JP2002343712A - 振動減衰システム - Google Patents

振動減衰システム

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JP2002343712A
JP2002343712A JP2001402585A JP2001402585A JP2002343712A JP 2002343712 A JP2002343712 A JP 2002343712A JP 2001402585 A JP2001402585 A JP 2001402585A JP 2001402585 A JP2001402585 A JP 2001402585A JP 2002343712 A JP2002343712 A JP 2002343712A
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mount
vibration
actuator
sensor
joint
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JP2001402585A
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Franz Sorg
ゾルグ フランツ
Stefan Xalter
クサルター シュテファン
Michael Muhlbeyer
ミュールベイアー ミヒャエル
Bernhard Gellrich
ゲルリヒ ベルンハルト
Frank Melzer
メルツァー フランク
Thomas Ittner
イットナー トーマス
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Carl Zeiss AG
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Carl Zeiss AG
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
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    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • G—PHYSICS
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    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/64—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/646—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 投写照明装置（特には、マイクロリソグラフ
ィック投写装置）における投射対物系の振動を低減す
る。 【解決手段】 投写照明装置における変形減結合マウン
ト２′、６および操作子１１に対して作用する振動をセ
ンサ３により検出する。そして、アクチュエータ４によ
り、上記妨害的振動に対して逆相の同一の又は少なくと
も類似した周波数及び振幅の波を発生させ、上記マウン
ト２′、６に導入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、結像装置における
光学エレメント、特には、半導体製造用のマイクロリソ
グラフィック投写露光対物系等の投写照明装置における
変形減結合されたマウント及び操作子に作用する振動減
衰システムに関する。
【０００２】
【背景技術】特にマイクロリソグラフィック投写露光対
物系においては非常に高い結像精度が要求され、当該投
写照明装置又は該装置の構造に入り込む振動は全体の光
学系、従って結像精度に対して非常な悪影響を有する。
【０００３】例えばレンズ等の光学エレメントを、外部
から作用する力及び変形から隔離するために、該光学エ
レメントを例えば外側マウント等の外部構造に対して変
形減結合態様で接続することが知られている。斯様な減
結合された光学エレメントは、当然、外部構造に対する
接続点において比較的柔軟となっている。このことは、
固有周波数が低くなり、これは当該光学エレメントが外
部から励起される振動により例えば機械周波数で振動を
開始し得る危険性に繋がり、これが当該照明装置の結像
品質に悪影響を有することを意味する。このような理由
で、従来は、良好な変形減結合と必然的に要求される最
小の剛性との間の妥協点を見付け、当該光学エレメント
が振動を起こさないようにする試みが常になされてい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、最大
限の変形減結合が、相応に柔軟な支持又は接続点による
ものであるが、外部から作用する振動が当該光学エレメ
ントに対して悪影響を有さないようにして達成されるよ
うなシステムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は、光学エレメントと、弾性的に結合された２つのユ
ニットを有し上記光学エレメントを保持するマウント
と、該マウントに取り付けられて前記弾性的に結合され
たユニットの振動に作用する少なくとも１つの能動的振
動減衰器とを有するような光学マウントユニットにより
達成される。
【０００６】他の態様によれば、本発明は対物系におけ
る光学エレメントに作用する振動減衰システムに関し、
上記光学エレメントは２つのユニットを有するマウント
に保持され、これらユニットは弾性的に結合され、発生
する妨害的振動がセンサにより検出され、次いで、アク
チュエータにより上記妨害的振動に対して逆相の同一又
は少なくとも類似した周波数及び振幅を持つ波形が発生
され且つ前記マウントに導入される。
【０００７】好ましい態様によれば、本発明は、マイク
ロリソグラフィック投写露光対物系におけるレンズに作
用する振動減衰システムに関するものである。
【０００８】本発明によれば、振動はセンサを含む減衰
器により検出され、その際、特に圧電素子等のアクチュ
エータが特に適応電子的（adaptronic）制御ループ等の
制御システムに関連して、振幅及び周波数の両者に関し
て反対方向の波が上記アクチュエータにより、特に一次
振動のような外部から入り込む振動が実質的に完全に又
は少なくとも実質的に除去されるべく活性化されるよう
に駆動される。
【０００９】言い換えると、上記アクチュエータは逆相
ではあるが同一の周波数及び同一の振幅の波を発生し、
この結果、上記妨害的振動が消滅する。勿論、多くの可
能性により、非常に強い減衰は少なくとも保証される
が、通常は全ての振動の完全な消滅を達成することは可
能ではない。また、変形の結果としての振動又はバイブ
レーションも上記減衰器により減衰することができる。
【００１０】本発明の有利な構成においては、上記圧電
素子は薄板、シート又は膜の形状のアクチュエータとし
て設けられるものとする。何故なら、このようにすれ
ば、上記アクチュエータは当該構造内に最適に一体化す
ることができるからである。
【００１１】本発明の非常に有利な構成は、圧電素子が
好ましくは薄板、シート又は膜の形態のセンサとして設
けられるようにする点にあるものとすることができる。
【００１２】本発明は、変形減結合されたマウント及び
操作子に関して特に有利に使用することができる。この
場合、センサは固定の又は静止型の外側リング上に周に
わたり対応して分散され、圧電素子は上記外側リングに
対して弾性的に接続された内側リング内に若しくは該内
側リング上に、又は前記光学エレメントに、同様に周に
わたり分散されたアクチュエータとして設けられる。
【００１３】この場合において、上記センサ及びアクチ
ュエータが連結部（ジョイント）の近傍に配置されるな
ら、外側マウントを介して外部的に誘起される振動又は
変形は、対応して駆動されるアクチュエータにより、上
記内側リングとの該ジョイントにおける逆相の波で以っ
て巧妙に防止することができる。
【００１４】本発明による構成において上記センサも圧
電素子として設計されている場合は、上記ジョイントで
発生する変形、従って発生する上記センサの長さの変化
により、誘起される振動を非常に正確に検出することが
でき、反対に作用する、即ち同一の周波数及び振幅で逆
相で作用する振動を対応して発生させることができる。
【００１５】本発明の例示的実施例を、以下に図面の助
けをかりて概略説明する。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、光学エレメントとしての
レンズ１を概念的且つ抜粋的にのみ示し、該レンズはマ
ウント２（詳細には図示せず）内に支持されている。振
動センサ３と、振動アクチュエータ４と、該振動センサ
３から信号を入力すると共に上記振動アクチュエータ４
を駆動する制御システムとを有する能動アクチュエータ
が、周にわたって分散配置されている（詳細には図示せ
ず）。センサ３及びアクチュエータ４の両者は、薄板、
シート又は膜の形態の圧電素子であり、斯様にして当該
構造内に集積化されている。センサ３により検出された
振動は制御ライン９を介して評価ユニットを備えるコン
ピュータ（詳細には図示せず）５に送られる。該コンピ
ュータによれば、センサ３からの結果の評価の後、アク
チュエータ４は制御ライン１０を介しての適応電子的閉
制御ループにおいて、導入された振動とは反対に作用す
る周波数が同一の振幅でマウント２内に作用するよう
に、駆動される。
【００１７】センサ３はマウント２に作用する変形も検
出し、従ってアクチュエータ４は、計算ユニット５を介
して、同一の周波数及び同一の振幅の逆相により反対の
変形を発生する。
【００１８】振動を減衰する当該システムの好ましい実
施例又は好ましい利用分野は、図２に抜粋として表され
るような変形減結合マウントである。変形減結合マウン
ト自体は既知であるので、ここでは詳細には説明しな
い。例えば、DE 199 08 554及びP 199 01 295を参照さ
れたい。
【００１９】図２から分かるように、レンズ１は内側マ
ウント６内に支持され、該マウントは固体ジョイント７
の形態の狭い接続リンクを介して外側マウント２’に接
続されている。この目的のため、複数の固体ジョイント
７が、外側マウント２’と内側マウント６との間の周部
にわたって分散配置されている。レンズ１は、半導体を
製造するマイクロリソグラフィック投写露光対物系の一
部とすることができる。当該対物系１２のハウジングの
一部が、図２の点線により示されている。外側マウント
２’と内側マウント６とは一体であると共に、変形減結
合接続部を形成するために、個体ジョイント７を除き環
状間隙８により互いに分離されている。該環状間隙８に
おける断続部、即ち個体ジョイント７の近傍において、
該環状間隙８は間隙連続部８’を有し、これら連続部は
各々当該個体ジョイント７の両側において半径方向外側
に向かって延在している。この場合、２つの間隙連続部
８’の一方は、光学エレメント１の方向に内側に向かっ
て更に延長されると共に、少なくとも略周方向に延びる
拡幅部８’’を備えている。このようにして、個体ジョ
イント７には、両側にＬ字状間隙が各々設けられてい
る。かくして、センサ３及びアクチュエータ４は、これ
らＬ字状間隙に交互に対向して取り付けられている。セ
ンサ３及びアクチュエータ４はシートとして適用され、
図１におけるのと同様の態様で計算ユニット５（図２に
は詳細には示さない）に接続されている。個体ジョイン
ト７に発生し、従って該個体ジョイント７を介して内側
リング７へ（従ってレンズ１へ）伝達されるような、セ
ンサ３により検出される振動及び変形は、制御ライン９
を介してコンピュータ５へ伝送され、該コンピュータに
より制御ライン１０を介してアクチュエータ４に供給さ
れる。
【００２０】対応して駆動されるアクチュエータ４によ
り斯様にして“逆周波数”又は“逆変形”が発生される
と、個体ジョイント７における振動又は変形は実質的に
除去される。このことは、高度な弾性を有する相応に
“軟らかな”個体ジョイント７により、レンズ１の振動
又はバイブレーションの危険性なしに一層強力な変形減
結合を達成することができることを意味する。
【００２１】発生する振動に依存して、単一のものに代
えて多分幾つかの適応電子的制御ループを設ける必要が
あるかもしれない。その場合、センサ３及びアクチュエ
ータ４の数、並びにこれらが配置される方法は、当該構
造に依存するであろう。
【００２２】Ｌ字状間隙を備える固体ジョイント７に代
えて、少なくとも外部的に導入される振動を略除去する
ためにセンサ３及びアクチュエータ４を適用するのに適
した他の実施例を用いることも勿論可能である。
【００２３】図３は、図２の鎖線円形抜粋部に対応する
構造を示し、固体ジョイントは外側マウント２’と内側
マウントとの間の半径方向に延びる単純なリンク７’に
より形成されている。この場合、間隙８’は該リンクの
両側に配置されている。該個体ジョイントのような純粋
に半径方向の経路のリンク７に代えて、半径方向に対し
て傾斜されたリンクを使用することも勿論可能である。
この場合、勿論、間隙８’も直角ではなく斜めに延び
る。
【００２４】図４は、横方向に隣接する間隙８’とリン
クの間の２つの孔８’’’とを備えるようなＸ字状を形
成する個体ジョイント７’’’の構成を示している。
【００２５】上記両者の場合において、センサ３及びア
クチュエータ４は間隙８’内における当該リンクの側部
上に配置されている。図４の実施例においては、センサ
３及び／又はアクチュエータ４は、任意選択事項とし
て、当該リンクの内側の孔８’’’内に配置することも
できる。
【００２６】内側マウント、従ってレンズ１の位置的変
更を可能にする操作子１１（図２に示す点線参照）を、
外側マウント２’と内側マウント６との間において個体
ジョイント７の近傍に又は異なる点に設けることができ
る。本発明によるセンサ３及びアクチュエータ４は、こ
れら操作子１１上に又は該操作子を介して作用すること
もできる。
【００２７】本発明による解決策においては、上記圧電
素子は二重の意味で使用されている。即ち、一方におい
て、発生する振動は、薄板、シート又は膜の形態で存在
し、従って歪計ストリップの形態で対応して折曲するよ
うな当該圧電素子の長さの変化に繋がる。既知の態様に
より、これら圧電素子に対する変化は電圧を発生し、こ
れら電圧は対応して検出されると共にコンピュータ５に
おいて評価される。上記圧電素子がアクチュエータとし
て使用される場合は、これら圧電素子の逆の効果が使用
される。即ち、この場合は該圧電素子に電圧を供給する
ために制御ライン１０が使用され、上記電圧は当該圧電
素子の長さの変化又は折曲に繋がる。従って、これらの
圧電素子に対する変化は隣接する構造の振動を生じさせ
る。これらの振動が、外部から当該構造に導入される不
所望な振動と同じ周波数及び同じ振幅の反対（逆相）の
ものとなるように対応して制御されるならば、実際に不
所望な周波数の実質的な消滅ではなくても、著しい減衰
が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、マウントを備える光学エレメントとし
てのレンズの抜粋平面図を示す。
【図２】図２は、変形減結合マウントを備える光学エレ
メントとしてのレンズの抜粋平面図を示す。
【図３】図３は、図２の鎖線円形抜粋部に対応する固体
ジョイントの他の構成を示す。
【図４】図４は、図２の鎖線円形抜粋部に対応する固体
ジョイントの更に他の構成を示す。
【符号の説明】
１：レンズ（光学素子） ２：マウント ２’：外側マウント ３：センサ ４：アクチュエータ ５：コンピュータ ６：内側マウント ７：固体ジョイント ８、８’、８’’：間隙 ９：制御ライン １０：制御ライン １１：操作子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランツ ゾルグ ドイツ国 ディー−73433 アーレン、 ヴェスターハルデンシュトラーセ ２ (72)発明者 シュテファン クサルター ドイツ国 ディー−73447 オベルコヒェ ン、 フルエリングシュトラーセ ７ (72)発明者 ミヒャエル ミュールベイアー ドイツ国 ディー−73430 アーレン、 シューマンシュトラーセ 39 (72)発明者 ベルンハルト ゲルリヒ ドイツ国 ディー−73434 アーレン、 シュナイトベルグシュトラーセ ３ (72)発明者 フランク メルツァー ドイツ国 ディー−73469 ウツメミンゲ ン、 ノエルドリンゲル シュトラーセ 270 (72)発明者 トーマス イットナー ドイツ国 ディー−73431 アーレン、 ヤンシュトラーセ 38 Ｆターム(参考） 2H002 GA00 GA41 GA45 GA46 JA01 JA11 5D107 AA05 CC13 5F046 AA23 CB12 DA12 DB14

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光学エレメントと、弾性的に結合された
    ２つのユニットを有すると共に前記エレメントを保持す
    るマウントと、該マウントに取り付けられて前記弾性的
    に結合されたユニットの振動に作用する少なくとも１つ
    の能動的振動減衰器とを有していることを特徴とする光
    学マウントユニット。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の光学マウントユニット
    において、前記少なくとも１つの能動的振動減衰器は、
    振動センサと、振動アクチュエータと、前記振動センサ
    から信号を入力して前記振動アクチュエータを駆動する
    制御システムとを有していることを特徴とする光学マウ
    ントユニット。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の光学マウントユニット
    において、前記少なくとも１つの能動的振動減衰器は、
    前記弾性的に結合されたユニットの振動に対する逆相に
    おいて同一又は少なくとも類似した周波数及び振幅で駆
    動されることを特徴とする光学マウントユニット。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載の光学マウントユニット
    において、前記少なくとも１つの振動アクチュエータが
    圧電材料を有していることを特徴とする光学マウントユ
    ニット。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の光学マウントユニット
    において、少なくとも１つの振動センサ及び１つの振動
    アクチュエータが１部品の圧電材料に統合されているこ
    とを特徴とする光学マウントユニット。
  6. 【請求項６】 対物系における光学エレメントに作用す
    る振動減衰システムにおいて、前記光学エレメントは弾
    性的に結合された２つのユニットを有するマウントに保
    持され、発生する妨害的振動がセンサにより検出され、
    次いでアクチュエータにより、前記妨害的振動に対して
    逆相の同一又は少なくとも類似した周波数及び振幅を持
    つ波が発生されると共に前記マウントに導入されること
    を特徴とする振動減衰システム。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載のシステムにおいて、前
    記アクチュエータとしての圧電素子が前記マウントに作
    用することを特徴とするシステム。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載のシステムにおいて、前
    記圧電素子が、前記光学エレメント又は前記マウントに
    薄板、シート又は膜の形態のアクチュエータとして集積
    化されていることを特徴とするシステム。
  9. 【請求項９】 請求項６に記載のシステムにおいて、圧
    電素子が前記センサとして設けられていることを特徴と
    するシステム。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載のシステムにおいて、
    前記圧電素子が、薄板、シート又は膜の形態のセンサと
    して設けられていることを特徴とするシステム。
  11. 【請求項１１】 請求項６に記載のシステムにおいて、
    前記マウントは前記２つのユニットを有し、これら両ユ
    ニットの一方は前記対物系のハウジングに固定された外
    側リングとして形成され、第２のユニットは該外側リン
    グに弾性的に結合された内側リングとして形成され、前
    記センサ及びアクチュエータが前記内側リングと前記外
    側リングとの間に配置されていることを特徴とするシス
    テム。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載のシステムにおい
    て、前記外側リングはジョイントを介して前記内側リン
    グに接続され、センサ及びアクチュエータが前記ジョイ
    ントの両側に配置されていることを特徴とするシステ
    ム。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載のシステムにおい
    て、前記ジョイントは固体ジョイントとして構成され、
    前記外側リングと前記内側リングとが一体に構成されて
    いることを特徴とするシステム。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載のシステムにおい
    て、前記固体ジョイントは少なくとも略Ｌ字状に構成さ
    れていることを特徴とするシステム。
  15. 【請求項１５】 請求項１３に記載のシステムにおい
    て、前記固体ジョイントは、前記内側リングと前記外側
    リングとの間で半径方向に延在するリンクとして構成さ
    れていることを特徴とするシステム。
  16. 【請求項１６】 請求項１３に記載のシステムにおい
    て、前記固体ジョイントは、半径方向に対し傾斜して延
    在するリンクとして構成されていることを特徴とするシ
    ステム。
  17. 【請求項１７】 請求項１３に記載のシステムにおい
    て、前記固体ジョイントが少なくとも略Ｘ字状に形成さ
    れていることを特徴とするシステム。
  18. 【請求項１８】 マイクロリソグラフィック投写露光対
    物系におけるレンズに作用する振動減衰システムにおい
    て、前記レンズは弾性的に結合された２つのユニットを
    有するマウントに保持され、発生する妨害的振動がセン
    サにより検出され、次いでアクチュエータにより、前記
    妨害的振動に対して逆相の同一又は少なくとも類似した
    周波数及び振幅を持つ波が発生されると共に前記マウン
    トに導入されることを特徴とする振動減衰システム。
  19. 【請求項１９】 請求項１８に記載のシステムにおい
    て、前記アクチュエータとしての圧電素子が前記マウン
    トに作用することを特徴とするシステム。
  20. 【請求項２０】 請求項１９に記載のシステムにおい
    て、前記圧電素子が、前記レンズ又は前記マウントに薄
    板、シート又は膜の形態のアクチュエータとして集積化
    されていることを特徴とするシステム。
  21. 【請求項２１】 請求項１８に記載のシステムにおい
    て、圧電素子が前記センサとして設けられていることを
    特徴とするシステム。
  22. 【請求項２２】 請求項２１に記載のシステムにおい
    て、前記圧電素子が、薄板、シート又は膜の形態のセン
    サとして設けられていることを特徴とするシステム。
  23. 【請求項２３】 請求項２１に記載のシステムにおい
    て、前記マウントは前記２つのユニットを有し、これら
    両ユニットの一方は前記対物系のハウジングに固定され
    た外側リングとして形成され、第２のユニットは該外側
    リングに弾性的に結合された内側リングとして形成さ
    れ、前記センサ及びアクチュエータが前記内側リングと
    前記外側リングとの間に配置されていることを特徴とす
    るシステム。
  24. 【請求項２４】 請求項２３に記載のシステムにおい
    て、前記外側リングはジョイントを介して前記内側リン
    グに接続され、センサ及びアクチュエータが前記ジョイ
    ントの両側に配置されていることを特徴とするシステ
    ム。
  25. 【請求項２５】 請求項２４に記載のシステムにおい
    て、前記ジョイントは固体ジョイントとして構成され、
    前記外側リングと前記内側リングとが一体に構成されて
    いることを特徴とするシステム。
  26. 【請求項２６】 請求項２５に記載のシステムにおい
    て、前記固体ジョイントは少なくとも略Ｌ字状に構成さ
    れていることを特徴とするシステム。
  27. 【請求項２７】 請求項２５に記載のシステムにおい
    て、前記固体ジョイントは、前記内側リングと前記外側
    リングとの間で半径方向に延在するリンクとして構成さ
    れていることを特徴とするシステム。
  28. 【請求項２８】 請求項２５に記載のシステムにおい
    て、前記固体ジョイントは、半径方向に対して傾斜して
    延在するリンクとして構成されていることを特徴とする
    システム。
  29. 【請求項２９】 請求項２５に記載のシステムにおい
    て、前記固体ジョイントが少なくとも略Ｘ字状に形成さ
    れていることを特徴とするシステム。
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