JP2005521104A - Device for manipulating the angular position of an object relative to a fixed structure - Google Patents
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Abstract
【課題】 固定構造体に対する物体の角方向位置を操るための装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、物体、特に、ミクロリソグラフィ用のレンズ群の光学要素が導入された固定構造体(4)に対する物体(1)の角方向位置を一点で交差している3つの回転軸線(x、y、z)のまわりに操るための装置に関する。物体(1)は、支持フレーム(2)に保持されることもできる。支持フレーム(2)は、物体(1)と共に、各々が3つの回転自由度および1つの並進自由度を有する3つの連結肢(3a、b、c、、n)によって固定構造体(4)に連結されている。支持フレーム(2)の角方向位置は、連結肢(3a、b、c、、n)のうちの1つによって3つの回転軸線(x、y、z)のまわりに調整可能である。PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for manipulating an angular position of an object with respect to a fixed structure.
The invention relates to three rotations that intersect at one point the angular position of the object (1) with respect to the object, in particular the fixed structure (4) in which the optical elements of the lens group for microlithography are introduced. It relates to a device for maneuvering about an axis (x, y, z). The object (1) can also be held on the support frame (2). The support frame (2), together with the object (1), is fixed to the fixed structure (4) by three connecting limbs (3a, b, c, n) each having three rotational degrees of freedom and one translational degree of freedom. It is connected. The angular position of the support frame (2) can be adjusted around three rotation axes (x, y, z) by one of the connecting limbs (3a, b, c, n).
Description
本発明は、固定構造体に対する物体の角方向位置を一点で交差している3つの傾動軸線のまわりに操るための装置に関する。より詳細には、物体は、ミクロリソグラフィック投影レンズに配置された光学要素により構成されてもよい。 The present invention relates to an apparatus for manipulating the angular position of an object relative to a stationary structure around three tilting axes that intersect at one point. More particularly, the object may be constituted by an optical element arranged in a microlithographic projection lens.
今日まで、一点で交差している3つの軸線のまわりの物体の傾動のためのジンバルベアリングのみが一般に知られており、これらの傾動軸線は複数の分割ギアに分割されている。これは、一般に1つの傾動軸線当り1つずつの複数の支持フレームが相互に嵌合されなければならなく、これは、異常な量の空間を不利に取ってしまう。技術の一般状態については、JP000735963を参照すべきである。 To date, only gimbal bearings for tilting an object about three axes intersecting at one point are generally known, and these tilt axes are divided into a plurality of split gears. This generally requires that a plurality of support frames, one per tilt axis, be fitted together, which disadvantageously takes an unusual amount of space. Reference should be made to JP000735963 for the general state of the art.
分割ギアもまた、しばしば、ばねジョイントとして構成されている。これにより、ジンバルベアリングによって支持された物体は、外界に対して跳ね返され、振動されることができる。 Split gears are also often configured as spring joints. Thereby, the object supported by the gimbal bearing can be rebounded and vibrated with respect to the outside world.
また、分割ギアまたはばねが相互に前後してジンバルベアリングに嵌合される場合、物体が振動する固有振動数が大きくなる。かくして、特にミクロリソグラフィの分野に頻繁に要求される最小の固有振動数が、しばしば達成不可能である。 Further, when the split gear or the spring is fitted back and forth with the gimbal bearing, the natural frequency at which the object vibrates increases. Thus, the minimum natural frequency frequently required especially in the field of microlithography is often not achievable.
従って、本発明の目的は、非常に低い空間要件を有し、非常に剛性な構成、従って取付けられた物体の非常に高い固有振動数を許容する、一点で交差する3つの傾動軸線のまわりに物体を傾動するための装置を提供することである。 The object of the invention is therefore around three tilting axes intersecting at one point, having a very low space requirement and allowing a very rigid configuration and thus a very high natural frequency of the mounted object. It is to provide an apparatus for tilting an object.
この目的は、請求項1によれば、物体が、それぞれ少なくとも2つの回転移動性および1つの並進移動性を有する3つの結束部材により固定構造体に連結されており、物体の角方向位置が、結束部材のうちのそれぞれ1つによって3つの傾動軸線のうちのそれぞれ1つのまわりに調整可能であることによって達成される。請求項23によれば、上記目的は、光学要素が、それぞれ少なくとも2つの回転移動性および1つの並進移動性を有する3つの結束部材により固定構造体に連結されており、光学要素の角方向位置が、結束部材のうちのそれぞれ1つによって3つの傾動軸線のうちのそれぞれ1つのまわりに調整可能であることによって達成される。 The object is that according to claim 1 the object is connected to the stationary structure by three binding members each having at least two rotational and one translational movements, the angular position of the object being This is achieved by being able to be adjusted around each one of the three tilt axes by a respective one of the binding members. According to claim 23, the object is that the optical element is connected to the fixed structure by three binding members each having at least two rotational movements and one translational movement, the angular position of the optical element. Is achieved by being adjustable around each one of the three tilt axes by each one of the tying members.
本発明による手段によれば、物体は、一点で交差している3つの傾動軸線のまわりに簡単で有利な方法で傾動される。本発明による装置は、幾つかの支持フレームを省くことができるので、空間を非常に節約する設計で製造されることができる。更に、本発明による装置は、良好な剛性を生じる。これにより、望まれない振動を防ぎ、同時に、ミクロリソグラフィにおいて不可欠である物体の固有振動数を得る。物体の良好な接近性により、追加の非常に重要な利点が生じられる。 By means of the invention, the object is tilted in a simple and advantageous manner around three tilting axes that intersect at one point. The device according to the invention can be manufactured with a design that saves a lot of space, since several supporting frames can be omitted. Furthermore, the device according to the invention produces good stiffness. This prevents unwanted vibrations and at the same time obtains the natural frequency of the object that is essential in microlithography. Good very close proximity of the object gives rise to an additional very important advantage.
例えば、半導体素子の製造のためのミクロリソグラフィック投影レンズに使用されることができるような例示的な実施の形態を以下に説明する。投影レンズを有する映写照明装置が、例えば、ヨーロッパ特許第1022617A2号に述べられている。 Exemplary embodiments are described below that can be used, for example, in microlithographic projection lenses for the manufacture of semiconductor devices. A projection lighting device having a projection lens is described, for example, in EP 1022617 A2.
図1からわかるように、3つの結束部材3a、3b、3cで固定構造体4に連結されている支持フレーム2には、物体1が装着されており、これらの結束部材3a、3b、3cは、それぞれ移動性として3つの回転性および1つの並進性を有しており、かくして物体1を有する支持フレーム2の角方向位置は、それぞれ、結束部材3a、3b、3cにより傾動軸線x、yまたはzのまわりに調整可能である。固定構造体4は、投影レンズ4a(図1に鎖線表示でのみ示されている)のハウジングに連結されている。物体1は、例えば、ビーム曲げミラーまたはプリズムであることができ、重大であることは、ほぼ正確な調整である。
As can be seen from FIG. 1, an
図1には、傾動軸線x、y、zが一点で交差していることが示されている。 FIG. 1 shows that the tilt axes x, y, and z intersect at one point.
3つの結束部材3a、3b、3cの夫々の並進移動のベクトルは、互いに線状に独立している。
The translational movement vectors of the three binding
x−傾動角度は、結束部材3aの変位により調整され、y−傾動角度は、結束部材3bの変位により調整され、z−傾動角度は、結束部材3cの変位により調整される。かくして、一点で交差している3つの傾動軸線のまわりの支持フレーム2に取付けられた物体1の角方向位置の操りが、容易に可能になる。
The x-tilt angle is adjusted by the displacement of the
更に、図1でわかるように、結束部材3a、3b、3cは、傾動軸線のうちの1つx、yまたはzの調整のために、夫々の結束部材3a、3b、3cの少なくとも1つの部分要素6の並進調整のための調整機構5を有している。夫々の結束部材3a、3b、3cの調整機構5の運動方向は、それらの並進移動と直交して延びている。
Furthermore, as can be seen in FIG. 1, the
前記結束部材3a、3b、3cの各々は、2つの部分要素6a、6bを有している。これらの要素は、ヒンジ7により互いに接合されている。部分要素6bは、ボールジョイント8により支持フレーム2に連結されている。支持フレーム2から離れて面した部分要素6aは、固定構造体4に連結されており、調整機構5によって目的をもって固定構造体4内において並進運動で移動されることができる。
Each of the
更に、図1からわかるように、前記調整機構5は、調整手段10によって目的をもって並進運動で移動されることができるZ形摺動ブロック9を有している。調整手段10は、例えば、手動式、モータ駆動式、油圧式、電磁式、圧電式または磁気歪式手段により移動されることができる。この例示的な実施の形態では、調整手段は、止めねじ10として構成されている。止めねじ10の並進移動は、図1に矢印11で示されている。
Further, as can be seen from FIG. 1, the
ボールジョイントの中心点およびヒンジ7の軸線は、それぞれ平面を広げており、夫々の結束部材3a、3b、3cの並進運動は夫々の平面に対して直交する方向に配向されている。
The center point of the ball joint and the axis of the hinge 7 each have a wide plane, and the translational movements of the respective binding
摺動ブロック9には、止めねじ10の変位を摺動ブロック9に伝達するための接触面12が装着されている。固定構造体4は、形状および寸法が摺動ブロック9と合致され、摺動ブロック9を受入れるための凹部13を有している。摺動ブロック9は、それらの接触面12に作用する止めねじ10によってそれらが並進的に調整可能であるように、固定構造体4の凹部13に導入されることができる。
A
更に、図1からわかるように、結束部材3a、3b、3cの各々のヒンジ7の軸線は、それぞれ調整機構5の並進運動方向と少なくともほぼ平行に配置されている。
Further, as can be seen from FIG. 1, the axis of each hinge 7 of the
結束部材3aは、これと支持フレーム2との接触点がy−傾動軸線およびz−傾動軸線により広げられた平面に位置するように配置されている。この場合、結束部材3aの並進移動は、y−傾動軸線およびz−傾動軸線により広げられた平面と直交する方向に配向されている。x−傾動角度の調整は、結束部材3aと固定構造体4との接触点の変位により行われ、この変位の方向は、y−傾動軸線およびz−傾動軸線により広げられた平面と平行であって、x−傾動軸線と交差しない成分を有している。この変位は、止めねじ10により調整される。
The
結束部材3bは、これと支持フレーム2との接触点がz−傾動軸線およびx−傾動軸線により広げられた平面に位置するように配置されている。この場合、結束部材3bの並進移動性は、z−傾動軸線およびx−傾動軸線により広げられた平面と直交する方向に配向されている。y−傾動角度の調整は、結束部材3bと固定構造体4との接触点の変位により行われ、この変位の方向は、z−傾動軸線およびx−傾動軸線により広げられた平面と平行であって、y−傾動軸線と交差しない成分を有している。この変位も、止めねじ10により調整される。
The
結束部材3cは、これと支持フレーム2との接触点がx−傾動軸線およびy−傾動軸線により広げられた平面に位置するように配置されている。この場合、結束部材3cの並進移動性は、x−傾動軸線およびy−傾動軸線により広げられた平面と直交する方向に配向されている。y−傾動角度の調整は、結束部材3cと固定構造体4との接触点の変位により行われ、この変位の方向は、x−傾動軸線およびy−傾動軸線により広げられた平面と平行であって、z−傾動軸線と交差しない成分を有している。この場合も同様に、この変位は、止めねじ10により調整される。
The binding member 3c is arranged so that the contact point between the binding member 3c and the
結束部材3a、3b、3cは、設計が非常に異なることができるが、常に共通して3つの回転移動性および1つの並進移動性を有している。しっかしながら、回転移動性は、必ずしも結束部材3a、3b、3cと支持フレーム2との接触点に関連されなければならないとは限らない。この種類の回転移動性では、結束部材3a、3b、3cと支持フレーム2との接触点は、この回転移動性の支点がもはや接触点にないので、回転運動を行なう。
The binding
図2は、2つのボールジョイント8により互いに接合されている2つの部分要素6c、6dを有するこの種類の結束部材3dを示している。この細長い部分要素6cは、図1にすでに示されるように、Z形摺動ブロック9により固定構造体4に連結されている。部分要素6eは、2つのボールジョイント8により接触プレート15を介して支持フレーム2に留められている2つのロッド14を有している。接触プレート15なしの支持フレーム2への直接連結もまた、もちろん考えられる。この場合、ボールジョイントの接触点間の支持フレーム2の接触領域は、結束部材3dの一部とみなされてもよい。
FIG. 2 shows a
この結束部材3dの場合、回転移動性の軸線16a、16b、16cは、いずれの点でも交差しない。垂直な回転軸線16aは、接触プレート15上の2つのボールジョイント8の中心点を通っている。水平な回転軸線16bは、ロッド14間の角度二等分線上の2つのロッド14により広げられた平面に位置している。水平の回転軸線16cは、2つのロッド14により広げられた平面と直交するロッド14の(鎖線表示で示される)延長線の交差点を通っている。
In the case of this binding
この場合、結束部材3dは、支持フレーム2とのそれらの接触点(ここでは、接触プレート15上のボールジョイント8)が、夫々の結束部材3dにより調整されない2つの傾動軸線x、y、z(図1参照)によりそれぞれ広げられた平面にそれぞれ位置するように、嵌合されなければならない。
In this case, the bundling
図3は、ソリッドステートジョイントまたはばねジョイント17を備えて構成される結束部材3eを示している。この結束部材3eは、簡単で有利な方法で一体の構成で製造されることができる。板ばね17aが、結束部材3eの部分要素6fを支持フレーム2に連結しており、そして支持フレーム2における、軸線18の方向の並進および部分要素6fに対する軸線16a、16b、16cのまわりの回転を許容している。板ばね17bが、部分要素6fを固定構造体4に連結している、一方、板ばね17cが、固定構造体4に固定的に設けられたアクチュエータ19への部分要素6fの連結をおこなっている。
FIG. 3 shows a binding
このアクチュエータ19は、静止位置において、その端部により板ばね17cを取着しており、傾動角度の調整のために、板ばね17cに連結されている結束部材3eの部分要素6eに明記された矢印方向11の変位を与える。この目的で、部分要素6eは、これにアクチュエータ19の変位を伝達するための接触面20を有している。
The
回転軸線16cは、板ばね17b、17cの中心線の交差点から得られる瞬間の回転中心を通っている。
The
図4A、4Bには、本発明の更なる構成の実施の形態が示されており、この実施の形態では、光学要素、この場合、プリズム1を、点POで交差している3つの傾動軸線x、y、zのまわりに傾動することができる。
FIGS. 4A and 4B show an embodiment of a further configuration of the invention, in which the optical element, in this case the
プリズム1は、3つの結束部材3f、3g、3hにより固定構造体4に連結されたしじフレーム2に装着されている。ここでも、固定構造体4は、(例えば図1に鎖線表示でのみ示される)投影レンズ4aのハウジングに連結されることができる。
The
各結束部材3f、3g、3hには、夫々の角度の傾動を許容する調整機構5が一体化されている。かくして、プリズム1は、結束部材3fの調整により傾動軸線xのまわりに、結束部材3gの場合には傾動軸線yのまわりに、結束部材3hの場合には傾動軸線zのまわりに、傾動されることができる。
Each binding
一般に、支持フレーム2と接触している各結束部材3f、3g、3hは、並進移動性および3つの回転移動性を有していなければならなく、変更例として、回転移動性は、支持フレーム2と接触しての旋回移動性で置き換えられる。
In general, each bundling
支持フレーム2との結束部材3fの接触点は、結束部材3g、3hによって調整される2つの傾動軸線により広げられた平面に位置する。結束部材3fの並進移動性は、この平面と直交する方向にある。
The contact point of the binding member 3f with the
支持フレーム2との結束部材3gの接触点は、結束部材3h、3fによって調整される2つの傾動軸線により広げられた平面に位置する。結束部材3gの並進移動性は、この平面と直交する方向にある。
The contact point of the binding member 3g with the
支持フレーム2との結束部材3hの接触点は、結束部材3f、3gによって調整される2つの傾動軸線により広げられた平面に位置する。結束部材3hの並進移動性は、この平面と直交する方向にある。
The contact point of the binding
図5は、結束部材3hを拡大表示で示している。引用例では、軸線18cに沿った並進および回転軸線16aのまわりおよび回転軸線16bのまわりの回転は、これらの方向に可撓性である板ばね17dにより可能にされている。第3の回転または旋回運動のために、板ばねが「板ばね4バー機構」17eとして配置されており、この「板ばね4バー機構」の瞬間の回転中心に、回転軸線16cのまわりの回転移動性、かくして支持フレーム2と接触状態での対応する旋回移動性が得られるようになっている。
FIG. 5 shows the binding
調整機構5が全く傾動されないならば、並進移動性は、結束部材3hと他の2つの結束部材3f、3gとの組合せで支持フレーム2をプリズム1と共に静的に決定的な方法で支持するために結束部材3hにより軸線18a、18bに沿って確保されるべきである。
If the
前記連結部材3f、3g、3hの各々は、2つの部分要素または結束ブロック6g、6hを有している。
Each of the connecting
前記調整機構5によれば、支持フレーム2に連結された可動の結束ブロック6hは、固定構造体4に連結された固定結束ブロック6gに対して移動される。
According to the
ここでは、可動の結束ブロック6hは、軸線18aに沿って移動するか、回転軸線16cと平行な軸線のまわりに回転するように、固定結束ブロック6Gに対して板ばね17gにより支持されている。
Here, the movable
固定結束ブロック6gに対する可動の結束ブロック6hの移動により、プリズム1を伴った支持フレーム2の傾動運動がトリガーされる。
The movement of the movable
調整レバー21が、4バー機構の瞬間の回転中心の場合同様に、板ばね17hの中心線の交差点のまわりに回転するように、板ばね17hにより固定結束ブロック6gに支持されている。
The
調整レバー21は、止めねじ10で回動されることができ、この運動は、板ばね17fで可動の結束ブロック6hに伝達され、それによりプリズム1を伴った支持フレーム2の傾動運動を生じる。
The adjusting
可動の結束ブロック6hが、それぞれ所望のx−、y−またはz−傾動軸線x、y、zのまわりに旋回するように固定結束ブロック6および固定構造体4に対して設けられているなら、回転軸線16cのまわりに板ばね4バー機構17eにより構成された枢動ジョイントが、省かれることができる(図6)。この場合、結束部材3i、3j、3kは、支持フレーム2との接触状態において、1つの並進移動性およびたった2つの回転移動性または旋回移動性を有する。
If a movable
結束部材3kは、支持フレーム2との接触状態において、例えば、その調整機構5が作動されていないなら、軸線18cに沿った1つの並進移動性と、回転軸線16aのまわりの1つの回転移動性および回転軸線16bのまわりの1つの回転移動性とを有する。
For example, if the
この場合、可能の結束ブロック6hは、その瞬間の回転中心が所望の傾動軸線に位置するように、板ばね17gによって結束ブロック6gに支持されている。このためには、これらの板ばね17gの(図6に鎖線表示で示されている)中心線が、例えば、点POのところで、或いは所望の回転軸線上で交差しなければならない。
In this case, the possible
これは、例として結束部材3kおよびその所望の傾動軸線zについて図6に表されている。
This is represented in FIG. 6 by way of example for the binding
装置の追加の剛化を生じる、回転軸線16cのまわりの枢動または旋回ジョイントの省略により、プリズム1の望まれない振動の受け易さが低減される。
By omitting the pivoting around the axis of
図3にすでに示された結束部材3eに基づいた更なる構成の実施の形態が、結束部材3l、3m、3nと共に図7に示されている。
A further configuration embodiment based on the binding
例えば、図8において、結束部材3nに関しては、軸線18cに沿った並進移動性および回転軸線16a、16bのまわりの回転移動性が、維持部材2との接触状態において板ばねジョイント17iによって可能にされる。
For example, in FIG. 8, with respect to the binding
調整機構5が作動すると、可動の結束ブロック6jが、軸線18aに沿った並進運動で移動し、回転軸線16cのまわりに回転するように、板ばねジョイント17jが、板ばねジョイント17kとの組合せで可動の結束ブロック6jを固定結束ブロック6iに連結している。
When the
その場合、この変位と回転との組合せで、点POを通る傾動軸線zのまわりのプリズム1の傾動が行なわれる。
In this case, the
変位は、止めねじ10により、板ばねジョイント17lおよび板ばねジョイント17kで固定結束ブロック6iに回転可能に留められた調整レバー22を介して可動の結束ブロック6jに伝達される。
The displacement is transmitted to the movable binding block 6j by the
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