KR20050016557A - 구조내의 광학소자 위치 설정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조, 보다 상세하게는, 마이크로 리소그래피용 투영 렌즈(1)의 렌즈 하우징 내의 광학소자(21)를 위치 설정하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 광학소자(21)는 링크소자(22)를 이용하여 상기 구조에 결합된다. 광학소자(21)의 위치는 조정 링크(23)에 의해 조절된다. 상기 광학소자(21)가 세 개의 독립적인 축(x-, y-, z-축) 상에서 틸트될 수 있고, 한 축(z-축)을 따라 평행 이동 방식으로 변위될 수 있도록, 상기 링크소자(22)가 배치되고 조정 링크(23)가 액추에이팅 된다.

Description

구조내의 광학소자 위치 설정 장치{Device for positioning an optical element in a structure}

본 발명은 구조 내의 광학소자를 위치 설정하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 광학소자는 고정소자들을 통해 상기 구조에 연결되며, 조정소자들을 이용하여 상기 광학소자의 위치를 설정하는 것이 가능하다. 보다 상세하게는, 본 발명은 광학소자로서 제공되는 마이크로 리소그래용 투영 대물렌즈, 빔 스플리터 큐브에 관한 것이다.

예컨대, 마이크로 리소그래피용 투영 대물렌즈와 같은 광학적 결상 장치들을 조립하는 과정에서, 대물렌즈 내에 수차들을 발생시키는 제조 및 조립 공차들이 필연적으로 발생한다. 대물렌즈 내에서 하나 또는 그 이상의 광학소자들을 적절하게 다시 위치시켜 이들 공차들을 보상하는 목적은 공지되어 있다. 동일한 목적은 또한 빔 경로(beam path) 내에 매우 정확하게 조절될 필요가 있는 광학소자들에 대해서도 적용된다.

예컨대, 제조 및 조립 공차를 보상하고 수차들을 보정하기 위해 하나 또는 그 이상의 광학소자들을 광축에 대해 변위시키는 것이 DE 199 01 295 A1 으로부터 공지되어 있다.

WO 99/66361 은 렌즈용 위치설정 장치를 개시하는데, 렌즈를 위치시키기 위해 세 개의 자유도가 제공된다.

도 1은 마이크로 리소그래피용 투영 대물렌즈의 동작 모드를 갖는 본 발명의 원리를 도시한다.

도 2는 조정 및 설정 장치가 제공되며 홀딩 프레임을 구비한 빔 스플리터 큐브의 측면에서 본 확대 사시도를 도시한다.

도 3은 도 2에 따른 빔 스플리터 큐브의 위에서 본 사시도를 도시한다.

도 4는 고정소자의 확대 사시도를 도시한다.

도 5는 조정 고정부의 확대 사시도를 도시한다.

도 6은 평행 이동 변위를 갖는 사시도이다.

도 7 내지 도 9는 다양한 틸트 가능성을 도시한다.

도 10은 베이링 프레임을 갖는 실시예를 도시한다.

도 11은 도 10에 따른 고정소자의 확대도이다.

도 12는 도 10에 따른 조정 고정부의 확대도이다.

본 발명의 목적은 구조 내의 광학소자, 보다 상세하게는, 빔 경로 내에서 매우 정확한 위치 설정과 조정을 가능하게 하는 투영 대물렌즈의 대물렌즈 하우징 내의 광학소자를 위치 설정하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 상기 광학소자가 세 개의 상호 독립적인 축들(x-, y-, z-축)을 중심으로 틸트될 수 있고, 하나의 축 방향(z-축)을 따라 평행 이동 방식으로 추가적으로 변위될 수 있도록, 고정소자(fastening element)들이 배치되고 조정 고정부(adjusting fastener)들이 조절될 수 있다는 사실에 의해 본 발명에 따라 성취된다.

그러므로, 본 발명에 따른 위치 설정 장치는 총 네 개의 자유도를 가지며, 그 결과로서 위치 설정될 및/또는 조절될 광학소자는 다양한 방식으로 매우 정확하게 정렬될 수 있다.

이는, 예컨대, 그중에서도 특히 투영 대물렌즈 내의 빔 스플리터 큐브(beam splitter cube)에 대해 적용된다. 예컨대, 레이저와 같은 광원으로부터 방사되는 광빔이, 물체(object)를 대표하는 레티클(reticle)을 통과한 후, 상기 빔 스플리터 큐브에 의해 대물렌즈 하우징의 캔틸레버 아암(cantilever arm) 내로 편향되는데 반하여, 그 후 상기 캔틸레버 아암으로부터 되돌아 오는 광빔은 상기 빔 스플리터 큐브에 의해 영상 평면(imaging plane), 특히 웨이퍼의 방향으로 진행된다.

이제, 상기 빔 스플리터 큐브의 빔 스플리터 표면에 있는 빔 스플리터 층이 레티클로부터 오는 광빔에 대한 편향 미러(deflecting mirror)로서 기능하기 때문에, 상기 빔 스플리터 큐브는, 레티클로부터 빔 스플리터 큐브에 이르는 빔 경로 내의 광축과 캔틸레버의 빔 경로 내의 광축 사이의 각도 오차들을 보상할 수 있도록, 빔 스플리터 층의 평면을 정의하는 두 개의 틸트축들에 의해 조절될 수 있어야 한다.

외부 표면들은, 이 경우에, 상기 외부 표면들, 예컨대, 빔 스플리터 큐브의 상면, 정면 및 후면에서 광빔이 지나치게 크게 편향되지 않도록, 빔 경로의 광축들에 대해 가능한 한 수직이어야 한다. 이제 또한, 상기 광축들에 대해 외부 표면들을 조절할 수 있도록, 빔 스플리터 층의 평면에 대해 및/또는 빔 스플리터 표면에 대해 수직한 회전축 및/또는 틸트축을 중심으로 미세한 조정이 필요하다.

이제, 레티클로부터 상기 빔 스플리터 큐브에 닿는 광빔이 캔틸레버 내의 빔 경로의 광축 상으로 정확하게 편향되도록, 빔 스플리터 층의 평면은 레티클 빔 경로와 캔틸레버 빔 경로와의 광축들의 교점에 정확하게 위치하여야 한다. 상기 교점에 빔 스플리터 층을 정확하게 위치시킬 수 있도록, 상기 빔 스플리터 층의 평면에 수직한 평행 이동 방향으로 빔 스플리터 큐브를 미세하게 조절하는 것이 추가적으로 가능하여야 한다.

본 발명에 따르면, 상기 명명된 위치 설정 및 조정들은 고정소자(fastening element)들 및 조정소자(adjusting element)들의 본 발명에 따른 배치 및 구성의 도움으로 성취될 수 있다.

이 경우, 바람직한 실시예에서,

a) 상기 고정소자들은 각각의 경우에 하나의 축을 따른 평행 이동을 저지하며, 상기 고정소자들에 의해 저지된 평행 이동들의 모든 축들이, 평행 이동 방식으로 광학소자가 변위될 수 없는 틸트축들에 의해 정의되는 평면 내에 놓여 있고,

b) 상기 고정소자들에 의해 저지된 평행 이동들의 축들이, 평행 이동 방식으로 상기 광학소자가 변위될 수 있는 축 방향에 수직하게 놓여 있으며,

c) 상기 고정소자들에 의해 저지된 평행 이동들의 축들이, 평행 이동 방식으로 상기 광학소자가 변위될 수 있는 축 상의 한 점에서 서로 교차하는 것이 제공될 수 있다.

또한, 이 경우에, 평행 이동 방식으로 광학소자가 변위될 수 없는 두 개의 틸트축들의 교점을 통과하며, 평행 이동 방식으로 상기 광학소자가 변위될 수 있는 축 상의 한 점에서 상기 고정소자들에 의해 저지된 평행 이동들의 축들이 서로 교차하는 것이 가능하다.

광학소자로서 빔 스플리터 큐브를 가지는 경우, 상기 빔 스플리터 큐브 상의 빔 스플리터 표면은, 유리하게는, 상기 고정소자들에 의해 저지된 평행 이동들의 축들이 놓이는 평면이 된다. 이 경우에, 평행 이동 변위가 수행되어야 하는 광축은 상기 빔 스플리터 표면에 수직한 축이다. 마찬가지로 이 경우, 좌표 시스템의 원점은 레티클 빔 경로의 광축과 캔틸레버 빔 경로의 광축과의 교점에서의 빔 스플리터 표면의 평면 상에 위치한다. 이 경우, 유리하게는, 세 개의 틸트 축들이 상기 좌표 시스템의 원점에서 서로 교차한다.

광학소자가 미러 또는 렌즈인 경우, 고정소자들에 의해 저지된 평행 이동들의 축들이 놓이는 상술된 평면은, 유리하게는, 상기 미러 또는 렌즈의 표면의 꼭지점을 포함하고 있다. 본 발명에 따른 해결책을 사용하는 하나의 가능성은, 예컨대, 타원형 미러 또는 신장형(kidney-shaped) 미러일 수 있다. 보정 비구면(corrective aspheric)이 제공되는 미러 또는 렌즈들에 대해서도 동일하게 적용된다.

이하, 본 발명의 유리한 개선점과 상세한 내용들은 도면을 참조하여 원리적으로 기술된 예시적인 실시예 및 청구항들로부터 명백해질 것이다.

도 1은 반도체소자들을 제조하는 목적을 위한 마이크로 리소그래피용 투영 대물렌즈(projection objective)를 구비한 투영 노광 장치(projection exposure machine)의 원리를 도시한다.

상기 장치는 광원으로서 레이저(도시되지 않음)를 갖는 조명 시스템(2)을 구비한다. 상기 투영 노광 장치의 물체 평면(object plane)에 위치하는 것은 레티클(reticle)(3)인데, 상기 레티클의 구조는, 투영 대물렌즈(1) 아래에 배치되며 영상 평면(image plane) 내에 위치하는 웨이퍼(4) 상에 축소된 스케일로 결상된다.

투영 대물렌즈(1)에는 제 1 수직 대물렌즈부(1a)와 제 2 수평 대물렌즈부(1b)가 제공된다. 대물렌즈부(1b)에는 다수의 렌즈들(5) 및 오목 미러(6)가 위치하는데, 이들은 대물렌즈부(1b)의 대물렌즈 하우징(7) 내에 배치된다. 수직 방향의 광축(8)을 갖는 상기 수직 대물렌즈부(1a)로부터 수평 방향의 광축(9)을 갖는 상기 수평 대물렌즈부(1b)로 투영 빔(화살표를 볼 것)을 편향시키기 위하여 빔 스플리터 큐브(beam splitter cube)(21)가 제공된다.

오목 미러(6)에서의 빔들의 반사 및 뒤 이은 빔 스플리터 큐브(21)의 통과가 있은 후, 빔들은 편향 미러(10)에 부딪친다. 편향 미러(10)에서, 수평 방향의 빔 경로(9)는 이번에는 수직 방향의 광축(11)으로 반사된다. 추가적인 렌즈 그룹(12)을 가지는 제 3 수직 대물렌즈부(1c)는 편향 미러(10) 아래에 위치한다. 세 개의 λ/4 판들(13, 14 및 15)이 상기 빔 경로 내에 또한 추가적으로 위치한다. λ/4 판(13)은 렌즈 또는 렌즈 그룹(16) 뒤의 빔 스플리터 큐브(21)와 레티클(3) 사이의 투영 대물렌즈(1) 내에 위치한다. λ/4 판(14)은 수평 대물렌즈부(1b)의 빔 경로 내에 위치하며, λ/4 판(15)은 제 3 대물렌즈부(1c) 내에 위치한다. 상기 세 개의 λ/4 판들은 편광을 완전하게 회전시켜 그 결과 특히 빔 손실을 최소화하기 위한 목적으로 사용된다.

투영 대물렌즈(1)의 개별적인 광축들은, 그들이 충분한 정확도로 서로에 대해 평행하게 또는 수직하게 이동할 수 있도록, 상기 대물렌즈를 구성하는 동안 서로에 대해 매우 정확하게 반드시 조절된다. 그러나, 공차의 부정확성으로 인해, 또는 동작하는 동안 발생하는 결함들로 인해, 직면한 응용들에 대해 요구되는 정확성을 갖는 광학소자들의 배치를 성취하는 것이 항상 가능한 것은 아니다. 이는 결상 품질의 대응하는 악화를 가져온다.

그 결과, 결상 품질을 상승시키는 목적을 위해, 적절한 방법으로 투영 대물렌즈(1) 내의 적당한 광학소자들을 정확하게 위치시키고 조절하기 위하여 측정이 수행될 필요가 있다. 그 중에서도 특히, 이하에서 보다 상세히 설명될 조정 및 설정 장치(17)가 이 목적을 위해 제공되는 빔 스플리터 큐브(21)가 적당하다.

상기 조정 및 설정 장치(17)가 제공된 도 1의 빔 스플리터 큐브(21)는 도 2 내지 도 9에서 고정소자들(fastening elements)(22) 및 조정 고정부들(adjusting fasteners)(23)을 가진 확대도로 보여질 수 있다. 동일 면 상에서 빔 스플리터 큐브(21)에 결합되는 상기 고정소자들(22) 및 조정 고정부들(23)은 투영 대물렌즈(1)의 대물렌즈 하우징에 (보다 상세히 도시되지는 않은 방법으로) 결합되는 고정 홀딩 프레임(24)과 빔 스플리터 큐브(21) 사이의 결합을 이루게 한다.

그 목적은, 이제, 세 개의 상호 독립적인 축들을 중심으로 고정 홀딩 프레임(24)에 대해 상기 빔 스플리터 큐브(21)를 틸트시키는 것을 가능하게 하고, 평행 이동 또는 선형 이동 방식으로 한 방향에 대하여 상기 빔 스플리터 큐브를 변위시킬 수 있도록 하는 것이다. 이 목적을 위하여, 좌표 시스템(x, y, z)의 원점(25)은 빔 스플리터 표면 또는 빔 스플리터 평면(26) 위에 놓인다. 이 경우에, x-축(27)은 빔 스플리터 평면(26) 내에서 상기 빔 스플리터 큐브(21)의 종축(longitudinal axis)에 평행하게 위치하며, y-축(28)은 마찬가지로 상기 빔 스플리터 평면(26) 내에서 상기 x-축(27)에 수직하게 위치하고, z-축(29)은 빔 스플리터 평면(26)에 수직하게 위치한다.

빔 스플리터 큐브(21)를 조절할 수 있도록 하기 위해, x-축(27), y-축(28) 및 z-축(29)을 중심으로 상기 빔 스플리터 큐브를 틸트시키고, z-축(29)을 따라 상기 빔 스플리터 큐브를 변위시키는 것이 가능하여야 한다.

도시된 바와 같이, 빔 스플리터 큐브(21)에는, 상기 빔 스플리터 큐브(21)의 종방향 모서리의 꼭지점 영역들에 위치하는 두 개의 고정소자들(22)이 제공된다. 두 개의 조정 고정부들(23)은 빔 스플리터 큐브(21)의 종방향 모서리의 꼭지점 영역들에 위치하는데, 상기 두 개의 고정소자들(22)을 가진 종방향 모서리의 반대쪽 모서리에 위치한다. 물론, 상기 고정소자들(22) 및 조정 고정부들(23)의 배치는 단지 예로서 간주되어야 한다. 특히, 조정소자들(23)은 또 다른 위치에 제공될 수도 있다.

도 4의 확대도에 도시된 바와 같이, 각각의 고정소자(22)는 두 개의 평행 이동성들(translational mobilities)(30a 및 30b) 및 세 개의 회전 이동성들(31a, 31b 및 31c)을 가진다. 긴 막대(32) 및 상기 막대의 단부에 각각 설치된 구형 조인트들(33a 및 33b)을 갖는 고정소자(22)의 구성은, 상기 긴 막대(32)의 종축 방향으로 진행하는 변위 또는 평행 이동의 제 3 선형 이동 가능성(30c)을 결정한다. 두 개의 구형 조인트들(33a 및 33b)은 빔 스플리터 큐브(21)의 관절화된 결합 또는 현가를 이룬다. 물론, 상기 구형 조인트들(33a 및 33b)을 이용한 고정은 단지 예로서만 간주되어야 한다. 필요하다면, 이러한 목적을 위해, 예컨대, 적절한 탄성을 갖는 판 스프링(leaf spring) 형태의 장치들과 같은 솔리드 조인트(solid joint)들을 제공하는 것도 가능하다.

레티클(3)과 빔 스플리터 큐브(21) 사이의 광축을 나타내는 z-축(29)을 따라 상기 빔 스플리터 큐브(21)가 변위되어야 하기 때문에, 고정된 평행 이동 가능성(30c)의 방향이 z-축(29)(도 2)에 수직하게 배향되도록 고정소자들(22)이 배치된다.

빔 스플리터 평면(26)에서 x-축(27)을 중심으로 틸트를 허용하기 위해, 모든 고정소자들(22)의 상기 고정된 평행 이동 가능성(30c)들은 x 틸트축(27)과 y 틸트축(28)에 의해 정의되는 평면 내에 놓여야 한다. 본 발명의 예시적인 실시예의 경우, x-축(27)과 y-축(28)에 의해 정의된 상기 평면은 빔 스플리터 평면(26)과 동일하기 때문에, 고정소자들(22)의 상기 고정된 평행 이동 가능성(30c)은 마찬가지로 상기 빔 스플리터 평면(26) 내에 놓인다.

z-축(29)을 중심으로 틸트를 허용하기 위해, 고정소자들(22)의 모든 고정된 평행 이동 가능성(30c)들은 또한 상기 z-축(29)을 교차하여야 한다. 그럼으로써, 고정소자들(22)의 긴 막대들(32)의 종축들의 연장선들이, 빔 스플리터 평면(26)의 평면 내에 위치하는 좌표 시스템(25)의 교점에서 서로 만나거나 교차하는 것을 도 2를 통해 알 수 있다.

도시된 예시적인 실시예의 경우에서와 같이, 빔 스플리터 큐브(21)가 두 개의 조정 고정부들(23)에 의해 이동 및/또는 조작될 때, 상기 조정 고정부들(23)은 하나의 평행 이동성(34a)과 세 개의 회전 이동성들(35a, 35b, 35c)을 가지는 반면, 평행 이동 가능성(34b 및 34c)은 상기 조정 고정부들(23) 내의 후술될 (그리고, 예컨대, 조정 스크류들(40a, 40b, 40c, 40d)에 의해 도 5에 도시될) 조정소자들을 통해 여전히 고정되어 있다. 상기 조정소자(adjusting element)들을 액추에이팅 함으로써, 조정 고정부들(23)은 평행 이동 방향들(34b 및 34c)로 조절될 수 있으며, 그럼으로써 빔 스플리터 큐브(21)를 원하는 방식으로 변위 및 틸트시키는 것이 가능하다.

그러한 조정 고정부(23)의 예는 도 5에 추가적으로 도시되어 있다. 상기 조정 고정부는 빔 스플리터 큐브(21)를 삼각 플레이트(37)에 결합시키는 구형 조인트(36)를 구비한다. 상기 삼각 플레이트(37)의 밑변에는, 홀딩 프레임(24) 내에서 한 방향으로 안내되는 덧붙여진 슬라이딩 피스(sliding piece)(39)를 갖는 힌지(hinge)(38)가 위치한다. 조정 스크류들(40a, 40b, 40c, 40d)의 형태로 된 조정소자들의 도움으로, 상기 슬라이딩 피스(39)는 상호 수직한 평행 이동성들(34c 및 34b) 내에서 홀딩 프레임(24)에 대해 선형 또는 평행 이동 방식으로 변위될 수 있다.

두 개의 조정소자들을 각각 갖는 두 개의 조정 고정부들(23) 대신에, 대안으로서, 하나의 조정소자를 각각 갖는 네 개의 조정 고정부들을 사용하는 것이 또한 가능하다. 이 경우에, 각각의 조정 고정부는 두 개의 평행 이동성과 세 개의 회전 이동성들을 가질 필요가 있으며, 조정소자에 의해 조절될 제 3의 평행 이동성(도시되지 않음)도 가능하다.

빔 스플리터 큐브(21), 고정된 홀딩 프레임(24), 조정 고정부들(23) 및 고정소자들(22)로 구성된 시스템에서 상기 고정소자들(22)을 떨어뜨려 생각하는 경우, 상기 조정 고정부들(23) 내의 조정소자들을 액추에이팅 하지 않으면서, 빔 스플리터 큐브(21)가 상기 홀딩 프레임(24)에 대하여 두 개의 자유도로 이동하는 것이 가능하다.

이들 두 개의 자유도가 x-축(27), y-축(28) 및 z-축(29)을 중심으로 한 틸트 및 z-축(29)을 따른 평행 이동 변위와 일치하지 않도록 또는 이들 이동들의 조합과 일치하지 않도록 상기 조정 고정부들(23)이 배치되어야 하며, 그 결과 이들 운동 방향들로 작용하는 힘 및 토크가 뒷받침될 수 있다.

조정 고정부들(23)이 조정소자들, 특히, 조정 스크류들(40a 및 40c)의 도움으로 방향(34b)으로 동일하게 변위될 때, 빔 스플리터 큐브(21)가 어떻게 z-축(29)을 따라 변위될 수 있는지를 도 6을 통해 알 수 있다. 상기 조정 스크류들(40a 및 40c)은 각각의 경우 이러한 목적을 위해 서로 대응하여 조절되어야만 한다.

만약 두 개의 조정 고정부들(23)이 방향(34b)으로 반대로 변위된다면(화살표를 볼 것), 도 7로부터 알 수 있듯이, y-축(28)을 중심으로 상기 빔 스플리터 큐브(21)에 대한 틸트를 발생시킨다.

모든 조정 고정부들(23)이 방향(34c)으로 동일하게 변위될 때, 상기 빔 스플리터 큐브(21)가 x-축(27)을 중심으로 틸트된다는 것을 도 8로부터 알 수 있다. 상기 조정소자들, 특히, 조정 스크류들(40b 및 40d)은 이러한 목적을 위해 적절하게 액추에이팅 된다.

z-축(29)을 중심으로 한 상기 빔 스플리터 큐브(21)의 틸트를 성취하기 위해서는, 도 9의 화살표에 의해 도시된 바와 같이, 두 개의 조정 고정부들(23)이 방향(34c)으로 반대로 변위되어야 한다.

상기 조정 고정부들(23) 또는 조정소자들은 수동으로, 모터에 의해, 기압식으로(pneumatically), 수압식으로(hydraulically), 전자기적으로, 압전방식으로(piezoelectrically) 또는 자기변형방식으로(magnetostrictively) 조절될 수 있다.

도 10은 베어링 프레임(bearing frame)(41) 및 고정소자들(22)과 조정 고정부들(23)을 갖는 장치의 예시적인 실시예를 도시하는 것으로, 이 경우에 조인트(joint)들은 솔리드 또는 스프링 조인트들로서 설계된다.

빔 스플리터 큐브(21)는 상기 고정소자들(22) 및 조정 고정부들(23)에 의해 홀딩 프레임(24) 내에서 지지되어 있는 베어링 프레임(41) 내에 장착된다.

빔 스플리터 층(26)은 상기 빔 스플리터 큐브(21) 상의 라인으로 볼 수 있다.

도 10에 따른 고정소자(22)는 도 11의 확대도에서 볼 수 있다. 고정소자는, 상기 빔 스플리터 큐브(21)가 장착되어 있는 베어링 프레임(41)을 상기 홀딩 프레임(24)에 결합시킨다.

판 스프링 조인트(leaf spring joint)(42)를 구부림으로써, 상기 베어링 프레임(41)과의 고정소자(22)의 접촉(contact)은 축(30a)을 따른 평행 이동성과 축(31b)을 중심으로 한 회전 이동성을 갖는다.

판 스프링 조인트(43)를 구부림으로써, 고정소자(22)의 접촉은 축(30b)을 따른 평행 이동성과 축(31a)을 중심으로 한 회전 이동성을 갖는다.

판 스프링 조인트(43)의 비틀림(torsion)은 상기 베어링 프레임(41)과의 고정소자(22)의 접촉에 대하여 축(31c)을 중심으로 한 회전 이동성을 발생시키며, 그 결과 판 스프링 조인트들(42 및 43)을 갖는 상기 고정소자는 긴 막대(32) 및 두 개의 구형 조인트들(33a 및 33b)로 조립된 고정소자(도 4 참조)와 동일한 이동성들을 가진다. 상기 고정소자(22)는 단지 축(30c)을 따른 평행 이동 방향으로만 경직되어 있다.

도 10에 따른 조정 고정부(23)는 솔리드 조인트들과 함께 도 12에 확대되어 도시되어 있다. 판 스프링(44)을 구부림으로써, 상기 베어링 프레임(41)과의 조정 고정부(23)의 접촉은 축(34a)을 따른 평행 이동성과 축(35c)을 중심으로 한 회전 이동성을 얻는다.

상기 베어링 프레임(41)과의 조정 고정부(23)의 접촉은 상기 판 스프링(44)의 비틀림에 의해 축(35b)을 중심으로 한 회전 이동성을 획득한다.

구형 조인트(36), 삼각 플레이트(37) 및 힌지(38)로 형성된 조정 고정부(도 5 참조)와 마찬가지로 축(35a)을 중심으로 한 회전 이동성을 얻기 위하여, 상기 판 스프링(44)에 인접하는 블록(45)(이미 설명한 예시적인 실시예의 슬라이딩 피스(39)와 유사한 구성)이 제어 레버들(control levers)(47a 및 47b) 상의 판 스프링들(46a 및 46b)을 통해 장착되는데, 이때 상기 제어 레버들(47a 및 47b)이 고정된 상태에서, 회전축(35a)을 갖는 순간 회전 중심이 상기 판 스프링들(46a 및 46b)의 연장선들의 교점에 있도록 한다.

하나의 제어 레버(47a)는, 홀딩 프레임(24)에 영구적으로 결합된 조정 고정부(23)의 부품 내에 판 스프링(48a)을 통해 장착된다.

상기 제어 레버(47a)는 조정 스크류들(40a 및 40b)의 도움으로 조절될 수 있으며, 상기 판 스프링(46a)은 그 조절을 블록(45)으로 전달한다. 그럼으로써, 베어링 프레임(41)과 빔 스플리터 큐브(21)의 이동을 초기화할 수 있다.

하나의 제어 레버(47b)는 유사하게, 홀딩 프레임(24)에 영구적으로 결합된 조정 고정부(23)의 부품 내에 판 스프링(48b)을 통해 장착된다.

상기 제어 레버(47b)는 조정 스크류들(40c 및 40d)(조정 스크류(40d)는 가려져서 보이지 않는다. 조정 스크류(40d)는 조정 스크류(40c)를 고려하여 제어 레버(47b) 위를 가압한다)의 도움으로 조절될 수 있으며, 상기 판 스프링(46b)은 그 조절을 블록(45)으로 전달한다. 그럼으로써, 베어링 프레임(41)과 빔 스플리터 큐브(21)의 이동이 초기화될 수 있다.

도시된 예시적인 실시예에서, 상기 제어 레버들(47a 및 47b)이 판 스프링 조인트들(46a, 46b, 48a, 48b)과 함께 변위 방향들(34b 및 34c)에 대해 45°만큼 회전되어 있기 때문에, 방향(34b) 또는 방향(34c)을 따른 순수한 변위를 얻기 위하여, 각각의 경우에 있어서 두 개의 제어 레버들이 동시에 액추에이팅 되는 것이 필요하다.

제어 레버들(47a 및 47b)은 블록(45)을 변위시키기 위하여 안쪽으로 또는 바깥쪽으로 반드시 동시에 이동되어야 한다.

축(34c)을 따른 블록(45)의 순수한 변위를 위하여, 하나의 제어 레버는 안쪽으로 이동되어야 하며 다른 제어 레버는 바깥쪽으로 제어되어야 한다.

본 발명은 빔 경로 내에서 매우 정확한 위치 설정과 조정을 가능하게 하는 광학소자 위치 설정 장치를 제공한다.

Claims (25)

1. 구조, 특히 마이크로 리소그래피용 투영 대물렌즈의 대물렌즈 하우징(objective housing) 내의 광학소자를 위치 설정하는 장치에 있어서,

   상기 광학소자는 고정소자(fastening element)들을 통해 상기 구조에 연결되며, 조정 고정부(adjusting fastener)들을 이용하여 상기 광학소자의 위치를 설정하는 것이 가능하고,

   상기 광학소자(21)가 세 개의 상호 독립적인 축들(x-, y-, z-축)을 중심으로 틸트될 수 있고 추가적으로 하나의 축 방향(z-축)으로 평행 이동 방식으로 변위될 수 있도록, 상기 고정소자들(22)이 배치되고 상기 조정 고정부들(23)이 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 광학소자 위치 설정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   a) 상기 고정소자들(22)은 각각 하나의 축을 따른 평행 이동을 저지하며, 상기 고정소자들(22)에 의해 저지된 평행 이동들의 모든 축들은, 평행 이동 방식으로 상기 광학소자(21)가 변위될 수 없는 틸트축들(x-, y-축)에 의해 정의되는 평면 내에 놓여 있고,

   b) 상기 고정소자들(22)에 의해 저지된 평행 이동들의 축들은, 평행 이동 방식으로 상기 광학소자(21)가 변위될 수 있는 축 방향(z-축)에 수직하게 놓여 있으며,

   c) 상기 고정소자들(22)에 의해 저지된 평행 이동들의 축들은, 평행 이동 방식으로 상기 광학소자가 변위될 수 있는 축 상의 한 점에서 서로 교차하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   평행 이동 방식으로 상기 광학소자(21)가 변위될 수 없는 두 개의 틸트축들(x-, y-축)의 교점을 통과하는, 그리고 평행 이동 방식으로 상기 광학소자(21)가 변위될 수 있는 축(z-축) 상의 한 점에서 상기 고정소자들(22)에 의해 저지된 평행 이동들의 축들이 서로 교차하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 광학소자(21)에는 적어도 두 개의 고정소자들(22) 및 적어도 두 개의 조정 고정부들(23)이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   두 개의 조정소자들(23)이 각각의 조정 고정부(23)에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 고정소자들(22) 및 상기 조정 고정부들(23)은 상기 광학소자(21)에 탄성적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 고정소자들(22)은 솔리드 조인트(solid joint)들을 통해 상기 광학소자(21)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 조정 고정부들(23)은 솔리드 조인트들을 통해 상기 광학소자(21)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 고정소자들(22) 및 상기 조정 고정부들(23)은, 상기 광학소자(21)가 장착된 베어링 프레임(41)에 탄성적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 고정소자들(22)은 솔리드 조인트들을 통해, 상기 광학소자(21)가 장착된 상기 베어링 프레임(41)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 조정 고정부들(23)은 솔리드 조인트들을 통해, 상기 광학소자(21)가 장착된 상기 베어링 프레임(41)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 6 항 또는 제 9 항에 있어서,

    상기 조정 고정부들(23)은 두 개의 축 방향(34c, 34b)으로 경직되어 있으며, 상기 두 개의 경직된 축 방향(34c, 34b)으로 형성된 평면 내에서 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    조정소자들(40a-40d)이 상기 조정 고정부들(23)에 제공되며, 상기 조정 고정부들(23)은 각각 상기 조정소자들을 통해 상기 두 개의 경직된 축들(34c, 34b)의 방향으로 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 조정소자들(40a-40d)은 상기 두 개의 경직된 축들(34c, 34b)에 대해 서로 독립적으로 액추에이팅 될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 광학소자(21)는 빔 스플리터 큐브(beam splitter cube)인 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제 2 항 또는 제 15 항에 있어서,

    상기 고정소자들(22)에 의해 저지된 평행 이동들의 축들이 놓여 있는 평면은 상기 빔 스플리터 큐브(21)의 빔 스플리터 표면(26)의 평면인 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제 15 항에 있어서,

    상기 고정소자들(22)은 상기 빔 스플리터 큐브(21)의 꼭지점 영역(corner region)들에 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 조정 고정부들(23)은 상기 고정소자들(22)의 반대쪽 꼭지점 영역들에 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제 1 항에 있어서,

    광학소자로서 미러(mirror)가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
20. 제 1 항에 있어서,

    광학소자로서 렌즈가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
21. 제 15 항, 제 19 항 및 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 고정소자들(22)에 의해 저지된 평행 이동들의 축들이 놓여 있는 평면은 기준 표면 또는 광학적으로 사용되는 표면인 것을 특징으로 하는 장치.
22. 대물렌즈 하우징(objective housing) 내에 배치된 다수의 광학소자들을 구비하는 마이크로 리소그래피용 투영 대물렌즈에 있어서,

    적어도 하나의 광학소자가 고정소자(fastening element)들을 통해 상기 대물렌즈 하우징에 연결되며, 조정 고정부(adjusting fastener)들을 이용하여 상기 광학소자의 위치를 설정하는 것이 가능하고,

    상기 광학소자(21)가 세 개의 상호 독립적인 축들(x-, y-, z-축)을 중심으로 틸트될 수 있고 추가적으로 하나의 축 방향(z-축)으로 평행 이동 방식으로 변위될 수 있도록, 상기 고정소자들(22) 및 상기 조정 고정부들(23)이 상기 광학소자(21) 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
23. 제 22 항에 있어서,

    a) 상기 고정소자들(22)은 각각 하나의 축을 따른 평행 이동을 저지하며, 상기 고정소자들(22)에 의해 저지된 평행 이동들의 모든 축들은, 평행 이동 방식으로 상기 광학소자(21)가 변위될 수 없는 틸트축들(x-, y-축)에 의해 정의되는 평면 내에 놓여 있고,

    b) 상기 고정소자들(22)에 의해 저지된 평행 이동들의 축들은, 평행 이동 방식으로 상기 광학소자(21)가 변위될 수 있는 축 방향(z-축)에 수직하게 놓여 있으며,

    c) 상기 고정소자들(22)에 의해 저지된 평행 이동들의 축들은, 평행 이동 방식으로 상기 광학소자가 변위될 수 있는 축 상의 한 점에서 서로 교차하는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,

    평행 이동 방식으로 상기 광학소자가 변위될 수 없는 두 개의 틸트축들(x-, y-축)의 교점을 통과하는, 그리고 평행 이동 방식으로 상기 광학소자(21)가 변위될 수 있는 축(z-축) 상의 한 점에서 상기 고정소자들(22)에 의해 저지된 평행 이동들의 축들이 서로 교차하는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
25. 제 22 항, 제 23 항 및 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,

    광학소자(21)로서 빔 스플리터 큐브가 제공되는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.