(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを取り付けるための構造体であって、
レンズセル部材であって、該部材の周上でレンズを保持することができるレンズセル部材と、
レンズセル部材に取り付けられた複数の半径方向屈曲マウントであって、各々が、半径方向屈曲マウントの両端部から延在する１組の屈曲部と、レンズ外周部を載置するために半径方向屈曲マウントに取り付けられた受座とを含み、かつ該１組の屈曲部の端部がレンズセル部材に固定され、半径方向において低い剛性かつ軸方向において高い剛性を有する半径方向屈曲マウントと、
隣り合う半径方向屈曲マウントの間に配置された複数のソフトマウントであって、各々が、レンズ外周部に接触してレンズの重量の少なくとも一部を支持する弾性支持部を含む複数のソフトマウントとを含む、レンズ取付構造体。
【請求項２】
上記ソフトマウントが、レンズの重量の一部をその末端部にて弾性的に支持するカンチレバー板部材を含む請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
上記ソフトマウントが、レンズの重量の一部をその末端部にて弾性的に支持するばね部材を含む請求項１に記載の構造体。
【請求項４】
上記ソフトマウントが可撓性構造体を含み、該可撓性構造体が、レンズ外周部を支持し、かつ、レンズを、レンズの半径方向において実質的に拘束しない請求項１に記載の構造体。
【請求項５】
前記可撓性構造体が、レンズの重量の少なくとも一部を支持するための少なくとも１つのばね部材を含む請求項４に記載の構造体。
【請求項６】
前記可撓性構造体が、レンズの重量の少なくとも一部を支持するための少なくとも１つのカンチレバー板を含む請求項４に記載の構造体。
【請求項７】
各受座は、半径方向屈曲マウントの中心点から、レンズが屈曲部の平面の位置にて受座に支持されるように延在し、それにより、レンズの軸方向の移動が半径方向屈曲マウントに反作用をもたらさない請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項８】
半径方向屈曲マウントが、レンズを受座上に弾性的に締め付けるための、半径方向屈曲マウント上に取り付けられたばね組立体を含む請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項９】
前記複数の半径方向屈曲マウントは、前記レンズセル部材と一体的に形成される請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１０】
パターンを基板上に写す露光装置であって、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のレンズ取付構造体を含む露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、レンズ取付構造体に関し、特に、重力および温度因子によるレンズの歪み（ディストーション）を最小限にするための、レンズ周囲に準運動学的に分散されたレンズ取付組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
光学レンズシステムの設計者は、多くの用途のための、例えば、半導体装置を製造するための半導体リソグラフィーに用られる、より強力でより正確な、そしてそれゆえにより精巧なシステムを発展させている。これらのレンズシステムは、非常に精密でなければならず、また、システムを組立、保存および搬送する間の、そしてさらに、レンズシステムを動作する間の、温度変化と、個々のレンズおよびレンズ組立体の両方にかかる重力の作用とによる個々のレンズの歪みを最小限にしなければならない。
【０００３】
各レンズは、典型的にはレンズセルに取り付けられる。レンズセルは、個々のレンズを均一に支持し、かつ、システムの組立中に生じる機械的な問題と、温度変化により生じることがある機械的な問題とを最小限にするように設計されている。一般に、各レンズは、レンズを環状に支持する独立したレンズセルに取り付けられる。レンズは様々な方法で取り付けられることができ、例えば、クランプ、クリップ、ねじなどの機械的要素を、単独でまたは組み合わせて、あるいは保持リングもしくはエポキシなどの接着剤を用いることにより取り付けられることができる。取り付け要素により生じる応力、重力、そして特に、温度変化によるレンズ及びセルの伸張および収縮により生じる応力および歪みは、光学特性と、それによりレンズシステムの動作とに重大な影響を与えることになる。
【０００４】
これらの望ましくない影響は、レンズシステムを形成するために複数のレンズセルを互いに積み重ねて載置することにより増幅される。１０〜２０の個々のセルを含むことができるレンズセルが、一般にレンズバレル（鏡筒）組立体中で、一体的に組み合わされる。組立体は、レンズの各々を正確に位置合わせおよび位置決めし、かつ軸方向および半径方向の両方において厳密な許容差範囲内で適切な光学的位置合わせを維持しなければならない。レンズを個々にセル内に取り付けて、次いで個々のレンズの光学面への影響を最小限にしつつ、セルをレンズシステムに正確に組み付けることができることが好ましい。
【０００５】
先に述べたように、半導体リソグラフィ装置において用いられる個々のレンズおよびレンズ取付構造体に対する応力および歪みを最小限にすることが特に望ましい。かかる装置は、集積回路における極めて小さい特徴寸法の構造体をフォトリソグラフィにより形成するために用いられる。これらの特徴寸法は１ミクロン未満にまで縮小され続けて、現在は、一般に、数分の１ミクロンである。したがって、これらのレンズシステムのレンズにおいては、非常に小さい歪みでさえも、かかる精密な用途における重大な精度／位置合わせの問題をもたらすことになる。
【０００６】
レンズをレンズセル内に取り付け次いでレンズバレル組立体に組み込むための構造体の例が、バサイヒ(Bacihi)に付与された米国特許第４，７３３，９４５号に開示されている。バサイヒは、レンズをセルに、セル内に形成されたカンチレバータイプの屈曲部の上に配置された３つの受座地点にて接着している。セルおよびレンズは温度変化によって互いに伸張および収縮するため、カンチレバー屈曲部は、曲がるようにされており、それによりレンズが機械的応力により歪曲しない。しかし、ある用途に関しては、バサイヒの構造体は幾つかの欠点を有する。第１に、バサイヒのレンズは、セルにより、セル周上の３つの位置にて載置（マウント）および支持されているため、レンズが重力によりマウント地点間で撓むことがある。撓みの問題は、バサイヒの構造体にさらなる受座を追加することにより解決され得るであろうが、このような受座を追加することにより、それに付随する問題が生じ得る。例えば、さらなる受座を追加することは、光学軸方向においてレンズを過度に拘束することになり得る。また、機械加工が不完全であることより、レンズ受座が同一平面上にないことがあり、これが、また機械的応力およびレンズの歪曲をもたらすことがある。
【０００７】
バサイヒの設計が有し得る別の欠点は、カンチレバータイプの屈曲部が、光学軸方向の荷重によるねじり応力を受けることである。これは、レンズ受座の光学軸方向の剛性を減少させ、それにより、屈曲部の固有振動数を減少させる。もし固有振動数が低すぎると、それは、レンズの望ましくない振動と、それによりレンズシステムの光学特性の歪みとを増大させることになり得る。カンチレバー屈曲部もまた非対称の形状を有し、これが、屈曲部が曲がるときにレンズに幾分かの回転トルクを生じさせることになる。
【０００８】
幾つかの従来の設計は、機械式受座を用いずに接着剤によりレンズに取り付けられた３つ以上の半径方向屈曲部を用いている。これは、先に論じた、機械加工の許容差がもたらす誤差を実質的に排除するが、これらの設計は、なお、不均等な加熱の影響に敏感であり、また、セルの歪みをレンズに直接伝達する。
【０００９】
屈曲構造体に用いられた従来の機械式締め付け設計は、レンズの半径方向の可撓性を抑制する。接着剤が用いられる場合には、ガス抜き、長期間の安定性、硬化中の収縮および配置安定性、硬化時間が長いことによる長い組立時間、ならびに、分解、調整および再組立中の困難性に関する問題が生じることになる。
【００１０】
したがって、レンズをレンズの周囲に分散されたレンズ支持体を用いて、セル内に運動学的または準運動学的に取り付け、歪みの量を最小限にし、かつ、レンズ取付構造体による過度の拘束、取り付けられたレンズにおける重力の作用、温度変化により生じる応力を回避することを達成することが望ましい。
【００１１】
本発明の第１の態様に従えば、レンズを取り付けるための構造体であってレンズセル部材であって、該部材の周上でレンズを保持することができるレンズセル部材と、レンズセル部材に取り付けられた複数の半径方向屈曲マウントであって、各々が、半径方向屈曲マウントの両端部から延在する１組の屈曲部と、レンズ外周部を載置するために半径方向屈曲マウントに取り付けられた受座とを含み、かつ該１組の屈曲部の端部がレンズセル部材に固定され、半径方向において低い剛性かつ軸方向において高い剛性を有する半径方向屈曲マウントと、隣り合う半径方向屈曲マウントの間に配置された複数のソフトマウントであって、各々が、レンズ外周部に接触してレンズの重量の少なくとも一部を支持する弾性支持部を含む複数のソフトマウントとを含む、レンズ取付構造体が提供される。
【００１２】
本発明のレンズ取付構造体は、重力および温度因子によるレンズの歪みを最小限にするための、支持体がレンズ周方向に分散された準運動学的なレンズ取付組立体である。レンズ取付組立体は、レンズをその中に取り付けるためのセルを含む。次いで、複数のセルが互いに組み合わされて、レンズシステムまたはレンズバレル組立体を形成する。各セルは、セル内に形成された半径方向屈曲支持体に取り付けられた受座の組を含む。屈曲部は、温度変化によりレンズおよびセルが異なるように伸張および収縮することを許容し、かつ、レンズ要素にかかる力と、それによるレンズ要素の歪みとを最小限にする。温度変化が均一である間は、レンズの中心はセルに対して移動しない。受座は各半径方向屈曲マウントに取り付けられて、重力、レンズとセルの異なる伸張または振動による、屈曲部におけるねじりモーメントまたは曲げモーメントを防止する。
【００１３】
レンズは、好ましくは、レンズの周りに均等に間隔をあけて配置された３つの取り付け受座を有する。受座は、レンズの面の輪郭（例えば、平面、円錐面、球面など）に整合するように機械加工される。各受座の寸法は、最小化されて、係合しない面の過度の拘束作用を、レンズ材料の許容可能な接触圧力を超えることなく低減する。あるいは、レンズ材料が接触応力に耐えることができるならば、受座において点接触が用いられて（例えば、球面レンズ上の平坦な受座、または、平坦なレンズ面上の凸状の受座）、過度の拘束の可能性をさらに低減し得る。
【００１４】
セルは、また、レンズを過度に拘束することなく重力荷重をさらに分散させるために、受座の他にソフトマウントの組を含むことができる。ソフトマウントは、好ましくは、レンズ周囲にて半径方向屈曲マウントの間に均等に間隔をあけて配置される。ソフトマウントは、高度の可撓性を有し、レンズの側部を支持して重力の作用に抗する。各ソフトマウントは、レンズに対して加えられる力が、受座およびソフトマウントの総数により分散されるレンズの総重量に等しいように、予め荷重がかけられている。これは、レンズの重量が全ての受座およびソフトマウントにより均等に支持されることを保証する。
【００１５】
温度変化によりレンズがセルに対して伸張および収縮するとき、接線方向屈曲マウントは、レンズに機械的歪曲を生じさせる高い荷重を受けないように半径方向に曲がる。各レンズは、関連する各半径方向屈曲マウントの受座に取り付けられる。受座は、力、例えば重力または機械的振動によるねじりモーメントが屈曲部に実質的にもたらされないように配置されている。レンズ受座は、半径方向の伸張によるねじりモーメントが屈曲部にもたらされないように半径方向屈曲マウントの実質的に中央に配置される。屈曲部は、異なる伸張によるレンズの回転を防止する接線方向屈曲構造を有する。
【００１６】
レンズは、屈曲マウントの半径方向の弾性に影響を与えずにレンズ受座に締め付けられる。一具体例において、可撓性のクランプがレンズを各受座に付勢する。このクランプが可撓性であるため、レンズをセル受座に対して締め付ける締付け力は、機械加工許容差、組立技術および温度変化に対して比較的影響されない。可撓性クランプは、また、レンズにおける半径方向または接線方向の力またはモーメントを最小限にする。この機械的締付けは、また、接着剤を塗布しあるいは接着剤による結合を破壊することなくセルを繰り返し組立および分解することを可能にする。
【００１７】
本発明により以下のさらなる態様の組立て体及び方法が提供される。本発明の第２の態様に従えば、レンズを取り付けるための構造体であって、
レンズを保持することができるレンズセル部材と、
レンズセル部材と一体的に形成された複数の半径方向屈曲マウントであって、各々が、レンズを取り付けるために半径方向屈曲マウント上に形成された受座と、半径方向屈曲マウントの両端部から延在する１組の屈曲部とを含む複数の半径方向屈曲マウントと、
半径方向屈曲マウントの各々の上に取り付けられるばね組立体であって、各々が、レンズを受座上に固定するための弾性クランプを含むばね組立体とを含み、
上記屈曲部は、半径方向屈曲マウントが半径方向に曲がって、温度変化によるレンズセル部材の伸張または収縮に適合することを可能にするレンズ取付構造体が提供される。
【００１８】
本発明の第３の態様に従えば、レンズを取り付けるための構造体であって、
レンズを保持することができるレンズセル部材と、
レンズの重量の少なくとも一部を支持するための複数のソフトマウントであって、ソフトマウントが光学軸方向において位置ずれを生じることに対して構造体が実質的に影響されないように光学軸方向に撓む複数のソフトマウントとを含むレンズ取付構造体が提供される。
【００１９】
本発明の第４の態様に従えば、レンズを保持するための構造体を組み立てるための方法であって、前記構造体が、セル部材と、セル部材に連結された半径方向屈曲マウントと、半径方向屈曲マウント上に形成された受座と、半径方向屈曲マウント上に取り付けられた締付組立体とを含み、半径方向屈曲マウントが、抗トルク工具と係合するための特性を含み、
締付組立体を、半径方向屈曲マウントに、少なくとも１つのねじ付き部材を回転させ、締付組立体を通して半径方向屈曲マウントにねじ込むことにより取り付けることと、
抗トルク工具を半径方向屈曲マウントに係合させ、同時に、前記ねじ付き部材を回転させることによりトルクを前記抗トルク工具に加えて、半径方向屈曲マウントに加えられるトルクを相殺することとを含む前記方法が提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の具体例を説明する。異なる図における同一の参照番号は、構造的および／または機能的に類似または同一の要素を示すように用いられている。
【００２１】
図１を参照すると、レンズ１０の一具体例が断面図で示されている。一具体例において、レンズ１０は半導体リソグラフィ装置（図示せず）において用いられることができる。レンズ１０は、典型的には、直径Ｄが約２００〜３００ｍｍ（約１２インチ）であり、重量が約１〜５ｋｇである。しかし、本発明の範囲内で、他の寸法および重量を用いまた考慮することもできる。レンズ１０は、好ましくは、レンズ１０の周縁１４上に形成された周方向のリッジ（隆起部）１２を含む。リッジ１２は必要ではないが、レンズ１０の有用な光学面を増大させるために、機械的締め付け力による、レンズ１０の縁部の光学的変形を実質的に低減するために、そして、レンズ１０への締め付け力の半径方向の成分を除去するために有利である。先行技術において、レンズは、しばしば、レンズの周面部１６で締め付けられまたは固定される。これはレンズ周囲の光学面を遮蔽し、レンズ面を変形させることになる。また、周面部１６にて締め付けられたレンズ面は湾曲するため、このような締付け方法は、レンズに半径方向の力を加え、それもまた歪みを生じさせることになる。レンズ１０がリッジ１２にて保持されかつ締付けられることにより、以下に記載する、機械的締付けにより生じるレンズ１０の光路の変形および歪みは、いずれも最小限にされる。
【００２２】
図２Ａ〜２Ｃを参照すると、レンズ１０を取り付けるための改良されたセル２０の第１の具体例が示されている。セル２０は、精密な材料、例えば真鍮から形成されており、この材料は、これはレンズのための非常に安定した取付構造を形成するだけでなく、必要であれば精密に機械加工することができる。セル２０は、レンズ１０がその上に取り付けられる半径方向に撓曲する複数の取付構造体（マウント）２２を含む。半径方向屈曲マウント２２は、各々、セル２０の本体すなわちリング２４から、本体２４内に形成されたスロット（溝孔）２６に沿って分離されている。しかし、半径方向屈曲マウント２２は、半径方向屈曲マウント２２の両端にある屈曲部２８，３０を介して本体２４に一体的に結合されている。半径方向屈曲マウント２２は、セル本体２４の内壁３２に形成されている。好ましくは、３つの半径方向屈曲マウントが、セル２０の内壁３２に形成される。半径方向屈曲マウント２２は、各々、半径方向屈曲マウント２２の中央点に一体的に形成されまたは取り付けられたレンズ受座３４を含む。この中央取付位置は、実質的に、レンズ１０とセル本体２４との異なる半径方向伸張により生じる、半径方向屈曲マウント２２におけるねじりモーメントを排除する。屈曲部２８，３０は、半径方向屈曲マウント２２が半径方向において低い剛性ならびに接線方向および軸方向（鉛直方向）において高い剛性を有するように、同一平面上にある薄い平板として構成されている。さらに、図２（ｃ）に示すように、屈曲部２８，３０は、屈曲部２８，３０により画成される平面が受座３４のほぼ中央を横切るように配置されている。この配置は、接線方向および軸方向（鉛直方向）の力が半径方向屈曲マウント２２にモーメントを生成することを防止する。さらに、半径方向屈曲マウント２２は、ばね組立体がその内部に取り付けられることができるロケータ（位置決め）スロット２３を含む。ばね組立体については以下に説明する。この半径方向屈曲マウント２２の構造は、レンズ１０のための望ましい３点取り付けプラットフォームをもたらす。
【００２３】
セル本体２４は、また、複数のソフトマウントのための切欠き３６を含む。切欠き３６は、図３に示すように、複数のソフトマウントすなわち支持体３８と共に用いられる。切欠き３６は、各々、それぞれの通路４０を通じてセル本体２４の内部と連通している。各ソフトマウント３８は、弾性の舌状部すなわち板ばね４２を含む。板ばね４２は、切欠き３６に取り付けられたときに通路４０を通って延在する寸法にされている。板ばね４２は、固定装置、例えばボルト４８により互いに締め付けられた、上側ブロック４４と下側ブロック４６との間に保持されている。板ばね４２は角度θを有して配置されている。角度θは、板ばね４２と、セル本体２４の内壁３２と直交する面とにより、板ばねがレンズ１０の重量の望ましい割合の重量により変形されるときに板ばね４２の先端部５０がレンズ１０のリッジ１２の面と平行になるように画定される。このことは図１３に示されている。図１３中、レンズ１０がセル２０に装填されていないときの板ばね４２の位置を仮想線で示してある。ボルト４８は、また、ソフトマウント３８を切欠き３６内に取り付けるために用いられる。板ばね４２の先端部５０は通路４０を通って延在し、かつ、半径方向屈曲マウントの受座３４に加えて、レンズ１０のための複数の支持部材を構成する。
【００２４】
レンズを過度に拘束することなく重力荷重を分散するために、ソフトマウント３８の組が選択される。図４に示すような好ましい一具体例において、これらのソフトマウント３８は、レンズ１０の重量の一部を光学軸方向において支持するための９個のカンチレバー板ばね４２を含む。カンチレバー板ばね４２は光学軸方向に撓む。したがって、板ばね４２は、半径方向屈曲マウント２２上の３つの受座３４により決定されるレンズの位置決めを過度に拘束しない。むしろ、板ばね４２は、単に、レンズ１０をより分散して支持して、重力による歪みを防止する。ソフトマウントの可撓性のさらなる利点は、機械加工許容差に対して支持力が低感度であることである。また、セル２０が、例えば平坦でない面に対して押し付けられることにより歪曲されても、セルの歪みは、それによるレンズの重大な歪みを引き起こさない。特に、もしセルの歪みがレンズ受座３４の１つの位置を変化させることがあっても、レンズ１０が光学方向において過度に拘束されていないため、レンズ１０に生じた歪みはいずれも最小限にとどまるであろう。
【００２５】
好ましくは、ソフトマウント３８は、また、異なる伸張差を許容するために半径方向に撓むべきである。カンチレバーばねは半径方向において撓まず、それゆえ、望ましくない半径方向の力を生じることがある。しかし、レンズ１０にかかる望ましくない最大の力は、小さい接触力と、カンチレバーばね先端部５０とレンズ１０との小さい摩擦係数とにより制限される。別のソフトマウントばねも可能であり、それは圧縮または伸張されたコイルばね、磁石または他の適切なばねを含み、これらが半径方向の可撓性を有してもよく、または有さずともよい。
【００２６】
図２Ａおよび図４に示すように、９個のソフトマウントの板ばね４２の組が、３個１組で、３つの半径方向屈曲マウント２２の各々の間に均等に間隔をあけて配置されている。これは、荷重を分散し、かつ、ほぼ対称な支持をレンズ受座３４と共にもたらす。各板ばね４２および各受座３４は、レンズ１０の重力荷重の１／１２を支持するように設計されている。ソフトマウント３８の他の組、例えば、３個、６個または９個以上の組もまた用いることができ、それらのマウント３８もまた、受座３４により均等に間隔をあけて配置されることができる。
【００２７】
レンズ１０は、板ばね４２の先端部５０に置かれるが、好ましくは、ばね組立体５２により半径方向屈曲マウント２２に機械的に締め付けられる。ばね組立体５２は、図３，５，６Ａ〜Ｃおよび７に示されている。ばね組立体５２はばね部材５４を含む。ばね部材５４は、変形された状態で図６Ａ〜Ｃに最も分かり易く示されている。ばね部材５４は、複数のスロット５８を有して一方向に曲がるように設計された第１のばね部５６を含む。ばね部５６は、反対方向に曲がる第２のばね部６０から、長手方向のスロット６２により分離されている。
【００２８】
ばね組立体５２は図７に最も分かり易く示されており、ばね部材５４、ロケータプレート６４、締め付けブロック６６およびスペーサブロック６８を含む。プレート６４は、スペーサブロック６８を配置するための開口部７０と、取付開口部７２と、プレート端部７６のロケータスロット７４とを含む。ばね部材５４とブロック６６とは、互いに対応する取付開口部７８，８０を有する。ブロック６６は、さらに、他の部材と組み合う位置決め部８２を含む。位置決め部８２は、ばね組立体５２が半径方向屈曲マウント２２に取り付けられるときに、部材５４に支持されかつロケータスロット７４に嵌めこまれる。ばね組立体５２が半径方向屈曲マウント２２に取り付けられるときに、締付ブロック６６の位置決め部８２は、半径方向屈曲マウントのロケータスロット２３に嵌り込む。ばね組立体５２はボルト８４と共に固定されかつボルト８４と共に取り付けられる。ボルト８４は、例えば、図示されているような六角ソケットヘッドボルトである。ばね組立体５２は、ボルト８４および適切なレンチ８６を用いて取り付けられる。レンチ８６は、ボルトを半径方向屈曲マウント２２内のねじ付き通路８８（図２Ｂ）に締め入れるために用いられる。半径方向屈曲マウント２２またはレンズ１０にかかるトルクを回避するために、抗トルク工具９０が、半径方向屈曲マウント２２の頂部に形成された１組の開口部９２（図２Ｂおよび２Ｃ）に嵌め込まれている。工具９０は、ピンまたはロッド９６を各々が含む１組のアーム９４を含み、ピンまたはロッド９６は開口部９２に嵌り込んで、ボルト８４が締め付けられるときの応力を防止する。工具９０はハンドル９８を含み、ハンドル９８からアーム９４が延びている。ハンドル９８は、ばね組立体５２を組立および分解中に適切な位置に維持するために用いられる。
【００２９】
図８，９Ａおよび９Ｂを参照すると、本発明の改良されたレンズセル１００の第２の具体例が示されている。セル１００の全体の構造はセル２０に非常に類似しており、同一の、または機能的に同一の要素は同一の番号を用いて示されている。セル１００およびその取付構造体における主要な違いのみを詳細に説明する。セル１００は複数の半径方向屈曲マウント１０２を有する。半径方向屈曲マウント１０２は半径方向屈曲マウント２２に非常に類似しているが、異なるばね組立体１０４を支持するように形成されている。ばね組立体１０４はばね組立体５２と機能的に類似しているが、ばね組立体１０４の構造は以下に記載するように異なる。
【００３０】
半径方向屈曲マウント１０２は、先に記載したようなレンズ受座３４を含む。さらに、半径方向屈曲マウント１０２および屈曲部１０９，１１０は、先に記載した具体例と同様に、スロット１０６によりセル本体１０８内に形成されている。しかし、この第２の具体例においては、薄片状のクランプばね１１６が締付け力をレンズ１０にもたらす。クランプばね組立体１０４は細長いクランプブロック１１２を含む。クランプブロック１１２は、その片側に形成された切り欠き１１４を有して、薄片状のクランプばね１１６の取付および屈曲に適応する。
【００３１】
図１０に示すように、ばね部材１１６は第２の切り欠き１１８内に取り付けられる。切り欠き１１８は、ブロック１１２の底部に形成され、かつ切り欠き１１４を超えて延在している。ばね部材１１６は、上側アーム１２１，下側アーム１２３を有するレンズ締付ブロック１２０を弾性的に付勢してレンズ１０（図示せず）をレンズ受座３４に締め付ける。レンズ締付ブロック１２０は、半径方向屈曲マウント１０２内に形成された位置合わせスロット１２２内にスライド可能に嵌め込まれる。クランプばね組立体１０４は、１組のボルト８４を用いて半径方向屈曲マウント１０２上に取り付けられる。ボルト８４は、半径方向屈曲マウント１０２の頂部に形成された、ボルト８４と係合するねじ付き通路８８にねじ込まれる。
【００３２】
図１１に一層詳細に示すように、レンズ締付ブロック１２０は、上側アーム１２１の上面および下面に形成された２つのスロット１２５を有する。２つのスロット１２５は屈曲ヒンジ１２７を画成している。屈曲ヒンジ１２７は、締め付けられたときに、レンズ１０または半径方向屈曲マウント１０２の機械的寸法のわずかな変化がクランプの接触面を妨げないように、レンズ締付ブロック１２０のレンズ接触面１２９をレンズ１０に適合させる。
【００３３】
再び図９Ａを参照すると、クランプばね組立体１０４は、また、ボルト８４と共に、抗トルク工具１２４を用いてトルク応力に抗して位置合わせされて取り付けられる。工具１２４は、また、各々が従動ロッド９６を含む１組のアーム１２６，１２８を有する。従動ロッド９６もまた、半径方向屈曲マウント１０２に形成された開口部９２に嵌め入れられる。工具１２４もまた、クランプばね組立体１０４の組立および分解中に半径方向屈曲マウント１０２にかかるトルク応力を実質的に排除する。
【００３４】
また、レンズセル１００は、好ましくは、第１の具体例に関して先に記載したソフトマウント３８と機能的に均等である複数のソフトマウント１３０を含む。マウント１３０は板ばね４２を含み、板ばね４２は、１組のダブテイル（ありつぎ）ブロック１３２および１３４に挿入される１組のボルト４８によって締め付けられる。ブロックの組の一方のブロック１３４は、１組の端部切り欠き１３６，１３８を含み、切り欠き１３６，１３８は、それらと相補する形状の１組のフィンガー部１４０，１４２と係合する。ブロック１３２および１３４により形成されるダブテイル構造は、ボルト４８が締め付けられるときにブロック１３２および１３４とブレードばね４２とが互いにスリップしないことを保証する。
【００３５】
上記のように、本発明は、レンズの周囲１６に準運動学的に拘束される、機械的に締め付けられたレンズ１０を含む。セル２０または１００は、小さい領域の受座３４に３点マウントを設けて、受座３４によりもたらされる平面接触によりレンズ１０が過度に拘束されることを回避する。受座３４は、各々、レンズ１０の半径方向の伸張を可能にする半径方向屈曲マウント２２または１０２の部分であり、鉛直方向および接線方向の両方においては剛性を有してレンズ１０の高度の取付剛性を維持し、これは、望ましい高周波の共振モードをもたらす。
【００３６】
ばね組立体５２または１０４は、レンズ１０を直接、受座３４上に機械的に締め付けて、締め付け力と受座の力とのずれにより生じ得るモーメントを全て除去する。レンズ１０を機械的に締め付けることにより、接着剤に固有のガス抜きおよび分解の際に破壊しなければならない問題が回避される。ばね組立体５２または１０４に、開示した可撓性の締付機構を設けることにより、機械的許容差に起こり得る機械的および寸法的差が幾らかあっても、締付力は、実質的に均等かつ一定に加えられる。締付機構は、半径方向屈曲マウント２２または１０２に取り付けられて、レンズ１０およびセル２０または１００の伸張差によるレンズ１０の過度の拘束を防止する。
【００３７】
上記の配置と別の配置において、ばね組立体５２または１０４およびレンズ受座３４の位置は、セル２０または１００上の他の場所に変更することができる。例えば、各レンズ受座３４が、内壁３２に、ばね組立体５２または１０４がレンズ受座３４上に設けられた状態で設けることができる。この配置においては、半径方向屈曲マウント２２または１０２は、半径方向の位置合わせをもたらすようにのみ機能する。
【００３８】
半径方向屈曲マウント２２および１０２によりもたらされる支持構造にソフトマウント３８または１３０を追加することは、重力荷重を、３つの受座３４から、さらなる数の地点、好ましくは先に述べたように１２の地点に、さらに拡散させる。出願人は、レンズ荷重を分析して、レンズ１０上の周方向の１２の支持点が、実質的に、重力変形を防止するための最適な性能をもたらすことが分かった。当業者は、レンズが、より大きく、かつ／もしくはより薄く、またはより緊縮したレンズ変形規格を有するならば、さらなるソフトマウントが必要となるであろうことを認識するであろう。ソフトマウント３８または１３０の板ばね４２は、好ましくは、非常に精密な厚さを有する平坦な材料（例えば、金属、セラミックまたは他の適切に平坦な材料）から形成された高弾性のカンチレバータイプのばねである。精密な厚さは、板ばね４２における剛性の変化を最小にする。厚みの変化は、また、板ばね４２の幅を変えて望ましい均一な剛性を維持することにより補償することもできる。スロット２６および１０６ならびに板ばね４２は、好ましくは、非常に精密で材料に内部応力を生じないワイヤ電子放電機械加工（ＥＤＭ）を用いることにより形成される。あるいは、板ばね４２は、コイルばねまたは他のタイプの付勢機構（図示せず）に替えられ得る。
【００３９】
本発明の原理に従うレンズ取付構造は、フォトリソグラフィシステム（露光装置）、例えば、走査型フォトリソグラフィシステムに適用可能である。このシステムは、基板上にマスクパターンを、マスクステージ上に保持されたマスクと基板ステージ上に保持された基板とを同期して移動させることにより露光する（米国特許第５，４７３，４１０号を参照のこと）。さらに、本発明は、ステップアンドリピートタイプのフォトリソグラフィシステム、すなわち、マスクおよび基板が静止している間にマスクパターンで基板を露光し、次の工程で基板を移動させるシステムに適用可能である。さらに、本発明は、投影光学系を用いずに、マスクおよび基板に近接させることによりマスクパターンを基板上に露光するプロキシミティフォトリソグラフィシステムにも適用可能である。
【００４０】
フォトリソグラフィシステムの用途が、半導体製造におけるフォトリソグラフィシステムに限定される必要はない。例えば、フォトリソグラフィシステムは、液晶ディスプレイ装置パターンを矩形のガラスプレート上に露光するＬＣＤフォトリソグラフィシステムと、薄膜状の磁気ヘッドを製造するためのフォトリソグラフィシステムに広く適用されることができる。
【００４１】
本発明に従うフォトリソグラフィシステムの光源としては、ｇ−線（４３６ｎｍ）、ｉ−線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）およびＦ２レーザ（１５７ｎｍ）を用いることができるだけでなく、荷電粒子ビーム、例えばｘ線および電子ビームも用いることができる。例えば、電子ビームを用いる場合には、熱電子放出タイプの六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）またはタンタル（Ｔａ）を電子銃として用いることができる。さらに、電子ビームを用いる場合には、システムの構造は、マスクが用いられるか、または、マスクを用いずにパターンが基板上に直接形成されるような構造であり得る。
【００４２】
フォトリソグラフィシステムに含まれる投影光学系の倍率に関しては、システムは、縮小系に限定される必要はない。倍率１倍または拡大系であり得る。
【００４３】
投影光学系に関しては、遠紫外線、例えばエキシマレーザが用いられるときには、ガラス材料、例えば紫外線を透過させる水晶および蛍石が用いられることが好ましい。Ｆ２タイプのレーザまたはｘ線を用いるときには、光学系は、好ましくは、カタディオプトリックまたは屈折型にすべきであり（レチクルもまた、好ましくは反射タイプであるべきである）、電子ビームを用いるときには、電子光学素子は、好ましくは、電子レンズおよび偏光器から構成されるべきである。いうまでもなく、電子ビームの光路は真空状態にすべきである。
【００４４】
さらに、フォトリソグラフィシステムにおいて、リニアモータ（米国特許第５，６２３，８５３号または５，５２８，１１８号を参照のこと）が基板ステージまたはマスクステージに用いられるときに、リニアモータは、エアベアリングを用いる空気浮上タイプ、または、ローレンツ力もしくは誘導抵抗力を用いる磁気浮上タイプであることができる。さらに、ステージは、ガイドに沿って移動し得、または、ガイドを用いないガイドレスタイプのステージであり得る。
【００４５】
あるいは、ステージは、ステージを電磁力により駆動させる平坦なモータにより駆動され得る。この電磁力は、対向する位置にある、２次元的に配置された磁石を有する磁石ユニットと、２次元的に配置されたコイルを有するアーマチュアコイルユニットとにより発生される。このタイプの駆動システムにより、磁石ユニットまたはアーマチュアコイルユニットのいずれか一方がステージに連結され、他方がステージの移動面側に取り付けられる。
【００４６】
先に述べたようなステージの移動は、フォトリソグラフィシステムの性能に影響を与えることがある反作用力を発生させる。ウェーハ（基板）ステージ運動により発生する反作用力は、米国特許第５，５２８，１１８号、および特開平８−１６６４７５号に記載されているようなフレーム部材の使用により、フロア（地面）から機械的に離隔することができる。さらに、レチクル（マスク）ステージ運動により発生する反作用力は、米国特許第５，８７４，８２０号、および特開平８−３３０２２４号に記載されているようなフレーム部材の使用により、フロア（地面）から機械的に離隔することができる。
【００４７】
先に述べたように、上記の具体例に従うフォトリソグラフィシステムは、特許請求の範囲に記載された各要素を含む種々のサブシステム（構成部品）を、規定された機械的精度、電気的精度および光学的精度が維持されるように組み立てることにより構築することができる。種々の精度を維持するために、組立ての前後に、全ての光学系が、その光学的精度を達成するように調整される。同様に、全ての機械系および全ての電気系が、それぞれの機械的精度および電気的精度を達成するように調整される。各系をフォトリソグラフィシステムに組み立てるプロセスは、各系間の機械的インタフェイス、電気回路配線連結、および空気圧配管連結を含む。いうまでもなく、種々の各系からフォトリソグラフィシステムを組み立てる前の、各系が組み立てられるプロセスがまたある。種々の系を用いてフォトリソグラフィシステムが組み立てられたならば、完成したフォトリソグラフィシステムにおいて全ての精度が維持されるために、全体的な調整が行われる。さらに、温度および清浄度が調節されているクリーンルーム内で露光装置を製造することが望ましい。
【００４８】
さらに半導体デバイスは、図１２にその全体が示されたプロセスにより、上記装置を用いて加工することができる。段階１２０１において、デバイスの機能および性能特性が設計される。次に、段階１２０２において、パターンを有するマスク（レチクル）が、その前の設計段階に従って設計され、また、並行する段階１２０３において、ウェーハがシリコン材料から製造される。段階１２０２において設計されたマスクパターンは、段階１２０４において、段階１２０３で加工されたウェーハ上に、本文において先に記載した、本発明に従うフォトリソグラフィシステムにより露光される。段階１２０５において、半導体装置が組み立てられて（ダイシングプロセス、ボンディングプロセスおよびパッケージングプロセスを含む）、最後に、デバイスは段階１２０６において検査される。
【００４９】
本発明を、本発明の好ましい具体例を参照してかなり詳細に記載してきたが、他の具体例も可能であることが理解されるであろう。当業者には、本発明の構造における多くの変更が、本発明の精神および範囲から逸脱せずに提示されることが理解されるであろう。したがって、特許請求の範囲の精神および範囲は、特許請求の範囲に包含される好ましい具体例の記載に限定されるものではない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明に従うレンズ取付組立体によれば、重力および温度因子によるレンズの歪みを最小限にすることができる。特に、屈曲マウントの屈曲部は、温度変化によりレンズおよびセルが異なるように伸張および収縮することを許容し、かつ、レンズにかかる力と、それによるレンズ要素の歪みとを最小限にすることができる。それゆえ、半導体デバイスなどのリソグラフィー工程に用いられる露光装置に本発明のレンズ取付組立体を備えることにより、極めて高い露光精度で微細パターンの露光を実行することができる。
【００５１】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に従う、セルに準運動学的に取り付けられるレンズの一具体例の断面図である。
【図２】図２（Ａ）は、本発明に従う、レンズを取り付けるためのセルの一具体例の斜視図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のセルの部分拡大斜視図であり、図２（Ｃ）は、本発明に従う半径方向屈曲マウントの拡大上面図である。
【図３】図３は、図２Ａのセルおよび支持体の部分分解斜視図である。
【図４】図４は、複数のソフトマウントと３つの半径方向屈曲レンズ支持体とによりセルに取り付けられたレンズの上面図である。
【図５】図５は、レンズを半径方向屈曲支持体に歪みを生じずに取り付けるために用いられる工具の操作を示す。
【図６】図６（Ａ）〜（Ｃ）は、レンズを屈曲支持体に対して締め付ける締付ばねの一具体例を示す。
【図７】図７は、締付ばね組立体の分解斜視図である。
【図８】図８は、レンズセルの第２の具体例を示す。
【図９】図９（Ａ）および（Ｂ）は、図８のレンズセルの分解部分図であり、該レンズセルの組立を示す。
【図１０】図１０は、本発明に従う締付ばね組立体の第２具体例を示す拡大斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０に示したレンズ締付ブロックの詳細を示す拡大側面斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明に従う装置により半導体デバイスを加工するための方法を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、図３のソフトマウントがレンズを支持する様子を示す拡大部分断面図である。
【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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