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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Halteeinrichtung für ein optisches
Element. Die Erfindung lässt
sich im Zusammenhang mit der bei der Herstellung mikroelektronischer
Schaltkreise verwendeten Mikrolithographie einsetzen. Sie betrifft
weiterhin ein optisches Modul sowie eine optische Abbildungseinrichtung
mit einer solchen Halteeinrichtung. Weiterhin betrifft sie ein Verfahren
zum Halten eines optischen Elements, welches unter anderem unter
Verwendung der erfindungsgemäßen optischen
Halteeinrichtung durchgeführt
werden kann.
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Insbesondere
im Bereich der Mikrolithographie ist es neben der Verwendung mit
möglichst
hoher Präzision
ausgeführter
Komponenten unter anderem erforderlich, die Komponenten der Abbildungseinrichtung,
also beispielsweise die optischen Elemente wie Linsen, Spiegel oder
Gitter, im Betrieb möglichst
so zu halten, dass eine entsprechend hohe Abbildungsqualität erzielt
wird. Die hohen Genauigkeitsanforderungen, die im mikroskopischen
Bereich in der Größenordnung
weniger Nanometer oder darunter liegen, sind dabei nicht zuletzt
eine Folge des ständigen
Bedarfs, die Auflösung
der bei der Herstellung mikroelektronischer Schaltkreise verwendeten optischen
Systeme zu erhöhen,
um die Miniaturisierung der herzustellenden mikroelektronischen Schaltkreise
voranzutreiben.
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Um
eine erhöhte
Auflösung
zu erzielen, kann entweder die Wellenlänge des verwendeten Lichts verringert
werden, wie es bei Systemen der Fall ist, die im extremen UV-Bereich
(EUV) mit Arbeitswellenlängen
im Bereich von 13 nm arbeiten, oder die numerische Apertur des Projektionssystems
erhöht werden.
Eine Möglichkeit
zur nennenswerten Erhöhung
der numerischen Apertur über
den Wert Eins wird mit so genannten Immersionssystemen realisiert,
bei denen sich zwischen dem letzten optischen Element des Projektionssystems
und dem Substrat, das belichtet werden soll ein Immersionsmedium
befindet, dessen Brechzahl größer als
Eins ist.
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Sowohl
mit der Reduktion der Arbeitswellenlänge als auch mit der Erhöhung der
numerischen Apertur steigen nicht nur die Anforderungen an die Positioniergenauigkeit
und Maßhaltigkeit
der verwendeten optischen Elemente über den gesamten Betrieb hinweg.
Es steigen natürlich
auch die Anforderungen hinsichtlich der Minimierung der Abbildungsfehler
der gesamten optischen Anordnung.
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Von
besonderer Bedeutung ist hierbei natürlich die Abstützung der
verwendeten optischen Elemente und die daraus resultierende Spannungsverteilung
im bzw. Deformation des betreffenden optischen Elements. Um möglichst
geringe Abbildungsfehler zu erhalten, die aus einer ungleichmäßigen Spannungseinleitung
in das optische Element und damit einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung im
optischen Element resultieren, ist häufig vorgesehen, dass das optische
Element ausschließlich
oder ergänzend
zu anderen Halteelementen über
eine größere Anzahl
gleichmäßig am Umfang
des optischen Elements verteilter Stützelemente abgestützt wird.
Eine solche Halteeinrichtung ist beispielsweise aus der
US 6,392,825 B1 (Trunz
et al.) – deren
Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird – bekannt.
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Die
Stützelemente
liegen dabei mit Kontaktelementen an dem optischen Element an und
dienen in der Regel dazu, zumindest einen Teil der Gewichtskraft
des optischen Elements zu tragen bzw. zu kompensieren. Durch die
große
Anzahl an Stützelementen
entsteht jedoch ein statisch überbestimmtes System,
bei dem die Stützelemente
entsprechend den erzielbaren Fertigungstoleranzen in unterschiedlichem
Maße die
Last des optischen Elements tragen. Je nach Abweichung des betreffenden
Stützelements
und/oder der Kontaktfläche
des optischen Elements mit dem betreffenden Stützelement werden einzelne Stützelemente
unter Umständen
sehr stark belastet, während
andere im Extremfall sogar überhaupt
nicht zu Abstützung
des optischen Elements beitragen. Hierdurch ergibt sich eine ungleichmäßige Einleitung
der Stützkräfte in das
optische Element mit den oben beschriebenen Nachteilen.
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Zwar
könnte
es grundsätzlich
zur Vermeidung eines solchen ungleichmäßigen Tragbildes vorgesehen
sein, die Stützelemente
besonders nachgiebig auszubilden, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung
der Stützkräfte zu erzielen.
Dies ist jedoch aus unterschiedlichen Gründen in der Regel nicht möglich. So
ist es zum einen in der Regel erforderlich, die Halterung des optischen
Elements mit einer möglichst
hohen Steifigkeit auszuführen,
um eine möglichst
hohe Eigenfrequenz zu erzielen. Diese führt bei einer Schwingungsanregung
zu geringen Schwingungsamplituden und damit geringen hieraus resultierenden
Abbildungsfehlern. Weiterhin muss bei der Montage bzw. dem Transport
eines solchen optischen Moduls über
eine ausreichende Steifigkeit und damit Formstabilität zum einen
sichergestellt sein, dass nicht einzelne der Stützelemente durch kurzzeitige Stöße oder
dergleichen zerstört
werden. Zum anderen muss in der Regel über eine ausreichende Steifigkeit
eine möglichst
exakte Positionierung des optischen Elements sichergestellt werden.
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Eine
weitere Möglichkeit
zur Vermeidung eines solchen ungleichmäßigen Tragbildes bestünde natürlich darin,
die einzelnen Stützelemente
verstellbar zu gestalten. Dies wäre
jedoch mit einem erheblichen Montageaufwand, insbesondere mit einer
ausreichend genauen Überprüfung der
tatsächlichen Tragkraft
des einzelnen Stützelements,
verbunden.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER
ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Halteeinrichtung
für ein
optisches Element bzw. ein Verfahren zum Halten eines optischen
Elements zur Verfügung
zu stellen, welche bzw. welches die oben genannten Nachteile nicht oder
zumindest in geringerem Maße
aufweist und insbesondere auf einfache Weise bei ausreichender Steifigkeit
der Halteeinrichtung ein möglichst
gleichmäßiges Tragbild
der Halteeinrichtung ermöglicht.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass man
auf einfache Weise bei ausreichender Steifigkeit der Halteeinrichtung
ein möglichst
gleichmäßiges Tragbild
der Halteeinrichtung erzielt, wenn man die beim Halten des optischen
Elements auf die Kontaktelemente wirkenden Kräfte über eine zusätzliche
auf die Kontaktelemente wirkende Verbindungseinrichtung miteinander
koppelt. Über
diese zusätzliche
Kopplung kann dann in vorteilhafter Weise ein Ausgleich der beim
Halten des optischen Elements auf die Kontaktelemente wirkenden
Kräfte
und damit ein vergleichmäßigtes Tragbild erzielt
werden.
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Ein
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Halteeinrichtung
für ein
optisches Element, insbesondere für die Mikrolithographie, mit
einem ringförmigen
Basiselement, das eine Haupterstreckungsebene aufweist, die durch
eine Umfangsrichtung und eine Radialrichtung des Basiselements definiert
ist, und einer Mehrzahl von Kontaktelementen zum Kontaktieren des
optischen Elements. Die Kontaktelemente sind dabei an einem Umfang
des Basiselements verteilt angeordnet und derart mit dem Basiselement
verbunden, dass die Kontaktelemente in der Radialrichtung des Basiselements
beweglich sind. Die Kontaktelemente sind in Umfangsrichtung des Basiselements über wenigstens
eine Verbindungseinrichtung verbunden, wobei die Verbindungseinrichtung
die beim Halten des optischen Elements in Radialrichtung des Basiselements
auf die Kontaktelemente wirkenden Kräfte miteinander koppelt. Die
zusätzliche
Verbindungseinrichtung wirkt hierbei mit anderen Worten als Ausgleichseinrichtung,
welche die Kontaktkräfte
der Kontaktelemente mit dem optischen Element egalisiert, mit anderen
Worten also Schwankungen bzw. Unterschiede zwischen den Kontaktkräften der
Kontaktelemente reduziert.
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Die
Verbindungseinrichtung kann dabei in beliebiger geeigneter Weise
gestaltet sein. Bevorzugt ist sie so gestaltet, dass die Verbindungseinrichtung die
beim Halten des optischen Elements in Radialrichtung des Basiselements
erfolgenden Verschiebungen der Kontaktelemente gegenläufig koppelt. Ragt
mit anderen Worten ein Kontaktelement – z. B. infolge von Fertigungstoleranzen – gegenüber den anderen
Kontaktelementen hervor und wird daher beim Kontaktieren des optischen
Elements in Radialrichtung des Basiselements nach außen verschoben, so
bewirkt die Verbindungseinrichtung durch die gegenläufige Verschiebungskopplung,
dass die übrigen,
das optische Element noch nicht kontaktierenden Kontaktelemente
radial nach innen zum optischen Element hin verschoben werden. Hierdurch wird
zum einen erreicht, dass alle Kontaktelemente das optische Element
frühzeitig
kontaktieren und, sobald dies der Fall ist, die Kontaktkräfte über diese Kopplung
vergleichmäßigt werden,
bevorzugt im wesentlichen ausgeglichen werden.
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Vorzugsweise
ist die Verbindungseinrichtung nach Art eines Zugmittels – beispielsweise
nach Art eines Seiles oder eines Bandes – ausgebildet, da sich hiermit
auf besonders einfache Weise eine solche Kopplung erzielen lässt. Dabei
kann die Verbindungseinrichtung in Umfangsrichtung des Basiselements
im Wesentlichen zugsteif und in Radialrichtung des Basiselements
zumindest abschnittsweise biegeweich ausgebildet sein, um die beschriebene Kraft-
bzw. Verschiebungskopplung in einfacher Weise erzielen zu können.
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Ist
die Verbindungseinrichtung nach Art eines Seiles, Bandes oder dergleichen
ausgeführt,
so kann es auch direkt an dem Kontaktelement anliegen. Dabei kann
vorgesehen sein, dass eine möglichst
reibungsfreie Relativbewegung zwischen der Verbindungseinrichtung
und dem Kontaktelement möglich
ist. So kann z. B. vorgesehen sein, dass das Seil oder Band in einer
Führungseinrichtung,
beispielsweise einer Führungsnut
oder dergleichen, läuft.
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Bei
bevorzugten Varianten der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung kann aber
auch vorgesehen sein, dass die Verbindungseinrichtung über eine
erste Gelenkeinrichtung, die wenigstens ein Verbindungsgelenk umfasst,
mit einem der Kontaktelemente verbunden ist. Um eine einfache Relativbewegung in
Umfangsrichtung des Basiselements zwischen der Verbindungseinrichtung
und dem Kontaktelement zu ermöglichen,
ist bevorzugt vorgesehen, dass das Verbindungsgelenk eine Schwenkachse
definiert, welche quer zu der Haupterstreckungsebene des Basiselements
verläuft.
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Bevorzugt
sind zwei benachbarte Kontaktelemente über ein Verbindungselement
der Verbindungseinrichtung verbunden, wobei das Verbindungselement
zum Ausgleichen von Abstandsunterschieden zwischen den beiden benachbarten
Kontaktelementen, insbesondere zum Ausgleichen von Abstandsunterschieden
beim Verschieben zumindest eines der Kontaktelemente in Radialrichtung des
Basiselements, ausgebildet ist. Dieser Abstandsausgleich wirkt bei
jeglicher Veränderung
des Abstands zwischen den Kontaktelementen, insbesondere natürlich auch
bei Abstandsänderungen
infolge thermischer Ausdehnung, sodass hierdurch keine übermäßigen Zwangskräfte in die
Kontaktelemente und damit letztlich auch in das optische Element
eingeleitet werden.
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Der
Abstandsausgleich kann auf beliebige geeignete Weise erzielt werden.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Verbindungselement
im lastfreien Zustand bogenförmig
ausgebildet ist und das Ausgleichen der Abstandsunterschiede durch
zumindest lokale Änderung
der Krümmung
des Verbindungselements, mithin also ein Aufbiegen des Verbindungselements,
erfolgt. Ebenso kann aber auch vorgesehen sein, dass das Verbindungselement
im Wesentlichen geradlinig ausgebildet ist, wobei das Ausgleichen
der Abstandsunterschiede dann über
eine zumindest lokale Längenänderung
des Verbindungselements, beispielsweise über ein integriertes Federelement
oder dergleichen, erfolgt.
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Die
Verbindungseinrichtung kann als separate Komponente ausgeführt sein.
Bevorzugt ist die Verbindungseinrichtung jedoch mit zumindest einem der
Kontaktelemente monolithisch verbunden, wodurch sich die Fertigung
bzw. Montage der Halteeinrichtung und die spätere Montage des optischen
Elements deutlich vereinfacht.
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Die
radiale Verschieblichkeit der Kontaktelemente kann auf beliebige
geeignete Weise erzielt werden. So können die Kontaktelemente beispielsweise über eine
beliebige in Radialrichtung wirkende Längsführung am Basiselement angeordnet
sein. Weiterhin ist es möglich,
beispielsweise über
wenigstens eine zweite Gelenkeinrichtung mit wenigstens einem Anschlussgelenk,
insbesondere einem Biegegelenk, mit dem Basiselement verbunden.
Das Anschlussgelenk kann eine beliebig ausgerichtete Schwenkachse
aufweisen, welche eine entsprechende Verschiebung des Kontaktelement
in Radialrichtung des Basiselements zulässt. Beispielsweise kann diese
Schwenkachse also quer, insbesondere senkrecht, zur Haupterstreckungsebene
des Basiselements verlaufen. Bei besonders bevorzugten Varianten
der Erfindung ist vorgesehen, dass das Anschlussgelenk eine tangential
zur Umfangsrichtung des Basiselements verlaufende Schwenkachse aufweist.
In diesem Fall ist es wegen der geringen erforderlichen Ausdehnung
der zweiten Gelenkeinrichtung in Umfangsrichtung des Basiselements
möglich, eine
besonders hohe Anzahl von Kontaktelementen am Umfang vorzusehen
und damit eine besonders gleichmäßig verteilte
Krafteinleitung in das optische Element zu erzielen.
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Bei
bestimmten Varianten der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung ist vorgesehen,
dass das Kontaktelement als separates Element ausgebildet ist, wobei
das Kontaktelement dann eine Auflagefläche der zweiten Gelenkeinrichtung
kontaktiert. Die Auflagefläche
verläuft
dann tangential zur Umfangsrichtung des Basiselements und quer zur
Radialrichtung des Basiselements, wobei sie in Radialrichtung des
Basiselements nach außen
weist. Besonders günstige
Kontaktverhältnisse
ergeben sich hierbei, wenn das Kontaktelement die Auflagefläche mit
einer zumindest einfach gekrümmten
Kontaktfläche – z. B. einer
Zylinderfläche
oder einer Kugelfläche – kontaktiert.
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Das
jeweilige Kontaktelement kann grundsätzlich als separates Bauteil
ausgeführt
sein, das mit der zugehörigen
zweiten Gelenkeinrichtung über entsprechende
Mittel verbunden wird. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass das
Kontaktelement monolithisch mit der zugehörigen zweiten Gelenkeinrichtung
ausgebildet ist, da sich hierdurch die Fertigung bzw. die spätere Montage
deutlich vereinfachen.
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Bei
vorteilhaften Varianten der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite
Gelenkeinrichtung wenigstens ein mit dem Basiselement verbundenes,
in Radialrichtung des Basiselements federndes Element, insbesondere
ein Blattfederelement, umfasst. Hiermit kann bei einfacher Fertigung
einen besonders gute Nachgiebigkeit des Kontaktelement in Radialrichtung
des Basiselements erzielt werden. Vorzugsweise bildet das federnde
Element dabei das wenigstens eine Anschlussgelenk der zweiten Gelenkeinrichtung
aus. Durch diese Funktionsintegration vereinfacht sich die Gestaltung
zusätzlich.
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Auch
hier kann wieder vorgesehen sein, dass die jeweilige zweite Gelenkeinrichtung
als separates Bauteil ausgeführt
ist, das mit dem Basiselement über
entsprechende Mittel verbunden wird. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen,
dass die zweite Gelenkeinrichtung monolithisch mit dem Basiselement verbunden
ist, um hierdurch die Fertigung bzw. die spätere Montage deutlich zu vereinfachen.
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Die
Fixierung des optischen Elements relativ zur Halteeinrichtung kann
auf beliebige geeignete Weise durch eine formschlüssige und/oder
kraftschlüssige
und/oder stoffschlüssige
Verbindung erfolgen. Bevorzugt ist eine Klemmeinrichtung mit wenigstens
einem Klemmelement vorgesehen, wobei die Klemmeinrichtung dazu ausgebildet
ist, das optische Element zwischen dem Klemmelement und wenigstens
einem der Kontaktelemente zu klemmen. Mithin ist das Klemmelement
also bevorzugt dazu ausgebildet, auf das optische Element eine senkrecht
zur Haupterstreckungsebene des Basiselements wirkende Haltekraft
auszuüben.
Weiter vorzugsweise ist die Klemmeinrichtung an dem Basiselement
angeordnet.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein optisches
Modul, insbesondere ein optisches Modul für die Mikrolithographie, mit
einer erfindungsgemäßen ersten
Halteeinrichtung und einem durch die Halteeinrichtung gehaltenen
optischen Element. Hiermit lassen sich die oben beschriebenen Vorteile
und Varianten in demselben Maße
realisieren, sodass diesbezüglich
hauptsächlich
auf die obigen Ausführungen
Bezug genommen wird.
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Die
Halteeinrichtung und das optische Element können in beliebiger geeigneter
Weise, beispielsweise über
eine formschlüssige
und/oder kraftschlüssige
und/oder stoffschlüssige
Verbindung, miteinander verbunden sein. Bevorzugt werden die Kontaktelemente
nach Herstellung der Kopplung mit dem optischen Element über eine
stoffschlüssige
Verbindung, bevorzugt eine Verklebung, dauerhaft miteinander verbunden.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine optische
Abbildungseinrichtung, insbesondere eine optische Abbildungseinrichtung für die Mikrolithographie,
mit einer Maskeneinrichtung zur Aufnahme einer ein Projektionsmuster
umfassenden Maske, einer Projektionseinrichtung mit einer optischen
Elementgruppe und einer Substrateinrichtung zur Aufnahme eines Substrats.
Die optische Elementgruppe ist dabei zum Abbilden des Projektionsmusters
auf dem Substrat ausgebildet und die Projektionseinrichtung umfasst
ein erfindungsgemäßes optisches
Modul. Auch hiermit lassen sich die oben beschriebenen Varianten
und Vorteile in demselben Maße
realisieren, sodass auch hier lediglich auf die obigen Ausführungen
Bezug genommen wird.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zum Halten eines optischen Elements, insbesondere eines optischen
Elements für
die Mikrolithographie, bei dem das optische Element über eine
Mehrzahl von am Umfang des optischen Elements verteilten Kontaktelementen
einer Halteeinrichtung gehalten wird. Das optische Element weist
eine Haupterstreckungsebene auf, die durch eine Umfangsrichtung
und eine Radialrichtung des optischen Elements definiert ist. Die
Kontaktelemente werden weiterhin derart gehalten, dass sie beim
Koppeln des optischen Elements mit der Halteeinrichtung in der Radialrichtung
des optischen Elements beweglich sind. Über eine die Kontaktelemente
verbindende Verbindungseinrichtung erfolgt eine Kopplung der beim
Halten des optischen Elements in Radialrichtung des optischen Elements
auf die Kontaktelemente wirkenden Kräfte. Auch hiermit lassen sich
die oben beschriebenen Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren,
sodass auch hier lediglich auf die obigen Ausführungen Bezug genommen wird.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der
nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf
die beigefügten
Zeichnungen Bezug nimmt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen optischen
Abbildungseinrichtung mit einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen optischen
Moduls, welche wiederum eine bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung
umfasst, mit der sich das erfindungsgemäßen Verfahren zum Halten eines
optischen Elements durchführen lässt;
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2 ist
eine schematische Ansicht eines Teils des optischen Moduls aus 1 von
unten;
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3 ist
ein schematischer Teilschnitt entlang Linie III-III aus 2;
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4 ist
ein schematischer Schnitt durch einen Teil einer weiteren bevorzugten
Variante des erfindungsgemäßen optischen
Moduls;
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5 ist
ein schematischer Schnitt durch einen Teil einer weiteren bevorzugten
Variante des erfindungsgemäßen optischen
Moduls;
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6 ist
ein schematischer Schnitt durch einen Teil einer weiteren bevorzugten
Variante des erfindungsgemäßen optischen
Moduls.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 3 wird im
Folgenden eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen
Abbildungseinrichtung für
die Mikrolithographie beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen optischen
Abbildungseinrichtung in Form einer Mikrolithographieeinrichtung 101,
die mit Licht im UV-Bereich mit einer Wellenlänge von 193 nm arbeitet.
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Die
Mikrolithographieeinrichtung 101 umfasst ein Beleuchtungssystem 102,
eine Maskeneinrichtung in Form eines Maskentisches 103,
ein optisches Projektionssystem in Form eines Objektivs 104 mit
einer optischen Achse 104.1 und eine Substrateinrichtung
in Form eines Wafertischs 105. Das Beleuchtungssystem 102 beleuchtet
eine auf dem Maskentisch 103 angeordnete Maske 103.1 mit
einem – nicht
näher dargestellten – Projektionslichtbündel der
Wellenlänge
193 nm. Auf der Maske 104.1 befindet sich ein Projektionsmuster,
welches mit dem Projektionslichtbündel über die im Objektiv 104 angeordneten
optischen Elemente auf ein Substrat in Form eines Wafers 105.1 projiziert
wird, der auf dem Wafertisch 105 angeordnet ist.
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Das
Objektiv 104 umfasst eine optische Elementgruppe 106,
die von einer Reihe von optischen Elementen 107 bis 109 gebildet
ist. Wegen der Arbeitswellenlänge
von 193 nm handelt es sich bei den optischen Elementen 107 bis 109 um
refraktive optische Elemente, also Linsen oder dergleichen. Die
optischen Elemente 107 bis 109 werden im Gehäuse 104.2 des
Objektivs 104 über
entsprechende Halteeinrichtungen gehalten, mit denen sie zusammen
jeweils ein optisches Modul bilden.
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Wie
vor allem den 2 und 3 zu entnehmen
ist, bildet beispielsweise die Linse 107 zusammen mit einer
Halteeinrichtung 110 ein optisches Modul 111.
Die Halteeinrichtung 110 umfasst dabei ein ringförmiges Basiselement 110.1,
dessen Haupterstreckungsebene in gezeigten Beispiel im Wesentlichen
senkrecht zur optischen Achse 104.1 sowie im Wesentlichen
parallel zur Haupterstreckungsebene der Linse 107 verläuft. Die
Haupterstreckungsebene des Basiselements 110.1 wird dabei
durch die Umfangsrichtung U und die Radialrichtung R des Basiselements 110.1 definiert.
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Über den
inneren Umfang 110.2 des Basiselements 110.1 ist
eine Reihe von Kontaktelementen 110.3 in gleichmäßigen Abständen verteilt
angeordnet, auf denen die Linse 107 auf liegt. Die Kontaktelemente 110.3 sind
dabei, wie im folgenden noch näher
erläutert
werden wird, so an dem Basiselement 110.1 befestigt, dass
sie in der Radialrichtung R beweglich sind. Diese radiale Beweglichkeit
dient unter anderem dazu, Fertigungstoleranzen im Kontaktbereich
zwischen dem jeweiligen Kontaktelement 110.3 und der Linse 107 durch
eine radiale Ausweichbewegung auszugleichen.
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Um
zu verhindern, dass es infolge solcher Fertigungstoleranzen dazu
kommt, dass einzelne Kontaktelemente 110.3 stärker belastet
werden, während
im Extremfall einzelne Kontaktelemente 110.3 überhaupt
nicht belastet werden, ist eine Verbindungseinrichtung 110.4 vorgesehen,
welche die Kontaktelemente 110.3 in Umfangsrichtung U des Basiselements 110.1 miteinander
verbindet. Die Verbindungseinrichtung 110.4 umfasst hierzu
eine Reihe von Verbindungselementen 110.5, von denen jeweils eines
zwei benachbarte Kontaktelemente 110.3 in Umfangsrichtung
U miteinander verbindet.
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Die
Verbindungseinrichtung 110.4 wirkt nach Art eines in Umfangsrichtung
U umlaufenden Zugmittels und koppelt so die beim Halten der Linse 107 in der
Radialrichtung R auf die Kontaktelemente 110.3 wirkenden
Kontaktkräfte.
Die Kopplung der Kontaktkräfte
erfolgt dabei so, dass die beim Halten der Linse 107 in
Radialrichtung R des Basiselements 110.1 erfolgenden Verschiebungen
der Kontaktelementen 110.3 gegenläufig gekoppelt werden.
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Ragt
beispielsweise das mittlere Kontaktelement 110.3 in 2 – z. B.
infolge von Fertigungstoleranzen – gegenüber den anderen Kontaktelementen 110.3 in
Richtung der Linse 107 hervor und wird daher beim Kontaktieren
der Linse 107 in Radialrichtung R des Basiselements 110.1 nach
außen
verschoben, so bewirkt die Verbindungseinrichtung 110.4 durch
die gegenläufige
Verschiebungskopplung, dass die übrigen,
die Linse 107 noch nicht kontaktierenden Kontaktelemente 110.3 radial
nach innen zur Linse 107 hin verschoben werden. Dies ist
in 2 durch die strichpunktierte Kontur 112 angedeutet.
Hierdurch wird zum einen erreicht, dass alle Kontaktelemente 110.3 die
Linse 107 frühzeitig
kontaktieren und, sobald dies der Fall ist, die Kontaktkräfte über diese
Kopplung vergleichmäßigt werden, bevorzugt
im wesentlichen ausgeglichen werden.
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Im
Zuge dieser Kraft- bzw. Verschiebungskopplung ändert sich der in 2 und 3 idealisiert – bzw. kurz
vor dem Kontakt zwischen der Linse 107 und den Kontaktelementen 110.3 – dargestellte kreisförmige Verlauf
der Verbindungseinrichtung 110.4 in einen polygonalen Verlauf,
wie er in 2 durch die Kontur 112 angedeutet
ist. Es versteht sich hierbei jedoch, dass bei anderen Varianten
der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die Verbindungseinrichtung
von vornherein einen solchen polygonalen Verlauf aufweist.
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Die
Verbindungseinrichtung 110.4 ist im gezeigten Beispiel
an dem den Kontaktbereich mit der Linse 107 abgewandten
Ende des jeweiligen Kontaktelements 110.3 angeordnet, da
hiermit eine besonders einfache und Platz sparende Konfiguration
erzielt werden kann. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten
der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die Verbindungseinrichtung
an anderer Stelle, insbesondere auch im Bereich des Kontaktbereichs
der Kontaktelemente mit der Linse, angeordnet sein kann.
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Zudem
ist die Verbindungseinrichtung im vorliegenden Beispiel im Wesentlichen
in einer gemeinsamen Ebene mit den Kontaktelementen 110.3 angeordnet.
Hierdurch wird erreicht, dass die über die Verbindungseinrichtung 110.4 in
die jeweiligen Kontaktelemente 110.3 eingeleiteten Kräfte im Wesentlichen
kein Kippmoment – um
eine zur Umfangsrichtung U tangentiale Kippachse – ausüben, welches
die Kontaktelemente 110.3 andernfalls aus dieser gemeinsamen
in Ebene heraus kippen würde.
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Es
versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch
vorgesehen sein kann, dass die Verbindungseinrichtung so angeordnet
ist, dass sie ein solches Kippmoment auf die Kontaktelemente ausübt. Insbesondere
kann die Lage der Verbindungseinrichtung relativ zu der Ebene der
Kontaktelemente so gewählt
sein, dass das Kippmoment dem durch die Auflagekräfte der
Linse in die Kontaktelemente eingebrachten Kippmoment entgegenwirkt,
dieses gegebenenfalls sogar kompensiert. Im vorliegenden Beispiel
wäre die
Verbindungseinrichtung hierzu unterhalb der Ebene der Kontaktelemente 110.3 anzuordnen,
wie dies in 3 durch die gestrichelte Kontur 113.1 angedeutet
ist.
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Ebenso
kann bei anderen Varianten der Erfindung natürlich auch vorgesehen sein,
dass eine solche Kippung der Kontaktelemente zugelassen wird, da
sie zur radialen Entkopplung zwischen Linse und dem Basiselement
beiträgt.
Die auftretenden Kippbewegungen sind dabei klein gegenüber der
Abmessung der Verbindungseinrichtung, sodass diese nur unwesentlich
aus ihrer Wirkebene herausgedreht wird.
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Um
die beschriebene Kraft- bzw. Verschiebungskopplung zu ermöglichen,
ohne größere Torsionsmomente
in der Haupterstreckungsebene in das jeweilige Kontaktelement 110.3 und
damit in den Kontaktbereich zwischen dem jeweiligen Kontaktelement 110.3 und
der Linse 107 einzuleiten, sind die beiden an einem Kontaktelement 110.3 angreifenden Verbindungselemente 110.5 über eine
erste Gelenkeinrichtung 110.6 mit dem zugehörigen Kontaktelement 110.3 verbunden.
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Die
erste Gelenkeinrichtung 110.6 bildet dabei drei nicht kollinear – mithin
also im Dreieck – angeordnete
Verbindungsgelenke 110.7, 110.8 und 110.9 aus,
deren Schwenkachse – im
in den 2 und 3 dargestellten idealisierten
Fall – jeweils
im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Basiselements
verläuft.
Während
die beiden äußeren Verbindungsgelenke 110.8 und 110.9 hauptsächlich Winkeländerungen
zwischen den beiden Verbindungselementen 110.5 ermöglichen,
erlaubt das innere Verbindungsgelenk 110.7 in gewissen Grenzen
auch eine Beweglichkeit bzw. Verschiebung der Verbindungselemente 110.5 in
Umfangsrichtung U relativ zum zugehörigen Kontaktelement 110.3.
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Es
versteht sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen
sein kann, dass die Verbindungselemente über eine andere Anzahl von Verbindungsgelenken
mit dem jeweiligen Kontaktelement verbunden sein können. Ebenso
kann bei entsprechender Gestaltung der Verbindungselemente bzw.
der Verbindungseinrichtung natürlich
auch vorgesehen sein, dass jegliche Verbindungsgelenke fehlen.
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Um
einen ausreichend gleichmäßige Kraftkopplung
sicherzustellen, ist das jeweilige Verbindungselement 110.5 in
Umfangsrichtung U im Wesentlichen zugsteif ausgebildet. Um hierbei
allerdings durch beliebige mechanische und/oder thermische Einflüsse bedingte
Abstandsänderungen
zwischen den Kontaktelementen 110.3 auszugleichen ist das jeweilige
Verbindungselement 110.5 in der Radialrichtung R ausreichend
biegeweich ausgebildet. Mit anderen Worten werden solche Abstandsänderungen
der Kontaktelemente 110.3 durch ein zumindest lokales Aufbiegen – also eine
zumindest lokale Vergrößerung des
Krümmungsradius – des betreffenden Verbindungselements 110.5 kompensiert.
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Um
ein definiertes lokales Aufbiegen sicherzustellen, kann das jeweilige
Verbindungselement 110.5 an entsprechenden Stellen mit
entsprechenden – in 2 nicht
dargestellten – Schwächungen, beispielsweise
einem verringerten Querschnitt oder radialen Schlitzen oder dergleichen,
versehen sein.
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Es
versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch
vorgesehen sein kann, dass der Ausgleich solche Abstandsänderungen durch
eine Längenänderung
der Verbindungselementen erfolgen kann. Ebenso kann natürlich auch eine
Kombination aus Längenänderung
und Krümmungsänderung
vorgesehen sein.
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Eine
weitere Sicherung gegen die Einleitung übermäßiger Torsionsmomente in der
Haupterstreckungsebene in das jeweilige Kontaktelement 110.3 und
damit in den Kontaktbereich zwischen dem jeweiligen Kontaktelement 110.3 und
der Linse 107 liegt in der Gestaltung der Anbindung des
jeweiligen Kontaktelements 110.3 an dem Basiselement 110.1.
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Wie
den 2 und 3 zu entnehmen ist, ist das
jeweilige Kontaktelement 110.3 über eine zweite Gelenkeinrichtung 110.10 mit
dem Basiselement 110.1 verbunden. Die zweite Gelenkeinrichtung 110.10 umfasst
dabei ein in Radialrichtung R federndes Blattfederelement 110.11,
welches als Anschlussgelenk des Kontaktelements 110.3 an
dem Basiselement 110.1 fungiert und die Verschieblichkeit
des Kontaktelements 110.3 in Radialrichtung R zur Verfügung stellt.
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Das
Blattfederelement 110.11 ist im vorliegenden Beispiel so
angeordnet, dass es ein Anschlussgelenk mit einer Schwenkachse definiert, welche
tangential zu Umfangsrichtung U verläuft. Diese Gestaltung hat den
Vorteil, dass das Blattfederelement 110.11 in Umfangsrichtung
U vergleichsweise geringen Bauraum beansprucht, sodass gegebenenfalls
eine vergleichsweise große
Anzahl von Kontaktelementen 110.3 am Umfang 110.2 des
Basiselements 110.1 verteilt werden können.
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Es
versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung zur
Erzielung der Verschieblichkeit in der Radialrichtung R auch ein
Anschlussgelenk mit einer anderweitig ausgerichteten Schwenkachse
vorgesehen sein kann. Insbesondere ist es möglich, ein Anschlussgelenk
mit einer Schwenkachse vorzusehen, welche im Wesentlichen senkrecht
zur Haupterstreckungsebene des Basiselements ausgerichtet ist, wie
dies beispielsweise aus der
US
4,733,945 (Bacich) – deren
Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird – bekannt ist.
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Das
Blattfederelement 110.11 erstreckt sich – in dem
in den 2 und 3 dargestellten idealisierten
Zustand – weiterhin
im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Basiselements 110.1.
Durch die vergleichsweise hohe Torsionssteifigkeit des Blattfederelements 110.11 um
seine zur Haupterstreckungsebene des Basiselements 110.1 im
wesentlichen senkrechte Längsachse
wirkt das Blattfederelement 110.11 der Einleitung übermäßiger Torsionsmomente
in den Kontaktbereich zwischen dem jeweiligen Kontaktelement 110.3 und
der Linse 107 entgegen.
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Durch
die beschriebene Anordnung des Blattfederelements 110.11 wird
in vorteilhafter Weise weiterhin in Richtung der optischen Achse 104.1 eine vergleichsweise
steife Anbindung der Linse 107 an die Gehäusestruktur 104.2 des
Objektivs 104 erzielt. Hierdurch kann eine vergleichsweise
hohe Eigenfrequenz der Halterung der Linse 107 erzielt
werden, was sich positiv auf die dynamischen Abbildungsfehler der
Linse 107 auswirkt.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kraft- und Verschiebungskopplung über die
Verbindungseinrichtung 110.4 liegt in der hiermit erzielten Verteilung
der radialen Steifigkeit der Anbindung der Linse 107 an
dem Basiselement 110.1. Muss beispielsweise eine bestimmte
Gesamtsteifigkeit dieser Anbindung in Radialrichtung R erzielt werden,
so wird ein Teil dieser Radialsteifigkeit durch die Verbindungseinrichtung 110.4 zur
Verfügung
gestellt. Dies hat den Vorteil, dass der Anteil der Radialsteifigkeit, welcher über Anbindung
der Kontaktelemente 110.3 an dem Basiselement 110.1,
also das Blattfederelement 110.11, zur Verfügung gestellt
werden muss, geringer ausfallen kann als bei einer herkömmlichen Ausführung ohne
eine solche Verbindungseinrichtung.
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Diese
reduzierte Radialsteifigkeit der Anbindung der Kontaktelemente 110.3 an
dem Basiselement 110.1 hat wiederum den Vorteil, dass bei
Relativverschiebungen zwischen der Linse 107 und dem Basiselement 110.1,
wie sie beispielsweise bei unterschiedlicher thermischer Ausdehnung
der Linse 107 und des Basiselements 110.1 aber
auch bedingt durch mechanische Spannungen bei der Integration des
optischen Moduls 111 in das Objektiv 104 auftreten,
geringere Spannungen über
die Blattfederelemente 110.11 in die Linse 107 eingebracht
werden. Dies wirkt sich wiederum positiv auf die erzielbare Abbildungsqualität aus.
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Zum
Halten der Linse 107 wird diese zunächst auf die Kontaktelemente 110.3 aufgelegt.
Dabei gleicht die Verbindungseinrichtung 110.4 in der beschriebenen
Weise in Radialrichtung wirkenden Kontaktkräfte zwischen den Kontaktelementen 110.3 und
der Linse 107 im Wesentlichen aus, sodass sich ein relativ
gleichmäßiges Tragbild
zwischen der Halteeinrichtung 110 und der Linse 107 ergibt.
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Nach
dem Auflegen der Linse 107 auf die Kontaktelemente 110.3 wird
zwischen die Kontaktelemente 110.3 und die Linse 107 ein
Klebstoff eingebracht, um eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der
Halteeinrichtung 110 und der Linse 107 zu erzielen.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung
auch eine beliebige andere geeignete Verbindung zwischen der Linse,
also dem optischen Element, und der Halteeinrichtung vorgesehen
sein kann.
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Das
jeweilige Blattfederelement 110.11 ist sowohl mit dem zugehörigen Kontaktelement 110.3 als
auch mit dem Basiselement 110.1 einstückig verbunden. Die Kontaktelemente 110.3 sind
im vorliegenden Beispiel folglich monolithisch mit dem Basiselement 110.1 verbunden.
Dies hat besondere Vorteile hinsichtlich der Vergleichmäßigung der
Kontaktkräfte
zwischen den Kontaktelementen 110.3 und der Linse 107 und
damit hinsichtlich eines verbesserten Tragbilds der Halteeinrichtung 110.
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So
können
bei einer solchen monolithischen Gestaltung auf einfache Weise deutlich
engere Fertigungstoleranzen eingehalten werden, sodass sich schon
aufgrund der verbesserten geometrischen Randbedingungen eine deutlich
gleichmäßigere Kraftverteilung über die
Kontaktelemente ergibt. Weiterhin vereinfacht sich die Montage des
optischen Moduls 111 erheblich, da keine separate Montage und
Justage der einzelnen Kontaktelemente erfolgen muss. Gegebenenfalls
kann bei einer solchen monolithischen Anbindung der Kontaktelemente
an dem Basiselement bei entsprechender Fertigungsgenauigkeit sogar
die Verbindungseinrichtung entfallen. Mit anderen Worten stellt
diese monolithische Anbindung der Kontaktelemente an dem Basiselement
einen – unabhängig von
der Kopplung der Kontaktelemente über die Verbindungseinrichtung – eigenständig schutzfähigen Erfindungsgedanken
dar.
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Eine
weitere Vereinfachung der Herstellung des optischen Moduls 111 ergibt
sich im vorliegenden Beispiel durch die ebenfalls monolithische
Anbindung der Verbindungseinrichtung 110.4 an den Kontaktelementen 110.3.
Hierzu ist die jeweilige erste Gelenkeinrichtung 110.6 mit
ihren als Biegegelenke ausgeführten
Verbindungsgelenken 110.7, 110.8 und 110.9 ebenfalls
sowohl mit den beiden zugehörigen Verbindungselementen 110.5 als
auch mit dem Kontaktelement 110.3 einstückig verbunden. Hierdurch wird
in einfacher Weise eine zuverlässige
dauerhafte Kraft- und Verschiebungskopplung zwischen den Kontaktelementen 110.3 erzielt.
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Es
versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch
vorgesehen sein kann, dass das Basiselement, die erste Gelenkeinrichtung, das
Kontaktelement, die zweite Gelenkeinrichtung und die Verbindungseinrichtung
alle oder zumindest in Teilen als separate Bauteile ausgeführt sind,
die über
entsprechende – formschlüssige und/oder
kraftschlüssige
und/oder stoffschlüssige – Verbindungen miteinander
verbunden sind.
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Nach
vollständiger
Fertigstellung der Verklebung der Linse 107 mit den Kontaktelementen 110.3 kann
auf der Unterseite der Kontaktelemente 110.3, beispielsweise über eine
weitere Verklebung, ein Versteifungsring befestigt werden, wie er
in den 2 und 3 durch die strich-zweipunktierte
Kontur 113.2 angedeutet ist.
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Der
Versteifungsring 113.2 umfasst einen in Umfangsrichtung
der Linse 107 umlaufenden dünnwandigen, zylindrischen bzw.
ringförmigen
Verbindungsabschnitt 113.3, der mit den Kontaktelementen 110.3 verbunden
wird. Im vorliegenden Beispiel umfasst der Versteifungsring hierzu
an seinem den Kontaktelementen 110.3 zugewandten Ende eine
der Anzahl der Kontaktelemente 110.3 entsprechende Anzahl
von Anschlusselementen 113.4. Die Anschlusselemente 113.4 erstrecken
sich in der Radialrichtung R nach außen von dem Verbindungsabschnitt 113.3 weg.
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Das
jeweilige Anschlusselement 113.4 ist im Bereich seiner
dem jeweiligen Kontaktelement 110.3 zugewandten Fläche mit
dem zugehörigen
Kontaktelement 110.3 verklebt. Es versteht sich jedoch,
dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine beliebige andere
geeignete Verbindungstechnik für
die Befestigung der Anschlusselemente an dem zugehörigen Kontaktelement
vorgesehen sein kann. Weiterhin versteht es sich, dass derartige
Anschlusselemente bei anderen Varianten der Erfindung auch fehlen
können
und der umlaufende Verbindungsabschnitt direkt mit dem jeweiligen
Kontaktelement auf geeignete Weise verbunden sein kann.
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Der
Versteifungsring 113.2 wirkt in vorteilhafter Weise Schälbeanspruchungen
der Verklebung zwischen der Linse 107 und dem jeweiligen
Kontaktelement 110.3 entgegen. Solche Schälbeanspruchungen
entstehen bei dynamischen Belastungen, insbesondere Stoßbelastungen,
der Linse 107, welche unter anderem eine Komponente senkrecht
zur Haupterstreckungsebene der Linse 107 aufweisen. So
ergibt sich bei solchen dynamischen Belastungen an dem jeweiligen
Kontaktelement 110.3 ein Kippmoment um eine zur Umfangsrichtung
U der Linse 107 tangentiale Achse, welches eine so genannte
schälende
Beanspruchung (Zugspannung in der Verklebung an dem einen radialen
Ende der Verklebung und Druckspannung in der Verklebung an dem anderen
radialen Ende der Verklebung) der Verklebung zwischen der Linse 107 und
dem jeweiligen Kontaktelement 110.3 zur Folge hat.
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Der
Versteifungsring 113.2 setzt einem solchen Kippmoment – dank seiner
vergleichsweise hohen Steifigkeit um eine Achse tangential zur Umfangsrichtung
U der Linse 107 – einen
vergleichsweise hohen Widerstand entgegen, sodass die schälende Beanspruchung
der Verklebung zwischen der Linse 107 und dem jeweiligen
Kontaktelement 110.3 reduziert wird.
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Durch
die dünnwandige
Gestaltung des umlaufenden Verbindungsabschnitts 113.3 weist
dieser um eine zur Haupterstreckungsebene der Linse 107 senkrechte
Achse eine vergleichsweise geringe Biegesteifigkeit auf. Hierdurch
ist der Versteifungsring 113.2 in der Lage, eine unterschiedliche
thermische Ausdehnung des Basiselementes 110.1 und der
Linse 107 ähnlich
wie oben beschrieben Abstandsänderungen
zwischen den Anschlusselementen 113.4 auszugleichen, ohne
hierdurch nennenswerte Spannungen in die Linse 107 einzuleiten.
Es versteht sich hierbei, dass diese Fähigkeit zur Kompensation von Abstandsänderungen
bei anderen Varianten auch auf geeignete andere Weise, beispielsweise
durch eine Mehrzahl von Festkörpergelenken
oder dergleichen erzielt werden kann.
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Ebenso
versteht es sich, dass zusätzlich oder
alternativ durch eine geeignete Wahl des thermischen Ausdehnungskoeffizienten
des Versteifungsrings die Einleitung thermisch bedingter Spannungen
durch den Versteifungsring in die Linse verhindert oder zumindest
reduziert werden kann. So kann der thermische Ausdehnungskoeffizient
des Versteifungsrings im Wesentlichen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten
der Linse entsprechen, sodass eine – andernfalls zur Einleitung
von Spannungen in die Linse führende – unterschiedliche
thermische Ausdehnung zwischen dem Versteifungsring und der Linse
vermieden wird. Ebenso kann hierbei natürlich auch die im Betrieb zu
erwartende Temperaturverteilung Berücksichtigung finden.
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Es
versteht sich, dass sich der soeben beschriebene Versteifungsring
113.2 auch
unabhängig von
der Kopplung der Kontaktelemente
110.3 über die Verbindungseinrichtung
110.4 einsetzen
lässt.
So lässt
sich ein solcher Versteifungsring beispielsweise auch in Verbindung
mit beliebigen anderen Kontaktelement-Anordnungen anwenden, bei
denen das Gewicht des optischen Elements durch eine Vielzahl von
gleichmäßig am Umfang
des optischen Elements verteilten Kontaktelementen aufgenommen wird.
Insbesondere lässt
sich ein solcher Versteifungsring auch in Verbindung mit den Kontaktelement-Anordnungen zum
Einsatz bringen, wie sie aus der bereits zitierten
US 4,733,945 (Bacich) oder der
US 6,392,825 B1 (Trunz
et al.) bekannt sind. Mit anderen Worten stellt die Anbringung eines
solchen Versteifungsrings an den Kontaktelementen einen – unabhängig von
der Kopplung der Kontaktelemente über die Verbindungseinrichtung – eigenständig schutzfähigen Erfindungsgedanken
dar.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 4 eine weitere
bevorzugte Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen optischen
Moduls 211 mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 210 beschrieben.
Das optische Modul 211 kann das optische Modul 111 in
der Mikrolithographieeinrichtung 101 aus 1 ersetzen. 4 zeigt
dabei einen Schnitt durch das optische Modul 211, dessen
Lage der Schnittlinie IV-IV aus 2 entspricht.
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Die
Halteeinrichtung 210 entspricht in ihrem grundsätzlichen
Aufbau und in ihrer grundsätzlichen Funktionsweise
der Halteeinrichtung 110 aus den 2 und 3.
Insbesondere weist auch die Halteeinrichtung 211 eine Reihe
von gleichmäßig am inneren
Umfang 210.2 des Basiselements 210.1 verteilten
Kontaktelementen 210.3 auf, welche die Linse 207 abstützen. Es
soll daher lediglich auf die obigen Ausführungen Bezug genommen werden
und hauptsächlich
auf die Unterschiede eingegangen werden.
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Ein
wesentlicher Unterschied zur Ausführung aus den 2 und 3 besteht
in der Gestaltung der zweiten Gelenkeinrichtung 210.10, über welche
das jeweilige Kontaktelement 210.3 an dem Basiselement 210.1 angebunden
ist. Wie der 4 zu entnehmen ist, ist die
zweite Gelenkeinrichtung 210.10 von einem einzigen Biegegelenk 210.11 gebildet,
dessen Schwenkachse parallel zur Haupterstreckungsebene des Basiselements 210.1 und
tangential zu Umfangsrichtung U verläuft.
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Diese
Gestaltung hat zur Folge, dass die Radialsteifigkeit der Anbindung
der Linse 207 an dem Basiselement 210.1 nahezu
vollständig
durch die Verbindungseinrichtung 210.4 bestimmt wird, welche der
Verbindungseinrichtung 110.4 aus 2 entspricht,
mithin also in der oben im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel
beschriebenen Weise gestaltet ist. Auf diese Weise wird also eine besonders
gute Entkopplung radialer Verschiebungen, insbesondere thermisch
bedingter radialer Verschiebungen, zwischen dem Basiselement 210.1 und der
Linse 207 erzielt.
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Das
Basiselement kann in geeigneter Weise – beispielsweise über eine
formschlüssige
und/oder kraftschlüssige
und/oder stoffschlüssige
Verbindung – mit
einem geeigneten, in 4 durch die gestrichelte Kontur 214 angedeuteten
Trägerelement
der Gehäusestruktur 104.2 des
Objektivs verbunden werden.
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Zur
Fixierung der Linse 207 kann wiederum vorgesehen sein,
dass diese in ihrem Kontaktbereich mit den Kontaktelementen 210.3 verklebt
wird. Wie in 4 durch die gestrichelte Kontur 215 angedeutet ist,
kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Linse 207 zwischen
der Halteeinrichtung 210 und einer mit dieser identischen
aber um 180° gedrehten
weiteren Halteeinrichtung 215 geklemmt wird. Die weitere
Halteeinrichtung 215 ist dann mit der Halteeinrichtung 210 verbunden,
beispielsweise ebenfalls an dem Trägerelement 214 befestigt.
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Diese
Konfiguration hat zum einen den Vorteil, dass mögliche Standzeit- und Verunreinigungsprobleme,
die mit einer Verklebung unter Umständen einhergehen, vermieden
werden. Weiterhin ist es mit einer solchen Gestaltung problemlos
möglich,
das optische Element, im vorliegenden Beispiel also die Linse 207,
in einer von der dargestellten horizontalen Lage abweichenden Lage
zu halten. Insbesondere ist es hiermit möglich, die Linse 207 stehend – also mit
horizontal verlaufender optischer Achse – zu halten. Die Verbindungseinrichtungen
der Halteeinrichtungen 210 und 215 bewirken dann über die
beschriebene Kraft- und Verschiebungskopplung der Kontaktelemente 210.3 einen
Ausgleich der Kontaktkräfte,
sodass auch bei einer solchen von der horizontalen Lage abweichenden
Lage eine Vergleichmäßigung der
Kontaktkräfte
und damit ein gleichmäßiges Tragbild
beim Halten der Linse 207 erzielt wird. Kritische Konstruktionselemente
werden somit gleichmäßig belastet.
Weiterhin kann hiermit ein nicht rotationssymmetrisches Driftverhalten,
wie zum Beispiel durch Schwerkraft bedingte Kleberdrift, zumindest
weit gehend verhindert werden.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 5 eine weitere
bevorzugte Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen optischen
Moduls 311 mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 310 beschrieben.
Das optische Modul 311 kann das optische Modul 111 In
der Mikrolithographieeinrichtung 101 aus 1 ersetzen. 5 zeigt
dabei einen Schnitt durch das optische Modul 311, dessen
Lage der Schnittlinie III-III aus 2 entspricht.
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Die
Halteeinrichtung 310 entspricht in ihrem grundsätzlichen
Aufbau und in ihrer grundsätzlichen Funktionsweise
der Halteeinrichtung 210 aus 4. Insbesondere
weist auch die Halteeinrichtung 311 eine Reihe von gleichmäßig am inneren
Umfang 310.2 des Basiselements 310.1 verteilten
Kontaktelementen 310.3 auf, welche die Linse 307 abstützen. Es
soll daher lediglich auf die obigen Ausführungen Bezug genommen werden
und hauptsächlich
auf die Unterschiede eingegangen werden.
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Ein
wesentlicher Unterschied zur Ausführung aus 4 besteht
in der Gestaltung der Verbindungseinrichtung 310.4, die
im vorliegenden Beispiel als separater Drahtring mit kreisförmigem Querschnitt
ausgebildet ist. Der Drahtring 310.4 ist dabei von außen um die
Rückseite
der Kontaktelemente 310.3 gelegt, wobei er jeweils in einer
entsprechenden Nut des Kontaktelements 310.3 aufgenommen ist.
Der Drahtring 310.4 oder die Nut im Kontaktelement 310.3 kann
dabei jeweils mit einer entsprechenden Beschichtung oder dergleichen
versehen sein, welche die Reibung zwischen dem Drahtring 310.4 und
dem Kontaktelement 310.3 reduziert.
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Ähnlich der
Verbindungseinrichtung 110.4 aus 2 ist der
Drahtring 310.4 in Umfangsrichtung U im Wesentlichen zugsteif,
während
er in der Radialrichtung R biegeweich ist. Ebenso weist der Drahtring 310.4 im
unbelasteten Zustand eine kreisförmige
Gestalt auf, welche sich bei Belastung, d. h. bei Auflegen der Linse 307 auf
die Kontaktelemente 310.3, in eine polygonale Gestalt ändert. Je
nach dem erforderlichen Abstandsausgleich zwischen den Kontaktelementen 310.3 weist
der Drahtring 310.4 mehr oder weniger stark gekrümmte Seitenabschnitte
zwischen seinen Knickstellen auf.
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Diese
Gestaltung hat den Vorteil einer besonders einfachen Herstellbarkeit,
da der Drahtring 310.4 in einfacher Weise separat gefertigt
werden kann und lediglich in die Nuten der Kontaktelemente 310.31 eingerastet
werden muss.
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Das
Basiselement kann auch hier wieder in geeigneter Weise – beispielsweise über eine
formschlüssige
und/oder kraftschlüssige
und/oder stoffschlüssige
Verbindung – mit
einem geeigneten Trägerelement 314 der
Gehäusestruktur 104.2 des
Objektivs verbunden werden.
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Zur
Fixierung der Linse 307 kann wiederum vorgesehen sein,
dass diese in ihrem Kontaktbereich mit den Kontaktelementen 310.3 verklebt
wird. Wie 5 zu entnehmen ist, ist die
Linse 307 zwischen der Halteeinrichtung 310 und
einer mit dem Trägerelement 314 verbundenen
Klemmeinrichtung 315 geklemmt. Die Klemmeinrichtung 315 umfasst mehrere in
Umfangsrichtung U verteilte Klemmelemente 315.1, welche
zumindest einzelnen der Kontaktelemente 310.3 zugeordnet
sind und eine entsprechende Klemmkraft auf die Linse 307 ausüben. Diese Konfiguration
hat wiederum den Vorteil, dass mögliche
Standzeit- und Verunreinigungsprobleme, die mit einer Verklebung
unter Umständen
einhergehen, vermieden werden. Die Klemmelemente 315.1 der Klemmeinrichtung 315 können dabei
sehr welch ausgeführt
werden, damit eine durch Fertigungstoleranzen bedingte Kraftvariation
zwischen Klemmelementen 315.1 minimiert wird, mit anderen
Worten also eine möglichst
gleichmäßige Klemmung
erzielt wird.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 6 eine weitere
bevorzugte Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen optischen
Moduls 411 mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 410 beschrieben.
Das optische Modul 411 kann wiederum das optische Modul 111 in
der Mikrolithographieeinrichtung 101 aus 1 ersetzen. 6 zeigt
dabei einen Schnitt durch das optische Modul 411, dessen Lage
der Schnittlinie III-III aus 2 entspricht.
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Die
Halteeinrichtung 410 entspricht in ihrem grundsätzlichen
Aufbau und in ihrer grundsätzlichen Funktionsweise
der Halteeinrichtung 210 aus 4. Insbesondere
weist auch die Halteeinrichtung 411 eine Reihe von gleichmäßig am inneren
Umfang 410.2 des Basiselements 410.1 verteilten
Kontaktelementen 410.3 auf, welche die Linse 407 abstützen. Es
soll daher lediglich auf die obigen Ausführungen Bezug genommen werden
und hauptsächlich
auf die Unterschiede eingegangen werden.
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Ein
wesentlicher Unterschied zur Ausführung aus 4 besteht
in der Gestaltung der Kontaktelemente 410.3. So sind die
Kontaktelemente 410.3 als es separate, kugelförmige – also zweifach
gekrümmte – Bauteile
ausgeführt,
die jeweils auf einer Auflagefläche 410.12 der
zugeordneten zweiten Gelenkeinrichtung 410.10 aufliegen.
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Die
Auflagefläche 410.12 verläuft tangential zur
Umfangsrichtung U des Basiselements 410.1 und quer – im vorliegenden
Beispiel unter einem Winkel von etwa 20° geneigt – zur Radialrichtung des Basiselements,
wobei sie in Radialrichtung R nach außen weist. Beim Auflegen der
Linse 407 können
zum einen die Kontaktelemente 410.3 in Radialrichtung R nach
außen
ausweichen. Ebenso kann das Blattfederelement 410.11 der
zweiten Gelenkeinrichtung 410.10 hierbei in Radialrichtung
R nach innen verschoben werden.
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Die
Verbindungseinrichtung 410.4 stellt auch hier wieder die
oben hinlänglich
beschriebene Kraft- und Verschiebungskopplung zwischen den Kontaktelementen
her. Ein Unterschied zur Ausführung
aus 4 besteht in der Gestaltung der Verbindungseinrichtung 410.4,
die im vorliegenden Beispiel als separates ringförmiges Band mit leicht bogenförmigem Querschnitt
ausgebildet ist. Das Band 410.4 ist dabei von außen um die
Rückseite
der Kontaktelemente 410.3 gelegt, wobei es sich mit seiner
bogenförmigen Innenkontur
an das jeweilige Kontaktelement 410.3 anschmiegt. Das Band 410.4 oder
das Kontaktelement 410.3 kann dabei jeweils mit einer entsprechenden
Beschichtung oder dergleichen versehen sein, welche die Reibung
zwischen dem Band 410.4 und dem Kontaktelement 410.3 reduziert.
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Ähnlich der
Verbindungseinrichtung 110.4 aus 2 ist das
Band 410.4 in Umfangsrichtung U im Wesentlichen zugsteif,
während
es in der Radialrichtung R biegeweich ist. Ebenso weist das Band 410.4 im
unbelasteten Zustand eine kreisförmige
Gestalt auf, welche sich bei Belastung, d. h. bei Auflegen der Linse 407 auf
die Kontaktelemente 410.3, in eine polygonale Gestalt ändert. Je
nach dem erforderlichen Abstandsausgleich zwischen den Kontaktelementen 410.3 weist
das Band 410.4 mehr oder weniger stark gekrümmte Seitenabschnitte
zwischen seinen Knickstellen auf.
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Diese
Gestaltung hat den Vorteil einer besonders einfachen Herstellbarkeit,
da das Band 410.4 in einfacher Weise separat gefertigt
werden kann und lediglich von außen an die Kontaktelemente 410.3 angelegt
werden muss.
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Zur
Fixierung der Linse 407 kann wiederum vorgesehen sein,
dass diese in ihrem Kontaktbereich nach dem Ausrichten ihrer optischen
Achse mit den Kontaktelementen 410.3 verklebt wird. Bevorzugt werden
dann auch die Kontaktelemente 410.3 mit den zweiten Gelenkeinrichtungen 410.10 verklebt, um
die Anordnung vollständig
zu fixieren. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten
der Erfindung auch wiederum eine Klemmverbindung oder dergleichen
vorgesehen sein kann.
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Die
vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand von Beispielen beschrieben,
bei denen die durch die erfindungsgemäße Halteeinrichtung gehaltenen
optischen Elemente ausschließlich
refraktive optischen Elemente sind. Es sei an dieser Stelle jedoch
angemerkt, dass die Erfindung natürlich auch, insbesondere für den Fall
der Abbildung bei anderen Wellenlängen, im Zusammenhang mit optischen
Elementgruppen Anwendung finden kann, die alleine oder in beliebiger
Kombination refraktive, reflektive oder diffraktive optische Elemente
umfassen.
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Weiterhin
ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung vorstehend anhand
von Beispielen aus dem Bereich der Mikrolithographie beschrieben wurde.
Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung ebenso auch
für beliebige
andere Anwendungen bzw. Abbildungsverfahren eingesetzt werden kann.