DE102022203299A1 - Procedure for checking the quality of a screw connection - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Überprüfung der Qualität einer Verschraubung von mindestens zwei Bauteilen (42, 45, 49) mit einem vorbestimmten Zieldrehmoment durch Auswertung von während des Verschraubens erfassten Drehmomentsignalen, Vorspannkraftsignalen und Drehwinkelsignalen, wobei die Qualitätskriterien umfassen, dass- ein tatsächlich anliegendes Drehmoment beim Erreichen des Zieldrehmoments in einem ersten Korridor (60) liegt,- ein für einen vorbestimmten Drehwinkel erfasstes Startdrehmoment in einem zweiten Korridor (62) liegt,- eine Vorspannkraft für den Drehwinkel des tatsächlich anliegenden Drehmoments in einem dritten Korridor (61) liegt.Method for checking the quality of a screw connection of at least two components (42, 45, 49) with a predetermined target torque by evaluating torque signals, preload force signals and angle of rotation signals detected during screwing, the quality criteria including that an actually applied torque when the target torque is reached lies in a first corridor (60), - a starting torque detected for a predetermined angle of rotation lies in a second corridor (62), - a preload force for the angle of rotation of the actually applied torque lies in a third corridor (61).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Qualität einer Verschraubung, insbesondere einer Verschraubung in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie.The invention relates to a method for checking the quality of a screw connection, in particular a screw connection in a projection exposure system for semiconductor lithography.

In der modernen Montagetechnik ist die Schraubverbindung nach wie vor eine der wichtigsten Verbindungsarten. Die Vielfalt der Schrauben in der Schraubtechnik hat sich im Vergleich zur Vergangenheit deutlich geändert. Methoden zur Berechnung von Schraubverbindungen und neu entwickelte Schraubverfahren bieten die Möglichkeit, die Schrauben in ihren Abmessungen wesentlich zu verkleinern. Das Resultat sind kleinere und leichtere Schrauben, was zu einer deutlichen Rohstoff- bzw. Gewichtsersparnis führt und den Platzbedarf für Verschraubungen stark reduziert.In modern assembly technology, screw connections are still one of the most important types of connections. The variety of screws in screwdriving technology has changed significantly compared to the past. Methods for calculating screw connections and newly developed screwing processes offer the possibility of significantly reducing the dimensions of the screws. The result is smaller and lighter screws, which leads to significant raw material and weight savings and greatly reduces the space required for screw connections.

Verschraubungen spielen auch im Bereich der Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithografie, insbesondere bei EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, eine wichtige Rolle. Aufgrund des hier typischerweise geringen zur Verfügung stehenden Bauraums und der drastischen Folgen des Versagens einer Verschraubung bestehen hier erhöhte Anforderungen.Screw connections also play an important role in the area of projection exposure systems for semiconductor lithography, especially in EUV projection exposure systems. Due to the typically limited installation space available here and the drastic consequences of a screw connection failure, there are increased requirements here.

Eine Schraubverbindung ist eine lösbare Verbindung, die zwei oder mehrere Teile derart zusammenfügt, dass sie sich unter allen vorkommenden Betriebskräften wie ein Teil verhalten. Von entscheidender Bedeutung für die Betriebssicherheit ist das Erhalten einer ausreichenden Restvorspannkraft (Restklemmkraft). Wird die Betriebskraft während des Betriebs derart groß, dass sie die Vorspannkraft aufhebt, kann sich die Schraube je nach Betriebsbelastung lösen oder sogar brechen. Die Vorspannkraft kann durch eine Erhöhung des Spannungsquerschnitts durch Verwendung von mehreren oder größeren Schrauben, einer Erhöhung der Schraubengüte, die es möglich macht, bei gleicher Schraubenabmessung die Montagevorspannkraft zu erhöhen oder durch den Einsatz von genaueren Schraubverfahren, so dass die elastischen Eigenschaften der Schraube besser ausgenützt werden können, erhöht werden.A screw connection is a detachable connection that joins two or more parts together in such a way that they behave as one part under all operating forces. Maintaining sufficient residual preload force (residual clamping force) is crucial for operational safety. If the operating force becomes so great during operation that it cancels out the preload force, the screw can loosen or even break, depending on the operating load. The preload force can be increased by increasing the stress cross section by using several or larger screws, by increasing the screw quality, which makes it possible to increase the assembly preload force with the same screw dimensions, or by using more precise screwing processes so that the elastic properties of the screw are better utilized can be increased.

Bei Schraubverfahren können an Hand der beim Verschrauben überwachten Parameter, wie dem Drehmoment, der Steigung des Drehmoments und/oder dem Drehwinkel, eine genauere Aussage über die beziehungsweise auch eine geringere Streuung der erreichten Vorspannkraft erreicht werden. Das gemessene Drehmoment beim Anziehen der Schraubverbindung setzt sich aus der Gewindereibung, der Unterkopfreibung, beispielsweise zwischen einer Mutter und einer Auflage und der Vorspannkraft zusammen, wobei die hohe Streuung der Gewindereibung und der Unterkopfreibung die Ermittlung der Vorspannkraft erschwert.In screwing processes, a more precise statement about the or even a smaller spread of the preload force achieved can be achieved using the parameters monitored during screwing, such as the torque, the slope of the torque and/or the angle of rotation. The measured torque when tightening the screw connection consists of the thread friction, the under-head friction, for example between a nut and a support, and the preload force, whereby the high spread of thread friction and the under-head friction makes it difficult to determine the preload force.

Bekannte Anziehverfahren werden beispielsweise in den Schulungsunterlagen der Firma IBES Elektronik GmbH, die unter http://www.ibeselectronic.de/Schulungsunterlagen_Neutral.pdf veröffentlicht sind, offenbart.Known tightening procedures are disclosed, for example, in the training documents from IBES Elektronik GmbH, which are published at http://www.ibeselectronic.de/Schulungsmodelle_Neutral.pdf.

Ein dort beschriebenes Verfahren zur Verbesserung der Verschraubung ist ein drehmomentgesteuerte Anziehverfahren, bei dem das Drehmoment D [Nm] überwacht wird und ein minimales Dmin [Nm] und maximales Drehmoment Dmax [Nm] definiert wird, welche einen Bereich beschreiben, in dem die Schraube angezogen wird. Dadurch ist das verwendete Drehmoment im Vergleich zu einem rein subjektiven Anziehen der Verschraubung reproduzierbarer. Zusätzlich wird auch ein Bereich für den überschrittenen Drehwinkel W [Grad] durch einen minimalen Wmin [Grad] und maximalen Drehwinkel Wmax [Grad] definiert, um beispielsweise ein Fressen des Gewindes oder eine plastische Verformung des Schraubenkopfes zu detektieren. Die Güte der Verschraubung wird durch das Erreichen des Prozessfensters, welches durch die minimalen und maximalen Werte der Bereiche für das Drehmoment und den Drehwinkel definiert ist, also zweidimensional ist, definiert. Das beschriebene Verfahren hat den Nachteil, dass es immer noch die hohe Streuung der Gewindereibung und der Unterkopfreibung beinhaltet.A method described there for improving screwing is a torque-controlled tightening method in which the torque D [Nm] is monitored and a minimum D min [Nm] and maximum torque D max [Nm] are defined, which describe a range in which the Screw is tightened. This means that the torque used is more reproducible compared to purely subjective tightening of the screw connection. In addition, a range for the exceeded rotation angle W [degrees] is also defined by a minimum W min [degrees] and maximum rotation angle W max [degrees], for example to detect seizing of the thread or plastic deformation of the screw head. The quality of the screw connection is defined by reaching the process window, which is defined by the minimum and maximum values of the areas for the torque and the angle of rotation, i.e. is two-dimensional. The method described has the disadvantage that it still involves a high degree of variation in thread friction and underhead friction.

Ein weiteres bekanntes Verfahren überwacht den Drehwinkel, wobei dieser erst ab einem definierten Schwellwert des Drehmoments DSchwell [N], bei dem die Setzeffekte im Gewinde und unter dem Kopf der Verschraubung, abgeschlossen sind, bestimmt wird. Dieses Verfahren kann unabhängig vom Dreh-moment die Schraube bis in den plastischen Bereich bringen, so dass die Gewindereibung und die Unterkopfreibung keinen Einfluss auf die Bestimmung der Vor-spannkraft mehr haben. Dennoch wird auch bei diesem Verfahren aus den gleichen Gründen wie oben auch ein minimales und maximales Drehmoment definiert. Die Güte der Verschraubung wird ebenfalls über das Erreichen des zweidimensionalen Prozessfensters mit einem unterem und oberem Drehmoment und einem unterem und oberen Drehwinkel, definiert.Another known method monitors the angle of rotation, whereby this is only determined from a defined threshold value of the torque D threshold [N], at which the setting effects in the thread and under the head of the screw connection are complete. This process can bring the screw into the plastic range, regardless of the torque, so that the thread friction and the under-head friction no longer have any influence on the determination of the preload force. Nevertheless, a minimum and maximum torque is also defined in this method for the same reasons as above. The quality of the screw connection is also defined by reaching the two-dimensional process window with a lower and upper torque and a lower and upper rotation angle.

Die oben beschriebenen Verfahren haben den Nachteil, dass die von ihnen als tolerierbar bewerteten Verschraubungen nicht immer den Anforderungen entsprechen.The methods described above have the disadvantage that the screw connections they rate as tolerable do not always meet the requirements.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welche die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik löst.The object of the present invention is to provide a method which solves the disadvantages of the prior art described above.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.This task is solved by a method with the features of the independent claim. The subclaims relate to advantageous developments and variants of the invention.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überprüfung der Qualität einer Verschraubung von zwei Bauteilen mit einem vorbestimmten Zieldrehmoment durch Auswertung von während des Verschraubens erfassten Drehmomentsignalen, Vorspannkraftsignalen und Drehwinkelsignalen zeichnet sich dadurch aus, dass die Qualitätskriterien umfassen, dass

  • - ein tatsächlich anliegendes Drehmoment beim Erreichen des Zieldrehmoments in einem ersten Korridor liegt,
  • - ein für einen vorbestimmten Drehwinkel erfasstes Startdrehmoment in einem zweiten Korridor liegt,
  • - eine Vorspannkraft für den Drehwinkel des tatsächlich anliegenden Drehmoments in einem dritten Korridor liegt.
A method according to the invention for checking the quality of a screw connection of two components with a predetermined target torque by evaluating torque signals, preload force signals and angle of rotation signals detected during screwing is characterized in that the quality criteria include that
  • - an actually applied torque lies in a first corridor when the target torque is reached,
  • - a starting torque recorded for a predetermined angle of rotation lies in a second corridor,
  • - a preload force for the angle of rotation of the torque actually applied lies in a third corridor.

Unter einem Korridor ist in diesem Zusammenhang im Unterschied zu den im Stand der Technik bekannten Fenstern einer Hüllkurvenüberwachung ein eindimensionaler Bereich zu verstehen. Es gibt also für einen definierten Drehwinkel einen Bereich für das Drehmoment, in welchem das erfasste Drehmoment liegen darf, um das Qualitätskriterium zu erfüllen. Dies entspricht einer im Vergleich zum Fenster, welche eine Variation des Drehwinkels und des Drehmoments zulässt engeren Überwachung des Zieldrehmoments. Die Differenz zwischen dem tatsächlich anliegenden Drehmoment und dem Zieldrehmoment hängt dabei von der Regelgüte der zur Verschraubung verwendeten Regelung ab, welche als Eingabe das zu erreichende Zieldrehmoment für die Verschraubung erhält. Dieses wird durch verschiedene Einflüsse wie beispielsweise Reibung im Gewinde und Unterkopfreibung an den Kontaktflächen der Bauteile, wie beispielsweise zwischen einer Mutter und einer Auflage, sowie Toleranzen der Sensorik und Regelparametern nicht immer exakt erreicht. Das Startdrehmoment ist durch das Drehmoment definiert, an welchem die Kontaktflächen der Bauteile während der und durch die Verschraubung miteinander in Kontakt kommen.In this context, in contrast to the windows of envelope monitoring known in the prior art, a corridor is to be understood as a one-dimensional area. For a defined angle of rotation, there is a torque range in which the recorded torque may lie in order to meet the quality criterion. This corresponds to a closer monitoring of the target torque compared to the window, which allows a variation of the angle of rotation and the torque. The difference between the actual torque applied and the target torque depends on the control quality of the control system used for the screw connection, which receives the target torque to be achieved for the screw connection as input. This is not always achieved exactly due to various influences such as friction in the thread and under-head friction on the contact surfaces of the components, such as between a nut and a support, as well as tolerances of the sensors and control parameters. The starting torque is defined by the torque at which the contact surfaces of the components come into contact with one another during and through the screw connection.

Dazu kann der vorbestimmte Drehwinkel zur Bestimmung des Startdrehmoments einem Drehwinkel entsprechen, welcher durch das durch den Drehwinkel bewirkte Drehmoment die für die Verschraubung vorbestimmte Vorspannkraft bewirkt. Dieser Drehwinkel kann über Versuche im Vorfeld ermittelt werden und hängt von der zu bewirkenden Vorspannkraft, der Geometrie der Schraube und weiteren Randbedingungen wie der Güte der verwendeten Schraube und Setzeffekten beim Verschrauben ab.For this purpose, the predetermined angle of rotation for determining the starting torque can correspond to a rotation angle which causes the predetermined preload force for the screw connection due to the torque caused by the angle of rotation. This angle of rotation can be determined in advance through tests and depends on the preload force to be applied, the geometry of the screw and other boundary conditions such as the quality of the screw used and setting effects when screwing.

Zusätzlich oder alternativ kann die Vorspannkraft auf Basis einer auf die Verschraubung wirkenden Gewichtskraft und eines Motorstroms eines auf die Verschraubung eine Kraft ausübenden Motors bestimmt werden. Die Gewichtskraft kann beispielsweise von einem mit der Verschraubung fest verbundenen Portal bewirkt werden, welches mit dem vorzuspannenden Bauteil verbunden ist und mit seinem gesamten Gewicht auf das Bauteil wirkt. Das Portal kann über einen Motor zusätzlich bewegt werden, so dass zusätzlich zu der Gewichtskraft eine in Richtung der Gewichtskraft wirkende Kraft auf die Verschraubung ausgeübt werden kann. Zur Einstellung der Vorspannkraft wird zunächst der Motor über den Motorstrom geregelt, bis die Summe aus Gewichtskraft des Portals und der über den Motorstrom bewirkten zusätzlichen Kraft der vorbestimmten Vorspannkraft entspricht. Daraufhin wird die Motorregelung auf eine Positionsregelung umgeschaltet und der Motorstrom kontinuierlich erfasst. Wird beim Verschrauben die Vorspannkraft durch die Verschraubung selbst, also durch das beim Festziehen der Verschraubung erzeugte Drehmoment bewirkt, verringert sich der Motorstrom und dadurch die erfasste Vorspannkraft. Die erfasste Vorspannkraft muss zur Erfüllung des Qualitätskriteriums, wie weiter oben beschrieben, beim Erreichen des Zieldrehmoments in einem bestimmten Korridor liegen. Dieser hängt von der in der Verschraubung benötigten Vorspannung ab.Additionally or alternatively, the preload force can be determined based on a weight force acting on the screw connection and a motor current of a motor exerting a force on the screw connection. The weight force can be caused, for example, by a portal firmly connected to the screw connection, which is connected to the component to be prestressed and acts on the component with its entire weight. The portal can also be moved via a motor, so that in addition to the weight force, a force acting in the direction of the weight force can be exerted on the screw connection. To adjust the preload force, the motor is first regulated via the motor current until the sum of the weight of the portal and the additional force caused by the motor current corresponds to the predetermined preload force. The motor control is then switched to position control and the motor current is continuously recorded. If, when screwing, the preload force is caused by the screw connection itself, i.e. by the torque generated when the screw connection is tightened, the motor current and thus the recorded preload force are reduced. In order to fulfill the quality criterion, as described above, the recorded preload force must be within a certain corridor when the target torque is reached. This depends on the preload required in the screw connection.

Weiterhin kann ein weiteres Qualitätskriterium ein Gesamtdrehwinkel der Verschraubung sein. Dieser soll ein zufälliges, fehlerhaftes Erfüllen der anderen Qualitätskriterien, beispielsweise durch ein Fressen des Gewindes, überprüfen und somit ausschließen.Furthermore, another quality criterion can be a total angle of rotation of the screw connection. This is intended to check and thus rule out accidental, incorrect fulfillment of the other quality criteria, for example due to seizing of the thread.

Insbesondere kann der Gesamtdrehwinkel in einem vierten Korridor liegen. Der Gesamtdrehwinkel kann durch den theoretischen Drehwinkel der Verschraubung, einer Bauteiltoleranz, dem zum Aufbringen der Vorspannkraft benötigten Drehwinkel und einem bis zum Ineinandergreifen der Gewinde benötigten Drehwinkel bestimmt werden. Der Gesamtdrehwinkel setzt sich also aus der Länge des Gewindes, also dem theoretischen Drehwinkel Wth, dem Drehwinkel W0 bis zum Ineinandergreifen der Gewinde, den Bauteiltoleranzen WTo und dem zum Aufbringen der Vorspannung durch die Verschraubung benötigten Drehwinkels Wvs zusammen. Daraus ergibt sich bei einem theoretischen Drehwinkel von sechs Umdrehungen und einem Drehwinkel WVs von 12° folgender minimaler und maximaler Wert: Drehwinkel min = W th ( 2160 ° ) +/-W To + W Vs + W 0min ( 0 ° ) = 2172 ° +/-W To

Figure DE102022203299A1_0001
Drehwinkel max = W th ( 2160 ° ) +/-W To + W Vs + W 0max ( 360 ° ) = 2532 ° +/-W To
Figure DE102022203299A1_0002
In particular, the total angle of rotation can lie in a fourth corridor. The total angle of rotation can be determined by the theoretical angle of rotation of the screw connection, a component tolerance, which is used to apply The angle of rotation required for the preload force and the angle of rotation required until the threads mesh can be determined. The total angle of rotation is therefore made up of the length of the thread, i.e. the theoretical angle of rotation W th , the angle of rotation W 0 until the threads mesh, the component tolerances W To and the angle of rotation Wvs required to apply the preload through the screw connection. This results in the following minimum and maximum values for a theoretical rotation angle of six revolutions and a rotation angle W Vs of 12°: Angle of rotation min = W th ( 2160 ° ) +/-W To + W Vs + W 0min ( 0 ° ) = 2172 ° +/-W To
Figure DE102022203299A1_0001
Angle of rotation Max = W th ( 2160 ° ) +/-W To + W Vs + W 0max ( 360 ° ) = 2532 ° +/-W To
Figure DE102022203299A1_0002

Der Gesamtdrehwinkel muss also innerhalb des vierten Korridors, welcher durch den Drehwinkelmin und Drehwinkelmax definiert wird, liegen.The total angle of rotation must therefore lie within the fourth corridor, which is defined by the angle of rotation min and angle of rotation max .

Weiterhin kann eine Aufnahme eines Bauteils derart ausgebildet sein, dass eine Verkippung der Längsachsen der beiden Bauteile zueinander durch ein Verkippen mindestens eines Bauteils um zwei zur Verschraubungsrichtung senkrechten Achsen ausgeglichen werden kann. Dadurch wird ein Verkanten beim in Kontakt kommen der beiden Bauteile und somit ein unvollständiger Kontakt der Kontaktflächen beim Erreichen des Zieldrehmoments vermieden. In dem Fall, dass durch die beiden Bauteile ein Wärmestrom fließen soll, ist der Kontakt der Kontaktflächen ein wichtiger Faktor für den maximalen Wärmestrom. Diese Variante kann auch unabhängig von dem oben geschilderten Verfahren zur Überprüfung der Qualität der Verschraubung zur Anwendung kommen.Furthermore, a receptacle of a component can be designed in such a way that a tilting of the longitudinal axes of the two components relative to one another can be compensated for by tilting at least one component about two axes perpendicular to the screwing direction. This prevents tilting when the two components come into contact and thus prevents incomplete contact between the contact surfaces when the target torque is reached. In the event that a heat flow is to flow through the two components, the contact of the contact surfaces is an important factor for the maximum heat flow. This variant can also be used independently of the method described above to check the quality of the screw connection.

Insbesondere kann die Verkippung des Bauteils lediglich in einem Teilbereich der Verschraubung möglich sein. Dies hat den Vorteil, dass zu Beginn der Verschraubung, durch ein Anpressen der beiden Bauteile ein sicheres Finden des Gewindes gewährleistet werden kann. Erst nachdem das Gewinde ein oder mehrere Gewindegänge miteinander verschraubt ist, wird die Verkippung der beiden Bauteile zueinander ermöglicht.In particular, tilting of the component may only be possible in a partial area of the screw connection. This has the advantage that at the beginning of the screw connection, a secure finding of the thread can be ensured by pressing the two components together. Only after one or more threads have been screwed together is the two components tilted relative to one another.

Weiterhin kann eine Feder die Halterung während des Verschraubens mit einer Kraft in Richtung der Verschraubung beaufschlagen. Dadurch wird neben dem weiter oben bereits erläuterten sicheren Finden des Gewindes das Gewinde auch vorgespannt, so dass der Kontakt der Gewindeflächen immer definiert ist, wodurch das Spiel im Gewinde beim Verschrauben verringert wird.Furthermore, a spring can apply a force to the holder in the direction of the screw connection during screwing. In addition to the secure finding of the thread as already explained above, this also preloads the thread so that the contact of the thread surfaces is always defined, which reduces the play in the thread when screwing.

Insbesondere kann die Kraft der Feder die Verkippung des Bauteils in der Aufnahme verhindern. Dadurch wird ein Verkippen, wie weiter oben bereits erläutert, erst in einem Teilbereich gegen Ende der Verschraubung kurz bevor oder zu dem Zeitpunkt bei dem es zum Kontakt der beiden Bauteile kommt, möglich.In particular, the force of the spring can prevent the component from tilting in the receptacle. As a result, tilting, as already explained above, is only possible in a partial area towards the end of the screw connection shortly before or at the time when the two components come into contact.

Daneben kann die Halterung das durch die Verschraubung bewirkte Drehmoment aufnehmen. Die Halterung kann dabei derart ausgebildet sein, dass die Aufnahme des Drehmoments und ein Verkippen des Bauteils in der Aufnahme um zwei zur Verschraubungsrichtung senkrechte Achsen möglich ist.In addition, the holder can absorb the torque caused by the screw connection. The holder can be designed in such a way that it is possible to absorb the torque and tilt the component in the holder about two axes perpendicular to the screwing direction.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

  • 1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
  • 2 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3 einen Ausschnitt eines auf im erfindungsgemäßen Verfahren erfassten Daten basierenden Diagramms,
  • 4 ein weiteres auf im erfindungsgemäßen Verfahren erfassten Daten basierenden Diagramm,
  • 5 eine Komponente, und
  • 6a-e ein Verfahren zum Ausgleich einer Verkippung zweier Bauteile zueinander beim Verschrauben.
Exemplary embodiments and variants of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. Show it
  • 1 schematically in meridional section a projection exposure system for EUV projection lithography,
  • 2 a device for carrying out the method according to the invention,
  • 3 a section of a diagram based on data recorded in the method according to the invention,
  • 4 a further diagram based on data recorded in the method according to the invention,
  • 5 a component, and
  • 6a-e a method for compensating for tilting of two components relative to one another when screwing together.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sind hierbei nicht einschränkend verstanden.Below we will initially refer to the 1 The essential components of a projection exposure system 1 for microlithography are described as an example. The description of the basic structure of the projection exposure system 1 and its components are not intended to be restrictive.

Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer 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 separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.One embodiment of a lighting system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a radiation source 3, lighting optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6. In an alternative embodiment, the light source 3 can also be provided as a module separate from the other lighting system. In this case, the lighting system does not include the light source 3.

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.A reticle 7 arranged in the object field 5 is exposed. The reticle 7 is held by a reticle holder 8. The reticle holder 8 can be displaced in particular in a scanning direction via a reticle displacement drive 9.

In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.In the 1 A Cartesian xyz coordinate system is shown for explanation. The x direction runs perpendicular to the drawing plane. The y-direction is horizontal and the z-direction is vertical. The scanning direction is in the 1 along the y direction. The z direction runs perpendicular to the object plane 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.The projection exposure system 1 includes projection optics 10. The projection optics 10 is used to image the object field 5 into an image field 11 in an image plane 12. The image plane 12 runs parallel to the object plane 6. Alternatively, an angle other than 0 ° is also between the object plane 6 and the Image level 12 possible.

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 verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.A structure on the reticle 7 is imaged on a light-sensitive layer of a wafer 13 arranged in the area of the image field 11 in the image plane 12. The wafer 13 is held by a wafer holder 14. The wafer holder 14 can be displaced in particular along the y direction via a wafer displacement drive 15. The displacement, on the one hand, of the reticle 7 via the reticle displacement drive 9 and, on the other hand, of the wafer 13 via the wafer displacement drive 15 can take place in synchronization with one another.

Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 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 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.The radiation source 3 is an EUV radiation source. The radiation source 3 emits in particular EUV radiation 16, which is also referred to below as useful radiation, illumination radiation or illumination light. The useful radiation in particular has a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm. The radiation source 3 can be a plasma source, for example an LPP source (Laser Produced Plasma) or a DPP source. Source (Gas Discharged Produced Plasma, plasma produced by gas discharge). It can also be a synchrotron-based radiation source. The radiation source 3 can be a free electron laser (FEL).

Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 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 (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.The illumination radiation 16, which emanates from the radiation source 3, is focused by a collector 17. The collector 17 can be a collector with one or more ellipsoidal and/or hyperboloid reflection surfaces. The at least one reflection surface of the collector 17 can be exposed to the illumination radiation 16 in grazing incidence (GI), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence (normal incidence, NI), i.e. with angles of incidence smaller than 45° become. The collector 17 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress false light.

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 Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.After the collector 17, the illumination radiation 16 propagates through an intermediate focus in an intermediate focus plane 18. The intermediate focus plane 18 can represent a separation between a radiation source module, having the radiation source 3 and the collector 17, and the illumination optics 4.

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 im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.The lighting optics 4 comprises a deflection mirror 19 and, downstream of it in the beam path, a first facet mirror 20. The deflection mirror 19 can be a flat deflection mirror or alternatively a mirror with an effect that influences the bundle beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 19 can be designed as a spectral filter which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 16 from false light of a wavelength that deviates from this. If the first facet mirror 20 is arranged in a plane of the illumination optics 4, which is optically conjugate to the object plane 6 as a field plane, it is also referred to as a field facet mirror. The first facet mirror 20 includes a large number of individual first facets 21, which are also referred to below as field facets. Of these facets 21 are in the 1 just a few are shown as examples.

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.The first facets 21 can be designed as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with an arcuate or part-circular edge contour. The first facets 21 can be designed as flat facets or alternatively as convex or concave curved facets.

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.Like, for example, from the DE 10 2008 009 600 A1 is known, the first facets 21 themselves can also each be composed of a large number of individual mirrors, in particular a large number of micromirrors. The first facet mirror 20 can in particular be designed as a microelectromechanical system (MEMS system). For details see the DE 10 2008 009 600 A1 referred.

Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.Between the collector 17 and the deflection mirror 19, the illumination radiation 16 runs horizontally, i.e. along the y-direction.

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 .A second facet mirror 22 is located downstream of the first facet mirror 20 in the beam path of the illumination optics 4. If the second facet mirror 22 is arranged in a pupil plane of the illumination optics 4, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 22 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the lighting optics 4. In this case, the combination of the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22 is also referred to as a specular reflector. Specular reflectors are known from US 2006/0132747 A1 , the EP 1 614 008 B1 and the 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.The second facet mirror 22 comprises a plurality of second facets 23. In the case of a pupil facet mirror, the second facets 23 are also referred to as pupil facets.

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.The second facets 23 can also be macroscopic facets, which can have, for example, round, rectangular or even hexagonal edges, or alternatively they can be facets composed of micromirrors. In this regard, reference is also made to the DE 10 2008 009 600 A1 referred.

Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.The second facets 23 can have flat or alternatively convex or concave curved reflection surfaces.

Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.The lighting optics 4 thus forms a double faceted system. This basic principle is also known as the honeycomb condenser (fly's eye integrator).

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 Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.It may be advantageous not to arrange the second facet mirror 22 exactly in a plane that is optically conjugate to a pupil plane of the projection optics 10. In particular, the pupil facet mirror 22 can be arranged tilted relative to a pupil plane of the projection optics 10, as is the case, for example, in FIG DE 10 2017 220 586 A1 is described.

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.With the help of the second facet mirror 22, the individual first facets 21 are imaged into the object field 5. The second facet mirror 22 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the illumination radiation 16 in the beam path in front of the object field 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.In a further embodiment of the illumination optics 4, not shown, transmission optics can be arranged in the beam path between the second facet mirror 22 and the object field 5, which contributes in particular to the imaging of the first facets 21 into the object field 5. The transmission optics can have exactly one mirror, but alternatively also two or more mirrors, which are arranged one behind the other in the beam path of the lighting optics 4. The transmission optics can in particular include one or two mirrors for perpendicular incidence (NI mirror, normal incidence mirror) and/or one or two mirrors for grazing incidence (GI mirror, gracing incidence mirror).

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 Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.The lighting optics 4 has the version in the 1 is shown, after the collector 17 exactly three mirrors, namely the deflection mirror 19, the field facet mirror 20 and the pupil facet mirror 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.In a further embodiment of the lighting optics 4, the deflection mirror 19 can also be omitted, so that the lighting optics 4 can then have exactly two mirrors after the collector 17, namely the first facet mirror 20 and the second facet mirror 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.The imaging of the first facets 21 into the object plane 6 by means of the second facets 23 or with the second facets 23 and a transmission optics is generally only an approximate image.

Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.The projection optics 10 comprises a plurality of mirrors Mi, which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1.

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. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. 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.At the one in the 1 In the example shown, the projection optics 10 includes six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible. The penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 16. The projection optics 10 are double-obscured optics. The projection optics 10 has an image-side numerical aperture that is larger than 0.5 and which can also be larger than 0.6 and which can be, for example, 0.7 or 0.75.

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, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 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. The mirrors Mi, just like the mirrors of the lighting optics 4, can have highly reflective coatings for the lighting radiation 16. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.

Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung 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 kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.The projection optics 10 has a large object image offset in the y direction between a y coordinate of a center of the object field 5 and a y coordinate of the center of the image field 11. This object image offset in the y direction can be approximately like this be as large as a z-distance between the object plane 6 and the image plane 12.

Die Projektionsoptik 10 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 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.The projection optics 10 can in particular be anamorphic. In particular, it has different imaging scales βx, βy in the x and y directions. The two imaging scales βx, βy of the projection optics 10 are preferably (βx, βy) = (+/- 0.25, +/- 0.125). A positive image scale β means an image without image reversal. A negative sign for the image scale β means an image with image reversal.

Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.The projection optics 10 thus leads to a reduction in size in the x direction, that is to say in the direction perpendicular to the scanning direction, in a ratio of 4:1.

Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.The projection optics 10 leads to a reduction of 8:1 in the y direction, that is to say in the scanning direction.

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 image scales are also possible. Image scales of 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 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 sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .The number of intermediate image planes in the x and y directions in the beam path between the object field 5 and the image field 11 can be the same or, depending on the design of the projection optics 10, can be different. Examples of projection optics with different numbers of such intermediate images in the x and y directions are known from US 2018/0074303 A1 .

Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 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 Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.One of the pupil facets 23 is assigned to exactly one of the field facets 21 to form an illumination channel for illuminating the object field 5. This can in particular result in lighting based on Köhler's principle. The far field is broken down into a large number of object fields 5 using the field facets 21. The field facets 21 generate a plurality of images of the intermediate focus on the pupil facets 23 assigned to them.

Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 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.The field facets 21 are each imaged onto the reticle 7 by an assigned pupil facet 23, superimposed on one another, in order to illuminate the object field 5. The illumination of the object field 5 is in particular as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%. Field uniformity can be achieved by overlaying different lighting channels.

Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.The illumination of the entrance pupil of the projection optics 10 can be geometrically defined by an arrangement of the pupil facets. By selecting the illumination channels, in particular the subset of the pupil facets that guide light, the intensity distribution in the entrance pupil of the projection optics 10 can be adjusted. This intensity distribution is also referred to as the lighting setting.

Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 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 illumination optics 4 can be achieved by redistributing the illumination channels.

Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.Further aspects and details of the illumination of the object field 5 and in particular the entrance pupil of the projection optics 10 are described below.

Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.The projection optics 10 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.

Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 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.The entrance pupil of the projection optics 10 cannot regularly be illuminated precisely with the pupil facet mirror 22. When imaging the projection optics 10, which images the center of the pupil facet mirror 22 telecentrically onto the wafer 13, the aperture rays often do not intersect at a single point. However, an area can be found in which the pairwise distance of the aperture beams becomes minimal. This surface represents the entrance pupil or a surface conjugate to it in local space. In particular, this surface shows a finite curvature.

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.It may be that the projection optics have 10 different positions of the entrance pupil for the tangential and sagittal beam paths. In this case, an imaging element, in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the second facet mirror 22 and the reticle 7. With the help of this optical element, the different positions of the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil can be taken into account.

Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.At the in the 1 As shown in the arrangement of the components of the illumination optics 4, the pupil facet mirror 22 is arranged in a surface conjugate to the entrance pupil of the projection optics 10. The field facet mirror 20 is tilted relative to the object plane 6. The first facet mirror 20 is arranged tilted to an arrangement plane that is defined by the deflection mirror 19.

Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.The first facet mirror 20 is arranged tilted to an arrangement plane that is defined by the second facet mirror 22.

2 zeigt eine als Portal 30 ausgebildete Vorrichtung, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Das Portal 30 dient dazu, ein als Grundkörper 42 ausgebildetes erstes Bauteil mit einer Basisplatte 41 zu verbinden, wobei der zylinderförmige Grundkörper 42 mit einem am oberen Ende ausgebildeten Absatz 43 von oben durch ein Durchgangsloch 44 in der Basisplatte 41 geführt wird. Der Grundkörper 42 umfasst zusätzlich am oberen Ende eine Schnittstelle 46 zur Verbindung mit einem optischen Element, welche in den 5 und 6 näher erläutert wird. Der Grundkörper 42 wird an der gegenüberliegenden Unterseite der Basisplatte 41 mit einem als Mutter 45 ausgebildeten zweiten Bauteil verschraubt. Dadurch wird der Grundkörper 42 mit der Basisplatte 41 fest verbunden, wobei die Verschraubung eine Vorspannung erzeugt, welche eine Restklemmkraft der Verschraubung für alle Betriebszustände sicherstellt. Der Grundkörper 42 wird dabei mit einer vorbestimmten Vorspannkraft beaufschlagt, welche während des Verschraubungsvorgangs kontinuierlich erfasst wird. Das Portal 30 umfasst ein Gehäuse 31, welches über ein Verbindungselement in Form einer Stange 33, welche mit einem Ende mit dem Portal 30 und mit dem anderen Ende mit dem zu verschraubenden Grundkörper 42 über ein Gewinde 47 verbunden ist. Das Portal 30 hängt also mit seinem Gewicht an dem Grundkörper 42 und bewirkt dadurch einen Teil der benötigten Vorspannkraft. Das Portal 30 ist an der von dem Grundkörper 42 abgewandten Unterseite mit einen Motor 32 verbunden, welcher das Portal 30 in Richtung der Verschraubung bewegen kann. Dadurch kann der Motor 32, wenn das Portal 30 von dem Grundkörper 42 weggezogen wird, eine zusätzlich zur Gewichtskraft des Portals 30 wirkende Kraft auf den Grundkörper 42 ausüben, wie mit einem Pfeil in der 2 angedeutet ist. Die auf den Grundkörper 42 wirkende Vorspannkraft setzt sich also aus der Gewichtskraft des Portals 30 und der durch den Motor 32 auf das Portal 30 wirkenden Kraft zusammen. Die bekannte und konstante Gewichtskraft des Portals 30 wird durch eine über die Regelung des Motorstroms aufgebrachte zusätzliche Kraft des Motors 32 auf einen vorbestimmten Wert eingestellt. Ist die vorbestimmte Vorspannkraft erreicht, wird die Regelung des Motors 32 auf eine Positionsregelung umgeschaltet und der Motorstrom weiterhin kontinuierlich erfasst. Diese kann zur Überprüfung der Qualität der Verschraubung als Qualitätskriterium herangezogen werden, wie in der 3 näher erläutert werden wird. Die zur Verbindung des Grundkörpers 42 mit der Basisplatte 41 verwendete Mutter 45 wird von einer Schraubeinheit 35 des Portals 30 mit dem Grundkörper 42 verschraubt. Die Schraubeinheit 35 wird dabei im Gehäuse 31 derart geführt, dass sowohl das zum Verschrauben der Mutter 45 benötigte Moment durch die Führung aufgenommen werden kann, als auch eine Bewegung in Richtung der Längsachse 48 des Grundkörpers 42 möglich ist. Ein Anschlag 34 begrenzt die Bewegung der Schraubeinheit 35 im Gehäuse 31. Das Portal 30 und die Schraubeinheit 35 sind dabei derart ausgebildet, dass sie eine Aussparung 36 für den Grundkörper 42 und die Stange 33 aufweisen. In der in der 2 durch gestrichelte Linien dargestellten, oberen Position kommt die Auflagefläche der Mutter 45 mit der Unterseite der Basisplatte 41 in Kontakt. Durch das weiterhin durch die Schraubeinheit 35 aufgebrachte Drehmoment wird der Grundkörper 42 durch die Mutter 45 zusätzlich vorgespannt, so dass der zum Halten der Position des Motors 32 benötigte Motorstrom abfällt. Die Schraubeinheit 35 erfasst während des gesamten Schraubvorgangs den Drehwinkel und das Drehmoment, welche wie der Motorstrom zu einer nicht dargestellten Ansteuerung des Portals 30 übertragen werden. Die Regelung des Portals 30 schraubt die Mutter 45 bis zum Erreichen eines ebenfalls vorbestimmten maximalen Drehmoments an. Die Auswertung des Drehmoments über den Drehwinkel und der Vorspannkraft über den Drehwinkel wird in der 3 näher erläutert. 2 shows a device designed as a portal 30 with which the method according to the invention can be carried out. The portal 30 serves to connect a first component designed as a base body 42 to a base plate 41, the cylindrical base body 42 with a shoulder 43 formed at the upper end being guided from above through a through hole 44 in the base plate 41. The base body 42 additionally includes an interface 46 at the upper end for connection to an optical element, which is in the 5 and 6 is explained in more detail. The base body 42 is screwed to the opposite underside of the base plate 41 with a second component designed as a nut 45. As a result, the base body 42 is firmly connected to the base plate 41, with the screw connection generating a preload which ensures a residual clamping force of the screw connection for all operating states. The base body 42 is subjected to a predetermined preload force, which is continuously recorded during the screwing process. The portal 30 comprises a housing 31, which is connected via a connecting element in the form of a rod 33, which is connected at one end to the portal 30 and at the other end to the base body 42 to be screwed via a thread 47. The portal 30 therefore hangs with its weight on the base body 42 and thereby causes part of the required preload force. The portal 30 is connected to a motor 32 on the underside facing away from the base body 42, which can move the portal 30 in the direction of the screw connection. As a result, when the portal 30 is pulled away from the base body 42, the motor 32 can exert a force on the base body 42 in addition to the weight of the portal 30, as shown by an arrow in the figure 2 is indicated. The prestressing force acting on the base body 42 is therefore composed of the weight of the portal 30 and the force acting on the portal 30 through the motor 32. The known and constant weight of the portal 30 is set to a predetermined value by an additional force of the motor 32 applied via the control of the motor current. Once the predetermined preload force is reached, the control of the motor 32 is switched to position control and the motor current continues to be recorded continuously. This can be used as a quality criterion to check the quality of the screw connection, as in the 3 will be explained in more detail. The nut 45 used to connect the base body 42 to the base plate 41 is screwed to the base body 42 by a screwing unit 35 of the portal 30. The screwing unit 35 is guided in the housing 31 in such a way that both the torque required to screw the nut 45 can be absorbed by the guide and a movement in the direction of the longitudinal axis 48 of the base body 42 is possible. A stop 34 limits the movement of the screw unit 35 in the housing 31. The portal 30 and the screw unit 35 are designed such that they have a recess 36 for the base body 42 and the rod 33. In the in the 2 In the upper position shown by dashed lines, the bearing surface of the nut 45 comes into contact with the underside of the base plate 41. This continues through the screw unit 35 applied torque, the base body 42 is additionally biased by the nut 45, so that the motor current required to maintain the position of the motor 32 drops. The screwing unit 35 detects the angle of rotation and the torque during the entire screwing process, which, like the motor current, are transmitted to a control of the portal 30, not shown. The control of the portal 30 screws on the nut 45 until a predetermined maximum torque is reached. The evaluation of the torque via the angle of rotation and the preload force via the angle of rotation is carried out in the 3 explained in more detail.

3 zeigt ein Diagramm, in welchem das Drehmoment der Schraubeinheit 35 und die aus Gewichtskraft des Portals 30 und dem Motorstrom bestimmte Vorspannkraft über den Drehwinkel der Schraubeinheit 35 aufgetragen ist. Die beim Verschrauben erfassten Signale werden von der Ansteuerung des Portals 30 verarbeitet, wobei das maximale Drehmoment dem erfassten Drehmoment beim Stoppen des Anschraubens durch die Schraubeinheit 35 entspricht. Dieses muss zur Erfüllung eines ersten Qualitätskriteriums einer als gut angesehene Verschraubung in einem vorbestimmten ersten Korridor 60 liegen. Ein Korridor im Sinne der Erfindung beschreibt einen Bereich, in welchem das Drehmoment oder die Vorspannkraft bei einem festen Drehwinkel liegen darf, also im Vergleich zum Stand der Technik durch einen eindimensionalen Bereich eine engere Toleranz für das maximale Drehmoment darstellt. Ein weiteres Qualitätskriterium, welches für eine als gut angesehene Verschraubung erfüllt sein muss, ist ein berechnetes Startdrehmoment, welches dem Drehmoment zum Zeitpunkt des Kontaktes der Auflagefläche der Mutter 45 mit der Unterseite der Basisplatte 41 entspricht. Dazu wird vom Drehwinkel des maximalen Drehmoments ein über Versuche ermittelter Drehwinkel α abgezogen. Das zu diesem ermittelten Drehwinkel korrespondierende Startdrehmoment muss wiederum in einem zweiten vorbestimmten Korridor 62 liegen, um das Qualitätskriterium zu erfüllen. Weiterhin muss auch die zum Drehwinkel des maximalen Drehmoments korrespondierende Vorspannkraft in einem dritten vorbestimmten Korridor 61 liegen. Die Bereiche der Korridore 60, 61, 62 sind von den verschiedenen Einflussparametern wie Schraubengröße, Schraubengüte, Härte der Basisplatte 41, benötigte Vorspannung, um nur einige zu benennen, abhängig. 3 shows a diagram in which the torque of the screwing unit 35 and the preload force determined from the weight of the portal 30 and the motor current are plotted against the angle of rotation of the screwing unit 35. The signals detected during screwing are processed by the control of the portal 30, with the maximum torque corresponding to the torque detected when screwing is stopped by the screwing unit 35. This must lie in a predetermined first corridor 60 in order to fulfill a first quality criterion of a screw connection that is considered to be good. A corridor in the sense of the invention describes an area in which the torque or the preload force may be at a fixed angle of rotation, i.e. in comparison to the prior art, a one-dimensional area represents a narrower tolerance for the maximum torque. Another quality criterion that must be met for a screw connection to be considered good is a calculated starting torque, which corresponds to the torque at the time of contact of the contact surface of the nut 45 with the underside of the base plate 41. For this purpose, a rotation angle α determined through tests is subtracted from the rotation angle of the maximum torque. The starting torque corresponding to this determined angle of rotation must in turn lie in a second predetermined corridor 62 in order to meet the quality criterion. Furthermore, the preload force corresponding to the angle of rotation of the maximum torque must also lie in a third predetermined corridor 61. The areas of the corridors 60, 61, 62 depend on the various influencing parameters such as screw size, screw quality, hardness of the base plate 41, required preload, to name just a few.

4 zeigt ein Diagramm, in welchem der gesamte Verschraubungsprozess dargestellt wird. Das Diagramm umfasst auch den bereits in der 3 dargestellten Bereich des Diagramms und stellt ebenfalls das Drehmoment und die Vorspannkraft über den von der Schraubeinheit 35 erfassten Drehwinkel dar. Die Erfassung des Drehwinkels wird im gezeigten Diagramm mit dem Anliegen des Gewindes der Mutter 45 am Gewinde des Grundkörpers 42 gestartet. Während die Mutter 45 durch die Schraubeinheit 35 auf den Grundkörper 42 geschraubt wird, wird über die Regelung des Motorstroms des Motor 32 die Vorspannkraft eingestellt, wie in 2 bereits erläutert, und beim Erreichen der vorbestimmten Vorspannkraft die Regelung auf eine Positionsregelung umgestellt. Durch die geringen Bauteiltoleranzen kann der Gesamtdrehwinkel als zusätzliches Qualitätskriterium herangezogen werden, wobei sich der Gesamtdrehwinkel aus der Länge des Gewindes, also dem theoretischen Drehwinkel Wth, dem Drehwinkel W0 bis zum Ineinandergreifen der Gewinde der Mutter 45 und des Grundkörpers 42, den Bauteiltoleranzen WTo und dem zum Aufbringen der Vorspannung durch die Mutter 45 benötigten Drehwinkels Wvs zusammensetzt. Daraus ergibt sich bei einem theoretischen Drehwinkel von sechs Umdrehungen und einem Drehwinkel WVs von 12° folgender Wert: Drehwinkel min = W th ( 2160 ° ) +/-W To + W Vs + W 0min ( 0 ° ) = 2172 ° +/-W To

Figure DE102022203299A1_0003
Drehwinkel max = W th ( 2160 ° ) +/-W To + W Vs + W 0max ( 0 ° ) = 2532 ° +/-W To
Figure DE102022203299A1_0004
4 shows a diagram in which the entire screwing process is shown. The diagram also includes the one already in the 3 shown area of the diagram and also represents the torque and the preload force over the angle of rotation detected by the screwing unit 35. The detection of the angle of rotation is started in the diagram shown when the thread of the nut 45 is in contact with the thread of the base body 42. While the nut 45 is screwed onto the base body 42 by the screwing unit 35, the preload force is adjusted by regulating the motor current of the motor 32, as in 2 already explained, and when the predetermined preload force is reached, the control is switched to position control. Due to the low component tolerances, the total angle of rotation can be used as an additional quality criterion, with the total angle of rotation consisting of the length of the thread, i.e. the theoretical angle of rotation W th , the angle of rotation W 0 up to the interlocking of the threads of the nut 45 and the base body 42, the component tolerances W To and the angle of rotation Wvs required to apply the preload through the nut 45. This results in the following value for a theoretical rotation angle of six revolutions and a rotation angle W Vs of 12°: Angle of rotation min = W th ( 2160 ° ) +/-W To + W Vs + W 0min ( 0 ° ) = 2172 ° +/-W To
Figure DE102022203299A1_0003
Angle of rotation Max = W th ( 2160 ° ) +/-W To + W Vs + W 0max ( 0 ° ) = 2532 ° +/-W To
Figure DE102022203299A1_0004

Der Gesamtdrehwinkel muss also beim Erreichen des Zieldrehmoments innerhalb eines vierten Korridors 63 von einem Drehwinkelmin 2172° +/- WTo und einem Drehwinkelmax 2532° +/- WTo liegen.When the target torque is reached, the total angle of rotation must therefore lie within a fourth corridor 63 of a rotation angle of min. 2172° +/- W To and a rotation angle of max. 2532° +/- W To .

Liegen alle vier erläuterten Qualitätskriterien innerhalb der vorgegebenen Korridore 60, 61, 62, 63, kann mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit von einer erfolgreichen Verschraubung ausgegangen werden.If all four quality criteria explained lie within the specified corridors 60, 61, 62, 63, a successful screw connection can be assumed with a very high probability.

5 zeigt die zur Erläuterung des Prozesses in den 2 bis 4 beispielhaft erläuterte Baugruppe 40, wobei diese zusätzlich ein als Facette 49 ausgebildetes optisches Element umfasst. Die Baugruppe 40 kann beispielsweise ein Teil einer der in der 1 beschriebenen Facettenspiegel 20, 21 sein. Die Facette 49 wird über die als Schraubverbindung ausgebildete Schnittstelle 46 mit dem Grundkörper 42 verbunden. Die beiden Auflageflächen 50, 51 der Facette 49 und des Grundkörpers 42 müssen beim Verschrauben parallel zueinander ausgerichtet sein, um einen flächigen Kontakt zwischen den beiden Auflageflächen 50, 51 und einen daraus resultierenden optimalen Wärmefluss über beide Bauteile 42, 49 hinweg sicherzustellen. Dazu ist ein zwangfreies Verschrauben der beiden Teile notwendig. Das in der 2, der 3 und der 4 erläuterte erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei dieser Verschraubung Anwendung finden, wobei das Verfahren für eine zwangfreie Verschraubung und das Verfahren zur Überprüfung der Qualität einer Verschraubung auch eigenständig als Erfindung stehen können. Ein Verfahren, welches ein zwangfreies Verschrauben sicherstellt, wird in der 6 im Detail erläutert. 5 shows the explanation of the process in the 2 until 4 Assembly 40 explained by way of example, which additionally comprises an optical element designed as a facet 49. The assembly 40 can, for example, be part of one of the 1 be the facet mirror 20, 21 described. The facet 49 is connected to the base body 42 via the interface 46 designed as a screw connection. The two bearing surfaces 50, 51 of the facet 49 and the base body 42 must be aligned parallel to one another when screwing in order to ensure flat contact between the two bearing surfaces 50, 51 and a resulting optimal heat flow across both components 42, 49. This requires the two parts to be securely screwed together. That in the 2 , the 3 and the 4 The method according to the invention explained can also be used for this screw connection, whereby the method for a forced-free screw connection and the method for checking the quality of a screw connection can also stand independently as an invention. A procedure that ensures forced screwing is described in the 6 explained in detail.

Die 6a bis 6e zeigen einen Verschraubungsprozess, bei welchem die Facette 49 und der Grundkörper 42 in einer Vorrichtung 70 verschraubt werden, welche eine parallele Ausrichtung der beiden Auflageflächen 50, 51 der Facette 49 und des Grundkörpers 42 sicherstellt. Dieser Prozess kann auch unabhängig von dem vorne geschilderten Verfahren zur Prüfung der Qualität der Verschraubung zur Anwendung kommen.The 6a until 6e show a screwing process in which the facet 49 and the base body 42 are screwed in a device 70, which ensures a parallel alignment of the two support surfaces 50, 51 of the facet 49 and the base body 42. This process can also be used independently of the procedure described above to check the quality of the screw connection.

In der 6a wird in einem ersten Verfahrensschritt die Facette 49 zum Grundkörper 42 derart ausgerichtet, dass ein in der Facette 49 ausgebildetes Innengewinde 52 und ein an der Schnittstelle 46 ausgebildeten Außengewinde 53 zueinander zentriert sind. Die Facette 49 wird dabei in einer Schraubvorrichtung 71 der Vorrichtung 70 gehalten, wobei die Schraubvorrichtung 71 zur Zentrierung der Längsachse 55 der Facette 49 und der Längsachse 48 des Grundkörpers 42 zueinander in der X-/Y-Ebene positioniert wird. Der Grundkörper 42 wird in einer Halterung 73 gehalten, welche mit einem Adapter 72 in eine Aussparung 54 des Grundkörpers 42 eingreift. Der Adapter 72 und die Aussparung 54 sind dabei derart ausgebildet, dass der Grundkörper 42 in der Z-Richtung, also in Richtung seiner Längsachse 48 in einem begrenzten Bereich bewegt werden kann, um die X-Achse und Y-Achse um einem bestimmten Bereich frei gekippt werden kann und die Rotation um die Z-Achse gesperrt ist, so dass das zum Verschrauben notwendige Drehmoment aufgenommen werden kann.In the 6a In a first method step, the facet 49 is aligned with the base body 42 in such a way that an internal thread 52 formed in the facet 49 and an external thread 53 formed at the interface 46 are centered relative to one another. The facet 49 is held in a screwing device 71 of the device 70, the screwing device 71 being positioned relative to one another in the X/Y plane for centering the longitudinal axis 55 of the facet 49 and the longitudinal axis 48 of the base body 42. The base body 42 is held in a holder 73, which engages with an adapter 72 in a recess 54 in the base body 42. The adapter 72 and the recess 54 are designed in such a way that the base body 42 can be moved in the Z direction, i.e. in the direction of its longitudinal axis 48, in a limited range, and freely around the X axis and Y axis by a certain range can be tilted and the rotation around the Z axis is locked so that the torque required for screwing can be absorbed.

6b zeigt einen zweiten Verfahrensschritt, in welchem die Schraubvorrichtung 71 mit der Facette 49 in Richtung des Grundkörpers 42 bis zum Kontakt der Facette 49 mit dem Grundkörper 42 verfahren wird. Der Grundkörper 42 wird dadurch zunächst mit der Aussparung 54 gegen einen Anschlag 75 des Adapters 72 gedrückt, wodurch die Halterung 73 gegen eine an der dem Adapter 72 entgegengesetzten Seite der Halterung 73 angeordnete Druckfeder 74 gedrückt wird, wodurch diese zusammengedrückt wird. Die so vorgespannte Druckfeder 74 bewirkt dadurch, dass der Anschlag 75 der Halterung 73 an die Aussparung 54 des Grundkörper 42 gedrückt wird und in Folge dessen das Gewinde 53 des Grundkörpers 42 gegen das Gewinde 52 der Facette 49 gedrückt wird, wodurch dieses beim Verschrauben nahezu spielfrei ist. 6b shows a second method step in which the screwing device 71 is moved with the facet 49 in the direction of the base body 42 until the facet 49 comes into contact with the base body 42. The base body 42 is thereby initially pressed with the recess 54 against a stop 75 of the adapter 72, whereby the holder 73 is pressed against a compression spring 74 arranged on the side of the holder 73 opposite the adapter 72, whereby it is compressed. The compression spring 74 prestressed in this way causes the stop 75 of the holder 73 to be pressed against the recess 54 of the base body 42 and as a result the thread 53 of the base body 42 is pressed against the thread 52 of the facet 49, whereby this is almost free of play when screwing is.

Die 6c zeigt einen dritten Verfahrensschritt, in welchem die Schraubvorrichtung 71 zunächst in Z-Richtung fixiert wird und nachdem die Gewinde 52, 53 ineinander gegriffen haben, mit der Verschraubung des Gewindes 52, 53 durch eine Rotation der Schraubvorrichtung 70 beginnt.The 6c shows a third method step in which the screwing device 71 is first fixed in the Z direction and after the threads 52, 53 have meshed with one another, the screwing of the thread 52, 53 begins by rotating the screwing device 70.

6d zeigt einen vierten Verfahrensschritt, in welchem der Grundkörper 42 unterstützt durch die Federkraft der Druckfeder 74 durch das Gewinde 52, 53 in die Facette 49 gezogen wurde und es zu einem ersten Kontakt zwischen den beiden Auflageflächen 50, 51 des Grundkörpers 42 und der Facette 49 gekommen ist. Die Halterung 73, der Adapter 72 und die Aussparung 54 sind dabei derart ausgelegt, dass vor dem ersten Kontakt der Auflageflächen 50, 51 die Druckfeder 74 vollständig entspannt ist und der Adapter 72 in Z-Richtung keinen Kontakt mehr zur Aussparung 54 des Grundkörper 42 hat, so dass diese in der Halterung 73 frei um die X-Achse und Y-Achse verkippen kann. Alternativ kann die Facette 49 mit der Schraubvorrichtung 70 nach einer Verschraubung beispielsweise der Hälfte der Gewindegänge in Z-Richtung angehoben werden, so dass der Adapter 72 und die Aussparung 54 kontaktfrei sind. Dies kann einerseits über einen vorher bestimmten Weg in Z oder durch eine Kraftmessung sichergestellt werden. Die beiden Längsachsen 48, 55 des Grundkörpers 42 und der Facette 49 sind wie in der 6d dargestellt beim ersten Kontakt noch zueinander verkippt. 6d shows a fourth method step in which the base body 42 was pulled through the thread 52, 53 into the facet 49 supported by the spring force of the compression spring 74 and a first contact occurred between the two bearing surfaces 50, 51 of the base body 42 and the facet 49 is. The holder 73, the adapter 72 and the recess 54 are designed in such a way that before the first contact of the support surfaces 50, 51, the compression spring 74 is completely relaxed and the adapter 72 no longer has any contact with the recess 54 of the base body 42 in the Z direction , so that it can tilt freely around the X-axis and Y-axis in the holder 73. Alternatively, the facet 49 can be raised with the screwing device 70 after screwing, for example, half of the threads in the Z direction, so that the adapter 72 and the recess 54 are contact-free. On the one hand, this can be ensured via a predetermined path in Z or through a force measurement. The two longitudinal axes 48, 55 of the base body 42 and the facet 49 are as in the 6d shown tilted towards each other upon first contact.

6e zeigt einen fünften Verfahrensschritt, in welchem sich beim weiteren Verschrauben der beiden Bauteile 42, 49 der Grundkörper 42 derart ausrichtet, dass die Längsachse 48 des Grundkörper 42 und die Längsachse 55 der Facette 49 aufeinander liegen und die beiden Auflageflächen 50, 51 parallel ausgerichtet sind, wodurch ein vollständiger Kontakt zwischen den Auflageflächen 50, 51 erreicht wird. Dadurch ist ein optimaler Wärmefluss über die Kontaktflächen 50, 51 sichergestellt. 6e shows a fifth method step in which, when the two components 42, 49 are further screwed together, the base body 42 is aligned in such a way that the longitudinal axis 48 of the base body 42 and the longitudinal axis 55 of the facet 49 lie on one another and the two support surfaces 50, 51 are aligned parallel, whereby complete contact between the bearing surfaces 50, 51 is achieved. This ensures an optimal heat flow across the contact surfaces 50, 51.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
22
BeleuchtungssystemLighting system
33
StrahlungsquelleRadiation source
44
BeleuchtungsoptikIllumination optics
55
ObjektfeldObject field
66
ObjektebeneObject level
77
RetikelReticule
88th
RetikelhalterReticle holder
99
RetikelverlagerungsantriebReticle displacement drive
1010
ProjektionsoptikProjection optics
1111
BildfeldImage field
1212
BildebeneImage plane
1313
Waferswafers
1414
Waferhalterwafer holder
1515
WaferverlagerungsantriebWafer displacement drive
1616
EUV-StrahlungEUV radiation
1717
Kollektorcollector
1818
ZwischenfokusebeneIntermediate focal plane
1919
UmlenkspiegelDeflecting mirror
2020
FacettenspiegelFacet mirror
2121
Facettenfacets
2222
FacettenspiegelFacet mirror
2323
Facettenfacets
3030
Portalportal
3131
GehäuseHousing
3232
Motorengine
3333
Verbindungselementconnecting element
3434
Anschlagattack
3535
Schraubeinheitscrew unit
3636
Aussparungrecess
4040
Baugruppemodule
4141
BasisplatteBase plate
4242
GrundkörperBasic body
4343
AbsatzParagraph
4444
Durchgangslochthrough hole
4545
MutterMother
4646
Schnittstelle FacetteInterface facet
4747
Gewindethread
4848
LängsachseLongitudinal axis
4949
Facettefacet
5050
Auflagefläche FacetteSupport surface facet
5151
Auflagefläche GrundkörperSupport surface base body
5252
Innengewinde FacetteInternal thread facet
5353
Außengewinde SchnittstelleExternal thread interface
5454
Aussparung GrundkörperRecess base body
5555
LängsachseLongitudinal axis
6060
Korridor ZieldrehmomentCorridor target torque
6161
Korridor VorspannkraftCorridor preload force
6262
Korridor berechnetes StartdrehmomentCorridor calculated starting torque
6363
Korridor GesamtdrehwinkelCorridor total rotation angle
7070
Vorrichtungcontraption
7171
Schraubvorrichtungscrew device
7272
Adapteradapter
7373
Halterungbracket
7474
FederFeather
7575
Anschlagattack
αα
Winkel StartdrehmomentAngle starting torque

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008009600 A1 [0036, 0040]DE 102008009600 A1 [0036, 0040]
  • US 20060132747 A1 [0038]US 20060132747 A1 [0038]
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  • DE 102017220586 A1 [0043]DE 102017220586 A1 [0043]
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Claims (10)

Verfahren zur Überprüfung der Qualität einer Verschraubung von mindestens zwei Bauteilen (42, 45, 49) mit einem vorbestimmten Zieldrehmoment durch Auswertung von während des Verschraubens erfassten Drehmomentsignalen, Vorspannkraftsignalen und Drehwinkelsignalen dadurch gekennzeichnet, dass die Qualitätskriterien umfassen, dass - ein tatsächlich anliegendes Drehmoment beim Erreichen des Zieldrehmoments in einem ersten Korridor (60) liegt, - ein für einen vorbestimmten Drehwinkel erfasstes Startdrehmoment in einem zweiten Korridor (62) liegt, - eine Vorspannkraft für den Drehwinkel des tatsächlich anliegenden Drehmoments in einem dritten Korridor (61) liegt.Method for checking the quality of a screw connection of at least two components (42, 45, 49) with a predetermined target torque by evaluating torque signals, preload force signals and angle of rotation signals detected during screwing, characterized in that the quality criteria include that - an actually applied torque when reached of the target torque lies in a first corridor (60), - a starting torque detected for a predetermined angle of rotation lies in a second corridor (62), - a preload force for the angle of rotation of the actually applied torque lies in a third corridor (61). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Drehwinkel zur Bestimmung des Startdrehmoments einem Drehwinkel entspricht, welcher durch das durch den Drehwinkel bewirkte Drehmoment die für die Verschraubung vorbestimmte Vorspannkraft bewirkt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the predetermined angle of rotation for determining the starting torque corresponds to an angle of rotation which causes the predetermined preload force for the screw connection through the torque caused by the angle of rotation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft auf Basis einer auf die Verschraubung wirkenden Gewichtskraft und eines Motorstroms eines auf die Verschraubung eine Kraft ausübenden Motors (32) bestimmt wird.Procedure according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the preload force is determined based on a weight force acting on the screw connection and a motor current of a motor (32) which exerts a force on the screw connection. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Qualitätskriterium ein Gesamtdrehwinkel der Verschraubung ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a further quality criterion is a total angle of rotation of the screw connection. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtdrehwinkel in einem vierten Korridor (63) liegt.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the total angle of rotation lies in a fourth corridor (63). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Bauteile (42,45,49) derart in einer Halterung (73) angeordnet ist, dass eine Verkippung der beiden Längsachsen (48,55) der beiden Bauteile (42, 49) zueinander durch ein Verkippen mindestens eines Bauteils (42,49) um zwei zur Verschraubungsrichtung senkrechten Achsen ausgeglichen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that one of the two components (42, 45, 49) is arranged in a holder (73) in such a way that a tilting of the two longitudinal axes (48, 55) of the two components (42, 49 ) is balanced against each other by tilting at least one component (42,49) about two axes perpendicular to the screwing direction. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkippung des Bauteils (42,49) lediglich in einem Teilbereich der Verschraubung möglich ist.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the tilting of the component (42,49) is only possible in a partial area of the screw connection. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (74) die Halterung (73) während des Verschraubens mit einer Kraft in Richtung der Verschraubung beaufschlagt.Procedure according to one of the Claims 6 or 7 , characterized in that a spring (74) applies a force to the holder (73) in the direction of the screw connection during screwing. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft der Feder (74) die Verkippung des Bauteils (42,49) in der Halterung (73) verhindert.Procedure according to Claim 8 , characterized in that the force of the spring (74) prevents the component (42,49) from tilting in the holder (73). Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (73) das durch die Verschraubung bewirkte Drehmoment aufnimmt.Procedure according to one of the Claims 6 until 9 , characterized in that the holder (73) absorbs the torque caused by the screw connection.
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Citations (5)

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