DE102020215906A1

DE102020215906A1 - Dämpfungseinrichtung, optische Baugruppe und Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102020215906A1
Application number: DE102020215906.8A
Authority: DE
Inventors: Ulrich SCHÖNHOFF
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2022-06-15
Also published as: WO2022128869A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung (1) zur Schwingungsdämpfung zwischen einem optischen Element (2) und einem Bezugskörper (3), aufweisend eine kinematische Baugruppe (5) mit einem Wirbelstromdämpfer (6), die mit einem ersten Verbindungsabschnitt (7) an dem optischen Element (2) und mit einem zweiten Verbindungsabschnitt (8) an dem Bezugskörper (3) befestigbar ist. Die kinematische Baugruppe (5) ist ausgebildet, um die Dämpfungswirkung des Wirbelstromdämpfers (6) zwischen den Verbindungsabschnitten (7, 8) mechanisch zu verstärken. Es ist vorgesehen, dass die kinematische Baugruppe (5) zur Verstärkung der Dämpfung zwischen den Verbindungsabschnitten (7, 8) eine Hebelkinematik ausbildet, wobei zumindest einer der Verbindungsabschnitte eine Gelenkverbindung (G1, G2) aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die kinematische Baugruppe (5) zur Verstärkung der Dämpfung zwischen den Verbindungsabschnitten (7, 8) wenigstens eine Scherenkinematik ausbildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung zur Schwingungsdämpfung zwischen einem optischen Element und einem Bezugskörper, aufweisend eine kinematische Baugruppe mit einem Wirbelstromdämpfer.
Die Erfindung betrifft ferner eine optische Baugruppe, aufweisend eine Dämpfungseinrichtung.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie.
Projektionsbelichtungsanlagen bzw. Lithographieanlagen werden verwendet, um integrierte Schaltungen mit hoher Präzision herzustellen. Hierbei wird das Licht einer Strahlungsquelle über optische Elemente, wie Spiegel und/oder Linsen, zu einem zu belichteten Wafer gelenkt. Die Anordnung, Position sowie die Form der optischen Elemente tragen hierbei entscheidend zur Qualität der Belichtung bei.
Aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung von Halbleiterschaltungen erhöhen sich die Anforderung an die Auflösung und die Genauigkeit der Projektionsbelichtungsanlagen gleichermaßen. Entsprechend hohe Anforderungen werden insbesondere an deren optische Elemente gestellt.
Bei optischen Systemen, insbesondere den genannten Projektionsbelichtungsanlagen, führen Schwingungen der optischen Elemente zu Bewegungen des Bildpunktes und damit zu einer Verschlechterung der Abbildungsqualität. Zur Erhöhung der Abbildungsgenauigkeit ist es bekannt, Dämpfungseinrichtungen zur Schwingungsdämpfung zwischen dem optischen Element und einem Bezugskörper, beispielsweise einer Fassung des optischen Elements, einzusetzen.
Als besonders vorteilhafte Dämpfungselemente haben sich sogenannte Wirbelstromdämpfer herausgestellt. Beispielsweise werden in der gattungsgemäßen DE 10 2008 041 310 A1 Wirbelstromdämpfer zur Schwingungsdämpfung optischer Elemente vorgeschlagen.
Wirbelstromdämpfer weisen ein lineares Dämpfungsverhalten auf und dämpfen damit auch bereits bei kleinsten Amplituden zuverlässig. Ferner bringen Wirbelstromdämpfer aufgrund der rein elektromagnetischen Dämpfung keine statischen Kräfte in das System ein, weshalb eine Drift, beispielsweise aufgrund veränderlicher statischer Kräfte, wie beispielsweise bei Elastomerdämpfern bekannt, nahezu ausgeschlossen werden kann. Ferner sind Wirbelstromdämpfer vakuumtauglich konstruier- und einsetzbar und damit insbesondere zur Verwendung in Projektionsbelichtungsanlagen vorteilhaft.
Trotz der genannten Vorteile finden Wirbelstromdämpfer in der Praxis bislang jedoch nur begrenzt Einsatz, da sie naturgemäß eine vergleichsweise geringe spezifische Dämpfungswirkung pro Volumen aufweisen. Eine Dämpfungseinrichtung mit einem Wirbelstromdämpfer führt somit gemäß der bekannten Bauweise regelmäßig zu einem großen und schweren Aufbau.
In Anbetracht des bekannten Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Dämpfungseinrichtung bereitzustellen, die eine erhöhte Dämpfungswirkung bei gleichzeitig geringem Bauraum aufweist.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine optische Baugruppe bereitzustellen, die eine Dämpfungseinrichtung aufweist, deren Dämpfungswirkung gegenüber den bekannten Dämpfungseinrichtungen bei gleichzeitig geringem Bauraum erhöht ist.
Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie bereitzustellen, deren Abbildungsgenauigkeit durch Verwendung einer Dämpfungseinrichtung zur Schwingungsdämpfung erhöht ist.
Die Aufgabe wird für die Dämpfungseinrichtung, die optische Baugruppe und die Projektionsbelichtungsanlage durch die jeweiligen unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung zur Schwingungsdämpfung zwischen einem optischen Element und einem Bezugskörper.
Das optische Element kann insbesondere ein Spiegel, eine Linse, eine Beleuchtungsoptik (mit mehreren Linsen, Spiegeln und/oder weiteren optischen Elementen) oder eine Projektionsoptik (mit mehreren Linsen, Spiegeln und/oder weiteren optischen Elementen) sein. Beispielsweise kann auch ein Waferhalter oder Retikelhalter einer Projektionsbelichtungsanlage ein optisches Element im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellen. Grundsätzlich kann es sich bei einem optischen Element um ein beliebiges Element handeln, das den Strahlengang einer Strahlungsquelle beeinflusst, detektiert oder vermisst. Auch eine Strahlungsquelle oder eine Komponente einer Strahlungsquelle kann im Sinne der Erfindung als optisches Element bezeichnet werden.
Der Bezugskörper kann insbesondere eine Fassung für das optische Element, ein Befestigungsrahmen für das optische Element (beispielsweise ein Befestigungsrahmen einer Optik oder eines Prüfstandes) oder ein Gehäuseteil für das optische Element sein.
Der Bezugskörper ist in der Regel statisch mit einem umgebenden Bauteil gekoppelt. Der Bezugskörper kann aber auch als Hilfsmasse zur Schwingungstilgung des optischen Elements ausgebildet sein. Auf diese Weise kann insbesondere ein so genannter Schwingungstilger („tuned-mass-damper“) bereitgestellt werden, um die Schwingungen des optischen Elements in einem definierten Frequenzband gezielt zu dämpfen. Das technische Grundprinzip von Schwingungstilgern ist bekannt, weshalb auf weitere Ausführungen vorliegend verzichtet wird.
Die Dämpfungseinrichtung weist eine kinematische Baugruppe mit einem Wirbelstromdämpfer auf.
Bei einer kinematischen Baugruppe kann es sich um eine mechanische Konstruktion handeln, umfassend unter anderem Bauteile zur Kraft- und/oder Drehmomentübertragung, Bauteile zur starren und/oder elastischen Lagerung, Bauteile zur beweglichen und/oder starren mechanischen Verbindung zwischen einzelnen Punkten und/oder Bauteile zur mechanischen Übersetzung.
Wirbelstromdämpfer basieren auf elektromagnetischer Dämpfung und sind grundsätzlich bekannt. Die Dämpfung wird durch die Bewegung einer Magnetanordnung relativ zu einer elektrischen Leiteranordnung hervorgerufen. Durch diese Bewegung wird aufgrund des von der Magnetanordnung erzeugten Magnetfeldes in dem elektrischen Leiter eine Spannung induziert, die zu einem Strom führt, der innerhalb des Magnetfelds wiederum eine Kraft erzeugt, die der auslösenden Bewegung entgegengerichtet ist. Auf diese Weise wird die ursprüngliche, erzeugende Bewegung gedämpft. Zum technischen Hintergrund wird beispielsweise auf die DE 10 2008 041 310 A1 oder auf die wissenschaftliche Abhandlung „Electromagnetic dampers in precision machines“, Jasper Wesselingh, euspen's 15^th International Conference & Exhibition, Leuven, Belgien, Juni 2015 verwiesen, deren jeweiliger Inhalt durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung integriert sei.
Die kinematische Baugruppe ist mit einem ersten Verbindungsabschnitt an dem optischen Element und mit einem zweiten Verbindungsabschnitt an dem Bezugskörper befestigbar.
Die kinematische Baugruppe kann über die jeweiligen Verbindungsabschnitte beispielsweise mit dem optischen Element bzw. mit dem Bezugskörper verklebbar, verschraubbar, vernietbar, verlötbar, verschweißbar oder auf sonstige Weise formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbindbar sein. Auch eine monolithische Bauweise der kinematischen Baugruppe oder zumindest von Abschnitten der kinematischen Baugruppe mit dem optischen Element und/oder mit dem Bezugskörper ist möglich.
Der erste Verbindungsabschnitt und der zweite Verbindungsabschnitt sind vorzugsweise an sich gegenüberliegenden Enden der kinematischen Baugruppe angeordnet.
Eine kinematische Baugruppe kann gegebenenfalls auch mehrere erste Verbindungsabschnitte und/oder mehrere zweite Verbindungsabschnitte aufweisen. Außerdem können die Verbindungsabschnitte jeweils mehrere Verbindungsstellen zur Verbindung bzw. Befestigung an dem optischen Element bzw. an dem Bezugskörper aufweisen (vorzugsweise aber jeweils nur genau eine Verbindungsstelle).
Die kinematische Baugruppe ist ausgebildet, um die Dämpfungswirkung des Wirbelstromdämpfers zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt und dem zweiten Verbindungsabschnitt mechanisch zu verstärken.
In vorteilhafter Weise kann die kinematische Baugruppe entsprechende mechanische Übersetzungsmechanismen realisieren, um die Dämpfungswirkung des Wirbelstromdämpfers zu erhöhen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die kinematische Baugruppe zur Verstärkung der Dämpfung zwischen den Verbindungsabschnitten eine Hebelkinematik ausbildet, wobei zumindest einer der Verbindungsabschnitte eine Gelenkverbindung aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die kinematische Baugruppe zur Verstärkung der Dämpfung zwischen den Verbindungsabschnitten wenigstens eine Scherenkinematik ausbildet.
Die Hebelkinematik ist insbesondere vorteilhaft für Anwendungen, in denen das optische Element und der Bezugskörper einen vergleichsweise geringen Abstand aufweisen, wie dies in der Regel zwischen einer Fassung und einem Spiegel oder zwischen einer Fassung und einer Linse der Fall ist. Die Hebelkinematik kann sich beispielsweise vorteilhaft eignen, wenn der Abstand zwischen dem optischen Element und dem Bezugskörper kleiner ist als 10,0 mm, vorzugsweise kleiner ist als 5,0 mm, besonders bevorzugt kleiner ist als 1,0 mm, ganz besonders bevorzugt kleiner ist als 0,5 mm, beispielsweise kleiner ist als 0,1 mm.
Die Scherenkinematik ist insbesondere vorteilhaft für Anwendungen, in denen das optische Element und der Bezugskörper einen vergleichsweise großen Abstand voneinander aufweisen, wie beispielsweise bei einer aktorisch manipulierbaren Lagerung (z. B. einer Hexapodlagerung) oder bei Prüfständen und Messmaschinen der Fall. Die Scherenkinematik kann sich beispielsweise vorteilhaft eignen, wenn der Abstand zwischen dem optischen Element und dem Bezugskörper größer ist als 1,0 mm, vorzugsweise größer ist als 5,0 mm, besonders bevorzugt größer ist als 10,0 mm, ganz besonders bevorzugt größer ist als 50,0 mm.
Durch die vorgeschlagene Hebelkinematik und/oder Scherenkinematik kann die Dämpfungswirkung des Wirbelstromdämpfer vorteilhaft mittels Hebel und Übersetzungen erhöht werden. Die Dämpfungskonstante kann sich dabei vorteilhaft mit dem Übersetzungsverhältnis zum Quadrat verstärken. Auf diese Weise kann durch Wirbelstromdämpfer eine starke Dämpfungswirkung bei dennoch geringem Bauraum bereitgestellt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Wirbelstromdämpfer ausgebildet ist, um eine translatorische Bewegung entlang ausschließlich eines ersten Translationsfreiheitsgrades zu dämpfen.
Auch eine Dämpfung entlang genau zweier Translationsfreiheitsgrade, also eines ersten Translationsfreiheitsgrades und eines zweiten Translationsfreiheitsgrades kann allerdings vorgesehen sein.
Grundsätzlich kann aber eine beliebige Dämpfung entlang beliebiger Freiheitsgrade vorgesehen sein, beispielsweise auch eine Dämpfung in einem oder mehreren Rotationsfreiheitsgraden.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dämpfungseinrichtung wenigstens eine Lagerungseinheit aufweist, die zwischen dem optischen Element und dem Bezugskörper parallel zu der kinematischen Baugruppe anordenbar ist.
Bei einer Lagerungseinheit kann es sich beispielsweise um ein elastisches Element handeln, beispielsweise eine Blattfeder, Druckfeder und/oder Zugfeder.
Eine Anordnung der Lagerungseinheit parallel zu der kinematischen Baugruppe hat sich als besonders geeignet herausgestellt.
Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, die Lagerungseinheit lediglich parallel zu dem Wirbelstromdämpfer anzuordnen (d. h. innerhalb des Verstärkungsmechanismus). Auf diese Weise würde die Lagerungseinheit allerdings ebenfalls eine Verstärkung erfahren, was wiederum die Dämpfungswirkung reduzieren kann. Eine parallel zu dem Wirbelstromdämpfer angeordnete Lagerungseinheit kann gegebenenfalls aber aus konstruktiven Gründen vorteilhaft sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Wirbelstromdämpfer eine Magnetanordnung und eine elektrische Leiteranordnung aufweist, die relativ zueinander beweglich sind.
Bei der elektrischen Leiteranordnung handelt es sich vorzugsweise um eine ebene, leitfähige Platte, vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium. Es können allerdings auch mehrere gestapelte Platten vorgesehen sein, um die Dämpfungskonstante bzw. die spezifische Dämpfung zu erhöhen. Auch eine Ausgestaltung der elektrischen Leiteranordnung als Spule kann vorgesehen sein.
Insbesondere kann eine rechteckige Bauform eines Wirbelstromdämpfers vorgesehen sein. Eine rechteckige Bauform ist entsprechend einfach umzusetzen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Magnetanordnung zwei plattenförmige Magnetbaugruppen aufweist, zwischen denen die Leiteranordnung beweglich angeordnet ist.
Insbesondere kann ein Luftspalt zwischen den Magnetbaugruppen und der Leiteranordnung vorgesehen sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Magnetbaugruppen über eine gemeinsame Verbindungsplatte miteinander verbunden sind.
Die Verbindungsplatte kann insbesondere stirnseitig an jeweils einer Seitenfläche der Magnetbaugruppen befestigt sein und die Magnetbaugruppen U-förmig verbinden.
Es können auch mehrere Verbindungsplatten vorgesehen sein, um die Magnetbaugruppen entlang mehrerer Seitenflächen miteinander zu verbinden. Insbesondere kann eine zweite Verbindungsplatte vorgesehen sein, wobei die Verbindungsplatten orthogonal zueinander angeordnet sind.
Die Verbindungsplatte ist vorzugsweise aus einem magnetisch leitfähigen Material ausgebildet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Magnetbaugruppen jeweils aus einer Reihenanordnung von Permanentmagnetelementen ausgebildet sind.
Vorzugsweise verlaufen die Magnetisierungen in der Reihenanordnung der Permanentmagnete parallel zueinander, besonders bevorzugt weisen die jeweils unmittelbar benachbarten Permanentmagnetelemente der Magnetbaugruppe eine alternierende Magnetisierung auf.
Durch die vorgeschlagene Anordnung kann vorzugsweise ein Wirbelstromdämpfer bereitgestellt werden, der eine Dämpfung in zwei translatorischen Freiheitsgraden ermöglicht, wobei aber auch eine Nutzung lediglich eines einzigen Freiheitsgrades möglich ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass einer der Verbindungsabschnitte eine erste Gelenkverbindung aufweist, wobei der andere Verbindungsabschnitt optional eine zweite Gelenkverbindung aufweist.
Die kinematische Baugruppe kann damit über die Gelenkverbindung mit dem optischen Element bzw. dem Bezugskörper verbunden sein.
Vorzugsweise kann insbesondere vorgesehen sein, dass einer der Verbindungsabschnitte eine erste Gelenkverbindung aufweist, wobei der andere Verbindungsabschnitt mit einem ersten Ende des Wirbelstromdämpfers verbunden ist (starr oder über eine Gelenkverbindung). Der Wirbelstromdämpfer kann somit mit dem ersten Ende vorzugsweise unmittelbar an dem optischen Element oder an dem Bezugskörper befestigt sein (optional über eine Gelenkverbindung). Die Hebelkinematik kann ein sich ausgehend von der ersten Gelenkverbindung erstreckendes Hebelelement aufweisen, das mit einem dem ersten Ende gegenüberliegenden, zweiten Ende des Wirbelstromdämpfers verbunden ist (starr oder über eine Gelenkverbindung), wobei das Hebelelement entlang seiner Längsachse von einem Stützelement in einen dämpferseitigen, ersten Hebelabschnitt und einen masseseitigen, zweiten Hebelabschnitt unterteilt ist.
Das Stützelement ist vorzugsweise an demselben Körper (optisches Element oder Bezugskörper) befestigt, an dem auch das erste Ende des Wirbelstromdämpfers befestigt ist.
Das Stützelement kann vorzugsweise eine Gelenkverbindung aufweisen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass einer der Verbindungsabschnitte eine erste Gelenkverbindung aufweist, wobei der andere Verbindungsabschnitt eine zweite Gelenkverbindung aufweist, und wobei die Hebelkinematik ein Verbindungselement und ein Hebelelement aufweist.
Das Verbindungselement kann die erste Gelenkverbindung mit der zweiten Gelenkverbindung verbinden, wobei sich das Hebelelement ausgehend von einem ersten Ende des Wirbelstromdämpfers (mit dem das Hebelelement starr oder über eine Gelenkverbindung verbunden sein kann) bis zu dem Verbindungselement erstrecken und über eine dritte Gelenkverbindung mit dem Verbindungselement verbunden sein kann.
Ein dem ersten Ende gegenüberliegendes, zweites Ende des Wirbelstromdämpfers kann mit dem optischen Element oder mit dem Bezugskörper verbunden sein (starr oder über eine Gelenkverbindung). Der Wirbelstromdämpfer kann somit mit dem zweiten Ende vorzugsweise unmittelbar an dem optischen Element oder an dem Bezugskörper befestigt sein (optional über eine Gelenkverbindung).
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Verbindungsabschnitt der Scherenkinematik eine primäre Gelenkverbindung zur Verbindung mit dem optischen Element aufweist, wobei der zweite Verbindungsabschnitt der Scherenkinematik eine sekundäre Gelenkverbindung zur Verbindung mit dem Bezugskörper aufweist.
Insbesondere bei Verwendung der Scherenkinematik hat sich eine beidseitige Gelenkverbindung zur Befestigung an dem optischen Element und dem Bezugskörper als besonders vorteilhaft herausgestellt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Wirbelstromdämpfer zentral innerhalb der Scherenkinematik angeordnet ist.
Vorzugsweise ist auch bei Verwendung mehrerer Scherenkinematiken genau ein Wirbelstromdämpfer vorgesehen. Es können allerdings auch mehrere Wirbelstromdämpfer vorgesehen sein, insbesondere zwei Wirbelstromdämpfer (auch im Falle der Hebelkinematik).
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Scherenkinematik ausgehend von dem ersten Verbindungsabschnitt zwei primäre Hebelarme und ausgehend von dem zweiten Verbindungsabschnitt zwei sekundäre Hebelarme ausbildet, wobei ein erster der primären Hebelarme und ein erster der sekundären Hebelarme über eine erste innere Gelenkverbindung und ein zweiter der primären Hebelarme und ein zweiter der sekundären Hebelarme über eine zweite innere Gelenkverbindung miteinander verbunden sind.
Die primären und sekundären Hebelarme können vorzugsweise eine Raute ausbilden, die mit zwei gegenüberliegenden Ecken an dem optischen Element und dem Bezugskörper befestigt ist, vorzugsweise mittels der genannten Gelenkverbindungen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Wirbelstromdämpfer zwischen den inneren Gelenkverbindungen angeordnet ist.
Es kann genau eine Scherenkinematik vorgesehen sein, wodurch eine Dämpfung entlang ausschließlich des ersten Translationsfreiheitsgrades ermöglicht wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die kinematische Baugruppe eine zweite Scherenkinematik ausbildet, wobei der Wirbelstromdämpfer mit zwei sich gegenüberliegenden Enden mit der ersten Scherenkinematik und mit zwei weiteren sich gegenüberliegenden Enden mit der zweiten Scherenkinematik verbunden ist.
Auf diese Weise kann die Dämpfungswirkung des Wirbelstromdämpfers in genau zwei Translationsfreiheitsgraden verstärkt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass zumindest einer Hebelarme (insbesondere einer der primären Hebelarme oder der sekundären Hebelebarme) durch die Magnetanordnung oder die Leiteranordnung selbst gebildet ist, wobei die Magnetanordnung bzw. die Leiteranordnung hierzu an einem ihren Ecken an einer korrespondierenden Gelenkverbindung gelagert ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass genau einer der primären Hebelarme durch die Leiteranordnung selbst gebildet ist, die mit einer ihrer Ecken an der primären Gelenkverbindung gelagert ist, wobei genau einer der sekundären Hebelarme durch die Magnetanordnung (insbesondere beide Magnetbaugruppen) selbst gebildet ist, die mit ihren Ecken an der sekundären Gelenkverbindung gelagert ist. Alternativ kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass genau einer der sekundären Hebelarme durch die Leiteranordnung selbst gebildet ist, die mit einer ihrer Ecken an der sekundären Gelenkverbindung gelagert ist, wobei genau einer der primären Hebelarme durch die Magnetanordnung (insbesondere beide Magnetbaugruppen) selbst gebildet ist, die mit ihren Ecken an der primären Gelenkverbindung gelagert ist.
Hierbei handelt es sich nur um zwei Beispiele - grundsätzlich kann ein beliebiger Hebelarm durch die Magnetanordnung und/oder die Leiteranordnung ausgebildet werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gelenkverbindungen als Festkörpergelenke ausgebildet sind, insbesondere als Blattfedern.
Die Erfindung betrifft auch eine optische Baugruppe, aufweisend eine Dämpfungseinrichtung gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen, das optische Element und den Bezugskörper.
Vorzugsweise wird somit eine optische Baugruppe bereitgestellt, bei der die Dämpfungseinrichtung zur Schwingungsdämpfung zwischen dem optischen Element und dem Bezugskörper vorgesehen ist, wobei die Dämpfungseinrichtung eine kinematische Baugruppe mit einem Wirbelstromdämpfer aufweist, die mit einem ersten Verbindungsabschnitt an dem optischen Element und mit einem zweiten Verbindungabschnitt an dem Bezugskörper befestigt ist. Die kinematische Baugruppe ist ausgebildet, um die Dämpfungswirkung des Wirbelstromdämpfers zwischen den Verbindungsabschnitten, insbesondere zwischen dem optischen Element und dem Bezugskörper, mechanisch zu verstärken. Hierzu kann die kinematische Baugruppe eine Hebelkinematik und/oder wenigstens eine Scherenkinematik ausbilden.
Durch die kinematische Baugruppe der Dämpfungseinrichtung kann auf vorteilhafte Weise die Dämpfungskonstante des Wirbelstromdämpfers bzw. die Dämpfungswirkung des Wirbelstromdämpfers verbessert werden. Die Bewegungsamplitude am Wirbelstromdämpfer sowie die Hebelwirkung bei der Kraftübersetzung können somit bei geringem Bauraum vorteilhaft erhöht sein.
Die Erfindung betrifft auch eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, aufweisend wenigstens eine optische Baugruppe gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen.
Die Erfindung eignet sich unter anderem zur Verwendung mit einer mikrolithographischen DUV („Deep Ultra Violet“) Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere jedoch zur Verwendung mit einer EUV („Extreme Ultra Violet“) Projektionsbelichtungsanlage. Eine mögliche Verwendung der Erfindung betrifft auch die Immersionslithographie.
Eine erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung kann innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage grundsätzlich beliebig einsetzbar sein. Insbesondere kann die Dämpfungseinrichtung allerdings zur Schwingungsdämpfung von Spiegeln, Linsen, der Beleuchtungsoptik oder der Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage verwendbar sein.
Mögliche Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung bzw. der erfindungsgemäßen optischen Baugruppe können beispielsweise Manipulatoren einer DUV-Projektionsbelichtungsanlage, Mess- und/oder Prüfstände für optische Elemente oder Spiegel und/oder Module in Illuminatoren bzw. Beleuchtungssystemen betreffen.
Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung, die optische Baugruppe und die Projektionsbelichtungsanlage beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.
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 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 beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
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.
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.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
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.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen schematisch:

1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage im Meridionalschnitt;
2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
3 eine erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung;
4 einen beispielhaften Wirbelstromdämpfer zur Verwendung mit der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung;
5 eine Dämpfungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Hebelkinematik;
6 eine Dämpfungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einer Hebelkinematik;
7 eine mögliche Realisierung der Dämpfungseinrichtung der 6 unter Verwendung von Blattfedern;
8 eine Dämpfungseinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit einer Scherenkinematik;
9 eine Dämpfungseinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel mit zwei Scherenkinematiken;
10 eine mögliche Realisierung der Dämpfungseinrichtung der 8 unter Verwendung des Wirbelstromdämpfers der 4 mit einer Einzeldarstellung der Verbindung mit der Magnetanordnung;
11 eine mögliche Realisierung der Dämpfungseinrichtung der 8 unter Verwendung des Wirbelstromdämpfers der 4 mit einer Einzeldarstellung der Verbindung mit der Leiteranordnung;
12 eine mögliche Realisierung der Dämpfungseinrichtung der 8 unter Verwendung des Wirbelstromdämpfers der 4; und
13 eine mögliche Realisierung der Hebelelemente für die Dämpfungseinrichtung der 8 unter Verwendung von monolithischen Blattfedern.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
Ein Beleuchtungssystem 101 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 weist neben einer Strahlungsquelle 102 eine Beleuchtungsoptik 103 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 104 in einer Objektebene 105 auf. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 104 angeordnetes Retikel 106. Das Retikel 106 ist von einem Retikelhalter 107 gehalten. Der Retikelhalter 107 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 108 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 105.
Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 umfasst eine Projektionsoptik 109. Die Projektionsoptik 109 dient zur Abbildung des Objektfeldes 104 in ein Bildfeld 110 in einer Bildebene 111. Die Bildebene 111 verläuft parallel zur Objektebene 105. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 106 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 110 in der Bildebene 111 angeordneten Wafers 112. Der Wafer 112 wird von einem Waferhalter 113 gehalten. Der Waferhalter 113 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 114 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 106 über den Retikelverlagerungsantrieb 108 und andererseits des Wafers 112 über den Waferverlagerungsantrieb 114 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 102 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 102 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 115, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 115 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle („Laser Produced Plasma“, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle („Gas Discharged Produced Plasma“, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser („Free-Electron-Laser“, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 115, die von der Strahlungsquelle 102 ausgeht, wird von einem Kollektor 116 gebündelt. Bei dem Kollektor 116 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 116 kann im streifenden Einfall („Grazing Incidence“, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall („Normal Incidence“, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 115 beaufschlagt werden. Der Kollektor 116 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung 115 und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 116 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 115 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 117. Die Zwischenfokusebene 117 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 102 und den Kollektor 116, und der Beleuchtungsoptik 103 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 103 umfasst einen Umlenkspiegel 118 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 119. Bei dem Umlenkspiegel 118 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 118 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 115 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 119 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, die zur Objektebene 105 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 119 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 120, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 120 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 120 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 120 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 120 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 119 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 116 und dem Umlenkspiegel 118 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 115 horizontal, also längs der y-Richtung.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 ist dem ersten Facettenspiegel 119 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 121. Sofern der zweite Facettenspiegel 121 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 121 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 119 und dem zweiten Facettenspiegel 121 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 121 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 122. Die zweiten Facetten 122 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 122 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 122 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 103 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator („Fly's Eye Integrator“) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 121 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 109 optisch konjugiert ist, anzuordnen.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 121 werden die einzelnen ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 121 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 115 im Strahlengang vor dem Objektfeld 104.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Objektfeld 104 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, „Normal Incidence“-Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, „Gracing Incidence“-Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 103 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 116 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 118, den Feldfacettenspiegel 119 und den Pupillenfacettenspiegel 121.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann der Umlenkspiegel 118 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 103 nach dem Kollektor 116 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 119 und den zweiten Facettenspiegel 121.
Die Abbildung der ersten Facetten 120 mittels der zweiten Facetten 122 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 122 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 105 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 109 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 109 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 115. Bei der Projektionsoptik 109 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 109 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 103, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 115 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 109 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 104 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 110. Dieser Objekt-Bildversatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 109 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 109 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 109 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 104 und dem Bildfeld 110 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 109, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der Pupillenfacetten 122 ist genau einer der Feldfacetten 120 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 120 in eine Vielzahl an Objektfeldern 104 zerlegt. Die Feldfacetten 120 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 122.
Die Feldfacetten 120 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 122 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 auf das Retikel 106 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 104 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2% auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 103 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 104 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 beschrieben.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 121 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 109, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 121 telezentrisch auf den Wafer 112 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 109 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Retikel 106 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Bauelements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 103 ist der Pupillenfacettenspiegel 121 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 119 ist verkippt zur Objektebene 105 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 118 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 121 definiert ist.
In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 dargestellt. Die DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 weist ein Beleuchtungssystem 201, eine Retikelstage 202 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 203, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 204 bestimmt werden, einen Waferhalter 205 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 204 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich eine Projektionsoptik 206, mit mehreren optischen Elementen, insbesondere Linsen 207, die über Fassungen 208 in einem Objektivgehäuse 209 der Projektionsoptik 206 gehalten sind, auf.
Alternativ oder ergänzend zu den dargestellten Linsen 207 können diverse refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente, unter anderem auch Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, vorgesehen sein.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 sieht vor, dass die in das Retikel 203 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 204 abgebildet werden.
Das Beleuchtungssystem 201 stellt einen für die Abbildung des Retikels 203 auf den Wafer 204 benötigten Projektionsstrahl 210 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 201 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 210 beim Auftreffen auf das Retikel 203 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Mittels des Projektionsstrahls 210 wird ein Bild des Retikels 203 erzeugt und von der Projektionsoptik 206 entsprechend verkleinert auf den Wafer 204 übertragen. Dabei können das Retikel 203 und der Wafer 204 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 203 auf entsprechende Bereiche des Wafers 204 abgebildet werden.
Optional kann ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 207 und dem Wafer 204 durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex größer 1,0 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.
Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, insbesondere auch nicht mit dem beschriebenen Aufbau, beschränkt. Die Erfindung sowie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind ferner nicht auf eine spezifische Bauform beschränkt zu verstehen. Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.
Zur Verbesserung der Abbildungsgenauigkeit einer Projektionsbelichtungsanlage, beispielsweise der Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, kann es vorteilhaft sein, Schwingungen der optischen Elemente zu dämpfen, beispielsweise der optischen Elemente 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 - gegebenenfalls aber auch ganzer Baugruppen wie das Beleuchtungssystem 101, 201, die Beleuchtungsoptik 101 oder die Projektionsoptik 109, 206. Hier setzt die Erfindung an.
In 3 ist die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung 1 beispielhaft schematisiert dargestellt. Die Dämpfungseinrichtung 1 dient der Schwingungsdämpfung zwischen einem optischen Element 2 und einem Bezugskörper 3.
Wie eingangs erwähnt, kann es sich bei dem optischen Element 2 insbesondere um ein optisches Element einer Projektionsbelichtungsanlage 100, 200 handeln. Bei dem Bezugskörper 3 kann es sich beispielsweise um eine Fassung für das optische Element 2, um einen Befestigungsrahmen für das optische Element 2 oder sogar um eine Hilfsmasse zur Schwingungstilgung der Schwingungen des optischen Elements 2 in einem definierten Frequenzbereich handeln. In 3 ist eine optische Baugruppe 4, dargestellt, aufweisend die Dämpfungseinrichtung 1, das optische Element 2 und den Bezugskörper 3.
Grundsätzlich sind das optische Element 2 und der Bezugskörper 3 hinsichtlich der nachfolgend noch beschriebenen mechanischen Zusammenhänge untereinander austauschbar.
Die Dämpfungseinrichtung 1 weist eine kinematische Baugruppe 5 mit einem Wirbelstromdämpfer 6 auf (in 3 jeweils strichliniert als Black-Box angedeutet). Die kinematische Baugruppe 5 ist mit einem ersten Verbindungsabschnitt 7 an dem optischen Element 2 und mit einem zweiten Verbindungsabschnitt 8 an dem Bezugskörper 3 befestigt. Die kinematische Baugruppe 5 ist ausgebildet, um die Dämpfungswirkung des Wirbelstromdämpfers 6 zwischen den Verbindungsabschnitten 7, 8 bzw. zwischen dem optischen Element 2 und dem Bezugskörper 3 mechanisch zu verstärken, wie nachfolgend noch dargestellt. Vorzugsweise verstärkt sich die Dämpfung dadurch mit dem Quadrat einer von der kinematischen Baugruppe bereitgestellten Übersetzung.
Der Wirbelstromdämpfer 6 kann ausgebildet sein, um eine translatorische Bewegung entlang ausschließlich eines ersten Translationsfreiheitsgrades x zu dämpfen. Ergänzend kann allerdings auch eine Dämpfung in genau zwei Translationsfreiheitsgraden, also beispielsweise entlang eines ersten Translationsfreiheitsgrades x und eines zweiten Translationsfreiheitsgrades y, vorgesehen sein. Grundsätzlich kann die Dämpfungseinrichtung 1 bzw. der Wirbelstromdämpfer 6 allerdings ausgebildet sein, um eine Bewegung (translatorisch und/oder rotatorisch) entlang beliebiger Freiheitsgrade zu dämpfen.
Die Dämpfungseinrichtung 1 kann optional wenigstens eine Lagerungseinheit 9 aufweisen, die zwischen dem optischen Element 2 und dem Bezugskörper 3 vorzugsweise (aber nicht notwendigerweise) parallel zu der kinematischen Baugruppe 5 angeordnet ist. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Blattfeder, eine Zugfeder und/oder eine Druckfeder handeln.
In 4 ist in einer perspektivischen Darstellung beispielhaft ein im Rahmen der Erfindung vorteilhaft verwendbarer Wirbelstromdämpfer 6 dargestellt. Der Wirbelstromdämpfer 6 weist eine Magnetanordnung 10 aus zwei plattenförmigen Magnetbaugruppen 11 auf, zwischen denen eine elektrische Leiteranordnung 12 beweglich angeordnet ist. Bei der Leiteranordnung 12 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um eine elektrisch leitfähige Platte - grundsätzlich kann allerdings auch eine Spule oder eine sonstige elektrische Leiteranordnung 12 vorgesehen sein.
Die beiden Magnetbaugruppen 11 sind über eine gemeinsame Verbindungsplatte 13 miteinander verbunden. An dieser Stelle sei erwähnt, dass grundsätzlich auch noch weitere Verbindungsplatten vorgesehen sein können.
Die Magnetbaugruppen 11 sind parallel übereinander angeordnet und weisen jeweils eine Reihenanordnung von Permanentmagnetelementen 14 auf. Die Magnetisierungen der Permanentmagnetelemente 14 (jeweils durch Pfeile angedeutet) der jeweiligen Magnetbaugruppe 11 verlaufen parallel zueinander, wobei die jeweils unmittelbar benachbarten Permanentmagnetelemente 14 eine alternierende Magnetisierung aufweisen.
Die Magnetbaugruppen 11 können optional von einem abschirmenden Blech 15 eingefasst sein.
Die vorgeschlagene rechteckige Bauform des Wirbelstromdämpfers 6 ist einfach realisierbar und kann z. B. entlang des ersten Translationsfreiheitsgrades x und entlang des zweiten Translationsfreiheitsgrades y dämpfend wirken. Der dargestellte Wirbelstromdämpfer 6 kann allerdings auch dazu verwendet werden, lediglich entlang des ersten Translationsfreiheitsgrades x oder lediglich entlang des zweiten Translationsfreiheitsgrades y zu wirken. Die verbleibenden vier oder fünf Freiheitsgrade können optional geführt werden.
Zunächst soll anhand der Ausführungsbeispiele der 5 bis 7 eine Variante der Erfindung beschrieben werden, bei der die kinematische Baugruppe 5 zur Verstärkung der Dämpfung zwischen den Verbindungsabschnitten 7, 8 eine Hebelkinematik ausbildet.
Eine technisch besonders einfach zu realisierende Ausgestaltung ist in 5 gezeigt. Das Ausführungsbeispiel der 5 zeigt eine Verstärkung durch ein gelagertes Hebelelement 16. Hierzu weist einer der Verbindungsabschnitte 7, 8 (in 5 der erste Verbindungsabschnitt 7) eine erste Gelenkverbindung G1 auf, wobei der andere Verbindungsabschnitt 8, 7 (in 5 der zweite Verbindungsabschnitt 8) mit einem ersten Ende des Wirbelstromdämpfers 6 verbunden ist. Der Wirbelstromdämpfer 6 kann dabei beispielsweise, wie dargestellt, unmittelbar bzw. starr mit dem Bezugskörper 3 (oder mit dem optischen Element 2) verbunden sein. Auch eine weitere, nicht dargestellte Gelenkverbindung ist grundsätzlich möglich. Die Hebelkinematik weist ein sich ausgehend von der ersten Gelenkverbindung G1 erstreckendes Hebelelement 16 auf, das mit einem dem ersten Ende gegenüberliegenden, zweiten Ende des Wirbelstromdämpfers 6 verbunden ist. Entlang seiner Längsachse ist das Hebelelement 16 von einem Stützelement 17 in einen dämpferseitigen, ersten Hebelabschnitt I_d und einen massenseitigen, zweiten Hebelabschnitt Im unterteilt. Vorzugsweise ist das Stützelement 17 mit demselben Körper verbunden, mit dem auch das erste Ende des Wirbelstromdämpfers 6 verbunden ist (gemäß 5 der Bezugskörper 3).
Das Übersetzungsverhältnis ergibt sich vorliegend zu $i = \frac{l_{d}}{l_{m}} .$
Auf die dargestellte Weise können die beiden Translationsfreiheitsgrade x, y, die zu der Hebelachse bzw. zu dem Hebelelement 16 (bzw. zu dem dritten Translationsfreiheitsgrad z) orthogonal sind, vorteilhaft verstärkt werden.
Wie bereits erwähnt ist es unerheblich, welcher der dargestellten Körper das optische Element 2 oder den Bezugskörper 3 bildet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hebelkinematik ist in den 6 und 7 dargestellt. Dabei kann vorgesehen sein, dass einer der Verbindungsabschnitte 7, 8 (gemäß 6 und 7 der erste Verbindungsabschnitt 7) eine erste Gelenkverbindung G1 aufweist, wobei der andere Verbindungsabschnitt 8, 7 (gemäß 6 und 7 der zweite Verbindungsabschnitt 8) eine zweite Gelenkverbindung G2 aufweist. Die Hebelkinematik weist ein Verbindungselement 18 und ein Hebelelement 16 auf. Das Verbindungselement 18 verbindet die erste Gelenkverbindung G1 mit der zweiten Gelenkverbindung G2. Das Hebelelement 16 erstreckt sich ausgehend von einem ersten Ende des Wirbelstromdämpfers 6 bis zu dem Verbindungselement 18 und ist über eine dritte Gelenkverbindung G3 mit dem Verbindungselement 18 verbunden. Ein dem ersten Ende gegenüberliegendes, zweites Ende des Wirbelstromdämpfers 6 ist mit dem optischen Element 2 oder mit dem Bezugskörper 3 verbunden (starr oder optional über eine weitere, nicht dargestellte Gelenkverbindung). Auch die Anbindung des Hebelelements 16 an das erste Ende des Wirbelstromdämpfers 6 kann optional (in 6 strichliniert dargestellt) über eine weitere Gelenkverbindung erfolgen.
In 7 ist eine mögliche Realisierung der in 6 dargestellten Hebelkinematik dargestellt. Die Hebel, beispielsweise das Hebelelement 16 und das Verbindungselement 18 können vorzugsweise direkt aus einem monolithischen Rohling des Bezugskörpers 3 und/oder des optischen Elements 2 erodiert oder gefräst werden. In dem Ausführungsbeispiel der 7 sind Hebelelement 16, Verbindungselement 18 und die Gelenkverbindungen G1, G2, G3 als Blattfedern realisiert.
Eine Ausgestaltung der Gelenkverbindungen G1, G2, G3 als Festkörpergelenke, insbesondere als Blattfedern, kann sich für alle Ausführungsbeispiele vorteilhaft eignen.
Prinzipbedingt kann die kinematische Baugruppe 5 eine ungewünschte Nachgiebigkeit und eine ungewünschte Eigenmasse aufweisen bzw. in das Gesamtsystem einbringen. Hierdurch können unabhängige Resonanzen auftreten, die allerdings beherrschbar sind. Dies gilt insbesondere, wenn die in den 3 und 5 dargestellte Lagerungseinheit 9 parallel zu der kinematischen Baugruppe 5 und nicht ausschließlich parallel zum Wirbelstromdämpfer 6 angeordnet wird.
Entsprechend dem Quadrat der gewählten Übersetzung verstärkt sich ebenso die Eigenmasse des Wirbelstromdämpfers 6 und kann schließlich mit der Nachgiebigkeit der kinematischen Baugruppe 5 eine signifikante Resonanz ausbilden. Die dynamisch wirksame Masse des Wirbelstromdämpfers 6 ist im Wesentlichen unabhängig von der gewählten Übersetzung, da der Wirbelstromdämpfer 6 durch die Übersetzung kleiner realisiert werden kann, wobei die Trägheit aber verstärkt wird. Vereinfacht lässt sich annehmen, dass das Verhältnis effektiver (verstärkter) Masse m_w des Wirbelstromdämpfers 6 zur Masse m des zu dämpfenden Körpers 2, 3 durch die Eigenfrequenz ω0 des zu dämpfenden Körpers 2, 3, die angestrebte Dämpfung ξ, die typische spezifische Dämpfung δ eines Wirbelstromdämpfers 6 und die typische Dichte ρ der Materialien des Wirbelstromdämpfers 6 grob gemäß $\frac{m_{W}}{m} \approx ξ ω_{0} \frac{2 ρ}{δ} \approx ξ ω_{0} 0,011 \frac{kg}{\frac{Ns}{m}}$
bestimmbar ist.
Die Eigenfrequenz der Resonanz kann sich aus den Massen- und Steifigkeitsverhältnissen gemäß $\frac{ω_{0 W}}{ω_{0}} = \sqrt{\frac{m}{m_{W}} \frac{k_{K}}{k}}$
ergeben. Eine mögliche Wahl kann beispielsweise 10:1 sein, wodurch auch das Verhältnis der Eigenfrequenzen 10:1 annimmt und sich damit in einem geeigneten Bereich befindet.
Die Dämpfung der Resonanz kann sich ebenfalls aus den Massen- und Steifigkeitsverhältnissen ergeben, gemäß: $\frac{ξ w}{ξ} = \sqrt{\frac{m}{m_{W}} \frac{k}{k_{K}}} .$
Insofern beide Verhältnisse etwa gleich groß gewählt werden, so kann sich dieselbe Dämpfung ergeben wie für den zu dämpfenden Körper. Es sei erwähnt, dass der Wirbelstromdämpfer 6 oberhalb dieser Resonanz seine dämpfende Wirkung nicht mehr entfalten kann.
Eine zweite vorteilhafte Variante der Erfindung soll anhand der 8 bis 13 beschrieben werden. Die 8 bis 13 zeigen eine Variante, wonach die kinematische Baugruppe 5 zur Verstärkung der Dämpfung zwischen den Verbindungsabschnitten 7, 8 wenigstens eine Scherenkinematik ausbildet.
Eine Dämpfungseinrichtung 1 mit genau einer Scherenkinematik ist in 8 prinzipmäßig dargestellt. Der erste Verbindungsabschnitt 7 der Scherenkinematik weist eine primäre Gelenkverbindung G_p zur Verbindung mit dem optischen Element 2 auf. Der zweite Verbindungsabschnitt 8 der Scherenkinematik weist eine sekundäre Gelenkverbindung G_s zur Verbindung mit dem Bezugskörper 3 auf.
Der Wirbelstromdämpfer 6 kann, wie dargestellt, zentral innerhalb der Scherenkinematik angeordnet sein.
Gemäß 8 weist die Scherenkinematik ausgehend von dem ersten Verbindungsabschnitt 7 zwei primäre Hebelarme 19 und ausgehend von dem zweiten Verbindungsabschnitt 8 zwei sekundäre Hebelarme 20 auf. Ein erster der primären Hebelarme 19 und ein erster der sekundären Hebelarme 20 ist über eine erste innere Gelenkverbindung 21 und ein zweiter der primären Hebelarme 19 und ein zweiter der sekundären Hebelarme 20 über eine zweite innere Gelenkverbindung 22 miteinander verbunden. Der Wirbelstromdämpfer 6 ist schließlich zwischen den beiden inneren Gelenkverbindungen 21, 22 angeordnet.
Eine Relativbewegung des optischen Elements 2 und des Bezugskörpers 3 aufeinander zu (beispielsweise entlang des ersten Translationsfreiheitsgrades x) wird durch die Scherenkinematik in eine verstärkende Bewegung des Wirbelstromdämpfers 6 in einer hierzu orthogonalen Richtung übersetzt (beispielsweise entlang des dritten Translationsfreiheitsgrades z). Das Übersetzungsverhältnis ergibt sich für kleine Auslenkungen in einem gewählten Arbeitspunkt zu: $i = \frac{h_{A P}}{b_{A P}} .$
Die dargestellte Verstärkung wirkt in genau einem Freiheitsgrad (z. B. entlang des ersten Translationsfreiheitsgrades x).
In 9 ist eine Kombination zweier Scherenkinematiken dargestellt. Auf diese Weise kann die Übersetzung in zwei Translationsfreiheitsgraden (beispielsweise entlang der ersten Translationsfreiheitsgrades x und entlang des zweiten Translationsfreiheitsgrades y) auf den Wirbelstromdämpfer 6 wirken. Der Wirbelstromdämpfer 6 ist hierzu mit zwei sich gegenüberliegenden Enden mit der ersten Scherenkinematik und mit zwei weiteren sich gegenüberliegenden Enden mit der zweiten Scherenkinematik verbunden. Aus Gründen der Darstellbarkeit sind die Verbindungen mit den jeweiligen Scherenkinematik unterschiedlich strichliniert gezeichnet.
Beispielsweise kann eines der Enden des Wirbelstromdämpfers 6 an der Verbindungsplatte 13 des Wirbelstromdämpfers 6 und das gegenüberliegende Ende an der freien Stirnseite der Leiteranordnung 12 befestigt sein. Die beiden anderen Enden können - entsprechend orthogonal hierzu - ebenfalls mit der Magnetanordnung 10 einerseits und der Leiteranordnung 12 andererseits verbunden sein.
Bei der in 9 dargestellten Variante können zusätzliche Rotationen in dem Wirbelstromdämpfer 6 und damit eine leichte Verkoppelung zwischen den beiden Translationsfreiheitsgraden x, y hervorgerufen werden. Dies ist für die meisten Anwendungen in der Regel unkritisch. Um die Rotation in R_y-Richtung zu vermeiden, kann eine optionale Entkopplung zwischen dem Wirbelstromdämpfer 6 und der jeweiligen Scherenkinematik vorgesehen sein.
Eine Schwierigkeit bei der Realisierung einer Scherenkinematik gemäß 8 kann die Führung der Bewegung der Magnetbaugruppen 11 und der Leiteranordnung 12 entlang des dritten Translationsfreiheitsgrades z betreffen (d. h. die Sperrung der restlichen fünf Freiheitsgrade x, y, R_x, R_y, R_z oder die Einführung geeigneter kinematischer Zwangsbedingungen). Eine solche Führung kann in der Regel nicht einfach bezüglich des optischen Elements 2 und des Bezugskörpers 3 ausgeführt werden, da die inneren Gelenkverbindungen 21, 22 frei beweglich bleiben sollten. Die Führung sollte vorzugsweise bezüglich der inneren Gelenkverbindungen 21, 22 ausgeführt werden. Die diesbezügliche konstruktive Umsetzung kann herausfordernd sein, da die inneren Gelenkverbindungen 21, 22 selbst keinen steifen Bezug bilden. In den 10 bis 12 ist eine Weiterbildung einer Scherenkinematik dargestellt, um diesem Problem zu begegnen. Hierzu ist die Magnetanordnung 10 und die Leiteranordnung 12 des Wirbelstromdämpfers 6 jeweils in einem eigenen Drehpunkt bzw. Gelenkpunkt G_p, G_s an den Ecken gelagert. Zur besseren Darstellung zeigt 10 eine Darstellung mit einzig der Magnetanordnung 10, 11 eine Darstellung mit einzig der Leiteranordnung 12 und 12 eine kombinierte Darstellung während einer Dämpfungsbewegung.
In der Ebene der Bewegung sperrt die Scherenkinematik der 10 bis 13 für die Magnetanordnung 10 und die Leiteranordnung 12 jeweils den ersten Translationsfreiheitsgrad x und führt eine geeignet kinematische Zwangsbedingung zwischen dem Rotationsfreiheitsgrad R_z und dem zweiten Translationsfreiheitsgrad y ein. Außerhalb der Bewegungsebene führt sie sowohl eine Zwangsbedingung zwischen dem dritten Translationsfreiheitsgrad z als auch dem Rotationsfreiheitsgrad R_y ein. Es verbleibt also nur noch die Lösung der Sperrung der der Freiheitsgrade R_x und y-R_z. Dies kann vorzugsweise durch übliche in R_z/R_x steife Auslegung der inneren Gelenkverbindungen 21, 22, z. B. als Blattfedern, sowie kinematische Zwangsbedingungen zwischen Magnetanordnung 10 und Leiteranordnung 12 in den Freiheitsgraden z, R_x und R_y erreicht werden.
Jeweils ein primärer Hebelarm 19 und ein sekundärer Hebelarm 20 sind durch die Magnetanordnung 10 bzw. durch die Leiteranordnung 12 selbst ausgebildet (strichliniert in den 10 und 11 angedeutet).
Die Bewegung zwischen der Magnetanordnung 10 und der Leiteranordnung 12 ändert sich hierdurch auf Grundlage von Translationen um die jeweiligen Drehpunkte bzw. Gelenkpunkt G_p, G_s. Die Relativgeschwindigkeit in der in 12 durch die Pfeile dargestellten Translationsrichtung z der Magnetanordnung 10 und der Leiteranordnung 12 bleibt für jeden Punkt entlang einer Verbindungslinie zwischen den Drehpunkten G_p, G_s jedoch gleich. Das heißt, die Magnetanordnung 10 und die Leiteranordnung 12 bewegen sich parallel gegeneinander und verdrehen gleichzeitig miteinander, wobei die Magnetanordnung 10 und die Leiteranordnung 12 in der Mitte dieselbe Geschwindigkeit aufweisen. An den Enden hat je einer der Partner die doppelte Geschwindigkeit, während der andere Partner stillsteht. Auf diese Weise steht an jedem Punkt dieser Linie dieselbe Dichte der Dämpfungskraft.
Die Gelenkverbindungen können allesamt als Festkörpergelenke ausgeführt werden, beispielsweise auch monolithisch mit den Magnetbaugruppen 11 und/oder der Leiteranordnung 12, wie in 13 angedeutet.
Eigenmoden der kinematischen Baugruppe 5 in den vertikalen Freiheitsgraden können optional durch das Abwinkeln der Leiteranordnung 12, insbesondere eines Leiterblechs, entlang der Außenkanten (so dass die Außenkanten in das Streufeld oder in das geführte Feld der Magnetbaugruppen 11 hineinragt), gedämpft werden.
Es hat sich gezeigt, dass große Abmessungen der Magnetbaugruppen 11 bzw. deren Permanentmagnetelemente 14 eine hohe spezifische Dämpfung ergeben können, wobei sich die Dämpfung etwa mit der Wurzel der Abmessungen erhöht. Die Verkleinerung des Wirbelstromdämpfers 6 durch die Übersetzung reduziert auch dessen spezifische Dämpfung, wodurch die effektive Volumenverkleinerung des Dämpfers nicht i², sondern etwa $i^{\frac{12}{7}}$
beträgt. Mit zunehmender Übersetzung wird die Form des Wirbelstromdämpfers 6 immer länger, was die spezifische Dämpfung des Wirbelstromdämpfers 6 weiter reduzieren kann. Die Reduktion beläuft sich auf den Faktor $i^{\frac{1}{7}}$
gegenüber einer quadratischen Form und ist gegenüber der gewonnenen Verstärkung i² schließlich unbedeutend.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008041310 A1 [0007, 0020]
DE 102008009600 A1 [0098, 0102]
US 2006/0132747 A1 [0100]
EP 1614008 B1 [0100]
US 6573978 [0100]
US 2018/0074303 A1 [0119]

Claims

Dämpfungseinrichtung (1) zur Schwingungsdämpfung zwischen einem optischen Element (2) und einem Bezugskörper (3), aufweisend eine kinematische Baugruppe (5) mit einem Wirbelstromdämpfer (6), die mit einem ersten Verbindungsabschnitt (7) an dem optischen Element (2) und mit einem zweiten Verbindungsabschnitt (8) an dem Bezugskörper (3) befestigbar ist, wobei die kinematische Baugruppe (5) ausgebildet ist, um die Dämpfungswirkung des Wirbelstromdämpfers (6) zwischen den Verbindungsabschnitten (7, 8) mechanisch zu verstärken, dadurch gekennzeichnet, dass die kinematische Baugruppe (5) zur Verstärkung der Dämpfung zwischen den Verbindungsabschnitten (7, 8) a) eine Hebelkinematik ausbildet, wobei zumindest einer der Verbindungsabschnitte (7, 8) eine Gelenkverbindung (G1, G2, G_p, G_s) aufweist; und/oder b) wenigstens eine Scherenkinematik ausbildet.
Dämpfungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelstromdämpfer (6) ausgebildet ist, um eine translatorische Bewegung entlang ausschließlich eines ersten Translationsfreiheitsgrades (x) und/oder eines zweiten Translationsfreiheitsgrades (y) zu dämpfen.
Dämpfungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (1) wenigstens eine Lagerungseinheit (9) aufweist, die zwischen dem optischen Element (2) und dem Bezugskörper (3) parallel zu der kinematischen Baugruppe (5) anordenbar ist.
Dämpfungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelstromdämpfer (6) eine Magnetanordnung (10) und eine elektrische Leiteranordnung (12) aufweist, die relativ zueinander beweglich sind.
Dämpfungseinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (10) zwei plattenförmige Magnetbaugruppen (11) aufweist, zwischen denen die Leiteranordnung (12) beweglich angeordnet ist.
Dämpfungseinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetbaugruppen (11) über eine gemeinsame Verbindungsplatte (13) miteinander verbunden sind.
Dämpfungseinrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetbaugruppen (11) jeweils aus einer Reihenanordnung von Permanentmagnetelementen (14) ausgebildet sind, deren Magnetisierungen parallel zueinander verlaufen, wobei die jeweils unmittelbar benachbarten Permanentmagnetelemente (14) der Magnetbaugruppe (11) eine alternierende Magnetisierung aufweisen.
Dämpfungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Verbindungsabschnitte (7, 8) eine erste Gelenkverbindung (G1) aufweist, wobei der andere Verbindungsabschnitt (8, 7) mit einem ersten Ende des Wirbelstromdämpfers (6) verbunden ist, und wobei die Hebelkinematik ein sich ausgehend von der ersten Gelenkverbindung (G1) erstreckendes Hebelelement (16) aufweist, das mit einem dem ersten Ende gegenüberliegenden, zweiten Ende des Wirbelstromdämpfers (6) verbunden ist, wobei das Hebelelement (16) entlang seiner Längsachse von einem Stützelement (17) in einen dämpferseitigen, ersten Hebelabschnitt (I_d) und einen masseseitigen, zweiten Hebelabschnitt (I_m) unterteilt ist.
Dämpfungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Verbindungsabschnitte (7, 8) eine erste Gelenkverbindung (G1) aufweist, wobei der andere Verbindungsabschnitt (8, 7) eine zweite Gelenkverbindung (G2) aufweist, und wobei die Hebelkinematik ein Verbindungselement (18) und ein Hebelelement (16) aufweist, wobei das Verbindungselement (18) die erste Gelenkverbindung (G1) mit der zweiten Gelenkverbindung (G2) verbindet, und wobei sich das Hebelelement (16) ausgehend von einem ersten Ende des Wirbelstromdämpfers (6) bis zu dem Verbindungselement (18) erstreckt und über eine dritte Gelenkverbindung (G3) mit dem Verbindungselement (18) verbunden ist, wobei ein dem ersten Ende gegenüberliegendes, zweites Ende des Wirbelstromdämpfers (6) mit dem optischen Element (2) oder mit dem Bezugskörper (3) verbunden ist.
Dämpfungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbindungsabschnitt (7) der Scherenkinematik eine primäre Gelenkverbindung (G_p) zur Verbindung mit dem optischen Element (2) aufweist, wobei der zweite Verbindungsabschnitt (8) der Scherenkinematik eine sekundäre Gelenkverbindung (G_s) zur Verbindung mit dem Bezugskörper (3) aufweist.
Dämpfungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelstromdämpfer (6) zentral innerhalb der Scherenkinematik angeordnet ist.
Dämpfungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Scherenkinematik ausgehend von dem ersten Verbindungsabschnitt (7) zwei primäre Hebelarme (19) und ausgehend von dem zweiten Verbindungsabschnitt (8) zwei sekundäre Hebelarme (20) ausbildet, wobei ein erster der primären Hebelarme (19) und ein erster der sekundären Hebelarme (20) über eine erste innere Gelenkverbindung (21) und ein zweiter der primären Hebelarme (19) und ein zweiter der sekundären Hebelarme (20) über eine zweite innere Gelenkverbindung (22) miteinander verbunden sind.
Dämpfungseinrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelstromdämpfer (6) zwischen den inneren Gelenkverbindungen (21, 22) angeordnet ist.
Dämpfungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die kinematische Baugruppe (5) eine zweite Scherenkinematik ausbildet, wobei der Wirbelstromdämpfer (6) mit zwei sich gegenüberliegenden Enden mit der ersten Scherenkinematik und mit zwei weiteren sich gegenüberliegenden Enden mit der zweiten Scherenkinematik verbunden ist.
Dämpfungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der primären Hebelarme (19) oder der sekundären Hebelebarme (20) durch die Magnetanordnung (10) oder die Leiteranordnung (12) selbst gebildet ist, wobei die Magnetanordnung (10) bzw. die Leiteranordnung (12) hierzu an einem ihren Ecken an einer korrespondierenden Gelenkverbindung (G_P, G_S) gelagert ist.
Dämpfungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkverbindungen (G1, G2, G3, G_p, G_s, 21, 22) als Festkörpergelenke ausgebildet sind, insbesondere als Blattfedern.
Optische Baugruppe (4), aufweisend eine Dämpfungseinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, das optische Element (2) und den Bezugskörper (3).
Optische Baugruppe (4) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (2) ein Spiegel (118, 119, 120, 121, 122, Mi), eine Linse (207), eine Beleuchtungsoptik (103) oder eine Projektionsoptik (109, 206) ist.
Optische Baugruppe (4) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Bezugskörper (3) eine Fassung für das optische Element (2), ein Befestigungsrahmen für das optische Element (2), ein Gehäuseteil für das optische Element (2) oder eine frei bewegliche Hilfsmasse zur Schwingungstilgung des optischen Elements (2) ist.
Projektionsbelichtungsanlage (100, 200) für die Mikrolithographie, aufweisend wenigstens eine optische Baugruppe (4) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19.