DE102014224993A1

DE102014224993A1 - Verstellsystem-Bauelement, Spiegelanordnung und Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie

Info

Publication number: DE102014224993A1
Application number: DE102014224993.7A
Authority: DE
Inventors: Marwene Nefzi; Jens Prochnau; Ralf Wichard
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2016-06-09

Abstract

Ein Verstellsystem-Bauelement umfasst mindestens ein Getriebe (2) in Form eines sphärischen Getriebes, dessen Gelenkachsen sich in einem feststehenden Drehpunkt (P) des Getriebes (2) schneiden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verstellsystem-Bauelement. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Spiegelanordnung mit einem entsprechenden Verstellsystem-Bauelement sowie auf eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, welche mit einer Spiegelanordnung der vorgenannten Art ausgestattet ist.
Hintergrund der Erfindung
Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie werden zur Herstellung integrierter elektrischer Schaltkreise und sonstiger mikro- und nanostrukturierter Bauelemente eingesetzt. Hierbei werden Strukturen, die in einem Retikel enthalten sind, in der Regel verkleinert auf eine lichtempfindliche Schicht abgebildet, die z.B. auf einen Silizium-Wafer aufgebracht sein kann.
Ein Ziel bei der Entwicklung solcher Anlagen besteht darin, Strukturen mit zunehmend kleineren Abmessungen auf der lichtempfindlichen Schicht abzubilden. Die dadurch möglichen höheren Integrationsdichten entsprechend hergestellter mikro- und nanostrukturierter Bauelemente erhöhen im Allgemeinen deren Leistungsfähigkeit beträchtlich. Die Erzeugung besonders kleiner Strukturgrößen setzt ein hohes Auflösungsvermögen der verwendeten Projektionsbelichtungsanlagen voraus. Da das Auflösungsvermögen umgekehrt proportional zu der Wellenlänge des Projektionslichts ist, verwenden aufeinanderfolgende Produktgenerationen derartiger Projektionsbelichtungsanlagen in der Regel Projektionslicht mit immer kürzeren Wellenlängen. Aktuelle Entwicklungen richten sich auf die Entwicklung von Projektionsbelichtungsanlagen, welche Projektionslicht verwenden, dessen Wellenlänge im tiefen ultravioletten Spektralbereich (DUV) zwischen 30 nm und 260 nm oder im extremen ultravioletten Spektralbereich (EUV) zwischen 1 nm und 30 nm, beispielsweise bei 13,5 nm liegt.
Zur Führung des von einer geeigneten Lichtquelle emittierten Lichts in dem Strahlenweg eines Projektionssystems der Projektionsbelichtungsanlage können Spiegelanordnungen eingesetzt werden, welche eine Vielzahl eng benachbarter Spiegelelemente aufweisen. Die optische Ausrichtung der Spiegelelemente erfolgt über Manipulatoren, die einzeln oder in Gruppen angesteuert werden. Für den Einsatz in einer DUV- oder EUV-Umgebung geeignete Manipulatoren und Spiegelanordnungen müssen kleinste mechanische Zustellbewegungen mit hoher Genauigkeit bewerkstelligen können.
Insbesondere sind diese einer Bestrahlung mit hoher Intensität ausgesetzt. Die Photonenenergie kann dabei mehrere eV betragen. Da die Strahlung nur teilweise reflektiert werden kann, wird ein Teil der Strahlung in Wärme umgesetzt. Diese Wärme muss an eine Wärmesenke abgeleitet werden, um eine Überhitzung zu vermeiden und die Zustellgenauigkeit nicht zu beeinträchtigen. Der Wärmepfad zur Wärmesenke hin soll daher einen möglichst geringen thermischen Widerstand aufweisen.
Desweiteren sind die Manipulatoren und Spiegelanordnungen einer Umgebung bei geringen Drücken von 10^–1 bis 10^–7 hPa ausgesetzt, so dass mit Plasmabildung zu rechnen ist.
Um eine möglichst hohe Packungsdichte an Spiegelelementen zu ermöglichen, ist zudem ein kompakter Aufbau der Manipulatoren wünschenswert. Im Hinblick auf die Komplexität der Herstellung elektromechanischer Komponenten wird überdies ein einfacher Aufbau angestrebt.
Manipulatoren und Spiegelanordnungen sind beispielsweise aus DE 10 2008 049 556 A1 und DE 10 2012 223 034 A1 bekannt.
Zur Ausrichtung der Spiegelelemente S werden oftmals Getriebe verwendet, welche einen virtuellen Momentanpol M aufweisen, um den das betreffende Spiegelelement S dreht. Ein solches Getriebe ist in 1a in seiner Ausgangsstellung dargestellt. In dieser Ausgangsstellung stimmt der gewünschte Drehpunkt P* des Spiegelelements S mit dem Momentanpol M überein. Wird das Getriebe ausgelenkt, um die Ausrichtung des Spiegelelements S zu verändern, so verschiebt sich der Momentanpol M des Getriebes gegenüber der Ausgangsstellung aufgrund der Kinematik des Getriebes. Wie 1b entnommen werden kann, welche eine solche ausgelenkte Stellung zeigt, fallen der gewünschte Drehpunkt P* und der Momentanpol M auseinander. Das Spiegelelement S führt somit eine Bewegung aus, die von einer Drehung um den gewünschten Drehpunkt P* etwas abweicht. Solche Störbewegungen, im Folgenden auch als parasitäre Bewegungen bezeichnet, resultieren aus der Kinematik des Getriebes und sind daher nicht vermeidbar. Sie beeinträchtigen das dynamische Verhalten des Spiegelelements S und dessen Regelung.
Wird die in 1a schematisch dargestellte Kinematik auf zwei Drehachsen am Spiegelelement S erweitert, kommt zu den translatorischen parasitären Bewegungen noch eine rotatorische Komponente hinzu, die man, sofern unerwünscht, sperren oder aktiv einstellen muss. Eine Sperrung kann jedoch aufgrund von Kopplungseffekten das dynamische Verhalten beeinträchtigen.
Weiterhin kann durch einen an dem Getriebe angreifenden Antrieb F die gewünschte Lage des Momentanpols M beeinträchtigt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verstellsystem-Bauelement mit verbesserter Kinematik zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verstellsystem-Bauelement gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Erfindung schafft hierzu ein Verstellsystem-Bauelement mit mindestens einem Getriebe in Form eines sphärischen Getriebes, dessen Gelenkachsen sich in einem feststehenden Drehpunkt schneiden.
Das erfindungsgemäße Verstellsystem-Bauelement ermöglicht Zustellbewegungen mit hoher Genauigkeit, da sich translatorische parasitäre Bewegungen bei der Zustellung zumindest stark vermindern lassen. Idealerweise bleibt die Lage des Momentanpols M bei einer Auslenkung des Getriebes unverändert, so dass praktisch keine translatorischen parasitären Bewegungen auftreten.
Hierdurch lassen sich im Drehpunkt des Getriebes drei einander schneidende Drehachsen als unabhängige Bewegungsfreiheitsgrade verwirklichen.
Durch Sperrung eines Bewegungsfreiheitsgrads, beispielsweise mittels einer Zwangsführung, kann die Drehung um eine der drei Achsen bei Bedarf unterbunden werden. Eine solche Zwangsführung kann entweder durch eine getriebeexterne Struktur erzielt werden oder in die Kinematik des Getriebes integriert sein. Im letztgenannten Fall können externe Strukturen zur Sperrung eines Bewegungsfreiheitsgrads entfallen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Getriebe zwei oder drei Bewegungsfreiheitsgrade auf, wobei für jeden Bewegungsfreiheitsgrad eine eigens ansteuerbare Antriebseinrichtung vorgesehen ist.
Dabei kann mindestens eine der Antriebseinrichtungen ein selbsthemmendes Untersetzungsgetriebe aufweisen. Nach erfolgter Zustellung bleibt das Getriebe hierdurch automatisch in seiner Stellung, wenn die betreffende Antriebseinrichtung stromlos geschaltet wird. Dies reduziert den Wärmeeintrag in das Verstellsystem-Bauelement.
In einer ersten Ausführungsvariante ist je Bewegungsfreiheitsgrad eine kinematische Kette mit einem oder mehreren gelenkig eingebundenen Getriebegliedern vorgesehen. Solche kinematischen Ketten lassen sich mit geringem Aufwand über herkömmliche Drehantriebe betätigen, wodurch die Herstellungskosten gering gehalten werden können. Zudem bleibt die Reibung im Getriebe gering.
Die Getriebeglieder können dabei über die Fläche einer gedachten Kugelkalotte verteilt sein, wodurch die Ausrichtung der Gelenkachsen des Getriebes auf ein gemeinsames Zentrum, nämlich den Drehpunkt des Getriebes begünstigt wird.
Ferner können mindestens zwei der Getriebeglieder durch ein Gelenk verbunden sein, das als Festkörpergelenk ausgebildet ist. Solche Gelenke lassen sich mit besonders kleinen Abmessungen herstellen, was zu einer Kompaktierung der Kinematik des Getriebes beiträgt. Insbesondere können zumindest alle bewegbaren Getriebeglieder zusammen sowie gegebenenfalls zusätzlich auch das feststehende Getriebeglied (Gestell) aus einem Stück gefertigt sein. Hierdurch kann die Reibung im Getriebe weiter verringert werden. Zudem sind Slip-stick-Effekte weitgehend ausgeschaltet.
Ohne Beschränkung hierauf können eine oder mehrere der kinematischen Ketten ein Schubgelenk aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsvariante weist das Getriebe eine Kugelkalotte und ein an dieser geführtes Kugelsegment auf, deren Krümmungsmittelpunkte im Drehpunkt des Getriebes liegen. Dies ermöglicht eine besonders genaue Führung eines Getriebeausgangsglieds auf einer Kugelfläche, wodurch die Lage des Drehpunkts bei einer Auslenkung des Gelenks sehr präzise aufrecht erhalten werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können mehrere Getriebe in ein ebenes oder gewölbtes flächenhaftes Substrat integriert und über die Fläche des Substrats verteilt angeordnet sein. Dies begünstigt eine flache Bauweise, wodurch wiederum eine Stapelung mehrerer mit Getrieben versehener Substrate möglich wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann ein Getriebeausgangsglied des Getriebes einen Stößel aufweisen, welcher sich in Richtung des Drehpunkts des Getriebes erstreckt. Dies ermöglicht eine Anordnung eines Funktionselements im Drehpunkt des Getriebes. Der Abstand des Drehpunkts vom Getriebe kann je nach Bedarf gewählt werden. An einem Verstellsystem-Bauelement mit mehreren Getrieben können Getriebe mit ausschließlich gleichen oder aber mit verschiedenen Drehpunktabständen angeordnet sein.
Das vorstehend erläuterte Verstellsystem-Bauelement kann als Manipulator überall dort eingesetzt werden, wo eine präzise Ausrichtung eines Funktionselements in zwei oder drei rotatorischen Bewegungsfreiheitsgraden bei möglichst geringen kinematisch bedingten Störbewegungen benötigt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann mindestens ein solches Verstellsystem-Bauelement als Baugruppe in einer Spiegelanordnung zum Einsatz kommen, welche ferner mindestens ein Spiegelelement umfasst, wobei das jeweilige Spiegelelement mit einem der Getriebe gekoppelt ist und eine optische Fläche aufweist, die im Drehpunkt des zugehörigen Getriebes liegt. Aufgrund der eingesetzten sphärischen Getriebe werden parasitäre Bewegungen der Spiegelelemente vermieden. Dies ermöglicht eine hohe Zustellgenauigkeit der Spiegelelemente und vermeidet Kollisionen. Hierdurch kann eine hohe Packungsdichte insbesondere auch von unrunden Spiegelelementen und/oder optischen Flächen über einer Fläche erzielt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann zwischen dem Spiegelelement und dem zugehörigen Getriebe eine bewegbare Dichtungseinrichtung zur Abdichtung eines Vakuums vorgesehen sein. Hierdurch ist es möglich, das Spiegelelement und das Getriebe unter unterschiedlichen Atmosphären zu betreiben. So kann beispielsweise das Spiegelelement in einer DUV- oder EUV-Umgebung mit niedrigem Umgebungsdruck betrieben werden, wohingegen das Getriebe weniger extremen Bedingungen ausgesetzt ist. Hierdurch kann das Getriebe kostengünstiger hergestellt werden, da zum einen nicht-vakuumkompatible Werkstoffe zum Einsatz kommen können und zum anderen nicht die hohen Sauberkeits- und Kontaminationsanforderungen einer DUV- oder EUV-Umgebung erfüllt werden müssen. Zudem wird das Kontaminationspotential für die Umgebung des Spiegelelements reduziert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Spiegelelement an einem getriebeabseitigen Endabschnitt des Stößels angeordnet sein, während die bewegbare Dichtungseinrichtung an dem getriebeabseitigen Endabschnitt des Stößels oder an dem Spiegelelement angeschlossen ist und sich entlang des Stößels in Richtung des Getriebes erstreckt. Über den Stößel kann eine Wärmeabfuhr von dem Spiegelelement in beliebiger Art und Weise, beispielsweise mittels einer Kühlflüssigkeit oder einer Litze, vorgenommen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann eine Trennwand vorgesehen sein, wobei das mindestens eine Spiegelelement auf einer ersten Seite der Trennwand von derselben beabstandet angeordnet ist, das zugehörigen Getriebe auf der gegenüberliegenden zweiten Seite der Trennwand angeordnet ist, der Stößel sich durch die Trennwand hindurch erstreckt und die Dichtungseinrichtung an die Trennwand angeschlossen ist. Eine solche räumliche Trennung begünstigt die Anbringung der bewegbaren Dichtungseinrichtung. Zudem kann eine Wärmeübertragung von dem Antrieb des Getriebes in Richtung der DUV- oder EUV-Umgebung des Spiegelelements gering gehalten werden, wodurch der Aufwand für eine Ausregelung einer wärmeinduzierten Magnetfeldschwächung in der DUV- oder EUV-Umgebung reduziert werden kann.
Die bewegbare Dichtungseinrichtung kann beispielsweise als Faltenbalg ausgeführt sein. Sofern im Rahmen eines Manipulators mit zwei Bewegungsfreiheitsgraden der dritte Bewegungsfreiheitsgrad um die Achse des Stößels durch die Kinematik des Getriebes gesperrt wird, kann der Faltenbalg ohne entsprechende rotatorische Stützfunktion ausgeführt werden. Dadurch kann ein weniger steifer Faltenbalg zum Einsatz kommen, wodurch bei der Ausrichtung des Spiegelelements Kopplungseffekte über den Faltenbalg und die nötigen Stellkräfte reduziert werden können.
Die Spiegelanordnung kann beispielsweise in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie zum Einsatz kommen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1a eine allgemein bekannte Aufhängung eines optischen Elements in einer Ausgangstellung,
1b die Aufhängung gemäß 1a in einer ausgelenkten Stellung,
2 eine schematische Ansicht eines Verstellsystem-Bauelements mit einem sphärischen Getriebe zur Veranschaulichung der Lage eines Getriebeausgangsglieds auf einer gedachten Kugelfläche,
3 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verstellsystem-Bauelements nach der Erfindung mit angeschlossenem Spiegelelement,
4 eine räumliche Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verstellsystem-Bauelements nach der Erfindung,
5 eine räumliche Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Verstellsystem-Bauelements nach der Erfindung,
6 eine Projektion der Getriebeglieder des Verstellsystem-Bauelements gemäß 5 in eine Ebene und in schematischer Darstellung,
7 eine schematische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Verstellsystem-Bauelements nach der Erfindung mit angeschlossenem Spiegelelement,
8 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Spiegelanordnung nach der Erfindung,
9 eine schematische Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels in Form einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach der Erfindung, und in
10 eine schematische Ansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels in Form eines Beleuchtungssystems einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach der Erfindung.
Ausführungsbeispiele
Die in den 3 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich jeweils auf ein Verstellsystem-Bauelement 1 mit einem Getriebe 2, das als sphärisches Getriebe ausgebildet ist.
Sphärische Getriebe stellen eine Sonderform ebener Getriebe dar und unterscheiden sich von diesen dadurch, dass sich sämtliche Gelenkachsen des Getriebes 2 in einem gemeinsamen Punkt, dem sogenannten Drehpunkt P des Getriebes 2 schneiden, wohingegen bei ebenen Getrieben die Gelenkachsen parallel zueinander verlaufen.
Ein Getriebeausgangsglied 3 des Getriebes 2 ist hierdurch entlang einer gedachten Kugelfläche K bewegbar, deren Mittelpunkt im Drehpunkt P des Getriebes 2 liegt, wie dies in 3 gezeigt ist.
Im Drehpunkt P des Getriebes 2 können drei unabhängige rotatorische Bewegungsfreiheitsgrade dargestellt werden, welche in 2 durch zwei Kippachsen Ax und Ay und eine Drehachse Az angedeutet sind. Diese Achsen Ax, Ay und Az können im Drehpunkt P ein Orthogonalsystem mit den Koordinatenachsen x, y und z bilden.
Wird je Bewegungsfreiheitsgrad eine eigens ansteuerbare Antriebseinrichtung vorgesehen, ergibt sich ein Manipulator, mit dem eine Ausrichtung eines im Drehpunkt P angeordneten Funktionselements mit allenfalls geringfügigen parasitären Bewegungen möglich ist. Idealerweise sind die aus der Kinematik des Getriebes 2 resultierenden parasitären Störbewegungen auf Null reduziert.
Durch Sperren eines Bewegungsfreiheitsgrades erhält man ein Getriebe mit lediglich zwei Bewegungsfreiheitsgraden. In 2 ist die Drehung um die Drehachse Az blockiert. Dies hat zur Folge, dass die Bewegung des Getriebeausgangsglieds 3 entlang der gedachten Kugelfläche K verdrehungsfrei erfolgt. Bei einer Bewegung des Getriebeausgangsglieds 3 entlang der Kugelfläche K erfahren sämtliche Punkte P1, P2 und P3 desselben, welche auf der Kugelfläche K liegen, eine gleichartige vektorielle Verschiebung v bezogen auf ein im Drehpunkt P zentriertes polares Koordinatensystem.
Solche Getriebe 2 können in unterschiedlicher Weise ausgeführt werden. Nachfolgend werden anhand der 3 bis 7 beispielhaft vier verschiedene Varianten erläutert. Jedoch sind auch andere Konfigurationen möglich, welche die oben genannten Bedingungen erfüllen.
3 zeigt ein Verstellsystem-Bauelement 1, dessen Getriebe 2 zwei rotatorische Bewegungsfreiheitsgrade im feststehenden Drehpunkt P ermöglicht.
Je Bewegungsfreiheitsgrad ist dabei eine kinematische Kette 4.1, 4.2 vorgesehen, die ein oder mehrere, vorliegend beispielhaft zwei gelenkig eingebundene Getriebeglieder 5.1, 5.2 aufweist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beinhaltet jede kinematische Kette 4.1, 4.2 ein Drehschubgelenk 6.1, 6.2. Die Drehschubgelenke 6.1, 6.2 stützen sich gegen ein nicht näher dargestelltes Gestell, d.h. ein feststehendes Getriebeglied ab. Ferner sind die zugehörigen Getriebeglieder 5.1 und 5.2 durch ein Drehgelenk 6.4 miteinander gekoppelt. Die Drehachsen 7.1 und 7.2 der Drehschubgelenke 6.1 und 6.2 schneiden sich im feststehenden Drehpunkt P. Die Drehachse 7.4 des Drehgelenks 6.4 ist ebenfalls auf den Drehpunkt P ausgerichtet. Sämtliche Gelenke 6.1, 6.2 und 6.4 liegen auf einer gedachten Kugelfläche um den Drehpunkt P. Insbesondere können die Getriebeglieder 5.1 und 5.2 über die Fläche einer Kugelkalotte verteilt angeordnet sein.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient das Getriebeglied 5.1 als Getriebeausgangsglied 3. An diesem befindet sich ein Stößel 8, welcher sich in Richtung des Drehpunkts P erstreckt. An einem getriebeabseitigen Endabschnitt des Stößels 8 ist im Drehpunkt P ein Funktionselement 9 angeordnet. Aufgrund der vorstehend erläuterten Kinematik des Getriebes 2 kann dieses Funktionselement 9 um zwei unabhängige Kippachsen Ax und Ay schwenken.
Durch Ankopplung entsprechender Antriebseinrichtungen 10.1, 10.2 entsteht ein Manipulator, mit dem das im Drehpunkt P angeordnete Funktionselement 9 bei entsprechender Ansteuerung der Antriebseinrichtungen 10.1, 10.2 durch Verschwenken um die beiden Kippachsen Ax und Ay ausgerichtet werden kann.
3 zeigt ohne Beschränkung hierauf beispielhaft ein Funktionselement 9 in Form eines Spiegelelements mit einer Länge von etwa 80 mm, einer Breite von etwa 10 mm und einer Höhe von etwa 4 mm.
Die Antriebseinrichtungen 10.1 und 10.2 können beispielsweise als elektrische Drehantriebe ausgeführt sein, welche jeweils zwischen dem Gestell und einem Drehschubgelenk 6.1, 6.2 eingegliedert sind und am Drehfreiheitsgrad des jeweiligen Drehschubgelenks 6.1, 6.2 angreifen.
Weiterhin können die Antriebseinrichtungen 10.1 und 10.2 jeweils ein selbsthemmendes Untersetzungsgetriebe 11.1 und 11.2 aufweisen. Das Untersetzungsgetriebe 11.1, 11.2 kann beispielsweise ein Planetengetriebe oder Gleitkeilgetriebe (Spannungswellengetriebe) sein.
Nach Einstellung der Ausrichtung des Funktionselements 9 können die Antriebseinrichtungen 10.1 und 10.2 ausgeschaltet werden. Aufgrund der Selbsthemmung der Untersetzungsgetriebe 11.1 und 11.2 wird dadurch das Getriebe 2 in seiner eingenommenen Stellung solange fixiert, bis eine neue Ausrichtung des Funktionselements 9 durch Betätigen, beispielsweise Bestromen, der Antriebseinrichtungen 10.1 und 10.2 erforderlich wird. Die zwischenzeitliche Abschaltung der Antriebseinrichtungen 10.1 und 10.2 verringert den Wärmeeintrag in das Verstellsystem-Bauelement 1.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiels eines Verstellsystem-Bauelements 1, welches eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 3 darstellt. Zur Verbesserung der Übertragungseigenschaften ist hier eine weitere kinematische Kette 4.3 hinzugefügt. Die zusätzliche kinematische Kette 4.3 kann wie die vorgenannten kinematischen Ketten 4.1 und 4.2 ausgebildet sein. Sie umfasst vorliegend ein weiteres Getriebeglied 5.3 mit einem Drehschubgelenk 6.3. Das weitere Getriebeglied 5.3 ist über zwei Drehgelenke 6.4 und 6.5 mit den beiden anderen Getriebegliedern 5.1 und 5.2 verbunden, wobei die jeweiligen Drehachsen wiederum durch den Drehpunkt P verlaufen. Alle übrigen Komponenten entsprechen dem vorstehend erläuterten ersten Ausführungsbeispiel.
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Verstellsystem-Bauelements 1' mit einem sphärischen Getriebe 2' mit feststehendem Drehpunkt P. Dieses weist im Unterschied zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen drei rotatorische Bewegungsfreiheitsgrade im Drehpunkt P auf.
Kennzeichnend für diese Ausführungsform ist die Anordnung sämtlicher Getriebeglieder 5.1' bis 5.8' über die Fläche entlang einer gedachten Kugelkalotte, deren Krümmungsmittelpunkt im Drehpunkt P liegt. Die Getriebeglieder 5.1' bis 5.8' sind über Drehgelenke 6.1' bis 6.9', d.h. über Gelenke mit jeweils einem Freiheitsgrad verbunden. Die Drehachsen der Gelenke 6.1' bis 6.9' schneiden sich im Drehpunkt P des Getriebes 2'. Zumindest zwei dieser Gelenke 6.1' bis 6.9' sind als Festkörpergelenke ausgebildet.
6 zeigt eine Projektion des Getriebes 2' in eine xy-Ebene. Das Getriebes 2' umfasst sechs binäre Getriebeglieder 5.1' bis 5.6', ein ternäres Getriebeglied 5.7' als Getriebeausgangsglied und ein stationäres Getriebeglied 5.8' als Gestell. Die binären Getriebeglieder 5.1' bis 5.6' bilden drei kinematische Ketten 4.1' bis 4.3' in Form von Gelenkhebeln, welche jeweils das Gestell 5.8' mit dem Getriebeausgangsglied 5.7' gelenkig verbinden. Die kinematische Ketten können in Umfangsrichtung gleichbeabstandet um das Getriebeausgangsglied 5.7' herum angeordnet sein.
Zur Verlagerung des Getriebeausgangsglieds 5.7' relativ zu dem Gestell 5.8' können an dem Getriebe 2' drei unabhängig ansteuerbare Antriebseinrichtungen 10.1' bis 10.3' angreifen. Je Bewegungsfreiheitsgrad des Getriebes 2' ist somit eine Antriebseinrichtung 10.1' bis 10.3' vorhanden, welche jeweils am Gestell 5.8' oder an einem am Gestell 5.8' festgelegten Bauteil abgestützt und mit einem bewegbaren Getriebeglied des Getriebes 2' gekoppelt ist. Beispielsweise können die Antriebseinrichtungen 10.1' bis 10.3' jeweils an dem gestellseitigen binären Getriebeglied 5.1', 5.3', 5.5' eines Gelenkhebels angreifen. Die Antriebseinrichtungen 10.1' bis 10.3' können beispielsweise als herkömmliche elektrische Drehantriebe oder dergleichen ausgeführt werden.
Über das Getriebeausgangsglied 5.7' kann ein Funktionselement 9' betätigt werden. Wird dieses Funktionselement 9' im Drehpunkt P des Getriebes 2' angeordnet, so kann das Funktionselement 9' bei entsprechender Betätigung der Antriebseinrichtungen 10.1', 10.2' und 10.3' um zwei durch den Drehpunkt P verlaufende Kippachsen Ax und Ay verkippt sowie um eine hierzu senkrechte Drehachse Az verdreht werden. Die Kippachsen Ax und Ay können senkrecht zueinander ausgerichtet sein. An einem solchen Funktionselement 9' sind somit drei rotatorische Freiheitsgrade ohne translatorische und rotatorische Störbewegungen darstellbar. Durch Sperrung der Drehung um die Drehachse Az erhält man Getriebe 2' mit lediglich zwei rotatorischen Bewegungsfreiheitsgraden im Drehpunkt P.
Wird der Abstand des Drehpunkts P nach Unendlich verlegt, erhält man ein ebenes Getriebe, bei dem die Gelenkachsen der Gelenke parallel zueinander verlaufen. Mit einem solchen Getriebe lassen sich über das Getriebeausgangsglied zwei translatorische Freiheitsgrade und ein rotatorischer Freiheitsgrad darstellen.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 6 sind die Getriebeglieder 5.1' bis 5.8' und die Gelenke 6.1' bis 6.9' einstückig miteinander ausgeführt. Die Gelenke 6.1' bis 6.9' sind hier als Festkörpergelenke in Form von Wandabschnitten geringerer Wanddicke ausgebildet, während die binären Getriebeglieder 5.1' bis 5.6' sowie das ternäre Getriebeausgangsglied 5.7' durch verdickte Balken und Blöcke gebildet werden. Durch eine Ausrichtung der Wandabschnitte mit einer geringeren Wanddicke auf ein gemeinsames Zentrum wird ein Schnitt der zugehörigen Gelenkachsen im Drehpunkt P erzielt, so dass sich ein sphärisches Getriebe 2' ergibt. Es ist jedoch auch möglich, einige oder alle der Gelenke 6.1' bis 6.9' als zweiteilige schwenkbare Lager auszuführen. Beispielsweise können die Gelenke 6.1' bis 6.3' zur Anbindung an das Gestell 5.8' als zweiteilige schwenkbare Lager ausgeführt werden, während alle inneren Gelenke 6.4' bis 6.9' als Festkörpergelenke ausgebildet sind.
Das Gestell 5.8' weist vorliegend eine Ausnehmung 12' auf, innerhalb welcher alle weiteren Getriebeglieder 5.1' bis 5.7' des Getriebes 2' angeordnet sind. Das Gestell 5.8' kann somit als ein diese umgebender Rahmen ausgeführt sein.
Ferner kann das Gestell 5.8' gleichzeitig als Gestell für mehrere sphärische Getriebe 2' dienen.
Insbesondere kann das Gestell 5.8' in ein flächenartiges Substrat 13' integriert sein, dessen Dicke (z-Richtung in 5) deutlich geringer als dessen Erstreckung in Längen- und Breitenrichtung (xy-Ebene in 5) ist.
Ein solches Substrat 13' kann eben oder gewölbt ausgebildet sein und eine Vielzahl von Getrieben 2' der vorstehend erläuterten Art aufweisen, welche über die Fläche dieses Substrats 13' verteilt angeordnet sind. Das Substrat 13' weist dazu eine Vielzahl von Ausnehmungen 12' auf. Die Getriebe 2' sind dabei derart angeordnet, dass deren Drehpunkte P alle auf der gleichen Seite des Substrats 13' liegen. Zudem können alle Drehpunkte P den gleichen Abstand zum Substrat 13' aufweisen, was beispielsweise durch die Verwendung gleichartiger Getriebe 2' über der Fläche erzielt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, die Getriebe 2' so auszuführen, dass diese individuell oder gruppenweise unterschiedliche Abstände ihres Drehpunkts P vom Substrat 13' aufweisen.
Über einen am Getriebeausgangsglied 5.7' vorgesehenen Stößel 8' kann das Funktionselement 9', beispielsweise ein Spiegelelement mit einer optischen Fläche, im Drehpunkt P des zugehörigen Getriebes 2' betätigt werden. Der Stößel 8' erstreckt sich dazu in Richtung des Drehpunkts P. In einer Ruhestellung kann der Stößel 8' insbesondere senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Ausnehmung des Substrats 13', d.h. in 5 in z-Richtung ausgerichtet sein. Der Stößel 8' kann am Getriebeausgangsglied 5.7' befestigt oder aber integral mit dem Getriebeausgangsglied 5.7' ausgebildet sein.
Das vorstehend erläuterte Verstellsystem-Bauelement 1' stellt einen Manipulator dar, der im einfachsten Fall ein einziges Getriebe 2' aufweist. Ein solcher Einzelmanipulator kann auf einer Fläche kleiner als 100 mm × 100 mm, vorzugsweise kleiner als 20 mm × 20 mm ausgeführt werden. Es ist ferner möglich, den Manipulator auf einer Fläche von 5 mm × 5 mm bis 0,5 mm × 0,5 mm auszuführen. Weiterhin ist eine Ausbildung als mikroelektromechanisches Bauteil möglich.
Ferner ist eine Ausgestaltung des Manipulators mit einer Vielzahl von Getrieben 2' möglich, welche über eine ebene oder gewölbte Fläche verteilt angeordnet sind.
Das Konzept der Anordnung einer Vielzahl von Getrieben an einem Substrat, beispielsweise einer gemeinsamen Trägerplatte, ist auf die im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel dargestellten Kinematiken übertragbar. Sämtliche Getriebe 2 oder zumindest Gruppen von Getrieben 2 weisen dann ein gemeinsames Gestell auf, welches durch die Trägerplatte bereitgestellt wird.
Ein viertes Ausführungsbeispiel eines Verstellsystem-Bauelements 1'' ist in 7 dargestellt. Das hier dargestellte sphärische Getriebe 2'' mit sich in einem feststehenden Drehpunkt P des Getriebes schneidenden Gelenkachsen weist eine Kugelkalotte 5.1'' und ein an dieser geführtes Kugelsegment 5.2'' auf, deren Krümmungsmittelpunkte im Drehpunkt P des Getriebes 2'' liegen. Hierdurch ergeben sich zwei rotatorische Bewegungsfreiheitsgrade um die Kippachsen Ax und Ay im Drehpunkt P. Zudem ist ein rotatorischer Bewegungsfreiheitsgrad um eine hierzu senkrechte Drehachse Az möglich, der jedoch bei Bedarf durch eine externe Zwangsführung gesperrt werden kann.
Je Bewegungsfreiheitsgrad kann eine eigens ansteuerbare, hier nicht näher dargestellte Antriebseinrichtung vorgesehen werden, so dass sich ein Manipulator mit zwei oder drei Bewegungsfreiheitsgraden ergibt.
Vorliegend dient die Kugelkalotte 5.1'' als bewegbares Getriebeausgangsglied, wohingegen das Kugelsegment 5.2'' getriebetechnisch das feststehende Gestell bildet.
An der Kugelkalotte 5.1'' ist ein Stößel 8'' angeordnet, der ein Funktionselement 9'', beispielsweise ein Spiegelelement 14'' mit einer optischen Fläche 15'', im Drehpunkt P des Getriebes 2'' hält. Bei einer elektrischen Betätigung der Antriebseinrichtungen kann die Lage des Funktionselements 9'' relativ zum Kugelsegment 5.2'' verstellt werden.
In Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann jedoch auch das Kugelsegment 5.2'' als bewegbares Getriebeausgangsglied verwendet werden, während die Kugelkalotte 5.1'' als stationäre Führung dient. Der Stößel 8'' wird in diesem Fall an dem Kugelsegment 5.2'' angeordnet.
Wie bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen können die stationären Getriebeglieder mehrerer Getriebe 2'' an einer gemeinsamen Trägerplatte angebracht oder an einer solchen integral ausgebildet werden.
Die vorstehend erläuterten sphärischen Getriebe 2, 2' und 2'' ermöglichen eine schlanke Ankopplungsstruktur für das Funktionselement 9''. Durch Verwendung eines schlanken Stößels 8, 8', 8'' lässt sich eine ebenfalls schlanke bewegbare Dichtungseinrichtung 16'' zwischen dem Funktionselement 9'' und dem Getriebe 2'' unterbringen, wie dies beispielhaft in 7 gezeigt ist.
Hierdurch ist es möglich, das Funktionselement 9'' und das Getriebe 2'' unter unterschiedlichen Atmosphären zu betreiben. So kann beispielsweise ein Funktionselement 9'' in Form eines Spiegelelements 14'' in einer DUV- oder EUV-Umgebung mit niedrigem Umgebungsdruck betrieben werden, wohingegen das Getriebe 2'' weniger extremen Bedingungen ausgesetzt ist. Dieses nachfolgend näher erläuterte Dichtungskonzept lässt sich auch auf die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele übertragen.
Über die bewegbare Dichtungseinrichtung 16'', welche beispielsweise als Faltenbalg ausgeführt werden kann, lässt sich bei entsprechend steifer Ausbildung der rotatorische Bewegungsfreiheitsgrad um die Drehachse Az, d.h. um die Längsachse des Stößels 8'' sperren. Wird eine entsprechende Zwangsführung auf andere Art und Weise bewerkstelligt, kann ein Faltenbalg mit geringerer Torsionssteifigkeit zum Einsatz kommen.
Wie 7 zeigt, ist zwischen dem Getriebe 2'' einerseits und dem Funktionselement 9'' bzw. dem Spiegelelement 14'' andererseits eine Trennwand 17'' vorgesehen, welche eine DUV- oder EUV-Umgebung 18'' mit niedrigem Umgebungsdruck gegenüber einer Außenumgebung 19'' mit höherem Druck und geringeren Sauberkeits- und Kontaminationsanforderungen abgrenzt. Die Trennwand 17'' kann dabei gleichzeitig die Funktion der oben erwähnten Trägerplatte für die Getriebe 2'' übernehmen. Hingegen sind die Funktionselemente 9'' von der Trennwand 17'' durch einen Zwischenraum beabstandet angeordnet.
Der das Getriebe 2'' und das Funktionselement 9'' verbindende Stößel 8'' erstreckt sich durch die Trennwand 17'' hindurch, welche hierzu eine entsprechende Öffnung 20'' aufweist. Diese Öffnung 20'' wird durch die vorgenannte bewegbare Dichtungseinrichtung 16'' gasdicht abgedichtet. Hierzu ist die bewegbare Dichtungseinrichtung 16'' mit einem ersten Endabschnitt an einem getriebeabseitigen Endabschnitt des Stößels 8'' oder an dem Funktions- bzw. Spiegelelement 9''/14'' befestigt und mit einem zweiten gegenüberliegenden Endabschnitt an der Trennwand 17'' befestigt. Dabei erstreckt sich die bewegbare Dichtungseinrichtung 16'' von dem Funktions- bzw. Spiegelelement 9''/14'' entlang des Stößels 8'' in Richtung des Getriebes 2''. Durch einen vorgespannten Faltenbalg und/oder den höheren Druck der Außenumgebung 19'' werden die Kugelschalen der Kugelkalotte 5.1'' und des Kugelsegments 5.2'' gegeneinander gedrückt.
Über den Stößel 8'' kann zudem eine Wärmeabfuhr von dem Funktions- bzw. Spiegelelement 9''/14'' in beliebiger Art und Weise, beispielsweise mittels einer Kühlflüssigkeit oder einer Litze, außerhalb der DUV- oder EUV-Umgebung erfolgen.
7 zeigt lediglich ein Verstellsystem-Bauelement 1'' mit einem zugehörigen Spiegelelement 14'' an der Trennwand 17''. Jedoch kann eine entsprechende Spiegelanordnung 25'' gleichermaßen eine Vielzahl solcher Einheiten an der Trennwand 17'' aufweisen, wie dies in 8 schematisch dargestellt ist.
Die Spiegelanordnung 25'' kann wiederum Bestandteil einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie sein, welche insbesondere im DUV- oder EUV-Bereich betreibbar ist. Entsprechende Anlagen sind beispielsweise in DE 10 2013 206 529 A1 und DE 10 2011 006 100 A1 näher erläutert, deren Inhalt in Bezug auf das Anlagenlayout hier miteinbezogen wird.
9 zeigt anhand eines sechsten Ausführungsbeispiels beispielhaft eine erste Ausführungsvariante einer Projektionsbelichtungsanlage 30 für die Mikrolithographie, ohne dass die Erfindung auf dieses Anlagenlayout beschränkt wäre. Die Projektionsbelichtungsanlage 30 umfasst ein Beleuchtungssystem 31 und eine Projektionsoptik 32.
Das Beleuchtungssystem 31 weist eine Strahlungsquelle 33 und eine Beleuchtungsoptik 34 zur Belichtung eines Objektfeldes 35 in einer Objektebene 36 auf. Dabei wird ein im Objektfeld 35 angeordnetes, nicht näher dargestelltes reflektierendes Retikel belichtet.
Die Projektionsoptik 32 dient der Abbildung des Objektfeldes 35 in ein Bildfeld 37 in einer Bildebene 38. Die auf dem Retikel befindliche Struktur wird so auf eine lichtempfindliche Schicht eines Wafers 39 abgebildet, die sich in der Bildebene 38 befindet. Das Retikel und der Wafer 39 werden im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 30 synchron in y-Richtung bewegt. Abhängig vom Abbildungsmaßstab der Projektionsoptik 32 ist auch ein gegenläufiges Scannen des Retikels relativ zum Wafer 39 möglich.
Die Strahlungsquelle 33 emittiert eine Strahlung 40 im Bereich zwischen 1 nm und 260 nm. Diese Strahlung wird von einem Kollektor 41 gebündelt und trifft nach Durchtreten einer Zwischenfokusebene 42 auf einen Feldfacettenspiegel 43. Der Feldfacettenspiegel 43 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 34 angeordnet, die zur Objektebene 36 optisch konjugiert ist. Von dort gelangt die Strahlung 40 zu einem Pupillenfacettenspiegel 44. Der Pupillenfacettenspiegel 44 kann in der Eintrittspupillenebene der Beleuchtungsoptik 32 oder in einer hierzu optisch konjugierten Ebene liegen.
Der Feldfacettenspiegel 43 und der Pupillenfacettenspiegel 44 sind aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln mit entsprechenden Spiegelflächen aufgebaut. Zumindest einer dieser Spiegel 43, 44 kann ein Verstellsystem-Bauelement mit einem Spiegelelement im Drehpunkt P aufweisen, wie dies oben erläutert wurde.
Mittels des Pupillenfacettenspiegels 44 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 45 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs für die Strahlung 40 bezeichneten Spiegeln 46, 47 und 48 werden die Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 43 einander überlagernd in das Objektfeld 35 abgebildet.
Die Strahlung 40 kann von der Strahlungsquelle 33 zum Objektfeld 35 über mehrere Ausleuchtungskanäle geführt werden. Jedem dieser Ausleuchtungskanäle kann eine Feldfacette des Feldfacettenspiegels 43 und eine dieser nachgeordnete Pupillenfacette des Pupillenfacettenspiegels 44 zugeordnet sein. Die Einzelspiegel des Feldfacettenspiegels 43 und des Pupillenfacettenspiegels 44 können mittels oben erläuterter Verstellsystem-Bauelemente verkippbar ausgeführt sein, so dass ein Wechsel der Zuordnung der Pupillenfacetten zu den Feldfacetten und entsprechend eine geänderte Konfiguration der Ausleuchtungskanäle erreicht werden kann. Dies ermöglicht unterschiedliche Beleuchtungssettings, die sich in der Verteilung der Beleuchtungswinkel der Strahlung 40 über das Objektfeld 35 unterscheiden.
Eine Veränderung eines Beleuchtungssettings kann beispielsweise durch eine Verkippung der Einzelspiegel des Feldfacettenspiegels 43 und einen entsprechenden Wechsel der Zuordnung derselben zu den Einzelspiegeln des Pupillenfacettenspiegels 44 erreicht werden. Abhängig von der Verkippung der Einzelspiegel des Feldfacettenspiegels 43 werden die diesen Einzelspiegeln neu zugeordneten Einzelspiegel des Pupillenfacettenspiegels 44 so durch Verkippung nachgeführt, dass wiederum eine Abbildung der Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 43 in das Objektfeld 35 gewährleistet ist.
10 zeigt anhand eines siebten Ausführungsbeispiels ein alternatives Beleuchtungssystem 51 für eine zweite Ausführungsvariante einer Projektionsbelichtungsanlage 50 für die Mikrolithographie. An das Beleuchtungssystem 51 schließt eine nicht näher dargestellte Projektionsoptik an, die entsprechend der in 9 dargestellten Projektionsoptik 32 ausgeführt sein kann.
Von einer Strahlungsquelle 33 ausgehende Strahlung 40 wird zunächst von einem ersten Kollektor 52 gesammelt. Der erste Kollektor 52 kann als Parabolspiegel ausgebildet sein, der die Strahlungsquelle 33 in eine Zwischenfokusebene 42 abbildet. Von der Zwischenfokusebene 42 gelangt die Strahlung 40 zu einem Feldfacettenspiegel 53 und von dort wiederum zu einem Pupillenfacettenspiegel 54.
Von dem Pupillenfacettenspiegel 54 wird die Strahlung 40 zu einem reflektierenden Retikel 55 reflektiert, das in einer Objektebene 36 angeordnet ist. Von der Objektebene 36 ausgehend kann die Projektionsbelichtungsanlage 50 entsprechend 9 ausgeführt werden. Zudem kann zwischen dem Pupillenfacettenspiegel 54 und der Objektebene eine Übertragungsoptik entsprechend 9 vorgesehen werden.
Der Feldfacettenspiegel 53 kann entsprechend der in 8 dargestellten Spiegelanordnung 25 ausgebildet sein und dementsprechend eine Vielzahl der oben erläuterten Verstellsystem-Bauelemente 1 aufweisen, so dass sich ein Array von Einzelspiegeln 56 ergibt. Die Einzelspiegel 56 sind manipulatorisch verkippbar.
Die Einzelspiegel 56 repräsentieren, soweit eine Feldfacette durch jeweils genau einen Einzelspiegel realisiert ist, bis auf einen Skalierungsfaktor die Form des Objektfeldes 35. Der Feldfacettenspiegel 53 kann aus einer Vielzahl jeweils eine Feldfacette repräsentierenden Einzelspiegeln 56 gebildet sein. Alternativ zur Realisierung jeder Feldfacette durch genau einen Einzelspiegel 56 kann jede der Feldfacetten durch Gruppen von kleineren Einzelspiegeln 56 approximiert werden. Der Pupillenfacettenspiegel 54 weist eine Vielzahl von Pupillenfacetten 57 auf.
In beiden Ausführungsvarianten gemäß 9 und 10 sind die Einzelspiegel der jeweiligen Beleuchtungsoptik in einer evakuierbaren Kammer 58 untergebracht, welche auf einem Betriebsdruck von 10^–1 bis 10^–7 hPa gehalten werden kann.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele und Abwandlungen näher erläutert. Insbesondere können technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiterer Einzelmerkmale erläutert wurden, unabhängig von diesen sowie in Kombination mit anderen Einzelmerkmalen, insbesondere auch Einzelmerkmalen anderer Ausführungsbeispiele, verwirklicht werden, und zwar auch dann, wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
Bezugszeichenliste

1, 1', 1'': Verstellsystem-Bauelement
2, 2', 2'': Getriebe
3: Getriebeausgangsglied
4.1–4.3: kinematische Kette
4.1'–4.3': kinematische Kette
5.1–5.3: Getriebeglied
5.1'–5.6': binäres Getriebeglied
5.7': ternäres Getriebeglied (Getriebeausgangsglied)
5.8': stationäres Getriebeglied (Gestell)
5.1'': Kugelkalotte
5.2'': Kugelsegment
6.1–6.3: Drehschubgelenk
6.4, 6.5: Drehgelenk
6.1'–6.9': Drehgelenk
7.1–7.3: Gelenkachse
8, 8', 8'': Stößel
9, 9', 9'': Funktionselement
10.1–10.3: Antriebseinrichtung
11.1, 11.2: Untersetzungsgetriebe
12': Ausnehmung
13': flächenartiges Substrat
14'': Spiegelelement
15'': optische Fläche
16'': Dichtungseinrichtung
17'': Trennwand
18'': EUV-Umgebung
19'': Außenumgebung
20'': Öffnung
25'': Spiegelanordnung
30: Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie
31: Beleuchtungssystem
32: Projektionsoptik
33: Strahlungsquelle
34: Beleuchtungsoptik
35: Objektfeld
36: Objektebene
37: Bildfeld
38: Bildebene
39: Wafer
40: Strahlung
41: Kollektor
42: Zwischenfokusebene
43: Feldfacettenspiegel
44: Pupillenfacettenspiegel
45: Übertragungsoptik
46: Spiegel
47: Spiegel
48: Spiegel
50: Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie
51: Beleuchtungssystem
52: Kollektor
53: Feldfacettenspiegel
54: Pupillenfacettenspiegel
55: Retikel
56: Einzelspiegel
57: Pupillenfacette
58: evakuierbare Kammer
v: Verschiebung
Ax: Kippachse
Ay: Kippachse
Az: Drehachse
K: gedachte Kugelfläche
M: Momentanpol
P: Drehpunkt des Getriebes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008049556 A1 [0008]
DE 102012223034 A1 [0008]
DE 102013206529 A1 [0089]
DE 102011006100 A1 [0089]

Claims

Verstellsystem-Bauelement (1, 1', 1''), umfassend mindestens ein Getriebe (2, 2', 2'') in Form eines sphärischen Getriebes, dessen Gelenkachsen sich in einem feststehenden Drehpunkt (P) des Getriebes (2, 2', 2'') schneiden.
Verstellsystem-Bauelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2, 2', 2'') zwei oder drei Bewegungsfreiheitsgrade aufweist und je Bewegungsfreiheitsgrad eine eigens ansteuerbare Antriebseinrichtung (10.1–10.3) vorgesehen ist.
Verstellsystem-Bauelement nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Antriebseinrichtungen (10.1–10.3) ein selbsthemmendes Untersetzungsgetriebe (11.1, 11.2) aufweist.
Verstellsystem-Bauelement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass je Bewegungsfreiheitsgrad eine kinematische Kette (4.1–4.3, 4.1'– 4.3') mit einem oder mehreren gelenkig eingebundenen Getriebegliedern (5.1–5.3, 5.1'–5.8', 5.1'', 5.2'') vorgesehen ist.
Verstellsystem-Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeglieder (5.1–5.3, 5.1'–5.8', 5.1'', 5.2'') über die Fläche einer gedachten Kugelkalotte verteilt angeordnet sind.
Verstellsystem-Bauelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Getriebeglieder (5.1'–5.8') durch ein Gelenk (6.1'–6.9') verbunden sind, das als Festkörpergelenk ausgebildet ist.
Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der kinematischen Ketten (4.1–4.3) ein Schubgelenk oder Drehschubgelenk (5.1–5.3) aufweist.
Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2'') eine Kugelkalotte (5.1'') und Kugelsegment (5.2'') aufweist, welche aneinander geführt sind, wobei deren Krümmungsmittelpunkte im Drehpunkt (P) des Getriebes (2'') liegen.
Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Getriebe (2, 2', 2') in ein ebenes oder gewölbtes Substrat (13') integriert und über die Fläche des Substrats (13') verteilt angeordnet sind.
Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Getriebeausgangsglied eines Getriebes (2, 2', 2'') einen Stößel (8, 8', 8'') aufweist, welcher sich in Richtung des Drehpunkts (P) des Getriebes (2, 2', 2'') erstreckt.
Spiegelanordnung (25''), umfassend: mindestens ein Verstellsystem-Bauelement (1, 1', 1'') nach einem der vorgenannten Ansprüche, und mindestens ein Spiegelelement(14''), wobei das jeweilige Spiegelelemente (14'') mit einem der Getriebe (2, 2', 2'') gekoppelt ist und eine optische Fläche (15'') aufweist, die im Drehpunkt (P) des zugehörigen Getriebes (2, 2', 2'') liegt.
Spiegelanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Spiegelelement (14'') und dem zugehörigen Getriebe (2'') eine bewegbare Dichtungseinrichtung (16'') zur Abdichtung eines Vakuums vorgesehen ist.
Spiegelanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelelement (14'') an einem getriebeabseitigen Endabschnitt des Stößels (8'') angeordnet ist, und die bewegbare Dichtungseinrichtung (16'') an dem getriebeabseitigen Endabschnitt des Stößels (8'') oder an dem Spiegelelement (14'') angeschlossen ist und sich entlang des Stößels (8'') in Richtung des Getriebes (2'') erstreckt.
Spiegelanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennwand (17'') vorgesehen ist, das mindestens eine Spiegelelement (14'') auf einer ersten Seite der Trennwand (17'') von derselben beabstandet angeordnet ist, das zugehörigen Getriebe (2'') auf der gegenüberliegenden zweiten Seite der Trennwand (17'') angeordnet ist, der Stößel (8'') sich durch die Trennwand (17'') hindurch erstreckt und die bewegbare Dichtungseinrichtung (16'') an die Trennwand (17'') angeschlossen ist.
Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Dichtungseinrichtung (16'') ein Faltenbalg ist.
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, umfassend mindestens eine Spiegelanordnung (25'') nach einem der Ansprüche 11 bis 15.