DE102005057860A1

DE102005057860A1 - Objektiv, insbesondere Projektionsobjektiv für die Halbleiterlithographie

Info

Publication number: DE102005057860A1
Application number: DE102005057860A
Authority: DE
Inventors: Klaus Rief
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2005-12-03
Filing date: 2005-12-03
Publication date: 2007-06-06
Also published as: KR20080075902A; US20080285002A1; JP2009518821A; TW200724967A; JP5020254B2; WO2007062794A1; US8199315B2; TWI424186B; KR101332471B1

Abstract

Ein Objektiv, insbesondere Projektionsobjektiv in der Halbleiterlithographie, mit einer optischen Achse (z-Achse) ist mit in einem Objektivgehäuse (10) gelagerten optischen Elementen (20) versehen. Wenigstens ein optisches Element ist in einem Innenteil gelagert, das über ein Zwischenteil (23) mit einem Außenteil (21) verbunden ist. Verstelleinrichtungen (26, 27) sind so vorgesehen, dass Relativbewegungen zwischen dem Außenteil (21) und dem Zwischenteil (23) und zwischen dem Zwischenteil (23) und dem Innenteil (22) möglich sind, die Translationen des optischen Elements in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse (z) sowie parallel zur optischen Achse (z) und Verkippungen relativ zu optischen Achse (z) realisieren können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Objektiv, insbesondere Projektionsobjektiv für die Halbleiterlithographie, mit einer optischen Achse und mit in einem Objektivgehäuse gelagerten optischen Elementen. Die Erfindung betrifft auch eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem Objektiv. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Führungs- und ein Verstellsystem für ein optisches Element.
Bei Objektiven, insbesondere bei Projektionsobjektiven in der Halbleiterlithographie zur Herstellung von Halbleiterelementen, ist es erforderlich, die optischen Elemente, z.B. Linsen und Spiegel, sehr exakt zu justieren, weil höchste Anforderungen an die Abbildungsgenauigkeit gestellt werden. Aus diesem Grunde ist es auch häufig erforderlich, zur Korrektur und/oder zur Verbesserung der Abbildungsgenauigkeit einzelne optische Elemente im Betrieb durch sogenannte Manipulatoren zu verstellen. Hierzu muss das entsprechend zu justierende oder zu verschiebende optische Element in mehreren Freiheitsgraden bewegbar sein. Hierzu sind Manipulatoren bzw. Verstelleinrichtungen bekannt, durch die das optische Element jeweils in eine Richtung bzw. einen Freiheitsgrad oder gegebenenfalls auch in zwei Freiheitsgraden verschiebbar ist. Je nach Anzahl der geforderten Freiheitsgrade für das optische Element sind entsprechend viele Manipulatoren erforderlich, um z.B. Verschiebungen des optischen Elementes in eine Richtung senkrecht zur optischen Achse (x-, y-Achse), parallel zur optischen Achse (z-Achse) oder auch Verkippungen relativ zur optischen Achse zu ermöglichen. Nachteilig dabei ist, dass relativ viele Manipulatoren erforderlich sind, wobei hinzu kommt, dass sich die jeweiligen Verstellungen gegenseitig beeinflussen können und deshalb mehrfache Korrekturen notwendig sind.
Es sind auch bereits Manipulatoren bekannt, die mehrere Freiheitsgrade aufweisen und somit das optische Element in mehreren Freiheitsgraden verschieben können. Hierzu ist jedoch ein hoher Aufwand, insbesondere an Elektronik, erforderlich. Auch hier besteht die Gefahr, dass bei Verstellungen durch verschiedene Manipulatoren gegenseitige Beeinflussungen auftreten und deshalb ebenfalls komplizierte zusätzliche Korrekturen erforderlich werden.
Für jeden Freiheitsgrad ist dabei auch ein Sensor erforderlich. Jeder Sensor und jeder Antrieb muss über Schnittstellen des Objektivs mit der typgeordneten Regelelektronik verbunden werden. Dies bedeutet, dass sich auch der Aufwand bezüglich Bauraum und Elektronik mit der Anzahl der Freiheitsgrade deutlich erhöht. Innerhalb eines Objektives kann jedoch nur eine begrenzte Anzahl von manipulierbaren Freiheitsgraden realisiert werden.
Zum Stand der Technik bezüglich der vorstehend genannten Verstellmöglichkeiten eines optischen Elementes durch Manipulatoren oder bezüglich Justagemöglichkeiten wird auf die DE 195 39 581 A1 , US 2001-00385090 A1, US-PS 5,428,482, US-PS 6,307,688, US-PS 6,473,245, US-PS 5,822,133 und EP 665 389 verwiesen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv, insbesondere ein Projektionsobjektiv für die Halbleiterlithographie, zu schaffen, bei dem optische Elemente mit höchster Genauigkeit und mit relativ geringem Aufwand, durch Verstelleinrichtungen in mehreren Freiheitsgraden verfahren bzw. verstellt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Objektiv mit einer optischen Achse und mit in einem Objektivgehäuse gelagerten optischen Elementen dadurch gelöst, dass wenigstens ein optisches Element in einem Innenteil gelagert ist, das über ein Zwischenteil mit einem Außenteil verbunden ist, und wobei Verstelleinrichtungen vorgesehen sind, durch die je nach deren Betätigung Relativbewegungen zwischen dem Außenteil und dem Zwischenteil und zwischen dem Zwischenteil und dem Innenteil in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse (z), parallel zur optischen Achse (z) und Verkippungen relativ zur optischen Achse (z) realisierbar sind.

Im Unterschied zu den bekannten Lagerungen eines optischen Elements in einem Innenteil und in einem Außenteil wird durch das erfindungsgemäße Zwischenteil und dessen Verbindung mit dem Innenteil und dem Außenteil eine höchste Verstellgenauigkeit erreicht, wobei Verstellungen bzw. Verschiebungen in eine Richtung bzw. die Veränderung eines Freiheitsgrades keine Auswirkungen auf die anderen Freiheitsgrade hat.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung bzw. Lagerung des optischen Elements kann dieses nicht nur in allen translatorischen Freiheitsgraden, sondern auch in rotatorischen Freiheitsgraden geführt und manipuliert werden. Dabei können die einzelnen Verschiebungen bzw. Verstellungen des optischen Elements so vorgenommen werden, dass keine Beeinflussung in eine Richtung oder eine Rotation bzw. Verdrehung auftritt, in der keine Veränderung gewünscht wird.

In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass sich die Verstelleinrichtungen an dem Außenteil abstützen und jeweils an einem Hebelgetriebe angreifen, dessen Drehzentrum fest mit dem Zwischenteil verbunden ist. Durch ein Hebelgetriebe können auf einfache Weise je nach Länge der einzelnen Hebel auch Unter- und Übersetzungen der Verstellungen erreicht werden.

Erfindungsgemäß kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Hebelgetriebe mit drei Hebeln sich derart am Zwischenteil abstützt, dass bei Betätigung der Verstelleinrichtungen eine Relativbewegung zwischen dem Außenteil und dem Zwischenteil nur in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse (z) und/oder in eine Richtung parallel zur optischen Achse (z) und/oder Ver kippungen zur optischen Achse (z) nur zwischen dem Innenteil und dem Zwischenteil auftreten.

Wenn das optische Element als Linse ausgebildet ist, wird man in vorteilhafter Weise Innenteil, Außenteil und Zwischenteil jeweils als konzentrisch angeordnete Ringe ausbilden, wobei man im allgemeinen die Verstelleinrichtungen am Umfang verteilt im Abstand von 120° zueinander anordnen wird. Das Drehzentrum aller drei Hebelgetriebe für die Verstelleinrichtungen kann dabei jeweils fest mit dem Zwischenring verbunden sein.

Wenn in einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das Zwischenteil aus mehreren, vorzugsweise drei, Ringsegmenten gebildet ist, werden die Möglichkeiten bezüglich einer Verstellung des optischen Elements noch größer. Dies gilt insbesondere dann, wenn jedes Ringsegment eine eigene Verstelleinrichtung aufweist. Die einzelnen Ringsegmente bilden einen geschlossenen Ring, wobei sie durch ein starres oder ein elastisches Verbindungsteil miteinander verbunden sein können.

Durch diese Ausgestaltung kann z.B. eine Verstellung des optischen Elements in einer Achse senkrecht zur optischen Achse mit einer Verstellung parallel zur optischen Achse kombiniert werden. Weiterhin kann eine individuelle Anordnung von Freiheitsgraden dazu genutzt werden, eine Redundanz innerhalb des Objektivs gegen den Ausfall einzelner Freiheitsgrade im Feld aufzubauen. Mit anderen Worten: wenn an anderen optischen Elementen im System eine Verstellmöglichkeit ausfällt, kann dessen Aufgabe durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gegebenenfalls mit übernommen werden.

Ein weiterer erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht darin, dass durch eine individuelle Anordnung der manipulierbaren Freiheitsgrade innerhalb des Objektives die Anzahl der anzusteuernden Freiheitsgrade minimiert werden kann. Dies führt damit zu einer Minimierung von Aktuatorik und damit Verstelleinrichtungen, zu einer reduzierten Sensorik und ebenfalls zu einer Minimierung einer Regelelektronik. Auf diese Weise können auch Herstellkosten und Bauraum reduziert werden.

Nachfolgend sind anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung, aus denen weitere erfindungsgemäße Merkmale hervorgehen, prinzipmäßig beschrieben.

Es zeigt:

1 eine Prinzipdarstellung einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem Projektionsobjektiv;

2 eine Draufsicht auf eine Linse als zu verstellendem optischen Element;

3 einen Schnitt nach der Linie III-III der 2;

4 einen Schnitt durch das optische Element nach der 2 zur Darstellung der Sensorik;

5 eine vergrößerte Abbildung der linken Hälfte der 3 mit Darstellung der Verstellkräfte und Verstellrichtungen;

6 eine vergrößerte Abbildung der linken Hälfte von 3 mit einem monolithisch gefertigten Erodierteil für die Verstelleinrichtung anstelle eines Hebelgetriebes;

7 eine Draufsicht entsprechend der Abbildung von 2 in einer anderen Ausführungsform;

8 einen Schnitt durch die 7 nach der Linie VIII-VIII;

9 eine Draufsicht in ähnlicher Ausgestaltung wie in 7 dargestellt; und

10 einen Schnitt in ähnlicher Ausgestaltung wie in 3 dargestellt.

In 1 ist eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie dargestellt. Diese dient zur Belichtung von Strukturen auf ein mit photosensitiven Materialien beschichtetes Substrat, welches im allgemeinen überwiegend aus Silizium besteht und als Wafer 2 bezeichnet wird, zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, wie z.B. Computerchips.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 besteht dabei im wesentlichen aus einer Beleuchtungseinrichtung 3, einer Einrichtung 4 zur Aufnahme und exakten Positionierung einer mit einer gitterartigen Struktur versehenen Maske, einem sogenannten Reticle 5, durch welches die späteren Strukturen auf dem Wafer 2 in verkleinertem Maßstab abgebildet werden, einer Einrichtung 6 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 2 und einer Abbildungseinrichtung, nämlich einem Projektionsobjektiv 7, mit mehreren optischen Elementen, wie z.B. Linsen und Spiegel, die über Fassungen 9 in einem Objektivgehäuse 10 des Projektionsobjektives 7 gelagert sind. Zur Vereinfachung ist in 1 nur ein optisches Element 20 dargestellt.
Nach einer erfolgten Belichtung wird der Wafer 2 schrittweise in Pfeilrichtung weiterbewegt, sodass auf demselben Wafer 2 eine Vielzahl von einzelnen Feldern, jeweils mit der durch das Reticle 5 vorgegebenen Struktur, belichtet werden kann. Aufgrund der schrittweisen Vorschubbewegung des Wafers 2 in der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird diese häufig auch als Stepper bezeichnet.
Die Beleuchtungseinrichtung 3 stellt einen für die Abbildung des Reticles 5 auf dem Wafer 2 benötigten Projektionsstrahl 11, beispielsweise Licht oder eine elektromagnetische Strahlung, bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann z.B. ein La ser Verwendung finden. Die Strahlung wird in der Beleuchtungseinrichtung 3 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 11 beim Auftreffen auf das Reticle 5 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Über den Projektionsstrahl 11 wird ein Bild des Reticles 5 erzeugt und von dem Projektionsobjektiv 7 entsprechend verkleinert auf den Wafer 2 übertragen, wie bereits vorstehend erläutert wurde. Das Projektionsobjektiv 7 weist eine Vielzahl von einzelnen refraktiven, diffraktiven und/oder reflexiven optischen Elementen, wie z.B. Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen auf.
Aus den 2 und folgende ist die Lagerung eines verstellbaren optischen Elements, in diesem Fall einer Linse 20, in dem Projektionsobjektiv 7 nebst dazugehörigen Verstelleinrichtungen ersichtlich. Die Lager- und Verstelleinrichtung weist drei konzentrisch angeordnete Ringe auf, nämlich einen äußeren Ring 21 als Außenteil, das fest mit dem Objektivgehäuse 10 des Projektionsobjektives 7 verbunden ist, einen inneren Ring 22 als Innenteil und einen Zwischenring 23 als Zwischenteil auf. Der Innenring 22 ist fest mit dem optischen Element 20 verbunden. Der Zwischenring 23 ist über Führungssysteme relativ zu dem Innenring 22 und dem Außenring 21 gelagert.
Wie aus der 2 ersichtlich ist, sind z. B. über den Umfang verteilt sechs Führungssysteme in einem Abstand von 60° vorgesehen. Selbstverständlich können im Bedarfsfalle auch andere Anzahlen für die relative Verbindung und Führung vorgesehen werden. Jedes Führungssystem weist zwei Blattfedern 24 auf, die in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse, nämlich der x-/y-Ebene, liegen, wobei jeweils eine Blattfeder 24 auf einer Umfangsseite angeordnet ist. Im vorliegenden Fall bedeutet dies bei einer senkrechten Lage des optischen Elements 20 somit auf der Oberseite und auf der Unterseite des Zwischenrings 23. Die beiden Blattfedern 24 jedes Führungssystems sind ebenfalls auf der Oberseite und der Unterseite mit dem Innenring 22 verbunden. Die beiden Blattfedern 24 können jeweils als konzentrischer Ring ausgebildet sein oder auch als einzelne Ringsegmente, die über den Umfang verteilt angeordnet sind. Senkrecht zu den beiden Blattfedern 24 weist jedes Führungssystem ein Führungsglied 25 auf, das aus mehreren einzelnen über den Umfang verteilt angeordneten Ringsegmenten oder aus mehreren einzelnen über den Umfang verteilten Elementen z. B. elastischen Stiften gebildet ist. Wie aus der 3 ersichtlich ist, erstreckt sich die Längsachse des Führungsgliedes 25 parallel zur optischen Achse, nämlich zur z-Achse.
Aufgrund ihrer Ausgestaltungen und Lage besitzen die beiden Blattfedern 24 in der x-/y-Ebene eine hohe Steifigkeit, hingegen in der optischen Achse eine geringe Steifigkeit und lassen somit Bewegungen in der optischen Achse bzw. parallel zur optischen Achse zu.
Das Führungsglied 25 besitzt hingegen eine hohe Steifigkeit in z-Richtung und eine niedrige Steifigkeit in der x-/y-Ebene und lässt somit Bewegungen in der x-/y-Ebene zu.
Drei Manipulatoren bzw. Aktuatoren 26 sind in einem Abstand von 120° angeordnet und jeweils auf bzw. in dem Außenring 21 gelagert. Auch die Anzahl der Aktuatoren 26 ist selbstverständlich nur beispielsweise anzusehen. Die Stellkräfte der Aktuatoren 26 werden über ein Hebelgetriebe 27 auf den Innenring 22 und damit auf das optische Element 20 übertragen.
Jedes Hebelgetriebe 27 weist drei Anlenkpunkte auf. Ein Anlenkpunkt 28 ist gelenkig mit dem Aktuator 26 verbunden, während ein zweiter Anlenkpunkt 29 gelenkig mit dem Innenring 22 verbunden ist. Ein dritter Anlenkpunkt 30, der ebenfalls gelenkig ist, befindet sich auf dem Zwischenring 23 und stellt ein festes Drehzentrum für die Anlenkpunkte 28 und 29 dar.
Zur Bestimmung der Verstellung des optischen Elements 20 sind Sensoren 31a, 31b und 32a, 32b vorgesehen, wie aus der 4 ersichtlich ist. Die Sensoren sind zwischen dem Innenring 22 und dem Außenring 21 angeordnet, wobei die beiden Sensoren 31a und 31b Relativbewegungen des Innenringes 22 gegenüber dem Außenring 21 in der optischen Achse (z-Richtung) und die beiden Sensoren 32a und 32b Relativbewegungen zwischen dem Innenring 22 und dem Außenring 21 in der x-/y-Ebene messen. Als Sensoren können die verschiedensten Möglichkeiten verwendet werden. Im allgemeinen wird man kapazitive oder inkrementale Wegsensoren oder auch Sensoren verwenden, die auf der Piezoelektrik basieren. Deren Wirkungsweise ist allgemein bekannt, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen wird.
Die statische Gewichtskraft Fg des optischen Elements 20 zusammen mit dem Innenring 22 wird über Federelemente 33 abgestützt (siehe 3 und vergrößerte Darstellung in der 5). Als Federelemente 33 können z.B. Spiralfedern verwendet werden, wobei mehrere Spiralfedern am Umfang verteilt in Aussparungen 34 des Innenrings 22 angeordnet sind.
Nachfolgend wird anhand der 5 die Funktionsweise der Verstellung des optischen Elements 20 erläutert. Jeder der drei am Umfang verteilten Aktuatoren 26 erzeugt eine Radialkraft Fa auf das dazugehörige Hebelgetriebe 27, die über die Anbindung des Hebelgetriebes 27 am Zwischenring 23 mit der Kraft Fz am Anlenkpunkt 30, der gleichzeitig als Drehpunkt dient, abgestützt wird. Der Höhenversatz Ha zwischen dem Angriffspunkt der Radialkraft Fa am Gelenkpunkt 28 und dem Anlenkpunkt 30 am Zwischenring 23 verursacht ein Moment am Hebelgetriebe, das über eine Vertikalkraft Fb am Anlenkungspunkt 29 abgestützt wird.
Hb stellt den Abstand der Anlenkpunkte 29 und 30 in der Ebene senkrecht zur optischen Achse voneinander dar.
Die Position der Drehzentren an den Anlenkpunkten 30 aller über den Umfang verteilt angeordneten Hebelgetriebe 27 ist für den Zwischenring 23 fest zueinander definiert. Berücksichtigt man eine rotationssymmetrische Anordnung, so treten keine parasitären Kräfte auf und die drei Stützkräfte Fz sind gleich groß. Bei symmetrischer Konstruktion sind die Vertikalkräfte Fb ebenfalls gleich groß, wodurch auch alle Aktuatorkräfte Fa gleich groß sind.
Die Gewichtskraft Fg wird durch die am Umfang verteilt angeordneten Federelemente 33 abgestützt, wobei die jeweilige Abstützkraft Fg/n ist. n bedeutet dabei die Anzahl der am Umfang verteilt angeordneten Federelemente 33.
Folgende Verstellmöglichkeiten sind mit den Aktuatoren 26 und den Hebelgetrieben 27 möglich:
Fall 1 – Verstellen in z-Richtung (optische Achse):
Durch ein gleichmäßiges Betätigen aller drei Aktuatoren 26 bleibt der Zwischenring 23 in seiner Position stehen. Alle Hebelgetriebe 27 schwenken um ihren Anlenkpunkt 30 als Drehpunkt, wodurch der Innenring 22 in z-Richtung verfährt.
Fall 2 – Verstellen in der x-/y-Ebene:
Werden die Aktuatoren 26 in einer Weise bewegt, dass die Anlenkpunkte 28 ihren relativen Abstand zueinander beibehalten, so wird analog zu der Verschiebung aller Anlenkpunkte 28 auch der Zwischenring 23 mit den Hebelgetrieben 27 und dem Innenring 22 in der x-/y-Ebene beliebig verschoben. Hierzu sind die drei am Umfang verteilt angeordneten Sensoren 32a und 32b so angeordnet, dass sie die Bewegungen in der x-/y-Ebene erfassen können. Durch unterschiedlich große Verschiebungen der Aktuatoren an den Anlenkpunkten 28 kann in der x-/y-Ebene jeweils in die gewünschte Richtung verstellt werden, wobei lediglich darauf zu achten ist, dass bei der Verschiebung alle Anlenkpunkte 28 ihren relativen Abstand zueinander beibehalten. Hierfür sind selbstverständlich bei einer Anordnung der Aktuatoren im Abstand von 120° voneinander die unterschiedlichen Winkellagen zu der jeweiligen Verschieberichtung zu beachten.
Die Sensoren 31a und 31b, von denen ebenfalls jeweils drei am Umfang verteilt angeordnet sind, messen die Verschiebung in z-Richtung und/oder Verschiebungen in der x/y-Ebene.
Durch einen geregelten Betrieb und einer Kombination von Fall 1 und Fall 2 kann das optische Element 20 somit beliebig und ohne großen Aufwand in x-/y-/z-Richtung verschoben werden.
Über die Abstände und Höhenlagen der Anlenkpunkte 28, 29 und 30 des Hebelgetriebes 27 zueinander und damit ihrer geometrischen Auslegung lassen sich Unter- bzw. Übersetzungen einleiten. Dies hängt insbesondere von den Größen Ha und Hb der beiden Anlenkpunkte 29 und 30 und des Abstands der Anlenkpunkte 28 und 30 ab.
Grundsätzlich ist jede Antriebseinheit für die Aktuatoren 26, die entsprechend feinfühlig operiert, möglich. Vorzugsweise sollten diese jedoch selbsthemmend sein. Eine Möglichkeit hierzu ist z.B. ein Piezo-Schritt-Antrieb.
Anstelle der Blattfedern 24 sind im Rahmen des Führungssystems auch gleichmäßig am Umfang angeordnete Gelenkbalken möglich. Gleiches gilt für das Führungsglied 25, das als rotationssymmetrischer Biege- oder Gelenkbalken vorgesehen sein kann. Auch eine Führung mit erodierten Schnitten, z.B. L-Schnitten, ist möglich.
Ein Führungssystem zusammen mit dem Hebelgetriebe 27 als Erodierteil in monolithischer Ausgestaltung ist aus 6 ersichtlich. Für diesen Zweck sind entsprechend der Anzahl der Aktuatoren 26 monolithische Blöcke 35 zwischen dem Innenring 22 und dem Außenring 21 vorgesehen, wobei sich jeder Block 35 auf dem Zwischenring 23 abstützt. Weiterhin ist der Block 35 mit dem Innenring 22 und dem Außenring 21 verbunden. Durch Erodierschnitte mit entsprechenden erweiterten Bohrungen an ihren Enden werden entsprechende Durchmesserreduzierungen und damit elastische Verbindungen erreicht, die das Führungssystem mit den Blattfedern 24 und dem Führungsglied 25 und das Hebelgetriebe 27 mit den Anlenkpunkten 28, 29 und 30 ersetzen. Zur Verdeutlichung sind jedoch in den Block 35 die entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen eingesetzt, da ja der Block 35 grundsätzlich den gleichen Aufbau und vor allen Dingen die gleiche Wirkung erzeugt. Die Erodierschnitte und die Aussparungen bzw. Bohrungen können z.B. durch einen Laser eingebracht werden.
In den 7 und 8 ist eine Ausführungsform beschrieben, die noch weitere Verstellmöglichkeiten zeigt. Grundsätzlich ist die Problemstellung, wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei einzelne Freiheitsgrade aktiv angesteuert werden können, die gleiche. In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wurde jedoch darauf abgehoben, dass die Kipp-Freiheitsgrade eines z-Kipp-Manipulators bzw. -Aktuators durch x-/y-Freiheitsgrade ersetzt werden. Mit dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine allgemeinere Form der Problemlösung möglich.
Wie ersichtlich, sind hier ebenfalls ein Innenring 22 und ein Außenring 21 vorhanden. Der Zwischenring ist jedoch in drei Ringsegmente 23a, 23b und 23c aufgeteilt. Der Außenring 21 ist wiederum fest mit dem Objektivgehäuse verbunden, während der Innenring 22 das optische Element, nämlich die Linse 20, trägt.
Zwischen den beiden Ringen 21, 22 und den Ringsegmenten 23a, 23b und 23c können Führungssysteme und Aktuatoren auf unterschiedliche Art und Weise angebracht werden. Blattfedern 24a, 24b und 24c entsprechen dabei den Blattfedern 24 des ersten Ausführungsbeispiels und stellen in gleicher Weise die verstellbare Verbindung zwischen dem Innenring 22 und den einzelnen Ringsegmenten 23a, 23b, 23c des entsprechend aufgeteilten Zwischenrings dar. Die Blattfedern 24a, 24b, 24c führen die Ringsegmente 23a, 23b, 23c in radialer Richtung. Verbindungsteile 36 verbinden die drei Ringsegmente 23a, 23b, 23c zu ei nem geschlossenen Ring, der damit dem Zwischenring 23 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht. Die Verbindungsteile 36 können wahlweise als starre Verbindungen, elastische Verbindungen und auch als Stellantriebe ausgebildet sein.
Die 9 zeigt eine Ausgestaltung, wobei die Verbindungsteile 36 jeweils mit einem Stellantrieb 37 versehen sind. Der Stellantrieb 37 kann z.B. als Linearmotor ausgebildet sein mit einem Führungsglied, das Verschiebungen in Umfangsrichtung ermöglicht. Als Linearantriebe können die verschiedensten Einrichtungen verwendet werden, wie z.B. mechanisch, elektromechanisch, hydraulisch oder piezoelektrisch. Zum Ausgleich von Winkelbewegungen wird man Gelenkverbindungen 38 zwischen dem Stellantrieb 37 und den Verbindungsteilen 36 vorsehen. Aufbau und Wirkungsweise eines Stellantriebs sind allgemein bekannt, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen wird.
In gleicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel liegt auch hier jeweils ein Hebelgetriebe 27 zwischen dem Innenring 22, dem Außenring 21 und jeweils einem der drei Ringsegmente 23a, 23b und 23c vor. Die Hebelgetriebe 27 können ebenfalls durch einen Aktuator (nicht dargestellt) betätigt werden. Für die Führung in z-Richtung der drei Ringsegmente 23a, 23b, 23c dienen in gleicher Weise Führungsglieder 25a, die die gleiche Funktion besitzen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Durch das Bauprinzip des zweiten Ausführungsbeispiels nach den 7 und 8 ist es möglich, unterschiedliche Aktuatoren aufzubauen, die jeweils an die Erfordernisse der Objektivjustage angepasst sind. Einzelne Freiheitsgrade können hier aktiv angetrieben oder auch als passive Führungen ausgebildet oder sogar komplett gesperrt werden. Durch die Aufteilung des Zwischenrings in drei Ringsegmente sind hier die Variationsmöglichkeiten deutlich größer. Dies ist insbesondere deshalb möglich, weil die drei Ringsegmente einzeln oder auch unabhängig voneinander mit Aktuatoren versehen werden können und entsprechend die Anzahl der Verstellmöglichkeiten damit steigt.
Die Anordnung der Führungssysteme, wie vorstehend beschrieben, kann auch umgedreht werden. Dies bedeutet, es findet eine Relativbewegung zwischen dem Außenring 21 und dem Zwischenring 23 nur in z-Richtung statt, während die Relativbewegung zwischen dem Innenring 22 und dem Zwischenring 23 in x-/y-Ebene stattfindet. Wie hierzu aus der 10 ersichtlich ist, sind in diesem Falle die Blattfedern 24 zwischen dem Zwischenring 23 und dem Außenring 21 angeordnet und ein Führungsglied 25', das dem Führungsglied 25 nach der 3 entspricht, ist auf dem Zwischenring 23 fest angeordnet und ragt in eine Aussparung in dem Innenring 22.
Die Führungssysteme und Antriebe bzw. Aktuatoren sind auch austauschbar oder miteinander kombinierbar.

Claims

Objektiv, insbesondere Projektionsobjektiv in der Halbleiter-Lithographie, mit einer optischen Achse (z-Achse) und mit in einem Objektivgehäuse (10) gelagerten optischen Elementen, wobei wenigstens ein optisches Element (20) in einem Innenteil (22) gelagert ist, das über ein Zwischenteil (23) mit einem Außenteil (21) verbunden ist, und wobei Verstelleinrichtungen (26, 27) vorgesehen sind, durch die Relativbewegungen zwischen dem Außenteil (21) und dem Zwischenteil (23) und zwischen dem Zwischenteil (23) und dem Innenteil (22) möglich sind, die Translationen des optischen Elements in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse (z) sowie parallel zur optischen Achse (z) und Verkippungen relativ zur optischen Achse realisieren können.
Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung ein Hebelgetriebe (27) aufweist, das an dem Außenteil (21) und an dem Zwischenteil (23) angreift, wobei dessen Drehzentrum über einen Anlenkpunkt (30) fest mit dem Zwischenteil (23) verbunden ist.
Objektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verstelleinrichtung am Außenteil (21) abstützt und jeweils an dem Hebelgetriebe 27 angreift.
Objektiv nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelgetriebe (27) sich derart am Zwischenteil (23) abstützt, dass bei Betätigung der Verstelleinrichtungen eine Relativbewegung zwischen dem Außenteil (21) und dem Zwischenteil (23) nur in einem Winkel zur optischen Achse (z) realisierbar ist und sich zwischen Zwischenteil (23) und Innenteil (22) eine Relativbewegung nur in eine Richtung parallel zur optischen Achse und/oder Verkippungen relativ zur optischen Achse einstellt.
Objektiv nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung zwischen dem Außenteil (21) und dem Zwischenteil (23) in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse (z) realisierbar ist.
Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung zwischen dem Außenteil (21), dem Zwischenteil (23) und dem Innenteil (22) ein elastisches Führungssystem vorgesehen ist.
Objektiv nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem ein oder mehrere über den Umfang angeordnete Blattfedern (24) oder Gelenkbalken aufweist, die in der Ebene senkrecht zur optischen Achse eine hohe Steifigkeit und parallel zur optischen Achse eine geringe Steifigkeit aufweisen.
Objektiv nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehrere Blattfedern (24) oder Gelenkbalken zwischen dem Zwischenteil (23) und dem Innenteil (22) angeordnet sind.
Objektiv nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem wenigstens einen Gelenk- oder Biegebalken (25) aufweist, der parallel zur optischen Achse (z) eine hohe Steifigkeit und in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse eine geringe Steifigkeit aufweist.
Objektiv nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Gelenk- oder Biegebalken (25) zwischen dem Außenteil (21) und dem Zwischenteil (23) angeordnet ist.
Objektiv nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Hebelgetriebe (27) jeweils derart am Zwischenteil (23) abstützt, dass bei Betätigung der Verstelleinrichtungen eine Relativbewegung zwischen dem Außenteil (21) und dem Zwischenteil (23) nur in eine Richtung parallel zur optischen Achse (z) und/oder Verkippungen zur opti schen Achse (z) realisierbar sind, wobei zwischen dem Innenteil (22) und dem Zwischenteil (23) eine Relativbewegung nur in einem Winkel zur optischen Achse realisierbar ist.
Objektiv nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel senkrecht zur optischen Achse liegt.
Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (21), das Zwischenteil (23) und das Innenteil (22) als konzentrische Ringe ausgebildet sind.
Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (22) und das Außenteil (21) jeweils als konzentrischer Ring ausgebildet sind und dass das Zwischenteil aus wenigstens drei Ringsegmenten (23a, 23b, 23c) gebildet ist.
Objektiv nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens drei Ringsegmente (23a, 23b, 23c) durch Verbindungsteile (36) miteinander verbunden sind.
Objektiv nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem der wenigstens drei Ringsegmente (23a, 23b, 23c) eine Verstelleinrichtung mit einem Hebelgetriebe (27) angreift.
Objektiv nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsteile (36) mit Stellantrieben (37) versehen sind.
Objektiv nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern (24) oder Gelenkbalken einstückig mit den sie verbindenden Teilen ausgebildet sind.
Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem und die Hebelgetriebe (27) aus einem Erodierteil (35) mit monolithischen Gelenken gebildet sind.
Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Verstelleinrichtungen vorgesehen sind.
Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außenteil (21) und dem Innenteil (22) Sensoren (31, 32) angeordnet sind.
Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Gewichtskraft (Fg) des optischen Elementes (20) Federelemente (33) vorgesehen sind, die sich auf dem Außenteil (21) abstützen.
Objektiv nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Spiralfedern als Federelemente (33) vorgesehen sind, die in Aussparungen (34) in dem Innenteil (22) geführt sind.
Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem und die Verstelleinrichtungen zueinander austauschbar sind.
Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtungen manuell betätigbar sind.
Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtungen über einen Regelkreis ansteuerbar sind.
Objektiv nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtungen semiaktiv ansteuerbar sind.
Projektionsbelichtungsanlage in der Halbleiterlithographie zur Herstellung von Halbleiterelementen mit einem Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 27.
Führungs- und Verstellsystem für ein in einem Objektivgehäuse mit einer optischen Achse (z-Achse) angeordneten optischen Element, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (20) in einem Innenteil (22) gelagert ist, das über ein Zwischenteil (23) mit einem Außenteil (21) verbunden ist, und wobei Verstelleinrichtungen (26,27) vorgesehen sind, durch die Relativbewegungen zwischen dem Außenteil (21) und dem Zwischenteil (23) und zwischen dem Zwischenteil (23) und dem Innenteil (22) möglich sind, die Translationen des optischen Elements in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse (z) sowie parallel zur optischen Achse und Verkippungen relativ zur optischen Achse realisieren können.
Führungs- und Verstellsystem nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung ein Hebelgetriebe (27) aufweist, das an dem Außenteil (21) und an dem Zwischenteil (23) angreift, wobei dessen Drehzentrum über einen Anlenkpunkt (30) fest mit dem Zwischenteil (23) verbunden ist.
Führungs- und Verstellsystem nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verstelleinrichtung am Außenteil (21) abstützt und jeweils an dem Hebelgetriebe 27 angreift.
Führungs- und Verstellsystem nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelgetriebe (27) sich derart am Zwischenteil (23) abstützt, dass bei Betätigung der Verstelleinrichtungen eine Relativbewegung zwischen dem Außenteil (21) und dem Zwischenteil (23) nur in einem Winkel zur optischen Achse realisierbar ist und sich zwischen Zwischenteil (23) und Innenteil (22) eine Relativbewegung nur in eine Richtung parallel zur optischen Achse (z) und/oder Verkippungen zur optischen Achse einstellt.
Führungs- und Verstellsystem nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung zwischen dem Außenteil (21), dem Zwischenteil (23) und dem Innenteil (22) ein elastisches Führungssystem vorgesehen ist.
Führungs- und Verstelleinrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem ein oder mehrere über den Umfang angeordnete Blattfedern (24) oder Gelenkbalken aufweist, die in der Ebene senkrecht zur optischen Achse eine hohe Steifigkeit und parallel zur optischen Achse eine geringe Steifigkeit aufweisen.
Führungs- und Verstelleinrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehrere Blattfedern (24) oder Gelenkbalken zwischen dem Zwischenteil (23) und dem Innenteil (22) angeordnet sind.
Führungs- und Verstelleinrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem wenigstens einen Gelenk- oder Biegebalken (25) aufweist, der parallel zur optischen Achse eine hohe Steifigkeit und in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse eine geringe Steifigkeit aufweist.
Führungs- und Verstelleinrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Gelenk- oder Biegebalken (25) zwischen dem Außenteil (21) und dem Zwischenteil (23) angeordnet ist.