(57)【要約】本発明は、複数の光学式モジュールを備えるイメージングユニット(7,7')内で光学式モジュール(12)を受けるためのデバイスに関する。前記デバイスは、対物レンズ内の1組のレンズを受けるために特に使用される。光学式モジュール(12)は、少なくとも1つの分離要素(14,14',16)を用いてキャリア構造体(13)内の少なくとも1つの領域内に懸架されている。前記少なくとも1つの分離要素(14,14',16)は、3つの適切な直交する空間方向の少なくとも1つでの回転運動または並進運動に関して、前記少なくとも1つの領域で生ずる動きが抑制され、それにより、少なくとも1つの静的に形成された収納が行われる。
2005534998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
いくつかの光学式アセンブリを有するイメージングデバイスの光学式アセンブリを保持するための、特に対物レンズのレンズ群を保持するための装置であって、前記光学式アセンブリ(12)が、支持構造体(13)内の少なくとも1つの領域内で少なくとも1つの分離要素(14,14',16)を介して懸架され、前記少なくとも1つの領域内の少なくとも1つの分離要素(14,14',16)の効果により、3つの直交する空間方向のうちの少なくとも1つの適切な方向での回転運動または並進運動に関しての起こり得る運動が抑制され、したがって少なくとも1つの静的に形成された支承が行われることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記光学式アセンブリ(12)が、前記支持構造体(13)内の少なくとも2つの領域内で少なくとも1つの分離要素(14',16)を介して懸架され、各領域内での前記分離要素(14',16)の効果により、3つの直交する空間方向のうちの少なくとも1つの適切な方向での回転運動または並進運動に関して剛性が高くなり、したがって少なくとも1つの静的に形成された支承が行われることを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記対物レンズ(7)が、マイクロリソグラフィ用の投影露光システム(1)のための屈折反射対物レンズの形態であることを特徴とする請求項2に記載の装置。
【請求項４】
荷重がその中で前記支持構造体(13)へ伝達される一方の領域内の前記分離要素(14')が、重力(g)に対して少なくともほぼ平行な空間方向に剛性が高く、前記光学式アセンブリ(12)が、接線方向に剛性の高い分離要素(19)と膜(17)の組合せを介して、前記支持構造体(13)内の他方の領域内に懸架されていることを特徴とする請求項2に記載の装置。
【請求項５】
前記接線方向に剛性が高い分離要素(19)および前記膜(17)が、剛体中間要素(18)を介して接続されていることを特徴とする請求項2に記載の装置。
【請求項６】
前記分離要素(14',16)が、板ばね要素の形態であることを特徴とする請求項1または2に記載の装置。
【請求項７】
前記分離要素(14')が、荷重がその中で前記支持構造体(13)へ伝達される一方の領域内で、重力(g)に対して少なくともほぼ平行な空間方向に剛性が高く、他方の領域内での前記支持構造体(13)内での前記光学式アセンブリ(12)の懸架が、接線方向に剛性が高く、軸方向および半径方向に柔軟である多数の要素を介して提供されることを特徴とする請求項2に記載の装置。
【請求項８】
前記領域の位置、前記板ばね要素の配列、および前記板ばね要素のばね剛性が、振動の第1の固有形態が、光感受性に関して中立である前記アセンブリ(12)上の点(P3)の周りに回転するように選択されることを特徴とする請求項6または7に記載の装置。
【請求項９】
前記分離要素(14',16)が、前記支持構造体(13)と前記アセンブリ(12)の間の熱膨張が機械的力を生じないように選択されることを特徴とする請求項1または2に記載の装置。
【請求項１０】
マイクロリソグラフィ用の投影露光システム(1)内での、請求項1から9の一項に記載の装置の使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いくつかの光学式アセンブリを有するイメージングデバイスにおける光学式アセンブリを保持するための、特に対物レンズにおけるレンズ群を保持するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの光学式アセンブリからなる対物レンズ、望遠鏡などの様々な光学式イメージングデバイスは、一般的な従来技術で公知である。十分な機能性を確実にするために、個々の光学式アセンブリはこの場合、互いに対して固定された配置で位置調整されなければならない。このため、個々のアセンブリは、互いに対して極めて安定した位置に保持されなければならない。これは、特に反射屈折イメージングデバイス、すなわちそれらのアセンブリのいくつかの中にレンズを有し、他のアセンブリ内にレンズおよび/または鏡を有するものにも適用される。
【０００３】
原則として、アセンブリのそれぞれがいわゆる中立点を有することも一般的な従来技術で公知である。このことは、この点が光学的感受性に対して中立であり、したがってこの点の周りの小さな回転が、いかなる像の偏移も生じさせないことを意味している。光学式アセンブリのそれぞれを、十分に小さい角度で中立点の周りに回転できるようにして設計することが原則として可能であるが、このことは、極めて複雑な支承を必要とし、結果としてイメージングデバイス全体の剛性が影響を受けるというという重大な欠点を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、その支持構造体上に、プロセス中に加熱などによって生成される力を結果として生じさせることなく十分な剛性を有し、さらに、第1の振動形態に対する回転点が、アセンブリの光学的な中立点の領域内に少なくとも近似的に配置されるように設計されたイメージングデバイス内のアセンブリのための懸架を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、この目的は、光学式アセンブリが、支持構造体内の少なくとも1つの領域内で少なくとも1つの分離要素を介して懸架され、少なくとも1つの領域内の少なくとも1つの分離要素の効果により、3つの直交する空間方向のうちの少なくとも1つの適切な方向での回転運動または並進運動に対して剛性が高くなり、したがって少なくとも1つの静的に形成された支承が行われることで達成される。
【０００６】
回転運動と並進運動の間の「または」は、この場合、一方では回転運動と並進運動の間での選択を意味し、他方では回転運動と並進運動の組み合わせを意味することを理解されたい。
【０００７】
したがって、本発明による解決法は、アセンブリが、極めて剛性が高いように本来設計されることができ、その後、たとえば半径方向に柔軟なばね要素を有する少なくとも1つの分離要素を介して懸架されるという利点を提供する。この場合、アセンブリは、たとえば接線方向に剛性が高いが、軸方向には柔軟であるばね要素を介して、第2の平面上でも同様にして追加的に保持される。2つの懸架点の互いに対する位置および設計で選択されることができる分離要素の剛性は、第1の固有周波数が十分高いこと、および付随する第1の固有形態が、光学式アセンブリの中立点の周りで回転することを確実にすることを可能にする。分離要素はまた、光学式アセンブリと、光学式アセンブリが懸架されている支持構造体の間の温度および材料の差の結果として生じる、熱による膨張の差を、鉛直方向または半径方向のいずれかの損傷を与える力に至らない程度に補償する。
【０００８】
本発明のさらなる有利な改良点は、従属請求項に含まれており、図面を参照にして説明される例示的な実施形態を使用する以下の説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図1は、マイクロリソグラフィ用の投影露光システム1を示している。これは、コンピュータチップなどの半導体構成部品の製造のための、主にシリコンから構成され、光感受性材料で被膜された、ウェハ2と称される基板上の構造の露光のために使用される。
【００１０】
投影露光システム1はこの場合、照射デバイス3と、それを用いてウェハ2上の次の構造が形成される格子状構造体、いわゆるレチクル5を備えるマスクの保持および厳密な位置調整のためのデバイス4と、この実際のウェハ2の保持、移動および厳密な位置調整のためのデバイス6と、イメージングデバイス、特に投影対物レンズ7とを本質的に備える。
【００１１】
動作の基本原理は、レチクル5内に導入された構造が、特に構造のサイズを元のサイズの3分の1またはそれ以下に縮小されて、ウェハ2上で露光されることを提供する。投影露光システム1、特に投影対物レンズ7が解像度に関して支配される要件は、この場合、数ナノメートルである。
【００１２】
露光プロセスが実行された後、ウェハ2は、レチクル5によって事前に決定された構造をそれぞれの場合で有する多数の個別のフィールドが同じウェハ2上で露光されるように、前方へ移動される。ウェハ2の全表面領域が露光された後、ウェハは投影露光システム1から取り外され、一般に材料をエッチング除去するために、いくつかの化学処理プロセスを受ける。必要に応じて、これらの露光および処理ステップのいくつかが、多数のコンピュータチップがウェハ2上で作製されるまで、次々に実行される。ウェハ2が投影露光システム1内で次々に前方へ移動するため、これは、ステッパと呼ばれることもよくある。
【００１３】
照射デバイス3は、たとえば光または同様の電磁放射などの、ウェハ2上でレチクル5のイメージングのために必要とされる投影光線8を生成する。レーザなどが、この放射のための光源として使用されてもよい。放射は、レチクル5に当たる際、投影光線8が直径、極性、波面の形状などの点で所望の特性を有するように、照射デバイス3内の光学要素を介して形成される。
【００１４】
レチクル5の画像は、投影光線8を介して作成され、上記で説明したように投影対物レンズ7によって近似的に縮小されたスケールでウェハ2上に転写される。投影対物レンズ7はこの場合、レンズ、鏡、プリズム、遮蔽板などの多数の個々の屈折および/または反射光学要素から形成される。
【００１５】
図2は中立点P1の近傍のある領域のみ、または中立点P1で、分離要素14を介して支持構造体13上に保持および固定された完全な屈折対物レンズ7を示している。分離要素14は、最初に、受け入れられない力を対物レンズ7に導入することなしに、対物レンズ7と支持構造体13の間の異なる熱膨張および位置の許容差を許す支承を可能にする。また、ばね要素の形態である分離要素14は、第1の振動形態として、できる限り純粋な回転が中立点P1の周りに発生させられることまたは生成されることを許す。これは、光学軸15に対して直交する所定の軸の周りの傾斜運動だけでなく、対物レンズの軸15(光学軸に対応している)の周りおよび中立点P1の周りの回転運動であってもよい。
【００１６】
このようにして、対物レンズ7が、その第1の固有形態で、中立点P1を通り、対物レンズ軸15に対して直交する軸の周りで回転運動を行うため、少量の画像の振動しかこの固有形態から予想されない。対物レンズの振動形態の画像振動への寄与が小さいため、対物レンズ7はより高い振幅で振動することができる。
【００１７】
対物レンズ7を一平面上のみで固定することも、さらに重要な利点を有する。軸方向の(z方向の)熱膨張は、このような懸架によって妨げられない。さらに、対物レンズ7は、容易にかつ低コストで、その支持構造体13内に設置されることができる。
【００１８】
図3は、この特定の場合では反射屈折対物レンズ7'の形態である、すなわち反射および屈折光学要素を備える、図1に示したような投影対物レンズ7を示している。
【００１９】
図3に示すような反射屈折対物レンズ7'はこの場合、4個の光学式アセンブリまたはサブアセンブリ9,10,11,12を有する。第1のアセンブリ9はこの場合、鏡9aならびに水平方向レンズ(図示せず)を備える。第2のアセンブリ10は二重の鏡10aを有し、一方第3のアセンブリ11はレンズを有する。いくつかのレンズが、第4のアセンブリ12内に見られるが、これらはここに説明した本発明の指定のものである。これらのレンズは、光学式アセンブリ12の光学軸が、重力gと少なくとも近似的に同じ方向に延びるように配置される。したがって、アセンブリ12は、鉛直方向レンズ群とも呼ばれる。
【００２０】
これらのような反射屈折対物レンズ7'では、これらの個々のアセンブリまたはサブアセンブリ9,10,11,12はここで、互いに対して極めて安定した位置に保持されなければならない。原則として、この目的のための2つの考えられる手法がある。第1に、反射屈折対物レンズ7'の支持構造体13内での個々のアセンブリ9,10,11,12に対する保持は、互いに対して安定した位置を常に保持するのに十分に剛性が高いように設計されることができる。このことは、ある場合では疑いもなく可能であるが、個々のグループ内での正確な条件に依存する。本明細書で説明する例示的な実施形態では、これは、アセンブリ9,10,11を包囲している支持構造体13の上側部分13aで行われることを意図されている。
【００２１】
懸架の十分な剛性は、比較的複雑で重いアセンブリ12、特に鉛直方向レンズ群の困難を伴ってのみ確実にすることができる。しかし、各光学系およびしたがって光学式アセンブリ9,10,11,12のそれぞれは同様に、図2に関してすでに説明したように、いわゆる中立点を有する。このいわゆる中立点は、その周りでの構成要素の小さな回転が、画像のいかなる偏移も生じさせない点を定義する。すなわち、この点は、光感受性に対して中立である。図3に示した例示的な実施形態では、これらの点は、たとえば、アセンブリ9に対してP2で特定される点であり、アセンブリ12に対してP3で特定される点である。本明細書の以下の部分で説明される解決法は、リンクに対する増加した剛性を達成すること、およびアセンブリ12の中立点の近傍で第1の振動形態に対する回転点の位置を指定することを可能にする。
【００２２】
図4は、上記で述べたようなアセンブリ12を示しており、懸架の動作の基本的な方法を、二次元解析を使用してここで説明する。
【００２３】
アセンブリ12は、ばね剛性C1を有するばねとして原則的に本明細書で示されている分離要素14'を介して外部領域内に懸架されている。分離要素14'は、この場合アセンブリ12と支持構造体13を接続するが、ここではより詳細には図示されない。
【００２４】
アセンブリ12の光学軸がz軸15であるように仮定されている場合、分離要素14'は、これらが、アセンブリ12を軸方向に、すなわちz軸15の方向にしっかりと保持するようにばね剛性C1を有して設計される。アセンブリ12は、アセンブリ12の別の領域内でばね剛性C2を有するさらなる分離要素16を介してz軸15に対して直交して固定されている。
【００２５】
たとえば板ばねの形態である分離要素14'が、z方向に高い剛性を有するばねとして図4に示す例示的な実施形態で、理想的な形態で示されている。逆に、半径方向および接線方向の剛性は、極めて低く、したがって無視できるとみなされる。膜を介して結合されている結果として、分離要素16は、水平方向の剛性のみを生じさせる。したがって、第1の共振周波数は、ばね剛性C1およびC2を一致させることによって、および、たとえば500Hz超など、十分高いと同時にP3によって特定されるアセンブリ12の中立点の周りの回転によって表現される付随する振動形態を有する、アセンブリ12の対応する領域内にばねを位置調整することによって、装置全体に対して達成されることができる。
【００２６】
ここで、より詳細な例示的な実施形態が、図5に示される。
【００２７】
再び、この図は、アセンブリ12と、支持構造体13の一部と、分離要素14',16を示している。支持構造体13は、たとえば、極めて正確に機械加工されることができる構造の形態である。したがって、アセンブリ12はこの場合、軸方向に極めて剛性が高いが、半径方向には柔軟であり、接線方向には剛性が低い、分離要素14'を介して結合されることができる。
【００２８】
第2の分離要素16が示されているアセンブリ12の第2の領域では、これらは、本原理の前の例で理想化された形態で示されたものよりも複雑でない形態で設計されている。
【００２９】
分離要素16は、円周方向に剛性が高いリング18に取り付けられ、軸方向の力をもたらすことなく定位置で半径方向にアセンブリ12を保持している、半径方向に剛性が高く軸方向に柔軟である膜17によって形成されている。これは、膜17がz軸15の方向に柔軟であるように設計されているためである。
【００３０】
ここで、剛体リング18が、半径方向に柔軟であり、軸方向および接線方向に剛性の高いさらなる要素19を介して支持構造体13と接続されている。2つの分離要素14',16を有する設計はこの場合、従来型の単一フランジの解決法よりも回転に関してはるかに大きい剛性を結果として生じさせ、使用されるばね剛性および分離要素14'および16の厳密な位置調整によって、第1の固有周波数が十分高い、たとえば500Hz超であるように設計されることができる。この固有周波数での付随する振動形態はこの場合、アセンブリ12の中立点P3のほぼ周りで回転する。
【００３１】
また、支持構造体13に対するアセンブリ12のホルダの熱膨張の問題は、異なる熱膨張が、アセンブリ12に損傷を与え得る半径方向または軸方向の力に結び付かないように、分離要素14',16を介して分離される。
【００３２】
また、分離要素14'が、ここに示されたように鉛直方向に追加で配置される必要はない。対応する分離要素14'が、斜めに配置される(図示せず)変形形態も、この場合実現可能である。したがって、その周りにアセンブリ12が回転することができるが、第2の領域内、すなわち分離要素16の領域内では固定されない、調節の目的のための回転点を形成することが可能である。正確な設置位置に到達した後、アセンブリは、分離要素16の領域内で固定されることができる。
【００３３】
ここで、図6は、膜17、剛性リング18およびばね要素19を備える上記で説明した解決法が、分離要素16に対する唯一の実現可能な手法ではないことを示す、さらなる実施形態を示している。図6に示した分離要素16は、接線方向に作用し、中実のジョイントを介してアセンブリ12と接続されている3本のロッドの形態である。
【００３４】
したがって、これは、膜17、剛体リング18およびばね要素19を備える分離要素16を用いて実現可能である機能に匹敵する機能を有する設計という結果となり、この設計は、前に説明した3個の接線方向に作用する分離要素16を用いる解決法よりも、かなり小さい物理的空間を占有する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】光感受性材料で皮膜されたウェハ上の構造の露光のために使用されることができる、マイクロリソグラフィ用の投影露光システムの概略図である。
【図２】本発明による装置の第1の実施形態の概略図である。
【図３】屈折反射イメージングデバイスの実施例の概略図である。
【図４】本発明による第2の懸架の動作方法の概略図である。
【図５】図4に示したような本発明の装置の一実施形態の概略図である。
【図６】本発明による装置の代替となる実施形態の平面図である。
【符号の説明】
【００３６】
1  投影露光システム
2  ウェハ
3  照射デバイス
4,6  デバイス
5  レチクル
7  投影対物レンズ
7'  反射屈折対物レンズ
8  投影光線
9,10,11,12  光学式アセンブリ
9a,10a  鏡
13  支持構造体
13a  上側部分
14,14',16  分離要素
15  光学軸
17  膜
18  リング
19  ばね要素
P1,P2,P3  中立点
【図１】
2005534998.tif 000003
【図２】
2005534998.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005534998.tif 000008
【国際調査報告】
2005534998.tif 000009
2005534998.tif 000010
2005534998.tif 000011
2005534998.tif 000012
2005534998.tif 000013
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