DE10106605A1 - System zur Beseitigung oder wenigstens Dämpfung von Schwingungen - Google Patents

Abstract

Bei einem System zur Beseitigung oder wenigstens Dämpfung von Schwingungen in bzw. durch fluidführende Kanäle (9) eines Bauteiles, insbesondere von Kühlmittel in Kühlkanälen eines optischen Elementes (1), insbesondere einem Projektionsobjektiv (1a) für die Halbleiter-Lithographie, werden durch Sensoren (5) auftretende Schwingungen detektiert und ausgewertet, wonach das Ergebnis in Form eines adaptronischen Regelkreises in das optische Element integrierten piezoelektrischen Elementen (9) in Form von dünnen Platten, Folien oder Schichten zugeleitet wird, welche durch deren Aktivierung den durch die Turbulenzen erzeugten Schwingungen bzw. Eigenfrequenzen entgegengesetzt wirkende Schwingungen bzw. Frequenzen erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Beseitigung oder wenig­ stens Dämpfung von Schwingungen in bzw. durch fluidführende Kanäle eines Bauteiles, insbesondere durch Kühlmittel in Kühl­ kanälen eines optischen Elementes, insbesondere einem Projek­ tionsobjektiv für die Halbleiter-Lithographie.

Aufgrund der Strahlungsenergie, insbesondere in der Halblei­ ter-Lithographie mit Lasern, die im UV-Bereich Strahlen abge­ ben, müssen optische Elemente häufig gekühlt werden. Dies gilt z. B. für Spiegel in EUV-Systemen, die in ihrem Gehäuse mit Kühlkanälen versehen sind, durch die eine Kühlflüssigkeit strömt. Auf diese Weise wird eine Wärmeabfuhr erreicht. Pro­ blematisch ist es jedoch, daß durch das strömende Medium Schwingungen bzw. Eigenfrequenzen durch eventuelle Turbulen­ zen, wie z. B. im Bereich von Kanalumlenkungen, auftreten kön­ nen, welche sich sehr nachteilig auf die gesamte Optik bezüg­ lich deren optischen Funktion auswirken.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Beseitigung oder wenigstens Dämpfung von Schwingungen in bzw. durch fluidführende Kanäle derart zu er­ reichen, daß sich keine negativen Auswirkungen durch das strö­ mende Medium ergeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnen­ den Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß werden nun piezoelektrische Aktuatoren in Form von dünnen Platten, Folien oder Schichten in Verbindung mit einem adaptronischen Regelkreis, in welchem Sensoren die Schwingungen detektieren und über eine Recheneinheit zur Aus­ wertung den piezoelektrischen Aktuatoren mitgeteilt werden, so daß diese entsprechend aktiviert werden und die durch die Turbulenzen erzeugten Schwingungen bzw. Eigenfrequenzen entgegen­ gesetzt wirkende Schwingungen bzw. Frequenzen erzeugen können.

Erfindungsgemäß sind hierzu sowohl die piezoelektrischen Aktua­ toren als auch die Sensoren in dem Bauteil integriert.

Grundsätzlich lassen sich zur Detektion der auftretenden Schwingungen die verschiedensten Arten von Sensoren verwenden. In einer sehr vorteilhaften Ausbildung der Erfindung werden für diesen Zweck jedoch ebenfalls piezoelektrische Sensoren verwen­ det, welche man in vorteilhafter Weise abwechselnd im Bereich der Turbulenzzonen, wie z. B. Kanalumlenkungen, anordnet.

Zwar ist grundsätzlich die Verwendung von piezoelektrischen Elementen, wie z. B. Piezostacks, in der Optik aus der US 4,202,605 und der US 4,295,710 bereits bekannt, wobei Piezo­ stacks zur Einstellung von Facettenspiegeln verwendet werden, aber deren Einsatz in Form von Platten, Folien oder Schichten in einem adaptronischen Regelkreis mit Sensoren und Aktuatoren ist neu und stellt eine nicht naheliegende Lösung dar.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 ausschnittsweise einen Spiegel mit einem Kühlkanal im Eckenbereich; und

Fig. 2 ausschnittsweise eine Kühlschlange bzw. ein Kühlrohr.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Spiegels in einem EUV-System mit einem Projektionsobjektiv für die Halbleiter- Lithographie beschrieben. Selbstverständlich ist die Erfindung jedoch auch auf anderen Gebieten der Optik und auch in anderen Bereichen verwendbar.

Durch die EUV-Strahlung von einer Strahlquelle kommt es zu Er­ wärmungen in dem Spiegel. Aus diesem Grund ist es bekannt, Spiegel 1, die z. B. in einem Projektionsobjektiv 1a (nur ge­ strichelt angedeutet) angeordnet sind, mit Kühlkanälen 2 zu versehen, in denen ein Kühlmedium zirkuliert. Auch wenn man versucht, das Kühlmedium in einer laminaren Strömung zirkulie­ ren zu lassen, kann nicht immer vermieden werden, daß es zu Turbulenzen kommt. Dies ist insbesondere der Fall im Bereich von Kanalumlenkungen 3. In der Fig. 1 ist eingangsseitig eine laminare Strömung und im Umlenkungsbereich eine turbulente Strömung 4 angedeutet, an die sich wieder eine laminare Strö­ mung anschließen kann. Durch die turbulente Strömung 4 kommt es zu Schwingungen des Spiegels 1, womit Änderungen der optischen Pfadlänge auftreten, was zu entsprechenden Bildfehlern führen kann. Dies bedeutet, zur Vermeidung derartiger Bildfehler ist es notwendig, die auftretenden Schwingungen zu vermeiden oder diesen wenigstens in erheblichem Umfange entgegenzuwirken. Hierzu wird man die Gegenmaßnahmen in den Bereichen vornehmen, in denen die größten Verformungen durch Schwingungen vorkommen.

Hierzu ist es in einem ersten Schritt erforderlich, die Schwin­ gungen zu detektieren. Hierzu dienen Sensoren in Form von pie­ zoelektrischen Elementen 5, die in dem Spiegel 1 im Bereich der Umlenkung 3 angeordnet bzw. integriert sind. Durch die Schwin­ gungen kommt es in den piezoelektrischen Elementen aufgrund von Längenänderungen zur Erzeugung von elektrischen Spannungen, die über Steuerleitungen 6 (in der Fig. 2 beispielsweise nur eine dargestellt) einer Rechen- und Auswerteeinheit 7 zugeleitet werden. Entsprechend der Größe und Form der Schwingungen werden über die Rechen- und Auswerteeinheit 7 über Steuerleitungen 8 Spannungsimpulse zu Aktuatoren 9 in Form von piezoelektrischen Elementen zugeleitet. Bei Spannungsauferlegung kommt es in den piezoelektrischen Elementen als Aktuatoren 9 zu Längenänderun­ gen. Wesentlich ist nun, daß die über die Steuerleitung 8 ein­ gebrachten Impulse die piezoelektrischen Elemente 9 derart an­ geregt werden, daß "Gegenschwingungen" auftreten, welche auf­ grund ihrer Größe und Form die durch die turbulente Strömung auftretenden Schwingungen kompensieren oder wenigstens erheblich dämpfen.

Die piezoelektrischen Elemente als Sensoren 5 und als Aktuato­ ren 9 können in dem Spiegel 1 abwechselnd angeordnet sein.

Die Anordnung der piezoelektrischen Elemente 5 und 9 richtet sich nach den örtlichen Gegebenheiten. So können sie z. B. au­ ßenseitig an den Kühlkanälen 2 in dem Spiegel 1 angeordnet oder auch in dem Kühlkanal 2 selbst, wie es z. B. in der Fig. 1 ge­ strichelt mit 9' angedeutet ist. Ebenso können die piezoelek­ trischen Elemente 5 und 9 auch direkt auf eine Kühlschlange 10 außen- oder innenseitig aufgeklebt sein.

Die piezoelektrischen Elemente werden in die Struktur bzw. den Spiegel 1 in Form von sehr dünnwandigen Platten, Folien oder Schichten aufgebracht bzw. eingebracht.

Es kann auch vorgesehen sein, daß alle piezoelektrischen Ele­ mente 5, 9 im Ruhezustand oder in einer Phase mit nur einer geringen Schwingungserregung als Sensoren 5 konfiguriert sind. Auf diese Weise werden Störungen von allen Elementen aufgenom­ men, wonach durch eine entsprechende Regelung nur einzelne, bestimmte oder im Bedarfsfall auch alle piezoelektrischen Ele­ mente dann als Aktuatoren 9 aktiviert werden. Der Vorteil die­ ser Ausgestaltung ist, daß dann nicht bestimmte piezoelektri­ sche Elemente als Sensoren oder als Aktuatoren ausgewiesen sein müssen.

Claims (7)

1. System zur Beseitigung oder wenigstens Dämpfung von Schwin­ gungen in bzw. durch fluidführende Kanäle (2) eines Bautei­ les, insbesondere von Kühlmittel in Kühlkanälen eines opti­ schen Elementes (1), insbesondere einem Projektionsobjektiv für die Halbleiter-Lithographie, wobei durch Sensoren (5) auftretende Schwingungen detektiert werden, wonach das Er­ gebnis in Form eines adaptronischen Regelkreises in das op­ tische Element integrierten piezoelektrischen Elementen (9) in Form von dünnen Platten, Folien oder Schichten zugelei­ tet wird, welche durch deren Aktivierung den durch die Tur­ bulenzen erzeugten Schwingungen bzw. Eigenfrequenzen entge­ gengesetzt wirkende Schwingungen bzw. Frequenzen erzeugen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrischen Elemente als Aktuatoren (9) und die Sen­ soren (5) im Bereich von Turbulenzzonen (4) an oder in dem Bauteil (1) angeordnet sind.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrischen Elemente als Aktuatoren (9) und Sen­ soren (5) im Bereich der größten zu erwartenden Verformung angeordnet sind.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (5) und die piezoelektrischen Elemente als Aktua­ toren (9) im Bereich von Kanalumlenkungen (3) angeordnet sind.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sensoren (5) als piezoelektrische Elemen­ te ausgebildet sind.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bauteil (1) abwechselnd piezoelektrische Elemente als Sen­ soren (5) und als Aktuatoren (9) angeordnet sind.

7. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle piezoelektrischen Elemente (5, 9) im Ruhezustand oder bei geringer Schwingungserregung als Sensoren (5) ausgebildet sind, und in Abhängigkeit von einer Schwingungserregung ausgewählte Sensoren (5) als Aktuatoren (9) aktiviert wer­ den.