专利名称：投影曝光设备中的成像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于微刻的投影曝光设备中的成像装置，其具有至少一个光学元件和至少一个操纵装置，该操纵装置具有线性驱动器，用于操纵光学元件的位置。
在这样的光刻中的投影曝光设备的成像装置的情况下，也简称为光刻光学器件，如果在调节期间和/或操纵期间能够主动地定位单个光学元件，以便精确地设置具体的成像特性和像差，那么通常是有利的。这样，例如，在旋转对称成像系统中，调节光学元件同时维持旋转对称，例如在旋转对称折射物镜的情况下，允许透镜在光方向上(限定为z轴方向上)位移，影响聚焦、缩小比例、第三级失真、场曲率、线性彗差和恒定球面像差。此外，可以校正旋转对称特性的环境影响，例如大气压、内部压力、大气湿度和包括纵向温度梯度的温度的变化，以及透镜的旋转对称部件的加热，如从US4961001和DE3733823已知。
在旋转对称成像系统的情况下，结合旋转对称的抵消以及例如在旋转对称折射物镜的情况下单色对称的产生来调节光学元件，允许透镜垂直于z轴，尤其是在x-y平面内位移，也称为透镜偏心，或者透镜围绕垂直于光方向的轴线倾斜，以及对定中心误差施加影响，该误差在单色总体对称相对于瞳孔和视野的非旋转对称像差曲线中表示。例如，包括在这里的是图像偏移、径向和切向第二级失真、线性图像表面倾斜和恒定的彗差。此外，可以校正单色对称的环境影响，例如垂直于光方向的环境压力、内部压力、空气湿度和温度的梯度。
此外，在具有平面偏转镜或者分束镜立方体的反射折射的光刻光学器件中，能够操纵偏转镜或者分束镜表面的位置和倾斜角是很有利的。对于在反射折射的或者反射的光刻光学器件中的凹进和凸起反射表面，也适于操纵在平移和倾斜中的自由度，以便能够精确地设置旋转对称像差和定中心误差。
这样的情况下的具有操纵装置的这样的成像装置从现有技术是已知的。
例如，通过在US5822133中描述的设计的帮助，这里可以给出这样的操纵装置的细节。在描述的申请的情况下，该操纵装置设计为纯z操纵装置。这意味着，在通常由“z”表示的光轴的方向上进行操纵。该设计包括两个环形元件，其相互设置，且在一定范围的实施例中，可以通过致动器来彼此相对移动。提供为用于相对于彼此引导部分的是片簧，或者根据进一步的改进，是意在确保两个部分相对于彼此平行移动的光阑。
然而，根据实施例，尤其是所述的各种致动器的实施例，这样的设计具有决定性的缺点。这样，例如，当使用气动致动器时，在设计中只可以获得相对低的刚性。当振动相应地引入时，以及当使用很笨重的光学元件时，例如，用于微刻或者天文应用中的很笨重的透镜，操纵装置的该低刚性导致对要被获得的成像质量有很负面的效果的严重的缺点。
在进一步的改进中提议使用液压致动器。使用这样的致动器当然可以获得远高于使用前面描述的气动致动器的刚性。然而，如果有泄漏，液压致动器隐藏了要被操纵的部件被液压流体，通常为油，污染的危险。由液压流体的这样的污染被认为是严重的缺点，尤其是在高性能物镜的情况下，诸如用于微刻中。这样的物镜通常充满限定的气体混合物，或者如果合适，另外抽空。如果液压流体，尤其是油，通过该超净的内部，那么这可以作为液体或者蒸汽通过到光学元件中，且沉积在它们的表面上。然后，成像质量将严重地下降。任何可能的清洁的费用将特别高。
此外，由压电元件和杠杆齿轮制成的合适的致动器在上述文献的替代的实施例中描述。在这样的情况下，齿轮的杠杆可以尤其是经由固定接合点来相互连接。这种类型的致动器可以避免两个上述的缺点。在这样的情况下，通过这些致动器可以获得很好的分辨率。然而，这些致动器具有的严重缺点在于，它们只允许很小的行进。依赖于应用，尤其是在使用中，已经反复提到的，在用于微刻的成像装置中，然而，很好的分辨率的要求通常额外地伴随有相对于可能的分辨率的很大的行进的要求。为了获得很好的成像质量而通常不能避免的这些要求不能通过在上述的US文献中描述的设计来获得，且所述的设计不利地未能允许需要的成像质量。
然而，具有相同或者很类似的缺点的还有的操纵装置例如由DE19910947A1描述。该文献显示了一种设计，其中，光学元件沿着光轴的移动经由致动器来获得，例如，压电元件，以及由经由固定接合点连接的杠杆制成的相应的齿轮。
例如，一种用于在垂直于光轴的平面中操纵光学元件的装置由DE19910295A1详细说明。在这种情况下需要至少两个致动器，由于要通过这些致动器获得的移动精度，所以这两个致动器经由昂贵和复杂的杠杆装置来作用在携带光学元件的支架的内部环上。为了确保杠杆装置，从而确保支架的两个部分的相互连接的均匀和足够的刚性，以及为了确保移动的足够的分辨率，相对于生产，尤其是相对于很窄的制造公差的惯例有很多的费用。
此外，JP3064372披露了一种用于操纵光学元件的装置，在这样的情况下，设置第一组光学元件和第二组光学元件，使得它们可以通过操纵装置沿着光轴位移。在操纵装置的帮助下，这两个光学组也可以进行相对于光轴的倾斜移动。电致伸缩的或者磁致伸缩的元件可以用于驱动器。旋转致动器的设计没有在该文献中以明确的方式直接披露。
关于还有的现有技术还可以参考美国专利6150750，其展示了用于电气工程、无线通讯工程和自动化领域的线性驱动器。该线性驱动器具有驱动的子区域和不驱动的子区域，其可以在移动轴线的方向上相对于彼此移动，这些子区域至少临时地经由压电元件相互连接，这些压电元件部分设计为提升压电元件，部分设计为剪切压电元件。在所有情况下包括提升和剪切压电元件的单个的压电元件堆叠可以通过该提升压电元件来到达相对于驱动的子区域的摩擦附着，或者可以因此被提升。然后，实际的运动可以经由这些处于摩擦接合的堆叠的剪切压电元件来实现。此后可以考虑移动到其它堆叠，所以可以实现很大的移动范围。
该线性驱动器的设计实际上导致一种致动器，其经由其压电元件能够施加保持力，且在线性驱动器的两个部分上的移动轴线的方向上推动。从而，可以实现线性步进器，根据压电元件的选择，其具有很好的分辨率，以及根据继续移动的可能性，也具有很大的运动容差。
本发明的目的是产生一种用于微刻中的投影曝光设备的成像装置，其包括操纵装置，该操纵装置允许很刚性的结构和很好的分辨率，以提高要由操纵装置执行的运动。
根据本发明，该目的是由于这样的事实达到的，即，在用于微刻的投影曝光设备中的成像装置中，操纵装置利用线性驱动器，该线性驱动器具有驱动的子区域和不驱动的子区域，它们在移动轴线的方向上可相对于彼此移动，这些子区域至少临时地经由具有至少近似垂直于移动轴线的活动方向的功能元件，以及经由具有至少近似平行于移动轴线的活动方向的功能元件来相互连接。
上述的具有线性驱动器的操纵装置的设计导致用于微刻的理想的操纵装置。在这样的情况下，要进行操纵的方向和用于操纵装置中的线性驱动器的数量是不重要的。有利性质是由线性驱动器本身的类型确定的。
这样，根据使用的功能元件，在设计的帮助下，例如可以设想达到纳米的几分之一的很高的分辨率，在线性驱动器的移动期间，还可以通过继续移动的可能性来实现很大程度的移动(范围)。在这样的情况下，可以设想分辨率与幅度量级的范围的比例为1∶75000或者更好。
这些理想的性质与超过5微米/秒的很高的调节速度结合超过100N的很高的调节力相关。
线性驱动器它们自己的设计已经允许很高的刚性。由于常常可以省去齿轮，所以该刚性通常可以进一步提高。
在这样的情况下，整体起作用事实上是在没有由线性驱动器(Q＜10mw)发热的情况下发生。这在用于微刻的成像装置的领域中的情况下构成了特别的优点，由于发热和与发热相关的热膨胀会产生有关尺寸精度和要获得的精度方面的很大的问题。
此外，线性驱动器具有很长的使用寿命，以及给定已知的边界条件下很小的结构空间。
根据本发明的特别有利的发展，功能元件设计为压电元件。
在这样的情况下，这样的压电线性驱动器可以理想地实现由开始提到的光刻光学器件设置的很高和复杂的要求。
现在作为剪切压电元件和现在作为提升压电元件的功能元件的设计在保持提升压电元件的情况下经由剪切压电元件的理论上较高的分辨率允许很精确的进给。从而可以获得在百分之几纳米到几纳米范围内的通常要求的定位精度。在没有通过以步进模式操作线性驱动器的可能性的问题的情况下，也可以获得几十到100微米的幅度量级的通常的光学元件的行程。由于总体行进的通道是由具有上述指定的精度的单个部分组成的，所以总体行进的通道的精度也是上述的幅度量级。因此，压电线性驱动器实现了由要被设置的像差范围和要求的设置精度产生的最大行程与幅度量级为105到107的要求的机械定位精度的比例。
幅度量级为10到100N的要求的定位力，以及例如在运输情况下可以达到幅度量级更高的冲击载荷以下的保持力由要被操纵的光学元件和它们的支架的质量产生。压电线性驱动器同样可以产生这些保持和定位力，也可以在调节方向上产生很高的刚性。依赖于使用目的的该高的刚性从几牛顿/微米到几百牛顿/微米的范围，允许以特别有利的方法获得几百赫兹的光学元件的机械固有频率[原文如此]。
由于最大行程与压电线性驱动器的要求的机械定位精度的很高比例，可以以特别有利的方式使后者为无齿轮设计。从而可以避免返回运动[原文如此]，或者至少最小化，以及可以抑制在垂直于需要的移动方向的方向上的附加移动。
为了能够以理想的方式实现这种情况，驱动器必须设置为尽可能地靠近光学元件，这依次又大致限制可用的结构空间。这样，例如，在折射系统的情况下，驱动器完全集成到物镜的圆柱形外部轮廓中是有利的。由于大体上可能的压电线性驱动器的很小的设计，在每个方向上的每个单个驱动器的尺寸只有几厘米。因此，可以容易地以有利的方式来集成。
将压电线性驱动器集成到透镜支架也导致低发热的要求，由于无论如何必须避免光学元件的区域中的热膨胀和应力，以便获得在微刻领域中要求的合适的高的成像质量。由于压电元件已知为具有低的发热，所以可以在每个压电线性驱动器中实现小于10mw的发热。因此，从该观点看，在光学元件的区域中将压电线性驱动器集成到成像装置中也不成问题。
通常在光刻光学器件的领域中要求的是在单个暴露之间的几微米/秒的调节速度。由于剪切压电元件可以很快地反应，所以可以满足这些要求，由于调节通常由这样的小调节通道来实现，使得压电线性驱动器的模拟方式，也就是说，经由剪切压电元件的纯调节或者提升压电元件的上升或下降足够用于此目的。
相反地，在超过10年的系统的整个使用寿命期间要求整个行进范围。这在压电线性驱动器的帮助下可以实现，由于这些可以有利地在行进范围的一端保持它们的位置，而不需要永久的在该目的的电张力下。此外，跨过在整个使用寿命存在的压电线性驱动器的平均电压可以选择为低，而不极大地影响它们的操作模式。这对使用寿命和长期稳定性也具有有利的效果。
而且，压电线性驱动器可以是自我锁定的设计，且也可以根据下面的应用的例子来设计，也就是说，可以在没有电压的情况下保持其位置是有利于运输的。
上面已经描述的压电线性驱动器的性质理想地实现了必须在用于微刻的投影曝光设备中实现操纵任务的要求。这里，这些要求基本上总是相同的，不考虑操纵的实际任务和与其相关的行进方向。因此，根据本发明的压电线性驱动器的使用披露了有关上述的可以在这样的成像装置中出现的有关操纵的所有任务的所有要求的优点，尤其是有关光学元件在三个正交方向x方向、y方向和z方向上的操纵，以及有关围绕这些方向倾斜和/或旋转的例子。
由剩余的从属权利要求和在下面参考附图大体上描述的典型的实施例可得出本发明的有利的发展和改进，其中
图1示出了用于微刻的投影曝光设备的原理的略图，其可以用于将结构曝光到涂覆有光敏材料的晶片上；图2示出了线性驱动器的原理的视图；图3a到图3f示出了根据图3的线性驱动器的功能原理的视图；图4示出了用于在其光轴方向上操纵光学元件的操纵装置的原理的视图；图5示出了根据图4的操纵装置的平面图；图6示出了用于在垂直于其光轴的平面上操纵光学元件的操纵装置的原理的视图；图7在平面图中示出了用于围绕两个轴线操纵镜子的可能的设备的原理的视图；以及图8示出了根据图7中的线VIII-VIII的原理的截面图9a示出了具有两个透镜的光学系统在未校正彗差情况下的视图；图9b示出了在图9a中所示的彗差的焦散的放大部分；图10a示出了从图9a所知的光学系统在近似校正彗差的情况下的视图；以及图10b示出了在图10a中所示的近似校正彗差的焦散的放大部分。
用于微刻的投影曝光设备1在图1中显示。所述设备用于在涂覆有光敏材料的基片上曝光结构，该基片通常主要包括硅，且表示为晶片2，用于产生半导体部件，诸如计算机芯片。
投影曝光设备1在这样的情况下主要包括照明系统3；用于保持和确切定位设置有栅格型结构的掩模的装置4；所谓的标线片5，晶片2上的后者的结构通过该标线片来确定；用于保持、移动和确切定位该晶片2的装置6，以及成像装置7。
在这样的情况下，基本功能原理规定，引入标线片5的结构被曝光到晶片2上，尤其是使得结构减小到原始尺寸的三分之一或者更小。在这样的情况下，要被设置在投影曝光设备1上，尤其是设置在成像装置7上的有关分辨率的要求为微米以下的范围。
在进行曝光以后，晶片2继续移动，使得在相同的晶片2上曝光多个单独的区域，每个区域具有由标线片5规定的结构。一旦晶片2的整个表面被曝光，后者从投影曝光设备1取出，且经历多个化学处理步骤，通常通过蚀刻去除材料。如果合适，一个接一个地经过多个这样的曝光和处理步骤，直到在晶片2上产生多个计算机芯片。由于晶片2在投影曝光设备1中的逐步进给运动，后者通常也表示为步进机。相反，在晶片扫描仪的情况下，标线片5必须相对于晶片2越过，这样以便能够整体上成像标线片结构。
照明系统3提供了用于在晶片2上成像标线片5所要求的投影辐射，大体上这里只示出了一个投影束8，例如，光或者类似的电磁辐射。激光或者类似物可以用作该辐射的源。辐射在照明系统3中经由光学元件成形，使得当撞击在标线片5上时，投影辐射具有有关焦阑、均匀偏振、相对于场和角度的均匀传送、束相互的最低可能的相干性等的需要的性质。
标线片5的图像经由投影束8产生，且通过成像装置7适当减小地传送到晶片2上，如上已经说明的。在这样的情况下，也可以称为物镜的成像装置7包括多个单独的反射、折射和/或衍射光学元件，诸如透镜、反射镜、棱镜、平面板等。
此外，成像装置7的部分为至少一个操纵装置9，其在此只示意性地指示。操纵装置用于操纵连接到它的光学元件10的位置，以便改进可获得的成像质量。在这样的情况下的操纵装置9包括线性驱动器11，在线性驱动器的帮助下，永久连接到光学元件且相对于成像装置7可移动的操纵装置9的一部分12可以相对于永久连接到成像装置7的部分13移动。
在图2中大体上显示的线性驱动器11包括驱动的子区域14和不驱动的子区域15。不驱动的子区域15永久地连接到固定的部分13，如在此大体上显示的。驱动的子区域14连接到可移动的部分12。可移动的部分12和驱动的部分14的连接在这样的情况下经由位于钻孔内的销16以这样的方式来实现，即，连接相对于垂直于线性驱动器11的移动轴线17的运动被打开。
驱动的子区域14和不驱动的子区域15的连接在这里所示的实施例中的线性驱动器11的情况下经由8个不同的功能元件来进行，在这些功能元件中，至少4个通过摩擦附着临时互连两个子区域14、15。在所有情况下，功能元件中的4个设计为使得它们具有垂直于移动轴线17的活动方向。这些功能元件在图6中由标号18表示。活动方向在移动轴线17的方向上走向的还有的功能元件位于这些功能元件18和驱动的子区域14以及不驱动的子区域15之间。这些还有的功能元件由标号19表示。
根据特别有利的实施例，功能元件18、19可以设计为压电元件。然后，由标号18表示的功能元件可以设计为提升压电元件18，而由标号19表示的功能元件可以实现为剪切压电元件19。这导致移动循环的可能性，诸如将在下文中参考图3a到3f进一步描述的。
如在这里显示的典型的实施例中表示的，可以避免两个子区域14、15之间的平行引导，以便获得在驱动的子区域19的移动轴线17的方向上相对于不驱动的子区域20的平行移动。根据这里显示的实施例，平行引导包括两个杆20，其分别经由接合点，尤其是经由固定的接合点连接到驱动的子区域14和不驱动的子区域15。这确保了驱动的子区域14以相对于不驱动的子区域15平行的方式移动，也就是说，执行在移动轴线17的方向上的移动。
下面参考接下来的附图3a到3f来更加详细地说明线性驱动器11的移动循环。
图3a大体上示出了驱动的子区域14和不驱动的子区域15，连同功能元件18、19。驱动的子区域14经由四个提升压电元件18相对于不驱动的子区域15夹紧。在移动循环中的接下来的步骤在图3b中显示，其中，两个提升压电元件18打开，也就是说不再接合，以便可以通过设置在仍然夹紧提升压电元件18的区域中的两个剪切压电元件19来相对于不驱动的子区域15移动驱动的子区域14。该移动在图3c中大体上显示。图3d示出了接下来的步骤，如果需要驱动的子区域14相对于不驱动的子区域15的很大的移动。驱动的子区域14通过提升压电元件18的更新的致动被再次牢固地夹紧。经由两个其它的提升压电元件18的夹紧现在被释放，如从图3e可见。然后，图3f示出了下一步，其中，驱动的子区域14经由剪切压电元件19的致动依次继续移动。
移动循环的原理可以根据需要被重复，且可以在任何需要的方向上执行。在夹紧的状态下，线性驱动器11在这样的情况下分别具有很高的移动精度，其基于剪切压电元件19的精度。除了该很高的精度以外，经由通过提升压电元件18的可能的继续移动还可以实现很大的移动范围，以便这里可以实现理想的分辨率与移动范围的比例。
在这样的情况下，从根本上说可以设想上述类型的线性驱动器11的不同类型的致动。如果需要线性驱动器11的自我锁定，后者可以设计为使得功能元件18、19经由弹簧装置(这里没有显示)对抗驱动的子区域14被预加应力。这确保了功能元件18、19，也就是说在不致动的情况下总是摩擦接合，这样保证了驱动的子区域14通过夹紧相对于不驱动的子区域15的位置。通过致动提升压电元件18，然后，该夹紧在这些致动的提升压电元件18的区域中可以被消除到这样的程度，即，在驱动的子区域14和不驱动的子区域15之间不再有摩擦连接。然后，进一步的循环可以如上所述的实现。此外，该设计特别有利，由于压电功能元件18、19的使用寿命可以通过施加到压电元件的预加压力来延长。然而，大体上也可以设想到另一种设计，其中，驱动的子区域14和不驱动的子区域15之间的夹紧只在给定提升压电元件18的有源激励下才实现。
这样的线性驱动器11现在适于在说明书的介绍中的上下文已经提到的较高的要求，这些要求设置在成像装置7[原文如此]的区域的操纵的任务上，而与是否所包括的是垂直于光轴的操纵、倾斜操纵或者在垂直于光轴的平面中的操纵无关。根据上述线性驱动器11的很普通的适用性，使得它们的对于元件参与光刻过程的微刻的实际上所有区域的合适的动作相对于它们的位置操纵，在下面的附图中的目的是验证三个例子的原理，而不是意在将线性驱动器11的应用限制到来自用于微刻的成像装置7的领域的操纵的这些具体的任务。
在图4中显示的是通过操纵装置9的截面，其可以用于沿着其光轴21操纵光学元件10，在这里选择的典型的实施例中的透镜10。除了在光轴21的方向上纯移动以外，其通常由“z”表示，光学元件10的倾斜也是可以设想的。
为了操纵的目的，可移动的部分12，这里为携带光学元件10的可移动的内部环，移动更靠近例如经由三个线性驱动器11来连接到成像装置7的固定的部分13，这里是固定的外部环13，在此大体上可以看见两个线性驱动器。
为了相对于固定的部分13引导可移动的部分12，在这里显示的典型的实施例中设置有环形盘22，其经由圆周的固定接合点23连接到固定的部分13和可移动的部分12。可移动的部分12可以通过线性驱动器11来相对于固定的部分13移动，线性驱动器11的移动轴线17至少近似地平行于光轴21走向，环形盘22实现可移动的部分13的引导，使得后者在垂直于移动轴线17的平面中不经历偏转。
引导件的确切设计对于这里的说明只起次要的作用，所以要在这里描述的只在于，环形盘22本身设计有相对大的壁厚。结果，实际上在环形盘22中没有任何类型的变形。在这样的引导元件的区域中出现的所有变形将在圆周的固定接合点23的区域中发生。由于这些固定接合点23设置在很精确限定的位置处，这样的引导元件的行为可以提前精确地且很容易从环形盘22确定。此外，可以实现设计的很高的刚性，从而实现很高的固有频率。
这样设计的[原文如此]操纵装置9的平面图在图5中显示。再次可见的是固定的部分13和具有光学元件10的可移动的部分12。可移动的部分12和固定的部分13的引导经由环形盘22执行。位于环形盘22下面的区域中的是三个线性驱动器11，其这里以三角形的形式表示。除此以外可见的是三个传感器24，其这里大体上通过卵形结构表示。传感器24分别以相互成120度角设置，以及相对于线性驱动器11成60度角设置。可移动的部分12相对于固定的部分13的确切位置可以经由传感器24检测。传感器24例如可以设计为光学传感器24，其可以经由玻璃测量尺增加地或者绝对项地检测位置的改变。这样的传感器24是商业上可获得的部件，为此，它们的操作模式不在此更加详细地检验。
结合操纵装置9的很刚性的设计，三个传感器24、三个线性驱动器11和作为引导件的环形盘22的组合允许光学元件10在光轴21的方向上的确切可控的定位和/或相对于光轴21的倾斜。在这样的情况下，通过引导件来确保光学元件10在垂直于光轴11的平面中的位置，结果是这样一种设计，即，很刚性，且不容易在固有频率的区域中振动和/或激励。
以刚描述的方式设计的操纵装置9可以实现在用于微刻的投影曝光设备1的区域中，这里尤其是在成像装置7中出现的很高的要求。在这样的情况下，对这样的设计的理想的补充是线性驱动器11，其一方面具有很高的精度，另一方面允许很大的范围，也就是说，很大的移动行程的可能性。在这样的用于微刻的z和/或倾斜操纵装置9的情况下，对于分辨率的必要的要求为，对于正负80到200微米的行程为大约0.3到0.8nm。在任何情况下，这里要获得的刚性应该大于12-18牛顿/微米。在这样的情况下，要求的调节力为大于100N，但是这对于线性驱动器11不是问题。对于这种情况下的使用，线性驱动器11的设计必须允许自我锁定，在具有压电元件18、19的合适的预加应力的理想情况下，这是没有问题的，如上已经描述的。自我锁定也必须保持力的幅度量级为调节力的6到8倍，例如在冲击载荷的情况下。
通过根据前述设计的组合理想地实现所有这些前提。
除了在上面的典型实施例中描述为光学元件10的透镜以外，相当的设计当然也可以设想为其它光学元件10，例如反射镜。在稍微较粗糙的分辨率和较大的进行范围的情况下，为了这样的使用目的通常获得相当的边界条件。然而，这里要求的刚性必须仍然较高。然而，结合近似8-12nm的较粗糙的分辨率，这可以通过在空白[原文如此]20的区域中的固定接合点的合适的设计来获得。
图6示出了操纵装置9的还有的实施例的平面图，这里用于在垂直于光轴21的平面中操纵光学元件10的目的。光学元件10，这里为透镜，例如经由凸缘以本身已知的方式以从内部环中，也就是说操纵装置9的可移动的部分12的变形来分离的方式支撑。固定的部分13，也就是说这里的外部环，和内部环12在这里显示的例子中设计为一个整体，在内部环12和外部环13之间经由具有插入的L形连接元件26的内部环12和外部环13之间的圆周槽25的系统产生柔性连接。L形的连接元件26设计为固定接合点。除了枢转接合点27和两个线性驱动器11以外，其在此大体上显示，它们构成了内部环12和外部环13之间的唯一连接。
通过分离切口引入单件基本形式的圆周槽25通过设置为以稍微的间隔相互邻近的L形的两个分离切口以规则的间隔中断，结果为使连接元件26形成为L形切口之间的连接板。此外，枢转接合点27通过偏移和重叠圆周槽25来同样形成，该枢转接合点27具有圆周槽25之间的连接板，这些圆周槽在该区域中相互重叠。替代这里显示的内部环12和外部环13的不可分的特性，然而，还可以经由采用焊接、结合或者低温焊接的部件的形式的接合点来实现连接。
通过在外部环13和内部环12之间形成相对大的切割口(这里不可见)来在两个相对的位置处中断圆周槽25。在所有情况下，线性驱动器11之一设置在两个切割口中。这里，在所有情况下，驱动的子区域14连接到外部环13，不驱动的子区域15连接到内部环12。在根据图6大体上的视图中没有详细显示的设计还可以以恰好相反的方式设计，而不改变操纵装置9的操作模式。操纵装置9设计为具有优化的力锁合和安全性的结构。
要遵守下面的条件和/或任务，以便获得内部环12相对于外部环13在x/y平面内的需要的和预定的位移。
枢转接合点27要被设置在线性驱动器11的作用的两个点之间，以通过这样的方式移动内部环12，即，在线性驱动器11的移动轴线17的作用点处的切线T1和T2与在枢转接合点27处应用的切线T3相交。在这样的情况下，相交的两个点首先形成线性驱动器11之一的旋转中心28，以在x方向上位移内部环12，其次，形成旋转中心29，以通过线性驱动器11中的另一个来在y方向上位移内部环12。同时要确保的在于，分别从旋转中心28和旋转中心29到中点或者到光轴21的两个半径30和31相互成直角。至少在围绕光轴21的小区域32中(如图6中的虚线视图)，两个半径30和31从而形成两个调节轴线，半径31限定x轴，半径30限定y轴。
给定第一线性驱动器11的致动，从而内部环12围绕旋转中心28旋转，而给定第二线性驱动器11的调节，内部环12围绕旋转中心29旋转。严格地说，这意味着将导致非线性x移动或y移动，但是由于半径30和31的半径充分大于预计的调节移动，所以在x-y平面中的准线性移动导致在上述已经提到的区域32中，其相应于内部环12的行进区域。为了重新设置调节移动，以及增加对于额外的和特殊的载荷的刚性，如果合适，可以使片簧(没有显示)分别作用在内部环12上，该内部环由它们的其它端部支撑在外部环13上。
圆周槽25和连接元件26的结构和形状导致在垂直于光轴21(z轴)的平面(x-y平面)中的高弹性。此外，高刚性设置在z方向上。这尤其是基于连接元件26的L形，这些连接元件在z方向上可以具有合适的长度，结果确保了在z方向上的高刚性。正如连接元件26一样，枢转接合点27在该典型的实施例中构成了固定接合点。然而，当然还有其它类型的接合点也可以用于实现内部环12相对于外部环13的位移。尤其是，这里使用第三个线性驱动器11来替代枢转接合点也是可以想到的。从而，可以改变两个轴线x和y在由它们限定的平面中的角位置。
如果不希望能够成直角行进，那么也可以另外进行旋转中心28、29和枢转接合点27，以及如果合适，第三线性驱动器11的上述分配。
以刚描述的方式设计的操纵装置9可以实现在用于微刻的投影曝光设备1的区域中，这里尤其是在成像装置7中出现的很高的要求。在这样的情况下，对这样的设计的理想的补充是线性驱动器11，其一方面具有很高的精度，另一方面允许很大的范围，也就是说，很大的移动行程的可能性。在这样的用于微刻的x-y操纵装置9的情况下，对于分辨率的必要的要求为，对于正负1到2mm的行程为大约15到25nm。在任何情况下，这里要获得的刚性应该大于5牛顿/微米。在这样的情况下，要求的调节力为大于30N，但是这对于线性驱动器11不是问题。对于这种情况下的使用，线性驱动器11的设计必须允许自我锁定，在具有压电元件18、19的合适的预加应力的理想情况下，这是没有问题的，如上已经描述的。自我锁定也必须保持力的幅度量级为调节力的6到8倍，例如在冲击载荷的情况下。
通过根据前述设计的组合理想地实现所有这些前提。
现在在图7中描述的是还有的操纵装置9，其用于操纵光学元件10，在这样的情况下为反射镜。在这样的情况下，操纵装置9的设计很强地简化到基本原理，且在这里显示的典型的实施例中包括光学元件10的万向悬架。在这样的情况下，在操纵装置9中的光学元件10的万向悬架只是意在作为线性驱动器11围绕固定的支承点移动光学元件-这样，通常倾斜光学元件10的所有类型的操纵装置9的原理的一个例子。
然而，除了这里显示的平面反射镜以外，光学元件10还可以是凹透镜、棱镜、分束镜立方体或者类似物，其操纵，尤其是倾斜操纵是需要的，以优化投影曝光设备1的成像装置7的操作模式。
在这样的情况下，根据在图7和图8中显示的典型的实施例的操纵装置9设计为使得光学元件10永久地连接到可移动的部分12，其经由支承和枢转点33依次又连接到可移动的中间框架34。该中间框架34经由两个还有的支承和枢转点35连接到操纵装置9的固定的部分13。在图7中可见的各支承点33、35的连接线相对于彼此的垂直结构导致本身已知的万向悬架，且允许光学元件10相对于光轴21的倾斜在图8中可见。在这样的情况下，要求的线性驱动器11在图7中经由三角形以前面图中已经表示的类似的方式来大体上表示。
在根据图8的截面的原理中，具有它们的移动轴线17的线性驱动器11再次更加详细地显示。可以看出，可移动的中间框架34可以围绕由支承点35形成的旋转轴线经由一个线性驱动器来操纵。在这里大体上显示的典型的实施例中，表示了弹簧装置36，其对抗线性驱动器11按压中间框架31，这样允许线性驱动器11和中间框架34之间的连续的重新设置和零间歇连接。显示为在中间框架34和可移动的部分12之间的线性驱动器11还以类似的方式起作用。当然，还可以想到用其它装置来实现恢复力。例如，在旋转轴线的偏心结构的情况下，重力可以用于重新设置。
在这样的情况下，由图7和8描述的设计意在只是大体上表示线性驱动器11的可能的使用；当然也可以想到任何其它的设计，在这样的情况下，一个或者多个线性驱动器11用作支承点，如在前面的图中描述的，或者在这样的情况下，线性驱动器11用于围绕一个或者多个固定的支点或者支承点33、35操纵光学元件10。
下面的图9a到10b描述了在成像装置7的区域中获得甚至更高的成像质量的进一步可能性。
由本发明人进行的由于透镜加热产生的像差分析表明，在具有偏轴场的光学系统的情况下，在诸如场曲率或者具有方形场轮廓的像散之类的旋转对称误差以后，不是诸如变形失真之类的二色像差，而是单色像差，例如径向和切向失真和恒定彗差构成误差的最大部分。下面的讨论涉及彗差。
图9a示出了由两个透镜10和10’形成的光学系统。通过透镜10和10’的束通道显示为从物点0开始。光阑37设置为限制光束。在该例子中，透镜10’围绕垂直于光轴21的轴线倾斜近似12度。在光束已经通过两个透镜10和10’以后，束将在像点O’处再次交叉。除了其它像差以外，透镜10’的倾斜引起轴向点O’的彗差。
围绕像点O’的焦散的放大视图在图9b中显示。这里现在可以清楚地看到，物点O不能以点状的方式由两个透镜10和10’结合透镜10’的倾斜来成像。主束38和边缘束39不在焦点或者像点O’处相遇。结果是像点O’的不对称且不清晰的图像，其类似彗星的尾巴，且也表示为彗差。
为了校正这些像差，以及横向失真，现在可以利用根据本发明的新开发的Z操纵装置9的倾斜的可能性。这在图10a中实现，其中，透镜10这里要被设计为Z操纵装置。在该典型的实施例中，为了简化束通道的视图，已经省去了结合透镜10的Z操纵装置9的视图。透镜10现在倾斜0.75度。如图10b所示，光学系统的该设计很大程度地补偿了由透镜10’的倾斜在光轴21上引起的彗差。根据图10b的放大的焦散表明了实际上校正的彗差，由于主束38和边缘束39在像点O’处交叉。如对该系统预期的，其它像差由于两个透镜10和10’的强烈倾斜而出现。然而，这可以通过在光学计算机程序的帮助下提前进行的仿真计算来避免。
尤其是，诸如恒定彗差或者横向失真之类的由于不对称的透镜加热产生的像差现在可以通过垂直于光轴21位移透镜10或者通过倾斜透镜10来校正。
根据应用的目的，要被操纵的透镜尤其意在一种特殊的设计。在传导灵敏度分析的情况下，在其结果的帮助下，可以选择适于Z操纵装置9和用于通过倾斜来校正单色误差(彗差，失真)的透镜。它们的使用导致充分改进的成像质量。
根据本发明的Z操纵装置9额外地允许校正由传统的操纵装置不完善的操作而不注意地引入系统的误差。
因此，在该类型的操纵装置9的帮助下，现在同样可以校正均匀的单色像差。透镜10的操纵可以单独地执行，或者通过透镜10沿着光轴21的z位移或者通过倾斜透镜10的组合来执行。因此，现在也可以校正由透镜加热引起的不对称像差。
权利要求
1.一种用于微刻的投影曝光设备中的成像装置，其包括至少一个光学元件和至少一个操纵装置，该操纵装置具有线性驱动器，用于操纵光学元件的位置，其特征在于，该线性驱动器(11)具有驱动的子区域(14)和不驱动的子区域(15)，它们在移动轴线(17)的方向上可相对于彼此移动，这些子区域(14、15)至少临时地经由具有至少近似垂直于移动轴线(17)的活动方向的功能元件(18)，以及经由具有至少近似平行于移动轴线(17)的活动方向的功能元件(19)来相互连接。
2.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，这些功能元件(18、19)设计为压电元件。
3.如权利要求1或者2所述的成像装置，其特征在于，这两个子区域(14、15)经由引导装置(杆20)相互连接。
4.如权利要求1、2或者3所述的成像装置，其特征在于，光学元件(10)的操纵根据这样的事实来进行，即，该光学元件(10)永久地连接到可移动的部分(12)，该可移动的部分经由至少一个线性驱动器(11)连接到固定的部分(13)，该固定的部分永久地连接到成像装置(7)。
5.如权利要求1到4中的一项所述的成像装置，其特征在于，该操纵装置(9)具有三个[原文如此]线性驱动器(11)，其移动轴线(17)至少近似平行于光学元件(10)的光轴(21)走向，光学元件(10)的位置通过至少三个传感器(24)来检测，且可以控制操纵为在光轴(21)方向上的纯移动。
6.如权利要求1到5中的一项所述的成像装置，其特征在于，该操纵装置(9)具有三个[原文如此]线性驱动器(11)，其移动轴线(17)至少近似平行于光学元件(10)的光轴(21)走向，光学元件(10)的位置通过至少三个传感器(24)来检测，可以控制操纵为倾斜移动。
7.如权利要求1到4中的一项所述的成像装置，其特征在于，光学元件(10)的操纵(9)通过至少两个线性驱动器(11)来实现，其移动轴线(17)位于垂直于光学元件(10)的光轴(21)的平面中，光学元件(10)的操纵可以在与垂直于光轴(21)的平面相同或者平行的平面中进行。
8.如权利要求1到4中的一项所述的成像装置，其特征在于，该光学元件(10)可以经由至少一个线性驱动器(11)围绕光学元件(10)被安装的点或者轴线(支承点33或者35)旋转。
全文摘要
披露的是一种用于微刻的投影曝光设备(1)的成像装置(7)，其包括至少一个光学元件(10、33、34)和至少一个操纵装置(9、36、41)，该操纵装置设置有线性驱动器(11)，用于操纵光学元件(10、33、34)的位置。该线性驱动器(11)包括驱动的部分(14)和不驱动的部分(15)，它们沿着轴线(17)朝着彼此可移动。这两个部分(14、15)至少临时地经由沿着轴线(17)可操作的功能元件(18)，以及经由在一个方向上可操作的功能元件(19)来至少近似平行于移动轴线(17)来相互连接。
文档编号G03F7/207GK1620731SQ02828229
公开日2005年5月25日 申请日期2002年12月17日 优先权日2001年12月19日
发明者W·哈梅尔, J·菲舍尔, K·-E·奥贝勒, E·默茨, R·罗尔, K·里夫, S·舍恩加特, M·诺伊迈尔, B·特罗斯巴赫, T·拉赛尔, U·韦伯, M·米尔贝耶, H·霍尔德雷尔, A·科尔, J·韦伯, J·利佩尔特 申请人:卡尔蔡司 Smt 股份公司