DE102013223017A1

DE102013223017A1 - Optical module

Info

Publication number: DE102013223017A1
Application number: DE102013223017.6A
Authority: DE
Inventors: Rodolfo Rabe
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2014-11-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Modul, insbesondere Facettenspiegel, mit einem optischen Element, insbesondere einem Facettenelement, und einer Stützstruktur (108) zur Abstützung des optischen Elements (109), wobei die Stützstruktur (108) einen Stützabschnitt (108.1) und einen Verbindungsabschnitt (108.2) zur Abstützung des optischen Elements (109) aufweist, der Stützabschnitt (108.1), der Verbindungsabschnitt (108.2) und das optische Element (109) kinematisch seriell angeordnet sind und der Verbindungsabschnitt (108.2) den Stützabschnitt (108.1) und das optische Element (109) in einer Verbindungsrichtung (V) verbindet, wobei der Stützabschnitt (108.1) insbesondere eine parallel zur Verbindungsrichtung (V) verlaufende Längsachse (LV) definiert. Der Verbindungsabschnitt (108.2) umfasst wenigstens ein Verbindungselement (108.3), das nach Art eines Biegefederelements ausgebildet ist, wobei sich das Biegefederelement (108.3) eine Längsachse (Lα) erstreckt, die zumindest abschnittsweise geneigt zu der Verbindungsrichtung (V) verläuft.The present invention relates to an optical module, in particular a facet mirror, with an optical element, in particular a facet element, and a support structure (108) for supporting the optical element (109), the support structure (108) having a support section (108.1) and a connecting section ( 108.2) for supporting the optical element (109), the support section (108.1), the connection section (108.2) and the optical element (109) are arranged kinematically in series and the connection section (108.2) has the support section (108.1) and the optical element ( 109) connects in a connecting direction (V), the support section (108.1) in particular defining a longitudinal axis (LV) running parallel to the connecting direction (V). The connecting section (108.2) comprises at least one connecting element (108.3) which is designed in the manner of a spiral spring element, the spiral spring element (108.3) extending a longitudinal axis (Lα) which is at least partially inclined to the connecting direction (V).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Modul, eine optische Abbildungseinrichtung mit einem solchen Modul sowie ein Verfahren zum Abstützen eines optischen Elements. Die Erfindung lässt sich im Zusammenhang mit beliebigen optischen Einrichtungen bzw. optischen Abbildungsverfahren anwenden. Insbesondere lässt sie sich im Zusammenhang mit der bei der Herstellung mikroelektronischer Schaltkreise verwendeten Mikrolithographie oder von Messsystemen für derartige Systeme für die Mikrolithographie einsetzen.The present invention relates to an optical module, an optical imaging device with such a module and a method for supporting an optical element. The invention can be used in conjunction with any optical devices or optical imaging methods. In particular, it can be used in connection with the microlithography used in the manufacture of microelectronic circuits or of measuring systems for such systems for microlithography.

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.In particular in the field of microlithography, in addition to the use of components with the highest possible precision, the position and geometry of optical modules of the imaging device, for example the modules with optical elements such as lenses, mirrors or gratings but also the masks and substrates used, to be set as precisely as possible in accordance with predetermined setpoint values during operation or to stabilize such components in a predetermined position or geometry in order to achieve a correspondingly high imaging quality.

Im Bereich der Mikrolithographie liegen die Genauigkeitsanforderungen im mikroskopischen Bereich in der Größenordnung weniger Nanometer oder darunter. 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. In the field of microlithography, the accuracy requirements in the microscopic range are on the order of a few nanometers or less. Not least of all, they are a consequence of the constant need to increase the resolution of the optical systems used in the manufacture of microelectronic circuits, in order to advance the miniaturization of the microelectronic circuits to be produced.

Mit der erhöhten Auflösung und der damit in der Regel einhergehenden Verringerung der Wellenlänge des verwendeten Lichts steigen naturgemäß die Anforderungen an die Genauigkeit der Positionierung und Orientierung der verwendeten Komponenten. Dies wirkt sich insbesondere für die in der Mikrolithographie verwendeten geringen Arbeitswellenlängen im UV-Bereich (beispielsweise im Bereich von 193 nm), insbesondere aber im so genannten extremen UV-Bereich (EUV) mit Arbeitswellenlängen zwischen 5 nm und 20 nm (typischerweise im Bereich von 13 nm), natürlich auf den Aufwand aus, der für die Einhaltung der hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Positionierung und/oder Orientierung der beteiligten Komponenten zu betreiben ist.With the increased resolution and thus usually associated reduction in the wavelength of the light used naturally increase the requirements for the accuracy of the positioning and orientation of the components used. This has an effect in particular on the low operating wavelengths used in microlithography in the UV range (for example in the range of 193 nm), but especially in the so-called extreme UV range (EUV) with operating wavelengths between 5 nm and 20 nm (typically in the range of 13 nm), of course, on the effort to operate to meet the high demands on the accuracy of the positioning and / or orientation of the components involved.

Insbesondere im Zusammenhang mit den vorstehend erwähnten EUV-Systemen gewinnt eine verfeinerte Beeinflussung der Intensitätsverteilung des für die Abbildung verwendeten Lichts immer größere Bedeutung. Hierzu werden in der Regel so genannte Facettenspiegel verwendet, bei denen eine Vielzahl kleinster Facettenelemente mit genau definierter Position und/oder Orientierung ihrer optisch wirksamen Fläche bezüglich einer vorgebbaren Referenz in möglichst engem Raster angeordnet werden.In particular, in the context of the above-mentioned EUV systems, a more refined influence on the intensity distribution of the light used for the imaging becomes increasingly important. As a rule, so-called facet mirrors are used for this purpose, in which a multiplicity of smallest facet elements having a precisely defined position and / or orientation of their optically effective surface are arranged with the smallest possible pitch relative to a predefinable reference.

Aus der DE 102 05 425 A1 (Holderer et al.), deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird, ist es im Zusammenhang mit der definierten Positionierung und Orientierung der Facettenelemente eines Facettenspiegels eines EUV-Systems bekannt, diese Facettenelemente einzeln zu justieren und danach durch entsprechende Fixierkräfte im justierten Zustand zu halten. Die Facettenelemente liegen dazu auf einer Stützstruktur auf gegenüber der sie um einen Dreh- oder Schwenkpunkt justierbar sind.From the DE 102 05 425 A1 (Holderer et al.), The disclosure of which is incorporated herein by reference, in connection with the defined positioning and orientation of the facet elements of a facet mirror of an EUV system, it is known to individually adjust these facet elements and then maintain them in the adjusted state by appropriate fixing forces , The facet elements lie on a support structure to which they are adjustable by a pivot point or pivot point.

Problematisch ist hierbei zum Einen, dass mit zunehmender Verringerung der Größe der Facettenelemente derartige Stützstrukturen nicht mehr ohne Weiteres mit kostengünstigen herkömmlichen Herstellungsverfahren mit einer Präzision realisiert werden können, die ausreicht, um die gewünschte Genauigkeit bei der Justage des einzelnen Facettenelements zu erzielen.The problem here is on the one hand that with increasing reduction of the size of the facet elements such support structures can not be readily realized with cost-effective conventional manufacturing methods with a precision sufficient to achieve the desired accuracy in the adjustment of the individual facet element.

Zum Anderen erfolgt bei der aus DE 102 05 425 A1 bekannten Anordnung jede Justagebewegung des Facettenelements unter einem im Bereich der Auflage ausgebildeten reibungsbehafteten Kontakt zur Stützstruktur, wobei der Kontakt im Bereich der Auflage zur Minimierung der reibungsbedingten parasitätren Spannungen im Wesentlichen linien- oder punktförmig gestaltet ist. Dabei ist jedoch problematisch, dass über den linien- bzw. punktförmigen Kontaktbereich zwischen dem Facettenelement und der Stützstruktur lediglich ein geringer Teil der während eines Belichtungsvorgangs in das Facettenelement eingebrachten Wärmemenge aus dem Facettenelement abgeführt werden kann, der Kontaktbereich mithin also einen hohen thermischen Widerstand darstellt, sodass die Justagegenauigkeit durch eine thermische Ausdehnung des Facettenelements beeinträchtigt werden kann.On the other hand takes place at the DE 102 05 425 A1 known arrangement each adjustment movement of the facet element under a formed in the region of the support frictional contact with the support structure, the contact in the area of the support to minimize the friction parasitic stresses is designed substantially linear or punctiform. In this case, however, it is problematic that only a small part of the amount of heat introduced into the facet element during an exposure process can be removed from the facet element via the linear or punctiform contact region between the facet element and the support structure, ie the contact region thus represents a high thermal resistance, so that the adjustment accuracy can be impaired by a thermal expansion of the facet element.

Die begrenzten Fertigungsgenauigkeiten sowie die geringen Querschnitte zur Wärmeabfuhr können bei Systemen der vorstehend beschriebenen Art dazu führen, dass es nicht möglich ist, die gewünschte Genauigkeit bei der Justage eines Facettenelements zu erzielen.The limited manufacturing accuracies as well as the small cross sections for heat removal can lead to systems of the type described above, that it is not possible to achieve the desired accuracy in the adjustment of a facet element.

So ist es bei Facettenspiegeln für EUV-Systeme wünschenswert, eine Winkelgenauigkeit bei der Ausrichtung der optisch wirksamen Fläche des einzelnen Facettenelements von weniger als ±100 µrad, vorzugsweise weniger als ±50 µrad zu erzielen. Berücksichtigt man sämtliche wesentlichen Fehlerquellen, so muss die erforderliche Justagegenauigkeit bei einem Bruchteil, typischerweise bei 5% bis 30%, der Winkelgenauigkeit für die Ausrichtung der optisch wirksamen Fläche liegen.Thus, with facet mirrors for EUV systems, it is desirable to achieve an angular accuracy in aligning the optically effective area of the single facet element of less than ± 100 μrad, preferably less than ± 50 μrad. Considering all the essentials Sources of error, the required alignment accuracy must be at a fraction, typically 5% to 30%, the angular accuracy for the alignment of the optically active surface.

Gerade bei solchen EUV-Systemen besteht eine besondere Herausforderung also darin, die präzise Justierbarkeit einer großen Anzahl von Facettenelementen bei sehr geringen Abmessungen dieser Facettenelemente zu realisieren. So liegt bei einem Facettenspiegel für ein solches EUV-Systemen die Anzahl der Facettenelemente typischerweise in der Größenordnung von mehreren Hundert bis Hunderttausend Facettenelementen, während der Durchmesser der optisch wirksamen Fläche des einzelnen Facettenelements typischerweise in der Größenordnung von wenigen Millimetern bis hinunter zu einigen Hundert Mikrometern liegt.Especially with such EUV systems, a particular challenge is thus to realize the precise adjustability of a large number of facet elements with very small dimensions of these facet elements. For example, with a facet mirror for such an EUV system, the number of facet elements is typically on the order of several hundreds to hundreds of thousands of facet elements, while the diameter of the optically effective surface of the single facet element is typically on the order of a few millimeters down to a few hundred microns ,

Ähnliche Mikrospiegelanordnungen mit mehreren Hunderttausend Mikrospiegeln sind beispielsweise auch aus der US 6,906,845 B2 (Cho et al.) bekannt, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird.Similar micromirror arrangements with several hundred thousand micromirrors are also known, for example US 6,906,845 B2 (Cho et al.), The disclosure of which is incorporated herein by reference.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein optisches Modul mit einem optischen Element, eine optische Abbildungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Abstützen eines optischen Elements anzugeben, welche die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweisen und insbesondere eine einfache und kostengünstig herzustellende Abstützung für ein optisches Element mit guter bzw. verbesserter Wärmeabfuhr bei präziser Justierbarkeit des optischen Elements gewährleisten.The present invention is therefore based on the object to provide an optical module with an optical element, an optical imaging device and a method for supporting an optical element, which do not have the disadvantages mentioned above, or at least to a lesser extent and in particular a simple and inexpensive to produce Provide support for an optical element with good or improved heat dissipation with precise adjustability of the optical element.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Überlegung zu Grunde, dass auf einfache und kostengünstig Weise eine präzise Justierbarkeit eines optischen Elements bei guter Wärmeabfuhr aus dem optischen Element erzielt werden kann, wenn der Verbindungsabschnitt, der den Stützabschnitt und das optische Element in einer Verbindungsrichtung verbindet, wenigstens ein Verbindungselement umfasst, das nach Art eines Biegefederelements ausgebildet ist, wobei sich das Biegefederelement entlang einer Längsachse erstreckt, die zumindest abschnittsweise zu der Verbindungsrichtung geneigt verläuft. Insbesondere ist es durch die Anbindung des optischen Elements an den Stützabschnitt mittels eines zur Verbindungsrichtung geneigten Biegefederelements in einfacher Weise möglich (beispielsweise über ein entsprechendes auf den Verbindungsabschnitt oder das optische Element einwirkendes Stellelement) durch elastische (und gegebenenfalls sogar plastische) Biegedeformation des Biegefederelements eine Justage des optischen Elements relativ zu dem Stützabschnitt vorzunehmen. Dabei eine besonders feinfühlige Justage mit hoher Genauigkeit erzielt werden, da die Justagebewegung reibungsfrei unter Einsatz vergleichsweise geringer Kräfte bzw. Momente erfolgen kann. So kann das Biegefederelement insbesondere eine Schwenkachse definieren, um welche das optische Element in Folge eines um diese Schwenkachse wirkenden Moments verkippt werden kann.The present invention is based on the consideration that in a simple and inexpensive manner, a precise adjustability of an optical element with good heat dissipation from the optical element can be achieved if the connecting portion connecting the support portion and the optical element in a connecting direction at least one Includes connecting element, which is designed in the manner of a spiral spring element, wherein the bending spring element extends along a longitudinal axis which extends at least partially inclined to the connecting direction. In particular, it is possible by the connection of the optical element to the support portion by means of a bending spring element inclined to the connecting direction in a simple manner (for example via a corresponding acting on the connecting portion or the optical element actuator) by elastic (and possibly even plastic) bending deformation of the spiral spring element an adjustment of the optical element relative to the support portion. In this case, a particularly sensitive adjustment can be achieved with high accuracy, since the adjustment movement can be done without friction using comparatively low forces or moments. Thus, the spiral spring element can in particular define a pivot axis about which the optical element can be tilted as a result of a torque acting about this pivot axis.

Zudem kann durch eine vorzugsweise großflächige Anbindung des Verbindungselements an das optische Element und den Stützabschnitt eine hohe Wärmeabfuhr aus dem optischen Element, insbesondere einem Facettenelement, über den Verbindungsabschnitt erreicht werden. Mithin kann also der Verbindungsabschnitt (trotz der damit erzielten einfachen und präzisen Justage) so gestaltet werden, dass er einen vergleichsweise geringen thermischen Widerstand darstellt. Dieser Effekt kann weiter verstärkt werden, wenn eine Vielzahl von Verbindungselementen vorgesehen ist, die jeweils zueinander kinematisch parallel zwischen dem Stützabschnitt und dem Facettenelement angeordnet sind.In addition, by a preferably large-area connection of the connecting element to the optical element and the support portion, a high heat dissipation from the optical element, in particular a facet element, can be achieved via the connecting portion. Thus, therefore, the connecting portion (despite the thus achieved simple and precise adjustment) can be designed so that it represents a comparatively low thermal resistance. This effect can be further enhanced if a plurality of connecting elements is provided, which are each arranged kinematically parallel between the support portion and the facet element.

Die Erfindung ermöglicht daher, eine präzise Justierbarkeit von optischen Elementen, insbesondere Facettenelementen, möglichst reproduzierbar und frei von etwaigen Fehlerquellen, wie z.B. Temperatur- oder Reibungseinflüssen, zu erzielen und insbesondere den engen Toleranzbereichen von EUV-Systemen gerecht zu werden.The invention therefore makes it possible to achieve precise adjustability of optical elements, in particular facet elements, as reproducibly as possible and free of any possible sources of error, such as e.g. Temperature or friction influences, and in particular to meet the narrow tolerance ranges of EUV systems.

Es versteht sich weiterhin, dass für ein optisches Element oder eine Gruppe im Wesentlichen starr miteinander verbundener optischer Elemente gegebenenfalls mehrere Verbindungsabschnitte vorgesehen sein können, welche dieses optische Element bzw. diese Gruppe optischer Elemente mit einem oder mehreren Stützabschnitten verbinden und in der beschriebenen Weise zur Justage eingesetzt werden können.It is further understood that, for an optical element or a group of substantially rigidly interconnected optical elements may optionally be provided a plurality of connecting portions which connect this optical element or this group of optical elements with one or more support sections and in the manner described for adjustment can be used.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher ein optisches Modul, insbesondere einen Facettenspiegel, mit einem optischen Element, insbesondere einem Facettenelement, und einer Stützstruktur zur Abstützung des optischen Elements, wobei die Stützstruktur einen Stützabschnitt und einen Verbindungsabschnitt zur Abstützung des optischen Elements aufweist, der Stützabschnitt, der Verbindungsabschnitt und das optische Element kinematisch seriell angeordnet sind und der Verbindungsabschnitt den Stützabschnitt und das optische Element in einer Verbindungsrichtung verbindet, wobei der Stützabschnitt insbesondere eine parallel zu der Verbindungsrichtung verlaufende Längsachse definiert. Der Verbindungsabschnitt umfasst wenigstens ein Verbindungselement, das nach Art eines Biegefederelements ausgebildet ist, wobei sich das Biegefederelement entlang einer Längsachse erstreckt, die zumindest abschnittsweise geneigt zu der Verbindungsrichtung verläuft.According to a first aspect, the present invention therefore relates to an optical module, in particular a facet mirror, with an optical element, in particular a facet element, and a support structure for supporting the optical element, the support structure having a support section and a connection section for supporting the optical element, the support section, the connection section and the optical element are arranged kinematically in series and the connection section connects the support section and the optical element in a connection direction, wherein the support section in particular defines a longitudinal axis running parallel to the connection direction. The connecting portion comprises at least one connecting element, which is designed in the manner of a spiral spring element, wherein the bending spring element extends along a longitudinal axis, which extends at least partially inclined to the connection direction.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine optische Abbildungseinrichtung mit einer Beleuchtungseinrichtung mit einer ersten optischen Elementgruppe, einer Objekteinrichtung zur Aufnahme eines Objekts, einer Projektionseinrichtung mit einer zweiten optischen Elementgruppe und einer Bildeinrichtung, wobei die Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Objekts ausgebildet ist und die Projektionseinrichtung zur Projektion einer Abbildung des Objekts auf die Bildeinrichtung ausgebildet ist. Die Beleuchtungseinrichtung und/oder die Projektionseinrichtung umfasst ein erfindungsgemäßes optisches Modul.According to a further aspect, the present invention relates to an optical imaging device having a lighting device with a first optical element group, an object device for receiving an object, a projection device with a second optical element group and an image device, wherein the illumination device is designed to illuminate the object and the projection device designed to project an image of the object onto the image device. The illumination device and / or the projection device comprises an optical module according to the invention.

Bei der Objekteinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Maskeneinrichtung handeln, wobei es sich dann bei dem Objekt um eine Maske mit einem Projektionsmuster (bzw. einen Teil einer solchen Maske) handelt, wie sie zum Beispiel für die Mikrolithographie zum Einsatz kommt. Bei der Bildeinrichtung kann es sich beispielsweise um ein (zum Beispiel in einem Mikrolithographieprozess) zu belichtendes Substrat, also einen Wafer oder dergleichen handeln. Ebenso kann es sich im Zusammenhang mit der Inspektion von Objekten (beispielsweise einer zu inspizierenden Maske) bei der Bildeinrichtung aber auch um eine Sensoreinrichtung handeln, wobei die Projektionseinrichtung dann eine Abbildung des Objekts auf eine Sensoreinheit der Sensoreinrichtung projiziert.The object device can be, for example, a mask device, in which case the object is a mask with a projection pattern (or a part of such a mask), as used, for example, for microlithography. The image device can be, for example, a substrate to be exposed (for example in a microlithography process), ie a wafer or the like. Likewise, in connection with the inspection of objects (for example a mask to be inspected), the image device may also be a sensor device, wherein the projection device then projects an image of the object onto a sensor unit of the sensor device.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Abstützen eines optischen Elements, insbesondere eines Facettenelements, bei dem ein erfindungsgemäßes optisches Modul, insbesondere ein Facettenspiegel, bereit gestellt wird. Das optische Element wird in einem Justageschritt unter Deformation des wenigstens einen Verbindungselements relativ zum Stützabschnitt verkippt und/oder verschoben.According to a further aspect, the present invention relates to a method for supporting an optical element, in particular a facet element, in which an optical module according to the invention, in particular a facet mirror, is provided. The optical element is tilted and / or displaced relative to the support section in an adjustment step with deformation of the at least one connecting element.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Hierbei gehören jegliche Kombinationen der offenbarten Merkmale ungeachtet ihrer Erwähnung in den Ansprüchen zum Gegenstand der Erfindung.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description of preferred embodiments, which refers to the accompanying drawings. In this regard, any combination of the disclosed features, notwithstanding their mention in the claims, forms the subject of the invention.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Abbildungseinrichtung, welche eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Moduls umfasst, bei dem eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahren zum Abstützen eines optischen Elements zur Anwendung kommt. 1 is a schematic representation of a preferred embodiment of an optical imaging device according to the invention, which comprises a preferred embodiment of an optical module according to the invention, in which a preferred embodiment of a method according to the invention for supporting an optical element is used.

2 ist eine schematische Draufsicht auf das erfindungsgemäße optische Modul aus 1. 2 is a schematic plan view of the optical module of the invention 1 ,

3A ist eine schematische Schnittansicht durch einen Teil einer bevorzugten Variante des optischen Moduls aus 2 (entlang Linie III-III aus 2) in einem Ausgangszustand. 3A is a schematic sectional view through part of a preferred variant of the optical module 2 (along line III-III off 2 ) in an initial state.

3B ist eine schematische Schnittansicht durch den Teil des optischen Moduls aus 3A (entlang Linie IIIB-IIIB aus 3A) in dem Ausgangszustand. 3B is a schematic sectional view through the part of the optical module 3A (along line IIIB-IIIB out 3A ) in the initial state.

3C ist eine schematische Schnittansicht durch den Teil des optischen Moduls aus 3A in einem justierten Zustand. 3C is a schematic sectional view through the part of the optical module 3A in an adjusted state.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Ausführungsbeispielembodiment

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3C ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen optischen Abbildungseinrichtung 101 beschrieben. Zur Vereinfachung des Verständnisses der nachfolgenden Erläuterungen wurde in die beigefügten Zeichnungen ein orthogonales xyz-Koordinatensystem eingeführt, in welchem die z-Richtung mit der Richtung der Gravitationskraft zusammenfällt. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine beliebige andere Ausrichtung dieses xyz-Koordinatensystems bzw. der Komponenten der optischen Abbildungseinrichtung im Raum gewählt sein kann.The following is with reference to the 1 to 3C a preferred embodiment of an optical imaging device according to the invention 101 described. In order to facilitate the understanding of the following explanations, an orthogonal xyz coordinate system in which the z-direction coincides with the direction of the gravitational force has been introduced in the accompanying drawings. However, it is understood that in other variants of the invention, any other orientation of this xyz coordinate system or the components of the optical imaging device may be selected in space.

Die 1 ist eine schematische, nicht maßstäbliche Darstellung der optischen Abbildungseinrichtung in Form einer Mikrolithographieeinrichtung 101, welche zur Herstellung mikroelektronischer Schaltkreise verwendet wird. Die Abbildungseinrichtung 101 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 102 und eine optische Projektionseinrichtung 103, die dazu ausgebildet ist, in einem Abbildungsprozess eine Abbildung eines auf einer Maske 104.1 einer Maskeneinrichtung 104 gebildeten Projektionsmusters auf ein Substrat 105.1 einer Substrateinrichtung 105 zu projizieren. Hierzu beleuchtet die Beleuchtungseinrichtung 102 die Maske 104.1 mit einem (nicht näher dargestellten) Beleuchtungslichtbündel. Die Projektionseinrichtung 103 erhält dann das von der Maske 104.1 kommende Projektionslichtbündel (welches in 1 durch die Linie 101.1 angedeutet ist) und projiziert das Abbild des Projektionsmusters der Maske 104.1 auf das Substrat 105.1, beispielsweise einen so genannten Wafer oder dergleichen.The 1 is a schematic, not to scale representation of the optical imaging device in the form of a microlithography device 101 , which is used for the production of microelectronic circuits. The imaging device 101 includes a lighting device 102 and an optical projection device 103 , which is adapted, in an imaging process, an image of one on a mask 104.1 a mask device 104 formed projection pattern on a substrate 105.1 a substrate device 105 to project. For this illuminates the lighting device 102 the mask 104.1 with a (not shown) illuminating light beam. The projection device 103 then get that from the mask 104.1 upcoming projection light bundles (which in 1 through the line 101.1 is indicated) and projects the image of the projection pattern of the mask 104.1 on the substrate 105.1 , For example, a so-called wafer or the like.

Die Beleuchtungseinrichtung 102 umfasst ein (in 1 nur stark schematisiert dargestelltes) System optischer Elemente 106, welches unter anderem ein erfindungsgemäßes optisches Modul 106.1 umfasst. Wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird, ist das optische Modul 106.1 als Facettenspiegel ausgebildet. Die optische Projektionseinrichtung 103 umfasst ein weiteres System optischer Elemente 107, welches eine Mehrzahl optischer Module 107.1 umfasst. Die optischen Module der optischen Systeme 106 und 107 sind dabei entlang einer gefalteten optischen Achse 101.1 der Abbildungseinrichtung 101 angeordnet. The lighting device 102 includes a (in 1 only highly schematically represented) system of optical elements 106 , which inter alia an optical module according to the invention 106.1 includes. As will be explained in more detail below, the optical module 106.1 designed as a facet mirror. The optical projection device 103 includes another system of optical elements 107 which is a plurality of optical modules 107.1 includes. The optical modules of optical systems 106 and 107 are along a folded optical axis 101.1 the imaging device 101 arranged.

Im gezeigten Beispiel arbeitet die Abbildungseinrichtung 101 mit Licht im EUV-Bereich bei einer Wellenlänge zwischen 5 nm und 20 nm, genauer gesagt bei einer Wellenlänge von etwa 13 nm. Folglich sind die optischen Elemente in der Beleuchtungseinrichtung 102 und der Projektionseinrichtung 103 ausschließlich als reflektive optische Elemente ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung, welche mit anderen Wellenlängen arbeiten, auch einzeln oder in beliebiger Kombination beliebige Arten von optischen Elementen (z. B. refraktive, reflektive oder diffraktive optische Elemente) zum Einsatz kommen können. Weiterhin kann auch die Projektionseinrichtung 103 ein weiteres erfindungsgemäßes optisches Modul, beispielsweise in Form eines weiteren Facettenspiegels, umfassen.In the example shown, the imaging device works 101 with light in the EUV range at a wavelength between 5 nm and 20 nm, more specifically at a wavelength of about 13 nm. Consequently, the optical elements are in the illumination device 102 and the projection device 103 designed exclusively as reflective optical elements. It is understood, however, that in other variants of the invention, which work with other wavelengths, also individually or in any combination of any kind of optical elements (eg refractive, reflective or diffractive optical elements) can be used. Furthermore, the projection device can also 103 another optical module according to the invention, for example in the form of another facet mirror.

Wie der 2 zu entnehmen ist, umfasst der Facettenspiegel 106.1 eine Stützstruktur 108, welche eine Vielzahl von optischen Elementen in Form von Facettenelementen 109 trägt. In 3A ist eines dieser Facettenelemente 109 in einem Ausgangszustand dargestellt, während es in 3C (um 90° um die z-Achse gedreht) in einer Justagestellung dargestellt ist. In 2 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur 900 Facettenelemente 109 dargestellt. In der Realität kann der Facettenspiegel 106.1 jedoch auch deutlich mehr Facettenelemente 109 umfassen. Es versteht sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung eine beliebige Anzahl von (beliebigen) optischen Elementen auf einer entsprechenden Stützstruktur abgestützt sein kann.Again 2 can be seen, includes the facet mirror 106.1 a support structure 108 comprising a plurality of optical elements in the form of facet elements 109 wearing. In 3A is one of these facet elements 109 shown in an initial state while in 3C (rotated by 90 ° about the z-axis) is shown in an adjustment position. In 2 are for clarity only 900 facet elements 109 shown. In reality, the facet mirror can 106.1 but also significantly more faceted elements 109 include. It is understood that in other variants of the invention any number of (optional) optical elements may be supported on a corresponding support structure.

Wie den 2 und 3A bzw. 3C zu entnehmen ist, weist das Facettenelement 109 eine reflektierende und damit optisch wirksame Oberfläche 109.1 auf. Die reflektierende Oberfläche 109.1 ist auf einer dem Beleuchtungslichtbündel zugewandten Vorderseite des Facettenelements 109 ausgebildet. Like that 2 and 3A respectively. 3C can be seen, the facet element has 109 a reflective and thus optically effective surface 109.1 on. The reflective surface 109.1 is on a front of the facet element facing the illumination light bundle 109 educated.

Im vorliegenden Beispiel weist die optisch wirksame Oberfläche 109.1 eine quadratische Außenkontur auf. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten eine beliebige andere zumindest abschnittsweise polygonale und/oder zumindest abschnittsweise gekrümmte Außenkontur vorgesehen sein kann.In the present example, the optically active surface 109.1 a square outer contour on. However, it is understood that in other variants, any other at least partially polygonal and / or at least partially curved outer contour may be provided.

An der (der reflektierenden Oberfläche 109.1 abgewandten) Rückseite des jeweiligen Facettenelements 109 weist die Stützstruktur 108 des optischen Elements 106.1 einen Stützabschnitt 108.1 und einen Verbindungsabschnitt 108.2 zur Abstützung des Facettenelements 109 auf. Das Facettenelement 109 ist in einer Verbindungsrichtung V über den Verbindungsabschnitt 108.2 mit einem Stützabschnitt 108.1 verbunden, wobei der Stützabschnitt 108.1 im vorliegenden Beispiel eine sich parallel zur Verbindungsrichtung V erstreckende Längsachse L_V aufweist. Es versteht sich jedoch, dass der Stützabschnitt 108.1, insbesondere dessen Längsachse L_V, bei anderen Varianten der Erfindung auch eine beliebige andere Gestalt und/oder Ausrichtung zur Verbindungsrichtung V aufweisen kann.At the (the reflecting surface 109.1 facing away) back of the respective facet element 109 has the support structure 108 of the optical element 106.1 a support section 108.1 and a connection section 108.2 for supporting the facet element 109 on. The facet element 109 is in a connecting direction V via the connecting portion 108.2 with a support section 108.1 connected, wherein the support section 108.1 in the present example has a longitudinal axis L _V extending parallel to the direction of connection V. It is understood, however, that the support section 108.1 , In particular whose longitudinal axis L _V , in other variants of the invention may also have any other shape and / or orientation to the connecting direction V.

Der Verbindungsabschnitt 108.2 kann grundsätzlich eines oder eine beliebige Mehrzahl von Verbindungselementen 108.3 umfassen, wobei diese Anzahl der Verbindungselementen 108.3 lediglich durch die fertigungstechnischen Möglichkeiten oder den zur Verfügung stehenden Bauraum begrenzt wird. In dem hier vorliegenden Beispiel umfasst der Verbindungsabschnitt 108.2 vier kinematisch parallel zueinander angeordnete Verbindungselemente 108.3, deren Längsachse L_α jeweils zur Verbindungsrichtung V geneigt verläuft.The connecting section 108.2 can basically one or any plurality of fasteners 108.3 include, wherein this number of fasteners 108.3 is limited only by the production engineering possibilities or the available space. In the present example, the connection section comprises 108.2 four kinematically arranged parallel to each other fasteners 108.3 whose longitudinal axis L _α is inclined in each case to the connecting direction V.

Ein solches Verbindungselement 108.3 kann beispielsweise nach Art einer Blattfeder und/oder einer Spiralfeder ausgestaltet sein. Dabei kann die Längsachse L_α jeweils einem beliebigen Verlauf folgen, insbesondere einem abschnittsweise gekrümmten Verlauf und/oder einem abschnittsweise geradlinigen Verlauf folgen. Insbesondere kann die Längsachse L_α auch einem im Wesentlichen vollständig geradlinigen Verlauf folgen. Such a connection element 108.3 may be configured, for example, in the manner of a leaf spring and / or a coil spring. In this case, the longitudinal axis L _{α can in} each case follow an arbitrary course, in particular follow a section-wise curved course and / or a section-wise rectilinear course. In particular, the longitudinal axis L _{α can} also follow a substantially completely rectilinear course.

In der hier dargestellten Ausführungsform (siehe insbesondere 3B) sind die Verbindungselemente 108.3 als spiralförmige Blattfedern ausgestaltet, wobei die jeweilige Längsachse L_α eines Verbindungselements 108.3 spiralförmig um die sich parallel zur Verbindungsrichtung V erstreckende Längsachse L_V des Stützabschnitts 108.1 umläuft. In the embodiment shown here (see in particular 3B ) are the connecting elements 108.3 designed as a spiral-shaped leaf springs, wherein the respective longitudinal axis L _{α of} a connecting element 108.3 spirally about the longitudinal axis L _{V of} the support section extending parallel to the connection direction _V 108.1 circulates.

Die Längsachse L_α des jeweiligen Verbindungselements 108.3 kann bezüglich einer senkrecht zur Verbindungsrichtung V orientierten Ebene zumindest abschnittsweise unter einem Winkel α von 10° bis 60°, vorzugsweise unter einem Winkel α von 20° bis 50°, weiter vorzugsweise unter einem Winkel α von 30° bis 40° erstrecken. In dem hier vorliegenden Beispiel ist die Längsachse L_α gegenüber einer solchen senkrecht zur Verbindungsrichtung V orientierten Ebene unter einem Winkel α = 30° geneigt. The longitudinal axis L _{α of} the respective connecting element 108.3 may extend at least in sections at an angle α of 10 ° to 60 °, preferably at an angle α of 20 ° to 50 °, more preferably at an angle α of 30 ° to 40 ° with respect to a plane oriented perpendicular to the direction of connection V at least in sections. In the present example, the longitudinal axis L _{α is} inclined relative to such a plane oriented perpendicular to the connection direction V at an angle α = 30 °.

Ein solcher vergleichsweise flacher Steigungswinkel α der gewundenen Blattfeder 108.3 hat eine geringe Steifigkeit der Blattfeder 108.3 gegenüber einem Kippmoment um eine quer zur Verbindungsrichtung V verlaufende Schwenkachse zur Folge, sodass eine einfache Verstellbarkeit der Orientierungen des Facettenelements 109 bereits unter der Wirkung von geringen Kräften bzw. Momenten ermöglicht wird. Selbstverständlich kann in anderen Ausführungsformen der Erfindung, je nach erforderlicher Steifigkeit der Biegefeder, auch ein größerer und/oder abschnittsweise variierender Steigungswinkel α vorgesehen sein. Such a comparatively shallow pitch angle α of the wound leaf spring 108.3 has a low stiffness of the leaf spring 108.3 with respect to a tilting moment about a transverse to the direction of connection V extending pivot axis result, so that a simple adjustability of the orientations of the facet element 109 already under the effect of low forces or moments is made possible. Of course, in other embodiments of the invention, depending on the required stiffness of the spiral spring, a larger and / or partially varying pitch angle α may be provided.

Die Verbindungselemente können grundsätzlich unter einem beliebigen Abstand zur Längsachse L_V des Stützabschnitts 108.1 und/oder einem frei wählbaren Winkelversatz (bezüglich der Längsachse L_V des Stützabschnitts 108.1) zueinander angeordnet sein. Die Verbindungselemente 108.3 sind in dem hier vorliegenden Beispiel entgegen der Längsachse L_V des Stützabschnitts 108.1 in einem regelmäßigen Winkelabstand (von 90°; siehe insbesondere 3B) zueinander versetzt angeordnet und laufen paarweise nach Art einer Doppelhelix um die Längsachse L_V des Stützabschnitts 108.1 um. Jede der Blattfedern 108.3 läuft, ausgehend von dem Stützabschnitt 108.1 und über ihre Erstreckung entlang der Verbindungsrichtung V hinweg, einmal vollständig um die Längsachse L_V des Stützabschnitts 108.1 um. Selbstverständlich können die jeweiligen Biegefedern in weiteren Ausgestaltungen der Erfindung mehr oder weniger als eine vollständige Windung um eine entsprechende Achse L_V aufweisen. The connecting elements can in principle be at any distance from the longitudinal axis L _{V of} the support section 108.1 and / or a freely selectable angular offset (with respect to the longitudinal axis L _{V of} the support portion 108.1 ) to each other. The connecting elements 108.3 are in the present example opposite to the longitudinal axis L _{V of} the support portion 108.1 at a regular angular distance (of 90 °, see in particular 3B ) arranged offset to each other and run in pairs in the manner of a double helix about the longitudinal axis L _{V of} the support portion 108.1 around. Each of the leaf springs 108.3 runs, starting from the support section 108.1 and over its extension along the connecting direction V, once completely around the longitudinal axis L _{V of} the support portion 108.1 around. Of course, in further embodiments of the invention, the respective bending springs may have more or less than a complete turn about a corresponding axis L _V.

Die Verbindungselemente 108.3 können in einer Ebene, welche die parallel zur Verbindungsrichtung V verlaufende Längsachse L_V des Stützabschnitts 108.1 enthält, grundsätzlich eine beliebige Schnittkontur aufweisen. Insbesondere können sie eine zumindest abschnittsweise polygonale und/oder eine zumindest abschnittsweise gekrümmte Querschnittsform (beispielsweise einen elliptischen oder kreisförmigen Querschnitt) aufweisen. Wie insbesondere den 3A und 3C zu entnehmen ist, ist im vorliegenden Beispiel eine besonders einfach herzustellende Geometrie mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt vorgesehen.The connecting elements 108.3 can in a plane which the parallel to the connecting direction V extending longitudinal axis L _{V of} the support portion 108.1 contains, basically have any cutting contour. In particular, they may have an at least sectionally polygonal and / or an at least partially curved cross-sectional shape (for example an elliptical or circular cross section). As in particular the 3A and 3C can be seen, in the present example, a particularly easy to produce geometry is provided with a substantially rectangular cross-section.

Die Verbindungselemente 108.3 definieren unter anderem die in 3A dargestellte, quer zur Verbindungsrichtung V orientierte Schwenkachse S für eine Schwenkbewegung zwischen dem Stützabschnitt 108.1 und dem optischen Element 109, wobei die Schwenkachse S in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel entlang der Verbindungsrichtung V im Wesentlichen mittig zwischen dem Stützabschnitt 108.1 und dem optischen Element 109 angeordnet ist. Die Orientierung des Facettenelements 109 relativ zu dem Stützabschnitt 108.1 kann durch ein Verkippen des Facettenelements 109 um diese Schwenkachse S angepasst werden. The connecting elements 108.3 define among others the in 3A illustrated, transverse to the direction of connection V oriented pivot axis S for a pivoting movement between the support portion 108.1 and the optical element 109 wherein the pivot axis S in the embodiment described here along the connecting direction V substantially centrally between the support portion 108.1 and the optical element 109 is arranged. The orientation of the facet element 109 relative to the support section 108.1 may be due to a tilting of the facet element 109 be adapted to this pivot axis S.

Es versteht sich hierbei, dass der Verbindungsabschnitt 108.2 bei der vorliegenden Gestaltung unendlich viele Schwenkachsen S definiert, welche in einer senkrecht zur Verbindungsrichtung V ausgerichteten Ebene (xy-Ebene) liegen. Hiermit können somit in einfacher Weise beliebige Verkippungen des Facettenelements 109 (um die x-Achse und/oder y-Achse) eingestellt werden.It is understood here that the connecting section 108.2 infinitely many pivot axes S defined in the present design, which lie in a direction perpendicular to the connection direction V aligned plane (xy plane). This can thus easily any tilting of the facet element 109 (around the x-axis and / or y-axis).

Das Verkippen des Facettenelements 109 erfolgt mit Hilfe eines mit dem Facettenelement 109 verbundenen, stabförmigen Stellelements 110, das sich in von dem Facettenelement 109 weg in Richtung des Stützabschnitts 108.1 erstreckt. In dem hier vorliegenden Beispiel erstreckt sich das Stellelement 110 abschnittsweise innerhalb des rohrförmig ausgebildeten Stützabschnitts 108.1, dessen innerer Hohlraum sich entlang seiner Längsachse L_V erstreckt. Das Stellelement 110 erstreckt sich ebenfalls entlang dieser Achse L_V. The tilting of the facet element 109 done with the help of one with the facet element 109 connected, rod-shaped actuating element 110 that is in from the facet element 109 away in the direction of the support section 108.1 extends. In the present example, the actuator extends 110 in sections within the tubular support section 108.1 whose inner cavity extends along its longitudinal axis L _V. The actuator 110 also extends along this axis L _V.

In Folge einer auf das Stellelement 110 wirkenden Stellkraft F, ist der Verbindungsabschnitt 108.2 über das Facettenelement 109 mit einem um die Schwenkachse S des Verbindungsabschnitts 108.2 wirkenden Moment beaufschlagbar, wobei das Stellelement 110 nach Art eines Hebels wirkt. Das über das Stellelement 110 und das Facettenelement 109 in den Verbindungsabschnitt 108.2 eingeleitete Moment bewirkt im Wesentlichen ein Verschwenken des Stellelements 110 um die Schwenkachse S. Zudem ist das Facettenelement 109 in Folge einer Auslenkung des Stellelements 110 in z-Richtung in oder entgegen der Verbindungsrichtung V translatorisch in der z-Richtung verschiebbar bzw. bewegbar.As a result of one on the actuator 110 acting force F, is the connecting portion 108.2 over the facet element 109 with a about the pivot axis S of the connecting portion 108.2 Acting moment acted upon, wherein the actuator 110 acts like a lever. That via the control element 110 and the facet element 109 in the connecting section 108.2 Initiated moment essentially causes a pivoting of the actuating element 110 about the pivot axis S. In addition, the facet element 109 as a result of a deflection of the actuating element 110 in the z-direction in or against the connecting direction V translationally displaceable or movable in the z-direction.

Wie insbesondere der 3C zu entnehmen ist, führt ein solches Verschwenken des Facettenelements 109 um die (in der z-Richtung von der optischen Oberfläche 109.1 beabstandete) Schwenkachse S sowohl zu der (gewünschten) Änderung der Orientierung α_xy der optischen Oberfläche 109.1 (um die x- und/oder y-Achse), als auch zu einer (unerwünschten) translatorischen Verschiebung des Facettenelements 109, insbesondere der optischen Oberfläche 109.1, quer zur Verbindungsrichtung V. How the particular 3C can be seen, leads such a pivoting of the facet element 109 around the (in the z-direction of the optical surface 109.1 spaced) pivot axis S to both the (desired) change in the orientation α _xy the optical surface 109.1 (about the x and / or y axis), as well as to an (undesired) translational displacement of the facet element 109 , in particular the optical surface 109.1 , transverse to the direction of connection V.

Um den aus dieser translatorischen Verschiebung des Facettenelements 109 resultierenden Querversatz d_XY (in der xy-Ebene) auszugleichen und das Facettenelement 109 auch im verschwenkten bzw. justierten Zustand entlang der Längsachse L_V des Stützabschnitts 108.1 möglichst zu zentrieren, umfasst der Stützabschnitt 108.1 einen Ausgleichsabschnitt 108.4. Der Ausgleichsabschnitt 108.4 verbindet (in Verbindungsrichtung V) einen Basisabschnitt 108.8 des Stützabschnitts 108.1 mit einem Trägerabschnitt 108.9 des Stützabschnitts 108.1, der seinerseits den Verbindungsabschnitt 108.2 trägt. Dabei sind der Basisabschnitt 108.8, der Ausgleichsabschnitt 108.4 und der Trägerabschnitt 108.9 kinematisch seriell angeordnet.To get out of this translational displacement of the facet element 109 to compensate for the resulting lateral offset d _XY (in the xy plane) and the facet element 109 also in the pivoted or adjusted state along the longitudinal axis L _{V of} the support portion 108.1 center as possible, includes the support section 108.1 a balancing section 108.4 , The balancing section 108.4 connects (in the connection direction V) a base section 108.8 of the support section 108.1 with a support section 108.9 of the support section 108.1 , which in turn is the connecting section 108.2 wearing. Here are the base section 108.8 , the compensation section 108.4 and the carrier section 108.9 kinematically arranged in series.

Der Ausgleichsabschnitt 108.4 umfasst in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel vier kinematisch parallel zueinander angeordnete Ausgleichselemente 108.5, die jeweils an ihren beiden Enden Gelenkabschnitte 108.6 aufweisen, welche nach Art eines Festkörpergelenks gestaltet sind. Die Gelenkabschnitte 108.6 sind im vorliegenden Beispiel als Festkörper-Kugelgelenke ausgeführt, welche jeweils alle drei translatorischen Freiheitsgrade im Raum einschränken und die drei rotatorischen Freiheitsgrade freigeben. Dabei ist jeweils ein erster Gelenkabschnitt 108.6 mit dem Stützabschnitt 108.1, während ein zweiter, gegenüberliegend angeordneter Gelenkabschnitt 108.6 mit dem Verbindungsabschnitt 108.2 verbunden ist. The balancing section 108.4 comprises in the embodiment shown here four kinematically arranged parallel to each other compensation elements 108.5 , each at its two ends joint sections 108.6 have, which are designed in the manner of a solid state joint. The joint sections 108.6 are executed in the present example as solid-state ball joints, which restrict each of all three translational degrees of freedom in space and release the three rotational degrees of freedom. In each case, a first joint portion 108.6 with the support section 108.1 while a second, oppositely disposed hinge portion 108.6 with the connecting section 108.2 connected is.

Die Ausgleichselemente 108.6 sind durch die gelenkige Anbindung um eine quer zur Verbindungsrichtung V orientierte Achse rotierbar, wobei sie eine Parallelführung für eine translatorische Verschiebung des Trägerabschnitts 108.9 (parallel zur xy-Ebene bilden) bilden.The compensation elements 108.6 are rotatable by the articulated connection about an axis oriented transversely to the direction of connection V, wherein it is a parallel guide for a translational displacement of the support portion 108.9 form (parallel to the xy plane) form.

Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsformen der Erfindung eine beliebige Anzahl von Ausgleichselementen vorgesehen sein kann, wobei die eine entsprechende Ausgleichsbewegung ermöglichende Kopplung ebenfalls frei wählbar ist. It is understood that in other embodiments of the invention, any number of compensation elements can be provided, wherein the corresponding compensating movement enabling coupling is also freely selectable.

Die durch den Ausgleichsabschnitt 108.4 bewirkte translatorische Ausgleichsbewegung des Trägerabschnitts 108.9 ist der translatorischen Verschiebung des Facettenelements 109 in Folge eines Verkippens des Facettenelements 109 entgegen gerichtet. Dies rührt daher, dass die an dem Stellelement 110 (zur Erzeugung eines Kippmoments um die Schwenkachse S) eingeleitete Stellkraft F so lange eine Auslenkung der Ausgleichselemente 108.6 (und damit die translatorische Ausgleichsbewegung des Trägerabschnitts 108.9) unter elastischer Deformation der Gelenke 108.6 bewirkt, bis die Gelenke 108.6 eine elastische Rückstellkraft F_R aufgebaut haben, welche das Kräftegleichgewicht herstellt.The through the compensation section 108.4 caused translational compensation movement of the support section 108.9 is the translational displacement of the facet element 109 as a result of a tilting of the facet element 109 directed against. This is due to the fact that on the actuator 110 (For generating a tilting moment about the pivot axis S) introduced adjusting force F as long as a deflection of the compensation elements 108.6 (And thus the translational compensation movement of the support section 108.9 ) under elastic deformation of the joints 108.6 causes the joints 108.6 have built an elastic restoring force F _R , which produces the balance of power.

Die Steifigkeit des Ausgleichsabschnitts 108.4 quer zur Verbindungsrichtung V kann dabei so abgestimmt sein, dass die (bei wirkender Stellkraft F) durch den Ausgleichsabschnitt 108.4 bewirkte translatorische Ausgleichsbewegung des Trägerabschnitts 108.9 den aus der translatorischen Verschiebung des Facettenelements 109 resultierenden Querversatz d_XY (in der xy-Ebene) zumindest annähernd, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig kompensiert. The rigidity of the compensation section 108.4 transverse to the connection direction V can be tuned so that the (with acting force F) by the compensation section 108.4 caused translational compensation movement of the support section 108.9 from the translational displacement of the facet element 109 resulting transverse offset d _XY (in the xy plane) at least approximately, preferably substantially completely compensated.

Die Nachgiebigkeit des Verbindungsabschnitts 108.2 quer zur Verbindungsrichtung V ist in dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel vernachlässigbar klein. In anderen Ausgestaltungen der Erfindung kann es jedoch erforderlich sein oder einer weiteren Steigerung der Justagegenauigkeit dienen, die Nachgiebigkeit des Verbindungsabschnitts 108.2 quer zur Verbindungsrichtung V bei der Auslegung des Ausgleichsabschnitts 108.4 zu berücksichtigen.The compliance of the connection section 108.2 transversely to the connection direction V is negligibly small in the present embodiment. In other embodiments of the invention, however, it may be necessary or serve a further increase in Justgenauauigkeit, the flexibility of the connecting portion 108.2 transverse to the connection direction V in the design of the compensation section 108.4 to take into account.

In anderen Ausgestaltungen der Erfindung kann es selbstverständlich auch vorgesehen sein, auf einen solchen Ausgleichsabschnitt zu verzichten, wenn beispielsweise die in Folge eines Verschwenkens erzeugte Querverschiebung der optischen Oberfläche vernachlässigbar klein ist. In other embodiments of the invention, it may of course also be provided to dispense with such a compensation section, if, for example, the transverse displacement of the optical surface produced as a result of pivoting is negligibly small.

Um eine möglichst hohe Wärmeabfuhr aus dem Facettenelement 109 über den Verbindungsabschnitt 108.2 zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, den Übergangsquerschnitt zwischen dem jeweiligen Verbindungselement 108.3 und dem Facettenelement 109, sowie den kleinsten Querschnitt des jeweiligen Verbindungselements 108.3 in einem Schnitt senkrecht zu seiner Längsachse L_α (mithin also die minimale Wärmedurchgangsfläche des Verbindungselements 108.3) möglichst groß zu gestalten, um den Wärmedurchgangswiderstand des Verbindungselements 108.3 möglichst klein zu halten. To achieve the highest possible heat dissipation from the facet element 109 over the connecting section 108.2 To ensure it is advantageous, the transition cross-section between the respective connecting element 108.3 and the facet element 109 , as well as the smallest cross section of the respective connecting element 108.3 in a section perpendicular to its longitudinal axis L _α (thus, therefore, the minimum heat transfer surface of the connecting element 108.3 ) as large as possible to the heat transfer resistance of the connecting element 108.3 keep as small as possible.

So weist das jeweilige Verbindungselement 108.3 eine erste Kontaktfläche, die mit dem optischen Element 106.1 verbunden ist, und eine zweite Kontaktfläche auf, die mit dem Stützabschnitt 108.1 verbunden ist,. Die jeweilige Kontaktfläche kann dabei größer oder gleich der minimalen Wärmedurchgangsfläche gewählt sein. Bevorzugt ist die jeweilige Kontaktfläche größer oder gleich dem 1,5-fachen der minimalen Wärmedurchgangsfläche, besonders bevorzugt größer oder gleich dem 3-fachen der minimalen Wärmedurchgangsfläche. So has the respective connecting element 108.3 a first contact surface with the optical element 106.1 is connected, and a second contact surface, which with the support portion 108.1 connected is,. The respective contact surface can be chosen to be greater than or equal to the minimum heat transfer surface. Preferably, the respective contact surface is greater than or equal to 1.5 times the minimum heat transfer area, more preferably greater than or equal to 3 times the minimum heat transfer area.

Weiterhin kann die jeweilige Kontaktfläche größer oder gleich 5%, bevorzugt größer oder gleich 10%, besonders bevorzugt größer oder gleich 15% einer senkrecht zur Verbindungsrichtung V orientierten Querschnittsfläche des optischen Elements sein, um einen möglichst guten Wärmedurchgang in das jeweilige Verbindungselement 108.3 zu erzielen. In der hier dargestellten Ausgestaltung der Erfindung entspricht die jeweilige Kontaktfläche etwa 10% einer senkrecht zur Verbindungsrichtung V orientierten Querschnittsfläche des Facettenelements 109. Da vier Verbindungselemente 108.3 vorhanden sind, kann der Wärmeübergang zwischen dem Facettenelement 109 und dem Verbindungsabschnitt 108.3 über eine Fläche erfolgen, die somit 40% der oben genannten Querschnittsfläche des Facettenelements 109 entspricht. Furthermore, the respective contact area may be greater than or equal to 5%, preferably greater than or equal to 10%, particularly preferably greater than or equal to 15% of a cross-sectional area of the optical element oriented perpendicular to the connection direction V, in order to ensure the best possible heat transfer into the respective connection element 108.3 to achieve. In the embodiment of the invention illustrated here, the respective contact surface corresponds to approximately 10% of a cross-sectional area of the facet element oriented perpendicular to the connection direction V. 109 , Because four fasteners 108.3 can exist, the heat transfer between the facet element 109 and the connection section 108.3 over a surface which is thus 40% of the above-mentioned cross-sectional area of the facet element 109 equivalent.

Weiterhin kann die jeweilige minimale Wärmedurchgangsfläche größer oder gleich 5%, vorzugsweise größer oder gleich 10%, weiter vorzugsweise größer oder gleich 15% einer senkrecht zur Verbindungsrichtung V orientierten Querschnittsfläche des optischen Elements sein, um einen möglichst guten Wärmedurchgang durch das jeweilige Verbindungselement 108.3 zu erzielen. In der hier dargestellten Ausgestaltung der Erfindung entspricht die jeweilige minimale Wärmedurchgangsfläche etwa 5% der senkrecht zur Verbindungsrichtung V orientierten Querschnittsfläche des Facettenelements 109. Da vier Verbindungselemente 108.3 vorhanden sind, kann der Wärmedurchgang durch den Verbindungsabschnitt 108.3 über eine Fläche erfolgen, die somit immerhin 20% der oben genannten Querschnittsfläche des Facettenelements 109 entspricht. Furthermore, the respective minimum heat transfer area may be greater than or equal to 5%, preferably greater than or equal to 10%, more preferably greater than or equal to 15% of a cross-sectional area of the optical element oriented perpendicular to the connection direction V, in order to ensure the best possible heat transfer through the respective connection element 108.3 to achieve. In the embodiment of the invention illustrated here, the respective minimum heat transfer surface corresponds to approximately 5% of the cross-sectional area of the facet element oriented perpendicular to the connection direction V. 109 , Because four fasteners 108.3 are present, the heat transfer through the connecting portion 108.3 over a surface, which thus at least 20% of the above-mentioned cross-sectional area of the facet element 109 equivalent.

Anders als bei Facettensystemen, die lediglich einen Punkt- oder Linienkontakt zwischen einem Facettenelement und einem Stützkörper vorschlagen, ist der konduktive Wärmeabfluss aus dem Facettenelement 109 (welches einen erheblichen Wärmeeintrag aus dem Belichtungsprozess erfährt) erfindungsgemäß somit maßgeblich erhöht.Unlike facet systems, which suggest only point or line contact between a facet element and a support body, the conductive heat sink is from the facet element 109 (which undergoes a significant heat input from the exposure process) according to the invention thus significantly increased.

Selbst im Fall der Verwendung von Ausgleichselementen 108.5 kann die Wärmeabfuhr aus dem Facettenelement 109 zudem in einfacher Weise durch eine aktive Kühlung unterstützt werden. Hierzu sind in dem Stützabschnitts 108.1 Kühlkanäle 108.7 zur Zufuhr und/oder Abfuhr eines Kühlmediums vorgesehen. Die Kühlkanäle 108.7 verlaufen abschnittsweise innerhalb der Ausgleichselemente 108.5. Even in the case of using compensating elements 108.5 can heat dissipation from the facet element 109 also be supported in a simple manner by active cooling. These are in the support section 108.1 cooling channels 108.7 intended for the supply and / or removal of a cooling medium. The cooling channels 108.7 sections run within the compensation elements 108.5 ,

Durch diese einfach zu realisierende zusätzliche aktive Kühlung über die Kühlkanäle 108.7 kann die durch den reduzierten Querschnitt der Ausgleichselemente 108.5 in den Bereichen ihrer gelenkigen Anbindung 108.6 bedingte Erhöhung des Wärmedurchgangswiderstands in einfacher Weise kompensiert werden, sodass thermisch bedingte Fehler in der Position und/oder Orientierung des Facettenelements 109 gering gehalten werden können. Through this easy to implement additional active cooling through the cooling channels 108.7 can be due to the reduced cross section of the compensating elements 108.5 in the areas of their articulated connection 108.6 Conditional increase in the heat transfer resistance can be compensated in a simple manner, so thermally induced errors in the position and / or orientation of the facet element 109 can be kept low.

Es versteht sich, dass in weiteren Ausgestaltungen der Erfindung eine aktive Kühlvorrichtung unabhängig vom Vorhandensein der Ausgleichsabschnitte eingesetzt werden kann, oder auch Ausgleichsabschnitte, ohne zusätzliche aktive Kühlung vorgesehen sein können.It is understood that in further embodiments of the invention, an active cooling device can be used regardless of the presence of the compensation sections, or even compensation sections can be provided without additional active cooling.

Im vorliegenden Beispiel sind der Stützabschnitt 108.1, der Verbindungsabschnitt 108.2 und das Facettenelement 109 monolithisch miteinander verbunden bzw. ausgebildet. Hierzu können das Facettenelement 109, die Verbindungselemente 108.3 und der Stützabschnitt 108.1 nach beliebigen bekannten Herstellungsmethoden in einem Stück gefertigt worden sein bzw. aus einem Stück herausgearbeitet worden sein. Hierdurch lässt sich schon bei der Herstellung dieser Komponente eine besonders hohe Fertigungsgenauigkeit erzielen. In the present example, the support section 108.1 , the connection section 108.2 and the facet element 109 monolithically connected or formed. For this purpose, the facet element 109 , the fasteners 108.3 and the support section 108.1 be made in one piece according to any known manufacturing methods or have been worked out from one piece. As a result, a particularly high production accuracy can be achieved even in the manufacture of this component.

Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die Einheit aus Facettenelement, Verbindungsabschnitt und Stützabschnitt aus beliebig vielen separat gefertigten Komponenten aufgebaut ist, welche zu beliebigen Zeiten während der Herstellung des optischen Moduls miteinander verbunden werden.However, it is understood that in other variants of the invention can also be provided that the unit of facet element, connecting portion and support portion is constructed of any number of separately manufactured components which are connected to each other during the manufacture of the optical module at any time.

Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand eines Beispiels mit einem Facettenelement für die Mikrolithographie beschrieben, welches durch einen einzigen Stützabschnitt abgestützt ist. Es versteht sich jedoch zum einen, dass für ein optisches Element oder eine Gruppe im Wesentlichen starr miteinander verbundener optischer Elemente gegebenenfalls mehrere Verbindungsabschnitte vorgesehen sein können, welche dieses optische Element bzw. diese Gruppe optischer Elemente mit einem oder mehreren Stützabschnitten verbinden und in der beschriebenen Weise zur Justage eingesetzt werden können. Weiterhin kann die Erfindung im Zusammenhang mit beliebigen optischen Elementen Verwendung finden, welche für beliebige Abbildungsvorgänge bei beliebigen Arbeitswellenlängen zum Einsatz kommen.The present invention has been described above by way of example only, with a microlithographic facet element supported by a single support section. However, it is understood, on the one hand, that, for an optical element or a group of substantially rigidly interconnected optical elements, it is optionally possible to provide a plurality of connecting sections which connect this optical element or group of optical elements to one or more support sections and in the manner described can be used for adjustment. Furthermore, the invention can be used in conjunction with any optical elements which are used for arbitrary imaging operations at arbitrary operating wavelengths.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10205425 A1 [0006, 0008]
US 6906845 B2 [0012]

Claims

Optical module, in particular faceted mirror, with - an optical element ( 109 ), in particular a facet element, and - a support structure ( 108 ) for supporting the optical element ( 109 ), wherein - the support structure ( 108 ) a support section ( 108.1 ) and a connecting section ( 108.2 ) for supporting the optical element ( 109 ), - the supporting section ( 108.1 ), the connecting section ( 108.2 ) and the optical element ( 109 ) are arranged kinematically in series and - the connecting section ( 108.2 ) the support section ( 108.1 ) and the optical element ( 109 ) in a connecting direction (V), wherein the supporting portion ( 108.1 ) in particular a parallel to the connecting direction (V) extending longitudinal axis (L _V ) defined, characterized in that - the connecting portion ( 108.2 ) at least one connecting element ( 108.3 ), which is formed in the manner of a spiral spring element, wherein the bending spring element ( 108.3 ) extends along a longitudinal axis (L _α ), which extends at least partially inclined to the connecting direction (V).

Optical module according to claim 1, characterized in that the at least one connecting element ( 108.3 ) - is at least partially formed in the manner of a leaf spring and / or - at least partially formed in the manner of a coil spring and / or - in a plane parallel to the connecting direction (V) extending plane has at least partially polygonal and / or at least partially curved sectional contour, in particular a rectangular or elliptical or substantially circular cross-section.

Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that - the at least one connecting element ( 108.3 ) a transverse to the connecting direction (V) extending pivot axis (S) for a pivoting movement between the support portion ( 108.1 ) and the optical element ( 109 ), wherein - the pivot axis (S), in particular in the connecting direction (V) substantially centrally between the support portion ( 108.1 ) and the optical element ( 109 ) is arranged.

Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that - an actuating element ( 110 ) is provided, wherein - the actuating element ( 110 ) with the optical element ( 109 ) is connected and / or - the actuator ( 110 ) of the optical element ( 109 ) in the direction of the support section ( 108.1 ) and / or - the actuator ( 110 ) is substantially rod-shaped.

Optical module according to claims 3 and 4, characterized in that - the optical element ( 109 ) for pivoting about the pivot axis (S) for, in particular via the actuating element ( 110 ), with a pivoting moment can be acted upon, wherein - the actuating element ( 110 ) in particular in the manner of a lever on the optical element ( 109 ) acts.

Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one connecting element ( 108.3 ) is formed such that the optical element ( 109 ), in particular as a result of a deflection of an actuating element ( 109 ), along the connecting direction (V) is translationally displaceable.

Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that - the support section ( 108.1 ) is formed at least partially substantially tubular with an inner cavity, wherein - the inner cavity extends in particular substantially in the connecting direction (V).

Optical module according to claim 7, characterized in that an actuating element ( 109 ) extends at least in sections within the inner cavity.

Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that - at least two spiral spring elements ( 108.3 ) are provided, - wherein in particular the at least two spiral spring elements ( 108.3 ) along the connecting direction (V) are arranged kinematically parallel to each other.

Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that - the support section ( 108.1 ), the connecting section ( 108.2 ) and the optical element ( 109 ) along the longitudinal axis (L _V ) of the support section (FIG. 108.1 ) are arranged and / or - the support section ( 108.1 ) and / or the optical element ( 109 ) substantially rotationally symmetrical to the longitudinal axis (L _V ) of the support portion ( 108.1 ) are formed.

Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that - the at least one connecting element ( 108.3 ) transversely to the longitudinal axis (L _V ) of the support portion ( 108.1 ) is arranged at a distance and / or - the at least one connecting element ( 108.3 ) at least in sections in the manner of a spiral about the longitudinal axis (L _V ) of the support portion ( 108.1 ) and / or - at least two connecting elements ( 108.3 ) are provided, which with respect to the longitudinal axis (L _V ) of the support portion ( 108.1 ) are offset by an angular distance from each other, wherein the at least two connecting elements ( 108.3 ) offset in particular at an angular distance from each other about the longitudinal axis (L _V ) of the support portion ( 108.1 ), in particular in the manner of a double helix about the longitudinal axis (L _V ) of the support portion ( 108.1 ).

Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal axis (L _α ) of the at least one connecting element ( 108.3 ) with respect to a direction perpendicular to the connecting direction (V) extending plane at least in sections at an angle of 10 ° to 60 °, preferably at an angle of 20 ° to 50 °, more preferably at an angle of 30 ° to 40 °, is inclined.

Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that - the at least one connecting element ( 108.3 ) with a first section, in particular a first contact surface, with the optical element ( 109 ) is connected and / or with a second portion, in particular a second contact surface, with the support portion ( 108.1 ), and - the at least one connecting element ( 108.3 ) in a plane that is perpendicular to its longitudinal axis (L _α ), defines a minimum heat transfer surface, wherein - the first contact surface and / or the second contact surface is greater than or equal to the minimum heat transfer surface, preferably greater than or equal to 1.5 times the minimum heat transfer area is, more preferably greater than or equal to 3 times the minimum heat transfer area, and / or - the first contact area and / or the second contact area is greater than or equal to 5%, preferably greater than or equal to 10%, more preferably greater than or equal to 15%, is a perpendicular to the connection direction (V) oriented cross-sectional area of the optical element and / or - the minimum heat transfer surface is greater than or equal to 5%, preferably greater than or equal to 10%, more preferably greater than or equal to 15%, one perpendicular to the connection direction (V ) oriented cross-sectional area of the optical element is and / or - the first and second sections, in particular in each case an end section of the connecting elements ( 108.3 ).

Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that - the support section ( 108.1 ) a compensation section ( 108.4 ), wherein - the compensating portion is adapted to at least partially compensate for a resulting in a pivoting of the optical element about the pivot axis translational displacement of the optical element transversely to the connecting direction (V), by a displacement opposite, second translational displacement, wherein the compensation section in particular at least one compensating element ( 108.5 ) having at its respective end a joint portion ( 108.6 ), which in the manner of a solid-state joint, in particular in the manner of a hinge joint or ball joint, is formed, wherein the joint portions ( 108.6 ) are in particular designed such that the compensating section ( 108.4 ) is pivotable about an axis oriented transversely to the direction of connection (V).

Optical module according to claim 14, characterized in that - the compensating section cooling channels ( 108.7 ) identifies for receiving a cooling medium, wherein the cooling channels ( 108.7 ) in particular at least in sections within the compensation elements ( 108.5 ), and / or - the balancing section ( 108.4 ) at least two transversely to the connecting direction (V) spaced from each other and / or extending in the connecting direction (V) compensating elements ( 108.5 ), and / or - the at least one compensation element ( 108.5 ) like a column between the support section ( 108.1 ) and the connecting section ( 108.2 ).

Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that - the support section ( 108.1 ) and the connecting section ( 108.2 ) are monolithic and / or - the connecting portion ( 108.2 ) and the optical element ( 109 ) are monolithic.

Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element ( 109 ) a reflective coating ( 109.1 ), and / or is designed in the manner of a facet mirror.

Optical imaging device, in particular for microlithography, with - a lighting device ( 102 ) with a first optical element group ( 106 ), - an object facility ( 104 ) for receiving an object ( 104.1 ), - a projection device ( 103 ) with a second optical element group ( 107 ) and - an image device ( 105 ), wherein - the illumination device ( 102 ) for illuminating the object ( 104.1 ) is formed and - the projection device ( 103 ) for projecting an image of the object ( 104.1 ) on the image device ( 105 ), characterized in that - the illumination device ( 102 ) and / or the projection device ( 103 ) an optical module ( 106.1 ) according to one of claims 1 to 17.

Method for supporting an optical element, in particular a facet element, in which - an optical module ( 106.1 ), in particular a facet mirror, according to one of claims 1 to 17, characterized in that - the optical element ( 109 ) in an adjustment step under deformation of the at least one connecting element ( 108.3 ) relative to the support section ( 108.1 ) is tilted and / or moved.