DE19957398A1 - Verfahren zum Richten der Auflageflächen von Auflagegliedern für optische Elemente - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Richten der Auflageflächen (5) von Auflagegliedern (3) für optische Elemente (1), insbesondere in Objektiven von Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen, werden die Auflageglieder (3) und/oder wenigstens ein mit den Auflagegliedern (3) verbundenes Lagerteil (2, 6) für die optischen Elementen (1) durch einen von einem Laser (7) erzeugten Laserstrahl (A, B, C, D) derart verformt, daß die Auflageflächen (5) wenigstens annähernd auf eine gemeinsame Auflageebene oder eine andere vorgegebene Verteilung ausgerichtet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Richten der Auflage­ flächen von Auflagegliedern für optische Elemente in Objekti­ ven, insbesondere Halbleiterobjektiven.

Zur Vermeidung von Deformationen und um eine hohe Präzision von Objektiven zu erreichen, werden die optischen Elemente, insbe­ sondere in Objektiven von Mikrolithographie-Projektions­ belichtungsanlagen, durch elastische Anbindungen getragen, durch die das optische Element deformationsentkoppelt in einer Fassung gelagert ist. Die elastischen Anbindungen dienen dabei insbesondere zum Einstellen geringer Stützkraftunterschiede und damit für eine geringe Deformation des optischen Elementes. Die geringen Unterschiede der Stützkräfte der einzelnen Anbindungen werden durch eine entsprechend große Nachgiebigkeit erreicht.

Nachteilig dabei ist jedoch, daß die elastischen Anbindungen schwer fertigbar sind, d. h. daß die Auflageflächen der Anbin­ dungen Flächenformtoleranzen derart unterworfen sind, daß sie sich in unterschiedlichen Höhen befinden. Über die bekannte Formel: Stützkraft = Federsteifigkeit × Federweg (F = C × X) ist lediglich die Stützkraft beeinflußbar. Da die Federsteifig­ keit der elastischen Anbindung aus fertigungstechnischen Grün­ den im allgemeinen nicht weiter verringert werden kann, bietet nur noch der Federweg (als Ausgleich der Flächenformtoleranz) die Möglichkeit, die relativen Stützkraftunterschiede zu mini­ mieren bzw. einen gleichmäßigen Federweg bzw. Durchbiegung durch das Eigengewicht des optischen Elementes zu erreichen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich die Auflageflächen der­ art genau bearbeiten oder ausrichten lassen, daß die Unter­ schiede der Positionen der Auflageflächen für die optischen Elemente an den optischen Elementen möglichst klein werden und damit eine deformationsarme Lagerung erreicht wird.

Durch die in Anspruch 1 genannten Verfahrensschritte wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst.

Durch den Einsatz eines Laserstrahles können die herstellungs­ gemäß bedingten Flächenformtoleranzen wesentlich genauer nach­ bearbeitet werden. Erreicht wird dies dadurch, daß durch die Einwirkung des Lasers auf die Auflageglieder oder das oder die Lagerteile eine Verbiegung eintritt, die erfindungsgemäß derart gesteuert wird, daß sich anschließend die Auflageflächen für das optische Element wenigstens annähernd alle auf der gleichen Auflageebene bzw. innerhalb eines sehr eng umgrenzten Auflage­ bereiches befinden, wobei eine sehr exakte und deformationsarme Lagerung erreicht wird.

Eine mögliche verfahrensmäßige Ausführung kann darin bestehen, daß für die Ausrichtung ein sogenannter Temperatur-Gradienten- Mechanismus zur gezielten Einleitung der Deformationsrichtung und des Betrages der Deformation des elastischen Elementes ein­ gesetzt wird. Bei dem Temperatur-Gradienten-Mechanismus (TGM) wird durch lokale Erwärmung ein asymmetrischer Spannungszustand hergestellt. Die dabei auftretenden Spannungen übersteigen lo­ kal die Fließgrenze und führen zu plastischen Deformationen und einem Biegen des Bauteils zum Laserstrahl hin.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht auch dar­ in, daß im Bedarfsfalle damit auch eine Reparatur vorgenommen werden kann, wenn z. B. ein Auflageglied oder ein elastischer Federarm verbogen worden ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es weiterhin auch mög­ lich, die Laserausrichtung auch für eine Massenkompensation zu nutzen, d. h. daß die Federarme nicht auf eine Ebene hingerich­ tet werden, sondern auf eine vorgegebene Verteilung, so daß Deformationen durch das Eigengewicht, wie dies z. B. bei einer Dreipunktlagerung durch ein dreiwelliges Durchhängen der Fall ist, am Sitz bzw. der Lagerstelle des optischen Elementes aus­ geglichen werden können.

Es ist auch denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren unter in­ terferrometrischer Beobachtung der Durchbiegung des eingekleb­ ten optischen Elementes durchzuführen und so gezielt vorhande­ nen Deformationen des eingefügten optischen Elementes entgegen­ zuwirken.

Die Verwendung eines Lasers zum Richten von Werkstücken ist allgemein bereits bekannt. So ist z. B. in der EP 0 299 111 B1 ein Verfahren zum Richten von schlagabweisenden Bauteilen, wie Achsschenkel, Kurbelwellen, Nockenwellen oder ähnlichen Werk­ stücken durch ein Randschichthärten mittels Laserstrahles, wo­ bei Druckeigenspannungen in das Werkstück eingebracht werden, bekannt.

Auch aus der DE 198 05 849 ist die Verwendung eines Lasers zum Richten bzw. Justieren von Strukturteilen, z. B. von optischen Bauteilen, die miteinander verbunden werden sollen, bekannt. Als Verbindungsprozeß ist dabei eine Fügetechnik in Form von Lös- und Klebetechniken vorgeschlagen, ebenso ein Schweißen mittels Laserstrahlung. Dabei wird zur Justage der Strukturtei­ le, d. h. zu Lageänderungen bzw. -positionierungen, ein Fein­ richten mittels Laserstrahlung vorgenommen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Verfahren.

Es zeigt:

Fig. 1 ein optisches Element eines Objektives mit einem Auf­ lageglied;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Deformation des op­ tischen Elementes;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Lage der Auflage­ flächen von mehreren Auflagegliedern; und

Fig. 4 eine Einzeldarstellung eines Auflagegliedes mit einer Auflagefläche während eines erfindungsgemäßen Laser­ richtens.

Ein optisches Element, das im Ausführungsbeispiel eine Linse 1 ist, ist auf einem Innenring 2, der mehrere über den Umfang verteilte Auflagefüßchen 3 als Auflageglieder aufweist, gela­ gert. Der Innenring 2 ist mit einer Fassung 4 verbunden bzw. ist einstückig mit der Fassung 4. Die über den Umfang verteilt angeordneten Auflagefüßchen 3 weisen jeweils eine Auflagefläche 5 zur Auflage der Linse 1 auf. Die Auflagefüßchen 3 sind je­ weils an einem Lagerarm 6 an einem Ende von ihm angeordnet. Der winkelförmige Lagerarm 6 ist elastisch ausgebildet und kann einen Teil des Innenringes 2 bilden bzw. mit diesem einstückig sein oder sich auch als separates Teil von dem Innenring 2 aus entlang der optischen Achse erstrecken.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, stellt sich eine Deformati­ on der Linse durch unterschiedliche Stützkräfte F₁ bis F₅ ein, die entstehen, wenn die Auflagefüßchen 3 bis zum Anliegen an der Linse 1 unterschiedlich durchgebogen werden.

Die Fig. 3 zeigt dabei schematisch eine Abwicklung der Auflage­ ebenen der einzelnen Auflagefüßchen 3 bezüglich ihrer Auflage­ flächen 5. Wie ersichtlich, liegen dabei fünf Auflageflächen 5 in einem bestimmten IST-Bereich von einigen 10 µm. Es ist je­ doch vorgesehen, eine SOLL-Auflagefläche nach Möglichkeit zu erreichen (siehe z. B. die gestrichelte Linie).

Zu diesem Zweck werden die Lagerarme 6 als elastische Elemente einem Beschuß mit einem Laser 7 unterworfen. Die auf diese Wei­ se erzeugten Laserstrahlen können je nach gewünschter Verbie­ gung der Auflagefüßchen 3 auf verschiedene Stellen der Lagerar­ me 6 gerichtet werden (siehe Pfeile A bis D in Fig. 4).

Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, kommt es aufgrund des ge­ zielten Eintrages von Laserenergie zu einer gezielten Verbie­ gung der Auflagefüßchen 3 und damit zu einer Veränderung der Auflageflächen 5 für die Linse 1. Die Laserenergie wird dabei derart eingebracht, daß sich alle Auflageflächen 5 anschließend innerhalb des in der Fig. 3 dargestellten SOLL-Bereiches befin­ den, d. h. der oberen und der gestrichelten Linie).

Das Ausrichten der Auflageflächen 5 mit dem Laser 7 kann auch bei eingeklebter Linse 1 und Echtzeitauswertung der Linsende­ formation an einem Interferometer erfolgen.

Im Bedarfsfalle kann die Ausrichtung der Auflageflächen 5 auch in einer anderen Verteilung erfolgen, um z. B. bei einer Drei­ punktlagerung einem "Durchhängen" entgegenzuwirken bzw. diese auszugleichen oder um einen gezielten Deformationszustand zu erzeugen, wie z. B. einen Astigmatismus. Dies kann wiederum vor dem Auflegen des optischen Elements oder auch danach erfolgen.

Claims (5)

1. Verfahren zum Richten der Auflageflächen (5) von Auflage­ gliedern (3) für optische Elemente (1), insbesondere in Ob­ jektiven von Mikrolithographie-Projektionsbelichtungs­ anlagen, wobei die Auflageglieder (3) und/oder wenigstens ein mit den Auflagegliedern (3) verbundenes Lagerteil (2, 6) für die optischen Elemente (1) durch einen von einem Laser (7) erzeugten Laserstrahl (A, B, C, D) derart verformt werden, daß die Auflageflächen (5) wenigstens annähernd auf eine gemeinsame Auflageebene oder eine andere vorgegebene Ver­ teilung ausgerichtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur gezielten Einleitung eines Laserstrahles (A, B, C, D) ein Tem­ peratur-Gradienten-Mechanismus verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (A, B, C, D) bei einer Ausgestaltung der Auflageglieder (3) mit Auflagefüßchen, die über den Umfang verteilt mit einem Innenring (2) als Lagerteil jeweils über Lagerarme (6) verbunden sind, auf die Lagerarme (6) gerich­ tet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (2) mit den Lagerarmen (6) einstückig hergestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (2) einstückig mit der Fassung (4) herge­ stellt wird.