(57)【要約】【課題】光学素子の振動を抑制するのに有利な光学装置を提供する。【解決手段】光学素子であるミラー１の反射面１ａを変形させる光学装置１０１であって、光学素子の反射面の反対側の面である裏面１ｂに対して離間して配置されるベースプレート３と、光学素子であるミラー１とベースプレート３との間に配置され、光学素子であるミラー１の反射面１ａを変形させるための圧電アクチュエータ２と、圧電アクチュエータ２と並列に接続されるコンデンサを含む受動回路８とを有する。【選択図】図１
2017111213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の反射面を変形させる光学装置であって、
前記光学素子の反射面の反対側の面に対して離間して配置されるベースプレートと、
前記光学素子と前記ベースプレートとの間に配置され、前記光学素子の反射面を変形させるためのアクチュエータと、
前記アクチュエータと並列に接続されるコンデンサを含む受動回路とを有する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記受動回路は、さらに、抵抗を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記受動回路は、さらに、コイルを含むことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記アクチュエータに流れる電流の所定の周波数領域は前記光学素子の変形に、前記所定の周波数領域より高い周波数領域は前記光学素子に加わる振動の減衰に利用されることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記アクチュエータは、圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記受動回路は、電気抵抗、静電容量、および、インダクタンスのうち少なくとも１つの特性値が調整可能な可変受動素子を含むこと特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項７】
光学素子の反射面を変形させる光学装置であって、
前記光学素子の反射面の反対側の面に対して離間して配置されるベースプレートと、
前記光学素子と前記ベースプレートとの間に配置され、前記光学素子の反射面を変形させるためのアクチュエータと、
前記アクチュエータと並列に接続される受動回路と、
前記アクチュエータと前記受動回路の接続を切り替える切替器とを有する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項８】
前記受動回路は、第１受動回路と第２受動回路を有し、
前記第１受動回路はコンデンサを含み、
前記第２受動回路は抵抗を含み、
前記切替器は、前記アクチュエータに接続される前記受動回路を前記第１受動回路と前記第２受動回路のいずれかに切替える
ことを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
【請求項９】
前記第２受動回路は、さらに、コイルを含むことを特徴とする請求項８に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記第１受動回路は、さらに、抵抗を含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記第１受動回路は、さらに、コイルを含むことを特徴とする請求項１０に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記切替器は、前記光学素子の反射面を変形させる場合には、前記アクチュエータとの接続を前記第１受動回路に切り替え、前記光学素子の反射面を変形させない場合には、前記アクチュエータとの接続を前記第２受動回路に切替える
ことを特徴とする請求項８乃至１１のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記受動回路は抵抗を含み、
前記切替器は、前記アクチュエータを前記受動回路に接続させる状態と接続させない状態に切り替える
ことを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記受動回路は、さらに、コイルを含むことを特徴とする請求項７または請求項１３に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記切替器は、前記光学素子の反射面を変形させる場合には、前記アクチュエータを前記受動回路に接続させない状態に切り替え、前記光学素子の反射面を変形させない場合には、前記アクチュエータを前記受動回路に接続させる状態に切替える
ことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の光学装置。
【請求項１６】
マスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターンを基板に投影する投影光学系とを有する露光装置であって、
前記投影光学系は、請求項１ないし１５のうちいずれか１項に記載の光学装置を含む
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基板を露光する工程と、
前記露光された前記基板を現像する工程と、を含む
ことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置、それを備えた露光装置、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光路の途中に変形可能なミラー（光学素子）を配置して、収差など光学特性を補正する光学装置がある。この光学装置は、投影光学系を介して光を物体に投影する装置（露光装置、レーザ加工装置等）に用いられる。光学装置を構成するミラーの厚さを薄くする程、変形に要するアクチュエータ推力は小さくでき、高い空間周波数まで変形させることができる。しかし、薄いミラーは低い周波数から高い周波数まで多数の弾性変形モードを持つので、露光装置が配置されている床の振動や露光装置の内部で発生した振動などが外乱としてミラーに伝わると、ミラーが振動を起こし投影光学系の光学特性が劣化しやすくなる。特許文献１は、フィードバック制御にて外乱の影響を抑制する光学装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０６４０７６号公報
【特許文献２】特開平１０−３８０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ミラーの弾性変形モードの影響でフィードバックゲインの上限が制限されるため、ミラーの振動を十分に低減することはできない。そこで、外乱によるミラーの振動を減衰させるための、制振機能を追加することが望ましい。特許文献２は、圧電素子と電気抵抗を用いた制振機能を開示している。この制振機能を、ミラーを変形させる圧電アクチュエータに適用すれば、外乱によるミラーの振動が圧電アクチュエータにて電気エネルギーに変換され、電気抵抗にて熱に変換されて散逸される。これにより、ミラーの減衰特性が増大し、ミラーの振動を低減することを期待できる。しかしながら、このような制振方法は、減衰機能を得る目的に特化して圧電素子を使用するため、外部からの駆動用の電力を与えても電気抵抗にて熱に変換されてしまう。すなわち、駆動用の電力を与えても、アクチュエータとして機能しないので、ミラーを所望の形状に変形させることができなくなる。
【０００５】
本発明は、光学素子の振動を抑制するのに有利な光学装置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】
上記課題を解決するために、本発明は、光学素子の反射面を変形させる光学装置であって、前記光学素子の反射面の反対側の面に対して離間して配置されるベースプレートと、前記光学素子と前記ベースプレートとの間に配置され、前記光学素子の反射面を変形させるためのアクチュエータと、前記アクチュエータと並列に接続されるコンデンサを含む受動回路とを有することを特徴とする光学装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光学素子の振動を抑制するのに有利な光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の光学装置の構成例を示す概略図である。
【図２】インピーダンス特性を示す図である。
【図３】周波数特性を示す図である。
【図４】第２実施形態の受動回路とインピーダンス特性を示す図である。
【図５】第３実施形態の光学装置の構成例を示す概略図である。
【図６】第３実施形態の受動回路の構成例を示す図である。
【図７】第４実施形態の光学装置の構成例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の光学装置１０１の構成例を示す概略図である。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。第１実施形態の光学装置１０１は、例えば、露光装置の投影光学系に含まれる光学素子であるミラー１の反射面１ａを変形させることによって、投影光学系の光学収差などの光学特性を補正する。光学装置１０１は、ミラー１、複数の圧電アクチュエータ２、ベースプレート３、複数の位置検出手段４、制御部２０を有する。制御部２０は、複数のドライバ５、複数の補償器６、複数の受動回路８などを含み、圧電アクチュエータ２を個々に制御しうる。図１においては、ひとつの圧電アクチュエータとひとつの位置検出手段の組のフィードバック制御系の構成を示したが、各組について同様に構成されている。
【００１０】
ミラー１は、光を反射する反射面１ａと、反射面の反対側の面である裏面１ｂとを有している。ミラー１は、複数の圧電アクチュエータ２によって、ミラーの裏面１ｂに対して離間して配置されるベースプレート３に支持される。ここで、第１実施形態では、ミラー１を複数の圧電アクチュエータ２によってベースプレート３に固定しているが、ミラー１の任意の箇所を固定部材によってベースプレート３に固定してもよい。例えば、ミラー１の外周部の３箇所を、固定部材を介してベースプレート３に固定したり、ミラー１の中心部を、固定部材を介してベースプレート３に固定したりしてもよい。また、第１実施形態では、円形の平面ミラーをミラー１として用いる例について説明するが、それに限られるものではなく、例えば、凹面や凸面を有する球面ミラーをミラー１として用いてもよい。
【００１１】
複数の圧電アクチュエータ２は、ミラー１の裏面１ｂに力を加えてミラー１とベースプレート３との間の距離を変更することができる。位置検出手段４は、例えば静電容量センサやレーザ変位計などを用い、基準となるベースから、ミラー１における複数箇所の変位ｙｉを計測する。複数の位置検出手段４によって、ミラー１における複数の箇所の各々の位置を計測することで、ミラー１の形状を取得することができる。また、位置検出手段４は、レーザ干渉計やシャック・ハルトマンセンサなど、ミラー１の反射面１ａの形状を計測する計測器でもよい。この場合、当該計測器によって計測されたミラー１の反射面１ａの形状に基づいて、ミラー１における各箇所の位置を求めることができる。
【００１２】
このように構成された光学装置１０１は、位置検出手段４によって計測されたミラー１の形状と目標形状との偏差に基づいて各圧電アクチュエータ２をフィードバック制御する。例えば、光学装置１０１の補償器６は、位置検出手段４によって計測されたミラー１における各箇所の位置ｙｉと各箇所の目標位置ｒｉとの偏差ｅｉがそれぞれ零に近づくように、各圧電アクチュエータ２を駆動するための指令値ｕｉを決定する。補償器６から増幅ゲインＢｖを有するドライバ５に送られた指令値ｕｉは、ドライバ５で駆動電圧ｖｉに変換され、各圧電アクチュエータ２を駆動する。補償器６は、例えば、伝達関数Ｇｉを有するＰＩＤ補償器である。圧電アクチュエータ２の電気負荷特性はコンデンサと等価であり、その静電容量Ｃｉを仮想的に抜き出し、図１では点線で囲まれた点線領域７で示した。以上のフィードバック制御により、各圧電アクチュエータ２がミラー１の各箇所に個別の力を加えてミラー１を変形させ、ミラー１の形状を目標形状に近づけることができる。
【００１３】
ここで、圧電アクチュエータ２の電気端子に並列に接続された受動回路８の効果について説明する。受動回路８は、静電容量Ｃであるコンデンサ９と電気抵抗Ｒである抵抗１０を含む。図２（Ａ）は圧電アクチュエータのみのインピーダンス特性を示し、入力は電流Ｉｉ、出力は電圧Ｖｉである。圧電アクチュエータ２のインピーダンス特性はコンデンサと等価であるので、高周波に向かってゲインが低下する、いわゆる積分特性が現れている。図２（Ｂ）は圧電アクチュエータ２と並列に抵抗のみを接続した場合のインピーダンス特性である。低周波領域は入力された電流の殆どが抵抗側に流れるために、低周波側で平端な特性が現れている。この接続状態においては、外乱によるミラーの振動が圧電アクチュエータにて電気エネルギーに変換され、抵抗側に電流が流れて熱に変換されて散逸される。これにより、ミラーの減衰特性が増大し、ミラーの振動を低減することを期待できる。しかしながら、この接続方法は、減衰機能を得る目的で圧電素子を使用するため、外部からの駆動用の電力を与えても抵抗にて同様に熱に変換されてしまう。即ち、もはやアクチュエータとして機能しないので、ミラーを所望の形状に変形させることができなくなる。
【００１４】
そこで、第１実施形態の光学装置１０１は、受動回路８に、静電容量Ｃであるコンデンサ９と電気抵抗Ｒである抵抗１０を含むことで、減衰機能が得られる平坦な周波数領域の範囲を設定できるようにした。図２（Ｃ）は、圧電アクチュエータ２に、受動素子回路として静電容量Ｃであるコンデンサ９と電気抵抗Ｒである抵抗１０を接続した場合のインピーダンス特性である。減衰効果のある平坦な領域は、静電容量の特性値が調整可能な可変容量コンデンサ、電気抵抗の特性値が調整可能な可変抵抗等の特性値が調整可能な可変受動素子を用いれば容易に調整することができる。圧電アクチュエータ例として、ストローク４０μｍ、静電容量２０μＦを使用する場合、静電容量１ｍＦのコンデンサ、電気抵抗１Ωの抵抗を選択する。図２（Ｃ）では、約２００Ｈｚ以下で圧電アクチュエータの積分特性が現れ、２００Ｈｚ〜３ｋＨｚで抵抗による平坦特性が現れ、３ｋＨｚ以上で再び積分特性が現れる。すなわち、所定の周波数領域、例えば、２００Ｈｚ以下の低い周波数領域は、圧電アクチュエータの逆圧電効果を利用し、ミラー各部の位置決めに利用できる。２００Ｈｚ〜３ｋＨｚの高い周波数領域は、圧電効果を利用し減衰効果を発揮できるので、ミラー各部に減衰を与えることができる。
【００１５】
図３は、受動回路８にコンデンサ９と抵抗１０を含んだ光学装置１０１の振動減衰効果を示す周波数特性である。点線は受動回路が無い場合の周波数特性、実線は受動回路がある場合の周波数特性である。受動回路８による減衰効果によって、ミラーの共振ピークが低減することがわかる。以上のように、本発明によれば、ミラーを所望の形状に変形できるとともに、振動による意図しない変形を低減するために有利な光学装置を提供できる。
【００１６】
（第２実施形態）
第２実施形態の光学装置について、図４を参照しながら説明する。第２実施形態における受動回路８は、図４（Ａ）のように、静電容量Ｃであるコンデンサ９と、電気抵抗Ｒである抵抗１０と、インダクタンスＬのコイル１１を含む。図４（Ｂ）の破線は、図２（Ｃ）に示される圧電アクチュエータ２に、受動素子回路として静電容量Ｃであるコンデンサ９と電気抵抗Ｒである抵抗１０を接続した場合のインピーダンス特性である。図４（Ｂ）の実線は、第１実施形態における受動回路８にコイルを追加した、第２実施形態における受動回路８のインピーダンス特性である。
【００１７】
図４（Ｂ）に示されるように、コイルを追加することで第１実施形態よりも、減衰機能が得られる平坦な周波数領域の範囲をより高周波側へ延長することができる。この場合も減衰効果のある平坦な領域は、静電容量の特性値が調整可能な可変容量コンデンサ、電気抵抗の特性値が調整可能な可変抵抗、インダクタンスの特性値が調整可能な可変インダクタ等の可変受動素子を用いればを容易に調整することができる。以上のように、本発明によれば、ミラーを所望の形状に変形できるとともに、振動による意図しない変形を低減するために有利な光学装置を提供できる。
【００１８】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態の光学装置３０１について、図５を参照しながら説明する。光学装置を動作させ、光学素子の反射面を変形させる時は、ミラー各部の位置決めが可能な位置決め動作モードとする。一方、光学装置を動作させる必要がなく、光学素子の反射面を変形させない時は、ミラー各部に減衰を与える減衰動作モードとする。光学装置を動作させる必要のない時は、例えば露光装置のアイドル状態や露光装置搬送時であり、過大な外乱によってミラーが振動するのを防止させる。
【００１９】
第３実施形態の光学装置は、圧電アクチュエータ２と並列に接続される受動回路として、受動回路８（第１受動回路）と受動回路１２（第２受動回路）を有し、切替器１３によって受動回路８か受動回路１２の何れかに接続を切り替えることができる。切替器１３は、光学装置を動作させない時は受動回路１２に常時接続され、光学装置を動作させる時は、運転モード切り替え信号ｓｔにより受動回路８に接続を切り替える。そのため切替器１３はノーマリクローズ型のリレースイッチが好ましいが、これに限られるものではない。
【００２０】
ミラー各部の位置決めが可能な位置決め動作モードにおいては、光学装置を動作させつつミラーの振動を抑制する必要があるため、受動回路８は第１実施形態及び第２実施形態において説明した受動回路８と同じ構成とする。例えば、図６（Ａ）は、第１実施形態と同様であり、圧電アクチュエータ２と並列に接続される受動回路８にコンデンサ９と抵抗１０を含む場合を示した図である。図６（Ｂ）は、第２実施形態と同様であり、圧電アクチュエータ２と並列に接続される受動回路８にコンデンサ９と抵抗１０とコイル１１を含む場合を示した図である。これにより、ミラーを所望の形状に変形できるとともに、振動による意図しない変形を低減することができる。
【００２１】
一方、光学装置を動作させない時は、圧電アクチュエータにてミラー各部の位置決めを行う必要がないため、受動回路１２はミラー振動を減衰させるよう構成する。図６の（Ｃ）、（Ｄ）は受動回路１２の構成例を示している。図６（Ｃ）は、圧電アクチュエータ２と並列に抵抗のみを接続した場合である。この場合のインピーダンス特性は、図２（Ｂ）に示されたものである。低周波領域は入力された電流の殆どが抵抗側に流れるために、低周波側で平端な特性が現れている。この接続状態においては、外乱によるミラーの振動が圧電アクチュエータにて電気エネルギーに変換され、抵抗側に電流が流れて熱に変換されて散逸される。これにより、ミラーの減衰特性が増大し、ミラーの振動を低減することを期待できる。しかしながら、この接続方法は、減衰機能を得る目的で圧電素子を使用するため、外部からの駆動用の電力を与えても抵抗にて同様に熱に変換されてしまう。すなわち、もはやアクチュエータとして機能しないので、ミラーを所望の形状に変形させることはできず、ミラー各部の減衰のみが可能である。図６（Ｄ）は、圧電アクチュエータ２と並列に接続される受動回路１２に抵抗とコイルを含む場合を示した図である。
【００２２】
切替器１３によって、圧電アクチュエータ２と接続される受動回路を、ミラーを所望の形状に変形できるとともに振動による意図しない変形を低減することができる受動回路８か、ミラーの振動の減衰のみが可能である受動回路１２かに切り替えることができる。以上のように、本発明によれば、ミラーを所望の形状に変形できるとともに、振動による意図しない変形を低減するために有利な光学装置を提供できる。
【００２３】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態の光学装置４０１について、図７を参照しながら説明する。第４実施形態の光学装置は、第３実施形態と同様に位置決め動作モードと、減衰動作モードを切り替える。第４実施形態の光学装置は、受動回路としては受動回路１２のみを有している。切替器１３によって、圧電アクチュエータ２をドライバに直接接続させるか、受動回路１２に並列に接続させるかを切り替えることができる。切替器１３は、光学装置を動作させず、光学素子の反射面を変形させない減衰動作モード時は、受動回路１２に常時接続される。一方、光学装置を動作させ、光学素子の反射面を変形させる位置決め動作モード時は、運転モード切り替え信号ｓｔによりドライバに接続を切り替える。
【００２４】
ドライバと直接接続では、受動回路が無いため、外部から与えられた駆動用の電力は受動回路で消費されることなく圧電アクチュエータ２に流れ、ミラー各部の位置決めが可能である。一方、光学装置を動作させない時は、圧電アクチュエータ２にてミラー各部の位置決めを行う必要がないため、ミラー振動を減衰させるよう構成した受動回路１２を圧電アクチュエータ２に並列に接続させる。図６の（Ｃ）、（Ｄ）は受動回路１２の構成例を示している。受動回路１２を圧電アクチュエータ２に並列に接続させた場合、外部からの駆動用の電力を与えても抵抗にて熱に変換されてしまうので、ミラーを所望の形状に変形させることはできず、ミラー各部の減衰のみが可能である。
【００２５】
このように、切替器１３によって、ミラーを所望の形状に変形できるとともに振動による意図しない変形を低減することができるドライバとの直接接続か、ミラーの振動の減衰のみが可能である受動回路１２との並列接続かに切り替えることができる。以上のように、本発明によれば、ミラーを所望の形状に変形できるとともに、振動による意図しない変形を低減するために有利な光学装置を提供できる。
【００２６】
（物品の製造方法）
露光装置は、マスクを照明する照明光学系と、マスクのパターンを基板に投影する投影光学系とを備えており、本発明の実施形態にかかる光学装置は、露光装置の投影光学系に適用可能である。露光装置本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。さらに、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００２７】
なお、上記では、露光装置に適用する例を説明したが、上記実施形態に係る光学装置を適用可能な装置は、例えば、ＥＵＶ光の照射により基板上にレジストの潜像パターンを形成するリソグラフィ装置がある。その他、レーザ加工装置、眼底撮影装置、望遠鏡等にも適用可能である。
【００２８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１    ミラー
２    圧電アクチュエータ
３    ベースプレート
８    受動回路
９    コンデンサ
【図１】
2017111213.tif 000003
【図２】
2017111213.tif 000004
【図３】
2017111213.tif 000005
【図４】
2017111213.tif 000006
【図５】
2017111213.tif 000007
【図６】
2017111213.tif 000008
【図７】
2017111213.tif 000009