DE102018207273A1

DE102018207273A1 - Schwingungsdämpfer, anordnung, lithograpieanlage, prüfturm und verfahren zum herstellen eines schwingugsdämpfers

Info

Publication number: DE102018207273A1
Application number: DE102018207273.6A
Authority: DE
Inventors: Philipp Gaida; Stefan Troeger; Ansgar Holle
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2018-05-09
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2018-07-19

Abstract

Schwingungsdämpfer (134) zum Dämpfen von Schwingungen einer zu bedämpfenden Einrichtung (302) eines optischen Systems (100A, 100B, 200), insbesondere einer Lithographieanlage (100A, 100B) oder eines Prüfturms (200) für optische Elemente (202), aufweisend ein erstes Dämpfelement (304), und ein zweites Dämpfelement (306), welches zu dem ersten Dämpfelement (304) mechanisch parallel geschaltet ist, wobei sich ein Dämpfungsgrad (ζ1) des ersten Dämpfelements (304) von einem Dämpfungsgrad (ζ2) des zweiten Dämpfelements (304) unterscheidet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer, eine Anordnung für ein optisches System, eine Lithographieanlage, einen Prüfturm und ein Verfahren zum Herstellen eines Schwingungsdämpfers.
Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewandt. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat (zum Beispiel ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 bis 30 ηm (Nanometer), insbesondere 13,5 ηm, verwenden. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption von Licht dieser Wellenlänge der meisten Materialien reflektierende Optiken, d. h. Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, d. h. Linsen, eingesetzt werden. Weiterhin ist eine hohe Präzession während des Betriebs von Lithographieanlagen oder der Vorgänge in einem Prüfturm für optische Elemente, insbesondere für Lithographieanlagen, erforderlich.
Für schwingende Systeme werden beispielsweise Schwingungstilger zur Reduktion von Schwingungen verwendet. Bei der Herstellung eines Kunststoffwerkstoffs für einen Schwingungstilger ist es eine Herausforderung, einen Kunststoffwerkstoff reproduzierbar mit einem exakten Dämpfungsgrad mit vertretbarem Aufwand zu fertigen.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten Schwingungsdämpfer bereitzustellen.
Demgemäß wird ein Schwingungsdämpfer zum Dämpfen von Schwingungen einer zu bedämpfenden Einrichtung eines optischen Systems, insbesondere einer Lithographieanlage oder eines Prüfturms für optische Elemente, bereitgestellt. Der Schwingungsdämpfer umfasst ein erstes Dämpfelement, und ein zweites Dämpfelement, welches zu dem ersten Dämpfelement mechanisch parallel geschaltet ist, wobei sich ein Dämpfungsgrad des ersten Dämpfelements von einem Dämpfungsgrad des zweiten Dämpfelements unterscheidet.
Indem zu dem ersten Dämpfelement das zweite Dämpfelement mit einem anderen Dämpfungsgrad parallelgeschaltet wird, kann eine Gesamtdämpfung gezielt modifiziert werden. Vorteilhafterweise wird ein Dämpfverhalten dahingehend modifiziert, dass ein Schwingungsamplitudenmaximum (bei frequenzabhängiger Schwingungsamplitude, insbesondere bei Frequenzen zwischen 100 Hz - 5000 Hz) der zu bedämpfenden Einrichtung verringert wird. Beispielsweise wird damit ein Einfluss von Toleranzen des Dämpfungsgrads des ersten Dämpfelements auf das Dämpfverhalten des Schwingungsdämpfers verringert. Dabei wird insbesondere mit Hilfe des zweiten Dämpfelements der Einfluss von z.B. geometrischen Toleranzen auf den Gesamtdämpfungsgrad des Schwingungsdämpfers verringert.
Der Schwingungsdämpfer ist beispielsweise ein Schwingungstilger. Ein derartiger Schwingungsdämpfer kann beispielsweise als TMD (Engl.: Tuned Mass Damper) bezeichnet werden. Ein „optisches Element“ ist beispielsweise ein Spiegel, eine Linse, ein optisches Gitter oder eine Lambda-Platte. Beispielsweise meint „parallelgeschaltet“, dass ein Kraftfluss entlang eines Pfads von der zu bedämpfenden Einrichtung hin zu einer Dämpfungsmasse (insbesondere ein Masseelement) des Schwingungsdämpfers in einen ersten Teil, der durch das erste Dämpfelement verläuft, und einen zweiten Teil, der zeitgleich durch das zweite Dämpfelement verläuft, aufgeteilt wird. Beispielsweise ist lediglich ein Abschnitt des ersten Dämpfelements mit dem zweiten Dämpfelement parallelgeschaltet. Vorzugweise sind das erste und zweite Dämpfelement aus unterschiedlichen Materialien gebildet. Vorzugweise bilden das erste und zweite Dämpfelement unterschiedliche Körper aus.
In der Regel wird der Dämpfungsgrad als ζ bezeichnet und ist gekennzeichnet durch den Frequenzgang einer gewöhnlichen Differentialgleichung zweiter Ordnung. Für eine gedämpfte harmonische Schwingung einer Masse m (Modell des Einmassenschwingers) mit der Dämpfungskonstanten c und der Federkonstanten k kann der Dämpfungsgrad beispielsweise als Verhältnis der Dämpfungskonstanten c der Systemdifferentialgleichung zu einer kritischen Dämpfungskonstanten c_c bezeichnet werden (ζ=c/c_c), wobei x die Position der Masse m ist. Dabei ist die Bewegungsgleichung wie folgt definiert: $m \frac{d^{2} x}{d t^{2}} + c \frac{d x}{d t} + k x = 0$
Weiterhin ist die kritische Dämpfungskonstante c_c beispielsweise wie folgt definiert: $c_{c} = 2 \sqrt{k m}$
oder $c_{c} = 2 m ω_{n}$
Weiterhin ist ω_n die Eigenfrequenz, die wie folgt definiert werden kann: $ω_{n} = \sqrt{\frac{k}{m}}$
Der Dämpfungsgrad kann alternativ als Dämpfungsmaß oder Lehrsches Dämpfungsmaß bezeichnet werden. Insbesondere ist mit dem Dämpfungsgrad vorliegend ein Dämpfungsgrad bezüglich einer einzigen Krafteinleitungsrichtung gemeint. Beispielsweise werden die Dämpfungsgrade des ersten und zweiten Dämpfelements jeweils experimentell ermittelt. Insbesondere kann mit Hilfe einer Schlagbelastung, d.h. durch eine gezielte Anregung eines Prüflings mit einer Kraft (Kraftanregung), der Dämpfungsgrad bestimmt werden. Dafür wird beispielsweise ein Prüfling bereitgestellt, der aus dem Material des ersten oder zweiten Dämpfelements gebildet ist und eine Geometrie aufweist, die im Wesentlichen der Endgeometrie des ersten oder zweiten Dämpfelements entspricht. Vorzugsweise weist der Prüfling eine zylindrische, quaderförmige oder kreisringförmige Geometrie auf.
Beispielsweise kann der Dämpfungsgrad gemäß einem ersten Messverfahren ermittelt werden. Dabei wird der Prüfling einer Schlagbelastung, insbesondere mit Hilfe eines Modalhammers, unterzogen. Im Folgenden wird ein Abklingverhalten, insbesondere die abklingenden Schwingung im Zeitbereich, des Prüflings erfasst. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines oder mehrerer Sensoren (z.B. eines Sensor-Systems) erfolgen. Insbesondere kann der Dämpfungsgrad des Prüflings mit Hilfe einer Laser-Wegmessung ermittelt werden.
Beispielsweise kann der Dämpfungsgrad gemäß einem zweiten Messverfahren ermittelt werden. Dafür werden ein Prüfling und ein Modalhammer bereitgestellt, wobei der Modalhammer beispielsweise einen Sensor, insbesondere einen piezoelektrischen Sensor, umfasst. Der Sensor ist insbesondere dazu eingerichtet, eine an dem Prüfling wirkende Kraft in Abhängigkeit von einer Zeit zu erfassen. Durch die hier mögliche Messung des Eingangssignals in Form einer Kraftmessung und einer Messung eines Ausgangssignals in Form einer Wegmessung, kann eine komplexe Übertragungsfunktion im Frequenzbereich gebildet werden, welche es ermöglicht, einen frequenzabhängigen Dämpfungsgrad zu ermitteln.
Für das erste und zweite Messverfahren sind ausreichend große Schlagamplituden einzustellen, damit die entsprechenden Sensoren den Wegverlauf erfassen können. Der Dämpfungsgrad ist von der Höhe der Schwingungsamplitude abhängig. Daher ist für die Ermittlung des Dämpfungsgrades von Vorteil, wenn der aus der Schlagamplitude resultierende Wegverlauf derart eingestellt wird (z.B. durch Anpassung der Randbedingungen), dass dieser den im Betriebseinsatz des Schwingungsdämpfers vorliegenden Schwingungsamplituden ähnelt.
Beispielsweise kann der Dämpfungsgrad gemäß einem dritten Messverfahren ermittelt werden. Dabei wird ein frequenzabhängiger Dämpfungsgrad durch eine gezielte, modulierte harmonische Anregung mittels einer hierfür geeigneten Apparatur bei einer bestimmten Erregerfrequenz Ω ermittelt. Dafür wird beispielsweise ein Prüfling bereitgestellt, der aus dem Material des ersten oder zweiten Dämpfelements gebildet ist und eine Geometrie aufweist, die im Wesentlichen der Endgeometrie des ersten oder zweiten Dämpfelements entspricht. Vorzugsweise weist der Prüfling eine zylindrische, quaderförmige oder kreisringförmige Geometrie auf. Der Prüfling wird zwischen zwei Platten angeordnet, wobei mit Hilfe zumindest einer der Platten (beispielsweise eine Rüttelplatte) der Prüfling schwingend, insbesondere mit einem Erregersignal aus einer Schwingungsamplitude und einer Erregerfrequenz (beispielsweise 150 Hz oder 1500 Hz), beansprucht wird. Dabei kann das Erregersignal beispielsweise einer modulierten harmonischen Schwingung (z.B. Sinus-Schwingung) entsprechen, wobei beispielsweise die Schwingungsamplitude des Signals 1 ηm, 1 mm oder zwischen 1 ηm und 1 mm betragen kann.
Entsprechend der modulierten Schwingungsamplituden im Bereich zwischen 1 ηm und beispielsweise 1 mm muss zudem der Bewegungsmechanismus der schwingenden Platte die notwendige Kraft aufbringen. Diese Kraft kann je nach Prüfling und Frequenzpunkt z.B. zwischen 1 N und größer 1000 N betragen. Für die Ermittlung des Dämpfungsgrades ist es von Vorteil, wenn die Schwingungsamplitude des Erregersignals der im Betriebseinsatz des Schwingungsdämpfers vorliegenden Schwingungsamplituden ähnelt, da der Dämpfungsgrad von der Höhe der Schwingungsamplitude abhängt. Die Erregung des Prüflings in Form des Erregersignals bestehend aus einer Schwingungsamplitude und einer Erregerfrequenz Ω kann als Eingangssignal bezeichnet werden. Weiterhin wird mit Hilfe einer Kraftmesseinrichtung, insbesondere einem Kraftsensor, die an dem Prüfling angebracht ist, eine zeitlich aufgelöste Systemkraft erfasst. Dies kann beispielsweise als Ausgangssignal bezeichnet werden. Weiterhin kann mit Hilfe des im Zeitbereich ermittelten Eingangs- und Ausgangssignals eine komplexe Übertragungsfunktion G(j · Ω) im Frequenzbereich ermittelt werden. Dabei ist die Masse des Prüflings bekannt oder kann ermittelt werden. Weiterhin wird die Apparatur dergestalt aufgebaut, dass es sich um einen idealen Einmassenschwinger handelt. Damit kann aus der Bewegungsgleichung dieses Einmassenschwingers direkt der Dämpfungsgrad ζ(Ω) am Frequenzpunkt Ω mit Hilfe des imaginären Anteils der inversen komplexen Übertragungsfunktion Im(G(j · Ω)^-1), des reellen Anteils der inversen komplexen Übertragungsfunktion Re(G(j · Ω)^-1) und der schwingenden Systemmasse m wie folgt berechnet werden: $ζ (Ω) = \frac{I m (G {(j \cdot Ω)}^{- 1})}{2 Ω \cdot \sqrt{m^{2} Ω^{2} + m \cdot Re (G {(j \cdot Ω)}^{- 1})}}$
Vorzugsweise werden der erste und zweite Dämpfungsgrad mit Hilfe des dritten Messverfahrens ermittelt, da dieses Verfahren hinsichtlich einer Bestimmung des frequenzabhängigen Dämpfungsgrads präzise ist. Dabei ist die Erregerfrequenz vorzugsweise die in der zu bedämpfenden Einrichtung auftretende (oder erwartete) Frequenz. Da der Dämpfungsgrad frequenzabhängig ist, werden dadurch anwendungsnahe Randbedingungen festgelegt, was eine verbesserte Auslegung der Dämpfelemente gewährleistet.
Weiterhin wird aus dem Dämpfungsgrad des ersten Dämpfelements und Dämpfungsgrad des zweiten Dämpfelements ein Gesamtdämpfungsgrad der parallelgeschalteten Dämpfelemente ermittelt. Beispielsweise kann dies auch experimentell mit Hilfe des ersten, zweiten oder dritten Messverfahrens erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Schwingungsdämpfer ein erstes Federelement und ein zweites Federelement jeweils zum Federn von Schwingungen der zu bedämpfenden Einrichtung auf, wobei das erste Federelement und das zweite Federelement dieselbe Federkonstante aufweisen.
Die Federkonstante kann beispielsweise als Federsteifigkeit bezeichnet werden. „Dieselbe“ meint vorliegend einen Unterschied um bis zu 5%, 4%, 3%, 2% oder 1%. Das erste Dämpfelement und das erste Federelement können beispielsweise als eine Einheit von einem ersten Feder-Dämpfer-Element, der als erster und separater Körper ausgebildet ist, umfasst sein. Das zweite Dämpfelement und das zweite Federelement können beispielsweise als eine Einheit von einem zweiten Feder-Dämpfer-Element, der als zweiter und separater Körper ausgebildet ist, umfasst sein. Als „eine Einheit“ meint vorliegend beispielsweise, dass zumindest zeitweise im Laufe der Herstellung des Schwingungsdämpfers das erste Feder-Dämpfer-Element separat von dem zweiten Feder-Dämpfer-Element handhabbar ist. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass das erste Feder-Dämpfer-Element und das zweite Feder-Dämpfer-Element zeitweise weder mittelbar noch unmittelbar miteinander verbunden sind. Beispielsweise dienen die Federelemente zusätzlich einer Führung des Schwingungsdämpfers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bilden ein oder mehrere Kunststoffwerkstoffe das erste Dämpfelement und das zweite Dämpfelement aus.
Dabei kann der gleiche Kunststoffwerkstoff das erste und zweite Dämpfelement ausbilden. Alternativ können unterschiedliche Kunststoffwerkstoffe das erste und zweite Dämpfelement ausbilden. Kunststoffe haben den Vorteil, dass eine ausreichende Dämpfwirkung bereitgestellt werden kann. Der Kunststoff ist beispielsweise ein Elastomerwerkstoff oder ein Polymerwerkstoff. „Elastomere“ sind beispielsweise formfeste, aber elastisch verformbare Kunststoffe, deren Glasübergangspunkt sich unterhalb der Einsatztemperatur befindet. Elastomere können sich bei Zug- und Druckbelastung elastisch verformen, finden aber danach in ihre ursprüngliche, unverformte Gestalt zurück. Alternativ oder zusätzlich könnte das erste und/oder zweite Dämpfelement aus einem Metall oder einem anderen Kunststoff, insbesondere einem Thermoplast oder einem Duroplast, gebildet sein oder diese umfassen. Speziell für die EUV-Umgebung kommen nur chemisch stabile, d.h. Elastomere mit einer geringen Gas-Ausscheidungsrate wie auch einer geringen Wasserabgabe und Aufnahme in Frage. Der Kunststoffwerkstoff umfasst vorzugsweise Fluorpolymere. Diese haben sich als chemisch stabil erwiesen und weisen eine gute Dämpfwirkung auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bilden ein erster Kunststoffwerkstoff das erste Dämpfelement und ein zweiter Kunststoffwerkstoff das zweite Dämpfelement aus, wobei sich Materialeigenschaften des ersten Kunststoffwerkstoffs von Materialeigenschaften des zweiten Kunststoffwerkstoffs unterscheiden.
Der erste Kunststoffwerkstoff ist beispielsweise ein Elastomerwerkstoff, ein Polymerwerkstoff oder eine Mischung daraus. Insbesondere ist der zweite Kunststoffwerkstoff ein Elastomerwerkstoff, ein Polymerwerkstoff oder eine Mischung daraus. Beispielsweise unterscheidet sich eine chemische Zusammensetzung des ersten Kunststoffwerkstoffs von einer chemischen Zusammensetzung des zweiten Kunststoffwerkstoffs. Beispielsweise weist der erste Kunststoffwerkstoff einen ersten E-Modul (Elastizitätsmodul) bzw. Schubmodul und der zweite Kunststoffwerkstoff einen zweiten E-Modul bzw. Schubmodul auf, wobei sich der erste E-Modul, insbesondere um bis zu 10%, 5%, 2% oder 1%, von dem zweiten E-Modul unterscheidet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bilden der erste Kunststoffwerkstoff das erste Federelement und der zweite Kunststoffwerkstoff das zweite Federelement aus.
Beispielsweise bilden der erste Kunststoffwerkstoff das erste Feder-Dämpfer-Element und der zweite Kunststoffwerkstoff das zweite Feder-Dämpfer-Element aus.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das erste Dämpfelement und das zweite Dämpfelement mit Hilfe einer Schraube und/oder mit Hilfe eines Klebstoffs und/oder mit Hilfe eines Formschlusses miteinander verbunden. Vorteilhafterweise kann durch das Verbinden des ersten Dämpfelements mit dem zweiten Dämpfelement eine platzsparende Dämpferanordnung bereitgestellt werden. Beispielsweise können das erste Dämpfelement und das zweite Dämpfelement zwischen einer ersten Adapterplatte und einer zweiten Adapterplatte eingeklemmt sein, die mit Hilfe der Schraube oder mehrerer Schrauben miteinander verschraubt sind. Eine „formschlüssige Verbindung“ entsteht dabei durch das Ineinander- oder Hintergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Beispielsweise umfasst eines der ersten und zweiten Dämpfelemente einen Eingreifabschnitt, insbesondere einen Vorsprung, und das andere der ersten und zweiten Dämpfelemente einen eingegriffenen Abschnitt, insbesondere eine Aussparung oder Vertiefung, die zum Ausbilden des Formschlusses miteinander zusammenwirken.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erste Dämpfelement eine ringförmige, insbesondere kreisringförmige, eine quaderförmige und/oder eine zylinderförmige Aussparung auf, wobei das zweite Dämpfelement zumindest abschnittsweise innerhalb der Aussparung angeordnet ist.
Vorteilhafterweise kann somit noch weiter Platz eingespart werden und eine zweckmäßige Parallelschaltung verwirklicht werden. Vorzugsweise ist die Aussparung als Negativform des zweiten Dämpfelements gebildet. Insbesondere schließt eine äußere Fläche des zweiten Dämpfelements bündig mit einer äußeren Fläche des ersten Dämpfelements ab. Beispielsweise ist das zweite Dämpfelement scheibenförmig, quaderförmig, ringförmig, insbesondere kreisringförmig, oder U-förmig gebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schwingungsdämpfer ein zu dem ersten Dämpfelement und zu dem zweiten Dämpfelement parallelgeschaltetes drittes Dämpfelement auf.
Vorteilhafterweise wird das Dämpfverhalten weiter optimiert und das Schwingungsamplitudenmaximum der zu bedämpfenden Einrichtung weiter verringert. Vorzugsweise ist das dritte Dämpfelement aus einem dritten Kunststoffwerkstoff gebildet. Beispielsweise weisen der zweite und dritte Kunststoffwerkstoff eine gleiche chemische Zusammensetzung und/oder gleiche Materialeigenschaften auf. Insbesondere weisen der zweite und dritte Kunststoffwerkstoff eine gleiche Form auf. Ferner kann der Schwingungsdämpfer ein drittes Federelement umfassen. Insbesondere bilden das dritte Dämpfelement und das dritte Federelement ein drittes Feder-Dämpfer-Element aus, das als integrale und separate Einheit bzw. als separater Körper ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schwingungsdämpfer ein Masseelement auf, welches mit Hilfe des ersten Dämpfelements und/oder des zweiten Dämpfelements und/oder des dritten Dämpfelements an die zu bedämpfende Einrichtung des Prüfturms oder der Lithographieanlage zum Dämpfen von Schwingungen derselben anbindbar ist.
Beispielsweise ist das Masseelement zumindest als Teil einer Tilgermasse und/oder Dämpfungsmasse ausgebildet. Insbesondere kann zusätzlich ein Anteil einer Masse der Dämpfelemente bzw. Feder-Dämpfer-Elemente des Schwingungsdämpfers in eine Berechnung der Tilgermasse und/oder der Dämpfungsmasse einbezogen sein, da diese während einer Dämpfung schwingen. Die zu bedämpfende Einrichtung umfasst beispielsweise eine Schwingmasse, die mit Hilfe der Tilgermasse gedämpft wird. Beispielsweise wird die Tilgermasse m_TMD derart ausgewählt das ein Quotient γ aus der Tilgermasse m_TMD und einer Masse m_B der zu bedämpfenden Einrichtung (γ=m_TMD/m_B) zwischen 0,02 und 0,15 beträgt.
Vorzugsweise wird ein Gesamtdämpfungsgrad der Parallelschaltung hin zu einem optimalen Dämpfungsgrad optimiert, der wie folgt, insbesondere näherungsweise, ermittelt wird: $ζ_{TMD,opt} = {((3 \cdot γ) / (8 \cdot {(1 + γ)}^{3}))}^{\cdot 1 /2}$
oder $ζ_{TMD,opt} = α \cdot {((3 \cdot γ) / (8 \cdot {(1 + γ)}^{3}))}^{\cdot 1 /2}$
Dabei ist α ein Korrekturfaktor.
Beispielsweise werden die Geometrie der Federelemente und die einzelnen E-Moduli/Schubmoduli der einzelnen Federelemente derart ausgewählt, dass die Gesamtsteifigkeit c_TMD des Schwingungsdämpfers näherungsweise optimiert werden kann zu: $c_{TMD} \approx 4 \cdot π^{2} \cdot {(f_{B} / (1 + γ))}^{2} \cdot m_{TMD}$
Dabei entspricht f_B der Resonanzfrequenz der zu bedämpfenden Einrichtung und m_TMD der resultierenden Tilgermasse des Schwingungsdämpfers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Schwingungsdämpfer dazu eingerichtet, lediglich passiv Schwingungen der zu bedämpfenden Einrichtung zu dämpfen.
Damit kann ein einfacher und zuverlässiger Schwingungsdämpfer bereitgestellt werden. Beispielsweise ist der Schwingungsdämpfer aktuatorfrei ausgebildet. Mit anderen Worten können Schwingungen nicht aktiv mit Hilfe eines elektromechanischen Systems gedämpft werden. Somit ist der Schwingungsdämpfer als ausschließlich mechanisches System ausgebildet. Vorzugsweise ist der Schwingungsdämpfer dazu eingerichtet, Frequenzen von bis zu 5000 Hz effektiv zu dämpfen. Weiterhin ist der Schwingungsdämpfer dazu eingerichtet, bei Resonanzfrequenz zu dämpfen. Vorzugsweise ist der Schwingungsdämpfer an den Prüfturm oder die Lithographieanlage derart angepasst, dass in einem bestimmten Frequenzbereich eine auftretende Resonanzüberhöhung gedämpft wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform unterscheiden sich der Dämpfungsgrad des ersten Dämpfelements und der Dämpfungsgrad des zweiten Dämpfelements voneinander um zumindest 5%, 8%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% oder 40%.
Beispielweise beträgt der erste Dämpfungsgrad 40% und/oder der zweite Dämpfungsgrad 10%.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Dämpfungsgrad des ersten Dämpfelements kleiner als der optimale Dämpfungsgrad der Parallelschaltung (auch als Soll-Dämpfungsgrad des Schwingungsdämpfers bezeichnet) und der Dämpfungsgrad des zweiten Dämpfelements größer als der optimale Dämpfungsgrad der Parallelschaltung oder ist der Dämpfungsgrad des ersten Dämpfelements größer als der optimale Dämpfungsgrad der Parallelschaltung und der Dämpfungsgrad des zweiten Dämpfelements kleiner als der optimale Dämpfungsgrad der Parallelschaltung.
Außerdem wird ein weiterer Schwingungsdämpfer zum Dämpfen von Schwingungen einer zu bedämpfenden Einrichtung eines optischen Systems, insbesondere einer Lithographieanlage oder eines Prüfturms für optische Elemente, bereitgestellt. Der Schwingungsdämpfer umfasst ein erstes Dämpfelement aus einem Material, insbesondere ein Kunststoff, und ein zweites Dämpfelement aus einem zweiten Material, insbesondere ein Kunststoff, welches zu dem ersten Dämpfelement mechanisch parallel geschaltet ist, wobei sich das erste Material von dem zweiten Material unterscheidet. „Unterscheidet“ meint dabei beispielsweise, dass unterschiedliche chemische Zusammensetzungen vorliegen und/oder unterschiedliche Herstellverfahren verwendet werden, sodass zumindest eine unterschiedliche Eigenschaft zwischen dem ersten und zweiten Material vorliegt. Das für den Schwingungsdämpfer Beschriebene gilt für den weiteren Schwingungsdämpfer entsprechend.
Weiterhin wird eine Anordnung für ein optisches System, insbesondere eine Lithographieanlage oder einen Prüfturm für optische Elemente bereitgestellt. Die Anordnung umfasst eine zu bedämpfende Einrichtung und einen Schwingungsdämpfer, wie vorstehend beschrieben, welcher dazu eingerichtet ist, Schwingungen der zu bedämpfenden Einrichtung zu dämpfen.
Die zu bedämpfende Einrichtung ist beispielsweise als mechatronisches System ausgebildet, welches vorzugsweise ein elektromechanisches System, insbesondere einen Aktuator, umfasst und welches an eine Tragstruktur anbindbar ist. Dabei generiert beispielsweise der Aktuator Schwingungen, die von dem Schwingungsdämpfer gedämpft werden. Beispielsweise ist die zu bedämpfende Einrichtung als Objektiv der Lithographieanlage (beispielsweise eine Projection-Optik-Box) oder ein Teil des Objektivs, insbesondere ein aktuiertes optisches Element, ausgebildet. Alternativ kann die zu bedämpfende Einrichtung als Teil des Prüfturms ausgebildet sein.
Außerdem wird eine Lithographieanlage, mit einem Schwingungsdämpfer, wie vorstehend beschrieben, oder einer Anordnung, wie vorstehend beschrieben, bereitgestellt.
Bei der Lithographieanlage kann es sich insbesondere um eine EUV-Lithographieanlage oder DUV-Lithographieanlage handeln. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (Engl.: extreme ultra violet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 und 30 ηm. DUV steht für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultra violet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 ηm.
Zudem wird ein Prüfturm für optische Elemente, mit einem Schwingungsdämpfer, wie vorstehend beschrieben, oder einer Anordnung, wie vorstehend beschrieben, vorgeschlagen.
Der Prüfturm ist beispielsweise als Freiformflächenmessmaschine ausgebildet. An der Freiformflächenmessmaschine auftretende Schwingungen können mit Hilfe des Schwingungsdämpfers gedämpft werden, um eine präzise Vermessung des Optischen Elements zu gewährleisten.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Herstellen eines Schwingungsdämpfers, insbesondere wie vorstehend beschrieben, für eine zu bedämpfende Einrichtung eines optisches System, insbesondere einer Lithographieanlage oder eines Prüfturms für optische Elemente, vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Ermitteln eines Soll-Dämpfungsgrads des Schwingungsdämpfers für die zu bedämpfende Einrichtung, insbesondere mit Hilfe der Formel: $ζ_{TMD,opt} = α \cdot {((3 \cdot γ) / (8 \cdot {(1 + γ)}^{3}))}^{\cdot 1 /2}$
Dabei ist α ein Korrekturfaktor und y ein Quotient aus einer Tilgermasse des Schwingungsdämpfers und einer Schwingmasse der zu bedämpfenden Einrichtung ist, b) Festlegen eines Soll-Dämpfungsgrades für ein erstes Dämpfelement, c) Bereitstellen des ersten Dämpfelements, d) Ermitteln eines Ist-Dämpfungsgrad des ersten Dämpfelements, e) Ermitteln eines Soll-Dämpfungsgrads für ein zweites Dämpfelement, insbesondere mit Hilfe des in Schritt d) ermittelten Ist-Dämpfungsgrads des ersten Dämpfelements, f) Bereitstellen des zweiten Dämpfelements, g) Ermitteln eines Ist-Dämpfungsgrads des zweiten Dämpfelements, und h) Anordnen des ersten Dämpfelements und des zweiten Dämpfelements zu einer Parallelschaltung, sodass ein Betrag einer Differenz zwischen einem Ist-Dämpfungsgrad der Parallelschaltung und dem Soll-Dämpfungsgrad des Schwingungsdämpfers kleiner ist als ein Betrag einer Differenz zwischen dem Ist-Dämpfungsgrad des ersten Dämpfelements und dem Soll-Dämpfungsgrad des Schwingungsdämpfers und/oder zwischen dem Ist-Dämpfungsgrad des zweiten Dämpfelements und dem Soll-Dämpfungsgrad des Schwingungsdämpfers.
Vorzugsweise wird Schritt a) mit Hilfe einer numerischen FE-Simulationen, einer harmonischen FE-Simulation und/oder einer Modalanalyse durchgeführt. Da die Formel für ζ_TMB,οpt eine Näherungsformel ist, kann der daraus ermittelte Wert als Startwert für die Bestimmung des optimalen Dämpfungsgrades mit Hilfe der FE-Simulationen, insbesondere unter Kenntnis der zu bedämpfenden Masse und Steifigkeit der zu bedämpfenden Einrichtung, verwendet werden.
Beispielsweise können die Schritte a) und b) in einem einzigen Schritt ausgeführt werden. Das Ermitteln des Soll-Dämpfungsgrads für das zweite Dämpfelement in Schritt e) ist insbesondere ein Festlegen. Insbesondere werden die Schritte a) bis h) in der aufgezählten Reihenfolge ausgeführt, wobei beispielsweise auch weitere Zwischenschritte durchgeführt werden können. Vorzugsweise wird zwischen dem Schritt g) und dem Schritt h) in einem Simulationsschritt mit Hilfe des Ist-Dämpfungsgrades des ersten Dämpfelements und des Ist-Dämpfungsgrades des zweiten Dämpfelements eine Parallelschaltung des ersten und zweiten Dämpfelements simuliert. In Abhängigkeit der Ist-Dämpfungsgrade der Dämpfelemente wird beispielsweise das Volumenverhältnis zwischen dem ersten und zweiten Dämpfelement variiert. Beispielsweise wird alternativ oder zusätzlich bei dem Simulationsschritt eine Position des zweiten Dämpfelements relativ zu einer Position des ersten Dämpfelements variiert.
Die für die vorgeschlagenen Schwingungsdämpfer beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
„Ein“ ist vorliegend nicht zwangsweise als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine genaue Beschränkung auf genau die entsprechende Anzahl von Elementen verwirklicht sein muss. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich. Die Zählwörter „erster, zweiter, dritter usw.“ dienen lediglich der besseren Unterscheidbarkeit der jeweiligen Elemente und sind beliebig austauschbar. Beispielsweise könnte das erste Dämpfelement auch als zweites oder drittes Dämpfelement bezeichnet werden.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage;
1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage;
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Prüfturms;
3 zeigt eine schematische Ansicht einer Anordnung für die EUV-Lithographieanlage gemäß 1A, die DUV-Lithographieanlage gemäß 1B oder den Prüfturm gemäß 2;
4 zeigt qualitativ einen Amplituden-Frequenzgang;
5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Schwingungsdämpfers der Anordnung gemäß 3;
6 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Schwingungsdämpfers gemäß 5;
7 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Schwingungsdämpfers gemäß 5;
8 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Schwingungsdämpfers gemäß 5;
9 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Schwingungsdämpfers gemäß 5; und
10 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen des Schwingungsdämpfers.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Soweit ein Bezugszeichen vorliegend mehrere Bezugslinien aufweist, heißt dies, dass das entsprechende Element mehrfach vorhanden ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (englisch: extreme ultra violet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 und 30 ηm. Das Strahlungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum-Gehäuse vorgesehen, wobei das Vakuum-Gehäuse mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem die Antriebsvorrichtung zum mechanischen Verfahren bzw. Einstellen der optischen Elemente vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
Die EUV-Lithographieanlage 100A weist eine EUV-Lichtquelle 106A auf. Als EUV-Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder Synchrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich (extrem ultravioletter Bereich), also z. B. im Wellenlängenbereich von 5 bis 20 ηm, aussendet. Im Strahlungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A gebündelt und die gewünschte Betriebswellenlänge aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV-Lichtquelle 106A erzeugte EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlungs- und Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind.
Das in 1A dargestellte Strahlungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahlungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf eine Fotomaske (englisch: reticle) 120 geleitet. Die Fotomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spiegels 122 auf die Fotomaske 120 gelenkt werden. Die Fotomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist sechs Spiegel M1 bis M6 zur Abbildung der Fotomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Spiegel M1 bis M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel der EUV-Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Projektionssystem 104 zehn Spiegel umfassen. Des Weiteren sind die Spiegel in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt. In einer anderen Ausführungsform kann das Projektionssystem 104 ohne optische Achse ausgeführt sein, wobei ein oder mehrere Spiegel M1 bis M6 als Freiformflächen ausgeführt sind.
Weiterhin umfasst die EUV-Lithographieanlage 100A einen Schwingungsdämpfer 134, der mit dem Projektionssystem 104 verbunden und dazu eingerichtet ist, Schwingungen des Projektionssystems 104 zu dämpfen. Der Schwingungsdämpfer 134 kann auch innerhalb des Projektionssystems 104 an einer zu bedämpfenden Einrichtung des Projektionssystems 104, insbesondere an einem aktuierten optischen Element, angeordnet sein, um Schwingungen innerhalb des Projektionssystems 104 zu dämpfen. Der Schwingungsdämpfer 134 ist beispielsweise als Schwingungstilger ausgebildet.
1B zeigt eine schematische Ansicht der DUV-Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (englisch: deep ultra violet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 ηm.
Die DUV-Lithographieanlage 100B weist eine DUV-Lichtquelle 106B auf. Als DUV-Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 ηm emittiert.
Das in 1B dargestellte Strahlungsformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Fotomaske 120. Die Fotomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Fotomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einem Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird. Der Schwingungsdämpfer 134 ist mit dem Projektionssystem 104 verbunden.
Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Fotomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen und Spiegel der DUV-Anlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen und/oder Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 128 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex größer 1 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithografie bezeichnet und weist eine erhöhte fotolithografische Auflösung auf.
2 zeigt in einer schematischen Ansicht einen Prüfturm 200 für optische Elemente 202. Der Prüfturm 200 umfasst eine Tragstruktur 204, an die eine Halteeinrichtung 206 angebunden ist. Ein optisches Element 202 wird von der Halteeinrichtung 206 derart gehalten, dass eine Qualitätsprüfung des optischen Elements 202 durchgeführt werden kann. Weiterhin umfasst der Prüfturm 200 eine Halteeinrichtung 208, die eine Prüfeinrichtung 210 des Prüfturms 200, wie beispielsweise eine Prüflichtquelle, hält. Die Prüfeinrichtung 210 ist dazu eingerichtet, ein Prüfsignal, insbesondere ein Prüflicht, hin zu dem optischen Element 202 zu emittieren.
Außerdem umfasst der Prüfturm 200 eine Halteeinrichtung 212, die eine Erfassungseinrichtung 214 des Prüfturms 200 hält. Die Erfassungseinrichtung 214 ist beispielsweise dazu eingerichtet, von dem optischen Element 202 reflektierte oder weitergeleitete Prüfsignale der Prüfeinrichtung 210 zu erfassen. Mit Hilfe einer Rechnereinheit 216, die mit der Erfassungseinrichtung 214 und gegebenenfalls der Prüfeinrichtung 210 signaltechnisch verbunden ist, können die erfassten Prüfsignale ausgewertet werden. Beispielsweise umfasst die Erfassungseinrichtung 214 zumindest einen Sensor zum Erfassen der Prüfsignale. Die Prüfeinrichtung 210 und/oder die Erfassungseinrichtung 214 und/oder die Rechnereinheit 216 können beispielsweise als eine Einheit ausgebildet sein. Halteeinrichtungen 208, 212 können entsprechend weggelassen werden oder es können weitere hinzukommen.
Der Prüfturm 200 umfasst den Schwingungsdämpfer 134, der dazu eingerichtet ist, Schwingungen des Prüfturms 200 bzw. einer zu bedämpfenden Einrichtung (siehe Bezugszeichen 302 in 3) des Prüfturms 200, wie beispielsweise des optischen Elements 202 und/oder der Prüfeinrichtung 210 und/oder der Erfassungseinrichtung 214, zu dämpfen.
3 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Anordnung 300 für ein optisches System 100A, 100B, 200, insbesondere die Lithographieanlage 100A, 100B oder den Prüfturm 200 für optische Elemente 202, umfassend die zu bedämpfende Einrichtung 302 und den Schwingungsdämpfer 134, welcher dazu eingerichtet ist, Schwingungen der zu bedämpfenden Einrichtung 302 zu dämpfen. Beispielsweise werden Schwingungen der zu bedämpfenden Einrichtung 302 bei Resonanzfrequenz verstärkt gedämpft. Die zu bedämpfende Einrichtung 302 kann beispielsweise als Projektionsobjektiv 104 der Lithographieanlage 100A, 100B (z. B. Projection-Optik-Box) ausgebildet sein.
Der Schwingungsdämpfer 134 zum Dämpfen von Schwingungen der zu bedämpfenden Einrichtung 302 umfasst ein Dämpfelement 304 (vorliegend auch als erstes Dämpfelement bezeichnet) und ein Dämpfelement 306 (vorliegend auch als zweites Dämpfelement bezeichnet), welches zu dem Dämpfelement 304 mechanisch parallel geschaltet ist. Ein Dämpfungsgrad ζ1_IST (auch als Ist-Dämpfungsgrad bezeichnet) des ersten Dämpfelements 304 unterscheidet sich von einem Dämpfungsgrad ζ2_IST (auch als Ist-Dämpfungsgrad bezeichnet) des zweiten Dämpfelements 306. Der Schwingungsdämpfer 134 umfasst weiterhin ein Federelement 308 (vorliegend auch als erstes Federelement bezeichnet) und ein Federelement 310 (vorliegend auch als zweites Federelement bezeichnet) zum Federn von Schwingungen der zu bedämpfenden Einrichtung 302.
Das Federelement 308 weist eine Federkonstante c1 und das Federelement 310 weist eine Federkonstante c2 auf. Vorzugsweise weisen die Federkonstante c1 und die Federkonstante c2 im Wesentlichen denselben Betrag auf. Dabei kann beispielsweise die Federkonstante c1, c2 als Federsteifigkeit bezeichnet werden. „Denselben“ meint beispielsweise Unterschiede um bis zu 5%, 4%, 3%, 2% oder 1%.
Das Federelement 308 und das Dämpfelement 304 sind beispielsweise als ein Feder-Dämpfer-Element 312 (vorliegend auch als erstes Feder-Dämpfer-Element bezeichnet) ausgebildet, das beispielsweise als integrale und körperlich abgetrennte Einheit (z.B. einstückig) vorgesehen ist. Weiterhin sind beispielsweise das Federelement 310 und das Dämpfelement 306 als ein Feder-Dämpfer-Element 314 (vorliegend auch als zweites Feder-Dämpfer-Element bezeichnet) ausgebildet, das beispielsweise als integrale und körperlich abgetrennte Einheit (z.B. einstückig) vorgesehen ist. Beispielsweise sind das Dämpfelement 304 bzw. 306 und das Federelement 308 bzw. 310 lediglich aus Abstraktionsgründen als unterschiedliche Elemente dargestellt.
Der Schwingungsdämpfer 134 umfasst weiterhin ein, insbesondere frei schwingendes, Masseelement 316, welches mit Hilfe des Dämpfelements 304 bzw. des Feder-Dämpfer-Elements 312 und des Dämpfelements 306 bzw. des Feder-Dämpfer-Elements 314 an die zu bedämpfende Einrichtung 302 anbindbar ist. Eine Tilgermasse umfasst zumindest das Masseelement 316, wobei insbesondere zusätzlich Anteile von Massen der Dämpfelemente 304, 306 bzw. der Feder-Dämpfer-Elemente 312, 314 in eine Berechnung der Tilgermasse einbezogen sein können. Das Feder-Dämpfer-Element 312 und das Feder-Dämpfer-Element 314 sind mechanisch parallel geschaltet, sodass ein Kraftfluss 318 entlang eines Pfads von dem zu bedämpfenden Element 302 hin zu dem Masseelement 316 in einen ersten Teil 320, der durch das Feder-Dämpfer-Element 312 verläuft, und einen zweiten Teil 322, der zeitgleich durch das Feder-Dämpfer-Element 314 verläuft, aufgeteilt wird.
Optional kann ein zu dem Dämpfelement 304 und zu dem Dämpfelement 306 parallelgeschaltetes Dämpfelement 324 (vorliegend auch als drittes Dämpfelement bezeichnet) mit einem Dämpfungsgrad ζ3_IST vorgesehen sein. Weiterhin kann optional ein Federelement 326 mit einer Federkonstanten c3 vorgesehen sein, dass mit dem Federelement 308 und dem Federelement 310 parallelgeschaltet ist. Die Federkonstanten c1, c2, c3 weisen vorzugsweise denselben Betrag auf. Das Dämpfelement 324 und das Federelement 326 können von einem Feder-Dämpfer-Element 328 (vorliegend auch als drittes Feder-Dämpfer-Element bezeichnet) umfasst sein, das beispielsweise als integrale und körperlich abgetrennte Einheit (z.B. einstückig) vorgesehen ist. Entsprechend wird bei Vorhandensein des Feder-Dämpfer-Elements 328 der Kraftfluss 318 in einen weiteren Teil 330, der durch das Feder-Dämpfer-Element 328 verläuft, aufgeteilt.
Weiterhin weist das Masseelement 316 oder der Schwingungsdämpfer 134 beispielsweise lediglich eine Anbindung zu der zu bedämpfenden Einrichtung 302 mit Hilfe des Feder-Dämpfer-Elements 312 und des Feder-Dämpfer-Elements 314 und gegebenenfalls des Feder-Dämpfer-Elements 328 auf. Dabei kann der Schwingungsdämpfer 134 beispielsweise stehend, hängend, angewinkelt oder in eine Horizontalrichtung gesehen seitlich an der zu bedämpfenden Einrichtung 302 ausgebildet sein.
Der Schwingungsdämpfer 134 kann beispielsweise ein oder mehrere Kunststoffwerkstoffe umfassen, die das Dämpfelement 304 bzw. das Feder-Dämpfer-Element 312 und das Dämpfelement 306 bzw. das Feder-Dämpfer-Element 314 und gegebenenfalls das Dämpfelement 324 bzw. das Feder-Dämpfer-Element 328 ausbilden. Dabei können beispielsweise das Feder-Dämpfer-Element 312 und das Feder-Dämpfer-Element 314 und gegebenenfalls das Feder-Dämpfer-Element 328 beabstandet voneinander oder miteinander in Kontakt sein.
Die zu bedämpfende Einrichtung 302 umfasst beispielsweise eine Schwingmasse 332, welche beispielsweise ein mechatronisches System (nicht dargestellt), beispielsweise mit einem Aktuator, aufweist und welche an eine Tragstruktur 334 anbindbar ist. Eine Anbindung der Schwingmasse 332 an die Tragstruktur 334 kann beispielsweise mit Hilfe eines Feder-Dämpfer-Elements 336 erfolgen. Der Schwingungsdämpfer 134 ist insbesondere dazu eingerichtet, Schwingungen der Schwingmasse 332 relativ zu der Tragstruktur 334 zu dämpfen. Der Schwingungsdämpfer 134 ist beispielsweise lediglich dazu eingerichtet, passiv Schwingungen der zu bedämpfenden Einrichtung 302 bzw. der Schwingmasse 332 zu dämpfen.
Der Dämpfungsgrad ζ1_IST und der Dämpfungsgrad ζ2_IST unterscheiden sich voneinander, insbesondere um zumindest 5%, 8%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% oder 40%. Der erste und zweite Dämpfungsgrad werden vorzugsweise experimentell ermittelt.
Insbesondere können weitere Feder-Dämpfer-Elemente (nicht gezeigt), wie beispielsweise 2, 3, 4, 5 oder mehr, mit den Feder-Dämpfer-Elementen 312, 314, 328 parallelgeschaltet sein. Das zuvor und nachfolgend für die Dämpfelemente 304, 306, 324 und/oder für die Federelemente 308, 310, 326 Gesagte gilt entsprechend auch für die Feder-Dämpfer-Elemente 312, 314, 328 und umgekehrt.
4 zeigt ein qualitatives Schaubild von Schwingungsamplituden A in Abhängigkeit von einer Frequenz f der zu bedämpfenden Einrichtung 302. Dabei ist ein Amplituden-Frequenzgang 400 der Schwingmasse 332 (siehe 3) ohne den Schwingungsdämpfer (siehe Bezugszeichen 134 in 3) dargestellt. Der Amplituden-Frequenzgang 400 weist ein ausgeprägtes Maximum 402 bei einer Resonanzfrequenz R auf. Weiterhin ist ein Amplituden-Frequenzgang 404 der Schwingmasse 332 (siehe 3) mit einem Schwingungsdämpfer, der lediglich mit Hilfe eines einzigen Feder-Dämpfer-Elements mit der Schwingmasse verbunden ist (nicht gezeigt), dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass der Amplituden-Frequenzgang 404 ein Maximum 406 aufweist, welches einen wesentlich kleineren Betrag aufweist als das Maximum 402.
Außerdem ist ein Amplituden-Frequenzgang 408 der Schwingmasse 332 mit einem Schwingungsdämpfer 134, der (wie vorstehend beschrieben) mit Hilfe zweier parallelgeschalteter Dämpfelemente 304, 306 mit der Schwingmasse 332 verbunden ist, dargestellt. Der Amplituden-Frequenzgang 408 weist ein Maximum 410 und ein Maximum 412 auf, welche jeweils einen kleineren Betrag aufweisen als das Maximum 406. Vorteilhafterweise kann ein Betrag eines Schwingungsamplitudenmaximums mit Hilfe des Schwingungsdämpfers 134 verringert und dadurch die zu bedämpfende Einrichtung 302 bzw. die Schwingmasse 332 besser gedämpft werden. Ein derartiger Schwingungsdämpfer 134 kann beispielsweise als TMD bezeichnet werden.
5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Schwingungsdämpfers 134 der Anordnung 300 gemäß 3. Dabei ist das Dämpfelement 304 aus einem ersten Kunststoffwerkstoff und das Dämpfelement 306 aus einem zweiten Kunststoffwerkstoff gebildet. Dabei unterscheiden sich beispielsweise Materialeigenschaften des ersten Kunststoffwerkstoffs von Materialeigenschaften des zweiten Kunststoffwerkstoffs. Beispielsweise unterscheidet sich die chemische Zusammensetzung des ersten Kunststoffwerkstoffs von der chemischen Zusammensetzung des zweiten Kunststoffwerkstoffs. Vorteilhafterweise können Dämpfungseigenschaften des ersten Kunststoffwerkstoffs gezielt mit Hilfe anderer Dämpfungseigenschaften des zweiten Kunststoffwerkstoffs kombiniert werden (Parallelschaltung), sodass eine vorteilhafte Dämpfung der zu bedämpfenden Einrichtung 302 bzw. der Schwingmasse 332 bewirkt wird.
Weiterhin umfasst der Schwingungsdämpfer 134 einen Verbindungsabschnitt 500, welcher beispielsweise im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, das Dämpfelement 304 und/oder das Dämpfelement 306 mit der Schwingmasse 332 (siehe 3) zu verbinden. Außerdem ist das Dämpfelement 304 im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet und insbesondere direkt mit dem Verbindungsabschnitt 500 verbunden. Weiterhin umfasst das Dämpfelement 304 eine quaderförmige Aussparung 502, die im Wesentlichen als Negativform des Dämpfelements 306 ausgebildet ist. Dabei ist das Dämpfelement 306 innerhalb der Aussparung 502 angeordnet. Somit sind das Dämpfelement 304 und das Dämpfelement 306 formschlüssig miteinander verbunden. Eine formschlüssige Verbindung entsteht dabei durch das Ineinander- oder Hintergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern.
Das Dämpfelement 304 und das Dämpfelement 306 sind beispielsweise zusätzlich mit Hilfe eines Stoffschlusses miteinander verbunden. Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen. Stoffschlüssig kann z.B. durch Kleben, Löten, Schweißen oder Vulkanisieren verbunden werden. Der Stoffschluss wird vorzugsweise mit Hilfe eines Klebstoffs (nicht gezeigt) ausgebildet. Ferner ist das Masseelement 316 quaderförmig gebildet und mit dem Dämpfelement 304 und/oder dem Dämpfelement 306, insbesondere mit Hilfe eines Klebstoffs, verbunden.
Das Dämpfelement 304 und das Dämpfelement 306 bilden beispielsweise eine Blockstruktur aus. Weiterhin sind beispielsweise der Verbindungsabschnitt 500, das Dämpfelement 304 und das Masseelement 316 in Hochrichtung Z gesehen hintereinander angeordnet. Eine Resonanzüberhöhung der Schwingmasse 332 (siehe 3) in Hochrichtung Z wird dabei mit Hilfe des Schwingungsdämpfers 134 gedämpft.
6 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Schwingungsdämpfers 134. Dabei zeigt die 6 beispielsweise einen schematischen Längsschnitt durch den Schwingungsdämpfer 134. Im Unterschied zu 5 ist das Dämpfelement 306 rohrförmig gebildet und weist insbesondere einen kreisringförmigen Querschnitt auf. Weiterhin ist das Dämpfelement 304 zylinderförmig, insbesondere kreiszylinderförmig, gebildet und ist innerhalb des Dämpfelements 306 angeordnet. Dabei ist eine zyhndermantelförmige Außenfläche 600 des Dämpfelements 304 mit einer zylindermantelförmigen Innenfläche 602 des Dämpfelements 306 berührend in Kontakt. Beispielsweise ist ein Klebstoff (nicht gezeigt) zwischen der Außenfläche 600 und der Innenfläche 602 vorgesehen. Alternativ könnte ein Hohlraum (nicht gezeigt), insbesondere ein Ringraum, zwischen der Außenfläche 600 und der Innenfläche 602 vorgesehen sein.
Weiterhin ist das Masseelement 316 zylinderförmig, insbesondere kreiszylinderförmig ausgebildet. An einer dem Verbindungsabschnitt 500 zugewandten Seite 604 des Masseelements 316 ist eine zylinderförmige Aussparung 606 vorgesehen, wobei das Dämpfelement 304 und das Dämpfelement 306 abschnittsweise innerhalb der Aussparung 606 angeordnet sind und diese insbesondere vollständig ausfüllen. Beispielsweise ist eine Innenfläche 608 der Aussparung 606 mit einer Stirnseite 610 des Dämpfelements 304 und einer Stirnseite 612 des Dämpfelements 306 in Kontakt, wobei insbesondere ein Klebstoff dazwischen vorgesehen sein kann.
Ferner umfasst das Masseelement 316 eine sich radial nach innen erstreckende, insbesondere kreisringförmige, Auskragung 614, die in eine, insbesondere kreisringförmige, Aussparung 616 des Dämpfelements 306 eingreift, sodass das Masseelement 316 und das Dämpfelement 306 formschlüssig miteinander verbunden sind. Außerdem ist eine von der Stirnseite 610 abgewandte Stirnseite 618 des Dämpfelements 304 mit einer Stirnseite 620 des Verbindungsabschnitts 500 in Kontakt, wobei insbesondere ein Klebstoff dazwischen vorgesehen sein kann. Weiterhin ist eine von der Stirnseite 612 abgewandte Stirnseite 622 des Dämpfelements 306 mit der Stirnseite 620 in Kontakt, wobei insbesondere ein Klebstoff dazwischen vorgesehen sein kann.
Außerdem umfasst der Schwingungsdämpfer 134 eine Adapterplatte 624, die abschnittsweise das Dämpfelement 306 umschließt und eine Seite 626 umfasst, die mit der Stirnseite 620 in Kontakt ist. Beispielsweise ist die Adapterplatte 624 als abgerundete Scheibe, insbesondere eine Kreisscheibe, mit einer zentralen Aussparung 630, in der ein Abschnitt des Dämpfelements 304 und ein Abschnitt des Dämpfelements 306 angeordnet ist, gebildet. Von einer der Seite 626 abgewandten Seite 628 der Adapterplatte 624 erstreckt sich ein Verbindungsmittel 632, insbesondere eine Schraube, durch die Adapterplatte 624 bis in den Verbindungsabschnitt 500 hinein und verbindet die Adapterplatte 624 mit dem Verbindungsabschnitt 500. Dafür kann beispielsweise ein Gewinde, das mit dem Verbindungsmittel 632 (nicht gezeigt) zusammenwirkt, in dem Verbindungsabschnitt 500 vorgesehen sein. Weiterhin ist beispielsweise eine Vielzahl derartiger Verbindungsmittel 632 um das Dämpfelement 306 herum vorgesehen.
Weiterhin ist ein Verbindungsmittel 634, insbesondere eine Schraube, ein Stift oder ein Bolzen, vorgesehen, welches sich von einer von der Adapterplatte 624 umfassten abgeflachten Seite 636, die senkrecht zu den Seiten 626, 628 verläuft, durch die Adapterplatte 624 und durch das Dämpfelement 306 bis in das Dämpfelement 304 erstreckt. Beispielsweise kann sich das Verbindungmittel 634 durch das gesamte Dämpfelement 304 erstrecken. Das Verbindungsmittel 634 erstreckt sich senkrecht zu dem Verbindungsmittel 632. Beispielsweise kann das Verbindungsmittel 634 von einer der Seite 636 abgewandten Seite 638 hervorstehen und mit einem weiteren Verbindungsmittel (nicht gezeigt), insbesondere einem Sicherungsstift oder einer Mutter, zusammenwirken.
7 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Schwingungsdämpfers 134. Im Unterschied zu 5 ist das Dämpfelement 304 scheibenförmig, insbesondere kreisscheibenförmig, gebildet. Das Dämpfelement umfasst ein, insbesondere kreisförmiges, Durchgangsloch 700, durch welches sich ein Abschnitt 706 des Verbindungsabschnitts 500 erstreckt, der mit dem Dämpfelement 304 verbunden ist. Der Verbindungsabschnitt 500 verbindet den Schwingungsdämpfer 134 mit der zu bedämpfenden Einrichtung 302 (siehe 3). In einem radial außerhalb des Verbindungsabschnitts 500 liegenden Bereich des Dämpfelements 304 ist eine ringförmige, insbesondere kreisringförmige, Aussparung 702 vorgesehen, wobei das Dämpfelement 306 zumindest abschnittsweise innerhalb der Aussparung 702 angeordnet ist.
Beispielsweise ist das Dämpfelement 306 kreisringförmig gebildet, wobei insbesondere die Aussparung 702 eine Negativform des Dämpfelements 306 ausbildet. Weiterhin umfasst das Dämpfelement 304 eine ringförmige, insbesondere kreisringförmige, Aussparung 704, wobei das Dämpfelement 324 zumindest abschnittsweise innerhalb der Aussparung 704 angeordnet ist. Beispielsweise ist das Dämpfelement 324 kreisringförmig gebildet, wobei insbesondere die Aussparung 704 eine Negativform des Dämpfelements 324 ausbildet. Beispielsweise sind die Aussparungen 702, 704 identisch und an zwei voneinander abgewandten Seiten des Dämpfelements 304 ausgebildet. Zusätzlich können die Dämpfelemente 306, 324 mit dem Dämpfelement 304 verklebt sein.
Zwischen dem Dämpfelement 306 und dem Dämpfelement 324 ist ein Abschnitt 708 des Dämpfelements 304 angeordnet, welcher zu den Dämpfelementen 306, 324 parallelgeschaltet ist. Außerdem umfasst das Dämpfelement 304 einen an den Abschnitt 708 anschließenden radial inneren Abschnitt 710 und einen an den Abschnitt 708 anschließenden radial äußeren Abschnitt 712, die jeweils zu dem Abschnitt 708, dem Dämpfelement 306 und dem Dämpfelement 324 in Reihe geschaltet sind. Weiterhin ist das Masseelement 316 ringförmig, insbesondere kreisringförmig, um den Abschnitt 712 vorgesehen und mit diesem, insbesondere mit Hilfe eines Klebstoffs, verbunden. Das Masseelement 316 und/oder das Dämpfelement 304 und/oder das Dämpfelement 306 und/oder das Dämpfelement 324 und/oder der Verbindungsabschnitt 500 weist eine Rotationssymmetrie um eine Mittelachse M auf, die in Richtung der Hochachse Z verläuft.
8 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Schwingungsdämpfers 134. Im Unterschied zu 5 ist das Dämpfelement 304 zwischen dem Dämpfelement 306 und dem Dämpfelement 324 angeordnet. Dabei weist das Dämpfelement 304 einen Eingreifabschnitt 800 auf, der senkrecht zur Hochrichtung Z gesehen in einen eingegriffenen Abschnitt 802 des Dämpfelements 324 hineingreift. Weiterhin weist das Dämpfelement 304 einen von dem Eingreifabschnitt 800 abgewandten Eingreifabschnitt 804 auf, der senkrecht zur Hochrichtung Z gesehen in einen eingegriffenen Abschnitt 806 des Dämpfelements 306 hineingreift.
Außerdem ist der Verbindungsabschnitt 500 mit dem Dämpfelement 304, dem Dämpfelement 306 und dem Dämpfelement 324 direkt in Kontakt und insbesondere mit Hilfe eines Klebstoffs mit diesen verbunden. Weiterhin ist das Masseelement 316 mit dem Dämpfelement 304, dem Dämpfelement 306 und dem Dämpfelement 324 direkt in Kontakt und insbesondere mit Hilfe eines Klebstoffs mit diesen verbunden. Weiterhin sind die Dämpfelemente 306, 324 in einem Querschnitt betrachtet beispielsweise U-förmig gebildet. Das Dämpfelement 304 ist beispielsweise in einem Querschnitt betrachtet kreuzförmig gebildet.
9 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Schwingungsdämpfers 134. Im Unterschied zu 7 umfasst das Masseelement 316 einen ringförmigen, insbesondere kreisringförmigen, Abschnitt 900 und einen ringförmigen, insbesondere kreisringförmigen, Abschnitt 902, die vorzugsweise identisch ausgestaltet sind und den Abschnitt 712, einen radial äußersten Teil des Abschnitts 708, einen radial äußersten Teil des Dämpfelements 306 und einen radial äußersten Teil des Dämpfelements 328 in einem Zwischenraum 904, den die Abschnitte 900, 902 ausbilden, einklemmen. Die Abschnitte 900, 902 sind mit Hilfe von Schrauben 906 miteinander verschraubt.
Weiterhin umfasst der Schwingungsdämpfer 134 eine Adapterplatte 908 und eine Adapterplatte 910, die von zwei gegenüberliegenden Seiten in das Durchgangsloch 700 hineinragen. Die Adapterplatten 908, 910 umfassen Klemmabschnitte 912, 914, zwischen welchen der Abschnitt 710, ein radial innerster Teil des Abschnitts 708, ein radial innerster Teil des Dämpfelements 306 und ein radial innerster Teil des Dämpfelements 324 eingeklemmt sind. Außerdem sind die Adapterplatten 908, 910 mit Hilfe von Schrauben 916 zum Einklemmen des Dämpfelements 304, des Dämpfelements 306 und des Dämpfelements 324 miteinander verschraubt. Weiterhin ist eine Schraube 918 vorgesehen, durch welche die Mittelachse M verläuft und welche durch die Adapterplatten 908, 910 hindurchragt und in den Verbindungsabschnitt 500 hineinragt. Vorzugsweise wirkt die Schraube 918 mit einem Gewinde (nicht gezeigt) des Verbindungsabschnitts 500 zum Verbinden des Verbindungsabschnitts 500 mit der Adapterplatten 908, 910 bzw. mit den Dämpfelementen 304, 306, 324 zusammen.
10 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen des Schwingungsdämpfers 134. Dabei wird in einem Schritt S1 ein Soll-Dämpfungsgrad ζ_TMD,οpt des Schwingungsdämpfers 134 für die zu bedämpfende Einrichtung 302, insbesondere mit Hilfe der Formel, ermittelt: $ζ_{TMD,opt} = α \cdot {((3 \cdot γ) / (8 \cdot {(1 + γ)}^{3}))}^{\cdot 1 /2}$
Dabei ist α ein Korrekturfaktor und y ein Quotient einer Tilgermasse m_TMD des Schwingungsdämpfers 134 und einer Schwingmasse m_B der zu bedämpfenden Einrichtung 302. Die Tilgermasse mTMD umfasst insbesondere das Masseelement 316 und einen schwingenden Anteil der Massen der Feder-Dämpfer-Elemente 312, 314, 328. Der Soll-Dämpfungsgrad ζ_TMD,opt kann beispielsweise durch weiterführende FE-Simulationen oder weitere numerische bzw. analytische oder semianalytische Verfahren alternativ ermittelt oder weiter präzisiert werden.
In einem Schritt S2 wird ein Soll-Dämpfungsgrad ζ1_SOLL für das erste Dämpfelement 304 festgelegt. Dies kann beispielsweise unter Zugrundelegung des in Schritt S1 ermittelten Soll-Dämpfungsgrads ζ_TMD,οpt erfolgen.
In einem Schritt S3 wird das erste Dämpfelement 304 bereitgestellt. Dies kann beispielsweise ein Anliefern des Dämpfelements 304 durch einen Zulieferer oder eine Herstellung desselben sein. Dies erfolgt beispielsweise mit Hilfe des ersten, zweiten oder dritten Messverfahrens.
In einem Schritt S4 wird ein Ist-Dämpfungsgrad ζ1_IST des Dämpfelements 304 ermittelt. Dies kann beispielsweise experimentell, insbesondere mit Hilfe des ersten, zweiten oder dritten Messverfahrens, erfolgen.
In einem Schritt S5 wird ein Soll-Dämpfungsgrad ζ2_SOLL für das Dämpfelement 306, insbesondere mit Hilfe des in Schritt S4 ermittelten Ist-Dämpfungsgrads ζ1_IST des Dämpfelements 304, ermittelt. Ist der Ist-Dämpfungsgrad ζ1_IST des Dämpfelements 304 beispielsweise kleiner als der Soll-Dämpfungsgrad ζ_TMB,οpt des Schwingungsdämpfers 134, dann wird für den Soll-Dämpfungsgrad ζ2_SOLL des Dämpfelements 306 ein Betrag bestimmt, der größer ist als der Soll-Dämpfungsgrad ζ_TMD,opt des Schwingungsdämpfers 134. Ist dagegen der Ist-Dämpfungsgrad ζ1_IST des Dämpfelements 304 beispielsweise größer als der Soll-Dämpfungsgrad ζ_TMD,opt des Schwingungsdämpfers 134, dann wird für den Soll-Dämpfungsgrad ζ2_SOLL des Dämpfelements 306 ein Betrag bestimmt, der kleiner ist als der Soll-Dämpfungsgrad ζ_TMD,opt des Schwingungsdämpfers 134.
In einem Schritt S6 wird das Dämpfelement 306 bereitgestellt. Dies kann beispielsweise ein Anliefern des Dämpfelements 306 durch einen Zulieferer oder eine Herstellung desselben sein.
In einem Schritt S7 wird ein Ist-Dämpfungsgrad ζ2_IST des Dämpfelements 306 experimentell ermittelt.
Mit den nun bekannten Ist-Dämpfungsgraden ζ1_IST , ζ2_IST der Dämpfelemente 304, 306 wird ein Dämpfungsgrad ζ_SIM der Parallelschaltung der Dämpfelemente 304, 306 in einem Simulationsschritt simuliert. Beispielsweise wird der Dämpfungsgrad ζ_SIM mit Hilfe der 3dB-Methode simuliert oder beispielsweise durch folgende Formel an einem Frequenzpunkt oder mehreren Frequenzpunkten ermittelt: $ζ_{S I M}^{i} \approx \frac{\sum_{j = 1}^{n} ζ_{j}^{i} U_{j}^{i}}{U^{i}}$
Dabei ist U die Verformungsarbeit, der Index i ein gewählter Frequenzpunkt und n die Anzahl der Dämpfelemente. Dabei können beispielsweise das Volumenverhältnis zwischen den Dämpfelementen 304, 306 derart variiert werden, dass ein Betrag einer Differenz zwischen dem simulierten Dämpfungsgrad ζ_SIM der Parallelschaltung und dem Soll-Dämpfungsgrad ζ_TMD,οpt des Schwingungsdämpfers 134 minimiert ist. Beispielsweise wird lediglich das Volumen der Dämpfelemente 304, 306 variiert und ein Optimum (Minimierung des Differenzbetrags) ermittelt. Alternativ oder zusätzlich wird eine Positionsvariation des Dämpfelements 306 relativ zu dem Dämpfelement 304 derart simuliert, dass der Betrag der Differenz zwischen dem simulierten Dämpfungsgrad ζ_SIM der Parallelschaltung und dem Soll-Dämpfungsgrad ζ_TMB,οpt des Schwingungsdämpfers 134 minimiert ist. Somit ist es möglich zu bestimmen, wie die Dämpfelemente 304, 306 aufeinander abzustimmen sind, um einen gezielten Dämpfungsgrad einzustellen.
In einem Schritt S8 werden das Dämpfelement 304 und das Dämpfelement 306 zu einer Parallelschaltung angeordnet, sodass ein Betrag einer Differenz zwischen einem Ist-Dämpfungsgrad ζ_PARALLEL,IST der Parallelschaltung und dem Soll-Dämpfungsgrad ζ_TMD,οpt des Schwingungsdämpfers 134 kleiner ist als ein Betrag einer Differenz zwischen dem Ist-Dämpfungsgrad ζ1_IST des Dämpfelements 304 und dem Soll-Dämpfungsgrad ζ_TMD,οpt des Schwingungsdämpfers 134 und/oder zwischen dem Ist-Dämpfungsgrad ζ2_IST des Dämpfelements 306 und dem Soll-Dämpfungsgrad ζ_TMD,οpt des Schwingungsdämpfers 134. Mit einem derartigen Anordnen ist gewährleistet, dass eine maximal mögliche Dämpfwirkung vom Schwingungsdämpfer 134 auf die zu bedämpfende Einrichtung 302 ausgeht. „Derart Anordnen“ meint in diesem Zusammenhang beispielsweise, dass das Volumen des Dämpfelements 304 und/oder des Dämpfelements 306 angepasst werden oder dass eine Position des Dämpfelements 306 relativ zu dem Dämpfelement 304 festgesetzt wird. Dies kann beispielsweise anhand des Simulationsschritts erfolgen. Weiterhin kann während oder nach dem Schritt S8 eine experimentelle Ermittlung des Ist-Dämpfungsgrads ζ_PARALLEL,IST erfolgen, um die Eigenschaften des Schwingungsdämpfers 134 zu überprüfen.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

100A: EUV-Lithographieanlage
100B: DUV-Lithographieanlage
102: Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
104: Projektionssystem, Projektionsobjektiv
106A: EUV-Lichtquelle
106B: DUV-Lichtquelle
108A: EUV-Strahlung
108B: DUV-Strahlung
110 - 118: Spiegel
120: Photomaske, Retikel
122: Spiegel, Grazing-Incidence-Spiegel
124: Wafer
126: optische Achse
128: Linse
130: Spiegel
132: Immersionsflüssigkeit
134: Schwingungsdämpfer
200: Prüfturm
202: optisches Element
204: Tragstruktur
206: Halteeinrichtung
208: Halteeinrichtung
210: Prüfeinrichtung
212: Halteeinrichtung
214: Erfassungseinrichtung
216: Rechnereinheit
300: Anordnung
302: zu bedämpfende Einrichtung
304: Dämpfelement
306: Dämpfelement
308: Federelement
310: Federelement
312: Feder-Dämpfer-Element
314: Feder-Dämpfer-Element
316: Masseelement
318: Kraftfluss
320: Teil
322: Teil
324: Dämpfelement
326: Federelement
328: Feder-Dämpfer-Element
330: Teil
332: Schwingmasse
334: Tragstruktur
336: Feder-Dämpfer-Element
400: Amplituden-Frequenzgang
402: Maximum
404: Amplituden-Frequenzgang
406: Maximum
408: Amplituden-Frequenzgang
410: Maximum
412: Maximum
500: Verbindungsabschnitt
502: Aussparung
600: Außenfläche
602: Innenfläche
604: Seite
606: Aussparung
608: Innenfläche
610: Stirnseite
612: Stirnseite
614: Auskragung
616: Aussparung
618: Stirnseite
620: Stirnseite
622: Stirnseite
624: Adapterplatte
626: Seite
628: Seite
630: Aussparung
632: Verbindungsmittel
634: Verbindungsmittel
636: Seite
638: Seite
700: Durchgangsloch
702: Aussparung
704: Aussparung
706: Abschnitt
708: Abschnitt
710: Abschnitt
712: Abschnitt
800: Eingreifabschnitt
802: Abschnitt
804: Eingreifabschnitt
806: Abschnitt
900: Abschnitt
902: Abschnitt
904: Zwischenraum
906: Schraube
908: Adapterplatte
910: Adapterplatte
912: Klemmabschnitt
914: Klemmabschnitt
916: Schraube
918: Schraube
A: Schwingungsamplitude
c1: Federkonstante
c2: Federkonstante
c3: Federkonstante
f: Frequenz
M: Mittelachse
R: Resonanzfrequenz
S1: Schritt
S2: Schritt
S3: Schritt
S4: Schritt
S5: Schritt
S6: Schritt
S7: Schritt
S8: Schritt
Z: Hochrichtung
ζ1_IST: Ist-Dämpfungsgrad
ζ2_IST: Ist-Dämpfungsgrad
ζ3_IST: Ist-Dämpfungsgrad
ζ1_SOLL: Soll-Dämpfungsgrad
ζ2_SOLL: Soll-Dämpfungsgrad
ζ_TMD, _opt: Soll-Dämpfungsgrad
ζ_PARALLEL, _IST: Ist-Dämpfungsgrad
ζ_SIM: Dämpfungsgrad

Claims

Schwingungsdämpfer (134) zum Dämpfen von Schwingungen einer zu bedämpfenden Einrichtung (302) eines optischen Systems (100A, 100B, 200), insbesondere einer Lithographieanlage (100A, 100B) oder eines Prüfturms (200) für optische Elemente (202), aufweisend ein erstes Dämpfelement (304), und ein zweites Dämpfelement (306), welches zu dem ersten Dämpfelement (304) mechanisch parallel geschaltet ist, wobei sich ein Dämpfungsgrad (ζ1_IST) des ersten Dämpfelements (304) von einem Dämpfungsgrad (ζ2_IST) des zweiten Dämpfelements (304) unterscheidet.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, ferner aufweisend ein erstes Federelement (308) und ein zweites Federelement (310) jeweils zum Federn von Schwingungen der zu bedämpfenden Einrichtung (302), wobei das erste Federelement (308) und das zweite Federelement (310) dieselbe Federkonstante (c1, c2) aufweisen.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein oder mehrere Kunststoffwerkstoffe das erste Dämpfelement (304) und das zweite Dämpfelement (306) ausbilden.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-3, wobei ein erster Kunststoffwerkstoff das erste Dämpfelement (304) und ein zweiter Kunststoffwerkstoff das zweite Dämpfelement (306) ausbilden und wobei sich Materialeigenschaften des ersten Kunststoffwerkstoffs von Materialeigenschaften des zweiten Kunststoffwerkstoffs unterscheiden.
Schwingungsdämpfer nach Ansprüchen 2 und 4, wobei der erste Kunststoffwerkstoff das erste Federelement (308) und der zweite Kunststoffwerkstoff das zweite Federelement (310) ausbilden.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-5, wobei das erste Dämpfelement (304) und das zweite Dämpfelement (306) mit Hilfe einer Schraube (634, 906, 916, 918) und/oder mit Hilfe eines Klebstoffs und/oder mit Hilfe eines Formschlusses miteinander verbunden sind.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das erste Dämpfelement (304) eine ringförmige, insbesondere kreisringförmige, eine quaderförmige und/oder eine zylinderförmige Aussparung (502, 702) aufweist, und wobei das zweite Dämpfelement (306) zumindest abschnittsweise innerhalb der Aussparung (502, 702) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-7, ferner aufweisend ein zu dem ersten Dämpfelement (304) und zu dem zweiten Dämpfelement (306) parallelgeschaltetes drittes Dämpfelement (324).
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-8, ferner aufweisend ein Masseelement (316), welches mit Hilfe des ersten Dämpfelements (304) und/oder des zweiten Dämpfelements (306) und/oder des dritten Dämpfelements (324) an die zu bedämpfende Einrichtung (302) des Prüfturms (200) oder der Lithographieanlage (100A, 100B) zum Dämpfen von Schwingungen derselben anbindbar ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-9, welcher dazu eingerichtet ist, lediglich passiv Schwingungen der zu bedämpfenden Einrichtung (302) zu dämpfen.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-10, wobei sich der Dämpfungsgrad (ζ1_IST) des ersten Dämpfelements (304) und der Dämpfungsgrad (ζ2_IST) des zweiten Dämpfelements (306) voneinander um zumindest 5%, 8%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, oder 40% unterscheiden.
Anordnung (300) für ein optisches System (100A, 100B, 200), insbesondere eine Lithographieanlage (100A, 100B) oder einen Prüfturm (200) für optische Elemente (202), umfassend eine zu bedämpfende Einrichtung (302) und einen Schwingungsdämpfer (134) nach einem der Ansprüche 1-11, welcher dazu eingerichtet ist, Schwingungen der zu bedämpfenden Einrichtung (302) zu dämpfen.
Lithographieanlage (100A, 100B), mit einem Schwingungsdämpfer (134) nach einem der Ansprüche 1-11 oder einer Anordnung (300) nach Anspruch 12.
Prüfturm (200) für optische Elemente (202), mit einem Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-11 oder einer Anordnung (300) nach Anspruch 12.
Verfahren zum Herstellen eines Schwingungsdämpfers (134) für eine zu bedämpfende Einrichtung (302) eines optischen Systems (100A, 100B, 200), insbesondere eine Lithographieanlage (100A, 100B) oder einen Prüfturm (200) für optische Elemente (202), mit den Schritten: a) Ermitteln (S1) eines Soll-Dämpfungsgrads (ζ_TMD,opt) des Schwingungsdämpfers (134) für die zu bedämpfende Einrichtung (302), insbesondere mit Hilfe der Formel: ζ_TMD,οpt=α·((3γ)/(8·(1+γ)³))^-1/2, wobei α ein Korrekturfaktor, und γ ein Quotient aus einer Tilgermasse des Schwingungsdämpfers (134) und einer Schwingmasse der zu bedämpfenden Einrichtung (302) ist, b) Festlegen (S2) eines Soll-Dämpfungsgrades (ζ1_SOLL) für ein erstes Dämpfelement (304), c) Bereitstellen (S3) des ersten Dämpfelements (304), d) Ermitteln (S4) eines Ist-Dämpfungsgrads (ζ1_IST) des ersten Dämpfelements (304), e) Ermitteln (S5) eines Soll-Dämpfungsgrads (ζ2_SOLL) für ein zweites Dämpfelement (306), insbesondere mit Hilfe des in Schritt d) ermittelten Ist-Dämpfungsgrads (ζ1_IST) des ersten Dämpfelements (304), f) Bereitstellen (S6) des zweiten Dämpfelements (306), g) Ermitteln (S7) eines Ist-Dämpfungsgrads (ζ2_IST) des zweiten Dämpfelements (306), und h) Anordnen (S8) des ersten Dämpfelements (304) und des zweiten Dämpfelements (306) zu einer Parallelschaltung, sodass ein Betrag einer Differenz zwischen einem Ist-Dämpfungsgrad (ζ_PARALLEL,IST) der Parallelschaltung und dem Soll-Dämpfungsgrad (ζ_TMD,οpt) des Schwingungsdämpfers (134) kleiner ist als ein Betrag einer Differenz zwischen dem Ist-Dämpfungsgrad (ζ1_IST) des ersten Dämpfelements (304) und dem Soll-Dämpfungsgrad (ζ_TMD,opt) des Schwingungsdämpfers (134) und/oder zwischen dem Ist-Dämpfungsgrad (ζ2_IST) des zweiten Dämpfelements (306) und dem Soll-Dämpfungsgrad (ζ_TMD,opt) des Schwingungsdämpfers (134).