(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影露光装置における光学素子（１）の制振装置であって，互いに離隔して配置された少なくとも２つの質量ダンパ（３）を備え，各質量ダンパ（３）が少なくとも１つの制振質量（３０）と，少なくとも１つのダンパ素子（３２）とを有する制振装置において，前記少なくとも２つの質量ダンパ（３）における制振質量（３０）が，少なくとも１つの結合素子（４）により互いに結合していることを特徴とする制振装置。
【請求項２】
投影露光装置における光学素子（１）の制振装置であって，互いに離隔して配置された少なくとも２つの質量ダンパ（３）を備え，各質量ダンパ（３）が少なくとも１つの制振質量（３０）と，少なくとも１つのダンパ素子（３２）とを有する制振装置において，前記少なくとも２つの質量ダンパ（３）における制振質量（３０）が，少なくとも１つの剛性結合素子（４）により互いに結合していることを特徴とする制振装置。
【請求項３】
投影露光装置における光学素子（１）の制振装置であって，互いに離隔して配置された少なくとも２つの質量ダンパ（３）を備え，各質量ダンパ（３）が少なくとも１つの制振質量（３０）と，少なくとも１つのダンパ素子（３２）とを有し，前記少なくとも１つの制振質量（３０）が，減衰すべき構造体に対して前記少なくとも１つのダンパ素子（３２）を介して結合されている制振装置において，前記少なくとも２つの質量ダンパ（３）における制振質量（３０）が，少なくとも１つの結合素子（４）により互いに結合していることにより，前記制振質量（３０）が互いに支持しあうことを特徴とする制振装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の制振装置であって，前記結合素子（４）の質量が，前記制振質量（３０）の質量未満であることを特徴とする制振装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の制振装置であって，前記結合素子（４）が，振動アブソーバの寄生振動モードを非臨界的な範囲内まで転移させるに十分な剛性を有することを特徴とする制振装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の制振装置において，前記少なくとも２つの制振質量（３０）と前記結合素子（４）とが結合部品として，好適には一体的な結合部品として，構成されていることを特徴とする制振装置。
【請求項７】
請求項６記載の制振装置において，前記結合部品が環状素子，好適には閉鎖環状部品として構成されていることを特徴とする制振装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の制振装置において，前記結合部品が継手，好適には剛性継手を有し，該継手によって前記制振質量（３０）と，これに隣接する前記結合素子（４）とが振動伝達に関して切り離されることを特徴とする制振装置。
【請求項９】
請求項８記載の制振装置において，前記結合部品における断面積減少部分により剛性継手（３４）が形成されていることを特徴とする制振装置。
【請求項１０】
請求項６〜９の何れか一項に記載の制振装置において，前記結合部品が少なくとも１つの支持点（３６）において制振対象素子に結合されていることを特徴とする制振装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の制振装置において，少なくとも１つの前記質量ダンパが，前記制振質量（３０）を制振対象素子に結合可能とするための少なくとも２つのダンパ素子（３２）を有することを特徴とする制振装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載の制振装置において、前記結合素子は制振対象素子に接合されないことを特徴とする制振装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか一項に記載の制振装置を備える投影露光装置（５）における投影対物系（５１）用の光学素子（１）。
【請求項１４】
請求項１３記載の光学素子において，前記制振装置が，光学素子の周縁部上に締結されていることを特徴とする光学素子。
【請求項１５】
請求項１３記載の光学素子において，前記制振装置（３）が，光学素子（１）を保持するためのホルダ（２０）の周縁部上に締結されていることを特徴とする光学素子。
【請求項１６】
請求項１３〜１５の何れか一項に記載の少なくとも１つの光学素子（１）を備える投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，投影露光装置における光学素子の制振装置に関するものである。さらに本発明は，投影露光装置における照明システム及び投影システムを対象とする光学素子，並びに光学素子が制振装置によって正確に位置決めされるシステムを対象とする光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体リソグラフィ用の投影露光装置は，半導体部品や，その他の微細構造を有するデバイスをフォトリソグラフィに基づいて生産するために使用されている。この場合，マスク（レチクル）のパターンは，通常は感光層を被覆した基盤（ウェーハ）上に投影される。そのために投影露光装置は，照明装置から放射される電磁放射を屈折及び／又は反射させるための複数の光学素子，すなわちレンズ，ミラー，回折格子又は平行面プレート等が，ハウジング内にマウントを介して支持された投影光学系を備えている。
【０００３】
投影光学系における光学素子のためのマウント技術は，例えば米国特許第 6229657号明細書に開示されている。米国特許第 6229657号明細書は，光学素子に恒久結合された内側リングと外側リングとを備え，周縁部に配置された継手，特に剛性継手を介して内側リング及び外側リングが互いに結合されているマウントを開示するものである。
【０００４】
収差を補償するためには，いわゆる「マニピュレータ」が使用される。そのマニピュレータは，光学素子と，光学素子の周縁部に分散配置されて光学素子を変位及び／又は変形可能とする調整素子とを備えている。マニピュレータによる光学素子の操作は，イメージングに変化を生じさせて光学系全体の収差を補償するものである。マニピュレータのマウントは，一実施形態では，光学素子を収めた内側リング又はホルダと，外側リング又は支持装置とを備え，内側リングを調整素子により外側リングに対して移動可能している。
【０００５】
継手及び／又は調整素子は，変形の観点から光学素子を，好適には外部構造から切り離すものである。光学素子及び外部構造の間の結合は，好適には低剛性を有する。
【０００６】
これに加えて，微細技術においては，より微細な構造のイメージングが常に必要とされている。そのような要求を満たすため，より大きく，それ故により重い光学素子を使用することができる。しかしながら，光学素子の低剛性と大質量は，何れもシステムの固有振動数を低下させるものである。その結果，光学素子に外部からの励振を生じさせる危険性が高まる。
【０００７】
このような観点から，例えば国際公開2006/084657号パンフレットは，外側リングと内側リングとの間にダンパ素子を配置することを開示している。
【０００８】
また，国際公開2007/006577号パンフレットは，１つ又は複数の付加質量を含むダンピング質量を光学素子上に配置して，光学素子の振動エネルギを付加質量に基づく摩擦により消散させることを開示している。このような付加質量を，以下においては「制振質量」と称する。国際公開2007/006577号パンフレットは，環状の制振質量をダンパ素子により光学素子上又は内側リング上に取り付けることを開示している。この場合にダンパ素子は，環状制振質量と光学素子又は内側リングとの間に配置されており，例えば紙，フェルト又はエラストマのような繊維質材料で構成されている。この種の制振質量は，「環状アブソーバ」とも称されている。良好な振動ダンピングは，一自由度を有するシステムを対象とする環状アブソーバによって達成される。
【０００９】
さらに，光学素子の周縁部に互いに離隔させて配置した，いわゆる「分割型アブソーバ」も既知である。各分割型アブソーバは，制振質量及びダンパ素子を備えている。このような分割型アブソーバは，多自由度の振動ダンピングを可能とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第 6229657号明細書
【特許文献２】国際公開2006/084657号パンフレット
【特許文献３】国際公開2007/006577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】
本発明の目的は，多自由度の振動を励起させる投影露光装置において，光学素子の振動エネルギを効果的に吸収又は消散させるための制振装置を提供することである。本発明の更なる目的は，投影露光装置における投影対物系のための光学素子と，制振装置を有する投影露光装置を提供することである。
【００１２】
上記及び他の目的は，請求項１，１０及び１３において特定される本発明によって達成される。本発明の更なる利点は，従属請求項の特徴から派生するものである。なお，本明細書は特許請求の範囲の全ての記載事項を開示の一部として援用している。
【００１３】
第１の観点によれば，本発明は，投影露光装置における光学素子用の制振装置を提供するものであり，この制振装置は，互いに離隔して配置された少なくとも２つの質量ダンパを備え，各質量ダンパは少なくとも１つの制振質量と，少なくとも１つのダンパ素子とを有し，質量ダンパにおける制振質量が少なくとも１つの結合素子によって互いに結合されている。
【００１４】
制振対象素子は，三次元的に任意の幾何学形態を有することができる。例えば，素子はレンズ形状又はディスク形状に形成されている。
【００１５】
本明細書において「ダンパ素子」は，ばね特性及び／又は減衰特性を有する素子を意味しており，単純な実施形態ではばね素子で構成することができる。ダンパ素子は，好適には振動エネルギを消散させる材料，例えば紙，フェルト及び／又はエラストマで構成されている。この場合，フッ素エラストマ，特に「ヴィトン」（登録商標）等のフッ素ゴムが，振動エネルギの消散に良好な特性を発現することが確認されている。同時にフッ素ゴムは，真空抵抗と，良好な熱抵抗及びＵＶ抵抗とを有するため，投影対物系への応用に適している。用途に応じては，他のエラストマも有利である。
【００１６】
質量ダンパの固有振動数は，除去すべき振動数に適合するように設計することができる。除去すべき振動数に適合させると、質量ダンパは対象構造（例えば振動が励起される光学素子）から振動エネルギを引き出す。質量ダンパは何れの場合にも分割型アブソーバとして作動し，それ故に多自由度での減衰が可能である。質量ダンパにおける制振質量は，制振質量が相互に支持しあうように互いに結合している。何れの場合でも，互いに隣接する制振質量は，好適には１つ又は複数の結合素子を介して互いに結合している。制振質量の支持により，通常の分割型アブソーバで生じさせることができるような，寄生的な固体状態モードが除去される。一実施形態において，各質量ダンパは，制振対象素子の周縁部で離散的に分布した結合点において素子に対して作動的に結合されている。その結果，質量ダンパの配置を加振点及び／又は最大振幅点に絞り込むことが可能である。一実施形態においては離散的な，すなわち空間的に分布した複数の結合点が制振質量のために設けられている。
【００１７】
ある有利な実施形態において，結合素子の質量は，ダンパの質量未満である。その結果，結合素子は高い固有振動数を有することとなるので，曲げ振動は全く生じないか，又は関連するシステムに対して少なくともほぼ無関係と言える，例えば１０００Ｈｚ以上の高い固有振動数範囲内においてのみ生じる。追加的又は代替的に，結合素子の固有振動数は，寄生振動モードを非臨界的な範囲内まで，例えば１０００Ｈｚ以上の範囲内などに転移するように，その剛性によって変化させることができる。
【００１８】
更なる実施形態において，少なくとも２つの制振質量と結合素子は統合部品として，特に単体部品又は一体部品として設計されている。この統合部品は，好適には環状素子として，特に閉鎖形状の環状素子として構成されている。そのような環状素子は，簡単な方法で回転対称的な素子上に配置することができる。他の実施形態において，上記統合部品は，制振対象素子の形状と適合する構成とされている。有利な一実施形態において，閉鎖形状の環状素子は，３つの制振質量と３つの結合素子とを交互に配置した構成とされている。通常は３軸に沿う並進振動モードと，３軸周りでの回転振動モードが生じる。これらの振動モードは，システムの簡潔な構成と相まって，３つの制振質量により効果的に吸収することができる。
【００１９】
統合部品は，好適には，振動伝達の観点で結合素子を隣接する制振質量から分離する少なくとも１つの継手，特に剛性継手を有する。本発明の文脈においては，少なくとも制振質量と比較して曲げ剛性が低い単体部品上のスポットを「剛性継手」と称する。剛性継手は，単体部品において，簡単な方法で実現することができる。剛性継手として断面を減少させ，特に断面を非連続的又は急激に減少させるのが好適である。一実施形態において断面は，結合素子及び剛性継手が同一断面を有する部品セグメントとして構成されるように減少させる。他の実施形態において，剛性継手は，制振質量や結合素子よりも小さな断面を有する。断面は，好適には，環状素子の高さ変化によって減少させる。他の実施形態においては，環状部の半径を変化させる。さらに他の実施形態において，統合部品は，ばね素子により互いに結合している複数の離散型制振質量を備える。この場合にばね素子は，例えば結合質量及び継手として機能する。代替的又は追加的に，ヒンジを設けた構成とすることもできる。
【００２０】
更なる実施形態において，統合部品は，少なくとも１つの支持点において，制振対象素子に直接的又は間接的に接合されている。このような支持点によれば，Ｘ軸及びＹ軸における更なる安定化が達成される。支持点は，好適には制振装置のＺ軸における振動応答特性を損なわない態様で構成及び／又は配置されている。そのために一実施形態においては，支持点が振動ノードに配置されている。他の実施形態において，支持点はＺ軸方向における可動ベアリングとして構成されている。一実施例において，光学素子の場合に支持点は，間接的な取付け構造を構成するように光学素子を収める内側リング上に設けられている。
【００２１】
本発明の他の実施形態において，少なくとも１つの振動アブソーバが少なくとも２つのダンパ素子を有し，その場合の制振質量はダンパ素子により制振対象素子に結合している。好適には，制振質量及びダンパ素子は，制振質量が呈する振動形態の最大振幅がダンパ素子の範囲内にあるように相互に同調している。
【００２２】
本発明の更なる観点によれば，投影露光装置における投影レンズ用の光学素子は，本発明に係る制振装置を有している。質量ダンパ（特に制振質量），ダンパ素子及び／又は結合点は，構造，寸法及び／又は個数において，制振対象素子の振動形態に最適に適応させることができる。換言すれば，制振装置の振動形態は，光学素子，例えばマニピュレータと適応的に一致している。
【００２３】
本発明の更なる実施形態において，制振装置は光学素子の周縁上に締結されている。他の実施形態において，制振装置は，光学素子に対応するホルダの周縁上に締結されている。ホルダは，例えばマウントにおける内側リングで構成されている。この場合，制振装置の配置は用途に応じて適切に決定可能である。
【００２４】
本発明の更なる他の観点によれば，本発明に係る光学素子を備える露光投影装置が抵抗される。この場合，収差を回避及び／又は低減するための最適な振動ダンピングが達成される。振動は，制振装置によって効果的に除去され，質量ダンパの寄生的な固有振動数が，露光投影装置にとって無害と想定される範囲まで転移する。そのような無害な振動数帯域は，例えば，既知の投影露光装置の場合には約1000Hzを超えている。
【００２５】
上述した特徴及び後述する特徴は，特許請求の範囲において特定した構成から，そして本明細書及び図面に記載した構成からも生じるものであり，これらの特徴は本発明の他方面での実施形態のために単独で，又は互いに組み合わせて具体化することができる。なお，以下の記述において同一の，又は対応する構成要素は同一の参照符号で表わされている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】制振装置における光学素子の上面図である。
【図２】図１に示した装置の側面図である。
【図３】図１に示した装置における制振質量の斜視図である。
【図４】制振装置におけるダンパ素子の詳細図である。
【図５】投影露光装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１及び図２は，光学素子１をマウント２及び制振装置と共に線図的に示すものである。ここで，図１は光学システムの上面を，また図２は側面を示している。光学素子１は，例えば，内側リング２０と外側リング２２とを備えるマウント２内において，従来の方法で支持されているレンズである。種々のマウント技術が，例えば米国特許第6229657号明細書に開示されており，その開示内容は本明細書の一部として援用する。
【００２８】
内側リング２０は光学素子１と剛固に結合されている。内側リング２０は，ベアリング２４を介して外側リング２２内にマウントされている。図１及び図２に線図的に示したベアリング２４は，例えば，剛性c及び減衰性dを有する剛性継手として構成されている。外側リング２２と内側リング２０の間に更なる調整素子を設け，この調整素子は，光学素子１を外側リング２２に対して能動的に変位及び／又は変形させるためのセンサシステム及び／又はアクチュエータシステム（図示せず）を有する構成とすることが可能である。
【００２９】
光学素子１上には，振動エネルギを消散させるための複数の質量ダンパを有する制振装置が設けられている。制振装置は，光学素子１の周縁部に配置した少なくとも２つの質量ダンパ３を備える。図１及び図２に示す例示的な実施形態においては，４つの質量ダンパ３が光学素子１の周縁部に均等に分散配置されている。他の実施形態において，４以外の数の質量ダンパ３が設けられ，それらの質量ダンパ３は光学素子１の周縁部に均等又は非均等に配置することが可能である。
【００３０】
質量ダンパ３は，それぞれ制振質量３０を有する。各制振質量３０は，少なくとも１つのダンパ素子３２，又は複数のダンパ素子３２を介して，内輪２０及び／又は光学素子１と結合されている。質量ダンパ３は，図１及び図２に線図的に例示した実施形態においては，内側リング２０上に配置されている。他の実施形態において，質量ダンパ３は光学素子１に対して直接的に，例えば接着により取り付けられている。図２から理解できるように，同図に示した実施形態においてダンパ素子３２は，ばねダンパ素子として構成されている。また，異なる制振質量３０のダンパ素子３２は互いに空間的に分離されており，したがって各制振質量３０は空間的に分離された結合点において制振対象素子，例えば光学素子と結合されている。
【００３１】
図１から理解できるように，各制振質量３０は，制振質量３０よりも低質量の結合素子４を介して結合されている。結合素子４は，図１では剛性ばね素子として線図的に示されている。結合素子４の剛性は，この目的のために使用される材料に依存し，また結合素子４の幾何学的形態，特に断面積にも依存する。結合素子４が低質量であるため，結合素子４は曲げ振動を生じないか，又は非常に高い振動数範囲においてのみ曲げ振動を生じる。制振質量３０は，結合素子４によりｘ軸及びｙ軸方向において互いに支持されている。その結果，例えば従来技術から知られる分割型アブソーバを有する制振装置の場合に生じるような寄生的な固体モードは生じない。
【００３２】
制振質量３０は，光学素子の振動形態を，構造，大きさ及び／又は数の観点から最適に適応させることができる。代替的又は追加的に，ダンパ素子３２の数及び／又は配置や，ダンパ素子３２の各種パラメータを最適化することで，制振挙動に影響を与えることも可能である。
【００３３】
図３は，最適化された制振装置における統合部品を示す線図であり，この場合に制振質量３０と結合素子４は当該部品の一体的部分として設計されている。この統合本部品は，３つの制振質量３０と３つの結合素子４とが交互に配置された閉鎖環状リングとして構成されている。結合素子４は，ダンパ質量３０の高さＨよりも低い高さｈを有し，故により小さい横断面を有する。制振質量３０の高さＨは，例えば結合素子４の高さｈの約２〜８倍である。断面が減少しているため，制振質量３０と結合素子４との間の移行部は剛性が低下し，これにより剛性継手３４が形成される。さらに，図示の実施形態においては，剛性継手３４の領域に絞りが形成されている。さらに，異なる断面のために，制振質量３０は結合素子４よりも大質量である。弾性係数が少なくとも約70×109 N/m2，特に約190×109 N/m2の材料を選択することが好ましい。これにより，比較的小さな断面部であり，低質量による十分な剛性の結合素子４を設けることが可能であり，その際に結合素子４の固有振動数は非常に高く，光学素子に損傷を与えない範囲内に保たれる。好適には，制振質量全体の質量は，光学素子の質量の約７％から約１２％である。
【００３４】
さらに，制振質量３０を支持する目的で，図示の実施形態においては支持点３６が設けられている。これらの支持点３０は好適には振動ノード領域に位置している。 他の実施形態において，支持点３６は結合素子４の範囲内に設けられている。図３に示した実施形態において，制振質量３０は，図１に従う内側リング２０に対し，ブレードとも称され，図４にも示されている円筒形のダンパ素子３２によって取り付けられている。図示の実施形態では，制振質量３０毎に１つのダンパ素子３２が設けられている。他の実施形態では，制振質量３０毎に２つ以上のダンパ素子が設けられている。図４はクランプ素子３２を示す。クランプ素子３２は，摩擦によって振動エネルギを消散できる材料で構成したレイヤ３２０を備えている。紙又はフェルト等は，この場合における一例である。エラストマ，特にフッ素エラストマ又はフッ素ゴムを設けるのが好ましい。このようなエラストマは，振動エネルギを消散するに適当な特性を有する。同時に，フッ素エラストマは投影対物系への応用に適している。レイヤ３２０の各側面にはディスク，特に金属製ディスク３２２，３２４がそれぞれ設けられている。金属製ディスク３２２，３２４はエラストマ３２０に対し，例えば加硫によって恒久的に結合されている。
【００３５】
受動制振装置の制振特性を設定可能とするパラメータは，質量ダンパ３の数及び配置，ダンパ素子３２の数，各制振質量３０のためのダンパ素子３２の配置，ダンパ素子３２におけるレイヤ３２０の厚さ，光学素子１上における制振質量３０の配置，制振質量２０の質量，結合素子４及び／又は結合素子４の質量の剛性等である。これらのパラメータを適切に選択することにより，制振装置３を光学素子１及び／又は関連するマニピュレータに適合させることが可能である。したがって，制振効果が大幅に増加し，異なる振動形式に適応させることが可能となる。
【００３６】
図５は，投影露光装置５を示す線図である。投影露光装置５は，照明放射を発生する照明装置５０と，投影レンズ５１とを備えている。投影対物レンズ５１と照明装置５０の間には，所定パターンを有するマスク５２が配置され，そのパターンは，投影対物レンズ５１の下方に配置された基板６上に投影されるものである。投影対物レンズ５１は，レンズ，ミラー，格子等，種々の光学素子１を備えている。加熱等に基づいて収差を補償するための１つ又は複数のマニピュレータを設けるのが好適である。各マニピュレータは，図１に示す光学素子１と，光学素子１を変位及び／又は変形させるためのセンサシステム及び／又はアクチュエータとを備えている。
【００３７】
光学素子１は，図１に示すように，内側リング２０及び外側リング２２を備えるマウントにより支持するのが好適である。この場合，外側リング２２は投影対物レンズ５１のハウジング内に収められる。図１〜図４に線図式に示したダンパ素子は，好適には，振動エネルギを吸収する目的で，少なくとも１つの光学素子１上に設けられる。
【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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