光學元件保持裝置、鏡筒、曝光裝置及設備的製造方法

2023-10-09 00:53:49 1

專利名稱：光學元件保持裝置、鏡筒、曝光裝置及設備的製造方法
技術領域：
本發明涉及保持光學元件的光學元件保持裝置、備有該保持裝置的鏡筒和曝光裝置、以及使用該曝光裝置的設備的製造方法。
背景技術：
圖17及圖18表示一種光學元件保持裝置，該光學元件保持裝置被設置於在半導體元件、液晶顯示元件、攝影元件、薄膜磁頭、掩模原版、光掩模等的製造工藝的光刻工序中所使用的曝光裝置上。以往的光學元件保持裝置包括圓環狀的框體302和3個夾緊部件306。在框體302的內周面上隔開相等角度地形成有3個支承面(突起)304，它們用來支承透鏡等光學元件301。在框體302的上表面，螺紋孔在與3個支承面304相對應的位置上形成有3個螺紋孔305。可通過螺栓307將夾緊部件306安裝到螺紋孔305中。
通過緊固螺栓307，而將光學元件301的外緣301a保持在夾緊部件306與支承面304之間。
隨著半導體元件的高度集成化，越來越要求曝光裝置能對更細微的圖形進行曝光。具體來說，要求曝光裝置具有極少出現波面像差和失真的投影光學系統。為了與該要求相適應，則需要對光學元件301的光軸進行精密定位，將光學元件301安裝在投影光學系統中。
以往，光學元件301的定位是按如下方式進行的。首先，將光學元件301保持於框體302。然後，使該框體302的外周面和底面分別與鏡筒的內周和承接部卡合，從而將框體302安裝在鏡筒中。由此，對光學元件301的光軸進行定位。將框體302安裝在鏡筒上時幾乎沒有自由度，將框體302安裝在鏡筒上的操作是需要細心謹慎的煩雜作業。
光學元件301被夾緊部件306和支承面304夾持，並在幾乎無自由度的狀態下保持於框體302上。若相對於鏡筒稍微傾斜地安裝框體302，此時框體302可能會承受過大的載荷而產生變形。若框體302發生變形，則由該變形引起的無法預測的應力作用在光學元件301上，有可能使光學元件301的光學面的精度降低。
為了以高精度對更細微的圖案進行曝光，近年來的半導體製造用的曝光裝置使用波長更短的曝光光線。例如，使用稱為i線(λ＝365nm)的紫外光、KrF準分子雷射(λ＝248nm)、ArF準分子雷射(λ＝193nm)的遠紫外光，還使用短波長的F2雷射(λ＝157nm)。在使用這種波長較短的曝光光線的曝光裝置中，為了最大限度地發揮因曝光光線的短波長化得到的成像功能，而有必要對鏡筒內的光學元件的位置進行調整。例如，對光學元件保持裝置具有如下要求能對光學元件301相對於框體302的姿勢進行細微調整。

發明內容
本發明的目的在於提供一種光學元件保持裝置，該光學元件保持裝置能夠既簡單且高精度地對光學元件進行定位，並且還能夠對光學元件的姿勢進行細微調整。此外，本發明的另一目的在於提供一種可提高曝光精度的曝光裝置。本發明在此基礎上的又一目的在於提供一種設備的製造方法，該方法可以高成品率地生產高集成度的設備。
為了實現上述目的，本發明的第1方案提供一種光學元件保持裝置，包括框部件；保持部件，設置於上述框部件的內側以保持光學元件；姿勢調整機構，設置於上述框部件和上述保持部件之間，使上述保持部件移動，以6個自由度來調整上述光學元件相對於上述框部件的姿勢。
本發明的第2方案提供一種光學元件保持裝置，包括框部件；保持部件，設置於上述框部件的內側以保持光學元件；位移部件，設置在上述框部件上，在第1位移方向上以第1位移量進行位移；連杆機構，設置在上述框部件與上述保持部件之間，接受上述位移部件的位移，在與上述第1位移方向相交叉的第2位移方向上以小於上述第1位移量的第2位移量進行位移。
本發明的第3方案提供一種光學元件保持裝置，可對具有光軸的光學元件的位置、和上述光軸的朝向進行細微調整。該保持裝置包括支承光學元件的內環部；上述內環部的外側的外環部；連結上述內環部和上述外環部的至少3個連杆機構；調整機構，安裝在上述外環部上以調整上述各連杆機構的位移量，上述至少3個連杆機構進行位移，容許上述內環部相對於上述外環部以6個自由度進行移動，上述內環部、上述外環以及上述至少3個連杆機構一體形成在一個剛體上。
本發明的第4方案提供一種鏡筒，該鏡筒包括保持至少1個光學元件的光學元件保持裝置。
本發明的第5方案提供一種曝光裝置，該曝光裝置包括形成規定圖案的像的掩模；將上述像轉印到上述基板上的投影光學系統，上述投影光學系統包括保持至少1個光學元件的光學元件保持裝置。
本發明的第6方案提供一種設備的製造方法，具有光刻工序，在該光刻工序中包含使用上述曝光裝置進行曝光。


圖1是本發明的一實施方式的曝光裝置的概略圖。
圖2是圖1的光學元件保持裝置的立體圖。
圖3A是圖1的光學元件保持裝置的俯視圖，圖3B是圖3A的局部放大圖。
圖4是沿圖3中4-4線的剖視圖。
圖5是圖2的框部件的臂的放大俯視圖。
圖6是圖5的局部放大圖。
圖7是沿圖5中7-7線的剖視圖。
圖8是在與光學元件的光軸相正交的平面中的圖2的框部件的剖視圖。
圖9是圖2的各連杆機構的示意立體圖。
圖10是表示圖9的第1連杆機構的放大俯視圖。
圖11是圖2的內環及臂的示意立體圖。
圖12A是圖2的內環及臂的示意俯視圖，圖12B是圖12A的局部放大圖。
圖13是圖2的內環及臂的示意側視圖。
圖14是變更例的位移模塊的剖視圖。
圖15是設備的製造工序的流程圖。
圖16是圖15的基板處理工序的詳細流程圖。
圖17是以往的光學元件保持裝置的分解立體圖。
圖18是圖17的光學元件保持裝置的剖視圖。
具體實施例方式
下面，對基於本發明的一實施方式的曝光裝置、鏡筒及光學元件保持裝置進行說明。
圖1是半導體元件製造用的曝光裝置31的概略圖。曝光裝置31包括光源32、照明光學系統33、保持作為掩模用的掩模原版Rt的掩模原版臺34、投影光學系統35、和支承作為基板的晶片W的晶片臺36。
光源32激發例如波長193nm的ArF準分子雷射和波長157nm的F2雷射。照明光學系統33包括沒有圖示的蠅眼透鏡、自焦透鏡等光電組成模塊、轉像透鏡、聚光透鏡等各種透鏡系統以及孔徑光闌。從光源32射出的雷射通過照明光學系統33，而被調整成可均勻照明掩模原版Rt上的圖案的曝光光線EL。
掩模原版臺34具有載置面，在該載置面上放置有掩模原版Rt。對掩模原版臺34進行配置，使得在照明光學系統33的照射側、即投影光學系統35的物體面側(曝光光線EL的入射側)處，載置面與投影光學系統35的光軸幾乎正交。
投影光學系統35備有多個光軸一致的光學元件37。多個光學元件37被收容在組合結構的鏡筒39中，所述鏡筒39是將多個的鏡筒模塊39a層疊並組裝而成的。各光學元件37由光學元件保持裝置38被保持成幾乎水平。在各鏡筒模塊39a上設置有光學元件保持裝置38。在本實施方式中，鏡筒模塊39a和光學元件保持裝置38是一體形成的。
晶片臺36具有載置面，在該載置面上放置有掩模原版Rt。在投影光學系統35的像面側(曝光光線EL的射出側)，晶片臺36的載置面與投影光學系統35的光軸相交叉。曝光光線EL所照明的掩模原版Rt上的圖案的像，通過投影光學系統35而縮小到規定的縮小倍率，被投影並轉印到晶片臺36的晶片W上。
下面，對光學元件保持裝置38進行說明。圖2是光學元件保持裝置38的立體圖，圖3A是光學元件保持裝置38的俯視圖，圖3B是圖3A的局部放大圖，圖4是沿圖3A中4-4線的剖視圖。如圖4所示，光學元件37是由合成石英、螢石等具有規定以上的破壞強度的玻璃材料形成的。在光學元件37的周邊部形成有凸緣部37a。如圖2所示，光學元件保持裝置38包括具有與其它光學元件保持裝置(鏡筒模塊)相連接的連結部40的框部件41；經由支承部件42對光學部件37進行保持的透鏡框框體43。
如圖2及圖3所示，框部件41和透鏡框框體43均大致為圓環形。如圖4所示，透鏡框框體43配置於框部件41的內側，通過多個螺栓45固定在形成於框部件41的內周面上的階梯部44上。如圖3A所示，在透鏡框框體43上，隔開相等的角度地配置有3個支承部件42。
作為支承部件42來說，可以使用公知的光學元件的支承部件，例如在特開2002-162549號公報中記載的光學元件保持裝置。支承部件42具有基臺部件46(參照圖4)和夾緊部件47，通過基臺部件46和連結部件47來夾持光學元件37的凸緣部37a。基臺部件46具有板簧結構，用於將從支承部件42的外部傳遞到支承部件42上、並對光學元件37的光學面的狀態施加影響的要因(例如曝光裝置31的主體、框部件41的連結部40等微小表面粗糙、表面起伏等)吸收。通過該板簧結構，光學元件37經由支承部件42、透鏡框體43及框部件41而被安裝在外部的裝置上，在此狀態下，可使光學元件37的光學面保持在良好的狀態。
框部件41包括形成保持部件及內側框部件的內環51；外環52；成為第1連杆部的臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2；成為第2連杆部的槓桿54；成為第3連杆部的支承連杆55。臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2和槓桿54，成為調整內環51的姿勢從而調整光學元件37的姿勢的姿勢調整機構50。內環51、外環52、臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2、槓桿54以及支承環55，通過例如線切割以及電火花加工形成在由一結構體(剛體)構成的框部件41上。內環51和外環52，經由臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2、、槓桿54以可相對移動的方式連接，或者經由內環外環臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2、槓桿54和支承連杆55以可相對移動的方式連接。
如圖3A所示，臂53a1和臂53a2這一對臂構成第1連杆機構53a，臂53b1和臂53b2這一對臂構成第2連杆機構53b，臂53c1和臂53c2這一對臂構成第3連杆機構53c。第1～第3連杆機構53a、53b、53c隔開相等角度地配置在以光學元件37的光軸AX為中心的圓上。
下面，參照圖5～7，對第1連杆機構53a進行說明。第2及第3連杆機構53b、53c具有與第1連杆機構53a相同的結構。圖5是圖3中的成對的臂53a1和臂53a2附近的放大圖。圖6是臂53a1的放大圖。圖7是沿圖5的7-7線的剖視圖。如圖5及圖6所示，在各臂53a1、53a2的第1端部及第2端部上，分別形成有元件側樞軸(第1頭部)58和框側樞軸(第2頭部)59。各樞軸58、59形成在一對貫通孔56之間。此外，各臂53a1、臂53a2由一對貫通孔56和從各貫通孔56延伸的狹縫57劃分。元件側樞軸58將相關聯的臂53a1、臂53a2以相對於內環51可旋轉的方式連結。框側樞軸59將將相關聯的臂53a1、臂53a2以相對於槓桿54可旋轉的方式連結。
如圖7所示，框部件41具有與光學元件37的光軸AX大致正交的第1面60和第2面63。在第1面60上形成有以元件側樞軸58為中心的小開口凹部61a、和以框側樞軸59為中心的大開口凹部(掏空部)62a。大開口凹部62a具有的開口要大於小開口凹部61a的開口，並且其比小開口凹部61a挖入更深。例如通過電火花加工來加工第1面60，從而形成小開口凹部61a及大開口凹部62a。第2面63與第1面60相互平行，並位於與第1面60相反的一側。在第2面63上，形成有以元件側樞軸58為中心的大開口凹部62b、和以框側樞軸59為中心的小開口凹部61b。小開口凹部61b以及大開口凹部62b，分別與小開口凹部61a以及大開口凹部62a相同。
小開口凹部61a、61b的深度較淺，與此相對，大開口凹部62a、62b的深度較深。元件側樞軸58形成在第1面60的附近，框側樞軸59形成在第2面63的附近。由於採用這種結構，各臂53a1、53a2在框部件41的厚度範圍內，等同於以相對於光學元件37的光軸AX傾斜狀態配置的剛體。
如圖11所示，在各臂53a1、53a2中，將連接元件側樞軸58和框側樞軸59的假想直線，配置在節平面(第1平面)Pt內，該節平面包括以光軸AX為中心的圓的切線。臂53a1的假想直線和臂53a2的假想直線相對於包含光學元件37的光軸AX、且與節平面Pt正交的平面、即沿光學元件37的徑向延伸的放射平面(第2平面)Pr大致對稱。
如圖3A所示，在第1～第3的連杆機構53a、53b、53c之間配置有槓桿54，這些槓桿分別呈細長狀。如圖5所示，在槓桿54的第1端部處，接近框部件41的內周側的一部分經框側樞軸59可旋轉地與各臂53a1、53a2的第2端部相連結。此外，在槓桿54的第1端部處，靠近框部件41的外周側的一部分經由支點樞軸66可旋轉地與外環52相連接。支點樞軸66形成在一對貫通孔67之間，該貫通孔67沿著厚度方向貫通框部件41。此外，槓桿54由一對貫通孔67、和從各貫通孔67延伸並在厚度方向上貫通框部件41的一對狹縫68來劃分。此外，配置支點樞軸66，使連接其支點樞軸66與框側樞軸59的直線、與連接框側樞軸59和元件側樞軸58的直線相正交。
如圖8所示，在槓桿54的第2端部的附近設有支承連杆55。支承連杆55包括第1支承連杆69和第2支承連杆70。第1支承連杆69、第2支承連杆70由沿著厚度方向貫通框部件41的一對貫通孔71、和從各貫通孔71延伸且沿厚度方向貫通框部件41的一對狹縫72劃分。
將第1支承連杆69的第1端部，經由前端側支承樞軸73可旋轉地連接在槓桿54的第2端部的附近。此外，在第1支承連杆69的第2端部處，經由中間支承樞軸74而可旋轉地與第2支承連杆70的第1端部相連接。中間支承樞軸74與第2支承連杆70、第1支承連杆69成直角連接。前端側支承樞軸73、中間支承樞軸74以及槓桿54的支點樞軸66配置於一直線上。
第2支承連杆70的第2端部經由基端側支承樞軸75而可旋轉地與框部件41連接。基端側支承樞軸75與前端側支承樞軸73以及中間支承樞軸74相比其壁較厚。各支承樞軸73、74、75形成在貫通孔71之間。
如圖3B所示，在框部件41的第1面60上，在槓桿54的第2端部的附近設有彈簧收容凹部76。在各彈簧收容凹部76內配置有一對施力彈簧77。各施力彈簧77架設在槓桿54與外環52之間，對槓桿54的第2端部向外環52施力。另外，在框部件41第2面63上也可以配置彈簧收容凹部76和一對施力彈簧77。
如圖2所示，在外環52的連結部40上，形成有多個螺栓孔80，這些螺栓孔80用來與其它鏡筒模塊39a相連結。在框部件41的第1面60上，形成有沿著連結部40延伸的環狀槽81。在環狀槽81中收容有o型環(未圖示)，在層疊著多個鏡筒模塊39a的狀態下，使鏡筒39的內部和外部之間保持氣密。
如圖2以及圖8所示，在外環52的側面上，在與施力彈簧77的施力方向幾乎相同的方向上形成的位移模塊安裝孔83中，收容著形成位移部件的位移模塊82。位移模塊82包括作為抵接部的位移杆84、調整墊片85、調整按鈕86、調整基板87。在調整墊片85和調整按鈕86中至少有一個部件起到變更部件的功能。在位移模塊安裝孔83中，嵌入有位移杆殼體89。位移杆84可滑動地插入位移杆殼體89內。通過安裝在位移杆殼體89的外面上的2個o型環88、位移杆84與位移杆殼體89之間的o型環90確保框部件41的內部和外部之間的氣密。位移杆84呈兩端面平坦的圓柱狀。位移杆84的一端面與球面凸出部92相抵接，該球面凸出部92經雙頭螺栓91而被安裝在槓桿54的第2端部的附近。
支承螺栓93貫通並螺紋連接在調整基板87的中央。在支承螺栓93的前端安裝有調整墊片85以及調整按鈕86。調整按鈕86的前端呈近似球面狀。在調整基板87通過定位銷94安裝在框部件41上的狀態下，調整按鈕86的前端與位移杆84的基端面相抵接。
調整墊片85是從厚度以1μm為單位的多個不同的墊片中選擇出的一個墊片，調整按鈕86是從高度以0.1mm為單位的多個不同的按鈕中選擇出的一個按鈕。根據調整墊片85的厚度與調整按鈕86的高度來改變位移杆84的位移量。即，通過選擇不同厚度的調整墊片85和不同高度的調整按鈕86，就可改變位移杆84施加給槓桿54的位移力(驅動力F)。所謂位移力是指將已安裝的調整墊片85以及調整按鈕86更換成其它的調整墊片85以及調整按鈕86時所產生的力，也稱為「驅動力F」。此外，調整按鈕86和調整墊片85分別用於驅動力F的粗調整和細微調整。
如圖8所示，在外環52的側面上，在與位移模塊安裝孔83相鄰接而形成的調整模塊安裝孔98中，收容有作為調整部件的調整模塊97。調整模塊97備有調整杆99、調整杆殼體100和位置調整螺紋件101。
調整杆99可滑動地在調整模塊安裝孔98內插通。在調整杆99與調整模塊安裝孔98之間設置有o型環102，通過該o型環102可使框部件41的內部和外部之間保持氣密。調整杆99的前端是球面狀，另一端是平面(以下稱為基端面)。當調整杆99移動到槓桿54側時，調整杆99的前端與槓桿54的側面相抵接。在調整杆99的基端面上形成有沿著調整杆99的縱軸延伸的螺紋孔103。在調整杆99的另一端上形成有止轉部104，其與調整模塊安裝孔98的內周面卡合，防止調整杆99的旋轉。
調整杆殼體100包括保持板105，保持與調整杆99的螺紋孔103旋合的位置調整螺紋件101；止動板106，防止位置調整螺紋件101的脫落。在保持板105的中央部，形成有帶有階梯的收容孔107。位置調整螺紋件101可旋轉地插通保持板105，位置調整螺紋件101的頭部101a與收容孔107的階梯部108卡合。此外，在位置調整螺紋件101的頭部101a上形成有扳手孔101b，其與六角扳手等夾具卡合。在止動板106的中央部形成有通孔110，其與止動板106和保持板105接合，並通過螺栓109固定在框部件41上，在這種狀態下，可將夾具插入位置調整螺紋件101的扳手孔101b中。通孔110的開口直徑小於位置調整螺紋件101的頭部101a的直徑。在止動板106與保持板105相接合的狀態下通過固定在框部件41上，可防止位置調整螺紋件101的脫落。
接下來，依據圖9～圖13中所示的模型對光學元件保持裝置38的動作進行說明。在圖9中，用6個剛體軸表示臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2，以簡單的形狀表示內環51、外環52以及各槓桿54。圖10是圖9的第1連杆機構53a的放大圖。
如圖9所示，各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2相對於內環51可旋轉地連接於內環51上，還相對於槓桿54的第1端部可旋轉地連接於槓桿54的第1端部上。進而，槓桿54可旋轉地連接於外環52上。由此，內環51的姿勢相對於外環52可以進行6個自由度的調整。換言之，內環51藉助臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2與槓桿54，以可運動的方式支承在外環52上。
各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的第2端部與槓桿54相連接。若在位移杆殼體89內使位移杆84位移，則槓桿54產生位移，並將該位移傳遞給內環51，而不會產生間隙和滯後。通過6個臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的協同作用，內環51的姿勢產生變化而不會產生間隙和滯後。根據各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的傾角的變化量來改變內環51的姿勢。此外，即使各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的傾角改變，在內環51上也不會產生不能預測的應變。由此可根據各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的位移量來計算內環51的姿勢。
在光學保持元件裝置38中，光學元件37經由支承部件42支承於內環51。通過調整內環51的姿勢，來調整光學元件37的姿勢。為了不使光學元件37產生不能預測的應變，重要的是，在改變內環51的姿勢時，要使內環51不產生應變。此外，可調整內環51的姿勢而不會伴隨間隙和滯後產生，這在高精度地調整光學元件37的姿勢中是必不可少的。
下面，進一步具體說明內環51的姿勢調整。在圖11中以示意性表示內環51以及臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2。圖12A是圖11的俯視圖。
如圖12A所示，由6個臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2構成的3個連杆機構53a、53b、53c，按等角度的間隔配置在以光學元件37的光軸AX為中心的圓上。如圖11所示，臂53a1和臂53a2、臂53b1和臂53b2、臂53c1和53c2，各對臂分別配置在與光軸AX平行且包含上述圓的切線的節平面Pt上。即2個臂53a1和臂53a2、臂53b1和臂53b2、臂53c1和53c2，不配置在扭轉的位置上，臂53a1(53b1、53c1)的延長線與臂53a2(53b2、53c2)的延長線一定在相關聯的節平面Pt內相交叉。臂53a1和臂53a2、臂53b1和臂53b2、臂53c1和53c2，分別相對於包含光軸AX且與節平面Pt正交的放射平面Pr對稱。
如圖11所示，將通過2個臂53a1和臂53a2(臂53b1和臂53b2、臂53c1和53c2)的框側樞軸59並與光學元件37的光軸AX相交的平面、與節平面Pt兩者的交線規定為驅動線L1。各框側樞軸59在驅動線L1上移動，由此使內環51位移。
如圖11所示，將第1連杆機構53a的兩個臂53a1、53a2的延長線的交點設為第1假設樞軸PVa。將第2連杆機構53b的兩個臂53b1、53b2的延長線的交點設為第1假設樞軸PVb。將第3連杆機構53a的兩個臂53c1、53c2的延長線的交點設為第3假設樞軸PVc。以包含3個假設樞軸PVa、PVb、PVc的平面設為樞軸平面Ppv。如圖11可知，在使各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的各框側樞軸59不發生位移的狀態(基準狀態)下，樞軸平面Ppv與光學元件37的光軸AX相互正交。在樞軸平面Ppv上，將通過3個假設樞軸PVa、PVb、PVc的圓中心設為觀測點C。在基準狀態下，觀測點C位於光學元件37的光軸AX上。
對以下直角坐標系進行定義。圖12A、12B的虛線表示基準狀態。將基準狀態中的觀測點C的位置設為原點，將與第1連杆機構53a相對應的節平面Pt的法線方向設為Y軸。將從原點向著節平面Pt的朝向設為正向。在樞軸平面Ppv上X軸與Y軸相互正交。將光學元件37的光軸AX設為Z軸。在Z軸上以向上的方向為正向。
內環51相對於外環52的姿勢調整中的6個自由度包括在直角坐標系中，沿各軸平行移動(平動)的3個自由度、繞各軸旋轉的3個自由度。另外，繞Z軸的旋轉是樞軸平面PPV的旋轉，而繞X軸的旋轉與繞Y軸的旋轉均與樞軸平面Ppv的傾斜相關聯。
若各框側樞軸59發生位移，則內環51的姿勢變化，觀測點C位移。將沿著各軸方向的觀測點C的位移分量設為dx、dy、dz。通過使各光學元件37產生極微小的位移，則可進行投影光學系統35的像差控制用的光學元件37的姿勢調整。由此，在位移極其微小的情況下，可以考慮將內環51的姿勢變化作為繞X、Y、Z各軸的旋轉量dθx、dθy、dθz來進行線性分解。繞各坐標軸的旋轉的符號是相對各坐標軸的正向而根據右手旋法則。即，以看到各坐標軸的正向向右旋轉(順時針旋轉)旋轉為正。根據上述定義，(內環51的姿勢變化矢量ΔI可表示成(1)。
I=dxdydzdxdydzT(1)]]>指數T表示將6×1矩陣記載成1行用的轉置。
與此相對，隨著各臂的傾角變化而產生的各框側樞軸59的位移，僅可沿著驅動線L1進行直線移動，其自由度為1。若分別將6個框側樞軸59的位移量規定為δ1～δ6，則可用(2)式表示相對於內環51的輸入位移矢量Δp。
p=123456T(2)]]>並且，如上所述，施加到各框側樞軸59上的位移，為了直線地、不產生間隙和滯後地傳遞給內環51，則內環51的姿勢變化矢量ΔI相對於輸入位移矢量Δp，按1∶1進行對應。由此，可考慮將輸入位移矢量Δp與姿勢變化矢量ΔI的關係進行一次變換，若將變換矩陣取為(6×6矩陣)的話，則可用(3)式來表示姿勢變化矢量ΔI。
I=Ap(3)]]>轉換矩陣A用(4)式來表示。
A=a1a2Ra1Ra2R2a1R2a2(4)]]>另外a1=-13016tan13rtan016rT(5)]]>a2=13016tan13rtan0-16rT(6)]]>R是繞Z軸旋轉120°的旋轉矩陣，θ是各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2與驅動線L1所成角的角度，r是以光學元件37的光軸AX為中心的假設樞軸PVa、PVb、PVc的排列圓的半徑。此外，通過適當確定角度θ以及120°旋轉矩陣R，可實現內環51的姿勢調整精度、分解能以及可動範圍的最佳化。
變換矩陣A可很容易根據幾何學的考察來進行公式化，在變換矩陣A中存在逆矩陣。由此，(3)式可如(7)式那樣變形。
p=A-1I(7)]]>這樣，在光學元件保持裝置38中，可利用簡單的計算來求出如下結果，即實現從投影光學系統35的光學調整的觀點來說確定的光學元件37的姿勢變化矢量ΔI用的各框側樞軸59的驅動量，即輸入位移矢量Δp。
下面，對於各框側樞軸59的驅動方法進行說明。
如圖9以及10所示，在外環52的內側，分別經支點樞軸66連接有6個槓桿54。在與光學元件37的光軸AX正交的平面內，各槓桿54能以關聯的支點樞軸66為支點進行旋轉。在各槓桿54中，在與支點樞軸66相連接的一端部上，經由框側樞軸59而連接有臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2。配置槓桿54，使框側樞軸59在關連的節平面Pt內位移。在槓桿54的縱長方向中，與連接有支點樞軸66的一端部不同的端部(另一端部、框側樞軸59的對角位置)是槓桿54的力點PF。若在力點PF施加來自外部的驅動力F，則槓桿54能以支點樞軸66為中心進行旋轉。
如圖10所示，槓桿54具有與梯形類似的幾何學平面形狀。支點樞軸66與框側樞軸59之間的斜邊111相對於節平面Pt大體呈直角。將槓桿54的外環52側的邊112的長度，即支點樞軸66與力點PF之間的距離設為α，將斜邊111的長度設為β。當在力點PF上施加了驅動位移ΔL之後，在框側樞軸59上所產生的位移量δL變成β/α×ΔL。即，利用槓桿54的形狀，始終將施加在力點PF上的驅動位移ΔL縮小到β/α倍進行傳遞。這樣，縮小從外部施加的位移，並將該位移傳遞給各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2，進而傳遞給內環51，可對光學元件37進行高精度、高分解能下的姿勢調整。槓桿54將由驅動力F所帶來的光學元件37的直徑方向的位移變換為光學元件37的切線方向的位移。
若僅用支點樞軸66使槓桿54支承在外環52上，則有可能導致其支承剛性不足。如圖8所示，在本實施方式中，在槓桿54的縱長方向上，槓桿54的與連接在支點樞軸66上的一端部相反一側的另一端部，經由支承連杆55而被支承在外環52上。由此，槓桿54相對於外環52為雙點支承狀態，從而以充分的剛性被穩定地支承。
支承連杆55的第1支承連杆69，配置在連接支點樞軸66與前端側支承樞軸73的直線的延長線上。因此，對力點PF施加驅動力F，從而槓桿54的一端部以支點樞軸66為中心轉動時，可通過支承連杆55的位移使槓桿54穩定地旋轉。使第2支承連杆70支承在外環52上的基端側支承樞軸75比支承連杆55的其它支承樞軸73、74厚，因此不會影響到槓桿54的旋轉性能，可進一步提高槓桿54的支承剛性。
下面，對於光學元件37的姿勢調整操作進行說明。
首先，使夾具與調整模塊97的位置調整螺紋件101的扳手孔卡合。對夾具進行操作，使位置調整螺紋件101旋轉到調整杆99的前端抵接到槓桿54的位置。然後從框部件41上拆下位移模塊82上的調整基板87。由此，位移杆84對球面凸出部92施加的推壓力會消失，從而解除槓桿54的力點PF的驅動位移ΔL。為此，槓桿54在施力彈簧77的作用力的作用下，將向外環52側旋轉。但是，因為槓桿54與調整杆99相抵接，所以槓桿54配置在規定的位置上而不與外環52的內周面相抵接。
在該狀態下，從框部件41上拆卸下調整墊片85、調整按鈕86和調整基板87。另外，即使是在拆卸下調整墊片85以及調整按鈕86的狀態下，位移杆84經由位移杆殼體89存留在位移模塊安裝孔83內。o型環88和o型環90分別加裝於位移杆84和位移杆殼體89之間、以及位移杆殼體89和位移模塊安裝孔83的內周面之間。由此，即使是在拆卸下調整墊片85以及調整按鈕86的狀態下，也可保持光學元件保持裝置38的內外之間的氣密性。
將調整墊片85以及調整按鈕86更換成適當厚度，將調整基板87安裝在框部件41上。根據調整墊片85以及調整按鈕86的厚度，在位移模塊安裝孔83中的位移杆84的位置發生變更。通過位移杆84的位移來改變球面凸出部92的位置，改變槓桿54相對於力點PF施加的推壓力，從而在槓桿54上施加驅動位移ΔL。僅用驅動位移ΔL來旋轉槓桿54，於是各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的各框側樞軸59沿著關連的驅動線L1位移。
此時，由位移模塊82施加的驅動位移ΔL，按規定的倍率縮小，並被傳遞給各框側樞軸59。各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的位移經各元件側樞軸58而在內環51中被合成。由此，內環51的姿勢，從例如圖12A以及圖13中用虛線表示的上表面位於與光學元件37的光軸相正交的平面上的姿勢，向著用實線表示的上表面相對於光軸AX傾斜的姿勢變更。伴隨著內環51的姿勢變化，對光學元件37的姿勢進行調整。
對內環51的姿勢變更和各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的位移相關聯地進行簡單的說明。
例如，在各連杆機構53a、53b、53c中，若使成對的各臂53a1和53a2、53b1和53b2、53c1和53c2的框側樞軸59位移相同的位移量而相互接近，則內環51經由元件側的樞軸58而沿著光學元件37的光軸AX向上方平行移動。反之，若使成對的各臂53a1和53a2、53b1和53b2、53c1和53c2的各框側樞軸59位移相同的位移量而相互分離，則內環51經由元件側樞軸58而向光學元件37的光軸方向的下方平行移動。此外，若使成對的各臂53a1和53a2、53b1和53b2、53c1和53c2的各框側樞軸59都向著相同方向位移相同的位移量，則內環51經由元件側樞軸58而在與光學元件37的光軸AX相互正交的平面內旋轉。在多個連杆機構53a、53b、53c中，通過使各框側樞軸59的位移量不同，從而可使內環51經由元件側樞軸58而相對於光學元件37的光軸AX傾斜希望的角度。
由此，通過分別設定6個臂53a1和53a2、53b1和53b2、53c1和53c2的各框側樞軸59的位移量，可將光學元件37調整為任意的姿勢。各框側樞軸59的位移量根據驅動位移ΔL來規定，該驅動位移ΔL是對經由槓桿54卡合到框側樞軸59上的位移模塊82施加的。通過改變位移模塊82中內含的調整墊片85以及調整按鈕85的厚度，可容易地對驅動位移ΔL進行調整。
利用本實施方式可獲得以下優點。
(1)光學元件保持裝置38包括框部件41、在框部件41內側保持光學元件37的支承部件42。在框部件41和支承部件42之間設置有姿勢調整機構50，其可用6個自由度來調整支承部件42和光學元件37相對於框部件41的姿勢。在將光學元件37安裝在鏡筒39內的狀態下，可調整光學元件37的姿勢。此外，可容易且高精度地對光學元件37進行定位。將鏡筒模塊39a層疊來形成鏡筒39時，不管框部件41的連結部40的面精度如何，也可將光學元件37的光學面調整為良好的狀態。此外，在將框部件41收容在鏡筒內時，可使光學元件37的光學面與安裝框部件41的鏡筒的內周面的形狀無關地保持在良好的狀態。在已將光學元件37收容在鏡筒39內的狀態下，可對各光學元件37的相對位置進行細微調整。由此，光學元件保持裝置38可提高投影光學系統35的光學性能。
(2)對安裝有光學元件37的透鏡框體43進行保持的內環51、固定側的外環52和配置在兩環51、52之間的姿勢調整機構50一體形成為一個結構體。為此，可對光學元件37的姿勢進行調整，而不會導致部件個數的增多和裝置的大型化。因為姿勢調整機構50由一個結構體形成，所以在工作時不會產生間隙和滯後。由此，光學元件保持裝置38可高精度地對光學元件37的姿勢進行調整。
(3)各姿勢調整機構50均包括6個臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2，這些臂具有可旋轉地連接於內環51上的第1端部。各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的第2端部通過槓桿54的旋轉進行位移。當槓桿54受到驅動力時，各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的第2端部產生位移，根據該位移，對光學元件37的姿勢進行調整。分別使6個臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2連動，於是可使光學元件37保持運動。因此可自如且高精度地調整光學元件37的姿勢。
(4)6個臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2形成3個連杆機構53a、53b、53c。將各連杆機構53a、53b、53c按規定間隔配置在以光學元件37的光軸AX為中心的圓上，包含以光軸AX為中心的圓的切線的節平面Pt內。各連杆機構53a、53b、53c的2個臂53a1和53a2(53b1和53b2、53c1和53c2)，相對於包含光軸AX且與節平面Pt正交的放射面Pr大致對稱。因此，可以簡單的結構使光學元件37保持運動。
(5)框部件41具有與光學元件37的光軸AX大致正交的第1面60、和與第1面60大致平行的第2面63。各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2包括元件側樞軸58和框側樞軸59。元件側樞軸58由從第1面60挖入加工而成的小開口凹部61a形成，並連結在內環51上。框側樞軸59由從第2面63挖入加工而成的小開口凹部61b形成。為此可容易地將保持透鏡框體43的內環51和使內環51保持運動的臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2形成為一個結構體(框部件41)上。
(6)姿勢調整機構50包括設置在框部件41上、在驅動力F的作用下位移的位移模塊82；和第1端部可旋轉地設置在外環52上、第2端部卡合於位移模塊82上的槓桿54。各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的第2端部可旋轉地連接於槓桿54。通過使位移模塊82位移，槓桿54相對於外環52旋轉，通過槓桿54的旋轉來使臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的第2端部位移。由此，將由位移模塊82所產生的位移經由槓桿54轉換成規定的位移之後，可傳遞給臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2。從而可提高臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的設計自由度。
(7)槓桿54和外環52之間的安裝部的支點樞軸66，形成在沿槓桿54的厚度方向延伸的一對貫通孔56之間。由此可以簡單的結構將槓桿54可旋轉地連接在外環52上。
(8)位移模塊82具有抵接在槓桿54上的位移杆84；調整按鈕86以及調整墊片85，改變驅動力F施加給槓桿54的位移量。由此，位移模塊82所施加的規定的驅動力F經位移杆84傳遞給槓桿54。通過傳遞來的驅動位移ΔL來旋轉槓桿54，從而可通過各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的傾角變化來調整內環51的姿勢。由於可通過調整墊片85以及調整按鈕86任意變更傳遞給槓桿54的驅動位移ΔL，所以可高精度地調整內環51即光學元件37的姿勢。
(9)在光學元件保持裝置38中，位移模塊82設置在框部件41上。在框部件41的外環52與內環51之間設有槓桿54以及第1～第3連杆機構53a、53b、53c。這些槓桿54以及第1～第3連杆機構53a、53b、53c，縮小來自位移模塊82的位移量，且在與位移模塊82的位移方向交叉的方向上位移。
由此，在已將光學元件37裝置在鏡筒39內的狀態下，藉助位移模塊82的位移，經由槓桿54、各連杆機構53a、53b、53c以及內環51，將光學元件37調整為任意姿勢。從而，可容易且高精度地進行光學元件37的定位，不管框部件41的面精度如何，可將光學元件37的光學面調整為良好的狀態。此外，即使是在把框部件41收容在鏡筒39內的狀況下，也可把光學元件37的光學面調整為良好的狀態，而與安裝有框部件41的鏡筒39的內周面的形狀無關。
基於位移模塊82的位移的驅動力F經由槓桿54以及各連杆機構53a、53b、53c被縮小並傳遞給內環51。由此可進行細微調整而使光學元件37成為所希望的姿勢。由此，在已將光學元件37收容在鏡筒39內的狀態下，可細微地調整各光學元件37的相對位置。
(10)在光學元件保持裝置38中，臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的第1端部可旋轉地安裝在內環51上。此外，槓桿54的第1端部可旋轉地安裝在外環52上，且槓桿54的第2端部與位移模塊82卡合。臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的第2端部可旋轉地連接於槓桿54。由此可通過槓桿54的旋轉進行方向轉換，同時把因位移模塊82的位移而對槓桿54施加的驅動力F經由臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2傳遞給內環51。在通過驅動力F來調整光學元件37的姿勢時，可增大驅動力F的傳遞結構中的設計自由度。驅動力F的傳動結構很簡單。
(11)通過位移模塊82的位移，可對槓桿54的第2端部施加光學元件37的徑方向的驅動力F。通過來自位移模塊82的驅動位移ΔL，臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的框側樞軸59經由槓桿54在光學元件37的節平面Pt內移動。由此，藉助對槓桿54施加來自光學元件37的徑方向的驅動力F，與沿著光學元件37的周方向施加驅動力相比，可在框部件41內縮小施加驅動力F用的開口部(在此處是位移模塊安裝孔83)的開口面積。由此可使傳遞驅動力F用的位移杆84和位移模塊82周圍的氣密性用的密封結構簡單化。從而提高位移模塊82周圍的設計自由度。
(12)保持透鏡框體43的內環51設置於框部件41的內側。外環52、內環51、將位移模塊82的位移傳遞給內環51的槓桿54以及臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2一體形成在框部件41上。由此不會增多部件個數、不會使光學元件保持裝置38大型化，而且可獲得(1)～(10)的效果。特別是使外環52、內環51、槓桿54和臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2形成為一個結構體，這樣就可將位移模塊82的位移傳遞給內環51而不會產生間隙和滯後。由此可高精度地控制光學元件37的姿勢。
(13)內環51的上表面與外環52的第1面大致配置在同一平面內。由此，可防止在層疊光學元件保持裝置38的鏡筒模塊39a來構成鏡筒39時，光學元件37沿著光軸方向的大型化，可防止曝光裝置31的大型化。
(14)光學元件保持裝置38具有對槓桿54向外環52側施力的施力彈簧77、和調整施力彈簧77的作用力的調整模塊97。由此，在傳遞位移模塊82的位移而產生的驅動力F被解除的狀態下，藉助施力彈簧77的作用力可使槓桿54向著外環52側位移。通過調整模塊97來調整施力彈簧77的作用力，這樣就可在從位移模塊82傳遞來的驅動力F被解除的狀態下，將槓桿54保持在規定的位置。由此，可在從位移模塊82傳遞來的驅動力F被解除的狀態下，將槓桿54保持在規定的位置。
當不使用調整模塊97而再次從位移模塊82對槓桿54施加驅動力F時，擔心會產生如下的情況。即即使是在從位移模塊82傳遞來的驅動力F被解除的狀態下(在本實施方式中是拆下調整基板87的狀態)，在位移模塊82內的調整墊片85、調整按鈕86、位移杆84以及槓桿54側的球面凸出部92之間，施力彈簧77的作用力也會起作用。槓桿54在施力彈簧77的作用力下，成為與外環52側抵接的狀態。在該狀態下，將調整墊片85以及調整按鈕86已經安裝的調整墊片85以及調整按鈕86更換為其它的調整墊片85以及調整按鈕86。若克服施力彈簧77的作用力，將調整基板87安裝在框部件41上以便再次對槓桿54施加驅動力F，則調整墊片85、調整按鈕86、位移杆84以及球面凸出部92在相互推壓的狀態下會進行滑動。所以，在調整墊片85、調整按鈕86、位移杆84以及球面凸出部92的接觸面上有可能產生微小變形。
與此相對，若使用光學元件保持裝置38，則以下述順序進行驅動力F相對於槓桿54的回覆作業。即在使用調整模塊97將槓桿54保持於規定位置的狀態下，進行調整墊片85以及調整按鈕86的更換和調整基板87的安裝。解除調整模塊97對槓桿54的保持，通過施力彈簧77的作用力，使槓桿54側的球面凸出部92與位移模塊82的位移杆84相互抵接。通過這種方式，伴隨著相對於槓桿54的驅動力F的調整，可防止位移模塊82內的調整墊片85、調整按鈕86、位移杆84以及槓桿54側的球面凸出部92的接觸面受到的影響。由此，可進一步準確地設定對槓桿54施加的驅動位移ΔL，可提高光學元件37的姿勢的控制精度。
因為可在已解除施力彈簧77的作用力的狀態下進行連續的驅動力F的調整作業，所以很容易拆裝調整基板87，很容易進行位移模塊82中的驅動力F的調整作業。
(15)臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2相對於光學元件37的光軸AX傾斜地形成。由此，並不僅是在與光學元件37的光軸AX正交的面內，也可在與光軸AX以規定的角度相交叉的面上，通過簡單的結構使光學元件37位移。由此可以簡單的結構把光學元件37調整為任意的姿勢，可增加光學元件37的位移的自由度。
(16)在框部件41的第2面63側，以元件側樞軸58為中心地形成有大開口凹部62b，該大開口凹部62b具有比第1面60側的小開口凹部61a大的開口面積。另一方面，在框部件41上，以框側樞軸59為中心地在第1面60側開設大開口凹部62a，在第2面63側開設小開口凹部61b。從上述可知，元件側樞軸58以及框側樞軸59上的與大開口凹部62a、62b的底面相對應的部分以沒有階梯部的方式形成，所以可防止在各樞軸58、59的附近剛性過分降低。
(17)槓桿54還擔負如下作用，即限制與臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2相連接的框側樞軸59的位移方向。因而可使框側樞軸59始終沿著規定的方向位移，可穩定地使臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2位移。
(18)各槓桿54是細長形狀，第1端部的一方的角部經支點樞軸66可旋轉地安裝於外環52，另一方的角部的附近經框側樞軸59可旋轉地連接於臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的第1端部。槓桿54的第2端部形成為能以與外環52之間的安裝部的支點樞軸66為中心進行轉動。因而，第2端部上受到驅動力F的的力點PF和支點樞軸66的距離為設α，支點樞軸66與框側樞軸59之間的距離設為β，根據α與β的比，可縮小由位移模塊82施加後傳遞給臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的驅動力F。槓桿54的結構很簡單。
(19)光學元件保持裝置38具有臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2和槓桿54。各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的軸線、和槓桿54的支點樞軸66與框側樞軸59之間的斜邊部112配置成幾乎正交。由此，通過槓桿54的旋轉，可在以光學元件37的光軸AX為中心的圓的節平面Pt上，使各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2位移。因而，在槓桿54的第2端部上，可通過簡單的結構將沿著光學元件37的徑向受到的驅動位移ΔL變換成光學元件37的切線方向的位移。
(20)槓桿54的第1端部經由支點樞軸66連接於外環52，與該第1端部相反側的第2端部經由在光學元件37的光軸方向上具有規定厚度的L字狀的支承連杆55而支承於外環52。由此，槓桿54的兩端部由外環52支承，可提高槓桿54的沿著光學元件37的光軸方向的支承剛性。由此可使槓桿54的旋轉動作更加穩定。
(21)支承連杆55包括第1支承連杆69，配置在連結槓桿54的支點樞軸66和前端側支承樞軸73的直線的延長線上；第2支承連杆70，配置成相對於第1支承連杆69正交。若槓桿54旋轉，則在支承連杆55一側，第1支承連杆69主要是在前端側支承樞軸73和中間支承樞軸74之間位移。連接在外環52上的第2支承連杆70吸收伴隨第1支承連杆69的位移產生的餘弦誤差。該餘弦誤差較小，為通過第2支承連杆70稍微進行位移就可以吸收的程度。由此就可以將第2支承連杆70伴隨槓桿54的位移產生的位移量設定得很小，可將在固定狀態下降低第2支承連杆70相對於非可動的外環52的相對位移量。因而，在外環52與第2支承連杆70之間的基端側支承樞軸75上，可降低由於槓桿54的旋轉產生的應變量。
(22)第2支承連杆70與外環52之間的基端側支承樞軸75，比支承連杆55上的第1支承連杆69的兩端的前端側支承樞軸73以及中間支承樞軸74厚。由此可將槓桿54以較高剛性支承在外環52上。特別是在(21)中所描述的結構下，即使加大基端側支承樞軸75的壁厚，但由於第2支承連杆70本身的位移量較小，所以不會妨礙到第1支承連杆69以及槓桿54的位移。相反，可使槓桿54的旋轉動作進一步穩定。
(23)位移模塊82的調整基板87、調整墊片85以及調整按鈕86，可拆裝地相對於框部件41進行安裝。由此在通過位移模塊82來變更驅動力F時，可在從框部件41卸下位移模塊82的一部分的狀態下進行作業，可實現作業性的提高。
(24)通過(1)～(23)中所描述的具有優異效果的光學元件保持裝置38，對鏡筒39的光學元件37進行保持。由此，可細微地控制保持在鏡筒39內的光學元件37的姿勢，可提高包含光學元件37的投影光學系統35的成像性能。綜上所述，可高精度地將掩模原版Rt上的圖案的像轉印並曝光在晶片W上，可提高曝光裝置31的曝光精度。
(變更例)本發明的實施方式可按如下方式進行變更。
在一實施方式中，各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2配置於以光學元件37的光軸AX為中心的圓的節平面Pt上，在節平面Pt上設定框側樞軸59的驅動線L1。與此相對，也可將各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2配置在偏離節平面Pt的位置上。
特別是在保持相對於框部件41的外徑來說小徑的光學元件時，也可以這樣配置，即通過使節平面Pt上的第1面60或第2面63側接近光學元件37的光軸AX，從而配置在傾斜的平面上。通過這樣的結構，對小徑的光學元件37進行保持時，可用小型的透鏡框體43來保持光學元件37，而不用大型的透鏡框體43。其結果，可避免被驅動的光學元件37周圍的重量的增大，從而很容易調整光學元件37的姿勢。
框側樞軸59的驅動線L1也可以從節平面P上t偏離。各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2不必兩兩成對，但至少要有1個臂和其它的臂獨立地配置。
在一實施方式中，各連杆機構53a、53b、53c的2個臂53a1和53a2(53b1和53b2、53c1和53c2)相對於放射平面Pr對稱。與此相對，2個臂53a1和53a2(53b1和53b2、53c1和53c2)也可以相對於放射平面Pr呈非對稱。
各連杆機構53a、53b、53c也能夠不以等角度間隔地配置在以光學元件37的光軸AX為中心的圓上。總而言之，光學元件保持裝置38具有如下這樣的機構即可，即該機構可用6個自由度對保持的光學元件37的姿勢進行調整。更為具體地說，只要為下述光學元件保持裝置即可，即、包括固定部側的框部件41和可旋轉地連接於支承光學元件37的支承部件42的6個臂，且以使各臂的延長線不交在一點上的方式配置6個臂。
在實施方式中，對如下2直線進行了規定，即連結各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的兩端的元件側樞軸58和框側樞軸59的直線、以及連結槓桿54的一端的框側樞軸59和支點樞軸66的直線。以使這些直線正交的方式配置元件側樞軸58、框側樞軸59和支點樞軸66。與此相對，也能以2條直線不相互正交的方式配置各樞軸58、59、66。當以2條直線不相互正交的方式配置時，隨著2條直線的夾角不斷偏離直角而會進一步縮小施加在槓桿54的力點PF上的驅動力F，並傳遞給各臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2。
在實施方式中，通過從多個調整墊片85以及調整按鈕86中適當選擇來更換，以使位移杆84位移，進行位移模塊82的驅動力F的調整。與此相對，在位移模塊82內可採用如下結構，即例如裝備千分尺，通過進退該千分尺以使位移杆84位移。此時，既容易進行驅動力F的調整作業，也容易進行細微調整。
如圖14所示，也可以在位移模塊121內裝備壓電元件122那樣的致動器，通過驅動壓電元件122使位移杆84位移。若採用可遠程操作的壓電元件122，就可在離開位置處對光學元件37的姿勢進行控制。此外，例如若根據基於在曝光裝置31運轉中所獲得的像差信息、光學元件37的照射過程、配置曝光裝置31的環境條件的變化、照明條件等曝光條件等而生成的控制信號，對光學元件37的姿勢進行控制，則可更加精密、實時地進行像差的修正。由此可實現曝光裝置31的曝光精度的提高以及由縮短停歇時間而帶來的生產量的提高。可使用液體壓力致動器來代替壓電元件122。
可設置檢測光學元件37的姿勢的傳感器。這樣就可更準確控制光學元件37的姿勢。當特別有必要確保鏡筒39內的氣密性時，可優選光學編碼式傳感器，該傳感器將光學窗設置在框部件41的外周面上，通過配置在鏡筒39外上的頭部，經該光學窗來讀取安裝在光學元件37或透鏡框體43上的標尺，還可優選靜電容量式等傳感器。此時就不必將與傳感器相連接的代碼和傳感器的基板等配置在鏡筒39內，從而可保持鏡筒39內的清潔。
當連結部40的接合面可被高精度地進行加工以及精加工時，可省略o型環而直接連接2個框部件41的連結部40。
還可以將墊片安裝在連結部40的接合面間，並且用蓋覆蓋連結部40的接合部分，從而將o型環配置在該蓋與連結部40的外周面間。
若隔著易變形的中空結構的o型環地碼放鏡筒模塊39a時，則可容易地進行鏡筒模塊39a的定心操作。
在實施方式中，可以省略透鏡框體43而將臂53a1、53a2、53b1、53b2、53c1、53c2的第1端部，經元件側樞軸58直接連接在支承部件42上。
第1支承連杆69和第2支承連杆70能以小於90度的角度和大於90度的角度交叉。此外還可省略支承連杆55。此外，例如還可設置L字狀的板簧來替代支承連杆55。此時，可通過線切割以及電火花加工，與框部件41同樣地將板簧劃分形成在結構物上。進而在實施方式中，雖然設置第1支承連杆69而使其在連接槓桿54兩端的支點樞軸66和前端側支承樞軸73的直線的延長線上延伸，但是第1支承連杆69也可以配置成偏離直線的延長線。
在實施方式中，在位移模塊82的位移杆84的外周面和位移杆殼體89之間，以及位移杆殼體89的外周面和位移模塊安裝孔83的內周面之間加裝有o型環90、88。也可以用磁性流體密封件來替代o型環90、88。此時，因為排除磁滯要素，所以在曝光裝置31工作時對光學元件37的姿勢進行控制的結構中特別有效。
在實施方式中，雖然是在位移杆84收容於位移杆殼體89內的狀態下，位移杆84收容在框部件41的位移模塊安裝孔83內，但是可省略位移杆殼體89，而將位移杆84直接安裝在位移模塊安裝孔83內。
在實施方式中，採用的結構是通過使位移杆84沿著光學元件37的徑向移動(平移運動)以對槓桿54施加驅動力F。與此相對，例如也可採用如下這樣的結構，即使位移杆84旋轉、或沿著光軸方向或是其它方向移動、或沿著框部件41的圓周方向轉動，以對槓桿54施加驅動力F。
在實施方式中，元件側樞軸58是由第1面60的小開口凹部61a和第2面63的大開口凹部62b來劃分。此外，框側樞軸59是由第2面63的小開口凹部61b和第1面60的大開口凹部62a劃分。與此相對，元件側樞軸58以及框側樞軸59中的至少一方，可以由小開口凹部61a、61b、和形成在大開口凹部62a、62b的底部上的其它小開口凹部來劃分。此時，在從框部件41的第1面60或第2面63的挖入量較大一側的凹部中，通過切削加工到規定的深度來形成大開口凹部62a、62b。從該底部通過電火花加工來形成其它的小開口凹部61a、61b，於是可容易地在各樞軸58、59的兩側形成小開口凹部61a、61b。為此，即使在各樞軸58、59的兩側形成小開口凹部61a、61b，也可實現加工時間的降低。
當採用這種結構時，通過同樣的挖入加工來形成各樞軸58、59的頭部的兩側的一對小開口凹部61a、61b，這樣就可抑制殘留在各樞軸58、59上的不能預測的應變。因而可進一步提高光學元件保持裝置38的光學元件37的姿勢控制的精度。
在實施方式中，光學元件37是以透鏡為例進行說明的，但是光學元件37也可以是平行平板、反射鏡、半反射鏡等其它的光學元件。
本發明的光學元件保持裝置38，並不限定於在實施方式的曝光裝置31的投影光學系統35中的橫置式的光學元件37的保持結構，可具體化為例如曝光裝置31的照明光學系統33中的光學元件的保持結構、縱置式的光學元件37的保持結構。而且還可具體化為其它光學機械，例如顯微鏡、幹涉計等光學系統中的光學元件的保持結構。
作為曝光裝置來說，也應用於使掩模與基板緊貼以對掩模的圖案進行曝光的接觸曝光裝置、使掩模與基板接近以對掩模的圖案進行曝光的接近式曝光裝置中的光學系統，而不必使用投影光學系統。此外，作為投影光學系統來說，並不限定於全折射式，可以是反射折射式。
而且，本發明的曝光裝置並不限定於縮小曝光型的曝光裝置，例如可以是等倍曝光型、放大曝光型的曝光裝置。
本發明不僅適用於半導體元件等微型設備，而且還適用於以下曝光裝置為了製造在光曝光裝置、EUV曝光裝置、X線曝光裝置以及電子線曝光裝置等中使用的掩模或掩模原版，將電路圖案從母版掩模原版轉印到玻璃基板和矽晶片等上。在使用DUV(深紫外)和VUV(真空紫外)光線等的曝光裝置中，一般可使用透過型掩模原版，作為掩模原版基板來說，可使用石英玻璃、摻雜氟的石英玻璃、螢石、氟化鎂、或水晶等。此外，在接近方式的X線曝光裝置和電子線曝光裝置等中，可使用透過型掩模(stencil掩模、メンバレンマスク)，作為掩模基板來說可使用矽晶片等。顯然本發明不僅適用於製造半導體元件的曝光裝置，而且也適用於以下曝光裝置用於製造包括液晶顯示元件(LCD)等的顯示器、將設備圖案轉印到玻璃板上。此外，本發明也可用於用來製造薄膜磁頭等、將設備圖案轉印到陶瓷晶片等上的曝光裝置，此外本發明還適用於用來製造CCD等攝像元件的曝光裝置等。
而且，本發明可適用於掃描步進曝光裝置，該掃描步進曝光裝置在掩模和基板相對移動的狀態下，將掩模的圖案轉印到基板上，並使基板依次步進移動。此外，本發明還適用於分步重複方式的步進曝光裝置，該步進曝光裝置在掩模和基板靜止的狀態下，將掩模的圖案轉印到基板上，並使基板依次步進移動。
作為曝光裝置的光源來說，除使用實施方式中所描述的ArF準分子雷射(193nm)、F2雷射(157nm)之外，例如還可以使用g線(436nm)、i線(365nm)、KrF準分子雷射(248nm)、Kr2雷射(146nm)、Ar2雷射(126nm)等。此外，例如通過摻雜有鉺(或鉺和鐿的雙方)的光纖放大器將從DFB半導體雷射以及光纖雷射器激發出來的紅外區域或可視區域的單一波長雷射光線放大，通過非線形光學結晶來使用波長轉換為紫外線光的高頻波。
實施方式的曝光裝置31，例如可按如下方式進行製造。即首先通過實施方式或各變形例的光學元件保持裝置38對構成照明光學系統33、投影光學系統35的多個透鏡或反射鏡等光學元件37的至少一部分進行保持，然後將照明光學系統33以及投影光學系統35組裝到曝光裝置31的主體上，再進行光學調整。接下來將由多個機械部件構成的晶片臺36(掃描式的曝光裝置的情況還包括掩模原版臺34)安裝在曝光裝置31的主體上，並連接配線。在連接上向著曝光光線的光路內供給氣體的氣體供給配管之後，再進行綜合調整(電調整、動作確認等)。
通過超聲波清洗等把加工油和金屬物質等雜質洗下來之後，再把構成光學元件保持裝置38的各部件組裝起來。另外，優選的情況是控制溫度、溼度和氣壓且在經過淨化度調整的淨化室內，進行曝光裝置31的製造。
作為實施方式的玻璃材料來說，以螢石、石英等為例進行說明，但是在使用以下這些物質時，即氟化鋰、氟化鎂、氟化鍶、鋰—鈣—鋁—フロオライド以及鋰—鍶—鋁—フロオライド等的結晶，和由鋯、鋇、鑭、鋁構成的氟化玻璃，還有摻有氟的石英玻璃、既摻有氟又摻有氫的石英玻璃、含有OH基的石英玻璃、既摻有氟又含有0H基的石英玻璃等的改進石英，也可使用實施方式的光學元件保持裝置38。
下面，對於在光刻工序中使用的上述曝光裝置31的設備的製造方法的實施方式進行說明。圖15是設備(IC和LSI等半導體元件、液晶顯示元件、攝像元件(CCD)等)、薄膜磁頭、微型機械等)的製造例的流程圖。如圖15所示，首先在步驟S201(設計步驟)中，進行設備(微型設備)的功能、性能設計(例如半導體設備的電路設計等)，並進行實現該功能用的圖案設計。在接下來的步驟S202(掩模製作步驟)中，製作形成有設計出的電路圖案的掩模(掩模原版Rt等)。另一方面，在步驟S203(基板製造工序)中，使用矽、玻璃板等材料來製造基板(使用矽材料時成為晶片W)。
下面，在步驟S204(基板處理步驟)中，使用在步驟S201～S203中預備的掩模和基板，通過光刻技術等在基板上形成實際的電路等。接下來，在步驟S205(設備組裝步驟)中，用在步驟S204中處理過的基板來進行設備組裝。在步驟S205中，根據需要包含切割工序、連接工序以及封裝工序(封入晶片)等工序。
最後，在步驟S206(檢查工序)中，對步驟S205中所製作的設備進行動作確認測試、耐久性測試等檢查。經過該工序之後，便完成了設備的生產，此後進行出貨。
圖16表示半導體設備時的圖15的步驟S204的詳細流程的一例。在圖16中，在步驟S211(氧化步驟)中使晶片W的表面氧化。在步驟S212(CVD步驟)中，在晶片W的表面上形成絕緣膜。在步驟S213中(電極形成步驟)中，通過蒸鍍以使電極形成在晶片W上。在步驟S214(注入離子步驟)中，在晶片W上注入離子。以上各步驟S211～S214分別構成晶片處理的各階段的前處理工序，並根據必要的處理，在各階段中選擇地執行。
在晶片工序的各階段中，當上述前處理工序終止後，可按如下方式執行後處理工序。在後處理工序中，首先在步驟S215(光致抗蝕劑形成步驟)中，在晶片W上塗敷感光劑。然後在步驟S216(曝光步驟)中，通過此前說明過的光刻系統(曝光裝置31)，將掩模(掩模原版Rt)的電路圖案轉印到晶片W上。接下來，在步驟S217(顯影步驟)中，對曝光後的晶片W進行顯影，在步驟S218(蝕刻步驟)中，通過蝕刻除掉殘留的光致抗蝕劑部分以外的部分的露出部件。在步驟S219(光致抗蝕劑除掉步驟)中，除掉蝕刻完畢後所不要的光致抗蝕劑。
通過反覆進行前處理工序和後處理工序，可使電路圖案多重地形成在晶片W上。
若採用以上說明的實施方式的設備製造方法，則在曝光工序(步驟S216)中使用上述曝光裝置31，通過真空紫外區域的曝光光線EL來提高析像力，並且能高精度進行曝光量控制。因此，其結果，能以高成品率地生產最小線寬為0.1μm左右的高集成度的設備。
權利要求
1.一種光學元件保持裝置，包括框部件；保持部件，設置於上述框部件的內側以保持光學元件；姿勢調整機構，設置於上述框部件和上述保持部件之間，使上述保持部件移動，以6個自由度來調整上述光學元件相對於上述框部件的姿勢。
2.如權利要求1所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，上述姿勢調整機構，在與上述光學元件的光軸平行的方向及與該光軸交叉的方向上對上述光學元件的姿勢進行調整。
3.如權利要求1或2所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，將上述上述框部件、上述保持部件和一部分的上述姿勢調整機構一體地形成在一個結構體上。
4.如權利要求1～3中任一項所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，上述姿勢調整機構包含6個第1連杆部，所述第1連杆部具有第1端部，分別以可旋轉的方式連接於上述保持部件上。
5.如權利要求4所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，上述6個第1連杆部形成第1、第2以及第3連杆機構，這些機構分別包括2個第1連杆部，上述第1、第2以及第3連杆機構以隔開等角度間隔的方式被配置在上述光軸的周圍。
6.如權利要求5所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，形成各連杆機構的2個第1連杆部，配置在與以上述光軸為中心的圓的節平面大致平行的第1平面內，而且相對於包含上述光軸、且正交於上述第1平面的第2平面來說相互大致對稱。
7.如權利要求4～6中任一項所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，上述1個結構體包括與上述光軸大致正交的第1面、與上述第1面大致平行的第2面，至少1個的第1連杆部備有形成在上述第1面上的由第1凹部所劃分的第1頭部；形成在上述第2面上的由第2凹部所劃分的第2頭部，上述至少1個的第1連杆部在上述第1頭部處與上述保持部相連結。
8.如權利要求4～7中任一項所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，上述姿勢調整機構包括設置在上述框部件上的位移部件和第2連杆部，所述第2連杆部具有可旋轉地安裝在上述框部件上的第1端部和與上述位移部件卡合的第2端部，上述第1連杆部具有可旋轉地連接在上述第2連杆部上的第2端部。
9.如權利要求8所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，上述第2連杆部備有沿著上述第2連杆部的厚度方向延伸的1對貫通孔、和由從各貫通孔延伸的1對狹縫來劃分的樞軸，上述樞軸將上述第2連杆部可旋轉地連接在上述框部件上。
10.如權利要求8或9所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，上述位移部件具有與上述第2連杆部相抵接的抵接部；對施加給上述第2連杆部的位移量進行變更的變更部件。
11.如權利要求10所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，上述變更部件是根據控制信號來變更施加給上述第2連杆部的位移量的致動器。
12.如權利要求7所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，還包括第1掏空部，形成在上述第1面中與上述第2頭部相對應的位置上，具有比上述第2凹部的開口面積大的開口面積；第2掏空部，形成在上述第2面中與上述第1頭部相對應的位置上，具有比上述第1凹部的開口面積大的開口面積。
13.如權利要求8或9所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，上述第2連杆部限制上述第1連杆部的第1端部的位移方向。
14.如權利要求9所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，還備有L字狀的第3連杆部，該第3連杆部設置在與上述樞軸不同的位置上，連結上述第2連杆部和上述框部件。
15.如權利要求14所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，上述第3連杆部包括第1支承連杆，配置在直線的延長線上，該直線將上述第2連杆部和上述第3連杆部的連結部、與上述樞軸連接起來；第2支承連杆，以與上述第1支承連杆相正交的方式配置。
16.如權利要求10或11所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，上述位移部件可從上述框部件上拆卸。
17.一種光學元件保持裝置，包括框部件；保持部件，設置於上述框部件的內側以保持光學元件；位移部件，設置在上述框部件上，在第1位移方向上以第1位移量進行位移；連杆機構，設置在上述框部件與上述保持部件之間，接受上述位移部件的位移，在與上述第1位移方向交叉的第2位移方向上以小於上述第1位移量的第2位移量進行位移。
18.如權利要求17所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，上述連杆機構包括第1連杆部，具有可旋轉地安裝在上述保持部件上的第1端部；第2連杆部，具有可旋轉地安裝在上述框部件上的第1端部、和與上述位移部件卡合的第2端部，上述第1連杆部的第2端部可旋轉地連接在上述第2連杆部上。
19.如權利要求18所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，上述位移部件使上述第2連杆部的第2端部在上述光學元件的徑向上位移，上述第2連杆部與上述第1連杆部的連結部，在與包含上述光學元件的切線的面大致平行的面內移動。
20.如權利要求17～19中任一項所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，上述保持部件是設置於上述框部件的內側的內側框部件，上述框部件、上述內側框部件和上述連杆機構一體地形成在一個結構體上。
21.如權利要求17～20中任一項所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，與上述光學元件的光軸大致正交的上述框部件的一面、和與上述光軸大致正交的上述內側框部件的一面，配置在大致同一平面內。
22.如權利要求4～21中任一項所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，還備有施力部件，對上述第2連杆部向上述框部件施力；調整部件，調整上述施力部件的作用力。
23.如權利要求4～22中任一項所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，上述第1連杆部相對於上述光學元件的光軸傾斜。
24.一種光學元件保持裝置，可對具有光軸的光學元件的位置、和上述光軸的朝向進行細微調整，其特徵在於，包括支承光學元件的內環部；上述內環部的外側的外環部；連接上述內環部和上述外環部的至少3個連杆機構，上述至少3個連杆機構可進行位移，容許上述內環部可相對於上述外環部以6個自由度進行移動，上述內環部、上述外環以及上述至少3個連杆機構一體形成在一個剛體上；調整機構，安裝在上述外環部上以調整上述各連杆機構的位移量。
25.如權利要求24所述的光學元件保持裝置，其特徵在於，各連杆機構包括臂；槓桿；可旋轉地連結上述臂和上述內環部的第1樞軸；可旋轉地連結上述臂和上述槓桿的第2樞軸；可旋轉地連結上述槓桿和上述外環部的第3樞軸。
26.一種鏡筒，包括至少1個光學元件；和權利要求1～25中任一項所述的光學元件保持裝置，保持上述至少1個光學元件。
27.如權利要求26所述的鏡筒，其特徵在於，上述光學元件是構成如下投影光學系統的多個光學元件之一，該投影光學系統可將形成在掩模上的規定圖案的像投影到基板上。
28.一種曝光裝置，在基板上對規定圖案的像進行曝光，該曝光裝置包括形成上述規定圖案的像的掩模、和將上述像轉印到上述基板上的投影光學系統，上述投影光學系統包括至少1個光學元件；和如權利要求1～25中任一項所述的光學元件保持裝置，保持上述至少1個光學元件。
29.一種設備的製造方法，具有光刻工序，在該光刻工序中包含使用如權利要求28所述的曝光裝置進行曝光。
全文摘要
光學元件保持裝置的框部件(41)一體備有內環(51)、外環(52)、6個臂(53a1...53c2)以及與各臂連接的槓桿(54)。各臂可旋轉地連接在內環和槓桿上。槓桿可相對外環旋轉。根據位移模塊所引起的槓桿的位移，調整內環的姿勢和光學元件的姿勢。
文檔編號G02B7/02GK1826547SQ20048002094
公開日2006年8月30日 申請日期2004年6月7日 優先權日2003年6月6日
發明者柴崎祐一 申請人:株式會社尼康