DE10106605A1 - System zur Beseitigung oder wenigstens Dämpfung von Schwingungen - Google Patents
System zur Beseitigung oder wenigstens Dämpfung von SchwingungenInfo
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Abstract
Bei einem System zur Beseitigung oder wenigstens Dämpfung von Schwingungen in bzw. durch fluidführende Kanäle (9) eines Bauteiles, insbesondere von Kühlmittel in Kühlkanälen eines optischen Elementes (1), insbesondere einem Projektionsobjektiv (1a) für die Halbleiter-Lithographie, werden durch Sensoren (5) auftretende Schwingungen detektiert und ausgewertet, wonach das Ergebnis in Form eines adaptronischen Regelkreises in das optische Element integrierten piezoelektrischen Elementen (9) in Form von dünnen Platten, Folien oder Schichten zugeleitet wird, welche durch deren Aktivierung den durch die Turbulenzen erzeugten Schwingungen bzw. Eigenfrequenzen entgegengesetzt wirkende Schwingungen bzw. Frequenzen erzeugen.
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Beseitigung oder wenig
stens Dämpfung von Schwingungen in bzw. durch fluidführende
Kanäle eines Bauteiles, insbesondere durch Kühlmittel in Kühl
kanälen eines optischen Elementes, insbesondere einem Projek
tionsobjektiv für die Halbleiter-Lithographie.
Aufgrund der Strahlungsenergie, insbesondere in der Halblei
ter-Lithographie mit Lasern, die im UV-Bereich Strahlen abge
ben, müssen optische Elemente häufig gekühlt werden. Dies gilt
z. B. für Spiegel in EUV-Systemen, die in ihrem Gehäuse mit
Kühlkanälen versehen sind, durch die eine Kühlflüssigkeit
strömt. Auf diese Weise wird eine Wärmeabfuhr erreicht. Pro
blematisch ist es jedoch, daß durch das strömende Medium
Schwingungen bzw. Eigenfrequenzen durch eventuelle Turbulen
zen, wie z. B. im Bereich von Kanalumlenkungen, auftreten kön
nen, welche sich sehr nachteilig auf die gesamte Optik bezüg
lich deren optischen Funktion auswirken.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
ein System zur Beseitigung oder wenigstens Dämpfung von
Schwingungen in bzw. durch fluidführende Kanäle derart zu er
reichen, daß sich keine negativen Auswirkungen durch das strö
mende Medium ergeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnen
den Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß werden nun piezoelektrische Aktuatoren in Form
von dünnen Platten, Folien oder Schichten in Verbindung mit
einem adaptronischen Regelkreis, in welchem Sensoren die
Schwingungen detektieren und über eine Recheneinheit zur Aus
wertung den piezoelektrischen Aktuatoren mitgeteilt werden, so
daß diese entsprechend aktiviert werden und die durch die Turbulenzen
erzeugten Schwingungen bzw. Eigenfrequenzen entgegen
gesetzt wirkende Schwingungen bzw. Frequenzen erzeugen können.
Erfindungsgemäß sind hierzu sowohl die piezoelektrischen Aktua
toren als auch die Sensoren in dem Bauteil integriert.
Grundsätzlich lassen sich zur Detektion der auftretenden
Schwingungen die verschiedensten Arten von Sensoren verwenden.
In einer sehr vorteilhaften Ausbildung der Erfindung werden für
diesen Zweck jedoch ebenfalls piezoelektrische Sensoren verwen
det, welche man in vorteilhafter Weise abwechselnd im Bereich
der Turbulenzzonen, wie z. B. Kanalumlenkungen, anordnet.
Zwar ist grundsätzlich die Verwendung von piezoelektrischen
Elementen, wie z. B. Piezostacks, in der Optik aus der US 4,202,605
und der US 4,295,710 bereits bekannt, wobei Piezo
stacks zur Einstellung von Facettenspiegeln verwendet werden,
aber deren Einsatz in Form von Platten, Folien oder Schichten
in einem adaptronischen Regelkreis mit Sensoren und Aktuatoren
ist neu und stellt eine nicht naheliegende Lösung dar.
Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 ausschnittsweise einen Spiegel mit einem Kühlkanal im
Eckenbereich; und
Fig. 2 ausschnittsweise eine Kühlschlange bzw. ein Kühlrohr.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Spiegels in einem
EUV-System mit einem Projektionsobjektiv für die Halbleiter-
Lithographie beschrieben. Selbstverständlich ist die Erfindung
jedoch auch auf anderen Gebieten der Optik und auch in anderen
Bereichen verwendbar.
Durch die EUV-Strahlung von einer Strahlquelle kommt es zu Er
wärmungen in dem Spiegel. Aus diesem Grund ist es bekannt,
Spiegel 1, die z. B. in einem Projektionsobjektiv 1a (nur ge
strichelt angedeutet) angeordnet sind, mit Kühlkanälen 2 zu
versehen, in denen ein Kühlmedium zirkuliert. Auch wenn man
versucht, das Kühlmedium in einer laminaren Strömung zirkulie
ren zu lassen, kann nicht immer vermieden werden, daß es zu
Turbulenzen kommt. Dies ist insbesondere der Fall im Bereich
von Kanalumlenkungen 3. In der Fig. 1 ist eingangsseitig eine
laminare Strömung und im Umlenkungsbereich eine turbulente
Strömung 4 angedeutet, an die sich wieder eine laminare Strö
mung anschließen kann. Durch die turbulente Strömung 4 kommt es
zu Schwingungen des Spiegels 1, womit Änderungen der optischen
Pfadlänge auftreten, was zu entsprechenden Bildfehlern führen
kann. Dies bedeutet, zur Vermeidung derartiger Bildfehler ist
es notwendig, die auftretenden Schwingungen zu vermeiden oder
diesen wenigstens in erheblichem Umfange entgegenzuwirken.
Hierzu wird man die Gegenmaßnahmen in den Bereichen vornehmen,
in denen die größten Verformungen durch Schwingungen vorkommen.
Hierzu ist es in einem ersten Schritt erforderlich, die Schwin
gungen zu detektieren. Hierzu dienen Sensoren in Form von pie
zoelektrischen Elementen 5, die in dem Spiegel 1 im Bereich der
Umlenkung 3 angeordnet bzw. integriert sind. Durch die Schwin
gungen kommt es in den piezoelektrischen Elementen aufgrund von
Längenänderungen zur Erzeugung von elektrischen Spannungen, die
über Steuerleitungen 6 (in der Fig. 2 beispielsweise nur eine
dargestellt) einer Rechen- und Auswerteeinheit 7 zugeleitet
werden. Entsprechend der Größe und Form der Schwingungen werden
über die Rechen- und Auswerteeinheit 7 über Steuerleitungen 8
Spannungsimpulse zu Aktuatoren 9 in Form von piezoelektrischen
Elementen zugeleitet. Bei Spannungsauferlegung kommt es in den
piezoelektrischen Elementen als Aktuatoren 9 zu Längenänderun
gen. Wesentlich ist nun, daß die über die Steuerleitung 8 ein
gebrachten Impulse die piezoelektrischen Elemente 9 derart an
geregt werden, daß "Gegenschwingungen" auftreten, welche auf
grund ihrer Größe und Form die durch die turbulente Strömung
auftretenden Schwingungen kompensieren oder wenigstens erheblich
dämpfen.
Die piezoelektrischen Elemente als Sensoren 5 und als Aktuato
ren 9 können in dem Spiegel 1 abwechselnd angeordnet sein.
Die Anordnung der piezoelektrischen Elemente 5 und 9 richtet
sich nach den örtlichen Gegebenheiten. So können sie z. B. au
ßenseitig an den Kühlkanälen 2 in dem Spiegel 1 angeordnet oder
auch in dem Kühlkanal 2 selbst, wie es z. B. in der Fig. 1 ge
strichelt mit 9' angedeutet ist. Ebenso können die piezoelek
trischen Elemente 5 und 9 auch direkt auf eine Kühlschlange 10
außen- oder innenseitig aufgeklebt sein.
Die piezoelektrischen Elemente werden in die Struktur bzw. den
Spiegel 1 in Form von sehr dünnwandigen Platten, Folien oder
Schichten aufgebracht bzw. eingebracht.
Es kann auch vorgesehen sein, daß alle piezoelektrischen Ele
mente 5, 9 im Ruhezustand oder in einer Phase mit nur einer
geringen Schwingungserregung als Sensoren 5 konfiguriert sind.
Auf diese Weise werden Störungen von allen Elementen aufgenom
men, wonach durch eine entsprechende Regelung nur einzelne,
bestimmte oder im Bedarfsfall auch alle piezoelektrischen Ele
mente dann als Aktuatoren 9 aktiviert werden. Der Vorteil die
ser Ausgestaltung ist, daß dann nicht bestimmte piezoelektri
sche Elemente als Sensoren oder als Aktuatoren ausgewiesen sein
müssen.
Claims (7)
1. System zur Beseitigung oder wenigstens Dämpfung von Schwin
gungen in bzw. durch fluidführende Kanäle (2) eines Bautei
les, insbesondere von Kühlmittel in Kühlkanälen eines opti
schen Elementes (1), insbesondere einem Projektionsobjektiv
für die Halbleiter-Lithographie, wobei durch Sensoren (5)
auftretende Schwingungen detektiert werden, wonach das Er
gebnis in Form eines adaptronischen Regelkreises in das op
tische Element integrierten piezoelektrischen Elementen (9)
in Form von dünnen Platten, Folien oder Schichten zugelei
tet wird, welche durch deren Aktivierung den durch die Tur
bulenzen erzeugten Schwingungen bzw. Eigenfrequenzen entge
gengesetzt wirkende Schwingungen bzw. Frequenzen erzeugen.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
piezoelektrischen Elemente als Aktuatoren (9) und die Sen
soren (5) im Bereich von Turbulenzzonen (4) an oder in dem
Bauteil (1) angeordnet sind.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die piezoelektrischen Elemente als Aktuatoren (9) und Sen
soren (5) im Bereich der größten zu erwartenden Verformung
angeordnet sind.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sensoren (5) und die piezoelektrischen Elemente als Aktua
toren (9) im Bereich von Kanalumlenkungen (3) angeordnet
sind.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sensoren (5) als piezoelektrische Elemen
te ausgebildet sind.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Bauteil (1) abwechselnd piezoelektrische Elemente als Sen
soren (5) und als Aktuatoren (9) angeordnet sind.
7. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle
piezoelektrischen Elemente (5, 9) im Ruhezustand oder bei
geringer Schwingungserregung als Sensoren (5) ausgebildet
sind, und in Abhängigkeit von einer Schwingungserregung
ausgewählte Sensoren (5) als Aktuatoren (9) aktiviert wer
den.
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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8141 | Disposal/no request for examination |