WO2015173362A1 - Optimale anordnung von aktuier- und sensorpunkten auf einem optischen element - Google Patents

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Johannes Lippert
Jasper WESSELINGH
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Definitions

  • the invention relates to a projection exposure apparatus for semiconductor lithography with a manipulator for image aberration correction.
  • the known mode of operation of projection exposure apparatuses for semiconductor lithography is essentially based on the fact that structures, for example printed conductors, but also transistors or the like, are produced on semiconductor components by structures existing on a semiconductor wafer by means of an objective on a mask, a so-called reticle arranged photosensitive resist layer are mapped and that in sequential steps, in particular by appropriate coating or etching processes, the desired topography of the device is generated.
  • a considerable reduction of the existing on the reticle structures is usually made by the lens, usually by 4-10 times.
  • manipulators can be used. Such manipulators may in particular have optical elements which can be moved or deformed to locally influence a wavefront by means of suitable actuators.
  • EP1 014 139 B1 discloses inter alia a projection exposure apparatus which contains a manipulator with an optical element such as a lens or a mirror, which is deliberately deformed by optical actuator units for optical correction purposes.
  • EP1 014 139 B1 the concept pursued there is explained on the basis of a deformable lens.
  • the projection exposure apparatus for semiconductor lithography has a deformable optical element for correcting wavefront aberrations, wherein for the deformation of the optical element actuation units are present, which are in contact with the optical element via contact areas in mechanical contact.
  • the contact regions are arranged in a regular or irregular arrangement outside of an optically active region of the optical element and there are the contact areas lying closest to the optically active region and further away.
  • the contact regions closest to the optically active region of the optical element can be arranged with respect to their center point at a distance of 3 mm to 12 mm from the edge of the optically active region.
  • the distance of the center points of the contact areas lying further away from the optically active area from the center points of the nearest contact areas can be in the range from 2 to 10 mm.
  • the distance of the centers of the contact regions of a row is advantageously in the range between 8 to 30 mm.
  • the contact regions are arranged offset in at least two rows against each other.
  • the measuring points for sensors offset from the contact areas can be arranged in particular on the same surface of the optical element.
  • the optical element is comparatively close to the side opposite this side.
  • the measuring points can be arranged on the side of the optical element opposite the contact regions.
  • the measuring points are arranged in at least two rows, whereby the drift behavior of the sensors can be better controlled.
  • Figure 1 is a schematic representation of a projection exposure apparatus according to the invention
  • Figure 2 is a schematic representation of an embodiment of a manipulator in which the invention can be used
  • Figure 3 is a schematic sectional view of a manipulator
  • Figure 4 is a schematic representation of an embodiment of a Aktuieriki with
  • Figure 5 is a schematic representation of another embodiment of an actuator unit
  • FIG. 6 shows a first possibility for introducing forces into an optical element
  • FIG. 7 shows a further possibility for introducing forces into an optical element
  • Figure 8 is a schematic representation of another variant for introducing forces into an optical element
  • FIG. 10 in subfigures a and b another possibility for introducing forces into an optical element; in the subfigures a and b, a further possibility for introducing forces into an optical element; in the subfigures a and b variants for the design of a groove; in the subfigures a and b further variants for the design of a groove; in the sub-figures a and b variants for the design of an optical element; in the sub-figures a and b further variants for the introduction of forces in an optical element; a schematic representation of a force or torque introduction into an optical element; an exemplary distribution of contact areas on an optical element; a further variant for the distribution of contact areas on an optical element; a variant for the arrangement of measuring points and contact areas on an optical element; a further variant for the arrangement of measuring points and contact areas on an optical element; a further variant for the arrangement of measuring points and contact areas on an optical element; a variant for protecting an optical element from pressure surges; a possibility for the design
  • FIG. 1 shows a projection exposure apparatus 100 according to the invention. This serves to illuminate structures on a substrate coated with photosensitive materials, which generally consists predominantly of silicon and is referred to as wafer 102, for the production of semiconductor devices, such as e.g. Computer chips.
  • photosensitive materials which generally consists predominantly of silicon and is referred to as wafer 102, for the production of semiconductor devices, such as e.g. Computer chips.
  • the projection exposure apparatus 100 essentially comprises an illumination device 103, a device 104 called a reticle, for recording and exact positioning of a mask provided with a structure, a so-called reticle 105, through which the later structures on the wafer 102 are determined 106 for holding, moving and exact positioning of just this wafer 102 and an imaging device, namely a projection lens 107, with a plurality of optical elements 108, which are held on frames 109 in a lens housing 140 of the projection lens 107.
  • the basic functional principle provides that the structures introduced into the reticle 105 are imaged onto the wafer 102; the image is usually scaled down.
  • the illumination device 1 03 provides a projection beam 1 1 1 required for imaging the reticle 105 on the wafer 102 in the form of electromagnetic radiation.
  • the source of this radiation may be a laser, a plasma source or the like.
  • the radiation is formed in the illumination device 1 03 via optical elements so that the projection beam 1 1 1 when hitting the reticle 105 has the desired properties in terms of diameter, polarization, shape of the wavefront and the like.
  • An image of the reticle 105 is generated via the beams 11 1 and transmitted to the wafer 102 in a reduced manner by the projection objective 107, as already explained above.
  • the reticle 105 and the wafer 102 can be moved synchronously, so that regions of the reticle 105 are imaged onto corresponding regions of the wafer 102 virtually continuously during a so-called scanning process.
  • the projection objective 107 comprises a plurality of individual refractive, diffractive and / or reflective optical elements 108, such as e.g. Lenses, mirrors, prisms, end plates and the like.
  • FIG. 2 is a perspective view of a manipulator 200, in which the invention can be used, shown in somewhat more detail.
  • the manipulator 200 is connected via a base frame 4 with the socket 3 of the first optical element of the projection lens, in particular screwed.
  • the base frame 4 is connected in the present example by a 3-point connection with the projection lens, allowing easy reproducible interchangeability.
  • a function of the base frame 4 is in the example shown to include both a sensor frame 5 and a support frame 6, which will be discussed in more detail below.
  • the base frame 4 performs a mechanical decoupling between the support and the sensor frame 5, 6, ie it should be ensured that deformations of the support frame 6 have no mechanical effects on the sensor frame 5. Furthermore, the base frame 4 must hold the two aforementioned frames 5 and 6 relative to the projection lens and decouple deformations from the support frame 6 relative to the environment. In addition, the base frame 4 also takes the necessary interfaces to the outside, such as plugs, covers or similar. on.
  • the base frame 4 is advantageously made of a nonmagnetic material such as titanium, a non-magnetic steel or a ceramic, to minimize as far as possible influences which might result from the magnetic Lorentzantrieben the Reticlestage. Also visible in Figure 2 are grooves 7 for guiding cables, fibers or the like.
  • the support frame 6 carries on the Aktuierritten 8, the optical element 9 of the manipulator 200 and takes - in addition to the weight of the optical element 9 - those forces that emanate from the Aktuierussien 8 in particular in the case of a (desired) deformation of the optical element 9.
  • the optical element 9 consists in the present example of quartz glass, is formed in its basic form as a plane-parallel plate and has the dimensions in the range of 50-100 x 1 00-200 x 1 -4 mm, in particular from 65-85 x 120-160 x 2.3 - 3.3 mm. Of course, other dimensions and materials are conceivable.
  • quartz glass has proved to be advantageous, in contrast in particular to calcium fluoride, in which crystal lattice displacements tend to migrate, which would have an overall negative effect on the optical and mechanical performance of the optical element or the manipulator.
  • the support frame 6 is connected at its bottom to the base frame 4.
  • a rigid as possible training of the support frame 6 is advantageous, wherein the support frame 6 in particular of a ceramic material or - similar to the base frame 4- can be made of a non-magnetic steel.
  • the support frame 6 can also be omitted.
  • the Aktuierussien 8 would directly from added to the base frame 4.
  • the base frame 4 is as already mentioned and shown in the figure next to the support frame 6 also connected to the sensor frame 5.
  • the sensor frame 5 may, for example, carry capacitive or even optical sensors and may in particular be formed from titanium or aluminum or corresponding alloys or from ULE or Zerodur or silicon-infiltrated silicon carbide (SiSiC).
  • the sensor frame 5 may be formed of a material whose CTE has a value of at most 12 ppm / K.
  • the sensor frame is formed of a material whose modulus of elasticity has a value of 60-400GPa.
  • both the sensor frame 5 with the base frame 4 and the support frame 6 with the base frame 4 and the base frame 4 can be connected to the projection lens, wherein the connecting elements can show a decoupling effect or additional decoupling elements are present.
  • connecting elements or the decoupling elements are as stiff as possible in the radial direction as soft as possible and in the z-direction, ie in the direction of the optical axis. This can be achieved, for example, by the use of appropriately aligned and designed leaf springs.
  • FIG. 3 schematically shows a sectional view of an alternative embodiment of the manipulator.
  • the base frame 4 ' is formed in this embodiment such that it largely covers the sensor frame 5 and thus extends substantially into the immediate vicinity of the edge regions of the optical element 9.
  • a light beam is decoupled from a fiber 20, extends over a certain distance optically and strikes a prism 19, which deflects it in the direction of the glass surface 21.
  • the reflection on the glass surface 21 subsequently generates a self-interference of the light beam, which can be evaluated in a downstream evaluation unit (not shown here) so that the actual deflection of the optical element 9 effected by the actuator units 8 can be determined at the corresponding location.
  • a capacitive measurement can take place; in this case a metallization of the optical element 9 in the region of the measuring points and possibly a ground of advantage.
  • a seal 2 encircling the optical element 9 between the optical element 9 and the base frame 5.
  • the seal 2 may in particular be made of an elastomer such as FKN (trade name Viton).
  • FKN trade name Viton
  • an elastic adhesive in the manner of an elastic (expansion) joint can be used. Mechanical requirements for the sealant used are very low rigidity to allow some residual budget for seal aging.
  • FIG. 4 schematically shows an exemplary embodiment of an actuator unit 8 with a sensor 14 for the indirect measurement of deformations of the optical element 9.
  • a lever 12 which is supported by leaf springs 13, deflected.
  • the leaf springs 13 and the actuator 81 are in turn connected to the support frame 6.
  • the lever 12 is connected via a plunger 10 and two realized for example using an adhesive bonding layers 1 1 .1 and 1 1 .2 with the optical element 9 in mechanical connection.
  • the mechanical connection 1 1 .2 is not absolutely necessary, but it may be for service reasons (repair of the component, etc.) of advantage.
  • the support frame 6 has the sensor 14 on the side opposite the actuator 81.
  • the measurement of the deformation of an optical element 9 takes place in the present example by means of the sensor 14 in the Aktuierech 8. From the determined movement, which is transmitted by the Aktuiertechnik 8 via the lever 12 and the plunger 10 to the optical element 9, then on the deflection or the position of the surface of the optical element 9 are closed.
  • a certain measurement uncertainty stems, inter alia, from the two connection layers 11.1 and 11.2, in which a drift can occur, which can lead to a falsification of the measurement result.
  • a measurement of the deformation of the optical element 9 via force sensors can take place.
  • Such a measurement shows in particular the advantage of a higher robustness of the measurement result compared to crosstalk from other measuring axes.
  • the influence of the movement of other axes on the measuring signal of an axis is less affected.
  • parasitic forces are entered into the system by the movement of the reticle days, by means of which the measurement result can likewise be falsified.
  • an actuation that is to say a deformation and / or a deflection
  • a controlled actuation is also conceivable.
  • Force or position actuator units can be used.
  • Typical Actuator units are immersion bobbins, pneumatic or hydraulic actuator units or reluctance actuator units. This variant is characterized by a low rigidity between the optical element and the frame on which the Aktuierizien are stored from.
  • piezo actuators possibly magnetic shape memory elements or stepper motors; which are characterized by a high degree of rigidity between the optical element and the frame on which the actuator units are mounted.
  • piezoactuators in particular piezostacks, makes it possible to achieve a comparatively accurate postioning at low heat development, for example in comparison with Lorentz actuators.
  • FIG. 5 schematically shows an alternative embodiment of an actuator unit 8 ', in which a so-called parallel kinematics is used.
  • the actuator unit has an actuator body 15, which is connected via solid joints 16 with two substantially parallel bars 17 and 17 'and forms a parallelogram with these and another bar 17 " Plunger 1 0.1 1 arranged for actuation of an optical element.
  • the actuator body 15 In a diagonal of the parallelogram of the connected via solid joints 16 'with the actuator body 15 actuator 81' extends.
  • the two bars 17 and 17' move in parallel, so that an actuation of an optical element, not shown in the figure, can take place via the actuator unit 8 '.
  • the advantage of the solution shown is essentially that, in the variant shown in the figure, the parasitic forces and moments when moving other areas, for example. In case of a change in the deformation profile of the optical element less change what is extremely advantageous from the point of view of optical performance.
  • the optical element is in this case by means of a robust, if necessary contactless, position sufficiently robust against crosstalk from other areas. onssensors, for example, directly, by means of an external mechanism or in the Aktuierech itself.
  • Piezo actuator unit mechanics, capacitive position measurement
  • Stepper motor actuator unit encoder
  • capacitive sensors are conceivable in particular in cases in which the sensor measures the deflection of a component of an actuator unit. In principle, however, it is also possible to measure deflections or deformations of the optical element directly with a capacitive sensor. In this case, a conductive coating of the area addressed by the sensor on the surface of the optical element, for example a metallization, may be advantageous.
  • fiber-coupled interferometer In the case of the use of an interferometric sensor for the position measurement, the use of a fiber-coupled interferometer in particular comes into consideration. Likewise, fiber Bragg gratings can be used which easily enable multi-channel measurement by series-connected individual sensors, so that all addressed sensors can be interrogated with a single fiber.
  • Aktuierleiter Characterized by a sufficient (typically in the single-digit nm range) exact Aktuierleiter.
  • the optical element is measured by means of a sufficiently accurate, possibly contactless position sensor, for example, directly, by means of an external mechanism or in the Aktuierappel itself.
  • Example Immersion coil actuator unit on load cell.
  • Piezo actuator unit with a strain gauge.
  • the optical element 9 may be the optical element used in the manipulator shown above, but in principle the solutions shown in the following figures can be applied to a large number of different actuated optical elements.
  • the actuation force is indicated by the double arrow.
  • the local deformation can, as shown in the figure, in particular in a bend of the optical element 9 in the region of the connecting layer 1 1 - hereinafter referred to as contact area 36 - precipitate, resulting in undesirable stresses in the connecting layer 1 1 and thus to a creep or ., Can lead to a degradation up to the destruction of the connecting layer 1 1.
  • the contact region 36 may have a maximum lateral extent or, in the case of a circular formation of the contact region 36, a diameter of approximately 2-15 mm, in particular approximately 3-6 mm; the connecting layer 1 1 may show a thickness of about 20 ⁇ -400 ⁇ , in particular of about 90-130 ⁇ .
  • a reduction of the thickness of the bonding layer would lead to a reduced creep due to the bonding layer, so that a thinner choice of the bonding layer is also possible or desirable.
  • Invar or TiAI6V4 or other titanium alloys can be used for the material of the ram stainless steel X14 or X17.
  • TiAl6V4 proves to be advantageous because it shows a coefficient of thermal expansion which is closer to the coefficient of expansion of the optical element than the also possible non-magnetic steels.
  • FIG. 7 likewise shows, in a sectional illustration, a variant in which a bending of the optical element 9.1 in the contact region 36 is reduced.
  • a plunger 10.1 acts on the contact area 36 on the optical element 9.1 for its targeted deformation.
  • the effect of the groove 22 consists essentially in the fact that with a deformation of the optical element 9.1, the curvature or bending of the surfaces in the contact region 36 is reduced and thus the connecting layer 1 1. 1 remains tension-free.
  • the groove 22 displaces the bending stresses occurring in the interior of the optical element 9.1. At a sufficient depth of the groove 22 this acts in interaction with the remaining material in their environment of the optical element 9.1 in the manner of a joint.
  • circumferential groove does not necessarily have to be ring-shaped. Depending on the design of the contact point and deviating profiles of the groove are conceivable.
  • the bending stress in the contact region 36 is reduced, whereby the compression or tension naturally required for the actuation or deformation of the optical element 9.1 is maintained.
  • the fact that the connecting layer 1 1 .1 is kept substantially free of shear forces in the manner shown, the overall durability of the connection is improved and increases the performance and life of the overall system. In particular, creep of the bonding layer 11 is reduced.
  • the distance of the groove 22 from the edge of the contact region 36 should be chosen as small as possible.
  • the annular configuration of the groove 22 is particularly suitable for cases in which the optical element 9.1 is deformed or actuated with changing load or bending directions. In other applications, of course, deviating profiles of the groove 22, for example, linear courses, conceivable.
  • the groove 22 can be ground or milled in by means of a molding tool, ie a positive body.
  • a further etching or polishing step for eliminating or reducing depth damage can be made, whereby voltage spikes and possible starting points of damage to the material under tension can be avoided.
  • Fig. 8 shows a variant in which the plunger 10.2 is formed such that it tapers in the direction away from the optical element 9.2 direction.
  • This design of the plunger 10.2 is based on the knowledge that even with optimally designed grooves still a residual bending of the optical element in the contact area is observed. A maximum stiff plunger would cause voltage peaks in the edge regions of the contact area due to the bending mentioned above. Therefore, it is advantageous to make the plunger 10.2 softer towards the outer regions of the contact region 36, which is achieved by the plunger geometry shown in the figure. The effect mentioned affects both tension and pressure.
  • FIGS. 9a and 9b Further variants of the ram design are shown in FIGS. 9a and 9b with reference to the modified rams 1 0.3 or 10.4.
  • the flat surface can be used as a reference in the assembly / adjustment process.
  • An advantageous specification for the boundary conditions to be used in the choice of the geometry of the ram can be described over the range of the normal stress in the z-direction.
  • Interface normal stress in z in the center of the contact area or the adjacent areas in the plunger or optical element
  • FIG. 10a shows a further variant in which the optical element 9.3 is connected to an actuator unit via a clamping connection.
  • a screw 23 is guided through a through hole 24 in the glass of the optical element 9.3.
  • a washer 25 On the side facing away from the screw head of the screw 23 and the optical element 9.3 is first a washer 25, then a comparatively soft spring 26 is arranged, which is tightened by a nut 27 relative to the optical element 9.3.
  • the effect of the spring 26 is essentially to allow the application of a defined clamping force.
  • the spring constant is to be chosen so that the washer 25 does not lose contact with the optical element 9.3 even at a maximum deflection of the optical element 9.3 downwards and enters a difficult-to-control state.
  • the spring constant must be small enough to allow a correspondingly sensitive adjustment of the clamping force. Typical values for the spring constant are in the range of 1 ⁇ / ⁇ - 0.01 ⁇ / ⁇ .
  • FIG. 10b shows the variant modified with respect to FIG. 10a such that circumferential annular grooves 29 are present on both sides of the optical element 9.4, which essentially fulfill the same function as known from the preceding FIGS. 7-9.
  • the requirement of the two-sided annular grooves 29 in FIG. 10b is due to the fact that now also a comparatively rigid element, namely the screw head 23a, is in contact with the optical element 9.4 facing away from the actuator unit.
  • FIG. 11b corresponds to FIG. 11a, but in this case the optical element 9.6 is provided with the peripheral annular grooves 29 already known from the preceding FIGS. 7-9.
  • the design of the outer part of the groove has a substantially lower relevance for the introduction of voltage into the material of the optical element than the design of the part of the groove which is in contact with the contact region.
  • FIG. 12 shows in the partial figures 12a and 12b a beveled and an elliptical configuration of the part of the groove 22.2 and 22.3 facing the contact region 36 in the optical element 9.7 and 9.8.
  • this represents only two possible variants of a variety of possible configurations of the groove 22; Of course, free-form surfaces are also conceivable.
  • FIGS. 13a and 13b is an undercut on the side of the groove 22.4 and 22.5 facing the contact region 36 in the optical element 9.9 and 9.10.
  • FIG. 14 shows in subfigures 14a and 14b a variant in which the optical element 9.1 1 and 9.12 outside the optically active region 9.1 1 'or 9.12' is weakened locally in a targeted manner, in order to achieve a deformation of the optical element 9.1 1 and 9.12 to reduce required forces.
  • the optically active region is to be understood as that region of an optical element which will pass through useful radiation during operation of the superordinate system.
  • the optical element 9.1 1 is provided at its edge with a recess 31, whereas in the figure 14b in the optically inactive region, but in the interior of the optical element 9.12 material is cut out.
  • the cutout 32 can either be continuous or designed only as a notch.
  • the optically non-active region is understood to be that region of the optical element which, in the operation of a superordinate device in which the optical element is used, will not pass through the useful radiation used in the device. In both cases, corresponding weakenings of the material are spaced from the contact region 36.
  • FIG. 15 shows in the subfigures 1 5a and 15b two different possibilities for introducing forces and moments into an optical element.
  • forces and moments are respectively introduced into the material of the optical element 9.13 at the edge of the optical element 9.13, ie outside the optically active region 9.13 ', as illustrated by the arrows 33 and 34 .
  • a disadvantage in the solution shown in Figure 15a is that in this case a decoupling of force and moment in the contact region 36 is only very limited possible, since a high rigidity in Aktuierraum is advantageous, which is in contradiction to the decoupling requirement and to achieve a desired bending deformation of the optical element 9.13 in particular in the x direction significant voltages in the contact region 36 of the used, in the figure Actuator unit not shown in the optical element 9.13 occur.
  • FIG. 15b shows a variant in which two contact regions 36 are provided on each side of the optical element 9.14 outside the optically active region 9.14 ', in which forces for deformation of the optical element 9.14 can act.
  • the introduction of moments, in particular of tangential moments, takes place in the example shown by the fact that in each case different forces act on in the x-direction spaced from each other contact areas 36.
  • the desired bending moment is applied by selecting only the difference of the introduced forces.
  • the respective absolute values of the forces can then be set independently of the mentioned difference.
  • a desired ratio of both forces can be set without having to change the desired moment, so that a voltage optimization is possible.
  • a tangential moment is to be understood as meaning, in particular, a moment in which the vector or the axis of the bending moment runs parallel to the edge region of the optical element, ie in particular parallel to an edge of a plane-parallel plate.
  • the forces applied for applying the bending moment forces can differ not only in terms of their amount but in particular also with regard to their direction.
  • FIG. 16 shows in detail figures 16a and 16b a schematic representation of a force or torque introduction as described above.
  • the force is introduced via a joint 35 in each case at two contact regions 36 through an actuator unit into the edge region of an optical element 9.15.
  • the parameter b shown in the figure indicates the distance of the inner contact region to the optically active region 9.15 'of the optical element 9.15
  • the parameter a denotes the distance of the outer contact region 36 to the optically active region 9.15' of the optical element 9.15.
  • the point of action for the required force or the required moment coincides with the edge of the optically active region 9.1 5 '.
  • 16b shows the actuated case in which different forces are applied via the actuator units 8.1 and 8.2, so that both a force and a torque act at the point of action.
  • the decoupling joints 35 between the Aktuierechen 8.1 and 8.2 and the optical element 9.15 which avoid high voltages in the contact region 36 o- in its environment.
  • the decoupling joints 35 cause tensile and compressive forces to be transmitted to the contact region 36 in the first place. If one chooses the Contact area 36 sufficiently large, resulting in total lower tensile or compressive stresses.
  • the decoupling effect of the decoupling joint 35 can be realized in the most general case in all directions of the x / y plane.
  • FIG. 17 shows an exemplary distribution of contact regions 36 outside the optically active region 9.16 'of the optical element 9.16.
  • the contact regions 36 are arranged in a regular grid, wherein a is the distance of the inner contact regions to the optically active region 9.16 'and b is the distance of the outer contact regions 36 from the inner contact regions 36.
  • the distance of the contact regions 36 from one another in the longitudinal direction of the optical element 9.16 is denoted by c. In principle, an irregular arrangement of the contact areas is conceivable.
  • the aim is to arrange the contact regions 36 as close as possible to the optically active region 9.16 ', ie to choose a as small as possible.
  • the distance b has an immediate effect on which torque can be introduced into the optical element 9.16 in the tangential direction with a predetermined actuator force.
  • Distance c is to be chosen in such a way that the desired resolution of the deformation can be achieved. In simple terms, the ripple represented by the optical element 9.16 increases with decreasing distance c. It goes without saying that distance c does not necessarily have to be the distance from a wave crest to a wave trough.
  • a shaft can also run over a plurality of contact areas 36.
  • the surface profile of the actuated optical element 9.16 does not necessarily have to be constant in the y direction. Instead of a wave crest for small y, the optical element 9.16 can no longer exhibit deformation towards its center and subsequently form a wave trough.
  • the neutral area does not necessarily have to be in the middle; It goes without saying that a multiplicity of highly irregular profiles can also be set by the optical element 9.16 shown with the corresponding actuator system.
  • the distance a of the centers of the first row of contact areas 36 to the optically active area 9.16 'of the optical element 9.16 need not be constant. In order to keep the forces and thus the stresses in the optical element 9.16 low and thus prevent component failure, it is advantageous to select the stated value in the range of 1 mm to 10 mm.
  • the distance b of the centers of the contact areas 36 of the second row from that of the first row is advantageously selected in the range of 2 to 10 mm. If one chooses the distance too small, too high forces are needed to initiate a sufficient tangential moment. On the other hand, if the distance is too high, excessive forces are required in order to be able to introduce the desired deformations into the optically active region 9.16 '.
  • FIG. 18 shows a variant of the arrangement of the contact regions 36 outside the optically active region 9.17 'shown in FIG. 17.
  • the contact areas 36 are arranged offset in two rows against each other; the lateral offset of the respective contact regions 36 of the two rows to one another is denoted here by the parameter d.
  • the introduction of a tangential moment in the optical element 9.17 is possible.
  • FIG. 19 and FIG. 20 show a variant in which the measuring points 37 or measuring ranges shown in dashed lines outside the optically active region 9.1 9 'or 9.20' are arranged offset relative to the contact regions 36.
  • the measurement can take place directly on the surface of the optical element 9.19 and 9.20.
  • the measuring points are in the contact areas or in the areas on the other surface of the optical element, which face the contact areas (on the surface of the optical element, on which are not the contact points).
  • both the contact regions 36 and the measuring points 37 may be arranged outside the optically active region 9.21 'on the short side of a rectangular optical element 9.21.
  • the measuring points 37 are advantageous to arrange in at least two rows in order to be able to better control the drift behavior of the sensors.
  • the drift of a sensor produces significantly higher parasitic deformations in the optically active region and reduces the performance of the system, whereby the optical element is worse conditioned from a control engineering point of view.
  • all actuator units are moved to correct this - erroneously measured - deformation. If all measuring points lie in a line, there is no or little control in the y-direction, which increases the deformation in the optically active region of the optical element and thus the optical error.
  • a tangential moment is particularly important in order to be able to continue a ripple generated at the edges of the optical element 9.21 in the interior, so the optically active region 9.21 'of the optical element 9.21. Without the application of an additional tangential moment, the desired waviness would possibly only occur at the edges, that is to say in particular in the optically inactive region of the optical element 9.21, and the manipulator would miss its effect.
  • the thickness of the optical element In the z-direction, various factors have to be considered. Above all, the introduced stresses in the material of the optical element, in particular in the vicinity of the contact regions, depend strongly on the thickness of the optical element. In extreme cases, such stresses can lead to component failure. Thus, the optical correction potential for thick optical elements is reduced by the voltage-related limitation of the maximum deflections of the corresponding Aktuierüen by the plate thickness. In addition, the parasitic effect of stress birefringence increases with thicker optical elements, which reduces the performance of the overall system.
  • FIG. 22 shows a variant in which the optical element 9.22 mounted on the tappets 10 via the connecting layer 11 is shielded from harmful environmental influences, in particular from pressure surges resulting from the movement of the reticle layers, by means of a protective plate 38 arranged between it and the reticle ,
  • the protective plate 38 can be selected comparatively thick, in particular with a thickness in the range of 4mm-10mm.
  • the maximum possible thickness of the protective plate 38 is limited essentially by the available space and by limiting the maximum light path through glass in the system.
  • the protective plate 38 can be arranged in particular on the base frame.
  • a seal to the environment may then be achieved by sealing the non-actuated guard plate 38 against an upper end of the base frame, which is much easier than sealing the actuated optical element 9.22 with respect to the base frame due to the rigid connection of the guard plate 38 to the base frame base frame.
  • FIG. 23 shows a variant for the design of an optical element 9.23 in conjunction with the manipulator described above.
  • an optical element 9.23 produced, for example, from quartz glass or calcium fluoride is provided with an eruption 40 in that region which, in the normal operation of the superordinate projection exposure device OO, will not pass through optical useful radiation.
  • the envelope 41 of the beam path through the optical Element 9.23 is also indicated in FIG. 23 as well as in the following FIGS. 24 and 25.
  • the optical element 9.23 is arranged in a conventional manner in a socket 42, which can be arranged in particular between the manipulator and a further element of a lens.
  • the optical element 9.23 shown in the figure is provided with the cutout 40, it is possible to create space for components of the structurally superordinate unit, for example of the manipulator 200, so that overall an increased packing density of optical elements in a projection exposure apparatus is achieved.
  • weight is saved and the outbreak 40 also creates the possibility of optimizing or controlling a flow of a purge gas in the system.
  • FIG. 24 shows in the subfigures 24a and 24b a variant of the solution shown above, wherein the optical element 9.24 is not provided with a complete eruption but rather is milled off in the optically unused regions 40.1.
  • FIG. 24a shows a perspective view of the optical element 9.24
  • FIG. 24b shows a lateral view.
  • the material weakenings 40.1 or breakouts 40 shown in FIGS. 23 and 24 can be produced, for example, in a final processing step in the production of the optical element by milling or similar production methods such as, for example, grinding.
  • FIG. 25 shows a perspective view of the corresponding variant, whereas Figure 25b shows a side view.
  • the outer contour of the optical element 9.25 is dispensed with annularly, but rather in the example shown 3 eyelets 43 are formed, through which the optical element 9.25, for example, with the version of a further optical element of a projection objective screwed or can be stored on spherical caps.
  • the optical element 9.25 for example, with the version of a further optical element of a projection objective screwed or can be stored on spherical caps.
  • FIG. 26 shows, by way of example, a use of the optical element with a manipulator 200, wherein it can be seen how the remaining part of the optical element protrudes into the free space in the manipulator 200.
  • Projection exposure apparatus for semiconductor lithography with a manipulator for correcting wavefront errors of optical useful radiation, which passes through an optical element of the manipulator during operation of the projection lens, wherein the manipulator in the optical path adjacent an optical element is arranged, which in the area which in the usual operation of the Projection exposure system is not from optical useful radiation pass, is provided with a material weakening, characterized in that the not provided with the material weakening part of the optical element protrudes into a resulting from the geometry of the manipulator recess and / or that at least a part of the manipulator in the area the material weakening projects.
  • Projection exposure system characterized in that it is a milled or abraded material in the weakening.
  • projection exposure apparatus characterized in that the outer contour of the optical element shows a deviation from the annular shape, wherein the optical element eyelets for mounting or for mounting of the optical element are present.
  • the manipulator is arranged in the direction of the optical useful radiation immediately after a reticle of the projection exposure apparatus.
  • a material weakening in the sense of the preceding sentences is to be understood in particular as meaning the absence of material, as a result of which an originally existing or merely intended complete form of the optical element has been reduced or incomplete.
  • the optical element is a rotational body, in particular a spherical, rotationally symmetrical lens with a recess, the rotational symmetry being canceled due to the presence of the recess. It is irrelevant whether initially a complete optical element was produced and subsequently reworked or whether the material attenuation was already provided in the design of the optical element, so that no post-processing to produce the material attenuation was required.
  • an optical element should be understood to be an optical element, upon the consideration of which the person skilled in the art would make an intellectual completion of a form of an optical element familiar to him.
  • the material weakening is a deviation from the usual form of concave or convex lenses, which in particular also exceeds orders of magnitude beyond the material weakenings associated with the production of free-form surfaces or aspheres.
  • an optically inactive region is created.
  • the weakening of the material can, for example, also be bounded by a discontinuous course of the surface of the optical element, such as an edge.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie mit einem deformierbaren optischen Element zur Korrektur von Wellenfrontfehlern, wobei zur Deformation des optischen Elements Aktuierungseinheiten vorhanden sind, welche über Kontaktbereiche in mechanischem Kontakt mit dem optischen Element stehen, wobei die Kontaktbereiche (36) in einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Anordnung außerhalb eines optisch aktiven Bereichs (9.16', 9,17', 9.19', 9.20', 9.21 ') des optischen Elements (9.16, 9,17, 9.19, 9.20, 9.21 ) angeordnet sind und wobei dem optisch aktiven Bereich nächstliegende und ferner liegende Kontaktbereiche (36) vorhanden sind.

Description

Optimale Anordnung von Aktuier- und Sensorpunkten auf einem
optischen Element
Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie mit einem Manipulator zur Bildfehlerkorrektur.
Die bekannte Funktionsweise von Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie beruht im Wesentlichen darauf, dass Strukturen, also beispielsweise Leiterbahnen, aber auch Transistoren oder ähnliches auf Halbleiterbauelementen dadurch erzeugt werden, dass mittels eines Objektives auf einer Maske, einem sogenannten Reticle, vorhandene Strukturen auf eine auf einem Halbleiterwafer angeordnete photoempfindliche Lackschicht abgebildet werden und dass in nachfolgenden Schritten insbesondere durch entsprechende Beschichtungs- oder Ätzprozesse sequentiell die gewünschte Topographie des Bauelementes erzeugt wird. Dabei wird in der Regel durch das Objektiv eine erhebliche Verkleinerung der auf dem Reticle vorhandenen Strukturen vorgenommen, üblicherweise um das 4-10 fache.
Die derzeit erzeugbaren Strukturen zeigen Dimensionen im Bereich mehrerer Nanometer, was erhebliche Anforderungen an die Qualität des zur Belichtung verwendeten Objektives stellt. Insbesondere ist es wünschenswert, etwaige Bildfehler möglichst schnell und situationsangepasst ausgleichen zu können. Zur Fehlerkorrektur können beispielsweise sogenannte Manipulatoren verwendet werden. Derartige Manipulatoren können insbesondere optische Elemente aufweisen, welche zur lokalen Beeinflussung einer Wellenfront mittels geeigneter Aktuatoren bewegt oder verformt werden können.
Ein entsprechendes Konzept ist in dem europäischen Patent EP1 014 139 B1 beschrieben. Die genannte Schrift offenbart unter anderem eine Projektionsbelichtungsanlage, welche einen Manipulator mit einem optischen Element wie beispielsweise einer Linse oder einen Spiegel enthält, welches zu optischen Korrekturzwecken durch Aktuiereinheiten gezielt verformt wird. Dabei wird in der EP1 014 139 B1 das dort verfolgte Konzept anhand einer deformierbaren Linse erläutert.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Manipulatoren nicht für die Korrektur aller Bildfehler optimal geeignet sind. Overlay-Fehler beispielsweise erfordern Korrekturkonzepte, die mittels der aus dem Stand der Technik bekannten Manipulatoren nicht in optimaler Weise realisierbar sind. Auch die Realisierung hoher Welligkeiten auf optischen Elementen, was insbesondere zur Korrektur von Overlay-Fehler erforderlich sein kann, ist mit bislang bekannten Konzepten nur schwer möglich. Die Welligkeit ist dabei ein Maß dafür, wieviel Wellenberge bzw. Wellentäler in einer Querschnittsdarstellung des optischen Elements über die gesamte laterale Ausdehnung des optischen Elements hinweg auftreten. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie anzugeben, welche erweiterte Möglichkeiten zur Korrektur von Bildfehlern, insbesondere zur Korrektur von Overlay-Fehlern bietet.
Diese Aufgabe wird durch die Projektionsbelichtungsanlage mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie weist ein deformierbares optisches Element zur Korrektur von Wellenfrontfehlern auf, wobei zur Deformation des optischen Elements Aktuierungseinheiten vorhanden sind, welche über Kontaktbereiche in mechanischem Kontakt mit dem optischen Element stehen. Die Kontaktbereiche sind dabei in einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Anordnung außerhalb eines optisch aktiven Bereichs des optischen Elements angeordnet und es sind dem optisch aktiven Bereich nächstliegende und ferner liegende Kontaktbereiche vorhanden.
Insbesondere können die dem optisch aktiven Bereich des optischen Elements nächstliegenden Kontaktbereiche hinsichtlich ihres Mittelpunkts in einem Abstand von 3 mm bis 12 mm vom Rand des optisch aktiven Bereiches angeordnet sein. Dadurch können die Kräfte und damit die Spannungen im optischen Bereich möglichst gering gehalten werden, wodurch ein Bauteilversagen verhindert werden kann.
Weiterhin kann der Abstand der Mittelpunkte der dem optisch aktiven Bereich ferner liegenden Kontaktbereiche zu den Mittelpunkten der nächstliegenden Kontaktbereiche im Bereich von 2 bis 10 mm liegen.
Der Abstand der Mittelpunkte der Kontaktbereiche einer Reihe liegt vorteilhafterweise im Bereich zwischen 8 bis 30 mm .
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Kontaktbereiche in mindestens zwei Reihen gegeneinander versetzt angeordnet.
Zusätzlich können die Messpunkte für Sensoren versetzt zu den Kontaktbereichen insbesondere auf derselben Fläche des optischen Elementes angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, von derselben Seite des optischen Elements her sowohl zu aktuieren als auch zu messen, wodurch das optische Element an der dieser Seite gegenüberliegenden Seite vergleichsweise nahe an benach- barte Komponenten einer Projektionsbelichtungsanlage (beispielsweise an das Reticle) herangeführt werden kann.
Alternativ können die Messpunkte auf der den Kontaktbereichen gegenüberliegenden Seite des optischen Elements angeordnet sein.
Vorteilhafterweise sind die Messpunkte in mindestens zwei Reihen angeordnet, wodurch das Driftverhalten der Sensoren besser kontrolliert werden kann.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung exemplarisch anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Manipulators, in welchem die Erfindung zur Anwendung kommen kann;
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung eines Manipulators;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Aktuiereinheit mit
Sensor;
Figur 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Aktuiereinheit;
Figur 6 eine erste Möglichkeit zur Einleitung von Kräften in ein optisches Element;
Figur 7 eine weitere Möglichkeit zur Einleitung von Kräften in ein optisches Element;
Figur 8 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante zur Einleitung von Kräften in ein optisches Element;
Figur 9 in den Teilfiguren a und b verschiedene Varianten zur Gestaltung eines Stößels;
Figur 1 0: in den Teilfiguren a und b eine weitere Möglichkeit zur Einleitung von Kräften in ein optisches Element; in den Teilfiguren a und b eine weitere Möglichkeit zur Einleitung von Kräften in ein optisches Element; in den Teilfiguren a und b Varianten zur Gestaltung einer Nut; in den Teilfiguren a und b weitere Varianten zur Gestaltung einer Nut; in den Teilfiguren a und b Varianten zur Gestaltung eines optischen Elements; in den Teilfiguren a und b weitere Varianten zur Einleitung von Kräften in ein optisches Element; eine schematische Darstellung einer Kraft- bzw. Momenteneinleitung in ein optisches Element; eine exemplarische Verteilung von Kontaktbereichen auf einem optischen Element; eine weitere Variante zur Verteilung von Kontaktbereichen auf einem optischen Element; eine Variante zur Anordnung von Messpunkten und Kontaktbereichen auf einem optischen Element; eine weitere Variante zur Anordnung von Messpunkten und Kontaktbereichen auf einem optischen Element; eine weitere Variante zur Anordnung von Messpunkten und Kontaktbereichen auf einem optischen Element; eine Variante zum Schutz eines optischen Elements vor Druckstößen; eine Möglichkeit zur Gestaltung eines optischen Elementes; eine Variante zu der in Figur 23 gezeigten Gestaltung ; eine weitere Variante zur Gestaltung eines optischen Elementes, und Figur 26 eine exemplarische Darstellung eines optischen Elementes in Verbindung mit einem Manipulator.
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage 100 dargestellt. Diese dient zur Belichtung von Strukturen auf ein mit photosensitiven Materialien beschichtetes Substrat, welches im allgemeinen überwiegend aus Silizium besteht und als Wafer 102 bezeichnet wird, zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, wie z.B. Computerchips.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 00 besteht dabei im Wesentlichen aus einer Beleuchtungseinrichtung 103, einer Reticlestage genannten Einrichtung 104 zur Aufnahme und exakten Positionierung einer mit einer Struktur versehenen Maske, einem sogenannten Reticle 1 05, durch welches die späteren Strukturen auf dem Wafer 102 bestimmt werden, einer Einrichtung 106 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 102 und einer Abbildungseinrichtung, nämlich einem Projektionsobjektiv 107, mit mehreren optischen Elementen 108, die über Fassungen 109 in einem Objektivgehäuse 140 des Projektionsobjektives 107 gehalten sind.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip sieht dabei vor, dass die in das Reticle 105 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 102 abgebildet werden; die Abbildung wird in der Regel verkleinernd ausgeführt.
Die Beleuchtungseinrichtung 1 03 stellt einen für die Abbildung des Reticles 105 auf dem Wafer 102 benötigten Projektionsstrahl 1 1 1 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in der Beleuchtungseinrichtung 1 03 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 1 1 1 beim Auftreffen auf das Reticle 105 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Über die Strahlen 1 1 1 wird ein Bild des Reticles 105 erzeugt und von dem Projektionsobjektiv 107 entsprechend verkleinert auf den Wafer 102 übertragen, wie bereits vorstehend erläutert wurde. Dabei können das Reticle 105 und der Wafer 102 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Reticles 105 auf entsprechende Bereiche des Wafers 102 abgebildet werden. Das Projektionsobjektiv 107 weist eine Vielzahl von einzelnen refraktiven, diffraktiven und/oder reflexiven optischen Elementen 108, wie z.B. Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen auf.
Ferner gut erkennbar ist in Figur 1 die Anordnung des Manipulators 200 im Bereich zwischen Reticlestage 104 und dem ersten optischen Element des Projektionsobjektives 107. In Figur 2 ist in einer perspektivischen Darstellung schematisch ein Manipulator 200, in welchem die Erfindung zur Anwendung kommen kann, etwas detaillierter dargestellt. Der Manipulator 200 ist dabei über einen Grundrahmen 4 mit der Fassung 3 des ersten optischen Elementes des Projektionsobjektives verbunden, insbesondere verschraubt. Der Grundrahmen 4 ist im vorliegenden Beispiel durch eine 3-Punkt-Verbindung mit dem Projektionsobjektiv verbunden, was eine leichte reproduzierbare Tauschbarkeit ermöglicht. Eine Funktion des Grundrahmens 4 besteht im gezeigten Beispiel darin, sowohl einen Sensorrahmen 5 als auch einen Tragrahmen 6 aufzunehmen, auf welche nachfolgend detaillierter eingegangen werden wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Grundrahmen 4 eine mechanische Entkopplung zwischen dem Trag- und dem Sensorrahmen 5, 6 leistet, d. h. es soll gewährleistet sein, dass Deformationen des Tragrahmens 6 keine mechanischen Auswirkungen auf den Sensorrahmen 5 haben. Ferner muss der Grundrahmen 4 die beiden vorgenannten Rahmen 5 und 6 relativ zum Projektionsobjektiv halten und Deformationen aus dem Tragrahmen 6 gegenüber der Umgebung entkoppeln. Daneben nimmt der Grundrahmen 4 auch die erforderlichen Schnittstellen nach außen, wie z.B. Stecker, Abdeckungen o.ä. auf. Der Grundrahmen 4 ist vorteilhafterweise aus einem nichtmagnetischen Material wie bspw. Titan, einem nichtmagnetischen Stahl oder einer Keramik hergestellt, um Einflüsse, welche von den magnetischen Lorent- zantrieben der Reticlestage herrühren könnten, so weit wie möglich zu minimieren. Ebenfalls erkennbar in der Figur 2 sind Nuten 7 zum Führen von Kabeln, Fasern oder ähnlichem .
Der Tragrahmen 6 trägt über die Aktuiereinheiten 8 das optische Element 9 des Manipulators 200 und nimmt - neben der Gewichtskraft des optischen Elementes 9 - diejenigen Kräfte auf, die von den Aktuiereinheiten 8 insbesondere im Falle einer (gewollten) Deformation des optischen Elementes 9 ausgehen.
Das optische Element 9 besteht im vorliegenden Beispiel aus Quarzglas, ist in seiner Grundform als planparallele Platte ausgebildet und weist die Maße im Bereich von 50-100 x 1 00-200 x 1 -4 mm, insbesondere von 65-85 x 120-160 x 2,3 - 3,3 mm auf. Selbstverständlich sind auch andere Maße und Materialien denkbar. Die Verwendung von Quarzglas hat sich als vorteilhaft erwiesen, im Unterschied insbesondere zu Kalziumfluorid, in welchem Kristallgitterversetzungen zum Wandern neigen, was sich insgesamt negativ auf die optische und mechanische Leistungsfähigkeit des optischen Elementes bzw. des Manipulators auswirken würde.
Im gezeigten Beispiel ist der Tragrahmen 6 an seiner Unterseite mit dem Grundrahmen 4 verbunden. Eine möglichst steife Ausbildung des Tragrahmens 6 ist von Vorteil, wobei der Tragrahmen 6 insbesondere aus einem keramischen Werkstoff oder auch - ähnlich wie der Grundrahmen 4- aus einem nichtmagnetischen Stahl gefertigt sein kann. In einer Alternative zu der gezeigten Lösung kann der Tragrahmen 6 auch entfallen. In diesem Fall würden die Aktuiereinheiten 8 direkt von dem Grundrahmen 4 aufgenommen. Der Grundrahmen 4 ist wie bereits erwähnt und in der Figur gezeigt neben dem Tragrahmen 6 auch mit dem Sensorrahmen 5 verbunden. Der Sensorrahmen 5 kann beispielsweise kapazitive oder auch optische Sensoren tragen und kann insbesondere aus Titan oder Aluminium oder entsprechenden Legierungen bzw. aus ULE oder Zerodur oder siliziuminfiltriertem Siliziumcarbid (SiSiC) gebildet sein. Eine Anpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Sensorrahmens 5 an denjenigen des Grundrahmens 4 ist dabei von Vorteil. Weiterhin kann der Sensorrahmen 5 aus einem Material gebildet sein, dessen CTE einen Wert von maximal 12 ppm/K aufweist. Daneben ist es von Vorteil, wenn der Sensorrahmen aus einem Material gebildet ist, dessen Elastizitätsmodul einen Wert von 60-400GPa aufweist. Der Sensorrahmen
5 ist mechanisch derart von dem Grundrahmen 4 entkoppelt, dass Deformationen des Grundrahmens 4 sich nicht in Deformationen des Sensorrahmens 5 niederschlagen. Sowohl im Tragrahmen
6 als auch im Sensorrahmen 5 können Justagemöglichkeiten vorgesehen sein, um die Aktuierein- heiten 8 bzw. die Sensoren in allen Freiheitsgraden zu positionieren; insbesondere können hier sogenannte Spacer, also Abstandsringe bzw. Abstandselemente verwendet werden. Dabei ist eine Justage in Aktionsrichtung der Aktuiereinheiten 8 bzw. in Messrichtung der Sensoren von besonderer Bedeutung. Über Verbindungselemente können sowohl der Sensorrahmen 5 mit dem Grundrahmen 4 als auch der Tragrahmen 6 mit dem Grundrahmen 4 und der Grundrahmen 4 mit dem Projektionsobjektiv verbunden sein, wobei die Verbindungselemente eine Entkopplungswirkung zeigen können bzw. zusätzliche Entkopplungselemente vorhanden sind. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Verbindungselemente bzw. die Entkopplungselemente in radialer Richtung möglichst weich und in z-Richtung, also in Richtung der optischen Achse, möglichst steif ausgelegt sind. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung entsprechend ausgerichteter und ausgelegter Blattfedern erreicht werden.
Wie bereits erwähnt, ist es neben der in Figur 2 dargestellten Variante eines Manipulators 200 denkbar, dass der Tragrahmen 6 und/oder der Sensorrahmen 5 entfallen, d. h. dass sowohl Sensoren wie auch Aktuiereinheiten unmittelbar auf dem Grundrahmen 4 angeordnet sind.
In Figur 3 ist schematisch eine geschnittene Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Manipulators dargestellt. Der Grundrahmen 4' ist in dieser Ausführungsform derart ausgebildet, dass er den Sensorrahmen 5 weitgehend überdeckt und sich somit im Wesentlichen bis in die unmittelbare Nähe der Randbereiche des optischen Elementes 9 erstreckt. Im Sensorrahmen 5 wird ein Lichtstrahl aus einer Faser 20 ausgekoppelt, verläuft freioptisch über eine gewisse Strecke und trifft auf ein Prisma 19, welches ihn in Richtung der Glasfläche 21 umlenkt. Die Reflexion an der Glasfläche 21 erzeugt nachfolgend eine Selbstinterferenz des Lichtstrahls, welche in einer nachgeschalteten Auswerteeinheit (hier nicht dargestellt) ausgewertet werden kann, so dass die durch die Aktuiereinheiten 8 bewirkte aktuelle Auslenkung des optischen Elementes 9 an der entsprechenden Stelle bestimmt werden kann. Alternativ kann auch eine kapazitive Messung erfolgen; in diesem Fall ist eine Metallisierung des optischen Elementes 9 im Bereich der Messpunkte sowie ggf. eine Erdung von Vorteil. Ebenfalls gezeigt in der Figur 3 ist eine um das optische Element 9 umlaufende Dichtung 2 zwischen optischem Element 9 und Grundrahmen 5. Die Dichtung 2 kann insbesondere aus einem Elastomer wie beispielsweise FKN (Handelsname Viton) hergestellt sein. Alternativ kann auch ein elastischer Klebstoff in der Art einer elastischen (Dehn-)Fuge verwendet werden. Mechanische Anforderungen an die verwendete Dichtmasse sind eine sehr geringe Steifigkeit, um ein gewisses Restbudget für eine Alterung der Dichtung zu ermöglichen.
In Figur 4 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Aktuiereinheit 8 mit einem Sensor 14 zur indirekten Messung von Deformationen des optischen Elementes 9 dargestellt. Über den Aktuator 81 wird ein Hebel 12, welcher durch Blattfedern 13 gelagert ist, ausgelenkt. Dabei sind die Blattfedern 13 und der Aktuator 81 ihrerseits mit dem Tragrahmen 6 verbunden. Der Hebel 12 steht über einen Stößel 10 und zwei beispielsweise unter Verwendung eines Klebers realisierte Verbindungsschichten 1 1 .1 und 1 1 .2 mit dem optischen Element 9 in mechanischer Verbindung. Dabei ist die mechanische Verbindung 1 1 .2 ist nicht zwingend notwendig, sie kann jedoch aus Servicegründen (Reparatur der Komponente etc.) von Vorteil sein.
Der Tragrahmen 6 weist auf der dem Aktuator 81 gegenüberliegenden Seite den Sensor 14 auf. Die Messung der Deformation eines optischen Elements 9 erfolgt im vorliegenden Beispiel mittels des Sensors 14 in der Aktuiereinheit 8. Aus der ermittelten Bewegung, welche durch die Aktuiereinheit 8 über den Hebel 12 und den Stößel 10 auf das optische Element 9 übertragen wird, kann dann auf die Auslenkung bzw. die Position der Oberfläche des optischen Elementes 9 geschlossen werden. Eine gewisse Messunsicherheit rührt im gezeigten Beispiel unter anderem von den beiden Verbindungsschichten 1 1 .1 und 1 1 .2 her, bei welchen eine Drift auftreten kann, was zu einer Verfälschung des Messergebnisses führen kann. Alternativ kann eine Messung der Deformation des optischen Elementes 9 über Kraftsensorik erfolgen. Eine derartige Messung zeigt insbesondere den Vorteil einer höheren Robustheit des Messergebnisses gegenüber Crosstalk aus anderen Messachsen. Mit anderen Worten wird der Einfluss der Bewegung anderer Achsen auf das Messsignal einer Achse (bspw. bei Messung in der Aktuiereinheit) weniger beeinflusst. Allerdings besteht hier eine gewisse Schwierigkeit darin, dass durch die Bewegung der Reticlestage parasitäre Kräfte in das System eingetragen werden, durch welche das Messergebnis ebenfalls verfälscht werden kann.
Grundsätzlich ist auch eine Aktuierung (also eine Deformation und/oder eine Auslenkung) des optischen Elementes ohne die Verwendung von Sensorik, also eine gesteuerte Aktuierung, denkbar. In diesem Fall bestehen jedoch erhöhte Anforderungen an die Genauigkeit und Auflösung der Aktuiereinheit, um ein befriedigendes Ergebnis bei der Einstellung der gewünschten Deformation zu erreichen. Es können Kraft- oder Positions-Aktuiereinheiten zur Anwendung kommen. Typische Ver- treter von Kraft-Aktuiereinheiten sind Tauchspulen, pneumatische oder hydraulische Aktuiereinhei- ten oder auch Reluktanz-Aktuiereinheiten. Diese Variante zeichnet sich durch eine geringe Steifigkeit zwischen dem optischen Element und dem Frame, auf welchem die Aktuiereinheiten gelagert sind, aus.
Vertreter von Positions-Aktuiereinheiten sind Piezoaktuatoren, ggf. magnetische Formgedächtniselemente oder auch Schrittmotoren; welche sich durch einen hohen Grad an Steifigkeit zwischen dem optischen Element und dem Frame, auf welchem die Aktuiereinheiten gelagert sind, auszeichnen. Durch die Verwendung von Piezoaktuatoren, insbesondere Piezostacks kann darüber hinaus eine vergleichsweise genaue Postionierung bei - beispielsweise im Vergleich zu Lorentzak- tuatoren - geringer Wärmeentwicklung erreicht werden.
Grundsätzlich können durch die Verwendung entsprechender Zusatzelemente wie Federn oder Hebel Kraft- in Positions-Aktuiereinheiten umgewandelt werden und umgekehrt. Entscheidend für das Aktuierkonzept ist die resultierende Steifigkeit zwischen optischem Element und demjenigen Frame, auf welchem die Aktuiereinheit angeordnet ist.
Figur 5 zeigt schematisch eine alternative Ausgestaltung einer Aktuiereinheit 8', bei welcher eine sogenannte Parallelkinematik zur Anwendung kommt. Im gezeigten Fall weist die Aktuiereinheit einen Aktuatorkörper 15 auf, welcher über Festkörpergelenke 16 mit zwei im Wesentlichen parallel verlaufenden Balken 17 und 17' verbunden ist und mit diesen sowie einem weiteren Balken 17" ein Parallelogramm bildet. Dabei ist an dem weiteren Balken 17" ein Stößel 1 0.1 1 zur Aktuierung eines optischen Elementes angeordnet. In einer Diagonalen des Parallelogramms verläuft der ebenfalls über Festkörpergelenke 16' mit dem Aktuatorkörper 15 verbundene Aktuator 81 '. Bei einer Ausdehnung bzw. Verkürzung des Aktuators 81 ', der insbesondere als Piezostack ausgeführt sein kann, bewegen sich die beiden Balken 17 und 17' parallel, so dass eine Aktuierung eines in der Figur nicht gezeigten optischen Elements über die Aktuiereinheit 8' erfolgen kann. Gegenüber einer Aktuierung über Hebel, insbesondere Kipphebel, besteht der Vorteil der gezeigten Lösung im Wesentlichen darin, dass sich in der in der Figur gezeigten Variante die parasitären Kräfte und Momente beim Bewegen anderer Bereiche bspw. im Falle einer Änderung des Deformationsprofiles des optischen Elementes weniger stark ändern, was aus Sicht der optischen Performance ausgesprochen vorteilhaft ist.
Nachfolgend werden exemplarisch mögliche Kombinationen von Aktuiereinheiten und Sensortypen für eine geregelte Deformation/Auslenkung des optischen Elementes zusammengestellt.
POSITIONS-AKTUIEREINHEIT/POSITIONSMESSUNG
Zeichnet sich durch eine steife Aktuiereinheit aus. Das optische Element wird dabei mittels eines hinreichend gegenüber Übersprechen aus anderen Bereichen robusten, ggf. kontaktlosen Positi- onssensors vermessen, beispielsweise direkt, mittels eines externen Mechanismus oder in der Aktuiereinheit selbst.
Beispiele:
Piezo-Aktuiereinheit, interferometrische Positionsmessung
Piezo-Aktuiereinheit, kapazitive Positionsmessung
Piezo-Aktuiereinheit, Mechanik, kapazitive Positionsmessung
Schrittmotor-Aktuiereinheit, Encoder
Die Verwendung von kapazitiven Sensoren ist insbesondere in Fällen denkbar, in welchen der Sensor die Auslenkung einer Komponente einer Aktuiereinheit misst. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, Auslenkungen oder Deformationen des optischen Elementes direkt mit einem kapazitiven Sensor zu messen. In diesem Fall kann eine leitende Beschichtung des durch den Sensor adressierten Bereiches auf der Oberfläche des optischen Elementes, beispielsweise eine Metallisierung, vorteilhaft sein.
Im Falle der Verwendung eines interferometrischen Sensors für die Positionsmessung kommt insbesondere die Anwendung eines fasergekoppelten Interferometers in Betracht. Ebenso können Faser-Bragg-Gitter verwendet werden, die auf einfache Weise eine mehrkanalige Messung durch in Serie geschaltete Einzelsensoren ermöglichen, so dass alle adressierten Sensoren mit einer einzigen Faser abgefragt werden können.
KRAFT-AKTUIEREINHEIT/POSITIONSMESSUNG
Zeichnet sich durch eine hinreichend (typischerweise im einstelligen nm-Bereich) genaue Aktuiereinheit aus. Das optische Element wird dabei mittels eines hinreichend genauen, ggf. kontaktlosen Positionssensors vermessen, beispielsweise direkt, mittels eines externen Mechanismus oder in der Aktuiereinheit selbst.
Beispiele:
Tauchspulen-Aktuiereinheit, interferometrische Positionsmessung
Reluktanz-Aktuiereinheit, kapazitive Positionsmessung
Pneumatische oder hydraulische Aktuiereinheit, Encoder
KRAFT-AKTUIEREINHEIT/KRAFTM ESSUNG
Zeichnet sich durch eine hinreichend genaue (siehe oben) Aktuiereinheit aus. Die auf das optische Element wirkenden Kräfte werden mittels eines steifen Kraftsensors im Kraftweg gemessen.
Beispiel: Tauchspulen-Aktuiereinheit auf Kraftmessdose.
POSITIONS-AKTUIEREINHEIT/KRAFTMESSUNG
Zeichnet sich durch eine sehr steife, gegenüber Übersprechen robuste, Aktuiereinheit aus. Die auf das optische Element wirkenden Kräfte werden mittels eines steifen Kraftsensors im Kraftweg gemessen.
Beispiel:
Piezo-Aktuiereinheit mit einem Dehnmessstreifen.
Anhand Figur 6 sollen in einer geschnittenen Teildarstellung noch einmal die Verhältnisse in der Umgebung desjenigen Bereiches eines optischen Elementes, auf welche Aktuatorkräfte einwirken, verdeutlich werden. Dabei kann es sich bei dem optischen Element 9 um das im oben gezeigten Manipulator verwendete optische Element handeln, grundsätzlich lassen sich die in den nachfolgende Figuren dargestellten Lösungen sich jedoch auf eine Vielzahl unterschiedlichster aktuierter optischer Elemente anwenden. In der in der Figur gezeigten Variante steht das optische Element 9 zur Einleitung von Kräften mittels eines einem aktuierbaren Stößels 10 über eine Verbindungsschicht 1 1 , insbesondere eine Kleberschicht oder eine Lötverbindung, in Verbindung. Die Aktuier- kraft ist dabei durch den Doppelpfeil angedeutet. Im Unterschied zu aus der Fassungstechnik insbesondere von Linsen in Projektionsobjektiven bekannten Lösungen, bei welchen optische Elemente direkt auf ggf. aktuierbaren Federbeinen gelagert sind, besteht hier kein direkter Kontakt zwischen dem Stößel 10 und dem Material des optischen Elementes 9, sondern die Kräfte von dem Stößel 10 werden auf das optische Element 9 über das Material der Verbindungsschicht 1 1 übertragen. Die Krafteinleitung dient im vorliegenden Fall weniger einer Bewegung des optischen Elementes 9 als Ganzes, sondern vielmehr einer lokalen Deformation des optischen Elementes 9, beispielsweise zur Einstellung einer gewünschten Welligkeit über das optische Element 9 hinweg. Die lokale Deformation kann sich jedoch wie in der Figur dargestellt insbesondere in einer Biegung des optischen Elementes 9 auch im Bereich der Verbindungsschicht 1 1 - nachfolgend als Kontaktbereich 36 bezeichnet - niederschlagen, was zu unerwünschten Spannungen in der Verbindungsschicht 1 1 und damit zu einem Kriechen bzw. zu einer Degradation bis hin zur Zerstörung der Verbindungsschicht 1 1 führen kann.
Der Kontaktbereich 36 kann eine maximale laterale Erstreckung bzw. bei einer kreisförmigen Ausbildung des Kontaktbereiches 36 einen Durchmesser von ca. 2-15 mm, insbesondere von ca. 3-6 mm zeigen; die Verbindungsschicht 1 1 kann eine Dicke von ca. 20μιη-400μιτι , insbesondere von ca. 90-130 μιη zeigen. Eine Reduktion der Dicke der Verbindungsschicht würde zu einem verringerten Kriechen aufgrund der Verbindungsschicht führen, so dass auch eine dünnere Wahl der Verbindungsschicht möglich bzw. wünschenswert ist. Für das Material des Stößels kann Edelstahl X14 bzw. X17, Invar oder auch TiAI6V4 bzw. weitere Titanlegierungen verwendet werden. Auf- grund der nichtmagnetischen Eigenschaften insbesondere des zuletzt genannten Materials wird ein schädlicher Einfluss der von der Reticlestage ausgehenden Magnetfelder wie bspw. Magnetostriktion minimiert. Daneben erweist sich TiAI6V4 als vorteilhaft, weil es einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zeigt, der näher beim Ausdehnungskoeffizienten des optischen Elementes liegt als die ebenfalls in Frage kommenden nichtmagnetischen Stähle.
Figur 7 zeigt ebenfalls in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung eine Variante, in welcher eine Biegung des optischen Elementes 9.1 im Kontaktbereich 36 reduziert ist. Auch hier wirkt ein Stößel 10.1 über den Kontaktbereich 36 auf das optische Element 9.1 zu dessen gezielter Verformung. Deutlich sichtbar ist eine den Kontaktbereich 36 umgebende ringförmige umlaufende Nut 22. Der Effekt der Nut 22 besteht im Wesentlichen darin, dass bei einer Deformation des optischen Elementes 9.1 die Krümmung bzw. Biegung der Flächen im Kontaktbereich 36 verringert wird und damit die Verbindungsschicht 1 1 .1 spannungsarm bleibt. Die Nut 22 verlagert die auftretenden Biegespannungen ins Innere des optischen Elementes 9.1 . Bei einer hinreichenden Tiefe der Nut 22 wirkt diese im Zusammenspiel mit dem in ihrer Umgebung verbleibenden Material des optischen Elementes 9.1 in der Art eines Gelenkes.
Es versteht sich von selbst, dass die umlaufende Nut nicht zwangsläufig ringförmig ausgebildet sein muss. In Abhängigkeit von der Gestaltung der Kontaktstelle sind auch abweichende Verläufe der Nut denkbar.
Im Wesentlichen wird also die Biegespannung im Kontaktbereich 36 reduziert, wobei die zur Aktu- ierung bzw. Verformung des optischen Elementes 9.1 selbstverständlich erforderliche Druckspannung erhalten bleibt. Dadurch, dass die Verbindungsschicht 1 1 .1 auf die gezeigte Weise im Wesentlichen von Scherkräften freigehalten wird, wird insgesamt die Haltbarkeit der Verbindung verbessert und die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer des Gesamtsystems erhöht. Insbesondere wird ein Kriechen der Verbindungsschicht 1 1 .1 reduziert.
Der Abstand der Nut 22 vom Rand des Kontaktbereiches 36 sollte dabei so klein wie möglich gewählt werden. Die ringförmige Gestaltung der Nut 22 bietet sich insbesondere für Fälle an, in welchen das optische Element 9.1 mit wechselnden Last- bzw. Biegerichtungen verformt bzw. aktuiert wird. In anderen Anwendungsfällen sind selbstverständlich abweichende Verläufe der Nut 22, beispielsweise lineare Verläufe, denkbar.
Die Nut 22 kann mittels eines Formwerkzeuges, also eines Positivkörpers, eingeschliffen bzw. eingefräst werden. Gegebenenfalls kann ein weiterer Ätz- oder Polierschritt zur Ausräumung bzw. Reduzierung von Tiefenschädigungen vorgenommen werden, wodurch Spannungsspitzen und mögliche Ausgangspunkte von Schädigungen des Materials unter Spannung vermieden werden können.
Fig. 8 zeigt eine Variante, bei welcher der Stößel 10.2 derart ausgebildet ist, dass er sich in die von dem optischen Element 9.2 weg weisende Richtung verjüngt. Diese Ausbildung des Stößels 10.2 beruht auf der Erkenntnis, dass selbst bei optimal gestalteten Nuten immer noch eine Restbiegung des optischen Elementes im Kontaktbereich zu beobachten ist. Ein maximal steifer Stößel würde dazu führen, dass in den Randbereichen des Kontaktbereiches aufgrund der vorne angesprochenen Biegung Spannungsspitzen auftreten. Deswegen ist es vorteilhaft, den Stößel 10.2 zu den Außenbereichen des Kontaktbereiches 36 hin weicher zu gestalten, was durch die in der Figur gezeigte Stößelgeometrie erreicht wird. Dabei wirkt sich der angesprochene Effekt sowohl bei Zug als auch bei Druck aus.
Ebenfalls dargestellt in der Figur sind wesentliche Parameter zur Beschreibung des Systems. Dabei ist a die Nuttiefe
r der Radius der Nut 22.1 an der dem Kontaktbereich zugewandten Seite der Nut 22.1 t die Dicke des optischen Elementes 9.2
Bei nur einer Hauptdehnungsrichtung im Bereich der Verbindungstelle kann die Einbringung einer Nut quer zu dieser Richtung zur Spannungsentkopplung ausreichen. Ein vorteilhafter Bereich für die Nuttiefe a ist:
1 a 3
— <— <—
4 t 4
Bei Nutzung eines Radius in der Nut ist der folgende Bereich von Vorteil:
1 r n
- < - < 2
4 a
Weitere Varianten zur Stößelgestaltung sind in den Figuren 9a und 9b anhand der modifiziert gestalteten Stößel 1 0.3 bzw. 10.4 gezeigt. Von Vorteil ist der in Figur 8 gezeigte große Absatz, dessen plane Fläche als Referenz im Montage/Justageprozess genutzt werden kann. Eine vorteilhafte Vorgabe für die bei der Wahl der Geometrie des Stößels anzuwendenden Randbedingungen kann über den Bereich der Normalspannung in z-Richtung beschrieben werden.
Figure imgf000016_0001
Dabei sind:
Interface, gemittelt: Über den Querschnitt gemittelte Normalspannung in z
Interface, Zentrum: Normalspannung in z im Zentrum des Kontaktbereiches bzw. der benachbarten Bereiche im Stößel bzw. optischem Element
Figur 1 0a zeigt eine weitere Variante, bei welcher das optische Element 9.3 über eine Klemmverbindung mit einer Aktuiereinheit verbunden ist. Dazu wird eine Schraube 23 durch eine Durchgangsbohrung 24 im Glas des optischen Elementes 9.3 geführt. Auf der dem Schraubenkopf abgewandten Seite der Schraube 23 bzw. des optischen Elementes 9.3 wird zunächst eine Beilagscheibe 25, dann eine vergleichsweise weiche Feder 26 angeordnet, welche über eine Mutter 27 gegenüber dem optischen Element 9.3 festgezogen wird. Ein Kolben 28, der seinerseits mit der Aktuiereinheit in mechanischer Wirkverbindung steht, greift an der Beilagscheibe 25 an. Die Wirkung der Feder 26 besteht im Wesentlichen darin, das Aufbringen einer definierten Klemmkraft zu ermöglichen. Die Federkonstante ist dabei so zu wählen, dass die Beilagscheibe 25 auch bei einer maximalen Auslenkung des optischen Elementes 9.3 nach unten nicht den Berührungskontakt zum dem optischen Element 9.3 verliert und ein schwer zu beherrschender Zustand eintritt. Andererseits muss die Federkonstante klein genug sein, um eine entsprechend feinfühlige Einstellung der Klemmkraft zu ermöglichen. Typische Werte für die Federkonstante liegen im Bereich von 1 Ν/μιη - 0,01 Ν/μπΊ .
Fig. 1 0b zeigt die gegenüber Fig. 10a dahingehend modifizierte Variante, dass sich nun beidseitig auf dem optischen Element 9.4 umlaufende Ringnuten 29 befinden, die im Wesentlichen dieselbe Funktion wie aus den vorhergehenden Figuren 7-9 bekannt, erfüllen. Das Erfordernis der beidseitigen Ringnuten 29 in Figur 10b rührt daher, dass nunmehr auch ein vergleichsweise steifes Element, nämlich der Schraubenkopf 23a, auf der der Aktuatoreinheit abgewandten Seite des optischen Elementes 9.4 mit diesem in Kontakt steht.
Figur 1 1 a zeigt einen Ansatz, durch welchen dem begrenzten zur Verfügung stehenden Bauraum unterhalb des optischen Elementes 9.5 Rechnung getragen wird. Das optische Element 9.5 wird dabei - ebenfalls unter Verwendung einer Schraube 23 und einer Feder 26 - zwischen den beiden Armen einer Zwinge 30 eingeklemmt; die Aktuatoreinheit greift in diesem Fall von außen her an der Zwinge 30 an, wie durch den Doppelpfeil andeutet. Figur 1 1 b entspricht Figur 1 1 a, allerdings ist in diesem Fall das optische Element 9.6 mit den bereits aus den vorigen Figuren 7-9 bekannten umlaufenden Ringnuten 29 versehen.
Die Gestaltung des außenliegenden Teiles der Nut weist im Regelfall eine wesentlich geringere Relevanz für die Spannungseinleitung in das Material des optischen Elementes auf als die Gestaltung des den Kontaktbereich zugwandten Teiles der Nut.
Figur 12 zeigt in den Teilfiguren 12a und 12b eine gefaste und eine elliptische Gestaltung des dem Kontaktbereich 36 zugewandten Teiles der Nut 22.2 und 22.3 im optischen Element 9.7 und 9.8. Dies stellt jedoch nur zwei mögliche Varianten aus einer Vielzahl möglicher Gestaltungen der Nut 22 dar; es sind selbstverständlich auch Freiformflächen denkbar.
Ebenfalls exemplarisch gezeigt ist in den Figuren 13a und 13b ein Freistich an der dem Kontaktbereich 36 zugewandten Seite der Nut 22.4 und 22.5 im optischen Element 9.9 und 9.10.
Figur 14 zeigt in den Teilfiguren 14a und 14b eine Variante, bei welcher das optische Element 9.1 1 und 9.12 außerhalb des optisch aktiven Bereich 9.1 1 ' bzw. 9.12' gezielt lokal geschwächt wird, um die zu einer Deformation des optischen Elementes 9.1 1 und 9.12 erforderlichen Kräfte zu reduzieren. Unter dem optisch aktiven Bereich ist dabei derjenige Bereich eines optischen Elementes zu verstehen, der während des Betriebes der übergeordneten Anlage von Nutzstrahlung durchtreten wird. Dabei wird in der Teilfigur 14a das optische Element 9.1 1 an seinem Rand mit einer Einbuchtung 31 versehen, wohingegen in der Figur 14b im optisch nicht aktiven Bereich, jedoch im Inneren des optischen Elementes 9.12 Material ausgeschnitten wird. Der Ausschnitt 32 kann entweder durchgängig sein oder lediglich als Kerbe ausgeführt sein. Unter dem optisch nicht aktiven Bereich wird derjenige Bereich des optischen Elements verstanden, welcher im Betrieb einer übergeordneten Vorrichtung, in welcher das optische Element zur Anwendung kommt, nicht von der in der Vorrichtung verwendeten Nutzstrahlung durchtreten wird. In beiden Fällen sind entsprechenden Schwächungen des Materials von dem Kontaktbereich 36 beabstandet ausgebildet.
Figur 1 5 zeigt in den Teilfiguren 1 5a und 15b zwei unterschiedliche Möglichkeiten zur Einbringung von Kräften und Momenten in ein optisches Element. In der in Figur 15a gezeigten Variante werden im Randbereich des optischen Elementes 9.13, also außerhalb des optisch aktiven Bereiches 9.13', Kräfte und Momente jeweils an einem gemeinsamen Angriffspunkt in das Material des optischen Elementes 9.13 eingebracht, wie durch die Pfeile 33 und 34 verdeutlicht wird. Nachteilig in der in Figur 15a gezeigten Lösung ist, dass in diesem Fall eine Entkopplung von Kraft und Moment im Kontaktbereich 36 nur sehr eingeschränkt möglich ist, da eine hohe Steifigkeit in Aktuierrichtung vorteilhaft ist, was im Widerspruch zur Entkopplungsforderung steht und zum Erreichen einer gewünschten Biegedeformation des optischen Elementes 9.13 insbesondere in x-Richtung erhebliche Spannungen im Kontaktbereich 36 der verwendeten, in der Figur nicht dargestellten Aktuiereinheit in dem optischen Element 9.13 auftreten. Figur 15b zeigt eine Variante, bei welcher auf jeder Seite des optischen Elementes 9.14 außerhalb des optisch aktiven Bereiches 9.14' jeweils zwei Kontaktbereiche 36 vorgesehen sind, in welchen Kräfte zur Deformation des optischen Elementes 9.14 angreifen können. Die Einleitung von Momenten, insbesondere von tangentialen Momenten, erfolgt im gezeigten Beispiel dadurch, dass jeweils unterschiedliche Kräfte an in x-Richtung von einander beabstandeten Kontaktbereichen 36 angreifen. Mit anderen Worten wird das gewünschte Biegemoment dadurch aufgebracht, dass lediglich die Differenz der eingeleiteten Kräfte entsprechend gewählt wird. Die jeweiligen Absolutwerte der Kräfte können dann unabhängig von der erwähnten Differenz eingestellt werden. Damit ergeben sich erweiterte Möglichkeiten zur Verformung des optischen Elementes 9.14 ebenso wie eine Verringerung der in das Material des optischen Elementes 9.14 in den Kontaktbereichen 36 eingeleiteten Spannungen. Ferner kann über den Abstand der beiden Kontaktbereiche 36 ein gewünschtes Verhältnis beider Kräfte eingestellt werden, ohne das gewünschte Moment verändern zu müssen, so dass eine Spannungsoptimierung möglich wird.
Unter einem tangentialen Moment ist in diesem Zusammenhang insbesondere ein Moment zu verstehen, bei welchem der Vektor bzw. die Achse des Biegemomentes parallel zum Randbereich des optischen Elementes, also insbesondere parallel zu einer Kante einer planparallelen Platte verläuft. Dabei können sich die zum Aufbringen des Biegemomentes aufgebrachten Kräfte nicht nur hinsichtlich ihres Betrages sondern insbesondere auch hinsichtlich ihrer Richtung unterscheiden.
Figur 16 zeigt in Detailfiguren 16a und 16b eine schematische Darstellung einer Kraft- bzw. Momenteneinleitung wie oben beschrieben. Dabei wird die Kraft über ein Gelenk 35 jeweils an zwei Kontaktbereichen 36 durch eine Aktuiereinheit in den Randbereich eines optischen Elements 9.15 eingeleitet. Der in der Figur gezeigte Parameter b bezeichnet dabei den Abstand des inneren Kontaktbereichs zum optisch aktiven Bereich 9.15' des optischen Elements 9.15, wohingegen der Parameter a den Abstand des äußeren Kontaktbereichs 36 zum optisch aktiven Bereich 9.15' des optischen Elements 9.15 bezeichnet. Dabei fällt der Wirkort für die geforderte Kraft bzw. das geforderte Moment mit dem Rand des optisch aktiven Bereichs 9.1 5' zusammen. Figur 16b zeigt den aktuierten Fall, in welchem über die Aktuiereinheiten 8.1 und 8.2 unterschiedliche Kräfte aufgebracht werden, so dass am Wirkort sowohl eine Kraft als auch ein Drehmoment wirkt. Gut erkennbar in der Figur ist die Wirkung der Entkopplungsgelenke 35 zwischen den Aktuiereinheiten 8.1 und 8.2 und dem optischen Element 9.15, welche hohe Spannungen in dem Kontaktbereich 36 o- der in dessen Umgebung vermeiden. Insbesondere bewirken die Entkopplungsgelenke 35, dass in erster Linie Zug- und Druckkräfte auf den Kontaktbereich 36 übertragen werden. Wählt man den Kontaktbereich 36 hinreichend groß, ergeben sich insgesamt niedrigere Zug- bzw. Druckspannungen. Die Entkopplungswirkung des Entkopplungsgelenks 35 kann im allgemeinsten Fall in alle Richtungen der x/y-Ebene realisiert werden. Dies kann beispielsweise mit einem dünnen Runddraht oder einem Kardangelenk erreicht werden. Im Falle der Biegung des optischen Elements 9.15 um nur eine Achse genügt eine Entkopplungswirkung des Entkopplungsgelenks 35 um diese Achse; in diesem Fall kann eine Blattfeder zur Anwendung kommen. Für das Steifigkeitsverhältnis des Gelenks in z- bzw. x/y-Richtung gilt vorteilhafterweise: 2 < kz / kxy < 100 mit k als Federkonstante.
Figur 1 7 zeigt eine exemplarische Verteilung von Kontaktbereichen 36 außerhalb des optisch aktiven Bereiches 9.16' des optischen Elementes 9.16. Die Kontaktbereiche 36 sind dabei in einem regelmäßigen Raster angeordnet, wobei a der Abstand der inneren Kontaktbereiche zum optisch aktiven Bereich 9.16' und b der Abstand der äußeren Kontaktbereiche 36 von den inneren Kontaktbereichen 36 ist. Der Abstand der Kontaktbereiche 36 von einander in Längsrichtung des optischen Elementes 9.16 ist mit c bezeichnet. Grundsätzlich ist auch eine unregelmäßige Anordnung der Kontaktbereiche denkbar.
Dabei ist zum Abstand a zu sagen, dass angestrebt ist, die Kontaktbereiche 36 so nah wie möglich am optisch aktiven Bereich 9.16' anzuordnen, also a so klein wie möglich zu wählen. Der Abstand b wirkt sich unmittelbar darauf aus, welches Drehmoment in Tangentialrichtung mit einer vorgegebenen Aktuatorkraft in das optische Element 9.16 eingebracht werden kann. Abstand c ist in der Weise zu wählen, dass die gewünschte Auflösung der Deformation erreicht werden kann. Vereinfacht gesagt, steigt die durch das optische Element 9.16 darstellbare Welligkeit mit abnehmenden Abstand c an. Dabei versteht es sich von selbst, dass Abstand c nicht zwingend der Abstand von einem Wellenberg zu einem Wellental sein muss. Eine Welle kann auch über eine Vielzahl von Kontaktbereichen 36 hinweglaufen. Darüber hinaus muss das Oberflächenprofil des aktuierten optischen Elements 9.16 nicht zwingend in y-Richtung konstant sein. Statt bei einem Wellenberg für kleine y, kann das optische Element 9.16 zu seiner Mitte hin keine Deformation mehr aufweisen und nachfolgend ein Wellental ausbilden. Der neutrale Bereich muss auch nicht zwingend in der Mitte liegen; es versteht sich von selbst, dass eine Vielzahl auch höchst unregelmäßiger Profile durch das gezeigte optische Element 9.16 mit der entsprechenden Aktuatorik eingestellt werden kann. Der Abstand a der Mittelpunkte der ersten Reihe der Kontaktbereiche 36 zum optisch aktiven Bereich 9.16' des optischen Elements 9.16 muss dabei nicht konstant sein. Um die Kräfte und damit die Spannungen im optischen Element 9.16 gering halten zu können und somit ein Bauteilversagen zu verhindern, ist es vorteilhaft, den genannten Wert im Bereich von 1 mm bis 10 mm zu wählen. Der Abstand b der Mittelpunkte der Kontaktbereiche 36 der zweiten Reihe zu dem der ersten Reihe wird vorteilhafterweise im Bereich von 2 bis 10 mm gewählt. Wählt man den Abstand zu klein, werden zu hohe Kräfte benötigt, um ein ausreichendes tangentiales Moment einzuleiten. Bei zu hohem Abstand werden andererseits zu hohe Kräfte benötigt, um die erwünschten Deformationen in den optisch aktiven Bereich 9.16' einleiten zu können.
Für den Abstand c ist es vorteilhaft, einen Wert im Bereich von 8 bis 40 mm zu wählen.
Figur 18 zeigt eine Variante zu der in Figur 17 gezeigten Anordnung der Kontaktbereiche 36 außerhalb des optisch aktiven Bereiches 9.17'. In diesem Fall sind die Kontaktbereiche 36 in zwei Reihen versetzt gegeneinander angeordnet; der laterale Versatz der jeweiligen Kontaktbereiche 36 der beiden Reihen zueinander ist hier mit dem Parameter d bezeichnet. Auch hier ist die Einleitung eines tangentialen Moments in das optische Element 9.17 möglich.
Insgesamt ist von Vorteil, die Anzahl der Kontaktbereiche in einem Bereich zwischen 14 und 64 zu wählen. In diesem Bereich wird bei noch vertretbarem konstruktivem Aufwand eine hinreichende Deformationsauflösung über das optische Element hinweg erreicht.
Nachfolgend werden anhand der Figuren 19 bis 21 exemplarische mögliche Varianten zur Anordnung von Messpunkten auf dem optischen Element erläutert.
Sowohl Figur 1 9 als auch Figur 20 zeigt eine Variante, bei welcher die gestrichelt dargestellten Messpunkte 37 bzw. Messbereiche außerhalb des optisch aktiven Bereiches 9.1 9' bzw. 9.20' versetzt zu den Kontaktbereichen 36 angeordnet sind. Hierdurch eröffnet sich die Möglichkeit, von derselben Seite des optischen Elements 9.19 und 9.20 her sowohl zu aktuieren als auch zu messen, so dass das optische Element 9.19 und 9.20 an der gegenüberliegenden Seite vergleichsweise nahe an benachbarte Komponenten einer Projektionsbelichtungsanlage (beispielsweise das Re- ticle) herangeführt werden kann. Grundsätzlich kann die Messung direkt auf der Oberfläche des optischen Elements 9.19 und 9.20 erfolgen. Alternativ ist auch denkbar, wie bereits beschrieben, indirekt durch eine Aktuiereinheit zu messen.
In einer alternativen, nicht dargestellten Variante der Erfindung befinden sich die Messpunkte in den Kontaktbereichen bzw. in den Bereichen auf der anderen Fläche des optischen Elements, die den Kontaktbereichen gegenüberliegen (auf der Fläche des optischen Elements, auf der nicht die Kontaktpunkte liegen).
In diesem Fall kann gegebenenfalls näher am optisch aktiven Bereich des optischen Elements gemessen werden, so dass sich die Messgenauigkeit und damit die Leistungsfähigkeit des Systems insgesamt erhöht. Selbstverständlich können, wie in Figur 21 exemplarisch dargestellt, sowohl die Kontaktbereiche 36 als auch die Messpunkte 37 außerhalb des optisch aktiven Bereiches 9.21 ' an der kurzen Seite eines rechteckigen optischen Elements 9.21 angeordnet sein.
Es ist von Vorteil, die Messpunkte 37 in mindestens zwei Reihen anzuordnen, um das Driftverhalten der Sensoren besser kontrollieren zu können. Im Falle der Verwendung nur einer Reihe von Sensoren erzeugt der Drift eines Sensors wesentlich höhere parasitäre Deformationen im optisch aktiven Bereich und vermindert die Leistungsfähigkeit des Systems, wodurch das optische Element aus regelungstechnischer Sicht schlechter konditioniert ist. Bei Drift eines Sensors werden in diesem Fall alle Aktuiereinheiten bewegt, um diese - fehlerhaft gemessene - Deformation zu korrigieren. Wenn alle Messpunkte in einer Linie liegen, besteht keine bzw. wenig Kontrolle in y-Richtung, wodurch sich die Deformation im optisch aktiven Bereich des optischen Elementes und damit der optische Fehler erhöht.
Die Einleitung eines tangentialen Momentes ist insbesondere deswegen wichtig, um eine an den Rändern des optischen Elements 9.21 erzeugte Welligkeit auch in das Innere, also den optisch aktiven Bereich 9.21 ' des optischen Elements 9.21 fortsetzen zu können. Ohne die Aufbringung eines zusätzlichen tangentialen Moments würde sich gegebenenfalls die gewünschte Welligkeit lediglich an den Rändern, also insbesondere auch im optisch nicht aktiven Bereich des optischen Elements 9.21 einstellen und der Manipulator würde seine Wirkung verfehlen.
Die in den Figuren 17-21 gezeigten technischen Lösungen können in Kombination mit einer beliebigen Untermenge der vorliegend gezeigten weiteren technischen Lösungen verwirklicht werden; auch eine von diesen unabhängige Realisation ist denkbar.
Bei der Wahl der Dicke des optischen Elements in z-Richtung sind verschiedene Faktoren zu berücksichtigen. Vor allem hängen die eingebrachten Spannungen in das Material des optischen Elements insbesondere in der Umgebung der Kontaktbereiche stark von der Dicke des optischen Elements ab. Im Extremfall können derartige Spannungen zum Bauteilversagen führen. Damit wird das optische Korrekturpotenzial bei dicken optischen Elementen durch die spannungsbedingte Begrenzung der maximalen Auslenkungen der entsprechenden Aktuiereinheiten durch die Plattendicke vermindert. Darüber hinaus steigt der parasitäre Effekt der Spannungsdoppelbrechung bei dickeren optischen Elementen an, wodurch sich die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems verringert.
Die oben genannten Aspekte regen damit die Wahl eines möglichst dünnen optischen Elements nahe. Allerdings existiert eine untere Grenze der Dicke des optischen Elements im Wesentlichen aus den nachfolgend dargestellten Gründen. Zunächst kann ein planparalleles optisches Element wirtschaftlich lediglich mit einer bestimmten Minimaldicke hergestellt werden, darüber hinaus ist es wünschenswert, eine gewisse Eigensteifigkeit des optischen Elements aufrecht zu erhalten, um dessen Anfälligkeit gegenüber schädlichen Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Druckstößen aus dem umgebenden Gas, möglichst gering zu halten.
Es hat sich gezeigt, dass eine vorteilhafte Wahl für die Dicke des optischen Elements im Bereich von 1 ,2 mm bis 7 mm, insbesondere im Bereich von 1 ,2 mm bis 4 mm liegt. Die Wahl eines möglichst dünnen optischen Elements kann in einer vorteilhaften Variante durch die anhand der nachfolgenden Figur 22 dargestellte Maßnahme ermöglicht werden.
Figur 22 zeigt eine Variante, bei welcher das auf den Stößeln 10 über die Verbindungsschicht 1 1 gelagerte optische Element 9.22 mittels einer zwischen ihm und dem Reticle angeordneten Schutzplatte 38 vor schädlichen Umwelteinflüssen, insbesondere vor Druckstößen, welche von der Bewegung der Reticlestage herrühren, abgeschirmt ist. Die Schutzplatte 38 kann dabei vergleichsweise dick, insbesondere mit einer Dicke im Bereich von 4mm-10mm gewählt werden. Die maximal mögliche Dicke der Schutzplatte 38 wird im Wesentlichen durch den zur Verfügung stehenden Bauraum und durch eine Begrenzung des maximalen Lichtweges durch Glas im System begrenzt. Die Schutzplatte 38 kann dabei insbesondere auf dem Grundrahmen angeordnet sein. Eine Abdichtung zur Umgebung kann dann dadurch erreicht werden, dass sich die nicht aktuierte Schutzplatte 38 gegenüber einem oberen Abschluss des Grundrahmens abgedichtet wird, was aufgrund der starren Verbindung der Schutzplatte 38 mit dem Grundrahmen wesentlich einfacher ist als eine Abdichtung des aktuierten optischen Elements 9.22 gegenüber dem Grundrahmen. Damit entsteht im Wesentlichen zwischen Schutzplatte 38 und optischem Element 9.22 ein nach außen lediglich durch einen Zu- und Abfluss verbundenen Gasraum 39, der definiert gespült werden kann.
Durch die Pfeile angedeutet sind die von der Umgebung auf die Schutzplatte 38 wirkenden Drucklasten.
Grundsätzlich ist es vorteilhaft, die Schutzplatte 38 über drei Auflagepunkte an dem Grundrahmen anzubringen. In diesem Fall werden Fehler, die aus einer thermischen Deformation von Schutzplatte 38 bzw. Grundrahmen herrühren könnten, minimiert.
Figur 23 zeigt eine Variante zur Gestaltung eines optischen Elementes 9.23 in Verbindung mit dem oben beschriebenen Manipulator. Dabei ist ein beispielsweise aus Quarzglas oder Calciumfluorid hergestelltes optisches Element 9.23 mit einem Ausbruch 40 in demjenigen Bereich versehen, welcher im üblichen Betrieb der übergeordneten Projektionsbelichtungsanlagel OO nicht von optischer Nutzstrahlung durchtreten wird. Die Einhüllende 41 des Strahlengangs durch das optische Element 9.23 ist ebenfalls in der Figur 23 wie auch in den folgenden Figuren 24 und 25 angedeutet. Das optische Element 9.23 ist in üblicher Weise dabei in einer Fassung 42 angeordnet, die insbesondere zwischen dem Manipulator und einem weiteren Element eines Objektivs angeordnet sein kann. Dadurch, dass das in der Figur gezeigte optische Element 9.23 mit dem Ausbruch 40 versehen ist, kann Bauraum für Komponenten der baulich übergeordneten Einheit, beispielsweise des Manipulators 200 geschaffen werden, sodass insgesamt eine erhöhte Packungsdichte von optischen Elementen in einer Projektionsbelichtungsanlage erreicht wird. Darüber hinaus wird Gewicht eingespart und durch den Ausbruch 40 wird auch die Möglichkeit geschaffen, einen Fluss eines Spülgases im System zu optimieren bzw. zu steuern.
Figur 24 zeigt in den Teilfiguren 24a und 24b eine Variante zu der oben gezeigten Lösung, dabei ist das optische Element 9.24 nicht mit einem vollständigen Ausbruch versehen, sondern vielmehr in den optisch nicht genutzten Bereichen 40.1 abgefräst. Figur 24a stellt eine perspektivische Ansicht des optischen Elementes 9.24 dar, wohingegen Figur 24b als seitliche Ansicht ausgeführt ist. Die in den Figuren 23 und 24 gezeigten Materialabschwächungen 40.1 bzw. Ausbrüche 40 können beispielsweise in einem letzten Bearbeitungsschritt bei der Herstellung des optischen Elementes durch Fräsen oder ähnliche Fertigungsverfahren wie beispielsweise Schleifen hergestellt werden.
Eine weitere Variante zu den in den Figuren 23 und 24 gezeigten Ausführungsformen ist die Figur 25, dort in den Teilfiguren 25a und 25b gezeigt. Teilfigur 25a zeigt eine perspektivische Ansicht der entsprechenden Variante, wohingegen Teilfigur 25b eine seitliche Ansicht darstellt.
In dem in der Figur 25 gezeigten Beispiel wird darauf verzichtet, die äußere Kontur des optischen Elementes 9.25 ringförmig auszuführen, sondern es werden vielmehr im gezeigten Beispiel 3 Ösen 43 gebildet, durch welche das optische Element 9.25 beispielsweise mit der Fassung eines weiteren optischen Elementes eines Projektionsobjektives verschraubt oder auf Kugelkalotten gelagert werden kann. Durch die Ersparnis der ringförmigen Kontur kann hier zusätzlicher Bauraum gewonnen werden; ferner reduziert sich die Gesamtmasse des optischen Elementes 9.25 weiter, was in Hinblick auf eine Anwendung des optischen Elementes 9.25 in einem Manipulator erhebliche Vorteile hat.
Figur 26 zeigt exemplarisch eine Verwendung des optischen Elementes mit einem Manipulator 200, wobei zu erkennen ist, wie der verbleibende Teil des optischen Elementes in den freien Bauraum im Manipulator 200 ragt.
Nachfolgend werden die anhand der Figuren 23 bis 26 erläuterten technischen Merkmale nochmals strukturiert in Form von nummerierten und auf einander rückbezogenen Sätzen wiedergegeben. 1 . Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, mit einem Manipulator zur Korrektur von Wellenfrontfehlern optischer Nutzstrahlung, welche ein optisches Element des Manipulators während des Betriebes des Projektionsobjektives durchtritt, wobei dem Manipulator im Lichtweg benachbart ein optisches Element angeordnet ist, welches in demjenigen Bereich, welcher im üblichen Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage nicht von optischer Nutzstrahlung durchtreten wird, mit einer Materialabschwächung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht mit der Materialabschwächung versehene Teil des optischen Elements in eine durch die Geometrie des Manipulators entstehende Ausnehmung ragt und/oder dass mindestens ein Teil des Manipulators in den Bereich der Materialabschwächung ragt.
2. Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Materialabschwächung um einen Ausbruch handelt.
3. Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Materialabschwächung um eine Abfräsung bzw. Abschleifung handelt.
4. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorangehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Kontur des optischen Elements eine Abweichung von der Ringform zeigt, wobei am optischen Element Ösen zur Befestigung bzw. zur Lagerung des optischen Elements vorhanden sind.
5. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorangehenden Sätze,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Manipulator in Richtung der optischen Nutzstrahlung unmittelbar nach einem Reticle der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet ist.
Unter einer Materialabschwächung im Sinne der vorstehenden Sätze ist insbesondere die Abwesenheit von Material zu verstehen, wodurch eine ursprünglich vorhandene oder lediglich gedachte vollständige Form des optischen Elementes reduziert bzw. unvollständig geworden ist. Es ist beispielsweise denkbar, dass es sich bei dem optischen Element um einen Rotationskörper, insbesondere eine sphärische, rotationssymmetrische Linse mit einer Ausnehmung handelt, wobei aufgrund des Vorhandenseins der Ausnehmung die Rotationssymmetrie aufgehoben ist. Dabei ist es unerheblich, ob zunächst ein vollständiges optisches Element hergestellt und anschließend nachbearbeitet wurde oder ob die Materialabschwächung bereits beim Design des optischen Elementes vorgesehen war, so dass keine Nachbearbeitung zur Herstellung der Materialabschwächung erforderlich war. Mit anderen Worten kann unter einem mit einer Materialabschwächung versehe- nen optischen Element insbesondere ein optisches Element verstanden werden, bei dessen Betrachtung der Fachmann eine gedankliche Vervollständigung zu einer ihm geläufigen Form eines optischen Elementes vornehmen würde.
Es handelt sich somit bei der Materialabschwächung um eine Abweichung von der üblichen Form konkaver oder konvexer Linsen, die insbesondere auch um Größenordnungen über die mit der Erzeugung von Freiformflächen oder Asphären verbundenen Materialabschwächungen hinausgeht. Es entsteht insbesondere ein optisch nicht wirksamer Bereich. Die Materialabschwächung kann beispielweise auch von einem diskontinuierlichen Verlauf der Oberfläche des optischen Elementes wie beispielsweise einer Kante, berandet sein.

Claims

Patentansprüche
1 . Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie mit einem deformierbaren optischen Element zur Korrektur von Wellenfrontfehlern, wobei zur Deformation des optischen Elements Aktuierungseinheiten vorhanden sind, welche über Kontaktbereiche in mechanischem Kontakt mit dem optischen Element stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbereiche (36) in einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Anordnung außerhalb eines optisch aktiven Bereichs (9.16', 9,17', 9.1 9', 9.20', 9.21 ') des optischen Elements (9.16,
9,17, 9.1 9, 9.20, 9.21 ) angeordnet sind und wobei dem optisch aktiven Bereich nächstliegende und ferner liegende Kontaktbereiche (36) vorhanden sind.
2. Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die dem optisch aktiven Bereich (9.16', 9,1 7') des optischen Elements (9.16, 9,17) nächstliegenden Kontaktbereiche (36) hinsichtlich ihres Mittelpunkts in einem Abstand von 3 mm bis 12 mm vom Rand des optisch aktiven Bereiches (9.16', 9,17') angeordnet sind.
3. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Mittelpunkte der dem optisch aktiven Bereich (9.16', 9,17') ferner liegenden Kontaktbereiche (36) zu den Mittelpunkten der nächstliegenden Kontaktbereiche (36) im Bereich von 2 bis 10 mm liegt.
4. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kontaktbereiche in einer Reihe angeordnet sind und der Abstand der Mittelpunkte der Kontaktbereiche (36) einer Reihe im Bereich zwischen 8 bis 30 mm liegt.
5. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbereiche (36) in mindestens zwei Reihen gegeneinander versetzt angeordnet sind.
6. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Messpunkte (37) für Sensoren versetzt zu den Kontaktbereichen (36) angeordnet sind.
7. Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich Messpunkte (37) auf der den Kontaktbereichen (36) gegenüberliegenden Fläche des optischen Elements befinden.
8. Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie einem der vorangehenden Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet, dass sich Messpunkte (37) auf derselben Fläche des optischen Elements wie die Kontaktbereiche (36) befinden.
9. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messpunkte (37) in mindestens zwei Reihen angeordnet sind.
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