光學(xué)裝置、投影光學(xué)系統(tǒng)、曝光裝置及物品的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光學(xué)裝置、投影光學(xué)系統(tǒng)、曝光裝置以及物品的制造方法。該光學(xué)裝置用于使鏡的反射面變形，所述光學(xué)裝置包括：底板；多個第一致動器，其各自被構(gòu)造為向與所述反射面相背對的面施加力；多個第二致動器，其各自具有比所述第一致動器低的剛度，并且被構(gòu)造為向與所述反射面相背對的面施加力；傳感器，其被構(gòu)造為檢測表示所述多個第一致動器中的各個的驅(qū)動狀態(tài)的信息；以及控制單元，其被構(gòu)造為基于所述傳感器的輸出，以將所述反射面的形狀改變?yōu)槟繕诵螤畹姆绞綄λ龆鄠€第一致動器中的各個的驅(qū)動以及所述多個第二致動器中的各個的驅(qū)動進行控制。
【專利說明】光學(xué)裝置、投影光學(xué)系統(tǒng)、曝光裝置及物品的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于使鏡的反射面變形的光學(xué)裝置、使用該光學(xué)裝置的投影光學(xué) 系統(tǒng)、曝光裝置以及物品的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于天文望遠鏡以及用來制造半導(dǎo)體設(shè)備等的曝光裝置需要提高分辨率，因此有 必要精確地校正這些裝置中使用的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)像差。為了實現(xiàn)此，提出了如下光學(xué)裝 置：通過使光學(xué)系統(tǒng)中包括的鏡的反射面變形，校正光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)像差（參見專利文獻1 和2)。專利文獻1和2中描述的各光學(xué)裝置具有各自用于向鏡的背面（與反射面相背對的 面）施加力的多個致動器，并且能夠通過控制各致動器的驅(qū)動以使鏡的反射面變形，校正 光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)像差。
[0003] 如果當光學(xué)裝置使鏡的反射面變形時鏡發(fā)生振動，則可能難以精確地校正光學(xué)系 統(tǒng)的光學(xué)像差。因此，需要光學(xué)裝置以鏡的固有頻率變高的方式支持鏡。然而，在專利文獻 1和2中描述的光學(xué)裝置中，使用具有低剛度的致動器作為用于向鏡的背面施加力的各致 動器，并且能夠由支持構(gòu)件在鏡的周邊部支持鏡。因此，在專利文獻1和2中描述的光學(xué)裝 置中，難以以鏡的固有頻率變高的方式支持鏡。
[0004] [專利文獻1]日本特開第2005-4146號公報
[0005] [專利文獻2]日本特開第2004-64076號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供例如一種在使鏡的反射面變形方面有利的光學(xué)裝置。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于使鏡的反射面變形的光學(xué)裝置，該光學(xué) 裝置包括：底板；多個第一致動器，其各自具有連接到與所述鏡的所述反射面相背對的面 的第一端子以及連接到所述底板的第二端子，并且被構(gòu)造為通過以改變所述第一端子與所 述第二端子之間的距離的方式進行變形，向與所述反射面相背對的面施加力；多個第二致 動器，其各自具有比所述第一致動器低的剛度，布置在所述鏡與所述底板之間，并且被構(gòu)造 為向與所述反射面相背對的面施加力；傳感器，其被構(gòu)造為檢測表示所述多個第一致動器 中的各個的驅(qū)動狀態(tài)的信息；以及控制單元，其被構(gòu)造為基于所述傳感器的輸出，以將所述 反射面的形狀改變?yōu)槟繕诵螤畹姆绞綄λ龆鄠€第一致動器中的各個的驅(qū)動以及所述多 個第二致動器中的各個的驅(qū)動進行控制。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種物品的制造方法，該物品的制造方法包括以 下步驟：使用曝光裝置對基板進行曝光；使所曝光的基板顯影；以及對所顯影的基板進行 處理以制造所述物品，其中，用于對所述基板進行曝光的所述曝光裝置包括投影光學(xué)系統(tǒng)， 該投影光學(xué)系統(tǒng)具有光學(xué)裝置，其中，用于使鏡的反射面變形的所述光學(xué)裝置包括：底板； 多個第一致動器，其各自具有連接到與所述鏡的所述反射面相背對的面的第一端子以及連 接到所述底板的第二端子，并且被構(gòu)造為通過以改變所述第一端子與所述第二端子之間的 距離的方式進行變形，向與所述反射面相背對的面施加力；多個第二致動器，其各自具有比 所述第一致動器低的剛度，布置在所述鏡與所述底板之間，并且被構(gòu)造為向與所述反射面 相背對的面施加力；傳感器，其被構(gòu)造為檢測表示所述多個第一致動器中的各個的驅(qū)動狀 態(tài)的信息；以及控制單元，其被構(gòu)造為基于所述傳感器的輸出，以將所述反射面的形狀改變 為目標形狀的方式對所述多個第一致動器中的各個的驅(qū)動以及所述多個第二致動器中的 各個的驅(qū)動進行控制。
[0009] 通過以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的其他特征將變得清楚。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖IA是示出根據(jù)第一實施例的光學(xué)裝置的截面圖；
[0011] 圖IB是示出根據(jù)第一實施例的光學(xué)裝置的圖；
[0012] 圖2是示出根據(jù)第一實施例的光學(xué)裝置的截面圖；
[0013] 圖3是示出第二致動器的示例的圖；
[0014] 圖4是示出當生成柔度矩陣時的光學(xué)裝置的布置的截面圖；
[0015] 圖5是示出根據(jù)第二實施例的光學(xué)裝置的截面圖；
[0016] 圖6是示出根據(jù)第二實施例的光學(xué)裝置的截面圖；
[0017]圖7是示出根據(jù)第三實施例的光學(xué)裝置的截面圖；
[0018]圖8是示出曝光裝置的圖；
[0019]圖9是示出使用耦合機構(gòu)連接第一致動器和鏡的情況的圖；
[0020] 圖10是用于說明耦合機構(gòu)的圖；
[0021] 圖IlA是用于說明使用耦合機構(gòu)對光學(xué)裝置的組裝的截面圖；
[0022] 圖IlB是用于說明使用耦合機構(gòu)對光學(xué)裝置的組裝的截面圖；
[0023] 圖IlC是用于說明使用耦合機構(gòu)對光學(xué)裝置的組裝的截面圖；以及
[0024] 圖IlD是用于說明使用耦合機構(gòu)對光學(xué)裝置的組裝的截面圖。

【具體實施方式】
[0025] 下面，將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例。請注意，相同的附圖標記在所有圖 中表示相同的構(gòu)件，并且將不給出其重復(fù)描述。
[0026]〈第一實施例〉
[0027] 將參照圖IA描述根據(jù)第一實施例的光學(xué)裝置100。圖IA是示出根據(jù)第一實施例 的光學(xué)裝置100的截面圖。第一實施例的光學(xué)裝置100包括鏡1、底板6、多個第一致動器 2、多個第二致動器4、多個位移傳感器3以及控制單元15。控制單元15包括CPU和存儲器， 并且控制各第一致動器2的驅(qū)動以及各第二致動器4的驅(qū)動。
[0028] 鏡1包括反射光的反射面la、以及作為與反射面Ia相背對的面的背面lb。鏡1經(jīng) 由多個第一致動器2被底板6支持。鏡1可以經(jīng)由至少3個第一致動器2被底板6支持。 各第一致動器2包括連接到鏡1的背面Ib的第一端子2a、以及連接到底板6的第二端子 2b。各第一致動器2能夠變形，以改變第一端子2a與第二端子2b之間的距離，從而將力施 加至背面Ib上的連接第一端子2a的位置。諸如壓電致動器、磁致伸縮元件或電絲杠等具 有高剛度的致動器被用作第一致動器2。參照圖1A，第一致動器2的第一端子2a直接連接 到鏡1的背面lb，第一致動器2的第二端子2b直接連接到底板6。然而，本發(fā)明并不限于 此。例如，第一致動器2的第一端子2a可以經(jīng)由彈性構(gòu)件或剛體連接到鏡1的背面lb，第 一致動器2的第二端子2b可以經(jīng)由彈性構(gòu)件或剛體連接到底板6。
[0029] 由于光學(xué)裝置100包括多個第一致動器2,因此當組裝光學(xué)裝置100時難以使所有 第一致動器的長度與預(yù)定值匹配。因此，鏡1在組裝時可能被扭曲。為了在維持鏡1的滿意 的形狀精度的同時組裝光學(xué)裝置1〇〇,有必要吸收各第一致動器2的長度的誤差。此外，驅(qū) 動鏡1以使其變形，因此鏡1具有低剛度，并且容易因外力而變形。由于一般的螺紋緊固方 法對鏡1施加外力，因此無法在組裝時使用該方法，從而使得不能夠維持滿意的形狀精度。
[0030] 如圖9所示，耦合機構(gòu)18能夠通過吸收各第一致動器2的長度的誤差，連接鏡1 和第一致動器2。耦合機構(gòu)18能夠根據(jù)各第一致動器2的長度的誤差（第一端子2a與第 二端子2b之間的距離的誤差）進行調(diào)整。
[0031] 下面，將參照圖10描述耦合機構(gòu)18。耦合機構(gòu)18包括錐形部18a、V形槽部18b 及球端桿18c。錐形部18a由磁鐵部ISa2以及形成有圓錐狀凹槽（下文中稱為"錐形"）的、 由非磁性材料制成的非磁性錐形部Wa1構(gòu)成。在V形槽部18b中，在垂直方向上形成V形 槽。錐形部18a連接到鏡1，V形槽部18b連接到第一致動器2。球端桿18c的錐形部18a 偵Ij的球由磁性材料制成。
[0032] 下面，將參照圖IlA至圖IlD說明使用耦合機構(gòu)18對光學(xué)裝置100的組裝。圖 IlA至圖IlD是各自示出由圖10中的單點劃線表示的面的截面圖。錐形部18a被附裝到鏡 1偵彳，V形槽部18b被附裝到第一致動器2。如圖IlA所示，使球端桿18c的一個球沿V形 槽部18b的V形槽接觸。如圖IlB所示，使球與V形槽輕微接觸。如圖IlC所示，在使球與 V形槽保持輕接觸的同時，另一個球被插入至錐形部18a的錐形。此時，錐形部18a的磁鐵 部ISa2的磁力吸引球。因此，沒有必要施加力以將球插入至錐形部18a，從而使由于施加力 以插入球而導(dǎo)致的鏡的改變最小化。由于非磁性錐形部ISa1的圓錐形狀，能夠順暢地地插 入磁性球，直到使磁性球與錐形線接觸為止。如果無法降低錐形部18a與球之間的摩擦，則 可以通過向錐形或球的表面提供諸如DLC(類金剛石碳）等的摩擦降低方法，來促進球的順 暢插入。
[0033] 通過以上處理，鏡1側(cè)的球被約束。接下來，底板6側(cè)的球?qū)⒈患s束。參照圖11C， 球僅接觸V形槽。因此，如圖IlD所示，使用約束部Wb1按壓球并將球約束在V形槽部18b 中。即使如圖IlD所示，錐形部18a和V形槽部18b不在一條直線（Z軸）上，球端桿18c 也能夠連接鏡1和第一致動器2?？梢圆豢紤]鏡1與第一致動器2之間的間隔，而以任意的 間隔連接這兩者。由于在連接時沒有施加使鏡1變形的不必要的力，因此在組裝光學(xué)裝置 100時能夠使鏡1的變形最小化。
[0034] 與上述彈性構(gòu)件類似地，耦合機構(gòu)18可以相對于第一致動器2布置在鏡1或底板 6側(cè)。彈性構(gòu)件可以配設(shè)在球端桿18c的桿部分中。此外，為了提高耦合機構(gòu)18的穩(wěn)定性， 在組裝之后，球和錐形部18a或者球和V形槽部18b可以被粘附并固定。
[0035] 多個位移傳感器3中的各個配設(shè)在第一致動器2中的相應(yīng)的一個附近，并且檢測 第一致動器2的第一端子2a與第二端子2b之間的位移，以進行第一致動器2的反饋控制。 在下文中，第一致動器2的第一端子2a與第二端子2b之間的位移將被稱為"驅(qū)動位移"。 如果例如壓電致動器被用作第一致動器2,則在壓電致動器中發(fā)生滯后，因此，可能無法獲 得與壓電致動器的命令值（電壓）相對應(yīng)的位移。因此，有必要在光學(xué)裝置100中配設(shè)用 于檢測表示多個第一致動器2中的各個的驅(qū)動狀態(tài)的信息的傳感器。在第一實施例中，位 移傳感器3用作傳感器，并且檢測第一致動器2的驅(qū)動位移作為表示驅(qū)動狀態(tài)的信息。當 壓電致動器用作第一致動器2時，位移傳感器3檢測第一致動器2的驅(qū)動位移，并且通過基 于檢測出的驅(qū)動位移（位移傳感器3的輸出）與目標位移之差的命令值，進行反饋控制。
[0036] 在第一實施例的光學(xué)裝置100中，在各個第一致動器2附近配設(shè)了位移傳感器3。 然而，例如，也可以替代位移傳感器3,配設(shè)各自用于檢測第一致動器2的驅(qū)動力的力傳感 器30。圖2是示出當使用力傳感器30時的光學(xué)裝置100的截面圖。各力傳感器30布置 在例如第一致動器2與底板6之間，并且能夠檢測由第一致動器2施加至鏡1的背面Ib的 力，即第一致動器2的驅(qū)動力。
[0037] 多個第二致動器4中的各個布置在鏡1與底板6之間，并且使用具有比第一致動 器2低的剛度的致動器。包括彼此不接觸的可動元件4a和定子4b的非接觸式致動器（例 如，線性電機、電磁鐵或靜電致動器）用作第二致動器4。在第一實施例中，定子4b經(jīng)由構(gòu) 件5被固定至底板6,可動元件被固定至鏡1的背面lb。這使得各第二致動器4能夠通過 向鏡1的背面Ib施加力來改變鏡1與底板6之間的距離。與第一致動器2不同，各第二致 動器4不包括用于檢測第二致動器4的位移的傳感器。這是因為在第二致動器4中難以發(fā) 生滯后，并且能夠獲得與第二致動器4的命令值（電流或電壓）相對應(yīng)的位移。即，沒有必 要使用傳感器的檢測結(jié)果（輸出）進行第二致動器4的反饋控制。如圖3所示，各第二致 動器4可以被構(gòu)造為包括串聯(lián)連接的彈性構(gòu)件22和致動器20。例如，串聯(lián)連接到彈性構(gòu)件 22的致動器20包括電磁電機20a和和螺桿20b。在這種情況下，可動元件包括螺桿20b、彈 性構(gòu)件22和耦合襯墊23。定子包括電磁電機20a。致動器20通過控制單元15向電磁電 機20a供給信號，在垂直方向上驅(qū)動螺桿20b。例如，螺旋彈簧用作彈性構(gòu)件22,并且一端 連接到螺桿20b的端部，另一端經(jīng)由所述耦合襯墊23連接到鏡1的背面lb。
[0038] 圖IB是示出根據(jù)第一實施例的光學(xué)裝置100中的多個致動器的布置的示例的圖。 參照圖1B，實心圓圈分別表示第一致動器2,空心圓圈分別表示第二致動器4。多個第一致 動器2例如均等地分擔(dān)鏡1的質(zhì)量，并且可以布置為使得光學(xué)裝置100的最低階固有頻率 變?yōu)榈扔诨蚋哂谄谕l率。此外，如圖IB所示，多個第一致動器2彼此分開布置，使得至少 一個第二致動器4布置在相鄰的第一致動器2之間。通過如上所述布置多個第二致動器4， 能夠加寬相鄰的第一致動器2的間隔。
[0039] 在具有上述布置的光學(xué)裝置100中，為了控制鏡1的反射面Ia的形狀，用于驅(qū)動 多個第一致動器2和多個第二致動器4的柔度矩陣是必要的。柔度矩陣包括用于將施加至 鏡1的背面Ib的力（電流或電壓）轉(zhuǎn)換為反射面Ia的位移量的轉(zhuǎn)換系數(shù)。將描述使用如 圖IB所示的多個第一致動器2和多個第二致動器4在光學(xué)裝置100中生成柔度矩陣的方 法。在柔度矩陣的生成中，M代表第一致動器2的數(shù)量與第二致動器4的數(shù)量的和，N代表 測量鏡1的反射面Ia的變形（位移量）的點的數(shù)量。
[0040] 圖4是示出當生成柔度矩陣時的光學(xué)裝置100的布置的截面圖。為了生成柔度矩 陣，有必要檢測各第一致動器2的驅(qū)動電壓或驅(qū)動力。能夠從命令值中容易地獲取驅(qū)動電 壓。然而，如果期望獲取驅(qū)動力，則如圖4所示，有必要僅在各第一致動器2的側(cè)面上配設(shè) 應(yīng)變片7,并且通過應(yīng)變片7檢測第一致動器2的驅(qū)動力。
[0041] 控制單元15逐個依次驅(qū)動包括多個第一致動器2和多個第二致動器4的所有致 動器。當逐個驅(qū)動致動器時，控制單元15獲取各第一致動器2的驅(qū)動電壓、或者由應(yīng)變片 7檢測出的各第一致動器2的驅(qū)動力、以及各第二致動器4的驅(qū)動力（換算自命令值）。當 逐個驅(qū)動致動器時，控制單元15還獲取表示鏡1的反射面Ia的變形的信息。然后，控制單 元15能夠基于各第一致動器2的驅(qū)動電壓或驅(qū)動力、各第二致動器4的驅(qū)動力以及表示鏡 1的反射面Ia的變形的信息，生成柔度矩陣。用于測量鏡1的反射面Ia的形狀的測量單元 (未示出）可以配設(shè)在光學(xué)裝置1〇〇中，以獲取表示鏡1的反射面Ia的變形的信息。
[0042] 設(shè)M是在鏡1的背面Ib上布置的第一致動器2的數(shù)量與第二致動器4的數(shù)量的 和，N是鏡1的反射面Ia上的計算點或測量點的數(shù)量。為了便于描述，用于生成各第一致 動器2中的驅(qū)動電壓或驅(qū)動力以及各第二致動器4中的驅(qū)動力的命令值被定義為"驅(qū)動命 令值"，并且由FjU= 1，...，M)表示。當驅(qū)動命令值Fj被提供給鏡1的背面Ib上的位置 j處的致動器時，在鏡1的反射面Ia上的任意點P(Xi，Yi)生成的位移量Zij由下面的等式 給出：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于使鏡的反射面變形的光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置包括： 底板； 多個第一致動器，其各自具有連接到與所述鏡的所述反射面相背對的面的第一端子以 及連接到所述底板的第二端子，并且所述多個第一致動器被構(gòu)造為通過以改變所述第一端 子與所述第二端子之間的距離的方式進行變形，向與所述反射面相背對的面施加力； 多個第二致動器，其各自具有比所述第一致動器低的剛度，布置在所述鏡與所述底板 之間，并且所述多個第二致動器被構(gòu)造為向與所述反射面相背對的面施加力； 傳感器，其被構(gòu)造為檢測表示所述多個第一致動器中的各個的驅(qū)動狀態(tài)的信息；以及 控制單元，其被構(gòu)造為基于所述傳感器的輸出，以將所述反射面的形狀改變?yōu)槟繕诵?狀的方式對所述多個第一致動器中的各個的驅(qū)動以及所述多個第二致動器中的各個的驅(qū) 動進行控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述多個第一致動器以在相鄰的第一致動 器之間布置有所述多個第二致動器中的至少一個的方式彼此分開布置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，所述光學(xué)裝置還包括： 固定構(gòu)件，其被構(gòu)造為將所述鏡的一部分固定至所述底板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中， 所述多個第二致動器中的各個包括彼此不接觸的定子和可動元件，并且 所述定子和所述可動元件中的一個被固定至所述鏡，并且另一個被固定至所述底板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述多個第二致動器中的各個被構(gòu)造為驅(qū) 動可動元件，所述可動元件包括連接到所述鏡的彈性構(gòu)件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述傳感器包括位移傳感器，所述位移傳感 器被構(gòu)造為檢測所述多個第一致動器中的各個的所述第一端子與所述第二端子之間的位 移，作為表示所述驅(qū)動狀態(tài)的信息。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述傳感器包括力傳感器，所述力傳感器被 構(gòu)造為檢測由所述多個第一致動器中的各個施加至與所述反射面相背對的面的力，作為表 示所述驅(qū)動狀態(tài)的信息。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，所述光學(xué)裝置還包括： 基準板，其布置在所述鏡與所述底板之間， 其中，所述傳感器檢測所述基準板與所述鏡之間的距離，作為表示所述驅(qū)動狀態(tài)的信 肩、。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述控制單元包括用于將被施加至與所述 反射面相背對的面的力轉(zhuǎn)換為所述反射面的位移量的柔度矩陣，并且以將所述反射面改變 為所述目標形狀的方式，基于所述柔度矩陣，確定所述多個第一致動器中的各個的驅(qū)動命 令值以及所述多個第二致動器中的各個的驅(qū)動命令值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)裝置，其中，所述控制單元基于當依次驅(qū)動包括所述多 個第一致動器和所述多個第二致動器的多個致動器時的所述反射面的形狀，生成所述柔度 矩陣。
11. 一種用于將掩模的圖案投影到基板上的投影光學(xué)系統(tǒng)，該投影光學(xué)系統(tǒng)包括： 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項中所述的光學(xué)裝置。
12. -種用于對基板進行曝光的曝光裝置，該曝光裝置包括： 根據(jù)權(quán)利要求11所述的投影光學(xué)系統(tǒng)。
13. -種物品的制造方法，該物品的制造方法包括以下步驟： 使用曝光裝置對基板進行曝光； 使所曝光的基板顯影；以及 對所顯影的基板進行處理以制造所述物品， 其中，用于對所述基板進行曝光的所述曝光裝置包括具有光學(xué)裝置的投影光學(xué)系統(tǒng)， 其中，用于使鏡的反射面變形的所述光學(xué)裝置包括： 底板； 多個第一致動器，其各自具有連接到與所述鏡的所述反射面相背對的面的第一端子以 及連接到所述底板的第二端子，并且所述多個第一致動器被構(gòu)造為通過以改變所述第一端 子與所述第二端子之間的距離的方式進行變形，向與所述反射面相背對的面施加力； 多個第二致動器，其各自具有比所述第一致動器低的剛度，布置在所述鏡與所述底板 之間，并且所述多個第二致動器被構(gòu)造為向與所述反射面相背對的面施加力； 傳感器，其被構(gòu)造為檢測表示所述多個第一致動器中的各個的驅(qū)動狀態(tài)的信息；以及 控制單元，其被構(gòu)造為基于所述傳感器的輸出，以將所述反射面的形狀改變?yōu)槟繕诵?狀的方式對所述多個第一致動器中的各個驅(qū)動以及所述多個第二致動器中的各個的驅(qū)動 進行控制。
【文檔編號】G03F7/20GK104516212SQ201410497939
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】崔長植, 井本浩平 申請人:佳能株式會社