DE102006047666A1

DE102006047666A1 - Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographieanlage mit verbesserten Abbildungseigenschaften und Verfahren zum Verbessern der Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektives

Info

Publication number: DE102006047666A1
Application number: DE102006047666A
Authority: DE
Inventors: Sascha Bleidistel; Andreas Frommeyer; Toralf Dr. Gruner; Wolfgang Hummel; Jochen Schwaer; Bärbel Schwaer; Thomas Schletterer; Artur Dr. Högele; Armin SCHÖPPACH
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-03
Also published as: EP2067076A2; WO2008037496A3; US20100128367A1; WO2008037496A2

Abstract

Bei einem Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie, das eine Mehrzahl von Linsen (32, 34, 36, 38, 42) aufweist, die jeweils eine lokale optische Achse (40) aufweisen, ist mindestens einer ersten Linse (42) aus der Mehrzahl von Linsen (32, 34, 36, 38) ein erster Manipulator (60) mit einem ersten Aktuator (46, 72) und mindestens einem zweiten Aktuator (48, 74) zugeordnet. Mittels des ersten Aktuators (46, 72) ist ein erster Krafteintrag und/oder Momenteintrag realisierbar und mittels des zweiten Aktuators (48, 74) ein zweiter Krafteintrag und/oder Momenteintrag, wobei der erste Krafteintrag und/oder Momenteintrag und der zweite Krafteintrag und/oder Momenteintrag hinsichtlich zumindest eines der Parameter: Stärke des Kraft- und/oder Momenteintrags, Richtung des Krafteintrags relativ zur lokalen optischen Achse (40), Richtung des Momenteintrags relativ zu einem Umfang der ersten Linse (42), unterschiedlich sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographieanlage mit verbesserten Abbildungseigenschaften.
Die Erfindung betrifft ferner einen Manipulator für ein Projektionsobjektiv.
Die Erfindung betrifft ferner eine Mikrolithographieanlage mit einem derartigen Projektionsobjektiv und/oder einem derartigen Manipulator.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Verbesserung der Abbildungseigenschaften eines Projektionsobjektivs.
Ein Projektionsobjektiv der eingangs genannten Art befindet sich im Beleuchtungssystem einer Mikrolithographieanlage, wo ein zu beleuchtendes Feld in eine Ebene abgebildet wird, in der sich ein Retikel befindet, oder dieses Projektionsobjektiv befindet sich im Projektionssystem einer Mikrolithographieanlage, wo ein zu beleuchtendes Retikel in eine Ebene abgebildet wird, in der sich ein Wafer befindet. Der Begriff „Projektionsobjektiv" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung somit für beide vorstehend genannten Fälle zu verstehen. Aus Gründen der Einfachheit wird die vorliegende Erfindung am Beispiel eines Projektionsobjektivs beschrieben, mit dem ein Retikel auf einen Wafer abgebildet wird.
Projektionsobjektive werden in Mikrolithographieanlagen bei lithografischen Verfahren zur Herstellung von beispielsweise Halbleiterbauelementen, Bildaufnehmerelementen, Displays und dergleichen verwendet. Allgemein werden Projektionsobjektive zur lithografischen Herstellung feinstrukturierter Bauelemente eingesetzt.
Ein Projektionsobjektiv ist aus einer Mehrzahl optischer Elemente aufgebaut, die allesamt Linsen sein können. Das Projektionsobjektiv kann auch aus einer Kombination von Linsen und Spiegeln aufgebaut sein.
Mittels des Projektionsobjektives wird eine Struktur bzw. ein Muster einer Maske (Retikel), die beispielsweise in der Projektionsebene des Projektionsobjektivs angeordnet ist, auf einem lichtempfindlichen Substrat abgebildet, das in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnet ist. Die abzubildenden Strukturen bzw. Muster werden zur Erhöhung der Integrationsdichte der herzustellenden Bauelemente immer kleiner, so dass an das Auflösungsvermögen und an die Abbildungseigenschaften, insbesondere die Abbildungsqualität heutiger Projektionsobjektive, zunehmend höhere Anforderungen gestellt werden.
Die Abbildungsqualität eines Projektionsobjektivs kann durch Aberrationen verschlechtert werden. Solche Aberrationen können verschiedenartiger Natur sein. So können Aberrationen bereits vor der ersten Inbetriebnahme eines solchen Projektionsobjektives immanent aufgrund von nicht genügenden Materialspezifikationen oder Fertigungs- oder Montage-Ungenauigkeiten verursacht sein.
Solche immanenten Aberrationen lassen sich jedoch bei einer Fertigung der einzelnen optischen Elemente des Objektivs und beim Montageprozess weitgehend beheben, wobei zu diesem Zweck insbesondere einzelne Linsen eines Projektionsobjektivs mit asphärischen Oberflächen versehen werden.
Aberrationen können jedoch auch nach Inbetriebnahme bzw. während des Betriebs des Projektionsobjektives oder im Verlauf der Alterung des Projektionsobjektivs entstehen. Solche Aberrationen können ihre Ursache in strahlungsabhängigen Veränderungen im optischen Material der optischen Elemente des optischen Projektionsobjektives haben.
Die strahlungsabhängigen Veränderungen können dauerhaft sein, wie beispielsweise eine Kompaktierung des Materials der optischen Elemente, oder sie können nur temporär sein. Temporäre Veränderungen im optischen Material der optischen Elemente des Projektionsobjektivs beruhen überwiegend darauf, dass sich die einzelnen optischen Elemente während des Belichtungsbetriebes erwärmen und sich dadurch verformen bzw. sich dadurch der Brechungsindex ändert. Insbesondere bei modernen Mikrolithographieanlagen werden hohe Strahlungsleistungen eingesetzt, um eine hohe Produktivität, das bedeutet hohe Anzahl von bestrahlten Halbleitersubstraten pro Zeiteinheit, zu erzielen.
Charakteristisch für strahlungsabhängige Materialveränderungen, die zu Aberrationen führen, ist, dass sich die zweiwellige bzw. zweizählige Symmetrie des Rechteckfeldes des Beleuchtungsschlitzes und des Bildfeldes auf die Aberrationen überträgt.
Diese Brechung der Rotationssymmetrie des Projektionsobjektives führt zu typischen Bildfehlern, die im Allgemeinen schwer zu korrigieren sind.
Ebenfalls schwer zu korrigierende Bildfehler stellen sich ein, wenn zusätzlich zu der zweizähligen Symmetrie des Rechteckfeldes dieses nicht symmetrisch zu einer optischen Achse des Projektionsobjektivs liegt und insbesondere keinen Durchstoßpunkt einer optischen Achse enthält.
Typische Aberrationen, die durch Erwärmung des Materials der optischen Elemente verursacht werden, die zu Brechzahländerung oder Oberflächenänderung führt, oder die durch Dichteänderungen (Kompaktierung) verursacht werden, die über Brechzahländerung zu Wellenfrontfehlern führen können, sind beispielsweise ein feldkonstanter Astigmatismus, eine feldkonstante Dreiwelligkeit oder eine feldkonstante Vierwelligkeit.
Neben feldkonstanten Aberrationen treten aber auch Aberrationen auf, die eine Feldabhängigkeit bzw. einen Feldverlauf zeigen, beispielsweise einen einwelligen Feldverlauf der Verzeichnung (Anamorphismus) und einen astigmatischen Feldverlauf der Bildschale.
Es ist bekannt, dass ein feldkonstanter Astigmatismus über die astigmatistische Verformung einer Linse korrigiert werden kann.
Beispielsweise in der EP 0 678 768 A2 ist eine Linse in einem Projektionsobjektiv offenbart, die aktiv verformbar ist und als so genanntes „Stellglied" beschrieben wird. Die Linse wird eingesetzt, um einen durch ungleichmäßige Erwärmung der Linse erzeugten Bildfehler zu korrigieren. Hierbei wird mittels Aktuatoren in radialer Richtung ein Krafteintrag realisiert, wobei die auf die Linse übertragenen Kräfte Druckkräfte sind, die zu einer asymmetrischen Dickenänderung der Linse führen. Hierdurch wird die Linse deformiert, d.h. verformt, und so der auftretende Bildfehler kompensiert.
Hierbei ist nachteilig, dass die erzeugten Druckkräfte lediglich eine asymmetrische Dicken-Änderung der Linse realisieren.
Aus der DE 198 59 634 A1 ist ein optisches System, insbesondere für eine Projektions-Belichtungsanlage der Lithographie, bekannt, bei dem eine Linse mittels Zug- und/oder Druckkräften gezielt deformiert wird, so dass auftretende Bildfehler weitgehend kompensiert werden. Hierbei greifen mehrere Aktuatoren an einen deformierbaren Innenring über eine radiale Kraft-Weg-Übersetzung an. Nachteilig ist hierbei, dass lediglich Zugkräfte, die parallel zur optischen Achse ausgerichtet sind, erzeugt werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches System der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem auftretende Aberrationen, also Bildfehler, etwa durch Materialerwärmung und/oder Materialalterung mit einfachen Mitteln korrigiert bzw. minimiert werden können. Hierbei sollen die erwähnten Bildfehler durch gezielt erzeugte Astigmatismen einer Linse korrigiert bzw. zumindest deutlich reduziert werden können.
Es ist insbesondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Projektionsobjektiv mit verbesserten Abbildungseigenschaften bereitzustellen.
Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Manipulator bereitzustellen.
Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mikrolithographieanlage bereitzustellen, die ein Projektionsobjektiv mit verbesserten Abbildungseigenschaften aufweist.
Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektives verbessert, vorzugsweise mit dem ein oder mehrere Abbildungsfehler eliminiert oder zumindest deutlich reduziert werden können, bevorzugt solche Abbildungsfehler, die aufgrund Materialalterung und/oder temporärer Materialerwärmung hervorgerufen werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe hinsichtlich eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie gelöst, das eine Mehrzahl von Linsen aufweist, die jeweils eine lokale optische Achse aufweisen, wobei mindestens einer ersten Linse aus der Mehrzahl von Linsen ein erster Manipulator mit einem ersten Aktuator und mindestens einem zweiten Aktuator zugeordnet ist, und wobei mittels des ersten Aktuators ein erster Krafteintrag und/oder Momenteintrag realisierbar ist und mittels des zweiten Aktuators ein zweiter Krafteintrag und/oder Momenteintrag realisierbar ist, wobei der erste Krafteintrag und/oder Momenteintrag und der zweite Krafteintrag und/oder Momenteintrag hinsichtlich zumindest eines der Parameter: Stärke des Kraft- und/oder Momenteintrags, Richtung des Krafteintrags relativ zur lokalen optischen Achse, Richtung des Momenteintrags relativ zu einem Umfang der ersten Linse, unterschiedlich sind.
Mittels der unterschiedlichen Krafteinträge und/oder Momenteinträge ist eine komplexe Verformung der ersten Linse realisierbar. Hierbei ist vorteilhaft, dass durch unterschiedliche Arten von Kräften und/oder Momenten an einer einzigen Linse, hier der ersten Linse aus einer Mehrzahl von Linsen, komplexe Verformungen induziert werden können, die zweckmäßig so gewählt werden, dass die optische Wirkung der betreffenden Verformung gerade eine Störung, insbesondere eine Aberration, wie sie beispielsweise aufgrund thermischer Erwärmung erfolgt ist, kompensieren kann.
Hierbei ist insbesondere die Richtung des Krafteintrags relativ zur lokalen optischen Achse des ersten und zweiten Krafteintrags unterschiedlich. Der Richtungsvektor des Krafteintrags kann einen Winkel zwischen 0 und 180° mit der lokalen optischen Achse des optischen Elements einschließen. Um zwei unterschiedliche Krafteinträge zu realisieren, muss der Winkel des ersten und des zweiten Krafteintrags unterschiedlich sein. Ein Krafteintrag parallel zur optischen Achse wird hierbei sowohl mit dem Winkel von 0° als auch mit dem Winkel von 180° beschrieben.
Der erste und/oder der zweite Aktuator können als Feingewindestifte realisiert sein oder als Piezo-Verstellelemente.
Weitere Beispiele für hier verwendbare Aktuatoren sind Pneumatik-/Hydraulik-Bälge, Linearmotoren, Elektromotoren, usw.
Verformungen der Oberfläche eines optischen Elements, also einer Linse, können durch orthogonale Funktionensysteme, speziell die so genannten Zernike-Polynome beschrieben werden. Hierbei beschreiben Zernike-Polynome Wellenfrontaberrationen für kreisförmige Aperturen. Sie stellen eine komplette Beschreibung der Verformung der Oberfläche einer Linse dar, an der willkürliche Wellenfrontaberrationen zu diskreter Gestalt mit definierter Größe sich ausdehnen können.
Somit können Wellenfrontaberrationen klassifiziert werden und quantitativ die Oberflächenverformungen beschrieben werden.
Durch die Anordnung von zwei gegenüberliegenden Aktuatoren am Umfang der Linse wird bevorzugt Astigmatismus korrigiert, welcher mit dem Zernike-Polynom der Nummer 5, also Z5, beschrieben wird. Ein solcher Astigmatismus ist vom Winkel θ der Polarkoordinaten und quadratisch vom Radius abhängig. Es handelt sich hierbei um eine sattelartige Verformung der Linse, da an zwei Orten Kräfte auf die Linse ausgeübt werden.
Es ist aus Finite-Element-Rechnungen (FEM-Rechnungen) ermittelbar, dass man, hat man eine Linsengeometrie ausgewählt, mit dem Eintrag von unterschiedlichen Kräften und/oder Momenten unterschiedliche Verhältnisse von Welligkeiten von niedrigster radialer Ordnung (z.B. Z5, Z6, Z10, Z11, ...) zur nächst höheren radialen Ordnung (z.B. Z12, Z13, Z19, Z20, ...) auf einer Oberfläche der Linse erzeugen kann.
In einer ersten Ausgestaltung des Projektionsobjektivs ist der erste Krafteintrag parallel zu der lokalen optischen Achse der ersten Linse ausführbar.
Hierbei wirken die Kräfte senkrecht zu einer Oberfläche der Linse. Hierbei kann es sich sowohl um die bildseitige Oberfläche der ersten Linse, als auch um die objektseitige Oberfläche der ersten Linse handeln.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der zweite Krafteintrag senkrecht zur lokalen optischen Achse.
Hierbei treten die Kräfte parallel zu der Oberfläche der ersten Linse auf. Die Aktuatoren können beispielsweise am Umfang der Linse angeordnet sein und so an den jeweiligen Positionen der Aktuatoren den gewünschten Krafteintrag realisieren und so zur Verformung führen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der erste Momenteintrag tangential zu einem Umfang der ersten Linse.
Durch tangentiale Momente können andere Verformungen der ersten Linse realisiert werden als durch Kräfte, die senkrecht oder parallel zur lokalen optischen Achse der Linse in diese eingetragen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Momenteintrag radial realisierbar.
Vorteilhafterweise werden radiale Momente am Umfang der Linse eingebracht. Durch die Kombination von Momenten, die radial bzw. tangential zur ersten Linse eingebracht werden und/oder dem Einbringen von Kräften, die sowohl senkrecht als auch parallel zur lokalen optischen Achse der ersten Linse gerichtet sind, können vorteilhafterweise komplexe Verformungen der ersten Linse realisiert werden. Hierbei wird beispielsweise an dem ersten Aktuator eine Kraft senkrecht zur lokalen optischen Achse der ersten Linse realisiert und an dem zweiten Aktuator ein Moment tangential zum Umfang der ersten Linse.
Es können auf diese Weise unterschiedliche Verhältnisse der niedrigen und der höheren Ordnungen realisiert werden. Beispielsweise kann durch axiale Kräfte ein anderes Verhältnis von Z5/Z12 erzeugt werden als durch tangentiale Momente.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der erste Aktuator und der zweite Aktuator umfänglich an der ersten Linse und um 180° versetzt angeordnet.
Somit stehen sich der erste Aktuator und der zweite Aktuator diametral gegenüber, wobei der erste Aktuator einen anderen Kraft- und/oder Momenteintrag erfährt als der zweite Aktuator.
Hierdurch können auf einfache Weise symmetrische Verformungen der Linse erzielt werden. Somit können symmetrisch über die Fläche der Linse verteilte Aberrationen, beispielsweise Astigmatismus und/oder Koma, gezielt mittels der Verformung der Linse korrigiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein dritter Aktuator vorgesehen, der umfänglich an der ersten Linse angeordnet ist.
Durch den dritten Aktuator kann ein zusätzlicher Kraft- und/oder Momenteintrag auf die erste Linse erfolgen. Somit ist eine Verformung höherer Komplexität realisierbar. Hierbei kann der Eintrag von Kräften und/oder Momenten entweder senkrecht oder parallel zur lokalen Achse der Linse erfolgen und/oder ein Momenteintrag tangential oder radial sein. Wichtig ist hierbei, dass mindestens zwei verschiedene Arten von Kräften und/oder Momenten mittels der drei Aktuatoren auf die Linse übertragen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein vierter Aktuator vorgesehen, der umfänglich an der ersten Linse angeordnet ist.
Vier Aktuatoren erlauben eine höhere Komplexität der Verformung. Durch den Eintrag von unterschiedlichen bzw. verschiedenen Kräften und/oder Momenten kann eine Welligkeit auf der Oberfläche der Linse erzeugt werden, die sowohl niedrige radiale Ordnungen als auch höhere radiale Ordnungen realisiert. Hierbei können die Kräfte im Wesentlichen senkrecht und/oder parallel zur lokalen optischen Achse der Linse ausgerichtet sein und/oder die Momente tangential und/oder radial eingebracht werden. Komplexe Verformungen der Linse sind realisierbar, wenn mindestens zwei verschieden Arten von Kräften und/oder Momenten der oben erwähnten Art realisiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der dritte Aktuator und der vierte Aktuator um 180° versetzt angeordnet.
Somit liegen der dritte und der vierte Aktuator sich diametral gegenüber und der jeweilige Kraft und/oder Momenteintrag ebenso.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind weitere Aktuatoren vorgesehen, die jeweils umfänglich an der ersten Linse angeordnet sind, wobei die Aktuatoren mindestens zwei unterschiedliche Krafteinträge und/oder Momenteinträge realisieren, und wobei die Kräfte ausgewählt sind aus einer Gruppe von Kräften, umfassend Kräfte, die im Wesentlichen parallel und/oder senkrecht zur lokalen optischen Achse der ersten Linse ausgerichtet sind und/oder die Momenteinträge ausgewählt sind aus einer Gruppe von Momenten, umfassend radiale und/oder tangentiale Momente.
Auf diese Weise wird mittels der Aktuatoren eine komplexe Verformung der ersten Linse realisiert.
Mit drei Aktuatoren, die jeweils parallel zur lokalen optischen Achse der Linse ausgerichtet sind, wird die Ebene der Linse festgelegt. Durch Einbringen von Kräften an drei Aktuatoren kann die Linse in Z-Position, also entlang der lokalen optischen Achse, sowie in zwei Kipp-Achsen positioniert werden. Durch die Einführung von weiteren Aktuatoren wird dieses mechanisch eindeutig bestimmte Prinzip um einen erweitert, und die Linse kann wellig deformiert werden.
Somit lassen sich mit diesem Prinzip auf einer Linse gezielt Zwei- oder Mehrwelligkeiten, sowie eine Linearkombination dieser erzeugen. Dies ist vorteilhaft gegenüber der Verwendung von zwei Aktuatoren, bei der nur eine Zweiwelligkeit mit fester Orientierung realisierbar ist.
Somit sind Aktuatoren mit jeweils zwei Aktuatorelementen vorgesehen. Bevorzugt sind vier und mehr Aktuatoren vorgesehen, und es können mit einer solchen Anordnung Astigmatismen höherer Ordnung korrigiert werden. Vorzugsweise wird eine Abberation, die durch die Zernike-Polynome Z5 und Z10 beschrieben wird, korrigiert. Hierbei ist es vorteilhaft, dass die einzelnen Aktuatoren unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
Ferner bleibt anzumerken, dass die Anordnung der jeweiligen Aktuatoren am äußeren Umfang der Linse vorgesehen ist, wobei das erste Aktuatorelement jeweils oberhalb der Linse und das zweite Aktuatorelement unterhalb der Linse angeordnet sind. Die Position der Aktuatorelemente ist in gewissen Grenzen frei wählbar, solange eine Verformung der Linse erzielt wird. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise eine Kompensation von Astigmatismen verschiedener radialer Welligkeiten erreichen.
Hiermit können bevorzugt Aberrationen höherer Ordnung, wie solche mit n = 2, n = 3, n = 4, mittels Verformung der Linse korrigiert werden.
Je nachdem, wie viele Aktuatoren der Manipulator aufweist, können einzählige (einwellige), zweizählige (zweiwellige), dreizählige (dreiwellige) oder allgemein n-zählige (n-wellige) Verformungen bzw. Verbiegungen erzeugt werden, um entsprechend einwellige, zweiwellige, dreiwellige oder allgemein n-wellige Aberrationen durch Verformen der aktiv verformbaren Linse zumindest teilweise zu korrigieren.
Die Anordnung der Aktuatoren ist derart gewählt, dass sich jeweils zwei Aktuatoren diametral gegenüberliegen. In der einfachsten Ausgestaltung sind zwei Aktuatoren vorgesehen, die Kräfte in dieselbe Richtung erzeugen und somit eine Deformierung/Verbiegung der Linse an zwei diametral angeordneten Orten erzielen.
Jeweils benachbarte Aktuatoren erzeugen Kräfte in entgegengesetzter Richtung, so dass hiermit die n-zählige Verformung bzw. Verbiegung der Linse erzeugt werden kann.
Kräfte in axialer Richtung, d.h. parallel der optischen Achse der ersten Linse, sind deshalb vorteilhaft, da sie gezielt die Durchbiegung der Linse an dem Ort, an dem der Aktuator angeordnet ist, einbringen. Im Stand der Technik sind aktive Linsen beschrieben, bei denen lediglich Druckkräfte erzeugt werden, die nur in einer asymmetrischen Dickenänderung resultieren. Somit lassen sich durch die axial eingebrachten Kräfte die durch die Temperaturverteilung und/oder Kompaktierung resultierenden Bildfehler einfach und zuverlässig korrigieren. Insbesondere lassen sich Bildfehler niederer Ordnung, aber auch Bildfehler höherer Ordnung korrigieren.
Ebenfalls ist die Korrektur von Bildfehlern, die aus Fertigungsfehlern resultieren, durch das erfindungsgemäße Projektionsobjektiv möglich. Man kann die einzelnen Linsen beispielsweise überkompensieren, d.h. Verformungen, wie sie aus dem Temperatureintrag resultieren, bewusst in eine andere Richtung unsymmetrisch machen. Auf diese Weise ergibt sich dann insgesamt eine Kompensierung des ganzen Projektionsobjektivs und somit der Belichtungsanlage.
Deshalb lässt sich das erfindungsgemäße Projektionsobjektiv besonders vorteilhaft in der Mikrolithographie einsetzen, da bei der zunehmenden Verkleinerung der abzubildenden Strukturen auftretende Bildfehler besonders gravierende Auswirkungen auf die Genauigkeit der Maske haben und deshalb minimiert werden müssen. Ebenfalls lassen sich die eingangs erwähnten Kompaktierungseffekte, die durch Materialalte rung auftreten, gezielt durch die Verformung der Linse und den axialen Eintrag der Kräfte vorteilhaft korrigieren.
Je nachdem, wie viele Aktuatoren an dem Umfang der Linse angeordnet werden, ist es möglich, die Art der komplexen Verformung zu realisieren und zu beeinflussen.
An dieser Stelle sei betont, dass die oben genannten Aktuatoren nicht nur auf Linsen, sondern auch auf Spiegel angewandt werden können, wobei die Anwendung von Kräften und/oder Momenten am Rand eines Spiegels eine Möglichkeit der Manipulation des Spiegels darstellt. Die Manipulation kann natürlicherweise lediglich auf der Rückseite des Spiegels möglich sein.
Es ist anzunehmen, dass die Kräfte und/oder Momente vom Aktuator auf die Linse entweder direkt oder auch mit Hilfe eines Innenrings oder mit Hebelgeometrien übertragen werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist jeder der Aktuatoren des Manipulators der ersten Linse einen eigenen Steuer- und/oder Regelkreis auf.
Hierdurch kann jeder Aktuator separat angesteuert werden, und eine asymmetrische Verformung der Linse kann realisiert werden. Auch eine Kippung der Linse ist realisierbar. Die Kippung der Linse ist dann notwendig, wenn aufgrund nicht vorhergesehener Verkippungen der Linse diese korrigiert werden müssen.
Jedem Aktuator kann hierbei eine eigene Steuer- und/oder Regelungseinheit zugeordnet werden, die den jeweiligen Aktuator ansteuert. Somit ist der Betrag, d.h. die Größe des Kraft- und/oder Momenteintrags und dessen Richtung relativ zur optischen Achse der Linse, für jeden Aktuator separat einstellbar und auch steuer- und/oder regelbar.
Es ist aber auch möglich, eine Steuer- und/oder Regelungseinheit zur Ansteuerung und Regelung aller Aktuatoren vorzusehen und jedem Aktuator einen eigenen Steuer- und/oder Regelungskreis in der Steuer- und/oder Regelungseinheit zuzuordnen.
Ferner ist es auch möglich, dass die Aktuatoren paarweise oder in größeren Verbünden ansteuerbar sind. Dies wird ermöglicht, indem die Steuer- und Regelkreise mehrerer Aktuatoren, insbesondere paarweise, zusammengeschaltet werden. Im einfachsten Falle können dann mehrere Aktuatoren von demselben Steuer- und/oder Regelkreis angesteuert werden, falls diese dieselben Kraft- und/oder Momenteinträge realisieren sollen. Ein anderer Steuer- und Regelkreis kann eine andere Gruppe von Aktuatoren steuern und regeln.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mittels der komplexen Verformung der ersten Linse eine Aberration des Projektionsobjektivs bedingt durch thermische Erwärmung mindestens einer der Linsen aus der Mehrzahl von Linsen kompensierbar.
Da während des Betriebes eines Projektionsobjektivs, insbesondere durch die Verwendung von leistungsstarken Lasern als Beleuchtungsquelle für die Maske, eine Erwärmung des Gesamtsystems erfolgt, führt diese zu einer Erwärmung und somit zu einer Verformung/Brechungsindexänderung einzelner Linsen im Projektionsobjektiv.
Deshalb ist es notwendig, die Verformung, die während des Betriebs erfolgt, auch während des Betriebs zu korrigieren. Dies ist möglich durch die Verwendung von Aktuatoren, durch die eine komplexe Verformung der ersten Linse realisierbar ist. Bevorzugt wird die komplexe Verformung der Linse derart gewählt, dass die Verformungen der Linse durch Erwärmung gerade kompensiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist jeder Aktuator ein erstes Aktuatorelement und ein zweites Aktuatorelement auf.
Der erste Aktuator und der mindestens zweite Aktuator des ersten Manipulators der ersten Linse erlauben es, die erste Linse an mindestens zwei Stellen durch den Eintrag von Kräften zu verformen. Im Allgemeinen ist diese Verformung durch eine Durchbiegung der Linse erzielbar, wobei die Größe der Durchbiegung dabei so gewählt wird, dass die Bildfehler, die durch die oben erwähnte Materialerwärmung bzw. Kompaktierung auftreten, weitgehend kompensiert werden.
Mit den erfindungsgemäßen Aktuatoren kann die Linse gezielt um einige hundert Nanometer bis Mikrometer deformiert werden.
Dadurch, dass der erste Aktuator an einem ersten Ort, vorzugsweise am Umfang der Linse, angeordnet ist und der zweite Aktuator an einem zweiten Ort angeordnet ist, können an zwei Orten am Umfang der Linse Kräfte auf die Linse ausgeübt werden, die die Verformung der Linse realisieren, wobei die Kräfte vorzugsweise Druck- oder Zugkräfte sein können. Es ist auch denkbar, dass Torsionskräfte auf die Linse übertragen werden und auf diese Weise die Verformung erzielen. Hierbei bestimmt neben dem Kraft- und/oder Momenteintrag auch die Art der Linse die Verformung.
Ein erstes Aktuatorelement und ein zweites Aktuatorelement des jeweiligen Aktuators erlauben es, Kräfte an einen Ort des Umfangs der Linse, aber an zwei unterschiedlich angeordneten Punkten bezüglich der optischen Achse der Linse, auf diese zu übertragen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Aktuatorelement objektseitig an der ersten Linse angeordnet und das zweite Aktuatorelement bildseitig an der ersten Linse.
Hierbei ist vorteilhaft, dass die Kräfte und/oder Momente auf beiden Seiten der Linse eingebracht werden können. Dies gewährleistet eine hohe Flexibilität.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind Kräfte und/oder Momente mittels der Aktuatoren und der Aktuatorelemente in Richtung parallel und/oder senkrecht zur lokalen optischen Achse und/oder Momente in axialer Richtung und/oder tangentialer Richtung in die erste Linse einbringbar.
Hierdurch können vorteilhafterweise komplexe Verformungen der ersten Linse realisiert werden, die die Verformungen, hervorgerufen durch thermische Effekte im Projektionsobjektiv oder durch Materialveränderungen der Linsen im Projektionsobjektiv, kompensieren.
Hierbei ist vorteilhaft, dass die Art der Kräfte, die mittels der Aktuatorelemente auf die Linse übertragen werden, gleich oder verschieden im Betrag sein können, egal ob sie vom ersten Aktuatorelement oder vom zweiten Aktuatorelement ausgeübt werden. Hierbei ist die Richtung des Krafteintrags unterschiedlich. Das erste Aktuatorelement übt eine Kraft von oben auf die Linse aus, das zweite Aktuatorelement von unten, also an unterschiedlichen Punkten.
Beispielsweise, wenn die Linse an dem Ort des Aktuators nach oben gebogen werden soll, werden die unterhalb der Linse angeordneten Aktuatorelemente aktiv, und die oberhalb der Linse angeordneten Aktuatorelemente sind nicht aktiv; soll die Linse nach unten gebogen werden, sind die oberhalb der Linse angeordneten Aktuatorelemente aktiv, und die unterhalb der Linse angeordneten Aktuatorelemente nicht aktiv. Hierbei können vorzugsweise Druckkräfte von den Aktuatorelementen ausgeübt werden. Somit können die Aktuatorelemente einfach ausgelegt werden, da sie nur eine Art von Kräften ausführen müssen.
Aktuatoren eines Manipulators eines Projektionsobjektives, die jeweils ein erstes und ein zweites Aktuatorelement aufweisen, werden auch als eigenständige Erfindung angesehen, d.h. auch ohne diejenigen Merkmale des Anspruchs 1, wonach der Krafteintrag und/oder Momenteintrag der mindestens zwei Aktuatoren des Manipulators unterschiedlich ist.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine zweite Linse, eine lokale optische Achse aufweisend, mit einem zweiten Manipulator vorgesehen ist, wobei der zweite Manipulator einen ersten und mindestens einen zweiten Aktuator aufweist, wobei mittels des ersten Aktuators ein erster Krafteintrag und/oder Momenteintrag realisierbar ist und mittels des zweiten Aktuators ein zweiter Krafteintrag und/oder Momenteintrag realisierbar ist, wobei der erste Krafteintrag und/oder Momenteintrag und der zweite Krafteintrag und/oder Momenteintrag verschieden sind.
Mittels der verschiedenen Krafteinträge und/oder Momenteinträge ist eine komplexe Verformung der zweiten Linse realisierbar.
Die Korrektur von Aberration mittels einer ersten Linse und einer zweiten Linse ist vorteilhaft, da auf diese Weise Bildfehler niedriger Ordnung und Bildfehler höherer Ordnung unabhängig voneinander korrigierbar sind. Dies beruht darauf, dass bei der Korrektur mit nur einem optischen Element, also einer Linse, die niedrigen und die höheren Ordnungen der Bildfehler voneinander linear abhängig sind. Eine sinnvolle Optimierung der Korrektur ist nur schwer möglich, da, wenn beispielsweise die niedriger Ordnung, beispielsweise ein zweiwelliger Fehler, korrigiert wird, die höhere Ordnung, also beispielsweise ein dreiwelliger oder vierwelliger Fehler, im Bildfehler überkompensiert wird.
Durch eine erste Linse und eine zweite Linse, wobei beide Linsen mittels Aktuatoren deformierbar sind, besteht die Möglichkeit, die niedere Ordnung und die höheren radialen Ordnungen unabhängig voneinander einzustellen. Hierbei ist es vorteilhaft, dass die Verhältnisse von radialer niedriger Ordnung zu höherer radialer Ordnung unterschiedliche Vorzeichen aufweisen, aber vom Betrag der eingetragenen Kraft gleich sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der erste Krafteintrag parallel zu einer lokalen optischen Achse der zweiten Linse.
Der erste Krafteintrag ist somit senkrecht zu einer Oberfläche der zweiten Linse gerichtet. Hierbei kann es sich sowohl um die bildseitige Oberfläche als auch um die objektseitige Oberfläche der zweiten Linse handeln.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Krafteintrag senkrecht zur lokalen optischen Achse realisierbar.
Der Krafteintrag erfolgt somit parallel zu der Oberfläche der zweiten Linse.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Momenteintrag tangential zu einem Umfang der zweiten Linse realisierbar.
Tangentiale Momente sind beispielsweise Drehmomente, die in die Linse eingetragen werden. Hiermit kann eine Welligkeit auf der Oberfläche der Linse im Verhältnis zu den anderen Linsen des Projektionsobjektivs verändert werden, und somit zu einer Korrektur der Aberrationen beitragen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Momenteintrag radial realisierbar.
Radiale Momente wirken symmetrisch zur lokalen optischen Achse der Linsen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der erste und der zweite Aktuator umfänglich an der zweiten Linse und um 180° versetzt angeordnet.
Somit können symmetrische Deformationen vorteilhafterweise realisiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein dritter Aktuator vorgesehen, der umfänglich an der zweiten Linse angeordnet ist.
Mit drei Aktuatoren wird die Ebene der Linse festgelegt, und durch Eintrag von Kräften und/oder Momenten an den drei Aktuatoren können Verformungen an zwei Kipp-Achsen realisiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein vierter Aktuator vorgesehen, der umfänglich an der zweiten Linse angeordnet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der dritte Aktuator und der vierte Aktuator um 180° versetzt angeordnet.
Es sind vier Aktuatoren, die jeweils um 90° versetzt angeordnet sind, am zweiten Manipulator angeordnet, die somit komplexe Verformungen an der zweiten Linse realisieren können.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind weitere Aktuatoren vorgesehen, die jeweils umfänglich an der zweiten Linse angeordnet sind, wobei mittels der Aktuatoren mittels mindestens zweier unterschiedlicher Krafteinträge und/oder Momenteinträge der Aktuatoren eine komplexe Verformung der zweiten Linsen realisierbar ist.
Die komplexen Verformungen der zweiten Linse kompensieren vorteilhafterweise die optische Wirkung – die Aberrationen –, die durch eine Störung aufgrund thermischer Erwärmung oder Materialveränderungen aufgrund von Alterung der Linse im Projektionsobjektiv entstanden sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist jeder Aktuator des Manipulators der zweiten Linse einen eigenen Steuer- und/oder Regelkreis auf, so dass jeder Aktuator separat ansteuerbar ist.
Hierdurch können vorteilhafterweise asymmetrische Verformungen der zweiten Linse realisiert werden. Sind beispielsweise zwei Aktuatoren umfänglich an der zweiten Linse angeordnet, kann eine Kippung realisiert werden, indem jeder Aktuator separat angesteuert wird. Hierzu ist jedem Aktuator ein eigener Steuer- und/oder Regelkreis in einer Steuer- und Regelungseinheit zugeordnet. Hierbei können alle Aktuatoren einer Steuer- und Regelungseinheit zugeordnet sein, die jeweils eine Untereinheit besitzt, so dass jeder Aktuator einem eigenen Steuer- und/oder Regelkreis zugeordnet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist jeder Aktuator ein erstes Aktuatorelement und ein zweites Aktuatorelement auf, wobei das erste Aktuatorelement bildseitig an der ersten und/oder zweiten Linse und das zweite Aktuatorelement objektseitig zu der ersten/oder zweiten Linse angeordnet ist.
Hiermit können sowohl an der ersten Linse als auch an der zweiten Linse Kräfte und/oder Momente von der bildseitigen Oberfläche der ersten Linse und/oder der zweiten Linse und/oder der objektseitigen Oberfläche einer der beiden Linsen eingebracht werden. Die Möglichkeiten, komplexe Verformungen zu realisieren, sind somit sehr vielfältig.
Dies bedeutet, dass jeweils unterschiedliche Aktuatorelemente aktiv sind. Beispielsweise soll ein Krafteintrag mit positivem Vorzeichen erzielt werden, wird das obere Aktuatorelement aktiv, und eine Kraft, an dieser Stelle auf die Linse nach unten gerichtet, resultiert daraus; ist ein negatives Vorzeichen gewünscht, wird das zweite, also das untere Aktuatorelement, aktiv, und eine nach oben gerichtete Kraft resultiert daraus. Somit ist es auch besonders vorteilhaft, dass sowohl negative Linsen als auch positive Linsen (Zerstreuungslinsen und Sammellinsen) korrigierbar sind. Hierbei ist festzuhalten, dass Linsen an verschiedenen Positionen im Projektionsobjektiv verschiedene Korrekturen der Aberrationen erzeugen. Hierbei kann es sich um optisch konjugierte oder nicht konjugierte Positionen handeln.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mittels der Verformung der ersten Linse und/oder der zweiten Linse eine Aberration des Projektionsob jektivs durch thermische Erwärmung und/oder Materialveränderung einer der Linsen aus der Mehrzahl von Linsen kompensierbar ist.
Hierbei ist vorteilhaft, dass auch für die zweite Linse höherer Ordnungen die Bildfehler korrigierbar sind, da mittels mehrerer Aktuatoren auch höhere Ordnungen der Verformung erzeugbar sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedes Aktuatorelement pneumatisch bewegbar.
Die pneumatische Ansteuerung ist vorteilhaft, da es sich hierbei um ein einfaches mechanisches Prinzip handelt, welches keine Führung benötigt und deshalb weitgehend reibungs- und verschleißfrei ist. Ferner kann die Verstellung der Aktuatorelemente mit hoher Verstellgeschwindigkeit erfolgen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedes Aktuatorelement hydraulisch, mechanisch und/oder elektrisch und/oder magnetisch bewegbar.
Hydraulische Bewegungselemente sind weit verbreitet und somit kostengünstig und in großer Stückzahl verfügbar.
Mechanische Bewegungselemente sind beispielsweise über Hebelkonstruktionen verfügbar und weisen eine hohe Flexibilität bezüglich der geometrischen Anordnung beweglicher Teile auf. Elektrische Vorrichtungen zur Bewegung von Aktuatoren sind auf mechanisch kleinem Raum realisierbar. Im Allgemeinen weisen solche Antriebe ein Getriebe, z.B. ein Linear- oder Hebelgetriebe für Unter- oder Übersetzung, auf. Hierbei können in vorteilhafter Weise Festkörpergelenke eingesetzt werden. Mittels Piezos können insbesondere sehr kleine Bewegungen der Aktuatorelemente realisiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die erste Linse und/oder gegebenenfalls die zweite Linse aus der Vielzahl von Linsen mittels einer Mehrzahl, am Umfang der jeweiligen Linse angeordneter Halteelemente gelagert und die Halteelemente sind mit einem Tragring verbindbar.
Eine punktuelle Lagerung der Linse ist somit realisiert. Hierbei bestimmt die Anzahl der Halteelemente die Anzahl der Lagerungspunkte der Linse. Eine größere Anzahl von Halteelementen erlaubt eine komplexere Deformation der Linse als eine kleinere Anzahl von Haltepunkten.
Die Halteelemente sind mit dem Tragring verbunden, wobei die Halteelemente und der Tragring einstückig ausgelegt sein können.
Der Tragring liefert eine gemeinsame Basis für die Halteelemente, wobei die Halteelemente mit dem Tragring lösbar oder nicht-lösbar verbunden sind. Eine lösbare Verbindung hätte den Vorteil, dass einzelne Halteelemente austauschbar sind.
Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweiligen Aktuatoren, die den jeweilige Kraft- und/oder Momenteintrag an der Linse realisieren, mit dem Tragring oder den jeweiligen Halteelement in Wirkverbindung treten. Hierbei wird der Kraft- und/oder Momenteintrag auf die Linse jeweils mittels der Halteelemente realisiert, die vorzugsweise in vertikaler Richtung bewegbar sind.
Hierbei ist vorteilhaft, dass eine exakte Wahl eines Ortes des Kraft- und/oder Momenteintrages mittels der Halteelemente realisiert ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind mindestens zwei Kontaktflächen zwischen der Linse und jedem der Halteelemente vorgesehen und die Kontaktflächen sind im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnet. Vorzugsweise ist die erste Linse und/oder die zweite Linse aus der Mehrzahl von Linsen mittels mindestens vier Halteelementen gelagert, und eine axiale und eine radiale Lage der Linse ist auf diese Art einstellbar.
Die erste Linse und/oder die zweite Linse lassen sich somit lagestabil halten. Die Kräfte zur gezielten Deformation sind auf die erste und/oder zweite Linse übertragbar, ohne dass eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise mittels Klebeverbindung, angewandt werden muss. Hierdurch können größere Einträge von Kräften und/oder Momenten realisiert werden, da diese bei Klebeverbindungen beispielsweise durch die relativ geringe Festigkeit der zur Verfügung stehenden Kleber begrenzt sind.
Somit ist die Lagerung der ersten und/oder zweiten Linse in dem Tragring mit den Halteelementen geeignet für Projektionsobjektive der höchsten Anforderungen.
Ferner ist vorteilhaft, dass die Lösung sehr einfach ist und wenige Einzelteile benötigt werden.
Die Kräfte und/oder Momente, die die Deformation der ersten und/oder zweiten Linse realisieren, greifen vorteilhafterweise direkt am Halteelement an. Dadurch ist der Kraftfluss sehr kurz, und es befinden sich keine Stoffe wie Kleber oder Lot, die durch Belastung zu Kriecheffekten neigen, zwischen Krafteintrag und Linse.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine erste Kontaktfläche der mindestens zwei Kontaktflächen objektseitig angeordnet und eine zweite Kontaktfläche bildseitig an der Linse angeordnet, wobei die erste Kontaktfläche mit einer objektseitigen Randfläche der Linse in Kontakt steht und die zweite Kontaktfläche mit einer bildseitigen Randfläche der Linse in Kontakt steht.
Hierbei ist vorteilhaft, dass die Linse zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche gelagert ist. Dies resultiert in einer stabilen Lagerung der Linse zwischen den beiden Kontaktflächen, so dass ein Kraft- und/oder Momenteintrag auf die erste Kontaktfläche und/oder die zweite Kontaktfläche erfolgen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erfolgt der Kraft- und/oder Momenteintrag jeweils mittels des Aktuators an dem jeweiligen Halteelement.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das jeweilige Halteelement direkt mit dem Tragring verbindbar.
Hierbei könnte beispielsweise eine nicht-lösbare Verbindung der Halteelemente mit dem Tragring realisiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Aktuator zwischen dem Tragring und dem Haltering anordbar.
Hierdurch ist eine direkte Einleitung von Kräften und/oder Momenten auf das jeweilige Halteelement einfach realisierbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die Halteelemente jeweils eine Ausnehmung auf, wobei die Ausnehmung die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche aufweist und eine objektseitige und eine bildseitige Randfläche der jeweiligen Linse in der Ausnehmung gelagert ist.
Die Ausnehmung weist vorzugsweise eine V-Nut mit einer ersten, die erste Kontaktfläche bildenden Flanke und einer zweiten, die zweite Kontaktfläche bildenden Flanke auf. Hierbei steht jeweils eine Flanke der V-Nut mit einem umlaufenden Radius der ersten Linse und/oder der zweiten Linse in Kontakt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die Halteelemente jeweils eine Ausnehmung auf, wobei die Ausnehmung die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche aufweist und eine objektseitige und eine bildseitige Randfläche der jeweiligen Linse in der Ausnehmung gelagert sind.
Hiermit kann die Linse in den Halteelementen gelagert werden. Die Halteelemente sind vorzugsweise austauschbar, und es können verschiedene Ausführungsformen der Halteelemente zur Lagerung verwendet werden, wobei ein Austausch des Halteelements relativ einfach und kostengünstig durchzuführen ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die erste und die zweite Kontaktfläche an dem Umfang der jeweiligen Linse angeordnet, und das jeweilige Halteelement ist in einer durch die erste und die zweite Kontaktfläche gebildeten Ausnehmung gelagert.
Hierbei können einfache Halteelemente, wie beispielsweise stiftförmige Halteelemente mit der ersten und der zweiten Kontaktfläche, verwendet werden, und die Ausnehmung wird in die jeweilige Randfläche der Linse eingebracht.
Dies könnte möglicherweise eine stabilere Lagerung der Linse mittels der Halteelemente ermöglichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das jeweilige Halteelement eine Kontaktfläche zwischen der Linse und dem Halteelement auf.
Die Linse kann somit entweder auf dem Halteelement gelagert werden und wird aufgrund ihres Gewichtes in ihrer Position relativ zu dem Halteelement gehalten oder sie kann auf einer Unterseite des Halteelementes mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, bspw. eines Klebers oder Lotes befestigt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Halteelement zumindest einen, vorzugsweise auch einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel auf und der erste, vorzugsweise auch einem Schenkel ist mit dem Tragring verbunden und die Linse ist mittels des zweiten Schenkels gehaltert.
Das Halteelement weist vorzugsweise somit eine im Wesentlichen L-förmige Gestalt auf.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem ersten Schenkel des Halteelementes und der Linse eine stoffschlüssige Verbindung vorgesehen.
Somit kann die Linse bspw. mittels einer Klebverbindung mit dem an dem Halteelement befestigt werden. Bevorzugt ist hierbei die Befestigung an einer Unterseite des Halteelements ermöglicht, so dass die Linse quasi am Halteelement hängt und das Halteelement welches mit dem Tragring verbunden ist, oberhalb der Linse angeordnet ist. Dies kann aus Platzgründen vorteilhaft sein.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt der Kraft- und/oder Momenteintrag auf die Linse jeweils mittels eines Aktuators, der derart an dem Tragring angeordnet ist, dass der Kraft- und/oder Momenteintrag auf den zweiten Schenkel des Halteelementes übertragbar ist.
Hierdurch können die Halteelemente bevorzugt einfach ausgelegt sein. Ein weiterer Vorteil ist eine einstückige Ausführung der Halteelemente und des Tragrings, da der Tragring direkt mit den Halteelementen verbunden ist und die Aktuatoren an dem Tragring angreifen. Hierbei wird mittels der Aktuatoren ein Kraft- und/oder Momenteintrag an einer festgelegten Position am Tragring ausgeübt und auf das dieser Position zugeordnete Halteelement übertragen. Da das Halteelement die Linse an einer örtlich begrenzten Verbindungsstelle haltert, genannt Auflagerpunkt, ist der Kraft- und/oder Momenteintrag lokal begrenzt. Somit sind mittels mehrerer Halteelemente örtlich begrenzte Kraft- und/oder Momenteinträge auf die Linse realisierbar, indem die Aktuatoren an den jeweiligen Positionen des Tragrings angeordnet sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Halteelement ein erstes Messsystem auf, mittels dem der Kraft- und/oder Momenteintrag auf den zweiten Schenkel des Halteelementes messbar ist.
Somit ist es ermöglicht, den Kraft- und/oder Momenteintrag den das Halteelement auf die Linse ausübt, zu überwachen.
Alle vorstehend genannten Ausgestaltungen sind jedoch anstatt mit Halteelementen mit zwei Schenkeln auch mit Halteelementen mit mehr als zwei Schenkeln oder mit Halteelementen mit nur einem Schenkel realisierbar, wobei im letzteren Fall das optische Element mit einer Seite oder einem Ende des einen Schenkels verbunden ist und der Schenkel mit der anderen Seite bzw. mit dem anderen Ende mit dem Tragring beweglich verbunden ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Tragring ein zweites Messsystem auf mittels dem die Position des Aktuators relativ zum Tragring messbar ist.
Die Position des Aktuators ist bspw. eine relative Längenänderung, induziert mittels einer äußeren Ansteuerung. Diese ermittelten Werte der Position des Aktuators relativ zum Tragring können mit bspw. in einer Datenbank abgelegten Sollwerten verglichen werden. Somit kann die Funktion des Aktuators überwacht werden.
Im einfachsten Fall können die Aktuatoren Feingewindestifte sein. In einer aufwändigeren Ausführung sind die Aktuatoren Piezo-Verstellelemente, die in einen Regelkreis eingebunden sind, der eine aktive Einflussnahme auf die Deformation der ersten und/oder zweiten Linse ermöglicht. Eine geforderte hohe Auflösung der Deformation, d.h. entsprechend klein zu realisierende Unterschiede im Kraft- und/oder Momenteintrag, kann mittels eines Übersetzungsgetriebes realisiert werden.
Es ist auch eine andere Ausführungsform denkbar, in der die Kontaktstelle zwischen der ersten und/oder der zweiten Linse und dem jeweiligen Halteelement immer derart gestaltet ist, dass ein Form- und Kraftschluss entsteht und die resultierende Haltekraft radial zum Zentrum des optischen Elements gerichtet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Tragring Tragringabschnitte auf, wobei die Anzahl der Tragringabschnitte der Anzahl der Halteelemente entspricht und die jeweiligen Tragringabschnitte mittels Festkörpergelenken verbunden sind.
Durch die Unterteilung des Tragrings in verschiedene Tragringabschnitte ist es ermöglicht, gezielt Abschnitte des Tragrings zu verformen. Ein Festkörpergelenk ermöglicht eine spielfreie Bewegung ohne Reibung und ohne Wartung, bzw. Schmierung, da im Allgemeinen ein Festkörpergelenk verschleißfrei arbeitet. Aufgrund einer elastischen Verformung, erfolgt eine Relativbewegung zwischen benachbarten Tragringabschnitten. Ein Festkörpergelenk ist gekennzeichnet durch eine Stelle mit verminderter Biegesteifigkeit und grenzt sich dadurch von den benachbarten Zonen, hier den Tragringabschnitten, ab. Somit ist ein kinetisches Paar einstückig realisiert.
Die verminderte Biegesteifigkeit wird in der Regel durch eine lokale Querschnittsverringerung erzeugt, wobei die Querschnittsveränderung unterschiedliche geometrische Formen aufweist. In der Regel weist die Verjüngung die Form eines Kreisbogens auf. Es sind aber auch Festkörpergelenke mit sprungartig sich verringernden Querschnitten oder mit elliptischen Querschnitten verwendbar, die zu einer jeweils anderen möglichen Relativbewegung zwischen den Tragringabschnitten führen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine axiale und/oder radiale Lage der jeweiligen Linse mittels der Halteelemente einstellbar.
Dies kann beispielsweise notwendig geworden sein, wenn die axiale und/oder radiale Lage der Linse aufgrund von Transport, Erwärmung, Erschütterung und anderer Einflüsse verstellt worden ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Halteelemente radial federnde Halteelemente.
Durch ihre Federsteifigkeit ermöglichen radial federnde Halteelemente eine genaue Einstellung der notwendigen Haltekraft und können beispielsweise thermische Ausdehnungsunterschiede zwischen der Linse und den Halteelementen ausgleichen.
Die radial federnden Halteelemente ermöglichen durch ihre Federsteifigkeit in radialer Richtung eine genaue Einstellung der notwendigen Haltekraft und können thermische Ausdehnungsunterschiede zwischen den einzelnen Bauteilen, hiermit sind die Linsen und die Fassung gemeint, ausgleichen. Somit sind die radial federnden Halteelemente fest mit dem Tragring verbunden, beispielsweise durch eine Schraubverbindung.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind mindestens zwei Halteelemente in Richtung der lokalen Achse federnd vorgesehen.
Diese zwei in Richtung der lokalen Achse federnden Halteelemente können mittels Aktuatoren in Richtung der optischen Achse deformiert werden, so dass die Linse eine Astigmatismus-ähnliche Deformation erfährt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind weitere Halteelemente vorgesehen.
Hierbei ist denkbar, dass die Anzahl der Halteelemente gleich der Anzahl der an der ersten und/oder zweiten Linse umfänglich angeordneten Aktuatoren ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe hinsichtlich eines Manipulators für ein erfindungsgemäßes Projektionsobjektiv gelöst, wobei der Manipulator mindestens einen Tragring, sowie einen ersten und mindestens einen zweiten Aktuator aufweist, wobei mittels des ersten Aktuators ein erster Krafteintrag und/oder Momenteintrag realisierbar ist und mittels des mindestens zweiten Aktuators ein zweiter Krafteintrag und/oder Momenteintrag realisierbar ist, wobei der Krafteintrag und/oder Momenteintrag hinsichtlich zumindest eines der Parameter: Stärke des Kraft- und/oder Momenteintrags, Richtung des Krafteintrags relativ zu einer lokalen optischen Achse des Tragrings, Richtung des Momenteintrags relativ zu einem Umfang des Tragrings, unterschiedlich sind.
Dadurch, dass sowohl Kraft- als auch Momenteinträge realisierbar sind, wobei die Krafteinträge beispielsweise parallel und/oder senkrecht zu einer Ebene des Manipulators gerichtet sind und der erste und/oder der zweite Momenteintrag radial und/oder tangential einbringbar sind, ist die Möglichkeit gegeben, den Tragring des Manipulators wellig zu verformen. Die Richtung des Krafteintrags kann aber auch derart sein, dass ein Kraftvektor des Krafteintrages einen anderen Winkel als 0° oder 90° mit der lokalen optischen Achse einschließt.
Diese wellige Verformung kann sich auf die Linse übertragen, wenn die Linse mittels einer Fassungstechnik mit dem Innenring verbunden ist. Durch die Übertragung der Welligkeit von dem Innenring auf die Linse wird die Linse komplex deformiert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Manipulators weist der erste Aktuator und/oder der zweite Aktuator ein erstes und ein zweites Aktuatorelement auf, und das erste Aktuatorelement ist an der Oberseite des Manipulators und das zweite Aktuatorelement an der Unterseite des Manipulators angeordnet.
Mittels der beiden Aktuatorelemente kann der innere Ring des Manipulators, der eine Linse aufnimmt, von zwei Richtungen mittels Krafteintrag verformt werden. Hierdurch wird die Linse verformt. Dies ermöglicht vorteilhafterweise einen direkten Krafteintrag.
Hierbei kann der Krafteintrag vorteilhafterweise von der bildseitigen, als auch von der objektseitigen Oberfläche der Linse erfolgen. Der Betrag des Krafteintrags kann gleich oder unterschiedlich sein, da beide Aktuatorelemente vorzugsweise separat ansteuerbar sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Manipulators sind weitere Aktuatoren mit jeweils einem ersten und einem zweiten Aktuatorelement vorgesehen.
Hierdurch lassen sich Verformungen höherer Ordnung realisieren.
Durch Aktuatorelemente sind komplexere Kraft- und/oder Momenteinträge auf die Linse realisierbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind weitere Aktuatoren mit jeweils einem ersten und einem zweiten Aktuatorelement vorgesehen.
Hierdurch lassen sich komplexe Deformationen auf die Linse übertragen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Tragring einen inneren Ring und einen äußeren Ring auf.
Somit ist sowohl die Funktion eines Stützrings, auch Fassung genannt, als auch eine Halterung für die Halteelemente, realisiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind mit dem Tragring verbindbare Halteelemente vorgesehen, in denen eine Linse lagerbar ist, wobei mindestens zwei Kontaktflächen zwischen der Linse an jedem Halteelement vorgesehen sind und die Kontaktflächen im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind.
Dadurch ist eine sichere Halterung der Linse auf zwei Seiten (objektseitig und bildseitig) realisiert.
Hierbei ist vorteilhaft, dass es sich nicht um eine formschlüssige Verbindung zwischen Linse und Innenring handelt. Die Kraft- und/oder Momenteinträge können mittels Aktuatoren auf die Halteelemente übertragen werden, die den Tragring so deformieren. Hierbei sind die Halteelemente bevorzugt radial federnde Halte elemente, die eine V-Nut aufweisen, wobei jeweils eine erste, die erste Kontaktfläche bildende Flanke und eine zweite, die zweite Kontaktfläche bildende Flanke der V-Nut mit einem umlaufenden, objektseitig und/oder bildseitig angeordneten Radius der ersten und/oder zweiten Linse in Kontakt steht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind mit dem Tragring verbindbare Halteelemente vorgesehen, mittels derer eine Linse lagerbar ist, wobei die Halteelemente eine im Wesentlichen L-förmige Gestalt mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel aufweisen.
Der erste Schenkel ist hierbei mit dem Tragring verbunden, wobei die Verbindung lösbar sein kann oder die Halteelemente einstückig mit dem Tragring verbunden sein können. Der zweite Schenkel realisiert die Lagerung der Linse. Somit erfolgt der Kraft- und/oder Momenteintrag jeweils lokal begrenzt an den Positionen an denen der zweite Schenkel mit der Linse in Kontakt ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Halteelemente mittels Festkörpergelenken mit dem Tragring verbunden sind.
Festkörperelemente erlauben eine spielfreie Verbindung zweier fester Partner, die unter Krafteinfluss eine Relativbewegung ausführen.
Vorzugsweise weist der Manipulator mindestens einen Tragring und mindestens vier Halteelemente auf, wobei die erste Linse und/oder die zweite Linse in den Halteelementen gelagert ist und eine axiale und radiale Lage der jeweiligen Linse mittels der mindestens vier Halteelemente einstellbar ist.
Bevorzugt sind mindestens zwei Halteelemente in Richtung der lokalen optischen Achse federnd ausgelegt. Ferner können weitere Halteelemente vorgesehen sein. Ab einer Anzahl von acht Halteelementen ist eine mehrwellige Deformation an der Linse möglich.
Diese Deformierungen können Zwei- oder Mehrwelligkeiten sowie eine Linearkombination dieser erzeugen und somit die durch Erwärmung beispielsweise erreichten Verformungen bzw. Brechungsindexänderungen der Linse des Projektionsobjektives kompensieren.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe ferner hinsichtlich einer Mikrolithographieanlage, welche ein erfindungsgemäßes Projektionsobjektiv und/oder einen erfindungsgemäßen Manipulator aufweist, gelöst.
Dadurch sind verbesserte Abbildungseigenschaften der Maske auf das Substrat realisierbar.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe außerdem hinsichtlich eines Verfahrens zur Verbesserung der Abbildungseigenschaften eines Projektionsobjektives gelöst, wobei das Projektionsobjektiv eine Mehrzahl von Linsen aufweist, die jeweils eine lokale optische Achse aufweisen, wobei Kräfte und/oder Momente zur komplexen Verformung mindestens einer ersten Linse des Projektionsobjektivs eingetragen werden, wobei die eingetragenen Kräfte und/oder Momente an jedem der mindestens zwei Orte der ersten Linse eingetragen werden und hinsichtlich zumindest eines der Parameter: Stärke des Kraft- und/oder Momenteintrags, Richtung des Krafteintrags relativ zur lokalen optischen Achse, Richtung des Momenteintrags relativ zu einem Umfang der ersten Linse, unterschiedlich sind.
Hierbei kann beispielsweise der Eintrag der Kräfte entweder parallel und/oder senkrecht zur lokalen optischen Achse der ersten Linse erfolgen und/oder der Eintrag der Momente entweder radial und/oder tangential erfolgen.
Hierbei ist vorteilhaft, dass durch den unterschiedlichen Eintrag von Kräften und/oder Momenten an der Linse eine komplexe Verformung der ersten Linse realisiert wird, die die Aberrationen, entstanden durch Wärmeeintrag oder Materialkompaktierung, weitgehend korrigiert. Der unterschiedliche Eintrag von Kräften und/oder Momenten wird bevorzugt dadurch realisiert, dass er an jeweils zwei Stellen eines Ortes und mindestens zwei Orten erfolgt. Insbesondere Aberrationen, hervorgerufen durch thermische Störungen der Linse, also durch Materialerwärmung und dadurch bedingte Verformungen der Linse, werden korrigiert.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden die Kräfte und/oder die Momente an weiteren Orten, wobei die Orte jeweils umfänglich an der ersten Linse angeordnet sind und jeweils um 180° versetzt sind, eingetragen.
Hierdurch können Verformungen höherer Ordnung realisiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist mindestens eine zweite Linse des Projektionsobjektives verformbar, indem an mindestens zwei Orten und auf zwei Arten Kräfte parallel und/oder senkrecht zur lokalen optischen Achse der ersten und/oder der zweiten Linse und/oder Momente radial und/oder tangential eingebracht werden.
Hierdurch ist es möglich, Verformungen niederer Ordnung und Verformungen höherer Ordnung unabhängig voneinander zu korrigieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens sind die erste und/oder die zweite Linse des Projektsobjektives verformbar, indem der Kraft- und/oder Momenteintrag am Tragring erfolgt, wobei die Orte des Kraft- und/oder Momenteintrages den Halteelementen zugeordnet sind.
Hierdurch ist eine örtlich begrenzte und genau definierte Kraft- und/oder Momenteintragung an der Linse realisiert.
Der Kraft- und/oder Momenteintrag am Tragring wird auf das Halteelement übertragen, wobei die Relativbewegung zwischen Tragring und Halteelement mittels Festkörpergelenken, die dem jeweiligen Halteelement zugeordnet sind, realisiert wird und der Kraft- und/oder Momenteintrag mittels der Halteelemente auf die Linse übertragen.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Anhand ausgewählter Ausführungsbeispiele wird die vorliegende Erfindung nachfolgend näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung im Längsschnitt entlang einer optischen Achse eines Projektionsobjektivs in einer Mikrolithographieanlage;
1A beispielhaft ein optisches Element mit lokaler optischer Achse, an dem veranschaulicht ist, welche Kräfte und Momente prinzipiell und vorteilhafterweise ausgeübt werden können;
2 eine schematische Darstellung eines optischen Elements, insbesondere einer Linse, mit zwei Aktuatoren, dargestellt als Schnitt entlang einer lokalen optischen Achse der Linse;
3 ein optisches Element mit vier Aktuatoren, dargestellt als schräge Draufsicht;
4 ein optisches Element in schematischer Darstellung in Draufsicht mit mehreren Aktuatoren und resultierender Verformung des optischen Elements;
4a) bis 4c) beispielhaft ein optisches Element in schräger Draufsicht in einer Graustufendarstellung des optisch genutzten Bereichs des optischen Elements, wobei unterschiedliche Graustufen unterschiedliche Verformungen des optischen Elements veranschaulichen;
5 eine schematische Darstellung in Draufsicht eines optischen Elements mit Manipulator und zwei Aktuatoren;
6 eine schematische Darstellung in Draufsicht eines optischen Elements mit Manipulator und vier Aktuatoren;
7 eine schematische Darstellung in Draufsicht eines optischen Elements mit einem Manipulator und sechs Aktuatoren;
8 eine schematische Darstellung in Draufsicht eines Manipulators mit vier Halteelementen;
9 eine schematische, perspektivische Darstellung eines optischen Elements mit Manipulator und drei Haltelementen;
10 eine schematische, perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Halteelements;
11 eine schematische, perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Halteelements;
12 eine schematische Darstellung des Halteelements und des in dem Halteelement gelagerten optischen Elements in einer Schnittdarstellung entlang der optischen Achse;
13 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Halteelements in einer schematischen Schnittdarstellung entlang der optischen Achse;
14 verschiedene Ausführungsbeispiele für die Lagerung von dem optischen Element in dem Halteelement in Schnittdarstellung entlang der optischen Achse;
15 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Halteelements in Schnittdarstellung;
16 das optische Element gelagert in dem Halteelement, mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines an dem Halteelement angreifenden Aktuators in Schnittdarstellung entlang der optischen Achse des optischen Elements;
17 das optische Element, gelagert in dem Halteelement, und ein weiteres Ausführungsbeispiel eines an dem Halteelement angreifenden Aktuators in Schnittdarstellung entlang der optischen Achse des optischen Elements;
18 das optische Element, gelagert mittels des Manipulators mit Halteelementen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in Schnittdarstellung entlang der optischen Achse des optischen Elements; und
19 eine ausschnittsweise Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Manipulators, teilweise im Schnitt.
In 1 ist ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehenes Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographieanlage äußerst schematisch dargestellt. Das Projektionsobjektiv 10 wird in einem mikrolithographischen Herstellungsprozess zur Abbildung eines in einer Objektebene 12 angeordneten Musters 14 auf ein in der Bildebe ne 16 angeordnetes Substrat 18 (Wafer) verwendet. Das zur Abbildung des Musters 14 auf das Substrat 16 benötigte Licht wird von einer Lichtquelle 20, die beispielsweise ein Laser ist, erzeugt und von einem Beleuchtungssystem 22 auf das Muster 14 gerichtet, von dem aus dann das Licht in das Projektionsobjektiv 10 eintritt.
Sofern in der vorliegenden Beschreibung auf das Projektionsobjektiv 10 als Abbildungsvorrichtung zum Abbilden des Musters 14 auf das Substrat 18 Bezug genommen wird, versteht es sich, dass ein Projektionsobjektiv im Sinne der vorliegenden Erfindung auch als Teil des Beleuchtungssystems 22 realisiert sein kann.
Die Abbildung des Musters 14 auf das Substrat 18 erfolgt in einem so genannten Scan-Verfahren, bei dem das Licht von der Beleuchtungsoptik 22 durch einen Scanner-Schlitz 24 gerichtet wird, dessen Schlitzbreite geringer ist als die Abmessung des Musters 14. Um nach und nach das gesamte Muster 14 auf das Substrat 18 abzubilden, wird das Muster 14 in eine Scan-Richtung 26 verfahren, während das Substrat 18, das auf einem Tisch 28 angeordnet ist, in zur Scan-Richtung 26 entgegengesetzter Richtung 30 verfahren wird. Je nachdem, ob das Projektionsobjektiv 10 eine 1:1-Abbildung oder eine verkleinernde Abbildung des Musters 14 auf das Substrat 18 bewirkt, wird das Substrat 18 mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Muster 14 oder einer um den Verkleinerungsfaktor reduzierten Geschwindigkeit verfahren.
Das Projektionsobjektiv 10 ist während des Scan-Vorgangs ortsfest, d.h. nur das Substrat 18 und das Muster 14 werden relativ zum Projektionsobjektiv 10 verfahren.
Das Projektionsobjektiv 10 weist eine Mehrzahl optischer Elemente, in der schematischen Darstellung vier optische Elemente 32, 34, 36, 38, auf, die vorzugsweise als Linsen ausgebildet sind. Jede Linse weist eine lokale optische Achse 40 auf, wobei in der Darstellung dies die optische Achse des Projektionsobjektives ist.
Die Formgebung und die Anzahl der optischen Elemente 32 bis 38 sind in 1 nur beispielhaft und schematisch gezeigt und nicht auf die gezeigte Ausführung beschränkt.
Die optischen Elemente 32 bis 38 sind entlang der Lichtausbreitungsrichtung zwischen der Objektebene 12 und der Bildebene 16 hintereinander angeordnet und besitzen eine gemeinsame optische Achse. Hierbei verläuft die Lichtausbreitungsrichtung gemäß 1 in Richtung der z-Achse des dargestellten Koordinatensystems. Die Scan-Richtung 26 in 1 verläuft in Richtung der x-Achse, und der Scanner-Schlitz 24 erstreckt sich mit seiner langen Abmessung in Richtung der y-Achse.
Allgemein gesprochen weist das Projektionsobjektiv 10 je nach Mikrolithographieanlage im Sinne des Lichtaustritts verschiedene optisch wirksame Baugruppen auf. Hierbei sind rein dioptrische, rein katoptrische sowie katadioptrische Baugruppen vorgesehen. Das Projektionsobjektiv 10 kann jeweils mehrere Baugruppen aus den drei oben erwähnten Baugruppentypen aufweisen.
Die erfindungsgemäße erste Linse sowie die zweite Linse, wobei es sich hierbei um aktiv bewegbare/deformierbare Linsen handelt, können sowohl aus der dioptrischen, der katoptrischen als auch der katadioptrischen Baugruppe gewählt werden. Hierbei ist lediglich zu beachten, dass die erste Linse und die zweite Linse aus unterschiedlichen Baugruppentypen gewählt werden.
Neben den Baugruppentypen unterscheiden sich die verwendeten Projektionsobjektive 10 auch in der numerischen Apertur des Projektionsobjektivs 10. Numerische Aperturen zwischen 0,8 und 1,5 sind hierbei typische Werte für die numerische Apertur.
Ein Beispiel für die Anordnung der Linse eines Projektionsobjektivs, welches – im Sinne des Lichtdurchtritts – folgende Reihenfolge der optisch wirksamen Baugruppen beinhaltet, ist: einen ersten, rein dioptrischen Teil mit positiver Brechkraft, eine Bikonkavlinse, einen dritten rein dioptrischen Teil mit positiver Brechkraft, wobei die erste Linse in dem ersten, dioptrischen Teil beinhaltet ist und die zumindest zweite Linse in dem dritten dioptrischen Teil beinhaltet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Projektionsobjektiv kann somit eine optimale Verbesserung der Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs erzielt werden. Die erste und die zweite aktiv verformbare Linse sind somit an unterschiedlichen Positionen im Projektionsobjektiv angeordnet und haben somit unterschiedliche Wellenfronteinflüsse.
In 1A ist beispielhaft ein optisches Element 35 dargestellt, das im Projektionsobjektiv 10 vorhanden sein oder verwendet werden kann. Des Weiteren ist in 1A die lokale optische Achse 40 gezeigt. An einer Umfangsstelle 41 der Linse bzw. optischen Elements 35 sind beispielhaft vorteilhafte Kräfte und Momente durch Pfeile veranschaulicht, die gemäß der vorliegenden Erfindung direkt oder indirekt auf die Linse 35 wirken können. Dies sind eine axiale Kraft 41a, eine radiale Kraft 41b, ein radiales Moment 41c und/oder ein tangentiales Moment 41d.
In 2 ist das Prinzip der Verformung eines optischen Elements, hier einer Linse, durch das Einbringen von Kräften gezeigt. Die Linse ist im Prinzip in einem Manipulator gehaltert, von dem hier nur ein innerer Ring 49, der dem hier nicht gezeigten Umfang der Linse 42 am nächsten zugeordnet ist, gezeigt ist. Ferner sind zwei Haltepunkte 46 und 48 gezeigt, die den inneren Ring 44 an die äußere feste Welt fixieren (bspw. einen äußeren Ring). Diese Haltepunkte halten den inneren Ring beispielhaft so, dass keine Momente über die Haltepunkte übertragen werden können. Es ist weiter beispielhaft eine Aktuatorkraft 56 gezeigt, die auf den inneren Ring 49 gerichtet ist und diesen dadurch verformt. Der verformte innere Ring ist mit 44 dargestellt. Die Verformung des inneren Rings 49 wird dann auf die Linse 42 übertragen.
Die Funktionsweise sei hier im Zusammenhang mit 3 gezeigt, die die Linse 42 sowie den verformten inneren Ring 44 als Draufsicht unter schrägem Winkel zeigt. Beispielsweise ist die Linse mit einer Fassungstechnik in den Innenring 44 eingeklebt. Es ist aber auch vorgesehen, die Linse in einem Manipulator zu halten, der so ge nannte Halteelemente aufweist, die anhand von Ausführungsbeispielen zu den 8 bis 17 erläutert sind.
Eine Linse besitzt in diesem Ausführungsbeispiel, von oben betrachtet, also in Draufsicht, eine kreisförmige Gestalt, die in der schrägen Darstellung eher als Ellipse zu erkennen ist.
Mit der gestrichelten Linie 50 ist die Linse 42 bzw. der innere Ring 44 im Ruhezustand dargestellt. Werden die Aktuatoren aktiv, treten mit den Pfeilen 56, die in positiver z-Richtung zeigen, sowie mit den Pfeilen 58, die in negativer z-Richtung des dargestellten Koordinatensystems zeigen, Kräfte und/oder Momente auf. 46, 48, 52 und 54 sind hierbei Haltepunkte des inneren Rings an eine äußere feste Welt. Eine weitere vorteilhafte Ausführung ohne Haltepunkte ist in 4 dargestellt.
Die Kräfte sind im Wesentlichen parallel zur lokalen optischen Achse 40 der Linse oder im Wesentlichen senkrecht zur lokalen optischen Achse gerichtet. Die Momente sind tangentiale Momente und/oder radiale Momente. Hierbei ist wesentlich, dass die Aktuatoren mindestens zwei unterschiedliche Kräfte und/oder Momente der oben erwähnten Arten realisieren, um die komplexe Verformung der Linse zu erzielen.
Vorzugsweise weist jeder Aktuator 56, 58 ein erstes Aktuatorelement sowie ein zweites Aktuatorelement auf, wobei in 2 und 3 die Aktuatorelemente nicht dargestellt sind. Diese werden im Zusammenhang mit 4 bis 6 erläutert.
Erkennbar ist ferner, dass jeweils zwei Aktuatoren, hier die Aktuatoren 56a und 56b und 58a und 58b, umfänglich und um 180° versetzt angeordnet sind, sich also diametral gegenüberliegen. Die in 2 dargestellten Aktuatorelemente 56a und 56b entsprechen also jeweils einem so genannten Aktuatorpaar, also zwei sich diametral gegenüberliegenden Aktuatorelementen.
Dargestellt sind in 3 Kräfte in Richtung parallel zur lokalen optischen Achse der Linse.
In 4 ist eine Linse 42 bzw. deren Innenring 44 in deformierten Zustand (durchgezogene Linie) gezeigt. Hierbei ist erkennbar, dass der Innenring 44 wellig deformiert ist. Dies erfolgt beispielhaft mittels insgesamt zwölf Aktuatoren, die unterschiedliche Kräfte in den Innenring 44 eintragen. Kräfte parallel zur lokalen optischen Achse sind durch Pfeile mit dem Bezugszeichen a veranschaulicht. Hierbei haben die Kräfte verschiedene Stärken, gezeigt durch die unterschiedliche Länge der Pfeile a. Die verschiedenen Vorzeichen der Kräfte sind durch die unterschiedliche Richtung der jeweiligen Pfeile a angedeutet.
Kräfte senkrecht zur lokalen optischen Achse sind ebenfalls dargestellt, versehen mit dem Bezugszeichen b. Nicht dargestellt sind Momente, die tangential oder radial auf die Linse wirken.
Hierbei ist in 4 dargestellt, wie zwei verschiedene Arten von Kräften, nämlich Kräfte senkrecht und Kräfte parallel zur lokalen optischen Achse der Linse, eine wellige Verformung der Linse realisieren.
In 4a) bis 4c) ist ein optisches Element in schräger Draufsicht dargestellt, bei dem beispielhaft verschiedene Kraft-/Momenteinträge durch unterschiedliche Graustufen veranschaulicht sind. Des Weiteren sind in 4a) bis 4c) an vierundzwanzig Umfangsstellen des optischen Elements axiale Kräftepaare durch Kreispfeile veranschaulicht. In Summe kann ein axiales Kräftepaar eine Kombination von einer axialen Kraft und einem tangentialen Moment auf die Linse ausüben. Kombinationen von Kräftepaaren können auch radiale Momente erzeugen. Die hier beispielhafte Verteilung der axialen Kräftepaare erzeugt innerhalb des optisch genutzten Bereiches im Fall der 4a) eine Z5-artige, im Fall der 4b) eine Z12-artige und im Fall der 4c) eine Z11-artige Verformung der Linse.
Es ist deutlich geworden, dass mindestens zwei verschiedene Arten von Kräften und/oder Momenten mittels der Aktuatoren auf die Linse eingetragen werden und so die komplexe Verformung realisiert wird; hierbei sind die Kräfte und/oder Momente hinsichtlich zumindest eines der Parameter: Stärke des Kraft- und/oder des Momenteintrags, Richtung relativ zur lokalen optischen Achse 40 des Krafteintrags, Richtung des Momenteintrags relativ zu einem Umfang der Linse, unterschiedlich.
Mit diesem Prinzip lassen sich auf die Linse 42 gezielt Zwei-, Drei- oder Mehrwelligkeiten sowie eine Kombination, insbesondere eine Linearkombination dieser, erzeugen.
Durch die Verwendung der Manipulatoren, bzw. der Aktuatoren der Manipulatoren wird in z-Richtung gesehen die Ebene des Innenringes und damit die Ebene der Linse festgelegt. Durch die Manipulation, bzw. den Eintrag der Kräfte mittels der Aktuatoren, kann die Linse in z-Richtung, deformiert werden, während die Position in z-Richtung unverändert bleibt.
Diese erzeugten Verformungen der Linse können vorteilhaft zur Kompensation von Temperatureffekten, die durch Temperatureintrag während des Betriebs des Projektionsobjektivs Verformungen durch Materialerwärmung der Linse bewirken, so genannte lens-heating effects, zum Einsatz kommen. Ferner können sie auch zur Kompensation von Kompaktionseffekten, wie sie während der Lebensdauer einer Linse durch Materialveränderung auftreten, sowie zur Kompensation von Transporteffekten eingesetzt werden. Auch ist es denkbar, eine gezielte Verformung der Linse mittels der Aktuatoren während des Prozesses der Justage der einzelnen Linsen im Projektionsobjektiv zu verwenden.
Hierbei können die Zernike-Polynome Verwendung finden, so wie sie allgemein zur Beschreibung von Aberrationen verwendet werden, es können aber auch andere Funktionsbeschreibungen wie z.B. Tschebyscheff-Polynome, Splines oder speziell für die Oberflächenbeschreibung auch eine modale Superpositionsbeschreibung verwendet werden.
5 zeigt einen Manipulator mit einem Innenring 44, einen ersten Aktuator 46, sowie einen zweiten Aktuator 48. Ebenfalls erkennbar ist eine Fixierung 62 des Manipulators 60 zu einem hier nicht dargestellten Außenring. Die Darstellung des Manipulators ist als Draufsicht gewählt, so dass nur ein erstes Aktuatorelement 64 des Aktuators 46 sowie ein erstes Aktuatorelement 66 des zweiten Aktuators 48 sichtbar sind. Ein zweites Aktuatorelement 68 des ersten Aktuators 46 und ein zweites Aktuatorelement 70 des zweiten Aktuators 48 sind jeweils unterhalb des Innenrings 44 angeordnet, liegen also dem ersten Aktuatorelement 64 bzw. dem ersten Aktuatorelement 66 gegenüber.
Durch die Draufsicht bedingt, sind das zweites Aktuatorelement 68 des ersten Aktuators 46 und das zweite Aktuatorelement 70 des zweiten Aktuators 48 nicht erkennbar. Erkennbar ist allerdings, dass das erste Aktuatorelement 64 des ersten Aktuators 46 und das erste Aktuatorelement 66 des zweiten Aktuators 48 auf der Oberseite des Innenrings 44 angeordnet sind.
Die ersten Aktuatorelemente 64 und 66 üben eine Kraft von oben auf den Innenring 44 aus. Diese ist mit dem Pluszeichen versehen. Die zweiten Aktuatorelemente 68 und 70 üben eine Kraft von unten auf den Innenring 44 aus. Diese ist deshalb mit einem Minuszeichen versehen. Alternativ kann ein Aktuatorelement pro Aktuator gewählt werden, welches sowohl in positiver als auch in negativer Richtung Kräfte oder Wege ausüben kann.
Somit ist entweder das obere Aktuatorelement 64, bzw. 66 oder das untere Aktuatorelement 68 bzw. 70 aktiv, wobei bei einem aktiven oberen Aktuatorelement 66 bzw. 64 eine Bewegung – in z-Richtung gesehen – nach unten, und im Falle des aktiven zweiten Aktuatorelements 68 bzw. 70 eine Bewegung des Innenrings 44 nach oben realisiert wird.
Hierdurch sind in der Nomenklatur der Zernike-Polynome gesehen Z5-Aberrationen korrigierbar. Vorzugsweise ist das erste sowie das zweite Aktuatorelement jeweils mit einem Balg versehen, wobei die Balge pneumatisch ansteuerbar sind. Es kann aber auch eine andere Übertragung der Bewegung auf das Aktuatorelement gewählt werden, beispielsweise mit Piezo-Elementen, sowie mechanisch, hydraulisch und/oder elektrisch und/oder magnetisch.
Der Vorteil der Anordnung von einem ersten Aktuatorelement und einem zweiten Aktuatorelement liegt darin, dass beim Ausfall eines der Aktuatorelemente die Linse in unveränderter Position verbleibt. Es erfolgt keine Verformung der Linse, und die Linse bleibt in der Position wie bei nicht vorhandenen Aktuatoren. Weiter ist vorteilhaft, dass beim Ausfall von einem oder mehreren Aktuatorelementen die jeweiligen Paare stillgelegt werden können, so dass kein Krafteintrag mittels Aktuatoren auf die Linse 42 erfolgt.
6 zeigt in der Ausführung von 6a sowie 6b jeweils einen Manipulator 60 mit Innenring 44 und Fixierung 62 sowie vier Aktuatoren 72, 74, 76 und 78, wobei jeweils zwei Aktuatoren diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Jeder Aktuator 72, 74, 76, 78 weist ein erstes Aktuatorelement 64 bzw. 66 auf sowie ein zweites nicht dargestelltes Aktuatorelement 68, bzw. 70.
Zur Vereinfachung sind für das erste Aktuatorelement der Aktuatoren 72, 74, 76 und 78 jeweils die Bezugsziffern 64 gewählt worden und für das zweite Aktuatorelement der Aktuatoren die Bezugsziffer 78. Hierbei ist wie in 5 das erste Aktuatorelement oberhalb des Innenrings 44 und das zweite Aktuatorelement 68 unterhalb des Innenrings 44 angeordnet. Mit den Bezeichnungen (+) und (-) sind verschiedene Kräfteeinträge dargestellt, wobei wie in 5 das Minuszeichen bedeutet, dass das untere Aktuatorelement 68 aktiv ist, und das Pluszeichen bedeutet, dass das obere Aktuatorelement 64 aktiv ist, d.h., dass ein Krafteintrag von oben (für Aktuatorelement 64) und ein Krafteintrag von unten (für Aktuatorelement 66) erfolgt.
Hiermit können positive Z5-Verformungen realisiert werden in dem in 6a dargestellten Beispiel, sowie positive Z10-Verformungen in dem in 6b dargestellten Beispiel.
Es ist ersichtlich, dass für positive Z5-Verformungen die oberen Aktuatorelemente 64 der Aktuatoren 72 bis 78 aktiv sind. Für die in 6b dargestellten positiven Z10-Verformungen sind zwei obere Aktuatorelemente 64 der zwei Aktuatoren 74 und 78, sowie zwei untere Aktuatorelemente 68 für die beiden Aktuatoren 72 und 76 aktiv. In Tabelle 1 ist diese Situation zusammengefasst. Tabelle 1
In 7 ist ein Beispiel eines Manipulators 60 mit dem Innenring 44 und insgesamt sechs Aktuatoren 72, 74, 76, 78, 80, 82 dargestellt. Die Aktuatoren weisen, wie schon die Aktuatoren in den in 5, 16 dargestellten Ausführungsbeispielen, jeweils ein erstes Aktuatorelement 64 sowie ein zweites Aktuatorelement 68, welches an der Unterseite des Innenrings angeordnet ist, auf. Mit (+) ist wieder der Krafteintrag durch das erste Aktuatorelement 64 bezeichnet und mit (-) der Krafteintrag auf den Innenring durch das aktive zweite Aktuatorelement 68. Hiermit können Z5-, Z6-, Z17-Linsenverformungen realisiert werden. Zusätzlich zu den Aktuatoren 72 bis 78 sind Aktuatoren 80 und 82, die diametral gegenüberliegend angeordnet sind, erkennbar. Dies ist in Tabelle 2 zusammengefasst.
Den in 5, 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispielen eines ersten Manipulators ist gemeinsam, dass sowohl Aberrationen der Linse bedingt durch thermische Effekte als auch durch Materialveränderungen (Kompaktierung) korrigiert werden können. Hierbei können sowohl Korrekturen niederer Ordnung als auch höherer Ordnung realisiert werden, und zwar mit beiden Vorzeichen, d.h. Z5 und Z6 sowie Z10 und Z11 als auch Z17, Z18 und Z21.
Tabellen 2 und 3 zeigen zusammengefasst realisierbare Verformungen niedriger und höherer Ordnung für den Einsatz unterschiedlicher Aktuatoren. Tabelle 2
Tabelle 3
In den Aktuatoren aller gezeigten Ausführungsbeispiele sind die Aktuatorelemente vorzugsweise mit Bälgen versehen, die einen pneumatischen Antrieb zur Bewegung des jeweiligen Aktuatorelements erlauben. Der Innenring ist durch die Fixierung 62 fest an einem in den Figuren nicht dargestellten Außenring fixiert.
Es tritt ferner keine Bewegung der Linse 42 an sich in z-Richtung, also in Richtung der optischen Achse 40 auf, da die Linse in dem Manipulator gehaltert und in ihrer Position in dem Projektionsobjektiv 10 fixiert ist. Ferner ist keine Bewegung der Linse als solche in der xy-Ebene zu erwarten, da der Manipulator 60 auch eine Fixierung der Linse im Projektionsobjektiv in der xy-Ebene gewährleistet.
Die in den 2 bis 7 beschriebenen Verformungen der Linse können an einer ersten Linse des Projektionsobjektivs 10 sowie an einer zweiten Linse des Projektionsobjektivs 10 einer Mikrolithographieanlage eingesetzt werden. Grundsätzlich ist auch denkbar, noch mehr Linsen mit einem Manipulator zu versehen, dass auch diese gezielt deformiert werden können.
Kombiniert man zwei oder mehr an unterschiedlichen Positionen in dem Projektionsobjektiv angeordnete optische Elemente, also Linsen, so miteinander, dass diese Linsen ähnliche Verformungen aufweisen, aber durch die unterschiedlichen Positionen im Projektionsobjektiv 10 unterschiedliche Wellenfronteinflüsse aufweisen, so ergibt sich in der Kombination ein komplizierterer Wellenfronteinfluss. Dieser kann gezielt in der Kombination mit mehreren Linsen im Projektionsobjektiv erzielt werden. Insbesondere können hiermit die Verformungen niedriger Ordnung und höherer Ordnung entkoppelt im Bild beeinflusst werden.
Unter optischen Elementen sind hier neben Linsen auch Spiegel, die in dem Projektionsobjektiv 10 angeordnet sind, zu verstehen. Die optischen Elemente können hierbei an zwei oder mehreren benachbarten oder an konjugierten Positionen in dem Projektionsobjektiv angeordnet sein. Wobei die unterschiedlichen Orte/Positionen im Projektionsobjektiv 10 einen unterschiedlichen Einfluss auf die Wellenfront in der Verformung haben. Unter Aberration niedrigster radialer Ordnung sind z.B. Z5-, Z6-, Z10- und Z11-Aberrationen zu verstehen, unter höheren radialen Ordnungen z.B. Z12, Z13, Z19, Z21 usw., wobei mit Z der Grad der Welligkeit auf der Oberfläche der Linse bezeichnet wird. Hierbei sei besonders betont, dass durch die beschriebene Methode und den Eintrag axialer Kräfte ein anderes Verhältnis von beispielsweise Z5/Z12 erzeugt werden kann als beispielsweise mit tangentialen Momenten, die an der Kante der Linse zum Eintrag kommen.
Es ist im Prinzip möglich, alle niedrigsten radialen Ordnungen (z.B. Z5, Z6, Z10, Z11) sowie alle nächst höheren radialen Ordnungen (z.B. Z12, Z13, Z19, Z20 ...) auf der Oberfläche zu erzeugen (vgl. hierzu als Beispiel 4a) bis 4c)). Werden zwei oder mehr der aktiven Linsen kombiniert, kann im Prinzip jeder Bildfehler korrigiert werden. Hierbei sind unterschiedliche Feldverläufe, also konstant, linear, quadratisch, zu korrigieren. Diese Bildfehler sind abhängig von den Effekten, die durch den Temperatureintrag, Materialveränderungen oder Fehler bei der Herstellung der Linse erzeugt wurden.
In 8 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Manipulators 60 mit im Manipulator 60 gelagerter Linse dargestellt, wobei die Linse aus der Mehrzahl von Linsen 32, 34, 36, 38 und/oder 42 ausgewählt werden kann, hier stellvertretend als Linse 42 bezeichnet. Die optische Achse 40 ist hier durch ein Kreuz gekennzeichnet und verläuft senkrecht zur Zeichenebene. Die Linse 42 ist von vier Halteelementen, die mit einem Tragring 84 verbunden sind, aufgenommen. Im Folgenden wird immer dann, wenn das Halteelement allgemein beschrieben wird, die Bezugsziffer 86 verwendet.
Die Linse 42 weist hierbei an ihrem Rand zwei umlaufende Radien auf, einen ersten umlaufenden Radius 90 und einen zweiten umlaufenden Radius 92, so dass mindestens eine erste optische Randfläche 94, vorzugsweise eine zweite optische Randfläche 96 ausgebildet wird, die einen Randbereich 98 bilden.
Die Halteelemente 86 sind vorzugsweise radial federnde Halteelemente. In 8 sind vier Halteelemente 86a, 86b, 86c, 86d zur Halterung des optischen Elements 42 im Tragring 84 gezeigt, wobei die Halteelemente 86a und 86b diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Ein Halteelement 86c und ein weiteres Halteelement 86d sind ebenfalls diametral gegenüberliegend angeordnet. Es können aber auch zusätzliche Halteelemente 86 vorgesehen sein.
Für einen Aktuator, der an einem der Aktuatorelemente 86a, b, c, d angrenzt, wird die Bezugsziffer 88 verwendet.
Ein Aktuator 88a greift am Halteelement 86c, und ein Aktuator 88b greift am Halteelement 86d an, wobei das jeweilige Halteelement 86c oder 86d einen Kraft- und/oder Momenteintrag erfährt, der an die Linse 42 weitergegeben wird, so dass die Linse 42 deformiert wird.
Die Halteelemente 86c, 86d können durch die Aktuatoren 88a und 88b vorzugsweise in Richtung der optischen Achse 40 deformiert werden, so dass das optische Element 42 eine Astigmatismus-ähnliche Deformation erfährt.
Hierbei erzielen die Aktuatoren 88a und 88b einen im Wesentlichen vorzugsweise parallel zur optischen Achse 40 gerichteten Krafteintrag auf die Halteelemente 86c und 86d.
Die radial federnden Halteelemente 86 ermöglichen durch ihre Federsteifigkeit in radialer Richtung eine genaue Einstellung der notwendigen Haltekraft und können thermische Ausdehnungsunterschiede zwischen den einzelnen Bauteilen, beispielsweise der Linse 42 und dem Tragring 84, ausgleichen.
Die radial federnden Halteelemente 86 sind vorzugsweise fest mit dem Tragring 84 verbunden, beispielsweise durch Schraubverbindungen, wie in 8 durch die Kreise 100 an den Halteelementen 86a, 86b, 86c und 86d angedeutet ist. Es ist aber auch möglich, eine andere Art der Verbindung zu wählen.
Die Aktuatoren 88 sind im einfachsten Fall Feingewindestifte, es ist aber auch vorgesehen, die Aktuatoren 88 als Piezo-Verstellelemente auszuführen. Hierbei ist jedem Aktuator ein eigener Regelkreis zugeordnet, so dass auf jeden der Aktuatoren unabhängig voneinander eine Krafteinwirkung realisiert werden kann. Somit ist eine aktive Einflussnahme auf die Deformation der Linse 42 bzw. des optischen Elements 42 ermöglicht.
Es ist auch denkbar, insbesondere um eine feinere Auflösung der Deformation zu erreichen, ein Übersetzungsgetriebe – hier nicht gezeigt – zu verwenden.
Es sind verschiedene Ausführungsformen für eine erste und die zweite Kontaktfläche zwischen optischem Element 42 und Halteelement 86 denkbar. Vorzugsweise ist ein Form- und Kraftschluss herstellbar, und die resultierende Haltekraft ist radial zum Zentrum des optischen Elements, also der Linse 42, gerichtet.
Dadurch, dass die Kräfte zur Einleitung der Deformation an das optische Element 42 direkt am Halteelement 86 angreifen, ist der Kraftfluss sehr kurz. Ferner befinden sich vorzugsweise zwischen optischem Element 42 und Tragring 84 keine Stoffe wie Kleber oder Lot, die unter Belastung zu Kriecheffekten neigen würden.
In 9 ist in perspektivischer Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel des Manipulators 60 gezeigt, wobei die Linse 42 mittels Halteelementen 86, die mit dem Tragring 84 verbunden sind, gelagert ist. Erkennbar ist, dass die Halteelemente 86 mittels kleiner Schrauben 102, vorzugsweise Inbusschrauben, mit dem Tragring 84 verbunden sind.
In diesem Ausführungsbeispiel sind drei Halteelemente 86e, 86f und 86g vorgesehen, wobei das Halteelement 86g mit einem Aktuator 88c verbunden ist, der zwischen dem Tragring 84 und dem Halteelement 86g angeordnet ist.
Hierbei erfolgt der Krafteintrag mittels des Aktuators 88c auf das Halteelement 86g, so dass die Linse 42 einen Krafteintrag erfährt, der mit einem Pfeil 104 bezeichnet ist. Durch diese Anordnung mit drei Halteelementen wird eine dreiwellige Deformation der Linse 42 erzielt.
Erkennbar ist wiederum der Randbereich 98 des optischen Elements 42. Die Halteelemente 86e, 86f und 86g weisen in ihrem Haltebereich eine Ausnehmung, vorzugsweise eine V-Nut auf, wobei jeweils eine erste als Flanke bezeichnete Kontaktfläche der V-Nut mit dem umlaufenden Radius 92 des optischen Elements in Kontakt steht. Die Kontaktflächen werden im Zusammenhang mit 10, 11, 12 und 13 näher erläutert. Die Linse 42 wird in diesem Ausführungsbeispiel mittels dreier V-Nut-Lager in ihrer axialen und radialen Lage bestimmt.
Das Halteelement 86g, welches auch als justierbares Halteelement 86g bezeichnet wird, besitzt eine definierte Federsteifigkeit in radialer Richtung. Die Federsteifigkeit wird anhand des Ausführungsbeispiels von 11 näher erläutert.
Mittels des Aktuators 88c wird das justierbare Halteelement 86g, welches fest mit dem Aktuator 88c verbunden ist, in radialer Richtung bewegt. Dadurch wird eine Vorspannung des justierbaren Halteelements verändert und damit die Deformation der Linse 42 erzielt. Es entsteht insbesondere eine dreiwellige Durchbiegung des optischen Elements, wenn sich alle Halteelemente 86e, 86f und 86g in einer Ebene befinden, die senkrecht zur optischen Achse 40 steht und nicht mit der Ebene des optischen Elements zusammenfällt, in der bei einer radialen Krafteinleitung keine Durchbiegung der Linse 42 erzeugt wird.
Demzufolge müssen sich die Halteelemente 86e, 86f und 86g außerhalb einer so genannten neutralen Faser befinden, wobei, je weiter weg sich die Halteelemente von dieser neutralen Faser befinden, umso größer ist die dreiwellige Deformation des optischen Elements.
Hierbei wird als neutrale Faser der Teil der Linse 42 bezeichnet, der bei einer Deformation mittels Biegung nicht beeinflusst, genauer gesagt, dessen Länge nicht verändert wird. Typischerweise ist die neutrale Faser in der Mitte der Linse 42, also zwischen Objektseite und Bildseite der Linse, angeordnet.
Die Kräfte zur Einleitung der Deformation in die Linse 42 greifen direkt am Halteelement 86g an, so dass ein kurzer Kraftschluss erzielt wird. Hierbei ist vorteilhaft, dass sich keine Stoffe wie Kleber oder Lot, die unter Belastung zu Kriecheffekten neigen, zwischen Halteelement 86 und Tragring 84 befinden.
Hierbei kann die in 9 gezeigte Ausführungsform des Tragrings mit drei Halteelementen 86e, 86f und 86g auch als Transportsicherung beim Transport von Linsen verwendet werden, da sich durch eine Erhöhung der Vorspannkraft auch die Haltekraft erhöht, mit der die Linse 42 gegen eine mechanische Belastung während eines Transportvorgangs abgesichert ist. Nach einem erfolgten Transportvorgang kann die Vorspannung auf einen für den Betriebsfall notwendigen kleineren Wert abgesenkt werden.
In 10 ist in perspektivischer Draufsicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines Halteelements 86 gezeigt. Das Halteelement 86 weist eine Ausnehmung 103, hier eine Nut 104 auf, die eine erste Kontaktfläche 106 und eine zweite Kontaktfläche 108 aufweist. In der Nut 104, auch genannt V-Nut 104, ist die Linse 42, hier nicht dargestellt, derart gelagert, dass der Randbereich 98 mit der ersten Kontaktfläche 106 oder der zweiten Kontaktfläche 108 in Kontakt tritt. Jeweils einer der Randbereiche, der objektseitige Randbereich 98a oder der bildseitige Randbereich 98b, tritt mit der ersten Kontaktfläche 108 oder der zweiten Kontaktfläche 106 in Kontakt. Auf diese Weise ist die Linse 42 in der Nut 104 gehaltert.
Zu erkennen sind die Kreise 100, die die Verbindung zwischen Halteelement und Tragring bzw. Aktuator symbolisch dargestellt realisieren. Das in 10 dargestellte Halteelement 86 ist für das Ausführungsbeispiel, welches in 8 dargestellt ist, des Manipulators 60 vorgesehen. Eine Längsausdehnung 110 und eine Ausdehnung in der dazu senkrechten Richtung 112 sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, und Abwandlungen bezüglich der Länge der Längsausdehnung 110 und der Breite der Ausdehnung 112 liegen innerhalb des Umfangs der Erfindung, solange das Halteelement einen Bereich mit der Ausnehmung 103 aufweist, die in diesem Ausführungsbeispiel der V-Nut 104 entspricht.
In 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Halteelement 86 dargestellt. Das Halteelement 86 ist in den in 9 dargestellten Manipulator 60 einsetzbar und wird deshalb als Halteelement 86g bezeichnet. Das Halteelement 86g weist eine V-Nut-förmige Ausnehmung 103 auf. Ferner sind die als Kreise 100 dargestellten Befestigungsvorrichtungen erkennbar.
Das Halteelement 86g weist ferner einen schlitzförmigen, im Wesentlichen senkrecht zur Ausnehmung 103 gerichteten Bereich 114 auf. Hierdurch wird die definierte Federsteifigkeit in radialer Richtung der in der V-Nut 104 gehalterten Linse 42 erzielt.
Es entsteht ein zweiseitig eingespannter Biegebalken, der im Haltebereich in radialer Richtung frei federn kann. Durch diese Federwirkung entsteht eine Federkraft, mit der das optische Element, also die Linse 42, gegen die im Ausführungsbeispiel in 9 dargestellten festen Halteelemente 86f und 86e gedrückt wird und somit in seiner Lage bestimmt wird. Die Linse 42 wird also unter einer radialen Vorspannung gehalten.
Hierbei ist das Halteelement 86g ein justierbares Halteelement, und es ist fest mit dem Aktuator 88c verbunden, welcher das Halteelement 86g in radialer Richtung bewegen kann. Dadurch wird die Vorspannung des justierbaren Halteelements 86g verändert und folglich auch die Deformation der Linse 42. Es kann eine, insbesondere dreiwellige, Durchbiegung der Linse 42 erfolgen, wenn alle Halteelemente 86e, 86f und 86g in einer Ebene, die senkrecht zur optischen Achse 40 steht, angeordnet sind. Diese Ebene kann nicht mit der Ebene der Linse zusammenfallen, in der bei einer radialen Krafteinleitung keine Durchbiegung der Linse erzeugt würde. Dies bedeutet, dass die Halteelemente 86e, 86f und 86g sich außerhalb der so genannten neutralen Faser befinden müssen. Je weiter weg die Halteelemente 86e, 86f und 86g von der neutralen Faser angeordnet sind, umso größer ist die dreiwellige Deformation der Linse, desto größer ist die Größe, d.h. der Betrag, der Deformation.
Eine Verbindung zwischen dem Halteelement 86g und dem Aktuator 88c kann beispielsweise durch eine Schraubverbindung hergestellt sein, was aber nicht Gegenstand der Erfindung ist. Der Aktuator 86g kann beispielsweise als piezoelektrischer Aktuator oder als druckluftbetriebener Aktuator ausgeführt sein.
Der Aktuator 88 kann ferner in einen Regelkreis eingebunden sein, um aktiv die dreiwellige Deformation beeinflussen zu können. Hierbei ist der Aktuator 88 fest mit dem Tragring verbunden. Der Regelkreis jedes Aktuators 88 ist hierbei separat ansteuerbar.
Die Ausnehmung 103 kann auch verschieden von der V-Nut-Ausnehmung ausgeführt sein, und die Kontaktflächen 106 und 108 können auch als nicht-flache Flächen ausgeführt sein, wie in den Darstellungen in 14 gezeigt. Wichtig ist, dass die Linse 42 in der V-Nut 104 gelagert ist, so dass die Kontaktfläche 108 mit dem Randbereich 98a der Linse 42 in Kontakt ist und die Kontaktfläche 106 mit dem Randbereich 98b in Kontakt ist.
In 12 ist ein Halteelement 86, in dem ein optisches Element 42 gehalten wird, gezeigt. Hierbei handelt es sich um eine Schnittdarstellung parallel zur optischen Achse 40 des Halteelements 86, welches in den 8 und 10 gezeigt ist. Das Halteelement 86 weist die Ausnehmung 103, als V-Nut 104 ausgestaltet, auf. Hierbei liegt das optische Element 42 sowohl an der ersten Kontaktfläche 106 als auch an der zweiten Kontaktfläche 108 an und wird auf diese Weise in der V-Nut 104 gehalten.
In 13 sind in Schnittdarstellung entlang der optischen Achse 40 die Linse 42 und das Halteelement 86 sowie ein an dem Halteelement 86 angreifender Aktuator 88 gezeigt. Die Ausnehmung 103 weist die erste Kontaktfläche 106 sowie die zweite Kontaktfläche 108 auf, wobei diese mit dem Randbereich 98a und dem Randbereich 98b der Linse 42 in Kontakt treten, wobei die Ausnehmung zusätzlich zu der ersten Kontaktfläche 106 eine erste gekrümmte Fläche 116 und eine zweite gekrümmte Fläche 118 aufweist.
Dieses Ausführungsbeispiel des Halteelements 86 ist so bezüglich der Linse 42 angeordnet, dass sich die Ausnehmung 103 außerhalb der neutralen Faser 120 der Linse 42 befindet.
In 14 sind verschiedene Ausführungsformen für die Lagerung des optischen Elements, also der Linse 42, in bzw. mit dem Halteelement 86 gezeigt. In den Darstellungen 14a, 14b und 14c weist die Linse 42 jeweils eine Ausnehmung 122 auf, wobei die Ausnehmung 122 verschiedene geometrische Formen aufweist. In 14a ist die Ausnehmung 122 eine V-Nut, in der 14b weist die Ausnehmung 122 eine trapezförmige Gestalt auf, und in 14c weist die Ausnehmung 122 eine abgerundete Form auf.
Gemeinsam ist allen drei Ausnehmungen 122, dass sie jeweils eine erste Kontaktfläche 106 und mindestens eine zweite Kontaktfläche 108 ausbilden. Das Halteelement 86 ist hierbei mit einem als Nase 128 bezeichneten Keilelement in der Ausnehmung 122 gehaltert. In den 14d, 14e, 14f, 14g und 14h weist das Halteelement 86 die Ausnehmung 103 auf, wobei die Linse in der Ausnehmung 103 gehaltert ist. Für diese Ausführungsform gilt das zu den 8 bis 13 Gesagte.
Die Ausnehmungen 103 weisen erfindungsgemäß jeweils eine erste Kontaktfläche 106 und eine zweite Kontaktfläche 108 auf. Hierbei können die Kontaktflächen, wie in den 14f bis 14h gezeigt, auch gekrümmte geometrische Flächen aufweisen. Diese gekrümmten geometrischen Flächen sind mit den Bezugsziffern 130, 132, 134 und 136 bezeichnet und können jeweils einen anderen Rundungsgrad, d.h. einen anderen Radius, aufweisen. Hierbei kann eine Ausnehmung 103 auch zwei verschieden geformte Kontaktflächen aufweisen. Der Randbereich 98a und 98b der Linse 42 ist jeweils derart geformt, dass er mit der ersten Kontaktfläche 106 und der zweiten Kontaktfläche 108 formschlüssig in Kontakt tritt.
Hierbei ist von der Erfindung auch umfasst, dass die jeweilige Kontaktfläche nahezu punktförmig ausgeführt ist.
In 15 ist in einer Schnittdarstellung entlang der optischen Achse 40 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Halteelements 86 dargestellt. Ebenfalls dargestellt ist der Aktuator 88d, der an der in 15 erkennbaren Stelle an dem Halteelement 86 angreift. Erkennbar ist ferner die Ausnehmung 103 mit der ersten Kontaktfläche 106 und der zweiten Kontaktfläche 108.
Der Aktuator 88d und das Halteelement 86 sind einstückig ausgeführt bzw. in dieses integriert. Das Halteelement, hier als 86h bezeichnet, weist vier Festkörpergelenke 140a, 140b, 140c und 140d auf, die eine geradlinige Bewegung des Haltebereiches, hier mit der Bezugsziffer 142 bezeichnet, in radialer Richtung ermöglichen. Die radiale Richtung ist hier mit dem Pfeil mit der Bezugsziffer 144 gekennzeichnet.
In 16 ist die Linse 42 gehaltert in dem Halteelement 86, genauer gesagt in der Ausnehmung 103 des Halteelements 86, schematisch gezeigt. Der Aktuator greift über ein Übersetzungsgetriebe 146 an dem Halteelement an, wobei das Halteelement auf dem Tragring 84 gelagert ist und der Aktuator 88 separat gelagert ist. Das Übersetzungsgetriebe 146 ermöglicht eine hohe Auflösung der Deformation der Linse 42, da feine Krafteinträge realisiert werden können.
In 17 ist eine weitere Ausführungsform eines Manipulators 60 mit dem Tragring 84, Halteelementen 86 sowie einem parallel zur optischen Achse angeordneten Aktuator 88 auf dem jeweiligen Halteelement 86 gezeigt. Mittels des Aktuators 88 wird ein mit dem Pfeil 148 bezeichneter Krafteintrag auf das Halteelement 86 realisiert.
Hierbei ist die Richtung parallel zur optischen Achse eines Krafteintrags 147 nur exemplarisch angedeutet, erfindungsgemäß kann die Richtung des Aktuators 88d relativ zur optischen Achse der Linse, auf die der Krafteintrag mittels des Aktuators realisiert wird, verschieden sein von der des Aktuators 88e.
Der Krafteintrag und/oder der Momenteintrag ist mit den in den vorstehenden Figuren gezeigten Ausführungsformen aus einem der Parameter: Stärke des Krafteintrags, Richtung des Krafteintrags relativ zur lokalen optischen Achse 40 des optischen Elements 42, Stärke und Richtung des Momenteintrags wählbar.
In 18 ist das optische Element 42 in Schnittdarstellung entlang der optischen Achse 40 gezeigt. Das optische Element 42 ist mittels des Manipulators 60 gelagert.
Der Manipulator 60 weist in der in 18 dargestellten Ausführungsform einen Tragring 148 sowie mehrere Halteelemente 150 auf. Jedes der Halteelemente 150 weist in der in 18 gezeigten Ausführungsform einen ersten Schenkel 152 auf, der mit dem Tragring 148 verbunden ist, sowie einen zweiten Schenkel 154, wobei der zweite Schenkel 154 mit der Linse 42 verbunden ist. Die Verbindung kann eine stoffschlüssige Verbindung sein.
Durch die Anordnung von mehreren Halteelementen 150 verteilt auf den Umfang des Tragrings 148 können sowohl Kipp-Bewegungen der Linse 42 (oder allgemein eines optischen Bauelements) als auch mehrwellige Deformationen derselben eingestellt werden, sowie bei gleicher Auslenkung der Halteelemente 150 auch eine reine z-Verschiebung in Richtung der optischen Achse.
In dieser Ausführungsform des Manipulators 60 sind die Halteelemente 150 aktiv verstellbar, so dass in die Linse 42 eine Kippung bezüglich einer Ebene senkrecht zur optischen Achse 40 und astigmatische Deformationen niedriger und höherer Welligkeiten eintragbar sind. Die Halteelemente 150 sind mittels Aktuatoren, bspw. mittels Piezo-Elementen, aktiv vertikal verstellbar. Sind mehr als acht Halteelemente 150 vorgesehen, ist eine Deformation mit höherer Welligkeit ermöglicht.
Es ist ferner ermöglicht, eine reine z-Verschiebung, d.h. eine Verschiebung der Linse 42 in Richtung der optischen Achse 40 zu realisieren. Somit ist zusammenfassend eine Kombination von z-Verschiebung, Kippung und Deformation der Linse mittels des Manipulators 60 realisiert. Hierbei ist erfindungswesentlich, dass die Halteelemente 150 aktiv verstellbare Halteelemente sind, wobei der Aktuator, der die Verstellung realisiert, sowohl in Halteelement 150, als auch am Tragring 148 angeordnet sein kann.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Aktuator an dem Tragring 148 angreift und über den Kraft- und/oder Momenteintrag eine vertikale Verstellung der Halteelemente 150 realisiert. In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Aktuator in dem Halteelement 150 integriert ist und bspw. das Halteelement 150 sich verformt.
Vorgesehen ist ferner, in dem Manipulator integriert, ein erstes Messsystem mit dem die Kraft im Halteelement 150 gemessen werden kann. Ferner ist vorgesehen, die Position der Linse 42 relativ zum Tragring 148 mittels eines zweiten Messsystems zu ermitteln.
In 19 ist eine weitere Ausführungsform des Manipulators 60 in einer Schnittdarstellung gezeigt. 19 stellt eine beispielhafte Ausführungsform des Manipulatorprinzips in 18 dar.
Der Manipulator 60 weist einen Tragring 158 sowie ein Halteelement 160 auf. Am Tragring 158 können selbstverständlich eine Mehrzahl von Halteelementen 160 umfänglich verteilt vorhanden sein, bspw. drei oder mehr. Durch die Anordnung von mehreren Halteelementen 160 verteilt auf den Umfang des Tragrings 158 sind sowohl Kipp-Bewegungen des optischen Elements 42 als auch mehrwellige Deformationen desselben realisierbar. Nachfolgend wird nur eines der Halteelemente 160 beschrieben.
Das Halteelement 160 weist einen ersten Schenkel 164 und einen zweiten Schenkel 166 auf. Hierbei ist das optische Element, bspw. eine Linse 42, an dem zweiten Schenkel 166 gelagert. Die Linse 42, wie dargestellt, kann auf dem zweiten Schenkel 166 bei 167 aufliegen, oder sie kann mittels einer stoffflüssigen Verbindung an einer Unterseite des Schenkels 166 befestigt werden. Das Halteelement 160 ist in vertikaler Richtung, wie mit dem Pfeil 168 dargestellt, verschiebbar.
Sowohl bei dem vorliegenden als auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 18 kann das jeweilige Halteelement 160 bzw. 150 auch nur einen einzigen Schenkel aufweisen, wobei dann die Linse 42 bspw. an einer Seite des Schenkels befestigt ist, und der Schenkel dann beweglich mit dem Tragring verbunden ist.
Das Halteelement 160 ist mit dem Tragring 158 mittels eines Festkörpergelenks 172 verbunden. Diese Verbindung mittels des Festkörpergelenks 172 ermöglicht eine einstückige Verbindung zwischen dem Tragring 158 und dem Halteelement 160, wobei das Halteelement 160 relativ zum Tragring 158 verlagerbar ist. Ein weiteres Festkörpergelenk 173 kann zwischen dem ersten und zweiten Schenkel 164, 166 vorhanden sein.
Das Festkörpergelenk 172 weist eine Stelle mit verminderter Biegesteifigkeit auf und grenzt sich dadurch von den benachbarten Zonen, die als Starrkörper angesehen werden, hier dem Tragring 158, ab. Die verminderte Biegesteifigkeit wird in der Regel durch eine lokale Querschnittsverringerung erzeugt. Dabei kann der Querschnitt nur entlang einer oder entlang beider Raumrichtungen verringert sein. Die Querschnittsveränderung kann unterschiedliche geometrische Formen aufweisen. Vorzugsweise weist der Querschnitt eine kontinuierliche Veränderung auf, bspw. weist die Verjüngung die Form eines Kreisbogens auf. Das Festkörpergelenk 172 besitzt die Eigenschaft, dass eine Bewegung spielfrei und ohne Reibung zwischen den benachbarten Starrkörpern ausgeführt werden kann. Aufgrund der elastischen Verformung ist eine Relativbewegung zwischen den beiden benachbarten Partnern, also den vorhin als Starrkörper bezeichneten Zonen, realisiert. Zum Auslenken eines solchen Gelenks wird eine Kraft benötigt. Diese wird mittels eines Aktuators 180 eingebracht. Das Festkörpergelenk 172 mit kreisförmigem Ausschnitt realisiert einen ortsfesten Drehpunkt. Der Aktuator 180 ist hier beispielsweise eine Stellschraube 181 mit Feingewinde, die in einem Tragringabschnitt 158a sitzt und relativ zu diesem über bspw. ein Gewinde beweglich ist (Pfeil 182), und im Abstand vom Festkörpergelenk 172 gegen den Schenkel 164 des Halteelements 160 drückt und dieses entsprechend mehr oder weniger verschwenkt, wodurch auf die Linse 42 an ihrer Umfangsstelle, die auf dem Schenkel 166 liegt, eine Kraft wirkt, die diese bewegen und/oder verformen kann.
Vorzugsweise ist ein Messsystem 184 vorgesehen, mit dem die Position des Aktuators 180 relativ zum Tragring 158, bspw. hier zum Tragringabschnitt 158a, messbar ist.

Claims

Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie, mit einer Mehrzahl von Linsen (32, 34, 36, 38, 42), die jeweils eine lokale optische Achse (40) aufweisen, wobei mindestens einer ersten Linse (42) aus der Mehrzahl von Linsen (32, 34, 36, 38) ein erster Manipulator (60) mit einem ersten Aktuator (46, 72) und mindestens einem zweiten Aktuator (48, 74) zugeordnet ist und wobei mittels des ersten Aktuators (46, 72) ein erster Krafteintrag und/oder Momenteintrag realisierbar ist und mittels des zweiten Aktuators (48, 74) ein zweiter Krafteintrag und/oder Momenteintrag realisierbar ist, wobei der erste Krafteintrag und/oder Momenteintrag und der zweite Krafteintrag und/oder Momenteintrag hinsichtlich zumindest eines der Parameter: Stärke des Kraft- und/oder Momenteintrags, Richtung des Krafteintrags relativ zur lokalen optischen Achse (40), Richtung des Momenteintrags relativ zu einem Umfang der ersten Linse (42), unterschiedlich sind.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 1, wobei der erste Krafteintrag parallel zu der lokalen optischen Achse (40) der ersten Linse (42) ausführbar ist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Krafteintrag senkrecht zu der lokalen optischen Achse (40) der ersten Linse (32, 34, 36, 38, 42) realisierbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Momenteintrag tangential zu dem Umfang der ersten Linse (32, 34, 36, 38, 42) realisierbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der zweite Momenteintrag radial realisierbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste (46, 72) und der zweite Aktuator (48, 74) umfänglich an der ersten Linse (42) und um 180° versetzt angeordnet sind.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein dritter Aktuator (76) vorgesehen ist, der umfänglich an der ersten Linse (42) angeordnet ist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 7, wobei ein vierter Aktuator (78) vorgesehen ist, der umfänglich an der ersten Linse (42) angeordnet ist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 8, wobei der dritte Aktuator (76) und der vierte Aktuator (78) um 180° versetzt angeordnet sind.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei weitere Aktuatoren (80, 82) vorgesehen sind, die jeweils umfänglich an der ersten Linse (42) angeordnet sind, wobei die Aktuatoren (46, 48, 72, 74, 76, 78, 80, 82) mindestens zwei unterschiedliche Krafteinträge und/oder Momenteinträge an der ersten Linse (42) realisieren, wobei die Krafteinträge ausgewählt sind aus einer Gruppe von Kräften, umfassend Kräfte, die unterschiedliche Winkel mit der lokalen optischen Achse (40) aufweisen, vorzugsweise im Wesentlichen parallel oder senkrecht zur lokalen optischen Achse der ersten Linse ausgerichtet sind, und die Momenteinträge ausgewählt sind aus einer Gruppe von Momenten, umfassend radiale oder tangentiale Momente.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder der Aktuatoren (46, 48, 72, 74, 76, 78, 80, 82) des Manipulators (60) der ersten Linse (42) einen Steuer- und/oder Regelkreis aufweist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels der komplexen Verformung der ersten Linse (42) eine Aberration des Projekti onsobjektivs durch thermische Erwärmung und/oder Materialveränderung einer oder mehrerer der Linsen aus der Mehrzahl von Linsen (32, 34, 36, 38, 42) kompensierbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Aktuator (46, 48, 72, 74, 76, 78, 80, 82) ein erstes Aktuatorelement (64) und ein zweites Aktuatorelement (68) aufweist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 13, wobei das erste Aktuatorelement (64) objektseitig an der ersten Linse (42) angeordnet ist und das zweite Aktuatorelement (68) bildseitig an der ersten Linse (42) angeordnet ist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels der Aktuatoren (46, 48, 72, 74, 76, 78, 80, 82) und der Aktuatorelemente (64, 68) Kräfte in Richtung parallel und/oder unter einem Winkel größer als 0° und kleiner als 90° und/oder senkrecht zur lokalen optischen Achse (40) und Momente in axialer Richtung und/oder tangentialer Richtung in die erste Linse (42) einbringbar sind.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine zweite Linse eine lokale optische Achse aufweisend mit einem zweiten Manipulator vorgesehen ist, wobei der zweite Manipulator einen ersten und mindestens einen zweiten Aktuator (48, 74) aufweist, wobei mittels des ersten Aktuators (46, 72) ein erster Krafteintrag und/oder Momenteintrag realisierbar ist und mittels des zweiten Aktuators (48, 74) ein zweiter Krafteintrag und/oder Momenteintrag realisierbar ist, wobei der erste Krafteintrag und/oder Momenteintrag und der zweite Krafteintrag und/oder Momenteintrag hinsichtlich zumindest eines der Parameter: Stärke des Kraft- und/oder Momenteintrags, Richtung des Krafteintrages relativ zur lokalen optischen Achse (40), Richtung des Momenteintrags relativ zu einem Umfang der ersten Linse (42), unterschiedlich sind.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 16, wobei der erste Krafteintrag parallel zu der lokalen optischen Achse (40) der zweiten Linse ausführbar ist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 16 oder 17, wobei der zweite Krafteintrag senkrecht zur lokalen optischen Achse (40) realisierbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei der erste Momenteintrag tangential zu dem Umfang der zweiten Linse (32, 34, 36, 38, 42) realisierbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei der zweite Momenteintrag radial zu dem Umfang der zweiten Linse (32, 34, 36, 38, 42) realisierbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei der erste (46, 72) und der zweite Aktuator (48, 74) umfänglich an der zweiten Linse und um 180° versetzt angeordnet sind.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei ein dritter Aktuator (76) vorgesehen ist, der umfänglich an der zweiten Linse angeordnet ist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 22, wobei ein vierter Aktuator (78) vorgesehen ist, der umfänglich an der zweiten Linse angeordnet ist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 22 und 23, wobei der dritte Aktuator (76) und der vierte Aktuator (78) um 180° versetzt angeordnet sind.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 23 und 24, wobei weitere Aktuatoren (72, 74, 76, 78, 80, 82) vorgesehen sind, die jeweils umfänglich an der zweiten Linse angeordnet sind, wobei mittels der Aktuatoren (46, 48, 72, 74, 76, 78, 80, 82) mittels mindestens zweier unterschiedlicher Krafteinträge und/oder Momenteinträge der Aktuatoren (46, 48, 72, 74, 76, 78, 80, 82) eine komplexe Verformung der zweiten Linse realisierbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 16 bis 25, wobei jeder Aktuator (46, 48, 72, 74, 76, 78, 80, 82) des Manipulators der zweiten Linse einen eigenen Steuer- und/oder Regelkreis aufweist, so dass jeder Aktuator separat ansteuerbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei jeder Aktuator (46, 48, 72, 74, 76, 78, 80, 82) ein erstes Aktuatorelement (64) und ein zweites Aktuatorelement (68) aufweist, wobei das erste Aktuatorelement (64) bildseitig an der ersten Linse (42) und/oder zweiten Linse und das zweite Aktuatorelement (68) objektseitig zu der ersten Linse (42) und/oder zweiten Linse angeordnet ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei mittels der komplexen Verformung der ersten Linse (42) und/oder der zweiten Linse eine Aberration des Projektionsobjektives durch thermische Erwärmung und/oder Materialveränderung einer oder mehrerer der Linsen aus der Mehrzahl von Linsen (32, 34, 36, 38, 42) kompensierbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 13 bis 28, wobei jedes Aktuatorelement (64, 66, 68, 70) pneumatisch bewegbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 13 bis 28, wobei jedes Aktuatorelement (64, 66, 68, 70) hydraulisch, mechanisch und/oder elektrisch und/oder magnetisch und/oder piezoelektrisch bewegbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei die erste Linse (42) und/oder gegebenenfalls die zweite Linse aus der Vielzahl von Linsen (32, 34, 36, 38, 42) mittels einer Mehrzahl am Umfang der jeweiligen Linse angeordneter Halteelemente (86, 150, 160) gelagert ist und die Halteelemente (86, 150, 160) mit einem Tragring (84, 148, 158) verbindbar sind.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 31, wobei mindestens zwei Kontaktflächen (106, 108) zwischen der Linse (42) und jedem der Haltelemente vorgesehen sind und die Kontaktflächen (106, 108) im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 32, wobei eine erste Kontaktfläche (106) der mindestens zwei Kontaktflächen (106, 108) objektseitig angeordnet ist und eine zweite Kontaktfläche (108) bildseitig an der Linse (42) angeordnet ist, wobei die erste Kontaktfläche (106) mit einer objektseitigen Randfläche der Linse (42) in Kontakt steht und die zweite Kontaktfläche (108) mit einer bildseitigen Randfläche der Linse (42) in Kontakt steht.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 32 oder 33, wobei der Kraft- und/oder Momenteintrag jeweils mittels des jeweiligen Aktuators (46, 48, 72, 74, 76, 78, 88) an dem jeweiligen Halteelement (86) erfolgt.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 32 bis 34, wobei das jeweilige Halteelement (86) direkt mit dem Tragring (84) verbindbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 32 bis 34, wobei der Aktuator (46, 48, 72, 74, 76, 78, 88) zwischen dem Tragring (84) und dem Halteelement (86) anordbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 32 bis 36, wobei die Halteelemente (86) jeweils eine Ausnehmung (103) aufweisen, wobei die Ausnehmung die erste Kontaktfläche (106) und die zweite Kontaktfläche (108) auf weist und eine objektseitige und eine bildseitige Randfläche der jeweiligen Linse (42) in der Ausnehmung (103) gelagert ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 32 bis 37, wobei die erste und die zweite Kontaktfläche (106, 108) an dem Umfang der jeweiligen Linse (42) angeordnet sind und das jeweilige Halteelement (86) in einer durch die Kontaktflächen gebildeten Ausnehmung (103) gelagert ist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 31, wobei das jeweilige Halteelement (150, 160) eine Kontaktfläche zwischen der Linse (42) und dem Halteelement (150, 160) aufweist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 39, wobei das Halteelement (150, 160) zumindest einen Schenkel aufweist, über den die Linse (42) an dem Tragring (148) gehaltert ist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 40, wobei zwischen dem zumindest einen Schenkel (152, 154) des Halteelements (150) und der Linse (42) eine stoffschlüssige Verbindung (156) vorgesehen ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 39 bis 41, wobei der Kraft- und/oder Momenteintrag auf die Linse (42) jeweils mittels eines Aktuators (180) erfolgt, der derart an dem Tragring angeordnet ist, dass der Kraft- und/oder Momenteintrag auf den zumindest einen Schenkel (164, 166) des Halteelements (160) erfolgt.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 39 bis 42, wobei das Halteelement (150, 160) ein erstes Messsystem (170) aufweist, mittels dem der Kraft- und/oder Momenteintrag auf den zumindest einen Schenkel (164, 166) direkt oder indirekt messbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 39 bis 43, wobei der Tragring (148, 158) ein zweites Messsystem (184) aufweist, mittels dem die Position des Aktuators (180) relativ zum Tragring (158) messbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 31 bis 44, wobei eine axiale und/oder radiale Lage der jeweiligen Linse mittels der Halteelemente (86, 150, 160) einstellbar ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 31 bis 45, wobei die Halteelemente (86, 150, 160) radial federnde Halteelemente sind.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 46, wobei mindestens zwei Halteelemente (86, 150, 160) in Richtung der lokalen optischen Achse (40) federnd sind.
Manipulator, insbesondere für ein Projektionsobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 47, wobei der Manipulator (60) mindestens einen Tragring (84, 148, 158), sowie einen ersten (46, 182) und mindestens einen zweiten Aktuator (48, 74, 182) aufweist, wobei mittels des ersten Aktuators (46, 72, 182) ein erster Krafteintrag und/oder Momenteintrag realisierbar ist und mittels des mindestens zweiten Aktuators (48, 74, 182) ein zweiter Krafteintrag und/oder Momenteintrag realisierbar ist, wobei der erste Krafteintrag und/oder der erste Momenteintrag hinsichtlich zumindest eines der Parameter: Stärke des Kraft- und/oder Momenteintrags, Richtung des Krafteintrags relativ zu einer optischen Achse des Tragrings (84, 148, 158), Richtung des Momenteintrags relativ zu einem Umfang des Tragrings (84, 148, 158), unterschiedlich sind.
Manipulator nach Anspruch 48, wobei der erste und/oder der zweite Krafteintrag parallel und/oder senkrecht zu einer Ebene des Tragrings (84, 148, 158) und/oder der erste und/oder der zweite Momenteintrag radial und/oder tangential einbringbar sind.
Manipulator nach Anspruch 48 oder 49, wobei der erste Aktuator (46, 72, 182) und/oder der zweite Aktuator (48, 74, 182) ein erstes und ein zweites Aktuatorelement aufweisen und das erste Aktuatorelement (64) an der Oberseite des Manipulators und das zweite Aktuatorelement (68) an der Unterseite des Manipulators anordbar sind.
Manipulator nach Anspruch 50, wobei weitere Aktuatoren (72, 74, 76, 78, 80, 82, 182) mit jeweils einem ersten (64) und einem zweiten Aktuatorelement (68) vorgesehen sind.
Manipulator nach einem der Ansprüche 48 bis 51, wobei der Tragring (84) einen inneren Ring (44) und einen äußeren Ring aufweist.
Manipulator nach einem der Ansprüche 48 bis 52, wobei mit dem Tragring (84) verbindbare Halteelemente (86) vorgesehen sind, mittels derer eine Linse (42) lagerbar ist, wobei mindestens zwei Kontaktflächen (106, 108) zwischen der Linse und jedem Halteelement (86) vorgesehen sind und die Kontaktflächen im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind.
Manipulator nach Anspruch 54, wobei die Halteelemente eine Ausnehmung (103) aufweisen, die eine erste Kontaktfläche (106) und eine zweite Kontaktfläche (108) aufweisen.
Manipulator nach einem der Ansprüche 48 bis 54, wobei der jeweilige Aktuator (46, 48, 72, 74, 76, 78, 88) an dem jeweiligen Halteelement (86) angreift.
Manipulator nach einem der Ansprüche 48 bis 51, wobei mit dem Tragring (148, 158) verbindbare Halteelemente (150, 160) vorgesehen sind, mittels derer eine Linse (42) lagerbar ist, wobei die Halteelemente (150, 160) zumindest einen Schenkel (152, 164) aufweisen.
Manipulator nach Anspruch 56, wobei die Halteelemente (150, 160) mittels Festkörpergelenken (172) mit dem Tragring (148, 158) verbunden sind.
Manipulator nach einem der Ansprüche 48 bis 57, wobei die Halteelemente (86, 150, 160) radial federnde Halteelemente sind.
Manipulator nach Anspruch 58, wobei mindestens zwei Halteelemente (86, 150, 160) in Richtung der lokalen optischen Achse (40) federnd sind.
Mikrolithographieanlage mit einem Projektionsobjektiv (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 47 und/oder einem Manipulator (60) gemäß einem der Ansprüche 48 bis 59.
Verfahren zur Verbesserung der Abbildungseigenschaften eines Projektionsobjektivs (10), das eine Mehrzahl von Linsen (32, 34, 36, 38, 42) aufweist, die jeweils eine lokale optische Achse (40) aufweisen, wobei Kräfte und/oder Momente zur komplexen Verformung mindestens einer ersten Linse (42) des Projektionsobjektivs (10) eingetragen werden, wobei die Kräfte und/oder Momente an mindestens zwei Orten der ersten Linse (42) eingetragen werden, und hinsichtlich zumindest eines der Parameter: Stärke des Kraft- und/oder Momenteintrags, Richtung des Krafteintrags relativ zur lokalen optischen Achse (40), Richtung des Momenteintrags relativ zu einem Umfang der ersten Linse (42), unterschiedlich ist.
Verfahren nach Anspruch 61, wobei die Kräfte parallel und/oder senkrecht zur lokalen optischen Achse der ersten Linse eingetragen werden und/oder die Momente radial und/oder tangential eingetragen werden.
Verfahren nach Anspruch 61 oder 62, wobei die Kräfte und/oder Momente an weiteren Orten eingetragen werden, wobei die Orte jeweils umfänglich an der ersten Linse (42) angeordnet sind und jeweils um 180° versetzt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 61 bis 63, wobei eine zweite Linse des Projektionsobjektivs (10) verformt wird, indem an mindestens zwei Orten zumindest zwei unterschiedliche Kräfte eingebracht werden, die hinsichtlich zumindest eines der Parameter: Stärke des Kraft- und/oder Momenteintrags, Richtung relativ zur lokalen optischen Achse (40) des Krafteintrags, Richtung des Momenteintrags relativ zu einem Umfang der ersten Linse (42), unterschiedlich sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 61 bis 64, wobei die Kräfte parallel und/oder senkrecht zur lokalen optischen Achse der zweiten Linse und/oder radiale und/oder tangentiale Momente sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 61 bis 65, wobei die erste und/oder die zweite Linse des Projektionsobjektives (10) verformbar sind, indem der Kraft- und/oder Momenteintrag am Tragring (148, 158) erfolgt, wobei die Orte des Kraft- und/oder Momenteintrages den Halteelementen (150, 160) zugeordnet sind.