DE102005039483A1

DE102005039483A1 - Optical unit e.g. lens, processing device, has ion beam source in vacuum chamber, and pivoting arrangement pivoted around pivoting axis with source, where arrangement and source are adjusted relative to each other in shifting directions

Info

Publication number: DE102005039483A1
Application number: DE200510039483
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dr. Hof; Dietmar Dr. Neugebauer; Armin Bich
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2007-02-22

Abstract

The device has an ion beam source (4) in a vacuum chamber, where the source is attached to a pivoting arrangement, and to a holder (2) for a lens (1). The arrangement is pivoted around a pivoting axis (6) with the source, where the pivoting axis is perpendicular to an ion discharging direction, and the arrangement is attached to a rotating device (10). The rotating device is rotated around an axis of rotation with the arrangement, where the axis of rotation is perpendicular to the pivoting axis. The arrangement and the source are adjusted relative to each other in three shifting directions. An independent claim is also included for a method for processing an optical unit.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung eines optischen Elements mit einer Teilchenstrahlquelle.The The invention relates to an apparatus and a method for Processing of an optical element with a particle beam source.

Bei dem optischen Element kann es sich insbesondere um eine Linse oder einen Spiegel handeln, deren bzw. dessen optische Eigenschaften von der Geometrie der zu bearbeitenden Oberfläche maßgeblich abhängen.at the optical element may in particular be a lens or act a mirror whose or their optical properties depend significantly on the geometry of the surface to be machined.

Vorrichtungen und Verfahren zur Teilchenstrahlbearbeitung von optischen Elementen sind an sich bekannt. Dies betrifft insbesondere die Ionenstrahlbearbeitung (auch IBF, Ion Beam Figuring, genannt), die zur Feinkorrektur im Übrigen weitgehend fertig verarbeiteter Linsenoberflächen, etwa für Mikrolithografieanwendungen, eingesetzt wird. Bei dieser Ionenstrahlbearbeitung werden im Vakuum sehr kleine Materialmengen von der zu bearbeitenden Oberfläche des optischen Elements abgetragen, vor allem um kleine Fehler und Unregelmäßigkeiten vorhergehender Bearbeitungsschritte auszukorrigieren.devices and methods of particle beam machining of optical elements are known per se. This applies in particular to ion beam machining (also IBF, Ion Beam Figuring, called), which for the remainder largely finished processed lens surfaces, about for Microlithography applications, is used. In this ion beam machining are very small amounts of material in the vacuum of the surface to be machined removed optical element, especially to small errors and irregularities correcting previous processing steps.

Neben der Vakuumkammer und der Teilchenstrahlquelle bildet die Vorrichtung zur Bewegung der Teilchenstrahlquelle relativ zu dem optischen Element bzw. umgekehrt einen ganz wesentlichen Teil einer solchen Bearbeitungsvorrichtung. Die Gesamtvorrichtung muss einen kontrollierten Abstand und definierten Winkel zwischen Teilchenstrahlquelle und optischem Element sicherstellen können, in der Regel einen konstanten Abstand und rechten Winkel zwischen Oberfläche und Teilchenstrahl. Sie muss ferner Relativbewegungen ermöglichen, mit denen alle relevanten Teile der zu bearbeitenden Oberfläche gut erreicht werden können, ohne dass es zu Kollisionen und gegenseitigen Behinderungen oder Abschattungen zwischen Vorrichtungsteilen untereinander oder zwischen Vorrichtungsteilen und dem optischen Element kommt.Next the vacuum chamber and the particle beam source form the device for moving the particle beam source relative to the optical element or vice versa a very essential part of such a processing device. The overall device must have a controlled distance and defined Ensure angle between particle beam source and optical element can, usually a constant distance and right angle between surface and particle beam. It must also allow for relative movements with which all relevant parts of the surface to be worked well can be achieved without causing collisions and mutual disabilities or shadowing between device parts with each other or between device parts and the optical element comes.

Ferner sollen die für die Bearbeitung notwendigen Bewegungen mit einem vertretbaren Steuerungsaufwand und ohne Singularitäten in den gewünschten Bewegungsbahnen erzeugt werden können.Further should the for the processing necessary movements with a reasonable control effort and without singularities in the desired Trajectories can be generated.

Schließlich soll der technische Aufwand für die Vakuumkammer und übrige Vakuumtechnik nicht zu groß werden und daher insbesondere die Vakuumkammer ein begrenztes Volumen beibehalten. Obwohl typische Abstände zwischen der Austrittsöffnung der Teilchenstrahl quelle und der zu bearbeitenden Oberfläche in der Größenordnung von Zentimetern oder Dezimetern liegen können, ergeben sich durch die Bewegungsvorrichtung leicht erhebliche Baugrößen, die eine relativ großvolumige Vakuumkammer erforderlich machen.Finally, should the technical effort for the Vacuum chamber and others Vacuum technology does not get too big and therefore, in particular, the vacuum chamber maintains a limited volume. Even though typical distances between the outlet the particle beam source and the surface to be processed in the Magnitude of centimeters or decimetres, result from the Movement device easily considerable sizes, which is a relatively large-volume Vacuum chamber required.

Der Erfindung liegt somit das technische Problem zugrunde, eine günstige Vorrichtung oder ein günstiges Verfahren zur Bearbeitung eines optischen Elements mit einer Teilchenstrahlquelle anzugeben, die im Hinblick auf die Relativbewegungen vorteilhaft ausgestaltet sind.Of the Invention is thus based on the technical problem, a cheap device or a cheap one Method for processing an optical element with a particle beam source indicate that designed with regard to the relative movements advantageous are.

Das Problem wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines optischen Elements mit einer Vakuumkammer, einer Teilchenstrahlquelle in der Vakuumkammer und einer Halterung für das optische Element in der Vakuumkammer, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchenstrahlquelle an einer Schwenkeinrichtung angebracht ist, mit der sie um eine zu einer Teilchenhauptaustrittsrichtung senkrechte Schwenkachse verschwenkt werden kann, dass die Schwenkeinrichtung an einer Dreheinrichtung angebracht ist, mit der sie um eine zu der Schwenkachse senkrechte Drehachse verdreht werden kann, und dass die Schwenkeinrichtung und das optische Element relativ zueinander in drei Verschieberichtungen verschoben werden können.The Problem is solved by a device for processing an optical element with a vacuum chamber, a particle beam source in the vacuum chamber and a holder for the optical element in the vacuum chamber, characterized the particle beam source is attached to a pivoting device is with which they move one to a particle main exit direction vertical pivot axis can be pivoted that the pivoting device attached to a rotating device, with which they one to the pivot axis vertical axis of rotation can be rotated, and that the pivoting device and the optical element relative to each other can be moved in three different directions.

Gleichermaßen richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung, bei der statt der Teilchenstrahlquelle das optische Element an der Schwenkeinrichtung angebracht ist und somit die Schwenkeinrichtung und die Teilchenstrahlquelle relativ zueinander in den drei Verschieberichtungen verschoben werden können.Equally aligned the invention relates to a device in which instead of the particle beam source the optical element is attached to the pivoting device and thus the pivoting device and the particle beam source relative can be moved to each other in the three Verschieueberungen.

Im erstgenannten Fall ist die Schwenkachse senkrecht zur Teilchenhauptaustrittsrichtung der Teilchenstrahlquelle angeordnet, die häufig auch eine Symmetrieachse der Bauform der Teilchenstrahlquelle ist. Im zweiten genannten Fall wird diese Achse ersetzt durch eine Hauptachse der Halterung für das optische Element. In sehr vielen Fällen werden im Wesentlichen sphärische Oberflächen von optischen Elementen bearbeitet, wobei die Hauptachse dann eine radial verlaufende Richtung durch das Zentrum des entsprechenden sphärischen Flächenausschnitts ist. Bezogen auf die Halterung bildet eine solche Richtung in der Regel eine Senkrechte auf ringförmig oder vergleichbar ausgestalteten Teilen der Halterung. Bei sog. asphärischen Oberflächen gelten diese Aussagen gleichermaßen, weil diese in aller Regel nur sehr geringfügig von sphärischen Oberflächen abweichen. Auch bei Paraboloiden, Ellipsoiden oder in anderer Weise im Bezug auf eine gewölbte Fläche mit einer Hauptachse geformten Oberflächen gilt sinngemäß das Gleiche. Im Fall torischer Oberflächen lässt sich ebenfalls eine Symmetrieachse senkrecht auf der Mitte des optischen Elements und senkrecht zu der Zylinderachse definieren. In aller Regel wird man an den Halterungen für ent sprechende Elemente die Orientierung solcher Hauptachsen erkennen können und wird die Bearbeitung der Oberflächen nach auf entsprechende Hauptachsen ausgerichteten Bewegungsabläufen und Programmen erfolgen.In the former case, the pivot axis is arranged perpendicular to the particle main exit direction of the particle beam source, which is often also an axis of symmetry of the design of the particle beam source. In the second mentioned case, this axis is replaced by a main axis of the holder for the optical element. In many cases, substantially spherical surfaces are processed by optical elements, the major axis then being a radial direction through the center of the corresponding spherical surface patch. With reference to the holder, such a direction generally forms a perpendicular to annular or comparable configured parts of the holder. In the case of so-called aspherical surfaces, these statements apply equally, because they usually deviate only very slightly from spherical surfaces. The same applies mutatis mutandis to paraboloidal, ellipsoidal or otherwise curved surfaces with a major axis shaped surfaces. In the case of toric surfaces, it is also possible to define an axis of symmetry perpendicular to the center of the optical element and perpendicular to the cylinder axis As a rule, one will be able to recognize the orientation of such main axes on the holders for ent speaking elements and the processing of the surfaces will be carried out by aligned to corresponding main axes of motion sequences and programs.

Ferner richtet sich die Erfindung auf entsprechende Bearbeitungsverfahren.Further The invention is directed to corresponding processing methods.

Schließlich sind bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindungen in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden im Folgenden näher erläutert. Die Offenbarung bezieht sich dabei grundsätzlich sowohl auf die Vorrichtungskategorie als auch auf die Verfahrenskategorie, ohne dass hier zwischen noch im Einzelnen explizit unterschieden wird.Finally are preferred embodiments of the invention in the dependent claims and will be closer in the following explained. The disclosure basically relates both to the device category as well as on the process category, without that between here is distinguished explicitly in detail.

Die Erfindung lässt sich als kartesische Maschine mit einem Drehschwenkgelenk bezeichnen. Hierbei ist mit Drehschwenkgelenk die Kombination aus einer Dreheinrichtung und einer an der Dreheinrichtung angebrachten Schwenkeinrichtung gemeint. Mit der kartesischen Maschine ist ein System aus drei translatorischen Verschieberichtungen gemeint, die in unterschiedlicher Weise verteilt sein können. Jedenfalls gewährleisten sie eine dreidimensionale Verschiebbarkeit zwischen dem optischen Element und der Teilchenstrahlquelle.The Invention leaves to refer to a Cartesian machine with a swivel joint. in this connection with rotary swivel joint is the combination of a turning device and a pivoting device attached to the turning device meant. With the Cartesian machine is a system of three translational Meant displacement instructions, which distributed in different ways could be. In any case guarantee they have a three-dimensional displacement between the optical Element and the particle beam source.

Darüber hinausgehend sieht die Erfindung vor, dass auch die Schwenkeinrichtung noch unter dieses Kriterium der Verschiebbarkeit fällt, also im Fall einer an der Schwenkeinrichtung angebrachten Teilchenstrahlquelle die Schwenkeinrichtung und das optische Element relativ zueinander dreidimensional verschiebbar sind und im Fall eines an der Schwenkeinrichtung angebrachten optischen Elements bzw. Halterung dafür eine dreidimensionale Verschiebbarkeit zwischen der Schwenkeinrichtung und der Teilchenstrahlquelle. In anderen Worten heißt das, dass das an der Schwenkeinrichtung angebrachte Element – Teilchenstrahlquelle oder Halterung für das optische Element – nicht über eine der drei Achsen gegenüber der Schwenkeinrichtung verschiebbar ist. Vielmehr soll dieser Bereich möglichst kompakt sein, um in Relativbewegung zu dem Gegenelement – Halterung oder Teilchenstrahlquelle – möglichst wenig Anlass zu Behinderungen zu geben.Furthermore the invention provides that the pivoting device even under this Criterion of displaceability falls, that is, in the case of a particle beam source attached to the pivoting device the pivoting device and the optical element relative to each other are three-dimensionally displaceable and in the case of one on the pivoting device attached optical element or holder for a three-dimensional Displaceability between the pivoting device and the particle beam source. In other words means that the element attached to the pivoting device - particle beam source or mount for the optical element - not one the three axes opposite the pivoting device is displaceable. Rather, this area should preferably be compact to move in relative motion to the mating element bracket or particle beam source - if possible to give little reason for disabilities.

Ferner sollen die Dreheinrichtung und das Gegenelement, also das nicht an der Schwenkeinrichtung angebrachte Element, in zumindest zwei der drei Verschieberichtungen gegeneinander verschoben werden können. Dies bedeutet in anderen Worten, dass das an der Schwenkeinrichtung angebrachte Element gegenüber der Dreheinrichtung in höchstens einer der drei Verschieberichtungen verschiebbar sein soll. Vorzugsweise ist diese gegebenenfalls eine zu der Drehachse der Dreheinrichtung parallele Richtung.Further should the rotating device and the counter element, so not attached to the pivoting element, in at least two of the three displacement directions can be shifted against each other. This in other words means that attached to the pivoting device Element opposite the turning device in at most one of the three displacement directions should be displaceable. Preferably this is possibly one to the axis of rotation of the rotating device parallel direction.

Schließlich soll vorzugsweise die Dreheinrichtung gegenüber der Vakuumkammer in zumindest zwei der Verschieberichtungen verschiebbar sein, die vorzugsweise senkrecht zu der Drehachse verlaufen. Dies bedeutet in anderen Worten, dass das oben als Gegenelement bezeichnete Element in höchstens einer der drei Verschieberichtungen gegenüber der Vakuumkammer verschiebbar ist und diese Richtung parallel zu der Drehachse verläuft.Finally, should Preferably, the rotating device relative to the vacuum chamber in at least two of the displacement directions, preferably perpendicular to the axis of rotation. In other words, this means that the element referred to above as the counter element in at most one of the three displacement directions relative to the vacuum chamber displaced is and this direction is parallel to the axis of rotation.

Die Erfindung bezieht sich bevorzugt auf Ausführungen, bei denen die drei kartesischen Verschieberichtungen, die Schwenkeinrichtung und die Dreheinrichtung gemeinsam verbaut sind, das sog. Gegenelement bei der Bearbeitung also relativ zu der Vakuumkammer fest positioniert ist. In einem bevorzugten Fall ist eine der kartesischen Richtungen, nämlich eine zu der Drehachse der Dreheinrichtung parallele, zwischen die Schwenkeinrichtung und die Drehrichtung "zwischengeschaltet", ist also letztere gegenüber ersterer entsprechend verschiebbar. Die übrigen beiden kartesischen Richtungen sind dann zwischen die Dreheinrichtung und die Vakuumkammer "geschaltet". Eine solche Anordnung hat Vorteile im Hinblick auf die erzielbaren Steifigkeiten der Konstruktion. Ferner kann damit der Abstand zwischen der Dreheinrichtung und den beiden dieser vorgeschalteten kartesischen Verschieberichtungen und der Schwenkeinrichtung und damit dem an dieser befestigten Element bei Bedarf etwas vergrößert werden. Dies kann den Relativzugang zwischen der Teilchenstrahlquelle und dem optischen Element verbessern.The Invention preferably relates to embodiments in which the three Cartesian displacement directions, the pivoting device and the rotating device are commonly installed, the so-called counter element in the processing is thus firmly positioned relative to the vacuum chamber. In one preferred case is one of the Cartesian directions, namely one parallel to the axis of rotation of the rotating device, between the pivoting device and the direction of rotation "interposed", is therefore the latter opposite the former correspondingly movable. The remaining Both Cartesian directions are then between the turning device and the vacuum chamber "switched". Such an arrangement has advantages in terms of achievable stiffness of the construction. Furthermore, so that the distance between the rotator and the Both of these upstream Cartesian displacement and the pivoting device and thus the attached to this element if necessary, be increased slightly. This can be the relative access between the particle beam source and improve the optical element.

Andererseits kann auch eine Ausführung bevorzugt sein, bei der die Schwenkeinrichtung direkt an der Dreheinrichtung angebracht ist und die drei kartesischen Verschieberichtungen zwischen die Dreheinrichtung und die Vakuumkammer geschaltet sind. Ein solcher Aufbau kann strukturell besonders einfach sein und sich insbesondere auch für die Umrüstung bestehender Anlagen mit bereits vorgegebenen drei kartesischen Richtungssystemen eignen.on the other hand can also be an execution be preferred, in which the pivoting device directly to the rotating device is appropriate and the three Cartesian displacement statements between the rotating device and the vacuum chamber are connected. Such a Construction can be structurally particularly simple and, in particular also for the conversion existing facilities with already existing three Cartesian directional systems suitable.

Ferner ist es bevorzugt, im Falle einer an der Schwenkeinrichtung befestigten Teilchenstrahlquelle diese so anzuordnen, dass ihre Austrittsöffnung außerhalb der Schwenkachse liegt und nach außen gerichtet ist, die Teilchenaustrittsöffnung also bei Schwenkbewegung einen positiven Radius um die Schwenkachse beschreibt. Dann kann die Teilchenstrahlquelle möglichst schlank aufgebaut werden, um wiederum die Gefahr gegenseitiger Behinderungen bei der Annäherung an optische Elemente, insbesondere bei der Annäherung in konkave optische Elemente, zu minimieren.Further it is preferred, in the case of one attached to the pivoting device Particle beam source to arrange them so that their outlet opening outside the pivot axis is located and directed to the outside, so the particle exit opening when pivoting describes a positive radius about the pivot axis. Then the particle beam source can be constructed as slim as possible, in turn, the danger of mutual disability when approaching optical elements, in particular when approaching in concave optical Minimize elements.

In diesem Sinn ist es ferner bevorzugt, dass das sog. Drehschwenkgelenk, also die Schwenkeinrichtung und die Dreheinrichtung als Gesamtbaugruppe, innerhalb eines Schwenkwinkelbereichs von insgesamt 170°, also insbesondere ± 85°, "hinter" der Austritts öffnung bleibt. Das Drehschwenkgelenk soll in anderen Worten nicht "vorstehen", also nicht über eine durch die möglichen Bewegungen der Austrittsöffnung (bei feststehenden translatorischen Achsen) definierte Fläche hinausragen. Die "jenseits" der Dreheinrichtung angebrachten kartesischen Verschiebevorrichtungen bilden im bevorzugten Fall eine zu der Drehachse senkrechte Baugruppe. Sie sind allerdings durch die bauliche Ausdehnung des Drehschwenkgelenks mit der optional enthaltenen dritten kartesischen Verschiebevorrichtung in einem gewissen Abstand angeordnet und ragen nicht in den Bewegungsbereich der Austrittsöffnung der Quelle hinein.In this sense, it is further preferred that the so-called. Drehschwenkgelenk, so the pivoting device and the rotating device as a whole assembly within a pivoting angle range of 170 °, ie in particular ± 85 °, "behind" the outlet opening remains. In other words, the rotary swivel joint should not "protrude", ie not protrude beyond an area defined by the possible movements of the outlet opening (with fixed translatory axes). The "beyond" the rotating device mounted Cartesian displacement devices form in the preferred case, a vertical to the axis of rotation assembly. However, they are arranged by the structural extension of the rotary pivot joint with the optionally included third Cartesian displacement device at a certain distance and do not protrude into the range of movement of the outlet opening of the source.

Eine bevorzugte Ausgestaltung für die Schwenkeinrichtung sieht zwei Wangen vor, die die Schwenkachse enthalten und die Teilchenstrahlquelle zwischen sich und auf der Schwenkachse einschließen. Zur Veranschaulichung wird auf das Ausführungsbeispiel verwiesen.A preferred embodiment for the pivot means provides two cheeks, which are the pivot axis and the particle beam source between and on the Include pivot axis. For the sake of illustration, reference is made to the exemplary embodiment.

Ferner ist die Dreheinrichtung vorzugsweise so ausgestaltet, dass nur eine einseitige Lagerung vorliegt, und zwar auf der aus der Sicht der Schwenkeinrichtung von dem optischen Element abgewandten Seite. Auch dies ist anhand des Ausführungsbeispiels anschaulicher.Further the rotating device is preferably designed so that only one one-sided storage, on the basis of the Swivel device facing away from the optical element side. This too is based on the embodiment clearer.

Bei der Bearbeitung der Oberflächen der optischen Elemente werden Bewegungsbahnen in Bezug auf den mittleren Auftreffpunkt des Teilchenstrahls der Oberfläche abgefahren. Vorzugsweise bleibt der Auftreffwinkel dabei konstant, in der Regel senkrecht. Ferner wird in vielen Fällen der Abstand zwischen Teilchenstrahlquelle und Oberfläche konstant gehalten. Zur Steuerung des Abtragsverhaltens können während des Abfahrens der Bahnen die Bahngeschwindigkeit und/oder die Teilchenstrahlintensität (Dosis pro Zeiteinheit oder Teilchenenergie) verändert werden. Im Rahmen der Erfindung sind dabei mäanderförmige Bahnen bevorzugt, und zwar insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf im Wesentlichen sphärischen Oberflächen.at the processing of the surfaces The optical elements are trajectories in relation to the middle Impact point of the particle beam of the surface abfahren. Preferably remains the angle of incidence is constant, usually vertical. Further will in many cases the distance between the particle beam source and the surface is constant held. To control the removal behavior can during the shutdown of the tracks the web speed and / or the particle beam intensity (dose per unit of time or particle energy). As part of the Invention are meandering paths preferably, in particular, but not exclusively, on essentially spherical Surfaces.

Mäanderförmige Bahnen passen allerdings an sich nicht gut zu der häufig vorhandenen Rotationssymmetrie in Oberfläche und Berandung der zu bearbeitenden Oberflächen und bieten insbesondere keine konstanten Bahnabstände auf im Wesentlichen sphärischen Oberflächen. Sie vermeiden aber Schwierigkeiten mit Singularitäten hinsichtlich der Polbedeckung, die bei Spiralbahnen auftreten. Eine erfindungsgemäße Steuerung der Vorrichtung ist dementsprechend zur Bearbeitung mit Mäanderbahnen ausgelegt und verfügt über solche Programmabläufe.Meandering paths However, they do not fit well with the often existing rotational symmetry in surface and boundary of the surfaces to be processed and in particular provide none constant track distances on essentially spherical Surfaces. But they avoid difficulties with singularities in terms the polar covering that occurs in spiral tracks. A control according to the invention The device is accordingly for processing with meandering designed and has such Program sequences.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der beiliegenden 1 dargestellt ist. Die dabei offenbarten Merkmale können auch in an deren Kombinationen erfindungswesentlich sein und beziehen sich sowohl auf die erfindungsgemäße Vorrichtung als auch auf das erfindungsgemäße Verfahren.In the following the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment which is shown in the attached 1 is shown. The features disclosed here can also be essential to the invention in their combinations and relate both to the device according to the invention and to the method according to the invention.

1 zeigt eine perspektivische Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 1 bezeichnet ein optisches Element, hier eine Linse für ein Mikrolithografieobjektiv. Die Linse 1 ist in einer als Ring dargestellten Halterung 2 gefasst, die in einer nicht näher dargestellten Weise innerhalb einer ebenfalls nicht näher dargestellten Vakuumkammer montiert ist. Diese Montage ist in dem Sinn ortsfest, das während der Bearbeitung keine Bewegungen stattfinden sollen. Natürlich können Justagemöglichkeiten vorhanden sein. Die Haltung 2 und die Linse 1 sind in der 1 nur symbolisch und relativ klein dargestellt. Tatsächlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gerade auch zur Bearbeitung vergleichsweise großer optischer Elemente mit erheblichem Durchmesser geeignet, die, wenn sie in 1 realistisch dargestellt wären, die Sicht auf die übrigen Vorrichtungsteile verstellen würden. 1 shows a perspective schematic diagram of a device according to the invention. 1 denotes an optical element, here a lens for a microlithographic objective. The Lens 1 is in a holder shown as a ring 2 taken, which is mounted in a manner not shown within a vacuum chamber, also not shown. This assembly is stationary in the sense that no movements should take place during processing. Of course, adjustment options may be available. The attitude 2 and the lens 1 are in the 1 shown only symbolically and relatively small. In fact, the device according to the invention is also suitable for processing comparatively large optical elements with a considerable diameter, which, if they are in 1 would be realistic, would obscure the view of the other parts of the device.

Ferner wird in der 1 eine nach unten weisende konvexe Linsenoberfläche mit einem mit 3 bezeichneten Ionenstrahl bearbeitet. Tatsächlich eignet sich die Erfindung aber auch besonders für Anwendungen, in denen die relativ schlanke Bauform der im Folgenden beschriebenen Teile von Vorteil ist, nämlich konkave Flächen mit relativ großen abzudeckenden Winkelbereichen bis in den Bereich von ± 85°, also angenäherten hohlen Halbkugelflächen.Furthermore, in the 1 a downwardly facing convex lens surface with a 3 designated ion beam processed. In fact, the invention is also particularly suitable for applications in which the relatively slim design of the parts described below is advantageous, namely concave surfaces with relatively large angular ranges to be covered up to the range of ± 85 °, ie approximated hollow hemisphere surfaces.

Der Ionenstrahl 3 wird emittiert von einer Ionenstrahlquelle 4, die an sich bekannt ist und hier nicht näher beschrieben werden muss. Bei der Konstruktion der Ionenstrahlquelle 4 ist allerdings auf möglichst schlanke Bauform zu achten, und zwar umso mehr, je näher die Teile der in der 1 mit 5 bezeichneten Austrittsöffnung sind.The ion beam 3 is emitted by an ion beam source 4 , which is known per se and need not be described here. In the construction of the ion beam source 4 However, it is important to pay attention to the slimest possible design, and even more so, the closer the parts in the 1 With 5 designated outlet opening are.

Die Ionenstrahlquelle 4 ist an einer Schwenkachse 6 um einen Winkel von mindestens ± 85° schwenkbar gelagert, wobei mit 0° eine senkrecht nach oben gerichtete Orientierung des Ionenstrahls 3 gemeint ist. Die 1 zeigt also einen Schwenkwinkel von näherungsweise 30-40°.The ion beam source 4 is on a pivot axis 6 pivotally mounted at an angle of at least ± 85 °, wherein at 0 ° a perpendicular upward orientation of the ion beam 3 is meant. The 1 So shows a tilt angle of approximately 30-40 °.

Auch die mechanische Verbindung zwischen der Schwenkachse 6 und der Ionenstrahlquelle 4 ist nicht im Einzelnen dargestellt, um die Zeichnung übersichtlich zu halten. Die Schwenkachse 6 ist definiert durch entsprechende Lager in zwei einander gegenüberliegenden und die Ionenstrahlquelle 4 zwischen sich einschließenden Wangen 7, die zusammen mit einer Basis 8, auf der sie angebracht sind, und der nicht gezeigten mechanischen Ankopplung der Schwenkachse 6 an die Ionenstrahlquelle 4 eine Schwenkeinrichtung bilden.Also the mechanical connection between the pivot axis 6 and the ion beam source 4 is not shown in detail to keep the drawing clear. The pivot axis 6 is defi Niert by appropriate bearings in two opposite and the ion beam source 4 between cheeks enclosing 7 that together with a base 8th on which they are mounted, and the not shown mechanical coupling of the pivot axis 6 to the ion beam source 4 form a pivoting device.

Die Schwenkeinrichtung 6, 7, 8 ist, wie durch einen Pfeil angedeutet, insgesamt in der vertikalen Richtung verstellbar. Dazu ist der in 1 erkennbare Zylinder 9, der die Plattform 8 trägt, in einer nicht näher dargestellten Weise versenkbar und hebbar und bildet damit eine translatorische Verstellrichtung, die hier als Z-Richtung bezeichnet wird. Die Z-Richtung entspricht also bei einem Schwenkwinkel von 0° der Richtung des Ionenstrahls 3.The pivoting device 6 . 7 . 8th is, as indicated by an arrow, adjustable in total in the vertical direction. This is the in 1 recognizable cylinders 9 who is the platform 8th carries, in a manner not shown retractable and liftable and thus forms a translational adjustment, which is referred to here as the Z direction. The Z-direction thus corresponds to the direction of the ion beam at a tilt angle of 0 ° 3 ,

Ein weiterer Pfeil an einer als Ring dargestellten Dreheinrichtung 10 verdeutlicht, dass der Zylinder 9 und damit auch die Dreheinrichtung 6, 7, 8 mit der Ionenstrahlquelle 4 um die Z-Richtung als Drehachse drehbar sind. Die Dreheinrichtung 10 ermöglicht dabei eine Drehung um mindestens 360°.Another arrow on a rotating device shown as a ring 10 clarifies that the cylinder 9 and thus also the turning device 6 . 7 . 8th with the ion beam source 4 are rotatable about the Z-direction as a rotation axis. The turning device 10 allows a rotation of at least 360 °.

Die Dreheinrichtung 10 mit dem Zylinder 9 ist ferner auf einer quadratischen Platte 11 montiert, die gegenüber einer darunter angeordneten lang gestreckten Platte 12 in einer durch einen Pfeil an der quadratischen Platte 11 verdeutlichten Y-Richtung (in 1 von vorne rechts nach hinten links und umgekehrt) verschiebbar ist. Die Y-Richtung ist mithin senkrecht zur Z-Richtung.The turning device 10 with the cylinder 9 is also on a square plate 11 mounted, opposite to an elongated plate arranged underneath 12 in one by an arrow on the square plate 11 clarified Y-direction (in 1 from front right to back left and vice versa) is displaceable. The Y-direction is therefore perpendicular to the Z-direction.

Die lang gestreckte Platte 12 wiederum ist gemäß einem an ihrer Stirnfläche eingezeichneten Pfeil in einer zu der Z-Richtung und zu der Y-Richtung senkrechten X-Richtung gegenüber einer lang gestreckten Platte 13 verschiebbar.The long stretched plate 12 in turn, according to an arrow indicated on its end face, in an X-direction perpendicular to the Z-direction and the Y-direction, opposite an elongated plate 13 displaceable.

Insgesamt ist die Dreheinrichtung 10 also in X-Richtung und Y-Richtung, d. h. zweidimensional in einer zu der Z-Richtung senkrechten Ebene, verschiebbar. Sie ist jedoch nicht in Z-Richtung verschiebbar. Die Schwenkeinrichtung 6, 7, 8 ist wiederum gegenüber der Dreheinrichtung 10 in Z-Richtung verschiebbar. Damit ist die Ionenstrahlquelle 4 insgesamt dreidimensional verschiebbar, nämlich in der X-, der Y- und der Z-Richtung, und darüber hinaus um die Z-Achse drehbar und um eine in der X-Y-Ebene liegende Schwenkachse 6 in einer die Z-Achse enthaltenden Ebene schwenkbar.Overall, the turning device 10 ie in the X direction and Y direction, ie two-dimensionally displaceable in a plane perpendicular to the Z direction. However, it is not displaceable in the Z direction. The pivoting device 6 . 7 . 8th is again opposite to the turning device 10 displaceable in the Z direction. This is the ion beam source 4 a total of three-dimensionally displaceable, namely in the X, Y and Z directions, and moreover rotatable about the Z axis and about a pivot axis lying in the XY plane 6 pivotable in a plane containing the Z-axis.

Die Bewegungsmöglichkeiten liegen bei diesem Ausführungsbeispiel also vollständig auf der Seite der Ionenstrahlquelle 4. Dabei kann man sich leicht vorstellen, dass sich durch eine Kombination der Bewegungsmöglichkeiten beliebige Bahnen auf der Oberfläche der Linse 1 abfahren lassen, wobei auch gewährleistet sein kann, dass der Ionenstrahl 3 stets im Wesentlichen senkrecht auf der Oberfläche auftrifft. Zur Bearbeitung gekrümmter Oberflächen müssen in der Regel alle translatorischen und die rotatorischen Achsen einschließlich der translatorischen Z-Verstellung gemeinsam mit einem geeigneten Programm gleichzeitig verfahren werden.The possibilities of movement in this embodiment are thus completely on the side of the ion beam source 4 , It can be easily imagined that by a combination of the possibilities of movement arbitrary tracks on the surface of the lens 1 let it be ensured that the ion beam 3 always impinges substantially perpendicular to the surface. For the processing of curved surfaces, generally all translatory and rotary axes, including the translational Z adjustment, must be moved simultaneously with a suitable program.

Man erkennt ferner, dass sich im Prinzip die Linse 1 und die Ionenstrahlquelle 4 auch vertauschen lassen würden, also die Halterung 2 auch in der Schwenkachse 6 angebracht werden könnte, um unter einer vorzugsweise senkrecht nach unten strahlenden Ionenstrahlquelle bewegt zu werden. Die Reihenfolge der kartesischen Achsen untereinander ist zudem vertauschbar. Ferner kommen für zwei kartesische Achsen als Ersatz auch integrierte zweidimensionale Verstelleinheiten in Betracht.It can also be seen that, in principle, the lens 1 and the ion beam source 4 synonymous would swap, so the holder 2 also in the swivel axis 6 could be mounted to be moved under a preferably vertically downwardly radiating ion beam source. The order of the Cartesian axes among each other is also interchangeable. Furthermore, two Cartesian axes can also be replaced by integrated two-dimensional adjustment units.

Schließlich könnten im Prinzip auch die Z-Verstellvorrichtung 9 und die Dreheinrichtung 10 "vertauscht" werden, die Dreheinrichtung also auf einem dreiachsigen kartesischen System angebracht werden. Dies ist in einer ansonsten 1 entsprechenden Darstellung in 2 gezeigt. Hier sind nur die Bezugsziffern eingetragen, die sich auf die Dreheinrichtung und die Z-Verstellvorrichtung beziehen, also nur die Bezugsziffern 9 und 10. Das Ausführungsbeispiel aus 2 entspricht im Übrigen vollständig dem aus 1 und zeigt vergleichbare Vorteile.Finally, in principle, the Z-adjustment 9 and the turning device 10 "reversed" so the rotating device so be mounted on a three-axis Cartesian system. This is in an otherwise 1 corresponding representation in 2 shown. Here only the reference numbers are entered, which refer to the rotating device and the Z-adjustment, so only the reference numerals 9 and 10 , The embodiment of 2 Incidentally, this is fully equivalent to 1 and shows comparable benefits.

Typische Abstände zum Werkstück liegen in der Größenordnung von Zentimetern oder Dezimetern, typische Geschwindigkeiten des Auftreffortes entlang der Bahn im Bereich von mm/s – dm/s bei typischen Beschleunigungen in der Größenordnung von cm/s² bis m/s².Typical distances to the workpiece are in the order of centimeters or decimetres, typical speeds of incidence along the track in the range of mm / s - dm / s at typical accelerations in the order of cm / s ² to m / s ² .

Der relativ kompakte Aufbau der Vorrichtung im Bezug auf die Elemente 4-11, d. h. mit Ausnahme der translatorischen X- und Y-Verstellvorrichtungen, erlaubt insbesondere auch ein "Eintauchen" in von konkaven Oberflächen gebildete Hohlräume zur Bearbeitung insbesondere "äquatornahen" Randzonen bei im Wesentlichen senkrechtem Ionenstrahl-Auftreffwinkel. Dazu muss sich die Vorrichtung "von einschließlich der Dreheinrichtung 10 an aufwärts" innerhalb entsprechender Einbauhalbkugeln oder ähnlicher begrenzender Flächen kollisionsfrei bewegen können. Ferner ist von Vorteil, dass sich bis zu Schwenkwinkeln von etwa 85° die Ionenstrahlquelle 4, die Schwenkeinrichtung 6, 7, 8, die Z-Längsverstellung 9 und die Dreheinrichtung 10 innerhalb eines Halbraums befinden, der durch eine durch die Austrittsöffnung 5 laufende und zu dem Ionenstrahl 3 senkrecht stehende Ebene begrenzt ist.The relatively compact construction of the device with respect to the elements 4 - 11 In other words, with the exception of the translational X and Y adjustment devices, "immersion" in cavities formed by concave surfaces in particular permits processing of "equatorial" edge zones with an essentially perpendicular ion beam incidence angle. For this purpose, the device must "from including the rotating device 10 Furthermore, it is advantageous that up to pivoting angles of approximately 85 ° the ion beam source can move upwards within corresponding built-in hemispheres or similar limiting surfaces 4 , the pivoting device 6 . 7 . 8th , the Z-longitudinal adjustment 9 and the turning device 10 located within a half-space, through a through the outlet opening 5 current and to the ion beam 3 vertical plane is limited.

Die Erfinder haben insbesondere festgestellt, dass sich erfindungsgemäß aufgebaute Vorrichtungen mit einem, was die Konstruktion der beschriebenen Bewegungsvorrichtungen und auch was den vakuumtechnischen Aufwand angeht, begrenzten Aufwand mit guter Stabilität und Zuverlässigkeit realisieren lassen und dementsprechend günstige Bearbeitungsverfahren möglich sind. Dies gilt insbesondere in Abweichung von alternativen Vorrichtungskonstruktionen, die zwar stärker Rücksicht nehmen auf vorhandene (näherungsweise) Symmetrien der zu bearbeitenden Oberflächen oder bestimmter denkbarer Bahnen darauf, andererseits aber zu erheblichen Problemen geführt haben.The inventors have found, in particular, that inventively constructed devices with a what the construction of be written movement devices and also as far as the vacuum-technical effort, can realize limited effort with good stability and reliability and accordingly favorable processing methods are possible. This applies in particular to deviations from alternative device constructions, which take greater account of existing (approximately) symmetries of the surfaces to be machined or of certain imaginable paths, but on the other hand have led to considerable problems.

Zum einen hat sich herausgestellt, dass Bahnen mit Rotationssymmetrie einschließlich nicht im strengen Sinn rotationssymmetrischer Spiralbahnen wegen des Bearbeitungsflecks auf der Rotationsachse bzw. der Spiralmitte eine Singularität aufweisen und damit die Bahngeschwindigkeit als Variable zur Steuerung des Materialabtrags dort prinzipiell nicht vorhanden und damit der Materialabtrag schwer beherrschbar ist.To the One has been found to be webs with rotational symmetry including not in the strict sense of rotationally symmetric spiral paths because the processing spot on the axis of rotation or the center of the spiral a singularity and thus the web speed as a variable to control the material removal there basically not available and thus the Material removal is difficult to control.

Aber auch Vorrichtungskonstruktionen, die stärker auf sphärische Symmetrien Rücksicht nehmen, zeigen Nachteile:
Insbesondere haben die Erfinder festgestellt, dass kardanische Ausführungen mit sich kreuzenden Drehachsen, bei denen die Teilchenstrahlquelle und das optische Element "umhüllt" werden müssten, ungünstig sind. Die notwendigen "Käfige" für die kardanische Aufhängung würden den Bewegungsspielraum einschränken und/oder mit Rücksicht auf zu bearbeitende Größen von optischen Elementen und deren Radien sehr groß bauen und damit einen erheblichen vakuumtechnischen Aufwand erfordern. Hinzu kommt, dass sehr große Bewegungsvorrichtungen wegen der großen Massen und Hebelarme unpräzise sein können.But also device constructions, which take more account of spherical symmetries, show disadvantages:
In particular, the inventors have found that gimbals with intersecting axes of rotation in which the particle beam source and the optical element would have to be "enveloped" are unfavorable. The necessary "cages" for the gimbal would limit the range of motion and / or build very large considering the size of optical elements to be machined and their radii and thus require a considerable vacuum technical effort. In addition, very large movement devices can be imprecise because of the large masses and lever arms.

Als vergleichsweise ungünstig herausgestellt haben sich auch Konstruktionen, bei denen die Ionenstrahlquelle einerseits und das optische Element andererseits an Pendeln mit sich kreuzenden Pendelachsen aufgehängt sind, wobei der (genäherte) Krümmungsmittelpunkt des optischen Elements im Achsenschnittpunkt angeordnet sein soll. Zur Illustration wird verwiesen auf die deutsche Patentanmeldung 103 52 842.3, die im Übrigen auch zur Ilustration des technischen Hintergrundes der vorliegenden Erfindung nützlich ist.When comparatively unfavorable also have constructions in which the ion beam source on the one hand and the optical element on the other hand to commute with intersecting pendulum axles are suspended, with the (approximate) center of curvature of the optical element should be arranged in the axis intersection. For the sake of illustration reference is made to the German patent application 103 52 842.3, by the way also to Ilustration of the technical background of the present invention useful is.

Eine ebenfalls nach Untersuchung von den Erfindern als nachteilig angesehene Variante dazu zeigt 3. Eine Ionenstrahlquelle 24 ist über einen Läufer 25 an einer äußeren Kreisbogenbahn 26 geführt, wobei der Läufer 25 und die Kreisbogenbahn 26 gewissermaßen eine Alternative zur Pendelaufhängung mit einer äußeren Bahnführung darstellen. In analoger Weise ist eine nur schematisch als Ring 27 dargestellte Halterung für eine Linse 21 über einen weiteren Läufer 28 an einer weiteren Kreisbogenbahn 29 gelagert. Dies bildet eine Alternative zu einem zweiten Pendel, wobei sich auch hier die jeweiligen Drehbewe gungsachsen kreuzen. Um die Symmetrieeigenschaften in günstiger Weise auszunutzen, sollte die Linse 21 so in der Halterung 27 montiert und damit im Abstand gegenüber dem Läufer 28 eingestellt sein, dass ein genäherter Krümmungsmittelpunkt der Linse im Kreuzungspunkt der Drehbewegungsachsen liegt. Die Halterung 27 kann, wie mit einer im Vergleich dazu sehr kleinen Linse 21 symbolisiert ist, optische Elemente sehr unterschiedlichen Formats tragen. Man muss sich also die Linse 21 als an der Halterung 27 befestigt denken. Im gleichen Sinn könnte in 1 eine sehr viel größere Halterung als die Halterung 2 vorgesehen sein, wie bereits zuvor erwähnt.A likewise considered by the inventors to be disadvantageous variant to this shows 3 , An ion beam source 24 is about a runner 25 on an outer circular arc 26 led, the runner 25 and the circular arc 26 represent an alternative to pendulum suspension with an outer track guide. Analogously, one is only schematically as a ring 27 shown holder for a lens 21 over another runner 28 at another circular arc 29 stored. This forms an alternative to a second pendulum, with the respective Drehbewe supply axes intersect here. In order to exploit the symmetry properties in a favorable manner, the lens should 21 so in the holder 27 mounted and thus at a distance from the runner 28 be set such that an approximate center of curvature of the lens is at the intersection of the rotational axes of motion. The holder 27 can, as with a comparatively small lens 21 symbolized, carry optical elements of very different format. So you have to get the lens 21 as on the bracket 27 fixed think. In the same sense could be in 1 a much larger mount than the mount 2 be provided as previously mentioned.

Neben der auch hier vor allem bei größeren Krümmungsradien erheblichen Baugröße für die den Arbeitsraum umgreifenden Bogensegmente hat diese Lösung weitere Nachteile. Zwar hat sie nur vier Achsen, nämlich die beiden Drehbewegungen und jeweilige radiale translatorische Verstellmöglichkeiten der Ionenstrahlquelle 24 und der Halterung 27 gegenüber den Läufern 25 und 28. Dies erscheint zunächst einfacher als die fünfachsige Variante aus 1. Allerdings ist der technische Aufwand abgesehen von der Baugröße auch deswegen erheblich, weil die Kreisbogenbahnführungen geometrisch präzise und spielfrei realisiert sein müssen.In addition to the size of the work space embracing arc segments also here especially for larger radii of curvature this solution has further disadvantages. Although it has only four axes, namely the two rotational movements and respective radial translational adjustment of the ion beam source 24 and the holder 27 towards the runners 25 and 28 , This initially seems easier than the five-axis variant 1 , However, the technical complexity is apart from the size also because of the considerable, because the circular arc track guides must be geometrically accurate and play-free realized.

Diese Variante ist dadurch motiviert, dass gegenüber der eben erwähnten Pendellösung Ausleger, Auskragungen und Ähnliches vermieden werden und stattdessen mit außen liegenden Lagern und von dort nach innen wirkenden Radien gearbeitet wird. Bei der Lösung gemäß der DE 103 52 842.3 treten nämlich neben Einschränkungen der Bewegungsfreiheit bei der Bearbeitung in Folge der langen Hebel auch Präzisionsprobleme vergleichbar mit Kardanlagerungen auf.This variant is motivated by the fact that compared to the above-mentioned suspension solution jibs, projections and the like are avoided and instead worked with external bearings and from there inward-acting radii. In the solution according to the DE 103 52 842.3 In addition to limitations of freedom of movement during processing as a result of the long lever also precision problems comparable to gimbal bearings on.

Eine weitere Variante zeigt 4. Hier ist eine Ionenstrahlquelle 34 mit nach oben gerichtetem Ionenstrahl auf einer Basis 35 gelagert.Another variant shows 4 , Here is an ion beam source 34 with the ion beam pointing upwards on a base 35 stored.

Über der Ionenstrahlquelle 34 ist eine Linse 31 in einer nicht näher dargestellten Weise an einer wiederum deutlich größeren Halterung 36 für optische Elemente befestigt. Die Linse 31 ist mit der Halterung 36 um eine Hauptachse der Linse 31 und der Halterung 36 drehbar, wie der Pfeil an der Linse 31 andeutet.Above the ion beam source 34 is a lens 31 in a manner not shown on a turn significantly larger bracket 36 attached for optical elements. The Lens 31 is with the bracket 36 around a major axis of the lens 31 and the holder 36 rotatable, like the arrow on the lens 31 suggests.

Ferner sind die Linse 31 und die Halterung 36 um eine zu dem Ionenstrahl senkrechte horizontale Kippachse verkippbar. Weder die Ionenstrahlquelle 34 noch die Halterung 36 mit der Linse 31 sind jedoch quer zu ihrer jeweiligen Hauptachse translatorisch verfahrbar. Es kann lediglich eine jeweilige Längsverstellbarkeit entlang der Hauptachse, also entlang der Sym metrieachse der Linse 31 und/oder der Halterung 36 zur Justage auf den Linsenkrümmungsmittelpunkt einerseits und gegenüber der Basis 35 entlang der Ionenstrahlrichtung andererseits, vorgesehen sein.Further, the lens 31 and the holder 36 tiltable about a horizontal tilting axis perpendicular to the ion beam. Neither the ion beam source 34 still the holder 36 with the lens 31 however, are translational across their respective major axes traversable. It can only a respective longitudinal adjustability along the main axis, ie along the Sym metrieachse the lens 31 and / or the holder 36 for adjustment to the lens center of curvature on the one hand and to the base 35 along the ion beam direction, on the other hand.

Mit einer Kombination der geschilderten Dreh- und Kippmöglichkeiten (vorzugsweise um den Linsenkrümmungsmittelpunkt) lässt sich im Prinzip jeder Punkt auf der nach unten weisenden Oberfläche der Linse 31 erreichen und können damit Oberflächen von optischen Elementen vollständig bearbeitet werden. Es sind allerdings bei insgesamt nur zwei rotatorischen und ein oder zwei translatorischen Achsen entlang der jeweiligen Hauptachsen keine beliebigen Bahnen fahrbar. Vielmehr nutzt die Anordnung die in vielen Fällen näherungsweise gegebenen Rotationssymmetrien aus und eignet sich besonders für Bewegungen in Spiralbahnen. Zwar lassen sich mit dieser Vorrichtung bei geschickten Kombinationen von Dreh- und Kippbewegungen tatsächlich auch Mäanderbahnen realisieren, jedoch führen diese in der direkten Umgebung des Polpunktes zu Singularitäten in der Bewegungssteuerung. Die besser an die Bewegungsmöglichkeiten angepassten rotationssymmetrischen Breitenkreis- und Längenkreisbahnen wiederum zeigen das bereits erwähnte Problem einer Dosis- oder Bearbeitungszeitsingularität am Pol.With a combination of the described turning and tilting possibilities (preferably around the lens center of curvature), in principle, every point on the downwardly facing surface of the lens can be 31 can reach and thus surfaces of optical elements can be completely processed. However, with only two rotatory and one or two translatory axes along the respective main axes, it is not possible to drive any desired webs. Rather, the arrangement exploits the rotational symmetry that is approximated in many cases and is particularly suitable for movements in spiral paths. Although true meandering can also be achieved with this device with clever combinations of turning and tilting movements, in the direct vicinity of the pole point these lead to singularities in the motion control. The better adapted to the movement possibilities rotationally symmetric Breitenkreis- and Längenkreisbahnen turn show the already mentioned problem of a dose or processing time singularity at the pole.

Schließlich zeigt 5 ein Beispiel für eine bereits erwähnte kardanähnliche Aufhängung des optischen Elements. Die Ionenstrahlquelle 44 emittiert einen nach oben gerichteten Strahl und ist senkrecht dazu zweidimensional verfahrbar, vgl. 1 und 2. Ein nach links zeigender Zapfen 45 bildet eine Drehachse und ist in einem nicht eingezeichneten festen Gestell bzw. der Vakuumkammer gelagert. Demgegenüber erkennt man hinten rechts das zweite Lager dieser Drehachse. Beide sind mit einem typischen Kardanrahmen 46 mit einem Aussteifungsbügel 47 verbunden. In dem Kardanrahmen 46 ist ein Innenrahmen 48 gleicher Bauart um eine zu der beschriebenen Drehachse senkrechte Drehachse 49 gelagert. Die Antriebe für die Drehachsen sind nicht eingezeichnet. In Ausführung nach 5 schneiden sich die Kardanachsen nicht in einem Punkt, vielmehr haben sie einen gewissen Abstand voneinander. Dies kann genutzt werden, um die Oberfläche in einer Drehrichtung so freizustellen, dass nahezu ±85° Öffnungswinkel erreicht werden.Finally shows 5 an example of an already mentioned cardan-like suspension of the optical element. The ion beam source 44 emits an upwardly directed beam and is vertically movable in two dimensions, cf. 1 and 2 , A pin pointing to the left 45 forms an axis of rotation and is mounted in a non-illustrated fixed frame or the vacuum chamber. In contrast, you can see the second bearing of this axis of rotation on the right rear. Both are with a typical gimbal 46 with a stiffening bar 47 connected. In the gimbal 46 is an inner frame 48 of the same type around an axis of rotation perpendicular to the axis of rotation described 49 stored. The drives for the rotary axes are not shown. In execution after 5 The gimbal axes do not intersect at one point, but rather are at a certain distance from each other. This can be used to free the surface in one direction of rotation so that almost ± 85 ° opening angle can be achieved.

An dem Innenrahmen 48 kann ein optisches Element 50, hier konvex, so befestigt werden, dass der Mittelpunkt seiner näherungsweise sphärischen Bearbeitungsfläche in einem der Mittelpunkte der Drehachsen liegt (und seine Lage einstellbar ist). Die Ionenstrahlquelle 44 wiederum ist wie erwähnt auf einem zweidimensional verfahrbaren Tisch angebracht.On the inner frame 48 can be an optical element 50 , here convex, are fixed so that the center of its approximately spherical working surface lies in one of the centers of the axes of rotation (and its position is adjustable). The ion beam source 44 again, as mentioned, is mounted on a two-dimensional movable table.

Solche Anordnungen haben den Vorteil, dass bei Bewegung immerhin einer der Drehachsen (bei echten Kardanaufhängungen beider) die Auftreffgeometrie konstant bleibt, weil die sphärische Symmetrie erhalten bleibt. Es lassen sich neben Kreis- und Spiralpfaden auch Mäander realisieren.Such Arrangements have the advantage that when moving at least one the axes of rotation (in real cardan suspensions both) the impact geometry remains constant because the spherical symmetry preserved. It can be next to circular and spiral paths also meander realize.

Allerdings können optische Elemente mit großem Außendurchmesser beim Schwenken um die innere Drehachse am äußeren Rahmen anstoßen, so dass relativ große Rahmen verwendet werden müssen. Damit ergeben sich aber Probleme in Folge der Bewegung großer Trägermassen und der Biegetoleranzen. Gleiches gilt, wie erwähnt, für den baulichen Aufwand und die Konsequenzen der Baugröße für die Vakuumtechnik.Indeed can optical elements with large outer diameter when pivoting about the inner axis of rotation abut the outer frame, so that relatively large Frame must be used. However, this results in problems as a result of the movement of large carrier masses and the bending tolerances. The same applies, as mentioned, for the construction work and the consequences of the size for the vacuum technology.

Bei der dargestellten Variante sind daher die beiden Drehachsen in der dazu senkrechten Richtung beabstandet, wurde also der gemeinsame Schnittpunkt der Drehachsen aufgegeben. Damit lassen sich die erwähnten Schwierigkeiten mit dem Anstoßen bei großen Drehwinkeln um die innere Drehachse etwas beheben. Andererseits werden die Symmetrievorteile eingeschränkt.at the illustrated variant are therefore the two axes of rotation in the Spaced to vertical direction, so was the common point of intersection abandoned the axes of rotation. This can be the mentioned difficulties with the toasting at big Fix the angles of rotation about the inner axis of rotation a bit. on the other hand the symmetry advantages are limited.

Im Übrigen könnten die translatorischen Achsen auch zwischen der Vakuumkammer und dem Kardanaufbau angeordnet sein und könnten die Ionenstrahlquelle und das optische Element vertauscht sein.Incidentally, the translational axes also between the vacuum chamber and the gimbal be arranged and could the ion beam source and the optical element are reversed.

Claims

Device for processing an optical element with - a vacuum chamber, - a particle beam source ( 4 ) in the vacuum chamber and - a holder ( 2 ) for the optical element ( 1 ) in the vacuum chamber, characterized in that the particle beam source ( 4 ) on a pivoting device ( 6 - 8th ) with which it is to be moved to a particle main exit direction ( 3 ) vertical pivot axis ( 6 ) can be pivoted that the pivoting device ( 6 - 8th ) at a turning device ( 10 ) is attached, with which they are to one to the pivot axis ( 6 ) vertical axis of rotation can be rotated, and that the pivoting device ( 6 - 8th ) and the optical element ( 1 ) relative to each other in three directions ( 9 . 11 - 13 ) can be moved.

Device according to claim 1, in which the rotating device ( 10 ) and the optical element ( 1 relative to each other in at least two ( 11 - 13 ) of the three displacement directions can be moved.

Device for processing an optical element With - one Vacuum chamber, - one Particle beam source in the vacuum chamber and - one a Mount for the optical element in the vacuum chamber, characterized, that the holder for the optical element is attached to a pivoting device, With to attach them to a main axis of the holder for the optical Element vertical pivot axis can be pivoted, that the pivoting device is attached to a rotating device, With it rotates about an axis of rotation perpendicular to the pivot axis can be, and that the pivoting means and the particle beam source be moved relative to each other in three Verschieueberungen can.

Apparatus according to claim 3, wherein the rotating means and the particle beam source relative to each other in at least two of the three displacement directions can be moved.

Device according to one of the preceding claims, in which the rotating device ( 10 ) relative to the vacuum chamber in at least two ( 11 - 13 ) of the three displacement directions can be moved and these two displacement directions are perpendicular to the axis of rotation.

Device according to one of the preceding claims, in which the pivoting device ( 6 - 8th ) in a parallel to the axis of rotation ( 9 ) of the three displacement directions relative to the rotating device ( 10 ) can be moved.

Apparatus according to claim 1, also in conjunction with one of claims 2, 5, 6, in which an outlet opening ( 5 ) of the particle beam source ( 4 ) outside the pivot axis ( 6 ) and the particle beam ( 3 ) from the pivot axis ( 6 ) is directed away.

Device according to Claim 7, in which the pivoting device ( 6 - 8th ) and the rotating device ( 10 ) within a pivot angle range of a total of 170 ° on a side facing away from the optical element to the particle beam ( 3 ) vertical plane through the outlet opening ( 5 ) stay.

Device according to claim 5, also in combination with one of claims 6, 7, 8, in which the pivoting device ( 6 - 8th ) two the particle beam source ( 4 ) between cheeks enclosing ( 7 ), which the pivot axis ( 6 ), and on the turntable containing the rotary axis ( 10 ) is attached.

Device according to one of the preceding claims, in which the rotating device ( 10 ) only on one side of the pivoting device ( 6 - 8th ) is stored.

Device according to one of the preceding claims, comprising a controller which is adapted to a substantially spherical surface of the optical element ( 1 ) at a substantially constant working distance and angle between the particle beam source ( 4 ) and the surface to work.

Device according to one of the preceding claims, comprising a controller which is adapted to the optical element ( 1 ) with substantially meandering paths of the impact area of the particle beam ( 3 ) on a surface to be processed.

Device according to one of the preceding claims, in which the particle beam source is an ion beam source ( 4 ).

Method for processing an optical element with a particle beam source ( 4 ) in a vacuum chamber, characterized in that during processing the particle beam source ( 4 ) with a pivoting device ( 6 - 8th ) about a particle main exit direction ( 3 ) vertical pivot axis ( 6 ) is pivoted, the pivoting device ( 6 - 8th ) with a rotating device ( 10 ) about one to the pivot axis ( 6 ) vertical axis of rotation is rotated and the pivoting device ( 6 - 8th ) and the optical element ( 1 ) relative to each other in three directions ( 9 . 11 - 13 ) are moved.

Method for processing an optical element With a particle beam source in a vacuum chamber, thereby characterized in that the optical element with a pivoting device around a pivot axis perpendicular to a major axis of the optical element is pivoted, the pivoting device with a rotating device to a rotation axis perpendicular to the pivot axis is rotated and the pivoting device and the particle beam source relative to each other be moved in three directions.

A method according to claim 14 or 15, wherein the optical element is used after processing in an optical system of a microlithography apparatus.