(57)【要約】【課題】高い固有振動数と、広範な駆動変位を持ち、薄型に構成され、限られた空間内で被駆動対象を精密に駆動する駆動機構、その駆動機構を有する露光装置およびその露光装置を用いるデバイス製造方法を提供する。【解決手段】長軸方向に変位出力部を有する駆動手段を用いて、該長軸と直交する方向に被駆動対象を駆動する機構において、駆動手段の出力変位を被駆動対象の駆動変位に変換するための方向変換用リンク機構を、該駆動手段の長軸と平行な軸に沿って配置し、所定の機械特性を維持しながら、被駆動方向の寸法を極小化した高い固有振動数と、広範な駆動変位を持つ薄型の駆動機構。その駆動機構を有する露光装置およびその露光装置を用いるデバイス製造方法。【選択図】図１
2007199272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学要素を第１方向に駆動する駆動機構であって、
前記第１方向と垂直な第２方向に変位を発生するリニアアクチュエータと、
前記リニアアクチュエータの前記第２方向における少なくとも一端に設けられた第１リンク機構と、
前記第１リンク機構に連結され、前記第１リンク機構によって取り出された変位を前記第１方向に変換する第２リンク機構と、を有し、
前記第２リンク機構によって変換されて出力される変位が、前記リニアアクチュエータが発生する変位の０．７倍以上２倍以下であることを特徴とする駆動機構。
【請求項２】
前記第２リンク機構は、前記第２方向と所定の角度をなす方向変換部材を備え、前記所定の角度が３０度から６０度の間であることを特徴とする請求項１に記載の駆動機構。
【請求項３】
前記第２リンク機構によって変換された変位を前記光学要素に伝える第３リンク機構を有することを特徴とする請求項１または２に記載の駆動機構。
【請求項４】
原版のパターンを投影光学系を介して基板に露光する露光装置であって、
前記投影光学系の一部を構成する光学要素を請求項１〜３のいずれかに記載の駆動機構を用いて駆動することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
デバイス製造方法であって、請求項４に記載の露光装置を用いて基板に露光を行う工程と、露光された前記基板を現像する工程とを備えることを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項６】
光学要素を第１方向に駆動する駆動機構であって、
前記第１方向と垂直な第２方向に変位を発生するリニアアクチュエータと、
前記リニアアクチュエータの変位を取り出すために、前記第１および第２方向の両方向と垂直な第３方向に延伸する変位取り出し手段と、
前記変位取り出し手段によって取り出された変位の方向を変換するために、前記リニアアクチュエータの前記第３の方向に配置された方向変換手段とを備え、
前記方向変換手段によって変換されて出力される変位が、前記リニアアクチュエータが発生する変位の０．７倍以上２倍以下であることを特徴とする駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクアライナ、ステッパ等の露光装置の投影光学系において、マスク、レチクルの像をウェハに投影露光する際、より正確な結像関係を得るためにレンズ、ミラー等の光学要素を所望の方向に駆動する駆動機構に関する。
さらに、本発明は、その駆動機構を有する露光装置およびその露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【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レチクル等の原版を基板であるシリコンウェハ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、投影光学系の解像性能だけでなく重ね合せ精度の向上が不可欠である。
半導体露光装置における重ね合せ誤差はアライメント誤差、像歪み、および倍率誤差に分類される。
アライメント誤差は、原版であるレチクルと基板であるウェハとの相対位置調整によって軽減される。
一方、倍率誤差は、投影光学系の一部を光軸方向に移動させることによって調整可能である。
光軸方向に移動させる際には、移動方向以外の他成分、とりわけ平行偏心、および傾き誤差が大きくならないようにしなければならない。
また、像歪みは、投影光学系の一部を意図的に平行偏心あるいは傾き偏心させることにより、調整可能である。
従来、半導体露光装置用の光学要素、あるいは一般的な機械装置の駆動機構としては、以下のような技術が開示されている。
【０００３】
例えば、特開２００１−３４３５７５号公報（特許文献１）には、固定鏡筒に相当するアウタリングと、可動レンズ枠に相当するインナーリングの構造が開示される。
レンズ駆動機構に相当する光学要素保持装置が、アウタリング上の相対角度１２０の位置に３組配置され、該駆動機構の変位出力部である連結アームが前記インナーリングに結合される。
３組の駆動機構の出力変位を所望の値に制御することで、前記可動レンズを光軸方向にシフト駆動するとともに、光軸と直交する２軸周りにチルト駆動可能な構造が開示されている。
駆動源であるピエゾアクチュエータと、剛体リンクと弾性ヒンジからなる変位拡大及び案内機能を有したフレクシャ機構を用いて、前記可動レンズと結合された連結アーム部をレンズの光軸方向に駆動する機構が開示される。
【０００４】
また、特開２００２−１３１６０５号公報（特許文献２）には、固定鏡筒に相当する枠体と、可動レンズ枠に相当するレンズ枠体の構造が開示される。
レンズ駆動機構に相当するフレクシャ機構が、枠体上の相対角度１２０の位置に３組配置され、該フレクシャ機構の変位出力部がレンズ枠体の突起部であるフレクシャ接合部に結合される。
３組の駆動機構の出力変位を所望の値に制御することで、前記可動レンズを光軸方向にシフト駆動するとともに、光軸と直交する２方向にシフト駆動し、さらに光軸と直交する２軸周りにチルト駆動可能な構造が開示される。
さらに、フレクシャ機構の詳細構造が開示され、水平方向駆動レバーと垂直方向駆動レバーの回動変位を、フレクシャ機構の変位出力部の水平及び垂直方向のシフト変位に変換する機構が開示される。
【特許文献１】特開２００１−３４３５７５号公報
【特許文献２】特開２００２−１３１６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の従来例には、以下のような欠点があった。
特開２００１−３４３５７５号公報（特許文献１）において開示された駆動機構は、アクチュエータとフレクシャ機構がレンズの光軸方向に並列配置される。
このため、固定鏡筒に相当するアウタリングの光軸方向の厚さが大きくなり、光軸方向に薄いレンズユニットに当機構を収納するのは困難である。
従って当機構を搭載するレンズユニットは、光軸方向に厚いユニットに限定されるため、投影光学系全体の収差低減最適化の自由度が制限される。
また、小さな入力源の発生変位を拡大し、大きなレンズの駆動範囲を得るため、システムの固有振動数が低下し、鏡筒に与えられる外部からの振動がレンズに伝わり易い。
このため、高い像性能を得るために、敏感度の高いレンズや、高速駆動を要求するレンズに適用しにくいという問題があった。
さらに、駆動源による力が、鏡筒を変形させ、可動部の位置を計測するセンサ取り付け部が変位し、所望の位置精度が得られないという問題があった。
【０００６】
特開２００２−１３１６０５号公報（特許文献２）において開示された駆動機構は、水平方向駆動レバーと垂直方向駆動レバーの先端変位を調整ワッシャと調整ボタンで調節するものであり、レンズの駆動変位を自動制御する構造とはなっていない。
また、仮に、前記調整ワッシャと調整ボタンをピエゾアクチュエータ等に置き換えて自動調節可能な構造とすることはできるが、アクチュエータが光軸方向に張り出し、前記特許文献１と同様に光軸方向の厚さが大きくなってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、高い固有振動数と、広範な駆動変位を持ち、薄型に構成され、限られた空間内で被駆動対象を精密に駆動する駆動機構、その駆動機構を有する露光装置およびその露光装置を用いるデバイス製造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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の駆動機構は、光学要素を第１方向に駆動する駆動機構であって、
前記第１方向と垂直な第２方向に変位を発生するリニアアクチュエータと、
前記リニアアクチュエータの前記第２方向における少なくとも一端に設けられた第１リンク機構と、
前記第１リンク機構に連結され、前記第１リンク機構によって取り出された変位を前記第１方向に変換する第２リンク機構と、を有し、
前記第２リンク機構によって変換されて出力される変位が、前記リニアアクチュエータが発生する変位の０．７倍以上２倍以下であることを特徴とする。
さらに、前記第２リンク機構は、前記第２方向と所定の角度をなす方向変換部材を備え、前記所定の角度が３０度から６０度の間の値であることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の露光装置は、前記駆動機構を用いて、投影光学系の一部を構成する光学要素を駆動することを特徴とする。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記露光装置を用いて、基板に露光を行なう工程と、露光された前記基板を現像する工程と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の駆動機構によれば、高い固有振動数と、広範な駆動変位を持ち、薄型に構成され、限られた空間内で光学要素を精密に駆動する。
さらに、本発明の露光装置によれば、前記駆動機構を有するため、限られた空間内で投影光学系を構成する光学要素を精密に駆動し、精密に露光を行なう。
さらに、本発明のデバイス製造方法によれば、前記駆動機構を有する露光装置により、デバイスを製造するため、精密に露光を行いデバイスを製造する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施例の駆動機構を説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１から図６を参照して、本発明の実施例１の駆動機構を説明する。
図２は、本発明の実施例１の駆動機構を有する半導体露光装置の概略構成図である。
この半導体露光装置は、スリット照明下でレチクルをスキャン駆動し、これに同期して半導体ウェハをスキャン駆動しながら露光動作を行なう、スキャナ式露光装置である。
投影光学系１は本発明の実施例１の駆動機構を搭載した光学系である。
所定の光学パワーを有したレンズ、このレンズの駆動機構及びこれらを収納する固定鏡筒で構成されたものを個々のレンズユニットとし、複数のレンズユニットが積層されて１本の投影光学系１を構成する。
ベースフレーム３は投影光学系１を鏡筒マウント２に固定するものである。
設置される床の振動が投影光学系１およびその内部の各レンズに伝達しないように鏡筒定盤２とベースフレーム３とは除振機構３ａを介して締結される。
照明ユニット４は、原版となるレチクル５を種々の照明モードにて照明可能に構成される。
レチクルステージ６はレチクル５をスキャン駆動する装置である。
レチクル架台７はレチクルステージ６を鏡筒マウント２に固定する架台である。
ウェハ８は感光剤が塗布されたウェハある。ウェハステージ９はウェハ８を保持する装置である。
ウェハステージ９はウェハ８の光軸方向の位置調整を行なうと共に、レチクルステージ６のスキャン動作に同期してウェハ８をスキャン制御する。
レンズ制御手段１０は、所定の制御フローに従って本実施例１の駆動機構を制御する。なお、以下の実施例では光学要素としてレンズを駆動するが、光学要素はこれにかぎられず、ミラーを駆動する構成であってもよい。
具体的には、気圧センサ等の各種センサ情報に基づいて計算された結果、及び予め記憶されたプログラムに基づいて、所定のレンズを調整駆動することで、投影光学系１の光学性能を最適化する。詳しくは図６及び図７にて説明する。
【００１３】
図３を参照して、複数個から成り、レンズを所望の方向に駆動可能な本発明の実施例１の駆動機構を説明する。
図３（ａ）はレンズ及びレンズ枠を取り除いた平面図、図３（ｂ）はレンズ及びレンズ枠を搭載した平面図、図３（ｃ）は断面図である。
固定鏡筒１０１は、後述する駆動機構及びレンズ位置検出手段を固定する平坦部１０１ａと、上下に隣接する他のレンズユニットと結合するための側壁円筒部１０１ｂを有する。
本発明の実施例１の駆動機構１１０は、同一の構成の３組が固定鏡筒１０１の底面の平坦部１０１ａに設置される。
レンズ位置検出手段１０２は、後述するレンズ枠の光軸方向変位及び光軸と直交する半径方向変位を検出する装置で、半導体レーザを用いた干渉型測長器、静電容量変位計、リニアエンコーダ、差動トランス変位計等要求される精度に応じて用いられる。
図３（ｂ）を参照して、レンズ１０３とレンズ枠１０４を搭載した状態を説明する。
レンズ１０３を収納するレンズ枠１０４には上面６箇所にフランジ状の突起が設けられ、その内の３箇所のフランジ部は、駆動機構１１０の変位出力部にレンズ枠取付ネジ１０５を用いて締結される。
なお、３箇所の駆動機構１１０の高さを、駆動機構１１０とレンズ枠１０４の間に設けたスペーサ（不図示）によって相対的に同一にすることで、レンズ枠１０４、さらに、レンズ１０３に不要な変形を伝えない。
また、フランジ部の他の３箇所はレンズ枠変位検出用のターゲットとして利用される。
【００１４】
その様子を図３（ｃ）を参照して、レンズ位置検出手段１０２にレーザ干渉型の変位センサを用いた実施例により説明する。
この実施例は、レンズ１０３の光軸方向と半径方向に検出用レーザビームを投射し、その反射光の干渉情報から、レンズ枠１０４の３箇所（フランジ部近傍）の光軸方向（Ｚ軸方向）及び半径方向の変位を検出する。
以上の構成において、３組の本発明の実施例１の駆動機構１１０を等量だけ駆動するとレンズ１０３を光軸方向、すなわち図３（ｃ）に示したＺ軸方向に並進駆動する。
また、３組の駆動機構１１０の駆動量に所定の差を設けることで、図３（ｂ）に示したθａ及びθｂ方向のチルト駆動が可能である。
この際、レンズ位置検出手段１０２の光軸方向の出力をフィードバックすることで、レンズ１０３の並進及びチルト駆動量を正確に制御できる。
また、レンズ位置検出手段１０２の半径方向の出力をモニタすることで、レンズ１０３の光軸に直交した平面内での平行偏心に伴う像のシフト量を計算する。
この計算結果を、図２に示したウェハステージの駆動量に加味することで、レンズ偏心に伴うレチクル像のアライメント誤差を解消する。
【００１５】
図１、図３の詳細図を参照して、本発明の実施例１の駆動機構１１０を説明する。
図１（ａ）はレンズの光軸方向上方からの平面図で、Ｘ軸及びＹ軸を図示のように定義する。
図１（ｂ）はレンズ中心から見た側面図で、Ｘ軸及びＺ軸を図示のように定義する。
図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
固定鏡筒１０１は平坦部を有し、駆動機構本体１１１は、単一の金属ブロックがワイヤ放電加工及び切削加工にて形成されたリンク機構を構成する。
積層型ピエゾアクチュエータ１１２は、電歪素子と電極が交互に積層された駆動源が伸縮可能な密閉型円筒容器内に封入され、Ｘ軸方向の全長が印加電圧に略比例して増加する装置である。
ピエゾ調整ネジ１１３は、アクチュエータ１１２の寸法誤差を補正し、かつ与圧を与えるため部品で、駆動機構本体１１１とアクチュエータ１１２の間に介在される。
このピエゾ調整ネジ１１３は、不図示のナットにより固定される。
駆動機構取付ネジ１１４は、固定鏡筒１０１の裏面より駆動機構本体１１１をネジ締結する。
図１では、駆動機構本体１１１の下面全面で固定鏡筒１０１に取り付けられるが、取り付けネジ近傍だけ等の一部のみで接してもよい。
この理由は、アクチュエータ１１２による駆動力が固定鏡筒１０１に伝わり、不要な変形を発生させることを軽減し、位置検出手段１０２の誤出力につながることを軽減するためである。
【００１６】
図４を参照して、駆動機構本体１１１からピエゾアクチュエータ１１２とピエゾ調整ネジ１１３を取り除いたリンク機構の詳細を説明する。
図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は斜視図である。図１と図４を参照して、駆動機構本体１１１の製作方法を説明する。
まず、母材となる金属ブロックから、図４（ａ）および（ｂ）に示したリンク機構の最外形を形成する面、及び図４（ａ）に示した駆動機構本体１１１の底部１１１ｗをフライス加工にて除去する。
次に、このフライス加工で残った底部１１１ＷのコーナーＲ部を除去するために、底部穴１１１ｐをワイヤ放電加工で形成する。
次に、図１（ｂ）に示されるスリット部をワイヤ放電加工により形成し、リンク部１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ、１１１ｅ、１１１ｆ、１１１ｇ、１１１ｈ及びこれらリンク部１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ、１１１ｅ、１１１ｆ、１１１ｇ、１１１ｈを連結する弾性ヒンジ部を形成する。
最後に穴あけ機でレンズ枠取付ネジ穴１１１ｊ、ピエゾ調整ネジ穴１１１ｍ、及び固定鏡筒１０１に締結するための裏面ネジ穴の下穴を穿孔し、ネジ加工を行なってリンク機構が完成する。
以上の工程により、駆動機構本体１１１のリンク機構が単一の金属ブロックから製造される。
【００１７】
次に、図５を参照して、本発明の実施例１の駆動機構を構成する駆動機構本体１１１のリンク動作を説明する。
図５（ａ）はピエゾアクチュエータ１１２が伸張したときのリンク機構側面図、図５（ｂ）は該リンク機構の模式図である。
以下、図１と図５を用いて駆動機構本体１１１の組立手順と駆動原理について説明する。
まず図１（ａ）において、駆動機構本体１１１の中央空間にピエゾアクチュエータ１１２を装填する。
次に、ピエゾ調整ネジ穴１１１ｍの右側からピエゾ調整ネジ１１３をねじ込んでピエゾアクチュエータ１１２の底部１１２ｂを左方向に押す。
これにより、ピエゾアクチュエータ１１２の出力端１１２ａをリンク機構の変位取り出しリンク１１１ａ（第１リンク機構）の右端面に圧接させる。
これでピエゾアクチュエータ１１２の装着が完了する。
ピエゾアクチュエータ１１２の右端底部に設けられた２本の電極端子に所定電圧を印加すると、ピエゾアクチュエータ１１２の全長ＬはＸ軸方向にｄＬだけ伸張する。
このため、図５（ｂ）に示したように、一方の変位取り出しリンク１１１ａは左方に−ｄＬ／２だけ、他方の変位取り出しリンク１１１ｂ（第１リンク機構）は右方にｄＬ／２だけ変位する。
このため、Ｘ軸に対して略４５度の傾斜を有するリンクから成る、いわゆるパンタグラフ構造を有する方向変換リンク１１１ｃ及び１１１ｄ（第２リンク機構）が回動する。
このため、変位取り出しリンク１１１ａ及び１１１ｂはＸ軸方向への変位のほかにＺ軸方向にもおよそｄＬ／２だけ上昇する。
従って、レンズ枠駆動リンク１１１ｇはＺ軸方向に約ｄＬだけ上昇するため、レンズ枠駆動リンク１１１ｇ上面のレンズ枠取付ネジ穴１１１ｊに結合された不図示のレンズ枠１０４も約ｄＬだけＺ軸方向に上昇する。
ピエゾアクチュエータ１１２の発生変位とレンズ枠駆動リンクの１１１ｇの変位の間の倍率をγとする。
このγの値を大きくとり、ピエゾアクチュエータの僅かな発生変位ｄＬから大きな変位を取り出し、広範な光学要素の駆動量を得るのが望ましいが、駆動機構の固有振動数の低下につながる。
例えば、鏡筒外部からの振動をレンズに伝え、光学像性能の悪化につながり、駆動速度の低下を招くため、このγの値の適度な選択が必要である。
レンズ駆動目的の本機構の場合、この倍率γは０．７以上２以下であることが特に振動特性上好ましい。
【００１８】
以上の説明したように、ピエゾアクチュエータ１１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク１１１ｇがＺ軸方向に変位するが、該リンクはＺ軸方向のみに変位し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向には変位しないことが望ましい。
そこでこのような特性を実現するために、以下のような補助リンクが設けられる。
まず、レンズ枠駆動リンク１１１ｇのＸ軸方向の移動を規制するため、その下部にはサポートリンク１１１ｅ及び１１１ｆが連結される。
このリンクにより、レンズ枠駆動リンク１１１ｇはＺ軸方向の変位自由度は有するが、Ｘ軸方向の自由度は規制され、Ｚ軸方向のみ変位可能となる。
また、レンズ枠駆動リンク１１１ｇのＹ軸方向の移動を規制するため、図１（ａ）に示したカウンターリンク１１１ｈが設けられる。
このリンクの構造は図４（ｂ）の斜視図に示したように、上面から見た平面形状はレンズ枠駆動リンク１１１ｇと若干異なるが、側面から見たリンク構造はレンズ枠駆動リンク１１１ｇ及びこれにつながる各リンクとまったく同一の形状である。
すなわち図１（ａ）において、ピエゾアクチュエータ１１２は略同一構成の２組のパンタグラフリンクの中間に配置されるとともに、この２組のパンタグラフリンクは、Ｙ軸方向に延伸した変位取り出しリンク１１１ａ及び１１１ｂにて連結される。
よって、ピエゾアクチュエータ１１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク１１１ｇとカウンターリンク１１１ｈは等量だけＺ軸方向に変位し、かつＹ軸方向へのせん断剛性が高い構造となっている。
よって、レンズ枠取付ネジ穴１１１ｊの領域はＺ軸方向のみに変位し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への自由度が規制されるため、不図示のレンズ枠１０４をＺ軸方向に正確に駆動することができる。
また、変位取り出しリンク１１１ａ及び１１１ｂはＸ軸方向及びＺ軸方向に並進移動するが、Ｘ軸まわり、Ｙ軸軸まわり及びＺ軸まわりの回動変位は生じない。
従ってピエゾアクチュエータ１１２にたわみ応力を生じることがないので、脆性材であるピエゾアクチュエータ１１２の破壊を防ぐことができる。
【００１９】
図６は図２に示した半導体露光装置の露光動作やレンズ駆動動作を制御するための制御ブロック図である。
本体ＣＰＵ２１は露光装置全体の動作を制御する装置、マウント制御手段３１は鏡筒マウント３の除振動作を制御する装置、照明制御手段４１は照明ユニットの照明モードや光量を制御する装置である。
レチクルステージ制御手段６１はレチクルステージの駆動制御を行なう装置、ウェハステージ制御手段９１はウェハステージ９の駆動制御を行なう装置である。
レンズ制御手段１０は複数のレンズＣＰＵ１１を有し、各レンズＣＰＵ１１は図３に示した１個のレンズの駆動制御を行なう。
各レンズＣＰＵ１１には、３個のピエゾドライバ１２が接続され、各ピエゾドライバ１２は図３に示される３組の駆動機構１１０に内蔵された各ピエゾアクチュエータ１１２を駆動する。
各レンズＣＰＵ１１には６個のレンズ位置検出手段１０２が接続されるが、検出手段１０２は図３に示した位置検出手段１０２に対応する。
この６個のレンズ位置検出手段１０２の内、３個の位置検出手段１０２はレンズ枠１０４の光軸方向、すなわちＺ軸方向の変位を検出し、残り３個の位置検出手段１０２はレンズ枠１０４の半径方向の位置を検出する。
他のレンズＣＰＵ１１も同様にピエゾドライバとレンズ位置検出手段が接続される。
【００２０】
図７を参照して、前述の各レンズＣＰＵ１１の制御フローを説明する。
ステップＳ１０１では、本体ＣＰＵ２１との通信により、レンズ駆動ルーチンの実行を開始する。
ステップＳ１０３では、本体ＣＰＵ２１より、駆動対象となるレンズの駆動波形に関するルックアップテーブルを読み込む。
このテーブルには、照明モードによるレンズ駆動位置の補正量、レチクルスキャン駆動に伴って発生するレチクル像の各種収差を実時間で補正するための駆動波形等の各種補正パラメータが含まれる。
さらに、このテーブルには、照明光がレンズに吸収されて発熱することによるレンズの光学特性変化を補正するための補正量等の各種補正パラメータが含まれる。
ステップＳ１０５では、不図示の気圧センサ出力よりレンズを取り巻く環境気体の気圧を検出し、その屈折率変動によるレンズ位置補正量を算出する。
ステップＳ１０７では、ステップＳ１０３及びステップＳ１０５で取得した情報から、図３に示したレンズ１０３のＺ軸方向の並進駆動波形、及びθａ及びθｂ方向のチルト駆動波形を生ずる。
ステップＳ１０９では、ステップＳ１０７で生じた３種類のレンズ駆動波形を、図３に示した３組の駆動機構１１０のＺ軸方向駆動波形Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃに変換する。
ステップＳ１１１では、本体ＣＰＵ２１と通信し、レンズ駆動開始指令を待つ。
この開始指令が未受信の内はステップＳ１１１で待機し、この指令を受信したときにステップＳ１１３に移行する。
ステップＳ１１３では３組の駆動機構１１０をステップＳ１０９にて作成した駆動波形にて駆動制御すべく、レンズ位置検出手段１０２の出力をモニタしながら、ピエゾドライバ１２を駆動制御する。
次に、ステップＳ１１５で１回のレンズ駆動が終了し、リターンする。
以上のフローを実行することで、図３のレンズ１０３を所望の波形で駆動制御するが、同様の制御を他のレンズでも行なうことで、図２の投影レンズ１全体の光学系の結像性能を最適化し、レチクル５の像をウェハ８の上に正確に投影することができる。
なお、本実施例１では積層ピエゾアクチュエータを駆動手段として用いたが、モータとボールネジを組み合わせた直動機構を用いてもよい。
【００２１】
以上のように、本発明の実施例１における光学要素駆動機構は、Ｚ方向と垂直なＸ方向に変位を発生するピエゾアクチュエータ１１２を備える。さらに、ピエゾアクチュエータ１１２のＸ方向における少なくとも一端に設けられた第１リンク機構１１１ａ，１１１ｂと、第１リンク機構に連結され、リンク機構によって取り出された変位をＺ方向に変換する第２リンク機構１１１ｃ，１１１ｄを備える。そして、リンク機構１１１ｃ，１１１ｄによって変換されて出力される変位が、ピエゾアクチュエータ１１２が発生する変位の０．７倍以上２倍以下である。このような構成により、広範囲な光学要素駆動と高い固有振動数の両者を備えた薄型な駆動機構とすることができる。また、アクチュエータの駆動力に伴う固定鏡筒の変形が小さく、位置検出手段の誤出力を軽減できるため、高精度な位置決めを実現できる。
さらに、前記第２リンク機構は、前記第２方向と所定の角度をなす方向変換部材を備え、前記所定の角度が３０度から６０度の間である。これにより高い固有振動数と、広範な駆動変位を持つ薄型の駆動機構とすることができる。
【実施例２】
【００２２】
前記の本発明の実施例１の駆動機構では、駆動機構本体１１１のリンク機構は、Ｘ軸方向に略対称な構造であった。
これに対し、以下に示す本発明の実施例２の駆動機構は、Ｘ軸方向の形状を非対称とし、構造の簡略化とＸ軸方向の剛性向上を図ったものである。
図８（ａ）は本発明実施例２の駆動機構本体の側面図、図８（ｂ）はリンク機構の動作説明図である。
固定鏡筒１０１は平坦部１０１ａを有する。駆動機構本体２１１は、単一の金属ブロックから、ワイヤ放電加工及び切削加工にて形成されたリンク機構を構成する。
積層型ピエゾアクチュエータ２１２は、本発明の実施例１のピエゾアクチュエータ１１２と同じ構成で、電歪素子と電極が交互に積層された駆動源が伸縮可能な密閉型円筒容器内に封入され、Ｘ軸方向の全長が印加電圧に略比例して増加する。
ピエゾ調整ネジ２１３はアクチュエータ２１２の寸法誤差を補正し、かつ与圧を与えるためのもので、駆動機構本体２１１とアクチュエータ２１２の間に介在される。
このピエゾ調整ネジ２１３は不図示のナットにより固定される。
駆動機構取付ネジ２１４は、固定鏡筒１０１の裏面より駆動機構本体２１１をネジ締結する。
図８に示される本発明の実施例２の駆動機構では、駆動機構本体２１１の下面全面で固定鏡筒１０１に取り付けられる。
しかし、ピエゾアクチュエータ１１２による駆動力が固定鏡筒１０１に伝わり、不要な変形を発生させ、さらには位置検出手段１０２の誤出力につながることを軽減するために、駆動機構取付ネジ２１４近傍だけ等の一部のみで接してもよい。
駆動機構本体２１１の平面図は省略するが、本発明の実施例１の駆動機構と同様に、ピエゾアクチュエータ２１２の手前側に配置されたリンク機構と同一断面形状のリンク機構が、アクチュエータ２１２を挟んでその向こう側にも配置される。
また、駆動機構本体２１１の製作方法は本発明の実施例１の駆動機構の駆動機構本体１１１と同様な構成のため、説明は省略する。
【００２３】
次に図８（ａ）を参照して本発明の実施例２の駆動機構の組み立て方法を説明する。
まず、駆動機構本体２１１の中央空間にピエゾアクチュエータ２１２を装填する。
次に、ピエゾ固定部２１１ｂに設けられたピエゾ調整ネジ穴２１１ｍの右側からピエゾ調整ネジ２１３をねじ込んでピエゾアクチュエータ２１２の底部２１２ｂを左方向に押し、ピエゾアクチュエータ２１２の出力端２１２ａをリンク機構の変位取り出しリンク２１１ａの右端面に圧接させる。
これでピエゾアクチュエータ２１２の装着が完了する。そしてピエゾアクチュエータ２１２の右端底部に設けられた２本の電極端子に所定電圧を印加すると、ピエゾアクチュエータ２１２の全長ＬはＸ軸方向にｄＬだけ伸張する。
【００２４】
次に図８（ｂ）を参照して、本発明の実施例２の駆動機構を構成するリンク機構の動作を説明する。
駆動機構本体２１１の右端に設けられたピエゾ固定部２１１ｂは、底部２１１ｗから連続した剛体部である。
このため、ピエゾアクチュエータ２１２の全長ＬがＸ軸方向にｄＬだけ伸張すると、ピエゾ固定部２１１ｂは不動のため、左端の変位取り出しリンク２１１ａのみが左方に−ｄＬだけ変位する。
このため、Ｘ軸に対して略４５度の傾斜を有するリンクから成る、いわゆるパンタグラフ構造を有する方向変換リンク２１１ｃが回動し、変位取り出しリンク２１１ａはＸ軸方向への変位のほかにＺ軸方向にも約ｄＬだけ上昇する。
さらに、レンズ枠駆動リンク２１１ｇはＺ軸方向におよそ２ｄＬだけ上昇するため、レンズ枠駆動リンク２１１ｇ上面のレンズ枠取付ネジ穴２１１ｊ（不図示）に結合された不図示のレンズ枠１０４もおよそ２ｄＬだけＺ軸方向に上昇する。
ピエゾアクチュエータ１１２の発生変位とレンズ枠駆動リンクの１１１ｇの変位の間の倍率をγとする。
このγの値を大きくとり、ピエゾアクチュエータの僅かな発生変位ｄＬから大きな変位を取り出し、広範な光学要素の駆動量を得るのが望ましい。
しかし、本実施例２の駆動機構の固有振動数の低下を生じ、例えば、固定鏡筒１０１の外部からの振動をレンズに伝え、光学像性能が悪化し、駆動速度の低下を招くため、適度な選択が必要である。
レンズ駆動目的の本実施例２の駆動機構の場合、この倍率γは０．７以上２以下であることが特に振動特性上好ましい。
また、Ｚ軸方向のスペースの点から、方向変換リンク１１１ｃ及び１１１ｄのＸ軸と成す角θは３０から６０度の間とすることが良い。
以上説明したように、ピエゾアクチュエータ２１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク２１１ｇがＺ軸方向に変位するが、レンズ枠駆動リンク２１１ｇはＺ軸方向のみに変位し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向には変位しないことが望ましい。
【００２５】
そこで、この特性を実現するために、以下のような補助リンクが設けられる。
まず、レンズ枠駆動リンク２１１ｇのＸ軸方向の移動を規制するため、その下部にはサポートリンク２１１ｅが、また右端にはサポートリンク２１１ｆが設けられる。
右端のサポートリンク２１１ｆは平行リンク機構をなすため、レンズ枠駆動リンク２１１ｇはＺ軸方向の変位自由度は有するが、Ｘ軸方向の自由度は規制され、かつＹ軸周りの回転運動も規制される。
レンズ枠駆動リンク２１１ｇのＹ軸方向の移動を規制するため、図８（ａ）で説明したように、レンズ枠駆動リンク２１１ｇと同一断面形状を有した不図示のカウンターリンク１１１ｈが、ピエゾアクチュエータ２１２を挟んで反対側に設けられる。
２組のリンク機構は、その左側はＹ軸方向に延伸した変位取り出しリンク２１１ａで連結され、右側はピエゾ固定部２１１ｂで連結されている。
よって、ピエゾアクチュエータ２１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク２１１ｇとカウンターリンク２１１ｈは等量だけＺ軸方向に変位し、かつＹ軸方向へのせん断剛性が高い構造となっている。
よって、レンズ枠取付ネジ穴２１１ｊの領域はＺ軸方向のみに変位し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への自由度が規制されるため、レンズ枠１０４をＺ軸方向に正確に駆動することができる。
また、変位取り出しリンク２１１ａ及び１１１ｂはＸ軸方向及びＺ軸方向に並進移動するが、ピエゾアクチュエータ２１２の右端２１２ｂは固定されるため、厳密には変位取り出しリンク２１１ａはＹ軸まわりに微小量回動変位する。
但し、その量は非常に僅かであるため、ピエゾアクチュエータ２１２に生ずる曲げ方向のたわみ応力も微小であり、脆性材であるピエゾアクチュエータ２１２の破壊を防ぐことができる。
また、本実施例２の駆動機構の駆動機構本体２１１を図３に示される駆動機構１１０と置き換え、図６及び図７で説明した制御ブロックと制御フローを用いることにより本発明の実施例１と同様の作用を得ることができる。
【００２６】
以上の本発明の実施例２の駆動機構によると、本発明の実施例１と同様の効果及びその他の効果を奏する。
その他の効果として、アクチュエータの一端が固定部に連結されるため、リンク機構の第１の方向の剛性が高くでき、外部から有害な振動が伝わった際の共振を低減することができる。
【実施例３】
【００２７】
上述の本発明の実施例１及び実施例２では、アクチュエータの出力変位方向に対して略４５度の角度をなす方向変換リンク、いわゆるパンタグラフ状のリンクを用いて出力変位の方向変換を行なっていた。
しかし、以下に示す本発明の実施例３の駆動機構は、Ｌ字型のてこ状リンクを用いて薄型化と不要変位防止の両立を図ったものである。
図９ないし図１１は、本発明の実施例３の駆動機構に係わる図である。
図９は本発明の実施例３の駆動機構における駆動機構詳細図で、図９（ａ）はレンズの光軸方向上方から俯瞰した平面図、図９（ｂ）はレンズ中心から見た側面図である。
Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は本発明の実施例１と同様、図示のように定義する。
図３にも示される固定鏡筒１０１は平坦部１０１ａを有する。
駆動機構本体３１１は、単一の金属ブロックから、ワイヤ放電加工及び切削加工にて形成されたリンク機構を構成する。
積層型ピエゾアクチュエータ３１２は、本発明の実施例１のピエゾアクチュエータ１１２と同様に構成され、電歪素子と電極が交互に積層された駆動源が伸縮可能な密閉型円筒容器内に封入され、Ｘ軸方向の全長が印加電圧に略比例して増加する。
ピエゾ調整ネジ３１３は、アクチュエータ３１２の寸法誤差を補正し、かつ与圧を与えるためのもので、駆動機構本体３１１とアクチュエータ３１２の間に介在される。
このピエゾ調整ネジ３１３は不図示のナットにより固定される。
駆動機構取付ネジ３１４は、固定鏡筒１０１に対して駆動機構本体３１１の上面側よりネジ締結される。
図９（ｂ）では、駆動機構本体３１１の下面全面で固定鏡筒１０１に取り付けられる。
しかし、アクチュエータ３１２による駆動力が固定鏡筒１０１に伝わり、不要な変形を発生させ、さらには位置検出手段１０２の誤出力を軽減するために、取り付けネジ近傍だけ等の一部のみで接していてもよい。
【００２８】
次に、図１０は本発明の実施例３の駆動機構の駆動機構本体３１１からピエゾアクチュエータ３１２とピエゾ調整ネジ３１３を取り除いたリンク機構が示され、
図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は斜視図である。
そこで、図９と図１０を参照して本発明の実施例３の駆動機構の駆動機構本体１１１の製作方法を説明する。
まず、母材となる金属ブロックから、リンク機構の最外形をなす面、及び図１０（ａ）に示した機構の底部３１１ｗをフライス加工にて除去する。
次に、このフライス加工で残った底部３１１ＷのコーナーＲ部を除去するために、底部穴３１１ｐをワイヤ放電加工で形成する。
次に、図９（ｂ）に図示されるスリットをワイヤ放電加工により形成し、３１１ａないし３１１ｔのリンク部、及びこれらリンク部を連結する弾性ヒンジ部を形成する。
最後に穴あけ機でレンズ枠取付ネジ穴３１１ｊ、ピエゾ調整ネジ穴３１１ｍ、及び固定鏡筒に締結するための３箇所の穴を穿孔し、ネジ加工を行なってリンク機構が完成する。
以上の工程により、駆動機構本体３１１のリンク機構が単一の金属ブロックから製造できる。
【００２９】
図１１は本発明の実施例３の駆動機構の駆動機構本体３１１のリンク機構の説明図で、図１１（ａ）はピエゾアクチュエータ３１２が伸張したときのリンク機構側面図、図１１（ｂ）はリンク機構の模式図である。
以下、図９と図１１を参照して、本発明の実施例３の駆動機構の駆動機構本体３１１の組み立て手順と動作原理について説明する。
まず、図９（ａ）において、駆動機構本体３１１の中央空間にピエゾアクチュエータ３１２を装填する。
次に、ピエゾ調整ネジ穴３１１ｍの右側からピエゾ調整ネジ３１３をねじ込んでピエゾアクチュエータ３１２の底部３１２ｂを左方向に押す。
これによりピエゾアクチュエータ３１２の出力端１１２ａをリンク機構のピエゾ受けリンク３１１ｑの右端面に圧接させ、ピエゾアクチュエータ３１２の装着が完了する。
ピエゾアクチュエータ３１２の右端底部に設けられた２本の電極端子に所定電圧を印加すると、ピエゾアクチュエータ１１２の全長ＬはＸ軸方向にｄＬだけ伸張する。
このため、図１１（ｂ）に示したように、一方のピエゾ受けリンク３１１ｑは左方に−ｄＬ／２だけ、他方のピエゾ受けリンク３１１ｒは右方にｄＬ／２だけ変位する。
この変位は弾性ヒンジＨ３１及びＨ３６にて連結された変位取り出しリンク３１１ａ及び３１１ｂに伝達される。
ここで、Ｙ軸方向に延伸した変位取り出しリンク３１１ａは、Ｘ軸方向右側に延伸した方向変換リンク３１１ｃと一体化されたＬ字状リンクの一部であり、該Ｌ字状リンクは弾性ヒンジＨ３２を中心に、すなわちＹ軸まわりに回動可能で、かつ右端部は弾性ヒンジＨ３３を介して直動変換リンク３１１ｓに連結される。
同様にＹ軸方向に延伸した変位取り出しリンク３１１ｂａはＸ軸方向左側に延伸した方向変換リンク３１１ｄと一体化されたＬ字状リンクの一部である。
このため、このＬ字状リンクは弾性ヒンジＨ３７を中心に、すなわちＹ軸まわりに回動可能で、かつ左端部は弾性ヒンジＨ３８を介して直動変換リンク３１１ｔに連結される。
【００３０】
以上の構造において、ピエゾ受けリンク３１１ｑのＸ軸方向変位ｄＸ１は、Ｌ字型リンクの回動に変換され、直動変換リンク３１１ｓのＺ軸方向変位ｄＺ３に変換される。
このため、ｄＸ１に対するｄＺ３の比率である変位拡大率は、ヒンジＨ３６とＨ３７の間隔と、ヒンジＨ３７とＨ３８の間隔の比率に一致する。
本発明の実施例３においては、この変位拡大率がおよそ３となるようにリンク長及びヒンジ位置が設定されている。
同様に、右側の各リンク３１１ｒ、３１１ｂ、３１１ｄと各ヒンジＨ３６、Ｈ３７、Ｈ３８は前記左側のリンク機構に対して対称形状に構成される。
従って、ピエゾアクチュエータ３１２の伸張変位ｄＬは、ピエゾ受けリンク３１１ｑの変位−ｄＬ／２、及びピエゾ受けリンク３１１ｒの変位ｄＬ／２に分配され、Ｌ字型リンクで方向変換および変位拡大が施される。
この結果、最終的にレンズ枠駆動リンク３１１ｇのＺ軸方向変位（３／２）×ｄＬに変換される。
ピエゾアクチュエータ１１２の発生変位とレンズ枠駆動リンクの１１１ｇの変位の間の倍率をγとする。
このγの値を大きくとり、ピエゾアクチュエータの僅かな発生変位ｄＬから大きな変位を取り出し、広範な光学要素の駆動量を得るのが望ましい。
しかし、駆動機構の固有振動数の低下につながり、例えば鏡筒外部からの振動をレンズに伝え、光学像性能の悪化につながったり、駆動速度の低下を招いたりするため、適度な選択が必要である。
レンズ駆動目的の本発明の実施例３の駆動機構の場合、この倍率γは０．７以上２以下であることが特に振動特性上好ましい。
またＺ軸方向のスペースの点から、方向変換リンク１１１ｃ及び１１１ｄのＸ軸となす角θは３０から６０度の間でとるのが良い。
【００３１】
以上説明したように、ピエゾアクチュエータ３１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク３１１ｇがＺ軸方向に変位するが、レンズ枠駆動リンク３１１ｇはＺ軸方向のみに変位し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向には変位しないことが望ましい。
そこで、このような特性を実現するために、以下のような補助リンクが設けられる。
まず、レンズ枠駆動リンク３１１ｇのＸ軸方向の移動を規制するため、その下部にはサポートリンク３１１ｅ及び３１１ｆが連結される。
このリンクにより、レンズ枠駆動リンク３１１ｇはＺ軸方向の変位自由度は有するが、Ｘ軸方向の自由度は規制され、Ｚ軸方向のみ変位可能となる。
また、サポートリンク３１１ｅ及び３１１ｆは、レンズ枠駆動リンク３１１ｇのＹ軸方向の移動規制にも役立っている。
しかし、本実施例３では方向変換リンクの回動軸がねじれるのを防止するため、回動軸となる弾性ヒンジＨ３２及びＨ３７の回動軸方向の長さを長大に形成する。
その構成および作用を図１０を参照して説明すると、Ｙ軸方向に延伸した変位取り出しリンク３１１ａの底面にワイヤ放電加工で形成されたヒンジＨ３２は、駆動機構本体３１１のＹ軸方向において可能な限り最大の寸法にて形成される。
よって、方向変換リンク３１１ｃのＺ軸まわりのねじり剛性を高くでき、直動リンク３１１ｓとの結合部Ｈ３３がＹ軸方向に変位するのを防止している。
また、右側のヒンジＨ３７も同様の構成となっている。
以上の構成により、ピエゾアクチュエータ３１２の伸張変位が所定の比率にて拡大及び方向変換され、レンズ枠駆動リンク３１１ｇをＺ軸方向に変位させる。
その際に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への不要変位発生を防止しているので、レンズ枠１０４（不図示）をＺ軸方向のみに正確に駆動することができる。
また、ヒンジＨ３１とＨ３３の間隔、及びＨ３７とＨ３８の間隔を所望の値に設定することで、ピエゾアクチュエータ３１２の変位拡大率を所望の値に容易に設定できる。
【００３２】
また、本発明の実施例３の駆動機構の駆動機構本体３１１を、図３に示される駆動機構１１０と置き換え、図６及び図７で説明した制御ブロックと制御フローを用いることで、本発明の実施例１と同様の作用を得ることができる。
【実施例４】
【００３３】
本発明の実施例３では、駆動機構本体３１１のリンク機構はＸ軸方向に略対称な構成であるが、以下に示す本発明の実施例４では、本発明の実施例２と同様にＸ軸方向の形状を非対称とし、構造の簡略化を図ったものである。
図１２（ａ）は本発明の実施例４の駆動機構の駆動機構本体の側面図、図１２（ｂ）はリンク機構の動作説明図である。
固定鏡筒１０１は平坦部１０１ａを有する。駆動機構本体４１１は、単一の金属ブロックから、ワイヤ放電加工及び切削加工にて形成されたリンク機構を構成する。
積層型ピエゾアクチュエータ４１２は、本発明の実施例１のピエゾアクチュエータ１１２と同じ構成で、電歪素子と電極が交互に積層された駆動源が伸縮可能な密閉型円筒容器内に封入され、Ｘ軸方向の全長が印加電圧に略比例して増加する。
ピエゾ調整ネジ４１３はアクチュエータ４１２の寸法誤差を補正し、かつ与圧を与えるもので、駆動機構本体４１１とアクチュエータ４１２の間に介在される。
このピエゾ調整ネジ４１３は不図示のナットにより固定される。
駆動機構取付ネジ４１４は、固定鏡筒１０１に対して駆動機構本体４１１の上面側よりネジ締結される。
図１２（ａ）では、駆動機構本体４１１の下面全面で固定鏡筒１０１に取り付けられる。
しかし、アクチュエータ４１２による駆動力が固定鏡筒１０１に伝わり、不要な変形を発生させ、さらには位置検出手段１０２の誤出力につながるのを軽減するために、取り付けネジ近傍だけ等の一部のみで接してもよい。
駆動機構本体４１１の平面図は省略するが、本発明の実施例３の駆動機構と同様に、リンク機構はピエゾアクチュエータ４１２の手前側のみに配置される。
また、駆動機構本体４１１の製作方法は本発明の実施例１の駆動機構本体１１１と同様なため、説明は省略する。
【００３４】
次に、図１２（ａ）を用いて本発明の実施例４の駆動機構の組み立て方法を説明する。
まず、駆動機構本体４１１の中央空間にピエゾアクチュエータ４１２を装填する。
次に、ピエゾ固定部４１１ｂに設けられたピエゾ調整ネジ穴４１１ｍの右側からピエゾ調整ネジ４１３をねじ込んでピエゾアクチュエータ４１２の底部４１２ｂを左方向に押す。
これにより、ピエゾアクチュエータ４１２の出力端４１２ａをリンク機構の変位取り出しリンク４１１ａの右端面に圧接させる。これでピエゾアクチュエータ４１２の装着が完了する。
ピエゾアクチュエータ４１２の右端底部に設けられた２本の電極端子に所定電圧を印加すると、ピエゾアクチュエータ４１２の全長ＬはＸ軸方向にｄＬだけ伸張する。
【００３５】
次に、図１２（ｂ）を参照してリンク機構の動作を説明する。
駆動機構本体４１１の右端に設けられたピエゾ固定部４１１ｂは、底部４１１ｗから連続した剛体部である。
このため、ピエゾアクチュエータ４１２の全長ＬがＸ軸方向にｄＬだけ伸張すると、ピエゾ固定部は不動のため、左端の変位取り出しリンク４１１ａのみが左方にｄＸ１＝−ｄＬだけ変位する。
この結果、変位取り出しリンク４１１ａと方向変換リンク４１１ｃが一体となったＬ字型の方向変換リンクが弾性ヒンジＨ４２を中心に回動し、直動変換リンク４１１ｓをＺ軸にｄＺ３だけ上昇させる。
この際のｄＸ１に対するｄＺの比率は本発明の実施例３で説明した原理と同様に、３個のヒンジ間の寸法で決定される。
本実施例４でも、変位拡大率はおよそ３となるように設定される。
このため、ピエゾアクチュエータ４１２の伸張変位ｄＬに対して、レンズ枠駆動リンク４１１ｇはＺ軸方向に約３ｄＬだけ上昇する。
このため、レンズ枠駆動リンク４１１ｇ上面のレンズ枠取付ネジ穴４１１ｊ（不図示）に結合された不図示のレンズ枠１０４もおよそ３ｄＬだけＺ軸方向に上昇する。
ピエゾアクチュエータ１１２の発生変位とレンズ枠駆動リンクの１１１ｇの変位の間の倍率をγとする。
このγの値を大きくとり、ピエゾアクチュエータの僅かな発生変位ｄＬから大きな変位を取り出し、広範な光学要素の駆動量を得るのが望ましい。
しかし、駆動機構の固有振動数の低下につながり、例えば、固定鏡筒１０１の外部からの振動をレンズに伝え、光学像性能の悪化につながったり、駆動速度の低下を招いたりするため、適度な選択が必要である。
レンズ駆動目的の本発明の実施例４の駆動機構の場合、この倍率γは０．７以上２以下であることが、特に、振動特性上好ましい。
【００３６】
以上説明したように、ピエゾアクチュエータ４１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク４１１ｇがＺ軸方向に変位するが、該リンクはＺ軸方向のみに変位し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向には変位しないことが望ましい。
そこでこのような特性を実現するために、本発明の実施例３と同様の補助リンクが設けられる。
まず、レンズ枠駆動リンク４１１ｇのＸ軸方向の移動を規制するため、その下部にはサポートリンク４１１ｅが、また右端にはサポートリンク４１１ｆが設けられる。
右端のサポートリンク４１１ｆは平行リンク機構をなすため、レンズ枠駆動リンク４１１ｇはＺ軸方向の変位自由度は有するが、Ｘ軸方向の自由度は規制され、かつＹ軸周りの回転自由度も規制される。
また、サポートリンク４１１ｆがレンズ枠駆動リンク４１１ｇのＹ軸方向の移動を規制するのに役立っている。
しかし、更に本発明の実施例３と同様、変位取り出しリンク４１１ａはＹ軸方向に延伸するため、Ｌ字型方向変換リンクの回転中心をなす弾性ヒンジＨ４２もＹ軸方向に長大になり、Ｌ字型方向変換リンクのＺ軸まわりのねじれを防止できる。
よって、レンズ枠駆動リンク４１１ｇに設けられたレンズ枠取付ネジ穴２１１ｊの領域はＺ軸方向のみに変位し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への自由度が規制されるため、レンズ枠１０４をＺ軸方向に正確に駆動することができる。
また、本実施例４の駆動機構２１１を図３に示される駆動機構１１０と置き換え、図６及び図７で説明した制御ブロックと制御フローを用いることで、本発明の実施例１と同様の作用を得ることができる。
【実施例５】
【００３７】
上述の本発明の実施例１、実施例２、実施例３、実施例４では、アクチュエータの出力変位を取り出す部材と、該変位の方向変換を行なうリンク機構部材を、ひとつの母材から製作可能な形状に構成されている。
そこで、以下に示される本発明の実施例５の駆動機構では両部材を２体化し、更なる薄型化を図ったものである。
図１３ないし図１５は、本発明の実施例５の駆動機構に係わる図である。
図１３は本発明の駆動機構詳細図で、図１３（ａ）はレンズの光軸方向上方から俯瞰した平面図、図１３（ｂ）はレンズ中心から見た側面図である。
Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は実施例１と同様、図示のように定義する。
固定鏡筒１０１は図３にも示される平坦部１０１ａを有する。
駆動機構本体５１１は、単一の金属ブロックから、ワイヤ放電加工及び切削加工にて形成されたリンク機構を構成する。
積層型ピエゾアクチュエータ５１２は、本発明の実施例１のピエゾアクチュエータ１１２と同じ構成で、電歪素子と電極が交互に積層された駆動源が伸縮可能な密閉型円筒容器内に封入され、Ｘ軸方向の全長が印加電圧に略比例して増加する。
ピエゾ調整ネジ５１３は、アクチュエータ１１２の寸法誤差を補正し、かつ与圧を与えるためのもので、駆動機構本体５１１とアクチュエータ５１２の間に介在される。このピエゾ調整ネジ５１３は不図示のナットにより固定される。
駆動機構取付ネジ５１４は、固定鏡筒１０１に対して駆動機構本体５１１の上面側よりネジ締結される。
図１３（ｂ）では、駆動機構本体５１１の下面全面で固定鏡筒１０１に取り付けられる。
しかし、アクチュエータによる駆動力が固定鏡筒１０１に伝わり、不要な変形を発生させ、さらには位置検出手段１０２の誤出力につながるのを軽減するために、駆動機構取付ネジ５１４近傍だけ等の一部のみで接してもよい。
方向変換部材５１５は、ピエゾアクチュエータ５１２から駆動機構本体５１１に伝達された出力変位をＺ軸方向に変換する。
変換部材結合ネジ５１６は、駆動機構本体５１１の変位出力部である連結リンク５１１ｅ及び５１１ｆと、方向変換部材５１５の変位入力部である水平リンク５１５ａ及び５１５ｂを結合する。
変換部材取付ネジ５１７は、固定鏡筒１０１に対して方向変換部材５１５の上面側よりネジ締結される。
方向変換部材５１５のＸ軸方向長さをより短くするために、この変換部材取付ネジ５１７を固定鏡筒１０１の裏面（下部）から取り付けても良い。
図１３（ｂ）では、方向変換部材５１５の下面全面で固定鏡筒１０１に取り付けられている。
しかし、アクチュエータによる駆動力が固定鏡筒に伝わり、不要な変形を発生させ、さらには位置検出手段１０２の誤出力につながるのを軽減するために、変換部材取付ネジ５１７近傍だけ等の一部のみで接してもよい。
【００３８】
図１４は駆動機構本体５１１からピエゾアクチュエータ５１２とピエゾ調整ネジ５１３を取り除いたリンク機構を示したもので、図１４（ａ）は平面図、図１４（ｂ）は側面図、図１４（ｃ）は斜視図である。
図１４を用いて駆動機構本体５１１と方向変換部材５１５の製作方法を説明する。
まず、駆動機構本体５１１は、母材となる所定厚さの板状金属ブロックから、図１４（ａ）に示したリンク機構の外形部をワイヤ放電加工により形成する。
次に、穴あけ加工機を用いて、中央のネジ用丸穴を加工したのち、両側の腕部側面から取付ネジ穴の下穴およびネジの逃げ穴を加工する。
最後にピエゾ調整ネジ５１３を装填するための調整ネジ穴５１１ｍをネジ加工し、加工が完了する。
次に、方向変換部材５１５は、母材となる所定厚さの板状金属ブロックから、図１４（ｂ）に示したリンク機構の外形部及びスリット部をワイヤ放電加工により形成する。
次に、穴あけ加工機を用いて、図１４（ａ）の中央に示したレンズ枠取付ネジ穴５１５ｊの下穴を加工したのち、両側側面から取付ネジ穴の下穴およびネジの逃げ穴を加工する。
最後にレンズ枠取付ネジ穴５１５ｊと、水平リンク５１５ａ及び５１５ｂの下穴にネジ加工し、加工が完了する。
【００３９】
次に図１３及び図１４を用いて本発明の実施例５の駆動機構の組立手順を説明する。
まず、図１４（ｃ）の斜視図において、方向変換部材５１５の２箇所の窓部に対して駆動機構本体５１１の両側腕部を挿入し、両者を図１３（ａ）に示したように変換部材結合ネジ５１６にて結合する。
次に、駆動機構本体５１１の中央空間にピエゾアクチュエータ５１２を装填する。
次に、ピエゾ調整ネジ穴５１１ｍの右側からピエゾ調整ネジ５１３をねじ込んでピエゾアクチュエータ５１２の底部５１２ｂを左方向に押す。
これにより、ピエゾアクチュエータ５１２の出力端５１２ａをリンク機構のピエゾ受けリンク５１１ｑの右端面に圧接させる。
これでピエゾアクチュエータ５１２の装着が完了する。
最後に駆動機構取付ネジ５１４と変換部材取付ネジ５１７を用いて、上記リンク機構を固定鏡筒１０１にネジ止めし、組み立てが完了する。
【００４０】
図１５を参照して本発明の実施例５の駆動機構を構成する駆動機構本体５１１及び方向変換部材５１５のリンク動作を説明する。
駆動機構本体５１１は、図１４（ａ）の平面図を模式化したもの、方向変換部材５１５は図１４（ｂ）の側面図を模式化したものである。
以下に、図１３、図１４、図１５を参照して本発明の実施例５の駆動機構の動作原理について説明する。
ピエゾアクチュエータ５１２の右端底部に設けられた２本の電極端子に所定電圧を印加すると、ピエゾアクチュエータ５１２の全長ＬはＸ軸方向にｄＬだけ伸張する。
このため、図１５（ａ）に示されるように、一方のピエゾ受けリンク５１１ｑは左方にｄＸ１＝ｄＬ／２だけ、他方のピエゾ受けリンク５１１ｒは右方にｄＸ２＝ｄＬ／２だけ変位する。
このため、ヒンジＨ５２及びＨ５７を中心に回動可能に構成され、Ｙ軸方向に延伸した変位取り出しリンク５１１ａ及び５１１ｂは、Ｚ軸まわりに所定の微小角度だけ回動する。
よって、連結リンク５１１ｅはｄＸ３だけ変位し、連結リンク５１１ｆはｄＸ４だけ変位する。
リンク５１１ａと５１１ｂの長さを図１５（ａ）に示されるように定義する。
このため、連結リンク５１１ｅ及び５１１ｆの変位量はピエゾアクチュエータ５１２によりピエゾ受けリンク５１１ｑ及び５１１ｒに与えられる変位量ｄｘ１、ｄｘ２の各々約ｂ／ａ倍に拡大される。
ここで、この倍率を、駆動機構本体５１１の幾何倍率と呼び、αと定義する。
また、変位取り出しリンク５１１ａ及び５１１ｂの撓みなどの変形により倍率が低下し、駆動ロスにつながるため、設計には十分注意する必要がある。
この連結リンク５１１ｅ及び５１１ｆのＸ軸方向の変位は、図１５（ｂ）に示されるように、方向変換部材５１５の水平リンク５１５ａ及び５１５ｂに伝達される。
このため、Ｘ軸に対してθの角度に配置された方向変換リンク５１５ｃ及び５１５ｄが回動し、レンズ枠駆動リンク５１５ｇをＺ軸方向にｄＺ５だけ上昇させる。
Ｚ軸方向変位ｄＺ５は、水平リンク５１５ａ及び５１５ｂの変位の概ね平均値のｃｏｔθ倍の変位となる。
ここで、この倍率を方向変換部材５１５の幾何倍率と呼び、βと定義する。
駆動機構本体５１１と方向変換部材５１５を組み合わせた本機構全体の幾何倍率γは、両機構の幾何倍率の積（γ＝α×β）で表すことができる。
ピエゾアクチュエータのわずかな発生変位ｄＬから大きな変位を取り出し、広範囲な光学要素の駆動量を実現するには、α、及び／またはβを大きくとるのが望ましい。
αを大きくとるには図１５（ａ）のａを小さくし、ｂを大きくする必要があり、βを大きくとるにはθを小さくとるのが良い。
しかし、ｂを大きくすると固定鏡筒１０１の大型化（大きな直径）につながり、設計上制約がある。
また、拡大率を大きくとると、駆動機構の固有振動数の低下につながり、例えば鏡筒外部からの振動をレンズに伝え、像性能を悪化させる原因になったり、駆動速度の低下につながったりするため、配慮が必要である。
レンズ駆動目的の本発明の実施例５の駆動機構の場合、この合成幾何倍率γは、０．７以上２以下でとるのが、特に振動特性上好ましい。
また、Ｚ軸方向のスペースの点から、方向変換部材５１５の方向変換リンク５１５ｃ及び５１５ｄのＸ軸となす角θは３０から６０度の間でとるのが良い。
この場合幾何倍率βはおよそ０．５７から１．７２の間を取ることになる。
【００４１】
以上説明したように、ピエゾアクチュエータ５１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク５１５ｇがＺ軸方向に変位するが、このレンズ枠駆動リンク５１５ｇはＺ軸方向のみに変位し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向には変位しないことが望ましい。
このような特性を実現するために、以下のような補助リンクが設けられる。
まず、レンズ枠駆動リンク５１５ｇのＸ軸方向の移動を規制するため、その左右両側にサポートリンク５１５ｅ及び５１５ｆが連結される。
このリンクにより、レンズ枠駆動リンク５１５ｇはＺ軸方向の変位自由度は有するが、Ｘ軸方向の自由度は規制される。
また、レンズ枠駆動リンク５１５ｇのＹ軸方向の移動を規制するため、他のサポートリンク５１５ｓ及び５１５ｔが設けられる。
このサポートリンク５１５ｓ及び５１５ｔは水平リンク５１５ａ及び５１５ｂの中央よりに配置され、水平リンクのＸ軸方向の自由度を維持したまま、Ｙ軸方向の自由度を規制している。
そこで、水平リンク５１５ａ及び５１５ｂによるＹ軸方向の規制効果は、方向変換リンク５１５ｃ及び５１５ｄを介してレンズ枠駆動リンク５１５ｇに伝達される。
以上の構成により、レンズ枠取付リンク５１５ｇ上のネジ穴５１５ｊの領域はＺ軸方向のみに変位し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への自由度が規制されるため、レンズ枠１０４をＺ軸方向に正確に駆動することができる。
また、本発明の実施例５を構成する駆動機構本体５１１及び方向変換部材５１５を、図３に示される本発明の実施例１の１１０と置き換え、図６及び図７で説明した制御ブロックと制御フローを用いることで、実施例１と同様の作用を得ることができる。
【実施例６】
【００４２】
以下に示される本発明の実施例６の駆動機構は、本発明の実施例３と実施例５を組み合わせることで、更に機械的特性を改善した駆動機構を実現するものである。
図１６、図１７、図１８を参照して本発明の実施例６の駆動機構を説明する。
図１６は本発明の実施例６における駆動機構詳細図で、図１６（ａ）はレンズの光軸方向上方から俯瞰した平面図、図１６（ｂ）はレンズ中心から見た側面図である。
Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、本発明の実施例１と同様、図示のように定義する。
図３にも示される固定鏡筒１０１は平坦部１０１ａを有する。
駆動機構本体６１１は、単一の金属ブロックから、ワイヤ放電加工及び切削加工にて形成されたリンク機構をなしている。
積層型ピエゾアクチュエータ６１２は、本発明の実施例１のピエゾアクチュエータ１１２と同様に構成され、電歪素子と電極が交互に積層された駆動源が伸縮可能な密閉型円筒容器内に封入され、Ｘ軸方向の全長が印加電圧に略比例して増加する。
ピエゾ調整ネジ６１３はアクチュエータ６１２の寸法誤差を補正し、かつ与圧を与えるためのもので、駆動機構本体６１１とアクチュエータ６１２の間に介在される。
このピエゾ調整ネジ６１３は不図示のナットにより固定される。
駆動機構取付ネジ６１４は、固定鏡筒１０１に対して駆動機構本体６１１の上面側よりネジ締結される。
図１６（ｂ）では、駆動機構本体６１１の下面全面で固定鏡筒１０１に取り付けられる。
しかし、アクチュエータ６１２による駆動力が固定鏡筒１０１に伝わり、不要な変形を発生させ、さらに位置検出手段１０２の誤出力を軽減するために、駆動機構取付ネジ６１４近傍だけ等の一部のみで接してもよい。
【００４３】
図１７を参照して本発明の実施例６の駆動機構を構成する駆動機構本体６１１からピエゾアクチュエータ６１２とピエゾ調整ネジ６１３を取り除いたリンク機構を説明する。
図１７（ａ）は平面図、図１７（ｂ）は側面図、図１７（ｃ）は斜視図である。
図１７を参照して本発明の実施例６の駆動機構を構成する駆動機構本体６１１の製作方法を説明する。
まず、母材となる金属ブロックから、リンク機構の外形、及び図１７（ａ）に示した機構の底部６１１ｗをフライス加工にて除去する。
次に、図１７（ｃ）に示した上面２箇所Ｍ１、Ｍ２をフライス加工にて除去し、溝部Ｍ１、Ｍ２を形成する。
このフライス加工は、後述するワイヤ放電加工で形成する弾性ヒンジＨ６３及びＨ６８が、不要な箇所に創生されるのを防止するためである。
次いで、このフライス加工で残った底部６１１ＷのコーナーＲ部を除去するために、底部穴６１１ｐをワイヤ放電加工で形成する。
次に、図１７（ｂ）の側面図に描写されているスリットをワイヤ放電加工により形成し、６１１ａないし６１１ｙのリンク部、及びこれらリンク部を連結する弾性ヒンジ部を形成する。
その後フライス加工にて、図１７（ｃ）に示したＭ３，Ｍ４の箇所を除去し、ザグリ部Ｍ３，Ｍ４を形成する。
このフライス加工は、このワイヤ放電加工で形成された弾性ヒンジＨ６１及びＨ６６の不要部分を削除するためである。
最後に穴あけ機でレンズ枠取付ネジ穴６１１ｊ、ピエゾ調整ネジ穴６１１ｍ、及び固定鏡筒に締結するための３箇所の穴を穿孔し、ネジ加工を行なってリンク機構が完成する。
以上の工程により、駆動機構本体６１１のリンク機構が単一の金属ブロックから製造できる。
【００４４】
次に、図１６を参照して本発明の実施例６の駆動機構の組立手順を説明する。
まず、駆動機構本体６１１の中央空間にピエゾアクチュエータ６１２を装填する。
次に、ピエゾ調整ネジ穴６１１ｍの右側からピエゾ調整ネジ６１３をねじ込んでピエゾアクチュエータ１１２の底部６１２ｂを左方向に押す。
これにより、ピエゾアクチュエータ６１２の出力端６１２ａをリンク機構のピエゾ受けリンク６１１ｑの右端面に圧接させる。これでピエゾアクチュエータ６１２の装着が完了する。
さらに、駆動機構取付ネジ６１４を用いて、駆動機構本体６１１を固定鏡筒１０１にネジ止めし、組み立てが完了する。
【００４５】
図１８を参照して、本発明の実施例６の駆動機構の駆動機構本体６１１のリンク動作を説明する。
図１８（ａ）は図１６（ｂ）と同一の側面図、図１８（ｂ）はこれを模式化したものである。
以下に、図１６、図１７、図１８を用いて本発明の実施例６の駆動機構の動作原理について説明する。
ピエゾアクチュエータ６１２の右端底部に設けられた２本の電極端子に所定電圧を印加すると、ピエゾアクチュエータ６１２の全長ＬはＸ軸方向にｄＬだけ伸張する。
このため、一方のピエゾ受けリンク６１１ｑは左方にｄＸ１＝−ｄＬ／２だけ、他方のピエゾ受けリンク６１１ｒは右方にｄＸ２＝ｄＬ／２だけ変位する。
この変位はヒンジＨ６１及びＨ６６を介して、Ｙ軸方向に延伸した変位取り出しリンク６１１ａ及び６１１ｂに伝達される。
ここで、変位取り出しリンク６１１ａ及び６１１ｂはヒンジＨ６２及びＨ６７を中心に回動可能に構成されるので、リンク６１１ａ及び６１１ｂはＹ軸まわりに所定の微小角度だけ回動する。
このため、リンク６１１ａの上端はＸ軸方向におよそｄＸ３＝−ｄＬだけ変位し、リンク６１１ｂの上端はＸ軸方向におよそｄＸ３＝ｄＬだけ変位する。
この際、両リンクはヒンジＨ６３及びＨ６８を介してＸ軸方向に延伸する水平リンク６１１ｈ及び６１１ｙと連結される。
このため、水平リンク６１１ｈはＸ軸方向におよそｄＸ３＝−ｄＬだけ変位し、水平リンク６１１ｙはＸ軸方向におよそｄＸ３＝ｄＬだけ変位する。
この結果、Ｘ軸に対して略４５度の角度に配置された方向変換リンク６１１ｃ及び６１１ｄが回動し、レンズ枠駆動リンク６１１ｇをＺ軸方向にｄＺ５≒ｄＬだけ上昇させる。
ピエゾアクチュエータ１１２の発生変位とレンズ枠駆動リンクの１１１ｇの変位の間の倍率をγとする。
このγの値を大きくとり、ピエゾアクチュエータの僅かな発生変位ｄＬから大きな変位を取り出し、広範な光学要素の駆動量を得るのが望ましい。
しかし、駆動機構の固有振動数の低下につながり、例えば鏡筒外部からの振動をレンズに伝え、光学像性能の悪化につながったり、駆動速度の低下を招いたりするため、適度な選択が必要である。
レンズ駆動目的の本発明の実施例６の駆動機構の場合、この倍率γは０．７以上２以下であることが特に振動特性上好ましい。
またＺ軸方向のスペースの点から、方向変換リンク６１１ｃ及び６１１ｄのＸ軸となす角θは３０から６０度の間でとるのが良い。
以上説明したように、ピエゾアクチュエータ６１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク６１１ｇがＺ軸方向に変位するが、該リンクはＺ軸方向のみに変位し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向には変位しないことが望ましい。
そこでこのような特性を実現するために、以下のような補助リンクが設けられる。まず、レンズ枠駆動リンク６１１ｇのＸ軸方向の移動を規制するため、その左右両側にサポートリンク６１１ｅ及び６１１ｆが連結される。
このサポートリンク６１１ｅ及び６１１ｆにより、レンズ枠駆動リンク６１１ｇはＺ軸方向の変位自由度は有するが、Ｘ軸方向の自由度は強固に規制される。
また、レンズ枠駆動リンク６１１ｇのＹ軸方向の移動を規制するため、他のサポートリンク６１１ｓ及び６１１ｔが設けられる。
このサポートリンク６１１ｓ及び６１１ｔは水平リンク６１１ｈ及び６１１ｙの中央よりに配置され、水平リンクのＸ軸方向の自由度を維持したまま、Ｙ軸方向の自由度を規制している。
そこで、水平リンク６１１ｈ及び６１１ｙのＹ軸方向の規制効果は、方向変換リンク６１１ｃ及び６１１ｄを介してレンズ枠駆動リンク６１１ｇに伝達される。
【００４６】
次にヒンジＨ６１ないしＨ６３の形状について補足する。
ヒンジＨ６３は、図１８（ａ）の側面図に示したごとくワイヤ放電加工によって形成される。
しかし、変位取り出しリンク６１１ａと水平リンク６１１ｈのみを連結するため、その奥行き方向の寸法は、図１７（ａ）の平面図に示されたサポートリンク６１１ａのＹ軸方向寸法に一致した範囲のみに限定する必要がある。
そこで前述したように、ワイヤ放電加工に先立って、図１７（ａ）に示した溝部Ｍ１をあらかじめフライス加工で除去することにより、ヒンジ６３を変位取り出しリンク６１１ａと水平リンク６１１ｈの連結部のみに形成することができる。
ヒンジＨ６１も図１８（ａ）の側面図に示したごとくワイヤ放電加工によって形成される。
しかし、ヒンジＨ６１は変位取り出しリンク６１１ａとピエゾ受けリンク６１１ｑのみを連結するため、その奥行き方向の寸法は、図１７（ａ）の平面図に示されたピエゾ受けリンク６１１ｑのＹ軸方向寸法に一致した範囲のみに限定する必要がある。
そこで前述したように、ワイヤ放電加工に先立って、図１７（ｃ）に示した溝部Ｍ３を予めフライス加工で除去することにより、ヒンジＨ６１を変位取り出しリンク６１１ａとピエゾ受けリンク６１１ｑの連結部のみに形成することができる。
また、Ｙ軸方向に延伸した変位取り出しリンク６１１ａの回動中心となるヒンジＨ６２は、フライス加工で除去されることなく、ワイヤ放電加工のみの加工で形成される。
このため、図１７（ａ）のＹ軸方向において、駆動機構本体６１１の上端から下端まで連続して形成される。
従って、変位取り出しリンク６１１ａはＹ軸周りの回動のみが許容され、Ｘ軸及びＺ軸周りのねじれに対しては非常に高い剛性を有する。
また、これらの弾性ヒンジＨ６１ないしＨ６３と対称の位置にある弾性ヒンジＨ６６ないしＨ６８も、同様の手順で形成される。
以上の構成により、レンズ枠取付リンク６１１ｇ上のネジ穴６１１ｊの領域はＺ軸方向のみに変位し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への自由度が規制されるため、不図示のレンズ枠１０４をＺ軸方向に正確に駆動することができる。
また、本発明の実施例６を構成する駆動機構本体６１１を図３の駆動機構１１０と置き換え、図６及び図７で説明した制御ブロックと制御フローを用いることで、本発明の実施例１と同様の作用を得ることができる。
【００４７】
（変形例）
以上説明した本発明の各実施例において、駆動手段は全長が変化する積層型ピエゾアクチュエータを例に説明したが、その他の駆動手段を用いてもよい。
その一例として、モータとボールネジを組み合わせた精密直動機構を、実施例１のリンク機構に組み込んだ例を図１９に示す。
図１９（ａ）の平面図において、駆動機構本体７１１は、本発明の実施例１の駆動機構本体１１１と同様の構造である。
直動アクチュエータ７１２はモータ本体７１２ｂを有し、モータ本体７１２ｂはステップモータあるいは超音波モータ等から成る。
直動変換手段７１２ｃはリニアガイドとボールネジを組み込んだもので、７１２ａはＸ軸方向に並進移動する変位出力部である。
モータ本体７１２ｂはネジ７１５により、変位取り出しリンク７１１ｂに締結され、変位出力部７１１ａはネジ７１６により変位取り出しリンク７１１ａに締結される。
その他の構成は本発明の実施例１と同様である。
この直動アクチュエータ７１２を本発明の実施例２、実施例３、実施例４、実施例５、実施例６にも適用できることは言うまでもない。
また、本発明の実施例１、２、４、５、６の方向変換リンクは、両端のヒンジ部を連結した線分とＸ軸がなすリンク角度を略４５度に構成した。
しかし、直動アクチュエータ７１２の出力変位特性と光学要素に要求される駆動変位最大値を勘案し、前記リンク角度はおよそ２０度から７０度の間で適宜設定すればよい。
【実施例７】
【００４８】
次に、図２０及び図２１を参照して、露光装置を利用したデバイス製造方法の本発明の実施例７を説明する。
図２０は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。
ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行なう。
ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。
ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。
ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。
ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行なう。
こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。
【００４９】
図２１は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。
ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。
ステップ１３ではウェハに電極を形成する。
ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。
ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。
ステップ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。
ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。
ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。
ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらのステップを繰り返し行なうことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、高い固有振動数と、広範な駆動変位を持つ薄型の駆動機構を提供するもので、限られた空間内で被駆動対象を精密に駆動するための機構、特に光学要素駆動機構に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例１の駆動機構の構造図である。
【図２】本発明の駆動機構を搭載する半導体露光装置の全体図である。
【図３】本発明の駆動機構をレンズ駆動装置に応用した図である。
【図４】本発明の実施例１の駆動機構の構造詳細図である。
【図５】本発明の実施例１の駆動機構の動作説明図である。
【図６】本発明の駆動機構の制御ブロック図である。
【図７】本発明の駆動機構の制御フロー図である。
【図８】本発明の実施例２の駆動機構の構造図と動作説明図である。
【図９】本発明の実施例３の駆動機構の構造図である。
【図１０】本発明の実施例３の駆動機構の構造詳細図である。
【図１１】本発明の実施例３の駆動機構の動作説明図である。
【図１２】本発明の実施例４の駆動機構の構造図と動作説明図である。
【図１３】本発明の実施例５の駆動機構の構造図である。
【図１４】本発明の実施例５の駆動機構の構造詳細図である。
【図１５】本発明の実施例５の駆動機構の動作説明図である。
【図１６】本発明の実施例６の駆動機構の構造図である。
【図１７】本発明の実施例６の駆動機構の構造詳細図である。
【図１８】本発明の実施例６の駆動機構の動作説明図である。
【図１９】本発明の駆動機構の変形例である。
【図２０】本発明の実施例７の半導体デバイスの製造プロセスを示す図である。
【図２１】図２０のウェハプロセスの詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    投影レンズ            １０  レンズ制御手段
１１  レンズＣＰＵ          １２  ピエゾドライバ
２１  本体ＣＰＵ            １０１    固定鏡筒
１０２  レンズ位置検出手段  １０３    レンズ
１０４  レンズ枠            １１０    駆動機構
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１      駆動機構本体
１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２        ピエゾアクチュエータ
１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３        ピエゾ調整ネジ
１１１ａ、１１１ｂ、２１１ａ、２１１ｂ、
３１１ａ、３１１ｂ、４１１ａ、４１１ｂ、
５１１ａ、５１１ｂ、６１１ａ、６１１ｂ、
７１１ａ、７１１ｂ                                    変位取り出しリンク
１１１ｃ、１１１ｄ、２１１ｃ、３１１ｃ、３１１ｄ、
４１１ｃ、５１５ｃ、５１５ｄ、６１１ｃ、６１１ｄ            方向変換リンク
１１１ｇ、２１１ｇ、３１１ｇ、４１１ｇ、
５１５ｇ、６１１ｇ                    レンズ枠駆動リンク
３１１ｑ、３１１ｒ、４１１ｑ、５１１ｑ、５１１ｒ
６１１ｑ、６１１ｒ                    変位取り出しリンク
１１１ｗ、２１１ｗ、３１１ｗ、４１１ｗ、６１１ｗ      底部
７１２            直動機構
【図１】
2007199272.tif 000003
【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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