JP2005276933A - 光学部材保持装置、光学ユニット及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学部材の高精度な微小駆動を行う。
【解決手段】保持装置９２を構成するパラレルリンクメカニズム４１₁は、光学部材Ｍ１を保持する保持機構（４４Ａ〜４４Ｃ）がそのエンドエフェクタ４２に設けられ、該エンドエフェクタをそのベース４８に対して複数自由度方向に駆動するリンク機構４６を有しており、該リンク機構を構成するリンク４７Ａ〜４７Ｆのそれぞれは、ピエゾ素子と、該ピエゾ素子の伸縮方向の一端に直列接続され、前記ピエゾ素子の伸縮変位を縮小してエンドエフェクタに伝達する変位縮小機構とを有している。このため、保持装置では、各リンクを小型、軽量に設定でき、ピエゾ素子の伸縮が変位縮小機構により縮小されてエンドエフェクタに伝達され、該エンドエフェクタと一体で光学部材が駆動される。
【選択図】図５

Description

本発明は、光学部材保持装置、光学ユニット及び露光装置に係り、更に詳しくは、光学部材を所定方向に移動可能に保持する光学部材保持装置、該光学部材保持装置を備える光学ユニット及び該光学ユニットを投影光学系として具備する露光装置に関する。

従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを、投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、適宜「ウエハ」ともいう）上に転写する露光装置が用いられている。この種の装置としては、近年では、スループットを重視する観点から、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆる「ステッパ」）や、このステッパを改良したステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置などの逐次移動型の投影露光装置が主として用いられている。

かかる露光装置では、従来、露光用の照明光（露光ビーム）として超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）など）やＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）のような紫外光が使用されていた。最近ではより高い解像度（解像力）を得るために、露光ビームとしてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）などの遠紫外光やＦ₂ レーザ光（波長１５７ｎｍ）のような真空紫外光を使用する露光装置の開発も行われている。これらの露光装置の照明光学系や投影光学系としては、屈折系又は反射屈折系が主として使用されていた。

これに対して、より微細な半導体素子等を製造するために、最近では、露光光として波長が１００ｎｍ程度以下の軟Ｘ線領域の光、すなわち極端紫外光（以下、ＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光と呼ぶ）を使用するＥＵＶ露光装置の開発も行われている。このＥＵＶ露光装置では、ＥＵＶ光が透過する光学材料が現時点では存在しないため、照明光学系及び投影光学系は全て反射光学素子（ミラー）によって構成され、レチクルもまた反射型レチクルが使用される。

投影光学系として、屈折系、反射屈折系及び反射系のいずれを用いる場合であっても、レチクルパターンの像を高解像度でウエハ上に転写するためには投影光学系の結像特性（諸収差）を調整することが必要であり、そのための手段として、投影光学系を構成する少なくとも一部の光学部材（以下、「可動光学部材」と呼ぶ）の位置・姿勢を調整する手段（以下、「位置姿勢調整手段」と呼ぶ）が一般的に採用される。この位置姿勢調整手段として、例えばパラレルリンクメカニズムを採用したパラレルリンク式調整機構を用いるものが知られている。

従来の投影光学系としては、屈折系又は反射屈折系が主として用いられていたことから、投影光学系内部で光束が最低零回（屈折系の場合）、最大でも２〜３回（反射屈折系の場合）偏向されるだけであったのに対し、ＥＵＶ露光装置などで採用される反射系の内部では光束が例えばジグザグ状に何度も折り返されることとなる。このため、従来のパラレルリンク式調整機構を、ＥＵＶ露光装置の投影光学系などの反射系の光学部材の位置・姿勢を調整する手段として採用すると、パラレルリンク式調整機構と光学部材や照明光などとが干渉し合うおそれがあり、結果的に、所望の光学性能を有する投影光学系を構成することが困難となるおそれがあった。

また、投影光学系に要求される解像度が年々高くなるのに伴い、位置姿勢調整手段による可動光学部材の一層高精度な位置・姿勢調整が必須となっている。

本発明は上述した事情の下になされたもので、第１の観点からすると、光学部材（Ｍ１）を所定方向に移動可能に保持する光学部材保持装置であって、前記光学部材を保持する保持機構（４４Ａ〜４４Ｃ）と；前記保持機構がそのエンドエフェクタ（４２）に設けられ、該エンドエフェクタをそのベース（４８）に対して複数自由度方向に駆動するリンク機構（４６）を有するパラレルリンクメカニズム（４１₁）と；を備え、前記リンク機構を構成する各リンクが、伸縮自在の駆動素子（５５Ａ）と、該駆動素子の伸縮方向の一端に直列接続され、前記駆動素子の伸縮変位を縮小して前記エンドエフェクタに伝達する変位縮小機構（５９）と、をそれぞれ有していることを特徴とする光学部材保持装置である。

これによれば、本発明の保持装置を構成するパラレルリンクメカニズムは、光学部材を保持する保持機構がそのエンドエフェクタに設けられ、該エンドエフェクタをそのベースに対して複数自由度方向に駆動するリンク機構を有しており、該リンク機構を構成する各リンクは、伸縮自在の駆動素子と、該駆動素子の伸縮方向の一端に直列接続され、前記駆動素子の伸縮変位を縮小して前記エンドエフェクタに伝達する変位縮小機構とをそれぞれ有している。このため、本発明の光学部材保持装置では、各リンク、ひいてはリンク機構を小型、軽量に設定可能であるとともに、駆動素子の伸縮が変位縮小機構により縮小されてエンドエフェクタに伝達され、該エンドエフェクタと一体で光学部材が駆動される。従って、光学部材の高精度な微小駆動が可能になるとともに、光束がジグザグ状に折り返される空間であってもパラレルリンクメカニズムを支障なく配置することが可能になる。

この場合において、前記各リンクの前記エンドエフェクタ及び前記ベースとの連結部には、前記リンクを構成する長手方向に直交する面内の互いに直交する２つの回転軸回りの回転を許容するジンバル・ジョイントがそれぞれ設けられていることとすることができる。

前記各ジンバル・ジョイントとしては種々の構成を採用することができるが、例えば、前記各ジンバル・ジョイントは、前記リンクの前記エンドエフェクタ又は前記ベースとの連結部に設けられ、前記リンクの長手方向の異なる位置に互いに直交する第１の幅狭部と第２の幅狭部とがそれぞれ形成された部材によって形成されていることとすることができる。この場合において、前記変位縮小機構は、前記部材と一体成形されていることとすることができる。

本発明の光学部材保持装置では、前記駆動素子は、ピエゾ素子であることとすることができる。

本発明の光学部材保持装置では、前記駆動素子の伸縮量を検出するセンサを更に備えることとすることができる。この場合において、前記センサは、静電容量センサであることとすることができる。

本発明の光学部材保持装置では、前記パラレルリンクメカニズムは、前記光学部材を６自由度方向に駆動することとすることができる。

本発明の光学部材保持装置では、前記変位縮小機構は、てこの原理を利用した機構であることとすることができる。

本発明は第２の観点からすると、複数の光学部材を備える光学ユニットにおいて、前記複数の光学部材の少なくとも１つが本発明の光学部材保持装置により保持されていることを特徴とする光学ユニットである。

これによれば、光学ユニットを構成する複数の光学部材の少なくとも１つが、光学部材を高精度に微小駆動することが可能な本発明に係る光学部材保持装置により保持されていることから、光学ユニット内での光学部材の微調整、ひいては光学ユニットの光学特性の高精度な調整を行うことが可能となる。

この場合において、前記複数の光学部材の全てが、本発明の光学部材保持装置により保持されていることとすることができる。

本発明は第３の観点からすると、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して物体上に転写する露光装置であって、本発明の光学ユニットを前記投影光学系として具備する露光装置である。

これによれば、投影光学系として、光学特性の高精度な調整が可能な光学ユニットを具備していることから、投影光学系の光学特性を調整した後、その調整後の投影光学系を介してマスクに形成されたパターンを物体上に高精度に転写することが可能である。

この場合において、前記マスクとして反射型マスクが用いられ、前記光学ユニットを構成する全ての光学部材はミラーであり、各ミラーの反射面には、その表面に極端紫外光を反射させるための多層膜が設けられていることとすることができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。

図１には、一実施形態に係る露光装置１０の全体構成が概略的に示されている。この露光装置１０では、後述するように、投影光学系ＰＯが使用されているので、以下においては、この投影光学系ＰＯの光軸方向をＺ軸方向、これに直交する面内で図１における紙面内左右方向をＹ軸方向、紙面に直交する方向をＸ軸方向として説明するものとする。

この露光装置１０は、レチクルＲに形成された回路パターンの一部の像を投影光学系ＰＯを介してウエハＷ上に投影しつつ、レチクルＲとウエハＷとを投影光学系ＰＯに対して１次元方向（ここではＹ軸方向）に相対走査することによって、レチクルＲの回路パターンの全体をウエハＷ上の複数のショット領域の各々にステップ・アンド・スキャン方式で転写するものである。

露光装置１０は、ＥＵＶ光（軟Ｘ線領域の光）を照明光ＥＬとして射出する光源装置１２、この光源装置１２からの照明光ＥＬを反射して所定の入射角、例えば約５０〔ｍｒａｄ〕でレチクルＲのパターン面（図１における下面（−Ｚ側の面））に入射するように折り曲げる折り曲げミラーＭを含む照明光学系（なお、折り曲げミラーＭは、投影光学系ＰＯの鏡筒内部に存在しているが、実際には照明光学系の一部である）、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲのパターン面で反射された照明光（ＥＵＶ光）ＥＬをウエハＷの被露光面（図１における上面（＋Ｚ側の面））に対して垂直に投射する光学ユニットとしての投影光学系ＰＯ、及びウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ等を備えている。

前記光源装置１２としては、一例として、レーザ励起プラズマ光源が用いられている。このレーザ励起プラズマ光源は、ＥＵＶ光発生物質（ターゲット）に高輝度のレーザ光を照射することにより、そのターゲットが高温のプラズマ状態に励起され、該ターゲットが冷える際に放出するＥＵＶ光、紫外光、可視光、及び他の波長域の光を利用するものである。なお、本実施形態では、主に波長５〜２０ｎｍ、例えば波長１１ｎｍのＥＵＶ光が露光ビーム（照明光ＥＬ）として用いられるものとする。

前記照明光学系は、照明ミラー、波長選択窓等（いずれも図示省略）及び折り曲げミラーＭ等を含んで構成されている。また、光源装置１２内の集光ミラーとしての放物面鏡も照明光学系の一部を構成する。光源装置１２で射出され、照明光学系を介した照明光ＥＬ（前述の折り曲げミラーＭで反射されたＥＵＶ光ＥＬ）は、レチクルＲのパターン面を円弧スリット状の照明光となって照明する。

前記レチクルステージＲＳＴは、ＸＹ平面に沿って配置されたレチクルステージベース３２上に配置され、レチクルステージ駆動系３４を構成する例えば磁気浮上型２次元リニアアクチュエータが発生する磁気浮上力によって前記レチクルステージベース３２上に浮上支持されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ駆動系３４が発生する駆動力によってＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｘ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）にも微小量駆動されるようになっている。また、このレチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ駆動系３４が複数箇所で発生する磁気浮上力の調整によってＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向であるθｘ方向及びＹ軸回りの回転方向であるθｙ方向）にも微小量だけ駆動可能に構成されている。

レチクルステージＲＳＴの下面側に不図示の静電チャック方式（又はメカチャック方式）のレチクルホルダが設けられ、該レチクルホルダによってレチクルＲが保持されている。このレチクルＲとしては、照明光ＥＬが波長１１ｎｍのＥＵＶ光であることと対応して反射型レチクルが用いられている。このレチクルＲは、そのパターン面が下面となる状態でレチクルホルダによって保持されている。このレチクルＲは、シリコンウエハ、石英、低膨張ガラスなどの薄い板から成り、その−Ｚ側の表面（パターン面）には、ＥＵＶ光を反射する反射膜が形成されている。この反射膜は、モリブデンＭｏとベリリウムＢｅの膜が交互に約５．５ｎｍの周期で、約５０ペア積層された多層膜である。この多層膜は波長１１ｎｍのＥＵＶ光に対して約７０％の反射率を有する。なお、前記折り曲げミラーＭ、その他の照明光学系内の各ミラーの反射面にも同様の構成の多層膜が形成されている。

レチクルＲのパターン面に形成された多層膜の上には、吸収層として例えばニッケルＮｉ又はアルミニウムＡｌが一面に塗布され、その吸収層にパターンニングが施されて回路パターンがされている。

レチクルＲの吸収層が残っている部分に当たったＥＵＶ光はその吸収層によって吸収され、吸収層の抜けた部分（吸収層が除去された部分）の反射膜に当たったＥＵＶ光はその反射膜によって反射され、結果として回路パターンの情報を含んだＥＵＶ光（照明光ＥＬ）がレチクルＲのパターン面からの反射光として後述する投影光学系ＰＯへ向かう。

レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）のステージ移動面内での位置（ＸＹ面内の位置）は、レチクルステージＲＳＴに設けられた（又は形成された）反射面にレーザビームを投射するレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）８２Ｒによって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクル干渉計は、レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向位置（Ｘ位置）を計測するレチクルＸ干渉計とレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向位置（Ｙ位置）を計測するレチクルＹ干渉計とが設けられているが、図１ではこれらが代表的にレチクル干渉計８２Ｒとして示されている。そして、レチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計の少なくとも一方、例えばレチクルＹ干渉計は、測長軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクルＹ干渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）のＹ位置に加え、θｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）の回転量（ヨーイング量）も計測できるようになっている。

前記レチクルＲのＺ軸方向の位置は、パターン面に対し斜め方向から検出ビームを照射する送光系１３ａと、レチクルＲのパターン面で反射された検出ビームを受光する受光系１３ｂとから構成されるレチクルフォーカスセンサ（１３ａ，１３ｂ）によって計測されている。このレチクルフォーカスセンサ（１３ａ，１３ｂ）としては、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５，４４８，３３２号）等に開示される多点焦点位置検出系が用いられている。このため、該レチクルフォーカスセンサ（１３ａ，１３ｂ）の計測値に基づいて、レチクルＲのパターン面のＺ位置のみならず、ＸＹ面に対する傾斜（θｘ、θｙ方向の回転量）も求めることができる。

レチクル干渉計８２Ｒ及びレチクルフォーカスセンサ（１３ａ，１３ｂ）の計測値は、主制御装置２０（図９参照）に供給され、該主制御装置２０によってそれらレチクル干渉計８２Ｒ及びレチクルフォーカスセンサ（１３ａ，１３ｂ）の計測値に基づいてレチクルステージ駆動部３４を介してレチクルステージＲＳＴが駆動されることで、レチクルＲの６次元方向の位置及び姿勢制御が行われるようになっている。

前記投影光学系ＰＯは、開口数（Ｎ．Ａ．）が例えば０．１で、後述するように、反射光学素子（ミラー）のみから成る反射光学系が使用されており、ここでは、投影倍率が１／４倍のものが使用されている。従って、レチクルＲによって反射され、レチクルＲに形成されたパターンの情報を含むＥＵＶ光ＥＬは、ウエハＷ上に投射され、これによりレチクルＲ上のパターンは１／４に縮小されてウエハＷに転写される。なお、投影光学系ＰＯの具体的構成等については、後に更に詳述する。

前記ウエハステージＷＳＴは、ＸＹ平面に沿って配置されたウエハステージベース６０上に配置され、例えば磁気浮上型２次元リニアアクチュエータから成るウエハステージ駆動系６２によって該ウエハステージベース６０上に浮上支持されている。このウエハステージＷＳＴは、前記ウエハステージ駆動系６２によってＸ軸方向及びＹ軸方向に所定ストローク（ストロークは例えば３００〜４００ｍｍである）で駆動されるとともに、θｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）にも微小量駆動されるようになっている。また、このウエハステージＷＳＴは、ウエハステージ駆動系６２によってＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向にも微小量だけ駆動可能に構成されている。

ウエハステージＷＳＴの上面には、静電チャック方式の不図示のウエハホルダが載置され、該ウエハホルダによってウエハＷが吸着保持されている。ウエハステージＷＳＴの位置は、外部に配置されたウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）８２Ｗにより、例えば、０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。なお、実際には、Ｘ軸方向に測長軸を有する干渉計及びＹ軸方向に測長軸を有する干渉計が設けられているが、図１ではこれらが代表的にウエハ干渉計８２Ｗとして示されている。それらの干渉計は、測長軸を複数有する多軸干渉計で構成され、ウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。

また、投影光学系ＰＯの鏡筒を基準とするウエハＷのＺ軸方向に関する位置は、斜入射方式のウエハフォーカスセンサによって計測されるようになっている。このウエハフォーカスセンサは、図１に示されるように、投影光学系ＰＯの鏡筒を保持する不図示のコラムに固定され、ウエハＷの上面に対し斜め方向から検出ビームを照射する送光系１４ａと、同じく不図示のコラムに固定され、ウエハＷ面で反射された検出ビームを受光する受光系１４ｂとから構成される。このウエハフォーカスセンサ（１４ａ，１４ｂ）としては、レチクルフォーカスセンサ（１３ａ，１３ｂ）と同様の多点焦点位置検出系が用いられる。

ウエハ干渉計８２Ｗ及びウエハフォーカスセンサ（１４ａ、１４ｂ）の計測値は、主制御装置２０（図９参照）に供給され、該主制御装置２０によってウエハステージ駆動系６２が制御され、ウエハステージＷＳＴの６次元方向の位置及び姿勢制御が行われるようになっている。

ウエハステージＷＳＴ上面の一端部には、レチクルＲに形成されたパターンが投影されるウエハ面上の位置と後述するアライメント系ＡＬＧとの相対位置関係の計測（いわゆるベースライン計測）等を行うための空間像計測器ＦＭが設けられている。この空間像計測器ＦＭは、従来のＤＵＶ露光装置の基準マーク板に相当するものである。

さらに、本実施形態では、図１に示されるように、投影光学系ＰＯの鏡筒に、アライメント系ＡＬＧが固定されている。このアライメント系ＡＬＧとしては、ブロードバンド光をウエハＷ上のアライメントマーク（または空間像計測器ＦＭ）に照射し、その反射光を受光して画像処理によりマーク検出を行うＦＩＡ（Field Image Alignment ）方式のアライメントセンサ、レーザ光をウエハＷ上の回折格子状のアライメントマークに２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させ、その位相からアライメントマークの位置情報を検出するＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment ）方式のアライメントセンサ、レーザ光をウエハＷ上のアライメントマークに照射し、回折・散乱された光の強度を利用してマーク位置を計測するＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式のアライメントセンサやＡＦＭ（原子間力顕微鏡）のような走査型プローブ顕微鏡等種々のものを用いることができる。

なお、本実施形態では、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＯ、及びウエハステージＷＳＴ等は、実際には、不図示の真空チャンバ内に収容されている。

次に、前記投影光学系ＰＯについて、図２〜図８に基づいて、詳細に説明する。

図２には、投影光学系ＰＯの概略斜視図が示されている。この投影光学系ＰＯは、Ｚ軸方向に沿って上から下へ順次連結された５つの分割鏡筒１５２ａ、１５２ｂ，１５２ｃ，１５２ｄ，１５２ｅ、及び分割鏡筒１５２ｂ，１５２ｃ間に設けられたフランジＦＬＧから成る鏡筒５２と、該鏡筒５２内部に配置された光学部材としてのミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６（図３（Ａ），図３（Ｂ），及び図４参照）とを含んで構成されている。この鏡筒５２の−Ｙ側の側壁には、分割鏡筒１５２ａ及び分割鏡筒１５２ｂの両者に跨る開口５２ａが形成されている。分割鏡筒１５２ａ〜１５２ｅ及びフランジＦＬＧは、ステンレス（ＳＵＳ）等の脱ガスの少ない材料にて形成されている。

前記分割鏡筒１５２ａは、その下端部近傍の外周面の一部（−Ｚ側かつ＋Ｙ側部分）に外部に突出する張り出し部１５２ｆが設けられ、全体として上面が閉塞された概略円筒状の部材によって形成されている。この分割鏡筒１５２ａは、その上壁（＋Ｚ側の壁）に上下に貫通する矩形の開口５２ｂが形成されている。

前記分割鏡筒１５２ｂは、前記分割鏡筒１５２ａよりも僅かに径の大きい円筒状の部材から成り、分割鏡筒１５２ａの下側（−Ｚ側）に連結されている。この分割鏡筒１５２ｂの下端部近傍には、他の部分より直径が大きな前記フランジ部ＦＬＧが連結されている。

前記分割鏡筒１５２ｃは、分割鏡筒１５２ｂよりも僅かに直径の小さい円筒状の部材から成り、フランジ部ＦＬＧの下側（−Ｚ側）に連結されている。

前記分割鏡筒１５２ｄは、前記分割鏡筒１５２ｃよりも僅かに直径の小さい円筒状の部材から成り、分割鏡筒１５２ｃの下側（−Ｚ側）に連結されている。

前記分割鏡筒１５２ｅは、底面が閉塞された、前記分割鏡筒１５２ｄよりも僅かに直径の小さい円筒状部材から成り、分割鏡筒１５２ｄの下側（−Ｚ側）に連結されている。この分割鏡筒１５２ｅの底壁（−Ｚ側の壁）には、不図示ではあるが、投影光学系ＰＯからウエハＷに向けてＥＵＶ光ＥＬを通過させるための開口が形成されている。

図３（Ａ）には、鏡筒５２内に配置された６つのミラーＭ１〜Ｍ６が斜め上方から見た斜視図にて示され、図３（Ｂ）には、これらの６つのミラーＭ１〜Ｍ６が斜め下方から見た斜視図にて示されている。これらの図からわかるように、６つのミラーＭ１〜Ｍ６は、上からミラーＭ２、ミラーＭ４、ミラーＭ３、ミラーＭ１、ミラーＭ６、ミラーＭ５の順に配置されている。なお、図３（Ａ），図３（Ｂ）では、各ミラーの反射面に、ハッチングが付されている。

本実施形態では、ミラーＭ１〜Ｍ６それぞれの反射面は、設計値に対して露光波長の約５０分の１から６０分の１以下の凹凸となる加工精度が実現され、ＲＭＳ値（標準偏差）で０．２ｎｍから０．３ｎｍ以下の平坦度誤差しかないように設定されている。また、各ミラーの反射面の形状は、計測と加工とを交互に繰り返しながら形成されている。

前記ミラーＭ１は、図３（Ａ）及び図４から分かるように、その上面が球面又は非球面などの回転対称な反射面とされ、その回転対称軸が投影光学系ＰＯの光軸ＡＸにほぼ一致するように位置調整された凹面鏡である。このミラーＭ１は、前記分割鏡筒１５２ｃの内部に配置されている。ミラーＭ１は、分割鏡筒１５２ｃを一部破断して示す斜視図である図５に示されるように、光学部材保持装置としてのミラー保持装置９２によって、分割鏡筒１５２ｃ内で保持されている。また、ミラーＭ１は、その側面の＋Ｘ側の一部には、Ｘ軸に垂直な基準平面（鏡面加工が施された平面）６５ｘが形成され、その側面の＋Ｙ側の一部には、Ｙ軸に垂直な基準平面（鏡面加工が施された平面）６５ｙが形成されている。

前記ミラー保持装置９２は、図５に示されるように、分割鏡筒１５２ｃの内面にその一部が固定されたパラレルリンク機構４１₁と、該パラレルリンク機構４１₁のエンドエフェクタを構成するインナーリング４２の上面にそれぞれ設けられ、ミラーＭ１の側面の３箇所を保持するミラー保持部材４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃとを備えている。

前記パラレルリンク機構４１₁は、分割鏡筒１５２ｃの下端部で内側に突出する円環状の突出部上に、３つの調整用ワッシャＷＲを介して載置された円環状部材から成るベースを構成するアウターリング４８と、該アウターリング４８よりも径が一回り小さい円環状部材から成り、アウターリング４８の上方に配置されたエンドエフェクタを構成するインナーリング４２と、アウターリング４８とインナーリング４２とを相互に連結するとともにインナーリング４２をアウターリング４８に対してＸ，Ｙ，Ｚ軸方向及びθｘ（Ｘ軸回りの回転方向）、θｙ（Ｙ軸回りの回転方向）、θｚ（Ｚ軸回りの回転方向）の６自由度方向に駆動するリンク機構４６と、を備えている。なお、調整用ワッシャＷＲの厚さを変えることによって、円環状の突出部に対するアウターリング４８の姿勢を調整することができる。

前記リンク機構４６は、一端と他端が、アウターリング４８、インナーリング４２に対して接続された同一構成の６本のリンク４７Ａ〜４７Ｆによって構成されている。これらリンク４７Ａ〜４７Ｆのそれぞれは、その長手方向に関して伸縮自在な構成となっており、各リンクが伸縮することにより、インナーリング４２がアウターリング４８に対して６自由度方向に駆動されるようになっている。なお、リンク４７Ａ〜４７Ｆの具体的な構成等については後に更に詳述する。

これまでの説明からわかるように、パラレルリンク機構４１₁は、６本の伸縮可能なリンクを有する、スチュワートプラットホーム型と呼ばれるパラレルリンクメカニズムである。

前記ミラー保持部材４４Ａ〜４４Ｃは、インナーリング４２の上面（＋Ｚ側の面）に所定の位置関係で配置され、ミラーＭ１の外周面の３箇所、例えば中心角１２０°間隔の外周の３等分点をそれぞれ保持している。これらのミラー保持部材４４Ａ〜４４Ｃは、それぞれ、ほぼ逆Ｕ字状の形状を有しており、インナーリング４２の半径方向についての剛性が低くなるように設定されている。本実施形態では、これらのミラー保持部材４４Ａ〜４４Ｃによって、ミラーＭ１を保持する保持機構が構成されている。

ミラー保持部材４４Ａ〜４４ＣのそれぞれとミラーＭ１との間は、機械的なクランプ機構により固着されており、これにより、ミラーＭ１がインナーリング４２に対して所定の位置関係を維持した状態で保持されている。

このように、ミラーＭ１がインナーリング４２の半径方向についての剛性が低いミラー保持部材４４Ａ〜４４Ｃによって、その外周の３等分点で保持されていることから、ミラーＭ１に熱膨張が生じるような場合であっても、ＸＹ面内の各方向にほぼ均等な熱膨張が生じ、その外周面の輪郭形状が元の相似形に維持されるようになっている。

さらに、図５に示されるように、ミラーＭ１の基準平面６５ｘに対向して分割鏡筒１５２ｃの一部には開口６４ｘが形成されており、ミラーＭ１の基準平面６５ｙに対向して分割鏡筒１５２ｃの一部には開口６４ｙが形成されている。投影光学系ＰＯが露光装置に搭載された状態では、投影光学系ＰＯの外部に設置されたレーザ干渉計６３Ｘ₁，６３Ｙ₁（図５では不図示、図９参照）からの測長ビームが開口６４ｘ，６４ｙを介して、ミラーＭ１の基準平面６５ｘ，６５ｙに照射され、該ミラーＭ１の基準平面６５ｘ，６５ｙで反射された測長ビームがレーザ干渉計６３Ｘ₁，６３Ｙ₁内のディテクタにより検出されることでミラーＭ１のＸＹ位置が例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。

ここで、前記リンク機構４６を構成する６本のリンク４７Ａ〜４７Ｆの構成について詳細に説明する。これら６本のリンクは図５に示されるように、リンク４７Ａとリンク４７Ｂ、リンク４７Ｃとリンク４７Ｄ、リンク４７Ｅとリンク４７Ｆとがそれぞれ対をなした状態で配置されている。

図６（Ａ）には、リンク４７Ａとリンク４７Ｂが取り出され、ブロック状の連結部材５１及びブロック状の固定部材５７Ａ、５７Ｂとともに示されている。ここで、連結部材５１は、リンク４７Ａとリンク４７Ｂとのそれぞれの上端部に固定されて両者を連結する。また、この連結部材５１は、実際には、インナーリング４２の下面にその上面が固定され、これによってリンク４７Ａ、リンク４７Ｂがインナーリング４２に取り付けられている。また、固定部材５７Ａ、５７Ｂは、リンク４７Ａ、リンク４７Ｂそれぞれの下端に固定され、これらの固定部材５７Ａ、５７Ｂがアウターリング４８の上面に固定されることで、リンク４７Ａ、リンク４７Ｂがアウターリング４８に取り付けられている。

前記連結部材５１、固定部材５７Ａ、５７Ｂは、例えばチタンあるいはＳＡＳ（ステンレス鋼）等により構成されている。

なお、本実施形態では、リンク４７Ａ、リンク４７Ｂが、それぞれの長手方向の両端部に後述する弾性ヒンジ部を一体的に備えているので、これらの弾性ヒンジ部をも含めてリンク４７Ａ、リンク４７Ｂと呼んでいる。

前記リンク４７Ａは、図６（Ａ）に示されるように、概略矩形枠状の本体部５３Ａと、該本体部５３Ａの中空部に配置された駆動素子としてのピエゾ素子５５Ａとを備えている。なお、以下においては、説明の便宜上、本体部５３Ａの長手方向をＡ軸方向、該Ａ軸方向に直交する一方向（短手方向）をＢ軸方向、これらＡ軸及びＢ軸に直交する方向をＣ軸方向として説明する。

前記ピエゾ素子５５Ａは、積層型圧電素子から成り、例えば所定厚さのＰＺＴ（＝Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）Ｏ₃）と所定厚さの銀・パラジウム（ＡｇＰｄ）合金から成る内部電極とを交互に積層したものである。ここで圧電素子の厚さ（Ａ軸方向の長さ）は要求される駆動量によって定められ、駆動量の１０⁴倍程度の厚さとなる。要求される駆動量は、投影光学系ＰＯの調整に必要なミラーの必要駆動量などに基づいて決定される。例えば、要求される駆動量が０．１μｍであれば、圧電素子の厚さは１ｍｍとなる。なお、ピエゾ素子５５Ａとして用いる材料は上記に限られるものではなく、一般にピエゾ素子材料として用いられるＢａＴｉＯ₃、ＰｂＴｉＯ₃、（ＮａＫ）ＮｂＯ₃等の強誘電体などを用いることもできる。

前記本体部５３Ａは、例えば、チタンあるいはＳＡＳ（ステンレス鋼）等を素材として一体成形されている。この本体部５３Ａは、図６（Ｂ）に示されるように、略Ｕ字状のガイド部５４、該ガイド部５４のＵ字の開放端（上端）側に設けられた弾性ヒンジ部６１Ｂ、前記ガイド部５４の弾性ヒンジ部６１Ｂとは反対側の端部（下端部）に設けられた弾性ヒンジ部６１Ａ、及び弾性ヒンジ部６１Ｂの内側に設けられた変位縮小機構としての変位縮小機構部５９の４部分から構成されている。

前記変位縮小機構部５９は、図７（Ａ）に拡大して示されるように、概略台形状の第１部分５９Ａ、第２部分５９Ｂ、第１平行テーブル５９Ｃ及び第２平行テーブル５９Ｄから構成されている。

前記第１部分５９Ａは、その＋Ｂ側面の＋Ａ側端部近傍で接続部分５９Ｅを介してガイド部５４の内面に接続されている。接続部分５９Ｅは、一種のヒンジとしての機能を有しており、第１部分５９Ａに＋Ａ方向又は−Ａ方向の力が作用した際に、接続部分５９Ｅを支点として第１部分５９Ａが図７（Ａ）における時計回り又は反時計回りに回動するようになっている。

なお、この第１部分５９Ａは、−Ａ側の端面には、ピエゾ素子５５Ａの先端面が接続されており、ピエゾ素子５５Ａの伸縮により、上記の＋Ａ方向又は−Ａ方向の力が第１部分５９Ａに作用する。

また、この第１部分５９Ａの＋Ｃ側の面には、実際には、図６（Ａ）に示される検出対象片６７が一体的に取り付けられており、この検出対象片６７に対向してセンサ１６３Ａ₁が配置されている。このセンサ１６３Ａ₁としては、例えば静電容量センサ（ギャップセンサ）が用いられている。このセンサ１６３Ａ₁は、本体部５３Ａのガイド部５４に固定され、前述した検出対象片６７との間の距離の変化（変位）を、静電容量の変化に起因する電圧変化に基づいて検出する。従って、センサ１６３Ａ₁の出力は、主制御装置２０に供給されており（図９参照）、主制御装置２０では、このセンサ１６３Ａ₁の出力に基づいてピエゾ素子５５Ａの伸縮量（変位量）を安定して精度良く検出することができる。

図７（Ａ）に戻り、前記第２部分５９Ｂは、その−Ａ側面の＋Ｂ側端部近傍で接続部分５９Ｆを介して第１部分５９Ａと接続され、その＋Ａ側面は弾性ヒンジ部６１Ｂを構成するヒンジ１６２ｃを介してその弾性ヒンジ部６１Ｂの残りの部分に接続されている。

前記第１平行テーブル５９Ｃは、その＋Ｂ側面で接続部分５９Ｇを介して第２部分５９Ｂに接続され、その−Ｂ側面で接続部分５９Ｈを介してガイド部５４の内面に接続されている。また、前記第２平行テーブル５９Ｄは、第１平行テーブル５９Ｃの＋Ａ側に配置され、その＋Ｂ側面で接続部分５９Ｉを介して第２部分５９Ｂに接続され、その−Ｂ側面で接続部分５９Ｊを介してガイド部５４の内面に接続されている。

このようにして構成された変位縮小機構部５９によると、ピエゾ素子５５Ａが伸長して、＋Ａ方向に力を発生した場合には、図７（Ｂ）に示されるように、第１部分５９Ａが接続部分５９Ｅを支点として時計回りに回転駆動され、点線で示される状態から実線で示される状態に変化する。これに伴って、第２部分５９Ｂにも接続部分５９Ｆを介して＋Ａ方向の力が作用するが、第１平行テーブル５９Ｃ及び第２平行テーブル５９Ｄの両者に第２部分５９Ｂが接続されていることから、その力の作用に起因する第２部分５９Ｂの回転が抑制され、結果的に第２部分５９Ｂは＋Ａ方向にスライドする（平行移動する）のみである。

このときの第２部分５９Ｂの平行移動量は、ピエゾ素子５５Ａの伸張量を、変位縮小機構部５９により所定の縮小率γで縮小した量である。具体的には、縮小率γは、接続部分５９Ｅと第１部分５９Ａに対するピエゾ素子５５Ａからの駆動力の作用点までのＢ軸方向の距離をａ₁、接続部分５９Ｅと接続部分５９ＦとのＢ軸方向の距離をａ₂とすると、γ＝ａ₂／ａ₁である。

また、図７（Ｃ）に示されるように、ピエゾ素子５５Ａが−Ａ方向に収縮した場合も上記と同様の原理により、ピエゾ素子５５Ａの変位が縮小されて第２部分５９Ｂに伝達されるようになっている。

このように、本実施形態のリンク４７Ａでは、ピエゾ素子５５Ａの伸縮量が所定の縮小率γ（γ＝ａ₂／ａ₁）により縮小された分だけ、リンク４７Ａの全長を伸縮することが可能な構成となっている。

前記弾性ヒンジ部６１Ａ，６１Ｂのうちの一方の弾性ヒンジ部６１Ａは、図８に拡大して示されるように、ガイド部５４の−Ａ側に位置する本体部５３Ａの部分から成り、その本体部５３Ａの−Ａ側端面近傍にＣ軸方向の一側と他側から所定深さのスリット１６１ａ，１６１ｂが形成されることにより残されたほぼＢ軸方向に延びる第１の幅狭部としてのヒンジ部１６２ａと、スリット１６１ａ，１６１ｂの＋Ａ側に近接する位置にＢ軸方向の一側と他側から所定深さのスリット１６１ｃ，１６１ｄが形成されることにより残されたＣ軸方向に延びる第２の幅狭部としてのヒンジ部１６２ｂとを含む。この場合、ヒンジ部１６２ａにより、本体部５３Ａのヒンジ部１６２ａよりも＋Ａ側部分のＢ軸回りの回転が許容され、ヒンジ部１６２ｂにより、本体部５３Ａのヒンジ部１６２ｂよりも＋Ａ側部分のＣ軸回りの回転が許容されるようになっている。すなわち、弾性ヒンジ部６１Ａにより、互いに直交する２つの回転軸回りの回転を許容するジンバル・ジョイントが構成されている。

他方の弾性ヒンジ部６１Ｂも上述した弾性ヒンジ部６１Ａと同様に構成されている。すなわち、弾性ヒンジ部６１Ｂは、図７（Ａ）に示されるように、ガイド部５４の＋Ａ側に位置する本体部５３Ａの部分から成り、互いに直交する第１の幅狭部としてのヒンジ部１６２ｃ及び第２の幅狭部としてのヒンジ部１６２ｄを含んでいる。ヒンジ部１６２ｃにより、本体部５３Ａのヒンジ部１６２ｃよりも−Ａ側部分のＣ軸回りの回転が許容され、ヒンジ部１６２ｄにより、本体部５３Ａのヒンジ部１６２ｄよりも−Ａ側部分のＢ軸回りの回転が許容されるようになっている。すなわち、弾性ヒンジ部６１Ｂにより、互いに直交する２つの回転軸回りの回転を許容するジンバル・ジョイントが構成されている。

図６（Ａ）に戻り、他方のリンク４７Ｂも、前述したリンク４７Ａと左右対称ではあるが同様に構成されている。すなわち、リンク４７Ｂは、図６（Ａ）に示されるように、概略矩形枠状の本体部５３Ｂと、該本体部５３Ｂの中空部に配置された駆動素子としてのピエゾ素子５５Ｂと、該ピエゾ素子５５Ｂの伸縮量を検出するセンサ１６３Ｂ₁とを備えている。この場合も、ピエゾ素子５５Ｂの伸縮量（変位量）が所定の縮小率γにより縮小された分だけ、リンク４７Ｂの全長を伸縮することが可能な構成となっている。

その他のリンク４７Ｃ〜４７Ｆも、上記リンク４７Ａ，４７Ｂと同様に構成されており、各リンク内に設けられたピエゾ素子の伸縮量（変位量）は、各リンクに設けられたセンサ１６３Ｃ₁〜１６３Ｆ₁（図９参照）により計測されるようになっている。

図３（Ａ）に戻り、前記ミラーＭ２は、その下面が球面又は非球面などの回転対称な反射面とされ、その回転対称軸（球面軸又は非球面軸）が投影光学系ＰＯの光軸ＡＸにほぼ一致するように位置調整された凹面鏡である（図３（Ｂ）、図４等参照）。このミラーＭ２は、図２の分割鏡筒１５２ａ内で、前述したミラーＭ１を保持する保持機構９２と同様の保持機構によって保持され、該保持機構を構成する前述のパラレルリンク機構４１₁と同様の構成のパラレルリンク機構４１₂（図９参照）によって６自由度方向に駆動可能となっている。また、パラレルリンク機構４１₂を構成する６本のリンクには、センサ１６３Ａ₂〜１６３Ｆ₂（図９参照）が設けられ、各リンク内のピエゾ素子の伸縮量がセンサ１６３Ａ₂〜１６３Ｆ₂によりそれぞれ計測されるようになっている。

なお、ミラーＭ２にも、前述したミラーＭ１と同様に、ミラーＭ２のＸ軸位置を計測するための基準平面とＹ軸位置を計測するための基準平面とが形成されている。従って、投影光学系ＰＯが露光装置に組み込まれた状態では、投影光学系ＰＯの外部に設けられたレーザ干渉計６３Ｘ₂，６３Ｙ₂（図９参照）により、ミラーＭ２の位置が検出されるようになっている。

前記ミラーＭ３は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４を総合するとわかるように、その上面が反射面とされた凸面鏡から成り、投影光学系ＰＯの光軸ＡＸから外れた位置に配置されている。但し、図４に示されるように、ミラーＭ３の反射面は、破線９４ａで示される球面又は非球面などの回転対称な面の一部であり、その回転対称軸（球面軸又は非球面軸）が光軸ＡＸにほぼ一致する位置にミラーＭ３は位置調整されている。このミラーＭ３は、図２の分割鏡筒１５２ｂ内で、前述したミラーＭ１を保持する保持機構９２と同様の保持機構によって保持され、該保持機構を構成する前述のパラレルリンク機構４１₁と同様の構成のパラレルリンク機構４１₃（図９参照）によって６自由度方向に駆動可能となっている。また、パラレルリンク機構４１₃を構成する６本のリンクには、センサ１６３Ａ₃〜１６３Ｆ₃（図９参照）が設けられ、各リンク内のピエゾ素子の伸縮量がセンサ１６３Ａ₃〜１６３Ｆ₃によりそれぞれ計測されるようになっている。

なお、ミラーＭ３にも、前述したミラーＭ１と同様に、ミラーＭ３のＸ軸位置を計測するための基準平面とＹ軸位置を計測するための基準平面とが形成されている。従って、投影光学系ＰＯが露光装置に組み込まれた状態では、投影光学系ＰＯの外部に設けられたレーザ干渉計６３Ｘ₃，６３Ｙ₃（図９参照）により、ミラーＭ３の位置が検出されるようになっている。

前記ミラーＭ４は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４を総合するとわかるように、その下面が反射面とされた凹面鏡から成り、投影光学系ＰＯの光軸ＡＸから大きく外れた位置に配置されている。但し、図４に示されるように、ミラーＭ４の反射面は、破線９４ｂで示される球面又は非球面などの回転対称な面の一部であり、その回転対称軸（球面軸又は非球面軸）が光軸ＡＸにほぼ一致する位置にミラーＭ４は位置調整されている。このミラーＭ４は、図２の分割鏡筒１５２ａ内で、前述したミラーＭ１を保持する保持機構９２と同様の保持機構によって、張り出し部１５２ｆに例えば１つのリンクがはみ出した状態で保持され、該保持機構を構成する前述のパラレルリンク機構４１₁と同様の構成のパラレルリンク機構４１₄（図９参照）によって６自由度方向に駆動可能となっている。また、パラレルリンク機構４１₄を構成する６本のリンクには、センサ１６３Ａ₄〜１６３Ｆ₄（図９参照）が設けられ、各リンク内のピエゾ素子の伸縮量がセンサ１６３Ａ₄〜１６３Ｆ₄によりそれぞれ計測されるようになっている。

なお、ミラーＭ４にも、前述したミラーＭ１〜Ｍ３と同様に、ミラーＭ４のＸ軸位置を計測するための基準平面とＹ軸位置を計測するための基準平面とが形成されている。従って、投影光学系ＰＯが露光装置に組み込まれた状態では、投影光学系ＰＯの外部に設けられたレーザ干渉計６３Ｘ₄，６３Ｙ₄（図９参照）により、ミラーＭ４の位置が検出されるようになっている。

前記ミラーＭ５は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４を総合するとわかるように、その上面が反射面とされ、その一部に切り欠きが形成された全体として概略馬蹄形状の凸面鏡である。このミラーＭ５は、その反射面が球面又は非球面などの回転対称な面の一部となっており、その回転対称軸（球面軸又は非球面軸）が投影光学系ＰＯの光軸ＡＸにほぼ一致するように位置調整されている。このミラーＭ５では、光軸ＡＸより−Ｙ側の部分に照明光ＥＬの光路となる上記切り欠きが形成されている。このミラーＭ５は、図２の分割鏡筒１５２ｅ内で、前述したミラーＭ１を保持する保持機構９２と同様の保持機構によって保持され、該保持機構を構成する前述のパラレルリンク機構４１₁と同様の構成のパラレルリンク機構４１₅（図９参照）によって６自由度方向に駆動可能となっている。また、パラレルリンク機構４１₅を構成する６本のリンクには、センサ１６３Ａ₅〜１６３Ｆ₅（図９参照）が設けられ、各リンク内のピエゾ素子の伸縮量がセンサ１６３Ａ₅〜１６３Ｆ₅によりそれぞれ計測されるようになっている。

なお、ミラーＭ５にも、前述したミラーＭ１〜Ｍ４と同様に、ミラーＭ５のＸ軸位置を計測するための基準平面とＹ軸位置を計測するための基準平面とが形成されている。従って、投影光学系ＰＯが露光装置に組み込まれた状態では、投影光学系ＰＯの外部に設けられたレーザ干渉計６３Ｘ₅，６３Ｙ₅（図９参照）により、ミラーＭ５の位置が検出されるようになっている。

前記ミラーＭ６は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４を総合するとわかるように、その下面が反射面とされ、その一部に切り欠きが形成された全体として概略馬蹄形状の凹面鏡である。このミラーＭ６は、その反射面が球面又は非球面などの回転対称な面の一部となっており、その回転対称軸（球面軸又は非球面軸）が投影光学系ＰＯの光軸ＡＸにほぼ一致するように位置調整されている。このミラーＭ５では、光軸ＡＸより＋Ｙ側の部分に照明光ＥＬの光路となる上記切り欠きが形成されている。このミラーＭ５は、図２の分割鏡筒１５２ｄ内で、前述したミラーＭ１を保持する保持機構９２と同様の保持機構によって保持され、該保持機構を構成する前述のパラレルリンク機構４１₁と同様の構成のパラレルリンク機構４１₆（図９参照）によって６自由度方向に駆動可能となっている。また、パラレルリンク機構４１₆を構成する６本のリンクには、センサ１６３Ａ₆〜１６３Ｆ₆（図９参照）が設けられ、各リンク内のピエゾ素子の伸縮量がセンサ１６３Ａ₆〜１６３Ｆ₆によりそれぞれ計測されるようになっている。

なお、ミラーＭ６にも、前述したミラーＭ１〜Ｍ５と同様に、ミラーＭ６のＸ軸位置を計測するための基準平面とＹ軸位置を計測するための基準平面とが形成されている。従って、投影光学系ＰＯが露光装置に組み込まれた状態では、投影光学系ＰＯの外部に設けられたレーザ干渉計６３Ｘ₆，６３Ｙ₆（図９参照）により、ミラーＭ６の位置が検出されるようになっている。

ここで、上述のようにして構成された投影光学系ＰＯの作用について図４に基づいて説明する。光源装置１２から射出され、投影光学系ＰＯの鏡筒５２に形成された開口５２ａを介して鏡筒５２の内部に入射された照明光（ＥＵＶ光）ＥＬは、鏡筒５２内に配置された照明光学系の一部を構成する折り曲げミラーＭでほぼ上向きに反射され、鏡筒５２の開口５２ｂを介してレチクルＲに所定の入射角で入射する。そして、レチクルＲのパターン面で反射された照明光ＥＬは、ミラーＭ１で反射されてミラーＭ２の反射面に集光される。次いで、ミラーＭ２の反射面で反射された照明光ＥＬは、ミラーＭ３、Ｍ４で順次反射され、ミラーＭ６の切り欠きを通過してミラーＭ５に入射し、ミラーＭ５の反射面で反射される。その後、ミラーＭ５で反射された照明光ＥＬは、ミラーＭ６で反射され、パターンの結像光束となってミラーＭ５の切り欠きを介してウエハＷ上に照射される。

図９には、本実施形態に係る露光装置１０の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御する主制御装置２０を中心として構成されている。

次に、主制御装置２０（図９参照）による、パラレルリンク機構を介したミラーの６自由度方向の位置・姿勢制御について、パラレルリンク機構４１₁及びミラーＭ１を代表的に採りあげて、図１０〜図１３に基づいて説明する。なお、図１０〜図１３には、インナーリング４２及びパラレルリンク機構４１₁を構成する６本のリンク４７Ａ〜４７Ｆ、並びにアウターリング４８が模式的に示されている。また、インナーリング４２の駆動は該インナーリング４２にミラー保持部材４４Ａ〜４４Ｃを介して保持されたミラーＭ１の駆動を意味する。また、これらの図において、点線で示された状態が基準となる状態（位置・姿勢）を示す。

主制御装置２０では、例えば、リンク４７Ａ〜４７Ｆを構成するピエゾ素子を伸長させ、各リンクの全長を図１０中に点線で示される状態から実線で示される状態に変化させることにより、インナーリング４２（ミラーＭ１）を距離Ｌ１だけ＋Ｚ方向に移動させることができる。勿論、主制御装置２０では、この状態から、インナーリング４２（ミラーＭ１）を距離Ｌ１だけ−Ｚ方向に移動させたい場合には、上記と逆にピエゾ素子を収縮させれば良い。

また、主制御装置２０では、例えば、リンク４７Ａ〜４７Ｆを構成するピエゾ素子の伸縮を適宜制御して、各リンクを図１１中に点線で示される状態から実線で示される状態に変化させることにより、インナーリング４２（ミラーＭ１）を距離Ｌ２だけ水平面内（例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）で移動させることができる。

また、主制御装置２０では、例えば、リンク４７Ａ〜４７Ｆを構成するピエゾ素子の伸縮を適宜制御して、各リンクを図１２中に点線で示される状態から実線で示される状態に変化させることにより、インナーリング４２（ミラーＭ１）をその重心を通る軸周り（例えばＸ軸回り、又はＹ軸回り）に微小角度φ₁だけ回転させることができ、これによりインナーリング４２（ミラーＭ１）のθｘ回転（ピッチング量）又はθｙ回転（ローリング量）の調整が可能となる。

また、主制御装置２０では、例えば、リンク４７Ａ〜４７Ｆを構成するピエゾ素子の伸縮を適宜制御して、各リンクを図１３中に点線で示される状態から実線で示される状態に変化させることにより、インナーリング４２（ミラーＭ１）をその重心を通るＺ軸回りに微小角度φ₂だけ回転させることができ、これによりインナーリング４２（ミラーＭ１）のθｚ回転（ヨーイング量）の調整が可能となる。

このように、主制御装置２０が、パラレルリンク機構４１₁を構成する各リンク４７Ａ〜４７Ｆのピエゾ素子を伸縮制御することで、ミラーＭ１の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置・姿勢制御を行うことができる。

本実施形態では、上記と同様に、主制御装置２０が、パラレルリンク機構４１₂〜４１₆の各リンクの伸縮を制御することで、ミラーＭ２〜Ｍ６の６自由度方向の位置・姿勢制御を行うことができるようになっている。

上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１０では、通常のスキャナ（スキャニング・ステッパ）と同様に、レチクルＲのロード（又はレチクル交換）、ウエハＷのロード（又はウエハ交換）、レチクルアライメント及びアライメント系ＡＬＧのベースライン計測、並びにウエハアライメント（例えばＥＧＡ方式のアライメント）などの露光のための準備作業が行われる。但し、レチクルアライメントに際しては、レチクルＲに形成された不図示のレチクルアライメントマークのウエハＷ面上への投影像が空間像計測器ＦＭを用いて検出される点が通常のスキャナと異なる。

そして、ウエハアライメントの終了後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光がＥＵＶ光ＥＬを露光用照明光として行われる。このステップ・アンド・スキャン方式の露光動作におけるウエハステージＷＳＴのショット間ステッピング動作、及びウエハＷ上の各ショット領域に対する走査露光動作は、通常のスキャナと特に異なることがないので詳細説明は省略する。

なお、上記の走査露光中やアライメント中には、ウエハフォーカスセンサ（１４ａ、１４ｂ）によってウエハＷ表面と投影光学系ＰＯの間隔、ＸＹ平面に対する傾斜が計測され、主制御装置２０によってウエハＷ表面と投影光学系ＰＯとの間隔、平行度が常に一定になるようにウエハステージＷＳＴが制御される。また、主制御装置２０では、レチクルフォーカスセンサ（１３ａ、１３ｂ）の計測値に基づいて、露光中（レチクルパターンの転写中）の投影光学系ＰＯとレチクルＲのパターン面との間隔が常に一定に保たれるように、レチクルＲの投影光学系ＰＯの光軸方向（Ｚ方向）の位置を調整しつつ、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとをＹ軸方向に沿って同期移動させる。

本実施形態の露光装置１０では、例えば定期的にオペレータによって投影光学系ＰＯの結像特性が計測され、その結像特性の計測結果に基づいて主制御装置２０により投影光学系ＰＯの所定の結像特性、例えば像面湾曲、非点収差、コマ収差、球面収差及び歪曲収差などが調整される。

主制御装置２０では、結像特性の計測結果に基づいて、上記各収差のうち、適正範囲外となっていた収差が適正範囲内となるような、６つのミラーＭ１〜Ｍ６のうちの少なくとも１つのミラーの駆動方向及び駆動量を、所定の演算により算出し、駆動すべきミラーに対応するパラレルリンク機構を制御する。この場合、対応するレーザ干渉計で検出されるそのミラーの位置情報が主制御装置２０に供給され、主制御装置２０では検出されるミラーの駆動方向の位置偏差が零となるようにフィードバック制御によりパラレルリンク機構を制御する。

なお、上記の投影光学系ＰＯの結像特性の調整の前提として行われる結像特性の計測方法としては、例えば所定の計測用パターンが形成された計測用マスクを用いて露光を行い、計測用パターンの投影像が転写形成されたウエハを現像して得られるレジスト像を計測した計測結果に基づいて結像特性を算出する方法（焼き付け法）や、ウエハステージＷＳＴに取り付け可能な波面収差計測器を用いた投影光学系ＰＯの波面収差の計測などが代表的に挙げられる。特に後者の波面収差計測による場合には、例えば国際公開ＷＯ０３／０７５３２８号パンフレットに開示されるように、予め波面収差変化表とツェルニケ感度表とを用意しておくことで、これらを用いた最小二乗演算により、各ミラーの駆動方向及び目標駆動量を容易に算出することができるとともに、ザイデル収差などの低次収差のみならず高次収差の調整も可能となる。

以上説明したように、本実施形態に係るミラー保持装置９２を構成するパラレルリンク機構４１₁は、ミラーＭ１を保持する保持機構（ミラー保持部材４４Ａ〜４４Ｃ）がそのエンドエフェクタを構成するインナーリング４２に設けられ、該インナーリング４２をそのベースを構成するアウターリング４８に対して６自由度方向に駆動するリンク機構４６を有しており、該リンク機構４６を構成するリンク４７Ａ〜４７Ｆのそれぞれは、伸縮自在の駆動素子（ピエゾ素子）と、該駆動素子の伸縮方向の一端に直列接続され、駆動素子の伸縮変位を縮小してインナーリング４２に伝達する変位縮小機構部５９と、を有している。その他のミラーＭ２〜Ｍ６を、それぞれ６自由度方向に移動可能に保持するミラー保持装置もミラー保持装置９２と同様に構成されている。

このため、本実施形態のミラー保持装置では、各リンク、ひいてはリンク機構を小型、軽量に設定可能であるとともに、駆動素子の伸縮が変位縮小機構部により縮小されてインナーリング４２に伝達され、これによりインナーリング４２と一体でミラーが駆動される。従って、ミラーの高精度な微小駆動が可能になるとともに、図４に示されるようにミラー（光学部材）及び光束が密集した空間であってもパラレルリンク機構４１₁〜４１₆を支障なく配置することが可能になっている。

また、本実施形態によると、投影光学系ＰＯを構成する複数のミラーＭ１〜Ｍ６の全てが、該ミラーを高精度に微小駆動することが可能な前述のミラー保持装置により保持されていることから、投影光学系ＰＯ内でのミラーの微調整、ひいては投影光学系ＰＯの光学特性（例えば結像特性）の高精度な調整を行うことが可能となっている。

また、本実施形態の露光装置１０によると、投影光学系ＰＯの結像特性（光学特性）を高精度に調整した状態で、その投影光学系ＰＯを介してレチクルＲに形成されたパターンをウエハＷ上に高精度に転写することができる。また、露光装置１０では、極めて波長の短いＥＵＶ光ＥＬを露光光として用い、色収差のない反射系の投影光学系ＰＯを介してレチクルＲのパターンがウエハＷ上に転写されるので、レチクルＲ上の微細パターンをウエハＷ上の各ショット領域に高精度に転写することができる。具体的には、最小線幅７０ｎｍ程度の微細パターンの高精度な転写が可能である。

なお、上記実施形態では、インナーリング４２とリンクとの連結部近傍及びアウターリングとリンクとの連結部近傍には、弾性ヒンジ部６１Ａ，６１Ｂを形成することとした。しかしながら本発明がこれに限られるものではなく、リンクの長手方向に直交する面内の互いに直交する２つの回転軸回りの回転を許容するその他のジンバル・ジョイントを設けることとしても良い。勿論、ジンバル・ジョイントに代えて、ボールジョイントなどを設けることとしても良い。

なお、上記実施形態では、変位縮小機構部をリンクのガイド部などと一体成形する場合について説明したが、変位縮小機構はガイド部とは別に設け、両者を一体化する構成としても良い。

なお、上記実施形態では、駆動素子として、ピエゾ素子を採用する場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、その長手方向の全長を伸縮させることが可能な駆動素子であれば、種々の駆動素子を採用することができる。

また、上記実施形態では、ピエゾ素子の伸縮量を検出するセンサとして、静電容量センサを採用した場合について説明したが、これに限らず、その他のセンサ（例えばリニアエンコーダなど）の、駆動素子の伸縮量を検出することが可能なセンサであれば、種々のセンサを採用することが可能である。なお、ピエゾ素子の伸縮量を検出するセンサをリンクに直接設ける場合に限らず、外部にセンサを設けることとしても良い。また、ピエゾ素子の伸縮量を検出する場合に限らず、リンクの実際の伸縮量を検出するセンサを採用することとしても良い。

なお、上記実施形態では、６つのミラーのそれぞれを、いずれも６自由度方向に駆動する場合について説明したが、少なくとも１つのミラーが駆動可能であれば良い。また、その少なくとも１つのミラーは、２自由度方向、３自由度方向、４自由度方向、あるいはＺ軸回りの回転を除く５自由度方向に関して駆動可能であっても良い。

また、上記実施形態では、投影光学系ＰＯ内の全てのミラーを本発明の光学部材保持装置により保持する場合について説明したが、投影光学系ＰＯ内の１つ以上のミラーが本発明の光学部材保持装置により保持されていれば良く、この場合であっても、そのミラーを高精度に微小駆動することが可能であることから、投影光学ＰＯ内でのミラーの微調整、ひいては投影光学系ＰＯの光学特性の高精度な調整が可能である。

なお、上記実施形態では、変位縮小機構として、てこの原理を利用した機構を採用したが、本発明がこれに限られるものではなく、その他の機構を採用することも可能である。

なお、上記実施形態では、光学部材がミラーの場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、光学部材がレンズであっても良い。

また、上記実施形態では、露光光としてＥＵＶ光を用い、６枚のミラーのみから成るオール反射の投影光学系を用いる場合について説明したが、これは一例であって、本発明がこれに限定されないことは勿論である。すなわち、例えば、特開平１１−３４５７６１号公報に開示されるような４枚のミラーのみから成る投影光学系を備えた露光装置は勿論、光源に波長１００〜１６０ｎｍのＶＵＶ光源、例えばＡｒ₂レーザ（波長１２６ｎｍ）を用い、４〜８枚のミラーを有する投影光学系などにも好適に適用することができる。また、レンズのみから成る屈折系の投影光学系、レンズを一部に含む反射屈折系の投影光学系のいずれにも、本発明は好適に適用することができる。

なお、上記実施形態では、本発明の光学ユニットを、露光装置を構成する投影光学系として採用した場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、例えば、本発明の光学ユニットを照明光学系として採用することとしても良い。

なお、上記実施形態では、露光光として波長１１ｎｍのＥＵＶ光を用いる場合について説明したが、これに限らず、露光光として波長１３ｎｍのＥＵＶ光を用いても良い。この場合には、波長１３ｎｍのＥＵＶ光に対して約７０％の反射率を確保するため、各ミラーの反射膜としてモリブデンＭｏとケイ素Ｓｉを交互に積層した多層膜を用いる必要がある。

また、上記実施形態では、露光光源としてレーザ励起プラズマ光源を用いるものとしたが、これに限らず、ＳＯＲ、ベータトロン光源、ディスチャージド光源、Ｘ線レーザなどのいずれを用いても良い。

以上説明したように、本発明の光学部材保持装置は、光学部材を所定方向に移動可能に保持するのに適している。また、本発明の光学ユニットは、露光装置の投影光学系に用いるのに適している。また、本発明の露光装置は、マスクのパターンを感光物体上に転写するのに適している。

本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。 図１の投影光学系の概略斜視図である。 図３（Ａ），図３（Ｂ）は、投影光学系を構成するミラーの配置を説明するための図である。 投影光学系を構成するミラーの作用を説明するための図である。 分割鏡筒１５２ｃの一部を破断して示す斜視図である。 図６（Ａ）は、リンク４７Ａ，４７Ｂを拡大して示す斜視図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）から本体部のみを取り出して示す斜視図である。 図７（Ａ）は、変位縮小機構部を拡大して示す図であり、図７（Ｂ）は、ピエゾ素子５５Ａが＋Ａ方向に伸長したときの変位縮小機構部の状態を示す図であり、図７（Ｃ）は、ピエゾ素子５５Ａが−Ａ方向に収縮したときの変位縮小機構部の状態を示す図である。 弾性ヒンジ部を拡大して示す斜視図である。 本発明の一実施形態の制御系を示すブロック図である。 ミラーの６自由度方向の駆動を説明するための図（その１）である。 ミラーの６自由度方向の駆動を説明するための図（その２）である。 ミラーの６自由度方向の駆動を説明するための図（その３）である。 ミラーの６自由度方向の駆動を説明するための図（その４）である。

符号の説明

１０…露光装置、４１₁…パラレルリンク機構（パラレルリンクメカニズム）、４２…インナーリング（エンドエフェクタ）、４４Ａ〜４４Ｃ…保持部材（ミラー保持部材）、４７Ａ〜４７Ｆ…リンク、４８…アウターリング（ベース）、４９…変位縮小機構部（変位縮小機構）、５５Ａ…ピエゾ素子（駆動素子）、６１Ａ，６１Ｂ…弾性ヒンジ部（ジンバル・ジョイント）、９２…ミラー保持装置（光学部材保持装置）、１６２ａ，１６２ｃ…ヒンジ部（第１の幅狭部）、１６２ｂ，１６２ｄ…ヒンジ部（第２の幅狭部）、１６３Ａ₁〜１６３Ｆ₆…センサ、Ｍ１〜Ｍ６…ミラー（光学部材）、ＰＯ…投影光学系（光学ユニット）、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（物体）。

Claims (13)

1. 光学部材を所定方向に移動可能に保持する光学部材保持装置であって、
   前記光学部材を保持する保持機構と；
   前記保持機構がそのエンドエフェクタに設けられ、該エンドエフェクタをそのベースに対して複数自由度方向に駆動するリンク機構を有するパラレルリンクメカニズムと；を備え、
   前記リンク機構を構成する各リンクが、伸縮自在の駆動素子と、該駆動素子の伸縮方向の一端に直列接続され、前記駆動素子の伸縮変位を縮小して前記エンドエフェクタに伝達する変位縮小機構と、をそれぞれ有していることを特徴とする光学部材保持装置。
2. 前記各リンクの前記エンドエフェクタ及び前記ベースとの連結部には、前記リンクを構成する前記駆動素子の伸縮方向に直交する面内の互いに直交する２つの回転軸回りの回転を許容するジンバル・ジョイントがそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学部材保持装置。
3. 前記各ジンバル・ジョイントは、前記リンクの前記エンドエフェクタ又は前記ベースとの連結部に設けられ、前記リンクを構成する前記駆動素子の伸縮方向の異なる位置に互いに直交する第１の幅狭部と第２の幅狭部とがそれぞれ形成された部材によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光学部材保持装置。
4. 前記変位縮小機構は、前記部材と一体成形されていることを特徴とする請求項３に記載の光学部材保持装置。
5. 前記駆動素子は、ピエゾ素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学部材保持装置。
6. 前記駆動素子の伸縮量を検出するセンサを更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学部材保持装置。
7. 前記センサは、静電容量センサであることを特徴とする請求項６に記載の光学部材保持装置。
8. 前記パラレルリンクメカニズムは、前記光学部材を６自由度方向に駆動することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学部材保持装置。
9. 前記変位縮小機構は、てこの原理を利用した機構であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学部材保持装置。
10. 複数の光学部材を備える光学ユニットにおいて、
    前記複数の光学部材の少なくとも１つが請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学部材保持装置により保持されていることを特徴とする光学ユニット。
11. 前記複数の光学部材の全てが、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学部材保持装置により保持されていることを特徴とする請求項１０に記載の光学ユニット。
12. マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して物体上に転写する露光装置であって、
    請求項１０又は１１に記載の光学ユニットを前記投影光学系として具備する露光装置。
13. 前記マスクとして反射型マスクが用いられ、
    前記光学ユニットを構成する全ての光学部材はミラーであり、各ミラーの反射面には、その表面に極端紫外光を反射させるための多層膜が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
    

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