KR101279666B1 - 광학 조립체 - Google Patents

Abstract

하우징의 내부에서 구조체, 특히 대물렌즈(1, 8) 내에 또는 조명 또는 노출 시스템 내에 지지되는 광학 조립체이며, 적어도 하나의 광학 소자, 특히 렌즈(34, 35), 거울 또는 조리개(9)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 소자는 적어도 하나의 조작기에 의해 영향받을 수 있는 광학 조립체에 있어서, 상기 적어도 하나의 조작기(10, 22, 25)는 하우징의 외부에 배치되거나 분리 수단의 도움으로 완전히 또는 상당히 분리되는 보유 수단에 배치되며, 상기 구조체의 내부에서 조작기(10, 22, 25)와 이 조작기(10, 22, 25)에 의해 영향받게 될 소자 사이에는 효과적인 결합이 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 조립체가 제공된다.

Description

광학 조립체 {OPTICAL ASSEMBLY}

본 발명은 하우징의 내부에서 구조체, 특히 대물렌즈 내에 또는 조명 또는 노출 시스템 내에 지지되는 광학 조립체로서, 적어도 하나의 광학 소자, 특히 렌즈, 거울 또는 조리개를 포함하고, 상기 적어도 하나의 소자는 적어도 하나의 조작기에 의해 영향받을 수 있는 광학 조립체에 관한 것이다.

이러한 조작기는 광학 소자 자체에 대해 또는 이 소자를 주변에서 둘러싸는 지지체 또는 마운트에 대해 광학 소자의 접선 또는 반경 방향으로 광축에 평행하게 힘을 가하도록 작용한다.

US 5 973 863에 따르면 그 내부에서 액추에이터(도4, 5)가 광학 거리의 길이를 변경하는 노출 투사 장치가 기재되어 있다. 액추에이터는 렌즈의 마운트에 작용하여 마운트를 이웃하는 렌즈의 마운트에 대해 렌즈와 함께 시프트시키며, 렌즈의 마운트는 서로에 대해 글라이딩 방식으로 배열된다. 이 장치에서는 두 마운트 사이에서의 입자의 밀폐 배제가 실현될 수 없다. 기계식 액추에이터 대신에, 전압에 종속되는 전기변형(electrostriction) 때문에 노출 장치의 광축 방향으로 상이한 연신율을 갖는, 인장 의존성 압전 소자가 적용될 수 있다.

US 6 246 528 B1에는 가변 초점 길이를 갖는 렌즈가 개시되어 있다. 이 렌즈는 두 개의 광학 경계면 및 하나의 합성 탄성변형가능하고 투명한 굴절체를 포함하며, 이 굴절체는 반경방향으로 효과를 갖는 액추에이터 예를 들면 그 측방 주위에 배치되는 마이크로미터 스크루에 의해 인장에 노출될 수 있다.

US 6 307 688 B1에는 인장 또는 압력, 응력 또는 변형을 가하기 위해 광학 소자, 특히 렌즈의 반경 방향으로 작용하는 액추에이터의 적용이 공지되어 있다. 렌즈를 지지하는 내부 마운팅 링과 외부 마운트 사이의 영역에는 T형태의 레버가 사용되어 마운팅 링에 힘을 가한다. 힘을 가하기 위한 기계적 수단 대신에, 압전 수단에 의해서 또는 각각의 모터나 엔진이 구비된 유압, 공압 또는 전기 유닛에 의해서 힘이 발생될 수도 있다.

US 2001/0038500에 따르면, 노출 장치의 렌즈에 그 외주에 대해 접선 방향으로 작용하기 위한 액추에이터로서 압전 소자가 바람직하게 사용된다. 또한, 액추에이터에 의해 스윙 운동 또는 변위가 이루어진다.

액추에이터 또는 센서로서 전자 수단에 의해 제어가능한 부품을 적용할 때는, 광학 시스템에 에너지가 제공되어 국소 워밍업을 유도한다. 워밍업으로 인해 광학 소자 또는 그 마운트가 시프트되거나 변형되고 이는 촬영 실패로 이어진다.

공지된 광학 장치에서 액추에이터 및 센서는 종종 노출 장치의 내부에 또는 주위에 배치된다.

본 발명의 목적은 광학 소자 상호 간의 배열 안정성 및 촬영 정확성이 향상될 수 있는 광학 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 본 명세서의 시작 부분에 언급한 구조체로서, 적어도 하나의 조작기가 하우징의 외부에 배치되거나 분리 수단의 도움으로 완전히 또는 상당히 분리되는 보유 수단에 배치되며, 상기 구조체의 내부에서 조작기와 이 조작기에 의해 영향받게 될 소자 사이에는 효과적인 결합이 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 조립체에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면, 열을 발생하는 조작기 또는 액추에이터 또는 기타 열 발생 설비는 광학 소자로부터 완전히 또는 상당히 분리된다. 이런 식으로 액추에이터에 의해 발생된 열이 대물렌즈 또는 노출 시스템에 침투할 수 없다. 액추에이터 유닛과 대물렌즈 또는 노출 시스템을 분리시킴으로써, 광학 소자를 능동적으로 조작하기 위해서는 예를 들어 기계적 연결 소자가 필요하다. 연결 소자에 의해 발생될 수 있는 입자는 대물렌즈 또는 노출 시스템에 침투되지 않아야 하는 바, 본 발명에 따르면 침투나 침입을 방지하기 위한 수단이 기재되어 있다.

본 발명의 유리한 실시예는 종속항, 상세한 설명 및 도면에 나타나 있다.

유리하게, 본 발명의 일 실시예는 조작기를 포함하며, 이 조작기는 능동 구동 소자이거나 이를 포함하며, 바람직하게 상기 조작기는 비접촉 측정을 위한 전자 소자, 센서 또는 액추에이터나 다른 기기를 포함한다.

바람직하게, 상기 조작기는 측정 장치, 특히 비접촉 측정을 위한 레이저 또는 전자 소자 또는 다른 측정 설비, 또는 구동 소자, 특히 모터나 액추에이터의 운동을 기록하여 이를 제어 컴퓨터에 보내기 위한 액추에이터를 포함한다.

유리하게, 소망의 운동에 중첩되는 요동이나 진동과 같은 유해한 운동을 분리시키는 분리 소자에 구동 소자, 특히 모터 또는 액추에이터가 결합될 수 있다. 상기 분리 소자는 따라서, 예를 들어 샤프트나 푸시 또는 구동 로드의 단일의 소망 운동을 하우징의 내부로 보내어 위치를 변경하거나 광학 소자를 예를 들어 그 높이가 변하도록 시프트시키기 위한 댐퍼를 포함한다. 하우징 또는 조작기에 의해 영향받을 대물렌즈 또는 노출 시스템의 내부에서 광학 소자와 조작기 사이의 효과적인 연결은 구조체에 의해 또는 전기력이나 자기력을 인가함으로써 실현된다. 바람직하게, 시스템은 상기 효과적인 결합이 샤프트, 특히 가요성 또는 카르단(cardanic) 샤프트, 스레드(thread), 스트랜드(strand), 로드(rod), 특히 커넥팅 로드, 복수의 로드를 포함하는 구조체에 의해 또는 스프링에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.

다른 유리한 실시예에서, 조작기를 시일, 특히 고무 또는 합성수지 재질의 O-링에 의해 소자에 연결하는 로드, 특히 커넥팅 로드 또는 샤프트 또는 다른 소자는 하우징의 내부에 대해 밀봉된다. 따라서, 대물렌즈 또는 노출 시스템의 내부로의 입자 침투가 방지된다.

대안적으로 또는 추가적으로, 광학 소자의 내부와 외부 사이에 아무런 기계적 연결이 없이 전기장, 자기장 또는 전기장과 자기장의 조합에 의해 광학 소자에 작용하는 조작기가 제공된다. 예를 들면, 외부 자기장을 인가함으로써 렌즈의 영구-자기 마운트가 이동될 수 있다.

유리하게, 조작기는 광학 소자의 하우징 외부의 타워, 링 또는 칼럼 형태의 지지체로 구성될 수 있다. 모터, 센서 또는 전자 부품을 포함하는 실질적으로 단순한 기계적 구조체를 대물렌즈 또는 노출 시스템의 내부로부터 분리시킴으로써, 워밍업 및 진동과 같은 부정적인 영향, 광학 소자의 내부에 배치된 조작기 소자에 의해 초래되는 정비 및 교체 가능성의 축소가 가능한 한 회피된다.

본 발명의 일 실시예에서는, 환형 지지체가 사이공간 또는 갭에 의해 하우징으로부터 분리되며, 따라서 열 복사 및 열 전도, 구동 소자의 파편과 같은 입자의 방출, 및 기계적 진동과 같은 유해한 인자들이 하우징으로부터 그리고 그로인해 광학 소자로부터 분리 유지된다.

대물렌즈를 조정하거나 대물렌즈의 값을 측정하기 위해 필요한 충돌이나 효과와 같은 외부로부터 조립체에 영향을 미치는 바람직한 효과만이 내부의 대물렌즈 또는 임의의 다른 수단에 허용되도록 사이공간은 그 일부에 있어서 외부 공간에 대해 열적으로 및/또는 전기적으로 및/또는 입자의 침입에 대해 절연된다. 사이공간은 환경으로부터의 분리 및 배제를 강화하는, 환형 지지체로 구현되는 일종의 수로(sluice)를 형성한다. 따라서, 지지체로부터의 방향으로, 하우징에 대한 사이공간, 입자의 침투에 대한 제한, 허용되는 온도의 변동 또는 변화가 증가한다. 이는 예를 들면, 사이공간에서 허용되는 온도의 변동이 지지체나 홀더 내에서보다 작음을 의미한다.

또한, 하우징과 지지체 사이의 거리가 측정 장치, 특히 레이저와 거울을 포함하는 시스템에 의해 측정되면 유리한 것으로 판명된다. 이를 위해서, 하우징의 외벽에 거울이 배치될 수 있다. 지지체에 배치된 레이저는 이들 거울에 레이저 빔을 조사하고, 반사된 레이저 빔은 하우징과 지지체 사이의 거리에 대한 정보를 제공하며, 거리 조정을 위한 조정 수단에 의해 하우징과 지지체 사이의 거리를 변경할 수 있다.

유리한 실시예에서, 적어도 하나의 조작기 및/또는 측정 장치는 지지체 및/또는 하우징으로부터 나오는 신호를 평가하기 위해 특히 인터페이스에 의해 제어 컴퓨터 또는 다른 유닛에 연결되도록 배치된다. 마찬가지로 제어 컴퓨터는 조작기, 측정 구조체 및/또는 하우징 내부에 배치된 유닛에 대한 신호를 발생한다.

조작기에서 나오는 열 복사를 감소시키거나 완전히 없애기 위해서, 특히 냉각 핀이 구비된 냉각 재킷이 사용된다. 대안적으로 조작기는 단독으로 또는 고유 하우징에 구비되는 냉각 소자와 함께 존재하며 따라서 하우징은 단열재로 형성되는 것이 바람직하다. 바람직하게, 펠티어(Peltier) 소자가, 전류 소스에 조작기로서 연결되어 조작기가 열을 방출하는 정도로 냉각을 제공하는 냉각 소자로서 기능한다. 대물렌즈 또는 노출 시스템이 냉각 재킷에 의해 둘러싸이는 경우에, 냉각 재킷의 범위에 조작기를 제공하는 것은 공간을 덜 필요로 한다는 점에서 공간적인 장점을 발생한다. 이런 식으로 대물렌즈 또는 노출 시스템은, 냉각 기능을 수행하고 단수 또는 복수의 조작기를 포함하는 셸 구조체로 둘러싸일 수 있다. 이러한 구조에 의하면 조작기의 바람직한 효과만이 대물렌즈 또는 노출 시스템의 내부에 전달되고, 변형, 열복사 또는 열전도는 광학 소자를 지지하는 하우징 내에 진입되지 못한다. 본 발명에 따르면 조작기는 바람직하게 모터 및/또는 액추에이터를 포함한다. 상기 모터는 전기 모터, 즉 회전형 또는 선형 모터일 수 있거나, 또는 공압식 또는 유압식 모터일 수 있다.

본 발명의 다른 유리한 실시예에서는, 능동 또는 수동 분리 소자에 의해 구조체의 하우징에 부착되는 조작기가 제공된다.

또한, 조작기가 수동 감쇠 소자, 특히 스프링, 바람직하게는 소프트 스프링에 의해 하우징에 부착되면 유리하다. 대안적으로, 조작기는 능동 감쇠 소자, 특히 압전 액추에이터에 의해 하우징에 부착된다.

또한, 유리하게, 조작기는 조작기에서 발생한 열이 하우징 내부로 전도되는 것을 방지하기 위해 단열재에 의해 하우징에 결합될 수도 있다.

적어도 조작기의 근방에서 하우징을 둘러싸는 능동 또는 수동 냉각 소자에 의해 조작기가 차단되는 열복사의 차단이 유리하다.

대물렌즈 또는 노출 시스템으로부터 열을 방지하기 위한 다른 수단은, 조작기를 열을 전도하는 연결부 또는 링크에 의해 냉각 소자에 연결하는 것으로 구성된다.

바람직하게, 입자를 차단하는 실드에 의해서, 특히 래비린스(labyrinth) 시일 또는 갭 시일에 의해서 또는 특히 금속이나 고무로 제조된 팽창성 벨로우즈 시일에 의해서 하우징의 내부로부터 분리되는 조작기가 제공된다. 이런 식으로, 액추에이터 또는 조작기는, 합성수지, 접착제, 윤활제 또는 기어 만입부에서 발생되는 마모 부스러기와 같은 유사 물질과 같이 광학 소자를 손상시키는 입자의 발생이 금지된다.

바람직하게, 상기 시스템은, 자기장 또는 전기장에 의해 작동되고 유전체로 구성되는 하우징 내부의 소자에 액추에이터가 외부로부터 작용하도록 구현된다.

본 발명은 또한, 유리하게 센서가 구조체의 외부에 설치되는 시스템에 관한 것이며, 상기 센서는 전기, 자기 또는 전자기 센서, 특히 광학 센서이다.

유리하게, 상기 센서는 냉각 재킷에 의해 둘러싸이고 그리고/또는 센서의 근방에 냉각 소자가 배치되거나, 센서가 단열재로 둘러싸인다.

유리하게, 조작기와 센서 사이에 냉각 소자가 배치된다.

유리하게, 상기 시스템은 조작기 또는 센서에 의해 각각 발생되는 열을 검출하기 위해 조작기 또는 센서의 근방에 열 검출기가 제공되는 것을 특징으로 한다.

다른 장점은, 검출기에 의해 발생한 값에 의해 제어될 수 있고 열을 수용하거나 그리고/또는 이를 냉각에 의해 보상하는 냉각 소자로 구성된다. 발생되는 열의 양은 검출기에 의해 측정될 수 있고, 냉각 소자, 예를 들면 펠티어 소자에는 냉각에 의해 열을 보상하기에 충분한 전압이 인가될 수 있다.

광학 시스템을 차단하기 위해, 본 발명에 따르면, 대물렌즈 또는 노출 시스템에 셸 구조체가 제공되고, 대물렌즈의 내부 셸에는 적어도 하나의 광학 소자가 배치되며 대물렌즈의 외부 셸에는 조작기가 배치된다.

또한, 본 발명은 대물렌즈 내에 배치되는 구조체, 특히 시스템이며, 적어도 하나의 광학 소자, 특히 렌즈, 거울 또는 조리개를 구비하고, 상기 적어도 하나의 소자는 하우징 내에 배치되며, 하우징 내부에 배치된 적어도 하나의 조작기에 의해 영향받을 수 있는 구조체에 관한 것이다. 이 시스템에서, 본 발명에 따르면, 동적 분리 소자에 의해 하우징으로부터 분리되는 적어도 하나의 조작기가 제공된다. 따라서, 대물렌즈의 구조물에, 예를 들면 하우징의 벽의 일부에 능동 소자가 배치된다.

또한, 적어도 하나의 소자, 특히 조작기에 의해 조정되는 소자의 특질이나 특성은 센서 또는 검출기에 의해 확인될 수 있다.

양호한 분리를 제공하기 위해서, 바람직하게는, 하우징의 내측에 조작기 및/또는 센서가 배치된다.

시스템은 상기 분리 소자가 수동 소자, 특히 스프링(35)인 것이 바람직하다. 대안적으로, 상기 분리 소자는 능동 소자, 특히 압전 액추에이터로서 구현될 수 있다.

상기 시스템의 바람직한 실시예에서, 하우징의 내부는 외부 환경에 대해 과잉 압력 하에 설정될 수 있다. 하우징의 내부로부터 하우징의 개구를 통해서 외부로 흐르는 가스 스트림이 충분히 높은 스트리밍 속도를 가지면, 하우징의 외부로부터 내부로 침투하는 입자가 광학 소자에 달라붙거나 소자 상의 코팅과 화학 반응하는 것이 방지된다. 하우징 내부에서의 과잉 압력에 의해, 외부로부터 침투하는 입자에 의해 초래되는 가스 오염이 방지된다.

또한, 조정가능한 스프링이나 공압 또는 유압 실린더가 기계식 액추에이터로서 사용될 수 있다.

특히, 본 발명은 구조체, 특히 대물렌즈 또는 노출 시스템 내에 배치되고, 적어도 하나의 광학 소자, 특히 렌즈, 거울 또는 조리개를 구비하는 광학 시스템 또는 조립체이며, 상기 적어도 하나의 소자는 조작기에 의해 영향받을 수 있고, 상기 조작기는 광학 소자 또는 다수의 광학 소자를 정밀하게 조정하거나 미세 조정하기 위한 기구를 포함하는 광학 조립체에 관한 것이다. 이러한 조작기는 투사-리소그래피, 특히 액침(immersion) 리소그래피 용도 광학 시스템의 정밀한 조정이 필요할 때 본 발명에 따라 사용될 수 있다.

공지된 투사-리소그래피용 시스템에서는, 특정 광학 소자의 위치를 6자유도까지 변경할 수 있도록 다수의 조작기가 사용된다. 운동은 규칙적인 시간 간격으로, 예를 들면 5분 또는 한 시간의 간격으로 이루어지며, 열 드리프트(thermal drift)를 포함하는 드리프트 효과에 의해 초래되는 촬영 실패를 보상하기 위한 능동 위치 제어도 공지되어 있다. 위치의 조정은 대개, 압전 액추에이터를 용량성 센서 또는 고해상도 인코더와 같은 고해상도 위치 센서와 조합함으로써 실현된다.

대안적으로, 최근 기술에 따르면, 나사식 스핀들을 구동하거나 인코더에 의한 커플링-백(coupling-back)을 포함하는 감속 기어와 조합하여 소형 직류 서보모터가 사용된다. 이 방법은 기어 및 나사식 스핀들에서의 대항-운동으로 인해 그 정밀성이 제한되며, 더욱이 고해상도 위치 센서 및 폐쇄형 서보-제어 루프를 요구한다.

통상의 리소그래피에 비해 증가된 조리개로 인해 피스톤의 정밀도에 관한 요건이 여전히 액침 리소그래피에 비해 높기 때문에, 공지의 기술에 의해 달성될 수 없는 높은 정밀도의 조립 중에 점점 더 많은 광학 소자가 조정될 필요가 있을 뿐 아니라, 비교적 짧은 시간 간격(예를 들면, 일주일 또는 한달)으로 조정될 필요가 있다. 이러한 목적을 위해서 최근 기술의 압전 액추에이터는 너무 비싸다.

본 발명의 목적은 필요한 정밀도를 얻기 위한 조정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 광학 소자를 조정할 수 있는 스텝 모터를 포함하는 적어도 하나의 조작기가 제공된다. 상기 소자는 개방 제어 루프 또는 폐쇄 루프에서 사용될 수 있는 스텝 모터에 의해 정밀하게 조정될 수 있다.

본 발명에 따르면, 광학 소자는 마운트의 내부에 배치되며 따라서 광학 소자 자체에 또는 소자를 지지하는 마운트에 조정 소자가 부착된다. 스텝 모터는 광학 소자를 둘러싸는 하우징에 배치되거나 다른 홀더에 배치될 수 있으며, 스텝 모터는 대안적으로 하우징의 외부에 배치될 수도 있다.

바람직한 실시예에서, 스텝 모터는 감속 기어에 의해 광학 소자에 링크되거나 연결된다. 본 발명에 따른 해결책은 액추에이터로서의 스텝 모터를, 대항-운동 및 히스테리시스가 없는 큰 감속비의 감속 기어, 및 스텝 모터의 회전 운동을 소요 인터벌 내에 직선 운동으로 전환하기 위한 간극이 없는 기구와 조합하여 사용한다.

이 특수 용도에서의 스텝 모터의 가장 중요한 장점은 오늘날 단일 칩으로 구입할 수 있고 다수의 모터를 구동 및 제어할 수 있는 구동 전자기기의 단순함에 있다. 이러한 모터는 대개 단일 이동 단계에서 5%의 반복 정확도를 가지며, 그 위치의 커플링백 없이 개방 제어 루프에 삽입될 수 있으며, 따라서 고가의 위치 센서가 필요치 않다. 전원이 오프될 때에도 모터는 충분한 보유 토크(holding torque)를 갖는다.

마찬가지로 중요한 것은 구동 모터에 이어지는 전동 체인에서 간극이 없어진다는 것인 바, 이는 최근의 종래 유성 기어를 사용할 때는 달성될 수 없다. 최근에야 이용가능한 마이크로-조화 유성 구동 기어는 이 문제를 해결하고 스텝 모터의 각 스텝에 대해 1: 1000의 감속비를 제공한다. 마이크로-조화 장치의 순수 회전 운동은 스틱-슬립 효과와 마모 및 찢김이 없는 운동을 보장한다.

유리하게, 본 발명의 일 실시예에 따르면 스텝 모터 및/또는 감속 기어는 편심 드라이브 또는 편심 샤프트를 포함한다. 샤프트의 회전을 훨씬 짧은 운동 간격으로 감속시키도록 기계적 연결부 또는 링크의 구조체를 구동시키는 편심 샤프트가 적용됨으로써, 마이크로-조화 드라이브를 적용하여 회전 운동을 선형 무간극 운동으로 변형시킨다.

유리하게, 0.2 내지 2mm의 편심도를 갖는 샤프트가 적용될 수 있다.

감속 기어가 기계적 감속 수단, 특히 레버를 포함하면 유리하다. 단일 레버 대신에 중실체 힌지에 의해 상호연결되는 다수의 레버가 적용될 수도 있다.

감속 기어로서 마이크로-조화 감속 구동 기어의 적용은 특별한 관심 대상이다. 이러한 마이크로-조화 구동-감속 기어는 예를 들어, 하기 웹사이트 http://www.mikrogetriebe.de/sites/deutsch/p-mikro-g.html에 개시되어 있다.

스텝 모터 및/또는 감속 기어의 영역 또는 분야에서는, 특히 중실체 힌지 또는 모놀리식 소자 및/또는 무간극 예비응력식 볼 베어링 또는 마찰방지 베어링의 가요성 구조물의 적용이 유리하다.

따라서, 본 발명에 의하면, 개방 제어 루프에서 구동될 수 있는 스텝 모터의 적용에 의해 광학 소자가 긴 시간 간격으로 정확히 조정될 수 있다.

또한, 본 발명은 하우징 내부에서 구조체, 특히 대물렌즈 내에 지지되는 광학 시스템 또는 구조체이며, 조작기에 의해 영향받을 수 있는 적어도 하나의 광학 소자를 갖는 광학 시스템 또는 구조체에 관한 것이다. 상기 조작기는 중실체 힌지를 포함할 수 있다.

이러한 조작기는 소자 자체, 특히 광학 소자 자체에 대해 또는 이 소자를 주변에서 둘러싸는 마운트 또는 홀더에 대해 광축에 평행하게 또는 광학 소자의 접선 또는 반경 방향으로 힘을 가하도록 작용한다.

US 5 973 863에 따르면, 노출 장치의 내부에서 광학 거리의 길이를 변경시키기 위해 사용되는 액추에이터(도4, 5)를 포함하는 노출 장치가 기재되어 있다. 액추에이터는 렌즈의 마운트에 작용하여 마운트를 이웃하는 렌즈의 마운트에 대해 렌즈와 함께 시프트시키며, 렌즈의 마운트는 서로에 대해 글라이딩 방식으로 배열된다.

US 6 307 688 B1에는 응력 또는 변형력을 발생하기 위해 광학 소자, 특히 렌즈의 반경 방향으로 효과적인 액추에이터의 적용이 공지되어 있다. 렌즈를 수용하는 내부 보유 링과 외부 마운트 사이의 영역에는 T형태의 레버가 사용된다. 이 레버는 보유 링에 힘을 가할 수 있다. 기계적으로 힘을 발생하는 대신에, 압전식 또는 유압식 유닛에 의해 힘이 발생될 수도 있다.

중실체 힌지를 갖는 최근 기술의 조작기는, 조작기를 조정하기 위해 중실체 힌지를 변위시키는데 필요한 힘이 고도로 변화한다는 단점을 갖는다. 이 필요한 힘은 중실체 힌지의 상승 변위에 따라 상당히 증가한다. 이어서 액추에이터 또는 조작기의 전력 소비가 증가하고 열 소산 역시 증가하는 바, 이는 시스템에 악영향을 미친다.

베어링과 기어에 큰 힘이 작용하면 마모 증대 및 이들 소자의 수명 단축이 초래된다.

최근 기술의 다른 문제는, 탄성 중실체 힌지를 갖는 조작기가 긴 거리에 걸쳐서 양 방향으로 변위되면 이것이 시스템이 그 중립 위치에 있을 때 시스템에 아무런 힘이 가해지지 않는 단점을 가질 수 있다는 점이다. 기어에 나사식 스핀들을 포함할 때, 간극은 스핀들 또는 기어가 위치되어야 할 때 불명확한 상태 또는 부정확성을 초래할 수 있다.

본 발명의 목적은 최근 기술의 단점을 회피하는 광학 시스템을 생성하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 문제는, 중실체 힌지에 의해 가해지는 힘을 상쇄시키거나, 중실체 힌지에 의해 그 변위에 따라서 가해지는 힘 또는 토크를 적어도 부분적으로 보상하는 소자를 조작기가 포함하는 전술한 시스템에 의해 해결된다.

본 발명에 따르면, 단수 또는 다수의 중실체 힌지의 스프링력을 상쇄하거나 보상하도록 조작기에 자석, 특히 전자석이 배치된다.

본 발명의 유리한 실시예는 종속항, 상세한 설명 및 도면에 나타나 있다.

바람직하게, 본 발명은 대물렌즈 또는 노출 시스템, 특히 투사 노출 시스템에 적용된다.

본 발명은 또한, 제1 및 제2 수단을 포함하는 조작기에 의해 영향받을 수 있는 적어도 하나의 광학 소자를 갖는 광학 시스템을 포함하는 마이크로-리소그래피의 투사 노광기에서의 대물렌즈 또는 조명 또는 노출 시스템이며, 상기 제1 수단은 반발력 및/또는 반발 토크를 발생하는 대물렌즈 또는 조명 또는 노출 시스템에 관한 것이다. 상기 조작기는, 제1 수단에 의해 발생되는 반발력 및/또는 반발 토크를 상쇄하고 제1 수단에 의해 발생되는 힘 및/또는 토크를 적어도 부분적으로 보상하는 제2 수단을 포함한다.

본 발명에 따른 대물렌즈 또는 노출 시스템은 제2 수단이 제1 수단의 힘 및/또는 토크를 보상하도록 설계되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 대물렌즈 또는 노출 시스템의 다른 실시예에서, 제2 수단은 제1 수단의 힘 및/또는 토크가 과도 보상되도록 구성된다.

대물렌즈 또는 노출 시스템의 바람직한 실시예에서, 제1 수단은 탄성 중실체 힌지로서 설계되는 힌지를 포함한다.

전술한 대물렌즈 또는 노출 시스템은 다른 실시예에서, 제2 수단이 자석, 질량체, 스프링 또는 커패시터 또는 그 조합을 포함하도록 설계되는 것이 바람직하다.

유리하게, 상기 소자로서 자석, 질량체 또는 스프링이 사용된다. 또한, 이 소자는 레버에 의해 중실체에 인가된다.

유리하게, 시스템의 일 실시예는, 중실체 힌지 또는 다수의 중실체 힌지에 작용하기 위한 구동 아암의 양 측에, 구동 아암에 힘을 가하거나 또는 중실체 힌지에 의해 발생된 힘을 중실체 힌지의 변위 또는 토크에 따라서 적어도 부분적으로 보상하기 위한 소자를 포함한다.

유리하게, 상기 대물렌즈 또는 노출 투사 시스템은 제2 수단이 각각 거리 또는 각도의 함수인 힘 또는 토크를 발생하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 도면을 참조하여 예시적인 실시예를 통해서 보다 자세히 설명될 것이다.

도1은 측방향으로 배치된 조작기를 갖는 대물렌즈의 개략도이다.
도2는 조작기가 단열재에 의해 부착되어 있는 대물렌즈의 횡단면도이다.
도3은 냉각 장치에 의해 차폐되는 조작기가 결합된 대물렌즈의 횡단면도이다.
도4는 그 하우징의 벽이 능동 또는 수동 냉각 장치에 의해 외부로부터 차단되는 대물렌즈의 횡단면도이다.
도5는 열전도성 연결부에 의해 조작기가 연결되는 외부 냉각 장치를 갖는 대물렌즈의 횡단면도이다.
도6은 외부에 고정되는 조작기로부터의 입자-실드에 의해 차단되는 대물렌즈의 횡단면도이다.
도7은 대물렌즈를 조작기에 연결하기 위해 대물렌즈의 하우징의 벽에 있는 래비린스-시일의 상세의 횡단면도이다.
도8은 조작기가 벨로우즈 시일에 의해 연결되는 대물렌즈의 횡단면도이다.
도9는 O-링 시일을 갖는 대물렌즈의 횡단면도이다.
도10은 접촉하지 않고 광학 기기에 영향을 미치는 자기 조작기를 포함하는 대물렌즈의 횡단면도이다.
도11은 능동 또는 수동 감쇠 소자에 의해 대물렌즈 내의 조정가능한 광학 소자에 접합되는 조작기가 그 외부에 배치된 대물렌즈의 횡단면도이다.
도12는 스프링에 의해 분리되는 내부 액추에이터를 포함하는 대물렌즈의 내부로부터의 상세의 횡단면도이다.
도13은 렌즈의 평면도와 더불어 광학 구조체의 횡단면도이며, 그 내부에 렌즈가 배치된 대물렌즈를 그 내부에 조작기 및 기타 유닛이 배치된 지지체가 둘러싸는 상태의 도시도이다.
도14는 렌즈, 대물렌즈, 및 지지체를 수직방향으로 도시하는 종단면도이다.
도15는 스텝 모터 및 운동을 전달하는 기계적 전달 부재를 포함하는 구동 기구의 개략적 종단면도이다.
도16은 추가 감속 수단을 포함하는 도15에 따른 구동 기구의 다른 실시예의 도시도이다.
도17은 조리개의 박판의 평면도이다.
도18은 구동 아암의 양 측에 고정되는 두 개의 자석을 포함하는 박판용 구동 아암의 도시도이다.
도19는 구동 아암에 효과를 미치는 힘(F)을 진폭(A)에 따라 도시한 도면이다.
도20 내지 도22는 조리개의 박판의 구동 아암에 힘 또는 토크를 가하기 위한 여러 실시예의 도시도이다.

대물렌즈(1)(도1)는 예를 들어 렌즈, 프리즘, 격자(grating)와 같은 광학 소자(도시되지 않음) 및 기타 광 회절 소자를 다수 포함한다. 개별 소자를 조정하거나 개별 소자의 특성을 변경시키기 위해, 예를 들어 액추에이터, 압전식 액추에이터, 센서, 검출기 등의 조작기가 제공되는 바, 이들 조작기는 대물렌즈(1)와 떨어져서 타워(2, 3)에 설치된다. 타워(2, 3)는, 조작기의 연결부를 수용하고 대물렌즈(1) 내부의 개별 광학 소자에 작용하는 로드(rod) 또는 기타 종동 소자 형상의 연결 소자(4, 5)를 포함한다.

개별 타워(2, 3)를 사용하는 대신에, 대물렌즈(1)를 셸로서 또는 셸의 형상 하에 둘러싸는 조작기를 포함하는 단일 타워가 제공될 수도 있다. 이에 따르면, 대물렌즈(1)에 대한 열 영향을 최소화하기 위해 대물렌즈(1)를 향하고 있는 타워(2, 3)의 측부(6, 7)를 단열재로 구축하는 처리가 이루어진다. 열적 분리(decoupling)에 추가적으로, 조작기 타워의 사용은 동적 분리를 초래하고, 대물렌즈 내부의 소자가 손상 물질로 오염되는 것을 방지한다. 또한, 조작기 타워를 포함하는 광학 시스템은 정비에 신경이 덜 쓰인다.

일 실시예(도13, 도14)에서는, 실린더 형태를 갖고 수직 방향으로 연장되는 하우징(42)에 의해 수용되는 가동 내부 링인 마운트(41)에 렌즈(40)가 배치된다. 상기 하우징(42)은 사이공간(43)에 의해 둘러싸이며, 사이공간은 정면에서, 즉 상측과 하측에서 벽에 의해 환경으로부터 차단되고 그 외벽에서는 지지체(45)의 내벽에 의해 한계가 정해진다. 지지체(45)는 외벽(46)을 가지며, 그 내부에 다수의 조작기(47, 48, 49)가 구비된다. 조작기(47, 48, 49)의 각각은 하우징(42) 내부의 조리개 또는 렌즈(40)와 같은 광학 기기에 대한 조정을 수행하기 위해 운동, 토크 또는 힘을 발생시키는 모터-기어-유닛(50)을 포함한다. 조작기(47, 48, 49)의 각각은 렌즈(40)와 같은 소자를 조정하기 위해 레버 또는 스핀들(52)과 결합될 수 있는 분리 소자(51)에 연결된다.

그러나, 지지체를 대물렌즈의 하우징(42)에 삽입하거나 그에 대한 연결에서 제거하기 위해서는, 모든 광학 소자를 조작기(47 내지 49)로부터 분리할 필요가 있다. 분리 소자(51)는 대물렌즈의 내부로만 운동이나 힘의 도입을 소정 방향으로만 허용하고, 운동 또는 그 운동의 일부의 바람직하지 않거나 유해한 성분을 분리시킨다.

지지체(45)의 내부에는, 또한 대물렌즈 내부에서의 렌즈의 위치 또는 하우징의 외벽(54)에 대한 지지체(45)의 위치를 결정하기 위해 레이저(53) 및 기타 접촉없이 측정하는 측정 기기가 배치된다. 지지체(45)의 내벽(44), 및 필요할 경우 하우징(41)은 레이저 빔에 의한 측정이 가능하도록 투과적인 것을 알아야 한다.

필요에 따라서 하우징(42)과 지지체(45)의 벽(44, 46)은 외부로부터 하우징(42)으로의 열 전도 및 외부로부터 광학 소자로의 열 복사를 방지하거나 최소화하도록 열 절연성인 재료로 구성된다.

마찬가지로 하우징(42)의 내부, 사이공간(43) 및 지지체(45)의 내부는 보호 가스로 충진되거나 및/또는 과잉 압력 하에 놓여있다. 다른 공간에는 예를 들어 질소나 헬륨과 같은 다른 보호 가스가 적용될 수 있다. 마찬가지로, 한편으로 내부 하우징(42)과 사이공간(43) 사이의 압력과 다른 한편으로 사이공간(43)과 지지체(45) 사이의 압력의 차이는 고체상 또는 기체상 입자가 하우징(42)의 내부에 침투하지 못하게 한다.

하우징(42)의 내부 또는 마운트(41)와 마주하는 그 내측부에는, 바람직하게 추가 기어(55)가 제공되며 이 추가 기어는 조작기(47 내지 49)의 모터-기어-유닛에 의해 발생되고 그 기어에 의해 감소된 운동을 회전 운동, 푸시 운동 또는 승강 운동으로 전환한다.

지지체(45) 내부에서, 지지체(45) 상에 배치된 액추에이터 또는 센서의 부근에는, 지지체(45) 내부에서 얻어지는 측정 신호 및/또는 하우징(42)으로부터의 신호를 조합하고 이들을 전환하여 버스 시스템에 의해 지지체(45) 외부의 예를 들면 제어 또는 조종(steering) 컴퓨터에 송신하는 전자 소자(56) 및/또는 인터페이스-전자장치(57)가 제공될 수 있으며, 따라서 컴퓨터는 지지체(45) 내부의 조작기(47 내지 49) 또는 하우징 내부의 광학 소자에 대해 대응 조종 또는 제어 명령을 발생시킨다.

제어 또는 조종 셋업이 지지체(45)의 내부에 배치되며 조작기(47 내지 49) 및/또는 센서 또는 측정 장치에 연결되도록 제공될 수 있다.

다른 실시예(도2)에서, 대물렌즈(8)의 측방에서 대물렌즈(8)의 외벽(11)에는 다수의 렌즈와 조리개(9)를 포함하는 조작기(10)가 부착되며 이는 조리개(9)의 직경을 변경시키는 작용을 한다. 적어도 주로 열 전도를 억제하고 적어도 부분적으로 열 복사를 억제하기 위해서, 연결부는 적어도 부분적으로 단열재(12)로서 형성된다. 단열재(12)는 조작기(10)와 조리개(9) 사이에 절연 잉크를 형성한다. 단열재(12)는 예를 들어 열전도성이 낮은 티타늄 또는 세라믹의 합금으로 구성된다. 단열재(12)는 그 일부에서 조작기(10)와 조리개(9) 사이의 연결 부분을 둘러싸도록 제공될 수 있으며, 단열재(12)는 조작기(10)와 조리개(9) 사이에 효과적인 연결을 형성하는 샤프트를 둘러쌀 수도 있다. 이 경우, 샤프트 역시 그 길이의 적어도 일부가 단열재로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예(도3)에서는 쿨러(13) 또는 냉각 유닛에 의해 둘러싸이는 조작기(10) 또는 그 하우징이 제공된다. 쿨러(13)는 실질적으로 하우징의 벽(11)을 향한 방향으로의 열 복사를 방지하는 작용을 한다. 쿨러(13)는 냉각 핀(fin)을 포함하는 수동 소자이거나, 또는 조작기(10)의 냉각을 달성하기 위해 조작기(10) 주위에 냉각 액체를 전도시키거나 펠티어 소자 또는 기타 소자에 의해 전기적으로 냉각시킴으로써 능동적으로 냉각시키는 작용을 한다.

적어도 대물렌즈(8)의 측부에는, 조작기(10)와 대면하거나 대물렌즈(8)를 완전히 둘러싸서 대물렌즈(8) 내에서 균일한 온도를 달성하고, 다른 실시예에서 또는 전술한 수단에 추가적으로 대물렌즈(8)가 뜨거워지는 것을 방지하는 작용을 하는 벽(14)(도4)이 제공된다. 이 벽(14) 또한 능동 또는 수동 냉각 수단을 갖는다.

전술한 수단에 추가적으로, 본 발명의 다른 실시예에서는 조작기(10)에서 발생한 열을 냉각 벽(14)으로 끌어내도록 열전도성 연결부(15)에 의해 벽(14)에 연결되는 조작기(10)(도5)가 제공되거나, 다시 말하면 이 벽(14)은 조작기(10)로 구성되는 액추에이터 또는 센서를 냉각시킨다.

다른 실시예(도6)에서는, 대물렌즈(8)의 외부에 설치된 조작기(16)로부터 대물렌즈(8)의 내부로 입자가 전혀 유입되지 않는 처리가 이루어진다. 조작기(16)는 기어(17)에 의해 샤프트에 작용하는 바, 여기에서 샤프트는 조리개(18)의 박판(lamella)을 이동시키는 작용을 한다.

여기에서는 갭 시일 또는 래비린스 시일을 포함하고 고체 입자가 조작기(16)의 영역으로부터 대물렌즈(8)로 침입하지 못하게 하는 입자 실드(19)가 제공된다. 입자 실드(19)는 기어(17)에서 발생한 입자가 대물렌즈에 침투하지 못하게 하도록 구성된다.

바람직하게, 대물렌즈(8)는 가스 세정부(wash-up)를 포함하는 바, 즉 대물렌즈(8)는 대물렌즈 내부에 증기, 즉 공기의 수분이 침투하는 것을 방지하기 위해 질소, 합성으로 발생된 산소, 헬륨 또는 다른 비활성 가스를 발생시키는 가스 소스에 연결된다. 물은, 대물렌즈가 빛에 노출될 때 적용되는 자외선에 의해 분해(cracking)될 수 있다. 물의 분해는 대물렌즈(8)의 내부에 존재하는 예를 들어 황과 같은 다른 물질과 반응하는 고반응성 원자 산소를 발생할 것이며, 렌즈의 코팅과 반응하거나 이를 파괴할 수 있는 다른 물질이 발생될 수 있다.

따라서, 대물렌즈(8) 내부의 가스 소스에서 발생한 보호 가스는, 플랜지(21)에 의해 대물렌즈(8)에 연결된 조작기(22)의 방향으로 화살표 A 방향으로 내부로부터 하우징의 벽(11)에 설치된 갭 시일(20)(도7)로부터 유동하도록 과잉 압력 하에 놓이고, 따라서 조작기(22)는 대물렌즈(8)의 내부로 연장되어 예를 들면 조리개의 박판에 작용하도록 기능하는 샤프트(16)에 연결되며, 보호 가스는 고체상 또는 기체상 입자의 침투를 억제한다. 스트리밍 속도는 특히 외부 환경으로부터 대물렌즈(8)의 내부로 증기가 일절 침투할 수 없도록 충분히 높게 선택된다.

다른 실시예(도8)는 조작기(25)로부터 예를 들어 조리개와 같은 광학 소자(26) 상의 대물렌즈(8)의 내부로 작용하는 샤프트(24)를 둘러싸는 가요성 주름진 벨로우즈(23) 형태의 벨로우즈 시일을 포함한다. 주름진 벨로우즈(23)는 예를 들어 고급 스틸과 같은 금속, 또는 고무 또는 합성수지로 구성되는 것이 바람직하다. 특히, 마지막 두 경우에는, 추가적으로, 고무 및 합성 입자가 대물렌즈(8)의 내부에 침투하지 못하도록 도7에 도시하듯이 갭 시일이 적용된다. 벨로우즈(23)는 한편으로는 예를 들어 단수 또는 다수의 로드에 의해 이중 화살표 B의 방향으로의 이동을 허용하고, 다른 한편으로는 샤프트(24) 또는 로드의 요동 또는 변위를 허용한다.

대물렌즈(8)(도9)의 내부와 조작기(도시되지 않음) 사이의 시일은 이중 화살표 D의 방향으로 이동가능한 푸시 로드(27)에 작용하고 소자(26)에 작용한다. 시일(28)은 예를 들어 고무 또는 합성수지 재질의 O-링을 포함한다.

광학 소자(29)(도10)는 외부 자기장에 의해 영향을 받는다. 광학 소자(29)는 렌즈의 마운트 영역에서 적어도 부분적으로 예를 들어 강자성 재료로 구성된다. 광학 소자(29)는 대물렌즈(8)의 외부에서 약간의 거리를 이동하는 자석(30)의 비접촉 효과에 의해 이중 화살표 E의 방향으로의 자기력에 의해 이동될 수 있다. 자석은 영구 자석이거나 또는 전자석이다.

광학 소자(29)에 적어도 하나의 강자성 부품을 적용하는 대신에, 대물렌즈의 내부에 전선이 제공될 경우에는 하나 이상의 전자석이 사용될 수 있다.

마찬가지로 대물렌즈(8) 내부의 부품이 대물렌즈(8) 내부에 대한 직접적인 작용이 없이 외부로부터 영향받을 수 있으므로, 소자의 특성, 예를 들어 소자의 위치가 적어도 하나의 센서에 의해 측정될 수 있으며, 따라서 실시예의 외부에 적어도 하나의 센서가 배열된다. 이 센서는 예를 들어 전기, 자기 또는 전자기, 특히 광학 센서이다.

대물렌즈(8)의 다른 단면도(도11)에는, 대물렌즈(8)의 외부에 배치된 조작기(10)가 능동 또는 수동 감쇠(damping) 소자를 통해서 대물렌즈 내의 조정가능한 광학 소자(32)에 연결되는 방식이 도시되어 있다.

추가 실시예에서는 대물렌즈(8)의 하우징의 내부에서 하우징의 벽(11)의 돌출부(34) 상에 조작기 또는 액추에이터(33)(도12)가 배치된다. 이 조작기(33)는 예를 들면, 마운트(35)에 배치된 렌즈(36)의 위치를 변경하기 위해 이중 화살표 F의 방향으로 인가되는 전압의 변화에 의존하는 전기변형으로 인해 그 길이가 변화하는 압전 액추에이터이다.

스프링(37)을 적용하면, 액추에이터(33)의 운동과 동기적인 진동은 감쇠되고, 렌즈(38)와 같은 하우징(8) 내의 다른 광학 소자의 위치를 변경시키지 않도록 또는 적어도 그 위치를 크게 변경시키지 않도록 하우징으로부터 분리된다. 내부에서 스프링 상에 배치되는 다수의 액추에이터는 유리하게 주변 돌출부(34) 상에 배치될 수 있음을 알아야 한다.

본원에 따르면 "조작기"라는 용어는 하우징, 특히 대물렌즈 또는 노출 시스템의 하우징 내의 수단에 작용자 또는 액추에이터로서 작용하도록 기능하는 부품에 대해 사용되고 예를 들면 센서 또는 기어이며, 여기에서 상기 부품은 하우징의 외부에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 조작기와 함께 또는 그와 독립적으로 광학 소자에 작용하기 위한 다른 가동 소자가 존재할 수 있음을 배제하지 않는다.

본 발명의 다른 실시예에서 스텝 모터(58)(도15)는 편심 구동 샤프트(59)를 포함하며, 여기에는 레버 로드(60)가 결합된다. 레버 로드(60)는 긴 레버 아암(61)과 짧은 레버 아암(62)을 포함한다. 양 레버 아암(61, 62)의 길이 관계에 의해, 광학 소자의 하우징(63)(도면에서 삼각형(63)으로 도시됨) 또는 소자의 주변 영역이 소자에 연결되거나 힌지결합되는 거리의 감소가 계산될 수 있다.

레버(60)는 스텝 모터(58)가 필요할 경우 예를 들어 마이크로-조화 유성 구동 기어와 같은 다른 감속 기어와 함께 바닥으로 이동하면 감속에 따라 레버 아암(62)을 화살표 65의 방향으로 그리고 레버 아암(61)과 함께 들어올리도록 회전축(64) 주위로 회전가능하며, 따라서 소자의 마운트에 상방향(z-방향)으로 힘이 가해진다.

다른 실시예(도16)에서 광학 소자의 마운트(67)는 마운트(67)의 외주에 대응하는 원형 구조를 갖는 둘 이상의 소자에 의해 연결되며, 이들 소자는 스텝 모터(71)가 내장된 조작기(70)에 연결된다. 이 스텝 모터(71)에 의해 구동되는 샤프트(72)에는, 레버(74)에 의해 힌지 또는 조인트(76)에 연결되는 커넥팅 로드 또는 피스톤 로드가 힌지결합되거나 고정된다.

레버(74)는 광학 소자가 z-방향으로 dz의 양만큼 시프트될 수 있도록 레버 아암(78)에 의해 광학 소자의 마운트(67)에 작용하기 위해 그 일부에서 회전축(77) 주위로 회전가능하다. 여기에서 회전축의 다른 쪽에서 레버 아암(78)과 레버 아암(79) 사이의 감속비는 1:50이다.

스텝 모터(71)의 운동에 의존하여 샤프트(72) 및/또는 커넥팅 로드(74)의 위치를 측정하기 위해 조작기(70)에는 센서(80, 81)가 설치될 수 있다. 레버(74)로서의 레버 로드(60)는 감속 기어로서 작동한다.

도16에 도시된 조작기(70)로서의 다수의 조작기는 광학 소자를 대응하는 자유도로 이동시키기 위해 소자 또는 그 광학 마운트(67)의 외주에 상이한 방향으로 배치될 수 있다. 조작기는 반드시 대물렌즈의 하우징의 외부에 배치될 필요는 없고, 대물렌즈의 하우징의 내부에 배치될 수 있으며, 특히 스텝 모터는 하우징의 내부에 유리하게 배치될 수 있다.

조작기에 의해 배치될 소자는 예를 들면, 원형 윤곽에 배치되고 그 윤곽으로부터 요동 또는 편위(deviate)될 수 있는 다수의 박판(1a)(도17)을 포함하는 것이 바람직하지만 반드시 그렇지만은 않은 조리개이다. 원형 윤곽 대신에, 직선 형태 및/또는 곡선 형태를 갖는, 예를 들면 박판(1a)과 같은 시프트가능한 소자를 장착하기 위한 다른 장착 소자가 제공될 수도 있다.

조리개의 각 박판(1a)은 예를 들어 크로스연결된 스프링의 힌지와 같은 중실체 힌지(2a)에 의해 요동하도록 위치된다. 또한 다수의 박판(1a)은, 소자에 배치되거나 및/또는 마운트의 소자에 배치되는(도18) 구동 아암(3a)을 편위시킴으로써 박판(1a)의 적어도 하나 또는 전체가 예를 들어 스프링의 힘과 같은 반발력에 대항하여 그 원위치로 편위되고 조리개의 개방 내경이 변경되도록 상호 연결될 수 있다.

구동 아암(3a)은 예를 들어 기어(4a)에 의해 구동된다. 따라서 구동은 유압식 및/또는 공압식 기기를 포함하는 구동 구조체에 의해서도 실현될 수 있다. 또한, 예를 들어 힘 발동장치(예를 들면 로렌츠(Lorentz) 액추에이터)에 의한 구동도 가능하다. 구동 유닛이 기어를 구비하거나 또는 보다 일반적으로 구동 유닛이 힘 및/또는 토크나 운동을 전환하는 수단을 포함할 때, 이들은 기계적 간극을 가질 수도 있다. 이는 조작기가 시프트가능한 소자에 힘(반발력)을 가하지 않는 중립 위치에서 조작기가 시프트가능한 소자에 대한 간극으로 인해 불명확한 상태를 갖거나 그 위치에 대한 부정확성을 갖는 상태를 초래한다.

예를 들어 도18의 기어(4a)가 자석으로 실현되는(또는 자성 기기를 포함할 수도 있는) 구동 아암의 양 측에 간극을 갖는다면, 구동 아암(2a)을 반대 방향으로 끌어당기는 자석(5a, 6a)이 배치됨으로써 이들 자석은 스프링의 힘에 대한 반대 방향으로 반작용하거나 이를 보상한다. 따라서, 바람직하게는 탄성적인 중실체 힌지가 단지 예로서 언급되지만 이것이 바람직한 실시예이며, 바람직하게는 조작기에 대해 반발력이나 반발 토크를 갖는 다른 베어링 수단이 사용될 수도 있다. 상기 자석은 영구 자석이거나 및/또는 제어 또는 조종가능한 전자석일 수 있다.

도17에 도시하듯이 박판(1a)을 갖는 조리개는, 특히 제1 수단에 의해 반발력 및/또는 반발 토크를 발생하는 조작기에 의해 영향받을 수 있는 광학 소자를 적어도 구비하는 광학 시스템과 함께 마이크로-리소그래피용 투사 조명 장치에서, 예를 들어 본 발명에 따른 대물렌즈 또는 노출 투사 시스템과 함께 사용될 수 있다. 따라서 조리개의 박판 또는 다수의 박판은 광학 소자이고, 상기 제1 수단은 예를 들어 탄성 중실체 힌지(또는 스프링과 조합된 중실체 힌지)로 실현된다. 본 발명에 따르면, 조작기는 제2 수단을 포함하며, 전술한 실시예에 따르면 제2 수단은 제1 수단에 의해 발생한 반발력 및/또는 반발 토크를 상쇄하고 제1 수단에 의해 발생한 힘 및/또는 토크를 적어도 부분적으로 보상하는 자석이다.

구동 아암(3a)이 편위되면, 액추에이터, 즉 기어(4a)에 작용하는 힘과 토크 각각은 중실체 힌지가 탄성 소자로 실현되기 때문에 중실체 힌지의 편위로 인해 증가한다.

마찬가지로 구동 아암(3a)에 작용하는 자기력은 아암이 자석(5a, 6a)에 접근할수록 증가한다. 이는 자기력이 스프링의 힘(탄성력) 또는 반발력을 각각 보상함을 의미한다. 또한, 도20의 실시예에서의 전자석과 같은 제어가능한, 바람직하게는 전기적으로 제어가능한 자석을 포함하는 실시예에서는, 두 개의 자석만이 사용될 필요가 있는 바, 하나의 자석은 레버 아암(3a)에 배치되어 그와 함께 이동되고 다른 하나의 자석은 레버 아암의 근처에 배치되고 반드시는 아니지만 바람직하게는 고정 위치에 고정된다.

자석(5a)의 적절한 선택에 의해, 스프링력(FK)(도19)은, 각각의 편위 또는 각각의 요동 거리(A)에서 스프링력과 반발력(또는 반발 토크)의 합력(R) 및 자기력(MK)(또는 자기력에 의해 발생된 토크)은 각 위치에서 구동 아암(3a)에 힘이나 토크가 가해지도록 제로와 다른 값을 항상 갖도록 항상 조정될 수 있다. 이로 인해 기어에서의 여러 유형의 간극이 배제된다.

합력(R)의 제로와 다른 값이 변위 거리의 전체 범위에 걸쳐서 동일한 사인(+ 또는 -)을 준다면 조작기의 간극은 특히 모든 가능한 편위 거리의 전체 범위에 걸쳐서 배제된다. 합력(R)(도19)은 반드시 변위가능한 소자의 변위 거리의 함수일 필요는 없지만, 일정할 수 있다. 일반적으로, 합력(R)은 변위 거리의 부가 함수(optional function) R(A)일 수 있으며, 여기에서 A는 변위가능한 소자의 변위 파라미터이고 따라서 각도일 수도 있다. 대안적으로, 도19에 따른 힘(F)은 토크 또는 힘을 수용하거나 예를 들면 인가될 전기장 또는 자기장과 같은 힘의 함수인 임의의 다른 단위일 수 있다.

힘을 보상하기 위해서는 자석이 사용될 수 있을뿐 아니라, 변위나 편위의 증가에 따라 중실체 힌지의 반발력을 상쇄하는 다른 모든 소자가 사용될 수 있다.

자석과 별도로, 스프링이나 무게추와 같은 다른 소자가 무게 보상 또는 토크 보상을 위해 적용될 수도 있다. 마찬가지로 자석이나 스프링 대신에 정전력이 적용될 수도 있다.

도20은 박판(8a)의 예로 도시되는 박판을 이동시키기 위해 구동 아암(9a)에 연결되는 조리개의 여러 박판을 포함하는 구조체(7a)의 상세를 도시한다(여기에서의 구동 아암은 도19의 구동 아암(3a)에 대응한다). 자석(11a)에 의해 발생된 일방적인 힘은 스핀들(10a)에 의해 가해지는 힘을 상쇄하고 박판(8a)을 그 휴지 위치로부터 회전시킨다. 구동 아암(9a)은 예를 들어 기어(4a)와 같은 구동 유닛(4a)에 의해 조정될 수 있으며, 조정에 필요한 힘 또는 토크는, 스핀들(10a)에 의해 가해지는 힘에 대한 적어도 부분적인 보상이 자석(11a)에 의해 실현됨에 따라 감소되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 자석(11a)은 이 자석이 전자석 또는 영구 자석일 때, 레버(9a)가 제어가능할 경우 레버(9a)를 조정하기 위한 액추에이터로서 사용될 수 있다.

조리개(12a)(도21)가 수직으로 배치되고 구동 아암(14a)의 외측 단부에 다수의 박판(13a)을 갖는 경우에는, 구동 아암(14a)에 수직 방향으로 중력(G)을 가하는 질량체(15a)가 배치된다. 박판(13a)의 변위가 커질수록, 구동 아암(14a)에 가해지는 토크도 커지며, 이는 도20에 도시하듯이 스핀들에 의해 발생되어 조리개의 박판(13a)에 토크를 가하는 힘을 상쇄시킨다. 또한 이 경우 레버(14a)에 작용하는 구동 유닛은, 결과적인 토크 또는 합력이 도19에 도시하듯이 진행되도록 구동 유닛에 의해 가해질 토크에 대해 해제된다.

다른 실시예(도22)에서, 조리개(18a)의 박판(17a)의 구동 아암(16a)에 배치된 스프링(19a)은 스핀들에 의해 중실체 힌지(20a)에 가해지는 힘을 상쇄하여 박판(17a)을 회전시킨다.

본 발명은 도면에 도시되고 전술한 실시예에 의해 제한되지 않으며, 도시된 실시예의 특징이 교체 또는 조합될 경우 도출될 수 있는 다른 실시예들을 포함한다. 따라서, 도20의 실시예에서는 도22에 따른 실시예의 자석(11a)에 추가적으로 도22의 실시예에 따른 질량체(15a)가 삽입될 수도 있다. 또한, 도22의 중실체 힌지가 도20의 스핀들(10a)로 교체될 수도 있다.

우선권 US 60/647,633, US 60/647,855, DE 10 2005 034 235.3에 담긴 모든 내용은 참조로 본 명세서의 부분이 된다.

Claims (19)

1. 광학 조립체이며,
   내부와 센서 신호를 통과시키기 위한 부분을 갖는 하우징과,
   하우징의 내부에 있는 광학 소자와,
   하우징의 내부에 위치하며, 광학 소자를 하우징의 내부에 고정하는 마운트와,
   하우징으로부터 분리되며, 상기 광학 소자의 적어도 하나의 특성을 측정하도록 구성되는 센서를 포함하고,
   광학 조립체는 마이크로리소그래피 광학 조립체인
   광학 조립체.
2. 제1항에 있어서,
   광학 소자의 적어도 하나의 특성은 광학 소자의 위치인
   광학 조립체.
3. 제1항에 있어서,
   광학 조립체는 투사 대물렌즈인
   광학 조립체.
4. 제1항에 있어서,
   센서는 전기 센서, 자기 센서 및 전자기 센서로 구성되는 군으로부터 선택되는 소자를 포함하는
   광학 조립체.
5. 제1항에 있어서,
   센서는 광학 센서인
   광학 조립체.
6. 광학 조립체이며,
   내부를 갖는 하우징과,
   하우징의 내부에 있는 광학 소자와,
   하우징의 외부에 있고 광학 소자의 적어도 하나의 특성을 측정하도록 구성되는 센서와,
   센서를 둘러싸는 냉각 재킷을 포함하고,
   광학 조립체는 마이크로리소그래피 광학 조립체인
   광학 조립체.
7. 광학 조립체이며,
   내부를 갖는 하우징과,
   하우징의 내부에 있는 광학 소자와,
   하우징의 외부에 있고 광학 소자의 적어도 하나의 특성을 측정하도록 구성되는 센서와,
   센서에 근접하는 냉각 소자를 포함하고,
   광학 조립체는 마이크로리소그래피 광학 조립체인
   광학 조립체.
8. 광학 조립체이며,
   내부를 갖는 하우징과,
   하우징의 내부에 있는 광학 소자와,
   하우징의 외부에 있고 광학 소자의 적어도 하나의 특성을 측정하도록 구성되는 센서와,
   센서를 둘러싸는 단열재를 포함하고,
   광학 조립체는 마이크로리소그래피 광학 조립체인
   광학 조립체.
9. 광학 조립체이며,
   내부를 갖는 하우징과,
   하우징의 내부에 있는 광학 소자와,
   하우징의 외부에 있고 광학 소자의 적어도 하나의 특성을 측정하도록 구성되는 센서와,
   조작기와,
   냉각 소자를 포함하고,
   냉각 소자는 조작기와 센서 사이에 있고,
   광학 조립체는 마이크로리소그래피 광학 조립체인
   광학 조립체.
10. 제1항에 있어서,
    하우징의 외부에 있는 조작기를 더 포함하는
    광학 조립체.
11. 제10항에 있어서,
    조작기는 센서에 연결되는
    광학 조립체.
12. 제10항에 있어서,
    광학 소자는 조작기에 의해 영향받을 수 있는
    광학 조립체.
13. 제1항에 있어서,
    조작기 및 분리 소자를 더 포함하고, 분리 소자는 조작기를 하우징으로부터 분리시키는
    광학 조립체.
14. 광학 조립체이며,
    내부를 갖는 하우징과,
    하우징의 내부에 있는 광학 소자와,
    하우징의 외부에 있고 광학 소자의 적어도 하나의 특성을 측정하도록 구성되는 센서와,
    조작기와,
    분리 소자와,
    보유 장치를 포함하고,
    분리 소자는 조작기를 하우징으로부터 분리시키며, 보유 장치 내에 있고,
    광학 조립체는 마이크로리소그래피 광학 조립체인
    광학 조립체.
15. 제13항에 있어서,
    조작기는 분리 소자가 광학 소자의 소정 이동에 중첩되는 유해한 이동을 분리시킬 수 있도록 분리 소자에 결합되는
    광학 조립체.
16. 제15항에 있어서,
    분리 소자는 광학 소자의 위치를 변경하거나 광학 소자를 시프트하기 위해 하우징 내부로 소정 이동을 보내도록 구성되는 댐퍼를 더 포함하는
    광학 조립체.
17. 삭제
18. 광학 조립체이며,
    내부를 갖는 하우징과,
    하우징의 내부에 있는 광학 소자와,
    하우징으로부터 분리되어 있고 광학 소자의 적어도 하나의 특성을 측정하도록 구성되는 센서와,
    센서를 하우징으로부터 분리시키는 분리 소자를 포함하고,
    광학 조립체는 마이크로리소그래피 광학 조립체인
    광학 조립체.
19. 제18항에 있어서,
    하우징의 외부에 있는 조작기를 더 포함하고, 조작기는 광학 소자가 조작기에 의해 영향받을 수 있도록 센서에 연결되는
    광학 조립체.

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