DE10200244A1 - Vorrichtung zur Aufnahme eines optischen Elements - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung (13) dient zur Aufnahme eines optischen Elements (11). In der Vorrichtung (13) wird das optische Element (11) durch Halteeinrichtungen (20) gegen eine positionsbestimmende Lagereinrichtung (15) fixiert. Die Halteeinrichtungen (20) weisen ein aktives Material (21) auf, durch dessen Betätigung die Position der Halteeinrichtungen (20) veränderbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme eines optischen Elements, in welcher das optische Element durch Halteeinrichtungen gegen eine positionsbestimmende Lagereinrichtung fixierbar ist.
• Derartige Vorrichtungen sind aus der allgemeinen Fassungstechnik bekannt. Beispielhaft soll hier die deutsche Auslegeschrift 12 62 041 angeführt werden, in welcher eine Fassung für ein optisches Element, hier eine Linse, beschrieben ist, bei welcher die Linse über eine Halteeinrichtung, hier insbesondere eine Haltefeder, gegen eine positionsbestimmende Lagereinrichtung bzw. Auflage fixiert wird. Vergleichbare und ähnlich aufgebaute Vorrichtungen zur Aufnahme von optischen Elementen sind beispielsweise aus der Kameratechnik und dergleichen bekannt.
• Bei derartigen an sich bekannten Fassungen ist das Problem darin zu sehen, daß bei der Befestigung des optischen Elements im allgemeinen ein Versatz oder eine zumindest minimale Bewegung des optischen Elements erzeugt wird, welche dessen Position nachteilig verändern kann.
• Insbesondere beim bevorzugten Verwendungszweck der hier dargestellten Vorrichtung, nämlich dem Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie stellt dies einen gravierenden Nachteil dar, da hier bereits kleinste Veränderungen beim Einbau des optischen Elements, Deformationen des optischen Elements bei der Montage oder eine Veränderung der Position des optischen Elements durch Schwingungen oder dergleichen zu gravierenden Nachteilen hinsichtlich der Abbildungsqualität führen können.
• Des weiteren kennt der allgemeine Stand der Technik aktive Materialien, welche sich unter dem Einfluß eines elektrischen oder magnetischen Feldes mechanisch verändern, beispielsweise eine Längenänderung erfahren. Diese im allgemeinen unter dem Begriff Adaptronik zum Einsatz kommenden "intelligenten" Materialien (smart materials) können beispielsweise piezokeramische Materialien, wie z. B. Bleizirkontitanat (PZT), oder andere Materialien auf Basis von Silikaten sein.
• Es ist auch hinlänglich bekannt, aus derartigen Materialien in kraftschlüssiger Kombination mit einem anderen, im allgemeinen nicht aktiven Material bimorphe Elemente zu schaffen. Diese bimorphen Elemente lassen sich hinsichtlich ihrer Verhaltensweise am ehesten über ein sehr bekanntes bimorphes Material, das sogenannte Bimetall, erläutern. Ändert eines der Materialien seine Länge stärker als das andere Material, im Falle des Bimetalls aufgrund einer Temperaturänderung, so kommt es zu einem Verbiegen der Materialien.
• Dieser Effekt läßt sich sinnvoll ausnutzen, wenn aktive Materialien und nichtaktive Materialien kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Wird nun das aktive Material aufgrund beispielsweise eines elektrischen oder magnetischen Feldes in seiner Länge verändert, so wird sich der gesamte Aufbau aus dem bimorphen Material entsprechend verbiegen und eine beliebig gekrümmte Form annehmen.
• Derartige bimorphe Materialien sind als Aktuatoren an sich bekannt und beispielsweise durch einen piezoelektrischen Aktuator in der US 4,520,570 beschrieben.
• Auch der Einsatz von derartigen bimorphen Materialien als Aktuatoren im Bereich der Optik ist beispielsweise durch die GB 1 520 811 sowie die sowjetische Schrift SU 1739343 A1 beschrieben. Beide Schriften zeigen dabei Aufbauten, durch welche ein Spiegel in seiner Lage bzw. Position durch den Einsatz von bimorphen Elementen aus einem unter Einwirkung eines elektrischen oder magnetischen Feldes längenveränderlichen und einem unter diesen Einwirkungen nicht längenveränderlichen Material, verändert wird.
• Neben diesen beschriebenen bimorphen Materialien sind im allgemeinen Stand der Technik auch trimorphe oder multimorphe Materialien bekannt, die nach demselben Funktionsprinzip arbeiten, zur Verstärkung ihrer Wirkung jedoch jeweils abwechselnd mehrere Schichten aus aktiven und nichtaktiven Materialien aufweisen, so daß vergleichsweise hohe Hübe bzw. Kräfte realisiert werden können.
• Des weiteren kennt der allgemeine Stand der Technik mikromechanische Verfahren, mit welchen entsprechende Strukturen und Aufbauten aus Materialien durch abtragende, im allgemeinen ätzende, oder Material aufbauende elektromechanische Verfahren hergestellt und/oder verändert werden können. Im allgemeinen Stand der Technik hinsichtlich dieser mikromechanischen Fertigungsverfahren soll auf zwei der gängigsten Veröffentlichungen, nämlich auf "Mikromechanik: Mikrofertigung mit Methoden d. Halbleitertechnologie/Anton Heuberger (Hrsg.). Berlin; Heidelberg; New York; London; Paris; Tokyo; Hong Kong; Barcelona: Springer Korrigierter Nachdruck 1991" und "Büttgenbach, Stephanus: Mikromechanik: Einführung in Technologie und Anwendungen; 2., durchgesehene Aufl. - Stuttgart: Teubner, 1994" hingewiesen werden.
• Ausgehend von diesem allgemeinen Stand der Technik liegt der hier dargestellten Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Aufnahme eines optischen Elements zu schaffen, bei welcher Halteeinrichtungen das optische Element gegen eine positionsbestimmende Lagereinrichtung fixieren, wobei sich die Haltekraft, welche auf das optische Element wirkt, so langsam steigert, daß es zu keiner durch die einsetzende Haltebewegung an sich verursachten Veränderung der Position des optischen Elements kommen kann.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Halteeinrichtungen ein aktives Material aufweisen, durch dessen Betätigung die Position der Halteeinrichtungen veränderbar ist.
• Bei der Halteeinrichtung handelt es sich dabei also um adaptronische Bauelemente, welche die oben beschriebenen Merkmale derartiger Bauteile aufweisen. Insbesondere kann es sich um bimorphe oder multimorphe Bauteile handeln, welche aus einem nicht neutralen Material und darauf kraftschlüssig applizierten aktiven Material aufgebaut sind. Bei der Betätigung des aktiven Materials wird sich die Halteeinrichtung dann entsprechend verformen, so daß das optische Element freigegeben bzw. gehalten werden kann.
• Besonders günstig ist es dabei, wenn die Halteeinrichtungen so konstruiert sind, daß sie im normalen Ruhezustand das optische Element halten, insbesondere formschlüssig und deformationsarm gegen die positionsbestimmende Lagereinrichtung fixieren. Erst bei Anlegen einer Spannung bzw. eines elektrischen Feldes an das aktive Material, kommt es dann zu einem Verbiegen der bimorph ausgeführten Halteeinrichtungen, so daß diese das optische Element freigeben.
• Derartige Halteeinrichtungen bieten dabei den Vorteil, daß die Veränderung der auf das optische Element wirkenden Haltekräfte kontinuierlich, beispielsweise entlang einer auf den jeweiligen Haltefall angepaßten stetigen Funktion erfolgen kann. Insbesondere bei optischen Elementen, welche hinsichtlich der Justage sehr kritisch sind, kann dies dann dazu führen, daß eine einmal einjustierte Position beim Festhalten des optischen Elements nicht wieder verändert wird.
• Wenn zur Justage der exakten Position des optischen Elements Bauteile mit Aktuatoren temporär oder dauerhaft mit dem optischen Element in Kontakt stehen, um dieses in seine Position zu bewegen, so kann beispielsweise auch so vorgegangen werden, daß die die Positionierung des optischen Elements ermöglichenden Bauteile so lange im Eingriff mit dem optischen Element bleiben, bis die endgültige Haltekraft durch die Halteelemente, welche das aktive Material aufweisen, aufgebaut ist, so daß das genaue Einhalten der Position während der Betätigung der Halteelemente immer sichergestellt ist. Die Halteelemente funktionieren praktisch als adaptronische Hemmung.
• Diese adpatronische Hemmung kann sehr leicht über elektrische Signale angesteuert werden, so daß eine Regelung über eine exakte, einer bestimmten vorgegebenen Funktion gehorchende Betätigung kein Problem darstellt. Außerdem kann die Hemmung, falls sie in einem Aufbau mit dauerhaft implementierten Aktuatoren eingesetzt wird, jeweils abgeschaltet werden, wenn diese Aktuatoren die Position verändern sollen, wonach der Aufbau sehr einfach wieder in seiner neu einjustierten Position fixiert werden kann, indem durch ein kontinuierliches Steigern des angelegten elektrischen Feldes eine kontinuierliche Erhöhung der Haltekraft erreicht wird, bis das optische Element wieder sicher fixiert ist.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und anhand der Ausführungsbeispiele, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher dargestellt sind.
• Es zeigt:
• Fig. 1 eine prinzipmäßige Darstellung eines möglichen Aufbaus einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie;
• Fig. 2 ein Aufbau analog dem in Fig. 1 zur Verwendung mit Strahlung im Bereich des extremen Ultravioletts;
• Fig. 3 einen Facettenspiegel in einer isometrischen Ansicht;
• Fig. 4 eine isometrische Ansicht einer einzelnen Spiegelfacette mit Halteeinrichtungen und Lagereinrichtungen;
• Fig. 5 einen prinzipmäßigen Querschnitt durch den Aufbau gemäß Fig. 4;
• Fig. 6 einen Aufbau gemäß Fig. 3 mit Justageeinrichtungen, und
• Fig. 7 einen Aufbau gemäß Fig. 6 mit einer verändert einjustierten Position der Spiegelfacette.
• In Fig. 1 ist eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie dargestellt. Diese dient zur Belichtung von Strukturen auf mit photosensitiven Materialien beschichtetes Substrat, welches im allgemeinen überwiegend aus Silizium besteht und als ein Wafer 2 bezeichnet wird, zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, wie z. B. Computerchips.
• Die Projektionsbelichtungsanlage 1 besteht dabei im wesentlichen aus einer Beleuchtungseinrichtung 3, einer Einrichtung 4 zur Aufnahme und exakten Positionierung einer mit einer gitterartigen Struktur versehenen Maske, ein sogenanntes Reticle 5, durch welche die späteren Strukturen auf den Wafer 2 bestimmt werden, einer Einrichtung 6 zur Halterung, Fortbewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 2 und einer Abbildungseinrichtung 7.
• Das grundsätzliche Funktionsprinzip sieht dabei vor, daß die in das Reticle 5 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 2 belichtet werden, insbesondere mit einer Verkleinerung der Strukturen auf ein Drittel oder weniger der ursprünglichen Größe. Die an die Projektionsbelichtungsanlage 1, insbesondere an die Abbildungseinrichtung 7, zu stellenden Anforderungen hinsichtlich der Auflösungen liegen dabei im Bereich von wenigen Nanometern.
• Nach einer erfolgten Belichtung wird der Wafer 2 weiterbewegt, so daß auf demselben Wafer 2 eine Vielzahl von einzelnen Feldern, jeweils mit der durch das Reticle 5 vorgegebenen Struktur, belichtet wird. Wenn die gesamte Fläche des Wafers 2 belichtet ist, wird dieser aus der Projektionsbelichtungsanlage 1 entnommen und einer Mehrzahl chemischer Behandlungsschritte, im allgemeinen einem ätzenden Abtragen von Material, unterzogen.
• Gegebenenfalls werden mehrere dieser Belichtungs- und Behandlungsschritte nacheinander durchlaufen, bis auf dem Wafer 2 eine Vielzahl von Computerchips entstanden ist. Aufgrund der schrittweisen Vorschubbewegung des Wafers 2 in der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird diese häufig auch als Stepper bezeichnet.
• Die Beleuchtungseinrichtung 3 stellt eine für die Abbildung des Reticles 5 auf dem Wafer 2 benötigten Projektionsstrahl 8, beispielsweise Licht oder eine ähnliche elektromagnetische Strahlung, bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in der Beleuchtungseinrichtung 3 über optische Elemente so geformt, daß der Projektionsstrahl 8 beim Auftreffen auf das Reticle 5 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
• Über den Projektionsstrahl 8 wird ein Bild des Reticles 5 erzeugt und von der Abbildungseinrichtung 7 entsprechend verkleinert auf den Wafer 2 übertragen, wie bereits vorstehend erläutert wurde. Die Abbildungseinrichtung 7, welche auch als Objektiv bezeichnet werden könnte, besteht dabei aus einer Vielzahl von einzelnen refraktiven und/oder diffraktiven optischen Elementen, wie z. B. Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlußplatten und dergleichen.
• Fig. 2 zeigt eine prinzipmäßige Darstellung eines Aufbaus analog zu Fig. 1, hier jedoch für die Verwendung mit einem Projektionsstrahl 8, dessen Wellenlänge im Bereich des extremen Ultravioletts (EUV) liegt. Bei diesen Wellenlängen, im allgemeinen ca. 13 nm, ist die Verwendung von diffraktiven optischen Elementen nicht mehr möglich, so daß sämtliche Elemente als reflektierende Elemente ausgebildet sein müssen. Dies wird hier durch die zahlreichen Spiegel 9 dargestellt. Mit Ausnahme des Verlaufs des Projektionsstrahls 8 ist die hier dargestellte Projektionsbelichtungsanlage 1, wie sie für die EUV- Lithographie Verwendung finden kann, vergleichbar zu der in Fig. 1 bereits beschriebenen Projektionsbelichtungsanlage 1aufgebaut. Die gleichen Vorrichtungselemente weisen dabei die gleichen Bezugszeichen auf, so daß auf nähere Erläuterungen an dieser Stelle verzichtet werden soll.
• Im Bereich der hier durch die strichpunktierte Linie angedeuteten Beleuchtungseinrichtung 3 ist dabei ein Facettenspiegel 10 angeordnet, welcher eine entscheidende Bedeutung für die Qualität und die Homogenität des Projektionsstrahls 8 hat. Die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich auf den Aufbau eines derartigen Facettenspiegels 10, wie er ganz allgemein in der Mikrolithographie, insbesondere jedoch in dem Beleuchtungssystem 3 für die EUV-Lithographie eingesetzt werden kann.
• Fig. 3 zeigt beispielhaft einen möglichen Aufbau des Facettenspiegels 10 mit einzelnen Spiegelfacetten 11. Jede der Spiegelfacetten 11 weist eine Spiegeloberfläche 12 auf, welche zur Reflexion von Strahlung geeignet ist. Je nach Typ der eingesetzten Strahlung, wie z. B. Licht, UV-Strahlung, Röntgenstrahlung oder dergleichen kann der Aufbau der Spiegeloberfläche 12 variieren. Denkbar sind hier verschiedenen Aufbauten aus zum Teil vielen auf eine Substrat aufgebrachten, z. B. aufgedampften, Multilayer-Schichten. Die Spiegeloberfläche 12 kann dabei direkt auf die Spiegelfacette 11 oder auch auf ein Zwischenelement (nicht dargestellt), welches dann mit der Spiegelfacette verbunden wird, aufgebracht werden. Die Verwendung des Zwischenelements ist dabei insbesondere beim Einsatz mit sehr kurzwellige Strahlung, z. B. der Strahlung im Bereich des extremen Ultravioletts (EUV), sehr günstig, da hier sehr hohe Anforderungen an die Oberflächenqualität der Spiegeloberfläche 12 und damit auch der Oberfläche unter dieser Spiegeloberfläche 12 gestellt werden müssen. Bei der Verwendung des Zwischenelements entfällt dann aber der Aufwand die gesamte Spiegelfacette 11 aus einem Material zu fertigen, welches eine derart gute Bearbeitung seiner Oberfläche erlaubt, wie die, die für die Reflexion von EUV-Strahlung erforderlich ist.
• Zur Bildung des Facettenspiegels 10 sitzt dabei jede einzelne der Spiegelfacetten 11 in einer Vorrichtung 13 zur Aufnahme der Spiegelfacette 11. Diese Vorrichtungen 13 sind dann mit einer Grundplatte 14 verbunden.
• Der Schwerpunkt der nachfolgenden Erläuterungen und Ausführungen anhand der weiteren Darstellungen soll nun im Bereich der Vorrichtungen 13 liegen. In Fig. 4 ist ein möglicher Aufbau einer dieser Vorrichtungen 13 mit der Spiegelfacette 11, ihrer Spiegeloberfläche 12 und Lagereinrichtungen 15 näher dargestellt. Die Lagereinrichtungen 15 teilen sich dabei, wie es auch in dem Querschnitt gemäß Fig. 5 zu erkennen ist, in Aufnahmeeinrichtungen 16 und Lagerkörper 17 auf.
• Die Spiegelfacette 11 ist als Kugelspiegel 11 ausgelegt. Die Spiegelfacette 11 kann dabei, wie oben bereits erwähnt wurde, aus zwei einzelnen Teilen bestehen, nämlich der eigentlichen Spiegelfacette 11 und einem Zwischenelement, welches die Spiegeloberfläche 12 trägt, und welches mit der Spiegelfacette 11 durch entsprechende Verbindungsverfahren, wie beispielsweise Ansprengen, Kleben oder dergleichen, verbunden ist. Alternativ dazu kann die Spiegelfacette 11 auch monolithisch ausgebildet sein, beispielsweise aus einem Material, bei dem die Möglichkeit zur Fertigung einer polierbaren hochreflektiven Oberfläche besteht. Als Material wäre hier beispielsweise Silizium denkbar.
• Die als Kugelspiegel 11 ausgebildete Spiegelfacette 11 liegt mit ihrer Kugelfläche auf den drei jeweils um 120° zueinander versetzten Lagerkörpern 17, welche hier als Lagerkugeln, beispielsweise Kugeln gemäß DIN 5401-2G3, ausgebildet sind. Diese Lagerkugeln 17 befinden sich ihrerseits in Kugelpfannen 18, welche in die sternförmig ausgebildeten Aufnahmeeinrichtung 16 eingebracht sind. Die Aufnahmeeinrichtung 16, welche beispielsweise aus Metall bestehen kann, ist ihrerseits wiederum mit einem Trägerelement 19 verbunden.
• Das Trägerelement 19 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig mit drei Greifern 20 verbunden, welche die Halteeinrichtung bilden. Die drei Greifer 20 sind dabei jeweils um 120° zueinander versetzt. Auf jeden der Greifer 20 ist ein aktives Material 21 appliziert. Bei diesem aktiven Material 21 kann es sich beispielsweise um eine Piezokeramik oder dergleichen handeln. Es sind jedoch auch alle anderen ferromagnetische oder ferroelektrische Materialien denkbar, welche beim Anlegen eines magnetischen oder elektrischen Feldes eine Längenänderung erfahren.
• Aus dem Greifer 20 und dem darauf applizierten aktiven Material 21 entsteht so ein bimorphes Element, welches die eingangs bereits erläuterten Funktionseigenschaften eines bimorphen Elements aufweist.
• Im Falle, daß das aktive Material 21 eine Piezokeramik, beispielsweise PZT, ist, erfährt diese Keramik durch das Anlegen eines elektrischen Feldes mit entsprechender Feldrichtung bezüglich der Polarisation in der Piezokeramik eine Kontraktion. Aufgrund der Applikation der Piezokeramik 21 auf die Greifer 20 wird dieser aufgrund des eingangs bereits erläuterten Bimorpheffekts gezielt deformiert. Der Greifer 20 öffnet sich. Der Greifer 20 wird dabei konstruktiv so ausgelegt, daß er den zu hemmenden bzw. zu fixierenden Körper, in dem hier dargestellten Fall die Spiegelfacette 11, formschlüssig und quasi momentenfrei umfaßt und in elektrisch unbeschaltetem Zustand durch Reibung gegenüber der Lagereinrichtung 15 in seiner Position fixiert, ihn also positionsgenau auf der Lagereinrichtung 15 festhält.
• Der gesamte Aufbau ist dabei so ausgeführt, daß aufgrund der formschlüssigen Verbindung jeweils ein sehr guter wärmeleitender Kontakt zwischen der Spiegelfacette 11 und den Greifern 20 sowie der Lagereinrichtung 15 und dem Trägerelement 19 entsteht. Wird das Trägerelement 19 nun mit entsprechenden Verbindungstechniken, beispielsweise einer der klassischen Verbindungstechniken der Fein- und Mikromechanik, mit der Grundplatte 14 verbunden, so ist dabei auf einen sehr guten wärmeleitenden Kontakt zwischen den einzelnen Elementen zu achten. Damit wird sichergestellt, daß von der Spiegeloberfläche 12 nicht reflektierte Strahlung, welche im Bereich der Spiegelfacette 11 als Wärme absorbiert werden kann, ideal über den gesamten Aufbau an die Grundplatte 14 abgegeben werden kann. Von der Grundplatte 14 kann diese dann sehr leicht abgeführt werden, beispielsweise durch Kühleinrichtungen (nicht dargestellt), welche auf der den Spiegelfacetten 11 abgewandten Seite der Grundplatte 14 angeordnet sind.
• Zusätzlich zu dem aktiven Material 21 kann im Bereich der Greifer 20 auch ein sensorisch wirksames aktives Material appliziert werden. Damit läßt sich die durch die Greifer 20 erzeugte Hemmung sensorisch überwachen und die im Bereich der Greifer 20 auftretenden mechanischen Spannungen können ausgewertet werden. Damit ist es möglich, über eine entsprechende Regelung die Hemmung so anzupassen, daß zu jedem Zeitpunkt bei jedem der Greifer 20 dieselben Reibbedingungen vorliegen.
• Beispielhafte Modellierungen von derartigen Greifern 20 haben gezeigt, daß bei derartigen Konstruktionen ein Verhältnis von Hub/E-Feld von mehr als 10 µm/kV/mm realisierbar ist. Dieses Verhältnis läßt sich bei Optimierung des aktiven Volumens des aktiven Materials 21, beispielsweise der Piezokeramik, und der Biegesteifigkeit der passiven Struktur, also des Greifers 20, unter Verwendung von elektrischen Feldern bis 2 kV/mm erhöhen. Entsprechende Beispielrechnungen zeigen, daß einseitig eingespannte Balken mit darauf applizierten Standard-PZT-Folien als aktives Material 21 bei einem elektrischen Feld von 1 kV/mm eine Länge von ca. 100 mm einen Hub von rund 30 µm erfahren. Aufgrund dieses Ergebnisses läßt sich errechnen, daß bei der Verwendung von Spiegelfacetten 11 mit einem Kugeldurchmesser von rund 12 mm ein Greifbereich von 5°, bezogen auf den Scheitelpunkt der Spiegeloberfläche 12 als Referenz, erreicht werden kann. Unter dem Greifbereich wird dabei die Flächenüberdeckung von Greifer 20 und projizierter Fläche der Spiegelfacette 11 verstanden. Die Greifer 20 selbst liegen dabei auf dem elektrischen Potential 0, also auf Masse.
• Bei der Montage eines derartigen Facettenspiegels 10 sind nun die Greifer 20 der Vorrichtung 13 zur Aufnahme der Spiegelfacette 11 geöffnet. Die Öffnung der einzelnen Greifer 20 erfolgt dabei durch Anlegen des externen elektrischen Feldes. Die Spiegelfacette 11 wird dann in ihre grobe räumliche Lage auf den Lagerkugeln 17 abgelegt. Über entsprechende Justageeinrichtungen, welche beispielsweise von einem Roboter in den Bereich der Spiegelfacette 11 gebracht werden, und welche jeweils drei in einem Winkel von 120° zueinander angeordnete aktive Elemente 22, beispielsweise Piezostacks, aufweisen, bewegt man dann die Spiegelfacette 11 um sie zu justieren. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel greifen diese als Justiereinrichtungen 22 ausgebildeten Bauteile dabei am äußeren Bereich der Spiegelfacette 11 an, so daß diese die Spiegeloberfläche 12 selbst nicht bedecken oder nennenswert abschatten. Durch ein laterales Verschieben der Piezostacks kann die Spiegelfacette 11 beispielsweise um +/-5° mit einer Winkeltoleranz von ca. 10" um einen Kippunkt, welcher im Scheitelpunkt der Spiegeloberfläche 12 liegt und während der Manipulation unverändert bleibt, justiert werden.
• Diese euzentrische Kippung ist in Fig. 7 prinzipmäßig angedeutet. Während des Justagevorgangs können die Greifer 20 dabei zur Führung des Kugelspiegels 11 leicht angelegt werden. Wenn die Justage abgeschlossen ist, wird das externe elektrische Feld langsam und mit einer dafür geeigneten stetigen Funktion von den applizierten Piezokeramiken 21 auf den Greifern 20 genommen und die exakte Einhaltung der einjustierten Position der Spiegelfacette 11 wird zeitgleich über die Justageeinrichtungen 22 überwacht, um während der langsam einsetzenden Hemmwirkung gegebenenfalls noch nachjustieren zu können.
• Nach dem Erreichen der elektrischen Spannungsfreiheit am Ende der Justage ist es vorteilhaft, die Piezokeramiken 21 auf Masse zu legen, um ein definiertes elektrisches Feld mit 0 kV/mm zu erzeugen und somit Störfeldern entgegen zu wirken. Die Justageeinrichtungen 22 können dann zur nächsten Spiegelfacette 11 weiterbewegt werden, so daß der gesamte Facettenspiegel 10 auf diese Art einjustiert werden kann.
• Durch die passive Konstruktion der Greifer 20 wird der Kugelspiegel 11 nun über Reibkräfte gehemmt. Die Greifer 20 sind dabei so ausgelegt, daß die resultierenden vertikalen Kraftanteile in der Summe oberhalb der vertikalen Ebene durch den euzentrischen Kippunkt größer oder gleich sind wie die der resultierenden vertikalen Kraftanteile unterhalb davon. Des weiteren sind sie so ausgelegt, daß die Wirkungslinien der einzelnen Reibkräfte radial ausgerichtet sind, also parallel zum Radius der Kugel, wobei sich die Wirkungslinien im euzentrischen Kipppunkt schneiden. Außerdem ist die Konstruktion der Form der einzelnen Greifer 20 so vorzusehen, daß sich die Größe der Anlagefläche durch die Kippung nicht oder nur minimal verändert.
• Bei einem derartigen Aufbau der Vorrichtung 13 läßt sich somit ein sicheres Halten erreichen, welches darüber hinaus auch eine sehr gute Wärmeleitung zwischen den einzelnen Bauelementen ermöglicht, so daß von dem Facettenspiegel 10 absorbierte Wärme ideal abgeführt werden kann.
• Die gesamte Vorrichtung 13 zur Aufnahme der Spiegelfacette 11 kann dabei in der nachfolgend dargestellten Art hergestellt werden. Die Spiegelfacette 11 kann entweder monolithisch aus einem Material, z. B. Silizium, oder entsprechend zweiteilig hergestellt sein, wie dies oben bereits beschrieben wurde. Die sternförmige Aufnahmeeinrichtung 16 wird aus Silizium geätzt und als Einsatzteil auf dem Trägerelement 19 durch Verbindungstechnologien, beispielsweise Bonden, Kleben oder dergleichen, aufgebracht. Die Greifer 20 der Vorrichtung 13 werden zusammen mit dem Trägerelement 19 aus Silizium ebenfalls durch Ätztechnologien erzeugt. Auf den Greifer 20 selbst wird dann über materialaufbauende mikromechanische Verfahren, beispielsweise Bulkmikromechanik, der aktive Werkstoff 21 appliziert.
• Durch die Verwendung von Silizium für die Greifer 20 wird der Vorteil ausgenutzt, daß die Greifer 20 selbst eine sensorische Überwachung erlauben, da die mechanische Spannung in dem Greifer 20 durch piezoresistive Sensoren, welche durch eine Dotierung in dem Silizium erzeugt werden, auswertbar sind. Eine derartige Technologie ist beispielsweise durch die DE 197 09 913 C2 beschrieben.
• Das Interface zwischen der Vorrichtung 13 und der Grundplatte 14 kann dann wieder über klassische Verbindungstechnologien der Mikrotechnik ausgelegt werden, insbesondere bieten sich hier Löten oder Chipboden an.
• Durch diesen Aufbau lassen sich die aufgrund thermischer Unregelmäßigkeiten auftretenden Spannungen vermeiden, da die Wärme ideal abgeführt werden kann. Sollte dies nicht in idealer Weise funktionieren, so kann thermische Spannung, hier durch eine nicht ausreichende Wärmeableitung begründet, entgegengewirkt werden, da durch die strukturkonformen Sensoren diese mechanischen Spannungen erfaßt werden können und durch die entsprechende Regelung zur Betätigung des aktiven Materials 21 die Greifer 20 entsprechend angepaßt werden können, so daß zu jedem Zeitpunkt exakt dieselben Bedingungen, insbesondere hinsichtlich der vorliegenden Reibkräfte, vorliegen. Als Sensoren wären dabei alle strukturkonform applizierbaren (integrierbaren) sensorische Wandler denkbar, beispielsweise piezoresistive, kapazitive, magnetostriktive Wandler, Dehnungsmeßstreifen oder dergleichen.

Claims (18)

1. Vorrichtung zur Aufnahme eines optischen Elements, in welcher das optische Element durch Halteeinrichtungen gegen eine positionsbestimmende Lagereinrichtung fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtungen (Greifer 20) ein aktives Material (21) aufweisen, durch dessen Betätigung die Position der Halteeinrichtungen (20) veränderbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Material (21) ein ferroelektrische Material ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ferroelektrische Material (21) ein piezoelektrisches Material ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Material (21) ein ferromagnetische Material ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Material (21) über elektrische Signale ansteuerbar ist, wobei die durch die Ansteuerung erzielte Verformung der Halteeinrichtungen (20) so erfolgt, daß das optische Element (11) über eine kontinuierlich veränderbare Kraft haltbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente als Greifer (20) ausgebildet sind, auf welche auf einer Seite das aktive Material (21) appliziert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element (11) über die Halteeinrichtungen (20) formschlüssig und deformationsarm fixierbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung (15) so ausgebildet ist, daß das optische Element (11) mit den Lagereinrichtungen (15) mehrere, insbesondere drei, wenigstens annähernd punktförmige Auflageflächen ausbildet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element als Spiegelfacette (11) für einen Facettenspiegel (10) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Facettenspiegel (10) mehrere der Spiegelfacetten (10) aufweist und in eine Beleuchtungseinrichtung (3), z. B. für Projektionsbelichtungsanlagen (1) in der Mikrolithographie, insbesondere in der Mikrolithographie unter Verwendung von Strahlung im Bereich des extremen Ultravioletts, eingesetzt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelfacette (11) als sphärischer Kugelspiegel ausgebildet ist, wobei die Halteeinrichtungen als Greifer (20) einstückig mit einem Trägerelement (19) ausgebildet sind, und wobei zwischen dem Trägerelement (19) und dem Kugelspiegel (11) die Lagereinrichtung (15) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung (15) Lagerkörper (17) und eine Aufnahmeeinrichtung (18) für diese Lagerkörper (17) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkörper (17) als in Kugelpfannen (18) der Aufnahmeeinrichtung (16) liegende Kugeln ausgebildet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelspiegel (11), die Halteeinrichtungen (20) und das Trägerelement (19) sowie die Aufnahmeeinrichtungen (16) aus demselben Material bestehen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Material Silizium ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtungen (20) und das Trägerelement (19) sowie die Aufnahmeeinrichtung (16) durch mikromechanische Herstellungsverfahren, insbesondere Bulkmikromechanik und/oder Ätzverfahren, hergestellt sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Halteeinrichtungen (20) Sensoren angeordnet sind, durch welche die zwischen den Halteeinrichtungen (20) und dem optischen Element (11) aktuell vorliegenden mechanischen Spannungen meßbar sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren als applizierbare sensorische Wandler ausgebildet sind.