KR102388340B1 - 리소그래피 시스템용 베어링 조립체, 및 리소그래피 시스템 - Google Patents

리소그래피 시스템용 베어링 조립체, 및 리소그래피 시스템 Download PDF

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파스칼 마르졸레크
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칼 짜이스 에스엠테 게엠베하
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Abstract

본 발명은 리소그래피 장치(100A, 100B)용 베어링 배열체(200)에 관한 것으로서, 광학 요소(202), 기부(204) 및 기부(204)에 대해 광학 요소(202)를 이동 가능하게 지지하는 베어링 디바이스(206)를 갖고, 베어링 디바이스(206)는 광학 요소(202)와 기부(204) 사이의 비틀림 모멘트(TM)의 전달을 감소시키는 적어도 하나의 비틀림 디커플링 요소(500)를 갖고, 비틀림 디커플링 요소(500)는, 각각의 대향하는 좁은측(1012, 1016)을 갖고 좁은측(1012, 1016)에 수직으로, 축(S)에 대해 비틀림 모멘트(TM)를 유도하는 적어도 2개의 판 스프링(1004, 1006)을 갖고, 적어도 2개의 판 스프링(1004, 1006)은 또한 서로 소정 각도로 위치되고 비틀림 디커플링 요소(500)를 통한 힘 흐름(K, K1, K2)이 적어도 2개의 판 스프링(1004, 1006)을 통해 동시에 흐르는 이러한 방식으로 서로 커플링된다.

Description

리소그래피 시스템용 베어링 조립체, 및 리소그래피 시스템
본 발명은 리소그래피 장치용 베어링 배열체(bearing arrangement), 및 이러한 베어링 배열체를 포함하는 리소그래피 장치에 관한 것이다.
우선권 출원 DE 10 2016 208 008.3호의 내용은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있다.
마이크로리소그래피가 예를 들어, 집적 회로와 같은 마이크로구조화된 구성요소(microstructured component)를 제조하기 위해 사용된다. 마이크로리소그래피 프로세스는 조명 시스템 및 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치에 의해 수행된다. 조명 시스템에 의해 조명되는 마스크(레티클)의 화상은 이 경우에 감광층(포토레지스트)으로 코팅된 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상에 투영 시스템에 의해 투영되고, 기판의 감광 코팅에 마스크 구조를 전사하기 위해, 투영 시스템의 화상 평면 내에 배열된다.
집적 회로의 제조에 있어서 더욱 더 소형의 구조체를 위한 요구에 의해 추구되어, 0.1 nm 내지 30 nm의 범위, 특히 13.5 nm의 파장을 갖는 광을 사용하는 EUV 리소그래피 장치가 현재 개발중이다. 이러한 EUV 리소그래피 시스템의 경우에, 대부분의 재료에 의한 이 파장의 광의 높은 흡수에 기인하여, 반사 광학 유닛, 즉 미러가 - 이전과 같이 - 굴절 광학 유닛, 즉 렌즈 요소 대신에 사용되어야 한다.
미러는 예를 들어, 지지 프레임(힘 프레임)에 체결될 수도 있고, 최대 6 자유도로 각각의 미러의 이동, 및 따라서 특히 pm 범위에서 서로에 관하여 미러의 고도로 정확한 위치설정을 허용하기 위해, 적어도 부분적으로 조작 가능하게 설계될 수도 있다. 이는 예를 들어, 열 영향의 결과로서, 예로서 리소그래피 장치의 동작 중에 발생하는 광학 특성의 변화가 보상될 수 있게 한다.
지지 프레임 상에 미러를 장착하기 위해, 예를 들어 DE 10 2011 088 735 A1호에 설명된 바와 같이, 일반적으로 영구 자석에 기초하는 중력 보상 디바이스(자기 중력 보상기)가 사용된다. 이러한 중력 보상 디바이스에 의해 발생된 보상력은 미러의 하중에 대항하여 작용하고, 그 절대값의 견지에서 상기 하중에 실질적으로 대응한다.
대조적으로, 각각의 미러의 이동 - 특히 또한 수직 방향에서 - 은 소위 로렌츠 액추에이터(Lorentz actuator)를 경유하여 능동적으로 제어된다. 이러한 로렌츠 액추에이터는 여자 가능한 코일 및 그로부터 이격하여 영구 자석을 각각 포함한다. 이들은 각각의 미러의 이동을 제어하기 위한 조정 가능한 자력을 함께 발생한다. 예로서, 이러한 로렌츠 액추에이터는 DE 10 2011 004 607호에 설명되어 있다.
중력 보상 디바이스 및 로렌츠 액추에이터의 모두는 베어링 디바이스를 거쳐 대응 미러에 접촉한다. 여기서, EUV 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)가 특히 점점 증가하여, 더 큰 미러면 및 따라서 더 높은 미러 질량을 야기하는 것이 문제가 있는 것으로 판명되었다. 이어서, 이는 전술된 베어링 디바이스 상의 더 높은 기계 부하를 의미한다. 이는 특히 더 큰 재료 단면적을 갖는, 더 안정한 실시예를 갖는 베어링 디바이스의 요소에 의해 고려될 수 있다. 그러나, 이는 이어서 기생력(parasitic force) 및 단지 이용 가능한 제한된 설치 공간의 견지에서, 단점이 될 수도 있다.
이 배경기술을 배경으로 하여, 본 발명의 목적은 개량된 리소그래피 장치용 베어링 배열체 및 개량된 리소그래피 장치를 제공하는 것이다.
이에 따라, 광학 요소, 기부 및 베어링 디바이스를 포함하는 리소그래피 장치용 베어링 배열체가 제공된다. 광학 요소는 기부에 대해 이동 가능하게 장착된다. 베어링 디바이스는 광학 요소와 기부 사이의 비틀림 모멘트(torsional moment)의 전달을 감소시키는 적어도 하나의 비틀림-디커플링 요소를 갖는다. 비틀림-디커플링 요소는 서로 대향하는 좁은측을 각각 갖는 적어도 2개의 판 스프링을 갖는다. 비틀림 모멘트는 좁은측에 수직인 축에 대해 작용한다. 또한, 적어도 2개의 판 스프링은 서로 소정 각도에 있고 비틀림-디커플링 요소를 통한 힘 흐름이 양 판 스프링을 통해 동시에 흐르는 이러한 방식으로 서로 커플링된다.
서두에 설명된 바와 같이, 더 높은 질량을 갖는 광학 요소의 작동은 베어링 디바이스의 요소의 보강을 요구한다. 통상적으로, 이러한 베어링 요소의 직경은 프로세스에서 증가한다. 본 발명은 특히, 비틀림 응력이 베어링 디바이스의 베어링 요소의 직경의 증가의 경우에 뒤틀림(warping torsion)의 결과로서 증가한다는 점에 기초한다. 비틀림-디커플링 요소를 사용하는 결과로서, 이제 광학 요소와 기부 사이의 비틀림 모멘트의 전달을 감소시키고, 이상적으로는 회피하는 것이 가능하다. 이에 따라, 기생력이 회피되고, 베어링 디바이스의 베어링 요소는 이들이 비틀림 모멘트를 흡수할 필요가 없기 때문에 덜 안정성이 되도록 설계될 수 있다. 이들 추가의 요소는 특히 하나 이상의 굽힘 디커플링 요소 및 하나 이상의 핀을 포함한다. 굽힘 디커플링 요소는 특히 굴곡 베어링으로서 구체화된다. 베어링 디바이스의 베어링 요소 내의 비틀림 응력은 또한 베어링 디바이스의 연장에 의해 전체적으로 감소될 수 있다. 그러나, 이는 요구된 설치 공간의 증가를 유도할 것이지만, 이는 전술된 비틀림-디커플링 요소를 경유하여 유리하게 회피된다. 더욱이, 베어링 디바이스의 연장은 베어링 디바이스의, 특히 대응 핀의 더 큰 질량을 유도할 것이고, 이는 이어서 기생 동역학을 증가시킨다.
바람직하게는, 적어도 2개의 판 스프링의 각각의 것은 각각의 경우에 쌍으로 서로 대향하여 놓이는 4개의 좁은측을 갖는다. 4개의 좁은측은 한 쌍의 대향하는 단부측을 프레이밍한다(frame). 달리 말하면, 적어도 2개의 판 스프링의 각각의 것은 직사각형 플레이트의 형상을 갖는다. 동등하게, 다른 형태의 적어도 2개의 판 스프링이 또한 고려 가능하다. 예로서, 각각의 판 스프링의 하나 이상의 좁은측은 아치형 프로파일을 가질 수 있다.
좁은측에 수직인 축에 대해 작용하는 비틀림 모멘트의 결과로서, 비틀림-디커플링 요소는 비틀림에 취약하다. 이는 좁은측이 단지 축에 대한 낮은 평면 관성 모멘트만을 갖기 때문이다.
비틀림-디커플링 요소를 통한 힘 흐름이 양 스프링을 통해 동시에 흐르는 이러한 방식으로 서로 소정 각도에 있고 서로 커플링되어 있는 적어도 2개의 판 스프링은 비틀림-디커플링 요소가 2개의 축에 대해 굴곡에 강성인 것을 보장하는데, 이들 2개의 축은 모두 서로 수직이고 비틀림 모멘트가 작용하는 축에 수직이다. 이것이 성취하는 것은, 비틀림-디커플링 요소가 단지 하나의 자유도, 즉 회전 디커플링만을 갖고, 반면에 2개의 다른 회전 자유도 및 3개의 다른 병진 자유도는 잠금되는 것; 즉 다른 2개의 회전축 중 하나에 대한 또는 3개의 병진축 중 임의의 하나를 따른 어떠한 상대 운동도 비틀림-디커플링 요소 내에 존재하지 않는 것이다. 본 경우에, 비틀림 모멘트가 작용하는 축은 또한 제1 축이라 칭하고; 2개의 다른 축은 제2 축 및 제3 축이라 칭한다.
전술된 회전 디커플링은 원리적으로 비틀림-디커플링 요소의 하나의 자유도 내의 운동이 발생할 때 굽힘되고(변형예 1) 또는 트위스트되는(twisted)(변형예 2) 적어도 2개의 판 스프링에 의해 성취될 수 있다. 본 경우에, "각형성된"이라는 것은 비평행을 의미한다. 예로서, 2개의 판 스프링은 서로 수직이다. 본 경우에, "수직"은 (일반적으로) 바람직하게는 최대 20°, 바람직하게는 최대 5°, 더 바람직하게는 최대 2°의 일탈을 또한 포함한다.
"동시"라는 것은, 힘 흐름이 초기에 대응하는 제1 판 스프링을 통해 그리고 그 후에 대응하는 제2 판 스프링을 통해 흐르도록 2개의 판 스프링이 연속적으로 배열되는 이들 실시예를 배제한다. 이는 정밀하게는 이러한 것이 각각의 경우에 발생하는 각각의 판 스프링에 대한 유연성을 유도하기 때문이다.
비틀림-디커플링 요소가 따라서 굴곡 베어링으로서 구체화되는 결과로서, 예를 들어, 최소 마찰 손실, 매우 높은 위치설정 정확도 및 양호한 열전달과 같은 장점이 발생한다.
2개 초과의 판 스프링, 예를 들어 3개 내지 20개 또는 3개 내지 10개의 판 스프링이 또한 비틀림-디커플링 요소 내에 설치될 수도 있다. 특히 바람직하게는, 예를 들어 단면에서 볼 때 별의 형상을 함께 형성할 수 있는 4개 초과의 판 스프링, 특히 6개 내지 8개의 판 스프링이 제공된다.
기부는 바람직하게는 힘 프레임으로서 형성된다.
하나의 실시예에 따르면, 적어도 2개의 판 스프링은 베어링 디바이스의 동일한 구성요소들을 서로 연결한다. 구성요소들은 - 또한 배제적으로 - 제1 및 제2 구성요소일 수 있다. 이하에 제1 및 제2 판 스프링이라 칭하는 적어도 2개의 판 스프링은 제1 및 제2 구성요소를 서로 연결하고, 연결은 각각의 경우에 판 스프링들의 좁은측을 거쳐 구현된다. 따라서, 제1 판 스프링은 제1 좁은측에서 제1 구성요소에 확실히 연결되고, 제1 좁은측에 대향하여 놓인 제2 좁은측에서 제2 구성요소에 확실히 연결된다. 제2 판 스프링은 제1 좁은측에서 제1 구성요소에 확실히 연결되고, 제1 좁은측에 대향하여 놓인 제2 좁은측에서 제2 구성요소에 확실히 연결된다. 본 실시예는 비틀림-디커플링 요소를 통한 힘 흐름이 양 판 스프링을 통해 동시에 흐르는 것을 특히 쉽게 보장할 수 있다. "동시에"라는 것은 하나의 동일한 비틀림 모멘트의 전달의 시간에 관련한다. 달리 말하면, 제1 및 제2 판 스프링은 서로 평행하게 기계적으로 연결된다.
다른 실시예에 따르면, 적어도 2개의 판 스프링은 단면에서 볼 때 십자의 형상을 함께 형성한다. 본 실시예는 또한 굴곡 피벗이라 칭한다. 여기서, 적어도 2개의 판 스프링은 하나의 축을 따라 하나가 다른 하나의 뒤에 배열될 수 있다. 대안적으로, 적어도 2개의 판 스프링은 하나의 축을 따라 완전한 또는 부분적인 중첩을 갖고 배열될 수 있다. 특히, 적어도 2개의 판 스프링은 하나의 축을 따라 서로 체결될 수 있고; 이들 판 스프링은 또한 서로 일체로 형성될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 단면에서 볼 때 별의 형상을 함께 형성하는 2개 초과의 판 스프링이 제공된다. 십자의 형상에 관하여 이미 언급되었던 것이 이에 따라 여기서 적용된다. 예로서, 판 스프링은
Figure 112018121636361-pct00001
의 각도로 서로에 관하여 배열될 수 있는데, 여기서 N은 2를 곱한 판 스프링의 수에 대응한다.
다른 실시예에 따르면, 적어도 2개의 판 스프링은 금속으로부터 제조된다. 바람직하게는, 적어도 2개의 판 스프링은 서로 일체로 그리고/또는 제1 및/또는 제2 구성요소와 일체로 제조된다.
다른 실시예에 따르면, 비틀림-디커플링 요소는 2개의 중공 원통형 부분을 갖는다. 설형부가 각각의 중공 원통형 부분에 형성될 수 있는데, 상기 설형부는 각각의 다른 중공 원통형 부분 내로 돌출한다. 각각의 설형부가 적어도 2개의 판 스프링의 모두를 경유하여 각각의 다른 중공 원통형 부분에 연결될 수 있다. 본 실시예에서, 할당된 설형부를 갖는 중공 원통형 부분은 전술된 의미 내에서 제1 구성요소를 형성하고, 그에 할당된 설형부를 갖는 다른 중공 원통형 부분은 전술된 의미 내에서 제2 구성요소를 형성한다. 부가적으로, 예를 들어, 종방향에서 제1 및 제2 판 스프링 사이에 중앙에 배열되고 중공 원통형 부분 및 그에 할당된 설형부를 다른 중공 원통형 부분 및 그에 할당된 설형부에 모두 연결하는 제3 판 스프링이 제공될 수 있다. 여기서, 제3 판 스프링은 제1 및 제2 설형부에 수직이다. 제3 판 스프링의 장점은, 부하 하에서 덜 강하게 이동하는 순간적인 중심 및 따라서 부하 하에서 덜 강하게 변하는 비틀림-디커플링 요소의 강성으로 이루어진다.
다른 실시예에 따르면, 베어링 배열체는 베어링 디바이스에 의해 축을 따라 광학 요소를 작동하도록 구성된 적어도 하나의 액추에이터를 갖는다. 비틀림-디커플링 요소는 이 축을 따라 높은 강성을 갖는다. 이에 따라, 큰 힘이 축을 따른 방향에서 광학 요소 상에 액추에이터에 의해 인가될 수 있고; 이는 특히 동역학의 고려 사항으로부터 바람직하다.
다른 실시예에 따르면, 베어링 디바이스는 그 종방향 중심축이 축을 규정하는 적어도 하나의 핀을 갖는다. 힘은 바람직하게는 그 종방향 중심축을 따라 - 특히 단지 상기 종방향 중심축을 따라 - 핀을 통해 전달된다. 단지 종방향 중심축을 따른 힘 전달이 보장되는 이러한 방식으로 로드가 하나 이상의 굴곡 베어링에 의해 광학 요소에 연결될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 핀은 제1 굽힘 디커플링 요소를 거쳐 광학 요소에 연결되고, 제1 굽힘 디커플링 요소는 그 굽힘축이 서로 수직인 적어도 2개의 판 스프링을 갖고, 제1 굽힘 디커플링 요소를 통한 힘 흐름은 적어도 2개의 판 스프링을 통해 연속적으로 흐른다. 이는 유리하게는 어떠한 관련 굽힘 모멘트도 베어링 디바이스에 의해 전달되지 않는 것을 보장한다. "연속적으로"라는 것은 힘이 초기에 적어도 2개의 판 스프링 중 하나를 통해 그리고 이어서 적어도 2개의 판 스프링의 각각의 다른 판 스프링을 통해, 정밀하게는 하나의 동일한 굽힘 모멘트에 대해 흐르는 것을 의미한다. 비틀림 조인트에서와 같이 판 스프링의 "직렬 연결" - "병렬 연결"에 대조적으로 - 의 결과로서, 서로 수직인 2개의 굽힘축에 대한 유연성이 도달된다.
다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 핀은 적어도 하나의 액추에이터에 의해 축을 따라 이동 가능하다. 다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 핀은 그 하나의 단부에 적어도 하나의 제1 굽힘 디커플링 요소를 갖는다. 그 다른 단부에서, 핀은 적어도 하나의 액추에이터에 커플링된다.
다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 핀은 그 다른 단부에서 제2 굽힘 디커플링 요소에 의해 적어도 하나의 액추에이터에 커플링되고, 제2 굽힘 디커플링 요소는 그 굽힘축이 서로 수직인 적어도 2개의 판 스프링을 갖고, 제2 제1 굽힘 디커플링 요소를 통한 힘 흐름은 적어도 2개의 판 스프링을 통해 연속적으로 흐른다. 유리하게는, 핀은 따라서 연장부로서 작용할 수 있어, 각각의 굽힘 디커플링 요소 내의 각도의 작은 변화가 광학 요소의 큰 운동을 유도하게 하는 효과를 유도한다. 그 결과, 이어서 굽힘 디커플링 요소 내의 기계적 손실 동력을 최소화하는 것이 가능하다. 이에 따라, 열 동력 손실의 감소가 존재하고, 따라서 원하지 않는 열팽창을 방지하기 위해 대응 구성요소를 냉각하기 위한 부가의 예방조치를 생략하는 것이 가능하다.
다른 실시예에 따르면, 액추에이터는 중력 보상기, 로렌츠 액추에이터 및/또는 릴럭턴스(reluctance) 액추에이터이다.
원리적으로, 액추에이터는 수동 및/또는 능동 액추에이터로서 형성될 수 있다. "수동"이라는 것은 액추에이터가 준정적력(quasi-static force)을 생성하도록 구성되는 것을 의미한다. "동적"이라는 것은 액추에이터가 동적력(dynamic force)을 생성하도록 구성되는 것을 의미한다.
중력 보상기는 광학 요소의 중량에 반작용하고 절대값의 견지에서 광학 요소의 중량에 실질적으로 대응하는 보상력을 생성하는 디바이스를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 예로서, 중력 보상기는 복수의 영구 자석, 특히 3개 또는 5개의 영구 자석을 포함할 수도 있다. 예로서, 영구 자석은 링 자석으로서 구체화될 수 있다. 예로서, 중력 보상기는 기부에 체결되는 하나 이상의 영구 자석을 가질 수 있다. 또한, 중력 보상기는 베어링 디바이스에, 특히 적어도 하나의 핀에 체결되는 하나 이상의 영구 자석을 가질 수 있다. 이들 영구 자석들 사이의 상호작용은 보상력을 생성한다.
"로렌츠 액추에이터"(보이스 코일 액추에이터)는 자석과 상호작용하는 코일을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 예로서, 코일은 기부에 부착될 수 있고, 자석, 특히 영구 자석이 베어링 디바이스에, 특히 적어도 하나의 핀에 부착될 수 있다. 반전된 배열이 또한 가능하다.
"릴럭턴스 액추에이터"는 작동력이 릴럭턴스 힘에 의해 생성되는 액추에이터를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이 릴럭턴스 액추에이터는 시스템이 최소 자기 저항(릴럭턴스)을 얻으려고 애쓰는 효과를 이용한다.
다른 실시예에 따르면, 베어링 디바이스는 적어도 하나의 핀, 그 종축을 따라 핀을 작동하기 위한 적어도 하나의 액추에이터 및 종축에 대해 적어도 하나의 비틀림-디커플링 요소를 각각 포함하는 복수의 베어링 유닛을 갖는다. 복수의 베어링 유닛의 각각은 정확히 하나의 자유도로 광학 요소를 작동하도록 구성될 수 있다. 각각의 경우에, 작동은 핀의 종방향을 따라 구현된다. 유리하게는, 복수의 베어링 유닛은 전체적으로, 2개, 3개, 4개, 5개 또는 6개의 자유도의 광학 요소의 운동이 성취되는 이러한 방식으로 광학 요소에 접촉한다. 6개의 자유도는 3개의 회전 및 3개의 병진 자유도를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 바람직하게는 2개 내지 9개, 바람직하게는 6개 내지 9개의 베어링 유닛이 제공된다. 그 결과, 광학 요소를 작동하기 위한 요구된 힘이 유리한 방식으로 세분될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 광학 요소는 미러, 렌즈 요소, 람다 플레이트(lambda plate) 또는 광학 격자이다.
더욱이, 전술된 바와 같은 적어도 하나의 베어링 배열체를 포함하는 리소그래피 장치, 특히 EUV 또는 DUV 리소그래피 장치가 제공된다. EUV라는 것은 "극자외선"을 의미하고 0.1 내지 30 nm의 작동광의 파장을 칭한다. DUV라는 것은 "심자외선"을 의미하고 30 내지 250 nm의 작동광의 파장을 칭한다.
제안된 베어링 배열체를 위해 설명된 실시예 및 특징은 제안된 리소그래피 장치에 대응적으로 적용 가능하다.
본 발명의 다른 가능한 구현예는 예시적인 실시예에 관련하여 전술된 또는 후술된 특징 또는 실시예의 명시적으로 언급되지 않은 조합을 또한 포함한다. 이 경우에, 통상의 기술자는 또한 본 발명의 각각의 기본 형태의 개량 또는 보충으로서 개별 태양을 추가할 것이다.
본 발명의 다른 유리한 구성 및 양태는 종속항의 그리고 또한 후술되는 본 발명의 예시적인 실시예의 주제이다. 이어지는 본문에서, 본 발명이 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 기초하여 더 상세히 설명된다.
도 1a는 EUV 리소그래피 장치의 개략도를 도시하고 있다.
도 1b는 DUV 리소그래피 장치의 개략도를 도시하고 있다.
도 2는 본 출원인에게 내부적으로 알려져 있는 베어링 배열체를 도시하고 있다.
도 2a는 도 2로부터의 광학 요소의 평면도를 개략적으로 도시하고 있다.
도 3은 도 2로부터의 핀에 대해, 핀의 직경에 대한 굽힘 디커플링 요소 내의 비틀림 응력의 도면을 도시하고 있다.
도 4는 도 2로부터의 핀에 대해, 핀의 길이에 대한 굽힘 디커플링 요소 내의 비틀림 응력을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 제1 예시적인 실시예에 따른 베어링 배열체를 도시하고 있다.
도 5a는 본 발명의 제2 예시적인 실시예에 따른 베어링 배열체를 도시하고 있다.
도 6은 도 5로부터의 부분 VI의 베어링 유닛을 도시하고 있다.
도 7은 도 6으로부터의 베어링 유닛의 부분을 사시도로 도시하고 있다.
도 8은 도 7로부터의 확대도 VIII을 도시하고 있다.
도 8a는 도 8로부터의 판 스프링의 사시도를 도시하고 있다.
도 9는 도 7로부터의 확대도 IX를 도시하고 있다.
도 10a는 도 6으로부터의 비틀림-디커플링 요소를 통한 단면 X-X를 도시하고 있다.
도 10b는 도 10a로부터의 단면 B-B를 도시하고 있다.
도 10c는 도 10a로부터의 판 스프링의 사시도를 도시하고 있다.
도 11은 도 10a로부터의, 그러나 다른 실시예에 따른 도면을 도시하고 있다.
도 12a는 또 다른 실시예에 따른 비틀림-디커플링 요소의 측면도를 도시하고 있다.
도 12b는 도 12a로부터의 좌측으로부터 축방향 도면을 도시하고 있다.
도 12c는 도 12a로부터의 우측으로부터 축방향 도면을 도시하고 있다.
도 12d는 도 12a로부터의 비틀림-디커플링 요소의 분해도를 도시하고 있다.
도 13은 도 12d로부터의, 그러나 또 다른 실시예에 따른 도면을 도시하고 있다.
동일한 요소 또는 동일한 기능을 갖는 요소는 반대로 지시되지 않으면, 도면에서 동일한 도면 부호를 구비하고 있다. 도면 부호가 본 발명의 경우에 복수의 참조선을 갖는 한에 있어서는, 이는 대응 요소가 복수로 존재하는 것을 의미한다. 가려진 상세를 가리키고 있는 도면 부호선은 점선으로 도시되어 있다. 도면의 도시는 반드시 실제 축척대로 도시되어 있는 것은 아니라는 것이 또한 주목되어야 한다.
도 1a는 빔 성형 및 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104)을 포함하는 EUV 리소그래피 장치(100A)의 개략도를 도시하고 있다. EUV라는 것은 "극자외선"을 의미하고 0.1 내지 30 nm의 작동광의 파장을 칭한다. 빔 성형 및 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104)은 진공 하우징(도시 생략) 내에 각각 제공되고, 각각의 진공 하우징은 진공배기 디바이스(도시 생략)의 도움으로 진공배기된다. 진공 하우징은 광학 요소를 기계적으로 이동하거나 또는 조정하기 위한 구동 기구가 제공되어 있는 기계룸(도시 생략)에 의해 둘러싸인다. 더욱이, 전기 제어기 등이 또한 이 기계룸 내에 제공될 수 있다.
EUV 리소그래피 장치(100A)는 EUV 광원(106A)을 포함한다. EUV 범위(극자외선 범위)의, 즉 예를 들어, 5 nm 내지 20 nm의 파장 범위의 방사선(108A)을 방출하는 플라즈마 소스(또는 싱크로트론)가 예를 들어, EUV 광원(106A)으로서 제공될 수도 있다. 빔 성형 및 조명 시스템(102)에서, EUV 방사선(108A)이 포커싱되고 원하는 동작 파장이 EUV 방사선(108A)으로부터 필터링된다. EUV 광원(106A)에 의해 발생된 EUV 방사선(108A)은 공기를 통한 비교적 낮은 투과율을 갖고, 이 이유로 빔 성형 및 조명 시스템(102) 내의 그리고 투영 시스템(104) 내의 빔 안내 공간이 진공배기된다.
도 1a에 도시되어 있는 빔 성형 및 조명 시스템(102)은 5개의 미러(110, 112, 114, 116, 118)를 갖는다. 빔 성형 및 조명 시스템(102)을 통과한 후에, EUV 방사선(108A)은 포토마스크(레티클)(120) 상에 유도된다. 포토마스크(120)는 마찬가지로 반사 광학 요소로서 형성되고, 시스템(102, 104) 외부에 배열될 수도 있다. 더욱이, EUV 방사선(108A)은 미러(122)에 의해 포토마스크(120) 상에 유도될 수도 있다. 포토마스크(120)는 투영 시스템(104)에 의해 축소된 방식으로 웨이퍼(124) 등 상에 이미징되는 구조를 갖는다.
투영 시스템(104)(또한 투영 렌즈라 칭함)은 웨이퍼(124) 상에 포토마스크(120)를 이미징하기 위한 6개의 미러(M1 내지 M6)를 갖는다. 이 경우에, 투영 시스템(104)의 개별 미러(M1 내지 M6)는 투영 시스템(104)의 광축(126)에 관련하여 대칭으로 배열될 수도 있다. EUV 리소그래피 장치(100A)의 미러의 수는 표현되어 있는 수에 한정되는 것은 아니라는 것이 주목되어야 한다. 더 많거나 또는 더 적은 수의 미러가 또한 제공될 수 있다. 더욱이, 미러는 일반적으로 빔 성형을 위해 이들의 전방측에서 만곡된다.
도 1b는 빔 성형 및 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104)을 포함하는 DUV 리소그래피 장치(100B)의 개략도를 도시하고 있다. DUV라는 것은 "심자외선"을 의미하고 30 내지 250 nm의 작동광의 파장을 칭한다. 도 1a를 참조하여 이미 설명된 바와 같이, 빔 성형 및 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104)은 진공 하우징 내에 배열되고 그리고/또는 대응 구동 디바이스를 갖는 기계룸에 의해 둘러싸일 수 있다.
DUV 리소그래피 장치(100B)는 DUV 광원(106B)을 갖는다. 예로서, 193 nm에서 DUV 범위의 방사선(108B)을 방출하는 ArF 엑시머 레이저가 예를 들어, DUV 광원(106B)으로서 제공될 수 있다. 도 1b에 도시되어 있는 빔 성형 및 조명 시스템(102)은 포토마스크(120) 상에 DUV 방사선(108B)을 안내한다. 포토마스크(120)는 투과 광학 요소로서 구체화되고, 시스템(102, 104) 외부에 배열될 수도 있다. 포토마스크(120)는 투영 시스템(104)에 의해 축소된 방식으로 웨이퍼(124) 등 상에 이미징되는 구조를 갖는다.
투영 시스템(104)은 웨이퍼(124) 상에 포토마스크(120)를 이미징하기 위한 복수의 렌즈 요소(128) 및/또는 미러(130)를 갖는다. 이 경우에, 투영 시스템(104)의 개별 렌즈 요소(128) 및/또는 미러(130)는 투영 시스템(104)의 광축(126)에 관련하여 대칭으로 배열될 수도 있다. DUV 장치(100B)의 렌즈 요소 및 미러의 수는 표현되어 있는 수에 한정되는 것은 아니라는 것이 주목되어야 한다. 더 많거나 또는 더 적은 수의 렌즈 요소 및/또는 미러가 또한 제공될 수 있다. 더욱이, 미러는 일반적으로 빔 성형을 위해 이들의 전방면에서 만곡된다.
최종 렌즈 요소(128)와 웨이퍼(124) 사이의 공기 간극은 1 초과의 굴절률을 갖는 액체 매체(132)로 대체될 수도 있다. 액체 매체는 예를 들어, 고순수(high-purity water)일 수 있다. 이러한 구성은 또한 침지 리소그래피(immersion lithography)라 칭하고, 증가된 포토리소그래픽 분해능(photolithographic resolution)을 갖는다.
도 2는 본 출원인에게 내부적으로 알려져 있는 베어링 배열체(200)의 개략 측면도를 도시하고 있다.
베어링 배열체(200)는 광학 요소(202)를 포함한다. 광학 요소(202)는 도 1a 및 도 1b와 관련하여 설명되어 있는 미러 중 하나 또는 렌즈 요소 중 하나일 수 있다. 특히, 이는 미러(M1 내지 M6) 중 하나이다. 대안적으로, 광학 요소(202)는 또한 광학 격자 또는 람다 플레이트일 수 있다.
또한, 베어링 배열체(200)는 기부(204)를 포함한다. 특히, 기부(204)는 리소그래피 장치(100A, 100B)의 힘 프레임(force frame)일 수 있다. 기부(204)는 특히 서로로부터 운동학적으로 디커플링되어 있는 복수의 힘 프레임으로 또한 구성될 수 있다.
더욱이, 베어링 배열체(200)는 예시적인 실시예에 따르면, 6개의 베어링 유닛(208-1 내지 208-6)으로 구성된 베어링 디바이스(206)를 포함한다. 여기서, 베어링 유닛(208-1 내지 208-6)은, 이들에 의해 미러(202)의 중력 보상 및 능동 작동이 존재하는 3개의 베어링 유닛(208-1, 208-3, 208-5), 및 이들에 의해 단지 미러(202)의 능동 작동만이 존재하는 3개의 베어링 유닛(208-2, 208-4, 208-6)으로 세분된다.
베어링 유닛(208-1 내지 208-6)은 도 2a에 도시되어 있는 각각의 쌍에 할당된 어댑터(210)를 경유하여 쌍으로 미러(202)에 접촉한다. 여기서, 어댑터(210)는 예를 들어, 도 2로부터의 미러(202) 상에 평면도에서(도 2a 참조) 가상 삼각형의 꼭지점에 놓인다.
액추에이터(u1 내지 u6)에 의해, 각각의 베어링 유닛(208-1 내지 208-6) 상에 힘을 인가하는 것이 가능하고, 이들 베어링 유닛은 이어서 각각의 어댑터(210)를 경유하여 각각의 경우에 미러(202) 내로 상기 힘을 도입하고, 그 결과로서 상기 미러를 이동시킨다. 미러(202)의 이동은 특히 광학 보정 목적으로 구현된다. 특히, 이 광학 보정은 웨이퍼(124) 상의 이미징 수차의 보정을 포함할 수도 있다.
액추에이터(u1, u3, u5)는 바람직하게는 조합형 중력 보상기/로렌츠 액추에이터로서 각각 구체화되고, z-방향에서, 즉 미러(202) 상에 작용하는 중력(G)에 대향하여 지향되는 수직 방향으로 준정적력을 각각 생성한다. 여기서, 절대값의 견지에서, 중력 보상기(u1, u3, u5)에 의해 생성된 준정적력의 합은 중력(G)에 대응하고, 따라서 미러(202)는 공중부양 유지된다.
각각의 액추에이터(u1, u3, u5)는 복수의 영구 자석을 포함할 수도 있다. 여기서, 영구 자석은 외부 에너지의 공급 없이 적합한 준정적 유지력을 생성하도록 구성된다. 또한, 각각의 액추에이터(u1, u3, u5)는 미러(202)를 z-방향으로 능동적으로 작동하기 위한 동적력(로렌츠힘 또는 릴럭턴스힘)을 생성하기 위한 하나 이상의 전기 코일을 포함한다.
대조적으로, 액추에이터(u2, u4, u6)는 예를 들어, (순) 로렌츠 액추에이터로서 구체화될 수 있다. 여기서, 이들 액추에이터는 z-방향에 대해 소정 각도로 배향된 힘을 생성한다. 예로서, 대응각(α)은 20° 내지 70°, 바람직하게는 40° 내지 60°일 수 있다. 로렌츠 액추에이터(u2, u4, u6)에 의한 미러(202)의 능동 작동이 존재한다.
이제, 특히, 각각의 베어링 유닛(208-1 내지 208-6)은 이하의 본문에서 설명된 구조를 가질 수 있다. 상기 구조는 예시적인 방식으로 베어링 유닛(208-1)에 대해 이하에 설명되지만; 이는 이에 따라 다른 베어링 유닛(208-2 내지 208-6)에도 적용된다.
베어링 유닛(208-1)은 첫째로 할당된 어댑터(210)에, 그리고 둘째로 제1 핀(214)에 연결된 제1 굽힙 디커플링 요소(212)를 포함한다. 제1 핀(214)은 이어서 제2 굽힙 디커플링 요소(216)에 의해 제2 핀(218)에 커플링된다. 액추에이터(u1)는 제2 핀(218)에 연결되어 이를 작동시킨다. 여기서, 액추에이터(u1)는 핀이 연장하는 방향을 따라 핀 상에 힘을 인가하도록 구성되는데; 이 방향은 이 경우에 z-방향에 동일하다. 액추에이터(u1)는 첫째로, 제2 핀(218)에, 그리고 둘째로 기부(204)에 체결되고 예를 들어, 자석 및 코일로 제조된 부분으로 구성될 수 있다.
굽힘 디커플링 요소(212, 216)는 2개의 자유도에서, 즉 각각의 핀(214, 218)의 핀축(S)에 각각 수직이고 서로 수직인 2개의 축에 대한 회전에서 유연성을 각각 제공한다.
소위 그뤼블러식(Grubler's equation)은 메커니즘의 이동도를 설명하는 역할을 한다. 그 가장 일반적인 형태에서, 식은:
Figure 112018121636361-pct00002
여기서:
F는 자유도의 수를 나타내고, T는 메커니즘의 유형을 나타내고(공간 메커니즘에서 T = 6, 구형 또는 평면 메커니즘에서 T = 3), n은 메커니즘 멤버의 수를 나타내고, g는 조인트의 수를 나타내고, bi는 개별 조인트(i)의 이동도를 나타낸다(bi = 1, 2, ...).
그뤼블러식이 이제 도 2의 메커니즘에 적용되면, 이하가 성립한다:
Fmirror = 6·(2·6 + 2 - 1) - (6 - 2)·2·6 - (6 - 1)·1·6 = 78 - 48 - 30 = 0
이로부터 발생하는 것은 미러(202)가 실제로 임의의 자유도를 갖지 않고 따라서 통계적으로 결정된 방식으로 장착된다는 것이다. 그러나, 현실은 미러(202)가 모든 6개의 자유도에서 이동 가능한 것을 나타낸다. 이는 굽힘 디커플링 요소(212, 216)를 위해 일반적으로 사용되는 굴곡 베어링이 비틀림 방향에서, 즉 핀축(S)에 대해 탄성을 갖는다는 사실을 규명할 수 있다.
더욱 더 소형 구조체를 제조하기 위한 마이크로리소그래픽 프로세스는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 투영 시스템(104)의 개구수의 증가를 요구한다. 개구수를 증가시키는 것은 더 큰 미러면 및 따라서 또한 더 큰 미러 질량을 요구한다. 이러한 질량의 준정적 유지 및 그 동적 이동은 이어서 베어링 디바이스(206) 또는 각각의 베어링 유닛(208-1, 208-6)에 의해, 액추에이터(u1 내지 u6)에 의해 미러(202)에 인가되어야 하는 더 큰 힘을 유도한다. 이에 따라, 액추에이터(u1 내지 u6)는 더 강하게 설계되어야 하고, 그 결과 그 질량이 증가한다. 이는 이어서, 동일한 고유 진동수를 얻기 위해, 핀(214, 218)의 그리고 굽힘 디커플링 요소(212, 216)의 축방향 강성이 증가되어야 하고, 이를 위해 그 단면적이 증가되는 결과를 갖는다. 특히, 굽힘 디커플링 요소(212, 216) 내의 비틀림 응력(σrs)의 증가가 존재하고, 상기 비틀림 응력은 도 2에 따른 베어링 배열체(200) 내에서 비교적 높은 값을 이미 갖는다. 이는 도 3에 도시되어 있다. 부가적으로, 실제로, 핀(218)은 또한 매우 짧거나 또는 다른 구성요소의 형태로 구체화될 수도 있다는 사실을 참조한다.
도 4는 핀(214)의 핀 길이의 함수로서 도 2로부터의 굽힘 디커플링 요소(212, 216) 내의 비틀림 응력(σrs)을 도시하고 있다. 이 도면은 굽힘 디커플링 요소(212, 216) 내의 비틀림 응력이 이들 굽힘 디커플링 요소를 연장함으로써 감소될 수 있다는 것을 도시하고 있다. 그러나, 이는 요구된 설치 공간의 증가를 불리하게 유도한다.
도 5는 이제, 베어링 디바이스(206) 내의 또는 각각의 베어링 유닛(208-1 내지 208-6) 내의 그리고 따라서 굽힘 디커플링 요소(212, 216) 내의 비틀림 응력(σ'rs)이 도 2에 따른 해결책에 관련하여 상당히, 특히 사실상 0으로 감소되어 있는 베어링 배열체(200)의 실시예를 도시하고 있다. 이는 각각의 베어링 유닛(208-1 내지 208-6) 내로 삽입되는 비틀림-디커플링 요소(500)에 의해 성취된다.
예로서, 비틀림-디커플링 요소(500)는 제1 굽힘 디커플링 요소(212)와 미러(202) 사이에 삽입될 수 있다. 이를 위해, 비틀림-디커플링 요소(500)는 첫째로 할당된 어댑터(210)에, 그리고 둘째로 제3 핀(502)에 연결될 수 있다. 핀(502)은 이어서 제1 굽힙 디커플링 요소(212)에 연결된다. 원리적으로, 베어링 유닛(208-1) 내의 비틀림-디커플링 요소(500)의 임의의 다른 위치가 동등하게 고려 가능하다. 이후에, 이러한 변형예가 도 6과 함께 또한 설명된다.
비틀림-디커플링 요소(500)는 핀축(S)에 대한 회전을 허용하고, 따라서 어떠한 비틀림 부하 또는 어떠한 관련 비틀림 부하도 핀축(S)에 대해 기부(204)로 전달되지 않는다. 대응 설명이 또한 베어링 유닛(208-2 내지 208-6)에 적용된다.
도 5로부터의 베어링 배열체(200)에 대한 그뤼블러식은 이하와 같다:
Fmirror = 6·(3·6 + 2 - 1) - (6 - 2)·2·6 - (6 - 1)·2·6 = 114 - 48 - 60 = 6
따라서, 도 5에 따른 베어링 배열체(200) 내의 미러(202)는 실제로 6개의 필수 자유도를 갖는다. 즉, 6개의 자유도에서의 미러의 이동은 관련 비틀림 응력이 베어링 디바이스(206) 내에 생성되지 않고 구현된다.
도 5a는 부가의 베어링 유닛(208-7, 208-8, 208-9)이 각각의 할당된 액추에이터(u7, u8, u9)와 함께, 각각의 어댑터(210)(도 2a 참조)를 위해 제공되어 있는 점에서 도 5에 따른 배열체와 상이한, 베어링 배열체(200)의 변형예를 도시하고 있다. 베어링 유닛(208-7)은 마찬가지로 기부(204)에 관련하여 가동 방식으로 미러(202)를 유지한다. 액추에이터(u7)는 각도(β)에서 미러(202) 상에 힘을 인가하도록 구성된다. 여기서, 각도(β)는 각도(α)와 동일하도록 선택될 수 있다. 특히, 베어링 유닛(208-2, 208-7)은 베어링 유닛(208-1)의 핀축(S)에 관련하여 미러 대칭 방식으로 배열될 수 있다.
액추에이터(u7 내지 u9)는 로렌츠 액추에이터로서 각각 구체화될 수 있다. 또한, 이들은 능동 작동을 위해, 즉 미러(202)에 동적력을 인가하기 위해 구성될 수 있다. 이 경우에, 액추에이터(u1, u3, u5)는 순 중력 보상기, 즉 흡수될 미러(202)의 하중에 대응하는 준정적 유지력으로만 설계되고, 동적력을 생성하도록 구성되지 않는 이들 액추에이터일 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 각각의 베어링 유닛(208-1 내지 208-9)은 비틀림-디커플링 요소(500)를 갖는다. 따라서, 어떠한 비틀림 부하, 또는 어떠한 관련 비틀림 부하도 본 실시예에서 미러(202)(또는 다른 실시예에서 임의의 다른 광학 요소)에 전달되지 않는다.
도 5a에 따른 변형예에서도, 비틀림-디커플링 요소(500)는 베어링 유닛(208-1 내지 208-9) 내의 임의의 위치에 배열될 수 있다.
이하, 도 6에 도시되어 있는 도 5로부터의 상세한 도면 VI이 베어링 배열체(200)의 부분의 가능한 실시예를 더 상세히 설명하는데 사용된다. 또한, 이와 관련하여, 도 7에 도시되어 있는 도 6의 부분의 사시도, 및 도 8 및 도 9의 도 7로부터의 확대 상세 VIII 및 IX를 각각 참조한다.
베어링 유닛(208-1)은 첫째로 어댑터(210)에 의해 미러(202)에 연결된 제1 굽힙 디커플링 요소(212)를 포함한다. 둘째로, 제1 굽힘 디커플링 요소(212)는 비틀림-디커플링 요소(500)에 연결된다. 제1 굽힘 디커플링 요소(212)에 반대로, 비틀림-디커플링 요소(500)는 핀(214)에 연결된다. 핀(214)은 이어서 어댑터(600)를 경유하여 제2 굽힙 디커플링 요소(216)에 의해 액추에이터(u1)에 연결된다. 액추에이터(u1)는 가동부(602)(가동부는 도 5의 핀(218)과 적어도 부분적으로 동일할 수도 있음) 및 정지부(604)를 포함한다. 가동부(602)는 어댑터(600)에 연결된다. 정지부(604)는 기부(204)에 연결된다. 예로서, 복수의 영구 자석 및/또는 코일은 가동부(602) 내로 그리고 정지부(604) 내로 일체화될 수 있고, 따라서 액추에이터는 수동 및/또는 능동 액추에이터로서 구체화될 수 있다. 이 맥락에서, 원리적으로, 모든 전술된 액추에이터(u1 내지 u9)는 부가적으로 또는 대안적으로 하나 이상의 릴럭턴스 액추에이터를 갖는 것이 관찰되어야 한다.
제1 굽힘 디커플링 요소(212)는 도 7 및 도 8에서 사시도로 볼 수 있다. 이는 연결부(610)를 거쳐 서로 연결되어 있는 2개의 판 스프링(606, 608)을 포함한다. 판 스프링(606, 608) 및 연결부(610)는 특히 금속으로부터 일체형 구성요소로서 제조될 수 있다.
각각의 판 스프링(606, 608)은 주 길이(principal extent)의 평면(E)을 갖는다. 주 길이의 평면들(E)은 서로 수직이다. 따라서, 예를 들어, 베어링 유닛(208-1)의 비편향 상태에서, 판 스프링(606)의 주 길이의 평면(E)에 대한 수직부는 y-방향으로 가리킬 수 있고, 판 스프링(608)의 주 길이의 평면(E)에 대한 수직부는 x-방향으로 가리킬 수 있다; 또한 도 6 참조. 따라서, 제1 굽힘 디커플링 요소(212)는 핀(214)이 x-축에 대해 그리고 y-축에 대해 모두 피벗하게 하는 유연성을 갖는다. x-축 및 y-축은 서로 수직이고, z-축에 각각 수직이다. 판 스프링(606, 608)의 대응 굽힘축은 R 및 T에 의해 나타내고, 전술된 바와 같이, 축(x, y)과 일치할 수도 있다. 도 8a에 기초하여 판 스프링(606)에 대해 여기서 예시적인 방식으로 설명된 바와 같이, 각각의 판 스프링(606, 608)은 2개의 대향하는 넓은측(800, 802) 및 4개의 좁은측(804, 806, 808, 810)을 갖는다. 대향하는 기다란 좁은측(804, 808)은 핀축(S)의 방향으로 가리킨다(미러(202)의 비편향 상태). 짧은 좁은측(806, 810)은 굽힘축(R)의 방향으로 가리킨다. 서로 대향하는 넓은측(800, 802)은 굽힘축(T)의 방향으로 가리킨다. 제1 판 스프링(606)에 관련하여 행해진 이들 설명은 이에 따라 제2 판 스프링(608)에도 적용된다.
제1 굽힘 요소(212)를 통한 힘 흐름(K)은 도 8에 도시된 바와 같이, 2개의 판 스프링(606, 608)을 통해 연속적으로 흐른다. 즉, 판 스프링(606, 608)은 직렬로 기계적으로 연결된다. 이는 2개의 서로 직교하는 축, 즉 이 경우에 축(R, T)에 대해 전술된 유연성이 제공되게 한다.
제1 굽힘 디커플링 요소(212)는 핀(214)의 미러측 단부에 또는 비틀림-디커플링 요소(500)의 미러측 단부에 배열된다. 이와 반대로, 제2 굽힘 디커플링 요소(216)는 핀(214)의 다른 단부에 배열된다. 상기 제2 굽힘 디커플링 요소는 제1 굽힘 조인트(212)와 동일한 구성을 갖는데, 상기 구성은 도 9에 도시되어 있다.
제1 및 제2 굽힘 디커플링 요소(212, 216)의 그리고 이들 사이에 위치된 (기다란) 핀(214)으로서, 상기 핀은 바람직하게는 비틀림-디커플링 요소(500)를 포함하는(베어링 디바이스(206) 내의 비틀림-디커플링 요소(500)의 임의의 다른 위치가 또한 가능함), 이러한 핀의 이 배열에 기인하여, 심지어 큰 이동에 대해서도, 제1 및 제2 굽힘 디커플링 요소(212, 216) 내의 판 스프링(606, 608) 내의 작은 굽힘만을 유도하는 미러(202)의 이동을 유도하는 것이 가능하다. 이는 특히 따라서 단지 적은 열만이 거기서 방출되는 견지에서 유리한데, 상기 열은 이어서 가능하게는 열팽창의 형태의 손상 효과를 갖는다.
비틀림-디커플링 요소(500)의 구조는 도 6으로부터의 섹션 X-X를 도시하고 있는 도 10a, 및 도 10a로부터의 단면도 B-B를 도시하고 있는 도 10b에 기초하여 더 상세히 설명된다. 여기서, 도 10a 및 도 10b는 가능한 실시예를 표현하고 있다.
비틀림-디커플링 요소(500)는 제1 연결부(1000) 및 제2 연결부(1002)를 포함한다. 또한, 비틀림-디커플링 요소(500)는 제1 판 스프링(1004) 및 제2 판 스프링(1006)을 포함한다.
판 스프링(1004)은 예시적인 방식으로 도 10c의 사시도에 도시되어 있다. 판 스프링은 대향하는 넓은측(1008, 1010) 및 4개의 좁은측(1012, 1014, 1016, 1018)을 포함한다. 한 쌍의 대향하는 좁은측(1012, 1016)은 이 경우에 핀축(S)의 방향으로 가리킨다(미러(202)의 비편향 상태). 제1 판 스프링(1004)은 이들 좁은측에 의해 제1 연결부(1000) 및 제2 연결부(1002)에 연결되는데, 특히 일체로 연결된다. 제2 판 스프링(1006)은 대응 구조를 갖는다. 그러나, 제1 및 제2 판 스프링(1004, 1006)의 주 길이의 평면(E)은 도시된 바와 같이, 서로 각을 이루는데, 특히 서로 수직이다.
비틀림-디커플링 요소(500)를 통한 힘 흐름(K)(도 9 참조)은 연결부(1000, 1002)으로부터 판 스프링(1004, 1006)으로의 전이 중에 2개의 부분 흐름(K1, K2)으로 분할되어야 한다. 다음에, 이들은 서로 평행하게 흐르고 판 스프링(1004, 1006)을 통해 동시에 흐르고 그 후에 재차 함께 병합한다; 도 10b 참조. 이에 따라, 판 스프링(1004, 1006)은 병렬로 기계적으로 연결된다. 그로부터 나타나는 것은, 하나의 판 스프링(1004, 1006)이 동시에 각각의 다른 판 스프링(1004, 1006)을 또한 굽힘하지 않고 굽힘될 수 없다는 것이다. 상기 판 스프링들은 서로 소정 각도로 배열되기 때문에, 대응 굽힘 모멘트가 큰 평면 관성 모멘트를 마주친다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 이 큰 평면 관성 모멘트는 단면에서 십자 형상의 배열을 갖는 판 스프링(1004, 1006)으로부터 나온다. 더욱이, 본 실시예에 따른 판 스프링은 핀축(S)을 따라 서로 연결되는데, 특히 일체로 연결된다.
따라서, 비틀림-디커플링 요소(500)는 특히 축(R, T)에 대한 굽힘 모멘트에 관련하여 굴곡에 강성이다; 도 8 참조. 또한, 비틀림-디커플링 요소(500)는 핀축(S)을 따라 강성인데 - 부수적으로, 또한 제1 및 제2 굽힘 커플링 요소(212, 216)도 마찬가지이다.
핀축(S)에 대한(즉, 연결부(1000, 1002)가 서로에 대해 트위스트되면, 축(S)에 대한) 비틀림 모멘트(TM)(도 10b 참조)는 판 스프링(1004, 1006)의 왜곡을 유도하는데(즉, 판 스프링(1004, 1006)은 트위스트됨), 이는 이들 판 스프링이 단지 이들의 작은 단면적에 기인하여 매우 낮은 비틀림 강성을 갖기 때문이다. 이에 따라, 어떠한 관련 비틀림 모멘트(TM)도 판 스프링(1004, 1006)을 통해 안내되지 않는다.
예로서, 도시된 바와 같이, 판 스프링(606, 608, 1004, 1006)은 평면형 형상, 특히 직사각형 평면형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 다른 기하학 형상이 또한 고려 가능하다. 특히, 좁은측(1014, 1018)을 따른 만곡된 프로파일, 특히 부분 원형 프로파일이 고려 가능하다.
도 11은 비틀림-디커플링 요소(500)를 단면도로 도시하고 있는데, 여기서 이는 도 10a에 관련하여 변형예를 표현하고 있다. 변형예는 이들 각각의 대향하는 좁은측(1012, 1016)(도 10c 참조)에서 제1 및 제2 연결부(1000, 1002)에 연결된, 제공되는 제3 및 제4 판 스프링(1100, 1102)으로 이루어진다. 또한, 판 스프링(1004, 1006, 1100, 1102) 사이의 각도(γ)는 도 10a에 따른 예시적인 실시예에서와 같이, 90°가 아니라, 45°이다. 따라서, 판 스프링(1004, 1006, 1100, 1102)은 단면에서 볼 때 별의 형상을 형성한다.
이하, 비틀림-디커플링 요소(500)의 다른 실시예가 도 12a 내지 도 12d에 기초하여 설명된다. 도 12a는 비틀림-디커플링 요소(500)의 연결부(1000, 1002)를 도시하고 있다. 도 12a의 도면에 기초하여 명백해지는 바와 같이, 도 12b 및 도 12c의 좌측 및 우측으로부터 각각 도시된 바와 같이, 연결부(1000, 1002)는 중공 원통형 부분으로서 각각 구체화된다.
도 12d는 도 12a로부터의 비틀림-디커플링 요소(500)를 분해도로 도시하고 있다. 부분 원의 형상의 단면을 갖는 설형부(1200, 1202)가 각각의 경우에 중공 원통형 연결부(1000, 1002) 상에 형성된다. 판 스프링(1004, 1006)은 십자의 형상을 함께 형성한다. 판 스프링(1004, 1006)은 각각의 경우에 2개의 설형부(1200, 1202)와 중공 원통형 연결부(1000, 1002)의 모두를 서로 연결한다. 이를 위해, 판 스프링(1004, 1006)은 그 기다란 좁은측(1014, 1018)에서, 설형부(1200, 1202) 및 중공 원통형 연결부(1000, 1002)에 각각 연결된다. 그에 대조적으로, 연결부(1000, 1002)로의 연결은 도 10a 및 도 10b로부터의 예시적인 실시예에서 짧은 좁은측(1012, 1016)을 거쳐 구현된다.
이에 따라, 판 스프링(1004, 1006)은 중공 원통형 연결부(1000, 1002)가 축(S)에 대해 서로에 대해 트위스트될 때 굽힘된다(그리고, 도 10a 내지 도 11에서와 같이 트위스트되지 않음).
중공 원통형 연결부(1000, 1002)는 설형부(1200, 1202)가 각각의 경우에 다른 중공 원통형 연결부(1000, 1002) 내로 압입되게 하는 리세스(1204, 1206)(또한 도 12b 및 도 12c 참조)를 각각 갖는다.
도 13에 따른 예시적인 실시예는 도 12a 내지 도 12d에 관련하여 비틀림 디커플링 요소(500)의 변형예를 표현하고 있다.
도 13에 따른 예시적인 실시예에서, 판 스프링(1004, 1006)은 서로 평행하게 연장하지 않고, 또한 이들 사이에서 핀축(S)을 따라 서로 연결되지 않고(도 12d 참조); 대신에, 이들 판 스프링은 축(S)을 따라 연속적으로 배열된다. 여기서, 판 스프링(1004)은 중공 원통형 연결부(1000)를 설형부(1202)에 연결하고, 연결은 향상된 이해를 위해 지시된 점선(1300)을 따라 설형부(1202) 상에서 발생한다. 판 스프링(1006)은 중공 원통형 연결부(1002)를 설형부(1200)에 연결하고, 연결은 설형부(1200) 상에서 점선(1302)을 따라 발생한다.
본 발명이 바람직한 예시적인 실시예에 기초하여 여기에 설명되었지만, 본 발명은 이들 실시예에 결코 한정되지 않고 오히려 광범위한 방식으로 수정될 수도 있다.
100A: EUV 리소그래피 장치 100B: DUV 리소그래피 장치
102: 빔 성형 및 조명 시스템 104: 투영 시스템
106A: EUV 광원 106B: DUV 광원
108A: EUV 방사선 108B: DUV 방사선
110 내지 118: 미러 120: 포토마스크
122: 미러 124: 웨이퍼
126: 광축 128: 렌즈 요소
130: 미러 132: 침지액
200: 베어링 배열체 202: 광학 요소
204: 기부 206: 베어링 디바이스
208-1 내지 208-9: 베어링 유닛 210: 어댑터
212: 굽힘 디커플링 요소 214: 핀
216: 굽힘 디커플링 요소 218: 핀
500: 비틀림-디커플링 요소 502: 핀
600: 어댑터 602: 가동부
604: 고정부 606: 판 스프링
608: 판 스프링 610: 연결부
800 내지 810: 측 1000: 연결부
1002: 연결부 1004: 판 스프링
1006: 판 스프링 1008 내지 1018: 측
1100: 판 스프링 1102: 판 스프링
1200: 설형부 1202: 설형부
1204: 리세스 1206: 리세스
1300: 연결 구역 1302: 연결 구역
α, β, γ: 각도 σrs, σ'rs: 비틀림 응력
E: 주 길이의 평면 G: 중력
K: 힘 흐름 K1, K2: 힘 흐름
R: 굽힘축 S: 핀축
T: 굽힘축 TM: 비틀림 모멘트
u1 내지 u9: 액추에이터 X, Y, Z: 축

Claims (15)

  1. 리소그래피 장치(100A, 100B)용 베어링 배열체(200)이며,
    광학 요소(202),
    기부(204) 및
    상기 기부(204)에 대해 상기 광학 요소(202)를 이동 가능하게 장착하는 베어링 디바이스(206)를 갖고,
    상기 베어링 디바이스(206)는 상기 광학 요소(202)와 상기 기부(204) 사이의 비틀림 모멘트(TM)의 전달을 감소시키는 적어도 하나의 비틀림-디커플링 요소(500)를 갖고,
    상기 비틀림-디커플링 요소(500)는 서로 대향하는 좁은측(1012, 1016)을 각각 갖는 적어도 2개의 판 스프링(1004, 1006)을 갖고, 상기 비틀림 모멘트(TM)는 상기 좁은측(1012, 1016)에 수직인 축(S)에 대해 작용하고, 또한 상기 적어도 2개의 판 스프링(1004, 1006)은 서로 소정 각도에 있고 병렬로 기계적으로 연결되고 상기 비틀림-디커플링 요소(500)를 통한 힘 흐름(K, K1, K2)이 상기 적어도 2개의 판 스프링(1004, 1006)을 통해 동시에 흐르는 이러한 방식으로 서로 커플링되는, 베어링 배열체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 판 스프링(1004, 1006)은 상기 베어링 디바이스(206)의 동일한 구성요소(1000, 1002)를 서로 연결하는, 베어링 배열체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 2개의 판 스프링(1004, 1006)은 단면에서 볼 때 십자의 형상을 함께 형성하고 또는 단면에서 볼 때 별의 형상을 함께 형성하는 2개 초과의 판 스프링(1004, 1006, 1100)이 제공되는, 베어링 배열체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비틀림-디커플링 요소(500)는 2개의 중공 원통형 부분(1000, 1002)을 갖고, 설형부(1200, 1202)가 각각의 중공 원통형 부분(1000, 1002)에 형성되고, 상기 설형부는 각각의 다른 중공 원통형 부분(1000, 1002) 내로 돌출하고, 각각의 설형부(1200, 1202)는 적어도 2개의 판 스프링(1004, 1006)의 모두를 경유하여 각각의 다른 중공 원통형 부분(1000, 1002)에 연결되는, 베어링 배열체.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 베어링 디바이스(206)에 의해 축(S)을 따라 상기 광학 요소(202)를 작동하도록 구성된 적어도 하나의 액추에이터(u1 내지 u9)를 더 갖는, 베어링 배열체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 베어링 디바이스(206)는 그 종방향 중심축이 축(S)을 규정하는 적어도 하나의 핀(214, 218, 502)을 갖는, 베어링 배열체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 핀(214)은 제1 굽힘 디커플링 요소(212)를 거쳐 상기 광학 요소(202)에 연결되고, 상기 제1 굽힘 디커플링 요소(212)는 그 굽힘축(R, T)이 서로 수직인 적어도 2개의 판 스프링(606, 608)을 갖고, 상기 제1 굽힘 디커플링 요소(212)를 통한 힘 흐름(K)은 상기 적어도 2개의 판 스프링(606, 608)을 통해 연속적으로 흐르는, 베어링 배열체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 핀(212, 214, 502)은 적어도 하나의 액추에이터(u1 내지 u9)에 의해 축(S)을 따라 이동 가능한, 베어링 배열체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 핀(214)은 그 하나의 단부에 적어도 하나의 제1 굽힘 디커플링 요소(212)를 갖고, 그 다른 단부에서 상기 적어도 하나의 액추에이터(u1 내지 u9)에 커플링되는, 베어링 배열체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 핀(214)은 그 다른 단부에서 제2 굽힘 디커플링 요소(216)에 의해 상기 적어도 하나의 액추에이터(u1 내지 u9)에 커플링되고, 상기 제2 굽힘 디커플링 요소(216)는 그 굽힘축(R, T)이 서로 수직인 적어도 2개의 판 스프링(606, 608)을 갖고, 상기 제2 굽힘 디커플링 요소(500)를 통한 힘 흐름(K)은 상기 적어도 2개의 판 스프링(606, 608)을 통해 연속적으로 흐르는, 베어링 배열체.
  11. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 액추에이터(u1 내지 u9)는 중력 보상기, 로렌츠 액추에이터 및/또는 릴럭턴스 액추에이터인, 베어링 배열체.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 베어링 디바이스(206)는 복수의 베어링 유닛(208-1 내지 208-9)을 갖고, 상기 베어링 유닛의 각각은 적어도 하나의 핀(214, 218, 502), 그 종축(S)을 따라 상기 적어도 하나의 핀(214, 218, 502)을 작동하기 위한 적어도 하나의 액추에이터(u1 내지 u9) 및 상기 종축(S)에 대한 비틀림을 디커플링하기 위한 적어도 하나의 비틀림-디커플링 요소(500)를 포함하는, 베어링 배열체.
  13. 제12항에 있어서, 2개 내지 9개, 바람직하게는 6개 내지 9개의 베어링 유닛(208-1 내지 208-9)이 제공되는, 베어링 배열체.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 요소(202)는 미러, 렌즈 요소, 람다 플레이트 또는 광학 격자인, 베어링 배열체.
  15. 제1항 또는 제2항에 따른 적어도 하나의 베어링 배열체(200)를 갖는 리소그래피 장치(100A, 100B).
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