプの締結動作を高めることができる。切り抜きの他の形状もまた可能であるが、図６、図７に示したパターンが好ましいと考えられる。
【００３９】
クランプアクチュエータ１６５のアクチュエータ軸３４０は、クランプ板１３０の凹部に設置されることが好ましく、その凹部への適当で便利な挿入と、アクチュエータへの機械的係合を可能とする開口が供給されるのが好ましい。しかしながら、クランプアクチュエータの軸がクランプ板の残りから離れるようにクランプバー３３０を動かして、アクチュエータ軸１４０が軸方向に自由に動くことができれば、本発明の実施にとって、軸の位置や配置の詳細は重要でない。この動きは短いスロット３０３、３０４により形成され、戻りバネ３１０を形成している２つのカンチレバーの変形の動きと相反する。この戻りバネ３１０は、クランプアクチュエータ１６５の電流が切られた時に再びクランプるものである。このように、一体的に形成されたクランプ３００は図３、図４に示した分離型クランプの実施例と同じ様な機能をするが、どのような型（例えば、静電型、流体型、機械型のような）のものでも、より単純なアクチュエータにも対応可能であり、またより強力なクランプを提供しようとする時には、アクチュエータ１６５に含まれる必要の無い一体型戻りバネ３１０を供給するというさらなる利点がある。
【００４０】
しかしながら、図５、図６、図７の一体形成型のクランプは分離型クランプに要求されるよりもクランプ板１３０上により多くの空間を占有する。クランプアクチュエータの大きさは、更に、アクチュエータ軸の配置のピッチ、密度、提供できる鏡形状を制御する空間周波数をも制限する。しかしながら、高い空間周波数でのアクチュエータ軸を利用するためには、図４、図８、図１０に示しているように、２つまたはそれ以上のクランプ板１３０ａ、１３０ｂを用いてクランプを２層あるいはそれ以上の層に配置することにより供給することができる。この形状では、鏡への加重を支える力が分割され、クランプ板のそれぞれの厚さが対応して減らすことができる。クランプアクチュエータはクランプ板１３０の片側、あるいは両側に置いても構わない。
【００４１】
あるいは、図５に示すように、アクチュエータの軸１４０に対してアクチュエータを平行に向けることにより、アクチュエータ軸を高い密度で収容するアクチュエータの大きさにしても良い。回転アクチュエータもこのようにして利用できる。更に、図１９〜図２２に示すように、クランプアクチュエータ軸３４０の代わりにカムを利用することもできる。この場合、アクチュエータをクランプの部分に置くことにより、空間を節約することができる。更に、１つのクランプアクチュエータがクランプ板１３０上を動いて、例えば楕円の断面をもつカムがスロット３０２に挿入されることによりクランプを順次作動させることもできる。更に、そのような場合、カム８１０を駆動するクランプアクチュエータ１６５は、アクチュエータ１４０と同じものに載せられていても構わない。というのは、クランプ板１３０とアクチュエータ底板１２０は異なる面であり、調整の手順を実行するためにアクチュエータ軸１４０の配列間を動くからである。
【００４２】
本発明の好ましい実施例の更なる応用例は、図２３〜図２６に示されている。分離型クランプを持つ実施例に関して、クランプのアゴ３３０ａは可動であり、クランプのアゴ３３０ｂは選択できるが、好ましくは可動である。図５〜図１２、図１９〜図２２で上に述べた一体形成されたクランプの実施例において、一般にクランプのアゴ２２０に対応するクランプバー３３０ａのみが可動であり、一方、アゴ２３０に対応するアゴは底板に形成されており、固定されている。また、アクチュエータが配置されているクランプ板に平行な方向性の有る（例えば非回転）力を避けるために、カムの非対称駆動または偏心駆動も含まれている。非対称なクランプ動作はまた、鏡に係合されたアクチュエータ軸１４０の望ましくな横シフトの動きをもたらすこともある。
【００４３】
図２３〜図２６で示した実施例は、図５〜図１２、図１９〜図２２で示した実施例よりも幾分複雑ではある。しかしながら、図２３〜図２６で示した実施例ではクランプバー３３０ａ、３３０ｂがアクチュエータのシャフトカムの両側に配置され、アクチュエータ上で方向性のある力を生じさせることなく回転するカムにより、クランプバーが対称的に動かされるように、クランプバーのパターンを設定することにより、対称的なアゴの動きが供給されている。クランプとアクチュエータ軸１４０の間の力と接触のパターンも対称的であり、望まれる軸の位置調整の他のアクチュエータ軸１４０の動きは避けられている。
【００４４】
変形鏡システムは調整と修正の安定性が向上してものが供給される一方、アクチュエータのドリフト、ノイズ、振動、発熱は実質的に避けられている。本発明は、また、単一のアクチュエータあるいは複数のアクチュエータ軸やクランプの間で共有されるため数を減らしたアクチュエータをもそれぞれ許し、増加した密度ピッチでのアクチュエータ軸の供給を支えるものである。単一のアクチュエータは複数のクランプの間で共有することができる。分離型あるいは一体形成型のクランプは、どのような大きさ、複雑さでも本発明を適用することができ、とりわけＥＵＶリソグラフィツールの性能を向上させるための実質的な技術を供給する。
【００４５】
本発明は、１つの好ましい実施例を用いて記述されたが、この分野の技術者は、本発明が本請求項の趣旨の範囲内で変形した形で実施できることを認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は反射光学素子の所定の領域に力を加える機械的に線形なアクチュエータの好ましい形状を示した図である。
【図２】図２は反射光学素子の所定の領域に力を加える機械的に線形なアクチュエータの好ましい形状を示した図である。
【図３】図３は図１とは別のクランプ機構を示した図である。
【図４】図４は図１とは別のクランプ機構を示した図である
【図５】図５は図１とは別のクランプ機構を示した図である。
【図６】図６は図１とは別のクランプ機構を示した図である。
【図７】図７は図６のＡ−Ａ断面を示した図である。
【図８】図８は図１とは別のクランプ機構を示した平面図である。
【図９】図９は図１とは別のクランプ機構を示した平面図である。
【図１０】図１０は図８と図９の断面を示した図である。
【図１１】図１１は図１とは別のクランプ機構を示した図である。
【図１２】図１２は図１１のＡ−Ａ断面を示した図である。
【図１３】図１３は反射光学素子へ力を加える調整ネジ機構のためのアクチュエータを示した図である。
【図１４】図１４は光学素子の形を調整するための止めネジの位置の配列を示した図である。
【図１５】図１５は本発明の全体システムの好ましい実施例の模式図であり、反射レンズシステムに応用されたものである。
【図１６】図１６は光学システムの安定性を監視するために用いられる光源の位置を示す模式図である。
【図１７】図１７は光学システムの収差監視装置の実施例の模式図である。
【図１８】図１８は光学システムの収差監視装置の実施例の模式図である。
【図１９】図１９は本発明の他の実施例を示した平面図である。
【図２０】図２０は図１９の詳細を示した図である。
【図２１】図２１は図２０のＡ−Ａ断面を示した図である。
【図２２】図２２は図１９の詳細を示した図である。
【図２３】図２３は本発明の他の実施例を示した平面図である。
【図２４】図２４は図１９の詳細を示した図である。
【図２５】図２５は図２４のＡ−Ａ断面を示した図である。
【図２６】図２６は図２３の詳細を示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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