WO2016087565A1 - Verstellsystem-bauelement, baugruppe, spiegelanordnung und projektionsbelichtungsanlage für die mikrolithographie - Google Patents

Abstract

Ein Verstellsystem-Bauelement (1, 1', 1'') umfasst mindestens ein Getriebe (2, 2', 2'') in Form eines sphärischen Getriebes mit zwei oder drei Bewegungsfreiheitsgraden, welches ein Getriebeausgangsglied (4) aufweist, das entlang einer gedachten Kugelfläche (K) bewegbar ist. Weiterhin werden ein Baugruppe, eine Spiegelanordnung sowie eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie unter Verwendung eines solchen Verstellsystem-Bauelements vorgeschlagen.

Description

Verstellsystem-Bauelement, Baugruppe, Spiegelanordnung und Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verstellsystem-Bauelement sowie auf eine Baugruppe mit mindestens einem solchen Verstellsystem- Bauelement und weiterhin auf eine Spiegelanordnung mit einer entsprechenden Baugruppe. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Pro jektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, welche mit einer Spiegelanordnung der vorgenannten Art ausgestattet ist.

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der 10 2014 224 993.7 und der DE 10 2014 224 991.0, eingereicht am 05.12.2014 beim Deutschen Patent- und Markenamt, deren gesamter Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen wird.

Pro jektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie werden zur Herstellung integrierter elektrischer Schaltkreise und sonstiger mikro- und nanostrukturierter Bauelemente eingesetzt. Hierbei werden Strukturen, die in einem Retikel enthalten sind, in der Regel verkleinert auf eine lichtempfindliche Schicht abgebildet, die z.B. auf einen Silizium-Wafer aufgebracht sein kann.

Ein Ziel bei der Entwicklung solcher Anlagen besteht darin, Strukturen mit zunehmend kleineren Abmessungen auf der lichtempfindlichen Schicht abzubilden. Die dadurch möglichen höheren Integrationsdichten entsprechend hergestellter mikro- und nanostrukturierter Bauelemente erhöhen im Allgemeinen deren Leistungsfähigkeit beträchtlich. Die Erzeugung besonders kleiner Strukturgrößen setzt ein hohes Auflösungsvermögen der verwendeten Pro jektionsbelich- tungsanlagen voraus. Da das Auflösungsvermögen umgekehrt proportional zu der Wellenlänge des Projektionslichts ist, verwenden aufeinanderfolgende Produktgenerationen derartiger Pro jektionsbelich- tungsanlagen in der Regel Projektionslicht mit immer kürzeren Wellenlängen. Aktuelle Entwicklungen richten sich auf die Entwicklung von Pro jektionsbelichtungsanlagen, welche Projektionslicht verwenden, dessen Wellenlänge im tiefen ultravioletten Spektralbereich (DUV) zwischen 30 nm und 260 nm oder im extremen ultravioletten Spektralbereich (EUV) zwischen 1 nm und 30 nm, beispielsweise bei 13,5 nm liegt .

Zur Führung des von einer geeigneten Lichtquelle emittierten Lichts in dem Strahlenweg eines Projektionssystems der Projekti- onsbelichtungsanlage können Spiegelanordnungen eingesetzt werden, welche eine Vielzahl eng benachbarter Spiegelelemente aufweisen. Die optische Ausrichtung der Spiegelelemente erfolgt über Manipulatoren, die einzeln oder in Gruppen angesteuert werden. Für den Einsatz in einer DUV- oder EUV-Umgebung geeignete Manipulatoren und Spiegelanordnungen müssen kleinste mechanische Zustellbewegungen mit hoher Genauigkeit bewerkstelligen können. Entsprechende Manipulatoren und Spiegelanordnungen mit Spiegelelementen in der Größenordnung von 0,5 mm x 0,5 mm bis 10 mm x 10 mm sind beispielsweise aus DE 10 2013 206 529 AI und DE 10 2011 006 100 AI bekannt .

Zur Darstellung von zwei Bewegungsfreiheitsgraden an den Spiegelelementen sind in diesem Zusammenhang Verstellsysteme mit kar- danischen Aufhängungen bekannt. Figur 1 zeigt beispielhaft eine solche kardanische Aufhängung 200 mit zwei rotatorischen Bewegungsfreiheitsgraden. Hierbei ist ein Träger 201 mit einem optischen Element 202 über ein erstes Gelenk 203 schwenkbar an einem Rahmen 204 gelagert. Der Rahmen 204 ist wiederum über ein zweites Gelenk 205 schwenkbar an einem Substrat 206 gelagert. Die Schwenk- achsen der beiden Gelenke 203 und 205 verlaufen senkrecht zueinander und spannen eine Ebene parallel zur optischen Ebene des optischen Elements 202 auf. Zum Verschwenken des optischen Elements 202 ist je Schwenkachse eine Antriebseinrichtung vorgesehen. Eine erste Antriebseinrichtung 207 ist dazu zwischen dem Rahmen 204 und dem Träger 201 angeordnet. Eine zweite Antriebseinrichtung 208 befindet sich zwischen dem Rahmen 204 und dem Substrat 206.

Dies bedeutet, dass bei einer Betätigung der zweiten Antriebseinrichtung 208 die Masse der ersten Antriebseinrichtung 207 und des ersten Gelenks 203 mit bewegt werden muss. Bei Verwendung gleichartiger Antriebseinrichtungen, beispielsweise in Form von Kammelektroden, muss sich eine Dimensionierung dementsprechend an der zweiten Antriebseinrichtung 208 orientieren, woraus eine Überdimensionierung der ersten Antriebseinrichtung 207 resultieren würde. Bei Verwendung unterschiedlich dimensionierter Antriebseinrichtung 207 und 208 ergibt sich dagegen eine unsymmetrische Massenverteilung, deren Dynamik aufgrund unterschiedlicher Eigenfrequenzen komplex ist.

Ferner ist bei einer solchen kardanischen Aufhängung das kollisionsfreie Verstellpotential insbesondere bei Verwendung von Kammelektroden als Antriebseinrichtungen beschränkt.

Weiterhin liegt der Drehpunkt 209 der Kinematik, welcher aus den Schwenkachsen resultiert, deutlich außerhalb, nämlich unterhalb der optischen Fläche des optischen Elements 202, woraus bei einem Verschwenken des Trägers 201 unerwünschte Verschiebungen des optischen Elements 202 resultieren.

Des Weiteren ist es schwierig, die innenliegende erste Antriebseinrichtung 207 bei Bedarf zu blockieren, um beispielsweise ein Hochschaukeln von Vibrationen des entsprechenden Bewegungsfrei- heitsgrades zu verhindern. Wird eine solche kardanische Aufhängungen in einer Spiegelanordnung zur verstellbaren Abstützung von Spiegelelementen verwendet, gestaltet sich insbesondere die Miniaturisierung des Verstellsystems schwierig, wenn gleichzeitig eine hohe Packungsdichte von Spiegelelementen über einer Fläche erzielt werden soll.

Es ist ferner bekannt, dass Manipulatoren und Spiegelanordnungen in einer DUV- oder EUV-Umgebung einer Bestrahlung mit hoher Intensität ausgesetzt sind. Die Photonenenergie kann dabei mehrere eV betragen. Da die Strahlung nur teilweise reflektiert werden kann, wird ein Teil der Strahlung in Wärme umgesetzt. Diese Wärme muss an eine Wärmesenke abgeleitet werden, um eine Überhitzung zu vermeiden und die Zustellgenauigkeit nicht zu beeinträchtigen. Der Wärmepfad zur Wärmesenke hin soll daher einen möglichst geringen thermischen Widerstand aufweisen.

Des Weiteren sind die Manipulatoren und Spiegelanordnungen einer Umgebung bei geringen Drücken von 1CT¹ bis 1CT⁷ hPa ausgesetzt, so dass mit Plasmabildung zu rechnen ist.

Um eine möglichst hohe Packungsdichte an Spiegelelementen zu ermöglichen, ist zudem ein kompakter Aufbau der Manipulatoren wünschenswert. Im Hinblick auf die Komplexität der Herstellung elekt- romechanischer Komponenten wird überdies ein einfacher Aufbau angestrebt .

Manipulatoren und Spiegelanordnungen sind beispielsweise aus DE 10 2008 049 556 AI und DE 10 2012 223 034 AI bekannt.

Zur Ausrichtung von Spiegelelementen S werden oftmals Getriebe verwendet, welche einen virtuellen Momentanpol M aufweisen, um den das betreffende Spiegelelement S dreht. Ein solches Getriebe ist in Figur 17a in seiner Ausgangsstellung dargestellt. In dieser Ausgangsstellung stimmt der gewünschte Drehpunkt P* des Spiegelelements S mit dem Momentanpol M überein. Wird das Getriebe ausgelenkt, um die Ausrichtung des Spiegelelements S zu verändern, so verschiebt sich der Momentanpol M des Getriebes gegenüber der Ausgangsstellung aufgrund der Kinematik des Getriebes. Wie Figur 17b entnommen werden kann, welche eine solche ausgelenkte Stellung zeigt, fallen der gewünschte Drehpunkt P* und der Momentanpol M auseinander. Das Spiegelelement S führt somit eine Bewegung aus, die von einer Drehung um den gewünschten Drehpunkt P* etwas abweicht. Solche Störbewegungen, im Folgenden auch als parasitäre Bewegungen bezeichnet, resultieren aus der Kinematik des Getriebes und sind daher nicht vermeidbar. Sie beeinträchtigen das dynamische Verhalten des Spiegelelements S und dessen Regelung.

Wird die in Figur 17a schematisch dargestellte Kinematik auf zwei Drehachsen am Spiegelelement S erweitert, kommt zu den translatorischen parasitären Bewegungen noch eine rotatorische Komponente hinzu, die man, sofern unerwünscht, sperren oder aktiv einstellen muss. Eine Sperrung kann jedoch aufgrund von Kopplungseffekten das dynamische Verhalten beeinträchtigen.

Weiterhin kann durch einen an dem Getriebe angreifenden Antrieb F die gewünschte Lage des Momentanpols M beeinträchtigt werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verstellsystem- Bauelement mit verbesserter Kinematik zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verstellsystem-Bauelement gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Erfindung schafft ein Verstellsystem- Bauelement, umfassend mindestens ein Getriebe in Form eines sphärischen Getriebes mit zwei oder drei Bewegungsfreiheitsgraden, welches ein Getriebeausgangsglied aufweist, das entlang einer gedachten Kugelfläche bewegbar ist.

Bei der gedachten Kugelfläche wird es sich im Regelfall um ein Kugelsegment, welches üblicherweise als Kugelkalotte bezeichnet wird, handeln. Die gedachte Kugelfläche kann somit auch als gedachte Fläche einer Kugelkalotte bezeichnet werden. In den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung ist daher der verwendete Begriff "gedachte Kugelfläche" entsprechend als "gedachte Fläche einer Kugelkalotte" zu verstehen.

Das erfindungsgemäße Verstellsystem-Bauelement ermöglicht Zustellbewegungen mit hoher Genauigkeit, da sich translatorische parasitäre Bewegungen bei der Zustellung zumindest stark vermindern und idealerweise ausschließen lassen. Dies gestattet ein großes kollisionsfreies Verstellpotential auf Seiten des Getriebeausgangsglieds sowie an diesem angeordneter Funktionselemente.

Idealerweise bleibt die Lage des Momentanpols M bei einer Auslenkung des Getriebes unverändert, so dass praktisch keine translatorischen parasitären Bewegungen auftreten.

Hierdurch lassen sich im Drehpunkt des Getriebes drei einander schneidende Drehachsen als unabhängige Bewegungsfreiheitsgrade verwirklichen .

Durch Sperrung eines Bewegungsfreiheitsgrads, beispielsweise mittels einer Zwangsführung, kann die Drehung um eine der drei Achsen bei Bedarf unterbunden werden. Eine solche Zwangsführung kann entweder durch eine getriebeexterne Struktur erzielt werden oder in die Kinematik des Getriebes integriert sein. Im letztgenannten Fall können externe Strukturen zur Sperrung eines Bewegungsfreiheitsgrads entfallen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Getriebeausgangsglied entlang der gedachten Kugelfläche verdrehungsfrei bewegbar sein. Bei einer Bewegung desselben entlang der gedachten Kugelfläche erfahren alle Gelenkpunkte des Getriebeausgangsglieds die gleiche Verschiebung. Dies führt zu einer weiteren Verringerung des Kollisionspotentials durch Ausschluss rotatorischer parasitärer Bewegungen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Getriebe eine Vielzahl von Getriebegliedern aufweisen, wobei mindestens zwei der Getriebeglieder durch ein Gelenk verbunden sind. Das Gelenk kann als Festkörpergelenk ausgebildet sein. Solche Gelenke lassen sich mit besonders kleinen Abmessungen herstellen, was zu einer Kompak- tierung der Kinematik beiträgt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass alle Gelenke des sphärischen Getriebes derart angeordnet sind, dass alle Gelenkachsen der Gelenke einen feststehenden Drehpunkt P schneiden .

Dadurch, dass alle Gelenkachsen des sphärischen Getriebes den feststehenden Drehpunkt P schneiden, werden ungewünschte translatorische parasitäre Bewegungen vermieden bzw. zumindest reduziert. Die zusätzliche Verwendung von Gelenken, deren Gelenkachsen nicht den feststehenden Drehpunkt P schneiden, könnte dem gewünschten Effekt, nämlich translatorische parasitäre Bewegungen zu vermeiden, entgegenwirken.

Von Vorteil ist es, wenn alle Gelenke des sphärischen Getriebes über die Fläche einer gedachten Kugelkalotte bzw. der gedachten Kugelfläche verteilt angeordnet sind.

Die Ausrichtung der Gelenkachsen auf den Drehpunkt P wird dadurch begünstigt und insbesondere werden parasitäre Bewegungen weitest- gehend vermieden. Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 10 2010 018 802 AI, ist ein Manipulator mit mehreren Achsen bekannt. Die Gelenke des aus der DE 10 2010 018 802 AI bekannten Manipulators sind jedoch nicht über die Fläche einer gedachten Kugelkalotte verteilt, wodurch parasitäre Bewegungen begünstigt werden .

Aus der WO 2012/175116 AI ist eine Einrichtung bekannt, bei der die Gelenke axial versetzt zueinander, insbesondere an zwei axial versetzten Lagerungspunkten für ein längliches Element zur Verstellung eines Spiegels, angreifen. Auch in diesem Fall sind somit die Gelenke des sphärischen Getriebes nicht über eine Fläche einer gedachten Kugelkalotte verteilt angeordnet.

Von Vorteil ist es, wenn das sphärische Getriebe zwischen der gedachten Kugelfläche, entlang der das Getriebeausgangsglied bewegbar ist, und dem Drehpunkt P keine weiteren Gelenke und/oder Lagerstellen aufweist.

Die Bewegung des Getriebeausgangsglieds und somit eine mögliche Verstellbewegung wird vorzugsweise nur dadurch erzeugt, dass das Getriebeausgangsglied entlang der gedachten Kugelfläche bewegt wird. Weitere Eingriffspunkte zwischen der gedachten Kugelfläche und dem Drehpunkt P sind somit vorzugsweise nicht vorhanden, so dass keine störende parasitäre Bewegung eingeleitet werden kann.

Das Getriebe kann weiterhin ein Gestell mit einer Ausnehmung aufweisen, innerhalb welcher alle weiteren Getriebeglieder des Getriebes angeordnet sind. Dies gestattet eine besonders flache Ausgestaltung, wodurch wiederum eine kompakte Stapelung mehrerer Verstellsystem-Bauelemente möglich wird.

Insbesondere können zumindest alle bewegbaren Getriebeglieder zusammen sowie gegebenenfalls zusätzlich auch das feststehende Ge- triebeglied (Gestell) aus einem Stück gefertigt sein. Hierdurch kann die Reibung im Getriebe weiter verringert werden. Zudem sind Slip-stick-Effekte weitgehend ausgeschaltet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Getriebeausgangsglied ein ternäres Getriebeglied sein. Dies ermöglicht die Anordnung eines um zwei Raumachsen verkippbaren Bauteils am Getriebeausgang .

In einer besonderen Ausführungsvariante weist das Getriebe ein erstes Viergelenk, ein zweites Viergelenk und einen Gelenkhebel auf. Dabei ist das erste Viergelenk parallelogrammförmig ausgebildet und weist das Gestell als Steg auf, während das zweite Viergelenk parallelogrammförmig ausgebildet und mit dem ersten Viergelenk verkettet ist und das Getriebeausgangsglied als Koppel aufweist. Ferner ist hierbei der Gelenkhebel mit einem Ende am Gestell und mit einem anderen Ende am Getriebeausgangsglied angelenkt. Dies ermöglicht bei entsprechendem Antrieb eine Verlagerung des Getriebeausgangsglieds in zwei Richtungen im Wesentlichen in der Ebene des Gestells. Im Drehpunkt des Getriebes lassen sich zwei unabhängige Kippachsen realisieren. Dabei sind dort bei einer Zustellbewegung des Getriebeausgangsglieds sowohl rotatorische als auch translatorische Störbewegungen minimiert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Getriebe zwei oder drei Bewegungsfreiheitsgrade auf, wobei für jeden Bewegungsfreiheitsgrad eine eigens ansteuerbare Antriebseinrichtung vorgesehen ist.

Dabei kann mindestens eine der Antriebseinrichtungen ein selbsthemmendes Untersetzungsgetriebe aufweisen. Nach erfolgter Zustellung bleibt das Getriebe hierdurch automatisch in seiner Stellung, wenn die betreffende Antriebseinrichtung stromlos geschaltet wird. Dies reduziert den Wärmeeintrag in das Verstellsystem-Bauelement. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Verstellsystem- Bauelement je Bewegungsfreiheitsgrad des Getriebes eine Antriebseinrichtung umfassen, welche jeweils am Gestell oder einem am Gestell festgelegten Bauteil abgestützt und mit einem bewegbaren Getriebeglied des Getriebes gekoppelt ist. Beide Antriebseinrichtungen können gleichartig dimensioniert werden, da eine kinematische Verschachtelung der Antriebseinrichtungen wie bei einer kardani- schen Aufhängung vermieden wird. Zudem können bei entsprechender Anordnung Kollisionen vermieden werden, woraus ein größeres kollisionsfreies Verstellpotential resultiert. Zudem wird die elektrische Kontaktierung der Antriebseinrichtungen im Vergleich zu kar- danischen Getrieben vereinfacht.

In einer ersten Ausführungsvariante ist je Bewegungsfreiheitsgrad eine kinematische Kette mit einem oder mehreren gelenkig eingebundenen Getriebegliedern vorgesehen. Solche kinematischen Ketten lassen sich mit geringem Aufwand über herkömmliche Drehantriebe betätigen, wodurch die Herstellungskosten gering gehalten werden können. Zudem bleibt die Reibung im Getriebe gering.

Die Getriebeglieder können dabei über die Fläche einer gedachten Kugelkalotte verteilt sein, wodurch die Ausrichtung der Gelenkachsen des Getriebes auf ein gemeinsames Zentrum, nämlich den Drehpunkt des Getriebes begünstigt wird.

Ohne Beschränkung hierauf können eine oder mehrere der kinematischen Ketten ein Schubgelenk aufweisen.

In einer weiteren Ausführungsvariante weist das Getriebe eine Kugelkalotte und ein an dieser geführtes Kugelsegment auf, deren Krümmungsmittelpunkte im Drehpunkt P des Getriebes liegen. Dies ermöglicht eine besonders genaue Führung eines Getriebeausgangsglieds auf einer Kugelfläche, wodurch die Lage des Drehpunkts P bei einer Auslenkung des Gelenks sehr präzise aufrechterhalten werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Gestell des mindestens einen Getriebes in ein flächenartiges Substrat integriert sein, wodurch eine flache Bauweise begünstigt wird, die wiederum eine Stapelung mehrerer mit Getrieben versehener Substrate ermöglicht. Ein Substrat kann dabei das Gestell nicht nur eines sondern auch mehrerer Getriebe bilden.

Das Substrat kann eben oder gewölbt sein. Es kann insbesondere eine Vielzahl von Getrieben aufweisen, welche über die Fläche des Substrats verteilt angeordnet sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können mehrere Getriebe in ein ebenes oder gewölbtes flächenhaftes Substrat integriert und über die Fläche des Substrats verteilt angeordnet sein. Dies begünstigt eine flache Bauweise, wodurch wiederum eine Stapelung mehrerer mit Getrieben versehener Substrate möglich wird.

Neben dem Gestell können auch weitere, insbesondere alle weiteren Getriebeglieder des Getriebes integral mit dem Substrat ausgebildet sein.

Im Hinblick auf eine besonders flache Bauweise können gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung das Gestell und die weiteren Getriebeglieder des Getriebes zusammen eine insgesamt flächenhafte Struktur bilden, wobei die Erstreckung der weiteren Getriebeglieder senkrecht zum Substrat auf die Substratdicke beschränkt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Getriebeausgangsglied einen Stößel aufweisen, welcher sich in Richtung des Drehpunkts des sphärischen Getriebes erstreckt. Dies ermöglicht eine Anordnung eines Funktionselements im Drehpunkt des Getriebes. Der Abstand des Drehpunkts von der gedachten Kugelfläche bzw. vom Getriebe kann je nach Bedarf gewählt werden. An einem Verstellsystem-Bauelement mit mehreren Getrieben können Getriebe mit ausschließlich gleichen oder aber mit verschiedenen Drehpunktabständen angeordnet sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Stößel nur durch das Getriebeausgangsglied gelagert ist, wobei das Getriebeausgangsglied den Stößel nur im Bereich seines dem Drehpunkt P abgewandten Fußbereichs lagert.

Dadurch, dass der Stößel, der beispielsweise zur präzisen Ausrichtung eines Funktionselements, beispielsweise eines Spiegelelements, eingesetzt werden kann, vorzugsweise nur durch das Getriebeausgangsglied und durch selbiges nur im Bereich seines Fußbereichs gelagert wird, werden parasitäre Bewegungen weitgehend vermieden .

Zwischen dem Getriebeausgangsglied und dem Drehpunkt P bzw. dem Momentanpol M befindet sich somit keine weitere Lagerstelle. Anders formuliert, zwischen dem Getriebeausgangsglied entlang des Stößels, oder allgemeiner entlang eines Verbindungsglieds, zu dem Momentanpol M bzw. dem Drehpunkt P bzw. dem Funktionselement/Spiegelelement sind keine weiteren Lagerstellen vorhanden. Dies gilt unabhängig davon, ob mögliche weitere Lagerstellen Gelenkachsen aufweisen, die in Richtung auf den Drehpunkt P ausgerichtet sind oder ob diese Gelenkachsen den Drehpunkt P nicht schneiden .

Das vorstehend erläuterte Verstellsystem-Bauelement kann als Manipulator überall dort eingesetzt werden, wo eine präzise Ausrichtung eines Funktionselements in zwei oder drei rotatorischen Bewegungsfreiheitsgraden bei möglichst geringen kinematisch bedingten Störbewegungen benötigt wird. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann mindestens ein solches Verstellsystem-Bauelement als Baugruppe in einer Spiegelanordnung zum Einsatz kommen, welche ferner mindestens ein Spiegelelement umfasst, wobei das jeweilige Spiegelelement mit einem der Getriebe gekoppelt ist und eine optische Fläche aufweist, die im Drehpunkt des zugehörigen Getriebes liegt. Aufgrund der eingesetzten sphärischen Getriebe werden parasitäre Bewegungen der Spiegelelemente vermieden. Dies ermöglicht eine hohe Zustellgenauigkeit der Spiegelelemente und vermeidet Kollisionen. Hierdurch kann eine hohe Packungsdichte insbesondere auch von unrunden Spiegelelementen und/oder optischen Flächen über einer Fläche erzielt werden .

Weiterhin wird eine Baugruppe vorgeschlagen, welche mehrere Verstellsystem-Bauelemente der vorgenannten Art umfasst, die übereinanderliegend angeordnet sind, wobei die Getriebe unterschiedlicher Verstellsystem-Bauelemente zueinander versetzt angeordnet sind. Dies ermöglicht eine besonders enge Anordnung von Getriebeausgangsgliedern über einer Fläche.

Eine solche Baugruppe kann wiederum in einer Spiegelanordnung zum Einsatz kommen, welche eine Vielzahl von Spiegelelementen umfasst. Dabei sind die Spiegelelemente jeweils mit einem der Getriebeausgangsglieder der Getriebe gekoppelt. Die übereinanderliegende Anordnung von Verstellsystem-Bauelementen ermöglicht dabei eine hohe Packungsdichte von Spiegelelementen über einer Fläche, da die Abmessungen der jeweiligen Getriebe bei entsprechender Schachtelung die Packungsdichte der Spiegelelemente nicht mehr unmittelbar beeinflussen .

Die Drehpunkte der Getriebe können ferner unmittelbar in der jeweiligen optischen Fläche der Spiegelelemente liegen. Aufgrund der eingesetzten sphärisehen Getriebe werden parasitäre Bewegungen der Spiegelelemente vermieden, wodurch eine hohe Zustellgenauigkeit der Spiegelelemente erzielt und Kollisionen vermieden werden können. Dies gestattet eine weitere Erhöhung der Packungsdichte insbesondere auch von unrunden Spiegelelementen und/oder optischen Flächen über einer Fläche.

Vorzugsweise weisen die Gelenke des Getriebes Gelenkachsen auf, welche sich alle in einem feststehenden Drehpunkt des Getriebes schneiden .

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann zwischen dem Spiegelelement und dem zugehörigen Getriebe eine bewegbare Dichtungseinrichtung zur Abdichtung eines Vakuums vorgesehen sein. Hierdurch ist es möglich, das Spiegelelement und das Getriebe unter unterschiedlichen Atmosphären zu betreiben. So kann beispielsweise das Spiegelelement in einer DUV- oder EUV-Umgebung mit niedrigem Umgebungsdruck betrieben werden, wohingegen das Getriebe weniger extremen Bedingungen ausgesetzt ist. Hierdurch kann das Getriebe kostengünstiger hergestellt werden, da zum einen nicht- vakuumkompatible Werkstoffe zum Einsatz kommen können und zum anderen nicht die hohen Sauberkeits- und Kontaminationsanforderungen einer DUV- oder EUV-Umgebung erfüllt werden müssen. Zudem wird das Kontaminationspotential für die Umgebung des Spiegelelements reduziert .

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Spiegelelement an einem getriebeabseitigen Endabschnitt des Stößels angeordnet sein, während die bewegbare Dichtungseinrichtung an dem getriebeabseitigen Endabschnitt des Stößels oder an dem Spiegelelement angeschlossen ist und sich entlang des Stößels in Richtung des Getriebes erstreckt . Über den Stößel kann eine Wärmeabfuhr von dem Spiegelelement in beliebiger Art und Weise, beispielsweise mittels einer Kühlflüssigkeit oder einer Litze, vorgenommen werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann eine Trennwand vorgesehen sein, wobei das mindestens eine Spiegelelement auf einer ersten Seite der Trennwand von derselben beabstandet angeordnet ist, das zugehörigen Getriebe auf der gegenüberliegenden zweiten Seite der Trennwand angeordnet ist, der Stößel sich durch die Trennwand hindurch erstreckt und die Dichtungseinrichtung an die Trennwand angeschlossen ist. Eine solche räumliche Trennung begünstigt die Anbringung der bewegbaren Dichtungseinrichtung. Zudem kann eine Wärmeübertragung von dem Antrieb des Getriebes in Richtung der DUV- oder EUV-Umgebung des Spiegelelements gering gehalten werden, wodurch der Aufwand für eine Ausregelung einer wärmeinduzierten Magnetfeldschwächung in der DUV- oder EUV-Umgebung reduziert werden kann.

Die bewegbare Dichtungseinrichtung kann beispielsweise als Faltenbalg ausgeführt sein. Sofern im Rahmen eines Manipulators mit zwei Bewegungsfreiheitsgraden der dritte Bewegungsfreiheitsgrad um die Achse des Stößels durch die Kinematik des Getriebes gesperrt wird, kann der Faltenbalg ohne entsprechende rotatorische Stützfunktion ausgeführt werden. Dadurch kann ein weniger steifer Faltenbalg zum Einsatz kommen, wodurch bei der Ausrichtung des Spiegelelements Kopplungseffekte über den Faltenbalg und die nötigen Stellkräfte reduziert werden können.

Die Spiegelanordnung kann beispielsweise in einer Projektionsbe- lichtungsanlage für die Mikrolithographie zum Einsatz kommen.

Die Verwendung der oben erläuterten Verstellsystem-Bauelemente ist jedoch nicht auf die vorstehend genannten Zwecke beschränkt. Vielmehr können diese überall dort zum Einsatz kommen, wo bei kleinen Abmessungen möglichst genau rotatorische Zustellbewegungen um zwei Achsen ohne Störbewegungen benötigt werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Figur 1 eine allgemein bekannte kardanische Aufhängung eines optischen Elements,

Figur 2 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verstellsystem-Bauelements nach der Erfindung, dargestellt als Projektion in eine Ebene,

Figur 3 die Lage des zugehörigen Getriebeausgangsglieds auf einer gedachten Kugelfläche,

Figur 4 eine räumliche Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verstellsystem-Bauelements nach der Erfindung,

Figur 5 eine weitere Ansicht des Verstellsystem-Bauelements nach dem zweiten Ausführungsbeispiel mit Veranschaulichung der Getriebeglieder und Gelenke analog dem ersten Ausführungsbei spiel,

Figur 6 eine räumliche Ansicht des Verstellsystem-Bauelements nach dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer ausgelenkten Stellung,

Figur 7 eine schematische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels in Form einer Baugruppe mit mehreren übereinander angeordneten Verstellsystem-Bauelementen,

Figur 8 eine schematische Ansicht eines vierten Ausführungsbei- spiels in Form einer Spiegelanordnung nach der Erfin- dung, eine schematische Schnittansicht eines fünften Ausführungsbeispiels einer Spiegelanordnung nach der der Erfindung, eine schematische Schnittansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels einer Spiegelanordnung nach der Erfindung, eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung der Zuordnung der Spiegelelemente zu unterschiedlichen Manipulatorschichten für das sechste Ausführungsbeispiel, eine erste Abwandlung für die Zuordnung der Spiegelelemente zu unterschiedlichen Manipulatorschichten, eine zweite Abwandlung für die Zuordnung der Spiegelelemente zu unterschiedlichen Manipulatorschichten, eine dritte Abwandlung für die Zuordnung der Spiegelelemente zu unterschiedlichen Manipulatorschichten, eine schematische Ansicht eines siebten Ausführungsbeispiels in Form einer Pro jektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach der Erfindung, eine schematische Ansicht eines achten Ausführungsbeispiels in Form eines Beleuchtungssystems einer Projek- tionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach der Erfindung,

Figur 17a eine allgemein bekannte Aufhängung eines optischen Elements in einer Ausgangstellung, Figur 17b die Aufhängung gemäß Figur 17a in einer ausgelenkten Stellung,

Figur 18 eine schematische Ansicht eines Verstellsystem- Bauelements mit einem sphärischen Getriebe zur Veranschaulichung der Lage eines Getriebeausgangsglieds auf einer gedachten Kugelfläche,

Figur 19 eine schematische Ansicht eines neunten Ausführungsbeispiels eines Verstellsystem-Bauelements nach der Erfindung mit angeschlossenem Spiegelelement,

Figur 20 eine räumliche Ansicht eines zehnten Ausführungsbeispiels eines Verstellsystem-Bauelements nach der Erfindung,

Figur 21 eine räumliche Ansicht eines elften Ausführungsbeispiels eines Verstellsystem-Bauelements nach der Erfindung,

Figur 22 eine Projektion der Getriebeglieder des Verstellsystem- Bauelements gemäß Figur 21 in eine Ebene und in schema- tischer Darstellung,

Figur 23 eine schematische Ansicht eines zwölften Ausführungsbeispiels eines Verstellsystem-Bauelements nach der Erfindung mit angeschlossenem Spiegelelement, und

Figur 24 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Spiegelanordnung nach der Erfindung.

Ausführungsbei spiele Das in den Figuren 2 und 3 dargestellte erste Ausführungsbeispiel zeigt ein Verstellsystem-Bauelement 1 in schematischer Darstellung. Dieses Verstellsystem-Bauelement 1 weist ein Getriebe 2 mit einer Vielzahl von Getriebegliedern auf, welche durch Gelenke miteinander verbunden sind. Zu diesen Getriebegliedern zählen insbesondere auch ein Gestell 3 sowie ein Getriebeausgangsglied 4, welche durch weitere Glieder 5 miteinander gekoppelt sind, so dass das Getriebeausgangsglied 4 relativ zu dem Gestell 3 bewegbar ist.

Das Getriebe 2 ist als sphärisches Getriebe ausgebildet. Sphärische Getriebe stellen eine Sonderform ebener Getriebe dar und unterscheiden sich von diesen dadurch, dass sich die Schwenkachsen sämtlicher Gelenke des Getriebes 2 in einem Punkt, dem sogenannten Drehpunkt P des Getriebes schneiden, wohingegen bei ebenen Getrieben die Gelenkachsen parallel zueinander verlaufen. Figur 2 zeigt eine Projektion des sphärischen Getriebes in eine xy-Ebene .

Das in Figur 2 gezeigte Getriebe 2 weist zwei Bewegungsfreiheitsgrade auf. Erfindungsgemäß ist das Getriebeausgangsglied 4 entlang einer gedachten Kugelfläche K bewegbar, deren Mittelpunkt im Drehpunkt P des Getriebes 2 liegt.

Weiterhin kann das Getriebe 2 derart konfiguriert sein, dass die Bewegung des Getriebeausgangsglieds 4 entlang der gedachten Kugelfläche K verdrehungsfrei erfolgt. Bei einer Bewegung des Getriebeausgangsglieds 4 entlang der Kugelfläche K erfahren sämtliche Gelenke 6.7, 6.8 und 6.9 desselben eine gleichartige vektorielle Verschiebung v bezogen auf ein im Drehpunkt P zentriertes polares Koordinatensystem.

Ein solches Getriebe 2 kann als neungliedriges Getriebe ausgeführt werden, wie dies in Figur 2 beispielhaft dargestellt ist. Jedoch sind auch andere Konfigurationen möglich, welche die oben genannten Bedingungen erfüllen.

Das Getriebe 2 des ersten Ausführungsbeispiels des Verstellsystem- Bauelements weist neben dem Gestell 3 und dem als ternäres Getriebeglied ausgestalteten Getriebeausgangsglied 4 sieben weitere binäre Getriebeglieder 5.1 bis 5.7 auf, welche über elf Gelenke 6.1. bis 6.11 schwenkbar miteinander gekoppelt sind. Die Schwenkachsen dieser Gelenke 5.1 bis 5.7 schneiden sich im Drehpunkt P, wie dies in Figur 3 beispielhaft für die Schwenkachsen 7.7, 7.8 und 7.9 der Gelenke 6.7, 6.8 und 6.9 gezeigt ist. Bei einer solchen Anordnung kann die Zahl der Bewegungsfreiheitsgrade F mit der Grüblerschen Gleichung für ebene und s härische Getriebe

berechnet werden, wobei n: die Anzahl der Getriebeglieder,

g: die Anzahl der Gelenke und

f±: die Beweglichkeit des jeweiligen Gelenks i (f± = 1, 2, ... ) ist .

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind lediglich Gelenke 6.1. bis 6.11 mit der Beweglichkeit f± = 1 vorgesehen, so dass sich für die Zahl der Bewegungsfreiheitsgrade F ergibt: = 3-(w-l)-£-2 = 3-(9-l)-ll-2 = 2

Ohne hierauf beschränkt zu sein, kann ein solches Getriebe 2 beispielsweise ein erstes Viergelenk, ein zweites Viergelenk und einen Gelenkhebel aufweisen.

Das erste Viergelenk besteht vorliegend aus drei binären Gliedern 5.1, 5.2., 5.3 und dem Gestell 3 als viertem Glied oder Steg. Zwei der binären Glieder 5.1 und 5.2 sind über jeweils ein Gelenk 6.1 und 6.2 am Gestell 3 angelenkt und mittels des dritten binären Glieds 5.3 über die Gelenke 6.3 und 6.4 gekoppelt. Das erste Viergelenk ist zudem parallelogrammförmig ausgebildet, so dass bei einer Auslenkung das dritte binäre Glied 5.3 gegenüber dem Gestell 3 nicht verdreht wird. Über das erste Viergelenk lässt sich somit ein erster Bewegungsfreiheitsgrad darstellen.

Das zweite Viergelenk ist ebenfalls parallelogrammförmig ausgebildet und mit dem ersten Viergelenk so verkettet, dass das dritte binäre Glied 5.3 gleichzeitig eine Koppel des zweiten Viergelenks darstellt. Über zwei weitere binäre Glieder, nämlich ein viertes binäres Glied 5.4 und ein fünftes binäres Glied 5.5 ist das Getriebeausgangsglied 4 angeschlossen, welches das vierte Glied des zweiten Viergelenks bildet. Die Gelenke des zweiten Viergelenks sind mit den Bezugszeichen 6.5, 6.6, 6.7 und 6.8 gekennzeichnet. Bei einer Auslenkung des Getriebes 2 kann sich somit auch das Getriebeausgangsglied 4 nicht verdrehen. Durch ein paralleles Verschwenken des vierten binären Glieds 5.4 und des fünften binären Glieds 5.5 kann ein zweiter Bewegungsfreiheitsgrad dargestellt werden, dessen Betätigung über den ebenfalls am Getriebeausgangsglied 4 angreifenden Gelenkhebel erfolgen kann.

Der Gelenkhebel wird durch zwei weitere binäre Glieder, ein sechstes binäres Glied 5.6 und ein siebtes binäres Glied 5.7 gebildet, welche über ein Gelenk 6.10 miteinander verbunden sind. Ferner ist das sechste binäre Glied 5.6 über ein Gelenk 6.9 am Getriebeausgangsglied 4 und das siebte binäre Glied 5.7 über ein Gelenk 6.11 am Gestell 3 angelenkt.

Zur Verlagerung des Getriebeausgangsglieds 4 können an dem Getriebe 2 zwei unabhängig ansteuerbare Antriebseinrichtungen 8.1 und 8.2 angreifen. Je Bewegungsfreiheitsgrad des Getriebes 2 ist somit eine Antriebseinrichtung 8.1 bzw. 8.2 vorhanden, welche jeweils am Gestell 3 oder einem am Gestell 3 festgelegten Bauteil abgestützt und mit einem bewegbaren Getriebeglied des Getriebes 2 gekoppelt ist. Beispielsweise kann eine Antriebseinrichtung 8.1 an dem ersten oder zweiten binären Glied 5.1 oder 5.2 angreifen, wohingegen die zweite Antriebseinrichtung 8.2 an dem siebten binären Glied 5.7 angreift .

Die Antriebseinrichtungen 8.1 und 8.2 können beispielsweise als herkömmliche Kammelektroden, Drehantriebe oder dergleichen ausgeführt werden.

Über das Getriebeausgangsglied 4 kann ein in Figur 2 nicht näher dargestelltes Funktionselement betätigt werden. Wird dieses Funktionselement im Drehpunkt P des Getriebes 2 angeordnet, so kann dieses bei entsprechender Betätigung der Antriebseinrichtungen 8.1 und 8.2 um zwei sich im Drehpunkt P kreuzende Kippachsen Ax und Ay, welche in x-Richtung und y-Richtung verlaufen, verkippt werden. Diese Kippachsen Ax und Ay können senkrecht zueinander ausgerichtet sein.

An einem solchen Funktionselement sind somit zwei rotatorische Freiheitsgrade ohne translatorische und rotatorische Störbewegungen darstellbar. Ein Drehfreiheitsgrad um eine zu den Kippachsen Ax und Ay senkrechte Achse (z-Richtung in Figur 3) ist im Getriebe gesperrt. Eine zusätzliche externe Drehabstützung ist hierfür nicht erforderlich.

Wird der Abstand des Drehpunkts P nach Unendlich verlegt, erhält man ein ebenes Getriebe, bei dem die Gelenkachsen der Gelenke parallel zueinander verlaufen. Mit einem solchen Getriebe lassen sich über das Getriebeausgangsglied 4 dann zwei translatorische Freiheitsgrade darstellen, wobei im Vergleich zu kardanischen Anordnungen eine Verschachtelung der Antriebseinrichtung 8.1. und 8.2 vermieden ist. Figur 4 zeigt anhand eines zweiten Ausführungsbeispiels eine strukturelle Verwirklichung eines vorstehend erläuterten Getriebes 2. Zum besseren Verständnis ist die gleiche Struktur in Figur 5 nochmals abgebildet, wobei hier zusätzlich die Schemata der Getriebeglieder 3, 4 und 5.1 bis 5.7 sowie der zugehörigen Gelenke 6.1 bis 6.11 entsprechend der Darstellung von Figur 2 eingezeichnet sind.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Getriebeglieder 3, 4 und 5.1 bis 5.7 und Gelenke 6.1 bis 6.11 einstückig miteinander ausgeführt. Die Gelenke 6.1 bis 6.11 sind hier als Festkörpergelenke in Form von Wandabschnitten geringerer Wanddicke ausgebildet, während die binären Glieder 5.1 bis 5.7 sowie das Getriebeausgangsglied 4 durch verdickte Balken und Blöcke gebildet werden. Durch eine Ausrichtung der Wandabschnitte mit einer geringeren Wanddicke auf ein gemeinsames Zentrum wird ein Schnitt der zugehörigen Gelenkachsen im Drehpunkt P erzielt, so dass sich ein sphärisches Getriebe 2 ergibt. Es ist jedoch auch möglich, einige oder alle der Gelenke 6.1 bis 6.11 als zweiteilige schwenkbare Lager auszuführen. Beispielsweise können die Gelenke 6.1, 6.2 und 6.11 zur Anbindung an das Gestell 3 als zweiteilige schwenkbare Lager ausgeführt werden, während alle inneren Gelenke 6.3 bis 6.10 des Getriebes 2 als Festkörpergelenke ausgebildet sind.

Das Gestell 3 weist vorliegend eine Ausnehmung 9 auf, innerhalb welcher alle weiteren Getriebeglieder 4 und 5.1 bis 5.7 des Getriebes 2 angeordnet sind. Das Gestell 3 kann somit als ein diese umgebender Rahmen ausgeführt sein, welcher in Figur 4 lediglich schematisch dargestellt ist und auch eine andere Form aufweisen kann .

Ferner kann das Gestell 3 gleichzeitig als Gestell für mehrere sphärische Getriebe 2 dienen. Insbesondere kann das Gestell 3 in ein flächenartiges Substrat 10 integriert sein, dessen Dicke (z-Richtung in Fig. 4) deutlich geringer als dessen Erstreckung in Längen- und Breitenrichtung (xy- Ebene in Fig. 4) ist.

Ferner können die weiteren Getriebeglieder 4 und 5.1 bis 5.7 des Getriebes 2, obgleich sich die Gelenkachsen der zugehörigen Gelenke 6.1, 6.2 und 6.11 in einem gemeinsamen Punkt P schneiden, in der Haupterstreckungsebene (xy-Ebene in Fig. 4) des Gestells 3 angeordnet sein, so dass sich mit dem Gestell 3 zusammen eine insgesamt flächenhafte Struktur ergibt. Insbesondere kann die Erstreckung der weiteren Getriebeglieder 4 und 5.1 bis 5.7 senkrecht zum Substrat 10 auf die Substratdicke beschränkt sein. Es ergibt sich somit ein sphärisches Getriebe 2 mit einer quasi zweidimensionalen Struktur .

Ein solches Substrat 10 kann eben oder gewölbt ausgebildet sein und eine Vielzahl von Getrieben 2 der vorstehend erläuterten Art aufweisen, welche über die Fläche dieses Substrats 10 verteilt angeordnet sind. Das Substrat 10 weist dazu eine Vielzahl von Ausnehmungen 9 auf. Die Getriebe 2 sind dabei derart angeordnet, dass deren Drehpunkte P alle auf der gleichen Seite des Substrats 10 liegen. Zudem können alle Drehpunkte P den gleichen Abstand zum Substrat 10 aufweisen, was beispielsweise durch die Verwendung gleichartiger Getriebe 2 über der Fläche erzielt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, die Getriebe 2 so auszuführen, dass diese individuell oder gruppenweise unterschiedliche Abstände ihres Drehpunkts P vom Substrat 10 aufweisen.

Über einen am jeweiligen Getriebeausgangsglied 4 vorgesehenen Stößel 11 kann ein Funktionselement im Drehpunkt P des zugehörigen Getriebes 2 betätigt werden. Der Stößel 11 erstreckt sich dazu in Richtung des Drehpunkts P des sphärischen Getriebes. In einer Ru- hestellung kann der Stößel 11 insbesondere senkrecht zur Haupter- streckungsebene der Ausnehmung 9 sowie weiterhin senkrecht zur HaupterStreckungsrichtung des Substrats 10, d.h. in Fig. 4 in z- Richtung ausgerichtet sein.

Der Stößel 11 kann am Getriebeausgangsglied 4 befestigt sein, was sich insbesondere dann anbietet, wenn das Getriebeausgangsglied 4 integral mit weiteren Elementen des Getriebes ausgebildet wird, oder aber integral mit dem Getriebeausgangsglied 4 ausgebildet sein, was beispielsweise dann vorgesehen werden kann, wenn das Getriebeausgangsglied 4 über zweiteilige Lager in das Getriebe 2 eingebunden wird.

Wie Figur 6 entnommen werden kann, lassen sich durch eine Zustellbewegung des Getriebeausgangsglieds 4 Kippbewegungen des Stößels 11 im Drehpunkt P erzielen.

Wie sich aus der Darstellung der Figur 6 entnehmen lässt, ist der Stößel 11 nur durch das Getriebeausgangsglied 4 gelagert, wobei das Getriebeausgangsglied 4 den Stößel 11 vorzugsweise nur im Bereich seines dem Drehpunkt P abgewandten Fußbereichs IIa lagert.

Das vorstehend erläuterte Verstellsystem-Bauelement 1 ermöglicht unter Einbeziehung der oben genannten Antriebseinrichtungen einen Einzelmanipulator, der im einfachsten Fall ein einziges Getriebe 2 aufweisen kann.

Die Erstreckung eines solchen Getriebes 2 in der Haupterstre- ckungsebene desselben kann in der Größenordnung von 0,1 mm x 0,1 mm bis etwa 20 mm x 20mm, bevorzugt im Bereich von 0,5 mm x 0,5 mm bis 10 mm x 10 mm und weiter bevorzugt im Bereich von 0,5 mm x 0,5 mm bis 5 mm x 5 mm liegen. Ferner ist eine Ausgestaltung eines Verstellsystems mit einer Vielzahl von Getrieben 2 möglich, welche über eine ebene oder gewölbte Fläche verteilt angeordnet sind.

Weiterhin können solche Verstellsystem-Bauelemente 1 übereinanderliegend angeordnet werden, wobei dann die Getriebe 2 in verschiedenen Ebenen zueinander versetzt sein können. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine enge Anordnung von Getriebeausgangsgliedern 4 über einer Fläche unabhängig von den Abmessungen der einzelnen Getriebe 2.

Figur 7 zeigt anhand eines dritten Ausführungsbeispiels eine Baugruppe 20, bei der mehrere Verstellsystem-Bauelemente 1 der vorstehend erläuterten Art übereinanderliegend angeordnet sind. Vorliegend sind zwei übereinanderliegende Verstellsystem-Bauelemente 1 dargestellt. Jedoch kann auch eine größere Anzahl vorgesehen werden .

Jedes Verstellsystem-Bauelement 1 weist ein Substrat 10 mit einer Vielzahl von Getrieben 2 auf, wobei die Getriebe 2 der beiden Verstellsystem-Bauelemente 1 auf zwei unterschiedlichen Ebenen El und E2 liegen. Wie bereits oben ausgeführt, können die Substrate 10 auch gewölbt sein, so dass in einem solchen Fall die Ebenen El und E2 ebenfalls zu wölben wären. Weiterhin sind in Figur 7 den Getrieben 2 zugeordnete Stößel 11 zu erkennen, welche alle zur gleichen Seite der Baugruppe 20 verlaufen. Dabei erstrecken sich die Stößel 11 der unteren Ebene E2 durch das Substrat 10 der oberen Ebene El hindurch. An dem Substrat 10 der oberen Ebene El können entsprechende Durchgangsöffnungen 21 ausgebildet sein. Diese Durchgangsöffnungen 21 befinden sich zwischen den Getrieben 2 der oberen Ebene El, welche dazu entsprechend zu den Getrieben 2 der unteren Ebene E2 versetzt sind. Hierdurch wird eine hohe Packungsdichte an Stößeln 11 respektive Getriebeausgangsliedern 4 über der Fläche der Baugruppe 20 erzielt. Insbesondere ist durch die be- schriebene Verschachtelung die Packungsdichte nicht durch die Gesamtabmessungen der einzelnen Getriebe 2 begrenzt. In Figur 7 ist zum Zweck der Veranschaulichung lediglich ein Versatz von Getrieben 2 in einer Haupterstreckungsrichtung der Substrate 10 dargestellt. Ein entsprechender Versatz kann jedoch zusätzlich auch in einer zweiten Haupterstreckungsrichtung der Substrate 10 senkrecht zur ersten Haupterstreckungsrichtung vorgenommen sein.

Ein vorstehend erläutertes Verstellsystem-Bauelement 1 wie auch eine vorstehend erläuterte Baugruppe 20 können, wie in Figur 8 anhand eines vierten Ausführungsbeispiels beispielhaft gezeigt, in eine Spiegelanordnung 25 integriert werden. Diese Spiegelanordnung 25 weist eine Vielzahl von verstellbaren Spiegelelementen 26 auf, welche in der Größenordnung von 0,1 mm x 0,1 mm bis etwa 20 mm x 20mm, bevorzugt im Bereich von 0,5 mm x 0,5 mm bis 10 mm x 10 mm und weiter bevorzugt im Bereich von 0,5 mm x 0,5 mm bis 5 mm x 5 mm liegen. Dabei ist jeweils ein Spiegelelement 26 mit einem der Getriebeausgangsglieder 4 der Getriebe 2 verbunden. Jedes Spiegelelement 26 besitzt somit genau zwei rotatorische Bewegungsfreiheitsgrade, welche dessen einzige Bewegungsfreiheitsgrade darstellen .

Die Spiegelelemente 26 weisen jeweils eine optische Fläche 27 zur Reflexion elektromagnetischer Strahlung auf, welche bevorzugt im Drehpunkt P des zum jeweiligen Spiegelelement 26 zugehörigen Getriebes 2 liegt. Insbesondere können die Spiegelelemente 26 mit einem in Figur 4 dargestellten Stößel 11 verbunden oder ausgebildet sein. Da die Spiegelelemente 26 aufgrund der oben erläuterten Kinematik der Getriebe 2 lediglich um die x- und y-Achse verkippen können, jedoch an einer Drehung um die hierzu senkrechte z-Achse gehindert sind, ist eine enge Packung insbesondere auch unrunder optischer Flächen 27 möglich. Dazu trägt ferner bei, dass die vorgeschlagene Kinematik der Getriebe 2 mit allenfalls sehr geringen Störbewegungen behaftet ist. Die Darstellung gemäß Figur 9 veranschaulicht anhand eines fünften Ausführungsbeispiels den Aufbau einer weiteren Spiegelanordnung 101. Diese Spiegelanordnung 101 weist eine Vielzahl von Spiegelelementen 102 auf, die in einer ebenen oder gewölbten Fläche nebeneinanderliegend angeordnet sind. Jedes der Spiegelelemente 102 weist eine optische Fläche 103 zur Reflexion elektromagnetischer Strahlung, insbesondere einer Strahlung im Wellenlängenbereich von 1 nm bis 260 nm auf.

Weiterhin weist die Spiegelanordnung 101 eine Einrichtung 104 zur Einstellung der geometrischen Ausrichtung der Spiegelelemente 102 auf. Hierdurch können die Spiegelelemente 102 in zwei oder drei Freiheitsgraden verstellt werden. Insbesondere können diese um zwei Kippachsen verkippt werden. Gegebenenfalls kann zusätzlich eine translatorische Verstellung in zumindest einer Raumachse vorgesehen werden.

Die Einrichtung 104 zur Einstellung der geometrischen Ausrichtung der Spiegelelemente 102 umfasst eine Vielzahl von Einzelmanipulatoren 105. Dabei kann jedem Spiegelelement 102 ein Einzelmanipulator 105 zugeordnet sein. Die Spiegelelemente 102 können eine kleinere Fläche aufweisen als der jeweils zugehörige Einzelmanipulator 105. Mit anderen Worten, der dem jeweiligen Spiegelelement 102 zugeordnete Einzelmanipulator 105 kann derart ausgebildet sein, dass der von diesem Einzelmanipulator 105 beanspruchte Bauraum bei einer Normalprojektion in eine zur optischen Fläche 103 des jeweiligen Spiegelelements 102 im Wesentlichen parallele Bezugsebene sich in einen Bereich außerhalb der in diese Bezugsebene ebenfalls als Normalprojektion projizierten Randkontur des Spiegelelements 102 erstreckt . Die den Spiegelelementen 102 zugeordneten Einzelmanipulatoren 105 sind auf unterschiedliche Manipulatorschichten 106.1 und 106.2 verteilt, welche übereinanderliegend angeordnet sind.

Die in einer ManipulatorSchicht 106.1 und 106.2 angeordneten Einzelmanipulatoren 105 können als Baueinheit zusammengefasst werden, so dass sich ein geringer Herstellungs- und Montageaufwand ergibt.

Durch Anordnung der Einzelmanipulatoren 105 in mehreren übereinanderliegenden Manipulatorschichten 106.1 und 106.2 kann eine Entkopplung der für den jeweiligen Einzelmanipulator 105 benötigten Fläche von der für ein Spiegelelement 102 benötigten Fläche erzielt werden. Aufgrund der Verschachtelung der Einzelmanipulatoren 105 in mehreren Manipulatorschichten 106.1 und 106.2 können die Spiegelelemente 102 in einer Fläche enger gepackt werden als es für die Einzelmanipulatoren 105 möglich wäre. Dies gestattet eine Miniaturisierung der Spiegelelemente 102 ohne entsprechende Miniaturisierung der Einzelmanipulatoren 105.

Insbesondere können die Einzelmanipulatoren 105 einer ersten Manipulatorschicht 106.1 zu den Einzelmanipulatoren 105 einer zweiten Manipulatorschicht 106.2 versetzt angeordnet sein. Ein solcher Versatz kann, wie weiter unten anhand weiterer Beispiele erläutert werden wird, in beiden HaupterStreckungsrichtungen der Spiegelanordnung 101 vorgenommen sein. Figur 9 zeigt zum Zweck der Veranschaulichung lediglich zwei Manipulatorschichten . Jedoch kann deren Anzahl auch größer gewählt werden.

Sämtliche Spiegelelemente 102 liegen auf der gleichen Seite der Einrichtung 104 zur Einstellung der geometrischen Ausrichtung der Spiegelelemente 102. Die Spiegelelemente 102 sind mit dem zugehörigen Einzelmanipulator 105 jeweils über einen Kopplungsabschnitt 107 verbunden, welcher beispielsweise in der Art eines oben erläuterten Stößels 11 ausgebildet sein kann. In einer Ruhestellung verlaufen die Kopplungsabschnitte 107 senkrecht zum zugehörigen Einzelmanipulator 105 sowie zum zugehörigen Spiegelelement 102. Spiegelelemente 102, welche über Einzelmanipulatoren 105 aus weiter entfernten als der nächstliegenden obersten Manipulatorschicht 106.1 betätigt werden, benötigen eine mechanische Kopplung mit der zugehörigen Manipulatorschicht über die dazwischen liegenden Manipulatorschichten hinweg. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die entsprechenden Kopplungsabschnitte 107 sich durch jene Manipulatorschichten hindurch erstrecken, welche der dem jeweiligen Einzelmanipulator 105 zugehörigen ManipulatorSchicht vorgelagert sind. Hierzu können an den vorgelagerten Manipulatorschichten z.B. Durchgangsöffnungen 108 ausgebildet sein.

Durch eine schlanke Ausbildung der Kopplungsabschnitte 107 kann die Anzahl der benötigten Manipulatorschichten 106.1 und 106.2 gering gehalten werden. Der Querschnitt der Kopplungsabschnitte 107 wird daher kleiner als die optische Fläche 103 des zugehörigen Spiegelelements ausgebildet.

Aufgrund des unterschiedlichen Abstands der Manipulatorschichten

106.1 und 106.2 von der durch die optischen Flächen 103 der Spiegelelemente 102 gebildeten Ebene weisen die Kopplungsabschnitte 107 unterschiedlicher Manipulatorschichten 106.1 und 106.2 eine unterschiedliche Länge auf.

Wie Figur 9 zeigt, können die Spiegelelemente 102 so angeordnet werden, dass zwischen zwei Spiegelelementen 102, welche jeweils mit Einzelmanipulatoren 105 der gleichen ManipulatorSchicht 106.1 gekoppelt sind, mindestens ein Spiegelelement 102 angeordnet ist, dessen Einzelmanipulator 105 an einer anderen ManipulatorSchicht

106.2 angeordnet ist. In Figur 9 sind solche Spiegelelemente abwechselnd angeordnet. Je nach Anzahl an Manipulatorschichten können jedoch auch mehrere Spiegelelemente 102 zwischen zwei Spie- gelelementen 102 liegen, deren Einzelmanipulatoren 105 in der gleichen Manipulatorschicht liegen.

Ferner ist ein modularer Aufbau durch Aufteilung in Submodule möglich. Diese können separat voneinander austauschbar ausgeführt werden. Eine solche Modularisierung kann einzelne Manipulatorschichten 106.1 und 106.2 oder Gruppen hiervon betreffen. Jedoch kann eine Manipulatorschicht auch in mehrere Submodule aufgeteilt werden .

Die Figuren 10 und 11 zeigen anhand eines sechsten Ausführungsbeispiels die Anordnung mindestens einer zusätzlichen Funktionsschicht 110 zwischen zwei benachbarten Manipulatorschichten 106.1, 106.2, 106.3 und 106.4. Ohne Beschränkung hierauf kann über eine solche Funktionsschicht 110 beispielsweise eine Ansteuerung der Einzelmanipulatoren 105 vorgenommen sein, wozu an der Funktionsschicht entsprechende Mittel vorgesehen oder ausgebildet sind.

In den Funktionsschichten 110 können neben filigranen elektrischen Leiterstrukturen elektrische Schaltungen verwirklicht sein, über welche bestimmte Schalt- oder Betätigungszustände der Manipulatoren vorbestimmt werden können, wobei diese Schaltzustände mit hoher Antwortgeschwindigkeit abgerufen werden können, um eine entsprechende Ansteuerung der Manipulatoren zu veranlassen.

Bei dem in Figur 10 und 11 dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Manipulatorschichten 106.1 bis 106.4 vorgesehen, welche jeweils eine Vielzahl von Einzelmanipulatoren 105.1 bis 105.4 aufweisen. Diese Einzelmanipulatoren 105.1 bis 105.4 sind, wie in Figur 11 dargestellt, mit unterschiedlichen Spiegelelementen 102.1 bis 102.4 gekoppelt. Es ergibt sich damit ein 2x2-Raster, in welchem vier Spiegelelemente 102.1 bis 102.4 angeordnet sind, deren Einzelmanipulatoren 105.1 bis 105.4 an unterschiedlichen der übereinanderliegenden Manipulatorschichten 106.1 bis 106.4 angeordnet sind. Zwischen zwei Spiegelelementen, welche jeweils mit Einzelmanipulatoren der gleichen ManipulatorSchicht gekoppelt sind, ist genau ein Spiegelelement angeordnet, dessen Einzelmanipulator an einer anderen ManipulatorSchicht angeordnet ist.

Figur 12 veranschaulicht ein weiteres Beispiel für die Zuordnung von unterschiedlichen Manipulatorschichten 106 zu Spiegelelementen 102. Die Spiegelelemente 102 weisen jeweils eine Sechskant-Kontur auf und sind eng benachbart zu einem Spiegelarray zusammengefügt, so dass sich eine wabenförmige Gesamtstruktur ergibt. Hierbei können in einem wabenförmigen Raster sieben Spiegelelemente 102.1 - 102.7 angeordnet sein, deren Einzelmanipulatoren 105 an sieben unterschiedlichen übereinanderliegenden Manipulatorschichten 106 angeordnet sind. Die in der jeweiligen Manipulatorschicht 106 generierten Stellkräfte werden, wie oben bereits erläutert, durch den jeweiligen Koppelabschnitt 107 in den Bereich der Spiegelelemente übertragen. Die Ausrichtung des jeweiligen Spiegelelements 102.1 - 102.7 wird durch den Stellzustand des zugehörigen Einzelmanipulators 105 bestimmt. Die in Ausbreitungsrichtung der jeweiligen optischen Fläche 103 eines Spiegelelements 102.1 - 102.7 gemessene laterale Ausdehnung des beanspruchten Bauraums des zugeordneten Einzelmanipulators 105 ist größer als die laterale Erstreckung der optischen Fläche 103. Aufgrund der Anordnung der Einzelmanipulatoren 105 in unterschiedlichen Manipulatorschichten 106 können die Spiegelelemente 102.1 - 102.7 dennoch in enger Nachbarschaft angeordnet werden.

Die Darstellung in Figur 13 veranschaulicht die Zuordnung von acht unterschiedlichen Manipulatorschichten 106 zu Spiegelelementen 102 eines Spiegelarrays gemäß einer weiteren Ausführungsvariante. Die Spiegelelemente 102 sind in diesem Fall wiederum quadratisch kon- turiert und eng benachbart zu einem Spiegelarray zusammengesetzt. Sie sind in insgesamt acht Gruppen 102.1 - 102.8 gruppiert, wobei jeder Gruppe eine eigene Manipulatorschicht 106 zugeordnet ist, innerhalb welcher die zur Realisierung eines Manipulators erforderlichen Strukturen realisiert sind. In x- und y-Richtung liegen zwischen den Spiegelelementen einer Gruppe drei Spiegelelemente aus jeweils anderen Gruppen, deren Einzelmanipulatoren 105 sich an anderen Manipulatorschichten 106 befinden. In diagonaler Richtung liegt zwischen den Spiegelelementen einer Gruppe ein Spiegelelement einer anderen Gruppe, d.h. ein Spiegelelement, dessen Einzelmanipulator sich an einer anderen ManipulatorSchicht befindet. Es ergibt sich somit ein 4x4 Raster aus sechzehn Spiegelelementen, deren Einzelmanipulatoren 105 paarweise an der gleichen Manipulatorschicht angeordnet sind. Die entsprechenden acht Einzelmanipulatorenpaare sind dabei an den acht unterschiedlichen Manipulatorschichten 106 angeordnet, wobei die Spiegelelemente eines solchen Paares nicht unmittelbar aneinandergrenzen und die zugehörigen Einzelmanipulatoren 105 in der betreffenden ManipulatorSchicht 106 dementsprechend lateral großzügiger beabstandet sein können. Jedoch kann bei acht Manipulatorschichten eine Rasterung der Spiegelelemente auch auf andere Art und Weise vorgenommen werden. Im Übrigen ist die Spiegelanordnung wie oben erläutert ausgebildet.

Figur 14 zeigt eine weitere Anordnungsvariante mit neun Manipulatorschichten 106. Die Spiegelelemente sind hierbei quadratisch konturiert und wiederum eng benachbart zu einem Spiegelarray zusammengesetzt. Die Spiegelelemente sind in insgesamt neun Gruppen 102.1 - 102.9 gruppiert, wobei jeder Gruppe eine eigene Manipulatorschicht zugeordnet ist, innerhalb welcher die entsprechenden Einzelmanipulatoren in Form oben erläuterter Verstellsystem- Bauelemente verwirklicht sind. In x- und y-Richtung, sowie diagonal liegen zwischen den Spiegelelementen einer Gruppe zwei Spiegelelemente aus jeweils anderen Gruppen, deren Einzelmanipulatoren sich an anderen Manipulatorschichten befinden.

Eine Spiegelanordnung der vorstehend erläuterten Art kann wiederum Bestandteil einer Proj ektionsbelichtungsanlage für die Mikrolitho- graphie sein, welche insbesondere im DUV-Bereich oder EUV-Bereich betreibbar ist. Entsprechende Anlagen sind beispielsweise in DE 10 2013 206 529 AI und DE 10 2011 006 100 AI näher erläutert, deren Inhalt in Bezug auf das Anlagenlayout hier miteinbezogen wird.

Figur 15 zeigt anhand eines siebten Ausführungsbeispiels beispielhaft eine erste Ausführungsvariante einer Pro jektionsbelichtungs- anlage 30 für die Mikrolithographie, ohne dass die Erfindung auf dieses Anlagenlayout beschränkt wäre.

Die Pro jektionsbelichtungsanlage 30 umfasst ein Beleuchtungssystem 31 und eine Projektionsoptik 32.

Das Beleuchtungssystem 31 weist eine Strahlungsquelle 33 und eine Beleuchtungsoptik 34 zur Belichtung eines Objektfeldes 35 in einer Objektebene 36 auf. Dabei wird ein im Objektfeld 35 angeordnetes, nicht näher dargestelltes reflektierendes Retikel belichtet.

Die Projektionsoptik 32 dient der Abbildung des Objektfeldes 35 in ein Bildfeld 37 in einer Bildebene 38. Die auf dem Retikel befindliche Struktur wird so auf eine lichtempfindliche Schicht eines Wafers 39 abgebildet, die sich in der Bildebene 38 befindet.

Das Retikel und der Wafer 39 werden im Betrieb der Pro jektionsbelichtungsanlage 30 synchron in y-Richtung bewegt. Abhängig vom Abbildungsmaßstab der Projektionsoptik 32 ist auch ein gegenläufiges Scannen des Retikels relativ zum Wafer 39 möglich.

Die Strahlungsquelle 33 emittiert eine Strahlung 40 im Bereich zwischen 1 nm und 260 nm. Diese Strahlung wird von einem Kollektor

41 gebündelt und trifft nach Durchtreten einer Zwischenfokusebene

42 auf einen Feldfacettenspiegel 43. Der Feldfacettenspiegel 43 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 34 angeordnet, die zur Objektebene 36 optisch konjugiert ist. Von dort gelangt die Strah- lung 40 zu einem Pupillenfacettenspiegel 44. Der Pupillenfacetten- spiegel 44 kann in der Eintrittspupillenebene der Beleuchtungsoptik 32 oder in einer hierzu optisch konjugierten Ebene liegen.

Der Feldfacettenspiegel 43 und der Pupillenfacettenspiegel 44 sind aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln mit entsprechenden Spiegelflächen aufgebaut. Zumindest einer dieser Spiegel 43, 44 kann entsprechend den oben und nachfolgend erläuterten Spiegelanordnungen ausgeführt sein bzw. ein vorstehend oder nachfolgend insbesondere anhand der Ausführungsbeispiele 1 bis 12 erläutertes Verstellsystem-Bauteil mit einem Spiegelelement im Drehpunkt P aufweisen.

Mittels des Pupillenfacettenspiegels 44 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 45 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs für die Strahlung 40 bezeichneten Spiegeln 46, 47 und 48 werden die Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 43 einander überlagernd in das Objektfeld 35 abgebildet.

Die Strahlung 40 kann von der Strahlungsquelle 33 zum Objektfeld 35 über mehrere Ausleuchtungskanäle geführt werden. Jedem dieser Ausleuchtungskanäle kann eine Feldfacette des Feldfacettenspiegels 43 und eine dieser nachgeordnete Pupillenfacette des Pupillenfa- cettenspiegels 44 zugeordnet sein. Die Einzelspiegel des Feldfacettenspiegels 43 und des Pupillenfacettenspiegels 44 können mittels oben und nachfolgend erläuterter Verstellsystem-Bauelemente 1 und Baugruppen 20 verkippbar ausgeführt sein, so dass ein Wechsel der Zuordnung der Pupillenfacetten zu den Feldfacetten und entsprechend eine geänderte Konfiguration der Ausleuchtungskanäle erreicht werden kann. Dies ermöglicht unterschiedliche Beleuchtungs- settings, die sich in der Verteilung der Beleuchtungswinkel der Strahlung 40 über das Objektfeld 35 unterscheiden.

Eine Veränderung eines Beleuchtungssettings kann beispielsweise durch eine Verkippung der Einzelspiegel des Feldfacettenspiegels 43 und einen entsprechenden Wechsel der Zuordnung derselben zu den Einzelspiegeln des Pupillenfacettenspiegels 44 erreicht werden. Abhängig von der Verkippung der Einzelspiegel des Feldfacettenspiegels 43 werden die diesen Einzelspiegeln neu zugeordneten Einzelspiegel des Pupillenfacettenspiegels 44 so durch Verkippung nachgeführt, dass wiederum eine Abbildung der Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 43 in das Objektfeld 35 gewährleistet ist.

Figur 16 zeigt anhand eines achten Ausführungsbeispiels ein alternatives Beleuchtungssystem 51 für eine weitere Ausführungsvariante einer Pro jektionsbelichtungsanlage 50 für die Mikrolithographie . An das Beleuchtungssystem 51 schließt eine nicht näher dargestellte Projektionsoptik an, die entsprechend der in Figur 15 dargestellten Projektionsoptik 32 ausgeführt sein kann.

Von einer Strahlungsquelle 33 ausgehende Strahlung 40 wird zunächst von einem ersten Kollektor 52 gesammelt. Der erste Kollektor 52 kann als Parabolspiegel ausgebildet sein, der die Strahlungsquelle 33 in eine Zwischenfokusebene 42 abbildet. Von der Zwischenfokusebene 42 gelangt die Strahlung 40 zu einem Feldfacettenspiegel 53 und von dort wiederum zu einem Pupillenfacettenspie- gel 54.

Von dem Pupillenfacettenspiegel 54 wird die Strahlung 40 zu einem reflektierenden Retikel 55 reflektiert, das in einer Objektebene 36 angeordnet ist. Von der Objektebene 36 ausgehend kann die Pro- jektionsbelichtungsanlage 50 entsprechend Figur 15 ausgeführt werden. Zudem kann zwischen dem Pupillenfacettenspiegel 54 und der Objektebene eine Übertragungsoptik entsprechend Figur 15 vorgesehen werden.

Der Feldfacettenspiegel 53 kann entsprechend den oben und nachfolgend erläuterten Spiegelanordnungen ausgebildet sein und dementsprechend eine Vielzahl der oben und nachfolgend erläuterten Ver- Stellsystem-Bauelemente 1 aufweisen, so dass sich ein Array von Einzelspiegeln 56 ergibt. Die Einzelspiegel 56 sind manipulatorisch verkippbar.

Die Einzelspiegel 56 repräsentieren, soweit eine Feldfacette durch jeweils genau einen Einzelspiegel realisiert ist, bis auf einen Skalierungsfaktor die Form des Objektfeldes 35. Der Feldfacettenspiegel 53 kann aus einer Vielzahl jeweils eine Feldfacette repräsentierenden Einzelspiegeln 56 gebildet sein. Alternativ zur Realisierung jeder Feldfacette durch genau einen Einzelspiegel 56 kann jede der Feldfacetten durch Gruppen von kleineren Einzelspiegeln 56 approximiert werden. Der Pupillenfacettenspiegel 54 weist eine Vielzahl von Pupillenfacetten 57 auf.

In beiden Ausführungsvarianten gemäß Figur 15 und 16 sind die Einzelspiegel der jeweiligen Beleuchtungsoptik in einer evakuierbaren Kammer 58 untergebracht, welche auf einem Betriebsdruck von 1CT¹ bis 1CT⁷ hPa gehalten werden kann.

Die in den Figuren 19 bis 24 dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich jeweils auf ein Verstellsystem-Bauelement 1 mit einem Getriebe 2, das als sphärisches Getriebe ausgebildet ist.

Das Getriebeausgangsglied 4 des Getriebes 2 ist entlang der gedachten Kugelfläche K bewegbar, deren Mittelpunkt im Drehpunkt P des Getriebes 2 liegt, wie dies in Figur 19 gezeigt ist.

Im Drehpunkt P des Getriebes 2 können drei unabhängige rotatorische Bewegungsfreiheitsgrade dargestellt werden, welche in Figur 18 durch zwei Kippachsen Ax und Ay und eine Drehachse Az angedeutet sind. Diese Achsen Ax, Ay und Az können im Drehpunkt P ein Orthogonalsystem mit den Koordinatenachsen x, y und z bilden. Wird je Bewegungsfreiheitsgrad eine eigens ansteuerbare Antriebseinrichtung vorgesehen, ergibt sich ein Manipulator, mit dem eine Ausrichtung eines im Drehpunkt P angeordneten Funktionselements mit allenfalls geringfügigen parasitären Bewegungen möglich ist. Idealerweise sind die aus der Kinematik des Getriebes 2 resultierenden parasitären Störbewegungen auf Null reduziert.

Durch Sperren eines Bewegungsfreiheitsgrades erhält man ein Getriebe mit lediglich zwei Bewegungsfreiheitsgraden. In Figur 18 ist die Drehung um die Drehachse Az blockiert. Dies hat zur Folge, dass die Bewegung des Getriebeausgangsglieds 4 entlang der gedachten Kugelfläche K verdrehungsfrei erfolgt. Bei einer Bewegung des Getriebeausgangsglieds 4 entlang der Kugelfläche K erfahren sämtliche Punkte PI, P2 und P3 desselben, welche auf der Kugelfläche K liegen, eine gleichartige vektorielle Verschiebung v bezogen auf ein im Drehpunkt P zentriertes polares Koordinatensystem.

Solche Getriebe 2 können in unterschiedlicher Weise ausgeführt werden. Nachfolgend werden anhand der Figuren 19 bis 23 beispielhaft weitere Varianten erläutert. Jedoch sind auch andere Konfigurationen möglich, welche die oben genannten Bedingungen erfüllen.

Figur 19 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel eines Verstellsystem-Bauelements 1, dessen Getriebe 2 zwei rotatorische Bewegungsfreiheitsgrade im feststehenden Drehpunkt P ermöglicht.

Je Bewegungsfreiheitsgrad ist dabei eine kinematische Kette 541, 542 vorgesehen, die ein oder mehrere, vorliegend beispielhaft zwei gelenkig eingebundene Getriebeglieder 551, 552 aufweist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beinhaltet jede kinematische Kette 541, 542 ein Drehschubgelenk 561, 562. Die Drehschubgelenke 561, 562 stützen sich gegen ein hier nicht näher dargestelltes Gestell, d. h. ein feststehendes Getriebeglied ab. Ferner sind die zugehörigen Getriebeglieder 551 und 552 durch ein Drehgelenk 564 miteinander gekoppelt. Die Drehachsen 571 und 572 der Drehschubgelenke 561 und 562 schneiden sich im feststehenden Drehpunkt P. Die Drehachse 574 des Drehgelenks 564 ist ebenfalls auf den Drehpunkt P ausgerichtet. Sämtliche Gelenke 561, 562 und 564 liegen auf einer gedachten Kugelfläche um den Drehpunkt P. Insbesondere können die Getriebeglieder 551 und 552 über die Fläche einer Kugelkalotte verteilt angeordnet sein.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient das Getriebeglied 551 als Getriebeausgangsglied 4. An diesem befindet sich ein Stößel 11, welcher sich in Richtung des Drehpunkts P erstreckt. An einem getriebeabseitigen Endabschnitt des Stößels 11 ist im Drehpunkt P ein Funktionselement 509 angeordnet. Aufgrund der vorstehend erläuterten Kinematik des Getriebes 2 kann dieses Funktionselement 509 um zwei unabhängige Kippachsen Ax und Ay schwenken.

Durch Ankopplung entsprechender Antriebseinrichtungen 501, 502 entsteht ein Manipulator, mit dem das im Drehpunkt P angeordnete Funktionselement 509 bei entsprechender Ansteuerung der Antriebseinrichtungen 501, 502 durch Verschwenken um die beiden Kippachsen Ax und Ay ausgerichtet werden kann.

Figur 19 zeigt ohne Beschränkung hierauf beispielhaft ein Funktionselement 509 in Form eines Spiegelelements mit einer Länge von etwa 80 mm, einer Breite von etwa 10 mm und einer Höhe von etwa 4 mm.

Die Antriebseinrichtungen 501 und 502 können beispielsweise als elektrische Drehantriebe ausgeführt sein, welche jeweils zwischen dem Gestell und einem Drehschubgelenk 561, 562 eingegliedert sind und am Drehfreiheitsgrad des jeweiligen Drehschubgelenks 561, 562 angreifen . Weiterhin können die Antriebseinrichtungen 501 und 502 jeweils ein selbsthemmendes Untersetzungsgetriebe 511 und 512 aufweisen. Das Untersetzungsgetriebe 511, 512 kann beispielsweise ein Planetengetriebe oder Gleitkeilgetriebe (Spannungswellengetriebe) sein.

Nach Einstellung der Ausrichtung des Funktionselements 509 können die Antriebseinrichtungen 501 und 502 ausgeschaltet werden. Aufgrund der Selbsthemmung der Untersetzungsgetriebe 511 und 512 wird dadurch das Getriebe 2 in seiner eingenommenen Stellung solange fixiert, bis eine neue Ausrichtung des Funktionselements 509 durch Betätigen, beispielsweise Bestromen, der Antriebseinrichtungen 501 und 502 erforderlich wird. Die zwischenzeitliche Abschaltung der Antriebseinrichtungen 501 und 502 verringert den Wärmeeintrag in das Verstellsystem-Bauelement 1.

Figur 20 zeigt ein zehntes Ausführungsbeispiels eines Verstellsystem-Bauelements 1, welches eine Abwandlung des neunten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 19 darstellt. Zur Verbesserung der Übertragungseigenschaften ist hier eine weitere kinematische Kette 543 hinzugefügt. Die zusätzliche kinematische Kette 543 kann wie die vorgenannten kinematischen Ketten 541 und 542 ausgebildet sein. Sie umfasst vorliegend ein weiteres Getriebeglied 553 mit einem Drehschubgelenk 563. Das weitere Getriebeglied 553 ist über zwei Drehgelenke 564 und 565 mit den beiden anderen Getriebegliedern 551 und 552 verbunden, wobei die jeweiligen Drehachsen wiederum durch den Drehpunkt P verlaufen. Alle übrigen Komponenten entsprechen dem vorstehend erläuterten ersten Ausführungsbeispiel.

Figur 21 zeigt ein elftes Ausführungsbeispiel eines Verstellsystem-Bauelements 1' mit einem sphärischen Getriebe 2' mit feststehendem Drehpunkt P. Dieses weist im Unterschied zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen drei rotatorische Bewegungsfreiheitsgrade im Drehpunkt P auf . Kennzeichnend für diese Ausführungsform ist die Anordnung sämtlicher Getriebeglieder 551' bis 558' über die Fläche entlang einer gedachten Kugelkalotte, deren Krümmungsmittelpunkt im Drehpunkt P liegt. Die Getriebeglieder 551' bis 558' sind über Drehgelenke 561' bis 569', d. h. über Gelenke mit jeweils einem Freiheitsgrad verbunden. Die Drehachsen der Gelenke 561' bis 569' schneiden sich im Drehpunkt P des Getriebes 2 ' . Zumindest zwei dieser Gelenke 561' bis 569' sind als Festkörpergelenke ausgebildet.

Figur 22 zeigt eine Projektion des Getriebes 2' in eine xy-Ebene . Das Getriebes 2 ' umfasst sechs binäre Getriebeglieder 551 ' bis 556', ein ternäres Getriebeglied 557' als Getriebeausgangsglied und ein stationäres Getriebeglied 558' als Gestell. Die binären Getriebeglieder 551' bis 556' bilden drei kinematische Ketten 541' bis 543' in Form von Gelenkhebeln, welche jeweils das Gestell 558' mit dem Getriebeausgangsglied 557' gelenkig verbinden. Die kinematische Ketten können in Umfangsrichtung gleich beabstandet um das Getriebeausgangsglied 557' herum angeordnet sein.

Zur Verlagerung des Getriebeausgangsglieds 557' relativ zu dem Gestell 558 ' können an dem Getriebe 2 ' drei unabhängig ansteuerbare Antriebseinrichtungen 501' bis 503' angreifen. Je Bewegungsfreiheitsgrad des Getriebes 2 ' ist somit eine Antriebseinrichtung 501 ' bis 503' vorhanden, welche jeweils am Gestell 558' oder an einem am Gestell 558' festgelegten Bauteil abgestützt und mit einem bewegbaren Getriebeglied des Getriebes 2' gekoppelt ist. Beispielsweise können die Antriebseinrichtungen 501' bis 503' jeweils an dem gestellseitigen binären Getriebeglied 551', 553', 555' eines Gelenkhebels angreifen. Die Antriebseinrichtungen 501' bis 503' können beispielsweise als herkömmliche elektrische Drehantriebe oder dergleichen ausgeführt werden.

Über das Getriebeausgangsglied 557' kann ein Funktionselement 509' betätigt werden. Wird dieses Funktionselement 509' im Drehpunkt P des Getriebes 2 ' angeordnet, so kann das Funktionselement 509 ' bei entsprechender Betätigung der Antriebseinrichtungen 501', 502' und 503 ' um zwei durch den Drehpunkt P verlaufende Kippachsen Ax und Ay verkippt sowie um eine hierzu senkrechte Drehachse Az verdreht werden. Die Kippachsen Ax und Ay können senkrecht zueinander ausgerichtet sein. An einem solchen Funktionselement 509' sind somit drei rotatorische Freiheitsgrade ohne translatorische und rotatorische Störbewegungen darstellbar. Durch Sperrung der Drehung um die Drehachse Az erhält man Getriebe 2 ' mit lediglich zwei rotatorischen Bewegungsfreiheitsgraden im Drehpunkt P.

Wird der Abstand des Drehpunkts P nach Unendlich verlegt, erhält man ein ebenes Getriebe, bei dem die Gelenkachsen der Gelenke parallel zueinander verlaufen. Mit einem solchen Getriebe lassen sich über das Getriebeausgangsglied zwei translatorische Freiheitsgrade und ein rotatorischer Freiheitsgrad darstellen.

Bei dem zehnten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 22 sind die Getriebeglieder 551' bis 558' und die Gelenke 561' bis 569' einstückig miteinander ausgeführt. Die Gelenke 561' bis 569' sind hier als Festkörpergelenke in Form von Wandabschnitten geringerer Wanddicke ausgebildet, während die binären Getriebeglieder 551' bis 556' sowie das ternäre Getriebeausgangsglied 557' durch verdickte Balken und Blöcke gebildet werden. Durch eine Ausrichtung der Wandabschnitte mit einer geringeren Wanddicke auf ein gemeinsames Zentrum wird ein Schnitt der zugehörigen Gelenkachsen im Drehpunkt P erzielt, so dass sich ein sphärisches Getriebe 2' ergibt. Es ist jedoch auch möglich, einige oder alle der Gelenke 561' bis 569' als zweiteilige schwenkbare Lager auszuführen. Beispielsweise können die Gelenke 561' bis 563' zur Anbindung an das Gestell 558' als zweiteilige schwenkbare Lager ausgeführt werden, während alle inneren Gelenke 564' bis 569' als Festkörpergelenke ausgebildet sind . Das Gestell 558' weist vorliegend eine Ausnehmung 9' auf, innerhalb welcher alle weiteren Getriebeglieder 551' bis 557' des Getriebes 2' angeordnet sind. Das Gestell 558' kann somit als ein diese umgebender Rahmen ausgeführt sein.

Ferner kann das Gestell 558' gleichzeitig als Gestell für mehrere sphärische Getriebe 2' dienen.

Insbesondere kann das Gestell 558 ' in ein flächenartiges Substrat 10' integriert sein, dessen Dicke (z-Richtung in Fig. 21) deutlich geringer als dessen Erstreckung in Längen- und Breitenrichtung (xy-Ebene in Fig. 21) ist.

Ein solches Substrat 10 ' kann eben oder gewölbt ausgebildet sein und eine Vielzahl von Getrieben 2' der vorstehend erläuterten Art aufweisen, welche über die Fläche dieses Substrats 10' verteilt angeordnet sind. Das Substrat 10' weist dazu eine Vielzahl von Ausnehmungen 9' auf. Die Getriebe 2' sind dabei derart angeordnet, dass deren Drehpunkte P alle auf der gleichen Seite des Substrats 10' liegen. Zudem können alle Drehpunkte P den gleichen Abstand zum Substrat 10 ' aufweisen, was beispielsweise durch die Verwendung gleichartiger Getriebe 2 ' über der Fläche erzielt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, die Getriebe 2' so auszuführen, dass diese individuell oder gruppenweise unterschiedliche Abstände ihres Drehpunkts P vom Substrat 10' aufweisen.

Über einen am Getriebeausgangsglied 557' vorgesehenen Stößel 11' kann das Funktionselement 509', beispielsweise ein Spiegelelement mit einer optischen Fläche, im Drehpunkt P des zugehörigen Getriebes 2' betätigt werden. Der Stößel 11' erstreckt sich dazu in Richtung des Drehpunkts P. In einer Ruhestellung kann der Stößel 11' insbesondere senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Ausnehmung des Substrats 10', d. h. in Figur 21 in z-Richtung ausgerichtet sein. Der Stößel 11' kann am Getriebeausgangsglied 557' befes- tigt oder aber integral mit dem Getriebeausgangsglied 557' ausgebildet sein.

Das vorstehend erläuterte Verstellsystem-Bauelement 1' stellt einen Manipulator dar, der im einfachsten Fall ein einziges Getriebe 2' aufweist. Ein solcher Einzelmanipulator kann auf einer Fläche kleiner als 100 mm x 100 mm, vorzugsweise kleiner als 20 mm x 20 mm ausgeführt werden. Es ist ferner möglich, den Manipulator auf einer Fläche von 5 mm x 5 mm bis 0,5 mm x 0,5 mm auszuführen. Weiterhin ist eine Ausbildung als mikroelektromechanisches Bauteil möglich .

Ferner ist eine Ausgestaltung des Manipulators mit einer Vielzahl von Getrieben 2 ' möglich, welche über eine ebene oder gewölbte Fläche verteilt angeordnet sind.

Das Konzept der Anordnung einer Vielzahl von Getrieben an einem Substrat, beispielsweise einer gemeinsamen Trägerplatte, ist auf alle in den Ausführungsbeispielen dargestellten Kinematiken übertragbar. Sämtliche Getriebe 2 oder zumindest Gruppen von Getrieben 2 weisen dann ein gemeinsames Gestell auf, welches durch die Trägerplatte bereitgestellt wird.

Ein zwölftes Ausführungsbeispiel eines Verstellsystem-Bauelements 1'' ist in Figur 23 dargestellt. Das hier dargestellte sphärische Getriebe 2' ' mit sich in einem feststehenden Drehpunkt P des Getriebes schneidenden Gelenkachsen weist eine Kugelkalotte 551 ' ' und ein an dieser geführtes Kugelsegment 552' ' auf, deren Krümmungsmittelpunkte im Drehpunkt P des Getriebes 2'' liegen. Hierdurch ergeben sich zwei rotatorische Bewegungsfreiheitsgrade um die Kippachsen Ax und Ay im Drehpunkt P. Zudem ist ein rotatorischer Bewegungsfreiheitsgrad um eine hierzu senkrechte Drehachse Az möglich, der jedoch bei Bedarf durch eine externe Zwangsführung gesperrt werden kann. Je Bewegungsfreiheitsgrad kann eine eigens ansteuerbare, hier nicht näher dargestellte Antriebseinrichtung vorgesehen werden, so dass sich ein Manipulator mit zwei oder drei Bewegungsfreiheitsgraden ergibt .

Vorliegend dient die Kugelkalotte 551 ' ' als bewegbares Getriebeausgangsglied, wohingegen das Kugelsegment 552 ' ' getriebetechnisch das feststehende Gestell bildet.

An der Kugelkalotte 551'' ist ein Stößel 11'' angeordnet, der ein Funktionselement 509'', beispielsweise ein Spiegelelement 26'' mit einer optischen Fläche 27'', im Drehpunkt P des Getriebes 2'' hält. Bei einer elektrischen Betätigung der Antriebseinrichtungen kann die Lage des Funktionselements 509 ' ' relativ zum Kugelsegment 552'' verstellt werden.

In Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann jedoch auch das Kugelsegment 552 ' ' als bewegbares Getriebeausgangsglied verwendet werden, während die Kugelkalotte 551'' als stationäre Führung dient. Der Stößel 11'' wird in diesem Fall an dem Kugelsegment 552'' angeordnet.

Wie bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen können die stationären Getriebeglieder mehrerer Getriebe 2 ' ' an einer gemeinsamen Trägerplatte angebracht oder an einer solchen integral ausgebildet werden.

Die vorstehend erläuterten sphärischen Getriebe 2, 2' und 2'' ermöglichen eine schlanke Ankopplungsstruktur für das Funktionselement 509''. Durch Verwendung eines schlanken Stößels 11, 11', 11'' lässt sich eine ebenfalls schlanke bewegbare Dichtungseinrichtung 516'' zwischen dem Funktionselement 509'' und dem Getriebe 2'' unterbringen, wie dies beispielhaft in Figur 23 gezeigt ist. Hierdurch ist es möglich, das Funktionselement 509 ' ' und das Getriebe 2'' unter unterschiedlichen Atmosphären zu betreiben. So kann beispielsweise ein Funktionselement 509'' in Form eines Spiegelelements 26 ' ' in einer DUV- oder EUV-Umgebung mit niedrigem Umgebungsdruck betrieben werden, wohingegen das Getriebe 2 ' ' weniger extremen Bedingungen ausgesetzt ist. Dieses nachfolgend näher erläuterte Dichtungskonzept lässt sich auch auf die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele übertragen.

Über die bewegbare Dichtungseinrichtung 516'', welche beispielsweise als Faltenbalg ausgeführt werden kann, lässt sich bei entsprechend steifer Ausbildung der rotatorische Bewegungsfreiheitsgrad um die Drehachse Az, d. h. um die Längsachse des Stößels 11' ' sperren. Wird eine entsprechende Zwangsführung auf andere Art und Weise bewerkstelligt, kann ein Faltenbalg mit geringerer Torsions- steifigkeit zum Einsatz kommen.

Wie Figur 23 zeigt, ist zwischen dem Getriebe 2'' einerseits und dem Funktionselement 509'' bzw. dem Spiegelelement 36'' andererseits eine Trennwand 517'' vorgesehen, welche eine DUV- oder EUV- Umgebung 518'' mit niedrigem Umgebungsdruck gegenüber einer Außenumgebung 519 ' ' mit höherem Druck und geringeren Sauberkeitsund Kontaminationsanforderungen abgrenzt. Die Trennwand 517'' kann dabei gleichzeitig die Funktion der oben erwähnten Trägerplatte für die Getriebe 2'' übernehmen. Hingegen sind die Funktionselemente 509' ' von der Trennwand 517' ' durch einen Zwischenraum beabstandet angeordnet .

Der das Getriebe 2'' und das Funktionselement 509'' verbindende Stößel 11'' erstreckt sich durch die Trennwand 517'' hindurch, welche hierzu eine entsprechende Öffnung 520'' aufweist. Diese Öffnung 520 ' ' wird durch die vorgenannte bewegbare Dichtungseinrichtung 516'' gasdicht abgedichtet. Hierzu ist die bewegbare Dichtungseinrichtung 516'' mit einem ersten Endabschnitt an einem getriebeabseitigen Endabschnitt des Stößels 11'' oder an dem Funk- tions- bzw. Spiegelelement 509''/26'' befestigt und mit einem zweiten gegenüberliegenden Endabschnitt an der Trennwand 517'' befestigt. Dabei erstreckt sich die bewegbare Dichtungseinrichtung 516'' von dem Funktions- bzw. Spiegelelement 509''/26'' entlang des Stößels 11'' in Richtung des Getriebes 2''. Durch einen vorgespannten Faltenbalg und/oder den höheren Druck der Außenumgebung 519'' werden die Kugelschalen der Kugelkalotte 551'' und des Kugelsegments 552'' gegeneinander gedrückt.

Über den Stößel 11'' kann zudem eine Wärmeabfuhr von dem Funktions- bzw. Spiegelelement 509''/26'' in beliebiger Art und Weise, beispielsweise mittels einer Kühlflüssigkeit oder einer Litze, außerhalb der DUV- oder EUV-Umgebung erfolgen.

Figur 23 zeigt lediglich ein Verstellsystem-Bauelement 1'' mit einem zugehörigen Spiegelelement 26'' an der Trennwand 517''. Jedoch kann eine entsprechende Spiegelanordnung 25'' gleichermaßen eine Vielzahl solcher Einheiten an der Trennwand 517'' aufweisen, wie dies in Figur 24 schematisch dargestellt ist.

Die Spiegelanordnung 25'' kann wiederum Bestandteil einer Projek- tionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie sein, welche insbesondere im DUV- oder EUV-Bereich betreibbar ist. Entsprechende Anlagen sind beispielsweise in DE 10 2013 206 529 AI und DE 10 2011 006 100 AI näher erläutert, deren Inhalt in Bezug auf das Anlagenlayout hier miteinbezogen wird.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele und Abwandlungen näher erläutert. Insbesondere können technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiterer Einzelmerkmale erläutert wurden, unabhängig von diesen sowie in Kombination mit anderen Einzelmerkmalen, insbesondere auch Einzelmerkma- len anderer Ausführungsbeispiele, verwirklicht werden, und zwar auch dann, wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen .

Bezugszeichenliste , 1', 1'' Verstellsystem-Bauelement

, 2 ' , 2 ' ' Getriebe

Gestell (Getriebeglied)

Getriebeausgangsglied (Getriebeglied)

.1-5.7 binäres Glied (Getriebeglied)

.1-6.11 Gelenk

.7-7.9 Gelenkachse

.1 erste Antriebseinrichtung

.2 zweite Antriebseinrichtung

,9' Ausnehmung

0,10' Substrat

1, 11', 11'' Stößel

Ia Fußbereich des Stößels

0 Baugruppe

1 Durchgangsöffnung

5, 25'' Spiegelanordnung

6, 26'' Spiegelelement

7, 27'' optische Fläche

0 Proj ektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithogra- phie

1 Beleuchtungssystem

2 Projektionsoptik

3 Strahlungsquelle

4 Beleuchtungsoptik

5 Objektfeld

6 Objektebene

7 Bildfeld

8 Bildebene

9 Wafer

0 Strahlung

1 Kollektor Zwischenfokusebene

Feldfacettenspiegel

Pupillenfacettenspiegel

Übertragungsoptik

Spiegel

Spiegel

Spiegel

Proj ektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithogra- phie

Beleuchtungssystem

Kollektor

Feldfacettenspiegel

Pupillenfacettenspiegel

Retikel

Einzelspiegel

Pupillenfacette

evakuierbare Kammer

Spiegelanordnung

Spiegelelement

optische Fläche

Einrichtung zur Einstellung der geometrische Ausrichtung der Spiegelelemente

Einzelmanipulator

Manipulatorschicht

Kopplungsabschnitt

Funktionsschicht

kardanische Aufhängung

Träger

optisches Element

erstes Gelenk

Rahmen

zweites Gelenk

Substrat

erste Antriebseinrichtung 208 zweite Antriebseinrichtung

209 Drehpunkt

501-503 Antriebseinrichtung

501 '-503 ' Antriebseinrichtung

509, 509',

509 ' ' Funktionselement

511, 512 Untersetzungsgetriebe

516 ' ' Dichtungseinrichtung

517 ' ' Trennwand

518 ' ' EUV-Umgebung

519 ' ' Außenumgebung

520 ' ' Öffnung

541-543 kinematische Kette

541 '-543 ' kinematische Kette

551-553 Getriebeglied

551 '-556 ' binäres Getriebeglied

551 ' ' Kugelkalotte

552 ' ' Kugelsegment

557 ' ternäres Getriebeglied (Getriebeausgangsglied)

558 ' stationäres Getriebeglied (Gestell)

561-563 Drehschubgelenk

561 '-569 ' Drehgelenk

564, 565 Drehgelenk

571-573 Gelenkachse

V Verschiebung

Ax Kippachse

Ay Kippachse

Az Drehachse

El erste Ebene

E2 zweite Ebene

K gedachte Kugelfläche

M Momentanpol

P Drehpunkt des Getriebes 2

Claims

Patentansprüche

1. Verstellsystem-Bauelement (1, 1', 1''), umfassend mindestens ein Getriebe (2, 2', 2'') in Form eines sphärischen Getriebes mit zwei oder drei Bewegungsfreiheitsgraden, welches ein Getriebeausgangsglied (4) aufweist, das entlang einer gedachten Kugelfläche (K) bewegbar ist.

2. Verstellsystem-Bauelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeausgangsglied (4) entlang der gedachten Kugelfläche (K) verdrehungsfrei bewegbar ist.

3. Verstellsystem-Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2, 2', 2'') eine Vielzahl von Getriebegliedern (3, 4, 5.1 - 5.7, 551 - 553, 551' - 558', 551'', 552'') aufweist, wobei mindestens zwei der Getriebeglieder (3, 4, 5.1 - 5.7, 551 - 553, 551' - 558', 551'', 552'') durch ein Gelenk (6.1 - 6.11, 561 - 565, 561' - 569') verbunden sind.

4. Verstellsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Gelenke (6.1 - 6.11, 561 - 565, 561' - 569') des sphärischen Getriebes (2, 2', 2'') derart angeordnet sind, dass alle Gelenkachsen (7.7 - 7.9, 571 - 573) der Gelenke (6.1 - 6.11, 561 - 565, 561' - 569') einen feststehenden Drehpunkt (P) schneiden .

5. Verstellsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Gelenke (6.1 - 6.11, 561 - 565, 561' - 569') des sphärischen Getriebes (2, 2', 2'') über die Fläche einer gedachten Kugelkalotte verteilt angeordnet sind.

6. Verstellsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das sphärische Getriebe (2, 2', 2'') zwischen der gedachten Kugelfläche (K) , entlang der das Getriebeausgangsglied (4) bewegbar ist, und dem Drehpunkt (P) keine weiteren Gelenke und/oder Lagerstellen aufweist.

7. Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass je Bewegungsfreiheitsgrad eine kinematische Kette (541 - 543, 541' - 543') mit einem oder mehreren gelenkig eingebundenen Getriebegliedern (3, 4, 5.1 - 5.7, 551 - 553, 551' - 558', 551'', 552'') vorgesehen ist.

8. Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeglieder (3, 4, 5.1 - 5.7, 551 - 553, 551' - 558', 551'', 552'') über die Fläche einer gedachten Kugelkalotte verteilt angeordnet sind.

9. Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Getriebeglieder (3, 4, 5.1 - 5.7, 551 - 553, 551' - 558', 551'', 552'') durch ein Gelenk (6.1 - 6.11, 561 - 565, 561' - 569') verbunden sind, das als Festkörpergelenk ausgebildet ist.

10. Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der kinematischen Ketten (541 - 543) ein Schubgelenk oder Drehschubgelenk (561 - 563) aufweist.

11. Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2'') eine Kugelkalotte (551'') und Kugelsegment (552'') aufweist, welche aneinander geführt sind, wobei deren Krümmungsmittelpunkte in dem feststehenden Drehpunkt (P) des Getriebes (2'') liegen, in dem sich alle Gelenkachsen des sphärischen Getriebes (2'') schneiden .

12. Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2) ein Gestell (3) mit einer Ausnehmung (9) aufweist, innerhalb welcher alle weiteren Getriebeglieder (4, 5.1 - 5.7) des Getriebes (2) angeordnet sind.

13. Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeausgangsglied (4) ein ternäres Getriebeglied ist.

14. Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2) ein erstes Viergelenk, ein zweites Viergelenk und einen Gelenkhebel aufweist, wobei das erste Viergelenk parallelogrammförmig ausgebildet ist und das Gestell (3) als Steg aufweist, das zweite Viergelenk parallelogrammförmig ausgebildet ist, mit dem ersten Viergelenk verkettet ist und das Getriebeausgangsglied (4) als Koppel aufweist, und der Gelenkhebel mit einem Ende am Gestell (3) und mit einem anderen Ende am Getriebeausgangsglied (4) angelenkt ist.

15. Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass je Bewegungsfreiheitsgrad des Getriebes (2, 2', 2") eine Antriebseinrichtung (8.1, 8.2, 501 - 503, 501' - 503') vorgesehen ist.

16. Verstellsystem-Bauelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtungen (8.1, 8.2, 501 - 503, 501' - 503') jeweils am Gestell (3) oder einem am Gestell (3) festgelegten Bauteil abgestützt und mit einem bewegbaren Ge- triebeglied (3, 4, 5.1 - 5.7, 551 - 553, 551' - 558', 551'', 552'') des Getriebes (2) gekoppelt ist.

17. Verstellsystem-Bauelement nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Antriebseinrichtungen (8.1, 8.2, 501 - 503, 501' - 503') ein selbsthemmendes Untersetzungsgetriebe (511, 512) aufweist.

18. Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (3) des mindestens einen Getriebes (2, 2', 2'') in ein flächenartiges Substrat (10, 10') integriert ist.

19. Verstellsystem-Bauelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10, 10') eben oder gewölbt ist und eine Vielzahl von Getrieben (2, 2', 2'') aufweist, welche über die Fläche des Substrats (10, 10') verteilt angeordnet sind .

20. Verstellsystem-Bauelement nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (3) und die weiteren Getriebeglieder (4, 5.1 - 5.7, 551 - 553, 551' - 558', 551'', 552'') des Getriebes (2, 2', 2'') zusammen eine insgesamt flächenhafte Struktur bilden, wobei die Erstreckung der weiteren Getriebeglieder (4, 5.1 - 5.7, 551 - 553, 551' - 558', 551'', 552'') senkrecht zum Substrat (10, 10') auf die Substratdicke beschränkt ist.

21. Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeglieder (3, 4, 5.1 - 5.7, 551 - 553, 551' - 558', 551'', 552'') des Getriebes (2, 2', 2'') integral mit dem Substrat (10, 10') ausgebildet sind.

22. Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeausgangsglied (4) einen Stößel (11, 11', 11'') aufweist, welcher sich in Richtung des Drehpunkts (P) des Getriebes (2, 2', 2'') erstreckt.

23. Verstellsystem-Bauelement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (11, 11', 11'') nur durch das Getriebeausgangsglied (4) gelagert ist, wobei das Getriebeausgangsglied (4) den Stößel (11, 11', 11'') nur im Bereich seines dem Drehpunkt (P) abgewandten Fußbereichs (IIa) lagert.

24. Baugruppe (20), umfassend mehrere Verstellsystem-Bauelemente (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, welche übereinanderliegend angeordnet sind, wobei die Getriebe (2, 2', 2'') unterschiedlicher Verstellsystem-Bauelemente (1, 1', 1'') zueinander versetzt angeordnet sind.

25. Spiegelanordnung (25, 25'', 101), umfassend:

eine Baugruppe (20) mit mehrerer Verstellsystem-Bauelemente

(1, 1', 1'') nach Anspruch 24, und

eine Vielzahl von Spiegelelementen (26, 26''),

wobei die Spiegelelemente (26, 26'') jeweils mit einem der Getriebeausgangsglieder (4) der Getriebe (2, 2', 2'') gekoppelt sind .

26. Spiegelanordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke (6.1 - 6.11, 561 - 565, 561' - 569') des Getriebes (2, 2', 2'') Gelenkachsen (7.7 - 7.9, 571 - 573) aufweisen, welche sich alle in einem feststehenden Drehpunkt (P) des Getriebes (2) schneiden.

27. Spiegelanordnung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelelemente (26, 26'') jeweils eine optische Fläche (27, 27'') aufweisen, welche im Drehpunkt (P) des zum jeweiligen Spiegelelement (26, 26'') zugehörigen Getriebes (2, 2', 2'') liegt.

28. Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 25, 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Spiegelelement (26, 26'') und dem zugehörigen Getriebe (2, 2', 2'') eine bewegbare Dichtungseinrichtung (516'') zur Abdichtung eines Vakuums vorgesehen ist.

29. Spiegelanordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelelement (26, 26'') an einem getriebeabseitigen Endabschnitt des Stößels (11, 11', 11'') angeordnet ist, und die bewegbare Dichtungseinrichtung (516'') an dem getriebeabseitigen Endabschnitt des Stößels (11, 11', 11'') oder an dem Spiegelelement (26, 26'') angeschlossen ist und sich entlang des Stößels (11, 11', 11'') in Richtung des Getriebes (2, 2', 2 ' ' ) erstreckt .

30. Spiegelanordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennwand (517'') vorgesehen ist, das mindestens eine Spiegelelement (26, 26'') auf einer ersten Seite der Trennwand (517'') von derselben beabstandet angeordnet ist, das zugehörigen Getriebe (2, 2', 2'') auf der gegenüberliegenden zweiten Seite der Trennwand (517'') angeordnet ist, der Stößel (11, 11', 11'') sich durch die Trennwand (517'') hindurch erstreckt und die bewegbare Dichtungseinrichtung (516'') an die Trennwand (517'') angeschlossen ist.

31. Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Dichtungseinrichtung (516'') ein Faltenbalg ist.

32. Pro jektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, umfassend mindestens eine Spiegelanordnung (25, 25'') nach einem der Ansprüche 25 bis 31 oder ein Verstellsystem-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 23.