JP2012042967A - 投影光学系 - Google Patents

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Abstract

【課題】マイクロリソグラフィシステムの投影光学系の補助光学系の支持部で、システム全体が複雑化せず、気密で、光密な筐体の構造を提供する。
【解決手段】第１光学素子モジュール７は、第１筐体と、少なくとも第１光学素子とを有し、この第１光学素子は第１筐体内に収納され、第１光学軸１０．１３を規定し光学的に利用される第１光学的利用領域１０．７を有し、少なくとも１つの第２光学素子モジュール８は、第１光学素子モジュール７に隣接して設けられ、少なくとも１つの第２光学素子を有し、この第２光学素子は投影光学ユニット２の第２光学軸１０．１４を規定する。第１筐体は、第１筐体軸３．２と、第１光学軸１０．１３に対して周方向に延びる外壁３．３を有し、第１光学軸１０，１３は、横方向にずれており、第１筐体軸３．２に関して傾斜している軸の少なくとも一つであり、さらに、第１筐体軸３．２は実質的に第２光学軸８．３と同一直線上にある。
【選択図】図１

Description

関連出願とのクロス・リファレンス
本出願は、参照により本願に組み込まれる2004年10月10日出願の米国仮出願番号60/617,415、及び2005年7月18日出願の米国仮出願番号60/700,220に基づいて優先権を主張する。
本願は、2004年4月22日にWO2004/034149として公開された国際特許出願番号PCT/EP2003/008962を参照により組み込む。
本発明は、補助光学系の支持ユニット、特に、マイクロリソグラフィシステムのレンズユニットに関する。また、本発明は、支持ユニット等を有する投影光学系、及び、投影光学系等を有する露光装置に関する。本発明はマイクロ電子デバイス、特に半導体デバイスの製造のためのフォトリソグラフィプロセス、あるいは、フォトリソグラフィプロセス等で使用されるマスクやレチクル等の製造装置に用いられる。
半導体デバイス等の超小型電子デバイスの製造に用いられる光学系は、一般的に、光学系の光路にレンズやミラー等の複数の光学素子を備えている。これらの光学素子は露光プロセスにおいて協働して、ウエハ等の基板に、レチクル等に形成された像を転写する。この光学素子には、通常、機能的に性質が異なるいくつかの補助光学系が組み合わされている。これらの性質が異なる補助光学系は、レンズ、ミラーや他の光学素子等、複数の光学系の光学素子等を有する、性質が異なるレンズユニットにより構成することができる。屈折レンズユニット、あるいは少なくとも屈折レンズユニットの大部分は、大抵、光学軸と通称される、光学素子の直線状の対称軸を有している。さらに、これらは長尺で実質的に筒状を有しており、そのため一般に鏡筒と称される。
半導体デバイスの微細化の進行により、半導体デバイス製造に用いられる光学系の解像度向上に対する要求が絶えない。この高解像度化に対する要求により、光学系の開口数の増加及び像の高精細化に対する要求が明らかに増大している。さらに、高品質な半導体デバイスを確実に得るためには、高精度な結像が可能な光学系を用意するだけでは十分ではない。露光プロセス全体を通じて、そして光学系の寿命以上に、高い精度を維持する必要がある。その結果、高品質露光プロセスの実現のためには、補助光学系相互間の所定の位置関係を維持するために、上記補助光学系を所定の方法により支持しなければならない。
例えば、Takahashiらのヨーロッパ特許公開公報EP1168028A2において知られているように、多くの場合、機械式鏡筒ユニットを形成するために、いくつかの異なる鏡筒を互いに直接連結する。この場合、鏡筒ユニットの支持は、鏡筒の１つのフランジと接する支持構造で行う。しばしば、異なる鏡筒が１つ以上の支持構造により個別に支持される。いずれの場合でも、鏡筒または鏡筒ユニットを支持する支持構造は、隙間のある骨組構造となるように設計されるのが一般的である。そのような骨組構造の支持構造は、例えば、Ikedaの米国特許US 5,638,223及びUS 6,529,264 B1 や、Spinaliの米国特許US 6,639,740 B1、US 6,631,038 B1、US 6,549,347 B1、US 6,449,106 B1、US 6,473,245 B1 によって知られている。
これらの隙間のある支持構造は、鏡筒相互間の正確な位置決めを可能とする。しかしながら、鏡筒間に要求される位置関係によって、鏡筒外の空間を光が通過しなければならないという不利な点がある。これらの空間には、露光プロセスの品質悪化を避けるために、気密の、かつ光線漏れしない（以下、「光密」という）筐体を用意しなければならない。そのような筐体の追加により、システム全体がさらに複雑化する。
上記支持構造の他の欠点は、支持構造の単体の部品間の局所的な歪みや位置変動が、光学素子の位置変動をもたらしやすく、これが光学系の精度に大きな影響を与え、結果として露光プロセスの品質に大きな影響を与えるという事実にある。さらに、そのような変動により光学系の膨大な再調整作業が必要となる。
さらに、Kohlらの国際公開公報 WO 03/012548 A1 により、上部フレーム構造要素と下部フレーム構造要素からなる、筐体のようなフレーム構造を有する支持構造によって、マイクロリソグラフィシステムの個別の補助光学系を支持する構成が知られている。下部フレーム構造要素が、長尺の鏡筒の形状を有する、相当重い長尺の屈折用補助光学系を支持するのに対して、上部フレーム構造要素は、軸方向に短いレンズ又はレンズ及びミラー群の形状を有する、相当軽量な補助光学系を支持するのみである。
この構成は、重い長尺の屈折用補助光学系の前の光路に設置した、軽量な補助光学系のみを有するマイクロリソグラフィシステムには有用である。しかしながら、既に述べたように、下部フレーム構造要素に搭載した、重い長尺の屈折用補助光学系の前の光路には、他の重い長尺の屈折用補助光学系が、開放的な支持構造に搭載されるものと思われる。この場合も先と同様に、上記不利益をもたらす。
さらに、例えばShaferの米国特許公報US 6,873,476 B2 において知られているように、マイクロリソグラフィシステムにおいて、特定の光学素子を軸外に配置することが必須となる光学素子の構成が採用される可能性がある。Shaferの米国特許公報US 6,873,476 B2 には、光学軸が屈折した、反射屈折式マイクロリソグラフィ投影ユニットが開示されている。使用するミラーの１つは、残りの光学素子に対して横方向にずらす必要があり、その結果として、筐体の構造が、投影ユニットの残りの部分が有する筒状構造から逸脱する。このため、投影ユニットの構造は非常に複雑になり、この複雑な構造は熱的及び動的特性に関して相当の不利益をもたらす。さらに、冷却装置等の周辺ユニットも、この複雑な構造に適合させなければならない。最終的に、回転対称のユニットには使用可能な、簡易な検査方法が使用できないため、投影ユニットの組立および調整はかなり複雑になる。
そこで、本発明の目的は、上記の不利益を少なくともある程度は克服する、マイクロリソグラフィシステムの投影光学系の補助光学系、特に、レンズユニットの支持部を提供することにある。
本発明の他の目的は、容易に実施でき、単純な構造を有し、補助光学系の相互間及び外部間で簡単かつ耐久性のある位置調整を可能とする、マイクロリソグラフィシステムの投影光学系の補助光学系、特に、レンズユニットの支持部を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記不利益を少なくともある程度は克服するような、マイクロリフソグラフィシステムの投影光学系を提供すること、さらにはマイクロリソグラフィシステムの補助光学系、特に、マイクロリソグラフィシステムのレンズユニットの支持ユニットを提供すること、さらには露光装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、容易に実施でき、単純な構造を有し、補助光学系の相互間及び外部間で簡単かつ耐久性のある位置調整を可能とするような、マイクロリフソグラフィシステムの投影光学系を提供すること、さらにはマイクロリソグラフィシステムの補助光学系、特に、マイクロリソグラフィシステムのレンズユニットの支持ユニットを提供すること、さらには露光装置を提供することにある。
本発明によれば、良好な熱的、動的特性を有する単一の小型の光学素子モジュール内にいくつかの機能を集積できることが分かる。一方では、そのような光学素子モジュールの筐体は、いくつかの長尺で重い補助光学系、または投影光学ユニットの全ての補助光学系を支持する耐荷重性のある構造となる。他方では、そのような光学素子モジュールの筐体は、投影光学ユニットの外形的対称性を破壊しないように構成できる。
本発明の１つの態様によれば、第１光学素子モジュールと少なくとも１つの第２光学素子モジュールを有する投影光学ユニットが得られる。この第１光学素子モジュールは、第１筐体ユニットと、少なくとも第１光学素子とを有し、この第１光学素子は、第１筐体ユニットに収納され、第１光学軸を規定する、第１光学的利用領域を有する。少なくとも１つの第２光学素子は、第１光学素子モジュールに隣接して配置され、少なくとも１つの第２光学素子を有し、この第２光学素子は投影光学ユニットの第２光学軸を規定する。第１筐体ユニットは、中央の第１筐体軸と、第１筐体軸の周方向に延びる外壁を有する。第１光学軸は、少なくとも横方向にずれており、かつ第１筐体軸に関して傾斜している軸の一つである。さらに、第１筐体軸は基本的に第２光学軸と同一直線上にある。
本発明の別の態様によれば、マスクに形成されたパターン像を基板に転写する露光装置が得られ、この露光装置は、光路と、光路内に配置されマスクを収納するマスク設置部と、光路の端部に配置され基板を収納する基板設置部と、マスク設置部と基板設置部の間の光路内に設置された本発明の投影光学ユニットを有する。
本発明の他の態様によれば、複数の光学素子を保持する方法が得られ、この方法は、複数の光学素子を用意する第１ステップと、複数の光学素子を相互に関連させて保持する第２ステップとを有する。複数の光学素子は、第１光学素子と、少なくとも１つの第２光学素子とを有し、第１光学素子は第１光学軸を規定する、第１光学的利用領域を有し、少なくとも１つの第２光学素子は第２光学軸を規定する。第１ステップにおいて、第１筐体ユニットが設けられ、この第１筐体ユニットは中央の第１筐体軸と、第１筐体軸の周方向に延びる外壁を有する。第２ステップにおいて、少なくとも第１光学軸が横方向にずれるか、第１筐体軸に関して傾斜するように、第１光学素子が第１筐体内に保持される。第２ステップにおいて、少なくとも１つの第２光学素子が、第２光学軸が実質的に第１筐体軸と同一直線上となるように、第１筐体ユニットと関連させて保持される。
そのような投影光学ユニット、露光装置、方法をそれぞれ用いることにより、投影光学ユニットがその一部を構成する、投影光学ユニットの外形的対称性を維持することができる。特に、投影光学ユニット内に収納された、いくつかの光学素子が非対称な配置となっていても、これが可能となる。このような外形的対称性を有する構成により複雑さが緩和され、そのため、公知の外形的に非対称な構造と比較して熱的及び動的特性が改善される。さらに、冷却装置等の周辺ユニットの複雑さも緩和され、製造のための労力が軽減する。最後に、そのような構成によれば、回転対称ユニットに用いることができる簡易な検査方法が使用できる。そのため、公知の外形的に非対称な構造に比べて、投影ユニットの組立及び調整の複雑さが緩和される。
当然のことながら、本発明による構造の外形的対称性は、場合によっては、公知の非対称な構造よりも、大きな構築空間や筐体部品を必要するが、上述した利点はこれらの不利益を大きく上回るものである。
本発明によれば、マイクロリソグラフィシステム用の投影光学系が得られ、この投影光学系は、光路と、光路の第１部分を受ける第１レンズユニットと、光路の第２部分を受ける第２レンズユニットと、第１レンズユニットと第２レンズユニットとを支持する支持ユニットを有する。この支持ユニットは、光路の第３部分を受ける筐体を有し、この筐体は少なくとも第１接合部と第２接合部とを有する。第１接合部は第１レンズユニットを支持する第１支持接合部であり、第２接合部は第２レンズユニットを支持する第２支持接合部であり、第１レンズユニットと第２レンズユニットは複数のレンズを有する長尺のレンズユニットである。
そのような支持ユニットを用いることで、１つのユニットにいくつかの機能を集積できることがわかった。一方では、支持ユニットの筐体は、いくつかの長尺で重い補助光学系あるいは投影光学系の全ての補助光学系を支持する耐荷重構造として機能する。その構造的な一体性により、筐体に搭載される全てのレンズユニットに対して、単一の安定した基準が得られる。このことにより、一般的には観察と設置が同時に行われる、レンズユニットの相互調整に要する労力が大幅に軽減される。さらに、この支持ユニットの筐体は、分離したレンズユニット間の光路に、光密性、気密性が高いエンクロージャをも一体化する。このことにより、全体構造が単純化される。
本発明の他の態様によると、マイクロリソグラフィシステムのレンズユニットを支持する支持ユニットが得られる。この、支持ユニットは、光路の一部を受ける筐体を有し、この筐体は少なくとも第１接合部と第２接合部を有する。この第１接合部は、複数のレンズを有する長尺の第１レンズユニットを支持する第１支持接合部であり、第２接合部は、複数のレンズを有する長尺の第２レンズユニットを支持する第２支持接合部であり、筐体は長尺の第１レンズユニットと、長尺の第２レンズユニットの荷重に十分耐えられるように構成されている。
当然のことながら、本発明はレンズユニットとの関連においてのみ用いられるものではない。本発明は、反射光学素子及び／又は回折光学素子等のような屈折光学素子以外の光学素子を全部または一部に含む、いかなる構造の補助光学系の支持にも用いることができる。
本発明の他の態様によると、マイクロリソグラフィシステム用の投影光学系が得られ、この投影光学系は、光路と、光路の第１部分を受ける第１補助光学系と、光路の第２部分を受ける第２補助光学系と、第１補助光学系と第２補助光学系を支持する支持ユニットとを有する。この支持ユニットは、光路の第３部分を受ける筐体を有し、筐体は少なくとも第１接合部と第２接合部とを有する。第１接合部は、第１補助光学系を支持する第１支持接合部であり、第２接合部は第２補助光学系を支持する第２支持接合部である。第１補助光学系と第２補助光学系は、複数の光学素子を含む長尺のユニットである。
本発明の他の態様によれば、マイクロリソグラフィシステム用の投影光学系が得られ、この投影光学系は、光路と、光路の第１部分を受ける第１レンズユニットと、光路の第２部分を受ける第２レンズユニットと、第１レンズユニットと第２レンズユニットを支持する支持ユニットを有する。前記第１レンズユニットと第２レンズユニットは複数のレンズを有する長尺のレンズユニットである。前記支持ユニットは、光路の第３部分を占め、少なくとも１つの反射要素を包囲する筐体を有する。前記筐体は、光路の第１通路を含む第１接合部と、光路の第２通路を含む第２接合部を有する。筐体は、光路の包囲部を形成し、この包囲部は第１通路及び第２通路を除いて、基本的に光密性を有する。前記第１接合部は前記第１レンズユニットを支持する第１支持接合部であり、前記第２接合部は前記第２レンズユニットを支持する第２支持接合部である。
本発明の他の態様によれば、マイクロリソグラフィシステム用の投影光学系が得られ、この投影光学系は、光路と、光路の第１部分を受ける第１レンズユニットと、光路の第２部分を受ける第２レンズユニットと、第１レンズユニットと第２レンズユニットを支持する支持ユニットを有する。前記第１レンズユニットと第２レンズユニットは複数のレンズを有する長尺のレンズユニットである。前記支持ユニットは、光路の第３部分を占め、少なくとも１つの反射要素を包囲する筐体を有する。前記筐体は、第１接合部と第２接合部を有する。前記第１接合部は前記第１レンズユニットを支持する第１支持接合部であり、前記第２接合部は、前記第１接合部とは実質的に反対の場所で前記第２レンズユニットを支持する第２支持接合部である。
本発明の他の態様によれば、マイクロリソグラフィシステム用の投影光学系が得られ、この投影光学系は、光路と、少なくとも２つのレンズユニット対と、各レンズユニット対を支持する支持ユニットを有する。各レンズユニット対は、２つのレンズユニットを有し、各レンズユニットは光路の一部を受ける。前記レンズユニットは、複数のレンズを有する長尺のレンズユニットである。前記支持ユニットは、光路の他の部分を占める筐体を有し、この筐体は、少なくとも２組の接合部対を有し、各接合部対は前記レンズユニット対の１つを支持する。前記各接合部対は、実質的に互いに反対側に配置した２つの支持接合部を有し、前記各支持接合部は、それぞれのレンズユニット対のレンズユニットの１つを支持する。
本発明の他の態様によれば、マイクロリソグラフィシステム用の投影光学系が得られ、この投影光学系は、光路と、光路の第１部分を受ける第１レンズユニットと、光路の第２部分を受ける第２レンズユニットと、前記第１レンズユニットと第２レンズユニットを支持する支持ユニットとを有する。前記第１レンズユニットと第２レンズユニットは、複数のレンズを有する長尺のレンズユニットであり、前記支持ユニットは、第１レンズユニットと第２レンズユニットを支持する支持部と、光路の第３部分を包む分離した包囲部とを有する。
本発明の他の態様によれば、マイクロリソグラフィシステム用の投影光学系が得られ、この投影光学系は、光学軸と、前記光学軸の第１部分を規定する少なくとも１つの第１光学素子ユニットと、前記第１光学素子ユニットを支持する支持ユニットとを有する。前記支持ユニットは、少なくとも１つの光学素子を収納する支持筐体を有し、前記少なくとも１つの光学素子は、前記光学軸の少なくとも第２部分を規定する。前記支持筐体は、少なくとも第１接合部を有し、前記第１接合部は、前記第１光学素子ユニットを支持し、調整するように構成されている。
本発明の他の態様によれば、マスク上に形成されたパターン像を基板に転写する露光装置が得られ、この露光装置は、本発明による投影光学系を有する。
本発明の他の実施形態は、請求項の従属項、及び添付図面を参照して行った好適な実施形態に関する以下の記述から明らかになる。請求項に明示されているか否かに関わらず、開示された特徴のあらゆる組み合わせは本発明の範囲に含まれる。
本発明による支持ユニットを備えた、本発明による投影光学系を有する、本発明による露光装置の実施形態の部分断面図である。 本発明による支持ユニットを備えた、本発明による投影光学系を有する、本発明による露光装置のさらに好適な実施形態を表す図である。 本発明による支持ユニットを備えた、本発明による投影光学系を有する、本発明による露光装置のさらに好適な実施形態を表す図である。 本発明による支持ユニットを備えた、本発明による投影光学系のさらに好適な実施形態の部分断面図である。 本発明による支持ユニットを備えた、本発明による投影光学系のさらに好適な実施形態の部分断面図である。 本発明による支持ユニットを備えた、本発明による投影光学系のさらに好適な実施形態の部分断面図である。 本発明による支持ユニットを備えた、本発明による投影光学系のさらに好適な実施形態の部分断面図である。 本発明による支持ユニットを備えた、本発明による投影光学系のさらに好適な実施形態の部分断面図である。 本発明による支持ユニットを備えた、本発明による投影光学系のさらに好適な実施形態の部分断面図である。 本発明による支持ユニットを備えた、本発明による投影光学系のさらに好適な実施形態の部分断面図である。 本発明による支持ユニットを備えた、本発明による投影光学系を有する、本発明による露光装置のさらに好適な実施形態の部分断面図である。 本発明による支持ユニットを備えた、本発明による投影光学系を有する、本発明による露光装置のさらに好適な実施形態の部分断面図である。
［第１実施形態］
以下に、本発明の支持ユニット３を備えた、本発明の反射屈折投影光学系２を有する、本発明の露光装置１の好適な第１実施形態について図１を参照して説明する。
露光装置１はマスク４に形成されたパターン像を基板５に転写する。この目的を達成するために、露光装置１は、マスクに光を照射する照明系６と、投影光学系２を有する。投影光学系２は、マスク４に形成されたパターン像をウエハ等の基板５に投影する。
投影光学系２は、２つの長尺の光学素子ユニット、即ち、支持ユニット３に搭載され支持された第１光学素子ユニット７及び第２光学素子ユニット８の形状を有する、２つの補助光学系を有する。以下に詳しく述べるように、支持ユニット３は、各々が第１光学軸を有する２つの第１光学素子を保持する第１光学素子モジュールをも形成する。
当然のことながら、本発明で、「長尺光学素子ユニット」の語は、光学軸を備えた光学素子ユニットであって、その光学軸に沿った大きさが、その光学軸と直交する最大の光学素子の大きさよりも大きい、光学素子ユニットを指す。そのような光学素子ユニットは、通常、断面が円形の略筒形状を有する。しかしながら、断面を多角形や楕円等の他の形状とすることもできる。
投影光学ユニット２は、マスク４と基板５の間の光路の一部を受ける。具体的には、第１光学素子ユニット７は光路の第１部分を受け、第２光学素子ユニット８は光路の第２部分を受ける。支持ユニット３は、第１光学素子ユニット７と第２光学素子ユニット８との間に位置する、光路の第３部分を受ける。
各光学素子ユニット７、８は、それぞれ、互いに連結された第２光学素子モジュール7.1および8.1の積層構造を有する。各第２光学素子モジュール7.1及び8.1は、１つ以上の第２光学素子7.2及び8.2のほかに、この第２光学素子7.2及び8.2をそれぞれ支持する支持フレームをそれぞれ有する。
第１光学素子ユニットの第２光学素子7.2は、第２光学軸7.3を投影光学系２の直線的な光学軸の一部と規定し、第２光学素子ユニット８の第２光学素子8.2は、第３光学軸8.3を投影光学系２の直線的な光学軸の他の一部と規定する。
少なくとも第２光学素子7.2及び8.2のいくつかは、それぞれ、対応する制御装置（図示せず）により制御される位置可変装置を用いて、露光装置１の動作中に位置を可変できる。この目的達成のために、制御装置は、露光装置２からの実際の画像品質情報を受信し、この情報に従って第２光学素子モジュール7.1及び8.1それぞれの位置可変装置の動作を制御する。
第１光学素子モジュールを形成する支持ユニット３は、投影光学ユニット２内の中央に配置した第１筐体ユニット3.1を有する。第１筐体ユニット3.1は、第２光学軸7.3及び8.3と同一直線上にあって、中央に位置する第１筐体軸3.2を有する。第１筐体ユニット3.1は、さらに、第１筐体軸3.2の周方向に延びる外壁3.3を有する。
外壁3.3は第１筐体軸3.2に関して実質的に回転対称である。外壁3.3は、第１筐体軸3.2と垂直な平面において、実質的に円形の断面を有する。しかし、当然ながら、本発明の他の実施形態においては、第１筐体軸3.2に関して実質的に対称な、他のいかなる形状も選択可能である。当然ながら、本発明では、「第１筐体軸3.2に関して実質的に対称である」との語は、第１筐体軸に関して実質的に360°以内の角度で回転させて変形させた筐体の外部形状を含む意味に解すべきである。
第１筐体ユニット3.1は、第１光学素子ユニット７及び第２光学素子ユニット８の荷重を受けるに十分な剛性と強度を有している。さらに、筐体3.1は光学的機能を有する。この目的達成のため、筐体は第１光学素子ユニット７と第２光学素子ユニット８の間に、気密性、光密性を有する包囲部を形成する。この気密性、光密性を実現するために、2003年11月11日に出願されたドイツ特許出願 103 52 820.2号に開示されているように、第１光学素子ユニット７と第２光学素子ユニット８の両者が、結合要素９によって、気密性、光密性を有するように筐体に搭載される。この開示内容は参照により本発明に含まれる。これらの結合要素９は、筐体と光学素子ユニット７、８それぞれとを熱変形により分離することができる。したがって、言い換えれば、筐体ユニット3.1は、第１光学素子ユニット７と第２光学素子ユニット８とを支持する機能と、後者間の光路の第３部分を気密性、光密性を有するように包囲する機能とを併せ持っているといえる。
さらに、反射屈折投影光学系２の反射部を形成する補助光学系１０が、第１筐体ユニット3.1内に設置されている。さらに補助光学系は、ミラー10.1及び10.2の形態をとって、２つの反射型光学素子により形成される。これらのミラー10.1及び10.2は、第１筐体ユニット3.1内の光路の形状を規定する。ミラー10.1及び10.2はともに、第１筐体軸3.2に関して半径方向にずらされて、即ち、横方向にずらされて搭載される。ミラー10.1及び10.2はともに、静定させて、即ち、平衡させて第１筐体ユニット3.1に搭載されている。
この目的達成のために、第１筐体軸3.2と実質的に同一直線上の中央ホルダ軸を有する回転対称の円形リング状のミラーホルダ10.3に、ミラー10.1が搭載される。同様に、第１筐体軸3.2と実質的に同一直線上の中央ホルダ軸を有する回転対称の円形リング状のミラーホルダ10.4に、ミラー10.2が搭載される。ミラー10.1及び10.2の各々に対して、ミラーホルダ10.3及び10.4にそれぞれ結合した、適当な３つのミラー支持部10.5および10.6がそれぞれ設けられる。ミラー支持部10.5及び10.6は、それぞれのミラー10.1及び10.2の第１光学的利用領域10.7及び10.8のそれぞれの領域で、ミラー10.1及び10.2をそれぞれ支持する。次に、ミラーホルダ10.3及び10.4が、３つの均等に分散した適当な筐体支持部10.9及び10.10によって、それぞれ静定させて筐体に搭載される。ミラー10.1及び10.2をそれぞれ搭載し調整するように構成された第１筐体ユニット3.1の内部接合部に、筐体支持部10.9及び10.10が、それぞれ搭載される。
当然のことながら、本発明の他の実施形態によれば、ミラーは静定させて第１筐体ユニットに直接搭載することもできる。さらに、当然のことながら、本発明の他の実施形態によれば、ミラーの一方又は両方を、不静定させて筐体又はミラーホルダに搭載することもできる。例えば、各ミラーに所定の変形を施すために、過剰静定させて搭載することもできる。
対称的なミラーホルダ10.3及び10.4 は、第１筐体ユニット3.1内でのそれぞれのミラー10.1及び10.2の組立の大幅な簡略化を可能とする。これはとりわけ、ミラーホルダ10.3及び10.4と、外壁3.3の内周までの距離が一定であるため、外壁3.3の内周に均等に分布した同一のホルダ支持部を使用することが可能となるからである。
しかし、当然のことながら、本発明の他の実施形態によれば、図１に破線10.11及び10.12で示すように、各々のミラー10.1及び10.2は第１光学的使用領域を超えてそれぞれ周方向に延長することができる。このこと、即ち、各ミラーの周囲に均等に配置した支持部を用いることによって、より簡単でより均等なミラーの支持が可能となる。さらに、そのような構成は、ミラー及び支持部の動的及び熱的挙動の観点においても利点がある。もちろん、そのような場合、各々のミラーには、投影プロセスで用いられる光の通路を形成する収納部が設けられる。さらに、場合によっては、投影プロセス中に第１領域のみが光学的に使用され、第２領域は光学的に使用されないとしても、ミラーは基本的に対称的な形状を有する。そのような構成により、ミラーは大きな不使用領域を有し、より大きなものとなるが、上記の動的及び熱的挙動の観点における利点は、とりわけ不利益を大きく上回ることがわかった。
反射屈折投影光学系２の反射部分を形成する補助光学系１０は、反射型光学素子のみを有している。しかし、当然のことながら、本発明によれば、筐体内の補助光学系は、さらにレンズ等の光学屈折素子や光学回折素子等の他の光学素子を含むこともできる。
ミラー10.1の第１光学的利用領域10.7は、第１筐体軸3.2に対して傾斜している第１光学軸10.13を規定する。同じことがミラー10.2にも当てはめられ、第１光学的利用領域10.8は、第１筐体軸3.2に対して傾斜している第１光学軸10.14を規定する。この傾斜により、ミラー10.1及び10.2は、それぞれ第１筐体軸3.2に関して横方向にずれており、このため、第２光学軸7.3及び8.3に関して横方向にずれている。言い換えると、ミラー10.1及び10.2は、それぞれ第２光学軸7.3及び8.3に関して、軸外となる位置に配置されている。
筐体3.1の上部には、単一の第１接合平面3.5を有する第１接合部3.4が設けられている。第１接合部3.4は、向かい合わせの第２接合部を有する第１光学素子ユニット７に対して、第１支持接合部を形成している。第１接合部3.4は、筐体3.1に対して第１光学素子ユニット７を調整可能となるように構成されている。第１接合部3.4は、また第１光学素子ユニット７から支持ユニット３への光路の第１通路を形成する。
第１接合部3.4が形成された上部とは反対側の筐体3.1の下部には、単一の第３接合平面3.7を有する第３接合部3.6が設けられている。この第３接合部3.6は、向かい合う第４接合部を有する第２光学素子ユニット８に対して、第３支持接合部を形成している。第３接合部 3.6は、筐体3.1に対して第２光学素子ユニット８を調整可能となるように構成されている。第３接合部3.6は、また支持ユニット３から第２光学素子ユニット８への光路の第２通路を形成している。
これらの接合平面3.5及び3.7は、回転、フライス加工、研削、研磨等及びこれらの組み合わせ等の製造プロセスにより容易に形成することができる。これらにより、構造が全体的に単純化できる。
第１接合面3.5は、第２接合面3.7と平行である。さらに、第１光学素子ユニット７の第２光学軸7.3と第２光学素子ユニット８の第３光学軸8.3は所定の位置関係をとるように調整されている。この所定の位置関係は、任意の必要な位置関係であって、例えば互いに平行あるいは傾斜した位置関係の場合がある。開示した実施形態においては、第１光学素子ユニット７の第１光学軸7.3と、第２光学素子ユニット８の第２光学軸8.3は、投影光学系２の直線的な光学軸の役割を明確にするために、平行の特別な場合として同一直線上となるように調整されている。
開示した実施形態においては、第１接合部3.4は、第２光学軸7.3及び第１筐体軸3.2と同一直線上にある第１接合部軸を有している。さらに、第３接合部は、第１筐体軸3.2及び第３光学軸8.3と同一直線上にあり、したがって、第１接合部軸と同一直線上にある第２接合部軸を有する。しかし、当然のことながら、必要となる光路の形状によっては、光学素子ユニット及び筐体との各結合の簡単な調整によって、接合面、接合部軸及び光学軸それぞれの他の配置が可能である。
第２光学軸7.3 及び第３光学軸8.3を、第１光学素子モジュール３の対称軸を形成する第１筐体軸3.2と同一直線上に配置することにより、ミラー10.1及び10.2を軸外に配置しているにもかかわらず、長さ全体にわたって実質的に回転対称な外形を有する投影ユニット２が得られる。同一直線上にある第２光学軸7.3及び8.3に沿った方向から見ると、第１光学素子モジュール３の外形は、光学素子ユニット７及び８の外形と同心状となっている。上記に概説したように、外形の構造を対称に維持することにより、従来の非対称な構造に比べて、投影ユニット２の製造が大幅に簡略化され、動的及び熱的な挙動に関して非常に大きな利点が得られる。
筐体3.1の下部には、各々が単一の補助接合平面3.9を有する、補助接合部3.8がさらに設けられている。各補助接合面3.9は、支持ユニット３の設置接合部を形成する。各補助接合部3.9において、支持ユニット３、従って投影光学系２が、空間内での投影光学系２の位置を決める支持要素11と結合する。各補助接合面3.9は、また、支持ユニット３に対する基準接合部を形成している。
補助接合面3.9は、第２接合面3.7と分離しているが同一平面上にある。そのため、筐体3.1の下部の全ての接合面3.7及び3.9は、１回の共通の工程で形成され、このことにより、システム全体の精度が向上する。各接合面の表面品質に影響を与える、製造工程中の乗り上げによる悪影響を避けるため、表面には傾斜面及び／又は周辺補助部を設けている。
当然ながら、接合面を同一平面とした上記の構造は極めて有用である。しかし、当然ながら、本発明の他の実施形態においては、他の表面形状を選択することもできる。好ましくは、少なくとも各光学素子ユニットとの支持接合面を形成する第１及び第２接合面は、大きな研磨装置等を用いた製造工程中に、この面にアクセスし易くするために、筐体の他の部分よりも筐体から突出している。
当然ながら、筐体ユニット3.1には、計測学上の目的等の任意の目的で、アクセス容易な外部接合部を設けることもできる。さらに、図１の破線１２で示したように、光学素子ユニットを外部から支持する外側支持部を接合面に設けることもできる。
筐体ユニット3.1は、SiCを含むセラミック材料で形成された、複数のセラミック結合部品により製造されている。これらの部品は、低収縮ニアネットシェイプ鋳造法により製造される。筐体ユニット3.1の部品は、圧延等の処理がされ、所望の形状となる。次に、筐体ユニット3.1には低収縮ニアネットシェイプ反応侵入法によりセラミック被覆を形成する。このため、筐体ユニット3.1は、高い弾性率、高い熱伝導率及び低い熱膨張係数を有する。この強度と剛性のため、光学素子ユニットを搭載する間、筐体ユニット3.1は空間内で自由な姿勢をとることができ、特に回転させることができるため、作業がなされる各領域に容易にアクセスすることが可能となる。
筐体ユニット3.1はモノリシック構造を有する。しかし、当然ながら、本発明の他の実施形態によれば、筐体は、分離可能な複数の部品、例えば、図１において破線3.10で示したような２つの部品で構成することもできる。実施形態においては、２つのミラー10.1及び10.2の間の距離は、筐体の部品の間に１つまたはそれ以上のスペーサを導入することで調整可能である。さらに、筐体は、図１に鎖線3.11で示したように分離可能な３つの部品で構成することもできる。そのような構成とすることで、筐体は、２つの単純な板状部品と１つの単純な筒状部品から容易に組み立てることができる。
以下に本発明による投影光学系の例をいくつか記載し、投影光学系の補助光学系の他の好適な変形例について説明する。これらの投影光学系の部品は、その構造及び機能において、図１を参照して上述した実施形態の部品に対応する。図１を参照して上述したように、本発明によれば、これら全ての投影光学系は、露光装置に適用可能である。
［第２実施形態］
図２は、本発明による支持ユニット103を備えた本発明による反射屈折投影光学ユニット102 の第２の好適な実施形態を表す概略図であり、この支持ユニット103は、先と同様に本発明による第１光学素子モジュールを形成する。
投影光学ユニット102は、先と同様に、２つの長尺の光学素子ユニット、即ち、筐体103.1を構成する支持ユニット103に搭載され、支持された第１光学素子ユニット107及び第２光学素子ユニット108の形態をとって、２つの屈折補助光学系を備える。光学素子ユニット107及び108は、それぞれ、先と同様に第２光学素子モジュール107.1及び108.1の積層構造を有する。
上記の実施形態のように、各光学素子ユニット107、108は、それぞれ、互いに連結された第２光学素子モジュール107.1、108.1を有する。その各第２光学素子モジュールは、光学素子を支持する支持フレームだけでなく、１つ以上の光学素子を有する。 第１光学素子ユニット107は、光学素子で規定される光学軸107.3を有し、一方、第２光学素子ユニット108は、同様に光学素子で規定される光学軸108.3を有する。光学軸107.3は、光学軸108.3と同一直線上にある。
第１光学素子モジュール103は、光学軸107.3及び108.3と同一直線上にある第１筐体軸103.2を対称の中心軸とする回転対称の第１筐体ユニット103.1を有する。
第１光学素子モジュール103 は、さらに、投影光学ユニット102の反射屈折補助光学系110を有する。この目的達成のために、第１光学素子モジュールは、反射素子110.1、110.2及び、レンズ等の１つ又はそれ以上の屈折素子110.15の形態をとって、複数の第１光学素子を有する。これら第１光学素子110.1、110.2、110.15は全て、第１筐体軸103.2に対して傾いた光学軸を有する。特に、反射素子110.2及び屈折素子110.15は、第１筐体軸103.2と直交する、従って、光学軸107.3及び光学軸108.3の両方と直交する、共通の第１光学軸110.14を有する。
第１光学素子110.1、110.2、110.15の全ては、適当な支持部により静定させて、第１筐体ユニット103.1に搭載される。
支持ユニット103は、第１光学素子ユニット107及び第２光学素子ユニット108の荷重に耐えるに十分な剛性と強度を備えた鋼鉄製筐体ユニット103.1を有する。光学素子ユニット107、108が、それぞれ、実質的に筐体ユニット103.1内に突き出ることがないように、各光学素子ユニット107、108は、光学素子モジュールの最内部に配置されたフランジ部によって筐体ユニット103.1に搭載される。このため、筐体の大きさは小型に維持され、筐体ユニット103.1の費用を低減できる。
さらに、筐体ユニット103.1は光学的な機能を有する。この目的を達成するため、筐体ユニットには、第１光学素子ユニット107と第２光学素子ユニット108の間の光路の一部に、気密性、光密性を有するエンクロージャが形成されている。この気密性、光密性を実現するため、光学素子ユニット107及び108は、上記の通り、気密、光密となるように結合要素によって筐体ユニットに搭載されている。言い換えれば、筐体ユニット103.1は、光学素子ユニット107及び108を支持する機能と、後者間に位置する光路の第３部分を気密、光密に包囲する機能とを併せ持っているといえる。
さらに、筐体ユニット103.1下部には、単一の補助接合面103.9をそれぞれ備えた補助接合部が設けられている。各補助接合面103.9は、支持ユニット103の設置接合部を形成している。各補助接合部103.9において、支持ユニット103、従って投影光学ユニット102が、投影光学ユニット102の空間的な位置を決めている支持要素111と結合している。各補助接合面103.9は、また、支持ユニット103の基準接合部を形成している。
［第３実施形態］
図３は、本発明による支持ユニット203を備えた、本発明による反射屈折投影光学ユニット202の第３の好適な実施形態を表す概略図であり、支持ユニット203は先と同様に本発明による第１光学素子モジュールを形成している。
投影光学ユニット202は、先と同様に、２つの長尺の光学素子ユニット、即ち、筐体203.1を備えた支持ユニット203に搭載され支持された第１光学素子ユニット207及び第２光学素子ユニット208の形態で、２つの屈折補助光学系を有する。光学素子ユニット207及び208は、それぞれ、先と同様に、第２光学素子モジュール207.1及び208.1の積層構造を有する。
上記の実施形態のように、各光学素子ユニット207、208は、互いに連結された第２光学素子モジュール207.1、208.1の積層構造を有する。この各第２光学素子モジュールは、光学素子を支持する支持フレームだけでなく、１つ又はそれ以上の光学素子を有する。第１光学素子ユニット207は、光学素子で規定される光学軸207.3を有し、一方、第２光学素子ユニット208は、同様に光学素子で規定される光学軸208.3を有する。光学軸207.3は、光学軸208.3と同一直線上にある。
第１光学素子モジュール203は、光学軸207.3及び208.3と同一直線上にある第１筐体軸203.2を対称の中心軸とする回転対称の第１筐体ユニット203.1を有する。
第１光学素子モジュール203 は、さらに、投影光学ユニット202の反射屈折補助光学系210を有する。この目的達成のために、第１光学素子モジュールは、複数の反射素子210.1、210.2、210.16、210.17及び、レンズ等の複数の屈折素子210.15、210.18の形状を有する複数の第１光学素子を有する。これら第１光学素子210.1、210.2、210.15、210.16、210.17、210.18は全て、第１筐体軸203.2に対して傾いた光学軸を有し、従って、光学軸207.3及び光学軸208.3の両方に対して傾いた光学軸を有する。
第１光学素子210.1、210.2、210.15、210.16、210.17、210.18の全ては、それぞれ、図１との関連で上述した方法と同様の方法で、リング状ホルダ210.19、210.20、210.21により、適当な方法により静定させて、第１筐体ユニット203.1に搭載される。
支持ユニット203は、先と同様に、第１光学素子ユニット207及び第２光学素子ユニット208の荷重に耐えるに十分な剛性と強度を備えた鋼鉄製筐体ユニット203.1を有する。光学素子ユニット207、208が、それぞれ、実質的に筐体ユニット内に突き出ることがないように、各光学素子ユニット207、208は、光学素子モジュールの最内部に配置されたフランジ部によって筐体ユニット203.1に搭載される。このため、筐体の大きさは小型に維持され、筐体ユニット203.1のコストを低減できる。
本発明によれば、第１光学素子210.1、210.2、210.15、210.16、210.17、210.18が軸からずれた配置となっているにも関わらず、筐体ユニット203.1は、その外部形状が、光学素子ユニット207、208の外部形状と実質的に同一平面となるように配置されている。 従って、熱的、動的な挙動の点で有利な、非常に小型で対称性のある構造が実現できる。
さらに、筐体ユニット203.1は光学的な機能を有する。この目的を達成するため、筐体ユニットは、第１光学素子ユニット207と第２光学素子ユニット208の間の光路の一部に対して、気密性、光密性を備えたエンクロージャを形成している。この気密性、光密性を実現するため、光学素子ユニット207及び208は、上記の通り、気密、光密となるように結合要素によって筐体ユニットに搭載されている。言い換えれば、筐体ユニット203.1は、光学素子ユニット207及び208を支持する機能と、後者間に位置する光路の第３部分を気密、光密に包囲する機能とを併せ持っているといえる。
さらに、筐体ユニット203.1下部には、補助接合部を形成する、放射状に突き出た回転対称のフランジ部が設けられ、各補助接合部には単一の補助接合面203.9が設けられている。各補助接合面203.9は、支持ユニット203の設置接合部を形成している。各補助接合部203.9において、支持ユニット203、従って投影光学ユニット202が、投影光学ユニット202の空間的な位置を決めている支持要素111と結合している。各補助接合面203.9は、また、支持ユニット203の基準接合部を形成している。
［第４実施形態］
以下に、本発明の支持ユニット303を備えた、本発明の反射屈折投影光学系302を有する、本発明の露光装置301の第４の好適な実施形態について図４を参照して説明する。基本的な構造及び機能に関して、この第４実施形態は、図１を参照して上述した実施形態と変わらない。
露光装置301は、マスク304上に形成されたパターン像を基板308に転写するように構成される。この目的達成のため、露光装置301は、マスクに光を照射する照明系306と、投影光学系302を有する。投影光学系302は、マスク 304に形成されたパターン像をウエハ等の基板305に投影する。
投影光学系302は、４つのレンズユニット、即ち、支持ユニット303に搭載され支持された、第１レンズユニット307、第２レンズユニット308及び２つの第３レンズユニット313の形状を有する、４つの補助光学系を有する。第１レンズユニット307及び 第２レンズユニット308は、第１レンズユニット対を形成し、一方、２つの第３レンズユニット313は第２レンズユニット対を形成する。投影光学系302は、先と同様にマスク304と基板305の間の光路の一部を受ける。
各レンズユニット307、308、313は、それぞれ、互いに連結されたレンズモジュール307.1、308.1、313.1、313.4の積層構造を有する。各レンズモジュール307.1、308.1、313.1は、それぞれ、レンズ307.2、308.2、313.2をそれぞれ支持する支持フレームだけでなく、レンズ307.2、308.2、313.2を有する。第１レンズユニットは第１光学軸307.3を有し、一方、第２レンズユニット308は第２光学軸308.3を有する。第３レンズモジュール313.1は、第３光学軸313.3を有する。各レンズユニット313の外縁部の第３レンズモジュール313.4は、反射素子313.5をさらに有する。
反射素子313.5だけでなく、少なくともレンズ307.2、308.2、313.2のいくつかは、それぞれ、付随する制御装置（図示せず）により制御される位置可変装置によって、露光装置301の動作中に位置を変えることができる。この目的達成のため、 制御装置は投影光学系302からの実際の画像品質情報を受け取り、この情報に応答して、反射素子313.5だけでなく、各レンズモジュール307.1、308.1、313.2の位置可変装置の動作の制御を行う。
支持ユニット303は、第１レンズユニット307、第２レンズユニット308及び第３レンズユニット313の荷重に耐えうる十分な剛性と強度とを備えた筐体303.1を有する。さらに、筐体303.1は光学的に機能する。この目的達成のため、筐体は、第１レンズユニット307と第２レンズユニット308との間の光路の一部に、気密性、光密性を備えたエンクロージャを形成している。この気密性、光密性を実現するため、参照により本願に組み込まれる、2003年11月11日出願のドイツ特許出願103 52 820.2号に開示されているように、第１レンズユニット307、第２レンズユニット308及び第３レンズユニット313は全て、結合要素309によって気密、光密となるように筐体に搭載されている。これらの結合要素309は、筐体とレンズユニット307、308及び313それぞれとを熱変形により分離することができる。したがって、言い換えれば、筐体ユニット303.1は、第１レンズユニット307と第２レンズユニット308とを支持する機能と、後者間の光路を気密、光密に包囲する機能とを併せ持っているといえる。
さらに、反射屈折投影光学系302の補助光学系310が、筐体303.1内に設置されている。さらにこの補助光学系は、プリズム310.1により構成されている。このプリズム310.1は、３つの適当な支持部310.3により、静定させて、即ち、平衡させて筐体303.1に搭載されている。当然ながら、本発明の他の実施形態においては、筐体に同様にして静定させて搭載したフレームに、ビームスプリッタを搭載することもできる。
筐体303.1の上部には、単一の第１接合平面303.3を有する第１接合部303.2が設けられている。第１接合部303.2は、第１レンズユニット307に対して、第１支持接合部を形成している。筐体303.1の下部には、単一の第２接合平面303.5を有する第２接合部303.4が設けられている。この第２接合部303.4は、第２レンズユニット308に対して、第２支持接合部を形成している。筐体303.1の対向する垂直な側面には、単一の第３接合平面303.9を有する第３接合部303.8が設けられている。各第３接合部303.8は、第３レンズユニット313の１つに対して、第３支持接合部を形成している。これらの接合平面303.3、303.5及び303.9は、回転、フライス加工、研削、研磨等及びこれらの組み合わせ等の製造プロセスにより容易に形成することができる。これらにより、構造が全体的に単純化できる。
第１接合面303.3は、第２接合面303.5と平行である。さらに、第１レンズユニット307の第１光学軸307.3と第２レンズユニット308の第２光学軸308.3は、横方向にずれており、第１の方向と平行である。開示した実施形態においては、第１接合部は、第１光学軸307.3と同一直線上にある第１接合部軸を有する。さらに、第２接合部は、第２光学軸308.3と同一直線上にあり、従って第１接合部軸とは横方向にずれ、平行な第２接合部軸を有する。第３レンズユニット313の第３光学軸313.3は、第２方向と同一直線方向にあり、平行である。
各第１接合面303.3は、第３接合面303.9と直交する。さらに、第１方向は、第２方向に対して横方向に延びる。特に、第１方向は、実質的に第２方向と直交する。従って、第１レンズユニット307の第１光学軸307.3と、第３レンズユニット313の第３光学軸313.3は、実質的に直交するように調整されている。開示した実施形態においては、第１接合部は、第１光学軸307.3と同一直線上にある第１接合部軸を有する。さらに、この接合部は、第３光学軸313.3と同一直線上にあり、従って、第１接合部軸と直交する第３接合部軸を有する。
しかし、当然のことながら、必要となる光路の形状によっては、レンズユニット及び筐体との各結合の簡単な調整によって、接合面、接合部軸及び光学軸それぞれの他の配置が可能である。
さらに筐体303.1の下部には、各々が単一の補助接合平面303.7を有する２つの補助接合部303.6が設けられている。各補助接合面303.7は、支持ユニット303の設置接合部を形成する。各補助接合面303.7において、支持ユニット303、従って投影光学系302が、空間での投影光学系302の位置を決める支持要素311と結合する。各補助接合面303.7は、また、支持ユニット303に対する基準接合部を形成している。
補助接合面303.7は、第２接合面303.5と分離しているが同一平面上にある。そのため、筐体303.1の下部の全ての接合面303.5及び303.7は１回の共通工程で形成され、このことにより、システム全体の精度が向上する。各接合面の表面品質に影響を与える、製造工程中の乗り上げによる悪影響を避けるため、周辺部表面には傾斜面を設けている。
当然ながら、接合面を同一平面とした上記の構造は極めて有用である。しかし、これも当然ながら、本発明の他の実施形態においては、他の表面形状を選択することもできる。大きな研磨装置等を用いた製造工程中に、この面へのアクセスを容易にするため、少なくとも各レンズユニットとの支持接合面を形成する第１及び第２接合面が、筐体の他の部分よりも筐体から突出しているのが好ましい。
当然ながら、筐体ユニット303.1には、計測学上の目的等の任意の目的で、さらにアクセス容易な外部接合部を設けることもできる。さらに、レンズユニットを外部から支持する外側支持部を接合部に設けることができる。
筐体303.1は、SiCを含むセラミック材料で形成された、モノリシック構造を有する。筐体303.1は、低収縮ニアネットシェイプ鋳造法により製造される。筐体303.1の部品は、圧延等の処理がされ、所望の形状となる。次に、筐体303.1には低収縮ニアネットシェイプ反応侵入法によりセラミック被覆を形成する。このため、筐体303.1は、高い弾性率、高い熱伝導率及び低い熱膨張係数を有する。
この強度と剛性のため、レンズユニットを搭載する間、筐体ユニット303.1は空間内で自由な姿勢をとることができ、特に回転させることができるため、作業がなされる各領域に容易にアクセスすることが可能となる。筐体303.1に搭載する工程で各レンズユニットを容易に位置決めできるように、各接合面303.2、303.4 及び303.8は、圧縮空気等の供給源314と接続された空気軸受ユニットを有する。
前述の通り、それぞれ２つ又は４つのレンズユニットを設けた２つの実施形態と関連させて本発明について記載した。しかし、当然のことながら、本発明の他の変形例では、支持ユニットにより支持された他の数のレンズユニットを含むこともできる。
以下に述べる本発明による投影光学系のいくつかの例では、投影光学系の補助光学系の他の変形例について説明する。これらの投影光学系の構成部品は、図１及び４と関連させて記述した実施形態の構成部品と、構造及び機能において一致している。図１及び４と関連させて記述したように、これらの投影光学系は全て、本発明による露光装置に適用できる。
［第５実施形態］
図５は、本発明による支持ユニット403を備えた、本発明による反射屈折投影光学系402のさらに好適な実施形態の部分断面図である。
投影光学系402は、２つの長尺のレンズユニットの形状を有する２つの屈折補助光学系、即ち、第１レンズユニット407の形状を有する第１レンズユニット、及び第２レンズユニット408の形状を有する第２レンズユニットを有し、これらは筐体403.1を備えた支持ユニット403に搭載され、支持されている。投影光学系402はさらに、第３補助光学系、即ち、第３レンズユニット413の形状を有する第３レンズユニットを有する。
反射屈折投影光学系402の反射部を形成する第４補助光学系410が、筐体403.1内に設置されている。さらにこの補助光学系は、プリズム410の形状を有する反射素子により構成されている。このプリズム410は、筐体403.1内の光路の形状を規定し、適当な支持部により静定させて筐体403.1に搭載される。
上記の実施形態のように、各レンズユニット407、408、413は、それぞれ、互いに連結されたレンズモジュールの積層構造を有する。各レンズモジュールは、それぞれ、レンズを支持する支持フレームだけでなく、レンズを有する。外側端部の第３レンズユニット413は、反射素子413.5をさらに有する。第１レンズユニット407は第１光学軸407.3を有し、一方、第２レンズユニット408は第２光学軸408.3を有し、第３レンズユニット413は第３光学軸413.3を有する。第１光学軸407.3は、第２光学軸408.3と同一直線上にあり、一方、第３光学軸413.3は、第１光学軸407.3と第２光学軸408.3の両者と直交する。
支持ユニット403は、第１レンズユニット407、第２レンズユニット408及び第３レンズユニット413の荷重に耐えるに十分な剛性と強度を備えた鋼鉄製筐体403.1を有する。レンズユニット407、408及び413が、それぞれ、実質的に筐体403.1内に突き出ないように、各レンズユニット407、408及び413は、レンズモジュールの最内部に配置されたフランジ部によって筐体ユニット403.1に搭載される。このため、筐体の大きさは小型に維持され、筐体ユニット403.1のコストを低減できる。
さらに、筐体403.1は光学的な機能を有する。この目的を達成するため、筐体ユニットは、第１レンズユニット407と第２レンズユニット408の間の光路の一部に、気密性、光密性を有するエンクロージャを形成している。この気密性、光密性を実現するため、レンズユニット407、408及び413は、上記の通り、気密、光密となるように結合要素によって筐体に搭載されている。言い換えれば、筐体ユニット403.1は、レンズユニット407、408及び413を支持する機能と、後者間に位置する光路の第３部分を気密、光密に包囲する機能とを併せ持っているといえる。
さらに、筐体ユニット403.1下部には、単一の補助接合面403.7をそれぞれ備えた補助接合部が設けられている。各補助接合面403.7は、支持ユニット403の設置接合部を形成している。各補助接合部403.7において、支持ユニット403、従って投影光学ユニット402が、投影光学ユニット402の空間的な位置を決めている支持要素411と結合している。また、各補助接合面403.7は、支持ユニット403の基準接合部を形成している。
［第６実施形態］
図６は、本発明による支持ユニット503を備えた、本発明による反射屈折投影光学系502のさらに好適な実施形態の部分断面図である。本実施形態は図５の実施形態と大部分で一致している。そのため、同じような構成部品は、同じ参照番号にダッシュを付けて指定し、ここでは主に相違点のみについて言及する。
主な相違点は、レンズユニット507、508及び513と筐体503.1との接続にある。各レンズユニット507、508及び513は、レンズユニット507、508及び513それぞれの、中心寄りのレンズモジュールに配置されたフランジ部によって、筐体503.1に搭載されている。そのため、各レンズユニット507、508及び513は、筐体503.1内に突き出ている。筐体503.1の大きさは、図５の筐体403.1と比較すると増大しているが、この配置は、投影光学系502の振動挙動に関して有利である。そのため、図１との関連で記述したような外部支持部１２を設ける必要がない。
［第７実施形態］
図７は、本発明による支持ユニット603を備えた、本発明による反射屈折投影光学系602のさらに好適な実施形態の部分断面図である。本実施形態は図５の実施形態と大部分で一致している。そのため、同じような構成部品は、同じ参照番号にダッシュを２つ付けて指定し、ここでは主に相違点のみについて言及する。
主な相違点は、レンズユニット607、608及び613と筐体603.1との接続と、筐体603.1の大きさにある。各レンズユニット607、608及び613は、レンズユニット607、608及び613それぞれの外側端部のレンズモジュールに配置されたフランジ部によって、筐体603.1に搭載されている。そのため、レンズユニット607、608及び613は、それぞれ、実質的に筐体603.1内側に伸びている。筐体603.1の大きさは、図５の筐体403.1と比較すると増大しているが、この配置は、レンズユニット607、608及び613が、外部からの影響から筐体603.1によって守られる点で有利である。特に、投影光学系602に対する、所定の、あるいは好適な特定の環境条件を、筐体603.1内で維持することが容易となる。
［第８実施形態］
図８は、本発明による支持ユニット703を備えた、本発明による反射屈折投影光学系702のさらに好適な実施形態の部分断面図である。
投影光学系702は、２つの長尺のレンズユニットの形状を有する２つの屈折補助光学系、即ち、第１レンズユニット707の形状を有する第１レンズユニット、及び第２レンズユニット708の形状を有する第２レンズユニットを有し、これらは筐体703.1を備えた支持ユニット703に搭載され、支持されている。投影光学系702はさらに、第３補助光学系、即ち、２つの第３レンズユニット713の形状を有する２つの第３レンズユニットを有する。
反射屈折投影光学系702の反射部を形成する第４補助光学系710が、筐体703.1内に設置されている。さらにこの補助光学系は、両面ミラー710の形状を有する反射素子により形成されている。このミラー710は、筐体703.1内の光路の形状を規定し、適当な支持部により静定させて筐体703.1に搭載される。
上記の実施形態のように、各レンズユニット707、708、713は、互いに連結されたレンズモジュールの積層構造を有する。各レンズモジュールは、レンズを支持する支持フレームだけでなく、レンズを有する。第３レンズユニット713は、さらに外側端部に反射素子713.5を有する。第１レンズユニット707は第１光学軸707.3を有し、一方、第２レンズユニット708は第２光学軸708.3を有し、各第３レンズユニット713は第３光学軸713.3を有する。第１光学軸707.3は、第２光学軸708.3と同一直線上にあり、一方、各第３光学軸713.3は、互いに同一直線上にあるが、第１光学軸707.3と第２光学軸708.3の両者と直交する。
支持ユニット703は、第１レンズユニット707、第２レンズユニット708及び第３レンズユニット713の荷重に耐えるに十分な剛性と強度を備えた鋼鉄製筐体703.1を有する。レンズユニット707、708及び713が、それぞれ、実質的に筐体703.1に突き出ないように、各レンズユニット707、708及び713は、レンズモジュールの最内部に配置されたフランジ部によって筐体ユニット703.1に搭載される。このため、筐体の大きさは小型に維持され、筐体ユニット703.1のコストを低減できる。
さらに、筐体703.1は光学的な機能を有する。この目的達成のため、筐体ユニットは、第１レンズユニット707と第２レンズユニット708の間の光路の一部に、気密性、光密性を有するエンクロージャを形成している。この気密性、光密性を実現するため、レンズユニット707、708及び713は、上記の通り、気密、光密となるように結合要素によって筐体に搭載されている。言い換えれば、筐体ユニット703.1は、レンズユニット707、708及び713を支持する機能と、後者間に位置する光路の第３部分を気密、光密に包囲する機能とを併せ持っているといえる。
さらに、筐体ユニット703.1下部には、単一の補助接合面703.7をそれぞれ備えた補助接合部が設けられている。各補助接合面703.7は、支持ユニット703の設置接合部を形成している。各補助接合部703.7において、支持ユニット703、従って投影光学ユニット702が、投影光学ユニット702の空間的な位置を決めている支持要素711と結合している。各補助接合面703.7は、また、支持ユニット703の基準接合部を形成している。
［第９実施形態］
図９は、本発明による支持ユニット803を備えた、本発明による反射屈折投影光学系802のさらに好適な実施形態の部分断面図である。
投影光学系802は、２つの長尺のレンズユニットの形状を有する２つの屈折補助光学系、即ち、第１レンズユニット807の形状を有する第１レンズユニット、及び第２レンズユニット808の形状を有する第２レンズユニットを有し、これらは筐体803.1を備えた支持ユニット803に搭載され、支持されている。投影光学系802はさらに、第３補助光学系、即ち、第３レンズユニット813の形状を有する第３レンズユニットを有する。
反射屈折投影光学系802の反射部を形成する第４補助光学系810が、筐体803.1内に設置されている。さらにこの補助光学系は、ミラー810.1とビームスプリッタ810.2の形状を有する反射素子を有している。このミラー810.1及びビームスプリッタ810.2は、筐体803.1内の光路の形状を規定し、適当な支持部により静定させて筐体803.1に搭載される。
上記の実施形態のように、各レンズユニット807、808、813は、互いに連結されたレンズモジュールの積層構造を有する。各レンズモジュールは、それぞれ、レンズを支持する支持フレームだけでなく、レンズを有する。第３レンズユニット813は、外側端部に反射素子813.5をさらに有する。第１レンズユニット807は第１光学軸807.3を有し、一方、第２レンズユニット808は第２光学軸808.3を有し、各第３レンズユニット813は第３光学軸813.3を有する。第１光学軸807.3は、第２光学軸808.3と平行で横方向にずれており、一方、第３光学軸813.3は、第１光学軸807.3と第２光学軸808.3の両者と直交する。
支持ユニット803は、第１レンズユニット807、第２レンズユニット808及び第３レンズユニット813の荷重に耐えるに十分な剛性と強度を備えたセラミック製筐体803.1を有する。レンズユニット807、808及び813が、それぞれ、実質的に筐体803.1に突き出ないように、各レンズユニット807、808及び813は、レンズモジュールの最内部に配置されたフランジ部によって筐体803.1に搭載される。このため、筐体の大きさは小型に維持され、筐体803.1のコストを低減できる。
さらに、筐体803.1は、先と同様に、光学的な機能を有する。この目的達成のため、筐体は、第１レンズユニット807と第２レンズユニット808の間の光路の一部に、気密性、光密性を有するエンクロージャを形成している。この気密性、光密性を実現するため、レンズユニット807、808及び813は、上記の通り、気密、光密となるように結合要素によって筐体に搭載されている。従って、言い換えれば、筐体803.1は、レンズユニット807、808及び813を支持する機能と、後者間に位置する光路の第３部分を気密、光密に包囲する機能とを併せ持っているといえる。
さらに、筐体803.1の下部には、単一の補助接合面803.7をそれぞれ備えた補助接合部が設けられている。各補助接合面803.7は、支持ユニット803の設置接合部を形成している。各補助接合部803.7において、支持ユニット803、従って投影光学ユニット802が、投影光学ユニット802の空間的な位置を決めている支持要素811と結合している。 各補助接合面803.7は、また、支持ユニット803の基準接合部を形成している。
［第１０実施形態］
図１０は、本発明による支持ユニット903を備えた、本発明による反射屈折投影光学系902のさらに好適な実施形態の部分断面図である。
投影光学系902は、２つの長尺のレンズユニットの形状を有する２つの屈折補助光学系、即ち、第１レンズユニット907の形状を有する第１レンズユニット、及び第２レンズユニット908の形状を有する第２レンズユニットを有し、これらは筐体903.1を備えた支持ユニット903に搭載され、支持されている。投影光学系902は、さらに、第３補助光学系、即ち、第３レンズユニット913の形状を有する第３レンズユニットを有する。
反射屈折投影光学系902の反射部を形成する第４補助光学系910が、筐体903.1内に設置されている。さらにこの補助光学系は、レンズまたはレンズ群910.3の形状を有する屈折光学素子だけでなく、プリズム910.1とミラー910.2の形状を有する２つの反射素子を有している。このプリズム910.1、ミラー910.2、及びレンズ又はレンズ群910.3は、筐体903.1内の光路の形状を規定し、適当な支持部により静定させて筐体903.1に搭載される。
上記の実施形態のように、各レンズユニット907、908、913は、それぞれ、互いに連結されたレンズモジュールの積層構造を有する。各レンズモジュールは、レンズを支持する支持フレームだけでなく、レンズを有する。第３レンズユニット913は、外側端部に反射素子913.5をさらに有する。第１レンズユニット907は第１光学軸907.3を有し、一方、第２レンズユニット908は第２光学軸908.3を有し、第３レンズユニット913は第３光学軸913.3を有する。第１光学軸907.3は、第２光学軸908.3と同一直線上にあり、一方、第３光学軸913.3は、第１光学軸907.3と第２光学軸908.3の両者と平行であり、横方向にずれている。
支持ユニット903は、第１レンズユニット907、第２レンズユニット908及び第３レンズユニット913の荷重に耐えるに十分な剛性と強度を備えた鋼鉄製筐体903.1を有する。レンズユニット907、908及び913が、それぞれ、実質的に筐体903.1内に突き出ないように、各レンズユニット907、908及び913は、レンズモジュールの最内部に配置されたフランジ部によって筐体903.1に搭載される。このため、筐体の大きさは小型に維持され、筐体903.1のコストを低減できる。
さらに、筐体903.1は、先と同様に、光学的な機能を有する。この目的達成のため、筐体は、第１レンズユニット907と第２レンズユニット908の間の光路の一部に、気密性、光密性を有するエンクロージャを形成している。この気密性、光密性を実現するため、レンズユニット907、908及び913は、上記の通り、気密、光密となるように結合要素によって筐体に搭載されている。言い換えれば、筐体ユニット903.1は、レンズユニット907、908及び913を支持する機能と、後者間に位置する光路の第３部分を気密、光密に包囲する機能とを併せ持っているといえる。
さらに、筐体903.1の下部には、単一の補助接合面903.7をそれぞれ備えた補助接合部が設けられている。各補助接合面903.7は、支持ユニット903の設置接合部を形成している。各補助接合部903.7において、支持ユニット903、従って投影光学ユニット902が、投影光学ユニット902の空間的な位置を決めている支持要素911と結合している。各補助接合面903.7は、また、支持ユニット903の基準接合部を形成している。
［第１１実施形態］
以下に、本発明の支持ユニット1003を備えた、本発明の反射屈折投影光学系1002を有する、本発明の露光装置1001のさらに好適な実施形態について図１１を参照して説明する。基本的な構成、機能に関して、本実施形態は図１を参照して記述した実施形態と異ならない。そのため、同じような構成部品は、同じ参照番号に1000を加えて指定し、ここでは主に相違点のみについて言及する。
露光装置1001はマスク1004に形成されたパターン像を基板1005に転写する。この目的達成のために、露光装置1001は、マスクに光を照射する照明系1006と、投影光学系1002を有する。この投影光学系1002は、マスク1004に形成されたパターン像をウエハ等の基板1005に投影する。
投影光学系1002は、２つの長尺のレンズユニットの形状を有する２つの補助光学系、即ち、支持ユニット1003に搭載され支持された、第１レンズユニット1007の形状を有する第１レンズユニット、及び第２レンズユニット1008の形状を有する第２レンズユニットを有する。
投影光学ユニット1002は、マスク1004と基板1005の間の光路の一部を受ける。具体的には、第１レンズユニット1007は光路の第１部分を受け、第２レンズユニット1008は光路の第２部分を受ける。支持ユニット1003は、第１レンズユニット1007と第２レンズユニット1008との間に位置する、光路の第３部分を受ける。
各レンズユニット1007、1008は、それぞれ、互いに連結されたレンズモジュール1007.1および1008.1の積層構造を有する。レンズモジュール1007.1及び1008.1は、それぞれ、このレンズ1007.2及び1008.2をそれぞれ支持する支持フレームだけでなく、レンズ1007.2及び1008.2をそれぞれ有する。第１レンズユニットは、第１光学軸1007.3を有し、一方、第２レンズユニット1008は、第２光学軸1008.3を有する。
少なくともレンズ1007.2及び1008.2のいくつかは、それぞれ、対応する制御装置（図示せず）により制御される位置可変装置を用いて、露光装置1001の動作中に位置を可変できる。この目的達成のために、制御装置は、投影光学系1002から実際の画像品質情報を受信し、この情報に従って、対応するレンズモジュール1007.1及び1008.1それぞれの位置可変装置の動作を制御する。
支持ユニット1003は、投影光学系1002内部の中央に配置された支持部1003.1を有する。支持部1003.1は、第１レンズユニット1007及び第２レンズユニット1008の荷重に耐えるに十分な剛性と強度を備えている。支持部1003.1は、上側支持板1003.13と下側支持板1003.14を有する。これらの支持板1003.13及び1003.14は、支持部1003.1周囲に均等に配置された複数の支持支柱1003.15で結合されている。その結合は任意の手段で行うことができる。詳細には、開示内容が参照により本願に取り込まれるドイツ特許公報DE 198 30 719 A1号に開示されているように行うことができる。
さらに、支持ユニット1003は光学的機能を有する。この目的達成のため、蛇腹部1003.16の形状を有する分離した包囲部が、上側支持板1003.13と下側支持板1003.14の間に搭載されている。蛇腹部1003.16は、上側支持板1003.13及び下側支持板1003.14とともに、第１レンズユニット1007と第２レンズユニット1008の間の光路の一部に、気密性、光密性を有する包囲部を形成する。この気密性、光密性を実現するために、2003年11月11日に出願されたドイツ特許出願 103 52 820.2号に開示されているように、第１レンズユニット1007と第２レンズユニット1008の両者が、結合要素1009によって、気密性、光密性を有するように支持ユニット1003に搭載される。この開示内容は参照により本願に含まれる。これらの結合要素1009は、支持ユニット1003とレンズユニット1007、1008それぞれとを熱変形により分離することもできる。したがって、言い換えれば、支持ユニット1003は、第１レンズユニット1007と第２レンズユニット1008とを支持する機能と、後者間の光路の第３部分を気密性、光密性を有するように包囲する機能とを併せ持っているといえる。
さらに、反射屈折投影光学系1002の反射部を形成する補助光学系1010が、支持ユニット1003内に設置されている。さらに補助光学系は、ミラー1010.1及び1010.2の形状を有する２つの反射素子により形成される。これらのミラー1010.1及び1010.2は、支持ユニット1003内の光路の形状を規定する。ミラー1010.1及び1010.2はともに、３つの適当な支持部1010.3により静定させて、即ち、平衡させて支持ユニット1003に搭載されている。
当然のことながら、本発明の他の実施形態によれば、ミラーは、同様に支持ユニットに静定させて搭載されたミラーフレームに搭載することもできる。さらに、当然のことながら、本発明の他の実施形態によれば、ミラーの一方又は両方を、不静定させて支持ユニットに搭載することもできる。例えば、過剰静定搭載法が、各ミラーに生じる変形を限定するために用いられる。
補助光学系1010のうち、反射屈折投影光学系1002の反射部分を形成するのは反射型光学素子のみである。しかし、当然のことながら、本発明の他の実施形態によれば、支持ユニット内の補助光学系は、さらにレンズ等の屈折光学素子や、光学回折素子等の他の光学素子を含むこともできる。
上側支持板1003.13には、単一の第１接合面1003.3を有する第１接合部1003.2が設けられている。第１接合部1003.2は、第１レンズユニット1007に対して、第１支持接合部を形成している。第１接合部1003.2は、第１レンズユニット1007から支持ユニット1003への光路の第１通路をも形成している。
第１接合部1003.2とは反対側の支持ユニット1003下部において、下側支持板1003.14には単一の第２接合平面1003.5を有する第２接合部1003.4が設けられている。この第２接合部1003.4は、第２レンズユニット1008に対して、第２支持接合部を形成している。第２接合部1003.4は、また支持ユニット1003から第２レンズユニット1008への光路の第２通路を形成している。
第１接合面1003.3は、第２接合面1003.5と平行である。さらに、第１レンズユニット1007の第１光学軸 1007.3と、第２レンズユニット1008の第２光学軸1008.3は、所定の位置関係をとるように調整されている。この所定の位置関係は、例えば互いに平行あるいは傾斜した場合等、任意の所要の位置関係である。開示した実施形態においては、第１レンズユニット1007の第１光学軸 1007.3と、第２レンズユニット1008の第２光学軸1008.3は、平行の特別な場合として同一直線上となるように調整されている。
開示した実施形態においては、第１接合部は、第１光学軸1007.3と同一直線上にある第１接合部軸を有している。さらに、第２接合部は、第２光学軸1008.3と同一直線上にあり、したがって、第１接合部軸と同一直線上にある第２接合部軸を有する。しかし、当然のことながら、光路の所望の形状に応じて、レンズユニットと支持ユニットとの間の各結合の簡易な調整により、接合面、接合部軸及び光学軸それぞれにつき他の配置が可能である。
さらに支持ユニット1003の下部には、各々が単一の補助接合面1003.7を有する補助接合部1003.6が設けられている。各補助接合面1003.7は、支持ユニット1003の設置接合部を形成する。各補助接合面1003.7において、支持ユニット1003、従って投影光学系1002が、空間内での投影光学系1002の位置を決める支持要素1011と結合する。また、各補助接合面1003.7は、支持ユニット1003に対する基準接合部を形成している。
補助接合面1003.7は、第２接合面1003.5と分離しているが同一平面上にある。そのため、支持ユニット1003の下部の全ての接合面1003.5及び1003.7は１回の共通の工程で形成され、このことにより、システム全体の精度が向上する。各接合面の表面品質に影響を与える、製造工程中の乗り上げによる悪影響を避けるため、表面には傾斜面及び／又は周辺補助部を設けている。
［第１２実施形態］
以下に、本発明の支持ユニット３を備えた、本発明の反射屈折投影光学系２を有する、本発明の露光装置１の第１２の好適な実施形態について図１２を参照して説明する。基本的な構成、機能に関して、本実施形態は図１を参照して記述した実施形態と異ならない。特に、露光装置１の構成部品の大部分は、図１の露光装置１の構成部品と同一である。そのため、図１２において、図１の構成部品と同じ構成部品は、同じ参照番号で指定し、これら同一の構成部品に関しては、図１との関連で行った説明を参照するに留める。広範囲で同一設計となっているため、ここでは主に相違点のみについて言及する。
図１の実施形態との違いは、第１レンズユニット７及び第２レンズユニット８をそれぞれ筐体3.1に搭載するための結合装置1109.1及び1109.2の設計にある。下記に説明するように、結合装置1109.1及び1109.2は、筐体3.1に対するレンズユニット７及び８の光学軸7.3及び8.3の熱的軸シフト補償を可能とする。
各レンズユニット７及び８の外殻を形成する、第１レンズユニット７及び第２レンズユニット８の構成部品は、第１熱膨張係数α１を有する第１材料で作られている。これらの構成部品内部の温度上昇によって起こる、これらの構成部品の熱膨張は、特にレンズユニット７及び８が筐体3.1に直接結合している場合には、レンズユニット７及び８の光学軸7.3及び8.3に沿って、第１レンズユニット７の点と、第２レンズユニット８の点との間で軸シフトを引き起こす。結合装置1109.1及び1109.2 は、熱膨張の際に、第１レンズユニット７の中心点7.4及び第２レンズユニット８の中心点8.4が、実質的に第１接合面3.3及び第２接合面3.5それぞれとの軸方向の距離を確実に保つことにより、この熱膨張による効果を大幅に減少ないし補償する。
この目的達成のため、第１結合装置1109.1が、第１レンズユニット７の周囲に均一に配置した複数の結合ユニット1109.3により形成されている。各結合ユニット 1109.3は、第１結合要素1109.4及び第２結合要素1109.5を有する。第１結合要素1109.4は、第１端部において、第１接合部3.2の第１接合面3.3と結合しており、第１レンズユニット７の第１熱膨張係数α１とは異なる第２熱膨張係数α２を有している。第２結合要素1109.5は、第１端部と、第１結合要素1109.4の第２端部とで結合している。第２結合要素1109.5は、第２端部において、第１レンズユニット７と結合している。第２結合要素1109.5は、第１レンズユニット７の第１熱膨張係数α１及び第１結合要素1109.4の第２熱膨張係数α２と異なる、第３熱膨張係数α３を有する。
図１２に示すように、第１レンズユニット７の大きさをＬ１、第１結合要素 1109.4の大きさをＬ２、第２結合要素1109.5の大きさをＬ３とすると、第１接合面3.3より上の第１レンズユニット７の中心点7.4の軸方向の高さＨは次のように計算される。
H = L1 -L3 + L2 (1)
温度の変化ΔTと、各構成部品７、1109.4及び1109.5の熱膨張係数の関数とすると、第１接合面3.3上の第１レンズユニット７の中心点7.4の高さHの変化ΔH は次のように計算される。
ΔH(ΔT;α1;α2;α3) = ΔL1(ΔT;α1) - ΔL3(ΔT;α3) + ΔL2(ΔT;α2) (2)
当然ながら、熱膨張係数α1、α2、α3及びL1、L2及びL3は、次の条件を実質的に満たすように選ぶことができる。
ΔH(ΔT;α1;α2;αα2) = ΔL1(ΔT;α1) - ΔL3(ΔT;α3) + ΔL2(ΔT;α2) = 0 (3)
一例として、全ての構成部品について温度の変化ΔTが実質的に一定のとき、各構成部品の基準寸法をL1R、L2R、L3Rとすると、式(3)は次のようになる。
ΔH = LlR・α1 - L3R・α3 + L2R・α2 = 0 (3)
L2R=xL1R、L3R=yL1R とすると、式(3)は次のように書き換えられる。
ΔH = LlR・α1 - y・L1R・α3 + x・L1R・α2 = 0 (4)
式(4)を解くと次のようになる。
Figure 2012042967
従って、当然ながら、例えば、第１レンズユニット７の外殻の所定の材料に対して、第１結合要素1109.4及び第２結合要素1109.5の適当な材料の組み合わせ及び大きさを求めることができる。例えば、第１レンズユニット７の外殻が鋼鉄製、第１結合要素1109.4がアンバー製、第２結合要素1109.5がアルミニウム製の場合、即ち、α1=10・10-6、α2=1・10-6、α3=24・10-6の場合、現実的な大きさでの式(5)の解は、
Figure 2012042967
と x = 0.56、 y = 0.44 の間にある。
第２結合要素1109.5と第１レンズユニット７との結合だけでなく、第１結合要素1109.4と第２結合要素1109.5との結合は、どのような形式でもよい。放射状熱変形分離が可能な結合が好ましい。さらに、結合ユニット1109.3の数はいくつでもよい。好ましくは、３つの結合ユニット1109.3が第１レンズユニット７の周辺に均等に配置される。
気密、光密な光路のエンクロージャには、蛇腹1109.6あるいは気密、高密でフレキシブルな他の構成部品が用いられる。
第２結合装置1109.2は、筒状の第１結合要素1109.7及び筒状の第２結合要素1109.8により形成される。第１結合要素1109.7及び第２結合要素1109.8の両者は、第２レンズユニット８と同軸になるように配置されている。
第１結合要素1109.7は、第１端部において、第２接合部3.4の第２接合面3.5と結合しており、第２レンズユニット８の第１熱膨張係数α1とは異なる第２熱膨張係数α2を有している。第２結合要素1109.8は、第１端部と、第１結合要素1109.7の第２端部とで結合している。第２結合要素1109.8は、第２端部において、第２レンズユニット８と結合している。第２結合要素1109.8は、第２レンズユニット８の第１熱膨張係数α1及び第１結合要素1109.7の第２熱膨張係数α2とは異なる、第３熱膨張係数α3を有する。そのため、熱膨張係数と、第１、第２結合要素1109.7、1109.8の大きさを第１結合装置1109.1に関して記述したのと同様に適切に選択すれば、軸シフト補償が実現できる。
気密、光密な光路のエンクロージャが、気密、光密に結合された第１、第２結合要素1109.7、1109.8により得られる。もちろん、他の付加的な気密、光密なエンクロージャを選択することもできる。
当然ながら、基準点、及び一定の距離を置いてこの基準点を形成する点として、投影光学系２の他の点の組を選択することができる。もちろん、筐体3.1の熱膨張に対する補償は、第１レンズユニット７及び第２レンズユニット８上の２点間の距離を任意の温度において一定に保つことによっても実現できる。さらに、当然ながら、１つの投影光学系には、１つの種類の結合装置のみが使用可能である。
前述の通り、本発明では、SiCを含むセラミック製または鋼鉄製の筐体を有する実施形態についてそれぞれ記述した。しかし、当然ながら、本発明の他の変形例には、他の材料、特にSiNや、C/C-SiC等の他のセラミック材料、他の金属又は金属合金で作製された筐体が含まれる。
最後に、これまでに引用された全ての参考文献の開示内容は、参照により本願に組み込まれる。上記の参考文献の記載、または、参考文献に関する解説について、正確さも完全さも全く主張しない。

Claims (30)

  1. マイクロリソグラフィシステムのレンズユニットを支持するための支持ユニットであって、
    光路を部分的に受ける筐体を有し、
    前記筐体は、少なくとも第１接合部と第２接合部を有し、
    前記第１接合部は、複数のレンズを有する長尺の第１レンズユニットを支持する第１支持接合部であり、
    前記第２接合部は、複数のレンズを有する長尺の第２レンズユニットを支持する第２支持接合部であり、
    前記筐体は、前記長尺の第１レンズユニットと前記長尺の第２レンズユニットの荷重をしっかりと支えるように構成され、且つ
    前記筐体は、セラミック材料により作られていること特徴とする支持ユニット。
  2. 前記筐体は、前記マイクロリソグラフィシステムの補助光学系を収納することを特徴とする請求項１に記載の支持ユニット。
  3. 前記補助光学系は、反射素子を有することを特徴とする請求項２に記載の支持ユニット。
  4. 前記補助光学系は、前記筐体に搭載されていることを特徴とする請求項２に記載の支持ユニット。
  5. 前記筐体は、気密性と光密性のうち、少なくともいずれか一方を有し、
    前記筐体は、筐体軸を規定する外壁を備え、該外壁は、前記第１筐体軸に関して実質的に対称であり、
    前記筐体は、筐体軸を規定する外壁を備え、該外壁は、前記第１筐体軸に関して実質的に回転対称であることを特徴とする請求項１に記載の支持ユニット。
  6. 前記第１接合部は、平坦な第１接合面を有し、
    前記第２接合部は、平坦な第２接合面を有し、前記第２接合面は、前記第１接合面と平行であることを特徴とする請求項１に記載の支持ユニット。
  7. 前記筐体は、第３接合部を有し、前記第３接合部は、前記マイクロリソグラフィシステムの第３レンズユニットを支持する第３支持接合部であることを特徴とする請求項１に記載の支持ユニット。
  8. 前記第１接合部は、平坦な第１接合面を有し、
    前記第３接合部は、平坦な第３接合面を有し、前記第３接合面は、前記第１接合面に対して傾斜していることを特徴とする請求項７に記載の支持ユニット。
  9. 前記第１接合部は、平坦な第１接合面を有し、
    前記筐体は、平坦な第４接合面を有する第４接合部を有し、前記第４接合面は、前記第１接合面と同一平面上にあることを特徴とする請求項１に記載の支持ユニット。
  10. 前記筐体は、第５接合部を有し、前記第５接合部は、少なくとも基準接合部と設置接合部のいずれか一方であることを特徴とする請求項１に記載の支持ユニット。
  11. 前記筐体は、モノリシック構造であることを特徴とする請求項１に記載の支持ユニット。
  12. 前記筐体は、複数の分離した筐体部品により構成されることを特徴とする請求項１に記載の支持ユニット。
  13. 前記筐体は、少なくとも高弾性係数、高熱伝導率、低熱膨張係数のうちのいずれか１つを有する材料により作られていることを特徴とする請求項１に記載の支持ユニット。
  14. 前記筐体は、SiCを含む材料により作られていることを特徴とする請求項１に記載の支持ユニット。
  15. 前記筐体は、セラミック結合部品により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の支持ユニット。
  16. 前記筐体は、低収縮ニアネットシェイプ鋳造法と、低収縮ニアネットシェイプ反応侵入法のうちの少なくともいずれか一方を用いて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の支持ユニット。
  17. 前記第１接合部は、空気軸受ユニットを有することを特徴とする請求項１に記載の支持ユニット。
  18. マイクロリソグラフィシステム用の投影光学系であって、
    光路と、
    前記光路の第１部分を受ける第１補助光学系と、
    前記光路の第２部分を受ける第２補助光学系と、
    前記第１補助光学系と前記第２補助光学系とを支持する支持ユニットとを有し、
    前記支持ユニットは、前記光路の第３部分を受ける筐体を有し、
    前記筐体は、少なくとも第１接合部と第２接合部のいずれか一方を有し、
    前記第１接合部は、前記第１補助光学系を支持する第１支持接合部であり、
    前記第２接合部は、前記第２補助光学系を支持する第２支持接合部であり、
    前記第１補助光学系及び前記第２補助光学系は、複数の光学素子を有する長尺ユニットであり、
    前記筐体は、セラミック材料により作られていることを特徴とする投影光学系。
  19. 少なくとも前記第１補助光学系と前記第２補助光学系の一方は、複数のレンズを有することを特徴とする請求項１８に記載の投影光学系。
  20. 前記第１補助光学系は、第１光学軸を有し、
    前記第２補助光学系は、第２光学軸を有し、
    前記第２光学軸は、前記第１光学軸と平行であるか、前記第１光学軸と同一直線上にあるか、前記第１光学軸に対して傾斜しているか、のいずれかであることを特徴とする請求項１８に記載の投影光学系。
  21. 第３補助光学系を有し、
    前記筐体は、第３接合部を有し、
    前記第３接合部は、前記第３補助光学系を支持する第３支持接合部であることを特徴とする請求項１８に記載の投影光学系。
  22. 前記第１補助光学系は、第１光学軸を有し、
    前記第３補助光学系は、第３光学軸を有し、
    前記第３光学軸は、前記第１光学軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項２１に記載の投影光学系。
  23. 前記第１接合部は、平坦な第１接合面を有し、
    前記筐体は、平坦な第４接合面を有する第４接合部を有し、
    前記第４接合面は前記第１接合面と同一平面上にあることを特徴とする請求項１８に記載の投影光学系。
  24. 前記筐体は、第５接合部を有し、前記第５接合部は、少なくとも基準接合部と設置接合部のいずれか一方であることを特徴とする請求項１８に記載の投影光学系。
  25. 前記筐体は、前記マイクロリソグラフィシステムの第４補助光学系を収納していることを特徴とする請求項１８に記載の投影光学系。
  26. 前記第４補助光学系は、前記筐体に搭載された反射素子を有することを特徴とする請求項２５に記載の投影光学系。
  27. マスクに形成されたパターン像を基板に転写するための露光装置であって、請求項１８に記載の投影光学系を有することを特徴とする露光装置。
  28. 光路と、
    前記光路の第１部分を受ける第１補助光学系と、
    前記光路の第２部分を受ける第２補助光学系と、
    前記第１補助光学系と前記第２補助光学系とを支持する支持ユニットとを有し、
    前記支持ユニットは、前記光路の第３部分を受ける筐体を有し、
    前記筐体は、少なくとも第１接合部と第２接合部のいずれか一方を有し、
    前記第１接合部は、前記第１補助光学系を支持する第１支持接合部であり、
    前記第２接合部は、前記第２補助光学系を支持する第２支持接合部であり、
    前記第１補助光学系及び前記第２補助光学系は、複数の光学素子を有する長尺ユニットであり、
    前記筐体は2つの反射光学素子を受け、
    前記光路に沿って、前記２つの反射光学素子の間に、他の光学素子が配置されていないことを特徴とするマイクロリソグラフィシステム用の投影光学系。
  29. 光路と、
    前記光路の第１部分を受ける第１補助光学系と、
    前記光路の第２部分を受ける第２補助光学系と、
    前記第１補助光学系と前記第２補助光学系とを支持する支持ユニットとを有し、
    前記支持ユニットは、前記光路の第３部分を受ける筐体を有し、
    前記筐体は、少なくとも第１接合部と第２接合部のいずれか一方を有し、
    前記第１接合部は、前記第１補助光学系を支持する第１支持接合部であり、
    前記第２接合部は、前記第２補助光学系を支持する第２支持接合部であり、
    前記第１補助光学系及び前記第２補助光学系は、複数の光学素子を有する長尺ユニットであり、
    前記筐体は2つの反射光学素子を受け、
    前記２つの反射光学素子のそれぞれは、前記光路のための通路を形成するための凹部を備えることを特徴とするマイクロリソグラフィシステム用の投影光学系。
  30. 光路と、
    前記光路の第１部分を受ける第１補助光学系と、
    前記光路の第２部分を受ける第２補助光学系と、
    前記第１補助光学系と前記第２補助光学系とを支持する支持ユニットとを有し、
    前記支持ユニットは、前記光路の第３部分を受ける筐体を有し、
    前記筐体は、少なくとも第１接合部と第２接合部のいずれか一方を有し、
    前記第１接合部は、前記第１補助光学系を支持する第１支持接合部であり、
    前記第２接合部は、前記第２補助光学系を支持する第２支持接合部であり、
    前記第１補助光学系及び前記第２補助光学系は、複数の光学素子を有する長尺ユニットであり、
    前記第１接合部および前記第２接合部の少なくとも一方は、熱的に分離された結合要素により前記筐体に結合されていることを特徴とするマイクロリソグラフィ用の投影光学系。
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