Bild vom Institut
home uni uni suche suche sitemap sitemap kontakt kontakt
unilogo Universität Stuttgart
Institut für Technische und Numerische Mechanik

Simulationsbasierte Untersuchung der Dynamik von Hochleistungsobjektiven

englishicon
 

Beschreibung


  Schematisches EMKS-Modell
eines Lithographie-Objektivs

Hochleistungsobjektive sind hochauflösende optische Systeme, die aus präzise geschliffenen und präzise positionierten Linsen und Spiegeln bestehen. Präzise bedeutet hier bis in den unteren Nanometerbereich. Ein gutes Beispiel sind Lithographieobjektive für die Herstellung von modernen Mikrochips. Sie erfordern extrem hohe Genauigkeiten, um zuverlässig scharfe Abbildungen bei höchster Auflösung zu gewährleisten. Dadurch sind diese Systeme jedoch sehr störanfällig. Das heißt, dass kleinste Vibrationen von Linsen und Spiegel schon ausreichen können, um fehlerhafte Abbildungen zu erzeugen. Ursachen für diese kleinen Schwingungen können schon minimale Anregungen am Objektivgehäuse sein, beispielsweise Lüftergeräusche.

Ähnliche Probleme kennt man auch aus der Fotografie, z.B. wenn das Bild verwackelt ist, weil beim Drücken des Auslösers die Kamera bewegt wurde. Zur Kompensation von diesen Bewegungen haben viele Objektive einen optischen Bildstabilisator. Dazu messen Sensoren die Bewegung der Kamera und die optischen Elemente werden entsprechend verschoben, um das Bild zu „fixieren“. Bei Hochleistungsoptiken ist die Problemstellung allerdings deutlich komplexer, weil viele Bewegungen kaum gemessen werden können und die Ursachen nicht eindeutig festgelegt sind.

Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung von Schnittstellen zwischen Dynamik- und Optiksimulationen. Für die Simulation der Dynamik eines Objektivs wird die Methode der Elastischen Mehrkörpersysteme (EMKS) verwendet. Dadurch können Starrkörperbewegungen, Deformationen und Spannungen berücksichtigt werden. Der Einfluss auf optische Abbildungen wird mittels Strahlengangberechnung (engl.: ray tracing) untersucht. Hierfür müssen die Ergebnisse aus der Dynamiksimulation entsprechend aufbereitet werden.





  Simulation der Auswirkung der Schwerkraft auf die Linsen eines Lithographie-Objektivs


Prozesskette bei dynamisch-optischen Simulationen


  Schematisches Optomechanik-Modell eines EUV-Lithographie-Objektivs, bestehend aus Spiegeln    


  Experiment im ITM-Labor zur Untersuchung der Dynamikoptimierung eines Objektivs

Weitere Seiten zu diesem Thema

Ansprechpartner