-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage und eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System.
-
Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
-
Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellenlänge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt, Linsen, eingesetzt werden.
-
Um bei Erschütterungen zu verhindern, dass die Optiken oder andere Bauteile, wie beispielsweise ein Sensorrahmen (Engl.: Sensor Frame), des Projektionssystems beschädigt werden, ist es möglich, zwischen einem Tragrahmen (Engl.: Force Frame) und dem Sensorrahmen einen sogenannten Endstopp einzusetzen, der die Beweglichkeit zwischen dem Tragrahmen und dem Sensorrahmen begrenzt. Ein derartiger Endstopp weist gemäß betriebsinternen Erkenntnissen einen mit dem Tragrahmen verbundenen Bolzen und eine an dem Sensorrahmen vorgesehene Hülse auf, die den Bolzen spielbehaftet aufnimmt.
-
Dieses Spiel ermöglicht eine Bewegung des Sensorrahmens gegenüber dem Tragrahmen in einem aktuierten Bereich. Bei einer starken Erschütterung gerät der Bolzen mit der Hülse in Kontakt. Dies kann zum einen zu hohen Kräften führen, die auf den Sensorrahmen wirken, zum anderen kann der direkte Kontakt des metallischen Bolzens mit der metallischen Hülse zu einem unerwünschten Partikelabrieb führen. Dies gilt es zu verbessern.
-
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes optisches System bereitzustellen.
-
Demgemäß wird ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage vorgeschlagen. Das optische System umfasst eine erste Komponente, eine zweite Komponente, wobei die zweite Komponente innerhalb eines Aktuierungsbereichs relativ zu der ersten Komponente aktuierbar ist, und eine Endstoppeinrichtung, die eine Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente innerhalb des Aktuierungsbereichs erlaubt und außerhalb des Aktuierungsbereichs blockiert, wobei die Endstoppeinrichtung ein Biegeelement umfasst, dessen Steifigkeit bei einem Erreichen einer Grenze des Aktuierungsbereichs sprunghaft ansteigt, um so die Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente zu blockieren.
-
Dadurch, dass das Biegeelement je nach dessen Auslenkung seine Steifigkeit sprunghaft verändern kann, ist es möglich, die Endstoppeinrichtung derart auszugestalten, dass beispielsweise bei einer starken Erschütterung, bei der die Grenze des Aktuierungsbereichs erreicht wird, eine Versteifung des Biegeelements bewirkt wird und so die Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente gestoppt wird. Es kann somit ein direkter berührender Kontakt von Komponenten der Endstoppeinrichtung miteinander vermieden werden. Hierdurch wird zum einen das Einbringen von großen Kräften in die Komponenten als auch das Entstehen von Partikeln verhindert.
-
Das optische System ist insbesondere ein Projektionsobjektiv oder eine Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage oder Teil einer derartigen Projektionsoptik. Das optische System kann jedoch auch Teil einer Beleuchtungsoptik sein. Die erste Komponente und die zweite Komponente können beliebige Komponenten des optischen Systems sein. Beispielsweise kann die erste Komponente ein Tragrahmen (Engl.: Force Frame) und die zweite Komponente ein Sensorrahmen (Engl.: Sensor Frame) sein. Die Komponenten können jedoch auch optische Elemente, Messinstrumente oder dergleichen umfassen.
-
Dass die zweite Komponente innerhalb eines „Aktuierungsbereichs“ relativ zu der ersten Komponente aktuierbar ist, bedeutet vorliegend, dass die zweite Komponente in einem gewissen Bereich, welcher beispielsweise von einem Aktuator oder Stellelement bewältigbar ist, relativ zu der ersten Komponente bewegt werden kann. Unter „Aktuieren“ ist vorliegend das Bewegen der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente mit Hilfe des Aktuators oder Stellelements zu verstehen. Die zweite Komponente ist vorzugsweise mit Hilfe einer gewichtskraftkompensierenden Lagerung gelagert. Eine derartige Lagerung kann auch als Aktive Vibration Insulation System (AVIS) bezeichnet werden. Das heißt, dass die zweite Komponente kraftfrei ausgelenkt werden kann.
-
Demgemäß bringt die Endstoppeinrichtung innerhalb des Aktuierungsbereichs keine oder vorzugsweise nahezu keine Kraft auf die zweite Komponente auf, so dass diese frei aktuierbar ist. Außerhalb des zulässigen Aktuierungsbereichs blockiert die Endstoppeinrichtung die zweite Komponente gegenüber der ersten Komponente, so dass außerhalb des Aktuierungsbereichs keine Relativbewegung der Komponenten zueinander stattfinden kann.
-
Insbesondere erlaubt das Biegeelement die Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente innerhalb des Aktuierungsbereichs, wobei sich das Biegeelement, wenn die Auslenkung des Biegeelements die Grenze des Aktuierungsbereichs erreicht, selbsttätig derart versteift, dass das Biegeelement die Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente blockiert. Das heißt, dass die Steifigkeit des Biegeelements außerhalb des Aktuierungsbereichs so hoch ist, dass eine Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente nicht oder nur mit erhöhtem Kraftaufwand möglich ist. Unter der „Grenze“ des Aktuierungsbereichs ist vorliegend zu verstehen, dass das Biegeelemente diese dann erreicht, wenn dieses so weit ausgelenkt ist, dass eine weitere Auslenkung ohne ein Überschreiten des Aktuierungsbereichs nicht mehr möglich ist. Die Steifigkeit des Biegeelements ist außerhalb des Aktuierungsbereichs im Vergleich zu innerhalb des Aktuierungsbereichs insbesondere unendlich groß.
-
Unter einem „sprunghaften“ Anstieg der Steifigkeit ist insbesondere zu verstehen, dass sich die Steifigkeit in einem Bereich der Auslenkung des Biegeelements von wenigen µm, beispielsweise von weniger als 100 µm, stark erhöht, beispielsweise vervielfacht. Dieser sprunghafte Anstieg der Steifigkeit wird, insbesondere nur oder ausschließlich, durch ein geeignetes geometrisches Design des Biegeelements erzielt. Das Biegeelement weist somit kein lineares Verhalten auf wie beispielsweise eine Zylinderfeder. Dieses Verhalten des Biegeelements kann als mechanische oder kinematische Singularität bezeichnet werden. Unter der „Singularität“ ist dementsprechend vorliegend das Verhalten des Biegeelements zu verstehen, bis zu einem gewissen Punkt, beispielsweise dem Erreichen der Grenze des Aktuierungsbereichs, ein lineares Verhalten zu zeigen und ab diesem Punkt ein nichtlineares Verhalten, nämlich einen sprunghaften Anstieg der Steifigkeit, zu zeigen. Dieses Verhalten beziehungsweise die mechanische oder kinematische Singularität wird insbesondere ausschließlich durch eine geeignete geometrische Gestaltung des Biegeelements erreicht.
-
Die Endstoppeinrichtung kann mehrere Biegeelemente umfassen. Innerhalb des Aktuierungsbereichs ist das Biegeelement vorzugsweise derart biegeweich, dass die Aktuierung der zweiten Komponente gegenüber der ersten Komponente nicht oder nur unwesentlich beeinflusst wird. Das Biegeelement bringt somit keine oder zumindest nur eine sehr geringe Kraft auf die zweite Komponente auf. Mit anderen Worten kann das Biegeelement innerhalb des Aktuierungsbereichs keine oder zumindest nur eine sehr geringe Kraft von der ersten Komponente auf die zweite Komponente übertragen.
-
Sobald das Biegeelement derart ausgelenkt wird, dass der Aktuierungsbereich verlassen beziehungsweise die Grenze oder ein Rand desselben erreicht wird, versteift sich das Biegeelement selbsttätig. „Selbsttätig“ oder „selbstständig“ bedeutet vorliegend, dass das Biegeelement sich aufgrund seiner konstruktiven Ausgestaltung ohne einen externen Aktuator und ohne das Zuführen externer Energie von einem unversteiften Zustand in einen versteiften Zustand verbringen kann. Ab der Grenze des Aktuierungsbereichs beziehungsweise außerhalb des Aktuierungsbereichs ist das Biegeelement dann so steif, dass die Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente mit Hilfe des Biegeelements blockiert wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steifigkeit des Biegeelements außerhalb des Aktuierungsbereichs um ein Vielfaches größer als innerhalb des Aktuierungsbereichs.
-
Unter dem „Vielfachen“ ist vorliegend insbesondere eine Größenordnung von mindestens dem Zehnfachen zu verstehen. Unter der „Steifigkeit“ ist vorliegend ganz allgemein der Widerstand eines Körpers gegen eine Kraft oder ein Moment zu verstehen. Die Steifigkeit ist dabei abhängig von der Geometrie des Körpers und des verwendeten Materials. Je größer die Steifigkeit ist, desto größer ist der Widerstand des Körpers gegen eine Deformation oder Verformung.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform steigt die Steifigkeit des Biegeelements innerhalb eines Auslenkungswegs des Biegeelements von weniger als 100 µm sprunghaft an.
-
Je nach konstruktiver Ausgestaltung des Biegeelements kann der Auslenkungsweg beliebig festgelegt werden. Sobald sich die zweite Komponente gegenüber der ersten Komponente bei dem Erreichen der Grenze des Aktuierungsbereichs um einen Weg von 100 µm bewegt hat, versteift sich das Biegeelement sprunghaft, so dass die Bewegung der zweiten Komponente gegenüber der ersten Komponente blockiert ist. Das heißt, dass die sprunghafte Versteifung innerhalb des Auslenkungswegs erfolgt.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt die Steifigkeit des Biegeelements außerhalb des Aktuierungsbereichs das Einhundertfache oder mehr als das Einhundertfache der Steifigkeit innerhalb des Aktuierungsbereichs.
-
Die Steifigkeit außerhalb des Aktuierungsbereichs kann auch das Einhundertfünfzig- bis Zweihundertfache der Steifigkeit innerhalb des Aktuierungsbereichs betragen. Grundsätzlich beträgt die Steifigkeit außerhalb des Aktuierungsbereichs ein Vielfaches der Steifigkeit innerhalb des Aktuierungsbereichs. Im Vergleich zu einer konventionellen Feder erhöht sich die Steifigkeit jedoch innerhalb eines sehr kurzen Auslenkungswegs, der wie zuvor erwähnt, weniger als 100 µm sein kann.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Biegeelement einen bogenförmig gewölbten ersten Blattfederabschnitt und einen bogenförmig gewölbten zweiten Blattfederabschnitt, wobei der erste Blattfederabschnitt und der zweite Blattfederabschnitt gegensinnig gewölbt sind.
-
Der erste Blattfederabschnitt und der zweite Blattfederabschnitt können jeweils kreisbogenförmig gewölbt sein. Insbesondere weisen der erste Blattfederabschnitt und der zweite Blattfederabschnitt identische und gegensinnig orientierte Wölbungen auf. Dass der erste Blattfederabschnitt und der zweite Blattfederabschnitt „gegensinnig gewölbt“ sind, bedeutet vorliegend, dass der erste Blattfederabschnitt und der zweite Blattfederabschnitt bauchförmig voneinander weg orientiert sind. Die Blattfederabschnitte sind in ihre bogenförmige Geometrie jeweils federvorgespannt.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der erste Blattfederabschnitt und der zweite Blattfederabschnitt jeweils endseitig mit Hilfe eines ersten Verbindungsabschnitts und eines zweiten Verbindungsabschnitts miteinander verbunden.
-
Die Verbindungsabschnitte können beispielsweise quaderförmig sein. Die Verbindungsabschnitte können jedoch jede beliebige Geometrie aufweisen. Mit jedem Verbindungsabschnitt ist jeweils ein Endabschnitt des ersten Blattfederabschnitts und des zweiten Blattfederabschnitts verbunden. Ausgehend von den beiden Verbindungsabschnitten wölben sich der erste Blattfederabschnitt und der zweite Blattfederabschnitt in Richtung einer Mitte zwischen den Verbindungsabschnitten nach außen. Mittig zwischen den Verbindungsabschnitten sind der erste Blattfederabschnitt und der zweite Blattfederabschnitt am weitesten voneinander entfernt.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform steigt die Steifigkeit des Biegeelement bei dem Erreichen der Grenze des Aktuierungsbereichs dadurch sprunghaft an, dass sich der erste Blattfederabschnitt und der zweite Blattfederabschnitt parallel zueinander ausrichten.
-
Es erfolgt dabei ein Übergang von der Biegesteifigkeit der Blattfederabschnitte zu der Zugfestigkeit der Blattfederabschnitte, welche um ein Vielfaches höher als die Biegesteifigkeit ist. Das Biegeelement versteift sich, wenn die Auslenkung des Biegeelements die Grenze des Aktuierungsbereichs erreicht, insbesondere dadurch selbstständig, dass sich der erste Blattfederabschnitt und der zweite Blattfederabschnitt parallel zueinander ausrichten. Das heißt insbesondere, dass die bogenförmige Wölbung des ersten Blattfederabschnitts und die bogenförmige Wölbung des zweiten Blattfederabschnitts derart abgeflacht werden, dass der erste Blattfederabschnitt und der zweite Blattfederabschnitt parallel zueinander verlaufen oder direkt aneinander anliegen. Die Blattfederabschnitte weisen dann keine aus ihren Wölbungen resultierende Federwirkung mehr auf.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erlaubt das Biegeelement die Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente innerhalb des Aktuierungsbereichs dadurch, dass sich der erste Blattfederabschnitt und der zweite Blattfederabschnitt im Rahmen ihrer bogenförmigen Wölbung federelastisch verformen.
-
Das heißt insbesondere, dass sich bei der Aktuierung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente die bogenförmige Wölbung des ersten Blattfederabschnitts und des zweiten Blattfederabschnitts verändert, so dass sich die zweite Komponente innerhalb ihres Aktuierungsbereichs bewegen kann.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erlaubt die Endstoppeinrichtung die Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente innerhalb des Aktuierungsbereichs in zwei Freiheitsgraden und blockiert die Bewegung außerhalb des Aktuierungsbereichs in den zwei Freiheitsgraden.
-
Vorzugsweise weist die zweite Komponente sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade entlang einer x-Richtung, einer y-Richtung und einer z-Richtung sowie drei rotatorische Freiheitsgrade oder Kippfreiheitsgrade jeweils um die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung auf. Jeder Endstoppeinrichtung sind zwei dieser Freiheitsgrade zugeordnet. Je nachdem, ob sich die zweite Komponente innerhalb des Aktuierungsbereichs befindet oder außerhalb des Aktuierungsbereichs befindet, sind diese beiden Freiheitsgrade freigegeben oder blockiert.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das optische System ferner zumindest drei Endstoppeinrichtungen, wobei jeder Endstoppeinrichtung jeweils zwei Freiheitsgrade zugeordnet sind.
-
Die Anzahl der Endstoppeinrichtungen ist jedoch grundsätzlich beliebig. Es können auch beispielsweise acht Endstoppeinrichtungen vorgesehen sein.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform steigt die Steifigkeit des Biegeelements bei dem Erreichen der Grenze des Aktuierungsbereichs, sowohl bei einer auf das Biegeelement wirkenden Zugkraft als auch bei einer auf das Biegeelement wirkenden Druckkraft, derart sprunghaft an, dass das Biegeelement die Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente blockiert.
-
Insbesondere versteift sich das Biegeelement, wenn sich die Auslenkung des Biegeelements die Grenze des Aktuierungsbereichs erreicht, sowohl bei der auf das Biegeelement wirkenden Zugkraft als auch bei der auf das Biegeelement wirkenden Druckkraft selbstständig derart, dass das Biegeelement die Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente blockiert. Hierzu kann das Biegeelement mehr als zwei Blattfederabschnitte aufweisen. Beispielsweise kann das Biegeelement vier Blattfederabschnitte aufweisen, wobei jeweils zwei Blattfederabschnitte endseitig mit einem gemeinsamen Verbindungsabschnitt verbunden sind. Es sind demgemäß an einem Endabschnitt der Blattfederabschnitte zwei nicht miteinander verbundene Verbindungsabschnitte vorgesehen. Diesen zwei Verbindungsabschnitten abgewandt sind alle vier Blattfederabschnitte mit einem gemeinsamen Verbindungsabschnitt verbunden. Somit kann das Biegeelement sowohl Druckkräfte als auch Zugkräfte aufnehmen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Komponente mit Hilfe des Biegeelements mit der zweiten Komponente gekoppelt.
-
„Gekoppelt“ bedeutet vorliegend, dass die erste Komponente mit Hilfe des Biegeelements mit der zweiten Komponente verbunden ist. Diese Verbindung ist jedoch vorzugsweise derart ausgestaltet, dass innerhalb des Aktuierungsbereichs keine oder nur sehr geringe Kräfte übertragbar sind. Außerhalb des Aktuierungsbereichs sind dementsprechend große Kräfte übertragbar.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Komponente ein Tragrahmen und die zweite Komponente ein Sensorrahmen.
-
Wie zuvor erwähnt, können die Komponenten jedoch auch beliebige andere Bauteile der Projektionsbelichtungsanlage beziehungsweise der Projektionsoptik sein.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Biegeelement ein einteiliges, insbesondere ein materialeinstückiges, Bauteil.
-
„Einteilig“ oder „einstückig“ bedeutet vorliegend, dass das Biegeelement ein durchgehendes Bauteil ist und nicht aus unterschiedlichen Bauteilen zusammengesetzt ist. Das heißt, die Blattfederabschnitte und die Verbindungsabschnitte bilden zusammen ein gemeinsames Bauteil. „Materialeinstückig“ bedeutet vorliegend, dass das Biegeelement durchgehend aus demselben Material gefertigt ist. Beispielsweise ist das Biegeelement aus Stahl, insbesondere aus Edelstahl, gefertigt.
-
Ferner wird eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System vorgeschlagen.
-
Das optische System kann eine Projektionsoptik oder Teil einer Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage sein. Die Projektionsbelichtungsanlage kann mehrere optische Systeme aufweisen. Die Projektionsbelichtungsanlage kann eine EUV-Lithographieanlage sein. EUV steht für „Extreme Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Die Projektionsbelichtungsanlage kann auch eine DUV-Lithographieanlage sein. DUV steht für „Deep Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.
-
„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
-
Die für das optische System beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Projektionsbelichtungsanlage entsprechend und umgekehrt.
-
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt einen schematischen Meridionalschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie;
- 2 zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems für die Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1;
- 3 zeigt einen schematischen Verlauf einer Steifigkeit eines Biegeelements für das optische System gemäß 2 über einem Auslenkungsweg des Biegeelements;
- 4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Biegeelements für das optische System gemäß 2;
- 5 zeigt eine schematische Seitenansicht des Biegeelements gemäß 4; und
- 6 zeigt ein schematisches Kraft-Auslenkungsweg-Diagramm des Biegeelements gemäß 4.
-
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
-
1 zeigt eine Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 1 (Lithographieanlage), insbesondere einer EUV-Lithographieanlage. Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Lichtbeziehungsweise Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem 2 separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem 2 die Lichtquelle 3 nicht.
-
Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9, insbesondere in einer Scanrichtung, verlagerbar.
-
In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches Koordinatensystem mit einer x-Richtung x, einer y-Richtung y und einer z-Richtung z eingezeichnet. Die x-Richtung x verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung y verläuft horizontal und die z-Richtung z verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung y. Die z-Richtung z verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
-
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
-
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung y verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
-
Bei der Lichtquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Lichtquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 16 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Engl.: Laser Produced Plasma, mit Hilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Engl.: Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Engl.: Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
-
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Lichtquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Engl.: 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 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
-
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Lichtquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
-
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 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 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche auch als Feldfacetten bezeichnet werden können. Von diesen ersten Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
-
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
-
Wie beispielsweise aus der
DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
-
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung y.
-
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der
US 2006/0132747 A1 , der
EP 1 614 008 B1 und der
US 6,573,978 .
-
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
-
Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
-
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
-
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Engl.: Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
-
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der zweite Facettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der
DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
-
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
-
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
-
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
-
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
-
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
-
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
-
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
-
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hochreflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
-
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung y zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung y kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
-
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung x, y auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
-
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung x, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
-
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung y, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
-
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung x, y, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
-
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung x, y im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung x, y sind bekannt aus der
US 2018/0074303 A1 .
-
Jeweils eine der zweiten Facetten 23 ist genau einer der ersten Facetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der ersten Facetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die ersten Facetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten zweiten Facetten 23.
-
Die ersten Facetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten zweiten Facette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
-
Durch eine Anordnung der zweiten Facetten 23 kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der zweiten Facetten 23, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.
-
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
-
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
-
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
-
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des zweiten Facettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
-
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 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 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
-
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der zweite Facettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
-
2 zeigt eine schematische Teilansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems 100. Das optische System 100 ist eine wie zuvor erläuterte Projektionsoptik 10 oder Teil einer wie zuvor erwähnten Projektionsoptik 10. Das optische System 100 umfasst eine erste Komponente 102 und eine zweite Komponente 104. Die erste Komponente 102 kann ein sogenannter Tragrahmen (Engl.: Force Frame) sein. Die zweite Komponente 104 kann ein sogenannter Sensorrahmen (Engl.: Sensor Frame) sein. Die Komponenten 102, 104 können aus einem keramischen Werkstoff gefertigt sein. Alternativ kann auch nur eine der beiden Komponenten 102, 104 aus einem keramischen Werkstoff gefertigt sein.
-
Die zweite Komponente 104 ist mit Hilfe einer gewichtskraftkompensierenden Lagerung (Engl: Active Vibration Isolation System, AVIS) gelagert, so dass sich die zweite Komponente 104 kraftlos bewegen kann. Die zweite Komponente 104 weist gegenüber der ersten Komponente 102 einen gewissen aktuierten Bereich oder Aktuierungsbereich auf, in dessen Grenzen sich die zweite Komponente 104 gegenüber der ersten Komponente 102 bewegen kann. Die zweite Komponente 104 kann dabei sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade jeweils entlang der x-Richtung x, der y-Richtung y und der z-Richtung z sowie drei rotatorische Freiheitsgrade oder Kippfreiheitsgrade um die x-Richtung x, die y-Richtung y und die z-Richtung z, aufweisen.
-
Um nun eine Bewegungsamplitude der zweiten Komponente 104, beispielsweise im Falle einer Erschütterung, gegenüber der ersten Komponente 102 zu begrenzen, kann eine Endstoppeinrichtung 106 vorgesehen werden. Die Endstoppeinrichtung 106 umfasst einen Endstopp 108, der fest mit der ersten Komponente 102 verbunden, beispielsweise mit dieser verschraubt, ist. Der Endstopp 108 kann rotationssymmetrisch zu einer Mittel- oder Symmetrieachse 110 aufgebaut sein.
-
Der Endstopp 108 umfasst einen scheibenförmigen Basisabschnitt 112, der mit der ersten Komponente 102 verschraubt sein kann. An den Basisabschnitt 112 schließt sich ein konusförmiger Verbindungsabschnitt 114 an. Auf dem Verbindungsabschnitt 114 sitzt ein zylinderförmiger Kontaktabschnitt 116. Der Endstopp 108 ist ein einteiliges, insbesondere ein materialeinstückiges Bauteil. „Einteilig“ oder „einstückig“ heißt dabei, dass der Endstopp 108 nicht aus unterschiedlichen Bauteilen zusammengesetzt ist, sondern ein einziges Bauteil bildet. „Materialeinstückig“ heißt dabei, dass der Endstopp 108 durchgehend aus demselben Material, beispielsweise aus Stahl, gefertigt ist.
-
Neben dem Endstopp 108 umfasst die Endstoppeinrichtung 106 eine Buchse oder Hülse 118, in welcher der Kontaktabschnitt 116 aufgenommen ist. Die Hülse 118 kann in eine in der zweiten Komponente 104 vorgesehene Bohrung 120 eingeklebt sein. Der Kontaktabschnitt 116 kann sich gegenüber der Hülse 118 entlang der y-Richtung y translatorisch bewegen. Ferner ist radial um den Kontaktabschnitt 116 herumlaufend ein Spalt zwischen der Hülse 118, insbesondere einer Innenwandung 122 der Hülse 118, und dem Kontaktabschnitt 116 vorgesehen. Dieser Spalt erlaubt eine geringfügige Bewegung des Kontaktabschnitts 116 gegenüber der Hülse 118 in der x-Richtung x und der z-Richtung z und definiert somit den Aktuierungsbereich.
-
Diese zuvor genannte mögliche radiale Bewegung des Kontaktabschnitts 116 gegenüber der Hülse 118 erlaubt eine Aktuierung der zweiten Komponente 104 gegenüber der ersten Komponente 102 in dem Aktuierungsbereich. Dabei sind zumindest drei Endstoppeinrichtungen 106 vorgesehen. Jede der Endstoppeinrichtungen 106 erlaubt eine translatorische Bewegung entlang einer der Richtungen x, y, z und zwei geringfügige translatorische Bewegungen gegenüber den anderen beiden Richtungen x, y, z bis zum Kontakt des Kontaktabschnitts 116 mit der Hülse 118. Wird eine Grenze des Aktuierungsbereichs erreicht, kontaktiert der Kontaktabschnitt 116 die Hülse 118.
-
Im Betrieb des optischen Systems 100 beziehungsweise der Projektionsoptik 10 kann es, beispielsweise verursacht durch ein Erdbeben, zu starken Erschütterungen und Beschleunigungen von 2 bis 3 g kommen. Im Falle eines Erdbebens sind von der Endstoppeinrichtung 106 Kräfte bis zu 50 kN aufzunehmen. Durch den direkten Kontakt des Kontaktabschnitts 116 mit der Hülse 118 können große Kräfte auf die zweite Komponente 104 übertragen werden. Dies kann dahingehend problematisch sein, dass die zweite Komponente 104 und die Spiegel M1 bis M6 aus Keramikmaterialien gefertigt sind, die bei einer zu starken Belastung brechen können.
-
Innerhalb des Aktuierungsbereichs, also desjenigen Bereichs, in dem der Kontaktabschnitt 116 die Hülse 118 noch nicht kontaktiert, kann sich die zweite Komponente 104 aufgrund ihrer gewichtskraftkompensierenden Lagerung kraftfrei bewegen. Sobald nun eine starke Erschütterung auf das optische System 100 wirkt, kontaktiert der Kontaktabschnitt 116 die Hülse 118, wodurch es zu einem Metall-Metall-Kontakt kommt. Dies hat zum einen zur Folge, dass hohe Kräfte auf die Endstoppeinrichtung 106 wirken können, die zu einem Bruch der zweiten Komponente 104 führen können, zum anderen können durch den Metall-Metall-Kontakt Reibung und Partikel entstehen, was unerwünscht ist. Dies gilt es zu verbessern.
-
Die Herausforderung liegt dabei darin, die Bewegung der zweiten Komponente 104 außerhalb des Aktuierungsbereichs zu limitieren und den Einfluss der Endstoppeinrichtung 106 innerhalb des Aktuierungsbereichs zu minimieren. Dies kann durch das Design eines Biegeelements erzielt werden, das innerhalb des Aktuierungsbereichs eine sehr geringe Steifigkeit aufweist und das außerhalb des Aktuierungsbereichs eine sehr hohe Steifigkeit aufweist. Hierdurch kann eine permanente Verbindung zwischen den Komponenten 102, 104 verwirklicht und gleichzeitig eine Kollision verhindert werden.
-
3 zeigt ein schematisches Diagramm mit der grundsätzlichen Funktionsweise eines wie zuvor erwähnten Biegeelements. Auf der Ordinatenachse ist die Steifigkeit aufgetragen. Die Steifigkeit wird in der 3 mit dem Buchstaben S bezeichnet. Unter der „Steifigkeit“ ist ganz allgemein der Widerstand eines Körpers gegen eine elastische Verformung durch eine Kraft oder ein Moment zu verstehen. Die Steifigkeit ist abhängig von der Geometrie des Körpers und dem verwendeten Material. Je größer die Steifigkeit ist, desto größer muss die Kraft oder das Moment sein, um den Körper zu verformen.
-
Auf der Abszissenachse ist in der 3 ein Auslenkungsweg w des Biegeelements aufgetragen. Wie zuvor erwähnt, ist ein Aktuierungsbereich A vorgesehen. In dem Aktuierungsbereich A weist das Biegeelement eine sehr geringe Steifigkeit auf, welche innerhalb des Aktuierungsbereichs A vorzugsweise konstant oder nahezu konstant ist. Außerhalb des Aktuierungsbereichs A beziehungsweise an Grenzen des Aktuierungsbereichs A steigt die Steifigkeit sprunghaft an. Der Aktuierungsbereich A kann beispielsweise 100 bis 200 µm betragen.
-
In dem Aktuierungsbereich A kann die zweite Komponente 104 nahezu kraftlos bewegt werden. Das Biegeelement erfordert im Aktuierungsbereich A nur wenige Newton Kraft zur Verformung desselben. Außerhalb des Aktuierungsbereichs A nimmt die Kraft zur Verformung beziehungsweise die Steifigkeit über einen sehr kleinen Auslenkungsweg w sprunghaft zu. Für ein derartiges Verhalten wäre bei einer herkömmlichen Feder ein sehr langer Federweg erforderlich. Eine lineare Feder kann demnach nicht als Biegeelement eingesetzt werden. Das Biegeelement wirkt somit nicht linear und weist eine sogenannte mechanische oder kinematische Singularität auf. Hierunter kann insbesondere zu verstehen sein, dass das Biegeelement bis zu einem gewissen Punkt ein lineares Verhalten zeigt und ab diesem Punkt nicht mehr.
-
4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines wie zuvor erwähnten Biegeelements 200. Das Biegeelement 200 kann Teil der Endstoppeinrichtung 106 sein. In diesem Fall weist die Endstoppeinrichtung 106 dann den Endstopp 108 und die Hülse 118 nicht auf. Vielmehr koppelt das Biegeelement 200 die Komponenten 102, 104 miteinander. Das heißt, dass das Biegeelement 200 die zweite Komponente 104 mit der ersten Komponente 102 verbindet. Die Endstoppeinrichtung 106 kann mehrere Biegeelemente 200 umfassen.
-
Das Biegeelement 200 umfasst zwei gewölbte oder vorgebogene Blattfederabschnitte 202, 204. Es sind ein erster Blattfederabschnitt 202 und ein zweiter Blattfederabschnitt 204 vorgesehen. In einem kraftlosen oder unbelasteten Zustand sind die Blattfederabschnitte 202, 204, wie in der 4 gezeigt, voneinander weg nach außen gewölbt. Die Blattfederabschnitte 202, 204 sind federvorgespannt. Das heißt, dass die Blattfederabschnitte 202, 204 bei einem Zusammendrücken derselben aneinander anliegen und sich bei einem Loslassen selbsttätig in den in der 4 gezeigten Zustand zurückbewegen.
-
Endseitig sind die Blattfederabschnitte 202, 204 jeweils mit Hilfe von Verbindungsabschnitten 206, 208 miteinander verbunden. Die Verbindungsabschnitte 206, 208 können quaderförmig oder würfelförmig sein. Die Blattfederabschnitte 202, 204 und die Verbindungsabschnitte 206, 208 können einteilig, insbesondere materialeinstückig, ausgebildet sein. Beispielsweise ist das Biegeelement 200 aus Stahl, insbesondere aus Edelstahl, gefertigt.
-
5 zeigt eine schematische Seitenansicht des Biegeelements 200. 6 zeigt den Verlauf einer auf das Biegeelement 200 wirkenden Kraft F in N über dem Auslenkungsweg w des Biegeelements 200 in µm.
-
In der Orientierung der 5 ist das Biegeelement 200 an seinem Verbindungsabschnitt 206 eingespannt. In der Orientierung der 5 rechtsseitig wirkt auf den Verbindungsabschnitt die Kraft F in Form einer Zugkraft. Die 5 zeigt das Biegeelement 200 zunächst in einem kraftfreien oder kraftlosen Zustand, in dem die Blattfederabschnitte 202, 204 voneinander weg gebogen oder weggewölbt sind.
-
Sobald eine geringe Kraft F, vorliegend von weniger als 1 N, auf das Biegeelement 200 wirkt, nähern sich die Blattfederabschnitte 202, 204 einander an, wobei die Vorwölbung der Blattfederabschnitte 202, 204 zurückgeht. Bis zu einem Auslenkungsweg w von etwa 100 µm steigt die Kraft F nur geringfügig an. Sobald die Blattfederabschnitte 202, 204 gestreckt sind, das heißt, sobald die Blattfederabschnitte 202, 204 keine Vorwölbung mehr aufweisen und parallel zueinander verlaufen oder aneinander anliegen, steigt die Kraft F ab einem Auslenkungsweg w von etwa 100 µm für eine weitere Dehnung des Biegeelements 200 sprunghaft bis auf etwa 14 N an. Ab dem Auslenkungsweg w von etwa 100 µm vergrößert sich die Steifigkeit des Biegeelements 200 somit etwa um den Faktor 100.
-
Eine wie zuvor erläuterte Endstoppeinrichtung 106 kann ein Biegeelement 200 oder eine Vielzahl wie zuvor erläuterter Biegeelemente 200 umfassen. Das Biegeelement 200 kann konstruktiv auch so ausgestaltet werden, dass dieses sowohl in Zugrichtung als auch in Druckrichtung wirkt. Das heißt, dass sich das Biegeelement 200 sowohl bei dem Aufbringen einer Zugkraft, nämlich der zuvor erwähnten Kraft F, als auch bei dem Aufbringen einer Druckkraft versteift. Die zuvor erläuterte Versteifungswirkung ergibt sich dann sowohl in Zugrichtung als auch in Druckrichtung.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Projektionsbelichtungsanlage
- 2
- Beleuchtungssystem
- 3
- Lichtquelle
- 4
- Beleuchtungsoptik
- 5
- Objektfeld
- 6
- Objektebene
- 7
- Retikel
- 8
- Retikelhalter
- 9
- Retikelverlagerungsantrieb
- 10
- Projektionsoptik
- 11
- Bildfeld
- 12
- Bildebene
- 13
- Wafer
- 14
- Waferhalter
- 15
- Waferverlagerungsantrieb
- 16
- Beleuchtungsstrahlung
- 17
- Kollektor
- 18
- Zwischenfokusebene
- 19
- Umlenkspiegel
- 20
- erster Facettenspiegel
- 21
- erste Facette
- 22
- zweiter Facettenspiegel
- 23
- zweite Facette
- 100
- optisches System
- 102
- Komponente
- 104
- Komponente
- 106
- Endstoppeinrichtung
- 108
- Endstopp
- 110
- Symmetrieachse
- 112
- Basisabschnitt
- 114
- Verbindungsabschnitt
- 116
- Kontaktabschnitt
- 118
- Hülse
- 120
- Bohrung
- 122
- Innenwandung
- 200
- Biegeelement
- 202
- Blattfederabschnitt
- 204
- Blattfederabschnitt
- 206
- Verbindungsabschnitt
- 208
- Verbindungsabschnitt
- A
- Aktuierungsbereich
- F
- Kraft
- M1
- Spiegel
- M2
- Spiegel
- M3
- Spiegel
- M4
- Spiegel
- M5
- Spiegel
- M6
- Spiegel
- S
- Steifigkeit
- w
- Auslenkungsweg
- x
- x-Richtung
- y
- y-Richtung
- z
- z-Richtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008009600 A1 [0059, 0063]
- US 20060132747 A1 [0061]
- EP 1614008 B1 [0061]
- US 6573978 [0061]
- DE 102017220586 A1 [0066]
- US 20180074303 A1 [0080]
