(57)【要約】    【課題】  汚染を伴わない雰囲気内に光学光線案内システムを構築するための方法、及びその構築のために用いられるユニバーサル光学系モジュールにおいて、操作の際、組立の際、及び調節措置の際に発生する汚れを回避することを課題とする。    【解決手段】  結像要素が、汚染を伴わない光線案内システムの雰囲気の外で、その光学軸線を用い、雰囲気の影響から保護され、支持体の第１基準器に対して位置合わせされ、この支持体上に固定されること、及び、支持体が、結像要素と共同で、雰囲気の影響から保護され、汚染を伴わない光線案内システムの雰囲気内へともたらされ、第１基準器を用い、受容要素の第２基準器に対して位置合わせされ、この受容要素上に固定され、それにより光線案内システム内で結像要素の光学軸線の位置合わせが行われること。この方法とこの光学系モジュールは、特に、光学系が環境影響から保護されて光線案内システム内で迅速に機能可能状態で位置決めされなくてはならないところで使用することができる。
2005516385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学結像要素を装備することにより、汚染を伴わない雰囲気内に光学光線案内システムを構築するための方法において、
−  結像要素が、汚染を伴わない光線案内システムの雰囲気の外で、その光学軸線を用い、雰囲気の影響から保護され、支持体の第１基準器に対して位置合わせされ、この支持体上に固定されること、及び、
−  支持体が、結像要素と共同で、雰囲気の影響から保護され、汚染を伴わない光線案内システムの雰囲気内へともたらされ、第１基準器を用い、受容要素の第２基準器に対して位置合わせされ、この受容要素上に固定され、それにより光線案内システム内で結像要素の光学軸線の位置合わせが行われること
を特徴とする方法。
【請求項２】
結像要素の光学軸線の位置合わせが調節パターンに基づいて行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
結像要素及び支持体の洗浄／汚染除去が、汚染を伴わない光学光線案内システムの雰囲気の外で実施されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
受容面（Ｅ−Ｅ）内に少なくとも１つの光学結像要素（２）を受容するための支持体プレート（１）を備えたユニバーサル光学系モジュールにおいて、
支持体プレート（１）が、光学結像要素（２）を、その光学軸線を用い、予め定められた軸線方向を有する軸線（Ｘ−Ｘ）に対して位置合わせして支持し、この軸線（Ｘ−Ｘ）が、支持体プレート（１）と接続されている基準器に対して固定の空間配置構成を有し、この基準器を用い、支持体プレート（１）が位置決め可能であることを特徴とする光学系モジュール。
【請求項５】
軸線（Ｘ−Ｘ）が、受容面（Ｅ−Ｅ）に対して垂直に延在し、支持体プレート（１）内には基準器として当接面（４、５、６）が組み込まれていて、これらの当接面が、受容面（Ｅ−Ｅ）に対して平行である共通の面（Ｂ−Ｂ）内に位置し、同心状に軸線（Ｘ−Ｘ）を包囲していることを特徴とする、請求項４に記載の光学系モジュール。
【請求項６】
当接面（４、５、６）が、３部構成における球として支持体プレート（１）内に嵌め込まれていることを特徴とする、請求項５に記載の光学系モジュール。
【請求項７】
支持体プレート（１）が、光学結像要素（２）を調節するために少なくとも１つの調整要素（１４、１５）を含んでいて、この調整要素が、調整可能なストッパ（１６）を用い、捩りを伴わずに光学結像要素（２）に係合することを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項に記載の光学系モジュール。
【請求項８】
調整可能なストッパ（１６）が固体ジョイント（１８）のレバーアーム（１７）に装着されていて、その固体ジョイントが、固定部分（１９）に対し、レバーアーム（１７）に係合する調整スピンドル（２１）により位置調整可能であることを特徴とする、請求項７に記載の光学系モジュール。
【請求項９】
調整スピンドル（２１）が圧縮バネ（２０）によりプリロードされ且つ制止されていて、この圧縮バネが、レバーアーム（１７）にて、及び、固定部分（１９）内のスピンドルサポート（２３）内で固定されている圧縮スリーブ（２２）にて支持されていることを特徴とする、請求項８に記載の光学系モジュール。
【請求項１０】
調整スピンドル（２１）と、レバーアーム（１７）に係合するために用いられる細目ネジとに、摩擦力を最小化する特殊コーティングが施されていることを特徴とする、請求項９に記載の光学系モジュール。
【請求項１１】
調節のために必要な光学結像要素（２）の位置調整が支持体プレート（１）の受容面（Ｅ−Ｅ）に対して平行に行われることを特徴とする、請求項４〜１０のいずれか一項に記載の光学系モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学結像要素を装備することにより、汚染を伴わない雰囲気内に光学光線案内システムを構築するための方法に関し、更に本発明は、受容面内に少なくとも１つの光学結像要素を受容するための支持体プレートを備えたユニバーサル光学系モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のごとく、光学リソグラフィーにおいてはチップ構造物（チップパターン）がマスクを使い且つ光を用いてウェーハ上に転写される。特殊なレーザが高解像度にとって必要不可欠な波長を生成する一方で、高解像する投射対物レンズは構造物を結像するために用いられ、この際、それらの投射対物レンズ内に含まれていて最も高解像するレンズには、チップ構造物がいっそう小さくなることに基づき、益々重要さが置かれている。
【０００３】
達成可能な解像度と照明光線の作動波長との間の基礎物理学的な関係は、ＤＵＶ、ＶＵＶ、及び将来的にはＥＵＶにおいていっそう短い波長の放射線源の使用を要求する。
【０００４】
いっそう短い波長への移行と共に、これらの波長にとって充分に透明性があり且つ使用されている放射線に対して抵抗性のある、例えばフッ化カルシウムのような新たな材料が必要である。
【０００５】
それに加え、より短い波長においては、益々、我々の自然雰囲気のガス構成要素（酸素、水蒸気、炭化水素）が強い吸収性をもって作用し、これらのガス構成要素による光学表面の汚染は、光学結像要素の透過性及び寿命、それと共に光学光路の透過性を侵害する。
【０００６】
この理由から、この種の光学光線案内システムは、汚染を伴わない雰囲気により包囲される必要があり、それは、最も純粋なガスを用いた洗浄を行うこと又はそのシステムを真空内に設けることにより成される。
【０００７】
今まで、光学結像システムの、組立、操作、特に調節における問題は、汚染を伴わない雰囲気の条件下において満足のいくかたちで解決されたことはなく、汚染を伴わない雰囲気は、光学光線案内システムを一度限りで構築する場合にも、高いレーザ光線負荷の結果の摩損現象が原因で個々の要素を交換する場合にも必要とされるものである。
【０００８】
【特許文献１】DE 101 64 529.5
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それ故、本発明の課題は、前記の問題を解決すること、特に、操作の際、組立の際、及び調節措置の際に発生する光学結像要素の汚れを回避することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に従い、前記課題は、冒頭に掲げた形式の方法において以下のことにより解決される：
−  結像要素が、汚染を伴わない光線案内システムの雰囲気の外で、その光学軸線を用い、雰囲気の影響から保護され、支持体の第１基準器に対して位置合わせされ、この支持体上に固定されること、及び、
−  支持体が、結像要素と共同で、雰囲気の影響から保護され、汚染を伴わない光線案内システムの雰囲気内へともたらされ、第１基準器を用い、受容要素の第２基準器に対して位置合わせされ、この受容要素上に固定され、それにより光線案内システム内で結像要素の光学軸線の位置合わせが行われること。
【００１１】
結像要素の光学軸線の位置合わせが調節パターン（調節模様；例えば線プレートによる）に基づいて行われると特に有利である。
【００１２】
また、結像要素及び支持体の洗浄／汚染除去が、汚染を伴わない光学光線案内システムの雰囲気の外で実施され得ることは有利である。
【００１３】
光学結像要素は、環境の影響から保護され、光線案内システムの投射光路内へと移されることで、そこの条件下の後調節並びに時間のかかる追加的な汚染除去ステップが要求されることなく、直ちに、調節に関する高い再生可能性をもって機能可能状態で取り付けられ得る。それにより、調整要素のための手間と費用のかかる気密且つ真空気密の実行、及び、装置内の時間のかかる汚染除去プロセスが回避され得る。
【００１４】
結像要素を有する支持体の移行は、前記特許文献１にて提案されているように、例えば搬送容器及びスルースシステムを使って行われる。
【００１５】
レーザ光線によって負荷される高価な光学結像要素は、支持体プレートと共に容易に交換され、再準備プロセスに供給され得る。レーザ光線により負荷される光学結像要素は、そのようなプロセスにおいて磨き直され、新たにコーティングされ得る。磨き直され且つ新たにコーティングされた光学結像要素は、必要な場合に光線案内システム内での使用のために再び提供可能であるために、事前調節された状態で保護されて保管され得る。
【００１６】
更に本発明の対象は冒頭に掲げた形式のユニバーサル光学系モジュールであり、このユニバーサル光学系モジュールでは、支持体プレートが、光学結像要素を、その光学軸線を用い、予め定められた軸線方向を有する軸線に対して位置合わせして支持し、この軸線が、支持体プレートと接続されている基準器に対して固定の空間配置構成を有し、この基準器を用い、支持体プレートが位置決め可能である。
【００１７】
受容面に対して垂直に延在する予め定められた軸線方向において、支持体プレート内には基準器として当接面が組み込まれていて、これらの当接面は、受容面に対して平行である共通の面内において互いに位置合わせされている。これらの当接面が、３部構成における球として支持体プレート内に嵌め込まれていると有利である。
【００１８】
支持体プレートは、光学結像要素を調節するために少なくとも１つの調整要素を含んでいて、この調整要素は、調整可能なストッパを用い、捩りを伴わずに光学結像要素に係合する。
【００１９】
互いに当接する面の摩擦運動による回転運動及びその結果として生じる光学系への妨害影響は、通常では一般的に使用されている敏感な調整ネジにおいて生じるものであるが、調整可能なストッパが固体ジョイントのレバーアームに装着されていて、その固体ジョイントが、固定部分に対し、レバーアームに係合する調整スピンドルにより位置調整可能であることにより回避される。
【００２０】
調整スピンドルは圧縮バネによりプリロードされ且つ制止されていて、この圧縮バネは、レバーアームにて、及び、固定部分内のスピンドルサポート内で固定されている圧縮スリーブにて支持されている。このことは、固体ジョイントのレバーアームと、プリロードされている調整スピンドルの接続により、遊びがスピンドルから取り除かれるので有利である。それにより、調整可能なリニアポジションは、０.３ｍｍから０.４ｍｍまでのステップサイズで達成され得る。特に有利には、調節のために必要な光学結像要素の位置調整が支持体プレートの受容面に対して平行に行われ得ることである。
【００２１】
光学表面の汚染は、最終的に、調整スピンドルと、レバーアームに係合するために用いられる細目ネジとに、摩擦力を最小化する特殊コーティングが施されていることによっても軽減され、この特殊コーティング自体は、粒子を解放することはなく、この特殊コーティングにより潤滑剤を伴わない作業が可能とされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、図面に基づき、本発明を更に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１に描かれているユニバーサル光学系支持体は、本発明に従い、次のことのために設けられている。即ち、例えば光学的に結像し且つ光線形成する球面レンズ又は円柱レンズ又は特に非対称に形成されている結像要素もそうであるがそのような光学結像要素２を支持体プレート１上に受容し、汚染を伴わない雰囲気により包囲されている投射光路の装備に用いるためである。
【００２４】
当然のことであるが、光学系モジュールは、例えば、絞り、格子、プリズム、ミラー、分光器、又は試験ツール、並びにセンサなどのような他の光学結像要素のためにも適している。
【００２５】
前記の目的のために光学結像要素２は、汚染を伴わない光線案内システムの雰囲気の外で、その光学軸線を用い、雰囲気の影響から保護され、非図示の調節装置を使い、調節パターン（調節模様、例えば線プレートによる）に基づき、予め定められた軸線方向を有する軸線Ｘ−Ｘに対して位置合わせされ、その軸線方向は、支持体プレート１と接続されている基準器に対して固定の空間関係にあり、受容面Ｅ−Ｅに対して垂直に延在し、この受容面Ｅ−Ｅ内には光学結像要素２のための支え台３が配設されている。本実施例において基準器は、互いに位置合わせされている当接面４、５、６により具体化され、これらの当接面は、３部構成における球として、受容面Ｅ−Ｅに対して平行な共通の面Ｂ−Ｂ内に位置するように支持体プレート１内に嵌め込まれている。球形状に形成されている当接面４、５、６は、調節装置内の調節パターンに対しても光線案内システム内の支持体プレート１の取り付け時においても支持体プレート１の位置決めのために用いられる。支持体プレート１には、非図示のマニプレータのために作り込まれているねじ込みねじ山８を有する固定要素７が設けられていて、そのマニプレータを用い、支持体プレート１は、この支持プレート１上に調節されて固定されている光学結像要素２と共に、例えば、保管・搬送容器から、スルースシステムを通じ、半導体処理装置における洗浄された作業空間内へと移され、そこで、投射光路内において作業可能な状態で位置決めされ得る。
【００２６】
支持体プレート１は、予め定められた軸線方向又はそれに対して垂直の方向に弾性的に形成されている、固定式ストッパや保持要素という形式、並びに、光学結像要素２を位置合わせするための調整可能なストッパという形式である固定・調整要素を含んでいる。本ケースにおいて、円柱レンズは、予め定められた軸線方向Ｘ−Ｘにおいて弾性的に形成されている保持要素９、１０、１１により、支え台３上で保持され、固定式ストッパ１２に当接し、予め定められた軸線方向に対して垂直の方向において弾性的に形成されているストッパ１３に当接している。調整要素１４、１５は、受容面Ｅ−Ｅに対して平行に指向する位置調整のために用いられ、これらの調整要素において調整可能なストッパは、弾性的なストッパ１３の作用の結果として、直接的に光学結像要素２に弾性的に係合する。従って、応力の少ない状態で光学結像要素２を把持することが可能である。
【００２７】
固定・調整要素の配置構成と数は、ここで説明している構成形態に限られるものではなく、調節されて固定すべき光学結像要素により、意図される位置調整により、特に、対称又は非対称であり得る結像要素の形式により決定される。しかしながら配置構成は、常に、光学表面の後処理が締付面の形状の変更を伴わずに保証されているように選択され得る。このことは、光学表面が、高いレーザ光線負荷の結果として、もはや調整された結像要求にそぐわない場合に必要である。
【００２８】
更に固定・調整要素の適切な配置構成により、調節は、半径方向のみならず軸方向においても可能である。
【００２９】
図３から図５には調整要素の構造が示されていて、この調整要素において少なくとも１つは光学結像要素２を調節するために支持体プレート１上で使用されるものである。調整要素は調整可能なストッパ１６を有し、このストッパ１６は、捩れを伴わずに光学結像要素２に係合し得る。捩れを伴わないことは、ストッパ１６が固体ジョイント１８のレバーアーム１７に装着されていて、このレバーアーム１７が、支持体プレート１上に固定すべき固定部分１９に対し、レバーアーム１７内に捩じ込まれていて軸方向に圧縮バネ２０によりプリロードされ且つ制止されている調整スピンドル２１により位置調整可能であることにより達成される。圧縮バネ２０は、レバーアーム１７及び圧縮スリーブ２２にて支持され、この圧縮スリーブ２２は固定部分１９内のスピンドルサポート２３にて固定されている。この際、ストッパ１６は、調整スピンドル２１に対して軸方向においてずらされてレバーアーム１７内に圧入されている。調整スピンドル２１と圧縮スリーブ２２との間に配設されている球面ディスク２４は、固体ジョイント１８上のレバーアーム１７の運動を補整するために用いられる。沈み穴２５及びピン穴２６を用い、固定部分１９が支持体プレート１上に固定される。
【００３０】
調整スピンドル２１、及び、この調整スピンドル２１が捩じ込まれている細目ねじには、非ガス化特殊コーティング（例えばＤＮＣ表面精製）が施されていて、この特殊コーティングにより摩擦力が最小化され、潤滑剤を伴わない作業が保証されている。
【００３１】
図６に描かれていてモジュール状に形成されている保護ケーシング部分２７は、少なくとも１つのユニバーサル光学系モジュールを、光学軸線を用いてこの光学系モジュール内に調節されて設けられている結像要素２を受容するために設けられていて、この際、側方に装着されているフランジ２８、２９は、複数のそのような保護ケーシング部分２７を互いに接続させるために、又は、この保護ケーシング部分を少なくとも１つの入口窓又は出口窓と気密に閉鎖するために用いられ、それにより、中央でフランジ２８、２９を通じて案内されている投射光路Ｐ−Ｐを有する、汚染を伴わない雰囲気で包囲されている光学光線案内システムが達成される。
【００３２】
保護ケーシング部分２７内部には各光学系モジュールのために受容要素３０が設けられていて、この受容要素３０は、第２の基準器、即ち、球形の当接面４、５、６と一致するように形成されていて、三角形で投射光路Ｐ−Ｐに対して対称に配設されていて、各々、プリズム状の当接要素、平坦な当接要素、球形の当接要素を有する第２の基準器を有する。
【００３３】
受容要素３０は、本実施例において、ケーシングに対して不動のアングル部材３１に固定されているが、アングル部材３１の位置調整可能性によっても追加的に調節可能である。
【００３４】
光学系モジュールを雰囲気の影響から保護しながら投射光路Ｐ−Ｐ内に移すために、及び、この投射光路Ｐ−Ｐから取り出すために、保護ケーシング部分２７には、スルース開口部３２、搬送容器３３のためのインタフェースとして用いられる受容プレート３４が装備されていて、この受容プレート３４には搬送容器３３が図３に示されている方式で装着によりドッキングされ得る。スルース開口部３２は閉具３５を有し、この閉具３５は、搬送容器３３における連動器により装着後に位置調整可能である。マニプレータ３６を使い、光学系モジュールの移行が、投射光路Ｐ−Ｐに対して垂直の方向で行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】調節されて固定されている円柱レンズを備えた光学系モジュールを俯瞰図として示す図である。
【図２】図１の光学系モジュールをＡ−Ａ線の断面として示す図である。
【図３】光学系モジュール上に固定されている光学結像要素を調節するための調整要素を示す図である。
【図４】調整要素の正面図を示す図である。
【図５】図４の調整要素をＡ−Ａ線の断面として示す図である。
【図６】光線案内システムのための光学光線案内システムを受容するためのモジュール状に形成されている保護ケーシング部、及び、この保護ケーシング部にドッキングされている搬送容器の断面図を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１                支持体プレート
２                光学結像要素
３                支え台
４、５、６        当接面
７                固定要素
８                ねじ込みねじ山
９、１０、１１    保持要素
１２              固定式ストッパ
１３              ストッパ
１４、１５        調整要素
１６              ストッパ
１７              レバーアーム
１８              固体ジョイント
１９              固定部分
２０              圧縮バネ
２１              調整スピンドル
２２              圧縮スリーブ
２３              スピンドルサポート
２４              球面ディスク
２５              沈み穴
２６              ピン穴
２７              保護ケーシング部分
２８、２９        フランジ
３０              受容要素
３１              アングル部材
３２              スルース開口部
３３              搬送容器
３４              受容プレート
３５              閉具
３６              マニプレータ
【図１】
2005516385.tif 000003
【図２】
2005516385.tif 000004
【図３】
2005516385.tif 000005
【図４】
2005516385.tif 000006
【図５】
2005516385.tif 000007
【図６】
2005516385.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月16日(2003.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学結像要素を装備することにより、汚染を伴わない雰囲気内に光学光線案内システムを構築するための方法において、
光線案内システム内における結像要素の光学軸線の位置合わせが次のような形式で行われる、即ち、支持体の第１基準器に対する、結像要素の光学軸線を用いた、汚染を伴わない光線案内システムの雰囲気の外で行うべき結像要素の位置合わせと、支持体上の結像要素の固定とが行われ、また、雰囲気の影響から保護された、汚染を伴わない光線案内システムの雰囲気内への結像要素を伴う支持体の取り込みが行われ、更には支持体が、第１基準器を用い、受容要素の第２基準器に対して位置合わせされ、この受容要素上に固定されることを特徴とする方法。
【請求項２】
結像要素の光学軸線の位置合わせが調節パターンに基づいて行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
結像要素及び支持体の洗浄／汚染除去が、汚染を伴わない光学光線案内システムの雰囲気の外で実施されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
受容面（Ｅ−Ｅ）内に少なくとも１つの光学結像要素（２）を受容するための支持体プレート（１）を備えたユニバーサル光学系モジュールにおいて、
支持体プレート（１）が、光学結像要素（２）を、その光学軸線を用い、予め定められた軸線方向を有する軸線（Ｘ−Ｘ）に対して位置合わせして支持し、この軸線（Ｘ−Ｘ）が、支持体プレート（１）と接続されている基準器に対して固定の空間配置構成を有し、この基準器を用い、支持体プレート（１）が位置決め可能であること、及び、支持体プレート（１）が、光学結像要素（２）を調節するために少なくとも１つの調整要素（１４、１５）を含んでいて、この調整要素が、調整可能なストッパ（１６）を用い、捩りを伴わずに光学結像要素（２）に係合することを特徴とする光学系モジュール。
【請求項５】
軸線（Ｘ−Ｘ）が、受容面（Ｅ−Ｅ）に対して垂直に延在し、支持体プレート（１）内には基準器として当接面（４、５、６）が組み込まれていて、これらの当接面が、受容面（Ｅ−Ｅ）に対して平行である共通の面（Ｂ−Ｂ）内に位置し、同心状に軸線（Ｘ−Ｘ）を包囲していることを特徴とする、請求項４に記載の光学系モジュール。
【請求項６】
当接面（４、５、６）が、３部構成における球として支持体プレート（１）内に嵌め込まれていることを特徴とする、請求項５に記載の光学系モジュール。
【請求項７】
調整可能なストッパ（１６）が固体ジョイント（１８）のレバーアーム（１７）に装着されていて、その固体ジョイントが、固定部分（１９）に対し、レバーアーム（１７）に係合する調整スピンドル（２１）により位置調整可能であることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項に記載の光学系モジュール。
【請求項８】
調整スピンドル（２１）が圧縮バネ（２０）によりプリロードされ且つ制止されていて、この圧縮バネが、レバーアーム（１７）にて、及び、固定部分（１９）内のスピンドルサポート（２３）内で固定されている圧縮スリーブ（２２）にて支持されていることを特徴とする、請求項７に記載の光学系モジュール。
【請求項９】
調整スピンドル（２１）と、レバーアーム（１７）に係合するために用いられる細目ネジとに、摩擦力を最小化する特殊コーティングが施されていることを特徴とする、請求項８に記載の光学系モジュール。
【請求項１０】
調節のために必要な光学結像要素（２）の位置調整が支持体プレート（１）の受容面（Ｅ−Ｅ）に対して平行に行われることを特徴とする、請求項４〜９のいずれか一項に記載の光学系モジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
調整スピンドルは圧縮バネによりプリロードされ且つ制止されていて、この圧縮バネは、レバーアームにて、及び、固定部分内のスピンドルサポート内で固定されている圧縮スリーブにて支持されている。このことは、固体ジョイントのレバーアームと、プリロードされている調整スピンドルの接続により、遊びがスピンドルから取り除かれるので有利である。それにより、調整可能なリニアポジションは、０.３μｍから０.４μｍまでのステップサイズで達成され得る。特に有利には、調節のために要求される光学結像要素の位置調整が支持体プレートの受容面に対して平行に行われ得ることである。


【国際調査報告】
2005516385.tif 000009
2005516385.tif 000010
2005516385.tif 000011
2005516385.tif 000012