(57)【要約】【課題】駆動手段であるリニアアクチュエータに曲げモーメントがかかることを防止し、リニアアクチュエータの破損を防止する信頼性の高い薄型の構成となる光学素子駆動装置、この光学素子駆動装置を有する露光装置およびこ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】変位取り出しリンクは前記リニアアクチュエータの他端に支持機構を介して支持され、前記光軸方向と垂直な方向に変位する第１リンク機構を有する。支持機構を有するためリニアアクチュエータに曲げモーメントがかかることを防止し、リニアアクチュエータの破損を防止する信頼性の高い薄型の構成となる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を第１方向に駆動する光学素子駆動装置であって、
前記第１方向と垂直な第２方向に伸縮して変位するリニアアクチュエータと、
連結部の両端に前記第１方向および第２方向と垂直な第３方向に略平行な一対の変位取り出しリンクが連結され、前記変位取り出しリンクの一方は前記リニアアクチュエータの一端にピエゾ受けリンクを介して接触され、前記変位取り出しリンクの他方は前記リニアアクチュエータの他端に支持機構を介して支持され、前記第２方向に変位する第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前記第２方向への変位を前記第１方向に変換して変位する第２リンク機構と、を有することを特徴とする光学素子駆動装置。
【請求項２】
前記支持機構は、前記他端との間に介在される球状部材と、
前記球状部材と接触する凹部と、
前記凹部を有し、前記変位取り出しリンクとの間に介在されるピエゾ受けリンクと、を有することを特徴とする請求項１記載の光学素子駆動装置。
【請求項３】
前記支持機構は、前記ピエゾ受けリンクと前記変位取り出しリンクとの間に介在される弾性ヒンジを有することを特徴とする請求項２記載の光学素子駆動装置。
【請求項４】
前記支持機構は、前記他端と前記変位取り出しリンクとの間に介在される弾性ヒンジを有することを特徴とする請求項１記載の光学素子駆動装置。
【請求項５】
前記光学素子駆動装置が搭載される固定鏡筒に一端が固定され、他端が前記第１リンク機構を押さえるように設けられるガイドを有し、前記ガイドの前記第３方向における剛性が、前記第１および第２方向に比べて３倍以上低いことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学素子駆動装置。
【請求項６】
前記光学素子駆動装置が搭載される固定鏡筒に一端が固定され、他端が前記第１リンク機構を押さえるように設けられるガイドを有し、
前記ガイドの前記第２方向回りのねじれ剛性が、前記ガイドの第１方向回りと、前記第３方向回りの前記ガイドのねじれ剛性と比べて３倍以上低いことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学素子駆動装置。
【請求項７】
光学素子を第１方向に駆動する光学素子駆動装置であって、
前記第１方向と垂直な第２方向に変位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第２方向における両端に設けられた第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、
前記第１リンク機構と前記リニアアクチュエータの間に支持機構とを備え、
前記支持機構は、球状部材と、該球状部材と接触する円錐状の凹部を有することを特徴とする光学素子駆動装置。
【請求項８】
光学素子を第１方向に駆動する光学素子駆動装置であって、
前記第１方向と垂直な第２方向に変位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方向における両端に設けられた第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、
前記第１リンク機構と前記リニアアクチュエータの間に支持機構を備え、
前記支持機構は、弾性ヒンジを備えることを特徴とする光学素子駆動装置。
【請求項９】
光学素子を第１方向に駆動する光学素子駆動装置であって、
前記第１と垂直な第２方向に変位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方向における両端に設けられた第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、
前記第１リンク機構と前記リニアアクチュエータの間に支持機構を備え、
前記支持機構は、球状部材と、該球状部材と接触する円錐状の凹部と、弾性ヒンジを有することを特徴とする光学素子駆動装置。
【請求項１０】
前記リニアアクチュエータの両端に設けられた第１リンク機構は連結部によって連結されていることを特徴とする請求項１〜３の少なくともいずれかに記載の光学素子駆動装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の光学素子駆動装置を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の露光装置を用いて、露光対象に露光を行う工程と、露光された前記露光対象を現像する工程と、を具備することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクアライナやステッパ等の半導体露光装置を構成する投影光学系において、より正確な結像関係を得るためにレンズ等の光学要素を駆動手段を用いて所望の方向に精密に駆動する光学要素駆動装置に関する。
さらに、本発明は、この光学要素駆動装置を有する露光装置およびこ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】
一般に半導体露光装置は、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、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（レチクル）と基板（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素子、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素子保持装置が、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。
これにより、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共に、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。
さらに、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成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、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。
【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ている。
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。
これにより、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、可動レンズを光軸方向にシフト駆動すると共に、光軸と直交する２方向にシフト駆動し、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。
さらに、前記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。
【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、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言う問題があった。
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。
特開２００２−１３１６０５号公報（特許文献２）の駆動機構は、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、レンズの駆動変位を自動制御する構造ではない。
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る。
そこで、本発明は、駆動手段であるリニアアクチュエータに曲げモーメントがかかることを防止し、リニアアクチュエータの破損を防止する信頼性の高い薄型の構成となる光学素子駆動装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、この光学素子駆動装置を有する露光装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、こ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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係る光学素子駆動装置は、光学素子を第１方向に駆動する光学素子駆動装置であって、
前記第１方向と垂直な第２方向に伸縮して変位するリニアアクチュエータと、
連結部の両端に前記第１方向および第２方向と垂直な第３方向に略平行な一対の変位取り出しリンクが連結され、前記変位取り出しリンクの一方は前記リニアアクチュエータの一端にピエゾ受けリンクを介して接触され、前記変位取り出しリンクの他方は前記リニアアクチュエータの他端に支持機構を介して支持され、前記第２方向に変位する第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前記第２方向への変位を前記第１方向に変換して変位する第２リンク機構と、を有することを特徴とする。
【０００７】
さらに、本発明に係る光学素子駆動装置は、光学素子を第１方向に駆動する光学素子駆動装置であって、
前記第１方向と垂直な第２方向に変位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第２方向における両端に設けられた第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、
前記第１リンク機構と前記リニアアクチュエータの間に支持機構とを備え、
前記支持機構は、球状部材と、該球状部材と接触する円錐状の凹部を有することを特徴とする。
さらに、本発明に係る光学素子駆動装置は、光学素子を第１方向に駆動する光学素子駆動装置であって、
前記第１方向と垂直な第２方向に変位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方向における両端に設けられた第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、
前記第１リンク機構と前記リニアアクチュエータの間に支持機構を備え、
前記支持機構は、弾性ヒンジを備えることを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明に係る光学素子駆動装置は、光学素子を第１方向に駆動する光学素子駆動装置であって、
前記第１と垂直な第２方向に変位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方向における両端に設けられた第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、
前記第１リンク機構と前記リニアアクチュエータの間に支持機構を備え、
前記支持機構は、球状部材と、該球状部材と接触する円錐状の凹部と、弾性ヒンジを有することを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の露光装置は、前記光学素子駆動装置を有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、露光対象に露光を行う工程と、露光された前記露光対象を現像する工程と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る光学要素駆動装置によれば、光学素子を第１方向に駆動する光学素子駆動装置であって、
前記第１方向と垂直な第２方向に伸縮して変位するリニアアクチュエータと、
連結部の両端に前記第１方向および第２方向と垂直な第３方向に略平行な一対の変位取り出しリンクが連結され、前記変位取り出しリンクの一方は前記リニアアクチュエータの一端にピエゾ受けリンクを介して接触され、前記変位取り出しリンクの他方は前記リニアアクチュエータの他端に支持機構を介して支持され、前記第２方向に変位する第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前記第２方向への変位を前記第１方向に変換して変位する第２リンク機構と、を有する。
このため、支持機構を有するためリニアアクチュエータに曲げモーメントがかかることを防止し、リニアアクチュエータの破損を防止する信頼性の高い薄型の構成となる。
さらに、本発明に係る光学要素駆動装置によれば、光学素子を第１方向に駆動する光学素子駆動装置であって、
前記第１方向と垂直な第２方向に変位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第２方向における両端に設けられた第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、
前記第１リンク機構と前記リニアアクチュエータの間に支持機構とを備え、
前記支持機構は、球状部材と、該球状部材と接触する円錐状の凹部を有する。
このため、支持機構を有するためリニアアクチュエータに曲げモーメントがかかることを防止し、リニアアクチュエータの破損を防止する信頼性の高い薄型の構成となる。
さらに、本発明に係る光学要素駆動装置によれば、光学素子を第１方向に駆動する光学素子駆動装置であって、
前記第１方向と垂直な第２方向に変位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方向における両端に設けられた第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、
前記第１リンク機構と前記リニアアクチュエータの間に支持機構を備え、
前記支持機構は、弾性ヒンジを備える。
このため、支持機構を有するためリニアアクチュエータに曲げモーメントがかかることを防止し、リニアアクチュエータの破損を防止する信頼性の高い薄型の構成となる。
さらに、本発明に係る光学要素駆動装置によれば、光学素子を第１方向に駆動する光学素子駆動装置であって、
前記第１と垂直な第２方向に変位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方向における両端に設けられた第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、
前記第１リンク機構と前記リニアアクチュエータの間に支持機構を備え、
前記支持機構は、球状部材と、該球状部材と接触する円錐状の凹部と、弾性ヒンジを有する。
このため、支持機構を有するためリニアアクチュエータに曲げモーメントがかかることを防止し、リニアアクチュエータの破損を防止する信頼性の高い薄型の構成となる。
【００１１】
さらに、本発明に係る光学要素駆動装置によれば、前記光学素子駆動装置が搭載される固定鏡筒に一端が固定され、他端が前記第１リンク機構を押さえるように設けられるガイドを有し、前記ガイドの前記第３方向における剛性が、前記第１および第２方向に比べて３倍以上低い。
このため、可動部に搭載される光学素子に有害な変形を及ぼすことなく、かつ高い固有振動数を備え、高い外乱振動特性を満足する薄型の構成となる。
さらに、本発明に係る光学要素駆動装置によれば、前記光学素子駆動装置が搭載される固定鏡筒に一端が固定され、他端が前記第１リンク機構を押さえるように設けられるガイドを有し、
前記ガイドの前記第２方向回りのねじれ剛性が、前記ガイドの第１方向回りと、前記第３方向回りの前記ガイドのねじれ剛性と比べて３倍以上低い。
このため、可動部に搭載される光学素子に有害な変形を及ぼすことなく、かつ高い固有振動数を備え、高い外乱振動特性を満足する薄型の構成となる。
【００１２】
さらに、本発明の露光装置によれば、光学要素駆動装置を有するため、信頼性の高い構成となる。
さらに、本発明のデバイス製造方法によれば、前記露光装置を用いるため、信頼性の高い製造方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を、その実施例に基づいて、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
まず、図１を参照して、本発明の実施例１の光学要素駆動装置が適用される半導体露光装置の概略構成を説明する。
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の光学要素駆動装置を搭載した光学系である。
個々のレンズユニットは、所定の光学パワーを有したレンズ、このレンズを駆動する本実施例１の光学要素駆動装置、及びこれらを収納する固定鏡筒とで構成され、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が構成される。
ベースフレーム３は、投影光学系１を鏡筒定盤２に固定するものである。
ベースフレーム３が設置される床の振動が投影光学系１、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する装置である。
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３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であり、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。
基板に形成される回路、ＣＰＵを含むレンズ制御手段１０は、所定の制御フローに従って本実施例１の光学素子駆動装置を制御する。
レンズ制御手段１０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と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し、投影光学系１の光学性能を最適化する。
詳しくは図３及び図４にて説明する。
【００１５】
次に、図２を参照して投影光学系１の一部を構成する光学要素およびその光学要素を駆動する本発明の実施例１の光学要素駆動装置を説明する。
光学要素および本実施例１の光学要素駆動装置は複数個ずつ搭載され、光学要素としてレンズが用いられる。
図２（ａ）はレンズ及びレンズ枠を取り除いた平面図、図２（ｂ）はレンズ及びレンズ枠を搭載した平面図、図２（ｃ）は断面図である。
図２（ｃ）に示されるように固定鏡筒１０１の平坦部１０１ａは、本実施例１の光学要素駆動装置１１０およびレンズ位置検出手段１０２を固定する。
固定鏡筒１０１の側壁円筒部１０１ｂは、上下に隣接する他のレンズユニットと結合する部分である。
本実施例１の光学要素駆動装置１１０は、３個が等間隔を置いて固定鏡筒１０１の底面平坦部１０１ａに設置される。
レンズ位置検出手段１０２は、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手段である。
レンズ位置検出手段１０２は、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から成り、要求精度に応じて用いられる。
【００１６】
次に、図２（ｂ）を参照して、レンズ枠１０４にレンズ１０３を搭載した状態を説明する。
レンズ１０３を搭載し収納するレンズ枠１０４には、上面６箇所にフランジ状の突起が設けられ、そのうちの３箇所のフランジ部は、光学要素駆動装置１１０の変位出力部にレンズ枠取り付けネジ１０５を用いて締結される。
なお、３個の光学要素駆動装置１１０の高さを、光学要素駆動装置１１０とレンズ枠１０４と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。
これにより、レンズ枠１０４とレンズ１０３に不要な変形を生じさせない。
図２（ｃ）を参照して、フランジ部の他の３箇所がレンズ枠１０４の変位検出用のターゲットとして利用される状態を説明する。
レンズ位置検出手段１０２が、例えば、レーザ干渉型の変位センサから成る場合、レンズ位置検出手段１０２はレンズ１０３の光軸方向と半径方向に検出用レーザービームを投射する。
レンズ枠１０４の底面には反射面が設けられ、この反射面によって反射されたレーザービームの干渉情報から、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組の光学要素駆動装置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２（ｃ）に示されるＺ軸方向に並進駆動することができる。
また３個の光学要素駆動装置１１０の駆動量に所定の差を設けることにより、図２（ｂ）に示されるθａ及びθｂ方向のチルト駆動が可能となる。
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。
そこで、この計算結果を、図１に示されるウェハステージ９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。
【００１７】
次に、図５の詳細図を参照して、本発明の実施例１の光学要素駆動装置１１０を説明する。
図５（ｂ）はレンズの光軸方向上方から俯瞰した平面図、図５（ｄ）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、図示のように定義する。
図２に示される固定鏡筒１０１の平坦部１０１ａが示される。
リニアアクチュエータ512は、光軸方向（Ｚ方向）と垂直な方向（Ｘ方向）に伸縮して変位する装置である。
第１リンク機構511は、連結部511hの両端に変位取り出しリンク511a,511bが連結される。
変位取り出しリンク511aはリニアアクチュエータ512の一端512aにピエゾ受けリンク511qを介して接触される。
変位取り出しリンク511bはリニアアクチュエータ512の他端512bに支持機構を介して支持され、光軸方向と垂直なＸ方向に変位する。
第２リンク機構515は、第１リンク機構511に連結され、第１リンク機構511によって取り出された光軸方向と垂直なＸ方向への変位を光軸方向に変換して変位する機構である。
第１リンク機構５１１は、光学要素駆動装置１１０の駆動機構本体を構成し、単一の金属ブロックから成り、ワイヤ放電加工及び切削加工にて形成され、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、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る構成で、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、ピエゾアクチュエータ５１２の寸法誤差を補正し、与圧を与えるもので、第１リンク機構５１１とピエゾアクチュエータ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。
【００１８】
図５に示されるピエゾ調整ネジ５１３は、鋼球５１８を介してピエゾアクチュエータ５１２を押し進め、調整する。
しかし、図７（ｂ）に示されように、ピエゾ受けリンク５１１ｒと弾性ヒンジＨ５６を別部品とし、その部品をピエゾ調整ネジ５１３で押し進める構成としても良い。
なお、ピエゾアクチュエータ５１２の一端512aとピエゾ受けリンク５１１ｑが接触する。
ピエゾアクチュエータ５１２の他端(512b)は支持機構である鋼球から成る球状部材５１８、球状部材５１８と接触するコーン形状の凹部５１９を有するピエゾ受けリンク５１１ｒと接触する。
この支持機構により、ピエゾアクチュエータ５１２にかかる曲げモーメントによる破損防止する。
第２リンク機構５１５は、方向変換部材で、ピエゾアクチュエータ５１２から第１リンク機構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、第１リンク機構５１１の変位出力部である連結リンク５１１ｅ、５１１ｆと、第２リンク機構５１５の変位入力部である水平リンク５１５ａ、５１５ｂを結合する。
変換部材取付ネジ５１７は、固定鏡筒１０１に対して第２リンク機構５１５の上面側よりネジ締結される。
第２リンク機構５１５のＸ軸方向長さをより短くするために、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５（ｄ）では、第２リンク機構５１５の下面の一部で、変換部材取付ネジ５１７は固定鏡筒１０１に取り付けられる。
このため、ピエゾアクチュエータ５１２による駆動力が固定鏡筒１０１に伝わり不要な変形の発生を軽減し、さらには、位置検出手段１０２の誤出力を軽減する。
【００１９】
次に、光学要素駆動装置１１０の駆動機構本体である第１リンク機構５１１と方向変換部材である第２リンク機構５１５の製作方法を説明する。
第１リンク機構５１１は、母材となる所定厚さの板状金属ブロックから成り、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、方向変換部材である第２リンク機構５１５は、母材となる所定厚さの板状金属ブロックから成り、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、レンズ枠取付ネジ穴５１５ｊの下穴を加工したのち、両側側面から取り付けネジ穴の下穴およびネジの逃げ穴を加工する。
最後にレンズ枠取り付けネジ穴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。
【００２０】
次に、本発明の実施例１の光学要素駆動装置１１０の組み立て手順を説明する。
方向変換部材である第２リンク機構５１５の２箇所の窓部に対して駆動機構本体である第１リンク機構５１１の両側腕部を挿入する。
さらに、第１リンク機構５１１および第２リンク機構５１５を図５（ｂ）に示されるように変換部材結合ネジ５１６にて結合する。
次に、駆動機構本体である第１リンク機構５１１の中央空間にピエゾアクチュエータ５１２を装填する。
さらに、ピエゾ調整ネジ穴５１１ｍの右側からピエゾ調整ネジ５１３をねじ込む。
次に、ピエゾアクチュエータ５１２の底部５１２ｂを左方向に押し、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、ピエゾアクチュエータ５１２の装着が完了する。
最後に駆動機構取り付けネジ５１４と変換部材取り付けネジ５１７を用いて、第１リンク機構５１１および第２リンク機構５１５を固定鏡筒１０１にネジ止めし、組み立てが完了する。
【００２１】
次に、図６を参照して、駆動機構本体である第１リンク機構５１１及び方向変換部材である第２リンク機構５１５のリンク動作を説明する。
駆動機構本体である第１リンク機構５１１は、平面図を模式化したもの、方向変換部材である第２リンク機構５１５は側面図を模式化したものである。
以下、図５、図６を参照して本発明の実施例１の光学要素駆動装置１１０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。
このとき、図６（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。
このとき、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。
ここで、リンク５１１ａと５１１ｂの長さを図６（ａ）に示されるように定義する。
このため、連結リンク５１１ｅ、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、５１１ｒに与えられる変位量ｄｘ１、ｄｘ２の各々約ｂ／ａ倍に拡大されることになる。
ここでこの倍率を、駆動機構本体である第１リンク機構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、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。
【００２２】
連結リンク５１１ｅ、５１１ｆのＸ軸方向の変位は、図６（ｂ）に示されるように、方向変換部材である第２リンク機構５１５の水平リンク５１５ａ、５１５ｂに伝達される。
このとき、Ｘ軸に対してθの角度に配置された方向変換リンク５１５ｃ、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、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である第２リンク機構５１５の幾何倍率と呼び、βと定義する。
第１リンク機構５１１と方向変換部材である第２リンク機構５１５を組み合わせた光学要素駆動装置１１０全体の幾何倍率γは、第１リンク機構５１１と第２リンク機構５１５の幾何倍率の積（γ＝α×β）で表わすことができる。
ピエゾアクチュエータ５１２のわずかな発生変位ｄLから大きな変位を取り出し、広範囲な光学素子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を大きく取るには図６（ａ）に示される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が大型化し大きな直径となるため設計上制約がある。
また、拡大率を大きくとると、光学要素駆動装置１１０の固有振動数が低下し、例えば、固定鏡筒１０１の外部からの振動をレンズに伝え、像性能を悪化させ、駆動速度が低下するため、配慮が必要となる。
レンズを駆動させるための光学要素駆動装置１１０の場合、この合成幾何倍率γは、0.7以上2以下とすることが、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、方向変換部材である第２リンク機構５１５の方向変換リンク５１５ｃ、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。
【００２３】
本実施例の光学要素駆動装置１１０の場合、ピエゾアクチュエータ５１２により第１リンク機構５１１に変位が与えられると、弾性ヒンジＨ52、Ｈ57を概略中心に変位取り出しリンク５１１ａ、５１１ｂが回転運動する。
このため、ピエゾアクチュエータ５１２はわずかにＹ軸方向に移動する。
図５に示されるように第１リンク機構５１１の固定リンク５１１ｈの下面中央部において固定鏡筒１０１にネジ固定する。
この場合、ピエゾアクチュエータ５１２の発生変位に伴い、連結リンク５１１ｅ、５１１ｆがＹ軸方向に並進運動する。
このため、結果的に方向変換部材である第２リンク機構５１５のレンズ枠駆動リンク５１５ｇがＹ軸方向に並進運動することになる。
図２に示されるように光学要素駆動装置１１０はレンズ枠１０４に対して概略均等に３個連結される。
このため、上記のＹ軸方向の並進運動は、レンズ枠を歪め、結果的にレンズの変形を招く。さらに、３個の光学要素駆動装置１１０のＹ軸方向変位成分がそれぞれ異なる場合、レンズの平行偏芯となり、高精度なレンズ駆動機構としては好ましくない。
また、レンズ枠駆動リンク５１５ｇの有害なＹ方向並進運動を軽減するために、駆動機構本体である第１リンク機構５１１の固定リンクを非固定とすることは好ましくない。なぜなら、駆動機構体である第１リンク機構５１１が方向変換部材５１５を中心にＸ軸周りの自由度を有し、低い固有振動数持つ結果となり、外乱振動を抑制することが困難となるためである。
上記の点を考慮して、駆動機構体である第１リンク機構５１１の固定リンクをＹ、θX、軸方向に自由度を持たせ、Ｘ，Ｚ、θｙ、θｚ軸方向は高いばね定数で支持したガイド５１１Ｖを取り付ける。
ガイド511Vは、光学素子が搭載される固定鏡筒１０１に一端が固定され、他端が前記第１リンク機構511を押さえるように設けられる。
光軸方向とガイド511Vの変位方向の両方向に垂直な方向におけるガイド511Vの剛性が、前記両方向のガイド511Vの剛性に比べて３倍以上低いように構成される。
本実施例１の光学要素駆動装置１１０においては、特に、Y軸方向の並進剛性は、他の並進剛性（X軸方向、Z軸方向）に比べ、それぞれ3倍以上低く構成する。
また、X軸周りのねじれ剛性は他の2軸（Y軸、Z軸）方向周りのねじれ剛性に比べて3倍以上低く構成する。
これによって、レンズ変形に対して有害な力を発生させることなく、かつ、光学要素駆動装置１１０の有害なローカルモードの低い固有振動数を発生させずに、可動部（レンズおよびレンズ枠）を駆動することができる。
ガイド５１１Ｖは、レンズの変形への影響をさらに軽減する目的で、スリット等を設け、他の軸方向の剛性を、さらに下げても良いが、上記の剛性比の範囲を超えてはならない。
【００２４】
以上の説明したように、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方向に変位するが、レンズ枠駆動リンク５１５ｇはＺ方向のみに変位し、Ｘ方向及びＹ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、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、５１５ｔが設けられる。
サポートリンク５１５ｓ、５１５ｔは水平リンク５１５ａ、５１５ｂの中央寄りに配置され、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、５１５ｂのＹ軸方向の規制効果は、方向変換リンク５１５ｃ、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、レンズ枠取り付けリンク５１５ｇ上のネジ穴５１５ｊの領域はＺ方向のみに変位し、Ｘ方向及びＹ方向への自由度が規制されるため、レンズ枠１０４をＺ方向に正確に駆動することができる。
【００２５】
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の実施例1の光学素子駆動装置を有する露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。
図９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。
【００２６】
図１０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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１の光学要素駆動装置を搭載する半導体露光装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施例１の光学要素駆動装置をレンズ駆動装置に適用した構成図である。
【図３】本発明の実施例１の光学要素駆動装置の制御ブロック図である。
【図４】本発明の実施例１の光学要素駆動装置の制御フロー図である。
【図５】本発明の実施例１の光学要素駆動装置の構造図である。
【図６】本発明の実施例１の光学要素駆動装置の動作説明図である。
【図７】本発明の実施例１の光学要素駆動装置の部分詳細図である。
【図８】半導体デバイスの製造プロセスを示す図である。
【図９】図８のウエハプロセスの詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
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  ５１１    駆動機構本体
５１２    ピエゾアクチュエータ  ５１３  ピエゾ調整ネジ
５１１ａ、５１１ｂ  変位取り出しリンク
５１５ｃ、５１５ｄ  方向変換リンク
５１５ｇ  レンズ枠駆動リンク
５１１ｑ、５１１ｒ  変位取り出しリンク
【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】
2007178859.tif 000009
【図８】
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【図９】
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