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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Anschlag und ein hochpräzises Positioniersystem für ein Bauteil, insbesondere ein optisches Element in einer Projektionsbelichtungsanlage, sowie eine entsprechende Projektionsbelichtungsanlage.
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STAND DER TECHNIK
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Projektionsbelichtungsanlagen werden dafür eingesetzt, kleinste Strukturen im Mikrometer- und Nanometerbereich für integrierte Schaltkreise in der Elektrotechnik oder für Bauteile in der Nanotechnik zu erzeugen. Durch die zunehmende Miniaturisierung der entsprechenden Bauteile müssen immer leistungsfähigere Projektionsbelichtungsanlagen entwickelt werden, die entsprechend mit Licht kleinerer Wellenlänge arbeiten. Es wird mittlerweile bereits mit Licht im Wellenlängenbereich des extrem ultravioletten Lichts gearbeitet, wobei hier Spiegel als optische Elemente eingesetzt werden, die entsprechend genau positioniert werden müssen.
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Ganz allgemein müssen jedoch optische Elemente bei hochpräzisen Anlagen, wie Projektionsbelichtungsanlagen, exakt positioniert werden, wobei zur Vermeidung der Übertragung von externen Erschütterungen die Bauteile, wie optische Elemente, möglichst berührungslos gehalten werden, um eine Übertragung von Erschütterungen und eine dadurch bedingte Verstellung der Position zu vermeiden.
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Entsprechend werden auch sogenannte Anschlagelemente oder Endstoppelemente, die die maximale Auslenkungs- oder Bewegungsfreiheit eines Bauteils beschränken, häufig mit einem gewissen Abstand von den entsprechenden Bauteilen angeordnet, um durch eine Vermeidung von direktem Kontakt die Übertragung von externen Einflüssen zu vermeiden. Darüber hinaus ist es häufig erforderlich die entsprechenden Bauteile, wie optische Elemente in einem gewissen Umfang auch verstellen zu können, um durch eine gezielte Positionsveränderung Abbildungsfehler kompensieren zu können. Beispielsweise kann durch Erwärmung der optischen Bauteile während des Betriebs eine Verstellung der optischen Elemente erforderlich werden, um aus der Erwärmung resultierende Abbildungsfehler zu kompensieren.
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Allerdings ergeben sich zwischen der erforderlichen und/oder gewünschten Verstellbarkeit des optischen Elements und der Festlegung der Position durch Anschlagelemente divergierende Ziele, da bei Verwendung von Anschlägen oder Endstoppelementen der Abstand zwischen dem Bauteil und dem Endstopp bzw. Anschlag nicht zu groß werden sollte, so dass bei Erschütterungen die entsprechenden Bauteile nicht zu stark bewegt werden können und eine zu hohe kinetische Energie aufnehmen können. Diese könnte beim Abbremsen am Endstopp bzw. Anschlag zu einer Beschädigung des Bauteils führen.
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Insofern muss bisher im Stand der Technik ein Kompromiss gefunden werden zwischen einerseits der gewünschten Bewegungsfreiheit von entsprechenden Bauteilen, wie optischen Elementen, um durch die Bewegung und Positionsänderung der optischen Elemente Abbildungsfehler kompensieren zu können, und andererseits der Einschränkung der Bewegungsfreiheit der optischen Elemente, um bei Stoß- oder Schockbelastungen keine zu großen Bewegungsmöglichkeiten zu schaffen und damit hohe Bewegungsgeschwindigkeiten und entsprechende Bremsenergien zu vermeiden.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Positioniersystem für eine hochpräzise Positionierung von Bauteilen, insbesondere von optischen Elementen von Projektionsbelichtungsanlagen, und entsprechende Anschläge bzw. Endstoppelemente hierfür bereitzustellen, die einerseits eine ausreichende Bewegungsfreiheit der zu positionierenden Bauteile, also der optischen Elemente, ermöglichen, wobei andererseits verhindert wird, dass bei Stoß- oder Schockbelastungen durch große Bewegungswege und hohe Bewegungsgeschwindigkeiten Schädigungen an den Bauteilen auftreten können. Die entsprechenden Vorrichtungen sollen einfach aufgebaut sein und deren Betrieb soll einfach durchführbar sein.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Anschlag mit den Merkmalen des Anspruchs 1 einem Positioniersystem mit dem Merkmal des Anspruchs 5 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie einer Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
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Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass die beiden divergierenden Ziele, nämlich einerseits große Bewegungsfreiheit und andererseits Vermeidung von hohen Bewegungsgeschwindigkeiten von präzise positionierten Bauteilen, wie optischen Elementen, dadurch erreicht werden können, dass ein verstellbarer Anschlag, insbesondere örtlich verstellbarer Anschlag vorgesehen wird. Durch den örtlich verstellbaren Anschlag können die entsprechenden Anschlagflächen, die mit den zu positionierenden Bauteilen zusammenwirken, den zu positionierenden Bauteilen nachgeführt werden, um so den Abstand zwischen Anschlag und zu positionierendem Bauteil immer in einem optimalen Bereich zu halten.
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Insbesondere kann der Anschlag mit einer Anschlagfläche versehen sein, welcher eine geeignete Oberflächenkontur aufweist, so dass zusammen mit der örtlichen Verstellbarkeit der Anschlagfläche bzw. des Anschlags eine Bewegungsbahn eines zu positionierenden Bauteils in angepasster Weise begrenzt werden kann. Beispielsweise kann die Anschlagfläche gekrümmt ausgebildet sein, so dass bei einer bestimmten Bewegung des Anschlags die Anschlagfläche aufgrund der Krümmung näher an das zu positionierende bzw. abzustoppende Bauteil heranrückt oder von diesem entfernt wird, um so dem Bauteil entweder in eine Richtung nachzufolgen, in die sich das Bauteil entfernt hat, oder einen entsprechenden Bewegungsfreiraum in Richtung der Anschlagfläche zu ermöglichen.
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Die Verstellbarkeit des Anschlags kann somit insbesondere dadurch gegeben sein, dass mindestens eine Position einer Anschlagfläche verändert wird, wobei unter der Position die Ausrichtung der Anschlagfläche und/oder die Lage der Anschlagfläche im dreidimensionalen Raum verstanden wird.
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Der Anschlag kann nur teilweise verstellbar ausgebildet sein, so dass sich nur einzelne Komponenten des Anschlags bewegen können, oder der Anschlag kann durch eine vollständige Bewegung insgesamt verstellbar sein.
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Zur Verstellung des Anschlags kann ein Anschlagaktuator vorgesehen sein, der eine Betätigung des Anschlags oder von Teilen des Anschlags ermöglicht.
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Das Anschlagelement kann mit einer Hebelanordnung ausgebildet sein, so dass Kräfte, die bei einer Schockbelastung auf die Anschlagfläche bei einem Zusammenstoß mit dem zu positionierenden Bauteil einwirken, untersetzt auf ein Betätigungselement, wie einen Anschlagaktuator einwirken, so dass sichergestellt ist, dass trotz der örtlichen Verstellbarkeit des Anschlags eine feste Position des Anschlags und eine entsprechende Kraftableitung gegeben sind. Entsprechend kann die Anschlagfläche vorzugsweise am kürzeren Hebelarm einer Hebelanordnung angeordnet sein.
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In einer einfachen Ausgestaltung kann somit ein Anschlag als drehbarer Anschlag mit einer Drehachse und einem Hebelarm ausgeführt sein, wobei der Hebelarm durch einen Anschlagaktuator betätigt wird. Der Anschlagaktuator kann dabei berührungslos auf den Hebelarm einwirken. Darüber hinaus sind noch andere Realisierungen eines entsprechend verstellbaren Anschlagaktuators mit Festkörpergelenken und dergleichen vorstellbar.
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Der Anschlag kann automatisiert mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung entsprechend verstellt werden, wobei insbesondere eine Regelung möglich ist, dass der Anschlag immer in einem optimalen Bereich positioniert ist, so dass der Abstand der Anschlagfläche von dem zu positionierenden Bauteil optimal ist. Beispielsweise könnte der optimale Abstandsbereich in einem Abstandsintervall von beispielsweise 5 Mikrometer bis 15 Mikrometer definiert sein, so dass bei einem Verlassen dieses Bereichs durch das zu positionierenden Bauteil, beispielsweise ein optisches Element, durch eine gewollte Bewegung mittels eines Aktuators zur Kompensation von Abbildungsfehlern der Abstand vom Anschlag zum Bauteil automatisch so verstellt wird, dass der Abstand zwischen Anschlag und Bauteil wieder in dem entsprechend optimalen Bereich liegt.
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Hierbei kann die Regelung auch so ausgeführt sein, dass eine intelligente Nachführung des Anschlags bezüglich der Bauteilbewegung erfolgt, um unnötige Anschlagbewegungen zu vermeiden. Beispielsweise kann aus der Häufigkeit, der Größe und der Richtung der Bewegungen des zu positionierenden Bauteils, beispielsweise zur Kompensation von Abbildungsfehlern, geschlossen werden, wann und in welcher Weise eine Nachführung des Anschlags erforderlich ist oder nicht, da beispielsweise zu erwarten ist, dass das zu positionierende Bauteil wieder entsprechend zurückbewegt wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die beigefügten Figuren zeigen in rein schematischen Darstellungen
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1 eine seitliche Schnittansichteines Positioniersystems für einen Spiegel in einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem erfindungsgemäßen Anschlag,
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2 eine Draufsicht auf eine Schnittebene durch das Positioniersystem aus 1 in drei Teilbildern a) bis c).
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Figur deutlich.
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Die beigefügte 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels mit einem Spiegel 1, der eine Buchse 2 aufweist. An der Bodenplatte 3 der Buchse 2 greifen zwei Aktuatoren 10 und 11 an, die so angeordnet sind, dass eine Anordnung des Spiegels 1 im dreidimensionalen Raum, der durch das kartesische XYZ-Koordinatensystem dargestellt wird, möglich ist. Insbesondere ist eine Verschiebung in Richtung der Y- und/oder Z-Achse durch eine entsprechend abgestimmte Betätigung der Aktuatoren 10 und 11 möglich. Die Aktuatoren 10, 11 weisen einen Permanentmagneten 12 und einen Elektromagneten 13 auf, die berührungslos im Abstand zueinander gelagert sind, so dass über die Aktuatoren 10, 11 keine Erschütterungen auf den Spiegel 1 übertragen werden.
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In der Buchse 2 ist ein Anschlag 4 vorgesehen, der die Bewegung des Spiegels 1 in X- (nicht gezeigt) und Y-Richtung begrenzt. Der Spiegel 1 wird somit bei einer Erschütterung oder schlagartigen Beanspruchung durch den Anschlag 4 in X- und Y-Richtung in Position gehalten. Weitere Anschläge können in anderen Richtungen vorgesehen sein.
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Um eine Vergrößerung des Bewegungsbereichs des Spiegels 1 durch die Aktuatoren 10, 11 bei gleichzeitiger Minimierung der Spaltbreite zwischen Anschlag und Spiegel zu ermöglichen, ist der Anschlag 4 verstellbar ausgeführt. Zu diesem Zweck ist ein Anschlagaktuator 8 vorgesehen, der mit dem Anschlag 4 zusammenwirkt und eine Positionsveränderung des Anschlags 4 ermöglicht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Anschlag 4 über eine Drehachse 5 drehbar gelagert und weist einen Hebelarm 7 auf, der mit dem Anschlagaktuator 8 zusammenwirkt. Der Anschlagaktuator 8 kann beispielsweise durch magnetische Wirkungsweise berührungslos das Ende des Hebelarms 7 entlang der Y-Achse verfahren, so dass der Anschlag 4 über die Drehachse 5 gedreht wird. Das dem Hebelarm 7 gegenüberliegende Ende des Anschlags 4 weist zwei gegenüberliegende Anschlagflächen 6 in Form von gekrümmten Bereichen auf, die bei einer Verschiebung des Endes des Hebelarms 7 entlang der Y-Richtung in unterschiedliche Positionen hinsichtlich ihrer Ausrichtung bezüglich der umgebenden Buchse 2 des Spiegels 1 gelangen können. Durch eine Verstellung des Anschlags 4 mittels Bewegung des Hebelarms 7 um die Drehachse 5 kann der Abstand zwischen den Anschlagflächen 6 und dem Buchsenrand der Buchse 2 des Spiegels 1 verändert und somit eingestellt werden.
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Wird beispielsweise der Spiegel 1 durch die Aktivatoren 10, 11 entlang der Y-Achse nach rechts bewegt, weil dies für die gegebenen Abbildungsbedingungen in der Projektionsbelichtungsanlage die optimale Position für den Spiegel 1 ist, so kann durch ein Verschwenken des Anschlags 4 mittels des Hebelarms 7 um die Drehachse 5 eine Anpassung des Abstands zwischen der Buchse des Spiegels 1 und der Anschlagfläche 6 des Anschlags 4 vorgenommen werden. Durch die geeignete Krümmung der Anschlagfläche 6 wird beispielsweise bei einer Bewegung des Spiegels 1 entlang der Y-Richtung nach rechts und einer gleichgerichteten Verschwenkung des Hebelarms 7 durch den oberen gekrümmten Bereich der Anschlagfläche 6 die rechte Anschlagfläche benachbart zum Spiegel 1 ebenfalls näher an den Spiegel 1 verschoben, während durch den unteren gekrümmten Bereich der Abstand zum Spiegel 1 verringert wird, wenn die ursprüngliche Position des Spiegels 1 und 3 betrachtet wird. Ansonsten wird der Abstand zwischen den Anschlagflächen 6 des Anschlags 4 und der Buchse 2 des Spiegels 1 nahezu konstant gehalten.
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Das Messsystem 9, das gegenüber liegend zu dem Anschlagaktuator 8 in Bezug auf den Hebelarm 7 angeordnet ist, kann hierbei die Position des Hebelarms 7 bestimmen und diese Position des Hebelarms 7 kann in eine entsprechende Steuerung und/oder Regelung der Verstellung des Anschlags 4 eingehen.
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Mit einer nicht näher dargestellten Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung kann das Verstellen des Anschlags 4 bzw. das Verfahren der Anschlagflächen 6 in Abhängigkeit von den Aktuatoren 10 und 11 erfolgen, die den Spiegel 1 bewegen. Bei einer entsprechend eingerichteten Regelung kann die Verstellung des Anschlags 4 in Abhängigkeit von der Häufigkeit, der Größe und Richtung der Aktuatorbetätigungen 10, 11 erfolgen, so dass die Anzahl der Verstellungen des Anschlags 4 minimiert werden kann. Die Regelung kann somit aus vorangegangenen Aktuatorbetätigungen der Aktuatoren 10 und 11 erlernen, inwieweit eine Anpassung der Position des Anschlags erforderlich ist.
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Durch die Verstellbarkeit des Anschlags 4 kann immer der optimale Abstand zwischen den Anschlagflächen 6 und den entsprechenden Bauteilen, also z. B. dem Spiegel 1 eingestellt werden, wobei gleichzeitig ein größerer Bewegungsspielraum für die Bauteile, also den Spiegel 1 gegeben ist.
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Die 2 zeigt in einer Draufsicht auf eine Schnittebene senkrecht zum Hebelarm 7 die wirkungsweise des erfindungsgemäßen Positioniersystems. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 2 ist der Spiegel 1 beispielsweise als dreieckiger Spiegel ausgeführt, welcher insgesamt an den Ecken drei Buchsen 2 aufweist, in die entsprechende Anschlagelemente 4 eingreifen. Wird beispielsweise der Spiegel aus einer Grundstellung, die im Teilbild a) der 2 gezeigt ist, heraus bewegt (s. 2 b)), so bewegt sich der Anschlag 4 in der Buchse an eine Seitenwand der Buchse, sodass es auf einer Seite zu einer Vergrößerung des Spalts zwischen Buchsenwand und Anschlag 4 kommt, während auf der gegenüberliegenden Seite eine Verkleinerung des Spalts zwischen Buchsenwand und Anschlag 4 zu beobachten ist. Dem wirkt nun das Positioniersystem entgegen, indem der Anschlag 4 bzw. im gezeigten Ausführungsbeispiel die Anschläge 4 nach justiert werden, sodass sie wieder in eine zentrale Position in der Buchse 2 überführt werden bzw. sich ein gleichmäßiger Spalt zwischen Anschlag 4 und Buchsenwand einstellt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des beigefügten Ausführungsbeispiels detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder mehrere Merkmale und Merkmale in unterschiedlicher Weise miteinander kombiniert werden können, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird.
