可校准的光学组件的制作方法

1.本发明涉及一种可校准的光学组件，包括光学支架；保持在该光学支架上的光学元件；保持结构，其中，光学支架保持在保持结构上的球关节中，其中，设置第一校准装置，用于将光学支架相对于保持结构绕着第一轴线枢转，并且其中，设置第二校准装置，用于将光学支架相对于保持结构绕着第二轴线枢转。


背景技术：

2.这样的组件由us 3,897,139 a已知。在这种已知的组件中，镜子布置在方形装配板的中心处。球关节和两个校准装置布置在方形装配板的角部处并且将装配板与保持结构连接。球关节和两个校准装置与镜子的距离相等并且分别直接布置在镜子旁。


技术实现要素：

3.本发明的任务是给出一种具有改善的可接近性的用于校准光学元件的光学组件。
4.根据本发明，该任务通过根据权利要求1的组件来解决。在从属权利要求和说明书中描述有利的实施方式。
5.根据本发明设置一种可校准的光学组件。该光学组件具有光学支架和光学元件，所述光学元件保持在所述光学支架上。光学元件可以是透镜。优选地，光学元件是镜子。
6.此外，光学组件还具有保持结构。光学支架保持在保持结构上。在校准时，带有光学元件的光学支架相对于保持结构的定向被改变和限定地调整。为了将光学支架保持在保持结构上而设置球关节。球关节允许光学支架相对于保持结构在所有旋转自由度上的运动，但限制了所有平移自由度。
7.为了能够设置光学支架相对于保持结构的限定的定向，设置两个校准装置。借助第一校准装置，光学支架可以相对于保持结构绕着第一轴线枢转。借助第二校准装置，光学支架可以相对于保持结构绕着第二轴线枢转。第一和第二轴线基本上不相互平行地定向。第一和第二轴线可以相互围成10
°
至170
°
的角度，有利地约90
°
的角度。优选地，第一和第二轴线之间的角度可以为75
°
至105
°
之间。第一和第二轴线基本上穿过球关节延伸。由此可以在校准时避免光学支架的卡紧。优选地，第一和第二校准装置仅在绕着第一和第二轴线旋转方面限定光学支架相对于保持结构的定向；所有其它自由度通常相应地不受第一和第二校准装置限制。
8.根据本发明，球关节布置在光学元件与第一和第二校准装置之间。换言之，从光学元件看，这两个校准装置布置在球关节外。因此，球关节比校准装置更靠近光学元件布置。这便于接近两个校准装置，以便通过操纵一个或两个校准装置来调整光学元件的定向。尤其，在两个校准装置和光学元件之间，优选地靠近球关节可以设置气密和/或光学密封的屏蔽装置，而由此不限制使用校准装置。第一轴线可以由通过球关节和第二校准装置的直线限定。第二轴线可以由通过球关节和第一校准装置的直线限定。
9.优选地，球关节尽可能紧密地位于光学元件的光学中心处。通常，球关节恰好布置
在光学元件的外径以外。也可以考虑，如果光学元件是不透光的，即镜子，则球关节布置在光学元件后面。
10.两个校准装置与球关节的距离有利地是相等的。通常，两个标准装置与球关节的距离大于球关节与光学元件的光学中心的距离，优选至少两倍大。
11.光学支架可以通过纵向刚性的导向元件在保持结构上引导。通过导向元件设定光学支架相对于保持结构关于第三轴线的限定的旋转位置。第三轴线原则上不与第一和第二轴线平行地，而是优选与第一和/或第二轴线垂直地延伸。尤其，第三轴线可以垂直于第一和第二轴线之间的角平分线延伸。这可以减少球关节的负载。通常，第三轴线穿过球关节延伸。
12.有利地，导向元件沿着其刚性构造的纵向方向相对于第一和第二轴线分别成至少30
°
的角度延伸。导向元件尤其可以从第一校准装置延伸到第二校准装置，或者纵向方向可以平行于校准装置的连接线延伸。
13.优选地，导向元件构造为板簧。板簧可以成本低地提供并且以简单的方式固定在保持结构和光学支架上。同时，板簧能够实现光学支架相对于保持结构的精确导向。板簧在其纵向方向上是刚性的，即没有明显地变形。至少在横向于纵向方向延伸的方向上，板簧是软的，即是明显可变形的。通常，板弹簧可绕着其纵轴线扭转。
14.有利地，从球关节看，导向元件布置在第一和/或第二校准装置后面。通过导向元件与球关节的大的距离，可以实现光学支架关于第二轴线的特别精确的定向。此外，这可以简化光学组件的装配。
15.为了限制球关节的第三旋转自由度，校准装置之一可以替代地限制两个自由度，例如以铰链的形式构造。
16.特别优选地，光学支架穿过保持结构的槽口伸出。然后，保持结构可以帮助将布置有光学元件的空间相对于布置有校准装置并且为了校准目的而易于接近的周围环境密封或屏蔽。
17.优选地，保持结构将光学支架在球关节和两个校准装置之间从所有侧包围。由此可以获得一个特别紧凑的结构。此外，这可以简化光学组件与另一结构，例如壳体的附接。
18.优选地，在光学支架和保持结构之间布置有气体密封件。通过气体密封件可以将光学元件区域中的保护气体氛围与校准装置区域中的环境空气隔开。气体密封件基本上接触地贴靠在光学支架和保持结构上。
19.在槽口上可以设置光学屏蔽装置。该光学屏蔽装置防止辐射从光学元件的区域逸出到对于操作人员可接近的周围环境中。优选地，光学屏蔽装置构造有彼此相叠的板材元件。板材元件中的至少一个板材元件可以保持在保持结构上。至少另一保持元件可以保持在光学支架上。
20.为了在校准时仅在气体密封件和/或光学屏蔽装置上引起小的运动，保持结构的被光学支架穿过的槽口优选地靠近球关节布置。气体密封件和/或光学屏蔽装置的部分可以直接布置在槽口处。
21.光学支架可以具有冷却介质通道。通过将冷却介质通过冷却介质通道引导，可以冷却光学支架，尤其冷却光学元件。通过冷却介质通道，可以将冷却介质，例如冷却水从光学支架的第一冷却介质接头引导到光学支架的第二冷却介质接头。冷却介质通道可以直接
从光学元件旁延伸，其中，光学元件可以一起形成冷却介质通道的壁。
22.第一和/或第二校准装置可以构造为用于改变长度。优选地，第一和/或第二校准装置构造有第一或第二校准螺钉和第一或第二保持螺母。如此可以调整带有光学元件的光学支架相对于保持结构的特别精确的定向。此外，借助这种校准装置可以有效地避免不希望的自主调节。
23.第一和/或第二校准螺钉可以构造有旋转椭圆形的，尤其球形的头部区段，该头部区段支撑在一个锥形接收部，优选光学支架的锥形接收部中。在该构型中，获得校准螺钉与(相应的)接收部之间的线接触。该线接触确保足够的刚性，以便确保光学支架与光学元件即使在抖动或冲击时的精确定向。此外，线接触减少了头部区段与相应的接收部之间的接触压力。
24.第一和/或第二保持螺母可以构造有旋转椭圆形的，尤其球形的贴靠面，该贴靠面支撑在一个锥形接收部，优选保持结构的锥形接收部中。在该构型中，获得保持螺母与(相应的)接收部之间的线接触。该线接触确保足够的刚性，以便确保光学支架与光学元件即使在抖动或冲击时的精确定向。此外，线接触减少了贴靠面与相应的接收部之间的接触压力。
25.优选地，光学支架和保持结构彼此离开地预紧。由此，光学支架和保持结构能够无间隙地耦合到校准装置上，而不会使光学支架卡紧。第一和/或第二校准装置可以具有第一或第二弹簧元件。在调节第一或第二校准装置时，相应的弹簧元件可以被压缩或膨胀。第一或第二弹簧元件可以包围第一或第二校准螺钉。第一或第二弹簧元件可以构造为优选柱形的螺旋弹簧。该预紧可以确保头部区段和贴靠面可靠地贴靠在相应的接收部上。
26.两个校准装置中的每一个上的预紧力例如可以为至少100n，优选地至少120n，特别优选地至少150n。借助如此测定的预紧力，即使在振动和其它作用到光学支架上的力(例如通过冷却水软管)的情况下，也能确保无间隙和精确的定向。通常，校准装置上的预紧力分别小于500n。由此可以避免校准装置的过载。
27.球关节可以构造有固定螺母，该固定螺母拧紧到保持结构的定位栓上，并且具有旋转椭圆形的、尤其球形的关节面，该关节面支撑在光学支架的另一锥形接收部中。如此可以设置，光学支架无间隙地并且相对于振动和作用的力不敏感地支承在保持结构上。通常，设置第三弹簧元件，该第三弹簧元件使光学支架和保持结构在球关节上彼此离开地预紧，优选地，其中，弹簧元件包围定位栓。第三弹簧元件可以是一个优选圆柱形的螺旋弹簧。球关节上的预紧力可以为至少100n、优选地至少120n、特别优选地至少150n。借助如此测定的预紧力，即使在振动和其它作用到光学支架上的力(例如通过冷却水软管)的情况下，也能确保无间隙和精确的定向。通常，球关节上的预紧力小于500n。由此可以避免球关节的过载。球关节上的预紧力通常比校准装置上的预紧力更大。第三弹簧元件可以比第一和第二弹簧元件具有更大的刚度。因为光学支架的重心通常更靠近球关节，由此能够补偿其更大的负载。
28.此外，光学组件还可以具有用于发射激光束的激光源和具有目标(target)，其中，光学元件布置在激光束的射束路径中，以便将激光束对准目标。通过用激光束照射目标可以例如获得极紫外线辐射(波长在10nm至121nm之间)。
29.本发明的另外的特征和优点可以从说明书、权利要求书和附图中得出。根据本发明，上述特征和还进一步更详细描述的特征可以单独使用或以多个任意实用的组合使用。
所示出和所描述的实施方式不应理解为最终的穷举，而是对本发明的描述具有更多示例性的特点。
附图说明
30.在附图中并且根据实施例更详细地阐述本发明。附图示出了：
31.图1：根据本发明的光学组件的示意性剖视图，所述光学组件具有保持在光学支架上的光学元件，所述光学元件能够通过两个校准装置相对于保持结构校准，其中，保持结构在球关节和与光学元件进一步远离的校准装置之间包围光学支架；
32.图2：图1的可校准的光学组件的抽象的原理简图；
33.图3：用于产生极紫外辐射的装置的示意图，在该装置中，来自激光源的激光辐射通过根据图1的两个可校准的光学组件对准目标，使得发射出极紫外辐射。
具体实施方式
34.图1示出可校准的光学组件10。在图2中简化地示出光学组件10的基本结构。
35.光学组件10具有一个光学支架12。在光学支架12上保持有光学元件14。光学元件14在此是镜子。替代地，光学元件可以是透射元件，例如分束器(未详细示出)。光学元件14可以插入到光学支架12的接收凹槽中。
36.光学组件10还具有保持结构16。带有光学元件14的光学支架12可以相对于保持结构16校准。为了使光学支架12能够相对于保持结构16倾斜，光学支架12保持在保持结构16上的球关节18中。球关节18允许光学支架12相对于保持结构16在所有三个(旋转)自由度上的旋转相对运动。在球关节18上，光学支架12不能相对于保持结构16平移。
37.光学组件10具有第一校准装置20和第二校准装置22。通过操纵第一校准装置20，光学支架12能够绕着第一轴线24相对于保持结构16枢转。通过操纵第二校准装置22，光学支架12能够绕着第二轴线26相对于保持结构16枢转。第一轴线24在此由通过球关节18和第二校准装置22的直线限定。第二轴线26在此由通过球关节18和第一校准装置20的直线限定。第一和第二轴线24、26可以在两个校准装置20、22之间围成一个例如90
°
的角度。然而，更小或更大的角度也是可能的。
38.球关节18布置在光学元件14与第一和第二校准装置20、22之间。光学元件14与球关节18的间距、尤其中心间距在此小于光学元件14与第一校准装置20的(中心)间距。同样，光学元件14与球关节18的(中心)间距小于光学元件14与第二校准装置22的(中心)间距。尤其，在所示的实施方式中，从第一校准装置20看，在第二轴线26上与光学元件14(尤其与其中心)距离最小的点位于球关节18以外。相应地，从第二校准装置22看，在第一轴线24上与光学元件14(尤其与其中心)距离最小的点位于球关节18以外。从光学元件14看，两个校准装置20、22布置在球关节18后面。
39.为了限定光学支架12相对于保持结构16关于绕着第三轴线旋转的定向而设置一个导向元件28。在此，第三轴线垂直于第一和第二轴线24、26(在图2中垂直于绘图平面)穿过球关节18延伸。导向元件28可以构造为板簧。在一端，导向元件28固定在保持结构16上的第一固定部位30处。在另一端，导向元件28固定在光学支架12上的第二固定部位32处。穿过导向元件28的两个固定部位30、32的直线与球关节18间隔开地延伸。该直线可以与两个校
准装置20、22的连接线平行地延伸。因为导向元件28纵向刚性地构造，所以该导向元件防止光学支架12相对于保持结构16绕着第三轴线的旋转。为了增大导向元件28与球关节18的距离和因此获得对光学支架12的特别精确地导向，从光学元件14看，导向元件28可以布置在两个校准装置20、22后面。
40.保持结构16可以有槽口34(参见图1)，光学支架12穿过该槽口伸出。应指出的是，保持结构16可以多件式地构造。尤其，两个校准装置20、22的作用点可以设置在保持结构16上，并且槽口34可以设置在保持结构16的第一构件36上。球关节18可以设置在保持结构16的第二构件38上。如果保持结构16多件式地构造，则其构件36、38固定地相互连接，尤其不能彼此运动。
41.光学支架12在此构造有多件式的基体。替代地，光学支架的基体可以多件式地构造并且尤其在校准装置20、22和球关节18或光学元件14(未更详细地示出)之间划分。
42.在槽口34的区域中，保持结构16连续地环绕着光学支架12。在槽口34处可以设置气体密封件40。气体密封件40可以以波纹管的形式构造。气体密封件40将布置有光学元件14并且通常含有保护气体的空间与校准装置20、22可自由进入的周围环境隔开。
43.此外，在槽口34处还可以设置光学屏蔽装置42。光学屏蔽装置42防止光、尤其激光通过槽口34进入到具有校准装置20、22的周围环境中。光学屏蔽装置42可以具有至少一个固定在保持结构16上的第一板材元件44。此外，光学屏蔽装置42可以具有至少一个固定在光学支架12上的第二板材元件46。板材元件44、46相互重叠，使得光不能穿过槽口34逸出。
44.为了在将光学支架12相对于保持结构16校准时，在气体密封件40和屏蔽装置42上引起小的运动，槽口34靠近球关节18布置。校准装置20、22布置在由保持结构16限定的空间(光学元件14位于该空间中)外，能够实现将槽口34保持得小。因此，气体密封件40和屏蔽装置42也可以实施为具有小的周长。
45.球关节18可以构造有固定螺母48。固定螺母48具有球形关节面50。在所示的实施例中，固定螺母48拧紧到保持结构16的定位栓52上。定位栓52在此与保持结构16的第二构件38一体构造。固定螺母48的球形关节面50支撑在光学支架12的一个锥形接收部54中。在球关节18的区域中，光学支架12和保持结构16通过弹簧元件56彼此离开地预紧，该弹簧元件在图1中套筒形示意性地示出。弹簧元件56可以构造为螺旋弹簧。弹簧元件56可以包围定位栓52。弹簧元件56的预紧力如此大地选择，例如约240n，使得在运行中出现负载的情况下，始终确保固定螺母48和锥形接收部54的线性接触。通过该结构形式可以在球关节18中获得光学支架12在保持结构16上的精确、刚性和易于调节的支承。
46.两个校准装置20、22可以结构相同地实施。校准装置20、22可以构造为用于改变它们各自在光学支架12和保持结构16上的作用点之间的距离。换言之，校准装置20、22可以构造为用于改变长度。
47.校准装置20、22在此分别具有一个校准螺钉58和一个保持螺母60。通过校准螺钉58和保持螺母60的相互转动，能够改变校准装置20、22的有效长度。校准螺钉58分别具有一个球形头部区段62。校准螺钉58的球形头部区段62可以分别支撑在光学支架12的一个(另外的)锥形接收部64中。保持螺母60分别具有一个球形贴靠面66。保持螺母60的球形贴靠面66可以分别支撑在保持结构16的锥形接收部68中。当然，校准螺钉58和保持螺母60的布置也可以相反，使得头部区段62支撑在保持结构16上，而贴靠面66支撑在光学支架(未示出)
上。
48.在校准装置20、22的区域中，光学支架12和保持结构16通过弹簧元件70彼此离开地预紧。第一校准装置20的弹簧元件70在图1中套筒形示意性地示出。弹簧元件70可以分别构造为螺旋弹簧。弹簧元件70可以分别包围所配属的校准螺钉58。弹簧元件70的预紧力如此大地选择，例如约150n，使得在运行中出现负载时始终确保头部区段22以及贴靠面66和各锥形接收部64、68的线性接触。通过该结构形式可以获得光学支架12在保持结构16上的精确、刚性和静态确定的支承。因为校准装置20、22分别仅限制或设定一个唯一的自由度，所以能够简单地对光学组件10校准，并且能够可靠地避免光学支架12的卡紧，该卡紧可能对光学元件14的成像质量产生不利影响。
49.光学支架12同时刚性和无应力地固定在保持结构16上能够实现，冷却介质软管(未示出)连接到光学支架12上，而不损害光学支架12与光学元件14的定向精度。为此，在光学支架12上设置两个冷却介质接头72、74。未详细示出的冷却介质通道在光学支架12中延伸。冷却介质通道将两个冷却介质接头72、74相互连接。可以考虑，冷却介质通道直接从光学元件14旁延伸并且区段地被该光学元件限界。
50.图3示出用于产生极紫外线辐射的装置78。该装置包括激光源80和具有三个光学放大器级84a、84b、84c的放大器组件82。由激光源80发射并且通过放大器组件82放大的激光束借助两个上面已经描述的可校准的光学组件10和聚焦光学器件86对准目标(target)88。聚焦光学元件86可以是透镜。目标88可以由锡构成。目标88的材料在用激光束照射时变成等离子体状态并且发射极紫外线辐射(参见虚线箭头)。
51.至少目标88、聚焦光学器件86和两个光学组件10的光学元件14布置在一个真空腔室90中。真空腔室90可以包含具有低压的保护气体。真空腔室90的壁可以由保持结构16的具有槽口34的区域共同构造。保持结构16可以固定在真空腔室90外部或固定在真空腔室的壁上。光学支架12在保持结构16的槽口34处穿过真空腔室90的壁伸出。光学元件14和在此球关节18也分别布置在真空腔室90内。校准装置20、22和在此冷却介质接头72、74也分别布置在真空腔室90外。因此，校准装置20、22对于校准目的是容易接近的。
52.附图标记列表
53.10可校准的光学组件
54.12光学支架
55.14光学元件
56.16保持结构
57.18球关节
58.20第一校准装置
59.22第二校准装置
60.24第一轴线
61.26第二轴线
62.28导向元件
63.30导向元件28的第一固定部位
64.32导向元件28的第二固定部位
65.34槽口
66.36保持结构16的第一构件
67.38保持结构16的第二构件
68.40气体密封件
69.42屏蔽装置
70.44屏蔽装置42的第一板材元件
71.46屏蔽装置42的第二板材元件
72.48固定螺母
73.50固定螺母48的关节面50
74.52定位栓
75.54光学支架12的接收部
76.56球关节18的弹簧元件56
77.58校准螺钉58
78.60校准螺母
79.62头部区段
80.64光学支架12的另外的接收部
81.66贴靠面
82.68保持结构16的接收部68
83.70校准装置20、22的弹簧元件70
84.72,74冷却介质接头
85.78用于产生极紫外线辐射的装置
86.80激光源
87.82放大器组件
88.84a,84b,84c放大器级
89.86聚焦光学器件
90.88目标
91.90真空腔室