(57)【要約】本発明は、特にＥＵＶ投影露光装置において光学素子を取り付ける本発明による機構であって、光学素子に制御可能な力を加える少なくとも１つのアクチュエータ（３５０、４５０、５５０）であり、アクチュエータ（３５０、４５０、５５０）と光学素子との間にピン（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）の形態の機械的結合を、アクチュエータ（３５０、４５０、５５０）の駆動軸に対して横方向の剛性に対する上記機械的結合の軸方向の剛性の比が少なくとも１００であるよう具現したアクチュエータ（３５０、４５０、５５０）と、横方向のピン（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）の固有振動形態の減衰をもたらす少なくとも１つの減衰要素（１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０）とを備えた機構に関する。【選択図】図１
2014507015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にＥＵＶ投影露光装置において光学素子を取り付ける機構であって、
前記光学素子に制御可能な力を加える少なくとも１つのアクチュエータ（３５０、４５０、５５０）であり、
該アクチュエータ（３５０、４５０、５５０）と前記光学素子との間にピン（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）の形態の機械的結合を、前記アクチュエータ（３５０、４５０、５５０）の駆動軸に対して横方向の剛性に対する前記機械的結合の軸方向の剛性の比が少なくとも１００であるよう具現したアクチュエータ（３５０、４５０、５５０）と、
横方向の前記ピン（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）の固有振動形態の減衰をもたらす少なくとも１つの減衰要素（１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０）と
を備えた機構。
【請求項２】
請求項１に記載の機構において、前記減衰要素（１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０）は、前記固有振動形態の臨界減衰の少なくとも１％である減衰度を有することを特徴とする機構。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の機構において、前記減衰要素（１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０）を、ゴム、特にフッ素ゴム（ＦＫＭ）、フッ素系エラストマー、又はパーフルオロゴム（ＦＦＫＭ）を含む群に属する材料から製造したことを特徴とする機構。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の機構において、前記減衰要素（１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０）を、軸方向の前記ピン（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）の固有振動形態を少なくとも実質的に減衰させないよう配置し、軸方向のＬｅｈｒ減衰係数は、好ましくは１％以下であることを特徴とする機構。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の機構において、前記減衰要素（１３０、３３０）は、前記ピン（１１０、３１０）の外面上に配置され、好ましくは鍔状又はリング状に前記ピン（１１０、３１０）を囲むことを特徴とする機構。
【請求項６】
請求項５に記載の機構において、前記減衰要素（３３０）を、前記ピン（３１０）とさらに別のコンポーネント、特に前記ピン（３１０）を囲むスリーブ（３４０）との間に配置したことを特徴とする機構。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の機構において、前記減衰要素（４３０、５３０）を、前記アクチュエータ（３５０、５５０）上で支持されるよう配置したことを特徴とする機構。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の機構において、前記減衰要素（４３０、５３０）を、前記アクチュエータ（３５０、５５０）と固定構造（４６０、５６０）、特にアクチュエータハウジングとの間に配置したことを特徴とする機構。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の機構において、前記減衰要素（４３０、５３０、６３０）を、前記アクチュエータ（４５０、０５５０）の駆動軸に対する前記アクチュエータ（３５０、５５０）の横方向運動の減衰をもたらすよう配置したことを特徴とする機構。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の機構において、前記減衰要素（６３０）は、前記アクチュエータの駆動軸に対して軸方向の該アクチュエータ用のガイドを形成することを特徴とする機構。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の機構において、前記減衰要素（６３０）は、横方向の剛性を高める構造を有することを特徴とする機構。
【請求項１２】
請求項１１に記載の機構において、前記構造はビードを有することを特徴とする機構。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の機構において、前記減衰要素（１３０）を膜の形態で具現したことを特徴とする機構。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の機構において、前記ピン（１１０、２１０、３１０）は、少なくとも２つの自在継手（１２０、１２１、２２０、２２１、３２０、３２１）を有することを特徴とする機構。
【請求項１５】
請求項１４に記載の機構において、前記減衰要素（１３０、２３０、３３０）を、前記自在継手（１２０、１２１、２２０、２２１、３２０、３２１）の１つから前記ピン（１１０、２１０、３１０）の全長の５％未満、特に１％未満である距離に配置したことを特徴とする機構。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の機構において、前記自在継手の少なくとも１つ（２２１）は、前記減衰要素（２３０）を配置する切欠（２２１ａ）を有することを特徴とする機構。
【請求項１７】
請求項１６に記載の機構において、前記切欠（２２１ａ）は、前記自在継手（２２１）を貫通する貫通孔であることを特徴とする機構。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の機構において、前記光学素子はミラーであることを特徴とする機構。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の機構を備えたＥＵＶ投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にＥＵＶ投影露光装置において光学素子を取り付ける機構に関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、いずれも２０１１年２月１７日付けで出願された独国特許出願第１０  ２０１１  ００４  ２９９．７号及び米国仮出願第６１／４４３，８４３号の優先権を主張する。本願はさらに、いずれも２０１１年９月２０付けで出願された独国特許出願第１０  ２０１１  ０８２  ９９４．６号及び米国仮出願第６１／５３６，６５５号の優先権を主張する。これらの出願の内容を参照により本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００３】
マイクロリソグラフィは、例えば集積回路又はＬＣＤ等の微細構造コンポーネントの製造に用いられる。マイクロリソグラフィプロセスは、照明デバイス及び投影レンズを備えたいわゆる投影露光装置で実行される。この場合、照明デバイスにより照明されたマスク（レチクル）の像を、投影レンズにより、感光層（フォトレジスト）で被覆されて投影レンズの像平面に配置された基板（例えばシリコンウェハ）に投影することで、マスク構造を基板の感光コーティングに転写するようにする。
【０００４】
ＥＵＶ用（すなわち、１５ｎｍ未満の波長を有する電磁放射線用）の投影露光装置では、光透過性材料が利用可能でないことにより、ミラーを結像プロセス用の光学コンポーネントとして用いる。上記ミラーは、各ミラーの６自由度の（すなわち、３つの空間方向ｘ、ｙ、及びｚの変位に関する、また対応の軸を中心とした回転Ｒｘ、Ｒｙ、及びＲｚに関する）移動を可能にするために、例えばキャリアフレームに固定することができ、少なくとも部分的に操作可能であるよう設計することができる。それにより、例えば熱的影響が原因で投影露光装置の動作中に生じる光学特性の変化を例えば補償することが可能である。
【０００５】
特許文献１は、特に、ＥＵＶ投影露光装置の投影レンズにおいて、ミラー等の光学素子を最大６自由度で操作するために、各光学素子又は各ミラーを投影レンズのハウジングに対して動かすことができる少なくとも２つのローレンツアクチュエータ又は２つの能動駆動可動な運動スピンドルをそれぞれが有する３つのアクチュエータデバイスを用いることを開示している。
【０００６】
特許文献２は、特に、投影露光装置の光学素子に、摩擦により光学素子の振動エネルギーのエネルギー散逸を引き起こす少なくとも１つの付加的な素子を装着することを開示している。
【０００７】
アクチュエータの駆動力を光学素子に伝達するために、ロッド形コンポーネント又はピンを用い、これは特に、光学素子の（例えばミラーＭの）作動中の望ましくない寄生力及び寄生モーメントの分離を可能にするために合計６個のピン又はロッド１０〜６０のそれぞれが各端部に玉継手を有する既知のヘキサポッド機構（図７を参照）で行うことができる。
【０００８】
ベースプレート１と各ピン又はロッドとの間には、光学素子又はミラーＭに制御可能な力を加えるアクチュエータを設けることが可能である。リソグラフィ用途で通常必要とされる小さな作動距離（例えば、１０ミリメートル未満の範囲）の場合、自在継手の形態の固体継手の使用が、かかる玉継手の機能を実現するのに有意義であることが分かったが、これは、かかる固体継手が遊びもヒステリシスも伴わない無摩擦の挙動を実質的に示すからである。本願の意味の範囲内で、自在継手は、相互に直交した傾斜軸の向きを有する２つの傾斜継手（又は力線（force flux）に対して直列に接続した傾斜継手）を有する継手を意味すると理解すべきであり、当該自在継手は、特に共通のピボット点を有することができる。
【０００９】
特に、例えば図７からの機構におけるロッド形コンポーネント又はピンは（それに限定はしないが）が横方向の（すなわち、駆動軸に対して垂直な）分離の目的で各端部に２つの自在継手を有し得ることで、ピン又はロッドは、力又は運動の伝達に関して軸方向にのみ高い剛性を有する一方で他の全方向では低い剛性又は分離しかない。
【００１０】
図８は、かかるピン又はロッド８１０を単に概略的な図で示し、自在継手８２０、８２１のうち、それぞれ単純化のために板ばねの形態の個々の継手のみを示し、「８０１」は、例えばミラー等の光学素子を担持し且つアクチュエータ（図示せず）により作動されるプラットフォームを表す。図８ａ〜図８ｃにおいて、いずれの場合もばねによる「固定世界（fixed world）」へのピン８１０の連結の剛性を図示し、「８１５」で示す。
【００１１】
ピン８１０が適切な設計である場合に達成できるものとして、ピン及びアクチュエータマスからなる系の第１軸方向固有振動数を上回ると、ミラーの妨害固有振動数がフィルタリング又は抑制される。軸方向の特定の固有振動数がある場合、固有振動数のこの値を超える周波数での加振は、固有振動数のこの値と加振周波数の商の二乗に応じてミラーに減衰的に結合されるが、これは、アクチュエータマス及びピンからなる系が、それに対応する２次ローパスフィルタリングをもたらすからである。この共振に振幅拡大（amplitude magnification）が伴う場合でも、調整パラメータの適切な設計又は適切な位相の選択が行われれば、制御ループにおける安定化を得ることが可能である。
【００１２】
しかしながら、この場合、図８ｂ及び図８ｃに単に概略的に示すような望ましくない横共振が、上記数値例では通常約４００Ｈｚであり得る大幅に低い固有振動数を通常は有するという、さらなる問題が動作中に生じ得る。これらの横共振も同様に振幅拡大を伴い、このとき、上述の所望の軸共振を考慮するために利用可能な又は本来自由な調整パラメータがすでに規定されている状況により、特定の状況下では制御ループが不安定になるのを防止することが不可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２００５／０２６８０１号明細書
【特許文献２】米国特許出願第２００８／０２７８８２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、光学素子の位置決めを安定して、又はできる限り妨害的な影響のないよう制御することを可能にする、特にＥＵＶ投影露光装置における光学素子を取り付けるマウントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
特にＥＵＶ投影露光装置において光学素子を取り付ける本発明による機構は、
光学素子に制御可能な力を加える少なくとも１つのアクチュエータであり、
アクチュエータと光学素子との間にピンの形態の機械的結合を、上記アクチュエータの駆動軸に対して横方向の剛性に対する上記機械的結合の軸方向の剛性の比が少なくとも１００であるよう具現した
アクチュエータと、
横方向のピンの固有振動形態（natural vibration form：固有モード）の減衰をもたらす少なくとも１つの減衰要素と
を備える。
【００１６】
「横方向の剛性」は、アクチュエータの場所における横方向撓みに対する横力の比を意味し、「横力」はピン（ロッド）の駆動軸に対して垂直な力成分を表すと理解すべきである。
【００１７】
この場合、本発明は、アクチュエータの駆動方向に沿った力又は運動の伝達に関して軸方向にのみ高い剛性を有する一方で他の全方向では低い剛性（すなわち分離）しかないピンにより、光学素子をアクチュエータに連結することから始まる。
【００１８】
本発明は、特に、冒頭に記載した望ましくない横共振に関して、実際には軸振動挙動と比べて横振動挙動では比較的低い固有振動数を可能にしつつも、減衰により、横共振に関連した共振拡大が伝達関数で表される（manifested in the transmission function）のを防止するという概念に基づく。換言すれば、本発明による機構の動作中、本質的に望ましくない横方向の低い固有振動数が生じたままであるが、上記横共振の減衰により振幅拡大が行われなくなる。
【００１９】
この場合、本発明による減衰は、アクチュエータにより実現される光学素子の運動（例えば、ミラーの調整又は運動）が妨害されないよう実現する。さらに、本発明による減衰は、上述の横共振は減衰されるが冒頭に記載した所望の軸共振は減衰されないよう実現することが好ましい。したがって、本発明によれば、軸方向固有振動挙動を維持することが意図される。これは、ローパスフィルタ又は防振装置としてのピンの、軸共振により達成される同様に冒頭に記載した所望の効果が、当該ピンの軸方向振動挙動の減衰が小さいほどより一層効果的である一方で、軸方向減衰が大きいほどこのフィルタ効果がより一層悪くなるという考察に基づく。
【００２０】
一実施形態によれば、減衰要素は、上記横方向固有振動形態に関して臨界減衰（すなわち、非振動限界の場合（in the case of aperiodic limit case）の減衰。下記方程式（２）を参照）の少なくとも１％であるＬｅｈｒ減衰係数（Lehr's damping factor）を有する。
【００２１】
一実施形態によれば、減衰要素は、ゴム、例えばフッ素ゴム（ＦＫＭ）、フッ素系エラストマー、又はパーフルオロゴム（ＦＦＫＭ）を含む群に属する材料から製造する。
【００２２】
上記材料は、例えば、特に本件で想定されるマイクロリソグラフィの用途で用いるのに適している。さらに他の実施形態では、他の減衰ゴム材料を（他の用途において、特定の状況下で、例えばフッ素化シリコーンゴム、又はテトラフルオロエチレン／プロピレンゴム（ＦＥＰＭ）も）用いることも可能である。
【００２３】
一実施形態によれば、減衰要素を、軸方向のピンの固有振動形態を少なくとも実質的に減衰させないよう配置する。この場合、軸方向のＬｅｈｒ減衰係数は、好ましくは１％以下である。
【００２４】
一実施形態によれば、減衰要素は、ピンの外面上に配置され、好ましくは鍔状又はリング状にピンを囲む。
【００２５】
一実施形態によれば、減衰要素を、ピンの外面とさらに別のコンポーネント、特にピンを囲むスリーブとの間に配置する。
【００２６】
一実施形態によれば、減衰要素を、アクチュエータ上で支持されるよう配置する。減衰要素は、アクチュエータと固定構造、特にアクチュエータハウジングとの間に配置することができる。
【００２７】
この構成は、減衰要素が、所望の減衰効果に加えて、本機構において本質的に望ましくない特定の剛性も原理上は常に有するという状況を考慮に入れる限りは有利である。アクチュエータ上での減衰要素の支持、又はアクチュエータと固定構造、特にアクチュエータハウジングとの間の減衰要素の配置は、このとき、減衰要素に関連したさらに別の剛性が、例えばピンに存在する（自在）継手に導入され、そこからさらに光学素子に伝達されてそこで望ましくない変形を引き起こし、且つ／又は他のアクチュエータによるさらに他の（位置決め）力の付与を必要とし得るのを防止することができる。
【００２８】
そこで、光学素子又はミラーの撓みがピンの横方向運動も伴い得ることをさらに考慮に入れれば、横方向のピンの案内は無限剛性ではないので、アクチュエータ上での減衰要素の支持又はアクチュエータと固定構造、特にアクチュエータハウジングとの間の減衰要素の配置から、アクチュエータの駆動軸に対する減衰要素によるピンのこれらの横方向運動の減衰を得ることができる。
【００２９】
換言すれば、上述の実施形態は、本発明の前述の基本原理に加えて、第１に、減衰要素に必然的に関連した剛性が本機構の性能に（例えば、光学素子の変形の形態で)妨害的な影響を及ぼさないような方法又は場所で上記剛性を導入し、第２に、ピンの横方向運動の減衰を得るように、減衰要素を配置するというさらなる概念に従う。
【００３０】
一実施形態によれば、減衰要素を、アクチュエータの駆動軸に対して軸方向のアクチュエータ用のガイドを形成するよう構成する。このように、適切な場合は、例えば板ばねからなる二重ばね系の形態で構成されるような駆動方向に沿ったアクチュエータの直線案内の目的で通常は配置したガイド要素を、特に省くことが可能であり、これは、一方ではかかるガイド要素の機能と、他方では本発明による減衰要素の減衰効果とを、いわば１つのコンポーネントに、すなわち本発明による減衰要素に組み合わせることができるからである。この場合、減衰効果を適当な材料（特に、例えば減衰要素に用いる本発明によるゴム材料）により達成することができる一方で、ガイド効果は、減衰要素の適当な幾何学的形状から、アクチュエータの駆動軸に対して軸方向に比較的高いコンプライアンス及びアクチュエータの駆動軸に対して横方向に比較的高い剛性が得られることにより達成される。したがって、結果として、本発明による機構の構成の単純化を、説明した減衰要素の二重機能と付加的なガイド要素の省略とにより達成することができる。
【００３１】
特に上記概念を実現できる一実施形態によれば、減衰要素は、横方向の剛性を高める構造を有する。当該構造は、特に、ビード又は溝付きの凹部又は凸部を有し得る。横方向の剛性を高める構造がビードを有する基準は、特に、減衰要素がＵ字形プロファイルを有するリング形の幾何学的形状を有する構成、すなわちいわば減衰要素自体がビードを構成する構成も包含すると考えられることが意図される。
【００３２】
一実施形態によれば、減衰要素を膜の形態で具現する。
【００３３】
一実施形態によれば、ピンは少なくとも２つの自在継手を有する。
【００３４】
一実施形態によれば、減衰要素を、上記自在継手の１つからピンの全長の５％未満、特に１％未満である距離に配置する。
【００３５】
さらに、減衰要素を、ねじり剛性に対する減衰要素の寄与がピンにおける自在継手のねじり剛性の５０％以下、より詳細には３０％以下、より詳細には１０％以下であるよう配置することが好ましい。
【００３６】
一実施形態によれば、自在継手の少なくとも１つは、減衰要素を配置する切欠を有する。上記切欠は、特に、自在継手を貫通する貫通孔を有し得る。
【００３７】
本発明はさらに、本発明による機構を備えたＥＵＶ投影露光装置に関する。
【００３８】
本発明のさらに他の構成は、説明及び従属請求項から得ることができる。
【００３９】
添付図面に示す例示的な実施形態に基づいて、本発明を以下でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態を説明する基本概略図を示す。
【図２】本発明のさらに別の可能な実施形態を説明する概略図を示す。
【図３】本発明のさらに別の可能な実施形態を説明する概略図を示す。
【図４】本発明のさらに別の可能な実施形態を説明する概略図を示す。
【図５】本発明のさらに別の可能な実施形態を説明する概略図を示す。
【図６】本発明のさらに別の可能な実施形態を説明する概略図を示す。
【図７】本発明の可能な一用途を説明する既知のヘキサポッド構成の概略図を示す。
【図８】図８a〜ｃは、発明が取り組む問題を説明する概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、本発明の第１実施形態を説明する基本概略図を最初に示す。
【００４２】
図１は、例えばＥＵＶ投影露光装置等の光学系において任意の所望の方向に延び、能動制御可能な（図１に示さないアクチュエータが加えた）力をプラットフォーム１０１に加えるか又は伝達するよう働くピン１１０を示す。プラットフォーム１０１は、光学素子（図示せず）、例えばミラー、レンズ素子、又は任意の他の所望の光学素子を担持する。他の実施形態では、中間部品としてのプラットフォームを省いて、各光学素子を直接その場所に配置することも可能である。アクチュエータ（図示せず）は、例えばローレンツアクチュエータ、ピエゾアクチュエータ、又は任意の他の能動制御可能な力を伝達するデバイスであり得る。
【００４３】
本願の状況では、この場合、アクチュエータの駆動方向をいずれの場合もｚ方向として規定し、ｘ−ｙ平面は上記駆動方向に対して垂直に延びる。結果として、各アクチュエータそれぞれに、図１以降にそれぞれ示す独自の座標系を割り当て、ピン１１０は、関連のアクチュエータの駆動方向又はｚ方向に対して軸方向に延びる。
【００４４】
ピン１１０は、横方向の、すなわち駆動軸又はｚ軸に対して垂直な（すなわちｘ−ｙ平面内での）分離の目的で各端部に２つの自在継手１２０、１２１を有する。例示的な実施形態では（本発明を限定するものではないが）、自在継手１２０、１２１のそれぞれを、９０°ずれた板ばね要素によりそれぞれ形成し、より明確且つ単純な図示のために、それぞれ一方の板ばね要素のみを図１に示す。
【００４５】
自在継手１２０、１２１を設けたピン１１０により、各アクチュエータを該当の光学素子に連結した場合、機械要素の全体が、一方では駆動方向に比較的高い固有振動数を有し、それに対して他の自由度では適当なコンプライアンスを有することが達成される。換言すれば、軸（駆動）方向又はｚ方向でピン１１０に設定した剛性は比較的高いが、ピン１１０は、他の方向では非常に柔軟な挙動を有し、これは自在継手１２０、１２１が駆動方向又はｚ方向に関して横方向に非常に低い剛性しか有さないからである。
【００４６】
概して、固有振動数ｆを、以下の関係：
【数１】
2014507015.tif 000003
を用いて剛性ｋ（単位Ｎ／ｍ）に関連付け、式中、ｍは、大まかにばねと称することができるピンを用いて結合される質量を示す。約（０．１〜１）ｋｇの従来のアクチュエータ質量及びピン（ばね定数ｋ）の従来の剛性（弾性率）の場合、固有振動数はｚ方向に約１２００Ｈｚであり得る。この場合、周波数が１２００Ｈｚを超える加振が、加振周波数の逆数の二乗に応じて減衰的に（２次ローパスフィルタ）ミラー１０１に結合されるが、これは、アクチュエータ及びピン１１０からなる系がそれに対応するローパスフィルタリングをもたらすからである。固有振動数は、いずれの場合も特定のコントローラ概念に応じて適切に選択されるものとする。
【００４７】
冒頭に記載したような、動作中の望ましくない横共振に関連した問題を解決するために、又はかかる横共振に関連した共振拡大が伝達関数で表されるのを防止するために、図１に示す本発明による機構は、減衰要素１３０をさらに有する。当該減衰要素１３０は、それぞれが系パラメータである横方向の低い固有振動数を除去しないが、上記横共振で振幅拡大が行われなくなるという効果がある。
【００４８】
減衰要素１３０を製造する材料は、第１に十分な減衰特性を有し、第２に、例えばマイクロリソグラフィ投影露光装置での使用の場合に、通常与えられる真空条件下で、回避すべきシステム汚染に関して用いることができる。
【００４９】
減衰特性に関する限り、減衰要素は、横共振の方向で、臨界減衰の少なくとも１％である減衰度Ｄを有することが好ましい。減衰度は、それよりも大幅に高くてもよい。この場合、減衰度Ｄは、Ｌｅｈｒ減衰係数と称するものであると理解され、これは、１自由度を有する減衰調和振動子に関して、
【数２】
2014507015.tif 000004
として定義され、式中、ｄは減衰定数を示し、ｋはばね剛性を示し、ｍは質量を示す。
【００５０】
臨界減衰は、振動子が、いわゆる非振動限界の場合に、周期的に振動するのではなく最小限の時間で静止位置に戻るような減衰に相当する。
【００５１】
さらに、パラメータ「ｔａｎδ」を減衰要素の材料に関して定義することができ、上記パラメータは、剛性と減衰との比に対応し、複素剪断弾性率Ｇ＝Ｇ１＋ｉ＊Ｇ２の実部と虚部との比として定義され、すなわちｔａｎδ＝Ｇ１／Ｇ２である。ｔａｎδの好ましい値は、少なくとも０．４、好ましくは少なくとも０．５、より好ましくは少なくとも０．６である。
【００５２】
減衰要素１３０を製造するのに適した材料は、特に本件で想定されるようなマイクロリソグラフィでの用途では、例えばゴム、例えばフッ素ゴム（ＦＫＭ）、フッ素系エラストマー、又はパーフルオロゴム（ＦＦＫＭ）である。
【００５３】
図１における例示的な実施形態及び図２以降のさらに他の実施形態の両方で、減衰要素１３０をピン１１０及び自在継手１２０、１２１からなる機構にそれぞれ具現するか又は組み込んで、作動に必要な運動が妨害されないようにする。
【００５４】
図１によれば、減衰要素１３０は、ピン１１０の周りに鍔状に配置してピン１１０に（例えば接着結合により）固定した膜又はディスクとして具現する。代替的な実施形態（図示せず）では、減衰要素１３０を形成する膜は、ピン１１０を通って延びることもできる。
【００５５】
図１において選択した減衰要素１３０の配置により達成されるものとして、減衰要素１３０を形成する膜は、軸方向に比較的コンプライアンスが高く事実上減衰を引き起こさず、横方向に（すなわちｘ−ｙ平面内で）大きな減衰を行う。減衰要素１３０を形成する膜の寸法は、得るべき剛性に応じて、また材料に応じてそれぞれ選択し、寸法は、単なる例として、１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の幅、３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲の長さ、及び１ｍｍ〜５ｍｍの厚さを含み得る。
【００５６】
好ましくは、膜は、軸方向の膜剛性がアクチュエータ剛性の２０％未満であるよう設計する。さらに、減衰要素を、ねじり剛性に対する減衰要素の寄与がピンにおける自在継手のねじり剛性の５０％以下、より詳細には３０％以下、より詳細には１０％以下であるよう配置することが好ましい。
【００５７】
図１において、「固定世界」に対するピン１１０の連結の剛性をばねにより表し、「１１５」で示す。系全体（ピン及びピンの質量からなる）の所望のＬｅｈｒ減衰係数Ｄを得るために、膜の剛性を以下のように選択する：以下でおおよその説明をするように、ピンの横方向運動に対する膜の剛性ｋｇに関して、以下の関係：
【数３】
2014507015.tif 000005
が成り立ち、式中、ＤはＬｅｈｒ減衰係数（上述のように、臨界減衰の少なくとも１％の好ましい値を有する）又は横振動に対する所望の減衰を示し、ｋは横方向運動に対するピンの剛性を示し、ｔａｎδは減衰要素の使用材料の（すなわち各ゴムの）の損率を特定する（減衰要素の選択材料の材料定数として）すでに上述したパラメータを示す。
【００５８】
この場合の関係（３）は、横方向運動に対する膜の剛性ｋｇの値が横方向運動に対するピンの剛性ｋの値よりも大幅に小さい場合についての良好な近似を表す。
【００５９】
図１から分かるように、減衰要素１３０を形成する膜はさらに、ピン１１０のうちプラットフォーム１０１に面しない端部に位置する自在継手のすぐ近くに（すなわち、図１によれば、通常は鉛直方向に行う配置の場合に下側自在継手に相当する右側自在継手１２１に）直接配置する。この場合、当該自在継手１２１の付近の配置は、好ましくは、当該自在継手からの距離がピン１１０の全長の５％未満、より詳細には１％未満である配置を意味すると理解すべきである。特定の一実施形態では（本発明を限定するものではないが）、ピンの長さが５ｃｍ〜８ｃｍであるとすると、例えば減衰要素１３０と自在継手１２１との間の距離は、例えば１ｍｍ〜３ｍｍの範囲にあり得る。概して、減衰要素１３０を形成する膜は、自在継手１２１の継手作用を妨害することなくちょうど固定することができるほど自在継手１２１の非常に近くに配置できる。
【００６０】
減衰要素１３０を形成する膜を、ピン１１０のうちプラットフォーム１０１に面しない端部に、又はそこに位置する自在継手１２１のすぐ近くにこのように配置することには、プラットフォーム１０１又は当該プラットフォーム１０１が担持した光学素子（例えばミラー）を図１に示す座標系に対してｙ方向に動かそうとした場合に、左側（又は鉛直配置の場合の上側）自在継手１２０からごくわずかな付加的なモーメント又は復元力しか生じないという利点があり、これは、減衰要素１３０を形成する膜が（自在継手１２０の付近の膜の配置と比べて）プラットフォーム１０１が変位した場合にわずかにしか変形しないからである。むしろ、膜は、例示的な実施形態では、右側の配置により小さな程度にしか変形しない。これに対して、減衰要素１３０を形成する膜の減衰効果は、（図８ｂに示すような）横共振の場合に十分に発揮され、これは、このときプラットフォーム１０１の単独運動とは対照的に、相互に実質的に平行な撓みがピン１１０の両端部で起こることで、所望の減衰効果が減衰要素１３０を形成する膜により達成されるからである。結果として、図１における機構においてこうして達成されるものとして、減衰要素１３０は、プラットフォーム１０１及びピン１１０の「所望の」撓みを可能にし、「望ましくない」撓みの減衰のみをもたらす。
【００６１】
本発明のさらに別の実施形態を、図２ａ〜図２ｃを参照して以下で説明するが、実質的に機能的に同一の要素は、図１に対して「１００」を足した参照符号で示す。
【００６２】
図２ａに示す機構が図１からの機構と異なるのは、２つの自在継手の一方、すなわちピン１１０のうちプラットフォーム１０１に面しない端部に配置した自在継手２２１が、切欠２２１ａを有し、そこに好ましくは円筒形の幾何学的形状のプラグの形態の減衰要素２３０を収容したことである。図２ｂは、減衰要素２３０を挿入していない図を示し、図２ｃは、減衰要素２３０を挿入した図を示す。図２ａ〜図２ｃにおける特定の例示的な実施形態では、切欠２２１ａを、自在継手２２１を貫通する貫通孔として実現することで、図１からの板ばねのそれぞれを２つに分割するので、当該自在継手２２１は、図２ｂで最もよく分かるようにいわば４つの板ばね部を（図１におけるような２つの板ばねの代わりに）有する。図１及び図２ａと類似して、図２ｂ及び図２ｃも、自在継手２２１の２つの板ばね継手の一方のみをそれぞれ示し、他方はそれに対して９０°ずれて、又は交互になるよう（in an interleaved manner）配置する。
【００６３】
図２ｃによれば、切欠２２１ａに収容した減衰要素２３０を適当な取付部品２３５により挟み込み、減衰要素２３０は、自在継手２２１のピボット点でピン２１０の軸上の中心に配置することが好ましい。この中心配置により、この場合も回転運動が最小限にしか妨害されない。さらに、軸方向運動の間に減衰要素２３０がピン２１０と共に変位するので、かかる軸方向運動も妨害されない。さらに、第１軸方向固有振動形態も、この点で、より長い残りのピン部分が主に寄与するので妨害されない。これに対して、横共振（図８ｂに示す）の場合にも、プラグがこのとき剪断応力を受けてそれに従って高い減衰効果が起こるので、プラグにより形成した減衰要素２３０の減衰効果は十分に発揮される。
【００６４】
結果として、図２ａ〜図２ｃにおける機構でも、こうして達成されるものとして、減衰要素２３０がプラットフォーム２０１及びピン２１０の「所望の」運動又は撓みを可能にし、「望ましくない」撓み又は運動の減衰のみをもたらす。
【００６５】
本発明のさらに別の実施形態を図３を参照して以下で説明するが、実質的に機能的に同一の要素は、図１に対して「２００」を足した参照符号で示す。
【００６６】
図３に示す機構が図１及び図２ａ〜図２ｃからの機構と異なるのは、ここでは減衰要素をピン３１０上の（Ｏ）リングとして、正確にはピン３１０の側面とピン３１０を囲むスリーブ３４０との間に挟着で配置することである。上記スリーブは、例えば、ピン３１０の軸方向駆動用のモータ３５０を担持するコンポーネントであり得る。スリーブ３４０は、ピン３１０と共に動くので、スリーブ３４０とピン３１０との間には相対運動が生じない（減衰要素３３０の軸方向コンプライアンスも必要なくなる）。他の点に関しては、上述の実施形態のように、減衰要素３３０をピン３１０のうちプラットフォーム３０１に面しない端部に位置する自在継手３２１の付近に配置した場合、自在継手３２０の回転が妨害されない。さらに、第１軸方向固有振動形態も、この点で、より長い残りのピン部分が主に寄与するので妨害されない。
【００６７】
結果として、図３における機構でも、こうして達成されるものとして、減衰要素３３０がプラットフォーム３０１及びピン３１０の「所望の」運動又は撓みを可能にし、「望ましくない」撓み又は運動の減衰のみをもたらす。
【００６８】
本発明のさらに別の実施形態を、図４ａ及び図４ｂを参照して以下で説明するが、実質的に類似の又は機能的に同一の要素は、図１に対して「３００」を足した参照符号で示す。
【００６９】
図１〜図３を参照して上述した実施形態のように、図４ａ及び図４ｂは、１つのピンのみがアクチュエータと光学素子との間の機械的結合をもたらしている様子を示すが、当然ながら、６自由度の光学素子の作動の場合、合計６個のかかるピンを（例えば、ヘキサポッドとしての又は３つのバイポッドからなる機構で）設けることが可能である。
【００７０】
図４ａ及び図４ｂによる構成が図１〜図３からの構成と異なるのは、特に、図４ａ及び図４ｂによれば、減衰要素４３０をアクチュエータ４５０とアクチュエータハウジング４６０（「固定世界」を表す）又は固定構造との間に配置することにより、アクチュエータ４５０上で支持するよう配置することである。図４ａ及び図４ｂは、アクチュエータを鉛直方向又は駆動方向（図示の座標系におけるｚ方向に対応する）に案内するためのガイド要素４１１、４１２を同様に示す。当該ガイド要素４１１、４１２（図１〜図３に示す機構にも存在するが、簡単のために図示しない）は、ｚ方向の変位及びｚ軸を中心とした回転に関して自由であるアクチュエータ４５０の直線案内を得る機能を本質的に有し、例示的な実施形態では、適切に設計した板ばね（例えばピンの自在継手を実現するために同様に用いることができる板ばねと区別すべきである）からなる平行ばね系として構成することができる。アクチュエータの案内時に横方向撓みを有するロッドの固有モードの固有形態（eigenform of an eigenmode）を図４ｂに抽象的に示す。
【００７１】
図４ａ及び図４ｂから明らかなように、記載した実施形態によれば、減衰要素４３０の機械的連結を、アクチュエータ４５０と「固定世界」を表すアクチュエータハウジング４６０との間に同様に配置したガイド要素４１１、４１２の機械的連結と類似して行う。具体的には、減衰要素４３０を例えば膜として、ガイド要素４１１、４１２を形成する板ばねと平行な配置で組み込むことができる。しかしながら、この概念でも、本発明は減衰要素としての膜に限定されず、減衰要素の異なる幾何学的形状を（例えば、リング形又はストリップ形の幾何学的形状も）含む任意の他の適当な実現が可能である。さらに、材料、寸法設定、減衰特性等に関する減衰要素４３０の適切な特定の構成については、上述の実施形態に関連した対応の説明を参照されたい。
【００７２】
図４ａ及び図４ｂを参照して説明した構成は、例えば板ばねとして構成したガイド要素４１１、４１２が横方向（すなわち、図示の座標系におけるｚ方向に対して垂直な平面）を含め無限剛性ではなく、限られた横方向コンプライアンスに起因してアクチュエータ４５０の運動がｚ方向に対して垂直な平面内で又は横方向にも行われるという状況を考慮に入れたものである。減衰要素４３０の機械的連結がガイド要素４１１、４１２の機械的連結と類似して行われることにより、わずかとはいえこの望ましくない横方向運動をこのとき減衰することができ、これによりさらにピンの全体的振動の減衰が得られることが有利である。換言すれば、本発明による減衰要素４３０は、全体的振動に減衰をこのようにして導入するために、アクチュエータの駆動軸に対するピン４１０の横方向運動に目標通りに介入する。
【００７３】
さらに、図４ａ及び図４ｂに示す減衰要素４３０の配置により達成されるものとして、原理上は減衰要素４３０に固有の剛性があるにもかかわらず、減衰要素４３０を他の場所に位置決めするので、ピン４０１の自在継手（例えば、同様に板ばねにより実現した）にさらなる剛性が導入されない。結果として、上記自在継手の回転運動は妨害されず、光学素子への変形の導入又は妨害力及びアクチュエータ力の結合（coupling-in）が回避される。
【００７４】
図５は、図３と類似の概略図で、図４ａ及び図４ｂを参照して上述した原理の１つの可能な実現を示し、実質的に類似又は機能的に同一の要素は、図３に対して「２００」を足した参照符号で示す。図４ａ及び図４ｂを参照して説明した原理に従って、図５に示す構成が図３からの構成と異なるのは、特に、図５によれば、減衰要素５３０をアクチュエータ５５０とアクチュエータハウジング５６０（「固定世界」を表す）又は固定構造との間に配置することによりアクチュエータ５５０上で支持するよう配置することである。この場合、減衰要素５３０は、例えば（本発明を限定するものではないが）リング形に構成すること及び／又はアクチュエータ５５０を鍔状に囲むことができる。材料、寸法設定、減衰特性等に関する減衰要素５３０の適切な特定の構成については、上述の実施形態に関連した対応の説明を参照されたい。
【００７５】
本発明による減衰要素のさらに別の実施形態を、図６における単に概略的な図を参照して以下で説明する。
【００７６】
図６に斜視図で示すように、減衰要素６３０は、ここではＵ字形プロファイルを有するリング形の幾何学的形状（「ビード」に対応する）を有する。この幾何学的形状により、減衰要素６３０において、これは一方ではアクチュエータの駆動軸に対して軸方向に比較的高いコンプライアンスと、他方ではアクチュエータの駆動軸に対して横方向に比較的高い剛性とにつながり、その結果として、アクチュエータの駆動軸に対して軸方向にアクチュエータの直線案内が形成される。このように、適切な場合は、特にアクチュエータの駆動方向に沿ったその直線案内用の付加的なガイド要素を省くことが可能であり、これは、当該ガイド要素の機能を本発明による減衰要素６３０がすでに果たしているからである。減衰効果はさらに、適切な材料（特に、減衰要素に用いることができる本発明によるゴム材料）により達成することができる。本発明による機構の構成の大幅な単純化がその結果達成される。
【００７７】
本発明を具体的な実施形態に基づき説明したが、例えば個々の実施形態の特徴の組み合わせ及び／又は交換によって、多くの変形形態及び代替的な実施形態が当業者には明らかである。したがって、当業者にとっては、言うまでもなく、かかる変形形態及び代替的な実施形態は、本発明によって同時に包含され、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその等価物の意味の範囲内にのみ制限される。
【図１】
2014507015.tif 000006
【図２ａ】
2014507015.tif 000007
【図２ｂ】
2014507015.tif 000008
【図２ｃ】
2014507015.tif 000009
【図３】
2014507015.tif 000010
【図４ａ】
2014507015.tif 000011
【図４ｂ】
2014507015.tif 000012
【図５】
2014507015.tif 000013
【図６】
2014507015.tif 000014
【図７】
2014507015.tif 000015
【図８ａ）】
2014507015.tif 000016
【図８ｂ）】
2014507015.tif 000017
【図８ｃ）】
2014507015.tif 000018
【国際調査報告】
2014507015.tif 000019
2014507015.tif 000020