(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を光学系鏡筒に保持する機構であって、
前記光学素子の端部を保持する保持部材と、
該保持部材を、前記光学素子の径方向、周方向及び傾き方向には柔軟に支え、重力方向には高剛性で支える第１の弾性支持部材と、
前記保持部材を、前記径方向及び重力方向には柔軟に支え、前記周方向には高剛性で支える第２の弾性支持部材と、
を備えることを特徴とする光学素子保持機構。
【請求項２】
前記第１の弾性支持部材及び／又は前記第２の弾性支持部材が、前記高剛性で支える方
向に直列に配列され、前記柔軟な方向にそれぞれ曲がり易い２組の板バネからなることを
特徴とする請求項１記載の光学素子保持機構。
【請求項３】
前記２組の板バネが、１個のブロックの中に直交するように作り込まれている２次元板
バネであることを特徴とする請求項２記載の光学素子保持機構。
【請求項４】
前記弾性支持部材の２組の板バネのセンターと、前記保持部材及び前記光学素子の端部
の保持用突起のセンターとが一致していることを特徴とする請求項２又は３記載の光学素
子保持機構。
【請求項５】
前記保持部材、前記第１の弾性支持部材及び前記第２の弾性支持部材のセットが、前記
光学素子の側周に３組以上分散配置されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の光学素子保持機構。
【請求項６】
光学素子の保持機構と、
該光学素子の位置調整機構及び／又は光学素子の形状調整機構と、を具備する光学系鏡
筒であって、
前記光学素子の保持機構が請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の光学素子保持機構
であることを特徴とする光学系鏡筒。
【請求項７】
前記形状調整機構が、前記保持機構を介して前記光学素子にモーメントをかけて前記光
学素子の形状誤差を補正することを特徴とする請求項６に記載の光学系鏡筒。
【請求項８】
前記形状調整機構が、前記保持機構に水平方向の変位を加えるアクチュエータを有する
ことを特徴とする請求項７に記載の光学系鏡筒。
【請求項９】
前記位置調整機構は、アクチュエータと、該アクチュエータの動きを縮小して前記光学
素子保持機構に伝える駆動量縮小機構とを有することを特徴とする請求項６〜８のいずれ
か一項に記載の光学系鏡筒。
【請求項１０】
エネルギ線を感応基板に選択的に照射してパターン形成する露光装置であって、
該エネルギ線の光学系を搭載する請求項６〜９のうちいずれか一項に記載の光学系鏡筒
を具備することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズやミラー等の光学素子を光学系鏡筒に保持する機構等に関する。特には、半導体デバイス露光装置等の精密光学機械において、光学素子の変形を抑制することのできる光学素子保持機構等に関する。また、そのような光学素子保持機構を有する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＵＶ光（極端紫外光）露光装置を例に採って、背景技術を説明する。
【０００３】
図１３は、ＥＵＶ光露光装置の概略構成例を示す図である。
【０００４】
図１３に示す露光装置は、ＥＵＶ源１０１と、このＥＵＶ源１０１から射出したＥＵＶ光（波長１３．４ｎｍ）１００を反射型マスク１０２に照射させる照明光学系１０３と、反射型マスク１０２上の回路パターンをウエハ１０４上に投影するＥＵＶ投影光学系１０５と、マスクステージ１０６及びウエハステージ１０７から構成されている。
【０００５】
この露光装置においては、ＥＵＶ源１０１から発したＥＵＶ光１００が照明光学系１０３を経て反射型マスク１０２に照射される。反射型マスク１０２で反射したＥＵＶ光１００は、投影光学系１０５に入射する。投影光学系１０５を通ったＥＵＶ光１００は、ウエハ１０４上に到達し、反射型マスク１０２上のパターンがウエハ１０４上に縮小転写される。
【０００６】
投影光学系１０５は、一例で６枚の多層膜反射鏡（図示されず）で構成されており、その縮小倍率は１／５である。投影光学系１０５は、ウエハ１０４上において、幅２ｍｍ・長さ３０ｍｍの輪帯状の露光視野を有する。各反射鏡は反射面形状が非球面であり、その表面にはＥＵＶ光の反射率を向上するためのＭｏ／Ｓｉ多層膜がコートされている。露光時において、反射型マスク１０２、ウエハ１０４は、それぞれステージ１０６、１０７上で走査される。ウエハ１０４の走査速度は、常に反射型マスク１０２の走査速度の１／５となるように同期している。その結果、光学系の視野よりも大きい領域に広がるパターンを転写することができる。
【０００７】
次いで、図１４を参照して、光学系鏡筒についてより詳細に説明する。
【０００８】
図１４は、ＥＵＶ光露光装置の光学系鏡筒の一例を示す構成図である。
【０００９】
図１４には、２枚の反射鏡（光学素子）１１１、１１２を保持する光学系鏡筒１１０が示されている。この鏡筒１１０は、鏡筒本体部１１０ａとフランジ部１１０ｂを有する。なお、この鏡筒１１０はインバー製であり、熱変性が生じにくい。
【００１０】
反射鏡１１１は、鏡筒１１０のフランジ部１１０ｂ上において、位置調整機構（ピエゾモータ等）１１５を介して保持機構１１６で保持されている。位置調整機構１１５は、組み立て時あるいはその後において反射鏡の位置を調整するための機構である。一方、反射鏡１１２は、鏡筒１１０のフランジ部１１０ｂ下において、保持機構１１７で保持されている。２枚の反射鏡１１１、１１２には、それぞれ穴１１１ａ、１１２ａが開けられている。図の上部のマスク（物体、図示されず）から発した光１００は、上の反射鏡１１１の穴１１１ａを通って下の反射鏡１１２の上面に達し、ここで反射した光１００が反射鏡１１１の下面に向かう。この光１００は、さらに反射鏡１１１の下面で反射して下方に向かい、反射鏡１１２の穴１１２ａを通ってウエハ（像面、図示されず）に到達する。
【００１１】
ＥＵＶ光学系においては、前述の通り反射鏡（光学素子）表面にＭｏ／Ｓｉ多層膜がコートされている。ＥＵＶ光学系の開口数は０．３であり、波面収差は１ｎｍＲＭＳ以下が求められる。このような小さな波面収差を実現するためには、反射鏡として高精度な形状を有する非球面ミラーを用い、高精度なミラー組み立て・調整を行う必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図１４を用いて説明したように、光学素子は保持機構１１６、１１７で鏡筒１１０に保持される。この種の保持機構は、高精度なミラーを変形させないで保持する機能と、光学素子の位置が変わらないようにする機能を兼ね備えていることが好ましい。
ここで、光学素子を変形させないようにする機能としては、光学素子が熱膨張した際に保持機構も変形して、光学素子の歪み（不均一変形）を抑制するような機能が考えられる。一方、光学素子の位置が変わらないようにする機能としては、光学素子を全方向で拘束することが考えられる。さらに、鏡筒が加振された場合に、すべり等で位置ずれが生じないようにすることも必要である。
【００１３】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、光学素子の変形や位置変化を抑制することのできる、あるいは、光学素子を積極的に変形させてより良い光学性能を得ることのできる光学素子保持機構等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】
【００１４】
請求項１に記載の光学素子保持機構は、光学素子を光学系鏡筒に保持する機構であって、前記光学素子の端部を保持する保持部材と、該保持部材を、前記光学素子の径方向、周方向及び傾き方向には柔軟に支え、重力方向には高剛性で支える第１の弾性支持部材と、前記保持部材を、前記径方向及び重力方向には柔軟に支え、前記周方向には高剛性で支える第２の弾性支持部材と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この光学素子保持機構によれば、第１の弾性支持部材の重力方向以外の剛性が柔軟であるので、保持機構と光学素子とを結合する際に生じる歪（双方の当接面の平坦性に起因する歪）を、弾性支持部材の変形で吸収することができる。そのため、結合時の光学素子の変形を抑制できる。さらに、温度変化により光学素子の端部が径方向に移動した場合にも、光学素子保持機構により光学素子の変形を抑えることができる。
【００１６】
請求項２に記載の光学素子保持機構においては、第１の弾性支持部材及び／又は第２の弾性支持部材が、前記高剛性で支える方向に直列に配列され、前記柔軟な方向にそれぞれ曲がり易い２組の板バネからなるものとすることができる。
【００１７】
この場合、弾性支持部材の支え力を簡単に実現することができる。
【００１８】
請求項３に記載の光学素子保持機構においては、前記２組の板バネが、１個のブロックの中に直交するように作り込まれている２次元板バネであるものとすることができる。
【００１９】
この場合、前述と同様に、１個のブロック中の小さいスペース内で２組の板バネ機能を実現することができる。
【００２０】
請求項４に記載の光学素子保持機構においては、前記弾性支持部材の２組の板バネのセンターと、前記保持部材及び前記光学素子の端部の保持用突起のセンターとが一致していることが好ましい。
【００２１】
光学素子には、単なる押し引き力が加わる以外にも、モーメント力が作用する。これらの外力は、光学素子の形状に悪影響を及ぼす可能性がある。本発明のこの態様では、板バネと保持用突起のセンターとを一致させることで、保持用突起部分に無理な力が発生しないため、光学素子の変形を小さく抑えることができる。
【００２２】
請求項５に記載の光学素子保持機構においては、前記保持部材、前記第１の弾性支持部材及び前記第２の弾性支持部材のセットが、前記光学素子側周に３組以上分散配置されているものとすることができる。
【００２３】
この場合、光学素子の拘束力を全水平方向に対して得ることができる。
【００２４】
請求項６に記載の光学系鏡筒は、光学素子の保持機構と、該光学素子の位置調整機構及び／又は光学素子の形状調整機構と、を具備する光学系鏡筒であって、前記光学素子の保持機構が前述の光学素子保持機構であることを特徴とする。
【００２５】
請求項７に記載の光学系鏡筒は、前記形状調整機構が、前記保持機構を介して光学素子にモーメントをかけて前記光学素子の形状誤差を補正することを特徴とする。
【００２６】
形状調整機構により光学素子の形状誤差を補正することで、所望の波面収差及び解像力が得やすくなる。
【００２７】
請求項８に記載の光学系鏡筒においては、前記形状調整機構が、前記保持機構に水平方向の変位を加えるアクチュエータを有することができる。
【００２８】
この場合、アクチュエータで保持機構に変位を加えて光学素子を変形させることができる。光学素子が変形すると、波面収差が変化するので、この変化を参照しながら光学素子の形状を調整することで、所望の波面収差を得ることができる。
【００２９】
請求項９に記載の光学系鏡筒は、前記位置調整機構が、アクチュエータと、  該アクチュエータの動きを縮小して前記光学素子保持機構に伝える駆動量縮小機構と、を有することを特徴とする。
【００３０】
このような光学系鏡筒は、駆動量縮小機構で光学素子の微調整を行うことができるので、例えば要求位置精度が１μｍ程度の小さい場合に好適である。
【００３１】
請求項１０に記載の露光装置は、エネルギ線を感応基板に選択的に照射してパターン形成する露光装置であって、  該エネルギ線の光学系を搭載する前述の光学系鏡筒を具備することを特徴とする。
【００３２】
なお、前記エネルギ線の種類は、ＥＵＶ光に限られるものではなく、紫外光、電子線、イオンビーム等であってもよい。また、露光の方式も特に限定されず、縮小投影露光や等倍近接転写であってよい。
【発明の効果】
【００３３】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、光学素子の変形を抑制することのできる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１（Ａ）は本発明の第１実施例に係る光学系鏡筒内のミラー保持機構を示す平面図であり、図１（Ｂ）は同保持機構の接着部材の拡大図である。
【図２】図２（Ａ）は同ミラー保持機構を示す側面断面図であり、図２（Ｂ）は同機構の鍔状部材の平面図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る露光装置の光学系鏡筒を示す側面断面図である。
【図４】同鏡筒内のミラー及びその保持機構を示す平面断面図である。
【図５】同保持機構の保持部材の詳細な構成を示す正面図である。
【図６】図６（Ａ）は図５のＸ−Ｘ線に沿う断面図であり、図６（Ｂ）は外挟持部材の自由状態を示す説明図であり、図６（Ｃ）は外挟持部材の調整後の状態を示す説明図である。
【図７】図５のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図８】図７のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。
【図９】図３及び図４に示す保持機構の弾性支持部材（２次元板バネ）の詳細な構造を示す図である。（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は上面図であり、（Ｄ）は下面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は本実施の形態における位置調整機構（８１、８２）の駆動量縮小機構の一例を主に示す平面図であり、図１０（Ｂ）は位置調整機構（８０）の一例を主に示す構成図である。
【図１１】２次元板バネとリング間に２次元アクチュエータ（形状調整機構）が設けられた例を示す図である。
【図１２】図１２（Ａ）は本発明に係る光学系鏡筒の固定機構の例を示す平面図であり、図１２（Ｂ）は同固定機構の側面図である。
【図１３】ＥＵＶ光露光装置の概略構成例を示す図である。
【図１４】ＥＵＶ光露光装置の光学系鏡筒の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明における上下左右とは、特に断らない限り、各図における上下左右方向を指すものとする。
［第１実施例］
図１（Ａ）は本発明の第１実施例に係る光学系鏡筒内のミラー保持機構を示す平面図であり、図１（Ｂ）は同保持機構の接着部材の拡大図である。
【００３６】
図２（Ａ）は同ミラー保持機構を示す側面断面図であり、図２（Ｂ）は同機構の鍔状部材の平面図である。
【００３７】
これらの図に示す板状のミラー１（光学素子）は、光学系鏡筒内に配置されている。このミラー１は、図１に示すように、３組の保持部材セット１０で保持されている。これら保持部材セット１０は、ミラー１の側周面に１２０°振り分けられて分散配置されている。同ミラー１は、図２（Ａ）に示すように、これら３組の保持部材セット１０、リング３及び鍔状部材５によって、光学系鏡筒内に保持されている。
【００３８】
まず、保持部材セット１０について説明する。
【００３９】
図１に示すように、保持部材セット１０は、連結部材１８を備えている。この連結部材１８は、前述のリング３（図２（Ａ）参照）への連結用の部材である。連結部材１８の内側（ミラー１側周面を向いた側）には、中央の接着部材１６と、この接着部材１６からミラー１の周方向の双方向にそれぞれ延びる２枚の板バネ１１とが設けられている。
【００４０】
接着部材１６のミラー１側周面と対向する面（表面）には、縦及び横に延びる格子状の溝１４が形成されている（図１（Ｂ）参照）。この格子状の溝１４により、接着部材１６表面は複数に分割されている。この接着部材１６表面は、接着剤１７でミラー１側周面に接着されている（図１及び図２（Ａ）では、接着剤１７は誇張して分厚く図示されている）。接着部材１６表面を複数に分割することで、接着剤１７の固化時の収縮が抑制され、ミラー１の変形が抑制される。接着剤１７としては、ミラー１の光学性能や光学系鏡筒の周辺機器等に悪影響を及ぼさない材料（例えばエポキシ系接着剤等）を用いる。特に、アウトガスの少ない接着剤を使用すると、ガスがミラー１に付着する等の悪影響を回避できる。
【００４１】
接着部材１６の両側の各板バネ１１は、２枚のバネ片１２が剛体片１３を挟んで直列に接続されてなる。剛体片１３の長さは、２枚のバネ片１２の長さの合計の２倍以上となっている。バネ片１２は、長くて薄いほど剛性が小さくなるが、過度に薄い場合は加工時や組立時に塑性変形を起こす可能性があるため、最小限の剛性が確保されるような性状とする。また、板バネの座屈を防止するためにも、バネ片１２の長さを短くする意味がある。
【００４２】
実際には、ミラー１の剛性（これは概ねミラー１のサイズで決まる）や要求形状精度に応じて決めるものとする。一例で数値を述べると、バネ片の厚さは０．１〜１ｍｍの範囲、長さは１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で選択することができる。さらに、剛体片１３の長さは、２枚のバネ片１２の長さの合計の２倍以上とするのが好ましい。例えば、ミラー１の直径が２００ｍｍ、厚さが３０ｍｍの場合は、バネ片１２の厚さを０．５ｍｍ、長さを３ｍｍ程度とし、剛体片１３の長さを１５ｍｍとする。所見によれば、このような板バネを用いた場合にミラーの変形を１ｎｍ以下に抑えることができた。
【００４３】
次に、リング３及び鍔状部材５について説明する。
【００４４】
図２（Ａ）に示すように、リング３は、ミラー１と光学系鏡筒フランジ２との間に介在している。このリング３の下端面に、各保持部材セット１０の連結部材１８が固定されている。リング３と光学系鏡筒フランジ２とは、鍔状部材５で繋がれている。この鍔状部材５は、リング３に外嵌する外嵌部５ａと、この外嵌部５ａ端部から外側に張り出した鍔部５ｂとが一体形成されてなる。外嵌部５ａとリング３、及び、鍔部５ｂと光学系鏡筒フランジ２は、それぞれネジ（図示されず）で結合されている。
【００４５】
鍔状部材５の厚さは、リング３の厚さの１／１０以下となっている。図２（Ｂ）に示すように、鍔部５ｂにはスリット５ｃが切り込まれている。このような鍔状部材５を介在させることにより、リング３の変形は、厚さの薄い低剛性の鍔状部材５に偏って生じる。そのため、リング３全体の変形が小さくなり、ミラー１の変形も小さく抑えることができる。必ずしもスリット５ｃを設ける必要はないが、本実施例では鍔状部材５にスリット５ｃを形成したことで剛性がより小さくなっており、リング３の変形はより鍔状部材５に偏って生じる。
【００４６】
なお、図２（Ａ）に示すように、鍔状部材５と光学系鏡筒フランジ２間には、ワッシャー等のスペーサ７を介装することもできる。この場合は、スペーサ７分のスペース（隙間）を確保することができるので、光学系鏡筒フランジ２と鍔状部材５とが保持部分以外で接触するのを防止できる。あるいは、スペーサとして平坦なワッシャーを用いる場合は、取り付け時の鍔状部材５の鍔部５ｂの変形を抑制することもできる。
【００４７】
このような保持機構によれば、ミラー１側面と光学系鏡筒フランジ２との接触部において、板バネ１１がミラー１側面の垂直方向（ミラー１の径方向）に容易に変形する。そのため、ミラー１自身は上下・左右・前後に関して拘束されている一方で、ミラー１が熱膨張等により変形した場合にも、板バネ１１が逃げてミラー１の不均一な局所変形を小さく抑えることができる。
［第２実施例］
図３は、本発明の第２実施例に係る露光装置の光学系鏡筒を示す側面断面図である。
【００４８】
図４は、同鏡筒内のミラー及びその保持機構を示す平面断面図である。
【００４９】
図５は、同保持機構の保持部材の詳細な構成を示す正面図である。
【００５０】
図６（Ａ）は図５のＸ−Ｘ線に沿う断面図であり、図６（Ｂ）は外挟持部材の自由状態を示す説明図であり、図６（Ｃ）は外挟持部材の調整後の状態を示す説明図である。
【００５１】
図７は、図５のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【００５２】
図８は、図７のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。
【００５３】
図９は、図３及び図４に示す保持機構の弾性支持部材（２次元板バネ）の詳細な構造を示す図である。（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は上面図であり、（Ｄ）は下面図である。
【００５４】
図３、図４等には、板状のミラー２０１（光学素子）の端部（保持突起）２０１Ａが示されている。ミラー２０１の保持突起２０１Ａは、ミラー側周面に互いに離れて３ヶ所に一体に形成されている。各保持突起２０１Ａは、本実施例では保持部材２０に挟まれた状態で保持されている。
【００５５】
以下、主に図５〜図８を参照して、保持部材２０の詳細な構成について説明する。
【００５６】
図６にわかり易く示すように、保持部材２０は、ミラー２０１の保持突起２０１Ａを上下に挟み込む上下挟持部材２１を備えている。この上下挟持部材２１は、ミラー保持突起２０１Ａの上面に当接する上押え部材２２と、ミラー保持突起２０１Ａの外周端及び下面に当接する下押え部材２３とを有する。上押え部材２２と下押え部材２３は、図５に示すネジＳ１で結合されている。なお、これら上下押え部材２２、２３は、一体に形成することもできる。
【００５７】
上押え部材２２は、図８に最も良く示すように、ミラー保持突起２０１Ａの上面に当接する中央部２５と、この中央部２５を挟んで両側の端部２７とを備えている。中央部２５と両端部２７とは、ワイヤーカット加工で形成された板バネ２８で一体に繋がっている。この板バネ２８により、中央部２５は端部２７に対して上下に変位できる。
【００５８】
下押え部材２３は、図６、図７に最も良く示すように、ミラー保持突起２０１Ａの外周端側に位置する側板部３１と、ミラー保持突起２０１Ａの下面側に位置する下端部３３とを有する略断面Ｌ字状（図６参照）の部材である。下押え部材２３の側板部３１は略平板状であり、内面に凹部３１ａが形成されている。この凹部３１ａには、ミラー保持突起２０１Ａの外周端部が係合する。下押え部材２３の下端部３３は、中央上側に凸部３３ａ（図８参照）が形成されている。この凸部３３ａは、ミラー保持突起２０１Ａの下面側に当接する。
【００５９】
図６、図８にわかり易く示すように、上押え部材２２の中央部２５、及び、下押え部材２３の下端部３３には、それぞれ上ネジ軸３６、下ネジ軸３７が挿通されている。これら上下ネジ軸３６、３７は、ミラー保持突起２０１Ａを介して互いに平行に位置している。これらのネジ軸３６、３７については後述する。
【００６０】
図８に示すように、ミラー保持突起２０１Ａの左端側において、上押え部材２２の端部２７と下押え部材２３の下端部３３間には、バネ付きブロック（左挟持部材）４１が配置されている。バネ付きブロック４１と下押え部材２３の側板部３１は、図５に示すネジＳ２で結合されている。このバネ付きブロック４１は、ブロック本体４２と当接部４３を有する。当接部４３には、ミラー保持突起２０１Ａの側面に当たる当接面４３ａが形成されている。当接部４３を挟んで上下において、ブロック本体４２には、上下ネジ軸３６、３７の左端部が捩じ込まれている。
【００６１】
ブロック本体４２には、水平方向（光学素子１の径方向）変形用の板バネ（水平板バネ）４５が形成されている。この水平板バネ４５は、図７にわかり易く示すように、ブロック本体４２の厚みが薄くなるよう、両側面から幅中心に向けて上下方向に沿う溝が彫り込まれることで、ブロック本体４２の一部（薄肉部）として形成されている。この水平板バネ４５は、同一面内で互いに平行に２ヶ所に形成されている。この水平板バネ４５により、ブロック本体４２は図７の矢印α方向に傾斜（回転）可能である。
【００６２】
図８に示すように、バネ付きブロック４１の当接部４３は、ブロック本体４２の右側に上下方向傾斜用の板バネ（上下板バネ）４７で繋がれている。この上下板バネ４７は、ワイヤーカット加工によりブロック本体４２に切り込み形成されている。当接部４３の当接面４３ａは、ブロック本体４２の端面よりも右側（ミラー保持突起２０１Ａ側）突出している。この上下板バネ４７により、当接部４３がブロック本体４２に対して上下に傾く方向（図８の矢印β方向）に傾斜可能である。すなわち、上下板バネ４７全体で、当接部４３の当接面４３ａが傾斜可能になっている。
【００６３】
図８に示すように、ミラー保持突起２０１Ａの右端側において、上押え部材２２の端部２７と下押え部材２３の下端部３３間には、右挟持部材５１及び撓み板５３が配置されている。右挟持部材５１の上下端部には、上下ネジ軸３６、３７が挿通されている。右挟持部材５１の左端側（ミラー保持突起２０１Ａ側）には、ミラー保持突起２０１Ａの側面に当たるミラー当接突起５１ａが形成されている。右挟持部材５１の右端側（ミラー保持突起２０１Ａと逆側）には、撓み板５３の中心に当たる撓み板当接突起５１ｂが形成されている。右挟持部材５１と下押え部材２３の側板部３１は、図５に示すネジＳ３で結合されている。
【００６４】
撓み板５３は、右挟持部材５１の右隣りに配置されている。撓み板５３にも上下ネジ軸３６、３７が挿通している。この撓み板５３よりも外側（図８の右側）において、上下ネジ軸３６、３７の右端部には、それぞれナット５６、５７が螺合している。撓み板５３は、これらネジ軸３６、３７に支持された状態で、右挟持部材５１の撓み板当接突起５１ｂを力点としてナット５６、５７の締め付け量に伴い撓むことができる。なお、ネジ軸３６、３７を通している上押え部材２２の中央部２５や下押え部材２３の下端部３３、右挟持部材５１の貫通孔はネジ軸３６、３７よりも大きく、ネジ軸３６、３７の外側には隙間がある。
【００６５】
図５に示すように、上下挟持部材２１の側板部３１の右寄り部分には、窓３９が２つ形成されている。各窓３９からは、右挟持部材５１及び撓み板５３と、これらの間のネジ軸３６、３７が見えている。これら窓３９から顕微鏡等で右挟持部材５１と撓み板５３との間の寸法を測定することで、ナット５６、５７の締め付け量に伴う撓み板５３の撓み量を測定できる。そして、撓み板５３の撓み量（前述の寸法）に基づき、ミラー保持突起２０１Ａの左右側部の挟持力（バネ付きブロック４１と右挟持部材５１とで挟み込む力）を調整できる。
【００６６】
なお、図５の符号Ｔは、側板部３１と図４の部材２０２とを結合するためのタップ穴である。
【００６７】
図６にわかり易く示すように、保持部材２０の上下挟持部材２１には、コ字状の外挟持部材６１が外嵌している。外挟持部材６１の上端部６２の内側には、突起６２ａが形成されている。この突起６２ａは、上下挟持部材２１の上押え部材２２の中央部２５上面に当たっている。外挟持部材６１の下端部６３は、上下挟持部材２１の下押え部材２３の下端部３３に形成された凹部３４内に配置されている。外挟持部材６１の上端部６２と下端部６３間は、短冊板状の中間部６４となっている。
【００６８】
図８に示すように、外挟持部材６１の下端部６３には、３つの貫通孔６３ａ（中央部）、６３ｂ（両側部）が開けられている。中央の貫通孔６３ａと同心上において、下押え部材２３の下端部３３には位置決めピン３５が固定されている。この位置決めピン３５の下端部は、下端部６３中央の貫通孔６３ａを通って、下側に突出している。さらに、外挟持部材６１の下端部６３の２つの貫通孔６３ｂと略同心上において、下押え部材２３の下端部３３には２つのネジ孔３３ｂが形成されている。両ネジ孔３３ｂ内には、それぞれ穴付きネジ３２が螺入している。
【００６９】
穴付きネジ３２は、外挟持部材６１の下端部６３の貫通孔６３ｂ内からレンチ等を入れて回すことで、ネジ孔３３ｂ内を上下に移動できる。穴付きネジ３２を回して下げると、ネジ下端が外挟持部材６１の下端部６３上面に当たり、同下端部６３を押し下げる。この押し下げ力は、外挟持部材６１の上端部６２に伝わり、同上端部６２も下がろうとする。この押し下げ力は、上端部６２の突起６２ａから上押え部材２２の中央部２５を介してミラー保持突起２０１Ａに伝わる。すなわち、穴付きネジ３２を下げた場合は、上下挟持部材２１の上押え部材２２と下押え部材２３間で、ミラー保持突起２０１Ａを挟む力が大きくなる。逆に、穴付きネジ３２を回して上げ、ネジ下端が外挟持部材６１の下端部６３上面から離れると、上下挟持部材２１の上押え部材２２と下押え部材２３間のミラー保持突起２０１Ａの挟み力が小さくなる。
【００７０】
ここで、図６（Ｂ）、（Ｃ）を参照して、穴付きネジ３２の上下に伴う外挟持部材６１の変形（挟む力の調節）について説明する。図６（Ｂ）に示すように、ネジ下端が外挟持部材６１の下端部６３上面に当たるまでは、外挟持部材６１は平常のコ字状を保っている。この状態から穴付きネジ３２が下がって、ネジ下端が外挟持部材６１の下端部６３を押し下げると、図６（Ｃ）に示すように、主に中間部６４が撓んで外挟持部材６１が変形する。このときの外挟持部材６１の変形量δは、穴付きネジ３２の下がり位置に応じて調節できる。
【００７１】
従来は、このような挟持部材がなく、ミラー保持突起をネジで直接的に押えており、ミラー保持突起を押える力をネジの締め付けトルクでもって管理していた。しかしながら、このような管理では、トルクが一定であっても押える力は一定にはなりにくいため、ミラー保持突起を押える力が安定しにくく、そのためミラー変形が一定ではなかった。一方、前述した保持部材２０は、ミラー保持突起を押える力を目に見える形で管理できるので、保持に必要な挟持力を確実に得ることができる。つまり、保持部材２０により、極力ミラーを変形させないようにするとともに、ミラーの不可避的な変形については常に安定的に管理することができる。
【００７２】
このように、本実施例の保持部材２０を用いると、ミラー保持突起２０１Ａを上下左右四方向から挟み込むことができる。そして、バネ付きブロック４１の板バネ４５、４７、並びに、上押え部材２２の板バネ２８の作用により、ミラー保持突起２０１Ａを柔軟に且つピッタリと左右・上下で挟むことができる。これにより、ミラー保持突起２０１Ａの局所的な変形が抑制されるとともに、当接部の摩擦力が増大してミラー保持突起２０１Ａの位置ずれも抑制される。あるいは、ミラー保持突起２０１Ａの高い保持力を実現することもできる。さらに、上押え部材２２の板バネ２８と、バネ付きブロック４１の板バネ４５、４７とが変形して逃げることで、ミラー保持突起２０１Ａに無理な力がかからず、その変形を小さく抑えることができる。
【００７３】
再び図３及び図４に戻って説明する。
【００７４】
図３に示すように、保持部材２０の下側には弾性支持部材（弾性支持部材１）７０が配置されている。一方、図４に示すように、保持部材２０の左右にも弾性支持部材（弾性支持部材２）７０’が配置されている。これら弾性支持部材７０、７０’は、図９に詳細に示す２次元板バネである。各弾性支持部材（２次元板バネ）７０、７０’の構造は実質的に同一であるため、以下、図９を参照してこの２次元板バネ７０の構成を説明する。
【００７５】
図９に示すように、この２次元板バネ７０は、２組の板バネが１個のブロックの中に直交するように作り込まれている。より詳しくは、この２次元板バネ７０は、中央のブロック部７１を備えている。このブロック部７１は、略直方体状の中実のものである。同部７１の上端及び下端には、左右両側（ブロック長手方向）に羽根状に張り出した取付片部７２、７３がそれぞれ形成されている。そして、ブロック部７１には、一筆書きのワイヤーカット加工によって、２組の板バネを形成する切り込み溝７５・７５′、７６・７６′が直交するように切り込まれている。切り込み溝７５と７５′、並びに、切り込み溝７６と７６′は、ぞれぞれブロック部７１の中心線Ｃ１（図９（Ａ）参照）、Ｃ２（図９（Ｂ）参照）に対して対称に切り込まれている。各溝の幅は、一例で０．３ｍｍ程度である。
【００７６】
切り込み溝７５（及びそれと対称な切り込み溝７５′）は、以下の第１〜第４切込部７５ａ〜７５ｄが連なるように形成されたものである；図９（Ａ）に示すように、第１切込部７５ａは、ブロック部７１側部と上端取付片部７２の境界部近傍から中心線Ｃ１近傍に延びる。第２切込部７５ｂは、第１切込部７５ａ終端から９０°曲がって中心線Ｃ１と平行に延びる。第３切込部７５ｃは、第２切込部７５ｂ終端から中心線Ｃ１とは離れる側に膨らむようにコ字状に切り込まれてなる。第４切込部７５ｄは、第３切込部７５ｃ終端から９０°曲がって中心線Ｃ１と平行に延びる（第２切込部７５ｂと同一直線上に延びる）。前記第２切込部７５ｂと７５ｂ´の間、並びに、第４切込部７５ｄと７５ｄ´の間に、薄い板バネ７７Ｘ、７７Ｙが形成されている。
【００７７】
切り込み溝７６（及びそれと対称な切り込み溝７６′）は、以下の第１〜第４切込部７６ａ〜７６ｄが連なるように形成されたものである；図９（Ｂ）に示すように、第１切込部７６ａは、ブロック部７１側部と下端取付片部７３の境界部近傍から中心線Ｃ２近傍に延びる。第２切込部７６ｂは、第１切込部７６ａ終端から９０°曲がって中心線Ｃ２と平行に延びる。第３切込部７６ｃは、第２切込部７６ｂ終端から中心線Ｃ２とは離れる側に膨らむようにコ字状に切り込まれてなる。第４切込部７６ｄは、第３切込部７６ｃ終端から９０°曲がって中心線Ｃ２と平行に延びる（第２切込部７６ｂと同一直線上に延びる）。前記第２切込部７６ｂと７６ｂ´の間、並びに、第４切込部７６ｄと７６ｄ´の間に、薄い板バネ７８Ｘ、７８Ｙが形成されている。
【００７８】
切り込み溝７５・７５′及び７６・７６′が切り込まれることで、ブロック部７１は、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）の矢印方向（水平及び傾き（回転）の両方向）に変位可能である。このような各溝の形成に用いたワイヤーカット加工は、ブロック部７１に過度な力を加えることなく精密な加工を行うことができる。このような２次元板バネ７０により、１個のブロック中の小さいスペース内で２組の板バネ機能を実現することができる。
【００７９】
２次元板バネ７０のブロック部７１の上下端面中心には、それぞれピン孔７１ａ、７１ｂが形成されている。上側のピン孔７１ａには、位置決めピン３５（図３等参照）が係合する。上取付片部７２の孔７２ａ、及び、下取付片部７３の孔７３ａは、それぞれ２次元板バネ７０固定用ネジが挿通される挿通用孔である。
【００８０】
再び図３及び図４に戻って説明する。
【００８１】
図３に示すように、ミラー保持突起２０１Ａの保持部材２０と２次元板バネ７０は、保持部材２０の位置決めピン３５が２次元板バネ７０のピン孔７１ａに係合した状態でネジ結合される。このとき、２次元板バネ７０のセンターと、保持機構の位置決めピン３５のセンターとは一致している。このようにセンターを一致させて位置決めピン３５のほぼ中央と２次元板バネ７０の面とを一致させることで、ミラー２０１に重力や衝撃が加わっても、ミラー保持突起２０１Ａを掴んでいる箇所に無理な力がかからない。そのため、ミラー２０１の変形を小さく抑えることができる。なお、保持部材２０は、ミラー保持突起２０１Ａと一体にすることが目的であり、保持部材２０自体は歪まない。
【００８２】
図３に示すような、保持部材２０の下側に取り付けられた２次元板バネ（弾性支持部材１）７０は、保持部材２０を、重力方向には高剛性で支え、ミラー周方向、径方向及び傾き方向には柔軟に支える。一方、図４に示すような、保持部材２０の左右に取り付けられた２次元板バネ（弾性支持部材２）７０’は、保持部材２０を、ミラー周方向には高剛性で支え、重力方向及びミラー径方向には柔軟に支える。このようなミラーの保持機構によれば、保持部材２０とミラー２０１と結合する際に生じる歪（双方の当接面の平坦性に起
する歪）を、各２次元板バネ７０’の変形で吸収することができる。そのため、結合時のミラー２０１の変形を抑制できる。
【００８３】
図３に示すように、２次元板バネ７０の下端取付片部７３は、リング３に固定される。さらに、リング３と光学系鏡筒フランジ２の間に挟まれた状態で、ミラー２０１の位置調整機構８０、８１、８２が配置されている。一方、リング３と光学系鏡筒フランジ２を繋ぐように、固定機構９０が配置されている。
【００８４】
位置調整機構８０は、ミラー２０１のＺ、θｘ、θｙの位置調整（Ｘ、Ｙ、Ｚは図３の矢印方向参照）を行う。一方、位置調整機構８１、８２は、ミラー２０１のＸ、Ｙ、θｚの位置調整（Ｘ、Ｙ、Ｚは図３の矢印方向参照）を行う。位置調整機構８０は、例えばＤＣモータやピコモータ（ＰＺＴモータ）等のアクチュエータで作用する。
【００８５】
ミラー２０１として高精度な非球面ミラーを用いる場合には、要求される位置精度が１μｍ程度と小さい場合がある。ミラー２０１が球面ミラーである場合は、横ずれは傾きと同じ収差を発生させることが多い。一方、ミラー２０１が非球面ミラーである場合は、収差の発生量や種類が同じであるとは限らない。本実施例の位置調整機構８０、８１、８２は、横ずらしと傾きの両方の機能、及び、間隔調整機能（つまりＸ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ調整）を有しているので、これらの機能を適宜調整してミラー２０１の位置誤差を補正することにより、所望の波面収差及び解像力が得やすくなる。
【００８６】
さらに、位置調整機構８０、８１、８２は、図１０に示すような駆動量縮小機構（てこ機構）で構成することができる。
【００８７】
図１０（Ａ）は本実施の形態における位置調整機構（８１、８２）の駆動量縮小機構の一例を主に示す平面図であり、図１０（Ｂ）は位置調整機構（８０）の一例を主に示す構成図である。
【００８８】
図１０（Ａ）の左のてこ機構（Ｙ方向位置調整機構）８１と、右のてこ機構（ＹＸ方向位置調整機構）８２は、前述の通りミラー２０１のＸ、Ｙ、θｚの位置の微調整を行う機構である。図１０（Ｂ）には、図１０（Ａ）の中央のリング３（仮想的に示す）周囲に１２０°間隔で配置された調整機構８０（計３つ）の詳細が示されている。これら３つの調整機構８０は、前述の通りミラー２０１のＺ、θｘ、θｙの位置調整を行う機構である。各機構８０、８１、８２は、図３に示すように、保持機構の直下に配置されている（図３と図１０（Ａ）の支持点Ｆ参照）。調整機構８０がリング３の直下に配置されていることで、リング３の剛性を低くできるようになっている。ただし、調整機構８０は、必ずしも保持機構の直下に配置される必要はない。
【００８９】
駆動量縮小機構は、アクチュエータＡの動きを縮小してリング３に伝える。リング３の位置を調整することによって、ミラー２０１の位置が調整される。駆動量縮小機構は、てこレバー８５を備えている。このてこレバー８５は、図１０（Ｂ）に示すように、光学系鏡筒フランジ２に固定される固定部８５ａと、２次元板バネ７０を介してリング３に接続される移動部８５ｂと、これら両部間を繋ぐ板バネ８６を有する。固定部８５ａと移動部８５ｂは、板バネ８６を挟んで平行に配置されている。
【００９０】
駆動量縮小機構（位置調整機構８０）は、アクチュエータＡを作動すると、てこレバー８５の移動部８５ｂが図１０（Ｂ）の矢印Ｚ１方向に動く。この移動部８５ｂの動きは、板バネ８６を支点として、２次元板バネ８７を図１０（Ｂ）の矢印Ｚ２方向に動かす。このとき、てこレバー８５のてこ作用により、移動部８５ｂの動き（アクチュエータＡの駆動量）が縮小されて２次元板バネ７０に伝わる。
【００９１】
駆動量縮小機構（位置調整機構８１、８２）は、前述と同様にして、各アクチュエータＡを作動すると、各板バネ８６を支点として、各２次元板バネに縮小された駆動量が伝わる。この駆動量は、各２次元板バネから支持点（力点）Ｆにおいてリング３に作用する。位置調整機構８１においては、２次元板バネ８８が図１０（Ａ）の矢印Ｙ方向に動く。一方、位置調整機構８２においては、２つの２次元板バネ８８がそれぞれ図１０（Ａ）の矢印Ｙ、Ｘに動く。
【００９２】
このような駆動量微小機構（位置調整機構８０、８１、８２）により、ミラー２０１の位置微調整を行うことができる。
【００９３】
ところで、前述の位置調整機構８０、８１、８２によりミラー２０１の位置を調整した後、その位置を維持しなければならないが、位置調整機構８０、８１、８２では位置の維持能力が充分でない場合がある。このような場合、前述の図３の固定機構９０を用いる。
図１２（Ａ）は本発明に係る光学系鏡筒の固定機構の例を示す平面図であり、図１２（Ｂ）は同固定機構の側面図である。
【００９４】
図１２（及び前述の図３）に示すように、固定機構９０は、光学系鏡筒フランジ２とリング３を繋ぐクランプ部材９１と板バネ９２とからなる。板バネ９２は、クランプ部材９１に光学系鏡筒フランジ２・リング３をネジ等で結合する際、リング３の位置がずれないようにする役割を果たす。この板バネ９２は、２枚のバネ片９５が剛体片９６を挟んで直列に接続されてなる。２枚のバネ片９５は、同一平面内に位置する。各板バネ９２は、リング３の周方向に沿って３組以上分散配置する。このとき、分散配置された各板バネ９２の自由度が互いに異なる向きとなるように配置する。
【００９５】
このように板バネ９２を配置すると、保持部材２０の位置調整を行った後に、各板バネ９２の動きが拘束し合って自由度がなくなり、ミラーの位置を維持できる。特に、図のように３組の固定機構９０を１２０°間隔で分散配置し、板バネ９２の向きも１２０°間隔で変えると、固定機構９０が略完全に拘束できる。なお、３組が最もバランスがよく理想的ではあるが、さらに強固に固定したい場合は４組以上とすることもできる。４組以上とした場合は、不静定で過剰拘束となるが、リング３をより強く固定できる。この際、リング３が多少歪んだとしても、２次元板バネ７０がバネ変形するため、リング３の歪はミラー２０１の変形には影響が少ない。また、リング３の歪の許容量は、ミラー２０１の許容歪量に比べれば各段に大きいので、大きな問題はないといえる。
【００９６】
なお、図１１に示すアクチュエータでミラーの形状誤差を補正することも可能である。ここで述べるミラーの形状誤差の補正は、前述のミラーの位置微調整とは別の調整である。
図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、２次元板バネとリング間に２次元アクチュエータ（形状調整機構）が設けられた例を示す図である。
【００９７】
図１１においては、図３に示す２次元板バネ７０とリング３間に、２次元アクチュエータＢが設けられている。２次元アクチュエータＢを作動すると、２次元板バネ７０に周方向又は径方向の変位を加えることができる。図１１（Ａ）は、２次元アクチュエータＢで２次元板バネ７０を径方向に変位させ、ミラー２０１の保持突起２０１Ａに矢印Ｍ１のモーメント力を与えた状態を模式的に示す。一方、図１１（Ｂ）は、２次元アクチュエータＢで２次元板バネ７０を周方向に変位させ、ミラー２０１の保持突起２０１Ａに矢印Ｍ２のモーメント力を与えた状態を模式的に示す。ミラー２０１が変形すると波面収差が変化するので、これに基づき所望の波面収差となるようなモーメント力を加え、ミラーの形状誤差を補正する。
【符号の説明】
【００９８】
１、２０１  ミラー（光学素子）
１Ａ、２０１Ａ  ミラー保持突起
２  光学系鏡筒フランジ                    ３  リング
５  鍔状部材                              ５ａ  外嵌部
５ｂ  鍔部                                ５ｃ  スリット
７  スペーサ
１０  保持部材セット                      １１  板バネ
１２  バネ片                              １３  剛体片
１４  溝                                  １６  接着部材
１７  接着剤                              １８  連結部材
２０  保持部材                            ２１  上下挟持部材
２２  上押え部材                          ２３  下押え部材
２５  中央部                              ２７  端部
２８  板バネ                              ３１  側板部
３２  穴付きネジ                          ３３  下端部
３５  位置決めピン                        ３６  上ネジ軸
３７  下ネジ軸                            ３９  窓
４１  バネ付きブロック（左挟持部材）      ４２  ブロック本体
４３  当接部                              ４３ａ  当接面
４５  板バネ（水平板バネ）                ４７  板バネ（上下板バネ）
５１  右挟持部材
５１ａ  ミラー当接突起                    ５１ｂ  撓み板当接突起
５３  撓み板                              ５６、５７  ナット
６１  外挟持部材
６２  上端部                              ６２ａ  突起
６３  下端部                              ６３ａ、６３ｂ  貫通孔
６４  変形部
７０  ２次元板バネ                        ７１  ブロック部
７１ａ、７１ｂ  ピン孔                    ７２、７３  取付片部
７５、７５′、７６、７６′  切り込み溝
７７Ｘ、７７Ｙ、７８Ｘ、７８Ｙ  板バネ
８０  調整機構
８１  Ｙ方向位置調整機構                  ８２  ＹＸ方向位置調整機構
８５  てこレバー
８５ａ  固定部                            ８５ｂ  移動部
８６  板バネ
９０  固定機構                            ９１  クランプ部材
９２  板バネ                              ９５  バネ片
９６  剛体片                              Ａ、Ｂ  アクチュエータ
【図１】
0005168507.tif 000002
【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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【図１４】
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