WO2016020226A1 - Verkippen eines optischen elements - Google Patents

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WO2016020226A1
WO2016020226A1 PCT/EP2015/067266 EP2015067266W WO2016020226A1 WO 2016020226 A1 WO2016020226 A1 WO 2016020226A1 EP 2015067266 W EP2015067266 W EP 2015067266W WO 2016020226 A1 WO2016020226 A1 WO 2016020226A1
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optical
tilting
main extension
optical surface
unit
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PCT/EP2015/067266
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Boaz Pnini-Mittler
Original Assignee
Carl Zeiss Smt Gmbh
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Publication date
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    • G03F7/70191—Optical correction elements, filters or phase plates for controlling intensity, wavelength, polarisation, phase or the like

Definitions

  • the present invention relates to an optical unit and a method for supporting an optical element.
  • the invention can be used in conjunction with any optical devices or optical imaging methods.
  • it can be used in connection with the microlithography used in the manufacture of microelectronic circuits or of measuring systems for such systems for microlithography.
  • the position and geometry of optical modules of the imaging device for example the modules with optical elements such as lenses, mirrors or gratings but also the masks and substrates used, to be set as precisely as possible in accordance with predetermined setpoint values during operation or to stabilize such components in a predetermined position or geometry in order to achieve a correspondingly high imaging quality.
  • the accuracy requirements in the microscopic range are on the order of a few nanometers or less. Not least of all, they are a consequence of the constant need to increase the resolution of the optical systems used in the manufacture of microelectronic circuits, in order to advance the miniaturization of the microelectronic circuits to be produced. With the increased resolution and thus usually associated reduction in the wavelength of the light used naturally increase the requirements of the
  • Facettenetti lies the tilt axis in the main plane of extension of the optical surface, wherein the force exerted by the actuator tipping moment parallel to the
  • Main plane of extension of the optical surface is such that it becomes a pure
  • Tilting the optical surface comes without lateral migration of the facet element from the space provided for the facet element space.
  • the known facet elements can in principle be positioned particularly close together So no big gap between the facet elements.
  • the problem here, however, is that the rotationally symmetric design itself requires a comparatively low space utilization or comparatively large gaps between the facet elements, in which there is a comparatively large loss of light.
  • facet elements are known from DE 10 2012 223 034 A1 (Latzel et al.), The disclosure of which is incorporated herein by reference.
  • the support of the respective facet element is realized on a support structure via a three-rod support in the manner of a ball joint, wherein the optical surfaces of the facet elements extend parallel to the plane of the support structure.
  • the ball-joint-like support defines an infinite number of tilting axes for the respective facet element, so that the actual tilting axis then has to be predetermined by the actuators.
  • the actuator also acts here again parallel to the plane of the support structure of the facet elements, so that the
  • Tilting moment which is exerted on the facet element, lies in the optical surface. Consequently, tilting axes are again realized by the actuators here, which run parallel to the plane of the support structure of the facet elements.
  • This tendency of the tilting moment to the main extension plane has the disadvantage that the tilting moment in addition to the desired (the tilting of the optical surface generating) component parallel to the main extension plane also has a parasitic component perpendicular to the main extension plane, which brings about an undesired rotation of the optical surface in the main plane of extension.
  • this rotation of the optical surface in the main plane of extension leads to a more or less strong lateral emigration of the free ends of the facet element, for which corresponding (from the viewpoint of the lowest possible loss of light) undesired free spaces between the
  • the present invention is therefore based on the object to provide an optical unit and a method for supporting an optical element which do not have the abovementioned disadvantages or at least to a lesser extent and in particular in a simple manner despite the possibility of tilting the optical Surfaces ensure a particularly high area utilization or a particularly dense packing of the facet elements.
  • the present invention is based on the consideration that, despite the possibility of tilting in a simple manner, a particularly high area utilization or a particularly dense packing of the facet elements can be achieved if the support unit is designed to tilt the optical surface by the overturning moment of
  • Actuator to specify a tilt axis for the optical surface, which is located substantially in the main plane of extension of the optical surface.
  • Supporting device is possible to specify a tilting axis for the optical surface, which is located substantially in the main plane of extension of the optical surface, so that it is possible under these circumstances, to prevent sideways emigration of parts of the optical element when tilting the optical surface. Accordingly, it is also possible, despite the active adjustability (eg, when changing theroissettings) to realize a particularly dense packing of the optical elements with low light loss.
  • the present invention therefore relates to an optical unit, in particular a facet mirror unit, having an optical element and a
  • the optical element has a, in particular elongate, optical surface defining a main extension plane and a main extension direction in the main extension plane
  • the support means comprises a support unit and an actuator unit.
  • the actuator unit is designed to tilt the optical surface by applying a tilting moment to the optical element via the actuator unit, the tilting moment being inclined to the main extension plane.
  • the support unit is designed to tilt the optical surface through the
  • Tilting moment of the actuator to specify a tilting axis for the optical surface which is located substantially in the main plane of extension of the optical surface.
  • the tilting axis can basically be oriented almost arbitrarily within the main extension plane.
  • a particularly dense packing or closely juxtaposed arrangement of the optical elements is possible if the support unit is designed such that the tilting axis for the optical surface is substantially parallel, in particular substantially collinear, to the main extension direction.
  • the present invention can be used in principle in any constellations with any inclination of the overturning moment to the main extension plane. Particularly favorable results can be achieved if the tilting moment by up to 30 °,
  • the tilting moment which is inclined to the main extension plane, or its parasitic component (which causes the parasitic lateral outward movement) perpendicular to the main extension plane, can be effectively compensated with especially simple passive means.
  • the tilting axis can basically run at a certain distance from the optical surface. However, particularly favorable kinematic conditions result if the tilting axis for the optical surface lies in at least one tilting axis point substantially on the optical surface. It is particularly preferred if the tilt axis for the optical surface is in the defined in the tilt axis point tangent plane of the optical surface.
  • the support unit is designed as a passive device which defines the tilting axis via passive elements.
  • the support unit may in principle be designed in any suitable manner to support the optical element.
  • the support unit preferably comprises at least two support elements, in particular at least three support elements, and a base element, wherein at least a majority of the weight of the optical element is introduced into the base element via the support elements in at least one operating state, wherein in particular at least 80%, preferably at least 90%, more preferably 95% to 100%, of the weight of the optical element are introduced into the base member.
  • the support unit comprises at least two elastically deformable at least partially support elements which define the tilting axis.
  • an element designed in the manner of a leaf spring or the like can be used, which forms the corresponding elastically deformable section.
  • the support unit may comprise at least one guide unit which is connected to the optical element and limits at least two degrees of freedom of movement, in particular three degrees of freedom of movement, of the optical element for defining the tilt axis.
  • the rotational degree of freedom is preferably perpendicular to
  • Supporting unit therefore at least one guide unit which is connected to the optical element and is designed to define the tilting axis such that it has a perpendicular to the main plane of extension of the optical surface acting component of the overturning moment receives.
  • the support unit comprises at least two elastically deformable elements designed in the manner of a leaf spring
  • each of the support elements preferably defines a leaf spring main extension plane, wherein the support elements are arranged inclined to one another in such a way that the leaf spring main extension planes intersect in the tilt axis.
  • the geometry of the support elements may in principle be selected in any suitable manner in order to define the tilting axis in the desired position.
  • at least one of the support elements is designed as a leaf spring, which is formed essentially flat in a state loaded only by the weight force of the optical element. This results in particularly easy-to-manufacture, robust configurations.
  • Leaf spring main plane is formed, wherein the maximum thickness dimension is in particular less than 4%, preferably less than 2%, more preferably 0.2% to 1%, the length dimension.
  • the leaf spring elements can in principle have any outer contour, as long as their Blattfedermaschineerstreckungsebene intersect in the tilt axis.
  • Robust configurations that are particularly easy to produce arise when each of the support elements defines a leaf spring main extension plane and at least one of the support elements has a substantially parallelogram-shaped outer contour in its leaf spring main plane, wherein at least one pair of sides of the outer contour runs substantially parallel to the tilt axis.
  • the support unit comprises at least three formed in the manner of an elastic strut, elastically deformable support elements which define the tilting axis. You can do this besipiellus simple, designed in the manner of a bar spring designed elastic struts.
  • the arrangement of the elastic struts can basically be chosen arbitrarily, wherein the support elements are preferably arranged in the manner of a tripod.
  • each of the support elements defines one
  • Strut longitudinal axis wherein the support elements are arranged inclined to each other such that the strut longitudinal axes intersect at a point of the tilt axis.
  • the support elements preferably each define a strut longitudinal axis, wherein they have substantially the same length dimension along their strut longitudinal axis. This results in particularly easy to implement designs.
  • the elastic struts can in turn be designed in any way
  • At least one of the support elements is designed as a bar spring, which is formed in a substantially loaded only by the weight of the optical element state substantially.
  • At least one of the support members is formed as a slender bar spring having a length dimension along a longitudinal axis and a maximum transverse dimension perpendicular to the longitudinal axis, wherein the maximum transverse dimension
  • the support unit comprises a base member and at least one guide unit for defining the tilting axis, wherein the support elements on the
  • Base element are supported and the guide unit kinematically parallel to the
  • the guide unit preferably restricts at least two degrees of freedom of movement, in particular three degrees of freedom of movement, of the optical element in order to achieve the desired compensation of the parasitic component of the tilting moment.
  • the rotational degree of freedom is perpendicular to
  • the guide unit is in particular designed such that it is perpendicular to the
  • Main extension plane of the optical surface acting component of the overturning moment receives.
  • the parasitic component of the tilting moment which acts perpendicularly to the main extension plane of the optical surface may optionally also be compensated only in part.
  • the guide unit is designed such that it exerts a counter-torque on the optical element when tilting the optical surface by the tilting moment, the counter-torque at least a part, in particular at least 75%, preferably at least 85%, more preferably 90% to 100% , Compensates a perpendicular to the main plane of extension of the optical surface acting component of the tilting moment.
  • the guide unit can in principle be of any desired design as long as the desired at least partial compensation of the parasitic component of the tilting moment is achieved.
  • the guide unit has at least one guide element which is connected in an articulated manner to the optical element and the base element and which effects the at least partial compensation of the parasitic component of the overturning moment.
  • the guide unit has at least two hinged to the optical element and the
  • Base element connected to guide elements, wherein the guide elements
  • Main extension plane and runs perpendicular to the main extension direction.
  • the guide unit can in principle be of any desired design in order to achieve the compensation of the parasitic component of the overturning moment.
  • one or more simple bar elements or the like may be used to achieve the desired one Introduce counter moment in the optical element.
  • the guide unit has at least one designed in the manner of a leaf spring
  • connection between the optical element and the base element can in principle be designed as desired in order to achieve the compensation of the parasitic component of the overturning moment.
  • at least one guide element defines a first articulation point on the optical element and a second articulation point on the base element, wherein a connecting line between the first articulation point and the second articulation point in a plane perpendicular to the main extension plane and parallel to the overturning moment by a first inclination angle to the Tilting momentally inclined, wherein the first inclination angle in particular 1 ° to 30 °, preferably 5 ° to 20 °, more preferably 8 ° to 15 °.
  • This can be achieved in each case in a particularly simple manner, at least partial compensation of the parasitic component of the overturning moment.
  • Connecting line preferably runs in the same direction of rotation as the
  • the support elements define a
  • Fulcrum which is in particular in the main plane of extension, during the first pivot point, in particular in the transverse direction of the optical element, around a
  • Fulcrum distance is spaced from the fulcrum.
  • An articulation point distance between the first articulation point and the second articulation point and / or the pivot point distance and / or the first inclination angle and / or the second inclination angle is then chosen such that when tilting the optical surface by the tilting moment of the actuator a tilt axis for the optical surface is predetermined, which is located substantially in the main plane of extension of the optical surface.
  • the tilting moment may be the only tilting torque predetermined or generated during operation.
  • the tilt axis described above is a first tilt axis of the optical surface, while the associated tilting moment is a first tilting moment.
  • the support unit is designed to define, under the action of a second tilting moment extending transversely, in particular perpendicularly, to the first tilting moment, a second tilting axis of the optical surface extending transversely, in particular perpendicularly, to the first tilting axis.
  • the second tilting axis is in this case preferably again substantially in the
  • the support unit is therefore also formed in this context as a passive device which defines the second tilt axis via passive elements.
  • the support unit may in turn comprise at least one guide unit which is connected to the optical element and at least two for defining the second tilt axis
  • the support unit comprises at least two elastically deformable at least partially supporting elements which define the second tilting axis, wherein it is preferably in turn formed in the manner of a leaf spring supporting elements.
  • the support unit may comprise at least two elastically deformable support elements designed in the manner of a leaf spring, in particular as a thin leaf spring, which define the second tilt axis. It can be provided that each of the
  • Support elements a Blattfedermaschineerstreckungsebene defined and the support elements are arranged inclined to each other that intersect the Blattfedermaschineerstreckungsebenen in the second tilt axis: furthermore, it can be provided that at least one of the support elements in its Blattfedermaschineerstreckungssebene has a substantially parallelogram-shaped outer contour, wherein at least one pair of pages
  • Outer contour is substantially parallel to the second tilt axis.
  • the present invention can basically be used for all configurations in which the tilting moment of the actuator generates a parasitic component which, when the optical surface is tilted, produces an undesired lateral turning out of the optical element in the main extension plane of the optical surface.
  • the optical surface in the main extension direction is elongated and / or transversely to the
  • Main extension narrow. Particularly favorable constellations arise in cases in which the optical surface in the main extension direction has a first maximum dimension and perpendicular to the main extension direction has a second maximum dimension, the second maximum dimension less than 10%, preferably less than 5%, more preferably 0.2% to 2%, more preferably 0.5% to 1%, the first maximum dimension,
  • the actuator unit can in principle be designed in any suitable manner and optionally comprise any suitable actuators which can be used
  • the actuator unit is adapted to exert in an operating condition exclusively to the main extension plane inclined tilting torque on the optical element. Additionally or alternatively, the actuator unit may be configured to exert exclusively in one operating state a tilting moment on the optical element which extends transversely, in particular perpendicularly, to the tilting moment extending inclined to the main extension plane.
  • the present invention further relates to an optical module, in particular a
  • Facet mirror with at least one optical unit according to the invention.
  • This can be the above in connection with the optical unit according to the invention realize variants and advantages described to the same extent, so that reference is made in this respect to the above statements.
  • the optical units can in principle be designed as separate units which are connected to one another in a suitable manner. In preferred variants, however, components are provided which share a plurality of optical units.
  • the support units of a plurality of optical units have a common base element.
  • any (reflective and / or refractive and / or diffractive) optical elements can be considered for the optical element.
  • the optical element is preferably a facet element having an optically active surface, wherein the optically active surface is in particular an area of 0.1 mm 2 to 200 mm 2 , preferably 0.5 mm 2 to 100 mm 2 , more preferably 1 , 0 mm 2 to 50 mm 2 , has.
  • the optical module can in principle comprise any number of optical elements. Preferably 100 to 100,000, preferably 100 to 10,000, further
  • faceted elements preferably 1,000 to 10,000, faceted elements provided.
  • 50 to 10,000, preferably 100 to 7,500, more preferably 500 to 5,000, facet elements may be provided.
  • the present invention further relates to an optical imaging device, in particular for microlithography, with a lighting device (102) having a first optical element group, an object device for receiving an object, a projection device with a second optical element group and an image device, wherein the illumination device for illuminating the Object is formed and the projection device is designed to project an image of the object on the image device.
  • the illumination device and / or the projection device comprises an optical module according to the invention or at least one optical unit according to the invention.
  • the present invention relates to a method for
  • Facet mirror by means of a support device, wherein the optical element a, in particular elongated, optical surface which defines a main extension plane and a main extension direction in the main plane of extension.
  • the optical element is tilted by a tilting moment is applied to the optical element.
  • the tilting moment is inclined to the main extension plane, while the support unit tilting the optical surface through the
  • Tilting moment defines a tilting axis for the optical surface, which is located substantially in the main plane of extension of the optical surface.
  • the support unit preferably predetermines a tilting axis for the optical surface, which in the
  • Main extension direction runs. Furthermore, at least two degrees of freedom of movement, in particular three, are preferred for defining the tilt axis
  • a component of the tilting moment acting perpendicular to the main extension plane of the optical surface is preferably received by at least one guide unit of the support unit.
  • the guide unit exerts a counter-moment on the optical element when the optical surface is tilted, the counter-torque being at least one part, in particular at least 75%, preferably at least 85%, more preferably 90% to 100%, perpendicular to the main extension plane of the optical Surface acting component of the tilting moment compensated.
  • the tilting axis is a first tilt axis of the optical surface and the tilting moment a first tilting moment, wherein the support unit then under the action of a transverse, in particular perpendicular, extending to the first tilting moment second
  • Tilting moment defines a transverse, in particular perpendicular, to the first tilting axis extending second tilt axis of the optical surface.
  • the second tilt axis is preferably again substantially in the main plane of extension of the optical surface.
  • Main extension plane inclined tilting moment applied to the optical element which transversely, in particular perpendicular to the inclined plane extending to the main extension plane extending.
  • the present invention relates to an optical imaging method
  • Projection device with a second optical element group is generated an image of the object on an image device, wherein in the illumination device and / or the projection device, a method according to the invention for supporting an optical element is used.
  • a method according to the invention for supporting an optical element is used.
  • Figure 1 is a schematic representation of a preferred embodiment of an optical imaging device according to the invention comprising a preferred embodiment of an optical module according to the invention with a preferred embodiment of an optical unit according to the invention, in which a preferred embodiment of a method according to the invention for supporting an optical element is used.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the optical device according to the invention.
  • Figure 3 is a schematic perspective view of the optical according to the invention.
  • Figure 4 is a schematic sectional view through the part of the optical unit of Figure 3 (along line IV-IV of Figure 3).
  • Figure 5 is a schematic perspective view of another preferred embodiment
  • FIG. 6 is a schematic side view of the optical unit of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of the optical unit of FIG. 5.
  • FIG. 8 is a schematic side view of another preferred variant of the optical unit according to the invention.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of the optical unit of FIG. 8.
  • FIGS. 1 to 4. A first embodiment of an optical imaging device 101 according to the invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. to
  • FIG. 1 is a schematic, not to scale representation of the optical
  • Imaging device in the form of a microlithography device 101, which for
  • the imaging device 101 comprises an illumination device 102 and an optical projection device 103, which is designed to image an image pattern formed on a mask 104.1 of a mask device 104 onto a substrate 105.1 in an imaging process a substrate device 105 to project.
  • the illumination device 102 illuminates the mask 104.1 with a (not shown) illuminating light beam.
  • the projection device 103 then receives the coming from the mask 104.1
  • Projection light beam (which is indicated in Figure 1 by the line 101.1) and projects the image of the projection pattern of the mask 104.1 on the substrate 05.1, for example, a so-called wafer or the like.
  • the illumination device 102 includes a (in Figure 1 only highly schematic
  • optical module 106.1 As will be explained in more detail below, the optical module 106.1 is designed as a facet mirror.
  • the optical projection device 103 comprises a further system of optical elements 107, which comprises a plurality of optical modules 107.1.
  • the optical modules of the optical systems 106 and 107 are arranged along a folded optical axis 101. 1 of the imaging device 101.
  • the imaging device 101 operates with light in the EUV range at a wavelength between 5 nm and 20 nm, more precisely at a wavelength of about 13 nm. Consequently, the optical elements in the illumination device 102 and the projection device 103 are exclusively reflective optical Elements formed. It is understood, however, that in other variants of the invention, which work with other wavelengths, also individually or in any combination of any kind of optical elements (eg refractive, reflective or diffractive optical elements) can be used. Furthermore, the projection device 103 can also be a further optical module according to the invention, for example in the form of another
  • Facet mirror include.
  • the facet mirror 106. 1 comprises a support structure in the form of a base structure 108 which supports a multiplicity of optical elements in the form of facet elements 109 which are each part of an optical unit 110 according to the invention (FIG and Figure 4 shows only a single optical unit 110).
  • the respective optical unit 110 is designed so that the facet element 109 is actively adjustable for changing the illumination setting, as will be explained in more detail below.
  • the facet elements 109 in the present example are in ten
  • Facet elements 109 of the respective facet element group 106.2 all have a comparable coarse alignment to the main extension plane of the support structure 108 (xy plane). As can be seen from FIG. 2, the facet element groups 106.2 each differ with regard to this coarse alignment.
  • Facet mirror 106.1 may also include significantly more facet elements 109 in reality. It is further understood that in other variants of the invention any number of (optional) optical elements may be supported on a respective support structure.
  • facet devices preferably as many facet elements 109 as possible are provided in order to achieve the greatest possible homogenization of the light.
  • facet devices for use in lithography in the EUV range preferably 100 to 100,000, preferably 100 to 10,000, more preferably 1,000 to 10,000, facet elements are provided.
  • inspection purposes eg. B. in the mask inspection but can also less
  • Facet elements are used. For such devices, preferably 50 to 0.000, preferably 100 to 7.500, more preferably 500 to 5000, facet elements are provided
  • the facet elements 109 are in the respective one
  • Facet element group 106.2 arranged so that between them a narrow gap G of a maximum of about 0.200 mm to 0.300 mm (ie about 200 ⁇ to 300 ⁇ ) width remains to achieve the lowest possible loss of radiant power. It is understood, however, that in other variants of the invention, any other arrangement of the optical elements supported by the support structure may be implemented depending on the optical requirements of the imaging device.
  • the facet elements 109 depending on their design, in particular depending on the nature of the design of the optically active surface 109.1 be set even narrower, so the maximum gap G between the facet elements 109 may thus be less than 0.2 mm.
  • the facet element 109 has a reflective and thus optically effective surface 109.1 (which is also referred to below as an optical surface 109.1).
  • the reflective surface 109. 1 is formed on a front side of a facet body 109. 2 of the facet element 109 facing away from the base structure 108 or facing the illumination light bundle.
  • the surface area of the optically effective surface 109.1 of the facet element 109 is preferably 0.1 mm 2 to 200 mm 2 , preferably 0.5 mm 2 to 100 mm 2 , more preferably 1, 0 mm 2 to 50 mm 2 .
  • the surface area of the optically effective surface 109.1 is approximately 70 mm 2 .
  • the optically effective surface 109.1 is furthermore substantially planar.
  • an optical surface 109.1 elongated, narrow and generally arcuate outer contour.
  • the optical surface 109.1 in the main extension direction D E has a first maximum dimension, while it has a second maximum dimension perpendicular to the main extension direction DME, wherein the second maximum dimension in the present example is about 6% of the first maximum dimension. It is understood, however, that in other variants, other ratio may be selected.
  • Particularly favorable constellations arise when the second maximum dimension is less than 10%, preferably less than 5%, more preferably 0.2% to 2%, more preferably 0.5% to 1%, of the first maximum dimension,
  • the outer contour of the optical surface 109.1 further defines a
  • Main extension direction DME and a main extension plane PME which in the present example each inclined to the main extension plane 108.1 of the base structure 108 (wherein the inclination angle in the present example is about 12 °).
  • the main direction of extension DME designates that direction in the
  • Main extension plane PME in which the optical surface 109.1 has its maximum dimension.
  • any other at least partially polygonal and / or at least partially curved outer contour may be provided.
  • the optical unit 110 comprises, in addition to the facet element 109, a support device 111, via which the facet element 109 is supported on the base structure 108.
  • the support device 111 includes a passive Support unit 112, which sits on the base structure 108 and initiates the entire weight of the facet element 109 in this base structure 108, and an actuator unit 113 which is adapted to tilt the facet element 109 and thus the optical surface 109.1.
  • the support unit 112 comprises a series of support elements in the form of leaf springs 112.1 to 112.4, which in each case form an elastically deformable section of the support unit 112 and whose mode of operation will be explained in more detail below.
  • the facet body 109.2 is first connected to a head element 112.5 of the support unit 112. Between the head element 112.5 and an intermediate element 112.6, the first two are kinematically parallel to each other (in a supporting direction)
  • Leaf springs 112.1 and 112.2 arranged. Between the intermediate element 112.6 and a base element 1 12.7, the two second leaf springs 12.3 and 2.4 are arranged kinematically parallel to one another (in the supporting direction). Finally, the base member 112.7 is substantially rigidly connected to the base structure 108 in any suitable manner.
  • the support unit 12 is formed in the present example as a monolithic unit made of a suitable material. It is understood, however, that in other variants of the invention, a differential construction may be selected in which at least parts of the support unit may be made of separately connected to each other in a suitable manner.
  • the actuator unit 113 comprises an actuator 113.1 (shown only very schematically) and a rod-shaped actuating element 113.2.
  • the actuator 113.1 is mounted on the side of the base structure 108 facing away from the facet element 09 such that it can interact with the actuating element 113.2.
  • the actuator 113.2 is mounted on the side of the base structure 108 facing away from the facet element 09 such that it can interact with the actuating element 113.2.
  • the actuator 113.1 exerts a first force F1 (running parallel to the x-axis) and, in a second operating state of FIG.
  • Imaging device 101 a (parallel to the y-axis) second force F2 on the free end of the control element 1 13.2 off.
  • the two forces F1 and F2 are substantially orthogonal to each other in the present example and lie in a plane which in the
  • the first force F1 generates a first tilting moment M1 via the adjusting element 113.2 in the region of the optical surface 109.1
  • the second force F2 generates a second tilting moment M2 via the adjusting element 113.2 in the region of the optical surface 109.1 generated.
  • the two tilting moments M1 and M2 lie in a plane which runs essentially parallel to the main extension plane 108.1 of the basic structure 108.
  • Tilting moment M1 results in a parasitic component MP1, which is perpendicular to the main plane of extent PME.
  • Transmission loss loss of light output about 1 1%.
  • the support unit 1 12 is formed in the present example, when tilting the optical surface 109.1 through the
  • the first tilt axis TA1 can basically be oriented almost arbitrarily within the main extension plane PME. In the present example, however, a particularly dense packing or closely adjacent arrangement of the facet elements 109 is achieved in that the support unit 12 defines a first tilt axis TA1, which runs essentially parallel to the main extension direction DME of the optical surface 109.1.
  • Facet element may not prevent certain parasitic movements during tilting, which force appropriate column between the
  • the first tilt axis TA1 lies substantially on the optical surface 109.1 because of the planar design of the optical surface 109.1. This results in particularly low parasitic movements when tilted by the first
  • Movements are preferably provided that the first tilt axis intersects or tangent to the optical surface in at least one tilt axis.
  • the first tilting axis for the optical surface then lies in the tangential plane of the optical surface which defines it in the tilting axis point. This results in such cases particularly favorable kinematic conditions with the least possible parasitic movements.
  • the tilting axis can in principle also run at a certain distance from the optical surface. Although this produces parasitic movements, it can be particularly useful if synchronous parasitic movements of adjacent facet elements can be followed, so that despite the parasitic movements, a dense packing of the facet elements is possible.
  • the two first leaf springs 112.1 and 112.2 are shown as thin (under the weight of the
  • Facet member 109 resulting load substantially flat spring elements are formed, which are arranged inclined to each other so that their
  • Main extension planes 112.8 and 112.9 intersect in the first tilt axis TA1 and thus define the first tilt axis TA1. It should be noted in this connection that the fact that two mutually inclined leaf springs are in the intersection of their
  • Main extension planes define such a tilt axis, is well known, so it should not be discussed here at this point.
  • first tilting axis TA1 is thereby defined has the advantage that the first leaf springs 112.1 and 12.2 are subject to a thrust load in their respective main extension plane 112.8 and / or 12.9 due to the parasitic component MP1 of the tilting moment M1. Since the two first leaf springs 112.1 and 112.2 naturally have a high shear stiffness, the pair of leaf springs 112.1, 112.2 can receive the parasitic component MP1 without significant deformation of the leaf springs 112.1 and 112.2 or compensate by a corresponding elastic counter-moment. In other words, the leaf springs 112.1 and 12.2 restrict in particular the
  • this design leads to the fact that the tilting moment M1 almost exclusively leads to a tilting of the optical surface 109.1 about the first tilting axis despite its inclination to the main extension plane PME, while parasitic motions caused by the parasitic component MP1 are almost completely due to the high shear stiffness of the leaf springs 112.1 to 112.4.
  • the two second leaf springs 112.3 and 112.4 are formed in an analogous manner as thin, substantially flat spring elements which are arranged inclined to each other such that their main extension planes 112.10 and 112.11 in the second tilt axis Cut TA2 and thus define the second tilt axis TA2.
  • the second tilting moment M2 lies in the main extension plane PME of the optical surface 109.1, so that it has no parasitic component perpendicular to the main extension plane PME. It is understood, however, that in other variants, if appropriate, an inclination of the second tilting moment M2 for
  • Main extension plane PME can be given.
  • an analogous design to the first leaf springs 112.1 and 112.2 can then also be selected in the case of the second leaf springs 12.3 and 112.4 in order to accommodate or compensate for such a parasitic component MP2 of the second tilting moment M2 and thereby corresponding parasitic movements To avoid tilting the optical surface 109.1 by the second tilting moment M2.
  • the transmission loss due to the still required gap G between the facet elements 109 is about 4.5%.
  • Transmission loss of about 11%) achieve a reduction in transmission loss of the order of about 60% due to the denser packing of the facet elements 109.
  • the geometry of the support elements can in principle be selected in any suitable manner in order to define the respective tilting axis TA1 or TA2 in the desired position.
  • Dynamically advantageous variants result if at least the leaf springs 12.1 to 112.4 are designed as thin elongate spring elements having a length dimension along their longitudinal axis and a maximum thickness dimension perpendicular to their leaf spring main extension plane 112.8 to 112.11, the maximum thickness dimension being less than 4%, preferably less than 2%, more preferably from 0.2% to 1%, of the length dimension.
  • the maximum thickness dimension of the leaf springs 112.1 to 112.4 is each about 5% of the length dimension.
  • leaf springs 112.1 to 112.4 can basically have any outer contour, as long as the leaf spring main extension planes 112.8 to 112.11 intersect within the leaf spring pairs in the respective tilt axis TA1 or TA2.
  • the leaf springs 112.1 to 112.4 can basically have any outer contour, as long as the leaf spring main extension planes 112.8 to 112.11 intersect within the leaf spring pairs in the respective tilt axis TA1 or TA2.
  • the present example is a particularly easy to produce
  • Head element 112.5 and the intermediate element 112.6 abut, and the respective pair of the sides of the leaf springs 112.3 and 112.4, which different abut intermediate element 112.6 and the base element 112.7.
  • Mounting step mounted on the base structure 108 by the optical units 10 are attached to the base structure 108 in the configuration described above.
  • the desired tilting of the optical surfaces 109.1 of the facet elements 109 to be adjusted then takes place.
  • the tilting can take place temporally parallel and / or to the image.
  • the tilting of the facet elements 109 in certain variants of the invention can be restricted exclusively to tilting about one of the two tilt axes TA1 or TAI.
  • the actuator 113.1 may be designed such that it can generate either the first force F1 or the second force F2. Likewise, of course, it can also be provided that he can only produce the first force F1. Of course, in certain variants it can also be provided that the actuator 113.1 can generate both forces F1 and F2 at the same time.
  • a particularly simply constructed actuator results in this case if a separate actuator unit is provided for the respective force F1 and F2.
  • This can be simple Actuate linear actuators. It is understood, however, that in other variants of
  • actuators may be used.
  • actuators can be used, which directly generate a corresponding moment.
  • optical module 206.1 A further preferred embodiment of the optical module 206.1 according to the invention with a further preferred embodiment of the optical unit 210 according to the invention is described below with reference to FIGS. 1, 2 and 5 to 7.
  • the optical module 206.1 can be used instead of the optical module 106.1 in the imaging device 101 (as indicated in FIG. 2 by the facet elements 209 shown in dashed lines) and corresponds in its basic design and mode of operation to the optical module from FIGS. 3 and 4, so that Here only the differences should be discussed.
  • identical components are provided with the same reference numerals, while similar ones
  • the facet element 209 has an essentially flat reflecting optical surface 209.1, whose surface area, however, is again approximately 70 mm 2 .
  • the optical surface 109.1 on an elongated and substantially rectangular outer contour which in turn defines a main direction of extension DME and a main plane of extent PME, which in the present example in each case to the main extension plane 108.1 of
  • Base structure 108 inclined (wherein the inclination angle is also about 12 ° in the present example).
  • the optical surface has an elongated, slender outer contour, in which the second maximum dimension again amounts to approximately 6% of the first maximum dimension.
  • a further difference from the optical module 106.1 from FIGS. 3 and 4 is the design of the support device 211, in particular the support unit 212.
  • the support unit 212 As can be seen from FIGS. 5 to 7, in the present example instead of the two pairs of leaf springs three support elements 212.12 are provided which are mutually arranged kinematically parallel in the manner of a tripod between the facet body 209.2 of the facet element 209 and a base element 209.7, which sits firmly on the base structure 108.
  • the support unit 212 further comprises a guide unit 215 for defining the tilt axes TA1 and TA2, wherein the guide unit is arranged kinematically parallel to the support elements 212.12 between the base element 2.7 and the facet element 209.
  • the support elements 212.12 in the present example are elastically deformable struts which are formed by simple slender and rectilinear bar springs which are in the
  • the struts 212.12 are designed in such a way that, in the state loaded solely by the weight force of the facet element 209, they absorb about 98% of the weight force of the facet element 209 and introduce it into the base element 212.7. This makes it possible to achieve particularly simple designs, which also have a simple integration of the passive compensation of the parasitic component of the
  • the maximum transverse dimension of the slender struts 212.12 in the present example is about KLMN% of their length dimension, resulting in a light and stiff, advantageous under dynamic aspects designs. In other variants of the invention, however, a different degree of slimming may also be provided. Preferably, the maximum transverse dimension is less than 4%, preferably less than 2%, more preferably 0.3% to 1.8%, of the length dimension. As a result, particularly advantageous designs can be achieved under dynamic aspects.
  • the strut longitudinal axes 212.13 of the struts 212.12 are inclined in this example to each other such that they intersect a point RP of the first tilt axis TA1, which lies on the optical surface 209.1. Accordingly, (in a well-known manner) on the struts 212.12 a designed in the manner of a ball joint connection of the
  • Facet element 209 realized on the base member 212.7 and thus on the base structure 108.
  • the kinematically arranged parallel guide unit 215 supplements this connection in the manner of a ball joint through the struts 212.12 to the desired orientation of
  • the guide unit 215 has two guide elements 215.1 connected in an articulated manner to the facet element 209 and the base element 212.7, which are arranged in a transverse direction TD of the facet element 209 on opposite sides of the facet element 209, in order to generate a corresponding counter-moment which the parasitic component MP1 of the Tilting moment M1 absorbs or compensates.
  • Transverse direction TD lies in the main extension plane PME and runs perpendicular to the main direction of extension DME.
  • connection of the respective guide element 215.1 with the facet element 209 takes place in each case via the free end of a transverse strut 215.2, which is essentially rigidly connected to the facet element 209 and extends in the transverse direction TD.
  • the connection to the base element 212.7 takes place in each case via the free end of a
  • the guide elements 2 5.1 are each formed in the present example in the manner of a leaf spring. It is understood, however, that in other variants of the invention, any other design of the guide elements 215.1 may be provided, as long as the desired counter-torque to the parasitic via the guide elements 215.1
  • Component MP1 of the tilting moment M1 is applied.
  • the guide elements 215.1 may be formed in other variants as simple, articulated rod elements.
  • the respective guide element 215.1 defines a first articulation point 215.4 on the facet element 209 and a second articulation point 215.5 on the base element 212.7 (more precisely on the pillar element 215.3).
  • the connecting line 215.6 between the first articulation point 215.4 and the second articulation point 215.5 extends in a plane extending perpendicular to the main extension plane PME and parallel to the first tilting moment M1.
  • the connecting line 215.6 runs around a first
  • the first articulation point 215.4 in the transverse direction TD is one at a time
  • Anschtician 215.4 and the second pivot point 215.5 are spaced apart by a pivot distance APD from each other.
  • the articulation point distance APD and the fulcrum distance RPD, the compensation effect or the compensation movement can be adjusted, which results in tilting the optical surface 209.1 to the first tilt axis TA1.
  • the adjustment is made such that the tilting axis TA1 collinear with the main extension direction DME in the
  • Main extension plane PME is located. It is provided in particular that the
  • Tilt angle AM or AI2 via spacers 215.7 between the respective
  • another alignment of the first tilt axis TA1 in particular adapted to the geometry and / or orientation of the facet element 209, can be carried out in order to minimize or impede the parasitic movements during tilting of the optical surface 209.1 to customize a desired course.
  • the first inclination angle is preferably 1 0 to 30 °, preferably 5 ° to 20 °, more preferably 8 ° to 15 °, while additionally or alternatively the second
  • Tilt angle -10 ° to 10 ° preferably -5 ° to 5 °, more preferably 0 ° to 2 °, can be. This can be achieved in a particularly simple manner at least partially compensation of the parasitic component MP1 of the tilting moment M1.
  • the guide unit 215 restricts three degrees of freedom of movement, namely two translational degrees of freedom (in the x direction and in the y direction) and one rotational degree of freedom (around the z axis), and thus also the rotational degree of freedom perpendicular to the main extension plane PME of the optical surface 209.1 to compensate for the corresponding parasitic component MP1 of the overturning moment M1.
  • the parasitic component MP1 of the overturning moment M1 can be compensated, if necessary, only partially for certain variants, if appropriate also a certain parasitic movement is permitted in order, if appropriate, for the parasitic movements of others, adjacent
  • the guide unit 215 is then designed such that when tilting the optical surface 209.1 by the tilting moment M1 a counter-momentum CM exerts on the facet element 209, the at least one part, in particular at least 75%, preferably at least 85%, more preferably 90% to 100%) compensating the parasitic component MP1 of the first tilting moment M1.
  • the second force F2 again generates a second one in the region of the optical surface 109.1 via the setting element 13.2
  • Main extension plane PME runs, but lies between the pivot point RP and the axis defined by the two first pivot points 215.4. This results in special loads for the struts 212.12, so that the present example is preferred for
  • optical module 306.1 A further preferred embodiment of the optical module 306.1 according to the invention with a further preferred embodiment of the optical unit 310 according to the invention is described below with reference to FIGS. 1, 2, 6 and 9.
  • the optical module 306.1 instead of the optical module 106.1 in the
  • Imaging device 101 can be used and corresponds in its basic design and operation of the optical module of Figures 5 to 7, so that only the differences should be discussed here.
  • identical components are provided with the same reference numerals, while similar ones
  • a single, substantially plate-shaped pillar element 315.3 is provided, which is articulated via a trained as a hinge joint solid joint 315.8 on the base member 212.7.
  • the guide unit 315 for defining the tilt axes TA1 and TA2 restricts only two degrees of freedom of movement in the present example, namely a translational degree of freedom (in the x direction) and a rotational degree of freedom (about the z axis), thus also the rotational degree of freedom perpendicular to Main extension plane PME of the optical surface 209.1 limited to compensate for the corresponding parasitic component MP1 of the tilting moment M1.
  • this also achieves, by the way, that the second force F2 generates a second tilting moment M2 in the region of the optical surface 109.1 via the adjusting element 113.2, wherein the second tilting moment M2 or the second tilting moment M2
  • Tilting axis TA2 caused by this connection via the guide unit 315 now substantially in the main extension plane PME and that passes through the pivot point RP, so that parasitic movements when tilting over the second tilting moment M2 are largely excluded.
  • the so-called mask inspection come to use, in which the masks used for microlithography are examined for their integrity, etc.
  • a sensor unit for example, which detects the image of the projection pattern of the mask 104.1 (for further processing), then appears.
  • This mask inspection may then be performed at substantially the same wavelength as used in the later microlithography process. Likewise, however, any deviating wavelengths may be used for the inspection.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optische Einheit, insbesondere eine Facettenspiegeleinheit, mit einem optischen Element (109) und einer Stützeinrichtung (111), wobei das optische Element (109) eine, insbesondere langgestreckte, optische Fläche (109.1) aufweist, die eine Haupterstreckungsebene (PME) und eine Haupterstreckungsrichtung in der Haupterstreckungsebene (PME) definiert. Die Stützeinrichtung (111) umfasst eine Stützeinheit und eine Aktuatoreinheit (113), wobei die Aktuatoreinheit (113) zum Verkippen der optischen Fläche ausgebildet ist, indem über die Aktuatoreinheit (113) ein Kippmoment (M1) auf das optische Element (109) ausgeübt wird, wobei das Kippmoment (M1) zu der Haupterstreckungsebene (PME) geneigt verläuft. Die Stützeinheit (112) ist dazu ausgebildet, beim Verkippen der optischen Fläche durch das Kippmoment (M1) der Aktuatoreinheit (113) eine Kippachse (TA1, TA2) für die optische Fläche (109.1) vorzugeben, die im Wesentlichen in der Haupterstreckungsebene (PME) der optischen Fläche liegt.

Description

VERKIPPEN EINES OPTISCHEN ELEMENTS
QUERVERWEIS AUF BEZOGENE AMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht, insbesondere unter 35 U.S.C. § 119, den Nutzen und die Priorität der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2014 215 452.9, die am 5. August 2014 eingereicht wurde. Die Offenbarung dieser deutschen Patentanmeldung wird hiermit ausdrücklich in die vorliegende Anmeldung einbezogen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Einheit sowie ein Verfahren zum Abstützen eines optischen Elements. Die Erfindung lässt sich im Zusammenhang mit beliebigen optischen Einrichtungen bzw. optischen Abbildungsverfahren anwenden. Insbesondere lässt sie sich im Zusammenhang mit der bei der Herstellung mikroelektronischer Schaltkreise verwendeten Mikrolithographie oder von Messsystemen für derartige Systeme für die Mikrolithographie einsetzen.
Insbesondere im Bereich der Mikrolithographie ist es neben der Verwendung mit möglichst hoher Präzision ausgeführter Komponenten unter anderem erforderlich, die Position und Geometrie optischer Module der Abbildungseinrichtung, also beispielsweise der Module mit optischen Elementen wie Linsen, Spiegeln oder Gittern aber auch der verwendeten Masken und Substrate, im Betrieb möglichst präzise gemäß vorgegebenen Sollwerten einzustellen bzw. solche Komponenten in einer vorgegebenen Position bzw. Geometrie zu stabilisieren, um eine entsprechend hohe Abbildungsqualität zu erzielen.
Im Bereich der Mikrolithographie liegen die Genauigkeitsanforderungen im mikroskopischen Bereich in der Größenordnung weniger Nanometer oder darunter. Sie sind dabei nicht zuletzt eine Folge des ständigen Bedarfs, die Auflösung der bei der Herstellung mikroelektronischer Schaltkreise verwendeten optischen Systeme zu erhöhen, um die Miniaturisierung der herzustellenden mikroelektronischen Schaltkreise voranzutreiben. Mit der erhöhten Auflösung und der damit in der Regel einhergehenden Verringerung der Wellenlänge des verwendeten Lichts steigen naturgemäß die Anforderungen an die
Genauigkeit der Positionierung und Orientierung der verwendeten Komponenten. Dies wirkt sich insbesondere für die in der Mikrolithographie verwendeten geringen Arbeitswellenlängen im UV-Bereich (beispielsweise im Bereich von 193 nm), insbesondere aber im so genannten extremen UV-Bereich (EUV) mit Arbeitswellenlängen zwischen 5 nm und 20 nm
(typischerweise im Bereich von 13 nm), natürlich auf den Aufwand aus, der für die
Einhaltung der hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Positionierung und/oder Orientierung der beteiligten Komponenten zu betreiben ist.
Insbesondere im Zusammenhang mit den vorstehend erwähnten EUV-Systemen gewinnt eine verfeinerte Beeinflussung der Intensitätsverteilung des für die Abbildung verwendeten Lichts immer größere Bedeutung. Hierzu werden in der Regel so genannte Facettenspiegel verwendet, bei denen eine Vielzahl kleinster Facettenelemente mit genau definierter Position und/oder Orientierung ihrer optisch wirksamen Fläche bezüglich einer vorgebbaren Referenz in möglichst engem Raster angeordnet werden. Vielfach ist es dabei gewünscht bzw.
erforderlich (z. B. für einen Wechsel des Beleuchtungssettings), die Ausrichtung der
Facettenelemente zu verändern, mithin also deren optische Fläche zu verkippen.
Aus der DE 102 05 425 A1 (Holderer et al.) sowie der DE 10 2008 009 600 A1 (Dinger), deren jeweilige Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird, ist es im Zusammenhang mit der definierten Positionierung und Orientierung der Facettenelemente eines Facettenspiegels eines EUV-Systems bekannt, diese Facettenelemente einzeln zu justieren. Hierzu werden die Facettenelemente mittels eines entsprechenden Kippmoments, welches durch eine zugeordnete Aktuatoreinheit auf das Facettenelement ausgeübt wird, um eine durch die Stützstruktur definierte Kippachse verkippt.
Bei einigen der aus der DE 102 05 425 A1 bekannten rotationssymmetrischen
Facettenelemente liegt die Kippachse in der Haupterstreckungsebene der optischen Fläche, wobei das durch die Aktuatoreinheit ausgeübte Kippmoment parallel zu der
Haupterstreckungsebene der optischen Fläche verläuft, sodass es zu einem reinen
Verkippen der optischen Fläche ohne seitliches Auswandern des Facettenelements aus dem für das Facettenelement vorgesehenen Bauraum kommt.
Wegen des fehlenden seitlichen Auswanderns beim Verkippen können die bekannten Facettenelemente grundsätzlich besonders dicht aneinander positioniert werden, erfordern also mithin keine großen Spalte zwischen den Facettenelementen. Problematisch hierbei ist jedoch, dass die rotationssymmetrische Gestaltung selbst eine vergleichsweise geringe Flächenausnutzung bzw. vergleichsweise große Lücken zwischen den Facettenelementen bedingt, in denen ein es zu einem vergleichsweise großen Lichtverlust kommt.
Um solche Lichtverluste durch Lücken zwischen Facettenelementen zu vermeiden bzw. aufgrund bestimmter Beleuchtungssettings, werden häufig langgestreckte, nicht
rotationssymmetrische Facettenelemente verwendet, welche sich grundsätzlich in einer bestimmten Ausrichtung bzw. in einem bestimmten Schaltzustand nahezu lückenlos aneinander schmiegen. Eine solche Konfiguration ist beispielsweise aus der
DE 10 2008 009 600 A1 bekannt, wobei eine kardanische Abstützung der Facettenelemente mit zwei orthogonalen Kippachsen realisiert wird, die parallel zu der Ebene der Stützstruktur der Facettenelemente verlaufen.
Eine ähnliche Abstützung solcher langgestreckter, nicht rotationssymmetrischer
Facettenelemente ist weiterhin aus der DE 10 2012 223 034 A1 (Latzel et al.) bekannt, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Dort wird die Abstützung des jeweiligen Facettenelements auf einer Stützstruktur über eine Drei-Stab-Abstützung nach Art eines Kugelgelenks realisiert, wobei die optischen Flächen der Facettenelemente parallel zur Ebene der Stützstruktur verlaufen. Die kugelgelenkartige Abstützung definiert dabei unendlich viele Kippachsen für das jeweilige Facettenelement, sodass die tatsächliche Kippachse dann durch die Aktuatorik vorgegeben werden muss. Die Aktuatorik wirkt auch hier wieder parallel zur Ebene der Stützstruktur der Facettenelemente, sodass das
Kippmoment, das auf das Facettenelement ausgeübt wird, in der optischen Fläche liegt. Mithin werden durch die Aktuatorik also auch hier wieder Kippachsen realisiert, die parallel zu der Ebene der Stützstruktur der Facettenelemente verlaufen.
Dabei erfordern es bestimmte Settings, dass die Haupterstreckungsebenen der optischen Flächen einiger (gegebenenfalls sogar aller) Facettenelemente zu der
Haupterstreckungsebene des Basiselements ihrer Stützstruktur geneigt verlaufen. Nicht zuletzt aufgrund der bestehenden Bauraumrestriktionen bedingt dies häufig, dass das von der (im Bereich des Basiselements ihrer Stützstruktur sitzenden) Aktuatorik erzeugte Kippmoment zu der Haupterstreckungsebene der optischen Fläche geneigt verläuft.
Diese Neigung des Kippmoments zu der Haupterstreckungsebene hat den Nachteil, dass das Kippmoment neben der gewünschten (die Verkippung der optischen Fläche erzeugenden) Komponente parallel zur Haupterstreckungsebene auch eine parasitäre Komponente senkrecht zur Haupterstreckungsebene aufweist, welche eine unerwünschte Verdrehung der optischen Fläche in der Haupterstreckungsebene mit sich bringt. Gerade bei langen, schlanken Facettenelementen führt diese Verdrehung der optischen Fläche in der Haupterstreckungsebene zu einem mehr oder weniger starken seitlichen Auswandern der freien Enden des Facettenelements, für welches entsprechende (unter dem Gesichtspunkt des möglichst geringen Lichtverlusts) unerwünschte Freiräume zwischen den
Facettenelementen vorgesehen werden müssen.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine optische Einheit sowie ein Verfahren zum Abstützen eines optischen Elements zur Verfügung zu stellen, welche die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweisen und insbesondere auf einfache Weise trotz der Möglichkeit einer Verkippung der optischen Flächen eine besonders hohe Flächenausnutzung bzw. eine besonders dichte Packung der Facettenelemente gewährleisten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Überlegung zu Grunde, dass man trotz der Möglichkeit einer Verkippung auf einfache Weise eine besonders hohe Flächenausnutzung bzw. eine besonders dichte Packung der Facettenelemente erzielen kann, wenn die Stützeinheit dazu ausgebildet ist, beim Verkippen der optischen Fläche durch das Kippmoment der
Aktuatoreinheit eine Kippachse für die optische Fläche vorzugeben, die im Wesentlichen in der Haupterstreckungsebene der optischen Fläche liegt.
So hat sich gezeigt, dass es auch unter den geschilderten widrigen Verhältnissen hinsichtlich der Ausrichtung des Kippmoments ohne aufwändige Modifikation der Aktuatorik (wie sie bei konventionellen Gestaltungen erforderlich wäre, beispielsweise bei der Gestaltung aus der DE 10 2012 223 034 A1) durch einfache, rein passive Maßnahmen im Bereich der
Stützeinrichtung möglich ist, eine Kippachse für die optische Fläche vorzugeben, welche im Wesentlichen in der Haupterstreckungsebene der optischen Fläche liegt, sodass es auch unter diesem Umständen möglich ist, beim Verkippen der optischen Fläche ein seitliches Auswandern von Teilen des optischen Elements zu verhindern. Demgemäß ist es hiermit auch möglich, trotz der aktiven Verstellbarkeit (z. B. bei einem Wechsel des Beleuchtungssettings) eine besonders dichte Packung der optischen Elemente mit geringem Lichtverlust zu realisieren.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher eine optische Einheit, insbesondere Facettenspiegeleinheit, mit einem optischen Element und einer
Stützeinrichtung, wobei das optische Element eine, insbesondere langgestreckte, optische Fläche aufweist, die eine Haupterstreckungsebene und eine Haupterstreckungsrichtung in der Haupterstreckungsebene definiert, wobei die Stützeinrichtung eine Stützeinheit und eine Aktuatoreinheit umfasst. Die Aktuatoreinheit ist zum Verkippen der optischen Fläche ausgebildet, indem über die Aktuatoreinheit ein Kippmoment auf das optische Element ausgeübt wird, wobei das Kippmoment zu der Haupterstreckungsebene geneigt verläuft. Die Stützeinheit ist dazu ausgebildet, beim Verkippen der optischen Fläche durch das
Kippmoment der Aktuatoreinheit eine Kippachse für die optische Fläche vorzugeben, die im Wesentlichen in der Haupterstreckungsebene der optischen Fläche liegt.
Die Kippachse kann innerhalb der Haupterstreckungsebene grundsätzlich nahezu beliebig orientiert sein. Eine besonders dichte Packung bzw. nah aneinander liegende Anordnung der optischen Elemente ist jedoch möglich, wenn die Stützeinheit derart ausgebildet ist, dass die Kippachse für die optische Fläche im Wesentlichen parallel, insbesondere im Wesentlichen kollinear, zu der Haupterstreckungsrichtung verläuft.
Die vorliegende Erfindung lässt sich grundsätzlich bei beliebigen Konstellationen mit beliebiger Neigung des Kippmoments zu der Haupterstreckungsebene einsetzen. Besonders günstige Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn das Kippmoment um bis 30°,
vorzugsweise 5° bis 20°, weiter vorzugsweise 8° bis 15°, zu der Haupterstreckungsebene und/oder der Haupterstreckungsrichtung der optischen Fläche geneigt ist. In diesen Fällen lässt sich das zur Haupterstreckungsebene geneigte Kippmoment bzw. dessen senkrecht zur Haupterstreckungsebene stehende parasitäre Komponente (welche die parasitäre seitliche Ausdrehbewegung bewirkt) mit besonders einfachen passiven Mitteln effektiv kompensieren.
Die Kippachse kann grundsätzlich in einem gewissen Abstand von der optischen Fläche verlaufen. Besonders günstige kinematische Verhältnisse ergeben sich jedoch, wenn die Kippachse für die optische Fläche in wenigstens einem Kippachsenpunkt im Wesentlichen auf der optischen Fläche liegt. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Kippachse für die optische Fläche in der in dem Kippachsenpunkt definierten Tangentialebene der optischen Fläche liegt.
Grundsätzlich können aktive bzw. semi-aktive Komponenten verwendet werden, um die senkrecht zur Haupterstreckungsebene stehende parasitäre Komponente des Kippmoments zu kompensieren. Bei besonders vorteilhaften Varianten der Erfindung ist die Stützeinheit als passive Einrichtung ausgebildet, welche die Kippachse über passive Elemente definiert.
Die Stützeinheit kann grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise gestaltet sein, um das optische Element abzustützen. Bevorzugt umfasst die Stützeinheit wenigstens zwei Stützelemente, insbesondere wenigstens drei Stützelemente, und ein Basiselement, wobei über die Stützelemente in wenigstens einem Betriebszustand zumindest einen Großteil der Gewichtskraft des optischen Elements in das Basiselement eingeleitet wird, wobei insbesondere zumindest 80%, vorzugsweise zumindest 90%, weiter vorzugsweise 95% bis 100%, der Gewichtskraft des optischen Elements in das Basiselement eingeleitet werden. Hiermit lassen sich besonders einfach aufgebaute Gestaltungen erzielen, welche zudem eine einfache Integration der passiven Kompensation der parasitären Komponente des Kippmoments ermöglichen.
Bei besonders einfach gestalteten Varianten der Erfindung umfasst die Stützeinheit wenigstens zwei zumindest abschnittsweise elastisch deformierbare Stützelemente, welche die Kippachse definieren. Dabei kann beispielsweise ein nach Art einer Blattfeder ausgebildetes Element oder dergleichen verwendet werden, welches den entsprechenden elastisch deformierbaren Abschnitt bildet.
Weiterhin kann die Stützeinheit wenigstens eine Führungseinheit umfassen, die mit dem optischen Element verbunden ist und zur Definition der Kippachse wenigstens zwei Bewegungsfreiheitsgrade, insbesondere drei Bewegungsfreiheitsgrade, des optischen Elements einschränkt.
Hierbei wird bevorzugt insbesondere der Rotationsfreiheitsgrad senkrecht zur
Haupterstreckungsebene der optischen Fläche eingeschränkt, um die Kompensation der parasitären Komponente des Kippmoments zu erzielen. Vorzugsweise umfasst die
Stützeinheit daher wenigstens eine Führungseinheit, die mit dem optischen Element verbunden ist und zur Definition der Kippachse derart ausgebildet ist, dass sie eine senkrecht zur Haupterstreckungsebene der optischen Fläche wirkende Komponente des Kippmoments aufnimmt.
Bei besonders einfach gestalteten Varianten der Erfindung umfasst die Stützeinheit wenigstens zwei nach Art einer Blattfeder ausgebildete, elastisch deformierbare
Stützelemente, welche die Kippachse definieren. Jedes der Stützelemente definiert dabei vorzugsweise eine Blattfederhaupterstreckungsebene, wobei die Stützelemente derart zueinander geneigt angeordnet sind, dass sich die Blattfederhaupterstreckungsebenen in der Kippachse schneiden. Hiermit lässt sich auf besonders einfache Weise die gewünschte Orientierung der bzw. die gewünschte Kompensation der parasitären Komponente des Kippmoments erzielen.
Die Geometrie der Stützelemente kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gewählt sein, um die Kippachse in der gewünschten Lage zu definieren. Vorzugsweise ist wenigstens eines der Stützelemente als Blattfeder ausgebildet, die in einem nur durch die Gewichtskraft des optischen Elements belasteten Zustand im Wesentlichen eben ausgebildet ist Hierdurch ergeben sich besonders einfach herzustellende, robuste Konfigurationen.
Unter dynamischen Gesichtspunkten vorteilhafte Varianten ergeben sich, wenn wenigstens eines der Stützelemente als dünne Blattfeder mit einer Längenabmessung entlang einer Längsachse und einer maximalen Dickenabmessung senkrecht zu eine
Blattfederhaupterstreckungsebene ausgebildet ist, wobei die maximale Dickenabmessung insbesondere weniger als 4%, vorzugsweise weniger als 2%, weiter vorzugsweise 0,2% bis 1 %, der Längenabmessung beträgt.
Die Blattfederelemente können grundsätzlich eine beliebige Außenkontur aufweisen, solange sich ihre Blattfederhaupterstreckungsebenen in der Kippachse schneiden. Besonders einfach herzustellende, robuste Konfigurationen ergeben sich, wenn jedes der Stützelemente eine Blattfederhaupterstreckungsebene definiert und wenigstens eines der Stützelemente in seiner Blattfederhaupterstreckungsebene eine im Wesentlichen parallelogrammförmige Außenkontur aufweist, wobei wenigstens ein Seitenpaar der Außenkontur im Wesentlichen parallel zu der Kippachse verläuft.
Bei weiteren bevorzugten, weil einfach zu realisierenden Varianten der Erfindung umfasst die Stützeinheit wenigstens drei nach Art einer elastischen Strebe ausgebildete, elastisch deformierbare Stützelemente, welche die Kippachse definieren. Hierzu können besipielsweise einfach, nach Art einer Stabfeder gestaltete elastische Streben verwendet werden. Die Anordnung der elastischen Streben kann dabei grundsätzlich beliebig gewählt sein, wobei die Stützelemente bevorzugt nach Art eines Tripods angeordnet sind.
Bei bevorzugten Varianten der Erfindung definiert jedes der Stützelemente eine
Strebenlängsachse, wobei die Stützelemente derart zueinander geneigt angeordnet sind, dass sich die Strebenlängsachsen in einem Punkt der Kippachse schneiden. Hierdurch lässt sich letztlich eine nach Art eines Kugelgelenks gestaltete Anbindung des optischen Elements realisieren. Diese kann dann in besonders einfacher Weise durch eine entsprechende Führungseinheit ergänzt werden, über welche die gewünschte Orientierung der Kippachse bzw. die gewünschte Kompensation der parasitären Komponente des Kippmoments erzielt werden kann.
Bevorzugt definieren die Stützelemente jeweils eine Strebenlängsachse, wobei sie entlang ihrer Strebenlängsachse im Wesentlichen dieselbe Längenabmessung aufweisen. Hierdurch ergeben sich besonders einfach zu realisierende Gestaltungen.
Die elastischen Streben können wiederum grundsätzlich beliebig gestaltet sein,
insbesondere einen beliebigen, abschnittsweise gekrümmten und/oder abschnittsweise polygonalen Verlauf aufweisen. Vorzugsweise ist wenigstens eines der Stützelemente als Stabfeder ausgebildet, die in einem nur durch die Gewichtskraft des optischen Elements belasteten Zustand im Wesentlichen geradlinig ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist wenigstens eines der Stützelemente als schlanke Stabfeder mit einer Längenabmessung entlang einer Längsachse und einer maximalen Querabmessung senkrecht zu der Längsachse ausgebildet, wobei die maximale Querabmessung
insbesondere weniger als 4%, vorzugsweise weniger als 2%, weiter vorzugsweise 0,3% bis 1 ,8%, der Längenabmessung beträgt. Hierdurch lassen sich unter dynamischen
Gesichtspunkten besonders vorteilhafte Gestaltungen erzielen.
Die Festlegung der gewünschten Orientierung der Kippachse kann auf beliebige Weise gestaltet sein. Bevorzugt umfasst die Stützeinheit ein Basiselement und wenigstens eine Führungseinheit zur Definition der Kippachse, wobei die Stützelemente auf dem
Basiselement abgestützt sind und die Führungseinheit kinematisch parallel zu den
Stützelementen zwischen dem Basiselement und dem optischen Element angeordnet ist. Die Führungseinheit schränkt bevorzugt wenigstens zwei Bewegungsfreiheitsgrade, insbesondere drei Bewegungsfreiheitsgrade, des optischen Elements ein, um die gewünschte Kompensation der parasitären Komponente des Kippmoments zu erzielen. Vorzugsweise wird dabei natürlich der Rotationsfreiheitsgrad senkrecht zur
Haupterstreckungsebene der optischen Fläche eingeschränkt, um die entsprechende parasitäre Komponente des Kippmoments zu kompensieren. Bevorzugt ist daher die Führungseinheit insbesondere derart ausgebildet, dass sie eine senkrecht zur
Haupterstreckungsebene der optischen Fläche wirkende Komponente des Kippmoments aufnimmt.
Hierbei kann die senkrecht zur Haupterstreckungsebene der optischen Fläche wirkende parasitäre Komponente des Kippmoments gegebenenfalls auch nur zu einem Teil kompensiert werden. Bevorzugt ist die Führungseinheit derart ausgebildet ist, dass sie beim Verkippen der optischen Fläche durch das Kippmoment ein Gegenmoment auf das optische Element ausübt, wobei das Gegenmoment zumindest einen Teil, insbesondere wenigstens 75%, vorzugsweise wenigstens 85%, weiter vorzugsweise 90% bis 100%, einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene der optischen Fläche wirkende Komponente des Kippmoments kompensiert.
Die Führungseinheit kann grundsätzlich beliebig gestaltet sein, solange die gewünschte zumindest teilweise Kompensation der parasitären Komponente des Kippmoments erzielt wird. Bei vorteilhaften Varianten der Erfindung weist die Führungseinheit wenigstens ein gelenkig mit dem optischen Element und dem Basiselement verbundenes Führungselement auf, welches die zumindest teilweise Kompensation der parasitären Komponente des Kippmoments bewirkt.
Bei besonders robusten und dennoch einfach gestalteten Varianten der Erfindung weist die Führungseinheit wenigstens zwei gelenkig mit dem optischen Element und dem
Basiselement verbundene Führungselemente auf, wobei die Führungselemente
insbesondere in einer Querrichtung des optischen Elements zu gegenüberliegenden Seiten des optischen Elements angeordnet sind, wobei die Querrichtung in der
Haupterstreckungsebene liegt und senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung verläuft.
Die Führungseinheit kann grundsätzlich beliebig gestaltet sein, um die Kompensation der parasitären Komponente des Kippmoments zu erzielen. So können ein oder mehrere einfache Stabelemente oder dergleichen verwendet werden, um das gewünschte Gegenmoment in das optische Element einzuleiten. Bei einfachen und robusten Varianten weist die Führungseinheit wenigstens ein nach Art einer Blattfeder ausgebildetes
Führungselement auf.
Die Verbindung zwischen dem optischen Element und dem Basiselement kann grundsätzlich beliebig gestaltet sein, um die Kompensation der parasitären Komponente des Kippmoments zu erzielen. Bevorzugt definiert wenigstens ein Führungselement einen ersten Anlenkpunkt an dem optischen Element und einen zweiten Anlenkpunkt an dem Basiselement, wobei eine Verbindungslinie zwischen dem ersten Anlenkpunkt und dem zweiten Anlenkpunkt in einer senkrecht zu der Haupterstreckungsebene und parallel zu dem Kippmoment verlaufenden Ebene um einen ersten Neigungswinkel zu dem Kippmoment geneigt verläuft, wobei der erste Neigungswinkel insbesondere 1° bis 30°, vorzugsweise 5° bis 20°, weiter vorzugsweise 8° bis 15°, beträgt. Zusätzlich oder alternativ kann eine Verbindungslinie zwischen dem ersten Anlenkpunkt und dem zweiten Anlenkpunkt in einer senkrecht zu der
Haupterstreckungsebene und parallel zu dem Kippmoment verlaufenden Ebene um einen zweiten Neigungswinkel zu der Haupterstreckungsebene geneigt verlaufen, wobei der zweite Neigungswinkel insbesondere -10° bis 10°, vorzugsweise -5° bis 5°, weiter vorzugsweise 0° bis 2°, beträgt. Hiermit kann jeweils auf besonders einfache Weise eine zumindest teilweise Kompensation der parasitären Komponente des Kippmoments erzielt werden. Die
Verbindungslinie verläuft dabei bevorzugt in demselben Drehsinn wie die
Haupterstreckungsebene zu dem Kippmoment geneigt.
Bei besonders günstig gestalteten Varianten mit einfacher und wirkungsvoller Kompensation der parasitären Komponente des Kippmoments definieren die Stützelemente einen
Drehpunkt, der insbesondere in der Haupterstreckungsebene liegt, während der erste Anlenkpunkt, insbesondere in der Querrichtung der optischen Elements, um einen
Drehpunktabstand von dem Drehpunkt beabstandet ist. Ein Anlenkpunktabstand zwischen dem ersten Anlenkpunkt und dem zweiten Anlenkpunkt und/oder der Drehpunktabstand und/oder der erste Neigungswinkel und/oder der zweite Neigungswinkel ist hierbei dann derart gewählt, dass beim Verkippen der optischen Fläche durch das Kippmoment der Aktuatoreinheit eine Kippachse für die optische Fläche vorgegeben ist, die im Wesentlichen in der Haupterstreckungsebene der optischen Fläche liegt.
Es versteht sich, dass je nach Bedarf der zu erzielenden Abbildung bzw. je nach Anzahl und/oder Art der zu erreichenden Settings die oben beschriebene Kippachse die einzige Kippachse sein kann, welche für die optische Fläche vorgegeben ist. Dementsprechend kann das Kippmoment das einzige im Betrieb vorgegebene bzw. erzeugte Kippmoment sein.
Bei bevorzugten Varianten der Erfindung sind jedoch mehrere Verkippungen des optischen Elements um mehrere Kippachsen vorgesehen. Demgemäß ist in diesen Fällen die vorstehend beschriebene Kippachse eine erste Kippachse der optischen Fläche, während das zugehörige Kippmoment ein erstes Kippmoment ist. Die Stützeinheit ist in diesen Fällen dazu ausgebildet, unter Einwirkung eines quer, insbesondere senkrecht, zu dem ersten Kippmoment verlaufenden zweiten Kippmoments eine quer, insbesondere senkrecht, zu der ersten Kippachse verlaufende zweite Kippachse der optischen Fläche zu definieren. Die zweite Kippachse liegt hierbei bevorzugt wiederum im Wesentlichen in der
Haupterstreckungsebene der optischen Fläche.
Für die zweite Kippachse bzw. deren Festlegung können grundsätzlich dieselben
Maßnahmen wie für die oben beschriebene (erste) Kippachse zur Anwendung kommen. Bevorzugt ist die Stützeinheit daher auch in diesem Zusammenhang als passive Einrichtung ausgebildet, welche die zweite Kippachse über passive Elemente definiert. Die Stützeinheit kann wiederum wenigstens eine Führungseinheit umfassen, die mit dem optischen Element verbunden ist und zur Definition der zweiten Kippachse wenigstens zwei
Bewegungsfreiheitsgrade, insbesondere drei Bewegungsfreiheitsgrade, des optischen Elements einschränkt.
Vorzugsweise umfasst die Stützeinheit wenigstens zwei zumindest abschnittsweise elastisch deformierbare Stützelemente, welche die zweite Kippachse definieren, wobei es sich vorzugsweise wiederum um nach Art einer Blattfeder ausgebildete Stützelemente handelt. Insbesondere kann die Stützeinheit wenigstens zwei nach Art einer Blattfeder, insbesondere als dünne Blattfeder, ausgebildete, elastisch deformierbare Stützelemente umfassen, welche die zweite Kippachse definieren. Hierbei kann vorgesehen sein, dass jedes der
Stützelemente eine Blattfederhaupterstreckungsebene definiert und die Stützelemente derart zueinander geneigt angeordnet sind, dass sich die Blattfederhaupterstreckungsebenen in der zweiten Kippachse schneiden: weiterhin kann wiederum vorgesehen sein, dass wenigstens eines der Stützelemente in seiner Blattfederhaupterstreckungsebene eine im Wesentlichen parallelogrammförmige Außenkontur aufweist, wobei wenigstens ein Seitenpaar der
Außenkontur im Wesentlichen parallel zu der zweiten Kippachse verläuft. Die vorliegende Erfindung kann grundsätzlich für alle Konfigurationen eingesetzt werden, in denen das Kippmoment der Aktuatorik eine parasitäre Komponente erzeugt, welche beim Verkippen der optischen Fläche ein unerwünschtes seitliches Ausdrehen des optischen Elements in der Haupterstreckungsebene der optischen Fläche erzeugt.
Besonders stark kommen die Vorteile im Zusammenhang mit schlanken bzw.
langgestreckten optischen Elementen zum Tragen, da ein solches parasitäres seitliches Ausdrehen wegen des (in solchen Fällen vorliegenden) großen Abstandes der freien Enden des optischen Elements zur Kippachse an diesen freien Enden zu vergleichsweise großen parasitären Auslenkungen führt. Für diese parasitären Auslenkungen wären andernfalls entsprechende Zwischenräume zwischen den optischen Elementen vorzusehen, welche mit entsprechend hohem Lichtverlust einhergehen.
Bei besonders vorteilhaften Varianten des Einsatzes der Erfindung ist daher die optische Fläche in der Haupterstreckungsrichtung langgestreckt und/oder quer zu der
Haupterstreckungsrichtung schmal ausgebildet. Besonders günstige Konstellationen ergeben sich in Fällen, in denen die optische Fläche in der Haupterstreckungsrichtung eine erste maximale Abmessung aufweist und senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung eine zweite maximale Abmessung aufweist, wobei die zweite maximale Abmessung weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 5%, weiter vorzugsweise 0,2% bis 2%, weiter vorzugsweise 0,5% bis 1 %, der ersten maximalen Abmessung beträgt,
Die Aktuatoreinheit kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein und gegebenenfalls beliebige geeignete Aktuatoren umfassen, welche das betreffende
Kippmoment erzeugen. Bei bevorzugten, weil besonders einfach gestalteten Varianten ist die Aktuatoreinheit dazu ausgebildet, in einem Betriebszustand ausschließlich das zu der Haupterstreckungsebene geneigt verlaufende Kippmoment auf das optische Element auszuüben. Zusätzlich oder alternativ kann die Aktuatoreinheit dazu ausgebildet sein, in einem Betriebszustand ausschließlich ein Kippmoment auf das optische Element auszuüben, welches quer, insbesondere senkrecht, zu dem zu der Haupterstreckungsebene geneigt verlaufenden Kippmoment verläuft.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein optisches Modul, insbesondere einen
Facettenspiegel, mit wenigstens einer erfindungsgemäßen optischen Einheit. Hiermit lassen sich die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen optischen Einheit beschriebenen Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren, sodass insoweit auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Bei dem erfindungsgemäßen optischen Modul können die optischen Einheiten grundsätzlich als separate Einheiten gestaltet sein, welche in geeigneter Weise miteinander verbunden werden. Bei bevorzugten Varianten sind jedoch Komponenten vorgesehen, welche sich mehrere optische Einheiten teilen. So kann vorgesehen sein, dass die Stützeinheiten mehrerer optischer Einheiten ein gemeinsames Basiselement aufweisen.
Für das optische Element kommen grundsätzlich beliebige (reflektive und/oder refraktive und/oder diffraktive) optische Elemente in Betracht. Bevorzugt handelt es sich bei dem optische Element um ein Facettenelement mit einer optisch wirksamen Oberfläche, wobei die optisch wirksame Oberfläche insbesondere eine Fläche von 0,1 mm2 bis 200 mm2, vorzugsweise 0,5 mm2 bis 100 mm2, weiter vorzugsweise 1 ,0 mm2 bis 50 mm2, aufweist.
Das optische Modul kann grundsätzlich eine beliebige Anzahl von optischen Elementen umfassen. Bevorzugt sind 100 bis 100.000, vorzugsweise 100 bis 10.000, weiter
vorzugsweise 1.000 bis 10.000, Facettenelemente vorgesehen. Bei weiteren Varianten der Erfindung können 50 bis 10.000, vorzugsweise 100 bis 7.500, weiter vorzugsweise 500 bis 5.000, Facettenelemente vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine optische Abbildungseinrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit einer Beleuchtungseinrichtung (102) mit einer ersten optischen Elementgruppe, einer Objekteinrichtung zur Aufnahme eines Objekts, einer Projektionseinrichtung mit einer zweiten optischen Elementgruppe und einer Bildeinrichtung, wobei die Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Objekts ausgebildet ist und die Projektionseinrichtung zur Projektion einer Abbildung des Objekts auf die Bildeinrichtung ausgebildet ist. Die Beleuchtungseinrichtung und/oder die Projektionseinrichtung umfasst ein erfindungsgemäßes optisches Modul bzw. wenigstens eine erfindungsgemäße optische Einheit. Auch hiermit lassen sich die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen optischen Einheit beschriebenen Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren, sodass insoweit auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eingVerfahren zum
Abstützen eines optischen Elements, insbesondere eines Facettenelements eines
Facettenspiegels, mittels einer Stützeinrichtung, wobei das optische Element eine, insbesondere langgestreckte, optische Fläche aufweist, die eine Haupterstreckungsebene und eine Haupterstreckungsrichtung in der Haupterstreckungsebene definiert. Bei diesem Verfahren wird das optische Element verkippt, indem ein Kippmoment auf das optische Element ausgeübt wird. Dabei verläuft das Kippmoment zu der Haupterstreckungsebene geneigt, während die Stützeinheit beim Verkippen der optischen Fläche durch das
Kippmoment eine Kippachse für die optische Fläche vorgibt, die im Wesentlichen in der Haupterstreckungsebene der optischen Fläche liegt. Auch hiermit lassen sich die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen optischen Einheit beschriebenen Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren, sodass insoweit auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Bevorzugt gibt die Stützeinheit eine Kippachse für die optische Fläche vor, die im
Wesentlichen parallel, insbesondere im Wesentlichen kollinear, zu der
Haupterstreckungsrichtung verläuft. Weiterhin werden zur Definition der Kippachse bevorzugt wenigstens zwei Bewegungsfreiheitsgrade, insbesondere drei
Bewegungsfreiheitsgrade, des optischen Elements einschränkt.
Vorzugsweise wird zur Definition der Kippachse eine senkrecht zur Haupterstreckungsebene der optischen Fläche wirkende Komponente des Kippmoments durch wenigstens eine Führungseinheit der Stützeinheit aufgenommen wird. Bei vorteilhaften Varianten übt die Führungseinheit beim Verkippen der optischen Fläche ein Gegenmoment auf das optische Element aus, wobei das Gegenmoment zumindest einen Teil, insbesondere wenigstens 75%, vorzugsweise wenigstens 85%, weiter vorzugsweise 90% bis 100%, einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene der optischen Fläche wirkende Komponente des Kippmoments kompensiert.
Vorzugsweise ist auch hier die Kippachse eine erste Kippachse der optischen Fläche und das Kippmoment ein erstes Kippmoment, wobei die Stützeinheit dann unter Einwirkung eines quer, insbesondere senkrecht, zu dem ersten Kippmoment verlaufenden zweiten
Kippmoments eine quer, insbesondere senkrecht, zu der ersten Kippachse verlaufende zweite Kippachse der optischen Fläche definiert. Auch hier liegt die zweite Kippachse bevorzugt wieder im Wesentlichen in der Haupterstreckungsebene der optischen Fläche. Wiederum wird bevorzugt in einem Betriebszustand ausschließlich das zu der
Haupterstreckungsebene geneigt verlaufende Kippmoment auf das optische Element ausgeübt. Zusätzlich oder alternativ kann in einem Betriebszustand ausschließlich ein Kippmoment auf das optische Element ausgeübt werden, welches quer, insbesondere senkrecht, zu dem zu der Haupterstreckungsebene geneigt verlaufenden Kippmoment verläuft.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich ein optisches Abbildungsverfahren,
insbesondere für die Mikrolithographie, bei dem über einer Beleuchtungseinrichtung mit einer ersten optischen Elementgruppe, ein Objekt beleuchtet wird und mittels einer
Projektionseinrichtung mit einer zweiten optischen Elementgruppe eine Abbildung des Objekts auf einer Bildeinrichtung erzeugt wird, wobei in der Beleuchtungseinrichtung und/oder der Projektionseinrichtung ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Abstützen eines optischen Elements verwendet wird. Auch hiermit lassen sich die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen optischen Einheit beschriebenen Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren, sodass insoweit auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Hierbei gehören jegliche Kombinationen der offenbarten Merkmale ungeachtet ihrer Erwähnung in den Ansprüchen zum Gegenstand der Erfindung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Abbildungseinrichtung, welche eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Moduls mit einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Einheit umfasst, bei dem eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abstützen eines optischen Elements zur Anwendung kommt.
Figur 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen optischen
Moduls aus Figur 1.
Figur 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen optischen
Einheit aus Figur 2. Figur 4 ist eine schematische Schnittansicht durch den Teil der optischen Einheit aus Figur 3 (entlang Linie IV-IV aus Figur 3).
Figur 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren bevorzugten
Variante der erfindungsgemäßen optischen Einheit.
Figur 6 ist eine schematische Seitenansicht der optischen Einheit aus Figur 5.
Figur 7 ist eine schematische Draufsicht auf die optische Einheit aus Figur 5.
Figur 8 ist eine schematische Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen optischen Einheit.
Figur 9 ist eine schematische Draufsicht auf die optische Einheit aus Figur 8.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Erstes Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Abbildungseinrichtung 101 beschrieben. Zur
Vereinfachung des Verständnisses der nachfolgenden Erläuterungen wurde in die beigefügten Zeichnungen ein orthogonales xyz-Koordinatensystem eingeführt, in welchem die z-Richtung mit der Richtung der Gravitationskraft zusammenfällt. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine beliebige andere Ausrichtung dieses xyz-Koordinatensystems bzw. der Komponenten der optischen Abbildungseinrichtung im Raum gewählt sein kann.
Die Figur 1 ist eine schematische, nicht maßstäbliche Darstellung der optischen
Abbildungseinrichtung in Form einer Mikrolithographieeinrichtung 101 , welche zur
Herstellung mikroelektronischer Schaltkreise verwendet wird. Die Abbildungseinrichtung 101 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 102 und eine optische Projektionseinrichtung 103, die dazu ausgebildet ist, in einem Abbildungsprozess eine Abbildung eines auf einer Maske 104.1 einer Maskeneinrichtung 104 gebildeten Projektionsmusters auf ein Substrat 105.1 einer Substrateinrichtung 105 zu projizieren. Hierzu beleuchtet die Beleuchtungseinrichtung 102 die Maske 104.1 mit einem (nicht näher dargestellten) Beleuchtungslichtbündel. Die Projektionseinrichtung 103 erhält dann das von der Maske 104.1 kommende
Projektionslichtbündel (welches in Figur 1 durch die Linie 101.1 angedeutet ist) und projiziert das Abbild des Projektionsmusters der Maske 104.1 auf das Substrat 05.1 , beispielsweise einen so genannten Wafer oder dergleichen.
Die Beleuchtungseinrichtung 102 umfasst ein (in Figur 1 nur stark schematisiert
dargestelltes) System optischer Elemente 106, welches unter anderem ein
erfindungsgemäßes optisches Modul 106.1 umfasst. Wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird, ist das optische Modul 106.1 als Facettenspiegel ausgebildet. Die optische Projektionseinrichtung 103 umfasst ein weiteres System optischer Elemente 107, welches eine Mehrzahl optischer Module 107.1 umfasst. Die optischen Module der optischen Systeme 106 und 107 sind dabei entlang einer gefalteten optischen Achse 101.1 der Abbildungseinrichtung 101 angeordnet.
Im gezeigten Beispiel arbeitet die Abbildungseinrichtung 101 mit Licht im EUV-Bereich bei einer Wellenlänge zwischen 5 nm und 20 nm, genauer gesagt bei einer Wellenlänge von etwa 13 nm. Folglich sind die optischen Elemente in der Beleuchtungseinrichtung 102 und der Projektionseinrichtung 103 ausschließlich als reflektive optische Elemente ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung, welche mit anderen Wellenlängen arbeiten, auch einzeln oder in beliebiger Kombination beliebige Arten von optischen Elementen (z. B. refraktive, reflektive oder diffraktive optische Elemente) zum Einsatz kommen können. Weiterhin kann auch die Projektionseinrichtung 103 ein weiteres erfindungsgemäßes optisches Modul, beispielsweise in Form eines weiteren
Facettenspiegels, umfassen.
Wie insbesondere den Figuren 2 bis 5 zu entnehmen ist, umfasst der Facettenspiegel 106.1 eine Stützstruktur in Form einer Basisstruktur 108, welches eine Vielzahl von optischen Elementen in Form von Facettenelementen 109 abstützt, welche jeweils Bestandteil einer erfindungsgemäßen optischen Einheit 110 sind (wobei in Figur 3 und 4 nur eine einzige optische Einheit 1 10 dargestellt ist). Die jeweilige optische Einheit 110 ist so gestaltet, dass das Facettenelement 109 zum Wechsel des Beleuchtungssettings aktiv verstellbar ist, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Weiterhin sind die Facettenelemente 109 im vorliegenden Beispiel in zehn
Facettenelementgruppen 106.2 unterteilt, wobei die optischen Flächen 109.1 der
Facettenelemente 109 der jeweiligen Facettenelementgruppe 106.2 alle eine vergleichbare Grobausrichtung zur Haupterstreckungsebene der Stützstruktur 108 (xy-Ebene) aufweisen. Wie der Figur 2 zu entnehmen ist, unterscheiden sich die Facettenelementgruppen 106.2 jeweils hinsichtlich dieser Grobausrichtung.
In Figur 2 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur elf Facettenelemente 109 einer Facettenelementgruppe 106.2 explizit angedeutet. Es versteht sich jedoch, dass der
Facettenspiegel 106.1 in der Realität auch deutlich mehr Facettenelemente 109 umfassen kann. Es versteht sich weiterhin, dass bei anderen Varianten der Erfindung eine beliebige Anzahl von (beliebigen) optischen Elementen auf einer entsprechenden Stützstruktur abgestützt sein kann.
Es sei angemerkt, dass bei Facetteneinrichtungen bevorzugt so viele Facettenelemente 109 wie möglich vorgesehen sind, um eine möglichst weit gehende Homogenisierung des Lichts zu erzielen. Insbesondere bei Facetteneinrichtungen für den Einsatz in der Lithographie im EUV-Bereich sind bevorzugt 100 bis 100.000, vorzugsweise 100 bis 10.000, weiter vorzugsweise 1.000 bis 10.000, Facettenelemente vorgesehen. Insbesondere beim Einsatz für Inspektionszwecke, z. B. in der Maskeninspektion können aber auch weniger
Facettenelemente zum Einsatz kommen. Für solche Einrichtungen sind bevorzugt 50 bis 0.000, vorzugsweise 100 bis 7.500, weiter vorzugsweise 500 bis 5.000, Facettenelemente vorgesehen
Im gezeigten Beispiel sind die Facettenelemente 109 in der jeweiligen
Facettenelementgruppe 106.2 so angeordnet, dass zwischen ihnen ein schmaler Spalt G von maximal etwa 0,200 mm bis 0,300 mm (also etwa 200 μητι bis 300 μιη) Breite verbleibt, um einen möglichst geringen Verlust an Strahlungsleistung zu erzielen. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine beliebige andere Anordnung der durch die Stützstruktur abgestützten optischen Elemente in Abhängigkeit von den optischen Anforderungen der Abbildungseinrichtung realisiert sein kann.
Insbesondere können die Facettenelemente 109 je nach ihrer Gestaltung, insbesondere je nach Art der Gestaltung der optisch wirksamen Oberfläche 109.1 auch noch enger gesetzt sein, der maximale Spalt G zwischen den Facettenelementen 109 kann mithin also auch weniger als 0,2 mm betragen. Wie insbesondere den Figuren 2, 3 und 4 zu entnehmen ist, weist das Facettenelement 109 eine reflektierende und damit optisch wirksame Oberfläche 109.1 auf (die nachfolgend auch als optische Fläche 109.1 bezeichnet wird). Die reflektierende Oberfläche 109.1 ist auf einer der Basisstruktur 108 abgewandten bzw. dem Beleuchtungslichtbündel zugewandten Vorderseite eines Facettenkörpers 109.2 des Facettenelements 109 ausgebildet.
Der Flächeninhalt der optisch wirksamen Oberfläche 109.1 des Facettenelements 109 beträgt vorzugsweise 0,1 mm2 bis 200 mm2, vorzugsweise 0,5 mm2 bis 100 mm2, weiter vorzugsweise 1 ,0 mm2 bis 50 mm2. Im vorliegenden Beispiel liegt der Flächeninhalt der optisch wirksamen Oberfläche 109.1 bei etwa 70 mm2.
Im gezeigten Beispiel ist die optisch wirksame Oberfläche 109.1 weiterhin im Wesentlichen eben ausgebildet. Dabei weist eine optische Fläche 109.1 langgestreckte, schmale und generell bogenförmige Außenkontur auf. Im vorliegenden Beispiel weist die die optische Fläche 109.1 in der Haupterstreckungsrichtung D E eine erste maximale Abmessung auf, während sie senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung DME eine zweite maximale Abmessung aufweist, wobei die zweite maximale Abmessung im vorliegenden Beispiel etwa 6% der ersten maximalen Abmessung beträgt. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten auch anderes Verhältnis gewählt sein kann. Besonders günstige Konstellationen ergeben sich, wenn die zweite maximale Abmessung weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 5%, weiter vorzugsweise 0,2% bis 2%, weiter vorzugsweise 0,5% bis 1 %, der ersten maximalen Abmessung beträgt,
Die Außenkontur der optischen Fläche 109.1 definiert weiterhin eine
Haupterstreckungsrichtung DME und eine Haupterstreckungsebene PME, welche im vorliegenden Beispiel jeweils zu der Haupterstreckungsebene 108.1 der Basisstruktur 108 geneigt verlaufen (wobei der Neigungswinkel im vorliegenden Beispiel etwa 12° beträgt). Die Haupterstreckungsrichtung DME bezeichnet dabei diejenige Richtung in der
Haupterstreckungsebene PME, in welcher die optische Fläche 109.1 ihrer maximale Abmessung aufweist. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten eine beliebige andere zumindest abschnittsweise polygonale und/oder zumindest abschnittsweise gekrümmte Außenkontur vorgesehen sein kann.
Wie den Figuren 3 und 4 zu entnehmen ist, umfasst die optische Einheit 110 neben dem Facettenelement 109 eine Stützeinrichtung 111 , über welche das Facettenelement 109 auf der Basisstruktur 108 abgestützt ist. Die Stützeinrichtung 111 umfasst dabei eine passive Stützeinheit 112, welche auf der Basisstruktur 108 sitzt und die gesamte Gewichtskraft des Facettenelements 109 in diese Basisstruktur 108 einleitet, sowie eine Aktuatoreinheit 113, welche dazu ausgebildet ist, das Facettenelement 109 und damit die optische Fläche 109.1 zu verkippen.
Die Stützeinheit 112 umfasst hierzu eine Reihe von Stützelementen in Form von Blattfedern 112.1 bis 112.4, welche jeweils einen elastisch deformierbaren Abschnitt der Stützeinheit 112 bilden und deren Funktionsweise nachfolgend noch näher erläutert wird. Über diese Stützelemente 112.1 bis 112.4 ist der Facettenkörper 109.2 mit der Basisstruktur 108 verbunden. Hierzu ist der Facettenkörper 109.2 zunächst mit einem Kopfelement 112.5 der Stützeinheit 112 verbunden. Zwischen dem Kopfelement 112.5 und einem Zwischenelement 112.6 sind (in einer Stützrichtung) zueinander kinematisch parallel die beiden ersten
Blattfedern 112.1 und 112.2 angeordnet. Zwischen dem Zwischenelement 112.6 und einem Basiselement 1 12.7 sind (in der Stützrichtung) dann zueinander kinematisch parallel die beiden zweiten Blattfedern 12.3 und 1 2.4 angeordnet. Das Basiselement 112.7 ist schließlich mit der Basisstruktur 108 in beliebiger geeigneter Weise im Wesentlichen starr verbunden.
Die Stützeinheit 12 ist im vorliegenden Beispiel als monolithische Einheit aus einem geeigneten Material ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine Differenzialbauweise gewählt sein kann, in der zumindest Teile der Stützeinheit aus miteinander auf geeignete Weise verbundenen separaten Komponenten sein können.
Die Aktuatoreinheit 113 umfasst einen (nur sehr schematisch dargestellten) Aktuator 113.1 sowie ein stabförmiges Stellelement 113.2. Im vorliegenden Beispiel ist der Aktuatoren 113.1 so auf der dem Facettenelement 09 abgewandten Seite der Basisstruktur 108 befestigt, dass er mit dem Stellelement 113.2 zusammenwirken kann. Das Stellelement 113.2
(welches in Figur 3 nur durch seine Längsachse 113.3 angedeutet ist) erstreckt sich durch entsprechende Ausnehmungen in der Basisstruktur 108 sowie in der Stützeinheit 112 hindurch und ist im Wesentlichen starr mit dem Facettenkörper 109.2 verbunden.
Zum Verkippen der optischen Fläche 109.1 übt der Aktuator 113.1 im vorliegenden Beispiel in einem ersten Betriebszustand der Abbildungseinrichtung 101 eine (parallel zur x-Achse verlaufende) erste Kraft F1 sowie in einem zweiten Betriebszustand der
Abbildungseinrichtung 101 eine (parallel zur y-Achse verlaufende) zweite Kraft F2 auf das freie Ende des Stellelements 1 13.2 aus. Die beiden Kräfte F1 und F2 sind im vorliegenden Beispiel zueinander im Wesentlichen orthogonal und liegen in einer Ebene, die im
Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene 108.1 der Basisstruktur 108 verläuft.
Wie den Figuren 3 und 4 weiterhin zu entnehmen ist, erzeugt die erste Kraft F1 über das Stellelement 113.2 im Bereich der optischen Fläche 109.1 ein erstes Kippmoment M1 , während die zweite Kraft F2 über das Stellelement 113.2 im Bereich der optischen Fläche 109.1 ein zweites Kippmoment M2 erzeugt. Die beiden Kippmomente M1 und M2 liegen dabei in einer Ebene, die im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 108.1 der Basisstruktur 108 verläuft.
Während das zweite Kippmoment M2 dabei in der Haupterstreckungsebene PME der optischen Fläche 109.1 liegt, verläuft das erste Kippmoment M1 zu der
Haupterstreckungsebene PME der optischen Fläche 109.1 um einen Neigungswinkel AI geneigt, wobei der Neigungswinkel AI im vorliegenden Beispiel AI = 12° beträgt.
Diese Neigung des ersten Kippmoments M1 zur Haupterstreckungsebene PME hat zur Folge, dass sich beim Verkippen der optischen Fläche 109.1 neben der in der
Haupterstreckungsebene PME liegenden Verkippungskomponente MT1 des ersten
Kippmoments M1 eine parasitäre Komponente MP1 ergibt, welche senkrecht auf der Haupterstreckungsebene PME steht.
Bei herkömmlichen Gestaltungen der Stützeinrichtung, welche typischerweise eine kardanische Abstützung mit zwei orthogonalen Kippachsen realisieren, die parallel zu der Ebene der Stützstruktur verlaufen, eine unerwünschte parasitäre seitliche Ausdrehbewegung des optischen Elements in der Haupterstreckungsebene PME erzeugt, wie dies in Figur 3 durch die gepunktete Kontur 114 (aus Gründen der Übersichtlichkeit in übertriebenem Ausmaß) angedeutet ist.
Diese parasitäre seitliche Ausdrehbewegung des Facettenelements 4 führt bei
herkömmlichen Gestaltungen dazu, dass die Facettenelemente nur mit entsprechend großen Zwischenräumen bzw. Spalten zueinander angeordnet werden können, um die gewünschten Kippbewegungen der optischen Fläche realisieren zu können. Diese großen Spaltmaße zwischen den Facettenelementen 114 haben wiederum zur Folge, dass ein vergleichsweise großer Anteil des Beleuchtungslichts verloren geht. Bei einem herkömmlichen Facettenspiegel, dessen Facettenelemente in ähnlicher Weise wie bei dem Facettenspiegel 106.1 angeordnet sind, sind typischerweise Spaltbreiten von etwa 450 [im vorgesehen. Bei diesen herkömmlichen Gestaltungen beträgt der (auch als
Transmissionsverlust bezeichnete) Verlust an Lichtleistung etwa 1 1 %.
Um diesen Transmissionsverlust zu reduzieren ist die Stützeinheit 1 12 im vorliegenden Beispiel dazu ausgebildet, beim Verkippen der optischen Fläche 109.1 durch das
Kippmoment M1 der Aktuatoreinheit 1 13 eine erste Kippachse TA1 für die optische Fläche 109.1 vorzugeben, die im Wesentlichen in der Haupterstreckungsebene PME der optischen Fläche 109.1 liegt.
Die erste Kippachse TA1 kann innerhalb der Haupterstreckungsebene PME grundsätzlich nahezu beliebig orientiert sein. Im vorliegenden Beispiel wird jedoch eine besonders dichte Packung bzw. nah aneinander liegende Anordnung der Facettenelemente 109 dadurch erzielt, dass die Stützeinheit 12 eine erste Kippachse TA1 definiert, die im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsrichtung DME der optischen Fläche 109.1 verläuft.
Hierdurch werden in vorteilhafter Weise besonders geringe parasitäre Bewegungen des Facettenelements 109 beim Verkippen durch das erste Kippmoment M1 erzielt.
Es versteht sich, dass sich je nach Gestaltung der optischen Fläche bzw. des
Facettenelements bestimmte parasitäre Bewegungen beim Verkippen gegebenenfalls nicht vermeiden lassen, welche dazu zwingen, entsprechende Spalte zwischen den
Facettenelementen vorzusehen. Dies gilt insbesondere bei Facettenelementen, deren optische Flächen stark von einer geradlinigen Form abweichen, beispielsweise also eine ausgeprägte bogenförmige Gestaltung aufweisen. Je geradliniger die Form der optischen Fläche ist, desto weiter können die parasitären Bewegungen mit der vorliegenden Erfindung reduziert werden. Besonders günstige Gestaltungen ergeben sich dabei, wenn die erste Kippachse TA1 kollinear zu der Haupterstreckungsrichtung DME der optischen Fläche verläuft.
Im vorliegenden Beispiel liegt die erste Kippachse TA1 wegen der planaren Gestaltung der optischen Fläche 109.1 im Wesentlichen auf der optischen Fläche 109.1 . Hierdurch ergeben sich besonders geringe parasitäre Bewegungen beim Verkippen durch das erste
Kippmoment M1 . Es versteht sich jedoch, dass eine solche Konstellation bei gekrümmten optischen Flächen nicht realisierbar ist, in diesen Fällen ist dann zur Minimierung solcher parasitärer
Bewegungen vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Kippachse die optische Fläche in wenigstens einem Kippachsenpunkt schneidet bzw. tangiert. In letzterem Fall liegt die erste Kippachse für die optische Fläche dann in der Tangentialebene der optischen Fläche, welche diese in dem Kippachsenpunkt definiert. Hierdurch ergeben sich auch in solchen Fällen besonders günstige kinematische Verhältnisse mit möglichst geringen parasitären Bewegungen.
Weiterhin versteht es sich, dass die Kippachse bei anderen Varianten grundsätzlich auch in einem gewissen Abstand von der optischen Fläche verlaufen kann. Dies erzeugt zwar parasitäre Bewegungen, kann aber insbesondere dann sinnvoll sein, wenn hiermit synchronen parasitären Bewegungen angrenzender Facettenelemente gefolgt werden kann, sodass trotz der parasitären Bewegungen eine dichte Packung der Facettenelemente möglich ist.
Um die erste Kippachse TA1 zu definieren, sind im vorliegenden Beispiel die beiden ersten Blattfedern 112.1 und 112.2 als dünne, (unter der aus der Gewichtskraft des
Facettenelements 109 resultierenden Last) im Wesentlichen ebene Federelemente ausgebildet, die derart zueinander geneigt angeordnet sind, dass sich ihre
Haupterstreckungsebenen 112.8 und 112.9 in der ersten Kippachse TA1 schneiden und somit die erste Kippachse TA1 definieren. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die Tatsache, dass zwei zueinander geneigte Blattfedern in der Schnittlinie ihrer
Haupterstreckungsebenen eine derartige Kippachse definieren, hinlänglich bekannt ist, sodass hierauf an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden soll.
Die beschriebene Anordnung der ersten Blattfedern 112.1 und 112.2 hat neben der
Tatsache, dass hierdurch die erste Kippachse TA1 definiert wird, den Vorteil, dass die ersten Blattfedern 112.1 und 1 12.2 durch die parasitäre Komponente MP1 des Kippmoments M1 primär einer Schubbelastung in ihrer jeweiligen Haupterstreckungsebene 112.8 bzw. 1 12.9 unterworfen sind. Da die beiden ersten Blattfedern 112.1 und 112.2 naturgemäß eine hohe Schubsteifigkeit aufweisen, kann das Blattfederpaar 112.1 , 112.2 die parasitäre Komponente MP1 ohne nennenswerte Deformation der Blattfedern 112.1 und 112.2 aufnehmen bzw. durch ein entsprechendes elastisches Gegenmoment kompensieren. Die Blattfedern 112.1 und 1 12.2 schränken mit anderen Worten insbesondere den
Rotationsfreiheitsgrad senkrecht zur Haupterstreckungsebene PME der optischen Fläche 109.1 ein, wodurch in vorteilhafter Weise die Kompensation der parasitären Komponente MP1 des Kippmoments M1 erzielt wird.
Vergleichbares gilt auch für das zweite Blattfederpaar aus den beiden zweiten Blattfedern 112.3 und 112.4, welche durch die parasitäre Komponente MP1 des Kippmoments M1 ebenfalls primär einer Schubbelastung in ihrer jeweiligen Haupterstreckungsebene 112.10 bzw. 112.11 unterworfen sind.
Im Ergebnis führt diese Gestaltung dazu, dass das Kippmoment M1 trotz seiner Neigung zur Haupterstreckungsebene PME nahezu ausschließlich zu einem Verkippen der optischen Fläche 109.1 um die erste Kippachse führt, während durch die parasitäre Komponente MP1 bedingte parasitäre Bewegungen nahezu vollständig durch die hohe Schubsteifigkeit der Blattfedern 112.1 bis 112.4 unterbunden werden.
Um weiterhin die zweite Kippachse TA2 zu definieren, sind im vorliegenden Beispiel die beiden zweiten Blattfedern 112.3 und 112.4 in analoger Weise als dünne, im Wesentlichen ebene Federelemente ausgebildet, die derart zueinander geneigt angeordnet sind, dass sich ihre Haupterstreckungsebenen 112.10 und 112.11 in der zweiten Kippachse TA2 schneiden und somit die zweite Kippachse TA2 definieren.
Im vorliegenden Beispiel liegt das zweite Kippmoment M2 in der Haupterstreckungsebene PME der optischen Fläche 109.1 , sodass es keine parasitäre Komponente senkrecht zur Haupterstreckungsebene PME aufweist. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten gegebenenfalls auch eine Neigung des zweiten Kippmoments M2 zur
Haupterstreckungsebene PME gegeben sein kann. In diesen Fällen kann dann auch bei den zweiten Blattfedern 1 12.3 und 1 12.4 eine zu dem ersten Blattfedern 112.1 und 112.2 eine analoge Gestaltung gewählt werden, um eine solche parasitäre Komponente MP2 des zweiten Kippmoments M2 aufzunehmen bzw. zu kompensieren und dadurch entsprechende parasitäre Bewegungen beim Verkippen der optischen Fläche 109.1 durch das zweite Kippmoment M2 zu vermeiden.
Bei dem vorliegenden Beispiel ist es somit möglich, auch unter den widrigen Verhältnissen hinsichtlich der Ausrichtung des Kippmoments M1 ohne aufwändige Modifikation der Aktuatoreinheit 113, insbesondere des Aktuators 113.1 , durch einfache, rein passive Maßnahmen im Bereich der Stützeinrichtung 111 , eine Kippachse TA1 für die optische Fläche 109.1 vorzugeben, welche im Wesentlichen in der Haupterstreckungsebene PME der optischen Fläche 109.1 liegt. Demgemäß ist es in vorteilhafter Weise auch unter diesen Umständen möglich, beim Verkippen der optischen Fläche 109.1 ein seitliches Auswandern von Teilen des Facettenelements 109 zu verhindern.
Demgemäß ist es hiermit möglich, trotz der aktiven Verstellbarkeit der optischen Flächen 109.1 (z. B. bei einem Wechsel des Beleuchtungssettings) eine besonders dichte Packung der Facettenelemente 109 mit geringem Transmissionsverlust zu realisieren. Im
vorliegenden Beispiel liegt der Transmissionsverlust durch die nach wie vor erforderlichen Spalte G zwischen den Facettenelementen 109 bei etwa 4,5%. Mithin lässt sich also gegenüber der oben beschriebenen herkömmlichen Gestaltung (mit einem
Transmissionsverlust von etwa 11%) durch die dichtere Packung der Facettenelemente 109 eine Reduktion des Transmissionsverlusts in der Größenordnung von etwa 60% erzielen.
Die Geometrie der Stützelemente kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gewählt sein, um die jeweilige Kippachse TA1 bzw. TA2 in der gewünschten Lage zu definieren. Unter dynamischen Gesichtspunkten vorteilhafte Varianten ergeben sich, wenn wenigstens die Blattfedern 12.1 bis 112.4 als dünne langgestreckte Federelemente gestaltet sind, die eine Längenabmessung entlang ihrer Längsachse und eine maximale Dickenabmessung senkrecht zu ihrer Blattfederhaupterstreckungsebene 112.8 bis 112.11 aufweisen, wobei die maximale Dickenabmessung weniger als 4%, vorzugsweise weniger als 2%, weiter vorzugsweise 0,2% bis 1%, der Längenabmessung beträgt. Im vorliegenden Beispiel liegt die maximale Dickenabmessung der Blattfedern 112.1 bis 112.4 jeweils bei etwa 5% der Längenabmessung.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Blattfedern 112.1 bis 112.4 grundsätzlich eine beliebige Außenkontur aufweisen können, solange sich innerhalb der Blattfederpaare die Blattfederhaupterstreckungsebenen 112.8 bis 112.11 in der jeweiligen Kippachse TA1 bzw. TA2 schneiden. Im vorliegenden Beispiel ist eine besonders einfach herzustellende
Konfiguration gewählt, indem die beiden Blattfedern 112.1 , 112.2 bzw. 112.3, 112.4 (des jeweiligen Blattfederpaares) in seiner Blattfederhaupterstreckungsebene eine im
Wesentlichen parallelogrammförmige Außenkontur aufweist, wobei ein Seitenpaar der Außenkontur im Wesentlichen parallel zu der Kippachse verläuft. Wie insbesondere der Figur 4 zu entnehmen ist, ist dies im vorliegenden Beispiel zum einen das jeweilige Paar aus den Seiten der Blattfedern 112.1 und 112.2, welche an das
Kopfelement 112.5 und das Zwischenelement 112.6 angrenzen, sowie das jeweilige Paar aus den Seiten der Blattfedern 112.3 und 112.4, welche anders Zwischenelement 112.6 und das Basiselement 112.7 angrenzen.
Im vorliegenden Beispiel beträgt der Neigungswinkel des ersten Kippmoments M1 zu der Haupterstreckungsebene PME wie erwähnt AI = 12°. Es versteht sich jedoch, dass sich die vorliegende Erfindung grundsätzlich auch beliebiger anderer Neigung des Kippmoments M1 zu der Haupterstreckungsebene PME einsetzen lässt. Dabei ist anzumerken, dass die parasitäre Komponente MP1 des Kippmoments M1 umso größer wird, je größer der Neigungswinkel AI ist. Besonders günstige Ergebnisse mit vergleichsweise geringen parasitären Bewegungen lassen sich typischerweise in Fällen erzielen, in denen das Kippmoment um 1° bis 30°, vorzugsweise 5° bis 20°, weiter vorzugsweise 8° bis 15°, zu der Haupterstreckungsebene und/oder der Haupterstreckungsrichtung der optischen Fläche geneigt ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Abstützen eines optischen Elements, welches im Rahmen eines erfindungsgemäßen Abänderungsverfahrens in der Abbildungseinrichtung 101 zum Einsatz kommt, werden zunächst die Facettenelemente 109 in einem
Montageschritt auf der Basisstruktur 108 montiert, indem die optischen Einheiten 10 in der oben beschriebenen Konfiguration an der Basisstruktur 108 befestigt werden. In einem Einstellschritt erfolgt dann das gewünschte Verkippen der optischen Flächen 109.1 der zu verstellenden Facettenelemente 109. das Verkippen kann dabei zeitlich parallel und/oder zu der Abbildung erfolgen.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass das Verkippen der Facettenelemente 109 bei bestimmten Varianten der Erfindung ausschließlich auf ein Verkippen um eine der beiden Kippachsen TA1 oder TAI beschränkt sein kann. Mithin kann also der Aktuator 113.1 gegebenenfalls so gestaltet sein, dass er entweder die erste Kraft F1 oder die zweite Kraft F2 erzeugen kann. Ebenso kann natürlich auch vorgesehen sein, dass er ausschließlich die erste Kraft F1 erzeugen kann. Bei bestimmten Varianten kann natürlich auch vorgesehen sein, dass der Aktuator 113.1 zeitgleich beide Kräfte F1 und F2 erzeugen kann.
Eine besonders einfach aufgebaute Aktuatorik ergibt sich dabei, wenn für die jeweilige Kraft F1 und F2 eine separate Aktuatoreinheit vorgesehen ist. Hierbei kann es sich um einfache Linearaktuatoren handeln. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der
Erfindung auch beliebige andere Aktuatoren zum Einsatz kommen können. Insbesondere können Aktuatoren zum Einsatz kommen, welche unmittelbar ein entsprechendes Moment erzeugen.
Zweites Ausführunqsbeispiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 , 2 und 5 bis 7 eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Moduls 206.1 mit einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Einheit 210 beschrieben. Das optische Modul 206.1 kann anstelle des optischen Moduls 106.1 in der Abbildungseinrichtung 101 verwendet werden (wie dies in Figur 2 durch die gestrichelt dargestellten Facettenelemente 209 angedeutet ist) und entspricht in seiner grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise dem optischen Modul aus den Figuren 3 und 4, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind identische Komponenten mit den identischen Bezugszeichen versehen, während gleichartige
Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Sofern nachfolgend nichts Anderweitiges ausgeführt wird, wird hinsichtlich der Merkmale,
Funktionen und Vorteile dieser Komponenten auf die obigen Ausführungen im
Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel verwiesen.
Ein Unterschied zu dem optischen Modul 06.1 aus Figur 3 und 4 besteht in der Gestaltung der Facettenelemente. Wie insbesondere den Figuren 5 bis 7 zu entnehmen ist, weist das Facettenelement 209 eine im Wesentlichen ebene reflektierende optische Fläche 209.1 , deren Flächeninhalt jedoch wiederum bei etwa 70 mm2 liegt. Dabei weist die optische Fläche 109.1 eine langgestreckte und im Wesentlichen rechteckige Außenkontur auf, die wiederum eine Haupterstreckungsrichtung DME und eine Haupterstreckungsebene PME definiert, welche im vorliegenden Beispiel jeweils zu der Haupterstreckungsebene 108.1 der
Basisstruktur 108 geneigt verlaufen (wobei der Neigungswinkel auch im vorliegenden Beispiel etwa 12° beträgt). Auch in diesem Beispiel weist die optische Fläche eine langgestreckte, schlanke Außenkontur auf, bei der zweite maximale Abmessung wiederum etwa 6% der ersten maximalen Abmessung beträgt.
Ein weiterer Unterschied zu dem optischen Modul 106.1 aus Figur 3 und 4 besteht in der Gestaltung der Stützeinrichtung 211 , insbesondere der Stützeinheit 212. Wie den Figuren 5 bis 7 zu entnehmen ist, sind im vorliegenden Beispiel an Stelle der beiden Blattfederpaare drei Stützelemente 212.12 vorgesehen, welche zueinander kinematisch parallel nach Art eines Tripods zwischen dem Facettenkörper 209.2 des Facettenelements 209 und einem Basiselement 209.7 angeordnet sind, welches fest auf der Basisstruktur 108 sitzt. Die Stützeinheit 212 umfasst weiterhin eine Führungseinheit 215 zur Definition der Kippachsen TA1 und TA2, wobei die Führungseinheit kinematisch parallel zu den Stützelementen 212.12 zwischen dem Basiselement 2 2.7 und dem Facettenelement 209 angeordnet ist.
Die Stützelemente 212.12 sind im vorliegenden Beispiel elastisch deformierbare Streben, die von einfachen schlanken und geradlinigen Stabfedern gebildet werden, welche im
Wesentlichen dieselbe Länge entlang ihrer jeweiligen Strebenlängsachse 212.13 aufweisen. Die Streben 212.12 sind im vorliegenden Beispiel so gestaltet, dass sie im alleine durch die Gewichtskraft des Facettenelements 209 belasteten Zustand etwa 98%, der Gewichtskraft des Facettenelement 209 aufnehmen und in das Basiselement 212.7 einleiten. Hiermit lassen sich besonders einfach aufgebaute Gestaltungen erzielen, welche zudem eine einfache Integration der passiven Kompensation der parasitären Komponente des
Kippmoments ermöglichen.
Die maximale Querabmessung der schlanken Streben 212.12 beträgt im vorliegenden Beispiel etwa KLMN% ihrer Längenabmessung, wodurch sich eine leichte und steife, unter dynamischen Gesichtspunkten vorteilhafte Gestaltungen ergibt. Bei anderen Varianten der Erfindung kann jedoch auch ein anderer Schlankheitsgrad vorgesehen sein. Vorzugsweise beträgt die maximale Querabmessung weniger als 4%, vorzugsweise weniger als 2%, weiter vorzugsweise 0,3% bis 1 ,8%, der Längenabmessung beträgt. Hierdurch lassen sich unter dynamischen Gesichtspunkten besonders vorteilhafte Gestaltungen erzielen.
Es versteht sich auch hier, dass die Streben 212 bei anderen Varianten wiederum
anderweitig gestaltet sein können, insbesondere einen beliebigen, abschnittsweise gekrümmten und/oder abschnittsweise polygonalen Verlauf aufweisen können.
Die Strebenlängsachsen 212.13 der Streben 212.12 sind im vorliegenden Beispiel derart zueinander geneigt, dass sie sich einem Punkt RP der ersten Kippachse TA1 schneiden, der auf der optischen Fläche 209.1 liegt. Demgemäß wird (in hinlänglich bekannter Weise) über die Streben 212.12 eine nach Art eines Kugelgelenks gestaltete Anbindung des
Facettenelements 209 an dem Basiselement 212.7 und damit an der Basisstruktur 108 realisiert. Die kinematisch parallel angeordnete Führungseinheit 215 ergänzt diese Anbindung nach Art eines Kugelgelenks durch die Streben 212.12, um die gewünschte Orientierung der
Kippachsen TA1 und TA2 bzw. die gewünschte Kompensation der parasitären Komponente MP1 des ersten Kippmoments M1 zu erzielen.
Hierzu weist die Führungseinheit 215 zwei gelenkig mit dem Facettenelement 209 und dem Basiselement 212.7 verbundene Führungselemente 215.1 auf, die in einer Querrichtung TD des Facettenelements 209 zu gegenüberliegenden Seiten des Facettenelements 209 angeordnet sind, um ein entsprechendes Gegenmoment zu erzeugen, welches die parasitäre Komponente MP1 des Kippmoments M1 aufnimmt bzw. kompensiert. Die
Querrichtung TD liegt dabei in der Haupterstreckungsebene PME und verläuft senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung DME.
Die Verbindung des jeweiligen Führungselements 215.1 mit dem Facettenelement 209 erfolgt jeweils über das freie Ende einer Querstrebe 215.2, welche im Wesentlichen starr mit dem Facettenelement 209 verbunden ist und sich in der Querrichtung TD erstreckt. Die Anbindung an dem Basiselement 212.7 erfolgt jeweils über das freie Ende eines
Säulenelements 215.3, welches im Wesentlichen starr mit dem Basiselement 212.7 verbunden ist und sich im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene 08.1 der Basisstruktur 108 bzw. im Wesentlichen parallel zu dem Stellelement 1 13.2 erstreckt.
Die Führungselemente 2 5.1 sind im vorliegenden Beispiel jeweils nach Art einer Blattfeder ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine beliebige andere Gestaltung der Führungselemente 215.1 vorgesehen sein kann, solange über die Führungselemente 215.1 das gewünschte Gegenmoment zur parasitären
Komponente MP1 des Kippmoments M1 aufgebracht wird. So können die Führungselemente 215.1 bei anderen Varianten als einfache, gelenkig angebundene Stabelemente ausgebildet sein.
Das jeweilige Führungselement 215.1 definiert dabei einen ersten Anlenkpunkt 215.4 an dem Facettenelement 209 und einen zweiten Anlenkpunkt 215.5 an dem Basiselement 212.7 (genauer gesagt an dem Säulenelement 215.3). Die Verbindungslinie 215.6 zwischen dem ersten Anlenkpunkt 215.4 und dem zweiten Anlenkpunkt 215.5 erstreckt sich dabei in einer senkrecht zu der Haupterstreckungsebene PME und parallel zu dem ersten Kippmoment M1 verlaufenden Ebene. Die Verbindungslinie 215.6 verläuft dabei um einen ersten
Neigungswinkel AM = 9° zu dem ersten Kippmoment M1 geneigt, während sie um einen zweiten Neigungswinkel AI2 = 3° zu der Haupterstreckungsebene PME geneigt verläuft, wobei die Verbindungslinie 215.6 in demselben Drehsinn wie die Haupterstreckungsebene PME zu dem ersten Kippmoment M1 geneigt ist.
Weiterhin ist der erste Anlenkpunkt 215.4 in der Querrichtung TD jeweils um einen
Drehpunktabstand RPD von dem Drehpunkt RP beabstandet, während der erste
Anlenkpunkt 215.4 und der zweite Anlenkpunkt 215.5 um einen Anlenkpunktabstand APD voneinander beanstandet sind.
Über den Neigungswinkel AM bzw. AI2, den Anlenkpunktabstand APD sowie den Drehpunkt Abstand RPD kann die Kompensationswirkung bzw. die Kompensationsbewegung eingestellt werden, welche sich beim Verkippen der optischen Fläche 209.1 um die erste Kippachse TA1 ergibt. Im vorliegenden Beispiel ist die Einstellung so vorgenommen, dass die Kippachse TA1 kollinear mit der Haupterstreckungsrichtung DME in der
Haupterstreckungsebene PME liegt. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der
Neigungswinkel AM bzw. AI2 über Distanzelemente 215.7 zwischen dem jeweiligen
Säulenelement 215.3 und dem Basiselement 212.7 eingestellt werden kann.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine andere, insbesondere an die Geometrie und/oder Ausrichtung des Facettenelements 209 angepasste Ausrichtung der ersten Kippachse TA1 erfolgen kann, um die parasitären Bewegungen beim Verkippen der optischen Fläche 209.1 zu minimieren bzw. an einen gewünschten Verlauf anzupassen.
Hierbei beträgt der erste Neigungswinkel vorzugsweise 10 bis 30°, vorzugsweise 5° bis 20°, weiter vorzugsweise 8° bis 15°, während zusätzlich oder alternativ der zweite
Neigungswinkel -10° bis 10°, vorzugsweise -5° bis 5°, weiter vorzugsweise 0° bis 2°, betragen kann. Hiermit kann jeweils auf besonders einfache Weise eine zumindest teilweise Kompensation der parasitären Komponente MP1 des Kippmoments M1 erzielt werden.
Die Führungseinheit 215 schränkt im vorliegenden Beispiel drei Bewegungsfreiheitsgrade ein, nämlich zwei Translationsfreiheitsgrade (in x-Richtung und in y-Richtung) und einen Rotationsfreiheitsgrad (um die z-Achse), mithin also auch den Rotationsfreiheitsgrad senkrecht zur Haupterstreckungsebene PME der optischen Fläche 209.1 eingeschränkt, um die entsprechende parasitäre Komponente MP1 des Kippmoments M1 zu kompensieren. Es versteht sich hierbei, dass die parasitäre Komponente MP1 des Kippmoments M1 bei bestimmten Varianten wie erwähnt gegebenenfalls auch nur zu einem Teil kompensiert werden kann, gegebenenfalls also auch eine bestimmte parasitäre Bewegung zugelassen wird, um gegebenenfalls den parasitären Bewegungen anderer, angrenzender
Facettenelemente 209 zu folgen. Vorzugsweise ist die Führungseinheit 215 dann derart ausgebildet, dass sie beim Verkippen der optischen Fläche 209.1 durch das Kippmoment M1 ein Gegenmoment CM auf das Facettenelement 209 ausübt, das zumindest einen Teil, insbesondere wenigstens 75%, vorzugsweise wenigstens 85%, weiter vorzugsweise 90% bis 100%), der parasitären Komponente MP1 des ersten Kippmoments M1 kompensiert.
Wie den Figuren 5 bis 7 weiterhin zu entnehmen ist, erzeugt die zweite Kraft F2 über das Stellelement 1 13.2 im Bereich der optischen Fläche 109.1 wiederum ein zweites
Kippmoment M2, wobei das zweite Kippmoment M2 bzw. die zweite Kippachse TA2 bedingt durch die Anbindung über die Führungseinheit 215 im Wesentlichen parallel zu der
Haupterstreckungsebene PME verläuft, aber zwischen dem Drehpunkt RP und der durch die beiden ersten Anlenkpunkte 215.4 definierten Achse liegt. Hierdurch ergeben sich besondere Belastungen für die Streben 212.12, sodass das vorliegende Beispiel bevorzugt für
Anwendungen eingesetzt wird, in welchen das Verkippen zumindest vorwiegend, bevorzugt ausschließlich, um die erste Kippachse TA1 erfolgt.
Drittes Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 , 2, 6 und 9 eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Moduls 306.1 mit einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Einheit 310 beschrieben. Das optische Modul 306.1 kann anstelle des optischen Moduls 106.1 in der
Abbildungseinrichtung 101 verwendet werden und entspricht in seiner grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise dem optischen Modul aus den Figuren 5 bis 7, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind identische Komponenten mit den identischen Bezugszeichen versehen, während gleichartige
Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Sofern nachfolgend nichts Anderweitiges ausgeführt wird, wird hinsichtlich der Merkmale,
Funktionen und Vorteile dieser Komponenten auf die obigen Ausführungen im
Zusammenhang mit dem ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiel verwiesen. Der einzige Unterschied zu dem optischen Modul 206.1 aus den Figuren 5 bis 7 besteht in der Führungseinheit 315. Wie den Figuren 8 und 9 zu entnehmen ist, ist bei der
Führungseinheit 315 anstelle der beiden Säulenelemente ein einziges, im Wesentlichen plattenförmiges Säulenelement 315.3 vorgesehen, welches über ein als Scharniergelenk ausgebildetes Festkörpergelenk 315.8 an dem Basiselement 212.7 angelenkt ist.
Hierdurch wird erreicht, dass die Führungseinheit 315 zur Definition der Kippachsen TA1 und TA2 im vorliegenden Beispiel lediglich zwei Bewegungsfreiheitsgrade einschränkt, nämlich einen Translationsfreiheitsgrad (in x-Richtung) und einen Rotationsfreiheitsgrad (um die z- Achse), mithin also auch den Rotationsfreiheitsgrad senkrecht zur Haupterstreckungsebene PME der optischen Fläche 209.1 einschränkt, um die entsprechende parasitäre Komponente MP1 des Kippmoments M1 zu kompensieren.
Wie den Figuren 8 und 9 zu entnehmen ist, wird hierdurch im Übrigen auch erreicht, dass die zweite Kraft F2 über das Stellelement 113.2 im Bereich der optischen Fläche 109.1 ein zweites Kippmoment M2 erzeugt, wobei das zweite Kippmoment M2 bzw. die zweite
Kippachse TA2 bedingt durch diese Anbindung über die Führungseinheit 315 nunmehr im Wesentlichen in der Haupterstreckungsebene PME und zwar durch den Drehpunkt RP verläuft, so dass auch parasitäre Bewegungen beim Verkippen über das zweite Kippmoment M2 weit gehend ausgeschlossen werden.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Facettenspiegeln beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch im Zusammenhang mit beliebigen anderen optischen Modulen bzw. optischen Elementen zum Einsatz kommen kann.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend weiterhin ausschließlich anhand von Beispielen aus dem Bereich der Mikrolithographie beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch im Zusammenhang mit beliebigen anderen optischen Anwendungen, insbesondere Abbildungsverfahren bei anderen Wellenlängen, zum Einsatz kommen kann.
So kann die Erfindung im Zusammenhang mit der Inspektion von Objekten, wie
beispielsweise der so genannten Maskeninspektion zu Einsatz kommen, bei welcher die für die Mikrolithographie verwendeten Masken auf ihre Integrität etc. untersucht werden. An Stelle des Substrats 105.1 tritt dann in Figur 1 beispielsweise eine Sensoreinheit, welche die Abbildung des Projektionsmusters der Maske 104.1 (zur weiteren Verarbeitung) erfasst. Diese Maskeninspektion kann dann sowohl im Wesentlichen bei derselben Wellenlänge erfolgen, die im späteren Mikrolithographieprozess verwendet wird. Ebenso können aber auch beliebige hiervon abweichende Wellenlängen für die Inspektion verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend schließlich anhand konkreter
Ausführungsbeispiele beschrieben, welche konkrete Kombinationen der in den
nachfolgenden Patentansprüchen definierten Merkmale zeigen. Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Merkmalskombinationen beschränkt ist, sondern auch sämtliche übrigen
Merkmalskombinationen, wie sie sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen ergeben, zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Optische Einheit, insbesondere Facettenspiegeleinheit, mit
- einem optischen Element (109; 209) und
- einer Stützeinrichtung (11 1), wobei
- das optische Element (109; 209) eine, insbesondere langgestreckte, optische Fläche (109.1 ; 209.1) aufweist, die eine Haupterstreckungsebene (PME) und eine Haupterstreckungsrichtung in der Haupterstreckungsebene (PME) definiert,
- die Stützeinrichtung ( 1) eine Stützeinheit und eine Aktuatoreinheit ( 3)
umfasst,
- die Aktuatoreinheit (113) zum Verkippen der optischen Fläche ausgebildet ist, indem über die Aktuatoreinheit (113) ein Kippmoment auf das optische Element (109; 209) ausgeübt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Kippmoment (M1 ) zu der Haupterstreckungsebene (PME) geneigt verläuft und
- die Stützeinheit (1 12; 212) dazu ausgebildet ist, beim Verkippen der optischen Fläche durch das Kippmoment (M1) der Aktuatoreinheit (113) eine Kippachse (TA1 , TA2) für die optische Fläche (109.1 ; 209.1) vorzugeben, die im
Wesentlichen in der Haupterstreckungsebene (PME) der optischen Fläche liegt.
2. Optische Einheit nach Anspruch 1 , wobei
- die Stützeinheit (112; 212) derart ausgebildet ist, dass die Kippachse (TA1 , TA2) für die optische Fläche (109.1 ; 209.1) im Wesentlichen parallel, insbesondere im Wesentlichen kollinear, zu der Haupterstreckungsrichtung verläuft
und/oder
- das Kippmoment (M1) um 1 ° bis 30°, vorzugsweise 5° bis 20°, weiter
vorzugsweise 8° bis 15°, zu der Haupterstreckungsebene (PME) und/oder der Haupterstreckungsrichtung der optischen Fläche geneigt ist.
und/oder - die Kippachse (TA1 , TA2) für die optische Fläche (109.1 ; 209.1) in wenigstens einem Kippachsenpunkt im Wesentlichen auf der optischen Fläche liegt, wobei die Kippachse (TA1 , TA2) für die optische Fläche (109.1 ; 209.1) insbesondere in der in dem Kippachsenpunkt definierten Tangentialebene der optischen Fläche liegt.
Optische Einheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei
- die Stützeinheit (112; 212) als passive Einrichtung ausgebildet ist, welche die
Kippachse (TA1 , TA2) über passive Elemente definiert,
und/oder
- die Stützeinheit (112; 212) wenigstens zwei zumindest abschnittsweise elastisch deformierbare Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) umfasst, welche die Kippachse (TA1 , TA2) definieren,
und/oder
- die Stützeinheit (112; 212) wenigstens zwei Stützelemente (112.1 bis 112.4;
212.12), insbesondere wenigstens drei Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12), und ein Basiselement (112.7; 212.7) umfasst, wobei über die Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) in wenigstens einem Betriebszustand zumindest einen Großteil der Gewichtskraft des optischen Elements (109; 209) in das Basiselement (1 2.7; 212.7) eingeleitet wird, wobei insbesondere zumindest 80%, vorzugsweise zumindest 90%, weiter vorzugsweise 95% bis 100%, der Gewichtskraft des optischen Elements (109; 209) in das Basiselement (112.7; 212.7) eingeleitet werden,
und/oder
- die Stützeinheit (112; 212) wenigstens eine Führungseinheit (215; 315) umfasst, die mit dem optischen Element (109; 209) verbunden ist und zur Definition der Kippachse (TA1 , TA2) wenigstens zwei Bewegungsfreiheitsgrade, insbesondere drei Bewegungsfreiheitsgrade, des optischen Elements (109; 209) einschränkt, und/oder
- die Stützeinheit (112; 212) wenigstens eine Führungseinheit (215; 315) umfasst, die mit dem optischen Element (109; 209) verbunden ist und zur Definition der Kippachse (TA1 , TA2) derart ausgebildet ist, dass sie eine senkrecht zur
Haupterstreckungsebene (PME) der optischen Fläche wirkende Komponente des Kippmoments aufnimmt.
. Optische Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
- die Stützeinheit (112; 212) wenigstens zwei nach Art einer Blattfeder ausgebildete, elastisch deformierbare Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) umfasst, welche die Kippachse (TA1 , TA2) definieren,
wobei
- jedes der Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) insbesondere eine
Blattfederhaupterstreckungsebene definiert und die Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) derart zueinander geneigt angeordnet sind, dass sich die Blattfederhaupterstreckungsebenen in der Kippachse (TA1 , TA2) schneiden, und/oder
- wenigstens eines der Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) insbesondere als Blattfeder ausgebildet ist, die in einem nur durch die Gewichtskraft des optischen Elements (109; 209) belasteten Zustand im Wesentlichen eben ausgebildet ist, und/oder
- wenigstens eines der Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) insbesondere als dünne Blattfeder mit einer Längenabmessung entlang einer Längsachse und einer maximalen Dickenabmessung senkrecht zu eine
Blattfederhaupterstreckungsebene ausgebildet ist, wobei die maximale Dickenabmessung insbesondere weniger als 4%, vorzugsweise weniger als 2%, weiter vorzugsweise 0,2% bis 1 %, der Längenabmessung beträgt,
und/oder
- jedes der Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) insbesondere eine
Blattfederhaupterstreckungsebene definiert und wenigstens eines der
Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) in seiner
Blattfederhaupterstreckungsebene eine im Wesentlichen parallelogrammförmige Außenkontur aufweist, wobei wenigstens ein Seitenpaar der Außenkontur im Wesentlichen parallel zu der Kippachse (TA1 , TA2) verläuft.
5. Optische Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
- die Stützeinheit (112; 212) wenigstens drei nach Art einer elastischen Strebe
ausgebildete, elastisch deformierbare Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) umfasst, welche die Kippachse (TA1 , TA2) definieren,
wobei - die Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) insbesondere nach Art eines Tripods angeordnet sind
und/oder
- jedes der Stützelemente (112.1 bis 12.4; 212.12) insbesondere eine
Strebenlängsachse definiert und die Stützeiemente (1 12.1 bis 112.4; 212.12) derart zueinander geneigt angeordnet sind, dass sich die Strebenlängsachsen in einem Punkt der Kippachse (TA1 , TA2) schneiden,
und/oder
- die Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) insbesondere jeweils eine
Strebenlängsachse definieren und entlang ihrer Strebenlängsachse im
Wesentlichen dieselbe Längenabmessung aufweisen,
und/oder
- wenigstens eines der Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) insbesondere als Stabfeder ausgebildet ist, die in einem nur durch die Gewichtskraft des optischen Elements (109; 209) belasteten Zustand im Wesentlichen geradlinig ausgebildet ist,
und/oder
- wenigstens eines der Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) insbesondere als schlanke Stabfeder mit einer Längenabmessung entlang einer Längsachse und einer maximalen Querabmessung senkrecht zu der Längsachse ausgebildet ist, wobei die maximale Querabmessung insbesondere weniger als 4%, vorzugsweise weniger als 2%, weiter vorzugsweise 0,3% bis 1 ,8%, der Längenabmessung beträgt.
Optische Einheit nach Anspruch 5, wobei
- die Stützeinheit (112; 212) ein Basiselement (112.7; 212.7) und wenigstens eine Führungseinheit (215; 315) zur Definition der Kippachse (TA1 , TA2) umfasst,
- die Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) auf dem Basiselement (112.7; 212.7) abgestützt sind und
- die Führungseinheit (215; 315) kinematisch parallel zu den Stützelemente (1 12.1 bis 1 12.4; 212.12)n zwischen dem Basiselement (112.7; 212.7) und dem optischen Element (109; 209) angeordnet ist, wobei
- die Führungseinheit (215; 315) insbesondere wenigstens zwei
Bewegungsfreiheitsgrade, insbesondere drei Bewegungsfreiheitsgrade, des optischen Elements (109; 209) einschränkt,
und/oder
- die Führungseinheit (215; 315) insbesondere derart ausgebildet ist, dass sie eine senkrecht zur Haupterstreckungsebene (PME) der optischen Fläche wirkende Komponente des Kippmoments aufnimmt,
und/oder
- die Führungseinheit (215; 315) insbesondere derart ausgebildet ist, dass sie beim Verkippen der optischen Fläche durch das Kippmoment (M1) ein Gegenmoment auf das optische Element (109; 209) ausübt, wobei das Gegenmoment zumindest einen Teil, insbesondere wenigstens 75%, vorzugsweise wenigstens 85%, weiter vorzugsweise 90% bis 100%, einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene (PME) der optischen Fläche wirkende Komponente des Kippmoments kompensiert.
Optische Einheit nach Anspruch 6, wobei
- die Führungseinheit (215; 315) wenigstens ein gelenkig mit dem optischen
Element (109; 209) und dem Basiselement (112.7; 212.7) verbundenes
Führungselement (215.1) aufweist,
und/oder
- die Führungseinheit (215; 315) wenigstens zwei gelenkig mit dem optischen
Element und dem Basiselement (112.7; 212.7) verbundene Führungselemente (2 5.1) aufweist, wobei die Führungselemente (215.1) insbesondere in einer Querrichtung des optischen Elements (109; 209) zu gegenüberliegenden Seiten des optischen Elements (109; 209) angeordnet sind, wobei die Querrichtung in der Haupterstreckungsebene (PME) liegt und senkrecht zu der
Haupterstreckungsrichtung verläuft.
und/oder
- die Führungseinheit (215; 315) wenigstens ein nach Art einer Blattfeder
ausgebildetes Führungselement (215.1) aufweist. Optische Einheit nach Anspruch 7, wobei
- wenigstens ein Führungselement (215.1) einen ersten Anlenkpunkt (215.4) an dem optischen Element (109; 209) und einen zweiten Anlenkpunkt (215.5) an dem Basiselement (112.7; 212.7) definiert und
- eine Verbindungslinie zwischen dem ersten Anlenkpunkt (215.4) und dem zweiten Anlenkpunkt (215.5) in einer senkrecht zu der Haupterstreckungsebene (PME) und parallel zu dem Kippmoment (M1) verlaufenden Ebene um einen ersten
Neigungswinkel zu dem Kippmoment (M1) geneigt verläuft,
und/oder
- eine Verbindungslinie zwischen dem ersten Anlenkpunkt (215.4) und dem zweiten Anlenkpunkt (215.5) in einer senkrecht zu der Haupterstreckungsebene (PME) und parallel zu dem Kippmoment (M1) verlaufenden Ebene um einen zweiten
Neigungswinkel zu der Haupterstreckungsebene (PME) geneigt verläuft, wobei
- der erste Neigungswinkel insbesondere bis 30°, vorzugsweise 5° bis 20°, weiter vorzugsweise 8° bis 15°, beträgt
und/oder
- der zweite Neigungswinkel insbesondere -10° bis 10°, vorzugsweise -5° bis 5°, weiter vorzugsweise 0° bis 2°, beträgt
und/oder
- die Verbindungslinie insbesondere in demselben Drehsinn wie die
Haupterstreckungsebene (PME) zu dem Kippmoment (M1) geneigt verläuft.
Optische Einheit nach Anspruch 8, wobei
- die Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) einen Drehpunkt definieren, der
insbesondere in der Haupterstreckungsebene (PME) liegt, und
- der erste Anlenkpunkt, insbesondere in der Querrichtung der optischen Elements (109; 209), um einen Drehpunktabstand von dem Drehpunkt beabstandet ist, wobei
- ein Anlenkpunktabstand zwischen dem ersten Anlenkpunkt (215.4) und dem zweiten Anlenkpunkt (215.5) und/oder der Drehpunktabstand und/oder der erste Neigungswinkel und/oder der zweite Neigungswinkel derart gewählt ist, dass beim Verkippen der optischen Fläche durch das Kippmoment (M1) der Aktuatoreinheit (1 13) eine Kippachse (TA1 , TA2) für die optische Fläche (109.1 ; 209.1 ) vorgegeben ist, die im Wesentlichen in der Haupterstreckungsebene (PME) der optischen Fläche liegt.
Optische Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei
- die Kippachse (TA1) eine erste Kippachse der optischen Fläche ist,
- das Kippmoment (M1) ein erstes Kippmoment ist und
- die Stützeinheit (112; 212) dazu ausgebildet ist, unter Einwirkung eines quer, insbesondere senkrecht, zu dem ersten Kippmoment (M1) verlaufenden zweiten Kippmoments (M2) eine quer, insbesondere senkrecht, zu der ersten Kippachse (TA1) verlaufende zweite Kippachse (TA2) der optischen Fläche zu definieren, wobei
- die zweite Kippachse (TA2) insbesondere im Wesentlichen in der
Haupterstreckungsebene (PME) der optischen Fläche liegt.
Optische Einheit nach Anspruch 10, wobei
- die Stützeinheit (1 12; 212) als passive Einrichtung ausgebildet ist, welche die zweite Kippachse (TA2) über passive Elemente definiert,
und/oder
- die Stützeinheit (112; 212) wenigstens zwei zumindest abschnittsweise elastisch deformierbare Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) umfasst, welche die zweite Kippachse (TA2) definieren,
und/oder
- die Stützeinheit (112; 212) wenigstens eine Führungseinheit (215; 315) umfasst, die mit dem optischen Element (109; 209) verbunden ist und zur Definition der zweiten Kippachse (TA2) wenigstens zwei Bewegungsfreiheitsgrade,
insbesondere drei Bewegungsfreiheitsgrade, des optischen Elements (109; 209) einschränkt,
und/oder
- die Stützeinheit (112; 212) wenigstens zwei nach Art einer Blattfeder,
insbesondere als dünne Blattfeder, ausgebildete, elastisch deformierbare Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) umfasst, welche die zweite Kippachse (TA2) definieren, wobei jedes der Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) insbesondere eine Blattfederhaupterstreckungsebene definiert und die
Stützelemente (1 2.1 bis 12.4; 212.12) derart zueinander geneigt angeordnet sind, dass sich die Blattfederhaupterstreckungsebenen in der zweiten Kippachse (TA2) schneiden, wobei wenigstens eines der Stützelemente (112.1 bis 112.4; 212.12) in seiner Blattfederhaupterstreckungsebene insbesondere eine im
Wesentlichen paralleiogrammförmige Außenkontur aufweist, wobei wenigstens ein Seitenpaar der Außenkontur im Wesentlichen parallel zu der zweiten Kippachse (TA2) verläuft.
2. Optische Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei
- die optische Fläche (109.1 ; 209.1) in der Haupterstreckungsrichtung langgestreckt ausgebildet ist,
und/oder
- die optische Fläche (109.1 ; 209.1 ) quer zu der Haupterstreckungsrichtung schmal ausgebildet ist,
und/oder
- die optische Fläche (109.1 ; 209.1) in der Haupterstreckungsrichtung eine erste maximale Abmessung aufweist und senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung eine zweite maximale Abmessung aufweist, wobei die zweite maximale
Abmessung weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 5%, weiter vorzugsweise 0,2% bis 2%, weiter vorzugsweise 0,5% bis 1%, der ersten maximalen Abmessung beträgt,
3. Optische Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei
- die Aktuatoreinheit (113) dazu ausgebildet ist, in einem Betriebszustand
ausschließlich das zu der Haupterstreckungsebene (PME) geneigt verlaufende Kippmoment (M1) auf das optische Element (109; 209) auszuüben,
und/oder
- die Aktuatoreinheit (113) dazu ausgebildet ist, in einem Betriebszustand
ausschließlich ein Kippmoment auf das optische Element (109; 209) auszuüben, welches quer, insbesondere senkrecht, zu dem zu der Haupterstreckungsebene (P E) geneigt verlaufenden Kippmoment (M1) verläuft.
4. Optisches Modul, insbesondere Facettenspiegel, mit wenigstens einer optischen
Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei insbesondere
- die Stützeinheiten (112; 212) mehrerer optischer Einheiten ein gemeinsames
Basiselement (112.7; 212.7) aufweisen
und/oder
- das optische Element (109; 209) ein Facettenelement mit einer optisch wirksamen Oberfläche (109.1; 209.1) ist, wobei die optisch wirksame Oberfläche (109.1 ;
209.1 ) insbesondere eine Fläche von 0,1 mm2 bis 200 mm2, vorzugsweise
0,5 mm2 bis 100 mm2, weiter vorzugsweise 1 ,0 mm2 bis 50 mm2, aufweist, und/oder
- insbesondere 100 bis 100.000, vorzugsweise100 bis 10.000, weiter vorzugsweise 1.000 bis 10.000, Facettenelemente (109; 209) vorgesehen sind.
und/oder
- insbesondere 50 bis 10.000, vorzugsweise 100 bis 7.500, weiter vorzugsweise 500 bis 5.000, Facettenelemente (109; 209) vorgesehen sind.
5. Optische Abbildungseinrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit
- einer Beleuchtungseinrichtung (102) mit einer ersten optischen Elementgruppe
(106) ,
- einer Objekteinrichtung (104) zur Aufnahme eines Objekts (104.1 ),
- einer Projektionseinrichtung (103) mit einer zweiten optischen Elementgruppe
(107) und
- einer Bildeinrichtung (105), wobei
- die Beleuchtungseinrichtung (102) zur Beleuchtung des Objekts (104.1)
ausgebildet ist und
- die Projektionseinrichtung (103) zur Projektion einer Abbildung des Objekts (104.1) auf die Bildeinrichtung (105) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass - die Beleuchtungseinrichtung (102) und/oder die Projektionseinrichtung (103) ein optisches Modul (106.1 ; 206.1) nach Anspruch 14 umfasst.
Verfahren zum Abstützen eines optischen Elements, insbesondere eines
Facettenelements eines Facettenspiegels, mittels einer Stützeinrichtung (111), wobei das optische Element (109; 209) eine, insbesondere langgestreckte, optische Fläche (109.1 ; 209.1) aufweist, die eine Haupterstreckungsebene (PME) und eine
Haupterstreckungsrichtung in der Haupterstreckungsebene (PME) definiert, bei dem
- das optische Element (109; 209) verkippt wird, indem ein Kippmoment (M1) auf das optische Element (109; 209) ausgeübt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Kippmoment (M1) zu der Haupterstreckungsebene (PME) geneigt verläuft und
- die Stützeinheit (112; 212) beim Verkippen der optischen Fläche durch das
Kippmoment (M1) eine Kippachse (TA1 , TA2) für die optische Fläche (109.1 ; 209.1) vorgibt, die im Wesentlichen in der Haupterstreckungsebene (PME) der optischen Fläche liegt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei
- die Stützeinheit (1 12; 212) eine Kippachse (TA1 , TA2) für die optische Fläche (109.1 ; 209.1) vorgibt, die im Wesentlichen parallel, insbesondere im Wesentlichen kollinear, zu der Haupterstreckungsrichtung verläuft,
und/oder
- das Kippmoment (M1) um bis 30°, vorzugsweise 5° bis 20°, weiter
vorzugsweise 8° bis 15°, zu der Haupterstreckungsebene (PME) und/oder der Haupterstreckungsrichtung der optischen Fläche geneigt ist.
und/oder
- die Kippachse (TA , TA2) für die optische Fläche (109. ; 209.1) in wenigstens einem Kippachsenpunkt im Wesentlichen auf der optischen Fläche liegt, wobei die Kippachse (TA1 , TA2) für die optische Fläche (109.1 ; 209.1) insbesondere in der in dem Kippachsenpunkt definierten Tangentialebene der optischen Fläche liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei
- zur Definition der Kippachse (TA1 , TA2) wenigstens zwei
Bewegungsfreiheitsgrade, insbesondere drei Bewegungsfreiheitsgrade, des optischen Elements (109; 209) einschränkt werden,
und/oder
- zur Definition der Kippachse (TA1 , TA2) eine senkrecht zur
Haupterstreckungsebene (PME) der optischen Fläche wirkende Komponente des Kippmoments durch wenigstens eine Führungseinheit (215; 315) der Stützeinheit (112; 212) aufgenommen wird.
und/oder
- die Führungseinheit (215; 315) beim Verkippen der optischen Fläche ein
Gegenmoment auf das optische Element (109; 209) ausübt, wobei das
Gegenmoment zumindest einen Teil, insbesondere wenigstens 75%,
vorzugsweise wenigstens 85%, weiter vorzugsweise 90% bis 100%, einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene (PME) der optischen Fläche wirkende Komponente des Kippmoments kompensiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei
- die Kippachse (TA1) eine erste Kippachse der optischen Fläche ist
- das Kippmoment (M1) ein erstes Kippmoment ist und
- die Stützeinheit (112; 212) unter Einwirkung eines quer, insbesondere senkrecht, zu dem ersten Kippmoment (M1) verlaufenden zweiten Kippmoments (M2) eine quer, insbesondere senkrecht, zu der ersten Kippachse (TA1) verlaufende zweite Kippachse (TA2) der optischen Fläche definiert, wobei
- die zweite Kippachse (TA2) insbesondere im Wesentlichen in der
Haupterstreckungsebene (PME) der optischen Fläche liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei
- in einem Betriebszustand ausschließlich das zu der Haupterstreckungsebene (PME) geneigt verlaufende Kippmoment (M1) auf das optische Element (109; 209) ausgeübt wird,
und/oder - in einem Betriebszustand ausschließlich ein Kippmoment auf das optische Element (109; 209) ausgeübt wird, welches quer, insbesondere senkrecht, zu dem zu der Haupterstreckungsebene (PME) geneigt verlaufenden Kippmoment ( 1 ) verläuft.
Optisches Abbildungsverfahren, insbesondere für die ikrolithographie, bei dem
- über einer Beleuchtungseinrichtung (102) mit einer ersten optischen
Elementgruppe (106), ein Objekt (104.1) beleuchtet wird und
- mittels einer Projektionseinrichtung (103) mit einer zweiten optischen
Elementgruppe (107) eine Abbildung des Objekts (104.1) auf einer Bildeinrichtung (105) erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
- in der Beleuchtungseinrichtung (102) und/oder der Projektionseinrichtung (103) ein Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20 verwendet wird.
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