CN102207600A - 光学投影系统 - Google Patents

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Abstract

一种光学投影单元，包括第一光学元件模块和至少一个第二光学元件模块。第一光学元件模块包括第一外壳单元和至少第一光学元件，第一光学元件容纳在所述第一外壳单元内并具有限定第一光轴的光学用途第一区域。至少一个第二光学元件模块位于所述第一光学元件模块附近，并包括至少一个第二光学元件，所述第二光学元件限定光学投影单元的第二光轴。第一外壳单元具有中央第一外壳轴线以及围绕着所述第一外壳轴线沿着圆周方向延伸的外壁。第一光轴相对于所述第一外壳轴线横向偏置和/或倾斜。另外，第一外壳轴线与第二光轴基本上共线。

Description

光学投影系统
本申请是申请日为2005年10月1日、申请号为200580039437.5(国际申请号：PCT/EP2005/010819)、发明名称为“光学投影系统”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉参考
本专利申请要求在2004年10月10日提交的美国临时申请No.60/617415和在2005年7月18日提交的美国临时申请No.60/700220的优先权，这些申请的内容通过引用并入本文。
本专利申请参考了在2004年4月22日公开的公开号为WO2004/034149并由Weber等人发明的国际专利申请PCT/EP2003/008962。
技术领域
本发明涉及用于微光刻系统的光学子系统尤其是镜头单元的支撑单元。另外，本发明涉及一种包括这种支撑单元的光学投影系统和包括这种光学投影系统的光学曝光装置。本发明可以用于制造微电子器件、尤其是半导体器件的光刻过程，或者在这种光刻过程中使用的制造装置例如掩膜或者划线板。
背景技术
一般来说，在制造微电子器件(例如半导体器件)的过程中使用的光学系统在该光学系统的光路中包括多个光学元件，例如透镜和反射镜等。这些光学元件一般在曝光过程中相互配合，以将在划线板等上形成的图像转移到例如晶片的基片上。所述光学元件通常结合在几种功能不同的光学子系统中。这些不同的光学子系统可以通过包括多个这种光学元件(例如透镜和反射镜)以及其它光学元件的光学系统的不同透镜单元来形成。折射镜单元或者至少主要的折射镜单元大多数具有称之为光轴的光学元件的对称直轴。另外，它们通常具有细长的基本管状的设计，它们通常也因此被称之为透镜镜筒。
由于半导体器件正在不断的小型化，因此一直需要提高制造这些半导体器件所用的光学系统的分辨率。对高分辨率的这种需求很明显导致要提高光学系统的数值孔径和提高其成像准确度。另外，为了可靠地获得高质量的半导体器件，不仅需要提供一种具有高成像准确度的光学系统，而且需要在整个曝光过程中和系统的整个使用寿命中保持这种高度的准确性。因此，上述必须以限定的方式支撑光学子系统，以保持在所述光学子系统之间的预定空间关系，以提供高质量的曝光过程。
在许多情况下，如例如从Takahashi等的EP1168028A2已知的那样，几个不同的透镜镜筒直接彼此连接，以形成一个机械透镜镜筒单元。在这些情况下，通过与其中一个透镜镜筒的边缘相接触的支撑结构来提供对透镜镜筒单元的支撑。通常，不同的透镜镜筒由一个或者多个支撑结构分别支撑。在任一种情况下，支撑透镜镜筒或者透镜镜筒单元的支撑结构按照开放式骨架框架的方式来设计。这种框架支撑结构是已知的，例如从lkeda的US5638223和US6529264以及从Spinali的US6639740B1、US6631038B1、US6549347B1、US6449106B1、US6473245B1中可以了解。
这些开放式支撑结构可以用于透镜镜筒相对于彼此的准确定位。但是它们也显示出了缺点，也就是取决于所需要的透镜镜筒之间的空间关系，光路必须经过透镜镜筒外的打开区域。对于这些区域，必须提供不透汽和不透光的封罩，以避免对曝光过程的质量产生不利的影响。这种另外的曝光增加了系统的整体复杂性。
上述支撑结构的另外一个缺点是在支撑结构的单个元件内的局部变形或者位置变化容易导致光学元件的位置变化，这极大地影响了光学系统的准确性，因此影响了曝光过程的质量。另外，这种变化导致了重新调整光学系统的大量劳动。
另外，从Kohl等的WO03/012548中，已经知道通过由上框架结构元件和下框架结构元件构成的外壳式的框架结构形式的支撑结构支撑微光刻系统的不同光学子系统。在下框架结构元件支撑长条形透镜镜筒形式的相当重的长条形折射光学子系统的同时，上框架结构元件仅支撑相当轻的轴向短透镜和反射镜组形式的光学子系统。
这种设计可以用于在任何细长的折射光学子系统之前仅有位于光路中的轻重量光学子系统的微光刻系统中。但是在安装在下框架结构元件上的所述重的细长的折射光学子系统之前的位于光路中的更重的细长折射光学子系统看起来被如前所述安装至打开支撑结构。这样再次导致上述缺点。
另外，如从Shafer的US6873476B2中所知，光学元件的结构可以用于其中某些光学元件必须被设置为离轴的微光刻系统中。Shafer的US6873476B2披露了一种反折射微光刻投影单元，具有折叠的光轴。所使用的其中一个反射镜必须与剩余的光学元件横向偏离，导致从投影单元的剩余部分的圆柱形设计相偏离的外壳结构。这样导致非常复杂的投影单元设计，它就其热和动力学性能来说具有很多的缺点。另外，也必须在这个复杂设计上增加外周单元例如冷却装置等。最后，投影单元的组装和调整式非常复杂的，因为不能使用可以用于旋转对称的单元的简单测试方法。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于支撑微光刻系统的光学投影系统的光学子系统尤其是透镜单元的支撑单元，它至少在某种程度上克服了现有技术的缺陷。
本发明的再一个目的是提供一种用于支撑微光刻系统的光学投影系统的光学子系统尤其是透镜单元的支撑单元，它实施简便，设计简单，能将所述光学子系统的位置相对于彼此和相对于外界参照物进行简单和耐久的调整。
本发明的再一个目的是提供一种微光刻系统的光学投影系统，以及提供用于微光刻系统的光学子系统、尤其是微光刻系统的透镜单元的支撑单元，还提供一种光学曝光装置，它们至少在某种程度上克服了现有技术的缺陷。
本发明的再一个目的是提供一种微光刻系统的光学投影系统，以及提供用于微光刻系统的光学子系统、尤其是微光刻系统的透镜单元的支撑单元，还提供一种光学曝光装置，它们实施简便，设计简单，能将所述光学子系统的位置相对于彼此和相对于外界参照物进行简单和耐久的调整。
根据本发明，已经发现可以将几种功能整合在一个具有良好的热和动力学性能的紧凑的光学元件模块中。另一方面，这种光学元件模块的外壳可以作为负载承载结构，支撑光学投影单元的几个长条形的重的光学子系统，或者甚至是所有的光学子系统。另一方面，这种光学元件模块的外壳可以被设计为它不会破坏光学投影单元的外部对称性。
因此，根据本发明的一个方面，提供一种光学投影单元，包括第一光学元件模块和至少一个第二光学元件模块。第一光学元件模块包括第一外壳单元和至少第一光学元件，第一光学元件容纳在第一外壳单元内并具有限定第一光轴的光学用途第一区域。该至少一个第二光学元件模块位于第一光学元件模块附近，并包括至少一个第二光学元件，该第二光学元件限定光学投影单元的第二光轴。第一外壳单元具有一个中心第一外壳轴线，以及围绕着该第一外壳轴线沿着圆周方向延伸的外壁。第一光轴是横向偏离和相对于第一外壳轴线倾斜中的至少一种。另外，第一外壳轴线基本与第二光轴共线。
根据本发明的再一个方面，提供一种光学曝光装置，用于将在掩膜上形成的图案的图像转移到基片上，它包括一个光路、位于光路内用于接收掩膜的掩膜位置、位于光路一端处的用于接收基片的基片位置、以及位于光路之内掩膜位置和基片位置之间的本发明的光学投影单元。
根据本发明的再一个方面，提供一种保持多个光学元件的方法，包括：在第一步骤中，设置多个光学元件，在第二步骤中，将多个光学元件相对于彼此保持。该多个光学元件包括第一光学元件和至少一个第二光学元件，该第一光学元件具有限定第一光轴的光学用途第一区域，该至少第二光学元件限定第二光轴。在第一步骤中，设置第一外壳单元，第一外壳单元具有一个中心第一外壳轴线，以及围绕着该第一外壳轴线沿着圆周方向延伸的外壁。在第二步骤中，将第一光学元件保持在第一外壳单元内，从而第一光轴是横向偏离和相对于第一外壳轴线倾斜中的至少一种。在第二步骤中，将该至少一个第二光学元件相对于第一外壳单元保持，从而第二光轴基本与第一外壳轴线共线。
利用这种光学投影单元、这种光学曝光装置和这种方法，可以保持作为它们的一部分的光学投影单元的外部对称性。尤其是，可以不管该光学投影单元内的某些光学元件的非对称设置。这种具有外部对称性的设计具有较小的复杂性，因此相对于已知的非对称设计来说改善了热和动力学性能。另外，也减少了外部单元例如冷却装置等的复杂性，减少了制造成本。最后，对于这种设计可以使用用于旋转对称单元的简单测试方法。因此，投影单元的组装和调整相对于已知的外部非对称设计来说也较不复杂。
可以理解，尽管本发明的外部对称性在某些情况下相比已知的非对称设计需要更大的构建空间和更大的外壳组件，但是已经发现上述优点远远超过了这些缺点。
根据本发明的再一个方面，提供一种用于微光刻系统的光学投影系统，包括：光路、接收所述光路的第一部分的第一透镜单元、接收所述光路的第二部分的第二透镜单元、支撑所述第一透镜单元和所述第二透镜单元的支撑单元，所述支撑单元包括接收所述光路的第三部分的外壳，所述外壳包括至少第一接口(interface)和第二接口，所述第一接口是支撑所述第一透镜单元的第一支撑接口，所述第二接口是支撑所述第二透镜单元的第二支撑接口，所述第一透镜单元和所述第二透镜单元是包括多个透镜的细长透镜单元。
已经发现，利用这种支撑单元，可以将几种功能整合在一个单元内。一方面，所述支撑单元的外壳可以作为负载承载结构，支撑光学投影单元的几个长条形的重的光学子系统，或者甚至是所有的光学子系统。由于这种结构的相干性，外壳提供了用于安装在其上的所有透镜单元的稳定的单个参照物。这极大地减少了透镜单元人工调整的工作，而这通常是要被连续监视和提供的。另外，所述支撑单元的外壳也可以整合在单独的透镜单元之间的光路和不透光和不透气的外罩。这对整体设计的简化有极大的帮助。
根据本发明的再一个方面，提供一种支撑微光刻系统的透镜单元的支撑单元，它包括部分接收光路的外壳，所述外壳包括至少第一接口和第二接口，所述第一接口是用于支撑包括多个透镜的细长第一透镜单元的第一支撑接口，所述第二接口是支撑包括多个透镜的细长第二透镜单元第二支撑接口，所述外壳用于基本承载所述细长第一透镜单元和所述细长第二透镜单元的负载。
可以理解，本发明不仅用于透镜单元。它可以用于支撑任何设计的光学子系统，该系统可以仅包括或者部分包括这些光学元件之外的光学元件，例如反射光学元件和/或衍射光学元件等。
因此，根据本发明的再一个方面，提供一种用于微光刻系统的光学投影系统，包括：光路、接收所述光路的第一部分的第一光学子系统、接收所述光路的第二部分的第二光学子系统、支撑所述第一光学子系统和所述第二光学子系统的支撑单元，所述支撑单元包括接收所述光路的第三部分的外壳，所述外壳包括至少第一接口和第二接口，所述第一接口是支撑所述第一光学子系统的第一支撑接口，所述第二接口是支撑所述光学子系统的第二支撑接口，所述第一光学子系统和所述第二光学子系统是包括多个光学元件的细长单元。
根据本发明的再一个方面，提供一种用于微光刻系统的光学投影系统，包括：光路、接收所述光路的第一部分的第一透镜单元、接收所述光路的第二部分的第二透镜单元、支撑所述第一透镜单元和所述第二透镜单元的支撑单元；所述第一透镜单元和所述第二透镜单元是包括多个透镜的细长透镜单元；所述支撑单元包括接收所述光路的第三部分并且封罩至少一个反射元件的外壳；所述外壳包括至少第一接口和第二接口，第一接口包括用于所述光路的第一通道，第二接口包括用于所述光路的第二通道；所述外壳形成用于所述光路的外罩，除所述第一通道和第二通道之外分开，所述外罩基本不透光；所述第一接口是支撑所述第一透镜单元的第一支撑接口，所述第二接口是支撑所述第二透镜单元的第二支撑接口。
根据本发明的再一个方面，提供一种用于微光刻系统的光学投影系统，包括：光路、接收所述光路的第一部分的第一透镜单元、接收所述光路的第二部分的第二透镜单元、支撑所述第一透镜单元和所述第二透镜单元的支撑单元；所述第一透镜单元和所述第二透镜单元是包括多个透镜的细长透镜单元；所述支撑单元包括接收所述光路的第三部分并且封罩至少一个反射元件的外壳；所述外壳包括至少第一接口和第二接口；所述第一接口是支撑所述第一透镜单元的第一支撑接口，所述第二接口是在基本与所述第一接口相对的位置处支撑所述第二透镜单元的第二支撑接口。
根据本发明的再一个方面，提供一种用于微光刻系统的光学投影系统，包括：光路、至少两个透镜单元对、支撑每个透镜单元对的支撑单元；所述单元对中的每一个包括两个透镜单元，每个所述透镜单元接收所述光路的一部分；所述透镜单元是包括多个透镜的细长透镜单元；所述支撑单元包括接收所述光路的另一部分的外壳；所述外壳包括至少两个接口对，每个接口对支撑所述透镜单元对中的一个；每个所述接口对包括设置成基本相对的两个支撑接口，每个所述支撑接口支撑所述各透镜单元对的所述透镜单元的其中一个。
根据本发明的再一个方面，提供一种用于微光刻系统的光学投影系统，包括：光路、接收所述光路的第一部分的第一透镜单元、接收所述光路的第二部分的第二透镜单元、支撑所述第一透镜单元和所述第二透镜单元的支撑单元；所述第一透镜单元和所述第二透镜单元是包括多个透镜的细长透镜单元；所述支撑单元包括支撑着所述第一透镜单元和所述第二透镜单元的支撑部分和封罩所述光路的第三部分的单独封罩部分。
根据本发明的再一个方面，提供一种用于为光刻系统的光学投影系统，包括：光轴、限定所述光轴的第一部分的至少第一光学元件单元、以及支撑所述第一光学元件单元的支撑单元；所述支撑单元包括接收至少一个光学元件的支撑外壳，所述至少一个光学元件限定了所述光轴的至少第二部分，所述支撑外壳具有至少第一接口，所述第一接口用于支撑和调整所述第一光学元件单元。
根据本发明的再一个方面，提供一种光学曝光装置，用于将再掩膜上形成的图案的图像转移到基片上，光学曝光装置包括本发明的光学投影系统。
从以下结合附图对优选实施方式的详细描述可以清楚本发明的其它实施方式。所披露的特征的所有结合不论是否在权利要求书中予以特别指出，都落入本发明的范围内。
附图说明
图1是本发明的光学曝光装置的优选实施方式的示意性部分截面图，该装置包括本发明的光学投影系统，该系统具有本发明的支撑单元；
图2是本发明的光学曝光装置的又一优选实施方式的示意图，该装置包括本发明的光学投影系统，该系统具有本发明的支撑单元；
图3是本发明的光学曝光装置的又一优选实施方式的示意图，该装置包括本发明的光学投影系统，该系统具有本发明的支撑单元；
图4是本发明的光学投影系统的又一优选实施方式的示意性部分截面图，该系统具有本发明的支撑单元；
图5是本发明的光学投影系统的再一个优选实施方式的示意性部分截面图，该系统具有本发明的支撑单元；
图6是本发明的光学投影系统的又一优选实施方式的示意性部分截面图，该系统具有本发明的支撑单元；
图7是本发明的光学投影系统的又一优选实施方式的示意性部分截面图，该系统具有本发明的支撑单元；
图8是本发明的光学投影系统的又一优选实施方式的示意性部分截面图，该系统具有本发明的支撑单元；
图9是本发明的光学投影系统的又一优选实施方式的示意性部分截面图，该系统具有本发明的支撑单元；
图10是本发明的光学投影系统的又一优选实施方式的示意性部分截面图，该系统具有本发明的支撑单元；
图11是本发明的光学曝光装置的又一优选实施方式的示意性部分截面图，该装置包括本发明的光学投影系统，该系统具有本发明的支撑单元；
图12是本发明的光学曝光装置的又一优选实施方式的示意性部分截面图，该装置包括本发明的光学投影系统，该系统具有本发明的支撑单元。
具体实施方式
第一实施方式
以下参考图1描述根据本发明的光学曝光装置1的第一优选实施方式，该装置包括本发明的反折射光学投影系统2，该系统具有本发明的支撑单元3。
光学曝光装置1用于将在掩膜4上形成的图案的图像转移到基片8上。为此，光学曝光装置5包括照亮所述掩膜的照明系统和光学投影系统2。光学投影系统2将在掩膜4上形成的图案的图像投射到基片5上，例如晶片等上。
光学投影单元2包括形式为两个细长光学元件单元的两个光学子系统，也就是包括在支撑单元3上安装并由其支撑的第一光学元件单元7和第二光学元件单元8。支撑单元3也形成保持两个分别具有第一光轴的第一光学元件的第一光学元件模块，这将在后面详细描述。
可以理解，就本发明而言，细长光学元件单元是指这样一种具有光轴的光学元件单元，它沿着其光轴的尺寸大于在其光轴横向的最大光学元件的尺寸。这种光学元件单元可以具有大体圆柱形设计，具有基本圆形截面。但是，可以选择任何其它类型的截面，例如多边形或者椭圆形截面。
光学投影单元2接收在掩模4和基片5之间的部分光路。尤其是，第一光学元件单元7接收所述光路的第一部分，而第二光学元件单元8接收所述光路的第二部分。支撑单元3接收所述光路位于第一光学元件单元7和第二光学元件单元8之间的第三部分。
每个光学元件单元7、8分别包括彼此连接的一组第二光学元件模块7.1和8.1。每个所述第二光学元件模块7.1和8.1分别包括一个或者多个第二光学元件7.2和8.2，以及分别支撑所述光学元件7.2和8.2的支撑框架。
第一光学元件单元的第二光学元件7.2限定了作为光学投影系统2的直的光轴的一部分的第二光轴7.3，而第二光学元件单元的第二光学元件8.2限定了作为光学投影系统2的直的光轴的再一部分的第三光轴8.3。
至少某些第二光学元件7.2和8.2在曝光装置6的操作过程中通过对应的控制装置(未显示)所控制的有源定位装置分别进行有源定位。为此，控制装置可以接收光学投影系统2提供的代表实际图像质量的信息，并响应该信息分别控制各第二光学元件模块7.1和8.1的有源定位装置的操作。
形成第一光学元件模块的支撑单元3包括在光学投影单元2中居中设置的第一外壳单元3.1。第一外壳单元3.1具有居中的第一外壳轴线3.2，它与第二光轴7.3和8.3共线。第一外壳单元3.1还具有围绕第一外壳轴线3.2沿着圆周方向延伸的外壁3.3。
外壁3.3关于第一外壳轴线3.2基本旋转对称。外壁3.3再垂直于第一外壳轴线3.2的平面内具有基本圆形的截面。但是可以理解，在本发明的其它实施方式中，可以选择关于第一外壳轴线3.2基本对称的其它的几何形状。可以理解，就本发明而言，关于第一外壳轴线3.2基本对称可以被理解为包括可以通过围绕第一外壳轴线旋转小于360度而基本可以变形为其自己的任何外壳形状。
第一外壳单元3.1具有足够的刚性和强度，以承担第一光学元件单元7和第二光学元件单元8的负载。另外，外壳3.1具有光学功能。为此，它形成在第一光学元件7和第二光学元件8之间的部分光路的不透气和不透光的外罩。为了提供这种气体和光的不透性，第一光学元件单元7和第二光学元件单元8都按照不透气和不透光的方式通过如在2003年11月11日提交的德国专利申请No.10352820.2所示的连接元件9安装在外壳上，该文献通过引用并入本文。这些连接元件9也提供了外壳和各光学元件单元7、8的热变形脱开。因此，换句话说，外壳单元3.1将对第一光学元件单元7和第二光学元件单元8的支撑功能以及对在后者之间的光路的所述第三部分的不透气和不透光的封闭功能结合在一起。
形成反折射光学投影系统2的反射部分的再一个光学子系统10位于第一外壳单元3.1内。该再一个光学子系统由两个反射镜10.1和10.2形式的反射光学元件形成。这些反射镜10.1和10.2限定了在第一外壳单元3.1内的光路的形状。反射镜10.1和10.2均被安装成相对于第一外壳轴线3.2成径向偏离也就是横向偏离。反射镜10.1和10.2按照静定的方式，也就是均衡的方式安装在第一外壳单元3.1上。
为此，反射镜10.1安装在一个旋转对称的圆环状的反射镜支架10.3上，该支架10.3具有一个基本与第一外壳轴线3.2共线的中央支架轴。类似的，反射镜10.2安装在一个旋转对称的圆环状的反射镜支架10.4上，该支架10.4具有一个基本与第一外壳轴线3.2共线的中央支架轴。对于反射镜10.1和10.2中的每一个，分别设置三个适当的反射镜支撑件10.5和10.6。反射镜支撑件10.5和10.6分别在各反射镜10.1和10.2的光学用途第一区域10.7和10.8的区域内支撑各反射镜10.1和10.2。反射镜支架10.3和10.4分别以静定的方式通过三个均匀分布的外壳支撑件10.9和10.10安装在外壳。外壳支撑件10.9和10.10分别安装在第一外壳单元3.1的内接口(interface)上，它们用于支撑和调整各反射镜10.1和10.2。
可以理解，利用本发明的其它实施方式，反射镜可以采用静定的方式直接安装在第一外壳单元上。另外，可以理解，利用本发明的其它实施方式，反射镜中的一个或者两个可以采用静定的方式安装在外壳或者反射镜支架上。例如，可以采用超静定安装方式来将限定的变形引入到各反射镜中。
对称的反射镜支架10.3和10.4的设置用于极大的简化第一外壳单元3.1内各反射镜10.1和10.2的组装。其中，这是因为反射镜支架10.3和10.4可以提供到外壁3.3的内周边的恒定距离，允许使用在外壁3.3的内周边处均匀分布的一样的支架支撑件。
但是，可以理解，在本发明的其它实施方式中，各反射镜10.1和10.2可以沿着它们的周边方向延伸超过它们的光学用途第一区域，如图1的虚线10.11和10.12所示。这样允许更简单和更均匀地支撑反射镜，也就是使用在各反射镜处均匀分布的支撑单元。另外，这种设计就反射镜和它们的支撑件的动力学和热性能来说也是有益的。当然在这种情况下，各反射镜可以设有凹槽，在投影过程中使用的光形成通道。另外，在某些情况下，反射镜可以是基本对称的形状，当然仅有第一区域是用于光学用途的，而第二区域在投影过程中没有光学用途。已经发现，尽管这种设计导致一个具有较大未使用区域的更大的反射镜，但是上述的就动力学和热性能方面的优势已经极大的超过了这些缺点。
形成反折射光学投影系统2的反射部分的再一个光学子系统10仅包括反射光学元件。但是可以理解，在本发明的其它实施方式中，位于外壳内的该再一个光学子系统也可以包括其它光学元件，例如折射光学元件例如透镜等，或者衍射光学元件等。
反射镜10.1的光学用途第一区域10.9限定了相对于第一外壳轴线3.2倾斜的第一光轴10.13。反射镜10.2也同样，其中光学用途第一区域10.10限定了相对于第一外壳轴线3.2倾斜的第一光轴10.14。由于这种倾斜，各反射镜10.1和10.2相对于第一外壳轴线3.2横向偏离，因此，相对于第二光轴7.3和8.3横向偏离。换句话说，各反射镜10.1和10.2相对于第二光轴7.3和8.3设置在离轴的位置中。
外壳3.1在其上侧设置具有简单的平面第一接口表面3.5的第一接口3.4。该第一接口3.4为具有配对的第二接口的第一光学元件单元7形成第一支撑接口。第一接口3.4用于相对于外壳3.1调整第一光学元件单元7。该第一接口3.4也为从第一光学元件单元7至支撑单元3的光路形成第一通道。
在其下侧，与具有第一接口3.4的上侧相对，外壳3.1设置了具有简单的平面第三接口表面3.7的第三接口3.6。该第三接口3.6为具有配对的第四接口的第二光学元件单元8形成第三支撑接口。第三接口3.7用于相对于外壳3.1调整第二光学元件单元8。该第三接口3.6也为从支撑单元3至第二光学元件单元8的光路形成第二通道。
这些平面接口表面3.5和3.7例如通过相应的制造过程如车、铣、磨、抛光等或者它们的结合，是容易制造的。这会提高设计的整体简化。
第一接口表面3.5与第二接口表面3.7平行。另外，调整第一光学元件单元7的第二光轴7.3和第二光学元件单元8的第三光轴8.3以确保预定的位置关系。这种预定的位置关系可以是任何必要的位置关系，例如相对于彼此平行或者倾斜。在所示的实施方式中，将第一光学元件单元7的第二光轴7.3和第二光学元件单元8的第三光轴8.3调整为共线，作为平行的一个特殊情况，以限定光学投影系统2的部分直的光轴。
在所示的实施方式中，第一接口3.4具有与第二光轴7.3和第一外壳轴线3.2共线的第一接口轴。另外，第三接口具有与第一外壳轴线3.2和第三光轴8.3共线的第二接口轴，因此也与第一接口轴共线。但是可以理解，根据所需的光路的几何形状，可以通过对在光学元件单元和外壳之间的各连接的简单调整，分别提供接口表面、接口轴和光轴之间的其它对准。
第二光轴7.3和第三光轴8.3与形成第一光学元件模块3的对称轴的第一外壳轴线3.2共线(而不管反射镜10.1和10.2的离轴设置)的这种设置提供了在整个长度上具有基本旋转对称外形的投影单元2。沿着共线的第二光轴7.3和8.3看，第一光学元件模块3的外形与光学元件7和8的外形是同心圆。如上所述，这种保持外对称的设计相对于已知的非对称设计极大简化了投影单元2的制造，并就动力学和热性能而言提供了相当大的优势。
在其下侧上，外壳3.1还设有辅助接口3.8，它们分别具有简单的平面辅助接口表面3.9。每个辅助接口表面3.9形成用于支撑单元3的支持表面。在每个辅助接口3.9处，支撑单元3以及因此是光学投影系统2与限定光学投影系统2在空间中的位置的支撑元件11连接。每个辅助接口表面3.9也形成用于支撑单元3的参照接口。
辅助接口表面3.9与第二接口表面3.7分开，但是彼此共平面。因此，在外壳3.1的下侧处的所有的接口表面3.7和3.9可以在一个共同的步骤中制造，增加了系统的整体精确性。为了避免在制造过程中的不利连续(run-on)效果影响各接口表面的表面质量，给这些表面的周边处设置倾斜的斜面和/或安全道(overrun)。
可以理解，上述具有共平面的接口表面的设计是特别有利的。但是，也可以理解，利用本发明的其它实施方式，也可以选择其它的表面结构。优选的是，形成各光学元件单元的支撑接口的至少第一和第二接口表面与外壳的任何其它部分相比还进一步突出，以在其制造过程中用以利用例如大型研磨机械等接近该表面。
可以理解，在外壳单元3.1处可以设置更容易接近的外部接口，用于任何目的例如计量学目的等。另外，接口可以设置用于从外部支撑光学元件单元的外部支撑件，如图1中虚线12所示。
外壳单元3.1由包括SiC的陶瓷材料形成的多个陶瓷粘接的部分制成。这些部分在低收缩的近净成形浇铸过程中制备。然后加工外壳单元3.1的部分，例如进行研磨等，以提供所需的形状。然后将外壳单元3.1在低收缩近净成形反应渗透过程中陶瓷化。因此，外壳单元3.1具有高弹性模量，高导热性和低热膨胀系数。由于其强度和刚性，在安装光学元件单元的过程中，外壳单元3.1可以在空间中自由定位，尤其是旋转，以容易接近要被加工的各区域。
外壳单元3.1是整体式设计。但是可以理解，利用本发明的其它实施方式，外壳可以由多个可分开的元件构成，例如图1虚线3.10所示的两个元件。利用这种实施方式，可以通过在外壳的元件之间引入一个或者多个隔离片来调整两个反射镜10.1和10.2之间的距离。另外，外壳可以由图1中虚线3.11所示的三个可分开的元件构成。利用这种设置，外壳可以容易地由两个简单的板状元件和一个简单的管状元件构成。
将描述在本发明的光学投影系统的以下几个实施例以解释光学投影系统的光学子系统的进一步优选的设置。这些光学投影系统的元件根据它们的设计和功能性，对应于图1所示的上述实施方式中的元件。所有这些光学投影系统适用于本发明的光学曝光装置，它已经在图1中进行了描述。
第二实施方式
图2是带有本发明的支撑单元103的本发明的反折射光学投影单元102的优选实施方式的示意图，支撑单元103还形成本发明的第一光学元件模块。
光学投影单元102也包括形式为两个细长光学元件单元的两个折射光学子系统，也就是在包括外壳103.1的支撑单元103上安装并由其支撑的第一光学元件单元107和第二光学元件单元108。光学元件单元107和108分别由彼此连接的一组第二光学元件模块107.1和108.1构成。
如上述的实施方式所示，每个光学元件单元107和108分别包括彼此连接的一组第二光学元件模块107.1和108.1。所述第二光学元件模块分别包括一个或者多个光学元件，以及支撑所述光学元件的支撑框架。第一光学元件单元107具有由其光学元件限定的光轴107.3，而第二光学元件单元108具有由其光学元件限定的光轴108.3。光轴107.3和光轴108.3彼此共线。
第一光学元件模块103包括旋转对称的第一外壳单元103.1以及形式为第一外壳轴线103.2的中心对称轴，该第一外壳轴线与光轴107.3和108.3共线。
第一光学元件模块103还包括光学投影单元102的反折射光学子系统110。为此，它包括多个形式为反射元件110.1和110.2以及一个或者多个折射元件110.15例如透镜的第一光学元件。所有这些光学元件110.1、110.2、110.15具有相对于第一外壳轴线103.2倾斜的光轴。尤其是，反射元件110.1和110.2以及折射元件110.15具有垂直于第一外壳轴线103.2并因此垂直于光轴107.3和108.3的公共的第一光轴110.14。
所有的第一光学元件110.1、110.2、110.15通过适当的支撑件以静定的方式安装在第一外壳单元103.1上。
支撑单元103包括具有足够的刚性和强度以承担第一光学元件单元107和第二光学元件单元108的负载的钢外壳单元103.1。每个光学元件单元107和108通过位于最内侧的光学元件模块处的凸缘部分安装在外壳单元103.1上，从而光学元件单元107和108均基本不会伸出到外壳单元103.1中。因此，外壳的尺寸可以保持较小，减少了外壳单元103.1的成本。
另外，外壳单元103.1具有光学功能。为此，它形成在第一光学元件单元107和第二光学元件单元108之间的部分光路的不透气和不透光的外罩。为了提供这种气体和光的不透过性，光学元件单元107和108以不透气和不透光的方式通过如上所述的连接元件安装在外壳单元上。因此，换句话说，外壳单元103.1将对光学元件单元107和108的支撑功能以及对在后者之间的光路的所述第三部分的不透气和不透光的封闭功能结合在一起。
另外，在其下侧处，外壳103.1还设有辅助接口，它们分别具有简单的平面辅助接口表面103.9。每个辅助接口表面103.9形成用于支撑单元103的支持表面。在每个辅助接口103.9处，支撑单元103以及因此是光学投影系统102与限定光学投影系统102在空间中的位置的支撑元件111连接。每个辅助接口表面103.9也形成用于支撑单元103的参照接口。
第三实施方式
图3是带有本发明的支撑单元203的本发明的反折射光学投影单元202的优选实施方式的示意图，支撑单元203还形成本发明的第一光学元件模块。
光学投影单元202也包括形式为两个细长光学元件单元的两个折射光学子系统，也就是在包括外壳203.1的支撑单元203上安装并由其支撑的第一光学元件单元207和第二光学元件单元208。光学元件单元207和208分别由一组第二光学元件模块207.1和208.1构成。
如上述的实施方式所示，每个光学元件单元207和208分别包括彼此连接的一组第二光学元件模块207.1和208.1。所述第二光学元件模块分别包括一个或者多个光学元件，以及支撑所述光学元件的支撑框架。第一光学元件单元207具有由其光学元件限定的光轴207.3，而第二光学元件单元208具有由其光学元件限定的光轴208.3。光轴207.3和光轴208.3彼此共线。
第一光学元件模块203包括旋转对称的第一外壳单元203.1以及形式为第一外壳轴线203.2的中心对称轴，该第一外壳轴线与光轴207.3和208.3共线。
第一光学元件模块203还包括光学投影单元202的反折射光学子系统210。为此，它包括形式为多个反射元件210.1、210.2、210.16、210.17以及多个折射元件120.15例如透镜的多个第一光学元件。所有这些光学元件210.1、210.2、210.15、210.16、210.17、210.18具有相对于第一外壳轴线203.2倾斜、并因此相对于光轴207.3和208.3倾斜的光轴。
按照与图1所述类似的方式，所有的第一光学元件210.1、210.2、210.15、210.16、210.17、210.18通过适当的支撑件以静定的方式分别借助于环形支架210.19、210.20.210.21安装在第一外壳单元203.1上。
支撑单元203包括具有足够的刚性和强度以承担第一光学元件单元207和第二光学元件单元208的负载的钢外壳单元203.1。每个光学元件单元207和208通过位于最内侧的光学元件模块处的凸缘部分安装在外壳单元203.1上，从而光学元件单元207和208均基本不会伸出到外壳单元203.1中。因此，外壳的尺寸可以保持较小，减少了外壳单元203.1的成本。
根据本发明，外壳单元203.1被设置成使其外形基本与光学元件单元207和208的外形齐平，而不管第一光学元件210.1、210.2、210.15、210.16、210.17、210.18的离轴设置。因此实现了具有有利的热和动力学性能的非常紧凑的对称设计。
另外，外壳单元203.1具有光学功能。为此，它形成在第一光学元件单元207和第二光学元件单元208之间的部分光路的不透气和不透光的外罩。为了提供这种气体和光的不透过性，光学元件单元207和208以不透气和不透光的方式通过如上所述的连接元件安装在外壳单元上。因此，换句话说，外壳单元203.1将对光学元件单元207和208的支撑功能以及对在后者之间的光路的所述第三部分的不透气和不透光的封闭功能结合在一起。
另外，在其下侧处，外壳203.1具有径向伸出的旋转对称的凸缘部分，它提供了辅助接口，每个辅助接口具有简单的平面辅助接口表面203.9。每个辅助接口表面203.9形成用于支撑单元203的支持表面。在每个辅助接口203.9处，支撑单元203以及因此是光学投影系统202与限定光学投影系统202在空间中的位置的支撑元件211连接。每个辅助接口表面203.9也形成用于支撑单元203的参照接口。
第四实施方式
以下参考图4描述本发明的光学曝光装置301的第四优选实施方式，该光学曝光装置301包括具有本发明的支撑单元303的本发明的反折射光学投影系统302。在其基本设计和功能中，该第二实施方式与参考图1所述的实施方式相同。
光学曝光装置301用于将在掩膜304上形成的图案的图像转移到基片308上。为此，光学曝光装置305包括照亮所述掩膜的照明系统306和光学投影系统302。光学投影系统302将在掩膜304上形成的图案的图像投射到基片305上，例如晶片等上。
光学投影单元302包括形式为四个透镜单元的四个光学子系统，也就是包括在支撑单元303上安装并由其支撑的第一透镜单元307、第二透镜单元308以及两个第三透镜单元313。第一透镜单元307和第二透镜单元308形成第一透镜单元对，而两个第三透镜单元313形成第二透镜单元对。光学投影单元302也接收在掩膜304和基片305之间的部分光路。
每个透镜单元307、308和313分别包括彼此连接的一组透镜模块307.1、308.1和313.1。每个所述透镜模块307.1、308.1和313.1分别包括透镜307.2、308.2和313.2，以及分别支撑所述透镜307.2、308.2和313.2的支撑框架。第一透镜单元具有第一光轴307.3，第二透镜单元具有第二光轴308.3，第三透镜模块313.1具有第三光轴313.3。在个透镜单元313的外端处的第三透镜模块313.4还包括反射元件313.5。
至少透镜307.2、308.2和313.2以及反射元件313.5中的某一些在曝光装置306的操作过程中通过对应的控制装置(未显示)所控制的有源定位装置分别进行有源定位。为此，控制装置可以接收光学投影系统302提供的代表实际图像质量的信息，并响应该信息分别控制各透镜模块307.1、308.1和313.2以及反射元件313.5的有源定位装置的操作。
支撑单元303包括外壳303.1，该外壳单元303.1具有足够的刚性和强度，以承担第一透镜单元307、第二透镜单元308和第三透镜单元313的负载。另外，外壳303.1具有光学功能。为此，它形成在第一透镜307和第二透镜308之间的部分光路的不透气和不透光的外罩。为了提供这种气体和光的不透性，第一透镜单元307、第二透镜单元308和第三透镜单元313都按照不透气和不透光的方式通过如在2003年11月11日提交的德国专利申请10352820.2所示的连接元件9安装在外壳上，该文献通过引用并入本文。这些连接元件9也提供了外壳和各透镜单元307、308及313的热变形脱开。因此，换句话说，外壳单元3.1将对第一透镜单元307和第二透镜单元308的支撑功能以及对在后者之间的光路的不透气和不透光的封闭功能结合在一起。
反折射光学投影系统302的再一个光学子系统310位于第一外壳单元303.1内。该再一个光学子系统由棱镜310.1形成。棱镜310.1按照静定的方式，也就是均衡的方式通过三个适当的支撑件310.3安装在外壳303.1上。可以理解，利用本发明的其它实施方式，分光器可以安装在一个框架上，该框架以静定的方式安装至外壳。
外壳303.1在其上侧设置具有简单的平面第一接口表面303.3的第一接口303.2。该第一接口303.2为第一透镜单元307形成第一支撑接口。在其下侧，外壳303.1设置了具有简单的平面第二接口表面303.5的第二接口303.4。该第二接口303.4为第二透镜单元308形成第二支撑接口。外壳303.1在相对的竖直侧设置了具有简单平面第三接口表面303.9的第三接口303.8。每个第三接口303.8为第三透镜单元303中的一个形成第三支撑接口。这些平面接口表面303.3、303.5和303.9例如通过相应的制造过程如车、铣、磨、抛光等或者它们的结合，是容易制造的。这会提高设计的整体简化。
第一接口表面303.3与第二接口表面303.5平行。另外，将第一透镜单元307的第一光轴307.3和第二透镜单元308的第二光轴308.3调整为横向偏离和平行与第一方向。在所示的实施方式中，第一接口具有与第一光轴307.3共线的第一接口轴。另外，第二接口具有与第二光轴308.3共线、因此也与第一接口轴横向偏离和平行的第二接口轴。第三透镜单元313的第三光轴313.3与第二方向共线和平行。
各第一接口表面303.3垂直于第三接口表面303.9。另外，第一方向在第二方向的横向延伸。尤其是，第一方向基本垂直于第二方向。因此，第一透镜单元307的第一光轴307.3和第三透镜单元303的第三光轴303.3被调整为基本垂直。在所示的实施方式中，第一接口具有与第一光轴307.3共线的第一接口轴。另外，第三接口具有与第三光轴303.3共线并因此垂直于第一接口轴的第三接口轴。
但是可以理解，根据除了接口表面对准之外的所需光路的几何形状，通过简单的调整透镜单元和外壳之间的各自连接，可以分别提供接口轴和光轴。
在其下侧上，外壳303.1还设有两个辅助接口303.6，它们分别具有简单的平面辅助接口表面303.7。每个辅助接口表面303.7形成用于支撑单元303的支持表面。在每个辅助接口303.7处，支撑单元303以及因此是光学投影系统302与限定光学投影系统302在空间中的位置的支撑元件311连接。每个辅助接口表面303.7也形成用于支撑单元303的参照接口。
辅助接口表面303.7与第二接口表面303.5分开，但是彼此共平面。因此，在外壳303.1的下侧处的所有的接口表面303.5和303.7可以在一个共同的步骤中制造，增加了系统的整体精确性。为了避免在制造过程中的不利连续效果影响各接口表面的表面质量，给表面在它们的周边处设置倾斜的斜面。
可以理解，上述具有共平面的接口表面的设计是特别有利的。但是，也可以理解，利用本发明的其它实施方式，也可以选择其它的表面结构。优选的是，形成各透镜单元的支撑接口的至少第一和第二接口表面与外壳的任何其它部分相比还进一步从外壳突出，以在其制造过程中用以利用例如大型研磨机械等接近该表面。
可以理解，在外壳单元303.1处可以设置更容易接近的外部接口，用于任何目的例如计量学目的等。另外，接口可以设置用于从外部支撑透镜单元的外部支撑件，如图1中虚线12所示。
外壳单元303.1是整体式外壳，由包括SiC的陶瓷材料制成。外壳在低收缩的近净成形浇铸过程中制备。然后对外壳303.1的一部分进行加工，例如进行研磨等，以提供所需的形状。然后将外壳303.1在低收缩近净成形反应渗透过程中陶瓷化。因此，外壳单元303.1具有高弹性模量，高导热性和低热膨胀系数。
由于其强度和刚性，在安装透镜单元的过程中，外壳单元303.1可以在空间中自由定位，尤其是旋转，以容易接近要被加工的各区域。为了在透镜安装至外壳303.1的过程中容易定位各透镜单元，各接口303.2、303.4和303.8具有空气承载单元，它可以连接至加压气体源314等。
本发明前面已经描述了具有两个和四个透镜单元的两个实施方式。但是可以理解，本发明的其它变型可以包括由支撑单元支撑的其它数量的透镜单元。
将描述在本发明的光学投影系统的以下几个实施例以解释光学投影系统的光学子系统的进一步优选的设置。这些光学投影系统的元件根据它们的设计和功能性，对应于图1和4所示的上述实施方式中的元件。所有这些光学投影系统适用于本发明的光学曝光装置，它已经在图1和4中进行了描述。
第五实施方式
图5是带有本发明的支撑单元403的本发明的反折射光学投影单元402的再一个优选实施方式的示意性部分截面图。
光学投影单元402包括形式为两个细长透镜单元的两个折射光学子系统，也就是在包括外壳403.1的支撑单元403上安装并由其支撑的形式为第一透镜单元407的第一透镜单元和形式为第二透镜单元408的第二透镜单元。光学投影系统402还包括第三光学子系统，也就是形式为第三透镜单元413的第三透镜单元。
形成反折射光学投影系统402的反射部分的第四光学子系统410位于外壳403.1内。该再一个光学子系统由形式为棱镜410的反射元件形成。该棱镜410限定了外壳403.1内的光路的形状。它按照静定的方式通过适当的支撑件安装在外壳403.1上。
如上所述，每个透镜单元407、408和413分别由彼此连接的一组透镜模块构成。每个所述透镜包括透镜以及支撑所述透镜的支撑框架。第三透镜单元413在其外端上还包括反射元件413.5。第一透镜单元407具有第一光轴407.3，而第二透镜单元408具有第二光轴408.3，第三单元413具有第三光轴413.3。第一光轴407.3和第二光轴408.3彼此共线，而第三光轴413.3垂直于第一光轴407.3和第二光轴408.3。
支撑单元403包括具有足够的刚性和强度以承担第一透镜单元407、第二透镜单元408和第三透镜单元413的负载的钢外壳403.1。每个透镜单元407、408和413通过位于最内侧的透镜模块处的凸缘部分安装在外壳单元403.1上，从而透镜单元407、408和413均基本不会伸出到外壳单元403.1中。因此，外壳的尺寸可以保持较小，减少了外壳单元403.1的成本。
另外，外壳单元403.1具有光学功能。为此，它形成在第一透镜单元407和第二透镜单元408之间的部分光路的不透气和不透光的外罩。为了提供这种气体和光的不透过性，透镜单元407、408和413以不透气和不透光的方式通过如上所述的连接元件安装在外壳单元上。因此，换句话说，外壳单元403.1将对透镜单元407、408和413的支撑功能以及对在后者之间的光路的所述第三部分的不透气和不透光的封闭功能结合在一起。
另外，在其下侧处，外壳403.1还设有辅助接口，它们分别具有简单的平面辅助接口表面403.7。每个辅助接口表面403.7形成用于支撑单元403的支持表面。在每个辅助接口403.7处，支撑单元403以及因此是光学投影系统402与限定光学投影系统402在空间中的位置的支撑元件411连接。每个辅助接口表面403.7也形成用于支撑单元403的参照接口。
第六实施方式
图6是带有本发明的支撑单元503的本发明的反折射光学投影单元502的再一个优选实施方式的示意性部分截面图。该实施方式在很大程度上对应于图5的实施方式。因此类似的元件用加上单划线的同样附图标记表示，此处仅描述其中的差别。
主要的差别在于透镜单元507、508和513与外壳503.1之间的连接内。每个透镜单元507、508和513通过位于透镜单元507、508和513的更居中的透镜模块处的凸缘部分连接至外壳503.1。因此透镜单元507、508和513分别深入到外壳503.1内。尽管外壳503.1的尺寸相对于图5的外壳503.1更大，但是这种结构就光学投影系统502的振动性能而言是有利的。因此可以避免如上参考图1所述的外部支撑件。
第七实施方式
图7是带有本发明的支撑单元603的本发明的反折射光学投影单元602的再一个优选实施方式的示意性部分截面图。该实施方式在很大程度上对应于图5的实施方式。因此类似的元件用加上双划线的同样附图标记表示，此处仅描述其中的差别。
主要的差别在于透镜单元607、608和613与外壳603.1之间的连接以及外壳603.1的尺寸。每个透镜单元607、608和613通过位于透镜单元607、608和613的外端处的透镜模块处的凸缘部分连接至外壳603.1。因此透镜单元607、608和613基本在外壳603.1内延伸。尽管外壳603.1的尺寸相对于图6的外壳603.1明显增加，但是这种结构是有利的，因为透镜单元607、608和613由外壳603.1保护而不受外界影响。尤其是，在外壳603.1内容易保持光学投影系统602的某些给定或者优选的环境条件。
第八实施方式
图8是带有本发明的支撑单元703的本发明的反折射光学投影单元702的再一个优选实施方式的示意性部分截面图。
光学投影单元702包括形式为两个细长透镜单元的两个折射光学子系统，也就是在包括外壳703.1的支撑单元703上安装并由其支撑的形式为第一透镜单元707的第一透镜单元和形式为第二透镜单元708的第二透镜单元。光学投影系统702还包括两个第三光学子系统，也就是形式为两个第三透镜单元713的两个第三透镜单元。
形成反折射光学投影系统702的反射部分的第四光学子系统710位于外壳703.1内。该再一个光学子系统由形式为双面反射镜710的反射元件形成。该反射镜710限定了外壳703.1内的光路的形状。它按照静定的方式通过适当的支撑件安装在外壳703.1上。
如上述实施方式所述，每个透镜单元707、708和713包括彼此连接的一组透镜模块。每个所述透镜包括透镜以及支撑所述透镜的支撑框架。第三透镜单元713在其外端上还包括反射元件713.5。第一透镜单元707具有第一光轴707.3，而第二透镜单元708具有第二光轴708.3，每个第三单元713具有第三光轴713.3。第一光轴707.3和第二光轴708.3彼此共线，而第三光轴713.3彼此共线，但是垂直于第一光轴707.3和第二光轴708.3。
支撑单元703包括具有足够的刚性和强度以承担第一透镜单元707、第二透镜单元708和第三透镜单元713的负载的钢外壳703.1。每个透镜单元707、708和713通过位于最内侧的透镜模块处的凸缘部分安装在外壳单元703.1上，从而透镜单元707、708和713均基本不会伸出到外壳单元703.1中。因此，外壳的尺寸可以保持较小，减少了外壳单元703.1的成本。
另外，外壳单元703.1具有光学功能。为此，它形成在第一透镜单元707和第二透镜单元708之间的部分光路的不透气和不透光的外罩。为了提供这种气体和光的不透过性，透镜单元707、708和713以不透气和不透光的方式通过如上所述的连接元件安装在外壳单元上。因此，换句话说，外壳单元703.1将对透镜单元707、708和713的支撑功能以及对在后者之间的光路的所述第三部分的不透气和不透光的封闭功能结合在一起。
另外，在其下侧处，外壳703.1还设有辅助接口，它们分别具有简单的平面辅助接口表面703.7。每个辅助接口表面703.7形成用于支撑单元703的支持表面。在每个辅助接口703.7处，支撑单元703以及因此是光学投影系统702与限定光学投影系统702在空间中的位置的支撑元件711连接。每个辅助接口表面703.7也形成用于支撑单元703的参照接口。
第九实施方式
图9是带有本发明的支撑单元803的本发明的反折射光学投影单元802的再一个优选实施方式的示意性部分截面图。
光学投影单元802包括形式为两个细长透镜单元的两个折射光学子系统，也就是在包括外壳803.1的支撑单元803上安装并由其支撑的形式为第一透镜单元807的第一透镜单元和形式为第二透镜单元808的第二透镜单元。光学投影系统802还包括两个第三光学子系统，也就是形式为第三透镜单元813的第三透镜单元。
形成反折射光学投影系统802的反射部分的第四光学子系统810位于外壳803.1内。该再一个光学子系统包括形式为反射镜810.1和分光镜810.2的反射元件。该反射镜810.1和分光镜810.2限定了外壳803.1内的光路的形状。它们按照静定的方式通过适当的支撑件安装在外壳803.1上。
如上述实施方式所述，每个透镜单元807、808和813包括彼此连接的一组透镜模块。每个所述透镜包括透镜以及支撑所述透镜的支撑框架。第三透镜单元813在其外端上还包括反射元件813.5。第一透镜单元807具有第一光轴807.3，而第二透镜单元808具有第二光轴808.3，每个第三单元813具有第三光轴813.3。第一光轴807.3平行和横向偏离第二光轴808.3，而第三光轴813.3垂直于第一光轴807.3和第二光轴808.3。
支撑单元803包括具有足够的刚性和强度以承担第一透镜单元807、第二透镜单元808和第三透镜单元813的负载的陶瓷外壳803.1。每个透镜单元807、808和813通过位于最内侧的透镜模块处的凸缘部分安装在外壳单元803.1上，从而透镜单元807、808和813均基本不会伸出到外壳单元803.1中。因此，外壳的尺寸可以保持较小，减少了外壳单元803.1的成本。
另外，外壳单元803.1具有光学功能。为此，它形成在第一透镜单元807和第二透镜单元808之间的部分光路的不透气和不透光的外罩。为了提供这种气体和光的不透过性，透镜单元807、808和813以不透气和不透光的方式通过如上所述的连接元件安装在外壳单元上。因此，换句话说，外壳单元803.1将对透镜单元807、808和813的支撑功能以及对在后者之间的光路的所述第三部分的不透气和不透光的封闭功能结合在一起。
另外，在其下侧处，外壳803.1还设有辅助接口，它们分别具有简单的平面辅助接口表面803.7。每个辅助接口表面803.7形成用于支撑单元803的支持表面。在每个辅助接口803.7处，支撑单元803以及因此是光学投影系统802与限定光学投影系统802在空间中的位置的支撑元件811连接。每个辅助接口表面803.7也形成用于支撑单元803的参照接口。
第十实施方式
图10是带有本发明的支撑单元903的本发明的反折射光学投影单元902的再一个优选实施方式的示意性部分截面图。
光学投影单元902包括形式为两个细长透镜单元的两个折射光学子系统，也就是在包括外壳903.1的支撑单元903上安装并由其支撑的形式为第一透镜单元907的第一透镜单元和形式为第二透镜单元908的第二透镜单元。光学投影系统902还包括两个第三光学子系统，也就是形式为第三透镜单元913的第三透镜单元。
形成反折射光学投影系统902的反射部分的第四光学子系统910位于外壳903.1内。该再一个光学子系统包括形式为棱镜910.1和反射镜910.2的两个反射光学元件以及形式为一个透镜或者透镜组910.3的折射光学元件。该棱镜910.1、反射镜910.2和透镜或者透镜组910.3限定了外壳903.1内的光路的形状。它们按照静定的方式通过适当的支撑件安装在外壳903.1上。
如上述实施方式所述，每个透镜单元907、908和913包括彼此连接的一组透镜模块。每个所述透镜包括透镜以及支撑所述透镜的支撑框架。第三透镜单元913在其外端上还包括反射元件913.5。第一透镜单元907具有第一光轴907.3，而第二透镜单元908具有第二光轴908.3，每个第三单元913具有第三光轴913.3。第一光轴907.3与第二光轴909.3共线，而第三光轴913.3平行和横向偏离第一光轴907.3和第二光轴908.3。
支撑单元903包括具有足够的刚性和强度以承担第一透镜单元907、第二透镜单元908和第三透镜单元913的负载的钢外壳903.1。每个透镜单元907、908和913通过位于最内侧的透镜模块处的凸缘部分安装在外壳单元903.1上，从而透镜单元907、908和913均基本不会伸出到外壳单元903.1中。因此，外壳的尺寸可以保持较小，减少了外壳单元903.1的成本。
另外，外壳单元903.1具有光学功能。为此，它形成在第一透镜单元907和第二透镜单元908之间的部分光路的不透气和不透光的外罩。为了提供这种气体和光的不透过性，透镜单元907、908和913以不透气和不透光的方式通过如上所述的连接元件安装在外壳单元上。因此，换句话说，外壳单元903.1将对透镜单元907、908和913的支撑功能以及对在后者之间的光路的所述第三部分的不透气和不透光的封闭功能结合在一起。
另外，在其下侧处，外壳903.1还设有辅助接口，它们分别具有简单的平面辅助接口表面903.7。每个辅助接口表面903.7形成用于支撑单元903的支持表面。在每个辅助接口903.7处，支撑单元903以及因此是光学投影系统902与限定光学投影系统902在空间中的位置的支撑元件911连接。每个辅助接口表面903.7也形成用于支撑单元903的参照接口。
第十一实施方式
以下参考图11描述本发明的光学曝光装置1001的再一个优选实施方式，该光学曝光装置1001包括具有本发明的支撑单元1003的本发明的反折射光学投影系统1002。在其基本设计和功能中，该实施方式没有与参考图1所述的实施方式不同。因此类似的元件用增加了1000的同样的附图标记来表示，此处仅描述它们的差别。
光学曝光装置1001用于将在掩膜1004上形成的图案的图像转移到基片1008上。为此，光学曝光装置1005包括照亮所述掩膜的照明系统1006和光学投影系统1002。光学投影系统1002将在掩膜1004上形成的图案的图像投射到基片1005上，例如晶片等上。
光学投影单元1002包括形式为两个细长透镜单元的两个光学子系统，也就是在安装并由支撑单元1003支撑的形式为第一透镜单元1007的第一透镜单元和形式为第二透镜单元1008的第二透镜单元。
光学投影单元1002接受在掩膜1004和基片1005之间的部分光路。尤其是，第一透镜单元1007接收所述光路的第一部分，第二透镜单元1008接收所述光路的第二部分。支撑单元1003接收位于所述第一透镜单元1007和所述第二透镜单元1008之间的所述光路的第三部分。
每个透镜单元1007和1008分别包括彼此连接的一组透镜模块1007.1和1008.1。每个所述透镜模块1007.1和1008.1分别包括透镜1007.2和1008.2，以及分别支撑所述透镜1007.2和1008.2的支撑框架。第一透镜单元具有第一光轴1007.3，第二透镜单元1008具有第二光轴1008.3。
至少透镜1007.2和1008.2中的某一些在曝光装置1006的操作过程中通过对应的控制装置(未显示)所控制的有源定位装置分别进行有源定位。为此，控制装置可以接收光学投影系统1002提供的代表实际图像质量的信息，并响应该信息分别控制各透镜模块1007.1和1008.1的有源定位装置的操作。
支撑单元1003包括居中设置在光学投影系统1002内的支撑部分1003.1，该支撑部分1003.1具有足够的刚性和强度，以承担第一透镜单元1007和第二透镜单元1008的负载。支撑部分3.1包括上支撑板1003.13和下支撑板1003.14。这些支撑板1003.13和1004.14通过在支撑板1003.1的周边处均匀分布的多个支撑杆1003.15连接。该连接可以通过任何适当的部件来设置。尤其是，可以如DE19830719A1所披露的那样设置，该文献在此引入作为参考。
另外，支撑单元1003具有光学功能。为此，将形式为波纹管1003.16的单独的封罩部分安装在上支撑板1003.13和下支撑板1003.14之间。波纹管1003.16连同上支撑板1003.13和下支撑板1003.14形成在第一透镜单元1007和第二透镜单元1008之间的部分光路的不透气和不透光的外罩。为了提供这种气体和光的不透性，第一透镜单元1007和第二透镜单元1008都按照不透气和不透光的方式通过如在2003年11月11日提交的德国专利申请101052820.2所示的连接元件1009安装在支撑单元1003上，该文献在此引入作为参考。这些连接元件1009也提供了支撑单元1003及各透镜单元1007和1008的热变形脱开。因此，换句话说，支撑单元1003将对第一透镜单元1007和第二透镜单元1008的支撑功能以及对在后者之间的光路的不透气和不透光的封闭功能结合在一起。
反折射光学投影系统1002的再一个光学子系统1010位于支撑单元1003内。该再一个光学子系统由形式为反射镜1010.1和1010.2的两个反射元件形成。反射镜1010.1和1010.2限定了支撑单元1003内的光路的形状。反射镜1010.1和1010.2按照静定的方式，也就是均衡的方式通过三个适当的支撑件安装在支撑单元1003上。
可以理解，利用本发明的其它实施方式，反射镜可以安装在一个反射镜框架上，该框架以静定的方式安装至支撑单元上。另外，可以理解，利用本发明的其它实施方式，一个或者多个反射镜可以采用静态不确定的方式安装在支撑单元上。例如，可以采用超静定的方式来在各反射镜中引入限定的变形。
形成反折射光学投影系统1002的反射部分的再一个光学子系统1010仅包括反射光学元件。但是可以理解，利用本发明的其它实施方式，位于支撑单元内的该再一个光学子系统也可以包括其它光学元件，例如折射光学元件，例如透镜等，或者不同的光学元件等。
上支撑板1003.13提供具有简单的平面第一接口表面1003.3的第一接口1003.2。该第一接口1003.2为第一透镜单元1007形成第一支撑接口。该第一接口1003.2形成用于第一透镜单元1007的第一支撑接口。该第一接口1003.2也形成从第一透镜单元1007至支撑单元1003的光路的光通道。
在支撑单元1003的下侧，与第一接口1003.2相对，下支撑板1003.14设置了具有简单的平面第二接口表面1003.5的第二接口1003.4。该第二接口1003.4为第二透镜单元1008形成第二支撑接口。该第二接口1003.4也形成从支撑单元1003至第二透镜单元1008的光路的第二光通道。
第一接口表面1003.3与第二接口表面1003.5平行。另外，将第一透镜单元1007的第一光轴1007.3和第二透镜单元1008的第二光轴1008.3进行调整，以确保预定的位置关系。该预定的位置关系可以是任何需要的位置关系，例如相对于彼此平行或者倾斜。在所示的实施方式中，将第一透镜单元1007的第一光轴1007.3与第二透镜单元1008的第二光轴1008.3调整为共线，作为平行的一个特殊情况。
在所示的实施方式中，第一接口具有与第一光轴1007.3共线的第一接口轴。另外，第二接口具有与第二光轴1008.3共线并因此与第一接口轴共线的第二接口轴。但是，可以理解，根据接口表面对准之外的光路的所需几何形状，通过简单的调整透镜单元和支撑单元之间的各连接，可以分别提供接口轴和光轴。
在其下侧上，支撑单元1003还设有辅助接口1003.6，它们分别具有简单的平面辅助接口表面1003.7。每个辅助接口表面1003.7形成用于支撑单元1003的支持表面。在每个辅助接口1003.7处，支撑单元1003以及因此是光学投影系统1002与限定光学投影系统1002在空间中的位置的支撑元件1011连接。每个辅助接口表面1003.7也形成用于支撑单元1003的参照接口。
辅助接口表面1003.7与第二接口表面1003.5分开，但是彼此共平面。因此，在支撑单元1003的下侧处的所有的接口表面1003.5和1003.7可以在一个共同的步骤中制造，增加了系统的整体精确性。为了避免在制造过程中的不利连续效果影响各接口表面的表面质量，给表面在它们的周边处设置倾斜的斜面和或安全道。
第十二实施方式
以下参考图12描述本发明的光学曝光装置1的第十二优选实施方式，该光学曝光装置1包括具有本发明的支撑单元3的本发明的反折射光学投影系统2。在其基本设计和功能中，该实施方式没有与参考图1所述的实施方式不同。尤其是，光学曝光装置1的主要元件与图1的曝光装置1的元件一样。因此在图12中，与图1的元件一样的元件用一样的附图标记表示，关于这些一样的元件，涉及图1的上述内容中所给出的解释。由于很多设计是一样的，因此此处仅描述它们的差别。
与图1的实施方式的不同之处在于将第一透镜单元7和第二透镜单元8分别安装在外壳3.1上的连接装置1109.1和1109.2。这些连接装置1109.1和1109.2提供了沿着各透镜单元7和8的光轴7.3和8.3相对于外壳3.1的热轴向移动补偿。
形成各透镜单元7和8的外壳的第一透镜单元7和第二透镜单元8的部件是由具有第一热膨胀系数α1的第一材料制成的。如果各透镜单元7和8直接连接在外壳3.1上，由于这些部件中的温度升高导致的这些部件的热膨胀会造成在第一透镜单元7上的点和在第二透镜单元8上的点之间沿着透镜单元7和8的光轴7.3和8.3发生轴向移动。通过确保第一透镜单元7的中心点7.4和第二透镜单元8的中心点8.4在热膨胀的时候基本保持它们相对于第一接口表面3.3和第二接口表面3.5的各自轴向距离，连接装置1109.1和1109.2极大地减少了或者补偿了这种热膨胀效应。
为此，第一连接装置1109.1是通过在第一透镜单元7的周边处均匀分布的多个连接单元1109.3形成的。每个连接单元1109.3包括第一连接元件1109.4和第二连接元件1109.5。第一连接元件1109.4在其第一端上连接至第一接口3.2的第一接口表面3.3，并具有与第一透镜单元7的第一热膨胀系数α1不同的第二热膨胀系数α2。第二连接元件1109.6以其第一端连接至第一连接元件1109.4的第二端。第二连接元件1109.5在其第二端上连接至第一透镜单元7。第二连接元件1109.6具有与第一透镜单元7的第一热膨胀系数α1以及与第一连接元件1109.4的第二热膨胀系数α2不同的第三热膨胀系数α3。
利用图10中给出的第一透镜单元7的尺寸L1、第一连接元件1109.4的尺寸L2和第二连接元件1109.5的尺寸L3，可以计算第一透镜单元7的中心点7.4在第一接口表面3.3之上的轴向高度H：
H＝L1-L3+L2                               (1)
作为温度状况的变化ΔT和各部件7、1109.4、1109.5的热膨胀系数的函数，如下计算第一透镜单元7的中心点7.4在第一接口表面3.3之上的轴向高度的变化ΔH：
ΔH(ΔT；α1；α2；α3)＝ΔL1(ΔT；α1)-ΔL3(ΔT；α3)+ΔL2(ΔT；α2)                                            (2)
可以理解，可以对热膨胀系数α1、α2和α3以及尺寸L1、L2和L3进行选择，从而基本满足下面的条件：
ΔH(ΔT；α1；α2；α3)＝ΔL1(ΔT；α1)-ΔL3(ΔT；α3)+ΔL2(ΔT；α2)＝0                                        (3)
一个示例是：当温度状况变化ΔT对所有的部件来说基本相同的时候，利用各部件的参考尺寸L1R、参考尺寸L2R和参考尺寸L3R，公式(3)可以写成：
ΔH＝L1R·α1-L3R·α3+L2R·α2＝0                (3)
利用L2R＝xL1R和L3R＝yL1R，公式(3)可以写成：
ΔH＝L1R·α1-yL1R·α3+xL1R·α2＝0              (4)
公式(4)可以得出：
y = α 1 α 3 + x · α 2 α 3 - - - ( 5 )
因此可以理解，例如，对于第一透镜单元7的外壳的给定材料，可以发现第一连接元件1109.4和第二连接元件1109.5的合理材料组合和尺寸。例如，如果第一透镜单元7的外壳由钢制成，则第一连接元件1109.4由镍铁合金制成，并且第二连接元件1109.5由铝制成，即α1＝10·10-6、α2＝1·10-6并且α3＝24·10-6，公式(5)在实际尺寸情况下的解答在大约x≈y≈0.44和x＝0.56、y＝0.44之间。
在第一连接元件1109.4和第二连接元件1109.5之间以及在第二连接元件1109.5和第一透镜单元7之间的连接可以为任意类型。优选的是，选择提供了径向热变形拆卸的连接。另外，可以选择任意适当数量的连接单元1109.3。优选的是，三个连接单元1109.3均匀地分布在第一透镜单元7的圆周处。
光路的不透光和气体的外罩由波纹管1109.6或者任意其它可以适当弯曲但是不透气体和光的部件构成。
第二连接装置1109.2由圆柱形第一连接元件1109.7和圆柱形第二连接元件1109.8形成。第一连接元件1109.7和第二连接元件1109.8与第二透镜单元8共轴布置。
第一连接元件1109.7在其第一端部上与第二接口3.4的第二接口面3.5连接，并且具有与第二透镜单元8的第一热膨胀系数α1不同的第二热膨胀系数α2。第二连接元件1109.8通过其第一端部与第一连接元件1109.7的第二端部连接。第二连接元件1109.8在其第二端部与第二透镜单元8连接。第二连接元件1109.9具有与第二透镜单元8的第一热膨胀系数α1和第一连接元件1109.7的第二热膨胀系数α2不同的第三热膨胀系数α3。因此，通过按照与已经在第一连接装置1109.1的内容中所述相同的方式适当地选择第一和第二连接元件1109.7和1109.8的热膨胀系数和尺寸可以实现轴向偏移补偿。
光路的不透光和气体的外罩由按照不透气体和光的方式适当连接的第一和第二连接元件1109.7和1109.8提供。当然，同样可以选择任意其它合适的不透光和气体的外罩。
要理解的是，可以选择光学投影系统2的任意其它连接点作为参考点以及与该参考点保持恒定距离的点。当然，还可以如此实现对外壳3.1的热膨胀的补偿，从而在任意温度情况下在位于第一透镜单元7和第二透镜单元8上的两个点之间保持恒定的距离。另外，要理解的是，在一个光学投影系统中可以只是使用一种连接装置。
在前面，已经分别对具有由包含SiC的陶瓷材料制成的外壳或者具有由钢制成的外壳的实施方式进行了说明。但是，要理解的是，本发明的其它变型可以包括由另一种材料制成尤其由另一种陶瓷材料例如SiN和C/C-SiC、另一种金属或金属合金制成的外壳。
最后，要指出的是，前面所引用的所有参考文献的内容在这里被引用作为参考。在给出这些参考文献的说明或对这些参考文献的评论的情况下，没有要求正确性或完整性。

Claims (27)

1.一种支撑微光刻系统的透镜单元的支撑单元，它包括：
用于部分地接收光路的外壳，
所述外壳包括至少第一接口和第二接口，
所述第一接口是用于支撑包括多个透镜的细长第一透镜单元的第一支撑接口，
所述第二接口是用于支撑包括多个透镜的细长第二透镜单元的第二支撑接口，
所述外壳适于基本上支承所述细长第一透镜单元和所述细长第二透镜单元的负载，
所述外壳由陶瓷材料制成。
2.如权利要求1所述的支撑单元，其中，所述外壳容纳着所述微光刻系统的光学子系统。
3.如权利要求2所述的支撑单元，其中，所述光学子系统包括反射元件。
4.如权利要求2所述的支撑单元，其中，所述光学子系统安装在所述外壳上。
5.如权利要求1所述的支撑单元，其中具有以下特征至少之一：
所述外壳不透光和/或不透气；以及
所述外壳包括限定外壳轴线的外壁，所述外壁相对于所述第一外壳轴线基本上对称；以及
所述外壳包括限定外壳轴线的外壁，所述外壁相对于所述第一外壳轴线基本上旋转对称。
6.如权利要求1所述的支撑单元，其中，
所述第一接口具有平面第一接口面，
所述第二接口具有平面第二接口面，所述第二接口面与所述第一接口面平行。
7.如权利要求1所述的支撑单元，其中，所述外壳包括第三接口，所述第三接口是用于支撑所述微光刻系统的第三透镜单元的第三支撑接口。
8.如权利要求7所述的支撑单元，其中，
所述第一接口具有平面第一接口面，
所述第三接口具有平面第三接口面，所述第三接口面相对于所述第一接口面倾斜。
9.如权利要求1所述的支撑单元，其中，
所述第一接口具有平面第一接口面，
所述外壳包括具有平面第四接口面的第四接口，所述第四接口面与所述第一接口面共面。
10.如权利要求1所述的支撑单元，其中，所述外壳包括第五接口，所述第五接口是参考接口和停靠接口中的至少一个。
11.如权利要求1所述的支撑单元，其中，所述外壳为整体设计结构。
12.如权利要求1所述的支撑单元，其中，所述外壳由多个单独的外壳部件构成。
13.如权利要求1所述的支撑单元，其中，所述外壳由具有高弹性模量、高导热系数、低热膨胀系数中的至少一种的材料制成。
14.如权利要求1所述的支撑单元，其中，所述外壳由包含SiC的材料制成。
15.如权利要求1所述的支撑单元，其中，所述外壳由陶瓷粘接的子部分构成。
16.如权利要求1所述的支撑单元，其中，所述外壳采用低收缩率近终形铸造工艺和低收缩率近终形反应渗透工艺中的至少一种形成。
17.如权利要求1所述的支撑单元，其中，所述第一接口包括空气轴承单元。
18.一种用于微光刻系统的光学投影系统，它包括：
光路；
第一光学子系统，其接收所述光路的第一部分；
第二光学子系统，其接收所述光路的第二部分；以及
支撑单元，其支撑所述第一光学子系统和所述第二光学子系统，
所述支撑单元包括接收所述光路的第三部分的外壳，
所述外壳包括至少第一接口和第二接口，
所述第一接口是支撑所述第一光学子系统的第一支撑接口，
所述第二接口是支撑所述第二光学子系统的第二支撑接口，
所述第一光学子系统和所述第二光学子系统是包括多个光学元件的细长单元，
所述外壳由陶瓷材料制成。
19.如权利要求18所述的光学投影系统，其中，所述第一光学子系统和所述第二光学子系统中的至少一个包括多个透镜。
20.如权利要求18所述的光学投影系统，其中，
所述第一光学子系统具有第一光轴；
所述第二光学子系统具有第二光轴，所述第二光轴与所述第一光轴平行，或与所述第一光轴共线，或相对于所述第一光轴倾斜。
21.如权利要求18所述的光学投影系统，包括第三光学系统，其中所述外壳包括第三接口，所述第三接口面为支撑着所述第三光学子系统的第三支撑接口。
22.如权利要求21所述的光学投影系统，其中，
所述第一光学子系统具有第一光轴；
所述第三光学子系统具有第三光轴，所述第三光轴相对于所述第一光轴倾斜。
23.如权利要求18所述的光学投影系统，其中，
所述第一接口包括平面第一接口面；
所述外壳包括具有平面第四接口面的第四接口，所述第四接口面与所述第一接口面共面。
24.如权利要求18所述的光学投影系统，其中，所述外壳包括第五接口，所述第五接口是参考接口和停靠接口中的至少一个。
25.如权利要求18所述的光学投影系统，其中，所述外壳容纳着所述微光刻系统的第四光学子系统。
26.如权利要求25所述的光学投影系统，其中，所述第四光学子系统包括安装在所述外壳上的反射元件。
27.一种光学曝光装置，用于将在掩膜上形成的图案的图像转移到基片上，所述光学曝光装置包括如权利要求18所述的光学投影系统。
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