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KR100775796B1 - 광학소자 유지장치 - Google Patents

광학소자 유지장치 Download PDF

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KR100775796B1
KR100775796B1 KR1020027004813A KR20027004813A KR100775796B1 KR 100775796 B1 KR100775796 B1 KR 100775796B1 KR 1020027004813 A KR1020027004813 A KR 1020027004813A KR 20027004813 A KR20027004813 A KR 20027004813A KR 100775796 B1 KR100775796 B1 KR 100775796B1
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flexure
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optical
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시바자끼유이찌
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가부시키가이샤 니콘
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Abstract

광학소자 유지장치 (39) 는, 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 를 유지하는 유지부 (43) 를 구비한다. 유지부는, 플랜지부와 접촉하는 좌면 (49) 을 갖는 좌면블럭 (50a) 과, 광학소자의 접선방향의 축 (Y) 을 중심으로 좌면블럭을 회전가능하게 지지하는 좌면블럭 지지기구 (51) 를 포함한다. 이 구성에 의하여, 광학소자 (38) 는 광학소자 유지장치 (39) 에 의하여 키네마틱하게 유지되어, 광학소자에서의 양호한 결상성능이 유지된다.
광학소자

Description

광학소자 유지장치{OPTICAL ELEMENT HOLDING DEVICE}
[기술분야]
본 발명은 광학소자를 유지하기 위한 광학소자 유지장치에 관한 것이며, 상세하게는 반도체소자, 액정표시소자, 촬상소자, 박막자기헤드 등의 마이크로 디바이스의 제조 프로세스, 또는 레티클, 포토마스크 등의 마스크의 제조 프로세스에 있어서 포토리소그래피 공정에 사용되는 노광장치의 투영광학계의 광학소자 유지장치에 관한 것이다.
[배경기술]
도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 종래의 광학소자 유지장치 (200) 는 렌즈 등의 광학소자 (201) 를 수용하기 위한 원환 형상의 프레임체 (202) 를 갖는다. 프레임체 (202) 의 내주면에는 광학소자 (201) 를 지지하기 위한 3 개의 좌면 (204) 이 등각도 간격으로 배치되어 있다. 좌면 (204) 과 대응하는 프레임체 (202) 의 상면에는 나사구멍 (205) 이 형성되어 있다. 또한, 3 개의 나사구멍 (205) 에는 3 개의 클램프 부재 (206) 를 통하여 볼트 (207) 가 결합되어 있다.
볼트 (207) 를 조임으로써, 광학소자 (201) 의 외주 플랜지부 (201a) 가 클램프 부재 (206) 와 좌면 (204) 사이에 끼워지고, 광학소자 (201) 가 프레임체 (202) 내의 소정위치에 유지된다. 광학소자 (201) 의 광축과 교차하는 방향으 로 광학소자 (201) 에 힘이 가해진 경우에도, 클램프 부재 (206) 에 의하여 광학소자 (201) 의 위치어긋남이 발생하는 일이 없이 광학소자 (201) 는 안정적으로 유지된다.
그런데, 예를 들면 반도체소자 제조용 노광장치에 있어서는, 반도체소자의 패턴의 미세화에 따라 투영광학계는 더욱 고해상도를 가질 것이 요구된다. 고해상도를 얻으려면, 투영광학계의 광학소자 (201) 의 광학성능을 유지하면서 광학소자 (201) 를 유지할 수 있는지 없는지가 중요하다. 즉, 광학소자 (201) 의 광학성능을 유지하려면 광학소자 (201) 가 노광장치의 경통내에 지지되었을 때, 그 광학소자 (201) 의 광학면에 있어서의 면정밀도 변화를 최대한 작게 억제할 필요가 있다.
광학소자 (201) 는 3 개의 좌면 (204) 상에 배치되고, 클램프 부재 (206) 에 의하여 클램프된다. 여기서, 클램프된 광학소자 (201) 의 면형상은 좌면 (204 ; 각 좌면 (204) 의 위치관계), 클램프 부재 (206) 및 광학소자 (201) 의 외주 플랜지부 (201a) 의 가공정밀도에 의하여 큰 영향을 받는다. 바꿔 말하면, 이러한 영향을 무시할 수 있을 정도로 각 좌면 (204) 의 형상을 일치시키는 동시에, 각 좌면 (204) 을 이상 위치에 가깝게 배치시키려면, 매우 엄밀한 가공을 실시할 필요가 있다. 또한 좌면 (204) 뿐만 아니라, 클램프 부재 (206) 및 외주 플랜지부 (201a) 도 매우 엄밀하게 가공할 필요가 있다. 따라서, 각 부재의 가공에 상당한 수고가 들어 제조비용이 증대한다.
또한, 각 좌면 (204), 클램프 부재 (206) 및 외주 플랜지부 (201a) 를 매우 엄밀하게 가공하였다 하더라도, 광학소자 (201) 가 클램프된 프레임체 (202) 를 경통내에 장착할 때 프레임체 (202) 에 약간의 변형이 발생할 우려가 있다. 이러한 변형은 각 좌면 (204) 의 위치관계를 미묘하게 변화시키고, 광학소자 (201) 의 광학면에 변형이 발생하여, 그 광학소자 (201) 의 광학성능이 저하된다.
또한, 패턴의 미세화에는 파면수차나 디스토션(distortion)이 매우 적은 투영광학계가 요구된다. 이러한 요구에 대응하기 위하여, 경통내에 광학소자 (201) 의 광축을 더욱 엄밀하게 위치결정할 필요가 있다.
광학소자 (201) 를 정확하게 위치결정하기 위하여, 프레임체 (202) 의 외주면 및 바닥면 (202a) 과, 경통의 내주면 및 수용부가 접합됨으로써, 광학소자 (201) 의 광축이 위치결정된다. 이로 인하여, 프레임체 (202) 의 경통내로의 장착의 자유도가 거의 없다. 따라서, 프레임체 (202) 를 경통에 장착할 때 세심한 주의를 기울일 필요가 있어 시간이 걸린다.
또한, 예를 들면 프레임체 (202) 를 경통에 대하여 약간 기울여 삽입하고, 그 프레임체 (202) 에 과잉한 하중을 가함으로써 경통내에 프레임체 (202) 를 장착하고자 한 경우, 프레임체 (202) 에 변형이 발생할 우려도 있다. 프레임체 (202) 에 변형이 발생하면, 그 변형에 의하여 광학소자 (201) 에 예측불능의 응력이 발생하여, 그 광학소자 (201) 의 광학면의 정밀도가 저하된다.
[발명의 개시]
본 발명의 제 1 목적은 광학소자의 광학성능을 양호하게 유지하는 광학소자 유지장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 2 목적은 광학소자를 용이하게 또한 고정밀도로 위치결정하는 광학소자 유지장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 광학소자의 주연부(周緣部)를 유지하는 유지부를 구비한 광학소자 유지장치를 제공한다. 유지부는 광학소자의 주연부와 접촉하는 좌면을 갖는 좌면블럭과, 광학소자의 접선방향의 축을 중심으로 상기 좌면블럭을 회전 가능하게 지지하는 좌면블럭 지지기구를 포함한다.
본 발명은 광학소자의 주연부를 유지하는 유지부와, 유지부가 고정되는 고정부를 구비한 광학소자 유지장치를 제공한다. 유지부는 광학소자의 주연부와 접촉하는 좌면을 갖는 좌면블럭과, 고정부에 고정되는 기대부(基臺部)와, 기대부에 대하여 좌면블럭을 서로 다른 복수 방향으로 이동하는 것을 구속하고, 또한 서로 다른 복수 방향의 각 축을 중심으로 회전 가능하게 기대부 및 좌면블럭을 연결하는 한 쌍의 링크기구를 구비한다.
본 발명은 피유지부재를 유지하는 유지부를 구비한 유지장치를 제공한다. 유지부는 피유지부재의 대략 중심을 원점으로 하는 3 개의 좌표축을 따른 3 가지 이동과, 3 개의 좌표축 중 적어도 2 개의 좌표축을 중심으로 하는 2 가지 회전을 피유지부재에 부여하는 구동기구를 포함한다.
본 발명은 광학소자의 주연부를 유지하는 유지부재와, 유지부재를 3 군데에서 유지하는 3 개의 플렉셔(flexure) 부재와, 적어도 1 개의 플렉셔 부재에 접속되고 적어도 1 개의 플렉셔 부재를 조작하기 위한 제 1 및 제 2 조작부재를 구비한 광학소자 유지장치를 제공한다. 제 1 조작부의 조작에 의하여 적어도 1 개의 플렉셔 부재는 광학소자를 제 1 방향으로 이동시키고, 제 2 조작부재의 조작에 의하여 적어도 1 개의 플렉셔 부재는 광학소자를 제 1 방향과는 다른 제 2 방향으로 이동시키도록 유지부를 유지한다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명을 본 발명의 목적 및 특징과 함께 더 잘 이해하기 위하여, 첨부도면과 함께 이하의 대표적인 실시형태의 기재를 참조한다.
도 1 은 종래의 광학소자 유지장치의 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 광학소자 유지장치의 분해사시도이다.
도 3 은 노광장치의 개략적인 구성도이다.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 광학소자 유지장치의 사시도이다.
도 5 는 도 4 의 광학소자 유지장치를 다른 각도에서 본 사시도이다.
도 6 은 도 4 의 광학소자 유지장치의 유지부의 사시도이다.
도 7 은 도 6 의 유지부의 기대부재의 사시도이다.
도 8 은 도 7 의 기대부재의 정면도이다.
도 9 는 도 8 의 9-9 선을 따른 단면도이다.
도 10 은 도 6 의 유지부의 클램프 부재의 사시도이다.
도 11 은 도 6 의 유지부의 클램프 부재를 다른 각도에서 본 사시도이다.
도 12 는 도 10 의 12-12 선을 따른 단면도이다.
도 13 은 도 6 의 유지부의 패드부재의 바닥면도이다.
도 14 는 도 13 의 14-14 선을 따른 단면도이다.
도 15 는 도 6 의 유지부의 확대평면도이다.
도 16 은 도 15 의 16-16 선을 따른 단면도이다.
도 17 은 도 15 의 17-17 선을 따른 단면도이다.
도 18 은 도 4 의 광학소자 유지장치의 소자중량 지지기구의 확대평면도이다.
도 19 는 도 6 의 유지부의 모식도이다.
도 20 은 제 2 실시형태의 광학소자 유지장치에 있어서의 패드부재를 확대하여 나타내는 바닥면도이다.
도 21 은 도 20 의 21-21 선 단면도이다.
도 22 는 제 2 실시형태의 광학소자 유지장치에 있어서의 기대부재를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 23 은 본 발명에 따른 제 3 실시형태의 광학소자 유지장치의 사시도이다.
도 24 는 도 23 의 광학소자 유지장치의 평면도이다.
도 25 는 도 23 의 광학소자 유지장치의 측면도이다.
도 26 은 도 24 의 26-26 선을 따른 단면도이다.
도 27 은 도 23 의 광학소자 유지장치의 렌즈실 및 유지부를 나타내는 부분확대 사시도이다.
도 28 은 도 23 의 광학소자 유지장치의 프레임체의 사시도이다.
도 29 는 도 23 의 광학소자 유지장치의 프레임체의 부분확대 평면도이다.
도 30 은 도 23 의 광학소자 유지장치의 프레임체의 부분확대 측면도이다.
도 31 은 도 23 의 광학소자 유지장치의 플렉셔 본체의 부분확대 측면도이다.
도 32 는 도 29 의 32-32 선을 따른 단면도이다.
도 33 은 도 29 의 33-33 선을 따른 단면도이다.
도 34 는 도 23 의 광학소자 유지장치의 적층상태를 나타내는 사시도이다.
도 35 는 도 23 의 광학소자 유지장치를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 36 은 도 23 의 광학소자 유지장치의 모식도이다.
도 37 은 광학소자의 평행이동을 설명하기 위한 도이다.
도 38 은 도 23 의 광학소자 유지장치의 렌즈실 및 기대부재의 사시도이다.
도 39 는 도 23 의 광학소자 유지장치의 프레임체 및 플렉셔 본체의 사시도이다.
도 40 은 본 발명의 제 4 실시형태의 광학소자 유지장치를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 41 은 도 40 의 강체(剛體)를 나타내는 단면도이다.
도 42 는 도 41 의 42-42 선 단면도이다.
도 43 은 본 발명의 제 5 실시형태의 광학소자 유지장치를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 44 는 본 발명의 제 6 실시형태의 광학소자 유지장치를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 45 는 본 발명의 제 7 실시형태의 광학소자 유지장치를 모식적으로 나타 내는 설명도이다.
도 46 은 도 45 의 강체를 나타내는 단면도이다.
도 47 은 도 46 의 47-47 선 단면도이다.
도 48 은 반도체 디바이스의 제조공정의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 49 는 반도체 디바이스의 제조공정에 있어서의 기판처리의 플로우차트이다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
(제 1 실시형태)
본 발명에 따른 제 1 실시형태의 광학소자 유지장치 (39) 에 대하여 도 3 ∼ 도 19 를 참조하면서 설명한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 광학소자 유지장치 (39) 는 반도체소자 제조용 노광장치 (31) 의 투영광학계 (35) 의 렌즈 (38) 를 유지하기 위하여 사용된다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 노광장치 (31) 는 광원 (32) 과, 조명광학계 (33) 와, 마스크로서의 레티클 (R) 을 유지하는 레티클 스테이지 (34) 와, 투영광학계 (35) 와, 기판으로서의 웨이퍼 (W) 를 유지하는 웨이퍼 스테이지 (36) 를 포함한다.
광원 (32) 은 예를 들면, 파장 193 nm 의 ArF 엑시머 레이저를 발진한다. 조명광학계 (33) 는 도시하지 않은 플라이아이렌즈 또는 로드렌즈 등의 옵티컬 인티그레이터, 릴레이렌즈, 콘덴서렌즈 등의 각종 렌즈계, 및 개구조리개를 포함한다. 광원 (32) 에서 출사된 노광광 (EL) 이 조명광학계 (33) 에 의하여 레티클 (R) 상의 패턴을 균일하게 조명하는 광으로 조정된다.
레티클 스테이지 (34) 는 조명광학계 (33) 의 사출측 (투영광학계 (35) 에 있어서의 노광광 (EL) 의 입사측) 에 있어서, 레티클 (R) 의 탑재면이 투영광학계 (35) 의 광축방향과 거의 직교하도록 배치되어 있다. 투영광학계 (35) 는 복수의 경통 모듈 (420) 로 이루어지는 경통 (37) 을 포함하며, 각 경통 모듈 (420) 내에는 후술하는 광학소자 유지장치 (39) 에 의하여 렌즈 (38) 가 거의 수평으로 유지되어 있다.
웨이퍼 스테이지 (36) 는 투영광학계 (35) 에 있어서의 노광광 (EL) 의 사출측에 배치된다. 웨이퍼 스테이지 (36) 의 웨이퍼 탑재면은 투영광학계 (35) 의 광축방향과 교차되도록 배치되어 있다. 노광광 (EL) 이 투영광학계 (35) 를 통과할 때, 레티클 (R) 상의 패턴 이미지가 소정의 축소배율로 축소된다. 그리고, 축소된 패턴의 이미지가 웨이퍼 스테이지 (36) 상의 웨이퍼 (W) 에 전사된다.
다음으로, 광학소자 유지장치 (39) 의 상세에 대하여 설명한다.
도 4 는 광학소자 유지장치 (39) 의 일부 파단분해 사시도이며, 도 5 는 도 4 의 광학소자 유지장치 (39) 를 하방에서 본 사시도이며, 도 6 은 광학소자 유지장치 (39) 의 부분확대 사시도이다.
광학소자 (38) 는 비교적 큰 파괴강도를 갖는 합성석영 등의 초재(硝材)로 이루어지며, 그 주연부에는 플랜지부 (38a ; 도 6 참조) 가 형성되어 있다. 광학소자 유지장치 (39) 는 외부 장치로서의 경통 모듈 (420) 의 역할을 갖는 렌즈 프레임체 (42) 와, 렌즈 프레임체 (42) 상에 등각도 간격으로 배치되며 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 를 유지하는 3 개의 유지부 (43) 를 포함한다. 유지부 (43) 는 기대부재 (45) 및 클램프 부재 (46) 를 포함한다. 렌즈 프레임체 (42) 는 알루미늄 등의 금속재료로 이루어지며 원환 형상으로 형성되어 있다. 렌즈 프레임체 (42) 의 표면에는 클램프 부재 (46) 를 장착하기 위한 장착홈 (44) 이 등각도 간격으로 형성되어 있다. 렌즈 프레임체 (42) 의 내주면에는 후술하는 기대부재 (45) 의 좌면블럭을 수용하기 위한 수용오목부 (60 ; 도 6 참조) 가 장착홈 (44) 과 대응하는 위치에 형성되어 있다. 이 수용오목부 (60) 에 의하여 렌즈 프레임체 (42) 의 대구경화를 방지하고 있다.
장착홈 (44) 내에 있어서 클램프 부재 (46) 가 한 쌍의 볼트 (68) 에 의하여 렌즈 프레임체 (42) 에 장착된다. 이 때, 한 쌍의 볼트 (68) 의 머리는 렌즈 프레임체 (42) 의 표면으로부터 돌출하지 않는다. 따라서, 하나의 렌즈 프레임체 (42) 의 표면과 다른 렌즈 프레임체 (42) 의 뒷면을 접촉시켰을 때, 다른 렌즈 프레임체 (42) 의 뒷면은 볼트 (68) 와 접촉하지 않는다. 또한, 하나의 렌즈 프레임체 (42) 의 표면과 다른 렌즈 프레임체 (42) 의 뒷면 사이에는 각 렌즈 프레임체 (42) 가 유지하는 광학소자의 광축방향에 있어서의 위치를 결정하기 위하여, 렌즈 프레임체 (42) 사이의 간격을 조정하는 스페이서가 배치된다. 따라서, 렌즈 프레임체 (42) 의 표면으로부터 광학소자가 약간 돌출되었다 하더라도, 스페이서의 두께 이내이면 광학소자는 다른 프레임체 (42) 의 뒷면과 접촉하지 않는다. 기대부재 (45) 는 렌즈 프레임체 (42) 의 뒷면에 한 쌍의 볼트 (48 ; 도 5 참조) 에 의하여 고정되어 있다.
다음으로, 유지부 (43) 에 대하여 설명한다. 먼저 기대부재 (45) 에 대하여 설명한다. 도 7 은 기대부재 (45) 의 확대사시도, 도 8 은 기대부재 (45) 의 정면도, 도 9 는 도 8 의 기대부재 (45) 의 10-10 선 단면도이다. 기대부재 (45) 에는 한 쌍의 볼트 (48) 를 위한 관통구멍 (52) 이 형성되어 있다. 기대부재 (45) 는 좌면블럭 (50a) 과 지지블럭 (50b) 을 포함한다. 좌면블럭 (50a) 은 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 의 제 1 플랜지면에 걸어맞추는 좌면 (49) 을 갖는다. 지지블럭 (50b) 은 좌면블럭 (50a) 의 자세를 조정 가능하게 지지하는 좌면블럭 지지기구 (51) 를 갖는다.
좌면블럭 (50a) 은 그 길이방향이 광학소자 (38) 의 접선방향을 따르듯이 하여 배치되어 있다. 좌면 (49) 은 좌면블럭 (50a) 의 길이방향의 양단부에 형성되어 있다. 즉, 좌면 (49) 은 좌면블럭 (50a) 의 표면으로부터 돌출되어 있다.좌면 (49) 은 소정의 면적을 갖는 평면과, 그 평면의 주연에 형성되며 소정의 곡률을 갖는 곡면부를 포함한다. 곡면부는 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 에 대한 각의 충돌에 의한 손상을 회피한다. 좌면 (49) 의 표면에는 플랜지부 (38a) 에 대한 마찰계수를 향상시키기 위한 금의 층이 도금 또는 증착 등에 의하여 형성되어 있다.
또한, 좌면 (49) 과 플랜지부 (38a) 의 마찰계수를 향상시키기 위하여, 플랜지부 (38a) 의 표면에는 광학소자 (38) 의 표면에 형성되는 반사방지막과 동일한 금속막이 형성되어 있다. 예를 들면, MgF2 (플루오르화 마그네슘), AlF3 (플루 오르화 알루미늄), ZrO2 (지르코니아), Al2O3 (알루미나) 등을 사용하여, 단층 또는 복수의 층 (2 층, 4 층 또는 그 이상의 층) 금속막이 진공증착법에 의하여 플랜지부 (38a) 의 표면에 형성된다. 또한 좌면 (49) 과 플랜지부 (38a) 의 마찰계수를 향상시키기 위하여, 플랜지부 (38a) 의 표면적을 좌면블럭 (50a) 의 길이방향을 따라 증가시켜도 된다.
좌면블럭 (50a) 과 지지블럭 (50b) 사이, 및 지지블럭 (50b) 에는 도 7 의 X 축 방향 (즉, 광학소자 (38) 의 직경방향) 으로 관통하는 복수의 슬릿 (53) 이 형성되어 있다. 또한, 좌면블럭 (50a) 과 지지블럭 (50b) 사이, 및 지지블럭 (50b) 에는 복수의 머리부 (55a ∼ 55d ; 굴곡부) 가 형성된다. 머리부 (55a ∼ 55d) 는 이하와 같이 형성된다. 맨 먼저, 인접하는 슬릿 (53) 간에 미가공 부분을 남기고 복수의 슬릿 (53) 을 형성한다. 다음으로, 미가공 부분에 대하여 +X 방향 및 -X 방향으로부터의 음각가공을 함으로써 음각부 (54) 및 머리부 (55a ∼ 55d) 가 형성된다. 여기서, -X 방향의 음각부에서는 머리부 (55a ∼ 55d) 까지의 가공거리가 길기 때문에, 일단 큰 구멍이 가공된다.
머리부 (55a ∼ 55d) 에 예측불능의 변형이 잔존하는 것을 회피하기 위하여, 머리부의 양측이 예를 들면 형조(型彫) 방전가공, 기계적 절삭가공 등의 동일한 절삭가공방법에 의하여 형성되어 있다.
지지블럭 (50b) 은 복수의 슬릿 (53) 에 의하여, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 고정부 (56) 와, 제 1 블럭 (57a), 제 2 블럭 (58a) 으로 분할되어 있다. 고정부 (56) 는 렌즈 프레임체 (42) 에 고정된다. 제 1 머리부 (55a) 는 고정부 (56) 와 제 1 블럭 (57a) 을 연결하고, 제 2 머리부 (55b) 는 고정부 (56) 와 제 2 블럭 (58a) 을 연결하며, 제 3 머리부 (55c) 는 제 1 블럭 (57a) 과 제 2 블럭 (58a) 을 연결하고, 제 4 머리부 (55d) 는 제 2 블럭 (58a) 과 좌면블럭 (50a) 을 연결한다. 각 머리부 (55a ∼ 55d) 는 정방형 단면을 갖는다.
제 1 블럭 (57a) 은 제 1 머리부 (55a) 및 제 3 머리부 (55c) 에 의하여 제 2 블럭 (58a) 및 고정부 (56) 에 고정된다. 제 1 블럭 (57a) 은 제 1 머리부 (55a) 및 제 3 머리부 (55c) 에 의하여, Y 방향 (광학소자의 접선방향) 주위로 회전 가능하게 유지되고 Y 방향으로의 변위는 구속된다. 제 1 블럭 (57a), 제 1 머리부 (55a) 및 제 3 머리부 (55c) 는 광학소자의 접선방향으로의 변위를 구속하는 접선방향 구속 링크 (57) 를 형성한다.
제 2 블럭 (58a) 은 제 2 머리부 (55b) 및 제 4 머리부 (55d) 에 의하여 좌면블럭 (50a) 및 고정부 (56) 에 고정된다. 제 2 블럭 (58a) 은 제 2 머리부 (55b) 및 제 4 머리부 (55d) 에 의하여, Z 방향 (광학소자의 광축과 평행한 방향) 주위로 회전 가능하게 유지되고 Z 방향으로의 변위는 구속된다. 제 2 블럭 (58a), 제 2 머리부 (55b) 및 제 4 머리부 (55d) 는 광학소자 (38) 의 광축과 평행한 방향으로의 변위를 구속하는 광축방향 구속 링크 (58) 를 형성한다.
접선방향 구속 링크 (57) 의 구속방향과 광축방향 구속 링크 (58) 구속방향은 실질적으로 직교한다. 바꿔 말하면, 접선방향 구속 링크 (57) 의 회전축과 광축방향 구속 링크 (58) 의 회전축은 실질적으로 직교한다.
좌면블럭 (50a) 은 제 4 머리부 (55d) 를 통하여 지지블럭 (50b) 에 연결되어 있다. 즉, 좌면블럭 (50a) 은 고정부 (56) 에 대하여 접선방향 구속 링크 (57) 와 광축방향 구속 링크 (58) 에 의하여 지지된다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 제 2 및 제 4 머리부 (55b, 55d) 는 양측 좌면 (49) 의 중간위치를 통과하는 선상에 배치되어 있다. 그 선은 한 쌍의 좌면 (49) 을 잇는 선과 직교하는 동시에 Z 축에 평행하다. 제 1 및 제 3 머리부 (55a, 55c) 는 한 쌍의 좌면 (49) 을 잇는 선과 평행한 선상에 배치되어 있다. 제 3 머리부 (55c) 는 제 4 머리부 (55d) 의 근방에 배치되어 있다.
좌면블럭 (50a) 은 접선방향 구속 링크 (57) 및 광축방향 구속 링크 (58) 에 의하여, X 방향, Y 방향, Z 방향 주위로 회전 가능하게, 또한 Y 방향, Z 방향으로의 변위가 억제되도록 고정부 (56) 에 지지되어 있다. 또한, 좌면블럭 (50a) 은 제 4 머리부 (55d) 에 의하여 X 방향으로 변위 가능하게 지지되어 있다. 즉, 좌면블럭 지지기구 (51) 는 접선방향 구속 링크 (57) 와 광축방향 구속 링크 (58) 와, X 방향으로 변위 가능한 제 4 머리부 (55d) 를 포함하는 구성이다.
좌면블럭 (50a) 은 좌면 (49) 보다 높은 위치에 배치된 면을 갖는 장착부 (59) 를 갖는다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 클램프 부재 (46) 는 좌면블럭 (50a) 의 상방에 배치되고, 클램프 본체 (62) 와 패드부재 (47) 를 포함한다. 클램프 본체 (62) 를 도 10, 도 11, 도 12 를 참조하여 설명한다. 도 10 은 클램프 본체 (62) 의 확대사시도이며, 도 11 은 클램프 본체 (62) 를 하방에서 본 확대사시도이 며, 도 12 는 도 10 의 클램프 본체 (62) 의 13-13 선 단면도이다.
클램프 본체 (62) 는 블럭 (63) 과, 그 블럭 (63) 과 일체로 형성된 블럭 지지기구 (64) 를 포함한다. 블럭 (63) 의 하면의 양단에는 좌면블럭 (50a) 의 좌면 (49) 에 대향하는 누름면 (65) 이 형성되어 있다. 누름면 (65) 은 광학소자 (38) 의 접선방향을 대략 따른 능선 (65a) 을 가지며, 지붕 형상으로 형성되어 있다. 양 누름면 (65) 의 2 개의 능선 (65a) 을 잇는 직선의 중점은 제 4 머리부 (55d) 의 상방에 위치하고 있다.
블럭 지지기구 (64) 는 한 쌍의 아암부 (66) 와 장착부 (67) 를 포함한다. 장착부 (67) 와 블럭 (63) 은 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 장착부 (67) 는 패드부재 (47) 를 통하여 장착부 (59) 에 볼트 (68) 에 의하여 조임연결되고 클램프 부재 (46) 가 좌면블럭 (50a) 에 고정된다. 한 쌍의 아암부 (66) 는 블럭 (63) 및 장착부 (67) 의 양측에 일체로 형성되어 있다. 각 아암부 (66) 는 대략 U 자 형상으로 형성되며, 탄성변형 가능한 길이를 갖는다. 아암부 (66) 는 렌즈 프레임체 (42) 의 장착홈 (44) 의 내주면과 소정 간격을 두고 배치된다.
다음으로, 패드부재 (47) 를 도 13 및 도 14 에 따라 설명한다. 도 13 은 패드부재 (47) 의 확대바닥면도이며, 도 14 는 도 13 의 14-14 선 단면도이다. 패드부재 (47) 는 장착부 (59, 67) 사이에 끼워지는 끼움부 (71) 와, 누름면 (65) 과 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 사이에 배치되는 작용부 (72) 와, 끼움부 (71) 와 작용부 (72) 를 연결하고, 또한 탄성변형 가능한 박판부 (73) 를 포함한다. 작용부 (72) 의 하면에는 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 에 접합하는 작용면 (74) 이 좌면 (49) 과 대응하여 형성되어 있다. 작용면 (74) 은 평면부와 소정의 곡률을 갖는 주연부를 갖는다. 작용면 (74) 의 주연부는 플랜지부 (38a) 에 대한 각의 충돌에 의한 손상을 회피한다. 작용면 (74) 의 표면에는 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 에 대한 마찰계수를 높이기 위한 금의 층이 도금, 증착 등에 의하여 형성되어 있다.
이렇게 구성된 클램프 부재 (46) 는 도 15 및 도 16 에 나타내는 바와 같이, 볼트 (68) 를 조임으로써 아암부 (66) 가 탄성변형되고, 블럭 (63) 의 누름면 (65) 에 좌면블럭 (50a) 측으로의 누름압이 부여된다. 누름압은 패드부재 (47) 의 작용면 (74) 을 사이에 두고, 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 에 작용한다. 이 작용에 의하여, 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 가 좌면 (49) 과 누름면 (65) 사이에 끼워진다.
도 4 ∼ 도 6 에 나타내는 바와 같이, 인접하는 유지부 (43) 간에 있어서 렌즈 프레임체 (42) 에는 복수의 중량지지기구 (77) 가 설치되어 있다. 중량지지기구 (77) 의 수는 광학소자 (38) 의 중량, 두께, 직경, 형상, 재질 및 유지부 (43) 의 수 중 적어도 하나의 요소에 따라 설정된다. 제 1 실시형태에서는 인접하는 유지부 (43) 간에 3 개의 중량지지기구 (77) 가 설치되어 있다.
도 18 에 나타내는 바와 같이, 각 중량지지기구 (77) 는 판스프링 (78) 을 포함한다. 판스프링 (78) 에는 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 의 하면에 맞닿는 맞닿음부 (78a) 와, 한 쌍의 볼트 (79) 에 의하여 렌즈 프레임체 (42) 에 장착되는 한 쌍의 지지부 (78b) 와, 맞닿음부 (78a) 와 지지부 (78b) 를 접속하는 한 쌍의 굴곡부 (78c) 를 포함한다. 판스프링 (78) 의 탄성작용에 의하여 광학소자 (38) 의 일부가 지지된다.
다음으로, 광학소자 유지장치 (39) 를 사용한 광학소자 (38) 의 유지순서에 대하여 설명한다.
도 4 및 도 15 ∼ 도 17 에 나타내는 바와 같이, 렌즈 프레임체 (42) 의 3 개의 장착홈 (44) 에 기대부재 (45) 가 볼트 (48) 에 의하여 장착되며, 좌면블럭 (50a) 이 수용오목부 (60) 에 배치된다. 이어서, 좌면블럭 (50a) 이 고정부에 대하여 부주의하게 변형되는 것을 방지하기 위하여, 좌면블럭 (50a) 의 양측면의 일부를 한 쌍의 평판 형상을 이루는 샌드위치 부재로 끼워넣어, 이 기대부재 (45) 에 임시고정된다. 이 임시고정은 좌면블럭 지지기구 (51) 의 각 머리부 (55a ∼ 55d) 에 부주의하게 하중이 가해지는 것을 방지하기 위하여 행해진다.
다음으로, 렌즈 프레임체 (42) 내에 광학소자 (38) 가 삽입되고, 광학소자 (38) 의 주연의 플랜지부 (38a) 가 각 좌면블럭 (50a) 상의 좌면 (49) 에 배치된다. 그리고, 임시고정판이 좌면블럭 지지기구 (51) 에서 떼어진다. 그러면, 좌면블럭 (50a) 이 좌면블럭 지지기구 (51) 의 작용에 의하여, 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 의 하면을 따라 그 광학소자 (38) 의 접선방향 (Y 방향) 및 직경방향 (X 방향) 을 중심으로 회전된다. 이 회전에 의하여 좌면블럭 (50a) 의 자세가 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 의 경사 또는 기복 등의 상태에 따라 조정되고, 광학소자 (38) 와 플랜지부 (38a) 사이의 접촉면적이 최대한 확보된다.
그 후, 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 의 상면에 패드부재 (47) 를 배치 하고, 좌면블럭 (50a) 의 장착부 (59) 의 상면에 클램프 본체 (62) 를 배치하여, 패드부재 (47) 의 작용면 (74) 이 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 의 상면에 접합된다. 이 상태에서, 패드부재 (47) 및 클램프 본체 (62) 가 한 쌍의 볼트 (68) 에 의하여 조임고정된다. 이 때, 블럭 (63) 의 누름면 (65) 이 패드부재 (47) 의 상면에 맞닿아, 아암부 (66) 가 탄성변형하고 패드부재 (47) 의 작용면 (74) 이 광학소자 (38) 를 누른다.
이 누름압에 의하여, 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 가 좌면 (49) 과 작용면 (74) 사이에서 클램프된다. 이 때, 플랜지부 (38a) 와 좌면 (49) 및 작용면 (74) 의 접촉면적은 최대한 확보된다. 따라서, 광학소자 (38) 가 안정적으로 유지된다.
이렇게, 광학소자 (38) 가 광학소자 유지장치 (39) 의 렌즈 프레임체 (42) 에 의하여 유지된 상태에서, 도 3 에 나타내는 바와 같이 적층된다. 광학소자 (38), 렌즈 프레임체 (42) 는 각각 다른 재질로 형성되어 있으며, 광학소자 (38), 렌즈 프레임체 (42) 사이에는 선팽창계수에 있어서 차이가 생기는 경우가 있다. 이 때문에, 광원 (32) 으로부터의 노광광 (EL) 의 조사에 의하여 광학소자 (38) 가발열한 경우, 광학소자 (38), 렌즈 프레임체 (42) 는 광학소자 (38) 의 직경방향에 대하여 신축길이에 차이가 생긴다.
신축길이에 차이가 생긴 경우, 각 좌면블럭 지지기구 (51) 의 구속 링크 (57, 58) 및 머리부 (55a ∼ 55d) 의 협동작용에 의하여, 광학소자 (38) 를 끼우는 좌면블럭 (50a) 및 블럭 (63) 이 렌즈 프레임체 (42) 에 대하여 광학소자 (38) 의 직경방향으로 상대적으로 이동한다. 이 이동에 의하여, 신축길이의 차이가 흡수되어 광학소자 (38) 에 큰 신축하중이 직접 가해지는 일은 없다.
렌즈 프레임체 (42) 를 적층할 때, 이 렌즈 프레임체 (42) 에 약간의 변형이 발생할 가능성이 있다. 렌즈 프레임체 (42) 에 변형이 발생한 경우, 각 좌면블럭 지지기구 (51) 의 구속 링크 (57, 58) 및 머리부 (55a ∼ 55d) 의 협동작용에 의하여 광학소자 (38) 가 렌즈 프레임체 (42) 에 대하여 키네마틱하게 유지되므로, 그 변형의 광학소자 (38) 에 대한 영향이 억제된다.
다음으로, 광학소자 (38) 를 키네마틱하게 유지하기 위한 기구에 대하여 설명한다.
도 19 는 광학소자 (38) 의 유지부 (43) 의 모식도이다. 도 19 에 있어서, 광학소자 (38) 의 주연에 있는 직사각형은 좌면블럭 (50a) 및 블럭 (63) 을 나타내며, L 자형은 기대부재 (45) 의 고정부 (56) 를 나타내며, 2 개의 직선이 접선방향 구속 링크 (57) 및 광축방향 구속 링크 (58) 를 나타내며, 직선상의 점은 각 머리부 (55a ∼ 55d) 를 나타낸다.
고정부 (56) 는 2 개의 직선강체부 (56a, 56b) 를 갖는 굴곡강체이며, 한쪽 직선강체부 (56a) 에는 접선방향 구속 링크 (57) 의 제 1 단이 제 1 머리부 (55a) 를 통하여 연결되어 있다. 다른쪽 직선강체부 (56b) 에는 광축방향 구속 링크 (58) 의 제 1 단이 제 2 머리부 (55b) 를 통하여 연결되어 있다. 접선방향 구속 링크 (57) 의 제 2 단은 광축방향 구속 링크 (58) 에 제 3 머리부 (55c) 를 통하여 연결되어 있다. 광축방향 구속 링크 (58) 의 제 2 단은 좌면블럭 (50a) 에 제 4 머리부 (55d) 를 통하여 연결되어 있다.
여기서, 각 구속 링크 (57, 58) 는 길이방향으로는 강체로서 작용하고, 길이방향으로는 신축하지 않는다. 각 직선 형상 강체 (56a, 56b, 57, 58) 는 회전 피봇으로서의 역할을 하는 머리부 (55a ∼ 55d) 에 의하여 연결되어 있다. 각 머리부 (55a ∼ 55d) 의 단면적은 각 직선 형상 강체의 단면적보다 훨씬 작으며, 그 머리부 (55a ∼ 55d) 는 소성변형되지 않는 범위내에 있어서, 강체의 변위에 따라 용이하게 모든 방향으로 굽힘 또는 뒤틀림 변형된다. 이렇게, 좌면블럭 지지기구 (51) 에는 고정부 (56) 를 고정 링크로 하여, 각 구속 링크 (57, 58) 가 협동하여 작동하는 링크기구 (80) 가 형성되어 있다.
여기서, 광학소자 (38) 의 광축을 Z 축으로 하는 극좌표계 (R-θ-Z) 를 상정한다. 이 링크기구 (80) 에 의하면, 광학소자 (38) 와 링크기구 (80) 의 연결점을 이루는 제 4 머리부 (55d) 는 소정의 범위내에서 R 방향으로만 변위 가능하게 된다. 즉, 광학소자 (38) 에 대하여 고정된 3 개의 점 (제 4 머리부 (55d)) 의 각각에 있어서 광학소자 (38) 의 자유도가 각각 2 개씩 구속되고, 광학소자 (38) 의 자세 (6 자유도) 는 기구학에 기초하여 구속된다. 즉, 광학소자 (38) 는 키네마틱하게 유지된다.
다음으로, 광학소자 (38) 에 발생한 열변형을 링크기구 (80) 에 의하여 흡수하는 작용에 대하여 설명한다. 광학소자 (38) 에 열변형이 발생하면, 그 광학소자 (38) 는 직경방향으로 팽창 또는 수축하고, 제 4 머리부 (55d) 에는 광학소자 (38) 를 직경방향으로 변위시키는 힘이 작용한다. 이 힘에 대하여, 각 구속 링 크 (57, 58) 는 제 1 머리부 (55a) 와 제 2 머리부 (55b) 를 잇는 선을 중심으로 회전하고, 그 회전운동에 의하여 광학소자 (38) 의 변위가 흡수되어 광학소자 (38) 의 뒤틀림이 억제된다.
제 1 실시형태의 광학소자 유지장치 (39) 는 이하의 이점을 갖는다.
(1) 광학소자 유지장치 (39) 에서는, 광학소자 (38) 를 유지하는 유지부 (43) 는 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 에 걸어맞추는 좌면 (49) 을 갖는 좌면블럭 (50a) 을 포함한다. 유지부 (43) 는 추가로 광학소자 (38) 의 접선방향 주위, 그 광축방향 주위 및 그 직경방향 주위로 좌면블럭 (50a) 을 회전 가능하게 지지하는 좌면블럭 지지기구 (51) 를 포함한다.
좌면블럭 지지기구 (51) 에 의하여 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 의 형상에 맞추어 좌면 (49) 의 자세가 변화하므로, 플랜지부 (38a) 가 좌면 (49) 에 맞닿았을 때 광학소자 (38) 에 응력이 발생하는 것이 억제된다. 이 결과, 광학소자 (38) 의 광학면의 정밀도를 양호하게 유지하면서 광학소자 (38) 가 안정적으로 유지된다. 또한, 유지부 (43) 에 매우 엄밀한 가공을 실시하는 일 없이 광학소자 (38) 에 있어서의 양호한 결상 성능을 유지할 수 있다.
(2) 좌면블럭 지지기구 (51) 는 좌면블럭 (50a) 을 광학소자 (38) 의 직경방향으로 이동 가능하게 지지한다. 이로 인하여, 광학소자 (38) 의 열변형이 좌면블럭 지지기구 (51) 에 의하여 흡수되고, 그 광학면의 정밀도가 양호하게 유지되어, 광학소자 (38) 의 열변형시에 있어서의 결상 성능의 변화가 저감된다.
(3) 유지부 (43) 에는 접선방향 구속 링크 (57) 와 광축방향 구속 링크 (58) 가 형성되어 있다. 접선방향 구속 링크 (57) 는 렌즈 프레임체 (42) 에 고정되는 고정부 (56) 와 좌면블럭 (50a) 의 광학소자 (38) 의 접선방향으로의 이동을 구속하고, 접선방향 주위로의 회전을 허용한다. 광축방향 구속 링크 (58) 는 고정부 (56) 및 좌면블럭 (50a) 의 광학소자 (38) 의 광축방향으로의 이동을 구속하고, 광축방향 주위로의 회전을 허용한다. 접선방향 구속 링크 (57) 와 광축방향 구속 링크 (58) 는 서로 회전 가능하게 연결되어 있다.
링크 (57, 58) 의 연결점에서는 복수 방향으로의 변위, 또는 그들 방향 주위의 회전이 허용된다. 즉, 좌면블럭 (50a) 의 복수 방향으로의 이동 또는 그들의 방향 주위의 회전이 허용된다. 따라서, 예를 들면 렌즈 프레임체 (42) 에 변형이 발생한 경우, 연결점이 그 변형을 없애도록 좌면블럭 (50a) 의 이동 또는 회전을 허용하고, 3 개의 좌면블럭 (50a) 이 각각 소정의 위치에 유지된다. 이러한 링크를 갖는 유지부 (43) 에는 매우 엄밀한 가공은 요구되지 않고, 광학소자 (38) 에 있어서의 양호한 결상 성능이 유지된다.
좌면블럭 지지기구 (51) 에 있어서의 링크 (57, 58) 는 광학소자 (38) 의 접선방향 및 광축방향을 따라 형성되어 있다. 따라서, 링크기구의 구성이 간단하며 그 설계가 용이하다.
(4) 고정부 (56), 좌면블럭 (50a), 접선방향 구속 링크 (57) 및 광축방향 구속 링크 (58) 가 회전 피봇으로서의 역할을 하는 머리부 (55a ∼ 55d) 를 통하여 연결되어 있다. 머리부 (55a ∼ 55d) 의 단면적은 고정부 (56), 좌면블럭 (50a), 접선방향 구속 링크 (57) 및 광축방향 구속 링크 (58) 의 단면적보다 작다.
이 때문에, 머리부 (55a ∼ 55d), 고정부 (56), 좌면블럭 (50a), 접선방향 구속 링크 (57) 및 광축방향 구속 링크 (58) 를 일체로 형성하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 부품개수가 증대하는 일 없이 유지부는 간단히 구성된다.
(5) 좌면블럭 (50a) 에 연결되는 제 4 머리부 (55d) 는 양측 좌면 (49) 의 중간위치를 통과하고, 또한 광학소자 (38) 의 광축에 평행한 선상에 배치되어 있다. 이 때문에, 좌면 (49) 의 자세가 안정적으로 변화한다.
(6) 좌면블럭 (50a) 은 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 와 대향하는 위치에 소정 간격을 두고 형성된 2 개의 좌면 (49) 을 갖는다. 이 때문에, 예를 들면 합성석영 등의 비교적 큰 파괴강도를 갖는 초재로 이루어지는 광학소자 (38) 가 2 개의 좌면 (49) 에 의하여 확실하고 안정적으로 유지된다.
(7) 좌면블럭 (50a) 의 좌면 (49) 과 패드부재 (47) 의 작용면 (74) 에는 광학소자 (38) 에 대한 마찰계수를 높이기 위한 금의 도금 또는 증착층이 형성되어 있다. 이로 인하여, 좌면 (49) 및 작용면 (74) 과, 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 사이의 미끄러짐의 발생이 억제되어 광학소자 (38) 가 보다 안정적으로 유지된다.
(8) 클램프 부재 (46) 의 블럭 (63) 은 광학소자 (38) 의 접선방향으로 연장되는 능선 (65a) 을 갖는 누름면 (65) 을 포함한다. 누름면 (65) 은 패드부재 (47) 의 작용부 (72) 를 통하여 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 를 누른다. 이렇게 하여 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 가 블럭 (63) 과 좌면블럭 (50a) 사이에서 끼워진다. 이 때, 한 쌍의 누름면 (65) 의 능선 (65a) 을 잇는 직선의 하방에 제 4 머리부 (55d) 가 배치된다.
이로 인하여, 제 4 머리부 (55d) 에 누름압에 기초한 모멘트의 발생이 억제되어, 광학소자 (38) 가 안정적으로 유지된다.
(9) 좌면블럭 (50a) 및 좌면 (49) 은 각 구속링크 (57, 58), 각 머리부 (55a ∼ 55d) 및 고정부 (56) 와 일체로 형성되어 있다.
이로 인하여, 좌면블럭 (50a) 과 지지블럭 (50b) 이 동일 재질로 일체로 형성되어 있다. 따라서 좌면블럭 (50a) 과 지지블럭 (50b) 사이에는 다른 재질로 이루어지는 접합부가 형성되지 않아 변형이 발생하기 어렵다. 좌면블럭 (50a) 과 지지블럭 (50b) 의 일체화로 인하여, 유지부 (43) 는 비교적 소형이다.
(10) 광학소자 유지장치 (39) 에 의하여 유지된 광학소자 (38) 를 수용하는 경통 모듈 (420) 을 적층함으로써 경통 (37) 이 형성되어 있다. 이로 인하여, 복수의 광학소자 (38) 의 결상 성능의 저하를 방지하면서 복수의 광학소자 (38) 가 안정적으로 유지되어, 경통 (37) 전체의 결상 성능이 양호하게 유지된다.
(11) 노광장치 (31) 는 경통 (37) 을 포함하는 투영광학계 (35) 를 가지므로, 노광장치 (31) 의 노광정밀도가 향상된다.
(제 2 실시형태)
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태의 광학소자 유지장치 (39) 에 대하여, 제 1 실시형태와 다른 부분을 중심으로 설명한다.
제 2 실시형태에 있어서는, 도 20 ∼ 도 22 에 나타내는 바와 같이, 좌면블럭 (50a) 의 좌면 (91) 및 패드부재 (47) 의 작용면 (92) 은 광학소자 (38) 의 접 선방향으로 연장되듯이 하여 형성되어 있다.
좌면 (91) 및 작용면 (92) 의 중앙에는 수용구멍 (93) 이 형성되어 있다. 수용구멍 (93) 에는 경화단계에서 그 체적이 약간 수축하는 수축성 접착제가 수용되어 있다. 수용구멍 (93) 에 수용된 접착제에 의하여 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 가 좌면 (91) 및 작용면 (92) 에 접합된다. 또한, 도 21 에 파선으로 나타내는 바와 같이, 수용구멍 (93) 의 바닥면에 그 수용구멍 (93) 으로 통하는 접착제의 주입구멍 (94) 이 형성되어도 된다.
제 2 실시형태의 광학소자 유지장치 (39) 는 제 1 실시형태의 (1) ∼ (5) 및 (7) ∼ (11) 의 이점에 추가하여 이하의 이점을 갖는다.
(12) 좌면 (91) 및 작용면 (92) 이 광학소자 (38) 의 접선방향으로 연장되듯이 형성되어 있다.
이에 의하여, 예를 들면 형석 등의 비교적 약한 파괴강도를 갖는 초재로 이루어지는 광학소자 (38) 를 유지할 때, 그 유지에 의한 응력이 분산된다. 따라서, 응력집중에 의한 광학소자 (38) 의 파괴가 방지된다.
(13) 좌면 (91) 및 작용면 (92) 의 중앙에 접착제를 수용하기 위한 수용구멍 (93) 이 형성되어 있다.
이에 의하여, 수용구멍 (93) 에 충진된 접착제에 의하여 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 와 좌면 (91) 및 작용면 (92) 이 접합되고, 접착제를 경화함으로써 플랜지부 (38a) 와 좌면 (91) 및 작용면 (92) 이 확실하게 걸어맞춰진다. 이 때, 수축성 접착제를 사용함으로써 접착제에 의하여 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 가 압박되는 일이 없이 광학소자 (38) 가 안정적으로 유지된다.
제 1 및 제 2 실시형태에 있어서, 패드부재 (47) 를 생략하고 블럭 (63) 이 직접 플랜지부 (38a) 를 누르도록 해도 된다. 이 경우, 블럭 (63) 의 누름면 (65) 은 좌면 (49) 과 동일하게 평면 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.
제 1 실시형태에 있어서, 좌면 (49) 은 좌면블럭 (50a) 의 광학소자 (38) 와 대향하는 면의 전체에 형성되어도 된다. 또는, 좌면 (49) 은 3 개 이상 형성되어도 된다. 블럭 (63) 의 누름면 (65) 도 마찬가지로 블럭 (63) 의 광학소자 (38) 와 대향하는 면의 전체에 형성되어도 된다. 또는, 누름면 (65) 은 3 개 이상 형성되어도 된다.
클램프 본체 (62) 의 아암부 (66) 를 대신하여, 예를 들면 판스프링, 코일스프링 등의 탄성부재를 사용하여 블럭 (63) 을 탄성지지해도 된다.
중량지지기구 (77) 는 맞닿음부 (78a) 및 지지부 (78b) 로 형성된 판스프링이어도 된다.
좌면 (49) 및 작용면 (74) 에 금을 도금하는 대신, 예를 들면 주석, 인듐, 알루미늄, 놋쇠 등의 금속을 금속증착, 도금, 용사 등에 의하여 형성해도 된다. 또한, 좌면 (49) 및 작용면 (74) 의 표면을 에칭, 연삭 등으로 거칠게 함으로써 마찰계수를 향상시키도록 해도 된다.
(제 3 실시형태)
본 발명에 따른 제 3 실시형태의 광학소자 유지장치 (139) 에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 23 은 광학소자 유지장치 (139) 의 사시도이며, 도 24 는 광학소자 유지장치 (139) 의 평면도이며, 도 25 는 광학소자 유지장치 (139) 의 측면도이며, 도 26 은 도 24 의 26-26 선에 있어서의 단면도이다. 광학소자 유지장치 (139) 는 프레임체 (142) 와, 3 개의 플렉셔 부재 (41) 와, 렌즈 프레임체 (40) 와, 유지부 (43) 를 포함한다. 프레임체 (142) 상에는 등각도 간격으로 3 개의 플렉셔 부재 (41) 가 고정되어 있다. 플렉셔 부재 (41) 의 상면에는 렌즈 프레임체 (40) 가 고정되고, 그 렌즈 프레임체 (40) 상에는 등각도 간격으로 3 개의 유지부 (43) 가 설치되어 있다.
여기서, 렌즈 프레임체 (40) 는 전술한 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태에서 설명한 광학소자 유지장치 (39) 의 렌즈 프레임체 (42) 와 동일하게 구성되며, 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태와 다른 점은 제 3 실시형태에서는 도 38 에 나타내는 바와 같이, 장착홈 (44) 근방에서의 렌즈 프레임체 (40) 외주면에는 사각기둥 형상의 위치검출용 돌기부 (76) 가 형성되어 있는 점이다. 또한, 인접하는 유지부 (43) 간에 있어서의 렌즈 프레임체 (40) 의 상면에는 플렉셔 부재 (41) 를 접합하기 위한 평판 형상의 플렉셔 접합부 (177) 가 배치되어 있다. 플렉셔 접합부 (177) 는 렌즈 프레임체 (40) 로부터 바깥쪽으로 뻗어나와 있는 점도 상이하다. 또한, 유지부 (43) 의 구성은 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 동일하다.
다음으로, 프레임체 (142) 의 구조에 대하여 도 28 ∼ 도 33 에 따라 설명한다. 도 28 은 프레임체 (142) 의 사시도이며, 도 29 는 프레임체 (142) 의 부 분확대도이며, 도 30 은 프레임체 (142) 의 부분측면도이다.
도 28 에 나타내는 바와 같이, 프레임체 (142) 는 철, 알루미늄 등의 금속재료로 이루어지며 원환 형상으로 형성되어 있다. 도 28 ∼ 도 30 에 나타내는 바와 같이, 프레임체 (142) 의 상면에는 플렉셔 부재 (41) 를 장착하기 위한 3 개의 플렉셔 장착부 (80) 가 등각도 간격으로 형성되어 있다. 프레임체 (142) 에는, 프레임체 (142) 를 겹쳐 쌓았을 때 플렉셔 부재 (41) 를 수용하기 위한 3 개의 플렉셔 수용오목부 (81) 가 각 인접하는 플렉셔 장착부 (80) 간에 형성되어 있다. 플렉셔 수용오목부 (81) 는 플렉셔 본체 (84) 를 수용하는 본체 수용부 (81a) 와, 각 구동레버 (85a, 85b) 를 수용하는 레버 수용부 (81b) 를 포함한다. 플렉셔 장착부 (80) 및 플렉셔 수용오목부 (81) 는 프레임체 (142) 의 주위방향으로 번갈아 형성되어 있다. 즉, 플렉셔 수용오목부 (81) 는 서로 인접하는 프렉서 장착부 (80) 간에 형성되어 있다.
도 28 에 나타내는 바와 같이, 플렉셔 수용오목부 (81) 의 근방에 있어서의 프레임체 (142) 의 외주면상에는 렌즈실 위치 검출기구 (82) 를 장착하기 위한 장착좌 (83) 가 형성되어 있다. 장착좌 (83) 에는 예를 들면, 정전용량 검출형으로 L 자 형상을 갖는 렌즈실 위치 검출기구 (82 ; 도 24 참조) 가 장착된다. 프레임체 (142) 상에 렌즈 프레임체 (40) 가 플렉셔 부재 (41) 를 통하여 장착되었을 때, 렌즈실 위치 검출기구 (82) 와 렌즈 프레임체 (40) 의 위치검출용 돌기부 (76) 가 소정의 갭을 두고 대향하여 배치된다. 렌즈 프레임체 (40) 가 프레임체 (142) 에 대하여 상대이동되면, 위치검출용 돌기부 (76) 가 렌즈실 위치 검출기 구 (82) 에 대하여 변위하고, 그 변위량이 렌즈실 위치 검출기구 (82) 에 의하여 검출된다.
다음으로, 플렉셔 부재 (41) 에 대하여, 도 29 ∼도 33 에 따라 설명한다. 도 28 ∼ 도 30 에 나타내는 바와 같이, 플렉셔 부재 (41) 는 플렉셔 본체 (84) 를 포함한다. 플렉셔 본체 (84) 에는 수직방향 구동레버 (85a) 와 수평방향 구동레버 (85b) 가 연결되어 있다. 수직 및 수평방향 구동레버 (85a, 85b) 는 변위부재 및 전달부를 형성한다.
플렉셔 본체 (84) 는 렌즈 프레임체 (40) 의 플렉셔 접합부 (177) 와, 프레임체 (142) 의 플렉셔 장착부 (80) 사이에 끼워진다. 플렉셔 본체 (84) 는 렌즈 프레임체 (40) 의 플렉셔 접합부 (177) 를 볼트 (98) 로 고정시키기 위한 접속블럭 (84a) 과, 접속블럭 (84a) 의 자세를 조정 가능하게 지지하는 접속블럭 지지기구 (92) 를 포함하는 플렉셔 지지블럭 (84b) 을 갖는다.
도 31 은 플렉셔 본체 (84) 의 장착부분의 부분확대 측면도이며, 도 32 는 도 29 의 32-32 선을 따른 부분단면도이다. 도 33 은 플렉셔 부재 (41) 및 프레임체 (142) 의 단면을 나타내는 부분확대 단면도이다.
도 31 ∼ 도 33 에 나타내는 바와 같이, 플렉셔 본체 (84) 는 대략 직육면체 형상으로 형성되며, 접속블럭 (84a) 과 플렉셔 지지블럭 (84b) 사이, 및 플렉셔 지지블럭 (84b) 에는 도 31 의 X 축 방향으로 관통하는 복수의 제 1 슬릿 (86) 및 제 2 슬릿 (87) 이 형성되어 있다. 플렉셔 본체 (84) 의 하부에는 기준구멍 (84c) 이 형성되고, 각 제 1 슬릿 (86) 은 기준구멍 (84c) 보다 상방에 형성되며, 제 2 슬릿 (87) 은 상기 기준구멍 (84c) 보다 하방에 형성되어 있다. 접속블럭 (84a) 과 플렉셔 지지블럭 (84b) 사이, 및 플렉셔 지지블럭 (84b) 에는 회전피봇 및 절결스프링으로서의 역할을 갖는 복수의 플렉셔 머리부 (89a ∼ 89d) 가 형성된다. 플렉셔 머리부 (89a ∼ 89d) 는 이하와 같이 형성된다.
맨 먼저, 인접하는 슬릿 (86, 87) 간에 미가공 부분을 남기고 슬릿 (86, 87) 을 형성한다. 다음으로, 제 1 슬릿 (86) 의 미가공 부분에 대하여 +X 방향 (도 31 의 지면의 앞방향) 및 -X 방향 (도 31 의 지면의 안방향) 으로부터의 음각가공을 실시함으로써 음각부 (86a) 및 플렉셔 머리부 (89a ∼ 89d) 가 형성된다. 음각부 (86a) 는 도 33 에 나타내는 바와 같이, 광학소자 (38) 의 직경방향에 관하여 각 플렉셔 머리부 (89a ∼ 89d) 의 양측에 형성되고, 광학소자 (38) 의 직경방향으로 관통하는 직사각형 관통구멍 (88a) 을 포함한다. 여기서, 음각부 (86a), 플렉셔 머리부 (89a ∼ 89d) 를 형성하기 위하여 플렉셔 지지블럭 (84b) 의 양측에는 음각부 (86a) 및 플렉셔 머리부 (89a ∼ 89d) 보다 큰 구멍이 형성된다.
플렉셔 머리부 (89a ∼ 89d) 에 예측불능의 변형이 잔존하는 것을 회피하기 위하여, 관통구멍 (88a) 의 깊이방향에 있어서의 플렉셔 머리부 (89a ∼ 89d) 의 양측이 예를 들면 형조 방전가공, 기계적 절삭가공 등의 동일한 절삭가공방법에 의하여 형성되어 있다.
제 2 슬릿 (87) 의 2 군데의 미가공 부분에는 광학소자 (38) 의 직경방향으로 관통하는 한 쌍의 원형 관통구멍 (88b) 이 소정 간격을 두고 형성되어 있다. 한 쌍의 원형 관통구멍 (88b) 간에는 변환기구 및 제 1 절결스프링으로서의 역할을 갖는 제 1 및 제 2 박부 (90a, 90b) 가 형성되어 있다.
플렉셔 지지블럭 (84b) 은 제 1 및 제 2 슬릿 (86, 87) 에 의하여 플렉셔 고정부 (91) 와, 제 1 구속블럭 (93a) 과, 제 2 구속블럭 (94a) 과, 제 1 구동블럭 (95a) 과, 제 2 구동블럭 (96a) 으로 분할되어 있다. 플렉셔 고정부 (91) 는 프레임체 (142) 의 플렉셔 장착부 (80) 에 볼트 (97) 로 고정되어 있다 (도 28, 도 29 참조).
제 1 플렉셔 머리부 (89a) 는 제 1 구동블럭 (95a) 과 제 1 구속블럭 (93a) 을 연결하고, 제 2 플렉셔 머리부 (89b) 는 제 2 구동블럭 (96a) 과 제 2 구속블럭 (94a) 을 연결하고, 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 는 제 1 구속블럭 (93a) 과 제 2 구속블럭 (94a) 을 연결하고, 제 4 플렉셔 머리부 (89d) 는 제 1 구속블럭 (93a) 과 접속블럭 (84a) 을 연결한다. 각 플렉셔 머리부 (89a ∼ 89d) 는 각 구동블럭 (95a, 96a), 접속블럭 (84a) 의 단면보다 매우 작은 정방형 단면을 갖는다.
제 1 구속블럭 (93a) 은 제 1 플렉셔 머리부 (89a) 및 제 4 플렉셔 머리부 (89d) 에 의하여, 제 1 구동블럭 (95a) 및 접속블럭 (84a) 에 고정된다. 제 1 구속블럭 (93a) 은 제 1 플렉셔 머리부 (89a) 및 제 4 플렉셔 머리부 (89d) 에 의하여 Z 방향 (광학소자 (38) 의 광축방향) 주위로 회전 가능하게 유지되고, Z 방향으로의 변위는 구속된다. 제 1 구속블럭 (93a), 제 1 플렉셔 머리부 (89a) 및 제 4 플렉셔 머리부 (89d) 는 광학소자 (38) 의 수직방향 (광축방향) 으로의 변위를 구속하는 수직방향 구속 링크 (93) 를 형성한다.
제 2 구속블럭 (94a) 은 제 2 플렉셔 머리부 (89b) 및 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 에 의하여 제 2 구동블럭 (96a) 및 제 1 구속블럭 (93a) 에 고정된다. 제 2 구속블럭 (94a) 은 제 2 플렉셔 머리부 (89b) 및 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 에 의하여 Y 방향 (광학소자 (38) 의 접선방향) 주위로 회전 가능하게 유지되고, Y 방향으로의 변위를 구속한다. 제 2 구속블럭 (94a), 제 2 플렉셔 머리부 (89b) 및 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 는 광학소자 (38) 의 수평방향 (접선방향) 으로의 변위를 구속하는 수평방향 구속 링크 (94) 를 형성한다.
수직방향 구속 링크 (93) 의 구속방향과 수평방향 구속 링크 (94) 의 구속방향은 실질적으로 직교한다. 바꿔 말하면, 수직방향 구속 링크 (93) 의 회전축과 수평방향 구속 링크 (94) 의 회전축은 실질적으로 서로 직교한다.
접속블럭 (84a) 은 제 4 플렉셔 머리부 (89d) 를 통하여 플렉셔 지지블럭 (84b) 에 연결되어 있다. 즉, 접속블럭 (84a) 은 수직방향 구속 링크 (93) 와 수평방향 구속 링크 (94) 에 의하여 지지되어 있다.
도 31 ∼ 도 33 에 나타내는 바와 같이, 제 1 및 제 4 플렉셔 머리부 (89a, 89d) 는 접속블럭 (84a) 의 거의 중심을 통과하고, 또한 Z 축에 평행한 선상에 배치되어 있다. 제 2 및 제 3 플렉셔 머리부 (89b, 89c) 는 접속블럭 (84a) 의 표면과 거의 평행한 선상에 배치되어 있다. 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 는 제 4 플렉셔 머리부 (89d) 의 근방에 배치되어 있다.
상기 플렉셔 본체 (84) 에 있어서, 접속블럭 (84a) 은 수직방향 구속 링크 (93) 및 수평방향 구속 링크 (94) 에 의하여, 제 1 및 제 2 구동블럭 (95a, 96a) 에 대하여 X 방향, Y 방향 및 Z 방향 주위에 회전 가능하게, 또한 Y 방향 및 Z 방 향으로의 변위를 억제하도록 지지되어 있다. 또한, 접속블럭 (84a) 은 제 4 플렉셔 머리부 (89d) 에 의하여 X 방향으로 변위 가능하게 지지되어 있다.
제 1 구동블럭 (95a) 은 제 1 플렉셔 머리부 (89a) 에 의하여 제 1 구속블럭 (93a) 에 연결되고, 제 1 박부 (90a) 에 의하여 플렉셔 고정부 (91) 에 연결되어 있다. 제 1 박부 (90a) 는 변환기구 및 제 1 절결스프링으로서의 역할을 갖는다. 제 1 구동블럭 (95a) 에는 광학소자 (38) 의 접선방향을 따라 연장되는 수직방향 구동레버 (85a) 가 일체로 형성되어 있다. 제 1 박부 (90a) 는 수직방향 구동레버 (85a) 의 광학소자 (38) 의 광축과 평행한 방향 (상하방향) 으로의 이동을 제 2 절결스프링으로서의 역할을 갖는 제 1 플렉셔 머리부 (89a) 에 전달한다. 제 1 구동블럭 (95a), 제 1 플렉셔 머리부 (89a) 및 제 1 박부 (90a) 는 수직방향 구동레버 (85a) 의 상하방향의 이동을 수직방향 구속 링크 (93) 에 전달하는 수직방향 구동 링크 (95) 를 형성한다.
제 2 구동블럭 (96a) 은 제 2 플렉셔 머리부 (89b) 에 의하여 제 2 구속블럭 (94a) 에 연결되고, 제 2 박부 (90b) 에 의하여 플렉셔 고정부 (91) 에 연결되어 있다. 제 2 구동블럭 (96a) 에는 광학소자 (38) 의 접선방향을 따라 연장되는 수평방향 구동레버 (85b) 가 일체로 형성되어 있다. 제 2 박부 (90b) 는 변환기구 및 제 3 절결스프링으로서의 역할을 갖는다. 제 2 박부 (90b) 는 수평방향 구동레버 (85b) 의 광학소자 (38) 의 광축과 평행한 방향 (상하방향) 으로의 이동을 제 4 절결스프링으로서의 역할을 갖는 제 2 플렉셔 머리부 (89b) 에 전달한다. 제 2 구동블럭 (96a), 제 2 플렉셔 머리부 (89b) 및 제 2 박부 (90b) 는 수평방향 구동레버 (85b) 의 상하방향의 이동을 수평방향의 이동으로 변환하고, 그 수평방향의 이동을 수평방향 구속 링크 (94) 에 전달하는 수평방향 구동 링크 (96) 를 형성한다.
제 1 플렉셔 머리부 (89a) 는 제 1 박부 (90a) 의 중앙을 통과하고, 또한 광학소자 (38) 의 접선방향을 따른 가상직선상에 배치되어 있다. 제 2 플렉셔 머리부 (89b) 는 제 2 박부 (90b) 의 중앙을 통과하고, 또한 광학소자 (38) 의 광축방향을 따른 가상직선상에 배치되어 있다.
도 28 ∼ 도 30 및 도 32 에 나타내는 바와 같이, 구동레버 (85a, 85b) 의 선단에는 조정와셔 (99) 및 조정버튼 (100) 이 교환부재 (101 ; 예를 들면, 볼트, 플러그 등) 에 의하여 교환 가능하게 고정되어 있다. 조정와셔 (99) 및 조정버튼 (100) 은 이동량 설정수단을 형성한다. 복수매의 조정와셔 (99) 가 두께를 예를 들면 1㎛ 간격으로 미리 조정할 수 있도록 준비되어 있다. 복수매의 조정버튼 (100) 이 두께를 예를 들면 10㎛ 간격으로 조정할 수 있도록 미리 준비되어 있다. 즉, 조정와셔가 미세조정용으로 또한 조정버튼이 대략조정용으로 사용된다. 이들 조정와셔 (99) 및 조정버튼 (100) 을 선택적으로 조합시킴으로써, 구동레버 (85a, 85b) 와 프레임체 (142) 사이의 간격이 조정되고, 구동레버 (85a, 85b) 의 이동량이 설정된다. 구동레버 (85a, 85b) 는 소정의 길이를 가지므로, 구동레버 (85a, 85b) 의 기단부의 이동량은 그 선단부의 이동량보다 작다.
조정와셔 (99) 및 조정버튼 (100) 의 근방에, 또한 프레임체 (142) 의 상면에는 조작부로서의 역할을 갖는 리프트 레버 (102) 가 상하이동 가능하게 또한 구 동레버 (85a, 85b) 에 접속분리 가능하게 설치되어 있다. 리프트 레버 (102) 의 근방에 있어서, 구동레버 (85a, 85b) 와 프레임체 (142) 사이에는 인장스프링인 복귀스프링 (103) 이 장착되어 있다. 구동레버 (85a, 85b) 는 복귀스프링 (103) 에 의하여 프레임체 (142) 측으로 탄성지지되고, 리프트 레버 (102) 가 구동레버 (85a, 85b) 에 맞닿아 있지 않을 때 구동레버 (85a, 85b) 의 선단이 조정버튼 (100) 의 상면에 맞닿아 있다. 이 리프트 레버 (102) 를 구동레버 (85a, 85b) 에 접촉시킨 상태에서 프레임체 (142) 에서 분리되는 방향, 즉 상방향으로 이동시킴으로써, 구동레버 (85a, 85b) 가 인장스프링의 탄성지지력에 대항하여 프레임체 (142) 로부터 분리된다. 따라서, 구동레버 (85a, 85b) 는 조정버튼 (100) 에서 분리된다. 이렇게, 구동레버 (85a, 85b) 가 조정버튼 (100) 에서 분리된 상태에서 조정버튼 (100) 및 조정와셔 (99) 의 교환이 이루어진다. 조정버튼 (100) 및 조정와셔 (99) 의 교환이 완료되었을 때, 리프트 레버를 원래의 위치로 되돌림으로써 구동레버 (85a, 85b) 가 인장스프링의 탄성지지력에 의하여 조정버튼의 상면에 맞닿는다.
도 23 및 도 28 에 나타내는 바와 같이, 프레임체 (142) 에는 다른 프레임체 (142) 와의 접합면 (40a) 이 정의되어 있다. 복수의 광학소자 유지장치 (139) 는 상호 180°의 위상이 어긋난 상태에서, 각 프레임체 (142) 의 접합면 (40a) 이 간격조정용 스페이서를 통하여 상호 적층된다. 이 때, 하방의 광학소자 유지장치 (139) 의 렌즈 프레임체 (40) 는 상방의 광학소자 유지장치 (139) 의 프레임체 (142) 에 수용된다. 또한, 하방의 광학소자 유지장치 (139) 의 플렉셔 부재 (41) 는 상방의 광학소자 유지장치 (139) 의 프레임체 (142) 의 플렉셔 수용오목부 (81) 에 수용된다.
다음으로, 광학소자 유지장치 (139) 의 작용에 대하여 설명한다. 제 3 실시형태에 있어서의 광학소자 유지장치 (139) 는 전술한 바와 같이, 광학소자 (38) 를 지지하는 지지부재를 이루는 렌즈 프레임체 (40) 와, 그 렌즈 프레임체 (40) 를 경통 모듈 (37a) 에 고정시키는 고정부를 이루는 프레임체 (142) 사이가 3 개의 플렉셔 부재 (41) 로 접속되어 있다. 이 경통 모듈 (37a) 은 상호 적층된 다른 프레임체 (142) 를 나타내며, 모든 프레임체 (142) 가 적층되어 처음으로 경통이 구성된다. 이 광학소자 유지장치 (139) 의 플렉셔 부재 (41) 를 다른 형태로 나타내면, 도 35 에 나타내는 바와 같이 된다. 이 도 35 에 나타내는 바와 같이, 각 플렉셔 부재 (41) 는 각각 2 개의 강체 (106a, 106b) 와, 강체 (106a) 의 양단에 설치된 회전피봇 (107a, 107b) 과, 강체 (106b) 의 양단에 설치된 회전피봇 (107c, 107d) 을 갖고 있다. 즉, 광학소자 유지장치 (139) 전체에서는 6 개의 강체와, 그 각 강체의 양단에 각각 회전피봇이 설치되어 있다. 또한, 여기서 말하는 3 방향의 회전은 각 강체 (106) 의 길이방향을 관통하는 축선과, 그 축선에 직교하는 동시에 서로 직교하는 2 개의 축선과의 3 개의 축선 주위의 회전을 말한다.
또한, 상기 강체 (106a, 106b) 는 강체 (106a) 의 회전피봇 (107a, 107b) 을 잇는 직선과, 강체 (106b) 의 회전피봇 (107c, 107d) 을 잇는 직선을 가정하였을 때 (본 실시형태에서는 강체 (106a, 106b) 의 조합이 3 개 있으므로, 6 개의 직선 이 가정된다), 3 개 이상의 직선이 동일점에서 교차하지 않도록 배치되어 있다. 또한, 강체 (106a) 의 일단의 회전피봇 (107b) 과, 강체 (106b) 의 회전피봇 (107d) 이 매우 근접하게 배치되므로, 전체적으로 보면 거의 동일한 회전피봇 (107b, 107d) 으로 이루어진다. 바꿔 말하면, 2 개의 강체 (106a, 106b) 가 하나의 회전피봇을 공유하고 있다.
또한, 각 강체 (106a, 106b) 의 타단에는 그 각 강체 (106a, 106b) 의 프레임체 (142) 와의 상대위치를 조정하는 거리조정기구로서의 위치조정기구 (108) 가 장착구비되어 있다. 그리고, 이 위치조정기구 (108) 에 의하여 상기 각 강체 (106a, 106b) 의 단부의 위치를 변위시킴으로써, 프레임체 (142) 와 렌즈 프레임체 (40) 사이의 거리를 조정하도록 되어 있다.
여기서, 상기 다른 형태와 제 3 실시형태의 플렉셔 부재 (41) 를 대비하여 상정하면, 상기 강체 (106a) 에는 제 2 구속블럭 (94a) 이 대응하고, 강체 (106b) 에는 제 1 구속블럭 (94b) 이 대응하고 있다. 또한 회전피봇 (107a) 은 제 2 플렉셔 머리부 (89b) 에 대응하고, 회전피봇 (107b) 은 제 1 플렉셔 머리부 (89a) 에 대응하고, 회전피봇 (107c) 은 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 에 대응하고, 회전피봇 (107d) 은 제 4 플렉셔 머리부 (89d) 에 대응하고 있다. 그리고, 상기 제 2 구속블럭 (94a) 의 일단의 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 는 상기 제 1 구속블럭 (93a) 의 일단의 제 4 플렉셔 머리부 (89d) 의 바로 근방에 접속되어 있다. 이로 인하여, 이 양 플렉셔 머리부 (89c, 89d) 는 전체로서 일체적인 회전피봇 (107b, 107d) 으로 볼 수 있다. 또한, 상기 위치조정기구 (108) 에는 조정와셔 (99), 조정버튼 (100), 수직방향 구동레버 (85a), 수평방향 구동레버 (85b), 제 1 구동블럭 (95a) 및 제 2 구동블럭 (96a) 이 대응하고 있다.
또한, 설계의 형편상, 각 구속블럭 (93a, 94a) 의 변위의 방향은 상하 또는 좌우방향으로 되어 있으며, 상기 모델에 있어서의 2 개의 강체 (106a, 106b) 의 기울기 방향과는 다르게 되어 있는데, 조립함으로써 실질적으로 동일해진다.
다음으로 이 광학소자 유지장치 (139) 의 플렉셔 본체 (84) 의 동작에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 도 36 은 하나의 플렉셔 본체 (84) 의 링크기구 (104) 만을 모식적으로 나타낸다.
소정의 구동력 (F1) 에 의하여 수직방향 구동레버 (85a) 의 선단부가 수직방향으로 구동되면, 제 1 박부 (90a) 는 그 구동력을 광학소자 (38) 의 직경방향의 축을 중심으로 하는 회전운동력 (M1) 으로 변환한다. 회전운동력 (M1) 은 제 1 구동블럭 (95a) 을 통하여 제 1 박부 (90a) 의 중심선 (L1) 의 연장상에 있는 제 1 플렉셔 머리부 (89a) 의 수직방향으로의 직선구동력으로 변환된다. 직선구동력은 제 1 구속블럭 (93a) 및 제 4 플렉셔 머리부 (89d) 를 통하여 접속블럭 (84a) 에 전달되고, 렌즈 프레임체 (40) 내의 광학소자 (38) 가 광축방향을 따라 이동한다.
다음으로, 소정의 구동력 (F2) 에 의하여 수평방향 구동레버 (85b) 의 선단부가 수직방향으로 구동되면, 제 2 박부 (90b) 는 그 구동력을 광학소자 (38) 의 직경방향의 축을 중심으로 하는 회전운동력 (M2) 으로 변환한다. 회전운동력 (M2) 은 제 2 구동블럭 (96a) 을 통하여 제 2 박부 (90b) 의 중심선 (L2) 의 연장 상에 있는 제 2 플렉셔 머리부 (89b) 의 수평방향으로의 직선구동력으로 변환된다. 직선구동력은 제 2 구속블럭 (94a) 및 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 및 제 4 플렉셔 머리부 (89d) 를 통하여 접속블럭 (84a) 에 전달되고, 렌즈 프레임체 (40) 내의 광학소자 (38) 가 접선방향을 따라 이동한다.
또한, 소정의 구동력 (F1, F2) 에 의하여 구동레버 (85a, 85b) 의 선단부가 수직방향으로 구동되면, 제 1 구속블럭 (93a), 제 2 구속블럭 (94a) 및 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 에 의하여 2 개의 구동력이 합성된다. 여기서, 광학소자 (38) 의 광축을 Z 축으로 하는 극좌표 (R-θ-Z) 계에 대하여 상정한다. 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 의 θ좌표, Z 좌표는 구동레버 (85a, 85b) 의 움직임에 따라 변화한다. 제 1 구속블럭 (93a), 제 2 구속블럭 (94a) 에 의하여 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 의 X 방향 및 Y 방향으로의 이동은 구속되므로, 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 는 제 1 플렉셔 머리부 (89a) 와 제 2 플렉셔 머리부 (89b) 를 잇는 직선 (L3) 을 중심으로 미소하게 회전하는 것이 가능하다. 즉, 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 는 R 좌표방향 (광학소자 (38) 의 직경방향) 으로의 이동에 대하여 자유도를 갖고 있다. 따라서, 렌즈 프레임체 (40) 에 대하여 부동점인 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 의 극좌표 (θ, Z) 의 병진이동이 소정 위치에 구속되고, 극좌표 (R) 의 병진이동이 허용된다. 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 는 회전피봇이므로, 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 는 극좌표 (R, θ, Z) 주위의 회전자유도를 갖고 있다.
상기 이동 및 구속은 3 개의 플렉셔 본체 (84) 의 각각에서 독립적으로 발생한다. 따라서, 고정된 3 개의 점 (제 3 플렉셔 머리부 (89c)) 의 각각의 2 방향으로의 자유도가 구속된다. 즉, 렌즈 프레임체 (40) 의 자세 (6 자유도) 는 기구학에 기초하여 구속된다. 렌즈 프레임체 (40) 의 자세는 구동레버 (85a, 85b) 의 이동량과 1 : 1 로 대응하고 있으므로, 렌즈 프레임체 (40) 에 유지되는 광학소자 (38) 의 자세를 광학소자 (38) 에 무리한 힘, 변형을 주는 일 없이 자유롭게 조절할 수 있게 된다.
렌즈 프레임체 (40) 는 각 플렉셔 부재 (41) 에 의하여 프레임체 (142) 에 키네마틱하게 지지되어 있다. 여기서, 광학소자 (38) 의 중심을 원점으로 하고, 그 광학소자 (38) 의 광축방향을 Z 축, 광학소자 (38) 의 직경방향을 R 축, 및 광학소자 (38) 의 주위방향을 Q 로 하는 극좌표계 (R-Q-Z) 를 상정한다. 링크기구 (104) 에서는 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 는 소정의 범위내에서 RQZ 축의 각 방향으로 변위 가능하다. 또한 각 링크기구 (104) 에 있어서 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 의 프레임체 (142) 로부터의 높이를 적절히 변경함으로써, 렌즈 프레임체 (40) 를 프레임체 (142) 에 대하여 임의의 방향으로 기울게 할 수 있다. 따라서, 렌즈 프레임체 (40) 는 RQZ 축의 각 방향으로 이동 가능하게, 또한 R 축, Q 축 및 Z 축의 주위에 회전 가능하게 프레임체 (142) 에 지지된다.
3 개의 링크기구 (104) 에 의하여 광학소자 (38) 를 그 광축에 수직인 면내에서 이동시키는 예에 대하여, 도 37 을 따라 설명한다. 여기서, 링크기구 (104c) 의 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 가 점 (MP) 에 소정의 거리만큼 이동된 것으로 한다. 이 이동에 수반하여, 렌즈 프레임체 (40) 의 중심 (O) 은 링크기구 (104a, 104b) 의 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 의 접선 (TL) 의 교차점 (IP) 을 중심 으로 하여, 링크기구 (104c) 의 소정의 이동거리의 2/3 거리만큼 이동한다.
이것은 이하의 이유에 의한 것이다. 여기서, 렌즈 프레임체 (40) 의 중심 (O), 각 링크기구 (104a, 104b) 의 제 3 플렉셔 머리부 (89c), 접선 (TL) 의 교차점 (IP) 의 4 개의 점의 위치관계를 상정한다. 4 개의 점에 의하여 30°, 60°, 90°의 내각을 가지며, 또한 서로 합동(合同)인 2 개의 직각삼각형이 형성된다. 렌즈 프레임체 (40) 의 중심 (O) 과 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 의 거리 (반경) 가 1 로 설정된 경우, 렌즈 프레임체 (40) 의 중심 (O) 과 교차점 (IP) 과의 거리는 반경의 2 배이다. 이로 인하여, 교차점 (IP) 과 링크기구 (104c) 의 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 와의 거리는 반경의 3 배이다. 따라서, 링크기구 (104c) 의 제 3 플렉셔 머리부 (89c) 의 이동거리의 2/3 거리만큼 광학소자 (38) 의 중심 (O) 이 점 (MP') 으로 이동한다.
다음으로, 광학소자 유지장치 (139) 의 조립순서에 대하여 설명한다.
먼저, 도 38 에 나타내는 바와 같이, 렌즈 프레임체 (40) 의 장착홈 (44) 과는 반대측 표면에 유지부 (43) 의 기대부재 (45) 가 도시하지 않은 볼트에 의하여 조임고정된다. 기대부재 (45) 의 좌면블럭 지지기구 (51) 가 샌드위치 부재 (108) 에 의하여 기대부재 (45) 에 임시고정된다. 샌드위치 부재 (108) 는 광학소자 (38) 를 조립장착하기까지의 동안에, 좌면블럭 지지기구 (51) 의 각 구속 링크 (57, 58) 및 각 머리부 (55a ~ 55d) 에 부주의하게 하중이 가해지는 것을 방지한다.
이어서, 광학소자 (38) 를 렌즈 프레임체 (40) 내에 수용하는 동시에, 광학 소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 를 기대부재 (45) 의 좌면블럭 (50a) 상의 좌면 (49) 에 탑재시킨다. 심출(芯出)장치를 사용하여 렌즈 프레임체 (40) 에 대한 광학소자 (38) 의 위치결정을 하고, 기대부재 (45) 의 장착부 (59) 상에 패드부재 (47) 및 클램프 부재 (46) 를 볼트 (68) 로 조임고정한다. 이렇게 하여 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 가 좌면 (49) 과 누름면 (65) 사이에 끼워진다. 다음으로, 샌드위치 부재 (108) 가 기대부재 (45) 에서 떼어지고, 좌면블럭 지지기구 (51) 에 의하여 좌면블럭 (50a) 의 자세가 광학소자 (38) 의 플랜지부 (38a) 의 형상에 따라 조정되어, 광학소자 (38) 의 유지상태를 안정시킨다.
다음으로, 광학소자 (38) 의 광학면의 정밀도를 검사한다. 이 검사에 있어서 소정값 이상의 광학면의 변화가 나타날 때는, 다시 좌면블럭 지지기구 (51) 를 샌드위치 부재 (108) 에 의하여 임시고정시키고 광학소자 (38) 의 장착작업을 재실시한다.
다음으로, 도 28 에 나타내는 바와 같이, 플렉셔 장착부 (80) 에 플렉셔 본체 (84) 를 볼트 (97) 에 의하여 조임고정한다. 이어서, 도 39 에 나타내는 바와 같이 플렉셔 본체 (84) 의 접속블럭 (84a) 을 끼워넣듯이 쇼울더 패드부재 (109) 를 장착한다. 쇼울더 패드부재 (109) 는 렌즈 프레임체 (40) 를 조립장착하기까지의 동안에, 플렉셔 본체 (84) 의 구속링크 (93, 94), 구동링크 (95, 96), 머리부 (89a ~ 89d) 및 박부 (90a, 90b) 에 대하여 부주의한 하중이 가해지는 것을 방지한다.
다음으로, 플렉셔 접합부 (177) 를 플렉셔 본체 (84) 의 접속블럭 (84a) 상 에 볼트 (98) 로 조임고정하고, 렌즈 프레임체 (40) 를 프레임체 (142) 상에 임시고정한다. 이 상태에서 프레임체 (142) 를 심출하여 장치에 탑재하여 회전시키고, 광학소자 (38) 의 광축의 진동정도를 관찰한다. 이 관찰결과에 기초하여, 볼트 (98) 를 풀어 렌즈 프레임체 (40) 의 위치를 조정하고, 다시 볼트 (98) 로 임시고정한다. 그리고, 광학소자 (38) 의 광축의 진동이 거의 없어질 때까지 이 조정을 반복한다. 광학소자 (38) 의 진동이 거의 해소되면, 볼트 (98) 를 완전히 조여넣고 렌즈 프레임체 (40) 를 플렉셔 본체 (84) 를 사이에 두고 프레임체 (142) 상에 고정시킨다.
다음으로, 쇼울더 패드부재 (109) 를 떼어내고, 도 24 에 나타내는 광학소자 유지장치 (139) 가 구성된다. 그리고, 이 상태에서 다시 심출장치상에서 프레임체 (142) 를 회전시키고, 광학소자 (38) 의 광축의 진동이 완전히 해소되도록 심출장치의 테이블을 평행이동 또는 기울인다. 이 때, 심출장치에 의하여 검출되는 렌즈 프레임체 (40) 의 외경의 편심량, 단면의 경사량이 기록된다. 이들 정보를 이용하여 전용 소프트웨어 프로그램에 따라 컴퓨터에 의하여 편심량 및 경사량을 없애는 조정와셔 (99) 및 조정버튼 (100) 의 수의 조합이 계산된다. 그리고, 이 계산결과에 기초하여, 조정와셔 (99) 및 조정버튼 (100) 이 선택적으로 장착된다. 마지막으로, 한번 더 심출장치에 의하여 전체를 회전시켜, 광학소자 (38) 의 광축의 진동을 확인한다.
그 후, 도 34 에 나타내는 바와 같이 복수의 광학소자 유지장치 (139) 를 상호 위상을 180°어긋나게 하여 적층함으로써 경통 (37) 이 형성된다.
따라서, 제 3 실시형태의 광학소자 유지장치 (139) 는 이하의 이점을 갖는다.
(1) 광학소자 (38) 를 유지하는 렌즈 프레임체 (40) 와 프레임체 (142) 가 3 개의 플렉셔 본체 (84) 를 통하여 연결되어 있다. 플렉셔 본체 (84) 에는 광학소자 (38) 의 중심을 원점으로 하고, 그 광학소자 (38) 의 광축방향을 Z 축, 직경방향을 R 축, 주위방향을 Q 축으로 한 좌표계 (RQZ) 에 따른 3 가지 이동과, 3 개의 좌표축 (RQZ) 주위에 회전을 부여하는 구동레버 (85a, 85b) 가 설치되어 있다.
구동레버 (85a, 85b) 에 소정의 구동력이 부여되면, 플렉셔 본체 (84) 의 작용에 의하여 광학소자 (38) 에는 좌표축 (RQZ) 에 따른 3 가지 이동과, 3 개의 좌표축 (RQZ) 주위의 회전의 6 운동자유도가 부여된다. 즉, 광학소자 (38) 가 키네마틱하게 유지되어 있다. 따라서, 플렉셔 본체 (84) 의 작용에 의하여 광학소자 (38) 의 자세가 미묘하게 조정되고, 프레임체 (142) 에 엄밀한 가공을 실시하는 일 없이 광학소자 (38) 의 위치결정이 용이하고 정밀도 높게 행해진다.
(2) 3 개의 플렉셔 본체 (84) 는 광학소자 (38) 의 주위에 등간격으로 배치되어 있다. 이로 인하여, 3 개의 플렉셔 본체 (84) 에 의하여 광학소자 (38) 의 위치결정을 위한 구성이 간단하게 되어, 그 광학소자 (38) 가 안정적으로 유지된다.
(3) 3 개의 플렉셔 본체 (84) 의 각각은 프레임체 (142) 에 고정되는 플렉셔 고정부 (91) 와, 렌즈 프레임체 (40) 에 연결되는 접속블럭 (84a) 을 갖는다. 플렉셔 고정부 (91) 및 접속블럭 (84a) 을 서로 다른 방향 (수직방향과 수평방향) 으로의 변위를 구속하고, 또한 플렉셔 고정부 (91) 및 접속블럭 (84a) 을 서로 다른 방향의 주위에 회전 가능하게 지지하는 수직방향 구속 링크 (93) 와 수평방향 구속 링크 (94) 가 설치되어 있다. 플렉셔 고정부 (91) 및 구속링크 (93, 94) 에 의하여 접속블럭 (84a) 에는 6 운동자유도가 부여된다. 이 구성에 의하여 광학소자 (38) 의 위치결정이 용이하고 정밀도 높게 행해진다.
(4) 수평방향 구속 링크 (94) 는 플렉셔 고정부 (91) 및 접속블럭 (84a) 의 수평방향으로의 변위를 구속하고, 또한 플렉셔 고정부 (91) 및 접속블럭 (84a) 을 수평방향의 주위에 회전 가능하게 지지한다. 수직방향 구속 링크 (93) 는 플렉셔 고정부 (91) 및 접속블럭 (84a) 의 수직방향으로의 변위를 구속하고, 또한 플렉셔 고정부 (91) 및 접속블럭 (84a) 을 수직방향의 주위에 회전 가능하게 지지한다. 수평방향 구속 링크 (94) 와 수직방향 구속 링크 (93) 로 이루어지는 링크기구는 플렉셔 본체 (84) 의 구성의 간략화를 가능하게 한다.
(5) 플렉셔 고정부 (91) 및 접속블럭 (84a) 은 구속링크 (93, 94) 를 플렉셔 머리부 (89a ~ 89d) 에 의하여 연결되어 있다. 이로 인하여, 구속링크 (93, 94) 의 움직임이 플렉셔 고정부 (91) 및 접속블럭 (84a) 에 간단한 구성으로 전달된다.
(6) 수평방향 구동레버 (85b) 에 부여되는 상하방향의 구동력은 제 2 박부 (90b) 와 제 2 플렉셔 머리부 (89b) 로 이루어지는 변환기구에 의하여 수평방향의 구동력으로 변환된다. 이로 인하여, 플렉셔 본체 (84) 의 설계의 자유도가 증대한다. 또한, 플렉셔 본체 (84) 의 외부에 있어서의 상하방향의 이동에 의하 여 광학소자 (38) 가 수평방향으로 이동된다. 이로 인하여, 광학소자 (38) 가 렌즈 프레임체 (40) 에 수용되어 있는 경우에 상기 변환기구는 특히 효과적이다.
(7) 수직방향 구동레버 (85a) 에 부여되는 상하방향의 구동력은 제 1 박부 (90a) 와 제 1 플렉셔 머리부 (89a) 로 이루어지는 변환기구에 의하여 상하방향의 구동력으로 변환된다. 이로 인하여, 플렉셔 본체 (84) 의 외부에 있어서의 상하방향의 이동에 의하여 광학소자 (38) 가 상하방향으로 이동된다. 이로 인하여 광학소자 (38) 가 렌즈 프레임체 (40) 에 수용되는 경우에 상기 변환기구는 특히 유용하다.
(8) 플렉셔 고정부 (91), 접속블럭 (84a) 및 구속링크 (93, 94) 는 단일부재로 형성되어 있다. 구속링크 (93, 94) 는 머리부에 의하여 플렉셔 고정부 (91) 및 접속블럭 (84a) 에 연결되어 있다. 이로 인하여, 부품점수가 증대하는 일 없이, 게다가 간단한 구성으로 링크기구를 형성할 수 있다.
(9) 제 1 박부 (90a) 와 제 1 플렉셔 머리부 (89a) 가 수평방향에 있어서의 동일면에 배치되어 있다. 이러한 배치에 의하여, 수직방향 구동레버 (85a) 에 구동력이 부여되었을 때 제 1 플렉셔 머리부 (89a) 에서의 회전 모멘트의 발생이 방지되고, 상하방향의 구동력이 광학소자 (38) 의 상하방향으로의 구동력으로 정확히 변환된다.
(10) 제 2 박부 (90b) 와 제 2 플렉셔 머리부 (89b) 가 수직방향에 있어서의 동일면에 배치되어 있다. 이러한 배치에 의하여, 수평방향 구동레버 (85b) 의 구동력이 부여되었을 때, 제 2 플렉셔 머리부 (89b) 에서의 회전 모멘트의 발생이 방지되어 상하방향의 구동력이 광학소자 (38) 의 수평방향으로의 구동력으로 정확히 변환된다.
(11) 구동레버 (85a, 85b) 의 선단에 있어서의 이동량보다 적은 이동량이 플렉셔 본체 (84) 의 링크기구에 전달되므로, 광학소자 (38) 의 미세이동이 가능하게 된다. 또한, 이동량의 저감에 따라 광학소자 (38) 에 있어서의 이동량이 정확히 제어된다.
(12) 구동레버 (85a, 85b) 의 이동량은 조정와셔 (99) 및 조정버튼 (100) 으로 조정된다. 이로 인하여, 구동레버 (85a, 85b) 의 이동량이 변동하는 일이 없어 광학소자 (38) 의 위치가 정확히 제어된다.
(13) 조정와셔 (99) 및 조정버튼 (100) 은 구동레버 (85a, 85b) 와 프레임체 (142) 사이에 배치되어 있다. 구동레버 (85a, 85b) 와 프레임체 (142) 와의 간격 (즉, 구동레버 (85a, 85b) 의 이동량) 은 조정와셔 (99) 및 조정버튼 (100) 의 수에 따라 조정된다. 이로 인하여, 간단한 구성으로 광학소자 (38) 의 위치가 정확히 제어된다.
(14) 수평방향 구동레버 (85b) 의 조작에 의하여 광학소자 (38) 가 그 접선방향으로 이동하고, 수직방향 구동레버 (85a) 의 조작에 의하여 광학소자 (38) 가 광축방향으로 이동한다. 이렇게 2 개의 구동레버 (85a, 85b) 의 조작에 의하여 광학소자 (38) 의 자세가 용이하게 또한 보다 정확히 제어된다.
(15) 플렉셔 본체 (84) 는 인접하는 좌면블럭 (50a) 간에 배치되어 있다. 이로 인하여, 광학소자 유지장치 (139) 가 소형화된다.
(16) 구속링크 (93, 94) 를 연결하는 회전피봇은 비교적 작은 단면적을 갖는 플렉셔 머리부 (89a ~ 89d) 이다. 이 구성에 의하여, 플렉셔 고정부 (91), 접속블럭 (84a), 구속링크 (93, 94) 가 간단한 구성으로, 또한 일체의 부재로 형성된다.
(17) 구동레버 (85a, 85b) 는 복귀스프링 (103) 에 의하여 프레임체 (142) 측에 탄성지지되어 있다. 복귀스프링 (103) 의 탄성지지력에 의하여 구동레버 (85a, 85b) 가 조정버튼 (100) 에 맞닿음으로써, 구동레버 (85a, 85b) 의 위치가 규정된다. 즉, 구동레버 (85a, 85b) 의 위치가 조정와셔 (99) 및 조정버튼 (100) 의 두께에 따라 규정된다. 조정와셔 (99) 및 조정버튼 (100) 은 나사의 조임량에 따라 레버의 위치를 규정하는 경우에 비하여, 레버의 위치 설정을 보다 정확히 행할 수 있도록 한다.
(18) 인접하는 플렉셔 본체 (84) 간에, 다른 광학소자 유지장치 (139) 의 플렉셔 본체 (84) 를 수용하기 위한 플렉셔 수용오목부 (81) 가 형성되어 있다. 이 구성에 의하여 복수의 광학소자 유지장치 (139) 를 적층하였을 때, 적층된 광학소자 유지장치 (139) 가 소형화된다.
(19) 플렉셔 수용오목부 (81) 는 플렉셔 본체 (84) 에 대하여 180°만큼 어긋난 위치에 배치되어 있다. 이로 인하여, 복수의 광학소자 유지장치 (139) 를 상호 180°만큼 어긋나게 하여 적층함으로써, 적층된 광학소자 유지장치 (139) 가 소형화된다.
(20) 프레임체 (142) 의 단면에는 다른 광학소자 유지장치 (139) 의 프레임 체 (142) 와의 접합면 (40a) 이 정의되어 있다. 이 접합면 (40a) 간에 간격조정용 스페이서를 배치하여 광학소자 유지장치 (139) 의 상호 위치를 조정할 수 있다. 즉, 간격조정용 스페이서로 광학소자 유지장치 (139) 가 유지하는 광학소자의 위치를 대략조정할 수 있다. 그 후, 광학소자 유지장치 (139) 의 구동레버 (85a, 85b) 를 구동하는 동시에 조정용 와셔 및 조정용 버튼의 두께를 변경함으로써, 광학소자를 목적으로 하는 위치까지 이동시킬 수 있다. 또한, 이 간격조정용 스페이서는 접합면 (40a) 과 대략 동일 형상의 링크 형상 스페이서이어도 되며, 접합면 (40a) 의 복수위치에 배치되는 분할된 스페이서 (예를 들면, 와셔) 이어도 된다.
(21) 각 경통 모듈 (420) 에 있어서는, 복수의 광학소자 (38) 가 광학소자 유지장치 (139) 에 의하여 유지되어 있다. 각 경통 모듈 (420) 에 있어서 광학소자 (38) 가 정확히 위치결정되어 경통 (37) 전체의 결상성능이 향상된다.
(22) 노광장치 (31) 는 광학소자 (38) 가 광학소자 유지장치 (139) 에 의하여 유지된 경통 (37) 을 포함하는 투영광학계 (35) 를 사용하여 노광을 실시한다. 따라서, 투영광학계 (35) 의 결상성능이 향상되어 노광정밀도가 향상된다.
(23) 이 노광장치 (31) 에서는 플렉셔 부재 (41) 를 구동하는 구동레버 (85a, 85b) 가 광학소자 (38) 를 지지하는 렌즈 프레임체 (40) 와 프레임체 (142) 사이에 배치되어 있다. 이로 인하여, 구동레버 (85a, 85b) 를 작동시킴으로써 광학소자 (38) 를 상기 6 운동자유도를 갖고 이동시킬 수 있게 된다. 따라서, 프레임체 (142) 나 렌즈 프레임체 (40) 등을 엄밀하게 가공하는 일 없이 광학소자 (38) 의 위치결정을 용이하고 정밀도 높게 행할 수 있다.
(24) 이 노광장치 (31) 에서는 3 개의 플렉셔 부재 (41) 가 각각 소정의 길이의 강체를 이루는 제 1 구속블럭 (93a) 및 제 2 구속블럭 (94a) 을 갖고 있다. 그리고, 렌즈 프레임체 (40) 가 전체적으로는 6 개의 강체를 통하여 프레임체 (142) 상에 지지되어 있다. 게다가, 각 강체는 상기 6 운동자유도를 갖고 있기 때문에, 상기 프레임체 (142) 에 대하여 세차운동(precession)이 가능해진다. 이로 인하여, 상기 렌즈 프레임체 (40) 에 지지되는 광학소자 (38) 를 간단한 구성으로, 그 중심을 원점으로 하고 직경방향을 R, 주위방향을 θ, 광축방향을 Z 로 하는 3 개의 좌표축계 (R-θ-Z) 계에 있어서 키네마틱하게 지지할 수 있다.
(25) 이 노광장치 (31) 에서는 플렉셔 부재 (41) 가 렌즈 프레임체 (40) 와 프레임체 (142) 사이의 거리를 조정하는 위치조정기구 (108) 를 갖고 있다. 이로 인하여, 렌즈 프레임체 (40) 와 프레임체 (142) 사이의 거리를 조정함으로써, 광학소자 (38) 의 이동범위를 확대할 수 있다. 그리고, 이것을 투영광학계 (35) 의 잔존수차의 보정에 이용함으로써 투영광학계 (35) 의 결상특성이 크게 향상되어 노광장치 (31) 의 노광정밀도를 향상시킬 수 있다.
(26) 이 노광장치 (31) 에서는 3 개의 플렉셔 부재 (41) 의 플렉셔 본체 (84) 에 장착된 구동레버 (85a, 85b) 를 변위시킴으로써, 그 플렉셔 본체 (84) 를 변위시킨다. 그리고, 이 플렉셔 본체 (84) 의 변위에 따라 광학소자 (38) 의 위치결정을 이루도록 되어 있다. 이렇게, 광학소자 (38) 의 이동은 플렉셔 부재 (41) 를 통하여 행하게 되고, 광학소자 (38) 에 예상외의 뒤틀림이 발생하거나 하는 것이 억제된다. 따라서, 광학소자 (38) 의 정밀도를 유지하면서 그 광학소자 (38) 를 보다 정확히 이동시킬 수 있다.
(27) 어느 물체를 소정의 고정부에 대하여 6 개의 강체를 통하여 키네마틱하게 유지하였을 때, 그 6 개의 강체의 연장선 중 3 개 이상이 동일점에서 교차하면 키네마틱의 특이점이 생긴다. 이 특이점에서는 상기 물체의 유지가 불안정하게 되어, 그 물체의 정확한 위치결정이 어려워진다. 이에 반해, 이 노광장치 (31) 에서는 각 플렉셔 부재 (41) 의 강체를 이루는 각 구속블럭 (93a, 94a) 에 있어서의 양단의 프렉서 머리부 (89a ~ 89d) 를 잇는 6 개의 직선을 가정했을 때, 3 개 이상의 직선이 동일점에서 교차하지 않도록 되어 있다. 이로 인하여, 키네마틱의 특이점이 생기는 일 없이, 광학소자 (38) 의 위치결정을 보다 확실히 행할 수 있다.
(제 4 실시형태)
다음으로, 본 발명의 광학소자 유지장치의 제 4 실시형태에 관하여, 상기 제 1 실시형태와는 다른 부분을 중심으로 도 40 ∼ 도 42 에 기초하여 설명한다.
도 40 은 이 제 4 실시형태의 광학소자 유지장치 (121) 를 모식적으로 나타낸 사시도이다. 도 40 에 나타내는 바와 같이, 이 광학소자 유지장치 (121) 에서는 광학소자 (38) 를 유지하는 렌즈 프레임체 (122) 가 각각 독립적인 6 개 (도면중에는 5 개를 기재) 의 강체 (123) 를 통하여 프레임체 (124) 상에 유지되어 있다.
도 41 은 강체 (123) 를 나타내는 단면도이며, 도 42 는 그 도 21 에 있어서 의 42-42 선에 대한 단면도로 되어 있다. 도 41 및 도 43 에 나타내는 바와 같이, 강체 (123) 는 금속제 사각기둥으로 형성되어 있으며, 그 양단의 근방에는 제 3 실시형태의 플렉셔 머리부 (89a ~ 89d) 와 동일한 구성의 회전피봇 (125) 이 절결형성되어 있다. 그리고, 각 강체 (123) 는 그 일단이 직접 상기 프레임체 (124) 에 고정되고, 타단이 장착부재 (126) 를 통하여 상기 렌즈 프레임체 (122) 에 고정되어 있다. 또한 이 6 개의 강체 (123) 도 각 강체 (123) 의 양단의 회전피봇 (125) 을 잇는 6 개의 직선을 가정하였을 때, 3 개 이상의 직선이 동일점에서 교차하지 않도록 배치되어 있다.
이렇게 구성된 제 4 실시형태에 의하면, 상기 제 3 실시형태에 기재된 (1), (5), (8), (22), (24) 및 (27) 의 효과와 거의 동일한 효과에 더하여, 다음의 효과를 얻을 수 있다.
(제 5 실시형태)
다음으로, 본 발명의 광학소자 유지장치의 제 5 실시형태에 관하여, 상기 각 실시형태와는 다른 부분을 중심으로 설명한다. 도 43 에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 이 제 5 실시형태의 광학소자 유지장치 (131) 는 제 4 실시형태의 광학소자 유지장치 (121) 의 렌즈 프레임체 (122) 가 생략된 것으로 되어 있다. 그리고, 강체 (123) 의 한쪽 단부에는 좌면블럭기구나 클램프 부재가 장착되어, 광학소자 (38) 를 직접 사이에 끼우도록 되어 있다.
이렇게 해도, 제 4 실시형태의 광학소자 유지장치 (121) 와 거의 동일한 효과가 얻어진다.
(제 6 실시형태)
다음으로, 본 발명의 광학소자 유지장치의 제 6 실시형태에 관하여, 상기 각 실시형태와는 다른 부분을 중심으로 설명한다.
도 44 는 이 제 6 실시형태의 광학소자 유지장치 (136) 을 모식적으로 나타낸 사시도이다. 도 44 에 나타내는 바와 같이, 이 광학소자 유지장치 (136) 는 상기 제 3 실시형태의 광학소자 유지장치 (139) 에 있어서 위치조정기구 (108) 가 생략된 것이다. 구체적으로는, 상기 제 3 실시형태의 광학소자 유지장치 (139) 에 있어서, 수직방향 구동레버 (85a) 및 수평방향 구동레버 (85b) 와, 또한 양 구동레버 (85a, 85b) 의 변위를 조정하는 조정와셔 (99) 및 조정버튼 (100) 과, 그들의 주연구성이 생략된 것으로 되어 있다.
이렇게 구성해도, 광학소자 (38) 를 렌즈 프레임체 (40) 에 탑재하였을 때, 플렉셔 부재 (41) 의 작용에 의하여 상기 극좌표계 (R-θ-Z) 계를 따른 3 가지 이동과, 상기 3 개의 좌표축 (R, θ, Z) 주위의 회전의 6 운동자유도가 확보된다. 따라서, 광학소자 (38) 를 키네마틱하게 상기 프레임체 (142) 상에 유지시킬 수 있어, 광학소자 (38) 의 위치조정의 범위가 작아지기는 하지만 상기 제 3 실시형태의 광학소자 유지장치 (139) 와 거의 동일한 효과가 얻어진다.
(제 7 실시형태)
다음으로, 본 발명의 광학소자 유지장치의 제 7 실시형태에 관하여, 상기 각 실시형태와는 다른 부분을 중심으로 설명한다.
도 45 는 이 제 7 실시형태의 광학소자 유지장치 (141) 을 모식적으로 나타 낸 사시도이다. 도 45 에 나타내는 바와 같이, 이 광학소자 유지장치 (141) 에서는, 상기 제 4 실시형태의 광학소자 유지장치 (121) 에 있어서 강체 (146) 의 형상이 변경되어 있는 동시에 각 강체 (146) 의 도중에 거리조정기구를 이루는 길이조정기구 (143) 가 설치된 것으로 되어 있다. 또한, 각 강체 (146) 는 2 개씩 그 일단측의 회전피봇 (144) 이 매우 근접 배치되고, 2 개의 강체 (146) 가 하나의 회전피봇을 거의 공유하도록 되어 있다.
도 46 은 하나의 상기 강체 (146) 를 나타내는 단면도이며, 도 47 은 도 46 에 있어서의 27-27 선에서의 단면도로 되어 있다. 도 46 및 도 47 에 나타내는 바와 같이, 강체 (146) 는 금속제의 원기둥으로 형성되어 있으며, 그 양단의 근방에는 단면이 대략 U 자 형상인 고리형상 홈으로 이루어지는 회전피봇 (144) 이 절결형성되어 있다. 이 회전피봇 (144) 은 제 3 실시형태의 플렉셔 머리부 (89a ~ 89d) 와 동일한 작용을 갖는다. 이 회전피봇 (144) 의 바로 근방에 다른 강체 (146) 의 회전피봇 (144) 이 접속되어 있다. 그리고, 각 강체 (146) 는 그 일단이 고정부로서의 상기 프레임체 (124) 에 직접 고정되고, 타단이 장착부재 (126) 를 통하여 상기 렌즈 프레임체 (122) 에 고정되어 있다.
길이조정기구 (143) 는 예를 들면 피에조 소자로 이루어지며, 노광장치 (31) 전체의 동작을 제어하는 제어장치로서의 주제어장치 (145) 에 접속되어 있다. 이 주제어장치 (145) 는 노광장치 (31) 의 투영광학계 (35) 의 이미지면상에 형성된 상기 레티클 (Rt) 상의 패턴 이미지에 기초하여, 투영광학계 (35) 의 수차정보를 검출한다. 또한, 주제어장치 (145) 는 길이조정기구 (143) 로부터 자체의 신장길이의 정보를 입력하고, 각 길이조정기구 (143) 로부터의 신장길이의 정보에 기초하여 렌즈 프레임체 (122) 와 프레임체 (124) 와의 거리를 구한다. 그리고, 주제어장치 (145) 는 상기 수차정보와, 렌즈 프레임체 (122) 와 프레임체 (124) 와의 거리에 기초하여, 각 길이조정기구 (143) 의 신장길이를 제어한다. 이로써, 렌즈 프레임체 (122) 와 프레임체 (124) 사이의 거리가 조정되어 투영광학계 (35) 의 수차가 보정된다.
이렇게 구성된 제 7 실시형태에 의하면, 상기 제 3 실시형태에 기재된 (1), (5), (8), (22), (24) 및 (27) 의 효과와 거의 동일한 효과에 더하여, 다음의 효과를 얻을 수 있다.
(28) 광학소자 유지장치 (141) 에서는, 주제어장치 (145) 가 렌즈 프레임체 (122) 와 프레임체 (124) 사이의 거리를 검출한다. 그리고, 주제어장치 (145) 는 그 검출결과와 투영광학계 (35) 의 이미지면측에 형성된 패턴의 이미지에 포함되는 수차정보에 기초하여, 렌즈 프레임체 (122) 와 프레임체 (124) 와의 거리를 조정하기 위하여 길이조정기구 (143) 를 제어한다.
이로 인하여, 투영광학계 (35) 에 잔존하는 수차를 보다 정확히 보정할 수 있어, 노광정밀도를 한층 향상시킬 수 있다. 게다가, 길이조정기구 (143) 에 피에조 소자를 채용함으로써 렌즈 프레임체 (122) 와 프레임체 (124) 와의 거리 조정을 전기적으로 리얼타임으로 행할 수 있어, 투영광학계 (35) 의 수차를 그 투영광학계 (35) 의 상태변화에 추종시키면서 보정할 수 있다.
(29) 광학소자 유지장치 (141) 에서는 렌즈 프레임체 (122) 와 프레임체 (124) 와의 거리를 길이조정기구 (143) 에 의하여, 그것들을 접속하는 강체 (146) 의 길이를 조정함으로써 행하고 있다. 이렇게 하면, 간단한 구성으로, 렌즈 프레임체 (122) 와 프레임체 (124) 사이의 거리를 조정할 수 있어, 광학소자 (38) 의 상하이동 및 틸트이동의 범위를 확대할 수 있다.
본 발명의 정신 및 범위에서 이탈하는 일 없이, 본 발명이 다른 대체예로 구체화될 수 있음은 당업자에 있어 명백하다. 특히, 본 발명은 이하와 같이 변경되어도 된다.
제 3 실시형태에서는 조정와셔 (99) 및 조정버튼 (100) 대신에 예를 들면, 피에조 등의 엑추에이터를 사용하여 구동레버 (85a, 85b) 의 이동량을 설정해도 된다. 렌즈 프레임체 (40) 의 위치를 검출하는 센서를 사용하여 리얼타임으로 광학소자 (38) 의 자세를 제어해도 된다.
제 3 실시형태에서는 유지부 (43) 를 설치하는 일 없이 렌즈 프레임체 (40) 에 의하여 광학소자 (38) 를 유지하도록 해도 된다.
광학소자 (38) 는 렌즈 대신 평행평판, 미러 또는 하프미러여도 된다. 또한 노광광을 편광하는 편광부재, 노광광을 반사하는 반사면을 구비한 반사광학부재를 사용할 수도 있다.
본 발명은 노광장치 (31) 의 조명광학계 (33) 의 광학소자 유지장치, 광학소자 세로배치 타입의 광학소자 유지장치에 적용되어도 된다. 또한, 본 발명이 현미경, 간섭계 등의 광학기계의 광학계에 있어서의 광학소자 유지장치에 적용되어도 된다.
본 발명이 마스크와 기판을 밀접시켜 마스크의 패턴을 노광하는 콘택트 노광장치나 마스크와 기판을 근접시켜 마스크의 패턴을 노광하는 프록시미티 노광장치의 광학계에 적용되어도 된다. 투영광학계는 전체굴절 타입뿐만 아니라 반사굴절 타입이어도 된다.
본 발명은 축소노광형 노광장치뿐만 아니라, 예를 들면 등배노광형, 확대노광형 노광장치에 적용되어도 된다.
본 발명은 광노광장치, EUV 노광장치, X 선 노광장치, 및 전자선 노광장치 등에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위하여, 마더 레티클에서 유리기판이나 실리콘 웨이퍼로 회로패턴을 전사하는 노광장치에 적용되어도 된다. 여기서, DUV (심자외) 나 VUV (진공자외) 광 등을 사용하는 노광장치에서는 일반적으로 투과형 레티클 기판이 사용된다. 레티클 기판으로는, 석영유리, 불소가 도핑된 석영유리, 형석, 플루오르화 마그네슘, 또는 수정 등이 사용된다. 또한, 프록시미티 방식의 X 선 노광장치나 전자선 노광장치에서는 투과형 마스크 기판 (스텐실 마스크, 멤브렌 마스크) 이 사용된다. 마스크 기판으로는 실리콘 웨이퍼가 사용된다.
본 발명은 반도체 소자의 제조에 사용되는 노광장치뿐만 아니라, 액정표시소자 (LCD) 등을 포함하는 디스플레이의 제조에 사용되고, 디바이스 패턴을 유리 플레이트상에 전사하는 노광장치, 박막자기헤드의 제조에 사용되며, 디바이스 패턴을 세라믹 웨이퍼에 전사하는 노광장치, 및 CCD 촬상소자의 제조에 사용되는 노광장치에 적용해도 된다.
본 발명은 마스크와 기판이 상대이동한 상태에서 마스크의 패턴을 기판에 전사하고, 기판을 순서대로 스텝이동시키는 스캐닝ㆍ스텝퍼와, 마스크와 기판이 정지한 상태에서 마스크의 패턴을 기판에 전사하고, 기판을 순서대로 스텝이동시키는 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식의 스텝퍼에 적용되어도 된다.
노광장치는 예를 들면, g 선 (436nm), i 선 (365nm), KrF 엑시머 레이저 (248nm), F2 레이저 (157nm), Kr2 레이저 (146nm), Ar2 레이저 (126nm) 등의 광원을 사용해도 된다. 또한, DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저에서 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일파장 레이저광을 예를 들면, 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀의 쌍방) 이 도핑된 파이버 앰프로 증폭하고, 그 증폭된 레이저광을 비선형 광학결정을 사용하여 자외광으로 파장변환함으로써 얻어진 고주파를 광원으로 사용해도 된다.
노광장치 (31) 는 예를 들면 다음과 같이 제조된다.
먼저, 조명광학계 (33), 투영광학계 (35) 를 구성하는 복수의 렌즈 또는 미러 등의 광학소자 (38) 중 적어도 일부가 광학소자 유지장치 (39, 139) 에 의하여 유지되고, 조명광학계 (33) 및 투영광학계 (35) 가 노광장치 (31) 의 본체에 조립되어 광학조정이 이루어진다. 이어서, 다수의 기계부품으로 이루어지는 웨이퍼 스테이지 (36 ; 스캔 타입의 노광장치인 경우에는 레티클 스테이지 (34) 도 포함한다) 가 노광장치 (31) 의 본체에 장착되고 배선접속이 이루어진다. 그리고 노광광 (EL) 광로내에 가스를 공급하는 가스공급배관이 접속되고, 다시 종합조정 (전 기조정, 동작확인 등) 이 이루어진다.
여기서, 광학소자 유지장치 (39) 를 구성하는 각 부품은 초음파세척 등에 의하여 가공유나 금속물질 등의 불순물을 제거하고 조립된다. 또한, 노광장치 (31) 의 제조는 온도, 습도나 기압이 제어되며, 또한 청정도가 조정된 클린룸내에서 행하는 것이 바람직하다.
실시형태에 있어서의 초재는 형석, 석영에 한정되지 않고, 플루오르화 리튬, 플루오르화 마그네슘, 플루오르화 스트론튬, 리튬-칼슘-알루미늄-플루오라이드, 및 리튬-스트론튬-알루미늄-플루오라이드 등의 결정이나, 지르코늄-바륨-란탄-알루미늄으로 이루어지는 플루오르화 유리나, 불소를 도핑한 석영유리, 불소 및 수소가 도핑된 석영유리, OH 기를 함유하는 석영유리, 불소 및 OH 기를 함유하는 석영유리 등의 개량 석영이어도 된다.
다음으로, 리소그래피 공정에서 노광장치 (31) 를 사용하여 디바이스를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
도 48 은 디바이스 (IC 나 LSI 등의 반도체소자, 액정표시소자, 촬상소자 (CCD 등), 박막자기헤드, 마이크로 머신 등) 의 제조공정을 나타내는 플로우차트이다. 도 48 에 나타내는 바와 같이, 먼저 스텝 S151 (설계스텝) 에 있어서 디바이스 (마이크로 디바이스) 의 기능ㆍ성능설계 (예를 들면, 반도체 디바이스의 회로설계 등) 가 행해지고, 그 기능을 실현하기 위한 패턴설계를 행한다. 계속해서, 스텝 S152 (마스크 제작 스텝) 에 있어서, 설계한 회로패턴이 형성된 마스크 (레티클 (R) 등) 를 제작한다. 한편, 스텝 S153 (기판제조 스텝) 에 있어서 실 리콘, 유리 플레이트 등의 재료를 사용하여 기판 (실리콘 재료를 사용한 경우에는 웨이퍼 (W) 가 된다) 을 제조한다.
다음으로, 스텝 S154 (기판처리 스텝) 에 있어서 스텝 S151 ∼ S153 에서 준비한 마스크와 기판을 사용하여, 리소그래피 기술 등에 의하여 기판상에 회로를 형성한다. 이어서, 스텝 S155 (디바이스 조립 스텝) 에 있어서 스텝 154 에서 처리된 기판을 사용하여 디바이스 조립을 한다. 이 스텝 S155 에는 다이싱 공정, 본딩 공정 및 패키징 공정 (칩 봉입 등) 등의 공정이 필요에 따라 행해진다.
마지막으로, 스텝 S156 (검사 스텝) 에 있어서 스텝 S155 에서 제작된 디바이스의 동작확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 한다. 이러한 공정을 거친 후에 디바이스가 완성된다.
도 49 는 반도체 디바이스의 제조공정에 있어서의 도 48 의 스텝 S154 의 상세한 플로우차트이다. 도 40 에 있어서, 스텝 S161 (산화 스텝) 에서는 웨이퍼 (W) 의 표면을 산화시킨다. 스텝 S162 (CVD 스텝) 에서는 웨이퍼 (W) 표면에 절연막을 형성한다. 스텝 S163 (전극형성 스텝) 에서는 웨이퍼 (W) 상에 전극을 증착에 의하여 형성한다. 스텝 S164 (이온주입 스텝) 에서는 웨이퍼 (W) 에 이온을 주입한다. 이상의 스텝 S161 ∼ S164 의 각각은 웨이퍼 처리의 각 단계의 전처리 공정을 구성하고 있으며, 각 단계에 있어서 필요한 처리에 따라 선택되어 실행된다.
웨이퍼 프로세스의 각 단계에 있어서 전술한 전처리 공정이 종료되면, 이하와 같이 하여 후처리 공정이 실행된다. 후처리 공정에서는, 먼저 스텝 S165 ( 레지스트 형성 스텝) 에 있어서 웨이퍼 (W) 에 감광제를 도포한다. 계속해서, 스텝 S166 (노광 스텝) 에 있어서 리소그래피 시스템 (노광장치 (31)) 에 의하여 마스크 (레티클 (R)) 의 회로패턴을 웨이퍼 (W) 상에 전사한다. 다음으로, 스텝 S167 (현상스텝) 에서는 노광된 웨이퍼 (W) 를 현상하고, 스텝 S168 (에칭 스텝) 에 있어서 레지스트가 잔존해 있는 부분을 제외한 부분의 노출부재를 에칭에 의하여 제거한다. 그리고, 스텝 S169 (레지스트 제거 스텝) 에 있어서 불필요하게 된 레지스트를 제거한다. 이들 전처리 공정과 후처리 공정을 반복실시함으로써 웨이퍼 (W) 상에 다중으로 회로패턴이 형성된다.
상기 디바이스 제조방법에서는 노광공정 (스텝 S166) 에 있어서 노광장치 (31) 가 사용되고, 진공자외역의 노광광 (EL) 에 의하여 해상력이 향상되며, 게다가 노광량 제어가 고정밀도로 행해진다. 이 결과, 최소선폭이 0.1㎛ 정도인 고집적도의 디바이스를 수율 높게 생산할 수 있다.

Claims (53)

  1. 광학소자의 주연부(周緣部)를 유지하는 유지부를 구비하는 광학소자 유지장치로서,
    상기 유지부는,
    상기 광학소자의 주연부와 접촉하는 좌면을 갖는 복수의 좌면블럭과,
    상기 좌면 블럭의 각각에 대응하여 형성되고, 대응하는 상기 좌면블럭을 회전가능하게 지지하는 복수의 좌면블럭 지지기구를 갖고,
    상기 복수의 좌면블럭은, 상기 광학소자의 주연부의 복수의 장소에 배치되고, 또한 상기 복수의 좌면블럭 지지 기구의 협동 작용에 의해 상기 광학소자를 키네마틱 태양으로 지지하는, 광학소자 유지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌면블럭 지지기구의 각각은, 상기 광학소자의 직경방향의 축을 중심으로 상기 좌면블럭을 회전가능하게 지지하는, 광학소자 유지장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 좌면블럭 지지기구의 각각은, 상기 광학소자의 직경방향으로 상기 좌면블럭을 이동가능하게 지지하는, 광학소자 유지장치.
  4. 광학소자의 주연부를 유지하는 유지부와,
    상기 유지부가 고정되는 고정부를 구비하고,
    상기 유지부는,
    상기 광학소자의 주연부와 접촉하는 좌면을 갖는 복수의 좌면블럭과,
    상기 고정부에 고정되는 베이스부와,
    상기 좌면블럭을 지지하는 한쌍의 링크 기구를 구비하고,
    상기 한쌍의 링크 기구는, 상기 베이스부에 대해서, 상기 좌면블럭을, 복수의 상이한 방향의 각 축의 주위에 회전 가능하고, 또한 상기 복수의 다른 방향에 관해, 상기 베이스부에 대한 상기 좌면블럭의 이동을 제한하는 것을 특징으로 하는 광학소자 유지 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 링크기구는,
    상기 광학소자의 접선방향에 관한 상기 좌면블럭의 이동을 구속하고, 또한 접선방향의 축을 중심으로 상기 좌면블럭을 회전가능하게 연결하는 접선방향 구속링크와,
    상기 광학소자의 광축방향에 관한 상기 좌면블럭의 이동을 구속하고, 또한 광축방향의 축을 중심으로 상기 좌면블럭을 회전가능하게 연결하는 광축방향 구속링크를 포함하는, 광학소자 유지장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 유지부는, 상기 베이스부, 상기 좌면블럭 및 상기 한 쌍의 링크기구를 서로 연결하는 회전피봇을 포함하는, 광학소자 유지장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 회전피봇은, 상기 좌면에 수직인 수선(垂線)에 평행하고, 또한 좌면의 중간위치를 통과하는 선 상 또는 그 선의 근방에 배치되는, 광학소자 유지장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 좌면블럭은, 상기 한 쌍의 링크기구, 상기 회전피봇 및 상기 베이스부와 일체로 형성되어 있는, 광학소자 유지장치.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 좌면블럭의 각각은, 상기 광학소자의 접선방향을 따라 소정의 길이로 형성되고, 또한 소정간격을 두고 배치된 복수의 좌면을 갖는, 광학소자 유지장치.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 좌면블럭의 각각은, 상기 광학소자의 접선방향을 따라 소정의 길이로 형성되고, 또한 좌면블럭의 길이방향의 길이와 거의 같은 길이를 갖는 좌면을 갖는, 광학소자 유지장치.
  11. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 좌면은, 상기 광학소자에 대한 마찰계수를 높이기 위한 처리가 실시된 표면을 갖는, 광학소자 유지장치.
  12. 복수의 광학소자를 수용하는 경통으로서,
    상기 복수의 광학소자 중 하나 이상의 광학소자를 유지하는 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 광학소자 유지장치를 구비한 것을 특징으로 하는 경통.
  13. 하나 이상의 광학소자를 수용하는 하나 이상의 경통 모듈을 갖는 경통으로서,
    하나 이상의 경통 모듈은, 상기 하나 이상의 광학소자를 유지하는 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 광학소자 유지장치를 구비한 것을 특징으로 하는 경통.
  14. 마스크 상에 형성된 패턴의 이미지를 투영광학계를 통하여 기판 상에 전사하는 노광장치로서,
    상기 투영광학계는, 복수의 광학소자를 수용하는 경통을 갖고,
    상기 경통은, 상기 복수의 광학소자 중 하나 이상의 광학소자를 유지하는 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 광학소자 유지장치를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  15. 피유지부재를 유지하는 유지부를 구비하는 유지 장치로서,
    상기 유지부는, 상기 피유지부재의 대략 중심을 원점으로 하여 서로 교차하는 3 개의 좌표축을 따르는 3 개의 이동과, 상기 3 개의 좌표축 중 2 개 이상의 좌표축 주변으로 회전하는 2 개의 회전을 상기 피유지부재에 부여하는 구동기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 유지장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 유지부는, 상기 피유지부재를 지지하는 지지부재와, 상기 유지부가 부착되는 고정부를 구비하고,
    상기 구동기구는, 상기 지지부재와 상기 고정부와의 사이에 배치되는, 유지장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 구동기구는, 소정 길이를 갖는 6 개의 강체를 갖는, 유지장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 지지부재와 고정부와의 사이의 거리를 조정하는 거리조정기구를 구비하는, 유지장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 거리조정기구는, 상기 6 개의 강체 중 특정 강체의 길이를 조정하는 길이조정기구를 갖는, 유지장치.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 구동기구는, 상기 피유지부재에 부착되는 복수의 플렉셔 부재와, 상기 복수의 플렉셔 부재 중 하나 이상의 플렉셔 부재에 부착되며, 상기 3 개의 이동과 상기 2 개의 회전을 상기 피유지부재에 부여하기 위하여, 상기 플렉셔 부재를 변위시키는 변위부재를 갖는, 유지장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 복수의 플렉셔 부재는, 상기 피유지부재의 주위에 등간격으로 3 개가 배치되는, 유지장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 플렉셔 부재는,
    상기 연결부에 고정되는 베이스부와,
    상기 피유지부재에 접속되는 접속블럭과,
    상기 고정부 및 상기 접속블럭의 서로 다른 복수 방향으로의 이동을 구속하고, 또한 상기 서로 다른 복수 방향의 축을 중심으로 회전가능하게 지지하는 한 쌍의 링크기구를 포함하는, 유지장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 링크기구는,
    상기 베이스부 및 상기 접속블럭의 수평방향으로의 이동을 구속하고, 또한 상기 수평방향의 축을 중심으로 회전가능하게 연결하는 수평방향 구속링크와,
    상기 고정부 및 상기 접속블럭의 상기 수평방향과 교차하는 방향으로 이동을 구속하고, 또한 상기 교차방향의 축을 중심으로 회전가능하게 연결하는 교차방향 구속링크를 포함하는, 유지장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 플렉셔 부재는, 상기 베이스부, 상기 접속블럭 및 상기 한 쌍의 링크기구를 연결하는 회전피봇을 포함하는, 유지장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 플렉셔 부재는, 상기 변위부재에 대하여 소정 방향으로 부여되는 구동력을, 상기 소정 방향과는 다른 방향의 구동력으로 변환하는 변환기구를 갖는, 유지장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 변환기구는, 상기 변위부재에 부여되는 수직방향의 구동력을 수평방향으로의 구동력으로 변환하는, 유지장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 플렉셔 부재는, 상기 변위부재에 부여되는 제 1 수직방향의 구동력을 제 1 수직방향과는 다른 제 2 수직방향으로의 구동력으로 변환하는, 유지장치.
  28. 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스부, 상기 접속블럭 및 상기 한 쌍의 링크기구는 단일부재로 형성되고,
    상기 하나 이상의 플렉셔 부재는, 상기 베이스부, 상기 접속블럭 및 상기 수평방향 및 수직방향 구속링크를 연결하는 복수의 절결 스프링을 포함하는, 유지장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 복수의 절결 스프링은,
    상기 교차방향 구속링크에 연결되는 제 1 절결 스프링과,
    상기 플렉셔 부재에 상기 변위 부재를 개재하여 부여되는 구동력을 상기 소정 방향과는 다른 방향으로의 구동력으로 변환하기 위해 이용되는 제 2 절결 스프링을 포함하고,
    상기 제 1 절결 스프링 및 상기 제 2 절결 스프링은 상기 피유지부재에 대한 수평방향에서의 동일면내에 배치되는, 유지장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 복수의 절결 스프링은, 상기 접속블럭과 교차방향 구속링크를 연결하는 제 3 절결 스프링을 갖고, 상기 제 1 절결 스프링과 제 3 절결 스프링은 상기 피유지부재에 대한 수직방향에서의 동일면에 배치되는, 유지장치.
  31. 제 22 항에 있어서,
    상기 변위부재는, 부여되는 구동력을 상기 플렉셔 부재에 전달하는 전달부를 갖는, 유지장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 전달부는, 상기 변위 부재에 부여된 구동력을 소정 비율로 저감하여 상기 플렉셔 부재에 전달하는, 유지장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 피유지부재의 이동량을 규정하는 이동량 규정부재를 구비하는, 유지장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 이동량 규정부재는, 상기 전달부와 상기 고정부 사이에 배치되고, 상기 전달부와 상기 고정부 사이의 간격을 조정함으로써 임의의 이동량을 설정하는, 유지장치.
  35. 광학소자의 주연부를 유지하는 유지부를 구비하는 광학 소자 유지 장지로서,
    상기 유지부는,
    상기 광학소자의 주연부의 3 개소에 대응하는 위치에서 상기 광학소자를 유지하는 3 개의 플렉셔 부재와,
    상기 하나 이상의 플렉셔 부재에 접속되고, 상기 하나 이상의 플렉셔 부재를 조작하기 위한 제 1 및 제 2 조작부재를 구비하고,
    상기 제 1 조작부는 당해 제 1 조작부의 조작에 의하여, 상기 광학소자를 제 1 방향으로 이동시키고,
    상기 제 2 조작부는 당해 제 2 조작부의 조작에 의하여, 상기 광학소자를 상기 제 1 방향과는 다른 제 2 방향으로 이동시키는, 광학소자 유지장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 제 1 방향은 상기 광학소자의 접선방향이고,
    상기 제 2 방향은 상기 광학소자의 광축방향인, 광학소자 유지장치.
  37. 광학소자의 주연부를 유지하는 유지부를 구비하는 광학소자 유지장치로서,
    제 15 항 내지 제 27 항 또는 제 29 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 기재된 유지장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학소자 유지장치.
  38. 제 35 항 또는 제 36 항에 있어서,
    상기 유지부는, 각각이 상기 광학소자의 주연부와 접촉하는 좌면을 갖는 복수의 좌면블럭을 구비하고,
    상기 각 플렉셔 부재는, 인접하는 좌면블럭의 사이에 배치되는, 광학소자 유지장치.
  39. 하나 이상의 광학소자를 수용하는 하나 이상의 경통 모듈을 갖는 경통으로서,
    하나 이상의 경통 모듈은, 상기 하나 이상의 광학소자를 유지하는 제 35 항 또는 제 36 항에 기재된 광학소자 유지장치를 구비한 것을 특징으로 하는 경통.
  40. 마스크 상에 형성된 패턴의 이미지를 투영광학계를 통하여 기판 상에 전사하는 노광장치로서,
    상기 투영광학계는, 복수의 광학소자를 수용하는 경통을 갖고,
    상기 경통은, 상기 복수의 광학소자 중 하나 이상의 광학소자를 유지하는 제 35 항 또는 제 36 항에 기재된 광학소자 유지장치를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  41. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 좌면블럭 기구의 각각은, 상기 광학소자의 접선축을 중심으로 대응하는 좌면블럭을 회전 가능하게 지지하는, 광학소자 유지 장치.
  42. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 좌면블럭은, 상기 광학소자의 주연부의 3개소에 배치되는 3개의 좌면블럭를 갖는, 광학소자 유지 장치.
  43. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌면블럭 지지 기구의 각각은, 베이스부와 대응하는 좌면블럭에 접속되고, 복수의 상이한 방향으로 베이스부에 대해, 대응하는 좌면블럭의 이동을 제한하는 한쌍의 링크 기구를 구비하는, 광학소자 유지 장치.
  44. 복수의 광학소자 중 하나 이상의 광학소자를 유지하기 위해, 복수의 광학소자 중 적어도 하나와 계합(係合)하는 광학소자 유지 장치로서,
    상기 광학소자 유지 장치는, 광학소자의 주연부를 유지하는 유지부를 갖고,
    상기 유지부는,
    상기 광학소자의 주연부에 접촉하는 좌면을 갖는 좌면블럭과,
    상기 광학소자의 접선 방향의 축을 중심으로, 상기 좌면블럭를 회전 가능하게 지지하는 좌면블럭 지지 기구를 갖는, 광학소자 유지 장치.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 좌면블럭 지지 기구는, 상기 광학소자의 지름 방향의 축을 중심으로, 상기 좌면블럭을 회전 가능하게 지지하는, 광학소자 유지 장치.
  46. 제 44 항 또는 제 45 항에 있어서,
    상기 좌면블럭 지지 기구는, 상기 광학소자의 지름 방향에, 상기 좌면블럭을 이동 가능하게 지지하는, 광학소자 유지 장치.
  47. 제 44 항에 있어서,
    상기 좌면블럭은, 상기 광학소자의 주연부의 3개소에 배치되고,
    상기 좌면블럭은, 상기 복수의 좌면블럭 지지 기구의 협동 작용에 의해 상기 광학소자를 키네마틱 태양으로 지지하는, 광학소자 유지 장치.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 좌면블럭 지지 기구는,
    베이스부와,
    상기 베이스부에 대해, 상기 좌면블럭을, 복수의 상이한 방향의 각 축의 주위에 회전 가능하게, 또한 상기 복수의 상이한 방향에 관하여, 상기 베이스부에 대한 상기 좌면블럭의 이동을 제한하는 한쌍의 링크 기구를 구비하는, 광학소자 유지 장치.
  49. 하나 이상의 광학소자를 수용하는 하나 이상의 경통 모듈을 갖는 경통으로서,
    상기 적어도 하나의 경통 모듈은, 상기 하나 이상의 광학소자를 유지하는 제 44 항, 제 45 항, 제 47 항 또는 제 48 항 중 어느 한 항에 기재된 광학소자 유지장치를 구비한 것을 특징으로 하는 경통.
  50. 마스크 상에 형성된 패턴의 이미지를 투영광학계를 통하여 기판 상에 전사하는 노광장치로서,
    상기 투영광학계는, 복수의 광학소자를 수용하는 경통을 갖고,
    상기 경통은, 상기 복수의 광학소자 중 하나 이상의 광학소자를 유지하는 제 44 항, 제 45 항, 제 47 항 또는 제 48 항 중 어느 한 항에 기재된 광학소자 유지장치를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  51. 제 14 항에 기재된 노광 장치를 이용하여, 마이크로 디바이스를 제조하는 제조 방법.
  52. 제 40 항에 기재된 노광 장치를 이용하여, 마이크로 디바이스를 제조하는 제조 방법.
  53. 제 50 항에 기재된 노광 장치를 이용하여, 마이크로 디바이스를 제조하는 제조 방법.
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