(57)【要約】  マイクロリソグラフィ投影露光装置のマルチファセットミラー（２６）は、複数のミラーファセットユニットを備える。各ユニットは、本体（４０）、本体（４０）の一端に設けた反射コーティング（４４）、及び反対端に設けた作動面（５０）を備えたミラー部材（３２）を備える。ユニットは、ミラー部材（３２）の非運動時に作動面（５０）が載る静止部材（７０）と、ミラー部材を傾斜軸（５２）に対して傾斜させるよう構成したアクチュエータ（７２）とをさらに備える。アクチュエータは、接触面（８０）と、昇降方向（Ｚ）に沿って作動面を動かすよう構成した昇降部材（７４）とを有する。昇降部材の第１動作状態では、作動面が静止部材に載り、第２動作状態では接触面に載る。変位部材（７６、７８）が、昇降部材が第２動作状態にある間だけ横方向に沿って接触面を変位させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のミラーファセットユニット（３４）を備えたマイクロリソグラフィ投影露光装置のマルチファセットミラーであって、各ミラーファセットユニットは、
ａ）ミラー部材（３２）であり、
ミラー本体（４０）、
該ミラー本体（４０）の第１端部に設けた反射コーティング（４４）、及び
前記第１端部の反対側に配置した前記ミラー本体（４０）の第２端部に設けた作動面（５０）
を備えたミラー部材（３２）と、
ｂ）傾斜軸（５２）を規定する前記ミラー部材（３２）用の軸受（５４）と、
ｃ）前記ミラー部材（３２）の非運動時に前記作動面（５０）が載る静止部材（７０）と、
ｄ）前記ミラー部材（３２）を前記傾斜軸（５２）に対して傾斜させるよう構成され、
接触面（８０）、
昇降方向（Ｚ）に沿って前記作動面（５０）を動かすよう構成した昇降部材（７４）であり、該昇降部材（７４）の第１動作状態では、前記作動面（５０）が少なくとも主に前記静止部材（７０）に載り、前記昇降部材（７４）の第２動作状態では、前記作動面（５０）が少なくとも主に前記接触面（８０）に載る昇降部材（７４）、及び
該昇降部材（７４）が前記第２動作状態にある間だけ前記昇降方向（Ｚ）に対して０°以外の角度を形成する横方向（Ｘ、Ｙ）に沿って前記接触面（８０）を変位させるよう構成した変位部材（７６、７８）
を備えたアクチュエータ（７２）と
を備えたマルチファセットミラー。
【請求項２】
請求項１に記載のマルチファセットミラーにおいて、前記昇降部材（７２）及び前記変位部材（７６、７８）を、いずれも相互に同期した振動運動を行うよう構成したマルチファセットミラー。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のマルチファセットミラーにおいて、前記ミラー本体（４０）は、前記反射コーティング（４４）を施した基板（４２）と、前記作動面（５０）を形成した板（４８）と、前記基板（４２）を前記板（４８）に接続する棒（４６）とを備えるマルチファセットミラー。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチファセットミラーにおいて、前記作動面（５０）は凸曲面であるマルチファセットミラー。
【請求項５】
請求項４に記載のマルチファセットミラーにおいて、前記作動面（５０）は、前記傾斜軸（５２）に対して垂直な平面で、曲率中心が前記傾斜軸（５２）上に位置する円弧プロファイルを有するマルチファセットミラー。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のマルチファセットミラーにおいて、前記昇降部材（７２）及び前記変位部材（７４、７６）をピエゾスタックにより形成したマルチファセットミラー。
【請求項７】
請求項６に記載のマルチファセットミラーにおいて、前記スタックを重ねて配置して多軸ピエゾコンポーネントを形成し、前記接触面（８０）を前記多軸ピエゾコンポーネントに形成したマルチファセットミラー。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のマルチファセットミラーにおいて、前記昇降部材（７２）が前記第１動作状態にある場合に前記作動面（５０）を前記静止部材（７０）に押し当てる予圧力を加えるよう構成した予圧デバイス（６０）を備えたマルチファセットミラー。
【請求項９】
請求項８に記載のマルチファセットミラーにおいて、前記予圧デバイス（６０）は、弾性部材（９０）又は制御可能な圧力部材（６０ａ、６０ｂ）を備えるマルチファセットミラー。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のマルチファセットミラーにおいて、前記静止部材（７０）は、前記変位部材（７４、７６）を少なくとも部分的に包囲するマルチファセットミラー。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のマルチファセットミラーにおいて、前記昇降部材（７２）を前記静止部材（７０）に組み込んだマルチファセットミラー。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のマルチファセットミラーを備えたマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置のマルチファセットミラーに関する。当該ミラーは、多くの場合、例えば次世代ＥＵＶ装置の照明系で用いられる。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィ（フォトリソグラフィ又は単にリソグラフィとも称する）は、集積回路、液晶ディスプレイ、及び他の微細構造デバイスの製造技術である。マイクロリソグラフィプロセスをエッチングプロセスと共に用いて、基板、例えばシリコンウェーハ上に形成した薄膜積層体にパターンを作製する。製造の各層において、最初に、電磁放射線に対する感度の高い材料であるフォトレジストでウェーハをコーティングする。次に、投影露光装置においてフォトレジストを載せたウェーハにマスクを通して投影光を当てる。マスクは、フォトレジスト上に投影される回路パターンを含む。露光後、フォトレジストを現像して、マスクに含まれた回路パターンに対応する像を生成する。続いて、エッチングプロセスにより回路パターンをウェーハ上の薄膜積層体に転写する。最後に、フォトレジストを除去する。このプロセスを異なるマスクで繰り返すことで、多層微細構造コンポーネントが得られる。
【０００３】
投影露光装置は、概して、照明系と、マスクを位置合わせするマスクアライメントステージと、投影対物系（「レンズ」と称する場合もある）と、フォトレジストでコーティングしたウェーハを位置合わせするウェーハアライメントステージとを備える。投影対物系は、照明系によりマスク上で照明される回路パターンを、通常は縮小してフォトレジストに結像する。
【０００４】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の開発における主な目的の１つは、ウェーハ上にリソグラフィで画定する形体の寸法の小型化を可能にすることである。形体が小さければ集積密度が高くなり、これは概して、当該装置を用いて作製される微細構造コンポーネントの性能に好ましい影響を及ぼす。
【０００５】
リソグラフィで画定できる形体の最小サイズは、投影光の波長に概ね比例する。したがって、上記装置の製造業者は、使用投影光の短波長化に努めている。現在用いられている最短波長は、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、及び１５７ｎｍであるので、深紫外（ＤＵＶ）又は真空紫外（ＶＵＶ）スペクトル域にある。
【０００６】
次世代の市販装置は、極紫外（ＥＵＶ）スペクトル域にある約１３．４ｎｍというさらにより短い波長を有する投影光を用いる。ＥＵＶ光に対して透明な光学材料で利用可能なものがないので、当該装置でレンズ又は他の屈折光学素子を用いることは不可能である。その代わりに、当該装置の光学系は、カトプトリックでなければならず、これは全光学素子（マスクを含む）が反射性でなければならないことを意味する。
【０００７】
ＥＵＶ投影露光装置の照明系は、通常は１つ又は複数のマルチファセットミラーを備える。マルチファセットミラーは、平坦又は湾曲反射面をそれぞれが有する複数のミラー部材（ミラーファセットと称する場合がある）を備える。場合によっては、ＥＵＶ照明系は、照明系の瞳面における強度分布の決定に用いられる１つのマルチファセットミラーを備える。この強度分布はさらに、ＥＵＶ投影光がマスクに当たる方向を決定する。これらの方向を変えたい場合、マルチファセットミラーのミラー部材を傾斜させる必要がある。多くの場合、別のマルチファセットミラーを用いて、マスクを共通して照明する複数の二次光源を生成する。原理上、投影対物系において、例えば瞳面内の又は瞳面に密接した位置で、マルチファセットミラーを用いることもできる。
【０００８】
マルチファセットミラーには、アクチュエータを用いて個別に調整できるミラー部材を備えるものがある。このようなマルチファセットミラーは、特許文献１に記載されている。この従来技術のマルチファセットミラーの各ミラー部材は、少なくとも概ね切断球形を有する基板を有する。この切断は、反射コーティングを施す平坦又は湾曲領域を画定する。基板は、球形基板の対称軸と一致する長手方向軸を有する作動棒に接続される。マルチファセットミラーの支持板に、球形基板用の複数のソケットが設けられる。作動棒は、ソケットを貫通して支持板の底面から突出する。作動棒のこの突出部は、作動棒を横方向に動かすよう構成したアクチュエータに接続される。作動棒の自由端の横変位が、ミラー部材全体の傾斜運動を引き起こす。
【０００９】
特許文献２は、レンズの円周に沿って均等に分配された３つのアクチュエータ部材を備えるレンズ用アクチュエータを記載している。各アクチュエータ部材は、重ねて配置した３つのピエゾスタックを備える。１つのスタックは、１方向に沿ってその長さを変えることができ、他の２つのスタックは、２つのさらに他の方向に沿って剪断変形を行うことができる。これらの方向全てが相互に直交する場合、レンズを任意の方向に沿って動かし、特定の傾斜軸に対して傾斜させることもできる。
【００１０】
特許文献３は、マルチファセットミラーのミラー部材を傾斜させるための超音波変換器の使用を記載している。
【００１１】
上記マルチファセットミラーのミラー部材の密度が非常に高い場合、単一のアクチュエータを収容するのに利用可能な体積が非常に小さくなる。特に、可能な傾斜角の範囲が大きい場合、（少なくとも概ね）ミラー基板の外周により横方向に囲まれた体積内で作動棒の片側にアクチュエータを配置するのは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国出願公開第２００５／００３０６５３号明細書
【特許文献２】米国出願公開第２００９／０２２５２９７号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１０／０３７４７６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明の目的は、ミラー部材を傾斜させるアクチュエータが非常に小さな横寸法を有することによりミラー部材を高密度実装できる、マイクロリソグラフィ投影露光装置のマルチファセットミラーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、本発明の第１態様によれば、複数のミラーファセットユニットを備えるマルチファセットミラーにより達成される。各ミラーファセットユニットは、ミラー本体と、ミラー本体の第１端部に設けた反射コーティングと、第１端部の反対側に配置したミラー本体の第２端部に設けた作動面とを備えたミラー部材を備える。ミラーファセットユニットは、傾斜軸を規定するミラー部材用の軸受と、ミラー部材の非運動時に作動面が載る静止部材（rest member）と、アクチュエータとをさらに備える。アクチュエータは、ミラー部材を傾斜軸に対して傾斜させるよう構成され、接触面及び昇降部材を備える。昇降部材は、昇降方向に沿って作動面を動かすよう構成される。昇降部材の第１動作状態では、作動面が少なくとも主に静止部材に載る。昇降部材の第２動作状態では、作動面が少なくとも主に接触面に載る。アクチュエータは、昇降部材が第２動作状態にある間だけ昇降方向に対して０°以外の角度を形成する横方向に沿って接触面を変位させるよう構成した変位部材をさらに備える。
【００１５】
昇降部材及び変位部材の両方を、相互に同期した振動運動を行うよう構成した場合、ミラー部材を大きな傾斜角で非常に迅速に傾斜させることが可能である。
【００１６】
本発明は、単一のアクチュエータに利用可能な体積に関する厳しい制約を満たすことができるのが、傾斜運動を複数の小さなステップに分割した場合のみであるという認識に基づく。その場合、これらのステップそれぞれに小さな変位が伴う結果として、アクチュエータのどの部分も、全傾斜プロセス中にミラー部材が行うのと同じ大きな運動を行う必要がない。
【００１７】
大きな運動を一連の小さなステップに分割すると言う概念そのものは、当該技術分野で既知であり、上述した米国出願公開第２００９／０２２５２９７号明細書を参照されたい。しかしながら、この概念をマルチファセットミラーのミラー部材を傾斜させるという課題に適用する場合、これは、３つのアクチュエータをミラー基板の外周に沿って分配した構成となる。このようなアクチュエータでは、アクチュエータの横寸法が非常に大きくなるので、ミラー部材を高密度実装できない。
【００１８】
本発明によれば、アクチュエータは、ミラー基板の外周に作用するのではなく、ミラー基板の反対側に配置した作動面に作用する。これにより、アクチュエータをミラー基板の下に配置することが可能となる。ミラー本体が、反射コーティングを供給した基板、作動面を形成した板、及び基板を板に接続する棒を備える場合、アクチュエータを作動面の下に配置することさえできるので、アクチュエータの横寸法を非常に小さく保つことができる。本発明に関して、棒は、長さがそれに対して垂直方向に測定した幅を超える任意の細長い部材である。
【００１９】
作動面が凸曲面である場合、作動面と接触面との間の距離は、ミラーを傾斜させた場合に大きく変化しない。
【００２０】
作動面は、傾斜軸に対して垂直な平面で、曲率中心が傾斜軸上に位置する円弧プロファイルを有し得る。この場合、作動面は、ミラー部材を傾斜させた場合に接触面までのその距離を変えない。２つの直交傾斜軸がある場合、作動面は球面であり、曲率中心は２つの傾斜軸が交わる点と一致する。
【００２１】
昇降部材及び変位部材をピエゾスタックにより形成した場合、ミラー部材の非常に精密な昇降及び変位が可能である。一実施形態では、スタックを重ねて配置して多軸ピエゾコンポーネントを形成する。接触面は、その場合、このコンポーネントの最上スタックに形成される。
【００２２】
昇降部材は、静止部材又はその一部が昇降方向に沿って動くよう静止部材に組み込まれ得る。接触面は、その場合、静止部材に組み込まれていない変位部材に形成され得る。
【００２３】
いくつかの実施形態では、ミラーファセットユニットは、少なくとも昇降部材が第１動作状態にある場合に作動面を静止部材に押し当てる予圧力を加えるよう構成した予圧デバイスを備える。当該予圧デバイスは、重力の方向に関係なく作動面と静止部材との間に十分な摩擦があることによりミラー部材が摩擦力により所定位置に保たれることを確実にする。予圧デバイスが第２動作状態でも圧力を加える場合、接触面の運動中の摩擦も増大する。
【００２４】
予圧デバイスは、弾性部材、例えばばね、又は制御可能な圧力部材、例えばピエゾスタックを含み得る。
【００２５】
静止部材は、変位部材を少なくとも部分的に包囲し得る。特に、静止部材は、昇降方向に対して垂直な環状断面を有し得る。他の実施形態では、静止部材は、リングセグメントの形状の断面を有し得る複数のピラーを備える。変位部材を包囲することで、通常は、ミラーファセットユニットの確実で正確な機能を達成するのに役立つ軸対称又はｎ回対称を有する構成が得られる。
【００２６】
ミラー部材を第２傾斜軸に対して傾斜させる場合、ミラーファセットユニットは、昇降部材が第２動作状態にある間だけ昇降方向に対して０°以外の第２角度と横方向に対して０°以外の第３角度とを形成する方向に沿って接触面を変位させるよう構成したさらに別の変位部材を備え得る。
【００２７】
昇降部材及び２つの変位部材をピエゾスタックにより形成した場合、これらのスタックを重ねて配置して多軸ピエゾコンポーネントを形成することもできる。
【００２８】
昇降部材の第１動作状態でも、作動面と接触面とがある程度接触し得ることに留意すべきである。しかしながら、この場合も、作動面と静止部材との間に作用する摩擦力で十分に作動面が所定位置に保たれることにより、ミラー部材が傾斜できないようにすべきである。
【００２９】
マルチファセットミラーは、ＥＵＶ投影露光装置だけでなく、ＤＵＶ又はＶＵＶ装置の照明系でも用いられる。こうした系では、マルチファセットミラーを２つの直交傾斜軸に対して自由に傾斜させることができ、マルチファセットミラーを用いて、照明系の瞳面における強度分布が規定される。このようなマルチファセットミラーのいくつかの実施形態は、国際公開第２００５／０２６８４３号明細書に記載されている。本発明は、こうしたＤＵＶ又はＶＵＶ投影露光装置で用いることもできる。
【００３０】
さらに、本発明は、ミラー部材以外の機械コンポーネントを傾斜させるためにも用いられ得る。
【００３１】
上記目的は、本発明の第２態様によれば、複数のミラーファセットユニットを備えるマイクロリソグラフィ投影露光装置のマルチファセットミラーにより達成される。各ミラーファセットユニットは、傾斜可能なミラー部材と、傾斜軸を規定するミラー部材用の軸受と、ミラー部材を傾斜軸に対して傾斜させるよう構成したアクチュエータとを備える。アクチュエータは、振動運動を行うよう構成した変位部材と、変位部材の振動運動と同期させた変位時間にミラー部材及び変位部材を断続的に押し合わせるよう構成した押圧・解放システムとを備える。
【００３２】
この第２態様による発明も、単一のアクチュエータに利用可能な体積に関する厳しい制約を満たすことができるのが、傾斜運動を複数の小さなステップに分割した場合のみであるという認識に基づく。その場合、これらのステップそれぞれに小さな変位が伴う結果として、アクチュエータのどの部分も、全傾斜プロセス中にミラー部材が行うのと同じ大きな運動を行う必要がない。
【００３３】
押圧・解放システムは、１つの傾斜方向に沿ったミラー部材の傾斜運動が望まれる場合、変位時間中に変位部材が２つの相反する方向の一方に沿ってのみ動くよう同期され得る。
【００３４】
ミラー部材は、ミラー本体と、ミラー本体の第１端部に設けた反射コーティングと、第１端部の反対側に配置したミラー本体の第２端部に設けた作動面とを備え得る。変位部材は、その場合、変位時間中にのみ作動面に押し当たるよう構成され得る。
【００３５】
本発明の種々の特徴及び利点は、添付図面と共に以下の詳細な説明を参照すればより容易に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明によるＥＵＶマイクロリソグラフィ投影露光装置の概略斜視図である。
【図２】支持板に取り付けたミラーファセットを備える、本発明の一実施形態によるマルチファセットミラーの簡略斜視図である。
【図３】図２に示すマルチファセットミラーの部分断面図である。
【図４】線ＩＶ−ＩＶに沿った図３に示すファセットミラーユニットの一部の上面図である。
【図５】図３に示すミラーファセットユニットの一動作状態についての図３と同様の断面図である。
【図６】図３に示すミラーファセットユニットの一動作状態についての図３と同様の断面図である。
【図７】図３に示すミラーファセットユニットの一動作状態についての図３と同様の断面図である。
【図８】図３に示すミラーファセットユニットの一動作状態についての図３と同様の断面図である。
【図９】図３に示すミラーファセットユニットの一動作状態についての図３と同様の断面図である。
【図１０】図３に示すミラーファセットユニットの一動作状態についての図３と同様の断面図である。
【図１１】代替的な一実施形態による静止部材の上面図及び断面図である。
【図１２】代替的な一実施形態による静止部材の上面図及び断面図である。
【図１３】代替的な一実施形態による静止部材の上面図及び断面図である。
【図１４】代替的な一実施形態による静止部材の上面図及び断面図である。
【図１５】昇降部材を静止部材の上に配置した代替的な実施形態によるマルチファセットミラーの部分断面図である。
【図１６】図１５のミラーファセットユニットを異なる動作状態で示す。
【図１７】ミラー本体に組み込んだ弾性部材より予圧力を発生させる、さらに別の実施形態によるマルチファセットミラーの部分断面図である。
【図１８】ピエゾスタックにより予圧力を発生させる、さらに別の実施形態によるマルチファセットミラーの部分断面図である。
【図１９】図１８に示すミラーファセットユニットを異なる動作状態で示す。
【図２０】ミラー本体の基板が切断球形を有する、さらにまた別の実施形態によるマルチファセットミラーの一部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
Ｉ．投影露光装置の全体構成
図１は、本発明に従って設計した投影露光装置１０の高度に簡略化した斜視図である。装置１０は、ＥＵＶスペクトル域の、例えば１３．４ｎｍの波長を有する投影光のビーム１３を発生させる照明系１２を備える。ビーム１３は、複数の小さな形体によって形成した反射パターン１８を裏側に含むマスク１６の視野１４を下から照明する。この実施形態では、照野１４はリングセグメントの形状を有する。
【００３８】
投影対物系２０は、照野１４内のパターン１８を基板２４によって支持された感光層２２に結像する。通常、感光層２２はフォトレジストであり、基板２４はシリコンウェーハである。基板２４は、感光層２２の上面を投影対物系２０の像平面に正確に位置付けるようウェーハステージ（図示せず）に配置する。マスク１６は、マスクステージ（図示せず）によって投影対物系２０の物体平面に位置決めする。投影対物系２０は、｜β｜＜１の倍率βを有するので、照野１４内のパターン１８の縮小像１４’が感光層２２に形成される。
【００３９】
ＥＵＶ投影光に対して透明な光学材料で利用可能なものがないので、装置１０でレンズ又は他の屈折光学素子を用いることは不可能である。その代わりに、照明系１２及び投影対物系２０は、（絞り以外に）光学素子としてミラーのみを含む。マスク１６も反射型である。
【００４０】
投影中、マスク１６は、図１に示すＹ方向と一致する走査方向に沿って移動する。照野１４は、このとき、照野１４よりも大きなパターン面積を照明し続けることができるようマスク１６にわたって走査する。投影対物系２０が像を反転させた場合（β＜０）、図１に矢印Ａ１及びＡ２で示すように、マスク１６及び基板２４は投影中に相互に逆の方向に沿って移動する。投影対物系２０が像を反転させない場合（β＞０）、マスク及び基板２４は同じ方向に沿って移動する。いずれの場合も、基板２４及びマスク１６の速度間の比は、投影対物系２０の倍率βに等しい。
【００４１】
しかしながら、本発明は、マスク１６及び基板２４がマスクの投影中に移動しないステッパツールで用いることもできる。
【００４２】
ＩＩ．マルチファセットミラー
ＤＵＶ又はＶＵＶ投影露光装置の照明系は、多くの場合にフライアイレンズ又は回折光学素子等の他の光学ラスタ素子を含む。図１に示すＥＵＶ照明系１２では、光学ラスタ素子の役割を複数の個別ミラー部材を備えたマルチファセットミラーが担う。
【００４３】
図２は、照明系１２に含まれ全体を２６で示すマルチファセットミラーの斜視図である。マルチファセットミラー２６は、複数のミラー部材３２を突出させたカバー板３０を有する支持構造２８を備える。次節ＩＩＩでより詳細に説明するように、各ミラー部材３２は、ミラー部材を２つの直交傾斜軸に対して傾斜させるよう構成したアクチュエータを備えるファセットミラーユニットの一部である。したがって、ミラー部材３２の１つに当たる光は、特定のミラー部材３２に対して設定した傾斜角に応じた方向に反射される。
【００４４】
実際のマルチファセットミラー２６では、通常はミラーファセット３２の、したがってミラーファセットユニットの密度がはるかに大きくなることに留意されたい。これが、各ミラーファセットユニットのアクチュエータ及び他のコンポーネントを収容するのに利用可能な体積を厳しく制限する。
【００４５】
ＩＩＩ．ミラーファセットユニット
図３は、図２に示すマルチファセットミラー２６に含まれるミラーファセットユニットの１つの概略的な一定の縮尺でない断面を示す。全体を３４で示すミラーファセットユニットを、カバー板３０と支持構造２８の一部でもある台板３６との間に配置する。円形断面を有し得る複数の冷却チャネル３８が、台板３６を貫通する。装置１０の動作中、流体、例えば水等の液体が冷却チャネル３８を流れることにより、投影光の吸収により発生した熱をマルチファセットミラー２６から対流により除去するようにする。
【００４６】
ミラーファセットユニット３４の一部であるミラー部材３２は、例えば鋼製又は別の金属製であり得る剛性構造であるミラー本体４０を備える。ミラー本体４０は、反射コーティング４４を施した基板４２、棒４６、及び板４８を備える。図示の実施形態では、基板４２の上面は平面であり、他の実施形態では、基板４２は反射コーティング４４を施した湾曲上面を有し得る。基板４２は、棒４６を介して円形外周を有する板４８に接続する。板４８のうち図３で下向きの、したがって反射コーティング４４に面しない面は、球面状に湾曲している。以下で作動面５０と称するこの面の曲率中心は、２つの直交傾斜軸が相互に交差する点と一致する。図３において、この点を小さな点５２で示す。
【００４７】
点５２で交差する傾斜軸はさらに、軸受５４により規定され、軸受５４は、棒４６の一部を包囲し、内径及び外径の小さな第１部分５６と内径及び外径の大きな第２部分５８とを備える概ね段状スリーブの形状を有する。両部分５６、５８は、図示のように別個の部品として、又は単一部品により一体的に形成することができる。
【００４８】
軸受５４の第２部分５８は、予圧デバイス６０に載る。予圧デバイス６０は、ミラーファセットユニット３４の支持板６４に形成した円形凹部６２を突き出て延びる薄い円形ブリッジによって形成される。ブリッジは、弾性特性を有し、軸受５４に引張力を加えるよう構成される。この引張力の結果として、軸受５４及び傾斜軸においてそれに接続されているミラー本体４０は、支持板６４に永久的に引き寄せられる。軸受５４及びミラー本体４０の小さな長手方向運動を可能にするために、軸受５４を貫通させるカバー板３０のボア６６が軸受５４の第１部分５６の外径よりもわずかに大きな直径を有することで、隙間嵌めを達成することができる。
【００４９】
軸受５４の第２部分５８は、静止部材７０及びアクチュエータ７２を収容する空洞６８を画定する。線ＩＶ−ＩＶに沿った図４の断面で見ることができるように、この実施形態の静止部材７０は、軸受５４の、特にその第２部分５８の長手方向軸と一致する長手方向軸を有するスリーブの形状を有する。アクチュエータ７２はさらに、静止部材７０の内側に形成したキャビティに収容される。
【００５０】
アクチュエータ７２は、昇降部材７４、第１変位部材７６、及び第２変位部材７８を備える。昇降部材７４は、軸受５４及び静止部材７０の長手方向軸と一致するＺ方向に沿ってその長さを変えることができるよう構成される。第１変位部材７６は、直交Ｘ方向に沿って剪断変形を行うことができるよう構成され、その理由から図３において「ｘ」で示す。第２変位部材７８は、Ｘ方向及びＺ方向に直交するＹ方向に沿って剪断変形を行うことができるよう構成され、その理由から図３において「ｙ」で示す。
【００５１】
図示の実施形態では、昇降部材７４及び変位部材７６、７８は、上記文献である米国出願公開第２００９／０２２５２９７号明細書に記載のものと同様のピエゾスタックによって形成される。各部材７４、７６、７８を個別に制御して、この実施形態では第１変位部材７６の上面である接触面８０をＺ方向と平行且つＺ方向に直交するＸＹ平面と平行に動かすことができるようにすることができる。図３に示す動作状態では、アクチュエータ７２の接触面８０は、ミラー本体４０の作動面５０の直近に位置付けられる。
【００５２】
ＶＩ．ミラーファセットユニットの機能
以下において、図３〜図１０を参照して、アクチュエータ７２を用いてミラー部材３２をどのように傾斜させることができるかを説明する。図４〜図１０は、ミラーファセットユニットを異なる動作状態で示す。
【００５３】
図３において、昇降部材７４は、Ｚ方向に沿った長さが最短である第１動作状態にある。その場合、接触面８０は、ミラー本体４０の作動面５０と接触しないか又はわずかにしか接触しないよう後退している。反対に、ミラー本体４０の作動面５０は、専ら又は少なくとも主に静止部材７０に載る。予圧デバイス６０が加える予圧により、作動面５０は、作動面５０と静止部材７０との間の摩擦がミラー本体４０の傾斜軸に対する運動を防止するのに十分であるような程度に静止部材７０に押し当たる。予圧デバイス６０はさらに、重力が作動面５０と静止部材７０との間の摩擦に寄与しないように、ミラーファセットユニット３４を上下逆に取り付けた場合でも上記のようになることを確実にする。
【００５４】
図５は、昇降部材７４をＺ軸に沿った長さが最長である第２動作状態で示す。昇降部材７４がＺ軸に沿って伸長すると、アクチュエータ７２の接触面８０は、最初にミラー部材３２の作動面５０と接触する。伸長し続けるにつれて、昇降部材７４は、予圧デバイス６０が発生させた予圧力に対してミラー部材３２全体を持ち上げ、軸受５４も持ち上げる。この持ち上げ運動の結果として、ミラー部材３２の作動面５０は静止部材７０から持ち上げられるので、ミラー本体４０をその元の位置に固定する摩擦力がなくなる。これを図５に示す。ミラー部材３２は、このとき、接触面８０を横方向に、すなわち昇降方向Ｚに対して垂直な（すなわち９０°に等しい角度を形成する）ＸＹ平面内で変位させた場合に、自由に傾斜運動できる。Ｘ方向に沿った接触面８０の横方向運動を、図５に矢印８１で示す。
【００５５】
図６は、ミラーファセットユニット３４を昇降部材７２の第２動作状態で示すが、第１変位部材７６の付加的な剪断変形を伴う結果として、図５に矢印８１で示す接触面８０の横変位が生じている。ミラー部材３２の作動面５０がアクチュエータ７２の接触面８０に完全に（又は少なくとも主に）載るので、接触面８０の横変位は、ミラー部材３２をＹ方向と平行な傾斜軸に対して傾斜運動させる。この傾斜軸は、点５２を通って図面に対して垂直に延びる。当然ながら、基板４２の反射コーティング４４もこの傾斜軸に対して傾斜させる。
【００５６】
傾斜角は、第１変位部材７６で達成できる接触面８０の最大変位により制限される。傾斜角を大きくするには、上述の傾斜動作を所望の傾斜角が設定されるまで繰り返さなければならない。
【００５７】
図７は、昇降部材７２を再度収縮させた後の状態を示す。これにより、ミラー本体４０を静止部材７０の上に下ろすことができ、ミラー本体４０は、そこで摩擦力により所定位置に保持される。接触面８０は、この場合も作動面５０から離間するので、第１変位部材７６は、図７に矢印８２で示すようにその元の状態に自由に戻ることができる。
【００５８】
図８は、この構成のミラーファセットユニット３４を示す。この構成は、ミラー部材３２がすでに傾斜していることを除いて図３に示すものと同一である。ここで、図５及び図６を参照して上述したプロセスが繰り返される。図９及び図１０は、昇降部材３４を再度第２動作状態にしたミラーファセットユニット３４の状態を示し、この状態では、接触面８０が作動面５０と接触しており、ミラー部材３２が静止部材７０から持ち上がっている。
【００５９】
直交傾斜軸、すなわちＸ方向と平行な軸に対するミラー部材３２の傾斜が、同様に行われ得る。この目的で、接触面８０をＸ方向に沿って変位させることが可能な第２変位部材７８のみを用いなければならない。昇降部材７４が、作動面５０が接触面８０に少なくとも主に載る第２動作位置にある限り、変位部材７６、７８の両方を同時に動作させて、Ｙ方向と平行な軸に対するミラー部材３２の傾斜運動を直交軸に対する傾斜運動と重ねることができる。
【００６０】
アクチュエータ７２の部材７４、７６、及び７８をピエゾスタック又は同様の高精度作動素子として構成すれば、ミラー部材３２を非常に高確度で傾斜させることができる。変位部材７６、７８により発生させることができる接触面８０の変位それぞれは小さいが、図３〜図１０を参照して上述した動作を非常に高い繰り返し率で行うことができるので、大きな傾斜角も非常に迅速に設定することができる。例えば、全サイクルを１ミリ秒以内で行うことができる。
【００６１】
Ｖ．代替的な実施形態
図３〜図１０に示す実施形態では、静止部材７０は、静止部材７０の長手方向軸に対して垂直に配置したＸＹ平面内に延びる平面状の前面８４を有する。板４８の作動面５０は凸曲面であるので、昇降部材７４が図３に示すような第１動作状態にある場合、作動面５０と静止部材７０の前面８４との間の接触領域は円形の形状を有する。
【００６２】
図１１〜図１４は、代替的な実施形態による静止部材７０の前面８４の種々の構成を示す。板４８の形状は、図３〜図１０を参照して上述した実施形態と同じであると仮定する。その場合、接触領域の幾何学的形状、ひいてはミラー部材３２が静止部材７０に載っている間にミラー部材３２を所定位置に保つ摩擦力は、前面８４の構成のみに応じて決まる。図１１〜図１４のそれぞれが、静止部材７０の前面８４を示す上面図と、静止部材７０及び板４８の断面図とを含む。接触領域は８６で示し、黒く塗りつぶしてある。
【００６３】
図１１に示す実施形態では、静止部材７０の前面８４は、作動面５０に対して相補的に凹曲面である。したがって、この実施形態における作動面５０と静止部材７０との間の接触領域８６は、静止部材７０の前面８４の全領域に等しい。
【００６４】
図１２に示す実施形態では、静止部材７０の前面８４は、接触領域８６がこの場合も円形の形状を有するような円錐形である。しかしながら、図１２の上面図に示すように、この円は、ここでは静止部材の内径にではなく内径と外径との中間に位置決めされる。
【００６５】
図１３に示す実施形態では、静止部材７０は、スリーブではなく１２０°の角度で離間した３つのピラー８８により形成される。各ピラー８８は、リングセグメントの幾何学的形状を有する断面を有する。３つのピラー８８により画定される前面８４は、この場合も円錐形である。しかしながら、図１２に示す実施形態とは異なり、円錐角は、接触領域８６がピラー８８の外径の近くに位置するよう決定される。
【００６６】
図１４に示す実施形態では、ピラー８８が正方形断面を有する。３つのピラー８８の前面８４は、平面であり、ピラー８８の長手方向に対して垂直な平面内に延びる。こうした理由で、作動面５０と静止部材７０との間の接触領域８６は、ピラー８８の内縁に位置する３点に限られる。
【００６７】
図１５及び図１６は、図５及び図６と同様の表示で、昇降部材７４を静止部材７０に組み込んだ実施形態を示す。静止部材は、図４又は図１１〜図１４に示すような構成のいずれかを有し得る。この実施形態では、第１変位部材７６の上に形成した接触面をＺ方向に沿って動かさない。図３〜図１０に示す実施形態とは対照的に、作動面５０が少なくとも主に静止部材７０に載る第１動作状態は、昇降部材７４が最大の長さを有する場合、すなわち延長構成である場合に得られる。この第１動作状態では、図１５に示すように、接触面８０はミラー部材３２の作動面５０と接触しない。
【００６８】
図１６に示すように、昇降部材７４が完全に収縮した第２動作状態にある場合、接触面８０はミラー部材３２の作動面５０に接触する。その場合、ミラー部材３２は、変位部材７６、７８を用いて接触面８０を横方向に変位させることにより傾斜させることができる。
【００６９】
図１７は、予圧デバイス６０を支持板６４の一部であるブリッジではなくミラー本体４０の棒４６に組み込んだ弾性部材９０である実施形態を、図５と同様の表示で示す。これには、軸受５４を支持板６４に取り付け固定してカバー板３０に圧入できるという利点がある。傾斜運動中、上述の実施形態の場合のように、ミラー本体４０の基板４２はＺ方向に沿った運動を一切行わない。その代わりに、ミラー部材３２を傾斜させながら棒の長さを縮める。この目的で、棒４６を２つの部分４６ａ、４６ｂに分割することができ、これらを図１７に概略的に示すように相互に対して伸縮変位させて、棒４６の全長を変えることができる。ばねにより形成され得る弾性部材９０は、作動面５０がアクチュエータ７２の接触面８０に常に押し当たって十分な摩擦を常に維持することを確実にする。
【００７０】
図１８は、予圧デバイスがＺ方向に沿って長さを変えるよう構成した２つのピエゾスタック６０ａ、６０ｂを含む実施形態を、図５と同様の表示で示す。図１８は、接触面８０を作動面５０から離間させた昇降部材７４の第１動作状態で、ミラーファセットユニット３４を示す。作動面５０と静止部材７０との間の十分な摩擦を維持するために、ピエゾスタック６０ａ、６０ｂを、板４８の上側に圧力を加えるよう制御する。
【００７１】
図１９は、昇降部材７４が第２動作状態にある場合のこの実施形態のミラーファセットユニット３４を示す。アクチュエータ７２の接触面８０は、その場合、ミラー部材３２の作動面５０に接触する。この動作状態でも作動面５０と接触面８０との間の十分な摩擦を維持するために、ピエゾスタック６０ａ、６０ｂは、板４８の上側に圧力を加え続ける。したがって、ピエゾスタック６０ａ、６０ｂは、板４８と常に接触している。圧力をミラー部材３２の傾斜運動中にも加えなければならないので、板４８の上側とピエゾスタック６０ａ、６０ｂとの間の摩擦が最小化され得る。
【００７２】
この実施形態では、予圧デバイスを形成するピエゾスタック６０ａ、６０ｂを能動制御して、所望の摩擦力が一方で板４８と他方でアクチュエータ７２又は静止部材７０との間に加わるようにしなければならない。
【００７３】
図２０は、さらにまた別の実施形態によるマルチファセットミラー２６の一部の断面図である。各ミラー部材３２は、反射コーティング４４を施した平坦又は湾曲領域を有する切断球形の本体基板４２を有する。棒４６は、球形基板４２の対称軸と一致する長手方向軸を有する。
【００７４】
カバー板は、ミラー部材３２の挿入後に相互に取り付けられる上板３０ａ及び下板３０ｂから成る。１つのミラー部材３２を図示していない図２０の右側で最もよく分かるように、上板３０ａのボア６６ａは、円錐台６７の形状を有する。下板３０ｂでは、ボアは、逆円錐角を有する上円錐部６６ｂ及び下円筒部６６ｂ’を有する。上板３０ａのボア６６ａは、下板３０ｂの円錐部６６ｂと共に、ミラー部材３２の球形基板４２用のソケットを形成する。これらのソケットは傾斜軸の位置を規定する。
【００７５】
棒４６は、下板３０ｂのボア６６ｂを貫通して下板３０ｂの底面から突出する。予圧デバイス６０は、この実施形態では、下板３０ｂとミラー本体４０の板４８との間に延びる弾性部材９０により形成される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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