DE102020205117A1 - Tilting device and projection exposure system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kipplagerungseinrichtung (1) für ein optisches Element (2), insbesondere für ein Facettenspiegelelement. Die Kipplagerungseinrichtung (1) umfasst eine Trägerstruktur (4) zur Befestigung an dem optischen Element (2), eine Basisstruktur (5) und eine die Trägerstruktur (4) mit der Basisstruktur (5) verbindende Gelenkstruktur (6). Die Gelenkstruktur (6) weist eine erste Gelenkeinheit zum Verkippen der Trägerstruktur (4) relativ zu der Basisstruktur (5) um einen ersten Rotationsfreiheitsgrad (Rx) und eine zweite Gelenkeinheit zum Verkippen der Trägerstruktur (4) relativ zu der Basisstruktur (5) um einen zweiten Rotationsfreiheitsgrad (Ry) auf. Jede der Gelenkeinheiten ist als aus Blattfedern (12) gebildetes, viergliedriges Koppelgetriebe ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass die Gelenkstruktur (6) zwischen der Trägerstruktur (4) und der Basisstruktur (5) zumindest drei unabhängige Wärmepfade (13) ausbildet. The invention relates to a tilting mounting device (1) for an optical element (2), in particular for a facet mirror element. The tilting bearing device (1) comprises a support structure (4) for attachment to the optical element (2), a base structure (5) and an articulated structure (6) connecting the support structure (4) to the base structure (5). The joint structure (6) has a first joint unit for tilting the support structure (4) relative to the base structure (5) by a first degree of freedom of rotation (Rx) and a second joint unit for tilting the support structure (4) relative to the base structure (5) by one second degree of freedom of rotation (Ry). Each of the joint units is designed as a four-link coupling mechanism formed from leaf springs (12). It is provided that the joint structure (6) forms at least three independent heat paths (13) between the support structure (4) and the base structure (5).
Description
Die Erfindung betrifft eine Kipplagerungseinrichtung für ein optisches Element, insbesondere für ein Facettenspiegelelement, umfassend eine Trägerstruktur zur Befestigung an dem optischen Element, eine Basisstruktur und eine die Trägerstruktur mit der Basisstruktur verbindende Gelenkstruktur, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a tilting bearing device for an optical element, in particular for a facet mirror element, comprising a support structure for attachment to the optical element, a base structure and an articulated structure connecting the support structure to the base structure, according to the preamble of
Die Erfindung betrifft ferner eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie mit einer Kipplagerungseinrichtung.The invention also relates to a projection exposure system for semiconductor lithography with a tilting bearing device.
Eine gattungsgemäße Kipplagerungseinrichtung ist der
Zur Ausrichtung bzw. zur Orientierung und Positionierung optischer Elemente werden mitunter Kipplagerungseinrichtungen verwendet, die eine Drehung bzw. ein Verkippen des optischen Elements um einen virtuellen Momentanpol ermöglichen. Insbesondere in optischen Systemen, beispielsweise in Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie, kommen verstellbare Linsen oder Spiegelelemente, wie Facettenspiegel, zum Einsatz.For the alignment or for the orientation and positioning of optical elements, tilting bearing devices are sometimes used which enable the optical element to be rotated or tilted about a virtual instantaneous pole. In particular in optical systems, for example in projection exposure systems for semiconductor lithography, adjustable lenses or mirror elements, such as facet mirrors, are used.
Beispielsweise werden in den Beleuchtungssystemen von Projektionsbelichtungsanlagen Feldfacettenspiegel eingesetzt, bei denen die Feldfacetten über eine Kipplagerungseinrichtung gelagert sind, mit deren Hilfe die Feldfacetten um mindestens eine Drehachse verkippt werden können. Bei derartigen Kipplagerungseinrichtungen ist es erforderlich, dass die Verkippung möglichst exakt, zuverlässig und mit wenig Kraftaufbringung erfolgen kann.For example, in the lighting systems of projection exposure systems, field facet mirrors are used in which the field facets are mounted via a tilting bearing device with the aid of which the field facets can be tilted about at least one axis of rotation. In the case of tilting support devices of this type, it is necessary that the tilting can take place as precisely, reliably and with little application of force as possible.
Beispielsweise wird in der
Die in der
Aufgrund der auf den optischen Elementen auftreffenden Strahlung ist es in der Praxis außerdem erforderlich, die in die optischen Elemente eingebrachte Wärme über die Kipplagerungseinrichtung in Richtung auf eine Basisstruktur der Kipplagerungseinrichtung abzuführen. Üblicherweise kann eine gute Wärmeableitung nur bei Vorliegen eines großen Materialquerschnitts gewährleistet werden, was jedoch die erforderlichen Verstellkräfte der Aktuatorik und die Steifigkeit der Kipplagerungseinrichtung unvorteilhaft erhöht.Because of the radiation impinging on the optical elements, it is also necessary in practice to dissipate the heat introduced into the optical elements via the tilting bearing device in the direction of a base structure of the tilting bearing device. Usually, good heat dissipation can only be guaranteed if the material cross-section is large, which, however, disadvantageously increases the necessary adjustment forces of the actuators and the rigidity of the tilting bearing device.
Zur Verbesserung der Wärmeableitung von dem optischen Element bzw. von der mit dem optischen Element verbundenen Trägerstruktur zu der Basis der Kipplagerungseinrichtung wird in der gattungsgemäßen
Die in der
Eine alternative Kipplagerungseinrichtung wird in der
In Anbetracht des bekannten Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Kipplagerungseinrichtung für ein optisches Element bereitzustellen, die neben einer hohen mechanischen Präzision eine verbesserte Wärmeabführung von dem optischen Element ermöglicht.In view of the known prior art, the object of the present invention is to provide a tilting bearing device for a To provide an optical element which, in addition to high mechanical precision, enables improved heat dissipation from the optical element.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Projektionsbelichtungsanlage mit einer Kipplagerungseinrichtung bereitzustellen, deren optische Elemente mit hoher mechanischer Präzision verstellbar sind, wobei die in die optischen Elemente eingebrachte Wärme gleichzeitig vorteilhaft abführbar ist.The present invention is also based on the object of providing an improved projection exposure system with a tilting bearing device, the optical elements of which can be adjusted with high mechanical precision, the heat introduced into the optical elements at the same time being advantageously dissipatable.
Die Aufgabe wird für die Kipplagerungseinrichtung mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Hinsichtlich der Projektionsbelichtungsanlage wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst.The object is achieved for the tilting bearing device with the features listed in
Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.The dependent claims and the features described below relate to advantageous embodiments and variants of the invention.
Es ist eine Kipplagerungseinrichtung für ein optisches Element, insbesondere für ein Facettenspiegelelement, vorgesehen.A tilting bearing device is provided for an optical element, in particular for a facet mirror element.
Im Rahmen der Erfindung kann das optische Element als Teil der Kipplagerungseinrichtung angesehen werden, insbesondere wenn das optische Element an der Trägerstruktur befestigt ist.In the context of the invention, the optical element can be viewed as part of the tilting bearing device, in particular if the optical element is attached to the carrier structure.
Die Kipplagerungseinrichtung umfasst eine Trägerstruktur zur Befestigung an dem optischen Element, eine Basisstruktur und eine die Trägerstruktur mit der Basisstruktur verbindende Gelenkstruktur. Die Gelenkstruktur weist eine erste Gelenkeinheit zum Verkippen der Trägerstruktur relativ zu der Basisstruktur um einen ersten Rotationsfreiheitsgrad auf. Die Gelenkstruktur weist außerdem eine zweite Gelenkeinheit zum Verkippen der Trägerstruktur relativ zu der Basisstruktur um einen zweiten Rotationsfreiheitsgrad auf. Jede der Gelenkeinheiten ist als aus Blattfedern (sog. „Flexures“) gebildetes, viergliedriges Koppelgetriebe (auch unter dem Begriff „Viergelenkgetriebe“ bekannt) ausgebildet. Vorzugsweise weisen die Gelenkeinheiten keine biegbaren Stäbe bzw. Gelenkbeine auf.The tilting mounting device comprises a support structure for attachment to the optical element, a base structure and an articulated structure connecting the support structure to the base structure. The joint structure has a first joint unit for tilting the support structure relative to the base structure by a first degree of freedom of rotation. The joint structure also has a second joint unit for tilting the support structure relative to the base structure by a second degree of freedom of rotation. Each of the joint units is designed as a four-link coupling mechanism (also known under the term “four-bar mechanism”) formed from leaf springs (so-called “flexures”). The joint units preferably have no flexible rods or joint legs.
Die Verwendung von Blattfedern zur Ausbildung eines viergliedrigen Koppelgetriebes kann einerseits eine hohe mechanische Präzision und andererseits aufgrund des - verglichen mit einem biegbaren Stab bzw. Gelenkbein - erhöhten Querschnitts eine gute Wärmeableitung gewährleisten. Es kann schließlich ein besonders vorteilhaftes Festkörpergelenk bereitgestellt werden.The use of leaf springs to form a four-link coupling mechanism can ensure high mechanical precision on the one hand and, on the other hand, good heat dissipation due to the increased cross-section compared to a bendable rod or articulated leg. Finally, a particularly advantageous solid-state joint can be provided.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Gelenkstruktur zwischen der Trägerstruktur und der Basisstruktur zumindest drei, vorzugsweise zumindest drei, besonders bevorzugt zumindest vier, ganz besonders bevorzugt genau vier, unabhängige Wärmepfade ausbildet.According to the invention it is provided that the joint structure between the support structure and the base structure forms at least three, preferably at least three, particularly preferably at least four, very particularly preferably exactly four, independent heat paths.
In vorteilhafter Weise kann somit ein optisches Element mit der Basisstruktur durch mehrere kinematische Ketten, insbesondere vier kinematische Ketten, gegebenenfalls aber auch noch mehr kinematische Ketten, verbunden sein. Hierdurch kann die Wärmeabführung verglichen mit dem Stand der Technik wesentlich verbessert sein.In an advantageous manner, an optical element can thus be connected to the basic structure by a number of kinematic chains, in particular four kinematic chains, but possibly also more kinematic chains. As a result, the heat dissipation can be significantly improved compared with the prior art.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gelenkeinheiten parallel zueinander zwischen der Trägerstruktur und der Basisstruktur angeordnet sind.In an advantageous development of the invention, it can be provided that the joint units are arranged parallel to one another between the support structure and the base structure.
Eine serielle Bauweise kann die Wegstrecke der einzelnen Wärmepfade von dem optischen Element bzw. von der Trägerstruktur zu der Basisstruktur verlängern. Durch eine parallele Anordnung der Gelenkeinheiten können hingegen besonders kurze Wärmepfade bereitgestellt werden.A serial construction can lengthen the path of the individual heat paths from the optical element or from the carrier structure to the basic structure. By arranging the joint units in parallel, however, particularly short heat paths can be provided.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gelenkstruktur aus vier voneinander unabhängigen, um eine Mittelachse der Kipplagerungseinrichtung verteilt angeordnete Gelenkstreben ausgebildet ist, die jeweils die Trägerstruktur und die Basisstruktur miteinander verbinden. Grundsätzlich können auch weniger als vier Gelenkstreben vorgesehen sein, beispielsweise drei Gelenkstreben. Es können gegebenenfalls auch mehr als vier Gelenkstreben vorgesehen sein; bevorzugt ist allerdings die Verwendung von genau vier Gelenkstreben.According to a further development of the invention, it can be provided that the joint structure is formed from four joint struts that are independent of one another and are distributed around a central axis of the tilting bearing device and each connect the support structure and the base structure to one another. In principle, fewer than four articulated struts can also be provided, for example three articulated struts. If necessary, more than four hinged struts can also be provided; however, the use of exactly four hinged struts is preferred.
Vorzugsweise weisen alle Gelenkstreben einen identischen Aufbau auf.All articulated struts preferably have an identical structure.
Vorzugsweise sind die Gelenkstreben gleichmäßig um die Mittelachse der Kipplagerungseinrichtung herum angeordnet. Jede Gelenkstrebe kann auf der Basisstruktur bzw. auf der Trägerstruktur vorzugsweise um 90° zu ihren benachbarten Gelenkstreben verdreht angeordnet sein.The hinged struts are preferably arranged uniformly around the central axis of the tilting bearing device. Each articulated strut can be arranged on the base structure or on the support structure, preferably rotated by 90 ° relative to its adjacent articulated struts.
In vorteilhafter Weise kann jede der Gelenkstreben einen separaten Wärmepfad ausbilden. Die Anzahl Wärmepfade von der Trägerstruktur zu der Basisstruktur entspricht vorzugsweise der Anzahl verwendeter Gelenkstreben.Each of the hinged struts can advantageously form a separate heat path. The number of heat paths from the support structure to the base structure preferably corresponds to the number of hinged struts used.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jede der Gelenkstreben zwei seriell miteinander verbundene Blattfedergruppen aus jeweils zumindest einer Blattfeder aufweist, wobei eine erste Blattfedergruppe mit ihrem freien Endabschnitt mit der Basisstruktur und eine zweite Blattfedergruppe mit ihrem freien Endabschnitt mit der Trägerstruktur verbunden ist. Optional, allerdings nicht bevorzugt, können zwischen der ersten Blattfedergruppe und der zweiten Blattfedergruppe auch noch weitere Blattfedergruppen und/oder ein Mittelträger angeordnet sein.According to a further development of the invention, it can be provided that each of the hinged struts has two leaf spring groups connected in series with one another and each comprising at least one leaf spring, a first Leaf spring group is connected with its free end portion with the base structure and a second leaf spring group with its free end portion with the support structure. Optionally, but not preferably, further leaf spring groups and / or a central support can also be arranged between the first leaf spring group and the second leaf spring group.
Die Blattfedergruppen können jeweils eine beliebige Anzahl Blattfedern aufweisen, insbesondere genau eine Blattfeder oder genau zwei Blattfedern. Grundsätzlich kann eine Blattfedergruppe aber auch mehr als zwei Blattfedern aufweisen, beispielsweise drei Blattfedern, vier Blattfedern oder noch mehr Blattfedern. Sofern eine Blattfedergruppe mehr als eine Blattfeder aufweist, sind diese vorzugsweise parallel bzw. hintereinander und/oder nebeneinander angeordnet und entlang desselben Rotationsfreiheitsgrades beweglich.The leaf spring groups can each have any number of leaf springs, in particular exactly one leaf spring or exactly two leaf springs. In principle, however, a leaf spring group can also have more than two leaf springs, for example three leaf springs, four leaf springs or even more leaf springs. If a leaf spring group has more than one leaf spring, these are preferably arranged parallel or one behind the other and / or next to one another and are movable along the same degree of freedom of rotation.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mit der Basisstruktur verbundene, erste Blattfedergruppe genau eine Blattfeder aufweist.In a particularly preferred embodiment of the invention it can be provided that the first leaf spring group connected to the base structure has exactly one leaf spring.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mit der Trägerstruktur verbundene, zweite Blattfedergruppe genau zwei Blattfedern aufweist, vorzugsweise in paralleler Anordnung hintereinander.In a particularly preferred embodiment of the invention it can be provided that the second group of leaf springs connected to the support structure has exactly two leaf springs, preferably in a parallel arrangement one behind the other.
Vorzugsweise können die Blattfedern der ersten Blattfedergruppe und die Blattfedern der zweiten Blattfedergruppe relativ zueinander um 90° verdreht sein. Somit kann jede der Blattfedergruppen eine Verdrehung bzw. Rotation entlang eines definierten Rotationsfreiheitsgrades ermöglichen. Beispielsweise kann die erste Blattfedergruppe eine Verdrehung bzw. Rotation um den ersten Rotationsfreiheitsgrad und die zweite Blattfedergruppe eine Verdrehung bzw. Rotation um den zweiten Rotationsfreiheitsgrad ermöglichen - oder umgekehrt.The leaf springs of the first leaf spring group and the leaf springs of the second leaf spring group can preferably be rotated by 90 ° relative to one another. Thus, each of the leaf spring groups can enable a twist or rotation along a defined degree of freedom of rotation. For example, the first group of leaf springs can enable a twist or rotation by the first degree of freedom of rotation and the second group of leaf springs allow a twist or rotation by the second degree of freedom of rotation - or vice versa.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in jeder Gelenkstrebe eine der Blattfedergruppen funktionell der ersten Gelenkeinheit und die andere Blattfedergruppe funktionell der zweiten Gelenkeinheit zugeordnet ist.In a development of the invention it can be provided that in each articulated strut one of the leaf spring groups is functionally associated with the first joint unit and the other leaf spring group is functionally associated with the second joint unit.
Die genannte Zuordnung kann sich für die um die Mittelachse der Kipplagerungseinrichtung verteilt angeordneten Gelenkstreben abwechseln. Vorzugsweise ist die funktionelle Zuordnung von Gelenkeinheiten und Blattfedergruppen bei sich entlang der Mittelachse der Kipplagerungseinrichtung gegenüberliegenden Gelenkstreben jeweils identisch.The said assignment can alternate for the articulated struts distributed around the central axis of the tilting bearing device. The functional assignment of joint units and leaf spring groups is preferably identical in the case of joint struts lying opposite one another along the center axis of the tilting bearing device.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die erste Blattfedergruppe einer ersten Gelenkstrebe der ersten Gelenkeinheit zugeordnet ist und die zweite Blattfedergruppe der ersten Gelenkstrebe der zweiten Gelenkeinheit zugeordnet ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass die erste Blattfedergruppe einer zweiten Gelenkstrebe, die der ersten Gelenkstrebe auf der Basisstruktur bzw. auf der Trägerstruktur um 90° verdreht benachbart angeordnet ist, der zweiten Gelenkeinheit zugeordnet ist und die zweite Blattfedergruppe der zweiten Gelenkstrebe der ersten Gelenkeinheit zugeordnet ist. Weiter kann vorgesehen sein, dass die erste Blattfedergruppe einer dritten Gelenkstrebe, die der zweiten Gelenkstrebe auf der Basisstruktur bzw. auf der Trägerstruktur um weitere 90° verdreht benachbart angeordnet ist (und damit der ersten Gelenkstrebe gegenüberliegend angeordnet ist), der ersten Gelenkeinheit zugeordnet ist und die zweite Blattfedergruppe der dritten Gelenkstrebe der zweiten Gelenkeinheit zugeordnet ist. Schließlich kann vorgesehen sein, dass die erste Blattfedergruppe einer vierten Gelenkstrebe, die der dritten Gelenkstrebe auf der Basisstruktur bzw. auf der Trägerstruktur um weitere 90° verdreht benachbart angeordnet ist (und damit der zweiten Gelenkstrebe gegenüberliegend angeordnet ist), der zweiten Gelenkeinheit zugeordnet ist und die zweite Blattfedergruppe der vierten Gelenkstrebe der ersten Gelenkeinheit zugeordnet ist.For example, it can be provided that the first leaf spring group is assigned to a first articulated strut of the first joint unit and the second leaf spring group is assigned to the first articulated strut of the second joint unit. Furthermore, it can be provided that the first group of leaf springs of a second articulated strut, which is arranged adjacent to the first articulated strut on the base structure or rotated by 90 ° on the support structure, is assigned to the second articulated unit and the second group of leaf springs is assigned to the second articulated strut of the first articulated unit . It can further be provided that the first leaf spring group of a third articulated strut, which is arranged adjacent to the second articulated strut on the base structure or on the support structure rotated by a further 90 ° (and is thus arranged opposite the first articulated strut), is assigned to the first articulated unit and the second group of leaf springs is assigned to the third articulated strut of the second articulated unit. Finally, it can be provided that the first leaf spring group of a fourth articulated strut, which is arranged adjacent to the third articulated strut on the base structure or on the support structure rotated by a further 90 ° (and is thus arranged opposite the second articulated strut), is assigned to the second articulated unit and the second group of leaf springs is assigned to the fourth articulated strut of the first joint unit.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Gelenkeinheit ausschließlich entlang des ersten Rotationsfreiheitsgrades und die zweite Gelenkeinheit ausschließlich entlang des zweiten Rotationsfreiheitsgrades beweglich ausgebildet ist, wobei die Gelenkeinheiten jeweils entlang der beiden weiteren Rotationsfreiheitsgrade mechanisch versteift sind.In a further development of the invention, it can be provided that the first joint unit is designed to be movable exclusively along the first degree of rotational freedom and the second joint unit is exclusively designed to be movable along the second degree of rotational freedom, the joint units being mechanically stiffened along the two further rotational degrees of freedom.
Somit kann vorzugsweise eine Gelenkstruktur bereitgestellt werden, die ein Verkippen der Trägerstruktur bzw. des optischen Elements relativ zu der Basisstruktur um genau zwei Rotationsfreiheitsgrade ermöglicht.In this way, a joint structure can preferably be provided which enables the support structure or the optical element to be tilted relative to the base structure by precisely two degrees of freedom of rotation.
Durch die Möglichkeit der Versteifung der Gelenkeinheiten kann die Notwendigkeit zusätzlicher Zwangsführungen, wie beispielsweise eines Faltenbalg, zur Sperrung weiterer Freiheitsgrade entfallen. Die mechanische Präzision der Kipplagerungseinrichtung kann dadurch verbessert sein.The possibility of stiffening the joint units eliminates the need for additional constrained guides, such as a bellows, to block further degrees of freedom. The mechanical precision of the tilting bearing device can thereby be improved.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Gelenkeinheit und die zweite Gelenkeinheit derart ausgebildet und zueinander ausgerichtet sind, dass die Momentanpole der Gelenkeinheiten zusammenfallen.In an advantageous development of the invention, it can be provided that the first joint unit and the second joint unit are designed and aligned with one another in such a way that the instantaneous poles of the joint units coincide.
Für viele Anwendungen kann es vorteilhaft sein, die Momentanpole, um die sich die Trägerstruktur ausgehend von ihrer Nullstellung entlang des jeweiligen von der Gelenkeinheit bereitgestellten Rotationsfreiheitsgrades zu verkippen vermag, auf denselben Punkt im Raum oder zumindest auf dieselbe Höhenlage bzw. axiale Position entlang der Mittelachse der Kipplagerungseinrichtung festzulegen.For many applications it can be advantageous to move the instantaneous poles around which the support structure is able to tilt starting from its zero position along the respective degree of freedom of rotation provided by the joint unit to the same point in space or at least to set the same height or axial position along the central axis of the tilting bearing device.
Es kann gegebenenfalls aber auch vorgesehen sein, die Momentanpole der Gelenkeinheiten auf verschiedene Punkte im Raum oder auf verschiedene Höhenlagen festzu legen.However, it can optionally also be provided that the instantaneous poles of the joint units are fixed at different points in space or at different heights.
Die erfindungsgemäße Gelenkstruktur kann eine besonders flexible Festlegung der Momentanpole ermöglichen.The joint structure according to the invention can enable a particularly flexible definition of the instantaneous poles.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Gelenkeinheit derart ausgebildet und ausgerichtet ist, dass sich der Momentanpol der ersten Gelenkeinheit auf einer Funktionsfläche (beispielsweise einer reflektierenden Oberfläche) des auf der Trägerstruktur befestigten optischen Elements befindet und/oder dass die zweite Gelenkeinheit derart ausgebildet und ausgerichtet ist, dass sich der Momentanpol der zweiten Gelenkeinheit auf der Funktionsfläche des auf der Trägerstruktur befestigten optischen Elements befindet.In a development of the invention, it can be provided that the first joint unit is designed and aligned such that the momentary pole of the first joint unit is on a functional surface (for example a reflective surface) of the optical element attached to the support structure and / or that the second joint unit is designed and aligned in such a way that the instantaneous pole of the second joint unit is located on the functional surface of the optical element fastened on the carrier structure.
Insbesondere eine Festlegung der Momentanpole auf der Funktionsfläche des optischen Elements kann eine besonders geeignete Ausrichtung der optischen Elemente ermöglichen. Die aktorische Ansteuerung der optischen Elemente zur Steuerung des Strahlengangs einer Strahlungsquelle kann dadurch erleichtert sein, da beispielsweise geometrische Transformationen bzw. Berechnungen vereinfacht sein können.In particular, fixing the instantaneous poles on the functional surface of the optical element can enable a particularly suitable alignment of the optical elements. The actuator control of the optical elements for controlling the beam path of a radiation source can be made easier because, for example, geometric transformations or calculations can be simplified.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Trägerstruktur, die Basisstruktur und/oder die Gelenkstruktur monolithisch bzw. einteilig ausgebildet sind. Vorzugsweise ist die gesamte Kipplagerungseinrichtung monolithisch oder zumindest die Trägerstruktur, die Basisstruktur und die Gelenkstruktur miteinander einteilig ausgebildet.In an advantageous development of the invention it can be provided that the carrier structure, the base structure and / or the joint structure are monolithic or in one piece. The entire tilting bearing device is preferably monolithic or at least the support structure, the base structure and the articulated structure are formed in one piece with one another.
Hierdurch kann der Wärmewiderstand der Wärmepfade verringert sein. Die Kipplagerungseinrichtung kann damit außerdem auch besonders wirtschaftlich herstellbar sein.This can reduce the thermal resistance of the thermal paths. The tilting bearing device can therefore also be particularly economical to manufacture.
Es kann vorgesehen sein, dass die Kipplagerungseinrichtung einen Betätigungsstab zur Einleitung der Verkippung bzw. der Rotation aufweist. Der Betätigungsstab kann mit einem ersten Ende mit der Trägerstruktur verbunden sein (beispielsweise starr oder über eine Gelenkverbindung). Der Betätigungsstab kann mit einem zweiten Ende mit einer Translatoreinheit einer Aktuatoreinrichtung verbunden sein, wodurch die Aktuatoreinrichtung, beispielsweise durch eine zweidimensionale Verschiebung der Translatoreinheit entlang zweier Translationsfreiheitsgrade, eine Verkippung bzw. Ausrichtung der Trägerstruktur und damit des optischen Elements einleiten kann.It can be provided that the tilting bearing device has an actuating rod for initiating the tilting or the rotation. The actuating rod can be connected to the support structure at a first end (for example rigidly or via an articulated connection). The actuating rod can be connected with a second end to a translator unit of an actuator device, whereby the actuator device can initiate a tilting or alignment of the support structure and thus the optical element, for example by a two-dimensional displacement of the translator unit along two translational degrees of freedom.
Derartige Aktuatoreinrichtungen und Betätigungsstäbe sind grundsätzlich bekannt, weshalb auf weitere Erläuterungen verzichtet und hingegen auf den Stand der Technik, beispielsweise den vorstehend zitierten Stand der Technik, verwiesen wird.Such actuator devices and operating rods are known in principle, which is why further explanations are dispensed with and reference is made to the prior art, for example the prior art cited above.
Die Erfindung betrifft auch eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, mit einer Kipplagerungseinrichtung gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen, um ein optisches Element der Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere ein optisches Element einer Optik der Projektionsbelichtungsanlage, entlang zweier Rotationsfreiheitsgrade verkippbar zu lagern.The invention also relates to a projection exposure system for semiconductor lithography, with a tilting bearing device according to the preceding and following statements, in order to mount an optical element of the projection exposure system, in particular an optical element of an optics of the projection exposure system, so that it can be tilted along two degrees of freedom of rotation.
In vorteilhafter Weise kann insbesondere eine (vorzugsweise monolithische) Facettenkinematik (insbesondere mit zwei rotatorischen Freiheitsgraden) mit einer erhöhten Anzahl an Wärmepfaden zur Minimierung des thermischen Widerstands bereitgestellt werden. Es können zwei Gelenkkinematiken bzw. Gelenkeinheiten verwendet werden, wobei jede Gelenkkinematik einen rotatorischen Freiheitsgrad bereitzustellen vermag. Jede der Gelenkkinematiken kann aus geschlossenen kinematischen Ketten, insbesondere viergliedrige Gelenktriebe, ausgebildet sein. Die kinematischen Ketten der ersten Gelenkkinematik können ausgebildet sein, dass sie sich im Momentanpol der Spiegelfacette treffen.Advantageously, in particular (preferably monolithic) facet kinematics (in particular with two rotational degrees of freedom) with an increased number of heat paths to minimize the thermal resistance can be provided. Two joint kinematics or joint units can be used, each joint kinematics being able to provide a rotational degree of freedom. Each of the joint kinematics can be formed from closed kinematic chains, in particular four-link joint drives. The kinematic chains of the first joint kinematics can be designed so that they meet at the instantaneous pole of the mirror facet.
Neben dem verringerten thermischen Widerstand kann auch das dynamische Verhalten der Kipplagerungseinrichtung erfindungsgemäß verbessert sein. Insbesondere die Präzision bei der Verstellung der optischen Elemente und damit bei der Steuerung eines Strahlengangs kann verbessert sein.In addition to the reduced thermal resistance, the dynamic behavior of the tilting bearing device can also be improved according to the invention. In particular, the precision in the adjustment of the optical elements and thus in the control of a beam path can be improved.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung mit einer mikrolithografischen DUV („Deep Ultra Violet“) - Projektionsbelichtungsanlage und ganz besonders zur Verwendung mit einer mikrolithografischen EUV („Extreme Ultra Violet“) - Projektionsbelichtungsanlage. Eine mögliche Verwendung der Erfindung betrifft auch die Immersionslithographie.The invention is particularly suitable for use with a microlithographic DUV (“Deep Ultra Violet”) projection exposure system and very particularly for use with a microlithographic EUV (“Extreme Ultra Violet”) projection exposure system. A possible use of the invention also relates to immersion lithography.
Merkmale, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kipplagerungseinrichtung beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch für die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage vorteilhaft umsetzbar - und umgekehrt. Ferner können Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kipplagerungseinrichtung genannt wurden, auch auf die Projektionsbelichtungsanlage bezogen verstanden werden - und umgekehrt.Features that have been described in connection with the tilting bearing device according to the invention can of course also be advantageously implemented for the projection exposure system according to the invention - and vice versa. Furthermore, advantages that have already been mentioned in connection with the tilting bearing device according to the invention can also be understood in relation to the projection exposure system - and vice versa.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.In addition, it should be noted that terms such as “comprising”, “having” or “with” do not exclude any other features or steps. Furthermore, terms such as “a” or “that” which refer to a single number of steps or features do not exclude a plurality of features or steps - and vice versa.
In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielswiese ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.In a puristic embodiment of the invention, however, it can also be provided that the features introduced in the invention with the terms “comprising”, “having” or “with” are finally listed. Accordingly, one or more lists of features within the scope of the invention can be viewed as complete, for example, viewed for each claim. The invention can consist exclusively of the features mentioned in
Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie „erstes“ oder „zweites“ etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.It should be mentioned that designations such as “first” or “second” etc. are primarily used for reasons of distinguishing the respective device or process features and are not necessarily intended to indicate that features are mutually dependent or related.
Ferner sei betont, dass die vorliegend beschriebenen Werte und Parameter Abweichungen oder Schwankungen von ±10% oder weniger, vorzugsweise ±5% oder weniger, weiter bevorzugt ±1 % oder weniger, und ganz besonders bevorzugt ±0,1 % oder weniger des jeweils benannten Wertes bzw. Parameters mit einschließen, sofern diese Abweichungen bei der Umsetzung der Erfindung in der Praxis nicht ausgeschlossen sind. Die Angabe von Bereichen durch Anfangs- und Endwerte umfasst auch all diejenigen Werte und Bruchteile, die von dem jeweils benannten Bereich eingeschlossen sind, insbesondere die Anfangs- und Endwerte und einen jeweiligen Mittelwert.It should also be emphasized that the values and parameters described here have deviations or fluctuations of ± 10% or less, preferably ± 5% or less, more preferably ± 1% or less, and very particularly preferably ± 0.1% or less of the respectively named Include value or parameter, provided that these deviations are not excluded when implementing the invention in practice. The specification of ranges by start and end values also includes all those values and fractions that are included in the respective named range, in particular the start and end values and a respective mean value.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawing.
Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.The figures each show preferred exemplary embodiments in which individual features of the present invention are shown in combination with one another. Features of an exemplary embodiment can also be implemented separately from the other features of the same exemplary embodiment and can accordingly be easily combined by a person skilled in the art to form further meaningful combinations and sub-combinations with features of other exemplary embodiments.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, functionally identical elements are provided with the same reference symbols.
Es zeigen schematisch:
-
1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage; -
2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage; -
3 eine beispielhafte Kipplagerungseinrichtung in einer perspektivischen Darstellung mit einer Trägerstruktur, einer Basisstruktur und einer Gelenkstruktur, wobei die Gelenkstruktur vier Gelenkstreben mit jeweils zwei Blattfedergruppen zur Ausbildung von zwei Gelenkeinheiten aufweist, um die Trägerstruktur entlang zweier Rotationsfreiheitsgrade zu verkippen; -
4 dieKipplagerungseinrichtung der 3 in einer Seitenansicht in einer Nullstellung der Trägerstruktur; -
5 dieKipplagerungseinrichtung der 3 in einer Seitenansicht in einer ausgelenkten Position der Trägerstruktur; -
6 eine Darstellung der parallelen Wärmeleitpfade der Kipplagerungseinrichtung der3 ; und -
7 eine Darstellung der Wärmeleitpfade einer Kipplagerungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik.
-
1 an EUV projection exposure system; -
2 a DUV projection exposure system; -
3 an exemplary tilting bearing device in a perspective view with a support structure, a base structure and an articulated structure, the articulated structure having four articulated struts each with two groups of leaf springs to form two articulated units in order to tilt the carrier structure along two degrees of freedom of rotation; -
4th the tilting device of the3 in a side view in a zero position of the support structure; -
5 the tilting device of the3 in a side view in a deflected position of the support structure; -
6th a representation of the parallel heat conduction paths of thetilting bearing device 3 ; and -
7th an illustration of the heat conduction paths of a tilting bearing device according to the prior art.
Die Strahlungsquelle
Die mit der Strahlungsquelle
In
Die optischen Elemente
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der Projektionsbelichtungsanlage
Das Beleuchtungssystem
Mittels des Projektionsstrahls
Ein Luftspalt zwischen dem letzten optischen Element
Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen
Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung nur beispielhaft dar und zeigen lediglich eine von vielen weiteren vorteilhaften Kombinationen von Merkmalen der Erfindung.The following figures represent the invention only by way of example and show only one of many further advantageous combinations of features of the invention.
Bei dem optischen Element kann es sich insbesondere um ein Facettenspiegelelement
Die Kipplagerungseinrichtung
Die Trägerstruktur
Die Gelenkstruktur
Die Gelenkstruktur
Jede Gelenkstrebe
Im Ausführungsbeispiel weist die erste Blattfedergruppe
Die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Blattfedern
In jeder der Gelenkstreben
Die erste Gelenkeinheit, die ein Verkippen der Trägerstruktur
Die erste Gelenkeinheit ist schließlich nur entlang des ersten Rotationsfreiheitsgrades Rx und die zweite Gelenkeinheit nur entlang des zweiten Rotationsfreiheitsgrades Ry beweglich.Finally, the first joint unit can only be moved along the first degree of freedom of rotation Rx and the second joint unit can only be moved along the second degree of freedom of rotation Ry.
In vorteilhafter Weise kann die Kipplagerungseinrichtung
Die beschriebene Gelenkstruktur
Im Gegensatz zu den bekannten, seriellen Anordnungen von Gelenkeinheiten gemäß dem Stand der Technik vermag die vorliegende, parallele Anordnung eine erhöhte Anzahl Wärmepfade
Zum Vergleich ist eine Wärmeabführung gemäß dem gattungsgemäßen Stand der Technik der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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