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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abschlussmodul für eine optische
Anordnung. 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.
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Für eine Vielzahl
optischer Anwendungen, insbesondere aber im Bereich der oben erwähnten Mikrolithographie,
werden aus mehreren Modulen zusammengesetzte Objektivtuben eingesetzt.
Die einzelnen Module umfassen dabei in der Regel eines oder mehrere
optische Elemente, wie Linsen etc. Den Abschluss eines solchen Objektivtubus
in Richtung seiner optischen Achse bildet dabei in der Regel ein
Abschlussmodul mit einem entsprechenden optischen Abschlusselement.
Ein solches Abschlussmodul stellt gegebenenfalls unter anderem die
Abdichtung des Inneren des Objektivtubus gegenüber der Umgebung sicher.
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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.
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Mit
der erhöhten
Auflösung
steigen nicht nur die Anforderungen an die Positioniergenauigkeit
der verwendeten optischen Elemente sondern auch die Anforderungen
an die Genauigkeit der verwendeten optischen Elemente selbst. Diese
muss im eingebauten Zustand über
die gesamte Betriebsdauer möglichst
weitgehend aufrechterhalten werden. Dabei ist es insbesondere erforderlich,
das optische Element auch während
des Betriebs möglichst
spannungsarm zu halten, um durch Verformung des optischen Elements
bedingte Abbil dungsfehler zu vermeiden. Weiterhin besteht in diesem
Zusammenhang der Bedarf, ein möglichst
günstiges
dynamisches Verhalten des verwendeten optischen Systems mit möglichst
hohen Eigenfrequenzen zu erzielen.
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Für die optischen
Elemente, also die Linsen etc., im Innern des Objektivtubus sind
eine Reihe von Maßnahmen
bekannt, um eine möglichst
verspannungsarme Halterung zu erzielen. So ist beispielsweise aus
der Patentanmeldung US 2002/1063741 A1 eine vergleichsweise aufwändige Lagerung
für eine
solchen Linse im Innern des Objektivtubus bekannt. Auch die Patentschrift
DE 101 39 805 C1 und die
Patentanmeldung
EP
1 094 348 A2 offenbaren Varianten für die Halterung von Linsen
im Innern des Objektivtubus.
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Ein
Problem stellen in diesem Zusammenhang aber die oben genannten Abschlusselemente dar.
Sie sind in der Regel dichtend in eine entsprechende Fassung eingesetzt,
mit der sie zusammen das Abschlussmodul bilden. Die Abschlusselemente, bei
denen es sich oft um Planparallelplatten handelt, werden häufig mit
der Fassung verklebt. Diese Art der Befestigung hat zum einen den
Nachteil, dass sie nicht verspannungsfrei ist, sodass es zu Deformationen
des Abschlusselements kommen kann, welche die Abbildungsqualität des Systems
herabsetzen. Zum anderen kann es – auch bei anfangs nahezu spannungsfrei
montierten Abschlusselementen – wegen
der unvermeidlichen thermischen Ausdehnung des Systems im Betrieb
zu solchen unerwünschten Deformationen
kommen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Abschlussmodul
der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches die
oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist
und insbesondere eine zuverlässige
und im Betrieb verspannungsfreie exakte Lagerung des Abschlusselements
ermöglicht.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung löst
diese Aufgabe durch ein Abschlussmodul mit den Merkmalen des Anspruchs
1.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass man
eine zuverlässige
und im Betrieb verspannungsfreie exakte Lagerung des Abschlusselements
erhält,
wenn die Halteeinrichtung für
das Abschlusselement zum radialen Klemmen des Abschlussele ments
ausgebildet ist. Mit der radialen Klemmung ist es insbesondere möglich, eine Kontaktgeometrie
zwischen dem Abschlusselement und der Halteeinrichtung zu erzielen,
die eine weit gehende Deformationsentkopplung zwischen der Halteeinrichtung
und dem Abschlusselement gewährleistet.
Verformungen der Halteeinrichtung werden somit, wenn überhaupt,
nur in einem minimierten Umfang auf das Abschlusselement übertragen.
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Ein
weiterer Vorteil der radialen Klemmung liegt in der einfacheren
Montage und jederzeit möglichen
Justage des Abschlusselements. Auf geänderte Randbedingungen kann
somit anders als bei den bekannten Abschlussmodulen mit fest eingelassenem Abschlusselement
jederzeit schnell und einfach reagiert werden.
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Dabei
hat es sich im Übrigen
gezeigt, dass auch mit einer solchen radialen Klemmverbindung zuverlässig das
unerwünschte
Eindringen von Fremdmedien bzw. Fremdkörpern etc. in das Innere des
Objektivtubus einfach verhindert werden kann.
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Ein
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Abschlussmodul
für eine
optische Anordnung, insbesondere für ein Objektiv für die Mikrolithographie,
mit einem eine erste Achse aufweisenden optisch wirksamen Abschlusselement
und einer das Abschlusselement wenigstens in Richtung der ersten
Achse fixierenden Halteeinrichtung. Die Halteeinrichtung ist dabei
zum radialen Klemmen des Abschlusselements ausgebildet.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Abschlusselement
für ein
erfindungsgemäßes Abschlussmodul
sowie eine Halteeinrichtung für
ein erfindungsgemäßes Abschlussmodul.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Objektivtubus,
insbesondere ein Objektivtubus für
eine Mikrolithographieeinrichtung, mit einem erfindungsgemäßen Abschlussmodul.
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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.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der
nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels,
welche auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug nimmt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische perspektivische Darstellung einer bevorzugten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Abschlussmoduls;
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2 ist
ein schematischer Teilschnitt durch die das Abschlussmodul aus 1 entlang
Linie II-II;
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3 ist
eine schematische perspektivische Darstellung der ersten Halteeinrichtung
aus 1;
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4 ist
eine schematische perspektivische Darstellung einer zweiten Halteeinrichtung
aus 1;
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5 ist
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Mikrolithographieeinrichtung
mit einem erfindungsgemäßen Objektivtubus;
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6 ist
eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Abschlussmoduls;
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7 ist
ein schematischer Teilschnitt durch die das Abschlussmodul aus 6 entlang
Linie VII-VII;
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8A bis 8H sind
schematische Teilschnitte durch weitere bevorzugte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Abschlussmoduls.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird im
Folgenden zunächst
eine bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Abschlussmoduls 1 für ein Objektiv
für die
Mikrolithographie beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische perspektivische Darstellung des Abschlussmoduls 1 mit
einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 2,
die ein erfindungsgemäßes Abschlusselement 3 in
Form einer planparallelen Abschlussplatte mit einer ersten Achse 3.1 hält. Die erste
Achse ist dabei eine Symmetrieachse des Abschlusselements 3,
die senkrecht auf der Mittenebene des Abschlusselements 3 steht.
Die Mittenebene bildet dabei die Haupterstreckungsebene, in der
sich das flache Abschlusselement 3 hauptsächlich erstreckt.
Bei linsenartig gestalteten Abschlusselementen entspricht die erste
Achse in der Regel der optischen Achse des linsenartigen Abschlusselements.
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Die
Halteeinrichtung umfasst einen inneren Rahmen 2.1, an dem
drei Halteelemente – nämlich ein
erstes Halteelement 2.2 und zwei zweite Halteelemente 2.3 – gleichmäßig verteilt
und befestigt sind. Mit dem Abschlusselement 3 als erstem
Kontaktpartner stehen diese Halteelemente 2.2 und 2.3 als
jeweils ein zweiter Kontaktpartner in jeweils einer Kontaktpaarung
in Eingriff. Dabei üben
die Halteelemente 2.2 und 2.3 jeweils eine bezüglich des
Abschlusselements 3 radial zur ersten Achse 3.1 hin
gerichtete Klemmkraft auf das Abschlusselement 3 aus. Das Abschlusselement 3 wird
mit anderen Worten radial durch die Halteelemente 2.2 und 2.3 geklemmt.
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Es
versteht sich hierbei, dass die jeweilige Klemmkraft nicht notwendigerweise
die einzige Kraft sein muss, die von dem jeweiligen Halteelement
auf das Abschlusselement ausgeübt
wird. Vielmehr können
noch weitere Kräfte
mit anderer Wirkrichtung von dem jeweiligen Halteelement auf das
Abschlusselement ausgeübt
werden.
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Im
jeweiligen Kontaktbereich zwischen dem Halteelement 2.2 bzw. 2.3 und
dem Abschlusselement 3 greift ein Vorsprung 2.4 bzw. 2.5 am
Halteelement 2.2 bzw. 2.3 als Kontaktelement in
eine am Umfang des Abschlusselements 3 umlaufende V-förmige Nut 3.2 ein.
Dabei übt
der Vorsprung 2.4 bzw. 2.5 am Halteelement 2.2 bzw. 2.3 die
radial zur ersten Achse hin gerichtete Klemmkraft auf das Abschlusselement 3 aus.
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Die
in ihrem Nutgrund verrundete Nut 3.2 ist bezüglich der
die neutrale Faser des Abschlusselements 3 darstellenden
Mittenebene 3.3 des Abschlusselements 3 symmetrisch
ausgebildet. Weiterhin sind die Vorsprünge 2.4 bzw. 2.5 am
jeweiligen Halteelement 2.2 bzw. 2.3 so ausgebildet
und ausgerichtet, dass die jeweilige auf das Abschlusselement 3 ausgeübte resultierende
Klemmkraft im Wesentlichen in dieser senkrecht zur ersten Achse 3.1 verlaufenden
Mittenebene 3.3, mithin also in der neutralen Faser verläuft.
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Hierdurch
wird eine Minimierung der Biegeverformung des Abschlusselements 3 durch
die Klemmkräfte
erreicht, was sich positiv auf die Abbildungsqualität eines
mit einem solchen Abschlussmodul 1 ausgestatteten optischen
Systems auswirkt. Es versteht sich hierbei, dass die jeweilige Klemmkraft mehr
oder weniger stark vom Verlauf in der neutralen Faser abweichen
kann. Dies hängt
im Wesentlichen von der Verkippung der ersten Achse 3.1 bezüglich der
geometrischen Achse der Halteeinrichtung 2 ab. Wie im Folgenden
noch näher
erläutert
wird, kann diese Verkippung bei dem vorliegenden Abschlussmodul 1 variiert
werden.
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Die
V-förmige
Nut 3.2 weist in einem die erste Achse enthaltenden Schnitt
geradlinige Flanken 3.4 und 3.5 auf. Lediglich
im Nutgrund ist sie wie erwähnt
verrundet. Der jeweilige Vorsprung 2.4 bzw. 2.5 weist
in einem solchen Schnitt einen oberen und einen unteren Krümmungsradius 2.6 bzw. 2.7 auf. Der
Abstand der Flanken 3.4 und 3.5 in Richtung der ersten
Achse 3.1 sowie der Abstand der Krümmungsradien 2.6 und 2.7 in
dieser Richtung sind so aufeinander abgestimmt, dass der Vorsprung 2.4 bzw. 2.5 die
Flanken 3.4 und 3.5 in ihrem geradlinigen Bereich kontaktiert.
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In
einem Schnitt senkrecht zur ersten Achse weist die V-förmige Nut 3.2 einen
geringeren Krümmungsradius
auf als der zugehörige
Vorsprung 2.4 bzw. 2.5 in demselben Schnitt. Hierdurch
werden zwei im Wesentlichen punktförmige Kontaktstellen zwischen
dem jeweiligen Vorsprung 2.4 bzw. 2.5 und den
Flanken 3.4 und 3.5 der Nut 3.2 erzielt.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung soll dabei der Begriff "im Wesentlichen punktförmige Kontaktstelle" so verstanden werden,
dass sich bei ideal steifen Kontaktpartnern mit idealer Geometrie
ein punktförmiger Kontakt
ergeben würde.
Tatsächlich
ergibt sich natürlich
je nach Steifigkeit der Kontaktpartner und deren Abweichung von
der Idealgeometrie eine kleine punktartige Kontaktfläche.
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Es
versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der vorliegenden
Erfindung auch andere Geometrien der Kontaktstellen vorgesehen sein
können.
So können
beispielsweise linienförmige
Kontaktstellen ebenso vorgesehen sein, wie flächige.
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Durch
die Kontaktpaarung mit zwei im Wesentlichen punktförmigen Kontaktstellen
je Halteelement 2.2 bzw. 2.3 ergibt sich eine
sich selbst einstellende Klemmpaarung. Hierdurch werden z. B. Niveauunterschiede
zwischen den Halteelementen 2.2 und 2.3 schon
im Kontaktbereich zwischen dem Halteelement 2.2 bzw. 2.3 und
dem Abschlusselement 3 ausgeglichen, ohne dass es zu einer
wesentlichen Einleitung von Verspannungen in das Abschlusselement 3 kommt.
Dadurch kann ohne aufwändige
Lagerung der Halteelemente 2.2 bzw. 2.3 eine hohe
Abbildungsqualität
erzielt werden.
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Die
Halteelemente 2.2 bzw. 2.3 halten das Abschlusselement 3 sowohl
formschlüssig
als auch kraftschlüssig
in Richtung seiner ersten Achse 3.1 sowie in radialer Richtung.
Weiter hin halten sie das Abschlusselement 3 auch reibschlüssig in
seiner Umfangsrichtung. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass das
Abschlusselement 3 unter Überwindung der Reibkraft einfach
um seine erste Achse 3.1 gedreht werden kann, sodass hierdurch
gegebenenfalls Abbildungsfehler (Passefehler) des optischen Systems
zumindest teilweise kompensiert werden können.
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Bei
dem vorliegenden Beispiel wird eine eindeutig bestimmte Lagerung
des Abschlusselements 3 mit definierten radialen Klemmkräften durch
eine Gestaltung mit zwei Festlagern und einem federnden Lager erreicht.
Das erste Halteelement 2.2 bildet dabei das federnde Lager,
während
die beiden zweiten Halteelemente 2.3 jeweils ein Festlager
darstellen.
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Das
in 4 von seiner Unterseite gezeigte plattenförmige zweite
Halteelement 2.3 ist dabei über Schrauben 2.8 an
seinen beiden Enden 2.9 und 2.10 an einem ringförmigen Absatz 2.11 des
inneren Rahmens 2.1 verschraubt. Die Schrauben 2.8 durchgreifen
dabei mit radialem Spiel Bohrungen 2.12 und 2.13 im
zweiten Halteelement 2.3.
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Die
exakte radiale Positionierung des zweiten Halteelements 2.3 wird über Anschläge 2.14 an einer
ringförmigen
Schulter 2.15 des inneren Rahmens 2.1 gewährleistet.
Das zweite Halteelement 2.3 wird bei seiner Montage vor
dem Festziehen der Schrauben 2.8 radial gegen diese Anschläge 2.14 geschoben,
sodass seine rückwärtigen Seitenflächen 2.16 und 2.17 jeweils
an einem Anschlag 2.14 anliegen. Aussparungen 2.18 in
der Schulter 2.15 gewährleisten
dabei, dass das Halteelement 2.3 nur im Bereich seiner
Enden 2.9 und 2.10 an der Schulter 2.15 anliegt.
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Da
die Ebene des zweiten Halteelements 2.3 im montierten Zustand
im Wesentlichen senkrecht zur ersten Achse 3.1 und im Wesentlichen
parallel zu der auf das Abschlusselement 3 ausgeübten Klemmkraft
ausgerichtet ist, bildet das zweite Halteelement 2.3 im
montierten Zustand ein in radialer Richtung im Wesentlichen starres
Festlager für
das Abschlusselement 3.
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Den
beiden durch die zweiten Halteelemente 2.3 gebildeten radialen
Festlagern liegt das erste Halteelement 2.2 als radial
federndes Lager gegenüber. Das
in 3 gezeigte plattenförmige erste Halteelement 2.2 ist
ebenfalls über
Schrauben 2.8 an seinen beiden Enden 2.19 und 2.20 an
dem ringförmigen Absatz 2.11 des
inneren Rahmens 2.1 verschraubt. Die Schrauben 2.8 durchgreifen
auch hier mit radialem Spiel Bohrungen 2.21 und 2.22 im
ersten Halteelement 2.2.
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Um
die radial federnde Wirkung zu erzielen ist der erste Vorsprung 2.4 des
ersten Halteelements 2.2 federnd an einem ersten Haltekörper 2.23 angeordnet.
Dabei kann der erste Vorsprung 2.4 in einer Richtung federn,
die zumindest annähernd
senkrecht zur ersten Achse 3.1 verläuft. In Richtung der ersten Achse 3.1 ist
das erste Halteelement 2.3 im Wesentlichen starr an dem
ersten Haltekörper 2.23 angeordnet.
Dies wird durch die mittige Anordnung des ersten Vorsprungs 2.4 an
einem zweiseitig eingespannten Biegebalken 2.24 erreicht.
Dieser Biegebalken 2.24 ist wiederum durch einen in Richtung
der ersten Achse 3.1 durchgehenden langgestreckten Schlitz 2.25 im
ersten Haltekörper 2.23 ausgebildet.
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Bei
der Montage, die nach der Montage der zweiten Halteelemente 2.3 erfolgt,
wird das erste Halteelement 2.2 – dank des radialen Spiels
der Schrauben 2.8 in den Bohrungen 2.21 und 2.22 – so weit
radial gegen das Abschlusselement 3 verschoben, bis es
mit einer definierten radialen Vorspannung, d.h. mit einer definierten
radialen Klemmkraft, an dem Abschlusselement 3 anliegt.
Die Vorspannung kann beispielsweise mit einer entsprechenden Lehre
oder dergleichen überprüft werden.
In dieser Stellung werden dann die Schrauben 2.8 festgezogen.
Das erste Halteelement 2.2 liegt dabei nicht an der Schulter 2.15 des
inneren Rahmens 2.1 an.
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Aufgrund
der federnden Gestaltung des ersten Halteelements 2.2 bleibt
diese Vorspannung auch bei thermischer Ausdehnung der Bauteile im Betrieb
im Wesentlichen konstant. Mit anderen Worten wird durch diese Gestaltung
eine thermische Deformationsentkopplung erzielt. Ein weiterer Vorteil dieser
Gestaltung liegt in dem Ausgleich von Fertigungstoleranzen, der
hierdurch erzielt wird.
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Es
versteht sich hierbei, dass bei anderen Varianten des erfindungsgemäßen Abschlussmoduls auch
vorgesehen sein kann, dass mehr als ein Halteelement derart federnd
ausgebildet ist. Insbesondere können
auch alle Halteelemente derart federnd ausgebildet sein. Weiterhin
versteht es sich, dass die radial federnde Gestaltung auch auf beliebige
andere Weise realisiert sein kann. So kann der das Kontaktelement
zum Abschlusselement bildende Vorsprung beispielsweise an einem
einseitig eingespannten Biegebalken anstelle des beidseitig eingespannten Biegebalkens
angeordnet sein.
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Wie
im Folgenden, insbesondere unter Bezugnahme auf die 2 und 4,
erläutert
wird, kann über
die beiden zweiten Halteelemente 2.3 die Verkippung der
ersten Achse 3.1 des Abschlusselements 3 bezüglich der
geometrischen Achse 2.26 der Halteeinrichtung 2 eingestellt
werden. Diese geometrische Achse 2.26 fällt in dem in 1 dargestellten Zustand
mit der ersten Achse 3.1 zusammen.
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Um
die Verkippung der ersten Achse 3.1 des Abschlusselements 3 bezüglich der
geometrischen Achse 2.26 der Halteeinrichtung 2 einstellen
zu können,
sind der innere Rahmen 2.1 und das jeweilige zweite Halteelement 2.3 so
gestaltet und angeordnet, dass das zweite Halteelement 2.3 im
montierten Zustand ebenfalls einen zweiseitig eingespannten Biegebalken
darstellt, dessen Mittenbereich 2.27 in Richtung der ersten
Achse 3.1 bzw. der geometrischen Achse 2.26 frei
auslenkbar ist.
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In
diesem Mittenbereich 2.27 ist auch der das Abschlusselement 3 kontaktierende
Vorsprung 2.5, also das Kontaktelement zum Abschlusselement 3,
angeordnet. Eine Auslenkung des Mittenbereichs 2.27 in
Richtung der ersten Achse 3.1 bzw. der geometrischen Achse 2.26 wird
folglich auf das Abschlusselement 3 übertragen. Durch Auslenken
der beiden in Umfangsrichtung beabstandeten Vorsprünge 2.5 der
zweiten Halteelemente 2.3 ist es somit möglich, die
Verkippung der ersten Achse 3.1 bezüglich der geometrischen Achse 2.26 – in gewissen Grenzen – beliebig
zu verstellen. Die oben beschriebene Kontaktgeometrie mit jeweils
zwei im Wesentlichen punktförmigen
Kontaktstellen je Kontaktpaarung sorgt hierbei im Übrigen dafür, dass
dabei höchstens
vergleichsweise geringen Verspannungen in das Abschlusselement 3 eingeleitet
werden.
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Zur
Auslenkung des Mittenbereichs 2.27 in Richtung der ersten
Achse 3.1 bzw. der geometrischen Achse 2.26 wirkt
ein im Bereich des Absatzes 2.11 am inneren Rahmen 2.1 angeordnetes
Stellelement 2.29 mit einer Kontaktfläche 2.28 im Mittenbereich 2.27 des
zweiten Halteelements 2.3 zusammen. Bei dem Stellelement 2.29 handelt
es sich im vorliegenden Fall um ein passives Stellelement in Form
einer Stellschraube 2.29, die in den inneren Rahmen 2.1 eingeschraubt
ist. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung
auch aktive Stellelemente, wie Piezoaktuatoren etc., vorgesehen
sein können.
Mit solchen aktiven Stellelementen lässt sich dann über eine
entsprechende Regelung eine regelmäßige, gegebenenfalls sogar
kontinuierliche Nachführung
der Verkippung erzielen.
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Um
das definierte Auslenken des Mittenbereichs 2.27 zu ermöglichen
bzw. zu erleichtern, weist das jeweilige zweite Halteelement 2.3 zwischen
seinen Endbereichen 2.9 und 2.10 und dem Mittenbereich 2.27 zwei
Biegebereiche 2.30 und 2.31 mit definiert reduziertem
Querschnitt auf. Bei der Auslenkung des Mittenbereichs 2.27 in
Richtung der ersten Achse 3.1 bzw. der geometrischen Achse 2.26 erfahren
die Biegebereiche 2.30 und 2.31 dann eine definierte
Verformung.
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Durch
die vorstehend beschriebene Gestaltung mit den beiden axial verstellbaren
Festlagern in Form der zweiten Halteelemente 2.3 und dem
nicht axial verstellbaren federnden Lager in Form des ersten Halteelements 2.2 lässt sich
wie erwähnt
die Verkippung der ersten Achse 3.1 einstellen. Es versteht sich
jedoch, dass bei anderen Varianten der vorliegenden Erfindung auch
eine komplette axiale Verstellung des Abschlusselements 3 in
Richtung seiner ersten Achse vorgesehen sein kann. Mit anderen Worten
können
sämtliche
Halteelemente entsprechend axial auslenkbar ausgebildet sein.
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Wie
insbesondere 2 zu entnehmen ist, ist zwischen
dem inneren Rahmen 2.1 dem Abschlusselement 3 ein
ringförmiger
Spalt 4 mit in Umfangsrichtung im wesentlichen konstanter
radialer Abmessung ausgebildet. Um ein Eindringen von Fremdmedien
oder Fremdkörpern
durch diesen Spalt 4 in das Innere einer optischen Anordnung
mit dem Abschlussmodul 1 zu verhindern, weist die Halteeinrichtung 2 einen
Spülkanal 2.32 auf. Über diesen Spülkanal 2.32 kann
ein Spülmedium
in das Innere des Abschlussmoduls 1 geleitet werden. Dieses Spülmedium
entweicht dann über
den Spalt 4 aus dem Inneren des Abschlussmoduls 1 und
verhindert so das Eindringen unerwünschter Substanzen in das Innere
der optischen Anordnung über
den Spalt 4.
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Der
Spalt 4 kann dabei vergleichsweise geringe Abmessungen
aufweisen, sodass schon geringe Volumenströme des Spülmediums ausreichen, um diesen
Effekt zu erzielen. Insbesondere bei so genannten Immersionsanwendungen,
bei denen die optische Anordnung in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, das
Abschlusselement also auf seiner Außenseite von einem flüssigen Medium
umgeben ist, kann auch der Aufbau und die Aufrechterhaltung eines
entsprechenden statischen Drucks ausreichen, um diese Wirkung zu
erzielen. Ein kontinuierliches Entweichen des Spülmediums durch den Spalt 4 ist
hier nicht zwingend erforderlich.
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Wie
insbesondere aus 1 ersichtlich ist, weist die
Halteeinrichtung 2 weiterhin einen vom inneren Rahmen 2.1 radial
beabstandeten ringförmigen äußeren Flansch 2.33 auf.
Dieser äußere Flansch 2.33 dient
als Anschluss zu den angrenzenden Bauteilen einer optischen Anordnung,
an der das Abschlussmodul 1 befestigt ist. Hierzu weist
der äußere Flansch 2.33 drei
gleichmäßig am Umfang
verteilte Anschlussbereiche 2.34 mit Durchgangsbohrungen
für Befestigungsschrauben
oder dergleichen auf. Weiterhin können im Bereich der Durchgangsbohrungen
Distanzstücke 2.35 vorgesehen
sein, über
die der axiale Abstand zu den angrenzenden Bauteilen eingestellt
werden kann. Dank entsprechenden Spiels der Befestigungsschrauben
in den Durchgangsbohrungen kann das gesamte Abschlussmodul 1 quer
zur ersten Achse 3.1 bezüglich der angrenzenden Bauteile
justiert werden.
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Der
innere Rahmen 2.1 ist mit dem äußeren Flansch 2.33 über eine
kegelmantelförmige
umlaufende Wandung 2.36 verbunden. In Umfangsrichtung vor
und nach dem jeweiligen Anschlussbereich 2.34 erstrecken
sich radiale Schlitze 2.37 und 2.38 durch den äußeren Flansch 2.33.
in die Wandung 2.36 hinein. Die radialen Schlitze 2.37 und 2.38 sind
in Richtung der ersten Achse durchgehend, sodass in Richtung der
ersten Achse federnde Stege 2.39. ausgebildet sind. Die
federnden Stege 2.39 stellen dabei eine thermische Deformationsentkopplung
zwischen dem Abschlussmodul und den daran angrenzenden Bauteilen
sicher. Sie erstrecken sich so weit in Richtung des inneren Rahmens,
dass eine gewisse vorgegebene Mindeststeifigkeit der Halteeinrichtung 2 noch eingehalten
ist.
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Im
vorliegenden Beispiel ist das Material der Komponenten der Halteeinrichtung 2 hinsichtlich
seines thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf das Material des
Abschlusselements 3 abgestimmt. Mit anderen Worten bestehen
die Komponenten der Halteeinrichtung 2 aus einem Werkstoff,
der den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
wie das Abschlusselement 3 hat. Besteht das Abschlusselement 3 beispielsweise
aus Quarz, sind die Komponenten der Halteeinrichtung 2 aus
Invar, Zerodur oder keramischen Werkstoffen gefertigt. Besteht das Abschlusselement 3 aus
Kalziumfluorid, so sind die Komponenten der Halteeinrichtung 2 bevorzugt
aus einem entsprechenden Edelstahl gefertigt.
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Dadurch
kommt es zu keinen thermisch bedingten unterschiedlichen Ausdehnungen.
Die radiale Federwirkung des ersten Halteelements 2.2 dient dann
nur zur Erzeugung der Klemmkraft, die im Betrieb im Wesentlichen
nicht variiert. Damit kann die auf das Abschlusselement 3 ausgeübte Klemmkraft im
gesamten Betrieb in engen Grenzen auf das erforderliche Maß beschränkt werden.
Dies wirkt sich positiv auf die Deformationen des Abschlusselements 3 aus.
Das Abschlusselement 3 wird dann in allen Raumrichtungen
weitestgehend formschlüssig
gehalten.
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Es
versteht sich hierbei jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung
gegebenenfalls auch nur eine teilweise Anpassung einzelner Komponenten
der Halteeinrichtung hinsichtlich des Wärmeausdehnungskoeffizienten
vorgesehen sein kann.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Mikrolithographieeinrichtung 5.
Die Mikrolithographieeinrichtung 5 umfasst ein optisches
Projektionssystem 6 mit einem Beleuchtungssystem 7, einer
Maske 8 und einem Objektivtubus 9 mit einer optischen
Objektivachse 9.1. Das Beleuchtungssystem 7 beleuchtet
eine Maske 8. Auf der Maske 8 befindet sich ein
Muster, welches über
den Objektivtubus 9 auf ein Substrat 10, beispielsweise
einen Wafer, projiziert wird.
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Der
Objektivtubus 9 umfasst eine Serie von optischen Modulen 9.2 mit
optischen Elementen wie Linsen oder dergleichen. An dem dem Substrat
zugewandten Ende ist der Objektivtubus 9 durch das Abschlussmodul 1 aus 1 abgeschlossen.
Das Abschlussmodul 1 ist mit einer Spüleinrichtung 11 verbunden,
die über
den Spülkanal 2.32 ein
Spülmedium
in das Innere des Abschlussmoduls 1 führt.
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Die 6 und 7 zeigen
eine schematische Darstellungen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Abschlussmoduls 1'. Diese Ausführungsform
unterscheidet sich in ihrer grundsätzlichen Funktionsweise und
ihrem grundsätzlichen
Aufbau nicht von derjenigen aus den 1 bis 4,
sodass hier hauptsächlich
nur of die Unterschiede eingegangen wird.
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Der
Unterschied zur Ausführungsform
aus den 1 bis 4 besteht
in der Umkehrung der Kontaktgeometrie zwischen den Halteelementen 2.2' und 2.3' der Halteeinrichtung 2' und dem Abschlusselement 3'. So bildet
hier ein Kontaktelement 2.4' bzw. 2.5' mit einer V-förmige Nut 2.40' an dem jeweiligen
Halteelement 2.2' und 2.3' den Kontaktpartner zu
dem umlaufenden Rand des planparallelen Abschlusselements 3', der jeweils
in diese Nut 2.40' eingreift.
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Auch
hier ist allerdings wieder durch entsprechende Abstimmung der Krümmungsradien
der Kontaktpartner sichergestellt, dass im Bereich jeder Kontaktpaarung
zwischen dem jeweiligen Halteelement 2.2' bzw. 2.3' und dem Abschlusselement 3' zwei im Wesentlichen
punktförmige
Kontaktstellen mit den oben beschriebenen Vorteilen einer spannungsarmen
Lagerung vorliegen.
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Weiterhin
ist auch hier wieder durch eine Gestaltung mit dem ersten Halteelement 2.2' als radial federndem
Lager und den beiden zweiten Halteelementen 2.3' als Festlager
die oben beschriebene eindeutig bestimmte Lagerung des Abschlusselements 3' gewährleistet.
Die radial federnde Gestaltung des ersten Halteelements 2.2' ist ähnlich wie
bei der Ausführung
aus 1 bis 4 durch die Anordnung des Kontaktelements 2.4' an einem senkrecht
zur ersten Achse 3.1' federnden
beidseitig eingespannten Biegebalken realisiert. Dieser Biegebalken
ist wiederum durch einen in Richtung der ersten Achse 3.1' durchgehenden
Schlitz 2.25' im
Haltekörper 2.23' ausgebildet.
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Ein
weiterer Unterschied zur Ausführung
aus 1 bis 4 besteht darin, dass alle Halteelement 2.2' und 2.3' über ein
aktives Stellelement 2.29' an
dem inneren Rahmen 2.1' der
Halteeinrichtung 2' befestigt
sind. Das aktive Stellelement 2.29' verstellt das jeweilige Halteelement 2.2' und 2.3' in Richtung der
ersten Achse 3.1'. Über diese
Stellelemente 2.29' kann
somit nicht nur die Verkippung der ersten Achse 3.1' eingestellt
werden, sondern auch der axiale Abstand des Abschlusselements 3' zu einem angrenzenden
optischen Bauteil. Ebenso kann hierüber auch die Abmessung des
umlaufenden Spalts 4' eingestellt
werden, der sich zwischen dem Abschlusselement 3' und dem ringförmigen Absatz 2.41' am inneren
Rahmen 2.1' ausbildet.
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Die 8A bis 8H sind
schematische Teilschnitte durch weitere bevorzugte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Abschlussmoduls. Sie
zeigen anhand schematischer Teilschnitte unterschiedliche Möglichkeiten
der Kontaktpaarung zwischen dem Abschlusselement 3'' und dem jeweiligen Halteelement 2.2''.
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Die
Kontaktpaarungen aus 8A bis 8C ähneln dabei
der Kontaktpaarung, wie sie bei dem Abschlusselement 3 aus
den 1 bis 4 zur Anwendung kommen kann.
Diese Kotaktpaarungen mit einer Nut in dem Abschlusselement 3'' eignen sich grundsätzlich bei
Abschlusselementen 3'' mit entsprechender
Dicke. Die Kontaktpaarungen aus den 8D bis 8H ähneln der
Kontaktpaarung, wie sie bei dem Abschlusselement 3' aus 6 und 7 zur
Anwendung kommt. Sie eignen sich in Übrigen auch besonders für dünne Abschlusselemente 3''. Die 8C und 8F zeigen
Sonderfälle
der Kontaktpaarung mit jeweils einer einzigen Kontaktstelle.
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In
allen Fällen
versteht es sich, dass durch entsprechende Anpassung der jeweiligen
Krümmungen
der Kontaktflächen
an Stelle einer im Wesentlichen punktförmigen Kontaktstelle auch eine
im Wesentlichen linienförmige
Kontaktstelle vorgesehen sein kann. Ebenso kann auch eine von vornherein flächige Kontaktstelle
vorgesehen sein. Die Kontaktstellen unterschiedlicher Art können dabei
auch innerhalb einer Kontaktflächenpaarung
beliebig miteinander kombiniert werden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand von Beispielen mit
jeweils drei Halteelementen beschrieben. Es versteht sich jedoch,
dass bei anderen Varianten der vorlie genden Erfindung auch eine
andere Anzahl von Halteelementen vorgesehen sein kann. Insbesondere
können
auch mehr als drei Halteelemente vorgesehen sein, welche das Abschlusselement
halten.
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Die
vorliegende Erfindung wurde vorstehend weiterhin anhand von Beispielen
mit jeweils planparallelen Abschlusselementen beschrieben. Es versteht
sich jedoch, dass bei anderen Varianten der vorliegenden Erfindung
auch eine andere Geometrie für
das Abschlusselement vorgesehen sein kann.
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Mit
der vorliegenden Erfindung ist eine einfache spannungsarme Lagerung
des jeweiligen Abschlusselements möglich. Dabei können enge
Verformungstoleranzen des Abschlusselements im Bereich weniger Nanometer
eingehalten werden. Die Kippung der ersten Achse des Abschlusselements relativ
zur geometrischen Achse der Halteeinrichtung kann sowie die Zentrierung
des Abschlusselements kann hochgenau justiert werden. Dabei verändern sich
die Einstellungen über
die Betriebsdauer nicht. Insbesondere bei der Anpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten
kommt es nicht zu Gleitbewegungen zwischen den Komponenten und damit nicht
zu so genannten Hystereseeffekten, bei denen sich derartige Gleitbewegungen
nicht vollständig
zurückstellen.
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Ein
weiterer Vorteil liegt in der Vermeidung von stoffschlüssigen Verbindungen,
wie Verklebungen oder dergleichen, durch reinen Reib- und Formschluss.
Hierdurch ist zum einen eine einfache Montage, Demontage, Justierung
und Nachjustierung möglich.
Zum anderen wird die Verwendung kontaminationsträchtiger Materialien, wie Kunststoffe
oder dergleichen, vermieden. Hierdurch eignet sich das erfindungsgemäße Abschlussmodul
für den
Einsatz bei nahezu beliebigen Wellenlängen.
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Ein
weiterer Vorteil liegt in der einfachen Herstellung der Komponenten
des erfindungsgemäßen Abschlussmoduls.
Sämtliche
Komponenten lassen sich durch einfache Herstellungsverfahren, wie
Drehen, Fräsen,
Erodieren etc., erzeugen.