WO2017194348A1 - Lageranordnung für eine lithographieanlage sowie lithographieanlage - Google Patents

Lageranordnung für eine lithographieanlage sowie lithographieanlage Download PDF

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WO2017194348A1
WO2017194348A1 PCT/EP2017/060371 EP2017060371W WO2017194348A1 WO 2017194348 A1 WO2017194348 A1 WO 2017194348A1 EP 2017060371 W EP2017060371 W EP 2017060371W WO 2017194348 A1 WO2017194348 A1 WO 2017194348A1
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leaf springs
bearing
rod
actuator
axis
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PCT/EP2017/060371
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English (en)
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Inventor
Pascal Marsollek
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70808—Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
    • G03F7/70816—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C11/04—Pivotal connections
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    • G—PHYSICS
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    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G03F7/70808—Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
    • G03F7/70825—Mounting of individual elements, e.g. mounts, holders or supports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C2370/00—Apparatus relating to physics, e.g. instruments
    • F16C2370/20—Optical, e.g. movable lenses or mirrors; Spectacles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C2370/20—Optical, e.g. movable lenses or mirrors; Spectacles
    • F16C2370/22—Polygon mirror

Definitions

  • the present invention relates to a bearing assembly for a Lithographiean- lay and a lithographic system with such a bearing assembly.
  • Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits.
  • the microlithography phie farming is performed with a lithography system, which has a loading ⁇ lighting system and a projection system.
  • the image of an illuminated by the illumination system mask (reticle) is in this case be ⁇ -coated and disposed in the image plane of the projection system jemiessystems by means of the product was bonded to a photosensitive layer (photoresist) substrate (eg. As a silicon wafer) projected to the Mask structure on the lichtempfind ⁇ Liche coating of the substrate to transfer.
  • a photosensitive layer photoresist
  • the mirrors can z. B. on a support frame (English: force frame) and at least partially designed to be manipulated to ermögli ⁇ chen a movement of a respective mirror in up to six degrees of freedom and thus a highly accurate positioning of the mirror to each other, especially in the pm range ,
  • a support frame English: force frame
  • weight-force compensating devices based on permanent magnets (English: magnetic gravity compensators) are usually used, as described, for example, in DE 10 2011 088 735 A1.
  • the compensation force generated by such sectionskraftkompensationsein- direction acts the weight of the mirror ent ⁇ against and corresponds essentially in magnitude.
  • Lorentz actuators the movement of a respective mirror - in particular in the vertical direction - is actively controlled by so-called Lorentz actuators.
  • a Lorentz actuator in each case comprises an energizable coil and spaced therefrom a permanent magnet. Together, these generate an adjustable magnetic force for controlling the movement of the respective Spie ⁇ gels.
  • Lorentz actuators are described for example in DE 10 2011 004 607.
  • an object of the present invention is to provide an improved bearing arrangement for a lithographic system and a verbes ⁇ serte lithography.
  • a bearing assembly for a lithography apparatus having an optical element, a base and a bearing device.
  • the optical element is movably mounted relative to the base.
  • the bearing Rich ⁇ processing has at least a Torsionsentkopplungselement which reduces an over ⁇ transmission of torsional moments between the optical element and the base.
  • the Torsionsentkopplungselement has at least two leaf springs, which each have opposite narrow sides.
  • the Torsi ⁇ onsmomente act around an axis which is perpendicular to the narrow sides.
  • the at least two leaf springs are angled to each other and are coupled to each other ⁇ art that a flow of force through the element Torsionsentkopplungs ⁇ flows simultaneously through both leaf springs.
  • These further elements include in particular one or more bending decoupling elements and one or more rods (Engl .: pins).
  • the bending decoupling elements are formed insbeson ⁇ particular as solid body joints.
  • the torsional stress in the bearing elements of the bearing device could also be reduced overall by an extension of the bearing device.
  • this would lead to an enlargement of the required construction space, which however is advantageously avoided with the torsion decoupling element described above.
  • an extension of the storage facility would increase the mass of sondere a corresponding rod, conditioning, which in turn increases parasitic Dyna ⁇ miken.
  • a respective one of the at least two leaf springs comprises four
  • Wor ⁇ th has a respective one of at least two leaf springs in the form of a rectangu ⁇ gen plate.
  • other forms of at least two Blattfe ⁇ countries conceivable.
  • one or more narrow sides of a respective leaf spring can have a curved course.
  • the torsion decoupling element is torsionally soft. Because the narrow sides have only a small area moment of inertia about the axis.
  • the Torsionsentkopplungselement is rigid about two axes, which are both perpendicular to each other and perpendicular to the axis about which the Torsionsmomente act stand.
  • Torsionsent ⁇ coupling element has only one degree of freedom, namely the Rota ⁇ tion decoupling, while the other two rotational degrees of freedom and the other three translational degrees of freedom are locked, that is ei ⁇ ne relative movement within the Torsionsentkopplungselements to one of the other does not take place on both rotational axes and along all three translational axes.
  • the axis about which the torsional moments act is referred to herein as the first axis, the two other axes as the second and third axis.
  • the above-mentioned rotation decoupling can basically be achieved by bending the at least two leaf springs (variant 1) or twisted (variant 2) if the movement takes place in the one degree of freedom of the torsion decoupling element.
  • angled is herein meant the non-parallel.
  • the two leaf springs are mutually perpendicular.
  • “Vertical” as used herein preferably comprises (gene ⁇ rell), deviations by up to 20 °, preferably up to 5 °, and more preferably up to 2 °
  • “Simultaneously” includes those embodiments of in which two leaf springs are arranged one behind the other, so that the force flow first through the ent ⁇ speaking first, and thereafter flows through the respective second leaf spring. For this leads precisely to the fact that in each case a bending softness to the jewei ⁇ ligen leaf springs results.
  • Torsionsentkopplungselement is thus designed as a solid-body joint, there are advantages such as minimal friction losses, a very high positioning accuracy and good heat transmission. It is also possible for more than two leaf springs, for example 3 to 20 or 3 to 10 leaf springs, to be installed in the torsion decoupling element. Especially before ⁇ are Trains t> 4 leaf springs, especially 6 to 8 leaf springs provided which play as seen in cross-section together forming a star shape in ⁇ Kgs ⁇ NEN.
  • the base is preferably designed as a support frame (English: force frame).
  • the at least two leaf springs connect the same components of the bearing device with each other.
  • the components may be - even exclusively - a first and a second component.
  • the at least two leaf springs ⁇ hereinafter referred to as first and second leaf spring connecting the first and second components together, the connection JE because it takes place over narrow sides of the leaf springs.
  • the first leaf spring is thus firmly connected on a first narrow side with the first component, and is fixedly connected at a second, the first narrow side opposite narrow side with the two ⁇ th component.
  • the second leaf spring is fixedly connected at a first narrow side with the first component, and is fixedly connected at a second, the first narrow ⁇ side opposite narrow side with the second component.
  • This embodiment makes it particularly easy to ensure that the flow of force through the torsional decoupling element flows simultaneously through both leaf springs.
  • Simultaneously refers to the instant of transmission of one and the same torsional moment.
  • the first and second leaf springs are mechanically connected in parallel with each other.
  • the at least two leaf springs together form a cross shape when viewed in cross-section.
  • This embodiment is also referred to as a cross spring joint.
  • the at least two leaf springs Kgs ⁇ NEN thereby along said one axis after the other be located.
  • the at least two leaf springs along the one axis may be arranged completely or partially overlapping.
  • the at least two leaf springs can be fastened to one another along one axis and can also be formed integrally with one another.
  • more than two leaf springs are vorgese ⁇ hen, which together seen in cross section form a star shape.
  • the leaf springs can
  • NEN for example m be arranged at an angle to each other, wherein
  • N the number of leaf springs multiplied by 2.
  • the at least two leaf springs are made of metal.
  • the at least two leaf springs are produced in one piece with one another and / or with the first and / or second component.
  • the Torsionsentkopplungselement on two hollow cylindrical sections At a respective hollow cylindrical Ab ⁇ cut a tongue may be formed, which protrudes into the respective other hohlzy ⁇ -lindrischen section.
  • a respective tongue can be connected to a respective other gene hollow cylindrical portion on both of the at least two Blattfe ⁇ countries.
  • form a hollow cylindrical portion with an associated tongue a first component in the above sense and the other hollow cylindrical portion with its associated tongue the second component in the above sense.
  • a third leaf spring can be provided, which are arranged in the longitudinal direction centrally Zvi ⁇ rule of the first and second leaf spring and combines both a hohlzy ⁇ -cylindrical portion and the associated therewith tongue with the other hollow-cylindrical portion and the associated therewith tongue.
  • the third leaf spring is perpendicular to the first and second tongue.
  • the bearing arrangement has at least one actuator, which is adapted to actuate the optical element by means of the bearing device along the axis.
  • the Torsionsentkopplungselement has a high rigidity. Accordingly, large forces can be exerted in one direction along the axis of the actuator on the optical element, which is particularly desired for dynamic considerations.
  • the bearing device has at least one rod whose longitudinal central axis defines the axis. Forces are preferably before ⁇ - transmitted along the longitudinal central axis of the Staff bes by this - in particular exclusively.
  • the rod can be connected by means of one or more Festkör ⁇ peri-joints with the optical element such that the force ⁇ transmission is ensured exclusively along the longitudinal central axis.
  • the rod is connected to the optical element via a first bending decoupling element, wherein the first bending decoupling element has at least two leaf springs whose bending axes are perpendicular to one another and wherein a force flow through the first bending decoupling element successively the at least two leaf springs flows.
  • the at least one rod is movable along the axis by means of the at least one actuator.
  • the at least one rod at one end thereof at least a first bending ⁇ decoupling element. At its other end, the rod is coupled to the at least one actuator.
  • the at least one rod at its other end by means of a second bending decoupling element is coupled to the at ⁇ least one actuator, wherein said second bending decoupling element has at least two leaf springs whose bending axes perpendicular to each other ste ⁇ hen and wherein a flow of force through the second bending decoupling element which flows through at least two leaf springs in succession.
  • the rod can function as an extension with the effect that a small change in angle within the respective bending decoupling elements leads to a large movement of the optical element.
  • the mechanical loss ⁇ performance can again be minimized in the bending decoupling elements. Accordingly, the thermal power dissipation is reduced, so that additional precautions ments for cooling of corresponding components in order to prevent unwanted thermal expansion can be dispensed with.
  • the actuator is a weight force compensator, a Lorentz actuator and / or a reluctance actuator.
  • the actuator may as a passive and / or active actuator being ⁇ forms to be.
  • Passive means that the actuator is arranged to generate a quasi-static force ⁇ .
  • Dynamic means that the actuator is arranged to generate a dynamic force is.
  • the weight force compensator may have a plurality of permanent magnets, in particular three or five permanent magnets.
  • the Permanentmag ⁇ items can be configured for example as a ring magnets.
  • the weight ⁇ force compensator for example, have one or more permanent magnets which are attached to the base.
  • the weight force compensator can have one or more permanent magnets, which are fastened to the bearing device , in particular to the at least one rod. The Wech ⁇ sel Koch between these permanent magnets generates the compensation ⁇ force.
  • a “Lorentz actuator” is a coil to ver ⁇ stand, which interacts with a magnet.
  • a reverse arrangement is possible.
  • a “reluctance actuator” is such an actuator to be understood, wherein the actuation force is generated by reluctance force. This utilizes the effect that a system strives for a minimum magnetic resistance (reluctance).
  • the bearing means several La ⁇ gerritten on which in each case comprises at least one rod, at least one actuator for actuating the rod along its longitudinal axis and at least one torsional decoupling element about the longitudinal axis.
  • each of a plurality of La ⁇ gerritten may be configured of, for actuating the optical element in exactly one degree of freedom .
  • the operation takes place in each case in the longitudinal direction of the bar.
  • the plurality of storage units access in such a way on the optical element that in total a movement of the optical element is accomplished in two, three, four, five or six degrees of freedom.
  • the six degrees of freedom to ⁇ take the three rotational as well as the three translatory degrees of freedom.
  • the optical element is a mirror, a lens, a lamba plate or an optical grating.
  • a lithography system in particular a DUV or EUV lithography apparatus, comprising at least a bearing assembly as described above ⁇ be written is provided.
  • EUV is "extreme ultraviolet” and refers to a wavelength of the illuminating light between 0.1 and 30 nm.
  • DUV stands for "deep ult ⁇ raviolet” and refers to a wavelength of the working light from 30 to 250 nm.
  • Fig. 1A shows a schematic view of an EUV lithography system
  • Fig. 1B is a schematic view of a DUV lithography apparatus
  • FIG. 2 shows a bearing arrangement internally known to the Applicant
  • FIG. Fig. 2A shows schematically in plan view an optical element of Fig. 2;
  • FIG. 3 shows for a rod from FIG. 2 a diagram of the torsional stress in bending decoupling elements versus the diameter of the rod.
  • Fig. 4 shows the rod of FIG. 2, the torsion stress in the lung Biegeentkopp ⁇ elements versus the length of the rod!
  • Fig. 5 shows a bearing assembly according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 5A shows a bearing assembly according to a second embodiment of the invention!
  • Fig. 6 shows in a section VI of Figure 5 a storage unit.
  • FIG. 7 shows a part of the bearing unit from FIG. 6 in a perspective illustration.
  • Fig. 8A is a perspective view of a leaf spring of Fig. 8;
  • 10A shows a section X-X through a Torsionsentkopplungselement of FIG.
  • Fig. 10B shows a section B-B of Fig. 10A
  • Fig. IOC shows in a perspective view a leaf spring of Fig. 10A;
  • Fig. 11 shows the view of Figure 10A, but according to another form of execution ⁇ .
  • Fig. 12A shows a side view of a torsion decoupling element according to yet another embodiment
  • Fig. 12B shows an axial view from the left of Fig. 12A;
  • Fig. 12C shows an axial view from the right of Fig. 12A
  • Fig. 12D is an exploded view of the torsional decoupling member of Fig. 12A
  • Fig. 13 shows the view from Fig. 12D, however, according to yet another exporting ⁇ approximate shape.
  • Fig. 1A is a schematic view of an EUV lithography apparatus 100A, which includes a beam shaping and illumination system 102 and a projection system 104 ⁇ .
  • EUV stands for "extreme ultraviolet” (Engl .: extreme ultra violet, EUV) and denotes a wavelength of the working light between 0.1 and 30 nm.
  • the beam-forming and illumination system 102 and the Gii ⁇ onssystem 104 are each in a not shown Vacuum housing vorgese ⁇ hen, each vacuum housing is evacuated using an evacuation ⁇ tion device, not shown ..
  • the vacuum housings are surrounded by a machine room, not shown, in which the drive devices vorgese ⁇ for mechanical method or adjustment of the optical elements ⁇ are hen.
  • the EUV lithography apparatus 100A has an EUV light source 106A.
  • the EUV light source 106A a plasma source (or Syn ⁇ chrotron) can be provided for example, which radiation 108A in the EUV range (extremely ult ⁇ ravioletter range), ie in the wavelength gen Suite from 5 nm to 20 nm, from ⁇ sends.
  • the EUV radiation 108A is collimated and the desired operating wavelength from the
  • EUV radiation 108A filtered out.
  • EUV light source 106A erzeug ⁇ te EUV radiation 108A has a relatively low transmissivity by air why the beam-guiding spaces in the radiation and illumination system 102 and in the projection system 104 are evacuated.
  • the beam shaping and illumination system 102 shown in FIG. 1A has five mirrors 110, 112, 114, 116, 118.
  • the EUV radiation 108A is applied to the photomask (Engl .: reticle) directed 120th
  • the photomask 120 is likewise designed as a reflective optical element and can be arranged outside the systems 102, 104.
  • the EUV radiation 108A can be directed onto the photomask 120 by means of a mirror 122.
  • the photomask 120 has a structure which is reduced in size by the projection system 104 to a wafer 124 or the like.
  • the projection system 104 (also referred to as a projection objective) has six mirrors M1-M6 for imaging the photomask 120 onto the wafer 124. As can ⁇ at individual mirrors Ml - M6 may be arranged symmetrically to the projection system 104 to the optical axis 126 of the projection system 104th It should be noted that the number of mirrors of the EUV lithography apparatus 100A is not limited to the number shown. There may also be more or fewer mirrors. Furthermore, the mirror usually before ⁇ the side curved at her for beam shaping.
  • FIG. 1B shows a schematic view of a DUV lithography system 100B that includes a beamforming and illumination system 102 and a projection system 104.
  • the beam shaping and DUV illumination system 102 and projection system 104 ⁇ stands for "deep ultraviolet” (Engl .: deep ultra violet DUV), and denotes a wavelength of the working light from 30 to 250 nm.
  • the DUV lithography system 100B has a DUV light source 106B.
  • a DUV light source 106B for example, an ArF excimer laser can be provided, which radiation 108B in the DUV range, for example, 193 nm emit ⁇ advantage.
  • the beamforming and illumination system 102 shown in FIG. 1B directs the DUV radiation 108B onto a photomask 120.
  • the photomask 120 is formed as a transmissive optical element and may be disposed outside of the systems 102, 104.
  • the photomask 120 has a structure which is reduced by means of the projection system 104 to a wafer 124 or the like.
  • the projection system 104 has a plurality of lenses 128 and / or mirrors 130 for imaging the photomask 120 onto the wafer 124.
  • individual lenses 128 and / or mirrors 130 of the projection system 104 may be arranged symmetrically with respect to the optical axis 126 of the projection system 104.
  • the number of lenses and mirrors of the DUV system 100B is not limited to the number shown. It is also possible to provide more or fewer lenses and / or mirrors. Furthermore, the mirrors are usually curved at their front for beam shaping.
  • An air gap between the last lens 128 and the wafer 124 may be replaced by a liquid medium 132 having a refractive index> 1.
  • the liquid medium may be, for example, high purity water.
  • Such a structure is also referred to as immersion lithography and has an increased photolithographic resolution.
  • Fig. 2 is a of the applicant shows a schematic side view of internal be ⁇ known bearing assembly 200.
  • the bearing assembly 200 includes an optical element 202.
  • the optical element 202 may be a mirror or one of the lenses in conjunction with the Figs. 1A and 1B have been described. In particular, in particular, it is one of the mirrors Ml - M6. Alternatively, the optical element 202 may also be an optical grating or a lambda plate.
  • the bearing assembly 200 includes a base 204. In particular, it may be in the base 204 to a support frame (Engl .: force frame) of the Lithography ⁇ phiestrom 100A, 100B act.
  • the base 204 may also consist of several kinematically uncoupled from each other in particular the support frame fauxset ⁇ zen.
  • the bearing assembly 200 includes a bearing means 206 to ⁇ sammencode according to the embodiment of six storage units 208-1 through 208-6.
  • the bearing units 208-1 to 208-6 are subdivided into three bearing units 208-1, 208-3, 208-5, via which a weight force compensation and active activation of the mirror 202 takes place, as well as three bearing units 208-2, 208-4 , 208-6, via which only an active control of the mirror 202 takes place.
  • the bearing units 208-1 to 208-6 engage the mirror 202 in pairs via an adapter 210 assigned to a respective pair and shown in FIG. 2A.
  • the adapters 210 lie, for example, on the vertices of an imaginary triangle in plan view (see FIG. 2A) on the mirror 202 from FIG.
  • a force can be exerted on a respective bearing unit 208-1 to 208-6, which in each case in turn introduce the latter via a respective adapter 210 into the mirror 202 and thereby move it.
  • the Be ⁇ movement of the mirror 202 in particular, for optical correction. Insbeson ⁇ particular this may optical correction include the correction of imaging errors on the wafer 124th
  • the actuators ul, u3, u5 are preferably designed in each case as a combined weight-compensator / Lorentz actuator and generate in each case a quasi-automatic static force in the z-direction, ie in the vertical direction, which is opposite to the force acting on the mirror 202 gravity G.
  • the sum of the quasi-static forces generated by the weight force compensators U1, U3, U5 corresponds in magnitude to the weight G, so that the mirror 202 is held in suspension.
  • a respective actuator ul, u3, u5 may comprise a plurality of permanent magnets.
  • the permanent magnets are configured to generate a suitable quasi ⁇ static holding force without the supply of external energy. Further, environmentally summarizes each actuator ul, u3, u5 one or more electrical coils for the generation ⁇ supply a dynamic force (Lorentz force or reluctance) for an active control of the mirror 202 in the z-direction.
  • the actuators u2, u4, u6 can be designed, for example, as (pure) Lorentz actuators. They generate a force which is oriented at an angle to the z-direction. A corresponding angle ⁇ can, for example, Zvi ⁇ 's 20 and 70 °, preferably between 40 and 60 °.
  • Lorentz actuators u2, u4, u6 an active control of the mirror 202 takes place.
  • a respective bearing unit 208-1 to 208-6 can now in particular have the structure described below. This is explained below by way of example for the bearing unit 208-1, but applies correspondingly to the other bearing units 208-2 to 208-6.
  • the bearing unit 208-1 includes a first bending decoupling element 212 wel ⁇ ches the one hand, on the other hand connected to a first rod 214 with the associated adapter 210 and is.
  • the first rod 214 is in turn coupled to a second rod 218 by means of a second bending decoupling element 216.
  • the actuator ul is connected to the second rod 218 and actuates it.
  • the actuator ul is adapted to apply a force along the direction in which the rod extends, here identical to the z-direction, on this.
  • the actuator ul may be composed of parts which on the one hand on the second rod 218 and on the other hand on the base 204 are ⁇ introduced , for example, from magnets and coils.
  • the bending decoupling elements 212, 216 each represent an articulation in two degrees of freedom, namely a rotation about two axes which are perpendicular to the rod axis S of the respective rods 214, 218 and perpendicular zuei ⁇ Nander.
  • brooding equation serves to describe the mobility of gears.
  • This equation is in its general form: in which:
  • F is the number of degrees of freedom
  • n the number of transmission elements
  • g is the number of joints
  • the mirror 202 actually has no degree of freedom and is thus stored statically determined.
  • reality shows that the mirror 202 is movable in all six degrees of freedom.
  • This is attributed perform ⁇ that the solid joints are usually used for the bending decoupling elements 212, 216, ie have a compliance in the torsional direction about the axis of the rod S.
  • Microlithographic processes for producing smaller and smaller structural ⁇ temperatures cause an increase of the numerical aperture of Giionssyste ⁇ men 104, as shown in Fig. 1A and 1B. Increasing the numerical aperture requires larger mirror surfaces and thus higher mirror masses.
  • Fig. 4 shows the torsional stress o rs in the bending decoupling elements 212, 216 of Fig. 2 as a function of the rod length of the rod 214. It can be seen that the torsional stress in the bending decoupling members 212, 216 could be reduced by extending them. However, this leads disadvantageously to a Ver ⁇ magnification of the required space.
  • Fig. 5 shows an embodiment of the bearing assembly 200, in which the torsional stress o 'rs in the storage device 206 and the respective bearing ⁇ units 208-1 through 208-6, and thus in the bending-vibration elements 212, 216 significantly compared to the solution according to Figure 2, in particular reduced to almost zero.
  • This is achieved by inserting a torsion decoupling element 500 into a respective bearing unit 208-1 to 208-6.
  • the torsional decoupling element 500 may be interposed between the first flexural decoupling element 212 and the mirror 202.
  • the Torsionsentkopplungselement 500 may be connected on the one hand with an associated ⁇ adapter 210 and on the other hand with a third rod 502.
  • the rod 502 is in turn connected to the first bending decoupling element 212.
  • any other position of the torsion decoupling element 500 in the bearing unit 208-1 is also conceivable. Such a variant will be explained later in connection with FIG. 6.
  • the torsional decoupling element 500 permits rotation about the rod axis S so that no or no relevant torsional loads are passed around the rod axis S to the base 204.
  • the brooding equation for the bearing assembly 200 of FIG. 5 is as follows:
  • the mirror 202 has the bearing assembly 200.
  • Fig. 5A shows a variant of the bearing assembly 200, which differs from that shown in Fig. 5 that for each adapter 210 (see Fig. 2A) a zuslegili ⁇ che storage unit 208-7, 208-8, 208-9, respectively, together with an associated Actuator u7, u8 and u9 is provided.
  • the bearing unit 208-7 holds the mirror 202 also be ⁇ movably relative to the base 204.
  • the actuator u7 is adapted to a force at an angle ß on the mirror to apply the 202nd
  • the angle ⁇ can be selected equal to the angle ⁇ .
  • the units 208-2 and 208-7 mirror-symmetrically with respect to the rod axis S of the bearing unit 208-1 to be arranged.
  • the actuators u7 to u9 can each be designed as Lorentz actuators. Furthermore, these can be configured for active control, ie for application dyna ⁇ mixer forces on the mirror 202nd In this case, it may be in the actuators ul, u3 and u5 pureConsequentlyskraftkompensatoren han ⁇ spindles, that is to say those actuators that are only adapted to perform a quasi ⁇ static holding force, which corresponds to the male weight of the mirror 202, but not for Be established generation of dynamic forces.
  • each of the bearing units 208-1 to 208-9 has a torsion decoupling element 500.
  • the mirror 202 or other optical element in other embodiments.
  • the Torsionsentkopplungs sculpture can be integrally ⁇ arranged at arbitrary positions within the storage units 208-1 through 208-9500.
  • FIG. 7 A possible embodiment of a part of the bearing arrangement 200 will be explained in greater detail below on the basis of a detail illustration VI from FIG. 5 shown in FIG. Further, reference is made to the perspective view of an off ⁇ section of FIG. 6, which is shown in Fig. 7, as well as to the enlarged details VIII and IX of Fig. 7 in Figs. 8 and 9 reference.
  • the bearing unit 208-1 includes the first bending decoupling element 212 wel ⁇ ches is connected by means of the adapter 210 with the mirror 202 one hand.
  • the first bending ⁇ decoupling element 212 is lung element connected with the Torsionsentkopp- 500th Opposite the first bending ⁇ decoupling element 212 is the Torsionsentkopplungselement verbun 500 with the rod 214 ⁇ .
  • the rod 214 is again by means of the second bending decoupling element 216 connected via an adapter 600 with the actuator ul.
  • the actuator ul includes a movable part 602 (this may be too ⁇ least partially identical to the rod 218 in Fig. 5) and a stationary part 604.
  • the movable part 602 is connected to the adapter 600th
  • the stationary part 604 is connected to the base 204.
  • 604 more permanent magnets and / or coils can be integrated in the moving and in the sta tionary ⁇ part 602, so that the actuator may be formed as a passive and / or active actuator.
  • all the actuators ul-u9 described above may additionally or alternatively have one or more reluctance actuators.
  • the first bending decoupling element 212 can be seen in perspective in FIGS. 7 and 8. It includes two leaf springs 606, 608 which through a connecting portion ⁇ 610 are connected to each other.
  • the leaf springs 606, 608 and the connecting portion 610 may be made as a one-piece component, in particular made of metal.
  • Each of the leaf springs 606, 608 has a main extension plane E.
  • the main extension planes E are perpendicular to each other.
  • the first bending decoupling element 212 thus has a flexibility that allows the rod 214 to pivot about both the x and y axes.
  • the x and y axes are perpendicular to each other and each perpendicular to the z axis.
  • the respective bending axes of the leaf springs 606, 608 are denoted by R and T and may, as mentioned, coincide with the axes x and y.
  • a respective leaf spring 606, 608 has such ⁇ illustrative of the leaf spring 606 with reference to FIG. 8A illustrated herein, two groovelie- constricting broad sides 800, 802 and four narrow sides 804, 806, 808 and 810 on.
  • the opposite long narrow sides 804, 808 point in the direction of the bar axis S (non-guided state of the mirror 202).
  • the short narrow Pages 806, 810 have the up satisfylie ⁇ constricting broadsides 800 in the direction of the bending axis R., 802 point in the direction of the bending axis T. This He ⁇ planations in relation to the first leaf spring 606 apply to the second leaf spring 608th
  • a power flow K through the first flexure 212 flows successively through the two leaf springs 606, 608 as shown in FIG. That is, the leaf springs 606, 608 are mechanically connected in series. This causes the aforementioned Gelen ⁇ ktechnik to two mutually orthogonal axes, namely here the axes R and T, is provided.
  • the first bending decoupling member 212 is disposed at the mirror-side end of the rod 214 and the mirror-side end of the torsion decoupling member 500, respectively.
  • the second bending decoupling element 216 is disposed at the other end of the rod 214. This has a structure identical to the first bending joint 212, which is shown in FIG.
  • first and second bending decoupling elements 212, 216 and the intermediate (long) rod 214 which preferably includes the torsion decoupling element 500 (also any other position of the
  • Torsionsentkopplungselements 500 within the bearing 206 is mög ⁇ Lich), a movement of the mirror 202 can be accomplished, which leads even for large distances only small bends in the leaf springs 606, 608 in the first and second Biegeentkopplungselement 212, 216. This is particularly advantageous in view of the thus only small heat released there, which in turn could have a detrimental effect in the form of thermal expansions.
  • FIGS. 10A which shows a section XX of Fig. 6, and Fig. 10B showing a sectional view BB of FIG. 10A
  • the torsion decoupling element 500 comprises a first connecting section 1000 and a second connecting section 1002.
  • the torsion decoupling element 500 comprises a first leaf spring 1004 and a second leaf spring 1006.
  • the leaf spring 1004 is provided in ⁇ Fig. IOC illustrates in perspective view. This comprises opposite broad sides 1008 and 1010 and four narrow sides 1012, 1014, 1016, 1018. A pair of opposite narrow sides 1012, 1016 points in the direction of the bar axis S (in the undeflected state of the mirror 202).
  • the first leaf spring 1004 is in particular integrally connected to the first connection section 1000 or the second connection section 1002.
  • the second leaf ⁇ spring 1006 is constructed accordingly.
  • 1006 are the Haupterstre- ckungsebenen E of the first and second leaf spring 1004 at an angle, in particular ⁇ sondere, as shown, perpendicular to each other.
  • a force flow K (see FIG. 9) through the torsion decoupling element 500 must split into two partial flows Ki and K2 during the transition from the connecting sections 1000, 1002 to the leaf springs 1004, 1006. This then flow pa rallel ⁇ each other and at the same time by the leaf springs 1004, 1006 and UNITING ⁇ gen thereafter again, see Fig. 10B.
  • the leaf springs 1004, 1006 are therefore connected in parallel mechanically. This results in that not one Blattfe ⁇ the 1004, 1006 can be bent without simultaneously bending the other leaf spring 1004, 1006 at the same time. Since these are arranged at an angle to each other, a corresponding bending moment sees a large area inertia component . As shown in FIG.
  • this large area moment of inertia results from the leaf springs 1004, 1006 being cross-sectionally arranged. Furthermore, the leaf springs according to the present embodiment, along the rod axis S connected to each other, in particular integrally ver ⁇ connected. Thus, it follows that the Torsionsentkopplungselement 500 is rigid, ins ⁇ particular with respect to a bending moment about the axes R and T, see Fig. 8. Next is the Torsionsentkopplungselement 500 along the rod axis S - as well as the first and second Biegeentkopplungselement 212, 216- stiff.
  • a torsional moment TM (s. Fig. 10B) about the rod axis S leads to distortion of the leaf springs 1004, 1006 (that is, the leaf springs 1004 are 1006 tordiert ), because they have only a very small torsional stiffness due to their small cross-section. Accordingly, no relevant torsional moment TM is passed through the leaf springs 1004, 1006.
  • the leaf springs 606, 608, 1004 and 1006 may, for example, as shown, have a plate shape, in particular a rectangular plate shape. However, other geometries are conceivable. In particular, a curved course along the narrow sides 1014, 1018, in particular a part-circular course, is conceivable.
  • Fig. 11 illustrates a torsional decoupling element 500 in cross-section, this being a variation from Fig. 10A. The difference is because ⁇ rin that a third and fourth leaf spring 1100 are provided 1102 which are connected at their respective opposite narrow sides 1012, 1016 (see. FIG. IOC) to the first and second connecting section 1000, 1002.
  • FIG. 12A shows the Verbin ⁇ extension portions 1000, 1002 of the Torsionsentkopplungselements 500.
  • the connecting portions 1000, 1002 are each configured as hollow-cylindrical portions.
  • each a part-circular cross-section tongue 1200, 1202 is integrally formed.
  • the leaf springs 1004 and 1006 integrally form a cross shape.
  • the leaf springs 1004, 1006 connect both the two tongues 1200, 1202 and the hollow cylindrical connecting portions 1000, 1002 with each other.
  • the leaf springs 1004, 1006 are connected at their long narrow sides 1014, 1018 each with egg ⁇ ner tongue 1200, 1202 and a hollow cylindrical connecting portion 1000, 1002.
  • the connection is made to the Verbin ⁇ extension portions 1000, 1002 in the embodiment of FIGS. 10A and 10B over the short narrow sides 1012, 1016.
  • leaf springs 1004, 1006 are bent (and not twisted, as in FIGS. 10A to 11), when the hollow cylindrical connecting portions 1000, 1002 are rotated about the axis S against each other.
  • the hollow cylindrical connecting portions 1000, 1002 each have a cutout 1204, 1206 (s. Also FIG. 12B and 12C), which allows the tabs 1200, 1202 in each of the other hollow cylindrical Vietnamesesab ⁇ cut 1000, 1002 to slide into it.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 13 represents a variant of the torsion decoupling element 500 in comparison to FIGS. 12A to 12D.
  • the leaf springs (see Figure 12D.) Extending 1004 1006 not parallel to each other and are not connected to each other along the B-axis Sta ⁇ S with each other, but are arranged behind one another along the axis S.
  • the leaf spring 1004 connects the hollow cylinder -cylindrical connecting portion 1000 of the tongue 1202, the Verbin ⁇ dung on the tongue along a 1202 - takes place at ⁇ interpreted dashed line 1300 - better understanding sake.
  • the leaf spring 1006 connects the hollow cylindrical connecting portion 1002 with the tongue 1200, the connection taking place along the dashed line 1302 on the tongue 1200.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Lageranordnung (200) für eine Lithographieanlage(100A, 100B), aufweisend ein optisches Element (202),eine Basis (204) undeine Lagereinrichtung (206), welche das optische Element (202) relativ zu der Basis (204) beweglich lagert, wobei die Lagereinrichtung (206) zumindest ein Torsionsentkopplungselement (500) aufweist, welches eine Übertragung von Torsionsmomenten (TM) zwischen dem optischem Element (202) und der Basis (204) reduziert, wobei das Torsionsentkopplungselement (500) zumindest zwei Blattfedern (1004, 1006) aufweist, welche jeweils sich gegenüberliegende Schmalseiten (1012, 1016) aufweisen und die Torsionsmomente (TM) um eine Achse (S) wirken, die senkrecht auf den Schmalseiten (1012, 1016) steht, wobei ferner die zumindest zwei Blattfedern (1004, 1006) winkelig zueinanderstehen und derart miteinander gekoppelt sind, dass ein Kraftfluss (K, K1, K2) durch das Torsionsentkopplungselement (500) gleichzeitig durch die zumindest zwei Blatt-1 federn (1004, 1006) fließt.

Description

LAGERANORDNUNG FÜR EINE LITHOGRAPHIEANLAGE SOWIE
LITHOGRAPHIEANLAGE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine Lithographiean- läge sowie eine Lithographieanlage mit einer solchen Lageranordnung.
Der Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 2016 208 008.3 wird durch Bezug¬ nahme vollumfänglich mit einbezogen. Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikro strukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise angewendet. Der Mikrolithogra- phieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche eine Be¬ leuchtungssystem und ein Projektions System aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Pro- jektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) be¬ schichtetes und in der Bildebene des Projektionssystem angeordnetes Substrat (z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfind¬ liche Beschichtung des Substrats zu übertragen. Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstel¬ lung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV- Lithographieanlagen entwi¬ ckelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0, 1 nm bis 30 nm, ins¬ besondere 13,5 nm verwenden. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellen- länge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von— wie bisher— bre¬ chenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.
Die Spiegel können z. B. an einem Tragrahmen (Engl.: force frame) befestigt und wenigstens teilweise manipulierbar ausgestaltet sein, um eine Bewegung eines jeweiligen Spiegels in bis zu sechs Freiheitsgraden und damit eine hochgenaue Positionierung der Spiegel zueinander, insbesondere im pm-Bereich, zu ermögli¬ chen. Somit können etwa im Betrieb der Lithographieanlage auftretende Ande- rungen der optischen Eigenschaften, z. B. infolge von thermischen Einflüssen, kompensiert werden.
Zur Halterung der Spiegel an dem Tragrahmen werden üblicherweise Gewichts- kraftkompensationseinrichtungen auf Basis von Permanentmagneten (Engl.: magnetic gravity compensators) eingesetzt, wie beispielsweise in der DE 10 2011 088 735 AI beschrieben. Die von einer solchen Gewichtskraftkompensationsein- richtung erzeugte Kompensationskraft wirkt der Gewichtskraft des Spiegels ent¬ gegen und entspricht dieser im Wesentlichen betragsmäßig.
Aktiv dagegen wird die Bewegung eines jeweiligen Spiegels - insbesondere auch in vertikaler Richtung - dagegen über sog. Lorentz-Aktuatoren gesteuert. Ein solcher Lorentz-Aktuator umfasst jeweils eine bestrombare Spule sowie davon beabstandet einen Permanentmagneten. Gemeinsam erzeugen diese eine ein- stellbare magnetische Kraft zur Steuerung der Bewegung des jeweiligen Spie¬ gels. Derartige Lorentz-Aktuatoren sind beispielsweise in der DE 10 2011 004 607 beschrieben.
Sowohl die Gewichtskraftkompensationseinrichtungen wie auch die Lorentz- Aktuatoren greifen über Lagereinrichtungen an dem entsprechenden Spiegel an. Hierbei hat es sich als problematisch herausgestellt, dass sich die numerische Apertur von insbesondere EUV- Projektions Systemen zunehmend erhöht, was zu größeren Spiegelflächen und damit höheren Spiegelmassen führt. Dies wiederum bedeutet eine höhere mechanische Belastung der genannten Lagereinrichtungen. Dem ließe sich dadurch Rechnung tragen, dass Elemente der Lagereinrichtung stabiler, insbesondere mit größeren Materialquerschnitten, ausgebildet werden. Dies kann jedoch wiederum im Hinblick auf parasitäre Kräfte sowie dem nur be¬ grenzten zur Verfügung stehenden Bauraum nachteilig sein. Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Lageranordnung für eine Lithographieanlage sowie eine verbes¬ serte Lithographieanlage bereitzustellen. Demgemäß wird eine Lageranordnung für eine Lithographieanlage mit einem optischen Element, einer Basis und einer Lagereinrichtung bereitgestellt. Das optische Element ist relativ zu der Basis beweglich gelagert. Die Lagereinrich¬ tung weist zumindest ein Torsionsentkopplungselement auf, welches eine Über¬ tragung von Torsionsmomenten zwischen dem optischen Element und der Basis reduziert. Das Torsionsentkopplungselement weist zumindest zwei Blattfedern auf, welche jeweils sich gegenüberliegende Schmalseiten aufweisen. Die Torsi¬ onsmomente wirken um eine Achse, die senkrecht auf den Schmalseiten steht. Ferner stehen die zumindest zwei Blattfedern winkelig zueinander und sind der¬ art miteinander gekoppelt, dass ein Kraftfluss durch das Torsionsentkopplungs¬ element gleichzeitig durch beide Blattfedern fließt.
Wie einleitend beschrieben, bedingt eine Betätigung optischer Elemente mit hö- heren Massen eine Verstärkung von Elementen der Lagereinrichtung. Typi¬ scherweise steigen dabei die Durchmesser solcher Lagerelemente. Der vorliegen¬ den Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass bei größer werdenden Durchmessern von Lagerelementen der Lagereinrichtung die Torsi¬ onsspannung durch Wölbkrafttorsion zunimmt. Durch die Verwendung eines Torsionsentkopplungselements kann nun eine Übertragung von Torsionsmomen¬ ten zwischen dem optischen Element und der Basis reduziert, idealerweise ver¬ mieden werden. Entsprechend werden parasitäre Kräfte vermieden bzw. La¬ gerelemente der Lagereinrichtung können weniger stabil ausgelegt werden, da sie keine Torsionsmomente aufnehmen müssen. Zu diesen weiteren Elementen gehören insbesondere ein oder mehrere Biegeentkopplungselemente sowie ein oder mehrere Stäbe (Engl.: pins). Die Biegeentkopplungselemente sind insbeson¬ dere als Festkörpergelenke ausgebildet. Zwar ließe sich die Torsionsspannung in den Lagerelementen der Lagereinrichtung auch durch eine Verlängerung der Lagereinrichtung insgesamt reduzieren. Dies würde jedoch zu einer Vergröße- rung des benötigen Bauraums führen, was jedoch vorteilhaft mit dem vorstehend beschriebenen Torsionsentkopplungselement vermieden wird. Außerdem würde eine Verlängerung der Lagereinrichtung eine größere Masse derselben, insbe- sondere eines entsprechenden Stabs, bedingen, was wiederum parasitäre Dyna¬ miken erhöht.
Vorzugsweise umfasst eine jeweilige der zumindest zwei Blattfedern vier
Schmalseiten, welche sich jeweils paarweise gegenüberliegen. Die vier Schmal¬ seiten umrahmen ein Paar sich gegenüberliegende Stirnseiten. Mit anderen Wor¬ ten weist eine jeweilige der zumindest zwei Blattfedern die Form einer rechtecki¬ gen Platte auf. Gleichwohl sind auch andere Formen der zumindest zwei Blattfe¬ dern denkbar. Beispielsweise können ein oder mehrere Schmalseiten einer jewei- ligen Blattfeder einen bogenförmigen Verlauf aufweisen.
Dadurch, dass die Torsionsmomente um eine Achse wirken, die senkrecht auf den Schmalseiten steht, ist das Torsionsentkopplungselement torsionsweich. Denn die Schmalseiten besitzen ein nur geringes Flächenträgheitsmoment um die Achse.
Dadurch, dass die zumindest zwei Blattfedern winkelig zueinander stehen und derart miteinander gekoppelt sind, dass ein Kraftfluss durch das Torsionsent¬ kopplungselement gleichzeitig durch beide Federn fließt, wird gewährleistet, dass das Torsionsentkopplungselement biegesteif um zwei Achsen ist, welche sowohl senkrecht zueinander als auch senkrecht zu der Achse, um welche die Torsionsmomente wirken, stehen. Dadurch wird erreicht, dass das Torsionsent¬ kopplungselement ausschließlich einen Freiheitsgrad aufweist, nämlich die Rota¬ tionsentkopplung, während die beiden anderen rotatorischen Freiheitsgrade so- wie die anderen drei translatorischen Freiheitsgrade gesperrt sind, das heißt ei¬ ne Relativbewegung innerhalb des Torsionsentkopplungselements um eine der anderen beiden rotatorischen Achsen sowie entlang aller drei translatorischen Achsen nicht stattfindet. Die Achse, um welche die Torsionsmomente wirken, wird vorliegend auch als erste Achse bezeichnet, die beiden anderen Achsen als zweite und dritte Achse. Die oben genannte Rotationsentkopplung kann grundsätzlich dadurch erreicht werden, dass die zumindest zwei Blattfedern gebogen (Variante l) oder tordiert (Variante 2) werden, wenn die Bewegung in dem einen Freiheitsgrad des Tor- sionsentkopplungselements stattfindet.
Mit„winkelig" ist vorliegend nicht-parallel gemeint. Beispielsweise stehen die zwei Blattfedern senkrecht zueinander.„Senkrecht" umfasst vorliegend (gene¬ rell) bevorzugt auch Abweichungen um bis zu 20°, bevorzugt bis zu 5° und weiter bevorzugt bis zu 2°. „Gleichzeitig" schließt solche Ausführungsformen aus, bei denen zwei Blattfedern hintereinander angeordnet sind, so dass der Kraftfluss zunächst durch die ent¬ sprechend erste und hiernach durch die entsprechend zweite Blattfeder fließt. Denn dies führt gerade dazu, dass sich jeweils eine Biegeweichheit um die jewei¬ ligen Blattfedern ergibt.
Dadurch, dass das Torsionsentkopplungselement somit als Festkörpergelenk ausgebildet ist, ergeben sich Vorteile wie etwa minimalste Reibungsverluste, eine sehr hohe Stellgenauigkeit sowie eine gute Wärmedurchleitung. Es können auch mehr als zwei Blattfedern, beispielsweise 3 bis 20 oder 3 bis 10 Blattfedern in dem Torsionsentkopplungselement verbaut sein. Besonders bevor¬ zugt sind > 4 Blattfedern, besonders 6 bis 8 Blattfedern, vorgesehen, welche bei¬ spielsweise gemeinsam im Querschnitt gesehen eine Sternform ausbilden kön¬ nen.
Die Basis ist bevorzugt als Tragrahmen (Engl.: force frame) ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform verbinden die zumindest zwei Blattfedern diesel¬ ben Bauteile der Lagereinrichtung miteinander. Bei den Bauteilen kann es sich— auch ausschließlich - um ein erstes und ein zweites Bauteil handeln. Die zumin¬ dest zwei Blattfedern, nachfolgend als erste und zweite Blattfeder bezeichnet, verbinden das erste und zweite Bauteil miteinander, wobei die Verbindung je- weils über Schmalseiten der Blattfedern erfolgt. Die erste Blattfeder ist somit an einer ersten Schmalseite mit dem ersten Bauteil fest verbunden, und an einer zweiten, der ersten Schmalseite gegenüberliegenden Schmalseite mit dem zwei¬ ten Bauteil fest verbunden. Die zweite Blattfeder ist an einer ersten Schmalseite mit dem ersten Bauteil fest verbunden, und an einer zweiten, der ersten Schmal¬ seite gegenüberliegenden Schmalseite mit dem zweiten Bauteil fest verbunden. Durch diese Ausführungsform lässt sich besonders einfach sicherstellen, dass der Kraftfluss durch das Torsionsentkopplungselement gleichzeitig durch beide Blattfedern fließt.„Gleichzeitig" bezieht sich auf den Zeitpunkt der Übertragung ein und desselben Torsionsmoments. Anders ausgedrückt sind die erste und zweite Blattfeder miteinander mechanisch parallel geschaltet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bilden die zumindest zwei Blattfedern gemeinsam im Querschnitt gesehen eine Kreuzform aus. Diese Ausführungsform wird auch als Kreuzfedergelenk bezeichnet. Die zumindest zwei Blattfedern kön¬ nen dabei entlang der einen Achse hintereinander angeordnet sein. Alternativ können die zumindest zwei Blattfedern entlang der einen Achse vollständig oder teilweise überlappend angeordnet sein. Insbesondere können die zumindest zwei Blattfedern entlang der einen Achse aneinander befestigt, auch einstückig mitei- nander gebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind mehr als zwei Blattfedern vorgese¬ hen, welche gemeinsam im Querschnitt gesehen eine Sternform ausbilden. Hier gilt das bereits zur Kreuzform Ausgeführte entsprechend. Die Blattfedern kön-
. . . . . . 360°
nen beispielsweise m einem Winkel von zueinander angeordnet sein, wobei
N
N der Anzahl der Blattfedern multipliziert mit 2 entspricht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die zumindest zwei Blattfedern aus Metall gefertigt. Bevorzugt sind die zumindest zwei Blattfedern einstückig mit- einander und/oder mit dem ersten und/oder zweiten Bauteil gefertigt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Torsionsentkopplungselement zwei hohlzylindrische Abschnitte auf. An einem jeweiligen hohlzylindrischen Ab¬ schnitt kann eine Zunge angeformt sein, die in den jeweiligen anderen hohlzy¬ lindrischen Abschnitt hineinragt. Eine jeweilige Zunge kann mit einem jeweili- gen anderen hohlzylindrischen Abschnitt über beide der zumindest zwei Blattfe¬ dern verbunden sein. Bei dieser Ausführungsform bilden ein hohlzylindrischer Abschnitt mit einer zugeordneten Zunge ein erstes Bauteil im oben genannten Sinne und der andere hohlzylindrische Abschnitt mit der diesem zugeordneten Zunge das zweite Bauteil im oben genannten Sinne. Zusätzlich könnte beispiels- weise eine dritte Blattfeder vorgesehen sein, welche in Längsrichtung mittig zwi¬ schen der ersten und zweiten Blattfeder angeordnet und sowohl einen hohlzy¬ lindrischen Abschnitt als auch die diesem zugeordnete Zunge mit dem anderen hohlzylindrischen Abschnitt sowie der diesem zugeordneten Zunge verbindet. Die dritte Blattfeder steht dabei senkrecht zu der ersten und zweiten Zunge. Der Vorteil der dritten Blattfeder besteht darin, dass sich der Momentanpol bei Be¬ lastung weniger stark bewegt und somit die Steifigkeit des Torsionsentkopp- lungselements bei Belastung weniger stark variiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Lageranordnung zumindest einen Aktuator auf, welcher dazu eingerichtet ist, das optische Element mittels der Lagereinrichtung entlang der Achse zu betätigen. Entlang dieser Achse weist das Torsionsentkopplungselement eine hohe Steifigkeit auf. Entsprechend können große Kräfte in einer Richtung entlang der Achse von dem Aktuator auf das optische Element ausgeübt werden, was insbesondere aus Dynamikerwägun- gen gewünscht ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Lagereinrichtung zumindest einen Stab auf, dessen Längsmittelachse die Achse definiert. Kräfte werden vor¬ zugsweise - insbesondere ausschließlich - entlang der Längsmittelachse des Sta- bes durch diesen übertragen. Der Stab kann mittels ein oder mehrerer Festkör¬ pergelenke mit dem optischen Element derart verbunden sein, dass die Kraft¬ übertragung ausschließlich entlang der Längsmittelachse gewährleistet ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Stab über ein erstes Biegeent- kopplungselement mit dem optischen Element verbunden, wobei das erste Biege- entkopplungselement zumindest zwei Blattfedern aufweist, deren Biegeachsen senkrecht zueinander stehen und wobei ein Kraftfluss durch das erste Biegeent- kopplungselement die zumindest zwei Blattfedern nacheinander durchfließt. Dadurch wird sichergestellt, dass vorteilhaft keine relevanten Biegemomente mittels der Lagereinrichtung übertragen werden.„Nacheinander" meint, dass der Kraftfluss zunächst durch die eine der zumindest zwei Blattfedern und dann durch die jeweils andere Blattfeder der zumindest zwei Blattfedern fließt, und zwar für ein und dasselbe Biegemoment. Durch das„Hintereinanderschalten" - im Unterschied zu dem„Parallelschalten" der Blattfedern wie bei dem Torsions¬ gelenk, wird die Biegeweichheit um die zwei senkrecht zueinander stehenden Biegeachsen erreicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zumindest eine Stab mittels des zumindest einen Aktuators entlang der Achse beweglich. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der zumindest eine Stab an seinem einen Ende zumin¬ dest ein erstes Biegeentkopplungselement auf. An seinem anderen Ende ist der Stab mit dem zumindest einen Aktuator gekoppelt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zumindest eine Stab an seinem anderen Ende mittels eines zweiten Biegeentkopplungselements mit dem zumin¬ dest einen Aktuator gekoppelt, wobei das zweite Biegeentkopplungselement zu- mindest zwei Blattfedern aufweist, deren Biegeachsen senkrecht zueinander ste¬ hen und wobei ein Kraftfluss durch das zweite Biegeentkopplungselement die zumindest zwei Blattfedern nacheinander durchfließt. Vorteilhaft kann der Stab so als Verlängerung fungieren mit dem Effekt, dass eine kleine Winkeländerung innerhalb der jeweiligen Biegeentkopplungselemente zu einer großen Bewegung des optischen Elements führt. Dadurch kann wiederum die mechanische Verlust¬ leistung in den Biegeentkopplungselementen minimiert werden. Entsprechend reduziert sich die thermische Verlustleistung, so dass auf zusätzliche Vorkeh- rungen zum Kühlen entsprechender Bauelemente zwecks Verhinderung einer ungewollten thermischen Expansion verzichtet werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Aktuator ein Gewichtskraftkom- pensator, ein Lorentz-Aktuator und/oder ein Reluktanz-Aktuator.
Grundsätzlich kann der Aktuator als passiver und/oder aktiver Aktuator ausge¬ bildet sein.„Passiv" heißt, dass der Aktuator zur Erzeugung einer quasi¬ statischen Kraft eingerichtet ist.„Dynamisch" heißt, dass der Aktuator zur Er- zeugung einer dynamischen Kraft eingerichtet ist.
Unter einem Gewichtskraftkompensator ist eine Einrichtung zu verstehen, wel¬ che eine Kompensationskraft erzeugt, die der Gewichtskraft des optischen Ele¬ ments entgegenwirkt und dieser im Wesentlichen betragsmäßig entspricht. Bei- spielsweise kann der Gewichtskraftkompensator mehrere Permanentmagnete, insbesondere drei oder fünf Permanentmagnete aufweisen. Die Permanentmag¬ nete können beispielsweise als Ringmagnete ausgebildet sein. Der Gewichts¬ kraftkompensator kann beispielsweise ein oder mehrere Permanentmagnete aufweisen, die an der Basis befestigt sind. Ferner kann der Gewichtskraftkom- pensator ein oder mehrere Permanentmagnete aufweisen, die an der Lagerein¬ richtung, insbesondere an dem zumindest einen Stab befestigt sind. Die Wech¬ selwirkung zwischen diesen Permanentmagneten erzeugt die Kompensations¬ kraft. Unter einem„Lorentz-Aktuator" (Engl.: voice coil actuator) ist eine Spule zu ver¬ stehen, welche mit einem Magneten wechselwirkt. Beispielsweise können die Spule an der Basis und der Magnet, insbesondere ein Permanentmagnet, an der Lagereinrichtung, insbesondere an dem zumindest einen Stab, angebracht sein. Auch eine umgekehrte Anordnung ist möglich. Unter einem„Reluktanz- Aktuator" ist ein solcher Aktuator zu verstehen, bei dem die Betätigungskraft durch Reluktanzkraft erzeugt wird. Dieser nutzt den Effekt, dass ein System nach minimalem magnetischen Widerstand (Reluktanz) strebt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Lagereinrichtung mehrere La¬ gereinheiten auf, welche jeweils zumindest einen Stab, zumindest einen Aktuator zur Betätigung des Stabs entlang dessen Längsachse und zumindest ein Tor- sionsentkopplungselement um die Längsachse umfasst. Jede der mehreren La¬ gereinheiten kann dazu konfiguriert sein, das optische Element in genau einem Freiheitsgrad zu betätigen. Die Betätigung erfolgt jeweils in Längsrichtung des Stabs. Vorteilhaft greifen die mehreren Lagereinheiten derart an dem optischen Element an, dass in Summe eine Bewegung des optischen Elements in zwei, drei, vier, fünf oder sechs Freiheitsgraden erreicht wird. Die sechs Freiheitsgrade um¬ fassen die drei rotatorischen sowie die drei translatorischen Freiheitsgrade.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind bevorzugt zwischen zwei und neun, bevorzugt zwischen sechs und neun der Lagereinheiten vorgesehen. Dadurch las¬ sen sich die benötigten Kräfte zur Aktuierung des optischen Elements günstig aufteilen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das optische Element ein Spiegel, eine Linse, eine Lambaplatte oder ein optisches Gitter.
Ferner wird eine Lithographieanlage, insbesondere eine EUV- oder DUV- Lithographieanlage, mit zumindest einer Lageranordnung, wie vorstehend be¬ schrieben, bereitgestellt. EUV steht für„extreme ultraviolet" und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 und 30 nm. DUV steht für„deep ult¬ raviolet" und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 nm.
Die für die vorgeschlagene Lageranordnung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Lithographieanlage entsprechend. Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht expli¬ zit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausfüh¬ rungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegen¬ stand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungs- beispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzug¬ ten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Fig. 1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV- Lithographieanlage;
Fig. 1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV- Lithographieanlage;
Fig. 2 zeigt eine der Anmelderin intern bekannte Lageranordnung; Fig. 2A zeigt schematisch in der Draufsicht ein optisches Element aus Fig. 2;
Fig. 3 zeigt für einen Stab aus Fig. 2 ein Diagramm der Torsionsspannung in Biegeentkopplungselementen versus Durchmesser des Stabs! Fig. 4 zeigt für den Stab aus Fig. 2 die Torsionsspannung in den Biegeentkopp¬ lungselementen versus die Länge des Stabs!
Fig. 5 zeigt eine Lageranordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung!
Fig. 5A zeigt eine Lageranordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung! Fig. 6 zeigt in einem Ausschnitt VI aus Fig. 5 eine Lagereinheit;
Fig. 7 zeigt einen Teil der Lagereinheit aus Fig. 6 in perspektivischer Darstel- lung!
Fig. 8 zeigt eine vergrößerte Ansicht VIII aus Fig. T,
Fig. 8A zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Blattfeder aus Fig. 8;
Fig. 9 zeigt eine vergrößerte Ansicht IX aus Fig. T,
Fig. 10A zeigt einen Schnitt X-X durch ein Torsionsentkopplungselement aus Fig.
6;
Fig. 10B zeigt einen Schnitt B-B aus Fig. 10A;
Fig. IOC zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Blattfeder aus Fig. 10A; Fig. 11 zeigt die Ansicht aus Fig. 10A, jedoch gemäß einer weiteren Ausführungs¬ form ;
Fig. 12A zeigt eine Seitenansicht eines Torsionsentkopplungselements gemäß einer noch weiteren Ausführungsform;
Fig. 12B zeigt eine axiale Ansicht von links aus Fig. 12A;
Fig. 12C zeigt eine axiale Ansicht von rechts aus Fig. 12A; Fig. 12D zeigt eine Explosionsansicht des Torsionsentkopplungselements aus Fig. 12A; und Fig. 13 zeigt die Ansicht aus Fig. 12D, jedoch gemäß einer noch weiteren Ausfüh¬ rungsform.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Be_ zugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Soweit ein Bezugszeichen vorliegend mehrere Bezugslinien aufweist, heißt dies, dass das entsprechende Element mehrfach vorhanden ist. Bezugszeichenlinien, die auf verdeckte Details weisen, sind gestrichelt dargestellt. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maß- stabsgerecht sind.
Fig. 1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV- Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektions¬ system 104 umfasst. Dabei steht EUV für„extremes Ultraviolett" (Engl.: extreme ultra violet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 und 30 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projekti¬ onssystem 104 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum- Gehäuse vorgese¬ hen, wobei jedes Vakuum- Gehäuse mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuie¬ rungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum- Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem die Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren bzw. Einstellen der optischen Elemente vorgese¬ hen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in die¬ sem Maschinenraum vorgesehen sein. Die EUV- Lithographieanlage 100A weist eine EUV- Lichtquelle 106A auf. Als EUV- Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder ein Syn¬ chrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV- Bereich (extrem ult¬ ravioletter Bereich), also z.B. im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm, aus¬ sendet. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV- Strahlung 108A gebündelt und die gewünschte Betriebswellenlänge aus der
EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV- Lichtquelle 106A erzeug¬ te EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlungs- und Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind.
Das in Fig. 1A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahl¬ formungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf die Photomaske (Engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als re- flektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spie- gels 122 auf die Photomaske 120 gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist sechs Spiegel Ml - M6 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Da¬ bei können einzelne Spiegel Ml - M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zur optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel der EUV-Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder we- niger Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel i.d.R. an ihrer Vor¬ derseite zur Strahlformung gekrümmt.
Fig. 1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV- Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektions- System 104 umfasst. Dabei steht DUV für„tiefes Ultraviolett" (Engl.: deep ultra- violet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungs System 102 und das Projektions¬ system 104 können— wie bereits mit Bezug zu Fig. 1A beschrieben— in einem Vakuumgehäuse angeordnet und/oder von einem Maschinenraum mit entspre- chenden Antriebsvorrichtungen umgeben sein. Die DUV- Lithographieanlage 100B weist eine DUV- Lichtquelle 106B auf. Als DUV- Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV- Bereich bei beispielsweise 193 nm emit¬ tiert.
Das in Fig. 1B dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder derglei- chen abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 symmetrisch zur optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte be¬ achtet werden, dass die Anzahl der Linsen und Spiegel der DUV- Anlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder we¬ niger Linsen und/oder Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 128 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine der Anmelderin intern be¬ kannte Lageranordnung 200. Die Lageranordnung 200 umfasst ein optisches Element 202. Bei dem optischen Element 202 kann es sich um einen der Spiegel oder eine der Linsen handeln, welche im Zusammenhang mit den Fig. 1A und 1B beschrieben wurden. Insbe- sondere handelt es sich um einen der Spiegel Ml - M6. Alternativ kann es sich bei dem optischen Element 202 auch um ein optisches Gitter oder eine Lambda- Platte handeln. Ferner umfasst die Lageranordnung 200 eine Basis 204. Insbesondere kann es sich bei der Basis 204 um einen Tragrahmen (Engl.: force frame) der Lithogra¬ phieanlage 100A, 100B handeln. Die Basis 204 kann sich auch aus mehreren insbesondere kinematisch voneinander entkoppelten Tragrahmen zusammenset¬ zen.
Weiterhin umfasst die Lageranordnung 200 eine Lagereinrichtung 206, die sich gemäß dem Ausführungsbeispiel aus sechs Lagereinheiten 208-1 bis 208-6 zu¬ sammensetzt. Die Lagereinheiten 208-1 bis 208-6 unterteilen sich dabei in drei Lagereinheiten 208-1, 208-3, 208-5, über welche eine Gewichtskraftkompensation und eine aktive Ansteuerung des Spiegels 202 erfolgt, sowie drei Lagereinheiten 208-2, 208-4, 208-6, über welche ausschließlich eine aktive Ansteuerung des Spiegels 202 erfolgt.
Die Lagereinheiten 208-1 bis 208-6 greifen paarweise über einen einem jeweili- gen Paar zugeordneten und in Fig. 2A dargestellten Adapter 210 an dem Spiegel 202 an. Die Adapter 210 liegen dabei beispielsweise auf den Eckpunkten eines gedachten Dreiecks in der Draufsicht (s. Fig. 2A) auf den Spiegel 202 aus Fig. 2.
Mittels Aktuatoren ul - u6 kann eine Kraft auf eine jeweilige Lagereinheit 208-1 bis 208-6 ausgeübt werden, welche diese jeweils wiederum über einen jeweiligen Adapter 210 in den Spiegel 202 einleiten und diesen dadurch bewegen. Die Be¬ wegung des Spiegels 202 erfolgt insbesondere zur optischen Korrektur. Insbeson¬ dere kann diese optische Korrektur die Korrektur von Abbildungsfehlern auf den Wafer 124 umfassen.
Die Aktuatoren ul, u3, u5 sind bevorzugt jeweils als kombinierter Gewichts- kraftkompensator/Lorentz-Aktuator ausgebildet und erzeugen jeweils eine quasi- statische Kraft in z-Richtung, also in vertikaler Richtung, welche der auf den Spiegel 202 wirkenden Schwerkraft G entgegengerichtet ist. Die Summe der von den Gewichtskraftkompensatoren ul, u3, u5 erzeugten quasi- statischen Kräfte entspricht dabei betragsmäßig der Gewichtskraft G, so dass der Spiegel 202 in der Schwebe gehalten wird.
Ein jeweiliger Aktuator ul, u3, u5 kann mehrere Permanentmagneten umfassen. Die Permanentmagneten sind dabei dazu eingerichtet, eine geeignete quasi¬ statische Haltekraft ohne Zufuhr von externer Energie zu erzeugen. Ferner um- fasst jeder Aktuator ul, u3, u5 ein oder mehrere elektrische Spulen zur Erzeu¬ gung einer dynamischen Kraft (Lorentzkraft oder Reluktanzkraft) für eine aktive Ansteuerung des Spiegels 202 in der z-Richtung.
Die Aktuatoren u2, u4, u6 können dagegen beispielsweise als (reine) Lorentz- Aktuatoren ausgebildet sein. Sie erzeugen dabei eine Kraft, welche winkelig zur z-Richtung orientiert ist. Ein entsprechender Winkel α kann beispielsweise zwi¬ schen 20 und 70°, bevorzugt zwischen 40 und 60° betragen. Mittels der Lorentz- Aktuatoren u2, u4, u6 erfolgt eine aktive Ansteuerung des Spiegels 202. Eine jeweilige Lagereinheit 208-1 bis 208-6 kann nun insbesondere nachfolgend beschriebenen Aufbau aufweisen. Dieser wird nachfolgend beispielhaft für die Lagereinheit 208-1 erläutert, gilt für die anderen Lagereinheiten 208-2 bis 208-6 aber entsprechend. Die Lagereinheit 208-1 umfasst ein erstes Biegeentkopplungselement 212, wel¬ ches einerseits mit dem zugeordneten Adapter 210 und andererseits mit einem ersten Stab 214 verbunden ist. Der erste Stab 214 ist wiederum mittels eines zweiten Biegeentkopplungselements 216 mit einem zweiten Stab 218 gekoppelt. Der Aktuator ul ist mit dem zweiten Stab 218 verbunden und betätigt diesen. Dabei ist der Aktuator ul dazu eingerichtet, eine Kraft entlang der Richtung, in welcher sich der Stab erstreckt, hier identisch mit der z-Richtung, auf diesen aufzubringen. Der Aktuator ul kann sich aus Teilen zusammensetzen, welche einerseits an dem zweiten Stab 218 und andererseits an der Basis 204 ange¬ bracht sind, zum Beispiel aus Magneten und Spulen.
Die Biegeentkopplungselemente 212, 216 stellen jeweils eine Gelenkigkeit in zwei Freiheitsgraden, nämlich eine Rotation um zwei Achsen, welche jeweils senkrecht zur Stabachse S der jeweiligen Stäbe 214, 218 sowie senkrecht zuei¬ nander stehen.
Die sogenannte Grüblerische Gleichung dient dazu, die Beweglichkeit von Ge- trieben zu beschreiben. Diese Gleichung lautet in ihrer allgemeinen Form:
Figure imgf000020_0001
wobei:
F die Anzahl der Freiheitsgrade, T den Typ des Getriebes (T=6 für ein räumli¬ ches Getriebe, T=3 für ein sphärisches oder ebenes Getriebe), n die Anzahl der Getriebeglieder, g die Anzahl der Gelenke, und bi die Beweglichkeit eines einzel¬ nen Gelenks i (bi = 1, 2,...) bezeichnet.
Wird die Grüblerische Gleichung nun auf das Getriebe der Fig. 2 angewendet, so ergibt sich:
Fspiegei = 6 · (2 · 6 + 2 - 1) - (6 - 2) · 2 · 6 - (6 - 1) · 1 · 6 = 78 - 48 - 30 = 0
Damit ergibt sich, dass der Spiegel 202 tatsächlich keinen Freiheitsgrad besitzt und damit statisch bestimmt gelagert ist. Die Realität zeigt jedoch, dass der Spiegel 202 in allen sechs Freiheitsgraden bewegbar ist. Dies ist darauf zurück¬ zuführen, dass die für die Biegeentkopplungselemente 212, 216 üblicherweise verwendeten Festkörpergelenke eine Nachgiebigkeit in Torsionsrichtung, also um die Stabachse S aufweisen. Mikrolithographische Prozesse zur Erzeugung immer kleiner werdenden Struk¬ turen bedingen eine Erhöhung der numerischen Apertur von Projektionssyste¬ men 104, wie in Fig. 1A und 1B gezeigt. Die Erhöhung der numerischen Apertur verlangt größere Spiegelflächen und damit auch höhere Spiegelmassen. Die qua¬ si- statische Halterung solcher Massen sowie deren dynamische Bewegung führt wiederum zu höheren Kräften, welche mittels der Lagereinrichtung 206 bzw. der jeweiligen Lagereinheiten 208-1 bis 208-6 von den Aktuatoren ul bis u6 auf den Spiegel 202 aufgebracht werden müssen. Entsprechend müssen die Aktuatoren ul bis u6 stärker ausgelegt werden, wodurch sich deren Masse erhöht. Dies hat wiederum zur Folge, dass, um die gleiche Eigenfrequenz zu erreichen, die axiale Steifigkeit der Stäbe 214, 218 sowie der Biegeentkopplungselemente 212, 216 erhöht werden muss, wozu deren Querschnitt vergrößert wird. Im Besonderen erhöht sich dabei die Torsionsspannung ors in den Biegeentkopplungselementen 212, 216, welche bereits bei der Lageranordnung 200 nach Fig. 2 einen relativ hohen Wert besitzt. Dies ist in Fig. 3 gezeigt. Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass der Stab 218 in der Realität sehr kurz bzw. auch in Form eines anderen Bauteils ausgeführt sein kann. Fig. 4 zeigt die Torsionsspannung ors in den Biegeentkopplungselementen 212, 216 aus Fig. 2 als Funktion der Stablänge des Stabs 214. Es zeigt sich, dass sich die Torsionsspannung in den Biegeentkopplungselementen 212, 216 durch eine Verlängerung dieser reduzieren ließe. Dies führt jedoch nachteilig zu einer Ver¬ größerung des benötigten Bauraums.
Fig. 5 zeigt nun eine Ausführungsform der Lageranordnung 200, bei welcher die Torsionsspannung o'rs in der Lagereinrichtung 206 bzw. den jeweiligen Lagerein¬ heiten 208-1 bis 208-6 und damit in den Biegeentkopplungselementen 212, 216 signifikant gegenüber der Lösung nach Fig. 2, insbesondere auf nahezu Null re- duziert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Torsionsentkopplungselement 500 in eine jeweilige Lagereinheit 208-1 bis 208-6 eingefügt ist. Beispielsweise kann das Torsionsentkopplungselement 500 zwischen das erste Biegeentkopplungselement 212 und den Spiegel 202 eingefügt sein. Zu diesem Zweck kann das Torsionsentkopplungselement 500 einerseits mit einem zuge¬ ordneten Adapter 210 und andererseits mit einem dritten Stab 502 verbunden sein. Der Stab 502 ist wiederum mit dem ersten Biegeentkopplungselement 212 verbunden. Gleichwohl ist prinzipiell auch jede andere Position des Torsionsent- kopplungselements 500 in der Lagereinheit 208-1 denkbar. Eine solche Variante wird später noch im Zusammenhang mit Fig. 6 erläutert. Das Torsionsentkopplungselement 500 lässt eine Rotation um die Stabachse S zu, so dass keine oder keine relevanten Torsionslasten um die Stabachse S an die Basis 204 durchgeleitet werden. Entsprechendes gilt auch für die Lagereinheiten 208-2 bis 208-6. Die Grüblerische Gleichung für die Lageranordnung 200 aus Fig. 5 lautet wie folgt:
Fspiegei = 6 · (3 · 6 + 2 - 1) - (6 - 2) · 2 · 6 - (6 - 1) · 2 · 6 = 114 - 48 - 60 = 6 Somit besitzt der Spiegel 202 bei der Lageranordnung 200 gemäß Fig. 5 tatsäch¬ lich die sechs benötigten Freiheitsgrade. Das heißt, eine Bewegung desselben in den sechs Freiheitsgraden erfolgt, ohne dass eine relevante Torsionsspannung in der Lagereinrichtung 206 erzeugt wird. Fig. 5A zeigt eine Variante der Lageranordnung 200, welche sich von der gemäß Fig. 5 dadurch unterscheidet, dass pro Adapter 210 (siehe Fig. 2A) eine zusätzli¬ che Lagereinheit 208-7, 208-8, 208-9 samt jeweils zugeordnetem Aktuator u7, u8 und u9 vorgesehen ist. Die Lagereinheit 208-7 hält den Spiegel 202 ebenfalls be¬ weglich gegenüber der Basis 204. Der Aktuator u7 ist dazu eingerichtet, eine Kraft unter einem Winkel ß auf dem Spiegel 202 aufzubringen. Der Winkel ß kann dabei gleich dem Winkel α gewählt sein. Insbesondere können die La- gereinheiten 208-2 und 208-7 spiegelsymmetrisch bezüglich der Stabachse S der Lagereinheit 208-1 angeordnet sein.
Die Aktuatoren u7 bis u9 können jeweils als Lorentz-Aktuatoren ausgeführt sein. Ferner können diese zur aktiven Ansteuerung, also zur Aufbringung dyna¬ mischer Kräfte auf dem Spiegel 202 eingerichtet sein. In diesem Fall kann es sich bei den Aktuatoren ul, u3 und u5 um reine Gewichtskraftkompensatoren han¬ deln, also um solche Aktuatoren, die lediglich dazu ausgelegt sind, eine quasi¬ statische Haltekraft, welche der aufzunehmenden Gewichtskraft des Spiegels 202 entspricht, nicht jedoch zur Erzeugung dynamischer Kräfte eingerichtet sein.
Wie in Fig. 5A gezeigt, weist jede der Lagereinheiten 208-1 bis 208-9 ein Tor- sionsentkopplungselement 500 auf. Somit werden auch bei dieser Ausführungs- form keine oder keine relevanten Torsionslasten auf den Spiegel 202 (oder ein sonstiges optisches Element in anderen Ausführungsformen) übertragen.
Auch bei der Variante nach Fig. 5A können die Torsionsentkopplungselemente 500 an beliebigen Positionen innerhalb der Lagereinheiten 208-1 bis 208-9 ange¬ ordnet sein.
Nachfolgend wird anhand einer in Fig. 6 gezeigten Detaildarstellung VI aus Fig. 5 eine mögliche Ausführungsform eines Teils der Lageranordnung 200 näher erläutert. Weiter wird dazu auf die perspektivische Darstellung eines Aus¬ schnitts aus Fig. 6, der in Fig. 7 gezeigt ist, sowie auf die vergrößerten Details VIII und IX aus Fig. 7 in den Fig. 8 bzw. 9 Bezug genommen.
Die Lagereinheit 208-1 umfasst das erste Biegeentkopplungselement 212, wel¬ ches mittels des Adapters 210 mit dem Spiegel 202 einerseits verbunden ist. An¬ dererseits ist das erste Biegeentkopplungselement 212 mit dem Torsionsentkopp- lungselement 500 verbunden. Gegenüberliegend dem ersten Biegeentkopplungs¬ element 212 ist das Torsionsentkopplungselement 500 mit dem Stab 214 verbun¬ den. Der Stab 214 ist wiederum mittels des zweiten Biegeentkopplungselements 216 über einen Adapter 600 mit dem Aktuator ul verbunden. Der Aktuator ul umfasst einen beweglichen Teil 602 (dieser kann mit dem Stab 218 in Fig. 5 zu¬ mindest teilweise identisch sein) und einen stationären Teil 604. Der bewegliche Teil 602 ist mit dem Adapter 600 verbunden. Der stationäre Teil 604 ist mit der Basis 204 verbunden. Beispielsweise können in den beweglichen und in den sta¬ tionären Teil 602, 604 mehrere Permanentmagnete und/oder Spulen integriert sein, so dass der Aktuator als passiver und/oder aktiver Aktuator ausgebildet sein kann. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass grundsätzlich alle vorstehend beschriebenen Aktuatoren ul - u9 zusätzlich oder alternativ einen oder mehrere Reluktanz-Aktuatoren aufweisen können.
Das erste Biegeentkopplungselement 212 ist in den Fig. 7 und 8 perspektivisch zu sehen. Es umfasst zwei Blattfedern 606, 608, welche über einen Verbindungs¬ abschnitt 610 miteinander verbunden sind. Die Blattfedern 606, 608 und der Verbindungsabschnitt 610 können als einstückiges Bauteil, insbesondere aus Metall gefertigt sein.
Jede der Blattfedern 606, 608 weist eine Haupterstreckungsebene E auf. Die Haupterstreckungsebenen E stehen senkrecht aufeinander. So kann beispiels- weise im unausgelenkten Zustand der Lagereinheit 208-1 eine Senkrechte auf die Haupterstreckungsebene E der Blattfeder 606 in y-Richtung und eine Senk¬ rechte auf die Haupterstreckungsebene E der Blattfeder 608 in χ-Richtung wei¬ sen, siehe auch Fig. 6. Das erste Biegeentkopplungselement 212 besitzt somit eine Gelenkigkeit, die es dem Stab 214 erlaubt, sowohl um die x- als auch um die y- Achse zu verschwenken. Die x- und y- Achse stehen senkrecht zueinander und jeweils senkrecht zur z-Achse. Die entsprechenden Biegeachsen der Blattfedern 606, 608 sind mit R und T bezeichnet und können, wie erwähnt, mit den Achsen x und y zusammenfallen. Eine jeweilige Blattfeder 606, 608 weist, wie beispiel¬ haft für die Blattfeder 606 anhand von Fig. 8A hier erläutert, zwei gegenüberlie- gende Breitseiten 800, 802 sowie vier Schmalseiten 804, 806, 808 und 810 auf. Die gegenüberliegenden langen Schmalseiten 804, 808 weisen in die Richtung der Stabachse S (unaus gelenkter Zustand des Spiegels 202). Die kurzen Schmal- Seiten 806, 810 weisen in die Richtung der Biegeachse R. Die sich gegenüberlie¬ genden Breitseiten 800, 802 weisen in die Richtung der Biegeachse T. Diese Er¬ läuterungen in Bezug auf die erste Blattfeder 606 gelten entsprechend für die zweite Blattfeder 608.
Ein Kraftfluss K durch das erste Biegeelement 212 fließt nacheinander durch die beiden Blattfedern 606, 608, wie in Fig. 8 gezeigt. Das heißt, die Blattfedern 606, 608 sind mechanisch in Reihe geschaltet. Dies bewirkt, dass die erwähnte Gelen¬ kigkeit um zwei zueinander orthogonale Achsen, nämliche hier die Achsen R und T, bereitgestellt wird.
Das erste Biegeentkopplungselement 212 ist an dem spiegelseitigen Ende des Stabs 214 bzw. an dem spiegelseitigen Ende des Torsionsentkopplungselements 500 angeordnet. Dem gegenüberliegend ist an dem anderen Ende des Stabs 214 das zweite Biegeentkopplungselement 216 angeordnet. Dieses weist einen zu dem ersten Biegegelenk 212 identischen Aufbau auf, welcher in Fig. 9 gezeigt ist.
Aufgrund dieser Anordnung des ersten und zweiten Biegeentkopplungselements 212, 216 sowie dem dazwischen liegenden (langen) Stab 214, der vorzugsweise das Torsionsentkopplungselement 500 enthält (auch jede andere Position des
Torsionsentkopplungselements 500 innerhalb der Lagereinrichtung 206 ist mög¬ lich), kann eine Bewegung des Spiegels 202 bewerkstelligt werden, die selbst für große Bewegungsstrecken nur zu kleinen Biegungen in den Blattfedern 606, 608 in dem ersten und zweiten Biegeentkopplungselement 212, 216 führt. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die damit nur geringe dort freigesetzte Wärme, welche sich wiederum schädlich in Form thermischer Expansionen auswirken könnte, vorteilhaft.
Anhand der Fig. 10A, welche einen Schnitt X-X aus Fig. 6 zeigt, und Fig. 10B, welche eine Schnittansicht B-B aus Fig. 10A zeigt, wird der Aufbau des Torsions¬ entkopplungselements 500 näher erläutert. Dabei stellen die Fig. 10A und 10B eine mögliche Ausführungsform dar. Das Torsionsentkopplungselement 500 umfasst einen ersten Verbindungsab¬ schnitt 1000 und einen zweiten Verbindungsabschnitt 1002. Ferner umfasst das Torsionsentkopplungselement 500 eine erste Blattfeder 1004 und eine zweite Blattfeder 1006.
Beispielhaft ist die Blattfeder 1004 in Fig. IOC in perspektivischer Ansicht dar¬ gestellt. Diese umfasst sich gegenüberliegende Breitseiten 1008 und 1010 sowie vier Schmalseiten 1012, 1014, 1016, 1018. Ein Paar sich gegenüberliegender Schmalseiten 1012, 1016 weist dabei in der Richtung der Stabachse S (im unaus- gelenkten Zustand des Spiegels 202). Mittels dieser Schmalseiten ist die erste Blattfeder 1004 mit dem ersten Verbindungsabschnitt 1000 bzw. dem zweiten Verbindungsabschnitt 1002 insbesondere einstückig verbunden. Die zweite Blatt¬ feder 1006 ist entsprechend aufgebaut. Allerdings stehen die Haupterstre- ckungsebenen E der ersten und zweiten Blattfeder 1004, 1006 winkelig, insbe¬ sondere, wie gezeigt, senkrecht aufeinander.
Ein Kraftfluss K (s. Fig. 9) durch das Torsionsentkopplungselement 500 muss sich beim Übergang von den Verbindungsabschnitten 1000, 1002 zu den Blattfe- dern 1004, 1006 in zwei Teilflüsse Ki und K2 aufspalten. Diese fließen dann pa¬ rallel zueinander und gleichzeitig durch die Blattfedern 1004, 1006 und vereini¬ gen sich danach wieder, siehe Fig. 10B. Die Blattfedern 1004, 1006 sind demnach mechanisch parallel geschaltet. Dadurch ergibt sich, dass nicht die eine Blattfe¬ der 1004, 1006 verbogen werden kann, ohne auch gleichzeitig die jeweils andere Blattfeder 1004, 1006 zu verbiegen. Da diese winkelig zueinander angeordnet sind, sieht ein entsprechendes Biegemoment ein großen Flächenträgheitsmo¬ ment. Wie in Fig. 10A gezeigt, ergibt sich dieses große Flächenträgheitsmoment daraus, dass die Blattfedern 1004, 1006 im Querschnitt kreuzförmig angeordnet sind. Weiterhin sind die Blattfedern gemäß der vorliegenden Ausführungsform entlang der Stabachse S miteinander verbunden, insbesondere einstückig ver¬ bunden. Somit ergibt sich, dass das Torsionsentkopplungselement 500 biegesteif ist, ins¬ besondere in Bezug auf ein Biegemoment um die Achsen R und T, vergleiche Fig. 8. Weiter ist das Torsionsentkopplungselement 500 entlang der Stabachse S - wie im Übrigen auch das erste und zweite Biegeentkopplungselement 212, 216— steif.
Ein Torsionsmoment TM (s. Fig. 10B) um die Stabachse S (also wenn die Verbin¬ dungsabschnitte 1000, 1002 gegeneinander um die Achse S verdreht werden) führt zu einer Verwindung der Blattfedern 1004, 1006 (d.h. die Blattfedern 1004, 1006 werden tordiert), da diese aufgrund ihres nur geringen Querschnitts eine nur sehr geringe Torsions Steifigkeit besitzen. Entsprechend wird kein relevantes Torsionsmoment TM durch die Blattfedern 1004, 1006 hindurchgeleitet.
Die Blattfedern 606, 608, 1004 und 1006 können beispielsweise, wie gezeigt, eine Plattenform, insbesondere eine Rechtecksplattenform aufweisen. Es sind jedoch auch andere Geometrien denkbar. Insbesondere ist ein kurvenförmiger Verlauf entlang der Schmalseiten 1014, 1018, insbesondere ein teilkreisförmiger Verlauf, denkbar. Fig. 11 illustriert ein Torsionsentkopplungselement 500 im Querschnitt, wobei dieses eine Variation gegenüber Fig. 10A darstellt. Der Unterschied besteht da¬ rin, dass eine dritte und vierte Blattfeder 1100, 1102 vorgesehen sind, welche an ihren jeweiligen gegenüberliegenden Schmalseiten 1012, 1016 (vgl. Fig. IOC) mit dem ersten bzw. zweiten Verbindungsabschnitt 1000, 1002 verbunden sind. Wei- terhin beträgt ein Winkel γ zwischen den Blattfedern 1004, 1006, 1100, 1102 nicht, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10A 90°, sondern 45°. Die Blattfedern 1004, 1006, 1100 und 1102 bilden somit im Querschnitt gesehen eine Sternform aus. Anhand der Fig. 12A bis 12D wird nachfolgend eine weitere Ausführungsform des Torsionsentkopplungselements 500 erläutert. Fig. 12A zeigt die Verbin¬ dungsabschnitte 1000, 1002 des Torsionsentkopplungselements 500. Wie anhand der in den Fig. 12B und 12C gezeigten linksseitigen bzw. rechtsseitigen Ansicht aus Fig. 12A deutlich wird, sind die Verbindungsabschnitte 1000, 1002 jeweils als hohlzylindrische Abschnitte ausgeführt. Fig. 12D illustriert das Torsionsentkopplungselement 500 aus Fig. 12A in einer Explosionsansicht. An die hohlzylindrischen Verbindungsabschnitte 1000, 1002 ist jeweils eine im Querschnitt teilkreisförmige Zunge 1200, 1202 angeformt. Die Blattfedern 1004 und 1006 bilden einstückig eine Kreuzform aus. Die Blattfedern 1004, 1006 verbinden jeweils sowohl die beiden Zungen 1200, 1202 sowie die hohlzylindrischen Verbindungsabschnitte 1000, 1002 miteinander. Dazu sind die Blattfedern 1004, 1006 an ihren langen Schmalseiten 1014, 1018 jeweils mit ei¬ ner Zunge 1200, 1202 sowie einem hohlzylindrischen Verbindungsabschnitt 1000, 1002 verbunden. Im Unterschied dazu erfolgt die Verbindung zu den Verbin¬ dungsabschnitten 1000, 1002 bei dem Ausführungsbeispiel aus den Fig. 10A und 10B über die kurzen Schmalseiten 1012, 1016.
Entsprechend werden die Blattfedern 1004, 1006 verbogen (und nicht tordiert, wie bei den Fig. 10A bis 11), wenn die hohlzylindrischen Verbindungsabschnitte 1000, 1002 um die Achse S gegeneinander verdreht werden.
Die hohlzylindrischen Verbindungsabschnitte 1000, 1002 weisen jeweils eine Aussparung 1204, 1206 (s. auch Fig. 12B und 12C) auf, welche es erlaubt, die Zungen 1200, 1202 jeweils in den anderen hohlzylindrischen Verbindungsab¬ schnitt 1000, 1002 hinein zu schieben.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 stellt eine Variante des Torsionsentkopp- lungselements 500 gegenüber den Fig. 12A bis 12D dar.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 erstrecken sich die Blattfedern 1004, 1006 nicht parallel zueinander und sind auch nicht miteinander entlang der Sta¬ bachse S miteinander verbunden (siehe Fig. 12D), sondern sind hintereinander entlang der Achse S angeordnet. Dabei verbindet die Blattfeder 1004 den hohlzy- lindrischen Verbindungsabschnitt 1000 mit der Zunge 1202, wobei die Verbin¬ dung auf der Zunge 1202 entlang einer - dem besseren Verständnis halber - an¬ gedeuteten gestrichelten Linie 1300 stattfindet. Die Blattfeder 1006 verbindet den hohlzylindrischen Verbindungsabschnitt 1002 mit der Zunge 1200, wobei die Verbindung entlang der gestrichelten Linie 1302 auf der Zunge 1200 stattfindet.
Obwohl die Erfindung vorliegend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele be¬ schrieben wurde, ist sie darauf keineswegs beschränkt, sondern vielfältig modifi¬ zierbar.
BEZUGSZEICHENLISTE
100A EUV-Lithographieanlage
100B DUV-Lithographieanlage
102 Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
104 Proj ektions System
106A EUV-Lichtquelle
106B DUV-Lichtquelle
108A EUV- Strahlung
108B DUV- Strahlung
110 - 118 Spiegel
120 Photomaske
122 Spiegel
124 Wafer
126 optische Achse
128 Linse
130 Spiegel
132 Immersionsflüssigkeit
200 Lageranordnung
202 optisches Element
204 Basis
206 Lagereinrichtung
208-1 - 208-9 Lagereinheiten
210 Adapter
212 Biegeentkopplungselement
214 Stab
216 Biegeentkopplungselement
218 Stab
500 Torsionsentkopplungselement
502 Stab
600 Adapter
602 beweglicher Teil 604 stationärer Teil
606 Blattfeder
608 Blattfeder
610 Verbindungsabschnitt 800 - 810 Seiten
1000 Verbindungsabschnitt
1002 Verbindungsabschnitt
1004 Blattfeder
1006 Blattfeder
1008 - 1018 Seite
1100 Blattfeder
1102 Blattfeder
1200 Zunge
1202 Zunge
1204 Aussparung
1206 Aussparung
1300 Verbindungsbereich
1302 Verbindungsbereich α, ß, γ Winkel
Grs, o'rs Torsionsspannung
E Haupterstreckungsebene
G Schwerkraft
K Kraftfluss
Ki, K2 Kraftfluss
R Biegeachse
S Stabachse
T Biegeachse
TM Torsionsmoment ul - u9 Aktuatoren
X, Y, Z Achsen

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Lageranordnung (200) für eine Lithographieanlage (100A, 100B), aufwei¬ send
ein optisches Element (202),
eine Basis (204) und
eine Lagereinrichtung (206), welche das optische Element (202) relativ zu der Basis (204) beweglich lagert,
wobei die Lagereinrichtung (206) zumindest ein Torsionsentkopplungsele- ment (500) aufweist, welches eine Übertragung von Torsionsmomenten (TM) zwischen dem optischem Element (202) und der Basis (204) reduziert,
wobei das Torsionsentkopplungselement (500) zumindest zwei Blattfedern (1004, 1006) aufweist, welche jeweils sich gegenüberliegende Schmalseiten (1012, 1016) aufweisen und die Torsionsmomente (TM) um eine Achse (S) wirken, die senkrecht auf den Schmalseiten (1012, 1016) steht, wobei ferner die zumindest zwei Blattfedern (1004, 1006) winkelig zueinander stehen und derart miteinan¬ der gekoppelt sind, dass ein Kraftfluss (K, Ki, K2) durch das Torsionsentkopp¬ lungselement (500) gleichzeitig durch die zumindest zwei Blattfedern (1004, 1006) fließt.
2. Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei die zumindest zwei Blattfedern (1004, 1006) dieselben Bauteile (lOOO, 1002) der Lagereinrichtung (206) mitei¬ nander verbinden.
3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zumindest zwei Blattfe¬ dern (1004, 1006) gemeinsam im Querschnitt gesehen eine Kreuzform ausbilden oder wobei mehr als zwei Blattfedern (1004, 1006, llOO) vorgesehen sind, welche gemeinsam im Querschnitt gesehen eine Sternform ausbilden.
4. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Torsionsent¬ kopplungselement (500) zwei hohlzylindrische Abschnitte (lOOO, 1002) aufweist, wobei an einem jeweiligen hohlzylindrischen Abschnitt (lOOO, 1002) eine Zunge (1200, 1202) angeformt ist, die in den jeweils anderen hohlzylindrischen Ab¬ schnitt (1000, 1002) hineinragt, wobei eine jeweilige Zunge (1200, 1202) mit ei¬ nem jeweiligen anderen hohlzylindrischen Abschnitt (1000, 1002) über beide der zumindest zwei Blattfedern (1004, 1006) verbunden ist.
5. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend zu¬ mindest einen Aktuator (ul - u9), welcher dazu eingerichtet ist, das optische Element (202) mittels der Lagereinrichtung (206) entlang der Achse (S) zu betä¬ tigen.
6. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lagereinrich¬ tung (206) zumindest einen Stab (214, 218, 502) aufweist, dessen Längsmittel¬ achse die Achse (S) definiert.
7. Lageranordnung nach Anspruch 6, wobei der zumindest eine Stab (214) über ein erstes Biegeentkopplungselement (212) mit dem optischen Element (202) verbunden ist, wobei das erste Biegeentkopplungselement (212) zumindest zwei Blattfedern (606, 608) aufweist, deren Biegeachsen (R, T) senkrecht zuei¬ nander stehen und wobei ein Kraftfluss (K) durch das erste Biegeentkopplungs- element (212) die zumindest zwei Blattfedern (606, 608) nacheinander durch¬ fließt.
8. Lageranordnung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der zumindest eine Stab (212, 214, 502) mittels des zumindest einen Aktuators (ul - u9) entlang der Achse (S) beweglich ist.
9. Lageranordnung nach Anspruch 8, wobei der zumindest eine Stab (214) an seinem einen Ende das zumindest eine erste Biegeentkopplungselement (212) aufweist und an seinem anderen Ende mit dem zumindest einen Aktuator (ul— u9) gekoppelt ist.
10. Lageranordnung nach Anspruch 9, wobei der zumindest eine Stab (214) an seinem anderen Ende mittels eines zweiten Biegeentkopplungselements (216) mit dem zumindest einen Aktuator (ul— u9) gekoppelt ist, wobei das zweite Bie- geentkopplungselement (216) zumindest zwei Blattfedern (606, 608) aufweist, deren Biegeachsen (R, T) senkrecht zueinander stehen und wobei ein Kraftfluss (K) durch das zweite Biegeentkopplungselement (500) die zumindest zwei Blatt¬ federn (606, 608) nacheinander durchfließt.
11. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei der zumindest eine Aktuator (ul - u9) ein Gewichtskraftkompensator, ein Lorentz- Aktuator und/oder ein Reluktanz-Aktuator ist.
12. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Lagerein¬ richtung (206) mehrere Lagereinheiten (208-1 bis 208-9) aufweist, welche jeweils zumindest einen Stab (214, 218, 502), zumindest einen Aktuator (ul - u9) zur Betätigung des zumindest einen Stabs (214, 218, 502) entlang dessen Längsachse (S) und zumindest ein Torsionsentkopplungselement (500) zur Torsionsentkopp¬ lung um die Längsachse (S) umfasst.
13. Lageranordnung nach Anspruch 12, wobei zwischen zwei und neun, bevor¬ zugt zwischen sechs und neun der Lagereinheiten (208-1 bis 208-9) vorgesehen sind.
14. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das optische Element (202) ein Spiegel, eine Linse, eine Lambda-Platte oder ein optisches Git¬ ter ist.
15. Lithographieanlage (100A, 100B) mit zumindest einer Lageranordnung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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