CN109387917B

CN109387917B - 用于能变化地影响射线束的波前的设备

Info

Publication number: CN109387917B
Application number: CN201810869588.2A
Authority: CN
Inventors: 托尔斯滕·埃贝
Original assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Current assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Priority date: 2017-08-02
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2021-11-09
Anticipated expiration: 2038-08-02
Also published as: US20190041632A1; CN109387917A; DE102017117468B3; IL260830B; US10775615B2; IL260830A

Abstract

本发明涉及一种用于能变化地影响射线束的波前的设备，其具有反射式或透射式的平面光学器件(1)和调节和保持装置(2)，该调节和保持装置经由至少三个弹性的保持压板(2.3)与平面光学器件(1)连接，使得能够经由至少一个布置在调节和保持装置(2)中的调节元件(2.4)将力导入到其中至少一个保持压板(2.3)中，这些力由于保持压板(2.3)在其作用方向上变弯而转向，使得这些保持压板在平面光学器件(1)的周面(1.3)上造成了其作用方向(R_A)平行于平面光学器件(1)的对称轴线(A)的力，从而使平面光学器件(1)可以有针对性地发生变形。

Description

用于能变化地影响射线束的波前的设备

技术领域

本发明涉及一种具有平面光学器件和调节和保持装置的设备，平面光学器件保持在该调节和保持装置中，并且该平面光学器件的起光学作用的表面能够通过对调节和保持装置的调节元件的操作而有针对性地发生变形。利用这种设备可以影响射入的射线束，以便补偿射线束的成像误差(像差)，成像误差由光学系统的一个或多个光学元件引起，并且总的来说它们可以作为波前误差被检测到。

背景技术

波前误差可以尤其以所谓的泽尔尼克(Zernike)多项式来描述并表示。波前误差可以例如利用波前像差计来检测。波前误差在此可以由单个的成像误差引起，或者可以由光学系统的单个或多个光学元件的不同的成像误差的叠加引起。通常，各个光学元件具有对光学系统的重要的成像误差占主导的影响，并且由此所引起的波前变形具有对此是典型的显型(Erscheinungsbild)，通过其中一个光学元件的表面或例如是为了该目的而附加地在系统中布置的反光镜的表面可以抵消该显型。

为了抵消成像误差，由现有技术公知了大量的解决方案，它们使用平面光学器件(通常是反光镜)的有针对性的表面变形。基本上，这些表面变形的区别在于，调节装置在哪里作用在平面光学器件上并且相应地在哪里将力输入到平面光学器件中。在这些解决方案的一部分中，力输入在平面光学器件的周面上或在邻接周面的边缘区域中实现。下面仅考虑这些解决方案。

利用根据US 2012/0275041A1的校正设备可以对光学仪器内部的已知的源的成像误差进行校正。为此，将可变形的反光镜引入到该布置的如下光路中，沿着该光路传播电磁辐射的射线。将力施加到可变形的反光镜的圆周边缘上并且将力导入到反光镜中，从而使该反光镜依赖于其轮廓以及力导入地点和所导入的力的矢量(数值、方向)而发生变形。通过这样引起的反光镜变形并且反光镜的由此局部改变的反射特性，由于出现光程不同而能够实现对出现的波前误差的校正。

具体而言，在上述的US 2012/0275041A1中提出的是，依赖于所要校正的图像误差地选择反光镜的轮廓，例如选择圆形，以便校正焦点位置，或选择椭圆形，以便校正焦点位置和像散性。因此，尽管作用在圆周线上的力相同，但根据力输入距反光镜的中点的间距而定地，有局部大小不同的弯矩被输入到表面上。作为用于力输入的机构而提出的是，具有与反光镜所具有的轮廓相同的轮廓的中间板经由环形件与反光镜的圆周边缘连接，并且例如借助压电执行器居中地将随后作用在反光镜的圆周上的力导入到在中间板中。为了使力作用沿着反光镜的圆周有差异而提出的是，使中间板在其厚度方面有差异地实施，或者/并且将力偏离中心地导入到中间板中。在该解决方案中，可以在反光镜中产生沿着圆周有大小不同的弯曲力矩。但是，弯曲力矩相互间的关系利用反光镜的轮廓的设计来预设，并且因此不再可变。

由US 7 229 178B1公知有一种可变形的反光镜，其圆形或椭圆形的反光镜板可以在靠内的(较小的)和靠外的(较大的)环形的撑托部之上抛物线状地弯曲。为此，反光镜被容纳在环形的撑托部之间。为此所需的力经由机械的调节元件导入。调节元件直接或间接地经由杠杆作用到其中一个环形的撑托部上。经由平坦且平行的环形的撑托部的导入总是相对反光镜的对称轴线在中心来实现。以此仅能够影响抛物线状的表面的参数。在此，没有局部差异化的力输入也是可行的。

在由DE 601 16 322T2公知的设备中，同样借助将力导入到反光镜上来补偿像差。为了进行力导入，可以存在有至少一个主动的调节元件和两个所谓的力杆。这些力杆分别以它们的端部经由各一个变形元件与反光镜连接，以此逐点地将相同的力导入到反光镜中。逐点地差异化的力输入是不可行的。

由DE 196 28 672C2公知了一种反光镜，其具有保持在边缘侧的可变形的反光镜板和在背侧对反光镜板进行加载的调节机构，该调节机构具有多个并联的弹簧，这些弹簧作用到反光镜板的背侧上，并且该反光镜还具有用于设定弹簧力的调整装置。在此，实现了将力输入到反光镜中心点中和输入到成对地径向相对置的偏心的作用点中。力输入仅能针对所有作用点共同地设定。

DE 10 2007 010 906A1中提出了一种具有调节装置的设备，该调节装置具有至少一个主执行器，该主执行器作用在光学元件的周面上。在实施方案中，弯曲力矩被输入到光学元件中，其中，弯曲力矩的轴线垂直于光学轴线并垂直于径向方向。在仅一个主执行器的情况下，光学元件在轴向方向上稳固在对侧上。有利地，在两个相对光学轴线对置的侧上设置有主执行器，这些执行器分别将弯曲力矩导入到光学元件中。作为主执行器提出了一种电动驱动器。尤其地，电磁音圈驱动器应该适合用于能够以高重复性和高定位精度将很高的力导入到光学元件中，以便因此非常精确且可再现地使光学元件变弯。该设备尤其适用于对波前误差的动态校正，例如全息投影装置的动态校正，而不适合用于静态校正。

US 3 601 343A公开了一种用于无张力地保持元件的托座，该元件具有相对托座不同的膨胀系数。托座由刚性的环形体构成，在环形体上在托座的轴向方向上构造有多个容易弯曲的保持臂，保持臂在它们的自由端部处托举着所要保持的元件。托座仅能够允许径向运动，进而仅能够允许托座和元件在径向方向上不受阻碍的不同的膨胀。

在DE 198 27 603A1中结合微光刻投影曝光设施地公开了一种托座和执行器，在托座中布置有光学元件，执行器垂直于光学轴线地作用在光学元件上。这些执行器应当引起光学元件弯曲，而不发生显着的厚度变化。

DE 10 2012 209 309A1公开了一种具有至少一个反光镜设施的光刻机组。光刻机组的反光镜设施包括具有大直径的反光镜，这使得变形少的支承和调节变得更加困难。根据上述的DE 10 2012 209 309A1，反光镜由反光镜基底和环形的侧壁形成，反光镜基底的前侧设有反射的表面，其中，反光镜基底和侧壁限界出空腔，以此，反光镜有相对较小的重量。经由多个支承元件，使得反光镜经由侧壁主动或被动地支承在光刻机组的结构元件上。因此与反光镜的反射的表面有尽可能大的变形解耦。

发明内容

本发明的任务是提出一种具有可变形的平面光学器件的用于补偿像差的设备，利用该设备实现了在平面光学器件的周面上的局部差异化的且非常灵敏的力输入。

该任务通过根据权利要求1的设备来解决。

有利的实施方案在从属权利要求2至7中说明。

对于本发明重要的是，在要变形的平面光学器件上在周面上分布地紧固有至少三个保持压板。通过使其中至少一个保持压板垂直于其纵向轴线进而垂直于平面光学器件的对称轴线地弯曲，在装配好设备之后，在对称轴线的方向上朝载体地在平面光学器件的周面上将力输入到该周面中。当平面光学器件居中地支撑在载体的撑托面上时，总是可以经由所有保持压板输入力，从而使载体起到支座的作用。

当平面光学器件不是反光镜，而是透明的平面板时，则它不会经由撑托面居中地支撑，因此在此通过其中至少一个保持压板承担支座的功能。该保持压板于是要么在建立平面光学器件的期望的变形时不弯曲，由此该保持压板基于其在纵向轴线的方向上的刚度在周面上产生反作用力，该保持压板要么在装配之前被预紧，从而经由预紧的减少而能够产生增强的反作用力。在此，考虑到虽然没有表现出变形但是对成像产生有影响的移动或翻转，其必要时附加地可以通过变形来进行补偿。

附图说明

下面参考实施例和附图详细阐述本发明。其中：

图1a以剖视图示出具有反光镜的设备的第一示意图；

图1b以透视图示出根据图1a的设备；

图1c示出保持压板的示意图；

图1d示出处于松弛状态下的装配好的保持压板；

图1e示出处于张紧状态下的装配好的保持压板；

图2a以剖视图示出具有平面板的设备的第二示意图；

图2b以透视图示出根据图2a的设备；

图3a-3d示出保持压板在平面光学器件的周面上的不同的有利的分布方案；

图4a-4f示出保持压板的第一端部的不同的有利的实施方案；

图5a示出保持压板的特别有利的实施方案；

图5b示出处于松弛状态下的根据图5a的装配好的保持压板；

图5c示出处于张紧状态下的根据图5a的装配好的保持压板。

具体实施方式

在图1a和1b以及图2a和2b中，原则上示出了针对用于能变化地影响辐射线束的波前的设备的两个实施方案。它们的不同之处在于，在图1a的实施方案中，设备包括反光镜作为反射式的平面光学器件1，而在图2a的实施方案中，设备包括平面板作为透射式的平面光学器件1。反射式或透射式的平面光学器件1在设备中有针对性地发生变形，以此有针对性地影响了入射的射线束的波前。

平面光学器件1具有对称轴线A、前侧1.1、背侧1.2和柱体形的周面1.3。

除了平面光学器件1之外，该设备还包括同轴于平面光学器件1地布置的调节和保持装置2，其包括载体2.1、托座单元2.2和至少三个弹性的保持压板2.3。载体2.1和托座单元2.2具有共同的对称轴线B，该对称轴线与平面光学器件1的对称轴线A重合，并且载体2.1和托座单元2.2彼此固定连接。该连接可以经由如图所示的可松开的连接或经由不可松开的材料锁合的连接来建立。

载体2.1具有柱体形的第一载体周面2.1.1和柱体形的第二载体周面2.1.2。在柱体形的第一和第二载体周面2.1.1、2.1.2之间存在有凹部2.1.0，柱体形的第一和第二载体周面2.1.1、2.1.2相对该凹部凸起，并且凹部的宽度相应于柱体形的第一和第二载体周面2.1.1，2.1.2彼此间的垂直间距a。平面光学器件1的周面1.3的直径和柱体形的第一和第二载体周面2.1.1，2.1.2的直径是相同的。

至少三个弹性的保持压板2.3如图1c所示地分别具有纵向轴线2.3.0，其平行于共同的对称轴线B延伸，并且分别以第一端部2.3.1固定地安置在周面1.3上，并且以第二端部2.3.2固定地安置在柱体形的第二载体周面2.1.2上。保持压板分别贴靠在第一载体周面2.1.1上。

图1a-1e和图2a和2b涉及了保持压板2.3的所有可想到的实施方案。保持压板2.3的实施方案、它们的布置和经由第一端部2.3.1在平面光学器件1的周面1.3上的连接的类型以及经由第二端部2.3.2在载体2.1上的连接的类型在此仅是示例性地示出，并且可以在细节上有多种偏差并且可以彼此任意组合，如后面将阐述。

托座单元2.2围绕载体2.1并且与该载体固定连接地布置。两者也可以一体式彼此连接。

在托座单元2.2中布置有至少一个调节元件2.4，其配属于至少三个弹性的保持压板2.3中的一个。通过垂直于保持压板2.3的表面指向地起作用的调节元件2.4的平移式的调整，使得保持压板2.3垂直于其纵向轴线2.3.0地变弯。因此，保持压板2.3不仅可以在装配之前被预紧并且在装配之后出于使平面光学器件1变形的目的而越来越被松弛，而且可以无张力地进行装配并且为了使平面光学器件1变形而在装配之后被张紧。在图1d中示出了无张力的保持压板2.3，而在图1e中示出了处于张紧状态下的保持压板2.3。如果保持压板2.3是指在其长度上具有恒定的矩形横截面的简单的片簧，则调节元件2.4优选居中地在凹部2.1.0上作用在保持压板2.3上。

调节元件2.4具有相对于共同的对称轴线B在径向的作用方向R_E，沿着该作用方向将调节力或调节行程相对于共同的对称轴线B在径向输入到保持压板2.3中，从而使该保持压板垂直于其纵向轴线2.3.0地弯曲。保持压板2.3不在其沿着纵向轴线2.3.0的整个长度上在第一端部2.3.1处的固定的连接部与第二端部2.3.2处的固定连接部之间弯曲，而是仅在等于间距a的长度上弯曲，这是因为保持压板由于贴靠在第一载体周面2.1.1上而在作用方向R_E上是不自由的。保持压板2.3在间距a上出现的弯曲线BL的长度与间距a之差s相应于保持压板2.3的第一端部2.3.1在无张力的装配的情况下被拉向载体2.1所经过的距离，并且相关的力在平面光学器件1的周面1.3上在作用方向R_A上作用。作用方向R_A平行于平面光学器件的1的对称轴线A地延伸。在预紧的情况下，当预紧经由调节元件的调整而降低时，作用方向R_E发生方向变化。

关于前面的描述，根据图1a和2a的实施例没有不同。

如果有利地使用反光镜作为平面光学器件1，如在图1a中所示地，不具有光学作用的背侧1.2可以做其他使用。相应地，在载体2.1上存在凸起的撑托面2.1.3，在其上，平面光学器件1居中地以其背侧1.2支撑在载体2.1上，从而使该载体形成了针对经由保持压板2.3所导入的力的支座。有利地，由此可以使用各种保持压板2.3，以便经由这些保持压板将相同或不同大小的力输入到平面光学器件1中。保持压板2.3可以部分地或全部地以无张力的方式或在预紧的情况下被装配。如果所有的保持压板都是以无张力的方式或在预紧的情况下被装配，则输入到保持压板2.3中的力全部具有相同的符号。否则，这些力就会沿相反的方向被输入到保持压板2.3中并相应地被输入到平面光学器件1中。没有力输入到其中的保持压板2.3由于其在其不弯曲的纵向轴线2.3.0的方向上的刚度起到附加的支座的作用。根据在平面光学器件1上要如何实现期望的变形而定地，保持压板2.3被预紧地或松弛地装配、拆卸，并且按照它们的数量和彼此布置装配在平面光学器件1的周面1.3上。

如果有利地使用透明的平面板作为平面光学器件1，如图2a所示地，载体2.1具有贯通部2.1.4，其不限制引导穿过平面板的射线束。于是，其中至少一个保持压板必须起到针对经由其中另外的保持压板2.3所导入的力的支座的作用，因此，经由其他的保持压板2.3的力作用并不变成轴向的移动，而是变成平面光学器件1的弯曲。如果给其中每个保持压板2.3都配属了调节元件2.4，则可以选定将其中哪个保持压板2.3用于力导入，或者将其中哪个保持压板2.3用作支座。在该情况下也可以使保持压板2.3以有选择的方式无张力地或预紧地装配。

如图2a中所示，透明的平面板(也可以适用于平面反光镜)具有在两侧环绕地成阶梯的边缘区域1.4。该边缘区域同样可以仅在一侧构造。由此，透明的平面板或平面反光镜沿着该成阶梯的边缘区域1.4具有较小的厚度，由此增加了弯曲灵敏度。

在图3a-3d中说明了针对将保持压板2.3布置在平面光学器件1的周面1.3上的有利的实施方案。它们优选单个或成对对称分布地布置在周面1.3上。在平面光学器件1的表面上示出的细线表示相同高度的线，并且应当近似地依赖于保持压板2.3的布置地示例性地示出不同地弯曲的表面的可行方案。在此以黑色示出的保持压板2.3用作支座，而力经由白色示出的保持压板2.3输入到平面板中，这些力在所示的示例中都在一个方向上，也就是说不在相反的方向上起作用。

在图4a-4f中示出了保持压板2.3的第一和第二端部2.3.1、2.3.2的不同的有利的实施方案。他们不同之处尤其在于它们的扭转刚度和它们的切向弹性，以及在平面光学器件1的周面1.3上的力分布。第一端部2.3.1优选被粘接在平面光学器件1的周面1.3上。

保持压板2.3的第二端部2.3.2也可以材料锁合地，但是例如也可以力锁合地紧固在载体2.1与托座单元2.2之间。此外，保持压板2.3有利地由板材加工出，并且成组地或者全部地以它们的第二端部2.3.2一体式地彼此连接。

作为调节元件2.4考虑机械的调节元件，如调节螺钉，或机电式的调节元件，如压电元件，利用它们经由平移式的调节行程将力导入到保持压板2.3上，以便使这些保持压板在它们的被稳固的第一和第二端部2.3.1、2.3.2之间被张紧。

原则上，可以使用在其长度上具有恒定的矩形横截面的常规的片簧作为保持压板2.3，如它们相应于图1a和1b中的图示。然而，它们也可以通过如下方式在它们的长度上具有彼此不同的横截面(图中未示出)，即，它们厚度或它们的宽度沿着它们的长度发生变化。

特别有利的是使用如下保持压板2.3，如图5a-5c中所示并将在下面描述。

保持压板2.3的该实施方案通过切割和/或冲裁被分成片簧框2.3.3和所围入的片簧舌2.3.4。有利地，片簧框2.3.3和片簧舌2.3.4相对于纵向轴线2.3.0对称地实施。

保持压板2.3的第一端部2.3.1和第二端部2.3.2构造在片簧框2.3.3上。

片簧舌2.3.4经由固定的舌端部2.3.4.1与片簧框2.3.3一体式连接，该固定的舌端部面向第一端部2.3.1并且与第一端部2.3.1有间距地布置。相对置地，片簧舌2.3.4具有自由的舌端部2.3.4.2，其面向第二端部2.3.2。调节元件2.4在其作用方向R_E上作用到自由的舌端部2.3.4.2上。保持压板2.3以片簧框2.3.3贴靠在第一载体周面2.1.1上，并且在经由调节元件2.4将力作用到保持压板2.3上时对着该调节元件挤压，从而使舌端部2.3.4.2在平面光学器件1的作用方向R_E上引导，由于片簧舌2.3.4在片簧框2.3.3内部的嵌套式的实施方案，作为针对保持压板2.3的该实施方案的特别优点得到的是，可以设定在调节元件2.4的被导入的调节行程或相应地导入的力与作用到平面反光镜1的周面1.3上的力之间的期望的传动比关系，而不必为此调整保持压板2.3的外部尺寸。

附图标记列表

1 平面光学器件

1.1 前侧

1.2 背侧

1.3 (平面光学器件1的)周面

1.4 成阶梯的边缘区域

2 调节和保持装置

2.1 载体

2.1.0 凹部

2.1.1 第一载体周面

2.1.2 第二载体周面

2.1.3 撑托面

2.1.4 贯通部

2.2 托座单元

2.3 保持压板

2.3.0 纵向轴线

2.3.1 第一端部

2.3.2 第二端部

2.3.3 片簧框

2.3.4 片簧舌

2.3.4.1 固定的舌端部

2.3.4.2 自由的舌端部

2.4 调节元件

A (平面光学器件1的)对称轴线

B (载体2.1与托座单元2.2的)共同的对称轴线

a 间距

R_E 调节元件2.4的作用方向

R_A 保持压板2.3在平面光学器件1处的作用方向

s 差

BL 弯曲线。

Claims

1.一种用于能变化地影响射线束的波前的设备，所述用于能变化地影响射线束的波前的设备具有反射式或透射式的平面光学器件(1)以及调节和保持装置(2)，所述平面光学器件具有前侧(1.1)、背侧(1.2)和围绕对称轴线(A)的柱体形的周面(1.3)，其特征在于，

所述调节和保持装置(2)同轴于所述平面光学器件(1)地布置并且包括载体(2.1)、具有共同的对称轴线(B)的托座单元(2.2)和至少三个弹性的保持压板(2.3)，

其中，所述载体(2.1)具有柱体形的第一载体周面(2.1.1)和柱体形的第二载体周面(2.1.2)，所述柱体形的第一载体周面和所述柱体形的第二载体周面彼此间具有垂直的、限界出凹部(2.1.0)的间距(a)并且具有与所述平面光学器件(1)的周面(1.3)相同的直径，

所述托座单元(2.2)围绕所述载体(2.1)并且与所述载体固定连接地布置，

所述至少三个弹性的保持压板(2.3)分别具有平行于共同的对称轴线(B)延伸的纵向轴线(2.3.0)，并且分别以第一端部(2.3.1)固定地安置在所述周面(1.3)上，并且以第二端部(2.3.2)固定地安置在所述柱体形的第二载体周面(2.1.2)上并贴靠在所述第一载体周面(2.1.1)上，并且

给所述至少三个弹性的保持压板(2.3)中的至少一个保持压板配属了布置在所述托座单元(2.2)中的调节元件(2.4)，借助所述调节元件能够使所配属的保持压板(2.3)在与间距(a)相等的长度上垂直于其纵向轴线(2.3.0)地弯曲。

2.根据权利要求1所述的用于能变化地影响射线束的波前的设备，其特征在于，所述平面光学器件(1)是反光镜并且在所述载体(2.1)上存在有凸起的撑托面(2.1.3)，在所述撑托面上，所述平面光学器件(1)居中地以其背侧(1.2)支撑在所述载体(2.1)上，从而使所述载体形成针对经由所述保持压板(2.3)所导入的力的支座。

3.根据权利要求1所述的用于能变化地影响射线束的波前的设备，其特征在于，所述平面光学器件(1)是透明的平面板，并且所述载体(2.1)具有贯通部(2.1.4)，所述贯通部不限制引导穿过所述平面板的射线束，并且至少一个保持压板(2.3)用作针对经由其他的保持压板(2.3)所导入的力的支座。

4.根据权利要求1所述的用于能变化地影响射线束的波前的设备，其特征在于，所述至少三个弹性的保持压板(2.3)中的至少一个保持压板是预紧的。

5.根据权利要求1所述的用于能变化地影响射线束的波前的设备，其特征在于，所述至少三个弹性的保持压板(2.3)相对于共同的对称轴线(B)轴线对称地布置。

6.根据权利要求1所述的用于能变化地影响射线束的波前的设备，其特征在于，所述保持压板(2.3)分别通过切割和/或冲裁被分成片簧框(2.3.3)和所围入的片簧舌(2.3.4)，其中，

所述保持压板(2.3)的第一端部(2.3.1)和第二端部(2.3.2)构造在所述片簧框(2.3.3)上，并且所述片簧框贴靠在所述第一载体周面(2.1.1)上，

所述片簧舌(2.3.4)经由固定的舌端部(2.3.4.1)与片簧框(2.3.3)一体式连接，所述固定的舌端部面向所述第一端部(2.3.1)并且与所述第一端部有间距地布置，并且

所配属的调节元件(2.4)作用到自由的舌端部(2.3.4.2)上。

7.根据权利要求1所述的用于能变化地影响射线束的波前的设备，其特征在于，所述平面光学器件(1)具有单侧成阶梯或双侧成阶梯的边缘区域(1.4)。