JP5199068B2 - 光学エレメント調整組立体 - Google Patents

Description

本発明は、光学エレメントを外側サポートに対して固定、又は、調整するための組立体であって、光軸を有する光学組立体の構造、特に対物レンズの構造に対して、、又は、隣接するサポートに対して、調整装置を用いて光学エレメントを整列させることができる組立体に関する。

光学エレメントはホルダー、又は、サポートの中できわめて安定な位置に定められなければならず、それらのコンポーネントを他の構造エレメントと組み合わせた後で位置の変化、又は、変形を生じてはならない。これは特にマイクロリソグラフィーで用いられるような高性能の光学系で必要である。それでもやはり、位置の変化を必要とするマウンティングや工程ステップは避けられない。通常、これらの変化は、調整できる中間ステップで補正される；しかし、これらのステップは、マウンティング、デマウンティング、修正そして再マウンティングというステップの反復シーケンスを意味し、しばしば自由度によって制約される限られた補正しか可能でない。エレメントのバレルとサポートを含む堅牢でシンプルな調整機構が望まれる。６つの自由度全部に関する最後の補正ステップはデマウンティングのステップなしに実施されなければならない；同時に、少なくとも単一の光学エレメントを含む光学組立体の全ての必要条件が、こわさ（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）や変形の切り離し（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）も含めて満たされなければならない。

特許文献１から光学エレメントとマウントの組立体が知られる。ここでは、光学エレメントは多数のラグ（ｌｕｇｓ）によって剛体の中間リングに結合され、中間リング自体は調整部材、又は、パッシブ・デカプラー（ｐａｓｓｉｖｅ ｄｅｃｏｕｐｌｅｒ）によってマウントに結合され、ハウジング及び／、又は、別のマウントに結合される。アクチュエータが設けられる。

特許文献２から、レンズに対して接線方向に位置するホルダーとアクチュエータを備える光学エレメント保持装置が知られる。光学組立体において、特に半導体リソグラフィーのための投影対物レンズにおいて光学エレメントを位置決めするための組立体が特許文献３に記載されており、これは光学エレメントの周に位置する３つのベアリングによって外側サポートに結合されるものである。板ばねの形の結合部材が設けられ、それがサポートに配置されたマニピュレータによって生成される動きを光学エレメントに伝達する。

特許文献４から、サポート機構と、そのサポート機構を含む露光装置が知られる。光学エレメントを支持するサポート機構は、光学エレメントを支持する第一のサポート部材と、弾性部材によって第一の支持部材に結合された第二の支持部材と、弾性部材に力を加えるフォーシング部材を含む。フォーシング部材が弾性部材に力を加えると、光学エレメントの位置及び／、又は、方位を調整できる、、又は、第一及び第二の支持部材の間の相対位置が変化する。弾性部材は光学エレメントの半径方向で、、又は、光学エレメントの半径方向と光学エレメントの光軸への、又は、それと平行な方向の両方に直角な回転軸のまわりで変形する。

この文書の図３に示された方法によって、圧縮部材のブルバー（ｂｕｌｂａｒ）部分２３２、又は、マイクロメータねじ２３０によって二つの薄板ばね２２２と２２４を結合する小さなブリッジを圧して、支持部材２１０によって保持されるレンズＬ を弾性的に変形させることができる。二つの自由度でのレンズＬの調整が同時に実現される。この二つの自由度を結合することによって強制力が実現され、それを部分的にレンズ・バレルと支持部材２１０の両方で受けなければならない。

特許文献５から、動的なレンズ・マウンティング・システムにおける調整できるソフト・マウントが知られる。リソグラフィー露光装置で使用される変形可能なレンズなどの光学エレメントをマウントするマウンティング・システムは、複数の調整可能なソフト・マウントを用いてそれを支持し、その周縁部分にベクトル力とモーメント力を加えてその形を補正する。これらの調整可能なソフト・マウントの各々は、コイルばね、片持ばね、、又は、ねじりコイルばね、などの弾性部材と、弾性部材によって光学エレメントの周縁部分に加えられる力を変える調整ねじ、又は、ボルトなどの力調整部材を有する。ソフト・マウントは光学エレメントを所望の部分で支持する位置規定マウントほど硬くない。

この文書から、一方向、すなわち接線方向で束縛される、力（ベクトル力）の二つの方向とトルク（モーメンタム力）の三つの方向に関連した五つの自由度が可能な接線方向に硬いマウンティング構造が原理的に提供されることが知られる（例は図６に示される）。この文書による別の実施形態（図７）では、一端が光学エレメント、又は、そのフランジの周縁の点に固定されてそれに上向きの力を加えるようになっている低こわさのばねによるソフト・マウントが実現される。

この文書の図１１によると、硬いマウンティング構造が接線方向と軸方向で束縛される。静的アジャスター、ソフト・スプリング、及びボイスコイル・モータを備えたアクチュエータが固定構造に設けられている。板ばねとアジャスターなどの軸から外れた（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）機構によって静的モーメント力を構造に加えることができ、この機構に動的な調整を加えることができる。
ＵＳ６２２９６５７Ｂ１ ＵＳ ２００２／０１６３７４１ ＥＰ １ ２４５ ９８２ Ａ２ ＵＳ ２００５／０００２０１１ Ａ１ ＵＳ ２００３／０２３４９１８ Ａ１

本発明の目的は、光学エレメントの位置決めをシンプルな仕方で達成するように光学組立体を改善することである。

本発明によれば、この目的は、位置決め装置が、光学エレメントのフランジ、又は、光学エレメントを囲むホルダー、又は、サポートに力、又は、トルクを及ぼすことによって光学エレメントを二つの自由度、又は、二つの方向で独立にシフト、又は、移動させる少なくとも一つの弾性、又は、弾力手段を含むことを特徴とする組立体によって達成される。

本発明では、“位置決め”とは、開ループ制御、又は、閉ループ制御などのコントロールされた仕方で光学エレメントを調整することであり、システムの単一校正（ｓｉｎｇｌｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）のための単一調整を含む。

本発明によれば、光学エレメントのフランジ、又は、光学エレメントを保持するサポートに力及び／又は、トルクを及ぼす部材は、全く弾性的であっても、部分的に弾性的で部分的に塑性的である弾力（ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ）物質であってもよい。本発明によれば、弾力部材の使用は、光学エレメントを唯一の（ｕｎｉｑｕｅ）位置決め作業によって位置決めする必要がある場合に適当である。

本発明によれば、弾性体で作られたてこの作業（ｗｏｒｋ）アーム、例えば薄板鋼のスティック、に加えられる力によって生ずる仕事は、部分的にしか荷重（ｌｏａｄ）アームの方向に及ぼされる仕事に変換されないが、他方で作業アームの変形に必要であり、荷重アームも同様に弾性物質から成る場合、荷重アームを変形させるためにも必要である。したがって、荷重アームの位置を変えようとする場合、力がする仕事のかなりの部分が変形に用いられなければならない。したがって、本発明によれば、作業アーム、又は、荷重アームの少なくとも一方が少なくとも部分的に弾性物質から成る。

光学エレメント、特にレンズ、ミラー、レチクル、又は、開口など、を調整したり、一回で位置決めしたりする場合、この効果を用いて光学エレメントの調整、又は、位置決めにおける外部の影響を大きく減らすことができる。例えば、現在技術における硬い作業アームで５ｍｍのてこ距離が荷重アームの動きで５μｍになるとすると、これは１：１０００という縮小比を意味し、したがって、作業アームの長さが荷重アームの長さの１０００倍であることを意味する：このような縮小比は、本発明によればずっと小さな作業アームによって実現される。それは、仕事の一部が常に作業アーム及び／又は、荷重アームを変形することに費やされるからである。

この原理を逆に応用すると、作業アームに加えられる力が同じであっても、作業アーム及び／又は、荷重アームの弾性によって、荷重アームにはそれだけ弱い、したがって、精密な動きが生まれる。荷重アームの動きを精密に推定するためには、弾性の値−少なくとも広い範囲にわたって−定数の何倍かである（ｍａｎｙ ｔｉｍｅｓ ａ ｃｏｎｓｔａｎｔ）か、又は、距離の関数として知られた特性線を有する弾性値を正確に知ることが必要な前提条件になる。

調整手段としてのてこの使用に関して上で説明した本発明の教示は、光学エレメントのフランジ、又は、光学エレメントを支持する内側サポート、又は、内側リングに直接力、又は、トルクを伝達する全ての手段にあてはまる。少なくとも部分的に弾性物質を備えた歯車を含むギアーボックス、弾性テープを含むロール、らせん、又は、スパイラル・スプリングの形のばね、、又は、変形エネルギーを吸収するのに適当な他の任意の手段（にもあてはまる）。

本発明の教示によれば、二つの力、、又は、二つのトルク、、又は、一つの力と一つのトルクの組み合わせが単一のエレメント、又は、ヒンジのポイントに作用する。

本発明の有利な実施形態は、従属クレーム、説明、及び図面によって示される。

本発明によれば、光学エレメントをマウントに対して位置決めするための組立体であって、光学エレメントを位置決め装置によって位置決めできる組立体が提供される。この組立体は、位置決め装置が少なくとも一つの弾性、又は、弾力手段を有し、それが、光学エレメント自身に、光学エレメントのフランジに、又は、光学エレメントを囲むホルダー、又は、サポートに、力、又は、トルクを及ぼすことによって光学エレメントを二つの自由度で、又は、独立に二つの方向でシフト、又は、移動させることを特徴とする。

本発明では、“シフトする”とは直線運動を意味し、“移動させる”とは直線、又は、回転運動を含むものとする。

さらに、この組立体は、ホルダー、又は、サポートが少なくとも一つの平衡（ｉｓｏｓｔａｔｉｃ）マウントを含み、それに対して弾性手段によって力、又は、トルクが加えられ、この平衡マウントが少なくとも二つの自由度で調整可能であることを特徴とする。

好ましくは、少なくとも一つのマウントはバイポッド（ｂｉｐｏｄ）、又は、バイポッド構造である。

好ましくは、弾性、又は、弾力手段は、縮小（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）手段、特にスプリング、弾性てこ、又は、ロッド、弾性テープ、又は、ベルト、弾性歯車、又は、弾性ホイールを含む。

ある有利な実施形態では、弾性手段は二つの別々の手段によって、特に二つの圧電、又は、電歪アクチュエータによって、又は、二つのモータによって、又は、二つの空気圧、又は、油圧手段によって二つの方向、又は、自由度の各々で移動、又は、シフト可能である。

さらに、それら二つの方向、又は、二つの自由度でシフト、又は、移動可能な三つの弾性手段が設けられていると有利である。

好ましくは、組立体は三つの弾性手段が実質的に１２０度の角度で互いに間隔をおいて配置され、アクチュエータはそれらの間に６０度から１２０度の間の角度で、好ましくはそれらの間に９０度の角度で配置される。

さらに、組立体は弾性手段、又は、弾性手段の各々が少なくとも一つのねじによって、特にマイクロメータねじによって可動、又は、調整可能であることを特徴とする。

さらに別の実施形態では、少なくとも一つのねじは介在（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ）、又は、中間リングによって担持される。

別の実施形態では、介在リングは、介在リングが静的に規定されるような仕方で外側リングと結合される。

好ましくは、組立体は、介在リングがばね要素によって外側リングと結合されることを特徴とする。

さらに別の実施形態では、ばね要素は介在リングと外側リングの間で互いから少なくとも実質的に等しい距離にわたって分布する。

別の有利な実施形態では、ばね要素は堅い（ｓｔｉｆｆ）。

光学エレメントが内側ホルダーによって支持され、光学エレメントを調整するための力、又は、トルクが内側ホルダーに加えられると有利である。

好ましくは、内側ホルダーは中間パーツ、又は、リングによって外側マウントに結合され、少なくとも一つの調整手段が中間リングに用いられる。原則として、１２０度の距離で配置された三つの組立体を内側リングに用いて六つの自由度全部で調整する可能性を保証する。しかし、六つよりも少ない自由度でしか調整が必要でない場合、三つより少ない調整組立体を設けることもできる。

ある有利な実施形態では、前記少なくとも一つの中間パーツは、内側サポートに結合された第一のベアリング部材、中間エレメント、及び弾性手段によって光学エレメントを調整、又は、再調整するために中間エレメントに加えられる力、又は、トルクを中間エレメントから光学エレメントに加えることができる少なくとも一つの位置決め、又は、調整手段を含むように構成される。

ここで、有利な形では、てこの作業アームとして働く弾性ロッド、又は、スティック、少なくとも一つのロールによってトルクを伝達する弾性テープ、又は、ベルト、トルクを伝達するための減速ギアボックス中の弾性ギアホイール、又は、別の弾性手段、特にばね、好ましくは渦巻ばね、又は、中間エレメントで力、又は、トルクを伝達する弾性テープ、又は、ベルト、が設けられ、力、又は、トルクを加える弾性手段として用いられる。

好ましくは、中間エレメントは硬い物質、又は、少なくとも力、又は、トルクを加える手段を形成する物質より弾性が小さな物質から成る。

調整手段と共に、外側ホルダー、又は、サポートに結合される少なくとも第二のベアリング部材が用いられる。

各調整手段が少なくとも一つの弾性てこを含み、それが先端の一つで中間エレメントに固定され中間エレメントに力、又は、モーメントを及ぼす、又は、それを回転させることが有利である。

例えば、光学エレメントに対して、任意の方向に整列した一つのてこが設けられる。しかし、光学エレメントの光軸の方向に上げたり下げたりできるいくつかのてこを設けることもできる。また、てこの回転運動も可能であり、それによっててこは同時にねじれも起こすことができる。てこの回転運動は光学エレメントの部分で行われる。

てこは、好ましい仕方で調整できる、例えば、回転させる、及び／又は、軸方向及び／又は、半径方向に調整できる。

組立体のユニークな位置決めと固定のためには、少なくとも一つのてこをその第二の先端を固定エレメントにおいて、特に予め定められた位置に孔を有する位置決めエレメントによって（Ｌｏｃｈｍａｓｋｅ）固定すれば十分である。例えば、外側サポートで固定される一つ、又は、複数の孔を有するこのようなエレメントの交換によって、内側サポートの他の位置、したがって、光学エレメントの他の位置を調整できるということは理解されるであろう。あるいはまた、実施形態の位置を変えるためにアクチュエータを設けることもできる。

有利な形として、アクチュエータは、アクチュエータを作動させるために電磁的、電歪的（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ）、空気圧、油圧、又は、機械的手段を備える。

組立体のある有利な実施形態では、第一のベアリング部材は少なくとも部分的に内側サポートの凹所、又は、溝に配置される。

対応する仕方で、第二のベアリング部材も外側サポート凹所、又は、溝に配置できる。

好ましくは、第二のベアリング部材は各々カルダン・ヒンジ（ｃａｒｄａｎｉｃ ｈｉｎｇｅ）で、中間部材を空間の全ての方向に傾けることが可能である。

カルダン・ヒンジのある有利な実施形態では、第二のベアリング部材は各々板ばねヒンジ、又は、一対の金属プレートを含む。

有利な形として、薄い金属プレートの二つが において中間エレメントに対して鋭角、又は、鈍角の下で接線方向、又は、軸方向に伸びるように設けられる。

同様に、第一の及び／又は、第二のベアリング要素が固体（ｓｏｌｉｄ ｂｏｄｙ）ヒンジ、好ましくは板ばねとして実施されることが好ましい。

さらに、ベアリング要素、又は、ヒンジ要素、好ましくは板ばね、は、半径方向のトルク、又は、モーメントを切り離すために十字（ｃｒｏｓｓ）の形の中間部材を含むようにすることが有利である。

中間パーツはいろいろな仕方で作ることができる。例えば、中間パーツは少なくとも一つの基本エレメントから、前記少なくとも一つの基本エレメントでヒンジを切り抜いて作ることもできる。

同様に、中間パーツは、元のボディーを侵食して生成できる。

本発明のある特別な実施形態では、中間パーツはリング・セグメント、又は、閉じたリングとして実施されるようになっている。同様に、中間パーツ、又は、エレメントは少なくとも部分的にリング、又は、リング・セグメントとして実施される、又は、そのように結合されることも考えられる。

本発明のある有利な実施の形態では、中間リング、又は、リング・セグメントは内側リングで少なくとも一つの第一のベアリング要素によって、及び外側リングで少なくとも一つの第二のベアリング要素によって固定される。

本発明はまた、外側サポートに対する光学エレメントの固定と調整のための実施形態に関し、光学エレメントは、光軸を有する光学組立体の構造に対して、特に対物レンズ（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）構造に対して、又は、隣接マウントに対して、整列可能であり、調整手段によって調整可能であることを特徴とする。

このような実施形態は、調整手段が光学エレメントと外側サポート、又は、ホルダーの間に配置された中間リングによって実施されることを特徴とする。

本発明のこの実施形態では、また、光学エレメントが内側マウントによって担持され、中間リングが内側マウントと外側マウントの間で担持されると有利である。

好ましくは、調整エレメントは中間リングに配置され、中間リングを侵食して生成される。

本発明のある実施形態は、調整デバイスが中間リング、又は、リング・セグメントにぴんと張りつめて（ｔｅｎｓｅｄ ｕｐ）設置され、互いに平衡している二つの力及び／又は、トルクを加える少なくとも一つの光学エレメントを含むものであり、有利であることが判明している。

有利な形では、調整手段が外側リング、又は、中間リングに対して張りつめる力、又は、トルクを加える少なくとも一つの弾性エレメントを含む。

トルク、又は、力は、好ましくは、中間リング上の少なくとも一つの縮小手段によって、好ましくはブロックの形の突起によって加えられる。

本発明はまた、外側マウント、又は、サポートに対して光学エレメントを固定、又は、調整するための組立体に関し、前記光学エレメントは、光軸を有する光学装置の構造、特に対物レンズ（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）構造に対して、又は、隣接するマウントに対して少なくとも一つの調整構造によって、整列可能であることを特徴とする。

ここで組立体は、前記少なくとも一つの調整構造が少なくとも一つの弾性エレメントを含み、それに力、又は、トルクが加えられることを特徴とする。

組立体のある有利な実施の形態では、光学エレメントは内側サポートによって支持される。

さらに、本発明はまた、マイクロリソグラフィーのための投影露光装置に関する。この投影露光装置は、投影対物レンズが上述のような光学エレメントの調整、又は、位置決めのための少なくとも一つの組立体を備えていることを特徴とする。

以下、本発明を実施形態の例によって図面を参照してさらに詳しく説明する。

光軸がその中心Ａを通って伸びている光学エレメント１（図１ａ）、例えばレンズ、又は、ミラー、が内側リング、又は、内側マウント２に支持されている。内側マウント２及び外側マウント４に対する光学エレメント１の位置は、一回限り、又は、繰り返し交換される中間パーツ３を含むアジャスターによって調整できる。組立体は、好ましくは、内側マウント２の外周と外側マウント４の内周の間で対称に配置された三つの中間パーツ３を含む。

各中間パーツ３は、内側マウント２に結合された第一のベアリング要素５、外側マウント４に結合された第二のベアリング要素６、及びベアリング要素５，６の間に配置された、例えば固体ボディー（ｓｏｌｉｄ ｂｏｄｙ）として実施される中間パーツ７、を含む。ベアリング要素５，６はそれぞれ薄い弾性物質から成り、中間パーツ７と共にエレメント１の静的に規定されるベアリングを構成する。ベアリング要素５は、要素５を中間エレメント７に結合する小さなブリッジ要素、又は、キャットウオーク８を構成し、半径方向、又は、接線方向でのベアリング要素５の十分な可撓性、又は、しなやかさを保証する側方の溝を有する。

ベアリング要素６（図１ｂ）は、二つの自由度で回転可能な弾性エレメントである。これは図２に示されているようなヒンジ構造で置き換えることができる。弾性エレメント６が図１ｂに再び示されており、二つの規定された回転軸ＡとＢを有するロッド９が、エレメント６の軸Ａ’とＢ’の方向にエレメント６の回転を実行する。二つの回転の自由度は、互いに独立に実行される。各回転自由度は、てこによって、又は、互いにヒンジで結合されたてこ構造によって平行移動（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）の自由度に変換できる。

したがって、二つの回転自由度、又は、二つの平行移動の自由度、又は、一つの回転自由度と一つの平行移動の自由度の組み合わせ、が本発明によって独立に実現される。

ブリッジ要素８は、二つの力、又は、二つのトルク、又は、一つの力と一つのトルクの組み合わせが、サポート２、又は、サポートがない場合は光学エレメント１に直接作用する作用点（ｐｏｉｎｔ ｏｆ ａｔｔａｃｋ）を含む。図１によれば、ブリッジ要素８はサポート２、又は、光学エレメント１と調整手段の間のリンクである。好ましくは、光学エレメント１は三つのベアリング点によって、最終的には内側リング、又は、内側サポートによって、平衡を保って保持される。このことは、各調整手段によって、二つの自由度が独立に調整されるということを意味する。

中間エレメント７で、光学エレメント１に対して半径方向に伸びる弾性スティック９は固定されてアジャスターの役目をする。スティック９に加えられるトルクが中間パーツ７に矢印Ｂの方向に作用すると、中間パーツ７が動かされてベアリング要素６の曲げを生ずる。

スティック９は長さがＣで、これはブロック７内のスティック９の作用点、すなわち、その中央の点、とブロック７のキャットウオーク８の接触線の間の長さｄの倍数である。関係Ｃ ： ｄは、作業アームの長さと荷重アームの長さの間の正規（ｒｅｇｕｌａｒ）縮小関係を構成する。しかし、スティック９はきわめて高い弾性を有する物質で作られているので、縮小の関係ははるかに大きく、例えば因子１００倍も大きくなる。一定の力を費やしたときに、硬い、又は、実質的に硬い位置決め手段を用いる現在の技術で可能なよりもはるかに小さな、したがって、はるかに敏感な（ｓｅｎｓｉｂｌｅ）調整が軸方向及び接線方向で実現される。

スティック９によってエレメント７が方向５１で曲げられたときに要素５と６がどのように動くかが概略図（図１ｃ）に示されている。両方の要素５と６はヒンジ点ａ， ｂ， 及びｃを含むことに注意しなければならない。それによって、光学エレメント１の位置を、半径方向に大きな動きを生ずることなく、光軸（ｚ−軸）の方向にかなり変化させることが可能である。

別の実施形態（図２ａ， ｂ）では、内側マウントと外側マウントの間に挿入するのに適当な中間パーツ１０は、中間パーツを構成するブロック１１を含み、ブロック１１にトルク、又は、力を伝達するための作用手段がブロック１１に作用し、それによって内側マウントに作用する。ブロック１１は、内側マウントに直接、又は、内側マウントに属する薄い金属プレート１３に短いねじれスティック、又は、十字の形のエレメント１２によって結合される。このアレンジメントが第一のベアリング要素を構成する；三つのベアリング点で位置決めされる内側リングは静的に実質的に、又は、近似的に規定されるベアリングを有する。

他の側で、ブロック１１は、ブロックの形を有する別のエレメント１６に、互いに対して鈍角で配置された二つの金属プレート１４，１５によって結合される。エレメント１６は、それ自体、互いに対して傾いた二つの金属プレート１７，１８によって外側マウントに結合される。金属プレート１４，１５は、エレメント１６及び金属プレート１７，１８と共にカルダン（ｃａｒｄａｎｉｃ）ヒンジ、又は、ジョイントを構成する第二のベアリング要素を構成し、これが内側マウントを三つのベアリング位置で空間の全ての方向に傾けることを可能にする。ブロック１１で、トルクは図１に示された弾性スティックと同様に作用することができる。

図２ａ， ｂに示された中間パーツ、又は、調整手段１０は、例えば、以下で説明するようにスティック２０によってブロック１１を傾けるために、外側マウント１９の凹所（図２ｃ）に挿入される。エレメント１２（図２ａ）及びエレメント２１（図３）は、図１の実施形態で示されるようなエレメント５とエレメント８を含む静的に規定されるベアリングの別の実施形態である。

図１ａの弾性エレメント６は、図２ｃに示されているような“カルダン（ｃａｒｄａｎｉｃ）”形態のヒンジで置き換えることができる。二つのカルダン軸１００と２００が設けられ、軸２００は軸１００に対して−そうである必要はないが−直角であってよい。硬い、又は、弾性的、又は、可撓的てこ３００をエレメント１２に固定することができるが、ここでエレメント１６の凹所、又は、くり抜きがてこ３００の自由な動きを可能にしなければならない。てこ３００が光軸５１の方向に作動されると、パーツ１１とパーツ１６は軸１００のまわりに傾く運動を起こす。てこ３００が光軸５０の方向に作動されると、パーツ１６はその回転位置にとどまるが、他方パーツ１１はその軸２００のまわりで回転する。ここで、リング２と光学エレメント１は二つの回転軸１００と２００によって、すなわち、軸方向及び接線方向の回転で、位置決めできる。軸１００の位置は保持エレメント１７と１８の配置によって規定される。

一般に、図１に示されているような二つの自由度で回転できる弾性エレメント６は、図２ａ−ｃに示されているような二つの定められた回転軸を含むヒンジ構造によって置き換えることができる。

調整手段１０（図４）は、外側サポート１９の周上に三重複で配分されて、内側サポート２２によって担持されるレンズ２３、又は、ミラーやレチクルなど別の光学エレメントの位置決め、移動、又は、シフトを可能にする。したがって、本発明に従って同心サポート・システムの中心に光学エレメントを担持することにより光学エレメントを６つの自由度全部で調整することが可能になり、各自由度は他の自由度と独立に調整できる。現在の技術で不利であると教示される二つ以上の自由度のカプリングは少なくとも実質的に回避される。

さらに別の実施形態（図６ａ，６ｂ、７）は、拡張された本発明の原理を示しており、図１の中間パーツ７、又は、図２ａ、２ｂ、２ｃの中間パーツ１１が、それぞれ、複数のセグメントを有する、又は、閉じた形態を有するリングによって実施されている。

後者の形は図５，６ａによって示されている。そこでは光学エレメント２４は内側マウントに保持されている。ここで中間リング２７が内側マウント２５と外側マウント２６の間に配置されている。このようなシステムの利点は、三つのコンポーネント、内側リング、又は、内側サポート２５，介在、又は、中間リング、又は、サポート２７及び外側リング、又は、バレル２６で光学エレメント２４を担持すると、強制する力、例えば外側サポートに作用する強制力が小さくなり、したがって、変形も小さくなるということである。

適当な調整構造が図７ａ，７ｂ，７ｃに示されている。これらの調整構造は、薄いばねスティック、又は、例えばＵ−形で曲げることができるねじりばねによって実施された、、又は、細いワイヤによって実施された一つ、又は、複数の弾性手段を含む。

図６ａに示された実施形態では、光学エレメント２８は内側マウント、又は、内側リング２９に担持され、内側マウント、又は、内側リング自体は中間リング３１に配置されている。このリング３１は、第二のベアリング要素３２によって外側サポート、又は、外側リング３３に担持されている。外側サポート３３は、ワイヤによって実施できる撓み、又は、弾性エレメント３４によって対物レンズのバレルに担持される。さらに、光学エレメントの位置を保つために、固定スティック３６，３６が外側サポートと弾性エレメント３４の間に設けられる。

図６ａに示されているベアリング要素３０，３２はそのように実施され、内側リング２９が変形したときに対物レンズのバレル、又は、サポートに対する内側マウント２９、したがってエレメント２８，の高い移動性を可能にし、中間リング３１と内側リング２９の各々の静的に定められる担持（ｂｅａｒｉｎｇ）を実現する。

図６ａに示されているような中間リング３１の代わりに、別の形として、例えば、上面図では長方形の形を有する中間エレメント３７（図６ｂ）をベアリング要素３８，３９と共に用いることもできる。ベアリング要素３８，３９は、光学エレメント２８，中間エレメント３７及び対物レンズのバレルの半径方向の軸に関して対称である。ここで、ベアリング要素３９は、内側リング２９の静的に定められる担持（ｂｅａｒｉｎｇ）を実現するような仕方で実施される。ベアリング要素３８は、回転に関して全ての軸のまわりで変形できる堅い（ｓｔｉｆｆ）球形ジョイントと考えられる。

光学エレメント２８は、ベアリング要素４０，４１（図６ｃ）が内側マウント３１、又は、外側マウントに向いた外側エッジの領域に位置し、内側マウント３１及び外側マウントにそれぞれ面する外側エッジの領域で中間エレメント４２の半径方向の軸に関して各々ずれている。中間エレメント４２は、好ましくは、内側マウント３１に面するエッジ及び外側マウント３３に面するエッジが、好ましくは、内側マウント３１の曲率及び外側マウント３３の曲率に対応する曲率を有する。ベアリング要素４０，４１は、ベアリング要素３８，３９と同様の仕方で組み立てられる。

別の実施形態（図７ａ，７ｂ）では、実質的に中間パーツとして組み立てられた内側マウント３１と外側マウント３３の間に中間パーツ４３が設けられる（図６ｃ）。シフトした配置で位置決めされ図６ｃに従って設けられたベアリング要素４０，４１とは別に、弾性スティック４４が設けられる。これにより、外側マウント３３に対する内側マウント３１の動きが中間エレメント４３，４６の変形によって発生される。変形は図７ａに示された実施形態による弾性スティック４５の変形によって実現される。

別の実施形態（図７ｂ）では、中間エレメント４６は、図７ｃのように曲げられるブラケット、又は、クランプ４７によって変形される。最後に示された両方の実施形態で、それぞれ、変形した中間エレメント４３、又は、４６に結果としての力、又は、モーメントは何も作用しない。

図８ａは、回転点４９で担持される２アームてこ４８の例によって古典的なてこの原理を示している。ここでは純粋に幾何的な関係が与えられる。すなわち、力のてこアームの関数としての作業アームＶ２：Ｖ２＝ｄ×Ｖ１． 二つのアーム、又は、唯一つのアームを有するこのようなてこで、弾性物質が用いられると、力のてこアームのばねの硬さがｃ１（図８ｂ）で作業アームのばねの硬さがｃ２であるとすると、縮小（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）、又は、伝達（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）はＶ２＝ｄ×Ｖ１からＶ２＝ｃ１／（ｃ１＋ｃ２）×Ｖ１に変化する。ここで、伝達、又は、逆（ｒｅｃｉｐｒｏｑｕｅ）伝達（縮小）は構成要素のこわさに依存する；これは、例えば、ｃ２＝１００×ｃ１を意味する。

この原理は公知であり、例えばＭｉｃｈｅｌｓｏｎばねによって実現される。図８ｂに示された組立体のエネルギー・バランスを考えると、弾性エレメントに貯えられる仕事はエレメントのこわさ（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）の逆数である。このことは、１００倍堅いばねでは、力が及ぼす仕事全体の１００分の１しか貯えられないと言うことを意味する。本発明では、力と硬さをコントロールするこの原理が光学エレメントのマウントに応用される。本発明の実施形態は、カルダン（ｃａｒｄａｎｉｃ）ジョイント、又は、ヒンジの原理によって実現される（図１−４）；同様に、同心リングを含む実施形態も実現される。第一のケースでは、硬さｃ２を有するばねがカルダン・ヒンジによって実現され、第二のケースでは、中間リング２７（図５）、３１（図６ａ）のこわさ、、又は、中間パーツ３７（図６ｂ）、４２（図６ｃ）のこわさによって実現される。

こわさｃ１を有するばねは、カルダン・ジョイント、、又は、別の場合、中間リング、又は、中間パーツを曲げるための細いワイヤ、渦巻きばね、、又は、ねじりばね（ブラケット４７）（図７ｂ， ｃ）であってよい。この場合、ばねの両端が中央のリングａに作用し、作用した領域でそれを曲げる。カルダンでは（Ｉｎ ａ ｃａｒｄａｎｉｃ）、ねじりばねであってもよいが、ばねに外側リングから張力が光学エレメントの内側組立体に半径方向に作用する。

これまでに述べた“光学エレメント”は、光学エレメント自身、又は、そのフランジを意味する。本発明によれば、本明細書の全体にわたって、ソフト・マウント、又は、そのコンポーネントのこわさが低い、又は、硬さが低いと言われるときはいつでも、こわさ、又は、硬さは光学エレメントの位置を定めるマウントのこわさ、又は、硬さと比較していると理解すべきである。

本発明の別の実施形態（図９ａ−ｃ）では、図４に示されたような調整機構１０の代わりに、サポート部材２２の外周上に１２０度ピッチの規則的間隔で三つの調整可能な弾性エレメント１００が設けられ、エレメント１００の各々により光学エレメント２３を二つの自由度で調整することができる。

エレメント１００の各々は第一のフラットばね、又は、板ばね１０１と第二のフラットばね、又は、板ばね１０２を含む。第一のフラットばね１０１は、レンズ２３の半径方向に曲げることができ、サポート部材２２と第二の弾性ばね１０２に結合される。第一のばね１０１は、第二の弾性ばね１０２によって加えられる第二の弾性力から第一の弾性力を発生し、第一の弾性力をサポート部材２２に加える。

ばね１０２は、マイクロメータねじとして実現され外側リング１９に担持された圧縮部材１０３と１０４によってそれに力が加えられると半径方向に曲がる（図２参照）。

次にばね１０２は他のばね１０１に、ばね１０１，１０２を結合する小さなブリッジ１０５によって圧縮力を加える。部材１０３と１０４が両方共同じ向きに回転されて光学エレメント２３を半径方向に動かす場合、圧縮力は部材１０３と１０４によって加えられる。

しかし、部材１０３と１０４が互いに逆の向きに回転される場合、モーメント力、又は、トルクがばね１０１に加えられ、他のばね１０２に伝達される。それにより、光学エレメント２３を担持するリング２２が光軸（ｚ−軸）に対して傾いた方向に動かされる。圧縮部材１０３，１０４の代わりに、張力部材を同じ位置に挿入し、それらがばね１０２に張力を及ぼし、それがばね１０１によって光学エレメント２３に伝達されるようにしてもよい。部材１０３，１０４はリング１９、又は、レンズ・バレルの挿入孔に挿入される。それらは、ばね１０２の中央ファイバー１０６から等しい距離に配置される。

別の実施形態（図９ｂ）では、部材１０３，１０４は弾性ロッド１０７，１０８で置き換えられ、それが各々ばね１０２にモーメントを加える。ロッド１０７，１０８は、リング１９の挿入孔に担持される。チューニング、又は、調整機構１０９，１１０によってロッド１０７，１０８に調整力を加えてそれらをＡの方向に回すことができる。別の実施形態では、ロッド１０７，１０８はどちらも同じＢの方向に回されてエレメント２３の接線方向の調整を行うことができる。しかし、ロッド１０７，１０８が反対の方向Ｂで張力を受けると、光学エレメント２３の半径方向の軸のまわりの回転運動が実行される（第三の自由度）。

本発明の別の実施形態（図１０）では、固定マウント２００が光学エレメント２０１を硬く保持する。固定マウント２００はヒンジ部材２０３を含むバイポッド（ｂｉｐｏｄ）構造２０２によって平衡状態で担持される。板ばね２０５，２０６がマウント２００に静的モーメントを加える役目をする。

しかし、本発明によると、ベアリング部材２０２は少なくとも二つの自由度での光学エレメント２０１の調整を可能にする。したがって、少なくとも一つのてこアーム２０８が設けられ、それがベアリング部材２０２にＣの方向、又は、Ｄの方向にモーメントを加える。これによって固体（ｓｏｌｉｄ ｂｏｄｙ）ヒンジ、又は、十分な弾性を有するベアリング部材２０２を少なくとも二つの平行でない回転軸のまわりに回転させることが可能になり、マウント２０１によって光学エレメント２０１に作動力、又は、作動モーメントを及ぼすことなく光学エレメント２０１を位置決めできる。

別の実施形態によれば、光学エレメント３００（図１１）は弾力マウント３０１上に配置される。マウント３０１は内側リング３０２に取り付けられ、それはヒンジ、又は、ベアリング構造３０４によって中間リング３０３に、又は、内側リング３０２を保持するベアリング要素に結合される。

中間リング３０３は、別のベアリング要素３０６によって外側リング３０５に結合される。ベアリング３０４と３０６は、カルダン（ｃａｒｄａｎｉｃ）要素、又は、平衡（ｉｓｏｓｔａｔｉｃ）要素であり、中間リング３０３が内側リング３０２と外側リング３０５の間の結合エレメントとなって光学エレメントを少なくとも二つの自由度で位置決めすることを可能にする。本発明によるギアボックス３０７が内側及び外側リング３０２，３０５の間に用いられる。ギアボックス３０７は、中間リング３０３の変形を実行し、それにより内側リング３０２の外側リング３０６に対する位置が調整される。

内側リング３０２に用いられる別のエレメント３０９は、アクチュエータ３１０，例えばボイスコイル・アクチュエータ、によって、電歪エレメント、又は、像形成エラーを補正するその他の手段、例えば空気圧、又は、油圧手段によって、調整できる。それにより、弾力マウント３０１が調整される。これにより光学エレメント３００の変形を実行して、エレメント３００の像形成エラーを補正できる。この実施形態は光の多重波形を露光装置によって露光させる配置を提供する。

図１ａは、内側サポートによって支持された光学エレメントを示す上方斜視図であり、光学エレメントは二つの調整手段を有する中間パーツによって担持される。 図１ｂは、図１ａの細部を示す図である。 図１ｃは、図１ａのエレメントを示す概略図である。 図２ａは、外側サポートと中間パーツの間に配置されたベアリング要素を示す拡大された斜視図である。 図２ｂは、外側サポートと中間パーツの間に配置されたベアリング要素を示す拡大された斜視図である。 図２ｃは、外側サポートと中間パーツの間に配置されたベアリング要素を示す拡大された斜視図である。 図３は、内側サポートと外側サポートのある断面を示す図であり、図２ａ， ｂによる中間パーツがそれらの間に配置されている。 図４は、三つの中間パーツを含む、内側サポートと外側サポートの間に配置された光学エレメントを示す上面図である。 図５は、中間パーツを示す図である。 図６ａは、内側リングに配置された光学エレメントを調整するための弾性手段のある形態を示す図である。 図６ｂは、図６ａの細部を示す拡大された図である。 図６ｃは、図６ａの細部を示す拡大された図である。 図７ａは、中間パーツの別の詳細図である。 図７ｂは、中間パーツの別の詳細図である。 図７ｃは、中間パーツの別の詳細図である。 図８ａは、硬さによってコントロールされる縮小という本発明のコンセプトを現材技術によるてこの原理と比較して示す図である。 図８ｂは、硬さによってコントロールされる縮小という本発明のコンセプトを現材技術によるてこの原理と比較して示す図である。 図９ａは、光学エレメントを調整するための二つのマイクロメータねじ、又は、複数のてこを含む調整機構を示す概略断面（ｓｅｃｔｉｏｎａｌ）図である。 図９ｂは、光学エレメントを調整するための二つのマイクロメータねじ、又は、複数のてこを含む調整機構を示す概略断面（ｓｅｃｔｉｏｎａｌ）図である。 図１０は、調整機構を備える他の実施形態を示す図である。 図１１は、調整機構を備える他の実施形態を示す図である。

Claims (13)

1. 光学エレメントをマウントに対して位置決めするための組立体であって、前記光学エレメントが位置決め構造によって位置決め可能であるものにおいて、
   前記位置決め構造は、第1の位置から第２の位置まで延びる、少なくとも一つの弾性手段を有する位置決め手段を備え、
   前記弾性手段は、前記第２の位置で、前記光学エレメント自体、前記光学エレメントのフランジ、前記光学エレメントを保持するホルダー、および、前記光学エレメントを支持するサポートのうちいずれか一つに機械的に結合し、
   前記弾性手段は、外部から加えられる前記第１の位置における前記弾性手段の第１の動きが、独立に二つの自由度で前記光学エレメントの位置決めの動きを生成するように、前記第２の位置における前記弾性手段の第２の動きを生ぜしめ、
   前記弾性手段は、前記位置決め手段が実質的に剛体手段であったとした場合と比較して、前記弾性手段の前記第１の位置と前記第２の位置との間の弾性的な変形により、前記第１の動きを前記第２の動きに縮小して伝達するものであり、
   前記弾性手段は、弾性てこ又は弾性ロッドを含むことを特徴とする組立体。
2. 前記弾性手段は、前記第２の位置で前記ホルダー又は前記サポートに結合し、前記ホルダー又は前記サポートが、前記弾性手段によって力、又は、トルクが加えられる少なくとも一つの平衡（ｉｓｏｓｔａｔｉｃ）マウントを含み、
   前記平衡マウントは少なくとも二つの自由度で調整可能である、ことを特徴とする請求項１に記載の組立体。
3. 前記少なくとも一つの平衡マウントがバイポッドである、又は、バイポッド構造である、ことを特徴とする請求項２に記載の組立体。
4. 前記弾性手段は、二つの圧電又は電歪アクチュエータ、二つのモータ、および、二つの空気圧又は油圧手段により、二つの方向、又は、自由度の各々で移動可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の組立体。
5. 三つの前記弾性手段を備え、各々の前記弾性手段が二つの方向、又は、複数の自由度で、移動可能であるように設けられる、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の組立体。
6. 前記三つの弾性手段は、互いに実質的に１２０度の角度離れて配置されている、ことを特徴とする請求項５に記載の組立体。
7. 前記弾性手段は、少なくとも一つのねじ、特にマイクロメータねじによって移動可能、又は、調整可能である、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の組立体。
8. 前記マウントは、外側リングを備え、前記少なくとも一つのねじが、前記外側リング、又は、前記外側リングに接続された中間リング（２７）に担持される、ことを特徴とする請求項７に記載の組立体。
9. 前記中間リング（２７）が、静的に固定されるような仕方で前記外側リングに結合されている、ことを特徴とする請求項８に記載の組立体。
10. 前記中間リング（２７）がばねエレメントによって前記外側リングに結合されている、ことを特徴とする請求項９に記載の組立体。
11. 前記ばねエレメントが、前記中間リング（２７）と前記外側リングの間で互いから少なくとも実質的に等しい距離離れて分布している、ことを特徴とする請求項１０に記載の組立体。
12. 前記ばねエレメントが堅い（ｓｔｉｆｆ）、ことを特徴とする請求項１０、又は、１１に記載の組立体。
13. 投影対物レンズが、請求項１から１２の何れか１項に記載の組立体を備えることを特徴とするマイクロリソグラフィー用の投影露光装置。

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