(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学要素を光軸方向へ移動させる手段を備える光学装置において、前記光学要素を支持する環状の可動台と、該可動台と同心で配置される環状の固定台と、前記可動台と前記固定台を連結する複数の板ばね機構と、前記固定台に対して前記可動台を駆動する複数の駆動要素とを備え、
前記駆動要素は光軸方向に伸縮自在な流体封入手段と前記流体封入手段の内部の流体の圧力または体積を制御する制御手段とを備え、
前記複数の板ばね機構および前記複数の流体封入手段はそれぞれ前記光軸に対して対称に配置され、
前記板ばね機構の個数と前記流体封入手段の個数が互いに素でないことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記光軸を中心とする円周方向において、前記複数の板ばね機構の間に、前記複数の流体封入手段のそれぞれが設けられ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】
前記板ばね機構は、前記可動台の一端面と前記固定台の一端面とを連結することを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記複数の板ばね機構は、前記可動台の二端面と前記固定台の二端面とを連結することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学装置。
【請求項５】
前記板ばね機構の使用動作範囲を前記板ばね機構の中立点に対して片側のみとしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学装置。
【請求項６】
前記固定台と前記可動台を固定するための固定用板ばねを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学装置。
【請求項７】
前記固定用板ばねはＵ字形およびＯ字形のスリットを備えることを特徴とする請求項６に記載の光学装置。
【請求項８】
前記駆動要素は、可動部の自重により前記板ばね機構が最も変形した位置を移動原点とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光学装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記光学要素の変位を計測する変位計測手段と、該変位計測手段の出力に基づいて前記流体封入手段の圧力を制御するための圧力制御弁とを備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１０】
前記変位計測手段は、変位センサと、前記固定台と連結され、前記変位センサを保持する保持部材と、前記可動台に連結され、前記変位センサが変位を検出するためのターゲット板とを備えることを特徴とする請求項９に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記保持部材は、前記変位センサが前記ターゲット板と接触するのを防止するための突起を備えることを特徴とする請求項１０に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記ターゲット板は前記可動台とは電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記ターゲット板には、前記ターゲット板と電気的に絶縁した原点位置検出板が取り付けられており、該原点位置検出板と前記突起を接触させることによって前記変位センサの原点補正をすることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記光学要素は、光学要素支持枠を介して前記可動台に支持されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１５】
光学要素を光軸方向へ移動させる手段を備える光学装置において、前記光学要素を支持する環状の可動台と、該可動台と同心で配置される環状の固定台と、前記可動台と前記固定台を連結する複数の板ばねと、前記固定台に対して前記可動台を駆動する複数の駆動要素とを備え、
前記駆動要素は光軸方向に伸縮自在な流体封入手段と前記流体封入手段の内部の流体の圧力または体積を制御する制御手段とを備え、
前記板ばねの枚数の半分と、前記流体封入手段の個数が互いに素でないことを特徴とする光学装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の光学装置を投影光学系として備え、レチクルのパターンをウエハに投影露光する手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の露光装置を用いてデバイスを製造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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置等の投影光学系の倍率、収差、歪み等の光学特性を調整するための光学装置に関し、さらに詳細には、半導体焼付け装置（マスクアライナ）などで使用される投影光学系において、原版（例えばマスクおよびレチクル）の像を対象物（例えばウエハ）に投影露光する際、より正確な結像関係を得るための付加光学系としての光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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）をシリコンウエハ（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、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。
【０００３】
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（ウエハ）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。
【０００４】
従来、半導体露光装置用の投影倍率調整装置としては、特開平６−２２６５７０号公報に開示されているような楔を用いた機構によるレンズ移動装置が考案されている。図３０は、この機構を示す一部破断平面図であり、図３１は、図３０のＣ−Ｃ断面図である。これらの図に示すように、このレンズ移動装置は、レンズ７を保持するリング状のセル８と、これを支持する環状のレンズ固定体２２を有し、レンズ固定体２２はその外周部分に立設された筒状固定ガイド２２ａと、レンズ固定体２２の外周縁に一体的に設けられたアクチュエータ支持板２２ｊを有する。
【０００５】
図３１に示すように、セル８とレンズ固定体２２の間には、図３０のＣ−Ｃ線で示す方向（以下、「Ｘ方向」という）に楔形の断面を有し、これと直角な方向（以下、「Ｙ方向」という）には厚さの変化しないリング状のレンズ駆動体２４が配置され、レンズ駆動体２４のＸ方向一端には径方向外方へ突出する連結部材２４ａが一体的に設けられている。連結部材２４ａは、アクチュエータ支持板２２ｊに支持されたリニアモータなどの駆動手段であるアクチュエータ２５の連結棒２５ａに一体的に固着されている。また、レンズ駆動体２４のＸ方向の他端には径方向外方へ突出する案内部材２４ｂが一体的に設けられ、同様にセル８はレンズ駆動体２４の案内部材２４ｂに重なり合う位置に回り止めガイド２１ａを有する。
【０００６】
筒状固定ガイド２２ａは、Ｘ方向の両端にそれぞれ径方向に貫通する開口２２ｉ，２２ｋを有し、各開口２２ｉ，２２ｋには、下端のレンズ固定体２２に固着された一対の案内ブロック２２ｂ，２２ｃおよび２２ｄ，２２ｅがそれぞれ配置され、一方の開口２２ｉに設けられた案内ブロック２２ｂ，２２ｃはレンズ駆動体２４の連結部材２４ａの両端に対向し、他方の開口２２ｋに設けられた案内ブロック２２ｄ，２２ｅはレンズ駆動体２４の案内部材２４ｂとセル８の回り止めガイド２１ａのそれぞれの両側面に対向して配置されている。
【０００７】
また、筒状固定ガイド２２ａの上端には、その内周縁から径方向内方へ突出する環状の出張片２２ｆが一体的に設けられ、出張片２２ｆは、セル８の上端に設けられた段差２１ｂとの間に環状のほぼ密封空間である予圧室２７を形成し、筒状固定ガイド２２ａの出張片２２ｆの内周面とセル８の外周面の間には絞り２７ａが形成されている。筒状固定ガイド２２ａの加圧空気供給手段である内部配管２７ｂから予圧室２７に加圧空気を供給し、増大する空気圧によってセル８の段差２１ｂを下方へ押圧することにより、セル８をレンズ駆動体２４とともにレンズ固定体２２に向かって付勢する。
【０００８】
レンズ固定体２２の上面およびセル８の下面には、それぞれ環状の第１および第２の静圧軸受け手段である静圧軸受けパッド２６ａ，２６ｂが設けられ、静圧軸受けパッド２６ａ，２６ｂは両者の間にレンズ駆動体２４を非接触で往復移動自在に支持している。レンズ駆動体２４の上面は、Ｘ方向へ傾斜しており、セル８の下面もこれに沿って同じ傾斜角度で傾斜している。したがって、レンズ駆動体２４がアクチュエータ２５によってＸ方向へ移動されると、セル８はレンズ固定体２２と平行状態を保ちつつ、Ｘ方向とＹ方向に直角な方向（以下、「Ｚ方向」という）へ移動する。ここで、レンズ駆動体２４のＸ方向の移動量δＸ、レンズ駆動体２４とセル８のそれぞれの傾斜面との傾斜角度θ、およびセル８のＺ方向の移動量δＺの間にはδＺ＝δＸ・ｔａｎ（θ）の関係が成立する。
【０００９】
なお、筒状固定ガイド２２ａは、その内周面にセル８の外周面に対向する筒上の第３の静圧軸受け面である静圧軸受けパッド２６ｃを有し、これによってセル８を非接触で軸方向に往復移動自在に支持し、また案内ブロック２２ｂ〜２２ｅは、それぞれセル８のレンズ駆動体２４の連結部材２４ａに対向する表面およびレンズ駆動体２４の案内部材２４ｂとセル８の回り止めガイド２１ａに対向する表面に静圧軸受けパッド２６ｄ〜２６ｇを有し、これらによって連結部材２４ａ、案内部材２４ｂおよび回り止めガイド２１ａをそれぞれ非接触で支持する。
【００１０】
このような従来例は、レンズの位置を光軸方向に高精度で制御できる上に、レンズを安定して支持し、これを移動させるときにローリングやピッチングの恐れもない。また、給油を必要としないため、クリーン度が高い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、露光装置用の投影光学系は、半導体回路の微細化、露光領域の拡大化に対応するため、レンズの口径が大きくなり、全体として装置本体が大型化するという問題がある。その結果、剛性が低下する傾向となるため、投影光学系を構成する要素はより小さく、軽量であることが望ましい。
【００１２】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、投影光学系の倍率、収差、歪み等の光学特性を調整するための光学要素を高精度で光軸上を駆動する光学装置を、より軽量に、また、より小さな空間で実現することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明の光学装置は、光学要素を光軸方向へ移動させる手段を備える光学装置において、前記光学要素を支持する環状の可動台と、該可動台と同心で配置される環状の固定台と、前記可動台と前記固定台を連結する複数の板ばね機構と、前記固定台に対して前記可動台を駆動する複数の駆動要素とを備え、
前記駆動要素は光軸方向に伸縮自在な流体封入手段と前記流体封入手段の内部の流体の圧力または体積を制御する制御手段とを備え、
前記複数の板ばね機構および前記複数の流体封入手段はそれぞれ前記光軸に対して対称に配置され、
前記板ばね機構の個数と前記流体封入手段の個数が互いに素でないことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の光学装置は、光学要素を光軸方向へ移動させる手段を備える光学装置において、前記光学要素を支持する環状の可動台と、該可動台と同心で配置される環状の固定台と、前記可動台と前記固定台を連結する複数の板ばねと、前記固定台に対して前記可動台を駆動する複数の駆動要素とを備え、
前記駆動要素は光軸方向に伸縮自在な流体封入手段と前記流体封入手段の内部の流体の圧力または体積を制御する制御手段とを備え、
前記板ばねの枚数の半分と、前記流体封入手段の個数が互いに素でないことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の露光装置は、前記光学装置を投影光学系として備え、レチクルのパターンをウエハに投影露光する手段を有することを特徴とする。
【００１６】
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デバイスを製造することを特徴とする。
【００２８】
【作用】
本発明によれば、駆動手段内部の流体の体積または圧力を制御する手段を、移動させようとする光学要素、あるいは駆動手段から離隔して配置することが可能であるため、駆動手段や案内手段を有する移動機構の円状の外形から突出する部分がほとんど無く、小さい空間で移動機構が構成される。
【００２９】
また、移動機構が軽量化され、さらに移動機構に摺動部がないので、ごみの発生が抑制される。
【００３０】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
［実施例１］
図１は、本発明が適用される露光装置の概略構成を示す図である。同図において、１０１は感光剤が塗布された半導体ウエハであり、精密な位置決め性能を有するウエハステージ１０２上に保持されている。露光装置の基準に対するウエハステージの位置はレーザ干渉計１１３によって計測されている。１０３は原版となるパターンが描かれたレチクルである。投影光学系１０４は本発明による光学要素移動手段１１０を有しており、レチクル上のパターンをウエハ上に結像させる。１０５はレチクルを照明するための照明光学系である。１０６は前行程で作成されたウエハ上のパターンと、レチクル上の位置ずれを検出するアライメント光学系である。アライメント光学系１０６とウエハステージ１０２とによって、レチクル上のパターンとウエハ上のパターンとを重ね合わせたうえで露光する。１０７はこのような露光装置の動作を管理する制御装置である。アライメント光学系と、ウエハステージおよびウエハステージの位置を計測するレーザ干渉計とが協同することによって、ウエハ上のパターンの寸法を計測することができる。制御装置はこの寸法から最適な光学特性が得られる光学要素の位置を設定する。一方、投影光学系の光学特性の一つである投影倍率の変動要因として、気圧などの雰囲気の変化がある。１０８は気圧センサである。気圧センサによって得られる気圧の情報や、最適な露光倍率の値から、制御装置は前記光学要素の一つである投影倍率調整用のレンズの最適な位置を決定し、その位置の指令を光学要素移動手段の制御部１１１に与える。図１において、１０９は投影光学系１０４を支持する定盤（下）、１１２は定盤（下）１０９に支持され照明光学系１０５やアライメント光学系１０６を支持する定盤（上）である。
【００３１】
図２は、本発明の一実施例に係るチルト補正機能付き光学要素移動機構の断面図、および正面図を示す。同図の装置は、倍率、収差等の調整レンズ７、およびそれを支持するセル８を積載する可動台１および図１の投影光学系１０４の固定部の一部をなす固定台２を有する。駆動要素４は、ベローズなどによって構成され、その一端を固定台２に固定されるとともに、他端は可動台１に連結されるクランプ天板５に固定されている。可動台１と固定台２は、２枚以上で一組の板ばね３とそれを支持する板ばね押さえ６を有するばね機構を構成している。
【００３２】
本実施例で示すような、円筒形状の可動台１の外周に板ばね３を配置する形態の板ばね機構に用いられる駆動要素４は、可動台１の中心位置１点で駆動すること、あるいは中心から等距離、かつ光軸２０に対称な点で駆動することが、可動台１の運動の精度上望ましい。しかし、本発明による適用の場合、前者の配置は光軸２０に相当するため、駆動点にすることが困難である。したがって、後者の配置を選択することが望ましい。
【００３３】
一方、駆動点は、光軸２０に近いほど駆動要素４と可動台１を連結するクランプ天板５の不必要な変形を軽減することができる。また、本実施例に示す、チルト補正機能付き板ばね機構に用いる板ばねが、複数枚の板ばね片によって構成される場合、駆動要素４は板ばね片３の隙間に配置することが可能となり、スペースの節約に有効となる。本実施例では、図３（ａ）に示すように、板ばねを９枚の板ばね片３で構成し、駆動点４ａは光軸を中心に３等分した板ばね片３の隙間に配置した。この例では、板ばね片３の枚数すなわち９枚と、駆動要素４の数すなわち３個が互いに素ではない（つまり、共通の因数（１以外の公約数）を有する）。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、板ばね片３の枚数（図３（ｂ）と（ｃ）ではそれぞれ４枚と６枚）と駆動要素４の個数が互いに素でない場合は、板ばね片３の隙間に駆動要素４を光軸に対称に配置することができる。複数の板ばね片３は、組立位置精度の問題を加工精度に転換することを目的として、それらを連結して一体に形成するのがよい。
【００３４】
図４に、板ばね押さえ６の断面の詳細を、図５（ａ）に、板ばね３および板ばね押さえ６の断面の詳細を示す。板ばね押さえ６は、図５（ａ）に示すように、板ばね３に設けた貫通穴を通じて、ねじで固定台２および可動台１に締結される。板ばね押さえ６は、複数枚の板ばね（片）３の有効長さｅが同一になるように、あるいは同時に全部の板ばね（片）３を固定できることを目的として、１枚の板ばね片に対して１個の板ばね押さえ６を取り付けるのではなく、円環形状にしてある。また、板ばね押さえ６はできる限り均一に板ばね３を固定することを目的として、板ばね３との接触面に溝加工が施されている。
【００３５】
本実施例で示す板ばね機構の場合、個々の板ばね片の有効長さｅの差異は可動台１の運動の精度および組立精度に影響を及ぼす可能性がある。したがって、板ばね３の有効長さｅを規定する固定台２の内壁角部３１、可動台１の外壁角部３２、固定台２側の板ばね押さえ６の内壁角部３３、および可動台１側で板ばねを押さえるクランプ天板５の外壁角部３４は、精密な加工が要求される。図５（ａ）の例では各角部３１〜３４は直角になっているが、一様な円弧によって板ばね３に加わる応力集中を緩和することも可能である。
【００３６】
しかし、厳密には板ばね押さえ６、クランプ天板５、可動台１、および固定台２の板ばねの有効長さｅを規定する側、すなわち前記の各角部３１〜３４の寸法は誤差が生じるため、板ばね３の中立位置（板ばね３が変形を生じていない位置を、以下「中立位置」と称する）の上下において板ばねの有効長さｅを規定する部材が変わると、有効長さｅも変わる。図６（ａ）および（ｂ）は、可動台１および固定台２の両端面を板ばねで連結した平行ばね機構の場合であるが、板ばね固定部の詳細を示す。図６（ａ）は、可動部が板ばね３の中立位置より上がった場合であり、板ばねの有効長さｅは、それぞれ矢印で示す部分３２，３３等によって規定される。一方、図６（ｂ）は、可動部が板ばね３の中立位置より下がった場合であり、板ばねの有効長さｅは、それぞれ矢印で示す部分３１，３４等によって規定される。したがって、必要ストロークを板ばねの中立点を挟んで取った場合、板ばね３の有効長さｅを規定する部分の寸法誤差が可動部の姿勢変動を生じる可能性がある。そこで、必要ストロークは、板ばね３の中立位置に対して片側のみで使用することが望ましい。
【００３７】
図７に駆動要素４に加える圧力と可動台１の変位の関係を示す。本実施例では、板ばね３の中立位置よりも上側に可動台１が移動した位置から必要ストロークを取っている。ここで、圧力Ｐと変位ｘの関係は次式で示すことができる。
ｘ＝Ｐ×Ａ×ｍ／（ｉ×ｋ）
但し、Ａはベローズ９の有効断面積、ｍは使用するベローズ９の個数、ｉは使用する板ばね（片）３の枚数、およびｋは板ばね（片）３のばね定数である。
【００３８】
図８は、駆動要素の概要を示している。駆動要素４は、ベローズ９と２個のフランジ１０ａおよび１０ｂによって構成されている。一方のフランジ１０ａは前述のように、板ばね３の隙間からクランプ天板５に連結され可動台１を駆動する。他方のフランジ１０ｂは、機構の厚さを軽減するために、固定台２に設けられた切り欠き部１８（図２参照）内に配置されている。可動台１の駆動は流体（本実施例では圧縮空気）の圧力と板ばね３の力が釣り合う位置が所望の位置になるように圧力を制御して行われる。
【００３９】
図２を参照して、可動台１に取り付けられる調整レンズ７を支持するセル８は駆動変位に伴って板ばね３から受ける反力が調整レンズ７に歪みなどの影響を及ぼさないことを目的として、可動台１とは別部品にしてある。
【００４０】
図９（ａ）に駆動要素４に加えられる空気圧力制御の構成を示す。圧力制御弁１２を独立して制御することによって、可動部分のチルト補正を行うことができる。圧力制御弁１２は、本実施例の機構が、倍率、収差などの調整をするために必要な分解能を備えている。
【００４１】
図１を参照して、本実施例が適用される露光装置の投影光学系１０４は、光軸を中心に定盤（下）１０９に、光学特性上有利な方向に組み付ける。この組み付けの組み合わせは、投影光学系１０４と定盤（下）１０９にそれぞれ光軸を中心として等間隔に設けられた投影光学系組み付け用のねじ位置間隔によってねじ穴の個数ｎと同じｎ通りに制約される。
【００４２】
投影光学系１０４の一部である光学要素移動装置１１０は、変位センサ１３（図２）をｎ通りに取り付け可能なように設計すれば、変位センサ１３を常に露光装置の特定箇所に配置することが可能となり、変位センサ１３を交換する等メンテナンスを行うことが容易になる。また、定盤（上）１１２に、光学要素移動装置１１０のメンテナンスのために多くの穴を開けることを避けることができるため、定盤（上）１１２の剛性の低下を避けることができる。
【００４３】
図１０（ａ）に、変位センサ１３とターゲット板１４などの詳細を示す。変位センサ１３に対向するターゲット板１４は、クランプ天板５に固定されている。使用した変位センサ１３は、静電容量変位センサであり、クランプ天板５に固定されたターゲット板１４との間の距離を計測する。変位センサ１３は、センサホルダ１６によって固定台２に固定され、センサホルダ１６には、ターゲット板１４との接触による変位センサ１３の破損を防ぐため、接触防止の突起１６ａが設けられている。変位センサ１３は、図９（ａ）のように３個の駆動要素４を３個の圧力制御弁１２によって制御する場合は、３個の変位センサ１３を用いることが望ましい。しかし、本実施例では、前述のように変位センサ１３のメンテナンスのための定盤（上）１１２に設ける穴の数を減らすために１個とした。したがって、本実施例の流体圧力制御系は、１個の変位センサ１３の出力値で、３個の独立した圧力制御弁１２を制御する構成となっている。
【００４４】
変位センサ１３は、温度変動などによって出力値が（ドリフト）する可能性がある。このことは、倍率、収差等の誤差を生じる結果につながるため、絶対位置補正を行うことが望ましい。この絶対位置補正は、実際に露光することによって調整することが可能となるが、仮原点として板ばね３の自由位置（駆動要素４に加える圧力を０にし、可動部などの自重により板ばねが変形を受けて下がった機械的最下点を、以下、「自由位置」と称する）を用いることができる。
【００４５】
また、突き当て（可動部が最も下がって突起などの部材に当たって止まる位置）を機械的最下点とする方法も採ることができる。本実施例のようなチルト方向に自由度を持つ機構では、チルト方向の剛性が低いため、３個以上の突き当てを持つことが望ましい。そこで、例えば、１個の突き当ては、図１０（ａ）に示すように、センサホルダ１６上の突起１６ａとクランプ天板５を用い、他の２個は、後述する２個のバランス板１７と各バランス板１７に対向するロック板５８（図１１）に設けた突起を用いる。そして、機械的最下点は、前記２個のバランス板１７のうちの１個をクランプ天板５に対して電気的に絶縁して取り付けておくことにより、そのバランス板１７とロック板５８の接触を電気的導通を用いて確認することができる。
【００４６】
また、図１０（ｂ）に示すように、センサホルダ１６上の突起１６ａとクランプ天板５に絶縁の上連結された原点位置検出板１５との接触を電気的導通によって検知し、その位置を変位センサ１３の絶対位置補正のための仮原点としてもよい。この場合も、原点位置検出板１５とセンサホルダ１６上の突起１６ａとの接触の力は、常に板ばね３の弾性力と可動部分の自重と釣り合うため、検出精度を向上させることができる。なお、変位センサ１３に静電容量変位センサを用いる場合、ターゲット板１４と原点位置検出板１５を共用することは、変位センサ１３の誤出力を発生させる可能性があるため、これらは絶縁の上別部品とすることが望ましい。
【００４７】
ターゲット板１４を、クランプ天板５に取り付けたことによる可動部の重さのバランスを取ることなどを目的として、図２に示すように、追加の２個のバランス板１７を、可動部の重心が光軸に一致するように取り付けた。また、バランス板１７、ターゲット板１４、およびセンサホルダ１６は、可動部が搬送時等に不要な移動を生じないためのロック機構のための部材を兼用することができる。
【００４８】
図１１（ａ）は、ロック機構の詳細を示している。ロック機構は、ターゲット板１４とセンサホルダ１６間、およびバランス板１７とロック板５８間に、ロック板ばね５９を取り付け、その引っ張り、および圧縮剛性によって可動部の不要な動作を抑制する構成となっている。ロック板ばね５９は、図１１（ｂ）に示すようにＵ字およびＯ字形のようなスリットが施されているため、図１１（ｃ）に示すように２個の固定ねじ６０，６１をゆるめ、ロック板ばね５９を図１１（ｄ）に示すようにスライドさせ、図１１（ｅ）に示すように回転させ、固定ねじを締めて固定することにより、ロック機構の脱着を容易にしている。
【００４９】
［実施例２］
図１２は、本発明の第２の実施例に係る機構の断面図、および正面図を示す。同図の装置は、倍率、収差等の調整レンズ７、およびそれを支持するセル８を積載する可動台１および図１の投影光学系１０４の固定部分の一部をなす固定台２を有する。駆動要素４は、ベローズなどによって構成され、その一端を固定台２に固定されるとともに、他端は可動台１に連結されるクランプ天板５に固定されている。可動台１と固定台２は、２枚以上で一組の板ばね３を１対とそれらを支持する板ばね押さえ６を有するばね機構を構成している。各組の板ばね３は、可動台１および固定台２の両端面にそれぞれ一組ずつ配置されている。
【００５０】
本実施例のような板ばね３の引っ張りを用いて駆動する平行板ばね機構の場合、駆動方向の剛性を上げることができ、高い固有振動数を実現することができる。
【００５１】
本実施例で示すような、円筒形状の可動台１の外周に板ばね３を配置する形態の平行ばね機構に用いられる駆動要素４は、可動台１の中心位置１点で駆動すること、あるいは中心から等距離、かつ光軸２０に対称な点で駆動することが、可動台１の運動の精度上望ましい。しかし、本発明による適用の場合、前者の配置は光軸２０に相当するため、駆動点にすることが困難である。したがって、後者の配置を選択することが望ましい。
【００５２】
一方、駆動点は、光軸２０に近いほど駆動要素４と可動台１を連結するクランプ天板５の不必要な変形を軽減することができる。また、本実施例に示す、平行板ばね機構に用いる板ばねが、複数枚の板ばね片の組み合わせによって構成される場合、駆動要素４は板ばね片３の隙間に配置することが可能となり、スペースの節約に有効となる。本実施例では、図３（ａ）に示すように、板ばねは９枚の板ばね片３を片側分、合計１８枚の板ばね片３で構成し、駆動点４ａは光軸を中心に３等分した板ばね片３の隙間に配置した。この例では、板ばね片３の枚数の半分すなわち９枚と、駆動要素４の数すなわち３個が互いに素ではない。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、板ばね片３の枚数の半分（図３（ｂ）と（ｃ）ではそれぞれ４枚と６枚）と駆動要素４の個数が互いに素でない場合は、板ばね片３の隙間に駆動要素４を光軸に対称に配置することができる。複数の板ばね片３は、組立位置精度の問題を加工精度に転換することを目的として、それらを連結して一体に形成するのがよい。
【００５３】
図４に、板ばね押さえ６の断面の詳細を、図５（ｂ）に、平行ばね機構における板ばね３および板ばね押さえ６の断面の詳細を示す。板ばね押さえ６は、図５（ｂ）に示すように、板ばね（または板ばね片）３に設けた貫通穴を通じて、ねじで固定台２および可動台１に締結される。板ばね押さえ６は、複数枚の板ばね（片）３の有効長さｅが同一になるように、あるいは同時に片側分の板ばね（片）３を固定できることを目的として、１枚の板ばね片に対して１個の板ばね押さえ６を取り付けるのではなく、円環形状にしてある。また、板ばね押さえ６はできる限り均一に板ばね３を固定することを目的として、板ばね３との接触面に溝加工が施されている。
【００５４】
本実施例で示す平行ばね機構の場合、個々の板ばね片の有効長さｅの差異は可動台１の運動の精度および組立精度に影響を及ぼす可能性がある。したがって、図５（ｂ）における板ばね３の有効長さｅを規定する固定台２の内壁角部３１，３６、可動台１の外壁角部３２，３５、固定台２側の上下の板ばね押さえ６の内壁角部３３，３８、可動台１側で板ばねを押さえるクランプ天板５の外壁角部３４、および可動台１下側の板ばね押さえ６の内壁角部３７は、精密な加工が要求される。図５（ｂ）の例では各角部３１〜３８は直角になっているが、一様な円弧によって板ばね３に加わる応力集中を緩和することも可能である。
【００５５】
しかし、厳密には板ばね押さえ６、クランプ天板５、可動台１、および固定台２の板ばねの有効長さｅを規定する側、すなわち前記の各角部３１〜３８の寸法は誤差が生じる。このため、板ばね３の中立位置の上下において板ばねの有効長さｅを規定する部材が変わると、板ばねの有効長さｅも変わる。図６（ａ）および（ｂ）は、可動台１および固定台２の両端面を板ばねで連結した平行ばね機構の場合における板ばね固定部の詳細を示す。図６（ａ）は、可動部が板ばね３の中立位置より上がった場合であり、板ばねの有効長さｅは、それぞれ矢印で示す部分３２と３３，３７と３６によって規定される。一方、図６（ｂ）は、可動部が板ばね３の中立位置より下がった場合であり、板ばねの有効長さｅは、それぞれ矢印で示す部分３４と３１，３５と３８によって規定される。したがって、必要ストロークを板ばねの中立点を挟んで取った場合、板ばね３の有効長さｅを規定する部分の寸法誤差が可動部の姿勢変動を生じる可能性がある。そこで、必要ストロークは、板ばね３の中立位置に対して片側のみで使用することが望ましい。
【００５６】
図７に駆動要素４に加える圧力と可動台１の変位の関係を示す。ここでは、板ばね３の中立位置よりも上側に可動台１が移動した位置から必要ストロークを取った例を示す。図７において、圧力Ｐと変位ｘの関係は次式で示すことができる。
ｘ＝Ｐ×Ａ×ｍ／（ｉ×ｋ）
ここにＡはベローズ９の有効断面積、ｍは、使用するベローズ９の個数、ｉは使用する板ばね（片）３の枚数、およびｋは板ばね（片）３のばね定数である。
【００５７】
図８は、駆動要素４の概要を示している。駆動要素４は、ベローズ９と２個のフランジ１０ａおよび１０ｂによって構成されている。一方のフランジ１０ａは前述のように、板ばね片３の隙間からクランプ天板５に連結され、可動台１を駆動する。他方のフランジ１０ｂは、機構の厚さを軽減するために、固定台２に設けられた切り欠き部１８（図１２参照）内に配置されている。
【００５８】
可動台および固定台２は基本的に円筒形状であり、両端面は平行ばね機構の板ばね３の取付間隔を規定し、かつ可動台１の組み付け時の傾きを抑制するため、平行度、平面度、厚さが同一になるように仕上げてある。
【００５９】
可動台１に取り付けられる調整レンズ７を支持するセル８は、駆動変位に伴って板ばね３から受ける反力が調整レンズ７に歪みなどの影響を及ぼさないことを目的として、可動台１とは別部品にしてある。
【００６０】
図９（ｂ）に駆動要素４に加えられる空気圧力制御の構成を示す。圧力制御弁１２は、本実施例の機構が、倍率、収差などの調整をするために必要な分解能を備えている。本実施例では、圧力制御弁１２を１個だけ用いており、この圧力制御弁１２の出力は駆動要素４の数だけ、すなわち本実施例では、３個にマニホールなどによって分岐されている。勿論、図９（ａ）に示すように、圧力制御弁１２を駆動要素４の数だけ用いることもできる。
【００６１】
図１を参照して、本実施例が適用される露光装置の投影光学系１０４は、光軸を中心に定盤（下）１０９に、光学特性上有利な方向に組み付ける。この組み付けの組み合わせは、投影光学系１０４と定盤（下）１０９にそれぞれ光軸を中心として等間隔に設けられた投影光学系組み付け用ねじ穴の位置間隔によってねじ穴の個数ｎと同じｎ通りに制約される。
【００６２】
投影光学系１０４の一部である光学要素移動装置１１０は、変位センサ１３をｎ通りに取り付け可能なように設計すれば、変位センサ１３を常に露光装置の特定箇所に配置することが可能となり、変位センサ１３を交換するなどのメンテナンスを行うことが容易になる。また、定盤（上）１１２に、光学要素移動装置１１０のメンテナンスのために多くの穴を開けることを避けることができるため、定盤（上）１１２の剛性の低下を避けることができる。
【００６３】
図１０（ａ）に、変位センサ１３とターゲット板１４などの詳細を示す。変位センサ１３に対向するターゲット板１４は、クランプ天板５に固定されている。変位センサ１３は、センサホルダ１６によって固定台２に固定されている。使用した変位センサ１３は、静電容量変位センサであり、クランプ天板５に固定されたターゲット板１４との間の距離を計測する。センサホルダ１６には、ターゲット板１４との接触による変位センサ１３の破損を防ぐため、接触防止の突起１６ａが設けられている。変位センサ１３は、図９（ｂ）のように３個の駆動要素４を３個の圧力制御弁１２によって制御する場合は、１個だけ用いるが、図９（ａ）のように３個の駆動要素４を３個の圧力制御弁１２によって制御する場合は、３個の変位センサ１３を用いることが望ましい。
【００６４】
変位センサ１３は、温度変動などによって出力値が（ドリフト）する可能性がある。このことは、倍率、収差等の誤差を生じる結果につながるため、絶対位置補正を行うことが望ましい。この絶対位置補正は、実際に露光することによって調整することが可能となるが、仮原点として板ばね３の自由位置を用いることができる。
【００６５】
また、図１０（ｂ）に示すようにセンサホルダ１６上の突起１６ａとクランプ天板５に絶縁の上連結された原点位置検出板１５との接触を電気的導通によって検知し、その位置を変位センサ１３の絶対位置補正のための仮原点としてもよい。この場合も、原点位置検出板１５とセンサホルダ１６上の突起１６ａとの接触の力は、常に板ばね３の弾性力と可動部分の自重と釣り合うため、検出精度を向上させることができる。なお、変位センサ１３に静電容量変位センサを用いる場合、ターゲット板１４と原点位置検出板１５を共用することは、変位センサ１３の誤出力を発生させる可能性があるため、これらは絶縁の上別部品とすることが望ましい。また、本実施例のような平行ばね機構の場合、チルト方向の剛性が高いため、突き当て部分の寸法誤差などによって原点位置検出板１５と突起１６ａとの接触不良が生じることを避けるため、１個の原点位置再現機構を用いるのがよい。
【００６６】
ターゲット板１４を、クランプ天板５に取り付けたことによる可動部の重さのバランスを取ることなどを目的として追加の２個のバランス板１７を、可動部分の重心が光軸に一致するように取り付けた。また、バランス板１７、ターゲット板１４、センサホルダ１６は、可動部が搬送時などに不要な移動を生じないためのロック機構のための部材を兼用することができる。
【００６７】
図１１（ａ）は、ロック機構の詳細を示している。ロック機構は、ターゲット板１４とセンサホルダ１６間、およびバランス板１７とロック板５８間に、ロック板ばね５９を取り付け、その引っ張り、および圧縮剛性によって可動部分の不要な動作を抑制する構成となっている。ロック板ばね５９は、図１１（ｂ）のようなＵ字およびＯ字形のスリットが施されているため、図１１（ｃ）〜（ｅ）のように２個の固定ねじをゆるめ、スライドおよび回転させることにより、ロック機構の脱着を容易にしている。
【００６８】
［実施例３］
図１３は、本発明の第３の実施例に係る一体型光学要素移動機構の断面図、および正面図を示す。本実施例の装置は、円形状に配置された板ばね３、可動台１、および固定台２が一体のブランクから、但し上下に分割して形成された平行ばね機構ブランク（上）１９ａおよびブランク（下）１９ｂにより構成されたものである。倍率、収差等の調整レンズ７、それを支持するセル８、ベローズ９による駆動要素４、クランプ天板５は図１２に示す第２の実施例と同様に構成されている。
【００６９】
このような２個のブランク１９ａ，１９ｂから形成された平行ばね機構は、板ばね３、可動台１および固定台２を組み合わせることによって形成する平行ばね機構に比べて、板ばね３の反り、あるいは組み立て誤差などによる可動部分の組立時の傾き、異種材料による温度歪みの影響、組立精度管理などの上で有効である。
【００７０】
本実施例のような板ばね３の引っ張りを用いて駆動する平行板ばね機構の場合、駆動方向の剛性を上げることができ、高い固有振動数を実現することができる。
【００７１】
本実施例で示すような、円筒形状の可動台１の外周に板ばね３を配置する形態の平行ばね機構に用いられる駆動要素４は、可動台１の中心位置１点で駆動すること、あるいは中心から等距離、かつ光軸２０に対称な点で駆動することが、可動台１の運動の精度上望ましい。しかし、本発明による適用の場合、前者の配置は光軸２０に相当するため、駆動点にすることが困難である。したがって、後者の配置を選択することが望ましい。
【００７２】
一方、駆動点は、光軸２０に近いほど駆動要素４と可動台１を連結するクランプ天板５の不必要な変形を軽減することができる。また、本実施例に示す、平行板ばね機構に用いる板ばねが、複数枚の板ばね片の組み合わせによって構成される場合、駆動要素４は板ばね片３の隙間に配置することが可能となり、スペースの節約に有効となる。本実施例では、図３（ａ）に示すように、板ばねは９枚の板ばね片３を片側分、合計１８枚の板ばね片３で構成し、駆動点４ａは光軸を中心に３等分した板ばね片３の隙間に配置した。この例では、板ばね片３の枚数の半分すなわち９枚と、駆動要素４の数すなわち３個が互いに素ではない。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、板ばね片３の枚数の半分（図３（ｂ）と（ｃ）ではそれぞれ４枚と６枚）と駆動要素４の個数が互いに素でない場合は、板ばね片３の隙間に駆動要素４を光軸に対称に配置することができる。
【００７３】
図８は、駆動要素４の概要を示している。駆動要素４は、ベローズ９と２個のフランジ１０ａおよび１０ｂによって構成されている。一方のフランジ１０ａは前述のように、板ばね片３の隙間からクランプ天板５に連結され、可動台１を駆動する。他方のフランジ１０ｂは、機構の厚さを軽減するために、２個のブランク１９ａと１９ｂの一方または双方に設けられた切り欠き部１８内に配置されている。
【００７４】
可動台１に取り付けられる調整レンズ７を支持するセル８は、駆動変位に伴って板ばね３から受ける反力が調整レンズ７に歪みなどの影響を及ぼさないことを目的として、可動台１とは別部品にしてある。
【００７５】
図９（ｂ）に駆動要素４に加えられる空気圧力制御の構成を示す。圧力制御弁１２は、本実施例の機構が、倍率、収差などの調整をするために必要な分解能を備えている。本実施例では、圧力制御弁１２を１個だけ用いており、この圧力制御弁１２の出力は駆動要素４の数だけ、すなわち本実施例では、３個にマニホールなどによって分岐されている。勿論、図９（ａ）に示すように、圧力制御弁１２を駆動要素４の数だけ用いることもできる。
【００７６】
図１を参照して、本実施例が適用される露光装置の投影光学系１０４は、光軸を中心に定盤（下）１０９に、光学特性上有利な方向に組み付けられる。この組み付けの方向は、投影光学系１０４と定盤（下）１０９にそれぞれ光軸を中心として等間隔に設けられた投影光学系組み付け用ねじ穴の位置間隔によってねじ穴の個数ｎと同じｎ通りに制約される。
【００７７】
投影光学系１０４の一部である光学要素移動装置１１０は、変位センサ１３をｎ通りに取り付け可能なように設計すれば、変位センサ１３を常に露光装置の特定箇所に配置することが可能となり、変位センサ１３を交換するなどのメンテナンスを行うことが容易になる。また、定盤（上）１１２に、光学要素移動装置１１０のメンテナンスのために多くの穴を開けることを避けることができるため、定盤（上）１１２の剛性の低下を避けることができる。
【００７８】
図１０（ａ）に、変位センサ１３とターゲット板１４などの詳細を示す。変位センサ１３に対向するターゲット板１４は、クランプ天板５に固定されている。変位センサ１３は、センサホルダ１６によって固定台２に固定されている。使用した変位センサ１３は、静電容量変位センサであり、クランプ天板５に固定されたターゲット板１４との間の距離を計測する。ターゲット板１４との接触による変位センサ１３の破損を防ぐため、センサホルダ１６には、接触防止の突起１６ａが設けられている。変位センサ１３は、図９（ｂ）に示すように、３個の駆動要素４を１個の圧力制御弁１２によって制御する場合は、１個だけ用いるが、図９（ａ）のように３個の駆動要素４を３個の圧力制御弁１２によって制御する場合は、３個の変位センサ１３を用いることが望ましい。
【００７９】
変位センサ１３は、温度変動などによって出力値が（ドリフト）する可能性がある。このことは、倍率、収差等の誤差を生じる結果につながるため、絶対位置補正を行うことが望ましい。この絶対位置補正は、実際に露光することによって調整することが可能となるが、仮原点として板ばね３の自由位置を用いることができる。
【００８０】
また、図１０（ｂ）に示すようにセンサホルダ１６上の突起１６ａとクランプ天板５に絶縁の上連結された原点位置検出板１５との接触を電気的導通によって検知し、その位置を変位センサ１３の絶対位置補正のための仮原点としてもよい。この場合も、原点位置検出板１５とセンサホルダ１６上の突起１６ａとの接触の力は、常に板ばね３の弾性力と可動部分の自重と釣り合うため、検出精度を向上させることができる。なお、変位センサ１３に静電容量変位センサを用いる場合、ターゲット板１４と原点位置検出板１５を共用することは、変位センサ１３の誤出力を発生させる可能性があるため、これらは絶縁の上別部品とすることが望ましい。また、本実施例のような平行ばね機構の場合、チルト方向の剛性が高いため、突き当て部分の寸法誤差などによって原点位置検出板１５と突起１６ａとの接触不良が生じることを避けるため、原点位置再現機構、すなわち突き当て部分は１個だけ用いるのがよい。
【００８１】
ターゲット板１４を、クランプ天板５に取り付けたことによる可動部の重さのバランスを取ることなどを目的として追加の２個のバランス板１７を、可動部分の重心が光軸に一致するように取り付けた。また、バランス板１７、ターゲット板１４、センサホルダ１６は、可動部が搬送時などに不要な移動を生じないためのロック機構のための部材を兼用することができる。
【００８２】
図１１（ａ）は、ロック機構の詳細を示している。ロック機構は、ターゲット板１４とセンサホルダ１６間、およびバランス板１７とロック板５８間に、ロック板ばね５９を取り付け、その引っ張り、および圧縮剛性によって可動部分の不要な動作を抑制する構成となっている。ロック板ばね５９は、図１１（ｂ）のようなＵ字およびＯ字形のスリットが施されているため、図１１（ｃ）〜（ｅ）のように２個の固定ねじをゆるめ、スライドおよび回転させることにより、ロック機構の脱着を容易にしている。
【００８３】
図７に駆動要素４に加える圧力と可動台１の変位の関係を示す。本実施例で示す機構の圧力Ｐと変位ｘの関係は次式で示すことができる。
ｘ＝Ｐ×Ａ×ｍ／（ｉ×ｋ）
ここにＡはベローズ９の有効断面積、ｍは使用するベローズ９の個数、ｉは使用する板ばね（片）３の枚数、およびｋは板ばね（片）３のばね定数である。
【００８４】
［実施例４］
図１４は、本発明の第４の実施例に係る機構の断面が示された斜視図である。本機構は、可動部２０１と駆動部２０２によって構成される。可動部２０１は、平行ばね３、およびこれによる平行ばね運動案内によって連結されたフランジ２の部分（外リング）およびセル８の部分を有する。７はセル８にマウントされた調整レンズである。図１５は、平行ばね３による平行ばね運動案内によってフランジ２にセル８が連結されている様子を示す。一方、駆動部２０２は、円環状ダイヤフラム２０７とフランジ２によって、空気などの流体２０９の圧力変化あるいは体積変化による円環状ダイヤフラム２０７の変形を駆動部２０２０２の出力変位、すなわち可動部２０１の入力変位とするように構成されている。
【００８５】
図１６は、駆動部２０２によりセル８を駆動する様子を示す図である。図１６（ａ）は、円環状ダイヤフラム２０７とフランジ２の間の流体２０９の体積が大きい状態を示し、図１６（ｂ）は、円環状ダイヤフラム２０７とフランジ２の間の流体２０９の体積が小さい状態を示す。
【００８６】
一般に、ダイヤフラムまたはベローズを所望の量だけ変位させる方法としては、大別して２つの方法がある。まず第１の方法としては、使用する流体を空気などの気体（圧縮性流体）として、ダイヤフラム内の流体の圧力と、駆動系の変位方向のばね力とがつり合う位置が所望の位置になるようにダイヤフラムの圧力を制御する方法である。駆動系の変位方向のばね力を構成するものは、後述する案内手段としての弾性部材、およびダイヤフラムなどの、流体を封止する部材である。この方法では、駆動方向の剛性として流体が有する剛性が寄与するのは困難であるが、取り扱いが容易であり、構成も単純にできるという利点がある。このような方法による構成例を図１７（ａ）に示す。この例において、ダイヤフラム２０７とフランジ２に囲まれた部分の空気などの流体２０９の圧力は、圧力計９１によって計測されており、制御弁９２によって所定の圧力になるように設定される。制御部１０７は、あらかじめ流体２０９の圧力とレンズの位置を対応づける関数を有しており、この関係に基づいて与えられたレンズの位置指令に対応する流体２０９の圧力になるよう制御弁９２を制御する。
【００８７】
図１７（ｂ）は、このような方法の他の例を示す。この例では、レンズの位置が、リニアエンコーダなどの位置センサ１３によって計測される。制御部１０７は、この位置センサ１３の出力が指令値となるように制御弁９２を制御する。
【００８８】
次に、第２の方法として、使用する流体を油などの液体（非圧縮性流体）とする方法がある。この例を図１７（ｃ）に示す。この例では、ダイヤフラム２０７とフランジ２に囲まれたダイヤフラム部、シリンダ室９４、およびこれらを連結する管路部とに流体９９が満たされている。シリンダ室９４は、直動アクチュエータ９５に連接されたピストンおよびシリンダより構成されている。レンズの位置は位置センサ１３によって計測されている。制御部１０７は位置センサ１３の出力が指令値となるように直動アクチュエータ９５を制御し、所定の量の流体がシリンダ室９４よりダイヤフラム部に送り込まれる。この例では、流体の剛性が駆動方向の剛性として寄与できるので、案内などのばね部材の剛性を大きくとらなくても駆動方向の剛性が大きくとれるという利点がある。
【００８９】
一方、図１５に示すような運動を案内する平行ばね機構は、傾き誤差を生じさせないために、平行ばね３の取付け位置間隔ｔを長く取る必要がある。取付け位置間隔ｔを短くするためには、セル８の周りに平均的に力あるいは変位を与える必要がある。
【００９０】
図１４の駆動部２０２の構造では、円環状ダイヤフラム２０７によってセル８を全周に渡って駆動することができるため、平行ばね３の取付け位置間隔ｔを短くとってもセル８の平行偏心および傾き誤差を小さくすることが可能となる。このことは、ユニット全体の厚さ軽減に有効となる。
【００９１】
また、この平行ばね機構の構成は、図１８（ａ）のような３枚ずつ２組の合計６枚の板ばね３によって実現できるが、この配置では、可動部２０１の変位が板ばね３の伸びによって得られるため、非線形な入出力変位間の関係を生じ、また大きな駆動力を必要とする。この難点を解決するために、図１８（ｂ）のように全周を拘束する２枚の円環状板ばね３を用いても良いが、図１８（ａ）の場合と同様に、ばねの伸びによって変位が得られるため、コルゲーション（ひだまたはしわ）を設ける、あるいは図１８（ｃ）のように円周上にスリットを設けた構造や、図１８（ｄ）のように半径方向から角度を持たせたスリットの両端に円孔を設けた構造によって円環状板ばね３が伸びるのを回転によって防いだ構造も考えられる。この場合、スリットの幅を広くとることによって、実質的な板ばね３の剛性を下げる役目を果たすため、円環状板ばね３の幅を短くとることが可能となり、省スペースに役立つことになる。
【００９２】
前述のような円環状板ばね３だけでなく、図１８（ｅ）のような折返し板ばね３、および図１８（ｆ）のような実体ばね３を３枚ずつ２組の合計６枚使用して構成することも可能である。これらも前述と同様に省スペースに有効である。
【００９３】
［実施例５］
図１９は、本発明の第５の実施例に係る機構の断面図である。本機構は可動部２０１と駆動部２０２によって構成される。可動部２０１は平行ばね３、およびこの平行ばね運動案内によって連結されたフランジ（固定部）２およびセル８の部分からなる。７はセル８にマウントされた調整レンズであり、その平行偏心および傾き誤差はセル８の平行偏心および傾き誤差と一致している。一方、駆動部２０２は、同心上２重に配置した２個のベローズ２１４および２１５、フランジ２、ならびにセル８によって密閉された油、あるいは空気などの流体２０９の体積変化によって出力変位を得るように構成されている。
【００９４】
一般に、流体の圧力変動は、シリンダやベローズなどにより流体を保持し、さらに保持される流体の体積を変動させることのできる機能要素と、その要素の体積を変動させるための変位を生じさせるモータなどのアクチュエータとの組合せによって構成したものにより生じさせることができる。
【００９５】
本実施例における駆動部２０２の構造においては、同心上２重に配置された２個のベローズ２１４および２１５によってセル８を全周に渡って駆動することができるため、平行ばね３の取付け位置間隔ｔを短くとってもセル８の平行偏心および傾き誤差を小さくすることが可能となる。このことは、ユニット全体の厚さ軽減に有効となる。同心上２重に配置された２個のベローズ２１４および２１５によってセル８を全周に渡って駆動する方法では、半径方向の剛性がないため案内と駆動要素の両方を有する構造となっている。
【００９６】
また、この平行ばね３による機構の構成については、実施例４において図１８を用いて説明したことが当てはまる。
【００９７】
［実施例６］
図２０は、本発明の第６の実施例に係る機構の断面が示された斜視図である。本機構は第４の実施例と同様に光軸方向に可動部２０１と駆動部２０２が２段に積み重なっている構造となっている。可動部２０１は、平行ばね３、およびこれによる平行ばね運動案内によって連結されたフランジ２の部分（外リング）およびセル８の部分を有する。７はセル８にマウントされた調整レンズであり、その平行偏心および傾き誤差はセル８の平行偏心および傾き誤差と一致している。一方、駆動部２０２は、セル８上の複数点に円周方向に均等に配置されたベローズ２１３、フランジ２、およびセル８によって密閉された油、あるいは空気などの流体２０９の体積変化によって出力変位を得るように構成されている。
【００９８】
一般に、流体の圧力変動は、シリンダやベローズなどにより流体を保持し、さらに保持される流体の体積を変動させることのできる機能要素と、その要素の体積を変動させるための変位を生じさせるモータなどのアクチュエータとの組合せによって構成したものにより生じさせることができる。
【００９９】
本実施例における駆動部２０２の構造では、複数個のベローズ２１３の出力変位の差が調整レンズ７の傾き偏心を生じさせるが、複数個のベローズ２１３に与える圧力を同一にすることによって高精度な駆動要素を実現することができる。具体的には、それぞれのベローズ２１３内の流体２０９の配管を一つの流体圧力制御系、あるいは流体体積制御系に連接すればよい。このことによってそれぞれのベローズ２１３内の圧力は同一となるので、ベローズ２１３が発生させる駆動力はそれぞれのベローズ２１３の形状の差の影響を除けばほぼ同一にすることができるので、駆動の際の傾き偏心を生じにくくさせることができる。
【０１００】
平行ばね３による案内機構の構成については、実施例４において図１８を用いて説明したのと同様のことが言える。
【０１０１】
［実施例７］
図２１は、本発明の第７の実施例に係る機構を示す断面図である。この機構は２枚の同一形状をした中心に円孔を持つダイヤフラム２１９および２２０ならびにフランジ２に囲まれた容器２１６および２１７内の流体２０９の圧力変化によって駆動する。図２２は、この機構の動作の様子を示す。容器２１６，２１７の間に設けられた小型ポンプ２１８によって容器２１６内の流体２０９が容器２１７へ移動すると、容器２１７の圧力が高くなり、容器２１６の圧力は低くなる。これによって容器２１６，２１７内の圧力に応じた変形を２枚１組のダイヤフラム２１９および２２０が発生し、セル８は図９の下方に下がる。ポンプ２１８が逆に動作すればセル８は図９の上方に上がることになる。
【０１０２】
この機構においては、セル８と２組のダイヤフラム２１９，２２０を一体化することにより、セル８の自由度は制限され、セル８は２枚のダイヤフラム２１９および２２０に依存して案内されることになるため、倍率調整機構を小型化にすることができる。
【０１０３】
［実施例８］
図２３は、本発明の第８の実施例に関わる光学要素移動装置の概要を示す。本装置は一体のブランクから形成された変位拡大機構３０１を、光軸対称に組み込んだ機構となっている。図２３は、３個の変位拡大機構３０１を組み込んだ例を示す。変位拡大機構３０１は、その出力部に倍率、収差等を補正する調整レンズ７を支持するセル８が固定されている。図２４（ａ）にその変位拡大機構３０１の概要を、図２４（ｂ）に詳細図を示す。この変位拡大機構３０１では、圧電素子、あるいはベローズやシリンダなどの流体封入手段を用いた駆動要素４の変位ｙと、機構の出力変位ｘすなわち調整レンズ７の移動量の関係を次式の関係で表わすことができる。
【０１０４】
【数１】
0003894509.tif 000002
ここに、ａおよびＬは図２４に示すような形状を決めるパラメータである。
【０１０５】
この式は、入力要素の変位ｙが微小であり、かつ（ａ／Ｌ）＞１であれば、変位ｙが（ａ／Ｌ）倍に拡大することを意味している。
【０１０６】
一方、この機構は０点を中心とする回転の自由度を持っているため、図２５に示すように、機構３０１をセル８上均等位置に配置した場合、調整レンズ７は光軸周りに回転の自由度は持つが、面内に平行偏心することはできない。これは、切り欠きばね３０５の切り欠き方向が、光学要素移動機構の中心、すなわち光軸の方向に向かう配置になっているからである。
【０１０７】
変位拡大機構３０１の形成には、円弧状あるいは角形の切り欠きばね３０５を用い、エンドミルなどでブランクから加工し、一体で形成することによって組立誤差による運動の精度の劣化を軽減している。
【０１０８】
一方、機構に配置した変位拡大機構の出力変位の不一致は、調整レンズ７の傾き誤差を発生させる。この原因は駆動要素４に圧電素子を用いた場合、その出力変位のばらつき、あるいは変位拡大機構３０１の製作精度などによって発生する。この不一致は駆動源に与える電圧を、予め一致するように調整することによって比較的容易に軽減することができる。駆動要素４としては、ベローズ、あるいはシリンダ等の流体封入手段を用いることによって、１個の駆動要素４で変位拡大機構３０１、すなわちこの光学要素移動装置を駆動することが可能となる。
【０１０９】
［実施例９］
第８の実施例に用いた変位拡大機構３０１と同様の機能は、図２６（ａ）に示すようなてこ拡大機構３０６を用いても実現することができる。本実施例の場合についても、一体のブランクから形成されたてこ拡大機構３０６を、光軸対称に組み込んだ機構となっている。てこ拡大機構３０６は、その出力部に倍率、収差等を補正する調整レンズ７を支持するセル８が固定されている。図２６（ｂ）にてこ拡大機構３０６の概要図を示す。このてこ拡大機構３０６では、圧電素子、あるいはベローズやシリンダなどの流体封入手段を用いた入力要素の変位ｙと、機構の出力変位ｘすなわち調整レンズ７の移動量の関係を次式の関係で表わすことができる。
【０１１０】
【数２】
0003894509.tif 000003
ここに、Ｌ1 およびＬ2 は図２６（ｂ）に示すような形状を決めるパラメータである。この式は（Ｌ1 ／Ｌ2 ）＞１であれば、変位ｙが（Ｌ1 ／Ｌ2 ）倍に変位拡大することを示している。
【０１１１】
図２６（ｂ）に示すように、この機構は、Ｏ’点を中心とする回転の自由度を持っているため、てこ拡大機構３０６をセル８上均等位置に配置した場合、調整レンズ７は光軸周りに回転の自由度は持つが、面内に平行偏心することはできない。これは、切り欠きばね３０５の切り欠き方向が、機構の中心、すなわち光軸方向の配置になっているからである。
【０１１２】
てこ拡大機構３０６の形成には、円弧状あるいは角形の切り欠きばね３０５を用い、エンドミルなどでブランクから加工し、一体で形成することによって組立誤差による運動の精度の劣化を軽減している。
【０１１３】
一方、機構に配置したてこ拡大機構３０６の出力変位の不一致は、調整レンズ７の傾き誤差を発生させる。この原因は駆動要素４に圧電素子を用いた場合、その出力変位のばらつき、あるいはてこ拡大機構３０６の製作精度等によって発生する。この不一致は駆動源に与える電圧を、予め一致するように調整することによって比較的容易に軽減することができる。駆動要素４として、ベローズ、あるいはシリンダなどの流体封入手段を用いることによって、１個の駆動要素４でてこ拡大機構３０６を駆動することが可能となる。
【０１１４】
［実施例１０］
第８の実施例に用いた変位拡大機構３０１と同様の機能は、図２７に示すような一体型平行ばね機構３０７によっても実現することができる。本実施例の場合についても、一体のブランクから形成された一体型平行ばね機構３０７を、光軸対称に組み込んだ機構となっている。一体型平行ばね機構３０７は、その出力部に倍率、収差等を補正する調整レンズ７を支持するセル８が固定されている。
【０１１５】
図２７に示すように、この機構はＯ”点を中心とする回転の自由度を持っているため、セル８上均等位置に配置した場合、調整レンズ７は光軸周りに回転の自由度はもつが、面内に平行偏心することはできない。これは、切り欠きばね３０５の切り欠き方向が、機構の中心、すなわち光軸方向に向かう配置になっているからである。
【０１１６】
一体型平行ばね機構３０７の形成には、円弧状あるいは角形の切り欠きばね３０５を用い、エンドミル等でブランクから加工し、一体で形成することによって組立誤差による運動の精度の劣化を軽減している。
【０１１７】
一方、機構に配置した一体型平行ばね機構３０７の出力変位の不一致は、調整レンズ７の傾き誤差を発生させる。この原因は駆動要素４に圧電素子を用いた場合、その出力変位のばらつき、あるいは一体型平行ばね機構３０７の製作精度などによって発生する。この不一致は駆動源に与える電圧を、予め一致するように調整することによって比較的容易に軽減することができる。駆動要素４は、ベローズ、あるいはシリンダなどの流体封入手段を用いることによって、１個の駆動要素４で駆動することが可能となる。
【０１１８】
上記の実施例８〜１０によれば平行偏心および傾き誤差の小さい倍率補正機構を構成でき、併せてより狭いスペースを実現することができる。
【０１１９】
［実施例１１］
次に上記説明した露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
【０１２０】
図２８は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体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。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエ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で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。
【０１２１】
図２９は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。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、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【０１２２】
本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【０１２３】
【発明の効果】
本発明によれば、投影光学系の倍率、収差、歪み等の光学特性を調整するための光学要素を高精度で光軸上を駆動する光学装置を、より軽量に、また、より小さな空間で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明が適用される露光装置の構成を示す図である。
【図２】  本発明の第１の実施例に係るチルト補正機能付き光学要素移動機構の平面図および断面図である。
【図３】  図２の装置における板ばねと駆動要素の配置を示す図である。
【図４】  図２の装置における板ばね押えの断面図である。
【図５】  図２の装置における板ばね押えの当たり面を示す図である。
【図６】  図１２の装置における板ばね固定部の詳細を示す図である。
【図７】  図２の装置における駆動要素内部の圧力と可動部変位との関係を示す図である。
【図８】  図２の装置における駆動要素の断面図である。
【図９】  図２の装置における空気圧制御系の構成を示す図である。
【図１０】  図２の装置における変位センサとその校正装置の詳細を示す図である。
【図１１】  図２の装置におけるロック機構の詳細を示す図である。
【図１２】  本発明の第２の実施例に係る平行ばね式光学要素移動機構の平面図および断面図である。
【図１３】  本発明の第３の実施例に係る一体型光学要素移動機構の平面図および断面図である。
【図１４】  本発明の第４の実施例に係る機構の断面が示された斜視図である。
【図１５】  図１４の装置における平行ばね運動案内の構成を示す図である。
【図１６】  図１４の装置の駆動部の状態を示す図である。
【図１７】  図１４の装置の駆動部を抑制する手段を示す図である。
【図１８】  図１４、図１９、図２０および図２１の装置における弾性要素を示す図である。
【図１９】  本発明の第５の実施例に係る機構の構成を示す断面図である。
【図２０】  本発明の第６の実施例に係る機構の構成を示す斜視図である。
【図２１】  本発明の第７の実施例に係る装置の構成を示す断面図である。
【図２２】  図２１の装置の駆動部の状態を示す図である。
【図２３】  本発明の第８の実施例に係る変位拡大機構を用いたレンズ移動機構の一部断面が示された斜視図である。
【図２４】  図２３の変位拡大機構の作用説明図および斜視図である。
【図２５】  図２３の機構の配置図である。
【図２６】  本発明の第９の実施例に係るてこ拡大機構の斜視図および作用説明図である。
【図２７】  本発明の第１０の実施例に係る一体型平行ばね機構の斜視図である。
【図２８】  半導体デバイスの生産フローを示す図である。
【図２９】  ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【図３０】  従来例の楔形ダイヤフラム機構を示す平面図である。
【図３１】  図３０のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
１：可動台、２：固定台（またはフランジ）、３：板ばね（または弾性要素）、４：駆動要素、４ａ：駆動点、５：クランプ天板、６：板ばね押え、７：調整レンズ、８：セル、９：ベローズ、１０ａ，１０ｂ：フランジ、１２：圧力制御弁、１３：変位計測センサ（または位置センサ）、１４：ターゲット板、１５：原点位置検出板、１６：センサホルダ、１６ａ：突起、１７：バランス板、１８：切り欠き部、１９２０：光軸、２１ａ：回り止めガイド、２１ｂ：段差、２２：レンズ固定体、２２ａ：筒状固定ガイド、２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ：案内ブロック、２２ｆ：出張片、２２ｉ，２２ｋ：開口、２２ｊ：アクチュエータ支持板、２４：レンズ駆動体、２４ａ：連結部材、２４ｂ：案内部材、２５：アクチュエータ、２５ａ：連結棒、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｆ，２６ｇ：静圧軸受けパッド、２７：予圧室、２７ａ：絞り、２７ｂ：内部配管、５８：ロック板、５９：ロック板ばね、９１：圧力計、９２：制御弁、９４：シリンダ室、９５：直動アクチュエータ、１０１：ウエハ、１０２：ウエハステージ、１０３：レチクル、１０４：投影光学系、１０５：照明光学系、１０６：アライメント光学系、１０７：制御装置、１０８：気圧センサ、１１０：光学特性調整手段、１１１：制御部、１１３：レーザ干渉計、２０１：可動部、２０２：駆動部、２０７：円環状ダイヤフラム、２０９：流体、２１３：ベローズ、２１４：ベローズＡ、２１５：ベローズＢ、２１６：容器Ａ、２１７：容器Ｂ、２１８：小型ポンプ、２１９：ダイヤフラムＡ、２２０：ダイヤフラムＢ、３０１：変位拡大機構、３０５：切り欠きばね、３０６：変位拡大機構、３０７：一体型平行ばね機構。
【図１】
0003894509.tif 000004
【図２】
0003894509.tif 000005
【図３】
0003894509.tif 000006
【図４】
0003894509.tif 000007
【図５】
0003894509.tif 000008
【図６】
0003894509.tif 000009
【図７】
0003894509.tif 000010
【図８】
0003894509.tif 000011
【図９】
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【図１０】
0003894509.tif 000013
【図１１】
0003894509.tif 000014
【図１２】
0003894509.tif 000015
【図１３】
0003894509.tif 000016
【図１４】
0003894509.tif 000017
【図１５】
0003894509.tif 000018
【図１６】
0003894509.tif 000019
【図１７】
0003894509.tif 000020
【図１８】
0003894509.tif 000021
【図１９】
0003894509.tif 000022
【図２０】
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【図２１】
0003894509.tif 000024
【図２２】
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【図２３】
0003894509.tif 000026
【図２４】
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【図２５】
0003894509.tif 000028
【図２６】
0003894509.tif 000029
【図２７】
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【図２８】
0003894509.tif 000031
【図２９】
0003894509.tif 000032
【図３０】
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【図３１】
0003894509.tif 000034