光学系统及投射曝光设备的制作方法

本发明关于一种用于投射曝光设备的光学系统，以及关于一种包含此光学系统的投射曝光设备。优先权申请案第de 10 2021 209 099.0号的内容整个是以引用方式并入本文供参考。

背景技术：

1、微光刻用于生产微结构化组成元件，诸如，例如集成电路。使用具有照明系统及投射系统的光刻设备来执行微光刻制程。在这情况下，通过照明系统所照明的掩模(掩模版)的像通过投射系统而投射到例如硅晶片的基板上，其涂布有光敏层(光刻胶)并配置在投射系统的像面中，以将掩模结构转印到基板的光敏涂层上。

2、受在集成电路生产中对更小结构的需求的驱驶，目前开发使用具有从0.1nm至30nm范围内波长的光的euv光刻设备，特别是13.5nm波长。在此euv光刻设备的情况下，由于大多数材料对具有该波长的光的高度吸收，必须使用反射光学单元，即反射镜，而不是像以前使用的折射光学单元，即透镜元件。

3、为了防止投射系统的光学单元或诸如，例如传感器框架的其他组成部件由于震动而损坏，所谓终点止动可放置在力框架与该传感器框架之间，其限定了该力框架与该传感器框架之间的可移动性。根据公司内部的发现，此终点止动具有连接到该力框架的螺栓以及配置在该传感器框架处并容纳有间隙(play)的螺栓的套筒。

4、该间隙使得该传感器框架相对于该力框架而可在致动区域中移动。在强烈震动的情况下，螺栓与套筒接触。这首先会导致作用在该传感器框架上的很大的力，其次，金属螺栓与金属套筒之间的直接接触会导致不想要的颗粒磨损。这需要进行改善。

技术实现思路

1、在此背景下，本发明的一目的是要提供一种改善的光学系统。

2、因此，提出一种用于投射曝光设备的光学系统。该光学系统包含第一部件、第二部件，其中该第二部件在相对于该第一部件在致动区域内为可致动的，以及终点止动装置，其允许该第二部件相对于该第一部件在该致动区域内移动并在该致动区域外将其阻挡，其中该终点止动装置包含弯曲元件，其刚度在到达该致动区域的极限时突然增加，以阻挡该第二部件相对于该第一部件的移动。

3、由于该弯曲元件可根据其偏转而突然改变其刚度，因此可设计该终点止动装置，例如在达到该致动区域的极限期间的强烈震动的情况下，引起该弯曲元件的硬化，并因此阻挡该第二部件相对于第一部件的移动。因此可防止该终点止动装置的部件直接接触。为此，可防止向所述部件引入强大力与多个颗粒的形成两者。

4、该光学系统特别是投射曝光设备的投射镜头或投射光学单元或此投射光学单元的一部分。然而，该光学系统也可为照明光学单元的一部分。该第一部件与该第二部件可为该光学系统的任意部件。例如，该第一部件可为力框架，且该第二部件可为传感器框架。然而，所述部件也可包含光学元件、测量仪器或类似物。

5、该第二部件相对于该第一部件在”致动区域”内可致动的事实在本案例情况下意指该第二部件可在例如可由致动器或致动元件管理的特定区域中相对于该第一部件移动。“致动”在本案例情况下被理解为意指借助于该致动器或该致动元件而使该第二部件相对于该第一部件移动。较佳是，该第二部件借助于重量补偿支撑而进行安装。此支撑也可称为主动式隔震系统(avis)。这意指该第二部件可以不受力的方式进行偏转。

6、因此，在致动区域内的终点止动装置不施加力，或较佳是，几乎不施加力到该第二部件上，使得后者是可自由致动的。在允许的致动区域之外，该终点止动装置相对于第一部件阻挡第二部件，因此在致动区域之外不会发生部件相对于彼此的相对移动。

7、特别是，弯曲元件允许该第二部件在致动区域内相对于第一部件移动，其中，当弯曲元件的偏转达到致动区域的极限时，该弯曲元件因此自动变硬，使得弯曲元件阻挡第二部件相对于第一部件的移动。即，在致动区域之外的弯曲元件的刚度如此之高，以致第二部件相对于第一部件的移动是不可能的，或者只能在增加的力消耗的情况下才能移动。在本案例情况下，致动区域的“极限”应理解为，当弯曲元件已经偏转到使得在不移动超出致动区域的情况下不再可能进一步偏转时，弯曲元件能到达该极限。相较于在致动区域内，致动区域外的弯曲元件的刚度特别是无限大。

8、刚度的“突然”增加尤其应理解为，在该弯曲元件的数μm(微米)、例如小于100μm的偏转的区域中，刚度例如以倍数显著增加。此刚度的突然增加尤其仅通过或排他地通过弯曲元件的合适几何设计来实现。弯曲元件因此不具有线性特性，例如圆柱形弹簧亦如此。弯曲元件的此行为可称为机械或运动学奇异点(singularity)。“奇异点”因此理解为表示弯曲元件的行为直到某一点显示线性行为，例如达到致动区域的极限，并且在所述点之后显示非线性行为，特别是刚度的突然增加。这种行为或机械或移动学的奇异点尤其仅通过弯曲元件的合适几何设计来实现。

9、该终点止动装置可包含多个弯曲元件。较佳是，在致动区域内，弯曲元件是柔性的，使得第二部件相对于第一部件的致动不受影响或仅不明显地受到影响。因此，弯曲元件不对第二部件施加任何力或仅施加非常小的力。换言之，致动区域内的弯曲元件不能将任何或至少仅非常少量的力从第一部件传递到第二部件上。

10、一旦弯曲元件偏转使得其离开致动区域或达到其极限或周边的话，弯曲元件就自动变硬。在本案例情况下，“自动”或“自行”是指弯曲元件由于其结构设计而可在没有外部致动器并且没有引入外部能量的情况下从非硬化状态移动到硬化状态。从致动区域的极限开始，或者在致动区域之外，弯曲元件然后变硬，使得在弯曲元件的帮助下阻挡第二部件相对于第一部件的移动。

11、根据一实施例，致动区域外的弯曲元件的刚度比在致动区域内的刚度大数倍。

12、“倍数”在本案例情况下尤其理解为至少十倍的数量级。本例中的“刚度”通常理解为意指物体对力或力矩的抗力。此处的刚度取决于物体的几何形状及所使用的材料。刚度越大，物体对变形的抵抗力越大。

13、根据一进一步实施例，弯曲元件的刚度在小于100μm的弯曲元件的偏转距离内突然增加。

14、根据弯曲元件的结构设计，可使用任意方式界定偏转距离。一旦第二部件在到达致动区域的极限时相对于第一部件移动100μm的距离，弯曲元件就会突然变硬，因此第二部件相对于第一部件的移动被阻挡。即，突然变硬发生在偏转距离内。

15、根据一进一步实施例，在致动区域外的弯曲元件的刚度是致动区域内的刚度的百倍或更多倍。

16、在致动区域外的刚度甚至可为在致动区域内的刚度的150倍至200倍。原则上，在致动区域外的刚度是在致动区域内的刚度的倍数。然而，相较于常规弹簧，刚度会在非常短偏转距离内增加，如前述，该距离可小于100μm。

17、根据一进一步实施例，弯曲元件包含弧形弯曲的第一板簧部以及精确弯曲的第二板簧部，其中第一板簧部与第二板簧部沿相反方向而弯曲。

18、第一板簧部与第二板簧部在每个情况下可成圆弧形弯曲。特别是，第一板簧部与第二板簧部具有朝向相反方向的相同曲率。第一板簧部与第二板簧部“沿相反方向弯曲”的事实在此意指第一板簧部与第二板簧部以凸起形方式彼此远离定向。所述板簧部在每个情况下被弹簧预拉伸而呈其拱形几何形状。

19、根据一进一步实施例，第一板簧部与第二板簧部分别在各端侧借助于第一连接部与第二连接部而相互连接。

20、例如，所述连接部可为立方形。然而，所述连接部可具有任意几何形状。在每个情况下，第一板簧部与第二板簧部的端部连接到每个连接部。从两连接部开始，第一板簧部与第二板簧部沿所述连接部之间的中心方向而向外弯曲。第一板簧部与第二板簧部在所述连接部之间的中心彼此具有最远的距离。

21、根据一进一步实施例，由于第一板簧部与第二板簧部彼此平行对齐，使得弯曲元件的刚度在到达致动区域的极限时突然增加。

22、在此，发生从所述板簧部的可挠刚度到所述板簧部的拉伸强度的转变，其比可挠刚度大一倍数。如果弯曲元件的偏转达到致动区域的极限，则弯曲元件变硬，特别是由于第一板簧部与第二板簧部彼此相互平行对齐的事实，弯曲元件自身变硬。即，尤其是将第一板簧部的弧形曲率以及第二板簧部的弧形曲率变平坦，使得第一板簧部与第二板簧部相互平行延伸或彼此直接抵靠。然后，所述板簧部不再具有由其曲率所产生的任何弹簧作用。

23、根据一进一步实施例，由于第一板簧部与第二板簧部作为其弧形曲率的一部分弹性变形，因此弯曲元件允许第二部件相对于第一部件在致动区域内移动。

24、这特别意指，在第二部件相对于第一部件的致动期间，改变第一板簧部与第二板簧部的弧形曲率，结果第二部件可在其致动区域内移动。

25、根据一进一步实施例，终点止动装置允许第二部件在致动区域内相对于第一部件在两个自由度内移动，并阻挡在致动区域外在两个自由度内的移动。

26、较佳是，第二部件具有六个自由度，即沿x-方向、y-方向与z-方向的三个平移自由度，以及分别围绕x-方向、y-方向与z-方向的三个旋转自由度或倾斜自由度。这些自由度的其中两者被指定给每个终点止动装置。这两个自由度被允许或被阻挡，取决于第二部件是否位于致动区域内还是位于致动区域外。

27、根据一进一步实施例，光学系统还包含至少三个终点止动装置，其中每个终点止动装置分别分配有两个自由度。

28、然而，终点止动装置的数量原则上是任意的。例如，也可提供八个终点止动装置。

29、根据一进一步实施例，在达到致动区域的极限时，弯曲元件的刚度在拉伸力作用在弯曲元件上的情况下以及在压缩力作用在弯曲元件上的情况下都突然增加，使得弯曲元件阻挡第二部件相对于第一部件的移动。

30、特别是，当弯曲元件的偏转达到致动区域的极限时，弯曲元件变硬，在拉伸力作用在弯曲元件上的情况下、以及在压缩力作用在弯曲元件上的情况下，都自动变硬，使得弯曲元件阻挡第二部件相对于第一部件的移动。为此目的，弯曲元件可具有两个以上的板簧部。例如，弯曲元件可具有四个板簧部，其中在每个情况下，两板簧部在各端侧连接到共同的连接部。因此，在所述板簧部的一端部设置有不相互连接的两连接部。背向这两连接部，所有四个板簧部都连接到共同的连接部。如此，弯曲元件可吸收压缩力与拉伸力两者。

31、根据一进一步实施例，第一部件借助于弯曲元件而耦接到第二部件。

32、“耦接”在此意指第一部件借助于弯曲元件而与第二部件连接。然而，较佳是，该连接具有使得在致动区域内没有力或只有非常小的力可传递的方式。在致动区域之外，可因此传递较大的力。

33、根据一进一步实施例，第一部件是力框架并且第二部件是传感器框架。

34、然而，如前述，所述部件也可为投射曝光设备或投射光学单元的任何其他组成部件。

35、根据一进一步实施例，弯曲元件是一单件式组成部件，特别是一体成型的组成部件。

36、本文中的“单件式”意指弯曲元件自始至终为一组成部件，而不是由不同的组成部件所组成。这意指板簧部与连接部一起形成一共同的组成部件。“一体成型”在本文意指弯曲元件始终由相同的材料所制成。例如，弯曲元件由钢所制成，特别是不锈钢。

37、此外，提出一具有此光学系统的投射曝光设备。

38、光学系统可为投射曝光设备的投射光学单元或投射光学单元的一部分。投射曝光设备可包含多个光学系统。投射曝光设备可为euv光刻设备。euv代表“极紫外”，并表示工作光的波长在0.1nm与30nm之间。投射曝光设备也可为duv光刻设备。duv代表“深紫外”，并表示工作光的波长在30nm与250nm之间。

39、在本案中，“一；一种”不必然理解为仅限于一个元件。相反，也可提供多个元件，诸如，例如两、三或多个。本文所使用的任何其他个数也不应理解为对精确规定的元件数量存在限制。相反地，除非有相反说明，否则向上与向下的数值偏差是可能的。

40、针对光学系统所描述的实施例与特征对应适用于所提出的投射曝光设备，反之亦然。

41、本发明的进一步可能实施方式也包含未明确提及的关于例示性实施例在前述或以下所述的任何特征或实施例的组合。在这情况下，本领域技术人员还将添加单独方面作为本发明的相对应基本形式的改善或补充。

42、本发明的进一步有利的改善及方面为从属权利要求以及以下所描述本发明的例示性实施例的主题。以下，将参考附图基于较佳实施例以更详细解释本发明。