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Die
Erfindung betrifft eine doppelbrechende Verzögerungsplattenanordnung,
insbesondere zum Einsatz in einer Beleuchtungseinrichtung oder einem Projektionsobjektiv
einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
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Mikrolithographie
wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise
integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess
wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt,
welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionsobjektiv aufweist.
Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske
(= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein
mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und
in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat
(z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf
die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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Sowohl
in der Beleuchtungseinrichtung als auch im Projektionsobjektiv kommen
häufig Verzögerungselemente zum Einsatz, um z.
B. definierte Polarisationsverteilungen bereitzustellen oder um
Teile des optischen Systems zeitlich variierenden Polarisationszuständen
auszusetzen und so eine zeitliche Mittelung der Polarisationsbelastung
und eine Verlängerung der Lebensdauer zu erreichen. Eine
weitere Anwendung ist z. B. auch die Faltung von Strahlengängen
in einem katadioptrischen Reduktionsobjektiv unter Verwendung von
einer oder mehreren Lambda/4-Platten in Verbindung mit einem Polarisationsstrahlteilerwürfel,
wie es beispielsweise aus
US 5,212,593 bekannt
ist.
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Dabei
bestehen in gegenwärtigen und zukünftigen Projektionsbelichtungsanlagen
für den Einsatz solcher Verzögerungsplatten immer
strengere Anforderungen hinsichtlich der Homogenität der
in der Verzögerungsplatte erzeugten Doppelbrechung sowie
der Genauigkeit der Orientierung der schnellen Achse der Verzögerung.
Mit „Verzögerung" wird die Differenz der optischen
Wege zweier orthogonaler (senkrecht zueinander stehender) Polarisationszustände
bezeichnet.
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Ein
weiteres Problem beim Einsatz doppelbrechender Verzögerungsplatten
ist der oft erhebliche benötigte Bauraum, da dieser im
Projektionsobjektiv oder in der Beleuchtungseinrichtung häufig knapp
ist und optimal ausgenutzt werden sollte.
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Nachfolgend
werden zum allgemeinen Hintergrund diverse bekannte Designs von
Verzögerungselementen unter Ausnutzung bzw. Änderung des
Effektes der Spannungsdoppelbrechung ohne Anspruch auf Vollständigkeit
und ohne deren abschließende Würdigung als Stand
der Technik angegeben.
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Aus
EP 0 834 753 A1 ist
eine doppelbrechende Planplattenanordnung bekannt, wie sie in der dieser
Offenlegungsschrift entnommenen
13 dargestellt
ist. An zwei gegenüberliegenden Seiten einer Planplatte
1 aus
Quarzglas greifen parallele Zugvorrichtungen
3,
7 an,
um aufgrund der durch die Zugspannung bewirkten Spannungsdoppelbrechung zum
Beispiel eine Lambda/4-Platte auszubilden. Zwischen dem nutzbaren
Querschnitt der Planplatte
1 und Ansatzbereichen für
die Zugvor richtungen
3,
7 sind jeweils Querbalken
12a bzw.
12c aus
Quarzglas beidseitig angesprengt oder verkittet, um eine Gleichverteilung
der Zugspannung zwischen den diskreten Ansatzpunkten der Zugvorrichtungen
3,
7 zu bewirken.
Die Zugvorrichtungen
3,
7 sind an Ihrem jeweils
dem Ansatzbereich abgewandten Ende mit einem Ausgleichshebelgetriebe
verbunden, welches mit mehreren parallel und in Serie geschalteten
Ausgleichsbalken
72k,
73l,
74 mit Federgelenken
723,
734 und
742 ausgebildet
ist, so dass das Ausgleichshebelgetriebe für eine gleichmäßige
Zugbelastung sorgt, wobei ein äußeres Federgelenk
742 die
Verbindung mit einem äußeren Spannrahmen herstellt. Dabei
sind die Federgelenke
723,
734 und
742 weich gegen
Torsion und Biegung ausgebildet, damit möglichst keine
Biegemomente auf die Planplatte übertragen werden.
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Aus
DE 102 06 478 A1 sind
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Änderung der Spannungsdoppelbrechung
und/oder der Dicke eines optischen Bauteils bekannt, wobei das optische
Bauteil an einem zur optischen Achse wenigstens annähernd senkrechten
Umfang wenigstens annähernd ganz von wenigstens einem Spannelement
(z. B. einem offenen Spannring, einer Mehrzahl von Spannbacken oder
einer ringförmigen Druckkammer), das durch wenigstens einen
Aktuator betätigbar ist, umfasst ist. Über den
Aktuator bzw. eine Änderung der Druckspannung kann eine
Veränderung der Spannungsdoppelbrechung und/oder der Dicke
des optischen Bauteils erfolgen.
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Aus „Simple
process for building large homogeneous adaptable retarders made
from polymeric materials", Applied Optics Bd. 34, Nr. 16, 1. Juni 1995,
S. 2921–2926 ist ein Verfahren zur Herstellung von
Retardern aus Polymermaterialien bekannt, bei welchem auf einen
polymeren Balken („beam") über entlang dessen
einer Seite angeordnete Klemmen bzw. Zwingen („clamps") sowohl
gleichmäßig verteilte Lasten als auch eine Biegespannung
aufgebracht werden, wobei die hierdurch induzierten doppelbrechenden
Eigenschaften mittels eines thermischen Prozesses „eingefroren"
werden.
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Aus
GB 1 098 897 A ist
eine Verzögerungsplattenanordnung bekannt, bei welcher
eine z. B. aus Quarzglas hergestellte, transparente Planplatte mittels
eines in einem hohlen, flexiblen Element vorgesehenen Fluids (auch
als hydraulisches Element bezeichnet) zur Induzierung der doppelbrechenden
Eigenschaften unter Spannung gesetzt wird.
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Aus
US 2,823,491 ist ein Verfahren
zur Herstellung von doppelbrechendem Glas bekannt, bei welchem auf
eine Glasplatte im Laufe einer thermischen Behandlung eine vertikale
Zugspannung aufgebracht wird, die über ein Zangenelement
auf die Glasplatte übertragen wird, wobei das Zangenelement
jeweils an den Enden der Zangenarme mit Vorsprüngen versehene
Plattenabschnitte aufweist, mittels derer die Zugspannung über
die Breite der Glasplatte verteilt wird.
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Aus
US 6,324,003 B1 ist
ein Verfahren zur Herstellung einer Verzögerungsplatte
aus Kalzium-Fluorid (CaF
2) bekannt, wobei
eine CaF
2-Platte zur Erzeugung der gewünschten
Verzögerung an Ihren Seitenflächen alternativ
Zug- bzw. Druckspannungen oder Scher- bzw. Schubspannungen ausgesetzt
wird.
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Aus
WO 02/093257 A2 ist
es bekannt, zur Kompensation von Doppelbrechungseffekten im Beleuchtungssystem
oder Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage ein
Korrekturelement einzusetzen, dessen Kompensationswirkung u. a. auch
durch Einbringung von Zug- oder Druckspannungen mittels einer Krafteinleitungseinrichtung
unter Verwendung von Piezo- Aktuatoren, pneumatischen Aktuatoren,
Einstellschrauben oder Federn in Verbindung mit diversen Anlagekörpern
zur Anpassung der Krafteinleitung erzeugt wird.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verzögerungsplattenanordnung
bereitzustellen, welche eine möglichst homogene Doppelbrechungsverteilung
bei zugleich guter Bauraumausnutzung ermöglicht.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung erfolgt bei einer erfindungsgemäßen
Verzögerungsplattenanordnung mit einer Planplatte aus einem
für Licht einer Arbeitswellenlänge transparenten
Material und einer Spanneinrichtung zur Einleitung einer mechanischen
Spannung in die Planplatte unter Erzeugung spannungsinduzierter
Doppelbrechung die Einleitung der mechanischen Spannung über
wenigstens einen mit der Planplatte kraftschlüssig verbundenen
Krafteinleitungsbalken, wobei der Krafteinleitungsbalken eine Mehrzahl
von Windungen aufweist, welche entlang der Längsrichtung
des Krafteinleitungsbalkens eine Mehrzahl von Federabschnitten ausbilden,
und wobei wenigstens zwei in Längsrichtung des Krafteinleitungsbalkens
benachbarte Windungen zueinander entgegengesetzt orientiert sind.
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Infolge
der in Längsrichtung des Krafteinleitungsbalkens zueinander
entgegengesetzt orientierten Windungen kann eine Kompensation von
lokal wirkenden Querkräften und damit insgesamt eine Reduzierung
(und im Idealfalle eine vollständige Eliminierung) von
im Krafteinleitungsbalken auftretenden Querkräften erreicht
werden. Infolgedessen bleiben die stirnseitigen Anlageflächen
des zur Kraftübertragung bzw. Spannungseinleitung verwendeten Krafteinleitungsbalkens
an den jeweiligen Kraftaufbringungselementen (z. B. Bolzen, Schrauben etc.) einerseits
und an der mit Druck- oder Zugspannung zu beaufschlagenden Planplatte
andererseits im Wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zur Kraftübertragungsrichtung
orientiert, so dass eine homogene, im Wesentlichen von Querkräften
freie Krafteinleitung in die Planplatte erfolgen kann. Hierdurch
können Fehleinstellungen der schnellen Achse der Verzögerung
vermieden werden, so dass insgesamt eine homogenere Doppelbrechungsverteilung eingestellt
werden kann.
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Vorzugsweise
weist jeder der Federabschnitte wenigstens drei, noch bevorzugter
wenigstens vier Windungen auf.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform bilden wenigstens zwei in Längsrichtung
des Krafteinleitungsbalkens benachbarte Federabschnitte ein gemeinsames,
in sich geschlossenes Federelement.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zwei benachbarte
Federabschnitte nur an ihrem der Planplatte zugewandten Ende miteinander
verbunden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist zwischen wenigstens zwei
benachbarten Federabschnitten der Kontakt zwischen dem Krafteinleitungsbalken
und der Planplatte unterbrochen. Auf diese Weise werden Querkräfte,
die beispielsweise aus Toleranzen bei der Kraftaufbringung auf den Krafteinleitungsbalken
an den Übergängen zwischen benachbarten Federabschnitten
resultieren können, entkoppelt, so dass Inhomogenitäten
in der Planplatte, die durch zusätzliche Spannungen in
Querrichtung auftreten, reduziert bzw. vermieden werden können.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist zwischen wenigstens zwei
benachbarten Federabschnitten ein einen Verbin dungsbereich zwischen diesen
bildender, im Wesentlichen bogenförmiger Abschnitt vorgesehen,
um eine Unterbrechung des Kontakts zwischen Krafteinleitungsbalken
und Planplatte zu erreichen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens einer der
Federabschnitte, und vorzugsweise sämtliche Federabschnitte,
auf der der Planplatte zugewandten Seite einen, vorzugsweise bündig
mit der Planplatte abschließenden, Absatz auf. Auf diese
Weise kann ein weniger sprungartiges Abfallen der in die Planplatte
eingebrachten Spannung zu Rand der Planplatte bewirkt und damit
eine homogenere Spannungsverteilung in der Planplatte erreicht werden.
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Die
Planplatte kann bei erzeugter spannungsinduzierter Doppelbrechung
z. B. eine Lambda/4-Platte oder auch eine Lambda/2-Platte sein.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt weist bei einer Verzögerungsplattenanordnung
mit einer Planplatte aus einem für Licht einer Arbeitswellenlänge transparenten
Material und einer Spanneinrichtung zur Einleitung einer mechanischen
Spannung in die Planplatte unter Erzeugung spannungsinduzierter Doppelbrechung
die Spanneinrichtung sowohl eine Einrichtung zur Einleitung einer
Zug- und oder Druckspannung als auch eine Einrichtung zur Einleitung
einer Scherspannung in die Planplatte auf.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist die Spanneinrichtung derart
angeordnet, dass die Einleitung der mechanischen Spannung in die
Planplatte in einem endlichen Abstand zu einer neutralen Faser der
Planplatte erfolgt. Eine solche Ausgestaltung der Verzögerungsplattenanordnung
ist sowohl in Verbindung mit den vorstehend genannten Merkmalen
als auch unabhängig hiervon realisierbar und insofern vorteilhaft,
als durch geeignete Wahl des Abstandes zu einer neutralen Faser
der Planplatte z. B. eine auf das Eigengewicht der Planplatte zurückzuführende,
gravitationsbedingte Durchbiegung der Planplatte teilweise oder
vollständig kompensiert werden kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist die Spanneinrichtung derart
ausgebildet, dass eine zur Einleitung der mechanischen Spannung
in die Planplatte erzeugte Kraft eine Resultierende besitzt, welche
in einem endlichen Abstand zu einer neutralen Faser der Planplatte
verläuft.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist die Planplatte an einem
ersten Rahmen angeordnet, welcher an einem zweiten Rahmen im Wesentlichen
isostatisch (verspannungsfrei) gelagert ist. Der zweite Rahmen kann
insbesondere mit Anschlusselementen zum Anschluss an ein optisches
System versehen sein, in welchem die Verzögerungsplattenanordnung
eingesetzt wird. Auf diese Weise können z. B. Flanschdeformationen
von der Planlatte entkoppelt werden. Auch diese Ausgestaltung der
Verzögerungsplattenanordnung ist sowohl in Verbindung mit den
vorstehend genannten Merkmalen als auch unabhängig hiervon
realisierbar und vorteilhaft.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform erfolgt die isostatische Lagerung
des ersten Rahmens an dem zweiten Rahmen über wenigstens
drei Bipods. Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform erfolgt die isostatische Lagerung des ersten
Rahmens an dem zweiten Rahmen über einen Hexapod.
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Der
erste Rahmen ist vorzugsweise relativ zu dem zweiten Rahmen um eine
optische Achse der Verzögerungsplattenanordnung oder eine
zur dieser optischen Achse parallele Achse drehbar gelagert.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens zwei Krafteinleitungsbalken
vorgesehen, die an einander gegenüberliegenden Seiten der
Planplatte angeordnet sind.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein Aktuator
vorgesehen, mittels dem die Größe der in der Planplatte
erzeugten Spannungsdoppelbrechung variiert werden kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist an einer Mehrzahl von Federabschnitten
des jeweiligen Krafteinleitungsbalkens, vorzugsweise an sämtlichen
Federabschnitten des Krafteinleitungsbalkens, jeweils ein separater
Aktuator zur Variation der Größe der in der Planplatte
erzeugten Spannungsdoppelbrechung angeordnet.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist die Spanneinrichtung
sowohl eine Einrichtung zur Einleitung einer Zug- und/oder Druckspannung als
auch eine Einrichtung zur Einleitung einer Scherspannung in die
Planplatte auf. Eine solche Ausgestaltung der Verzögerungsplattenanordnung
ist sowohl in Verbindung mit den vorstehend genannten Merkmalen
als auch unabhängig hiervon realisierbar und insofern vorteilhaft,
als die Spannungseinleitung nicht nur über an gegenüberliegenden
Seiten eingeleitete Zug- bzw. Druckkräfte sondern in solcher
Weise erfolgen, dass sich die resultierende eingeleitete mechanische
Spannung aus zwei zueinander senkrechten Komponenten zusammensetzt,
nämlich einer Zug- oder Druckspannung einerseits und einer Scherspannung
andererseits, welche in Kräfteaddition die gewünschte
resultierende Komponente erge ben. Infolgedessen wird auch bei rechteckiger,
optisch genutzter Querschnittsflächen mit sehr hohem Aspektverhältnis
eine gleichförmige, einheitliche Spannungseinleitung und
damit eine homogene Verzögerungsverteilung über
die gesamte genutzte optische Fläche erreicht. Zudem wird
eine schräge Einspannung der Planplatte entbehrlich, was
zu einer signifikanten Reduzierung des benötigten Bauraums führt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist die Einrichtung zur Einleitung
einer Scherspannung wenigstens eine an einem Rand der Planplatte fixierte
und mit einer parallel zum Rand der Planplatte wirkenden Kraft beaufschlagbare
Zugzunge auf. Diese wenigstens eine Zugzunge kann eine entlang der Planplatte
variierende Breite aufweisen. Auf diese Weise kann gegebenenfalls
unterschiedlichen Dehnungskoeffizienten in der Planplatte einerseits
und den Zungen andererseits Rechnung getragen werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist die wenigstens eine Zugzunge
mit der Planplatte einstückig bzw. monolithisch ausgebildet.
So können durch Ausbilden einer festen Einheit Klebestellen vermieden
werden und die Stabilität der Anordnung wird erhöht.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist die Planplatte in einem
Rahmen montiert, welcher in dem zur Erzeugung der spannungsinduzierten Doppelbrechung
durch Einleitung der mechanischen Spannung belasteten Zustand eine
im Wesentlichen rechteckige Geometrie und im unbelasteten Zustand eine
von der rechteckigen Form abweichende Geometrie aufweist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform beträgt die Arbeitswellenlänge
weniger als 635 nm, bevorzugt weniger als 370 nm.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die
Arbeitswellenlänge weniger als 250 nm, bevorzugt weniger
als 200 nm, weiter bevorzugt weniger als 160 nm.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch einen Krafteinleitungsbalken
zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Verzögerungsplattenanordnung.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage
mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv,
wobei die Beleuchtungseinrichtung und/oder das Projektionsobjektiv
eine erfindungsgemäße Verzögerungsplattenanordnung
aufweist.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten
Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1a eine perspektivische schematische Teilansicht
eines in einer erfindungsgemäßen Verzögerungsplattenanordnung
zur Kraftübertragung eingesetzten Krafteinleitungsbalkens;
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1b ein Detail einer Verzögerungsplattenanordnung
gemäß 1a in Seitenansicht;
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2a eine perspektivische schematische Teilansicht
eines Krafteinleitungsbalkens in einer weiteren Ausführungsform;
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2b ein Detail einer Verzögerungsplattenanordnung
gemäß 2a in Seitenansicht;
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3a–b Ergebnisse einer Finite-Elemente-Analyse
(FEA) für ein Detail des erfindungsgemäßen
Krafteinleitungsbalkens von 1 (3a) bzw. von 2 (3b);
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4a–b schematische Diagramme zur
Erläuterung der Spannungseinleitung in einer Verzögerungsplattenanordnung
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
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5a–b eine Draufsicht (5a) bzw. eine Schnittansicht (5b) auf eine Verzögerungsplattenanordnung
gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform;
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6a, b Diagramme zur Erläuterung
des Aufbaus einer und Verzögerungsplattenanordnung gemäß weiterer
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7a, b bevorzugter Ausführungsformen;
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8 eine
Schnittansicht einer Verzögerungsplattenanordnung gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform;
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9 eine
Schnittansicht einer Variante der Verzögerungsplattenanordnung
von 8;
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10–11 schematische
Darstellungen zur Erläuterung des Aufbaus eines Rahmens (10)
bzw. einer Zunge (11) gemäß spezieller
Ausgestaltungen der Verzögerungsplattenanordnung von 8;
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12 eine
schematische Darstellung des Aufbaus einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und
einem Projektionsobjektiv; und
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13 eine
Verzögerungsplattenanordnung gemäß dem
Stand der Technik.
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1 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform eines lediglich ausschnittsweise
und schematisch dargestellten Krafteinleitungsbalkens („load bar") 100 zur
Kraftübertragung, welcher anstelle eines herkömmlichen
Krafteinleitungsbalkens (etwa der Querbalken 12a bzw. 12c in
der Verzögerungsplattenanordnung gemäß 13)
oder auch in einer der nachfolgend beschriebenen, alternativen Verzögerungsplattenanordnungen
einsetzbar ist, um die jeweils zur Erzeugung bzw. Veränderung
der Spannungsdoppelbrechung in der jeweiligen Planplatte in diese
einzuleitende Druck- oder Zugspannung auf die Planplatte zu übertragen.
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Der
Krafteinleitungsbalken 100 ist im Ausführungsbeispiel
einstückig aus rostfreiem Strahl hergestellt und weist
eine Mehrzahl von Windungen auf, wobei jeweils zwei in Längsrichtung
I des Krafteinleitungsbalkens 100 benachbarte Windungen
zueinander entgegengesetzt orientiert sind. Die in Kraftübertragungsrichtung
(in 1b durch den Pfeil II angedeutet) aufeinanderfolgenden
und ineinander übergehenden Windungen bilden jeweils einen
Federabschnitt 110a, 110b, 120a, 120b, 130a, 130b,
wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel wiederum
jeweils zwei in Längsrichtung I des Krafteinleitungsbalkens 100 benachbarte
Federabschnitte 110a und 110b, 120a und 120b bzw. 130a und 130b an
einem Ende mit ihren Windungen verbunden sind und somit ein gemeinsames,
in sich geschlossenes Federelement 110, 120 bzw. 130 bilden.
Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, so dass
die beiden jeweils benachbarten Federelemente 110a und 110b, 120a und 120b bzw. 130a und 130b mit
den zueinander entgegengesetzt orientierten Windungen an dem betreffenden
Ende auch ohne Verbindung der endseitigen Windungen, d. h. getrennt
voneinander, ausgebildet sein können.
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In 1 ist
für jedes der Federelemente 110, 120, 130 die
stirnseitige Anlagefläche für die Kraftaufbringungselemente
(z. B. Bolzen, Schrauben etc.) mit 110', 120', 130' bezeichnet,
und die entgegengesetzte stirnseitige Anlagefläche für
die in 1–3 nicht
gezeigte, mit Druck- oder Zugspannung zu beaufschlagende Planplatte
ist mit 100'' bezeichnet.
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Eine
entsprechende alternative Ausführungsform ist in 2a und 2b gezeigt,
und zwar wiederum jeweils in Form eines Details eines Krafteinleitungsbalkens 200,
von dem aufeinanderfolgende Federabschnitte in 2a in
Perspektivansicht und in 2b in Seitenansicht
gezeigt sind (wobei in 2a drei und
in 2b sechs solcher Federabschnitte
dargestellt sind). In 2b ist ferner
eine Planplatte 260 angedeutet. Der Krafteinleitungsbalken 200 gemäß 2 weist
wie der Krafteinleitungsbalken 100 von 1 eine
Mehrzahl von Windungen auf, wobei ebenfalls jeweils zwei in Längsrichtung
I des Krafteinleitungsbalkens 100 benachbarte Windungen
zuein ander entgegengesetzt orientiert sind (in 2a sind
die Windungen des Federabschnitts 210 mit 211, 212, 213 und 214 bezeichnet).
Die in Kraftübertragungsrichtung (in 2a und 2b durch die Pfeile II angedeutet) aufeinanderfolgenden
und ineinander übergehenden Windungen bilden jeweils einen
Federabschnitt 210, 220, 230, 240, 250,
wobei jeder dieser Federabschnitte jeweils insoweit ein separates
Federelement ausbildet, als die Federabschnitte nur an dem der Planplatte 260 zugewandten Ende
miteinander verbunden sind. Der den jeweiligen Verbindungsbereich
bildende Abschnitt 206, 216, 226, 236, 246 ist
in dem Ausführungsbeispiel bogenförmig ausgebildet,
so dass an der jeweiligen Position der Kontakt zur Planplatte 260 unterbrochen ist.
Hierdurch werden in vorteilhafter Weise Querkräfte (z.
B. infolge von Toleranzen bei der Kraftaufbringung auf den Krafteinleitungsbalken 200)
an den Übergängen zwischen benachbarten Federabschnitten 205, 210, 220, 230, 240, 250 entkoppelt,
so dass Inhomogenitäten in der Planplatte, die durch zusätzliche
Spannungen in Querrichtung auftreten, reduziert bzw. vermieden werden
können. Der jeweilige bogenförmige Abschnitt 206, 216, 226, 236, 246 kann
hierzu vorzugsweise auch weicher (z. B. aus weniger steifem Material
oder dünnwandiger) als der übrige Bereich des
Krafteinleitungsbalkens ausgebildet werden.
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Ein
weiterer Unterschied zwischen dem Krafteinleitungsbalken 200 gemäß 2 und
dem Krafteinleitungsbalken 100 von 1 besteht
darin, dass bei dem Krafteinleitungsbalken 200 an dem der Planplatte 260 zugewandten
Ende jedes Federabschnitts 210, 220, 230, 240, 250,
wie aus 2a ersichtlich, ein Absatz
(in 2a mit 215, 225 bzw. 235 bezeichnet)
vorgesehen ist, so dass die quer zur Längsrichtung I des
Krafteinleitungsbalkens 200 ohne Berücksichtigung
dieser Absätze bestimmte Breite jedes der Federabschnitte
geringer als die Breite der Planplatte 260 ist. Die Absätze 215, 225, 235,...
schließen vorzugsweise mit der Planplatte 260 bündig
ab, so dass die quer zur Längsrichtung I mit Berücksichtigung
dieser Absätze 215, 225 bzw. 235 bestimmte
Breite jedes der Federabschnitte 210, 220, 230 gleich
der Breite der Planplatte ist. Infolge der Ausbildung der Absätze 215, 225 bzw. 235 wird ein
weniger abrupter Übergang der in die Planplatte 260 eingebrachten
Spannung erreicht, da diese Spannung zum Rand der Planplatte 260 allmählicher ausläuft
bzw. weniger sprungartig abfällt. Auf diese Weise kann
eine homogenere Spannungsverteilung in der Planplatte 260 erreicht
und somit dem Auftreten einer unterschiedlich starken Spannungsdoppelbrechung
für verschiedene die Planplatte 260 durchquerende
Lichtstrahlen vermieden werden.
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Im Übrigen
ist die Erfindung nicht auf die konkret dargestellte Geometrie oder
Anzahl der Windungen bzw. der daraus gebildeten Federelemente und
deren Anzahl beschränkt. Vielmehr können auch beliebige
Abwandlungen der konkreten Ausführungsbeispiel zum Einsatz
kommen, bei denen der Krafteinleitungsbalken so aus einer Mehrzahl
von Windungen gebildet ist, dass zumindest zwei in Längsrichtung
des Krafteinleitungsbalkens benachbarte Windungen zueinander entgegengesetzt
orientiert sind.
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In 3 sind
Ergebnisse einer Finite-Elemente-Analyse (FEA) gezeigt, und zwar
in 3a für ein Detail des
erfindungsgemäßen Krafteinleitungsbalkens 100 von 1,
und in 3b für ein Detail des
Krafteinleitungsbalkens 200 von 2. Es zeigt sich,
dass bei Beaufschlagung des Krafteinleitungsbalkens bzw. der Federelemente
infolge der in Längsrichtung I des Krafteinleitungsbalkens 100 bzw. 200 zueinander
entgegengesetzt orientierten Windungen praktisch keine Querkräfte bzw.
in Längsrichtung I wirkende Störmomente mehr auftreten,
sondern vielmehr die stirnseitige Anlagefläche 110' bzw. 220' für
die Kraftaufbringungselemente (z. B. Bolzen, Schrauben etc.) einerseits
und die entgegengesetzte stirnseitige Anlagefläche 110'' bzw. 220'' für
die (in 1–3 nicht
gezeigte) mit Druck- oder Zugspannung zu beaufschlagende Planplatte
andererseits im Wesentlichen parallel zueinander sowie zur Längsrichtung
I des Krafteinleitungsbalkens 100 bzw. 200 und
senkrecht zur Kraftübertragungsrichtung II orientiert bleiben.
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Im
Falle der Ausbildung separater Federelemente 210, 220, 230 wie
bei dem Krafteinleitungsbalken gemäß 2 treten
zwar noch in diesen Federelementen selbst lokale, in Längsrichtung
I wirkende Querkräfte auf, wobei jedoch auch hier eine
gegenseitige Kompensation dieser lokal wirkenden Querkräfte
infolge des Vorhandenseins von Paaren mit jeweils entgegengesetzten
Wicklungen eintritt und über die Längsausdehnung
des Krafteinleitungsbalkens 200 eine homogene, im Wesentlichen
von Querkräften freie Krafteinleitung in die Planplatte
erfolgen kann. Hierdurch können Fehleinstellungen der schnellen
Achse der Verzögerung vermieden werden.
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Vorzugsweise
werden die Federelemente selbst jeweils möglichst „weich"
ausgebildet. Hinsichtlich der weicheren Ausbildung der Federelemente
ist hierbei die untere Grenze durch die erforderliche minimale Eigenfrequenz
des gesamten optischen Bauteils sowie die in der Verzögerungsplattenanordnung
auftretende maximale mechanische Belastung gegeben. Dies hat den
Vorteil, dass eine erhöhte Auflösung hinsichtlich
der auf die Planplatte aufzuprägenden Kraft bzw. mechanischen
Spannung erreicht wird, wobei zugleich die Empfindlichkeit eines Federabschnitts
bzw. Federelements gegenüber Auslenkungen eines benachbarten
Federabschnitts bzw. Federelements abnimmt.
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Des
weiteren wird bevorzugt der Übergang zwischen den einzelnen
Federelementen im Bereich der Anlagefläche (z. B. der Fläche 100'' in 1) möglichst
weich und flexibel ausgebildet, um die auftretende Reibung zwischen
dem Krafteinleitungsbalken und der Planplatte zu reduzieren, da
dann bei Expansion oder Kontrahierung der Planplatte infolge von Änderungen
der mechanischen Spannung oder bei Temperaturschwankungen einfach
eine Längenanpassung des Krafteinleitungsbalkens erfolgt. Hierdurch
wird ebenfalls die Beeinflussung der Federelemente durch jeweils
benachbarte Federelemente reduziert.
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Neben
dem Einfluss des zur Krafteinleitung dienenden Krafteinleitungsbalkens
sind weitere Faktoren, durch welche die in der Planplatte erzeugte Verteilung
der Verzögerung in Betrag und Richtung beeinflusst werden,
die auf die Planplatte infolge deren Eigengewichts wirkenden Gravitationskraft
sowie auch Anschraubdeformationen. Anhand von 4 wird
gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine
bevorzugte Realisierung der Krafteinleitung erläutert,
mittels der diese Effekte weitgehend oder vollständig kompensiert
werden können.
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In 4a dargestellt ist in schematischer Seitenansicht
zunächst – in durchgezogenen Linien – eine
Planplatte 400 in idealer, planparalleler Form. Gestrichelt
(= lange Striche, Bezugszeichen 410) gezeigt ist ferner
die gravitationsbedingte Durchbiegung der Planplatte 400.
In der Anordnung gemäß 4 wird nun
bewusst von dem herkömmlichen Prinzip abgewichen, die Krafteinleitung
in die Planplatte 400 entlang einer neutralen Faser bzw.
einer neutralen Fläche der Planplatte vorzu nehmen, sondern
die Position der Krafteinleitung in die Planplatte wird in einem
endlichen Abstand „d" zu dieser neutralen Faser 405 gewählt.
Dabei ist die Position der Krafteinleitung gemäß 4a in Schwerkraftrichtung unterhalb der
neutralen Faser 405 angeordnet. Die asymmetrische Krafteinleitung
gemäß 4a erfolgt durch
geeignete Wahl des Abstandes „d" so, dass die hierdurch
bewirkte Deformation (= kurze Striche, Bezugszeichen 420)
der gravitationsbedingten Durchbiegung der Planplatte 400 entgegenwirkt
und diese im Idealfalle gerade kompensiert.
-
Gemäß 4b kann diese asymmetrische Krafteinleitung
und deren Anpassung zur Kompensation der gravitationsbedingten Durchbiegung
beispielsweise mittels zweier Kraftübertragungsmittel (z. B.
Schrauben, in 4b durch die Pfeile 450, 460 symbolisiert)
realisiert werden, wobei die aufgrund beider Schrauben eingeleitete
resultierende Kraft 470 durch unabhängige Verstellung
der beiden Schrauben angepasst werden kann.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt wird gemäß 5 eine isostatische
(verspannungsfreie) Lagerung der Planplatte realisiert.
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Hierzu
wird in der Verzögerungsplattenanordnung 500 gemäß 5 eine
Planplatte 510 aus Kalzium-Fluorid (CaF2)
mitsamt der Einrichtung zur Krafteinleitung (d. h. Krafteinleitungsbalken
und daran angreifende Kraftaufbringungseinrichtung wie z. B. Schrauben)
auf einem ersten, inneren Rahmen 520 angeordnet, der seinerseits
an einem separaten, äußeren Rahmen 530 isostatisch
gelagert ist. Bei dem Material der Planplatte 510 kann
es sich auch um ein zunächst optisch isotropes Material
(z. B. Quarzglas) handeln, in welches durch die auferlegte permanente
Spannung die gewünschte Phasenverzögerung induziert
wird.
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Der äußere
Rahmen 530 weist Flansche zur Montage an weiteren Fassungen
des optischen Systems auf, in welchem die Verzögerungsplattenanordnung
eingesetzt wird. Auf diese Weise werden Flanschdeformationen von
der Planlatte 510 entkoppelt. Zur isostatischen Lagerung
des inneren Rahmens 520 an dem äußeren
Rahmen 530 dienen drei Bipods 524, 525 und 526 (die
vorzugsweise in gleichen Abständen umfangsseitig angeordnet
sind und von denen in 5b zwei Bipods 524 und 525 erkennbar sind).
An zwei gegenüberliegenden Seiten der Planplatte 510 sind
jeweils Krafteinleitungsbalken angeordnet, an denen die Krafteinleitung
in die Planplatte 510 bzw. deren optisch wirksamen Bereich 510a erfolgt
und die wie unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben
ausgebildet, d. h. aus einer Mehrzahl von integral miteinander verbundenen
Federelementen aufgebaut sein können, wobei diese Federelemente
jeweils mit eine Krafteinleitungseinrichtung (z. B. Schraube) mit
der in die Planplatte einzuleitenden Druckspannung beaufschlagt
werden. Vorzugsweise sind für eine Anpassung der Positions-
bzw. Höhentoleranz für jedes Federelement jeweils
zwei Schrauben vorgesehen.
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Den
bisher beschriebenen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass
jeweils eine Einstellung der Verzögerung in der doppelbrechenden
Planplatte vor Einbau der Verzögerungsplattenanordnung
in das Objektiv erfolgt und eine anschließende Änderung der
Verzögerung in Betrag oder Richtung nicht mehr möglich
ist. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen beschrieben,
die eine Änderung der Verzögerung in Betrag oder
Richtung nach Einbau in das Objektiv ermöglichen.
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In
Abwandlung der in 5 beschriebenen Ausführungsform
können beispielsweise die dort zur isostatischen Lagerung
des inneren Rahmens 520 an dem äußeren
Rahmen 530 verwendeten drei Bipods 524–526 durch
einen Hexapod ersetzt werden, um eine Richtungsbeeinflussung der
schnellen Achse der Verzögerung zu ermöglichen.
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In
der schematischen Darstellung von 6a sind
in einer Anordnung 600 zwischen innerem Rahmen 610 (an
welchem analog zu 5 die Planplatte mitsamt der
Einrichtung zur Krafteinleitung angeordnet ist) und äußerem
Rahmen 620 (welcher die Flansche zur Montage an den Objektivfassungen aufweist)
zwei der sechs Aktuatoren eines Hexapods 630 an Gelenken
(von denen die Lage von vier Gelenken 631–634 angedeutet
ist) beweglich gelagert. Durch Ansteuerung der Aktuatoren kann der
innere Rahmen 610 mitsamt Planplatte und Einrichtung zur Krafteinleitung
um die optische Achse rotiert werden, ohne dass Bewegungen in axialer
oder lateraler Richtung oder eine Verkippung in Bezug auf die optische
Achse auftreten.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform kann gemäß 6b auch in einer Anordnung 640 ein die
Planplatte tragender innerer Rahmen 650 im äußeren
Rahmen 660 drehbar gelagert sein, wozu beispielsweise eine
Anordnung aus Biegeelementen 663 in Form lasttragender
Verbindungen dienen kann, die mittels Gelenken 661, 662 an
dem inneren Rahmen 650 bzw. dem äußeren
Rahmen 660 gelagert sind. Über Aktuatoren 664 (z.
B. in Form von Piezoelementen, Druckluftaktuatoren etc.), die jeweils über
Verbindungselemente 665 bzw. 666 an dem inneren
Rahmen 650 bzw. dem äußeren Rahmen 660 angreifen,
kann dann im Ergebnis eine Drehung des inneren Rahmens 650 gegen
den feststehenden äußeren Rahmen 660 erfolgen.
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Hierbei
auftretende axiale Bewegungen führen infolge der planen
Form der Planplatte nur zu geringen Effekten, die mittels z-Manipulatoren
korrigiert werden können. Gemäß einer
alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann
die Planplatte auch um eine zur optischen Achse parallele Achse
rotiert werden. Ferner kann auch statt einer mechanischen Rotation
der gesamten Planplatte eine Richtungsbeeinflussung der schnellen
Achse der Verzögerung dadurch bewirkt werden, dass Druckspannungen (oder
alternativ Zugspannungen) in die Planplatte in zwei zueinander senkrechten
Richtungen (d. h. unter einem Winkel von 90°) eingeleitet
werden, wobei die Richtung der schnellen Achse der Verzögerung
sich aus der Überlagerung der beiden Kraftkomponenten ergibt.
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Gemäß weiteren
bevorzugter Ausführungsformen kann auch eine Einstellung
des Betrages (bzw. der Amplitude) der Verzögerung erfolgen.
Hierzu können beispielsweise ausgehend von den zuvor beschriebenen
Ausführungsformen an einem oder an zwei Krafteinleitungsbalken
ein oder mehrere Aktuatoren angebracht werden, oder es kann an jedem einzelnen
Federelement ein Aktuator angebracht werden. Letztere Ausführung
ermöglicht eine besonders variable Einstellbarkeit, erfordert
aber auch einen größeren Steuerungs- bzw. Regelungsaufwand.
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Gemäß 7a ist die mit 710 bezeichnete Planplatte über
zwei an ihren gegenüberliegenden Längsseiten vorgesehene
Krafteinleitungsbalken 730a, 730b, an denen wiederum
lediglich angedeutete Kraftaufbringungselemente 731 wie
z. B. Schrauben vorgesehen sind, in einem Rahmen 720 gelagert,
wobei an dem Rahmen 720 ferner Aktuatoren 745, 746 vorgesehen
sind, um die in die Planplatte 710 eingeleitete mechanische
Spannung im eingebautem Zustand, d. h. nach Einbau der Verzögerungsplattenanordnung
in das jeweilige optische System, noch verändern zu können.
In dem an den jeweiligen Aktuator 745, 746 angrenzenden
Bereich weist der Rahmen 720 optional Strukturen 725 bzw. 726 (jeweils
in Form eines Loches mit benachbart hierzu angeordneten Einschnitten)
auf, durch die eine Parallelogrammführung zum Unterbinden
unerwünschter Querkräfte gebildet wird. Im Betrieb
kann mittels der Krafteinleitungsbalken 730a, 730b zunächst über
die gesamte Ausdehnung der Planplatte 710 eine im Wesentlichen
konstante Kraft eingeleitet werden, die dann je nach Wunsch über
die Aktuatoren 745, 746 modifiziert werden kann
(um etwa eine zunächst als Lambda/4-Platte wirkende Planplatte nachträglich
im eingebauten Zustand mit einer veränderten Phasenverzögerung,
beispielsweise auch als Lambda/2-Platte, auszubilden).
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In
einer alternativen Ausführungsform ist gemäß 7b die mit 760 bezeichnete Planplatte über zwei
an ihren gegenüberliegenden Längsseiten vorgesehene
Krafteinleitungsbalken 780a, 780b, an denen wiederum
lediglich angedeutete Kraftaufbringungselemente 781 wie
z. B. Schrauben vorgesehen sind, in einem Rahmen 770 gelagert,
wobei hier Aktuatoren 785, 786 zur nachträglichen
Veränderung der auf die Planplatte 760 wirkenden
Kraft an den Seiten der Krafteinleitungsbalken 780a, 780b,
und zwar zwischen dem Rahmen 720 und einer jeweils für
den Krafteinleitungsbalken 780a bzw. 780b vorgesehenen
Halterung 782 bzw. 783 angeordnet sind, wobei
die Aktuatoren 785, 786 an der jeweiligen Halterung 782 bzw. 783 gelenkig
gelagert ist.
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Nachfolgend
werden unter Bezugnahme auf 8-11 weitere
Ausführungsformen einer Verzögerungsplattenanordnung
erläutert, die insbesondere dadurch gekennzeichnet sind,
dass die Einleitung der gewünschten Spannung in das Material
der Planplatte so erfolgt, dass insgesamt eine besonders platzsparende
Anordnung erzielt wird.
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Im
Ausführungsbeispiel von 8 weist
eine Verzögerungsplattenanordnung 800 einen äußeren Rahmen 810 (z.
B. aus Metall oder Keramik) auf, welcher so dimensioniert ist, dass
er (unter Berücksichtigung des E-Moduls und Trägheitsmomentes
seines Materials) unter Last eine rechteckige Form annimmt, wobei 8 den
Rahmen 810 in Zustand mit Last und 10 lediglich
schematisch den Rahmen 810 im Zustand ohne Last zeigt.
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An
den beiden gegenüberliegenden Längsseiten des
Rahmens 810 sind innenliegende Balge 820, 821 angeordnet,
welche jeweils über eine angeschlossene Schlauch- oder
Rohrverbindung 822 bzw. 823 mit einem flüssigen
oder gasförmigen Fluid beaufschlagbar sind, wobei dieser
Druck über einen angeschlossenen Druckregler 824 bzw. 825 kontrollierbar
ist. Auf der zur jeweils anliegenden Wand des Rahmens 810 gegenüberliegenden
Seite des Balges befindet sich jeweils eine Zunge 830, 831 (z.
B. aus Metall, Edelstahl oder Invar), die mit ihrer gegenüberliegenden
Seitenfläche mit der angrenzenden Seitenfläche
einer Planplatte 840 fest (durch Kleben und/oder mittels
formschlüssiger Verbindung) verbunden ist, so dass der
durch den jeweiligen Balg 820, 821 aufgebaute
isostatische Druck über die Zunge 830, 831 auf
die Planplatte 840 übertragen wird.
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Darüber
hinaus sind an jeweils einem Stirnende der Zungen
830 und
831 Federn
850 bzw.
851 so
eingehängt, dass diese die Einleitung einer Zugspannung
in die Planplatte
840 ermöglichen, wozu sie beispielsweise
mit ihrem jeweils anderen, der zugehörigen Zunge
830 bzw.
831 abgewandten
Ende in (nicht dargestellte) längsverstellbare Lagerböcke
eingehängt sind, wobei die Lagerböcke im Rahmen
810 fest
gelagert sind, wie dies prinzipiell in
13 dargestellt
sowie der zugrunde liegenden
EP
0834 753 A1 beschrieben ist. Dabei ist die Feder
850 der
einen Zunge
830 auf der entgegengesetzten Seite wie die Feder
851 der
anderen Zunge
831 angeordnet, so dass im Ausführungsbeispiel
etwa die obere Zunge
830 nach links und die untere Zunge
831 nach
rechts gezogen werden kann.
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Die über
die Zungen 830, 831 in die Planplatte 840 eingeleiteten
Zugkräfte und die über die Balge 820, 821 eingeleiteten
Druckkräfte werden nun so aufeinander abgestimmt, dass
die resultierende Kraft in Größe und Richtung
so aufgebaut wird, dass in der Planplatte 840 der gewünschte
Doppelbrechungsbeitrag, also insbesondere etwa eine Verzögerung
von Lambda/4 oder Lambda/2 bei einer unter einem Winkel von 45° zu
den Grundseiten der rechteckigen, optisch genutzten Querschnittsfläche
orientierten induzierten Doppelbrechungsachse, erzeugt wird.
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Die
Krafteinleitung erfolgt somit nicht in herkömmlicher Weise
durch ausschließlich an gegenüberliegenden Seiten
eingeleitete Zug- bzw. Druckkräfte, sondern setzt sich
aus zwei zueinander senkrechten Komponenten zusammen, nämlich
einer Zug- oder Druckspannung einerseits und einer Scherspannung
andererseits, welche in Kräfteaddition die gewünschte
resultierende Komponente ergeben. Infolgedessen wird auch bei rechteckiger,
optisch genutzter Querschnittsflächen 840a mit
sehr hohem Aspektverhältnis (d. h. a >> b,
wobei a und b die Grundseitenabmessungen bezeichnen) eine gleichförmige,
einheitliche Spannungseinleitung und damit eine einheitlich definierte
Phasenverzögerung über die gesamte genutzte optische
Fläche erreicht. Zugleich wird der benötigte Bauraum
infolge Vermeidung einer schrägen Einspannung der Planplatte
reduziert.
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Die
feste Verbindung zwischen der jeweiligen Zunge 830, 831 und
der angrenzenden Seitenfläche der Planplatte 840 kann
durch Kleben und/oder mittels formschlüssiger Verbindung
erreicht werden. Bei einer reinen Klebeverbindung ist auf besonders
hohe Dauerfestigkeit zu achten, da im Klebebett eine permanente
Zugkraft wirkt. Um die Entstehung einer Scherbeanspruchung im Klebebett
zu reduzieren oder gänzlich zu vermeiden, weisen die angrenzenden
Flächen der Zunge 830, 831 und der Planplatte 840 vorzugsweise
ein zueinander korrespondierendes, z. B. treppenförmiges
Oberflächenprofil auf, so dass im Idealfalle nur Druckkräfte
im Klebebett auftreten.
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Die
Zungen 830, 831 selbst können eine beliebige,
z. B. im Wesentlichen rechteckige Geometrie aufweisen, wobei jedoch
vorzugsweise eine Geometrie gewählt wird, welche den ggf.
unterschiedlichen Dehnungskoeffizienten in der Planplatte 840 einerseits
und den Zungen 830, 831 andererseits Rechnung
trägt. Wie schematisch in 11 dargestellt, weist
hierzu bevorzugt eine Zunge 980 in ihrer Längsrichtung
eine Querschnittsanpassung auf, indem mit zunehmendem Abstand von
der Aufhängung der Feder die Breite der Zunge 980 und
damit die Steifigkeit zunimmt, so dass die Scherkraft an der Verbindung
zwischen Planplatte 970 und Zunge 980 sich nur
wenig ändert bzw. im Idealfalle konstant bleibt. Dabei
ist weiter vorzugsweise auf der zur Planplatte 970 abgewandten
Seite der Zunge 980, also zwischen Zunge und Balg, eine
Ergänzungs- oder Kompensationszunge 981 z. B.
aus Teflon (in 11 gestrichelt dargestellt)
vorgesehen, welche sich mit der Zunge 980 zu einer insgesamt
planparallelen Geometrie ergänzt und somit eine gleichförmige
Anlagefläche an den (nicht dargestellten) Balg und eine gleichmäßige
Einleitung der Druckspannung in die Planplatte 970 ermöglicht.
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Gemäß einer
weiteren, in 9 schematisch dargestellten
Ausführungsform einer Verzögerungsplattenanordnung 900 sind
Planplatte und Zunge(n) monolithisch, d. h. eine feste Einheit 910 bildend,
aufgebaut, so dass Klebestellen vermieden und die Stabilität
der Anordnung erhöht wird.
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Auch
im Ausführungsbeispiel von 9 erfolgt
die Spannungseinleitung so, dass – wie häufig etwa
zur Herstellung einer Lambda/4-Platte gewünscht – die
induzierte Doppelbrechungsachse unter einem Winkel von 45° zu
den Grundseiten der rechteckigen, optisch genutzten Querschnittsfläche 910a orientiert
ist. Die im Ergebnis innerhalb der Planplatte infolge der eingeleiteten
Verspannung entstehende Doppelbrechungsachse ist mit „oa"
bezeichnet und unter einem Winkel von 45° zu den Grundseiten
der optisch genutzten Querschnittsfläche 900a orientiert.
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Wie
in 9 schematisch dargestellt, kann die Zugeinleitung
dann über Fortsätze 920, 921 an der
Planplatte erfolgen, indem Angreifelemente 930 (im Ausführungsbeispiel
in Form von in einer Metallhalterung 931 angeordneten Kunststoffbauteilen 932,
wie in 9 nur für die untere Seite das Anordnung
dargestellt) mit diesen Fortsätzen 920, 921 formschlüssig
fest verbunden sind und zur Einleitung der Zugspannung in die Planplatte
ihrerseits mit einer Zugkraft beaufschlagt werden, wobei diese Zugkraft im
Ausführungsbeispiel an der unteren Seite der Planplatte
wie durch den Pfeil 933 angedeutet nach rechts und an der
oberen Seite der Planplatte nach links wirkt. Die Oberflächen
der Fortsätze 920, 921 sind vorzugsweise
allseitig poliert und/oder mit Flusssäure spannungsfrei
geätzt. Infolge der Metallhalterung 931 kann ein
geringes Kaltflussverhalten des Kunststoffes der Angreifelemente 930 toleriert
werden. Die Einleitung der Druckspannung in die Planplatte erfolgt
analog über Balge an einander gegenüberliegenden
Seiten der Planplatte (wobei in 9 nur der
untere Balg 940 mit einem zwischen diesem und der Planplatte
befindlichen Ausgleichsteil 941 dargestellt ist).
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12 zeigt
in lediglich schematischer Darstellung den prinzipiellen Aufbau
einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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Die
mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage weist eine Beleuchtungseinrichtung 301 und
ein Projektionsobjektiv 302 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 301 dient
zur Beleuchtung einer Struktur tragenden Maske (Retikel) 303 mit
Licht von einer Lichtquelleneinheit 304, welche beispielsweise einen
ArF-Laser für eine Arbeitswellenlänge von 193 nm
sowie eine ein paralleles Lichtbündel erzeugende Strahlformungsoptik
umfasst.
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Das
parallele Lichtbüschel der Lichtquelleneinheit 304 trifft
gemäß dem Ausführungsbeispiel zunächst
auf ein diffraktives optisches Element 305 (auch als „pupil
defining element" bezeichnet), welches über eine durch
die jeweilige beugende Oberflächenstruktur definierte Winkelabstrahlcharakteristik in
einer Pupillenebene P1 eine gewünschte Intensitätsverteilung
(z. B. Dipol- oder Quadrupolverteilung) erzeugt. In Lichtausbreitungsrichtung
nach dem diffraktiven optischen Element 305 befindet sich
eine optische Einheit 306, welche ein ein paralleles Lichtbündel
mit variablem Durchmesser erzeugendes Zoom-Objektiv sowie ein Axikon
aufweist. Mittels des Zoom-Objektives in Verbindung mit dem vorgeschalteten
diffraktiven optischen Element 305 werden in der Pupillenebene
P1 je nach Zoom-Stellung und Position der Axikon-Elemente unterschiedliche
Beleuchtungskonfigurationen erzeugt. Die optische Einheit 306 umfasst
im dargestellten Beispiel ferner einen Umlenkspiegel 307.
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In
Lichtausbreitungsrichtung nach der Pupillenebene P1 befindet sich
im Strahlengang eine Lichtmischeinrichtung 308, welche
z. B. in für sich bekannter Weise eine zur Erzielung einer
Lichtmischung geeignete Anordnung aus mikrooptischen Elementen aufweisen
kann.
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Auf
die Lichtmischeinrichtung 308 folgt im Lichtausbreitungsrichtung
eine Linsengruppe 309, hinter welcher sich eine Feldebene
F1 mit einem Retikel-Maskierungssystem (REMA) befindet, welches durch
ein in Lichtausbreitungsrichtung nachfolgendes REMA-Objektiv 310 auf
die Struktur tragende, in der Feldebene F2 angeordnete Maske (Retikel) 303 abgebildet
wird und dadurch den ausgeleuchteten Bereich auf dem Retikel begrenzt.
Die Struktur tragende Maske 303 wird mit dem Projektionsobjektiv 302,
welches im dargestellten Beispiel zwei Pupillenebenen PP1 und PP2
aufweist, auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht versehenes
Substrat 311 bzw. einen Wafer abgebildet.
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In
der Beleuchtungseinrichtung 301 und/oder dem Projektionsobjektiv 302 können
eine oder mehrere erfindungsgemäße Verzögerungsplattenanordnungen,
vorzugsweise jeweils in einer Pupillenebene und/oder einer Feldebene
der Beleuchtungseinrichtung 301 und/oder des Projektionsobjektivs 302 bzw.
in unmittelbarer Nähe hierzu, eingesetzt sein.
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Wenn
die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen
beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann
zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen,
z. B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Aus führungsformen.
Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass
derartige Variationen und alternative Ausführungsformen
von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite
der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche
und deren Äquivalente beschränkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste
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erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 5212593 [0003]
- - EP 0834753 A1 [0007, 0085]
- - DE 10206478 A1 [0008]
- - GB 1098897 A [0010]
- - US 2823491 [0011]
- - US 6324003 B1 [0012]
- - WO 02/093257 A2 [0013]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - „Simple
process for building large homogeneous adaptable retarders made
from polymeric materials", Applied Optics Bd. 34, Nr. 16, 1. Juni
1995, S. 2921–2926 [0009]