DE102021202769A1 - Optical assembly and method for its manufacture, method for deforming an optical element and projection exposure system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine optische Baugruppe (1), aufweisend ein optisches Element (2) mit einer optisch aktiven Vorderseite (3) und einer von der Vorderseite (3) abgewandten Rückseite (4). Die optische Baugruppe (1) umfasst eine Mehrzahl entlang der Rückseite (4) des optischen Elements (2) verteilt angeordnete elektrostatische Aktuatoren (5). Die Aktuatoren (5) weisen jeweils ein Elektrodenpaar aus zwei voneinander beabstandeten Elektroden (6, 7) auf, wobei die Aktuatoren (5) jeweils eingerichtet und derart mit der Rückseite (4) des optischen Elements (2) mechanisch gekoppelt sind, dass eine mittels einer elektrischen Steuerspannung (U1...n) zwischen den Elektroden (6, 7) des Elektrodenpaars erzeugte elektrostatische Kraft zur Deformation des optischen Elements (2) auf das optische Element (2) übertragen wird. Es ist vorgesehen, dass zwischen den Elektroden (6, 7) des Elektrodenpaars ein Dielektrikum (8) angeordnet ist.The invention relates to an optical assembly (1), having an optical element (2) with an optically active front side (3) and a rear side (4) facing away from the front side (3). The optical assembly (1) comprises a plurality of electrostatic actuators (5) distributed along the back (4) of the optical element (2). The actuators (5) each have an electrode pair of two spaced-apart electrodes (6, 7), the actuators (5) each being set up and mechanically coupled to the back (4) of the optical element (2) in such a way that a an electrical control voltage (U1...n) between the electrodes (6, 7) of the electrode pair generated electrostatic force for deformation of the optical element (2) is transmitted to the optical element (2). A dielectric (8) is arranged between the electrodes (6, 7) of the pair of electrodes.
Description
Die Erfindung betrifft eine optische Baugruppe, aufweisend ein optisches Element mit einer optisch aktiven Vorderseite und einer von der Vorderseite abgewandten Rückseite und eine Mehrzahl entlang der Rückseite des optischen Elements verteilt angeordnete elektrostatische Aktuatoren.The invention relates to an optical assembly, having an optical element with an optically active front side and a rear side facing away from the front side, and a plurality of electrostatic actuators arranged distributed along the rear side of the optical element.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Deformation eines optischen Elements mittels einer Mehrzahl elektrostatischer Aktuatoren und ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, um ein derartiges Verfahren durchzuführen.The invention also relates to a method for deforming an optical element using a plurality of electrostatic actuators and a computer program product with program code means for carrying out such a method.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Baugruppe, die ein optisches Element mit einer optisch aktiven Vorderseite und einer von der Vorderseite abgewandten Rückseite und eine Mehrzahl elektrostatischer Aktuatoren aufweist.The invention also relates to a method for producing an optical assembly, which has an optical element with an optically active front side and a rear side facing away from the front side, and a plurality of electrostatic actuators.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Beleuchtungssystem, das eine Strahlungsquelle, eine Beleuchtungsoptik und eine Projektionsoptik aufweist.The invention also relates to a projection exposure system for microlithography with an illumination system that has a radiation source, illumination optics and projection optics.
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.Projection exposure systems or lithography systems are used to produce integrated circuits with high precision. Here, the light from a radiation source is directed to a wafer to be exposed via optical elements such as mirrors and/or lenses. The arrangement, position and shape of the optical elements make a decisive contribution to the quality of the exposure.
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 und die Aktuierung der optischen Elemente gestellt.Due to the progressive miniaturization of semiconductor circuits, the requirements for the resolution and the accuracy of the projection exposure systems are increasing in equal measure. Correspondingly high demands are placed in particular on their optical elements and the actuation of the optical elements.
Zur Erhöhung der Abbildungsgenauigkeit einer Projektionsbelichtungsanlage ist es aus der Praxis bekannt, optische Elemente durch aktuierbare Komponenten gezielt zu deformieren, um Abbildungsfehler innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage zu korrigieren. Hierzu werden in der Regel ferroelektrische Aktuatoren an den optischen Elementen befestigt, die eine Aktuierung auf Basis des piezoelektrischen bzw. elektrostriktiven Prinzips ermöglichen. Durch Ansteuerung jedes einzelnen Aktuators ist es schließlich möglich, gezielt Profile des optischen Elements, beispielsweise eines Spiegels, einzustellen und somit das optische System zu korrigieren.In order to increase the imaging accuracy of a projection exposure system, it is known from practice to deform optical elements in a targeted manner using components that can be actuated, in order to correct imaging errors within the projection exposure system. For this purpose, ferroelectric actuators are usually attached to the optical elements, which enable actuation based on the piezoelectric or electrostrictive principle. Finally, by controlling each individual actuator, it is possible to set specific profiles of the optical element, for example a mirror, and thus to correct the optical system.
Häufig erfordern die bekannten Aktuierungssysteme einen Regelbetrieb und damit eine ständige Erfassung der tatsächlich erfolgten Deformation, um ausreichend genau betrieben zu werden. Die Verwendung eines Sensors mit ausreichend hoher Messgenauigkeit ist allerdings nicht immer möglich, insbesondere innerhalb von Lithographieanlagen. Aus diesem Grund werden die bekannten Aktuierungssysteme häufig in einer offenen Steuerkette („feed forward“) betrieben. Hierzu ist für eine ausreichende Genauigkeit eine umfassende Systemmodellierung erforderlich, die ein tiefes Systemverständnis des Einflusses des einzelnen Aktuators auf das optische Element erfordert. Sämtliche nicht berücksichtigte Störungen bzw. Nichtidealitäten wirken sich unmittelbar auf die mit dem Aktuierungssystem erzielbare Performanz aus.The known actuation systems often require regular operation and thus constant detection of the deformation that has actually taken place in order to be operated with sufficient accuracy. However, it is not always possible to use a sensor with a sufficiently high measurement accuracy, particularly within lithography systems. For this reason, the known actuation systems are often operated in an open control chain (“feed forward”). For this, a comprehensive system modeling is required for sufficient accuracy, which requires a deep system understanding of the influence of the individual actuator on the optical element. All disturbances or non-idealities that are not taken into account have a direct effect on the performance that can be achieved with the actuation system.
Eine der größten Störgrößen kann hierbei die Änderung der Temperatur darstellen. Beispielsweise kann sich die Temperatur eines optischen Elements innerhalb einer Projektionsbelichtungsanlage in einem Bereich zwischen 20° C und 40° C verändern. Weitere Probleme bei der Systemmodellierung betreffen intrinsische Nichtreproduzierbarkeiten der Aktuatoren, wie beispielsweise Kriechen („creep“), Hysterese, thermische Hysterese, Variation des Verhaltens und/oder Variationen der Wärmeausdehnungskoeffizienten.One of the biggest disruptive variables can be the change in temperature. For example, the temperature of an optical element can change in a range between 20° C. and 40° C. within a projection exposure system. Other problems in system modeling relate to intrinsic non-reproducibility of the actuators, such as creep, hysteresis, thermal hysteresis, variation in behavior and/or variations in thermal expansion coefficients.
Um eine hochgenaue Positionierung bzw. Deformation des optischen Elements zu ermöglichen, müssen somit neben der Temperaturkalibrierung auch Modellierungen und Kalibrierungen der elektrostriktiven und thermischen Hysterese sowie des Aktuatordrifts vorgenommen werden. Dies ist nur mit sehr großem Messaufwand und sehr umfangreichem Messequipment überhaupt möglich.In order to enable high-precision positioning or deformation of the optical element, modeling and calibration of the electrostrictive and thermal hysteresis as well as the actuator drift must be carried out in addition to the temperature calibration. This is only possible with a great deal of measuring effort and very extensive measuring equipment.
Das Problem der materialintrinsischen Nichtreproduzierbarkeiten des Aktuators (beispielsweise Hysterese und Kriechen) und die starke Temperaturabhängigkeit kann umgangen werden, indem auf elektrostatisch wirkende Aktuatoren gewechselt wird. Die Kraftwirkung elektrostatischer Aktuatoren basiert auf der Kraft eines elektrischen Feldes, das zwischen zwei benachbarten Elektroden wirkt. Die Verwendung elektrostatischer Aktuatoren zur Deformation von Spiegeln wird beispielsweise in der gattungsgemäßen
Ein Problem bei der Deformation optischer Elemente mittels elektrostatischer Aktuatoren ist allerdings die vergleichsweise begrenzte Kraftwirkung im Vergleich zu herkömmlichen Aktuatoren, beispielsweise im Vergleich zu ferroelektrischen Aktuatoren. Um die Kraftwirkung zu erhöhen, wird beispielsweise in der
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Die in der
In Anbetracht des bekannten Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine optische Baugruppe bereitzustellen, die eine Deformation eines optischen Elements mit hoher Präzision und hoher Kraftwirkung ermöglicht.In view of the known state of the art, the object of the present invention is to provide an optical assembly which enables an optical element to be deformed with high precision and high force.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Deformation eines optischen Elements bereitzustellen, das eine Deformation eines optischen Elements mit hoher Präzision und hoher Kraftwirkung ermöglicht. Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, ein vorteilhaftes Computerprogrammprodukt zur Durchführung des genannten Verfahrens bereitzustellen.The present invention is also based on the object of providing a method for deforming an optical element, which allows deformation of an optical element with high precision and high force. Finally, it is also the object of the invention to provide an advantageous computer program product for carrying out the method mentioned.
Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Baugruppe bereitzustellen, mittels dem eine verbesserte optische Baugruppe zur Deformation eines optischen Elements herstellbar ist.In addition, the object of the invention is to provide a method for producing an optical assembly, by means of which an improved optical assembly for deforming an optical element can be produced.
Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bereitzustellen, welche wenigstens eine optische Baugruppe mit einem optischen Element aufweist, das zur Korrektur von Abbildungsfehlern mit hoher Präzision durch wenigstens einen elektrostatischen Aktuator deformierbar ist.Finally, it is also an object of the invention to provide a projection exposure system for microlithography, which has at least one optical assembly with an optical element that can be deformed with high precision by at least one electrostatic actuator in order to correct imaging errors.
Die Aufgabe wird für die optische Baugruppe, das Verfahren zur Deformation, das Computerprogrammprodukt, das Verfahren zur Herstellung der optischen Baugruppe und die Projektionsbelichtungsanlage mit den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.The object is achieved for the optical assembly, the method for deformation, the computer program product, the method for producing the optical assembly and the projection exposure system with the respective independent claims. The dependent claims and the features described below relate to advantageous embodiments and variants of the invention.
Es ist eine optische Baugruppe vorgesehen, aufweisend ein optisches Element mit einer optisch aktiven Vorderseite und einer von der Vorderseite abgewandten Rückseite.An optical assembly is provided, having an optical element with an optically active front side and a rear side facing away from the front side.
Die Rückseite des optischen Elements kann optional ebenfalls optisch aktiv ausgebildet sein, beispielsweise wenn das optische Element als Linse ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Rückseite allerdings optisch nicht aktiv oder wird zumindest nicht zur Beeinflussung des Strahlengangs einer Strahlungsquelle verwendet.The rear side of the optical element can optionally also be designed to be optically active, for example if the optical element is designed as a lens. However, the rear side is preferably not optically active or is at least not used to influence the beam path of a radiation source.
Die optisch aktive Vorderseite des optischen Elements ist vorzugsweise als Spiegelfläche ausgebildet, insbesondere zur Reflektion bzw. Beeinflussung des Strahlengangs einer DUV- („Deep Ultra Violet“) oder EUV- („Extreme Ultra Violet“) Strahlung.The optically active front side of the optical element is preferably designed as a mirror surface, in particular for reflecting or influencing the beam path of DUV (“Deep Ultra Violet”) or EUV (“Extreme Ultra Violet”) radiation.
Die Rückseite des optischen Elements kann planparallel oder zumindest im Wesentlichen planparallel zu der Vorderseite verlaufen, insbesondere im nicht deformierten Grundzustand des optischen Elements. Dies ist im Rahmen der Erfindung aber nicht unbedingt erforderlich. Die Vorderseite und/oder die Rückseite können auch gewölbt ausgebildet sein, insbesondere konkav oder konvex.The back of the optical element can run plane-parallel or at least essentially plane-parallel to the front, in particular in the non-deformed basic state of the optical element. However, this is not absolutely necessary within the scope of the invention. The front and/or the back can also be arched, in particular concave or convex.
Erfindungsgemäß weist die optische Baugruppe eine Mehrzahl entlang der Rückseite des optischen Elements verteilt angeordnete elektrostatische Aktuatoren auf. Die elektrostatischen Aktuatoren weisen jeweils ein Elektrodenpaar aus zwei voneinander beabstandeten Elektroden auf.According to the invention, the optical assembly has a plurality of electrostatic actuators distributed along the rear side of the optical element. The electrostatic actuators each have a pair of electrodes made up of two electrodes spaced apart from one another.
Die Elektroden sind vorzugsweise flach ausgebildet, können aber auch einen gewölbten, stufigen und/oder kammartigen Aufbau aufweisen. Vorzugsweise sind flächige Elektroden vorgesehen, beispielsweise in der Art einer Platte, einer Folie oder einer aufgedampften Schicht. Die Dicke einer einzelnen Elektrode kann beispielsweise 0,01 µm bis 500 µm, vorzugsweise 0,01 µm bis 100 µm, besonders bevorzugt 0,01 µm bis 10 µm, betragen.The electrodes are preferably flat, but can also have a curved, stepped and/or comb-like structure. Flat electrodes are preferably provided, for example in the form of a plate, a foil or a vapor-deposited layer. The thickness of an individual electrode can be, for example, 0.01 μm to 500 μm, preferably 0.01 μm to 100 μm, particularly preferably 0.01 μm to 10 μm.
Die beiden Elektroden eines gemeinsamen Elektrodenpaars können jeweils einstückig, gegebenenfalls aber auch mehrstückig ausgebildet sein. Insofern im Rahmen der vorliegenden Beschreibung somit von „einer“ Elektrode gesprochen wird, so kann es sich grundsätzlich um eine Einzelelektrode oder um einen Verbund aus mehreren Einzelelektroden handeln, die gemeinsam die Elektrode ausbilden. Es ist demnach nicht ausgeschlossen, dass ein einzelner Aktuator mehr als zwei Einzelelektroden aufweist. Ferner kann ein einzelner Aktuator auch mehrere Elektrodenpaare aus jeweils zwei voneinander beabstandeten Elektroden aufweisen. Hierauf kommt es im Rahmen der Erfindung nicht unbedingt an; zur Vereinfachung wird die Erfindung nachfolgend im Wesentlichen anhand von Aktuatoren beschrieben, die genau ein Elektrodenpaar aus genau zwei voneinander beabstandeten Elektroden aufweist. Dies sei allerdings nicht einschränkend zu verstehen.The two electrodes of a common pair of electrodes can each be formed in one piece, but optionally also in several pieces. Insofar as “one” electrode is spoken of in the context of the present description, it can in principle be an individual electrode or a combination of a plurality of individual electrodes which together form the electrode. Accordingly, it cannot be ruled out that an individual actuator has more than two individual electrodes. Furthermore, a single actuator can also have a plurality of electrode pairs, each consisting of two electrodes spaced apart from one another. This is not necessarily important in the context of the invention; for simplification, the invention is essentially described below using actuators that have exactly one pair of electrodes has exactly two spaced electrodes. However, this should not be understood as restrictive.
Erfindungsgemäß sind die Aktuatoren jeweils eingerichtet und derart mit der Rückseite des optischen Elements mechanisch gekoppelt, dass eine mittels einer elektrischen Steuerspannung zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars erzeugte elektrostatische Kraft zur Deformation des optischen Elements auf das optische Element übertragen wird.According to the invention, the actuators are each set up and mechanically coupled to the back of the optical element in such a way that an electrostatic force generated between the electrodes of the electrode pair by means of an electrical control voltage is transmitted to the optical element to deform the optical element.
Die optische Baugruppe kann gegebenenfalls genau einen Aktuator zur gezielten Deformation des optischen Elements aufweisen. Vorzugsweise weist die optische Baugruppe allerdings mehrere Aktuatoren auf, besonders bevorzugt weist die optische Baugruppe wenigstens zwei Aktuatoren, wenigstens zehn Aktuatoren, wenigstens 50 Aktuatoren, wenigstens 100 Aktuatoren, wenigstens 500 Aktuatoren, wenigstens 1.000 Aktuatoren, wenigstens 5.000 Aktuatoren oder wenigstens 10.000 Aktuatoren zur gezielten Deformation des optischen Elements auf. Besonders bevorzugt weist die optische Baugruppe allerdings noch deutlich mehr Aktuatoren auf.If necessary, the optical assembly can have precisely one actuator for the targeted deformation of the optical element. However, the optical assembly preferably has a plurality of actuators, particularly preferably the optical assembly has at least two actuators, at least ten actuators, at least 50 actuators, at least 100 actuators, at least 500 actuators, at least 1,000 actuators, at least 5,000 actuators or at least 10,000 actuators for targeted deformation of the optical element. However, the optical assembly particularly preferably has significantly more actuators.
Die Aktuatoren sind vorzugsweise von den ihnen unmittelbar benachbarten Aktuatoren jeweils äquidistant beabstandet bzw. gleichmäßig über die Rückseite des optischen Elements verteilt.The actuators are preferably spaced equidistant from the actuators immediately adjacent to them or are distributed uniformly over the rear side of the optical element.
Das optische Element kann durch die Aktuatoren elastisch bzw. zumindest im Wesentlichen reversibel verformbar sein. Die Deformation des optischen Elements erfolgt vorzugsweise hysteresefrei.The optical element can be elastically or at least essentially reversibly deformable by the actuators. The optical element is preferably deformed without hysteresis.
Unter der „Deformation“ ist insbesondere eine Verformung des Materials des optischen Elements zu verstehen, wodurch z. B. eine abschnittsweise Längenänderung in dem Material des optischen Elements oder eine abschnittsweise Oberflächendeformation des optischen Elements verursacht werden kann.Under the "deformation" is to be understood in particular a deformation of the material of the optical element, whereby z. B. a sectional change in length in the material of the optical element or a sectional surface deformation of the optical element can be caused.
Durch die Verwendung elektrostatischer Aktuatoren können die durch intrinsische Aktuator-Nichtreproduzierbarkeiten bedingten Probleme der Stellgenauigkeit verringert oder vollständig umgangen werden, da die Kraftwirkung einzig auf der Kraft des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars bestimmt wird.By using electrostatic actuators, the problems of positioning accuracy caused by intrinsic non-reproducibility of the actuator can be reduced or completely avoided, since the effect of the force is determined solely by the force of the electric field between the electrodes of the electrode pair.
Vorzugsweise ist ein möglichst geringer Abstand zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars vorgesehen, da ein elektrostatischer Antrieb bzw. der elektrostatische Aktuator für kleine Plattenabstände die größte Kraftwirkung entfalten kann. Die maximal mögliche elektrostatische Kraft kann allerdings durch die Durchbruchspannung begrenzt sein, ab der eine statisch auftretende Ionisation zu einer Ionisationslawine zwischen den beiden Elektroden führt. Die Durchbruchsspannung kann bekanntermaßen mit dem Gesetz nach Paschen beschrieben und für den jeweiligen Aktuator entsprechend ermittelt werden.The smallest possible distance between the electrodes of the electrode pair is preferably provided, since an electrostatic drive or the electrostatic actuator can develop the greatest force for small plate distances. However, the maximum possible electrostatic force can be limited by the breakdown voltage above which static ionization leads to an ionization avalanche between the two electrodes. As is known, the breakdown voltage can be described using Paschen's law and can be determined accordingly for the respective actuator.
Erfindungsgemäß ist zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars ein Dielektrikum angeordnet.According to the invention, a dielectric is arranged between the electrodes of the electrode pair.
Vorzugsweise ist ein festes oder flüssiges Dielektrikum vorgesehen, es kann aber auch ein gasförmiges Dielektrikum vorgesehen sein (vorzugsweise jedoch nicht Luft oder Wasserstoff).A solid or liquid dielectric is preferably provided, but a gaseous dielectric can also be provided (but preferably not air or hydrogen).
In einer Weiterbildung der Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Dielektrikum eine Durchschlagfestigkeit größer als die Durchschlagfestigkeit von Luft aufweist.In a development of the invention, it can be provided in particular that the dielectric has a dielectric strength greater than the dielectric strength of air.
Durch die Verwendung eines Dielektrikums (insbesondere eines festen oder flüssigen Dielektrikums) kann die Durchschlagfestigkeit des Aktuators und bei entsprechend hoher Dielektrizitätskonstante außerdem die Kraft des Aktuators erhöht werden. Die Erfinder haben beispielsweise erkannt, dass die maximale Kraft bei Verwendung von Luft als Dielektrikum zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars bei einer Elektrodenfläche von 100 mm2 lediglich 3 V/µm und somit nur etwa 0,004 N betragen würde. Durch die vorgeschlagene Verwendung eines Dielektrikums zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars, bei dem es sich vorzugsweise nicht um Luft handelt, kann diese Kraft ausreichend erhöht werden, um eine Deformation eines optischen Elements in der Praxis zu ermöglichen.The use of a dielectric (in particular a solid or liquid dielectric) can increase the dielectric strength of the actuator and, with a correspondingly high dielectric constant, also the force of the actuator. The inventors have recognized, for example, that the maximum force when using air as a dielectric between the electrodes of the electrode pair with an electrode area of 100 mm 2 would only be 3 V/μm and thus only about 0.004 N. By the proposed use of a dielectric between the electrodes of the pair of electrodes, which is preferably not air, this force can be increased sufficiently to allow deformation of an optical element in practice.
Es kann vorgesehen sein, dass das Dielektrikum den Raum zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars vollständig einnimmt. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass das Dielektrikum den Raum zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars nur teilweise einnimmt, beispielsweise mittig zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars angeordnet und von einer oder beiden Elektroden beabstandet ist. Es kann auch vorgesehen sein, eine oder beide Elektroden des Elektrodenpaars mit dem Dielektrikum zu bedecken, beispielsweise zu beschichten, insbesondere in der Art einer Isolationsschicht, um die Durchschlagfestigkeit des Aktuators zu erhöhen.It can be provided that the dielectric completely occupies the space between the electrodes of the electrode pair. However, it can also be provided that the dielectric only partially occupies the space between the electrodes of the electrode pair, for example being arranged centrally between the electrodes of the electrode pair and spaced apart from one or both electrodes. Provision can also be made for one or both electrodes of the electrode pair to be covered with the dielectric, for example to be coated, in particular in the form of an insulating layer, in order to increase the dielectric strength of the actuator.
Vorzugsweise ist ein Dielektrikum mit einer Permittivität größer 1,0 (bzw. größer als Vakuum) vorgesehen, vorzugsweise mit einer Permittivität größer als Luft, insbesondere mit einer Permittivität größer 2, besonders bevorzugt mit einer Permittivität größer 5, ganz besonders bevorzugt mit einer Permittivität größer 10, noch weiter bevorzugt mit einer Permittivität größer 50, beispielsweise auch mit einer Permittivität größer 100 oder mehr.A dielectric with a permittivity greater than 1.0 (or greater than a vacuum) is preferably provided, preferably with a permittivity greater than air, in particular with a permittivity greater than 2, particularly preferably with a permittivity greater than 5, very particularly preferably with a permittivity greater 10, more preferably with one Permittivity greater than 50, for example with a permittivity greater than 100 or more.
Insbesondere wenn ein festes Dielektrikum vorgesehen ist, ist das Dielektrikum vorzugsweise kompressibel, um im Betrieb des Aktuators eine Variation des Abstands zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars zu ermöglichen.In particular when a solid dielectric is provided, the dielectric is preferably compressible in order to allow the distance between the electrodes of the electrode pair to vary during operation of the actuator.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine der Elektroden des Elektrodenpaars als Steuerelektrode ausgebildet und mit der Steuerspannung beaufschlagbar ist. Vorzugsweise ist die andere Elektrode des Elektrodenpaars als Referenzelektrode ausgebildet und mit einem Referenzpotenzial beaufschlagbar.In an advantageous development of the invention, it can be provided that one of the electrodes of the pair of electrodes is designed as a control electrode and can be supplied with the control voltage. The other electrode of the pair of electrodes is preferably designed as a reference electrode and can be subjected to a reference potential.
Die Referenzelektroden sind vorzugsweise als Masse- bzw. Erdungselektroden ausgeführt. Bei dem Referenzpotenzial handelt es sich vorzugsweise um ein Massepotenzial.The reference electrodes are preferably designed as grounding or grounding electrodes. The reference potential is preferably a ground potential.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Referenzelektrode des Aktuators gemeinsam mit einer Referenzelektrode zumindest eines der weiteren Aktuatoren, vorzugsweise aller Aktuatoren, mit dem Referenzpotenzial beaufschlagbar ist.In particular, provision can be made for the reference potential to be applied to the reference electrode of the actuator together with a reference electrode of at least one of the further actuators, preferably all actuators.
Die Kontaktierung der Aktuatoren kann durch Zusammenfassen der Referenzelektroden bzw. durch eine gemeinsame Kontaktierung aller Referenzelektroden deutlich vereinfacht sein.The contacting of the actuators can be significantly simplified by combining the reference electrodes or by common contacting of all reference electrodes.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine der Elektroden des Elektrodenpaars mit der Rückseite des optischen Elements mechanisch gekoppelt ist und die andere Elektrode mit einem von der Rückseite des optischen Elements beabstandeten Bezugskörper mechanisch gekoppelt ist.According to a development of the invention, it can be provided that one of the electrodes of the pair of electrodes is mechanically coupled to the rear side of the optical element and the other electrode is mechanically coupled to a reference body spaced apart from the rear side of the optical element.
Vorzugsweise ist die Steuerelektrode mit dem Bezugskörper mechanisch gekoppelt und die Referenzelektrode mit der Rückseite des optischen Elements mechanisch gekoppelt. Auf diese Weise kann die Zugänglichkeit der Steuerelektroden zur Ansteuerung bzw. Beaufschlagung mit der Steuerspannung erleichtert sein.The control electrode is preferably mechanically coupled to the reference body and the reference electrode is mechanically coupled to the rear side of the optical element. In this way, the accessibility of the control electrodes for driving or applying the control voltage can be facilitated.
Der Bezugskörper kann insbesondere ein Teil des optischen Körpers, 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.The reference body can in particular be a part of the optical body, a mount for the optical element, a mounting frame for the optical element (for example a mounting frame for an optical system or a test stand) or a housing part for the optical element. The reference body is usually statically coupled to a surrounding component.
Vorzugsweise ist die Elektrode stoffschlüssig mit dem optischen Element, insbesondere mit der Rückseite des optischen Elements, verbunden. Grundsätzlich kann die Elektrode auf beliebige Weise mit dem optischen Element verbunden sein, beispielsweise kraftschlüssig oder formschlüssig. Insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise durch Verkleben der Elektrode mit dem optischen Element oder durch Aufdampfen der Elektrode auf dem optischen Element, hat sich allerdings als besonders geeignet herausgestellt. Auch eine integrale Ausbildung der Elektrode mit dem optischen Element kann vorgesehen sein, beispielsweise durch eine additive Fertigungstechnik. Für die Befestigung der anderen Elektrode an dem Bezugskörper können dieselben Befestigungstechniken vorgesehen sein.The electrode is preferably bonded to the optical element, in particular to the rear side of the optical element. In principle, the electrode can be connected to the optical element in any desired manner, for example in a non-positive or positive manner. In particular, however, an integral connection, for example by gluing the electrode to the optical element or by vapor deposition of the electrode on the optical element, has proven to be particularly suitable. An integral formation of the electrode with the optical element can also be provided, for example by an additive manufacturing technique. The same fastening techniques can be provided for fastening the other electrode to the reference body.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mit dem optischen Element gekoppelte Elektrode unmittelbar an dem optischen Element befestigt ist.According to a development of the invention, it can be provided that the electrode coupled to the optical element is fastened directly to the optical element.
Auf diese Weise können Deformationen auf äußerst gezielte Weise in das optische Element eingebracht werden. Allerdings ist es auf diese Weise nicht möglich, globale Moden in das optische Element einzubringen, was jedoch für diverse Anwendungen vorgesehen sein kann.In this way, deformations can be introduced into the optical element in an extremely targeted manner. However, it is not possible in this way to introduce global modes into the optical element, although this can be provided for various applications.
In einer alternativen Weiterbildung der Erfindung kann aus diesem Grund vorgesehen sein, dass die mit dem optischen Element gekoppelte Elektrode mittelbar über ein von der Rückseite des optischen Elements beabstandetes Zwischenelement mit dem optischen Element verbunden ist.For this reason, in an alternative development of the invention, it can be provided that the electrode coupled to the optical element is connected indirectly to the optical element via an intermediate element spaced apart from the rear side of the optical element.
Es können die bereits im Rahmen der Befestigung der Elektrode an dem optischen Element beschriebenen Befestigungstechniken vorgesehen sein, um die Elektrode an dem Zwischenelement zu befestigen und/oder um das Zwischenelement mit dem optischen Element zu verbinden.The fastening techniques already described in the context of fastening the electrode to the optical element can be provided in order to fasten the electrode to the intermediate element and/or to connect the intermediate element to the optical element.
Das Zwischenelement kann somit als Ausgleichsplatte dienen und hierdurch ermöglichen, globale Moden in das optische Element einzubringen bzw. das optische Element „langwelliger“ zu deformieren. Die Deformation der Aktuatoren kann sich somit zunächst auf das Zwischenelement unmittelbar auswirken und anschließend über das Zwischenelement an das optische Element weitergereicht werden.The intermediate element can thus serve as a compensating plate and thereby make it possible to introduce global modes into the optical element or to deform the optical element in a “longer wavelength”. The deformation of the actuators can thus initially have a direct effect on the intermediate element and can then be passed on to the optical element via the intermediate element.
Der Fachmann vermag anwendungsbedingt ein Zwischenelement vorzusehen oder nicht vorzusehen und außerdem die Dicke und Elastizität bzw. die Materialeigenschaften des Zwischenelements bedarfsweise zu variieren.Depending on the application, a person skilled in the art may or may not provide an intermediate element and also vary the thickness and elasticity or the material properties of the intermediate element as required.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Zwischenelement über entlang der Rückseite des optischen Elements verteilt angeordnete Distanzelemente und/oder Distanzstreben an dem optischen Element befestigt ist.In a further development of the invention it can be provided that the intermediate element spacer elements and/or spacer struts arranged distributed along the back of the optical element are fastened to the optical element.
Es können die bereits im Rahmen der Befestigung der Elektrode an dem optischen Element beschriebenen Befestigungstechniken vorgesehen sein, um die Distanzelemente / Distanzstreben an dem optischen Element und/oder an dem Zwischenelement zu befestigen.The fastening techniques already described in the context of fastening the electrode to the optical element can be provided in order to fasten the spacer elements/spacer struts to the optical element and/or to the intermediate element.
Der Einfluss der Aktuatoren auf das optische Element über das Zwischenelement kann durch die Verwendung von Distanzelementen und/oder Distanzstreben optimal eingestellt werden, beispielsweise durch Variieren der Geometrie der Distanzelemente bzw. Distanzstreben und/oder der Materialeigenschaften der Distanzelemente bzw. Distanzstreben.The influence of the actuators on the optical element via the intermediate element can be optimally adjusted by using spacer elements and/or spacer struts, for example by varying the geometry of the spacer elements or spacer struts and/or the material properties of the spacer elements or spacer struts.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, einzelne Distanzelemente und/oder Distanzstreben relativ zu den Elektroden eines jeweiligen Aktuators mittig bzw. zentral (bezüglich der Elektrodenfläche) anzuordnen.For example, provision can be made for arranging individual spacer elements and/or spacer struts in the middle or centrally (with respect to the electrode surface) relative to the electrodes of a respective actuator.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Bezugskörper über entlang der Rückseite des optischen Elements verteilt angeordnete Lagerungseinheiten und/oder Lagerungsstreben an dem optischen Element oder an dem Zwischenelement befestigt ist.In an advantageous development of the invention, it can be provided that the reference body is attached to the optical element or to the intermediate element via bearing units and/or bearing struts distributed along the rear side of the optical element.
Es können die bereits im Rahmen der Befestigung der Elektrode an dem optischen Element beschriebenen Befestigungstechniken vorgesehen sein, um die Lagerungseinheiten / Lagerungsstreben an dem optischen Element und/oder an dem Zwischenelement und/oder an dem Bezugskörper zu befestigen.The fastening techniques already described in the context of fastening the electrode to the optical element can be provided in order to fasten the bearing units/bearing struts to the optical element and/or to the intermediate element and/or to the reference body.
Vorzugsweise sind die Elektroden eines jeweiligen Aktuators zwischen einzelnen Lagerungseinheiten und/oder Lagerungsstreben angeordnet. Auf diese Weise kann eine besonders vorteilhafte Kraftverteilung ermöglicht werden.The electrodes of a respective actuator are preferably arranged between individual bearing units and/or bearing struts. In this way, a particularly advantageous force distribution can be made possible.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Distanzeinheiten oder Distanzstreben entlang der Rückseite des optischen Elements zu den Lagerungseinheiten oder Lagerungsstreben versetzt sind.In a development of the invention, it can be provided that the spacer units or spacer struts are offset along the back of the optical element to the storage units or storage struts.
Auf diese Weise kann eine Deformation des optischen Elements in einem weiten Bereich erfolgen, ohne dass es zu Einschränkungen aufgrund der Lagerung des optischen Elements an dem Bezugskörper kommt.In this way, the optical element can be deformed over a wide range without there being any restrictions due to the mounting of the optical element on the reference body.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mit dem optischen Element gekoppelte Elektrode parallel zu der Rückseite des optischen Elements verläuft.In an advantageous development of the invention, it can be provided that the electrode coupled to the optical element runs parallel to the rear side of the optical element.
Grundsätzlich kann aber auch eine von einem parallelen Verlauf abweichende Anordnung der Elektrode relativ zu der Rückseite des optischen Elements vorgesehen sein. Ein paralleler Verlauf hat sich allerdings als besonders geeignet herausgestellt und lässt sich technisch vergleichsweise einfach umsetzen.In principle, however, an arrangement of the electrode relative to the rear side of the optical element that deviates from a parallel path can also be provided. However, a parallel course has proven to be particularly suitable and is technically relatively easy to implement.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mit dem optischen Element gekoppelte Elektrode (vorzugsweise die Steuerelektrode) an einer Seitenwand einer sich ausgehend von der Rückseite in das optische Element erstreckenden Ausnehmung angeordnet ist.In an advantageous development of the invention, it can be provided that the electrode coupled to the optical element (preferably the control electrode) is arranged on a side wall of a recess extending from the back into the optical element.
Optional kann ergänzend vorgesehen sein, dass die mit dem Bezugskörper gekoppelte Elektrode (vorzugsweise die Referenzelektrode) an einem sich ausgehend von dem Bezugskörper in die Ausnehmung des optischen Elements erstreckenden Vorsprung angeordnet ist. Die mit dem Bezugskörper gekoppelte Elektrode kann gegebenenfalls auch selbst den Vorsprung ausbilden.Optionally, it can additionally be provided that the electrode coupled to the reference body (preferably the reference electrode) is arranged on a projection that extends from the reference body into the recess of the optical element. The electrode coupled to the reference body can optionally also itself form the projection.
Vorzugsweise sind die Elektroden des Elektrodenpaars bei Erstreckung in die Ausnehmung bzw. durch die Ausnehmung in ihrem Grundzustand orthogonal oder zumindest im Wesentlichen orthogonal zu der Rückseite und/oder Vorderseite des optischen Elements angeordnet.When extending into the recess or through the recess, the electrodes of the pair of electrodes are preferably arranged orthogonally or at least essentially orthogonally to the rear side and/or front side of the optical element in their basic state.
Bei den Ausnehmungen kann es sich insbesondere um Schlitze mit geringer Breite handeln, beispielsweise um Schlitze mit einer Breite von wenigen Mikrometern.The recesses can in particular be slits with a small width, for example slits with a width of a few micrometers.
Auf die beschriebene Weise ist es möglich, bei Anlegen der Steuerspannung Kräfte innerhalb der Ausnehmung und somit eine Deformation innerhalb des optischen Elements zu generieren, was wiederum zu einer Deformation der optisch aktiven Vorderseite des optischen Elements führen kann. Auf diese Weise ist es auch möglich, globale Deformationen in das optische Element einzubringen.In the manner described it is possible, when the control voltage is applied, to generate forces within the recess and thus a deformation within the optical element, which in turn can lead to a deformation of the optically active front side of the optical element. In this way it is also possible to introduce global deformations into the optical element.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass beide Elektroden des Elektrodenpaars mit dem optischen Element mechanisch gekoppelt und hierzu an sich gegenüberliegenden Seitenwänden einer sich ausgehend von der Rückseite in das optische Element erstreckenden Ausnehmung angeordnet sind.In an advantageous development of the invention, it can be provided that both electrodes of the electrode pair are mechanically coupled to the optical element and for this purpose are arranged on opposite side walls of a recess extending from the back into the optical element.
Die beiden Elektroden können insbesondere auf den sich gegenüberliegenden Seitenwänden aufgedampft oder aufgeklebt sein.The two electrodes can, in particular, be vapour-deposited or glued onto the opposite side walls.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Dielektrikum ein flüssiges Medium ist.In a further development of the invention it can be provided that the dielectric is a liquid medium.
Bei dem flüssigen Medium kann es sich vorzugsweise um destilliertes Wasser oder um Formamid handeln. Grundsätzlich können aber beliebige dielektrische Medien vorgesehen sein, insbesondere solche mit hoher Durchschlagfestigkeit und/oder hoher Permittivität.The liquid medium can preferably be distilled water or formamide. In principle, however, any dielectric media can be provided, in particular those with high dielectric strength and/or high permittivity.
Die Verwendung eines flüssigen Mediums als Dielektrikum hat sich als besonders geeignet herausgestellt.The use of a liquid medium as a dielectric has proven to be particularly suitable.
Bei einer Kombination verschiedener Dielektrika, insbesondere verschiedener flüssiger Medien, ist zu beachten, dass die gesamte Durchschlagspannung von der dielektrischen Schicht bestimmt sein kann, in der zuerst die jeweilige kritische Potenzialdifferenz bzw. Feldstärke erreicht wird.In the case of a combination of different dielectrics, in particular different liquid media, it should be noted that the overall breakdown voltage can be determined by the dielectric layer in which the respective critical potential difference or field strength is reached first.
Insofern ein gasförmiges Dielektrikum vorgesehen ist, kann es sich beispielsweise um Schwefelhexafluorid (SF6) handeln.If a gaseous dielectric is provided, it can be sulfur hexafluoride (SF6), for example.
Auch ein Hochvakuum kann sich vorteilhaft eignen.A high vacuum can also be advantageous.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen den Elektrodenpaaren benachbarter Aktuatoren eine fluidische Verbindung ausgebildet ist, um einen Austausch des flüssigen Mediums zwischen den Aktuatoren zu ermöglichen.According to a development of the invention, it can be provided that a fluidic connection is formed between the pairs of electrodes of adjacent actuators in order to enable an exchange of the liquid medium between the actuators.
Auf diese Weise kann bei inkompressiblen flüssigen Medien sichergestellt werden, dass diese bei der Aktuierung aus dem Spalt zwischen den Elektroden ausströmen können, um die Bewegung des Aktuators zu ermöglichen.In this way, in the case of incompressible liquid media, it can be ensured that these can flow out of the gap between the electrodes during actuation in order to enable the movement of the actuator.
Bei der fluidischen Verbindung zwischen den Aktuatoren kann es sich insbesondere um Ausnehmungen, Bohrungen oder dergleichen in den Lagerungseinheiten und/oder Lagerungsstreben handeln, die vorzugsweise zwischen den einzelnen Aktuatoren verlaufen.The fluidic connection between the actuators can in particular be recesses, bores or the like in the bearing units and/or bearing struts, which preferably run between the individual actuators.
Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die optische Baugruppe wenigstens einen Ausgleichsbehälter aufweist, der mit einem der Aktuatoren, mit mehreren der Aktuatoren oder mit allen der Aktuatoren fluidisch verbunden ist, um eine Ausdehnung des flüssigen Mediums in den Ausgleichsbehälter zu ermöglichen.According to a further development, it can be provided that the optical assembly has at least one expansion tank which is fluidically connected to one of the actuators, to several of the actuators or to all of the actuators in order to allow the liquid medium to expand into the expansion tank.
Bei dem Ausgleichsbehälter kann es sich insbesondere um einen Ausgleichsbalg handeln, der sich abhängig von der aufgenommenen Menge des fluiden Mediums entsprechend elastisch zu dehnen vermag.The compensating tank can in particular be a compensating bellows which is able to correspondingly elastically expand depending on the amount of fluid medium taken up.
Durch den Ausgleichsbehälter kann unter anderem sichergestellt sein, dass durch eine Wärmeausdehnung des Dielektrikums keine Deformation des optischen Elements auftritt. Der Ausgleichsbehälter, insbesondere der Ausgleichsbalg, vermag überschüssige Flüssigkeit aufzunehmen, wenn eine Wärmedehnung des flüssigen Mediums vorliegt oder wenn sich der Spalt zwischen den Elektroden eines gemeinsamen Elektrodenpaars aufgrund der Aktuierung verringert.The expansion tank can ensure, among other things, that no deformation of the optical element occurs as a result of thermal expansion of the dielectric. The compensating tank, in particular the compensating bellows, is able to absorb excess liquid when there is thermal expansion of the liquid medium or when the gap between the electrodes of a common pair of electrodes is reduced due to the actuation.
Um ein Übersprechen („cross talk“) zwischen den Aktuatoren zu verhindern, kann es vorteilhaft sein, für jeden Aktuator oder für einzelne Gruppen von Aktuatoren einen separaten Ausgleichsbehälter vorzusehen.In order to prevent crosstalk between the actuators, it can be advantageous to provide a separate expansion tank for each actuator or for individual groups of actuators.
Gemäß einer Weiterbildung kann außerdem vorgesehen sein, dass die optische Baugruppe wenigstens einen Zufluss und wenigstens einen Abfluss für das flüssige Medium aufweist, die derart mit den Aktuatoren fluidisch verbunden sind, dass die Elektrodenpaare der Aktuatoren von dem flüssigen Medium durchspülbar sind.According to one development, it can also be provided that the optical assembly has at least one inlet and at least one outlet for the liquid medium, which are fluidically connected to the actuators in such a way that the electrode pairs of the actuators can be flushed with the liquid medium.
Ergänzend kann optional eine Strömungsmaschine, beispielsweise eine Pumpe, vorgesehen sein, um den Durchfluss des flüssigen Mediums zu ermöglichen.In addition, a flow machine, for example a pump, can optionally be provided in order to allow the liquid medium to flow through.
Der Zufluss kann insbesondere mit einer externen Flüssigkeitsversorgung verbunden sein. Auf einen Ausgleichsbehälter kann in diesem Fall gegebenenfalls verzichtet werden.The inflow can in particular be connected to an external liquid supply. In this case, a compensating tank can be dispensed with.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Elektroden des Elektrodenpaars parallel zueinander verlaufend angeordnet sind.In an advantageous development of the invention, it can be provided that the electrodes of the pair of electrodes are arranged so as to run parallel to one another.
Gegebenenfalls kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die Elektroden des Elektrodenpaars winklig zueinander angeordnet sind. Dies ist allerdings nicht bevorzugt.Optionally, however, it can also be provided that the electrodes of the electrode pair are arranged at an angle to one another. However, this is not preferred.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Aktuatoren entlang der Rückseite des optischen Elements rasterförmig verteilt sind.In an advantageous development of the invention, it can be provided that the actuators are distributed in a grid pattern along the rear side of the optical element.
Durch eine rasterförmige Verteilung der Aktuatoren können unterschiedliche Profile der Deformation einstellbar sein. Vorzugsweise sind die Aktuatoren zwischen den bereits beschriebenen Lagerungseinheiten und/oder Lagerungsstreben verteilt angeordnet.Different deformation profiles can be set by distributing the actuators in a grid pattern. Preferably, the actuators are between those already described Storage units and / or storage struts arranged distributed.
Die Aktuatoren können beispielsweise in Segmenten von Vierecken angeordnet sein. Des Weiteren besteht die Möglichkeit einer Anordnung in einzelnen Längsschlitzen in nur einer Raumrichtung. Auch eine Anordnung in Form von Dreiecken oder eine sonstige rasterförmige Anordnung kann vorgesehen sein.The actuators can be arranged, for example, in segments of squares. Furthermore, there is the possibility of an arrangement in individual longitudinal slots in only one spatial direction. An arrangement in the form of triangles or some other grid-like arrangement can also be provided.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die optische Baugruppe eine Steuereinrichtung zur Erzeugung der Steuerspannungen für die Aktuatoren aufweisen, um das optische Element gezielt zu deformieren.According to a development of the invention, the optical assembly can have a control device for generating the control voltages for the actuators in order to deform the optical element in a targeted manner.
Die Steuereinrichtung kann als Mikroprozessor ausgebildet sein. Anstelle eines Mikroprozessors kann auch eine beliebige weitere Einrichtung zur Implementierung der Steuereinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine oder mehrere Anordnungen diskreter elektrischer Bauteile auf einer Leiterplatte, eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine sonstige programmierbare Schaltung, beispielsweise auch ein Field Programmable Gate Array (FPGA), eine programmierbare logische Anordnung (PLA) und/oder ein handelsüblicher Computer.The control device can be designed as a microprocessor. Instead of a microprocessor, any other device for implementing the control device can also be provided, for example one or more arrangements of discrete electrical components on a printed circuit board, a programmable logic controller (PLC), an application-specific integrated circuit (ASIC) or another programmable circuit, for example also a field programmable gate array (FPGA), a programmable logic array (PLA), and/or a commercial computer.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um die Aktuatoren durch Anregung mit der Steuerspannung in einem für den Deformationsbetrieb unwesentlichen Frequenzbereich als Sensoreinheiten zu verwenden, um einen Ist-Zustand der Deformation zu erfassen.According to a development of the invention, it can be provided that the control device is set up to use the actuators as sensor units by excitation with the control voltage in a frequency range that is insignificant for the deformation operation, in order to detect an actual state of the deformation.
Die Aktuatoren können somit optional auch als Sensoreinheiten verwendet werden, indem über das elektrische Verhalten der beiden Elektroden des gemeinsamen Elektrodenpaars auf den aktuellen Ist-Zustand der Deformation zurückgeschlossen wird. Die Anregung mit der Steuerspannung zum Betrieb als Sensoreinheit kann im hochfrequenten Bereich, beispielsweise im Bereich einiger Megahertz, erfolgen. Da die Ansteuerung bei der Verwendung als Aktuatoren in der Regel in einer Bandbreite im Bereich von wenigen hundert Hertz erfolgt, kommt es hierbei in der Regel nicht zu gegenseitigen Störungen, so dass Aktuator- und Sensorbetrieb parallel erfolgen können.The actuators can thus optionally also be used as sensor units, in that conclusions can be drawn about the current actual state of the deformation via the electrical behavior of the two electrodes of the common pair of electrodes. The excitation with the control voltage for operation as a sensor unit can take place in the high-frequency range, for example in the range of a few megahertz. Since the control when used as actuators usually takes place in a bandwidth in the range of a few hundred Hertz, there is usually no mutual interference, so that actuator and sensor operation can take place in parallel.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Deformation eines optischen Elements mittels einer Mehrzahl elektrostatischer Aktuatoren mit jeweils einem Elektrodenpaar aus zwei voneinander beabstandeten Elektroden. Zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars wird eine Steuerspannung angelegt, um eine elektrostatische Kraft zu erzeugen, die von dem Aktuator zur Deformation des optischen Elements auf das optische Element übertragen wird. Es ist außerdem vorgesehen, dass zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars ein Dielektrikum angeordnet wird. Vorzugsweise ist ein festes oder flüssiges Dielektrikum vorgesehen. Es kann aber auch ein gasförmiges Dielektrikum oder ein Hochvakuum vorgesehen sein.The invention also relates to a method for deforming an optical element by means of a plurality of electrostatic actuators, each with a pair of electrodes made up of two electrodes spaced apart from one another. A control voltage is applied between the electrodes of the pair of electrodes in order to generate an electrostatic force, which is transmitted from the actuator to the optical element to deform the optical element. It is also provided that a dielectric is arranged between the electrodes of the electrode pair. A solid or liquid dielectric is preferably provided. However, a gaseous dielectric or a high vacuum can also be provided.
Die Verwendung der genannten elektrostatischen Aktuatoren kann besonders vorteilhaft sein, da bei elektrostatischen Aktuatoren die Kraft bzw. Dehnung nicht durch die Eigenschaften des Materials selbst erzeugt wird, wie es sonst bei piezoelektrischen oder elektrostriktiven Aktuatoren üblich ist, sondern auf den Anziehungskräften von elektrischen Ladungen beruht. Die bei der Aktuierung entstehenden Kräfte sind damit deutlich besser vorherseh- und modellierbar.The use of the electrostatic actuators mentioned can be particularly advantageous, since in electrostatic actuators the force or expansion is not generated by the properties of the material itself, as is otherwise usual with piezoelectric or electrostrictive actuators, but is based on the attractive forces of electrical charges. The forces arising during actuation can thus be predicted and modeled much better.
Durch die vorgeschlagene Verwendung elektrostatischer Aktuatoren zur Deformation des optischen Elements kann ein Hochpräzisionssystem bereitgestellt werden, da die elektrostatischen Aktuatoren nur sehr geringe Nichtreproduzierbarkeiten aufweisen und ihre Kraftwirkung aufgrund der vorgeschlagenen Verwendung eines Dielektrikums zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars deutlich erhöht sein kann.A high-precision system can be provided by the proposed use of electrostatic actuators for deforming the optical element, since the electrostatic actuators have only very low non-reproducibility and their force effect can be significantly increased due to the proposed use of a dielectric between the electrodes of the electrode pair.
Durch das Beaufschlagen der Elektroden mit der Steuerspannung bzw. mit dem Referenzpotenzial kann wahlweise eine Zugkraft oder eine Druckkraft zwischen den beteiligten Elektroden generiert werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, eine Zugkraft zu erzeugen.By applying the control voltage or the reference potential to the electrodes, either a tensile force or a compressive force can be generated between the electrodes involved. Provision is preferably made to generate a tensile force.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren zur Deformation eines optischen Elements gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen durchzuführen, wenn das Programm auf einer Steuereinrichtung, insbesondere der Steuereinrichtung der vorstehend beschriebenen optischen Baugruppe, ausgeführt wird.The invention also relates to a computer program product with program code means to carry out a method for deforming an optical element according to the above and following statements when the program is executed on a control device, in particular the control device of the optical assembly described above.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung innerhalb der nachfolgend noch erwähnten Projektionsbelichtungsanlage bzw. allgemein zur Verwendung in Lithographieoptiken. Die Erfindung kann sich allerdings grundsätzlich für beliebige Anwendungen eignen, bei denen optische Elemente deformiert werden sollen, insbesondere auch für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Astronomie sowie für militärische Anwendungen.The invention is particularly suitable for use within the projection exposure system mentioned below or generally for use in lithography optics. In principle, however, the invention can be suitable for any application in which optical elements are to be deformed, in particular also for applications in aeronautics and space travel, astronomy and for military applications.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Baugruppe, die ein optisches Element mit einer optisch aktiven Vorderseite und einer von der Vorderseite abgewandten Rückseite und eine Mehrzahl elektrostatischer Aktuatoren mit jeweils einem Elektrodenpaar aus zwei voneinander beabstandeten Elektroden aufweist. Die Aktuatoren werden derart mit der Rückseite des optischen Elements mechanisch gekoppelt, dass eine mittels einer elektrischen Steuerspannung zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars erzeugte elektrostatische Kraft zur Deformation des optischen Elements auf das optische Element übertragbar ist. Es ist außerdem vorgesehen, dass zwischen die Elektroden des Elektrodenpaars ein Dielektrikum eingebracht wird. Vorzugsweise ist ein festes oder flüssiges Dielektrikum vorgesehen. Es kann aber auch ein gasförmiges Dielektrikum oder ein Hochvakuum vorgesehen sein.The invention also relates to a method for producing an optical assembly which has an optical element with an optically active front side and a back side facing away from the front side and a plurality of electrostatic actuators each having a pair of electrodes made up of two electrodes spaced apart from one another. The actuators are mechanically coupled to the back of the optical element in such a way that an electrostatic force generated between the electrodes of the electrode pair by means of an electrical control voltage can be transmitted to the optical element to deform the optical element. It is also provided that a dielectric is introduced between the electrodes of the electrode pair. A solid or liquid dielectric is preferably provided. However, a gaseous dielectric or a high vacuum can also be provided.
Die in der
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Elemente der optischen Baugruppe durch silikatisches oder direktes Bonding oder alternativ über eine Klebeverbindung, eine Lötverbindung oder ähnliches, miteinander verbunden sind, insbesondere betreffend die Verbindung zwischen den Lagerungseinheiten / Lagerungsstreben und dem optischen Element und/oder dem Bezugskörper.In particular, it can be provided that the individual elements of the optical assembly are connected to one another by silicate or direct bonding or alternatively by an adhesive connection, a soldered connection or the like, in particular with regard to the connection between the bearing units/bearing struts and the optical element and/or the reference body .
Das Aufbringen der Elektroden auf dem optischen Element, dem Bezugskörper und/oder dem Zwischenelement kann beispielsweise durch Aufdampfen einer elektrisch leitfähigen Schicht erfolgen. Auch andere Techniken zum Aufbringen der Elektroden können vorgesehen sein. Grundsätzlich können beliebige stoffschlüssige, formschlüssig und/oder kraftschlüssige Verbindungstechniken möglich sein.The electrodes can be applied to the optical element, the reference body and/or the intermediate element, for example by vapor deposition of an electrically conductive layer. Other techniques for applying the electrodes can also be provided. In principle, any materially bonded, form-fitting and/or non-positive connection techniques can be possible.
Die Erfindung betrifft auch eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Beleuchtungssystem, das eine Strahlungsquelle, eine Beleuchtungsoptik und eine Projektionsoptik aufweist. Die Beleuchtungsoptik und/oder die Projektionsoptik weist wenigstens eine optische Baugruppe gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen auf.The invention also relates to a projection exposure system for microlithography with an illumination system which has a radiation source, illumination optics and projection optics. The illumination optics and/or the projection optics have at least one optical assembly according to the statements above and below.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Korrektur von Abbildungsfehlern der Projektionsbelichtungsanlage durch Deformation des optischen Elements der optischen Baugruppe.The invention is particularly suitable for correcting aberrations in the projection exposure system due to deformation of the optical element of the optical assembly.
Die Erfindung eignet sich unter anderem zur Verwendung mit einer mikrolithographischen DUV Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere jedoch zur Verwendung mit einer EUV Projektionsbelichtungsanlage. Eine mögliche Verwendung der Erfindung betrifft auch die Immersionslithographie.The invention is suitable, inter alia, for use with a microlithographic DUV projection exposure system, but in particular for use with an EUV projection exposure system. A possible use of the invention also relates to immersion lithography.
Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch die optische Baugruppe, das Verfahren zur Deformation eines optischen Elements, das Computerprogrammprodukt, das Verfahren zur Herstellung einer optischen 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.Features that have been described in connection with one of the objects of the invention, namely given by the optical assembly, the method for deforming an optical element, the computer program product, the method for producing an optical assembly and the projection exposure system, are also applicable to the other objects of Invention advantageously implemented. Likewise, advantages that were mentioned in connection with one of the objects of the invention can also be understood in relation to the other objects of the invention.
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 indicate a singular 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 beispielsweise 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 listed exhaustively. Accordingly, one or more listings of features may be considered complete within the scope of the invention, e.g. considered 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 method features and are not necessarily intended to indicate that features are mutually dependent or related to one another.
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.Furthermore, it should be emphasized that the values and parameters described here are 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 in the implementation of the invention in practice. Specifying ranges by starting and ending values also includes all those values and fractions that are included in the specified range, in particular the start and end values and a respective mean value.
Die Erfindung betrifft auch eine von Anspruch 1 unabhängige optische Baugruppe, aufweisend ein optisches Element und wenigstens einen elektrostatischen Aktuator mit zumindest zwei voneinander beabstandeten Elektroden, wobei der Aktuatoren eingerichtet und derart mit dem optischen Elements mechanisch gekoppelt ist, dass eine zwischen den Elektroden des Aktuators erzeugte elektrostatische Kraft zur Deformation und/oder Ausrichtung und/oder Positionierung des optischen Elements auf das optische Element übertragen wird. Die weiteren Merkmale des Anspruchs 1 und der abhängigen Ansprüche sowie die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten dieser optischen Baugruppe.The invention also relates to an optical assembly independent of
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 easily be combined with features of other exemplary embodiments by a person skilled in the art to form further meaningful combinations and sub-combinations.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function are provided with the same reference symbols in the figures.
Es zeigen schematisch:
-
1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage im Meridionalschnitt; -
2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage; -
3 eine optische Baugruppe mit einem optischen Element, einem Bezugskörper und mehreren zwischen dem Bezugskörper und dem optischen Element angeordneten elektrostatischen Aktuatoren mit einem festen Dielektrikum in einer seitlichen Schnittdarstellung; -
4 einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung entlang derSchnittlinie IV der 3 zur Darstellung der rasterförmigen Anordnung der Aktuatoren entlang der Rückseite des optischen Elements; -
5 eine optische Baugruppe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einem Zufluss und einem Abfluss für ein flüssiges Dielektrikum und einer fluidischen Verbindung zwischen den Aktuatoren in einer seitlichen Schnittdarstellung; -
6 eine optische Baugruppe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einem Ausgleichsbehälter für ein flüssiges Dielektrikum und einer fluidischen Verbindung zwischen den Aktuatoren in einer seitlichen Schnittdarstellung; -
7 eine optische Baugruppe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit mehreren Ausgleichsbehältern für ein flüssiges Dielektrikum und einer fluidischen Verbindung zwischen den Aktuatoren in einer seitlichen Schnittdarstellung; -
8 eine optische Baugruppe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einem Ausgleichsbehälter für ein flüssiges Dielektrikum, einer fluidischen Verbindung zwischen den Aktuatoren und einem zwischen den Aktuatoren und dem optischen Element angeordneten Zwischenelement in einer seitlichen Schnittdarstellung; -
9 eine optische Baugruppe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit innerhalb einer Ausnehmung in der Rückseite des optischen Elements angeordneten Elektroden in einem nicht ausgelenkten Zustand der Aktuatoren in einer seitlichen Schnittdarstellung; -
10 die optische Baugruppe der9 in einem ausgelenkten Zustand der Aktuatoren; -
11 ein Beispiel für eine Rasteranordnung der Aktuatoren einer optischen Baugruppe gemäß9 ; -
12 ein Beispiel für eine weitere Rasteranordnung der Aktuatoren einer optischen Baugruppe gemäß9 ; und -
13 eine optische Baugruppe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit innerhalb einer Ausnehmung in der Rückseite des optischen Elements angeordneten Elektroden in einer seitlichen Schnittdarstellung.
-
1 an EUV projection exposure system in the meridional section; -
2 a DUV projection exposure system; -
3 an optical assembly with an optical element, a reference body and a plurality of electrostatic actuators arranged between the reference body and the optical element with a solid dielectric in a lateral sectional view; -
4 a detail of a sectional view along thesection line IV 3 to show the grid arrangement of the actuators along the back of the optical element; -
5 an optical assembly according to a further embodiment with an inflow and an outflow for a liquid dielectric and a fluidic connection between the actuators in a lateral sectional view; -
6 an optical assembly according to a further embodiment with an expansion tank for a liquid dielectric and a fluidic connection between the actuators in a lateral sectional view; -
7 an optical assembly according to a further embodiment with multiple expansion tanks for a liquid dielectric and a fluidic connection between the actuators in a lateral sectional view; -
8th an optical assembly according to a further exemplary embodiment with an expansion tank for a liquid dielectric, a fluidic connection between the actuators and an intermediate element arranged between the actuators and the optical element, in a lateral sectional view; -
9 a side sectional view of an optical assembly according to a further exemplary embodiment with electrodes arranged within a recess in the rear side of the optical element in a non-deflected state of the actuators; -
10 the optical assembly of the9 in a deflected state of the actuators; -
11 an example of a grid arrangement of the actuators of an optical assembly according to FIG9 ; -
12 an example of a further grid arrangement of the actuators of an optical assembly according to FIG9 ; and -
13 an optical assembly according to a further embodiment with electrodes arranged within a recess in the rear side of the optical element in a lateral sectional view.
Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf
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 addition to a
In
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.The EUV
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. A structure on the
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.The
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.The
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.The
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.After the
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
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.The
Wie beispielsweise aus der
Zwischen dem Kollektor 116 und dem Umlenkspiegel 118 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 115 horizontal, also längs der y-Richtung.The
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
Der zweite Facettenspiegel 121 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 122. Die zweiten Facetten 122 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.The
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
Die zweiten Facetten 122 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.The
Die Beleuchtungsoptik 103 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator („Fly's Eye Integrator“) bezeichnet.The
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 121 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 109 optisch konjugiert ist, anzuordnen.It can be advantageous not to arrange the
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.The individual
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.In a further embodiment of the
Die Beleuchtungsoptik 103 hat bei der Ausführung, die in der
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.In a further embodiment of the
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.The imaging of the
Die Projektionsoptik 109 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 durchnummeriert sind.The
Bei dem in der
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.Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry. Alternatively, the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the reflection surface shape. Just like the mirrors of the
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.The
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.The
Die Projektionsoptik 109 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.The
Die Projektionsoptik 109 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.The
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.Other imaging scales are also possible. Image scales with the same sign and absolutely the same in the x and y directions, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.
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
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.In each case one of the
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.The
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.The illumination of the entrance pupil of the
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 103 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.A likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 104 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 beschrieben.Further aspects and details of the illumination of the
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.The
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.The entrance pupil of the
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.The
Bei der in der
Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 121 definiert ist.The
In
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.As an alternative or in addition to the
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 sieht vor, dass die in das Retikel 203 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 204 abgebildet werden.The basic functional principle of the DUV
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.The
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.An image of the
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.Optionally, an air gap between the
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.The use of the invention is not limited to use in
Zur Korrektur von Abbildungsfehlern einer Projektionsbelichtungsanlage, beispielsweise der Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, kann sich insbesondere eine gezielte Deformation deren optischer Elemente 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 eignen. Hier setzt die Erfindung an.A targeted deformation of its
In den
In den Ausführungsbeispielen ist das optische Element 2 beispielhaft als Spiegel dargestellt; dies ist allerdings nicht einschränkend zu verstehen. Das optische Element 2 weist eine optisch aktive Vorderseite 3 und eine von der Vorderseite 3 abgewandte Rückseite 4 auf. Die Beleuchtungsstrahlung 115 bzw. der Projektionsstrahl 210 wird bei Auftreffen auf das optische Element 2 von der optisch aktiven Vorderseite 3 definiert beeinflusst, insbesondere um den Strahlengang zu führen.In the exemplary embodiments, the
Zunächst soll anhand der
Die optische Baugruppe 1 weist eine Mehrzahl entlang der Rückseite 4 des optischen Elements 2 verteilt angeordnete elektrostatische Aktuatoren 5 auf. Die Aktuatoren 5 können insbesondere rasterförmig entlang der Rückseite 4 des optischen Elements 2 verteilt angeordnet sein, wie sich besonders gut anhand der
Vorzugsweise sind die Elektroden 6, 7 des gemeinsamen Elektrodenpaars (in ihrem nicht ausgelenkten Zustand) parallel zueinander verlaufend angeordnet, wie in allen Ausführungsbeispielen dargestellt. Es kann grundsätzlich aber auch eine verkippte Anordnung relativ zueinander vorgesehen sein.Preferably, the
Die Aktuatoren 5 sind jeweils eingerichtet und derart mit der Rückseite 4 des optischen Elements 2 mechanisch gekoppelt, dass eine mittels einer elektrischen Steuerspannung U1...n zwischen den Elektroden 6, 7 des Elektrodenpaars erzeugte elektrostatische Kraft zur Deformation des optischen Elements 2 auf das optische Element 2 übertragen wird. Zur Verdeutlichung ist in den
Für eine ausreichend hohe Kraftwirkung und Erhöhung der Durchschlagfestigkeit zwischen den Elektroden 6, 7 ist zwischen den Elektroden 6, 7 des Elektrodenpaars ein festes oder flüssiges Dielektrikum 8 angeordnet. Gegebenenfalls kann auch ein gasförmiges Dielektrikum 8 vorgesehen sein, vorzugsweise jedoch ein von Luft abweichendes gasförmiges Dielektrikum 8. In dem Ausführungsbeispiel der
Vorzugsweise ist das feste Medium gemäß dem Ausführungsbeispiel der
In den Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass eine der Elektroden des Elektrodenpaars als Steuerelektrode 6 ausgebildet und mit der Steuerspannung U1...n beaufschlagt ist. Die andere Elektrode ist als Referenzelektrode 7 ausgebildet und gemeinsam mit den weiteren Referenzelektroden 7 der anderen Aktuatoren 5 mit einem gemeinsamen Referenzpotenzial GND beaufschlagbar.In the exemplary embodiments, it is provided that one of the electrodes of the pair of electrodes is in the form of a
In den Ausführungsbeispielen der
Bei dem Bezugskörper 9 kann es sich beispielsweise um eine Fassung für das optische Element 2, um einen Befestigungsrahmen für das optische Element 2 oder sogar um das optische Element 2 selbst handeln.The
In den Ausführungsbeispielen der
Zur Erzeugung der Steuerspannung U1...n für die Aktuatoren 5 kann eine in
Die Steuereinrichtung 11 kann allerdings auch eingerichtet sein, um die Aktuatoren 5 durch Anregung mit der Steuerspannung U1...n in einem für den Deformationsbetrieb unwesentlichen Frequenzbereich als Sensoreinheiten zu verwenden. Auf diese Weise kann ein Ist-Zustand der Deformation des optischen Elements 2 erfasst werden, beispielsweise in einem höhergelegenen Frequenzband. Das vorstehend und nachfolgend beschriebene Verfahren zur Deformation des optischen Elements 2 kann als Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln auf der Steuereinrichtung 11 durchgeführt werden.However, the
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Dielektrikum 8 ein flüssiges Medium ist, insbesondere destilliertes Wasser oder Formamid. Eine entsprechende Ausgestaltung ist beispielsweise in
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist allerdings ein abgeschlossenes System vorgesehen, wie in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen gezeigt. In diesem Fall kann vorzugsweise vorgesehen sein, eine Ausdehnungsmöglichkeit für das flüssige Medium bereitzustellen, insbesondere um eine thermisch bedingte Ausdehnung und/oder eine Verdrängung des Dielektrikums 8 im Falle der ausgelenkten Aktuatoren 5 zu ermöglichen. Diesbezüglich kann beispielsweise ein Ausgleichsbehälter 15 vorgesehen sein, der mit einem der Aktuatoren 5 fluidisch verbunden ist, um eine Ausdehnung des flüssigen Mediums (über das Netz aus fluidischen Verbindung) in den Ausgleichsbehälter 15 zu ermöglichen. In den Figuren ist beispielhaft ein Ausgleichsbalg angedeutet. Um eine Entkopplung der Aktuatoren 5 voneinander zu ermöglichen, können auch mehrere Ausgleichsbehälter 15 vorgesehen sein, beispielsweise ein Ausgleichsbehälter 15 für jeden Aktuator 5, wie in
Bei den in den
Der Bezugskörper 9 kann in diesem Fall über die Lagerungsstreben 10 an dem Zwischenelement 16 befestigt sein, wobei das Zwischenelement 16 selbst über entlang der Rückseite 4 des optischen Elements 2 verteilt angeordnete Distanzstreben 17 an dem optischen Element 2 befestigt ist. Die Lagerungsstreben 10 und die Distanzstreben 17 können entlang der Rückseite 4 des optischen Elements 2 zueinander versetzt sein, wobei die Distanzstreben 17 an dem optischen Element 2 möglichst zentral unterhalb der Aktuatorenfläche bzw. der Elektrodenfläche angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine besonders vorteilhafte Beeinflussung des optischen Elements 2 erfolgen.In this case, the
Wie sich anhand der beispielhaften Auslenkung der
In den
Die
Aus Gründen einer einfacheren Darstellung ist in den
Wie sich anhand der
Optional kann bei dem Ausführungsbeispiel der
Selbstverständlich kann auch ein Aufbau vorgesehen sein, bei dem die Referenzelektroden 7 ausgehend von dem Bezugskörper 9 in die Ausnehmung 19 hineinragen.Of course, a structure can also be provided in which the
Abschließend sei erwähnt, dass die dargestellten Ausführungsbeispiele grundsätzlich miteinander kombinierbar sind, sofern dies technisch nicht ausgeschlossen ist. Ferner können auch noch weitere Ausgestaltungen der Aktuatoren 5 und Ausrichtungen / Anordnungen der Elektroden 6, 7 des Elektrodenpaars vorgesehen sein. Insbesondere sind die dargestellten geometrischen Zusammenhänge und Größenordnungen rein schematisch und beispielhaft und nicht maßstabsgetreu zu verstehen.Finally, it should be mentioned that the illustrated exemplary embodiments can in principle be combined with one another, provided this is not technically impossible. Further configurations of the
Eine weitere Möglichkeit zur Erhöhung der elektrostatischen Kraft kann auch eine Verzahnung der Elektroden 6, 7 eines gemeinsamen Elektrodenpaars und/oder eine Aufteilung der einzelnen Elektroden 6, 7 in mehrere Einzelelektroden sein.A further possibility for increasing the electrostatic force can also be a toothing of the
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