CN117836719A - 光学系统及投射曝光设备 - Google Patents

Abstract

一种用于投射曝光设备(1)的光学系统(100)，包含第一部件(102)、第二部件(104)，其中该第二部件(104)可在相对于该第一部件(102)的致动区域(A)内致动，以及终点止动装置(106)，其允许该第二部件(104)在该致动区域(A)内相对于该第一部件(102)移动，并在该致动区域(A)外将其阻挡，其中该终点止动装置(106)包含弯曲元件(200、200A、200B、200C)，其刚度在达到该致动区域(A)的极限时突然增加以阻挡该第二部件(104)相对于该第一部件(102)的移动。

Description

光学系统及投射曝光设备

技术领域

本发明关于一种用于投射曝光设备的光学系统，以及关于一种包含此光学系统的投射曝光设备。

优先权申请案第DE 10 2021 209 099.0号的内容整个是以引用方式并入本文供参考。

背景技术

微光刻用于生产微结构化组成元件，诸如，例如集成电路。使用具有照明系统及投射系统的光刻设备来执行微光刻制程。在这情况下，通过照明系统所照明的掩模(掩模版)的像通过投射系统而投射到例如硅晶片的基板上，其涂布有光敏层(光刻胶)并配置在投射系统的像面中，以将掩模结构转印到基板的光敏涂层上。

受在集成电路生产中对更小结构的需求的驱驶，目前开发使用具有从0.1nm至30nm范围内波长的光的EUV光刻设备，特别是13.5nm波长。在此EUV光刻设备的情况下，由于大多数材料对具有该波长的光的高度吸收，必须使用反射光学单元，即反射镜，而不是像以前使用的折射光学单元，即透镜元件。

为了防止投射系统的光学单元或诸如，例如传感器框架的其他组成部件由于震动而损坏，所谓终点止动可放置在力框架与该传感器框架之间，其限定了该力框架与该传感器框架之间的可移动性。根据公司内部的发现，此终点止动具有连接到该力框架的螺栓以及配置在该传感器框架处并容纳有间隙(play)的螺栓的套筒。

该间隙使得该传感器框架相对于该力框架而可在致动区域中移动。在强烈震动的情况下，螺栓与套筒接触。这首先会导致作用在该传感器框架上的很大的力，其次，金属螺栓与金属套筒之间的直接接触会导致不想要的颗粒磨损。这需要进行改善。

发明内容

在此背景下，本发明的一目的是要提供一种改善的光学系统。

因此，提出一种用于投射曝光设备的光学系统。该光学系统包含第一部件、第二部件，其中该第二部件在相对于该第一部件在致动区域内为可致动的，以及终点止动装置，其允许该第二部件相对于该第一部件在该致动区域内移动并在该致动区域外将其阻挡，其中该终点止动装置包含弯曲元件，其刚度在到达该致动区域的极限时突然增加，以阻挡该第二部件相对于该第一部件的移动。

由于该弯曲元件可根据其偏转而突然改变其刚度，因此可设计该终点止动装置，例如在达到该致动区域的极限期间的强烈震动的情况下，引起该弯曲元件的硬化，并因此阻挡该第二部件相对于第一部件的移动。因此可防止该终点止动装置的部件直接接触。为此，可防止向所述部件引入强大力与多个颗粒的形成两者。

该光学系统特别是投射曝光设备的投射镜头或投射光学单元或此投射光学单元的一部分。然而，该光学系统也可为照明光学单元的一部分。该第一部件与该第二部件可为该光学系统的任意部件。例如，该第一部件可为力框架，且该第二部件可为传感器框架。然而，所述部件也可包含光学元件、测量仪器或类似物。

该第二部件相对于该第一部件在”致动区域”内可致动的事实在本案例情况下意指该第二部件可在例如可由致动器或致动元件管理的特定区域中相对于该第一部件移动。“致动”在本案例情况下被理解为意指借助于该致动器或该致动元件而使该第二部件相对于该第一部件移动。较佳是，该第二部件借助于重量补偿支撑而进行安装。此支撑也可称为主动式隔震系统(AVIS)。这意指该第二部件可以不受力的方式进行偏转。

因此，在致动区域内的终点止动装置不施加力，或较佳是，几乎不施加力到该第二部件上，使得后者是可自由致动的。在允许的致动区域之外，该终点止动装置相对于第一部件阻挡第二部件，因此在致动区域之外不会发生部件相对于彼此的相对移动。

特别是，弯曲元件允许该第二部件在致动区域内相对于第一部件移动，其中，当弯曲元件的偏转达到致动区域的极限时，该弯曲元件因此自动变硬，使得弯曲元件阻挡第二部件相对于第一部件的移动。即，在致动区域之外的弯曲元件的刚度如此之高，以致第二部件相对于第一部件的移动是不可能的，或者只能在增加的力消耗的情况下才能移动。在本案例情况下，致动区域的“极限”应理解为，当弯曲元件已经偏转到使得在不移动超出致动区域的情况下不再可能进一步偏转时，弯曲元件能到达该极限。相较于在致动区域内，致动区域外的弯曲元件的刚度特别是无限大。

刚度的“突然”增加尤其应理解为，在该弯曲元件的数μm(微米)、例如小于100μm的偏转的区域中，刚度例如以倍数显著增加。此刚度的突然增加尤其仅通过或排他地通过弯曲元件的合适几何设计来实现。弯曲元件因此不具有线性特性，例如圆柱形弹簧亦如此。弯曲元件的此行为可称为机械或运动学奇异点(singularity)。“奇异点”因此理解为表示弯曲元件的行为直到某一点显示线性行为，例如达到致动区域的极限，并且在所述点之后显示非线性行为，特别是刚度的突然增加。这种行为或机械或移动学的奇异点尤其仅通过弯曲元件的合适几何设计来实现。

该终点止动装置可包含多个弯曲元件。较佳是，在致动区域内，弯曲元件是柔性的，使得第二部件相对于第一部件的致动不受影响或仅不明显地受到影响。因此，弯曲元件不对第二部件施加任何力或仅施加非常小的力。换言之，致动区域内的弯曲元件不能将任何或至少仅非常少量的力从第一部件传递到第二部件上。

一旦弯曲元件偏转使得其离开致动区域或达到其极限或周边的话，弯曲元件就自动变硬。在本案例情况下，“自动”或“自行”是指弯曲元件由于其结构设计而可在没有外部致动器并且没有引入外部能量的情况下从非硬化状态移动到硬化状态。从致动区域的极限开始，或者在致动区域之外，弯曲元件然后变硬，使得在弯曲元件的帮助下阻挡第二部件相对于第一部件的移动。

根据一实施例，致动区域外的弯曲元件的刚度比在致动区域内的刚度大数倍。

“倍数”在本案例情况下尤其理解为至少十倍的数量级。本例中的“刚度”通常理解为意指物体对力或力矩的抗力。此处的刚度取决于物体的几何形状及所使用的材料。刚度越大，物体对变形的抵抗力越大。

根据一进一步实施例，弯曲元件的刚度在小于100μm的弯曲元件的偏转距离内突然增加。

根据弯曲元件的结构设计，可使用任意方式界定偏转距离。一旦第二部件在到达致动区域的极限时相对于第一部件移动100μm的距离，弯曲元件就会突然变硬，因此第二部件相对于第一部件的移动被阻挡。即，突然变硬发生在偏转距离内。

根据一进一步实施例，在致动区域外的弯曲元件的刚度是致动区域内的刚度的百倍或更多倍。

在致动区域外的刚度甚至可为在致动区域内的刚度的150倍至200倍。原则上，在致动区域外的刚度是在致动区域内的刚度的倍数。然而，相较于常规弹簧，刚度会在非常短偏转距离内增加，如前述，该距离可小于100μm。

根据一进一步实施例，弯曲元件包含弧形弯曲的第一板簧部以及精确弯曲的第二板簧部，其中第一板簧部与第二板簧部沿相反方向而弯曲。

第一板簧部与第二板簧部在每个情况下可成圆弧形弯曲。特别是，第一板簧部与第二板簧部具有朝向相反方向的相同曲率。第一板簧部与第二板簧部“沿相反方向弯曲”的事实在此意指第一板簧部与第二板簧部以凸起形方式彼此远离定向。所述板簧部在每个情况下被弹簧预拉伸而呈其拱形几何形状。

根据一进一步实施例，第一板簧部与第二板簧部分别在各端侧借助于第一连接部与第二连接部而相互连接。

例如，所述连接部可为立方形。然而，所述连接部可具有任意几何形状。在每个情况下，第一板簧部与第二板簧部的端部连接到每个连接部。从两连接部开始，第一板簧部与第二板簧部沿所述连接部之间的中心方向而向外弯曲。第一板簧部与第二板簧部在所述连接部之间的中心彼此具有最远的距离。

根据一进一步实施例，由于第一板簧部与第二板簧部彼此平行对齐，使得弯曲元件的刚度在到达致动区域的极限时突然增加。

在此，发生从所述板簧部的可挠刚度到所述板簧部的拉伸强度的转变，其比可挠刚度大一倍数。如果弯曲元件的偏转达到致动区域的极限，则弯曲元件变硬，特别是由于第一板簧部与第二板簧部彼此相互平行对齐的事实，弯曲元件自身变硬。即，尤其是将第一板簧部的弧形曲率以及第二板簧部的弧形曲率变平坦，使得第一板簧部与第二板簧部相互平行延伸或彼此直接抵靠。然后，所述板簧部不再具有由其曲率所产生的任何弹簧作用。

根据一进一步实施例，由于第一板簧部与第二板簧部作为其弧形曲率的一部分弹性变形，因此弯曲元件允许第二部件相对于第一部件在致动区域内移动。

这特别意指，在第二部件相对于第一部件的致动期间，改变第一板簧部与第二板簧部的弧形曲率，结果第二部件可在其致动区域内移动。

根据一进一步实施例，终点止动装置允许第二部件在致动区域内相对于第一部件在两个自由度内移动，并阻挡在致动区域外在两个自由度内的移动。

较佳是，第二部件具有六个自由度，即沿x-方向、y-方向与z-方向的三个平移自由度，以及分别围绕x-方向、y-方向与z-方向的三个旋转自由度或倾斜自由度。这些自由度的其中两者被指定给每个终点止动装置。这两个自由度被允许或被阻挡，取决于第二部件是否位于致动区域内还是位于致动区域外。

根据一进一步实施例，光学系统还包含至少三个终点止动装置，其中每个终点止动装置分别分配有两个自由度。

然而，终点止动装置的数量原则上是任意的。例如，也可提供八个终点止动装置。

根据一进一步实施例，在达到致动区域的极限时，弯曲元件的刚度在拉伸力作用在弯曲元件上的情况下以及在压缩力作用在弯曲元件上的情况下都突然增加，使得弯曲元件阻挡第二部件相对于第一部件的移动。

特别是，当弯曲元件的偏转达到致动区域的极限时，弯曲元件变硬，在拉伸力作用在弯曲元件上的情况下、以及在压缩力作用在弯曲元件上的情况下，都自动变硬，使得弯曲元件阻挡第二部件相对于第一部件的移动。为此目的，弯曲元件可具有两个以上的板簧部。例如，弯曲元件可具有四个板簧部，其中在每个情况下，两板簧部在各端侧连接到共同的连接部。因此，在所述板簧部的一端部设置有不相互连接的两连接部。背向这两连接部，所有四个板簧部都连接到共同的连接部。如此，弯曲元件可吸收压缩力与拉伸力两者。

根据一进一步实施例，第一部件借助于弯曲元件而耦接到第二部件。

“耦接”在此意指第一部件借助于弯曲元件而与第二部件连接。然而，较佳是，该连接具有使得在致动区域内没有力或只有非常小的力可传递的方式。在致动区域之外，可因此传递较大的力。

根据一进一步实施例，第一部件是力框架并且第二部件是传感器框架。

然而，如前述，所述部件也可为投射曝光设备或投射光学单元的任何其他组成部件。

根据一进一步实施例，弯曲元件是一单件式组成部件，特别是一体成型的组成部件。

本文中的“单件式”意指弯曲元件自始至终为一组成部件，而不是由不同的组成部件所组成。这意指板簧部与连接部一起形成一共同的组成部件。“一体成型”在本文意指弯曲元件始终由相同的材料所制成。例如，弯曲元件由钢所制成，特别是不锈钢。

此外，提出一具有此光学系统的投射曝光设备。

光学系统可为投射曝光设备的投射光学单元或投射光学单元的一部分。投射曝光设备可包含多个光学系统。投射曝光设备可为EUV光刻设备。EUV代表“极紫外”，并表示工作光的波长在0.1nm与30nm之间。投射曝光设备也可为DUV光刻设备。DUV代表“深紫外”，并表示工作光的波长在30nm与250nm之间。

在本案中，“一；一种”不必然理解为仅限于一个元件。相反，也可提供多个元件，诸如，例如两、三或多个。本文所使用的任何其他个数也不应理解为对精确规定的元件数量存在限制。相反地，除非有相反说明，否则向上与向下的数值偏差是可能的。

针对光学系统所描述的实施例与特征对应适用于所提出的投射曝光设备，反之亦然。

本发明的进一步可能实施方式也包含未明确提及的关于例示性实施例在前述或以下所述的任何特征或实施例的组合。在这情况下，本领域技术人员还将添加单独方面作为本发明的相对应基本形式的改善或补充。

本发明的进一步有利的改善及方面为从属权利要求以及以下所描述本发明的例示性实施例的主题。以下，将参考附图基于较佳实施例以更详细解释本发明。

附图说明

图1显示用于EUV投射光刻的投射曝光设备的子午剖面示意图；

图2显示根据图1的投射曝光设备的光学系统的一个实施例的部分剖视示意图；

图3显示根据图2的光学系统的弯曲元件的刚度在弯曲元件的偏转距离上的分布示意图；

图4显示根据图2的用于光学系统的弯曲元件的一实施例的透视示意图；

图5显示根据图4的弯曲元件的侧视示意图；

图6显示根据图4的弯曲元件的力-偏转距离示意图；以及

图7显示根据图1的用于投射曝光设备的光学系统的进一步实施例的剖视示意图。

具体实施方式

除非有相反的说明，否则相同或功能相同的元件在图中具有相同的附图标记。还应注意，图中的说明不必然按真实比例绘出。

图1显示投射曝光设备1(光刻设备)的实施例，特别是EUV光刻设备。投射曝光设备1的照明系统2的一个实施例除了具有光源或辐射源3外，还具有用于照明物平面6中的物场5的照明光学单元4。在一替代实施例中，光源3也可作为与照明系统2的其余部分分开的模块来提供。在这情况下，照明系统2不包含光源3。

配置在物场5中的掩模版7被曝光。掩模版7由掩模版载具8来保持。掩模版载具8可通过掩模版位移驱动器9来移动，特别是在扫描方向上。

出于解释的目的，图1显示具有x-方向x、y-方向y及z-方向z的笛卡尔坐标系。x-方向x垂直于图的平面。y-方向y水平延伸，且z-方向z垂直延伸。图1中的扫描方向沿y-方向y延伸。z-方向z垂直于物平面6延伸。

投射曝光设备1包含投射光学单元10。投射光学单元10用于将物场5成像到像平面12中的像场11中。像平面12平行于物平面6。替代地，介于物平面6与像平面12之间不等于0°的角度也是可能的。

掩模版7上的结构成像到晶片13的感光层上，该晶片配置在像平面12中的像场11的区域中。晶片13由晶片载具14来保持。晶片载具14可通过晶片位移驱动器15来移动，特别是沿y-方向y。一方面，通过掩模版位移驱动器9对掩模版7的位移，另一方面，通过晶片位移驱动器15对晶片13的位移可采取彼此同步的方式进行。

光源3是EUV辐射源。特别是，光源3发射EUV辐射16，其以下也称为使用辐射、照明辐射或照明光。特别是，使用的辐射16具有在5nm与30nm之间范围内的波长。光源3可为等离子体源，例如LPP(激光所产生的等离子体)源或GDPP(气体放电所产生的等离子体)源。其也可为基于同步加速器的辐射源。光源3可为FEL(自由电子激光)。

从光源3射出的照明辐射16由聚光器17进行聚焦。聚光器17可为具有一个或多个椭圆和/或双曲面反射表面的聚光器。照明辐射16可入射在聚光器17的至少一个反射表面上，其以掠入射(GI)入射，即大于45°的入射角，或以法线入射(NI)入射，即小于45°的入射角。聚光器17可被结构化和/或涂布，首先，用于优化其对所用辐射的反射率，其次，用于抑制外来光。

在聚光器17的下游，照明辐射16传播通过在中间焦平面18中的中间焦点。中间焦平面18可表示具有光源3与聚光器17的辐射源模块与照明光学单元4之间的分离。

照明光学单元4包含偏转镜19以及配置在光束路径中其下游的第一分面镜20。偏转镜19可为平面偏转镜，或者替代地，具有超出纯粹偏转效果的光束影响效果的反射镜。替代或附加地，偏转镜19可为光谱滤光器的形式，其将照明辐射16的使用光波长以及波长与其偏离的外来光进行分离。若是第一分面镜20配置在照明光学单元4的与物面6光学共轭且当作场面的平面中，则其也称为场分面镜。第一分面镜20包含多个单独的第一分面21，其也可称为场分面。在图1中仅举例显示这些第一分面21中的一些。

第一分面21可为宏观分面的形式，特别是矩形分面或具有弧形外围轮廓或圆形的一部分的外围轮廓的分面。第一分面21可为平面分面的形式，或替代地可为凸面或凹面曲面分面的形式。

如从例如DE 10 2008 009 600 A1已知，第一分面21本身也可在每个情况下由多个单独的反射镜、特别是多个微反射镜所构成。第一分面镜20特别是可形成为微机电系统(MEMS系统)。若要更多有关细节，请参考DE 102008 009 600A1。

在聚光器17与偏转镜19之间，照明辐射16水平行进，即沿y-方向y行进。

在照明光学单元4的光束路径中，第二分面镜22配置在第一分面镜20的下游。若是第二分面镜22配置在照明光学单元4的光瞳平面中，则其也称为光瞳分面镜。第二分面镜22也可配置在距照明光学单元4的光瞳平面的一定距离处。在这情况下，第一分面镜20与第二分面镜22的组合也称为镜面反射器。从US2006/0132747 A1、EP 1 614 008 B1以及US 6,573,978可获知镜面反射器。

第二分面镜22包含多个第二分面23。在光瞳分面镜的情况下，第二分面23也称为光瞳分面。

第二分面23可同样为宏观分面，其可例如具有圆形、矩形或六边形外围，或者替代地可为由微反射镜所构成的分面。在这方面，同样可参考DE 10 2008 009 600A1。

第二分面23可具有平面反射表面或替代地具有凸面或凹面弯曲的反射表面。

照明光学单元4因此形成双分面系统。此基本原理也称为蝇眼聚光器(蝇眼积分器)。

将第二分面镜22不精确配置在与投射光学单元10的光瞳平面光学共轭的平面中可能是有利的。特别是，第二分面镜22可配置成相对于投射光学单元10的光瞳平面倾斜，例如如在DE 10 2017 220 586 A1中所描述。

在第二面镜22的帮助下，各个第一分面21成像到物场5中。第二分面镜22是最后一个光束整形镜，或者实际上是物场5上游的光束路径中的照明辐射16的最后一个反射镜。

在照明光学单元4的未示出的进一步实施例中，特别有助于将第一分面21成像到物场5中的转移光学单元可配置在第二分面镜22与物场5之间的光束路径中。转移光学单元可恰好具有一个反射镜，或者替代地具有两个或更多个反射镜，其在照明光学单元4的光束路径中一个接一个配置。转移光学单元尤其可包含一个或两个法线入射镜(NI镜)和/或一个或两个掠入射镜(GI镜)。

在图1所示的实施例中，照明光学单元4在聚光器17的下游恰好具有三个反射镜，特别是偏转镜19、第一分面镜20以及第二分面镜22。

在照明光学单元4的进一步实施例中，也不需要偏转镜19，因此，照明光学单元4可在聚光器17的下游恰好具有两个射镜，特别是第一分面镜20与第二分面镜22。

通过第二分面23或使用第二分面23与转移光学单元将第一分面21成像到物平面6中通常只是近似成像。

投射光学单元10包含多个反射镜Mi，其根据其在投射曝光设备1的光束路径中的配置而顺序编号。

在图1所示的实例中，投射光学单元10包含六个反射镜M1至M6。类似地，具有四、八、十、十二或任何其他个数的反射镜Mi的替代方案也是可能的。投射光学单元10是双重遮蔽的光学单元。倒数第二个反射镜M5与最后一个反射镜M6各自具有用于照明辐射16的通孔。投射光学单元10具有像侧数值孔径，其大于0.5，也可大于0.6，并可为例如0.7或0.75。

反射镜Mi的反射面可具体实施为没有旋转对称轴的自由曲面。或者，反射镜Mi的反射面可设计为具有反射面形状的恰好一个旋转对称轴的非球面。就像照明光学单元4的反射镜，反射镜Mi可具有用于照明辐射16的高度反射涂层。这些涂层可设计为多层涂层，特别是具有交替的钼与硅层。

投射光学单元10在物场5的中心的y坐标与像场11的中心的y坐标之间在y-方向y上具有大的物像偏移。在y-方向y上，该物像偏移可与物平面6与像平面12之间的z距离大致相同。

特别是，投射光学单元10可具有变形形式。特别是，其在x与y方向x、y上具有不同的成像比例βx、βy。投射光学单元10的两成像比例βx、βy较佳为(βx,βy)＝(+/-0.25,+/-0.125)。正成像比例β意指没有图像反转的成像。成像比例β的负号表示具有图像反转的成像。

因此，投射光学单元10在x-方向x上，即在与扫描方向垂直的方向上以4：1的比例而缩减尺寸。

投射光学单元10在y-方向y上，即在扫描方向上导致尺寸8：1以缩减。

其他成像比例同样是可能的。在x-方向x与y-方向y上具有相同符号与相同绝对值的成像比例也是可能的，例如绝对值为0.125或0.25。

物场5与像场11之间的光束路径中x-方向x与y-方向y上的中间像平面的数量可相同或不同，这取决于投射光学单元10的实施例。从US 2018/0074303A1知道在x与y方向x、y上具有不同数量的此中间像的投射光学单元的实例。

在这情况下，第二分面23中的一者被指定给第一分面21中的恰好一者，用于分别形成用于照明物场5的照明通道。这尤其可产生根据科勒原理的照明。借助于第一分面21将远场分解为多个物场5。第一分面21在分别指定给其的第二分面23上产生中间焦点的多个像。

通过分配的第二分面23，第一分面21在每个情况下以相互叠加的方式成像到掩模版7上，以照亮物场5。物场5的照明尤其是尽可能均匀的。较佳是，其具有小于2％的均匀性误差。场均匀性可通过不同照明通道的叠加来实现。

投射光学单元10的入射光瞳的全区域照明可通过第二分面23的配置在几何上进行界定。投射光学单元10的入射光瞳中的强度分布可通过选择照明通道，特别是引导光的第二分面23的子集合来进行设定。此强度分布也称为照明设定或照明光瞳填充。

以限定方式照明在照明光学单元4的照明光瞳的部分区域中的同样较佳光瞳均匀性可通过照明通道的重新分布来实现。

以下描述物场5的照明以及特别是投射光学单元10的入射光瞳的照明的其他方面与细节。

特别是，投射光学单元10可具有同心入射光瞳。后者可为可接近的(accessible)。其也可以是不可接近的。

投射光学单元10的入射光瞳经常不能被第二分面镜22准确照射。当将第二分面镜22的中心远心成像到晶片13上的投射光学单元10成像时，孔径光线通常不会在一单点相交。然而，可找到成对确定的孔径光线的距离变得最小的区域。该区域表示入射光瞳或与其共轭的真实空间中的区域。特别是，该区域具有有限曲率。

投射光学单元10的切线光束路径与弧矢光束路径的入射光瞳位置也可不同。在这情况下，成像元件，特别是转移光学单元的光学组成部件，应配置在第二分面镜22与掩模版7之间。借助于该光学元件，可考虑切线入射光瞳与弧矢入射光瞳的不同位置。

在图1所示照明光学单元4的部件配置中，第二分面镜22配置在与投射光学单元10的入射光瞳共轭的区域中。第一分面镜20配置成相对于物平面6倾斜。第一分面镜20配置成使得相对于由偏转镜19所界定的配置平面倾斜。第一分面镜20相对于由第二分面镜22所界定的配置平面以倾斜方式进行配置。

图2显示光学系统100’的一个实施例的部分剖视示意图。光学系统100’为如前述的投射光学单元10，或如前述的投射光学单元10的一部分。光学系统100’包含第一部件102与第二部件104。第一部件102可为所谓的力框架。第二部件104可为所谓的传感器框架。所述部件102、104可由陶瓷材料制成。或者，两部件102、104中仅有一者可由陶瓷材料制成。

第二部件104借助于重量补偿支架(主动振动隔离系统，AVIS)安装，因此第二部件104可以无力方式移动。第二部件104具有相对于第一部件102的特定致动区域或致动区域，第二部件104可在其范围内相对于第一部件102移动。第二部件104在此可具有六个自由度，即分别沿x-方向x、y-方向y与z-方向z的三个平移自由度，以及分别绕x-方向x、y-方向y与z-方向z的三个旋转自由度或倾斜自由度。

为了界定第二部件104相对于第一部件102的移动振幅，例如在一震颤的情况下，可提供终点止动装置106。终点止动装置106包含终点止动部108，其固定连接(例如螺纹连接)到第一部件102。终点止动部108可相对于一中心轴线或对称轴线110对称旋转构成。

终点止动部108包含板型基部112，其可螺纹连接到第一部件102。连接到基部112的是锥形连接部114。圆柱形接触部分116位于连接部114上。终点止动部108是单件式组成部件，特别是材料上一体式的部件。本文的“单件式”意指终点止动部108不是由各种部件所组成，而是形成单个组成部件。本文“一体成型”意指终点止动部108始终由相同的材料制成，例如由钢制成。

除了终点止动部108外，终点止动装置106包含插座或套筒118，其中容纳接触部分116。套筒118可贴合到配置在第二部件104中的孔洞120中。接触部分116可沿y-方向y以平移方式相对于套筒118移动。此外，在套筒118(特别是套筒118的内壁122)与接触部分116之间提供径向围绕接触部分116延伸的间隙。该间隙允许接触部分116相对于套筒118在x-方向x与z-方向z上略微移动，并因此界定致动区域。

接触部分116相对于套筒118的此上文提及的可能的径向移动允许第二部件104在致动区域中相对于第一部件102的致动。本文提供至少三个终点止动装置106。所述终点止动装置106中的每一者允许沿着方向x、y、z中的一者的一个平移移动以及相对于其他两方向x、y、z的两个较小平移移动，直到接触部分116与套筒118接触为止。若是达到致动区域的极限，则接触部分116与套筒118接触。

在光学系统100’或投射光学单元10的操作期间，可能会发生2至3g的强烈震动与加速度，例如由地震所引起。在地震的情况下，终点止动装置106必须吸收高达50kN的力。由于接触部分116与套筒116的直接接触，使得大的力可传递到第二部件104。这可能是一问题，因为第二部件104与反射镜M1至M6由在过大负载下会破裂的陶瓷材料制成。

在致动区域内，即，在接触部分116尚未与套筒118接触的区域内，第二部件104由于其被以重量补偿方式支撑而能够以无力方式移动。一旦强烈的震颤作用在光学系统100’上，接触部分116就与套筒118接触，这导致金属对金属的接触。这具有较大的力会作用在终点止动装置106上并导致第二部件104断裂的效果，并且金属与金属的接触会导致不想要的摩擦与颗粒形成。这需要加以改善。

这里的挑战是限制第二部件104在致动区域之外的移动并且使终点止动装置106在致动区域内的影响降至最低。这可通过设计在致动区域内具有非常低的刚度并且在致动区域外具有非常大的刚度的弯曲元件来实现。如此可实现部件102、104之间的永久连接并同时防止碰撞。

图3显示具有前面所提到的弯曲元件的主要功能的示意图。刚度示出在纵坐标上。在图3中，刚度用字母S表示。在本案例情况下，“刚度”通常理解为意指本体对由于力或力矩所引起的弹性变形的抵抗力。刚度取决于本体的几何形状以及所使用的材料。刚度越大，使本体变形的力或力矩就必须越大。

弯曲元件的偏转距离w示出在图3的横坐标上。如前述，提供致动区域A。在致动区域A中，弯曲元件具有非常低的刚度，其较佳在致动区域A内是恒定或几乎恒定。在致动区域A之外或在致动区域A的极限处，刚度突然增加。致动区域A可为例如100至200μm。

第二部件104可在致动区域A中以几乎无力的方式移动。弯曲元件在致动区域A中仅需要数牛顿的力来使其变形。在致动区域A之外，变形力或刚度在非常小的偏转距离w上突然增加。在传统的弹簧中，这种行为需要非常长的弹簧行程。因此不能将线性弹簧用作弯曲元件。弯曲元件因此不是线性地作用并且具有所谓的机械或移动奇异点。这尤其理解为意指，弯曲元件在某点之前具有线性特性，并在该点之后不再具有线性特性。

图4显示如前述的弯曲元件200的一个实施例的透视示意图。弯曲元件200可为终点止动装置106的一部分。在这情况下，终点止动装置106不具有终点止动部108与套筒118。相反，弯曲元件200将部件102、104彼此耦接。这意指弯曲元件200将第二部件104耦接到第一部件102。终点止动装置106可包含多个弯曲元件200。

弯曲元件200包含两弯曲或突出的板簧部202、204。提供第一板簧部202以及第二板簧部204。在无力或无负载状态下，板簧部202、204向外弯曲而远离彼此，如图4所示。板簧部202、204被弹簧预紧。这意指板簧部202、204在其被压缩时彼此抵靠着并且在其被释放时自动移动回到图4所示的状态。

在各端侧，板簧部202、204在每个情况下都借助于于连接部206、208而相互连接。连接部206、208可为立方形。板簧部202、204与连接部206、208可单件式形成，特别是一体成型。例如，弯曲元件200由钢制成，特别是不锈钢。

图5显示弯曲元件200的侧视示意图。图6显示作用在弯曲元件200上的单位为N的力F在弯曲元件200的单位为μm的偏转距离w上的分布。

在图5的方向上，弯曲元件200在其连接部206处被夹紧。在图5右侧的方向上，力F现以一拉伸力的形式作用在连接部上。图5显示弯曲元件200最初处于无力或没有力的状态，其中板簧部202、204弯曲离开或彼此弯曲离开。

一旦在本案例情况下小于1N的小力F作用在弯曲元件200上，板簧部202、204就彼此靠近，其中减少板簧部202、204的突出。直到大约100μm的偏转距离w，力F仅略微增加。一旦板簧部202、204延伸，即，只要板簧部202、204不再具有任何突出并且彼此平行延伸或彼此抵靠，力F从约100μm的偏转距离w开始突然增加，以使弯曲元件200进一步延伸直到约14N。从约100μm的偏转距离w开始，弯曲元件200的刚度大约增加100倍。

如前述的终点止动装置106可包含一个弯曲元件200或多个如前述的弯曲元件200。在结构方面，弯曲元件200也可配置成使得其在拉动方向与压缩方向两者上都起到作用。即，弯曲元件200在施加拉伸力、特别是前述的力F时以及在施加压缩力时都变硬。前述的硬化效果然后在拉动方向与压缩方向两者上发生。

图7显示用于投射曝光设备1的光学系统100的进一步实施例的剖面示意图。光学系统100包含可为力框架的第一部件102以及可为传感器框架的第二部件104。本例中的光学系统100在二维空间中以简化方式进行观察。即，第二部件104相对于第一部件102具有三自由度，具体为沿x-方向x的平移自由度、沿y-方向y的平移自由度、以及绕z-方向z的旋转自由度。

光学系统100包含如前述的终点止动装置106，其具有多个(特别是三个)弯曲元件200A、200B、200C。第二部件104借助于于弯曲元件200A、200B、200C而耦接到第一部件102。在这情况下，x-方向x被分配第一弯曲元件200A。假设第一弯曲元件200A可吸收不同于前述描述的拉伸力与压缩力两者。对于第一弯曲元件200A仅能吸收拉伸力的情况，提供两个第一弯曲元件200A，其在图7的方向上配置在第二部件104的两侧。第一弯曲元件200A产生沿x-方向x的终点止动。

第二弯曲元件200B与第三弯曲元件200C被分配给y-方向y与z-方向z。弯曲元件200B、200C中的一者导致沿y-方向y的终点止动。两弯曲元件200B、200C一起产生关于围绕z-方向z的旋转自由度的终点止动。此处还假设弯曲元件200B、200C可吸收不同于先前已描述的拉伸力以及压缩力两者。对于弯曲元件200B、200C仅能吸收拉伸力的情况，在每个情况下提供两个弯曲元件200B、200C，其在图7的方向上配置在第二部件104的顶侧与底侧。

尽管已经基于例示实施例描述本发明，但是可使用各种方式对其进行修改。

附图标记列表

1 投射曝光设备

2 照明系统

3 光源

4 照明光学单元

5 物场

6 物平面

7 掩模版

8 掩模版载具

9 掩模版位移驱动器

10 投射光学单元

11 像场

12 像平面

13 晶片

14 晶片载具

15 晶片位移驱动器

16 照明辐射

17 聚光器

18 中间焦平面

19 偏转镜

20 第一分面镜

21 第一分面

22 第二分面镜

23 第二分面

100 光学系统

100' 光学系统

102 部件

104 部件

106 终点止动装置

108 终点止动部

110 对称轴线

112 基部

114 连接部

116 接触部分

118 套筒

120 孔洞

122 内壁

200 弯曲元件

200A 弯曲元件

200B 弯曲元件

200C 弯曲元件

202 板簧部

204 板簧部

206 连接部

208 连接部

A 致动区域

F 力

M1 反射镜

M2 反射镜

M3 反射镜

M4 反射镜

M5 反射镜

M6 反射镜

S 刚度

w 偏转距离

x x方向

y y方向

z z方向

Claims (15)

1.一种用于投射曝光设备(1)的光学系统(100)，包含：

第一部件(102)；

第二部件(104)，其中该第二部件(104)在致动区域(A)内相对于该第一部件(102)为可致动的；以及

终点止动装置(106)，其允许该第二部件(104)在该致动区域(A)内相对于该第一部件(102)移动并在该致动区域(A)之外阻挡该第二部件；

其中该终点止动装置(106)包含弯曲元件(200、200A、200B、200C)，其刚度在到达该致动区域(A)的极限时突然增加，以以此方式阻挡该第二部件(104)相对于该第一部件(102)的移动。

2.如权利要求1所述的光学系统，其中在该致动区域(A)外的该弯曲元件(200、200A、200B、200C)的刚度比在该致动区域(A)内的刚度大数倍。

3.如权利要求1或2所述的光学系统，其中该弯曲元件(200、200A、200B、200C)的刚度在该弯曲元件(200、200A、200B、200C)的小于100μm的偏转距离(w)内突然增加。

4.如权利要求1至3中任一项所述的光学系统，其中在该致动区域(A)外的该弯曲元件(200、200A、200B、200C)的刚度大于该致动区域(A)内的刚度的一百倍或一百倍以上。

5.如权利要求1到4中任一项所述的光学系统，其中该弯曲元件(200、200A、200B、200C)包含弧形弯曲的第一板簧部(202)以及弧形弯曲的第二板簧部(204)，并且其中该第一板簧部(202)与该第二板簧部(204)沿相反方向弯曲。

6.如权利要求5所述的光学系统，其中该第一板簧部(202)与该第二板簧部(204)分别在各端侧借助于该第一连接部(206)与该第二连接部(208)相互连接。

7.如权利要求5或6所述的光学系统，其中由于相互平行延伸的该第一板簧部(202)与该第二板簧部(204)的事实，该弯曲元件(200、200A、200B、200C)的刚度在到达该致动区域(A)的极限时突然增加。

8.如权利要求5至7中任一项所述的光学系统，其中该弯曲元件(200、200A、200B、200C)允许该第二部件(104)在该致动区域(A)内相对于该第一部件(102)移动，因为该第一板簧部(202)与该第二板簧部(204)由于其弧形曲率的一部分而以弹簧弹性变形。

9.如权利要求1至8中任一项所述的光学系统，其中该终点止动装置(106)允许该第二部件(104)在该致动区域(A)内以两个自由度相对于该第一部件(102)移动，并在该致动区域(A)之外以两个自由度阻挡该第二部件(104)。

10.如权利要求9所述的光学系统，更包含至少三个终点止动装置(106)，其中每个终点止动装置(106)在每个情况下分配有两个自由度。

11.如权利要求1至10中任一项所述的光学系统，其中该弯曲元件(200、200A、200B、200C)的刚度在达到该致动区域(A)的极限时突然增加，在拉伸力作用在该弯曲元件(200、200A、200B、200C)上的情况下以及在压缩力作用在该弯曲元件(200、200A、200B、200C)上的情况下都如此，其方式为使得该弯曲元件(200、200A、200B、200C)阻挡该第二部件(104)相对于该第一部件(102)的移动。

12.如权利要求1至11中任一项所述的光学系统，其中该第一部件(102)借助于该弯曲元件(200、200A、200B、200C)而耦接到该第二部件(104)。

13.如权利要求1至12中任一项所述的光学系统，其中该第一部件(102)为力框架，且该第二部件(104)为传感器框架。

14.如权利要求1至13中任一项所述的光学系统，其中该弯曲元件(200、200A、200B、200C)为单件式组成部件，特别是由材料一体成型的。

15.一种投射曝光设备(1)，包含如权利要求1至14中任一项所述的光学系统(100)。