WO2009040120A2 - Optische einrichtung mit einstellbarer kraftwirkung auf ein optisches modul - Google Patents

Optische einrichtung mit einstellbarer kraftwirkung auf ein optisches modul Download PDF

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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
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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

Definitions

  • the present invention relates to an optical device, an optical imaging device comprising such an optical device and a method for applying a force to an optical module of an optical device.
  • the invention can be used in conjunction with any optical devices or optical imaging methods. In particular, it can be used in conjunction with the microlithography used in the manufacture of microelectronic circuits.
  • optical module in addition to the use of components with the highest possible precision, the position and geometry of optical modules of the imaging device, for example the modules with optical elements such as lenses, mirrors or gratings but also the masks and substrates used, to set as accurately as possible in accordance with predetermined setpoint values during operation or to keep such components in a once adjusted position in order to achieve a correspondingly high imaging quality
  • optical module includes both optical elements alone and assemblies of such optical elements and other components, such as socket parts, etc.
  • the accuracy requirements in the microscopic range are on the order of a few nanometers or less. Not least of all, they are a consequence of the constant need to increase the resolution of the optical systems used in the manufacture of microelectronic circuits, in order to advance the miniaturization of the microelectronic circuits to be produced.
  • modern lithography systems which work to increase the resolution with a high numerical aperture, work is done with highly polarized UV light in order to fully exploit the advantages of the high numerical aperture.
  • the preservation of the polarization of the light when passing through the optical system Particularly problematic here proves the stress-induced birefringence, which by voltages in the optical Caused elements and contributes a significant share of the polarization loss in the system.
  • frictional connections for example clamping connections, between the optical element and the support structure are frequently selected, since these are particularly easy to produce and, among other things, do not present any problems with regard to long-term stability under the influence of UV light.
  • the holding force is generated as a rule via an elastic restoring force of a deformed spring element or the like.
  • this maximum maladjustment force is naturally based on particularly pessimistic assumptions, ie the maximum maladjustment force to be expected in the most unfavorable situation (which, if appropriate, is further increased by a corresponding safety factor).
  • this maximum misalignment force is a force expected to occur as a result of impact during transport or exceptional events in the operation of the adjusted optical device, while in normal operation of the optical device, significantly lower misalignment forces are expected.
  • the comparatively high rigidity of the piezoelectric elements entails the disadvantage that for certain applications, in particular in the field of microlithography, additional mechanical decoupling from the component to be manipulated is required in order to avoid the introduction of parasitic forces and moments into the component.
  • Lorentz actuators have the advantage that they have a very low rigidity.
  • the disadvantage is that they often provide only limited travel paths and low manipulation forces available.
  • they have a comparatively high power loss, which leads to problems, especially in the case of thermally very sensitive optical devices, or which require expensive heat removal.
  • pneumatic bellows actuators may possibly provide high manipulation forces and large travel ranges. However, they have the disadvantage that they require comparatively much space and also only loads in comparatively well-defined direction may be subjected to minimize the risk of damage.
  • the present invention is therefore based on the object, an optical device, an optical imaging device or a method for exerting a force on an optical module of an optical device to provide that do not have the disadvantages mentioned above, or at least to a lesser extent, and especially in a simple way in use ensures a high image quality.
  • the present invention is based on the finding that a particularly high imaging quality can be achieved in a simple manner by using a fluidic force generating element designed like a muscle element for applying a force to an optical module wants to perform a contraction in his working chamber and thereby exerts an increasing traction.
  • a fluidic force generating element designed like a muscle element for applying a force to an optical module wants to perform a contraction in his working chamber and thereby exerts an increasing traction.
  • such muscle elements have the advantage that they work jerk-free or bum-free, so that the force can be introduced particularly gently into the optical module. This in turn has the advantage that it does not interfere with other components of the device by any shocks in the operation of the
  • Muscle element comes. Another advantage of such fluidic muscle elements is that they are insensitive to lateral forces by their principle of action of a contraction along its longitudinal axis with an increase in the working pressure and the resulting exertion of a tensile force, which greatly simplifies the design of the force generating device. Thus, in comparison with conventional fluid-free actuators which operate similarly smoothly (eg conventional bellows actuators which exert a compressive force when the working pressure is increased), considerably less effort is required for the decoupling of such transverse forces or the mutual guidance of the coupled components.
  • the present invention therefore relates to an optical device, in particular for microlithography, with an optical module, a support structure and a force-generating device.
  • the force generating device is connected to the optical module and the support structure and adapted to exert a force on the optical module.
  • the force generating device has a fluidic force generating element with a working chamber, which can be acted upon by a working fluid having a working pressure.
  • the force generating element is designed as a muscle element which exerts a first tensile force at a first working pressure and at a second working pressure, which is increased in relation to the first working pressure, exerts a second tensile force which is higher than the first tensile force.
  • the present invention relates to an optical imaging device, in particular for microlithography, with a lighting device, a mask device for receiving a mask comprising a projection pattern, a projection device with an optical element group and a substrate device for receiving a substrate.
  • Lighting device is designed to illuminate the projection pattern, while the optical element group is formed for imaging the projection pattern on the substrate.
  • the illumination device and / or the projection device comprises an optical module with a support structure and a force-generating device.
  • the force generating device is connected to the optical module and the support structure and adapted to exert a force on the optical module.
  • the force-generating device furthermore has a fluidic force-generating element with a working chamber, which can be acted upon by a working fluid having a working pressure.
  • the force generating element is designed as a muscle element which exerts a first tensile force at a first working pressure and at a second working pressure, which is increased in relation to the first working pressure, exerts a second tensile force which is higher than the first tensile force.
  • the present invention relates to a method for exerting a force on an optical module, in particular for use in microlithography, in which the optical module is supported via a support structure, wherein a force generating device connected to the optical module and the support structure, which has a fluidic force generating element with a working chamber which can be acted upon by a working fluid having a working pressure, to which a force is exerted on the optical module.
  • a force-generating element a trained as a muscle element element is used, which exerts a first tensile force at a first working pressure and exerted at a relation to the first working pressure increased second working pressure compared to the first tensile second tensile force.
  • the present invention is based on the finding that, regardless of the use of such a muscle element, a particularly high imaging quality can be achieved in a simple manner if, in the case of a clamping connection between the support structure and the optical module, the clamping force is controlled by a corresponding control device, in particular depending on the acceleration acting on the optical module, can be varied.
  • This has the advantage that the clamping force can be adapted to the current operating situation can and does not have to correspond permanently to the clamping force required for the worst case load to be expected (which rarely or never occurs). This makes it possible in other words to work over long distances of operation with clamping forces that are significantly reduced compared to those of a comparable conventional optical device.
  • this active variation of the clamping force during the operation of the optical device is independent of the manner of generating the clamping force. All that is required is that the clamping force can be actively varied by a corresponding control device during operation.
  • any active principles come into consideration.
  • well-known electrical or electromechanical force-generating elements eg piezoactuators, Lorentz actuators, etc.
  • fluidic force-generating elements eg piston, diaphragm or bellows actuators, fluidic muscle elements, etc.
  • the present invention therefore relates to an optical device, in particular for microlithography, with an optical module, a support structure and a force-generating device, wherein the force-generating device is connected to the optical module and the support structure and is adapted to the optical module exert a clamping force.
  • the force-generating device is designed to change the clamping force under the control of a control device connected to it.
  • the present invention relates to an optical imaging device, in particular for microlithography, with a lighting device, a mask device for receiving a mask comprising a projection pattern, a projection device with an optical element group and a substrate device for receiving a substrate, wherein the illumination device for illuminating of the projection pattern is formed while the optical element group is formed for imaging the projection pattern on the substrate.
  • the illumination device and / or the projection device comprises an optical module with a support structure and a force-generating device.
  • the force generating device is connected to the optical module and the support structure and adapted to exert a clamping force on the optical module.
  • the force-generating device is designed to change the clamping force under the control of a control device connected to it.
  • the present invention relates to a method for applying a force to an optical module, in particular for use in microlithography, in which the optical module is supported via a support structure, via a connected to the optical module and the support structure
  • Figure 1 is a schematic representation of a preferred embodiment of the optical imaging device according to the invention, which comprises an optical device according to the invention and with which a preferred embodiment of a method according to the invention for
  • Figure 2 is a highly generalized schematic representation of a portion of a preferred embodiment of the optical device of the imaging device of Figure 1;
  • Figure 3 is a block diagram of a preferred embodiment of the method of applying a force according to the present invention which can be performed with the optical device of Figure 2;
  • FIG. 4 is a schematic representation of part of a further preferred embodiment of the optical device according to the invention of the imaging device of FIG. 1;
  • FIG. 5 is a block diagram of a preferred embodiment of the force applying method of the present invention which can be performed with the optical device of FIG. 4;
  • Figure 6 is a schematic representation of part of another preferred embodiment
  • FIG. 7 is a schematic representation of part of a further preferred embodiment of the optical device according to the invention of the imaging device of FIG. 1;
  • Figure 8 is a schematic representation of part of another preferred embodiment of the optical device of the invention.
  • FIGS. 1 to 3 a preferred embodiment of the optical device according to the invention is described below, which is used in an optical imaging device according to the invention for microlithography.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a preferred embodiment of the optical imaging device according to the invention in the form of a microlithography device 101, which operates with light in the UV range having a wavelength of 193 nm.
  • the microlithography device 101 comprises an illumination system 102, a mask device in the form of a mask table 103, an optical projection system in the form of an objective 104 with an optical axis 104.1 and a substrate device in the form of a wafer table 105.
  • the illumination system 102 illuminates a mask 103.1 arranged on the mask table 103
  • the illumination system 102 comprises, in addition to a light source (not shown), a first group 106 of optically active components which, inter alia, comprises a rod-shaped optical element 106.1. Because of the operating wavelength of 193 nm, the optical element 106.1 is a refractive optical element.
  • the objective 104 comprises a second group 107 of optically active components which, inter alia, comprises a number of optical elements, for example the optical element 107.1.
  • the optically active components of the second group 107 are held in the housing 104.2 of the objective 104.
  • the optical element 107.1 is a refractive optical element, ie a lens or the like. It is understood, however, that in other variants of the invention, any other optical elements, such as reflective or diffractive optical elements can be used. Likewise, of course, any combination of such optical elements can be used.
  • Figure 2 shows a highly schematic representation of an optical device 108 according to the invention, which comprises an optical module 109 and a support structure 1 10 and a force generating device 11 1.
  • the support structure 110 supports the optical module 109.
  • the support structure 110 is connected to the optical module 109 via the force-generating device 111 (optionally next to further support elements).
  • the optical module 109 comprises the lens 107.1 (and optionally further components, for example a holding device connected to the lens 107.1, on which the force-generating device 111 acts).
  • the force generating device 111 serves to exert a force F on the optical module 109.
  • the force-generating device 111 comprises a fluidic force-generating element 11.1.
  • the force-generating element 11.1 has a working chamber 111.2, which is acted upon by a control device 112 with a working fluid. As will be explained in more detail below, represents the
  • Control device 112 the working pressure in the supplied to the working chamber 111.2 working fluid according to the force F, which is exercised by the force generating element 11 1.1 on the optical module 109.
  • the force-generating element 111.1 is designed in the manner of a muscle element which exerts a first tensile force Fi in the working chamber 111.2 at a first working pressure P 1 and exerts a second tensile force F 1 in the working chamber 111.2 at a second working pressure p 2 which is higher than the first working pressure P 1 which is increased relative to the first tensile force F 1 (ie, for P 1 ⁇ p 2 , F 1 ⁇ F 2 ). If permitted in the mechanical boundary conditions, the force-generating element 111.1 performs a contraction along its longitudinal axis 111.3 when the working pressure is increased. Consequently, the force-generating element 111.1 thus performs (similar to a human muscle) a contraction along its longitudinal direction in the case of an energy supply with the application of an increasing tensile force F.
  • the working fluid may be both a liquid and a gaseous medium.
  • both variants can be advantageous.
  • the required rigidity of the connection between the optical module 109 and the support structure 110 can always play a role. If, for example, a particularly rigid connection of the optical module 109 to the support structure 110 is advantageous, then Preferably, a liquid medium are used, while at a lower required rigidity because of its compressibility, a gaseous medium is preferred.
  • Such fluidic muscle elements are well known, so it should not be discussed further here.
  • they comprise a generally cylindrical working chamber bounded by a combination of at least one resilient fluid-tight wall and a braid or web of tension members (eg, wires, tear-resistant filaments, etc.) skewed to the cylinder axis becomes. If the pressure in the working chamber is increased, it expands radially (ie transversely to its longitudinal direction). As a result, the tension elements are aligned more in the circumferential direction of the cylindrical working chamber, so that there is a contraction of the working chamber along its longitudinal axis.
  • tension members eg, wires, tear-resistant filaments, etc.
  • An example of such a fluidic muscle element are the pneumatic muscle elements of the company Festo AG & Co.
  • the muscle element 111.1 has the advantage that it works jerk-free or bum-free, so that the force F can be introduced particularly gently into the optical module 109. This in turn has the advantage that there is no influence on other components of the optical device 108 due to possible impacts when the muscle element 111.1 is actuated.
  • Another advantage of the muscle element 111.1 is that it is insensitive to lateral forces by its principle of action of a contraction along its longitudinal axis 111.3 with an increase in the working pressure and the resulting exerting a tensile force, whereby the design of the force generating device 1 11 considerably simplified.
  • a detection device 113 is provided, which is connected to the control device 112.
  • the detection device 113 detects the current one Value of a state variable representative of the operating state of the optical device 108.
  • this state variable can be any variable which can be influenced by the force effect of the force-generating element 111.1 on the optical module 109.
  • this can be one for one
  • Aberration of the microlithography device 101 represent representative variable which is detected by the detection device 113 and can be influenced by the force effect of the force-generating element 111.1 on the optical module 109.
  • the position and / or orientation (in each case with respect to a predefined reference) and / or the geometry of the lens 107.1 can be influenced via the force effect of the force-generating element 111.1, which in turn affects the aberration of the microlithography device 101.
  • it may also be a force or a moment which is exerted on the optical module 109.
  • the state variable can also be any variable that is independent of the force effect of the force-generating element 111.1.
  • it may be a variable representative of acceleration acting on the optical device.
  • it may be a variable representative of a temperature in the optical module 109 or the support structure 110, or a variable representative of a state quantity (eg, pressure, temperature, etc.) of the optical module 109 and / or the atmosphere surrounding the support structure 110 is representative.
  • the detection device 113 supplies this current value of the detected state variables to the control device 112.
  • the control device 112 compares the current value of the state variable with a setpoint value of the state variable specified for the current operating state and adjusts the working pressure in the working chamber 111.2 such that an existing deviation between the setpoint and the actual value of the state variables is counteracted.
  • the control device 112 may have a sensor device 112.1 which, depending on the purpose of the force effect of the force-generating element 111.1, detects a further variable and transmits it to the control device 112, which then sets the working pressure in the working chamber 111.2 using this further variable.
  • the purpose of the force effect of the force-generating element 11.1 is, for example, primarily the generation of a precisely predetermined force (eg, to achieve a precisely defined deformation of the lens 107.1)
  • the sensor device 12.1 can be designed to project the force generated by the force-generating element 111.1 onto the optical module to measure applied force. Consequently, the sensor device 112.1 can thus be designed, for example, as a load cell or the like.
  • the sensor device 112.1 can be designed to be driven by the Force action of the force generating element 111.1 achieved displacement to measure. Consequently, the sensor device can thus be a corresponding path measuring device which operates according to any principle (eg interferometer, encoder, capacitive displacement sensor, etc.).
  • the setpoint value for the further variable detected by the sensor device 112.1 can be determined as a function of the
  • Setpoint of the state variables detected via the detection device 113 may be specified. If, for example, in a variant for correcting an aberration detected via the detection device 113, a specific displacement and / or deformation of the lens 107.1 is required, then this required displacement and / or deformation can be used as the desired value for the superimposed control loop. In another variant, as a function of an acceleration detected by the detection device 1 13 and acting on the optical device 108 by the force-generating device 111, a specific clamping force must be applied in order to hold the optical module 109 in a predetermined position. From this predetermined clamping force then results in a predetermined force of the force generating element 111.1, which can then be used as a setpoint for the superimposed control loop.
  • the force-generating device 111 can comprise, in addition to the force-generating element 111.1, further force-generating components which, together with the force-generating element 11.1.1, define the force exerted by the force-generating device 111 on the optical module 109. In such another
  • Force generating component may be an active or passive component.
  • the dashed contour indicates an active force-generating component in the form of an active biasing element 111.4, which is likewise connected to the support structure 110 and (controlled by the Control device 112) on the optical module 109 a force F of the force generating element 111.1 counteracting biasing force F v exerts.
  • the resultant force F R applied to the optical module is then determined (with the force directions shown in FIG. 2) to:
  • the biasing element may be arranged kinematically in series with the force-generating element 111.1 (as shown in FIG. 2). It is understood, however, that such a biasing element can also be arranged kinematically parallel to the force-generating element 1 1 1.1. In this case, it is then designed to exert on the optical module 109 a compressive force counter to the tensile force of the force-generating element 111.1.
  • the biasing element 111.4 is an active element whose biasing force F v can be adjusted by the control device 112 controlled.
  • This can be any element which generates an actively adjustable force.
  • it can be an electrical or electromechanical element (eg piezoactuators, Lorentz actuators etc.) or in turn a fluidic force-generating element (eg piston, diaphragm or bellows actuators, etc.), in particular a further fluidic muscle element ,
  • the biasing element 111.4 may also be a passive force-generating element, for example a simple mechanical or pneumatic spring element.
  • a plurality of force-generating devices 111 can act on the optical module 109.
  • Force generating means 111 may be provided, which can adjust the position and orientation of the optical module 109 (and thus lens 107.1) in the plane of the optical module 109 in three degrees of freedom (two translational and a rotational degree of freedom). It is understood that the optical module 109 can be guided here by additional passive support elements, such as the optical module 109 and the support structure 110 attack.
  • FIG. 3 shows a flow chart of an imaging process performed with the microlithography device 101, in which a preferred embodiment of the method for applying a force to an optical module is used.
  • a step 115.1 the procedure is started in a step 115.1.
  • a step 115.2 the components of the microlithography device 101 from FIG. 1 are then brought into a state in which the above-described imaging of the projection pattern of the mask 103.1 onto the substrate 105.1 can take place.
  • control device 112 then controls the force-generating element 111.1 in the manner described above in such a way that the force-generating device 111 exerts a corresponding force on the optical module 109.
  • step 115.6 it is checked whether a further imaging step is yet to be carried out. If this is not the case, the process flow is terminated in step 115.7. Otherwise, jump back to step 115.3.
  • the optical device 116 is a component of the illumination system 102 and comprises an optical module in the form of the rod-shaped optical element 106.1 and a support structure 117.
  • the optical element 106.1 is connected to the support structure 117 via a force-generating device 118.
  • the force-generating device 118 serves to exert a clamping force F R on the optical module 106.1 and thus to keep it in its predetermined position with respect to the support structure 117 under the action of external forces.
  • the force-generating device 118 in turn comprises a fluidic force-generating element 118.1.
  • the force-generating element 118.1 has a working chamber 118.2, which is acted upon by the control device 112 with a working fluid.
  • the control device 112 in turn adjusts the working pressure in the working fluid supplied to the working chamber 118.2 in accordance with the force F which is to be exerted by the force-generating element 18.1.
  • the force-producing member 118.1 is in turn formed in the manner of a muscle element, a first tensile force F 1 exerted at a first pressure Pi in the working chamber 118.2 and a relative to the first working pressure P increased 1 second working pressure p 2 in the working chamber 118.2, a second pulling force F 1 that is increased relative to the first tensile force F 1 (ie, for P 1 ⁇ p 2 , F 1 ⁇ F 2 ). If the mechanical boundary conditions permit, the force-generating element 118.1 makes a contraction along its longitudinal axis 118.3 when the working pressure is increased. Consequently, the force-generating element 118.1 thus performs (similar to a human muscle) a contraction along its longitudinal direction during an energy supply with the application of an increasing tensile force F.
  • the working fluid may be both a liquid and a gaseous medium.
  • both variants can be advantageous.
  • the required rigidity of the connection between the optical module 106.1 and the support structure 117 may play a role. If, for example, a particularly rigid connection of the optical module 106.1 to the support structure 117 is advantageous, a liquid medium will preferably be used, while a gaseous medium is preferred given a lower rigidity required because of its compressibility.
  • Such fluidic muscle elements are well known, so it should not be discussed further here.
  • An example of such a fluidic muscle element are the pneumatic muscle elements of the company Festo AG & Co. KG (73734 Esslingen, DE), sold under the name “Fuidic Muscle DMSP” or “Fuidic Muscle MAS” and in the company brochure "Info 501 "(2005/04 edition) from Festo AG & Co. KG (73734 Esslingen, DE), the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
  • the muscle element 118.1 on the one hand has the advantage that it works jerk-free or bum-free, so that the force F can be introduced particularly gently into the optical module 106.1. This in turn has the advantage that it does not affect other components of the optical device 116 comes by any impact on the operation of the muscle element 1 18.1.
  • Another advantage of the muscle element 118.1 is that it is insensitive to lateral forces due to its principle of action of a contraction along its longitudinal axis 1 18.3 with an increase in the working pressure and the resulting exerting a tensile force, whereby the design of the force generating device 118 considerably simplified.
  • a detection device 113 is provided, which is connected to the control device 112.
  • the detection device 113 detects (as the current value of a state variable representative of the operating state of the optical device 116) the current value of the acceleration a acting on the optical device 116 transversely to the direction of the clamping force F R.
  • the detection device 113 supplies this current value of the detected acceleration to the control device 112.
  • the control device 112 determines from the current value of the acceleration a setpoint F RS of the clamping force and adjusts the working pressure in the working chamber 118.2 so that an existing deviation between the setpoint F R5 and the actual value F R of the clamping force is counteracted.
  • control device 112 comprises a sensor device 112.1 arranged kinematically in series with that of the force-generating element 118.1, which measures the force F exerted by the force-generating element 118.1. Consequently, the sensor device 112.1 can thus be designed, for example, as a load cell or the like.
  • the setpoint value F RS of the clamping force is specified in the control device 112 as mentioned as a function of the acceleration a detected via the detection device 113.
  • the control device 112 modifies the working pressure of the working fluid until the actual value F R of the clamping force corresponds to the desired value F RS .
  • the force-generating device 118 comprises, in addition to the force-generating element 1 18.1, a further force-generating component in the form of a biasing element 118.4, which together with the force-generating element 118.1 defines the force exerted by the force-generating device 118 on the optical module 106.1.
  • the biasing element 118.4 is formed as a simple mechanical spring which is arranged kinematically parallel to the force-generating element 1 18.1, wherein its longitudinal axis is collinear with the longitudinal axis 1 18.3 of the force-generating element 118.1.
  • the force-generating element 118.1 and the biasing element 118.4 are each connected on the one hand to a portal 118.5 and on the other hand to a clamping plate 118.6.
  • the portal 118.5 is fastened to the support structure 117, while the clamping plate 118.6 contacts the optical module 106.1.
  • the biasing element 118.4 is in the example shown a compression spring which is compressed in the mounted state and thus exerts on the optical module 106.1 one of the force F of the force generating element 118.1 counteracting biasing force in the form of a compressive force F v .
  • the resultant force F R exerted on the optical module is then determined (with the force directions shown in FIG. 4) to:
  • the biasing element 118.4 is designed in such a way that it exerts a biasing force F v in the illustrated state (upon contact of the clamping plate 118.6 with the optical module 106.1), which corresponds to the maximum clamping force F Rmax to be exerted on the optical module 106.1.
  • This maximum clamping force F Rmax is determined by the most unfavorable force effect on the optical module 106.1 to be expected during assembly, transport or operation of the microlithography device 101, for which it must be ensured that the optical module 106.1 does not shift relative to the support structure 117.
  • Such an unfavorable force effect on the optical module 106.1 can occur, for example, as a result of impact loads during assembly or during transport of the microlithography device 101.
  • the maximum clamping force F Rmax is designed for the most unfavorable situation in which forces corresponding to seven times the gravitational acceleration (7g) act on the optical module 106.1.
  • the assembly and during transport of the optical device 116 but also significantly higher accelerations or forces can act on the optical device 116.
  • the clamping force F Rmax is therefore designed for significantly higher acceleration values (eg up to 20 g).
  • the optical module 106.1 usually has maximum forces which correspond to three times the acceleration due to gravity (FIG. 3g).
  • the tensile force F of the force generating element 118.1 is adjusted by the control device 112 so that the clamping force F R is always limited only to the extent required for the current load situation.
  • the stress-induced birefringence can generally be reduced to about one-seventh of the value in conventional devices with permanent maximum clamping force F Rmax (depending on the design of the maximum clamping force F Rmax this value can even significantly lower fail).
  • the pretensioning force F v of the pretensioning element is designed only for a maximum load situation to be expected during normal operation (eg a maximum acceleration of 3 g) and the force-generating element has an in Towards the direction of the biasing force acting tensile force F exerts which absorbs exceptional higher loads by the clamping force F R is further increased to the optical module by the force generating element. It is understood that the mechanical arrangement of the force generating element relative to the arrangement shown in Figure 4 must be modified so that the tensile force F acts in the direction of the biasing force F v .
  • the control device in this case, of course, must be in operation during transport.
  • the control device in this case with a correspondingly reliable tightness and only one of the maximum expected load corresponding working pressure in the working space of the force generating element can be constructed (so that the maximum clamping force F Rmax on the optical module) and the working space then, for example by a corresponding valve is completed.
  • the force-generating element then acts as a prestressed pneumatic spring, which ensures the exercise of the maximum clamping force F Rmax on the optical module permanently with appropriate tightness of the system even without power supply.
  • biasing force F v need not necessarily be generated by the compression spring shown in Figure 4. Rather, it is also possible to use one or more tension springs to achieve the biasing force F v , as indicated in Figure 4 by the dashed contour 1 19.
  • the biasing element may also be an active element whose biasing force F v can be adjusted by the control device 112 in a controlled manner.
  • This can be any element which generates an actively adjustable force.
  • it can be an electrical or electromechanical element (eg piezoactuators, Lorentz actuators etc.) or in turn a fluidic force-generating element (eg piston, diaphragm or bellows actuators, etc.), in particular a further fluidic muscle element ,
  • FIG. 5 shows a flow chart of an imaging process performed with the microlithography device 101, in which a preferred embodiment of the method for applying a force to an optical module is used.
  • step 120.1 the process flow is started in step 120.1.
  • step 120.2 the components of the microlithography device 101 from FIG. 1 are then brought into a state in which the above-described imaging of the projection pattern of the mask 103.1 onto the substrate 105.1 can take place.
  • the arrangement from FIG. 4 can be advantageously used to exert a precisely defined clamping force F R on the optical module 106.1.
  • the biasing member 118.4 is biased by the force generating element 118.1 controlled by the control device 1 12 to the maximum clamping force F Rmax before mounting the portal 118.5 on the support structure 1 17.
  • the tensile force F of the force-generating element 118.1 is adjusted using the force sensor 112.1, and of course corresponds to the maximum clamping force F Rma ⁇ .
  • the portal 118.5 is then approximated to the support structure 117 until, upon contact of the clamping plate 118.6 with the optical module 106.1 via the force sensor 112.1, a change in the tensile force F (here a drop in the tensile force F) is registered. In this position, the portal 118.5 is fixed with respect to the support structure 117 and the tensile force F is reduced to the value required according to the current load situation. This procedure thus ensures that a precisely defined clamping force F R always acts on the optical module 106. If, for example, the tensile force F of the force-generating device 118.1 is reduced to the value zero, then the optical module is clamped precisely with the maximum clamping force F Rmax by the biasing element of 118.4.
  • a step 120.3 parallel to the operation of the microlithography device 101 in a step 120.4, the above-described detection of the current value of the acceleration a via the detection device 113 and the above-described comparison of the current value of the clamping force F R with a predetermined for this current acceleration setpoint F RS .
  • the control device 112 controls the force-generating element 118.1 in the manner described above in such a way that the force-generating device 118 exerts a corresponding clamping force F R on the optical module 106.1.
  • step 120.6 it is checked in a step 120.6 whether the operation of the microlithography device is to be continued. If this is not the case, the process flow is ended in step 120.7. Otherwise, it jumps back to step 120.3.
  • optical device 216 corresponds in its basic structure and mode of operation of the optical device 116 of Figure 4, so that only the differences should be discussed here.
  • similar components are provided with reference numerals increased by 100, and reference is made to the above statements with regard to their features.
  • the difference to the optical device 116 consists only in the design of the force generating device 218.
  • This force generating device 218 includes as a force generating element a piezoelectric element 218.1, via which the clamping force F R as in the second embodiment can be dynamically adapted to the current load situation of the optical device 216.
  • the biasing force F v is achieved in the present example (with the force generating element 218.1 switched off) by the elastic deformation of the components lying in the force flow between the support structure 117 and the optical module 106.1 (in particular of the portal 218.5).
  • the preload force F v is designed only for a maximum load situation to be expected in normal operation (eg a maximum acceleration of 3 g).
  • the force-generating element 218.1 exerts a compressive force F acting in the direction of the pretensioning force, which absorbs extraordinary higher loads by applying the clamping force F R to the optical module through the
  • the pressure force F is controlled by the control device 112 as a function of one of the Detection device 113 detected current acceleration a and the detected by the sensor device 1 12.1 clamping force F R set.
  • the maximum clamping force F Rmax is achieved when the force generating element is switched off and a reduction of the clamping force F R is achieved in the activated or stressed force generating element.
  • any other electrical or electro-mechanical force generating elements eg., Lorentz actuators, etc.
  • fluidic force generating elements eg piston, diaphragm or bellows actuators etc.
  • the optical device 316 is part of the objective 104 and comprises an optical module in the form of the optical element 107.1 and a support structure 317.
  • the optical element is embodied in the present example as a lens 107.1.
  • the lens 107.1 has a shoulder 107.2 on its outer periphery. In the area of paragraph 107.2, the lens 107.1 is connected to the support structure 317 via a force-generating device 318.
  • the force-generating device 318 serves to exert a clamping force F R on the shoulder 107. 2, that is to say on the optical module 107. 1 and thus keep it in its predetermined position with respect to the support structure 317 under the action of external forces.
  • the force-generating device 318 in turn comprises a fluidic force-generating element 318.1.
  • the force generating element 318.1 has a
  • Working chamber 318.2 which is acted upon by the control device 312 with a working fluid.
  • the controller 312 adjusts the working pressure in the working fluid supplied to the working chamber 318.2 in accordance with the force F to be exerted by the force generating member 318.1.
  • the force-generating element 318.1 is in turn designed in the manner of a muscle element, which at a first working pressure P 1 in the working chamber 318.2 a first Pulling force F 1 exerts and at a relative to the first working pressure P 1 increased second working pressure p 2 in the working chamber 318.2 exerts a second tensile force F 1 , which is increased compared to the first tensile force F 1 (ie for P 1 ⁇ p 2 F 1 ⁇ F 2 ). If the mechanical boundary conditions permit, the force-generating element 318.1 performs a contraction along its longitudinal axis 318.3 when the working pressure is increased. Thus, the force-generating element 318.1 thus performs (similar to a human muscle) a contraction along its longitudinal direction with an energy supply under application of a rising tensile force F.
  • the working fluid may be both a liquid and a gaseous medium.
  • both variants can be advantageous.
  • the required rigidity of the connection between the optical module 107.1 and the support structure 317 may play a role. If, for example, a particularly rigid connection of the optical module 107.1 to the support structure 317 is advantageous, a liquid medium will preferably be used, while a gaseous medium is preferred because of its compressibility, if the required rigidity is lower.
  • Such fluidic muscle elements are well known, so it should not be discussed further here.
  • An example of such a fluidic muscle element are the pneumatic muscle elements of the company Festo AG & Co. KG (73734 Esslingen, DE), sold under the name “Fuidic Muscle DMSP” or “Fuidic Muscle MAS” and in the company brochure "Info 501 "(2005/04 edition) from Festo AG & Co. KG (73734 Esslingen, DE), the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
  • the muscle element 318.1 has the advantage that it works jerk-free or bum-free, so that the force F can be introduced particularly gently into the optical module 107.1. This in turn has the advantage that there is no influence on other components of the optical device 316 by possible impacts when the muscle element 318.1 is actuated.
  • Another advantage of the muscle element 318.1 is that it is insensitive to lateral forces due to its principle of action of a contraction along its longitudinal axis 318.3 with an increase in the working pressure and the resulting exertion of a tensile force, whereby the design of the force generating device 318 considerably simplified.
  • a detection device 313 is provided, which is connected to the control device 312.
  • the detection device 313 detects in the present example (as the current value of a state variable representative of the operating state of the optical device 316) the current value of the acceleration a acting on the optical device 316 transversely to the direction of the clamping force F R.
  • the detection device 313 supplies this current value of the detected acceleration to the control device 312.
  • the control device 312 determines from the current value of the acceleration a setpoint F RS of the clamping force and adjusts the working pressure in the working chamber 318.2 such that an existing deviation between the setpoint F R5 and the actual value F R of the clamping force is counteracted.
  • the control device 312 comprises a sensor device 312.1 arranged kinematically in series with that of the force-generating element 318.1, which measures the force F exerted by the force-generating element 318.1. Consequently, the sensor device 312.1 can thus be designed, for example, as a load cell or the like.
  • the setpoint value F RS of the clamping force is specified in the control device 312 as mentioned as a function of the acceleration a detected via the detection device 313.
  • the control device 312 modifies the working pressure of the working fluid until the actual value F R of the clamping force corresponds to the desired value F RS .
  • the force-generating device 318 comprises, in addition to the force-generating element 318.1, a further force-generating component in the form of a biasing element 318.4 which, together with the force-generating element 318.1, defines the force exerted by the force-generating device 318 on the optical module 107.1.
  • the biasing element 318.4 is formed as a simple mechanical spring, which is arranged kinematically parallel to the force-generating element 318.1, wherein its longitudinal axis is collinear with the longitudinal axis 318.3 of the force-generating element 318.1.
  • the force-generating element 318.1 and the biasing element 318.4 are each connected on the one hand to an abutment 318.5 and on the other hand to a clamping plate 318.6. in the assembled state, the abutment 318.5 attached to the support structure 317, while the clamping plate 318.6 contacts the optical module 107.1.
  • the biasing element 318.4 is in the example shown a compression spring which is compressed in the mounted state and thus exerts on the optical module 107.1 a force F of the force generating element 318.1 counteracting biasing force in the form of a compressive force F v .
  • the resultant force F R exerted on the optical module is then determined (with the force directions shown in FIG. 7) according to Equation 2: - ⁇ F
  • the biasing member 318.4 is designed so that it (upon contact of the Klemmplatte318.6 to the optical module 107.1) a biasing force F v exerts in the illustrated state, which corresponds to the maximum exerted on the optical module 107.1 clamping force F Rma ⁇ .
  • This maximum clamping force F Rmax is determined by the most unfavorable force effect on the optical module 107.1 expected during assembly, transport or operation of the microlithography device 101, for which it must be ensured that the optical module 107.1 does not shift with respect to the support structure 317.
  • Such an unfavorable force effect on the optical module 107.1 can occur, for example, as a result of impact loads during assembly or during transport of the microlithography device 101.
  • the maximum clamping force F Rmax is designed for the most unfavorable situation in which forces corresponding to seven times the acceleration due to gravity (7g) act on the optical module 107.1.
  • the clamping force F Rm a ⁇ is therefore designed for significantly higher acceleration values (eg up to 20 g).
  • the optical module 107.1 (that is to say the lens 107.1) usually has maximum forces which correspond to three times the acceleration due to gravity (3g).
  • the tensile force F of the force-generating element 318.1 as a function of the acceleration acting on the optical device 316, it is advantageously possible to dynamically adapt the
  • Clamping force F R can be achieved to the current dynamic load of the optical module 107.1.
  • the tensile force F of the force-generating element 318.1 is adjusted by the control device 312 so that the clamping force F R is always limited only to the extent required for the current load situation. This can be compared to conventional devices in which the optical module is always clamped with the maximum clamping force F Rmax , over long periods of operation of the
  • Microlithography device 101 a significant reduction of the clamping force F R and thus the introduced into the optical module 107.1 voltages. This leads to a reduction of stress-induced effects, such as the stress-induced birefringence, and thus to an increased imaging quality, which can be achieved with the present invention in the microlithography device 101.
  • the stress-induced birefringence can be reduced to about one-seventh of the value in conventional devices with permanent maximum clamping force F Rmax Qe after interpretation of the maximum clamping force F Rmax this value can even be significantly lower ).
  • the pretensioning force F v of the pretensioning element is designed only for a maximum load situation to be expected during normal operation (eg a maximum acceleration of 3 g) and the force-generating element has an in Direction of
  • Preload force acting tensile force F exerts which absorbs exceptional higher loads by the clamping force F R on the optical module is further increased by the force-generating element. It is understood that the mechanical arrangement of the force generating element relative to the arrangement shown in Figure 4 must be modified so that the tensile force F acts in the direction of the biasing force F v .
  • the controller In order to ensure the dynamic adaptation of the tensile force F and thus the clamping force F R during transport, the controller must be 312 in this case, of course, during transport in operation. It is understood, however, that in the case of transport according to reliable tightness and only one of the maximum expected load corresponding working pressure in the working space of the force generating element can be constructed (so that the maximum clamping force F Rmax on the optical module is) and the working space is then completed for example by a corresponding valve.
  • the force-generating element then acts as a prestressed pneumatic spring, which ensures the exercise of the maximum clamping force F Rmax on the optical module permanently with appropriate tightness of the system even without power supply.
  • biasing force F v need not necessarily be generated by the compression spring shown in Figure 7. Rather, it is also possible to use one or more tension springs to achieve the biasing force F v (similar to an arrangement as indicated in Figure 4 by the dashed contour 119).
  • the biasing element can also be an active element whose biasing force F v can be adjusted controlled by the control device 312.
  • This can be any element which generates an actively adjustable force.
  • it can be an electrical or electromechanical element (eg piezoactuators, Lorentz actuators etc.) or in turn a fluidic force-generating element (eg piston, diaphragm or bellows actuators, etc.), in particular a further fluidic muscle element ,
  • the detection device 313 can additionally influence the current value of the acceleration b acting on the optical device 316 in the direction of actively influencing the force F (as the current value of a further state variable representative of the operating state of the optical device 316) by the force-generating element 318.1 detect the clamping force F R.
  • the detection device 313 also supplies this current value of the detected acceleration b to the control device 312.
  • the control device 312 determines a setpoint value F RS of the clamping force based on the current value of the acceleration a and b and provides the working pressure by means of the above-described control circuit in the working chamber 318.2 so that an existing deviation between the desired value F RS and the actual value F R of the clamping force is counteracted.
  • the setpoint value F RS of the clamping force is specified in the control device 312 as mentioned as a function of the acceleration a and b detected by the detection device 313.
  • the control device 312 modifies the working pressure of the working fluid until the actual value F R of the clamping force corresponds to the desired value F RS .
  • the desired value F RS is selected so that the tensile force F of the force generating element 318.1 is set by the control device 312 so that the clamping force F R is always limited only to the extent required for the current load situation.
  • the stress- induced birefringence can generally be reduced to about one-seventh of the value in conventional devices with permanent maximum clamping force F Rmax (depending on the design of the maximum clamping force F Rma ⁇ , this value can even be significantly higher lower).
  • the clamping force F R (possibly varied according to the transverse acceleration a in the manner described above) is kept constant as a function of the axial acceleration b.
  • the resultant force F R applied to the optical module (in this dynamic case) is then determined (with the force directions shown in FIG. 7) as an extension to the static case of equation 2 at constant acceleration a:
  • F b is the reaction force on the (resulting from the acceleration b of the lens 107.1) inertial force.
  • F b is the reaction force on the (resulting from the acceleration b of the lens 107.1) inertial force.
  • optical device 416 according to the invention is described, which can be used instead of the optical device 316 in the microlithography device 101.
  • the optical device 416 corresponds in its basic structure and its mode of operation to the optical device 316 from FIG. 7, so that only the differences are to be discussed here.
  • similar components are provided with reference numerals increased by 100, and reference is made to the above statements with regard to their features.
  • the difference from the optical device 316 consists only in the design of the force-generating device 418 and in the optical module 407.1, which in the present example is a reflective optical element in the form of a mirror or the like.
  • the force-generating device 418 comprises, as a force-generating element, a piezoelectric element 418.1, via which the clamping force F R can be adapted dynamically to the current load situation of the optical device 416, as in the third exemplary embodiment.
  • the biasing force F v is achieved in the present example (with the force generating element 418.1 switched off) by the elastic deformation of the components lying in the force flow between the support structure 317 and the optical module 307.1 (in particular the abutment 418.5).
  • the preload force F v is designed only for a maximum load situation to be expected in normal operation (eg a maximum acceleration of 3 g).
  • the force-generating element 418.1 exerts a compressive force F acting in the direction of the pretensioning force, which absorbs extraordinary higher loads by further increasing the clamping force F R on the optical module by the force-generating element 418.1.
  • the pressure force F is controlled by the control device 1 12 as a function of a through the
  • Detection device 113 detected current acceleration a and the detected by the sensor device 112.1 clamping force F R set.
  • the maximum clamping force F Rmax is achieved when the force generating element is switched off and a reduction of the clamping force F R is achieved in the activated or stressed force generating element.
  • an adjustment of the clamping force in response to the acceleration a and b can be made (as described above in connection with the optical device 316).
  • the microlithography device 101 which can use the optical device 416, is a device which operates in the so-called VUV range with light of the wavelength 193 nm. It is understood, however, that the optical device 416 may also be used in imaging devices that use light of any other wavelength for the imaging. In particular, the optical device 416 can be used in a so-called EUV system which operates with light in the so-called EUV range at a wavelength of about 5 nm to 20 nm, in particular with light of a wavelength of about 13 nm These extremely short wavelengths, the advantage of the invention achieved by reducing voltage-induced effects that lead to aberrations can have a particularly positive effect.
  • any other electrical or electro-mechanical force generating elements eg., Lorentz actuators, etc.
  • fluidic force generating elements eg piston, diaphragm or bellows actuators etc.
  • the present invention has been described above by way of examples in which only refractive or reflective optical elements have been used. It should be noted at this point, however, that the invention can of course also, in particular for the case of imaging at other wavelengths, be used in conjunction with optical devices that comprise alone or in any combination refractive, reflective or diffractive optical elements.
  • the present invention has been described above by way of examples in which only optically active elements of a lens or a lighting device have been manipulated. It should be noted at this point, however, again that the invention can of course also apply to the force application to other optically active components of the imaging device, in particular of components of the mask device and / or the substrate device, application.
  • the present invention has been described above by means of examples from the field of microlithography. It is understood, however, that the present invention may also be used for any other applications or imaging methods, in particular at arbitrary wavelengths of the light used for imaging.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Einrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit einem optischen Modul, einer Stützstruktur und einer Krafterzeugungseinrichtung. Die Krafterzeugungseinrichtung ist mit dem optischen Modul und der Stützstruktur verbunden und dazu ausgebildet, auf das optische Modul eine Kraft auszuüben. Die Krafterzeugungseinrichtung weist ein fluidisches Krafterzeugungselement mit einer Arbeitskammer auf, die mit einem einen Arbeitsdruck aufweisenden Arbeitsfluid beaufschlagbar ist. Das Krafterzeugungselement ist als Muskelelement ausgebildet, das bei einem ersten Arbeitsdruck eine erste Zugkraft ausübt und bei einem gegenüber dem ersten Arbeitsdruck erhöhten zweiten Arbeitsdruck eine gegenüber der ersten Zugkraft erhöhte zweite Zugkraft ausübt.

Description

Optische Einrichtung mit einstellbarer Kraftwirkung auf ein optisches Modul
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Einrichtung, eine optische Abbildungseinrichtung, die eine solche optische Einrichtung umfasst sowie ein Verfahren zum ausüben einer Kraft auf ein optisches Modul einer optischen Einrichtung. Die Erfindung lässt sich im Zusammenhang beliebigen optischen Einrichtungen bzw. optischen Abbildungsverfahren anwenden. Insbesondere lässt sie sich im Zusammenhang mit der bei der Herstellung mikroelektronischer Schaltkreise verwendeten Mikrolithographie einsetzen.
Insbesondere im Bereich der Mikrolithographie ist es neben der Verwendung mit möglichst hoher Präzision ausgeführter Komponenten unter anderem erforderlich, die Position und Geometrie optischer Module der Abbildungseinrichtung, also beispielsweise der Module mit optischen Elementen wie Linsen, Spiegeln oder Gittern aber auch der verwendeten Masken und Substrate, im Betrieb möglichst präzise gemäß vorgegebenen Sollwerten einzustellen bzw. solche Komponenten in einer einmal justierten Position zu halten, um eine entsprechend hohe Abbildungsqualität zu erzielen (wobei im Sinne der vorliegenden Erfindung der Begriff optisches Modul sowohl optische Elemente alleine als auch Baugruppen aus solchen optischen Elementen und weiteren Komponenten, wie z. B. Fassungsteilen etc., bezeichnen soll).
Im Bereich der Mikrolithographie liegen die Genauigkeitsanforderungen im mikroskopischen Bereich in der Größenordnung weniger Nanometer oder darunter liegen. Sie sind dabei nicht zuletzt eine Folge des ständigen Bedarfs, die Auflösung der bei der Herstellung mikroelektronischer Schaltkreise verwendeten optischen Systeme zu erhöhen, um die Miniaturisierung der herzustellenden mikroelektronischen Schaltkreise voranzutreiben. Insbesondere bei modernen Lithographiesystemen, die zur Erhöhung der Auflösung mit einer hohen numerischen Apertur arbeiten, wird mit hoch polarisiertem UV Licht gearbeitet, um die Vorteile der hohen numerischen Apertur vollständig ausnutzen zu können. Von besonderer Bedeutung ist hierbei also die Erhaltung der Polarisation des Lichts beim Durchlaufen des optischen Systems. Als besonders problematisch erweist sich hierbei die spannungsinduzierte Doppelbrechung, welche durch Spannungen in den optischen Elementen hervorgerufen wird und einen wesentlichen Anteil am Polarisationsverlust im System trägt.
Um eine justierte Komponente, beispielsweise ein optisches Element, in einer einmal justierten Position zu halten, werden üblicherweise zwei unterschiedliche Konzepte verwendet. Zum einen werden stoffschlüssige Verbindungen zwischen dem optischen
Element und seiner Stützstruktur verwendet. Diese haben jedoch den Nachteil, dass neben der gegebenenfalls unzureichenden Langzeitstabilität der Verbindung unter dem Einfluss von UV Licht das Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung gegebenenfalls mit dem Aufbau parasitärer Kräfte (beispielsweise durch Schrumpfung des verwendeten Klebstoffes etc.) einhergeht, welche zu unerwünschten Spannungen im optischen Element, einem Polarisationsverlust und damit einer Verschlechterung der Abbildungsqualität führen.
Alternativ werden (insbesondere in Beleuchtungssystemen) häufig kraftschlüssige Verbindungen, beispielsweise Klemmverbindungen, zwischen dem optischen Element und der Stützstruktur gewählt, da diese besonders einfach herzustellen sind und unter anderem auch unter dem Einfluss von UV Licht keine Probleme hinsichtlich der Langzeitstabilität bereiten. Die Haltekraft wird dabei in der Regel über eine elastische Rückstellkraft eines verformten Federelements oder dergleichen erzeugt.
Ein Problem solcher kraftschlüssigen Verbindungen liegt jedoch darin, dass die zu erzeugende Haltekraft auf die nach dem Justieren des optischen Elements zu erwartende maximale Dejustagekraft auszulegen ist. Diese maximale Dejustagekraft basiert aber naturgemäß auf besonders pessimistischen Annahmen, also der in der ungünstigsten Situation zu erwartenden maximalen Dejustagekraft (die gegebenenfalls auch noch über einen entsprechenden Sicherheitsfaktor weiter erhöht wird). Typischerweise handelt es sich bei dieser maximalen Dejustagekraft um eine Kraft, deren Auftreten infolge von Stößen beim Transport oder bei außergewöhnlichen Ereignissen im Betrieb der justierten optischen Einrichtung erwartet wird, während im Normalbetrieb der optischen Einrichtung überwiegend erheblich geringere Dejustagekräfte zu erwarten sind.
So ist in einem typischen Beispiel für eine Mikrolithographieeinrichtung im Normalbetrieb überwiegend mit einer maximalen auf die Komponenten wirkenden Beschleunigung von 3g (also der dreifachen Erdbeschleunigung) zu rechnen, während beispielsweise für den
Extremfall von Stößen ausgegangen wird, bei denen auf die Komponenten eine maximale Beschleunigung von 7g (also der siebenfachen Erdbeschleunigung) wirkt. Da die Haltekraft aber auf diesen Extremfall ausgelegt sein muss, wird im Normalbetrieb folglich eine deutlich höhere Haltekraft ausgeübt als eigentlich erforderlich wäre. Diese über weite Strecken überflüssig hohe Haltekraft bedingt jedoch wiederum entsprechend hohe Spannungen in dem optischen Element und damit einen Polarisationsverlust und die damit einhergehende Verschlechterung der Abbildungsqualität.
Um die eingangs erwähnte gewünschte Position und/oder Geometrie der betreffenden optischen Module zu erzielen, werden weiterhin häufig aktive Manipulatoren verwendet, welche auf der Komponente eine entsprechende Manipulationskraft ausüben. Insbesondere im Bereich der Mikrolithographie werden dabei häufig Piezoaktuatoren, Lorentz-Aktuatoren, pneumatische Balgaktuatoren oder dergleichen eingesetzt. Diese Aktuatortypen haben jedoch jeweils nicht unerhebliche Nachteile.
So lassen sich mit den bekannten Piezoaktuatoren zwar auf einfache Weise in einem weiten Bereich variierbare Manipulationskräfte erzeugen. Sie haben jedoch den Nachteil, dass die verwendeten Piezoelemente zum einen nur einen vergleichsweise geringen Stellweg zur Verfügung stellen, sodass für größere Stellwege aufwändige Getriebe erforderlich sind. Zum anderen sind die Piezoelemente vergleichsweise spröde sowie empfindlich gegen Schub- und Zugspannungen, sodass sie nur unter relativ genau definierten Richtungen belastet werden dürfen und insbesondere bei Stoßbelastungen ein hohes Risiko von Beschädigungen besteht. Die vergleichsweise hohe Steifigkeit der Piezoelemente bringt schließlich noch den Nachteil mit sich, dass für bestimmte Anwendungen, insbesondere im Bereich der Mikrolithographie, eine zusätzliche mechanische Entkopplung zu der zu manipulierenden Komponente erforderlich ist, um die Einleitung parasitärer Kräfte und Momente in die Komponente zu vermeiden.
Lorentz-Aktuatoren haben zwar den Vorteil, dass sie eine sehr geringe Steifigkeit aufweisen. Nachteilig ist jedoch, dass sie häufig nur eingeschränkte Stellwege und geringe Manipulationskräfte zur Verfügung stellen. Zudem weisen sie eine vergleichsweise hohe Verlustleistung auf, die insbesondere bei thermisch sehr sensitiven optischen Einrichtungen zu Problemen führt bzw. eine aufwändige Wärmeabfuhr erfordern.
Pneumatische Balgaktuatoren können zwar gegebenenfalls hohe Manipulationskräfte und große Stellwege zur Verfügung stellen. Sie weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie vergleichsweise viel Bauraum beanspruchen und ebenfalls nur Belastungen in vergleichsweise genau definierter Richtung unterworfen werden dürfen, um das Risiko einer Beschädigung gering zu halten. KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine optische Einrichtung, eine optische Abbildungseinrichtung bzw. ein Verfahren zum Ausüben einer Kraft auf ein optisches Modul einer optischen Einrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweisen und insbesondere auf einfache Weise im Einsatz eine hohe Abbildungsqualität gewährleistet.
Der vorliegenden Erfindung liegt zum einen die Erkenntnis zu Grunde, dass man eine besonders hohe Abbildungsqualität auf einfache Weise dadurch erzielen kann, dass man für die Aufbringung einer Kraft auf ein optisches Modul ein nach Art eines Muskelelements ausgebildetes fluidisches Krafterzeugungselement verwendet, welches bei Erhöhung des Drucks in seiner Arbeitskammer eine Kontraktion ausführen will und dabei eine ansteigende Zugkraft ausübt. Derartige Muskelelemente haben zum einen den Vorteil, dass sie ruck- bzw. stoßfrei arbeiten, sodass die Kraft besonders sanft in das optische Modul eingebracht werden kann. Dies hat wiederum den Vorteil, dass es zu keiner Beeinflussung anderer Komponenten der Einrichtung durch eventuelle Stöße bei der Betätigung des
Muskelelements kommt. Ein weiterer Vorteil solcher fluidischer Muskelelemente liegt darin, dass sie durch ihr Wirkprinzip einer Kontraktion entlang ihrer Längsachse bei einer Erhöhung des Arbeitsdrucks und dem daraus resultierenden Ausüben einer Zugkraft unempfindlich gegen Querkräfte, wodurch sich die Gestaltung der Krafterzeugungseinrichtung erheblich vereinfacht. So ist im Vergleich zu herkömmlichen ähnlich ruckfrei arbeitenden fluidischen Aktuatoren (z. B. herkömmlichen Balgaktuatoren, die bei Erhöhung des Arbeitsdrucks eine Druckkraft ausüben) deutlich weniger Aufwand für die Entkopplung solcher Querkräfte bzw. die gegenseitige Führung der gekoppelten Komponenten zu betreiben.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher eine optische Einrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit einem optischen Modul, einer Stützstruktur und einer Krafterzeugungseinrichtung. Die Krafterzeugungseinrichtung ist mit dem optischen Modul und der Stützstruktur verbunden und dazu ausgebildet, auf das optische Modul eine Kraft auszuüben. Die Krafterzeugungseinrichtung weist ein fluidisches Krafterzeugungselement mit einer Arbeitskammer auf, die mit einem einen Arbeitsdruck aufweisenden Arbeitsfluid beaufschlagbar ist. Das Krafterzeugungselement ist als Muskelelement ausgebildet, das bei einem ersten Arbeitsdruck eine erste Zugkraft ausübt und bei einem gegenüber dem ersten Arbeitsdruck erhöhten zweiten Arbeitsdruck eine gegenüber der ersten Zugkraft erhöhte zweite Zugkraft ausübt. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine optische Abbildungseinrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit einer Beleuchtungseinrichtung, einer Maskeneinrichtung zur Aufnahme einer ein Projektionsmuster umfassenden Maske, einer Projektionseinrichtung mit einer optischen Elementgruppe und einer Substrateinrichtung zur Aufnahme eines Substrats. Die
Beleuchtungseinrichtung ist zum Beleuchten des Projektionsmusters ausgebildet, während die optische Elementgruppe zum Abbilden des Projektionsmusters auf dem Substrat ausgebildet ist. Die Beleuchtungseinrichtung und/oder die Projektionseinrichtung umfasst ein optisches Modul mit einer Stützstruktur und einer Krafterzeugungseinrichtung. Die Krafterzeugungseinrichtung ist mit dem optischen Modul und der Stützstruktur verbunden und dazu ausgebildet, auf das optische Modul eine Kraft auszuüben. Die Krafterzeugungseinrichtung weist weiterhin ein fluidisches Krafterzeugungselement mit einer Arbeitskammer auf, die mit einem einen Arbeitsdruck aufweisenden Arbeitsfluid beaufschlagbar ist. Das Krafterzeugungselement ist als Muskelelement ausgebildet, das bei einem ersten Arbeitsdruck eine erste Zugkraft ausübt und bei einem gegenüber dem ersten Arbeitsdruck erhöhten zweiten Arbeitsdruck eine gegenüber der ersten Zugkraft erhöhte zweite Zugkraft ausübt.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ausüben einer Kraft auf ein optisches Modul, insbesondere zur Verwendung in der Mikrolithographie, bei dem das optische Modul über eine Stützstruktur abgestützt wird, wobei über eine mit dem optischen Modul und der Stützstruktur verbundene Krafterzeugungseinrichtung, die ein fluidisches Krafterzeugungselement mit einer Arbeitskammer aufweist, die mit einem einen Arbeitsdruck aufweisenden Arbeitsfluid beaufschlagbar ist, auf das optische Modul eine Kraft ausgeübt wird. Als Krafterzeugungselement wird ein als Muskelelement ausgebildetes Element verwendet, das bei einem ersten Arbeitsdruck eine erste Zugkraft ausübt und bei einem gegenüber dem ersten Arbeitsdruck erhöhten zweiten Arbeitsdruck eine gegenüber der ersten Zugkraft erhöhte zweite Zugkraft ausübt.
Der vorliegenden Erfindung liegt zum anderen die Erkenntnis zu Grunde, dass man unabhängig von der Verwendung eines derartigen Muskelelements eine besonders hohe Abbildungsqualität auf einfache Weise dadurch erzielen kann, wenn bei einer Klemmverbindung zwischen der Stützstruktur und dem optischen Modul die Klemmkraft gesteuert durch eine entsprechende Steuereinrichtung, insbesondere in Abhängigkeit von der auf das optische Modul wirkenden Beschleunigung, variiert werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Klemmkraft an die jeweilige aktuelle Betriebsituation angepasst werden kann und nicht dauerhaft derjenigen Klemmkraft entsprechen muss, die für den ungünstigsten zu erwartenden Lastfall (der höchst selten oder sogar nie eintritt) erforderlich ist. Hierdurch ist es mit anderen Worten möglich, über weite Strecken des Betriebs mit Klemmkräften zu arbeiten, die gegenüber denjenigen einer vergleichbaren herkömmlichen optischen Einrichtung deutlich reduziert sind. Folglich werden in normalen Betriebsituationen ohne derartige extreme Betriebsbedingungen (z. B. hohe Stoßbelastungen oder dergleichen) durch die reduzierten Klemmkräfte deutlich geringere Spannungen in das optische Modul eingebracht, welche zu einer Reduktion der Abbildungsqualität (z. B. durch spannungsinduzierte Doppelbrechung) führen könnten.
Weiterhin ist es hiermit möglich, die Klemmkräfte in Abhängigkeit von der auf das optische Modul wirkenden Beschleunigungen zumindest streckenweise konstant zu halten, um so die Auswirkungen der insgesamt auf das optische Modul wirkenden Kräfte (also der Klemmkräfte und Trägheitskräfte) auf die optischen Eigenschaften des optischen Moduls möglichst konstant zu halten. So kann beispielsweise vorgesehen sein, die Klemmkräfte zu reduzieren, wenn sich aufgrund der Beschleunigung des optischen Moduls und den sich daraus ergebenden erhöhten Kontaktkräften (die aus den auf das optische Modul wirkenden Trägheitskräften resultieren) im Bereich der Klemmung nur noch geringere Klemmkräfte erforderlich sind, um das optische Modul zu halten.
Es versteht sich, dass bei diesen Varianten der Erfindung die jeweilige Beschleunigung in beliebigen Freiheitsgraden sowie in beliebig vielen Freiheitsgraden gemeinsam (bis hin zu allen sechs Freiheitsgraden im dreidimensionalen Raum) berücksichtigt werden kann.
Es sei er nochmals erwähnt, dass diese aktive Variation der Klemmkraft während des Betriebs der optischen Einrichtung unabhängig von der Art der Erzeugung der Klemmkraft ist. Erforderlich ist lediglich, dass die Klemmkraft durch eine entsprechende Steuereinrichtung im Betrieb aktiv variiert werden kann. Für die Erzeugung der Klemmkraft kommen beliebige Wirkprinzipien in Betracht. Insbesondere können hinlänglich bekannte elektrische bzw. elektromechanische Krafterzeugungselemente (z. B. Piezoaktuatoren, Lorentz-Aktuatoren etc.) oder fluidische Krafterzeugungselemente , (z. B. Kolben-, Membran- oder Balgaktuatoren, fluidische Muskelelemente etc.) zum Einsatz kommen.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher eine optische Einrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit einem optischen Modul, einer Stützstruktur und einer Krafterzeugungseinrichtung, wobei die Krafterzeugungseinrichtung mit dem optischen Modul und der Stützstruktur verbunden ist und dazu ausgebildet ist, auf das optische Modul eine Klemmkraft auszuüben. Die Krafterzeugungseinrichtung ist dazu ausgebildet, gesteuert durch eine mit ihr verbundene Steuereinrichtung die Klemmkraft zu verändern.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine optische Abbildungseinrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit einer Beleuchtungseinrichtung, einer Maskeneinrichtung zur Aufnahme einer ein Projektionsmuster umfassenden Maske, einer Projektionseinrichtung mit einer optischen Elementgruppe und einer Substrateinrichtung zur Aufnahme eines Substrats, wobei die Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten des Projektionsmusters ausgebildet ist während die optische Elementgruppe zum Abbilden des Projektionsmusters auf dem Substrat ausgebildet ist. Die Beleuchtungseinrichtung und/oder die Projektionseinrichtung umfasst ein optisches Modul mit einer Stützstruktur und einer Krafterzeugungseinrichtung. Die Krafterzeugungseinrichtung ist mit dem optischen Modul und der Stützstruktur verbunden und dazu ausgebildet, auf das optische Modul eine Klemmkraft auszuüben. Die Krafterzeugungseinrichtung ist dazu ausgebildet, gesteuert durch eine mit ihr verbundene Steuereinrichtung die Klemmkraft zu verändern.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ausüben einer Kraft auf ein optisches Modul, insbesondere zur Verwendung in der Mikrolithographie, bei dem das optische Modul über eine Stützstruktur abgestützt wird, wobei über eine mit dem optischen Modul und der Stützstruktur verbundene
Krafterzeugungseinrichtung auf das optische Modul eine Klemmkraft ausgeübt wird und die Klemmkraft gesteuert durch eine Steuereinrichtung variiert wird
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Abbildungseinrichtung, die eine erfindungsgemäße optische Einrichtung umfasst und mit der sich eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Ausüben einer Kraft durchführen lässt; Figur 2 ist eine stark verallgemeinerte schematische Darstellung eines Teils einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung der Abbildungseinrichtung aus Figur 1 ;
Figur 3 ist ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ausüben einer Kraft, welches sich mit der optischen Einrichtung aus Figur 2 durchführen lässt;
Figur 4 ist eine schematische Darstellung eines Teils einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung der Abbildungseinrichtung aus Figur 1 ;
Figur 5 ist ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ausüben einer Kraft, welches sich mit der optischen Einrichtung aus Figur 4 durchführen lässt;
Figur 6 ist eine schematische Darstellung eines Teils einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung der Abbildungseinrichtung aus Figur 1 ;
Figur 7 ist eine schematische Darstellung eines Teils einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung der Abbildungseinrichtung aus Figur 1 ;
Figur 8 ist eine schematische Darstellung eines Teils einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung der
Abbildungseinrichtung aus Figur 1.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Erstes Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 wird im Folgenden eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung beschrieben, welche in einer erfindungsgemäßen optischen Abbildungseinrichtung für die Mikrolithographie zum Einsatz kommt.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Abbildungseinrichtung in Form einer Mikrolithographieeinrichtung 101 , die mit Licht im UV-Bereich mit einer Wellenlänge von 193 nm arbeitet.
Die Mikrolithographieeinrichtung 101 umfasst ein Beleuchtungssystem 102, eine Maskeneinrichtung in Form eines Maskentisches 103, ein optisches Projektionssystem in Form eines Objektivs 104 mit einer optischen Achse 104.1 und eine Substrateinrichtung in Form eines Wafertischs 105. Das Beleuchtungssystem 102 beleuchtet eine auf dem Maskentisch 103 angeordnete Maske 103.1 mit einem - nicht näher dargestellten - Projektionslichtbündel der Wellenlänge 193 nm. Auf der Maske 103.1 befindet sich ein Projektionsmuster, welches mit dem Projektionslichtbündel über die im Objektiv 104 angeordneten optischen Elemente auf ein Substrat in Form eines Wafers 105.1 projiziert wird, der auf dem Wafertisch 105 angeordnet ist.
Das Beleuchtungssystem 102 umfasst neben einer - nicht dargestellten - Lichtquelle eine erste Gruppe 106 von optisch wirksamen Komponenten, die unter anderem ein stabförmiges optisches Element 106.1 umfasst. Wegen der Arbeitswellenlänge von 193 nm handelt es sich bei dem optischen Element 106.1 um ein refraktives optisches Element.
Das Objektiv 104 umfasst eine zweite Gruppe 107 von optisch wirksamen Komponenten, die unter anderem eine Reihe von optischen Elementen, beispielsweise das optische Element 107.1 umfasst. Die optisch wirksamen Komponenten der zweiten Gruppe 107 werden im Gehäuse 104.2 des Objektivs 104 gehalten. Wegen der Arbeitswellenlänge von 193 nm handelt es sich bei dem optischen Element 107.1 um ein refraktives optisches Element, also eine Linse oder dergleichen. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch beliebige andere optische Elemente, beispielsweise reflektive oder diffraktive optische Elemente zum Einsatz kommen können. Ebenso können natürlich auch beliebige Kombinationen solcher optischer Elemente zum Einsatz kommen.
Figur 2 zeigt eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen optischen Einrichtung 108, welche ein optisches Modul 109 und eine Stützstruktur 1 10 sowie eine Krafterzeugungseinrichtung 11 1 umfasst. Die Stützstruktur 110 stützt das optische Modul 109 ab. Hierzu ist die Stützstruktur 110 (gegebenenfalls neben weiteren Stützelementen) über die Krafterzeugungseinrichtung 111 mit dem optischen Modul 109 verbunden. Das optische Modul 109 umfasst die Linse 107.1 (sowie gegebenenfalls weitere Komponenten, beispielsweise eine mit der Linse 107.1 verbundene Halteeinrichtung, an der die Krafterzeugungseinrichtung 111 angreift).
Die Krafterzeugungseinrichtung 111 dient dazu, eine Kraft F auf das optische Modul 109 auszuüben. Hierzu umfasst die Krafterzeugungseinrichtung 111 ein fluidisches Krafterzeugungselement 1 11.1. Das Krafterzeugungselement 1 11.1 weist hierzu eine Arbeitskammer 111.2 auf, die durch eine Steuereinrichtung 112 mit einem Arbeitsfluid beaufschlagt wird. Wie nachfolgend noch detailliert erläutert wird, stellt die
Steuereinrichtung 112 den Arbeitsdruck in dem zu der Arbeitskammer 111.2 gelieferten Arbeitsfluid entsprechend der Kraft F ein, die durch das Krafterzeugungselement 11 1.1 auf das optische Modul 109 auszuüben ist.
Das Krafterzeugungselement 111.1 ist nach Art eines Muskelelements ausgebildet, das bei einem ersten Arbeitsdruck P1 in der Arbeitskammer 111.2 eine erste Zugkraft Fi ausübt und bei einem gegenüber dem ersten Arbeitsdruck P1 erhöhten zweiten Arbeitsdruck p2 in der Arbeitskammer 111.2 eine zweite Zugkraft F1 ausübt, die gegenüber der ersten Zugkraft F1 erhöht ist (d. h. für P1 < p2 gilt F1 < F2). Sofern in die mechanischen Randbedingungen dies zulassen, vollführt das Krafterzeugungselement 111.1 bei einer Erhöhung des Arbeitsdrucks eine Kontraktion entlang seiner Längsachse 111.3. Mithin vollführt das Krafterzeugungselement 111.1 also (ähnlich einem menschlichen Muskel) bei einer Energiezufuhr unter Aufbringung einer ansteigenden Zugkraft F eine Kontraktion entlang seiner Längsrichtung.
Bei dem Arbeitsfluid kann es sich sowohl um ein flüssiges als auch um ein gasförmiges Medium handeln. Je nach Anwendungsfall können beide Varianten von Vorteil sein. Immer kann unter anderem die erforderliche Steifigkeit der Verbindung zwischen dem optischen Modul 109 und der Stützstruktur 110 eine Rolle spielen. Ist beispielsweise eine besonders steife Anbindung des optischen Moduls 109 an der Stützstruktur 1 10 von Vorteil, so wird bevorzugt ein flüssiges Medium zum Einsatz kommen, während bei einer geringeren erforderlichen Steifigkeit wegen seiner Kompressibilität ein gasförmiges Medium bevorzugt wird.
Derartige fluidische Muskelelemente sind hinlänglich bekannt, sodass hierauf nicht näher eingegangen werden soll. In der Regel umfassen sie eine im Allgemeinen zylinderförmige Arbeitskammer, die von einer Kombination aus zumindest einer elastischen fluiddichten Wandung und einem Geflecht oder Gewebe aus Zugelementen (z. B. Drähten, reißfesten Filamenten etc.), die zur Zylinderachse schräg gestellt angeordnet sind, begrenzt wird. Wird der Druck in der Arbeitskammer erhöht, dehnt sich diese radial (also quer zu ihrer Längsrichtung) aus. Hierdurch werden die Zugelemente stärker in Umfangsrichtung der zylindrischen Arbeitskammer ausgerichtet, sodass hieraus eine Kontraktion der Arbeitskammer entlang ihrer Längsachse erfolgt. Ein Beispiel eines solchen fluidischen Muskelelements stellen die pneumatischen Muskelelemente von der Fa. Festo AG & Co. KG (73734 Esslingen, DE) dar, die unter der Bezeichnung "Fuidic Muscle DMSP" oder "Fuidic Muscle MAS" vertrieben und in dem Firmenprospekt "Info 501" (Ausgabe 2005/04) der Fa. Festo AG & Co. KG (73734 Esslingen, DE) beschrieben werden, dessen gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
Das Muskelelement 111.1 hat zum einen den Vorteil, dass es ruck- bzw. stoßfrei arbeitet, sodass die Kraft F besonders sanft in das optische Modul 109 eingebracht werden kann. Dies hat wiederum den Vorteil, dass es zu keiner Beeinflussung anderer Komponenten der optischen Einrichtung 108 durch eventuelle Stöße bei der Betätigung des Muskelelements 111.1 kommt. Ein weiterer Vorteil des Muskelelements 111.1 liegt darin, dass es durch sein Wirkprinzip einer Kontraktion entlang seiner Längsachse 111.3 bei einer Erhöhung des Arbeitsdrucks und dem daraus resultierenden Ausüben einer Zugkraft unempfindlich gegen Querkräfte ist, wodurch sich die Gestaltung der Krafterzeugungseinrichtung 1 11 erheblich vereinfacht. So ist im Vergleich zu herkömmlichen ähnlich ruckfrei arbeitenden fluidischen Aktuatoren (z. B. herkömmlichen Balgaktuatoren, die bei Erhöhung des Arbeitsdrucks eine Druckkraft ausüben) deutlich weniger Aufwand für die Entkopplung solcher Querkräfte bzw. die gegenseitige Führung der gekoppelten Komponenten (hier also des optischen Moduls 109 und der Stützstruktur 110) zu betreiben.
Um die durch das Krafterzeugungselement 111.1 auf das optische Modul 109 ausgeübte Kraft F aktiv zu beeinflussen, ist eine Erfassungseinrichtung 113 vorgesehen, die mit der Steuereinrichtung 112 verbunden ist. Die Erfassungseinrichtung 113 erfasst den aktuellen Wert einer für den Betriebszustand der optischen Einrichtung 108 repräsentativen Zustandsvariablen.
Bei dieser Zustandsvariablen kann es sich zum einen um eine beliebige Variable handeln, die durch die Kraftwirkung des Krafterzeugungselements 111.1 auf das optische Modul 109 beeinflusst werden kann. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine für einen
Abbildungsfehler der Mikrolithographieeinrichtung 101 repräsentative Variable handeln, die über die Erfassungseinrichtung 113 erfasst wird und durch die Kraftwirkung des Krafterzeugungselements 111.1 auf das optische Modul 109 beeinflusst werden kann. So kann über die Kraftwirkung des Krafterzeugungselements 111.1 beispielsweise die Position und/oder Orientierung (jeweils bezüglich einer vorgegebenen Referenz) und/oder die Geometrie der Linse 107.1 beeinflusst werden, welche sich wiederum auf den Abbildungsfehler der Mikrolithographieeinrichtung 101 auswirkt. Ebenso kann es sich aber auch um eine Kraft oder ein Moment handeln, welche bzw. welches auf das optische Modul 109 ausgeübt wird.
Bei der Zustandsvariablen kann es sich aber auch um eine beliebige Variable handeln, die für sich unabhängig von der Kraftwirkung des Krafterzeugungselements 111.1 ist. Beispielsweise kann es sich um eine Variable handeln, die für eine auf die optische Einrichtung wirkende Beschleunigung repräsentativ ist. Ebenso kann es sich um eine Variable handeln, die für eine Temperatur in dem optischen Modul 109 oder der Stützstruktur 110 repräsentativ ist, oder um eine Variable, die für eine Zustandsgröße (z. B. Druck, Temperatur etc.) einer das optische Modul 109 und/oder die Stützstruktur 110 umgebenden Atmosphäre repräsentativ ist.
Die Erfassungseinrichtung 113 liefert diesen aktuellen Wert der erfassten Zustandsvariablen an die Steuereinrichtung 112. Die Steuereinrichtung 112 vergleicht den aktuellen Wert der Zustandsvariablen mit einem für den aktuellen Betriebszustand vorgegebenen Sollwert der Zustandsvariablen und stellt den Arbeitsdruck in der Arbeitskammer 111.2 so ein, dass einer bestehenden Abweichung zwischen dem Sollwert und dem Istwert der Zustandsvariablen entgegengewirkt wird.
Diesem Vorgehen kann ein weiterer Regelkreis überlagert sein. So kann die Steuereinrichtung 112 beispielsweise eine Sensoreinrichtung 112.1 aufweisen, welche je nach dem Zweck der Kraftwirkung des Krafterzeugungselements 111.1 eine weitere Größe erfasst und an die Steuereinrichtung 112 übermittelt, welche dann unter Verwendung dieser weiteren Größe den Arbeitsdruck in der Arbeitskammer 111.2 einstellt. Ist der Zweck der Kraftwirkung des Krafterzeugungselements 1 11.1 beispielsweise primär die Erzeugung einer exakt vorgegebenen Kraft (z. B. zur Erzielung einer genau definierten Verformung der Linse 107.1), so kann die Sensoreinrichtung 1 12.1 dazu ausgebildet sein, die von dem Krafterzeugungselement 111.1 auf das optische Modul ausgeübte Kraft zu messen. Mithin kann die Sensoreinrichtung 112.1 also beispielsweise als Kraftmessdose oder dergleichen ausgebildet sein.
Ist der Zweck der Kraftwirkung des Krafterzeugungselements 1 11.1 beispielsweise aber primär die Erzeugung einer exakt vorgegebenen Verschiebung (z. B. zur Erzielung einer genau definierten Position und/oder Orientierung der Linse 107.1), so kann die Sensoreinrichtung 112.1 dazu ausgebildet sein, die durch die Kraftwirkung des Krafterzeugungselements 111.1 erzielte Verschiebung zu messen. Mithin kann die Sensoreinrichtung also eine entsprechende Wegmesseinrichtung sein, die nach einem beliebigen Prinzip arbeitet (z. B. Interferometer, Encoder, kapazitver Wegmesser etc.).
In diesem Fall des überlagerten weiteren Regelkreises kann beispielsweise der Sollwert für die von der Sensoreinrichtung 112.1 erfasste weitere Größe in Abhängigkeit von dem
Sollwert der über die Erfassungseinrichtung 113 erfassten Zustandsvariablen vorgegeben sein. Ist beispielsweise in einer Variante zur Korrektur eines über die Erfassungseinrichtung 113 erfassten Abbildungsfehlers eine bestimmte Verschiebung und/oder Verformung der Linse 107.1 erforderlich, so kann diese erforderliche Verschiebung und/oder Verformung als Sollwert für den überlagerten Regelkreis verwendet werden. In einer anderen Variante kann in Abhängigkeit von einer durch die Erfassungseinrichtung 1 13 erfassten, auf die optische Einrichtung 108 wirkenden Beschleunigung durch die Krafterzeugungseinrichtung 111 eine bestimmte Klemmkraft aufzubringen sein, um das optische Modul 109 in einer vorgegebenen Position zu halten. Aus dieser vorgegebenen Klemmkraft ergibt sich dann eine vorgegebene Kraft des Krafterzeugungselements 111.1 , die dann als Sollwert für den überlagerten Regelkreis verwendet werden kann.
Die Krafterzeugungseinrichtung 111 kann neben dem Krafterzeugungselement 111.1 weitere Krafterzeugungskomponenten umfassen, welche zusammen mit dem Krafterzeugungselement 1 11.1 die von der Krafterzeugungseinrichtung 111 auf das optische Modul 109 ausgeübte Kraft definieren. Bei einer solchen weiteren
Krafterzeugungskomponente kann es sich um eine aktive oder passive Komponente handeln. In Figur 2 ist beispielsweise durch die gestrichelte Kontur eine aktive Krafterzeugungskomponente in Form eines aktiven Vorspannelements 111.4 angedeutet, welche ebenfalls mit der Stützstruktur 110 verbunden ist und (gesteuert durch die Steuereinrichtung 112) auf das optische Modul 109 eine der Kraft F des Krafterzeugungselements 111.1 entgegenwirkende Vorspannkraft Fv ausübt. Die auf das optische Modul ausgeübte resultierende Kraft FR bestimmt sich dann (mit den in Figur 2 eingezeichneten Kraftrichtungen) zu:
FH = F - FV . (1 )
Das Vorspannelement kann (wie in Figur 2 dargestellt) kinematisch in Serie zu dem Krafterzeugungselement 111.1 angeordnet sein. Es versteht sich jedoch, dass ein solches Vorspannelement auch kinematisch parallel zu dem Krafterzeugungselement 1 1 1.1 angeordnet sein kann. In diesem Fall ist es dann dazu ausgebildet, eine der Zugkraft des Krafterzeugungselements 111.1 entgegenwirkende Druckkraft auf das optische Modul 109 auszuüben.
Wie erwähnt, handelt es sich bei dem Vorspannelement 111.4 um ein aktives Element, dessen Vorspannkraft Fv gesteuert durch die Steuereinrichtung 112 verstellt werden kann. Hierbei kann es sich um ein beliebiges Element handeln, welches eine aktiv verstellbare Kraft erzeugt. Insbesondere kann es sich um ein elektrisches bzw. elektromechanisches Element (z. B. Piezoaktuatoren, Lorentz-Aktuatoren etc.) oder wiederum ein fluidisches Krafterzeugungselemente (z. B. Kolben-, Membran- oder Balgaktuatoren etc.) insbesondere ein weiteres fluidisches Muskelelement handeln.
Es versteht sich jedoch, dass es sich bei besonders einfach gestalteten Varianten der Erfindung bei dem Vorspannelement 111.4 auch um ein passives Krafterzeugungselement, beispielsweise ein einfaches mechanisches oder pneumatisches Federelement, handeln kann.
Es versteht sich weiterhin, dass an dem optischen Modul 109 eine Mehrzahl von Krafterzeugungseinrichtungen 111 angreifen können. Beispielsweise können drei (bevorzugt gleichmäßig) am Umfang des optischen Moduls 109 (mithin also der Linse 107.1) verteilte, in der Ebene des optischen Moduls 109 wirkende
Krafterzeugungseinrichtungen 111 vorgesehen sein, welche die Lage und Orientierung der des optischen Moduls 109 (und damit Linse 107.1) in der Ebene des optischen Moduls 109 in drei Freiheitsgraden (zwei translatorischen und einem rotatorischen Freiheitsgrad) einstellen können. Es versteht sich, dass das optische Modul 109 hierbei durch zusätzliche passive Stützelemente geführt sein kann, wie am optischen Modul 109 und der Stützstruktur 110 angreifen. Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Abbildungsverfahrens, welches mit der Mikrolithographieeinrichtung 101 durchgeführt wird und bei dem eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zum Ausüben einer Kraft auf ein optisches Modul zur Anwendung kommt.
Zunächst wird in einem Schritt 115.1 der Verfahrensablauf gestartet. In einem Schritt 115.2 werden dann die Komponenten der Mikrolithographieeinrichtung 101 aus Figur 1 in einen Zustand gebracht, in der die oben beschriebene Abbildung des Projektionsmusters der Maske 103.1 auf das Substrat 105.1 erfolgen kann.
In einem Abbildungsschritt 115.3 erfolgt parallel zu der Belichtung des Substrats 105.1 in einem Schritt 115.4 die oben beschriebene Erfassung des aktuellen Werts der
Zustandsvariable über die Erfassungseinrichtung 113 sowie der oben beschriebene Vergleich dieser aktuellen Werts mit einem für den aktuellen Betriebszustand vorgegebenen Sollwert.
In einem Schritt 115.5 steuert die Steuereinrichtung 112 dann in der oben beschriebenen Weise das Krafterzeugungselement 111.1 derart an, dass die Krafterzeugungseinrichtung 111 eine entsprechende Kraft auf das optische Modul 109 ausübt.
Nachfolgend wird in einem Schritt 115.6 überprüft, ob noch ein weiterer Abbildungsschritt durchzuführen ist. Ist dies nicht der Fall, wird der Verfahrensablauf in dem Schritt 115.7 beendet. Andernfalls wird zurück zu dem Schritt 115.3 gesprungen.
Zweites Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 4 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung 116 beschrieben. Die optische Einrichtung 116 ist Bestandteil des Beleuchtungssystems 102 und umfasst ein optisches Modul in Form des stabförmigen optischen Elements 106.1 und eine Stützstruktur 117. Das optische Element 106.1 ist über eine Krafterzeugungseinrichtung 118 mit der Stützstruktur 117 verbunden.
Die Krafterzeugungseinrichtung 118 dient dazu, eine Klemmkraft FR auf das optische Modul 106.1 auszuüben und dieses so auch unter der Einwirkung externer Kräfte in seiner vorgegebenen Position bezüglich der Stützstruktur 117 zu halten. Hierzu umfasst die Krafterzeugungseinrichtung 118 wiederum ein fluidisches Krafterzeugungselement 118.1. Das Krafterzeugungselement 118.1 weist eine Arbeitskammer 118.2 auf, die durch die Steuereinrichtung 112 mit einem Arbeitsfluid beaufschlagt wird. Die Steuereinrichtung 112 stellt wiederum den Arbeitsdruck in dem zu der Arbeitskammer 118.2 gelieferten Arbeitsfluid entsprechend der Kraft F ein, die durch das Krafterzeugungselement 1 18.1 auszuüben ist.
Das Krafterzeugungselement 118.1 ist wiederum nach Art eines Muskelelements ausgebildet, das bei einem ersten Arbeitsdruck pi in der Arbeitskammer 118.2 eine erste Zugkraft F1 ausübt und bei einem gegenüber dem ersten Arbeitsdruck P1 erhöhten zweiten Arbeitsdruck p2 in der Arbeitskammer 118.2 eine zweite Zugkraft F1 ausübt, die gegenüber der ersten Zugkraft F1 erhöht ist (d. h. für P1 < p2 gilt F1 < F2). Sofern die mechanischen Randbedingungen dies zulassen, vollführt das Krafterzeugungselement 118.1 bei einer Erhöhung des Arbeitsdrucks eine Kontraktion entlang seiner Längsachse 118.3. Mithin vollführt das Krafterzeugungselement 118.1 also (ähnlich einem menschlichen Muskel) bei einer Energiezufuhr unter Aufbringung einer ansteigenden Zugkraft F eine Kontraktion entlang seiner Längsrichtung.
Bei dem Arbeitsfluid kann es sich sowohl um ein flüssiges als auch um ein gasförmiges Medium handeln. Je nach Anwendungsfall können beide Varianten von Vorteil sein. Insbesondere kann unter anderem die erforderliche Steifigkeit der Verbindung zwischen dem optischen Modul 106.1 und der Stützstruktur 117 eine Rolle spielen. Ist beispielsweise eine besonders steife Anbindung des optischen Moduls 106.1 an der Stützstruktur 117 von Vorteil, so wird bevorzugt ein flüssiges Medium zum Einsatz kommen, während bei einer geringeren erforderlichen Steifigkeit wegen seiner Kompressibilität ein gasförmiges Medium bevorzugt wird.
Derartige fluidische Muskelelemente sind hinlänglich bekannt, sodass hierauf nicht näher eingegangen werden soll. Ein Beispiel eines solchen fluidischen Muskelelements stellen die pneumatischen Muskelelemente von der Fa. Festo AG & Co. KG (73734 Esslingen, DE) dar, die unter der Bezeichnung "Fuidic Muscle DMSP" oder "Fuidic Muscle MAS" vertrieben und in dem Firmenprospekt "Info 501" (Ausgabe 2005/04) der Fa. Festo AG & Co. KG (73734 Esslingen, DE) beschrieben werden, dessen gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
Das Muskelelement 118.1 hat zum einen den Vorteil, dass es ruck- bzw. stoßfrei arbeitet, sodass die Kraft F besonders sanft in das optische Modul 106.1 eingebracht werden kann. Dies hat wiederum den Vorteil, dass es zu keiner Beeinflussung anderer Komponenten der optischen Einrichtung 116 durch eventuelle Stöße bei der Betätigung des Muskelelements 1 18.1 kommt. Ein weiterer Vorteil des Muskelelements 118.1 liegt darin, dass es durch sein Wirkprinzip einer Kontraktion entlang seiner Längsachse 1 18.3 bei einer Erhöhung des Arbeitsdrucks und dem daraus resultierenden Ausüben einer Zugkraft unempfindlich gegen Querkräfte ist, wodurch sich die Gestaltung der Krafterzeugungseinrichtung 118 erheblich vereinfacht. So ist im Vergleich zu herkömmlichen ähnlich ruckfrei arbeitenden fluidischen Aktuatoren (z. B. herkömmlichen Balgaktuatoren, die bei Erhöhung des Arbeitsdrucks eine Druckkraft ausüben) deutlich weniger Aufwand für die Entkopplung solcher Querkräfte bzw. die gegenseitige Führung der gekoppelten Komponenten (hier also des optischen Moduls 106.1 und der Stützstruktur 117) zu betreiben.
Um die durch das Krafterzeugungselement 118.1 ausgeübte Kraft F aktiv zu beeinflussen, ist eine Erfassungseinrichtung 113 vorgesehen, die mit der Steuereinrichtung 112 verbunden ist. Die Erfassungseinrichtung 113 erfasst im vorliegenden Beispiel (als aktuellen Wert einer für den Betriebszustand der optischen Einrichtung 116 repräsentativen Zustandsvariablen) den aktuellen Wert der auf die optische Einrichtung 116 wirkenden Beschleunigung a quer zur Richtung der Klemmkraft FR.
Die Erfassungseinrichtung 113 liefert diesen aktuellen Wert der erfassten Beschleunigung an die Steuereinrichtung 112. Die Steuereinrichtung 112 bestimmt anhand des aktuellen Werts der Beschleunigung a einen Sollwert FRS der Klemmkraft und stellt den Arbeitsdruck in der Arbeitskammer 118.2 so ein, dass einer bestehenden Abweichung zwischen dem Sollwert FR5 und dem Istwert FR der Klemmkraft entgegengewirkt wird.
Hierzu ist ein weiterer Regelkreis für die Klemmkraft vorgesehen. So umfasst Steuereinrichtung 112 eine kinematisch in Serie zu dem der Krafterzeugungselement 118.1 angeordnete Sensoreinrichtung 112.1 , welche die von dem Krafterzeugungselement 118.1 ausgeübte Kraft F misst. Mithin kann die Sensoreinrichtung 112.1 also beispielsweise als Kraftmessdose oder dergleichen ausgebildet sein.
Der Sollwert FRS der Klemmkraft wird in der Steuereinrichtung 112 wie erwähnt in Abhängigkeit von der über die Erfassungseinrichtung 113 erfassten Beschleunigung a vorgegeben. Die Steuereinrichtung 112 modifiziert dann den Arbeitsdruck des Arbeitsfluids solange, bis der Istwert FR der Klemmkraft dem Sollwert FRS entspricht.
Die Krafterzeugungseinrichtung 118 umfasst neben dem Krafterzeugungselement 1 18.1 eine weitere Krafterzeugungskomponente in Form eines Vorspannelements 118.4, welches zusammen mit dem Krafterzeugungselement 118.1 die von der Krafterzeugungseinrichtung 118 auf das optische Modul 106.1 ausgeübte Kraft definiert. Das Vorspannelement 118.4 ist als einfache mechanische Feder ausgebildet, die kinematisch parallel zu dem Krafterzeugungselement 1 18.1 angeordnet ist, wobei ihre Längsachse kollinear zur Längsachse 1 18.3 des Krafterzeugungselements 118.1 verläuft.
Das Krafterzeugungselement 118.1 und das Vorspannelement 118.4 sind jeweils einerseits mit einem Portal 118.5 und andererseits einer Klemmplatte 118.6 verbunden. Im montierten Zustand ist das Portal 118.5 an der Stützstruktur 117 befestigt, während die Klemmplatte 118.6 das optische Modul 106.1 kontaktiert.
Das Vorspannelement 118.4 ist im gezeigten Beispiel eine Druckfeder, welche im montierten Zustand komprimiert ist und so auf das optische Modul 106.1 eine der Kraft F des Krafterzeugungselements 118.1 entgegenwirkende Vorspannkraft in Form einer Druckkraft Fv ausübt. Die auf das optische Modul ausgeübte resultierende Kraft FR bestimmt sich dann (mit den in Figur 4 eingezeichneten Kraftrichtungen) zu:
FR = FV - F . (2)
Das Vorspannelement 118.4 ist so gestaltet, dass es im dargestellten Zustand (bei Kontakt der Klemmplatte118.6 mit dem optischen Modul 106.1) eine Vorspannkraft Fv ausübt, die der maximal auf das optische Modul 106.1 auszuübenden Klemmkraft FRmax entspricht. Diese maximale Klemmkraft FRmax bestimmt sich nach der ungünstigsten bei der Montage, dem Transport oder im Betrieb der Mikrolithographieeinrichtung 101 zu erwartenden Kraftwirkung auf das optische Modul 106.1 , für die sichergestellt sein muss, dass das optische Modul 106.1 sich nicht bezüglich der Stützstruktur 117 verschiebt. Eine solche ungünstige Kraftwirkung auf das optische Modul 106.1 kann zum Beispiel infolge von stoßartigen Belastungen bei der Montage oder beim Transport der Mikrolithographieeinrichtung 101 auftreten.
Typischerweise ist die maximale Klemmkraft FRmax auf die ungünstigste anzunehmende Situation ausgelegt, in der dem Siebenfachen der Erdbeschleunigung (7g) entsprechende Kräfte auf das optische Modul 106.1 wirken. Insbesondere der Montage und beim Transport der optischen Einrichtung 116 können aber auch deutlich höhere Beschleunigungen bzw. Kräfte auf optische Einrichtung 116 wirken. Gegebenenfalls ist also die Klemmkraft FRmax auf deutlich höhere Beschleunigungswerte (z. B. bis zu 20g) ausgelegt. Im Normalbetrieb der Mikrolithographieeinrichtung 101 wirken auf das optische Modul 106.1 jedoch üblicherweise maximal Kräfte, welche dem Dreifachen der Erdbeschleunigung (3g) entsprechen. Durch die Variation der Zugkraft F des Krafterzeugungselements 118.1 in Abhängigkeit von der auf die optische Einrichtung 116 wirkenden Beschleunigung kann in vorteilhafter Weise dynamische Anpassung der Klemmkraft FR an die aktuelle dynamische Belastung des optischen Moduls 106.1 erzielt werden.
Die Zugkraft F des Krafterzeugungselements 118.1 wird dabei durch die Steuereinrichtung 112 so eingestellt, dass die Klemmkraft FR stets nur auf das für die aktuelle Belastungssituation erforderliche Maß beschränkt ist. Hierdurch lässt sich im Vergleich zur herkömmlichen Einrichtungen, bei denen das optische Modul stets mit der maximalen Klemmkraft FRmax geklemmt wird, über weite Strecken des Betriebes der Mikrolithographieeinrichtung 101 eine deutliche Reduktion der Klemmkraft FR und damit der in das optische Modul 106.1 eingeleiteten Spannungen. Dies führt zu einer Reduktion von spannungsinduzierten Effekten, wie beispielsweise der spannungsinduzierten Doppelbrechung, und damit zu einer erhöhten Abbildungsqualität, die mit der vorliegenden Erfindung bei der Mikrolithographieeinrichtung 101 erzielt werden kann. So kann mit der vorliegenden Erfindung in der Regel im Normalbetrieb ohne außergewöhnliche Stoßbelastungen die spannungsinduzierte Doppelbrechung etwa auf ein Siebtel des Wertes bei herkömmlichen Einrichtungen mit dauerhafter maximaler Klemmkraft FRmax reduziert werden (je nach Auslegung der maximalen Klemmkraft FRmax kann dieser Wert sogar noch deutlich geringer ausfallen).
Mit der in Figur 4 dargestellten, soeben beschriebenen Gestaltung wird bei einem Ausfall der Stromversorgung bzw. der Versorgung des Krafterzeugungselements 1 18.1 durch die Steuereinrichtung 112 und einem daraus resultierenden Abfall der Zugkraft F auf den Wert Null in jedem Fall die maximalen Klemmkraft FRmax auf das optische Modul 106.1 ausgeübt, sodass sichergestellt ist, dass dieses auch unter den ungünstigsten zu erwartenden Belastungssituationen in seiner Position verbleibt.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die Vorspannkraft Fv des Vorspannelements lediglich auf eine im Normalbetrieb zu erwartende maximale Belastungssituation ausgelegt ist (z. B. eine maximale Beschleunigung von 3g) und das Krafterzeugungselement eine in Richtung der Vorspannkraft wirkende Zugkraft F ausübt, welche außergewöhnliche höhere Belastungen abfängt, indem die Klemmkraft FR auf das optische Modul durch das Krafterzeugungselement noch weiter erhöht wird. Hierbei versteht es sich, dass die mechanische Anordnung des Krafterzeugungselements gegenüber der in Figur 4 dargestellten Anordnung so modifiziert werden muss, dass die Zugkraft F in Richtung der Vorspannkraft Fv wirkt.
Um die dynamische Anpassung der Zugkraft F und damit der Klemmkraft FR auch beim Transport zu gewährleisten, muss die Steuereinrichtung in diesem Fall natürlich auch beim Transport in Betrieb sein. Es versteht sich jedoch, dass für den Transportfall bei entsprechend zuverlässiger Dichtigkeit auch lediglich ein der maximal zu erwartenden Belastung entsprechender Arbeitsdruck im Arbeitsraum des Krafterzeugungselements aufgebaut werden kann (sodass die maximale Klemmkraft FRmax auf das optische Modul wird) und der Arbeitsraum dann beispielsweise durch ein entsprechendes Ventil abgeschlossen wird. Das Krafterzeugungselement wirkt dann wie eine vorgespannte pneumatische Feder, welche bei entsprechender Dichtigkeit des Systems auch ohne Energiezufuhr dauerhaft die Ausübung der maximalen Klemmkraft FRmax auf das optische Modul sicherstellt.
Es versteht sich, dass die Vorspannkraft Fv nicht notwendigerweise durch die in Figur 4 dargestellte Druckfeder erzeugt werden muss. Vielmehr ist es auch möglich, eine oder mehrere Zugfedern einzusetzen, um die Vorspannkraft Fv zu erzielen, wie dies in Figur 4 durch die gestrichelte Kontur 1 19 angedeutet ist.
Weiterhin versteht es sich, dass es sich bei dem Vorspannelement auch um ein aktives Element handeln kann, dessen Vorspannkraft Fv gesteuert durch die Steuereinrichtung 112 verstellt werden kann. Hierbei kann es sich um ein beliebiges Element handeln, welches eine aktiv verstellbare Kraft erzeugt. Insbesondere kann es sich um ein elektrisches bzw. elektromechanisches Element (z. B. Piezoaktuatoren, Lorentz-Aktuatoren etc.) oder wiederum ein fluidisches Krafterzeugungselemente (z. B. Kolben-, Membran- oder Balgaktuatoren etc.) insbesondere ein weiteres fluidisches Muskelelement handeln.
Es versteht sich weiterhin, dass an dem optischen Modul 106.1 eine Mehrzahl von Krafterzeugungseinrichtungen 118 angreifen können. Dies gilt insbesondere bei anders gestalteten optischen Modulen, welche durch die erfindungsgemäße Gestaltung geklemmt werden. So können beispielsweise bei der Klemmung eines rotationssymmetrischen optischen Moduls mehrere (bevorzugt gleichmäßig) am Umfang des optischen Moduls verteilte Krafterzeugungseinrichtungen vorgesehen sein, welche im Zusammenspiel das optische Modul klemmen. Figur 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Abbildungsverfahrens, welches mit der Mikrolithographieeinrichtung 101 durchgeführt wird und bei dem eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zum Ausüben einer Kraft auf ein optisches Modul zur Anwendung kommt.
Zunächst wird in dem Schritt 120.1 der Verfahrensablauf gestartet. In einem Schritt 120.2 werden dann die Komponenten der Mikrolithographieeinrichtung 101 aus Figur 1 in einen Zustand gebracht, in der die oben beschriebene Abbildung des Projektionsmusters der Maske 103.1 auf das Substrat 105.1 erfolgen kann.
Hierbei kann die Anordnung aus Figur 4 in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, eine genau definierte Klemmkraft FR auf das optische Modul 106.1 auszuüben. Hierzu wird das Vorspannelement 118.4 vor der Montage des Portals 118.5 auf der Stützstruktur 1 17 durch das Krafterzeugungselement 118.1 gesteuert durch die Steuereinrichtung 1 12 auf die maximale Klemmkraft FRmax vorgespannt. Die Zugkraft F des Krafterzeugungselements 118.1 wird unter Verwendung des Kraftsensors 112.1 eingestellt und entspricht hierbei natürlich der maximalen Klemmkraft FRmaχ.
Das Portal 118.5 wird dann an die Stützstruktur 117 angenähert, bis beim Kontakt der Klemmplatte 118.6 mit dem optischen Modul 106.1 über den Kraftsensor 112.1 eine Änderung in der Zugkraft F (hier ein Abfall der Zugkraft F) registriert wird. In dieser Lage wird das Portal 118.5 bezüglich der Stützstruktur 117 fixiert und die Zugkraft F auf den entsprechend der aktuellen Belastungssituation erforderlichen Wert reduziert. Bei diesem Vorgehen ist somit sichergestellt, dass auf das optische Modul 106.1 stets eine genau definierte Klemmkraft FR wirkt. Wird beispielsweise die Zugkraft F der Krafterzeugungseinrichtung 118.1 auf den Wert Null reduziert, so wird das optische Modul genau mit der maximalen Klemmkraft FRmax durch das Vorspannelement von 118.4 geklemmt.
In einem Schritt 120.3 erfolgt parallel zum Betrieb der Mikrolithographieeinrichtung 101 in einem Schritt 120.4 die oben beschriebene Erfassung des aktuellen Werts der Beschleunigung a über die Erfassungseinrichtung 113 sowie der oben beschriebene Vergleich des aktuellen Werts der Klemmkraft FR mit einem für diese aktuelle Beschleunigung vorgegebenen Sollwert FRS. In einem Schritt 120.5 steuert die Steuereinrichtung 112 dann in der oben beschriebenen Weise das Krafterzeugungselement 118.1 derart an, dass die Krafterzeugungseinrichtung 118 eine entsprechende Klemmkraft FR auf das optische Modul 106.1 ausübt.
Nachfolgend wird in einem Schritt 120.6 überprüft, ob der Betrieb der Mikrolithographieeinrichtung weitergeführt werden soll. Ist dies nicht der Fall, wird der Verfahrensablauf in dem Schritt 120.7 beendet. Andernfalls wird zurück zu dem Schritt 120.3 gesprungen.
Drittes Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 6 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung 216 beschrieben, welche an Stelle der optischen Einrichtung 116 in der Mikrolithographieeinrichtung 101 zum Einsatz kommen kann. Die optischen Einrichtung 216 entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau und ihrer Funktionsweise der optischen Einrichtung 116 aus Figur 4, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind gleichartige Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen und es wird hinsichtlich deren Merkmale auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Der Unterschied zur optischen Einrichtung 116 besteht lediglich in der Gestaltung der Krafterzeugungseinrichtung 218. Diese Krafterzeugungseinrichtung 218 umfasst als Krafterzeugungselement einen piezoelektrisches Element 218.1, über welches die Klemmkraft FR wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel dynamisch an die aktuelle Belastungssituation der optischen Einrichtung 216 angepasst werden kann. Die Vorspannkraft Fv wird im vorliegenden Beispiel (bei abgeschaltetem Krafterzeugungselement 218.1) durch die elastische Verformung der im Kraftfluss zwischen der Stützstruktur 117 und dem optischen Modul 106.1 liegenden Komponenten (insbesondere des Portals 218.5) erzielt. Die Vorspannkraft Fv ist dabei lediglich auf eine im Normalbetrieb zu erwartende maximale Belastungssituation ausgelegt ist (z. B. eine maximale Beschleunigung von 3g).
Das Krafterzeugungselement 218.1 übt im aktivierten Zustand eine in Richtung der Vorspannkraft wirkende Druckkraft F aus, welche außergewöhnliche höhere Belastungen abfängt, indem die Klemmkraft FR auf das optische Modul durch das
Krafterzeugungselement 218.1 noch weiter erhöht wird. Die Druckkraft F wird dabei gesteuert durch die Steuereinrichtung 112 in Abhängigkeit von einer durch die Erfassungseinrichtung 113 erfassten aktuellen Beschleunigung a und der durch die Sensoreinrichtung 1 12.1 erfassten Klemmkraft FR eingestellt.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung wiederum vorgesehen sein kann, dass die maximale Klemmkraft FRmax bei abgeschaltetem Krafterzeugungselement erzielt wird und im aktivierten bzw. unter Spannung stehendem Krafterzeugungselement eine Reduktion der Klemmkraft FR erzielt wird.
Weiterhin versteht es sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung für das Krafterzeugungselement, über welches die dynamische Anpassung der Klemmkraft FR an die aktuelle Belastungssituation erfolgt, auch beliebige andere elektrische bzw. elektromechanische Krafterzeugungselemente (z. B. Lorentz-Aktuatoren etc.) oder fluidische Krafterzeugungselemente , (z. B. Kolben-, Membran- oder Balgaktuatoren etc.) zum Einsatz kommen können.
Viertes Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 7 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung 316 beschrieben. Die optische Einrichtung 316 ist Bestandteil des Objektivs 104 und umfasst ein optisches Modul in Form des optischen Elements 107.1 und eine Stützstruktur 317. Das optische Element ist im vorliegenden Beispiel als Linse 107.1 ausgeführt. Die Linse 107.1 weist an ihrem äußeren Umfang einen Absatz 107.2 auf. Im Bereich des Absatzes 107.2 ist die Linse 107.1 über eine Krafterzeugungseinrichtung 318 mit der Stützstruktur 317 verbunden.
Die Krafterzeugungseinrichtung 318 dient dazu, eine Klemmkraft FR auf den Absatz 107.2, mithin also auf das optische Modul 107.1 auszuüben und dieses so auch unter der Einwirkung externer Kräfte in seiner vorgegebenen Position bezüglich der Stützstruktur 317 zu halten. Hierzu umfasst die Krafterzeugungseinrichtung 318 wiederum ein fluidisches Krafterzeugungselement 318.1. Das Krafterzeugungselement 318.1 weist eine
Arbeitskammer 318.2 auf, die durch die Steuereinrichtung 312 mit einem Arbeitsfluid beaufschlagt wird. Die Steuereinrichtung 312 stellt wiederum den Arbeitsdruck in dem zu der Arbeitskammer 318.2 gelieferten Arbeitsfluid entsprechend der Kraft F ein, die durch das Krafterzeugungselement 318.1 auszuüben ist.
Das Krafterzeugungselement 318.1 ist wiederum nach Art eines Muskelelements ausgebildet, das bei einem ersten Arbeitsdruck P1 in der Arbeitskammer 318.2 eine erste Zugkraft F1 ausübt und bei einem gegenüber dem ersten Arbeitsdruck P1 erhöhten zweiten Arbeitsdruck p2 in der Arbeitskammer 318.2 eine zweite Zugkraft F1 ausübt, die gegenüber der ersten Zugkraft F1 erhöht ist (d. h. für P1 < p2 gilt F1 < F2). Sofern die mechanischen Randbedingungen dies zulassen, vollführt das Krafterzeugungselement 318.1 bei einer Erhöhung des Arbeitsdrucks eine Kontraktion entlang seiner Längsachse 318.3. Mithin vollführt das Krafterzeugungselement 318.1 also (ähnlich einem menschlichen Muskel) bei einer Energiezufuhr unter Aufbringung einer ansteigenden Zugkraft F eine Kontraktion entlang seiner Längsrichtung.
Bei dem Arbeitsfluid kann es sich sowohl um ein flüssiges als auch um ein gasförmiges Medium handeln. Je nach Anwendungsfall können beide Varianten von Vorteil sein. Insbesondere kann unter anderem die erforderliche Steifigkeit der Verbindung zwischen dem optischen Modul 107.1 und der Stützstruktur 317 eine Rolle spielen. Ist beispielsweise eine besonders steife Anbindung des optischen Moduls 107.1 an der Stützstruktur 317 von Vorteil, so wird bevorzugt ein flüssiges Medium zum Einsatz kommen, während bei einer geringeren erforderlichen Steifigkeit wegen seiner Kompressibilität ein gasförmiges Medium bevorzugt wird.
Derartige fluidische Muskelelemente sind hinlänglich bekannt, sodass hierauf nicht näher eingegangen werden soll. Ein Beispiel eines solchen fluidischen Muskelelements stellen die pneumatischen Muskelelemente von der Fa. Festo AG & Co. KG (73734 Esslingen, DE) dar, die unter der Bezeichnung "Fuidic Muscle DMSP" oder "Fuidic Muscle MAS" vertrieben und in dem Firmenprospekt "Info 501" (Ausgabe 2005/04) der Fa. Festo AG & Co. KG (73734 Esslingen, DE) beschrieben werden, dessen gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
Das Muskelelement 318.1 hat zum einen den Vorteil, dass es ruck- bzw. stoßfrei arbeitet, sodass die Kraft F besonders sanft in das optische Modul 107.1 eingebracht werden kann. Dies hat wiederum den Vorteil, dass es zu keiner Beeinflussung anderer Komponenten der optischen Einrichtung 316 durch eventuelle Stöße bei der Betätigung des Muskelelements 318.1 kommt. Ein weiterer Vorteil des Muskelelements 318.1 liegt darin, dass es durch sein Wirkprinzip einer Kontraktion entlang seiner Längsachse 318.3 bei einer Erhöhung des Arbeitsdrucks und dem daraus resultierenden Ausüben einer Zugkraft unempfindlich gegen Querkräfte ist, wodurch sich die Gestaltung der Krafterzeugungseinrichtung 318 erheblich vereinfacht. So ist im Vergleich zu herkömmlichen ähnlich ruckfrei arbeitenden fluidischen Aktuatoren (z. B. herkömmlichen Balgaktuatoren, die bei Erhöhung des Arbeitsdrucks eine Druckkraft ausüben) deutlich weniger Aufwand für die Entkopplung solcher Querkräfte bzw. die gegenseitige Führung der gekoppelten Komponenten (hier also des optischen Moduls 107.1 und der Stützstruktur 317) zu betreiben.
Um die durch das Krafterzeugungselement 318.1 ausgeübte Kraft F aktiv zu beeinflussen, ist eine Erfassungseinrichtung 313 vorgesehen, die mit der Steuereinrichtung 312 verbunden ist. Die Erfassungseinrichtung 313 erfasst im vorliegenden Beispiel (als aktuellen Wert einer für den Betriebszustand der optischen Einrichtung 316 repräsentativen Zustandsvariablen) den aktuellen Wert der auf die optische Einrichtung 316 wirkenden Beschleunigung a quer zur Richtung der Klemmkraft FR.
Die Erfassungseinrichtung 313 liefert diesen aktuellen Wert der erfassten Beschleunigung an die Steuereinrichtung 312. Die Steuereinrichtung 312 bestimmt anhand des aktuellen Werts der Beschleunigung a einen Sollwert FRS der Klemmkraft und stellt den Arbeitsdruck in der Arbeitskammer 318.2 so ein, dass einer bestehenden Abweichung zwischen dem Sollwert FR5 und dem Istwert FR der Klemmkraft entgegengewirkt wird.
Hierzu ist ein weiterer Regelkreis für die Klemmkraft vorgesehen. So umfasst Steuereinrichtung 312 eine kinematisch in Serie zu dem der Krafterzeugungselement 318.1 angeordnete Sensoreinrichtung 312.1 , welche die von dem Krafterzeugungselement 318.1 ausgeübte Kraft F misst. Mithin kann die Sensoreinrichtung 312.1 also beispielsweise als Kraftmessdose oder dergleichen ausgebildet sein.
Der Sollwert FRS der Klemmkraft wird in der Steuereinrichtung 312 wie erwähnt in Abhängigkeit von der über die Erfassungseinrichtung 313 erfassten Beschleunigung a vorgegeben. Die Steuereinrichtung 312 modifiziert dann den Arbeitsdruck des Arbeitsfluids solange, bis der Istwert FR der Klemmkraft dem Sollwert FRS entspricht.
Die Krafterzeugungseinrichtung 318 umfasst neben dem Krafterzeugungselement 318.1 eine weitere Krafterzeugungskomponente in Form eines Vorspannelements 318.4, welches zusammen mit dem Krafterzeugungselement 318.1 die von der Krafterzeugungseinrichtung 318 auf das optische Modul 107.1 ausgeübte Kraft definiert. Das Vorspannelement 318.4 ist als einfache mechanische Feder ausgebildet, die kinematisch parallel zu dem Krafterzeugungselement 318.1 angeordnet ist, wobei ihre Längsachse kollinear zur Längsachse 318.3 des Krafterzeugungselements 318.1 verläuft.
Das Krafterzeugungselement 318.1 und das Vorspannelement 318.4 sind jeweils einerseits mit einem Widerlager 318.5 und andererseits einer Klemmplatte 318.6 verbunden. Im montierten Zustand ist das Widerlager 318.5 an der Stützstruktur 317 befestigt, während die Klemmplatte 318.6 das optische Modul 107.1 kontaktiert.
Das Vorspannelement 318.4 ist im gezeigten Beispiel eine Druckfeder, welche im montierten Zustand komprimiert ist und so auf das optische Modul 107.1 eine der Kraft F des Krafterzeugungselements 318.1 entgegenwirkende Vorspannkraft in Form einer Druckkraft Fv ausübt. Die auf das optische Modul (im statischen Fall) ausgeübte resultierende Kraft FR bestimmt sich dann (mit den in Figur 7 eingezeichneten Kraftrichtungen) gemäß Gleichung 2 zu:
Figure imgf000028_0001
- ΓF
Das Vorspannelement 318.4 ist so gestaltet, dass es im dargestellten Zustand (bei Kontakt der Klemmplatte318.6 mit dem optischen Modul 107.1) eine Vorspannkraft Fv ausübt, die der maximal auf das optische Modul 107.1 auszuübenden Klemmkraft FRmaχ entspricht. Diese maximale Klemmkraft FRmax bestimmt sich nach der ungünstigsten bei der Montage, dem Transport oder im Betrieb der Mikrolithographieeinrichtung 101 zu erwartenden Kraftwirkung auf das optische Modul 107.1 , für die sichergestellt sein muss, dass das optische Modul 107.1 sich nicht bezüglich der Stützstruktur 317 verschiebt. Eine solche ungünstige Kraftwirkung auf das optische Modul 107.1 kann zum Beispiel infolge von stoßartigen Belastungen bei der Montage oder beim Transport der Mikrolithographieeinrichtung 101 auftreten.
Typischerweise ist die maximale Klemmkraft FRmax auf die ungünstigste anzunehmende Situation ausgelegt, in der dem Siebenfachen der Erdbeschleunigung (7g) entsprechende Kräfte auf das optische Modul 107.1 wirken. Insbesondere der Montage und beim Transport der optischen Einrichtung 316 können aber auch deutlich höhere Beschleunigungen bzw. Kräfte auf optische Einrichtung 316 wirken. Gegebenenfalls ist also die Klemmkraft FRmaχ auf deutlich höhere Beschleunigungswerte (z. B. bis zu 20g) ausgelegt.
Im Normalbetrieb der Mikrolithographieeinrichtung 101 wirken auf das optische Modul 107.1 (also auf die Linse 107.1) jedoch üblicherweise maximal Kräfte, welche dem Dreifachen der Erdbeschleunigung (3g) entsprechen. Durch die Variation der Zugkraft F des Krafterzeugungselements 318.1 in Abhängigkeit von der auf die optische Einrichtung 316 wirkenden Beschleunigung kann in vorteilhafter Weise dynamische Anpassung der
Klemmkraft FR an die aktuelle dynamische Belastung des optischen Moduls 107.1 erzielt werden. Die Zugkraft F des Krafterzeugungselements 318.1 wird dabei durch die Steuereinrichtung 312 so eingestellt, dass die Klemmkraft FR stets nur auf das für die aktuelle Belastungssituation erforderliche Maß beschränkt ist. Hierdurch lässt sich im Vergleich zur herkömmlichen Einrichtungen, bei denen das optische Modul stets mit der maximalen Klemmkraft FRmax geklemmt wird, über weite Strecken des Betriebes der
Mikrolithographieeinrichtung 101 eine deutliche Reduktion der Klemmkraft FR und damit der in das optische Modul 107.1 eingeleiteten Spannungen. Dies führt zu einer Reduktion von spannungsinduzierten Effekten, wie beispielsweise der spannungsinduzierten Doppelbrechung, und damit zu einer erhöhten Abbildungsqualität, die mit der vorliegenden Erfindung bei der Mikrolithographieeinrichtung 101 erzielt werden kann. So kann mit der vorliegenden Erfindung in der Regel im Normalbetrieb ohne außergewöhnliche Stoßbelastungen die spannungsinduzierte Doppelbrechung etwa auf ein Siebtel des Wertes bei herkömmlichen Einrichtungen mit dauerhafter maximaler Klemmkraft FRmax reduziert werden Qe nach Auslegung der maximalen Klemmkraft FRmax kann dieser Wert sogar noch deutlich geringer ausfallen).
Mit der in Figur 7 dargestellten, soeben beschriebenen Gestaltung wird bei einem Ausfall der Stromversorgung bzw. der Versorgung des Krafterzeugungselements 318.1 durch die Steuereinrichtung 312 und einem daraus resultierenden Abfall der Zugkraft F auf den Wert Null in jedem Fall die maximalen Klemmkraft FRmax auf das optische Modul 107.1 ausgeübt, sodass sichergestellt ist, dass dieses auch unter den ungünstigsten zu erwartenden Belastungssituationen in seiner Position verbleibt.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die Vorspannkraft Fv des Vorspannelements lediglich auf eine im Normalbetrieb zu erwartende maximale Belastungssituation ausgelegt ist (z. B. eine maximale Beschleunigung von 3g) und das Krafterzeugungselement eine in Richtung der
Vorspannkraft wirkende Zugkraft F ausübt, welche außergewöhnliche höhere Belastungen abfängt, indem die Klemmkraft FR auf das optische Modul durch das Krafterzeugungselement noch weiter erhöht wird. Hierbei versteht es sich, dass die mechanische Anordnung des Krafterzeugungselements gegenüber der in Figur 4 dargestellten Anordnung so modifiziert werden muss, dass die Zugkraft F in Richtung der Vorspannkraft Fv wirkt.
Um die dynamische Anpassung der Zugkraft F und damit der Klemmkraft FR auch beim Transport zu gewährleisten, muss die Steuereinrichtung 312 in diesem Fall natürlich auch beim Transport in Betrieb sein. Es versteht sich jedoch, dass für den Transportfall bei entsprechend zuverlässiger Dichtigkeit auch lediglich ein der maximal zu erwartenden Belastung entsprechender Arbeitsdruck im Arbeitsraum des Krafterzeugungselements aufgebaut werden kann (sodass die maximale Klemmkraft FRmax auf das optische Modul wird) und der Arbeitsraum dann beispielsweise durch ein entsprechendes Ventil abgeschlossen wird. Das Krafterzeugungselement wirkt dann wie eine vorgespannte pneumatische Feder, welche bei entsprechender Dichtigkeit des Systems auch ohne Energiezufuhr dauerhaft die Ausübung der maximalen Klemmkraft FRmax auf das optische Modul sicherstellt.
Es versteht sich, dass die Vorspannkraft Fv nicht notwendigerweise durch die in Figur 7 dargestellte Druckfeder erzeugt werden muss. Vielmehr ist es auch möglich, eine oder mehrere Zugfedern einzusetzen, um die Vorspannkraft Fv zu erzielen (ähnlich einer Anordnung wie sie in Figur 4 durch die gestrichelte Kontur 119 angedeutet ist).
Weiterhin versteht es sich, dass es sich bei dem Vorspannelement auch um ein aktives Element handeln kann, dessen Vorspannkraft Fv gesteuert durch die Steuereinrichtung 312 verstellt werden kann. Hierbei kann es sich um ein beliebiges Element handeln, welches eine aktiv verstellbare Kraft erzeugt. Insbesondere kann es sich um ein elektrisches bzw. elektromechanisches Element (z. B. Piezoaktuatoren, Lorentz-Aktuatoren etc.) oder wiederum ein fluidisches Krafterzeugungselemente (z. B. Kolben-, Membran- oder Balgaktuatoren etc.) insbesondere ein weiteres fluidisches Muskelelement handeln.
Es versteht sich weiterhin, dass in den meisten Fällen an dem optischen Modul 107.1 eine Mehrzahl von Krafterzeugungseinrichtungen 318 angreifen. Dies gilt insbesondere bei herkömmlich gestalteten rotationssymmetrischen Linsen. Hier sind dann in der Regel mehrere (bevorzugt gleichmäßig) am Umfang des optischen Moduls verteilte Krafterzeugungseinrichtungen vorgesehen, welche im Zusammenspiel die Linse klemmen.
In einer weiteren Variante kann die Erfassungseinrichtung 313 zur aktiven Beeinflussung der durch das Krafterzeugungselement 318.1 ausgeübten Kraft F (als aktuellen Wert einer weiteren für den Betriebszustand der optischen Einrichtung 316 repräsentativen Zustandsvariablen) zusätzlich den aktuellen Wert der auf die optische Einrichtung 316 wirkenden Beschleunigung b in Richtung der Klemmkraft FR erfassen.
Die Erfassungseinrichtung 313 liefert diesen aktuellen Wert der erfassten Beschleunigung b ebenfalls an die Steuereinrichtung 312. Die Steuereinrichtung 312 bestimmt anhand des aktuellen Werts der Beschleunigung a und b einen Sollwert FRS der Klemmkraft und stellt den Arbeitsdruck mittels des oben beschriebenen Regelkreises in der Arbeitskammer 318.2 so ein, dass einer bestehenden Abweichung zwischen dem Sollwert FRS und dem Istwert FR der Klemmkraft entgegengewirkt wird.
Der Sollwert FRS der Klemmkraft wird in der Steuereinrichtung 312 wie erwähnt in Abhängigkeit von der über die Erfassungseinrichtung 313 erfassten Beschleunigung a und b vorgegeben. Die Steuereinrichtung 312 modifiziert dann den Arbeitsdruck des Arbeitsfluids solange, bis der Istwert FR der Klemmkraft dem Sollwert FRS entspricht.
Der Sollwert FRS ist dabei so gewählt, dass die Zugkraft F des Krafterzeugungselements 318.1 durch die Steuereinrichtung 312 so eingestellt wird, dass die Klemmkraft FR zum einen stets nur auf das für die aktuelle Belastungssituation erforderliche Maß beschränkt ist. Hierdurch lässt sich im Vergleich zur herkömmlichen Einrichtungen, bei denen das optische Modul stets mit der maximalen Klemmkraft FRmax geklemmt wird, über weite Strecken des Betriebes der Mikrolithographieeinrichtung 101 eine deutliche Reduktion der Klemmkraft FR und damit der in das optische Modul 107.1 eingeleiteten Spannungen. Dies führt zu einer Reduktion von spannungsinduzierten Effekten, wie beispielsweise der spannungsinduzierten Doppelbrechung in der Linse 107.1 , und damit zu einer erhöhten Abbildungsqualität, die mit der vorliegenden Erfindung bei der Mikrolithographieeinrichtung 101 erzielt werden kann. So kann mit der vorliegenden Erfindung in der Regel im Normalbetrieb ohne außergewöhnliche Stoßbelastungen die spannungsinduzierte Doppelbrechung etwa auf ein Siebtel des Wertes bei herkömmlichen Einrichtungen mit dauerhafter maximaler Klemmkraft FRmax reduziert werden (je nach Auslegung der maximalen Klemmkraft FRmaχ kann dieser Wert sogar noch deutlich geringer ausfallen).
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die (gegebenenfalls entsprechend der Querbeschleunigung a in der oben beschriebenen Weise variierte) Klemmkraft FR in Abhängigkeit von der Axialbeschleunigung b konstant gehalten wird. Die auf das optische Modul (in diesem dynamischen Fall) ausgeübte resultierende Kraft FR bestimmt sich dann (mit. den in Figur 7 eingezeichneten Kraftrichtungen) in Erweiterung zum statischen Fall der Gleichung 2 bei konstanter Beschleunigung a zu:
FR = Fy - F - Fh = const , (3)
wobei Fb die Reaktionskraft auf die (aus der Beschleunigung b der Linse 107.1 resultierende) Trägheitskraft ist. Mit anderen Worten kann hiermit erreicht werden, dass bei konstanter Bescheunigung a unabhängig von der Axialbeschleunigung b stets dieselbe resultierende Klemmkraft auf die Linse 107.1 wirkt, sodass insoweit die aus der Klemmung resultierenden, in die Linse 107.1 eingeleiteten Spannungen konstant bleiben. Dies führt zu einer Reduktion von spannungsinduzierten Effekten, wie beispielsweise der spannungsinduzierten Doppelbrechung, und damit zu einer erhöhten Abbildungsqualität.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass mit der optischen Einrichtung 316 das im
Zusammenhang mit der Figur 3 beschriebene Verfahren gleichermaßen durchgeführt werden kann, wobei als die Zustandsvariablen die Beschleunigung a und gegebenenfalls die Beschleunigung b erfasst und in der beschriebenen Weise berücksichtigt werden.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 8 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung 416 beschrieben, welche an Stelle der optischen Einrichtung 316 in der Mikrolithographieeinrichtung 101 zum Einsatz kommen kann. Die optischen Einrichtung 416 entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau und ihrer Funktionsweise der optischen Einrichtung 316 aus Figur 7, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind gleichartige Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen und es wird hinsichtlich deren Merkmale auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Der Unterschied zur optischen Einrichtung 316 besteht lediglich zum einen in der Gestaltung der Krafterzeugungseinrichtung 418 und zum anderen in dem optischen Modul 407.1 , welches im vorliegenden Beispiel ein reflektives optisches Element in Form eines Spiegels oder dergleichen ist.
Die Krafterzeugungseinrichtung 418 umfasst als Krafterzeugungselement ein piezoelektrisches Element 418.1 , über welches die Klemmkraft FR wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel dynamisch an die aktuelle Belastungssituation der optischen Einrichtung 416 angepasst werden kann. Die Vorspannkraft Fv wird im vorliegenden Beispiel (bei abgeschaltetem Krafterzeugungselement 418.1) durch die elastische Verformung der im Kraftfluss zwischen der Stützstruktur 317 und dem optischen Modul 307.1 liegenden Komponenten (insbesondere des Widerlagers 418.5) erzielt. Die Vorspannkraft Fv ist dabei lediglich auf eine im Normalbetrieb zu erwartende maximale Belastungssituation ausgelegt ist (z. B. eine maximale Beschleunigung von 3g). Das Krafterzeugungselement 418.1 übt im aktivierten Zustand eine in Richtung der Vorspannkraft wirkende Druckkraft F aus, welche außergewöhnliche höhere Belastungen abfängt, indem die Klemmkraft FR auf das optische Modul durch das Krafterzeugungselement 418.1 noch weiter erhöht wird. Die Druckkraft F wird dabei gesteuert durch die Steuereinrichtung 1 12 in Abhängigkeit von einer durch die
Erfassungseinrichtung 113 erfassten aktuellen Beschleunigung a und der durch die Sensoreinrichtung 112.1 erfassten Klemmkraft FR eingestellt.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung wiederum vorgesehen sein kann, dass die maximale Klemmkraft FRmax bei abgeschaltetem Krafterzeugungselement erzielt wird und im aktivierten bzw. unter Spannung stehendem Krafterzeugungselement eine Reduktion der Klemmkraft FR erzielt wird.
Weiterhin versteht es sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch bei der optischen Einrichtung 416 eine Einstellung der Klemmkraft in Abhängigkeit von der Beschleunigung a und b vorgenommen werden kann (wie sie oben im Zusammenhang mit der optischen Einrichtung 316 beschrieben wurde).
Bei der Mikrolithographieeinrichtung 101 , der die optische Einrichtung 416 zum Einsatz kommen kann, handelt es sich um eine Einrichtung, die im so genannten VUV-Bereich mit Licht der Wellenlänge 193 nm arbeitet. Es versteht sich jedoch, dass die optische Einrichtung 416 auch in Abbildungseinrichtungen zum Einsatz kommen kann, die für die Abbildung Licht einer beliebigen anderen Wellenlänge verwenden. Insbesondere kann die optische Einrichtung 416 in einem so genannten EUV-System zum Einsatz kommen, das mit Licht im so genannten EUV-Bereich bei einer Wellenlänge von etwa 5 nm bis 20 nm arbeitet, insbesondere mit Licht einer Wellenlänge von etwa 13 nm. Gerade bei diesen extrem kurzen Wellenlängen kann der mit der Erfindung erzielte Vorteil der Reduktion spannungsinduzierter Effekte, die zu Abbildungsfehlern führen, besonders positiv auswirken.
Schließlich versteht es sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung für das Krafterzeugungselement, über welches die dynamische Anpassung der Klemmkraft FR an die aktuelle Belastungssituation erfolgt, auch beliebige andere elektrische bzw. elektromechanische Krafterzeugungselemente (z. B. Lorentz-Aktuatoren etc.) oder fluidische Krafterzeugungselemente , (z. B. Kolben-, Membran- oder Balgaktuatoren etc.) zum Einsatz kommen können. Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand von Beispielen beschrieben, bei denen ausschließlich refraktive oder reflektive optische Elemente verwendet wurden. Es sei an dieser Stelle jedoch nochmals angemerkt, dass die Erfindung natürlich auch, insbesondere für den Fall der Abbildung bei anderen Wellenlängen, bei im Zusammenhang mit optischen Einrichtungen Anwendung finden kann, die alleine oder in beliebiger Kombination refraktive, reflektive oder diffraktive optische Elemente umfassen.
Weiterhin wurde die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Beispielen beschrieben, bei denen ausschließlich optisch wirksame Elemente eines Objektivs oder einer Beleuchtungseinrichtung manipuliert wurden. Es sei an dieser Stelle jedoch nochmals angemerkt, dass die Erfindung natürlich auch zur Kraftaufbringung auf andere optisch wirksame Komponenten der Abbildungseinrichtung, insbesondere von Komponenten der Maskeneinrichtung und/oder der Substrateinrichtung, Anwendung finden kann.
Schließlich ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Beispielen aus dem Bereich der Mikrolithographie beschrieben wurde. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung ebenso auch für beliebige andere Anwendungen bzw. Abbildungsverfahren, insbesondere bei beliebigen Wellenlängen des zur Abbildung verwendeten Lichts, eingesetzt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Optische Einrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit
- einem optischen Modul,
- einer Stützstruktur und - einer Krafterzeugungseinrichtung, wobei
- die Krafterzeugungseinrichtung mit dem optischen Modul und der Stützstruktur verbunden ist und dazu ausgebildet ist, auf das optische Modul eine Klemmkraft auszuüben, dadurch gekennzeichnet, dass - die Krafterzeugungseinrichtung dazu ausgebildet ist, gesteuert durch eine mit ihr verbundene Steuereinrichtung die Klemmkraft in Abhängigkeit von einer auf das optische Modul wirkenden Beschleunigung zu verändern.
2. Optische Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- eine mit der Krafterzeugungseinrichtung verbundene Steuereinrichtung vorgesehen ist und
- eine mit der Steuereinrichtung verbundene Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, wobei
- die Erfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, einen aktuellen Wert einer für einen Betriebszustand der optischen Einrichtung repräsentativen Zustandsvariablen zu erfassen,
- in Abhängigkeit von dem Wert der Zustandsvariablen ein Sollwert für die auf das optische Modul auszuübende Kraft der Krafterzeugungseinrichtung vorgegeben ist und
- die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Klemmkraft in Abhängigkeit von dem sich aus dem aktuellen Wert der Zustandsvariablen ergebenden aktuellen
Sollwert einzustellen, wobei
- insbesondere vorgesehen ist, dass der Sollwert über einen vorgebbaren Wertebereich der Zustandvariablen im Wesentlichen konstant ist.
3. Optische Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsvariable eine Variable ist, die für eine auf das optische Modul in wenigstens einem Freiheitsgrad wirkende Kraft oder Beschleunigung repräsentativ ist.
4. Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugungseinrichtung ein Krafterzeugungselement mit einer
Arbeitskammer aufweist, die mit einem einen Arbeitsdruck aufweisenden Arbeitsfluid beaufschlagbar ist.
5. Optische Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafterzeugungselement als Muskelelement ausgebildet ist, das bei einem ersten Arbeitsdruck eine erste Zugkraft ausübt und bei einem gegenüber dem ersten
Arbeitsdruck erhöhten zweiten Arbeitsdruck eine gegenüber der ersten Zugkraft erhöhte zweite Zugkraft ausübt.
6. Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass - die Krafterzeugungseinrichtung ein Vorspannelement aufweist, wobei
- das Vorspannelement dazu ausgebildet ist, in zumindest einem Betriebszustand eine der Zugkraft des Krafterzeugungselements entgegenwirkende Vorspannkraft auszuüben.
7. Optische Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement eine mechanische Federeinrichtung und/oder eine fluidische
Vorspanneinrichtung umfasst.
8. Optische Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafterzeugungselement mechanisch parallel zu dem Vorspannelement angeordnet ist.
9. Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Modul wenigstens ein optisches Element umfasst.
10. Optische Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass - das optische Modul eine Halteeinrichtung aufweist, welche das optische Element hält, wobei
- die Krafterzeugungseinrichtung dazu ausgebildet ist, ihre Kraft auf die Halteeinrichtung auszuüben.
1 1. Optische Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element
- ein stabförmiges Element ist, welches an einem Ende durch die Halteeinrichtung gehalten ist oder - ein Element ist, welches einen Außenumfang aufweist und im Bereich dieses
Außenumfangs durch die Halteeinrichtung gehalten ist.
12. Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftmesseinrichtung vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, die von dem Krafterzeugungselement ausgeübte Kraft zu messen.
13. Optische Abbildungseinrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit
- einer Beleuchtungseinrichtung,
- einer Maskeneinrichtung zur Aufnahme einer ein Projektionsmuster umfassenden Maske,
- einer Projektionseinrichtung mit einer optischen Elementgruppe und - einer Substrateinrichtung zur Aufnahme eines Substrats, wobei
- die Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten des Projektionsmusters ausgebildet ist und
- die optische Elementgruppe zum Abbilden des Projektionsmusters auf dem Substrat ausgebildet ist, - die Beleuchtungseinrichtung und/oder die Projektionseinrichtung ein optisches
Modul mit einer Stützstruktur und einer Krafterzeugungseinrichtung umfasst,
- die Krafterzeugungseinrichtung mit dem optischen Modul und der Stützstruktur verbunden ist und dazu ausgebildet ist, auf das optische Modul eine Klemmkraft auszuüben, dadurch gekennzeichnet, dass - die Krafterzeugungseinrichtuπg dazu ausgebildet ist, gesteuert durch eine mit ihr verbundene Steuereinrichtung die Klemmkraft in Abhängigkeit von einer auf das optische Modul wirkenden Beschleunigung zu verändern.
14. Verfahren zum Ausüben einer Kraft auf ein optisches Modul, insbesondere zur Verwendung in der Mikrolithographie, bei dem
- das optische Modul über eine Stützstruktur abgestützt wird, wobei
- über eine mit dem optischen Modul und der Stützstruktur verbundene Krafterzeugungseinrichtung auf das optische Modul eine Klemmkraft ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Klemmkraft gesteuert durch eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einer auf das optische Modul wirkenden Beschleunigung variiert wird
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
- ein aktueller Wert einer für einen Betriebszustand der optischen Einrichtung repräsentativen Zustandsvariablen erfasst wird,
- in Abhängigkeit von dem Wert der Zustandsvariablen ein Sollwert für die auf das optische Modul auszuübende Klemmkraft der Krafterzeugungseinrichtung vorgegeben ist und
- die Steuereinrichtung die Klemmkraft in Abhängigkeit von dem sich aus dem aktuellen Wert des Zustandsvariablen ergebenden aktuellen Sollwert einstellt, wobei
- insbesondere vorgesehen ist, dass der Sollwert über einen vorgebbaren Wertebereich der Zustandvariablen im Wesentlichen konstant ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsvariable eine Variable ist, die für eine auf das optische Modul in wenigstens einem
Freiheitsgrad wirkende Kraft oder Beschleunigung repräsentativ ist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugungseinrichtung ein Krafterzeugungselement mit einer Arbeitskammer aufweist, die mit einem einen Arbeitsdruck aufweisenden Arbeitsfluid beaufschlagbar ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafterzeugungselement als Muskelelement ausgebildet ist, das bei einem ersten Arbeitsdruck eine erste Zugkraft ausübt und bei einem gegenüber dem ersten Arbeitsdruck erhöhten zweiten Arbeitsdruck eine gegenüber der ersten Zugkraft erhöhte zweite Zugkraft ausübt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Krafterzeugungseinrichtung ein Vorspannelement aufweist, wobei
- das Vorspannelement in zumindest einem Betriebszustand eine der Kraft des Krafterzeugungselements entgegenwirkende Vorspannkraft ausübt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kraft des Krafterzeugungselements gemessen wird und das wenigstens eine Vorspannelement vor dem Kontaktieren des optischen Moduls durch die Krafterzeugungseinrichtung mit einer vorgebbaren Kraft des Krafterzeugungselements vorgespannt wird, - die Krafterzeugungseinrichtung dem optischen Modul solange angenähert wird, bis der Kontakt zwischen der Krafterzeugungseinrichtung und dem optischen Modul durch eine vorgebbare Änderung der gemessenen Kraft des Krafterzeugungselements erfasst wird, und
- die Kraft des Krafterzeugungselements anschließend auf einen vorgebbaren Wert reduziert wird.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft mechanisch und/oder eine fluidisch erzeugt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass
- das optische Modul wenigstens ein optisches Element umfasst, welches durch eine Halteeinrichtung gehalten wird, wobei
- die Kraft der Krafterzeugungseinrichtung auf die Halteeinrichtung ausgeübt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Krafterzeugungselement ein als Muskelelement ausgebildetes Element verwendet wird, das bei einem ersten Arbeitsdruck eine erste Zugkraft ausübt und bei einem gegenüber dem ersten Arbeitsdruck erhöhten zweiten Arbeitsdruck eine gegenüber der ersten Zugkraft erhöhte zweite Zugkraft ausübt.
24. Optische Einrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit
- einem optischen Modul, - einer Stützstruktur und
- einer Krafterzeugungseinrichtung, wobei
- die Krafterzeugungseinrichtung mit dem optischen Modul und der Stützstruktur verbunden ist und dazu ausgebildet ist, auf das optische Modul eine Kraft auszuüben, - die Krafterzeugungseinrichtung ein fluidisches Krafterzeugungselement mit einer
Arbeitskammer aufweist, die mit einem einen Arbeitsdruck aufweisenden Arbeitsfluid beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Krafterzeugungselement als Muskelelement ausgebildet ist, das bei einem ersten Arbeitsdruck eine erste Zugkraft ausübt und bei einem gegenüber dem ersten Arbeitsdruck erhöhten zweiten Arbeitsdruck eine gegenüber der ersten Zugkraft erhöhte zweite Zugkraft ausübt.
25. Optische Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine mit der Krafterzeugungseinrichtung verbindbare Steuereinrichtung vorgesehen ist, wobei
- die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den Arbeitsdruck in der Arbeitskammer zu verändern.
26. Optische Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine mit der Steuereinrichtung verbundene Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, wobei
- die Erfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, einen aktuellen Wert einer für einen Betriebszustand der optischen Einrichtung repräsentativen Zustandsvariablen zu erfassen, - in Abhängigkeit von dem Wert der Zustandsvariablen ein Sollwert für die auf das optische Modul auszuübende Kraft der Krafterzeugungseinrichtung vorgegeben ist und
- die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den Arbeitsdruck in der Arbeitskammer in Abhängigkeit von dem sich aus dem aktuellen Wert des Zustandsvariablen ergebenden aktuellen Sollwert einzustellen.
27. Optische Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Krafterzeugungseinrichtung dazu ausgebildet ist, das optische Modul in wenigstens einem Freiheitsgrad in einer vorgegebenen Position zu fixieren, und - die Zustandsvariable eine Variable ist, die für eine auf das optische Modul in dem wenigstens einem Freiheitsgrad wirkende Kraft oder Beschleunigung repräsentativ ist.
28. Optische Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Krafterzeugungseinrichtung nach Art eines Aktuators dazu ausgebildet ist, dem optischen Modul in wenigstens einem Freiheitsgrad eine Verschiebung aufzuprägen,
- die Zustandsvariable eine Variable ist, die in dem wenigstens einem Freiheitsgrad für eine Position des optischen Moduls bezüglich einer Referenz und/oder eine Orientierung des optischen Moduls bezüglich einer Referenz und/oder eine Geometrie des optischen Moduls repräsentativ ist.
29. Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Krafterzeugungseinrichtung ein Vorspannelement aufweist, wobei
- das Vorspannelement dazu ausgebildet ist, in zumindest einem Betriebszustand eine der Zugkraft des Krafterzeugungselements entgegenwirkende Vorspannkraft auszuüben.
30. Optische Einrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement eine mechanische Federeinrichtung und/oder eine fluidische Vorspanneinrichtung umfasst.
31. Optische Einrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafterzeugungselement mechanisch parallel zu dem Vorspannelement angeordnet ist.
32. Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das optische Modul wenigstens ein optisches Element umfasst.
33. Optische Einrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass
- das optische Modul eine Halteeinrichtung aufweist, welche das optische Element hält, wobei
- die Krafterzeugungseinrichtung dazu ausgebildet ist, ihre Kraft auf die Halteeinrichtung auszuüben.
34. Optische Einrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Halteeinrichtung ein Klemmelement umfasst, über welches eine Klemmkraft auf das optische Element ausübbar ist, wobei
- die Krafterzeugungseinrichtung zum Erzeugen der Klemmkraft ausgebildet ist.
35. Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element ein stabförmiges Element ist, welches an einem Ende durch die Halteeinrichtung gehalten ist.
36. Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftmesseinrichtung vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, die von dem Krafterzeugungselement ausgeübte Kraft zu messen.
37. Optische Abbildungseinrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit
- einer Beleuchtungseinrichtung,
- einer Maskeneinrichtung zur Aufnahme einer ein Projektionsmuster umfassenden Maske, - einer Projektionseinrichtung mit einer optischen Elementgruppe und
- einer Substrateinrichtung zur Aufnahme eines Substrats, wobei - die Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten des Projektionsmusters ausgebildet ist und
- die optische Elementgruppe zum Abbilden des Projektionsmusters auf dem Substrat ausgebildet ist, - die Beleuchtungseinrichtung und/oder die Projektionseinrichtung ein optisches
Modul mit einer Stützstruktur und einer Krafterzeugungseinrichtung umfasst,
- die Krafterzeugungseinrichtung mit dem optischen Modul und der Stützstruktur verbunden ist und dazu ausgebildet ist, auf das optische Modul eine Kraft auszuüben, - die Krafterzeugungseinrichtung ein fluidisches Krafterzeugungselement mit einer
Arbeitskammer aufweist, die mit einem einen Arbeitsdruck aufweisenden Arbeitsfluid beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Krafterzeugungselement als Muskelelement ausgebildet ist, das bei einem ersten Arbeitsdruck eine erste Zugkraft ausübt und bei einem gegenüber dem ersten Arbeitsdruck erhöhten zweiten Arbeitsdruck eine gegenüber der ersten Zugkraft erhöhte zweite Zugkraft ausübt.
38. Verfahren zum Ausüben einer Kraft auf ein optisches Modul, insbesondere zur Verwendung in der Mikrolithographie, bei dem - das optische Modul über eine Stützstruktur abgestützt wird, wobei
- über eine mit dem optischen Modul und der Stützstruktur verbundene Krafterzeugungseinrichtung, die ein fluidisches Krafterzeugungselement mit einer Arbeitskammer aufweist, die mit einem einen Arbeitsdruck aufweisenden Arbeitsfluid beaufschlagbar ist, auf das optische Modul eine Kraft ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- als Krafterzeugungselement ein als Muskelelement ausgebildetes Element verwendet wird, das bei einem ersten Arbeitsdruck eine erste Zugkraft ausübt und bei einem gegenüber dem ersten Arbeitsdruck erhöhten zweiten Arbeitsdruck eine gegenüber der ersten Zugkraft erhöhte zweite Zugkraft ausübt.
39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsdruck in der Arbeitskammer zur Variation der auf das optische Modul ausgeübten Kraft variiert wird.
40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass
- ein aktueller Wert einer für einen Betriebszustand der optischen Einrichtung repräsentativen Zustandsvariablen erfasst wird,
- in Abhängigkeit von dem Wert der Zustandsvariablen ein Sollwert für die auf das optische Modul auszuübende Kraft der Krafterzeugungseinrichtung vorgegeben ist und
- der Arbeitsdruck in der Arbeitskammer in Abhängigkeit von dem sich aus dem aktuellen Wert des Zustandsvariablen ergebenden aktuellen Sollwert eingestellt wird.
41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass
- das optische Modul durch die Krafterzeugungseinrichtung in wenigstens einem Freiheitsgrad in einer vorgegebenen Position fixiert wird, und
- die Zustandsvariable eine Variable ist, die für eine auf das optische Modul in dem wenigstens einem Freiheitsgrad wirkende Kraft oder Beschleunigung repräsentativ ISt.
42. Verfahren nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, dass
- die Krafterzeugungseinrichtung dem optischen Modul in wenigstens einem Freiheitsgrad eine Verschiebung aufprägt,
- die Zustandsvariable eine Variable ist, die in dem wenigstens einem Freiheitsgrad für eine Position des optischen Moduls bezüglich einer Referenz und/oder eine
Orientierung des optischen Moduls bezüglich einer Referenz und/oder eine Geometrie des optischen Moduls repräsentativ ist.
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Krafterzeugungseinrichtung wenigstens ein Vorspannelement aufweist, wobei - das Vorspannelement in zumindest einem Betriebszustand eine der Zugkraft des
Krafterzeugungselements entgegenwirkende Vorspannkraft ausübt.
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Zugkraft des Krafterzeugungselements gemessen wird und das wenigstens eine Vorspannelement vor dem Kontaktieren des optischen Moduls durch die Krafterzeugungseinrichtung mit einer vorgebbaren Zugkraft des Krafterzeugungselements vorgespannt wird,
- die Krafterzeugungseinrichtung dem optischen Modul solange angenähert wird, bis der Kontakt zwischen der Krafterzeugungseinrichtung und dem optischen Modul durch eine vorgebbare Änderung der gemessenen Zugkraft des
Krafterzeugungselements erfasst wird, und
- die Zugkraft des Krafterzeugungselements anschließend auf einen vorgebbaren Wert reduziert wird.
45. Verfahren nach Anspruch 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft mechanisch und/oder fluidisch erzeugt wird.
46. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass
- das optische Modul wenigstens ein optisches Element umfasst, welches durch eine Halteeinrichtung gehalten wird, wobei
- die Kraft der Krafterzeugungseinrichtung auf die Halteeinrichtung ausgeübt wird.
47. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die
Krafterzeugungseinrichtung über die Halteeinrichtung eine Klemmkraft auf das optische Element ausübt.
* * * * *
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