DE10212547A1

DE10212547A1 - Vorrichtung zur Manipulation der Winkellage eines Gegenstands gegenüber einer festen Struktur

Info

Publication number: DE10212547A1
Application number: DE2002112547
Authority: DE
Inventors: Ulrich Weber; Hubert Holderer; Hartmut Muenker
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2002-03-21
Filing date: 2002-03-21
Publication date: 2003-10-02
Also published as: AU2003209739A8; JP2005521104A; WO2003081337A3; WO2003081337A2; EP1485762A2; AU2003209739A1; JP4465194B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Manipulation der Winkellage eines Gegenstands (1) gegenüber einer festen Struktur (4), in der der Gegenstand (1), insbesondere ein optisches Element in einem Objektiv für die Mikrolithographie eingebracht ist, um drei sich in einem Punkt schneidende Kippachsen (x, y, z). Der Gegenstand (1) kann auch in einem Tragrahmen (2) gefaßt sein. Der Tragrahmen (2) mit dem Gegenstand (1) ist durch drei Anbindungsglieder (3a, b, c, ..., n) mit jeweils drei Rotationsbeweglichkeiten und einer Translationsbeweglichkeit mit der festen Struktur (4) verbunden. Die Winkellage des Tragrahmens (2) ist dadurch jeweils eines der Anbindungsglieder (3a, b, c, ..., n) um jeweils eine der drei Kippachsen (x, y, z) verstellbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Manipulation der Winkellage eines Gegenstands gegenüber einer festen Struktur, um drei sich in einem Punkt schneidende Kippachsen. Insbesondere kann es sich bei dem Gegenstand auch um ein optisches Element, das in einem Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie angeordnet ist, handeln.

Allgemein bekannt sind bisher lediglich kardanische Lagerungen zum Kippen eines Gegenstandes um drei sich in einem Punkt schneidende Achsen, bei denen eine Trennung der Kippachsen in mehrere Teilgetriebe erfolgt. Dies macht es erforderlich, daß mehrere Tragrahmen, im allgemeinen einer je Kippachse, ineinander geschachtelt werden müssen, was in nachteiliger Weise außerordentlich viel Raum beansprucht. Zum allgemeinen Stand der Technik sei hier auf die JP 000735963 verwiesen.

Häufig werden die Teilgetriebe auch als Federgelenke ausgeführt. Dies kann dazu führen, daß der mittels der kardanischen Lagerung gelagerte Gegenstand gegenüber der Außenwelt federn bzw. schwingen kann.

Zusätzlich sinkt bei einer Hintereinanderschaltung der Teilgetriebe bzw. Federn in der kardanischen Lagerung die Eigenfrequenz, mit welcher der Gegenstand schwingt, stark ab. Eine insbesondere im Bereich der Mikrolithographie häufig geforderte Mindesteigenfrequenz kann somit oftmals nicht erreicht werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Kippen eines Gegenstandes um drei sich in einem Punkt schneidende Kippachsen zu schaffen, welche einen sehr geringen Platzbedarf aufweist, und welche eine sehr steife Ausführung und damit eine sehr hohe Eigenfrequenz des gelagerten Gegenstandes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß der Gegenstand durch drei Anbindungsglieder mit jeweils wenigstens zwei Rotationsbeweglichkeiten und einer Translationsbeweglichkeit mit der festen Struktur verbunden ist, wobei die Winkellage des Gegenstands durch jeweils eines der Anbindungsglieder um jeweils eine der drei Kippachsen verstellbar ist. Gemäß Anspruch 23 wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das optische Element durch drei Anbindungsglieder mit jeweils wenigstens zwei Rotationsbeweglichkeiten und einer Translationsbeweglichkeit mit der festen Struktur verbunden ist, wobei die Winkellage des optischen Elements durch jeweils eines der Anbindungsglieder um jeweils eine der drei Kippachsen verstellbar ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann der Gegenstand in einfacher und vorteilhafter Weise um drei sich in einem Punkt schneidende Kippachsen gekippt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sehr platzsparend gestaltet werden, da auf mehrere Tragrahmen verzichtet werden kann. Des weiteren erhält man durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine bessere Steifigkeit. Dies vermeidet unerwünschte Schwingungen und erhält gleichzeitig die Eigenfrequenz des Gegenstandes, was in der Mikrolithographie unabdingbar ist. Einen zusätzlichen, sehr wesentlichen Vorteil stellt die gute Zugänglichkeit des Gegenstandes dar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführung eines Anbindungsglieds mit Kugelgelenken, Stäben und einem Gleitstein;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer monolithischen Ausführung eines Anbindungsglieds mit Festkörpergelenken bzw. Blattfedern;
Fig. 4a eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem in einem Tragrahmen gefaßten Prisma und einem in Fig. 5 näher dargestellten Anbindungsglied;
Fig. 4b eine weitere perspektivische Ansicht der in Fig. 4a dargestellten Vorrichtung;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Anbindungsglieds mit Festkörpergelenken bzw. Blattfedern;
Fig. 6 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem in einem Tragrahmen gefaßten Prisma;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem in einem Tragrahmen gefaßten Prisma und einem in Fig. 8 näher dargestellten Anbindungsglied; und
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Anbindungsglieds mit Festkörpergelenken bzw. Blattfedern.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele beschrieben, wie sie z. B. in einem Projektionsobjektiv der Mikrolithographie zur Herstellung von Halbleiterelementen verwendet werden können. Eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem Projektionsobjektiv ist z. B. in der EP 1022617 A2 beschrieben.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist ein Gegenstand 1 in einem Tragrahmen 2 gefaßt, der mit drei Anbindungsgliedern 3a, 3b, 3c jeweils mit einer festen Struktur 4 verbunden ist, wobei die Anbindungsglieder 3a, 3b, 3c als Beweglichkeiten jeweils drei Rotationen und eine Translation aufweisen und damit die Winkellage des Tragrahmens 2 mit dem Gegenstand 1 durch jeweils eines der Anbindungsglieder 3a, 3b, 3c um jeweils eine Kippachse x, y oder z verstellbar ist. Die feste Struktur 4 ist mit einem Gehäuse eines Projektionsobjektivs 4a (nur gestrichelt in Fig. 1 angedeutet) verbunden. Der Gegenstand 1 kann z. B. ein zur Strahlumlenkung verwendeter Spiegel oder ein Prisma sein, wobei es dabei auf eine entsprechend genaue Justierung ankommt.
In Fig. 1 ist angedeutet, daß sich die Kippachsen x, y und z in einem Punkt schneiden.
Die Vektoren der jeweiligen Translationsbeweglichkeiten der drei Anbindungsglieder 3a, 3b, 3c sind linear unabhängig voneinander.
Der x-Kippwinkel wird durch Verschiebung des Anbindungsglieds 3a, der y-Kippwinkel durch Verschiebung des Anbindungsglieds 3b und der z-Kippwinkel durch Verschiebung des Anbindungsglieds 3c justiert. Damit wird in einfacher Weise eine Manipulation der Winkellage des in dem Tragrahmen 2 gefaßten Gegenstandes 1 um drei sich in einem Punkt schneidende Kippachsen x, y und z ermöglicht.
Wie weiter aus Fig. 1 ersichtlich, weisen die Anbindungsglieder 3a, 3b, 3c zur Verstellung jeweils einer der Kippachsen x, y oder z Stelleinrichtungen 5 zum translatorischen Verstellen zumindest eines Teilelements 6 der jeweiligen Anbindungsglieder 3a, 3b, 3c auf. Die Bewegungsrichtung der Stelleinrichtungen 5 der jeweiligen Anbindungsglieder 3a, 3b, 3c verläuft senkrecht zu deren Translationsbeweglichkeit.
Jedes der Anbindungsglieder 3a, 3b, 3c weist zwei Teilelemente 6a, 6b auf. Diese sind über ein Scharnier 7 miteinander verbunden. Das Teilelement 6b ist über ein Kugelgelenk 8 mit dem Tragrahmen 2 verbunden. Das von dem Tragrahmen 2 abgewandte Teilelement 6a ist mit der festen Struktur 4 verbunden und über die Stelleinrichtungen 5 darin translatorisch gezielt bewegbar.
Wie weiter aus Fig. 1 ersichtlich, weisen die Stelleinrichtungen 5 schwalbenschwanzförmige Gleitsteine 9 auf, die über Stellmittel translatorisch gezielt bewegbar sind. Die Stellmittel 10 sind beispielsweise von Hand, motorisch, hydraulisch, elektromagnetisch, piezo-elektrisch oder magnetostriktiv bewegbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Stellmittel als Stellschrauben 10 ausgebildet. Die translatorische Beweglichkeit der Stellschrauben 10 ist in Fig. 1 mit Hilfe von Pfeilen 11 angedeutet.
Die Mittelpunkte der Kugelgelenke 8 und die Achsen der Scharniere 7 spannen jeweils Ebenen auf, wobei die Translationsbeweglichkeiten der jeweiligen Anbindungsglieder 3a, 3b, 3c senkrecht zu den jeweiligen Ebenen gerichtet sind.
Die Gleitsteine 9 sind mit Kontaktflächen 12 zur Übertragung 9 versehen. Die feste Struktur 4 weist an die Gleitsteine 9 in Form und Abmessungen angepaßte Aussparungen 13 zur Aufnahme der Gleitsteine 9 auf. Die Gleitsteine 9 sind nun derart in die Aussparungen 13 der festen Struktur 4 einbringbar, daß sie mittels der auf die Kontaktflächen 12 der Gleitsteine 9 wirkenden Stellschrauben 10 translatorisch verstellbar sind.
Weiter ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß die Achsen der Scharniere 7 jeder der Anbindungsglieder 3a, 3b, 3c jeweils wenigstens annähernd parallel zu der jeweiligen translatorischen Bewegungsrichtung der Stelleinrichtungen 5 angeordnet sind.
Das Anbindungsglied 3a ist so angeordnet, daß der Kontaktpunkt zwischen dem Anbindungsglied 3a und dem Tragrahmen 2 in der Ebene liegt, die von der y-Kippachse und der z-Kippachse aufgespannt wird. Die Translationsbeweglichkeit des Anbindungsglieds 3a ist dabei senkrecht zur Ebene, die von der y- und der z- Kippachse aufgespannt wird, orientiert. Die Verstellung des x- Kippwinkels erfolgt durch die Verschiebung des Kontaktpunktes zwischen dem Anbindungsglied 3a und der festen Struktur 4, wobei die Verschiebungsrichtung eine Komponente parallel zur Ebene, die von der y- und der z-Kippachse aufgespannt wird, aufweist und die x-Kippachse nicht schneidet. Die Verschiebung wird durch die Stellschrauben 10 eingestellt.
Das Anbindungsglied 3b ist so angeordnet, daß der Kontaktpunkt zwischen dem Anbindungsglied 3b und dem Tragrahmen 2 in der Ebene liegt, die von der z-Kippachse und der x-Kippachse aufgespannt wird. Die Translationsbeweglichkeit des Anbindungsglieds 3b ist dabei senkrecht zur Ebene, die von der z- und der x- Kippachse aufgespannt wird, orientiert. Die Verstellung des y- Kippwinkels erfolgt durch Verschiebung des Kontaktpunktes zwischen dem Anbindungsglied 3b und der festen Struktur 4, wobei die Verschiebungsrichtung eine Komponente parallel zur Ebene, die von der z- und der x-Kippachse aufgespannt wird, aufweist und die y-Kippachse nicht schneidet. Die Verschiebung wird wiederum durch die Stellschrauben 10 eingestellt.
Das Anbindungsglied 3c ist so angeordnet, daß der Kontaktpunkt zwischen dem Anbindungsglied 3c und dem Tragrahmen 2 in der Ebene liegt, die von der x-Kippachse und der y-Kippachse aufgespannt wird. Die Translationsbeweglichkeit des Anbindungsglieds 3c ist dabei senkrecht zur Ebene, die von der x- und der y- Kippachse aufgespannt wird, orientiert. Die Verstellung des z- Kippwinkels erfolgt durch Verschiebung des Kontaktpunktes zwischen dem Anbindungsglied 3c und der festen Struktur 4, wobei die Verschiebungsrichtung eine Komponente parallel zur Ebene, die von der x- und der y-Kippachse aufgespannt wird, aufweist und die z-Kippachse nicht schneidet. Die Verschiebung wird hier ebenfalls durch die Stellschrauben 10 eingestellt.
Die Anbindungsglieder 3a, 3b, 3c können sehr unterschiedlich gestaltet sein, haben aber immer drei Rotationsbeweglichkeiten und eine Translationsbeweglichkeit gemeinsam. Die Rotationsbeweglichkeiten müssen nicht unbedingt auf den Kontaktpunkt zwischen Anbindungsglied 3a, 3b, 3c und Tragrahmen 2 bezogen werden. Bei einer derartigen Rotationsbeweglichkeit würde der Kontaktpunkt zwischen Anbindungsglied 3a, 3b, 3c und Tragrahmen 2 eine Schwenkbewegung ausführen, da der Drehpunkt dieser Rotationsbeweglichkeit nicht mehr im Kontaktpunkt liegen würde.
Fig. 2 zeigt ein solches Anbindungsglied 3d, das zwei Teilelemente 6c und 6d aufweist, die über zwei Kugelgelenke 8 miteinander verbunden sind. Das längliche Teilelement 6c ist über einen schwalbenschwanzförmigen Gleitstein 9 - wie schon in Fig. 1 dargestellt - mit der festen Struktur 4 verbunden. Das Teilelement 6e weist zwei Stäbe 14 auf, die über zwei Kugelgelenke 8 mit einer Kontaktplatte 15 an dem Tragrahmen 2 befestigt sind. Eine direkte Verbindung mit dem Tragrahmen 2 ohne Kontaktplatte 15 ist natürlich auch denkbar. In diesem Fall kann der Kontaktbereich des Tragrahmens 2 zwischen den Kugelgelenkkontaktpunkten als Teil des Anbindungsglieds 3d angesehen werden.
Bei diesem Anbindungsglied 3d schneiden sich die Achsen der Rotationsbeweglichkeiten 16a, 16b und 16c in keinem Punkt. Die vertikale Rotationsachse 16a geht durch die Mittelpunkte der beiden Kugelgelenke 8 an der Kontaktplatte 15. Die horizontale Rotationsachse 16b liegt in der von den beiden Stäben 14 aufgespannten Ebene auf der Winkelhalbierenden zwischen den Stäben 14. Die horizontale Rotationsachse 16c geht durch den Schnittpunkt der Verlängerungen (gestrichelt angedeutet) der Stäbe 14 senkrecht zu der von den beiden Stäben 14 aufgespannten Ebene.
Die Anbindungsglieder 3d müssen in diesem Fall so eingebaut sein, daß ihre Kontaktpunkte mit dem Tragrahmen 2 (hier die Kugelgelenke 8 an der Kontaktplatte 15) jeweils in der Ebene liegen, die jeweils von den beiden Kippachsen x, y, z (siehe Fig. 1) aufgespannt wird, die von dem jeweiligen Anbindungsglied 3d nicht verstellt werden.
Fig. 3 zeigt ein Anbindungsglied 3e, das mit Festkörpergelenken bzw. Federgelenken 17 ausgeführt ist. In einfacher und vorteilhafter Weise kann dieses Anbindungsglied 3e monolithisch hergestellt werden. Eine Blattfeder 17a verbindet ein Teilelement 6f des Anbindungsglieds 3e mit dem Tragrahmen 2 und läßt am Tragrahmen 2 eine Translation in Richtung einer Achse 18 und Rotationen um die Achsen 16a, 16b und 16c gegenüber dem Teilelement 6f zu. Während eine Blattfeder 17b das Teilelement 6f mit der festen Struktur 4 verbindet, stellt eine Blattfeder 17c die Verbindung des Teilelements 6f mit einem Aktuator 19 her, der fest in der festen Struktur 4 gelagert ist.
Der Aktuator 19 hält in Ruhestellung die Blattfeder 17c an ihrem Ende fest und bringt zur Verstellung eines Kippwinkels eine Verschiebung in der angegebenen Pfeilrichtung 11 auf ein Teilelement 6e des Anbindungsglieds 3e, das mit der Blattfeder 17c verbunden ist, auf. Das Teilelement 6e besitzt dazu eine Kontaktfläche 20 für die Übertragung der Verschiebung des Aktuators 19 auf das Teilelement 6e.
Die Rotationsachse 16c geht durch den Momentandrehpol, der sich aus dem Schnittpunkt der Mittellinien der Blattfedern 17b und 17c ergibt.
In den Fig. 4a und 4b ist eine weitere konstruktive Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der ein optisches Element - in diesem Fall ein Prisma 1 - um drei sich in einem Punkt PO schneidenden Kippachsen x, y, z gekippt werden kann.
Das Prisma 1 ist im Tragrahmen 2 gefaßt, der über drei Anbindungsglieder 3f, 3g und 3h mit der festen Struktur 4 verbunden ist. Die feste Struktur 4 kann auch hier mit einem Gehäuse eines Projektionsobjektivs 4a (nur gestrichelt z. B. in Fig. 1 angedeutet) verbunden sein.
In jedes Anbindungsglied 3f, 3g, 3h ist eine Stelleinrichtung 5 integriert, die die Kippung um jeweils einen Winkel erlaubt. So kann das Prisma 1 durch Verstellen des Anbindungsglieds 3f um die Kippachse x, mit dem Anbindungsglied 3g um die Kippachse y und mit dem Anbindungsglied 3h um die Kippachse z gekippt werden.
Allgemein muß jedes Anbindungsglied 3f, 3g, 3h im Kontakt zum Tragrahmen 2 eine Translationsbeweglichkeit und drei Rotationsbeweglichkeiten besitzen, wobei im Kontakt zum Tragrahmen 2 eine Rotationsbeweglichkeit alternativ durch eine Schwenkbeweglichkeit ersetzt sein kann.
Der Kontaktpunkt des Anbindungsglieds 3f mit dem Tragrahmen 2 liegt in der Ebene, die von den beiden Kippachsen aufgespannt wird, die über die Anbindungsglieder 3g und 3h verstellt werden. Die Translationsbeweglichkeit des Anbindungsgliedes 3f steht senkrecht zu dieser Ebene.
Der Kontaktpunkt des Anbindungsgliedes 3g mit dem Tragrahmen 2 liegt in der Ebene, die von den beiden Kippachsen aufgespannt wird, die über die Anbindungsglieder 3h und 3f verstellt werden. Die Translationsbeweglichkeit des Anbindungsgliedes 3g steht senkrecht zu dieser Ebene.
Der Kontaktpunkt des Anbindungsgliedes 3h mit dem Tragrahmen 2 liegt in der Ebene, die von den beiden Kippachsen aufgespannt wird, die über die Anbindungsglieder 3f und 3g verstellt werden. Die Translationsbeweglichkeit des Anbindungsgliedes 3h steht senkrecht zu dieser Ebene.
Fig. 5 zeigt das Anbindungsglied 3h vergrößert. Im ausgeführten Beispiel wird die Translation entlang einer Achse 18c und die Rotationen um die Rotationsachse 16a und um die Rotationsachse 16b durch eine Blattfeder 17d ermöglicht, die in diesen Richtungen nachgiebig ist. Für die dritte Rotations- bzw. Schwenkbewegung sind Blattfedern als "Blattfederviergelenk" 17e angeordnet, so daß sich im Momentandrehpol dieses "Blattfederviergelenkes" eine Rotationsbeweglichkeit um die Rotationsachse 16c und damit eine entsprechende Schwenkbeweglichkeit im Kontakt zum Tragrahmen 2 ergibt.
Wenn die Stelleinrichtung 5 gerade nicht gekippt wird, sollen die Translationsbeweglichkeiten entlang der Achsen 18a und 18b von dem Anbindungsglied 3h festgehalten werden, um im Verbund mit den anderen beiden Anbindungsgliedern 3f, 3g den Tragrahmen 2 zusammen mit dem Prisma 1 statisch bestimmt zu lagern.
Jedes der Anbindungsglieder 3f, 3g, 3h weist zwei Teilelemente bzw. Anbindungsblöcke 6g und 6h auf.
Mit der Stelleinrichtung 5 wird der bewegliche Anbindungsblock 6h, der mit dem Tragrahmen 2 verbunden ist, gegenüber dem festen Anbindungsblock 6g, der mit der festen Struktur 4 verbunden ist, bewegt.
Der bewegliche Anbindungsblock 6h wird dabei durch Blattfedern 17g so gegenüber dem festen Anbindungsblock 6g gelagert, daß er sich entlang der Achse 18a verschieben oder um eine zur Rotationsachse 16c parallele Achse drehen kann.
Durch Bewegen des beweglichen Anbindungsblockes 6h gegenüber dem festen Anbindungsblock 6g wird die Kippbewegung des Tragrahmens 2 mitsamt dem Prisma 1 eingeleitet.
Ein Stellhebel 21 ist durch Blattfedern 17h so im festen Anbindungsblock 6g gelagert, daß er sich um den Schnittpunkt der Mittellinien von den Blattfedern 17h ähnlich wie beim Momentandrehpol eines Viergelenkgetriebes dreht.
Mit den Stellschrauben 10 kann der Stellhebel 21 gedreht werden, wobei mit Blattfedern 17f die Bewegung auf den beweglichen Anbindungsblock 6h übertragen wird, was eine Kippbewegung des Tragrahmens 2 mitsamt dem Prisma 1 ergibt.
Wenn der bewegliche Anbindungsblock 6h gegenüber dem festen Anbindungsblock 6g bzw. der festen Struktur 4 so gelagert ist, daß er um die jeweils gewünschte x-, y- oder z-Kippachse x, y, z schwenkt, kann das von dem Blattfederviergelenk 17e gebildete Drehgelenk um die Rotationsachse 16c entfallen (Fig. 6). Anbindungsglieder 3i, 3j und 3k weisen in diesem Falle im Kontakt zum Tragrahmen 2 eine Translationsbeweglichkeit und nur zwei Rotationsbeweglichkeiten bzw. Schwenkbeweglichkeiten auf.
Das Anbindungsglied 3k besitzt beispielsweise, wenn seine Stelleinrichtung 5 nicht betätigt wird, im Kontakt zum Tragrahmen 2 eine Translationsbeweglichkeit entlang einer Achse 18c und jeweils eine Rotationsbeweglichkeit um die Rotationsachse 16a und um die Rotationsachse 16b.
Der bewegliche Anbindungsblock 6h wird dabei von den Blattfedern 17g im festen Anbindungsblock 6g so gelagert, daß der Momentandrehpol des beweglichen Anbindungsblockes 6h auf der gewünschten Kippachse liegt. Z. B. Beispiel müssen sich dafür Mittellinien 19 (in Fig. 6 gestrichelt angedeutet) der Blattfedern 17g im Punkt PO bzw. auf der gewünschten Drehachse schneiden.
In Fig. 6 ist das beispielhaft für das Anbindungsglied 3k und dessen gewünschte Kippachse z dargestellt.
Durch die Einsparung des Dreh- oder Schwenkgelenkes um die Rotationsachse 16c, die eine zusätzliche Versteifung des Systems bewirkt, kann die Anfälligkeit gegenüber unerwünschten Schwingungen des Prismas 1 vermindert werden.
Eine weitere konstruktive Ausführung gemäß des schon in Fig. 3 dargestellten Anbindungsgliedes 3e ist in Fig. 7 mit Anbindungsgliedern 31, 3 m und 3n dargestellt.
Beispielsweise wird in Fig. 8 beim Anbindungsglied 3n eine Translationsbeweglichkeit entlang der Achse 18c und Rotationsbeweglichkeiten um die Rotationsachsen 16a und 16b im Kontakt zum Tragrahmen 2 durch ein Blattfedergelenk 17i ermöglicht.
Ein Blattfedergelenk 17j verbindet in Kombination mit einem Blattfedergelenk 17k einen beweglichen Anbindungsblock 6j mit einem festen Anbindungsblock 6i so, daß der bewegliche Anbindungsblock 6j beim Betätigen der Stelleinrichtung 5 sich entlang der Achse 18a translatorisch verschieben und um die Rotationsachse 16c drehen kann.
Aus dieser Kombination der Verschiebung und der Drehung setzt sich dann eine Kippung des Prismas 1 um die Kippachse z durch den Punkt PO zusammen.
Die Verschiebung wird durch die Stellschrauben 10 über einen Stellhebel 22, der mit einem Blattfedergelenk 17l drehbar am festen Anbindungsblock 6i befestigt ist, und dem Blattfedergelenk 17k auf den beweglichen Anbindungsblock 6j übertragen.

Claims

1. Vorrichtung zur Manipulation der Winkellage eines Gegenstands gegenüber einer festen Struktur, um drei sich in einem Punkt schneidende Kippachsen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (1) durch drei Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) mit jeweils wenigstens zwei Rotationsbeweglichkeiten und einer Translationsbeweglichkeit mit der festen Struktur (4) verbunden ist, wobei die Winkellage des Gegenstands (1) durch jeweils eines der Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) um jeweils eine der drei Kippachsen (x, y, z) verstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (1) durch drei Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) mit jeweils drei Rotationsbeweglichkeiten und einer Translationsbeweglichkeit mit der festen Struktur (4) verbunden ist, wobei die Winkellage des Gegenstands (1) durch jeweils eines der Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) um jeweils eine der drei Kippachsen (x, y, z) verstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (1) in einen Tragrahmen (2) gefaßt ist, wobei der Tragrahmen (2) durch die drei Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) mit der festen Struktur (4) verbunden ist und wobei die Winkellage des Tragrahmens (2) durch jeweils eines der Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) um jeweils eine der drei Kippachsen (x, y, z) verstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vektoren der jeweiligen Translationsbeweglichkeiten der drei Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) linear unabhängig voneinander sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) zur Verstellung einer der drei Kippachsen (x, y, z) jeweils wenigstens annähernd so angeordnet sind, daß ihr Kontaktpunkt bzw. ihre Kontaktpunkte mit dem Gegenstand (1) bzw. dem Tragrahmen (2) in der Ebene liegen, die jeweils von den durch die beiden anderen Anbindungsglieder verstellbaren Kippachsen (x, y, z) aufgespannt ist und daß die Translationsbeweglichkeit des jeweiligen Anbindungsglieds (3a, b, c, . . ., n) wenigstens annähernd senkrecht zu dieser Ebene orientiert ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung einer der drei Kippachsen (x, y, z) der Kontaktpunkt bzw. die Kontaktpunkte zwischen den jeweiligen Anbindungsgliedern (3a, b, c, . . ., n) und der festen Struktur (4) derart verschiebbar sind, daß jeweils die Verschiebungsrichtung eine Komponente wenigstens annähernd parallel zur Ebene, die jeweils von den durch die beiden anderen Anbindungsglieder verstellbaren Kippachsen (x, y, z) aufgespannt ist, aufweist und die zu stellende Kippachse (x, y, z) nicht schneidet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung einer der drei Kippachsen (x, y, z) die jeweiligen Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) Stelleinrichtungen (5) zum translatorischen Verstellen zumindest eines Teilelements (6a, b, c, . . ., j) der jeweiligen Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Anbindungsglieder (3a, b, c, , n) wenigstens zwei Teilelemente (6a, b) aufweist, die über wenigstens ein Gelenkelement (7, 8, 17a, 17b, 17c, . . ., 17l) miteinander verbunden sind, wobei eines der Teilelemente (6a, 6b, 6c, . . ., 6j) des jeweiligen Anbindungsgliedes (3a, b, c, . . ., n) über wenigstens ein Gelenkelement (7, 8, 17a, 17b, 17c, . . ., 17l) an dem Tragrahmen (2) befestigt ist und das von dem Tragrahmen (2) abgewandte Teilelement (6a, 6b, 6c, . . ., 6j) mit der festen Struktur (4) verbunden bzw. über die Stelleinrichtungen (5) darin translatorisch bewegbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung der Stelleinrichtungen (5) der jeweiligen Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) annähernd senkrecht zur jeweiligen Translationsbeweglichkeit der jeweiligen Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) orientiert ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtungen (5) über Stellmittel (10) translatorisch bewegbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) mit seinen durch die Mittelpunkte der Gelenkelemente (7, 8, 17a, 17b, 17c, . . ., 17l) und der Stelleinrichtung (5) verlaufenden Achsen parallel zu einer der Kippachsen (x, y, z), um welche die Winkellage des Gegenstandes (1) bzw. Tragrahmens (2) manipuliert werden soll, ausgerichtet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtungen (5) mit Gleitsteinen (9) versehen sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitsteine (9) schwalbenschwanzförmig ausgebildet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitsteine (9) Kontaktflächen (12) zur Bewegungsübertragung der Stellmittel (10) auf die Gleitsteine (9) aufweisen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel als auf die Kontaktflächen (12) der Gleitsteine (9) wirkende Stellschrauben (10) derart ausgebildet sind, daß die Gleitsteine (9) translatorisch verstellbar sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Struktur (4) an die Stelleinrichtungen (5) in Form und Abmessungen angepaßte Aussparungen (13) zur Aufnahme der Stelleinrichtungen (5) aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die schwalbenschwanzförmigen Gleitsteine (9) derart in die Aussparungen (13) der festen Struktur (4) einbringbar sind, daß sie mittels der Stellschrauben (10) translatorisch verstellbar sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkelemente als Kugelgelenke (8) ausgebildet sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkelemente als Scharniere (7) ausgebildet sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkelemente als Festkörpergelenke (17a, b, c, . . .,l ) ausgebildet sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Scharniere (7) jeder der Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) jeweils wenigstens annähernd parallel zu der translatorischen Bewegungsrichtung der Stelleinrichtungen (5) angeordnet sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörpergelenke als Blattfedern (17a, b, c, . . ., l) ausgebildet sind.

23. Vorrichtung zur Manipulation der Winkellage eines optischen Elements, das in einem Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie angeordnet ist, gegenüber einer festen Struktur, um drei sich in einem Punkt schneidende Kippachsen, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element (1) durch drei Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) mit jeweils wenigstens zwei Rotationsbeweglichkeiten und einer Translationsbeweglichkeit mit der festen Struktur (4) verbunden ist, wobei die Winkellage des optischen Elements (1) durch jeweils eines der Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) um jeweils eine der drei Kippachsen (x, y, z) verstellbar ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element (1) durch drei Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) mit jeweils drei Rotationsbeweglichkeiten und einer Translationsbeweglichkeit mit der festen Struktur (4) verbunden ist, wobei die Winkellage des optischen Elements (1) durch jeweils eines der Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) um jeweils eine der drei Kippachsen (x, y, z) verstellbar ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element (1) in einen Tragrahmen (2) gefaßt ist, wobei der Tragrahmen (2) durch die drei Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) mit der festen Struktur (4) verbunden ist und wobei die Winkellage des Tragrahmens (2) durch jeweils eines der Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) um jeweils eine der drei Kippachsen (x, y, z) verstellbar ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23, 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element als Spiegel (1) ausgebildet ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23, 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element als Prisma, Strahlteilerwürfel oder Linse (1) ausgebildet ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Struktur (4) mit einem Gehäuse des Projektionsobjektivs (4a) verbunden ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Vektoren der jeweiligen Translationsbeweglichkeiten der Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) linear unabhängig voneinander sind.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) zur Verstellung einer der drei Kippachsen (x, y, z) jeweils wenigstens annähernd so angeordnet sind, daß ihr Kontaktpunkt bzw. ihre Kontaktpunkte mit dem Tragrahmen (2) in der Ebene liegen, die jeweils von den durch die anderen beiden Anbindungsglieder verstellbaren Kippachsen (x, y, z) aufgespannt ist, und daß die Translationsbeweglichkeit des jeweiligen Anbindungsglieds (3a, b, c, . . ., n) wenigstens annähernd senkrecht zu dieser Ebene orientiert ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung einer der drei Kippachsen (x, y, z) der Kontaktpunkt bzw. die Kontaktpunkte zwischen den jeweiligen Anbindungsgliedern (3a, b, c, . . ., n) und der festen Struktur (4) derart verschiebbar sind, daß jeweils die Verschiebungsrichtung eine Komponente wenigstens annähernd parallel zur Ebene, die jeweils von den durch die anderen beiden Anbindungsglieder verstellbare Kippachsen (x, y, z) aufgespannt ist, aufweist und die zu stellende Kippachse (x, y, z) nicht schneidet.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung einer der drei Kippachsen (x, y, z) die jeweiligen Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) Stelleinrichtungen (5) zum translatorischen Verstellen zumindest eines Teilelements (6a, b, c, . . ., j) der jeweiligen Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) aufweisen.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) wenigstens zwei Teilelemente (6a, b) aufweist, die über wenigstens ein Gelenkelement (7, 8, 17a, 17b, 17c, . . ., 17l) miteinander verbunden sind, wobei eines der Teilelemente (6a, 6b, 6c, . . ., 6j) des jeweiligen Anbindungsgliedes (3a, b, c, . . ., n) über wenigstens ein Gelenkelement (7, 8, 17a, 17b, 17c, . . ., 17l) an dem Tragrahmen (2) befestigt ist, und das von dem Tragrahmen (2) abgewandte Teilelement (6a, 6b, 6c, . . ., 6j) mit der festen Struktur (4) verbunden bzw. über die Stelleinrichtungen (5) darin translatorisch bewegbar ist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung der Stelleinrichtungen (5) der jeweiligen Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) der Stelleinrichtungen (5) der jeweiligen Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) wenigstens annähernd senkrecht zur jeweiligen Translationsbeweglichkeit der jeweiligen Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) orientiert ist.

35. Vorrichtung nach Anspruch 32, 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtungen (5) über Stellmittel (10) translatorisch bewegbar sind.

36. Vorrichtung nach Anspruch 33, 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) mit seinen durch die Mittelpunkte der Gelenkelemente (7, 8, 17a, 17b, 17c, . . ., 17l) und der Stelleinrichtung (5) verlaufenden Achsen parallel zu einer der Kippachsen (x, y, z), um welche die Winkellage des Tragrahmens (2) mit dem optischen Element (1), manipuliert werden soll, ausgerichtet ist.

37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtungen (5) mit Gleitsteinen (9) versehen sind.

38. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitsteine (9) schwalbenschwanzförmig ausgebildet sind.

39. Vorrichtung nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitsteine (9) Kontaktflächen (12) zur Bewegungsübertragung der Stellmittel (10) auf die Gleitsteine (9) aufweisen.

40. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel als auf die Kontaktflächen (12) der Gleitsteine (9) wirkende Stellschrauben (10) derart ausgebildet sind, daß die Gleitsteine (9) translatorisch verstellbar sind.

41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Struktur (4) an die Stelleinrichtungen (5) in Form und Abmessungen angepaßte Aussparungen (13) zur Aufnahme der Stelleinrichtungen (5) aufweist.

42. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die schwalbenschwanzförmigen Gleitsteine (9) derart in die Aussparungen (13) der festen Struktur (4) einbringbar sind, daß sie mittels der Stellschrauben (10) translatorisch verstellbar sind.

43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkelemente als Kugelgelenke (8) ausgebildet sind.

44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkelemente als Scharniere (7) ausgebildet sind.

45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkelemente als Festkörpergelenke (17a, 17b, 17c, . . ., 17l) ausgebildet sind.

46. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Scharniere (7) jeder der Anbindungsglieder (3a, b, c, . . ., n) jeweils wenigstens annähernd parallel zu der translatorischen Bewegungsrichtung der Stelleinrichtungen (5) angeordnet sind.

47. Vorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörpergelenke als Blattfedern (17a, 17b, 17c, . . ., 17l) ausgebildet sind.