(57)【要約】  光学素子装置は、光学素子ユニット、第１の支持構造部および光学素子ユニットの外部の基準を備える。光学素子ユニットは、光学素子群、光学素子群に関連する少なくとも一つの光学素子ユニット基準および光学素子群を支持する第２の支持構造部を備えている。光学素子群は、光学素子群の光軸を規定する複数の光学素子を備えている。光学素子ユニット基準は、外部基準に対して基準位置を有している。第１の支持構造部は、複数の支持素子によって光学素子ユニットを支持し、光学素子ユニットおよび第１の支持構造部のうちの少なくともいずれか一方が熱膨張した場合に基準位置が少なくとも光軸に沿って実質的に不変のままであるように、複数の支持素子が光学素子ユニットを支持するように配置されている。
2010519761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子ユニットと、
第１の支持構造部と、
前記光学素子ユニットの外部に位置する外部基準とを備える光学素子装置において、
前記光学素子ユニットが、光学素子群と、該光学素子群に関連する少なくとも１つの光学素子ユニット基準と、前記光学素子群を支持する第２の支持構造部とを備え、
前記光学素子群が、前記光学素子群の光軸を規定する複数の光学素子を備え、
前記光学素子ユニット基準が、前記外部基準に対して基準位置を有し、
前記第１の支持構造部が、複数の支持素子によって前記光学素子ユニットを支持し、
前記複数の支持素子が、前記光学素子ユニットおよび前記第１の支持構造部の少なくともいずれか一方が熱膨張した場合に、前記基準位置が、少なくとも前記光軸に沿って実質的に不変のままであるように前記光学素子ユニットを支持するように配置されている光学素子装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子装置において、
前記複数の支持素子が、少なくとも３つの支持素子を備えている光学素子装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光学素子装置において、
前記少なくとも３つの支持素子それぞれが、並進方向に沿って実質的に自由な動きを提供する光学素子装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光学素子装置において、
前記少なくとも３つの支持素子のうちの少なくとも１つが、前記並進方向に沿って弾性的であり、かつ前記並進方向に対して直交方向に実質的に堅固である少なくとも１つの構成要素を備えている光学素子装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光学素子装置において、
前記少なくとも１つの構成要素が板ばね素子を備えている光学素子装置。
【請求項６】
請求項３に記載の光学素子装置において、
前記少なくとも３つの支持素子のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの制約を受けない回転自由度を提供する光学素子装置。
【請求項７】
請求項３に記載の光学素子装置において、
前記少なくとも３つの支持素子の前記並進方向が、全て１つの交差位置で交差する光学素子装置。
【請求項８】
請求項３に記載の光学素子装置において、
前記少なくとも３つの支持素子のそれぞれが、前記並進方向に沿ってのみ実質的に自由な動きを提供する光学素子装置。
【請求項９】
請求項３に記載の光学素子装置において、
前記少なくとも３つの支持素子の前記並進方向が、実質的に同一平面上に位置するように配置されている光学素子装置。
【請求項１０】
請求項３に記載の光学素子装置において、
前記少なくとも３つの支持素子が、第１の支持素子、第２の支持素子および第３の支持素子を備えており、
前記第１の支持素子が、第１の並進方向に沿って実質的に自由な動きを提供し、
前記第２の支持素子が、第２の並進方向に沿って実質的に自由な動きを提供し、
前記第３の支持素子が、第３の並進方向に沿って実質的に自由な動きを提供し、
前記第１の並進方向が、前記光軸と実質的に平行であり、
前記第１の並進方向と前記光軸とが、軸平面を規定しており、
前記第２の並進方向および前記第３の並進方向の少なくともいずれか一方が、前記軸平面に対して傾斜している光学素子装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の光学素子装置において、
前記第２の並進方向が、前記軸平面に対して所定の角度だけ傾斜しており、
前記光学素子ユニットが、前記光軸に沿った第１の縦方向熱膨張率と、前記光軸に対して横方向の第１の横方向横熱膨張率とを有し、
前記第１の支持構造部が、前記光軸に沿った第２の縦方向熱膨張率と、前記光軸に対して横方向の第２の横方向横熱膨張率とを有し、
前記第１の角度が、前記第１の縦方向熱膨張率、前記第１の横方向熱膨張率、前記第２の縦方向熱膨張率および前記第２の横熱膨張率のうちの少なくとも２つの間の差を補償するように構成されている光学素子装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光学素子装置において、
前記角度が、前記第１の縦方向熱膨張率、前記第１の横方向熱膨張率、前記第２の縦方向熱膨張率および前記第２の横方向熱膨張率のうちの少なくとも２つと間の前記差ならびに所望の基準位置の関数である光学素子装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の光学素子装置において、
前記外部基準が、前記第１の支持構造部に対して固定した関係を有し、
前記角度が、前記第１の縦方向熱膨張率と前記第１の横方向熱膨張率と間の比の関数である光学素子装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の光学素子装置において、
前記光学素子ユニット基準が、前記光学素子ユニットの機能平面および光学平面のうちのいずれかである光学素子装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光学素子装置において、
前記光学素子ユニット基準が、前記光学素子群の物体平面、前記光学素子群の画像平面、前記光学素子群の焦点、および前記光学素子ユニットの開口面のうちのいずれかである光学素子装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の光学素子装置において、
前記光学素子ユニットが、光学露光装置の照明系の少なくとも一部を形成する光学素子装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の光学素子装置において、
前記光学素子ユニットが第１の光学素子ユニットであり、前記光学素子群が第１の光学素子群であり、前記光学素子ユニット基準が第１の光学素子ユニット基準であり、
第２の光学素子ユニットが前記第１の光学素子ユニットに関連付けられており、
前記第２の光学素子ユニットが第２の光学素子群を備え、該第２の光学素子群が、前記外部基準を形成する第２の光学素子ユニット基準を有している光学素子装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光学素子装置において、
前記第１の光学素子ユニット基準が、前記第１の光学素子ユニットの機能平面および光学平面のうちのいずれかであり、
前記第２の光学素子ユニット基準が、前記第２の光学素子ユニットの機能平面および光学平面のうちのいずれかである光学素子装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載の光学素子装置において、
前記第２の光学素子ユニットが第３の支持構造部によって支持され、
前記第３の支持構造部が前記第１の支持構造部を支持している光学素子装置。
【請求項２０】
請求項１７に記載の光学素子装置において、
前記第１の光学素子ユニット基準が前記第１の光学素子群の物体平面であり、前記第２の光学素子ユニット基準が前記第２の光学素子群の画像平面であるか、または、
前記第１の光学素子ユニット基準が前記第１の光学素子群の画像平面であり、前記第２の光学素子ユニット基準が、前記第２の光学素子群の物体平面である光学素子装置。
【請求項２１】
請求項１７に記載の光学素子装置において、
前記第２の光学素子ユニットが、光学露光装置の照明系の少なくとも一部を形成する光学素子装置。
【請求項２２】
請求項１に記載の光学素子装置において、
前記光学素子ユニットが第１の光学素子ユニットであり、前記光学素子群が第１の光学素子群であり、前記光軸が第１の光軸であり、前記光学素子ユニット基準が第１の光学素子ユニット基準であり、前記基準位置が第１の基準位置であり、前記複数の支持素子が第１の複数の支持素子であり、
第２の光学素子ユニットおよび第３の支持構造部が設けられており、
前記光学素子ユニットが、第２の光学素子群と、該第２の光学素子群に関連する少なくとも１つの第２の光学素子ユニット基準と、前記光学素子群を支持する第４の支持構造部とを備え、
前記第２の光学素子群が、前記光学素子群の光軸を規定する少なくとも１つの第２の光学素子を備え、
前記第２の光学素子ユニット基準が、前記外部基準に対して第２の光学基準位置を有し、
前記第３の支持構造部が、第２の複数の支持素子によって前記光学素子ユニットを支持し、
前記第２の複数の支持素子が、前記第２の光学素子ユニットおよび前記第３の支持構造部のうちの少なくともいずれか一方が熱膨張した場合に、前記第２の光学基準位置が、少なくとも前記第２の光軸に沿って実質的に不変のままであるように前記第２の光学素子ユニットを支持するように配置されている光学素子装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の光学素子装置において、
前記第２の光学素子ユニットが、光学露光装置の照明系の少なくとも一部を形成する光学素子装置。
【請求項２４】
パターンを収容するように構成されたマスクユニットと、
基板を収容するように構成された基板ユニットと、
前記パターンの画像を前記基板に転写するように構成された光学投影ユニットと、
前記マスクユニット内に収容された前記パターンを照明するように構成された照明ユニットの一部を形成する請求項１に記載の光学素子装置とを備える光学結像装置。
【請求項２５】
光学素子ユニットを支持する方法において、
光学素子ユニットと、前記光学素子ユニットの外部に位置する外部基準とを設けるステップであって、
前記光学素子ユニットに、光学素子群および該光学素子群に関連する少なくとも１つの光学素子ユニット基準を設け、
前記光学素子群に、該光学素子群の光軸を規定する複数の光学素子を設け、
前記光学素子ユニット基準に、前記外部基準に対する基準位置を設けるステップと、
前記光学素子ユニットおよび前記第１の支持構造部のうちの少なくともいずれか一方が熱膨張した場合に、前記基準位置が少なくとも前記光軸に沿って実質的に不変のままであるように、前記光学素子ユニットを支持構造部で支持するステップとを含む方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法において、
前記光学素子ユニットを支持するステップが、少なくとも３つの支持位置で前記光学素子ユニットを支持するステップを含む方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、
前記光学素子ユニットを支持するステップが、それぞれの前記支持位置で並進方向に沿って実質的に制約を受けない動きを提供するステップを含む方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法において、
前記光学素子ユニットを支持するステップが、前記並進方向に沿って弾性的であり、かつ前記並進方向に対して横方向に実質的に堅固である少なくとも１つの構成要素を有する少なくとも１つの支持素子を設けるステップを含む方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法において、
前記構成要素のうちの少なくとも１つに板ばね素子を設ける方法。
【請求項３０】
請求項２７に記載の方法において、
前記光学素子ユニットを支持するステップが、少なくとも１つの前記支持位置で、少なくとも１つの制約を受けない回転自由度を提供するステップを含む方法。
【請求項３１】
請求項２７に記載の方法において、
前記並進方向を全て１つの交差位置で交差させる方法。
【請求項３２】
請求項２７に記載の方法において、
前記光学素子ユニットを支持するステップが、前記支持位置それぞれで前記並進方向に沿ってのみ実質的に自由な動きを提供するステップを含む方法。
【請求項３３】
請求項２７に記載の方法において、
前記支持位置における前記並進方向を、実質的に同一平面上に位置するようにに配置する方法。
【請求項３４】
請求項２７に記載の方法において、
前記光学素子ユニットを支持するステップが、第１の並進方向、第２の並進方向および第３の並進方向に沿って実質的に自由な動きを提供するステップを含み、
前記第１の並進方向を前記光軸に対して実質的に平行にし、
前記第１の並進方向および前記光軸により軸平面を規定し、
前記第２の並進方向および前記第３の並進方向のうちの少なくとも一方を、前記軸平面に対して傾斜させる方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の方法において、
前記第２の並進方向を前記軸平面に対して所定の角度だけ傾斜させ、
前記光学素子ユニットに、前記光軸に沿って第１の縦方向熱膨張率と、前記光軸に対して横方向の第１の横方向熱膨張率とを設け、
前記支持構造部に、前記光軸に沿った第２の縦方向熱膨張率と前記光軸に対して横方向の第２の横方向熱膨張率とを設け、
前記角度を、前記第１の縦方向熱膨張率、前記第１の横方向熱膨張率、前記第２の縦方向熱膨張率および前記第２の横熱膨張率のうちの少なくとも２つの間の差を補償するように構成する方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の方法において、
前記角度を、前記第１の縦方向熱膨張率、前記第１の横方向熱膨張率、前記第２の縦方向熱膨張率および前記第２の横方向熱膨張率のうちの少なくとも２つと間の前記差の関数とする方法。
【請求項３７】
請求項３５に記載の方法において、
前記外部基準を、前記支持構造部に対して固定した関係とし、
前記角度を、前記第１の縦方向熱膨張率と前記第１の横方向熱膨張率との比の関数とする方法。
【請求項３８】
請求項２５に記載の方法において、
前記光学素子ユニット基準を、前記光学素子ユニットの機能平面および光学平面のうちのいずれかとする方法。
【請求項３９】
請求項３８に記載の方法において、
前記光学素子ユニット基準を、前記光学素子群の物体平面、前記光学素子群の画像平面、前記光学素子群の焦点、および前記光学素子ユニットの開口面のうちのいずれかとする方法。
【請求項４０】
請求項２５に記載の方法において、
前記光学素子ユニットにより、光学露光装置の照明系の少なくとも一部を形成する方法。
【請求項４１】
請求項２５に記載の方法において、
前記光学素子ユニットを第１の光学素子ユニットとし、前記光学素子群を第１の光学素子群とし、前記光学素子ユニット基準を第１の光学素子ユニット基準とし、
第２の光学素子ユニットを前記第１の光学素子ユニットに関連付け、
前記第２の光学素子ユニットに、第２の光学素子群を設け、該第２の光学素子群に、前記外部基準を形成する第２の光学素子ユニット基準を設ける方法。
【請求項４２】
請求項４１に記載の方法において、
前記第１の光学素子ユニット基準を、前記第１の光学素子ユニットの機能平面および光学平面のうちの一方とし、
前記第２の光学素子ユニット基準を、前記第２の光学素子ユニットの機能平面および光学平面のうちのいずれか一方とする方法。
【請求項４３】
請求項４１に記載の方法において、
前記第２の光学素子ユニットを第３の支持構造部によって支持し、
前記第３の支持構造部により前記第１の支持構造部を支持する方法。
【請求項４４】
請求項４１に記載の方法において、
前記第１の光学素子ユニット基準を前記第１の光学素子群の物体平面とし、前記第２の光学素子ユニット基準を前記第２の光学素子群の画像平面とするか、または、
前記第１の光学素子ユニット基準を前記第１の光学素子群の画像平面とし、前記第２の光学素子ユニット基準を前記第２の光学素子群の物体平面とする方法。
【請求項４５】
請求項４１に記載の方法において、
前記第２の光学素子ユニットにより、光学露光装置の照明系の少なくとも一部を形成する方法。
【請求項４６】
請求項２５に記載の方法において、
前記光学素子ユニットを第１の光学素子ユニットとし、前記光学素子群を第１の光学素子群とし、前記光軸を第１の光軸とし、前記光学素子ユニット基準を第１の光学素子ユニット基準とし、前記基準位置を第１の基準位置とし、
第２の光学素子ユニットを設け、
前記光学素子ユニットに、第２の光学素子群と、該第２の光学素子群に関連する少なくとも１つの第２の光学素子ユニット基準とを設け、
前記第２の光学素子群に、前記光学素子群の光軸を規定する少なくとも１つの第２の光学素子を設け、
前記第２の光学素子ユニットおよび前記支持構造部のうちの少なくとも一方が熱膨張した場合に、前記第２の光学素子ユニット基準と前記外部基準との間の第２の光学基準位置が、少なくとも前記第２の光軸に沿って実質的に不変のままであるように、前記光学素子ユニットを支持構造部によって支持する方法。
【請求項４７】
請求項４６に記載の方法において、
前記第２の光学素子ユニットにより、光学露光装置の照明系の少なくとも一部を形成する方法。
【請求項４８】
光学結像方法において、
パターン、基板、前記パターンの画像を前記基板に転写するように構成された光学投影ユニットおよび前記パターンを照明するように構成された照明ユニットを設け、該照明ユニットに光学素子ユニットを設けるステップと、
請求項２５による方法を用いて前記光学素子ユニットを支持するステップと、
前記パターンを照明するための前記照明ユニットを用いて前記パターンを前記基板に転写するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光プロセスで使用する光学素子装置、特にマイクロリソグラフィシステムで使用する光学素子装置に関する。本発明は、さらにこのような光学素子装置の光学素子ユニットを支持する方法に関する。本発明は、パターン画像を基板上に転写するための光学結像法にも関する。本発明は、微小電子デバイス、特に半導体デバイスを作製するためのフォトリソグラフィプロセスにおいて、またはこのようなフォトリソグラフィプロセスにおいて使用するマスクまたはレチクルなどのデバイスの作製に使用することもできる。
【背景技術】
【０００２】
概して、半導体デバイスのような微小電子デバイスを作製する場合に用いられる光学系は、光学系の光路にレンズ、ミラー、格子などの光学素子を有する複数の光学素子ユニットを備えている。これらの光学素子は、通常、マスク、レチクルなどに形成されるパターンの画像を照明し、このパターンをウェーハなどの基板上に転写するための露光プロセスにおいて協働する。これらの光学素子は、通常１つ以上の機能的に異なる光学素子群に組み込まれている。これらの異なる光学素子群は、異なる光学素子ユニットによって保持されてもよい。特に主に屈折系では、このような光学素子ユニットは、１つ以上の光学素子を保持するスタック状光学素子モジュールから構成されることが多い。これらの光学素子モジュールは通常、一般にリング状の外部支持手段を備え、支持手段はそれぞれ１つ以上の光学素子ホルダを支持し、これらのホルダは１つ以上の光学素子を保持する。
【０００３】
少なくとも主に屈折性の光学素子、例えばレンズを備える光学素子群の大部分は、通常光軸と呼ばれる、光学素子の共通の一直線状対称軸を有する。さらに、この種の光学素子群を保持する光学露光ユニットは、細長い実質的に管状の設計を有し、このため、典型的にはレンズバレルと呼ばれる。
【０００４】
半導体素子の小型化の進行に伴い、半導体デバイスの作製に使用される光学系の解像度を高める必要性が常にある。このような解像度を高める必要性が、開口数を増大させ、光学系の画像精度を改善する必要性を高めていることは明らかである。
【０００５】
このようなことにより、特に露光システムの光学平面および機能平面を規定し、露光プロセスに参与する構成要素間の相対位置に関して極めて厳しい要求が生じる。さらに高品質の半導体デバイスを確実に得るためには、高い結像精度を示す光学系を設けるだけでなく、露光プロセス全体にわたって、またシステムの有効期間にわたって、そうした高精度を維持する必要がある。結果として、光学系構成要素間に所定の空間的関係を設定し、これを維持するために、例えば、露光プロセスで協動する光学系構成要素、すなわち、照明系、マスク、投影系およびウェーハを所定の方法で支持する必要があり、これにより、質の高い露光プロセスが保障される。
【０００６】
とりわけ、露光プロセスで協働する光学素子によって露光光の一部が吸収されるため、相当なエネルギー量が光学素子内に取り込まれ、これらの光学素子および光学素子を取り囲む構成要素を相当に加熱する。光学系の構成要素間の厳しい位置許容公差を考慮すると、通常この加熱プロセスに起因するこれらの構成要素の熱膨張は、システムの許容公差「バジェット（許容値）」を上回る。したがって、露光プロセス全体にわたって、光学系構成要素と、光学系の光学平面ならびに機能平面との間の所定の空間的関係を維持するための対策をとる必要がある。
【０００７】
このような対策がいくつか公知である。例えば、露光プロセスの間、構成要素の温度を安定させるために１つまたはいくつかの冷却回路を有していること一般的である。しかしながら、この方法では費用が高く、効果は緩慢である。これは、加熱プロセスの源となっている露光光の経路内の冷却媒体によっては、光学構成要素の温度に関して比較的遅い温度変化および比較的わずかな温度差しか生じさせることができないからである。さもなければ、露光光の経路内の乱気流および光学構成要素の内部の過剰な温度勾配が構成要素の歪みをまねき、光学系の光学性能を悪化させてしまう。
【０００８】
さらにまた、温度に起因するこのような変化を、光学系の構成要素の位置を能動的に調整することによって補償することが公知である。しかしながら、このような能動的な位置決めは費用が高く、むしろ異なる周波数および振幅範囲において動力、振動に起因する位置変化を補償することを目的としている。したがって、周波数および振幅範囲の両方において能動的な位置調整を行う装置はむしろ費用が高くなる。
【０００９】
さらにウェーバー等よる国際公開第２００４/０３８４８１号パンフレット（その開示内容は参照により本明細書に組み入れられる）により、単一の光学素子（ここではビームスプリッタ）の熱膨張時に、光学素子により規定される光学平面（ここでは偏光面の平面）の位置を保つように、光学素子を支持する構成が公知である。これは単一構成要素（例えば開示されたビームスプリッタ）に適した方法であるが、大多数または全ての光学素子を支持するためには費用が著しく高くなる。これは、少なくとも相当な光学素子群に対してこのような支持を提供する必要のある支持素子は、他の動力および調整に関する要求をも満たさなければならないからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２００４/０３８４８１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】
【００１１】
本発明の課題は、少なくともある程度は上記欠点を克服し、露光プロセスで使用される光学系の長期にわたり確実な良好な結像特性を提供することである。
【００１２】
本発明のさらなる課題は、露光プロセスで使用される光学系の結像精度を少なくとも維持しつつ露光プロセスで使用される光学系のために必要な労力を減じることである。
【００１３】
本発明のさらなる課題は、露光プロセスで使用される光学系の結像精度を少なくとも維持しつつ、露光プロセスで使用される光学系における熱膨張作用を補償するために必要な労力を減じることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これらの課題は、次のような教示に基づく本発明により達成される。すなわち、光学素子ユニットおよび支持構造部のうちの少なくともいずれか一方が熱膨張した場合に、光学素子ユニット基準と、光学素子ユニット外部の外部基準との間の基準位置が、少なくとも光学素子群の光学素子によって規定される光軸に沿って実質的に不変のままであるように、光学素子群および光学素子群に関連した少なくとも１つの光学素子ユニット基準を備える光学素子ユニットが支持構造部で支持されることにより、光学系の結像精度を少なくとも維持しつつ熱膨張作用を補償するために必要な力を低減することができる。
【００１５】
光学素子ユニット基準の空間的位置を制御することができ、したがって、光学素子ユニットの光学平面（例えば物体平面、結像平面）または機能平面（例えば開口面）のうちのいずれかとなるように選択することもできることがわかった。光学素子ユニットおよびその支持構造部それぞれの熱膨張時にこのような光学平面または機能平面の基準位置を少なくとも光軸に沿って実質的に不変に保つことにより、光学素子ユニットの光学素子の支持状態を不変に保ちつつ、光学素子ユニットの熱膨張によって生じる不都合な作用の少なくとも相当部分を、光学素子ユニット自体を適切な方法で支持することによって補償することもできるという利点が生じる。
【００１６】
換言すれば、本発明では、光学素子ユニットの光学素子ユニット基準によって形成される熱膨張の中心を任意に定めることができる。熱膨張の中心が、少なくとも光学素子ユニットの光軸に沿って、所定の外部基準に関して実質的にその位置を変えないように、光学素子ユニットに対する支持部が選択される。この外部基準は、例えば光学系の他の構成要素によって定められる全般に固定された基準または可変の基準であってもよい。
【００１７】
このように、本発明の第１の態様によれば、光学素子ユニットと、第１の支持構造部と、光学素子ユニットの外部に位置する外部基準とを備える光学素子装置が提供される。光学素子ユニットは、光学素子群と、光学素子群に関連する少なくとも１つの光学素子ユニット基準と光学素子群を支持する第２の支持構造部とを備えている。光学素子群は、光学素子群の光軸を規定する複数の光学素子を備えている。光学素子ユニット基準は、外部基準に対して基準位置を有する。第１の支持構造部は、複数の支持素子により光学素子ユニットを支持し、複数の支持素子は、光学素子ユニットおよび第１の支持構造部のうちの少なくとも一方が熱膨張した場合に、基準位置が、少なくとも光軸に沿って実質的に不変のままであるように、光学素子装置を支持するように配置されている。
【００１８】
本発明の第２の態様によれば、パターンを収容するように構成されたマスクユニットと、基板を収容するように構成された基板ユニットと、パターンの画像を基板に転写するように構成された光学投影ユニットと、マスクユニットに収容されたパターンを照明するように構成された照明ユニットの一部を形成する本発明の第１の態様による光学素子装置とを備える光学結像装置が提供される。
【００１９】
本発明の第３の態様によれば、光学素子ユニットを支持する方法が提供され、この方法は、光学素子ユニットと、前記光学素子ユニットの外部の外部基準とを設けるステップを含み、前記光学素子ユニットは、光学素子群および前記光学素子群に関連する少なくとも１つの光学素子ユニット基準を備え、前記光学素子群は、光学素子群の光軸を規定する複数の光学素子を備え、前記光学素子ユニット基準が、前記外部基準に対する基準位置を有する。この方法は、さらに光学素子ユニットおよび第１の支持構造部のうちの少なくともいずれか一方が熱膨張した場合に、光学素子ユニット基準と外部基準との間の基準位置が、少なくとも前記光軸に沿って実質的に不変のままであるように、前記光学素子ユニットを支持構造部で支持するステップを含む。
【００２０】
本発明の第４の態様によれば、パターン、基板、パターンの画像を基板に転写するように構成された光学投影ユニットおよびパターンを照明するように構成された照明ユニットを設けるステップと、本発明の第３の態様に従った方法を用いて光学素子ユニットを支持し、パターンを照明するための照明ユニットを用いてパターンの画像を基板に転写するステップとを含む光学結像法が提供される。
【００２１】
本発明のさらなる態様および実施形態を、従属請求項および添付の図面を参照して以下の好ましい実施形態により説明する。開示された特徴の全ての組み合わせは、請求項に明示的に記載されているか否かにかかわらず本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による光学素子装置を備え、本発明による方法の好ましい実施形態を実施することのできる本発明による光学結像装置の好ましい実施形態の概略図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った光学結像装置の詳細な概略断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った光学結像装置のさらなる詳細な概略断面図である。
【図４】図１の光学結像装置によって実施することのできる光学素子装置を支持する方法を含む、本発明による光学結像法の好ましい実施形態のブロック線図である。
【図５】本発明による光学素子装置のさらなる好ましい実施形態の概略図である。
【図６】本発明による光学素子装置のさらなる好ましい実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１実施形態）
次に本発明による光学結像装置１０１の第１の好ましい実施形態を図１、図２および図３を参照して説明する。この実施形態は、本発明による照明系１０２の形の光学素子装置を含む。この光学素子装置を用いて本発明による方法の好ましい実施形態を実施することもできる。
【００２４】
図１は、光学露光装置１０１の形の光学結像手段の概略的および正確な縮尺ではない図である。光学露光装置１０１は、マスクユニット１０４のマスク１０４.１に形成したパターンの画像を基板ユニット１０５の基板１０５.１上へ転写するように構成された光学投影ユニット１０３を備えている。このために、照明系１０６はマスク１０４を照明する。光学投影ユニット１０４は、マスク１０４.１から光を受信して、基板１０５.１、例えばウェーハ等の上にマスク１０４.１に形成されたパターンの画像を投影する。
【００２５】
照明系１０２は、光源１０６と、光学素子ユニット１０７と、光学素子ユニット１０８と、光学素子１０９とを備えている。光源１０６は、光学素子ユニット１０７に向けて光を放出する。光源１０６および光学素子ユニット１０７は、いずれも基礎構造部１１０で支持される。光学素子ユニット１０７は、いわゆる計測フレーム１１１の形の第１の支持構造体に支持される光学素子ユニット１０８に向けて光を案内する。計測フレーム１１１は、振動分離手段１１２により基礎構造部１１０で支持される。光学素子ユニット１０８は、計測フレーム１１１によって支持された光学素子１０９に向けて光を案内する。光学素子１０９は、次に、マスク１０４.１に向けて光を導く。
【００２６】
光学素子ユニット１０８は、本発明においては第１の光学素子ユニットを形成しており、本発明においては第１の光学素子群１０８.２を形成する複数の第１の光学素子１０８.１を備えている。第１の光学素子１０８.１は、第１の光学素子群１０８.２、ひいては第１の光学素子ユニット８の第１の光軸１０８.３および物体平面１０８.４を規定する。第１の光学素子群１０８.２の物体平面１０８.４は、これにより、第１の光学素子ユニット１０８の第１の光学素子ユニット基準を形成している。
【００２７】
第１の光学素子１０８.１は、第１の光学素子ユニット１０８のハウジング１０８.５に収容されている。ハウジング１０８.５は、第１の光学素子１０８.１を支持する第２の支持構造部を形成している。さらに詳細に後述するように、第１の光学素子ユニット１０８は、３つの支持素子、すなわち第１の支持素子１０８.６、第２の支持要素１０８.７および第３の支持要素１０８.８（図２参照）によって計測フレーム１１０で支持される。支持素子１０８.６、１０８.７、１０８.８は、図１および図２には簡略化して示されているだけであり、図３には、このような支持素子１０８.６の実際の実施形態の概略図を示している。
【００２８】
光学素子ユニット１０７は、本発明においては第２の光学素子ユニットを形成しており、本発明においては第２の光学素子群１０７.２を形成する複数の第２の光学素子１０７.１を備えている。第２の光学素子１０７.１は、第２の光軸１０７.３と、第２の光学素子群１０７.２、ひいては第２の光学素子ユニット８の画像平面１０７.４とを規定している。第２の光学素子群１０７.２の画像平面１０７.４は、これにより、第２の光学素子ユニット８の第２の光学素子ユニット基準を形成している。
【００２９】
第２の光学素子１０７.１は、第２の光学素子ユニット１０７のハウジング１０７.５に収容されている。ハウジング１０７.５は、第２の光学素子１０７.１を支持する第４の支持構造部を形成している。さらに詳細に後述するように、第２の光学素子ユニット１０７は、３つの支持素子１０７．６によって計測フレーム１１０で支持される。
【００３０】
光学投影ユニット１０３は、光学素子群１０３.１を光学投影ユニット１０３のハウジング１０３.２の内部に保持し、投影光学ボックス（ＰＯＢ）と呼ばれることも多い。光学素子群１０３.１は、レンズ、ミラー格子等の形の多数の光学素子１０３.３を備える。これらの光学素子１０３.３は、６自由度全てまで、光学投影ユニット１０３の軸１０３.４に沿って互いに対して位置決めされる。
【００３１】
これらの光学素子１０３.３は、協働してマスク１０４.１に形成されたパターンの画像を基板１０５.１上に転写する。マスク１０４.１は、マスクユニット１０４のマスクテーブル１０４.２に載置され、マスクテーブル１０４.２は、計測フレーム１１１によって支持される。同様に、基板１０５.１は基板ユニット１０５の基板テーブル１０５.２に載置され、基板テーブル１０５.２も同様に計測フレーム１１１によって支持される。
【００３２】
マスク１０４.１に形成されたパターンの画像は、通常は大きさを縮小され、基板１０５.１のいくつかの目標範囲に転写される。マスク１０４.１に形成されたパターンの画像は、光学露光装置１０１の設計に応じて２つの異なる方法で基板１０５.１上のそれぞれの目標範囲に転写してもよい。光学露光装置１０１がいわゆるウェーハ・ステッパ装置として設計されている場合、マスク１０４.１に形成された全てのパターンを照明することによって単一のステップで基板１０５.１上のそれぞれの目標範囲に全てのパターン画像が転写される。光学露光装置１０１がいわゆる「ステップ・アンド・スキャン装置」として設計されている場合、投影ビームのもとでマスクテーブル１０４.２、ひいてはマスク１０４.１上に形成されたパターンを連続的に走査することによって、パターンの画像が基板１０５.１上のそれぞれの目標範囲に転写され、同時に基板テーブル１０５.２、ひいては基板１０５.１の対応した走査が行われる。
【００３３】
いずれの場合にも、光学素子１０３.３、１０７.１、１０８.１および１０９相互の相対位置ならびにマスク１０４.１および基板１０５.１に対する光学装置の相対位置は、高品質画像結果を得るために、予め定められた限度内に保持される必要がある。この場合、光学的または機能的な基準、例えば画像平面１０７.４および物体平面を１０８.４または開口面を他の所定基準に対して所定基準位置に保つことが特に重要である。
【００３４】
第１の光学素子ユニット基準１０８.４、すなわち物体平面１０８.４については、計測フレーム１１１によって規定される外部基準に対する基準位置が第１の光学素子ユニット１０８の熱膨張時に実質的に一定に保たれることが有利であるとがわかった。ここで、外部基準は、第１の光学素子ユニット１０８の外部において計測フレーム１１１の任意の適当な位置に位置していてもよい。
【００３５】
このことを達成するために、第１の支持素子１０８.６、第２の支持素子１０８.７および第３の支持素子１０８.８は、所定の範囲内で、これらの支持素子それぞれが１つの並進方向に沿って実質的に自由な動きを提供するように設計され、配置されている。このように、第１の支持素子１０８.６は、第１の並進方向１０８.９に沿った実質的に自由な動きを提供する。第２の支持素子１０８.７は、第２の並進方向１０８.１０に沿った実質的に自由な動きを提供する。第３の支持素子１０８.８は、第３の並進方向１０８.１ １に沿った実質的に自由な動きを提供する。
【００３６】
いかなる時点においても、それぞれの支持素子１０８.６、１０８.７、１０８.８は、他の２つの並進方向に沿った動きを制限し、制約を受けない並進方向１０８.９、１０８.１０、１０８.１１を有する直交システムを形成する。換言すれば、それぞれの支持素子１０８.６、１０８.７、１０８.８は１つの制約を受けない並進自由度および２つの制約付並進自由度を提供する。
【００３７】
第１の光学素子ユニット１０８の実質的に動的な支持を可能にするために、それぞれの支持素子１０８.６、１０８.７、１０８.８が好ましくは一つ以上の制約を受けない回転自由度を提供することがわかるであろう。
【００３８】
支持素子１０８.６、１０８.７、１０８.８の一実施形態は、図３に示す第１の支持素子１０８.６の概略図に見ることができる。ここで、第１の支持素子１０８.６は、第１の並進方向１０８.９に弾性的であり、第１の並進方向１０８.９に対して垂直な面１０８.１３においては実質的に堅固である、板ばね素子１０８.１２を備えている。
【００３９】
所望の変位に応じて、板ばね素子１０８.１２は、第１の並進方向１０８.９に沿った変位に抗して増加する反作用力を行使する。しかしながら、本発明においては、この反作用力は、この第１の並進方向１０８.９に対して垂直な平面１０８.１３の内部において作用する反作用力よりも著しく小さい場合には無視することができることがわかるであろう。換言すれば、第１の並進方向１０８.９に沿った第１の支持素子１０８.６の剛性はこの第１の並進方向１０８.９に対して垂直な平面１０８.１３の内部の剛性よりも著しく小さくても充分である。
さらに、本発明の他の実施形態では、（好ましくはＶ字形の）溝内を走行するボールまたはピン、嵌合孔または他の線形ガイド機構、例えばダブテール型ガイドなどの内部で前後に移動可能なピンのような、他のタイプの支持素子を選択してもよいことがわかるであろう。
【００４０】
図２からわかるように、第１の光軸１０８.３および第１の並進方向１０８.９は平行であり、軸平面１０８.１４を規定する。第１の並進方向１０８.９、第２の並進方向１０８.１０および第３の並進方向１０８.１１は同一平面上に位置し、全て交差位置１０８.１５で交差する。この交差位置１０８.１５は、第１の光学素子ユニット１０８の内部に収容されている第１の光学素子群１０８.２（いずれも図２に破線輪郭によって示す）の物体平面１０８.４に位置付けられている。第２の並進方向１０８.１０および第３の並進方向１０８.１１は、軸平面１０８.１４に対して角度γ１＝γ２＝γだけ傾斜している。
【００４１】
第２の並進方向１０８.１０および第３の並進方向１０８.１１のこのような対称配置ならびに共通の交差位置１０８.１５により、第１の光学素子ユニット１０８が熱により一様に膨張した場合、すなわち、第１の光学素子ユニット１０８の内部の温度および温度上昇が一様であり、第１の光軸１０８.３に沿って、かつ第１の光軸１０８.３に対して横方向に、実質的に等しい熱膨張率αｘ＝αｙ＝αが得られる場合、計測フレーム１１１によって規定される外部基準に対して交差位置１０８.１５が実質的に変化しないという利点が得られる。結果として、第１の光軸１０８.３に沿った第１の光学素子群１０８.２の物体平面１０８.４も、外部基準、すなわち計測フレーム１１１に対して少なくともかなりの近似で実質的にその位置を保持する。
【００４２】
換言すれば、支持素子１０８.６、１０８.７、１０８.８は、それらの制約を受けない自由度の交差位置１０８.１５によって、計測フレーム１１１に対してその位置を保持する第１の光学素子ユニット１０８の熱膨張の中心を規定する。
【００４３】
図１および図２に示した支持素子１０８.６、１０８.７、１０８.８の配置によって、第１の光軸１０８.３は、光学素子ユニット１０８が熱により膨張した場合に、z方向（図１参照）に横方向の変位を被る。しかしながら、本発明の別の実施形態によれば、この横方向の変位を少なくとも減じることができるように、第１、第２および第３の並進方向が第１の光軸の近傍に、場合によっては第１の光軸と同一平面上に位置付けられているように支持素子を位置決めしてもよいことは自明である。さらに、付加的または代替的に、支持素子は、第１の光軸のこの横方向の変位を補償するように設計されていてもよい。
【００４４】
本発明の別の実施形態では、第１、第２および第３の並進方向は、これら全ての並進方向の共通の交差位置が保持される限りは、同一平面上に位置している必要はなく、空間的に任意に位置付けられていてもよいことがわかるであろう。特に、角度γ１および角度γ２は必ずしも同一でなくてもよい。さらに本発明の別の実施形態によれば、これら全ての支持素子の制約を受けない並進方向全ての共通の交差位置が保持される限りは、第１、第２および第３の並進方向を有する第１、第２および第３の支持素子よりも多数の支持素子が設けられていてもよいことは自明である。
【００４５】
まず第一に、第１の光学素子ユニット１０８は、第１の光軸１０８.３に沿って、かつ第１の光軸１０８.３に対して横方向に、実質的に同一の熱膨張率αｘ＝αｙ＝αを有しているという仮定のもとで上記説明がなされていることは自明である。しかしながら、そうではない場合、すなわち、第１の光軸１０８.３に沿った熱膨張率αｘと第１の光軸１０８.３に対して横方向の熱膨張率αｙとの間に差がある場合、支持素子１０８.６、１０８.７、１０８.８は、図２に破線輪郭線１１３、１１４によって示すように、熱によって誘起される変位に応じて角度γ１＝γ２＝γを修正することによって、これを簡単に相殺することもできる。換言すれば、この場合、角度γ１＝γ２＝γは、それぞれの熱膨張率αｘ、αｙおよび所望の基準位置の関数である。
【００４６】
さらにまた、第１の光軸１０８.３に沿った熱膨張率αｘおよび第１の光軸１０８.３に対して横方向の熱膨張率αｙとの間のこのような方向差を、第１の光学素子ユニット１０８の物体平面１０８．４（または第１の光学素子ユニット１０８の他の所望の光学または機能基準）と計測フレーム１１１との間の基準位置で所定の変位を行うために用いてもよいことは自明である。これは、例えば、計測フレーム１１１自体が温度変化、ひいては熱による膨張を被った場合に利用することもできる。
【００４７】
第１の光学素子ユニット１０８の物体平面１０８．４（または第１の光学素子ユニット１０８の他の所望の光学または機能基準）と計測フレーム１１１との間の基準位置のこのような所定の変位は、計測フレーム１１１の熱によって誘起される膨張を実質的に補償するように選択してもよい。この場合、当然ながら計測フレーム１１１に関する変位はそれぞれの熱膨張率αｘ、αｙおよび角度γ１＝γ２＝γに依存する。したがって、計測フレーム１１１に関して所望の変位が得られるように、角度γ１およびγ２を選択することもできる。ここでも計測フレーム１１１の熱膨張率の方向差を考慮し、補償することができる。
【００４８】
このように、全体的な外部基準、例えば基礎構造部１１０に対する第１の光学素子ユニット１０８の物体平面１０８．４の基準位置（または第１の光学素子ユニット１０８の他の所望の光学または機能基準）は、第１の光学素子装置１０８および測定フレーム１１１が熱により膨張した場合にも不変に保つこともできる。
【００４９】
第２の光学素子ユニット１０７の支持素子１０７.６は、第１の光学素子ユニット１０８の支持素子１０８.６、１０８.７、１０８.８に類似した方法で設計される。特に支持素子１０７.６は、第２の光学素子群１０７.２の画像平面１０７.４もまた、屈折された第２の光軸１０７.３の出射部に沿って、基礎構造部１１０の形の外部基準に関して実質的にその位置をほぼ保持するように、設計される。
【００５０】
換言すれば、ここでも支持素子１０７.６は、制約を受けない自由度の交差位置によって、基礎構造部１１０に関してその位置を保持する第２の光学素子ユニット１０７の熱膨張の中心を規定する。
【００５１】
本実施形態によれば、測定フレーム１１１は基礎構造部１１０に対して一定の関係を有し、熱によって誘起される著しい膨張を防止する冷却系を備えているものとする。このように第１の光学素子ユニット１０８および第２の光学素子ユニット１０７の上記支持が得られた場合、第２の光学素子ユニット１０７の画像平面１０７.４の位置は、装置１０１の通常動作中に予想されるいかなる温度においても、実質的に第１の光学素子ユニット１０８の物体平面１０８.４と一致する。このことは、マスク１０４.１の照明、ひいては露光プロセスの結果上に有益な効果をもたらす。
【００５２】
図１の光学露光装置１０１を用いた、本発明による光学素子ユニットを支持する方法を含む本発明による光学結像法の好ましい実施形態を図１〜図４を参照して後述する。
【００５３】
ステップ１１４において、パターンを有するマスク１０４.１、基板１０５.１、マスク１０４.１のパターンの画像を基板１０５.１に転写するように構成された光学投影ユニット１０３、およびマスク１０４.１のパターンを照明するように構成された照明系１０６、１０７、１０８、１０９ならびに第１の光学素子ユニット１０８を含む光学露光装置１０１の構成部品が設けられる。
【００５４】
ステップ１１５において、光学露光装置１０１は、図１〜図３に関して記載されていた構成をもたらすように空間的に配置される。特に、ステップ１１５で、上述のように、第１の光学素子ユニット１０８が熱により膨張した場合に、測定フレーム１１１に関して物体平面１０８.４の基準位置が基本的に不変のままであるように、第１の光学素子ユニット１０８が測定フレーム１１１に支持される。
【００５５】
ステップ１１６において、上述のように、光学投影ユニット１０３がマスク１０４.１のパターンの画像を基板１０５.１に転写するように、照明系１０６、１０７、１０８、１０９を用いてマスク１０４.１のパターンを照明する。
【００５６】
（第２実施形態）
以下に、本発明による方法の好ましい実施形態を実施することもできる本発明による光学結像装置２０１の第２の好ましい実施形態を、図５を参照して説明する。
【００５７】
図５は、光学露光装置２０１の形態の光学結像装置の照明系の第１の光学素子ユニット２０８および第２の光学素子ユニット２０７の正確な縮尺ではない概略図である。
【００５８】
図５の実施形態は、その設計および機能性の大部分において図１の実施形態に対応する。特に、図５では、類似または同一の部分には、同じ番号に１００を加えた参照番号が付与されている。したがって、この点については主に上記説明を参照されたい。以下には違いについてのみ述べる。
【００５９】
第１実施形態に対する主な違いは、第１の光学素子ユニット２０８および第２の光学素子ユニット２０７がいずれも測定フレーム２１１により支持されることにある。
【００６０】
ここでも、第１の光学素子ユニット２０８は、第１の光学素子群２０８.２を形成する複数の第１の光学素子２０８.１を備えている。第１の光学素子２０８.１は、第１の光軸２０８.３と、第１の光学素子群２０８.２、ひいては第１の光学素子ユニット８の物体平面２０８.４を規定する。第１の光学素子群２０８.２の物体平面２０８.４は、これにより、第１の光学素子ユニット２０８の第１の光学素子ユニット基準を形成している。
【００６１】
第１の光学素子２０８.１は、第１の光学素子ユニット２０８のハウジング２０８.５の内部に収容されている。ハウジング２０８.５は、第１の光学素子２０８.１を支持する第２の支持構造部を形成している。第１の光学素子ユニット２０８.１は、第１の支持素子２０８.６、第２の支持素子２０８.７および第３の支持素子２０８.８（全て図５に簡略化して示す）により測定フレーム２１０で支持される。
【００６２】
第２の光学素子ユニット２０７は、第２の光学素子群２０７.２を形成する複数の第２の光学素子２０７.１を備えている。第２の光学素子２０７.１は、第２の光軸２０７.３と、第２の光学素子群２０７.２、ひいては第２の光学素子ユニット８の画像平面２０７.４とを規定している。第２の光学素子群２０７.２の画像平面２０７.４は、これにより、第２の光学素子ユニット８の第２の光学素子ユニット基準を形成している。
【００６３】
第２の光学素子２０７.１は、第２の光学素子ユニット２０７のハウジング２０７.５の内部に収容されている。ハウジング２０７.５は、第２の光学素子２０７.１を支持する第２の支持構造部を形成している。第２の光学素子ユニット２０７.１は、第４の支持素子２０７.６、第５の支持素子２０７.７および第６の支持素子２０７.８（全て図５に簡略化して示す）によって測定フレーム２１０で支持される。
【００６４】
第１の光学素子ユニット２０８が熱により膨張した場合に測定フレーム２１１に対する物体平面２０８.４の基準位置が実質的に不変のままとなるように、第１の支持素子２０８.６、第２の支持素子２０８.７および第３の支持素子２０８.８は、所定の限度内で、各々が１つの並進方向に沿って実質的に自由な動きを提供するように設計され、位置付けられている。このように、第１の支持素子２０８.６は、第１の並進方向２０８.９に沿って実質的に自由な動きを提供する。第２の支持素子２０８.７は、第２の並進方向２０８.１０に沿って実質的に自由な動きを提供する。第３の支持素子２０８.８は、第３の並進方向２０８.１１に沿って実質的に自由な動きを提供する。
【００６５】
第２の光学素子ユニット２０７が熱により膨張した場合に測定フレーム２１１に対する画像平面２０７.４の基準位置が実質的に不変のままとなるように、第４の支持素子２０７.６、第５の支持素子２０７.７および第６の支持素子２０７.８は、所定の限度内で、各々が１つの並進方向に沿って実質的に自由な動きを提供するように設計され、位置付けられている。このように、第４の支持素子２０７.６は、第４の並進方向２０７.９に沿って実質的に自由な動きを提供する。第５の支持素子２０７.７は、第５の並進方向２０７.１０に沿って実質的に自由な動きを提供する。第６の支持素子２０７.８は、第６の並進方向２０７.１１に沿って実質的に自由な動きを提供する。
【００６６】
いかなる時点においても、それぞれの支持素子２０７.６、２０７.７、２０７.８、２０８.６、２０８.７、２０８.８ は、他の２つの並進方向に沿って動きを制限し、制約を受けない並進方向２０７.９、２０７.１０、２０７.１１、２０８.９、２０８.１０、２０８.１１を有する直交システムを形成する。換言すれば、それぞれの支持素子２０７.６、２０７.７、２０７.８、２０８.６、２０８.７、２０８.８は１つの制約を受けない並進自由度および２つの制約付並進自由度を提供する。
【００６７】
第１の光学素子ユニット２０８および第２の光学素子ユニット２０７の実質的に静的に規定された支持をそれぞれ可能にするために、それぞれの支持素子２０７.６、２０７.７、２０７.８、２０８.６、２０８.７、２０８.８が、好ましくは一つ以上の制約を受けない回転自由度を提供することがわかるであろう。
【００６８】
支持素子２０７.６、２０７.７、２０７.８、２０８.６、２０８.７、２０８.８の実際の設計は、図３に示した第１の支持素子１０８.６の一つと類似したものであってよい。しかしながら、本発明の他の実施形態によれば、（好ましくはＶ字形の）溝内を走行するボールまたはピン、嵌合孔または他の線形ガイド機構、例えばダブテール型ガイドなどの内部で前後に移動可能なピンのような、他のタイプの支持素子を選択してもよい。
【００６９】
図５に示した実施形態において、第１の光軸２０８.３および第１の並進方向２０８.９は一致する。第１の並進方向２０８.９、第２の並進方向２０８.１０および第３の並進方向２０８.１１は同一平面上に位置し、全て交差位置２０８.１５で交差する。この交差位置２０８.１５は、第１の光学素子ユニット２０８の内部に収容されている第１の光学素子群２０８.２（いずれも図５の破線輪郭によって示す）の物体平面２０８.４に位置付けられている。第２の並進方向２０８.１０および第３の並進方向２０８.１１は、いずれも第１の光軸２０８.３に対して角度γ１＝γ２だけ傾斜している。
【００７０】
第２の並進方向２０８.１０および第３の並進方向２０８.１１のこのような対称配置ならびに共通の交差位置２０８.１５により、第１の光学素子ユニット２０８が熱により一様に膨張した場合、すなわち第１の光学素子ユニット２０８の内部の温度および温度上昇が一様であり、第１の光軸２０８.３に沿って、かつ第１の光軸２０８.３に対して横方向に、実質的に同じ熱膨張率αｘ＝αｙ＝αが得られる場合、計測フレーム２１１によって規定される外部基準に対して交差位置２０８.１５が実質的に変化しないという利点が得られる。結果として、第１の光学素子群２０８.２の物体平面２０８.４も、第１の光軸２０８.３に沿って、外部基準、すなわち測定フレーム２１１に対して少なくともかなりの近似で実質的にその位置を保持する。
【００７１】
換言すれば、支持素子２０８.６、２０８.７、２０８.８は、制約を受けない自由度の交差位置２０８.１５によって、測定フレーム２１１に対してその位置を保持する第１の光学素子ユニット２０８の熱膨張の中心を規定する。
【００７２】
支持素子２０８．６、２０８．７、２０８．８と第１の光軸２０８．３とが同一平面上に配置されていることにより、光学素子ユニット２０８が熱により膨張した場合に、z方向、すなわち、図平面に対して垂直方向に第１の光軸２０８.３の横方向の変位は生じない。
【００７３】
さらに、第２の光軸２０７.３と第４の並進方向２０７.９とは一致する。第４の並進方向２０７.９、第５の並進方向２０７.１０および第６の並進方向２０７.１１は同一平面上に位置し、全て交差位置２０７.１５で交差する。この交差位置２０７.１５は、第２の光学素子ユニット２０７の内部に収容されている第２の光学素子群２０７.２（いずれも図５の破線輪郭によって示す）の画像平面２０７.４に位置付けられている。第５の並進方向２０７.１０および第６の並進方向２０７.１１は、第２の光軸に２０７.３に対して、角度γ３＝γ４だけ傾斜している。
【００７４】
第５の並進方向２０７.１０および第６の並進方向２０７.１１のこのような対称配置ならびに共通の交差位置２０７.１５により、第２の光学素子ユニット２０７が熱により一様に膨張した場合、すなわち、第２の光学素子ユニット２０７の内部の温度および温度上昇が一様であり、第２の光軸２０７.３に沿って、かつ第２の光軸２０７.３に対して横方向に、実質的に等しい熱膨張率αｘ＝αｙ＝αが得られる場合、計測フレーム２１１によって規定される外部基準に対して交差位置２０７.１５が実質的に変化しないという利点が得られる。結果として、第２の光軸２０７.３に沿った第２の光学素子群２０７.２の画像平面２０７.４も、外部基準、すなわち測定フレーム２１１に対して少なくともかなりの近似で実質的にその位置を保持する。
【００７５】
換言すれば、支持素子２０７.６、２０７.７、２０７.８は、制約を受けない自由度の交差位置２０７.１５によって、測定フレーム２１１に対してその位置を保持する第２の光学素子ユニット２０７の熱膨張の中心を規定する。
【００７６】
支持素子２０７．６、２０７．７、２０７．８と第２の光軸２０７．３とが同一平面上に配置されていることにより、第２の光学素子ユニット２０７が熱により膨張した場合に、z方向、すなわち、図平面に対して垂直方向に第２の光軸２０７.３の横方向の変位は生じない。
【００７７】
図５からわかるように、第１の交差位置２０８.１５と第２の交差位置２０７.１５とは実質的に一致しており、これにより、第２の光学素子ユニット２０７の画像平面２０７.４および第１の光学素子ユニット２０７の物体平面２０８.４は光学露光装置２０１の通常動作中に予想されるいかなる温度分布においても実質的に一致する。このことは、光学露光装置２０１の良好で安定した信頼性の高い照明結果をもたらす。
【００７８】
この実施形態によっても図１〜図４に関して説明した本発明による方法を実施することができることがわかる。したがって、この点については上記の説明を参照されたい。
【００７９】
（第３実施形態）
以下に、本発明による方法の好ましい実施形態を実施することもできる本発明による光学結像装置２０１の第３の好ましい実施形態を、図４を参照して説明する。
【００８０】
図６は、光学露光装置３０１の形の光学結像装置の照明系の第１の光学素子ユニット３０８の正確な縮尺ではない概略図である。
【００８１】
図６の実施形態は、その設計および機能性の大部分において図１の実施形態に対応する。特に、図６では、類似または同一の部分には、同じ番号に２００を加えた参照番号が付与されている。したがって、この点については主に上記説明を参照されたい。以下には違いについてのみ述べる。
【００８２】
ここでも、第１の光学素子ユニット３０８は、第１の光学素子群３０８.２を形成する複数の第１の光学素子３０８.１を備えている。第１の光学素子３０８.１は、第１の光学素子群３０８.２、ひいては第１の光学素子ユニット８の第１の光軸３０８.３を規定する。第１の光学素子ユニット８は、第１の光学素子群３０８.２の第１の光学素子３０８.１の間に位置付けられた開口面３０８.４の形の機能平面を備えている。第１の光学素子群３０８.２の開口面３０８.４は、これにより、第１の光学素子ユニット３０８の第１の光学素子ユニット基準を形成する。
【００８３】
第１の光学素子３０８.１は、第１の光学素子ユニット３０８のハウジング３０８.５に収容されている。ハウジング３０８.５は、第１の光学素子３０８.１を支持する第２の支持構造部を形成している。第１の光学素子ユニット３０８.１は、第１の支持素子３０８.６、第２の支持素子３０８.７および第３の支持素子３０８.８（全て図６に簡略化して示す）によって測定フレーム３１１で支持される。
【００８４】
第１の光学素子ユニット３０８が熱により膨張した場合に測定フレーム３１１に対する開口面３０８.４の基準位置が実質的に不変のままとなるように、第１の支持素子３０８.６、第２の支持素子３０８.７および第３の支持素子３０８.８は、所定の限度内で、各々が１つの並進方向に沿って実質的に自由な動きを提供するように設計され、位置付けられている。このように、第１の支持素子３０８.６は、第１の並進方向３０８.９に沿って実質的に自由な動きを提供する。第２の支持素子３０８.７は、第２の並進方向３０８.１０に沿って実質的に自由な動きを提供する。第３の支持素子３０８.８は、第３の並進方向３０８.１１に沿って実質的に自由な動きを提供する。
【００８５】
いかなる時点においても、それぞれの支持素子３０８.６、３０８.７、３０８.８は、他の２つの並進方向に沿って動きを制限し、制約を受けない並進方向３０８.９、３０８.１０、３０８.１１を有する直交システムを形成する。換言すれば、それぞれの支持素子３０８.６、３０８.７、３０８.８は１つの制約を受けない並進自由度および２つの制約付並進自由度を提供する。
【００８６】
第１の光学素子ユニット３０８の実質的に静的に規定された支持を可能にするために、それぞれの支持素子３０８.６、３０８.７、３０８.８が、好ましくは一つ以上の制約を受けない回転自由度を提供することがわかるであろう。
【００８７】
支持素子３０８.６、３０８.７、３０８.８の実際の設計は、ここでも、図３に示した第１の支持素子１０８.６の一つと類似したものであってよい。しかしながら、本発明の他の実施形態によれば、（好ましくはＶ字形の）溝内を走行するボールまたはピン、嵌合孔または他の線形ガイド機構、例えばダブテール型ガイドなどの内部で前後に移動可能なピンのような、他のタイプの支持素子を選択してもよい。
【００８８】
図６に示した実施形態において、第１の光軸３０８.３および第１の並進方向３０８.９は一致する。第１の並進方向３０８.９、第２の並進方向３０８.１０および第３の並進方向３０８.１ １は同一平面上に位置し、全て交差位置３０８.１５で交差する。この交差位置３０８.１５は、第１の光学素子ユニット３０８の内部に収容されている第１の光学素子群３０８.２（いずれも図６の破線輪郭によって示す）の開口面３０８.４に位置付けられている。第２の並進方向３０８.１０および第３の並進方向３０８.１１は、いずれも第１の光軸３０８.３に対して角度γ１＝γ２だけ傾斜している。
【００８９】
第２の並進方向３０８.１０および第３の並進方向３０８.１１のこのような対称配置ならびに共通の交差位置３０８.１５により、第１の光学素子ユニット３０８が熱により一様に膨張した場合、すなわち、第１の光学素子ユニット３０８の内部の温度および温度上昇が一様であり、第１の光軸３０８.３に沿って、かつ第１の光軸３０８.３に対して横方向に、実質的に同じ熱膨張率αｘ＝αｙ＝αが得られる場合、計測フレーム３１１によって規定される外部基準に対して交差位置３０８.１５が実質的に変化しないという利点が得られる。結果として、第１の光学素子群３０８.２の開口面３０８.４も、第１の光軸３０８.３に沿って、外部基準、すなわち測定フレーム３１１に対して少なくともかなりの近似で実質的にその位置を保持する。
【００９０】
換言すれば、支持素子３０８.６、３０８.７、３０８.８は、制約を受けない自由度の交差位置３０８.１５によって、測定フレーム３１１に対してその位置を保持する第１の光学素子ユニット３０８の熱膨張の中心を規定する。
【００９１】
支持素子３０７．６、３０７．７、３０７．８と第１の光軸３０７．３とが同一平面上に配置されていることにより、光学素子ユニット３０７が熱により膨張した場合に、z方向、すなわち、図平面に対して垂直方向に第１の光軸３０７.３の横方向の変位は生じない。
【００９２】
このような開口面３０８.４を一定の基準位置に保持することは、光学露光装置３０１の結像能力のためにも有利な場合がある。
【００９３】
この実施形態によっても図１〜図４を参照して説明した本発明による方法を実施することができることがわかる。したがって、この点については上記の説明を参照されたい。
【００９４】
以上には、第２の並進方向および第３の並進方向がいずれも軸平面に対して角度γ１＝γ２＝γだけ傾斜している本発明の実施形態を説明した。しかしながら、本発明の他の実施形態では、第１、第２および第３の並進方向は、これら全ての並進方向の共通の交差位置が保持される限りは、任意の特定の方向を向いている必要はなく、空間的に任意に位置付けられていてもよいことは自明であり、このことを強調しておく。特に、角度γ１と角度γ２とは、必ずしも同一でなくてもよいことは自明である。さらに本発明の別の実施形態によれば、これら全ての支持素子の全ての制約を受けない並進方向の共通の交差位置が保持される限りは、第１、第２および第３の並進方向を有する第１、第２および第３の支持素子よりも多数の支持素子が設けられていてもよいことがわかる。
【００９５】
以上には、光学素子がもっぱら屈折素子である本発明の実施形態を説明したが、本発明の他の実施形態では、反射素子、屈折素子または回析素子またこれらの任意の組み合わせを光学素子ユニットの光学素子のために用いてもよいことは自明である。
【００９６】
さらに、本発明の他の実施形態では、画像平面、物体平面または開口面以外のほかに任意の光学素子ユニット基準を選択し、各関連光学素子ユニットが熱により膨張した場合にこの光学素子ユニット基準を所定の基準位置に保持することができることは自明である。
【００９７】
以上には、光学素子ユニットがもっぱら照明系部材である本発明実施形態を説明したが、本発明を、他の光学素子ユニット、例えば投影システムなどの光学素子ユニットを支持する場合にも用いることができることは自明である。さらに、本発明をマイクロリソグラフィ以外の光学用途において用いてもよいことは自明である。
【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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【国際調査報告】
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