(57)【要約】  光学装置は、ビーム（１０）を伝達することができる複数の光学素子（８、８’）を有するとともに、少なくとも１つの部分ハウジング（９、９’）を備え、少なくとも１つの部分ハウジング（９、９’）は、光学素子（８、８’）の表面から、ビームが光学素子（８、８’）から出射する方向、またはビームが光学素子に入射する方向に延在し、少なくとも１つの部分ハウジング（９、９’）の形状はビームの形状に適合し、少なくとも１つの部分ハウジング（９、９’）は、それ自体から機械的に分離された測定構造体（１１）によって少なくとも部分的に取り囲まれ、前記測定構造体（１１）は、少なくとも１つのセンサ（１２、１７）を有する。
2011530820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学装置を備えたＥＵＶ投影露光システム（１）であり、前記光学装置は、
・物体（ＯＦ）を画像（ＩＦ）に投影するビーム（１０）を伝達するための少なくとも１つの反射面を備えた本体をそれぞれ有する複数の光学素子（８、８’、８０、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）と、
・前記複数の光学素子（８、８’、８０、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）のうちの第１の光学素子（８、Ｍ１）の少なくとも１つの反射面から、前記ビーム（１０）が該第１の光学素子（８、Ｍ１）の該反射面に入射し且つ／または該反射面で反射される方向に延在する第１の部分ハウジング（９、９’、９０）とを備え、前記第１の部分ハウジング（８、Ｍ１）の形状は、前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）が前記ビーム（１０）を１つ以上の各方向で取り囲むとともに、前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）が前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）と前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の前記本体との間に間隙（１００、Ｇ）を残しながら前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の前記少なくとも１つの反射面を取り囲むように、前記ビーム（１０）の形状および前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の形状に適合し、
・前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）は少なくとも前記第１の光学素子（８、Ｍ１）を第１の取付け部で完全に支持するように構築される、ＥＵＶ投影露光システム。
【請求項２】
前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）は、前記ビーム（１０）の入口および／または出口を形成する少なくとも１つの開口部（７１）を備える、請求項１に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項３】
前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）は更に、前記複数の光学素子のうちの少なくとも１つの付加的な第２の光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の少なくとも１つの反射面から、前記ビーム（１０）が該第２の光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の該反射面に入射し且つ／または該反射面で反射される第２の方向に延在し、前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）の形状は、前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）が前記ビーム（１０）を前記第２の光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）に関連する１つ以上の第２の方向でも取り囲むとともに、前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）が前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）と前記第２の光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の前記本体との間に間隙（１００、Ｇ）を残しながら前記第２の光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の前記少なくとも１つの反射面を取り囲むように、前記ビーム（１０）の形状および前記第２の光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の形状に適合する、請求項１または２に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項４】
前記第１の取付け部（８２）は１つ以上の磁場に基づく非接触取付け部である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項５】
前記第１の取付け部（８２）は前記第１の光学素子（８、Ｍ１）と機械的に接触する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項６】
前記部分ハウジング（９、９０）は、前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の少なくとも１つの自由度における作動および／または前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の変形のための少なくとも１つのアクチュエータ（１６０）を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのアクチュエータ（１６０）は、磁気駆動ユニット、リニアモータ、ローレンツアクチュエータ、圧電効果、磁気歪み効果または静電効果に基づくアクチュエータタイプからなる群から選択される、請求項６に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項８】
前記アクチュエータ（１６０）は、前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）の前記ビーム（１０）を囲まない前記部分ハウジング（９、９’、９０）の外面上に配置される、請求項６または７に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項９】
前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の前記本体の表面の少なくとも２５％は、前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）、前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の前記少なくとも１つの反射面、および前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）と前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の前記本体との間の前記間隙（１００、Ｇ）によって画定される体積の外側にある、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項１０】
前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）は、（５０〜１００）Ｈｚ、（１００〜１５０）Ｈｚ、（１００〜２００）Ｈｚ、（１００〜３００）Ｈｚ、（２００〜４００）Ｈｚ、（２００〜５００）Ｈｚからなる群から選択される周波数帯における機械的振動の最低固有振動数を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項１１】
前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）から機械的にまたは機械的且つ熱的に分離された測定構造体（１１、１１０）を更に備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項１２】
前記測定構造体（１１、１１０）および／または前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）および／または前記第１の光学素子（８、Ｍ１）は、少なくとも１つのセンサ（１２０）および／またはセンサの少なくとも１つの構成要素を備える、請求項１１に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項１３】
前記測定構造体（１１、１１０）は、１５０Ｈｚ超、３００Ｈｚ超、６００Ｈｚ超、１０００Ｈｚ超、１５００Ｈｚ超からなる群から選択される周波数帯における機械的振動の最低固有振動数を有する、請求項１１または１２に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項１４】
前記測定構造体（１１、１１０）は前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）を少なくとも部分的に取り囲む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項１５】
第２の部分ハウジング（９’）を備え、前記第２の部分ハウジング（９’）の形状は、前記第２の部分ハウジング（９’）が前記ビーム（１０）自体の伝搬進路の一部に沿った前記ビーム（１０）の一部分を取り囲むとともに、前記第２の部分ハウジング（９’）が前記第２の部分ハウジング（９’）と更なる光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の前記本体との間に間隙（１００、Ｇ）を残しながら前記更なる光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の前記少なくとも１つの反射面を取り囲むように、前記ビーム（１０）の前記一部分の形状および前記更なる光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の形状に適合し、
・前記第２の部分ハウジング（９’）は少なくとも前記更なる光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）を第２の取付け部によって完全に支持するように構築される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項１６】
前記第２の取付け部は前記第１の取付け部（８２）と同様に形成される、請求項１５に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項１７】
光学装置を備えたＥＵＶ投影露光システムであり、前記光学装置は、
・物体（ＯＦ）を画像（ＩＦ）に投影するビーム（１０）を伝達するための少なくとも１つの反射面を備えた本体をそれぞれ有する複数の光学素子（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）と、
・前記光学素子（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の前記反射面から、前記ビームが該光学素子（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の該反射面に入射し且つ／または該反射面で反射される方向にそれぞれ延在するハウジングとを備え、前記ハウジングの形状は、前記ハウジングがそれぞれ前記ビーム（１０）を１つ以上の各方向で取り囲むとともに、前記ハウジングがそれぞれ前記ハウジングと前記光学素子（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の前記本体との間に間隙（１００、Ｇ）を残しながら前記光学素子（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の前記少なくとも１つの反射面を取り囲むように、前記ビーム（１０）の形状および前記光学素子（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の形状に適合し、
・前記ハウジングはそれぞれ前記光学素子（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）を取付け部によって完全に支持するように構築される、ＥＵＶ投影露光システム。
【請求項１８】
ビーム（１０）を伝達することができる複数の光学素子（８、８’、８０）を備えた光学装置であり、少なくとも１つの部分ハウジング（９、９’、９０）を備え、前記少なくとも１つの部分ハウジング（９、９’、９０）は、前記光学素子（８、８’、８０）のうちの少なくとも１つの光学素子の表面から、前記ビームが前記少なくとも１つの光学素子（８、８’、８０）から出射する方向、または前記ビームが前記少なくとも１つの光学素子に入射する方向に延在し、前記少なくとも１つの部分ハウジング（９、９’、９０）の形状は前記ビーム（１０）の形状に適合し、前記少なくとも１つの部分ハウジング（９、９’、９０）は、前記部分ハウジング（９、９’、９０）から機械的にまたは機械的且つ熱的にそれぞれ分離された測定構造体（１１、１１０）によって完全にまたは少なくとも部分的に取り囲まれ、前記測定構造体（１１、１１０）または前記少なくとも１つの光学素子（８、８’、８０）は、前記少なくとも１つの光学素子（８、８’、８０）の前記測定構造体（１１、１１０）に対する位置および／または配向を判定する少なくとも１つのセンサ（１２、１７、１２０）またはセンサの少なくとも１つの構成要素を備える、光学装置。
【請求項１９】
前記光学装置の熱制御素子（１３）やアクチュエータ（１６）のような構成要素が前記部分ハウジング（９、９’）上に配置されることを特徴とする、請求項１８に記載の光学装置。
【請求項２０】
前記部分ハウジング（９、９’）は金属、特にステンレス鋼またはアルミニウムを含むこと、または少なくとも部分的に金属、特にステンレス鋼またはアルミニウムからなることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２１】
いくつかの部分ハウジング（９、９’）が互いに連結され、特に螺合されることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２２】
前記測定構造体（１１）は２００Ｈｚより高い機械的固有周波数を有することを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２３】
前記測定構造体（１１）の材料は１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）より高い熱伝導率を有することを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２４】
前記測定構造体（１１）の材料は５ｐｐｍ／Ｋ未満、好ましくは１ｐｐｍ／Ｋの熱膨張係数を有することを特徴とする、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２５】
前記部分ハウジング（９、９’）は熱交換器（１３）、特に水冷器を有することを特徴とする、請求項１〜２４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２６】
前記部分ハウジング（９、９’）は前記光学素子を操作するために非接触フォースアクチュエータ、特にローレンツアクチュエータ（１６）を有することを特徴とする、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２７】
前記ローレンツアクチュエータ（１６）は熱交換器、特に水冷器を有することを特徴とする、請求項２６に記載の光学装置。
【請求項２８】
前記測定構造体（１１）の位置における温度を判定する少なくとも１つの温度センサ（１７）が存在することを特徴とする、請求項１〜２７のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２９】
制御／調節ユニットが前記温度センサ（１７）および少なくとも１つの非接触フォースアクチュエータ（１６）に連結され、前記光学素子（８、８’）の位置を判定するにあたり、前記制御／調整ユニット（１８）は、前記温度センサ（１７）によって測定された温度に基づいて計算した前記測定構造体（１１）のジオメトリの変化を考慮に入れるのに適していることを特徴とする、請求項２８に記載の光学装置。
【請求項３０】
前記測定構造体（１１）は環境に由来する熱影響を抑制する熱シールド（２０）によって少なくとも部分的に取り囲まれることを特徴とする、請求項１〜２９のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項３１】
前記熱シールド（２０）の温度は２２℃であることを特徴とする、請求項３０に記載の光学装置。
【請求項３２】
半導体リソグラフィ用投影露光システム、特にＥＵＶ投影露光システムまたはそのような投影露光システムの一部であることを特徴とする、請求項１〜３１のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの部分ハウジング（９、９’）または互いに螺合された前記部分ハウジング（９、９’）は前記測定構造体によって完全に取り囲まれることを特徴とする、請求項１８〜３１のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項３４】
前記センサ（１２）は位置センサとして設計されることを特徴とする、請求項１〜３３のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項３５】
前記センサ（１２）は非接触位置センサとして設計されることを特徴とする、請求項３４に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学装置に関し、特に反射面の汚染に対する最適な保護、したがって反射面の反射率の低下に対する最適な保護を実現する半導体リソグラフィ用投影露光システムまたはそのような投影露光システムの一部、例えば投影対物レンズ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＵＶリソグラフィ用投影光学系は、一般にナノメートルレンジの精度または更に微細な精度で所定の位置に相対的に保持しなければならない複数の反射光学素子、すなわち鏡で構成される。精度および安定性に関するこのような高い要求を満足するために、また微細な光学設定を可能にして長期的効果を補償するために、このような光学素子のうちの１つまたは複数を最大６つの自由度で作動および／または操作することが可能である。光学素子若しくは鏡および／またはそれらの関連するアクチュエータは、この例では「レンズバレル」とも呼ばれる構造体によって所望の位置に保持される。かかる構造体は、例えば米国特許第６，７５０，９４９号に開示されている。この米国特許では、アクチュエータと関連するセンサがどちらも同じ構造体上に配置されるので、光学系が問題なく機能するようにするために構造体の十分な動的安定性および熱安定性を保証しなければならない。このため、かかる構造体の１次固有周波数（すなわち１次固有振動数）は通常アクチュエータの制御帯域幅より高くする必要があり、特に５倍高くする必要がある。想定されるすべての使用条件下で画像位置のずれが１ｎｍを超えないような熱安定性を選択することが必須であり、画像位置の較正間のずれが０．５ｎｍ未満となることがより好適である。
【０００３】
米国特許第６，８６４，９８８号には１つの代案が記載されている。この特許では、上述の構造体が２つの部分、すなわち静荷重または動荷重を吸収するいわゆるフォースフレーム（force frame）と、メトロフレームまたはセンサフレームとも呼ばれ、鏡位置の測定に利用される多数のセンサの基準点として働く測定構造体とに分割される。この実施形態では、高い動的要求および熱的要求は測定構造体のみに課され、フォースフレームには課されない。この場合、測定構造体は外乱に対する投影光学系の安定性および／または耐性を判定するように、振動と熱的影響の両方に関連してフォースフレームから分離される。
【０００４】
米国特許第７，２２１，４６０号には第３の可能性が記載されている。この特許では、１つ以上の測定構造体がフォースフレームに運動学的に連結される。この変形例は確かに上述の実施形態の理論上理想的な遮断特性を有さないが、機械的な製造がかなり容易である。
【０００５】
更に、米国特許第６，５４９，２７０号、同第６，５９３，５８５号および特開２００４‐３２７８０７号公報にはこのようなＥＵＶ投影光学系のアクチュエータおよびセンサの設計に関する様々な構成が記載されている。
【０００６】
上述のすべての実施形態の共通点は、光学素子、特に光学素子の表面が装置のセンサおよびアクチュエータと共通の空間に配置され、その結果前記素子に由来する汚染によって光学系のサービス寿命が実質的に短縮されることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，７５０，９４９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，８６４，９８８号明細書
【特許文献３】米国特許第７，２２１，４６０号明細書
【特許文献４】米国特許第６，５４９，２７０号明細書
【特許文献５】米国特許第６，５９３，５８５号明細書
【特許文献６】特開２００４‐３２７８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の一目的は、光学装置内、特にＥＵＶ半導体リソグラフィ用投影対物レンズ内の光学素子に対する汚染による有害な影響を大幅に緩和することができる装置を提供することである。本発明の別の目的は、ＥＵＶ投影露光システムを更に改善するとともに、上述した汚染影響の大幅な緩和の利点ももたらすことである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらの目的は、請求項１、１７および１８に記載した特徴を有するＥＵＶ投影露光システムおよび光学装置によって達成される。それぞれの従属請求項は本発明の有利な実施形態および変形例に関するものである。
【００１０】
本発明のＥＵＶ投影露光システムは光学装置を備える。前記光学装置は、本体をそれぞれ有する複数の光学素子を備える。前記本体は、物体を画像に投影するビームを伝達するための少なくとも１つの反射面を備える。更に、前記装置は、前記複数の光学素子のうちの第１の光学素子の少なくとも１つの反射面から、前記ビームが該第１の光学素子の該反射面に入射し且つ／または該反射面で反射される方向に延在する第１の部分ハウジングを備える。前記第１の部分ハウジングの形状は、前記第１の部分ハウジングが前記ビームを１つ以上の各方向で取り囲むとともに、前記第１の部分ハウジングが前記第１の部分ハウジングと前記第１の光学素子の前記本体との間に間隙を残しながら前記第１の光学素子の前記少なくとも１つの反射面を取り囲むように、前記ビームの形状および前記第１の光学素子の形状に適合する。また、前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）は少なくとも前記第１の光学素子を第１の取付け部で完全に支持するように構築される。
【００１１】
更に、請求項１８に記載の本発明の光学装置は、ビームを伝達することができる複数の光学素子を備える。更に、前記装置は少なくとも１つの部分ハウジング（９、９’、９０）を備え、前記少なくとも１つの部分ハウジングは、前記光学素子のうちの少なくとも１つの光学素子の表面から、前記ビームが前記少なくとも１つの光学素子から出射する方向、または前記ビームが前記少なくとも１つの光学素子に入射する方向に延在する。この場合、前記部分ハウジングの形状は前記ビームの形状に適合し、前記少なくとも１つの部分ハウジングは、前記部分ハウジングから機械的にまたは機械的且つ熱的にそれぞれ分離された測定構造体によって完全にまたは少なくとも部分的に取り囲まれる。前記測定構造体または前記少なくとも１つの光学素子は、前記少なくとも１つの光学素子（８、８’、８０）の前記測定構造体（１１、１１０）に対する位置および／または配向を判定する少なくとも１つのセンサまたはセンサの少なくとも１つの構成要素を備える。前記センサは特に位置センサである。特に、前記部分ハウジングは上述の測定構造体によって完全に取り囲むこともでき、その場合は、好ましくは前記測定構造体と前記部分ハウジングの機械的分離が有利である。
【００１２】
本明細書中の部分ハウジングとは、物体を画像に投影するビームの部分体積を取り囲むように設計したハウジングを指す。
【００１３】
換言すると、部分ハウジングは一種の「ミニエンバイロメント」を提供する。この場合、部分ハウジングの体積は、光学素子の表面および該表面から出射するビームまたは該表面に入射するビームを正確にすなわちぴったり包含する趣旨で最適化される。この場合は、特に前記ビームによって必要とされる部分ハウジング内の空間が部分ハウジングの全体の体積の７０％〜９９％を占める可能性がある。それ故、このミニエンバイロメントは、放射線が横切る空間領域を汚染の恐れがある環境から効率的に遮蔽することができ、したがって使用する光学素子のサービス寿命を実質的に延長することができる。本発明による部分ハウジングの構成手法に関する上記の一般的な説明に加えて、以下図７を参照してより詳細な説明を行う。特に、ミニエンバイロメントの結果として、汚染の原因となる構成要素、例えば光学素子の光学的に無関係な各表面、アクチュエータ、位置センサ、ケーブル、マウント、連結要素、機械式継ぎ手等が光学素子の光学表面から効果的に遮蔽される。この遮蔽は、例えばＥＵＶ投影露光システムの作動等に利用される鏡の光学素子を使用する場合は特に望ましい。
【００１４】
上記で概説した汚染構成要素の配置は更に、それによって前記構成要素が効果的にアクセス可能となり、その結果例えば漏出アウトガスが効率的に排出されるようになる肯定的な効果も有する。
【００１５】
光学活性表面の汚染を回避するための更なる措置として、部分ハウジング内にパージガスを連続的にまたは断続的に流すことを可能にすることができる。この場合、パージガスはＥＵＶ波長領域で十分な光透過率を有する必要がある。このパージガスには低圧の水素が特に適していることが判明した。
【００１６】
ここで、部分ハウジングは特に光放射の出入口用の小さい開口部または窓を有することができる。更に、部分ハウジングと光学活性表面の間の領域、すなわち光学素子の領域のうち有用な光放射が当たる領域に、間隙シールとして作用するとともに光学素子の光学活性表面を環境による変形から保護する小さい間隙を設ける必要が生じる可能性もある。必要があればパージガスのための吸排気開口部も設けるべきである。
【００１７】
光学装置が交換可能な光学素子、例えば開口絞り等を含む場合は、交換可能な光学素子の領域にも間隙シールを設ける必要がある。
【００１８】
本発明を用いると、交換可能な光学素子および／または開口絞り、熱制御素子、アクチュエータのような光学装置の各構成要素を部分ハウジング上に配置することが可能となる。換言すると、部分ハウジングまたは複数の部分ハウジングからなる構造体を支持構造体、すなわちフォースフレームとして使用する。ＥＵＶ投影露光システムで使用する撮像鏡は、この場合は部分ハウジングと機械的に接触しない非接触フォースアクチュエータ、例えばローレンツアクチュエータ等を利用して所定位置に保持される。この場合、ウェハと間隔を置いて隣接し部分ハウジングと機械的に接触し得る鏡は除外される可能性がある。非接触フォースアクチュエータを利用すれば支持構造体の動的挙動の重要性が低下する。これにより、動的外乱を招く恐れがある更なる機能要素を支持構造体、すなわち部分ハウジング上に配置し得る可能性が広がる。このような要素の例は導水管、パージガスの吸排気口、ケーブル等である。更に、支持構造体は、例えば振動から遮断されない投影露光システムのフレームに連結することもできる。また、メトロフレーム、すなわち振動から遮断され投影露光システムのスキャナテーブルも配置されるフレーム上に支持構造体と共に測定構造体を配置することもできる。
【００１９】
既に述べたとおり、測定構造体またはセンサフレームは支持構造体の外部に配置される。この測定構造体により、位置センサおよび／または測定システムは、非作動鏡も含めて熱的且つ機械的にまたは動的に安定した様式で互いに確実に固定されるとともに、システムの基準フレームに確実に固定される。既に述べたとおり、非接触フォースアクチュエータの使用により、光学素子が正確な位置に保持されるかどうかは事実上フォースフレームの安定性ではなくセンサフレームの安定性だけに左右されるため、フォースフレームに課される機械的要求が緩和される。このように別個の測定構造体を使用する場合は、支持構造体に課される高い機械的要求に起因する設計上の制約が解消されるため、このような測定構造体の使用により特に支持構造体を部分ハウジングとしてまたは部分ハウジングの組合せとして設計することが可能となる。逆に言えば、それぞれの全体的な空間に関して光学表面および光路を遮蔽するのに必要な最小寸法まで縮小させた部分ハウジングを使用した結果、支持構造体を実質的に形成する部分ハウジングを取り囲むように測定構造体を実装し得る可能性が初めて示された。
【００２０】
部分ハウジングの構造は、光放射の使用によって加熱される光学素子が放出する熱放射から周囲の測定構造体を効率的に隔離する。また、熱伝導率の高い材料、例えばステンレス鋼やアルミニウムのような金属材料を部分ハウジングの材料として選択することにより肯定的な効果が得られるが、熱伝導率の高い他の非金属材料の使用も考えられる。部分ハウジングを水冷器によって熱的に接地することによっても有利な可能性が広がる。この目的に適した温度は２２℃である。選択する材料の高い熱伝導率は、本例では水冷器の有効性に有利な影響を与える。
【００２１】
熱伝導率の高い材料を使用する更なる利点は、特にかかる材料では測定構造体についても比較的均一な温度分布が迅速に達成され、したがって熱伝導性の少ない（すなわち低い）物質を使用した場合に比べて低い空間分解能を示す１組の温度センサとの連携が図れる可能性が広がることである。その結果、測定構造体の温度分布に関する信頼性のある記述が可能となり、比較的少ない数の熱センサでこの目的を十分達成することができる。
【００２２】
部分ハウジングは、少なくとも部分的に電解研磨ステンレス鋼を含むことができ、ステンレス鋼の良好な加工性により生産技術の観点で有利な耐性が得られるようになる。また、これによって汚染が低減され、水素ガスに対する部分ハウジングの頑強性が向上する。特に、事実上光路全体を取り囲むようにいくつかの部分ハウジングを互いに連結させ、特にねじ留めさせることができる。ねじ留め（一般には機械的に連結）させた部分ハウジングは測定構造体によって少なくとも部分的にまたは完全に取り囲むことができる。
【００２３】
測定構造体の機械的固有周波数の値は２００Ｈｚより高いことが有利である。
【００２４】
更に、測定構造体の材料としては、１００Ｗ／ｍＫより大きい熱伝導率および５ｐｐｍ／Ｋ未満の熱膨張係数を有する材料を選択することを推奨する。
【００２５】
軽量建材は、高い剛性を示し熱膨張係数が小さく良好な熱伝導率を示すので、総合的にセンサフレーム（すなわち測定構造体）の材料として適している。例えば、アウトガスを減少させるためにニッケル被覆した繊維強化、特に炭素繊維強化ＰＥＥＫまたはエポキシ樹脂や、繊維強化、特に炭素繊維強化セラミック、コーディエライト、Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）、ＵＬＥ（登録商標）、Ｉｎｖａｒ（登録商標）または炭化ケイ素若しくはケイ素／炭化ケイ素を挙げることができる。
【００２６】
更に、部分ハウジングは熱交換器、特に水冷器を有することができる。前述のように、この場合も部分ハウジングまたは支持構造体の熱安定性は従属的な役割しか果たさない。冷却の利点は、例えば放射によって加熱された光学素子の表面から生じ得る熱影響から測定構造体を更に遮蔽することが可能となることである。したがって、本発明の部分ハウジングは下記の少なくとも３つの部分機能を含む。第１に、光学素子およびデバイスの他の構成要素の支持構造体として作用し、第２に、汚染を抑制するために前記「ミニエンバイロメント」を提供し、第３に、熱シールドとして作用する。これらの機能には、特定の用途に応じて設計上の対応する効果を有する異なる重み付けを与えることができる。
【００２７】
有利なことに、光学素子を操作するために、部分ハウジング上に配置され、それらの部分毎に熱交換器、特に水冷器を有し得る非接触フォースアクチュエータを使用することができる。この場合、フォースアクチュエータの水冷器は専用の冷却回路を有することができる。この措置には更なる効果があり、アクチュエータの設計を強化すること、例えば同じサイズの非冷却アクチュエータと連動してより高い作動力または出力をもたらすようにすることが可能となる。
【００２８】
更に、測定構造体は、測定構造体の位置における温度を判定する少なくとも１つの温度センサと、該温度センサおよび少なくとも１つのローレンツアクチュエータに連結された制御／調節ユニットとを有することができ、該制御／調節ユニットは、少なくとも１つのローレンツアクチュエータを利用して、温度センサによって測定された温度に基づいて測定構造体の熱による変形の補正を施すのに適している。この補正は測定構造体の機械的パラメータの知識と一緒にモデルに基づいて単純に実行することができる。したがって、制御／調節ユニットに測定構造体の機械的モデルを記憶することができる。この機械的モデルを使用して結果的な測定構造体の変形を測定した温度に基づいて判定し、主としてこのモデルから判定したデータに基づいてアクチュエータを介して対応する補正を施すことができる。
【００２９】
また、測定構造体は、環境に由来する熱影響を抑制するために特に２２℃の温度の熱シールドによって少なくとも部分的に取り囲むことができる。その結果、特に外部の熱影響に対する本発明の装置の頑強性を更に向上させることができる。
【００３０】
既に述べたとおり、本発明は、特に有利には半導体リソグラフィ用投影露光システム、とりわけＥＵＶ投影露光システムまたはそのような投影露光システムの一部で使用することができる。
【００３１】
例示的な実施形態に関する以下の詳細な説明を添付図面と併せて読めば、本発明の更なる特徴、利点および改良点が明らかとなるだろう。しかしながら、本発明の例示的な実施形態による以下の説明は単なる例示であり、本発明およびその用途を決して限定するものではない。後述するように、異なる実施形態の特徴を互いに入れ替えることおよび／または組み合わせることにより本発明の付加的な特徴が得られる可能性があるが、これらの特徴も以下の例示的な実施形態に適用される。
【００３２】
以下、図面を参照しながら本発明の説明を行う。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】光源、照明系および投影対物レンズを有するＥＵＶ投影露光システムの設計原理を示す図である。
【図２】本発明の概念を取り入れた場合の半導体リソグラフィ用投影露光システムを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による部分ハウジングを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態を詳細に示す概略図である。
【図５】測定構造体からそれ自体も熱的に分離された本発明の一実施形態による部分ハウジングを示す図である。
【図６】様々な部分体積を備える投影ビームに適合し且つアセンブリの各鏡に適合する部分ハウジングを有する本発明の光学アセンブリを示す図である。
【図７ａ】図６に示した第１の部分体積を取り囲むように設計した第１の部分ハウジングの概略斜視図である。
【図７ｂ】図６で説明した第２の部分体積を取り囲むように構成した第２の部分ハウジングを更に示す図である。
【図７ｃ】図７ａおよび図７ｂに示した第１および第２の部分ハウジングの連結を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態を鏡の取付け部と共により詳細に示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
各図面において同じ要素は同じ参照番号で示してある。
【００３５】
図１は、従来技術によるＥＵＶ投影露光システム１を示す。ＥＵＶ投影露光システム１は、光源２と、構造化マスクを配置した対物面４内のフィールドを照明するためのＥＵＶ照明系３と、ハウジング６を有する投影対物レンズ５と、半導体コンポーネントを製造するための感光性基板７上に対物面４内の構造化マスクを撮像するためのビーム１０とを有する。投影対物レンズ５は、鏡８として設計したビーム形成用の光学素子を有する。照明系３もそのようなビーム形成およびビーム案内用の光学素子を有する。しかしながら、図１にはこれらの詳細は示さない。
【００３６】
図２は、発明の概念を取り入れた場合の半導体リソグラフィ用投影露光システムを示す。図２に示したＥＵＶ投影露光システムは、光路１０を閉じ込める（encapsulate）ように光学素子８、８’を部分ハウジング９、９’で取り囲む点で、図１に示した従来技術のシステムと異なる。本例の部分ハウジング９、９’は、光学素子８、８’の光学活性表面が部分ハウジング９、９’によって取り囲まれる程度まで光学素子８、８’を取り囲む。特に、部分ハウジング９、９’と光学素子８、８’との間に間隙を残すことにより、部分ハウジング９、９’または光学素子８、８’に対する機械的作用を生じさせずに、部分ハウジング９、９’に対する光学素子８、８’の運動を可能にすることができる。かかる間隙の幅は典型的には０．５ｍｍ〜約５ｍｍの範囲である。この幅から部分ハウジング９、９’と光学素子８、８’の表面（すなわち本体）との間の最短距離が与えられる。光学素子８’を利用して例を示したように、光学素子８’は非接触フォースアクチュエータ１６を介して接触なしに保持することができる。本例では、部分ハウジング９、９’がそれぞれの接触点で互いにねじ留めする。部分ハウジング９、９’および光学素子８、８’で構成される本装置は、例えば位置センサ１２および温度センサ１７を支持する測定構造体１１によって更に取り囲まれる。位置センサ１２は、本例では測定構造体１１に対する光学素子８’の位置を判定するように作用し、例えば非接触センサとして設計することができる。温度センサ１７は、それ自体を取り囲む測定構造体１１の領域において温度の判定を可能にする。図２から、互いに連結された部分ハウジング９および９’が光学素子８および８’のための全体的な支持構造体、すなわちフォースフレームを形成することが分かるだろう。更に、部分ハウジング９’は、水冷器１３に加えてそれ自体の供給管１４および放出管１５も支持する。測定構造体１１のジオメトリが熱影響によって変化したときは、結果として生じた測定構造体１１のジオメトリの変化を、測定構造体１１上に配置した温度センサ１７で判定した測定値から決定することができる。測定構造体１１のジオメトリの変化を決定するために、特に測定構造体１１の熱機械挙動に関して制御／調節ユニット１８に記憶されたモデルを使用することができる。次いで、こうして計算した測定構造体１１のジオメトリの変化を考慮に入れて光学素子８、８’の位置を判定することができる。測定構造体１１および部分ハウジング９、９’で構成される装置全体は、環境に由来する外部的影響からの熱遮蔽のために熱シールド２０によって取り囲まれる。
【００３７】
図３は、加熱した光学素子８に起因するまたは他の局所的な熱源または放射源に起因する熱影響に対する頑強性が高まるように設計した部分ハウジング９を例示する、本発明の一実施形態を示す。この場合の部分ハウジング９も、光学素子８および他の潜在的な構成要素を支持するフォースフレームすなわち支持構造体を追加的に形成する「ミニエンバイロメント」として設計する。図３に示した部分ハウジング９内には、例えばアルミニウムを含むことができ一般に金属から製造される板状または円盤状要素２１を配置する。要素２１は、例えば加熱した光学素子８または他の熱放射源から放出される熱放射から部分ハウジング９の少なくとも一部分を遮蔽する。このような他の熱放射源は例えばアクチュエータであるが、本発明の一実施形態によれば、アクチュエータ装置が「ミニエンバイロメント」９の外部に存在する場合も熱放射源に該当する。円盤状要素は、それらから熱が必ず消散されるように円盤状要素自体をウォームアップする。この熱の消散は、高い熱伝導率または非常に高い熱伝導率を有する材料で作製され得る熱伝導体２３によって発生する。熱伝導体２３自体は冷却装置２２と連結されており、結果として生じた熱は冷却装置２２によって周囲領域に伝導される。
【００３８】
図５は、図３に記載した実施形態と同様であるが、板状または円盤状要素２１を測定構造体１１と部分ハウジング９の間に配置する本発明の一代替実施形態を示す。この実施形態には、特にアクチュエータを本発明のいくつかの実施形態に従って部分ハウジング９の外部に取り付けた場合、測定構造体１１が部分ハウジング９から熱的に遮蔽される利点がある。
【００３９】
既に述べたとおり、本発明の一実施形態によれば、部分ハウジング９も光学素子８の取付けのための支持構造体またはフォースフレームを形成する。一般に、かかる支持構造体は、例えば図３に示した実施形態では測定構造体１１から機械的に分離される。図５に示した実施形態では、部分ハウジング９が測定構造体１１から機械的且つ熱的に分離される。本発明のこのような実施形態では有利なことに、例えば光学素子８の位置および／または配向測定および／または変形測定のような測定の精度を更に改善することができる。
【００４０】
図４は、光学デバイスまたは装置を半導体リソグラフィ用ＥＵＶ投影露光システムの一部として設計した本発明の一実施形態を例示する。光学素子８０、本例では随意選択で少なくとも１つのコーティングで被覆される鏡８０の領域の状態を示す。図示の例では、被覆鏡８０がアクチュエータ１６０によって部分ハウジング９０に対して非接触で配置または固定される。これにより被覆鏡８０と部分ハウジング９０の間に間隙１００が形成される。これにより、被覆鏡８０、部分ハウジング９０およびアクチュエータ１６０のアセンブリは測定構造体１１０によって取り囲まれる。測定構造体１１０は、鏡８０の少なくとも１つの自由度の非接触測定を行うための位置センサ１２０を備える。一般に、本発明の様々な実施形態は、測定構造体１１、１１０、および／または第１の部分ハウジング９、９０、および／または第１の光学素子８、Ｍ１（図６参照）が少なくとも１つのセンサ１６０および／またはセンサの少なくとも１つの構成要素を含む先述の実施形態の代案とすること、またはそれらの実施形態と組み合わせることが可能である。
【００４１】
本発明の一実施形態によれば、測定構造体１１、１１０は、図４にも概略的に示したように第１の部分ハウジング９、９０を少なくとも部分的に取り囲む。代替的にまたは追加的に、測定構造体１１、１１０は第１の部分ハウジング９、９０から機械的にまたは機械的且つ熱的に分離される。これには、例えば部分ハウジング９、９０またはその上に取り付けた任意の物体、例えば少なくとも１つの光学素子８、Ｍ１等の測定構造体１１、１１０に対する相対位置および／または配向の測定を高い精度で実施することが可能となる利点がある。有利にはより高い測定精度を十分活用するために、測定構造体１１、１１０は、１５０Ｈｚ超、３００Ｈｚ超、６００Ｈｚ超、１０００Ｈｚ超、１５００Ｈｚ超からなる群から選択される周波数帯における機械的振動の最低固有振動数を有する。
【００４２】
図４に示したように、測定構造体１１０は、部分ハウジング９０および／または光学素子８０の外側輪郭に更に適合させることができる。このため、光学素子８０上に位置する基準面１２１と非接触位置センサ１２０との間の距離を小さく、例えば５０ｍｍ未満、特に２０ｍｍ未満とすることができる。このような小さい距離により、光学エンコーダを非接触位置センサ１２０として使用することが可能となる。かかるエンコーダは、エンコーダのスケールまたはパターンと、スケールまたはパターンを読み取るためのエンコーダのセンサ配列（通常は光源およびセンサを備える）との間の相対距離が５０ｍｍ未満であれば、少なくとも１つの自由度または少なくとも１つの方向における光学素子８０の測定構造体１１０に対する相対位置を１００ｐｍ（１００ピコメートル）より良い精度で測定する利点を有する。有利なことに、非接触センサ１２０のスケールまたはパターンは、エンコーダとして設計した場合は光学素子８０の基準面１２１上に形成されまたは基準面１２１に取り付けられ、センサ１２０のセンサ配列は測定構造体１１０に取り付けられる。
【００４３】
本発明の一代替実施形態では、図４には示さないが、部分ハウジング９０が光学素子８０を少なくとも部分的に取り囲むことができる。この場合、各窓または開口部は、非接触センサ１２０が光学素子８０の測定構造体１１０に対する空間位置および／または配向を測定することができるように部分ハウジング９０に設けられる。
【００４４】
図４にはアクチュエータ１６０も概略的に示してある。アクチュエータ１６０は、部分ハウジング９０の外部に配置されるローレンツアクチュエータのような非接触アクチュエータであることが好ましい。これにより、アクチュエータ若しくはアクチュエータの材料および構成要素ならびに／または取付け部によって生じ、光学素子の汚染を引き起こす恐れがあるアウトガス化学物質の供給源が、部分ハウジング９０によって形成されるミニエンバイロメントの外部に配置されるという利点がもたらされる。部分ハウジング９０の外部にアクチュエータ装置を設ける更なる利点は、アクチュエータ装置のサービスおよび／または交換が容易となることである。ローレンツアクチュエータのような非接触アクチュエータを使用する場合は、間隙１００によっても概略的に示したように、光学素子８０は非接触で作動される。
【００４５】
代案としてまたは付加的に、光学素子８０と直接または間接的に接触するアクチュエータ（図４には示さず）を光学素子８０の作動および／または変形のために使用することもできるが、このアクチュエータもやはり部分ハウジング９０の外部に位置する。
【００４６】
上述の部分ハウジング９、９’による光路またはビーム経路１０の閉じ込め（図２参照）の更なる詳細を図６に示す。
【００４７】
図６は、本発明による投影対物レンズ５のようなＥＵＶ投影露光システムの光学装置を示す。図示の光学装置は、本体をそれぞれ有する複数の光学素子Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を備える。各光学素子Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の本体は、光学アセンブリ５内でビーム１０を伝達する少なくとも１つの反射面８１（図８参照）を備える。ビーム１０は物体ＯＦを画像ＩＦに光学的に投影する。図６には、本発明に従って部分ハウジング９（９’、９’’、９’’’）を光路またはビーム経路１０の形状および／または少なくとも１つの（第１の）光学素子８にどのように適合させるかを更に示してある。図６は、マスクＭのような構造体上の物点（object point：ＯＰ）が半導体ウェハＷのような感光性基板７上にある画像点（image point：ＩＰ）にどのように投影されるかについて示す。この投影は、ＥＵＶ投影露光システムの投影対物レンズ５によって投影ビーム１０を用いて行われる。投影ビーム１０は光線束１０’からなるが、図６には物点ＯＰ付近および画像点ＩＰ付近のほんの一部の光線束１０’だけを示している。図６は、一例として４枚の鏡Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を光学素子８、８’として有する対物レンズ５を示している。これら４枚の鏡は、ビーム１０が物点ＯＰを通過した後の最初の反射面として鏡Ｍ１が作用し、画像点ＩＰが形成される直前の最後の反射面として鏡Ｍ４が作用するようにビーム１０の伝搬方向に沿って配置する。また、図６に示したように、第１の鏡Ｍ１は必ずしも物点ＯＰの隣またはマスクＭの隣の鏡であるとは限らない。図示の対物レンズ５では、第２の鏡Ｍ２の方が物点ＯＰにずっと近いため、Ｍ２が物点ＯＰまたはマスクＭの隣の鏡である。鏡Ｍ３およびＭ４は画像点ＩＰまでのそれぞれの距離に関して同様に振舞う。
【００４８】
対物レンズ５は開口数ＮＡを有し、開口数ＮＡは他のパラメータの中でもとりわけ対物レンズ５の解像限界を決定し、ＮＡ＝ｓｉｎ（α）で表される。ここで、αは画像点ＩＰにおける光線束１０’の開口角度を示す。通常、対物レンズ５は拡大計数βを有するため、物点ＯＰにおける光線束１０’はαと異なる開口角度Ωを有する。このような物点の開口数ＮＡＯは、ＮＡＯ＝ＮＡ＊｜β｜のとき、ＮＡＯ＝ｓｉｎΩによって与えられる。通常、拡大計数の絶対値｜β｜は約０．２５の範囲である。このような場合、物点ＯＰの開口数ＮＡＯは、ＮＡＯ＝０．２５＊ＮＡである。本例では、物点ＯＰにおける光線束１０’の開口角度Ωが画像点ＩＰの開口角度αよりも小さくなる。
【００４９】
なお、物点ＯＰから各画像点ＩＰまでの光線束１０’の伝搬進路も開口の位置または投影対物レンズ５の開口絞り（または眼）の位置によって定義される。特に、光線束１０’の主光線の方向、すなわちエネルギー中心光線（energetically central ray）の方向は、各物点ＯＰおよび各画像点ＩＰにおいて投影対物レンズ５の光学設計によって異なる上述の開口の位置に依存する。
【００５０】
更に、上述の光線束の伝搬進路も物点ＯＰがどのように照明されるかの照明条件に依存する。
【００５１】
通常、リソグラフィ投影プロセス中にマスクＭ上の物体フィールドＯＦ（すなわち物体）がウェハＷ上の画像フィールドＩＦ（すなわち画像）に投影される。物体フィールドＯＦの各物点ＯＰからは、第一近似で開口角度Ωを有する光線束１０’が画像フィールドＩＦ上の各画像点ＩＰまで伝搬する。上述のとおり、画像点ＩＰは（投影対物レンズ５の開口数ＮＡによって与えられる）開口角度α（第一近似）を有する。物体フィールドＯＦのすべての物点ＯＰにおけるすべての光線束１０’の合計または集積がビーム１０を形成し、ビーム１０は、鏡Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４（すなわち光学素子）によって投影対物レンズ５を透過して画像が形成されるウェハ上に物体を投影する。ビームすなわち透過ビーム１０を図６に概略的に示してある。このビーム１０は、該ビーム１０のエネルギー中心の伝搬に対して垂直な断面を有する。この断面は、ビーム１０のエネルギー中心の伝搬によって形成される伝搬進路に沿った位置に依存する。これらの断面は、オブジェクトＯＦから画像ＩＦまでの伝搬進路に沿って投影ビーム１０の体積Ｖを形成する。投影ビーム１０のこの体積Ｖは部分体積に分割することができる。図６はそのような分割の一例を示す。第１の部分体積Ｖ１は、マスクＭと第１の鏡すなわち第１の光学素子Ｍ１との間の伝搬進路に沿ったビーム１０の断面の集積によって形成される。第２の部分体積Ｖ２は、第１の鏡すなわち第１の光学素子Ｍ１と第２の鏡すなわち第２の光学素子Ｍ２との間の伝搬進路に沿ったビーム１０の断面の集積によって形成される。更に、第３および第４の部分体積Ｖ３およびＶ４は、第２の鏡Ｍ２と第３の鏡Ｍ３の間、および第３の鏡Ｍ３と第４の鏡Ｍ４の間の伝搬進路に沿ったビーム１０の断面の集積によって形成される。また、第５の部分体積Ｖ５は、第４の鏡Ｍ４とウェハＷ上の画像フィールドＩＦすなわち画像との間の伝搬進路に沿ったビーム１０の断面の集積によって形成される。
【００５２】
本発明によれば、第１の部分ハウジングとしても識別される少なくとも１つの部分ハウジング９、９’、９’’、９’’’（図６参照）は、鏡８、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４のような少なくとも１つの光学素子の表面、好ましくは反射面から、ビーム１０が第１の光学素子としても識別される少なくとも１つの光学素子の表面または反射面に入射し且つ／または該表面または反射面で反射される方向に延在する。第１の部分ハウジング９の形状はビーム１０の形状に適合する。この適合は、少なくとも１つのすなわち第１の部分ハウジング９がビーム１０を１つ以上の各方向で取り囲むようなものとする。つまり、部分ハウジング９はそれぞれビーム１０の少なくとも部分体積Ｖ１を取り囲む。したがって、ビーム１０の部分体積Ｖ１の外面と各部分ハウジング９の内面との間の最小距離としては、一方では拡散光を減少させ、他方では部分ハウジング９の製造時の機械公差が厳しくなりすぎないようにするために、約１ｍｍより大きい距離を選択する。この最小距離が３ｍｍより大きくなると拡散光の発生は更に減少する。しかしながら、汚染が効率的に抑制されるような効率的なミニエンバイロメントを形成するためにこの最小距離は可能な限り小さくすべきであるが、この条件には画像内の拡散光が増加する欠点がある。このため、画像ＩＦ内の拡散光の許容可能な量と部分ハウジング９内の許容できる汚染との間の妥協点を見出す必要がある。
【００５３】
実験および計算結果から、この最小距離は部分ハウジング９の体積の大きさに応じて１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲とすべきことが示された。多くの実施形態では３ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。構造規則として、ビーム１０の部分体積Ｖ１の外面と各部分ハウジング９の内面との間の距離変動Ｄは上述の範囲内で選択する必要がある。その結果、部分ハウジング９の体積はビーム１０の部分体積Ｖ１に対して約１％〜３０％大きくなる。
【００５４】
上記では部分ハウジング９がビーム１０のどの部分体積Ｖ１にも適合するようにすることを推奨したが、これが当てはまるのは、画像の最も高い開口数ＮＡが達成されるように可能な最大の開口部を有する開口絞りを投影対物レンズ５に適用する場合である。
【００５５】
開口絞りを交換する可能性があり、したがってより小さい開口部を有する開口絞りに置き換える可能性がある場合は、上記で与えたビーム１０の部分体積Ｖ１の外面と各部分ハウジング９の内面との間の距離変動Ｄが大きくなり、上記の範囲または上記の体積比を上回る可能性がある。しかしながら、これらの場合も、本発明の部分ハウジング９は可能な最大の開口部を有する開口絞りと適合する限り適合性が肯定される。
【００５６】
更に、本発明によれば、少なくとも１つのすなわち第１の部分ハウジング９の形状は、第１の部分ハウジングが第１の部分ハウジングと鏡Ｍ１のような第１の光学素子の本体との間に間隙Ｇを残しながら第１の光学素子の少なくとも１つの反射面を取り囲むように、少なくとも１つのすなわち第１の光学素子８、Ｍ１の形状に適合する。間隙Ｇの幅は約０．５ｍｍ〜約５ｍｍ、または１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。この間隙Ｇの幅の範囲は、部分ハウジング９と光学素子Ｍ１の表面（すなわち本体）との間の最短距離から最大距離までの間隙Ｇの幅の変動を表す。このような間隙Ｇを図６に概略的に示してある。
【００５７】
図７ａは、図６に示した第１の部分体積Ｖ１を取り囲むように設計した第１の部分ハウジング９の概略斜視図である。図示の例示的な実施形態では、良好な近似における物体フィールドすなわちオブジェクトＯＦの形状は矩形である。無論、他の形状も可能である。更に、物体ＯＦを画像ＩＦに投影するビーム１０を点線で示してある。上述のとおり、部分ハウジング９はマスクＭと第１の鏡Ｍ１の間のビーム１０に適合する。ビーム１０の部分体積Ｖ１の外面と各部分ハウジング９の内面との間の距離変動Ｄも様々な場所に示してある。鏡Ｍ１と部分ハウジング９の間の間隙Ｇも示してある。更に、部分ハウジング９は、ビーム１０が部分ハウジング９の体積外に出ることを可能にする開口部７１を有する。一般に、第１の部分ハウジングは、ビーム１０の入口および／または出口として作用する少なくとも１つの開口部を備える。開口部７１の様子およびサイズは、投影対物レンズ５の光学設計に依存する。
【００５８】
本発明によれば、第１の部分ハウジング９は、少なくとも第１の光学素子すなわち第１の鏡Ｍ１を第１の取付け部８２によって完全に保持するように構築される。これについては図８の説明と併せて後で更に詳細に説明する。また、取付け部８２は少なくとも１つのアクチュエータ１６０を備えることができる。
【００５９】
更に、図７ｂは、図６に記載した第２の部分体積Ｖ２を取り囲むように構成した第２の部分ハウジング９’を示す。第２の部分ハウジング９’は、この場合もビーム１０の部分体積Ｖ２の外面と各部分ハウジング９’の内面との間の距離変動Ｄが上記で与えたパラメータ範囲に含まれるようにビーム１０、上記の各部分体積Ｖ２および第２の鏡Ｍ２を取り囲む。更に、第２の鏡Ｍ２と第２の部分ハウジング９’との間の間隙Ｇも示してある。
【００６０】
一般に、本発明によるＥＵＶ投影露光システムは、第２の部分ハウジング９’、すなわち付加的な部分ハウジングを備える。第２のすなわち付加的な部分ハウジングの形状は、ビーム１０自体の伝搬進路の一部に沿ったビーム１０の一部分の形状に適合する。また、この形状は、第２のすなわち付加的な部分ハウジング９’がビーム１０の一部の第２の付加的な部分体積Ｖ２を取り囲むように更なる光学素子Ｍ２の形状にも適合する。更に、第２のすなわち付加的な部分ハウジング９’は、第２のすなわち付加的な部分ハウジング９’と更なる光学素子Ｍ２の本体との間に間隙Ｇを残しながら更なる光学素子Ｍ２の少なくとも１つの反射面を取り囲む。また、第２のすなわち付加的な部分ハウジング９’は、少なくとも更なる光学素子Ｍ２を第２のすなわち付加的な取付け部８２によって完全に支持するように構築される。第２のすなわち付加的な取付け部は第１の取付け部の様々な実施形態に従って形成する。これについては図８と併せて後で更に詳細に説明する。第２のすなわち付加的な取付け部も第１の取付け部の様々な実施形態の組合せによって形成することができる。
【００６１】
必ずしもそうする必要はないが、第１の部分ハウジング９と第２の部分ハウジング９’は相対的に、例えばそれらをねじ継ぎ手によって互いに連結することができるように幾何学的に配置することが好ましい。連結後、これらの部分ハウジング９、９’は共に、やはり本発明によるビーム１０に適合するが２つの光学素子すなわち鏡Ｍ１、Ｍ２を備える新しい部分ハウジングを形成する。連結した第１および第２の部分ハウジング９、９’を図７ｃの斜視図に概略的に示してある。付加的な部分ハウジング９’’および９’’’は、図６に概略的に示したように第２のハウジング９’に連結することができる。
【００６２】
図６、図７ａ、図７ｂおよび図７ｃに関して説明したように光学アセンブリの各光学素子が本発明による部分ハウジングによって取り囲まれる場合、且つそれらのすべての部分ハウジングが互いに連結されている場合は、これらの部分ハウジングによってビーム１０およびその体積が取り囲まれるまたは大部分取り囲まれる。投影ビーム１０の少なくとも部分体積Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５をそれぞれ取り囲む部分ハウジングをこのように連結することにより、投影ビーム１０のためのハウジングを形成する。また、このハウジングは光学素子のためのフォースフレームすなわち支持構造体を形成する。これについては図８と併せて後で説明する。したがって、本発明によれば、本体をそれぞれ有する複数の光学素子を含む光学装置を備えたＥＵＶ投影露光システムも提供される。各本体は、物体を画像に投影するビームを伝達するための少なくとも１つの反射面を備える。この光学装置は更に、光学素子の各反射面から、ビームが光学素子の反射面に入射し且つ／または該反射面で反射される方向にそれぞれ延在するハウジングを備える。ハウジングの形状はビームの形状に適合する。また、ハウジングの形状は光学素子の形状にも適合する。この適合は、ハウジングがビームを１つ以上の各方向で取り囲み、且つハウジングと光学素子の本体との間に間隙を残しながら光学素子の少なくとも１つの反射面を取り囲むようなものとする。また、ハウジングは光学素子を各取付け部によって完全に支持するように構築される。上述のとおり、ハウジングは本発明の諸実施形態によればいくつかの部分ハウジングを備えることができるが、１つの部分から作製することもできる。
【００６３】
本発明による光学装置の付加的な実施形態は図６を見れば分かるだろう。部分体積Ｖ３およびＶ４は部分ハウジング９’’および９’’’によって取り囲まれる。しかしながら、これらの２つの部分ハウジングも１つの部分に形成することができ、その結果２つではなく１つの部分ハウジングを得ることができる。第１の部分ハウジングとして扱うことができるこのように形成した１つの部分ハウジング９’’、９’’’は、鏡Ｍ２（第１の鏡）およびＭ３（第２の鏡）のような２枚の鏡から延びる。
【００６４】
一般に、第１の部分ハウジングは、複数の光学素子のうちの少なくとも１つの付加的な第２の光学素子の少なくとも１つの反射面から、ビームが第２の光学素子の反射面に入射し且つ／または該反射面で反射される第２の方向に更に延在する。このような場合も、第１の部分ハウジングの形状は、第１の部分ハウジングがビームを第２の光学素子に関連する１つ以上の第２の方向でも取り囲むように、ビームの形状および第２の光学素子の形状に適合する。更に、第１の部分ハウジングは、第１の部分ハウジングと第２の光学素子の本体との間に間隙を残しながら第２の光学素子の少なくとも１つの反射面も取り囲む。
【００６５】
図７ａ、図７ｂおよび図７ｃから分かるように、部分ハウジング９、９’は必ずしも角柱状または円筒状であるとは限らない。一般に、部分ハウジングの形状は、例えば物体フィールドＯＦ内のほぼ矩形の断面からほぼ円形および／または楕円形の断面への変換を行うビーム１０の形状に従う。その後、断面は画像フィールドＩＦ内でほぼ矩形の断面に戻る。この変換の間、断面のサイズはビーム１０の伝搬進路に沿って変化する。
【００６６】
図８は、本発明の一実施形態をより詳細に示す概略図である。部分ハウジング９は鏡Ｍ１のような第１の光学素子８、Ｍ１を取り囲む。鏡Ｍ１は、部分ハウジング９と鏡Ｍ１の本体との間に間隙Ｇ、１００（図４も参照）が形成されるように部分ハウジング９によって取り囲まれる少なくとも１つの反射面８１を備える。好ましくは、代案としてまたは付加的に、間隙Ｇ、１００は部分ハウジング９と反射面８１との間に形成される。更に、本発明の実施形態によれば、第１の部分ハウジング９は、それ自体が少なくとも第１の光学素子８、Ｍ１を第１の取付け部８２によって完全に支持することができるような手法で構築される。つまり、第１の部分ハウジングは光学素子８、Ｍ１のための支持構造体すなわちフォースフレームを形成する。部分ハウジング９が光学素子８、Ｍ１を完全に支持（fully support）することができるという表現は、光学素子８、Ｍ１が部分ハウジング９のみによって保持され、その部分ハウジング９が光学素子８、Ｍ１の空間内の配置および／または配向に関わらず、つまり例えば光学素子８、Ｍ１が支柱等によって懸架および／または支持されているかどうかに関わらず、光学素子８、Ｍ１によって生み出されるすべての力およびモーメントをそれぞれ反作用力または反作用モーメントによって完全に補償することができることを意味する。このため、有利なことに、光学素子を保持する上で更なる支持構造体または保持構造体が必要とされない。
【００６７】
しかしながら、部分ハウジングが光学素子を完全に支持することができるという特徴は部分ハウジングにいくつかの要求を課す。
【００６８】
例えば、１つの要求は部分ハウジング９の機械的振動の最低固有振動数を一定の値よりも高くすることである。最低固有振動数は、（５０〜１００）Ｈｚ、（１００〜１５０）Ｈｚ、（１００〜２００）Ｈｚ、（１００〜３００）Ｈｚ、（２００〜４００）Ｈｚ、（２００〜５００）Ｈｚからなる群から選択される周波数帯に含まれることが好ましい。つまり、部分ハウジングが必要な固有振動数を有するには一定の剛性を有する必要がある。固有振動数は、第１の光学素子８、Ｍ１の少なくとも１つの自由度における作動および／または第１の光学素子８、Ｍ１の変形のために随意選択で部分ハウジング９、９０側に配置されるアクチュエータ１６０の帯域幅に依存する。
【００６９】
更に、部分ハウジング９、９０が２つ以上の光学素子Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を完全に支持し、それらの光学素子のうちの少なくとも１つを少なくとも１つのアクチュエータによって少なくとも１つの自由度で作動させることができ、且つ／または変形させることができる場合は、部分ハウジング９、９０の十分に高い最低固有振動数により２つ以上の光学素子Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の振動結合が回避される。
【００７０】
本発明の一実施形態では、第１の取付け部８２は１つ以上の磁場に基づく非接触取付け部として構築される。つまり、第１の光学素子８、Ｍ１は、この取付け部により部分ハウジング９、９０と直接の機械的接触なしに完全に支持される。かかる取付け部の例は、例えば取付け部８２および／または部分ハウジング９、９０が少なくとも１つのアクチュエータ１６０を備える場合である。このような場合、アクチュエータ１６０は磁気駆動ユニット、リニアモータ、ローレンツアクチュエータ、静電効果に基づくアクチュエータからなる群から選択される。代案としてまたは付加的に、第１の取付け部８２も第１の光学素子８、Ｍ１と機械的に接触する。かかる取付け部８２の例は、例えば取付け部８２および／または部分ハウジング９、９０が少なくとも１つのアクチュエータ１６０を備える場合である。そのような場合、アクチュエータ１６０は圧電効果および／または磁気歪み効果に基づく。
【００７１】
光学素子Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の反射面の汚染を低減するために、本発明の一実施形態では、図７ａおよび図８に概略的に示したように、第１の部分ハウジング９、９０のビーム１０を囲まない部分ハウジング９、９０の外面上にアクチュエータ１６０を配置することが好ましい。
【００７２】
更に、光学素子Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の反射面の汚染を低減するために、本発明の別の実施形態では、第１の光学素子８、Ｍ１のような光学素子の本体の表面の少なくとも２５％が、第１の部分ハウジング９、９’、９０、第１の光学素子８、Ｍ１の少なくとも１つの反射面、および第１の部分ハウジング９、９’、９０と第１の光学素子８、Ｍ１の本体との間の間隙１００、Ｇによって画定される体積の外側に配置される。この様子は図８で確認することができる。図８では、鏡８、Ｍ１の本体の非反射部分が、部分ハウジング９、光学素子８、Ｍ１の反射面８１、および部分ハウジング９と素子８、Ｍ１の本体との間の間隙１００、Ｇによって構成された部分体積Ｖ１の外側に配置されている。
【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７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年4月12日(2011.4.12)
【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】
光学装置を備えたＥＵＶ投影露光システム（１）であり、前記光学装置は、
・物体（ＯＦ）を画像（ＩＦ）に投影するビーム（１０）を伝達するための少なくとも１つの反射面を備えた本体をそれぞれ有する複数の光学素子（８、８’、８０、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）と、
・前記複数の光学素子（８、８’、８０、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）のうちの第１の光学素子（８、Ｍ１）の少なくとも１つの反射面から、前記ビーム（１０）が該第１の光学素子（８、Ｍ１）の該反射面に入射し且つ／または該反射面で反射される方向に延在する第１の部分ハウジング（９、９’、９０）とを備え、前記第１の部分ハウジング（８、Ｍ１）の形状は、前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）が前記ビーム（１０）を１つ以上の各方向で取り囲むとともに、前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）が前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）と前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の前記本体との間に間隙（１００、Ｇ）を残しながら前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の前記少なくとも１つの反射面を取り囲むように、前記ビーム（１０）の形状および前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の形状に適合し、
・前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）は少なくとも前記第１の光学素子（８、Ｍ１）を第１の取付け部で完全に支持するように構築され、
前記光学装置は、
・前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）から機械的にまたは機械的且つ熱的に分離された測定構造体（１１、１１０）を更に備え、前記測定構造体（１１、１１０）は前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）を少なくとも部分的に取り囲む、ＥＵＶ投影露光システム。
【請求項２】
前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）は、前記ビーム（１０）の入口および／または出口を形成する少なくとも１つの開口部（７１）を備える、請求項１に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項３】
前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）は更に、前記複数の光学素子のうちの少なくとも１つの付加的な第２の光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の少なくとも１つの反射面から、前記ビーム（１０）が該第２の光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の該反射面に入射し且つ／または該反射面で反射される第２の方向に延在し、前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）の形状は、前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）が前記ビーム（１０）を前記第２の光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）に関連する１つ以上の第２の方向でも取り囲むとともに、前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）が前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）と前記第２の光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の前記本体との間に間隙（１００、Ｇ）を残しながら前記第２の光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の前記少なくとも１つの反射面を取り囲むように、前記ビーム（１０）の形状および前記第２の光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の形状に適合する、請求項１または２に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項４】
前記第１の取付け部（８２）は１つ以上の磁場に基づく非接触取付け部である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項５】
前記第１の取付け部（８２）は前記第１の光学素子（８、Ｍ１）と機械的に接触する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項６】
前記部分ハウジング（９、９０）は、前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の少なくとも１つの自由度における作動および／または前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の変形のための少なくとも１つのアクチュエータ（１６０）を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのアクチュエータ（１６０）は、磁気駆動ユニット、リニアモータ、ローレンツアクチュエータ、圧電効果、磁気歪み効果または静電効果に基づくアクチュエータタイプからなる群から選択される、請求項６に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項８】
前記アクチュエータ（１６０）は、前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）の前記ビーム（１０）を囲まない前記部分ハウジング（９、９’、９０）の外面上に配置される、請求項６または７に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項９】
前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の前記本体の表面の少なくとも２５％は、前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）、前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の前記少なくとも１つの反射面、および前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）と前記第１の光学素子（８、Ｍ１）の前記本体との間の前記間隙（１００、Ｇ）によって画定される体積の外側にある、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項１０】
前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）は、（５０〜１００）Ｈｚ、（１００〜１５０）Ｈｚ、（１００〜２００）Ｈｚ、（１００〜３００）Ｈｚ、（２００〜４００）Ｈｚ、（２００〜５００）Ｈｚからなる群から選択される周波数帯における機械的振動の最低固有振動数を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項１１】
前記測定構造体（１１、１１０）および／または前記第１の部分ハウジング（９、９’、９０）および／または前記第１の光学素子（８、Ｍ１）は、少なくとも１つのセンサ（１２０）および／またはセンサの少なくとも１つの構成要素を備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項１２】
前記測定構造体（１１、１１０）は、１５０Ｈｚ超、３００Ｈｚ超、６００Ｈｚ超、１０００Ｈｚ超、１５００Ｈｚ超からなる群から選択される周波数帯における機械的振動の最低固有振動数を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項１３】
第２の部分ハウジング（９’）を備え、前記第２の部分ハウジング（９’）の形状は、前記第２の部分ハウジング（９’）が前記ビーム（１０）自体の伝搬進路の一部に沿った前記ビーム（１０）の一部分を取り囲むとともに、前記第２の部分ハウジング（９’）が前記第２の部分ハウジング（９’）と更なる光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の前記本体との間に間隙（１００、Ｇ）を残しながら前記更なる光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の前記少なくとも１つの反射面を取り囲むように、前記ビーム（１０）の前記一部分の形状および前記更なる光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の形状に適合し、
・前記第２の部分ハウジング（９’）は少なくとも前記更なる光学素子（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）を第２の取付け部によって完全に支持するように構築される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【請求項１４】
前記第２の取付け部は前記第１の取付け部（８２）と同様に形成される、請求項１３に記載のＥＵＶ投影露光システム。
【国際調査報告】
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