(57)【要約】  【課題】  組み立て完了後に被測定面の面精度の経時変化を測定可能な精密機械等を提供する。  【解決手段】  真空チャンバ１０の底面内側の台座部１３Ａ〜１３Ｄ上には、面変化測定器２０の測定工具２１が配置されている。この測定工具２１の延出片部２３の自由端部２３ａには、静電容量センサ３０が取り付けられている。本発明では、面変化測定器２０を用いて、台座部１３Ａ〜１３Ｃの３点を基準とした平面に対する台座部１３Ｄ上面の経時変位を静電容量センサ３０により測定する。これにより、基準となる３点の台座部（支持点）１３Ａ〜１３Ｃに対する台座部（測定点）１３Ｄの相対変位を測定することが可能となるので、真空チャンバ１０内における組み立て後の平面度管理を実現できる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面変化測定器を具備する精密機械であって、
前記面変化測定器は、
前記精密機械の被測定構造体上に３点支持されている測定器本体と、
該被測定構造体の被測定面における１点以上の測定点と前記測定器本体との間の距離を測定する距離センサと、
を具備することを特徴とする精密機械。
【請求項２】
前記被測定構造体の位置、又は、該被測定構造体上に搭載されている構造体の位置を微調整する修正アクチュエータをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の精密機械。
【請求項３】
前記被測定構造体が真空領域内に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の精密機械。
【請求項４】
精密機械の被測定面の面変化を測定する方法であって、
前記精密機械の被測定構造体上に３点支持された測定器本体と、前記精密機械の被測定構造体の被測定面における１点以上の測定点との間の距離の経時変化を測定することを特徴とする面変化測定方法。
【請求項５】
精密機械の被測定面の面変化測定器であって、
低膨張材からなる枠構造体と、
該枠構造体に固定された３つの支持点と、
前記枠構造体上又は枠構造体から延出した延出部上に設けられた距離センサと、
を有することを特徴とする面変化測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密機械の精度を左右する面の変化（変形）を追跡する機能が付加された精密機械に関する。また、そのような精密機械の面の変化を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体露光装置を例に採って背景技術を説明する。
半導体露光装置は、原版上のパターンを感応基板上に投影する投影光学系を収めた鏡筒や、原版を移動・位置決めする原版ステージ装置、感応基板を移動・位置決めする感応基板ステージ装置等を備えている。これらの鏡筒やステージ装置は、露光装置内部において石定盤や金属ベース等の基礎部材上に搭載されるのが一般的である。なお、露光光がＥＵＶ光や電子ビームである場合、鏡筒やステージ装置は真空チャンバ内に配置される。
【０００３】
ところで、鏡筒やステージ装置を支える石定盤や金属ベース等の基礎部材は、精密な面精度を持続できるものでなければならない。もし基礎部材の面精度が不充分であると、鏡筒やステージ装置に位置ずれや偏り等が生じて露光精度が悪化するからである。そこで、基礎部材が石定盤である場合は、例えば水準器やオートコリメータ等を用いて面精度を測定することが行なわれる。あるいは、基礎部材が金属ベースである場合は、例えば大型の３次元測定装置等を用いて面精度を測定することが行なわれる。このような面精度の測定は、基礎部材おのおのについて、露光装置を組み立てる前に行なわれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の通り、面精度の測定は、組み立て前の基礎部材単体の状態で行なわれている。これは、装置全体の組み立てが開始された後では、実際上、面精度の測定が困難であるという理由による。そのため、装置を設計する際には、測定後にも面精度が維持されることを前提としているか、又は、荷重の負荷等による変形度合いを計算で算出し、その値を設計段階で考慮しておくか、のいずれかの方法によっている。つまり、装置の組み立て完了後の基礎部材について面精度の経時変化を測定することは、現状では行なわれていないのが一般的である。特に、基礎部材が真空チャンバ内に配置されるものである場合、装置組み立て後に面精度の経時変化を測定することは、現状ではほとんど不可能であると考えられている。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、組み立て完了後に被測定面の面精度の経時変化を測定可能な精密機械を提供することを目的とする。
さらに、そのような面精度を測定する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の精密機械は、面変化測定器を具備する精密機械であって、  前記面変化測定器は、  前記精密機械の被測定構造体上に３点支持されている測定器本体と、  該被測定構造体の被測定面における１点以上の測定点と前記測定器本体との間の距離を測定する距離センサと、を具備することを特徴とする。
【０００７】
一般的に、精密機械の組み立て後においては、被測定構造体の被測定面の平面度そのものを測定しなくとも、平面度の経時変化を測定できれば充分な平面度管理が可能である場合が多い。本発明に係る面変化測定器は、３点支持された測定器本体と被測定構造体の被測定面における１点以上の測定点との間の距離の経時変化を測定する。これにより、基準となる３点の支持点に対する測定点の相対変位を測定することが可能となる。なお、被測定構造体の被測定面上において測定器本体の基準点を予め求めておけば、平面度そのものを測定することも可能となる。
【０００８】
本発明の精密機械においては、前記被測定構造体の位置、又は、該被測定構造体上に搭載されている構造体の位置を微調整する修正アクチュエータをさらに具備することができる。
この場合、被測定構造体又はその上に搭載されている構造体の被測定面に対する面変化測定器のずれ等を修正アクチュエータで修正することができる。
【０００９】
本発明の精密機械においては、前記被測定構造体が真空領域内に配置されているものである場合が有意義な作用効果を期待できる。なぜなら、基礎部材の周りの雰囲気を真空とする際に真空チャンバ等が変化することが多く、その影響を受けて変形しないかどうかを監視できるとありがたいからである。すなわち、本態様によれば、従来では不能であった真空領域内における組み立て後の平面度管理が可能となる。
【００１０】
本発明の面変化測定方法は、精密機械の被測定面の面変化を測定する方法であって、  前記精密機械の被測定構造体上に３点支持された測定器本体と、前記精密機械の被測定構造体の被測定面における１点以上の測定点との間の距離の経時変化を測定することを特徴とする。
【００１１】
本発明の面変化測定器は、精密機械の被測定面の面変化測定器であって、  低膨張材からなる枠構造体と、  該枠構造体に固定された３つの支持点と、  前記枠構造体上又は枠構造体から延出した延出部上に設けられた距離センサと、を有することを特徴とする。
なお、低熱膨張材としては、例えば窒化アルミ、窒化シリコン、炭化珪素、アルミナ等のセラミックス、またＺＥＲＯＤＵＲ（登録商標）等である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、組み立て完了後に被測定面の面精度の経時変化を測定可能な精密機械等を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施の形態では、精密機械として露光装置を例に採って説明する。
図１（Ａ）は本実施の形態に係る露光装置の主要部の構成を模式的に示す断面図である。図１（Ｂ）は同露光装置内に配置された面変化測定器の支持点を示す図である。
図２は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図１（Ａ）に示すように、本実施例の露光装置（精密機械）１は、露光光を放射する光源を含む照明光学系（図示されず）、及び、露光光が照射された原版上のパターンを感応基板上に投影する投影光学系５を備えている。光学系５の下端には、ボディ７を介して真空チャンバ１０が設けられている。
【００１４】
真空チャンバ１０の底面内側には、凸部１１（被測定構造体）が形成されている。図２にわかり易く示すように、凸部１１の上面四隅には、台座部１３Ａ〜１３Ｄが形成されている。各台座部１３Ａ〜１３Ｄからは、柱１５Ａ〜１５Ｄが立ち上がっている。図１（Ａ）に示すように、これら柱１５Ａ〜１５Ｄの上側には、光学ベンチ１７（構造体）が載せられている。各柱１５Ａ〜１５Ｄと光学ベンチ１７との間には、ピエゾアクチュエータ１９が介装されている。これらピエゾアクチュエータ１９は、真空チャンバ１０の台座部１３Ａ〜１３Ｄ上面（被測定面）に対する光学ベンチ１７の傾きを微調整するためのものである。
【００１５】
図２に示すように、各柱１５Ａ〜１５Ｄの内側において、台座部１３Ａ〜１３Ｄ上には面変化測定器２０の測定工具（測定器本体）２１が配置されている。この測定工具２１は低熱膨張材製であり、三角枠部２２及びその一辺２２′から延出した延出片部２３からなる。測定工具２１の三角枠部２２の各頂点部２２Ａ〜２２Ｃ下面には、それぞれ脚部２６Ａ〜２６Ｃが設けられている（図１（Ｂ）参照）。各脚部２６Ａ〜２６Ｃの下端面には、ほぼ半球状に突出した接点部２５Ａ〜２５Ｃが設けられている。測定工具２１の配置状態において、接点部２５Ａ〜２５Ｃはそれぞれ台座部１３Ａ〜１３Ｃ上面に接触しており、延出片部２３の自由端部２３ａは台座部１３Ｄ上面側にまで延びている。
【００１６】
図２に示すように、測定工具２１の延出片部２３の自由端部２３ａには、静電容量センサ３０が取り付けられている。この静電容量センサ３０は、真空対応型であって、分解能は１μｍ以下である。被測定面となる真空チャンバ１０底面に数μｍのずれが生じた場合は、前述のピエゾアクチュエータ１９で微調整することで、光学ベンチ（構造体）の位置精度を維持することができる。静電容量センサ３０からは、ケーブル３１が延び出ている。このケーブル３１は、チャンバ壁に組み込まれた真空コネクタ３３を介して大気側へと引き出されている。なお、この静電容量センサ３０のかわりに、真空対応型のダイヤルゲージ等を用いることもできる。この場合は、ダイヤルゲージの目盛りを読み取るための窓をチャンバ壁に設けるようにする。
【００１７】
一般的に、露光装置１の組み立て後においては、真空チャンバ１０底面の平面度そのものを測定しなくとも、平面度の経時変化を測定できれば充分な平面度管理が可能である場合が多い。そこで、本実施例では、このような面変化測定器２０を用いて、台座部１３Ａ〜１３Ｃの３点を基準とした平面に対する台座部１３Ｄ上面の経時変位を静電容量センサ３０により測定する。これにより、基準となる３点の台座部（支持点）１３Ａ〜１３Ｃに対する台座部（測定点）１３Ｄの相対変位を測定することが可能となるので、真空チャンバ１０内における組み立て後の平面度管理を実現できる。
【００１８】
なお、図１（Ａ）に示す例では、平面状の台座部１３Ａ〜１３Ｃ上面に半球状の接点部２５Ａ〜２５Ｃが直接接触した状態となっているが、図１（Ｂ）に示すように、各台座部１３Ａ〜１３Ｃ上にキネマティックマウント１４（１４Ｖ、１４Ｈ、１４Ｐ）を各々設け、これらキネマティックマウント１４上で接点部２５Ａ〜２５Ｃを支持することもできる。マウント１４ＶはＶ溝１４Ｖ′を有するマウントであり、マウント１４Ｈは半円状の孔１４Ｈ′を有するマウントであり、マウント１４Ｐは平面状のマウントである。
【００１９】
マウント１４ＶはＸ（縦）方向又はＹ（横）方向とＺ（高さ）方向とを拘束し、マウント１４ＨはＸ、Ｙ、Ｚ方向を拘束し、マウント１４ＰはＺ方向を拘束する。このようなキネマティックマウント１４は、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びこれら各方向を基準とする回転方向の計６方向に対して正確に位置決めすることができるので、測定工具２１が横ずれしない利点がある。なお、各台座部１３Ａ〜１３Ｃ上にどのマウント１４Ｖ、１４Ｈ、１４Ｐを配置するかは自由である。
【００２０】
次に、測定工具の変形例について述べる。
図３は、本実施の形態に係る面変化測定器の測定工具の他の例を示す平面図である。
図３の測定工具２１′は、前述の測定工具２１と同様に低熱膨張材製であり、三角枠部５２及びその一辺５２′から延出した２つの延出片部５３、５４を有している。各延出片部５３、５４の自由端部５３ａ、５４ａには、それぞれ前述と同様の静電容量センサ５７、５８が取り付けられている。さらに、三角枠部５２の一辺５２′に対する頂角部には、板状の錘５９が設けられている。この測定工具２１′は２つの延出片部５３、５４を有しているため、これらの延出片部５３、５４が長い場合は測定工具２１′の重心に偏りが生じることもあるが、この錘５９によって測定工具２１′の設置時のバランス（すわり）を確保することができる。このような測定工具２１′によれば、２個の静電容量センサ５７、５８により、被測定面上の２点の経時変化を測定することができる。
【００２１】
図４は、本実施の形態に係る面変化測定器の測定工具の他の例を示す図である。（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面断面図である。
図４の測定工具６２は、低熱膨張材製のリング状をした工具本体６３を備えている。この工具本体６３の外周面側の周方向３箇所には、互いに等間隔（１２０°おき）に脚部６５Ａ〜６５Ｃが設けられている。各脚部６５Ａ〜６５Ｃの下端面には、ほぼ半球状に突出した接点部６６Ａ〜６６Ｃが設けられている。さらに、工具本体６３の外周面には、各脚部６５Ａ〜６５Ｃ間に２つずつ計６つの静電容量センサ７０（７０ａ〜７０ｆ）が取り付けられている。脚部６５Ａ〜６５Ｃ及び静電容量センサ７０ａ〜７０ｆは、工具本体６３の周方向に互いに等間隔（４０°おき）に配置されている。このような測定工具６２によれば、円周上の平面度の経時変化を測定することができる。なお、工具本体６３は、露光装置中のレンズ保持リング等と兼ねることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１（Ａ）は本実施の形態に係る露光装置の主要部の構成を模式的に示す断面図である。図１（Ｂ）は同露光装置内に配置された面変化測定器の支持点を示す図である。
【図２】図１（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本実施の形態に係る面変化測定器の測定工具の他の例を示す平面図である。
【図４】本実施の形態に係る面変化測定器の測定工具の他の例を示す図である。（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  露光装置（精密機械）
５  投影光学系                                ７  ボディ
１０  真空チャンバ                            １１  凸部
１３Ａ〜１３Ｄ  台座部                        １５Ａ〜１５Ｄ  柱
１７  光学ベンチ                              １９  ピエゾアクチュエータ
２０  面変化測定器
２１、２１′  測定工具（測定器本体）          ２２、５２  三角枠部
２２Ａ〜２２Ｃ  頂点部                        ２３、５３、５４  延出片部
２６Ａ〜２６Ｃ  脚部                          ２５Ａ〜２５Ｃ  接点部
１４（１４Ｖ、１４Ｈ、１４Ｐ）  キネマティックマウント
１８  ステージ                                １８Ａ〜１８Ｃ  脚部
３０、５７、５８  静電容量センサ              ３１  ケーブル
５９  錘
６２  測定工具                                ６３  工具本体
６５Ａ〜６５Ｃ  脚部                          ６６Ａ〜６６Ｃ  接点部
７０（７０ａ〜７０ｆ）  静電容量センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005283373.tif 000006