DE10121347A1

DE10121347A1 - Device for holding an optical element especially for semiconductor lithography has recesses in lens mount held at reduced pressure

Info

Publication number: DE10121347A1
Application number: DE2001121347
Authority: DE
Inventors: Hubert Holderer; Wolfgang Hummel
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2002-11-07

Abstract

A device for holding an optical element (1), especially for a lens in a semiconductor lithographic system has recesses (5) in the region of the element support on the mount (3) which are maintained at low pressure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Halterung eines op tischen Elements, insbesondere eine Fassung zur Halterung einer Linse in einem Objektiv für die Halbleiter-Lithographie.The invention relates to a device for holding an op tables elements, in particular a holder for holding a Lens in a lens for semiconductor lithography.

Im Bereich der Halbleiter-Lithographie sind derart hohe Genau igkeiten notwendig, daß es nicht möglich ist, optische Elemen te, wie beispielsweise Spiegel oder Linsen im Bereich der Ob jektive durch ein Verklemmen zwischen zwei geeigneten Elementen zu halten, da dies zu einem sehr hohen Eintrag an Deformationen in das optische Element führen würde, welche die optische Ab bildungsqualität gravierend verschlechtern. Daher ist es allge mein üblich, Linsen oder andere optische Elemente mit Halterun gen bzw. in ihren Fassungen zu verkleben.Such high levels of accuracy are in the field of semiconductor lithography ity necessary that it is not possible to use optical elements te, such as mirrors or lenses in the area of Ob jective by jamming between two suitable elements to keep as this leads to a very high entry of deformations would lead into the optical element, which the optical Ab education quality deteriorate seriously. Therefore it is general my usual, lenses or other optical elements with holder to glue or in their versions.

Nun kommt es jedoch sehr häufig vor, daß derartige optische Elemente beim Aufbau, bei der Justage oder nach dem Durchlaufen von bestimmten Versuchsstadien wieder von ihren Halterungen entfernt werden müssen. Sind diese nun miteinander verklebt, ergeben sich hier entscheidende Nachteile. Der verwendete Kle ber muß über entsprechende Verfahren, beispielsweise Tempera tureinwirkung oder die Einwirkung von Lösungsmittel, aufgelöst werden. Die Halterungen und das optische Element können dann voneinander entfernt werden, erfordern jedoch nachfolgend eine Reinigung von zurückbleibenden Resten des Klebers. Neben der sehr großen Gefahr, das optische Element bzw. die Paßflächen zwischen dem optischen Element und der Halterung beim Trennen durch Kratzer oder dergleichen zu beschädigen, besteht außerdem die Gefahr, daß beim Reinigen des Klebers entsprechende Formge bungen in der Art verändert werden, daß diese nicht mehr inner halb ihrer vorgegebenen Toleranzen liegen.Now it happens very often that such optical Elements during assembly, adjustment or after going through from certain test stages again from their brackets must be removed. If these are now glued together, there are decisive disadvantages here. The Kle used About must have appropriate procedures, such as tempera action or the action of solvents, dissolved become. The brackets and the optical element can then are separated from each other, but subsequently require one Cleaning of residual adhesive. In addition to the very great danger, the optical element or the mating surfaces between the optical element and the holder when separating There is also damage from scratches or the like the risk that when cleaning the adhesive appropriate Formge Exercises are changed in such a way that they are no longer internal are within their specified tolerances.

Durch den Einsatz der Kleber, welche überwiegend auf organi scher Basis ausgebildet sind, können außerdem unerwünschte Kontaminationen von Linsen oder Räumen in den Objektiven mit organischem Material erfolgen, wenn die Objektive mit entspre chend aggressiven Strahlungen oder im Bereich von aggressiven Medien, wie Gasen oder dergleichen, betrieben werden.By using the glue, which is mainly on organic shear base may also be undesirable Contamination of lenses or spaces in the lenses with organic material if the lenses correspond with aggressive radiation or in the range of aggressive Media, such as gases or the like, are operated.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Halterung eines optischen Elements zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile vermeidet und eine sichere, genaue und ein fache Halterung des optischen Elements ermöglicht, bei der gleichzeitigen Möglichkeit, das optische Element jederzeit von der Halterung zu entfernen, ohne die Gefahr, die Teile zu be schädigen, zu verschmutzen oder dergleichen.It is therefore the object of the invention to provide a device for To create an optical element bracket that matches the above avoids disadvantages mentioned and a safe, accurate and a fold holder of the optical element allows at simultaneous possibility to remove the optical element at any time remove the bracket without the risk of loading the parts damage, contaminate or the like.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this task is characterized by Part of claim 1 mentioned features solved.

Durch die Ausnehmungen in der Halterung, in welchen ein ent sprechender Unterdruck herrscht, wird erreicht, daß das opti sche Element durch den Umgebungsdruck auf die Halterung gepreßt und dort festgehalten wird. Dadurch entsteht eine reproduzier bare, jederzeit lösbare Verbindung zwischen dem optischen Ele ment und der Halterung, Probleme hinsichtlich Kontaminationen durch Kleber, Ausgasungen oder dergleichen können vermieden werden. Weitere Vorteile entstehen hinsichtlich der Handhabung von derartigen Aufbauten, da diese sehr schnell und einfach montiert und demontiert werden können, ohne daß die Handhabung eines entsprechenden gegebenenfalls giftigen oder umweltunver träglichen Klebers erforderlich wäre, und ohne daß entsprechen de Wartezeiten für eine Aushärtung des Klebers eingehalten wer den müssen.Through the recesses in the holder, in which an ent speaking negative pressure, it is achieved that the opti cal element pressed by the ambient pressure on the bracket and is held there. This creates a reproducible bare, detachable connection between the optical ele ment and bracket, contamination issues by glue, outgassing or the like can be avoided become. There are further advantages in terms of handling of such structures, as they are very quick and easy can be assembled and disassembled without handling a corresponding toxic or environmentally unreliable inert adhesive would be required, and without that de Waiting times for the adhesive to harden are observed have to.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung weisen die Ausnehmungen dabei eine Verbindung mit wenigstens einer Einrichtung zur Erzeugung des Unterdrucks auf. Hierdurch ist es möglich, den Unterdruck gezielt ein- und auszuschalten, um eine entsprechende Halterung bzw. ein Entfernen des optischen Ele ments sehr schnell und einfach zu ermöglichen. In a particularly favorable embodiment of the invention the recesses connect to at least one Device for generating the negative pressure. This is it possible to selectively switch the vacuum on and off to achieve a appropriate bracket or a removal of the optical ele very quickly and easily.

In einer besonders günstigen Weiterbildung hiervon ist es vor gesehen, daß der Druck in den Ausnehmungen bei einem Transport der Halterung gegenüber dem Druck im bestimmungsgemäßen Betrieb der Halterung veränderbar ist.In a particularly inexpensive further training of this it is in front seen that the pressure in the recesses during transport the holder against the pressure in the intended operation the bracket is changeable.

So kann beispielsweise eine Erniedrigung des Drucks, also das Einstellen eines größeren Unterdrucks, beim Transport sicher stellen, daß das optische Element sicher und positionsgenau im Bereich der Halterung gehalten wird. Im bestimmungsgemäßen Be trieb, bei welchem das optische Element beispielsweise durch seine eigene Schwerkraft auf seine Halterung gepreßt wird, ist ein entsprechend kleinerer (Unter-)druck ausreichend, um die Halterung sicherzustellen. Damit lassen sich jedoch auch die auf das optische Element wirkenden Kräfte und die damit verur sachten Deformationen vermeiden, so daß auf entsprechende Aus gleichsmaßnahmen zum Erzielen einer guten Abbildungsgenauigkeit verzichtet werden kann.For example, a decrease in pressure, that is Setting a larger vacuum, safe during transport make sure that the optical element is safe and precisely in position Area of the bracket is held. In the intended Be drove, in which the optical element, for example its own gravity is pressed onto its holder a correspondingly smaller (negative) pressure is sufficient to achieve the Ensure bracket. However, this can also be used forces acting on the optical element and the resulting avoid gentle deformations, so that on appropriate off equal measures to achieve good imaging accuracy can be dispensed with.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen und den anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen.Further advantageous embodiments of the invention result from the remaining subclaims and from the drawing The embodiments shown below.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines optischen Elements und einen Teil einer Halterung; Fig. 1 shows a cross section through a part of an optical element and a part of a holder;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil einer Halterung; Figure 2 is a plan view of part of a bracket.

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil einer Halterung in ei ner alternativen Ausführungsform; und Fig. 3 is a plan view of part of a bracket in egg ner alternative embodiment; and

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3 bei aufgelegtem optischen Element. Fig. 4 shows a section along the line IV-IV in Fig. 3 with the optical element placed.

Fig. 1 zeigt ein optisches Element 1, hier eine Linse 1, wel che in einem Teilbereich einer ihrer polierten Oberflächen 2 auf einer Halterung 3, hier einer Fassung 3, aufliegt. Eine dem optischen Element 1 zugewandte Fläche 4 der Fassung 3 ist in zwei Teilflächen 4a, 4b unterteilt, zwischen welchen eine Aus nehmung 5 angeordnet ist. Im Bereich der Ausnehmung 5 herrscht zur Fixierung des optischen Elements 1 auf der Fassung 3 ein Unterdruck p₁, so daß das optische Element 1 durch den Umge bungsdruck p_u auf die Fassung 3 gepreßt und dort gehalten wird. Fig. 1 shows an optical element 1 , here a lens 1 , which che rests in a partial area of one of its polished surfaces 2 on a holder 3 , here a socket 3 . A facing the optical element 1 surface 4 of the socket 3 is divided into two sub-areas 4 a, 4 b, between which a recess 5 is arranged. In the region of the recess 5 there is a negative pressure p ₁ for fixing the optical element 1 on the socket 3 , so that the optical element 1 is pressed by the ambient pressure p _u onto the socket 3 and held there.

Zur Erzeugung des Unterdrucks p₁ sind entsprechende, hier nur symbolisch angedeutete Einrichtungen 6, beispielsweise eine Va kuumpumpe mit den entsprechenden Ventileinrichtungen vorgese hen.To generate the negative pressure p ₁ , corresponding devices 6 , for example a vacuum pump with the corresponding valve devices, are provided only symbolically.

Die Ausnehmungen 5 lassen sich in verschiedenen Arten in die Fassung 3 integrieren. Fig. 2 zeigt in einer Draufsicht bei abgenommener Linse 1 auf die Fassung 3 eine dieser Möglichkei ten. Die Ausnehmungen 5 sind dabei als kreissegmentförmige nu tenartige Ausnehmungen 5 zwischen die beiden Teilflächen 4a, 4b der Fläche 4 der Fassung 3 integriert, wobei zwischen den ein zelnen Ausnehmungen 5 jeweils Stege 7 angeordnet sind, so daß die Fläche 4 eine einheitliche Fläche darstellt, welche ledig lich durch die Ausnehmung 5 unterbrochen wird. Dies ermöglicht in besonders günstiger Weise, daß die Oberflächenform und die Oberflächengenauigkeit, wie beispielsweise die Ebenheit oder die Formtreue, mittels interferometrischer Meßverfahren be stimmt werden kann. Damit läßt sich in besonders günstiger Wei se die erforderliche Genauigkeit erzielen, da die Flächen 4, um eine ausreichende Dichtigkeit zu gewährleisten, über eine ent sprechende Oberflächenqualität verfügen müssen und möglichst exakt mit der Form der Oberfläche 2 zumindest in dem Teilbe reich, in welchem diese die Fassung 3 berührt, übereinstimmen sollte.The recesses 5 can be integrated into the version 3 in different ways. Fig. 2 shows a top view with the lens 1 removed from the mount 3 one of these possibilities. The recesses 5 are here as circular segment-shaped nu-like recesses 5 between the two partial surfaces 4 a, 4 b of the surface 4 of the mount 3 , being integrated between the individual recesses 5 each webs 7 are arranged so that the surface 4 is a uniform surface, which is only interrupted by the recess 5 Lich. This enables in a particularly favorable manner that the surface shape and the surface accuracy, such as flatness or shape accuracy, can be determined by means of interferometric measuring methods. This can be achieved in a particularly favorable Wei se the required accuracy, since the surfaces 4 , in order to ensure sufficient tightness, must have a corresponding surface quality and be as precise as possible with the shape of the surface 2 at least in the part in which it is rich Version 3 touches, should agree.

Fig. 3 zeigt eine alternative Möglichkeit, die Ausnehmungen 5 auszuführen, wobei diese hier als umlaufender Spalt ausgebildet sind, welcher die Teilflächen 4a, 4b der Fassung 3 im Bereich der Auflage der hier nicht dargestellten Linse 1 vollkommen voneinander trennt. Aufgrund dieser Trennung kann die Ebenheit der Flächen zueinander bzw. ihre Lage zueinander zwar nicht mehr mittels interferometrischer Meßmethoden bestimmt werden, der Aufbau bietet jedoch andere Vorzüge, welche nachfolgend er läutert werden. FIG. 3 shows an alternative possibility of designing the recesses 5 , these being designed as a circumferential gap which completely separates the partial surfaces 4 a, 4 b of the mount 3 in the region of the support of the lens 1, not shown here. Because of this separation, the flatness of the surfaces relative to one another or their position relative to one another can no longer be determined by means of interferometric measurement methods, but the structure offers other advantages, which are explained below.

Fig. 4 zeigt in einem prinzipmäßig angedeuteten Querschnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3 einen dieser oben angesproche nen Vorzüge. Fig. 4 shows in a principle indicated cross-section along the line IV-IV in Fig. 3 one of these advantages addressed above.

Die Teilfläche 4b, welche im Bereich eines äußeren Ringsegments 3b der Fassung 3 angeordnet ist, ist dabei in einem der Ober fläche 4b abgewandten Bereich mittels eines weichen, verformba ren Bereichs 8 in der Art ausgebildet, daß durch die Einwirkung der durch das optische Element 1 ausgeübten Kraft die Lage der Fläche 4b veränderbar ist. Die Fläche 4b kann sich somit der polierten Oberfläche 2 des optischen Elements 1 sehr exakt an passen, so daß eine hervorragende Paßgenauigkeit und die ent sprechende gewünschte Abdichtung ohne die Verwendung von ent sprechenden Dichtmaterialien, was jedoch prinzipiell selbstver ständlich auch möglich wäre, zu erzielen.The partial surface 4 b, which is arranged in the region of an outer ring segment 3 b of the socket 3 , is formed in a region facing away from the upper surface 4 b by means of a soft, deformable region 8 in such a way that by the action of the optical element 1 exerted force the position of the surface 4 b is changeable. The surface 4 b can thus fit the polished surface 2 of the optical element 1 very precisely, so that an excellent fit and the appropriate sealing required without the use of appropriate sealing materials, which, however, would of course also be possible in principle ,

Der Aufbau gemäß Fig. 4 muß sich selbstverständlich nicht auf das äußere Ringsegment 3b der Fassung 3 beschränken, er könnte ebenso ein inneres Ringsegment 3a der Fassung 3 umfassen, was hier jedoch nicht dargestellt wurde.The structure shown in FIG. 4 must, of course, not to the outer ring segment 3b of the socket 3 are limited, it could also include an inner ring segment 3a of the mount 3, which has not been shown here.

Die hier dargestellte Fassung 3 muß dabei nicht die gesamte Fassungstechnik der Linse 1 darstellen, es kann sich hierbei auch um einen Fassungsring handeln, welcher über entsprechende Aufnahmen an einem außerhalb liegenden Fassungsflansch, welcher dann an dem Objektiv montiert wird, angebunden sein.The mount 3 shown here does not have to represent the entire mount technology of the lens 1 , it can also be a mount ring which is connected via corresponding receptacles to an external mount flange which is then mounted on the lens.

Claims

1. Device for holding an optical element, in particular special holder for holding a lens in an optical system for semiconductor lithography, characterized in that in the area of the support of the optical element ( 1 ) on the holder ( 3 ) recesses ( 5 ) are arranged in the holder ( 3 ), in which negative pressure (p ₁ ) prevails.

2. Device according to claim 1, characterized in that the optical element ( 1 ) and the holder ( 3 ) in the region of the support of the optical element ( 1 ) on the holder ( 3 ) each have polished surfaces ( 2 , 4 ).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the recesses ( 5 ) have a connection with at least egg ner device ( 6 ) for generating the negative pressure (p ₁ ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the negative pressure (p ₁ ) in the recesses ( 5 ) during transport of the holder ( 3 ) with respect to the negative pressure (p ₁ ) in the intended operation of the holder ( 3 ) can be changed.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the recesses ( 5 ) in a surface ( 4 ) of the holder ( 3 ) are ausgebil det as a plurality of individual recesses.

6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the recesses ( 5 ) are formed as at least one gap between at least two concentric ring segments ( 3 a, 3 b).

7. The device according to claim 5, characterized in that at least one of the ring segments ( 3 a, 3 b) on its side facing away from the optical element ( 1 ) is formed in the manner (deformable region 8 ) that its position by the action of force exerted thereon can be changed by the optical element ( 1 ).