JP2012048251A - ハウジング構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジング構造体とこの中に配置された光学素子との間に単純で再現可能な接続を有するハウジング構造体を形成すること。
【解決手段】ハウジング構造体は、装着部６若しくは構造モジュールに保持された複数の光学素子５が、複数の接続部材７によって配置されたフレーム構造体１を有している。光学素子５は、取付け状態で、取着部若しくは構造モジュールと接続部材とが、支持ユニットしてフレーム構造体に一体的であるように、取着部６若しくは構造モジュールと接続部材７とによってフレーム構造１に着脱可能に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、取着部若しくは構造モジュールに保持されている幾つかの光学素子が、接続部材によって配置されているフレーム構造体を有するハウジング構造体に関する。

このタイプのハウジング構造体は、例えば、ＥＰ１２７８０８９Ａ２に開示されている。このハウジング構造体は、フレーム部分と接続プレートとを有し、これらに、幾つかの光学素子が取着され、また、この目的のために、ボア、即ち開口部が部分的に形成されている。このハウジング構造体は、安定性のある自己支持ユニットをなしている。光学素子を装着部若しくは構造モジュールによって取着するために、取着部材を有した適切な補助構造体が必要である。このような取着はかなり複雑であり、更なる取付けスペースが接続のために必要である。フレーム構造体に接続された光学素子は、ハウジング構造体から分離した部分を実質的に構成し、従って、ハウジング構造体に動的作用を及ぼすことはない。さらに、熱作用と内部応力の作用とは、算出するのが難しい。

本発明の目的は、従来技術の上述されたような欠点を防止し、特に、ハウジング構造体とこの中に配置された光学素子との間に単純で再現可能な接続を有するハウジング構造体を形成することである。

この目的は、取付け状態で、取着部若しくは構造モジュールと接続部材とが、支持ユニットとしてフレーム構造体に一体的であるように、光学素子が、取着部若しくは構造モジュールと接続部材とによってフレーム構造体に着脱可能に接続されているときに、本発明に従って達成される。

本発明のデザインによって、フレーム構造体を有したハウジング構造体と、接続部材に加えて装着部並びに構造モジュールを有した光学素子とのための、一様な機械支持構造体を得ることができる。従って、光学素子は、ハウジング構造体の安定性若しくは剛性に対して動作する。このことは、光学素子が挿入されることなく、ハウジング構造体が自身の自己支持性若しくは十分な安定性を有するのではなく、一体的な装填式支持ユニットが、光学素子の取付けの後に得られることを意味している。

材料、重量、並びに取付けスペースを省くことに加えて、比較的明瞭で再現可能な接続部が、このような方法でフレーム構造体と光学素子との間に形成される。装着部、若しくは、下位群、即ち構造モジュールに個々に配置された個々の光学素子は、別々に構成され、事前調節され、テストされてから、適切なプレハブユニットとしてフレーム構造体に取り付けられ、このプロセスで適切に調節されることができる。

光学素子は、運動学的に決定された形式で支持されることが好ましい。これは、例えば、６自由度で調節され得るセッティング部材によって果たされることができる。例えば６脚体が、この目的のために適している。

さらに好ましい改良並びに開発点は、従属請求項と、図面を用いて原則的に説明された以下の例示的な実施形態とから明らかになる。

挿入された光学素子を収容するハウジング構造体の原理的な図を示している。 複数の光学素子を有するフレーム構造体の更なる構造を示している。 装着部に支持された光学素子を有するハウジング構造体の細部を示している。 分解された形式のフレーム構造体を示している。 取着ポイントを有する装着部/構造モジュールを示している。 取着ポイントを有する装着部/構造モジュールを示している。 取着ポイントを有する装着部/構造モジュールを示している。 取着ポイントを有する装着部/構造モジュールを示している。

図１並びに２に示されているハウジング構造体は、幾つかのフレーム部分２と補強プレート３とで組み合わされたフレーム構造体１を有している。このフレーム構造体１には、複数の切欠部、即ち開口部４が形成されている。装着部６を有する光学素子５が、これら開口部４中に挿入されている。この目的のために、複数の接続部材（詳細には図示されず）７が設けられている。複数のセッティング部材、即ちアクチュエータ８が、基部として果たされ得る装着部６と、例えばミラー５のような光学素子５との間に配置されている。セッティング部材８のこのような配置並びに構造は、原理的に知られているので詳細に後述されない。これらセッティング部材８は、光学素子５を６自由度でできるだけ調節可能にすべきであり、またこの目的のために例えば６脚体(hexapods)として構成されることができる。

図２は、例えばＥＰ１２７８０８９Ａ２により詳細に説明されているような、例えば、マイクロリソグラフィー(micro-lithography)の投影対象物９の対物ハウジングであり得るハウジング構造体を示している。この投影対象物９は、高精度が要求されている例えばＥＵＶリソグラフィーのために設けられることができる。この場合、光学素子は、ミラー５、例えばダッシュを付けた５’を構成している。上方エリアでの図１並びに図２から見られ得るように、装着部６を有する複数の光学素子５は、フレーム構造体１の開口部４中にそれぞれ挿入されている。接続部材７と装着部６とは、装着部６を有する光学素子５の図示されているような取付け状態で、フレーム構造体１と共に支持ユニットを形成するか、非常に剛性な安定ユニットがこのような方法でもたらされるようにフレーム構造体と一体的であるように構成されている。

図３は、フレーム部分２を有するフレーム構造体１の細部の拡大図を示しており、このフレーム部分に、ミラー５として構成された光学素子の装着部６が、例えば適切な部材（スペーサ）１０によって接続されている。重力補償器１１が、光学素子５と装着部６との間に配置されることができる。この重力補償器１１は、光学素子５の重量を減じるという目的にかなっており、このために、セッティング部材、即ちアクチュエータ８が、光学素子５を調節するために比較的小さい力を加えるだけで良い。ローレンツ(Lorenz)アクチュエータ若しくは圧電部材が、例えば、アクチュエータ８として設けられることができる。１つ以上のアクチュエータが、各々の場合において、光学素子５を調節する目的からセッティング部材８として設けられている。さらに、前記装着部６には、光学素子５の位置を測定するためのセンサ１２が設けられている。米国出願６０/５０２，３３４は、これについての更なる情報を含んでいる。この情報は、前記出願全体の一部分である。

各光学素子５のための単純な装着部６の代わりに、必要に応じて、構造モジュール６’をいわゆる下位群として設け、従って、幾つかの光学素子５が、例えば図２に示されているように構造モジュール６’によって構造モジュールに保持されることが可能である。見られ得るように、この場合は、構造モジュール６’は、横方向で互いに対向したフレーム部分２間に横方向の接続を与え、このようにしてフレーム構造体９に高い安定性を与えている。

フレーム構造体１のフレーム部分２と、装着部６と、構造モジュール６’とは、特に、ＥＵＶリソグラフィーで生じた熱の場合に、内部応力が生じないように、ほぼ同じ熱膨張係数を少なくとも有する材料で構成されるべきである。同様の理由で、例えば結晶化ガラス（Schott Glasのゼロデュア（登録商標））のような、非常に低い熱膨張係数を有する材料が、使用されるべきである。

図４は、図２の変形例のフレーム構造体９を示している。見られ得るように、このフレーム構造体９は幾つかのパーツに分割されており、装着部６若しくは構造モジュール６’を有する光学素子が、個々の構成部品と一体的である。適切な事前調節の後に、個々の構成部品９は、一体式の支持ユニットを形成するようにフレーム構造体９に組み合わされる。

前記装着部６並びに/若しくは構造モジュールの様々な例が、図５ないし８に示され、また、各々のケースで、フレーム構造体１に接続されるための６つの取着ポイントを有している。アクチュエータ８によって装着部６にそれぞれ接続された光学素子５は、ここには図示されていない。

矢印は自由度をそれぞれ示しており、接続ポイントは、これら自由度でフレーム構造体１にそれぞれしっかりと接続されている。この接続ポイントは、それぞれ他の方向若しくは自由度で「柔軟に(softly)」形成されている。このような構造によって、いわゆる運動学的な方向付け機構(kinematic bearing)が、６自由度並びに６支持方向で果たされる。

矢印１３によって図示されているように、支持方向付け機構は、この場合、フレーム構造体１の関連したプレート若しくは支柱の表面にそれぞれ位置するように選択されることが好ましいだろう。

従って、これら矢印１３、かくして力の方向(force direction)のコースは、各ケースにおいて、フレーム構造体１への取付けの位置並びに/若しくは場所によって、また、このポイントでのフレーム構造体、即ちフレームの支柱若しくはフレームの面のコースによって決定される。

６自由度は、３座標(coordinate)方向への移動と、重心をそれぞれ通る３つの回転軸の各々を中心とした回転とに関連している。このことは、総合で６つの移動において、特に、空間座標系の軸方向の３つの成分の項での直線動と、３つの回転軸を中心とした３つの回転成分の項での回転動とが可能であることを意味している。

図５ないし８は、力の方向との関係の同じ原理を示している。６自由度のための矢印１３の方向は、取付けの位置のみの関数であり、様々な位置のための一例としてのみ図５ないし８に示されている。

Claims (51)

1. 装着部若しくは構造モジュールに保持されている複数の光学素子が、複数の接続部材によって配置されているフレーム構造体を有するハウジング構造体において、前記光学素子（５）は、取付け状態で、前記装着部若しくは構造モジュールと前記接続部材とが、支持ユニットとして前記フレーム構造体（１）と一体的であるように、前記装着部（６）若しくは構造モジュール（６’）と接続部材（７）とによって前記フレーム構造体（１）に着脱可能に接続されていることを特徴とするハウジング構造体。
2. 前記光学素子（５）は、基部部材（６）の形状の前記装着部（６）に支持されていることを特徴とする請求項１のハウジング構造体。
3. 前記装着部（６）若しくは構造モジュール（６’）には、セッティング部材（８）が設けられていることを特徴とする請求項１のハウジング構造体。
4. アクチュエータ（８）が、前記セッティング部材として、前記光学素子（５）と、前記装着部（６）若しくは構造モジュール（６’）との間に設けられていることを特徴とする請求項３のハウジング構造体。
5. 前記光学素子（５）は、前記セッティング部材（８）によって６自由度で調節され得ることを特徴とする請求項３のハウジング構造体。
6. 調節部材（１０）が、前記基部部材（６）とフレーム構造体（１）との間に配置されていることを特徴とする請求項２のハウジング構造体。
7. 前記装着部（６）若しくは構造モジュール（６’）は、前記接続部材によって６自由度で前記フレーム構造体（１）に固定して接続されていることを特徴とする請求項１のハウジング構造体。
8. 前記６自由度の力の少なくとも幾つかの方向は、前記フレーム構造体（１）のプレート面若しくは支柱面内にあることを特徴とする請求項１のハウジング構造体。
9. 重力補償器（１１）が、前記光学素子（５）と、前記装着部（６）若しくは構造モジュール（６’）との間に配置されていることを特徴とする請求項１のハウジング構造体。
10. 前記フレーム構造体（１）と、前記装着部（６）若しくは構造モジュール（６’）と、前記接続部材（７）とは、ほぼ同じ熱膨張係数を少なくとも有していることを特徴とする請求項１のハウジング構造体。
11. 前記フレーム構造体（１）と、前記装着部（６）若しくは構造モジュール（６’）と、前記接続部材（７）とは、例えばゼロデュア若しくはキョウセラのような、熱膨張係数の低い材料で形成されることを特徴とする請求項１０のハウジング構造体。
12. マイクロリソグラフィーでの投影対象物のための対物ハウジング（９）としての構造によって特徴付けられている請求項１のハウジング構造体。
13. 前記対物ハウジング（９）は、ＥＵＶリソグラフィーのために設けられていることを特徴とする請求項１２のハウジング構造体。
14. ミラー（５）が、光学素子として前記対物ハウジング（９）内に設けられていることを特徴とする請求項１３のハウジング構造体。
15. 第１のフレーム部分と、前記第１のフレーム部分に横方向に対向する第２のフレーム部分と、を含む複数のフレーム部分を具えているフレーム構造体と、
    前記第１のフレーム部分および前記第２のフレーム部分を接続している構造モジュールと、
    前記構造モジュールによって担持される第１の光学素子と、
    を具えるハウジングであって、
    ＥＵＶマイクロリソグラフィーの投影対物ハウジングであることを特徴とするハウジング。
16. 前記構造モジュールは、前記フレーム部分間の開口部に、部分的に配置されている、あるいは、前記構造化モジュールは、前記フレーム部分のうちの１つの開口部に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載のハウジング。
17. 装着部をさらに具え、
    前記装着部は、前記フレーム部分間の開口部に配置されている、あるいは、前記装着部は前記フレーム部分のうちの１つの開口部に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載のハウジング。
18. 第２の光学素子をさらに具え、
    前記第２の光学素子は、前記装着部によって担持されることを特徴とする請求項１７に記載のハウジング。
19. 前記フレーム部分と、前記構造モジュールと、前記装着部とは、少なくともほぼ同じ熱膨張率を有することを特徴とする請求項１８に記載のハウジング。
20. 前記フレーム部分と、前記構造モジュールと、前記装着部とは、結晶化ガラスで構成されることを特徴とする請求項１８に記載のハウジング。
21. 前記装着部と前記第２の光学素子との間のアクチュエータをさらに具えることを特徴とする請求項１８のハウジング。
22. 前記装着部と前記第２の光学素子との間の複数のアクチュエータをさらに具え、
    前記複数のアクチュエータは、６自由度で、前記第２の光学素子の位置を調整するように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載のハウジング。
23. 前記装着部と前記第２の光学素子との間の重力補償器をさらに具えることを特徴とする請求項２１のハウジング。
24. 前記構造モジュールは、６自由度で、前記第１のフレーム部分および前記第２のフレーム部分に、強固に接続されていることを特徴とする請求項１５のハウジング。
25. 前記第１のフレーム部分と、前記第２のフレーム部分と、前記構造モジュールは、少なくともほぼ同じ熱膨張率を有することを特徴とする請求項１５に記載のハウジング。
26. 前記第１のフレーム部分と、前記第２のフレーム部分と、前記構造モジュールは、結晶化ガラスで構成されることを特徴とする請求項１５に記載のハウジング。
27. 前記構造モジュールは、１自由度で柔軟性がなく、他の自由度で柔軟性がある接続点を介して、前記フレーム構造体に接続されていることを特徴とする請求項１５に記載のハウジング。
28. フレーム構造体と、
    装着部および構造モジュールからなる群から選択される部材であって、１自由度で柔軟性がなく、他の自由度で柔軟性がある第１の接続点を介して前記フレーム構造体に接続されている部材と、
    前記部材によって担持される光学素子と、
    を具えるハウジングであって、
    ＥＵＶマイクロリソグラフィーの投影対物ハウジングであることを特徴とするハウジング。
29. 前記部材は、前記第１の接続点を含む多数の接続点によって、前記フレーム構造体に接続されていることを特徴とする請求項２８に記載のハウジング。
30. 各接続点のために、前記接続点は、１自由度で柔軟性がなく、他の自由度で柔軟性があることを特徴とする請求項２９に記載のハウジング。
31. 前記フレーム構造体および前記部材は、少なくともほぼ同じ熱膨張率を有することを特徴とする請求項２８に記載のハウジング。
32. 前記フレーム構造体および前記部材は、結晶化ガラスで構成されることを特徴とする請求項２８に記載のハウジング。
33. 前記部材と前記光学素子との間のアクチュエータをさらに具えることを特徴とする請求項２８に記載のハウジング。
34. 前記装着部と前記光学素子との間の複数のアクチュエータをさらに具え、
    前記複数のアクチュエータは、６自由度で、前記光学素子の位置を調整するように構成されていることを特徴とする請求項２８に記載のハウジング。
35. 前記部材と前記光学素子との間の重力補償器をさらに具えることを特徴とする請求項３４に記載のハウジング。
36. 前記部材は、第２の装着部を具えることを特徴とする請求項２８に記載のハウジング。
37. 前記フレーム構造体は、複数のフレーム部分を具え、
    前記第２の装着部は、前記フレーム部分間の開口部に配置されている、あるいは、
    前記第２の装着部は、前記フレーム部分のうちの１つの開口部に配置されていることを特徴とする請求項３６に記載のハウジング。
38. 前記フレーム構造体は複数のフレーム部分を具え、前記構造モジュールは前記フレーム部分間の開口部に配置されていることを特徴とする請求項２８に記載のハウジング。
39. 前記フレーム構造体は、第１のフレーム部分と、前記第１のフレーム部分に横方向に対向する第２フレーム部分と、を具え、
    前記部材は、横方向に対向するフレーム部分を接続することを特徴とする請求項２８に記載のハウジング。
40. 前記フレーム構造体は、複数のフレーム部分を具えることを特徴とする請求項２８に記載のハウジング。
41. ２つのフレーム部分を具えているフレーム構造体と、
    前記２つのフレーム部分に接続されている第１の部材と、
    前記２つのフレーム部分の一方に接続されている第２の部材と、
    前記第１の部材および前記第２の部材からなる群から選択される少なくとも１つの部材によって担持される光学素子と、
    を具えるハウジングであって、
    前記第１の部材および前記第２の部材は、装着部および構造モジュールからなる群から選択され、
    ＥＵＶマイクロリソグラフィーの投影対物ハウジングであることを特徴とするハウジング。
42. 前記第１の部材および前記第２の部材のうちの１つは、第１の接続点を介して前記フレーム構造体に接続され、
    前記第１の接続点は、１自由度で柔軟性がなく、他の自由度で柔軟性があることを特徴とする請求項４１に記載のハウジング。
43. 前記第１の接続点を介して前記フレーム構造体に接続されている前記部材は、前記第１の接続点を含む多数の接続点によって、前記フレーム構造体に接続されていることを特徴とする請求項４２に記載のハウジング。
44. 各接続点のために、前記接続点は、１自由度で柔軟性がなく、他の自由度で柔軟性があることを特徴とする請求項４３に記載のハウジング。
45. 前記フレーム構造体、前記第１部材および前記第２部材は、少なくともほぼ同じ熱膨張率を有することを特徴とする請求項４１に記載のハウジング。
46. 前記フレーム構造体、前記第１部材および前記第２部材は、結晶化ガラスで構成されることを特徴とする請求項４１に記載のハウジング。
47. 前記光学素子と前記部材の１つとの間のアクチュエータをさらに具えることを特徴とする請求項４１に記載のハウジング。
48. 前記装着部と前記光学素子との間の複数のアクチュエータをさらに具え、
    前記複数のアクチュエータは、６自由度で、前記光学素子の位置を調整するように構成されていることを特徴とする請求項４７に記載のハウジング。
49. 前記光学素子と前記部材のうちの１つのとの間に重力補償器をさらに具えることを特徴とする請求項４８に記載のハウジング。
50. 前記第１のフレーム部分および前記第２のフレーム部分は互いに横方向に対向して配置され、前記部材のうちの１つは前記横方向に対向したフレーム部分を接続することを特徴とする請求項４１に記載のハウジング。
51. 前記第１部材は前記フレーム部分間の開口部に配置されている、あるいは、前記第１部材は前記２つのフレーム部分の開口部に配置されていることを特徴とする請求項４１に記載のハウジング。

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