DE102004025832A1

DE102004025832A1 - Optikmodul für ein Objektiv

Info

Publication number: DE102004025832A1
Application number: DE102004025832A
Authority: DE
Inventors: Jens Kugler; Franz Sorg
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2005-12-22
Also published as: US20080198352A1; WO2005116773A1; US20180373007A1; US10197925B2; US20140254036A1; EP1749242A1; US20140268381A1; US8711331B2; JP2008500569A; KR20070023772A; JP4555861B2; US9977228B2; KR101185648B1

Abstract

Optikmodul für ein Objektiv, insbesondere für eine Mikrolithographieeinrichtung, umfassend eine erste Flanscheinrichtung (2) mit einem inneren Umfang (2.1), der sich in einer ersten Umfangsrichtung (2.2) erstreckt, und wenigstens eine an dem inneren Umfang (2.1) der ersten Flanscheinrichtung (2) befestigte erste Stützeinrichtung (3.1) zum Stützen eines optischen Elements (5.1), wobei durch einmalig umlaufende Verschiebung der ersten Stützeinrichtung (3.1) entlang der ersten Umfangsrichtung (2.2) ein ringartig umlaufender erster Bauraum (3.18) definiert ist und wobei wenigstens eine an dem inneren Umfang (2.1) der ersten Flanscheinrichtung (2) befestigte zweite Stützeinrichtung (3.2) zum Stützen eines zweiten optischen Elements (5.2) vorgesehen ist, durch einmalig umlaufende Verschiebung der zweiten Stützeinrichtung (3.2) entlang der ersten Umfangsrichtung (2.2) ein ringartig umlaufender zweiter Bauraum (3.28) definiert ist und der erste Bauraum (3.18) den zeiten Bauraum (3.28) schneidet.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Optikmodul für ein Objektiv. Die Erfindung lässt sich im Zusammenhang mit der bei der Herstellung mikroelektronischer Schaltkreise verwendeten Mikrolithographie einsetzen. Sie betrifft daher weiterhin einen Objektivtubus, der sich insbesondere für die Anwendung in einer Mikrolithographieeinrichtung eignet, sowie eine einen solchen Objektivtubus umfassende Mikrolithographieeinrichtung.

Insbesondere im Bereich der Mikrolithographie ist es erforderlich, die verwendeten optischen Elemente des Objektivtubus, also beispielsweise die Linsen, mit möglichst hoher Präzision im Raum zueinander zu positionieren, um eine entsprechend hohe Abbildungsqualität zu erzielen. Die hohen Genauigkeitsanforderungen sind dabei nicht zuletzt eine Folge des ständigen Bedarfs, die Auflösung der bei der Herstellung mikroelektronischer Schaltkreise verwendeten optischen Systeme zu erhöhen, um die Miniaturisierung der herzustellenden mikroelektronischen Schaltkreise voranzutreiben.

Mit der erhöhten Auflösung steigen die Anforderungen an die Positioniergenauigkeit der verwendeten optischen Elemente. Diese muss im eingebauten Zustand über die gesamte Betriebsdauer möglichst weitgehend aufrechterhalten werden, um Abbildungsfehler zu vermeiden. Weiterhin besteht in diesem Zusammenhang der Bedarf, ein möglichst günstiges dynamisches Verhalten des verwendeten optischen Systems mit möglichst hohen Eigenfrequenzen zu erzielen.

Für eine Vielzahl optischer Anwendungen, insbesondere aber im Bereich der oben erwähnten Mikrolithographie, werden aus mehreren Optikmodulen zusammengesetzte Objektivtuben eingesetzt. Die einzelnen Optikmodule umfassen dabei in der Regel ein optisches Element, wie eine Linse etc., das über eine oder mehrere Stützeinrichtungen an dem Innenumfang eines Flanschs abgestützt ist. Je nach den Gegebenheiten der Optik, d. h. unter anderem den zu erzielenden optischen Eigenschaften des Objektivs, ist es häufig erforderlich mehrere optische Elemente nahe beieinander zu positionieren.

Bei Objektiven mit jeweils einer Linse pro Optikmodul, wie sie beispielsweise aus der EP 1 168 028 A1 bekannt sind, wird eine eng stehende Anordnung der Linsen erzielt, indem die Stützeinrichtungen mit den daran befindlichen Linsen ineinander verschachtelt angeordnet werden. Dies führt zum einen zu vergleichsweise lang bauende Objektivtuben. Dies ist dadurch bedingt, dass der Flansch eines jeden Optikmoduls eine bestimmte Ausdehnung in Richtung der optischen Achse des Objektivtubus aufweisen muss, um ausreichende Festigkeit und Steifigkeit aufzuweisen. Weiterhin bedingt die Abstandsvorgabe für die Linsen zusammen mit der axialen Ausdehnung der Flansche gegebenenfalls sehr lange Stützeinrichtungen. Diese sind insbesondere unter Steifigkeitsgesichtspunkten von Nachteil, da hiermit eine unerwünscht geringe Steifigkeit und folglich unerwünscht geringe Eigenfrequenzen einhergehen.

In dem Dokument US 2002/0163741 A1 wird eine Gestaltung der übereinander gestapelten Optikmodule vorgeschlagen, bei der in dem jeweiligen Flansch eine Aussparung zur Aufnahme eines Teils der Stützeinrichtungen des darunter liegenden Optikmoduls vorgesehen ist. Zwar kann hiermit eine Reduktion der Länge der Stützeinrichtungen erzielt werden. Die Aussparungen bedingen aber wieder eine Schwächung und Herabsetzung der Steifigkeit des jeweiligen Flanschs, die gegebenenfalls aufwändig kompensiert werden muss. Zum anderen ist diese Lösung nur für bestimmte Gestaltungen der Stützeinrichtungen geeignet.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Optikmodul der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere eine Platz sparende, steife Anordnung gewährleistet.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass man insbesondere bei eng aneinanderliegender Anordnung mehrerer optischer Elemente eine Platz sparende, steife Anordnung erzielen kann, wenn an der ersten Flanscheinrichtung wenigstes zwei optische Elemente über jeweils wenigstens eine zugehörige erste bzw. zweite Stützeinrichtung abgestützt werden. Die Stützeinrichtungen definieren jeweils einen in der Um fangsrichtung der Flanscheinrichtung ringartig umlaufenden ersten bzw. zweiten Bauraum. Sie sind dabei so angeordnet, dass der erste Bauraum den zweiten Bauraum schneidet.

Durch diese ineinander verschränkte bzw. miteinander verzahnte Anordnung der Stützeinrichtungen ist es möglich, die Abmessung der gemeinsamen Flanscheinrichtung für beide in Richtung ihrer Mittenachse kurz zu halten. Gegebenenfalls kann diese Abmessung sogar geringer sein als bei Abstützung eines einzigen optischen Elements durch eine vergleichbare Flanscheinrichtung, da der Anschluss weiterer Stützeinrichtungen gegebenenfalls sogar zur Erhöhung der Steifigkeit des Optikmoduls beiträgt.

Durch diese kompakte Anordnung können weiterhin auch die Stützeinrichtungen so kurz wie möglich gehalten werden. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Masse und die Steifigkeit der Stützeinrichtungen und damit auf die Eigenfrequenzen der Anordnung aus.

Mit anderen Worten ist es damit im Vergleich zu den bekannten Optikmodulen möglich, bei gleicher Steifigkeit der Anordnung eine deutliche Reduktion des benötigten Bauraumes und damit der Masse des Optikmoduls zu erzielen, wodurch sich eine vorteilhafte Erhöhung der Eigenfrequenz ergibt.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Optikmodul für ein Objektiv, insbesondere für eine Mikrolithographieeinrichtung, das eine erste Flanscheinrichtung mit einem inneren Umfang, der sich in einer ersten Umfangsrichtung erstreckt, und wenigstens eine an dem inneren Umfang der ersten Flanscheinrichtung befestigte erste Stützeinrichtung zum Stützen eines ersten optischen Elements umfasst. Dabei ist durch einmalig umlaufende Verschiebung der ersten Stützeinrichtung entlang der ersten Umfangsrichtung ein ringartig umlaufender erster Bauraum definiert. Weiterhin ist wenigstens eine an dem inneren Umfang der ersten Flanscheinrichtung befestigte zweite Stützeinrichtung zum Stützen eines zweiten optischen Elements vorgesehen. Durch einmalig umlaufende Verschiebung der zweiten Stützeinrichtung entlang der ersten Umfangsrichtung ist ein ringartig umlaufender zweiter Bauraum definiert. Dabei schneidet der erste Bauraum den zweiten Bauraum.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Objektivtubus, insbesondere für eine Mikrolithographieeinrichtung, mit einem erfindungsgemäßen Optikmodul.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist schließlich eine Mikrolithographieeinrichtung zum Transferieren eines auf einer Maske gebildeten Musters auf ein Substrat mit einem optischen Projektionssystem, das einen erfindungsgemäßen Objektivtubus umfasst.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Optikmoduls;
2 ist eine schematische Draufsicht auf das Optikmodul aus 1;
3 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrolithographieeinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Objektivtubus;
4 ist eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Optikmoduls;
5 ist eine schematische Draufsicht auf das Optikmodul aus 4.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird zunächst eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Optikmoduls 1 für ein Objektiv für die Mikrolithographie beschrieben. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Optikmoduls 1, während 2 eine schematische Draufsicht auf das Optikmodul 1 in Richtung der Modulachse 1.1 des Optikmoduls 1 zeigt. 1 ist dabei ein Schnitt entlang der Schnittlinie I-I aus 2.
Das Optikmodul 1 umfasst eine erste Flanscheinrichtung in Form eines Flanschs 2. Dieser Flansch 2 weist einen inneren Umfang 2.1 auf, der sich in einer ersten Umfangsrichtung 2.2 erstreckt. An dem inneren Umfang 2.2 des Flanschs 3 sind mit einem Ende drei erste Stützeinrichtungen in Form von – stark vereinfacht dargestellten – ersten Bipoden 3.1 befestigt. Die ersten Bipoden 3.1 sind mit ihrem anderen Ende an einer ersten Fassungseinrichtung in Form einer ersten Fassung 4.1 verbunden. Diese erste Fassung 4.1 trägt wiederum ein erstes optisches Element in Form einer Linse 5.1. Demgemäß stützen also die ersten Bipoden 3.1 die erste Linse 5.1 über die erste Fassung 4.1 an dem ersten Flansch 2 ab. Mit anderen Worten ist die erste Linse 5.1 also über die erste Fassung 4.1 die ersten Bipoden 3.1 an dem ersten Flansch 2 befestigt.
Die ersten Bipoden 3.1 weisen jeweils einen ersten Schenkel 3.11 und einen zweiten Schenkel 3.12 auf. Diese sind in ihrer gemeinsamen Ebene zueinander geneigt angeordnet, sodass das jeweilige Bipod 3.1 eine Mittenachse 3.13 aufweist. Die ersten Bipoden 3.1 sind weiterhin gleichmäßig am ersten Umfang 2.1 des Flanschs 2 verteilt, sodass zwischen ihren ersten Mittenachsen 3.13 in der zur Zeichnungsebene der 2 parallelen ersten Ebene, in der die Umfangsrichtung 2.2 liegt, jeweils ein Winkel von 120° eingeschlossen ist.
Die ersten Bipoden 3.1 bilden zusammen eine Parallelkinematik nach Art eines Hexapods, über welches die erste Fassung 4.1 und damit die erste Linse 5.1 im Raum bezüglich des Flanschs 2 positioniert ist. Die ersten Schenkel 3.11 und die zweiten Schenkel 3.12 sind dabei jeweils über ein nach Art eines Kugelgelenks bewegliches Biegegelenk 3.14, 3.15 bzw. 3.16 an dem Flansch 2 befestigt. Jedes erste Bipod 3.1 fixiert daher zwei räumliche Freiheitsgrade, sodass eine statisch bestimmte Lagerung der erste Linsen 5.1 an dem Flansch 2 in Form einer isostatischen Lagerung realisiert ist.
Während das fassungsseitige Biegegelenk 3.14 direkt an der ersten Fassung 4.1 fixiert ist, sind die beiden flanschseitigen Biegegelenke 3.15 und 3.16 an einem ersten Anschlusselement 3.17 befestigt. Das erste Anschlusselement 3.17 ist wiederum lösbar auf einem ersten Kontaktelement in Form eines ersten Absatzes 2.3 am inneren Umfang 2.1 des Flanschs 2 befestigt. Die ersten Absätze 2.3 befinden sich alle in einer ersten Anschlussebene, die senkrecht zur Modulachse 1.1 verläuft. Für die Befestigung des ersten Anschlusselements 3.17 am Flansch 2 und der Bipoden 3.1 an der Fassung kann eine beliebige Befestigung vorgesehen sein, beispielsweise eine Klemmverbindung oder eine Verschraubung.
Der erste Absatz 2.3 erstreckt sich in der Umfangsrichtung über etwa denselben Winkelbereich wie das erste Anschlusselement 3.17. Dank der lösbaren Verbindung zwischen dem jeweiligen Anschlusselement 3.17 und dem jeweiligen ersten Absatz 2.3 ist es möglich, die Linse 5.1 um die Modulachse 1.1 zu drehen und so Abbildungsfehler auszugleichen. Ebenso ist es hierdurch möglich, die Linse 5.1 aus dem Flansch 2 auszubauen und gegebenenfalls einer Nachbearbeitung, beispielsweise mittels Ionenstrahl, zu unterziehen. Hierdurch kann sich eine Verstellmöglichkeit um die Modulachse 1.1 dann gegebenenfalls erübrigen.
Um die erste Linse 5.1 bezüglich des Flanschs 2 positionieren zu können, sind die ersten Schenkel 3.11 und zweiten Schenkel 3.12 längenveränderbar. Zusätzlich oder alternativ kann die Position bzw. der Abstand zumindest eines beweglichen Teils des jeweiligen ersten Schenkels 3.11 bzw. 3.12 bezüglich des Flanschs 2 verstellt werden. Schließlich kann der axiale Abstand zwischen dem ersten Anschlusselement 3.17 und dem ersten Absatz 2.3 in Richtung der Modulachse 1.1 verstellt werden. In jedem Fall können diese Verstellungen ebenso über passive Elemente (z. B. Stellschrauben etc.) wie über ansteuerbare aktive Elemente (beispielsweise Piezoelemente etc.) erfolgen. Es versteht sich jedoch, dass die Stützeinrichtungen bei anderen Varianten der Erfindung gegebenenfalls zumindest teilweise auch nicht verstellbar ausgebildet sein können.
Die erste Linse 5.1 ist in der ersten Fassung 4.1 auf beliebige geeignete Weise formschlüssig und/oder reibschlüssig und/oder stoffschlüssig fixiert sein. So kann sie beispielsweise geklebt, geklemmt etc. sein. Die erste Fassung 4.1 bildet dabei eine genau definierte Schnittstelle zwischen der ersten Linse 5.1 und den ersten Bipoden 3.1. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die ersten Bipoden ohne Zwischenschaltung einer Fassung oder dergleichen an der Linse befestigt sind.
Wie den 1 und 2 weiterhin zu entnehmen ist, umfasst das Optikmodul 1 weiterhin drei zweite Stützeinrichtungen in Form von – ebenfalls stark vereinfacht dargestellten – zweiten Bipoden 3.2. Diese sind wie schon die ersten Bipoden 3.1 jeweils über ein zweites Anschlusselement 3.27 mit einem Ende am inneren Umfang 2.1 des Flanschs 3 befestigt. Das zweite Anschlusselement 3.27 ist wiederum lösbar auf einem zweiten Absatz 2.4 am inneren Umfang 2.1 des Flanschs 2 befestigt. Die zweiten Absätze 2.4 befinden sich alle in einer zweiten Anschlussebene, die ebenfalls senkrecht zur Modulachse 1.1 verläuft. Die zweite Anschlussebene liegt dabei mit einem ersten Abstand unterhalb der ersten Anschlussebene.
Mit ihrem anderen Ende sind die zweiten Bipoden 3.2 mit einer zweiten Fassungseinrichtung in Form einer zweiten Fassung 4.2 verbunden. Diese zweite Fassung 4.2 trägt wiederum ein zweites optisches Element in Form einer zweiten Linse 5.2. Demgemäß stützen also die zweiten Bipoden 3.2 die zweite Linse 5.2 über die zweite Fassung 4.2 an dem ersten Flansch 2 ab. Mit anderen Worten ist die zweite Linse 5.2 also über die zweite Fassung 4.2 und die zweiten Bipoden 3.2 an dem ersten Flansch 2 befestigt.
Die zweiten Bipoden 3.2 sind wie die ersten Bipoden 3.1 aufgebaut und an dem Flansch 2 bzw. der zweiten Fassung 4.2 befestigt, sodass diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Schließlich umfasst das Optikmodul 1 weiterhin drei dritte Stützeinrichtungen in Form von – ebenfalls stark vereinfacht dargestellten – dritten Bipoden 3.3. Diese sind wie schon die ersten Bipoden 3.1 über ein drittes Anschlusselement 3.37 mit einem Ende am inneren Umfang 2.1 des Flanschs 3 befestigt. Das jeweilige dritte Anschlusselement 3.37 ist lösbar auf einem dritten Absatz 2.5 am inneren Umfang 2.1 des Flanschs 2 befestigt. Die dritten Absätze 2.5 befinden sich wie die ersten Absätze 2.3 alle in der ersten Anschlussebene, die senkrecht zur Modulachse 1.1 verläuft.
Mit ihrem anderen Ende sind die dritten Bipoden 3.3 mit einer dritten Fassungseinrichtung in Form einer dritten Fassung 4.3 verbunden. Diese dritte Fassung 4.3 trägt wiederum ein drittes optisches Element in Form einer dritten Linse 5.3. Demgemäß stützen also die dritten Bipoden 3.3 die dritte Linse 5.3 über die dritte Fassung 4.3 an dem ersten Flansch 2 ab. Mit anderen Worten ist die dritte Linse 5.2 also über die dritte Fassung 4.3 und die dritten Bipoden 3.3 an dem ersten Flansch 2 befestigt.
Die dritten Bipoden 3.3 sind wie die ersten Bipoden 3.1 aufgebaut und an dem Flansch 2 bzw. der dritten Fassung 4.3 befestigt, sodass diesbezüglich ebenfalls auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Die ersten, zweiten und dritten Bipoden 3.1, 3.2, 3.3 sind in der Umfangsrichtung 2.2 gleichmäßig am inneren Umfang 2.1 des Flanschs 2 verteilt angeordnet. Die Mittenachsen benachbarter Bipoden 3.1, 3.2, 3.3 sind bei einer Gesamtanzahl von S = 9 Bipoden jeweils um einen Winkel
bezüglich der Modulachse 1.1 in der ersten Umfangsrichtung 2.2 verdreht angeordnet.
Es versteht sich jedoch, dass die Stützeinrichtungen bei anderen Varianten der vorliegenden Erfindung auch nicht derart gleichmäßig am Umfang der Flanscheinrichtung verteilt sein können. Insbesondere bei voneinander abweichenden Anzahlen der Stützeinrichtungen für das jeweilige optische Element können weniger gleichmäßige Verteilungen der Stützeinrichtungen vorgesehen oder erforderlich sein.
Die Schenkel 3.11 und 3.12 der ersten Bipoden 3.1 erstrecken sich jeweils sowohl in Richtung der Modulachse 1.1 als auch radial zu dieser. Durch einmalig am inneren Umfang 2.1 des Flanschs 2 umlaufende Verschiebung eines der ersten Bipoden 3.1 entlang der ersten Umfangsrichtung 2.2 ist daher ein ringartig umlaufender erster Bauraum definiert, wie er in 1 durch die Kontur 3.18 angedeutet ist. Der erste Bauraum weist dabei eine Form nach Art des Mantels eines Kegelstumpfs auf. Im vorliegenden Beispiel mit einem kreisförmigen Flansch ist der erste Bauraum 3.18 mit anderen Worten durch den Toroidkörper definiert, der entsteht, wenn eines der ersten Bipoden 3.1 um die Modulachse 1.1 gedreht wird.
Die Schenkel 3.21 und 3.22 der zweiten Bipoden 3.2 erstrecken sich jeweils sowohl leicht in Richtung der Modulachse 1.1 als auch hauptsächlich radial zu dieser. Durch einmalig am inneren Umfang 2.1 des Flanschs 2 umlaufende Verschiebung eines der zweiten Bipoden 3.2 entlang der ersten Umfangsrichtung 2.2 ist daher ebenfalls ein ringartig umlaufender zweiter Bauraum definiert, wie er in 1 durch die Kontur 3.28 angedeutet ist. Der zweite Bauraum 3.28 weist dabei ebenfalls eine Form nach Art des Mantels eines sehr flachen Kegelstumpfs auf. Im vorliegenden Beispiel mit einem kreisförmigen Flansch ist auch der zweite Bauraum 3.28 mit anderen Worten durch den Toroidkörper definiert, der entsteht, wenn eines der zweiten Bipoden 3.2 um die Modulachse 1.1 gedreht wird.
Die Schenkel 3.31 und 3.32 der dritten Bipoden 3.3 erstrecken sich jeweils sowohl leicht in Richtung der Modulachse 1.1 als auch hauptsächlich radial zu dieser. Durch einmalig am inneren Umfang 2.1 des Flanschs 2 umlaufende Verschiebung eines der dritten Bipoden 3.2 entlang der ersten Umfangsrichtung 2.2 ist daher ein ebenfalls ringartig umlaufender dritter Bauraum definiert, wie er in 1 durch die Kontur 3.38 angedeutet ist. Der dritte Bauraum 3.38 weist dabei ebenfalls eine Form nach Art des Mantels eines sehr flachen Kegelstumpfs auf. Im vorliegenden Beispiel mit einem kreisförmigen Flansch ist auch der dritte Bauraum 3.38 mit anderen Worten durch den Toroidkörper definiert, der entsteht, wenn eines der dritten Bipoden 3.3 um die Modulachse 1.1 gedreht wird.
Die ersten Bipoden 3.1 und die zweiten Bipoden 3.2 sind so verzahnt bzw. verschränkt angeordnet, dass sich der erste Bauraum 3.18 und der zweite Bauraum 3.28 gegenseitig schneiden. Dabei durchdringen die beiden Bauräume 3.18 und 3.28 einander in einem ersten Durchdringungsbereich 6.1. Der erste Durchdringungsbereich 6.1 weist in der Ansicht der 2 eine kreisringartige Kontur auf. Der erste Durchdringungsbereich 6.1 liegt dabei radial bezüglich der Modulachse 1.1 etwa in der Mitte zwischen dem Flansch 2 und den Fassungen 4.1 bzw. 4.2.
Die ersten Bipoden 3.1 und die dritten Bipoden 3.3 sind so verzahnt bzw. verschränkt angeordnet, dass sich der erste Bauraum 3.18 und der dritte Bauraum 3.38 gegenseitig im Bereich der Anschlusselemente 3.17 bzw. 3.37 schneiden. Dabei schneiden sie sich in einem ersten Schnittbereich 6.2. Dieser weist in der Ansicht der 2 ebenfalls eine kreisringartige Kontur auf.
Durch diese Gestaltung mit den sich durchdringenden bzw. schneidenden Bauräumen 3.18 und 3.28 bzw. 3.38 ist es möglich, die Höhenabmessung des Flanschs 2 in Richtung der Modulachse 1.1 kurz zu halten, obwohl durch den Flansch 2 mehrere Linsen 5.1 bis 5.3 gehalten werden. Hierdurch lässt sich eine Bauraum- und Gewichtsreduktion erzielen. Gegebenenfalls kann die Höhenabmessung sogar geringer sein als bei Halterung eines einzigen optischen Elements durch eine vergleichbare Flanscheinrichtung, da der Anschluss mehrerer Stützeinrichtungen gegebenenfalls sogar zur Erhöhung der Steifigkeit des Optikmoduls beiträgt.
Durch diese kompakte Anordnung können weiterhin auch die Bipoden so kurz wie möglich gehalten werden. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Masse und die Steifigkeit der Stützeinrichtungen und damit auf die Eigenfrequenzen der Anordnung aus. Mit anderen Worten ist es mit der erfindungsgemäßen Gestaltung des Optikmoduls 1 im Vergleich zu bekannten Optikmodulen möglich, bei gleicher Steifigkeit der Anordnung eine deutliche Reduktion des benötigten Bauraumes und damit der Masse des Optikmoduls 1 zu erzielen, wodurch sich eine vorteilhafte Erhöhung der Eigenfrequenz der gesamten Anordnung ergibt.
Die Anordnung der erste und dritten Absätze 2.3 und 2.5 in einer gemeinsamen Ebene reduziert dabei nicht nur den erforderlichen Bauraum. Vielmehr erleichtert sich dadurch auch die Fertigung der Fassung, da sie beispielsweise aus einem einzigen umlaufenden Ringabsatz am Innenumfang 2.1 gefertigt werden können.
Die oben beschriebene gleichmäßige Verteilung der Bipoden 3.1, 3.2, 3.3 am inneren Umfang 2.1 des Flanschs 2 stellt zusammen mit ihrer Befestigung an den sich in der Umfangsrichtung 2.2 nur begrenzt erstreckenden Absätzen 2.3, 2.4 bzw. 2.5 sicher, dass die Linsen 5.1, 5.2 und 5.3 einzeln montiert werden können. Dabei ist es weiterhin möglich die untere, erste Linse 5.1 und die obere, dritte Linse 5.3 unabhängig voneinander zu montieren bzw. demontieren, ohne dass eine der anderen Linsen gelöst oder gar entfern werden müsste. Lediglich zur Montage der mittleren, zweiten Linse 5.2 ist es natürlich erforderlich; die erste Linse 5.1 bzw. die dritte Linse 5.3 zu entfernen.
Es versteht sich hierbei jedoch, dass die getrennte Montierbarkeit der optischen Elemente bei anderen Varianten der Erfindung auch auf beliebige andere Weise durch entsprechende Gestaltung und Anordnung der Anschlussbereiche zwischen den Stützeinrichtungen und der Flanscheinrichtung gewährleistet sein kann.
Es versteht sich hierbei weiterhin, dass die Stützeinrichtung bei anderen Varianten der vorliegenden Erfindung auch anderweitig gestaltet oder in anderer Anzahl je optischem Element vorgesehen sein können. Insbesondere kann es bei entsprechender Gestaltung genügen, dass je optischem Element nur eine einzige Stützeinrichtung vorgesehen ist. Diese kann sich dann gegebenenfalls über einen entsprechend beschränkten Umfangsabschnitt erstrecken, um die verzahnte bzw. verschränkte Anordnung mit der Überschneidung der Bauräume zu gewährleisten. Alternativ können sich solche einzelne Stützeinrichtungen auch über den gesamten Umfang der Flanscheinrichtung erstrecken. Hierbei müssen dann entsprechende Durchbrechungen für die andere Stützeinrichtung bzw. die anderen Stützeinrichtungen vorgesehen sein, um die verzahnte bzw. verschränkte Anordnung mit der Überschneidung der Bauräume zu gewährleisten.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrolithographieeinrichtung 7. Die Mikrolithographieeinrichtung 7 umfasst ein optisches Projektionssystem 8 mit einem Beleuchtungssystem 9, einer Maske 10 und einem Objektivtubus 11 mit einer optischen Objektivachse 11.1. Das Beleuchtungssystem 9 beleuchtet eine Maske 10. Auf der Maske 10 befindet sich ein Muster, welches über den Objektivtubus 11 auf ein Substrat 12, beispielsweise einen Wafer, projiziert wird.
Der Objektivtubus 11 umfasst eine Serie von Tubusmodulen 11.2 mit optischen Elementen wie Linsen oder dergleichen. Das Tubusmodul 11.2 umfasst dabei das Optikmodul 1 aus den 1 und 2. Das Optikmodul 1 ist dabei an einer Tragstruktur 11.21 des Tubusmoduls 11.2 befestigt.
Die 4 und 5 zeigen schematische Darstellungen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Optikmoduls 1' für ein Objektiv für die Mikrolithographie. 4 ist dabei ein Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV aus 5. Diese Ausführungsform unterscheidet sich in ihrer grundsätzlichen Funktionsweise und ihrem grundsätzlichen Aufbau nicht von derjenigen aus den 1 und 2, sodass hier hauptsächlich auf die Unterschiede eingegangen wird.
Das Optikmodul 1' umfasst eine erste Flanscheinrichtung in Form eines Flanschs 2'. Dieser Flansch 2' weist einen inneren Umfang 2.1' auf, der sich in einer ersten Umfangsrichtung 2.2' erstreckt. An dem inneren Umfang 2.2' des Flanschs 3' sind mit einem Ende drei erste Stützeinrichtungen in Form von – stark vereinfacht dargestellten – ersten Bipoden 3.1' befestigt. Die ersten Bipoden 3.1' sind mit ihrem anderen Ende an einer ersten Fassungseinrichtung in Form einer ersten Fassung 4.1' verbunden. Diese erste Fassung 4.1' trägt wiederum ein erstes optisches Element in Form einer Linse 5.1'.
Die ersten Bipoden 3.1' weisen jeweils einen ersten Schenkel 3.11' und einen zweiten Schenkel 3.12' auf. Diese sind in ihrer gemeinsamen Ebene zueinander geneigt angeordnet, sodass das jeweilige Bipod 3.1' eine Mittenachse 3.13' aufweist. Die ersten Bipoden 3.1' sind gleichmäßig am ersten Umfang 2.1' des Flanschs 2' verteilt, sodass zwischen ihren ersten Mittenachsen 3.13' in der zur Zeichnungsebene der 2' parallelen ersten Ebene, in der die Umfangsrichtung 2.2' liegt, jeweils ein Winkel von 120° eingeschlossen ist.
Die ersten Bipoden 3.1' sind wie die ersten Bipoden 3.1 aus 1 und 2 aufgebaut und an dem Flansch 2' bzw. der ersten Fassung 4.1' befestigt. Insbesondere sind die ersten Bipoden 3.1' wiederum über erste Anschlusselemente 3.17' ist lösbar auf einem ersten Kontaktelement in Form eines ersten Absatzes 2.3' am inneren Umfang 2.1' des Flanschs 2' befestigt. Die ersten Absätze 2.3' befinden sich alle in einer ersten Anschlussebene, die senkrecht zur Modulachse 1.1' verläuft.
Die ersten Bipoden 3.1' bilden wie die ersten Bipoden 3.1 aus 1 und 2 zusammen eine Parallelkinematik nach Art eines Hexapods, über welches die erste Fassung 4.1' und damit die erste Linse 5.1' im Raum bezüglich des Flanschs 2' positioniert und isostatisch gelagert ist.
Wie den 4 und 5 weiterhin zu entnehmen ist, umfasst das Optikmodul 1' weiterhin drei zweite Stützeinrichtungen in Form von – ebenfalls stark vereinfacht dargestellten – zweiten Bipoden 3.2'. Diese sind wie schon die ersten Bipoden 3.1' jeweils über ein zweites Anschlusselement 3.27' mit einem Ende am inneren Umfang 2.1' des Flanschs 3' befestigt. Das zweite Anschlusselement 3.27' ist wiederum lösbar auf einem zweiten Absatz 2.4' am inneren Umfang 2.1' des Flanschs 2' befestigt. Die zweiten Absätze 2.4' befinden sich alle ebenfalls in der ersten Anschlussebene.
Mit ihrem anderen Ende sind die zweiten Bipoden 3.2' mit einer zweiten Fassungseinrichtung in Form einer zweiten Fassung 4.2' verbunden. Diese zweite Fassung 4.2' trägt wiederum ein zweites optisches Element in Form einer zweiten Linse 5.2'. Die zweiten Bipoden 3.2' sind wie die ersten Bipoden 3.1' aufgebaut und an dem Flansch 2' bzw. der zweiten Fassung 4.2' befestigt, sodass diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Weitherin sind auch die zweiten Bipoden 3.2' sind gleichmäßig am ersten Umfang 2.1' des Flanschs 2' verteilt, sodass zwischen ihren zweten Mittenachsen 3.23' in der zur Zeichnungsebene der 5 parallelen ersten Ebene, in der die Umfangsrichtung 2.2' liegt, jeweils ein Winkel von 120° eingeschlossen ist.
Die ersten und zweiten Bipoden 3.1', 3.2' sind weiterhin in der Umfangsrichtung 2.2' so am inneren Umfang 2.1' des Flanschs 2' verteilt angeordnet, dass die Mittenachsen benachbarter Bipoden 3.1', 3.2' jeweils um einen Winkel α = 40° bezüglich der Modulachse 1.1' in der ersten Umfangsrichtung 2.2' verdreht angeordnet sind.
Die Schenkel 3.11' und 3.12' der ersten Bipoden 3.1' erstrecken sich jeweils sowohl in Richtung der Modulachse 1.1' als auch radial zu dieser. Durch einmalig am inneren Umfang 2.1' des Flanschs 2' umlaufende Verschiebung eines der ersten Bipoden 3.1' entlang der ersten Umfangsrichtung 2.2' ist daher ein ringartig umlaufender erster Bauraum definiert, wie er in 1' durch die Kontur 3.18' angedeutet ist. Der erste Bauraum weist dabei eine Form nach Art des Mantels eines Kegelstumpfs auf. Im vorliegenden Beispiel mit einem kreisförmigen Flansch ist der erste Bauraum 3.18' mit anderen Worten durch den Toroidkörper definiert, der entsteht, wenn eines der ersten Bipoden 3.1' um die Modulachse 1.1' gedreht wird.
Die Schenkel 3.21' und 3.22' der zweiten Bipoden 3.2' erstrecken sich jeweils sowohl leicht in Richtung der Modulachse 1.1' als auch radial zu dieser. Durch einmalig am inneren Umfang 2.1' des Flanschs 2' umlaufende Verschiebung eines der zweiten Bipoden 3.2' entlang der ersten Umfangsrichtung 2.2' ist daher ebenfalls ein ringartig umlaufender zweiter Bauraum definiert, wie er in 1' durch die Kontur 3.28' angedeutet ist. Der zweite Bauraum 3.28' weist dabei ebenfalls eine Form nach Art des Mantels eines Kegelstumpfs auf. Im vorliegenden Beispiel mit einem kreisförmigen Flansch ist auch der zweite Bauraum 3.28' mit anderen Worten durch den Toroidkörper definiert, der entsteht, wenn eines der zweiten Bipoden 3.2' um die Modulachse 1.1' gedreht wird.
Abgesehen von der Anzahl der durch das Optikmodul 1' getragenen Linsen besteht der Wesentliche Unterschied zur Ausführung aus den 1 und 2 besteht darin, dass die ersten Bipoden 3.1' und die zweiten Bipoden 3.2' so ausgerichtet sind, dass die erste Linse 5.1' oberhalb der ersten Anschlussebene gehalten ist, während die zweite Linse 5.2' unterhalb der ersten Anschlussebene gehalten ist.
Die ersten Bipoden 3.1' und die zweiten Bipoden 3.2' sind weiterhin so verzahnt bzw. verschränkt angeordnet, dass sich der erste Bauraum 3.18' und der zweite Bauraum 3.28' gegenseitig schneiden. Der erste Schnittbereich 6.1' weist in der Ansicht der 2' eine kreisringartige Kontur auf.
Durch diese Gestaltung mit den sich schneidenden Bauräumen 3.18' und 3.28' ist es möglich, die Höhenabmessung des Flanschs 2' in Richtung der Modulachse 1.1' kurz zu halten, obwohl durch den Flansch 2' mehrere Linsen 5.1' und 5.2' gehalten werden. Hierdurch lässt sich die oben bereits ausführlich dargelegte eine Bauraum- und Gewichtsreduktion sowie Erhöhung der Eigenfrequenz der gesamten Anordnung erzielen. Durch die Anordnung der Linsen 5.1' und 5.2' oberhalb bzw. unterhalb der ersten Anschlussebene lässt sich insbesondere eine sehr kompakte Anordnung mit sehr kurzen Bipoden 3.1' und 3.2' erzielen.
Die Anordnung der ersten und zweiten Absätze 2.3' und 2.4' in einer gemeinsamen Ebene reduziert dabei wiederum nicht nur den erforderlichen Bauraum. Vielmehr erleichtert sich dadurch auch die Fertigung der Fassung 2', da sie beispielsweise aus einem einzigen umlaufenden Ringabsatz am Innenumfang 2.1' gefertigt werden können.
Das Optikmodul 1' kann an Stelle des Optikmoduls 1 in der Mikrolithographieeinrichtung aus 3 eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich Anhand von Beispielen aus dem Bereich der Objektive für die Mikrolithographie beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung ebenso auch für beliebige andere Objektive Anwendung finden kann.

Claims

Optikmodul für ein Objektiv, insbesondere für eine Mikrolithographieeinrichtung, umfassend – eine erste Flanscheinrichtung (2; 2') mit einem inneren Umfang (2.1; 2.1'), der sich in einer ersten Umfangsrichtung (2.2; 2.2') erstreckt, – wenigstens eine an dem inneren Umfang (2.1; 2.1') der ersten Flanscheinrichtung (2; 2') befestigte erste Stützeinrichtung (3.1; 3.1') zum Stützen eines ersten optischen Elements (5.1; 5.1'), – wobei durch einmalig umlaufende Verschiebung der ersten Stützeinrichtung (3.1; 3.1') entlang der ersten Umfangsrichtung (2.2; 2.2') ein ringartig umlaufender erster Bauraum (3.18; 3.18') definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass – wenigstens eine an dem inneren Umfang (2.1; 2.1') der ersten Flanscheinrichtung (2; 2') befestigte zweite Stützeinrichtung (3.2; 3.2') zum Stützen eines zweiten optischen Elements (5.2; 5.2') vorgesehen ist, – durch einmalig umlaufende Verschiebung der zweiten Stützeinrichtung (3.2; 3.2') entlang der ersten Umfangsrichtung (2.2; 2.2') ein ringartig umlaufender zweiter Bauraum (3.28; 3.28') definiert ist, und – der erste Bauraum (3.18; 3.18') den zweiten Bauraum (3.28; 3.28') schneidet.
Optikmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bauraum (3.18) den zweiten Bauraum (3.28) durchdringt.
Optikmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umfangsrichtung (2.2; 2.2') in einer ersten Ebene liegt und – sich die erste Stützeinrichtung (3.1; 3.1') wenigstens in einer ersten Richtung erstreckt, die senkrecht zur ersten Umfangsrichtung (2.2; 2.2') in der ersten Ebene verläuft, und/oder – sich die zweite Stützeinrichtung (3.2; 3.2') wenigstens in einer zweiten Richtung erstreckt, die senkrecht zur ersten Umfangsrichtung (2.2; 2.2') in der ersten Ebene verläuft.
Optikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – wenigstens eine an dem inneren Umfang (2.1) der ersten Flanscheinrichtung (2) befestigte dritte Stützeinrichtung (3.3) zum Stützen eines dritten optischen Elements (5.3) vorgesehen ist, – durch einmalig umlaufende Verschiebung der dritten Stützeinrichtung (3.3) entlang der ersten Umfangsrichtung (2.2) ein ringartig umlaufender dritter Bauraum (3.38) definiert ist, und – der dritte Bauraum (3.38) den ersten Bauraum (3.18) und/oder den zweiten Bauraum schneidet, insbesondere den ersten Bauraum und/oder den zweiten Bauraum durchdringt.
Optikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stützeinrichtung (3.1, 3.2, 3.3; 3.1', 3.2') gegenüber einer benachbarten Stützeinrichtung (3.1, 3.2, 3.3; 3.1', 3.2') in der ersten Umfangsrichtung (2.2; 2.2') verschoben angeordnet ist.
Optikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtanzahl S von Stützeinrichtungen (3.1, 3.2, 3.3) an dem inneren Umfang (2.1) der ersten Flanscheinrichtung (2) befestigt sind und eine Stützeinrichtung (3.1, 3.2, 3.3) gegenüber einer benachbarten Stützeinrichtung (3.1, 3.2, 3.3) um einen Winkel
bezüglich einer Mittenachse (1.1) der Flanscheinrichtung in der ersten Umfangsrichtung (2.2) verschoben angeordnet ist, wobei die Mittenachse (1.1) senkrecht zu einer ersten Ebene verläuft, in der die erste Umfangsrichtung (2.2) liegt.
Optikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Stützeinrichtung (3.1, 3.2, 3.3; 3.1', 3.2') lösbar an der ersten Flanscheinrichtung (2; 2') befestigt ist.
Optikmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stützeinrichtung (3.1, 3.2, 3.3; 3.1', 3.2') wenigstens ein Anschlusselement (3.17, 3.27, 3.37; 3.17', 3.27') zum Anschluss der Stützeinrichtung (3.1, 3.2, 3.3; 3.1', 3.2') an einem Kontaktelement (2.3, 2.4, 2.5; 2.3', 2.4') der ersten Flanscheinrichtung (2; 2') umfasst.
Optikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Stützeinrichtung (3.1') mit einem ersten Kontaktelement (2.3') der ersten Flanscheinrichtung (2') verbunden ist, – die zweite Stützeinrichtung (3.2') mit einem zweiten Kontaktelement (2.4') der ersten Flanscheinrichtung (2') verbunden ist, wobei – das erste Kontaktelement (2.3') und das zweite Kontaktelement (2.4') im Wesentlichen in einer gemeinsamen zweiten Ebene angeordnet sind, die parallel zu einer ersten Ebene verläuft, in der die erste Umfangsrichtung (2.2') liegt.
Optikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Stützeinrichtung (3.1, 3.2, 3.3; 3.1', 3.2') verstellbar, insbesondere aktiv verstellbar, an der ersten Flanscheinrichtung (2; 2') befestigt ist.
Optikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Stützeinrichtung (3.1, 3.2, 3.3; 3.1', 3.2') zum Verstellen, insbesondere zum aktiven Verstellen, der Position des dadurch abgestützten optischen Elements (5.1, 5.2, 5.3; 5.1', 5.2') ausgebildet ist.
Optikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens ein optisches Element (5.1, 5.2, 5.3; 5.1', 5.2') eine Anzahl von Stützeinrichtungen (3.1, 3.2, 3.3; 3.1', 3.2') an der ersten Flanscheinrichtung (2; 2') befestigt sind, die zum statisch bestimmten Abstützen, insbesondere zum isostati schen Abstützen, dieses wenigstens einen optischen Elements (5.1, 5.2, 5.3; 5.1', 5.2') ausgebildet sind.
Optikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Stützeinrichtung (3.1, 3.2, 3.3; 3.1', 3.2') nach Art eines Bipods ausgebildet ist.
Optikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens ein optisches Element (5.1, 5.2, 5.3; 5.1', 5.2') eine Fassungseinrichtung (4.1, 4.2, 4.3; 4.1', 4.2') vorgesehen ist, die mit dem der ersten Flanscheinrichtung (2; 2') abgewandten Ende der wenigstens einen Stützeinrichtung (3.1, 3.2, 3.3; 3.1', 3.2') für dieses optische Element (5.1, 5.2, 5.3; 5.1', 5.2'), insbesondere lösbar, verbunden ist.
Optikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein optisches Element (5.1, 5.2, 5.3; 5.1', 5.2') vorgesehen ist, das über wenigstens eine Stützeinrichtung (3.1, 3.2, 3.3; 3.1', 3.2') an der Flanscheinrichtung (2; 2') abgestützt ist.
Objektivtubus, insbesondere für eine Mikrolithographieeinrichtung, mit einem Optikmodul (1; 1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Objektivtubus nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tragstruktur (11.3) vorgesehen ist, an der das Optikmodul (1; 1') befestigt ist.
Mikrolithographieeinrichtung zum Transferieren eines auf einer Maske (10) gebildeten Musters auf ein Substrat (12) mit einem optischen Projektionssystem (8), das einen Objektivtubus (11) nach Anspruch 16 oder 17 umfasst.