CN113711099B - 用于对准光学元件的致动器装置和方法、光学组装件和投射曝光设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于对准投射曝光设备(100、200、400)的光学元件(2)的致动器装置(3)，致动器装置(3)包括轴(9)，轴(9)的第一端部分(9.1)通过接合件(10)在载体结构(5)的基点(11)可偏转地悬置且其第二端部分(9.2)固定到光学元件(2)。提供至少一个致动器单元(7)，其具有固定到轴(9)的平移器(12)和出于达到向轴(9)施加偏转力(FA)的目的而机械连接到载体结构(5)的定子(13)以便使轴(9)从中间位置(M)径向偏转。另外，提供补偿装置(16)，其配置成独立于偏转力(FA)向轴(9)施加补偿力(FK)，补偿力(Fk)取决于轴(9)从中间位置(M)的偏转而增加，补偿力抵消由光学元件(2)的重量(FG)引起的、在中间位置(M)的方向上作用在轴(9)上的恢复力(FR)。
Description
本申请要求德国专利申请DE 10 2019 202 868.3的优先权，其内容通过引用全部并入本文中。
本发明涉及用于对准投射曝光设备的光学元件的致动器装置。
本发明还涉及投射曝光设备的光学组装件，并涉及用于半导体光刻的投射曝光设备，其具有带辐射源和光学单元的照明系统。
本发明还涉及用于对准投射曝光设备的光学元件的方法。
由于半导体电路小型化的推进，对投射曝光设备的分辨率和准确度的需求也等同地越来越高。在那里使用的光学元件也必须满足对应的高需求，这尤其影响投射曝光设备内的束路径。
在用于半导体光刻的投射曝光设备中，通常使用大量致动器，例如动圈致动器(“音圈电机”)来机械地调整或对准投射曝光设备的照明系统中的光学元件。
WO 2005/026801 A2公开通过形式为洛伦兹致动器的致动单元使用可驱动的运动轴线以若干自由度来调整或对准用于EUV(“极紫外”)投射曝光设备的光学元件，诸如反射镜。为此可以使用动圈致动器，形式为磁体的可线性移动致动单元(平移器)能够通过与线圈的电磁相互作用而移动，线圈静态地安装在定子上并且围绕平移器。平移器连接到执行的移动被传递到的光学元件。
实际上，动圈致动器通常设计为DC电流线性电动机。基本结构提供了平移器(线性电机的致动元件)，该平移器实质上由永磁体构成或者其上紧固至少一个永磁体并且至少部分地被设计为定子的线圈包围。因此，线圈不是可移动地安装的，这是有利的，因为可移动线圈由于用于给线圈通电的必要构件而需要复杂的结构。此外，通常需要将线圈处发生的任何热损失耗散到周围的组装件中。
在此特别遇到的问题是，由于安装空间的限制和通常相当有困难的热量的热耗散，由动圈致动器可以施加到光学元件的最大偏转力受到限制。此外，出于动态原因，通常动圈致动器的最大行程受到限制，因为通常需要快速控制对准，例如补偿振动。
当使用具有一定刚性的接合件来偏转光学元件时，已知的致动器装置会出现另一个问题，致动器必须首先克服该问题。此外，在光学元件的悬置布置的情况下，偏转可以由于重力而返回到中性中间位置。因此，即使仅旨在静态保持光学元件的对准，致动器通常也要一方面必须抵抗接合件刚度，另一方面抵抗由重力引起的恢复力，这导致能量恒定地流入致动器，因此致动器产生不期望的热量。此外，致动器可以施加的偏转力必须设计得足够大，这会恶化致动器的动态，如上所述。
本发明基于创建用于对准投射曝光设备的光学元件的致动器装置的目的，该致动器装置特别地具有高效率以及得到改善的动态。
本发明还基于的目的在于，提供投射曝光设备的光学组装件和提供投射曝光设备，该投射曝光设备的光学元件可以有效地且以改进的动态对准或调整。
本发明还基于的目的在于，提供用于对准投射曝光设备的光学元件的方法，该方法确保在光学元件的对准中的高效率和改进的动态。
该目的通过下文列出的特征的致动器装置来实现。该目的通过下文所述的特征的光学组装件以及通过下文所述的特征的投射曝光设备来实现。此外，该目的通过下文所述的特征在用于对准光学元件的方法的上下文中实现。
下文还关注本发明的有利实施例和变型。
根据本发明的用于对准投射曝光设备的光学元件的致动器装置具有轴，其第一端部分通过接合件从支撑结构的基点可偏转地悬置，并且其第二端部固定在光学元件上。
光学元件特别地可以是投射曝光设备的透镜或反射镜。然而，本发明不限于此。通过根据本发明的解决方案，原则上可以对准投射曝光设备的任何光学元件。
术语“悬置”意味着第二端部分以及因此光学元件比轴的第一端部分更靠近引力源的中心，特别是地球的中心。因此，光学元件的重量实质上作用在从轴的第一端部分到轴的第二端部分的方向上。
轴可以以其上端例如以钟摆的方式从支撑结构悬置，光学元件固定在轴的下端上。
轴是实质上细长的部件。
根据本发明的致动器装置还具有至少一个致动器单元，其具有固定在轴上的平移器和机械连接到支撑结构的定子。致动器装置被设计成向轴施加偏转力，以便使轴从中间位置径向偏转。
当轴处于中间位置时，轴的纵向轴线优选地沿着光学元件的重量矢量延伸。
根据本发明，致动器装置具有补偿装置，该补偿装置被设置成与偏转力无关地向轴施加补偿力，该补偿力根据轴从中间位置的偏转而增加并且抵消由于光学元件的重量引起的在中间位置的方向上作用在轴上的恢复力。
根据本发明，可以将负刚度引入到系统中。负刚度意味着补偿力的可变方向，该补偿力随着轴从中间位置的偏转而增加。
根据本发明，可以减少由用于对准光学元件或用于偏转轴的至少一个致动器单元施加的总力或偏转力，因此需要更少的电能。这也减少了由至少一个致动器单元的热量输出。
此外，如果所需的最大偏转力减小，则至少一个致动器单元可以做得更紧凑。
最后，根据本发明，还可以整体改进致动器装置的动态，同时具有大的最大偏转范围。
为了当通过至少一个致动器单元偏转轴时产生至少近似线性的偏转力/位移特性，优选地设置补偿装置。
在本发明的发展例中，可以规定致动器装置具有重量补偿装置，轴被设计为重量补偿装置的平移器或连接到重量补偿装置的平移器，并且重量补偿装置设置为以至少部分地补偿光学元件的重量。
重量补偿装置优选地设计用于光学元件的无重量或实质上无重量的安装。当沿着重量补偿装置的平移器或轴的光学元件的重量向下定向时，即向引力源的中心，特别是地球的中心，重量补偿力被定向在与重量相反的方向上。
总体上，重量补偿装置具有包括至少一个永磁体的磁性装置。特别地，磁性重量补偿装置在现有技术中是众所周知的，因此在此不讨论细节。
通过使用重量补偿装置，可以可选地进一步减小作用在轴上的恢复力，因为至少部分地补偿了光学元件的重量。因此，通过使用重量补偿装置可以进一步改善致动器装置的动态和效率。
因为光学元件的重量主要由重量补偿装置吸收，所以至少一个致动器单元可以做得小而紧凑。
在本发明的发展例中，还可以规定接合件被设计为挠曲件，通过该接合件，第一端部分自支撑结构的基点可偏转地悬置。
特别地，可以提供允许轴沿着第一轴线、特别是以钟摆的方式枢转运动的接合件。根据本发明，挠曲件的使用可以特别适合于此。挠曲件允许通过对应接合件部件的弯曲进行相对移动。因此，接合件的刚度对应于所用材料的弯曲刚度。
然而，原则上可以提供任何接合件，即也可以是动力副意义上的接合件，优选地双接合件。
在本发明的发展例中，可以规定致动器装置具有两个致动器单元，这两个致动器单元通过它们相应的平移器固定在轴的相对侧上。根据该发展例，“至少一个致动器单元”因此对应于两个致动器单元。
两个致动器单元可以特别地通过它们相应的平移器固定在轴上，使得轴的偏转可以由致动器单元中的一个通过其平移器在轴上施加推动线性移动而引起，而另一个致动器单元通过其平移器在轴上施加拉动移动。因此可以在致动器单元之间划分所需的偏转力，这在致动器装置中的动力和热量分布方面可以是有利的。
致动器单元的相对或至少实质上相对的布置可能是特别有利的。
尽管优选地使用两个致动器单元，但原则上还可以仅提供一个致动器单元用于使轴偏转。此外，也可以提供多于两个致动器单元来使轴偏转，例如三个致动器单元、四个致动器单元或甚至更多致动器单元。
至少一个致动器单元原则上可以以其平移器沿任何角度固定在轴上。例如，至少一个致动器单元可定向成使得当轴处于中间位置时平移器垂直于轴的纵向轴线定向。然而，优选地，当轴处于中间位置时，平移器与轴的纵向轴线成一角度对准。例如，至少一个致动器单元的平移器对于轴的纵向轴线的取向角度可以在10°与80°之间，优选地在20°与70°之间，特别优选地在30°与60°之间并且最特别优选地实质上为45°，当轴在其中间位置时。
至少一个致动器单元的平移器可以通过铰接连接，例如挠曲连接固定在轴上。
至少一个致动器单元可以通过附接到轴的紧固元件固定在轴上。当使用多个致动器单元时，它们可以固定在共同的紧固元件上。
在本发明的一种发展例中可以规定，具有其平移器的至少一个致动器单元固定在轴的第二端部分的区域中。
原则上，如果至少一个致动器单元尽可能靠近光学元件在轴的第二端部分上的紧固点来固定，以便利用尽可能大的杠杆臂，则可以是有利的。然而，取决于安装空间，可以设想的是，不将至少一个致动器单元的平移器直接固定在光学元件的紧固点处，而是稍微进一步沿着轴的纵向轴线固定在第一端部分的方向上。至少一个致动器单元的平移器优选地布置在轴的下三分之一处(关于轴的悬挂布置，任何“向下”方向的指示是指固定光学元件的、轴面向地球的中心的一侧)。
在本发明的一个实施例中可以规定，至少一个致动器单元被设计为洛伦兹致动器，优选地被设计为动圈致动器。
在本发明的发展例中，可以规定，补偿装置具有磁体布置，以便生成补偿力。
补偿装置的特别简单的构造通过磁体布置是可能的。
当轴处于其中间位置时，磁体布置优选地相对于致动器装置或至少相对于轴轴向对称地布置。
磁体布置可以具有至少一个永磁体，该永磁体与至少一个磁主体相互作用，使得根据轴从中间位置的偏转向轴施加补偿力。例如，对应地与轴的至少一个磁主体相互作用——或反之亦然——的多个永磁体可以围绕轴径向布置。磁主体同样可以是永磁体，但也可以是任何期望的铁磁材料，特别是软磁材料，永磁体在其上具有磁吸引效应。
在一种发展例中可以规定，磁体布置具有围绕轴延伸的至少一个环形磁体。优选地提供至少一个径向磁化的环形磁体。
也可以提供多个环形磁体，它们例如沿着轴的纵向轴线在彼此之间分布地布置。
轴优选地由铁磁材料、特别地由软磁材料制成，至少一个环形磁体能够在其上产生磁吸引效应。例如，轴可以由铁制成。
围绕轴延伸的至少一个环形磁体也可以与至少一个永磁体、特别地至少一个固定在轴上的内环形磁体相互作用，以便生成磁补偿力。
优选地，提供恰好一个环形磁体，其与软磁设计的轴磁性地相互作用。
当轴在任何方向上偏转时，磁体布置(特别地至少一个环形磁体)可以用于在轴上生成补偿力，该力在偏转方向上增加，并且同时在相对方向上减弱，从而轴离其中性中间位置越远，补偿力越大。
至少一个环形磁体原则上可以在沿轴的纵向轴线的任何点定位在致动器装置中。通过选择位置，可以预先设定根据轴的偏转而出现的轴上的补偿力。还可以规定，至少一个磁环沿着轴的纵向轴线可调整地布置，例如以便随后校准致动器装置或补偿装置。至少一个环形磁体优选地布置在轴的中间三分之一处。
在发展例中，还可以规定，磁体布置被设计和/或定位成使得轴在其从中间位置偏转至最大值的位置处不接触磁体布置。
例如软磁轴与磁体布置的永磁体的接触可以导致轴在磁体布置上的强保持力。如果适用的话，应避免这种情况，以便当致动器单元停用或没有偏转力时轴自动地移回到中间位置中。例如，环形磁体可具有足够大的内径，以便为轴的偏转留有足够的余地。
在本发明的发展例中，还可以规定，补偿装置具有弹簧布置，以便生成补偿力。
弹簧布置还可以是用于设计补偿装置的技术上有利的可能性。通过弹簧布置，补偿装置可以特别有利地纯机械地设计。以这种方式，不会产生可能导致与投射曝光设备的其他致动器装置或其他装置的不利串扰的磁场或电磁场。
弹簧布置的功能原理原则上可以对应于自行车支架的弹簧布置的功能原理。
弹簧布置优选地围绕轴径向布置。还可以规定，弹簧布置布置在轴内。
还可以设想将磁体布置和弹簧布置组合在共同补偿装置内以共同产生补偿力。
在发展例中，可以规定，弹簧布置具有至少一个拉伸弹簧，拉伸弹簧用第一端固定在支撑结构上并且用第二端固定在轴上，并且当轴在中间位置时拉伸弹簧被拉长超过其松弛长度。
拉伸弹簧因此优选被预拉伸。
拉伸弹簧优选地在接合件或在轴的第一端部分与基点之间的轴的枢转点之上延伸。
拉伸弹簧的第二端的紧固点可以沿着轴的纵向轴线固定，用于校准或设定补偿力。拉伸弹簧的第二端的紧固点优选地定位于沿轴的纵向轴线的中间三分之一处。
当轴偏离其中间位置时，由于拉伸弹簧的第一端的紧固点在轴的枢轴点之外，拉伸弹簧的长度可以随着轴从中间位置的偏转增加而减小。因为在拉伸情况下的拉伸弹簧具有缩短其长度并因此承担其松弛状态的趋势，因此一旦轴通过至少一个致动器单元从其中间位置偏转，弹簧力最终会产生根据本发明的补偿力。
在本发明的发展例中，还可以规定，弹簧布置具有至少一个压缩弹簧，优选两个压缩弹簧，该至少一个压缩弹簧用第一端固定在支撑结构上并且用第二端固定在轴上，当轴在中间位置时，压缩弹簧相对于其松弛长度被压缩。
因此，一旦轴从其中间位置偏转，轴从其中间位置的偏转就可以由膨胀并因此由压缩弹簧的弹簧力来支撑。
例如，两个、三个、四个或更多个压缩弹簧可以均匀地布置在轴周围，并且用它们的第一端固定在轴上并用它们的第二端固定在支撑结构上。
因此可以提供拉伸应力和/或压缩应力以特别是在轴从其中间位置的偏转力的方向上生成补偿力，其根据偏转而增加。
弹簧布置可以具有递进、线性或递减的力-位移曲线。
具有递进或递减的力-位移曲线的弹簧布置可以用于当轴偏转时补偿非线性力-位移曲线，并且优选地使力-位移曲线线性化。
在本发明的发展例中，可以规定，补偿装置被设置成通过补偿力对作用在轴上的恢复力进行部分或完全地补偿或过度补偿。
本发明还涉及投射曝光设备的光学组装件，其包括根据前述和以下陈述的三个致动器装置，这些致动器装置被设计并且彼此对准以便倾斜公共光学元件，优选地反射镜。
当在投射曝光设备(例如在EUV光刻光学系统中)的光学组装件中致动光学元件(特别是反射镜)时，必须同时以高定位准确度来移动甚至更大的光学元件。为此所需的力通常难以由所使用的致动器单元(特别是动圈致动器)提供。因为由补偿装置生成补偿力，根据本发明的光学组装件可以避免这个问题。
根据本发明，可以引入负刚度以便减少要施加以偏转光学元件的总力。
本发明可以特别有利地在EUV投射曝光设备或用于对准反射镜的EUV投射光学单元的情况下被使用。
本发明还涉及用于具有带辐射源和光学单元的照明系统的半导体光刻的投射曝光设备，该光学单元具有至少一个待对准的光学元件，待对准的光学元件能够根据前述和以下陈述用至少一个致动器装置来对准、安装、调整、操纵和/或变形。
本发明原则上适用于大量应用，例如适用于校正投射曝光设备的成像误差。
本发明特别适用于微光刻DUV(“深紫外”)投射曝光设备，并且最特别地适用于微光刻EUV投射曝光设备。
本发明的可能用途还涉及浸没式光刻。
最后，本发明还涉及用于对准投射曝光设备的光学元件的方法，根据该方法，至少一个致动器单元通过平移器向轴施加偏转力，该轴的第一端部分通过接合件从支撑结构的基点可偏转地悬置且其第二端部分固定在光学元件上以便使轴从中间位置径向偏转。规定使用补偿装置，该装置独立于偏转力向轴施加补偿力，该补偿力抵消由光学元件的重量引起的在中间位置的方向上作用在轴上的恢复力并且根据轴从中间位置的偏转而增加。
致动器装置可以用于以有利于由被动力偏转的一个或多个负刚度在微光刻投射曝光设备中安装和/或定位光学元件，特别是反射镜，使得总体上轴从中间位置的侧向偏转需要的努力更少。
本发明还特别有利地适用于使用挠曲件，因为特别是这样的接合件原则上具有返回其中性位置的趋势，因此还可以进一步增加除了由光学元件的重量引起的恢复力以外的恢复力。
已经结合根据本发明的致动器装置描述的特征当然也可以有利地针对以下实现：根据本发明的光学组装件、根据本发明的投射曝光设备和根据本发明的方法，并且反之亦然。此外，关于根据本发明的致动器装置已经提到的优点也可以理解为与根据本发明的光学组装件、根据本发明的投射曝光设备和根据本发明的方法有关，并且反之亦然。
此外，参考的事实在于，诸如“包括”、“具有”或“带有”的术语不排除其他特征或步骤。此外，指示单个步骤或特征的诸如“一”或“该”的术语不排除多个特征或步骤，并且反之亦然。
在下文参考附图更详细地解释本发明的示例性实施例。
附图在各个情况下示出了优选的示例性实施例，其中本发明的各个特征彼此组合说明。示例性实施例的特征还能够独立于相同示例性实施例的其他特征来实现，并且因此可以由领域技术人员容易地与其他示例性实施例的特征一起组合以形成其他有利组合和子组合。
在附图中，功能相同的元件设置有相同的附图标记。
示意性地：
图1示出了EUV投射曝光设备；
图2示出了DUV投射曝光设备；
图3示出了用于浸没式光刻的投射曝光设备；
图4以透视图示出了投射曝光设备的光学组装件，其包括三个致动器装置和待对准的光学元件。
图5以透视图示出了用于以两个致动器单元将投射曝光设备的光学元件对准的致动器装置；
图6示出了图5的致动器装置的基本表示，其具有被设计为磁体布置的补偿装置以及位于中间位置的轴；
图7示出了图6的致动器装置，其具有以示例方式偏转的轴；
图8示出了致动器装置的其他示例性实施例，其具有被设计为弹簧布置的补偿装置，提供拉伸弹簧以便生成补偿力；以及
图9示出了致动器装置的其他示例性实施例，其具有被设计为弹簧布置的补偿装置，提供两个压缩弹簧以便生成补偿力。
图1作为示例示出了本发明可以找到应用的半导体光刻的EUV投射曝光设备400的基本设置。除了辐射源402以外，投射曝光设备400的照明系统401还包括照明在物平面405中的物场404的光学单元403。在物场404中布置的掩模母版406被照明，所述掩模母版由示意性示出的掩模母版保持件407来保持。仅示意性图示的投射光学单元408用于将物场404成像到像平面410中的像场409。将掩模母版406上的结构成像在像平面410中的像场409的区域中所布置的晶片411的感光层上，所述晶片由同样部分地图示的晶片保持件412来保持。辐射源402可以发射特别地范围在5纳米和30纳米之间的EUV辐射413。光学上不同地实施的和机械上可调整的光学元件415、416、418、419、420用于控制EUV辐射413的辐射路径。在图1所图示的EUV投射曝光设备400的情况下，光学元件被实施为在适当的实施例中的可调整的反射镜，其在下文中仅作为示例提及。
通过辐射源402生成的EUV辐射413通过集成在辐射源402中的集光器来对准，使得在EUV辐射413照射在场分面反射镜415上之前，EUV辐射通行穿过中间焦平面414的区域中的中间焦点。在场分面反射镜415的下游，EUV辐射413由光瞳分面反射镜416反射。借助于光瞳分面反射镜416和具有反射镜418、419、420的光学组装件417，将场分面反射镜415的场分面成像到物场404中。
图2图示了示例性DUV投射曝光设备100。投射曝光设备100包括照明系统103，已知为接收和恰好定位掩模母版105(由其确定晶片102上的随后结构)的掩模母版台104的装置，用于保持、移动和恰好定位晶片102的晶片保持件106，以及具体为具有多个光学元件108的投射镜头107的成像装置，该光学元件108在投射镜头107的镜头外壳140中通过安装件109来保持。
光学元件108可以被实施为单独的折射、衍射和/或反射光学元件108，诸如透镜元件、反射镜、棱镜、终止板等。
投射曝光设备100的基本功能原理提供将引入到掩模母版105中的结构成像到晶片102上。
照明系统103以电磁辐射的形式提供投射光束111，需要其以用于将掩模母版105成像在晶片102上。激光、等离子体源等可以用作该辐射的源。辐射通过光学元件在照明系统103中被成形，使得投射光束111当其入射在掩模母版105上时具有关于直径、偏振、波前的形状的期望的性质。
通过投射光束111生成掩模母版105的像，并且该像从投射镜头107以适当的缩小形式转印到晶片102上。在这种情况下，掩模母版105和晶片102可以同步地移动，使得在所谓的扫描处理期间实际上连续地将掩模母版105的区域成像到晶片102的对应区域上。
图3作为示例图示了在作为用于浸没式光刻的DUV投射曝光设备的实施例中的第三投射曝光设备200。对于属于这样的投射曝光设备200的其他背景，参考WO 2005/069055A2，例如，其内容通过引用并入以下描述中。因此，在此处将不详细讨论确切的功能。
在与根据图2的DUV投射曝光设备100的方式可比较的方式下，掩模母版台104是可识别的，由此确定晶片保持件106或晶片台上布置的晶片102上的随后结构。出于该目的，图3中的投射曝光设备200同样地具有多个光学元件，特别是透镜元件108和反射镜201。
本发明的使用不限于在具有所描述的结构的投射曝光设备100、200、400中使用，并且原则上可以用于任何投射曝光设备。
原则上，根据本发明的致动器装置3和根据本发明的光学组装件1和方法原则上适合于对准任何投射曝光设备的任何光学元件，特别地适合于其中旨在于以相对较大的设定范围和相对较高的定位准确度和可能高的动态对准或设定光学元件的应用。
本发明和以下的示例性实施例还应该被认为不限于具体设计。以下附图仅作为示例其高度示意性地示出本发明。
图4示出了用于对准光学元件2的投射曝光设备100、200、400的光学组装件1。图4中所示的结构特别适合于使用根据本发明的致动器装置3或根据本发明的多个致动器装置3(在该情况下为三个致动器装置3)来对准公共光学元件2。已经发现，特别适合借助于三个致动器装置3来安装和对准光学元件2。然而，本发明不限于具体数目的致动器装置3。
在根据图4的结构中，设想的是通过三个致动器装置3倾斜光学元件2以便影响投射曝光设备100、200、400的光束路径。
对于用于对准光学元件2的基本结构的其他配置，参考WO 2005/026801A2，这还可以在本发明的范围内实现。
图4中所示的光学元件2可以特别是图1、2和3中所示的光学元件415、416、418、419、420、108、201中的一个，或光学元件415、416、418、419、420、108、201的一部分。根据本发明的解决方案特别地适合于对准被设计为反射镜的光学元件2。
致动器装置3通过相应紧固点4连接到光学元件2。
如图4中原则上所示，光学元件2可以通过紧固点4借助于致动器装置3在坐标系X、Y、Z的所有轴向方向上对准或设定。
图4还示出了连接到仅以原理示出的壳体部分6的支撑结构5。
图5中，作为示例示出了单个致动器装置3。
图5所示的用于对准光学元件2的致动器装置3具有两个致动器单元7，它们通过紧固点4固定在待对准的光学元件2上。
图5至图9中，为了图示简单，未示出光学元件2。
原则上，致动器单元7可以具有任何期望的结构。特别地，可以使用可由磁力控制的致动器单元7。特别地，可以提供洛伦兹致动器，并且特别优选地提供动圈致动器。
原则上，致动器装置3可以具有任意数量的致动器单元7，特别是仅一个致动器单元7、三个致动器单元7或更多个致动器单元7。优选地，根据图5至图9中所示的关于彼此相对对准来提供两个致动器单元7。
从图5可以看出，两个致动器单元7设计和设置为使得它们允许二维移动，该二维移动可以通过紧固点4传递到光学元件2。为此，可以提供对应铰接的连接件，该连接件在示例性实施例中被设计为紧固点4的一部分并且不再具体示出。图5中所示的致动器装置3可选地具有重量补偿装置8。
图6和图7以示意性的部分剖面表示示出了根据本发明的用于对准投射曝光设备100、200、400的光学元件2的致动器装置3的示例性实施例。
致动器装置3具有轴9，其第一端部分9.1通过接合件10从支撑结构5的基点11可偏转地悬置。轴9的第二端部分9.2固定在光学元件2上。仅作为示例指示紧固点4，其可以特别是图5中所示的铰接紧固点4。
轴9的第一端部分9.1通过其可偏转地悬置在支撑结构5上的接合件10可以被设计为挠曲件。
如上所指示，致动器装置3可以可选地具有重量补偿装置8，其在图6至图9中仅表示为黑框。在该情况中，轴9可以被设计为重量补偿装置8的平移器或者连接到重量补偿装置8的平移器，并且重量补偿装置8被设置成至少部分地补偿光学元件2的重量FG。重量补偿装置8在现有技术中是已知的，特别是与投射曝光设备100、200、400一起使用，这就是为什么在此不再对它们进行更具体的描述。
致动器装置3具有至少一个致动器单元7，其具有固定在轴9上的平移器12以及为了向轴9施加偏转力FA而机械地连接到支撑结构5的定子13，以使轴9从中间位置M径向偏转。图6中示出了在未偏转的中间位置M的轴9，然而图7示出了轴9的偏转位置。
如示例性实施例中所示，优选地提供两个致动器单元7。两个致动器单元7特别优选地定位于轴9的相对侧上并且对应地用它们的平移器12固定在轴上。
可以规定，至少一个致动器单元7与轴9成一角度取向，如示例性实施例中所示。优选地提供与轴9成约45°的对准。
两个致动器单元7以其平移器12通过铰接连接件14固定在轴9的公共紧固元件15上。
致动器单元7固定在轴9的下三分之一处。原则上可以规定，至少一个致动器单元7以平移器12固定在轴9的第二端部分9.2的区域中，即尽可能靠近光学元件2的紧固点4，以最大可能地利用杠杆臂。
根据现有技术的光学元件2的对准问题在于，光学元件2的重量FG在轴9从其中间位置M偏转时会在中间位置M的方向上在轴9上产生恢复力FR，该恢复力在至少一个致动器单元7上施加附加载荷。根据本发明，为了解决这个问题，提供补偿装置16，其设置成独立于至少一个致动器单元7的偏转力FA向轴9施加补偿力FK，该补偿力根据轴9从中间位置M的偏转而增加并且抵消恢复力FR。补偿装置16可以设置为通过补偿力FK例如部分或完全地补偿或甚至过度补偿作用在轴9上的恢复力FR。
图6和图7所示的示例性实施例中，补偿装置16具有磁体布置以生成偿力FK。
磁体布置可以具有至少一个围绕轴9延伸的环形磁体17或其他永磁体及可能受磁影响的部件。如示例性实施例中所示，优选地提供围绕轴9延伸的环形磁体17。环形磁体17优选地具有径向磁化(在图6和图7中由对应的箭头示出)。磁化的取向(N/S或S/N)通常无关紧要。
轴9优选地由软磁材料制成，环形磁体17在该轴上具有磁吸引效应。当轴9从其中间位置M偏转时，当轴9接近环形磁体17的内壁时，环形磁体17对轴9的磁吸引力因此增加。因此，随着从中间位置M的偏转而增加的恢复力FR可以被至少部分地、优选地完全地补偿。
可以规定，磁体布置被设计和/或定位成使得轴9在其从中间位置M偏转至最大值的位置不接触磁体布置。因此，根据图6和图7的环形磁体17可以具有足够大的内径并且可以沿着轴9的纵向轴线布置在合适的高度位置。
环形磁体17可以优选地布置在轴9的中间三分之一处。环形磁体17还可以被设计成高度可调的，以便对应地校准磁性生成的补偿力FK。
图8和图9示出了致动器装置3的其他实施例，其中补偿装置16具有弹簧布置以生成补偿力。在这种情况下，其他特征对应于已经结合图6和图7描述的特征。
根据图8中的示例性实施例的弹簧布置具有拉伸弹簧18(原则上还可以提供多个拉伸弹簧)，拉伸弹簧18用第一端固定在支撑结构5上并且用第二端固定在轴9上。在这种情况下，拉伸弹簧18在接合件10之上延伸并且在轴9的中间位置M预拉伸。
如果然后轴9从其中间位置M开始偏转，则拉伸弹簧18可以减小其延伸长度。由于它趋向于这种状态，当轴9从中间位置M偏转时，它最终会生成对应的补偿力FK。
拉伸弹簧18可以相对于轴9径向地对准，特别是在轴9内延伸或围绕轴9布置。
根据图9的示例性实施例的弹簧布置具有两个压缩弹簧19，压缩弹簧19以相应的第一端固定在支撑结构5上并且以相应的第二端固定在轴9上的公共紧固点上。两个压缩弹簧19被预拉伸并且在支撑结构5上的第一端的紧固点与轴9上的第二端的公共紧固点之间形成三角形。
图9示出了具有定位于中间位置M的轴9的致动器装置3。一旦轴9从其中性中间位置M在任何方向上偏转，该移动就由弹簧力支撑，因为压缩弹簧19沿中心轴线M向上在轴向方向上启动共同弹簧力，并且因此将扭矩引入轴中。因此，可以根据本发明生成补偿力Fk。
由于在图8和图9所示的实施例中纯机械地生成了补偿力Fk，因此不会出现附加的磁场或电磁干扰场。
Claims (18)
1.一种用于对准投射曝光设备(100、200、400)的光学元件(2)的致动器装置(3)，所述致动器装置(3)具有轴(9)和至少一个致动器单元(7)，所述轴(9)的第一端部分(9.1)通过接合件(10)从支撑结构(5)的基点(11)可偏转地悬置且其第二端部分(9.2)固定在所述光学元件(2)上，并且所述至少一个致动器单元(7)具有固定在所述轴(9)上的平移器(12)和机械连接到所述支撑结构(5)的定子(13)以便向所述轴(9)施加偏转力(FA)，以便使所述轴(9)从中间位置(M)径向偏转，其特征在于，提供补偿装置(16)，其设置成独立于所述偏转力(FA)向所述轴(9)施加补偿力(FK)，所述补偿力(FK)根据所述轴(9)从所述中间位置(M)的偏转而增加并且抵消由所述光学元件(2)的重量(FG)引起的、在所述中间位置(M)的方向上作用在所述轴(9)上的恢复力(FR)。
2.根据权利要求1所述的致动器装置(3)，其特征在于，提供重量补偿装置(8)，所述轴(9)被设计为所述重量补偿装置(8)的平移器或者连接到所述重量补偿装置(8)的平移器，并且所述重量补偿装置(8)被设置成至少部分地补偿所述光学元件(2)的重量(FG)。
3.根据权利要求1或2所述的致动器装置(3)，其特征在于，所述接合件被设计为挠曲件，通过所述接合件，所述第一端部分(9.1)从所述支撑结构(5)的基点(11)可偏转地悬置。
4.根据权利要求1或2所述的致动器装置(3)，其特征在于，所述至少一个致动器单元(7)通过其平移器(12)固定在所述轴的第二端部分(9.2)的区域中。
5.根据权利要求1或2所述的致动器装置(3)，其特征在于，提供两个致动器单元(7)，它们相应的平移器(12)固定在所述轴(9)的相对侧上。
6.根据权利要求1或2所述的致动器装置(3)，其特征在于，所述补偿装置(16)具有磁体布置以便生成补偿力(FK)。
7.根据权利要求6所述的致动器装置(3)，其特征在于，所述磁体布置具有至少一个围绕所述轴(9)延伸的环形磁体(17)。
8.根据权利要求7所述的致动器装置(3)，其特征在于，所述环形磁体(17)是径向磁化的环形磁体。
9.根据权利要求6所述的致动器装置(3)，其特征在于，所述磁体布置被设计和/或定位为使得所述轴(9)在其从所述中间位置偏转至最大值的位置不接触所述磁体布置。
10.根据权利要求1或2所述的致动器装置(3)，其特征在于，所述补偿装置(16)具有弹簧布置以生成所述补偿力(FK)。
11.根据权利要求10所述的致动器装置(3)，其特征在于，所述弹簧布置具有至少一个拉伸弹簧(18)，所述拉伸弹簧(18)用第一端固定在所述支撑结构(5)上并且用第二端固定在所述轴(9)上，并且当所述轴(9)位于所述中间位置(M)时，所述拉伸弹簧(18)被拉伸超过其松弛长度。
12.根据权利要求10所述的致动器装置(3)，其特征在于，所述弹簧布置具有至少一个压缩弹簧(19)，所述至少一个压缩弹簧(19)以第一端固定在所述支撑结构(5)上并且以第二端固定在所述轴(9)上，当所述轴(9)位于所述中间位置(M)时，所述压缩弹簧(19)相对于其松弛长度被压缩。
13.根据权利要求12所述的致动器装置(3)，其特征在于，所述弹簧布置具有两个压缩弹簧。
14.根据权利要求1或2所述的致动器装置(3)，其特征在于，所述补偿装置(16)被设置为通过所述补偿力(FK)部分或完全地补偿或过度补偿作用在所述轴(9)上的所述恢复力(FR)。
15.一种投射曝光设备(100、200、400)的光学组装件(1)，包括三个根据权利要求1至14中任一项所述的致动器装置(3)，所述三个致动器装置(3)被设计并且彼此对准以便倾斜公共光学元件(2)。
16.根据权利要求15所述的光学组装件(1)，其特征在于，所述公共光学元件是反射镜。
17.一种用于半导体光刻的投射曝光设备(100、200、400)，具有带有辐射源(402)和光学单元(107、403)的照明系统(103、401)，该光学单元具有至少一个待对准的光学元件，所述至少一个待对准的光学元件能够通过至少一个如权利要求1至14中任一项所述的致动器装置(3)来对准、安装、调整、操纵和/或变形。
18.一种用于对准投射曝光设备(100、200、400)的光学元件(2)的方法，根据所述方法，至少一个致动器单元(7)通过平移器(12)向轴(9)施加偏转力(FA)，所述轴(9)的第一端部分(9.1)通过接合件(10)从支撑结构(5)的基点(11)可偏转地悬置并且其第二端部分(9.2)固定在所述光学元件(2)上以便使所述轴(9)从中间位置(M)径向偏转，其特征在于，使用补偿装置(16)，所述装置独立于偏转力(FA)向所述轴(9)施加补偿力(Fk)，所述补偿力(Fk)抵消由所述光学元件(2)的重量(FG)引起的、在所述中间位置(M)的方向上作用在所述轴(9)上的恢复力(FR)并且根据所述轴(9)从所述中间位置(M)的偏转而增加。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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