DE102011006024A1

DE102011006024A1 - Anordnung zur Vibrationsisolation einer Nutzlast

Info

Publication number: DE102011006024A1
Application number: DE102011006024A
Authority: DE
Inventors: Dick Antonius Hendrikus Laro; Jan Van Eijk; Yim-Bun-Patrick Kwan
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-09-27
Also published as: US20120241268A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung sowie ein Verfahren zur Vibrationsisolation einer Nutzlast von einem Vibrationen aufweisenden Körper, mit einem Sensor (140, 240, 340, 440) zur Messung von Vibrationen und einem Aktuator (160, 260, 360, 460) zur Erzeugung einer Kompensationskraft auf die Nutzlast (110, 210, 310, 410) zumindest auf Basis der Messung des Sensors (140, 240, 340, 440), wobei wenigstens eine Ausgleichsmasse (150, 250, 350, 450) im Reaktionspfad einer mit dieser Kompensationskraft einhergehenden Reaktionskraft angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Vibrationsisolation einer Nutzlast von einem Vibrationen aufweisenden Körper.
Die Erfindung ist beispielsweise zur Vibrationsisolation optischer Elemente z. B. einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage einsetzbar, insbesondere in einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, jedoch nicht auf solche Anwendungen beschränkt. Vielmehr ist die Erfindung in sämtlichen Anordnungen vorteilhaft realisierbar, in denen die Übertragung von Vibrationen eines Körpers auf eine Nutzlast verhindert oder zumindest minimiert werden soll.
Ein Anwendungsbeispiel der Erfindung ist insbesondere die Vibrationsisolation optischer Komponenten in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. In einer für EUV, d. h. fur elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge unterhalb von 15 nm, ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage werden mangels Vorhandenseins lichtdurchlässiger Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet. Eine wesentliche in der Praxis bestehende Anforderung besteht darin, die Positionen der Spiegel (als „Nutzlast”) zueinander auch bei Auftreten externer Vibrationen gegenüber einer äußeren Plattform in Form eines nicht vibrationsisolierten Rahmens („vibrierender Körper”) beizubehalten.
Es sind diverse Ansätze bekannt, um eine Nutzlast von der Umgebung mechanisch so zu isolieren, dass die Übertragung externer Vibrationen auf die Nutzlast möglichst unterdrückt wird.
Aus US 5,823,307 sind ein aktives Vibrationstrennsystem und ein Verfahren zum aktiven Trennen einer Nutzlast von einer Vibration in einem vibrierenden Korper bekannt, wobei die Nutzlast mit Aktuatoren variabler Länge gekoppelt ist, und wobei die an den Aktuatoren auftretenden Scherkräfte durch Variieren der Länge jeweils eines anderen Aktuators entkoppelt werden.
Typische herkömmliche Ansatze zur Realisierung eines Vibrationsisolationssystems zur Isolation einer Nutzlast von einer vibrierenden Plattform werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen von 5a–c erläutert.
Gemäß 5a ist zur Trennung bzw. Isolation einer Nutzlast 510 von einer vibrierenden Basis bzw. Plattform 505 eine Vibrationsisolation in Form eines Federsystems 530 realisiert. Ausgehend von diesem Aufbau erfolgt in den Anordnungen gemäß 5b–c eine aktive Vibrationsisolation durch Einleitung einer die durch die Vibration bewirkte Störung wenigstens teilweise unterdrückenden bzw. kompensierenden Gegenkraft. Hierzu weisen die in 5b bzw. 5c dargestellten Anordnungen jeweils einen an der Plattform 505 befestigten Beschleunigungssensor 540 auf, wobei die zur Unterdrückung der Vibration der Plattform 505 geeignete Unterdruckungs- bzw. Kompensationskraft auf Basis der Messung des Beschleunigungssensors 540 sowie der Übertragungsfunktion des Federsystems 530 berechnet wird. Zur Erzeugung dieser Unterdrückungs- bzw. Kompensationskraft dient ein Aktuator, welcher beispielsweise gemäß 5b als an das Federsystem 530 mechanisch gekoppelte, z. B. einen Piezo-Aktuator aufweisende aktive Lagerung in Form eines Vibrationsdämpfers 520 oder gemäß 5c als an der Nutzlast 510 angreifender Aktuator 560 ausgestaltet sein kann.
Den vorstehend anhand von 5b und 5c erläuterten bekannten Ansätzen ist der Nachteil gemeinsam, dass zwischen dem Beschleunigungssensor 540 und der aktiven Lagerung 520 (in 5b) bzw. dem Aktuator 560 (in 5c) jeweils ein Reaktionspfad existiert, da sämtliche dieser Komponenten unmittelbar an der Plattform 505 angebracht sind und jede von einem Aktuator auf die jeweilige Nutzlast ausgeübte Kraft aufgrund des Newtonschen Prinzips „actio = reactio” mit einer in entgegengesetzter Richtung wirkenden Reaktionskraft gleichen Betrages einhergeht. Infolgedessen gelangt die der Unterdrückungs- bzw. Kompensationskraft entsprechende Reaktionskraft bis zum Beschleunigungssensor 540, was zu Instabilitätsproblemen sowie einer Verschlechterung der Vibrationsisolation und der Leistungsfähigkeit des Systems fuhren kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur Vibrationsisolation einer Nutzlast bereitzustellen, welche eine verbesserte Unterdrückung des Einflusses externer Vibrationen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Anordnung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Vibrationsisolation einer Nutzlast von einem Vibrationen aufweisenden Körper weist auf:

– einen Sensor zur Messung von Vibrationen; und
– einen Aktuator zur Erzeugung einer Kompensationskraft auf die Nutzlast zumindest auf Basis der Messung des Sensors;
– wobei wenigstens eine Ausgleichsmasse im Reaktionspfad einer mit dieser Kompensationskraft einhergehenden Reaktionskraft angeordnet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einem Vibrationsisolationssystem mit einem zur Messung auftretender Vibrationen dienenden Sensor und einem zur Kompensation dieser Vibrationen dienenden Aktuator den Reaktionspfad zwischen Sensor und Aktuator durch Verwendung einer Ausgleichsmasse zu entkoppeln. Erfindungsgemäß kann eine Vibrationsunterdrückung bzw. -kompensation in Form einer Feedforward-Regelung realisiert werden, wobei jeweils das Eingangssignal durch einen Vibrationen messenden Sensor (sowie gegebenenfalls auf Basis der Übertragungsfunktion eines vorhandenen Isoliersystems in Form z. B. eines Federsystems) bereitgestellt wird und wobei eine zu diesem Sensor hinführende Reaktionskraft über die Ausgleichsmasse wenigstens teilweise eliminiert wird.
Die Ausgleichsmasse kann insbesondere unmittelbar an den Aktuator mechanisch gekoppelt sein. Des Weiteren ist die Ausgleichsmasse vorzugsweise über eine Führung gelagert. Die Nutzlast ist vorzugsweise an den Vibrationen aufweisenden Körper über ein Isoliersystem (z. B. in Form eines Federsystems) mechanisch gekoppelt.
Der bei der vorliegenden Erfindung erfolgende Einsatz einer Ausgleichsmasse in einer Anordnung zur Vibrationsisolation unterscheidet sich von herkömmlichen Anwendungen von Ausgleichsmassen im Zusammenhang mit der aktiven Positionierung von Spiegeln in einer Projektionsbelichtungsanlage insbesondere, was die Einsatzbedingungen und Anforderungen hinsichtlich der geeigneten Eigenfrequenzen bzw. Federsteifigkeiten in der mechanischen Anbindung betrifft, wie im Folgenden erläutert wird:
Die Steifigkeit k₁ der Führung der gemäß der Erfindung eingesetzten Ausgleichsmasse bildet gemeinsam mit der Masse m₁ dieser Ausgleichsmasse ein Masse-Feder-System mit einer Eigenfrequenz f₁:
Diese Frequenz sollte für eine effektive Unterdrückung der Reaktionskraft wesentlich kleiner (vorzugsweise wenigstens um einen Faktor 5, insbesondere wenigstens um einen Faktor von 10 kleiner) sein als die Arbeitsfrequenz oder Isolationsfrequenz f₂ des Isoliersystems
wobei k₂ die Steifigkeit der Isoliersystems und m₂ die Masse der Nutzlast bezeichnen.
Liegt die Arbeitsfrequenz oder Isolationsfrequenz f₂ des Isoliersystems beispielsweise bei 5 Hz (typische Werte können beispielsweise im Bereich von 0.2 Hz bis 5 Hz liegen), so sollte für die Eigenfrequenz f₁ des Masse-Federsystems aus Fuhrung der Ausgleichsmasse und Masse der Ausgleichsmasse ein Wert von 1 Hz bzw. 0.5 Hz (bei einer Isolationsfrequenz von f₂ = 0.5 Hz sogar ein Wert von f₁ = 0.1 Hz bzw. f₁ = 0.05 Hz) nicht überschritten werden, um noch eine effektive Unterdrückung der Reaktionskraft durch die erfindungsgemäß eingesetzte Ausgleichsmasse sicherzustellen, so dass die Ausgleichsmasse faktisch im Wesentlichen ohne Reibung oder Rückstellkraft gelagert ist. Die Führung bzw. die mechanische Aufhängung der Ausgleichsmasse kann hierzu in denjenigen Freiheitsgraden bzw. Richtungen, in denen keine Aktuierung erfolgt, ein Luftlager aufweisen oder als ein anderes geeignetes Lager mit einem flexiblen Lagerungselement ausgestaltet sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Führung zwischen Nutzlast und Ausgleichsmasse angeordnet sein, so dass die Ausgleichsmasse an der Nutzlast selbst aufgehängt ist. In weiteren Ausführungsformen kann die Führung auch zwischen der Ausgleichsmasse und dem Vibrationen aufweisenden Körper angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Anordnung ferner eine Driftkorrekturvorrichtung auf, welche eine Relativbewegung zwischen der Ausgleichsmasse und der Nutzlast begrenzt. Dies ist vor allem im Hinblick auf eine wie vorstehend beschriebene bevorzugte nahezu reibungslose Aufhängung der Ausgleichsmasse beispielsweise mittels eines Luftlagers vorteilhaft. Eine solche Driftkorrekturvorrichtung kann beispielsweise zur passiven Driftregelung in Form einer Feder mit geringer Steifigkeit oder zur aktiven Drift-Regelung mit einem Regelkreis mit Stellantrieb ausgestaltet sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zur Vibrationsunterdrückung eingesetzte Aktuator als berührungsloser Aktuator ausgebildet, wobei der Aktuator beispielsweise wenigstens einen Lorentz-Motor aufweisen kann.
Der Aktuator kann zwischen der Nutzlast und der Ausgleichsmasse mechanisch angebunden sein. Beispielsweise kann der Aktuator wenigstens einen im Kraftmodus betriebenen Piezo-Aktuator aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Sensor unmittelbar an der Nutzlast angebracht sein. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass eine genaue Kenntnis der Übertragungsfunktion des Isoliersystems nicht erforderlich ist. In weiteren Ausführungsformen ist der Sensor an dem vibrierenden Körper angebracht. Eine solche Anordnung hat wiederum den Vorteil, dass die an dem vibrierenden Körper auftretenden Vibrationen wesentlich größer sind als die in der erfindungsgemäßen Anordnung noch an der Nutzlast auftretenden Vibrationen und somit eine Vibrationsmessung mit größerer Genauigkeit erfolgen kann.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1–4 schematische Darstellungen zur Erläuterung unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung;
5a–c schematische Darstellungen zur Erlauterung herkömmlicher Ansätze zur Vibrationsunterdrückung; und
6 eine schematische Darstellung einer für EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage als mögliches Anwendungsbeispiel der Erfindung.
1 zeigt zunächst eine Prinzipskizze zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden Konzeptes anhand einer ersten Ausführungsform.
Die in 1 dargestellte Anordnung weist eine Nutzlast 110 (bei der es sich z. B. um einen Spiegel in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage handeln kann) auf, welche über ein Isoliersystem 130 in Form eines Federsystems an einem Vibrationen aufweisenden Körper in Form einer Plattform 105 befestigt ist. Das Isoliersystem 130 dient zur dynamischen Isolation der Nutzlast 110 von der Plattform 105 und weist vorzugsweise eine sehr geringe Federsteifigkeit, entsprechend einer Filter- bzw. Isolationsfrequenz im Bereich von (0.2–5) Hz, auf. Mit „120” sind Piezo-Aktuatoren zur Anbindung des Isoliersystems 130 an die Plattform 105 bezeichnet, welche optional sind und in weiteren Ausführungsformen auch weggelassen werden können.
Die Erfindung ist nicht auf das Beispiel eines Spiegels als Nutzlast beschränkt. So kann es sich bei der Nutzlast auch um eine beliebige andere, hinsichtlich Vibrationen zu isolierende Struktur handeln, beispielsweise eine von Vibrationen einer Plattform zu isolierende Trägerstruktur, auf welcher ein oder mehrere (optische oder andere) Elemente montiert sind.
Das Isoliersystem 130 wird zur weiteren Unterdrückung der an der Plattform 105 auftretenden Vibrationen zunächst – insoweit noch in für sich bekannter Weise – mit einem die Vibrationen der Plattform 105 messenden Sensor 140 in Form eines Beschleunigungssensors kombiniert, um durch geeignete Ansteuerung eines Aktuators die Vibrationen aktiv zu unterdrücken. Hierbei kann eine zur Unterdrückung der Vibration der Plattform 105 geeignete, durch den Aktuator auszuübende Unterdrückungs- bzw. Kompensationskraft auf Basis der durch den Sensor 140 gemessenen Beschleunigung sowie der Übertragungsfunktion des Isoliersystems 130 berechnet werden.
Zur Erzeugung dieser Unterdrückungs- bzw. Kompensationskraft dient ein durch einen Doppelpfeil symbolisierter Aktuator 160, wobei der Doppelpfeil zugleich die Richtung der vom Aktuator 160 auf die Nutzlast 110 ausgeübten Kraft ebenso wie die Richtung der mit dieser Kraft aufgrund des Newtonschen Prinzips „actio = reactio” einhergehenden Reaktionskraft angibt. Der Aktuator 160 kann beispielsweise als berührungsloser Aktuator, insbesondere als Lorentz-Aktuator, ausgeführt sein.
Als ein wesentliches Element der Erfindung weist die Anordnung von 1 eine Ausgleichsmasse 150 auf, welche unmittelbar an den Aktuator 160 mechanisch angekoppelt ist. Mit „155” bezeichnet ist eine in der schematischen Darstellung lediglich angedeutete Fuhrung für die Ausgleichsmasse 150, an welcher die Ausgleichsmasse 150 mechanisch aufgehängt ist und welche z. B. in Form einer mit Luftlagern versehenen Führung oder in Form eines Federgelenks ausgestaltet sein kann. Die Führung ermöglicht eine Bewegung der Ausgleichsmasse 150 in wenigstens einem Freiheitsgrad, nämlich in derjenigen Richtung oder in demjenigen Freiheitsgrad, in der bzw. dem die Aktuierung erfolgt. In Ausführungsformen der Erfindung kann die Ausgleichsmasse in sämtlichen sechs Freiheitsgraden mit einer geringen Steifigkeit gelagert sein, um eine Entkopplung der Reaktionskraft in sämtlichen sechs Freiheitsgraden zu erzielen. Hierdurch kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass eine Aktuierung immer auch parasitäre Kräfte in denjenigen Freiheitsgraden, in denen keine Aktuierung erfolgt, bewirkt.
Im Anwendungsbeispiel der Vibrationsisolation eines Spiegels in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage würde ohne Vorhandensein der Ausgleichsmasse 150 der Aktuator 160 (z. B. mit der Spule eines Lorentz-Aktuators) am nicht vibrationsisolierten Rahmen der Projektionsbelichtungsanlage (entsprechend der Plattform 105) montiert sein. Typischerweise ist der Magnet des Lorentz-Aktuators auf Seiten des Spiegels und die Spule auf Seiten der Tragstruktur angebracht. Infolgedessen würde die mit der vom Aktuator 160 auf den Spiegel als Nutzlast 110 ausgeübten Kraft einhergehende Reaktionskraft ebenfalls auf den nicht vibrationsisolierten Rahmen durchschlagen und somit ihren Weg zum Sensor 140 finden. Da die durch den Aktuator 160 zu erzeugende Kraft insbesondere auf Basis des Sensorsignals (sowie auf Basis der Übertragungsfunktion des Isoliersystems 130) berechnet wird, enthält die Reaktionskraft eine unerwünschte, gegenphasige Komponente, welche eine Instabilität in der Regelung des Aktuators hervorrufen würde. Aufgrund des Vorhandenseins der Ausgleichsmasse 150 in der erfindungsgemäßen Anordnung kann nun ein Durchschlagen dieser Reaktionskraft verhindert oder zumindest reduziert werden.
Um in der Anordnung von 1 eine effektive Unterdrückung der Reaktionskraft durch die Ausgleichsmasse 150 sicherzustellen, ist die Eigenfrequenz des aus der Führung 155 und der Ausgleichsmasse 150 gebildeten Masse-Feder-Systems geeignet zu wählen. Insbesondere sollte infolge des geringen Wertes der Isolationsfrequenz des Isoliersystems 130 auch die Eigenfrequenz des aus der Führung 155 und der Ausgleichsmasse 150 gebildeten Masse-Feder-Systems einen sehr geringen Wert aufweisen, vorzugsweise einen Wert von maximal einem Zehntel der Isolationsfrequenz des Isoliersystems 130. Hierdurch wird erreicht, dass die o. g. Reaktionskraft wie erwünscht auf die Ausgleichsmasse 150 wirkt und nicht etwa über das Isoliersystem 130 oder über den Sensor 140 und den Kraftregelungkreis des Aktuators 160 auf die Plattform 105 übertragen wird. Im Beispiel einer Isolationsfrequenz des Isoliersystems 130 von 0.5 Hz beträgt somit die Eigenfrequenz der Führung bzw. Lagerung 155 vorzugsweise nicht mehr als 0.05 Hz. Damit handelt es sich bei der Führung bzw. Lagerung 155 der Ausgleichsmasse 150 faktisch um eine Führung, die im Wesentlichen ohne Reibung oder Rückstellkraft ist und insbesondere Luftlager aufweisen kann, je nach Einsatzbedingungen auch in beliebiger anderer geeigneter Weise ausgestaltet sein kann.
Eine vollstandig reibungslose Führung der Ausgleichsmasse 150 hätte zur Folge, dass die Ausgleichsmasse 150 für sämtliche Frequenzen eine ideale Unterdrückung der Reaktionskraft bewirkt. Geeignete Werte des in der Praxis durch die Ausgleichsmasse 150 erzielten Unterdrückungsfaktors können beispielsweise bei etwa 100 liegen.
Die – wie vorstehend erläutert vorzugsweise nahezu reibungslose – Führung 155 wird vorzugsweise in Kombination mit einer Drift korrekturvorrichtung eingesetzt, um eine Relativbewegung zwischen Ausgleichsmasse 150 und Nutzlast 110 zu begrenzen und insbesondere ein unkontrolliertes Hinwegdriften der Ausgleichsmasse 150 zu verhindern. Eine solche Driftkorrekturvorrichtung kann beispielsweise in Form einer Feder mit geringer Steifigkeit zur passiven Driftregelung oder als Regelkreis mit Stellantrieb zur aktiven Drift-Regelung ausgestaltet sein.
Gemäß 1 ist die Führung 155 unmittelbar zwischen der Ausgleichsmasse 150 einerseits und der Nutzlast 110 andererseits angeordnet, so dass Führung 155, Nutzlast 110 und Aktuator 150 ein in sich abgeschlossenes System bilden, welches (bis auf etwaige Anschlüsse z. B. zu Piezo-Aktuatoren) vollständig von der Plattform 105 bzw. dem nicht vibrationsisolierten Rahmen getrennt ist. Eine solche Konfiguration ist insbesondere beim Einsatz unter Vakuum-Bedingungen, wie etwa in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, besonders vorteilhaft, da sich dann die Plattform 105 bzw. der nicht vibrationsisolierte Rahmen im Bereich der Umgebungsatmosphäre befinden kann, wohingegen die Nutzlast 110 bzw. der Spiegel im Vakuum angeordnet ist und ein Übergang zwischen Umgebungsatmosphäre und Vakuum nur im Bereich des Isoliersystems 130 erfolgt.
Unter den vorstehend genannten Vakuumbedingungen kann die erfindungsgemäß vorzusehende, nahezu reibungsfreie Führung 155 fur die Ausgleichsmasse 150 anstelle der Verwendung von (grundsatzlich auch unter Vakuumbedingungen ebenfalls einsetzbaren) Luftlagern auch mittels einer magnetischen Lagerung oder mittels eines geeigneten Isoliersystems z. B. unter Einsatz von Blattfedern realisiert werden.
Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Ausführungen des Aktuators 160 beschrankt. Vielmehr kann die Erfindung in Verbindung mit beliebigen geeigneten Kraftaktuatoren zur Aktuierung in einer oder mehreren (z. B. sechs) Freiheitsgraden realisiert werden. In einem Beispiel kann zur Aktuierung in sechs Freiheitsgraden auch eine Anordnung aus sechs einzelnen, jeweils zur Aktuierung in einem Freiheitsgrad ausgelegten Aktuatoren (z. B. Lorentz-Aktuatoren) vorgesehen sein. Des Weiteren können der oder die Aktuatoren in einer beliebigen je nach Geometrie der Nutzlast geeigneten Konfiguration an die Nutzlast 110 bzw. den Spiegel mechanisch angebunden sein. Mögliche Konfigurationen sind z. B. die mechanische Anbindung in zwei Bipod-Konfigurationen über jeweils drei Lagerungsstellen, die einzelne Anbindung von sechs Aktuatoren über jeweils eine separate Lagerungsstelle etc.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung, wobei zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit entsprechenden, um „100” erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Anordnung von 2 unterscheidet sich von derjenigen aus 1 dadurch, dass die Führung 255 nicht zwischen Nutzlast 210 und Ausgleichsmasse 250, sondern zwischen der Ausgleichsmasse 250 und dem Vibrationen aufweisenden Körper bzw. der Plattform 205 angeordnet ist, also die Ausgleichsmasse 250 an der Plattform 205 mechanisch aufgehängt bzw. gelagert ist.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung, wobei zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit entsprechenden, um „200” erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Anordnung von 2 unterscheidet sich von derjenigen aus 1 dadurch, dass der Sensor 340 unmittelbar an der Nutzlast 310 angebracht ist. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass eine genaue Kenntnis der Übertragungsfunktion des Isoliersystems 330 nicht erforderlich ist, sondern die vom Aktuator 360 auf die Nutzlast 310 auszuübende Kompensationskraft allein auf Basis der Messung des Sensors 340 ermittelt werden kann.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung, wobei zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit entsprechenden, um „300” erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Anordnung von 4 geht von der herkömmlichen Anordnung von 5b aus, wobei dem Umstand Rechnung getragen wird, dass in dieser Anordnung die Reaktionskraft des Vibrationsdämpfers 520 ungedämpft auf die Plattform 505 einwirkt und somit am Sensor 540 gemessen wird, was wiederum zu einer Instabilität in der Regelung des Vibrationsdämpfers 520 führen kann.
Zur Überwindung dieses Problems wird in der Anordnung von 4 der Reaktionspfad der auf die Nutzlast 410 über das Isoliersystem 430 ausgeübten Kompensationskraft entkoppelt, indem eine Ausgleichs- bzw. Reaktionsmasse 450 in diesen Reaktionspfad eingebaut wird. Infolge der Entkoppelung dieses Reaktionspfades kann der Aktuator 460, welcher die Kompensationskraft hier über das Isoliersystem 430 auf die Nutzlast überträgt, z. B. als Piezo-Aktuator oder auch als Lorentz-Aktuator ausgestaltet sein kann und analog zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen über eine Führung 455 gelagert ist, mit einer hoheren Bandbreite geregelt werden, wodurch eine bessere Vibrationsisolation über einen größeren Frequenzbereich erzielt werden kann. Mit „435” ist in 4 ein lediglich zur mechanischen Anbindung des Aktuators 460 an das Isoliersystem verwendetes Ansatzstück bezeichnet.
In der Anordnung von 4 wird die durch die Vibration erzeugte Störung reduziert, bevor diese überhaupt auf das Isoliersystem 430 übertragen wird. Das anhand von 4 erläuterte Konzept kann mit der anhand von 1 oder 2 beschriebenen, an die Nutzlast angekoppelten Ausgleichsmasse kombiniert werden. In diesem Falle beinhaltet jedoch, bei weiterhin erfolgender Anbringung des Sensors 440 an der Plattform 405, die Übertragungsfunktion zur Berechnung der vom Aktuator 460 auszuübenden Kraft das Sensorsignal des Sensors 440, die Ubertragungsfunktion eines gegebenenfalls eingesetzten Vibrationsdämpfers und die Übertragungsfunktion des Isoliersystems 430.
6 zeigt in schematischer Darstellung eine für den Betrieb im EUV ausgelegte lithographische Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die vorliegende Erfindung beispielsweise realisiert werden kann.
Die Projektionsbelichtungsanlage gemäß 6 weist eine Beleuchtungseinrichtung 6 und ein Projektionsobjektiv 31 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 6 umfasst in Lichtausbreitungsrichtung des von einer Lichtquelle 2 ausgesandten Beleuchtungslichtes 3 einen Kollektor 26, einen Spektralfilter 27, einen Feldfacettenspiegel 28 und einen Pupillenfacettenspiegel 29, von welchem das Licht auf ein in einer Objektebene 5 angeordnetes Objektfeld 4 trifft. Das vom Objektfeld 4 ausgehende Licht tritt in das Projektionsobjektiv 31 mit einer Eintrittspupille 30 ein. Das Projektionsobjektiv 31 weist eine Zwischenbildebene 17, eine erste Pupillenebene 16 sowie eine weitere Pupillenebene mit einer darin angeordneten Blende 20 auf. Das Projektionsobjektiv 31 umfasst insgesamt sechs Spiegel M1–M6. Mit M6 ist der bezogen auf den optischen Strahlengang letzte Spiegel bezeichnet, welcher ein Durchtrittsloch 18 aufweist. Ein von dem in der Objektebene angeordneten Objektfeld 4 bzw. Retikel ausgehendes Strahlenbündel gelangt nach Reflexion an den Spiegeln M1–M6 zur Erzeugung eines Bildes der abzubildenden Struktur des Retikels auf einen in der Bildebene 9 angeordneten Wafer.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z. B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5823307 [0005]

Claims

Anordnung zur Vibrationsisolation einer Nutzlast von einem Vibrationen aufweisenden Korper, mit • einem Sensor (140, 240, 340, 440) zur Messung von Vibrationen; und • einem Aktuator (160, 260, 360, 460) zur Erzeugung einer Kompensationskraft auf die Nutzlast (110, 210, 310, 410) zumindest auf Basis der Messung des Sensors (140, 240, 340, 440); • wobei wenigstens eine Ausgleichsmasse (150, 250, 350, 450) im Reaktionspfad einer mit dieser Kompensationskraft einhergehenden Reaktionskraft angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmasse (150, 250, 350, 450) unmittelbar an den Aktuator (160, 260, 360, 460) mechanisch gekoppelt ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmasse (150, 250, 350, 450) über eine Führung (155, 255, 355, 455) gelagert ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzlast (110, 210, 310, 410) an den Vibrationen aufweisenden Körper (105, 205, 305, 405) über ein Isoliersystem (130, 230, 330, 430) mechanisch gekoppelt ist.
Anordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Steifigkeit der Führung (155, 255, 355, 455) und die Ausgleichsmasse (150, 250, 350, 450) gebildete Feder-Masse-System eine Eigenfrequenz (f₁) aufweist, welche wenigstens um einen Faktor von 5, insbesondere wenigstens um einen Faktor von 10, kleiner als eine Isolationsfrequenz (f₂) des Isoliersystems (130, 230) ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Steifigkeit der Führung (155, 255, 355, 455) und die Ausgleichsmasse (150, 250, 350, 450) gebildete Feder-Masse-System eine Eigenfrequenz (f₁) von nicht mehr als 0.5 Hz, insbesondere von nicht mehr als 0.1 Hz, weiter insbesondere nicht mehr als 0.05 Hz, aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese Fuhrung (155, 255, 355, 455) wenigstens eine im Wesentlichen reibungslose Lagerung aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner eine Driftkorrekturvorrichtung zur Begrenzung einer Relativbewegung zwischen der Ausgleichsmasse (150, 250, 350, 450) und der Nutzlast (110, 210, 310, 410) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Driftkorrekturvorrichtung zur aktiven Driftkorrektur der Ausgleichsmasse (150, 250, 350, 450) regelbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese Führung (155, 355) zwischen der Nutzlast (110, 310) und der Ausgleichsmasse (150, 350) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese Führung (255, 455) zwischen der Ausgleichsmasse (250, 450) und dem Vibrationen aufweisenden Körper (205, 405) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (140, 240, 440) an dem Korper (105, 205, 405) angebracht ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (160, 260, 460) zur Erzeugung der Kompensationskraft auf die Nutzlast (110, 210, 410) auf Basis der Messung des Sensors (140, 240, 440) sowie der Übertragungsfunktion des Isoliersystems (130, 230, 430) ausgelegt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (340) unmittelbar an der Nutzlast (310) angebracht ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (160, 260, 360) unmittelbar zwischen der Ausgleichsmasse (150, 250, 350) und der Nutzlast (110, 210, 310) mechanisch angebunden ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (460) zwischen der Ausgleichsmasse (450) und dem Isoliersystem (430) mechanisch angebunden ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator eine Aktuierung in einem Freiheitsgrad ermöglicht, wobei die Führung eine Bewegung der Ausgleichsmasse zumindest in diesem Freiheitsgrad ermöglicht.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass diese sechs Aktuatoren zur Aktuierung in jeweils einem Freiheitsgrad aufweist, wobei jedem Aktuator jeweils eine Ausgleichsmasse zugeordnet ist, deren Führung eine Bewegung der jeweiligen Ausgleichsmasse in sechs Freiheitsgraden ermöglicht.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (160, 260, 360, 460) ein berührungsloser Aktuator, insbesondere ein Lorentz-Aktuator, ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzlast (110, 210) Bestandteil einer Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzlast (110, 210) ein optisches Element, insbesondere ein Spiegel, ist.