WO2005017622A1 - Vorrichtung zur lagerung eines optischen elementes, insbesondere einer linse in einem objektiv - Google Patents

Vorrichtung zur lagerung eines optischen elementes, insbesondere einer linse in einem objektiv Download PDF

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WO2005017622A1 PCT/EP2003/007746 EP0307746W WO2005017622A1 WO 2005017622 A1 WO2005017622 A1 WO 2005017622A1 EP 0307746 W EP0307746 W EP 0307746W WO 2005017622 A1 WO2005017622 A1 WO 2005017622A1
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Johannes Rau
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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    • G03F7/70808—Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
    • G03F7/70825—Mounting of individual elements, e.g. mounts, holders or supports
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors

Definitions

  • the invention relates to a device for mounting a lens in a lens, in particular a projection lens of microlithography for the production of semiconductor elements, the lens being connected to a mount directly or via an intermediate element by means of a plurality of support elements.
  • the invention also relates generally to a device for mounting an optical element in a lens.
  • a plane plate which is designed as a so-called quarter-wave plate, is mounted in a tenter frame by means of pulling devices.
  • a row of springs is provided between the flat plate and the stenter on one side, while on the opposite side the flat plate is connected to the stenter via a balance beam cascade he follows .
  • the present invention has for its object to provide a possibility of suspending a lens or a mirror, in particular a lens in a projection lens of microlithography, which is designed to be low-deformation on the one hand or deformations of the lens or mirror mount from the lens or the Mirror itself keeps away, but on the other hand compared to known bearings, for example has higher stiffness due to soft struts.
  • An additional purpose of the invention is generally a low-deformation but rigid storage.
  • Another purpose is an improved projection lens of microlithography with respect to the storage of lenses or mirrors.
  • the stated object is achieved in that a plurality of support points act on the lens or the mirror, each support point being connected via connection points to one end of a balance beam of a first series of balance beams, the first series of balance beams being arranged such that there are at least three articulation points for attachment to the socket.
  • this object is achieved in the same way for an optical element, in particular a projection lens of microlithography.
  • the optical element can e.g. also be a mirror.
  • One of the main advantages of the solution according to the invention is that due to the at least three articulation points which are connected to the support points on the lens or on the optical element via the balance beams, a deformation of the mount does not affect the lens or in general the optical element can penetrate. At the same time, however, the stiffness of the bearing is significantly higher than that of the mounting via spring struts.
  • the force of each of the at least three articulation points on the mount can be divided into two forces via a balance beam.
  • Each of the resulting six forces (with three articulation points) can be divided into two forces using a further balance beam, so that twelve support points are then obtained on the lens or mirror.
  • balance beams If a further row of balance beams is interposed, twenty-four support points are obtained which, with ideal soft, articulated connection points of the balance beams, distribute the same forces into the lens distributed exactly over the circumference, regardless of the axial position (z direction) the pivot points.
  • the at least three articulation points can either be located directly on the frame or can also be connected to the frame via intermediate elements.
  • Intermediate links are e.g. Actuators possible, through which the position of the lens relative to the frame can still be influenced, e.g. the position of the lens along the optical axis (z-axis) and / or a tilt manipulation.
  • connection of the at least three articulation points to the mount via further intermediate members in the form of a further balance beam cascade is carried out in such a way that forces acting in the three articulation points are supported in the mount via several articulation points are.
  • the outer frame can e.g. be deformed as desired in the z direction without changing the shape of the inner ring.
  • Solid bodies can be used as articulated connection points of the pearl joints may be provided.
  • the several interconnected balance beams are in one piece, which ensures a very even force distribution.
  • ball joints can also be provided at some or all of the connection points.
  • the inner ring or the optical element such as e.g. a lens or a mirror, just. If forces are to be introduced via manipulators, a targeted, uniformly distributed application of force is achieved.
  • either the optical element can be connected directly to the frame with its connection points and support points with a socket.
  • the storage and connection technology according to the invention is achieved with the balance beams between the inner ring and a correspondingly interposed first and / or second row of balance beams.
  • the storage of the optical element, e.g. a lens or its connection to the inner ring can then be made in any way.
  • FIG. 1 shows a basic illustration of a projection exposure Systems with a projection lens for the production of semiconductor elements
  • FIG. 2 shows a detail of a basic section of a peripheral section of the device according to the invention in a first embodiment
  • FIG. 3 shows a detail of a basic section of a peripheral section of the device according to the invention in a second embodiment
  • FIG. 4 shows a detail of a basic section of a peripheral section of the device according to the invention in a third embodiment
  • FIG. 5 shows a detail of a perspective view of the embodiment according to FIG. 2 in an overall view
  • FIG. 6 shows a perspective illustration of the device according to the invention in one embodiment, an intermediate element in the form of an inner ring being provided between a lens and an outer mount.
  • a projection exposure system 1 for microlithography This serves for the exposure of structures on a substrate coated with photosensitive materials, which generally consists predominantly of silicon and is referred to as wafer 2, for the production of semiconductor components, such as e.g. Computer chips.
  • the projection exposure system 1 essentially consists of an illumination device 3, a device 4 for receiving and precisely positioning a mask provided with a lattice-like structure, a so-called reticle 5, by means of which the later structures on the wafer 2 are determined, one Device 6 for mounting, movement and exact positioning of this wafer 2 and an imaging device, namely a projection lens 7 with a plurality of optical elements, such as lenses 12, which are mounted via mounts 9 in a lens housing 10 of the projection lens 7.
  • the basic functional principle provides that the structures introduced into the reticle 5 on the wafer 2 are exposed with a reduction in the size of the structures.
  • the wafer 2 After exposure has taken place, the wafer 2 is moved further in the direction of the arrow, so that a large number of individual fields, each with the structure specified by the reticle 5, are exposed on the same wafer 2. Due to the gradual feed movement of the wafer 2 in the projection exposure system 1, this is often also referred to as a stepper.
  • the illumination device 3 provides a projection beam 11, for example light or a similar electromagnetic radiation, required for imaging the reticle 5 on the wafer 2.
  • a laser or the like can be used as the source for this radiation.
  • the radiation is shaped in the lighting device 3 via optical elements so that the projection beam 11 has the desired properties with regard to diameter, polarization, shape of the wavefront and the like when it hits the reticle 5.
  • FIG. 1 An image of the reticle 5 is generated via the projection beam 11 and transferred to the wafer 2 by the projection objective 7 in a correspondingly reduced size, as has already been explained above.
  • the projection objective 7 has a large number of individual refractive and / or reflective optical elements, such as, for example, lenses, mirrors, prisms, end plates and the like.
  • a lens 12 is shown only in FIG. 1.
  • FIGS. 2 to 5 each schematically show circumferential sections of possible bearings or possible connection techniques for a lens 12 in the lens housing 10 of the projection lens 7. Instead of the type of mounting of the lens described below, it is of course also possible to mount a mirror in the same way.
  • FIG 2 shows the mounting of the lens 12 on three evenly on the circumference of a socket 13 'disposed pivot points 14.
  • the two other articulation points are spaced 120 ° apart around the circumference.
  • the socket 13 can be connected to the lens housing 10 in any manner, for example by a screw connection.
  • the three articulation points 14 represent coupling points for the pivotable or tiltable connection to the lens 12.
  • the coupling to the lens 12 takes place via a balance beam system.
  • several support points 15 are provided on the lens, each support point 15 being connected via connection points 16 to one end of a balance beam 17 of a first series of balance beams.
  • Each balance beam 17 is part of a type of balance, with two generally equal levers keeping the balance beam 17 in equilibrium or in a tilted state. All balance beams 17 of the first series, which in the case of FIG. 2 are a total of six, are connected to a further balance beam 18 via the levers that support the balance beams, a second series of balance beams. The connection of the balance beams 17 of the first balance beam series takes place in the center via the levers at their intersection, in each case again with one end of the assigned balance beam 18 of the second balance beam series. As can be seen, this means that two balance beams 17 of the first series of balance beams are connected via the levers to a balance beam 18 of the second series of balance beams. In the embodiment according to FIG. 2, there are three balance beams 18 of the second series distributed over the circumference, each of which is articulated at its apex or via the levers to form the articulation point 14 Own 13.
  • the three articulation points 14 can either be located directly on the mount 13 or can also be connected to the mount 13 via actuators. Actuators (not shown) can manipulate or change the position of the lens 12 in the z direction (optical axis) and / or tilt manipulations.
  • the balance beam cascade results in a gentle but stiff bearing. Deformation from the lens housing 10 or the mount 13 cannot strike the lens 12 via the three articulation points 14.
  • FIG. 3 shows a configuration of a connection via a plurality of balance beams, with a second balance beam cascade with a first balance beam cascade with first balance beams 17 and second balance beams 18, again with first balance beams 17 'of a first series and second balance beams 18' of a second Series are connected against each other.
  • the force transmission or the forwarding point "F" in this case lies between the two balance beam cascades. Only F / 4 are present on the mount 13 and also on the lens 12.
  • the advantage of this embodiment is that in this case the frame 13 can deform as desired in the z direction (optical axis) without the shape or shape of the lens 12 changing as a result (the deformation of the frame is shown in FIG. 3) 13 exaggerated).
  • FIG. 4 shows an embodiment in a third embodiment, the force "F" being divided into three support points 15, each with F / 3.
  • the force "F" being divided into three support points 15, each with F / 3.
  • the balance beam 17 acts on one end of the balance beam 18, while the other end of the balance beam 18 is provided as a support point 15 with a connection point 16 on the lens 12.
  • FIG. 5 shows a constructional configuration with two balance beam cascades corresponding to the schematic illustration according to FIG. 2.
  • connection points 16 at the ends of the balance beam with the lens 12 or the other balance beam engaging thereon and also the articulation points on the mount are generally to be designed in an articulated manner.
  • the flexibility can either be determined by body joints or ball joints. In the case of training using solid-state joints, this means that the balance beams and, if appropriate, also the frame are formed in one piece.
  • the balance beam series can be designed symmetrically with the individual balance beams, as can be seen from FIGS. 2 and 3, or also asymmetrically, as can be seen from FIG. 4.
  • a one-piece with solid-state joints can e.g. by erosion cuts, through which a corresponding weakening of the material or articulation is created at the connection points and connection points.
  • connection techniques are also possible within the scope of the invention, e.g. Clamping, soldering, gluing or welding.
  • FIG. 6 shows a perspective view of an embodiment of the invention corresponding to the schematic representation according to FIG. 3.
  • the lens 12 and the frame 13 there is an intermediate element in the form of an inner frame 19, which, via the scale beam series shown schematically in FIG. 3, with the frame 13, which in this case represents an outer frame, connected is.
  • the lens 12 itself is connected to the inner frame 19 in a manner not shown.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Lagerung einer Linse (12) oder eines Spiegels in einem Objektiv, insbesondere einem Projektionsobjektiv (7) der Mikrolithographie zur Herstellung von Halbleiterelementen, ist die Linse (12) bzw. der Spiegel direkt oder über ein Zwischenelement mittels mehrerer Auflageelemente mit einer Fassung (13) verbunden. An der Linse (12) bzw. dem Spiegel oder dem Zwischenelement sind mehrere Auflagestellen (15) vorgesehen. Jede Auflagestelle (15) ist über Verbindungspunkte (16) jeweils mit einem Ende eines Waagbalkens (17) einer ersten Serie von Waagbalken verbunden. Die erste Serie von Waagbalken (17) ist so angeordnet, dass sich zur Befestigung an der Fassung (13) wenigstens drei Anlenkpunkte (14) ergeben.

Description

Beschreibung: 03111P PCT
Vorrichtung zur Lagerung eines optischen Elementes, insbesondere einer Linse in einem Objektiv
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung einer Linse in einem Objektiv, insbesondere eines Projektionsobjektivs der Mikrolithographie zur Herstellung von Halbleiterelementen, wobei die Linse direkt oder über ein Zwischenelement mittels mehrerer Auflageelemente mit einer Fassung verbunden ist. Die Erfindung betrifft auch allgemein eine Vorrichtung zur Lagerung eines optischen Elementes in einem Objektiv.
Um Linsen, insbesondere im Bereich der Mikrolithographie zur Herstellung von Halbleiterelementen möglichst deformationsarm zu lagern bzw. von eventuell auftretenden Deformationen der Linsenfassung zu entkoppeln, ist in der DE 198 59 63 AI bereits vorgeschlagen worden, die Linsen auf möglichst vielen weichen Federbeinchen zu lagern, welche über den Umfang der Linse verteilt angeordnet sind. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und aufgeprägten Verformungen der Fassung lassen sich trotzdem nicht immer geringe Deformationen der Linse vermeiden. Die Aufhängung der Linse über die vielen weichen Federbeinchen ist zwar sehr gut deformationsentkoppelt , nachteilig aber ist jedoch, dass durch diese Lagerungsart eine hohe Weichheit der Lagerung für die Linse in Kauf genommen werden uss .
Aus der DE 196 37 563 AI ist bereits eine doppelbrechende Planplattenanordnung bekannt, wobei eine Planplatte, welche als sogenannte Viertelwellenplatte ausgebildet ist, mittels Zugvorrichtungen in einem Spannrahmen gelagert ist. Um die erforderliche großflächige homogene Zugspannung in der Planplatte zu erreichen, ist auf einer Seite eine Reihe von Federn zwischen der Planplatte und dem Spannrahmen vorgesehen, während auf der gegenüberliegenden Seite eine Verbindung der Planplatte mit dem Spannrahmen über eine Waagbalken-Kaskade erfolgt .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit der Aufhängung einer Linse oder eines Spiegels, insbesondere einer Linse in einem Projektionsobjektiv der Mikrolithographie, zu schaffen, die einerseits deformationsarm ausgebildet ist bzw. Deformationen der Linsen- bzw. Spiegelfassung von der Linse bzw. dem Spiegel selbst fernhält, die jedoch andererseits gegenüber von bekannten Lagerungen, z.B. über weiche Federbeinchen eine höhere Steifheit besitzt. Ein zusätzlicher Zweck der Erfindung besteht ganz allgemein in einer deformationsarmen jedoch steifen Lagerung. Ein weiterer Zweck besteht in einem verbesserten Projektionsobjektiv der Mikrolithographie bezüglich der Lagerung von Linsen oder Spiegeln.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass an der Linse bzw. dem Spiegel mehrere Auflagestellen angreifen, wobei jede Auflagestelle über Verbindungspunkte jeweils mit einem Ende eines Waagbalkens einer ersten Serie von Waagbalken verbunden ist, wobei die erste Serie von Waagbalken so angeordnet sind, dass sich zur Befestigung an der Fassung wenigstens drei Anlenkpunkte ergeben.
Gemäß Anspruch 9 wird diese Aufgabe in gleicher Weise für ein optisches Element, insbesondere einem Projektionsobjektiv der Mikrolithographie, gelöst. Das optische Element kann dabei z.B. auch ein Spiegel sein.
Eines der wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch die wenigstens drei Anlenkpunkte, welche über die Waagbalken mit den Auflagestellen an der Linse bzw. an dem optischen Element verbunden sind, eine Deformation der Fassung nicht auf die Linse bzw. ganz allgemein auf das optische Element durchschlagen kann. Gleichzeitig ist jedoch eine im Vergleich zu der Lagerung über Federbeinchen deutlich höhere Steifheit der Lagerung gegeben. Erfindungsgemäß kann dabei die Kraft jedes der wenigstens drei Anlenkpunkte an der Fassung über einen Waagbalken in zwei Kräfte aufgeteilt werden. Jeder der dabei entstehenden sechs Kräfte (bei drei Anlenkpunkten) kann über einen weiteren Waagbalken wiederum in zwei Kräfte aufgeteilt werden, so dass man anschließend an der Linse bzw. dem Spiegel zwölf Auflagestellen erhält. Wenn eine weitere Reihe von Waagbalken dazwischen- geschaltet wird, erhält man sogar vierundzwanzig Auflagestel- len, die bei idealen weichen gelenkigen Verbindungspunkten der Waagbalken exakt am Umfang verteilt die gleichen Kräfte in die Linse einleiten und zwar unabhängig von der axialen Lage (z-Richtung) der Anlenkpunkte. Die wenigstens drei Anlenkpunkte können sich entweder direkt an der Fassung befinden oder auch über Zwischenglieder mit der Fassung verbunden sein.
Als Zwischenglieder sind z.B. Aktuatoren möglich, durch welche die Lage der Linse gegenüber der Fassung noch beeinflusst werden kann, z.B. die Lage der Linse entlang der optischen Achse (z-Achse) und/oder eine Kippmanipulation.
In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verbindung der wenigstens drei Anlenkpunkte mit der Fassung über weitere Zwischenglieder in Form einer weiteren Waagbalken-Kaskade derart erfolgt, dass in den drei Anlenkpunkten wirkende Kräfte über mehrere Anlenk- stellen in der Fassung abgestützt sind.
Durch eine derartige Ausgestaltung, welche z.B. durch eine In- einanderfaltung von zwei Waagbalken-Kaskaden erfolgen kann, kann die äußere Fassung z.B. in z-Richtung beliebig verformt sein, ohne dass sich dadurch die Gestalt des Innenringes ver- ändert .
Als gelenkige Verbindungspunkte der Waagbalken können Festkör- pergelenke vorgesehen sein. In diesem Fall sind die mehreren miteinander verbundenen Waagbalken einstückig, womit eine sehr gleichmäßige Kraftverteilung gewährleistet ist.
Selbstverständlich können zusätzlich oder statt Festkörpergelenken auch Kugelgelenke an einigen oder auch an allen Verbindungsstellen vorgesehen sein. Gleiches gilt für die Anlenkpunkte an der Fassung und/oder die Koppelpunkte der Waagbalken.
Beim Auftreten von Kräften und Deformationen auf den Außenring bzw. die Fassung verbleibt durch die erfindungsgemäße Lage- rungs- bzw. Verbindungstechnik ein Innenring bzw. das optische Element, wie z.B. eine Linse oder ein Spiegel, eben. Falls ü- ber Manipulatoren Kräfte eingeleitet werden sollen, so wird eine gezielte gleichmäßig verteilte Krafteinleitung erreicht.
Erfindungsgemäß kann entweder das optische Element direkt über die Waagbalken mit ihren Verbindungspunkten und Auflagestellen mit einer Fassung verbunden werden. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung jedoch auch möglich, eine Aufteilung vorzunehmen durch ein dazwischen geschaltetes Zwischenelement in Form eines Innenringes. In diesem Falle wird die erfindungsgemäße Lagerungs- und Verbindungstechnik mit den Waagbai- ken zwischen dem Innenring und einer entsprechend dazwischen geschalteten ersten und/oder zweiten Reihe von Waagbalken erreicht. Die Lagerung des optischen Elementes, z.B. einer Linse, bzw. dessen Verbindung mit dem Innenring kann dann auf beliebige Weise erfolgen.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer Projektionsbelichtungs- anläge mit einem Projektionsobjektiv zur Herstellung von Halbleiterelementen;
Figur 2 ausschnittsweise in Prinzipdarstellung einen Umfangs- abschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ausgestaltung;
Figur 3 ausschnittsweise in Prinzipdarstellung einen Umfangs- abschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten Ausgestaltung;
Figur 4 ausschnittsweise in Prinzipdarstellung einen Umfangs- abschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer dritten Ausgestaltung;
Figur 5 ausschnittsweise eine perspektivische Darstellung der Ausführung nach der Figur 2 in einer Gesamtdarstellung; und
Figur 6 eine perspektivische Darstellung der erfirfdungsgemä- ßen Vorrichtung in einer Ausgestaltung, wobei ein Zwischenelement in Form eines Innenringes zwischen einer Linse und einer Außenfassung vorgesehen ist.
In Figur 1 ist eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie dargestellt. Diese dient zur Belichtung von Strukturen auf mit photosensitiven Materialien beschichtetes Substrat, welches im allgemeinen überwiegend aus Silizium besteht und als Wafer 2 bezeichnet wird, zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, wie z.B. Computerchips.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 besteht dabei im wesentlichen aus einer Beleuchtungseinrichtung 3, einer Einrichtung 4 zur Aufnahme und exakten Positionierung einer mit einer git- terartigen Struktur versehenen Maske, einem sogenannten Retic- le 5, durch welches die späteren Strukturen auf dem Wafer 2 bestimmt werden, einer Einrichtung 6 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 2 und einer Ab- bildungseinrichtung nämlich einem Projektionsobjektiv 7 mit mehreren optischen Elementen, wie z.B. Linsen 12, die über Fassungen 9 in einem Objektivgehäuse 10 des Projektionsobjek- tives 7 gelagert sind.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip sieht dabei vor, dass die in das Reticle 5 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 2 mit einer Verkleinerung der Strukturen belichtet werden.
Nach einer erfolgten Belichtung wird der Wafer 2 in Pfeilrichtung weiterbewegt, so dass auf dem selben Wafer 2 eine Vielzahl von einzelnen Feldern, jeweils mit der durch das Reticle 5 vorgegebenen Struktur, belichtet wird. Aufgrund der schritt- weisen Vorschubbewegung des Wafers 2 in der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird -diese häufig auch als Stepper bezeichnet.
Die Beleuchtungseinrichtung 3 stellt einen für die Abbildung des Reticles 5 auf dem Wafer 2 benötigten Projektionsstrahl 11, beispielsweise Licht oder eine ähnliche elektromagnetische Strahlung, bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in der Beleuchtungseinrichtung 3 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 11 beim Auftreffen auf das Reticle 5 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist .
Über den Projektionsstrahl 11 wird ein Bild des Reticles 5 er- zeugt und von dem Projektionsobjektiv 7 entsprechend verkleinert auf den Wafer 2 übertragen, wie bereits vorstehend erläutert wurde. Das Projektionsobjektiv 7 weist eine Vielzahl von einzelnen refraktiven und/oder reflektiven optischen Elementen, wie z.B. Linsen, Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen auf. Lediglich beispielsweise ist in die Figur 1 eine Linse 12 eingezeichnet. In den Figuren 2 bis 5 sind jeweils schematisch Umfangsab- schnitte von möglichen Lagerungen bzw. möglichen Verbindungstechniken einer Linse 12 in dem Objektivgehäuse 10 des Projektionsobjektives 7 dargestellt. Anstelle der nachfolgend be- schriebenen Lagerungsart der Linse ist selbstverständlich auch die Lagerung eines Spiegels in gleicher Weise möglich.
Figur 2 zeigt die Lagerung der Linse 12 über drei gleichmäßig am Umfang einer Fassung 13 verteilt 'angeordnete Anlenkpunkte 14. In der Figur 2 ist nur einer der drei Anlenkpunkte 14 dargestellt. Die beiden anderen Anlenkpunkte liegen jeweils im Abstand von 120° am Umfang verteilt zueinander. Die Verbindung der Fassung 13 mit dem Objektivgehäuse 10 kann auf beliebige Weise, z.B. durch eine Schraubverbindung erfolgen. Die drei Anlenkpunkte 14 stellen Koppelpunkte zur schwenk- bzw. kippbaren Verbindung mit der Linse 12 dar. Wie ersichtlich, erfolgt die Koppelung mit der Linse 12 über ein Waagbalkensystem. So sind an der Linse mehrere Auflagestellen 15 vorgesehen, wobei jede Auflagestelle 15 über Verbindungspunkte 16 jeweils mit einem Ende eines Waagbalkens 17 einer ersten Serie von Waagbalken verbunden ist. Jeder Waagbalken 17 stellt einen Teil einer Art Waage dar, wobei zwei im allgemeinen gleicharmige Hebel den Waagbalken 17 im Gleichgewicht bzw. einem Kippzustand halten. Alle Waagbalken 17 der ersten Serie, wobei diese im Falle der Figur 2 insgesamt sechs sind, sind mit einem weiteren Waagbalken 18 ü er die Hebel, die die Waagbalken tragen, einer zweiten Serie von Waagbalken verbunden. Die Verbindung der Waagbalken 17 der ersten Waagbalkenserie erfolgt dabei jeweils mittig über die Hebel an deren Schnittpunkt und zwar je- weils wiederum mit einem Ende des zugeordneten Waagbalkens 18 der zweiten Waagbalkenserie. Wie ersichtlich bedeutet dies, dass jeweils zwei Waagbalken 17 der ersten Waagbalkenserie ü- ber die Hebel mit einem Waagbalken 18 der zweiten Waagbalken- serie verbunden sind. Bei der Ausgestaltung nach der Figur 2 liegen somit drei über den Umfang verteilt angeordnete Waagbalken 18 der zweiten Serie vor, die an ihrem Scheitel bzw. über die Hebel jeweils gelenkig den Anlenkpunkt 14 zur Fassung 13 besitzen .
Für die Lagerung der Linse 12 bedeutet dies, dass die Kraft jedes der drei Anlenkpunkte 14 in zwei Kräfte an den Enden der Waagbalken 18 der zweiten Waagbalkenserie aufgeteilt wird. Auf diese Weise entstehen sechs über den Umfang verteilt angeordnete Kräfte, welche wiederum über die Waagbalken 17 der ersten Waagbalkenserie in zwei Kräfte aufgeteilt werden, so dass man an der Linse 12 insgesamt zwölf Lagerungspunkte erhält. Falls man noch eine weitere Waagbalkenserie dazwischen schaltet, erhält man sogar vierundzwanzig Lagerungspunkte bzw. Verbindungspunkte 16 an der Linse 12. Wie ersichtlich, verdoppelt sich mit jeder Serie von weiteren Waagbalken die Anzahl der Verbindungspunkte 16.
Dies bedeutet, dass man bei ideal weichen Biegegelenken der Waagbalken - unabhängig von der axialen Lage (optische Achse) der drei Anlenkpunkte 14 - jeweils exakt die gleichen Kräfte in die Linse 12 einleitet.
Die drei Anlenkpunkte 14 können sich entweder direkt an der Fassung 13 befinden oder auch über Aktuatoren mit der Fassung 13 verbunden sein. Durch - nicht dargestellte - Aktuatoren lässt sich eine Manipulation bzw. Lageänderung der Linse 12 in z-Richtung (optische Achse) und/oder Kippmanipulationen erreichen.
Wie ersichtlich, ergibt sich durch die Waagbalkenkaskade eine sanfte aber trotzdem steife Lagerung. Über die drei Anlenk- punkte 14 kann eine Deformation von dem Objektivgehäuse 10 o- der der Fassung 13 nicht auf die Linse 12 durchschlagen.
Die Figur 3 zeigt eine Ausgestaltung einer Verbindung über eine Vielzahl von Waagbalken, wobei zu einer ersten Waagbalken- kaskade mit ersten Waagbalken 17 und zweiten Waagbalken 18 eine zweite Waagbalkenkaskade mit wiederum ersten Waagbalken 17' einer ersten Serie und zweiten Waagbalken 18 ' einer zweiten Serie gegeneinander geschaltet sind. Wie ersichtlich, liegen in diesem Falle nicht nur drei Anlenkpunkte 14 an der Fassung 13 vor, sondern pro Auflagestelle vier Anlenkpunkte 14 und somit bei einer Verteilung von drei Lagerstellen über den Umfang insgesamt zwölf Anlenkpunkte 14'. Wie ersichtlich, liegt dabei die Krafteinleitung bzw. der Weiterleitungspunkt "F" in diesem Falle zwischen den beiden Waagbalkenkaskaden. An der Fassung 13 und auch an der Linse 12 liegen jeweils nur F/4 vor. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass sich in diesem Falle die Fassung 13 in z-Richtung (optische Achse) beliebig verformen kann, ohne dass sich dadurch die Gestalt bzw. Form der Linse 12 ändert (in der Figur 3 ist die Verformung der Fassung 13 übertrieben dargestellt) . ■
Die Figur 4 zeigt eine Ausgestaltung in einer dritten Ausführungsform, wobei eine Aufteilung der Kraft "F" auf drei Auflagestellen 15 mit jeweils F/3 vorgesehen ist. Auch in diesem Falle liegt eine erste Serie von Waagbalken 17 und eine zweite Serie von Waagbalken 18 vor. Unterschiedlich ist jedoch, dass der Waagbalken 17 an einem Ende des Waagbalkens 18 angreift, während das andere Ende des Waagbalkens 18 als Auflagestelle 15 mit einem Verbindungspunkt 16 an der Linse 12 vorgesehen ist.
Auch hier sind drei derartige Ausgestaltungen gleichmäßig über den Umfang verteilt zwischen der Fassung 13 und der Linse 12 angeordnet .
Die Figur 5 zeigt eine konstruktive Ausgestaltung mit zwei Waagbalkenkaskaden entsprechend der schematischen Darstellung nach der Figur 2.
Die Verbindungspunkte 16 an den Enden der Waagbalken mit der Linse 12 bzw. dem daran angreifenden anderen Waagbalken und auch die Anlenkpunkte an der Fassung sind im allgemeinen gelenkig auszubilden. Die Gelenkigkeit kann entweder durch Fest- körpergelenke oder auch durch Kugelgelenke erfolgen. Bei der Ausbildung über Festkörpergelenke bedeutet dies, dass die Waagbalken und gegebenenfalls auch die Fassung einstückig ausgebildet sind.
Wie ersichtlich, kann die Waagbalkensrie mit den einzelnen Waagbalken symmetrisch ausgebildet sein, wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, oder auch asymmetrisch, wie aus der Figur 4 ersichtlich ist. Eine Einstückigkeit mit Festkörperge- lenken kann z.B. durch Erodierschnitte erfolgen, durch die eine entsprechende Schwächung des Materials bzw. Gelenkigkeit an den Verbindungspunkten und Verbindungsstellen geschaffen wird.
Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung jedoch auch andere Verbindungstechniken möglich, wie z.B. Klemmen, Löten, Kleben oder Schweißen.
Aus der Figur 6 ist in perspektivischer Darstellung eine Ausgestaltung der Erfindung entsprechend der schematischen Dar- Stellung gemäß Fig. 3 ersichtlich. Ein Unterschied besteht jedoch darin, dass zwischen der Linse 12 und der Fassung 13 ein Zwischenelement in Form einer Innenfassung 19 vorgesehen ist, die über die in den Figur 3 schematisch dargestellte Waagbalkenserien mit der Fassung 13, die in diesem Falle eine Außen- fassung darstellt, verbunden ist.
Die Linse 12 selbst ist dabei in nicht näher dargestellter Weise mit der Innenfassung 19 verbunden.
Aus der perspektivischen Darstellung ist ersichtlich, dass die beiden Waagbalkenkaskaden mit den Waagbalken 17, 18 und 17', 18' entsprechend der Darstellung von Fig. 3 ineinander gefaltet sind, wobei die Waagbalken 17 mit der Innenfassung 19 über die Verbindungspunkte verbunden sind und die Waagbalken 17 ' mit der Außenfassung 13. Auf diese Weise ergibt sich eine erhebliche Platzeinsparung. Die Ineinanderfaltung erfolgt über drei Verbindungsstellen, in der die Kraft "F" wirkt.

Claims

Patentansprüche :
1. Vorrichtung zur Lagerung einer Linse oder eines Spiegels in einem Objektiv, insbesondere einem Projektionsobjektiv der Mikrolithographie zur Herstellung von Halbleiterelementen, wobei die Linse bzw. der Spiegel direkt oder über ein Zwischenelement mittels mehrerer Auflageelemente mit einer Fassung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Linse (12) bzw. dem Spiegel oder dem Zwischenelement mehre- re Auflagestellen (15) vorgesehen sind, wobei jede Auflagestelle (15) über Verbindungspunkte (16) jeweils mit einem Ende eines Waagbalkens (17) einer ersten Serie von Waagbalken verbunden ist, wobei die erste Serie von Waagbalken (17) so angeordnet ist, dass sich zur Befestigung an der Fassung (13) wenigstens drei Anlenkpunkte (14) ergeben.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Waagbalken (17) der ersten Serie, an dessen Enden die Verbindungspunkte (16) für die Auflagestellen (15) der Linse (12) bzw. dem Spiegel oder des Zwischenelements angeordnet sind, mit wenigstens einem weiteren Waagbalken (18) einer zweiten Serie von Waagbalken verbunden ist, wobei sich die Anordnung als Waagbalkenkaskade so lange wiederholt, bis wenigstens drei über gelenkige Verbindungspunkte (16) mit der Waagbalkenkaskade verbundene Anlenkpunkte (14) verbleiben, welche direkt oder über weitere Zwischenglieder mit der Fassung (13) verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der wenigstens drei Anlenkpunkte (14) mit der Fassung (13) über weitere Zwischenglieder in Form einer weiteren Waagbalken-Kaskade derart erfolgt, dass in den drei Anlenkpunkten (14) wirkende Kräfte über eine Vielzahl von Auflagestellen (15) in der Fassung (13) abgestützt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungspunkte (16) an den Enden der Waagbalken (17, 18) gelenkig ausgebildet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gelenkigen Verbindungspunkte (16) an den Waagbalken (17,18) durch Festkörpergelenke gebildet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlenkpunkte (14) an der Fassung (13) durch Festkörpergelenke gebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Waagbalken (17,18) mit den Serien von Waagbalken symmetrisch aufgebaut sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Linse (12) wenigstens zwölf über den Umfang der Linse (12) verteilt angeordnete Auflagestellen (15) angreifen, wobei jeweils zwei Auflagestellen (15) über je einen gelen- kigen Verbindungspunkt (16) mit einem Ende eines Waagbalkens (17) der ersten Serie verbunden sind, wobei jeweils zwei Waagbalken (17) der ersten Serie an Koppelpunkten mit den Enden eines weiteren Waagbalkens (18) der zweiten Serie verbunden sind, und wobei wenigstens drei Waagbalken (18) der zweiten Serie über Koppelpunkte als Anlenkpunkte (14) mit der Fassung (13) verbunden sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Linse (12) bzw. dem Spiegel über den Umfang verteilt jeweils drei Auflageeinheiten mit jeweils drei Auflagestellen (15) vorgesehen sind, wobei jede Auflagestelle (15) über einen gelenkigen Verbindungspunkt (16) mit einem Ende eines Waagbalkens (17) einer ersten Serie von Waagbalken verbunden ist, wobei jeweils ein Waagbalken (17) der ersten Serie mit einem Ende am Koppelpunkt eines anderen benachbart liegenden Waagbalkens (17) der ersten Serie über einen gelenkigen Verbindungspunkt angelenkt ist, und wobei der Anlenkpunkt (14) mit der Fassung (13) oder einem mit der Fassung (13) verbundenen Zwischenglied über einen Waagbalken (18) einer zweiten Serie mit den Waagbalken (17) der ersten Serie derart gelenkig verbunden ist, dass ein Ende des Waagbalkens (18) der zweiten Serie an einer Auflagestelle (15) der Linse (12) angreift, während dessen anderes Ende an dem Koppelpunkt des anderen Waagbalkens (17) der ersten Serie angelenkt ist.
10. Vorrichtung zur Lagerung eines optischen Elementes in einem Projektionsobjektiv der Mikrolithographie zur Herstellung von Halbleiterelementen, wobei das optische Element direkt oder über ein Zwischenelement mittels mehrerer Auflageelemente mit einer Fassung verbunden ist, dadurch gekennzeich- net, dass an dem optischen Element (12) mehrere Auflagestellen (15) angreifen, wobei jede Auflagestelle (15) über einen gelenkigen Verbindungspunkt (16) mit einem Ende eines Waagbalkens (17) einer ersten Serie von Waagbalken verbunden ist, wobei die erste Serie von Waagbalken (17) so ange- ordnet ist, dass sich zur Befestigung an der Fassung (13) wenigstens drei Anlenkpunkte (14) ergeben.
11. Vorrichtung zur Lagerung eines optischen Elements nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Waagbal- ken (17) der ersten Serie, an dessen Enden die Verbindungspunkte (16) für die Auflagestellen (15) des optischen Elements angeordnet sind, mit wenigstens einem weiteren Waagbalken (18) einer zweiten Serie von Waagbalken verbunden ist, wobei sich die Anordnung als Waagbalkenkaskade so lan- ge wiederholt, bis wenigstens drei über gelenkige Verbindungspunkte (16) mit der Waagbalkenkaskade verbundene Anlenkpunkte (14) verbleiben, welche direkt oder über weitere Zwischenglieder mit der Fassung (13) verbunden sind.
12. Vorrichtung zur Lagerung eines optischen Elements nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der wenigstens drei Anlenkpunkte (14) mit der Fassung (13) über weitere Zwischenglieder in Form einer weiteren Waagbalken- Kaskade derart erfolgt, dass in den drei Anlenkpunkten (14) wirkende Kräfte über eine Vielzahl von Auflagestellen (15) in der Fassung (13) abgestützt sind.
13. Vorrichtung zur Lagerung eines optischen Elements nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem optischen Element (12) wenigstens zwölf über den Umfang des optischen Elements (12) verteilt angeordnete Auflagestellen (15) an- greifen, wobei jeweils zwei Auflagestellen (15) über je einen gelenkigen Verbindungspunkt (16) mit einem Ende eines Waagbalkens (17) der ersten Serie verbunden sind, wobei jeweils zwei Waagbalken (17) der ersten Serie an Koppelpunkten mit den Enden eines weiteren Waagbalkens (18) der zwei- ten Serie verbunden sind, und wobei wenigstens drei Waagbalken (18) der zweiten Serie über Koppelpunkte als Anlenkpunkte (14) mit der Fassung (13) verbunden sind.
14. Vorrichtung zur Lagerung eines optischen Elements nach An- spruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem optischen Element (12) über den Umfang verteilt jeweils drei Auflage- einheiten mit jeweils drei Auflagestellen (15) vorgesehen sind, wobei jede Auflagestelle (15) über einen gelenkigen Verbindungspunkt (16) mit einem Ende eines Waagbalkens (17) einer ersten Serie von Waagbalken verbunden ist, wobei jeweils ein Waagbalken (17) der ersten Serie mit einem Ende am Koppelpunkt eines anderen benachbart liegenden Waagbalkens (17) der ersten Serie über einen gelenkigen Verbindungspunkt (16) angelenkt ist, und wobei der Anlenkpunkt (14) mit der Fassung (13) oder einem mit der Fassung (13) verbundenen Zwischenglied über einen Waagbalken (18) einer zweiten Serie mit den Waagbalken (17) der ersten Serie derart gelenkig verbunden ist, dass ein Ende des Waagbalkens (18) der zweiten Serie an einer Auflagestelle (15) des op- tischen Elements (12) angreift, während dessen anderes Ende an dem Koppelpunkt des anderen Waagbalkens (17) der ersten Serie angelenkt ist.
15. Vorrichtung zur Lagerung eines optischen Elements nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement als Innenfassung (19) ausgebildet ist, an dem die mehreren Auflagestellen (15) vorgesehen sind, wobei die wenigstens drei Anlenkpunkte (14) an einer Außenfassung (13) vorgesehen sind.
16. Projektionsobjektiv der Mikrolithographie zur Herstellung von Halbleiterelementen mit wenigstens einer Linse oder einem Spiegel, wobei die wenigstens eine Linse bzw. der Spiegel direkt oder über ein Zwischenelement mittels mehrerer Auflageelemente mit einer Fassung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Linse (12) bzw. dem Spiegel oder dem Zwischenelement (19) mehrere Auflagestellen (15) vorgesehen sind, wobei jede Auflagestelle (15) über Verbindungspunkte (16) jeweils mit einem Ende eines Waagbalkens (17) einer ersten Serie von Waagbalken verbunden ist, wobei die erste Serie von Waagbalken (17) so angeordnet ist, dass sich zur Befestigung an der Fassung (13) wenigstens drei Anlenkpunkte (14) ergeben.
17. Projektionsobjektiv nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Waagbalken (17) der ersten Serie, an dessen Enden die Verbindungspunkte (16) für die Auflagestellen (15) der Linse (12) bzw. dem Spiegel oder des Zwischenelements (19) angeordnet sind, mit wenigstens einem weiteren Waagbalken (18) einer zweiten Serie von Waagbalken verbunden ist, wobei sich die Anordnung als Waagbalkenkas- kade so lange wiederholt, bis wenigstens drei über gelenkige Verbindungspunkte (16) mit der Waagbalkenkaskade verbundene Anlenkpunkte (14) verbleiben, welche direkt oder über weitere Zwischenglieder mit der Fassung (13) verbunden sind.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der wenigstens drei Anlenkpunkte (14) mit der Fassung (13) über weitere Zwischenglieder in Form einer weiteren Waagbalkenkaskade derart erfolgt, dass in den drei Anlenkpunkten (14) wirkende Kräfte über eine Vielzahl von Auflagestellen (15) in der Fassung (13) abge- stützt sind.
19. Projektionsobjektiv nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass an der Linse (12) wenigstens zwölf über den Umfang der Linse (12) verteilt angeordnete Auflagestellen (15) angreifen, wobei jeweils zwei Auflagestellen (15) über je einen gelenkigen Verbindungspunkt (16) mit einem Ende eines Waagbalkens (17) der ersten Serie verbunden sind, wobei jeweils zwei Waagbalken (17) der ersten Serie an Koppelpunkten mit den Enden eines weiteren Waagbalkens (18) der zweiten Serie verbunden sind, und wobei wenigstens drei Waagbalken (18) der zweiten Serie über Koppelpunkte als Anlenkpunkte (14) mit der Fassung (13) verbunden sind.
20. Projektionsobjektiv nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich- net, dass an der Linse (12) bzw. dem Spiegel über den Umfang verteilt jeweils drei Auflageeinheiten mit jeweils drei Auflagestellen (15) vorgesehen sind, wobei jede Auflagestelle (15) über einen gelenkigen Verbindungspunkt (16) mit einem Ende eines Waagbalkens (17) einer ersten Serie von Waagbalken verbunden ist, wobei jeweils ein Waagbalken (17) der ersten Serie mit einem Ende am Koppelpunkt eines anderen benachbart liegenden Waagbalkens (17) der ersten Serie über einen gelenkigen Verbindungspunkt (16) angelenkt ist, und wobei der Anlenkpunkt (14) mit der Fassung (13) oder einem mit der Fassung (13) verbundenen Zwischenglied über einen Waagbalken (18) einer zweiten Serie mit den Waagbalken (17) der ersten Serie derart gelenkig verbunden ist, dass ein Ende des Waagbalkens (18) der zweiten Serie an einer Auflagestelle (15) der Linse (12) angreift, wäh- rend dessen anderes Ende an dem Koppelpunkt des anderen Waagbalkens (17) der ersten Serie angelenkt ist.
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