CN117043681A - ***和投射曝光设备 - Google Patents

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CN117043681A CN202280022764.3A CN202280022764A CN117043681A CN 117043681 A CN117043681 A CN 117043681A CN 202280022764 A CN202280022764 A CN 202280022764A CN 117043681 A CN117043681 A CN 117043681A
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Carl Zeiss SMT GmbH
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Abstract

一种用于投射曝光设备(1)的***(100A、100B、100C)，包括第一部件(102)、第二部件(104)和解耦装置(200A、200B、200C)，解耦装置被设计成在多于一个自由度上将第二部件(104)与第一部件(102)的机械激励解耦，其中，解耦装置(200A、200B、200C)包括具有正刚度的第一解耦元件(216、218)和具有负刚度的第二解耦元件(220、222、224、226、238、240)，并且其中，解耦装置(200A、200B、200C)包括布置在第一部件(102)和第二部件(104)之间的第三部件(202)。

Description

***和投射曝光设备
相关申请的交叉引用
优先权申请DE 10 2021 201 203.5的内容通过引用整体并入于此。
技术领域
本发明涉及用于投射曝光设备的***以及包括这种***的投射曝光设备。
背景技术
微光刻用于制造微结构组成部件，例如集成电路。使用具有照明***和投射***的光刻设备来执行微光刻工艺。通过照明***照明的掩模(掩模母版)的图像在此通过投射***投射到例如硅晶片的衬底上，该衬底涂覆有光敏层(光致抗蚀剂)并布置在投射***的像平面中，以便将掩模结构转印到衬底的光敏涂层上。
在集成电路生产对更小结构的需求的驱使下，目前正在开发的是EUV光刻设备(远紫外，EUV)，其使用波长在0.1nm至30nm范围内、特别是13.5nm的光。在这种EUV光刻设备的情况下，由于大多数材料对这种波长的光的高吸收率，必须使用反射光学单元，也就是说反射镜，来代替以前使用的折射光学单元，也就是说透镜元件。
对高数值孔径的需求导致更大的光学单元，从而导致对机械激励变得敏感的更大的投射***。因此需要柔软的隔振器。然而，较大的质量需要较硬的弹簧，以使重量产生的偏转不会引起高应力。这些矛盾的要求使得经典弹簧***的设计非常具有挑战性。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是提供一种用于投射曝光设备的改进***。
因此，提出了一种用于投射曝光设备的***。该***包括第一部件、第二部件和解耦装置，该解耦装置被设计成在多于一个自由度上将第二部件与第一部件的机械激励解耦，其中解耦装置包括具有正刚度的第一解耦元件和具有负刚度的第二解耦元件，并且其中解耦装置包括布置在第一部件和第二部件之间的第三部件。
由于第一解耦元件具有正刚度，而第二解耦元件具有负刚度，因此可以在相应的自由度上实现零刚度。即使在质量较大的情况下，这也允许较低的解耦频率。
各部件可以是***的任何组成部分。例如，第一部件是投射曝光设备的力框架，第二部件是投射曝光设备的传感器框架。因此，第一部件也可以被称为力框架。因此，第二部件可以被称为传感器框架。
然而，其中一个部件也可以是光学元件等。原则上，该***可以包括任何组成部分或框架。该***优选是投射***或者投射曝光设备的投射光学单元或者投射***的一部分。然而，该***也可以是照明***或照明***的一部分。该***可以是光学***或者可以被称为光学***。
解耦装置被设计成将第二部件从第一部件“解耦”的事实在此特别意味着：解耦装置被设计成防止作用在第一部件上的运动，特别是振动，被传递到第二部件上。
优选地，具有第一空间方向或x方向、第二空间方向或y方向和第三空间方向或z方向的坐标系被分配给该***。第一空间方向也可以被称为深度方向。第二空间方向也可以被称为宽度方向或水平方向。第三空间方向也可以被称为垂直方向。
六个自由度被分配给坐标系，沿着或逆着上述空间方向中的每一个方向提供一个线性或平移自由度。这产生了三个平移自由度。此外，围绕每个空间方向提供一个旋转自由度，即：旋转。这产生了三个旋转自由度。因此总共提供了六个自由度。
解耦装置在此被设计成允许第二部件从第一部件解耦，不是精确地在一个自由度上解耦，而是在一个以上的自由度上、即在至少两个自由度上解耦。例如，这两个自由度可以是平移自由度和旋转自由度。在平移自由度中，例如，通过来自外部的机械激励，第一部件相对于第二部件平移。机械激励可以是作用在第一部件上的振动。在旋转自由度中，第一部件例如相对于第二部件进行倾斜或旋转运动。
第一解耦元件具有“正”刚度的事实在此应该被理解为意味着：第一解耦元件在其变形或偏转的情况下产生抵消该变形或偏转的力。例如，伸长的螺旋弹簧产生抵消所述长度变化的力。
相反，“负”刚度被理解为意味着第二解耦元件在变形或偏转的情况下产生沿着该变形或偏转的方向作用的力的性质。例如，预张紧的压缩弹簧具有这样的负刚度。在这种预张紧的压缩弹簧伸长的情况下，弹簧产生作用在长度变化方向上的力。预张紧的板簧或南极或北极彼此面对的两个磁性元件也具有负刚度。特别地，负刚度和正刚度相互抵消，因此解耦装置具有零刚度。
根据一个实施例，解耦装置被设计成在六个自由度上将第二部件与第一部件的机械激励解耦。
解耦装置也可以被设计成仅在三个、四个或五个自由度上将第二部件与第一部件的机械激励解耦。然而，解耦装置适用于至少两个自由度的解耦。
根据另一实施例，第一解耦元件是弹簧元件，其中第二解耦元件是磁性元件或预张紧的弹簧元件。
第一解耦元件可以是例如螺旋弹簧、板簧或板簧组。特别地，第一解耦元件是压缩弹簧。第二解耦元件例如是永磁体形式的磁性元件。替代地，第二解耦元件也可以是预张紧的螺旋弹簧、碟形弹簧或碟形弹簧组。特别优选地，第二解耦元件是预张紧的螺旋弹簧。“预张紧”特别是指弹簧元件是预张紧地安装的。例如，在预张紧的压缩弹簧的情况下，弹簧被压缩。
根据另一实施例，第二解耦元件是成对布置的。
特别地，只要第二解耦元件是磁性元件的形式，它们就成对布置。两个磁性元件在此总是组合在一起形成一对磁性元件。一对磁性元件的磁性元件被布置为使得它们的北极或南极面对彼此布置，因此一对磁性元件的磁性元件彼此排斥。因此，在一对磁性元件的磁性元件之间设置有气隙。
解耦装置包括第三部件，其布置在第一部件和第二部件之间。
第三部件也可以被称为中间部件或中间框架。优选地，第三部件可操作地连接至第一部件，并且第二部件可操作地连接至第三部件。
根据另一实施例，第一解耦元件和第二解耦元件布置在第一部件和第三部件之间。
优选地，弹簧元件形式的第一解耦元件被布置成使得它们沿着第三空间方向或z方向定向。例如，提供了四个被置于第三部件的拐角处的第一解耦元件。在此，第一解耦元件优选被置于第三部件和第一部件的水平布置的臂部之间。
如果第二解耦元件是磁性元件的形式，则第二解耦元件被布置为使得当沿着第二空间方向或y方向观察时，一对磁性元件中成对的磁性元件是相互排斥的。当沿着第二空间方向观察时，成对的磁性元件被置于第三部件的两侧。每对磁性元件中的一个磁性元件牢固地连接至第一部件。在第二解耦元件是预张紧的弹簧元件的情况下，所述弹簧元件通过压杆耦接至第三部件。压杆一方面连接至第三部件，另一方面通过挠曲件连接至相应的预张紧的弹簧元件。
在第一部件或第三部件的未偏转状态下，第二解耦元件处于平衡状态。也就是说，布置在第三部件两侧的第二解耦元件产生仅在第二空间方向或y方向上起作用并且相互抵消的力，因为成对的磁性元件布置在第三部件的两侧。
一旦第二解耦元件脱离平衡状态，例如在第一部件相对于第三部件产生与振动相关的偏转的情况下，第二解耦元件就向第三部件施加力，该力抵抗由第一解耦元件施加至第三部件的力。第一解耦元件和第二解耦元件的力相互抵消，因此第三部件相对于第一部件的无作用力偏转是可能的，反之亦然。
根据另一实施例，第二部件通过第三解耦元件悬挂在第三部件上，这使得第二部件在水平方向上从第三部件解耦。
如前所述，水平方向对应于第二空间方向或y方向。在这种情况下，“悬挂”尤其意味着解耦元件只能传递张力，而不能传递任何压缩力。例如，第三解耦元件将第二部件的重力传递给第三部件。
根据另一实施例，第三解耦元件是张力缆线。
张力缆线可以以平行四边形的方式布置。例如，提供至少三根张力缆线。也可以提供四根张力缆线。例如，张力缆线可以是钢缆或塑料缆线。链条也可以充当张力缆线。
根据另一实施例，第三解耦元件是拉杆，其中第三解耦元件具有正刚度。
第三解耦元件优选地分别通过挠曲件连接至第二部件和第三部件。
根据另一实施例，该***还包括第四解耦元件，其分别布置在第二部件和第三部件之间以及第二部件和第一部件之间，其中第四解耦元件具有负刚度。
拉杆会在水平方向传递小的横向力。提供第四解耦元件来补偿该横向力。由于第三解耦元件具有正刚度、而第四解耦元件具有负刚度的这一事实，沿水平方向或y方向出现零刚度。因此，也可以在水平方向上将第二部件与第一部件充分解耦。
根据另一实施例，第四解耦元件是磁性元件。
优选地，磁性元件成对地布置在成对的磁性元件中。一对磁性元件中的磁性元件被布置为使得它们的南极或北极彼此相对布置，因此各成对的磁性元件中的磁性元件彼此排斥。例如，当沿着z方向观察时，一对磁性元件布置在第二部件和第三部件之间。当沿着z方向观察时，第二对磁性元件被置于第二部件和第一部件之间。
根据另一实施例，该***还包括第四部件，该第四部件布置在第一部件和第四解耦元件之间，该第四解耦元件布置在第二部件和第一部件之间，其中第四部件通过第五解耦元件与第一部件解耦。
因此，通过第五解耦元件，可以防止第一部件的激励被施加至分配给第一部件的第四解耦元件。例如，第四部件可以是板状的。优选地，提供四个第五解耦元件，其将第四部件支撑在第一部件上。
根据另一实施例，第五解耦元件是弹簧元件。
优选地，第五解耦元件是压缩弹簧。优选地，特别软的弹簧元件用于第五解耦元件。
根据另一实施例，第一解耦元件被设计成在其偏转时向第三部件施加第一力，该第一力的取向与第一解耦元件的偏转方向相逆，其中第二解耦元件被设计成在其偏转时向第三部件施加第二力，该第二力沿第二解耦元件的偏转方向取向，并且其中第一力和第二力相互抵消，使得第三部件可以在没有力的情况下偏转。
第三部件可以相对于第一部件偏转，因为第一部件例如由于振动而相对于第三部件移动和/或倾斜。如前所述，第二解耦元件最初处于平衡状态，其中它们向第三部件施加沿着y方向作用并且沿相反方向取向的力。所述力相互抵消。一旦第三部件偏转，例如通过使第一部件相对于第三部件旋转，第二解耦元件就脱离其平衡位置并且因此向第三部件施加倾斜取向的力，该力可以被分解为水平分力和垂直分力。当第一部件偏转时，第一解耦元件也变形并且因此也向第三部件施加力。第一解耦元件的力总是沿着z方向作用。由第一解耦元件施加的这些力与由第二解耦元件施加的力的垂直分力相逆。该垂直分力和由第一解耦元件施加的力相互抵消。此外，第二解耦元件的倾斜作用力的水平分力也相互抵消。这提供了第三部件的无力偏转能力。
此外，提出了一种具有至少一个这种类型的***的投射曝光设备。
投射曝光设备可以是EUV光刻设备或DUV光刻设备。EUV代表“极紫外”，指的是波长在0.1nm和30nm之间的工作光。DUV代表“深紫外”，指的是波长在30nm和250nm之间的工作光。
在当前情况下，“一”或“一个”不应该被理解为仅限于一个元件。相反，也可以提供多个元件，例如两个、三个或更多个。在此使用的任何其他数字也不应被理解为对所述元件的确切数量的限制。相反，除非另有说明，向上和向下的数值偏差是可能的。
针对该***描述的实施例和特征相应地适用于所提出的投射曝光设备，反之亦然。
本发明的进一步可能的实现还包括上面或下面关于示例性实施例描述的特征或实施例的没有明确提及的组合。在这种情况下，本领域的技术人员也将添加单独的方面作为对本发明的相应基本形式的改进或补充。
附图说明
本发明进一步有利的配置和方面是从属权利要求的主题，也是下文描述的本发明示例性实施例的主题。在下文中，参照附图，基于优选实施例详细解释本发明。
图1示出了用于EUV投射光刻的投射曝光设备的示意子午截面图；
图2示出了用于根据图1的投射曝光设备的***的实施例的示意图；
图3示出了根据图2的***的另一示意图；
图4示意性地示出了作用在根据图1的***的中间部件上的力；
图5示出了根据图1的***的另一示意图；
图6示意性地示出了作用在根据图5的***的中间部件上的力；
图7示出了用于根据图1的投射曝光设备的***的另一实施例的示意图；
图8示出了根据图7的***的另一示意图；
图9示意性地示出了作用在根据图7的***的中间部件上的力；并且
图10示出了用于根据图1的投射曝光设备的***的另一实施例的示意图。
在附图中，除非有相反的指示，相同的元件或具有相同功能的元件具有相同的附图标记。还应该注意的是，附图中的图示不一定是真实的比例。
具体实施方式
图1示出了投射曝光设备1(光刻设备)的实施例。投射曝光设备1的照明***2的一个实施例除了光源或辐射源3外还具有照明光学单元4，用于照明物平面6中的物场5。在替代实施例中，光源3也可以作为与照明***2的其余部分分离的模块来提供。在这种情况下，照明***2不包括光源3。
布置在物场5中的掩模母版7被曝光。掩模母版7由掩模母版支架8保持。掩模母版支架8可以通过掩模母版位移驱动器9移动，特别是在扫描方向上移动。
出于解释的目的，图1示出了具有x方向x、y方向y和z方向z的笛卡尔坐标系。x方向x垂直于附图平面延伸。y方向y水平延伸，z方向z垂直延伸。图1中的扫描方向在y方向y上延伸。z方向z垂直于物平面6延伸。
投射曝光设备1包括投射光学单元10。投射光学单元10用于将物场5成像到像平面12中的像场11中。像平面12平行于物平面6延伸。替代地，物平面6和像平面12之间的角度也可以不为0°。
掩模母版7上的结构被成像到晶片13的光敏层上，晶片13被布置在像平面12中的像场11的区域中。晶片13由晶片支架14保持。晶片支架14可通过晶片位移驱动器15移动，特别是在y方向y上移动。掩模母版7通过掩模母版位移驱动器9的移动和晶片13通过晶片位移驱动器15的移动可以相互同步地实现。
光源3是EUV辐射源。光源3尤其发射EUV辐射16，其在下文中也称为使用辐射、照明辐射或照明光。特别地，使用辐射16具有在5nm和30nm之间的范围内的波长。光源3可以是等离子体源，例如LPP(激光产生的等离子体的缩写)源或DPP(气体放电产生的等离子体的缩写)源。光源也可以是基于同步加速器的辐射源。光源3可以是FEL(自由电子激光器的缩写)。
从光源3发出的照明辐射16被集光器17聚焦。集光器17可以是具有一个或多个椭圆形和/或双曲面反射表面的集光器。照明辐射16可以以掠入射(GI)，也就是说以大于45°的入射角，或者以法向入射(NI)，也就是说以小于45°的入射角，入射到集光器17的至少一个反射表面上。集光器17可以被结构化和/或涂覆，首先用于优化其对使用辐射的反射率，其次用于抑制外来光。
在集光器17的下游，照明辐射16通过中间焦平面18中的中间焦点传播。中间焦平面18可以代表具有光源3和集光器17的辐射源模块与照明光学单元4之间的间隔。
照明光学单元4包括偏转镜19和在光路中布置于其下游的第一分面镜20。偏转镜19可以是平面偏转镜，或者替代地，可以是具有超出纯偏转效果的光束影响效果的反射镜。替代地或附加地，偏转镜19可以是光谱滤波器的形式，该光谱滤波器将照明辐射16的使用光波长与波长偏离该波长的外来光分离。如果第一分面镜20被布置在照明光学单元4的与作为场平面的物平面6光学共轭的平面中，则它也被称为场分面镜。第一分面镜20包括多个单独的第一分面21，这些分面也可以被称为场分面。作为示例，在图1中仅示出了这些第一分面21中的一些。
第一分面21可以实施为宏观分面，特别是矩形分面或者具有弓形边缘轮廓或部分圆形边缘轮廓的分面。第一分面21可以是平面分面的形式，或者替代地是具有凸曲率或凹曲率的分面。
例如从DE 10 2008 009 600 A1中已知，第一分面21本身也可以分别由多个单独的反射镜构成，特别是由多个微镜构成。第一分面镜20尤其可以是微机电***(MEMS***)的形式。详细情况参见DE 10 2008 009 600 A1。
在集光器17和偏转镜19之间，照明辐射16水平地传播，也就是说在y方向y上传播
在照明光学单元4的光路中，第二分面镜22布置在第一分面镜20的下游。如果第二分面镜22布置在照明光学单元4的光瞳平面中，则其也被称为光瞳分面镜。第二分面镜22也可以布置在距照明光学单元4的光瞳平面一定距离处。在这种情况下，第一分面镜20和第二分面镜22的组合也被称为镜面反射器。从US2006/0132747 A1、EP 1 614 008 B1和US 6,573,978中已知镜面反射器。
第二分面镜22包括多个第二分面23。在光瞳分面镜的情况下，第二分面23也被称为光瞳分面。
第二分面23同样可以是宏观分面，其可以例如具有圆形、矩形或者六边形***，或者可以替代地是由微镜构成的分面。在这方面，也可以参考DE 10 2008 009 600A1。
第二分面23可以具有平面反射表面，或者替代地为具有凸曲率或凹曲率的反射表面。
照明光学单元4因此形成双分面***。这一基本原理也被称为蝇眼积分器。
将第二分面镜22不精确地布置在与投射光学单元10的光瞳平面光学共轭的平面中可能是有利的。特别地，第二分面镜22可以被布置为相对于投射光学单元10的光瞳平面倾斜，例如在DE 10 2017 220 586 A1中所描述的。
使用第二分面镜22将单独的第一分面21成像到物场5中。第二分面镜22是物场5上游的光路中的最后一个光束成形反射镜，或者实际上是照明辐射16的最后一个反射镜。
在照明光学单元4的另一实施例(未示出)中，传输光学单元可以布置在第二分面镜22和物场5之间的光路中，所述传输光学单元特别有助于将第一分面21成像到物场5中。传输光学单元可以包括正好一个反射镜，但是替代地也包括两个或更多个反射镜，这些反射镜连续地布置在照明光学单元4的光路中。传输光学单元尤其可以包括一个或两个法向入射镜(NI镜)和/或一个或两个掠入射镜(GI镜)。
在图1所示的实施例中，照明光学单元4在集光器17的下游正好具有三个反射镜，具体地说是偏转镜19、第一分面镜20和第二分面镜22。
在照明光学单元4的另一实施例中，也不需要偏转镜19，因此照明光学单元4可以在集光器17的下游正好具有两个反射镜，具体地说是第一分面镜20和第二分面镜22。
通过第二分面23或者使用第二分面23和传输光学单元将第一分面21成像到物平面6中的成像通常只是近似成像。
投射光学单元10包括多个反射镜Mi，这些反射镜根据它们在投射曝光设备1的光路中的布置被连续编号。
在图1所示的例子中，投射光学单元10包括从M1到M6的六个反射镜。具有四个、八个、十个、十二个或任何其他数量的反射镜Mi的替代方案同样是可能的。投射光学单元10是双重遮蔽的光学单元。倒数第二个反射镜M5和最后一个反射镜M6分别具有用于照明辐射16的通道开口。投射光学单元10具有大于0.5的像侧数值孔径，该像侧数值孔径也可以大于0.6，例如可以是0.7或0.75。
反射镜Mi的反射表面可以实施为没有旋转对称轴的自由曲面。替代地，反射镜Mi的反射表面可以被设计成非球面表面，该非球面表面正好具有反射表面形状的一个旋转对称轴。正如照明光学单元4的反射镜一样，反射镜Mi可以具有用于照明辐射16的高度反射涂层。这些涂层可以被设计成多层涂层，特别是具有钼和硅的交替层。
投射光学单元10在物场5的中心的y坐标和像场11的中心的y坐标之间、在y方向上具有大的物像偏移。y方向上的该物像偏移可以与物平面6和像平面12之间的z距离具有大致相同的大小。
投射光学单元10特别地可以具有变形的形式。特别地，其在x方向和y方向x、y上具有不同的成像比例βx、βy。投射光学单元10的两个成像比例βx、βy优选地是(βx，βy)＝(+/-0.25，+/-0.125)。正成像比例β意味着没有图像反转的成像。成像比例β的负号意味着图像是反转成像的。
因此，投射光学单元10导致在x方向x上、也就是说在垂直于扫描方向的方向上的尺寸的减小，减小的比率为4∶1。
投射光学单元10导致在y方向y上、也就是说在扫描方向上的尺寸的减小，减小的比率为8∶1。
其他成像比例同样是可能的。在x方向x和y方向y上具有相同符号和相同绝对值的成像比例也是可能的，例如绝对值为0.125或0.25。
在物场5和像场11之间的光路中，x方向x和y方向y上的中间像平面的数量可以相同，也可以不同，这取决于投射光学单元10的实施例。从US 2018/0074303A1中已知在x和y方向x、y上具有不同数量的这种中间图像的投射光学单元的例子。
在不同情况下，第二分面23中的一个被分配给正好一个第一分面21，用于分别形成用于照明物场5的照明通道。这尤其可以根据科勒原理产生照明。借助于第一分面21，远场被分解成多个物场5。第一分面21在分别分配给它们的第二分面23上产生多个中间焦点的图像。
通过分配的第二分面23，第一分面21在不同情况都下以彼此重叠的方式成像到掩模母版7上，以用于照明该物场5。物场5的照明特别是尽可能均匀的。优选具有小于2％的均匀性误差。可以通过重叠不同的照明通道来实现场均匀性。
投射光学单元10的入射光瞳的照明在几何上可以由第二分面23的布置来限定。投射光学单元10的入射光瞳中的强度分布可以通过选择照明通道来设置，特别是通过选择引导光的第二分面23的子集。这种强度分布也被称为照明设置或照明光瞳填充。
通过照明通道的重新分布，可以实现照明光学单元4的照明光瞳的以限定方式照明的部分区域中同样优选的光瞳均匀性。
将在下文中描述物场5的照明的其他方面和细节，尤其是投射光学单元10的入射光瞳的照明的其他方面和细节。
投射光学单元10尤其可以具有同心入射光瞳。该同心入射光瞳是可以接近的。其也可以是无法接近的。
投射光学单元10的入射光瞳经常不能被第二分面镜22精确地照明。当对将第二分面镜22的中心远心成像到晶片13上的投射光学单元10成像时，孔径光线通常不相交于单一点。然而，有可能找到这样的表面区域，在该表面区域中，以成对方式确定的孔径射线的间距最小。该表面区域代表入射光瞳或者与其共轭的真实空间中的区域。特别地，该表面区域具有有限的曲率。
对于切向光束路径和矢状光束路径，投射光学单元10可以具有不同的入射光瞳姿态。在这种情况下，成像元件，特别是传输光学单元的光学部件，应该设置在第二分面镜22和掩模母版7之间。借助于该光学元件，可以考虑切向入射光瞳和矢状入射光瞳的不同姿态。
在图1所示的照明光学单元4的组成部分的布置中，第二分面镜22布置在与投射光学单元10的入射光瞳共轭的区域中。第一分面镜20被布置成相对于物平面6倾斜。第一分面镜20被布置成相对于由偏转镜19限定的布置平面倾斜。第一分面镜20相对于由第二分面镜22限定的布置平面倾斜布置。
图2和图3各自示出了用于投射曝光设备1的***100A的实施例的示意图。例如，如上所述，***100A可以是投射光学单元10，或者是投射光学单元10的一部分。如前所述，具有第一空间方向或x方向x、第二空间方向或y方向y和第三空间方向或z方向z的坐标系被分配给***100A。
***100A包括第一部件102和第二部件104。部件102、104可以是投射光学单元10的任何部件。在下文中假设第一部件102是力框架。第一部件102因此在下文中被称为力框架。第二部件104是传感器框架，并且在下文中如此称呼。传感器框架104可以支撑传感器***(未示出)。
力框架102具有沿着x方向x延伸的大致U形结构。然而，力框架102可以具有任何期望的几何形状。力框架102包括基部106和两个壁部108、110，这两个壁部设置在基部106的侧面。臂部112、114从每个壁部108、110突出，该臂部112、114在各自相对的壁部108、110的方向上延伸。
传感器框架104以高度简化的形式显示为块状或立方形部件。然而，传感器框架104可以具有任何期望的几何形状。传感器框架104布置在力框架102内。也就是说，力框架102至少部分地包围传感器框架104。
***100A包括解耦装置200A，该解耦装置200A适于防止力框架102的来自外部的机械激励被传递到传感器框架104上。解耦装置200A因此将传感器框架104从力框架102解耦。解耦装置200A包括中间部件202，该中间部件连接到力框架102和传感器框架104之间的力路径中。中间部件202是块状或立方形。然而，中间部件202可以具有任何期望的几何形状。在当前情况下，中间部件202是中间框架，并且在下文中如此称呼。
中间框架202通过柔性的第三解耦元件204、206耦接至传感器框架104。第三解耦元件204、206可以被称为缆线或张力缆线。在这种情况下，“柔性的”意味着第三解耦元件204、206只能传递逆着z方向z取向的张力，例如因传感器框架104的重力造成的力。没有力可以在其他方向x、y上传递。例如，可以提供四个第三解耦元件204、206，它们沿着y方向y并且沿着x方向x彼此间隔布置。然而，也可以仅提供三个第三解耦元件204、206。
第三解耦元件204、206在连接点208、210处连接至中间框架202。连接点208、210沿着y方向y彼此间隔放置。此外，第三解耦元件204、206通过连接点211、214连接至传感器框架104。提供了另外的连接点(未示出)，当沿x方向x观察时，这些另外的连接点与连接点208、210间隔开。第三解耦元件204、206可以是缆线，特别是钢缆或塑料缆线，这些缆线钩挂在中间框架202和传感器框架104上。
解耦装置200A还包括第一解耦元件216、218，其布置在中间框架202和力框架102之间。第一解耦元件216、218是弹簧元件，并且也可以如此称呼。优选地，提供四个第一解耦元件216、218，其中，在中间框架202是方形的情况下，第一解耦元件216、218安装在中间框架202的每个拐角处。第一解耦元件216、218被置于力框架102的臂部112、114和中间框架202之间。臂部112、114因此承载第一解耦元件216、218。第一解耦元件216、218加载有中间框架202的重力和前面提到的传感器框架104的重力，传感器框架的重力通过第三解耦元件204、206传递到中间框架202。
第一解耦元件216、218是螺旋弹簧。然而，第一解耦元件216、218也可以是碟形弹簧或碟形弹簧组。第一解耦元件216、218一方面可以沿着z方向z被拉开，另一方面可以逆着z方向z被压缩。第一解耦元件216、218可以是压缩弹簧。然而，术语“压缩弹簧”并不排除第一解耦元件216、218也可以被拉开。
解耦装置200A具有第二解耦元件220、222、224、226。第二解耦元件220、222、224、226是磁性元件，并且也可以被如此称呼。第二解耦元件220、222、224、226是永磁体。第二解耦元件220、222、224、226以成对的磁性元件228、230的形式被置于中间框架202的两侧。当沿着y方向y观察时，中间框架202被置于第二解耦元件222、224之间。第二解耦元件220、222在此形成第一对磁性元件228。第二解耦元件224、226形成第二对磁性元件230。
第二解耦元件220、226牢固地连接至力框架102。第二解耦元件222、224牢固地连接至中间框架202。在此，在第二解耦元件220、222和第二解耦元件224、226之间分别设有气隙232、234。每两个解耦元件220、222、224、226具有北极N和南极S。第二解耦元件220、222、224、226被放置成使得当沿着y方向y观察时，北极N和南极S并排布置。每对磁性元件228、230的第二解耦元件220、222、224、226在此被布置成使得南极S彼此面对布置。因此每对磁性元件228、230的第二解耦元件220、222、224、226相互排斥。
在下文中解释解耦装置200A的功能。图2示出了处于平衡位置的***100A，其中力框架102没有偏转。在平衡位置中，第二解耦元件220、222、224、226的南极S彼此相对放置。图3示出了处于偏转状态的***100A。在偏转状态下，力框架102例如通过振动而偏转，如图3中箭头236所示。因为力框架102在图3的方向上偏转，所以力框架102逆着z方向z向下移动。
由于其质量惯性，中间框架202最初保持在其起始位置，因此力框架102移动远离中间框架202，并且第一解耦元件216、218伸长。第一解耦元件216、218的伸长导致每个第一解耦元件216、218向中间框架202施加力F216、F218。力F216、F218的取向与z方向z相逆。因此，力F216、F218逆着第一解耦元件216、218的偏转起作用。
当力框架102偏转时，分配给力框架102的第二解耦元件220、226相对于分配给中间框架202的第二解耦元件222、224偏转。产生作用在中间框架202上的力F222、F224，并且力F222、F224的取向相对于力F216、F218倾斜。
图4以非常高度示意的形式示出了作用在中间框架202上的力F216、F218、F222、F224。如前所述，力F216、F218的方向与z方向z相逆。倾斜作用力F222、F224可以分别分解成水平分力F222h、F224h和垂直分力F222v、F224v。水平分力F222h、F224h在y方向y上逆向作用。水平分力F222h、F224h大小相同，作用方向相反，因此水平分力F222h、F224h相互抵消。因此，在水平方向上或者沿着y方向y并与之相逆，中间框架202不受力。
垂直分力F222v、F224v沿着z方向z作用，因此与力F216、F218相逆。垂直分力F222v、F224v和力F216、F218相等。垂直分力F222v、F224v和力F216、F218因此相互抵消。因此，中间框架202总是不受力。这种不受力的自由度产生非常低的固有频率。
当沿着z方向z观察时，第一解耦元件216、218具有正刚度。也就是说，力F216、F218的取向与第一解耦元件216、218的偏转方向相逆或者与中间框架202相对于力框架102的偏转方向相逆，或者反之亦然。与之相反，成对的磁性元件228、230在z方向z上具有负刚度。
也就是说，力F222、F224，特别是垂直分力F222v、F224v沿着中间框架202相对于力框架102的偏转方向取向。这导致解耦装置200A在z方向z上的刚度为零。在水平方向或y方向y上，通过缆线形式的第三解耦元件204、206的并联布置，可以实现非常低的解耦频率。
图5示出了***100A的另一视图，其中，如箭头236所示，力框架102在这种情况下通过相对于传感器框架104旋转或倾斜而受到激励。当力框架102旋转时，第一解耦元件216被压缩，第一解耦元件218被拉长。通过这种方式，第一解耦元件216向中间框架202施加在z方向z上作用的力F216。第一解耦元件218向中间框架202施加逆着z方向z作用的力F218。力F216、F218的取向彼此相反。
第二解耦元件222向中间框架202施加力F222，该力在图5的方向上倾斜地指向右下方。相应地，第二解耦元件224向中间框架202施加力F224，该力在图5的方向上倾斜地指向左上方。
图6以非常高度示意的形式示出了作用在中间框架202上的力F216、F218、F222、F224。如前所述，力F216作用在z方向z上。力F218逆着z方向z作用，因此也与力F216相逆。倾斜作用力F222、F224可以分别分解成水平分力F222h、F224h和垂直分力F222v、F224v。水平分力F222h、F224h在y方向y上逆向作用。水平分力F222h、F224h大小相同，作用方向相反，因此水平分力F222h、F224h相互抵消。因此，在水平方向上或者沿着y方向y并与之相逆，中间框架202不受力。
垂直分力F222v逆着z方向z作用。垂直分力F224v沿着z方向z作用。垂直分力F222v和力F216相互抵消。因此，垂直分力F224v和力F218也相互抵消。因此，中间框架202不受力。即使当力框架102旋转时，这也使得解耦装置200A的刚度为零。
图7和图8各自示出了用于投射曝光设备1的***100B的另一实施例的示意图。***100B在设计上基本上对应于光学***100A。因此，下文将仅讨论***100A、100B之间的差异。***100B与***100A的不同之处仅在于***100B具有解耦装置200B的另一实施例。
如前所述，解耦装置200B包括中间框架202，如前所述，中间框架202通过第一解耦元件216、218支撑在力框架102上。此外，解耦装置200B具有弹簧元件形式的第二解耦元件238、240，其垂直于第一解耦元件216、218取向。第二解耦元件238、240是螺旋弹簧。然而，第二解耦元件238、240也可以是碟形弹簧或碟形弹簧组。第二解耦元件238、240是预张紧的压缩弹簧。第二解耦元件238、240也可以被称为弹簧元件。
压杆242、244设置在第二解耦元件238、240和中间框架202之间，每个压杆可以从第二解耦元件238、240向中间框架202施加压缩力。压杆242通过挠曲件246连接至第二解耦元件238，并通过挠曲件248连接至中间框架202。因此，压杆244通过挠曲件250连接至中间框架202，并通过挠曲件252连接至第二解耦元件240。在这种情况下，“挠曲件”应该理解为意指通过弯曲而允许两个刚性体区域之间相对运动的部件区域。
将在下文中解释解耦装置200B的功能。图7示出了处于平衡位置的***100B，其中，力框架102没有偏转。在平衡位置中，压杆242、244水平布置，因此沿y方向y延伸。第二解耦元件238、240通过压杆242、244向中间框架202施加压缩力，该压缩力大小相同且取向相反，因此它们相互抵消。
图8示出了处于偏转状态的***100B。在偏转状态下，力框架102例如通过振动而偏转，如图8中箭头236所示。因为力框架102在图8的方向上偏转，所以力框架102逆着z方向z向下移动。
由于其质量惯性，中间框架202最初保持在其起始位置，因此力框架102移动远离中间框架202，并且第一解耦元件216、218伸长。第一解耦元件216、218的伸长导致每个第一解耦元件216、218向中间框架202施加力F216、F218。力F216、F218的取向与z方向z相逆。因此，力F216、F218逆着第一解耦元件216、218的偏转起作用。
当力框架102偏转时，压杆242、244偏转。产生作用在中间框架202上的力F238、F240，并且力F238、F240的取向相对于力F216、F218倾斜。
图9以非常高度示意的形式示出了作用在中间框架202上的力F216、F218、F238、F240。如前所述，力F216、F218逆着z方向z作用。倾斜作用力F238、F240可以分别分解成水平分力F238h、F240h和垂直分力F238v、F240v。水平分力F238h、F240h在y方向y上逆向作用。水平分力F238h、F240h大小相同，作用方向相反，因此水平分力F238h、F240h相互抵消。因此，在水平方向上或者沿着y方向y并与之相反，中间框架202不受力。
垂直分力F238v、F250v沿着z方向z作用，因此与力F216、F218相逆。垂直分力F238v、F240v和力F216、F218相等。垂直分力F238v、F240v和力F216、F218因此相互抵消。因此，中间框架202总是不受力。这种不受力的自由度产生非常低的固有频率。
当沿着z方向z观察时，第一解耦元件216、218具有正刚度。也就是说，力F216、F218的取向与第一解耦元件216、218的偏转方向相逆或者与中间框架202相对于力框架102的偏转方向相逆。另一方面，预张紧的第二解耦元件238、240具有负刚度。也就是说，力F238、F240，特别是垂直分力F238v、F240v沿着中间框架202相对于力框架102的偏转方向取向。这导致解耦装置200A在z方向z上的刚度为零。这同样适用于力框架102的旋转，如图5和图6所示。
图10示出了用于投射曝光设备1的***100C的另一实施例的示意图。***100C在设计上基本上对应于光学***100A的设计。因此，下文将仅讨论***100A、100C之间的差异。
***100C包括解耦装置200C，其在设计上基本对应于解耦装置200A的设计。与***100A相反，***100C不包括缆线形式的第三解耦元件204、206(传感器框架104通过该第三解耦元件悬挂在中间框架202上)。相反，第三解耦元件254、256以拉杆的形式提供，其通过挠曲件258、260耦接至中间框架202，并通过挠曲件262、264耦接至传感器框架104。例如，可以提供四个第三解耦元件254、256。第三解耦元件254、256也可以被称为拉杆。
因为小的水平力可以通过挠曲件258、260、262、264传递，所以传感器框架104的安装额外地通过第四解耦元件266、268、270、272来提供。第四解耦元件266、268、270、272是磁性元件，并且也可以被如此称呼。第四解耦元件266在此附接至中间框架202。第四解耦元件268附接至传感器框架104。第四解耦元件266、268形成一对磁性元件274。第四解耦元件266、268在此被放置成使得它们的南极S或北极N彼此相对布置。
第四解耦元件270附接至中间框架202。第四解耦元件272被安装在板状部件276上，板状部件276被置于力框架102和中间框架104之间。部件276通过非常软的第五解耦元件278、280与力框架102解耦。第四解耦元件270、272形成一对磁性元件282。第四解耦元件270、272在此被放置成使得它们的南极S或北极N彼此相对布置。
通过第三解耦元件254、256，可以实现平行四边形引导。如上所述，为了在水平方向上实现零刚度，这种平行四边形引导与成对的磁性元件274、282相结合。通过成对的磁性元件274、282，可以防止中间框架202联接至力框架102。否则，***100C的操作对应于***100A的操作。
尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是可以以各种方式进行修改。
参考标记列表
1 投射曝光设备
2 照明***
3 光源
4 照明光学单元
5 物场
6 物平面
7 掩模母版
8 掩模母版支架
9 掩模母版位移驱动器
10 投射光学单元
11 像场
12 像平面
13 晶片
14 晶片支架
15 晶片位移驱动器
16 照明辐射
17 集光器
18 中间焦平面
19 偏转镜
20 第一分面镜
21 第一分面
22 第二分面镜
23 第二分面
100A ***
100B ***
100C ***
102部件/力框架
104部件/传感器框架
106 基部
108 壁部
110 壁部
112 臂部
114 臂部
200A 解耦装置
200B 解耦装置
200C 解耦装置
202部件/中间框架
204 解耦元件
206 解耦元件
208 连接点
210 连接点
212 连接点
214 连接点
216 解耦元件
218 解耦元件
220 解耦元件
222 解耦元件
224 解耦元件
226 解耦元件
228 成对的磁性元件
230 成对的磁性元件
232 气隙
234 气隙
236 箭头
238 解耦元件
240 解耦元件
242 压杆
244 压杆
246 挠曲件
248 挠曲件
250 挠曲件
252 挠曲件
254 解耦元件
256 解耦元件
258 挠曲件
260 挠曲件
262 挠曲件
264 挠曲件
266 解耦元件
268 解耦元件
270 解耦元件
272 解耦元件
274 成对的磁性元件
276 部件
278 解耦元件
280 解耦元件
282 成对的磁性元件
F216 力
F218 力
F222 力
F222h 水平分力
F222v 垂直分力
F224 力
F224h 水平分力
F224v 垂直分力
F238 力
F238h 水平分力
F238v 垂直分力
F240 力
F240h 水平分力
F240v 垂直分力
M1 反射镜
M2 反射镜
M3 反射镜
M4 反射镜
M5 反射镜
M6 反射镜
N 北极
S 南极
x x方向
y y方向
z z方向

Claims (14)

1.一种用于投射曝光设备(1)的***(100A、100B、100C)，包括
第一部件(102)，
第二部件(104)，以及
解耦装置(200A、200B、200C)，其被设计成在多于一个自由度上将所述第二部件(104)与所述第一部件(102)的机械激励解耦，
其中，所述解耦装置(200A、200B、200C)包括具有正刚度的第一解耦元件(216、218)和具有负刚度的第二解耦元件(220、222、224、226、238、240)，并且
其中，所述解耦装置(200A、200B、200C)包括布置在所述第一部件(102)和所述第二部件(104)之间的第三部件(202)。
2.根据权利要求1所述的***，其中，所述解耦装置(200A、200B、200C)被设计成在六个自由度上将所述第二部件(104)与所述第一部件(102)的机械激励解耦。
3.根据权利要求1或2所述的***，其中，所述第一解耦元件(216、218)是弹簧元件，并且其中，所述第二解耦元件(220、222、224、226、238、240)是磁性元件或预张紧的弹簧元件。
4.根据权利要求3所述的***，其中，所述第二解耦元件(220、222、224、226)是成对布置的。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的***，其中，所述第一解耦元件(216、218)和所述第二解耦元件(220、222、224、226、238、240)布置在所述第一部件(102)和所述第三部件(202)之间。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的***，其中，所述第二部件(104)通过第三解耦元件(204、206、254、256)悬挂在所述第三部件(202)上，所述第三解耦元件使得所述第二部件(104)在水平方向(y)上与所述第三部件(202)解耦。
7.根据权利要求6所述的***，其中，所述第三解耦元件(204、206)是张力缆线。
8.根据权利要求6所述的***，其中，所述第三解耦元件(254、256)是拉杆，并且其中，所述第三解耦元件(254、256)具有正刚度。
9.根据权利要求8所述的***，还包括第四解耦元件(266、268、270、272)，所述第四解耦元件分别布置在所述第二部件(104)和所述第三部件(202)之间以及所述第二部件(104)和所述第一部件(102)之间，其中，所述第四解耦元件(266、268、270、272)具有负刚度。
10.根据权利要求9所述的***，其中，所述第四解耦元件(266、268、270、272)是磁性元件。
11.根据权利要求9或10所述的***，还包括第四部件(276)，其布置在所述第一部件(102)和所述第四解耦元件(270、272)之间，所述第四解耦元件布置在所述第二部件(104)和所述第一部件(102)之间，其中，所述第四部件(276)通过第五解耦元件(278、280)与所述第一部件(102)解耦。
12.根据权利要求11所述的***，其中，所述第五解耦元件(278、280)是弹簧元件。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的***，其中，所述第一解耦元件(216、218)被设计成在其偏转时向所述第三部件(202)施加第一力(F216、F218)，所述第一力的取向与所述第一解耦元件(216、218)的偏转方向相逆，并且其中，所述第二解耦元件(220、222、224、226)被设计成在其偏转时向所述第三部件(202)施加第二力(F222、F224、F238、F240)，所述第二力沿所述第二解耦元件(220、222、224、226)的偏转方向取向，并且其中，所述第一力(F216、F218)和所述第二力(F222、F224、F238、F240)相互抵消，使得所述第三部件(202)能够在没有力的情况下偏转。
14.一种投射曝光设备(1)，包括至少一个根据权利要求1-13中任一项所述的***(100A、100B、100C)。
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