特許 7202894 ポリマー非含有の適合性光学部材支持体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-28

(45)【発行日】2023-01-12

(54)【発明の名称】ポリマー非含有の適合性光学部材支持体

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/02 20210101AFI20230104BHJP

   C09J 1/00 20060101ALI20230104BHJP

   G02B 7/00 20210101ALI20230104BHJP

【ＦＩ】

G02B7/02 A

C09J1/00

G02B7/00 F

G02B7/02 B

G02B7/02 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018565893

(86)(22)【出願日】2017-06-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-08-29

(86)【国際出願番号】 US2017037597

(87)【国際公開番号】W WO2017218728

(87)【国際公開日】2017-12-21

【審査請求日】2020-06-11

(31)【優先権主張番号】62/351,426

(32)【優先日】2016-06-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100123652

【弁理士】

【氏名又は名称】坂野 博行

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】マックマスター，ブライアン モンロー

【審査官】登丸 久寿

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－００３１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４７３３９４５（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０００－２２７５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０２６７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０３７０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３６３５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０８４０２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ７／０２

Ｃ０９Ｊ １／００

Ｇ０２Ｂ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学素子を光学系に設置するための組立体であって、
前記組立体は：
前記光学系への堅固な取り付けのために構成された、マウント；
前記マウントに取り付けられるか又は前記マウントと一体となって前記マウントから延在する第１の端部と、前記光学素子を支持するための支承面を画定する自由端部とをそれぞれ有する、複数の可撓性金属部材；及び
無機接着剤を用いて前記複数の可撓性金属部材の前記支承面に接合された、前記光学素子
を備え、
前記複数の可撓性金属部材のそれぞれは、前記第１の端部と前記自由端部の間に延在する第１の部分、湾曲部分、および第２の部分と備えるカンチレバー部材から成り、前記第１の部分は第１の方向へ延び、前記第２の部分は前記第１の方向とは異なる第２の方向へ延び、前記湾曲部分が前記第１の部分を前記第２の部分と接続し、
前記複数の可撓性金属部材は径方向内向きに前記光学素子の光軸に向かって延在するとともに、前記第１の端部と前記自由端部は前記光学素子の周方向に延在する、組立体。

【請求項2】

前記マウントはリング形状を有する、請求項１に記載の組立体。

【請求項3】

前記可撓性金属部材は、モノリシック金属本体から、前記マウントと一体として形成される、請求項１又は２に記載の組立体。

【請求項4】

前記可撓性金属部材は、前記マウントの内周壁に当接して前記内周壁に固定されたリング状壁部を有するリテーナと一体となった部分である、請求項１～３のいずれか１項に記載の組立体。

【請求項5】

前記可撓性金属部材の前記第１の部分、湾曲部分、および第２の部分は、逆Ｕ字型プロファイルを形成する、請求項１～４のいずれか１項に記載の組立体。

【請求項6】

前記光学素子と前記可撓性金属部材との間の接着は、前記光学素子の結合面上に接着促進コーティングを設けることによって増強される、請求項１～５のいずれか１項に記載の組立体。

【請求項7】

前記光学素子と前記可撓性金属部材との間の接着は、前記可撓性金属部材の前記支承面上に接着促進コーティングを設けることによって増強される、請求項１～６のいずれか１項に記載の組立体。

【請求項8】

前記接着促進コーティングは、チタン酸塩、ジルコン酸塩又はシランからなる、請求項６～７のいずれか１項に記載の組立体。

【請求項9】

前記無機接着剤は金属酸化物を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の組立体。

【発明の詳細な説明】

【優先権】

【0001】

本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１６年６月１７日出願の米国仮特許出願第６２／３５１，４２６号の優先権を主張するものであり、上記仮特許出願の内容は信頼できるものであり、全体が参照によって本出願に援用される。

【技術分野】

【0002】

本開示は、光学素子用の支持構造体に関し、より詳細には、光学部材を応力及び熱ひずみから効果的に分離する、光学素子用の適合性支持構造体に関する。

【背景技術】

【0003】

リソグラフィ装置用の精密レンズといった光学素子を設置するための産業上の慣行は、レンズをマウントに固定するための適合性材料の使用を含む。上記適合性材料は、上記マウントが機械的応力又は熱ひずみを受けた場合に上記光学素子に誘発される変形を低減する。

【0004】

典型的には、上記適合性材料は、上記光学素子に結合する有機ポリマーで構成されるプラスチックである。更に、上記適合性材料が有機材料を含むか金属等の無機材料を含むかにかかわらず、光学部材をマウントに連結する上記適合性材料は典型的には、エポキシ樹脂又はシアノアクリレート樹脂といった有機接着剤を用いて、光学部材に固定される。

【0005】

特定の光学系では、有機ポリマーは、光学素子の性能を損なう汚染の問題を生み出す場合がある。

【発明の概要】

【0006】

ここで開示されるのは、光学素子の適切な機能を可能とするための上記光学素子の位置合わせを容易にするための所望の自由度を提供しながら、及び適合性材料及び接着剤からポリマーを排除しながら、上記光学素子を機械的応力及び熱ひずみから分離するように、上記光学素子を固定するための、支持構造体である。

【0007】

上記光学素子組立体は：リソグラフィ機械の光学系のレンズハウジングといった光学系への堅固な取り付けのために構成できる光学素子マウント；上記マウントに取り付けられるか又は上記マウントと一体となって上記マウントから延在する第１の端部と、光学素子を支持するための支承面を画定する自由端部とをそれぞれ有する、複数の可撓性金属部材；並びに無機接着剤を用いて上記可撓性部材の各上記支承面に接合された光学素子を含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示による、光学素子を設置するための組立体の断面斜視図

【図2】本開示による、光学素子を設置するための代替的な組立体の断面斜視図

【図3】本開示による、可撓性金属部材へのレンズの接着取り付けの詳細を示す概略図

【図4】本開示による、可撓性金属部材へのレンズの代替的な接着取り付けの詳細を示す概略図

【図5】本開示による、光学素子を設置するための更なる代替的な組立体の斜視図

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の光学素子組立体は、正確な位置合わせを促進し、かつ有機材料を採用した場合に発生し得る汚染の問題を回避しながら、レンズとレンズマウントとの間の変形を分離するためのバネのように作用する可撓性金属部材に光学素子を取り付けるために、無機接着剤を採用する。

【0010】

図１は、本開示による光学素子組立体１０のある実施形態を示す。組立体１０はマウント１２を含み、これはリング形状を有しており、リソグラフィ装置で使用される光学素子の組み合わせのためのハウジングといった光学系に、ネジ又は他の締結器具を用いて上記マウントを取り付けるための、取り付け用特徴部分又は孔１４を画定する。クランプ又は他の固定デバイスを用いた、光学系への上記マウントの堅固な取り付けを促進するために、代替的な取り付け用特徴部分を用いてもよい。図１に示す実施形態では、可撓性金属部材１６は、リング状マウント１２の内周壁２２に当接してこれに固定されたリング状壁部２０を有するリテーナ１８と一体となった部分である。可撓性部材１６は径方向内向きに、壁２０から光学素子２４の光軸に向かって略垂直に延在する。「光軸（ｏｐｔｉｃａｌ ａｘｉｓ）」は、光学素子の主延長平面の中心を通って垂直に延在する直線を指す。可撓性部材１６は離間しており、また、光学素子２４を機械的応力及び熱ひずみから効果的に隔離及び分離するために上記可撓性部材の湾曲を可能とするために好適な厚さを有する。可撓性部材１６は逆Ｕ字型プロファイルを有し、これにより弾性、弾力性及び／又は反発特性が付与される。

【0011】

リテーナ１８の一体型壁２０及び可撓性部材１６は、締結器具（例えばネジ）、摩擦締り嵌め、及び／又は無機（若しくは有機）接着剤を用いてマウント１２の壁２２に固定できる金属で形成される。各可撓性部材１６の第１の端部２６は、壁２０と一体となって壁２０から延在し、また反対側の自由端部２８は、光学素子２４を支持するための上側支承面３０を画定する。

【0012】

無機接着剤３２は支承面３０上の、可撓性部材１６と光学素子２４の対応する表面との間に配置されて、光学素子２４をリテーナ１８上に固定し、従って光学素子２４は、リテーナ１８の可撓性部材１６によって機械的応力及び熱ひずみから依然として分離されたまま、マウント１２によって保持される。

【0013】

本明細書中で使用される場合、「無機接着剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｄｈｅｓｉｖｅ）」は、表面付着によって複数の材料を一体として保持できる物質を指す。更に、本明細書中で使用される場合、「無機接着剤組成物（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｄｈｅｓｉｖｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）」又は「無機接着剤組成物前駆体（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｄｈｅｓｉｖｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）」はそれぞれ、金属酸化物、他の無機添加物又はこれら両方といった無機材料を、通常は全重量の大半として含有する、接着剤又は接着剤の前駆体である。本明細書に記載されるように、無機接着剤組成物は、有機接着促進剤といった有機材料をある程度の量だけ含有してよい。しかしながら、一実施形態では、無機接着剤組成物は一般にセラミック材料を含んでよい。いくつかの実施形態では、無機接着剤組成物は、限定するものではないが、亜鉛、スズ、アルミニウム、インジウム、鉄、タングステン、チタン、ジルコニウム、ケイ素、窒化ケイ素、ホウ素、窒化ホウ素、銅、銀、イットリウム、希土類イオンの酸化物又はこれらの組み合わせといった、１つ以上の金属酸化物を含んでよい。無機接着剤は、本明細書中で「ＹＳＺ」と呼ばれることもあるイットリア安定化ジルコニアといった、１つ以上の他の金属酸化物でドープされた１つ以上の金属酸化物を含んでよい。

【0014】

上記光学素子は：無機接着剤組成物前駆体を光学素子２４上及び／又は支承面３０上に堆積させるステップ；並びにその後、光学素子２４及び支承面３０を互いに接触させ、上記無機接着剤組成物前駆体を固化させて、無機接着剤組成物を形成するステップを一般に含む方法によって、可撓性部材１６に固定してよい。

【0015】

無機接着剤組成物前駆体は、金属塩又は他の金属イオン含有化合物を溶媒中に含んでよい。上記金属塩及び／又は他の金属イオン含有化合物は、亜鉛、スズ、アルミニウム、インジウム、鉄、タングステン、チタン、ジルコニウム、ケイ素、窒化ケイ素、ホウ素、窒化ホウ素、銅、銀、イットリウム、希土類のイオン、又はこれらの組み合わせを含んでよい。一実施形態では、上記金属塩及び／又は他の金属イオン含有化合物は、ジルコニウム、イットリウム又はこれら両方のイオンを含んでよい。

【0016】

いくつかの実施形態では、上記溶媒は、極性非プロトン性溶媒であってよい。本明細書に記載の極性非プロトン性溶媒は、安定した無機接着剤組成物前駆体を作製するプロセスを促進するイオン溶媒和特性を有する。無機接着剤組成物前駆体は、ゾル‐ゲル溶液であってよい。本明細書に記載のゾル‐ゲルは、従来のゾル‐ゲルの化学的特徴とはいくつかの重要な点で異なっていてよい。例えば、上記ゾル‐ゲル溶液を形成するための、提案される材料の反応は、アルコール溶媒又は従来の水／酸触媒を用いなくてよい。その代わりに、上記反応は、比較的高濃度（０．５～２．０Ｍ）である極性非プロトン性溶媒（例えばＤＭＦ、ＮＭＰ）中の金属塩濃度を利用してよい。

【0017】

例えばジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）及びｎ‐メチルピロリドン（ＮＭＰ）といった極性非プロトン性溶媒を用いて、金属塩及び／又は他の金属イオン含有化合物を含む安定した前駆体溶液を製造できる。極性非プロトン性溶媒は、プロトン性溶媒とイオン溶解力を共有するものの酸性水素を含まない溶媒として記述できる。これらの溶媒は一般に、中程度の比誘電率及び極性を有する。非プロトン性溶媒は一般に水素結合を示さず、又は酸性水素を有しない。これらは一般にイオンを安定化できる。好適な極性非プロトン性溶媒の例としては、ジクロロメタン（ＤＣＭ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、酢酸エチル、アセトン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、アセトニトリル及びジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）が挙げられる。

【0018】

無機接着剤組成物前駆体の成分に基づいて、様々な金属酸化物が無機接着剤組成物中に含まれ得る。例えばＹＳＺを含む無機接着剤組成物を、無機接着剤組成物前駆体を利用して調製できる。このような無機接着剤組成物前駆体は、第１のジルコニア含有金属塩溶液と、第２のイットリア含有塩溶液とを混合することによって調製できる。上記第１の溶液は、Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中に溶解したオキシ塩化ジルコニウム八水和物（Ｚｒ（ＯＣｌ_２）．８Ｈ_２Ｏ、＞９９％、Ｓｉｇｍａ‐Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を含んでよい。上記第２の溶液は、Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中に溶解した塩化イットリウム（ＹＣｌ_３、Ｓｉｇｍａ‐Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を含んでよい。上記第１及び第２の溶液は、ジルコニアの原子％値とイットリウムの原子％値との間のある比率を達成するための化学量論を有するモル濃度で調製してよい。例えば試料は、ジルコニア中に１％、２％、４％及び８％の原子含有量のイットリウムを含有してよい。超音波浴を用いて混合を促進してよい。無機接着剤組成物前駆体は透明で、かなりの粘度を有したものであってよい。

【0019】

本明細書で開示される無機接着剤組成物の利点は、無機接着剤組成物前駆体の安定性である。無機接着剤組成物前駆体は、金属イオン又は溶媒のゾル‐ゲル化学構造を大きく劣化させることなく、環境条件下で少なくとも１ヶ月保存できる。

【0020】

無機接着剤組成物前駆体は、固化ステップによって無機接着剤組成物に変換される。この固化は、無機接着剤組成物前駆体を約２００℃～約１２００℃の温度に曝露するステップを含む。他の実施形態では、上記固化は、無機接着剤組成物前駆体を約２５０℃～約１１００℃、約３００℃～約８００℃、又は約３００℃～約６００℃の温度に曝露するステップを含む。固化中、溶媒を無機接着剤組成物前駆体から遊離させることができ、また無機接着剤組成物前駆体の成分の少なくとも一部が沈殿し得る。

【0021】

加熱は、オーブン、ホットプレート又は他のいずれの好適な加熱機構によるものであってよい。いくつかの実施形態では、マイクロ波及び誘導加熱といった他の加熱機構を用いてよい。このような加熱プロセスの時間及び温度は、固化ステップで利用する加熱機構に応じて変化し得る。一実施形態では、無機接着剤組成物前駆体をレーザで加熱してよい。例えば、およそ２ｍｍのスポットサイズに集束する、４０Ｗの電力定格を有する８１０ｎｍのレーザを使用してよい。しかしながらここで、様々なレーザ出力、波長及び表面積の使用が考えられる。この加熱ステップは、約３分未満、約２分未満、約１分未満、約４５秒未満、約３０秒未満、約２０秒未満、約１５秒未満、約１０秒未満、又はわずか約５秒未満であってよい。しかしながらこの時間は、レーザの出力及びレーザの接触表面に応じて変化し得る。次に接着剤組成物を、いずれのプロセスによって、例えば加速冷却によって、又は室温若しくは室温付近の環境雰囲気下での冷却によって、冷却してよい。

【0022】

光学素子を設置するための本開示の組立体の別の実施形態１１０を図２に示す。この実施形態では、可撓性金属部材１１６は、マウント１１２を形成する材料と一体として形成される。換言すれば、可撓性金属部材１１６及びマウント１１２は、モノリシック固定具の一部分である。その他の点では、実施形態１１０の構造は実施形態１０と同様又は略同一である。この実施形態１１０は、リテーナ１８をマウント１２に取り付ける作業を排除する。

【0023】

本開示の実施形態のうちのいずれにおいて、光学素子２４、１２４と可撓性金属部材１６、１１６との間の接着は任意に、図３に示すように、光学素子の結合面、可撓性金属部材の結合面（支承面）又は光学素子及び可撓性金属部材の両方の結合面に接着促進性コーティング４０を塗布することによって、増強できる。上記接着促進性コーティングとしては、限定するものではないが、チタン酸塩（例えばＤｕＰｏｎｔ社から市販されているＴｙｚｏｒ１３１）、ジルコン酸塩（例えばＤｕＰｏｎｔ社から市販されているＴｙｚｏｒ２１７）、シラン（Ｇｅｌｅｓｔ社から市販されているＳＩＢ１８２４及びＳＩＢ１８２１）が挙げられる。

【0024】

図４は、光学部材２２４の縁部表面に沿った、可撓性金属部材２１６への光学素子２２４の代替的な設置を示す。これらの幾何学的形状は例示的なものであり、複数の代替的な幾何学的形状を採用してよいことは明らかである。

【0025】

図５は、可撓性部材３１６が径方向内向きに、光学素子３２４の光軸に向かって延在し、また可撓性部材３１６が側方部分又は自由端部を含み、これらは周方向に延在して、光学部材を機械的応力及び熱ひずみから隔離しながらレンズをリング状マウント３１２に接着接合するための支承面を画定する、別の実施形態３１０を示す。図５の湾曲部は、光学素子を光学素子の側部周囲の周りで固定できるように連接されている。湾曲部の幾何学的形状にかかわらず、上述のものと同一の任意の１つ以上のコーティング及び結合剤を用いて、光学素子を固定でき、また把持による応力が光学素子に伝わらないことを保証できる。

【0026】

特段の記載がない限り、いずれの実施形態のいずれの特徴は、不適合なものでない限りは、他のいずれの実施形態において使用できると想定される。採用してよい光学素子としては、レンズ、鏡及びプリズムが挙げられる。

【0027】

上述の実施形態は好ましいもの及び／又は例示的なものであり、限定的なものではない。添付の請求項の範囲内において、様々な修正が考えられる。

【0028】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0029】

実施形態１
光学素子を光学系に設置するための組立体であって、
上記組立体は：
上記光学系への堅固な取り付けのために構成された、マウント；
上記マウントに取り付けられるか又は上記マウントと一体となって上記マウントから延在する第１の端部と、上記光学素子を支持するための支承面を画定する自由端部とをそれぞれ有する、複数の可撓性金属部材；及び
無機接着剤を用いて上記複数の可撓性部材の上記支承面に接合された、上記光学素子
を備える、組立体。

【0030】

実施形態２
上記マウントはリング形状を有する、実施形態１に記載の組立体。

【0031】

実施形態３
上記可撓性金属部材は、モノリシック金属本体から、上記マウントと一体として形成される、実施形態１又は２に記載の組立体。

【0032】

実施形態４
上記マウントは、上記マウントを上記光学系に取り付けるための、取り付け用特徴部分を含む、実施形態１～３のいずれか１つに記載の組立体。

【0033】

実施形態５
上記マウントは、上記マウントを上記光学系に取り付けるための孔を含む、実施形態１～４のいずれか１つに記載の組立体。

【0034】

実施形態６
上記可撓性金属部材は、上記マウントの内周壁に当接して上記内周壁に固定されたリング状壁部を有するリテーナと一体となった部分である、実施形態１～５のいずれか１つに記載の組立体。

【0035】

実施形態７
上記可撓性金属部材は、逆Ｕ字型プロファイルを有する、実施形態１～６のいずれか１つに記載の組立体。

【0036】

実施形態８
上記光学素子と上記可撓性金属部材との間の接着は、上記光学素子の結合面上に接着促進コーティングを設けることによって増強される、実施形態１～７のいずれか１つに記載の組立体。

【0037】

実施形態９
上記光学素子と上記可撓性金属部材との間の接着は、上記可撓性金属部材の上記支承面上に接着促進コーティングを設けることによって増強される、実施形態１～７のいずれか１つに記載の組立体。

【0038】

実施形態１０
上記光学素子と上記可撓性金属部材との間の接着は、上記光学素子の上記結合面及び上記可撓性金属部材の上記支承面の両方に接着促進コーティングを設けることによって増強される、実施形態１～７のいずれか１つに記載の組立体。

【0039】

実施形態１１
上記接着促進コーティングは、チタン酸塩、ジルコン酸塩又はシランからなる、実施形態８に記載の組立体。

【0040】

実施形態１２
上記接着促進コーティングは、チタン酸塩、ジルコン酸塩又はシランからなる、実施形態９に記載の組立体。

【0041】

実施形態１３
上記接着促進コーティングは、チタン酸塩、ジルコン酸塩又はシランからなる、実施形態１０に記載の組立体。

【0042】

実施形態１４
上記無機接着剤は金属酸化物を含む、実施形態１～１３のいずれか１つに記載の組立体。

【0043】

実施形態１５
上記金属酸化物は、亜鉛、スズ、アルミニウム、インジウム、鉄、タングステン、チタン、ケイ素、窒化ケイ素、ホウ素、窒化ホウ素、銅、銀、イットリウム、希土類のイオン、及びこれらの組み合わせの酸化物から選択される、実施形態１４に記載の組立体。

【符号の説明】

【0044】

１０ 光学素子組立体
１２ マウント、リング状マウント
１４ 取り付け用特徴部分又は孔
１６ 可撓性金属部材
１８ リテーナ
２０ リング状壁部
２２ マウント１２の内周壁
２４ 光学素子
２６ 可撓性金属部材１６の第１の端部
２８ 可撓性金属部材１６の自由端部
３０ 上側支承面
３２ 無機接着剤
４０ 接着促進性コーティング
１１０ 光学素子組立体
１１２ マウント
１１６ 可撓性金属部材
１２４ 光学素子
２２４ 光学素子、光学部材
３１０ 光学素子組立体
３１２ リング状マウント
３１６ 可撓性部材
３２４ 光学素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】