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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verbindungsanordnungen für
eine optische Einrichtung sowie Verfahren zum Erzeugen einer vorgebbaren
Kontaktkraft bzw. einer vorgebbaren Kontaktflächenpressung
zwischen zwei Körpern einer optischen Einrichtung. Die
Erfindung lässt sich im Zusammenhang beliebigen optischen
Einrichtungen bzw. optischen Abbildungsverfahren anwenden. Insbesondere
lässt sie sich im Zusammenhang mit der bei der Herstellung
mikroelektronischer Schaltkreise verwendeten Mikrolithographie einsetzen.
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Insbesondere
im Bereich der Mikrolithographie ist es neben der Verwendung mit
möglichst hoher Präzision ausgeführter
Komponenten unter anderem erforderlich, die Position und Geometrie
optischer Module der Abbildungseinrichtung, also beispielsweise
der Module mit optischen Elementen wie Linsen, Spiegeln oder Gittern
aber auch der verwendeten Masken und Substrate, im Betrieb möglichst
präzise gemäß vorgegebenen Sollwerten
einzustellen bzw. solche Komponenten in einer vorgegebenen Position
bzw. Geometrie zu stabilisieren, um eine entsprechend hohe Abbildungsqualität
zu erzielen (wobei im Sinne der vorliegenden Erfindung der Begriff
optisches Modul sowohl optische Elemente alleine als auch Baugruppen
aus solchen optischen Elementen und weiteren Komponenten, wie z.
B. Fassungsteilen etc., bezeichnen soll).
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Im
Bereich der Mikrolithographie liegen die Genauigkeitsanforderungen
im mikroskopischen Bereich in der Größenordnung
weniger Nanometer oder darunter liegen. Sie sind dabei nicht zuletzt
eine Folge des ständigen Bedarfs, die Auflösung
der bei der Herstellung mikroelektronischer Schaltkreise verwendeten
optischen Systeme zu erhöhen, um die Miniaturisierung der
herzustellenden mikroelektronischen Schaltkreise voranzutreiben.
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Im
Zusammenhang mit der vorstehend erwähnten Stabilisierung
des optischen Systems erweist sich der Umgang mit der Erwärmung
und der daraus resultierenden Ausdehnung der Komponenten des optischen Systems
als besonders problematisch. Ein häufig verwendeter Ansatz,
dieses Problem zu lösen, besteht darin, eine definierte
Wärmeabfuhr bei den betreffenden Komponenten zu erzielen,
um die betreffende Komponente auf einer bestimmten Temperatur bzw.
Temperaturverteilung zu halten. In diesem Zusammenhang ist es bekannt,
Kühlkörper oder dergleichen mit der zu kühlenden
Komponente zu verbinden, um eine gewünschte Wärmeabfuhr
zu erzielen. Problematisch ist hierbei die Verbindung zwischen dem
Kühlkörper und der zu kühlenden Komponente.
So soll zum einen über die Verbindung der beiden Körper
eine möglichst geringe Verformung in die zu kühlende
Komponente eingeführt werden, um eine Verschlechterung
der Abbildungsqualität durch eine derartige Verformung
so gering wie möglich zu halten. Zum anderen ist ein möglichst
guter bzw. inniger Kontakt zwischen den beiden Körpern
erforderlich, um ein möglichst hohe Wärmeübertragung
zwischen den beiden Körpern sicherzustellen.
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Bei
einer bekannten Anbindung eines solchen Kühlkörpers
an eine zu kühlende Komponente wird der Kühlkörper
mit der zu kühlenden Komponente ersparen, indem eine (mit
ihrem Kopf auf einem Absatz des Kühlkörpers aufliegende)
Schraube in ein Kulissenelement eingeschraubt wird, welches in einer
Schwalbenschwanzführung der zu kühlenden Komponente
angeordnet ist. Hierbei erweist es sich als Problem, dass die Kontaktkraft
bzw. Kontaktflächenpressung zwischen den beiden Körpern
nur über das Anzugsmoment bzw. die Vorspannung der Schraubverbindung
eingestellt werden kann, was in der Regel nur mit einer vergleichsweise
hohen Streuung möglich ist, sodass hiermit eine relativ
hohe Unsicherheit hinsichtlich der tatsächlichen Kontaktkraft
bzw. Kontaktflächenpressung einhergeht. Durch mit der Zeit
auftretende Setzeffekte wird dieses Problem sogar noch verschärft.
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Ein
weiteres Problem liegt in der durch Fertigungsungenauigkeiten der
Schwalbenschwanzführung bzw. des Kulissenelements bedingten
lokalen Variation der Flächenpressung im Kontaktbereich
zwischen den beiden Körpern. Hierbei kann es zu einer starken
lokalen Konzentration der Kraftwirkung, mithin also lokal zu einer
sehr hohen Kontaktflächenpressung kommen, während
an anderen Stellen des Kontaktbereichs nur eine deutlich geringere
Kontaktflächenpressung und damit ein geringerer Wärmeübertragung
bzw. ein höherer Wärmeübertragungswiderstand
vorliegt. Mithin kann es also zu einer über den Kontaktbereich
ungleichmäßigen Wärmeübertragung
und damit zu einer unerwünschten Verzerrung im Temperaturprofil
des zu kühlenden Körpers kommen.
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Aus
der
US 2002/0163741
A1 (Shibazaki) sowie der
WO 03/087944 A1 (Weber), deren jeweilige
Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird, ist es
im Zusammenhang mit der definierten Positionierung von optischen
Elementen weiterhin bekannt, über eine elastisch verformte
Federeinrichtung jeweils eine definierte, lokal begrenzte Kontaktkraft
die zwischen dem optischen Element und einer zugehörigen
Fassung zu erzeugen. Hierbei werden wegen der erforderlichen definierten
Einleitung der Klemmkraft in das optische Element in der Regel jedoch
vergleichsweise geringe Kontaktflächen zwischen dem optischen
Element und der Fassung realisiert, welche sich nicht für
eine hohe Wärmeübertragung eignen.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER
ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Verbindungsanordnung
für eine optische Einrichtung sowie ein Verfahren zum Erzeugen
einer vorgebbaren Kontaktkraft bzw. einer vorgebbaren Kontaktflächenpressung
zwischen zwei Körpern einer optischen Einrichtung zur Verfügung
zu stellen, welche die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest
in geringerem Maße aufweisen und insbesondere auf einfache
Weise eine hohe Wärmeübertragung zwischen den
beiden Körpern gewährleisten.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass man
auf einfache Weise eine besonders hohe Wärmeübertragung
zwischen den beiden Körpern dadurch erzielen kann, indem
man über eine auf beide Körper einwirkende Verbindungseinrichtung
sicherstellt, dass an jedem Punkt des Kontaktbereichs der beiden
Körper eine lokale Kontaktflächenpressung erzielt
wird, die nur um einen geringen Wert von der mittleren Kontaktflächenpressung
zwischen den beiden Körpern abweicht. Vorzugsweise weicht
die lokale Kontaktflächenpressung um weniger als 20%, insbesondere
um weniger als 10%, weiter vorzugsweise um weniger als 5%, von der
mittleren Kontaktflächenpressung ab. Bei einer solchen über
den Kontaktbereich möglichst gleichmäßigen
Flächenpressung wird über den Kontaktbereich ein
gleichmäßig inniger Kontakt zwischen den Wärmeübertragungspartnern
erreicht, sodass es zu keiner lokalen Konzentration der Wärmeübertragung
und dem damit einhergehenden Verlust an Wärmeübertragungsleistung
sowie der damit einhergehenden unerwünschten Verzerrung
im Temperaturprofil des betreffenden Körpers kommt.
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Die
erfindungsgemäße Vergleichmäßigung
der lokalen Kontaktflächenpressung lässt sich
besonders einfach über eine oder mehrere elastisch deformierte
Federeinheiten realisieren, welche durch die in ihnen gespeicherte
Verformungsenergie einen definierten Beitrag zu der gewünschten
Kontaktkraft bzw. Kontaktflächenpressung leisten. Die Kontaktkraft
bzw. Kontaktflächenpressung lässt sich dabei besonders
einfach über eine Abstimmung der geometrischen Randbedingungen
(beispielsweise also die Gestaltung bzw. Anordnung von Anschlagflächen)
realisieren, sodass die oben beschriebenen Streuungseffekte, wie
sie bei den bisherigen Lösungen mit der Vorgabe eines definierten
Anzugsmoments für eine Schraubverbindung auftreten, deutlich reduziert
werden können. Zudem ist es über eine Mehrzahl
von Kontaktelementen mit solchen Federeinheiten in besonders einfacher
Weise möglich, die beschriebene Vergleichmäßigung
der Kontaktflächenpressung zu erzielen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher eine Verbindungsanordnung
für eine optische Einrichtung, insbesondere für
die Mikrolithographie, mit einem ersten Körper, einem zweiten
Körper und einer Verbindungseinrichtung, wobei der erste
Körper den zweiten Körper in einem Kontaktbereich
flächig kontaktiert und die Verbindungseinrichtung mit
dem zweiten Körper verbunden ist und den ersten Körper über
wenigstens eine Kontakteinheit kontaktiert. Die Verbindungseinrichtung
ist dazu ausgebildet, in dem Kontaktbereich eine vorgebbare Kontaktkraft
zwischen dem ersten Körper und dem zweiten Körper
zu erzeugen. Die Kontakteinheit umfasst eine Mehrzahl von separaten
Kontaktelementen, wobei jedes Kontaktelement über eine
zur Erzeugung eines Beitrags zu der Kontaktkraft elastisch verformte
Federeinheit mit dem zweiten Körper verbunden ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbindungsanordnung
für eine optische Einrichtung, insbesondere für
die Mikrolithographie, mit einem ersten Körper, einem zweiten
Körper und einer Verbindungseinrichtung, wobei der erste
Körper oder der zweite Körper eine Komponente
einer Wärmeübertragungseinrichtung zur Erzielung
einer hohen Wärmeübertragung über einen
Kontaktbereich zwischen dem ersten Körper und dem zweiten
Körper ist. Der der erste Körper kontaktiert den
zweiten Körper zur Erzielung einer hohen Wärmeübertragung
in dem Kontaktbereich großflächig. Die Verbindungseinrichtung
ist dazu ausgebildet, in dem Kontaktbereich eine vorgebbare Kontaktkraft
zwischen dem ersten Körper und dem zweiten Körper
zu erzeugen, und kontaktiert den ersten Körper über
wenigstens eine Kontakteinheit mit einem Kontaktelement. Das Kontaktelement
ist über eine zur Erzeugung eines Beitrags zu der Kontaktkraft
elastisch verformte Federeinheit mit dem zweiten Körper
verbunden.
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Es
sei an dieser Stelle erwähnt, dass im Sinne der vorliegenden
Erfindung ein großflächiger Kontakt dann gegeben
sein soll, wenn die Kontaktfläche des Kontaktbereichs zwischen
dem ersten Körper und dem zweiten Körper wenigstens
100%, vorzugsweise wenigstens 200% der senkrechten Projektion der
Verbindungseinrichtung auf die Kontaktfläche der beiden
Körper beträgt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbindungsanordnung
für eine optische Einrichtung, insbesondere für
die Mikrolithographie, mit einem ersten Körper, einem zweiten
Körper und einer Verbindungseinrichtung, wobei der erste
Körper oder der zweite Körper eine Komponente
einer Wärmeübertragungseinrichtung zur Erzielung
einer hohen Wärmeübertragung über einen
Kontaktbereich zwischen dem ersten Körper und dem zweiten
Körper ist. Der erste Körper kontaktiert den zweiten
Körper zur Erzielung einer hohen Wärmeübertragung
in dem Kontaktbereich großflächig. Die Verbindungseinrichtung
ist dazu ausgebildet, in dem Kontaktbereich eine vorgebbare mittlere
Kontaktflächenpressung zwischen dem ersten Körper
und dem zweiten Körper zu erzeugen. Die Verbindungseinrichtung
ist weiterhin dazu ausgebildet, an jedem Punkt des Kontaktbereichs
eine lokale Kontaktflächenpressung zwischen dem ersten
Körper und dem zweiten Körper zu erzeugen, die um
weniger als 20%, insbesondere um weniger als 10%, vorzugsweise um
weniger als 5%, von der mittleren Kontaktflächenpressung
abweicht
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Ausüben einer Kontaktkraft zwischen einem ersten Körper
und einem zweiten Körper einer optischen Einrichtung, insbesondere
für die Mikrolithographie, bei dem der erste Körper
mit dem zweiten Körper in einem Kontaktbereich in flächigen
Kontakt gebracht wird und eine Verbindungseinrichtung mit dem zweiten
Körper verbunden wird, die den ersten Körper über
wenigstens eine Kontakteinheit kontaktiert. Die Verbindungseinrichtung
erzeugt in dem Kontaktbereich eine vorgebbare Kontaktkraft zwischen
dem ersten Körper und dem zweiten Körper. Die
Kontakteinheit umfasst eine Mehrzahl von separaten Kontaktelementen,
wobei jedes Kontaktelement über eine zur Erzeugung eines
Beitrags zu der Kontaktkraft elastisch verformte Federeinheit mit
dem zweiten Körper verbunden wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Ausüben einer Kontaktkraft zwischen einem ersten Körper
und einem zweiten Körper einer optischen Einrichtung, insbesondere
für die Mikrolithographie, bei dem der erste Körper
mit dem zweiten Körper in einem Kontaktbereich in großflächigen
Kontakt gebracht wird, wobei der erste Körper oder der
zweite Körper eine Komponente einer Wärmeübertragungseinrichtung
zur Erzielung einer hohen Wärmeübertragung über
den Kontaktbereich ist, und über eine Verbindungseinrichtung
in dem Kontaktbereich eine vorgebbare Kontaktkraft zwischen dem
ersten Körper und dem zweiten Körper erzeugt wird.
Die Verbindungseinrichtung kontaktiert den ersten Körper über
wenigstens eine Kontakteinheit mit einem Kontaktelement, wobei das
Kontaktelement über eine zur Erzeugung eines Beitrags zu
der Kontaktkraft elastisch verformte Federeinheit mit dem zweiten
Körper verbunden wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung schließlich
ein Verfahren zum Ausüben einer Kontaktflächenpressung
zwischen einem ersten Körper und einem zweiten Körper
einer optischen Einrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie,
bei dem der erste Körper mit dem zweiten Körper
zur Erzielung einer hohen Wärmeübertragung in
einem Kontaktbereich in großflächigen Kontakt
gebracht wird, wobei der erste Körper oder der zweite Körper
eine Komponente einer Wärmeübertragungseinrichtung
zur Erzielung einer hohen Wärmeübertragung über
den Kontaktbereich ist, und über eine Verbindungseinrichtung
in dem Kontaktbereich eine vorgebbare mittlere Kontaktflächenpressung
zwischen dem ersten Körper und dem zweiten Körper
erzeugt wird. Die Verbindungseinrichtung erzeugt an jedem Punkt
des Kontaktbereichs eine lokale Kontaktflächenpressung
zwischen dem ersten Körper und dem zweiten Körper,
die um weniger als 10%, vorzugsweise um weniger als 5%, von der
mittleren Kontaktflächenpressung abweicht.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele,
welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen optischen Abbildungseinrichtung,
die eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung
umfasst und mit der sich eine bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ausüben
einer Kontaktkraft zwischen zwei Körpern der optischen
Abbildungseinrichtung durchführen lässt;
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2 ist
eine schematische Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung der
Abbildungseinrichtung aus 1;
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3 ist
eine schematische Schnittdarstellung der Kontakteinheit der Verbindungseinrichtung
aus 2 im nicht montierten Zustand (entlang Linie III-III
aus 4);
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4 ist
eine schematische Draufsicht auf die Kontakteinheit aus 3;
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5 ist
ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ausüben
einer Kontaktkraft zwischen zwei Körpern, welches sich
mit der optischen Abbildungseinrichtung aus 1 durchführen
lässt;
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6 ist
eine schematische Schnittdarstellung eines Teils der Kontakteinheit
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung;
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7 ist
eine schematische Schnittdarstellung eines Teils der Kontakteinheit
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung;
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8 ist
eine schematische Schnittdarstellung eines Teils der Kontakteinheit
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung (entlang der Linie VIII-VIII aus 9);
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9 ist
eine weitere schematische Schnittdarstellung der Kontakteinheit
aus 8 entlang der Linie IX-IX;
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10 ist
eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung, die in der der Abbildungseinrichtung aus 1 eingesetzt
werden kann;
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11 ist
eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung, die in der der Abbildungseinrichtung aus 1 eingesetzt
werden kann,
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird im
Folgenden eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
optischen Einrichtung beschrieben, welche in einer erfindungsgemäßen
optischen Abbildungseinrichtung für die Mikrolithographie
zum Einsatz kommt. Hierbei wird zur Vereinfachung der nachfolgenden
Beschreibung ein xyz-Koordinatensystem eingeführt, in welchem
die z-Richtung die Vertikalrichtung bezeichnet. Es versteht sich
jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine beliebige
andere Ausrichtung der Komponenten der Abbildungseinrichtung im
Raum vorgesehen sein kann.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen optischen Abbildungseinrichtung
in Form einer Mikrolithographieeinrichtung 101, die mit
Licht im EUV-Bereich mit einer Wellenlänge von 5 nm bis
20 nm, im vorliegenden Beispiel etwa 13 nm, arbeitet.
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Die
Mikrolithographieeinrichtung 101 umfasst ein Beleuchtungssystem 102,
eine Maskeneinrichtung 103, ein optisches Projektionssystem
in Form eines Objektivs 104 und eine Substrateinrichtung 105.
Das Beleuchtungssystem 102 beleuchtet (über eine
nicht dargestellte Lichtleiteinrichtung) eine Maske 103.1,
die auf einem Maskentisch 103.2 der Maskeneinrichtung 103 angeordnet
ist, mit einem (nicht näher dargestellten) Projektionslichtbündel.
Auf der Maske 103.1 befindet sich ein Projektionsmuster,
welches mit dem Projektionslichtbündel über die
im Objektiv 104 angeordneten optischen Elemente einer optischen
Elementgruppe 106 auf ein Substrat in Form eines Wafers 105.1 projiziert
wird, der auf einem Wafertisch 105.2 der Substrateinrichtung 105 angeordnet
ist.
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Das
Beleuchtungssystem 102 umfasst neben einer Lichtquelle 102.1 unter
anderem eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung 107, die eine optisch wirksame Komponente
in Form eines ersten Körpers 108 und einen damit
verbundenen zweiten Körper 109 umfasst. Der erste Körper 108 und
der zweite Körper 109 kontaktieren einander in
einem Kontaktbereich 110 über eine erste Kontaktfläche 108.1 des
ersten Körpers 108 und eine zweite Kontaktfläche 109.1 des
zweiten Körpers 109.
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Bei
den ersten Körper 108 handelt es sich um ein optisches
Element (bei dem vorliegenden EUV-System also um einen Spiegel).
Es versteht sich jedoch, dass der erste Körper bei anderen
Varianten der Erfindung auch eine beliebige andere Komponente der
Mikrolithographieeinrichtung sein kann. Bei dem zweiten Körper 109 handelt
es sich um eine Komponente einer Wärmeübertragungseinrichtung,
welche dazu dient, über den Kontaktbereich 110 eine
hohe Wärmeübertragung zwischen dem ersten Körper 108 und
dem zweiten Körper 109 zu erzielen.
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Im
einfachsten Fall kann es sich bei dem zweiten Körper 109 um
einen passiven Kühlkörper handeln, der dem ersten
Körper 108 Wärme entzieht. Es versteht
sich jedoch, dass der zweite Körper bei anderen Varianten
der Erfindung auch eine Komponente einer Wärmeübertragungseinrichtung
sein kann, über welche dem ersten Körper 108 zumindest
zeitweise Wärme zugeführt wird. Weiterhin versteht
es sich, dass der zweite Körper auch Bestandteil einer
aktiven Wärmeübertragungseinrichtung sein kann,
welche dem ersten Körper über einen entsprechenden
Energiekreislauf (beispielsweise mittels Peltier-Elementen, Gas-
und/oder Flüssigkeitskreisläufen etc.) Wärme
zu- und/oder abführt.
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Wegen
der Arbeitswellenlänge von 13 nm handelt es sich bei sämtlichen
in der Abbildungseinrichtung 101 verwendeten optischen
Elementen um reflektive optische Elemente. Es versteht sich jedoch,
dass bei anderen Varianten der Erfindung, die mit Licht in anderen
Wellenlängenbereichen arbeiten, alleine oder beliebiger
Kombination refraktive, reflektive und/oder diffraktive zur Anwendung
kommen können.
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2 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung der Verbindungsanordnung 107.
Wie 2 zu entnehmen ist, sind der erste Körper 108 und
der zweite Körper 109 über eine Verbindungseinrichtung 111 verbunden,
die in dem Kontaktbereich 110 (in der z-Richtung) eine
vorgebbare Kontaktkraft K zwischen dem ersten Körper 108 und
dem zweiten Körper 109 erzeugt, sodass sich in
dem Kontaktbereich 110 eine vorgebbare mittlere Kontaktflächenpressung
pm zwischen dem ersten Körper 108 und dem zweiten
Körper 109 ergibt.
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Hierzu
umfasst die Verbindungseinrichtung eine erste Kontakteinheit 112,
ein Distanzelement in Form einer Distanzhülse 113 und
eine zweite Kontakteinheit in Form einer Schraubeneinheit 114 mit
Schrauben 114.1 und einer Unterlegscheibe 114.2,
wobei die erste Kontakteinheit 112 den ersten Körper 108 kontaktiert, während
die zweite Kontakteinheit 114 den zweiten Körper 109 kontaktiert
und mit der ersten Kontakteinheit 112 verbunden ist, sodass
der erste Körper 108 und der zweite Körper 109 hierüber
verbunden sind.
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Wie 2 zu
entnehmen ist, liegt der Kopf der Schraube 114.1 über
die Unterlegscheibe 114.2 auf einem Absatz 109.2 des
zweiten Körpers 109 auf, während der
Schaft der Schraube 114.1 durch eine Durchgangsbohrung 109.3 des
zweiten Körpers 102 sowie das Innere der Distanzhülse 113 (mit
Spiel) hindurch geführt ist. Das mit einem Gewinde versehene
Ende der Schraube 114.1 ist so weit in eine Gewindebohrung 112.1 der
ersten Kontakteinheit 112 eingeschraubt, dass die Distanzhülse 113 zwischen
einander zugewandten Anschlagflächen der ersten Kontakteinheit 112 und
des zweiten Körpers 109 festgeklemmt ist.
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Diese
Gestaltung hat zum einen den Vorteil, der sich zu keiner Verkippung
zwischen den beiden Kontakteinheiten 112 und 114 zueinander
und zum zweiten Körper 109 kommen kann, sodass
hierdurch in vorteilhafter Weise zusätzliche Stabilität
für die Verbindung zwischen den beiden Körpern 108 und 109 erreicht
wird.
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Es
sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass bei anderen Varianten
der Erfindung an Stelle der Schraube 114.1 natürlich
auch eine beliebige andere Spanneinrichtung vorgesehen sein kann, über
welche die Distanzhülse 113 zwischen den einander
zugewandten Anschlagflächen der ersten Kontakteinheit 112 und des
zweiten Körpers 109 festgeklemmt werden kann.
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Wie
der 2 und der 3 (welche
die erste Kontakteinheit 112 im nicht montierten Zustand
zeigt) zu entnehmen ist, umfasst die erste Kontakteinheit 112 ein
Trägerelement 112.2, in dem unter anderem die Gewindebohrung 112.1 für
die Schraube 114.1 vorgesehen ist. Wie weiterhin der 4 zu
entnehmen ist, ist das Trägerelement als langgestrecktes
Element ausgebildet, welches in einer Ebene (hier: xy-Ebene) senkrecht
zur Richtung der Kontaktkraft K (hier: z-Richtung) eine Längsachse 112.3 aufweist
(die im vorliegenden Beispiel parallel zur y-Achse verläuft).
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Zu
beiden Seiten der Längsachse 112.3 sind im vorliegenden
Beispiel mehrere separate Kontaktelemente 112.4 angeordnet,
welche in der montierten Zustand (siehe 2) auf einem
Absatz 108.2 des ersten Körpers 108 aufliegen,
der durch eine in dem ersten Körper 108 vorgesehene
Ausnehmung mit T-förmigem Querschnitt gebildet ist. Bevorzugt
sind zu beiden Seiten wenigstens fünf bis zehn Kontaktelemente
vorgesehen, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung
der über die Kontaktelemente auf den ersten Körper 108 ausgeübten
Auflagekräfte KAi zu erzielen.
Im vorliegenden Beispiel sind auf jeder Seite des Trägerelements 112.2 jeweils
14 Kontaktelemente 112.4 angeordnet. Es versteht sich jedoch,
dass bei anderen Varianten der Erfindung je nach den Abmessungen
des Kontaktbereichs auch eine andere Anzahl von Kontaktelementen
vorgesehen sein kann. Insbesondere ist es zum einen auch möglich,
dass jeweils nur ein Kontaktelement auf jeder Seite des Trägerelements
angeordnet ist. Ebenso ist es möglich, dass nur auf einer
Seite des Trägerelements Kontaktelemente angeordnet sind.
Ebenso kann lediglich ein einziges Kontaktelement an dem Trägerelement vorgesehen
sein.
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Im
gezeigten Beispiel sind die Kontaktelemente symmetrisch zu einer
die Längsachse 112.3 enthaltenden Ebene (yz-Ebene)
angeordnet. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten
der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die Kontaktelemente
der beiden Seiten in Richtung der Längsachse zueinander versetzt
angeordneten sind. Weiterhin kann zusätzlich oder alternativ
auf den beiden Seiten eine unterschiedliche Anzahl von Kontaktelementen
vorgesehen sein.
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Wie 4 weiterhin
zu entnehmen ist, sind entlang der Längsachse 112.3 mehrere
Gewindebohrungen 112.1 vorgesehen, sodass die erste Kontakteinheit 112 über
mehrere Distanzhülsen 113 und zweite Kontakteinheiten 114 mit
dem zweiten Körper 109 verbunden werden kann.
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Das
jeweilige Kontaktelement 112.4 ist über eine Federeinheit 112.5 mit
dem Trägerelement 112.2 verbunden. Im vorliegenden
Beispiel ist die Federeinheit 112.5 als einfache Blattfeder
ausgebildet, die einstückig mit dem Trägerelement 112.2 und
dem Kontaktelement 112.4 verbunden ist. Es versteht sich
jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine beliebige
andere Gestaltung und/oder Anbindung der Federeinheit an dem Trägerelement
und/oder dem Kontaktelement vorgesehen sein kann. Insbesondere kann
jeweils eine lösbare Verbindung vorgesehen sein.
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Wie
2 zu
entnehmen ist, ist die Länge L der Distanzhülse
113 in
Richtung der Längsachse
114.3 der Schraube
114.1 derart
auf die Geometrie des ersten Körpers
108 und des
zweiten Körpers
109 (hier: auf den Abstand D zwischen
der ersten Kontaktfläche
108.1 und dem Absatz
108.2 entlang
der Längsachse der Schraube
114.1) abgestimmt,
dass sich bei angezogener Schraube
114.1 eine definierte
elastische Deformation der jeweiligen Federeinheit
112.5 ergibt.
Diese Deformation der Federeinheit
112.5 bewirkt, dass über
das Kontaktelement
112.4 in Richtung der Kontaktkraft K
eine Auflagekraft KA
i auf den ersten Körper
108 ausgeübt wird,
die einen Beitrag zu der Kontaktkraft K liefert, wobei im vorliegenden
Beispiel gilt:
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Diese
Gestaltung hat den Vorteil, dass die jeweilige Auflagekraft KAi und damit die Kontaktkraft K lediglich
von der Fertigungsgenauigkeit der beteiligten Komponenten und nicht
von einem exakten Anzugsmoment der jeweiligen Schraube 114.1 abhängt.
Vielmehr genügt es, die Schraube 114.1 ausreichend
fest anzuziehen, ohne dass das Anzugsmoment der Schraube 114.1 hierbei
in einem entsprechend engen Bereich gehalten werden muss. Demgemäß vereinfacht
sich die Montage der Anordnung erheblich.
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Ein
weiterer Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass sich Fertigungsungenauigkeiten
der an der Verbindung beteiligten Komponenten (also des ersten Körpers 108,
des zweiten Körpers 109, der ersten Kontakteinheit 112 und/oder
der Distanzhülse 113) je nach der Biegesteifigkeit
der Federeinheiten 112.5 (um eine parallel zur Längsachse 112.3 verlaufende
Biegeachse) vergleichsweise wenig auf die tatsächliche
Auflagekraft KAi und damit die Kontaktkraft
K auswirken. Je geringer diese Biegesteifigkeit der Federeinheiten
ist, desto geringer ist der Einfluss solcher Fertigungsungenauigkeiten
und damit die Streuung der Auflagekräfte KAi der einzelnen
Kontaktelemente 112.4.
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Wie 4 zu
entnehmen ist, sind die Kontaktelemente 112.4 jeweils als
(in Richtung der Längsachse 112.3) lang gestreckte
Elemente ausgebildet, an denen (vorzugsweise) mittig die Federeinheiten 112.5 angreifen,
die in dieser Richtung eine deutlich geringere (Breiten-)Abmessung
aufweisen. Vorzugsweise beträgt die Abmessung der Kontaktelemente 112.4 in
dieser Richtung (y-Richtung) wenigstens das 5- bis 20fache der (Breiten-)Abmessung
der jeweiligen Federeinheit 112.5.
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Diese
Gestaltung hat den Vorteil, dass Fertigungsungenauigkeiten des ersten
Körpers 108, des zweiten Körpers 109 und/oder
der ersten Kontakteinheit 112 in dieser Richtung durch
eine Deformation (hier eine Torsion) der Federeinheit 112.5 um
ihre Längsachse ausgeglichen werden können, sodass
es zu keiner durch solche Fertigungsungenauigkeiten bedingten übermäßigen
lokalen Konzentration der Auflagekraft KAi kommen
kann, sondern auch im Bereich des jeweiligen Kontaktelements 112.4 eine
möglichst gleichmäßige Verteilung der
Kontaktkraft bzw. eine möglichst gleichmäßige
Flächenpressung pk an der Kontaktfläche zwischen dem
Kontaktelement 112.4 und dem ersten Körper 108 vorliegt.
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Um
lokale Kraftspitzen zu vermeiden weist das jeweilige Kontaktelement 112.4 weiterhin
eine Kompensationseinrichtung in Form eines Biegegelenks 112.6 auf,
welches die Verkippung des Kontaktelements 112.4 infolge
der Deformation der Federeinheit 112.5 um die Biegeachse
der Federeinheit 112.5 ausgleicht.
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Hierdurch
und durch die hohe Anzahl an Kontaktelementen 112.4 wird
in vorteilhafter Weise eine gleichmäßige Einleitung
der Kräfte in den ersten Körper 108 erzielt,
die zu einer gleichmäßigen lokalen Kontaktflächenpressung
p an jedem Punkt des Kontaktbereichs 110 führt.
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Im
vorliegenden Beispiel sind die Federeinheiten 112.5 und
die Distanzhülsen 113 so ausgelegt, dass sich
an dem jeweiligen Kontaktelement 112.4 eine lokale Flächenpressung
pk ergibt, die um weniger als 10%, gegebenenfalls sogar um weniger
als 5%, von der mittleren Flächenpressung pkm abweicht,
die sich aus der Auflagekraft KAi und der
Auflagefläche aller Kontaktelemente 112.4 ergibt.
Zusammen mit der verteilten Anordnung der Kontaktelemente 112.4 wird
hierdurch erreicht, dass sich an jedem Punkt des Kontaktbereichs 110 eine
lokale Kontaktflächenpressung p zwischen dem ersten Körper 108 und
dem zweiten Körper 109 ergibt, die um weniger
als 10%, gegebenenfalls sogar um weniger als 5%, von der mittleren
Kontaktflächenpressung pm abweicht. Mithin ergibt sich
also eine vorteilhaft gleichmäßige Kontaktflächenpressung
zwischen dem ersten Körper 108 und dem zweiten
Körper 109 und damit (bei entsprechend hoher mittlerer
Kontaktflächenpressung pm) ein gleichmäßig
inniger Kontakt zwischen diesen beiden Körpern, der eine
hohe Wärmeübertragung zwischen den beiden Körpern 108 und 109 gewährleistet.
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Um
die Wärmeübertragung zu erhöhen, kann
zwischen den beiden Körpern 108 und 109 ein
Kontaktmittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung
vorgesehen sein, wie dies ihnen 2 durch
die gestrichelte Kontur 115 angedeutet ist. Bei diesem
Kontaktmittel 115 kann es sich um ein elastisch und/oder
plastisch verformbares Medium handeln, welches (bei vorzugsweise
hoher Wärmeleitfähigkeit) die Innigkeit des Kontakts zwischen
den beiden Körpern 108 und 109 noch erhöht,
mithin also den Wärmewiderstand reduziert. Bei diesem Kontaktmittel 115 kann
es sich sowohl um einen Festkörper als auch um ein flüssiges
und/oder pastöses Medium (beispielsweise eine Wärmeleitpaste)
oder eine beliebige Kombination hiervon handeln.
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Im
vorliegenden Beispiel greift jeweils eine Blattfeder 112.5 an
dem jeweiligen Kontaktelement 112.4 an. Es versteht sich
jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen
sein kann, dass in Längsrichtung des Kontaktelements 112.4 mehrere
derartige Blattfedern angreifen. Insbesondere kann vorgesehen sein,
dass an beiden Enden des Kontaktelements jeweils eine Blattfeder
angreift, wie dies ihnen 4 durch die gestrichelte Kontur 116 angedeutet
ist.
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Um
lokale Kraftspitzen zu vermeiden, kann das jeweilige Kontaktelement 112.4 in
diesem Fall (aber auch bei den Gestaltungen mit nur einer Blattfeder 112.5)
eine weitere Kompensationseinrichtung in Form eines Biegegelenks
aufweisen, wie dies in den 3 und 4 durch
die gestrichelte Kontur 116.1 angedeutet ist. Dieses Biegegelenk 116.1 ist
wie das Biegegelenk 112.6 gestaltet, weist jedoch eine
um 90° gedrehte Biegeachse auf, die (im unbelasteten Zustand)
im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Blattfeder 116 (bzw. 112.5)
verläuft.
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Hierdurch
kann eine Verkippung des Kontaktelements 112.4 infolge
von Fertigungsungenauigkeiten des ersten Körpers 108,
des zweiten Körpers 109 und/oder der ersten Kontakteinheit 112 in
dieser Richtung (anstelle der Torsion der Federeinheiten 116 bzw. 112.5)
durch eine Deformation des Biegegelenks 116.1 um ihre Biegeachse
ausgeglichen werden, sodass es zu keiner durch solche Fertigungsungenauigkeiten
bedingten übermäßigen lokalen Konzentration
der Auflagekraft KAi kommen kann, sondern
auch im Bereich des jeweiligen Kontaktelements 112.4 eine
möglichst gleichmäßige Verteilung der
Kontaktkraft bzw. eine möglichst gleichmäßige
Flächenpressung pk an der Kontaktfläche zwischen
dem Kontaktelement 112.4 und dem ersten Körper 108 vorliegt.
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Um
weiterhin lokale Kraftspitzen im Bereich der Auflagefläche
der Schraube 114.1 zu vermeiden, kann deren Schaft mit
einer weiteren Kompensationseinrichtung in Form eines oder mehrerer
Biegegelenke versehen sein. So können beispielsweise im
Schaft der Schraube 114.1 (durch entsprechende Einschnitte)
zwei Biegegelenke mit um 90° zueinander verdreht angeordneten,
quer zur Längsachse der Schraube 114.1 verlaufenden
Biegeachsen vorgesehen sein, wie dies in 2 durch
die gestrichelten Konturen 116.2, 116.3 angedeutet
ist. Ebenso kann aber auch ein einziges Biegegelenk durch einen
umlaufenden Einschnitt in dem Schaft realisiert sein.
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5 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung einer Kontaktkraft
zwischen den beiden Körpern 108 und 109,
welches mit der Mikrolithographieeinrichtung 101 durchgeführt
wird.
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Zunächst
werden in einem Schritt 117.1 der erste Körper 108 und
der zweite Körper 109 miteinander in dem Kontaktbereich 110 in
Kontakt gebracht.
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In
einem Schritt 117.2 werden dann die erste Kontakteinheit 112,
die Distanzhülsen 113 und die zweiten Kontakteinheiten 114 zueinander
in die oben beschriebene räumliche Beziehung gebracht.
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Anschließend
werden in einem Schritt 117.3 die Schrauben 114.1 in
die Gewindebohrungen 112.1 geschraubt, sodass sich die
oben beschriebene Verbindung zwischen dem ersten Körper 108 und
dem zweiten Körper 109 ergibt, bei der die vorgebbare
Kontaktkraft K mit der gleichmäßigen lokalen Kontaktflächenpressung
p ergibt.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 6 ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung 207 beschrieben. Die Verbindungsanordnung 207 kann
an Stelle der Verbindungsanordnung 107 in der Abbildungseinrichtung 101 eingesetzt
werden. Die Verbindungsanordnung 207 entspricht in ihrem
grundsätzlichen Aufbau und ihrer Funktionsweise der Verbindungsanordnung 107 aus 2,
sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll.
Insbesondere sind gleichartige Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten
Bezugszeichen versehen. Sofern nachfolgend nichts anderes ausgeführt
wird, wird hinsichtlich der Merkmale dieser Komponenten ausdrücklich auf
die obigen Ausführungen verwiesen.
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Die 6 zeigt
einen Schnitt durch einen Teil der ersten Kontakteinheit 212.
Der einzige Unterschied der Kontakteinheit 212 zu der Kontakteinheit 112 besteht
in der Gestaltung der Federeinheit 212.5, die im vorliegenden
Beispiel zwei übereinander liegende, (im undeformierten
Zustand) parallel zueinander verlaufende Blattfedern 212.7 und 212.8 aufweist, über
die das Kontaktelement 212.4 mit dem Trägerelement 212.2 verbunden
ist.
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Durch
diese Blattfedern 212.7 und 212.8 wird neben der
Erzeugung der Auflagekraft KAi eine Parallelführung
des Kontaktelements 212.4 erzielt, sodass eine Verkippung
des Kontaktelements 212.4 um die Biegeachse der Blattfedern 212.7 und 212.8 vermieden
wird. Mit anderen Worten wird hierüber also zusätzlich eine
Kompensationseinrichtung realisiert, welche das Auftreten von lokalen
Kraftspitzen im Bereich der Auflagefläche des Kontaktelements 212.4 auf
den ersten Körper 108 vermeidet.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 7 ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung 307 beschrieben. Die Verbindungsanordnung 307 kann
an Stelle der Verbindungsanordnung 107 in der Abbildungseinrichtung 101 eingesetzt
werden. Die Verbindungsanordnung 307 entspricht in ihrem
grundsätzlichen Aufbau und ihrer Funktionsweise der Verbindungsanordnung 107 aus 2,
sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll.
Insbesondere sind gleichartige Komponenten mit um den Wert 200 erhöhten
Bezugszeichen versehen. Sofern nachfolgend nichts anderes ausgeführt
wird, wird hinsichtlich der Merkmale dieser Komponenten ausdrücklich auf
die obigen Ausführungen verwiesen.
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Die 7 zeigt
einen Schnitt durch einen Teil der ersten Kontakteinheit 312.
Der einzige Unterschied der Kontakteinheit 312 zu der Kontakteinheit 112 besteht
in der Gestaltung der des Kontaktelements 312.4. Das Kontaktelement 312.4 weist
in diesem Beispiel eine konvexe Auflagefläche 312.9 auf, über
die eine Kompensationseinrichtung realisiert ist, welche das Auftreten
von lokalen Kraftspitzen im Bereich der Auflagefläche des
Kontaktelements 312.4 auf den ersten Körper 108 vermeidet.
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Alternativ
zu der konvexen Gestaltung der Auflagefläche 312.9 kann
auch eine Gestaltung mit einer schneidenförmigen Auflage
vorgesehen sein, wie sie ihnen 7 durch
die gestrichelte Kontur 318 angedeutet ist.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1, 2, 8 und 9 ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung 407 beschrieben. Die Verbindungsanordnung 407 kann
an Stelle der Verbindungsanordnung 107 in der Abbildungseinrichtung 101 eingesetzt werden.
Die Verbindungsanordnung 407 entspricht in ihrem grundsätzlichen
Aufbau und ihrer Funktionsweise der Verbindungsanordnung 107 aus 2,
sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll.
Insbesondere sind gleichartige Komponenten mit um den Wert 300 erhöhten
Bezugszeichen versehen. Sofern nachfolgend nichts anderes ausgeführt
wird, wird hinsichtlich der Merkmale dieser Komponenten ausdrücklich
auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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Die 8 und 9 zeigen
unterschiedliche Schnitt durch einen Teil der ersten Kontakteinheit 412. Der
einzige Unterschied der Kontakteinheit 412 zu der Kontakteinheit 112 besteht
in der Gestaltung der des Kontaktelements 412.4. Das Kontaktelement 412.4 weist
in diesem Beispiel einen kammartig gestalteten Auflagebereich 412.10 mit
mehreren Auflageelementen 412.11 auf, welche die Auflagefläche 412.9 für
den ersten Körper 108 bilden.
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Die
Auflageelemente 412.11 sind jeweils über ein Biegegelenke 412.12 an
dem Kontaktelement 412.4 angelenkt, sodass sie zum einen
eine Kompensationseinrichtung realisieren, welche die Verkippung
des Kontaktelements 412.4 infolge der Deformation der Federeinheit 412.5 um
die Biegeachse der Federeinheit 412.5 ausgleichen und so
das Auftreten von lokalen Kraftspitzen im Bereich der Auflagefläche
des Kontaktelements 412.4 auf dem ersten Körper 108 vermeiden.
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Ein
weiterer Vorteil der separaten Auflageelemente 412.11 liegt
in dem verbesserten Ausgleich von lokalen Fertigungsungenauigkeiten
der Kontaktflächen zwischen dem Kontaktelement 412.4 und
dem ersten Körper 108, sodass eine noch weiter
vergleichmäßigte Flächenpressung erzielt
wird. Auch hier hängt der Grad der Vergleichmäßigung
wiederum von der Biegesteifigkeit der Biegegelenke 412.12 ab.
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Fünftes Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 10 ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung 507 beschrieben. Die Verbindungsanordnung 507 kann
an Stelle der Verbindungsanordnung 107 in der Abbildungseinrichtung 101 eingesetzt
werden. Die Verbindungsanordnung 507 entspricht in ihrem
grundsätzlichen Aufbau und ihrer Funktionsweise der Verbindungsanordnung 107 aus 2,
sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll.
insbesondere sind identische Komponenten mit identischen Bezugszeichen
versehen und gleichartige Komponenten mit um den Wert 400 erhöhten
Bezugszeichen versehen. Sofern nachfolgend nichts anderes ausgeführt
wird, wird hinsichtlich der Merkmale dieser Komponenten ausdrücklich
auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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10 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung der Verbindungsanordnung 507,
die der Darstellung aus 2 entspricht. Wie der 10 zu
entnehmen ist, sind der erste Körper 108 und der
zweite Körper 509 über eine Verbindungseinrichtung 511 verbunden,
die in dem Kontaktbereich 510 (in der z-Richtung) eine vorgebbare
Kontaktkraft K zwischen dem ersten Körper 108 und
dem zweiten Körper 509 erzeugt, sodass sich in
dem Kontaktbereich 110 eine vorgebbare mittlere Kontaktflächenpressung
pm zwischen dem ersten Körper 108 und dem zweiten
Körper 509 ergibt.
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Der
Unterschied zu der Verbindungsanordnung 107 aus 2 besteht
lediglich darin, dass die Verbindungseinrichtung 511 neben
der ersten Kontakteinheit 112 und der Distanzhülse 113 eine
zweite Kontakteinheit 514 aufweist, die neben der Schraube 114.1 und
der Unterlegscheibe 114.2 eine Klemmeinheit 514.4 aufweist,
die bis auf die (mit entsprechendem Spiel ausgeführte)
Durchgangsbohrung für die Schraube 114.1 identisch
zu der ersten Kontakteinheit 112 aufgebaut ist und den
zweiten Körper 509 kontaktiert. Die Klemmeinheit 514.4 ist
in der oben im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel
beschriebenen Weise über die Schraube 114.1 und
die Distanzhülse 113 mit der ersten Kontakteinheit 112 verbunden,
sodass der erste Körper 108 und der zweite Körper 509 hierüber
verbunden sind.
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Wie 10 zu
entnehmen ist, liegt der Kopf der Schraube 114.1 über
die Unterlegscheibe 114.2 auf einem Absatz der Klemmeinheit 514.4 auf,
während der Schaft der Schraube 114.1 durch eine
Durchgangsbohrung der Klemmeinheit 514.4 sowie das Innere
der Distanzhülse 113 (mit Spiel) hindurch geführt
ist. Das mit einem Gewinde versehene Ende der Schraube 114.1 ist
wiederum so wert in die Gewindebohrung 112.1 der ersten
Kontakteinheit 112 eingeschraubt, dass die Distanzhülse 113 zwischen
einander zugewandten Anschlagflächen der ersten Kontakteinheit 112 und
der Klemmeinheit 514.4 festgeklemmt ist.
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Wie 10 zu
entnehmen ist, ist die Länge L der Distanzhülse 113 in
Richtung der Längsachse 114.3 der Schraube 114.1 derart
auf die Geometrie des ersten Körpers 108 und des
zweiten Körpers 509 (hier: auf den Abstand D zwischen
dem Absatz 108.2 und dem Absatz 509.2 entlang
der Längsachse der Schraube 114.1) abgestimmt,
dass sich bei angezogener Schraube 114.1 eine definierte
elastische Deformation der jeweiligen Federeinheit 112.5 bzw. 514.5 ergibt
(aus der die gewünschte Kontaktkraft K zwischen dem ersten Körper 108 und
den zweiten Körper 509 resultiert).
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Fünftes Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 11 ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung 607 beschrieben. Die Verbindungsanordnung 607 kann
an Stelle der Verbindungsanordnung 107 in der Abbildungseinrichtung 101 eingesetzt
werden. Die Verbindungsanordnung 607 entspricht in ihrem
grundsätzlichen Aufbau und ihrer Funktionsweise der Verbindungsanordnung 107 aus 2,
sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll.
Insbesondere sind identische Komponenten mit identischen Bezugszeichen
versehen und gleichartige Komponenten mit um den Wert 500 erhöhten
Bezugszeichen versehen. Sofern nachfolgend nichts anderes ausgeführt
wird, wird hinsichtlich der Merkmale dieser Komponenten ausdrücklich
auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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11 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung der Verbindungsanordnung 607,
die der Darstellung aus 2 entspricht. Wie der 11 zu
entnehmen ist, sind der erste Körper 108 und der
zweite Körper 109 über eine Verbindungseinrichtung 611 verbunden,
die in dem Kontaktbereich 610 (in der z-Richtung) eine vorgebbare
Kontaktkraft K zwischen dem ersten Körper 108 und
dem zweiten Körper 609 erzeugt, sodass sich in
dem Kontaktbereich 110 eine vorgebbare mittlere Kontaktflächenpressung
pm zwischen dem ersten Körper 108 und dem zweiten
Körper 609 ergibt.
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Der
Unterschied zu der Verbindungsanordnung 107 aus 2 besteht
darin, dass die Verbindungseinrichtung 611 neben einer
den ersten Körper 108 kontaktierenden ersten Kontakteinheit 612 eine
zweite Kontakteinheit 614 umfasst, die neben der Schraube 614.1 lediglich
eine Federeinheit 612.5 aufweist, die den zweiten Körper 609 kontaktiert.
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Die
Federeinheit 612.5 ist als Tellerfederpaket mit einer Reihe
von Tellerfedern 612.13 gestaltet, welches sich einerseits
an dem Absatz 609.2 des zweiten Körpers 609 und
andererseits an dem Kopf der Schraube 614.1 abstützt.
Der Schaft der Schraube 614.1 ist durch die Durchgangsbohrungen
der Tellerfedern 612.13 (mit Spiel) hindurch geführt.
Das mit einem Gewinde versehene Ende der Schraube 614.1 ist
wiederum so weit in eine Gewindebohrung 612.1 der ersten
Kontakteinheit 612 eingeschraubt, dass das Tellerfederpaket 612.5 komprimiert
wird, sodass der erste Körper 108 und der zweite
Körper 609 über die Verbindungseinrichtung 611 unter
Aufbringung der vorgebbaren Kontaktkraft K verbunden sind.
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Wie 11 zu
entnehmen ist, ist die erste Kontakteinheit 612 im Unterschied
zu der Kontakteinheit 112 derart aufgebaut, dass die Kontaktelemente 612.4 in
Richtung der jeweiligen Auflagekraft KAi im
Wesentlichen starr ausgebildet sind, sodass der die jeweilige Auflagekraft
KAi und damit die Kontaktkraft K im Wesentlichen
durch die Kompression ΔL des Tellerfederpakets 612.5 gegenüber
einer (im lastfreien Zustand vorliegenden) entspannten Länge
L0 des Tellerfederpakets 612.5 bestimmt
wird.
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Um
lokale Kraftspitzen zu vermeiden, umfassen die Kontaktelemente 612.4 im
vorliegenden Beispiel wiederum eine Kompensationseinrichtung in
Form eines blattfederartigen Biegegelenks 612.6, welches
eine eventuelle Verkippung des Kontaktelements 612.4 bezüglich
der Auflagefläche 108.2 auf dem ersten Körper 108 ausgleichen
kann. Es versteht sich jedoch, dass an Stelle des Biegegelenks 612.6 auch
die oben beschriebenen Varianten einer solchen Kompensationseinrichtung
verwendet werden können, wie dies exemplarisch durch die
gestrichelte Kontur 612.9 angedeutet ist.
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Die
(in Richtung der Längsachse 614.3 gemessene) Schaftlänge
H der Schraube 614.1 ist derart auf die Geometrie der ersten
Kontakteinheit 612 und des zweiten Körpers 609 (hier:
auf den entlang der Längsachse der Schraube 614.1 gemessenen
Abstand D zwischen dem Ansatz des Gewindes der Gewindebohrung 612.1 und
dem Absatz 609.2) abgestimmt, dass sich bei einer vorgegebenen
Einschraubtiefe S der Schraube 614.1 in die Gewindebohrung 612.1 (mithin
also bei einer vorgebbaren Anzahl von Umdrehungen der Schraube 614.1 in
der Gewindebohrung 612.1) die gewünschte Kompression ΔL
des Tellerfederpakets 612.5, mithin also eine definierte
elastische Deformation der Federeinheit 612.5 ergibt, aus
der die gewünschte Kontaktkraft K zwischen dem ersten Körper 108 und
den zweiten Körper 609 resultiert.
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Bei
bevorzugten Varianten der Erfindung ist eine hohe Kompression ΔL
besonders weicher Tellerfedern 612.13 vorgesehen. Dies
hat den Vorteil, dass sich Abweichungen von der vorgegebenen Kompression ΔL
nur vergleichsweise gering auf die Kontaktkraft K auswirken. In
der Regel wird hierzu eine hohe Anzahl von Tellerfedern 612.13 verwendet.
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Es
versteht sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch beliebige
andere Arten von Federn bzw. elastischen Elementen verwendet werden
können, die über eine elastische Längenänderung
die gewünschte Kontaktkraft K erzeugen. Hierbei ist nicht
zwingend eine Kompression (bzw. Druckbeanspruchung) des jeweiligen
elastischen Elements vorzusehen. Vielmehr kann bei entsprechender
Gestaltung der Anschlüsse zu der Schraube bzw. dem zweiten
Körper auch eine Dehnung (bzw. Zugbeanspruchung) des betreffenden elastischen
Elements vorgesehen sein.
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Die
vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand von Beispielen beschrieben,
bei denen der erste Körper eine optisch wirksame Komponente
ist, während der zweite Körper Bestandteil einer
Wärmeübertragungseinrichtung ist. Es versteht
sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine
umgekehrte Aufgabenverteilung vorgesehen sein kann, mithin also
der zweite Körper eine optisch wirksame Komponente sein
kann, während der erste Körper ein solcher Bestandteil
einer Wärmeübertragungseinrichtung ist.
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Weiterhin
wurde die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Beispielen
beschrieben, bei denen ausschließlich optisch wirksame
Elemente einer Beleuchtungseinrichtung mit einem zweiten Körper
einer Wärmeübertragungseinrichtung verbunden wurden.
Es sei an dieser Stelle jedoch angemerkt, dass die Erfindung natürlich
auch im Zusammenhang mit der Wärmeübertragung
bei anderen optisch wirksamen Komponenten der Abbildungseinrichtung,
insbesondere von Komponenten der Maskeneinrichtung und/oder der
Substrateinrichtung und/oder des Objektivs, Anwendung finden kann.
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Schließlich
ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung vorstehend anhand
von Beispielen aus dem Bereich der Mikrolithographie beschrieben
wurde. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung ebenso
auch für beliebige andere Anwendungen bzw. Abbildungsverfahren,
insbesondere bei beliebigen Wellenlängen des zur Abbildung
verwendeten Lichts, eingesetzt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2002/0163741
A1 [0007]
- - WO 03/087944 A1 [0007]
