DE60126103T2

DE60126103T2 - Haltevorrichtung für optisches Element

Info

Publication number: DE60126103T2
Application number: DE60126103T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Shibazaki
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2021-08-11
Also published as: EP1312965B1; EP1312965A1; EP1312965A4; EP1744193A1; US20020163741A1; US7154684B2; ATE352052T1; US7420752B2; US20070121224A1; AU2001277758A1; WO2002016993A1; DE60126103D1; KR100775796B1; TW521317B; KR20020041822A

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für ein optisches Element, um ein optisches Element zu halten, und spezieller eine Haltevorrichtung für ein optisches Element für ein Projektionsoptiksystem einer Belichtungsvorrichtung, welche in einem Fotolithographieschritt verwendet wird, der während eines Prozesses zur Herstellung von Mikrobauteilen, wie z.B. einem Halbleiterbauteil, einem Flüssigkristallanzeigebauteil, einem Bildgebungsbauteil oder einem Dünnfilmmagnetkopf, oder in einem Prozess zur Ausbildung von Masken, wie z.B. Retikel und Fotomasken, durchgeführt wird.
Technischer Hintergrund
Wie in 1 und 2 dargestellt, weist eine herkömmliche Haltevorrichtung 200 für ein optisches Element einen ringartigen Rahmen 202 auf, welcher ein optisches Element 201, wie z.B. eine Linse, beherbergt. Drei Lagerungsflächen 204, welche das optische Element 201 halten, sind auf der Innenwand des Rahmens 202 in gleichwinkligen Abständen angeordnet. Schraubenlöcher 205 sind in der oberen Oberfläche des Rahmens 202 an Positionen ausgebildet, welche den Lagerungsflächen 204 entsprechen. Bolzen 207 sind in den drei Schraubenlöcher 205 mittels drei entsprechenden Klemmteilen 206 festgezogen.
Das Festziehen der Bolzen 207 klemmt einen Umfangsflansch 201a des optischen Elements 201 zwischen den Klemmenteilen 206 und den Lagerungsflächen 204 ein. Dies hält das optische Element 201 in einer vorbestimmten Position in dem Rahmen 202. Sogar wenn eine Kraft auf das optische Element 201 in einer Richtung ausgeübt wird, welche die optische Achse des optischen Elements 201 schneidet, hindern die Klemmteile 206 das optische Element 201 daran, verschoben zu werden und halten das optische Element 201 auf stabile Weise.
Aufgrund der Miniaturisierung von Halbleiterbauteilstrukturen ist es erforderlich, dass ein Projektionsoptiksystem von beispielsweise einer Belichtungsvorrichtung, welche zur Herstellung von Halbleiterbauteilen verwendet wird, eine höhere Auflösung aufweist. Um eine höhere Auflösung zu erreichen, ist es wichtig, dass das optische Element 201 fixiert wird, wobei die optische Leistung des optischen Elements 201 des Projektionsoptiksystems beibehalten wird. Das heißt, um die optische Leistung des optischen Elements 201 beizubehalten, müssen Änderungen in der Oberflächengenauigkeit der optischen oberfläche des optischen Elements 201 minimiert werden, wenn das optische Element 201 in dem Linsenzylinder der Belichtungsvorrichtung gehalten wird.
Das optische Element 201 wird auf den drei Lagerungsflächen 201 positioniert und wird durch die Klemmteile 206 eingeklemmt. Die oberflächenform des eingeklemmten optischen Elements 201 wird erheblich durch die Bearbeitungsgenauigkeit der Lagerungsflächen 204 (die Positionsbeziehung der Lagerungsflächen 204), der Klemmteile 206 und des Umfangsflansches 201a des optischen Elements 201 beeinflusst. Mit anderen Worten müssen die Bearbeitung mit einer extrem hohen Genauigkeit ausgeführt werden, um die Lagerungsflächen 204 identisch zu machen, und die Lagerungsflächen 204 in der Nähe der Idealpositionen angeordnet werden, so dass ein solcher Einfluss gering genug wird, um vernachlässigbar zu sein. Zusätzlich zu den Lagerungsflächen 204 müssen die Klemmteile 206 und der Umfangsflansch 201a ebenfalls mit einer äußerst hohen Genauigkeit bearbeitet werden. Dies macht die Bearbei tung der einzelnen Teile sehr mühsam und erhöht die Herstellungskosten.
Sogar wenn die Lagerungsflächen 204, die Klemmteile 206 und der Umfangsflansch 201a mit äußerst hoher Genauigkeit hergestellt würden, kann der Rahmen 202 leicht verzogen werden, wenn der das optische Element 201 einklemmende Rahmen 202 in den Linsenzylinder eingepasst wird. Ein solches Verziehen ändert geringfügig die Positionsbeziehung der Lagerungsflächen 204 und deformiert die optische Fläche des optischen Elements 201. Dies verringert die optische Leistung des optischen Elements 201.
Ferner erfordert die Strukturminiaturisierung ein Projektionsoptiksystem, welches eine äußerst geringe Wellenfrontaberration und Verzerrung aufweist. Um ein solches Erfordernis zu erfüllen, muss die optische Achse des optischen Elements 201 so genau wie möglich in dem Projektionsoptiksystem ausgerichtet sein.
Um das optische Element 201 genau zu positionieren und die optische Achse des optischen Elements 201 auszurichten, sind eine Außenfläche 202a und eine Bodenfläche 202b des Rahmens 202 mit einem Innenwand- und Aufnahmeabschnitt des Linsenzylinders verbunden. Es besteht somit ein feiner Freiheitsgrad, wenn der Rahmen 202 an dem Linsenzylinder angebracht wird. Es ist daher notwendig, den Rahmen 202 mit äußerster Sorgfalt an dem Linsenzylinder anzubringen. Dies ist mühsam.
Darüber hinaus kann, wenn der Rahmen 202 in einem geringfügig gekippten Zustand in dem Linsenzylinder eingesetzt wird und mit einer übermäßigen auf den Rahmen ausgeübten Last an dem Linsenzylinder angebracht wird, der Rahmen 202 verzogen wer den. Das Verziehen des Rahmens 202 erzeugt eine unvorhersagbare Spannung auf das optische Element 201, wodurch die Genauigkeit der optischen oberfläche des optischen Elements 201 verringert wird.
Die DE 198 25 716 A1 offenbart einen Mechanismus, um eine Linse mit zwei Freiheitsgraden senkrecht zu einer Symmetrieachse mit Bezug auf einen Anbringungsabschnitt schräg zu stellen.
offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Haltevorrichtung für ein optisches Element bereitzustellen, welche nicht nur die optische Leistung eines optischen Elements auf eine zufriedenstellende Weise beibehält, sondern welche auch ein optisches Element auf eine vereinfachte Weise mit hoher Genauigkeit positioniert. Die vorliegende Erfindung stellt eine Haltevorrichtung für ein optisches Element gemäß Anspruch 1 bereit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten verstanden werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit dem beigefügten Zeichnungen, in welchen:
1 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Haltevorrichtung für ein optisches Element ist;
2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Haltevorrichtung für ein optisches Element in 1 ist;
3 ein schematisches Aufbaudiagramm einer Belichtungsvorrichtung ist;
4 eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung für ein optisches Element gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine aus einem anderen Winkel gesehene perspektivische Ansicht der Haltevorrichtung für ein optisches Element in 4 ist;
6 eine perspektivische Ansicht eines Halters der Haltevorrichtung für ein optisches Element in 4 ist;
7 eine perspektivische Ansicht eines Basisteils des Halters in 6 ist;
8 eine Frontansicht des Basisteils in 7 ist;
9 eine Querschnittsansicht ist, welche entlang einer Linie 9-9 in 8 ausgeführt ist;
10 eine perspektivische Ansicht eines Klemmteils des Halters in 6 ist;
11 eine aus einem anderen Winkel gesehene perspektivische Ansicht des Klemmteils des Halters in 6 ist;
12 eine Querschnittsansicht ist, welche entlang einer Linie 12-12 in 11 ausgeführt ist;
13 eine Unteransicht eines Unterlagenteils des Halters in 6 ist;
14 eine Querschnittsansicht ist, welche entlang einer Linie 14-14 in 13 ausgeführt ist;
15 eine vergrößerte Draufsicht des Halters in 6 ist;
16 eine Querschnittsansicht ist, welche entlang einer Linie 16-16 in 15 ausgeführt ist;
17 eine Querschnittsansicht ist, welche entlang einer Linie 17-17 in 15 ausgeführt ist;
18 eine vergrößerte Draufsicht eines Gewichtsstützmechanismus der Haltevorrichtung für ein optisches Element in 4 ist;
19 ein schematisches Diagramm des Halters in 6 ist;
20 eine vergrößerte Unteransicht ist, welche ein Unterlagenteil in einer Haltevorrichtung für ein optisches Element gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
21 eine Querschnittsansicht ist, welche entlang einer Linie 21-21 in 20 ausgeführt ist;
22 eine vergrößerte perspektivische Ansicht ist, welche ein Basisteil in der Haltevorrichtung für ein optisches Element gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
23 eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung für ein optisches Element gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
24 eine Draufsicht der Haltevorrichtung für ein optisches Element in 23 ist;
25 eine Seitenansicht der Haltevorrichtung für ein optisches Element in 23 ist;
26 eine Querschnittsansicht ist, welche entlang einer Linie 26-26 in 23 ausgeführt ist;
27 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht ist, welche eine Linsenkammer und einen Halter der Haltevorrichtung für ein optisches Element in 23 zeigt;
28 eine perspektivische Ansicht eines Rahmens der Haltevorrichtung für ein optisches Element in 23 ist;
29 eine vergrößerte Teildraufsicht des Rahmens der Haltevorrichtung für ein optisches Element in 23 ist;
30 eine vergrößerte Teilseitenansicht des Rahmens der Haltevorrichtung für ein optisches Element in 23 ist;
31 eine vergrößerte Teilseitenansicht eines Biegekörpers der Haltevorrichtung für ein optisches Element in 23 ist;
32 eine Querschnittsansicht ist, welche entlang einer Linie 32-32 in 29 ausgeführt ist;
33 eine Querschnittsansicht ist, welche entlang einer Linie 33-33 in 29 ausgeführt ist;
34 eine perspektivische Ansicht ist, welche die Haltevorrichtungen für ein optisches Element in 23 in einem überlagerten Zustand zeigt;
35 ein beispielhaftes Diagramm der Haltevorrichtung für ein optisches Element in 23 ist;
36 ein schematisches Diagramm der Haltevorrichtung für ein optisches Element in 23 ist;
37 ein Diagramm ist, welches eine Parallelbewegung eines optischen Elements erläutert;
38 eine perspektivische Ansicht ist, welche eine Linsenkammer und ein Basisteil der Haltevorrichtung für ein optisches Element in 23 zeigt;
39 eine perspektivische Ansicht des Rahmens und des Biegekörpers der Haltevorrichtung für ein optisches Element in 23 ist;
40 ein schematisches Diagramm einer Haltevorrichtung für ein optisches Element gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
41 eine Querschnittsansicht ist, welche einen starren Körper von 40 zeigt;
42 eine Querschnittsansicht ist, welche entlang einer Linie 42-42 in 41 ausgeführt ist;
43 ein schematisches Diagramm einer Haltevorrichtung für ein optisches Element gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
44 ein schematisches Diagramm einer Haltevorrichtung für ein optisches Element gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
45 ein schematisches Diagramm einer Haltevorrichtung für ein optisches Element gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
46 eine Querschnittsansicht ist, welche einen starren Körper von 45 zeigt;
47 eine Querschnittsansicht ist, welche entlang einer Linie 47-47 in 46 ausgeführt ist;
48 ein Flussdiagramm ist, welches ein Beispiel eines Halbleiterbauteilherstellungsprozesses veranschaulicht; und
49 ein Flussdiagramm ist, welches eine Substratprozessierung in dem Halbleiterbauteilherstellungsprozess veranschaulicht.
Beste Art zur Ausführung der Erfindung
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Eine Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 3-19 beschrieben. Auf 3 Be zug nehmend, wird die Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element verwendet, um eine Linse 38 eines Projektionsoptiksystems 35 einer Belichtungsvorrichtung 31 zu halten, welche bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen verwendet wird.
Wie in 3 dargestellt, beinhaltet die Belichtungsvorrichtung 31 eine Lichtquelle 32, ein Beleuchtungsoptiksystem 33, eine Retikelstufe 34, welche ein Retikel R hält, welches als Maske dient, ein Projektionsoptiksystem 35 und eine Waferstufe 36, welche einen als Substrat dienenden Wafer W hält.
Die Lichtquelle 32 emittiert beispielweise einen ArF-Excimer-Laser-Strahl mit einer Wellenlänge von beispielsweise 193 nm. Das Beleuchtungsoptiksystem 33 beinhaltet verschiedene Linsensysteme, beispielsweise einen optischen Integrator, wie z.B. eine Facettenlinse oder eine Stablinse, eine Relaislinse und eine Kondenserlinse und einen Aperturanschlag, welche nicht in den Zeichnung dargestellt sind. das Beleuchtungsoptiksystem 33 stellt das Belichtungslicht EL, welches aus der Lichtquelle 32 emittiert wird, auf Licht ein, welches ein Muster auf dem Retikel R gleichmäßig beleuchtet.
Die Retikelstufe 34 ist derart angeordnet, dass die oberfläche, auf welcher das Retikel R angebracht ist, im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung der optischen Achse des Projektionsoptiksystems 35 auf der Ausgangsseite des Beleuchtungsoptiksystems 33 (der Eingangsseite des Belichtungslichts EL in das Projektionsoptiksystem 35) ist. Das Projektionsoptiksystem 35 beinhaltet einen Linsenzylinder 37, welcher eine Vielzahl von Linsenzylindermodulen 420 beinhaltet, in welchen jeweils die Linse 38 durch die Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element in einem allgemein horizontalen Zustand gehalten wird.
Die Waferstufe 36 befindet sich auf der Ausgangsseite des Belichtungslichts EL des Projektionsoptiksystems 35. Die Waferanbringungsfläche der Waferstufe 36 ist so angeordnet, dass sie die Richtung der optischen Achse des Projektionsoptiksystems 35 schneidet. Wenn das Belichtungslicht EL durch das Projektionsoptiksystem 35 tritt, wird das Bild des Musters auf dem Retikel R um einen vorbestimmten Verkleinerungsfaktor verkleinert. Das verkleinerte Bild des Musters wird dann auf den Wafer W auf der Waferstufe 36 übertragen.
Nachfolgend werden die Details der Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element beschrieben.
4 ist eine aufgeschnittene auseinandergezogene perspektivische Teilansicht der Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element, 5 ist eine von unten gesehene perspektivische Ansicht der Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element in 4, und 6 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht der Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element.
Das optische Element 38 ist aus einem Glasmaterial gebildet, wie z.B. synthetisches Quarz, welches eine relativ große Bruchfestigkeit aufweist. Das optische Element 38 weist einen Flanschabschnitt 38a auf (siehe 6), welcher als sein Umfangsabschnitt definiert ist. Die Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element beinhaltet einen Linsenrahmen 42, welcher als das Linsenzylindermodul 420 dient, welches die Funktion einer externen Einheit hat, und drei Halter 43, welche in einem gleichwinkligen Abstand auf dem Linsenrahmen 42 angeordnet sind und den Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38 halten. Jeder Halter 43 beinhaltet ein Basisteil 45 und ein Klemmteil 46. Der Linsenrahmen 42 ist in einer ringartigen Form aus Metall, wie z.B. Aluminium, gebildet. Anbringungsrillen 44 zur Anbringung der Klemmteile 46 sind auf der oberfläche des Linsenrahmens 42 in gleichwinkligen Abständen ausgebildet. Vertiefungen 60 (siehe 6) zur Aufnahme von Lagerungsflächenblöcken auf den Basisteilen 45 sind auf der Innenfläche des Linsenrahmens 42 an Positionen ausgebildet, welche den Anbringungsrillen 44 entsprechen. Die Vertiefungen 60 verhindern eine Vergrößerung des Durchmessers des Linsenrahmens 42.
In der Anbringungsrille 44 ist das Klemmteil 46 durch ein Paar von Bolzen 68 an dem Linsenrahmen 42 angebracht. Zu diesem Zeitpunkt stehen die Köpfe des Paares von Bolzen 86 nicht von der oberfläche des Linsenrahmens 42 hervor. Wenn die oberfläche eines Linsenrahmens 42 in Kontakt mit der unteren oberfläche eines anderen Linsenrahmens 42 kommt, berührt daher die untere oberfläche des anderen Linsenrahmens 42 nicht die Bolzen 68. Ein Abstandhalter ist zwischen der oberen oberfläche eines Linsenrahmens 42 und der unteren oberfläche eines anderen Linsenrahmens 42 angeordnet, um den Abstand zwischen den Rahmen 42 einzustellen. Dies bestimmt die Position des optischen Elements, welches von jedem Linsenrahmen 42 gehalten wird, bezüglich der Richtung der optischen Achse. Somit berührt das optische Element nicht die untere oberfläche des oberen Linsenrahmens 42, auch wenn das optische Element geringfügig von der oberen oberfläche des unteren Linsenrahmens 42 hervorsteht, solange das optische Element dünner ist als der Abstandhalter. Das Basisteil 45 ist an der unteren oberfläche des Linsenrahmens 42 durch ein Paar von Bolzen angebracht (siehe 5).
Als nächstes wird der Halter 43 beschrieben. Zunächst wird das Basisteil 45 diskutiert. 7 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Basisteils 45, 8 ist eine Frontansicht des Basisteils 45, und 9 ist eine Querschnittsansicht des Basisteils 45, welche entlang einer Linie 10-10 in 8 ausgeführt ist. Durchgangslöcher 52 für ein Paar von Bolzen 48 sind in dem Basisteil 45 ausgebildet. Das Basisteil 45 beinhaltet einen Lagerungsflächenblock 50a und einen Halterungsblock 50b. Der Lagerungsflächenblock 50a weist Lagerungsflächen 49 auf, welche mit einer ersten Flanschfläche des Flanschabschnitts 38a des optischen Element 38 in Eingriff kommen. Der Halterungsblock 50b weist einen Lagerungsflächenblockhaltemechanismus 51 auf, welcher den Lagerungsflächenblock 50a hält, so dass die Stellung des Lagerungsflächenblocks 50a einstellbar ist.
Der Lagerungsflächenblock 50a ist derart angeordnet, dass seine longitudinale Richtung sich entlang der tangentialen Richtung des optischen Elements 38 erstreckt. Die Lagerungsflächen 49 sind jeweils auf beiden longitudinalen Enden des Lagerungsflächenblocks 50a ausgebildet. Das heißt die Lagerungsflächen 49 stehen von der oberfläche des Lagerungsflächenblocks 50a hervor. Jede Lagerungsfläche 49 beinhaltet eine flache oberfläche mit einem vorbestimmten Flächeninhalt und einen gekrümmten Abschnitt, welcher an dem Umfang der flachen oberfläche ausgebildet ist und einen vorbestimmten Krümmungsradius aufweist. Der gekrümmte Abschnitt verhindert, dass die Lagerungsfläche 49 beschädigt wird, wenn sie von den Ecken des Flanschabschnitts 38a des optischen Elements 38 getroffen wird. Eine Schicht aus Gold ist auf der Lagerungsfläche 49 durch Plattierung, Dampfabscheidung oder dergleichen ausgebildet, um den Reibungskoeffizienten bezüglich des Flanschabschnitts 38a zu erhöhen.
Um den Reibungskoeffizienten zwischen der Lagerungsfläche 49 und dem Flanschabschnitt 38a zu erhöhen, ist derselbe Metallfilm wie der auf die oberfläche des optischen Elements 38 aufgebrachte Reflexionsvermeidungsfilm auf der oberfläche des Flanschabschnitts 38a ausgebildet. Beispielsweise sind eine einzige Schicht oder mehrere Lagen (zwei Lagen, vier Lagen oder mehr) eines Metallfilms auf die oberfläche des Flanschabschnitts 38 durch Vakuumdampfabscheidung aufgebracht, wobei MgF₂ (Magnesiumfluorid), AlF₃ (Aluminiumfluorid), ZrO₂ (Zirkonoxid), Al₂O₃ (Aluminiumoxid) oder dergleichen verwendet wird. Die Oberflächenausdehnung des Flanschabschnitts 38a kann relativ zu der longitudinalen Richtung des Lagerungsflächenblocks 50a vergrößert sein, um den Reibungskoeffizienten zwischen der Lagerungsfläche 49 und dem Flanschabschnitt 38a zu erhöhen.
Eine Vielzahl von Schlitzen 53, welche sich in der Richtung der X-Achse in 7 (d.h. der radialen Richtung des optischen Elements 38) erstrecken, sind zwischen dem Lagerungsflächenblock 50a und dem Halterungsblock 50b und in dem Halterungsblock 50b ausgebildet. Eine Vielzahl von Halsabschnitten 55a-55d (gebogene Abschnitte) sind zwischen dem Lagerungsflächenblock 50a und dem Halterungsblock 50b und auf dem Halterungsblock 50b ausgebildet. Die Halsabschnitte 55a-55d sind auf die folgende Weise ausgebildet. Zunächst werden die Schlitze 53 ausgebildet, wobei nicht bearbeitete Abschnitte zwischen den angrenzenden Schlitzen 53 verbleiben. Als nächstes werden die nicht bearbeiteten Abschnitte aus der +X-Richtung und –X-Richtung eingeschnitten, um eingeschnittene Abschnitte 54 und die Halsabschnitte 55a-55d auszubilden. Ein großes Loch wird als erstes in den Einschnitt in der –X- Richtung eingearbeitet, da der Bearbeitungsabstand zu den Halsabschnitten 55a-55d groß ist.
Um zu vermeiden, dass in den Halsabschnitten 55a-55d eine unvorhersagbare Verformung verbleibt, werden beide Seiten von jedem Hals durch denselben Bearbeitungsprozess ausgebildet, wie z.B. durch Form-Einschnitt-Abtragung oder mechanische Bearbeitung.
Der Halterungsblock 50b ist wie in 7 dargestellt von den Schlitzen 53 in einen feststehenden Abschnitt 56, einen ersten Block 57a und einen zweiten Block 58a unterteilt. Der feststehende Abschnitt 56 ist an den Linsenrahmen 42 befestigt. Der erste Halsabschnitt 55a verbindet den feststehenden Abschnitt 56 mit dem ersten Block 57a, der zweite Halsabschnitt 55b verbindet den feststehenden Abschnitt 56 mit dem zweiten Block 58a, der dritte Halsabschnitt 55c verbindet den ersten Block 57a mit dem zweiten Block 58a, und der vierte Halsabschnitt 55d verbindet den zweiten Block 58a mit dem Lagerungsflächenblock 50a. Die Halsabschnitte 55a-55d weisen quadratische Querschnitte auf.
Der erste Block 57a ist an dem zweiten Block 58a und dem feststehenden Abschnitt 56 durch den ersten Halsabschnitt 55a und den dritten Halsabschnitt 55c befestigt. Der erste Halsabschnitt 55a und der dritte Halsabschnitt 55c halten den ersten Block 57a, so dass der erste Block 57a um die Y-Richtung (die tangentiale Richtung des optischen Elements) drehbar ist und eine Verschiebung in der Y-Richtung eingeschränkt wird. Der erste Block 57a, der erste Halsabschnitt 55a und der dritte Halsabschnitt 55c bilden eine tangentiale Einschränkungsverbindung 57, welche die Verschiebung des optischen Elements 38 in der tangentialen Richtung einschränkt.
Der zweite Block 58a ist an dem Lagerungsflächenblock 50a und dem feststehenden Abschnitt 56 durch den zweiten Halsabschnitt 55b und den vierten Halsabschnitt 55d befestigt. Der zweite Halsabschnitt 55b und der vierte Halsabschnitt 55d halten den zweiten Block 58a, so dass der zweite Block 58a um die Z-Richtung (die Richtung parallel zu der optischen Achse des optischen Elements) drehbar ist und eine Verschiebung in der Z-Richtung eingeschränkt wird. Der zweite Block 58a, der zweite Halsabschnitt 55b und der vierte Halsabschnitt 55d bilden eine Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse, welche die Verschiebung des optischen Elements 38 in der Richtung parallel zu der optischen Achse des optischen Elements einschränkt.
Die Einschränkungsrichtung der tangentialen Einschränkungsverbindung 57 und die Einschränkungsrichtung der Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse sind im Wesentlichen senkrecht zueinander. Mit anderen Worten sind die Drehachse der tangentialen Einschränkungsverbindung 55 und die Drehachse der Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse im Wesentlichen senkrecht zueinander.
Der Lagerungsflächenblock 50a ist mit dem Halterungsblock 50b durch den vierten Halsabschnitt 55d verbunden. Das heißt die tangentiale Einschränkungsverbindung 57 und die Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse halten den Lagerungsflächenblock 50a an dem feststehenden Abschnitt 56.
Wie in 8 dargestellt, befinden sich der zweite und vierte Halsabschnitt 55b, 55d entlang einer Linie, welche durch die Mittelposition zwischen beiden Lagerungsflächen 49 verläuft. Die Linie ist senkrecht zu einer Linie, welche die zwei Lagerungsflächen 49 verbindet, und ist parallel zu der Z-Achse. Der erste und dritte Halsabschnitt 55a, 55c befinden sich entlang einer Linie parallel zu der Linie, welche die zwei Lagerungsflächen 49 verbindet. Der dritte Halsabschnitt 55c befindet sich nahe dem vierten Halsabschnitt 55d.
Der Lagerungsflächenblock 50a wird an dem feststehenden Abschnitt 56 durch die tangentiale Einschränkungsverbindung 57 und die Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse derart gehalten, dass der Lagerungsflächenblock 50a um die X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung drehbar ist und seine Verschiebungen in der Y-Richtung und Z-Richtung eingeschränkt werden. Ferner wird der Lagerungsflächenblock 50a durch den vierten Halsabschnitt 55d so gehalten, dass er in der X-Richtung verschiebbar ist. Mit anderen Worten beinhaltet der Lagerungsflächenblockhaltemechanismus 51 die tangentiale Einschränkungsverbindung 57, die Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse und den vierten Halsabschnitt 55d, welcher in der X-Richtung verschoben wird.
Der Lagerungsflächenblock 50a hat einen Anbringungsabschnitt 59 mit einer oberfläche, welche sich zwischen den Lagerungsflächen 49 befindet.
Wie in 6 dargestellt, befindet sich das Klemmteil 46 oberhalb des Lagerungsflächenblocks 50a und beinhaltet einen Klemmkörper 62 und ein Unterlagenteil 47. Der Klemmkörper 62 wird nachfolgend mit Bezug auf 10, 11 und 12 diskutiert. 10 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Klemmkörpers 62, 11 ist eine von unten gesehene vergrö ßerte perspektivische Ansicht des Klemmkörpers 62, und 12 ist eine Querschnittsansicht des Klemmkörpers 62, welche entlang einer Linie 13-13 in 10 ausgeführt ist.
Der Klemmkörper 62 beinhaltet einen Block 63 und einen Blockhaltemechanismus 64, welcher integral mit dem Block 63 ausgebildet ist. Druckflächen 65, welche den Lagerungsflächen 49 des Lagerungsflächenblocks 50a zugewandt sind, sind an den zwei Enden der unteren oberfläche des Blocks 63 ausgebildet. Jede Druckfläche 65 ist dachartig ausgebildet und hat eine Gratkante 65a, welche sich allgemein entlang der tangentialen Richtung des optischen Elements 38 erstreckt. Der Mittelpunkt einer Linie, welche die zwei Gratkanten 65a von beiden Druckflächen 65 verbindet, ist oberhalb des vierten Halsabschnitts 55d positioniert.
Der Blockhaltemechanismus 64 beinhaltet ein paar von Armen 66 und einen Anbringungsabschnitt 67. Der Anbringungsabschnitt 67 und der Block 63 sind voneinander durch einen vorgegebenen Abstand getrennt. Der Anbringungsabschnitt 67 ist an dem Anbringungsabschnitt 59 mittels des Unterlagenteils 47 durch die Bolzen 68 befestigt, so dass das Klemmteil 46 an dem Lagerungsflächenblock 50a befestigt ist. Das Paar von Armen 66 ist integral mit den zwei Seiten des Blocks 63 und dem Anbringungsabschnitt 67 ausgebildet. Jeder Arm 66 ist auf einer allgemein U-förmige Weise ausgebildet und hat eine elastisch variierbare Länge. Jeder Arm 66 ist um einen vorbestimmten Abstand von der Innenwand in der Anbringungsrille 44 des Linsenrahmens 42 getrennt.
Das Unterlagenteil 47 wird nun unter Bezugnahme auf 13 und 14 diskutiert. 13 ist eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie 14-14 in 13 ausgeführt ist. Das Unterlagenteil 47 hat einen eingeklemmten Abschnitt 71, welcher zwischen den Anbringungsabschnitten 59 und 67 eingeklemmt ist, einen Wirkabschnitt 72, welcher sich zwischen den Druckflächen 65 und dem Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38 befindet, und einen flexiblen dünnen Plattenabschnitt 73, welcher den eingeklemmten Abschnitt 71 mit dem Wirkabschnitt 72 verbindet und elastisch verformbar ist. Wirkflächen 74, welche mit dem Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38 verbunden sind, sind auf der unteren oberfläche des Wirkabschnitts 72 im Zusammenhang mit den Lagerungsflächen 49 definiert. Jede Wirkfläche 74 hat einen flachen Abschnitt und einen Umfangsabschnitt mit einem vorbestimmten Krümmungsradius. Der Umfangsabschnitt der Wirkfläche 74 verhindert eine Bestätigung, wenn sie von den Ecken des Flanschabschnitts 38a getroffen wird. Eine Schicht aus Gold ist auf der Wirkfläche 74 durch Plattierung, Dampfabscheidung oder dergleichen aufgebracht, um den Reibungskoeffizienten bezüglich des Flanschabschnitts 38a des optischen Elements 38 zu erhöhen.
Auf 15 und 16 Bezug nehmend, verformt das Klemmteil 46 durch Festziehen der Bolzen 68 elastisch die Arme 66 und übt in Richtung des Lagerungsflächenblocks 50a Druck auf die Druckflächen 65 des Blocks 63 aus. Der Druck wirkt mittels der Wirkflächen 74 des Unterlagenteils 47 auf den Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38. Dies klemmt den Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38 zwischen den Lagerungsflächen 49 und die Druckflächen 65 ein.
Wie in 4-6 dargestellt, ist zwischen den benachbarten Haltern 43 eine Vielzahl von Gewichtsstützmechanismen 67 an dem Linsenrahmen 42 vorgesehen. Die Anzahl der Gewichtsstützmechanismen 77 ist in Übereinstimmung mit wenigstens einem der Parameter des optischen Elements 38, nämlich dem Gewicht, der Dicke, dem Durchmesser, der Form und dem Material des optischen Elements 38, und der Anzahl der Halter 43 eingestellt. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind drei Gewichtsstützmechanismen 77 zwischen den benachbarten Haltern 43 vorgesehen.
Wie in 18 dargestellt, beinhaltet jeder Gewichtsstützmechanismus 77 eine Blattfeder 78. Die Blattfeder 78 beinhaltet einen Anschlagabschnitt 78a, welcher an der unteren oberfläche des Flanschabschnitts 38a des optischen Elements 38 angrenzt, ein Paar von Halterungsabschnitten 78b, welche an dem Linsenrahmen 42 durch ein Paar von Bolzen 79 angebracht sind, und ein Paar von gebogenen Abschnitten 78c, welche den Anschlagabschnitt 78a mit den Halterungsabschnitten 78b verbinden. Die Elastizität der Blattfeder 78 trägt ein Teil des optischen Elements 38.
Es werden nun die Vorgehensweisen zur Halterung des optischen Elements 38 unter Verwendung der Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element beschrieben.
Wie in 4 und 15-17 dargestellt, werden die Basisteile 45 and den drei Anbringungsrillen 44 des Linsenrahmens 42 durch die Bolzen 68 angebracht, und die Lagerungsflächenblöcke 50a werden in den Vertiefungen 60 angeordnet. Dann kann ein Teil der zwei Seitenflächen des Lagerungsflächenblocks 50a zwischen einem Paar von flachen Sandwich-Teilen gehalten werden und vorübergehend an dem Basisteil 45 befestigt werden, um eine unbeabsichtigte Verformung des Lagerungsflächenblocks 50a bezüglich des Befestigungsabschnitts zu vermeiden. Die provisorische Befestigung verhindert eine unbeabsichtigte Lastausübung auf die Halsabschnitte 55a-55d des Lagerungsflächenblockhaltemechanismus 51.
Als nächstes wird das optische Element 38 in den Linsenrahmen 42 eingesetzt, und der Flanschabschnitt 38a an dem Umfang des optischen Elements 38 wird auf den Lagerungsflächen 49 der Lagerungsflächenblöcke 50a angeordnet. Dann werden die provisorischen Befestigungsplatten von dem Lagerungsflächenblockhaltemechanismus 51 getrennt. Der vierte Halsabschnitt 55d dient dazu, jeden Lagerungsflächenblock 50a um die tangentiale Richtung (Y-Richtung) und die radiale Richtung (X-Richtung) des optischen Elements 38 entlang der unteren oberfläche des Flanschabschnitts 38a des optischen Elements 38 zu drehen. Die Drehung justiert die Stellung des Lagerungsflächenblocks 50a in Übereinstimmung mit dem Zustand des Flanschabschnitts 38a des optischen Elements 38, wie z.B. der Neigung oder der Welligkeit des Flanschabschnitts 38a, wodurch die Kontaktfläche zwischen dem optischen Element 38 und dem Flanschabschnitt 38a maximiert wird.
Danach wird das jeweilige Unterlagenteil 47 auf der oberen oberfläche des Flanschabschnitts 38a des optischen Elements 38 positioniert und der Klemmkörper 62 wird auf der oberen oberfläche des Anbringungsabschnitts 59 des zugehörigen Lagerungsflächenblocks 50a positioniert, so dass die Wirkflächen 74 des Unterlagenteils 47 mit der oberen oberfläche des Flanschabschnitts 38a des optischen Elements 38 verbunden sind. In diesem Zustand werden jedes Unterlagenteil 47 und der zugehörige Klemmkörper 62 fest durch das Paar von Bolzen 68 befestigt. Dies bewirkt, dass die Druckflächen 65 des zugehörigen Blocks 63 die obere oberfläche des Unterlagenteils 47 berühren und die Arme 66 elastisch verformen. Als Ergebnis drücken die Wirkflächen 74 des Unterlagenteils 47 auf das optische Element 38.
Der Druck bewirkt, dass der Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38 zwischen den Lagerungsflächen 49 und den Wirkflächen 74 eingeklemmt wird. In diesem Zustand ist die Fläche des die Lagerungsflächen 49 und die Wirkflächen 74 berührenden Flanschabschnitts 38a des optischen Elements 38 maximiert. Dies hält das optische Element 38 auf stabile Weise.
In einem durch den Linsenrahmen 42 der Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element gehaltenen Zustand, werden die optischen Elemente 38 überlagert, wie in 3 dargestellt. Da das optische Element 38 und der Linsenrahmen 42 aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind, kann ein linearer Ausdehnungskoeffizient zwischen dem optischen Element 38 und dem Linsenrahmen 42 variieren. Wenn das optische Element 38 durch die Strahlung des Belichtungslichts EL aus der Lichtquelle 32 aufgewärmt wird, unterscheiden sich somit die Ausdehnungslängen des optischen Elements 38, des Linsenrahmens 42 und der Linsenzylindermodule 420 in der radialen Richtung des optischen Elements voneinander.
Wenn ein Unterschied in der Ausdehnungslänge auftritt, bewegt das Zusammenwirken der Einschränkungsverbindungen 57 und 58 und der Halsabschnitte 55a-55d von jedem Lagerungsflächenblockhaltemechanismus 51 relativ den Lagerungsflächenblock 50a und den Block 63, welche das optische Element 38 halten, in der radialen Richtung des optischen Elements 38 mit Bezug auf den Linsenrahmen 42. Die Bewegung dämpft den Unterschied in der Ausdehnungslänge, so dass eine große Ausdehnungslast nicht direkt auf das optische Element 38 ausgeübt wird.
Wenn ein Linsenrahmen 42 überlagert wird, kann der Linsenrahmen 42 leicht verzogen werden. Wenn der Linsenrahmen 42 verzogen ist, bewirkt das Zusammenwirken der Einschränkungsverbindungen 57 und 58 und der Haltsabschnitte 55a-55d von jedem Lagerungsflächenblockhaltemechanismus 51, dass das optische Element 38 auf eine kinematische Weise an dem Linsenrahmen 42 gehalten wird. Dies unterdrückt den Einfluss des Verziehens auf das optische Element 38.
Es wird nun eine Beschreibung des Mechanismus gegeben, welcher das optische Element 38 auf eine kinematische Weise hält.
19 ist ein schematisches Diagramm des Halters 43 für das optische Element 38. Auf 19 Bezug nehmend, bezeichnet das Rechteck an dem Umfang des optischen Elements 38 den Lagerungsflächenblock 50a und den Block 63, die L-artige Form bezeichnet den feststehenden Abschnitt 56 des Basisteils 45, die zwei Linien bezeichnen die tangentiale Einschränkungsverbindung 57 bzw. die Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse, und die Punkte auf den Linien bezeichnen jeweils die Halsabschnitte 55a-55d.
Der feststehende Abschnitt 56 ist ein gebogener starrer Körper mit zwei rechtwinkligen starren Körperabschnitten 56a, 56b. Das erste Ende der tangentialen Einschränkungsverbindung 57 ist mittels des ersten Halsabschnitts 55a an den rechtwinkligen starren Körperabschnitt 56a gekoppelt. Das erste Ende der Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse ist mittels des zweiten Halsabschnitts 55b mit dem anderen rechtwinkligen starren Körperabschnitt 56b gekoppelt. Das zweite Ende der tangentialen Einschränkungsverbindung 57 ist mittels des dritten Halsabschnitts 55c an die Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse gekoppelt. Das zweite Ende der Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse ist über den vierten Halsabschnitt 55d mit dem Lagerungsflächenblock 50a gekoppelt.
Jede der Einschränkungsverbindungen 57, 58 dient in der longitudinalen Richtung als ein starrer Körper und dehnt sich nicht in der longitudinalen Richtung. Jeder von den linearen Körperabschnitten 56a, 56b, 57, 58 ist über die Halsabschnitte 55a-55d angekoppelt, welche als Drehpunkte dienen. Die Querschnittsfläche von jedem der Halsabschnitte 55a-55d ist erheblich kleiner als die Querschnittsfläche von jedem linearen starren Körper, und die Halsabschnitte 55a-55d werden innerhalb des Bereichs, in welchem keine plastische Verformung auftritt, leicht in jeder Richtung gebogen oder verdreht, in Übereinstimmung mit den Verschiebungen der starren Körper. Ein Verbindungsmechanismus 80, in welchem der feststehende Abschnitt 56 als eine feststehende Verbindung dient und die Einschränkungsverbindungen 57, 58 zusammenwirken, ist an jedem Lagerungsflächenblockhaltemechanismus 51 ausgebildet.
Es wird nun ein polares Koordinatensystem R-θ-Z konstruiert, in welchem die optische Achse des optischen Elements 38 die Z-Achse ist. In dem Verbindungsmechanismus 80 ist der vierte Halsabschnitt 55d, welcher als Verbindungspunkt zwischen dem optischen Element 38 und dem Verbindungsmechanismus 80 dient, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs nur in der R-Richtung verschiebbar. Das heißt, zwei Freiheitsgrade des optischen Elements 38 sind an jedem der drei Punkte (vierter Halsabschnitt 55d), welche an dem optischen Element 38 befestigt sind, eingeschränkt, und die Stellung (bestimmt durch sechs Freiheitsgrade) des optischen Elements 38 ist mechanisch ein geschränkt. Mit anderen Worten wird das optische Element 38 auf eine kinematische Weise gehalten.
Es wird nun eine Beschreibung der Wirkung der Verbindungsmechanismen 80 gegeben, welche die thermische Verformung des optischen Elements 38 auffängt. Wenn das optische Element 38 thermisch verformt wird, dehnt sich das optische Element 38 in der radialen Richtung oder zieht sich zusammen, und eine Kraft, welche das optische Element 38 in der radialen Richtung verschiebt, wirkt auf den vierten Halsabschnitt 55d. In Reaktion auf diese Kraft, drehen sich die Einschränkungsverbindungen 57, 58 um die Linie, welche den ersten Halsabschnitt 55a und den zweiten Halsabschnitt 55b verbindet. Die Drehbewegung fängt die Verschiebung des optischen Elements 38 auf und unterdrückt die Verformung des optischen Elements 38.
Die Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element des ersten Ausführungsbeispiels weist die folgenden Vorteile auf.

(1) Der Halter 43 der Haltevorrichtung für ein optisches Element, welcher das optische Element 39 hält, beinhaltet den Lagerungsflächenblock 50a mit der Lagerungsfläche 49, welche mit dem Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38 in Eingriff kommt. Der Halter 43 beinhaltet ferner die Lagerungsflächenblockhaltemechanismen 51, was die Lagerungsflächenblöcke 50a drehbar um die tangentiale Richtung, die Richtung der optischen Achse und die radiale Richtung des optischen Elements 38 hält. Der Lagerungsflächenblockhaltemechanismus 51 verändert die Stellung von jeder Lagerungsfläche 49 in Übereinstimmung mit der Form des Flanschabschnitts 38a des optischen Elements 38. Somit wird die Erzeugung von Spannung auf das optische Ele ment 38 vermieden, wenn der Flanschabschnitt 38 an der Lagerungsfläche 49 angrenzt. Als Ergebnis wird das optische Element 38 stabil gehalten, während die Genauigkeit der optischen oberfläche des optischen Elements 38 in einem zufriedenstellenden Zustand gehalten wird. Ferner wird eine zufriedenstellende Bildgebungsleistung des optischen Elements 38 beibehalten, ohne dass der Halter 43 einer äußerst genauen Bearbeitung unterzogen werden muss.
(2) Der Lagerungsflächenblockhaltemechanismus 51 hält den zugehörigen Lagerungsflächenblock 50a auf in der radialen Richtung des optischen Elements 38 bewegliche Weise. Folglich wird die thermische Verformung des optischen Elements 38 durch die Lagerungsflächenblockhaltemechanismen 51 aufgefangen, so dass die Genauigkeit der optischen oberfläche des optischen Elements 38 in einem zufriedenstellenden Zustand gehalten wird und Änderungen in der Bildgebungsleistung des optischen Elements 38 verringert werden, wenn das optische Element 38 thermisch verformt wird.
(3) Der Halter 43 ist mit der tangentialen Einschränkungsverbindung 57 und der Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse versehen. Die tangentiale Einschränkungsverbindung 57 schränkt die Bewegung des feststehenden Abschnitts 56, welcher an dem Linsenrahmen 42 angebracht ist, und des Lagerungsflächenblocks 50a in der tangentialen Richtung des optischen Elements 38 ein und ermöglicht die Drehung des feststehenden Abschnitts 56 und des Lagerungsflächenblocks 50a um die tangentiale Richtung. Die Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse schränkt die Bewegung des feststehenden Abschnitts 56 und des Lagerungsflächenblocks 50a in der Richtung der optischen Achse des optischen Elements 38 ein und ermöglicht eine Drehung des feststehenden Abschnitts 56 und des Lagerungsflächenblocks 50a in der Richtung der optischen Achse. Die tangentiale Einschränkungsverbindung 57 und die Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse sind drehbar miteinander verbunden.

An den Verbindungsgliedern der Verbindungen 57, 58 wird eine Verschiebung in mehreren Richtungen oder Drehung um diese Richtungen gestattet. Das heißt, dem Lagerungsflächenblock 50a wird gestattet, sich in mehreren Richtungen zu bewegen oder sich um diese Richtungen zu drehen. Wenn beispielsweise der Linsenrahmen 42 verzogen wird, ermöglichen die Verbindungsglieder die Bewegung oder Drehung jedes Lagerungsflächenblocks 50a auf solche Weise, dass die Verformung ausgeglichen wird, so dass die drei Lagerungsflächenblöcke 50a an ihren vorbestimmten Positionen gehalten werden. Der Halter 43 mit den Verbindungen erfordert keine hochgenaue Bearbeitung. Dies hält die Bildgebungsleistung in dem optischen Element 38 auf einem hohen Niveau.
Die Verbindungen 57 und 58 des Lagerungsflächenblockhaltemechanismus 51 sind in der tangentialen Richtung und in der Richtung der optischen Achse des optischen Elements 38 vorgesehen. Dies vereinfacht den Aufbau des Verbindungsmechanismus und erleichtert die Gestaltung des Verbindungsmechanismus.

(4) Der feststehende Abschnitt 56, der Lagerungsflächenblock 50a, die tangentiale Einschränkungsverbindung 57 und die Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse sind mittels der Halsabschnitte 55a-55d gekoppelt, welche als Drehpunkte dienen. Die Querschnittsfläche von jedem der Halsabschnitte 55a-55d ist kleiner als die Querschnittsfläche von jeweils dem feststehenden Abschnitt 56, dem Lagerungsflächen block 50a, der tangentialen Einschränkungsverbindung 57 und der Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse. Dies ermöglicht es den Halsabschnitten 55a-55d, dem feststehenden Abschnitt 56, dem Lagerungsflächenblock 50a, der tangentialen Einschränkungsverbindung 57 und der Einschränkungsverbindung 58 für die Richtung der optischen Achse integral ausgebildet zu werden. Folglich hat der Halter einen vereinfachten Aufbau, obwohl die Anzahl von Komponenten nicht erhöht ist.
(5) Der vierte Halsabschnitt 55d, welcher mit dem Lagerungsflächenblock 50a verbunden ist, erstreckt sich durch die Mittelposition zwischen den zwei Lagerungsflächen 49 und ist entlang einer Linie parallel zu der optischen Achse des optischen Elements 38 angeordnet. Dies ändert die Stellung der Lagerungsfläche 49 auf eine stabile Weise.
(6) Der Lagerungsflächenblock 50a weist zwei Lagerungsflächen 49 auf, welche mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen an der Position ausgebildet sind, welche dem Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38 zugewandt ist. Daher wird das optische Element 38, welches hergestellt ist aus einem Glasmaterial, wie z.B. synthetischem Quarz, welches eine relativ große Bruchfestigkeit aufweist, auf eine zuverlässige und stabile Weise durch die zwei Lagerungsflächen gehalten.
(7) Eine Goldschicht ist durch Plattierung oder Dampfabscheidung auf den Lagerungsflächen 49 des Lagerungsflächenblocks 50a und der Wirkfläche 74 des Unterlagenteils 47 aufgebracht, um den Reibungskoeffizienten mit Bezug auf den Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38 zu erhöhen. Dies unter drückt ein Gleiten der Lagerungsflächen 49 und der Wirkflächen 74 mit Bezug auf den Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38 und hält das optische Element 38 in einem stabileren Zustand.
(8) Der Block 63 des Klemmteils 46 beinhaltet die Drucksflächen 65, deren Gratlinien 65a sich in der tangentialen Richtung des optischen Elements 38 erstrecken. Die Druckflächen 65 drücken den Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38 mittels des Wirkabschnitts 72 des Unterlagenteils 47. Als Ergebnis wird der Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38 zwischen dem Block 63 und dem Lagerungsflächenblock 50a gehalten. In diesem Zustand befindet sich der vierte Halsabschnitt 55d unterhalb der Linie, welche die Gratlinien 65a der zwei Druckflächen 65 verbindet. Dies vermeidet die Erzeugung des Moments, welches aus dem auf den vierten Halsabschnitt 55d ausgeübten Druck resultiert, was ermöglicht, dass das optische Element 38 stabil gehalten wird.
(9) Der Lagerungsflächenblock 50a und die Lagerungsflächen 49 sind integral mit den Einschränkungsverbindungen 57, 58, den Halsabschnitten 55a-55d und dem feststehenden Abschnitt 56 ausgebildet. Daher sind der Lagerungsflächenblock 50a und der Halterungsblock 50b integral aus demselben Material gebildet. Es ist keine aus einem anderen Material hergestellte Anschlussstelle vorhanden, welche zwischen dem Lagerungsflächenblock 50a und dem Halterungsblock 50b ausgebildet ist. Somit ist es unwahrscheinlich, dass ein Verziehen auftritt. Aufgrund der Integ ration des Lagerungsflächenblocks 50a und des Halterungsblocks 50b ist der Halter 43 relativ klein.
(10) Der Linsenzylinder 37 wird ausgebildet, indem die Linsenzylindermodule 420 überlagert werden, von welchen jedes das optische Element 38 beherbergt, welches von der Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element gehalten wird. Dies ermöglicht es, dass eine Vielzahl von optischen Elementen 38 stabil gehalten werden, während vermieden wird, dass die Bildgebungsleistungen der optischen Elemente 38 abnehmen, so dass die Bildgebungsleistung des gesamten Linsenzylinders 37 auf einem zufriedenstellenden Niveau gehalten wird.
(11) Die Belichtungsvorrichtung 31 weist das Projektionsoptiksystem 35 auf, welches den Linsenzylinder 37 beinhaltet. Dies verbessert die Belichtungsgenauigkeit der Belichtungsvorrichtung 31.

(Zweites Ausführungsbeispiel)
Nachfolgend wird eine Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wobei sich auf die Unterschiede von dem ersten Ausführungsbeispiel konzentriert wird.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind, wie in 21-23 dargestellt, eine Lagerungsfläche 91 des Lagerungsflächenblocks 50a und eine Wirkfläche 92 des Unterlagenteils 47 sich in der tangentialen Richtung des optischen Elements 38 erstreckend ausgebildet.
Ein Aufnahmeloch 93 ist in der jeweiligen Mitte der Lagerungsfläche 91 und der Wirkfläche 92 ausgebildet. Ein zusam menziehbarer Klebstoff, dessen Volumen sich beim Aushärten leicht zusammenzieht, wird in das Aufnahmeloch 93 gefüllt. Der Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38 ist mit der Lagerungsfläche 91 und der Wirkfläche 92 durch den in das Aufnahmeloch 93 gefüllten Klebstoff verbunden. Ein Klebstoffeinfüllloch 94, welches mit dem Aufnahmeloch 93 verbunden ist, kann in der Unterseite des Aufnahmelochs 93 ausgebildet sein, wie durch die gebrochenen Linien in 22 dargestellt.
Die Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element des zweiten Ausführungsbeispiels hat zusätzlich zu den Vorteilen (1)-(5) und (7)-(11) des ersten Ausführungsbeispiels die folgenden Vorteile.

(12) Die Lagerungsfläche 91 und die Wirkfläche 92 sind ausgebildet, so dass sie sich in der tangentialen Richtung des optischen Elements 38 erstrecken. Beim Halten eines optischen Elements 38, welches ausgebildet ist aus einem Glasmaterial, wie z.B. einem Fluorit, welches eine relativ kleine Bruchfestigkeit aufweist, wird daher die aus der Halterung resultierende Spannung verteilt. Dies verhindert, dass das optische Element 38 durch konzentrierte Spannung beschädigt wird.
(13) Das Aufnahmeloch 93, in welches der Klebstoff gefüllt wird, ist in der jeweiligen Mitte der Lagerungsfläche 91 und der Wirkfläche 92 ausgebildet.

Folglich verbindet der in das Aufnahmeloch 93 gefüllte Klebstoff den Flanschabschnitt 38a der optischen Elements 38 mit der Lagerungsfläche 91 und der Wirkfläche 92, und das Aushär ten des Klebstoffs bringt den Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38 mit der Lagerungsfläche 91 und der Wirkfläche 92 in Eingriff. In diesem Zustand verhindert die Verwendung des zusammenziehbaren Klebstoffs, dass der Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38 zusammengedrückt wird, und hält das optische Element 38 auf eine stabile Weise.
Bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel können die Unterlagenteile 47 weggelassen werden, und der Block 63 kann direkt gegen den Flanschabschnitt 38a gedrückt werden. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die Druckflächen 65 des Blocks 63 wie die Lagerungsflächen 49 flach sind.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann die Lagerungsfläche 49 auf der gesamten oberfläche des Lagerungsflächenblocks 50a, welche dem optischen Element 38 zugewandt ist, ausgebildet sein. Alternativ können drei oder mehr Lagerungsflächen 49 ausgebildet sein. Die Druckfläche 65 des Blocks 63 kann ebenfalls auf der gesamten oberfläche des Blocks 63, welche dem optischen Element 38 zugewandt ist, ausgebildet sein. Alternativ können drei oder mehr Druckflächen 65 ausgebildet sein.
Ein elastisches Teil, wie z.B. eine Blattfeder oder eine Spiralfeder, können anstelle der Arme 66 des Klemmkörpers 62 verwendet werden, um Druck auf den Block 63 auszuüben.
Jeder Gewichtsstützmechanismus 77 kann eine Blattfeder sein, welche durch den Anschlagabschnitt 78a und die Halterungsabschnitte 78b gebildet ist.
Anstelle die Lagerungsflächen 49 und die Wirkflächen 74 mit Gold zu plattieren, kann Metall, wie z.B. Zinn, Indium, Alu minium oder Messing, durch Metalldampfabscheidung, Plattierung, Schweißen oder dergleichen aufgebracht werden. Der Reibungskoeffizient kann verbessert werden, indem ein Ätzen oder Schleifen ausgeführt wird, um die Lagerungsflächen 49 und die Wirkflächen 74 aufzurauen.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Eine Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
23 ist eine perspektivische Ansicht der Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element, 24 ist eine Draufsicht der Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element, 25 ist eine Seitenansicht der Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element, und 26 ist eine Querschnittsansicht, welche entlang der Linie 26-26 in 25 ausgeführt ist. Die Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element beinhaltet einen Rahmen 142, drei Biegeteile 41, einen Linsenrahmen 40 und Halter 43. Die drei Biegeteile 41 sind an dem Rahmen 142 in gleichwinkligen Abständen befestigt. Der Linsenrahmen 40 ist an den oberen oberflächen der Biegeteile 41 befestigt, und die drei Halter 43 sind an dem Linsenrahmen 40 in gleichwinkligen Abständen vorgesehen.
Der Aufbau des Linsenrahmens 40 ist ähnlich zu demjenigen des Linsenrahmens 42 der Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element, welche bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel diskutiert wurde, unterscheidet sich von dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel jedoch darin, dass wie in 38 dargestellt quadratische prismenartige Positionserfassungs vorsprünge 76 auf der Umfangsfläche des Linsenrahmens 40 in der Nähe der Anbringungsrillen 44 ausgebildet sind. Flache Biegeanschlussabschnitte 177, um die Biegeteile 41 anzuschließen, sind auf der oberen oberfläche des Linsenrahmens 40 zwischen den nebeneinanderliegenden Haltern 43 angeordnet. Die Biegeanschlussabschnitte 177 unterscheiden sich von den obigen Ausführungsbeispielen dahingehend, dass sie sich von dem Linsenrahmen 40 nach außen erstrecken. Der Aufbau des Halters 43 ist ähnlich zu demjenigen des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels.
Der Aufbau des Rahmens 142 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 28-33 diskutiert. 28 ist eine perspektivische Ansicht des Rahmens 142, 9 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht des Rahmens 142, und 32 ist eine vergrößerte Teilseitenansicht des Rahmens 142.
Wie in 28 dargestellt, ist der Rahmen 142 ringförmig und aus Metall gebildet, wie z.B. Stahl oder Aluminium. Wie in 28-30 dargestellt, sind drei Biegeanbringungsabschnitte 80 zur Anbringung der Biegeteile 41 in gleichwinkligen Abständen an der oberen oberfläche des Rahmens 142 ausgebildet. Drei Biegeaufnahmevertiefungen 81, welche die jeweiligen Gegenteile 41 aufnehmen, wenn die Rahmen 142 überlagert werden, sind in jedem Rahmen 142 zwischen den benachbarten Biegeanbringungsabschnitten 80 ausgebildet. Jede Biegeaufnahmevertiefung 81 beinhaltet einen Körperaufnahmeabschnitt 81a zur Aufnahme eines zugehörigen Biegekörpers 84 und einen Hebelaufnahmeabschnitt 81b zur Aufnahme von verschiedenen Triebhebeln 85a, 85b. Die Biegeanbringungsabschnitte 80 und die Biegeaufnahmevertiefungen 81 sind abwechselnd in der Umfangsrichtung des Rahmens 142 ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Biegeaufnahmevertiefung 81 zwischen benachbarten Biegeanbringungsabschnitten 80 ausgebildet.
Wie in 28 dargestellt, sind Anbringungssitze 83, welche Linsenkammerpositionserfassungsmechanismen 82 aufnehmen, in der Nähe der Biegeaufnahmevertiefungen 81 auf der Umfangsfläche des Rahmens 142 ausgebildet. Der Linsenkammerpositionserfassungsmechanismus 82 (siehe 24), welcher beispielsweise vom Kapazitätserfassungstyp ist und eine L-artige Form aufweist, ist an dem Anbringungssitz 83 angebracht. Wenn der Linsenrahmen 40 mittels der Biegeteile 41 an dem Rahmen 142 angebracht wird, werden die Linsenkammerpositionserfassungsmechanismen 82 den Positionserfassungsvorsprüngen 76 des Linsenrahmens 40 zugewandt mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen angeordnet. Wenn der Linsenrahmen 40 relativ zu dem Rahmen 142 bewegt wird, wird jeder Positionserfassungsvorsprung 76 mit Bezug auf den zugehörigen Linsenkammerpositionserfassungsmechanismus 82 verschoben, und das Verschiebungsausmaß wird durch den Linsenkammerpositionserfassungsmechanismus 82 erfasst.
Das Biegeteil 41 wird nun mit Bezug auf 29-33 diskutiert. Wie in 28-30 dargestellt, beinhaltet jedes Biegeteil 41 den Biegekörper 84, einen vertikalen Triebhebel 85a und einen horizontalen Triebhebel 85b. Der vertikale und horizontale Triebhebel 85a, 85b bilden einen Teil eines Verschiebungsteils und eines Übertragungsabschnitts.
Jeder Biegekörper 84 wird zwischen dem zugehörigen Biegeanschlussabschnitt 177 des Linsenrahmens 40 und dem zugehörigen Biegeanbringungsabschnitt 80 des Rahmens 142 gehalten. Der Biegekörper 84 hat einen Verbindungsblock 84a, welcher den zugehörigen Biegeanschlussabschnitt 177 des Linsenrahmens 40 mit einem Bolzen 98 fixiert, und einen Biegehalteblock 84b, welcher einen Verbindungsblockhaltemechanismus 92 beinhaltet, um den Verbindungsblock 84a zu halten, so dass seine Stellung einstellbar ist.
31 ist eine vergrößerte Teilseitenansicht des Anbringungsabschnitts des Biegekörpers 84, und 32 ist eine Querschnittsansicht, welche entlang der Linie 32-32 in 29 ausgeführt ist. 33 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht, welche die Querschnitte des Biegeteils 41 und des Rahmens 142 zeigt.
Wie in 31-33 dargestellt, beinhaltet jeder Biegekörper 84, welcher eine allgemein rechtwinklige Parallelepipedform aufweist, mehrere erste Schlitze 86 und einen zweiten Schlitz 87, welche zwischen dem Verbindungsblock 84a und dem Biegehalteblock 84b und in dem Biegehalteblock 84b ausgebildet sind. Die ersten Schlitze 86 und der zweite Schlitz 87 erstrecken in der X-Richtung von 33. Ein Bezugsloch 84c ist in dem unteren Abschnitt des Biegekörpers 84 ausgebildet, der erste Schlitz 86 ist über dem Bezugsloch 84c ausgebildet, und der zweite Schlitze 87 ist unterhalb des Bezugslochs 84c ausgebildet. Eine Vielzahl von Biegehalsabschnitten 89a-89d, welche als Drehpunkte dienen, und Rastfedern sind zwischen dem Verbindungsblock 84a und dem Biegehalteblock 84b und auf dem Biegehalteblock 84b ausgebildet. Die Biegehalsabschnitte 89a-89d sind auf die folgende Weise ausgebildet.
Zunächst werden die Schlitze 86, 87 ausgebildet, wobei nicht bearbeitete Abschnitte zwischen den nebeneinanderliegenden Schlitzen 86, 87 belassen werden. Als nächstes werden die nicht bearbeiteten Abschnitte der ersten Schlitze 86 einem Einschneiden aus der +X-Richtung (in Richtung der oberen O berfläche des Blatts von 33) und –X-Richtung (in Richtung der Rückseite des Blatts von 33) unterzogen, wodurch eingeschnittene Abschnitte 86a und die Biegehalsabschnitte 89a-89d ausgebildet werden. Die eingeschnittenen Abschnitte 86a werden auf beiden Seiten der Biegehalsabschnitte 89a-89d ausgebildet und beinhalten jeweils ein rechtwinkliges Durchgangsloch 88a, welches sich in der radialen Richtung des optischen Elements 38 erstreckt. Um die eingeschnittenen Abschnitte 86a und die Biegehalsabschnitte 89a-89d auszubilden, werden größere Löcher als die eingeschnittenen Abschnitte 86a und die Biegehalsabschnitte 89a-89d in beiden Seiten des Biegehalteblocks 84b ausgebildet.
Um zu vermeiden, dass eine unvorhersagbare Verformung in den Biegehalsabschnitten 89a-89d verbleibt, werden beide Seiten von jedem der Biegehalsabschnitte 89a-89d durch dieselbe Art von Bearbeitung ausgebildet, wie z.B. eine Einschnitt-Abtragung oder mechanische Bearbeitung, in der Tiefenrichtung der Durchgangslöcher 88a.
Ein Paar von kreisförmigen Durchgangslöchern 88b, welche sich in der radialen Richtung des optischen Elements 38 erstrecken, werden ausgebildet, wobei ein vorbestimmter Abstand zwischen zwei nicht bearbeiteten Abschnitten des zweiten Schlitzes 87 vorgesehen ist. Erste und zweite dünne Abschnitte 90a, 90b, welche als ein Umwandlungsmechanismus dienen, und eine erste Rastfeder werden zwischen den zwei kreisförmigen Durchgangslöchern 88b ausgebildet.
Der Biegehalteblock 84b ist durch die ersten und zweiten Schlitze 86, 87 in einen Biegebefestigungsabschnitt 91, einen ersten Einschränkungsblock 93a, einen zweiten Einschränkungsblock 94a, einen ersten Triebblock 95a und einen zweiten Triebblock 96a unterteilt. Der Biegebefestigungsabschnitt 91 ist an dem Biegeanbringungsabschnitt 80 des Rahmens 142 durch Bolzen 97 befestigt (siehe 28 und 29).
Der erste Biegehalsabschnitt 89a verbindet den ersten Triebblock 95a mit dem zweiten Einschränkungsblock 93a, der zweite Biegehalsabschnitt 89b verbindet den zweiten Triebblock 96a mit dem zweiten Einschränkungsblock 94a, der dritte Biegehalsabschnitt 89c verbindet den ersten Einschränkungsblock 93a mit dem zweiten Einschränkungsblock 94a, und der vierte Biegehalsabschnitt 89d verbindet den ersten Einschränkungsblock 93a mit dem Verbindungsblock 84a. Die Biegehalsabschnitte 89a-89d haben quadratische Querschnitte, welche erheblich kleiner sind als die Querschnitte der Triebblöcke 95a und 96a und des Verbindungsblocks 84a.
Der erste Einschränkungsblock 93a ist an dem ersten Triebblock 95a und dem Verbindungsblock 84a durch den ersten Biegehalsabschnitt 89a und den vierten Biegehalsabschnitt 89d befestigt. Der erste Biegehalsabschnitt 89a und der vierte Biegehalsabschnitt 89d halten den ersten Einschränkungsblock 93a drehbar um die Z-Richtung (die Richtung der optischen Achse des optischen Elements 38) und schränken seine Verschiebung in der Z-Richtung ein. Der erste Einschränkungsblock 93a, der erste Biegehalsabschnitt 89a und der vierte Biegehalsabschnitt 89d bilden eine vertikale Einschränkungsverbindung 93, welche die Bewegung des optischen Elements in der vertikalen Richtung (der Richtung der optischen Achse) einschränkt.
Der zweite Einschränkungsblock 94a ist an dem zweiten Triebblock 96a und dem ersten Einschränkungsblock 93a durch den zweiten Biegehalsabschnitt 89b und den dritten Biegehalsab schnitt 89c befestigt. Der zweite Biegehalsabschnitt 89b und der dritte Biegehalsabschnitt 89c halten den zweiten Einschränkungsblock 94a drehbar um die Y-Richtung (die tangentiale Richtung des optischen Elements 38) und schränken seine Bewegung in der Y-Richtung ein. Der zweite Einschränkungsblock 94a, der zweite Biegehalsabschnitt 89b und der dritte Biegehalsabschnitt 89c bilden eine horizontale Einschränkungsverbindung 94, welche die Verschiebung des optischen Elements 38 in der horizontalen Richtung (der tangentialen Richtung) einschränkt.
Die Einschränkungsrichtung der vertikalen Einschränkungsverbindung 93 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Einschränkungsrichtung der horizontalen Einschränkungsverbindung 94. Mit anderen Worten sind die Drehachse der vertikalen Einschränkungsverbindung 93 und die Drehachse der horizontalen Einschränkungsverbindung 94 im Wesentlichen senkrecht zueinander.
Der Verbindungsblock 84a ist mit dem Biegehalteblock 84b mittels des vierten Biegehalsabschnitts 89d verbunden. Das heißt, der Verbindungsblock 84a ist durch die vertikale Einschränkungsverbindung 93 und die horizontale Einschränkungsverbindung 94 gehalten.
Wie in 31-33 dargestellt, befinden sich der erste und vierte Biegehalsabschnitt 89a, 89d auf einer Linie, welche sich im Wesentlichen durch die Mitte des Verbindungsblocks 84a erstreckt und parallel zu der Z-Achse ist. Der zweite und dritte Biegehalsabschnitt 89b, 89c befinden sich auf einer Linie, welche im Wesentlichen parallel zu der oberfläche des Verbindungsblocks 84a ist. Der dritte Biegehalsabschnitt 89c befindet sich nahe dem vierten Biegehalsabschnitt 89d.
In dem Biegekörper 84 wird der Verbindungsblock 84a an dem ersten und zweiten Triebblock 95a und 96a durch die vertikale Einschränkungsverbindung 93 und die horizontale Einschränkungsverbindung 94 derart gehalten, dass der Verbindungsblock 84a in der X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung drehbar ist und seine Verschiebungen in der Y-Richtung und Z-Richtung eingeschränkt werden. Ferner wird der Verbindungsbock 84a so von dem vierten Biegehalsabschnitt 89d gehalten, dass er in der X-Richtung verschiebbar ist.
Der erste Triebblock 95a ist an dem ersten Einschränkungsblock 93a durch den ersten Biegehalsabschnitt 89a und an dem Biegebefestigungsabschnitt 91 durch den ersten dünnen Abschnitt 90a befestigt. Der erste dünne Abschnitt 90a dient als der Umwandlungsmechanismus und die erste Rastfeder. Der vertikale Triebhebel 85a, welcher sich in der tangentialen Richtung des optischen Elements 38 erstreckt, ist integral an dem ersten Triebblock 95a ausgebildet. Der erste dünne Abschnitt 90a überträgt die Bewegung des vertikalen Triebhebels 95a in der Richtung der optischen Achse (vertikalen Richtung) des optischen Elements 38 auf den ersten Biegehalsabschnitt 89a, welcher als eine zweite Rastfeder dient. Der erste Triebblock 95a, der erste Biegehalsabschnitt 89a und der erste dünne Abschnitt 90a bilden eine vertikale Triebverbindung 95, welche die Bewegung des vertikalen Triebhebels 95a in der vertikalen Richtung auf die vertikale Einschränkungsverbindung 93 überträgt.
Der zweite Triebblock 96a ist mit dem zweiten Einschränkungsblock 94 durch den zweiten Biegehalsabschnitt 89b und mit dem Biegebefestigungsabschnitt 91 durch den zweiten dünnen Abschnitt 90b verbunden. Der horizontale Triebhebel 85b, wel cher sich in der tangentialen Richtung des optischen Elements 38 erstreckt, ist integral an dem zweiten Triebblock 96a ausgebildet. Der zweite dünne Abschnitt 90b dient als der Umwandlungsmechanismus und eine dritte Rastfeder. Der zweite dünne Abschnitt 90b überträgt die Bewegung der horizontalen Triebhebel 85b in der Richtung der optischen Achse (vertikalen Richtung) des optischen Elements 38 auf den zweiten Biegehalsabschnitt 89b, welcher als eine vierte Rastfeder dient. Der zweite Triebblock 96a, der zweite Biegehalsabschnitt 89b und der zweite dünne Abschnitt 90b bilden eine horizontale Triebverbindung, welche die vertikale Bewegung des horizontalen Triebhebels 85b in eine horizontale Bewegung umwandelt und die horizontale Bewegung auf die horizontale Einschränkungsverbindung 94 überträgt.
Der erste Biegehalsabschnitt 89a befindet sich auf einer imaginären Linie, welche sich durch die Mitte des ersten dünnen Abschnitts 90a und in der tangentialen Richtung des optischen Elements 38 erstreckt. Der zweite Biegehalsabschnitt 89b befindet sich auf einer imaginären Linie, welche sich durch die Mitte des zweiten dünnen Abschnitts 90b und in der Richtung der optischen Achse des optischen Elements 38 erstreckt.
Wie in 28-30 und 32 dargestellt, sind Einstellabstandsscheiben 99 und Einstellknöpfe 100 an den distalen Enden der Triebhebel 85a, 85b auf austauschbare Weise durch Austauschteile 101 (z.B. Bolzen und Zapfen) befestigt. Die Einstellabstandsscheiben 99 und Einstellknöpfe 100 bilden Bewegungsausmaßeinstellmittel. Eine Vielzahl von Einstellabstandsscheiben 99 werden vorab derart vorbereitet, dass die Dicke in Einheiten von beispielsweise 1 μm eingestellt werden kann. Eine Vielzahl von Einstellknöpfen 100 werden vorab auf solche Weise vorbereitet, dass die Dicke in Einheiten von beispielswei se 10 μm eingestellt werden kann. Mit anderen Worten werden die Einstellabstandsscheiben 99 zur Feineinstellung verwendet, und die Einstellknöpfe 100 werden zu Grobeinstellung verwendet. Die selektive Kombination der Einstellabstandsscheiben 99 und Einstellknöpfe 100 stellt die Abstände zwischen den Triebhebeln 85a und 85b und dem Rahmen 142 ein, wodurch die Bewegungsausmaße der Triebhebel 85a und 85b eingestellt werden. Die Triebhebel 85a und 85b haben vorbestimmte Längen. Somit sind die Bewegungsausmaße der proximalen Endabschnitte der Triebhebel 85a, 85b kleiner als die Bewegungsausmaße der distalen Endabschnitte.
Hubhebel 102, welche als Manipulationsabschnitte dienen, sind nahe den Einstellabstandsscheiben 99 und Einstellknöpfen 100 und auf der oberen oberfläche des Rahmens 102 derart vorgesehen, dass sie vertikal in Richtung und von den Triebhebeln 85a und 85b weg beweglich sind. Rückstellfedern 103, welche Rückstellfedern sind, sind zwischen den Triebhebeln 85a, 85b und dem Rahmen 142 in der Nähe der Hubhebel 102 angebracht. Die Zugfedern 103 drängen die Triebhebel 85a, 85b in Richtung des Rahmens 142, so dass wenn die Hubhebel 102 nicht die Triebhebel 85a, 85b berühren, die distalen Enden der Triebhebel 85a, 85b die oberen oberflächen der Einstellknöpfe 100 berühren. Die Triebhebel 85a, 85b sind gegen die Vorspannungskraft der Zugfedern von dem Rahmen 142 getrennt, indem der Hubhebel 102 von dem Rahmen 142 weg oder in einer Aufwärtsrichtung bewegt wird, während der Hubhebel 102 in Kontakt mit den Triebhebeln 85a, 85b ist. Dies trennt die Triebhebel 85a, 85b von den Einstellknöpfen 100. Die Einstellknöpfe 100 und die Einstellabstandsscheiben 99 werden ersetzt, wenn die Triebhebel 85a, 85b auf diese Weise von dem Einstellknopf 100 getrennt sind. Nachdem das Ersetzen der Einstellknöpfe 100 und der Einstellabstandsscheiben 99 abge schlossen ist, wird der Hubhebel 102 in seine ursprüngliche Position zurückgebracht. Dies führt dazu, dass die Vorspannungskraft der Zugfedern bewirkt, dass die Triebhebel 85a, 85b die oberen oberflächen der Einstellknöpfe berühren.
Wie in 23 und 28 dargestellt, ist an dem Rahmen 142 eine mit einem weiteren Rahmen 142 verbundene Verbindungsfläche 40a definiert. Eine Vielzahl von Haltevorrichtungen 139 für ein optisches Element sind mit einer Phasendifferenz von 180° untereinander über die Verbindungsflächen 40a der Rahmen 142 mittels eines Abstandseinstellabstandhalters überlagert. In diesem Zustand ist der Linsenrahmen 40 der unten liegenden Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element in dem Rahmen 142 der oben liegenden Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element untergebracht. Die Biegeteile 41 der unten liegenden Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element sind in den Biegeaufnahmevertiefungen 81 des Rahmens 142 der oben liegenden Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element untergebracht.
Es wird nun die Funktion der Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element diskutiert. Bei der Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element des dritten Ausführungsbeispiels sind der Linsenrahmen 40, welcher als ein Halteteil zum Halten eines optischen Elements 38 dient, und der Rahmen 142, welcher als ein Befestigungsabschnitt zum Befestigen des Linsenrahmens 40 an einem Linsenzylindermodul 37a dient, durch drei Biegeteile 41 verbunden. Das Linsenzylindermodul 37a bezieht sich auf die anderen überlagerten Rahmen 142. Eine weitere Art des Biegeteils 41 der Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element ist in 35 dargestellt. Wie in 35 dargestellt, hat jedes Biegeteil 41 zwei starre Körper 106a, 106b, Drehpunkte 107a, 107b, welche an den zwei Enden des starren Körpers 106b vorgesehen sind, und Drehpunkte 107c, 107d, welche an den zwei Enden des starren Körpers 106 vorgesehen sind. Mit anderen Worten beinhaltete die gesamte Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element sechs starre Körper und Drehpunkte, welche an den zwei Enden von jedem starren Körper vorgesehen sind. Die Drehung in drei Richtungen bezieht sich auf die Drehungen um eine Achse, welche sich durch die longitudinale Richtung des jeweiligen starren Körpers 106 erstreckt, und zwei Achsen, welche senkrecht zu der Achse und zueinander sind.
Ferner sind die starren Körper 106a, 106b so angeordnet, dass wenn eine gerade Linie die Drehpunkte 107a, 107b des starren Körpers 106a verbindet und eine gerade Linie die Drehpunkte 107c, 107d des starren Körpers 106b verbindet (bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sechs gerade Linien vorhanden, da drei Kombinationen der starren Körper 106a, 106b vorhanden sind), drei oder mehr gerade Linien nicht denselben Punkt schneiden. Da der Drehpunkt 107b an einem Ende des starren Körpers 106a und der Drehpunkt 107d des starren Körpers 106b in der Nähe voneinander angeordnet sind, erscheint es insgesamt, dass die Drehpunkt 107b, 107d integral sind. Mit anderen Worten teilen sich die zwei starren Körper 106a, 106b denselben Drehpunkt.
Ferner ist ein Positionseinstellmechanismus 108, welcher als ein Abstandeinstellmechanismus zum Einstellen der Positionen der starren Körper 106a, 106b relativ zu dem Rahmen 142 dient, an dem anderen Ende von jedem der starren Körper 106a, 106b angeordnet. Der Positionseinstellmechanismus 108 verschiebt die Positionen der Endabschnitte von jedem starren Körper, um den Abstand zwischen dem Rahmen 142 und dem Linsenrahmen 40 einzustellen.
Wenn das dritte Ausführungsbeispiel mit den obigen Ausführungsbeispielen verglichen wird, entspricht der starre Körper 106a dem zweiten Einschränkungsblock 94a, und der starre Körper 106b entspricht dem ersten Einschränkungsblock 94b. Ferner entspricht der Drehpunkt 107a dem zweiten Biegehalsabschnitt 89b, der Drehpunkt 107b entspricht dem zweiten Biegehalsabschnitt 89a, der Drehpunkt 107c entspricht dem zweiten Biegehalsabschnitt 89c, und der Drehpunkt 107d entspricht dem zweiten Biegehalsabschnitt 89d. Der dritte Biegehalsabschnitt 89c an einem Ende des zweiten Einschränkungsblock 94a ist mit der Umgebung des vierten Biegehalsabschnitts 89d an einem Ende des Einschränkungsblocks 93a verbunden. Somit erscheinen insgesamt die zwei Biegehalsabschnitte 89c, 89d als integrale Drehpunkte 107b, 107d. Ferner entspricht der Positionseinstellmechanismus 108 den Einstellabstandsscheiben 99, den Einstellknöpfen 100, den vertikalen Triebhebeln 85a, den horizontalen Triebhebeln 85b, dem ersten Triebblock 95a und dem zweiten Triebblock 96a.
Aus Gestaltungsgründen ist die Verschiebungsrichtung von jedem Einschränkungsblock 93a, 94a vertikal oder lateral und unterscheidet sich von der diagonalen Richtung der zwei starren Körper in dem obigen Modell, sind jedoch bei Kombination im Wesentlichen die gleichen.
Die Funktion der Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element wird nun detailliert diskutiert. 36 zeigt beispielhaft nur den Verbindungsmechanismus 104 eines einzigen Biegekörpers 84.
Wenn der Spitzenendabschnitt des vertikalen Triebhebels 85a in der vertikalen Richtung durch eine vorbestimmte Triebkraft F1 betätigt wird, wandelt der erste dünne Abschnitt 90a die Triebkraft in ein Drehmoment M1 um die radiale Achse des optischen Elements 38 um. Das Drehmoment M1 wird über den ersten Triebblock 95a in eine lineare Triebkraft in der vertikalen Richtung des ersten Biegehalsabschnitts 89a auf der Verlängerung einer Mittellinie L1 des ersten dünnen Abschnitts 90a umgewandelt. Die lineare Triebkraft wird mittels des ersten Einschränkungsblocks 93a und des vierten Biegehalsabschnitts 89d auf den Verbindungsblock 84a übertragen. Dies bewegt das optische Element in dem Linsenrahmen 40 in der Richtung der optischen Achse.
Als nächstes, wenn der Spitzenendabschnitt des horizontalen Triebhebels 95b in der vertikalen Richtung durch eine vorbestimmte Triebkraft F2 betätigt wird, wandelt der zweite dünne Abschnitt 90b die Triebkraft in ein Drehmoment M2 um die radiale Achse des optischen Elements 38 um. Das Drehmoment M2 wird über den zweiten Triebblock 96a in eine lineare Triebkraft in der horizontalen Richtung des zweiten Biegehalsabschnitts 89b umgewandelt, welcher auf der Verlängerung einer Mittellinie L2 des zweiten dünnen Abschnitts 90b positioniert ist. Die lineare Triebkraft wird mittels des zweiten Einschränkungsblocks 94a, des dritten Biegehalsabschnitts 89c und des vierten Biegehalsabschnitts 89d auf den Verbindungsblock 84a übertragen. Dies bewegt das optische Element 38 in dem Linsenrahmen 40 in der tangentialen Richtung.
Wenn die Spitzenendabschnitte der Triebhebel 85a, 85b durch die vorbestimmten Triebkräfte F1, F2 in der vertikalen Richtung angetrieben werden, werden die zwei Triebkräfte durch die Einschränkungsverbindungen 93 und 94 und den dritten Biegehalsabschnitt 89c aufgebaut. Ein System von Polarkoordinaten R-θ-Z, in welchem die optische Achse des optischen Ele ments 38 die Z-Achse ist, wird nun diskutiert. Die θ-Koordinate und Z-Koordinate des dritten Biegehalsabschnitts 89c ändern sich in Übereinstimmung mit den Bewegungen der Triebhebel 85a und 85b. Da die Bewegungen des dritten Biegehalsabschnitts 89c in der X- und Y-Richtung durch die Einschränkungsverbindungen 93 und 94 eingeschränkt sind, kann sich der dritte Biegehalsabschnitt 89c geringfügig um eine Linie L3 drehen, welche den ersten Biegehalsabschnitt 89a mit dem zweiten Biegehalsabschnitt 89b verbindet. Das heißt, der dritte Biegehalsabschnitt 89c hat einen gewissen Bewegungsfreiheitsgrad, sich in der Richtung der R-Koordinate (der radialen Richtung des optischen Elements 38) zu bewegen. Daher werden die Parallelverschiebungen der Polarkoordinaten θ und Z des dritten Biegehalsabschnitts 89c, welcher ein feststehender Punkt bezüglich des Linsenrahmens 40 ist, auf eine vorbestimmte Position eingeschränkt, und die Parallelverschiebung der Polarkoordinate R wird gestattet. Da der dritte Biegehalsabschnitt 89c ein Drehpunkt ist, kann sich der dritte Biegehalsabschnitt 89c frei um die Polarkoordinaten R, θ und Z drehen.
Die zuvor genannten Bewegungen und Einschränkungen treten unabhängig an jedem der drei Biegekörper 84 auf. Daher ist die Freiheit der drei feststehenden Punkte (die drei Biegehalsabschnitte 89c) in zwei Richtungen eingeschränkt. Das heißt, die Stellung (sechs Freiheitsgrade) des Linsenrahmens 40 ist abhängig von der Mechanik eingeschränkt. Da die Stellung des Linsenrahmens 40 1:1 den Bewegungsausmaßen der Triebhebel 85a, 85b entspricht, kann die Stellung des in dem Linsenrahmen 40 gehaltenen optischen Elements 38 frei eingestellt werden, ohne eine übermäßige Kraft und Verformung auf das optische Element 38 auszuüben.
Der Linsenrahmen 40 wird auf kinematische Weise durch die einzelnen Biegeteile 41 in dem Rahmen 142 gehalten. Ein Polarkoordinatensystem R-Q-Z, in welchem die Mitte des optischen Elements 38 der Ursprung ist, die Richtung der optischen Achse des optischen Elements 38 die Z-Achse ist, die radiale Richtung des optischen Elements 38 die R-Achse ist und die Umfangsrichtung des optischen Elements 38 die Q-Achse ist, wird nun diskutiert. In jedem Verbindungsmechanismus 104 ist der dritte Biegehalsabschnitt 89c in den Richtungen der R-, Q- und Z-Achse innerhalb vorbestimmter Bereiche verschiebbar. Ferner kann der Linsenrahmen 40 in einer beliebigen Richtung mit Bezug auf den Rahmen 142 geneigt werden, indem die Höhe des dritten Biegehalsabschnitts 89c in jedem Verbindungsmechanismus 104 ausgehend von dem Rahmen 142 geeignet geändert wird. Der Linsenrahmen 40 wird daher derart an dem Rahmen 142 gehalten, dass er in den Richtungen der R-, Q- und Z-Achsen beweglich ist und um die R-Achse, die Q-Achse und die Z-Achse drehbar ist.
Ein Beispiel, bei welchem das optische Element 38 durch die drei Verbindungsmechanismen 104 innerhalb einer Ebene bewegt wird, welche senkrecht zu seiner optischen Achse ist, wird nun mit Bezug auf 37 diskutiert. Wenn der dritte Biegehalsabschnitt 89c eines Verbindungsmechanismus 104c um einen vorbestimmten Abstand zu einem Punkt MP bewegt wird, bewegt sich in Übereinstimmung mit der Bewegung die Mitte O des Linsenrahmens 40 um einen Abstand von 2/3 des vorbestimmten Abstands des Verbindungsmechanismus 104c um einen Schnittpunkt IP von tangentialen Linien TL des dritten Biegehalsabschnitts 89c der Verbindungsmechanismen 104a, 104b.
Dies geschieht aus den folgenden Gründen. Die Positionsbeziehung von vier Punkten, nämlich der Mitte O des Linsenrahmens 40, der dritten Biegehalsabschnitte 89c der Verbindungsmechanismen 104a, 104b und der Schnittpunkt IP der tangentialen Linien TL wird nun diskutiert. Die vier Punkte bilden zwei rechtwinklige Dreiecke, welche Innenwinkel von 30°, 60° und 90° aufweisen und miteinander kongruent sind. Wenn der Abstand (Radius) zwischen dem Mittelpunkt O des Linsenrahmens 40 und jedem dritten Biegehalsabschnitt 89c auf eins gesetzt wird, ist der Abstand zwischen dem Mittelpunkt O des Linsenrahmens 40 und dem Schnittpunkt IP das Doppelte von dem Radius. Somit ist der Abstand zwischen dem Schnittpunkt IP und dem dritten Biegehalsabschnitt 89c des Verbindungsmechanismus 104c drei mal der Radius. Daher bewegt sich der Mittelpunkt O des optischen Elements 38 zu einem Punkt MP' um einen Abstand von 2/3 des Bewegungsabstands des dritten Biegehalsabschnitts 89c des Verbindungsmechanismus 104c.
Es wird nun eine Beschreibung der Vorgehensweisen gegeben, um die Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element aufzubauen.
Zunächst werden wie in 38 dargestellt die Basisteile 45 der Halter 43 an der oberfläche des Linsenrahmens 40, welche entgegengesetzt zu den Anbringungsrillen 44 ist, durch Bolzen befestigt, welche nicht dargestellt sind. Die Lagerungsflächenblockhaltemechanismen 51 der Basisteile 45 werden provisorisch durch Sandwichteile 108 an den Basisteilen 45 befestigt. Jedes Sandwichteil 108 verhindert, dass unbeabsichtigt eine Last auf die Einschränkungsverbindungen 57, 58 und die Halsabschnitte 55a-55d der zugehörigen Lagerungsflächenblockhaltemechanismen 51 ausgeübt wird, bis das optische Element 38 angebracht ist.
Als nächstes wird das optische Element 38 in dem Linsenrahmen 40 untergebracht und der Flanschabschnitt 38 des optischen Elements 38 wird auf den Lagerungsflächen 49 der Lagerungsflächenblöcke 50a der Basisteile 45 positioniert. Das optische Element 38 wird unter Verwendung einer Zentriermaschine mit Bezug auf den Linsenrahmen 40 positioniert, und die Unterlagenteile 47 und die Klemmteile 46 werden an den Anbringungsabschnitten 59 der Basisteile 45 durch Bolzen 68 befestigt. Als Ergebnis wird der Flanschabschnitt 38a des optischen Elements 38 zwischen den Lagerungsflächen 49 und den Druckflächen 65 gehalten. Dann werden die Sandwichteile 108 von den Basisteilen 45 getrennt und die Stellungen der Lagerungsflächenblöcke 50a werden in Übereinstimmung mit der Form des Flanschabschnitts 38a des optischen Elements 38 eingestellt, indem die Lagerungsflächenblockhaltemechanismen 51 betätigt werden. Dies hält das optische Element 38 in einem stabilen Zustand.
Als nächstes wird die optische oberfläche des optischen Elements 38 untersucht. Wenn die Untersuchung eine Veränderung in der optischen oberfläche zeigt, welche größer als ein vorbestimmter Wert ist, werden die Lagerungsflächenblockhaltemechanismen 51 wieder provisorisch durch die Sandwichteile 108 befestigt und die Anbringung des optischen Elements 38 wird erneut durchgeführt.
Dann werden wie in 28 dargestellt die Biegekörper 84 fest an den Biegeanbringungsabschnitten 80 angebracht. Dann werden Schulterunterlageteile 109 derart angebracht, dass sie die Verbindungsblöcke 84a der Biegekörper 84 sandwichartig einschließen. Jedes Schulterunterlageteil 109 verhindert, dass unbeabsichtigt eine Last auf die Einschränkungsverbindungen 93, 94, die Triebverbindungen 95, 96 die Biegehalsab schnitte 89a-89d und die dünnen Abschnitte 90a, 90b des zugehörigen Biegekörpers 84 ausgeübt wird, bevor der Linsenrahmen 40 zusammengebaut ist.
Als nächstes werden die Biegeanschlussabschnitte 177 an den Verbindungsblöcken 84a der Biegekörper 84 durch die Bolzen 98 befestigt, um provisorisch den Linsenrahmen 40 an dem Rahmen 142 zu befestigen. In diesem Zustand wird der Rahmen 142 auf der Zentriermaschine positioniert und gedreht, wobei die Vibration der optischen Achse des optischen Elements 38 beobachtet wird. Basierend auf dem Beobachtungsergebnissen werden die Bolzen 98 gelöst, um die Position des Linsenrahmen 40 einzustellen, wonach der Linsenrahmen 40 durch die Bolzen 98 wieder provisorisch befestigt wird. Diese Einstellung wird wiederholt, bis die Vibration der optischen Achse des optischen Elements 38 gering wird. Wenn die Vibration der optischen Achse des optischen Elements 38 im Wesentlichen beseitigt ist, werden die Bolzen 98 vollständig festgezogen, um den Linsenrahmen 40 mittels der Biegekörper 84 an dem Rahmen 142 zu befestigen.
Dann werden die Schulterunterlageteile 109 entfernt. Dies ergibt die Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element von 24. Der Rahmen 142 wird in diesem Zustand wieder auf der Zentriermaschine gedreht, und der Tisch der Zentriermaschine wird parallel verschoben oder geneigt, um die Vibrationen der optischen Achse des optischen Elements vollständig zu beseitigen. In diesem Zustand werden das Ausmaß an Exzentrizität des Außendurchmesser des Linsenrahmens 40 und der Neigungsgrad von dessen Endfläche, welche von der Zentriermaschine erfasst werden, aufgezeichnet. Unter Verwendung dieser Informationen wird die Kombination der Anzahl der Einstellabstandsscheiben 99 und der Anzahl der Einstellknöpfe 100, wel che das Ausmaß an Exzentrizität und den Neigungsgrad beseitigt, von einem Computer basierend auf einem speziellen Softwareprogramm berechnet. Basierend auf den Berechnungsergebnissen werden die Einstellabstandsscheiben 99 und die Einstellknöpfe 100 selektiv angebracht. Schließlich wird die gesamte Anordnung von der Zentriermaschine gedreht und die Vibration der optischen Achse des optischen Elements 38 wird wiederum überprüft.
Dann wird der Linsenzylinder 37 aufgebaut, indem wie in 34 dargestellt mehrere Haltevorrichtungen 139 für ein optisches Element mit gegeneinander um 180° verschobenen Phasen überlagert werden.
Die Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element des dritten Ausführungsbeispiels hat die folgenden Vorteile.

(1) Der Linsenrahmen 40, welcher das optische Element 38 hält, und der Rahmen 142 sind mittels der drei Biegekörper 84 verbunden. Jeder Biegekörper 84 ist mit den Triebhebeln 85a, 85b versehen, welche drei Bewegungen in einem Koordinatensystem, welches die Mitte des optischen Elements 38 als Ursprung, die Richtung der optischen Achse des optischen Elements 38 als die Z-Achse, die radiale Achse als die R-Achse und die Umfangsrichtung als die Q-Achse verwendet, und Drehungen um die drei Koordinatenachsen R, Q und Z hervorrufen. Wenn vorbestimmte Triebkräfte auf die Triebhebel 85a, 85b ausgeübt werden, dient jeder Biegekörper 84 dazu, dem optischen Element 38 sechs Bewegungsfreiheitsgrade oder die drei Bewegungen entlang der Koordinatenachsen R, Q und Z und drei Drehungen um die drei Achsen R, Q und Z zu verleihen. Das heißt das optische Element 38 wird auf eine kinematische Wei se gehalten. Daher dienen die Biegekörper 84 dazu, die Stellung des optischen Elements 38 fein einzustellen und das optische Element 38 auf einfache Weise und genau zu positionieren, ohne eine präzise Bearbeitung durchführen zu müssen.
(2) Die drei Biegekörper 84 sind in gleichwinkligen Abständen um das optische Element 38 herum angeordnet. Die Positionierung der drei Biegekörper 84 vereinfacht den Aufbau zur Positionierung des optischen Elements 38 und hält das optische Element 38 in einem stabilen Zustand.
(3) Jeder der drei Biegekörper 84 hat den Biegebefestigungsabschnitt 91, welcher an dem Rahmen 142 befestigt ist, und den Verbindungsblock 84a, welcher mit dem Linsenrahmen 40 verbunden ist. Die vertikale Einschränkungsverbindung 93 und die horizontale Einschränkungsverbindung 94 sind vorgesehen, um die Bewegungen des Biegebefestigungsabschnitts 91 und des Verbindungsblocks 84a in unterschiedlichen Richtungen (der vertikalen Richtung und horizontalen Richtung) einzuschränken und den Biegebefestigungsabschnitt 91 und den Verbindungsblock 84a auf eine in verschiedene Richtungen drehbare Weise zu halten. Der Biegebefestigungsabschnitt 91 und die Einschränkungsverbindungen 93 und 94 verleihen dem Verbindungsblock 84a sechs Bewegungsfreiheitsgrade. Dieser Aufbau ermöglicht es dem optischen Element 38, auf einfache Weise und genau positioniert zu werden.
(4) Die horizontale Einschränkungsverbindung 94 schränkt die horizontale Bewegung des Biegebefestigungsabschnitts 91 und des Verbindungsblocks 84a ein und hält den Biegebefestigungsabschnitt 91 und den Verbindungsblock 84a auf in der horizontalen Richtung drehbare Weise. Die vertikale Einschränkungsverbindung 93 schränkt die vertikale Bewegung des Biegebefes tigungsabschnitts 91 und des Verbindungsblocks 84 ein und hält den Biegebefestigungsabschnitt 91 und den Verbindungsblock 84a auf eine in der vertikalen Richtung drehbare Weise. Der durch die horizontale Einschränkungsverbindung 94 und die vertikale Einschränkungsverbindung 93 gebildete Verbindungsmechanismus vereinfacht den Aufbau des Biegekörpers 84.
(5) Der Biegebefestigungsabschnitt 91 und der Verbindungsblock 84a sind durch die Biegehalsabschnitte 89a-89d mit den Einschränkungsverbindungen 93, 94 gekoppelt. Dies überträgt mit einem einfachen Aufbau die Bewegung der Einschränkungsverbindungen 93, 94 auf den Biegebefestigungsabschnitt 91 und den Verbindungsblock 84a.
(6) Die Triebkraft in der vertikalen Richtung, welche auf den horizontalen Triebhebel 85b ausgeübt wird, wird in die horizontale Triebkraft umgewandelt durch den Umwandlungsmechanismus, welcher den zweiten dünnen Abschnitt 90b und den zweiten Biegehalsabschnitt 89b beinhaltet. Dies erhöht den Gestaltungsfreiheitsgrad des Biegekörpers 84. Die vertikale Bewegung außerhalb des Biegekörpers 84 bewegt das optische Element 38 horizontal. Wenn das optische Element 38 in dem Linsenrahmen untergebracht ist, ist daher der Umwandlungsmechanismus besonders effektiv.
(7) Die Triebkraft in der vertikalen Richtung, welche auf den vertikalen Triebhebel 85a ausgeübt wird, wird in die Triebkraft in der vertikalen Richtung umgewandelt durch den Umwandlungsmechanismus, welcher den ersten dünnen Abschnitt 90a und den ersten Biegehalsabschnitt 89a beinhaltet. Die vertikale Bewegung außerhalb des Biegekörpers 84 bewegt das optische Element 38 vertikal. Wenn das optische Element 38 in dem Linsenrahmen 40 untergebracht ist, ist daher der Umwandlungsmechanismus besonders effektiv.
(8) Der Biegebefestigungsabschnitt 91, der Verbindungsblock 84a und die Einschränkungsverbindungen 93, 94 sind durch ein einziges Teil gebildet. Die Einschränkungsverbindungen 93, 94 sind durch die Halsabschnitte an den Biegebefestigungsabschnitt 91 und den Verbindungsblock 84 gekoppelt. Dies bildet den Verbindungsmechanismus mit einem einfachen Aufbau aus, ohne die Anzahl von Komponenten zu erhöhen.
(9) Der erste dünne Abschnitt 90a und der erste Biegehalsabschnitt 89a sind in derselben horizontalen Ebene angeordnet. Wenn eine Triebkraft auf den vertikalen Triebhebel 85a ausgeübt wird, verhindert diese Anordnung, dass das Drehmoment an dem ersten Biegehalsabschnitt 89a erzeugt wird, so dass die vertikale Triebkraft präzise in die vertikale Triebkraft des optischen Elements 38 umgewandelt wird.
(10) Der zweite dünne Abschnitt 90b und der zweite Biegehalsabschnitt 89b sind in derselben vertikalen Ebene angeordnet. Wenn eine Triebkraft auf den horizontalen Triebhebel 85b ausgeübt wird, verhindert diese Anordnung, dass das Drehmoment an dem zweiten Biegehalsabschnitt 89b erzeugt wird, so dass die vertikale Triebkraft präzise in die horizontale Triebkraft des optischen Elements 38 umgewandelt wird.
(11) Da ein Bewegungsausmaß, welches geringer ist als das Bewegungsausmaß an den Endspitzen der Triebhebel 85a, 85b, auf den Verbindungsmechanismus des Biegekörpers 84 übertragen wird, ist eine feine Bewegung des optischen Elements 38 möglich. In Übereinstimmung mit der Reduktion des Bewegungsaus maßes, wird das Bewegungsausmaß des optischen Elementes 38 präzise kontrolliert.
(12) Die Bewegungsausmaße der Triebhebel 85a, 85b werden durch die Einstellabstandsscheiben 99 und die Einstellknöpfe 100 eingestellt. Daher ändern sich die Bewegungsausmaße der Triebhebel 85a und 85b nicht, und die Position des optischen Elements 38 wird präzise kontrolliert.
(13) Die Einstellabstandsscheiben 99 und die Einstellknöpfe 100 sind zwischen den Triebhebeln 85a, 85b und dem Rahmen 142 angeordnet. Der Abstand zwischen den Triebhebeln 85a, 85b und dem Rahmen 142 (d.h. die Bewegungsausmaße der Triebhebel 85a, 85b) wird durch die Anzahl der Einstellabstandsscheiben 99 und Einstellknöpfe 100 eingestellt. Dies kontrolliert mit einem einfachen Aufbau präzise die Position des optischen Elements 38.
(14) Das optische Element 38 wird in seiner tangentialen Richtung bewegt, indem der horizontale Triebhebel 85b betätigt wird, und das optische Element 38 wird in der Richtung der optischen Achse bewegt, indem der vertikale Triebhebel 85a betätigt wird. Betätigen der zwei Triebhebel 85a, 85b kontrolliert somit auf einfache Weise und präzise die Stellung des optischen Elements 38.
(15) Die Biegekörper 84 sind zwischen benachbarten Lagerungsflächenblöcken 50a angeordnet. Diese Anordnung macht die Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element kompakt.
(16) Die Drehpunkte, welche die Einschränkungsverbindungen 93, 94 verbinden, sind die Biegehalsabschnitte 89a-89d, welche relativ kleine Querschnittsflächen aufweisen. Dieser Auf bau bildet den Biegebefestigungsabschnitt 91, den Verbindungsblock 84a und die Einschränkungsverbindungen 93, 94 mit einem einfachen Aufbau durch ein integrales Teil.
(17) Die Triebhebel 85a, 85b werden durch die Rückstellfedern 103 in Richtung des Rahmens 142 gedrängt. Eine Berührung der Triebhebel 85a, 85b mit den Einstellknöpfen 100, welche aus den drängenden Kräften der Rückstellfedern 103 resultiert, bestimmt die Positionen der Triebhebel 85a, 85b. Das heißt die Positionen der Triebhebel 85a, 85b sind durch die Dicke der Einstellabstandsscheiben 99 und der Einstellknöpfe 100 bestimmt. Die Einstellabstandsscheiben 99 und die Einstellknöpfe 100 ermöglichen es, die Positionen der Triebhebel 85a, 85b verglichen damit, dass die Positionen der Triebhebel durch das in Eingriff stehende Ausmaß von Schrauben bestimmt wird, genauer einzustellen.
(18) Die Biegeaufnahmevertiefungen 81, welche die Biegekörper 84 einer weiteren Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element aufnehmen, sind zwischen den benachbarten Biegekörpern 84 vorgesehen. Diese Struktur macht die überlagerten Haltevorrichtungen 139 für ein optisches Element kleiner.
(19) Die Biegeaufnahmevertiefungen 81 sind an Positionen angeordnet, welche um 180° mit Bezug auf die zugehörigen Biegekörper 84 verschoben sind. Somit werden, indem mehrere Haltevorrichtungen 139 für ein optisches Element in einem gegeneinander um 180° verschobenen Zustand überlagert werden, die überlagerten Haltevorrichtungen 139 für ein optisches Element kompakt.
(20) Die Verbindungsfläche 40a, welche mit dem Rahmen 142 einer weiteren Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element verbunden ist, ist auf der Endfläche des Rahmens 142 definiert. Die Anordnung des Abstandseinstellabstandhalter zwischen den Verbindungsflächen 40a ermöglicht die Einstellung der Positionen der Haltevorrichtungen 139 für ein optisches Element relativ zueinander. Das heißt der Abstandeinstellhalter ermöglicht eine Grobeinstellung der Positionen des optischen Elements, welches von den Haltevorrichtungen 139 für ein optisches Element gehalten wird. Danach werden die Triebhebel 85a, 85b der Haltevorrichtungen 139 für ein optisches Element betätigt und die Dicke der Einstellabstandsscheibe und der Einstellknöpfe wird verändert, um das optische Element in eine Zielposition zu bewegen. Der Abstandeinstellabstandhalter kann ringförmig sein, so dass seine Form allgemein dieselbe ist wie die Verbindungsflächen. Der Abstandshalter kann auch unterteilt sein in eine Anzahl von Abschnitten (z.B. Abstandsscheiben) zur Anordnung an einer Vielzahl von Positionen auf den Verbindungsflächen.
(21) In jedem Linsenzylindermodul 420 werden eine Vielzahl von optischen Elementen 38 durch die Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element gehalten. Die optischen Elemente 38 in jedem Linsenzylindermodul 420 werden präzise positioniert, wodurch die Bildgebungsleistung des gesamten Linsenzylinders 37 verbessert wird.
(22) Die Belichtungsvorrichtung 31 führt eine Belichtung aus, wobei das Projektionsoptiksystem 35 verwendet wird, welches den Linsenzylinder 37 beinhaltet, in welchem das optische Element 38 durch die Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element gehalten wird. Dies verbessert die Bildgebungsleistung des Projektionsoptiksystems 35 und verbessert die Belichtungsgenauigkeit.
(23) Bei der Belichtungsvorrichtung 31 sind die Triebhebel 85a, 85b, welche das Biegeteil 41 antreiben, angeordnet zwischen dem Linsenrahmen 40, welcher das optische Element 38 hält, und dem Rahmen 142. Somit ermöglicht die Betätigung der Triebhebel 85a, 85b die Bewegung des optischen Elements 38 mit den sechs Bewegungsfreiheitsgraden. Folglich müssen der Rahmen 142 und der Linsenrahmen 40 nicht präzise bearbeitet werden, und die Positionierung des optischen Elements 38 wird auf einfache Weise und präzise ausgeführt.
(24) Bei der Belichtungsvorrichtung 31 haben die drei Biegeteile 41 jeweils den ersten Einschränkungsblock 93a und den zweiten Einschränkungsblock 94a, welches starre Körper mit einer vorbestimmten Länge sind. Der Linsenrahmen 40 wird an dem Rahmen 142 von insgesamt sechs starren Körpern gehalten. Zusätzlich hat jeder starre Körper sechs Bewegungsfreiheitsgrade. Dies ermöglicht eine Präzession relativ zu dem Rahmen 142. Somit kann das von dem Linsenrahmen 40 gehaltene optische Element auf eine kinematische Weise in einem Achsensystem R-Θ-Z mit drei Koordinaten gehalten werden, wobei dessen Mitte der Ursprung ist, dessen radiale Richtung R ist, dessen Umfangsrichtung Θ ist und dessen Richtung der optischen Achse Z ist.
(25) Bei der Belichtungsvorrichtung 31 hat das Biegeteil 41 den Positionseinstellmechanismus 108, welcher den Abstand zwischen dem Linsenrahmen 40 und dem Rahmen 142 einstellt. Die Einstellung des Abstands zwischen dem Linsenrahmen 40 und dem Rahmen 142 vergrößert den Bewegungsbereich des optischen Elements 38. Deren Verwendung, um die verbleibende Aberration zu korrigieren, verbessert erheblich die Bildgebungsleistung des Projektionsoptiksystems 35 und verbessert die Belichtungsgenauigkeit der Belichtungsvorrichtung 31.
(26) Bie der Belichtungsvorrichtung werden die Triebhebel 85a, 85b, welche an den Triebhebeln 85a, 85b des Biegekörpers 84 der drei Biegeteile 41 angebracht sind, verschoben, um den Biegekörper 84 zu verschieben. Die Verschiebung des Biegekörpers 84 positioniert das optische Element 38. Indem die Biegeteile 84 verwendet werden, um das optische Element 38 zu bewegen, wird verhindert, dass in dem optischen Element 38 eine unvorhergesehene Verformung auftritt. Folglich kann das optische Element 38 präzise bewegt werden, während die Genauigkeit des optischen Elements 38 beibehalten wird.
(27) Wenn ein bestimmtes objekt auf eine kinematische Weise von sechs starren Körpern an einer vorbestimmten festen Position gehalten wird, wird ein kinematisch eindeutiger Punkt erzeugt, wenn drei oder mehr Verlängerungslinien der sechs starren Körper sich in demselben Punkt schneiden. Das objekt wird auf eine unstabile Weise an dem einzigartigen Punkt gehalten, was bewirkt, dass eine genaue Positionierung des objekts schwierig ist. Im Vergleich hierzu schneiden sich bei der Belichtungsvorrichtung 31, unter der Annahme dass sechs Linien die Biegehalsabschnitte 89a-89d an den zwei Enden von jedem Einschränkungsblock 93a, 94a, welche den starren Körper von jedem Biegeteil 41 definieren, verbinden, sich drei oder mehr Linien nicht in demselben Punkt. Somit wird die Positionierung des optischen Elements 38 ausgeführt, ohne einen kinematisch eindeutigen Punkt zu erzeugen.

(Viertes Ausführungsbeispiel)
eine Haltevorrichtung für ein optisches Element gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 40-42 diskutiert, wobei sich auf Teile konzentriert wird, die sich von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden.
40 ist einer perspektivische Ansicht, welche schematisch eine Haltevorrichtung 121 für ein optisches Element des vierten Ausführungsbeispiels zeigt. Wie in 40 dargestellt, wird in der Haltevorrichtung 121 für ein optisches Element ein Linsenrahmen 122, welcher ein optisches Element 38 hält, durch sechs unabhängige starre Körper 123 (fünf sind in der Zeichnung dargestellt) an einem Rahmen 124 gehalten.
41 ist eine Querschnittsansicht des starren Körpers 123, 42 ist eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie 42-42 in 41 ausgeführt ist. Wie in 41 und 43 dargestellt, ist der starre Körper 123 gebildet durch eine Metallquadratsäule, und gekerbte Drehpunkte 125, deren Aufbau ähnlich zu den Biegehalsabschnitten 89a-89d des dritten Ausführungsbeispiels ist, sind nahe den Enden des starren Körpers 123 ausgebildet. Ein Ende von jedem starren Körper 123 ist direkt an dem Rahmen 124 befestigt, und das andere Ende ist durch ein AnbringungsteiL 126 an dem Rahmenhauptteil 122 befestigt. Bei Annahme, dass sechs Linien vorhanden sind, welche die Drehpunkte 125 an den Enden von jedem starren Körper 123 verbinden, sind die sechs starren Körper 123 ebenfalls so angeordnet, dass drei oder mehr Linien sich nicht an demselben Punkt schneiden.
Zusätzlich zu den Vorteilen (1), (5), (8), (22), (24) und (27) hat das vierte Ausführungsbeispiel mit dem obigen Aufbau die folgenden Vorteile.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Eine Haltevorrichtung für ein optisches Element gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun diskutiert, wobei sich auf Teile konzentriert wird, welche sich von jedem der obigen Ausführungsbeispiele unterscheiden. Wie schematisch in 43 dargestellt, wurde bei einer Haltevorrichtung 131 für ein optisches Element des fünften Ausführungsbeispiels auf den Linsenrahmen 122 der Haltevorrichtung 121 für ein optisches Element des vierten Ausführungsbeispiels verzichtet. Ein Lagerungsflächenblockmechanismus oder ein Klemmteil ist an einem der Enden des starren Körpers 123 angebracht, um das optische Element 38 direkt einzuklemmen.
Dies erreicht ebenfalls dieselben Vorteile wie die Haltevorrichtung 121 für ein optisches Element des vierten Ausführungsbeispiels.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Eine Haltevorrichtung für ein optisches Element gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun diskutiert, wobei sich auf Teile konzentriert wird, welche sich von jedem der obigen Ausführungsbeispiele unterscheiden.
44 ist eine perspektivische Ansicht, welche schematisch eine Haltevorrichtung 136 für ein optisches Element des sechsten Ausführungsbeispiels zeigt. Wie in 44 dargestellt, wurde bei der Haltevorrichtung 136 für ein optisches Element auf den Positionseinstellmechanismus 108 der Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element des dritten Ausführungsbeispiels verzichtet. Spezieller wurde bei der Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element des dritten Ausfüh rungsbeispiels auf den vertikalen Triebhebel 85a, den horizontalen Triebhebel 85b, die Einstellabstandsscheibe 99 und die Einstellknöpfe 100, welche die Verschiebung der zwei Triebhebel 85a, 85b einstellen, und ihre periphere Struktur verzichtet.
Bei einem solchen Aufbau, wenn das optische Element 38 auf dem Linsenrahmen 40 positioniert wird, dient das Biegeteil 41 dazu, die sechs Bewegungsfreiheitsgrade zu erreichen, welche die drei Bewegungen entlang des Polarkoordinatensystems R-Θ-Z und Drehungen um die drei Koordinatenachsen R, Θ, Z beinhalten. Folglich wird das optische Element 38 auf eine kinematische Weise an dem Rahmen 142 gehalten. obwohl der Bereich der Positionseinstellung des optischen Elements 38 verengt wird, werden weiter dieselben Vorteile erreicht wie bei der Haltevorrichtung 139 für ein optisches Element des dritten Ausführungsbeispiels.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
Eine Haltevorrichtung für ein optisches Element gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun diskutiert, wobei sich auf die Teile konzentriert wird, welche sich von den obigen Ausführungsbeispielen unterscheiden.
45 ist eine perspektivische Ansicht, welche schematisch eine Haltevorrichtung 141 für ein optisches Element des siebten Ausführungsbeispiels zeigt. Wie in 45 dargestellt, unterscheidet sich die Haltevorrichtung 141 für ein optisches Element von der Haltevorrichtung 121 für ein optisches Element des vierten Ausführungsbeispiels dahingehend, dass die Form eines starren Körpers 146 verändert ist und ein Längen einstellungsmechanismus 143, welcher als ein Abstandseinstellmechanismus dient, an der Mitte von jedem starren Körper 146 angeordnet ist. Ferner sind Drehpunkte 144, welche sich an den Enden von zwei starren Körper 146 befinden, in der Nähe voneinander angeordnet, so dass zwei starre Körper 146 denselben Drehpunkt teilen.
46 ist eine Querschnittsansicht von einem der starren Körper 146. 47 ist eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie 27-27 in 46 ausgeführt ist. Auf 46 und 47 Bezug nehmend, ist der starre Körper 146 aus einem Metallzylinder gefertigt, und Drehpunkte 144, welche durch eine ringförmige Rille mit einem allgemein U-förmigen Querschnitt gebildet sind, sind nahe den zwei Enden des starren Körpers 146 ausgebildet. Der Drehpunkt 144 arbeitet auf dieselbe Weise wie die Biegehalsabschnitte 89a-89d des dritten Ausführungsbeispiels. Der Drehpunkt 144 eines weiteren starren Körpers 146 ist mit der Umgebung des Drehpunkts verbunden. Ein Ende von jedem starren Körper 146 ist direkt an dem Rahmen 124 befestigt, welcher als ein feststehender Abschnitt dient, und das andere Ende ist durch ein Anbringungsteil 126 an dem Linsenrahmen 122 befestigt.
Der Längeneinstellmechanismus 143, welcher beispielsweise ein Piezo-Element ist, ist mit einer Hauptsteuervorrichtung verbunden, welche als eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Betriebs der gesamten Belichtungsvorrichtung 31 dient. Die Hauptsteuervorrichtung 145 erfasst die Aberrationsinformation des Projektionsoptiksystems 35 basierend auf dem Bild des Musters auf dem Retikel Rt, welches auf einer Bildfläche des Projektionsoptiksystems 35 der Belichtungsvorrichtung gebildet wird. Ferner empfängt die Hauptsteuervorrichtung 145 Informationen zu der ausgedehnten Länge des Längeneinstellme chanismus 143 von dem Längeneinstellmechanismus 143 und gewinnt den Abstand zwischen dem Linsenrahmen 122 und dem Rahmen 124 aus der Ausdehnungslängeninformation. Dies stellt den Abstand zwischen dem Linsenrahmen 122 und dem Rahmen 124 ein und korrigiert die Aberration des Projektionsoptiksystems 35.
Zusätzlich zu den Vorteilen (1), (5), (8), (22), (24) und (27) weist das vierte Ausführungsbeispiel mit dem obigen Aufbau die folgenden Vorteile auf.

(28) Bei der Haltevorrichtung 141 für ein optisches Element erfasst die Hauptsteuervorrichtung 145 den Abstand zwischen dem Linsenrahmen 122 und dem Rahmen 124. Die Hauptsteuervorrichtung 145 steuert den Längeneinstellmechanismus 143, um den Abstand zwischen dem Linsenrahmen 122 und dem Rahmen 124 basierend auf dem erfassten Ergebnis und der Aberrationsinformation, welche in dem auf der Bildflächenseite des Projektionsoptiksystems 35 ausgebildeten Bild des Musters enthalten ist, den Abstand zwischen dem Linsenrahmen 122 und dem Rahmen 124 einzustellen. Somit wird die verbleibende Aberration in dem Projektionsoptiksystem 35 präzise korrigiert. Dies verbessert weiter die Belichtungsgenauigkeit. Zusätzlich wird, da ein Piezo-Element als der Längeneinstellmechanismus 143 eingesetzt wird, der Abstand zwischen dem Linsenrahmen 122 und dem Rahmen 124 auf elektrische Weise in Echtzeit eingestellt, und die Aberration des Projektionsoptiksystems 35 wird korrigiert, indem man die Aberration den Änderungen in dem Zustand des Projektionsoptiksystems 35 folgen lässt.
(29) Bei der Haltevorrichtung 141 für ein optisches Element wird der Abstand zwischen dem Linsenrahmen 122 und dem Rahmen 124 eingestellt, indem die Länge der starren Körper 146, welche den Linsenrahmen 122 und den Rahmen 124 verbinden, mit dem Längeneinstellmechanismus 143 eingestellt wird. Somit wird der Abstand zwischen dem Linsenrahmen 122 und dem Rahmen 124 mit einem einfachen Aufbau eingestellt, und der Bereich der vertikalen Bewegung und Neigungsbewegung des optischen Elements wird vergrößert.

Insbesondere sollte es sich verstehen, dass die vorliegende Erfindung in den folgenden Formen ausgeführt werden kann.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel können die Bewegungsausmaße der Triebhebel 85a und 85b eingestellt werden, indem beispielsweise Piezo-Aktuatoren anstelle der Einstellabstandsscheiben 99 und Einstellknöpfe 100 verwendet werden. Die Stellung des optischen Elements 38 kann in Echtzeit gesteuert werden, indem ein Sensor verwendet wird, welcher die Position des Linsenrahmens 40 erfasst.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel kann das optische Element 38 in dem Linsenrahmen 40 gehalten werden, ohne die Halter 43 zu verwenden.
Das optische Element 38 kann anstelle einer Linse eine planparallele Platte, ein Spiegel oder ein Halbspiegel sein. Ferner kann auch ein Polarisationsteil, welches Belichtungslicht polarisiert, oder ein Reflexionsoptikteil mit einer Reflexionsfläche, welche Belichtungslicht reflektiert, verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung kann eingesetzt werden für eine Haltevorrichtung für ein optisches Element in dem Beleuchtungsoptiksystem 33 der Belichtungsvorrichtung 31 oder für eine Haltevorrichtung für ein optisches Element, welche ein optisches Element aufrecht hält. Ferner kann die Erfindung eingesetzt werden für eine Haltevorrichtung für ein optisches Element in einem optischen System einem optischen Gerät, wie z.B. einem Mikroskop oder einem Interferometer.
Die vorliegende Erfindung kann eingesetzt werden für das optische System einer Kontaktbelichtungsvorrichtung, welche das Muster einer Maske belichtet, indem eine Maske und ein Substrat in engen Kontakt gebracht werden, oder eine Nahbelichtungsvorrichtung, welche das Muster einer Maske belichtet, indem eine Maske und ein Substrat nahe zueinander angeordnet werden. Das Projektionsoptiksystem ist nicht auf eines vom Vollrefraktionstyp beschränkt, sondern kann auch von einem Reflektions-Refraktions-Typ sein.
Die vorliegende Erfindung kann eingesetzt werden für eine Belichtungsvorrichtung von einem Typ mit gleicher Vergrößerung oder eine Belichtungsvorrichtung von einem Typ mit Vergrößerung sowie eine Belichtungsvorrichtung vom Verkleinerungsbelichtungstyp.
Die vorliegende Erfindung kann auch eingesetzt werden für ein Belichtungssystem, welches eine Schaltungsstruktur von einem Mutterretikel auf ein Glassubstrat oder einen Siliziumwafer überträgt, um ein Retikel oder eine Maske zu erzeugen, welches in einer Belichtungsvorrichtung, einer EUV-Belichtungsvorrichtung, einer Röntgenstrahl-Belichtungsvorrichtung oder einer Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung verwendet wird. Die Belichtungsvorrichtungen, welche tief-ultraviolette Strahlen (Deep Ultraviolet Rays, DUV) oder Vakuum-Ultraviolett-Strahlen (Vacuum Ultraviolet Rays, VUV) verwenden, nutzen gewöhnlich ein Transmissionsretikelsubstrat. Quarzglas, fluordotiertes Quarzglas, Fluorit, Magnesiumfluorid oder Kristall oder dergleichen werden als das Retikelsubstrat verwendet. Eine Röntgenstrahl-Belichtungsvorrichtung vom Nahtyp und eine Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung verwenden ein Transmissionsmaskensubstrat (Schablonenmaske oder Membranmaske). Ein Siliziumwafer wird als das Maskensubstrat verwendet.
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur für eine Belichtungsvorrichtung eingesetzt werden, welche zur Herstellung von Halbleiterbauteilen verwendet wird, sondern auch für eine Belichtungsvorrichtung, welche zur Herstellung von Anzeigen einschließlich einer Flüssigkristallanzeige (Liquid Crystal Display, LCD) verwendet wird und ein Bauteilmuster auf eine Glasplatte überträgt. Die Erfindung kann auch für eine Belichtungsvorrichtung eingesetzt werden, welche verwendet wird, um Dünnfilmmagnetköpfe herzustellen, und welche ein Bauteilmuster auf einen Keramikwafer überträgt, und eine Belichtungsvorrichtung, welche zur Herstellung von Bildgebungsbauteilen, wie z.B. CCDs, verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung kann eingesetzt werden für einen Scanning-Stepper, welcher das Muster einer Maske auf ein Substrat überträgt, wobei die Maske und das Substrat relativ bewegt werden, und das Substrat Schritt für Schritt bewegt. Die Erfindung kann auch eingesetzt werden für einen Stepper vom Step-and-Repeat-Typ, welcher das Muster einer Maske auf ein Substrat überträgt, ohne die Maske und das Substrat zu bewegen, und welcher das Substrat Schritt für Schritt bewegt.
Die Belichtungsvorrichtung kann eine Lichtquelle verwenden, wie z.B. g-Strahlen (436 nm), i-Strahlen (365 nm), einen KrF-Excimer-Laser (248 nm), einen F₂-Laser (157 nm), einen Kr₂- Laser (146 nm) und einen Ar₂-Laser (126 nm), ferner harmonische Wellen, welche erhalten werden, indem der Laserstrahl mit einer einzigen Wellenlänge des ultravioletten Bereichs oder sichtbarem Bereich, welcher aus einem DFB-Halbleiterlaser oder einem Faserlaser unter Verwendung eines Erbium-dotierten (oder Erbium-Yttrium-dotierten) Faserverstärkers verstärkt wird und der verstärkte Laserstrahl unter Verwendung eines nicht linearen optischen Kristalls in Violettstrahlen umgewandelt wird.
Die Belichtungsvorrichtung 31 kann wie folgt hergestellt werden.
Zunächst werden wenigstens einige optische Elemente 38, wie z.B. eine Vielzahl von Linsen oder Spiegeln, welche das Beleuchtungsoptiksystem 33 und das Projektionsoptiksystem 35 bilden, von den Haltevorrichtungen 39, 139 für ein optisches Element gehalten, das Beleuchtungsoptiksystem 33 und das Projektionsoptiksystem 35 werden in den Hauptteil der Beleuchtungsvorrichtung 31 eingefügt, und eine optische Einstellung wird durchgeführt. Dann wird die Waferstufe 36, welche mehrere mechanische Komponenten beinhaltet (einschließlich der Retikelstufe 34 bei Verwendung einer Belichtungsvorrichtung vom Scan-Typ) an dem Hauptteil der Beleuchtungsvorrichtung 31 angebracht und Kabel werden angeschlossen. Dann wird eine Gaszufuhrleitung zur Zuführung von Gas in den Strahlengang des Belichtungslichts EL angeschlossen, und die Gesamteinstellung (elektrische Einstellung, Betriebsüberprüfung oder dergleichen) wird durchgeführt.
Die einzelnen Komponenten der Haltevorrichtung 39 für ein optisches Element werden zusammengefügt, nachdem Unreinheiten, wie z.B. Bearbeitungsöl oder Metallsubstanzen, durch Ultra schallreinigung oder dergleichen entfernt wurden. Es ist wünschenswert, dass die Belichtungsvorrichtung 31 in einem Reinraum hergestellt wird, wo die Temperatur, Feuchtigkeit und der Atmosphärendruck kontrolliert sind und der Reinheitsgrad eingestellt ist.
Das Glasmaterial bei den Ausführungsbeispielen ist nicht auf Fluorit- und Quarzglas beschränkt, sondern kann ein Kristall sein, wie z.B. Lithiumfluorid, Magnesiumfluorid, Strontiumfluorid, Lithium-Kalzium-Aluminium-Fluorid oder Lithium-Strontium-Aluminium-Fluorid; Fluoridglas von Zirconium-Barium-Lanthan-Aluminium; und modifiziertes Quarz, wie z.B. Fluor-dotiertes Quarzglas, Fluor-Wasserstoff-dotiertes Quarzglas, eine OH-Gruppe enthaltendes Quarzglas oder Fluor und eine OH-Gruppe enthaltendes Quarzglas.
Es wird nun eine Beschreibung gegeben für ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils durch einen Lithographieprozess unter Verwendung der Belichtungsvorrichtung 31.
48 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess zur Herstellung eines Bauteils veranschaulicht (ein Halbleiterbauteil, wie z.B. ein IC oder LSI, eine Flüssigkristallanzeige, ein Bildaufnahmebauteil (CCD), ein Dünnfilmmagnetkopf und eine Mikromaschine). Wie in 48 dargestellt wird zunächst das Design (z.B. Schaltungsdesign eines Halbleiterbauteils) der Funktionen und Leistungen eines Bauteils (Mikrobauteil) durchgeführt und das Strukturdesign, welches die Funktionen bewerkstelligt, wird im Schritt S151 (Designschritt) ausgeführt. In dem nächsten Schritt S152 (Maskenherstellungsschritt) wird eine Maske (Retikel R oder dergleichen) auf welcher das gewünschte Schaltungsmuster ausgebildet ist, hergestellt. Im Schritt S153 (Substratherstellungsschritt) wird ein Substrat (Wafer W bei Verwendung von Siliziummaterial) hergestellt, wobei ein Material wie z.B. Silizium oder eine Glasplatte verwendet wird.
In dem nächsten Schritt S5154 (Substratprozessierungsschritt) wird durch die Lithographietechnologie eine Schaltung auf dem Substrat ausgebildet, wobei die Maske und das Substrat verwendet werden, welche in den Schritten S151-S153 vorbereitet wurden. Dann wird im Schritt S155 (Bauteilzusammenbauschritt) ein Bauteil aufgebaut, wobei das in Schritt S154 prozessierte Substrat verwendet wird. Im Schritt S155 werden Schritte, wie z.B. ein Dicing-Schritt, ein Bonding-Schritt und ein Verpackungs-Schritt (Chip-Packaging oder dergleichen), nach Bedarf ausgeführt.
Schließlich wird im Schritt S156 (Inspektionsschritt) eine Inspektion des im Schritt S155 hergestellten Bauteils, wie z.B. ein Funktionstest und ein Haltbarkeitstest, ausgeführt. Durch die obigen Schritte ist das Bauteil fertiggestellt.
49 ist ein detailliertes Flussdiagramm des Schrittes S154 von 48 bei der Herstellung eines Halbleiterbauteils. In 49 wird die oberfläche des Wafers W im Schritt S161 (oxidationsschritt) oxidiert. Im Schritt S162 (CVD-Schritt) wird ein Isolationsfilm auf der oberfläche des Wafers W ausgebildet. Im Schritt S163 (Elektrodenausbildungsschritt) werden Elektroden auf dem Wafer W durch Dampfabscheidung ausgebildet. Im Schritt S164 (Ionenimplantationsschritt) werden Ionen in den Wafer W implantiert. Die Schritte 161-164 sind eine Vorprozessierung der einzelnen Stufen des Waferprozesses und werden selektiv in Übereinstimmung mit dem erforderlichen Prozess an jeder Stufe ausgeführt.
Wenn die Vorprozessierung an jeder Stufe des Waferprozesses abgeschlossen ist, wird eine Nachprozessierung wie folgt ausgeführt. Bei der Nachprozessierung wird zunächst im Schritt S165 (Resistausbildungsschritt) ein lichtempfindlicher Stoff auf den Wafer W aufgebracht. Nachfolgend wird im Schritt S166 (Belichtungsschritt) das Schaltungsmuster einer Maske (Retikel R) durch ein Lithographiesystem (Belichtungsvorrichtung 31) auf den Wafer W übertragen. Als nächstes wird im Schritt S167 (Entwicklungsschritt) der belichtete Wafer W entwickelt, und ein belichtetes Teil an einem Abschnitt außerhalb des verbleibenden Resistabschnitts wird durch Ätzen in Schritt S168 (Ätzschritt) entfernt. Im Schritt S169 (Resistentfernungsschritt) wird unnötiger Resist entfernt. Die Vorprozessierung und Nachprozessierung werden wiederholt, um mehrere Schaltungsmuster auf dem Wafer W auszubilden.
Bei dem Bauteilherstellungsverfahren wird die Belichtungsvorrichtung 31 bei dem Belichtungsschritt (Schritt S166) verwendet, so dass der Auflösungsgrad durch das Belichtungslicht EL des Ultraviolettbereichs verbessert wird. Ferner wird die Belichtungssteuerung mit hoher Genauigkeit durchgeführt. Dies stellt die Herstellung von hochintegrierten Bauteilen mit der minimalen Linienbreite von ungefähr 0,1 μm sicher und vergrößert die Ausbeute.

Claims

Haltevorrichtung (39) für ein optisches Element, mfassend eine Vielzahl von Haltern (43) zum Halten des Umfangsabschnitts (38a) eines optischen Elements (38) und einen Linsenrahmen (42) zur Befestigung der Halter, wobei jeder Halter beinhaltet: einen Lagerungsflächenblock (50a, 73) mit einer Lagerungsfläche (49, 92), welche den Umfangsabschnitt (38a) des optischen Elements (38) berührt; und einen Lagerungsblockhaltemechanismus (51) zur drehbaren Halterung des Lagerungsflächenblocks, wobei der Lagerungsflächenblockhaltemechanismus (51) beinhaltet: einen Basisabschnitt (56), welcher an dem Linsenrahmen (42) befestigt ist; und ein Paar von Verbindungsmechanismen (57, 58) zur Einschränkung von Bewegungen des Lagerungsflächenblocks (50a, 73) relativ zu dem Basisabschnitt (56) in einer Vielzahl unterschiedlicher Richtungen und zum Halten des Lagerungsflächenblocks auf um jede Achse der Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen drehbare Weise, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerungsflächenblock (50a, 73) auf dem Basisabschnitt (56) durch die Verbindungsmechanismen (57, 58) derart gehalten wird, dass der Lagerungsflächenblock um drei unterschiedliche orthogonale Richtungen drehbar ist.
Haltevorrichtung für ein optisches Element nach Anspruch 1, wobei der Lagerungsflächenblockhaltemechanismus den Lagerungsflächenblock auf um eine radiale Achse (X) des optischen Elements drehbare Weise hält.
Haltevorrichtung für ein optisches Element nach Anspruch 2, wobei der Lagerungsflächenblockhaltemechanismus den Lagerungsflächenblock auf in einer radialen Richtung des optischen Elements bewegliche Weise hält.
Haltevorrichtung für ein optisches Element nach Anspruch 1, wobei das Paar von Verbindungsmechanismen beinhaltet: eine tangentiale Einschränkungsverbindung (57) zur Einschränkung einer Bewegung des Lagerungsflächenblocks (50a, 73), welche sich auf eine tangentiale Richtung des optischen Elements bezieht, und zum Verbinden des Lagerungsflächenblocks auf um eine tangentiale Achse (Y) drehbare Weise; und eine Einschränkungsverbindung (58) für die Richtung der optischen Achse zur Einschränkung einer Bewegung des Lagerungsflächenblocks, welche sich auf eine Richtung parallel zu einer optischen Richtung des optischen Elements bezieht, und zum Halten des Lagerungsflächenblocks auf um die Achse (Z) in der Richtung parallel zu der optischen Achse drehbare Weise.
Haltevorrichtung für ein optisches Element nach einem der Ansprüche 1-4, wobei jeder der Vielzahl von Haltern Drehpunkte (55a, 55b, 55c, 55d) beinhaltet, welche den Basisabschnitt, den Lagerungsflächenblock und das Paar von Verbindungsmechanismen miteinander verbinden.
Haltevorrichtung für ein optisches Element nach Anspruch 5, wobei die Drehpunkte entlang oder in der Nähe einer Linie angeordnet sind, welche parallel ist zu einer Normalenlinie, welche senkrecht zu der Lagerungsfläche ist, und sich durch eine Mittelposition der Lagerungsfläche erstreckt.
Haltevorrichtung für ein optisches Element nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Lagerungsflächenblock integral mit dem Paar von Verbindungsmechanismen, den Drehpunkten und dem festen Abschnitt ausgebildet ist.
Haltevorrichtung für ein optisches Element nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die Lagerungsfläche eine aus einer Vielzahl von Lagerungsflächen (39) ist, welche ausgebildet sind, so dass sie eine vorbestimmte Länge in einer tangentialen Richtung des optischen Elements aufweisen und in vorbestimmten Intervallen angeordnet sind.
Haltevorrichtung für ein optisches Element nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die Lagerungsfläche (92) ausgebildet ist, so dass sie eine vorbestimmte Länge in einer tangentialen Richtung des optischen Elements aufweist und ungefähr dieselbe Länge aufweist wie eine longitudinale Länge des Lagerungsflächenblocks.
Haltevorrichtung für ein optisches Element nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die Lagerungsfläche einem Prozess zur Erhöhung eines Reibungskoeffizienten bezüglich des optischen Elements unterzogen wurde.
Linsenzylinder (37) zur Aufnahme einer Vielzahl von optischen Elementen (38), umfassend eine Vielzahl von Haltevorrichtungen (39) für ein optisches Element nach einem der Ansprüche 1-10, wobei jeder der Vielzahl von Haltern (43) an jeweils einer von drei Positionen des Umfangsabschnitts der optischen Elemente angeordnet ist.
Linsenzylinder (37) mit wenigstens einem Linsenzylindermodul (420) zur Aufnahme eines oder mehrerer optischer Elemente (38), dadurch gekennzeichnet, dass: das wenigstens eine Linsenzylindermodul mit einer Haltevorrichtung (39) für ein optisches Element nach einem der Ansprüche 1-10 zum Halten von wenigstens einem aus der Vielzahl von optischen Elementen versehen ist.
Linsenzylinder (37) mit wenigstens einem Linsenzylindermodul (420) zur Aufnahme eines oder mehrerer optischer Elemente (38), wobei der Linsenzylinder dadurch gekennzeichnet ist, dass: das wenigstens eine Linsenzylindermodul mit der Haltevorrichtung (39) für ein optisches Element nach einem der Ansprüche 1-10 versehen ist, welche das eine oder die mehreren optischen Elemente hält.
Belichtungsvorrichtung (31) zur Übertragung einer Abbildung eines Musters, welches auf einer Maske (R) ausgebildet ist, über ein Projektionsoptiksystem (35) auf ein Substrat (W), wobei das Projektionsoptiksystem einen Linsenzylinder (37) aufweist, welcher eine Vielzahl von optischen Elementen (38) beherbergt; und der Linsenzylinder (37) mit der Haltevorrichtung (39) für ein optisches Element nach einem der Ansprüche 1-10 versehen ist, um wenigstens eines der Vielzahl von optischen Elmenten zu halten.