DE-102025122857-B3 - Optisches System; Verfahren zum Justieren und Betreiben einer Optikgruppe; Anlage zur Fertigung und/oder Bearbeitung von optischen Elementen

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System (1) mit einer ersten Systemeinheit (2a), einer zweiten Systemeinheit (2b) und einer dazwischen angeordneten Optikgruppe (3), die gemeinsam einen Strahlengang für einen Lichtstrahl (4) ausbilden. Die erste Systemeinheit (2a) und die zweite Systemeinheit (2b) weisen jeweils eine im Wesentlichen zylinderförmige Teleskopeinheit (5) mit einem verschieblichen, vorderen Hülsenelement (5a) und einem hinteren Hülsenelement (5b) auf, welche mittels des vorderen Hülsenelements (5a) in Richtung auf die Optikgruppe (3) einfahrbar und ausfahrbar sind. Die Teleskopeinheiten (5) geben in einem eingefahrenen Zustand in einer Axialrichtung entlang des Lichtstrahls (4) einen Freiraum (A) zwischen der Optikgruppe (3) und der ersten Systemeinheit (2a) und einen Freiraum (B) zwischen der Optikgruppe (3) und der zweiten Systemeinheit (2b) frei und die Teleskopeinheiten (5) verschließen in einem ausgefahrenen Zustand die Freiräume (A, B) in Axialrichtung. Die Optikgruppe (3) ist zumindest in einem eingefahrenen Zustand der Teleskopeinheiten (5) relativ zu den Teleskopeinheiten (5) bewegbar, um die Optikgruppe (3) mittels einer Justiereinrichtung (6) der Optikgruppe (3) zu justieren. Die Optikgruppe (3) weist an einem der ersten Systemeinheit (2a) zugewandten, ersten Ende (3a) und einem der zweiten Systemeinheit (2b) zugewandten, zweiten Ende (3b) der Optikgruppe (3) jeweils ein im Wesentlichen kreisförmiges oder zylinderförmiges Adapterelement (7) auf.

Inventors

• Marco Schreiber
• Dominik Mueller
• Simon Ruck

Assignees

• CARL ZEISS SMT GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20250611

Claims (16)

1. Optisches System (1) mit einer ersten Systemeinheit (2a), einer zweiten Systemeinheit (2b) und einer dazwischen angeordneten Optikgruppe (3), die gemeinsam einen Strahlengang für einen Lichtstrahl (4) ausbilden, wobei die erste Systemeinheit (2a) und die zweite Systemeinheit (2b) jeweils eine im Wesentlichen zylinderförmige Teleskopeinheit (5) mit einem verschieblichen, vorderen Hülsenelement (5a) und einem hinteren Hülsenelement (5b) aufweist, welche mittels des vorderen Hülsenelements (5a) in Richtung auf die Optikgruppe (3) einfahrbar und ausfahrbar ist, wobei die Teleskopeinheiten (5) in einem eingefahrenen Zustand in einer Axialrichtung entlang des Lichtstrahls (4) einen Freiraum (A) zwischen der Optikgruppe (3) und der ersten Systemeinheit (2a) und einen Freiraum (B) zwischen der Optikgruppe (3) und der zweiten Systemeinheit (2b) freigeben und die Teleskopeinheiten (5) in einem ausgefahrenen Zustand die Freiräume (A, B) in Axialrichtung verschließen, wobei die Optikgruppe (3) zumindest in dem eingefahrenen Zustand der Teleskopeinheiten (5) relativ zu den Teleskopeinheiten (5) bewegbar ist, um die Optikgruppe (3) mittels einer Justiereinrichtung (6) der Optikgruppe (3) zu justieren, wobei die Optikgruppe (3) an einem der ersten Systemeinheit (2a) zugewandten, ersten Ende (3a) und einem der zweiten Systemeinheit (2b) zugewandten, zweiten Ende (3b) der Optikgruppe (3) jeweils ein im Wesentlichen kreisförmiges oder zylinderförmiges Adapterelement (7) aufweist, wobei die Teleskopeinheiten (5) der Systemeinheiten (2a, 2b), insbesondere die vorderen Hülsenelemente (5a), und die Adapterelemente (7) der Optikgruppe (3) jeweils wenigstens eine ringförmige Barriere (8), vorzugsweise eine Mehrzahl von ringförmigen Barrieren (8) aufweisen, welche in dem ausgefahrenen Zustand der Teleskopeinheiten (5) zusammenwirken, um die Optikgruppe (3) vor Partikeln von außen zu schützen, indem die Barrieren (8) gemeinsam ein Partikelschutzlabyrinth (9) ausbilden, wobei in dem ausgefahrenen Zustand der Teleskopeinheiten (5) ein radial umlaufender Spalt (10) zwischen der jeweiligen Teleskopeinheit (5) und dem jeweiligen Adapterelement (7) verbleibt, und wobei die Enden (3a, 3b) der Optikgruppe (3) von den Teleskopeinheiten (5) der Systemeinheiten (2a, 2b), in dem ausgefahrenen Zustand der Teleskopeinheiten (5) durch den jeweiligen Spalt (10), räumlich getrennt sind.
2. Optisches System (1) nach Anspruch 1 , wobei der Spalt (10) zwischen den Teleskopeinheiten (5) im ausgefahrenen Zustand und dem jeweiligen Adapterelement (7), insbesondere in Bezug auf eine zentrierte Position der Teleskopeinheiten (5) und der Adapterelemente (7), größer als 1 mm, vorzugsweise größer als 2,5 mm, weiter vorzugsweise größer als 5 mm, ist und/oder kleiner als 15 mm, vorzugsweise kleiner als 10 mm, weiter vorzugsweise kleiner als 7,5 mm, ist.
3. Optisches System (1) nach Anspruch 1 oder 2 , wobei eine der oder beide Teleskopeinheiten (5) und/oder eines der oder beide Adapterelemente (7) jeweils wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, weiter vorzugsweise wenigstens vier, besonders bevorzugt wenigstens fünf, ringförmige Barrieren (8) aufweisen.
4. Optisches System (1) nach Anspruch 1 , 2 oder 3 , wobei sich die Barrieren (8) der Teleskopeinheiten (5) und die Barrieren (8) der Adapterelemente (7) in dem ausgefahrenen Zustand der Teleskopeinheiten (5) abwechselnd und axial versetzt gegenüberliegen, so dass die Barrieren (8) berührungslos ineinandergreifen.
5. Optisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , wobei der Spalt (10) im Querschnitt betrachtet labyrinthartig und/oder mäanderförmig ist.
6. Optisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , wobei die ringförmigen Barrieren (8) der Teleskopeinheiten (5) und/oder der Adapterelemente (7) als Überstände, Schürzen, Nasen, Ecken, Nuten und/oder Rinnen ausgebildet sind.
7. Optisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , wobei die Adapterelemente (7) und die Optikgruppe (3) kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbindbar sind oder die Adapterelemente (7) einteilig mit der Optikgruppe (3) ausgeführt sind.
8. Optisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , wobei die Optikgruppe (3) eine Mehrzahl von optischen Bauteilen, insbesondere Spiegel, Linsen und/oder Filter, aufweist, welche zumindest teilweise mithilfe der Justiereinrichtung (6) justierbar und/oder einstellbar sind.
9. Optisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , wobei die Justiereinrichtung (6) eine Justage der Optikgruppe (3) mit wenigstens zwei, vorzugsweise mit wenigstens vier, besonders bevorzugt mit sechs, Freiheitsgraden ermöglicht und/oder die Justiereinrichtung (6) eine Kippung der Optikgruppe (3) ermöglicht.
10. Optisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 , wobei wenigstens eine der Teleskopeinheiten (5) an einem der Optikgruppe (3) zugewandten, vorderen Ende (5c) der Teleskopeinheit (5) ein Innengewinde (11) zur Befestigung von Justierelementen (12), insbesondere von Lochblenden, Fadenkreuzen, Filtern und/oder Wandlerkarten, aufweist.
11. Optisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , wobei die erste Systemeinheit (2a) und/oder die zweite Systemeinheit (2b) jeweils einen, vorzugsweise in einem 45°-Winkel zur Senkrechten ausgerichteten, Umlenkspiegel (13) aufweist, um einen, vorzugsweise senkrecht von unten, in das optische System (1) eingeleiteten Lichtstrahl (4) auf den, vorzugsweise waagerechten, Strahlweg innerhalb der Optikgruppe (3) umzulenken und/oder um den Lichtstrahl (4) nach Durchlaufen der Optikgruppe (3), vorzugsweise senkrecht nach unten, umzulenken.
12. Optisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die erste Systemeinheit (2a) und/oder die zweite Systemeinheit (2b) mittels einer Verstelleinrichtung (14) verstellbar ist.
13. Optisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 , wobei die Optikgruppe (3) auf einer Trägerplatte (15) angeordnet ist.
14. Optisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 , wobei die erste Systemeinheit (2a) und/oder die zweite Systemeinheit (2b) jeweils einen Flansch aufweist, welcher dazu eingerichtet und ausgebildet ist, einen Verschlussdeckel und/oder eine Kamera (21) an der jeweiligen Systemeinheit (2a, 2b) anzusetzen.
15. Verfahren zum Justieren und Betreiben einer Optikgruppe (3) eines optischen Systems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 , wobei das optische System (1) vorzugsweise in einer Reinraumumgebung angeordnet ist, und wobei wenigstens die folgenden Schritte vorgesehen sind: - Einfahren der Teleskopeinheiten (5) der Systemeinheiten (2a, 2b); - Justieren der Optikgruppe (3) unter Verwendung der Justiereinrichtung (6), um den Strahlweg eines Lichtstrahls (4) innerhalb der Optikgruppe (3) einzustellen und/oder den Lichtstrahl (4) auf dem Strahlweg zu modifizieren; - Ausfahren der Teleskopeinheiten (5) und Anstellen der Teleskopeinheiten (5) an das jeweilige Adapterelement (7) der Optikgruppe (3), so dass die Barrieren (8) der Teleskopeinheiten (5) gemeinsam mit den Barrieren (8) der Adapterelemente (7) das Partikelschutzlabyrinth (9) ausbilden, wobei der radial umlaufende Spalt (10) zwischen der jeweiligen Teleskopeinheit (5) und dem jeweiligen Adapterelement (7) verbleibt, und wobei die Enden (3a, 3b) der Optikgruppe (3) von den Teleskopeinheiten (5) der Systemeinheiten (2a, 2b) durch den jeweiligen Spalt (10) räumlich getrennt sind; und - Einleiten eines Lichtstrahls (4) über eine der Systemeinheiten (2a, 2b) in die Optikgruppe (3), um den Lichtstrahl (4), insbesondere für die Fertigung, Bearbeitung und/oder Analyse von optischen Elementen (16) und/oder deren Vorstufen, einzustellen, zu formen und/oder zu lenken.
16. Anlage (17) zur Fertigung und/oder Bearbeitung von optischen Elementen (16) und/oder deren Vorstufen, insbesondere von optischen Elementen (16) für ein Lithografiesystem, mit einer Beleuchtungseinrichtung (18) zur Aussendung eines Lichtstrahls (4), insbesondere eines Laserstrahls, und mit wenigstens einer Optikgruppe (3) zur Einstellung, Formung und/oder Lenkung des Lichtstrahls (4), wobei der Lichtstrahl (4) der Bearbeitung und/oder Analyse des optischen Elements (16) dient, dadurch gekennzeichnet , dass die Optikgruppe (3) durch ein optisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 , welches die Optikgruppe (3) aufweist, justierbar und dichtbar ist und/oder die Optikgruppe (3) durch ein Verfahren nach Anspruch 15 justiert und betrieben wird, wobei das optische System (1) in einer Reinraumumgebung angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System mit einer ersten Systemeinheit, einer zweiten Systemeinheit und einer Optikgruppe. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Justieren und Betreiben einer Optikgruppe. Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage zur Fertigung und/oder Bearbeitung von optischen Elementen und/oder deren Vorstufen, insbesondere von optischen Elementen für ein Lithografiesystem. Bei der Verwendung von optischen Methoden, beispielsweise aus dem Bereich der Laser-Prozesstechnik, für die Fertigung und/oder Bearbeitung von Produkten oder Bauteilen kommt häufig ein Licht- oder Laserstrahl zum Einsatz, sei es für die tatsächliche Materialbearbeitung oder für die Prozesskontrolle. Zur Einstellung, Formung und/oder Lenkung des Lichtstrahls werden Optiken bzw. Optikbaugruppen benötigt. Daraus ergeben sich eine Reihe von Herausforderungen, die nach derzeitigem Stand der Technik noch nicht in zufriedenstellender Weise gemeinsam lösbar sind. Eine Herausforderung besteht in der unerwünschten Verschmutzung der Optiken durch Hilfsmittel, insbesondere flüssige Hilfsmittel wie Ätz-, Schmier- oder Kühlmittel, oder durch Materialabtrag von dem herzustellenden Produkt oder Bauteil bzw. dem Werkstück oder durch sonstige Partikel bzw. Staub in der Umgebung. Selbst kleine Partikel führen zu Kontaminationen der Optiken, was zu einer Funktionsbeeinträchtigung oder sogar Beschädigung der Optiken führen kann, insbesondere in Kombination mit energiereicher Laserstrahlung. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit zum Schutz der Optiken vor Partikelkontaminationen durch eine Dichtung oder Abdichtung. Bei der Fertigung von optischen Elementen für Anwendungen mit hohen Reinheitserfordernissen, wie beispielsweise in EUV- oder DUV-Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiter- bzw. Mikrolithografie, können Partikelkontaminationen besonders kritisch sein. Eine weitere Herausforderung ist, dass die Optiken zwar dicht abgeschlossen sein sollen, gleichzeitig jedoch justierbar sein müssen, um den Strahlengang des Lichtstrahls bei Bedarf anzupassen. Dazu ist es notwendig, trotz des gewünschten Partikelschutzes eine gewisse Beweglichkeit der Optiken zu erhalten. Hinzu kommt, dass Optiken in der Regel empfindliche Oberflächen aufweisen, sodass direkter Kontakt und übermäßige Krafteinwirkung auf die Optiken unerwünscht sind. Aus der DE 10 2023 208 279 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer optischen Fläche an einem Werkstück mit einem Fluid bekannt, wobei das Werkstück um eine Drehachse gedreht wird. Ein radial umlaufender Spalt am drehenden Werkstück ist dabei mit einer sogenannten kontaktlosen Dichtung mit einem sich mitdrehenden und einem ortsfesten Dichtungsteil abgedichtet, um zu verhindern, dass Fluid in den Spalt eindringen und diesen passieren kann. Dazu kann der drehende Dichtungsteil vorzugsweise Tropfschürzen mit Tropfnasen aufweisen und der ortsfeste Dichtungsteil kann vorzugsweise Auffangrinnen und/oder Abflussschlitze aufweisen. Allerdings ist die kontaktlose Dichtung nach der DE 10 2023 208 279 A1 nur für sich drehende Werkstücke eingerichtet und ausgebildet. Eine andere Bewegung als die Drehbewegung, bei der das Werkstück zwar seine Ausrichtung, nicht aber seine Position im Raum verändert, lässt diese kontaktlose Dichtung nicht zu, sodass die Dichtung der DE 10 2023 208 279 A1 für eine justierbare Optik, welche zur Justage ein gewisses Bewegungsspiel in verschiedene Raumrichtungen benötigt, nicht geeignet ist. Ferner hat sich gezeigt, dass sich die als Schutz vor Fluiden konzipierte Dichtung nach der DE 10 2023 208 279 A1 nicht für den Schutz vor (trockenen) Partikeln und Staub eignet. Gerade dem Partikelschutz kommt jedoch für die Dichtung von Optiken oder Optikgruppen in dem vorstehend genannten Kontext der optischen Materialbearbeitung die größere Bedeutung zu, da hierbei zumeist keine Fluide zum Einsatz kommen. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein optisches System zu schaffen, das im Vergleich zum Stand der Technik verbessert ist und insbesondere in vorteilhafter Weise zur Justage einer Optikgruppe des optischen Systems geeignet ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Justieren und Betreiben einer Optikgruppe zu schaffen, das im Vergleich zum Stand der Technik verbessert ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 15 genannten Merkmalen gelöst. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Fertigung und/oder Bearbeitung von optischen Elementen und/oder deren Vorstufen zu schaffen, die im Vergleich zum Stand der Technik verbessert ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 16 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahr