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DE102024208858A1 - Damper for dissipating mechanical vibration energy, damping arrangement and system for semiconductor technology - Google Patents

Damper for dissipating mechanical vibration energy, damping arrangement and system for semiconductor technology

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Publication number
DE102024208858A1
DE102024208858A1 DE102024208858.7A DE102024208858A DE102024208858A1 DE 102024208858 A1 DE102024208858 A1 DE 102024208858A1 DE 102024208858 A DE102024208858 A DE 102024208858A DE 102024208858 A1 DE102024208858 A1 DE 102024208858A1
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DE
Germany
Prior art keywords
damper
damping
damping element
shape memory
designed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102024208858.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Philipp Meinkuss
Martin Rau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Priority to DE102024208858.7A priority Critical patent/DE102024208858A1/en
Publication of DE102024208858A1 publication Critical patent/DE102024208858A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Dämpfer (30,40,50) für eine Anlage (1,101) der Halbleitertechnologie mit mindestens einem Dämpfungselement (31,41,51) und zwei angrenzenden Bauteilen (43.1,43.2,53.1,53.2), wobei das Dämpfungselement (31,41,51) ein Formgedächtnismaterial mit mindestens einer Hauptdämpfungsrichtung aufweist und wobei das Dämpfungselement (31,41,51) mit den Bauteilen (43.1,43.2,53.1,53.2) derart verbunden ist, dass mindestens in der Hauptdämpfungsrichtung Zugkräfte und Druckkräfte übertragen werden können. Der Dämpfer (30,40,50) zeichnet sich dadurch aus, dass der Dämpfer (30,40,50) ein elastisches Element (42,52.1,52.2) zur Erzeugung einer mechanischen Rückstellkraft in Richtung der Hauptdämpfungsrichtung aufweist.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Dämpfungsanordnung (60) mit einem Dämpfer (30,40,50) nach einem der erläuterten Ausführungsformen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anlage für die Halbleiterlithografie (1,101) mit einem Dämpfer (30,40,50) nach einem der erläuterten Ausführungsformen und/oder einer Dämpfungsanordnung (60) nach einem der erläuterten Ausführungsformen.
The invention relates to a damper (30, 40, 50) for a semiconductor technology system (1, 101), comprising at least one damping element (31, 41, 51) and two adjacent components (43.1, 43.2, 53.1, 53.2). The damping element (31, 41, 51) comprises a shape memory material with at least one main damping direction, and the damping element (31, 41, 51) is connected to the components (43.1, 43.2, 53.1, 53.2) such that tensile and compressive forces can be transmitted at least in the main damping direction. The damper (30, 40, 50) is characterized in that the damper (30, 40, 50) comprises an elastic element (42, 52.1, 52.2) for generating a mechanical restoring force in the direction of the main damping direction.
The invention further relates to a damping arrangement (60) comprising a damper (30, 40, 50) according to one of the explained embodiments. The invention further relates to a system for semiconductor lithography (1, 101) comprising a damper (30, 40, 50) according to one of the explained embodiments and/or a damping arrangement (60) according to one of the explained embodiments.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dämpfer zur Dissipation mechanischer Schwingungsenergie, eine Dämpfungsanordnung, insbesondere einen abgestimmten Massendämpfer, zur Dämpfung von parasitären Schwingungen ausgesetzten Komponenten sowie eine Anlage für die Halbleiterlithografie, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage, welche mit einem Dämpfer und/oder einer Dämpfungsanordnung ausgestattet ist.The invention relates to a damper for dissipating mechanical vibration energy, a damping arrangement, in particular a tuned mass damper, for damping components exposed to parasitic vibrations, and a system for semiconductor lithography, in particular a projection exposure system, which is equipped with a damper and/or a damping arrangement.

In einer Vielzahl technischer Disziplinen ist es erforderlich, Schwingungen einzelner Elemente in übergeordneten Systemen zu unterbinden bzw. wirksam zu dämpfen. So werden beispielsweise im Bauwesen Schwingungen hoher Bauwerke oder auch von Brücken dadurch verringert, dass die Bauwerke mit einer Tilgermasse, beispielsweise einem schweren Pendel, versehen werden, welches einen Teil der bei einer Schwingungsanregung des Bauwerkes, beispielsweise durch Wind, anfallenden kinetischen Energie aufnimmt und damit die Schwingung des Bauwerkes selbst reduziert.In many technical disciplines, it is necessary to prevent or effectively dampen vibrations of individual elements within higher-level systems. For example, in construction, vibrations of tall buildings or bridges are reduced by equipping the structures with a damping mass, such as a heavy pendulum. This absorbs part of the kinetic energy generated when the structure is vibrated, for example, by wind, thus reducing the vibration of the structure itself.

Ebenso werden im Fahrzeugbau, beispielsweise in Verbrennungsmotoren, Schwingungstilger zur Verringerung von Massenkräften verwendet.Vibration dampers are also used in vehicle construction, for example in combustion engines, to reduce inertial forces.

Der Schwingungstilger weist typischerweise eine Tilgermasse auf, welche über eine Tilgerfeder an das zu dämpfende Objekt mechanisch angekoppelt ist. Zur Dämpfung der Schwingung bzw. zur Dissipation der Schwingungsenergie können zusätzliche Dämpfungselemente vorhanden sein. Die Eigenschaften der genannten Komponenten Tilgermasse, Tilgerfeder und ggf. Dämpfungselement bestimmen dabei die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers. Diejenige Frequenz des zu dämpfenden Systems, welche durch den Schwingungstilger besonders effektiv gedämpft wird, hängt von der Eigenfrequenz des Schwingungstilgers ab. Ein derart auf eine Eigenfrequenz abgestimmter gedämpfter Schwingungstilger wird auch als abgestimmter Massendämpfer bezeichnet.The vibration damper typically has a damping mass, which is mechanically coupled to the object to be damped via a damping spring. Additional damping elements may be present to dampen the vibration or dissipate the vibration energy. The properties of these components—the damping mass, the damping spring, and, if applicable, the damping element—determine the natural frequency of the vibration damper. The frequency of the system to be damped that is most effectively damped by the vibration damper depends on the natural frequency of the vibration damper. A damped vibration damper tuned to a natural frequency in this way is also referred to as a tuned mass damper.

Auch in Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie, welche hochgenau gefertigte und positionierte optische Komponenten aufweisen, finden Dämpfer und Dämpfungsanordnungen, insbesondere abgestimmte Massendämpfer, Verwendung. Es versteht sich von selbst, dass sich jegliche Form von Vibrationen oder Stößen, sei es während des Transportes einer derartigen Anlage oder auch in deren Betrieb, beispielsweise durch seismische Ereignisse, ausgesprochen negativ auf die Abbildungsqualität der Anlage und damit auf deren gesamte Leistungsfähigkeit auswirkt. Die herkömmliche Fassungstechnik für optische Komponenten allein reicht in der Regel nicht aus, um eingebrachte Schwingungen hinreichend schnell zu dämpfen, da sie eher auf präzise und stabile Lagerung und nicht etwa auf Schwingungsdämpfung ausgelegt ist. In der Vergangenheit wurden verschiedene Ansätze unternommen, um Schwingungen, insbesondere optischer Komponenten in Projektionsbelichtungsanlagen, entweder wirksam zu unterbinden oder - falls dennoch auftretend - in vertretbarer Zeit auf ein akzeptables Maß zu dämpfen.Dampers and damping arrangements, particularly tuned mass dampers, are also used in projection exposure systems for semiconductor lithography, which feature highly precisely manufactured and positioned optical components. It goes without saying that any form of vibration or shock, whether during transport of such a system or during its operation, for example due to seismic events, has a significantly negative impact on the imaging quality of the system and thus on its overall performance. Conventional mounting technology for optical components alone is generally not sufficient to dampen introduced vibrations sufficiently quickly, as it is designed more for precise and stable mounting than for vibration damping. In the past, various approaches have been taken to either effectively prevent vibrations, particularly of optical components in projection exposure systems, or - if they do occur - to dampen them to an acceptable level within a reasonable time.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2016 202 127 A1 offenbart eine Dämpfungsanordnung welche ein Dämpfungselement, welches eine magnetische Formgedächtnislegierung umfasst, und Mittel, welche geeignet sind das Dämpfungselement einem magnetischen Feld auszusetzen, aufweist. Die Dämpfungsanordnung ist beispielsweise als Schwingungstilger ausgebildet, wobei das Dämpfungselement als Tilgerfeder eingesetzt wird. Die Dämpfungswirkung beruht dabei auf dem pseudoplastischen Verhalten der magnetischen Formgedächtnislegierungen.The German patent application DE 10 2016 202 127 A1 discloses a damping arrangement comprising a damping element comprising a magnetic shape memory alloy and means suitable for exposing the damping element to a magnetic field. The damping arrangement is designed, for example, as a vibration damper, with the damping element being used as a damper spring. The damping effect is based on the pseudoplastic behavior of the magnetic shape memory alloys.

Pseudoplastisch ist dadurch definiert, dass das Material in bestimmten Grenzen durch eine äußere Kraft plastisch verformt werden kann, wobei die plastische Deformation des Bauteils durch Anlegen einer entgegengesetzten Kraft von außen reversibel ist, die Geometrie des Bauteils also vor und nach den pseudoplastischen Deformationen durch die entgegengesetzt wirkenden externen Kräfte im Vergleich zu einer plastischen Deformation beibehalten wird, bzw. identisch ist. Dies gilt im Übrigen auch für thermische Formgedächtnislegierungen, welche ebenfalls einen pseudoplastischen Bereich aufweisen.Pseudoplastic is defined by the fact that the material can be plastically deformed within certain limits by an external force. The plastic deformation of the component is reversible by applying an opposing external force. Thus, the geometry of the component is maintained or identical before and after the pseudoplastic deformation due to the opposing external forces compared to plastic deformation. This also applies to thermal shape memory alloys, which also exhibit a pseudoplastic region.

Im Fall von magnetischen Formgedächtnislegierungen ist der pseudoplastische Effekt durch ein Umorientieren von im Material in der Martensitphase vorhandenen tetragonalen, raumzentrierten Zellen, welche eine magnetische Vorzugsrichtung aufweisen, zu erklären. Die Umorientierung von einer Richtung in eine zweite Richtung führt dabei zu der Formänderung, welche aber nur auf einem Verschieben bzw. Umklappen der Zellen beruht, also die Kristallstruktur bei der Formänderung erhalten bleibt. Im Fall eines Dämpfungselementes und/oder einer Tilgerfeder stellt sich die Formänderung überwiegend in Form einer Dehnung bzw. einer Stauchung dar.In the case of magnetic shape memory alloys, the pseudoplastic effect can be explained by a reorientation of tetragonal, body-centered cells present in the martensite phase of the material, which exhibit a preferred magnetic direction. The reorientation from one direction to a second direction leads to the shape change, which, however, is based only on a shifting or folding of the cells, meaning that the crystal structure is retained during the shape change. In the case of a damping element and/or a damping spring, the shape change predominantly takes the form of stretching or compression.

Die Dehnung und Stauchung ist, wie in einem Kraft-Weg-Diagramm einer magnetischen Formgedächtnislegierungen zu erkennen ist, durch eine starke Hysterese geprägt, welche Ausdruck von Dissipation von Energie ist, also die Dämpfung durch das Material bewirkt. Die Hysterese beruht dabei ebenfalls auf dem Effekt der Umorientierung, wie weiter oben für die pseudoplastische Deformation erläutert.As can be seen in a force-displacement diagram of a magnetic shape memory alloy, the stretching and compression are characterized by strong hysteresis, which is an expression of energy dissipation, thus causing damping by the material. The hysteresis is also based on the effect of reorientation, as explained above for pseudoplastic deformation.

Das Material kann nur dann, wie in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2016 202 127 A1 offenbart, als Tilgerfeder mit einer Federsteifigkeit Anwendung finden, wenn eine externe Rückstellkraft auf das Formgedächtnismaterial wirkt, welche eine Rückstellung der Tilgerfeder in ihre vorherige Form bewirkt. Dies sind im Fall der DE 10 2016 202 127 A1 die Mittel, welche geeignet sind, das Dämpfungselement einem magnetischen Feld auszusetzen.The material can only be used as described in the German patent application DE 10 2016 202 127 A1 disclosed, can be used as a damper spring with a spring stiffness when an external restoring force acts on the shape memory material, causing the damper spring to return to its previous shape. In the case of the DE 10 2016 202 127 A1 the means suitable for exposing the damping element to a magnetic field.

Alternativ weist das Dämpfungselement auch ohne eine externe Rückstellkraft eine dämpfende Wirkung auf, wobei die Bewegung beispielsweise durch eine Schwingung eines mit dem Dämpfungselement verbundenen Bauteils verursacht wird. Aufgrund der nicht mehr federnden (elastischen) Eigenschaft wird bei Reduzierung der externen Kraft auf null aufgrund des Prinzips der Pseudoplastizität die Deformation (Dehnung/Stauchung) eingefroren, d.h. die deformierte Form bleibt erhalten. Dadurch kann es aufgrund einer Verschiebung des Anbindungspunktes des Dämpfungselementes aus einer Mittelstellung innerhalb des pseudoplastischen Bereichs zu einer asymmetrischen Dämpfungswirkung kommen, wie in der Figurenbeschreibung ( 3) im Detail erläutert wird. Diese kann zu einer eingeschränkten Dämpfungswirkung in eine Richtung führen.Alternatively, the damping element also exhibits a damping effect without an external restoring force, where the movement is caused, for example, by a vibration of a component connected to the damping element. Due to the non-resilient (elastic) property, when the external force is reduced to zero, the deformation (stretching/compression) is frozen according to the principle of pseudoplasticity, i.e., the deformed shape is retained. This can result in an asymmetric damping effect due to a displacement of the connection point of the damping element from a central position within the pseudoplastic range, as shown in the figure description ( 3 ) is explained in detail. This can lead to limited damping in one direction.

Die äußere Kraft zur Rückstellung des Dämpfungselementes kann dabei, wie erläutert durch ein korrespondierendes Magnetfeld aufgebracht werden. Alternativ kann die äußere Kraft auch durch eine senkrecht zur Dämpfungswirkung aufgebrachte mechanische Kraft, wie beispielsweise mittels einer Springfeder aufgebracht werden, wie dies in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 200 638 A1 offenbart ist.The external force for resetting the damping element can be applied by a corresponding magnetic field, as explained. Alternatively, the external force can also be applied by a mechanical force applied perpendicular to the damping effect, such as by means of a spring, as described in the German patent application DE 10 2017 200 638 A1 is revealed.

Die Umorientierung der Zellen kann alternativ zu einer mechanischen äußeren Kraft bzw. im Fall von magnetischen Formgedächtnislegierungen durch ein externes Magnetfeld im Fall einer thermischen Formgedächtnislegierung auch durch Einbringen von Wärmeenergie bewirkt werden. Das Prinzip der Rückstellung durch einen Wärmeeintrag beruht dabei im Gegensatz zu magnetischen Formgedächtnislegierungen auf einem Übergang des Martensits in ein Austenit, welches sich beim Abkühlen wiederum in ein Martensit umwandelt, wobei die Form beim Abkühlen erhalten bleibt.The reorientation of the cells can be achieved by applying heat energy instead of an external mechanical force, or in the case of magnetic shape memory alloys, by an external magnetic field, or by applying heat energy in the case of thermal shape memory alloys. In contrast to magnetic shape memory alloys, the principle of recovery through heat input is based on a transition from martensite to austenite, which in turn transforms into martensite upon cooling, while retaining its shape during cooling.

Die Verwendung eines Magnetfeldes zur Erzeugung der äußeren Kraft hat den Nachteil, dass die hierzu üblicherweise verwendeten Permanentmagneten bzw. Elektromagneten Bauraum benötigen und die Magnetfelder für andere Komponenten einen nachteiligen, parasitären Effekt haben können. Dies gilt insbesondere für Komponenten mit ferromagnetischem Material oder Aktuatoren, welche ihre Energie aus einem Magnetfeld beziehen, wie beispielsweise Lorentz-Motoren. Das Anbringen einer mechanischen Feder zur Erzeugung der äußeren Kraft senkrecht zur Dämpfungsrichtung hat den Nachteil, dass bei der Dehnung bzw. Stauchung der Dämpfungselemente Reibung zwischen der mechanischen Feder und den Dämpfungselementen auftritt, wodurch beispielsweise Partikel erzeugt werden können, welche insbesondere in Projektionsbelichtungsanlagen vermieden werden sollten. Weiterhin kommt es durch stick-slip Effekte bei der Reibung zu stark nichtlinearen Dämpfungswirkungen.The use of a magnetic field to generate the external force has the disadvantage that the permanent magnets or electromagnets commonly used for this purpose require installation space and the magnetic fields can have a detrimental, parasitic effect on other components. This applies in particular to components made of ferromagnetic material or actuators that draw their energy from a magnetic field, such as Lorentz motors. The attachment of a mechanical spring to generate the external force perpendicular to the damping direction has the disadvantage that when the damping elements are stretched or compressed, friction occurs between the mechanical spring and the damping elements. This can, for example, generate particles, which should be avoided, especially in projection exposure systems. Furthermore, stick-slip effects due to friction lead to highly nonlinear damping effects.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Dämpfer bereitzustellen, welcher die weiter oben erläuterten Nachteile des Standes der Technik beseitigt.The object of the present invention is to provide a damper which eliminates the disadvantages of the prior art explained above.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.This object is achieved by a device having the features of independent claim 1. The subclaims relate to advantageous developments and variants of the invention.

Ein erfindungsgemäßer Dämpfer für eine Anlage der Halbleitertechnologie umfasst mindestens ein Dämpfungselement und zwei angrenzende Bauteile, wobei das Dämpfungselement ein Formgedächtnismaterial mit mindestens einer Hauptdämpfungsrichtung aufweist. Weiterhin ist das Dämpfungselement mit den Bauteilen derart verbunden, dass mindestens in der Hauptdämpfungsrichtung Zugkräfte und Druckkräfte übertragen werden können. Erfindungsgemäß weist der Dämpfer ein elastisches Element zur Erzeugung einer mechanischen Rückstellkraft in Richtung der Hauptdämpfungsrichtung auf. Dies ermöglicht eine Rückstellung des Dämpfungselementes nach einer pseudoplastischen Deformation, wobei durch das Aufbringen der Kraft in Dämpfungsrichtung keine Reibung zwischen dem Angriffspunkt der mechanischen Rückstellkraft und dem Dämpfungselement auftritt.A damper according to the invention for a semiconductor technology system comprises at least one damping element and two adjacent components, wherein the damping element comprises a shape-memory material with at least one main damping direction. Furthermore, the damping element is connected to the components in such a way that tensile and compressive forces can be transmitted at least in the main damping direction. According to the invention, the damper has an elastic element for generating a mechanical restoring force in the direction of the main damping direction. This enables the damping element to restore its position after a pseudoplastic deformation, whereby the application of the force in the damping direction prevents friction from occurring between the point of application of the mechanical restoring force and the damping element.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann das elastische Element als Festkörperfeder ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Feder auf den gegebenen Bauraum optimiert werden kann. Alternativ und bei gegebenem Bauraum können auch einfache Spiralfedern, Blattfedern oder jede andere geeignete Art von elastischen Elementen zur Anwendung kommen.In one embodiment of the invention, the elastic element can be designed as a solid-state spring. This has the advantage that the spring can be optimized for the given installation space. Alternatively, and given the available installation space, simple coil springs, leaf springs, or any other suitable type of elastic element can also be used.

Insbesondere kann die mechanische Rückstellkraft derart ausgebildet sein, dass sich das Dämpfungselement ohne eine externe Krafteinwirkung aufgrund der Rückstellkraft in der Mitte seines pseudoplastischen Bereiches befindet. Dies hat den Vorteil, dass nach Wegnahme der von außen auf den Dämpfer wirkenden externen Kraft der Dämpfer einen symmetrischen Dämpfungsweg aufweist. Der zur Dämpfung zur Verfügung stehende Weg ist also unabhängig von der Richtung der vorherigen extern auf das Dämpfungselement wirkenden Kraft und unabhängig von der Richtung der nachfolgenden wirkenden externen Kraft gleich groß. Das Dämpfungselement erhält durch das elastische Element eine dynamische Steifigkeit, wodurch der Dämpfer als stark dämpfendes elastisches Element eingesetzt werden kann.In particular, the mechanical restoring force can be designed such that, without any external force acting on the damper, the damping element is in the middle of its pseudoplastic range due to the restoring force. This has the advantage that, after the external force acting on the damper is removed, the damper exhibits a symmetrical damping path. The travel available for damping is therefore the same regardless of the direction of the previous external force acting on the damping element and regardless of the direction of the subsequent external force. The elastic element imparts dynamic stiffness to the damping element, allowing the damper to be used as a highly damping elastic element.

In einer weiteren Ausführungsform kann mindestens eines der Bauteile mindestens eine Schnittstelle zu mindestens einer zu dämpfenden Komponente und/oder Masse aufweisen. Die Schnittstelle kann beispielsweise als Verbindungsfläche für ein Verkleben, Verschweißen, Verlöten oder einer anderen stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindungstechnologie sein.In a further embodiment, at least one of the components can have at least one interface to at least one component and/or mass to be damped. The interface can, for example, be a connecting surface for bonding, welding, soldering, or another material-to-material and/or form-fitting and/or force-fitting connection technology.

Insbesondere können die Bauteile als Boden und Deckel des Dämpfers ausgebildet sein. Der Dämpfer kann dadurch zu einer eigenständigen Funktionseinheit ausgebildet werden, welche mit einer bzw. im Fall von mehreren Schnittstellen auch mit mehreren Komponenten oder im Fall eines abgestimmten Massendämpfers mit einer zu dämpfenden Komponente und einer Masse verbunden werden kann. Der Dämpfer kann dadurch beispielsweise als Ersatz für häufig in abgestimmten Massendämpfern verwendeten Elastomeren zur Anwendung kommen, welche teilweise durch ein zukünftiges Verbot von Per- und polyfluorierten Chemikalien (PFAS) nicht mehr verwendet werden dürfen.In particular, the components can be designed as the base and cover of the damper. The damper can thus be configured as a standalone functional unit, which can be connected to one or, in the case of multiple interfaces, to multiple components, or, in the case of a tuned mass damper, to a component to be damped and a mass. The damper can thus be used, for example, as a replacement for elastomers frequently used in tuned mass dampers, some of which may no longer be used due to a future ban on per- and polyfluorinated chemicals (PFAS).

In einer weiteren Ausführungsform können das Dämpfungselement und die mechanische Rückstellkraft derart ausgebildet sein, dass der Dämpfer eine vorher festgelegte Eigenfrequenz aufweist. Der Dämpfer kann also auf eine zu dämpfende Frequenz einer mit dem Dämpfer verbundenen Komponente, welche an der Komponente ermittelt wurde, eingestellt werden. Die Einstellung auf eine vorher bestimmte Eigenfrequenz des Dämpfers kann sowohl im Fall eines abgestimmten Massendämpfers als auch im Fall eines entkoppelnden Dämpfers zwischen zwei Komponenten Anwendung finden.In a further embodiment, the damping element and the mechanical restoring force can be configured such that the damper has a predetermined natural frequency. The damper can thus be adjusted to a frequency to be damped of a component connected to the damper, which frequency has been determined on the component. Adjusting to a predetermined natural frequency of the damper can be used both in the case of a tuned mass damper and in the case of a decoupling damper between two components.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Dämpfungselement eine magnetische Formgedächtnislegierung aufweisen.In a further embodiment, the damping element may comprise a magnetic shape memory alloy.

Insbesondere kann die magnetische Formgedächtnislegierung Nickel, Mangan und Gallium aufweisen, wie beispielsweise Ni2MnGa. Die magnetischen Formgedächtnislegierungen haben den Vorteil, dass deren Grundstoffe keine Wechselwirkung mit in Projektionsbelichtungsanlagen vorhandenen Stoffen, insbesondere im Bereich der optischen Elemente, wie beispielsweise Wasserstoff, insbesondere Wasserstoffradikalen, eingehen.In particular, the magnetic shape memory alloy can contain nickel, manganese, and gallium, such as Ni2MnGa. Magnetic shape memory alloys have the advantage that their base materials do not interact with substances present in projection exposure systems, particularly in the area of the optical elements, such as hydrogen, especially hydrogen radicals.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Dämpfungselement eine thermische Formgedächtnislegierung aufweisen.In a further embodiment, the damping element may comprise a thermal shape memory alloy.

Insbesondere kann die thermische Formgedächtnislegierung derart ausgebildet sein, dass diese im Bereich der im Betrieb des Dämpfers herrschenden Temperatur ihre pseudoelastischen Eigenschaften aufweist. Im pseudoelastischen Bereich weist das Dämpfungselement elastische Eigenschaften auf, kann also sowohl als Dämpfungselement und auch als elastisches Element wirken. In diesem Fall kann also auf die mechanische (und magnetische oder thermische) Rückstellkraft verzichtet werden.In particular, the thermal shape memory alloy can be designed in such a way that it exhibits its pseudoelastic properties in the range of the temperature prevailing during the damper's operation. In the pseudoelastic range, the damping element exhibits elastic properties, thus it can function both as a damping element and as an elastic element. In this case, the mechanical (and magnetic or thermal) restoring force can be dispensed with.

Weiterhin kann die thermische Formgedächtnislegierung Nickel und Titan aufweisen. Aufgrund der Wechselwirkung von Titan mit Wasserstoff bzw. Wasserstoffradikalen, der sogenannten Wasserstoffversprödung von Titan kann diese Ausführungsform ohne weitere Maßnahmen nur in Bereichen einer Projektionsbelichtungsanlage Anwendung finden, in welchen sich kein Wasserstoff befindet, also überwiegend außerhalb des Volumens, in welchem die optischen Elemente angeordnet sind. Für alle anderen Anlagen der Halbleitertechnologie, welche häufig keinen Wasserstoff aufweisen, kann die Verwendung dagegen, insbesondere im Fall, dass das Material im Bereich der Betriebstemperatur der Anlagen seinen pseudoelastischen Bereich aufweist, von Vorteil sein. Alternativ kann die Formgedächtnislegierung mit einer geeigneten Beschichtung oder Kapselung vor dem Wasserstoff geschützt werden, wodurch auch ein Einsatz der Legierung in Bereichen mit Wasserstoff möglich wird.Furthermore, the thermal shape memory alloy can contain nickel and titanium. Due to the interaction of titanium with hydrogen or hydrogen radicals, the so-called hydrogen embrittlement of titanium, this embodiment can only be used without further measures in areas of a projection exposure system where there is no hydrogen, i.e. predominantly outside the volume in which the optical elements are arranged. For all other semiconductor technology systems, which often do not contain hydrogen, its use can be advantageous, particularly if the material exhibits its pseudo-elastic range around the operating temperature of the system. Alternatively, the shape memory alloy can be protected from hydrogen with a suitable coating or encapsulation, which also enables the alloy to be used in areas with hydrogen.

Die Idee einer Verwendung eines thermischen Formgedächtnismaterials in einem Dämpfungselement eines Dämpfers für eine Anlage der Halbleiterlithografie mit pseudoelastischen Eigenschaften im Bereich einer bei der Nutzung des Dämpfers vorherrschenden Betriebstemperatur kann aus Sicht des Erfinders als eigenständige Erfindung angesehen werden, auch wenn diese nicht unter den dieser Patentanmeldung zugrunde liegenden Anspruch 1 fällt.The idea of using a thermal shape memory material in a damping element of a damper for a semiconductor lithography system with pseudoelastic properties in the range of an operating temperature prevailing during use of the damper can, from the inventor's point of view, be regarded as an independent invention, even if it does not fall under claim 1 underlying this patent application.

Insbesondere kann die thermische Formgedächtnislegierung eine der folgenden Legierungen aufweisen: FeMnSi (Eisen-Mangan-Silizium), CuZn (Kupfer-Zink), CuZnAl (Kupfer-Zink-Aluminium), CuAINi (Kupfer-Aluminium-Nickel), FeNiAl (Eisen-Nickel-Aluminium), ZnAuCu (Zink-Gold-Kupfer). Es sind also neben den üblicherweise auf Grund der Wasserstoffversprödung weniger geeigneten Legierungen noch andere mögliche Legierungen denkbar.In particular, the thermal shape memory alloy can comprise one of the following alloys: FeMnSi (iron-manganese-silicon), CuZn (copper-zinc), CuZnAl (copper-zinc-aluminum), CuAlNi (copper-aluminum-nickel), FeNiAl (iron-nickel-aluminum), or ZnAuCu (zinc-gold-copper). Thus, in addition to the alloys that are usually less suitable due to hydrogen embrittlement, other possible alloys are also conceivable.

Eine erfindungsgemäße Dämpfungsanordnung umfasst einen Dämpfer nach einer der weiter oben erläuterten Ausführungsformen. Die Dämpfungsanordnung kann weiterhin die weiter oben erläuterten Komponenten und/oder Massen, welche durch den Dämpfer miteinander verbunden sind und deren Relativbewegung zueinander durch den Dämpfer gedämpft werden aufweisen.A damping arrangement according to the invention comprises a damper according to one of the embodiments explained above. The damping arrangement can further comprise the components and/or masses explained above, which are connected to one another by the damper and whose relative movement to one another is damped by the damper.

Insbesondere kann die Dämpfungsanordnung eine Masse und eine zu dämpfende Komponente aufweisen, wobei der Dämpfer zwischen der Masse und der zu dämpfenden Komponente angeordnet ist. Diese Dämpfungsanordnung entspricht einem weiter oben bereits erläuterten abgestimmten Massendämpfer.In particular, the damping arrangement can comprise a mass and a component to be damped, with the damper arranged between the mass and the component to be damped. This damping arrangement corresponds to a tuned mass damper as explained above.

Eine erfindungsgemäße Anlage für die Halbleiterlithografie umfasst einen Dämpfer nach einer der weiter oben erläuterten Ausführungsformen und/oder eine Dämpfungsanordnung nach einer der weiter oben erläuterten Ausführungsformen.A system according to the invention for semiconductor lithography comprises a damper according to one of the embodiments explained above and/or a damping arrangement according to one of the embodiments explained above.

Insbesondere kann die Anlage für die Halbleiterlithografie als Projektionsbelichtungsanlage ausgebildet sein.In particular, the system for semiconductor lithography can be designed as a projection exposure system.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

  • 1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
  • 2 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die DUV-Projektionslithografie,
  • 3 ein Detail der Erfindung zur Erläuterung der Dämpfungswirkung,
  • 4 eine schematische Darstellung der Erfindung, und
  • 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In the following, embodiments and variants of the invention are explained in more detail with reference to the drawings.
  • 1 schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography,
  • 2 schematic meridional section of a projection exposure system for DUV projection lithography,
  • 3 a detail of the invention to explain the damping effect,
  • 4 a schematic representation of the invention, and
  • 5 an embodiment of the invention.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sind hierbei nicht einschränkend verstanden.In the following, with reference to the 1 The essential components of a projection exposure system 1 for microlithography are described by way of example. The description of the basic structure of the projection exposure system 1 and its components is not intended to be limiting.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.The first facet mirror 20 is arranged tilted to an arrangement plane which is defined by the second facet mirror 22.

2 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine weitere Projektionsbelichtungsanlage 101 für die DUV-Projektionslithografie, in welcher die Erfindung ebenfalls zur Anwendung kommen kann. 2 shows schematically in meridional section a further projection exposure system 101 for DUV projection lithography, in which the invention can also be used.

Der Aufbau der Projektionsbelichtungsanlage 101 und das Prinzip der Abbildung ist vergleichbar mit dem in 1 beschriebenen Aufbau und Vorgehen. Gleiche Bauteile sind mit einem um 100 gegenüber 1 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet, die Bezugszeichen in 2 beginnen also mit 101.The structure of the projection exposure system 101 and the principle of imaging is comparable to that in 1 described structure and procedure. Identical components are available with a 100% difference 1 raised reference symbols, the reference symbols in 2 So start with 101.

Im Unterschied zu einer wie in 1 beschriebenen EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 können auf Grund der größeren Wellenlänge der als Nutzlicht verwendeten DUV-Strahlung 116 im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere von 193 nm, in der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 101 zur Abbildung beziehungsweise zur Beleuchtung refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elementen 117, wie beispielsweise Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen verwendet werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst dabei im Wesentlichen ein Beleuchtungssystem 102, einen Retikelhalter 108 zur Aufnahme und exakten Positionierung eines mit einer Struktur versehenen Retikels 107, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 113 bestimmt werden, einen Waferhalter 114 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 113 und einem Projektionsobjektiv 110, mit mehreren optischen Elementen 117, die über Fassungen 118 in einem Objektivgehäuse 119 des Projektionsobjektives 110 gehalten sind.In contrast to a 1 Due to the longer wavelength of the DUV radiation 116 used as useful light in the range from 100 nm to 300 nm, in particular from 193 nm, in the EUV projection exposure system 101 described, refractive, diffractive and/or reflective optical elements 117, such as lenses, mirrors, prisms, cover plates and the like, can be used for imaging or illumination in the DUV projection exposure system 101. The projection exposure system 101 essentially comprises an illumination system 102, a reticle holder 108 for receiving and precisely positioning a reticle 107 provided with a structure, by means of which the later structures on a wafer 113 are determined, a wafer holder 114 for holding, moving and precisely positioning this wafer 113 and a projection lens 110 with a plurality of optical elements 117, which are held via mounts 118 in a lens housing 119 of the projection lens 110.

Das Beleuchtungssystem 102 stellt eine für die Abbildung des Retikels 107 auf dem Wafer 113 benötigte DUV-Strahlung 116 bereit. Als Quelle für diese Strahlung 116 kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung 116 wird in dem Beleuchtungssystem 102 über optische Elemente derart geformt, dass die DUV-Strahlung 116 beim Auftreffen auf das Retikel 107 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.The illumination system 102 provides DUV radiation 116 required for imaging the reticle 107 on the wafer 113. A laser, a plasma source, or the like can be used as the source for this radiation 116. The radiation 116 is shaped in the illumination system 102 via optical elements such that the DUV radiation 116, upon impinging on the reticle 107, exhibits the desired properties with regard to diameter, polarization, wavefront shape, and the like.

Der Aufbau der nachfolgenden Projektionsoptik 101 mit dem Objektivgehäuse 119 unterscheidet sich außer durch den zusätzlichen Einsatz von refraktiven optischen Elementen 117 wie Linsen, Prismen, Abschlussplatten prinzipiell nicht von dem in 1 beschriebenen Aufbau und wird daher nicht weiter beschrieben.The structure of the subsequent projection optics 101 with the lens housing 119 differs Apart from the additional use of refractive optical elements 117 such as lenses, prisms, end plates, it is in principle not different from the 1 described structure and is therefore not described further.

3 zeigt ein Detail eines Dämpfers 30, in welchem nur das Dämpfungselement 31 dargestellt ist. Das Dämpfungselement 31 ist aus einer Formgedächtnislegierungen hergestellt, wobei wie weiter oben (Einleitung) erläutert, grundsätzlich sowohl magnetische als auch thermische Formgedächtnislegierungen verwendet werden können. Formgedächtnislegierungen zeichnen sich, wie erläutert, durch einen sogenannten pseudoplastischen Bereich aus und können innerhalb dieses Bereiches als Dämpfungselement 31 für eine extern wirkende Kraft eingesetzt werden. Die extern wirkende Kraft kann dabei beispielsweise eine durch parasitäre Schwingungen verursachte mechanische Kraft sein. 3 shows a detail of a damper 30, in which only the damping element 31 is shown. The damping element 31 is made of a shape memory alloy. As explained above (introduction), both magnetic and thermal shape memory alloys can be used. Shape memory alloys are characterized, as explained, by a so-called pseudoplastic region and can be used within this region as a damping element 31 for an externally acting force. The externally acting force can, for example, be a mechanical force caused by parasitic vibrations.

Im Fall einer als abgestimmter Massedämpfer ausgebildeten Dämpfungsanordnung ist der Dämpfer 30 zwischen der Masse (nicht dargestellt) und einer zu dämpfenden Komponente (nicht dargestellt) angeordnet und derart mit der Masse und der Komponente verbunden, dass sowohl Zug, als auch Druckkräfte übertragen werden können. Dadurch wird durch eine externe Kraft sowohl eine Stauchung als auch eine Dehnung des Dämpfungselementes 31 in eine als Hauptdämpfungsrichtung bezeichnete Richtung bewirkt, welche in der 3 durch einen Doppelpfeil dargestellt ist.In the case of a damping arrangement designed as a tuned mass damper, the damper 30 is arranged between the mass (not shown) and a component to be damped (not shown) and is connected to the mass and the component in such a way that both tensile and compressive forces can be transmitted. As a result, an external force causes both compression and expansion of the damping element 31 in a direction referred to as the main damping direction, which is 3 represented by a double arrow.

Aufgrund der parasitären Schwingungen wirken immer wechselnde in entgegengesetzte Richtungen wirkende externe Kräfte auf das Dämpfungselement 31, so dass die Bewegung des Dämpfungselementes 31 durch die Auslenkung im als Dämpfungsbereich Dmax bezeichneten Bereich der pseudoplastischen Eigenschaften gedämpft wird, wodurch die Bewegung der abgestimmten Tilgermasse gedämpft wird. Aufgrund der fehlenden elastischen Steifigkeit im pseudoplastischen Bereich des Dämpfungselementes 31 kann sich der Arbeitspunkt PAo, PAu des Dämpfungselementes 31 innerhalb des zur Verfügung stehenden Dämpfungsbereichs Dmax von einem in der 3 als PAm bezeichneten mittleren Arbeitspunkt in der Mitte des Dämpfungsbereichs Dmax in Richtung eines unteren PD1 und eines oberen Endpunktes PD2 des Dämpfungsbereiches Dmax hin verschieben.Due to the parasitic vibrations, constantly changing external forces acting in opposite directions act on the damping element 31, so that the movement of the damping element 31 is damped by the deflection in the range of pseudoplastic properties referred to as the damping range D max , whereby the movement of the tuned absorber mass is damped. Due to the lack of elastic stiffness in the pseudoplastic range of the damping element 31, the operating point P Ao , P Au of the damping element 31 can deviate within the available damping range D max from a 3 shift the middle operating point designated as P Am in the middle of the damping range D max towards a lower P D1 and an upper end point P D2 of the damping range D max .

Der Arbeitspunkt PAo, PAu ist dabei durch die Auslenkung des Dämpfungselementes 31 definiert, welche das Dämpfungselement 31 ohne extern wirkende Kraft, also beispielsweise bei einer auf das Dämpfungselement 31 wirkenden externen Kraft in Form einer Sinus-Schwingung bei 0° und 180°, einnimmt.The operating point P Ao , P Au is defined by the deflection of the damping element 31, which the damping element 31 assumes without an externally acting force, for example when an external force acts on the damping element 31 in the form of a sine oscillation at 0° and 180°.

Ist der Arbeitspunkt PAo, PAu, wie in der 3 durch die Punkte PAo und PAu beispielhaft dargestellt, aus der Mitte PAm verschoben, ist die Dämpfungswirkung bei einer in Richtung der Verschiebung des Arbeitspunktes PAu, PAu wirkenden externen Kraft kleiner als im Fall einer entgegen der Richtung der Verschiebung des Arbeitspunktes PAo, PAu wirkenden externen Kraft, weil die mögliche Auslenkung größer ist.If the operating point P Ao , P Au , as in the 3 represented by the points P Ao and P Au as an example, displaced from the center P Am , the damping effect is smaller in the case of an external force acting in the direction of the displacement of the operating point P Au , P Au than in the case of an external force acting opposite to the direction of the displacement of the operating point P Ao , P Au , because the possible deflection is greater.

Eine zusätzliche als kontinuierliche Rückstellkraft (siehe 4) auf das Dämpfungselement 31 wirkende externe Kraft kann dazu verwendet werden, den Arbeitspunkt PAm einzustellen, wodurch eine symmetrische Dämpfungsauslenkung unabhängig von der zuletzt auf das Dämpfungselement 31 wirkenden temporären parasitären Kraft sichergestellt wird. Weiterhin kann über die Geometrie des Dämpfungselementes 31 und die externe mechanische Rückstellkraft eine Steifigkeit des Dämpfers 30 und in Abstimmung mit der angebundenen Masse bzw. Komponentenmasse eine zu dämpfende Frequenz eingestellt werden.An additional continuous restoring force (see 4 The external force acting on the damping element 31 can be used to adjust the operating point P Am , thereby ensuring a symmetrical damping deflection independent of the temporary parasitic force last acting on the damping element 31. Furthermore, the geometry of the damping element 31 and the external mechanical restoring force can be used to adjust the stiffness of the damper 30 and, in coordination with the connected mass or component mass, a frequency to be damped.

Alternativ zur zusätzlichen Rückstellkraft kann im Fall der Verwendung einer thermischen Formgedächtnislegierung das Material der Formgedächtnislegierung derart eingestellt werden, dass die beim Einsatz des Dämpfers 30 vorherrschende Temperatur in einem Temperaturbereich zwischen der Austenit-Finish-Temperatur und der kritischen Martensit-Temperatur des Materials liegt. In diesem Temperaturbereich verhält sich ein thermisches Formgedächtnismaterial und damit das Dämpfungselement 31 pseudoelastisch. Dies bedeutet, dass sich in diesem Temperaturbereich eine durch eine externe mechanische Kraft erzeugte Verformung des Dämpfungselementes 31 nach dem wegnehmen der externen mechanischen Kraft reversiert ohne eine entgegengesetzte externe mechanische Kraft oder einen thermischen Wärmeeintrag zu benötigen. Das Material verhält sich also in diesem Temperaturbereich wie ein elastisches Material, wobei formal die Pseudoelastizität an die Elastizität des Materials anschließt und im Kraft-Weg-Diagramm als Plateau ausgebildet ist. Der durch die Austenit-Finish-Temperatur und die kritische Martensit-Temperatur definierte Temperaturbereich kann durch eine geeignete Legierung beispielsweise auch auf Raumtemperatur bzw. auf eine im Betrieb einer in der 1 erläuterten Projektionsbelichtungsanlage 1 verwendete Temperatur bzw. Temperaturbereich eingestellt werden. Die Steifigkeit des in diesem Fall als Feder wirkenden Dämpfungselementes kann beispielsweise durch die Geometrie des Dämpfungselementes 31 eingestellt werden.As an alternative to the additional restoring force, when using a thermal shape memory alloy, the material of the shape memory alloy can be adjusted such that the temperature prevailing during use of the damper 30 lies in a temperature range between the austenite finish temperature and the critical martensite temperature of the material. In this temperature range, a thermal shape memory material, and thus the damping element 31, behaves pseudo-elastically. This means that in this temperature range, a deformation of the damping element 31 caused by an external mechanical force reverses after the external mechanical force is removed without the need for an opposing external mechanical force or thermal heat input. The material therefore behaves like an elastic material in this temperature range, with the pseudo-elasticity formally following the elasticity of the material and forming a plateau in the force-displacement diagram. The temperature range defined by the austenite finish temperature and the critical martensite temperature can be reduced by a suitable alloy, for example, to room temperature or to a temperature that is reached during operation of a 1 The temperature or temperature range used in the projection exposure system 1 described above can be adjusted. The stiffness of the damping element, which in this case acts as a spring, can be adjusted, for example, by the geometry of the damping element 31.

4 zeigt ein schematisches Systemschaltbild eines Dämpfers 40 mit einem parallel zum Dämpfungselement 41 angeordneten als Feder 42 ausgebildeten elastischen Element zur Erzeugung einer externen Rückstellkraft. Sowohl das Dämpfungselement 41 als auch die Feder 42 sind über Anbindungen 44.1, 44.2, 45.1, 45.2 jeweils mit einem als Boden 43.1 und einem als Deckel 43.2 ausgebildeten Bauteil des Dämpfers 40 derart verbunden, dass sowohl Zugkräfte als auch Druckkräfte auf das Dämpfungselement 41 und die Feder 42 ausgeübt werden können. Der Boden 43.1 und der Deckel 43.2 weisen jeweils eine Schnittstelle 46.1, 46.2 zur Anbindung des Dämpfers 40 an eine Tilgermasse bzw. eine Komponente (beide in der 4 nicht dargestellt) auf. Je nach Auslegung des Dämpfungselementes 41 und der Feder 42 kann der in der 3 erläuterte mittlere Arbeitspunkt PAm für den Dämpfer 40 korrespondierend zu vorher festgelegten Anforderungen eingestellt werden. 4 shows a schematic system diagram of a damper 40 with a spring 42 arranged parallel to the damping element 41 formed elastic element for generating an external restoring force. Both the damping element 41 and the spring 42 are connected via connections 44.1, 44.2, 45.1, 45.2 to a component of the damper 40 formed as a base 43.1 and a cover 43.2 in such a way that both tensile forces and compressive forces can be exerted on the damping element 41 and the spring 42. The base 43.1 and the cover 43.2 each have an interface 46.1, 46.2 for connecting the damper 40 to a damper mass or a component (both in the 4 not shown). Depending on the design of the damping element 41 and the spring 42, the 3 explained mean operating point P Am for the damper 40 can be set corresponding to previously defined requirements.

5 zeigt eine Ausführungsform einer Dämpfungsanordnung 60 mit einer Tilgermasse 57 und einer zu dämpfenden Komponente 58, welche aufgrund der beispielhaften Ausführung für eine Dämpfungsanordnung 60 beide in der 5 gestrichelt dargestellt sind und einem Dämpfer 50, welcher ein parallel zum Dämpfungselement 51 angeordnetes als Feder 52 ausgebildetes elastisches Element zur Erzeugung einer externen Rückstellkraft aufweist. Die Feder 52 ist dabei als mehrere Festkörperfedern 52.1, 52.2 ausgebildet, wobei in der in der 5 dargestellten Ausführungsform zwei Festkörperfedern 52.1, 52.2 zwischen einem als Boden 53.1 und einem als Deckel 53.2 ausgebildeten Bauteil des Dämpfers 50 ausgebildet sind. Sowohl die Festkörperfedern 52.1, 52.2 als auch das Dämpfungselement 51 sind über Anbindungen 55.11, 55.12, 55.21, 55.22, 54.1, 54.2, jeweils mit dem Boden 53.1 und dem Deckel 53.2 der Dämpfers 50 derart verbunden, dass sowohl Zug als auch Druckkräfte auf das Dämpfungselement 51 und die Feder 52 ausgeübt werden können. Der Boden 53.1 und der Deckel 53.2 weisen jeweils eine Schnittstelle 56.1, 56.2 zur Anbindung des Dämpfers 50 an die Tilgermasse 57 bzw. an die zu dämpfende Komponente 58 auf. Je nach Auslegung des Dämpfungselementes 51 und der Federn 52.1, 52.2 kann der in der 3 erläuterte mittlere Arbeitspunkt PAm für den Dämpfer 50 korrespondierend zu den vorher festgelegten Anforderungen eingestellt werden. 5 shows an embodiment of a damping arrangement 60 with a damping mass 57 and a component 58 to be damped, which due to the exemplary embodiment for a damping arrangement 60 both in the 5 are shown in dashed lines and a damper 50, which has an elastic element arranged parallel to the damping element 51 and designed as a spring 52 for generating an external restoring force. The spring 52 is designed as several solid-state springs 52.1, 52.2, wherein in the 5 In the illustrated embodiment, two solid-state springs 52.1, 52.2 are formed between a component of the damper 50 designed as a base 53.1 and a cover 53.2. Both the solid-state springs 52.1, 52.2 and the damping element 51 are connected via connections 55.11, 55.12, 55.21, 55.22, 54.1, 54.2, respectively to the base 53.1 and the cover 53.2 of the damper 50 in such a way that both tensile and compressive forces can be exerted on the damping element 51 and the spring 52. The base 53.1 and the cover 53.2 each have an interface 56.1, 56.2 for connecting the damper 50 to the absorber mass 57 or to the component 58 to be damped. Depending on the design of the damping element 51 and the springs 52.1, 52.2, the 3 explained mean operating point P Am for the damper 50 can be set corresponding to the previously defined requirements.

Die Anbindung des Bodens 56.1 und des Deckels 56.2 mit dem Dämpfungselement 52 kann beispielsweise durch Schweißen, Kleben oder Löten, realisiert werden, wodurch auf das Dämpfungselement 51 und die Federn 52.1, 52.2 Druckkräfte und Zugkräfte ausgeübt werden können. Das Material des Dämpfungselementes 51 im Bereich der Anbindungsflächen 54.1, 54.2 trägt aufgrund der flächigen Anbindung und der damit fehlenden Möglichkeit einer Querkontraktion bei einer Dehnung oder Stauchung nicht zur Dämpfung bei, verhält sich also wie ein passiver Totbereich. Dies ist aber im Vergleich zu der Gesamtwirkung der Dämpfungsanordnung vernachlässigbar.The connection of the base 56.1 and the cover 56.2 to the damping element 52 can be achieved, for example, by welding, gluing, or soldering, whereby compressive and tensile forces can be exerted on the damping element 51 and the springs 52.1, 52.2. Due to the flat connection and the resulting lack of possibility of transverse contraction during expansion or compression, the material of the damping element 51 in the area of the connection surfaces 54.1, 54.2 does not contribute to damping, thus acting as a passive dead zone. However, this is negligible compared to the overall effect of the damping arrangement.

Die elastische Steifigkeit der Dämpfungsanordnung 50 wird überwiegend durch die Steifigkeit der Federn 52.1, 52.2 bestimmt. Die Steifigkeit des Dämpfungselementes 51 ist nichtlinear und hängt von der aktuellen Position in der Hysteresekurve ab, an der man sich gerade befindet. Die Steigung in der Hysteresekurve entspricht der Steifigkeit des Materials, die Steifigkeit ist also zu Beginn einer Verformung hoch (große Steigung) und verringert sich dann mit dem Erreichen des für die Hysterese typischen Bereichs mit vergleichsweise geringer Steigung bzw. eines Plateaus (flache Steigung). Das Verhältnis der Steifigkeiten zwischen den Federn 52.1, 52.2 und dem Dämpfungselement 51 muss für eine erfolgreiche Rückstellung derart ausgelegt sein, dass die durch die Federn 52.1, 52.2 erzeugte Kraft größer als die Hysteresebreite des Dämpfungselementes 31 ist. Bei der Auslegung des Dämpfers 50 werden die Federn 52.1, 52.2 insbesondere derart ausgelegt, dass die durch die Hysterese verursachten nichtlinearen Effekte im Verhältnis zum linearen Verhalten der Federn 52.1, 52.2 so gering wie möglich sind, wodurch sich das System auch vorteilhafterweise einfacher modellieren lässt.The elastic stiffness of the damping arrangement 50 is predominantly determined by the stiffness of the springs 52.1, 52.2. The stiffness of the damping element 51 is nonlinear and depends on the current position in the hysteresis curve. The gradient in the hysteresis curve corresponds to the stiffness of the material; thus, the stiffness is high at the beginning of a deformation (large gradient) and then decreases upon reaching the region typical for hysteresis with a comparatively low gradient or a plateau (flat gradient). For successful return, the ratio of the stiffnesses between the springs 52.1, 52.2 and the damping element 51 must be designed such that the force generated by the springs 52.1, 52.2 is greater than the hysteresis width of the damping element 31. When designing the damper 50, the springs 52.1, 52.2 are designed in particular such that the non-linear effects caused by the hysteresis are as small as possible in relation to the linear behavior of the springs 52.1, 52.2, which also advantageously makes the system easier to model.

Magnetische Formgedächtnislegierungen zur Anwendung in einem Dämpfungselement 31, 41, 51 weisen üblicherweise eine Dehnung im pseudoplastischen Bereich von bis zu 6% auf.Magnetic shape memory alloys for use in a damping element 31, 41, 51 typically have an elongation in the pseudoplastic range of up to 6%.

Der Dämpfer 30, 40, 50 kann bevorzugt an Stellen eingesetzt werden, an welchen der Dämpfer nicht Teil einer Regelstrecke ist, da die Regelung durch die starke Hysterese des Dämpfers 30, 40, 50 vergleichsweise aufwendig wird. Der Dämpfer 30, 40, 50 kann also insbesondere als abgestimmter Massendämpfer, als Endanschlag und überall dort, wo eine passive Dämpfung benötigt wird, verwendet werden.The damper 30, 40, 50 is preferably used in locations where it is not part of a control system, since the control becomes comparatively complex due to the strong hysteresis of the damper 30, 40, 50. The damper 30, 40, 50 can therefore be used in particular as a tuned mass damper, as an end stop, and wherever passive damping is required.

Insbesondere kann der Dämpfer 30, 40, 50 aufgrund der verwendeten Materialien, der hohen Dehnung und der starken Dämpfungswirkung als Ersatz für die zukünftig verbotenen Elastomere mit Per- und polyfluorierten Chemikalien (PFAS) verwendet werden.In particular, due to the materials used, the high elongation and the strong damping effect, the damper 30, 40, 50 can be used as a replacement for the elastomers containing per- and polyfluorinated chemicals (PFAS), which will be banned in the future.

Weiterhin können Formgedächtnislegierungen auch derart hergestellt werden, dass neben der Dämpfung in Zug-Druck-Richtung auch eine Dämpfungswirkung, also eine Umorientieren der Zellen (Einleitung), bei Belastung des Dämpfungselementes auf Biegung und/oder Scherung und/oder Torsion bewirkt werden kann.Furthermore, shape memory alloys can also be manufactured in such a way that, in addition to the damping in the tension-compression direction, a damping effect, i.e. a reorientation of the cells (initiation), can be achieved when the damping element is subjected to bending and/or shearing and/or torsion loading.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
22
Beleuchtungssystemlighting system
33
StrahlungsquelleRadiation source
44
BeleuchtungsoptikLighting optics
55
ObjektfeldObject field
66
ObjektebeneObject level
77
RetikelReticle
88
RetikelhalterReticle holder
99
RetikelverlagerungsantriebReticle displacement drive
1010
ProjektionsoptikProjection optics
1111
BildfeldImage field
1212
BildebeneImage plane
1313
Waferwafers
1414
WaferhalterWafer holder
1515
WaferverlagerungsantriebWafer relocation drive
1616
EUV-StrahlungEUV radiation
1717
Kollektorcollector
1818
ZwischenfokusebeneIntermediate focal plane
1919
UmlenkspiegelDeflecting mirror
2020
FacettenspiegelFaceted mirror
2121
Facettenfacets
2222
FacettenspiegelFaceted mirror
2323
Facettenfacets
3030
Dämpfermute
3131
Dämpfungselement (Formgedächtnislegierung)Damping element (shape memory alloy)
4040
Dämpfermute
4141
DämpfungselementDamping element
4242
FestkörperfederSolid spring
43.1,43.243.1,43.2
Boden, Deckelbase, lid
44.1,44.244.1,44.2
Anbindungsfläche Dämpfungselement zu Boden/DeckelConnection surface damping element to floor/cover
45.1,45.245.1,45.2
Anbindungsfläche Feder zu Boden/DeckelConnection surface spring to base/lid
46.1,46.246.1,46.2
Schnittstelle Masse/Komponente(n)Mass/component interface(s)
5050
Dämpfermute
5151
Dämpfungselement (Formgedächtnislegierung)Damping element (shape memory alloy)
52.1,52.252.1,52.2
FederFeather
53.1,53.253.1,53.2
Boden, Deckelbase, lid
54.1,54.254.1,54.2
Anbindung DämpfungselementConnection damping element
55.1x,55.2x55.1x,55.2x
Anbindung FederSpring connection
56.1,56.256.1,56.2
Schnittstelle Masse/Komponente(n)Mass/component interface(s)
5757
Tilgermasseabsorber mass
5858
Komponentecomponent
6060
DämpfungsanordnungDamping arrangement
101101
ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
102102
Beleuchtungssystemlighting system
107107
RetikelReticle
108108
RetikelhalterReticle holder
110110
ProjektionsoptikProjection optics
113113
Waferwafers
114114
WaferhalterWafer holder
116116
DUV-StrahlungDUV radiation
117117
optisches Elementoptical element
118118
FassungenVersions
119119
Objektivgehäuselens housing
M1-M6M1-M6
SpiegelMirror
PD1, PD2PD1, PD2
Unterer/Oberer Grenze DämpfungsbereichLower/Upper limit damping range
PAm, PAo, PAuPAm, PAo, PAu
Mittlerer/nach oben/nach unten verschobener ArbeitspunktMiddle/upward/downward shifted operating point
DmaxDmax
DämpfungsbereichDamping range

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (16)

Dämpfer (30,40,50) für eine Anlage (1,101) der Halbleitertechnologie mit mindestens einem Dämpfungselement (31,41,51) und zwei angrenzenden Bauteilen (43.1,43.2,53.1,53.2), wobei das Dämpfungselement (31,41,51) ein Formgedächtnismaterial mit mindestens einer Hauptdämpfungsrichtung aufweist und wobei das Dämpfungselement (31,41,51) mit den Bauteilen (43.1,43.2,53.1,53.2) derart verbunden ist, dass mindestens in der Hauptdämpfungsrichtung Zugkräfte und Druckkräfte übertragen werden können dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (30,40,50) ein elastisches Element (42,52.1,52.2) zur Erzeugung einer mechanischen Rückstellkraft in Richtung der Hauptdämpfungsrichtung aufweist.Damper (30,40,50) for a semiconductor technology system (1,101) with at least one damping element (31,41,51) and two adjacent components (43.1,43.2,53.1,53.2), wherein the damping element (31,41,51) has a shape memory material with at least one main damping direction and wherein the damping element (31,41,51) is connected to the components (43.1,43.2,53.1,53.2) in such a way that tensile forces and compressive forces can be transmitted at least in the main damping direction, characterized in that the damper (30,40,50) has an elastic element (42,52.1,52.2) for generating a mechanical restoring force in the direction of the main damping direction. Dämpfer (30,40,50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element als Festkörperfeder (42,52.1,52.2) ausgebildet ist.Damper (30,40,50) after Claim 1 , characterized in that the elastic element is designed as a solid spring (42,52.1,52.2). Dämpfer (30,40,50) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Rückstellkraft derart ausgebildet ist, dass sich das Dämpfungselement (31,41,51) ohne externe Krafteinwirkung aufgrund der Rückstellkraft in der Mitte seines pseudoplastischen Bereiches Dmax befindet.Damper (30,40,50) after Claim 1 or 2 , characterized in that the mechanical restoring force is designed such that the damping element (31,41,51) is located in the middle of its pseudoplastic region D max without external force due to the restoring force. Dämpfer (30,40,50) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Bauteile (43.1,43.2,53.1,53.2) mindestens eine Schnittstelle (46.1,46.2,56.1,56.2) zu mindestens einer zu dämpfenden Komponente und/oder Masse (57,58) aufweist.Damper (30, 40, 50) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the components (43.1, 43.2, 53.1, 53.2) has at least one interface (46.1, 46.2, 56.1, 56.2) to at least one component and/or mass (57, 58) to be damped. Dämpfer (30,40,50) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile als Boden (43.1,53.1) und Deckel (43.2,53.2) des Dämpfers (30,40,50) ausgebildet sind.Damper (30,40,50) according to one of the preceding claims, characterized in that the components are designed as a base (43.1,53.1) and cover (43.2,53.2) of the damper (30,40,50). Dämpfer (30,40,50) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (31,41,51) und die mechanische Rückstellkraft derart ausgebildet sind, dass der Dämpfer (30,40,50) eine vorher festgelegte (gedämpfte) Eigenfrequenz aufweist.Damper (30,40,50) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping element (31,41,51) and the mechanical restoring force are designed such that the damper (30,40,50) has a predetermined (damped) natural frequency. Dämpfer (30,40,50) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (31,41,51) eine magnetische Formgedächtnislegierung umfasst.Damper (30,40,50) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping element (31,41,51) comprises a magnetic shape memory alloy. Dämpfer (30,40,50) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Formgedächtnislegierung Nickel, Mangan und Gallium umfasst.Damper (30,40,50) after Claim 7 , characterized in that the magnetic shape memory alloy comprises nickel, manganese and gallium. Dämpfer (30,40,50) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (31,41,51) eine thermische Formgedächtnislegierung umfasst.Damper (30,40,50) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the damping element (31,41,51) comprises a thermal shape memory alloy. Dämpfer (30,40,50) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Formgedächtnislegierung derart ausgebildet ist, dass diese im Bereich der im Betrieb des Dämpfers (30,40,50) herrschenden Temperatur pseudoelastische Eigenschaften aufweist.Damper (30,40,50) after Claim 9 , characterized in that the thermal shape memory alloy is designed in such a way that it has pseudoelastic properties in the range of the temperature prevailing during operation of the damper (30, 40, 50). Dämpfer (30,40,50) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Formgedächtnislegierung Nickel und Titan aufweist.Damper (30,40,50) according to one of the Claims 9 or 10 , characterized in that the thermal shape memory alloy comprises nickel and titanium. Dämpfer (30,40,50) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Formgedächtnislegierung eine der folgenden Legierungen aufweist: FeMnSi (Eisen-Mangan-Silizium), CuZn (Kupfer-Zink), CuZnAl (Kupfer-Zink-Aluminium), CuAINi (Kupfer-Aluminium-Nickel), FeNiAl (Eisen-Nickel-Aluminium), ZnAuCu (Zink-Gold-Kupfer)Damper (30,40,50) according to one of the Claims 9 or 10 , characterized in that the thermal shape memory alloy comprises one of the following alloys: FeMnSi (iron-manganese-silicon), CuZn (copper-zinc), CuZnAl (copper-zinc-aluminium), CuAINi (copper-aluminium-nickel), FeNiAl (iron-nickel-aluminium), ZnAuCu (zinc-gold-copper) Dämpfungsanordnung (60) mit einem Dämpfer (30,40,50) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.Damping arrangement (60) with a damper (30,40,50) according to one of the Claims 1 until 12 . Dämpfungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsanordnung (60) eine Masse (57) und eine zu dämpfende Komponente (58) aufweist, wobei der Dämpfer (30,40,50) zwischen der Masse (57) und der zu dämpfenden Komponente (58) angeordnet ist.Damping arrangement according to Claim 13 , characterized in that the damping arrangement (60) has a mass (57) and a component to be damped (58), wherein the damper (30, 40, 50) is arranged between the mass (57) and the component to be damped (58). Anlage (1,101) für die Halbleiterlithografie mit einem Dämpfer (30,40,50) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und/oder einer Dämpfungsanordnung (60) nach einem der Ansprüche 13 oder 14.Apparatus (1,101) for semiconductor lithography with a damper (30,40,50) according to one of the Claims 1 until 12 and/or a damping arrangement (60) according to one of the Claims 13 or 14 . Anlage für die Halbleiterlithografie nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage als Projektionsbelichtungsanlage (1,101) ausgebildet ist.Semiconductor lithography system according to Claim 15 , characterized in that the system is designed as a projection exposure system (1,101).
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