DE102023205570A1

DE102023205570A1 - OPTICAL SYSTEM AND PROJECTION EXPOSURE SYSTEM

Info

Publication number: DE102023205570A1
Application number: DE102023205570.8A
Authority: DE
Inventors: Johannes Kruis; Klaus Rief
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2023-06-14
Filing date: 2023-06-14
Publication date: 2024-06-27

Abstract

Ein optisches System (100A, 100B, 100C) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1), aufweisend ein optisches Element (102) und eine Aktuatoranordnung (144) zum Justieren des optischen Elements (102), wobei die Aktuatoranordnung (144) mehrere Aktuatoren (164) aufweist, und wobei die Aktuatoren (164) semiaktiv sind.An optical system (100A, 100B, 100C) for a projection exposure apparatus (1), comprising an optical element (102) and an actuator arrangement (144) for adjusting the optical element (102), wherein the actuator arrangement (144) has a plurality of actuators (164), and wherein the actuators (164) are semi-active.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage und eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System.The present invention relates to an optical system for a projection exposure apparatus and a projection exposure apparatus with such an optical system.

Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.Microlithography is used to produce microstructured components, such as integrated circuits. The microlithography process is carried out using a lithography system that has an illumination system and a projection system. The image of a mask (reticle) illuminated by the illumination system is projected by the projection system onto a substrate, such as a silicon wafer, that is coated with a light-sensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection system in order to transfer the mask structure onto the light-sensitive coating of the substrate.

Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Da die meisten Materialien Licht dieser Wellenlänge absorbieren, müssen bei solchen EUV-Lithographieanlagen reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.Driven by the pursuit of ever smaller structures in the manufacture of integrated circuits, EUV lithography systems are currently being developed that use light with a wavelength in the range of 0.1 nm to 30 nm, in particular 13.5 nm. Since most materials absorb light of this wavelength, such EUV lithography systems must use reflective optics, i.e. mirrors, instead of - as previously - refractive optics, i.e. lenses.

Es wird hierbei zwischen aktiven Spiegeln, deren Lage in Echtzeit verändert werden kann, und passiven Spiegeln unterschieden, die fest montiert sind und keine Aktuierung aufweisen. Es kann erforderlich sein, bei einem Einbau oder einem Austausch eines derartigen passiven Spiegels diesen zu justieren. Hierzu kann der Spiegel gespacert werden. Hierunter ist zu verstehen, dass der Spiegel an Schnittstellen zu einer Tragstruktur mit Hilfe von Spacern, beispielsweise in Form von Unterlegscheiben, ausgerichtet wird. Dies ist zeit- und arbeitsaufwändig und kann bei einer ungleichmäßigen Spacerung zum Einbringen von parasitären Kräften in den Spiegel führen.A distinction is made between active mirrors, whose position can be changed in real time, and passive mirrors, which are permanently mounted and do not have any actuation. When installing or replacing such a passive mirror, it may be necessary to adjust it. The mirror can be spaced for this purpose. This means that the mirror is aligned at interfaces to a support structure using spacers, for example in the form of washers. This is time-consuming and labor-intensive and, if the space is uneven, can lead to parasitic forces being introduced into the mirror.

Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes optisches System bereitzustellen.Against this background, an object of the present invention is to provide an improved optical system.

Demgemäß wird ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage vorgeschlagen. Das optische System umfasst ein optisches Element und eine Aktuatoranordnung zum Justieren des optischen Elements, wobei die Aktuatoranordnung mehrere Aktuatoren aufweist, und wobei die Aktuatoren semiaktiv sind.Accordingly, an optical system for a projection exposure apparatus is proposed. The optical system comprises an optical element and an actuator arrangement for adjusting the optical element, wherein the actuator arrangement has a plurality of actuators, and wherein the actuators are semi-active.

Dadurch, dass die Aktuatoranordnung an dem optischen Element vorgesehen ist, ist es möglich, das optische Element nach einem Einbau desselben zu justieren oder auszurichten. Durch die Verwendung von semiaktiven Aktuatoren wird das optische Element in einer einmal erreichten Soll-Lage gehalten, ohne dass die Aktuatoren weiter angesteuert oder bestromt werden müssen.Because the actuator arrangement is provided on the optical element, it is possible to adjust or align the optical element after it has been installed. By using semi-active actuators, the optical element is held in a desired position once it has been reached, without the actuators having to be further controlled or powered.

Das optische System kann eine Projektionsoptik oder Teil einer derartigen Projektionsoptik sein. Daher kann das optische System auch als Projektionsoptik bezeichnet werden. Das optische System ist für die EUV-Lithographie geeignet. Das optische System kann jedoch auch für die DUV-Lithographie geeignet sein. Das optische System kann mehrere optische Elemente umfassen. Das optische Element kann ein Spiegel, insbesondere ein EUV-Spiegel, sein. Das optische Element kann jedoch auch eine Linse sein. Das optische Element kann auch eine Blende oder ein Heizkopf sein. Ferner kann das optische Element auch ein Subtragrahmen des optischen Systems sein. Das optische Element umfasst bevorzugt eine optisch wirksame Fläche, beispielsweise eine Spiegelfläche. Die optisch wirksame Fläche kann mit Hilfe einer Beschichtung verwirklich sein. Die optisch wirksame Fläche ist geeignet, im Betrieb des optischen Systems Beleuchtungsstrahlung, insbesondere EUV-Strahlung, zu reflektieren.The optical system can be a projection optics or part of such a projection optics. Therefore, the optical system can also be referred to as projection optics. The optical system is suitable for EUV lithography. However, the optical system can also be suitable for DUV lithography. The optical system can comprise a plurality of optical elements. The optical element can be a mirror, in particular an EUV mirror. However, the optical element can also be a lens. The optical element can also be an aperture or a heating head. Furthermore, the optical element can also be a sub-frame of the optical system. The optical element preferably comprises an optically effective surface, for example a mirror surface. The optically effective surface can be implemented with the aid of a coating. The optically effective surface is suitable for reflecting illumination radiation, in particular EUV radiation, during operation of the optical system.

Das optische Element beziehungsweise die optisch wirksame Fläche weist sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade, jeweils entlang einer ersten Raumrichtung oder x-Richtung, einer zweiten Raumrichtung oder y-Richtung und einer dritten Raumrichtung oder z-Richtung sowie drei rotatorische Freiheitsgrade jeweils um die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung auf. Das heißt, eine Position und eine Orientierung des optischen Elements beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche können mit Hilfe der sechs Freiheitsgrade bestimmt oder beschrieben werden.The optical element or the optically effective surface has six degrees of freedom, namely three translational degrees of freedom, each along a first spatial direction or x-direction, a second spatial direction or y-direction and a third spatial direction or z-direction, as well as three rotational degrees of freedom each about the x-direction, the y-direction and the z-direction. This means that a position and an orientation of the optical element or the optically effective surface can be determined or described using the six degrees of freedom.

Unter der „Position“ des optischen Elements beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche sind insbesondere dessen beziehungsweise deren Koordinaten oder die Koordinaten eines an dem optischen Element vorgesehenen Messpunkts bezüglich der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung zu verstehen. Unter der „Orientierung“ des optischen Elements beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche ist insbesondere dessen beziehungsweise deren Verkippung bezüglich der drei Raumrichtungen zu verstehen. Das heißt, das optische Element beziehungsweise die optisch wirksame Fläche kann um die x-Richtung, die y-Richtung und/oder die z-Richtung verkippt werden.The "position" of the optical element or the optically effective surface is to be understood in particular as its coordinates or the coordinates of a measuring point provided on the optical element with respect to the x-direction, the y-direction and the z-direction. The "orientation" of the optical element or the optically effective surface is to be understood in particular as its tilt with respect to the three spatial directions. This means that the optical element or the optically effective surface can be tilted about the x-direction, the y-direction and/or the z-direction.

Hiermit ergeben sich die sechs Freiheitsgrade für die Position und Orientierung des optischen Elements beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche. Eine „Lage“ des optischen Elements beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche umfasst sowohl dessen beziehungsweise deren Position als auch dessen beziehungsweise deren Orientierung. Der Begriff „Lage“ ist demgemäß durch die Formulierung „Position und Orientierung“ und umgekehrt ersetzbar.This results in six degrees of freedom for the position and orientation of the optical Element or the optically effective surface. A "position" of the optical element or the optically effective surface includes both its position and its orientation. The term "position" can therefore be replaced by the wording "position and orientation" and vice versa.

Unter einem „Justieren“ oder „Ausrichten“ des optischen Elements ist vorliegend insbesondere ein Verändern der Lage des optischen Elements zu verstehen. Beispielsweise kann das optische Element aus einer Ist-Lage in eine Soll-Lage und umgekehrt verbracht werden. Beispielsweise erfüllt das optische Element in der Ist-Lage bestimmte optische Spezifikationen nicht, welche das optische Element in der Soll-Lage erfüllt. Die Justierung oder Ausrichtung des optischen Elements kann somit in allen sechs vorgenannten Freiheitsgraden erfolgen. Das heißt insbesondere, dass die Aktuatoranordnung dazu eingerichtet ist, das optische Element in allen sechs Freiheitsgraden auszurichten oder zu justieren.In this case, “adjusting” or “aligning” the optical element is understood to mean, in particular, changing the position of the optical element. For example, the optical element can be moved from an actual position to a target position and vice versa. For example, the optical element in the actual position does not meet certain optical specifications that the optical element in the target position meets. The adjustment or alignment of the optical element can thus take place in all six aforementioned degrees of freedom. This means in particular that the actuator arrangement is set up to align or adjust the optical element in all six degrees of freedom.

Neben den zuvor erwähnten sechs Freiheitsgraden, welche die Lage des optischen Elements im Raum definieren, können weitere Freiheitsgrade, insbesondere interne Freiheitsgrade, mit Hilfe der Aktuatoranordnung verändert werden. Jedem internen Freiheitsgrad kann ein Aktuator der Aktuatoranordnung zugeordnet sein. Hierdurch kann das optische Element verformt werden. Das heißt insbesondere, dass eine Verformung des optischen Elements durch einen oder mehrere interne Freiheitsgrade bestimmt wird.In addition to the six degrees of freedom mentioned above, which define the position of the optical element in space, further degrees of freedom, in particular internal degrees of freedom, can be changed using the actuator arrangement. Each internal degree of freedom can be assigned an actuator of the actuator arrangement. This allows the optical element to be deformed. This means in particular that a deformation of the optical element is determined by one or more internal degrees of freedom.

Die Aktuatoranordnung umfasst vorzugsweise zumindest sechs Aktuatoren, wobei jedem Aktuator einer der vorgenannten Freiheitsgrade zugeordnet ist. Die Aktuatoren können paarweise angeordnet sein. Es können jedoch auch mehr als sechs Aktuatoren vorgesehen sein. In diesem Fall ist das optische Element überaktuiert. Beispielsweise können diese zusätzlichen Aktuatoren wie zuvor erwähnten internen Freiheitsgraden zugeordnet sein. In dem Fall, dass das optische Element überaktuiert ist, kann dieses - wie zuvor erwähnt - verformt werden.The actuator arrangement preferably comprises at least six actuators, each actuator being assigned one of the aforementioned degrees of freedom. The actuators can be arranged in pairs. However, more than six actuators can also be provided. In this case, the optical element is overactuated. For example, these additional actuators can be assigned to the internal degrees of freedom mentioned above. In the event that the optical element is overactuated, it can be deformed - as mentioned above.

Darunter, dass die Aktuatoren „semiaktiv“ sind, ist vorliegend insbesondere zu verstehen, dass der jeweilige Aktuator nach einem Verbringen desselben von einem unausgelenkten Zustand in einen ausgelenkten Zustand oder umgekehrt selbsttätig oder selbstständig in dem jeweils gewählten Zustand verbleibt. Das heißt beispielsweise, dass ein dauerhaftes Ansteuern oder Bestromen des Aktuators, um den Aktuator entweder in dem unausgelenkten Zustand oder in dem ausgelenkten Zustand zu halten, nicht erforderlich ist. Der Aktuator beziehungsweise die Aktuatoranordnung ist somit selbsthemmend.In this case, the fact that the actuators are "semi-active" means in particular that the respective actuator remains in the selected state automatically or independently after it has been moved from an undeflected state to a deflected state or vice versa. This means, for example, that a permanent control or energization of the actuator in order to keep the actuator either in the undeflected state or in the deflected state is not necessary. The actuator or the actuator arrangement is therefore self-locking.

Im Gegensatz zu einem wie vorgenannten semiaktiven Aktuator ist ein aktiver Aktuator zu sehen. „Aktiv“ heißt in diesem Zusammenhang im Gegensatz zu „semiaktiv“, dass beispielsweise die Lage des optischen Elements mit Hilfe einer aktiven Aktuatoreinheit in Echtzeit justiert oder verändert werden kann. In diesem Fall wird die aktive Aktuatoreinheit somit ständig angesteuert, um das optische Element beispielsweise dynamisch in seiner Soll-Lage zu halten.In contrast to a semi-active actuator as mentioned above, an active actuator is to be seen. In this context, "active" means, in contrast to "semi-active", that, for example, the position of the optical element can be adjusted or changed in real time using an active actuator unit. In this case, the active actuator unit is thus constantly controlled in order to, for example, dynamically hold the optical element in its target position.

Mit Hilfe der Aktuatoranordnung ist es möglich, semiaktive Korrekturen, insbesondere Lagekorrekturen, des optischen Elements durchzuführen. Beispielsweise können Thermaldrifts oder Lebenszeitdrifts korrigiert werden. Es können auch niederfrequente Dynamikkorrekturen durchgeführt werden. Es ist eine optische Systemjustage ohne ein externes Positionsmesssystem möglich. Dies ist ohne eine Dauerleistung der Aktuatoranordnung möglich.With the help of the actuator arrangement, it is possible to carry out semi-active corrections, in particular position corrections, of the optical element. For example, thermal drifts or lifetime drifts can be corrected. Low-frequency dynamic corrections can also be carried out. Optical system adjustment is possible without an external position measuring system. This is possible without continuous power from the actuator arrangement.

Für den Fall, dass das optische Element ein Subtragrahmen ist und mehrere optische Elemente in Form von Subtragrahmen vorgesehen sind, kann die Aktuatoranordnung auch dazu genutzt werden, die Subtragrahmen zueinander auszurichten beziehungsweise nachzujustieren. Damit ist es möglich, von den Subtragrahmen getragene Komponenten optimal zueinander zu positionieren. Die Aktuatoranordnung kann auch genutzt werden, um parasitäre Effekte an aktiv justierbaren optischen Elementen, insbesondere an Spiegeln, zu minimieren. Beispielsweise kann damit eine Nulllage des optischen Elements mittig in einen Verfahrbereich eines aktiven Aktuators gelegt werden.In the event that the optical element is a sub-support frame and several optical elements are provided in the form of sub-support frames, the actuator arrangement can also be used to align or readjust the sub-support frames with each other. This makes it possible to optimally position components carried by the sub-support frames with respect to each other. The actuator arrangement can also be used to minimize parasitic effects on actively adjustable optical elements, in particular on mirrors. For example, a zero position of the optical element can be placed centrally in a travel range of an active actuator.

Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System ferner einen Sensorrahmen und einen Tragrahmen auf, wobei das optische Element mit Hilfe der Aktuatoranordnung ausschließlich mit dem Sensorrahmen gekoppelt ist. Alternativ ist das optische Element mit Hilfe der Aktuatoranordnung ausschließlich mit dem Tragrahmen gekoppelt.According to one embodiment, the optical system further comprises a sensor frame and a support frame, wherein the optical element is coupled exclusively to the sensor frame by means of the actuator arrangement. Alternatively, the optical element is coupled exclusively to the support frame by means of the actuator arrangement.

Dass das optische Element „ausschließlich“ oder „nur“ über die Aktuatoranordnung mit dem Sensorrahmen gekoppelt ist, bedeutet vorliegend insbesondere, dass das optische Element nicht mit dem Tragrahmen wirkverbunden ist. Die Aktuatoranordnung kann mittelbar mit dem Sensorrahmen gekoppelt sein. „Mittelbar“ heißt in diesem Fall, dass zwischen der Aktuatoranordnung und dem Sensorrahmen weitere Komponenten des optischen Systems angeordnet sein können. Über diese weiteren Komponenten ist die Aktuatoranordnung an den Sensorrahmen angebunden.The fact that the optical element is coupled to the sensor frame “exclusively” or “only” via the actuator arrangement means in particular that the optical element is not operatively connected to the support frame. The actuator arrangement can be indirectly coupled to the sensor frame. “Indirectly” in this case means that further components of the optical system can be arranged between the actuator arrangement and the sensor frame. This wide The actuator arrangement is connected to the sensor frame via other components.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System ferner einen ersten Spiegeltragrahmen, der das optische Element trägt, und einen zweiten Spiegeltragrahmen, der die Aktuatoranordnung und den ersten Spiegeltragrahmen mitsamt dem optischen Element trägt, auf.According to a further embodiment, the optical system further comprises a first mirror support frame which supports the optical element and a second mirror support frame which supports the actuator arrangement and the first mirror support frame together with the optical element.

Die Aktuatoranordnung ist somit zwischen dem ersten Spiegeltragrahmen und dem zweiten Spiegeltragrahmen angeordnet. Mit Hilfe der Aktuatoranordnung ist der erste Spiegeltragrahmen mitsamt dem optischen Element justierbar oder ausrichtbar. Insbesondere ist das optische Element fest mit dem ersten Spiegeltragrahmen verbunden.The actuator arrangement is thus arranged between the first mirror support frame and the second mirror support frame. With the help of the actuator arrangement, the first mirror support frame together with the optical element can be adjusted or aligned. In particular, the optical element is firmly connected to the first mirror support frame.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das optische Element mit dem ersten Spiegeltragrahmen verklebt, wobei der zweite Spiegeltragrahmen mit Hilfe einer Tauschschnittstelle lösbar mit dem Sensorrahmen verbunden ist.According to a further embodiment, the optical element is glued to the first mirror support frame, wherein the second mirror support frame is detachably connected to the sensor frame by means of an exchange interface.

Mit Hilfe der Tauschschnittstelle ist es möglich, das optische Element mitsamt den beiden Spiegeltragrahmen und der Aktuatoranordnung als ein Modul auszutauschen. Die Tauschschnittstelle kann beispielsweise eine Schraubverbindung aufweisen.Using the exchange interface, it is possible to replace the optical element together with the two mirror support frames and the actuator arrangement as one module. The exchange interface can, for example, have a screw connection.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System ferner einen Schnittstellenring auf, der den Sensorrahmen und den Tragrahmen trägt.According to a further embodiment, the optical system further comprises an interface ring which supports the sensor frame and the support frame.

Der Schnittstellenring kann hufeisenförmig sein. Demgemäß beschreibt vorliegend der Begriff „Ring“ nicht zwingend eine geschlossene Geometrie. Der Schnittstellenring ist beispielsweise über Kopplungselemente mit einer festen Welt gekoppelt. Die feste Welt kann beispielsweise eine bezüglich des Schnittstellenrings unbewegliche Tragstruktur sein. Der Sensorrahmen und der Tragrahmen sind über weitere Kopplungselemente mit dem Schnittstellenring gekoppelt. Die Kopplungselemente können beispielsweise Federn oder Festkörpergelenke aufweisen.The interface ring can be horseshoe-shaped. Accordingly, the term "ring" does not necessarily describe a closed geometry. The interface ring is coupled to a fixed world, for example, via coupling elements. The fixed world can be, for example, a support structure that is immobile with respect to the interface ring. The sensor frame and the support frame are coupled to the interface ring via further coupling elements. The coupling elements can, for example, have springs or solid-state joints.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System ferner eine Regel und Steuereinheit zum Ansteuern der Aktuatoranordnung auf, wobei die Regel- und Steuereinheit mit dem Sensorrahmen wechselwirkt. Alternativ wechselwirkt die Regel- und Steuereinheit mit dem Tragrahmen.According to a further embodiment, the optical system further comprises a control unit for controlling the actuator arrangement, wherein the control unit interacts with the sensor frame. Alternatively, the control unit interacts with the support frame.

Der Regel- und Steuereinheit können verschiedene Sensoren zugeordnet sein, welche an oder auf dem Sensorrahmen installiert sind. Diese Sensoren können insbesondere mit an dem optischen Element angebrachten Sensortargets, beispielsweise in Form von Spiegeln, wechselwirken. Die Wechselwirkung zwischen der Regel- und Steuereinheit und den Sensorrahmen kann darin liegen, dass die Sensorik des Sensorrahmens der Regel- und Steuereinheit Sensorsignale zur Verfügung stellt, um die Aktuatoranordnung anzusteuern, so dass diese das optische Element justieren kann. Entsprechendes kann für den Tragrahmen gelten. Die Lage des optischen Elements kann auch nach einem Einbau desselben auf der Basis einer optischen Systemmesstechnik justiert werden.Various sensors can be assigned to the control unit, which are installed on or at the sensor frame. These sensors can interact in particular with sensor targets attached to the optical element, for example in the form of mirrors. The interaction between the control unit and the sensor frame can be that the sensor system of the sensor frame provides the control unit with sensor signals in order to control the actuator arrangement so that it can adjust the optical element. The same can apply to the support frame. The position of the optical element can also be adjusted after it has been installed on the basis of optical system measurement technology.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische Element zumindest einen Freiheitsgrade auf, wobei jedem Freiheitsgrad ein Aktuator zugeordnet ist.According to a further embodiment, the optical element has at least one degree of freedom, wherein each degree of freedom is assigned an actuator.

Wie zuvor erwähnt, sind insbesondere sechs Freiheitsgrade vorgesehen, welche die Lage des optischen Elements im Raum definieren. Demgemäß sind insbesondere zumindest sechs Aktuatoren vorgesehen. Die Anzahl der Aktuatoren ist jedoch beliebig. Es können auch mehr als sechs Aktuatoren vorgesehen sein. In diesem Fall können die zusätzlichen Aktuatoren zur Deformation des optischen Elements, insbesondere der optisch wirksamen Fläche des optischen Elements, eingesetzt werden. Diese letztgenannten Aktuatoren dienen zum verändern von internen Freiheitsgraden des optischen Elements.As previously mentioned, in particular six degrees of freedom are provided, which define the position of the optical element in space. Accordingly, in particular at least six actuators are provided. However, the number of actuators is arbitrary. More than six actuators can also be provided. In this case, the additional actuators can be used to deform the optical element, in particular the optically effective surface of the optical element. These latter actuators serve to change the internal degrees of freedom of the optical element.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Aktuatoren Schreitmotoren.According to a further embodiment, the actuators are stepping motors.

Alternativ können auch beliebige andere Aktuatoren eingesetzt werden. Beispielsweise können die Aktuatoren auch sogenannte Inchworm-Motoren sein. Für den Fall, dass die Aktuatoren Schreitmotoren sind, weisen diese einen Stator auf, an dem ein gegenüber dem Stator linear beweglicher Läufer gelagert ist. Zwischen dem Läufer und dem Stator sind mehrere Piezoelemente vorgesehen, welche abwechselnd angesteuert werden, um den sich linear bewegenden Läufer aus dem Stator herauszubewegen und wieder in diesen hineinzubewegen. Es sind insbesondere zumindest vier Piezoelemente vorgesehen. Der jeweilige Aktuator kann so von seinem unausgelenkten Zustand in seinen ausgelenkten Zustand verbracht werden, wobei zwischen den Zuständen stufenlos beliebig viele Zwischenzustände vorgesehen sein können. Sobald die Piezoelemente des Aktuators nicht mehr bestromt oder nicht mehr angesteuert werden, verbleibt der Läufer in seiner aktuellen Position.Alternatively, any other actuators can be used. For example, the actuators can also be so-called inchworm motors. If the actuators are stepping motors, they have a stator on which a rotor that moves linearly relative to the stator is mounted. Between the rotor and the stator, several piezo elements are provided, which are alternately controlled in order to move the linearly moving rotor out of the stator and back into it. In particular, at least four piezo elements are provided. The respective actuator can thus be moved from its undeflected state to its deflected state, whereby any number of intermediate states can be provided between the states. As soon as the piezo elements of the actuator are no longer energized or no longer controlled, the rotor remains in its current position.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Aktuatoranordnung mehrere Aktuatorvorrichtungen auf, wobei jede Aktuatorvorrichtung einen Aktuator und ein Getriebe aufweist.According to a further embodiment, the actuator arrangement comprises a plurality of actuator devices, each actuator device comprising an actuator and a gear.

Vorzugsweise weist die Aktuatoranordnung genau sechs Aktuatorvorrichtungen auf, wobei jede Aktuatorvorrichtung genau einen Aktuator aufweist. Die Aktuatorvorrichtung unterscheidet sich von dem Aktuator dadurch, dass der Aktuator Teil der Aktuatorvorrichtung ist, welche zusätzlich zu dem Aktuator weitere Komponenten, beispielsweise in Form des Getriebes, aufweist.Preferably, the actuator arrangement has exactly six actuator devices, each actuator device having exactly one actuator. The actuator device differs from the actuator in that the actuator is part of the actuator device, which in addition to the actuator has further components, for example in the form of the gear.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Aktuator mit Hilfe des Getriebes an einen mit dem optischen Element gekoppelten gemeinsamen Anschlussadapter angebunden.According to a further embodiment, the actuator is connected by means of the gear to a common connection adapter coupled to the optical element.

Jedem Aktuator ist insbesondere ein eigenes Getriebe zugeordnet. Der jeweilige Aktuator bildet zusammen mit seinem Getriebe die Aktuatorvorrichtung. Das heißt insbesondere, dass jedem Anschlussadapter ein Paar Aktuatorvorrichtungen zugeordnet ist. Der Anschlussadapter kann mittelbar an das optische Element angebunden werden. Das heißt insbesondere, dass zwischen dem Anschlussadapter und dem optischen Element ein weiteres Bauteil, vorliegend der erste Spiegeltragrahmen, angeordnet sein kann. Das heißt insbesondere, dass die Aktuatorvorrichtung den ersten Spiegeltragrahmen mitsamt dem optischen Element auslenkt. Die Getriebe sind insbesondere jeweils dazu eingerichtet, einen Stellweg des jeweiligen Aktuators umzusetzen, insbesondere zu vergrößern, um den Anschlussadapter zu bewegen. Der Anschlussadapter weist vorzugsweise zwei Anschlussabschnitte auf, wobei jedem Anschlussabschnitt eine Aktuatorvorrichtung zugeordnet ist. Das heißt insbesondere, dass dem Anschlussadapter genau ein Paar Aktuatorvorrichtungen zugeordnet ist.Each actuator is in particular assigned its own gear. The respective actuator together with its gear forms the actuator device. This means in particular that each connection adapter is assigned a pair of actuator devices. The connection adapter can be indirectly connected to the optical element. This means in particular that a further component, in this case the first mirror support frame, can be arranged between the connection adapter and the optical element. This means in particular that the actuator device deflects the first mirror support frame together with the optical element. The gears are each designed in particular to implement a travel path of the respective actuator, in particular to increase it, in order to move the connection adapter. The connection adapter preferably has two connection sections, with each connection section being assigned an actuator device. This means in particular that exactly one pair of actuator devices is assigned to the connection adapter.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Getriebe einen an einer festen Welt schwenkbar gelagerten Hebelarm auf, der mit Hilfe eines ersten Entkopplungselements mit einem der Aktuatoren verbunden ist.According to a further embodiment, the transmission has a lever arm which is pivotably mounted on a fixed shaft and is connected to one of the actuators by means of a first decoupling element.

Die feste Welt kann der zweite Spiegeltragrahmen oder Teil des zweiten Spiegeltragrahmens sein. Das Entkopplungselement kann beispielsweise ein Kugelgelenk und ein Kardangelenk aufweisen. Mit Hilfe des Entkopplungselements können vorzugsweise nur Kräfte entlang des Kopplungselements übertragen werden. Schräg auf das Entkopplungselement wirkende Kräfte werden von diesem bevorzugt nicht übertragen. Der Hebelarm ist insbesondere mit Hilfe einer Blattfeder verschwenkbar an der festen Welt gelagert. Die Blattfeder kann als Festkörpergelenk fungieren. Unter einem „Festkörpergelenk“ ist vorliegend ein zwischen zwei Starrkörperbereichen liegender dünnwandiger Bereich zu verstehen, der mit Hilfe eines Aufbringens einer Kraft durch Biegung elastisch verformbar ist. Anstelle einer Blattfeder kann eine beliebige andere Kinematik, beispielsweise in Form eines beliebig ausgestalteten Festkörpergelenks, eingesetzt werden.The fixed world can be the second mirror support frame or part of the second mirror support frame. The decoupling element can, for example, have a ball joint and a universal joint. With the help of the decoupling element, preferably only forces along the coupling element can be transmitted. Forces acting obliquely on the decoupling element are preferably not transmitted by the latter. The lever arm is pivotably mounted on the fixed world, in particular with the help of a leaf spring. The leaf spring can function as a solid-state joint. In this case, a "solid-state joint" is understood to mean a thin-walled area located between two rigid body areas, which can be elastically deformed by bending with the help of the application of a force. Instead of a leaf spring, any other kinematics can be used, for example in the form of a solid-state joint of any design.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Hebelarm mit Hilfe eines zweiten Entkopplungselements mit einer an der festen Welt linear verschieblich gelagerten Linearführung gekoppelt.According to a further embodiment, the lever arm is coupled by means of a second decoupling element to a linear guide mounted on the fixed world in a linearly displaceable manner.

Die Linearführung ist somit zwischen dem zweiten Entkopplungselement und dem Anschlussadapter angeordnet.The linear guide is thus arranged between the second decoupling element and the connection adapter.

Gemäß einer weiteren Ausführung ist die Linearführung mit Hilfe von Blattfederelementen linear verschieblich an der festen Welt gelagert.According to a further embodiment, the linear guide is mounted on the fixed world in a linearly displaceable manner by means of leaf spring elements.

Vorzugsweise sind genau zwei Blattfederelemente vorgesehen. Die Anzahl der Blattfederelemente ist jedoch beliebig. Die Blattfederelemente können als zwischen der Linearführung und der festen Welt vorgesehene Festkörpergelenke fungieren.Preferably, exactly two leaf spring elements are provided. However, the number of leaf spring elements is arbitrary. The leaf spring elements can function as solid joints provided between the linear guide and the fixed world.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Linearführung mit Hilfe eines dritten Entkopplungselements mit dem Anschlussadapter verbunden.According to a further embodiment, the linear guide is connected to the connection adapter by means of a third decoupling element.

Das heißt insbesondere, dass die Linearführung zwischen dem zweiten Entkopplungselement und dem dritten Entkopplungselement angeordnet ist.This means in particular that the linear guide is arranged between the second decoupling element and the third decoupling element.

Ferner wird eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System vorgeschlagen.Furthermore, a projection exposure system with such an optical system is proposed.

Das optische System ist bevorzugt eine Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage. Das optische System kann jedoch auch ein Beleuchtungssystem sein. Die Projektionsbelichtungsanlage kann eine EUV-Lithographieanlage sein. EUV steht für „Extreme Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Die Projektionsbelichtungsanlage kann auch eine DUV-Lithographieanlage sein. DUV steht für „Deep Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.The optical system is preferably a projection optics of the projection exposure system. However, the optical system can also be an illumination system. The projection exposure system can be an EUV lithography system. EUV stands for "Extreme Ultraviolet" and refers to a wavelength of the working light between 0.1 nm and 30 nm. The projection exposure system can also be a DUV lithography system. DUV stands for "Deep Ultraviolet" and refers to a wavelength of the working light between 30 nm and 250 nm.

„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In this case, "one" is not necessarily to be understood as being limited to just one element. Rather, several elements, such as two, three or more, can also be provided. Any other counting word used here should not be understood as meaning that there is a limitation to the exact number of elements mentioned. Rather, numerical deviations upwards and downwards are possible, unless otherwise stated.

Die für das optische System beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Projektionsbelichtungsanlage entsprechend und umgekehrt.The embodiments and features described for the optical system apply accordingly to the proposed projection exposure system and vice versa.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include combinations of features or embodiments described above or below with respect to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt einen schematischen Meridionalschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie;
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems für die Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1;
3 zeigt eine schematische Aufsicht des optischen Systems gemäß 2;
4 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems gemäß 2;
5 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems gemäß 2;
6 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Aktuatorvorrichtung für das optische System gemäß 2;
7 zeigt eine weitere schematische Ansicht der Aktuatorvorrichtung gemäß 6;
8 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems für die Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1; und
9 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems für die Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1.

Further advantageous embodiments and aspects of the invention are the subject of the dependent claims and the embodiments of the invention described below. The invention is explained in more detail below using preferred embodiments with reference to the attached figures.

1 shows a schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography;
2 shows a schematic view of an embodiment of an optical system for the projection exposure apparatus according to 1 ;
3 shows a schematic plan view of the optical system according to 2 ;
4 shows another schematic view of the optical system according to 2 ;
5 shows another schematic view of the optical system according to 2 ;
6 shows a schematic view of an embodiment of an actuator device for the optical system according to 2 ;
7 shows a further schematic view of the actuator device according to 6 ;
8th shows a schematic view of another embodiment of an optical system for the projection exposure apparatus according to 1 ; and
9 shows a schematic view of another embodiment of an optical system for the projection exposure apparatus according to 1 .

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.In the figures, identical or functionally equivalent elements have been given the same reference numerals unless otherwise stated. It should also be noted that the representations in the figures are not necessarily to scale.

1 zeigt eine Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 1 (Lithographieanlage), insbesondere einer EUV-Lithographieanlage. Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- beziehungsweise Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem 2 separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem 2 die Lichtquelle 3 nicht. 1 shows an embodiment of a projection exposure system 1 (lithography system), in particular an EUV lithography system. An embodiment of an illumination system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a light or radiation source 3, an illumination optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6. In an alternative embodiment, the light source 3 can also be provided as a separate module from the rest of the illumination system 2. In this case, the illumination system 2 does not comprise the light source 3.

Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9, insbesondere in einer Scanrichtung, verlagerbar.A reticle 7 arranged in the object field 5 is exposed. The reticle 7 is held by a reticle holder 8. The reticle holder 8 can be displaced via a reticle displacement drive 9, in particular in a scanning direction.

In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches Koordinatensystem mit einer x-Richtung x, einer y-Richtung y und einer z-Richtung z eingezeichnet. Die x-Richtung x verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung y verläuft horizontal und die z-Richtung z verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung y. Die z-Richtung z verläuft senkrecht zur Objektebene 6.In the 1 For explanation, a Cartesian coordinate system with an x-direction x, a y-direction y and a z-direction z is drawn. The x-direction x runs perpendicularly into the drawing plane. The y-direction y runs horizontally and the z-direction z runs vertically. The scanning direction runs in the 1 along the y-direction y. The z-direction z is perpendicular to the object plane 6.

Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.The projection exposure system 1 comprises a projection optics 10. The projection optics 10 serves to image the object field 5 into an image field 11 in an image plane 12. The image plane 12 runs parallel to the object plane 6. Alternatively, an angle other than 0° between the object plane 6 and the image plane 12 is also possible.

Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung y verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.A structure on the reticle 7 is imaged onto a light-sensitive layer of a wafer 13 arranged in the area of the image field 11 in the image plane 12. The wafer 13 is held by a wafer holder 14. The wafer holder 14 can be displaced via a wafer displacement drive 15, in particular along the y-direction y. The displacement of the reticle 7 on the one hand via the reticle displacement drive 9 and the wafer 13 on the other hand via the wafer displacement drive 15 can be synchronized with one another.

Bei der Lichtquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Lichtquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 16 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Engl.: Laser Produced Plasma, mit Hilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Engl.: Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Engl.: Free-Electron-Laser, FEL) handeln.The light source 3 is an EUV radiation source. The light source 3 emits in particular EUV radiation 16, which is also referred to below as useful radiation, illumination radiation or illumination light. The useful radiation 16 has in particular a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm. The light source 3 can be a plasma source, for example an LPP source (Laser Produced Plasma, plasma produced with the aid of a laser) or a DPP source (Gas Discharged Produced Plasma, plasma produced by means of gas discharge). It can also be a syn chrotron-based radiation source. Light source 3 can be a free-electron laser (FEL).

Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Lichtquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Engl.: Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Engl.: Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.The illumination radiation 16 that emanates from the light source 3 is bundled by a collector 17. The collector 17 can be a collector with one or more ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces. The at least one reflection surface of the collector 17 can be exposed to the illumination radiation 16 in grazing incidence (GI), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence (NI), i.e. with angles of incidence less than 45°. The collector 17 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress stray light.

Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Lichtquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.After the collector 17, the illumination radiation 16 propagates through an intermediate focus in an intermediate focal plane 18. The intermediate focal plane 18 can represent a separation between a radiation source module, comprising the light source 3 and the collector 17, and the illumination optics 4.

Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche auch als Feldfacetten bezeichnet werden können. Von diesen ersten Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.The illumination optics 4 comprise a deflection mirror 19 and a first facet mirror 20 arranged downstream of this in the beam path. The deflection mirror 19 can be a flat deflection mirror or alternatively a mirror with a beam-influencing effect beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 19 can be designed as a spectral filter which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 16 from false light of a different wavelength. If the first facet mirror 20 is arranged in a plane of the illumination optics 4 which is optically conjugated to the object plane 6 as a field plane, it is also referred to as a field facet mirror. The first facet mirror 20 comprises a plurality of individual first facets 21, which can also be referred to as field facets. Of these first facets 21, only one is shown in the 1 only a few examples are shown.

Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.The first facets 21 can be designed as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with an arcuate or partially circular edge contour. The first facets 21 can be designed as flat facets or alternatively as convex or concave curved facets.

Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.As for example from the EN 10 2008 009 600 A1 As is known, the first facets 21 themselves can also be composed of a plurality of individual mirrors, in particular a plurality of micromirrors. The first facet mirror 20 can in particular be designed as a microelectromechanical system (MEMS system). For details, please refer to the EN 10 2008 009 600 A1 referred to.

Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung y.Between the collector 17 and the deflection mirror 19, the illumination radiation 16 runs horizontally, i.e. along the y-direction y.

Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .In the beam path of the illumination optics 4, a second facet mirror 22 is arranged downstream of the first facet mirror 20. If the second facet mirror 22 is arranged in a pupil plane of the illumination optics 4, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 22 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the illumination optics 4. In this case, the combination of the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22 is also referred to as a specular reflector. Specular reflectors are known from the US 2006/0132747 A1 , the EP 1 614 008 B1 and the US$6,573,978 .

Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.The second facet mirror 22 comprises a plurality of second facets 23. In the case of a pupil facet mirror, the second facets 23 are also referred to as pupil facets.

Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.The second facets 23 can also be macroscopic facets, which can be round, rectangular or hexagonal, for example, or alternatively facets composed of micromirrors. In this regard, reference is also made to the EN 10 2008 009 600 A1 referred to.

Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.The second facets 23 can have planar or alternatively convex or concave curved reflection surfaces.

Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Engl.: Fly's Eye Integrator) bezeichnet.The illumination optics 4 thus form a double-faceted system. This basic principle is also known as a fly's eye integrator.

Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der zweite Facettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.It may be advantageous not to arrange the second facet mirror 22 exactly in a plane that is optically conjugated to a pupil plane of the projection optics 10. In particular, the second facet mirror 22 can be arranged tilted relative to a pupil plane of the projection optics 10, as is the case, for example, in the EN 10 2017 220 586 A1 described.

Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.With the help of the second facet mirror 22, the individual first facets 21 are Object field 5 is shown. The second facet mirror 22 is the last bundle-forming or actually the last mirror for the illumination radiation 16 in the beam path in front of the object field 5.

Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Grazing Incidence Spiegel) umfassen.In a further embodiment of the illumination optics 4 (not shown), a transmission optics can be arranged in the beam path between the second facet mirror 22 and the object field 5, which contributes in particular to the imaging of the first facets 21 in the object field 5. The transmission optics can have exactly one mirror, but alternatively also two or more mirrors, which are arranged one behind the other in the beam path of the illumination optics 4. The transmission optics can in particular comprise one or two mirrors for vertical incidence (NI mirrors, normal incidence mirrors) and/or one or two mirrors for grazing incidence (GI mirrors, grazing incidence mirrors).

Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.The illumination optics 4 has in the version shown in the 1 As shown, after the collector 17 there are exactly three mirrors, namely the deflection mirror 19, the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22.

Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.In a further embodiment of the illumination optics 4, the deflection mirror 19 can also be omitted, so that the illumination optics 4 can then have exactly two mirrors after the collector 17, namely the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22.

Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.The imaging of the first facets 21 by means of the second facets 23 or with the second facets 23 and a transmission optics into the object plane 6 is usually only an approximate imaging.

Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.The projection optics 10 comprises a plurality of mirrors Mi, which are numbered according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1.

Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.In the 1 In the example shown, the projection optics 10 comprises six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible. The projection optics 10 is a double-obscured optics. The penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 16. The projection optics 10 has a numerical aperture on the image side that is greater than 0.5 and can also be greater than 0.6 and can be, for example, 0.7 or 0.75.

Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hochreflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without a rotational symmetry axis. Alternatively, the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one rotational symmetry axis of the reflection surface shape. The mirrors Mi, just like the mirrors of the illumination optics 4, can have highly reflective coatings for the illumination radiation 16. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.

Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung y zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung y kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.The projection optics 10 have a large object-image offset in the y-direction y between a y-coordinate of a center of the object field 5 and a y-coordinate of the center of the image field 11. This object-image offset in the y-direction y can be approximately as large as a z-distance between the object plane 6 and the image plane 12.

Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung x, y auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab 6 bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.The projection optics 10 can in particular be anamorphic. In particular, it has different image scales βx, βy in the x and y directions x, y. The two image scales βx, βy of the projection optics 10 are preferably (βx, βy) = (+/- 0.25, +/- 0.125). A positive image scale 6 means an image without image inversion. A negative sign for the image scale β means an image with image inversion.

Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung x, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.The projection optics 10 thus leads to a reduction in the ratio 4:1 in the x-direction x, i.e. in the direction perpendicular to the scanning direction.

Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung y, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.The projection optics 10 leads to a reduction of 8:1 in the y-direction y, i.e. in the scanning direction.

Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung x, y, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.Other image scales are also possible. Image scales with the same sign and absolutely the same in the x and y directions x, y, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.

Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung x, y im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung x, y sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .The number of intermediate image planes in the x and y directions x, y in the beam path between the object field 5 and the image field 11 can be the same or can be different depending on the design of the projection optics 10. Examples of projection optics with different numbers of such intermediate images in the x and y directions x, y are known from US 2018/0074303 A1 .

Jeweils eine der zweiten Facetten 23 ist genau einer der ersten Facetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der ersten Facetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die ersten Facetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten zweiten Facetten 23.Each of the second facets 23 is assigned to exactly one of the first facets 21 to form an illumination channel for illuminating the object field 5. This can result in particular in illumination according to the Köhler principle. The far field is divided into a plurality of object fields 5. The first facets 21 generate a plurality of images of the intermediate focus on the second facets 23 assigned to them.

Die ersten Facetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten zweiten Facette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.The first facets 21 are each imaged onto the reticle 7 by an associated second facet 23, superimposed on one another, to illuminate the object field 5. The illumination of the object field 5 is in particular as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%. The field uniformity can be achieved by superimposing different illumination channels.

Durch eine Anordnung der zweiten Facetten 23 kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der zweiten Facetten 23, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.By arranging the second facets 23, the illumination of the entrance pupil of the projection optics 10 can be defined geometrically. By selecting the illumination channels, in particular the subset of the second facets 23 that guide light, the intensity distribution in the entrance pupil of the projection optics 10 can be set. This intensity distribution is also referred to as the illumination setting or illumination pupil filling.

Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.A likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 4 can be achieved by a redistribution of the illumination channels.

Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.In the following, further aspects and details of the illumination of the object field 5 and in particular of the entrance pupil of the projection optics 10 are described.

Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.The projection optics 10 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.

Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des zweiten Facettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.The entrance pupil of the projection optics 10 cannot usually be illuminated precisely with the second facet mirror 22. When the projection optics 10 images the center of the second facet mirror 22 telecentrically onto the wafer 13, the aperture rays often do not intersect at a single point. However, a surface can be found in which the pairwise determined distance of the aperture rays is minimal. This surface represents the entrance pupil or a surface conjugated to it in spatial space. In particular, this surface shows a finite curvature.

Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.It is possible that the projection optics 10 have different positions of the entrance pupil for the tangential and the sagittal beam path. In this case, an imaging element, in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the second facet mirror 22 and the reticle 7. With the help of this optical element, the different positions of the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil can be taken into account.

Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der zweite Facettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.In the 1 In the arrangement of the components of the illumination optics 4 shown, the second facet mirror 22 is arranged in a surface conjugated to the entrance pupil of the projection optics 10. The first facet mirror 20 is arranged tilted to the object plane 6. The first facet mirror 20 is arranged tilted to an arrangement plane that is defined by the deflection mirror 19. The first facet mirror 20 is arranged tilted to an arrangement plane that is defined by the second facet mirror 22.

2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems 100A für die Projektionsbelichtungsanlage 1. 3 zeigt eine schematische Aufsicht des optischen Systems 100A. Nachfolgend wird auf die 2 und 3 gleichzeitig Bezug genommen. 2 shows a schematic view of an embodiment of an optical system 100A for the projection exposure apparatus 1. 3 shows a schematic plan view of the optical system 100A. The following is the 2 and 3 referred to at the same time.

Das optische System 100A kann eine wie zuvor erläuterte Projektionsoptik 10 oder Teil einer derartigen Projektionsoptik 10 sein. Daher kann das optische System 100A auch als Projektionsoptik bezeichnet werden. Das optische System 100A kann jedoch auch ein wie zuvor erläutertes Beleuchtungssystem 2 oder Teil eines derartigen Beleuchtungssystems 2 sein. Daher kann das optische System 100A alternativ auch als Beleuchtungssystem bezeichnet werden. Nachfolgend wird jedoch davon ausgegangen, dass das optische System 100A eine Projektionsoptik 10 oder Teil einer derartigen Projektionsoptik 10 ist. Das optische System 100A ist für die EUV-Lithographie geeignet. Das optische System 100A kann jedoch auch für die DUV-Lithographie geeignet sein.The optical system 100A can be a projection optics 10 as previously explained or part of such a projection optics 10. Therefore, the optical system 100A can also be referred to as a projection optics. However, the optical system 100A can also be an illumination system 2 as previously explained or part of such an illumination system 2. Therefore, the optical system 100A can alternatively also be referred to as an illumination system. However, it is assumed below that the optical system 100A is a projection optics 10 or part of such a projection optics 10. The optical system 100A is suitable for EUV lithography. However, the optical system 100A can also be suitable for DUV lithography.

Das optische System 100A kann mehrere optische Elemente 102 umfassen, von denen in den 2 und 3 jedoch nur eines gezeigt ist. Daher wird nachfolgend auf nur ein optisches Element 102 eingegangen. Das optische Element 102 kann einer der Spiegel M1 bis M6 sein. Beispielsweise ist das optische Element 102 der Spiegel M5. Das optische Element 102 umfasst eine optisch wirksame Fläche 104, beispielsweise eine Spiegelfläche. Die optisch wirksame Fläche 104 kann in der Orientierung der 2 nach oben oder nach unten orientiert sein.The optical system 100A may comprise a plurality of optical elements 102, of which in the 2 and 3 however, only one is shown. Therefore, only one optical element 102 is discussed below. The optical element 102 can be one of the mirrors M1 to M6. For example, the optical element 102 is the mirror M5. The optical element 102 comprises an optically effective surface 104, for example a mirror surface. The optically effective surface 104 can be in the orientation of the 2 be oriented upwards or downwards.

Die optisch wirksame Fläche 104 ist an einer Vorderseite 106 oder an einer Rückseite 108 des optischen Elements 102 vorgesehen. Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass die optisch wirksame Fläche 104 an der Vorderseite 106 vorgesehen ist. Die optisch wirksame Fläche 104 kann mit Hilfe einer auf die Vorderseite 106 aufgebrachten Beschichtung verwirklicht sein. Die optisch wirksame Fläche 104 ist eine Spiegelfläche.The optically effective surface 104 is provided on a front side 106 or on a rear side 108 of the optical element 102. It is assumed below that the optically effective surface 104 is provided on the front side 106. The optically effective surface 104 can be realized with the aid of a coating applied to the front side 106. The optically effective surface 104 is a mirror surface.

Die optisch wirksame Fläche 104 ist geeignet, im Betrieb des optischen Systems 100A Beleuchtungsstrahlung 16, insbesondere EUV-Strahlung, zu reflektieren. Die optisch wirksame Fläche 104 kann in der Aufsicht gemäß der 3 eine ovale oder elliptische Geometrie aufweisen. Das optische Element 102 kann in der Aufsicht gemäß der 3 eine dreieckförmige Geometrie aufweisen. Grundsätzlich ist die Geometrie des optischen Elements 102 jedoch beliebig.The optically effective surface 104 is suitable for reflecting illumination radiation 16, in particular EUV radiation, during operation of the optical system 100A. The optically effective surface 104 can be designed in plan view according to the 3 have an oval or elliptical geometry. The optical element 102 can be in plan view according to the 3 have a triangular geometry. In principle, however, the geometry of the optical element 102 is arbitrary.

Der optisch wirksamen Fläche 104 beziehungsweise der Vorderseite 106 abgewandt weist das optische Element 102 die Rückseite 108 auf. Die Rückseite 108 weist keine definierten optischen Eigenschaften auf. Das heißt insbesondere, dass die Rückseite 108 keine Spiegelfläche ist und somit auch keine reflektierenden Eigenschaften aufweist. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Wie zuvor erwähnt, kann die optisch wirksame Fläche 104 auch an der Rückseite 108 vorgesehen sein.The optical element 102 has the rear side 108 facing away from the optically effective surface 104 or the front side 106. The rear side 108 has no defined optical properties. This means in particular that the rear side 108 is not a mirror surface and therefore does not have any reflective properties. However, this is not absolutely necessary. As previously mentioned, the optically effective surface 104 can also be provided on the rear side 108.

Das optische Element 102 beziehungsweise die optisch wirksame Fläche 104 weist sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade jeweils entlang der ersten Raumrichtung oder x-Richtung x, der zweiten Raumrichtung oder y-Richtung y und der dritten Raumrichtung oder z-Richtung z sowie drei rotatorische Freiheitsgrade jeweils um die x-Richtung x, die y-Richtung y und die z-Richtung z auf. Das heißt, eine Position und eine Orientierung des optischen Elements 102 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 104 können mit Hilfe der sechs Freiheitsgrade bestimmt oder beschrieben werden.The optical element 102 or the optically effective surface 104 has six degrees of freedom, namely three translational degrees of freedom along the first spatial direction or x-direction x, the second spatial direction or y-direction y and the third spatial direction or z-direction z as well as three rotational degrees of freedom about the x-direction x, the y-direction y and the z-direction z. This means that a position and an orientation of the optical element 102 or the optically effective surface 104 can be determined or described using the six degrees of freedom.

Unter der „Position“ des optischen Elements 102 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 104 sind insbesondere dessen beziehungsweise deren Koordinaten oder die Koordinaten eines an dem optischen Element 102 vorgesehenen Messpunkts bezüglich der x-Richtung x, der y-Richtung y und der z-Richtung z zu verstehen. Unter der „Orientierung“ des optischen Elements 102 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 104 ist insbesondere dessen beziehungsweise deren Verkippung bezüglich der drei Raumrichtungen x, y, z zu verstehen. Das heißt, das optische Element 102 beziehungsweise die optisch wirksame Fläche 104 kann um die x-Richtung x, die y-Richtung y und/oder die z-Richtung z verkippt werden.The “position” of the optical element 102 or the optically effective surface 104 is to be understood in particular as its coordinates or the coordinates of a measuring point provided on the optical element 102 with respect to the x-direction x, the y-direction y and the z-direction z. The “orientation” of the optical element 102 or the optically effective surface 104 is to be understood in particular as its tilt with respect to the three spatial directions x, y, z. This means that the optical element 102 or the optically effective surface 104 can be tilted about the x-direction x, the y-direction y and/or the z-direction z.

Hiermit ergeben sich die sechs Freiheitsgrade für die Position und Orientierung des optischen Elements 102 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 104. Eine „Lage“ des optischen Elements 102 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 104 umfasst sowohl dessen beziehungsweise deren Position als auch dessen beziehungsweise deren Orientierung. Der Begriff „Lage“ ist demgemäß durch die Formulierung „Position und Orientierung“ und umgekehrt ersetzbar.This results in six degrees of freedom for the position and orientation of the optical element 102 or the optically effective surface 104. A "position" of the optical element 102 or the optically effective surface 104 includes both its position and its orientation. The term "position" can therefore be replaced by the wording "position and orientation" and vice versa.

In der 2 ist mit durchgezogenen Linien eine Ist-Lage IL des optischen Elements 102 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 104 und mit gestrichelten Linien und dem Bezugszeichen 102' beziehungsweise 104' eine Soll-Lage SL des optischen Elements 102 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 104 gezeigt. Das optische Element 102 kann aus seiner Ist-Lage IL in die Soll-Lage SL und umgekehrt verbracht werden. Beispielsweise erfüllt das optische Element 102 in der Soll-Lage SL bestimmte optische Spezifikationen oder Anforderungen, die das optische Element 102 in der Ist-Lage IL nicht erfüllt.In the 2 an actual position IL of the optical element 102 or the optically effective surface 104 is shown with solid lines and a desired position SL of the optical element 102 or the optically effective surface 104 is shown with dashed lines and the reference symbol 102' or 104'. The optical element 102 can be moved from its actual position IL to the desired position SL and vice versa. For example, the optical element 102 in the desired position SL meets certain optical specifications or requirements that the optical element 102 in the actual position IL does not meet.

Um das optische Element 102 aus der Ist-Lage IL in die Soll-Lage SL zu verbringen, kann das optische Element 102 justiert oder ausgerichtet werden. Unter einem „Justieren“ oder „Ausrichten“ ist vorliegend insbesondere ein Verändern der Lage des optischen Elements 102 zu verstehen. Beispielsweise kann das optische Element 102 von der Ist-Lage IL in die Soll-Lage SL und umgekehrt verbracht werden. Die Justierung oder Ausrichtung des optischen Elements 102 kann somit in allen sechs vorgenannten Freiheitsgraden erfolgen.In order to move the optical element 102 from the actual position IL to the target position SL, the optical element 102 can be adjusted or aligned. In the present case, “adjusting” or “aligning” is to be understood in particular as changing the position of the optical element 102. For example, the optical element 102 can be moved from the actual position IL to the target position SL and vice versa. The adjustment or alignment of the optical element 102 can thus take place in all six aforementioned degrees of freedom.

4 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems 100A. 4 shows another schematic view of the optical system 100A.

Das optische System 100A weist neben dem optischen Element 102 einen Schnittstellenring 110 (Engl.: Interface Ring) auf, der über Kopplungselemente 112, 114 mit einer festen Welt 116 gekoppelt ist. Die Kopplungselemente 112, 114 können Federn aufweisen. Unter einer „festen Welt“ ist vorliegend ein bezüglich des Schnittstellenrings 110 unbeweglicher Bereich zu verstehen.In addition to the optical element 102, the optical system 100A has an interface ring 110, which is coupled to a fixed world 116 via coupling elements 112, 114. The coupling elements 112, 114 can have springs. In the present case, a "fixed world" is understood to mean an area that is immobile with respect to the interface ring 110.

An den Schnittstellenring 110 sind mit Hilfe von Kopplungselementen 118, 120 ein Tragrahmen 122 (Engl.: Force Frame) und ein Sensorrahmen 124 (Engl.: Sensor Frame) angebunden. Mit Hilfe der Kopplungselemente 118, 120 sind der Tragrahmen 122 und der Sensorrahmen 124 somit auf dem gemeinsamen Schnittstellenring 110 gelagert.A support frame 122 (English: force frame) and a sensor frame 124 (English: sensor frame) are connected to the interface ring 110 with the aid of coupling elements 118, 120. With the aid of the coupling elements 118, 120, the support frame 122 and the sensor frame 124 are thus mounted on the common interface ring 110.

Das optische System 100A kann mehrere aktive optische Elemente 126 aufweisen. „Aktiv“ heißt dabei, dass das optische Element 126 mit Hilfe einer Aktuatoreinheit 128 in den zuvor erwähnten sechs Freiheitsgraden justierbar oder ausrichtbar ist. Der Sensorrahmen 124 dient als Referenz für die Positionierung des optischen Elements 126. Über die Aktuatoreinheit 128 ist das optische Element 126 an den Tragrahmen 122 angebunden. Das optische Element 126 kann mit Hilfe eines Kopplungselements 130 an die Aktuatoreinheit 128 angebunden sein, welche wiederum über ein Kopplungselement 132 an den Tragrahmen 122 angebunden ist.The optical system 100A can have several active optical elements 126. “Active” means that the optical element 126 can be adjusted or aligned in the previously mentioned six degrees of freedom using an actuator unit 128. The sensor frame 124 serves as a reference for the Positioning of the optical element 126. The optical element 126 is connected to the support frame 122 via the actuator unit 128. The optical element 126 can be connected to the actuator unit 128 with the aid of a coupling element 130, which in turn is connected to the support frame 122 via a coupling element 132.

Mit Hilfe einer Regel- und Steuereinheit 134 wird beispielsweise eine wie zuvor erläuterte Soll-Lage SL des optischen Elements 126 gehalten. Die Regel- und Steuereinheit 134 kann hierzu mit der Aktuatoreinheit 128 kommunizieren. Die Regel- und Steuereinheit 134 wechselwirkt mit dem Sensorrahmen 124 derart, dass beispielsweise an dem Sensorrahmen 124 angebrachte Sensoren das optische Element 126 vermessen, wobei die Regel- und Steuereinheit 134 basierend auf Sensorsignalen dieser Sensoren die Aktuatoreinheit 128 ansteuert, um die Soll-Lage SL zu halten.With the help of a control unit 134, for example, a target position SL of the optical element 126 as previously explained is maintained. The control unit 134 can communicate with the actuator unit 128 for this purpose. The control unit 134 interacts with the sensor frame 124 in such a way that, for example, sensors attached to the sensor frame 124 measure the optical element 126, wherein the control unit 134 controls the actuator unit 128 based on sensor signals from these sensors in order to maintain the target position SL.

Das optische System 100A weist das zuvor erläuterte optische Element 102 auf. Im Unterschied zu dem optischen Element 126 ist das optische Element 102 jedoch nicht an den Tragrahmen 122, sondern nur an den Sensorrahmen 124 angebunden, wie nachfolgend noch erläutert wird. Das optische Element 102 ist mit Hilfe von Klebungen 136, 138 an einen ersten Spiegeltragrahmen 140 (Engl.: Mirror Support Frame) angebunden. Die Anzahl der Klebungen 136, 138 ist beliebig.The optical system 100A has the optical element 102 explained above. In contrast to the optical element 126, however, the optical element 102 is not connected to the support frame 122, but only to the sensor frame 124, as will be explained below. The optical element 102 is connected to a first mirror support frame 140 using adhesives 136, 138. The number of adhesives 136, 138 is arbitrary.

Dem optischen Element 102 ist ein zweiter Spiegeltragrahmen 142 zugeordnet. Zwischen den beiden Spiegeltragrahmen 140, 142 ist eine Aktuatoranordnung 144 vorgesehen, welche die beiden Spiegeltragrahmen 140, 142 miteinander verbindet. Mit Hilfe der Aktuatoranordnung 144 ist es möglich, das optische Element 102 mitsamt dem ersten Spiegeltragrahmen 140, wie zuvor mit Bezug auf das optische Element 102 allein erläutert, in allen sechs Freiheitsgraden zu justieren oder auszurichten. Der Aufbau der Aktuatoranordnung 144 wird nachfolgend noch im Detail erläutert. Die Aktuatoranordnung 144 kann auch als Aktoranordnung oder als Stellelementanordnung bezeichnet werden.The optical element 102 is assigned a second mirror support frame 142. Between the two mirror support frames 140, 142 an actuator arrangement 144 is provided, which connects the two mirror support frames 140, 142 to one another. With the help of the actuator arrangement 144 it is possible to adjust or align the optical element 102 together with the first mirror support frame 140 in all six degrees of freedom, as previously explained with reference to the optical element 102 alone. The structure of the actuator arrangement 144 is explained in more detail below. The actuator arrangement 144 can also be referred to as an actuator arrangement or as an adjusting element arrangement.

Der zweite Spiegeltragrahmen 142 ist über Tauschschnittstellen 146, 148 an den Sensorrahmen 124 angebunden. Die Anzahl der Tauschschnittstellen 146, 148 ist beliebig. Beispielsweise sind drei Tauschschnittstellen 146, 148 vorgesehen. Die Tauschschnittstellen 146, 148 können jeweils eine Schraubverbindung aufweisen. Das optische Element 102 kann mit Hilfe der Tauschschnittstellen 146, 148 mitsamt den beiden Spiegeltragrahmen 140, 142 und der Aktuatoranordnung 144 von dem Sensorrahmen 124 getrennt werden.The second mirror support frame 142 is connected to the sensor frame 124 via exchange interfaces 146, 148. The number of exchange interfaces 146, 148 is arbitrary. For example, three exchange interfaces 146, 148 are provided. The exchange interfaces 146, 148 can each have a screw connection. The optical element 102 can be separated from the sensor frame 124 using the exchange interfaces 146, 148 together with the two mirror support frames 140, 142 and the actuator arrangement 144.

Mit Hilfe einer Regel- und Steuereinheit 150 wird beispielsweise eine wie zuvor erläuterte Soll-Lage SL des optischen Elements 102 einjustiert. Die Regel- und Steuereinheit 150 kann hierzu mit der Aktuatoranordnung 144 kommunizieren. Die Regel- und Steuereinheit 150 wechselwirkt mit dem Sensorrahmen 124 derart, dass beispielsweise an dem Sensorrahmen 124 angebrachte Sensoren das optische Element 102 vermessen, wobei die Regel- und Steuereinheit 150 basierend auf Sensorsignalen dieser Sensoren die Aktuatoranordnung 144 ansteuert, um die Soll-Lage SL zu erreichen.With the help of a control unit 150, for example, a target position SL of the optical element 102 as previously explained is adjusted. The control unit 150 can communicate with the actuator arrangement 144 for this purpose. The control unit 150 interacts with the sensor frame 124 in such a way that, for example, sensors attached to the sensor frame 124 measure the optical element 102, wherein the control unit 150 controls the actuator arrangement 144 based on sensor signals from these sensors in order to achieve the target position SL.

5 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems 100A. 5 shows another schematic view of the optical system 100A.

In der 5 ist der erste Spiegeltragrahmen 140 nicht gezeigt, sondern nur das optische Element 102. In der Orientierung der 5 kann die optisch wirksame Fläche 104 nach oben oder nach unten orientiert sein. Dem optischen System 100A ist eine Symmetrie- oder Mittelachse 152 zugeordnet, zu der das optische Element 102, für den Fall, dass dieses kreisrund ist, rotationssymmetrisch aufgebaut sein kann.In the 5 the first mirror support frame 140 is not shown, but only the optical element 102. In the orientation of the 5 the optically effective surface 104 can be oriented upwards or downwards. The optical system 100A is assigned a symmetry or central axis 152, to which the optical element 102, in the event that it is circular, can be constructed rotationally symmetrically.

Dem optischen Element 102 ist ein Anschlussadapter 154 zugeordnet. Vorzugsweise sind mehrere Anschlussadapter 154 vorgesehen. Insbesondere sind genau drei Anschlussadapter 154 vorgesehen, die gleichmäßig um die Mittelachse 152 herum verteilt angeordnet sein können. Beispielsweise sind die Anschlussadapter 154 um 120° zueinander versetzt angeordnet. Jedem Anschlussadapter 154 sind vorzugsweise zwei der zuvor erwähnten Freiheitsgrade des optischen Elements 102 zugeordnet. Nachfolgend wird auf nur einen Anschlussadapter 154 eingegangen.A connection adapter 154 is assigned to the optical element 102. Preferably, several connection adapters 154 are provided. In particular, exactly three connection adapters 154 are provided, which can be arranged evenly distributed around the central axis 152. For example, the connection adapters 154 are arranged offset by 120° from one another. Each connection adapter 154 is preferably assigned two of the previously mentioned degrees of freedom of the optical element 102. Only one connection adapter 154 is discussed below.

Wie zuvor erwähnt, trägt der erste Spiegeltragrahmen 140 das optische Element 102 und ist zusammen mit diesem mit Hilfe der Aktuatoranordnung 144 in den sechs Freiheitsgraden justierbar. Der Anschlussadapter 154 ist bevorzugt direkt mit dem ersten Spiegeltragrahmen 140 verbunden, der jedoch in der 5 nicht gezeigt ist. Hierzu kann eine Schraubverbindung vorgesehen sein. Es ist auch möglich, auf den ersten Spiegeltragrahmen 140 zu verzichten. In diesem Fall kann der Anschlussadapter 154 direkt mit dem optischen Element 102 verbunden, beispielsweise mit diesem verklebt sein. Für die Verbindung zwischen dem optischen Element 102 und dem Anschlussadapter 154 kann eine sogenannte Spiegelbuchse vorgesehen sein, die mit dem optischen Element 102 verklebt ist.As previously mentioned, the first mirror support frame 140 carries the optical element 102 and is adjustable together with it in the six degrees of freedom with the help of the actuator arrangement 144. The connection adapter 154 is preferably connected directly to the first mirror support frame 140, which, however, is 5 is not shown. A screw connection can be provided for this purpose. It is also possible to dispense with the first mirror support frame 140. In this case, the connection adapter 154 can be connected directly to the optical element 102, for example glued to it. A so-called mirror bushing can be provided for the connection between the optical element 102 and the connection adapter 154, which is glued to the optical element 102.

Der Anschlussadapter 154 weist einen Basisabschnitt 156, der mit dem ersten Spiegeltragrahmen 140 oder direkt mit dem optischen Element 102 verbunden ist, auf. Aus dem Basisabschnitt 156 erstrecken sich ein erster Anbindungsabschnitt 158 und ein zweiter Anbindungsabschnitt 160 heraus. Die Anbindungsabschnitte 158, 160 können um 90° zueinander geneigt sein. Zu der Mittelachse sind die Anbindungsabschnitte 158, 160 schräg, beispielsweise in einem Winkel von 45° angeordnet.The connection adapter 154 has a base section 156 which is connected to the first mirror support frame 140 or directly to the optical element 102. From the base section 156 A first connection section 158 and a second connection section 160 extend out. The connection sections 158, 160 can be inclined by 90° to one another. The connection sections 158, 160 are arranged obliquely to the central axis, for example at an angle of 45°.

Jedem Anbindungsabschnitt 158, 160 ist eine Aktuatorvorrichtung 162 zugeordnet. Das heißt, dass dem Anschlussadapter 154 genau ein Paar Aktuatorvorrichtungen 162 zugeordnet ist, von denen in der 5 jedoch nur eine gezeigt ist. Für den Fall, dass drei Anschlussadapter 154 vorgesehen sind, sind demgemäß auch sechs Aktuatorvorrichtungen 162 vorgesehen, die zusammen die Aktuatoranordnung 144 bilden, mit deren Hilfe das optische Element 102 in allen sechs Freiheitsgraden justierbar ist.Each connection section 158, 160 is assigned an actuator device 162. This means that the connection adapter 154 is assigned exactly one pair of actuator devices 162, of which in the 5 however, only one is shown. In the event that three connection adapters 154 are provided, six actuator devices 162 are also provided, which together form the actuator arrangement 144, with the aid of which the optical element 102 can be adjusted in all six degrees of freedom.

Die Aktuatorvorrichtung 162 weist einen Aktuator 164 auf. Der Aktuator 164 kann auch als Aktor oder als Stellelement bezeichnet werden. Der Aktuator 164 ist ein Linearaktuator und kann eine lineare Bewegung erzeugen. Im vorliegenden Fall ist der Aktuator 164 ein Piezomotor, insbesondere ein Schreitmotor. Es können jedoch beliebige andere Typen an Aktuatoren für den Aktuator 164 eingesetzt werden.The actuator device 162 has an actuator 164. The actuator 164 can also be referred to as an actuator or as an actuating element. The actuator 164 is a linear actuator and can generate a linear movement. In the present case, the actuator 164 is a piezo motor, in particular a stepping motor. However, any other type of actuator can be used for the actuator 164.

Der Aktuatorvorrichtung 162 ist eine feste Welt 166 zugeordnet. Die feste Welt 166 kann der zweite Spiegeltragrahmen 142 oder Teil des zweiten Spiegeltragrahmens 142 sein. Der Aktuator 164 ist an die feste Welt 166 angebunden (nicht gezeigt). Der Aktuator 164 umfasst einen U-förmigen Stator 168, der mit der festen Welt 166 verbunden ist. In dem Stator 168 ist ein stangenförmiger Rotor, Anker oder Läufer 170 des Aktuators 164 aufgenommen. Der Läufer 170 kann sich jedoch nicht drehen, sondern linear in den Stator 168 hinein- und wieder aus diesem herausbewegen, wie in der 5 mit Hilfe eines Doppelpfeils 172 angedeutet ist.The actuator device 162 is associated with a fixed world 166. The fixed world 166 can be the second mirror support frame 142 or part of the second mirror support frame 142. The actuator 164 is connected to the fixed world 166 (not shown). The actuator 164 comprises a U-shaped stator 168, which is connected to the fixed world 166. A rod-shaped rotor, armature or runner 170 of the actuator 164 is accommodated in the stator 168. The runner 170 cannot rotate, however, but can move linearly into and out of the stator 168, as shown in the 5 is indicated by a double arrow 172.

Um den Läufer 170 aus dem Stator 168 hinaus und wieder in diesen hineinzuverlagern, ist eine Vielzahl von Piezoelementen 174 vorgesehen, von denen nur eines mit einem Bezugszeichen versehen ist. In der 5 sind sechs Piezoelemente 174 gezeigt. Die Anzahl der Piezoelemente 174 ist beliebig. Zumindest sind jedoch vier Piezoelemente 174 vorgesehen.In order to move the rotor 170 out of the stator 168 and back into it, a plurality of piezo elements 174 are provided, only one of which is provided with a reference symbol. 5 six piezo elements 174 are shown. The number of piezo elements 174 is arbitrary. However, at least four piezo elements 174 are provided.

Die Piezoelemente 174 erzeugen keine lineare Bewegung, sondern krümmen sich bei einer Ansteuerung derselben. Durch eine geeignete abwechselnde Ansteuerung der Piezoelemente 174 durch die Regel- und Steuereinheit 150 kontaktieren einige Piezoelemente 174 den Läufer 170, während andere Piezoelemente 174 den Läufer 170 zur selben Zeit nicht kontaktieren. Die Piezoelemente 174 „laufen“ somit auf dem Läufer 170 wodurch dieser in den Stator 168 wahlweise hineinbewegt oder aus diesem herausbewegt werden kann, wie mit Hilfe des Doppelpfeils 172 angedeutet ist.The piezo elements 174 do not generate a linear movement, but bend when they are controlled. By suitably alternating control of the piezo elements 174 by the regulation and control unit 150, some piezo elements 174 contact the rotor 170, while other piezo elements 174 do not contact the rotor 170 at the same time. The piezo elements 174 thus "run" on the rotor 170, whereby the latter can be moved either into or out of the stator 168, as indicated by the double arrow 172.

Der Aktuator 164 ist über ein Getriebe 176, das Teil der Aktuatorvorrichtung 162 ist, mit dem ersten Anbindungsabschnitt 158 des Anschlussadapters 154 verbunden. Das Getriebe 176 weist einen Hebelarm 178 auf, der mit Hilfe eines Blattfederelements 180 mit der festen Welt 166 verbunden ist. Das Blattfederelement 180 fungiert als Festkörpergelenk. Unter einem „Festkörpergelenk“ ist vorliegend ein Bereich eines Bauteils zu verstehen, welcher eine Relativbewegung zwischen zwei Starrkörperbereichen durch Biegung erlaubt.The actuator 164 is connected to the first connection section 158 of the connection adapter 154 via a gear 176, which is part of the actuator device 162. The gear 176 has a lever arm 178, which is connected to the fixed body 166 by means of a leaf spring element 180. The leaf spring element 180 functions as a solid-body joint. In this case, a "solid-body joint" is understood to mean an area of a component which allows a relative movement between two rigid body areas by bending.

Der Hebelarm 178 ist mit Hilfe eines endseitig vorgesehenen ersten Entkopplungselements 182 mit dem Läufer 170 verbunden. Das erste Entkopplungselement 182 kann ein Festkörpergelenk und/oder ein Kardangelenk aufweisen. Beispielsweise weist das erste Entkopplungselement 182 ein Kugelgelenk und ein Kardangelenk auf. An einem dem ersten Entkopplungselement 182 abgewandten Ende des Hebelarms 178 ist dieser über ein zweites Entkopplungselement 184 mit einer Linearführung 186 verbunden.The lever arm 178 is connected to the rotor 170 by means of a first decoupling element 182 provided at the end. The first decoupling element 182 can have a solid-state joint and/or a universal joint. For example, the first decoupling element 182 has a ball joint and a universal joint. At an end of the lever arm 178 facing away from the first decoupling element 182, the latter is connected to a linear guide 186 via a second decoupling element 184.

Die Linearführung 186 ist über zwei Blattfederelemente 188, 190 an der festen Welt 166 gelagert. An einem zweiten Entkopplungselement 184 abgewandten Endabschnitt der Linearführung 186 ist diese über ein drittes Entkopplungselement 192 mit dem ersten Anbindungsabschnitt 158 des Anschlussadapters 154 verbunden.The linear guide 186 is mounted on the fixed shaft 166 via two leaf spring elements 188, 190. At the end section of the linear guide 186 facing away from a second decoupling element 184, the latter is connected to the first connection section 158 of the connection adapter 154 via a third decoupling element 192.

Die Funktionalität der Aktuatorvorrichtung 162 wird nachfolgend erläutert. Um das optische Element 102 zu justieren, wird der Aktuator 164 von der Regel- und Steuereinheit 150 angesteuert. Hierdurch bewegt sich der Läufer 170 entweder in den Stator 168 hinein oder aus diesem heraus, wie mit Hilfe des Doppelpfeils 172 angedeutet. Hierdurch wird der Hebelarm 178 in Rotation versetzt, wobei das Blattfederelement 180 als Gelenk oder Drehpunkt fungiert.The functionality of the actuator device 162 is explained below. In order to adjust the optical element 102, the actuator 164 is controlled by the control unit 150. As a result, the rotor 170 either moves into or out of the stator 168, as indicated by the double arrow 172. This causes the lever arm 178 to rotate, with the leaf spring element 180 acting as a joint or pivot point.

Der Hebelarm 178 wiederum bewegt mit Hilfe des zweiten Entkopplungselements 184 die Linearführung 186, wobei die Blattfederelemente 188, 190 ausgelenkt werden. Diese Bewegung der Linearführung 186 wird mit Hilfe des dritten Entkopplungselements 192 auf den ersten Anbindungsabschnitt 158 übertragen, wie mit Hilfe eines Doppelpfeils 194 angedeutet ist. Hierdurch wird das optische Element 102, insbesondere mitsamt dem ersten Spiegeltragrahmen 140, ausgelenkt.The lever arm 178 in turn moves the linear guide 186 with the aid of the second decoupling element 184, whereby the leaf spring elements 188, 190 are deflected. This movement of the linear guide 186 is transmitted to the first connection section 158 with the aid of the third decoupling element 192, as indicated by a double arrow 194. As a result, the optical element 102, in particular together with the first mirror support frame 140, is deflected.

Alle Aktuatorvorrichtungen 162 der Aktuatoranordnung 144 zusammen ermöglichen somit eine Lageänderung des optischen Elements 102. Liegt das optische Element 102 in seiner Soll-Lage SL, ist ein weiteres Ansteuern oder Bestromen des jeweiligen Aktuators 164 nicht mehr erforderlich. Durch seine Bauweise als Schreitmotor ist der Läufer 170 dann in dem Stator 168 fixiert, so dass auch das optische Element 102 in seiner Soll-Lage SL verbleibt, ohne dass der Aktuator 164 weiter angesteuert werden muss.All actuator devices 162 of the actuator arrangement 144 together thus enable a change in the position of the optical element 102. If the optical element 102 is in its target position SL, further control or energization of the respective actuator 164 is no longer necessary. Due to its design as a stepping motor, the rotor 170 is then fixed in the stator 168, so that the optical element 102 also remains in its target position SL without the actuator 164 having to be further controlled.

6 zeigt eine schematische Ansicht der Aktuatorvorrichtung 162. 7 zeigt eine weitere schematische Ansicht der Aktuatorvorrichtung 162. Nachfolgend wird auf die 6 und 7 gleichzeitig Bezug genommen. 6 shows a schematic view of the actuator device 162. 7 shows a further schematic view of the actuator device 162. The following is the 6 and 7 referred to at the same time.

Die Aktuatorvorrichtung 162 beziehungsweise der Aktuator 164 kann von einem in der 6 gezeigten unausgelenkten Zustand Z 1 in einen in der 7 gezeigten ausgelenkten Zustand Z2 und umgekehrt verbracht werden. Der ausgelenkte Zustand Z2 unterscheidet sich von dem unausgelenkten Zustand Z 1 dadurch, dass der Läufer 170 in dem ausgelenkten Zustand Z2 weiter aus dem Stator 168 herausgefahren ist als in dem unausgelenkten Zustand Z 1. Zwischen dem unausgelenkten Zustand Z 1 und dem ausgelenkten Zustand Z2 ist eine beliebige Anzahl an Zwischenzuständen möglich. Der Läufer 170 kann somit stufenlos positioniert werden.The actuator device 162 or the actuator 164 can be controlled by a 6 shown undeflected state Z 1 into one in the 7 shown deflected state Z2 and vice versa. The deflected state Z2 differs from the undeflected state Z 1 in that the runner 170 in the deflected state Z2 is moved further out of the stator 168 than in the undeflected state Z 1. Any number of intermediate states are possible between the undeflected state Z 1 and the deflected state Z2. The runner 170 can thus be positioned continuously.

Das Verbringen des Aktuators 164 von dem unausgelenkten Zustand Z 1 in den ausgelenkten Zustand Z2 erfolgt dadurch, dass die Piezoelemente 174 von der Regel- und Steuereinheit 150 abwechselnd angesteuert werden, so dass diese den Läufer 170 aus dem Stator 168 herausschieben. Das abwechselnde Ansteuern der Piezoelemente 174 kann dadurch erfolgen, dass diese abwechselnd bestromt werden. Umgekehrt wird der Aktuator 164 dadurch von dem ausgelenkten Zustand Z2 in den unausgelenkten Zustand Z 1 verbracht, dass die Piezoelemente 174 von der Regel- und Steuereinheit 150 derart abwechselnd angesteuert werden, dass diese den Läufer 170 in den Stator 168 hineinziehen.The actuator 164 is moved from the undeflected state Z 1 to the deflected state Z 2 by the piezo elements 174 being alternately controlled by the control unit 150 so that they push the rotor 170 out of the stator 168. The piezo elements 174 can be alternately controlled by alternately supplying current to them. Conversely, the actuator 164 is moved from the deflected state Z 2 to the undeflected state Z 1 by the piezo elements 174 being alternately controlled by the control unit 150 so that they pull the rotor 170 into the stator 168.

Der Aktuator 164 und damit auch die Aktuatorvorrichtung 162 ist semiaktiv. „Semiaktiv“ bedeutet vorliegend insbesondere dass der Aktuator 164 nach dem Verbringen von dem unausgelenkten Zustand Z 1 in den ausgelenkten Zustand Z2 oder umgekehrt selbsttätig oder selbstständig in dem jeweils gewählten Zustand Z1, Z2 verbleibt. Das heißt beispielsweise, dass ein dauerhaftes Ansteuern oder Bestromen der Piezoelemente 174, um den Aktuator 164 entweder in dem unausgelenkten Zustand Z 1 oder in dem ausgelenkten Zustand Z2 zu halten, nicht erforderlich ist. Der Aktuator 164 beziehungsweise die Aktuatorvorrichtung 162 ist somit selbsthemmend.The actuator 164 and thus also the actuator device 162 is semi-active. In the present case, “semi-active” means in particular that the actuator 164 remains automatically or independently in the respectively selected state Z1, Z2 after being moved from the undeflected state Z1 to the deflected state Z2 or vice versa. This means, for example, that a permanent control or energization of the piezo elements 174 in order to keep the actuator 164 either in the undeflected state Z1 or in the deflected state Z2 is not necessary. The actuator 164 or the actuator device 162 is thus self-locking.

Im Gegensatz zu der Aktuatorvorrichtung 162 ist die Aktuatoreinheit 128 des optischen Elements 126 aktiv. „Aktiv“ heißt in diesem Zusammenhang im Gegensatz zu „semiaktiv“, dass die Lage des optischen Elements 126 mit Hilfe der Aktuatoreinheit 128 und der Regel- und Steuereinheit 134 in Echtzeit justiert oder verändert werden kann. Die Aktuatoreinheit 128 wird somit ständig angesteuert, um das optische Element 126 beispielsweise in seiner Soll-Lage SL zu halten. Die Regelung ist dabei dynamisch.In contrast to the actuator device 162, the actuator unit 128 of the optical element 126 is active. In this context, "active" means, in contrast to "semi-active", that the position of the optical element 126 can be adjusted or changed in real time with the help of the actuator unit 128 and the regulation and control unit 134. The actuator unit 128 is thus constantly controlled in order to hold the optical element 126, for example, in its target position SL. The control is dynamic.

Der Aktuator 164 ist nicht zwingend ein wie zuvor erläuterter Schreitmotor. Als Aktuatoren 164 können beispielsweise piezobasierte Stepper, Stacks, Thermalaktuatoren, magnetische Lorentz-Aktuatoren, Reluktanzaktuatoren, Hydraulikaktuatoren oder Pneumatikaktuatoren eingesetzt werden.The actuator 164 is not necessarily a stepping motor as previously explained. For example, piezo-based steppers, stacks, thermal actuators, magnetic Lorentz actuators, reluctance actuators, hydraulic actuators or pneumatic actuators can be used as actuators 164.

Ein wesentlicher Vorteil einer semiaktiven Aktuierung besteht darin, dass nach der Justierung des optischen Elements 102 der Aktuator 164 außer Betrieb genommen werden kann. Spannung und Ströme werden auf Null gesetzt, so dass keine Wärme durch Verlustleitung dissipiert wird. Eine ständig aktive Aktuierung, speziell über Lorentz-Aktuatoren, weist den Nachteil einer ständigen Bestromung auf, wodurch auch immer eine Verlustleitung dissipiert wird.A significant advantage of semi-active actuation is that after adjusting the optical element 102, the actuator 164 can be taken out of operation. Voltage and currents are set to zero so that no heat is dissipated through conduction losses. Constantly active actuation, especially via Lorentz actuators, has the disadvantage of constant current supply, which also always dissipates conduction losses.

Gegenüber aktiven Lorentz-Aktuatoren hat der semiaktive Aktuator 164 auch den Vorteil, dass dieser sehr viel kleiner baut. Diese ermöglicht den Einsatz des Aktuators 164 auch bei einem beengten vorhandenen Bauraum. Beispielsweise kann der Aktuator 164 beziehungsweise die Aktuatorvorrichtung 162 hierdurch auch an dem Spiegel M5 eingesetzt werden, da große Lorentz-Aktuatoren in den beengten Bauraumsituation des Spiegels M5 keinen Platz finden würden.Compared to active Lorentz actuators, the semi-active actuator 164 also has the advantage of being much smaller. This enables the actuator 164 to be used even in a confined space. For example, the actuator 164 or the actuator device 162 can also be used on the mirror M5, since large Lorentz actuators would not fit in the confined space of the mirror M5.

Die Aktuatorvorrichtung 162 kann auch für andere Anwendungen genutzt werden, wie zum Beispiel zur Ausrichtung von Heizköpfen (Engl.: Heater Head), insbesondere von Sektorheizköpfen (Engl.: Sector Heater) oder Spiegelvorheizköpfen (Engl.: Mirror Pre Heater) oder zur Driftkompensation. Ferner kann die Aktuatorvorrichtung 162 zum Justieren von anderen Modulen und Komponenten der Projektionsoptik 10 oder zum Justieren einer numerischen Aperturblende (NA-Blende) oder einer Split Stopp NA-Blende eingesetzt werden. Ferner können mit Hilfe der Aktuatorvorrichtung 162 Fasern ausgerichtet und eingekoppelt werden.The actuator device 162 can also be used for other applications, such as for aligning heater heads, in particular sector heaters or mirror preheaters, or for drift compensation. Furthermore, the actuator device 162 can be used to adjust other modules and components of the projection optics 10 or to adjust a numerical aperture stop (NA stop) or a split stop NA stop. Furthermore, fibers can be aligned and coupled with the help of the actuator device 162.

Die Aktuatoranordnung 144 löst mehrere Probleme. Ersten wird üblicherweise das optische Element 102 mit Hilfe einer Spacerung beziehungsweise über ein Verschieben des optischen Elements 102 mitsamt dem ersten Spiegeltragrahmen 140 an den Tauschschnittstellen 146, 148 einjustiert. Eine ungleichförmige Spacerung führt zu einer Verkippung der Tauschschnittstellen 146, 148, was über ein reibungsbehaftetes Gleiten in einer Kugel-Pfanne-Lagerung ausgeglichen werden soll. Ein Verschieben in lateraler Richtung führt ebenfalls zu einem reibbehafteten Abgleiten. Bei Erstmontage und Modultausch können somit parasitäre Kräfte an den Tauschschnittstellen 146, 148 entstehen, die zu einer Verspannung des ersten Spiegeltragrahmens 140 und indirekt auch zu einer Deformation des optischen Elements 102 führen können.The actuator assembly 144 solves several problems. First, the optical Element 102 is adjusted with the help of a spacer or by moving the optical element 102 together with the first mirror support frame 140 at the exchange interfaces 146, 148. Uneven spacer leads to a tilting of the exchange interfaces 146, 148, which is to be compensated by a frictional sliding in a ball-and-socket bearing. A displacement in a lateral direction also leads to a frictional sliding. During initial assembly and module replacement, parasitic forces can thus arise at the exchange interfaces 146, 148, which can lead to a tension of the first mirror support frame 140 and indirectly also to a deformation of the optical element 102.

Durch die Verwendung der Aktuatorvorrichtung 162 wird diese Spacerung verzichtbar. Die Tauschschnittstellen 146, 148 können ohne ein derartige Spacerung sehr einfach gehalten werden. Durch das semiaktiv justierbare optische Element 102 kann auf eine Spacerung und ein Verschieben (Klopfen) an den Tauschschnittstellen 146, 148 verzichtet werden. Die Justage des optischen Elements 102 erfolgt über die semiaktive Aktuierung mit Hilfe der Aktuatoranordnung 144 nach der Montage des optischen Elements 102. Als Referenz könnte dabei eine erste optische Vermessung des optischen Systems 100A nach dessen Inbetriebnahme fungieren.By using the actuator device 162, this spacer is no longer necessary. The exchange interfaces 146, 148 can be kept very simple without such a spacer. The semi-actively adjustable optical element 102 means that spacer and displacement (tapping) at the exchange interfaces 146, 148 can be dispensed with. The optical element 102 is adjusted via the semi-active actuation using the actuator arrangement 144 after the optical element 102 has been mounted. A first optical measurement of the optical system 100A after it has been put into operation could serve as a reference.

Durch eine Spannungsminimierung kann eine Reduktion sogenannter Surface Figure Deformations (SFD) erzielt werden. Je nach Ausführung der Aktuatoranordnung 144 können durch eine Repositionierung auch Spannungen, die durch die Montage des optischen Elements 102 eingetragen wurden, abgebaut werden. Wenn über immer kleiner werdende Schritte auf die Soll-Lage SL gefahren wird, können sich Spannungen in der Schrittabfolge relaxieren.By minimizing stress, a reduction in so-called surface figure deformations (SFD) can be achieved. Depending on the design of the actuator arrangement 144, stresses introduced by mounting the optical element 102 can also be reduced by repositioning. If the target position SL is reached in increasingly smaller steps, stresses in the step sequence can relax.

Zweitens kann es erforderlich sein, an dem optischen Element 102 angebrachte Spiegelbuchsen wegen Magnetostriktion auf einen amagnetischen Werkstoff umzustellen. Metallische Werkstoffe mit gleicher Herstelltechnologie einer Entkopplung haben jedoch höhere Ausdehnungskoeffizienten. Eine keramische Spiegellagerung mit einem niederen CTE-Koeffizienten (Engl.: Coefficient of Thermal Expansion) erfordert eine aufwendige Herstellung und erfordert ein Redesign des optischen Elements 102.Secondly, it may be necessary to convert mirror bushings attached to the optical element 102 to a non-magnetic material due to magnetostriction. However, metallic materials with the same decoupling manufacturing technology have higher expansion coefficients. A ceramic mirror bearing with a low CTE coefficient (Coefficient of Thermal Expansion) requires complex manufacturing and requires a redesign of the optical element 102.

Die Regel- und Steuereinheit 150 ermöglicht im Zusammenspiel mit der Aktuatoranordnung 144 eine Thermaldriftkompensation durch eine Lagekorrektur. Mit Hilfe der Regel- und Steuereinheit 150 können Thermaldrifts erkannt und über eine Lagekorrektur des optischen Elements 102 ausgeglichen werden. Hierdurch sind Werkstoffe mit einem größerem Ausdehnungskoeffizienten für die Spiegelbuchsen einsetzbar.The control unit 150, in conjunction with the actuator arrangement 144, enables thermal drift compensation by means of a position correction. With the help of the control unit 150, thermal drifts can be detected and compensated for by means of a position correction of the optical element 102. This allows materials with a larger expansion coefficient to be used for the mirror bushings.

Drittens kann eine Positionierung des optischen Elements 102 nach einem Austausch (Engl.: Swap) desselben über eine Setup-Justage schneller erfolgen. Die Aktuatoranordnung 144 ermöglicht eine verbesserte Positioniergenauigkeit des optischen Elements 102. Die Genauigkeit kann unter Zuhilfenahme einer zusätzlichen Sensorik der Regel- und Steuereinheit 150 beziehungsweise mit einer optischen Kalibrierung auf Systemebene und im Scanner deutlich gesteigert werden.Thirdly, the optical element 102 can be positioned more quickly after it has been swapped using a setup adjustment. The actuator arrangement 144 enables improved positioning accuracy of the optical element 102. The accuracy can be significantly increased with the aid of additional sensors in the control unit 150 or with optical calibration at the system level and in the scanner.

Viertens kann, falls das optische Element 102 mit einer direkten Wasserkühlung ausgestattet ist, durch durchflussinduzierte Vibrationen (Flow Induced Vibrations, FIV), die auch als Water Line Acoustics bezeichnet werden können, eine zusätzliche Anregung auf das optische Element 102 und den Sensorrahmen 124 eingebracht werden. Die Aktuatoranordnung 144 und die Regel- und Steuereinheit 150 können derartige dynamische Anregungen kompensieren. Eine dynamische Anregung auf das optische Element 102 kann über eine aktive Regelung mit Hilfe der Regel- und Steuereinheit 150 ausgelöscht werden.Fourth, if the optical element 102 is equipped with direct water cooling, additional excitation can be introduced to the optical element 102 and the sensor frame 124 by flow-induced vibrations (FIV), which can also be referred to as water line acoustics. The actuator arrangement 144 and the control unit 150 can compensate for such dynamic excitations. A dynamic excitation to the optical element 102 can be cancelled out via active control with the aid of the control unit 150.

Fünftens können sogenannte Lifetime-Drifts gemäß betriebsinternen Erkenntnissen bislang nur durch aktive Spiegel, beispielsweise in Form des optischen Elements 126, kompensiert werden. Durch den Einsatz der Aktuatoranordnung 144 an dem optischen Element 102 kann auch dieses auch zur Korrektur des Lifetime-Drifts genutzt werden. Es besteht die Möglichkeit, Sensoren in die Aktuatoren 164 einzubauen, beispielsweise in Form von Dehnungsmessstreifen, die die parasitären Bewegungen erfassen und somit eine direkte Kompensation von Lageabweichungen ermöglichen.Fifth, according to internal company knowledge, lifetime drifts can currently only be compensated by active mirrors, for example in the form of the optical element 126. By using the actuator arrangement 144 on the optical element 102, this can also be used to correct the lifetime drift. It is possible to install sensors in the actuators 164, for example in the form of strain gauges, which record the parasitic movements and thus enable direct compensation of positional deviations.

Sechstens gibt es bislang in EUV-Systemen keine Korrekturmöglichkeit durch eine Überaktuierung von Spiegeln. Durch die Aktuierung des optischen Elements 102 können SFD-Effekte kompensiert werden. Der Einsatz der Aktuatoranordnung 144 an dem optischen Element 102 kann nicht nur zur Lageänderung, sondern auch zur Deformation des optischen Elements 102, insbesondere der optisch wirksamen Fläche 104, genutzt werden. So lassen sich bestimmte SFD-Effekte, wie beispielsweise Zwei- und Dreiwelligkeit, kompensieren.Sixth, there is currently no possibility of correction in EUV systems by overactuating mirrors. SFD effects can be compensated by actuating the optical element 102. The use of the actuator arrangement 144 on the optical element 102 can be used not only to change the position, but also to deform the optical element 102, in particular the optically effective surface 104. In this way, certain SFD effects, such as two- and three-wavelength, can be compensated.

Siebtens können bislang Lorentz-Aktuatoren des aktiven optischen Elements 126 nicht auf eine Null-Position kalibriert werden. Durch eine Aktuierung des passiven optischen Elements 102 ist jedoch eine Kalibrierung der Null-Position des aktiven optischen Elements 126 möglich.Seventh, Lorentz actuators of the active optical element 126 cannot currently be calibrated to a zero position. However, by actuating the passive optical element 102, calibration of the zero position of the active optical element 126 is possible.

Achtens werden zum Aufbau derzeitiger Projektionsobjektive 10 Positionsdorne verwendet, womit eine feste Positionsausrichtung aller Spiegel M1 bis M5 zueinander vorgeben wird. Eine nachträgliche Driftkorrektur angebauter Komponenten, wie beispielsweise Sektor-Heizer oder Blenden, ist nicht möglich. Durch eine semi-aktive Aktuierung dieser Komponenten ist jedoch eine Korrektur von Drifteffekten möglich.Eighthly, 10 positioning pins are used to construct current projection lenses, which specify a fixed position alignment of all mirrors M1 to M5 in relation to one another. Subsequent drift correction of attached components, such as sector heaters or apertures, is not possible. However, drift effects can be corrected by semi-active actuation of these components.

Das optische System 100A weist die folgenden Vorteile auf. Es werden zur Lageänderung des optischen Elements 102 keine Spacer benötigt. Kalibrier- und/oder Alignment-Prozesse können vereinfacht oder nicht erforderlich sein. SFD-Effekte können kompensiert werden. Eine thermische Kompensation ist möglich. Lebensdauer- und T0-Verschiebungseffekte können kompensiert werden.The optical system 100A has the following advantages. No spacers are required to change the position of the optical element 102. Calibration and/or alignment processes can be simplified or not required. SFD effects can be compensated. Thermal compensation is possible. Lifetime and T0 shift effects can be compensated.

Mit Positionssensoren in der Schleife ist es möglich, Servofehler an dem optischen Element 102 zu minimieren. Durch eine erhöhte Anzahl von Aktuatoren 164, insbesondere bei mehr als sechs Aktuatoren 164, kann auch eine gewünschte Deformation des optischen Elements 102 erzeugt werden.With position sensors in the loop, it is possible to minimize servo errors on the optical element 102. By increasing the number of actuators 164, in particular with more than six actuators 164, a desired deformation of the optical element 102 can also be generated.

8 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems 100B für die Projektionsbelichtungsanlage 1. 8th shows a schematic view of another embodiment of an optical system 100B for the projection exposure apparatus 1.

Das optische System 100B unterscheidet sich von dem optischen System 100A dadurch, dass kein Getriebe 176 vorgesehen ist, das den jeweiligen Aktuator 164 mit Hilfe der Anbindungsabschnitte 158, 160 des Anschlussadapters 154 verbindet, sondern, dass zwei Aktuatoren 164 vorgesehen sind, welche mit Hilfe von ersten Entkopplungselementen 196, 198 mit einer wie zuvor erläuterten festen Welt 166 gekoppelt sind. Insbesondere sind Statoren 168 der Aktuatoren 164 mit Hilfe der Entkopplungselemente 196, 198 mit der festen Welt 166 wirkverbunden.The optical system 100B differs from the optical system 100A in that no gear 176 is provided that connects the respective actuator 164 with the aid of the connection sections 158, 160 of the connection adapter 154, but rather that two actuators 164 are provided, which are coupled with the aid of first decoupling elements 196, 198 to a fixed world 166 as previously explained. In particular, stators 168 of the actuators 164 are operatively connected with the aid of the decoupling elements 196, 198 to the fixed world 166.

Läufer 170 der Aktuatoren 164 sind mit Hilfe von zweiten Entkopplungselementen 200, 202 mit den Anbindungsabschnitten 158, 160 des Anschlussadapters 154 wirkverbunden. Es ist somit ein Direktantrieb des optischen Elements 102 ohne die Zwischenschaltung von Getrieben 176 möglich. Die Aktuatoren 164 und die Entkopplungselemente 196, 198, 200, 202 sind Teil der Aktuatoranordnung 144.Rotors 170 of the actuators 164 are operatively connected to the connection sections 158, 160 of the connection adapter 154 with the aid of second decoupling elements 200, 202. This enables a direct drive of the optical element 102 without the interposition of gears 176. The actuators 164 and the decoupling elements 196, 198, 200, 202 are part of the actuator arrangement 144.

Zum Verändern der Lage des optischen Elements 102 werden die Läufer 170 in die Statoren 168 hinein- und wieder aus diesen herausbewegen, wie mit Hilfe eines jeweiligen Doppelpfeils 172 angedeutet ist. Eine Bewegungsrichtung der Statoren 170, die mit Hilfe des Doppelpfeils 172 angedeutet ist, entspricht dabei einer Richtung, in welcher der Anschlussadapter 154 ausgelenkt wird.To change the position of the optical element 102, the runners 170 are moved into and out of the stators 168, as indicated by a respective double arrow 172. A direction of movement of the stators 170, which is indicated by the double arrow 172, corresponds to a direction in which the connection adapter 154 is deflected.

9 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems 100C für die Projektionsbelichtungsanlage 1. 9 shows a schematic view of another embodiment of an optical system 100C for the projection exposure apparatus 1.

Das optische System 100C umfasst, wie das optische System 100A, 100B, zwei Aktuatoren 164. Die beiden Aktuatoren 164 sind mit Hilfe von ersten Entkopplungselementen 196, 198 mit einer festen Welt 166 wirkverbunden. Insbesondere sind Statoren 168 der Aktuatoren 164 mit Hilfe der ersten Entkopplungselementen 196, 198 mit der festen Welt 166 wirkverbunden. Läufer 170 der Aktuatoren 164 sind mit Hilfe von zweiten Entkopplungselementen 200, 202 mit Hebelarmen 204, 206 wirkverbunden.The optical system 100C, like the optical system 100A, 100B, comprises two actuators 164. The two actuators 164 are operatively connected to a fixed world 166 by means of first decoupling elements 196, 198. In particular, stators 168 of the actuators 164 are operatively connected to the fixed world 166 by means of the first decoupling elements 196, 198. Rotors 170 of the actuators 164 are operatively connected to lever arms 204, 206 by means of second decoupling elements 200, 202.

Die Hebelarme 204, 206 sind Teil eines wie zuvor erläuterten Getriebes 176. Das heißt, es sind zwei Getriebe 176 vorgesehen. Jeder Aktuator 164 bildet mit dem ihm zugeordneten Getriebe 176 eine wie zuvor erläuterte Aktuatorvorrichtung 162. Die beiden Aktuatorvorrichtungen 162 sind Teil der Aktuatoranordnung 144.The lever arms 204, 206 are part of a gear 176 as previously explained. This means that two gears 176 are provided. Each actuator 164 forms an actuator device 162 with the gear 176 assigned to it as previously explained. The two actuator devices 162 are part of the actuator arrangement 144.

Ein erster Hebelarm 204 ist mit Hilfe eines Entkopplungselements 208 mit einem stabförmigen Mittelteil 210 gekoppelt. Ein zweiter Hebelarm 206 ist mit Hilfe eines Entkopplungselements 212 mit dem Mittelteil 210 gekoppelt. Das Mittelteil 210 ist mit der festen Welt 166 verbunden. Die Entkopplungselemente 208, 212 können Festkörpergelenke sein.A first lever arm 204 is coupled to a rod-shaped central part 210 by means of a decoupling element 208. A second lever arm 206 is coupled to the central part 210 by means of a decoupling element 212. The central part 210 is connected to the fixed world 166. The decoupling elements 208, 212 can be solid-state joints.

Um die Lage des optischen Elements 102 zu verändern, werden die Läufer 170 in die Statoren 168 hinein- und wieder aus diesen herausbewegt, wie mit Hilfe eines jeweiligen Doppelpfeils 172 angedeutet ist. Eine Bewegungsrichtung der Statoren 170, die mit Hilfe des Doppelpfeils 172 angedeutet ist, ist dabei senkrecht zu einer Richtung orientiert, in welcher der Anschlussadapter 154 ausgelenkt wird. Diese Auslenkungsrichtung des Anschlussadapters 154 wird in der 8 mit eines jeweiligen Doppelpfeils 194 angedeutet.In order to change the position of the optical element 102, the runners 170 are moved into and out of the stators 168, as indicated by a respective double arrow 172. A direction of movement of the stators 170, which is indicated by the double arrow 172, is oriented perpendicular to a direction in which the connection adapter 154 is deflected. This deflection direction of the connection adapter 154 is shown in the 8th indicated by a respective double arrow 194.

Bei einem Auslenken der Hebelarme 204, 206 mit Hilfe der Aktuatoren 164 fungieren die Entkopplungselemente 208, 212 als Drehpunkte für die Hebelarme 204, 206.When the lever arms 204, 206 are deflected with the aid of the actuators 164, the decoupling elements 208, 212 act as pivot points for the lever arms 204, 206.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.Although the present invention has been described using exemplary embodiments, it can be modified in many ways.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS

11: ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
22: BeleuchtungssystemLighting system
33: LichtquelleLight source
44: BeleuchtungsoptikLighting optics
55: ObjektfeldObject field
66: ObjektebeneObject level
77: RetikelReticle
88th: RetikelhalterReticle holder
99: RetikelverlagerungsantriebReticle displacement drive
1010: ProjektionsoptikProjection optics
1111: BildfeldImage field
1212: BildebeneImage plane
1313: WaferWafer
1414: WaferhalterWafer holder
1515: WaferverlagerungsantriebWafer relocation drive
1616: BeleuchtungsstrahlungIllumination radiation
1717: Kollektorcollector
1818: ZwischenfokusebeneIntermediate focal plane
1919: UmlenkspiegelDeflecting mirror
2020: erster Facettenspiegelfirst faceted mirror
2121: erste Facettefirst facet
2222: zweiter Facettenspiegelsecond facet mirror
2323: zweite Facettesecond facet
100A100A: optisches Systemoptical system
100B100B: optisches Systemoptical system
100C100C: optisches Systemoptical system
102102: optisches Elementoptical element
102'102': optisches Elementoptical element
104104: optisch wirksame Flächeoptically effective surface
104'104': optisch wirksame Flächeoptically effective surface
106106: Vorderseitefront
108108: Rückseiteback
110110: SchnittstellenringInterface ring
112112: KopplungselementCoupling element
114114: KopplungselementCoupling element
116116: feste Weltsolid world
118118: KopplungselementCoupling element
120120: KopplungselementCoupling element
122122: TragrahmenSupport frame
124124: SensorrahmenSensor frame
126126: optisches Elementoptical element
128128: AktuatoreinheitActuator unit
130130: KopplungselementCoupling element
132132: KopplungselementCoupling element
134134: Regel- und SteuereinheitControl and regulation unit
136136: KlebungBonding
138138: KlebungBonding
140140: SpiegeltragrahmenMirror support frame
142142: SpiegeltragrahmenMirror support frame
144144: AktuatoranordnungActuator arrangement
146146: TauschschnittstelleExchange interface
148148: TauschschnittstelleExchange interface
150150: Regel- und SteuereinheitControl and regulation unit
152152: MittelachseCentral axis
154154: AnschlussadapterConnection adapter
156156: BasisabschnittBase section
158158: AnbindungsabschnittConnection section
160160: AnbindungsabschnittConnection section
162162: AktuatorvorrichtungActuator device
164164: AktuatorActuator
166166: feste Weltsolid world
168168: Statorstator
170170: Läuferrunner
172172: DoppelpfeilDouble arrow
174174: PiezoelementPiezo element
176176: Getriebetransmission
178178: HebelarmLever arm
180180: BlattfederelementLeaf spring element
182182: EntkopplungselementDecoupling element
184184: EntkopplungselementDecoupling element
186186: LinearführungLinear guide
188188: BlattfederelementLeaf spring element
190190: BlattfederelementLeaf spring element
192192: EntkopplungselementDecoupling element
194194: DoppelpfeilDouble arrow
196196: EntkopplungselementDecoupling element
198198: EntkopplungselementDecoupling element
200200: EntkopplungselementDecoupling element
202202: EntkopplungselementDecoupling element
204204: HebelarmLever arm
206206: HebelarmLever arm
208208: EntkopplungselementDecoupling element
210210: MittelteilMiddle part
212212: Entkopplungselement Decoupling element
M1M1: SpiegelMirror
M2M2: SpiegelMirror
M3M3: SpiegelMirror
M4M4: SpiegelMirror
M5M5: SpiegelMirror
M6M6: SpiegelMirror
xx: x-Richtungx-direction
yy: y-Richtungy-direction
ze: z-Richtungz-direction
Z1Z1: ZustandCondition
Z2Z2: ZustandCondition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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US 6573978 [0064]US6573978 [0064]
DE 102017220586 A1 [0069]DE 102017220586 A1 [0069]
US 20180074303 A1 [0083]US 20180074303 A1 [0083]

Claims

Optisches System (100A, 100B, 100C) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1), aufweisend ein optisches Element (102), und eine Aktuatoranordnung (144) zum Justieren des optischen Elements (102), wobei die Aktuatoranordnung (144) mehrere Aktuatoren (164) aufweist, und wobei die Aktuatoren (164) semiaktiv sind.Optical system (100A, 100B, 100C) for a projection exposure system (1), comprising an optical element (102), and an actuator arrangement (144) for adjusting the optical element (102), wherein the actuator arrangement (144) has a plurality of actuators (164), and wherein the actuators (164) are semi-active.

Optisches System nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Sensorrahmen (124) und einen Tragrahmen (122), wobei das optische Element (102) mit Hilfe der Aktuatoranordnung (144) ausschließlich mit dem Sensorrahmen (124) gekoppelt ist, oder wobei das optische Element (102) mit Hilfe der Aktuatoranordnung (144) ausschließlich mit dem Tragrahmen (122) gekoppelt ist.Optical system according to Claim 1 , further comprising a sensor frame (124) and a support frame (122), wherein the optical element (102) is coupled exclusively to the sensor frame (124) by means of the actuator arrangement (144), or wherein the optical element (102) is coupled exclusively to the support frame (122) by means of the actuator arrangement (144).

Optisches System nach Anspruch 2, ferner aufweisend einen ersten Spiegeltragrahmen (140), der das optische Element (102) trägt, und einen zweiten Spiegeltragrahmen (142), der die Aktuatoranordnung (144) und den ersten Spiegeltragrahmen (140) mitsamt dem optischen Element (102) trägt.Optical system according to Claim 2 , further comprising a first mirror support frame (140) which supports the optical element (102), and a second mirror support frame (142) which supports the actuator arrangement (144) and the first mirror support frame (140) together with the optical element (102).

Optisches System nach Anspruch 3, wobei das optische Element (102) mit dem ersten Spiegeltragrahmen (140) verklebt ist, und wobei der zweite Spiegeltragrahmen (142) mit Hilfe einer Tauschschnittstelle (146, 148) lösbar mit dem Sensorrahmen verbunden ist.Optical system according to Claim 3 , wherein the optical element (102) is adhesively bonded to the first mirror support frame (140), and wherein the second mirror support frame (142) is detachably connected to the sensor frame by means of an exchange interface (146, 148).

Optisches System nach einem der Ansprüche 2-4, ferner aufweisend einen Schnittstellenring (110), der den Sensorrahmen (124) und den Tragrahmen (122) trägt.Optical system according to one of the Claims 2 - 4 , further comprising an interface ring (110) supporting the sensor frame (124) and the support frame (122).

Optisches System nach einem der Ansprüche 2-5, ferner aufweisend eine Regel- und Steuereinheit (150) zum Ansteuern der Aktuatoranordnung (144), wobei die Regel- und Steuereinheit (150) mit dem Sensorrahmen (124) wechselwirkt, oder wobei die Regel- und Steuereinheit (150) mit dem Tragrahmen (122) wechselwirkt.Optical system according to one of the Claims 2 - 5 , further comprising a regulating and control unit (150) for controlling the actuator arrangement (144), wherein the regulating and control unit (150) interacts with the sensor frame (124), or wherein the regulating and control unit (150) interacts with the support frame (122).

Optisches System nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das optische Element (102) zumindest einen Freiheitsgrad aufweist, und wobei jedem Freiheitsgrad ein Aktuator (164) zugeordnet ist.Optical system according to one of the Claims 1 - 6 , wherein the optical element (102) has at least one degree of freedom, and wherein each degree of freedom is assigned an actuator (164).

Optisches System nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die Aktuatoren (164) Schreitmotoren sind.Optical system according to one of the Claims 1 - 7 , wherein the actuators (164) are stepping motors.

Optisches System nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die Aktuatoranordnung (144) mehrere Aktuatorvorrichtungen (162) aufweist, und wobei jede Aktuatorvorrichtung (162) einen Aktuator (164) und ein Getriebe (176) aufweist.Optical system according to one of the Claims 1 - 8th wherein the actuator assembly (144) comprises a plurality of actuator devices (162), and wherein each actuator device (162) comprises an actuator (164) and a gear (176).

Optisches System nach Anspruch 9, wobei der Aktuator (164) mit Hilfe des Getriebes (176) an einen mit dem optischen Element (102) gekoppelten gemeinsamen Anschlussadapter (154) angebunden ist.Optical system according to Claim 9 , wherein the actuator (164) is connected by means of the gear (176) to a common connection adapter (154) coupled to the optical element (102).

Optisches System nach Anspruch 10, wobei das Getriebe (176) einen an einer festen Welt (166) schwenkbar gelagerten Hebelarm (178) aufweist, der mit Hilfe eines ersten Entkopplungselements (182) mit dem Aktuator (164) verbunden ist.Optical system according to Claim 10 , wherein the gear (176) has a lever arm (178) pivotably mounted on a fixed shaft (166) which is connected to the actuator (164) by means of a first decoupling element (182).

Optisches System nach Anspruch 11, wobei der Hebelarm (178) mit Hilfe eines zweiten Entkopplungselements (184) mit einer an der festen Welt (166) linear verschieblich gelagerten Linearführung (186) gekoppelt ist.Optical system according to Claim 11 , wherein the lever arm (178) is coupled by means of a second decoupling element (184) to a linear guide (186) mounted linearly displaceably on the fixed world (166).

Optisches System nach Anspruch 12, wobei die Linearführung (186) mit Hilfe von Blattfederelementen (188, 190) linear verschieblich an der festen Welt (166) gelagert ist.Optical system according to Claim 12 , wherein the linear guide (186) is mounted on the fixed world (166) in a linearly displaceable manner by means of leaf spring elements (188, 190).

Optisches System nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Linearführung (186) mit Hilfe eines dritten Entkopplungselements (192) mit dem Anschlussadapter (154) verbunden ist.Optical system according to Claim 12 or 13 , wherein the linear guide (186) is connected to the connection adapter (154) by means of a third decoupling element (192).

Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem optischen System (100A, 100B, 100C) nach einem der Ansprüche 1-14.Projection exposure system (1) with an optical system (100A, 100B, 100C) according to one of the Claims 1 - 14 .