DE102022203929A1

DE102022203929A1 - Vorrichtung zur Positionierung einer ersten Komponente eines optischen Systems, Komponente eines optischen Systems, optische Einrichtung und Lithografiesystem

Info

Publication number: DE102022203929A1
Application number: DE102022203929.7A
Authority: DE
Inventors: Roman Orlik; Michael Erath
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-06-16
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2022-12-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionierung einer ersten Komponente (1) eines optischen Systems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage (100, 200), an einer zweiten Komponente (2) des optischen Systems. Die Vorrichtung weist wenigstens eine Positioniereinrichtung (3) auf. Die Positioniereinrichtung (3) weist eine Tragstruktur (5), einen Positionierstift (6) und mehrere Blattfedern (7) auf. Die Blattfedern (7) verbinden den Positionierstift (6) mit der Tragstruktur (5). Die Blattfedern (7) sind derart angeordnet, dass eine Längsachse der Blattfedern (7) in einem Winkel zu einer Längsachse des Positionierstifts (6) verläuft. Der Positionierstift (6) weist eine längliche Grundform mit einem ersten Ende (6a) und einem zweiten Ende (6b) auf. Das erste Ende (6a) ist im Bereich einer Oberfläche der Tragstruktur (5) positioniert. Das erste Ende (6a) ist zur Kontaktierung einer an der zweiten Komponente (2) festlegbaren oder einstückig mit dieser ausgebildeten Positionieraufnahme (3) vorgesehen. Das erste Ende (6a) weist eine wenigstens abschnittsweise konusförmige oder kugelförmige Spitze (8) auf. Der Positionierstift (6) ist entlang seiner Längsachse entgegen der Kraft der Blattfedern (7) von einem Ausgangszustand, in dem die Blattfedern (7) entspannt sind, in Richtung auf das zweite Ende (6b) verschiebbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionierung einer ersten Komponente eines optischen Systems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, an einer zweiten Komponente des optischen Systems, aufweisend wenigstens eine Positioniereinrichtung.
Die Erfindung betrifft ferner eine Komponente eines optischen Systems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, aufweisend eine Vorrichtung zur Positionierung.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine optische Einrichtung, aufweisend wenigstens eine erste Komponente und eine zweite Komponente, die zueinander positionierbar und vorzugsweise lösbar miteinander verbindbar sind.
Die Erfindung betrifft auch ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie, mit einem Beleuchtungssystem, das eine Strahlungsquelle, eine Beleuchtungsoptik und eine Projektionsoptik aufweist, wobei die Beleuchtungsoptik und die Projektionsoptik mehrere Komponenten aufweisen, die zueinander positioniert und vorzugsweise lösbar miteinander verbunden sind.
Optische Systeme allgemein und insbesondere Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithografie, die zur Herstellung von mikrostrukturierten und nanostrukturierten Bauteilen der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik eingesetzt werden, weisen Komponenten, insbesondere optische Elemente auf, die in einer definierten Position und Ausrichtung in dem optischen System eingesetzt und eingestellt sind.
Die Positionierung und die Ausrichtung der Komponente eines optischen Systems erfolgt üblicherweise hinsichtlich der sechs Bewegungsfreiheitsgrade im Raum, das heißt bezüglich einer translatorischen Bewegung der Komponente entlang dreier unabhängiger Raumrichtungen sowie entsprechender Drehung um Achsen entlang dieser unabhängigen Raumrichtungen. Mit der translatorischen Bewegung entlang der unabhängigen Raumrichtungen wird im Wesentlichen die Position der Komponente im Raum bzw. im optischen System festgelegt, während die Drehung um die Achsen der Raumrichtungen die erforderliche Ausrichtung der Komponente im Raum bewirkt.
Die Positionierung und Ausrichtung kann manuell oder durch Aktuatoren erfolgen, wobei die Aktuatoren elektrisch steuerbare Bauteile sind, die entsprechende Bewegungen ausführen können, wie beispielsweise Piezoaktuatoren, bei denen durch eine geeignete elektrische Ansteuerung beispielsweise eine Längenänderung des Aktuators und somit eine translatorische Bewegung der durch den Aktuator betätigten Komponente erfolgen kann. Weitere Beispiele für derartige Aktuatoren sind elektrische Motoren, Schrittmotoren, Linearmotoren und dergleichen oder sonstige elektromechanische Komponenten zur Betätigung bzw. Bewegung.
Die mittels der Aktuatoren eingestellte Position bzw. die Ausrichtung der Komponente innerhalb des optischen Systems kann durch Beibehaltung der Einstellung der Aktuatoren fixiert werden, wobei die Aktuatoren aktiv oder passiv die Position bzw. die Ausrichtung halten können. Die Ausbildung von entsprechenden Aktuatoren in optischen Systemen und insbesondere die Fixierung ihrer Einstellung durch dauerhafte Ansteuerung bei aktiv fixierten Aktuatoren ist allerdings vergleichsweise aufwändig.
Es besteht daher ein Bedarf, Komponenten eines optischen Systems auch rein mechanisch zu positionieren bzw. auszurichten. Insbesondere besteht auch ein Bedarf darin, Komponenten auszuwechseln, wobei sichergestellt werden soll, dass die Komponenten bei einer anschließenden erneuten Montage wieder exakte dieselbe Position und Ausrichtung einnehmen. Dasselbe gilt auch, wenn Komponenten durch baugleiche Komponenten ausgetauscht werden sollen.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine reine mechanische Positionierung bzw. Ausrichtung von Komponenten in optischen Systemen, insbesondere in Projektionsbelichtungsanlagen vorzusehen. Hierzu ist es bekannt, verschiedene und/oder mehrere Distanz- oder Positionierstücke zur Positionierung und/oder Ausrichtung der zu justierenden Komponenten im optischen System zu verwenden.
Zum Stand der Technik betreffend Verfahren und Vorrichtungen zur Justierung einer Komponente eines optischen Systems wird auch auf die DE 10 2016 212 851 A1 verwiesen.
Aus dem Stand der Technik ist es zur Positionierung einer ersten Komponente eines optischen Systems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, an einer zweiten Komponente des optischen Systems auch bekannt, dass an einer der Komponenten ein zylinderförmiger Stift festgelegt wird, der in eine entsprechend zylinderförmige Buchse, die an der zweiten Komponente festgelegt ist, eingeschoben wird.
Es ist bekannt, dass der zylinderförmige Stift in Längsrichtung zweigeteilt sein kann, wobei die Hälften mittels einer zwischen den beiden Hälften positionierten Feder nach außen verspannt sind. Hierdurch soll eine präzise Führung erreicht werden. Allerdings kann diese Konstruktion dazu führen, dass es beim Einstecken des Stifts in die Buchse zu einer signifikanten Reibung kommt, wodurch Partikel entstehen können. Insbesondere wenn es sich bei der Komponente um eine Komponente eines optischen Systems einer Projektionsbelichtungsanlage handelt, die in einem Reinraum betrieben wird, ist das Entstehen von Partikeln ungewünscht.
Ein weiterer Nachteil der gefederten Stifte besteht darin, dass diese eine relativ geringe Steifigkeit gegenüber Querkräften aufweisen, was dazu führt, dass beim Auftreten von Querkräften die Positionierung der Komponente nicht mehr zuverlässig genug gewährleistet werden kann. Insbesondere bei Projektionsbelichtungsanlagen ist jedoch eine hochpräzise Positionierung der Komponenten wichtig.
Aus dem Stand der Technik ist es ferner bekannt, dass anstelle von gefederten Stiften steife bzw. feste Stifte eingesetzt werden. Der Vorteil dieser Stifte besteht darin, dass diese eine deutlich höhere Steifigkeit aufweisen. Ein Einsatz von ungefederten Stiften erfordert allerdings ein möglichst minimales Spiel zwischen dem Stift und der Buchse. Insbesondere in einem Reinraum, in dem Projektionsbelichtungsanlagen betrieben werden, kann es aufgrund des minimierten Spiels zu einer Kaltverschweißung kommen, wenn der Stift in die Buchse eingeschoben wird.
Das minimale Spiel zwischen dem Positionierstift und der zylindrischen Buchse kann ferner zu Ausrichtungsfehlern führen. Daher hat sich der Einsatz von steifen bzw. festen (ungefederten) Stiften, insbesondere bei Projektionsbelichtungsanlagen in Reinräumen, nicht bewährt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Positionierung einer ersten Komponente eines optischen Systems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, an einer zweiten Komponente des optischen Systems zu schaffen, welche eine zuverlässige, hochgenaue und reproduzierbare Positionierung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Komponente eines optischen Systems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, derart zu gestalten, dass die Komponente zuverlässig, hochgenau und reproduzierbar an einer zweiten Komponente eines optischen Systems positionierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Komponente nach Anspruch 12 gelöst.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine optische Einrichtung, aufweisend wenigstens eine erste Komponente und eine zweite Komponente, zu schaffen, die es ermöglicht, die beiden Komponenten zuverlässig, hochgenau und reproduzierbar zueinander zu positionieren und vorzugsweise lösbar miteinander zu verbinden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine optische Einrichtung nach Anspruch 13 gelöst.
Des Weiteren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie, zur Verfügung zu stellen, die Komponenten aufweist, die zueinander zuverlässig, hochgenau und reproduzierbar positionierbar und vorzugsweise lösbar miteinander verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Positionierung einer ersten Komponente eines optischen Systems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, an einer zweiten Komponente des optischen Systems weist wenigstens eine Positioniereinrichtung auf. Die Positioniereinrichtung weist eine Tragstruktur, einen Positionierstift und mehrere Blattfedern auf, wobei die Blattfedern den Positionierstift mit der Tragstruktur verbinden, und wobei die Blattfedern derart angeordnet sind, dass eine Längsachse der Blattfedern in einem Winkel zu einer Längsachse des Positionierstifts verläuft, wobei der Positionierstift eine längliche Grundform mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, wobei das erste Ende im Bereich einer Oberfläche der Tragstruktur positioniert ist und wobei das erste Ende zur Kontaktierung einer an der zweiten Komponente festlegbaren oder einstückig mit dieser ausgebildeten Positionieraufnahme vorgesehen ist, wobei das erste Ende eine wenigstens abschnittsweise konusförmige oder kugelförmige Spitze aufweist, und wobei der Positionierstift entlang seiner Längsachse entgegen der Kraft der Blattfedern von einem Ausgangszustand, in dem die Blattfedern entspannt sind, in Richtung auf das zweite Ende verschiebbar ist.
Der zur Beschreibung der Erfindung verwendete Begriff „Positionierung“ bedeutet im Rahmen der Erfindung vorzugsweise nicht nur, dass die Komponenten zueinander positioniert werden, sondern auch, dass die Komponenten zueinander definiert ausgerichtet werden. Der Begriff „Positionierung“ ist somit vorzugsweise als Positionierung und Ausrichtung der Komponenten zu verstehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist gegenüber dem bekannten Stand der Technik erhebliche Vorteile auf, die insbesondere, aber nicht nur von Vorteil sind, wenn es sich bei der zu positionierenden Komponente um eine Komponente eines optischen Systems handelt, das als Projektionsbelichtungsanlage ausgeführt ist, welche insbesondere in einem Reinraum Verwendung findet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine zuverlässige, hochgenaue und reproduzierbare Positionierung einer ersten Komponente an einer zweiten Komponente, ohne dass beim Positioniervorgang Partikel entstehen oder die Gefahr einer Kaltverschweißung gegeben ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erreicht dies dadurch, dass die wenigstens eine Positioniereinrichtung eine Tragstruktur, einen Positionierstift und mehrere Blattfedern aufweist. Dadurch, dass die Blattfedern den Positionierstift mit der Tragstruktur verbinden und dadurch, dass die Blattfedern derart angeordnet sind, dass eine Längsachse der Blattfedern in einem Winkel zu einer Längsachse des Positionierstifts verläuft, wird erreicht, dass der Positionierstift einerseits beweglich gehalten ist und andererseits trotzdem eine hohe Steifigkeit, insbesondere gegenüber auftretenden Querkräften gegeben ist.
Dass die Längsachsen der Blattfedern erfindungsgemäß in einem Winkel zu einer Längsachse des Positionierstifts verlaufen, bedeutet im Rahmen der Erfindung, dass die Längsachsen nicht parallel zueinander verlaufen.
Die Längsachsen der Blattfedern verlaufen vorzugsweise in einem Winkel zu der Längsachse des Positionierstiftes, der größer als 45° und vorzugsweise kleiner als 135° ist.
Dadurch, dass der Positionierstift eine längliche Grundform mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, lässt sich der Positionierstift stabil und besonders definiert geführt an der Tragstruktur festlegen, insbesondere derart, dass der Positionierstift bei der Positionierung der ersten Komponente an der zweiten Komponente Toleranzen bzw. Abweichungen in eine Richtung parallel zur Längsachse des Positionierstiftes (Z-Richtung) ausgleichen kann.
Das erste Ende des Positionierstiftes ist erfindungsgemäß zur Kontaktierung einer an der zweiten Komponente festlegbaren oder einstückig mit dieser ausgebildeten Positionieraufnahme vorgesehen. Hierzu weist das erste Ende des Positionierstiftes eine wenigstens abschnittsweise konusförmige oder kugelförmige Spitze auf. Die Spitze des Positionierstifts kann als Kurzkegelfassung ausgebildet sein.
Die erfindungsgemäße Gestaltung der Positioniereinrichtung ermöglicht eine präzise Positionierung, eine reduzierte Kontaktfläche, eine weiche Entkopplung in Fügerichtung und eine hohe Steifigkeit in lateraler Richtung, bezogen auf den Positionierstift, d. h. quer zur Längsachse des Positionierstiftes.
Die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung weist ein für die Positionierung der Komponenten sehr geeignetes Verhältnis zwischen lateraler Steifigkeit und axialer Beweglichkeit, d. h. einer Beweglichkeit in Z-Richtung auf.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann gegebenenfalls auch derart ausgebildet sein, dass anstelle mehrerer Blattfedern nur eine vergleichsweise breite Blattfeder vorgesehen ist, insbesondere eine Blattfeder, die eine Breite aufweist, derart dass ein Winkelbereich von > 90° um den Positionierstift abgedeckt ist. Eine derartige Lösung ist allerdings nicht zu bevorzugen.
Möglich ist es auch, dass anstelle mehrerer Blattfedern nur eine Blattfeder bzw. eine Membranfeder bzw. eine Membran eingesetzt wird. Grundsätzlich ist es auch möglich, anstelle von Blattfedern andere Entkopplungen, zum Beispiel auch Elastomere, einzusetzen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das erste Ende des Positionierstifts eine wenigstens abschnittsweise konusförmige oder kugelförmige Spitze aufweist. Eine derartige Gestaltung hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Möglich ist es zur Realisierung der Erfindung jedoch auch, dass das erste Ende wenigstens abschnittsweise konvex oder konkav geformt ist bzw. eine entsprechend gestaltete Spitze aufweist. Der Begriff kugelförmige Spitze umfasst im Rahmen der Erfindung auch eine ballig geformte Spitze.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Positionierstift entlang seiner Längsachse entgegen der Kraft der Blattfedern von einem Ausgangszustand, in dem die Blattfedern entspannt sind, in Richtung auf das zweite Ende des Positionierstifts verschiebbar ist. Durch diese Verschiebbarkeit ergibt sich eine besonders vorteilhafte Positionierung.
Die Verschiebbarkeit des Positionierstiftes entlang seiner Längsachse entgegen der Kraft der Blattfedern von einem Ausgangszustand in Richtung auf das zweite Ende ermöglicht es, den Positionierstift vom Ausgangszustand in einen sogenannten Montagezustand zu verbringen.
Die beiden miteinander zu verbindenden Komponenten werden zunächst zueinander positioniert (Positionsfindung) und anschließend vorzugsweise miteinander verschraubt.
In dem Montagezustand kann vorgesehen sein, dass die erste Komponente mit der zweiten Komponente, vorzugsweise lösbar, verbunden wird. Die Verbindung der ersten Komponente mit der zweiten Komponente kann kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig erfolgen. Vorzugsweise wird die erste Komponente mit der zweiten Komponente verschraubt. Von Vorteil ist es dabei, wenn wenigstens eine der beiden Komponenten zur Verschraubung ein Langloch oder Bohrungsspiel aufweist, so dass die Verschraubung in der Position erfolgen kann, die durch die Vorrichtung zur Positionierung vorgegeben ist.
Im Rahmen der Erfindung kann zur Verbindung der beiden Komponenten miteinander auch eine zusätzliche Kraftkopplung vor der eigentlichen Komponentenverbindung über Schrauben oder vorzugsweise mithilfe eines oder mehrerer Magnete erfolgen. Die eigentliche Komponentenverbindung kann dann vorzugsweise ebenfalls über Schrauben erfolgen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn vor der eigentlichen Komponentenverbindung eine zusätzliche Kraftkopplung (durch Schrauben oder Magnete) direkt im Zentrum in der Entkopplungsachsenrichtung bzw. koaxial zur Längsachse des Positionierstifts erfolgt. Die zusätzliche Kraftkopplung direkt im Zentrum der Positioniereinrichtung, insbesondere zwischen dem Positionierstift und der Positionieraufnahme (d. h. an den Positionierinterfaces) ermöglicht eine hohe Positioniergenauigkeit. Diese Kraftkopplung kann temporär während der Montage oder dauerhaft sein. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in dem ersten Ende des Positionierstiftes ein Innengewinde ausgebildet ist, in das eine Schraube eingeschraubt wird. An dem ersten Ende des Positionierstifts kann auch ein Magnet angeordnet sein, der mit einem Magneten in der Positionieraufnahme zusammenwirkt. Bei einem der Magneten kann es sich auch um ein Element handeln, das mit einem Magneten magnetisch interagiert, selbst jedoch nicht permanentmagnetisch ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, dass auf aktive Komponenten zur Kompensierung von Positionierungsfehlern bzw. Ausrichtungsfehlern verzichtet werden kann. Grundsätzlich ist es selbstverständlich jedoch möglich, zusätzlich aktive Komponenten zur Präzisierung der Positionierung einzusetzen.
Es können gegebenenfalls auch Dämpfungselemente eingesetzt werden, insbesondere um ungewünschte Schwingungen des Positionierstifts zu reduzieren bzw. zu vermeiden, nachdem die Komponenten miteinander verbunden, insbesondere lösbar verschraubt, sind.
Von Vorteil ist es, wenn die Längsachse des Positionierstifts orthogonal zu der Oberfläche der Tragstruktur verläuft. Ferner ist es von Vorteil, wenn die Spitze des Positionierstifts in dem Ausgangszustand, in dem die Blattfedern entspannt sind, über die Oberfläche der Tragstruktur übersteht.
Es hat sich gezeigt, dass sich eine besonders vorteilhafte Positionierung ergibt, wenn die Spitze des Positionierstifts im Ausgangszustand über die Oberfläche der Tragstruktur übersteht. Möglich ist es grundsätzlich jedoch auch, dass die Spitze des Positionierstifts im Ausgangszustand plan zu bzw. in einer Ebene mit der Oberfläche der Tragstruktur verläuft oder gegenüber der Oberfläche zurückversetzt ist. Die Position der Positionieraufnahme, mit der der Positionierstift zusammenwirkt, kann entsprechend angepasst gestaltet ist.
Es hat sich ferner als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Positionierstift an einer feststehenden bzw. nach der Inbetriebnahme der Projektionsbelichtungsanlage in der Regel unbewegten Komponente des optischen Systems ausgebildet ist und die Komponente, die mit der feststehenden Komponente verbunden werden soll, über eine Positionieraufnahme verfügt. Durch diese Maßnahme werden Beschädigungen an dem, vorzugsweise überstehenden, Positionierstift weitgehend verhindert.
Selbstverständlich ist hier auch eine anderweitige Anordnung möglich.
Von Vorteil ist es, wenn die Tragstruktur als umlaufender Rahmen, vorzugsweise ringförmig, ausgebildet ist und die Längsachse des Positionierstifts koaxial zu einer Mittelachse des Rahmens bzw. des Rings verläuft.
Die Ausbildung der Tragstruktur als umlaufender Rahmen, vorzugsweise als umlaufender Ring, hat sich als besonders geeignet herausgestellt um den Positionierstift festzulegen, vorzugsweise derart, dass der Positionierstift koaxial zu einer Mittelachse des Rahmens bzw. des Ringes verläuft.
Von Vorteil ist es, wenn die Blattfedern ausgehend von dem Positionierstift radial nach außen verlaufen und vorzugsweise mit einer Innenwandung der Tragstruktur verbunden sind.
Es hat sich gezeigt, dass sich der Positionierstift in besonders vorteilhafter Weise festlegen lässt und die gewünschte Bewegung entlang seiner Längsachse entgegen der Kraft der Blattfedern realisierbar ist, wenn die Blattfedern ausgehend von dem Positionierstift radial, d. h. orthogonal, nach außen verlaufen und mit einer Innenwandung der Tragstruktur verbunden sind.
Vorzugsweise sind die Blattfedern um den Umfang des Positionierstifts umlaufend mit gleichmäßigem Abstand bzw. in einem gleichmäßigen Raster positioniert.
Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Blattfedern, vorzugsweise drei Blattfedern in einer ersten Ebene verlaufen.
Es hat sich als besonders geeignet herausgestellt, wenn zwei Blattfedern, vorzugsweise drei oder auch mehrere Blattfedern in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, d. h. wenn die Blattfedern planparallel zueinander angeordnet sind.
Von Vorteil ist es, wenn wenigstens zwei Blattfedern, vorzugweise drei Blattfedern in einer zweiten Ebene verlaufen, wobei die zweite Ebene von Blattfedern entlang der Längsachse des Positionierstifts versetzt zu der ersten Ebene von Blattfedern angeordnet ist.
Zur Führung des Positionierstiftes hat es sich als besonders geeignet herausgestellt, wenn die Blattfedern in einer ersten und in einer zweiten Ebene angeordnet sind, wobei die Ebenen axial, d. h. in Längsrichtung des Positionierstifts zueinander versetzt angeordnet sind.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die erste Ebene von Blattfedern mit einem oberen Drittel des Positionierstifts und die zweite Ebene von Blattfedern mit einem unteren Drittel, insbesondere dem unteren Ende, des Positionierstifts verbunden ist.
Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass die Blattfedern in wenigstens zwei Ebenen angeordnet sind, d. h. es können drei, vier oder mehrere Ebenen von Blattfedern vorgesehen sein.
Es kann vorgesehen sein, dass die Blattfedern zweier benachbarter Ebenen, insbesondere von allen Ebenen, jeweils in Axialrichtung betrachtet deckungsgleich untereinander angeordnet sind. Möglich ist es jedoch auch, dass die Blattfedern der Ebenen in Axialrichtung betrachtet nicht deckungsgleich angeordnet sind, d. h. dass die Blattfedern einer ersten Ebene gegenüber den Blattfedern einer zweiten Ebene jeweils um einen Winkel in Umfangsrichtung des Positionierstifts versetzt angeordnet sind.
Vorzugsweise weist jede Ebene von Blattfedern die gleiche Anzahl an Blattfedern, insbesondere jeweils zwei, drei oder vier, vorzugsweise wenigstens drei, Blattfedern auf.
Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass die Tragstruktur eine, zwei, drei oder mehrere Bohrungen aufweist, um die Tragstruktur an der ersten Komponente festzulegen.
Es hat sich gezeigt, dass sich die Positioniereinrichtung besonders vorteilhaft an einer ersten Komponente des optischen Systems festlegen lässt, wenn die Tragstruktur eine, zwei, drei oder mehrere Bohrungen aufweist, vorzugsweise drei Bohrungen. Die Bohrungen sind vorzugsweise in einem verdickten Randbereich der vorzugsweise rahmen- oder ringförmig ausgebildeten Tragstruktur ausgebildet. Besonders bevorzugt kann eine Anordnung der Bohrungen in einem Umfangssegment der Tragstruktur mittig zwischen zwei Blattfedern sein bzw. mittig zwischen der Position an der zwei benachbarte Blattfedern mit der Tragstruktur verbunden sind.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Positionierstift zumindest so weit in die Tragstruktur einschiebbar ist, dass eine Kontaktfläche der ersten Komponente bündig bzw. plan an einer Kontaktfläche der zweiten Komponente anliegt.
Es kann von Vorteil sein, wenn die beiden Komponenten plan bzw. spaltfrei aneinander anliegen und in dieser Position miteinander vorzugsweise lösbar verbunden, vorzugsweise verschraubt, werden.
Es kann im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen sein, dass sich zwischen den beiden zu verbindenden Komponenten Abstandselemente befinden, die vorzugsweise mit einer der beiden Komponenten einstückig ausgebildet sind. Bei den Abstandselementen kann es sich dabei gegebenenfalls auch um eine oder mehrere der Positionieraufnahmen handeln, die an der zweiten Komponente festgelegt sind, insbesondere wenn die Positionieraufnahmen derart gestaltet sind, dass diese über die Oberfläche bzw. die Kontaktfläche der zweiten Komponente überstehen.
Mithilfe der Abstandselemente bzw. mithilfe von sogenannten Spacern lässt sich erreichen, dass die beiden Komponenten mit einem definierten Abstand zueinander angeordnet sind. Die Entkopplung in die Z-Achse erlaubt somit auch eine Variante mit einer flexiblen Abstandseinstellung in Z-Richtung über flexible Abstandselemente, wie zum Beispiel die vorgenannten Spacer.
Von Vorteil ist es, wenn eine zwei, drei oder mehrere Positioniereinrichtungen vorgesehen sind, welche an der ersten Komponente festlegbar und/oder einstückig mit dieser ausgebildet sind.
Es hat sich als besonders geeignet herausgestellt, wenn an der ersten Komponente mehrere Positioniereinrichtungen, insbesondere drei Positioniereinrichtungen vorgesehen sind. Durch die Verwendung von drei Positioniereinrichtungen lässt sich eine besonders vorteilhafte Festlegung der ersten Komponente an der zweiten Komponente erreichen. Möglich ist es jedoch auch, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung weniger Positioniereinrichtungen, beispielsweise zwei Positioniereinrichtungen, aufweist. Möglich ist es auch, mehr als drei Positioniereinrichtungen vorzusehen, wodurch sich allerdings eine statische Überbestimmung ergibt.
Vorzugsweise sind die Mehrheit der Positioniereinrichtungen, vorzugsweise alle Positioniereinrichtungen, jeweils identisch ausgebildet.
Von Vorteil ist es, wenn die Tragstruktur und/oder der Positionierstift und/oder die Blattfedern einstückig miteinander ausgebildet sind.
Eine einstückige Ausbildung bzw. eine monolithische Ausbildung der Tragstruktur, des Positionierstifts und der Blattfedern hat sich als besonders geeignet herausgestellt.
Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass die Positioniereinrichtung aus einem für einen Reinraum geeigneten Material und/oder aus einem nicht magnetischen Material, insbesondere aus einem nichtmagnetischen Metall, vorzugsweise aus einem Stahl, insbesondere aus einem nicht rostenden austenitischen Stahl, insbesondere zum Beispiel gemäß Werkstoffnummer 1.4404 ausgebildet ist.
Insbesondere für eine Anwendung bei einem optischen System, das in einem Reinraum positioniert ist, insbesondere bei einer Projektionsbelichtungsanlage, hat es sich als besonders geeignet herausgestellt, wenn ein nicht magnetisches Material, insbesondere ein nicht rostender austenitischer Stahl, insbesondere zum Beispiel gemäß Werkstoffnummer 1.4404 verwendet wird.
Als Werkstoff kann sich auch eine korrosionsbeständige Nickelbasislegierung in besonderer Weise eignen.
Ferner kann sich als Werkstoff auch Molybdän oder Wolfram eignen.
Im Hinblick auf eine hohe Verschleißfestigkeit kann es auch von Vorteil sein, wenn die Positioniereinrichtung bzw. wenn Bestandteile der Positioniereinrichtung, insbesondere der Positionierstift und/oder die Positionieraufnahme aus einem austenitischen Stahl mit hoher Verschleißfestigkeit durch Zusätze von Silizium und Mangan ausgebildet sind.
Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass die Positionieraufnahme ein Teil der Vorrichtung ist und eine Positioniereinrichtung und eine Positionieraufnahme ein Positionierpaar bilden, wobei die Vorrichtung vorzugsweise zwei, drei oder mehr Positionierpaare aufweist.
Es hat sich als besonders geeignet herausgestellt, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung, sondern auch (wenigstens) eine Positionieraufnahme umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass jeweils eine Positioniereinrichtung und eine Positionieraufnahme ein Positionierpaar bilden.
Die Positionieraufnahme kann als Positionierbuchse ausgebildet sein.
Die Positionieraufnahme kann eine Form, insbesondere eine Vertiefung, aufweisen, welche zur Positionierung mit der Spitze eines Positionierstifts einer zugeordneten Positioniereinrichtung der ersten Komponente zusammenwirkt.
Die Positionieraufnahme kann hierzu vorzugsweise eine Vertiefung aufweisen, die wenigstens abschnittsweise konusförmig oder kugelförmig verläuft, vorzugsweise angepasst an die Form des ersten Endes des Positionierstifts bzw. die Spitze des Positionierstifts.
Eine konische bzw. kugelförmig ausgestaltete Vertiefung der Positionieraufnahme kann zwar von Vorteil sein, führt jedoch zu einer großflächigeren Anlage, die gegebenenfalls anfällig für Ausrichtungsfehler sein kann, wenn sich auf dieser Verschmutzungen oder Partikel befinden. Daher kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die Positionieraufnahme einen Aufnahmering oder entsprechende Vorsprünge aufweist, an der bzw. an denen die Spitze des Positionierstifts nur punktuell- oder entlang einer Kreisbahn anliegt.
Die Verbindung zwischen dem Positionierstift und der Positionieraufnahme kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine wenigstens abschnittsweise konusförmige oder kugelförmige bzw. ballförmige Spitze mit einer wenigstens abschnittsweise konusförmigen oder kugelförmigen Vertiefung der Positionieraufnahme zusammenwirkt oder dass eine kugelförmige bzw. ballförmige oder konusförmige Spitze des Positionierstifts mit zwei V-förmig angeordneten Oberflächen einer Positionieraufnahme zusammenwirkt.
Es kann sich insbesondere anbieten, dass eines der Positionierelemente (Positionierstift oder Positionieraufnahme) eine kugelförmige oder ballige Kontaktfläche aufweist und das andere Positionierelement eine konische Kontaktfläche aufweist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass eines der Positionierelemente eine konische Kontaktfläche (zum Beispiel in Form eines Prismas oder einer Pyramide) aufweist und das andere Positionierelement V-nutförmig zusammenlaufende Kontaktflächen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass eines der Positionierelemente eine ballige oder kugelförmige Kontaktfläche und das andere Positionierelement V-nutförmig zusammenlaufende Kontaktflächen aufweist.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Kontaktflächen des Positionierstifts und der Positionieraufnahme, d. h. die Spitze des Positionierstifts bzw. eine Vertiefung der Positionieraufnahme, Kontaktflächen ausbilden, die nicht als identische Gegenstücke ausgebildet sind, sondern, wie vorstehend dargestellt, unterschiedliche Formen aufweisen. Dadurch ist es möglich, dass sich die miteinander zu verbindenden Positionierelemente gegebenenfalls so ausrichten können, dass deren Längsachsen nicht parallel, sondern (leicht) geneigt zueinander verlaufen. Dies ist möglich, da eine ballförmige oder kugelförmige Kontaktfläche in einer beispielsweise konischen Vertiefung auch so angeordnet werden kann, dass die Längsachsen der Positionierelemente in einem vorzugsweise leichten Winkel zueinander verlaufen.
Es sind verschiedene Grundsysteme denkbar, die der Positionierstift und die Positionieraufnahme miteinander ausbilden können. Möglich ist zum Beispiel eine Kugel-Konus-Verbindung, eine Konus-ballige Verbindung oder eine Kugel-ballige Verbindung mit unterschiedlichen Radien. Hierzu ist es ausreichend, wenn ein Entkopplungsfreiheitsgrad vorliegt (in Z-Richtung). Möglich ist auch ein Grundsystem mit einer Konus-Konus-Verbindung, zum Beispiel eine Kurzkegelfassung. Dies kann drei Entkopplungsfreiheitsgrade erfordern, nämlich in Z-Richtung sowie eine Neigung um die X- und Y-Achse (Rx/Ry). Realisierbar ist dies vorzugsweise über eine oder mehrere Blattfedern bzw. Membranfedern oder eine andere Entkopplung für die drei vorgenannten drei Entkopplungsfreiheitsgrade, zum Beispiel durch einen Elastomerring. Vorteilhaft ist dabei eine steife X/Y-Federebene.
Für weitere Positionierungen sind auch Mischungen aus den vorgenannten Grundsystemen möglich. Eines der Positionierelemente, zum Beispiel der Positionierstift, kann dabei auch als Kugel und das andere Positionierelement, zum Beispiel die Positionieraufnahme, als V-Nut ausgebildet sein.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Positionieraufnahme, ähnlich wie dies vorstehend bezüglich des Positionierstifts beschrieben wurde, in einer Tragstruktur angeordnet ist und Blattfedern vorgesehen sind, um die Positionieraufnahme mit der Tragstruktur zu verbinden. Eine besonders hohe laterale Steifigkeit (bezogen auf den Positionierstift) kann sich dadurch ergeben, dass die Vertiefung in der Positionieraufnahme in einer axialen Position endet, in der auch die Blattfedern verlaufen, die die Positionieraufnahme mit der Tragstruktur verbinden. Die Vertiefung endet somit zwischen den Blattfedern bzw. im Zentrum der Blattfedern, die die Positionieraufnahme mit der Tragstruktur der Positionieraufnahme verbinden.
Dadurch lässt sich eine besonders hohe Steifigkeit erreichen, da in diesem Fall die Spitze des Positionierstifts im Wesentlichen in einer Ebene planparallel mit den Blattfedern der Positionieraufnahme verläuft.
Eine besonders vorteilhafte Positionierung einer ersten Komponente eines optischen Systems zu einer zweiten Komponente eines optischen Systems kann sich ergeben, wenn zwei oder drei Positionierpaare vorgesehen sind.
Die Positionieraufnahmen, die mit den Positioniereinrichtungen zusammenwirken und jeweils ein Positionierpaar bilden, können grundsätzlich beliebig gestaltet sein, insbesondere wie vorstehend beschrieben.
Bei einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Positionierpaaren kann es sich anbieten, dass eine Positionieraufnahme derart gestaltet ist, dass die Position der Positioniereinrichtung innerhalb einer Kontaktfläche der zweiten Komponente definiert festgelegt ist, während die zweite Positionieraufnahme derart gestaltet ist, dass die Position der Positioniereinrichtung, die der zweiten Positionieraufnahme zugeordnet ist, in eine Raumrichtung entlang eines Abschnitts einer Geraden innerhalb der Kontaktfläche der zweiten Komponente verschiebbar ist. Die zweite Positionieraufnahme kann hierzu beispielsweise nach Art einer Schiene ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die zweite Positionieraufnahme derart gestaltet, dass die Gerade die erste Positionieraufnahme schneidet. Diese Gestaltung ermöglicht es, zunächst die erste Positioniereinrichtung definiert in der ersten Positionieraufnahme festzulegen und anschließend die zweite Positioniereinrichtung bzw. den Positionierstift der zweiten Positioniereinrichtung in die zweite Positionieraufnahme einzusetzen. Somit können Längenabweichungen, zum Beispiel Toleranzen oder eine Wärmedehnung, ausgeglichen werden.
Bei einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei Positionierpaaren kann vorgesehen sein, dass die drei Positionierpaare jeweils derart gestaltet sind, dass die Positioniereinrichtungen in den Positionieraufnahmen derart festgelegt sind, dass die Positioniereinrichtungen innerhalb der Kontaktflächen der zweiten Komponente nicht beweglich bzw. unbeweglich festgelegt sind. Vorzugsweise sind die Positionieraufnahmen dabei mit gleichmäßigem Abstand zu einem geometrischen Mittelpunkt der ersten Komponente angeordnet, wenn die erste Komponente mithilfe der Positioniereinrichtungen in den Positionieraufnahmen festgelegt ist.
Eine derartige Ausbildung kann sich auch eignen, wenn zwei oder mehr als drei Positionierpaare vorgesehen sind.
Bei einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei Positionierpaaren kann auch vorgesehen sein, dass die drei Positionierpaare jeweils derart gestaltet sind, dass die Positioniereinrichtungen in den Positionieraufnahmen derart festgelegt sind, dass die Positioniereinrichtungen jeweils in eine Raumrichtung, d. h. entlang eines Abschnitts einer Geraden innerhalb der Kontaktfläche der zweiten Komponente, beweglich sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Positioniereinrichtungen nur innerhalb des Abschnitts der Geraden beweglich sind. Vorzugsweise sind die Geraden jeweils derart ausgerichtet, dass diese einen geometrischen Mittelpunkt der ersten Komponente schneiden, wenn die erste Komponente mithilfe der Positioniereinrichtungen an der zweiten Komponente positioniert ist.
Eine derartige Gestaltung kann sich auch eignen, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei Positionierpaare oder auch mehr als drei Positionierpaare aufweist.
Eine weitere vorteilhafte Gestaltung kann sich dadurch ergeben, dass ein erstes Positionierpaar derart gestaltet ist, dass die erste Positioniereinrichtung planparallel zu der Kontaktfläche der zweiten Komponente verschiebbar ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die erste Positionieraufnahme des ersten Positionierpaares als Platte oder Vertiefung ausgebildet ist, die es ermöglicht, dass die erste Positioniereinrichtung bzw. der Positionierstift der ersten Positioniereinrichtung in alle Richtungen planparallel zu der Kontaktfläche verschiebbar ist.
Ein zweites Positionierpaar ist vorzugsweise derart gestaltet, dass die zweite Positioniereinrichtung planparallel zu der Kontaktfläche nur in eine Richtung innerhalb der Kontaktebene verschiebbar ist. Eine derartige Gestaltung lässt sich vorzugsweise dadurch erreichen, dass die zweite Positionieraufnahme des zweiten Positionierpaars als Schiene ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Richtung planparallel zu der Kontaktfläche, in die die zweite Positioniereinrichtung verschiebbar ist, bzw. die Ausrichtung der Schiene derart gewählt, dass die Richtung die (nachfolgend beschriebene) dritte Positionieraufnahme eines dritten Positionierpaars schneidet.
Das dritte Positionierpaar ist vorzugsweise derart gestaltet, dass die Position der dritten Positioniereinrichtung nicht planparallel zu der Kontaktfläche verschiebbar ist.
Eine derartige Festlegung wird auch als Punkt-Strich-Platte-Anordnung bezeichnet. Eine derartige Anordnung ermöglicht es, dass die erste Komponente an einer Stelle definiert festgelegt wird, an einer zweiten Stelle ein Längenausgleich möglich ist (zum Beispiel durch eine schienenförmige Positionieraufnahme) und an einer dritten Stelle (zum Beispiel durch eine plattenförmige Positionieraufnahme) ein Ausgleich in alle Richtungen planparallel zu der Kontaktfläche möglich ist.
Eine derartige Anordnung hat sich insbesondere bewährt, um Längenabweichungen, insbesondere Toleranzen oder auch Wärmedehnungen, der Komponenten ausgleichen zu können.
Bei der ersten Komponente des optischen Systems kann es sich vorzugsweise um eine optische Komponente, beispielsweise einen Rahmen oder eine Fassung einer Optik, insbesondere einer Linse oder eines Spiegels, z. B. eine Spiegelhalterung, handeln. Bei der zweiten Komponente des optischen Systems kann es sich insbesondere um eine fest mit dem optischen System, insbesondere der Projektionsbelichtungsanlage verbundene Komponente handeln, welche nach der Erstmontage der Projektionsbelichtungsanlage typischerweise nicht mehr bewegt wird.
Es kann sich bei der ersten optischen Komponente auch um ein diffraktives oder refraktives optisches Element, insbesondere einen Spiegel oder eine Linse, oder eine damit fest verbundene Komponente handeln.
Die Erfindung betrifft auch eine Komponente eines optischen Systems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, aufweisend eine Vorrichtung zur Positionierung mit einem oder mehreren der vorstehend genannten Merkmale.
Die Komponente kann dabei mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen werden oder einstückig mit dieser ausgebildet sein.
Die Erfindung betrifft ferner eine optische Einrichtung, aufweisend wenigstens eine erste Komponente und eine zweite Komponente, die zueinander positionierbar und vorzugsweise lösbar miteinander verbindbar sind, wobei zur Positionierung eine Vorrichtung mit einem oder mehreren der vorgenannten Merkmale vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß kann hinsichtlich der optischen Einrichtung vorgesehen sein, dass die erste Komponente ein, zwei, drei oder mehrere Positioniereinrichtungen aufweist und die zweite Komponente eine entsprechende Anzahl an Positionieraufnahmen aufweist, wobei jeweils eine Positioniereinrichtung und eine Positionieraufnahme ein Positionierpaar bilden.
Erfindungsgemäß kann bei der optischen Einrichtung ferner vorgesehen sein, dass drei Positionierpaare zur Positionierung der beiden Komponenten vorgesehen sind, wobei ein erstes Positionierpaar derart gestaltet ist, dass eine erste Positioniereinrichtung planparallel zu einer Kontaktfläche der zweiten Komponente verschiebbar ist, und wobei ein zweites Positionierpaar derart gestaltet ist, dass eine zweite Positioniereinrichtung entlang eines Abschnitts einer parallel zu der Kontaktfläche der zweiten Komponente verlaufenden Geraden verschiebbar ist, wobei die Gerade vorzugsweise eine dritte Positionieraufnahme eines dritten Positionierpaares schneidet, und wobei das dritte Positionierpaar derart gestaltet ist, dass eine dritte Positioniereinrichtung nicht planparallel zu der Kontaktfläche der zweiten Komponente verschiebbar ist.
Es hat sich gezeigt, dass sich eine optische Einrichtung, die wie vorstehend dargestellt gestaltet ist, in besonderer Weise eignet, um die Komponenten zuverlässig, hochpräzise und reproduzierbar zu positionieren.
Die Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie, mit einem Beleuchtungssystem, das eine Strahlungsquelle, eine Beleuchtungsoptik und eine Projektionsoptik aufweist. Die Beleuchtungsoptik und die Projektionsoptik können dabei mehrere Komponenten aufweisen, die zueinander positioniert und vorzugsweise lösbar miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass eine erste Komponente und eine zweite Komponente mittels einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zueinander positioniert sind und/oder wenigstens eine Komponente eine Komponente nach Anspruch 12 ist und/oder wenigstens eine optische Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15 vorgesehen ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Lithografiesystem können aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder der erfindungsgemäßen Komponente und/oder der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung Komponenten zuverlässig, hochpräzise und reproduzierbar ausgetauscht bzw. ausgewechselt und/oder neu positioniert werden.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. der erfindungsgemäßen Komponente bzw. der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung hat sich bei einer Projektionsbelichtungsanlage, die in einem Reinraum verwendet wird, als besonders geeignet herausgestellt, da zuverlässig eine Kaltverschweißung und das Auftreten von Partikeln vermieden wird. Bei den Komponenten, die bei dem Lithografiesystem, insbesondere der Projektionsbelichtungsanlage zueinander positioniert und vorzugsweise lösbar miteinander verbunden werden, kann es sich insbesondere um Spiegel oder Linsen handeln, die an feststehenden bzw. im Regelfall unbeweglichen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage montiert bzw. festgelegt werden.
Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, die erfindungsgemäße Komponente, die erfindungsgemäße optische Einrichtung und das erfindungsgemäße Lithografiesystem beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.
Bei der ersten Komponente kann es sich beispielsweise um ein optisches Element der Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere eines der vorgenannten optischen Elemente handeln. Es kann sich bei der ersten Komponente aber auch um eine nichtoptische Komponente handeln.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie „erstes“ oder „zweites“ etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage im Meridionalschnitt;
2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
3 eine perspektivische Ansicht von oben auf eine Positioniereinrichtung;
4 einen Querschnitt durch eine Positionieraufnahme in einer Ausführungsform mit einer konusförmigen Vertiefung;
5 eine Seitenansicht auf eine erste Komponente und eine zweite Komponente eines optischen Systems mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionierung der beiden Komponenten, wobei die Vorrichtung zwei Positioniereinrichtungen aufweist, die an der ersten Komponente festgelegt sind und zwei Positionieraufnahmen, die an der zweiten Komponente festgelegt sind;
6 eine prinzipmäßige Draufsicht auf eine Kontaktfläche einer ersten Komponente, wobei an der ersten Komponente drei Positioniereinrichtungen festgelegt sind;
7a eine prinzipmäßige Draufsicht auf eine Kontaktfläche einer zweiten Komponente, wobei an der zweiten Komponente drei Positionieraufnahmen gemäß einer ersten Ausführungsform festgelegt sind;
7b eine prinzipmäßige Draufsicht auf eine Kontaktfläche einer zweiten Komponente, wobei an der zweiten Komponente drei Positionieraufnahmen gemäß einer zweiten Ausführungsform festgelegt sind; und
8 eine prinzipmäßige Darstellung eines Schnitts durch zwei zueinander positionierte und miteinander lösbar verschraubte Komponenten eines optischen Systems.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Mikrolithografie als Beispiel für ein Lithografiesystem beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
Ein Beleuchtungssystem 101 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 weist neben einer Strahlungsquelle 102 eine Beleuchtungsoptik 103 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 104 in einer Objektebene 105 auf. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 104 angeordnetes Retikel 106. Das Retikel 106 ist von einem Retikelhalter 107 gehalten. Der Retikelhalter 107 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 108 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die Z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in 1 längs der y-Richtung. Die Z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 105.
Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 umfasst eine Projektionsoptik 109. Die Projektionsoptik 109 dient zur Abbildung des Objektfeldes 104 in ein Bildfeld 110 in einer Bildebene 111. Die Bildebene 111 verläuft parallel zur Objektebene 105. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 106 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 110 in der Bildebene 111 angeordneten Wafers 112. Der Wafer 112 wird von einem Waferhalter 113 gehalten. Der Waferhalter 113 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 114 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 106 über den Retikelverlagerungsantrieb 108 und andererseits des Wafers 112 über den Waferverlagerungsantrieb 114 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 102 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 102 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 115, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 115 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle („Laser Produced Plasma“, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle („Gas Discharged Produced Plasma“, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser („Free-Electron-Laser“, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 115, die von der Strahlungsquelle 102 ausgeht, wird von einem Kollektor 116 gebündelt. Bei dem Kollektor 116 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 116 kann im streifenden Einfall („Grazing Incidence“, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall („Normal Incidence“, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 115 beaufschlagt werden. Der Kollektor 116 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung 115 und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 116 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 115 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 117. Die Zwischenfokusebene 117 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 102 und den Kollektor 116, und der Beleuchtungsoptik 103 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 103 umfasst einen Umlenkspiegel 118 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 119. Bei dem Umlenkspiegel 118 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 118 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 115 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 119 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, die zur Objektebene 105 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 119 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 120, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 120 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 120 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 120 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 120 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 119 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 116 und dem Umlenkspiegel 118 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 115 horizontal, also längs der y-Richtung.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 ist dem ersten Facettenspiegel 119 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 121. Sofern der zweite Facettenspiegel 121 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 121 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 119 und dem zweiten Facettenspiegel 121 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 121 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 122. Die zweiten Facetten 122 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 122 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 122 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 103 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator („Fly's Eye Integrator“) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 121 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 109 optisch konjugiert ist, anzuordnen.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 121 werden die einzelnen ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 121 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 115 im Strahlengang vor dem Objektfeld 104.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Objektfeld 104 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, „Normal Incidence“-Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (Gl-Spiegel, „Gracing Incidence“-Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 103 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 116 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 118, den Feldfacettenspiegel 119 und den Pupillenfacettenspiegel 121.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann der Umlenkspiegel 118 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 103 nach dem Kollektor 116 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 119 und den zweiten Facettenspiegel 121.
Die Abbildung der ersten Facetten 120 mittels der zweiten Facetten 122 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 122 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 105 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 109 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 109 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 115. Bei der Projektionsoptik 109 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 109 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 103, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 115 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 109 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 104 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 110. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 109 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 109 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 109 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 104 und dem Bildfeld 110 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 109, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der Pupillenfacetten 122 ist genau einer der Feldfacetten 120 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 120 in eine Vielzahl an Objektfeldern 104 zerlegt. Die Feldfacetten 120 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 122.
Die Feldfacetten 120 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 122 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 auf das Retikel 106 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 104 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2% auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 103 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 104 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 beschrieben.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 121 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 109, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 121 telezentrisch auf den Wafer 112 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 109 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Retikel 106 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Bauelements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 103 ist der Pupillenfacettenspiegel 121 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Feldfacettenspiegel 119 ist verkippt zur Objektebene 105 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 118 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 121 definiert ist.
In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 dargestellt. Die DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 weist ein Beleuchtungssystem 201, eine Retikelstage 202 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 203, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 204 bestimmt werden, einen Waferhalter 205 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 204 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich eine Projektionsoptik 206, mit mehreren optischen Elementen, insbesondere Linsen 207, die über Fassungen 208 in einem Objektivgehäuse 209 der Projektionsoptik 206 gehalten sind, auf.
Alternativ oder ergänzend zu den dargestellten Linsen 207 können diverse refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente, unter anderem auch Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, vorgesehen sein.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 sieht vor, dass die in das Retikel 203 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 204 abgebildet werden.
Das Beleuchtungssystem 201 stellt einen für die Abbildung des Retikels 203 auf den Wafer 204 benötigten Projektionsstrahl 210 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 201 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 210 beim Auftreffen auf das Retikel 203 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Mittels des Projektionsstrahls 210 wird ein Bild des Retikels 203 erzeugt und von der Projektionsoptik 206 entsprechend verkleinert auf den Wafer 204 übertragen. Dabei können das Retikel 203 und der Wafer 204 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 203 auf entsprechende Bereiche des Wafers 204 abgebildet werden.
Optional kann ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 207 und dem Wafer 204 durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex größer 1,0 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.
Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, insbesondere auch nicht mit dem beschriebenen Aufbau, beschränkt. Die Erfindung eignet sich für beliebige Lithografiesysteme, insbesondere jedoch für Projektionsbelichtungsanlagen, mit dem beschriebenen Aufbau. Die Erfindung sowie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind ferner nicht auf eine spezifische Bauform beschränkt zu verstehen. Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.
Die Erfindung eignet sich auch zur Positionierung von Messsystemen. Die Erfindung kann insbesondere auch zur Positionierung von Fotomasken bzw. Fotomaskensystemen sowie zur Positionierung von Fotomaskenreparatursystemen und Maskenvermessungssystemen eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich in besonderer Weise zur Positionierung einer ersten Komponente 1 eines optischen Systems, insbesondere einer Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage 100, 200, derart, wie diese exemplarisch anhand der 1 und 2 dargestellt wurden, an einer zweiten Komponente 2 des optischen Systems, insbesondere einer weiteren Komponente der Projektionsbelichtungsanlage 100, 200.
Die Erfindung eignet sich zwar in besonderer Weise zur Positionierung (eingeschlossen der Ausrichtung) von Komponenten von optischen Systemen, insbesondere Projektionsbelichtungsanlagen, die Erfindung kann jedoch auch bei beliebigen anderen Komponenten, bei denen es auf eine zuverlässige, hochgenaue und reproduzierbare Positionierung ankommt, eingesetzt werden.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass es sich bei den Komponenten 1, 2 um Komponenten einer Projektionsbelichtungsanlage 100, 200 handelt, die in einem Reinraum betrieben wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einer einfachen Ausführungsform lediglich eine Positioniereinrichtung 3, insbesondere derart, wie diese nachfolgend anhand der Figuren des Ausführungsbeispiels dargestellt ist, insbesondere gemäß 3, aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere Positioniereinrichtungen 3, insbesondere zwei oder drei Positioniereinrichtungen 3, aufweisen, die vorzugsweise jeweils identisch, vorzugsweise wie in 3 dargestellt, ausgebildet sind.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich zu der (wenigstens) einen Positioniereinrichtung 3 auch (wenigstens) eine Positionieraufnahme 4 auf. Dabei ist vorgesehen, dass eine Positioniereinrichtung 3 und eine Positionieraufnahme 4 gemeinsam ein Positionierpaar bilden.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie im Ausführungsbeispiel nach 5 bzw. in einer Zusammenschau nach den 6, 7a und 7b dargestellt, zwei bzw. drei Positionierpaare auf. Es können jedoch auch mehr als drei Positionierpaare vorgesehen sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit derart zu verstehen, dass diese zumindest eine Positioniereinrichtung 3 aufweist, vorzugsweise jedoch mehrere, und vorzugsweise jeder Positioniereinrichtung 3 als Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Positionieraufnahme 4 zugeordnet ist.
Im Ausführungsbeispiel ist die Positionieraufnahme 4 Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionierung.
Bei der ersten Komponente 1 kann es sich vorzugsweise um einen Spiegel, eine Linse, ein Linsenmodul oder ein Spiegelmodul oder um einen Retikelhalter handeln. Bei der zweiten Komponente 2 kann es sich vorzugsweise um eine Tragstruktur bzw. einen sogenannten Frame der Projektionsbelichtungsanlage handeln. Vorzugsweise sind die Positioniereinrichtungen 3 auf der Komponente ausgebildet, die beweglich ist, d. h. die vorzugsweise lösbar mit dem Frame verbunden und anschließend wieder entfernt wird.
3 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer Positioniereinrichtung 3, hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.
Die Positioniereinrichtung 3 weist eine Tragstruktur 5, einen Positionierstift 6 und mehrere Blattfedern 7 auf. Die Blattfedern 7 verbinden den Positionierstift 6 mit der Tragstruktur 5.
Die Blattfedern 7 sind derart angeordnet, dass eine Längsachse der Blattfedern 7 in einem Winkel zu einer Längsachse des Positionierstifts 6 verläuft. Der Winkel beträgt dabei vorzugsweise 45 Grad bis 135 Grad, insbesondere 60 Grad bis 120 Grad. Vorzugsweise sind die Blattfedern 7 derart angeordnet, dass diese, ausgehend von dem Positionierstift 6, radial nach außen verlaufen, d. h. orthogonal zu der Längsachse des Positionierstifts 6 ausgerichtet sind. Die Blattfedern 7 sind dabei, wie im Ausführungsbeispiel nach 3 dargestellt, vorzugsweise mit einer Innenwandung der Tragstruktur 5 verbunden.
Die Tragstruktur 5 ist an der ersten Komponente 1 festgelegt bzw. festlegbar. Alternativ kann in nicht näher dargestellter Weise auch vorgesehen sein, dass die Positioniereinrichtung 3 und somit auch die Tragstruktur 5 einstückig mit der ersten Komponente 1 ausgebildet ist.
Der Positionierstift 6 weist eine längliche Grundform, beispielsweise nach Art eines Zylinders, gegebenenfalls mit Abflachungen am Außenumfang auf.
Die längliche Grundform des Positionierstifts 6 weist ein erstes Ende 6a und ein zweites Ende 6b auf. Das erste Ende 6a ist im Bereich einer Oberfläche 5a positioniert bzw. ist der Oberfläche 5a der Tragstruktur 5 zugewandt, während das zweite Ende 6b von der Oberfläche 5a der Tragstruktur 5 abgewandt ist.
Das erste Ende 6a des Positionierstifts 6 dient zur Kontaktierung einer der Positionieraufnahmen 4, die an der zweiten Komponente 2 festgelegt oder einstückig mit dieser ausgebildet ist.
Das erste Ende 6a des Positionierstifts 6 weist eine wenigstens abschnittsweise konusförmige oder kugelförmige (eingeschlossen ballige) Spitze 8 auf. Das erste Ende 6a kann auch (allgemeiner formuliert) eine wenigstens abschnittsweise konvex ausgebildete Spitze 8 aufweisen.
Der Positionierstift 6 ist entlang seiner Längsachse entgegen der Kraft der Blattfedern 7 von einem Ausgangszustand, in dem die Blattfedern 7 entspannt sind, in Richtung auf das zweite Ende 6b verschiebbar und dadurch in einen Montagezustand bringbar.
Im Ausführungsbeispiel nach 3 ist der Ausgangszustand des Positionierstifts 6 dargestellt, in dem die Blattfedern 7 entspannt sind. In dem Ausgangszustand ragt der Positionierstift 6 über die Oberfläche 5a der Tragstruktur 5 hinaus. Es ist allerdings auch denkbar, dass die Spitze 8 des Positionierstifts 6 im Ausgangszustand bündig mit der Oberfläche 5a oder sogar gegenüber dieser zurückversetzt ist.
Die Bewegung des Positionierstifts 6 entlang seiner Längsachse von einem Ausgangszustand in Richtung auf das zweite Ende 6b führt zu einem Einfedern des Positionierstifts 6, das heißt der Positionierstift 6 bewegt sich in Bildebene nach unten bzw. das untere Ende 6b des Positionierstifts entfernt sich weiter von der Oberfläche 5a.
Im Ausführungsbeispiel ist die Tragstruktur 5 als umlaufender Rahmen, vorzugsweise ringförmig, ausgebildet. Die Längsachse des Positionierstifts 6 verläuft dabei vorzugsweise koaxial zu einer Mittelachse des Rahmens bzw. des Rings.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass mehrere Blattfedern 7, vorzugsweise drei Blattfedern 7, in einer ersten Ebene verlaufen. Besonders zu bevorzugen ist es dabei, wenn mehrere Blattfedern 7, vorzugsweise wiederum drei Blattfedern 7, in einer zweiten Ebene verlaufen derart, wie dies exemplarisch im Ausführungsbeispiel nach der 3 dargestellt ist. Die zweite Ebene von Blattfedern 7 ist dabei entlang der Längsachse des Positionierstifts 6 axial versetzt zu der ersten Ebene von Blattfedern 7 angeordnet.
Es kann auch eine abweichende Anzahl von Blattfedern 7 pro Ebene vorgesehen sein. Ferner können gegebenenfalls auch noch weitere Ebenen von Blattfedern 7 vorgesehen sein. Die Blattfedern 7 der einzelnen Ebenen können gegebenenfalls, von oben betrachtet, deckungsgleich zueinander angeordnet sein, so wie dies im Ausführungsbeispiel nach 3 dargestellt ist.
Die erste Ebene von Blattfedern 7 kann vorzugsweise in einem oberen Drittel des Positionierstifts 6 und die zweite Ebene von Blattfedern 7 vorzugsweise in einem unteren Drittel des Positionierstifts 6 angeordnet bzw. mit diesem verbunden sein.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Tragstruktur 5, der Positionierstift 6 und die Blattfedern 7 einstückig bzw. monolithisch miteinander ausgebildet sind.
Die Positioniereinrichtung 3 bzw. die Tragstruktur 5, der Positionierstift 6 und die Blattfedern 7 sind im Ausführungsbeispiel aus einem für einen Reinraum geeigneten Material ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel ist ein Material gewählt, welches nicht ausgast und hochrein ist. Bei dem Material handelt es sich vorzugsweise um ein nicht magnetisches Material, insbesondere ein Metall, vorzugsweise einen Stahl, insbesondere einen nicht rostenden austenitischen Stahl, vorzugsweise zum Beispiel gemäß Werkstoffnummer 1.4404.
Die nachfolgend anhand der 4 noch näher dargestellte Positionieraufnahme 4 ist vorzugsweise aus demselben Material ausgebildet.
Die Tragstruktur 5 weist vorzugsweise eine oder mehrere Bohrungen, insbesondere wie in 3 dargestellt, drei Bohrungen 9 auf, um die Tragstruktur 5 an der ersten Komponente 1 festzulegen. Die Tragstruktur 5 weist hierzu vorzugsweise verdickte Randbereiche auf, in denen die Bohrungen 9 aufgenommen sind. Die Bohrungen 9 erstrecken sich in Axialrichtung durch die Tragstruktur 5 und sind vorzugsweise derart im Bereich eines Kreisbogenabschnitts der Tragstruktur 5 angeordnet, dass sich die Bohrungen 9 in etwa mittig zwischen zwei Blattfedern 7 bzw. deren an die Innenwandung der Tragstruktur 5 angrenzenden Enden befinden.
Die 5 zeigt exemplarisch eine erste Komponente 1, an der zwei Positioniereinrichtungen 3 festgelegt sind. Die Positioniereinrichtungen 3 können dabei auch einstückig mit der Komponente 1 ausgebildet sein. Die Positioniereinrichtungen 3 können derart mit der Komponente 1 verbunden sein, dass die Spitze 8 des Positionierstifts 6 über eine Kontaktfläche 1a der ersten Komponente übersteht vorzugsweise derart, wie dies in 3 dargestellt ist. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass das vordere Ende der Spitze 8 bündig mit der Kontaktfläche 1a verläuft oder das vordere Ende der Spitze 8 gegenüber der Kontaktfläche 1a zurückversetzt ist.
Die 4 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel zur Gestaltung der Positionieraufnahme 4. Die Positionieraufnahme 4 wird dabei von einer Tragstruktur 10 umgeben, wobei Blattfedern 11 vorgesehen sind, welche die Positionieraufnahme 4 mit der Tragstruktur 10 verbinden. Der Aufbau kann dabei ähnlich sein wie die Anordnung des Positionierstifts 6 innerhalb der Tragstruktur 5 mithilfe der Blattfedern 7, so wie dies anhand der 3 dargestellt ist.
Im Hinblick auf mögliche Gestaltungsvarianten der Tragstruktur 10 und der Blattfedern 11 wird auf die Ausführungen zur Tragstruktur 5 und den Blattfedern 7 im Ausführungsbeispiel nach 3 verwiesen.
Die Gestaltung der Positionieraufnahme 4 derart, wie dies im Ausführungsbeispiel nach 4 dargestellt ist, ist jedoch optional. Grundsätzlich ist es nicht notwendig, dass die Positionieraufnahme 4 mithilfe von Blattfedern 11 an einer Tragstruktur 10 festgelegt ist. Dies kann jedoch zur Verbindung des Positionierstifts 6 mit der Positionieraufnahme 4 von Vorteil sein.
Es sei darauf hingewiesen, dass es für die Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausreicht, wenn die Positionieraufnahme 4 ungefedert, beispielsweise nur als geeignete Vertiefung oder Bohrung, als V-förmige Nut, als Ring oder durch zwei oder mehrere geneigte, insbesondere sich in Richtung auf den Boden der Positionieraufnahme 4 verjüngende Wandelemente ausgebildet ist.
Die in 4 dargestellte Gestaltung der Positionieraufnahme 4, insbesondere derart, dass diese von einer Tragstruktur 10 umgeben und mit Blattfedern 11 an diese angebunden ist, kann sich jedoch in besonderer Weise eignen.
Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass nur die Positionieraufnahme 4 mittels der Blattfedern 11 parallel zur Längsachse des Positionierstifts 6 bzw. in Z-Richtung beweglich gehalten ist und der Positionierstift 6 in Z-Richtung nicht beweglich ist.
Die im Ausführungsbeispiel nach 4 dargestellte Positionieraufnahme 4 weist eine Vertiefung 12 auf. Im Ausführungsbeispiel ist der Verlauf der Vertiefung 12 an den Verlauf der Spitze 8 des Positionierstifts 6 angepasst, ausgebildet. Die Vertiefung 12 kann insbesondere konisch oder kugelförmig ausgebildet sein.
Eine besonders vorteilhafte laterale Steifigkeit des Positionierstifts 6 lässt sich erreichen, wenn, wie in 4 dargestellt, die Vertiefung 12 in der Positionieraufnahme 4 derart angeordnet ist, dass diese wenigstens annährend in einem Bereich bzw. in einem Abschnitt endet, der an die Blattfedern 11 für die Positionieraufnahme 4 angrenzt.
In nicht näher dargestellter Weise können die Spitze 8 des Positionierstifts 6 und der Verlauf der Vertiefung 12 der Positionieraufnahme 4 auch derart aneinander angepasst werden, dass der Positionierstift 6 derart in die Vertiefung 12 eingesetzt werden kann, dass die Längsachse des Positionierstifts 6 nicht exakt parallel zur Längsachse der Positionieraufnahme 4 verläuft, sondern es einen - vorzugsweise leichten - Winkelunterschied gibt, wodurch Toleranzen ausgeglichen werden können. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Vertiefung 12 kugelförmig oder ballförmig ausgebildet ist und die Spitze 8 des Positionierstifts 6 konisch ausgebildet ist. Es ist auch eine umgekehrte Gestaltung möglich. Möglich ist auch, dass die Positionierelemente (Positionierstift 6 und Positionieraufnahme 4) ein ball- bzw. kugelförmiges - konisches Interface, ein konisches - V-förmiges Interface oder ein kugel- oder ballförmiges - V-förmiges Interface aufweisen. Auch diese Gestaltung ermöglicht es, dass die Längsachsen nicht zwingend parallel zueinander verlaufen müssen.
Im Ausführungsbeispiel nach 5 ist vorgesehen, dass an einer zweiten Komponente 2 zwei Positionieraufnahmen 4 festgelegt sind. Die Positionieraufnahmen 4 können auch einstückig mit der zweiten Komponente 2 ausgebildet sein. Die Positionieraufnahmen 4 können derart ausgestaltet sein, wie dies im Ausführungsbeispiel nach 4 dargestellt ist. Es kann sich jedoch bei den Positionieraufnahmen 4 auch nur um einfache Bohrungen oder Gestaltungen handeln, wie sie vorstehend dargestellt wurden. Es kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass die Positionieraufnahmen 4 gemäß 5 unterschiedlich gestaltet sind, das heißt, dass eine Positionieraufnahme 4 derart gestaltet ist, dass der Positionierstift 6 in dieser unbeweglich bzw. starr innerhalb der Kontaktfläche 2a festgelegt ist, während die zweite Positionieraufnahme 4 derart gestaltet ist, dass sich der Positionierstift 6 innerhalb der Kontaktfläche 2a der zweiten Komponente 2 in genau eine Richtung, gegebenenfalls auch in alle Richtungen bewegen kann, insbesondere zum Längen-, Toleranz- oder Wärmeausgleich. In dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass eine der Positionieraufnahmen 4 eine Vertiefung aufweist, die im Wesentlichen axialsymmetrisch verläuft, wobei gegebenenfalls ein Boden der Vertiefung einen kugelförmigen oder konischen Abschnitt aufweisen kann. Die andere Positionieraufnahme 4 ist vorzugsweise derart gestaltet, dass der Positionierstift 6 innerhalb der Positionieraufnahme 4 in eine Richtung beweglich ist, hierzu kann es sich anbieten, dass diese Positionieraufnahme 4 eine V-förmige Vertiefung aufweist.
Im Ausführungsbeispiel nach 5 ist vorgesehen, dass die beiden Kontaktflächen 1a, 2a der beiden Komponenten 1, 2 auf Abstand zueinander angeordnet sind, wenn die beiden Komponenten 1, 2 mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung zueinander positioniert sind. Dabei ist vorgesehen, dass ein vorderes Ende der Positionieraufnahme 4 an der Kontaktfläche 1a anliegt, wenn die beiden Komponenten 1, 2 in gewünschter Weise miteinander verbunden sind. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die beiden Kontaktflächen 1a, 2a plan bzw. bündig, d. h. ohne Abstand, aufeinander liegen, so wie dies exemplarisch in der 8 dargestellt ist.
In beiden Fällen kann vorgesehen sein, die Komponenten 1, 2, wenn diese mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung zueinander positioniert und ausgerichtet sind, anschließend vorzugsweise lösbar miteinander verbunden und somit in Z-Richtung festgelegt werden. Es kann eine stoffschlüssige und/oder formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung vorgesehen sein. Eine besonders vorteilhafte Verbindung ist in 8 dargestellt. Hierzu ist vorgesehen, dass die beiden Komponenten 1, 2 mithilfe von Schrauben 13 miteinander verschraubt werden. Hierzu ist es von Vorteil, wenn die Komponenten 1, 2 Durchgangslöcher 14 aufweisen, wobei es von Vorteil ist, wenn wenigstens eine der beiden Komponenten 1, 2 Durchgangslöcher 14 aufweist, die als Langlöcher ausgebildet sind, so dass die Komponenten 1, 2 in der gewünschten Positionierung und Ausrichtung miteinander verschraubt werden können.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Positionieraufnahme 4 und der Positionierstift 6 keine Z-Position definieren, d. h. die Position entlang der Längsachse des Positionierstifts 6 (Z-Richtung), wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise nicht vorgegeben. Die Z-Position ergibt sich im Ausführungsbeispiel vorzugsweise dadurch, dass die erste und die zweite Komponente 1, 2 bündig aneinander anliegen oder indem ein vorderes Ende der Positionieraufnahme 4 an der Kontaktfläche 1a der ersten Komponente 1 anliegt.
Die Z-Richtung verläuft im Ausführungsbeispiel orthogonal zu der Kontaktfläche 2a.
Das Ausführungsbeispiel nach 6 zeigt die Anordnung von drei Positioniereinrichtungen 3 auf einer ersten Komponente 1. Die Form der ersten Komponente 1 kann dabei beliebig sein. Vorgesehen ist, dass die Positioniereinrichtungen 3 mit der ersten Komponente 1 verschraubt sind, es ist jedoch auch eine einstückige Ausbildung oder eine andere Art der Befestigung der Positioniereinrichtungen 3 auf der ersten Komponente 1 möglich. Ferner ist vorgesehen, dass die Positioniereinrichtungen 3 jeweils identisch ausgebildet sind, vorzugsweise derart, wie dies anhand des Ausführungsbeispiels nach 3 dargestellt ist.
Die 7a zeigt die Anordnung von drei Positionieraufnahmen 4 an einer zweiten Komponente 2 derart, dass die erste Komponente 1 nach 6 mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung an der zweiten Komponente 2 positioniert und ausgerichtet werden kann.
Im Ausführungsbeispiel nach der 7a ist vorgesehen, dass die Positionieraufnahmen 4 jeweils schienenförmig ausgebildet sind derart, dass sich die Positionierstifte 6 der jeweiligen Positioniereinrichtungen 3 innerhalb der Positionieraufnahmen 4 entlang eines Abschnitts einer Geraden, die parallel zu der Kontaktfläche 2a verläuft, bewegen können (siehe die Pfeilrichtungen in 7b). Die Positionieraufnahmen 4 sind dabei derart ausgebildet, dass sich die Geraden, entlang der die Positionierstifte 6 innerhalb der Positionieraufnahmen 4 bewegbar sind, in einem geometrischen Mittelpunkt der ersten Komponente 1 schneiden, der sich ergibt, wenn die erste Komponente 1 mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung an der zweiten Komponente 2 positioniert und ausgerichtet ist.
Die schienenförmigen Positionieraufnahmen 4 können beispielsweise mithilfe von jeweils zwei V-förmig aufeinander zu laufenden Wänden ausgebildet sein.
Die 7b zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform, wobei an der zweiten Komponente 2 wiederum drei Positionieraufnahmen 4 festgelegt sind, die zur Verbindung mit den Positioniereinrichtungen 3 gemäß der 6 vorgesehen sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Positioniereinrichtungen 3 und die Positionieraufnahmen 4 insgesamt drei Positionierpaare zur Positionierung der beiden Komponenten 1, 2 ausbilden.
Ein erstes Positionierpaar 15 ist derart gestaltet, dass eine erste Positioniereinrichtung 3 planparallel zu der Kontaktfläche 2a der zweiten Komponente 2 verschiebbar ist. Im Ausführungsbeispiel ist hierzu vorgesehen, dass eine erste Positionieraufnahme 4a des ersten Positionierpaars 15 derart gestaltet ist, dass die erste Positioniereinrichtung 3 innerhalb der ersten Positionieraufnahme 4a planparallel zu der Kontaktfläche 2a der zweiten Komponente 2 verschiebbar ist. Die erste Positionieraufnahme 4a kann dabei beispielsweise als Platte oder plane Vertiefung ausgebildet sein.
Ein zweites Positionierpaar 16 ist vorzugsweise derart gestaltet, dass eine zweite Positioniereinrichtung 3 nur entlang eines Abschnitts einer parallel zu der Kontaktfläche 2a der zweiten Komponente 2 verlaufenden Geraden verschiebbar ist (siehe die Pfeilrichtungen in 7b). Eine zweite Positionieraufnahme 4b des zweiten Positionierpaars 16 ist hierzu vorzugsweise derart ausgebildet, dass die zweite Positioniereinrichtung 3 entlang einer parallel zu der Kontaktfläche 2a der zweiten Komponente 2 verlaufenden Gerade innerhalb der zweiten Positionieraufnahme 4b verschiebbar ist. Die Positionieraufnahme 4b ist hierzu vorzugsweise schienenförmig ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Gerade, entlang der die zweite Positioniereinrichtung 3 verschiebbar ist, vorzugsweise eine dritte Positionieraufnahme 4c eines dritten Positionierpaars 17 schneidet.
Vorgesehen ist im Ausführungsbeispiel nach 7b ferner, dass das dritte Positionierpaar 17 derart gestaltet ist, dass eine dritte Positioniereinrichtung 3 nicht planparallel zu der Kontaktfläche 2a der zweiten Komponente 2 verschiebbar ist.
Hierzu ist die dritte Positioniereinrichtung 3 in der dritten Positionieraufnahme 4c planparallel zu der Kontaktfläche 2a unbeweglich bzw. definiert festgelegt.
Wie bereits erwähnt, können die Positioniereinrichtungen 3, insbesondere auch die Positionierstifte 6, die gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 6 vorgesehen sind, um diese mit Positionieraufnahmen 4 gemäß der 7a oder 7b zu verbinden, jeweils identisch ausgebildet sein.
Im Ausführungsbeispiel kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Durchmesser der Tragstruktur 5 20 mm bis 80 mm, insbesondere 30 mm bis 70 mm, weiter bevorzugt 35 mm bis 65 mm, beträgt. In einem Ausführungsbeispiel gemäß 3 kann vorgesehen sein, dass der Durchmesser vorzugsweise 38 mm, gegebenenfalls +/- 5 mm, beträgt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass die Tragstruktur 5 gemäß 3 vorzugsweise einen Durchmesser von 52 mm, gegebenenfalls +/- 5 mm, aufweist. Durch die Dimensionierung des Außendurchmesser lässt sich in einfacher Weise die Steifigkeit in lateraler Richtung (d. h. orthogonal zur Längsachse des Positionierstifts 6) sowie die Beweglichkeit in Z-Richtung (d. h. die axiale Verschiebung des Positionierstifts 6) beeinflussen. Die axiale Verschiebbarkeit des Positionierstifts 6 beträgt bei einer elastischen Verformung der Blattfeder 7 vorzugsweise 0,02 mm bis 0,4 mm, weiter vorzugsweise 0,04 mm bis 0,3 mm, insbesondere 0,06 mm bis 0,3 mm. Bei einem Außendurchmesser der Tragstruktur 5 von 38 mm beträgt die axiale Verschiebbarkeit vorzugsweise 0,06 mm bis 0,1 mm. Bei einem Außendurchmesser der Tragstruktur 5 von 52 mm beträgt die axiale Verschiebbarkeit vorzugsweise 0,1 mm bis 0,3 mm.
Es kann im Rahmen der Erfindung auch der Einsatz von Abstandshaltern bzw. Spacern von Vorteil sein, um die beiden Komponenten 1, 2 mit einem definierten Abstand (Z-Richtung) zueinander zu positionieren.
Die Steifigkeit des Positionierstifts 6 in lateraler Richtung beträgt vorzugsweise 8e⁶ bis 25e⁶ N/m. Die Steifigkeit kann bei einem Außendurchmesser der Tragstruktur von 38 mm vorzugsweise im Bereich von 15 bis 25e⁶ N/m und bei einem Außendurchmesser der Tragstruktur von 52 mm vorzugsweise im Bereich von 8 bis 12e⁶ N/m liegen.
Die Länge bzw. die Erstreckung der Tragstruktur 5 in Axialrichtung, d. h. parallel zur Längsachse des Positionierstiftes 6, ist vorzugsweise geringer als der Durchmesser der Tragstruktur 5, vorzugsweise geringer als 50 % des Durchmessers der Tragstruktur 5, jedoch vorzugsweise größer als 10 %, insbesondere größer als 20 %, des Durchmessers der Tragstruktur 5.
Es kann von Vorteil sein, wenn das Verhältnis der axialen Steifigkeit zur radialen Steifigkeit des Positionierstifts 6 kleiner ist als 1:10, vorzugsweise kleiner ist als 1:100.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann eine zusätzliche zentrale Kraftkopplung, insbesondere mittels einer Schraube oder eines Magneten, vorgesehen sein, um den Positionierstift und die Positionieraufnahme zueinander zu positionieren. Anschließend kann dann eine separate Fixierung der Komponenten, vorzugsweise durch eine Verschraubung, erfolgen. Die zusätzliche zentrale Kraftkopplung kann temporär während der Montage oder dauerhaft sein.
Es sei darauf hingewiesen, dass die in 4 dargestellte Positionieraufnahme 4 auch als Positioniereinrichtung 3 dienen kann. Das heißt, es ist möglich, die in 3 dargestellte Positioniereinrichtung 3 durch die in 4 dargestellte Positionieraufnahme 4 zu ersetzen.
Bezugszeichenliste

1: erste Komponente
1a: erste Kontaktfläche
2: zweite Komponente
2a: zweite Kontaktfläche
3: Positioniereinrichtung
4: Positionieraufnahme
4a: erste Positionieraufnahme
4b: zweite Positionieraufnahme
4c: dritte Positionieraufnahme
5: Tragstruktur
5a: Oberfläche der Tragstruktur
6: Positionierstift
6a: erstes Ende des Positionierstifts
6b: zweites Ende des Positionierstifts
7: Blattfedern
8: Spitze
9: Bohrungen
10: Tragstruktur für die Positionieraufnahme
11: Blattfedern für die Positionieraufnahme
12: Vertiefung
13: Schrauben
14: Durchgangslöcher, Langlöcher
15: erstes Positionierpaar
16: zweites Positionierpaar
17: drittes Positionierpaar
100: EUV-Projektionsbelichtungsanlage
101: Beleuchtungssystem
102: Strahlungsquelle
103: Beleuchtungsoptik
104: Objektfeld
105: Objektebene
106: Retikel
107: Retikelhalter
108: Retikelverlagerungsantrieb
109: Projektionsoptik
110: Bildfeld
111: Bildebene
112: Wafer
113: Waferhalter
114: Waferverlagerungsantrieb
115: EUV- / Nutz- / Beleuchtungsstrahlung
116: Kollektor
117: Zwischenfokusebene
118: Umlenkspiegel
119: erster Facettenspiegel / Feldfacettenspiegel
120: erste Facetten / Feldfacetten
121: zweiter Facettenspiegel / Pupillenfacettenspiegel
122: zweite Facetten / Pupillenfacetten
200: DUV-Projektionsbelichtungsanlage
201: Beleuchtungssystem
202: Retikelstage
203: Retikel
204: Wafer
205: Waferhalter
206: Projektionsoptik
207: Linse
208: Fassung
209: Objektivgehäuse
210: Projektionsstrahl
Mi: Spiegel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016212851 A1 [0011]
DE 102008009600 A1 [0135, 0139]
US 20060132747 A1 [0137]
EP 1614008 B1 [0137]
US 6573978 [0137]
US 20180074303 A1 [0156]

Claims

Vorrichtung zur Positionierung einer ersten Komponente (1) eines optischen Systems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage (100, 200), an einer zweiten Komponente (2) des optischen Systems, aufweisend wenigstens eine Positioniereinrichtung (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (3) eine Tragstruktur (5), einen Positionierstift (6) und mehrere Blattfedern (7) aufweist, wobei die Blattfedern (7) den Positionierstift (6) mit der Tragstruktur (5) verbinden, und wobei die Blattfedern (7) derart angeordnet sind, dass eine Längsachse der Blattfedern (7) in einem Winkel zu einer Längsachse des Positionierstifts (6) verläuft, wobei der Positionierstift (6) eine längliche Grundform mit einem ersten Ende (6a) und einem zweiten Ende (6b) aufweist, wobei das erste Ende (6a) im Bereich einer Oberfläche (5a) der Tragstruktur (5) positioniert ist und wobei das erste Ende (6a) zur Kontaktierung einer an der zweiten Komponente (2) festlegbaren oder einstückig mit dieser ausgebildeten Positionieraufnahme (4) vorgesehen ist, wobei das erste Ende (6a) eine wenigstens abschnittsweise konusförmige oder kugelförmige Spitze (8) aufweist, und wobei der Positionierstift (6) entlang seiner Längsachse entgegen der Kraft der Blattfedern (7) von einem Ausgangszustand, in dem die Blattfedern (7) entspannt sind, in Richtung auf das zweite Ende (6b) verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des Positionierstifts (6) orthogonal zu der Oberfläche (5a) der Tragstruktur (5) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (5) als umlaufender Rahmen, vorzugsweise ringförmig, ausgebildet ist und die Längsachse des Positionierstifts (6) koaxial zu einer Mittelachse des Rahmens verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern (7) ausgehend von dem Positionierstift (6) radial nach außen verlaufen und mit einer Innenwandung der Tragstruktur (5) verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Blattfedern (7), vorzugsweise drei Blattfedern (7) in einer ersten Ebene verlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Blattfedern (7), vorzugweise drei Blattfedern (7) in einer zweiten Ebene verlaufen, wobei die zweite Ebene von Blattfedern (7) entlang der Längsachse des Positionierstifts (6) versetzt zu der ersten Ebene von Blattfedern (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (5) eine, zwei, drei oder mehrere Bohrungen (9) aufweist, um die Tragstruktur (5) an der ersten Komponente (1) festzulegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwei, drei oder mehrere Positioniereinrichtungen (3) vorgesehen sind, welche an der ersten Komponente (1) festlegbar und/oder einstückig mit dieser ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (5) und/oder der Positionierstift (6) und/oder die Blattfedern (7) einstückig miteinander ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (3) aus einem für einen Reinraum geeigneten Material und/oder aus einem nicht magnetischen Material, vorzugsweise aus einem Stahl, insbesondere aus einem nicht rostenden austenitischen Stahl, insbesondere gemäß Werkstoffnummer 1.4404 ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionieraufnahme (4) ein Teil der Vorrichtung ist und eine Positioniereinrichtung (3) und eine Positionieraufnahme (4) ein Positionierpaar (15,16,17) bilden, wobei die Vorrichtung vorzugsweise zwei, drei oder mehr Positionierpaare (15,16,17) aufweist.
Komponente (1) eines optischen Systems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage (100, 200), aufweisend eine Vorrichtung zur Positionierung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Optische Einrichtung, aufweisend wenigstens eine erste Komponente (1) und eine zweite Komponente (2), die zueinander positionierbar und vorzugsweise lösbar miteinander verbindbar sind, wobei zur Positionierung eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 vorgesehen ist.
Optische Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (1) eine, zwei, drei oder mehrere Positioniereinrichtungen (3) aufweist und die zweite Komponente (2) eine entsprechende Anzahl an Positionieraufnahmen (4) aufweist, wobei jeweils eine Positioniereinrichtung (3) und eine Positionieraufnahme (4) ein Positionierpaar (15,16,17) bilden.
Optische Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass drei Positionierpaare (15,16,17) zur Positionierung der beiden Komponenten (1,2) vorgesehen sind, wobei ein erstes Positionierpaar (15) derart gestaltet ist, dass eine erste Positioniereinrichtung (3) planparallel zu einer Kontaktfläche (2a) der zweiten Komponente (2) verschiebbar ist, und wobei ein zweites Positionierpaar (16) derart gestaltet ist, dass eine zweite Positioniereinrichtung (3) entlang eines Abschnitts einer parallel zu der Kontaktfläche (2a) der zweiten Komponente (2) verlaufenden Geraden verschiebbar ist, wobei die Gerade vorzugsweise eine dritte Positionieraufnahme (4) eines dritten Positionierpaares (17) schneidet, und wobei das dritte Positionierpaar (17) derart gestaltet ist, dass eine dritte Positioniereinrichtung (17) nicht planparallel zu der Kontaktfläche (2a) der zweiten Komponente (2) verschiebbar ist.
Lithografiesystem, insbesondere Projektionsbelichtungsanlage (100, 200) für die Mikrolithografie, mit einem Beleuchtungssystem (101), das eine Strahlungsquelle (102), eine Beleuchtungsoptik (103) und eine Projektionsoptik (109) aufweist, wobei die Beleuchtungsoptik (103) und die Projektionsoptik (109) mehrere Komponenten (1,2) aufweisen, die zueinander positioniert und vorzugsweise lösbar miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Komponente (1) und eine zweite Komponente (2) mittels einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zueinander positioniert sind und/oder wenigstens eine Komponente eine Komponente (1) nach Anspruch 12 ist und/oder wenigstens eine optische Einrichtung gemäß einer der Ansprüche 13 bis 15 vorgesehen ist.