(57)【要約】      （修正有）【課題】レンズの自重による変形や、フランジ部の少々の傾斜や粗さなどによる支持のときの変動などを吸収し、且つ、光学素子の歪みやねじれを防ぎ、高精度に光学素子を素子保持体に保持することができる光学素子の保持装置を提供すること。【解決手段】保持平面（２ａ１，２ａ２）が設けられた光学素子（紫外線レンズ２）を素子保持体（レンズホルダ３）に保持手段６で保持させるようになっている。また、前記保持手段６は、球状部（１１ａ，１２ａ）に係合平面（１１ｂ，１２ｂ）を設けた保持部材（１１，１２）と、前記素子保持体（レンズホルダ３）側に設けられ且つ穴部（第１，第２係合穴７，１０）が設けられた支持部（第２段差面５，押さえ板８）とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持平面が設けられた光学素子を素子保持体に保持手段で保持させる光学素子保持装置において、
前記保持手段は、球状部に係合平面を設けた保持部材と、前記素子保持体側に設けられ且つ穴部が設けられた支持部とを有し、
前記光学素子の保持平面に前記保持部材の係合平面を当接させ、該保持部材の球状部を前記穴部に係合支持させることにより、光学素子を前記素子保持体に保持させることを特徴とする光学素子保持装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子保持装置において、前記支持部は前記素子保持体に固定された押さえ板であることを特徴とする光学素子保持装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光学素子保持装置において、前記支持部は前記素子保持体に設けられていることを特徴とする光学素子保持装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光学素子保持装置において、前記支持部は、前記素子保持体に設けられた支持面と、前記支持面を挟む位置に配設され且つ前記素子保持体に固定された押さえ板であると共に、前記保持平面は前記支持面に対向する第１保持平面と前記押さえ板に対向する第２保持平面であり、前記保持部材は前記光学素子を挟む位置で前記第１，第２保持平面に当接する第１，第２保持部材であることを特徴とする光学素子保持装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子保持装置において、
光学素子は、前記保持平面を有するフランジ部を周縁に備えた紫外線レンズであることを特徴とする光学素子保持装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学素子保持装置において、前記素子保持体は前記光学素子を内側に配設した環状のレンズホルダであることを特徴とする光学素子保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレンズ等の光学素子を素子保持体に保持させる光学素子保持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１〜５に示すように、投影露光装置、電子ビーム露光装置、電子ビーム描画装置、半導体検査装置などの紫外線光学装置において、蛍石（フッ化カルシウム、ＣａＦ２）や石英（二酸化珪素、ＳｉＯ２）などの組成からなる対物レンズを保持するレンズホルダ（レンズセル）が種々開発されてきた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、レンズのフランジ部の平面部に面（押え面ブロックの押え面、座面ブロックの座面）で接触し、押え面ブロックを支持する板バネ当接部により押え面ブロックを面（押え面ブロックの上端面、板バネの当接部、図５参照）で接触支持するようにして対物レンズを保持する構造が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、レンズのフランジをレンズ保持機構が挟持する構造が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、ボールが支持部材上面に点接触されて支持部材を支持し、プランジャーはプランジャー固定台に固定されて鏡筒の内周上のネジ穴に係合されて、同文献の行番号００１１に示すとおり、レンズ周辺部と支持部材の径方向の隙間には全周にわたって接着剤が充填され、レンズが支持部材に固定され保持する機構が開示されている。
【０００６】
また、特許文献４には、レンズのフランジの上側の平面部、下側の平面部に、各々押えばねの面、３点支持ピンの平面が当接し、押えばねの上端部は押えばね支持棒と固着されて、レンズを保持する構造が開示されている。
【０００７】
また、特許文献５には、図１、図２に示すように、対物レンズではない回折光学素子が球状の凸部材を介して点接触して支持され、鏡筒の支持部材に凸部材が面接触して支持されている構造が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２３６２４２号公報
【特許文献２】特開２００５−６２４３８号公報
【特許文献３】特開２００４−９３６６３号公報
【特許文献４】特許３５１４４３９号公報
【特許文献５】特許３０３１３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、フランジ（つば、出っ張り、凸部などに相当）付きの対物レンズを保持する場合、フランジの平面部を支持部の面で支持し支持部の他端部を面で支持したり接着剤で固定したりすると、レンズ自体にかなりの重量があるため、レンズが撓んだり、歪んだりしてしまい、このようなレンズの変形を逃がすために、若干の”あそび”を必要とする。また、フランジ部は、必ずしも正確な平面に加工されていないため、少々の傾斜や粗さがあるため（フランジ部の加工較差）、単にフランジの面に支持部の面で当接するだけでは、上記の少々の傾斜や粗さによる影響で、高精度にレンズを保持することができない。
【０００９】
また、フランジを球部材などの点接触で支持させたり、押えばね端部と３点支持ピンの端部のように、フランジ部の表側および裏側で支持する箇所が異なっていたりすると、対物レンズに内部応力が発生し、レンズの歪みやねじれなどの原因になり、超精密で高精度に数十〜数百ｎｍの深紫外線から紫外線までの露光光が正確に投影されず、マスクなどの転写物のパターンをウェハなどの被転写物に転写する場合にずれてしまい、超精密で高精度な転写作業を行うことができない。
【００１０】
そこで、本発明は、レンズの自重による変形や、フランジ部の少々の傾斜や粗さなどによる支持のときの変動などを吸収し、且つ、光学素子の歪みやねじれを防ぎ、高精度に光学素子を素子保持体に保持することができる光学素子の保持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するため、この発明は、保持平面が設けられた光学素子を素子保持体に保持手段で保持させる光学素子保持装置において、前記保持手段は、球状部に係合平面を設けた保持部材と、前記素子保持体側に設けられ且つ穴部が設けられた支持部とを有し、前記光学素子の保持平面に前記保持部材の係合平面を当接させ、該保持部材の球状部を前記穴部に係合支持させることにより、光学素子を前記素子保持体に保持させる光学素子保持装置としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上により、本発明は、レンズの自重による変形や、フランジ部の少々の傾斜や粗さなどによる支持のときの変動などを吸収し、且つ、光学素子の歪みやねじれを防ぎ、高精度に光学素子を素子保持体に保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、投影露光装置、電子ビーム露光装置、電子ビーム描画装置、半導体検査装置などの紫外線光学装置に用いられる対物レンズ組立体１の正面図である。また、図２は図１の要部拡大図、図３は図１のＡ１−Ａ１線に沿う断面図、図４は図３の部分拡大図である。
【００１５】
図１〜図４において、対物レンズ組立体１は、光学素子である紫外線レンズ（対物レンズ）２と、素子保持体であるレンズホルダ（レンズセル即ちレンズ鏡筒）３を有する。尚、図１は、紫外線レンズ２はレンズホルダ３内に３点支持した状体を示している。
＜紫外線レンズ２＞
また、紫外線レンズ２に用いられる透過紫外線は、例えば２５６ｎｍ程度の数ｎｍから数百ｎｍの帯域である。この帯域の紫外線を透過させる紫外線レンズ２は、蛍石（フッ化カルシウム、ＣａＦ２）や石英（二酸化珪素、ＳｉＯ２）などの組成からなり、かなりの重量を有する。
【００１６】
しかも、光学素子である紫外線レンズ２は、図１〜図５に示すように、周縁に環状のフランジ部（つば、出っ張り、凸部などと呼ばれている）２ａが被保持部として設けられている。このフランジ部（被保持部）２ａには、図３〜図５に示したように互いに反対側に位置する第１，第２保持平面２ａ１，２ａ２が設けられている。尚、この光学素子である紫外線レンズ２の周縁にフランジ部２ａを加工する際には、紫外線レンズ２の芯出しをしながら、周縁の研削加工が行われる。
＜レンズホルダ３＞
次に、紫外線レンズ２を保持するレンズホルダ３について説明する。この紫外線レンズ２を装着（保持）するレンズホルダ（レンズセル）３は真円に加工される。このレンズホルダ３には、図１〜図４（ａ）に示したように、大径孔部３ａ，中径孔部３ｂ，小径孔部３ｃが一端から順に連設されている。
【００１７】
しかも、大径孔部３ａと中径孔部３ｂとの間には環状の第１段差面（第１段差部）４が形成されている。また、図２，図４（ａ），図６に示したように、中径孔部３ｂと小径孔部３ｃとの間には第２段差面（第２段差部）５が支持面（支持部）として形成されている。
【００１８】
しかも、第１段差面４には、図６に示したように、周方向に１２０°の間隔をおいて３つ（複数）のネジ孔４ａが形成されていると共に、各ネジ孔４ａの両側に間隔をおいて回動規制ピン４ｂ，４ｂが植立固定されている（図８参照）。
【００１９】
そして、図１〜図４に示したように、レンズホルダ３内には紫外線レンズ２が配設され、レンズホルダ３の中径孔部３ｂには紫外線レンズ２のフランジ部２ａが嵌合されている。また、この紫外線レンズ２のフランジ部２ａは、図１に示したように周方向に１２０°の間隔をおいて配置された３つ（複数）の保持手段６によりレンズホルダ３に保持されている。
＜保持手段６＞
この保持手段６は、図３，図４（ａ），図６に示したように、第２段差面５に形成された第１係合穴７をレンズホルダ（素子保持体）３側の第１の支持部として有する。また、保持手段６は、第１段差面４に取り付けられる板バネ製（鋼板製）の押さえ板８をレンズホルダ（素子保持体）３側の第２の支持部として有する。
【００２０】
この押さえ板８の基部８ａには、図７に示したようにネジ挿通孔８ａ１と、このネジ挿通孔８ａ１の両側に設けられたピン挿通孔８ａ２，８ａ２を有する。このピン挿通孔８ａ２，８ａ２には図１，図２に示したように第１段差面４の回動規制ピン４ｂ，４ｂが挿通されている。また、ネジ挿通孔８ａ１に挿通した固定ネジ９を第１段差面４のネジ孔４ａに螺着することにより、押さえ板８の基部８ａが固定ネジ９で第１段差面４に固定されている。しかも、押さえ板８は基部８ａから紫外線レンズ２のフランジ部２ａ上に突出する押さえ板部８ｂを有し、押さえ板部８ｂの先端（自由端）部には第２係合穴１０が形成されている。
【００２１】
更に、保持手段６は、図３，図４（ｂ）に示したように、紫外線レンズ２の第１保持平面２ａ１とレンズホルダ３の第１段差面４との間に介装された第１保持部材１１と、紫外線レンズ２の第２保持平面２ａ２と押さえ板８の自由端部との間に介装された第２保持部材１２を有する。尚、この第１，第２保持部材１１，１２はフランジ部２ａを挟む位置に設けられている。
【００２２】
この第１保持部材１１は、図４（ｂ）に示したように、球状部１１ａと、この球状部１１ａに設けた係合平面１１ｂを有する。この球状部１１ａは第２段差面５に形成された第１係合穴７に係合させられ、係合平面１１ｂは紫外線レンズ２の第１保持平面２ａ１に当接係合させられている。
【００２３】
また、第２保持部材１２は、図４（ｂ）に示したように、球状部１２ａと、この球状部１２ａに設けた係合平面１２ｂを有する。この球状部１２ａは押さえ板８の第２係合穴１０に係合させられ、係合平面１２ｂは紫外線レンズ２の第２保持平面２ａ２に当接係合させられている。
【００２４】
しかも、押さえ板８は、自己のバネ力（弾性力）により第１保持部材１１，フランジ部２ａ及び第２保持部材１２を第２段差面５側との間に挟持させることにより、フランジ部２ａを第２段差面５に保持している。
【００２５】
これによって、フランジ部２ａの第１，第２保持平面２ａ１，２ａ２に少々の傾斜や粗さがあっても、レンズホルダ３の第２段差面５の第１係合穴７の部分において、第１の保持部材１１の球状部１１ａが回転することにより、紫外線レンズ２に内部応力を発生させることがなく、高精度に紫外線レンズ２を第２段差面５に保持することができる。
【００２６】
同様に、レンズホルダ３の第１段差面（第１段差部）４にネジ留めされた板バネ製の押さえ板８の第２係合穴１０の部分において、第１保持部材１２の球状部１２ａが回転することにより、フランジ部２ａの第２保持平面２ａ２に少々の傾斜や粗さがあっても、紫外線レンズ２にストレスが掛からず、高精度に紫外線レンズ２を第２段差面（第２段差部）５に保持することができる。
【００２７】
上述したように保持手段６は、図１に示すように、レンズホルダ３の内周縁に１２０°間隔で３点に設けられることから、紫外線レンズ２自体の重量による変形（撓み、歪み）があっても、上述したように、レンズホルダ３の第２段差面（第２段差部）５の第１係合穴７において第１保持部材１１の球状部１１ａが回転し、また、レンズホルダ３の第１段差面（第１段差部）４にネジ留めされた板バネ製の押さえ板８の第２係合穴１０において第２保持部材１２の球状部１２ａが回転することにより、紫外線レンズ２の変形を逃がすため、紫外線レンズ２にストレスが掛からず、高精度に紫外線レンズ２を第２段差面５保持することができる。このように球状部１１ａ，１２ａの回転により、いわば紫外線レンズ２の変形の”あそび”になっており、紫外線レンズ２の変形を吸収することになる。
【００２８】
以上説明したように、この発明の実施の形態の光学素子保持装置は、保持平面（２ａ１，２ａ２）が設けられた光学素子（紫外線レンズ２）を素子保持体（レンズホルダ３）に保持手段６で保持させるようになっている。また、前記保持手段６は、球状部（１１ａ，１２ａ）に係合平面（１１ｂ，１２ｂ）を設けた保持部材（第１，第２保持部材１１，１２）と、前記素子保持体（レンズホルダ３）側に設けられ且つ穴部（第１，第２係合穴７，１０）が設けられた支持部（第２段差面５，押さえ板８）とを有する。しかも、前記光学素子（紫外線レンズ２）の保持平面（第１，第２保持平面２ａ１，２ａ２）に前記保持部材（第１，第２保持部材１１，１２）の係合平面（１１ｂ，１２ｂ）を当接させ、該保持部材（第１，第２保持部材１１，１２）の球状部（１１ａ，１２ａ）を前記穴部（第１，第２係合穴７，１０）に係合支持させることにより、光学素子（紫外線レンズ２）を前記素子保持体（レンズホルダ３）に保持させている。
【００２９】
この構成によれば、光学素子である紫外線用レンズ２を素子保持体（レンズホルダ３）に支持（保持）するときに、接着剤、ボルトなどを用いずに保持することができる。また、光学素子（紫外線レンズ２）の保持平面（第１，第２保持平面２ａ１，２ａ２）に保持部材（第１，第２保持部材１１，１２）の係合平面（１１ｂ，１２ｂ）が当接するとともに、保持部材（第１，第２保持部材１１，１２）の球状部（１１ａ，１２ａ）を支持部（第２段差面５、押さえ板８）の穴部（第１，第２係合穴７，１０）で線状に支持している。これにより、光学素子（紫外線レンズ２）の自重による変形や、光学素子（紫外線レンズ２）の保持平面（第１，第２保持平面２ａ１，２ａ２）の少々の傾斜や粗さなどによる支持のときの変動などを吸収できる。しかも、保持平面（第１，第２保持平面２ａ１，２ａ２）を水平にし、光学素子（紫外線レンズ２）の素子保持体（レンズホルダ３）への支持箇所を鉛直軸上に配置したときの、光学素子（紫外線レンズ２）の自重や保持による歪みやねじれを防ぎ、高精度に光学素子（紫外線レンズ２）を素子保持体（レンズホルダ３）に保持することができる。
【００３０】
また、この発明の実施の形態の光学素子保持装置において、前記支持部は前記素子保持体（レンズホルダ３）に固定された押さえ板８である。
【００３１】
この構成によれば、光学素子である紫外線レンズ２を素子保持体（レンズホルダ３）に支持（保持）するときに、接着剤、ボルトなどを用いずに保持することができる。また、光学素子（紫外線レンズ２）の保持平面（第２保持平面２ａ２）に保持部材（１２）の係合平面（１２ｂ）が当接するとともに、保持部材（１２）の球状部（１２ａ）を支持部（押さえ板８）の穴部（第２係合穴１０）で線状に支持することで、光学素子（紫外線レンズ２）の自重による変形や、光学素子（紫外線レンズ２）の保持平面（第２保持平面２ａ２）の少々の傾斜や粗さなどによる支持のときの変動などを吸収し、かつ保持平面（第２保持平面２ａ２）での支持箇所を鉛直軸上にして光学素子（紫外線レンズ２）の歪みやねじれを防ぎ、高精度に光学素子（紫外線レンズ２）を素子保持体（レンズホルダ３）に保持することができる。
【００３２】
また、この発明の実施の形態の光学素子保持装置において、前記支持部（第２段差面５）は前記素子保持体（レンズホルダ３）に設けられている。
【００３３】
この構成によれば、光学素子である紫外線用レンズ２を素子保持体（レンズホルダ３）に支持（保持）するときに、接着剤、ボルトなどを用いずに保持するとともに、光学素子（紫外線レンズ２）の保持平面（第１保持平面２ａ１）に保持部材（第１保持部材１１）の係合平面（１１ｂ）が当接するとともに、保持部材（第１保持部材１１）の球状部（１１ａ）を支持部（第２段差面５）の穴部（第１係合穴７）で線状に支持している。これにより、光学素子（紫外線レンズ２）の自重による変形や、光学素子（紫外線レンズ２）の保持平面（第１保持平面２ａ１）の少々の傾斜や粗さなどによる支持のときの変動などを吸収できる。しかも、保持平面（第１保持平面２ａ１）を水平にし、光学素子（紫外線レンズ２）の素子保持体（レンズホルダ３）への支持箇所を鉛直軸上に配置したときの、光学素子（紫外線レンズ２）の自重や保持による歪みやねじれを防ぎ、高精度に光学素子（紫外線レンズ２）を素子保持体（レンズホルダ３）に保持することができる。
【００３４】
また、この発明の実施の形態の光学素子保持装置において、前記支持部は、前記素子保持体（レンズホルダ３）に設けられた支持面（第２段差面５）と、前記支持面（第２段差面５）を挟む位置に配設され且つ前記素子保持体（レンズホルダ３）に固定された押さえ板８である。また、前記保持平面は前記支持面（第２段差面５）に対向する第１保持平面２ａ１と前記押さえ板８に対向する第２保持平面２ａ２である。更に、前記保持部材は前記光学素子（紫外線レンズ２）を挟む位置で前記第１，第２保持平面２ａ１，２ａ２に当接する第１，第２保持部材１１，１２である。
【００３５】
この構成によれば、光学素子である紫外線用レンズ２を素子保持体（レンズホルダ３）に支持（保持）するときに、接着剤、ボルトなどを用いずに保持することができる。また、光学素子（紫外線レンズ２）の第１，第２保持平面２ａ１，２ａ２に第１，第２保持部材１１，１２の係合平面１１ｂ，１２ｂが当接するとともに、第１保持部材１１の球状部１１ａを支持面（第２段差面５）の穴部（第１係合穴７）で線状に支持し、第２保持部材１２の球状部１２ａを押さえ板８の穴部（第２係合穴１０）で線状に支持することができる。これにより、紫外線レンズ２の自重による変形や、紫外線レンズ２の第１，第２保持平面２ａ１，２ａ２の少々の傾斜や粗さなどによる支持のときの変動などを吸収できる。しかも、第１，第２保持平面２ａ１，２ａ２を水平にし、光学素子（紫外線レンズ２）の素子保持体（レンズホルダ３）への支持箇所を鉛直軸上に配置したときの、光学素子（紫外線レンズ２）の自重や保持による歪みやねじれを防ぎ、高精度に光学素子（紫外線レンズ２）を素子保持体（レンズホルダ３）に保持することができる。
【００３６】
また、この発明の実施の形態の光学素子保持装置において、光学素子は、前記保持平面を有するフランジ部を周縁に備えた紫外線レンズ２である。
【００３７】
また、この発明の実施の形態の光学素子保持装置において、前記素子保持体は前記光学素子を内側に配設した環状のレンズホルダ３である。
【００３８】
なお、本発明は、投影露光装置、電子ビーム露光装置、電子ビーム描画装置、半導体検査装置などの紫外線光学装置の対物レンズを保持するレンズホルダ（レンズセル）の構造に用いているが、これに限定されず、宇宙空間で用いられる光学装置のレンズホルダ（レンズセル）の構造などにも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明に係る光学素子保持装置の正面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図１Ａ１−Ａ１線に沿う断面図である。
【図４】（ａ）は図３の要部拡大図、（ｂ）は（ａ）の更に拡大説明図である。
【図５】図２の紫外線レンズの周縁部の部分拡大図である。
【図６】図１の紫外線レンズ及び保持手段を除いたレンズホルダの正面図である。
【図７】図１の押さえ板の平面図である。
【図８】図６のＡ２−Ａ２線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・対物レンズ
２・・・紫外線レンズ（光学素子）
２ａ１・・・第１保持面
２ａ２・・・第２保持面
３・・・レンズホルダ（素子保持体）
５・・・第２係合面（支持面、支持部）
６・・・保持手段
７・・・第１係合穴（穴部）
１０・・・第２係合穴（穴部）
１１・・・第１の保持部材
１１ａ・・・球状部
１１ｂ・・・係合平面
１２・・・第２の保持部材
１２ａ・・・球状部
１２ｂ・・・係合平面
【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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