CN109387937B - 用于能变化地影响射线束的波前的设备 - Google Patents

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，其具有平面镜(1)以及调整和保持装置(10)，该平面镜具有对称轴线(A)，调整和保持装置具有台座(2)，台座与平面镜(1)的周面(1.3)固定地连接，并且台座居中地贴靠在平面镜(1)的背侧(1.2)上。存在有套管(3)，其能够沿着对称轴线(A)在台座(2)中被线性调节，并且经由膜片弹簧(8)一方面与台座(2)固定地连接，并且另一方面与类似冠状的调节元件(5)固定地连接。类似冠状的调节元件(5)具有冠齿，冠齿作用到与平面镜(1)连接的保持压板(6)上并使保持压板变形，从而将与变形相对应的力输入到平面镜(1)中以使该平面镜变形。

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镜以及调整和保持装置的设备，平面镜保持在该调整和保持装置中，并且它的起光学作用的表面能够通过对调整和保持装置的调整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促成，并且其可以总计地作为波前误差被检测到。

背景技术

波前误差可以尤其以泽尼克多项式来描述并表示。它们可以例如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促成，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促成。通常，各个光学元件具有对系统的成像误差支配性的影响，并且由此所引起的波前具有对此是典型的显型(Erscheinungsbild)，通过其中一个光学元件的或为了该目的而附加地在系统中布置的镜的表面可以抵消成像误差。

为了抵消成像误差，由现有技术公知了大量的解决方案，其使用到平面光学器件(通常是镜)的有针对性的表面变形。基本上，这些表面变形由于在哪里将力输入到平面光学器件中而有所不同。在这些解决方案的一部分中，将力输入在平面光学器件的周面上或输入在邻接周面的边缘区域中。在其他的解决方案中，将力沿着平面光学器件的中间或对称轴线或从其附近输入。

利用根据US 2012/0275041 A1的校正设备可以在光学仪器内部校正已知了成像误差的原点。为此，将可变形的镜引入到该布置的的光路中，沿着该光路传播电磁辐射的射线。在可变形的镜的圆周边缘上施加力并导入到镜中，从而使该镜依赖于其轮廓以及力导入的方位以及所导入的力的矢量(数值、方向)而发生变形。通过这样引起的镜变形并且镜由此所出现的局部改变了的反射特性，由于光程不同，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 2012/0275041 A1中提出的是，依赖于所要校正的图像误差地选择镜的轮廓，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，但根据力输入距镜的中点的间距而定地，有局部大小不同的弯曲力矩被输入到表面上。作为用于进行力输入的器件而提出的是，具有相同的轮廓的镜的中间板经由环形件与镜的圆周边缘连接，并且例如借助压电执行器居中地将力导入到中间板中，该力然后作用在镜的圆周上。为了使力作用沿着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，可以在镜中产生沿着圆周有大小不同的弯曲力矩。弯曲力矩相互间的比率利用镜的轮廓的设计来预设，并且因此不再可变。

由US 7 229 178 B1公知有一种可变形的镜，其圆形或椭圆形的镜板可以经由靠内的(较小的)和靠外的(较大的)环形的撑托来抛物线状地弯曲。为此，镜被容纳在环形的撑托之间。为此所需的力经由机械的调整元件导入。调整元件直接或间接地经由杠杆作用到其中一个环形的撑托上。经由平坦的且平行的环形的撑托的导入总是相对镜的对称轴线置于中央地进行。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能的。

在由DE 601 16 322 T2公知的设备中，同样借助将力导入到镜上来补偿像差。为了进行力导入，可以存在有至少一个主动的调整元件和两个所谓的力杆。这些力杆分别以其端部地分别经由变形元件与镜连接，以此逐点地将相同的力导入到镜中。逐点地差异化的力输入是不可能的。

由DE 196 28 672 C2公知了一种镜，其具有保持在边缘侧的可变形的镜板和背侧地对镜板进行加载的执行机构，该执行机构具有多个并联的弹簧，这些弹簧作用到镜板的背侧上，并且该镜还具有用于调整弹簧力的调节装置。在此，进行了将力输入到镜中心点中并且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来共同地调整。

由DE 42 36 355 C2公知了一种自适应的膜片式镜，其具有同心地被夹紧在两个环形刃口之间的圆形的膜片和执行器，该执行器被设置成用于使两个环形刃口彼此进行轴向的相对移动。通过执行器导入的力经由其中一个环形刃口被导入在膜片的背侧上，而贴靠在膜片上的环形刃口作为支座起作用。执行器的调节行程直接转换成弯曲行程，以便使膜片在两个环形刃口之间偏离于平面。该设备局限于的是，镜旋转对称地拱曲。出现具有曲率半径比大约一米要大的球面拱曲的镜。

同样偏离中心地将力输入到镜板中由EP 1 118 897 B1所公知。在此，平移式地起作用的执行器在镜面之后地对着镜板作用在偏心的、关于变形中心点彼此对角相对置的定位上。由于镜板被轴向保持，所以从该(相对于中央地)偏心的力导入造成了杠杆效应，该杠杆效应在轴向行程相同的情况下要比在镜板的中间引入相同的行程导致了相对于板边缘更强地拱出。执行器的偏心作用点可以沿着轨迹离散式按等级分地或连续不断地布置。该轨迹不必是圆形的，而是可以是椭圆形的，这导致不同的曲率半径。

由DE 10 2014 208 984 A1公知了一种结构组件，其具有载体和在载体中能以六个自由度调节且固定的元件，尤其是在微光刻投影曝光设施中使用的磨光面镜。六个自由度通过三个滚珠来确保，这些滚珠分别支承在构造在载体与构造在元件上的凹形的球形部段面之间。在此，可能的入射的射线束只会在其偏向方面受到影响。

在EP 0 710 551 B1中描述了一种用于制造印刷模板的设备，其包含聚焦光学器件，聚焦光学器件具有至少一个可弹性变形的镜膜片。存在有执行器件，该执行器件依赖于执行信号地调整镜膜片的拱曲变化曲线。公开了如下执行器件，其优选是压电式的或磁致伸缩式的执行器件，它们优选地仅作用在镜膜片的中央的后面的部件中或作用在环形刃口上。

发明内容

本发明的任务是，找到一种具有可变形的轴线对称的平面镜的设备用以补偿像差，利用该设备，沿平面镜的对称轴线的方向相对对称轴线偏心地错开地，可以进行能局部差异地且灵敏地将力输入在平面镜中。

该任务通过根据本发明的用于能变化地影响射线束的波前的设备来解决。

附图说明

下面参考实施例和附图详细地阐述本发明。其中：

图1a-1b：示出设备的原理图；

图2a-2c：示出膜片弹簧的不同的实施方案；

图3a-3b：示出类似冠状的调节元件的不同的实施方案；并且

图4a-4b：示出保持压板的不同的实施方案。

具体实施方式

图1a-1b中示出了根据本发明的设备的第一实施例，其具有主要的特征。与现有技术的这种设备相同地，它包含有平面镜1，平面镜有针对性地变形，以便因此影响入射的射线束的波前。平面镜1具有进行反射的前侧1.1、背侧1.2和围绕对称轴线A的周面1.3。该平面镜可以是圆形的、椭圆形的、正方形的或其他成形的平面镜1，其具有相对对称轴线A轴线对称的周面1.3。为简单起见，针对本发明的另外的描述应当讨论圆形的平面镜1。

该设备还包含有调整和保持装置10，其具有台座2、套管3、类似冠状的调节元件5、膜片弹簧8和至少三个弹性的保持压板6，保持压板分别具有所配属的滚珠7。

台座2与平面镜1在平面镜的周面1.3处固定连接。该连接可以是沿着周面1.3的闭合的连接，或者是多个单个离散的、尤其是材料锁合(stoffschlüssig)的连接。因此，平面镜1在其圆周处被固定地支承。平面镜1通过如下方式居中地通过是台座2的一部分的支柱2.1来支撑，即，使背侧1.2贴靠在支柱2.1的第一支柱端部2.1.1上。原则上，台座2可以是其中构造有支柱2.1的整体构件。然而，在制造技术上更好的是，台座2由其中固定地装配有支柱2.1的载体部件制成。

能够借助调整元件4沿着对称轴线A在台座2中线性地调节套管3。套管3在台座2之内的引导通过膜片弹簧8实现，该膜片弹簧同心地牢固包围住套管3。膜片弹簧8是分部段的，并且具有至少两个第一部段8.1和至少两个第二部段8.2，第一部段分别经由第一边缘区域8.1.1与台座2固定地连接，第二部段分别经由第二边缘区域8.2.1与类似冠状的调节元件5固定地连接。

下面将参考图2a-2c表明膜片弹簧8的有利的实施方案。

在图2a中示出了分部段的膜片弹簧8，其由相互扭转地布置的相同的条带状膜片的堆垛形成。条带状膜片的端部在此表示部段。该膜片弹簧8能够容易地匹配于不同的类似冠状的调节元件5的冠齿的不同数量和布置。

图2b和2c中所示的分部段的膜片弹簧8由具有四个或六个部段8.1、8.2的单个膜片形成。通过两组不同地成形的部段8.1、8.2，使得膜片弹簧8关于与冠齿或台座2的连接地根据部段8.1、8.2的面积形状和面积大小而定地具有不同的抗扭刚性。有利地，具有较大的抗扭刚度的各面积较大的部段与冠齿连接，而面积较小的部段与台座2连接。

膜片弹簧8是针对套管3的弹簧引导部，经由该弹簧引导部使套管3在台座2内部沿着装配在台座2中的平面镜1的对称轴线A地在另外的滑动或膜片弹簧引导部的帮助下引导。同时，套管3的线性运动经由膜片弹簧8被传递到类似冠状的调节元件5上。类似冠状的调节元件5具有至少三个冠齿，它们经由冠环5.0彼此连接。有利地，类似冠状的调节元件5是整体的构件。冠齿要么是至少一个具有相对对称轴线A倾斜的贴靠面5.1.1的第一冠齿5.1和至少一个与对称轴线A平行的贴靠面5.2.1的第二冠齿5.2，要么它们全部是具有相对对称轴线A倾斜的贴靠面5.1.1的第一冠齿5.1。冠环5.0优选地在第一或第二贴靠面5.1.1、5.2.1的高度上或附近将冠齿相互连接。

在图1a中所示的剖面图中，示例性地示出了两个第一冠齿5.1，其倾斜的贴靠面5.1.1与平面镜1相对置地分别与对称轴线A夹成了相同的倾斜角α。

第一冠齿5.1的倾斜的贴靠面5.1.1原则上可以具有如下倾斜角α，该倾斜角具有相同或不同的角度数值。倾斜角α可以全部地布置在平面镜1的前侧1.1之前，或者全部地布置在背侧1.2之后，或者如针对图1a中的两个第一冠齿5.1所示地，其中一个倾斜角α布置在平面镜1的前侧1.1之前，而另一个倾斜角α布置在背侧1.2之后。由此，在设备的其他方面设计尺寸相同的情况下，在保持压板6与平面镜1的背侧1.2的连接位置处能够输入在数值和方向上不同的力，以便引起平面镜1的期望的变形。

有利地，对称地关于对称轴线A相对置地布置的冠齿的倾斜的贴靠面5.1.1与对称轴线A夹成了倾斜角α，并且全部地要么布置在平面镜1的前侧1.1之前，要么布置在背侧1.2之后，以此输入具有相同数值和相同方向的力。

示例性地，在图3a中示出了如下类似冠状的调节元件5，其具有一个第二冠齿5.2和两个第一冠齿5.1，以及具有在平面镜1的背侧1.2之后的倾斜角α，第二冠齿具有平行的贴靠面5.2.1，第一冠齿分别具有倾斜的贴靠面5.1.1。

在图3b中示出了如下类似冠状的调节元件5，其具有四个第一冠齿5.1。分别关于对称轴线A对称的、成对相对置的布置的第一冠齿5.1分别与对称轴线A夹成了具有相同的角度数值的倾斜角α，其中，第一对的第一冠齿5.1的倾斜的贴靠面5.1.1与对称轴线A在平面镜1的前侧1.1之前夹成了倾斜角α，而另一对的第一冠齿5.1与对称轴线A在平面镜1的背侧1.2之后夹成了倾斜角α。

类似冠状的调节元件5在台座2内部一方面经由膜片弹簧8引导，并且另一方面经由冠齿间接贴靠在弹性的保持压板6地引导，保持压板分别利用第一压板端部6.1固定地连接在平面镜1的背侧1.2上，并且利用第二压板端部6.2与台座2固定地连接。

为此，在平面镜1的背侧1.2上，在与保持压板6相对应的布置中存在有假想的连接位置，在其上有利地安置或构造有单个的装配小块。弹性的保持压板6分别具有纵向轴线6.0，其在保持压板6无张力的状态下平行于对称轴线A地延伸，并且分别间接地经由滚珠7与其中一个倾斜的贴靠面5.1.1或其中一个平行的贴靠面5.2.1接触。保持压板6无张力地或预紧地被装配。

如果全部的保持压板6都无张力地被装配，则力输入可以仅经由保持压板6的越来越增大的张力进而第一和第二压板端部6.1、6.2之间越来越缩短的垂直间距沿对称轴线A的方向进行，从而使所输入的力整体上沿一个方向起作用。力的不同的数值可以经由保持压板6的不同的设计尺寸来产生。

如果全部的保持压板6在预紧的情况下被装配，则力输入经由张力的提高或减小进而通过如下方式沿相反的方向进行，即，使保持压板6越来越去张力，从而使第一和第二压板端部6.1、6.2之间的垂直的间距沿对称轴线A的方向增大或张紧，如前所述。

在类似冠状的调节元件5被线性调节期间，冠齿的贴靠面5.1.1、5.2.1在滚珠7上滑动。在此，第二冠齿5.2利用平行的贴靠面5.2.1仅在其中一个保持压板6上引导，其中，该贴靠面仅在所配属的滚珠7上滚动，并且保持压板6仍保持在其张力状态下。而第一冠齿5.1利用倾斜的贴靠面5.1.1使滚珠7依赖于倾斜的贴靠面5.1.1相对于对称轴线A的倾斜角α地径向于保持压板6地移动，以此，改变保持压板6的张力状态。根据移动的方向而定地，被预紧的保持压板6越来越松弛或张紧，或者无张力的保持压板6越来越被张紧。

如果全部的倾斜的贴靠面5.1.1在相对平面镜1的一个侧上与对称轴线A分别夹成了具有相同的角度数值的倾斜角α，则保持压板6被一样地张紧或松弛，前提是它们具有相同的设计尺寸。分别经由其中一个保持压板6输入到平面镜1的背侧1.2中的力于是具有相同的数值和相同的方向。有利地，本身对称地相对置的第一冠齿5.1的倾斜的贴靠面5.1.1相对于对称轴线A具有相同的倾斜角α。

通过如下方式，经由分别所配属的保持压板6地沿相反的方向来输入力，即，类似冠状的调节元件5带有具有倾斜角α的倾斜的贴靠面5.1.1，其中至少一些倾斜角布置在平面镜1的前侧1.1之前，而其他的倾斜角布置在平面镜1的背侧1.2之后。在类似冠状的调节元件5进行线性运动时，滚珠7由此在其中一个第一冠齿5.1处径向地朝对称轴线A挤压，而在另外的第一冠齿5.1处径向地被挤压离开对称轴线A。因此，分别所配属的保持压板6的变形状态通过如下方式变化，即，其要么越来越张紧，要么越来越松弛。

为了使滚珠7分别保持在相对保持压板6是同一相对位置中，并且使滚珠仅沿径向方向保留平移式的自由度，滚珠7例如在相对台座2固定地布置的笼中或有利地分别支承在保持压板6本身中，例如支承在凹陷部中。保持压板6的优选的实施方案在图4a-4b中示出。

原则上，可以使用常见的片簧作为保持压板6，如例如图4a中所示，该片簧在其长度上具有恒定的呈矩形的横截面。然而，保持压板6也可以通过如下方式在长度上具有不同的横截面，即，它在其厚度或在其宽度上沿着其长度有所改变。

特别有利的是，使用如其在图4b中示出的保持压板6。该保持压板6通过切口6.5分成片簧框架6.3和框入的片簧舌6.4。于是，滚珠7位于片簧舌6.4上，并且有利地具有间隙地支承在片簧框架6.3中。有利地，片簧框架6.3和片簧舌6.4相对于纵向轴线6.0对称地实施。

保持压板6的第一压板端部6.1和第二压板端部6.2构造在片簧框架6.3上。片簧舌6.4与片簧框架6.3经由固定的舌端部6.4.1整体地连接，该固定的舌端部面向第一舌端部6.1，并且与第一舌端部6.1有间距地布置。相对置地，片簧舌6.4具有自由的舌端部6.4.2，其面向保持压板6的第二压板端部6.2。滚珠7在自由的舌端部6.4.2附近地贴靠在片簧舌6.4上。通过片簧舌6.4在板簧框架6.3内部的嵌套的实施方案作为针对保持压板6的该实施方案的特别优点得到的是，可以调节在经由滚珠7的被导入的调节行程或相应地导入的力与作用到平面镜1上的力之间的期望的比例关系，而不必为此匹配保持压板6的外部尺寸。在片簧框架中如下这样地增大通过对片簧舌6.4切割而形成的切口6.5，即，使滚珠7穿过片簧框架6.3地贴靠在片簧舌6.4上，并且在每个经由设备调整的张力状态下都如此。然而，与张力状态有关地，滚珠7在片簧框架6.3内部的间隙发生变化，从而滚珠7除了沿径向方向的平移式的自由度之外还会沿轴向方向进行有限的平移式运动，从而使力作用点在片簧舌6.4上的杠杆长度会发生改变。为了避免这一情况，滚珠7即使在保持压板的这种实施方案中也有利地支承在相对台座2固定地布置的笼中。

套管3的线性运动例如可以经由被旋拧到套管3中的调整元件4来实现，调整元件有利地间接作用在第二支柱端部2.1.2上，如图1a所示。通过将调整元件4向着与台座固定的第二支柱端部2.1.2拧紧，使得套管3被拉向调整元件4的头部并且反之亦然，以此使该套管在台座2内部被线性调节。

替选地，套管3可以利用一个或多个压电元件或升降磁体地直接以执行器的方式或经由另外的杠杆或牵引机构传动装置(绳索)进行线性移动。

附图标记列表

1 平面镜

1.1 前侧

1.2 背侧

1.3 周面

2 台座

2.1 支柱

2.1.1 第一支柱端部

2.1.2 第二支柱端部

3 套管

4 调整元件

5 类似冠状的调节元件

5.0 冠环

5.1 第一冠齿

5.1.1 倾斜的贴靠面

5.2 第二冠齿

5.2.1 平行的贴靠面

6 保持压板

6.0 纵向轴线

6.1 第一压板端部

6.2 第二压板端部

6.3 片簧框架

6.4 片簧舌

6.4.1 固定的舌端部

6.4.2 自由的舌端部

6.5 切口

7 滚珠

8 膜片弹簧

8.1 第一部段

8.1.1 第一边缘区域

8.2 第二部段

8.2.1 第二边缘区域

10 调整和保持装置

A 对称轴线

α 倾斜角

Claims (8)

1.一种用于能变化地影响射线束的波前的设备，所述设备具有可变形的轴线对称的平面镜(1)以及调整和保持装置(10)，所述平面镜具有进行反射的前侧(1.1)、背侧(1.2)和围绕对称轴线(A)的周面(1.3)，其特征在于，

所述调整和保持装置(10)具有台座(2)，所述平面镜(1)在所述周面(1.3)处与所述台座固定地连接，并且属于所述台座(2)地存在有支柱(2.1)，所述支柱利用第一支柱端部(2.1.1)居中地贴靠在所述平面镜(1)的背侧(1.2)上，

存在有套管(3)，能够借助调整元件(4)沿着所述对称轴线(A)在所述台座(2)中线性调节所述套管，

所述调整和保持装置(10)还具有沿着所述对称轴线(A)在所述台座(2)中引导的类似冠状的调节元件(5)，所述类似冠状的调节元件具有至少三个冠齿和将这些冠齿连接起来的冠环(5.0)，其中，所述冠齿要么是至少一个具有相对对称轴线(A)倾斜的贴靠面(5.1.1)的第一冠齿(5.1)和至少一个具有相对对称轴线(A)平行的贴靠面(5.2.1)的第二冠齿(5.2)，要么所有冠齿都是分别具有相对对称轴线(A)倾斜的贴靠面(5.1.1)的第一冠齿(5.1)，

存在有至少三个弹性的保持压板(6)，所述保持压板分别具有第一压板端部(6.1)和第二压板端部(6.2)，所述第一压板端部与所述平面镜(1)的背侧(1.2)固定地连接，所述第二压板端部与所述台座(2)固定地连接，其中，所述保持压板(6)分别具有纵向轴线(6.0)，所述纵向轴线平行于对称轴线(A)地延伸，并且所述至少三个弹性的保持压板(6)分别经由滚珠(7)间接地分别与其中一个倾斜的贴靠面(5.1.1)接触或与其中一个平行的贴靠面(5.2.1)接触，并且

所述套管(3)被分部段的膜片弹簧(8)固定地包围住，所述膜片弹簧具有至少两个第一部段(8.1)和至少两个第二部段(8.2)，所述第一部段分别经由第一边缘区域(8.1.1)与台座(2)固定地连接，所述第二部段分别经由第二边缘区域(8.2.1)与类似冠状的调节元件(5)固定地连接。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一冠齿(5.1)的倾斜的贴靠面(5.1.1)全部地要么在所述平面镜(1)的前侧(1.1)之前，要么在所述平面镜(1)的背侧(1.2)之后地与对称轴线(A)夹成具有相同的或不同的角度数值的倾斜角(α)。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一冠齿(5.1)的其中一些倾斜的贴靠面(5.1.1)与所述对称轴线(A)在平面镜(1)的前侧(1.1)之前夹成了具有相同的或不同的角度数值的倾斜角(α)，而所述第一冠齿(5.1)的另外的倾斜的贴靠面(5.1.1)与所述对称轴线(A)在平面镜(1)的背侧(1.2)之后夹成了具有相同的或不同的角度数值的倾斜角(α)。

4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，其中至少两个第一冠齿(5.1)关于所述对称轴线(A)对称且相对置地布置，并且倾斜角(α)具有相等的角度数值。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述滚珠(7)分别支承在其中一个保持压板(6)中。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述滚珠(7)分别支承在其中一个保持压板(6)中的凹陷部中。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述保持压板(6)分别通过切口(6.5)被分成片簧框架(6.3)和框架中的片簧舌(6.4)，其中，所述片簧舌(6.4)与片簧框架(6.3)经由固定的舌端部(6.4.1)整体连接，并且所述滚珠(7)贴靠在所述片簧舌(6.4)上。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述滚珠(7)支承在所述片簧框架(6.3)中。

Images