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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft optische Einrichtungen, optische
Abbildungseinrichtungen, die eine solche optische Einrichtung umfassen,
einen Komponentensatz für eine solche optische Einrichtung
sowie ein Verfahren zum Abstützen eines optischen Elements.
Die Erfindung lässt sich im Zusammenhang beliebigen optischen
Einrichtungen bzw. optischen Abbildungsverfahren anwenden. Insbesondere
lässt sie sich im Zusammenhang mit der bei der Herstellung
mikroelektronischer Schaltkreise verwendeten Mikrolithographie einsetzen.
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Insbesondere
im Bereich der Mikrolithographie ist es neben der Verwendung mit
möglichst hoher Präzision ausgeführter
Komponenten unter anderem erforderlich, die Position und Geometrie
optischer Module der Abbildungseinrichtung, also beispielsweise
der Module mit optischen Elementen wie Linsen, Spiegeln oder Gittern
aber auch der verwendeten Masken und Substrate, im Betrieb möglichst präzise
gemäß vorgegebenen Sollwerten einzustellen bzw.
solche Komponenten in einer einmal justierten Position zu halten,
um eine entsprechend hohe Abbildungsqualität zu erzielen
(wobei im Sinne der vorliegenden Erfindung der Begriff optisches
Modul sowohl optische Elemente alleine als auch Baugruppen aus solchen
optischen Elementen und weiteren Komponenten, wie z. B. Fassungsteilen
etc., umfassen soll).
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Im
Bereich der Mikrolithographie liegen die Genauigkeitsanforderungen
im mikroskopischen Bereich in der Größenordnung
weniger Nanometer oder darunter. Sie sind dabei nicht zuletzt eine
Folge des ständigen Bedarfs, die Auflösung der
bei der Herstellung mikroelektronischer Schaltkreise verwendeten optischen
Systeme zu erhöhen, um die Miniaturisierung der herzustellenden
mikroelektronischen Schaltkreise voranzutreiben.
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In
diesem Zusammenhang ist es unter anderem aus der
US 2003/0234918 A1 (Watson),
der
US 2007/0076310
A1 (Sakino et al.), der
US 6,803,994 B1 (Margeson), der
DE 198 59 634 A1 (Becker
et al.) sowie der
DE
101 51 919 A1 (Petasch et al.), deren jeweilige Offenbarung
hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird, bekannt, einzelnen
oder mehreren optischen Elementen des Systems definierte Verformungen
aufzuprägen, um Abbildungsfehler der Abbildungseinrichtung
zu korrigieren. Hierbei dient die Verformung des betreffenden optischen
Elements nicht nur dazu, Abbildungsfehler des jeweiligen optischen
Elements selbst zu korrigieren, vielmehr wird hierdurch versucht,
auch durch andere Komponenten der Abbildungseinrichtung induzierte
Fehler der Wellenfront zu kompensieren.
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Problematisch
hierbei ist, dass die zur Korrektur von Abbildungsfehlern aktiv
deformierten optischen Elemente sowie die übrigen an der
Deformation beteiligten Komponenten neben den üblichen thermischen
und dynamischen Belastungen im Betrieb durch die Deformation weiteren,
teils erheblichen dynamischen Belastungen ausgesetzt sind. Diese
zusätzlichen Belastungen wirken sich nachteilig auf die
Lebensdauer des optischen Elements bzw. der übrigen an
der Deformation beteiligten Komponenten aus. Demgemäß müssen
diese Komponenten des Abbildungssystems entsprechend robust bzw.
aufwändig ausgelegt sein, um die Lebensdaueranforderungen
für das Gesamtsystem zu erfüllen. Auch müssen
optische Elemente mit größeren Querschnitten deformiert
werden.. Dies bedingt wiederum, dass die verwendeten Aktuatoren
entsprechend ausgelegt sein müssen, um entsprechend große Kräfte
für eine ausreichende Deformation zu erzielen.
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Ein
weiteres Problem in Zusammenhang mit dem beispielsweise aus der
US 2003/0234918 A1 (Watson)
bekannten System besteht darin, dass für die Erzeugung
der Deformation Kraftaktuatoren (beispielsweise Lorentz-Aktuatoren)
verwendet werden, die selbst eine sehr geringe Steifigkeit in ihrer
Aktuationsrichtung aufweisen und zudem über ein in Richtung
des Kraftflusses weiches System auf das optische Element wirken,
sodass für kleine Deformationen des optischen Elements
vergleichsweise große Stellwege realisiert werden müssen.
Hierdurch ist für die Deformationseinrichtung ein vergleichsweise
großer Bauraum vorzuhalten, was angesichts der in der Regel
ohnehin beengten Platzverhältnisse von Nachteil ist.
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Ein
weiterer Nachteil im Zusammenhang mit den bekannten Abbildungssystemen
liegt darin, dass für die Deformation der betreffenden
optischen Elemente eine speziell hierauf abgestellte Gestaltung der
Stützstruktur für das optische Element verwendet wird.
Soll also in einem bereits vorhandenen bzw. fertig ausgelegten optischen
Abbildungssystem ein bisher nicht mit einer solchen aktiven Deformation
versehenes optisches Element nunmehr mit einer entsprechenden Deformationsmöglichkeit
versehen werden, erfordert dies in der Regel eine völlige
Umgestaltung der Stützstruktur für das optische
Element. Dies wirkt sich unter Umständen auf das gesamte
Abbildungssystem aus, sofern es nicht gelingt, die Position und
Orientierung des optischen Elements innerhalb des Ausbildungssystems
unverändert zu lassen.
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Ein
weiterer Nachteil der Abbildungssysteme, wie sie beispielsweise
aus der
US 2007/0076310 A1 (Sakino
et al.) bekannt sind, liegt darin, dass der schnelle Erfolg der
Korrektur von Abbildungsfehlern stark von den dynamischen mechanischen
Eigenschaften der an der Deformation beteiligten Komponenten abhängt.
Dabei ist es unter dynamischen Gesichtspunkten grundsätzlich
besonders vorteilhaft, wenn unter anderem die Stützstruktur,
welche die Deformationskräfte abstützt, besonders
steif (idealerweise unendlich steif) gestaltet ist. In diesem Fall
ist nämlich eine relative Unabhängigkeit der Stellbewegungen
der einzelnen Aktuatoren gewährleistet, während
die Stellbewegungen eines Aktuators bei einer weniger steifen Stützstruktur
in einer Deformation der Stützstruktur resultieren, welche
sich auf die Lage und Orientierung zumindest der angrenzenden Aktuatoren
auswirkt, welche wiederum eine Korrektur in deren Bereich erforderlich
macht. Hierdurch wird ein sehr aufwändiges Regelkonzept
bedingt, welches nur bedingt die dynamischen Anforderungen im Bereich
der Mikrolithographie erfüllen kann.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER
ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine optische
Einrichtung, eine optische Abbildungseinrichtung, ein Verfahren
zum Abstützen des optischen Elements bzw. einen Komponentensatz
für eine optische Einrichtung zur Verfügung zu
stellen, welche die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest
in geringerem Maße aufweisen und insbesondere auf einfache
Weise den Einsatz einer aktiven Deformation eines oder mehrerer optischer
Elemente zur schnellen Korrektur von Abbildungsfehlern zu ermöglichen,
um im Einsatz bei möglichst hohem Durchsatz dauerhaft eine
möglichst hohe Abbildungsqualität zu erzielen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt zum einen die Erkenntnis zu Grunde,
dass man eine aktive Deformation eines oder mehrerer optischer Elemente, eine
schnelle Korrektur von Abbildungsfehlern und damit dauerhaft eine
besonders hohe Abbildungsqualität bei hohem Durchsatz auf
einfache Weise dadurch ermöglicht, dass man das optische
Modul, welches das zu deformierende optische Element umfasst, einfach
austauschbar gestaltet. Unter einfacher Austauschbarkeit soll im
Sinne der vorliegenden Erfindung unter anderem verstanden werden,
dass das optische Module gegebenenfalls auch nur unter einer kurzfristigen
Unterbrechung des Betriebes der gesamten optischen Abbildungseinrichtung ausgetauscht
werden können. Durch diese Austauschbarkeit des optischen
Moduls ist es möglich, das optische Modul entsprechend
einfacher bzw. leichter zu gestalten. Zwar mag es dann sein, dass
das optische Modul nicht mehr die gewünschte Standzeit
der gesamten Abbildungseinrichtung erreicht. Dies ist jedoch wegen
der Austauschbarkeit des optischen Moduls und damit des optischen
Elements unkritisch.
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Die
einfachere und leichtere Gestaltung des optischen Moduls ermöglicht
zudem die Freisetzung von Bauraum für die Anschlusseinrichtungen,
welche das einfache Verbinden bzw. Lösen und damit die Austauschbarkeit
des optischen Moduls gewährleisten, sodass die Integration
des optischen Moduls in eine bestehende Gestaltung eines optischen
Abbildungssystems möglich wird, ohne die Anschlussmaße
des übrigen Abbildungssystems verändern zu müssen.
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Die
leichtere Gestaltung des optischen Moduls wirkt sich gegebenenfalls
wiederum positiv auf die Dimensionierung der Deformationseinrichtung des
optischen Moduls aus, welche das optische Element verformt. Hierdurch
ist es in vorteilhafter Weise möglich, auf begrenztem Bauraum
ein solches optisches Modul mit einem aktiv verformbaren optischen Element
zu integrieren. Insbesondere ist es sogar möglich, bei
einer vorgegebenen Gestaltung des Abbildungssystems ein solches
aktives Modul an Stelle eines bisherigen passiven Moduls (ohne eine
solche aktive Verformung des optischen Elements) einzusetzen, ohne
die übrige Gestaltung des optischen Abbildungssystems (wesentlich)
verändern zu müssen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher eine optische
Einrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit
einem optischen Modul und einer Stützstruktur, wobei die Stützstruktur
das optische Modul abstützt. Das optische Modul umfasst
ein optisches Element und eine Halteeinrichtung, wobei die Halteeinrichtung
das optische Element hält. Die Halteeinrichtung umfasst eine
Deformationseinrichtung mit einer Mehrzahl von aktiven Deformationseinheiten,
welche das optische Element kontaktieren und dazu ausgebildet sind, dem
optischen Element eine definierte Verformung aufzuprägen.
Das optische Modul ist austauschbar an der Stützstruktur
befestigt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Abstützen eines optischen Elements, insbesondere für
die Mikrolithographie, bei dem das optische Element durch eine Halteeinrichtung
eines optischen Moduls gehalten wird und das optische Modul durch
eine Stützstruktur abgestützt wird, wobei dem
optischen Element durch eine Mehrzahl von aktiven Deformationseinheiten
eine definierte Verformung aufgeprägt wird und das optische
Modul austauschbar durch die Stützstruktur gehalten wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Komponentensatz
für eine optische Einrichtung, insbesondere für
die Mikrolithographie, mit einem optischen Modul und einer Stützstruktur,
wobei die Stützstruktur das optische Modul in einem ersten
Zustand der optischen Einrichtung abstützt. Das optische
Modul umfasst ein optisches Element und eine Halteeinrichtung, wobei
die Halteeinrichtung das optische Element hält. Die Halteeinrichtung
umfasst eine Deformationseinrichtung mit einer Mehrzahl von aktiven
Deformationseinheiten, welche das optische Element kontaktieren
und dazu ausgebildet sind, dem optischen Element eine definierte
Verformung aufzuprägen. Das optische Modul ist austauschbar über
wenigstens eine Stützstelle an der Stützstruktur
befestigt. Weiterhin ist ein optisches Austauschmodul vorgesehen,
wobei das optische Austauschmodul dazu ausgebildet ist, in einem
zweiten Zustand der optischen Einrichtung den Platz des optischen
Moduls einzunehmen und über die wenigstens eine Stützstelle
an der Stützstruktur befestigt zu werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Erkenntnis zu Grunde,
dass es besonders vorteilhaft ist, für die Deformation
des optischen Elements Aktuatoren zu verwenden, die in ihrer Aktuationsrichtung
(also in der Richtung in der sie eine Kraft oder einen Moment erzeugen)
eine hohe Steifigkeit aufweisen. Diese Gestaltung hat den Vorteil,
dass derart steife Aktuatoren in der Regel eine geringe Baugröße und
gegebenenfalls geringe Stellwege bei einer hohen Auflösung
des Stellwegs aufweisen, sodass die Deformationseinrichtung nur
vergleichsweise wenig Bauraum beansprucht. Wie schon oben erläutert,
ist es hierdurch in vorteilhafter Weise möglich, auf begrenztem
Bauraum ein solches optisches Modul mit einem aktiv verformbaren
optischen Element zu integrieren. Insbesondere ist es sogar möglich,
bei einer vorgegebenen Gestaltung des Abbildungssystems ein solches
aktives Modul an Stelle eines bisherigen passiven Moduls (ohne eine
solche aktive Verformung des optischen Elements) einzusetzen, ohne die übrige
Gestaltung des optischen Abbildungssystems (wesentlich) verändern
zu müssen.
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In
diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, die Struktur,
welche die jeweilige Deformationseinrichtung abstützt ebenfalls
möglichst steif auszuführen, um eine gegenseitige
Beeinflussung der einzelnen Deformationseinrichtung und damit den
Aufwand für die Regelung der aktiven Deformation des optischen
Elements möglichst gering zu halten. Es versteht sich jedoch,
dass bei bestimmten Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein
kann, dass ein entsprechend komplexes Regelungssystem realisiert
wird, welches diese wechselseitige Beeinflussung mit einem geeigneten
Regelungskonzept und einer ausreichenden Regelbandbreite kompensiert.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher eine optische
Einrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit
einem optischen Modul und einer Stützstruktur, wobei die
Stützstruktur das optische Modul abstützt. Das optische
Modul umfasst ein optisches Element und eine Halteeinrichtung, wobei
die Halteeinrichtung das optische Element hält. Die Halteeinrichtung
umfasst eine Deformationseinrichtung mit einer Mehrzahl von aktiven
Deformationseinheiten, welche das optische Element kontaktieren
und dazu ausgebildet sind, dem optischen Element durch eine Deformationskraft in
einer Deformationskraftrichtung eine definierte Verformung aufzuprägen.
Die Halteeinrichtung umfasst weiterhin eine Positioniereinrichtung
mit wenigstens einer, insbesondere aktiven, Positioniereinheit,
welche das optische Element kontaktiert und dazu ausgebildet ist,
die Position und/oder Ausrichtung des optischen Elements einzustellen.
Wenigstens eine der Deformationseinheiten umfasst eine Aktuatoreinheit
zum Erzeugen der Deformationskraft, wobei die Aktuatoreinheit in
einer Aktuationsrichtung eine Kraft oder ein Moment erzeugt und
die Aktuatoreinheit in der Aktuationsrichtung eine hohe Steifigkeit
aufweist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Abstützen eines optischen Elements, insbesondere für
die Mikrolithographie, bei dem das optische Element durch eine Halteeinrichtung
eines optischen Moduls gehalten wird und das optische Modul durch
eine Stützstruktur abgestützt wird, wobei das
optische Element durch eine Mehrzahl von aktiven Deformationseinheiten
einer Deformationseinrichtung der Halteeinrichtung kontaktiert wird
und die Deformationseinheiten dem optischen Element durch eine Deformationskraft
in einer Deformationskraftrichtung jeweils eine definierte Verformung
aufprägen. Das optische Element wird durch wenigstens eine
Positioniereinheit der Halteeinrichtung kontaktiert, wobei die wenigstens
eine Positioniereinheit die Position und/oder Ausrichtung des optischen
Elements einstellt. Die jeweilige Deformationskraft wird durch eine
Aktuatoreinheit der Deformationseinheiten erzeugt, wobei die Aktuatoreinheit
in einer Aktuationsrichtung eine Kraft oder ein Moment erzeugt und
die Aktuatoreinheit in der Aktuationsrichtung eine hohe Steifigkeit
aufweist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Erkenntnis zu Grunde,
dass auch bei einem bereits bestehenden Design des Abbildungssystems eine
einfache Integration einer aktiven Deformation eines oder mehrerer
optische Elemente mit den hieraus resultierenden Vorteilen möglich
ist, wenn eine Deformationseinrichtung mit einer separaten Widerlagerstruktur
vorgesehen ist, welche an der Haltestruktur des betreffenden optischen Elements.
Hierdurch ist insbesondere in einfacher Weise möglich, eine
solche Deformationseinrichtung nachzurüsten, ohne wesentliche
Modifikationen an dem optischen Element unserer Haltestruktur vornehmen
zu müssen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine optische
Einrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit
einem optischen Element und einer Halteeinrichtung, wobei die Halteeinrichtung
eine Haltestruktur aufweist, die das optische Element hält.
Die Halteeinrichtung umfasst eine Deformationseinrichtung mit einer
Mehrzahl von aktiven Deformationseinheiten, welche das optische Element
kontaktieren und dazu ausgebildet sind, dem optischen Element eine
definierte Verformung aufzuprägen. Die Deformationseinrichtung
weist eine separate Widerlagerstruktur auf, wobei die Widerlagerstruktur,
insbesondere lösbar, an der Haltestruktur befestigt ist
und wenigstens eine der Deformationseinheiten an der Widerlagerstruktur
abgestützt ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Abstützen eines optischen Elements, insbesondere für
die Mikrolithographie, bei dem das optische Element durch eine Haltestruktur
einer Halteeinrichtung gehalten wird und dem optischen Element durch
eine Mehrzahl von aktiven Deformationseinheiten die einer Deformationseinrichtung
der Halteeinrichtung eine definierte Verformung aufgeprägt
wird. Hierbei wird eine separate Widerlagerstruktur der Deformationseinrichtung,
insbesondere lösbar, an der Haltestruktur befestigt und
wenigstens eine der Deformationseinheiten an der Widerlagerstruktur
abgestützt.
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Schließlich
liegt der vorliegenden Erfindung die Erkenntnis zu Grunde, dass
man die gewünschte aktive Deformation mit einer eine besonders
klein bauenden aktiven Deformationseinrichtung realisieren kann,
welche sich gegebenenfalls einfach in ein bestehendes Design des
Abbildungssystems integrieren lässt, wenn eine separate
Messeinrichtung vorgesehen ist, welche die Deformation des optischen
Elements misst. Mit einer solchen Messeinrichtung ist es unter anderem
möglich, dem betreffenden optischen Element über
die Deformationseinheiten der Deformationseinrichtung an Stelle
von Kräften unmittelbar Verschiebungen aufzuprägen.
Zwar wird durch die mit einer solchen Lösung verbundene wechselseitige
Beeinflussung der einzelnen Deformationseinheiten der erforderliche
Regelungsalgorithmus komplexer (eine durch eine der Deformationseinheiten
erzeugte Verschiebung zieht zumindest im Bereich benachbarter Deformationseinheiten
eine weitere Verschiebung nach sich). Die Messeinrichtung ermöglicht
es jedoch, eine solche Regelung mit ausreichender Regelbandbreite
zu realisieren.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher eine optische
Einrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit
einem optischen Element und einer Halteeinrichtung, wobei die Halteeinrichtung
eine Haltestruktur aufweist, die das optische Element, insbesondere
statisch bestimmt, hält. Die Halteeinrichtung umfasst eine
Deformationseinrichtung mit einer Mehrzahl von aktiven Deformationseinheiten,
welche das optische Element und die Haltestruktur kontaktieren und
dazu ausgebildet sind, dem optischen Element eine definierte Verformung
aufzuprägen. Weiterhin ist eine Messeinrichtung vorgesehen,
die eine mit der Haltestruktur verbundene Referenzstruktur und wenigstens
eine Messeinheit aufweist, wobei die wenigstens eine Messeinheit
dazu ausgebildet ist, eine für die Geometrie des optischen
Elements repräsentative Messgröße, insbesondere
eine für einen Abstand zwischen der Referenzstruktur und
einem Messpunkt des optischen Elements repräsentative Messgröße, zu
erfassen. Die Messeinrichtung ist dazu ausgebildet, unter Verwendung
der ersten Messgröße eine für eine Deformation
des optischen Elements repräsentative Erfassungsgröße
zu ermitteln.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung schließlich
ein Verfahren zum Abstützen eines optischen Elements, insbesondere für
die Mikrolithographie, bei dem das optische Element durch eine Haltestruktur
einer Halteeinrichtung, insbesondere statisch bestimmt, gehalten
wird und dem optischen Element durch eine Mehrzahl von aktiven Deformationseinheiten
einer Deformationseinrichtung der Halteeinrichtung eine definierte
Verformung aufgeprägt wird. Durch wenigstens eine Messeinheit
einer mit der Haltestruktur verbundenen Messeinrichtung wird eine
für die Geometrie des optischen Elements repräsentative
Messgröße, insbesondere eine für einen
Abstand zwischen der Referenzstruktur und einem Messpunkt des optischen Elements
repräsentative Messgröße, erfasst, wobei die
Messeinrichtung unter Verwendung der ersten Messgröße
eine für eine Deformation des optischen Elements repräsentative
Erfassungsgröße ermittelt.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele,
welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen optischen Abbildungseinrichtung,
die eine erfindungsgemäße optische Einrichtung
umfasst und mit der sich eine bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abstützen
eines optischen Elements durchführen lässt;
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2 ist
eine schematische Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung der
optischen Abbildungseinrichtung aus 1;
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3 ist
eine stark schematisierte Draufsicht auf die optischen Einrichtung
aus 2;
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4 ist
ein mechanisches Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen
optischen Einrichtung;
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5 ist
ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abstützen
eines optischen Elements, welches sich mit der optischen Einrichtung
aus 2 durchführen lässt;
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6 ist
eine schematische Darstellung eines Teils einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
optischen Einrichtung der Abbildungseinrichtung aus 1;
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7 ist
eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
optischen Einrichtung der optischen Abbildungseinrichtung aus 1;
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8 ist
eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
optischen Einrichtung der optischen Abbildungseinrichtung aus 1;
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9 ist
eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
optischen Einrichtung der optischen Abbildungseinrichtung aus 1.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird im
Folgenden eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
optischen Einrichtung beschrieben, welche in einer erfindungsgemäßen
optischen Abbildungseinrichtung für die Mikrolithographie
zum Einsatz kommt.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen optischen Abbildungseinrichtung
in Form einer Mikrolithographieeinrichtung 101, die mit
Licht im UV-Bereich mit einer Wellenlänge von 193 nm arbeitet.
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Die
Mikrolithographieeinrichtung 101 umfasst ein Beleuchtungssystem 102,
eine Maskeneinrichtung in Form eines Maskentisches 103,
ein optisches Projektionssystem in Form eines Objektivs 104 und
eine Substrateinrichtung in Form eines Wafertischs 105.
Das Beleuchtungssystem 102 beleuchtet eine auf dem Maskentisch 103 angeordnete
Maske 103.1 mit einem – nicht näher dargestellten – Projektionslichtbündel
der Wellenlänge 193 nm. Auf der Maske 103.1 befindet
sich ein Projektionsmuster, welches mit dem Projektionslichtbündel über
die im Objektiv 104 angeordneten optischen Elemente auf ein
Substrat in Form eines Wafers 105.1 projiziert wird, der
auf dem Wafertisch 105 angeordnet ist.
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Das
Beleuchtungssystem 102 umfasst neben einer (nicht dargestellten)
Lichtquelle eine Gruppe 106 von optisch wirksamen Komponenten,
die unter anderem eine Reihe von optischen Elementen, beispielsweise
das optische Element 106.1 umfasst. Weiterhin umfasst das
Objektiv 104 eine weitere Gruppe 107 von optisch
wirksamen Komponenten, die eine Reihe von optischen Elementen, beispielsweise
das optische Element 107.1 umfasst, welches in den 1 bis 4 stark
schematisiert (als planparallele Platte) dargestellt ist. Im vorliegenden
Beispiel mit einer Arbeitswellenlänge von 193 nm handelt
es sich bei den optischen Elementen 106.1, 107.1 um
refraktive optische Elemente. Es versteht sich jedoch, dass bei
anderen Varianten der Erfindung (insbesondere bei anderen Arbeitswellenlängen)
auch refraktive, reflektive oder diffraktive optische Elemente (mit
beliebig gestalteten optischen Flächen) alleine oder in
beliebiger Kombination zum Einsatz kommen können.
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Die
optisch wirksamen Komponenten der optischen Gruppen 106 und 107 definieren
eine optische Achse 101.1 der Mikrolithographieeinrichtung 101,
die im vorliegenden Beispiel geradlinig ausgebildet ist. Es versteht
sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch ein beliebig
geknickter bzw. gefalteter Verlauf der optischen Achse vorgesehen
sein kann.
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Die
optisch wirksamen Komponenten der Gruppe 107 werden im
Gehäuse 104.1 des Objektivs 104 in entsprechenden
optischen Einrichtungen gehalten. 2 zeigt
eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen
optischen Einrichtung 108, welche ein optisches Modul 109 und
eine Stützstruktur 110 umfasst.
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Die
Stützstruktur 110 ist mit dem Gehäuse 104.1 des
Objektivs 104 verbunden und stützt das optische
Modul 109 ab. Hierzu umfasst die Stützstruktur 110 (gegebenenfalls
neben weiteren Stützelementen) eine Reihe von Stützeinheiten 110.1,
die mit einem Stützring 110.2 und mit dem optischen
Modul 109 verbunden sind. Der Stützring 110.2 ist
starr mit dem Gehäuse 104.1 des Objektivs 104 verbunden
bzw. Bestandteil dieses Gehäuses 104.1.
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Das
optische Modul 109 umfasst eine Halteeinrichtung 111,
welche das optische Element 107.1 hält. Die Halteeinrichtung 111 umfasst
hierzu wiederum eine Haltestruktur in Form eines Halterings 111.1, auf
dem sich eine Mehrzahl von Halteeinheiten 112 abstützt.
Die Halteeinheiten 112 sind mit dem optischen Element 107.1 verbunden.
Im vorliegenden Beispiel greifen die Halteeinheiten 112 direkt
am optischen Element 107.1 an. Es versteht sich jedoch, dass
bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass
zwischen zumindest einem Teil der Halteeinheiten und dem optischen
Element noch ein oder mehrere weitere Zwischenelemente angeordnet
sind, beispielsweise ein weiterer (innerer) Haltering, sodass der
Kraftfluss zwischen dem optischen Element und den betreffenden Halteeinheiten über
das betreffende Zwischenelement erfolgt.
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Im
vorliegenden Beispiel ist ein Teil der Halteeinheiten 112 als
Positioniereinrichtung mit mehreren Positioniereinheiten 113 ausgebildet,
während der andere Teil der Halteeinheiten 112 als
Deformationseinrichtung mit mehreren Deformationseinheiten 114 gestaltet
ist.
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Die
Positioniereinheiten 113 sind (wie nachfolgend noch näher
erläutert wird) so gestaltet, dass sie primär
zur Einstellung der Position und/oder Orientierung des optischen
Elements 107.1 im Raum dienen. Bei den Positioniereinheiten 113 kann
es sich (zumindest teilweise) um passive Komponenten handeln, welche
entsprechend verstellbar gestaltet sind, um die Position und/oder
Orientierung des optischen Elements 107.1 (einmalig oder
von Zeit zu Zeit) einzustellen.
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Bevorzugt
handelt es sich bei den Positioniereinheiten 113 (zumindest
teilweise) um aktive Komponenten, welche es ermöglichen,
die Position und/oder Orientierung des optischen Elements 107.1 aktiv
im Betrieb der Mikrolithographieeinrichtung 101 zu verstellen.
Zu diesem Zweck umfasst die jeweilige Positioniereinheit 113 ein
oder mehrere aktive Positionierelemente 113.1 (beispielsweise
hinlänglich bekannte Aktuatoren), welche von einer Steuereinrichtung 115 entsprechend
angesteuert werden.
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Demgegenüber
sind die Deformationseinheiten
114 (wie nachfolgend noch
näher erläutert wird) so gestaltet, dass sie primär
zur Einstellung der Geometrie des optischen Elements
107.1 dienen.
Mit anderen Worten sind die Deformationseinheiten
114 dazu
ausgebildet, dem optischen Element
107.1 gezielt eine definierte
Verformung aufzuprägen, um Abbildungsfehler des optischen
Elements
107.1 und/oder eines oder mehrerer anderer optischer
Elemente der Mikrolithographieeinrichtung
101 zumindest
teilweise zu korrigieren, wie dies beispielsweise aus der eingangs
zitierten
US 2003/0234918
A1 (Watson) bekannt ist.
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Die
Deformationseinheiten 114 sind zu diesem Zweck mit der
Steuereinrichtung 115 verbunden, welche entsprechende Steuersignale
an die Deformationseinheiten 114 übermittelt.
Die Steuereinrichtung 115 bestimmt diese Steuersignale
wiederum anhand der Erfassungssignale einer mit der Steuereinrichtung 115 verbundenen
Erfassungseinheit 116. Über die Erfassungseinheit 116 wird
in hinlänglich bekannter Weise der aktuelle Wert einer
oder mehrerer Größen ermittelt, die für
den aktuellen Wert des jeweils zu korrigierenden Abbildungsfehlers
repräsentativ ist bzw. sind.
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Hiermit
ist es möglich, im Betrieb der Mikrolithographieeinrichtung 101 über
die aktive Deformation des optischen Elements 107.1 eine
aktive (zumindest teilweise) Korrektur von einem oder mehreren Abbildungsfehlern
vorzunehmen, die beim Abbilden des Projektionsmusters der Maske 103.1 auf
dem Substrat 105.1 auftreten. Dabei kann eine ausreichend
hohe Regelbandbreite erzielt werden, welche keine Verzögerung
in den Abbildungsprozess einbringt und daher den Durchsatz der Mikrolithographieeinrichtung 101 nicht
beeinträchtigt.
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Wie 2 zu
entnehmen ist, sind im vorliegenden Beispiel im Bereich von drei
ersten Stützstellen drei Stützeinheiten 110.1 vorgesehen,
die gleichmäßig am Umfang des optischen Moduls 109 verteilt angeordnet
sind. Im vorliegenden Beispiel sind die Stützeinheiten 110.1 jeweils
nach Art eines Bipods gestaltet, sodass die hieraus gebildete Abstützung des
optischen Moduls 109 nach Art eines Hexapods ausgebildet
ist, über welche eine statisch bestimmte Lagerung des optischen
Moduls 109 (mit einer bestimmten Eigenfrequenz) realisiert
ist.
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Es
versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch
eine beliebige andere Abstützung des optischen Moduls gewählt
sein kann. Bevorzugt handelt sich hierbei aber in der Regel um eine
statisch bestimmte Abstützung, um eine unerwünschte
Deformation des optischen Moduls nach Möglichkeit zu vermeiden.
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Das
optische Modul 109 ist im vorliegenden Beispiel über
Verbindungseinheiten 117 einfach lösbar und damit
austauschbar mit den Stützeinheiten 110.1 der
Stützstruktur 110 verbunden. Die einfache Austauschbarkeit
ist im vorliegenden Beispiel unter anderem dadurch gewährleistet,
dass die Verbindung zwischen dem optischen Modul 109 und
den Stützeinheiten 110.1 einfach gelöst
werden kann, ohne die übrige strukturelle Integrität
des Objektivs 104 bzw. die nach der Montage des Objektivs 104 bestehende
feste strukturelle bzw. räumliche Beziehung zwischen den übrigen
optischen Elementen der optischen Elementgruppe 107 zu
beeinträchtigen.
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Dies
kann dadurch realisiert sein, dass zum einen die Verbindungseinheiten 117 entsprechend einfach
zum Lösen bzw. späteren Wiederherstellen der Verbindung
zugänglich sind und zum anderen ein Entnehmen des optischen
Moduls 109 aus dem Objektivgehäuse 104.1 möglich
ist, ohne die räumliche Beziehung zwischen den anderen
optischen Elementen des Objektivs 104 zu beeinträchtigen.
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Hierdurch
ist es möglich, das optische Element 107.1 entsprechend
einfacher und leichter als bei bisherigen Lösungen mit
einer derartigen aktiven Deformation zu gestalten. Dies rührt
daher, dass sowohl das optische Element 107.1 als auch
die übrigen Komponenten des optischen Moduls 109 nicht auf
die Lebensdauer des Objektivs 104 bzw. der Mikrolithographieeinrichtung 101 ausgelegt
sein müssen. Vielmehr ist es dank der einfachen Austauschbarkeit
möglich, einfacher und leichter gestaltete Komponenten
zu verwenden, die bei Erreichen ihres Lebensdauerendes einfach ausgetauscht
werden.
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Diese
relaxierten Anforderungen an die Lebensdauer der Komponenten des
optischen Moduls 109 ermöglichen es zudem, zum
einen für das optische Element 107.1 ein Element
zu verwenden, dessen Querschnitt entsprechend dünn gestaltet
ist, und zum anderen auch für die in Positioniereinheiten 113 und
die Deformationseinheiten 114 entsprechend leichter und
damit kleiner gestaltete Komponenten zu verwenden. Dies hat zur
Konsequenz, dass das optische Modul 109 auf vergleichsweise
kleinem Raum untergebracht werden kann. Demgemäß ist
es gegebenenfalls sogar möglich, bei einem bestehenden Design
des Objektivs 104, welches bisher im Bereich des optischen
Elements 107.1 keine aktive Deformation vorsah, nunmehr
eine solche aktive Deformation zu realisieren, ohne das Design des
optischen Ausbildungssystems (insbesondere die Abstände
der optischen Elemente der Elementgruppe 107 entlang der
optischen Achse 101.1) verändern zu müssen.
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Die
Verbindungseinheiten 117 sind im vorliegenden Beispiel
an dem dem optischen Modul 109 zugewandten Ende der jeweiligen
Stützeinheit 110.1 angeordnet. Es versteht sich
jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen
sein kann, dass die jeweilige Verbindungseinheit im mittleren Bereich
der zugehörigen Stützeinheit oder an dem dem optischen
Modul abgewandten Ende der Stützeinheit angeordnet ist.
Mit anderen Worten ist es also auch möglich, dass zumindest
ein Teil der jeweiligen Stützeinheit zusammen mit dem optischen Modul
ausgetauscht wird.
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Wie 3 zu
entnehmen ist, sind im vorliegenden Beispiel drei Positioniereinheiten 113 vorgesehen,
die gleichmäßig am Umfang des optischen Elements 107.1 verteilt
angeordnet sind. Im vorliegenden Beispiel sind die Positioniereinheiten 113 jeweils
nach Art eines Bipods gestaltet, sodass die hieraus gebildete Positioniereinrichtung
insgesamt nach Art eines Hexapods ausgebildet ist, über
welche (grundsätzlich) eine statisch bestimmte Lagerung
des optischen Elements 107.1 (mit einer bestimmten Eigenfrequenz)
realisiert ist.
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Die
Deformationseinheiten 114 sind gleichmäßig
zwischen den Positioniereinheiten 113 am Umfang des optischen
Elements 107.1 verteilt angeordnet, sodass sich insgesamt
eine gleichmäßige Verteilung der Halteeinheiten 112 am
Umfang des optischen Elements 107.1 ergibt.
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Wie 2 zu
entnehmen ist, sind die Deformationseinheiten 114 jeweils
von einer auf dem Haltering 111.1 abgestützten
Aktuatoreinheit 114.1 und einem elastischen Hebelarm 114.2 als Übertragungselement
gebildet. Das eine Ende des elastischen Hebelarms 114.2 ist
starr am Umfang des optischen Elements 107.1 befestigt,
während der elastische Hebelarm 114.2 im Bereich
seines anderen Endes mit der Aktuatoreinheit 114.1 verbunden
ist. Die Aktuationsrichtung der Aktuatoreinheit 114.1 (also
die Richtung, in welcher die Aktuatoreinheit 114.1 ihre
primäre Kraftwirkung F entfaltet) verläuft in
einem neutralen Zustand (ohne Kraftwirkung durch die Aktuatoreinheit 114.1)
senkrecht zur Längsachse des Hebelarms 114.2. Über
die Länge L und die Biegesteifigkeit des Hebelarms 114.2 kann
die Kraftwirkungs- bzw. Bewegungsübersetzung zwischen der
Aktuatoreinheit 114.1 und dem Angriffspunkt der Deformationseinheit 114 an
dem optischen Element 107.1 eingestellt werden.
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Die 4 zeigt
ein mechanisches Ersatzschaltbild des optischen Moduls 109,
in dem die unterschiedlichen Abschnitte des optischen Moduls 109 durch
vereinfachte Ersatzkomponenten repräsentiert sind. So ist
der Abschnitt zwischen dem jeweiligen i-ten Positionierelement 113.1 und
dem optischen Element 107.1 durch eine einfache Feder 118.1 der ersten
Steifigkeit C1i repräsentiert, während der Abschnitt
zwischen dem Positionierelement 113.1 und der Stützstruktur 110 durch
eine Feder 118.2 der zweiten Steifigkeit C2i repräsentiert
ist. Die Stützstruktur 110 wird in diesem Ersatzsystem
in guter Näherung als unendlich steif angenommen.
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Ein
vergleichbarer Ansatz wird auch für die Deformationseinheiten 114 gewählt,
bei denen für die j-te Deformationseinheit 114 der
Abschnitt zwischen der jeweiligen Aktuatoreinheit 114.1 und
dem optischen Element 107.1 durch eine einfache Feder 118.3 der
dritten Steifigkeit C3j repräsentiert ist, während
der Abschnitt zwischen der Aktuatoreinheit 114.1 und der
Stützstruktur 110 durch eine Feder 118.4 der
vierten Steifigkeit C4j repräsentiert ist.
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Es
sei an dieser Stelle angemerkt, dass es sich bei den Steifigkeiten
C1i bis C4j jeweils um die Ersatzsteifigkeiten für die
Steifigkeiten in Richtung der (bei der Betätigung) an der
betreffenden Komponente anliegenden (Haupt-)Last (also einer Kraft und/oder
eines Moments) handelt. Bei diesen Ersatzsteifigkeiten kann es sich
mithin also um die rechnerische Steifigkeit des Übertragungselements 114.2 handeln,
welche sich am Ort der Aktuatoreinheit 114.1 in der Aktuationsrichtung
F ergibt, bzw. die auf den Ort der Aktuatoreinheit 114.1 bezogene
rechnerische Steifigkeit des Halteringes 111.1.
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Im
vorliegenden Beispiel sind die i (= 3) Positioniereinheiten 113 in
Richtung des (bei der Abstützung des optischen Elements 107.1 in
ihnen wirkenden) Kraftflusses möglichst steif ausgebildet,
d. h. die jeweilige erste und zweite Steifigkeit C1i und C2i ist möglichst
hoch gewählt, um eine Festlegung der Position und Orientierung
des optischen Elements 107.1 mit einer vorgebbaren hohen
Eigenfrequenz zu erzielen. Die tatsächliche Steifigkeit
der Komponenten richtet sich dabei nach der gewünschten
Eigenfrequenz der Abstützung. Hierzu ist zum einen die
jeweilige Verbindung zwischen dem Positionierelement 113.1 und
dem optischen Element 107.1 entsprechend steif ausgeführt.
Weiterhin ist zum anderen die Verbindung zwischen dem Positionierelement 113.1 und
dem Haltering 111.1 entsprechend steif ausgeführt.
Schließlich ist die Abstützung durch den Haltering 111.1 selbst
in diesem Bereich möglichst steif ausgeführt.
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Um
den Aufwand für die Aussteifung des Halterings 111.1 gering
zu halten, ist im vorliegenden Beispiel vorgesehen, dass die jeweilige
Positioniereinheit 113 an einer zweiten Stützstelle
angeordnet ist, die sich wiederum im Bereich einer der ersten Stützstellen
befindet, an denen das optische Modul 109 an der Stützstruktur
abgestützt ist, sodass der Einfluss der Steifigkeit des
Halterings 111.1 auf die Steifigkeit der Abstützung
des optischen Moduls 109 gering gehalten wird.
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Das
betreffende Positionierelement 113.1 selbst weist im vorliegenden
Beispiel ebenfalls eine hohe Steifigkeit in seiner Wirkrichtung
(und damit der Richtung des Kraftflusses) auf, wobei es sich um
einen beliebigen geeigneten Aktuator handeln kann, der entsprechende
mechanische Eigenschaften aufweist und einen ausreichenden Verstellbereich
aufweist.
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Im
Gegensatz hierzu sind die j (= 9) Deformationseinheiten 114 im
vorliegenden Beispiel in Richtung des (bei der Abstützung
des optischen Elements 107.1 in ihnen wirkenden) Kraftflusses
möglichst weich ausgebildet (d. h. zumindest eine der jeweiligen
dritten und vierten Steifigkeiten C3j und C4j ist insbesondere gegenüber
den ersten und zweiten Steifigkeiten C1i und C2i deutlich kleiner
gewählt), um einen möglichst geringen Einfluss
der Formfunktion FDj von anderen Steifigkeiten als der des optischen
Elementes 107.1 für die jeweilige Deformationseinheit 114 zu
erzielen.
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Die
Formfunktion FDj bezeichnet im Sinne der vorliegenden Erfindung
die Deformationsantwort des optischen Elementes 114 auf
eine definierte (normierte) Verschiebung und/oder eine definierte
(normierte) Kraftwirkung im Bereich der Aktuatoreinheit 114.1 gegebenenfalls
nach Abzug der Starrkörperbewegungen des optischen Elementes 107.1,
welche durch die drei Positionierelemente 113.1 einstellbar sind.
Hängt die Formfunktion nur von der Steifigkeit des optischen
Elementes 107.1 ab, so ist sie vorab für jede
Aktuatorposition einfach (z. B. analytisch) bestimmbar.
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Je
nach der Gestaltung der Deformationseinheiten 114 kann
es sich bei diesen Lasten um ein reines Moment, eine reine Kraft
oder eine Kombination aus Kraft und Moment handeln. Wird im vorliegenden Beispiel
für die Aktuatoreinheit 114.1 ein linear wirkender
Aktuator verwendet, wird in das optische Element über den
elastischen Hebelarm 114.2 sowohl ein Moment (um eine tangential
zur Umfangsrichtung des optischen Elements 107.1 verlaufende
Achse) als auch eine Kraft (im wesentlichen parallel zu optischen
Achse 101.1) eingeleitet. Es versteht sich jedoch, dass
bei anderen Varianten der Erfindung unter anderem auch vorgesehen
sein kann, dass die Aktuatoreinheit lediglich ein Moment in den
Hebelarm und damit in das optische Element einleitet.
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Bei
der beschriebenen einfachen Ermittlung der Formfunktion FDj zwischen
den einzelnen Deformationseinheiten 114 ist es in vorteilhafter
Weise möglich, über eine einfache Ansteuerung
ohne einen aufwändigen Regelungsalgorithmus in ausreichend guter
Näherung eine definierte Deformation des optischen Elements 107.1 einzustellen,
sofern die Formfunktion FDj bekannt ist. Die Formfunktion FDj kann dabei
theoretisch (beispielsweise durch entsprechende Simulationsrechnungen)
und/oder experimentell (beispielsweise durch entsprechende Messungen)
vorab ermittelt worden sein und als entsprechendes Modell in der
Steuereinrichtung 115 abgelegt sein.
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Bevorzugt
ist die dritte Steifigkeit C3j gegenüber der vierten Steifigkeit
C4j besonders klein gewählt, um eine Störung der
Formfunktionen FDj durch die Steifigkeiten C4j bei den einzelnen
Deformationseinheiten 114 gering zu halten. In diesem Fall sind
die Anforderungen an die vierte Steifigkeit C4j, insbesondere der
in diese einfließende Beitrag der Steifigkeit des Halterings 111.1,
gering. Mithin muss also der Haltering 111.1 in diesem
Fall nicht besonders steif ausgebildet sein, was sich positiv auf
den Bauraumbedarf des optischen Moduls 109 auswirkt.
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Vorzugsweise
ist das Verhältnis der dritten Steifigkeit C3j und der
vierten Steifigkeit C4j so gewählt, dass (in der jeweiligen
Lastrichtung) die vierte Steifigkeit C4j wenigstens das 500fache,
vorzugsweise wenigstens das 100fache der dritten Steifigkeit C3j
beträgt. Hierdurch kann eine besonders günstige,
geringe Störung der Formfunktionen FDj erreicht werden.
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In
einem Fall mit einer gegenüber der vierten Steifigkeit
C4j kleinen dritten Steifigkeit C3j kann für die Aktuatoreinheit 114.1 ein
einfacher Wegaktuator eingesetzt werden, der in Abhängigkeit
von einem definierten Steuersignal eine definierte Verschiebung in
seiner Wirkrichtung erzeugt. Hiermit kann eine besonders einfach
gestaltete Ansteuerung realisiert werden, da bei solchen Wegaktuatoren
die Vorgabe (und Überprüfung) eines definierten
Stellweges in der Regel sehr einfach erfolgen kann. Je nach Typ des
Aktuators ist beispielsweise nur eine einfache Vorgabe bzw. Zählung
der Umdrehungen des Aktuators oder dergleichen erforderlich.
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Bei
der Aktuatoreinheit 114.1 kann es sich bei anderen Varianten
der Erfindung auch um einen Kraftaktuator handeln, der in Abhängigkeit
von einem definierten Steuersignal eine definierte Kraft in seiner Wirkrichtung
erzeugt. In diesem Fall besteht der Vorteil, dass die Steifigkeit
der Abstützung der Aktuatoreiheit 114.1 auf der
Seite der Stützstruktur bzw. die Gestaltung des Halteringes 111.1 nahezu
frei ist, da diese dank der definierten Kraftwirkung der Aktuatoreinheit 114.1 keinen
nennenswerten Einfluss auf die Formfunktion FDj hat.
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In
beiden Fällen ist es jedenfalls von Vorteil, wenn die Streuung
der dritten Steifigkeit C3j möglichst gering ist, um insgesamt
eine geringe Störung der Formfunktionen FDj zu erzielen.
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Im
vorliegenden Beispiel ist dank der Anordnung der Positoniereinheiten 113 im
Bereich der Stützeinheiten 110.1 der Einfluss
einer durch die Betätigung der Deformationseinheiten 114 bedingten
Verformung des Halterings 111.1 auf die Position und/oder
Orientierung des optischen Elements 107.1 reduziert. Es
versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung,
bei denen eine solche Anordnung der Positioniereinheiten in unmittelbarer Nähe
der Stützeinheiten nicht gegeben ist, eine einfache Korrektur
einer sich aus der aktiven Deformation ergebenden Änderung
der Position und/oder Orientierung des optischen Elements über
die Positioniereinheiten 113 möglich ist.
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Die
Stützeinheiten 110.1 sind im vorliegenden Beispiel
als aktive Einheiten gestaltet, über welche die Position
und/oder Orientierung des optischen Moduls 109 verändert
werden kann. Hierzu sind die Stützeinheiten 110.1 jedenfalls
mit der Steuereinrichtung 115 verbunden, von der sie gegebenenfalls
entsprechend angesteuert werden. Für die Stützeinheiten 110.1 können
beliebige geeignete Aktuatoren eingesetzt werden, welche eine entsprechende
aktive Verstellung ermöglichen.
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Hiermit
ist es unter anderem möglich, gröbere bzw. größere
Veränderungen der Position und/oder Orientierung des optischen
Moduls 109 und damit des optischen Elements 107.1 zu
realisieren, wie sie beispielsweise für schnelle Wechsel
des so genannten Settings des optischen Abbildungssystems erforderlich
sind, während die Feineinstellung der Position und/Orientierung
des optischen Elements 107.1 über die Positioniereinheiten 113 und die
Feineinstellung der Geometrie des optischen Elements 107.1 über
die Deformationseinheiten 114 erfolgt.
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Weiterhin
ist es hiermit möglich, das optische Modul 109 gegebenenfalls
in eine (von einer Betriebsposition während der Belichtung
des Substrats 105.1 verschiedene) Austauschposition zu
bringen, in der die Verbindungseinheiten 117 einfach gelöst werden
können und das optische Modul 109 einfach aus
dem Objektiv 104 entnommen werden kann.
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Es
versteht sich jedoch, dass die Stützeinheiten bei anderen
Varianten der Erfindung auch zumindest teilweise als passive Elemente
ausgebildet sein können. Hierbei kann natürlich
auch eine manuelle Verstellbarkeit der Stützeinheiten vorgesehen sein.
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Bei
dem vorliegenden Beispiel kann eine Einstellung der Position/Orientierung
des optischen Elements 107.1 und insbesondere eine Korrektur
der Abbildungsfehler des optischen Ausbildungssystems über
eine aktive Deformation des optischen Elements 107.1 auf
die nachfolgende Weise im Betrieb der Mikrolithographieeinrichtung 101 realisiert
werden.
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5 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Abbildungsverfahrens, welches mit der Mikrolithographieeinrichtung 101 durchgeführt
wird und bei dem eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Abstützen eines optischen Elements zur Anwendung
kommt.
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Zunächst
wird in einem Schritt 119.1 der Verfahrensablauf gestartet.
In einem Schritt 119.2 werden dann die Komponenten der
Mikrolithographieeinrichtung 101 aus 1 in
einen Zustand gebracht, in der die oben beschriebene Abbildung des
Projektionsmusters der Maske 103.1 auf das Substrat 105.1 erfolgen
kann.
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In
einem Abbildungsschritt 119.3 erfolgt parallel zu der Belichtung
des Substrats 105.1 in einem Schritt 119.4 die
oben beschriebene Erfassung des aktuellen Werts der wenigstens einen
für einen Abbildungsfehler des optischen Ausbildungssystems
repräsentativen Größe über die
Erfassungseinrichtung 116 und die Weitergabe des erfassten
Werts dieser Größe an die Steuereinrichtung 115.
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In
der Steuereinrichtung 115 erfolgt in diesem Schritt 119.4 dann
ein Vergleich des aktuell erfassten Werts dieser Größe
mit einem für den aktuellen Betriebszustand der Mikrolithographieeinrichtung 101 vorgegebenen
Sollwert für diese Größe. Aus diesem
Vergleich ermittelt die Steuereinrichtung 115 zum einen
eine Vorgabe für die Geometrie des optischen Elements 107.1,
mithin also eine Vorgabe für die Deformation des optischen
Elements 107.1, und bestimmt hieraus zum einen Steuersignale
für die Aktuatoreinheiten 114.1 der Deformationseinheiten 114.
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Weiterhin
ermittelt die Steuereinrichtung 115 aus diesem Vergleich
eine Vorgabe für die Position und/oder Orientierung des
optischen Elements 107.1 und bestimmt hieraus Steuersignale
für die Positionierelemente 113.1 der Positioniereinheiten 113.
Gegebenenfalls wird hierbei eine zu erwartende, aus der einzustellenden
Kraftwirkung der Deformationseinheiten 114 resultierende Änderung
der Position und/oder Orientierung des optischen Elements 107.1 berücksichtigt.
Hierzu kann die Steuereinrichtung 115 auf ein gespeichertes
(zuvor theoretisch und/oder experimentell ermitteltes) Modell des
optischen Moduls 109 zugreifen, welches die zu erwartende Änderung
der Position und/oder Orientierung des optischen Elements 107.1 in
Abhängigkeit von der Kraftwirkung der Positionierelemente 113.1 repräsentiert.
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Gegebenenfalls
ermittelt die Steuereinrichtung 115 aus dem oben genannten
Vergleich und/oder anhand einer anderen Vorgabe aus dem durchzuführenden
Abbildungsprozess zudem eine Vorgabe für die Position und/oder
Orientierung des optischen Moduls 109 und damit auch des
optischen Elements 107.1 und bestimmt hieraus Steuersignale für
die Stützeinheiten 110.1.
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In
einem Schritt 119.5 steuert die Steuereinrichtung 115 dann
in der oben beschriebenen Weise die Aktuatoreinheiten 114.1 der
Deformationseinheiten 114, die Positionierelemente 113.1 der
Positioniereinheiten 113 und gegebenenfalls die Stützeinheiten 110.1 mit
den ermittelten Steuersignalen an, um einer Abweichung des aktuellen
Zustands des optischen Moduls 109, insbesondere des optischen Elements 107.1,
von einem für den vorliegenden Betriebszustand vorgegebenen
Sollzustand, insbesondere einem aktuell vorliegenden Abbildungsfehler, entgegenzuwirken.
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Die
geringe Steifigkeit der Deformationseinheiten 114 in der
Lastrichtung hat dabei den Vorteil, dass eine Korrektur der Position
und/oder Orientierung des optischen Elements 107.1 über
die Positioniereinheiten 113 nur eine vergleichsweise geringe, in
der Regel vernachlässigbare Änderung in der über die
Deformationseinheiten 114 eingestellten Geometrie des optischen
Elements 107.1 nach sich zieht, sodass eine entsprechende
Regelschleife, welche die tatsächliche Geometrie des optischen
Elements 107.1 erfasst, entfallen kann.
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Nachfolgend
wird in einem Schritt 119.6 überprüft,
ob noch ein weiterer Abbildungsschritt durchzuführen ist.
Ist dies nicht der Fall, wird der Verfahrensablauf in dem Schritt 119.7 beendet.
Andernfalls wird zurück zu dem Schritt 119.3 gesprungen.
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Im
vorliegenden Beispiel ist das optische Element 107.1 durch
die Positioniereinheiten 113 und die Deformationseinheiten 114 auf
dem Haltering 111.1 abgestützt. Es versteht sich
jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch noch eine
weitere Abstützung des optischen Elements auf dem Haltering
vorgesehen sein kann. Beispielsweise kann diese weitere Abstützung
nach Art einer hinlänglich bekannten Schwerkraftkompensationseinrichtung
gestaltet sein, wie sie in 2 schematisch durch
die gestrichelte Kontur 120 angedeutet ist. Bei dieser
Schwerkraftkompensationseinrichtung 120 kann es sich um
eine Vielzahl von weichen Federelementen handeln, welche gleichmäßig
am Umfang des optischen Elements 107.1 verteilt sind. Die Schwerkraftkompensationseinrichtung 120 kann
als passive und/oder aktive Einrichtung ausgeführt sein und
in herkömmlicher Weise zumindest einen Großteil
der Gewichtskraft des optischen Elements 107.1 aufnehmen.
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Weiterhin
ist die Abstützung des optischen Elements 107.1 im
vorliegenden Beispiel als stehende Abstützung gezeigt (d.
h. der Haltering 111.1 stützt das optische Element 107.1 von
unten). Es versteht sich jedoch, dass die Abstützung des
optischen Elements auch als hängende Abstützung
gestaltet sein kann, mithin also das optische Element (von unten) an
dem Haltering aufgehängt ist. Weiterhin versteht es sich
jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung natürlich
auch eine beliebige andere Ausrichtung des optischen Elements bezüglich
der Vertikalrichtung vorgesehen sein kann.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 und 6 ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optischen
Einrichtung 208 beschrieben, die in dem Objektiv 104 anstelle
der optischen Einrichtung 108 zum Einsatz kommen kann.
Die optische Einrichtung 208 entspricht in Aufbau und Funktion
grundsätzlich der optischen Einrichtung 108, sodass
hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere
sind identische oder gleichartige Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten
Bezugszeichen versehen. Sofern nachfolgend keine abweichenden Angaben
gemacht werden, wird bezüglich der Eigenschaften und Funktionen
dieser Komponenten auf die obigen Erläuterungen zum ersten
Ausführungsbeispiel verwiesen.
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Die
optische Einrichtung 208 unterscheidet sich von der optischen
Einrichtung 108 lediglich hinsichtlich der Gestaltung und
Anbindung der Deformationseinheiten 214 an dem optischen
Element 207.1. Die 6 zeigt
ein Detail der optischen Einrichtung 208, welches hinsichtlich
seiner Lage dem Detail VI aus 2 entspricht.
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Wie
der stark schematisierten 6 zu entnehmen
ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel das Übertragungselement 214.2 der
Deformationseinheit 214 als (zwischen seinen beiden Enden)
gelenkig am Haltering 211.1 gelagerter Hebelarm ausgebildet.
Die gelenkige Lagerung am Haltering 211.1 kann in beliebiger
Weise gestaltet sein. Bevorzugt ist sie nach Art eines Festkörpergelenks
ausgebildet.
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Der
Hebelarm 214.2 ist an einen Ende wiederum mit einer Aktuatoreinheit 214.1 verbunden, während
er an seinem anderen Ende gabelförmig ausgebildet ist und über
jeweils einen elastischen Abschnitt 214.3 und 214.4 von
beiden Seiten (mithin also bei der vorliegenden horizontalen Einbaulage des
optischen Elements 207.1 von oben und unten) auf einen
Vorsprung 207.2 am Umfang des optischen Elements 207.1 wirkt.
Die vorstehend beschriebene geringe Steifigkeit des Übertragungselements 214.2 kann
bei dieser Gestaltung durch die Steifigkeit des Hebelarms 214.2 und/oder
die Steifigkeit der elastischen Abschnitte 214.3 und 214.4 erzielt
und eingestellt werden.
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Die
vorliegende Gestaltung hat den Vorteil, dass sie sich einfach mit
herkömmlichen Gestaltungen für optische Elemente
einsetzen lässt, die häufig an ihrem Umfang bereits
einen (umlaufenden) oder mehrere (meist gleichmäßig
verteilte) derartige Vorsprünge 207.2 aufweisen.
Besonders vorteilhaft lässt sich die vorliegende Lösung
also in eine grundsätzlich bekannte Gestaltung einbinden,
bei der das optische Element 207.1 in hinlänglich
bekannter Weise (gegebenenfalls neben weiteren Stützeinrichtungen) über
eine Schwerkraftkompensationseinrichtung abgestützt ist,
die eine Vielzahl von Federelementen aufweist, die am Umfang des
optischen Elements 207.1 verteilt sind und an einem umlaufenden
Bund 207.2 des optischen Elements 207.1 angreifen,
wie dies in 6 durch die gestrichelte Kontur 220 angedeutet
ist.
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Es
versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch
eine beliebige andere Gestaltung des Übertragungselements
gewählt sein kann. Insbesondere ist es möglich,
wie nachfolgend noch detailliert erläutert wird, auch das Übertragungselement
selbst sowie seine Anbindung an das optische Element besonders steif
zu gestalten, um dem optischen Element direkt eine bestimmte Verformung
aufzuprägen.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1, 4, 5 und 7 ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
optischen Einrichtung 308 beschrieben, welche an Stelle
der optischen Einrichtung 108 in der Mikrolithographieeinrichtung 101 zum
Einsatz kommen kann und mit der das Verfahren aus 5 durchgeführt
werden kann. Die optische Einrichtung 308 entspricht in
Aufbau und Funktionsweise grundsätzlich der optischen Einrichtung 108 aus 2 (wobei
auch für die optische Einrichtung 308 das mechanische
Ersatzschaltbild aus 4 verwendet werden kann), sodass
hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere
sind identische oder gleichartige Komponenten mit um den Wert 200 erhöhten
Bezugszeichen versehen. Sofern nachfolgend keine abweichenden Angaben
gemacht werden, wird bezüglich der Eigenschaften und Funktionen
dieser Komponenten auf die obigen Erläuterungen zum ersten
Ausführungsbeispiel verwiesen.
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Der
Unterschied der optischen Einrichtung 308 zur optischen
Einrichtung 108 besteht in der Gestaltung der Halteeinheiten 312.
Während wiederum eine Reihe von gleichmäßig
am Umfang des optischen Elements 307.1 verteilten Deformationseinheiten 314 vorgesehen
ist, ist bei dieser Variante anstelle der Positioniereinheiten 113 eine
Schwerkraftkompensationseinrichtung 320 vorgesehen. Diese Schwerkraftkompensationseinrichtung 320 umfasst eine
Vielzahl von gleichmäßig am Umfang des optischen
Elements 307.1 verteilten Federelementen 320.1,
welche in hinlänglich bekannter Weise die Gewichtskraft
des optischen Elements 307.1 aufnehmen. Die Federelemente 320.1 sind
dabei allerdings vergleichsweise steif ausgebildet (d. h. die erste
Steifigkeit C1i in 4 ist etwa um den Faktor 500
bis 1000 höher als C3j).
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Die
Deformationseinheiten 314 umfassen jeweils eine ebenfalls
(in ihrer Aktuationsrichtung) vergleichsweise steife Aktuatoreinheit 314.1,
welche kleine Stellwege mit einer hohen Auflösung zur Verfügung
stellt. Hierfür können grundsätzlich
beliebige Aktuatoren zur Anwendung kommen, welche diese Anforderung
erfüllen. Beispielsweise können hierfür Piezoaktuatoren,
mechanische Linearantriebe, bei denen über einen rotatorischen
Antrieb über ein entsprechendes Getriebe eine vertikale
Bewegung erzeugt wird oder dergleichen zum Einsatz kommen. Derartige
Aktuatoren haben unter anderem den Vorteil, dass sie besonders klein
bauend ausgeführt werden können.
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Weiterhin
sind die j Deformationseinheiten 314 im vorliegenden Beispiel
in Richtung des (bei der Abstützung des optischen Elements 307.1 in
ihnen wirkenden) Kraftflusses möglichst steif ausgebildet (d.
h. die dritte Steifigkeit C3j ist vergleichsweise hoch), um eine
vorgebbare hohe Eigenfrequenz der Abstützung zu realisieren.
Im Bereich des Übertragungselements 314.2 kann
dies beispielsweise dadurch realisiert sein, dass dieses als entsprechend steifer
radialer Fortsatz des optischen Elements ausgebildet ist. Beispielsweise
kann es sich einfach um einen monolithisch am optischen Element 307.1 angeformten
Hebelarm 314.2 handeln. Auf die Steifigkeiten C2j und C4j
gemäß 4, die hier beide die Steifigkeit
des Halteringes 311.1 an der Stelle j repräsentieren,
wird später noch eingegangen.
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Mit
der beschriebenen Gestaltung ergibt sich gegebenenfalls eine vergleichsweise
große Anzahl von Einflussparametern auf die Formfunktionen
FDj der jeweiligen Deformationseinheiten 314. Mithin erzeugt
also die jeweilige Aktuatoreinheit 314.1 bei gleichem Stellweg
bzw. gleicher Verschiebung V eine andere Formfunktion FDj sowie
andere Starrkörperbewegungen. Diese hängen von
der Position der jeweiligen Deformationseinheit 314 (in
Umfangsrichtung des optischen Elements 307.1) und den jeweiligen
Werten der ersten und der dritten Steifigkeiten C1j, C3j und der
vierten Steifigkeit C4j ab.
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Wie
bereits erwähnt, bezeichnet die Formfunktion FDj im Sinne
der vorliegenden Erfindung die Deformationsantwort der Deformationseinheit 314 auf
eine definierte (normierte) Verschiebung und/oder eine definierte
(normierte) Kraftwirkung im Bereich der Aktuatoreinheit 314.1.
Mithin ist die Formfunktion FDj also auch für die Lasten
repräsentativ, welche bei der definierten Verschiebung und/oder
Kraftwirkung in das optische Element 307.1 eingeleitet
werden.
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Bei
der beschriebenen vergleichsweise großen Variation der
Formfunktion FDj zwischen den einzelnen Deformationseinheiten 314 ist
es von Vorteil, wenn die vierte Steifigkeit C4j möglichst
hoch ist, insbesondere also auch der Haltering 311.1 besonders
steif ausgebildet ist, um den Einfluss von aus der Betätigung
einer der Deformationseinheiten 314 resultierenden Verformungen
des Halterings 311.1 auf die Position und/oder Orientierung
der anderen Deformationseinheiten 314 möglichst
gering zu halten.
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Im
Grenzfall für einen unendlich steif gedachten Haltering 311.1 bei
untereinander ideal gleichen Steifigkeiten C1j, C3j, ergäbe
sich für jede Aktuatoreinheit dann die gleiche Formfunktion,
wenn die Aktuatoreinheiten äquidistant auf dem gleichen Umfang
angeordnet wären.
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In
diesem Fall ist es dann in vorteilhafter Weise möglich, über
eine einfache Ansteuerung ohne einen aufwändigen Regelungsalgorithmus
in ausreichend guter Näherung eine definierte Deformation
des optischen Elements 307.1 einzustellen, sofern die jeweilige
Formfunktion FDj bekannt ist. Die Formfunktion FDj kann theoretisch
(beispielsweise durch entsprechende Simulationsrechnungen) und/oder
experimentell (beispielsweise durch entsprechende Messungen) vorab
ermittelt worden sein und als entsprechendes Modell in der Steuereinrichtung 315 abgelegt
sein.
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In
der Steuereinrichtung 315 erfolgt in dem Schritt 119.4 aus 5 dann
ein Vergleich des aktuell erfassten Werts der für den zu
korrigieren Abbildungsfehler repräsentativen Größe
mit einem für den aktuellen Betriebszustand der Mikrolithographieeinrichtung 101 vorgegebenen
Sollwert für diese Größe. Aus diesem
Vergleich ermittelt die Steuereinrichtung 315 (beispielsweise
durch eine entsprechende Anpassung anhand der gespeicherten von
Funktionen FDj) eine Vorgabe für die Geometrie des optischen Elements 307.1,
mithin also eine Vorgabe für die Deformation des optischen
Elements 307.1, sowie eine Vorgabe für die Position
und Orientierung des optischen Elements 307.1 und bestimmt
hieraus die Steuersignale für die Aktuatoreinheiten 314.1 der
Deformationseinheiten 314, über welche Deformation, Position
und Orientierung des optischen Elements 307.1 eingestellt
werden. Hierzu greift die Steuereinrichtung 315 auf das
gespeicherte (zuvor theoretisch und/oder experimentell ermitteltes)
Modell des optischen Moduls 309 zu.
-
Gegebenenfalls
ermittelt die Steuereinrichtung 315 aus dem oben genannten
Vergleich und/oder anhand einer anderen Vorgabe aus dem durchzuführenden
Abbildungsprozess zudem eine weitergehende Vorgabe für
die Position und/oder Orientierung des optischen Moduls 309 und
damit auch des optischen Elements 307.1 und bestimmt hieraus weitere
Steuersignale für die Stützeinheiten 310.1.
-
In
dem Schritt 119.5 steuert die Steuereinrichtung 315 dann
in der oben beschriebenen Weise die Aktuatoreinheiten 314.1 der
Deformationseinheiten 314 und gegebenenfalls die Stützeinheiten 310.1 mit
den ermittelten Steuersignalen an, um einer Abweichung des aktuellen
Zustands des optischen Moduls 309, insbesondere des optischen
Elements 307.1, von einem für den vorliegenden
Betriebszustand vorgegebenen Sollzustand, insbesondere einem aktuell
vorliegenden Abbildungsfehler, entgegenzuwirken.
-
Die
vorstehend beschriebene Gestaltung hat den Vorteil, dass sie insbesondere
hinsichtlich der Aktuatoren besonders klein bauend ausgeführt
werden kann und sich daher besonders gut für die Integration
einer aktiven Deformation eines optischen Elements in einem bereits bestehenden
Optikdesign eignet. Gegebenenfalls ist es bei dieser Variante also möglich,
bei einer bestehenden Gestaltung eines optischen Abbildungssystems
eines der bisherigen optischen Elemente durch das in dem optischen
Modul 309 angeordnete optische Element 307.1 zu
ersetzen, ohne die übrige Gestaltung des optischen Abbildungssystems
verändern zu müssen.
-
In
diesem Fall sind die Stützeinheiten 310.1 auch
hier wieder in vorteilhafter Weise lösbar mit dem optischen
Modul 309 verbunden, um die einfache Austauschbarkeit des
optischen Moduls 309 zu gewährleisten. Es versteht
sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung eine solche
einfach lösbare Verbindung zwischen dem optischen Modul
und der Stützstruktur auch fehlen kann.
-
Im
vorliegenden Beispiel kann für die Aktuatoreinheit 314.1 wiederum
ein einfacher Wegaktuator eingesetzt werden, der in Abhängigkeit
von einem definierten Steuersignal eine definierte Verschiebung in
seiner Wirkrichtung erzeugt. Bei der Aktuatoreinheit 314.1 kann
es sich bei anderen Varianten der Erfindung auch wiederum um einen
Kraftaktuator handeln, der in Abhängigkeit von einem definierten
Steuersignal eine definierte Kraft in seiner Wirkrichtung erzeugt.
In beiden Fällen ist es jedenfalls wiederum von Vorteil,
wenn die Streuung der dritten Steifigkeit C3j möglichst
gering ist, um insgesamt eine geringe Streuung der Formfunktion
FDj zu erzielen.
-
Weiterhin
ist die Abstützung des optischen Elements 307.1 im
vorliegenden Beispiel als hängende Abstützung
gezeigt (d. h. das optische Element 107.1 ist von unten
an dem Haltering 311.1 aufgehängt). Es versteht
sich jedoch, dass die Abstützung des optischen Elements
auch als stehende Abstützung gestaltet sein kann, mithin
also das optische Element (von oben) auf dem Haltering abgestützt
ist. Hierzu kann insbesondere beispielsweise eine Konfiguration ähnlich
der in 6 gezeigten Anordnung gewählt sein. Weiterhin
versteht es sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung
natürlich auch eine beliebige andere Ausrichtung des optischen
Elements bezüglich der Vertikalrichtung vorgesehen sein
kann.
-
Viertes Ausführungsbeispiel
-
Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1, 4, 5 und 8 ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
optischen Einrichtung 408 beschrieben, welche an Stelle
der optischen Einrichtung 108 in der Mikrolithographieeinrichtung 101 zum
Einsatz kommen kann und mit der das Verfahren aus 5 durchgeführt
werden kann. Die optische Einrichtung 408 entspricht in
Aufbau und Funktionsweise grundsätzlich der optischen Einrichtung 308 aus 7 (wobei
auch für die optische Einrichtung 408 das mechanische
Ersatzschaltbild aus 4 verwendet werden kann), sodass
hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere
sind identische oder gleichartige Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten
Bezugszeichen versehen. Sofern nachfolgend keine abweichenden Angaben
gemacht werden, wird bezüglich der Eigenschaften und Funktionen
dieser Komponenten auf die obigen Erläuterungen zum dritten
bzw. ersten Ausführungsbeispiel verwiesen.
-
Der
Unterschied der optischen Einrichtung 408 zur optischen
Einrichtung 308 besteht in der Gestaltung der Halteeinheiten 412.
Diese umfassen im vorliegenden Beispiel ausschließlich
eine Reihe von gleichmäßig am Umfang des optischen
Elements 407.1 verteilten Deformationseinheiten 414.
Die Deformationseinheiten 414 umfassen wiederum jeweils eine
(in ihrer Aktuationsrichtung) vergleichsweise steife Aktuatoreinheit 414.1,
welche kleine Stellwege mit einer hohen Auflösung zur Verfügung
stellt. Hierfür können grundsätzlich
beliebige Aktuatoren zur Anwendung kommen, welche diese Anforderung
erfüllen. Beispielsweise können hierfür
Piezoaktuatoren, mechanische Linearantriebe, bei denen über
einen rotatorischen Antrieb über ein entsprechendes Getriebe
eine vertikale Bewegung erzeugt wird oder dergleichen zum Einsatz
kommen. Derartige Aktuatoren haben unter anderem den Vorteil, dass
sie besonders klein bauend ausgeführt werden können.
-
Weiterhin
sind die j Deformationseinheiten 414 im vorliegenden Beispiel
wiederum in Richtung des (bei der Abstützung des optischen
Elements 407.1 in ihnen wirkenden) Kraftflusses möglichst
steif ausgebildet (d. h. die dritte Steifigkeit C3j und die vierte
Steifigkeit C4j sind ebenfalls vergleichsweise hoch), um eine vorgebbare
hohe Eigenfrequenz der Abstützung zu realisieren.
-
Mit
der beschriebenen Gestaltung ergibt sich gegebenenfalls wiederum
eine vergleichsweise große Streuung bei den Formfunktionen
FDj der jeweiligen Deformationseinheiten 414. Mithin erzeugt
also die jeweilige Aktuatoreinheit 414.1 bei gleichem Stellweg
bzw. gleicher Verschiebung V eine andere Formfunktion FDj sowie
andere Starrkörperbewegungen. Diese hängen von
der Position der jeweiligen Deformationseinheit 414 (in
Umfangsrichtung des optischen Elements 407.1) und dem jeweiligen
Wert der dritten Steifigkeit C3j und der vierten Steifigkeit C4j ab.
-
Wie
bereits erwähnt, bezeichnet die Formfunktion FDj im Sinne
der vorliegenden Erfindung die Deformationsantwort der Deformationseinheit 414 auf
eine definierte (normierte) Verschiebung und/oder eine definierte
(normierte) Kraftwirkung im Bereich der Aktuatoreinheit 414.1.
Mithin ist die Formfunktion FDj also auch für die Lasten
repräsentativ, welche bei der definierten Verschiebung und/oder
Kraftwirkung in das optische Element 407.1 eingeleitet
werden.
-
Um
den Aufwand für die Gestaltung der Deformationseinheiten 414 und
des Halterings 411.1 zur Reduktion der Störung
der Formfunktionen FDj gering zu halten, ist im vorliegenden Beispiel
eine Messeinrichtung 421 vorgesehen, welche eine ringförmige
Referenzstruktur 421.1 und eine Mehrzahl von Messeinheiten 421.2 umfasst,
die (vorzugsweise gleichmäßig) am Umfang der Referenzstruktur 421.1 verteilt
angeordnet sind.
-
Die
jeweilige Messeinheit 421.2 erfasst auf beliebige geeignete
Weise (mit ausreichender Genauigkeit) eine Messgröße,
die für die Geometrie des optischen Elements 407.1 repräsentative
Messgröße. Im vorliegenden Beispiel wird hierzu
eine Messgröße erfasst, die für den Abstand
zwischen einem Referenzpunkt an der Referenzstruktur 421.1 (beispielsweise
einem Punkt im Bereich der Anbindung der jeweiligen Messeinheit 421.2 an
der Referenzstruktur 421.1) und einem zugeordneten Messpunkt an
dem optischen Element 407.1 repräsentativ ist. Hierfür
können beliebige geeignete Messprinzipien (interferometrische
Prinzipien, kapazitive Prinzipien, faseroptische Sensoren, Maßstäbe
etc.) einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen, mit denen
eine ausreichend präzise Erfassung des Abstands möglich
ist. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung
anstelle oder zusätzlich zu einer solchen Abstandsmessung
auch beliebige andere Messprinzipien zum Einsatz kommen können,
welche Rückschlüsse auf die aktuelle Geometrie
des optischen Elements ermöglichen.
-
Aus
den so über die einzelnen Messeinheiten 421.2 erfassten
Werten der betreffenden Messgrößen lassen sich
eine oder mehrere Erfassungsgrößen ermitteln,
welche Rückschlüsse auf die aktuelle Geometrie
und damit die aktuelle Deformation des optischen Elements 407.1 ermöglichen.
Die Verwendung der Abstandsmessung hat im vorliegenden Beispiel
dabei noch den Vorteil, dass zudem Rückschlüsse
auf die Position und/oder Orientierung des optischen Elements 407.1 möglich
sind.
-
In
der Steuereinrichtung 415 erfolgt in dem Schritt 119.4 aus 5 dann
ein Vergleich des aktuell erfassten Werts der für den zu
korrigieren Abbildungsfehler repräsentativen Größe mit
einem für den aktuellen Betriebszustand der Mikrolithographieeinrichtung 101 vorgegebenen
Sollwert für diese Größe. Aus diesem
Vergleich ermittelt die Steuereinrichtung 415 (beispielsweise
durch eine entsprechende Anpassung anhand der gespeicherten von
Funktionen FDj) eine Vorgabe für die Geometrie des optischen Elements 407.1,
mithin also eine Vorgabe für die Deformation des optischen
Elements 407.1, sowie eine Vorgabe für die Position
und Orientierung des optischen Elements 407.1 und bestimmt
hieraus die Steuersignale für die Aktuatoreinheiten 414.1 der
Deformationseinheiten 414, über welche Deformation, Position
und Orientierung des optischen Elements 407.1 eingestellt
werden. Hierzu greift die Steuereinrichtung 415 gegebenenfalls
auf ein gespeichertes (zuvor theoretisch und/oder experimentell
ermitteltes) Modell des optischen Moduls 409 zu. Weiterhin berücksichtigt
sie hierbei gegebenenfalls die in der oben beschriebenen Weise ermittelte(n)
Erfassungsgröße(n), die für die aktuelle
Deformation, Position und/oder Orientierung des optischen Elements 407.1 repräsentativ
ist bzw. sind.
-
Gegebenenfalls
ermittelt die Steuereinrichtung 415 aus dem oben genannten
Vergleich und/oder anhand einer anderen Vorgabe aus dem durchzuführenden
Abbildungsprozess zudem eine weitergehende Vorgabe für
die Position und/oder Orientierung des optischen Moduls 409 und
damit auch des optischen Elements 407.1 und bestimmt hieraus gegebenenfalls
weitere Steuersignale für die Stützeinheiten 410.1.
-
In
dem Schritt 119.5 steuert die Steuereinrichtung 415 dann
in der oben beschriebenen Weise die Aktuatoreinheiten 414.1 der
Deformationseinheiten 414 und gegebenenfalls die Stützeinheiten 410.1 mit
den ermittelten Steuersignalen an, um einer Abweichung des aktuellen
Zustands des optischen Moduls 409, insbesondere des optischen
Elements 407.1, von einem für den vorliegenden
Betriebszustand vorgegebenen Sollzustand, insbesondere einem aktuell
vorliegenden Abbildungsfehler, entgegenzuwirken. Hierbei wird der
aktuelle Zustand (Deformation, Position und/oder Orientierung bezüglich der
Referenzstruktur 421.1) des optischen Elements 407.1 über
die Messeinrichtung 421 kontinuierlich erfasst und in der
Steuereinrichtung 415 verarbeitet, um über eine
so realisierte Regelschleife an schnelles Erreichen des aktuellen
Sollzustands zu erzielen.
-
Die
vorstehend beschriebene Gestaltung mit der Messeinrichtung 421 hat
den Vorteil, dass an die Abstützung des optischen Elements 407.1 mit
Ausnahme der Erzielung einer bestimmten vorgegebenen Eigenfrequenz
hinsichtlich der Steifigkeit (insbesondere der Halteeinheiten 412 und
des Halterings 411.1) keine besonderen weiteren Anforderungen
zu stellen sind, sodass diesbezüglich eine größere
Gestaltungsfreiheit besteht. Insbesondere können hier beliebige
geeignete Aktuatoren sowie beliebige geeignete Übertragungselemente
zum Einsatz kommen. Bevorzugt ist jedoch auch hier insbesondere
für die Deformationseinheiten 414 und den Haltering 411.11 möglichst
hohe Steifigkeit vorgesehen.
-
Wegen
der so gewonnenen Gestaltungsfreiheit ist es möglich, die
Komponenten des optischen Moduls 409 bauraumoptimiert zu
gestalten, sodass sich auch diese Lösung besonders gut
für die Integration einer aktiven Deformation eines optischen Elements
in einem bereits bestehenden Optikdesign eignet. Gegebenenfalls
ist es bei dieser Variante also möglich, bei einer bestehenden
Gestaltung eines optischen Abbildungssystems eines der bisherigen
optischen Elemente durch das in dem optischen Modul 409 angeordnete
optische Element 407.1 zu ersetzen, ohne die übrige
Gestaltung des optischen Abbildungssystems verändern zu
müssen.
-
In
diesem Fall sind die Stützeinheiten 410.1 auch
hier wieder in vorteilhafter Weise lösbar mit dem optischen
Modul 409 verbunden, um die einfache Austauschbarkeit des
optischen Moduls 409 zu gewährleisten. Es versteht
sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung eine solche
einfach lösbare Verbindung zwischen dem optischen Modul
und der Stützstruktur auch fehlen kann.
-
Im
vorliegenden Beispiel kann für die Aktuatoreinheit 414.1 wiederum
ein einfacher Wegaktuator eingesetzt werden, der in Abhängigkeit
von einem definierten Steuersignal eine definierte Verschiebung in
seiner Wirkrichtung erzeugt. Bei der Aktuatoreinheit 414.1 kann
es sich bei anderen Varianten der Erfindung auch wiederum um einen
Kraftaktuator handeln, der in Abhängigkeit von einem definierten
Steuersignal eine definierte Kraft in seiner Wirkrichtung erzeugt.
-
Hinsichtlich
der Gestaltung der Referenzstruktur 421.1 ist anzumerken,
dass diese bevorzugt eine möglichst geringe Sensitivität
gegenüber thermischen und/oder mechanischen Störungen
aufweist. Vorzugsweise ist sie daher aus einem oder mehreren Materialien
mit geringem thermischen Ausdehnungskoeffizienten und hoher Steifigkeit
ausgeführt. Beispiele für derartige Materialien
sind SiO2, Glaskeramiken, Invar® etc.
-
Es
sei an dieser Stelle der Vollständigkeit halber erwähnt,
dass eine solche Materialwahl natürlich auch für
die übrigen Komponenten des jeweiligen optischen Moduls
und der jeweiligen Stützstruktur sämtlicher Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung von Vorteil sein kann.
-
Im
vorliegenden Beispiel ist die Referenzstruktur 421.1 an
dem Haltering 411.1 abgestützt. Es versteht sich
jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen
sein kann, dass der Referenzstruktur an der Stützstruktur 410.2 abgestützt ist.
-
Im
vorliegenden Beispiel ist die Abstützung der Referenzstruktur 421.1 bevorzugt
so gestaltet, dass eine Deformation des Halterings 411.1 möglichst
keine Auswirkungen auf die Position und/oder Orientierung der Referenzstruktur 421.1 hat.
Dies ist im vorliegenden Beispiel dadurch realisiert, dass die Referenzstruktur
im Bereich von drei Stützstellen statisch bestimmt auf
dem Haltering 411.1 abgestützt ist, die im Bereich
der drei Stützstellen angeordnet sind, an denen der Haltering 411.1 durch
die Stützeinheiten 410.1 abgestützt ist.
-
Fünftes Ausführungsbeispiel
-
Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1, 4, 5 und 9 ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
optischen Einrichtung 508 beschrieben, welche an Stelle
der optischen Einrichtung 108 in der Mikrolithographieeinrichtung 101 zum
Einsatz kommen kann und mit der das Verfahren aus 5 durchgeführt
werden kann. Die optische Einrichtung 508 entspricht in
Aufbau und Funktionsweise grundsätzlich der optischen Einrichtung 108 aus 2 (wobei
auch für die optische Einrichtung 508 das mechanische
Ersatzschaltbild aus 4 verwendet werden kann), sodass
hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere
sind identische oder gleichartige Komponenten mit um den Wert 400 erhöhten
Bezugszeichen versehen. Sofern nachfolgend keine abweichenden Angaben
gemacht werden, wird bezüglich der Eigenschaften und Funktionen
dieser Komponenten auf die obigen Erläuterungen zum ersten
Ausführungsbeispiel verwiesen.
-
Der
einzige Unterschied der optischen Einrichtung 508 zur optischen
Einrichtung 108 besteht darin, dass die (ansonsten identisch
zu den Deformationseinheiten 114 aufgebauten) Deformationseinheiten 514 nicht
direkt auf dem Haltering 511.1 abgestützt sind,
sondern auf einer separaten Widerlagerstruktur in Form eines Widerlagerringes 522.
Dieser Widerlagerring 522 ist seinerseits (bevorzugt statisch bestimmt)
an dem Haltering 511.1 abgestützt (im vorliegenden
Beispiel aufgehängt), an dem das optische Element 507.1 über
Positioniereinheiten 513 abgestützt ist (die identisch
mit den Positioniereinheiten 113 gestaltet sind). Im Übrigen
ist das optische Modul 509 identisch zu dem optischen Modul 109.
-
Im
vorliegenden Beispiel ist die Abstützung des Widerlagerringes 522 bevorzugt
so gestaltet, dass eine Deformation des Halterings 511.1 möglichst
geringe Auswirkungen auf die Position und/oder Orientierung des
Widerlagerringes 522 hat. Dies ist im vorliegenden Beispiel
dadurch realisiert, dass der Widerlagerring 522 im Bereich
von drei Stützstellen statisch bestimmt an dem Haltering 511.1 abgestützt
ist, die im Bereich der drei Stützstellen angeordnet sind,
an denen der Haltering 511.1 durch die Stützeinheiten 510.1 auf
der Stützstruktur 510.2 abgestützt ist.
-
Über
diese separate Widerlagerstruktur ist es beispielsweise in einfacher
Weise möglich, ein bereits bestehendes optisches Modul
bzw. eine bereits bestehende Gestaltung eines solchen optischen
Moduls mit einer aktiven Deformation des optischen Elements zu versehen.
Es versteht sich hierbei, dass sich eine solche separate Widerlagerstruktur
nicht nur bei einer Gestaltung einsetzen lässt, wie sie
im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben
wurde. Vielmehr lässt sie sich auch für beliebige
andere Gestaltungen, insbesondere die Gestaltungen aus den anderen
Ausführungsbeispielen einsetzen.
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Wie
in 9 durch die gestrichelte Kontur 521 angedeutet
ist, ist bei anderen Varianten der Erfindung vorgesehen, dass eine
Messeinrichtung (die beispielsweise in Aufbau und Funktion weit
gehend identisch zu der Messeinrichtung 421 ist) ebenfalls an
der separaten Widerlagerstruktur 522 abgestützt ist.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand von Beispielen beschrieben,
bei denen ausschließlich optisch wirksame Elemente eines
Objektivs aktiv deformiert wurden. Es sei an dieser Stelle jedoch
nochmals angemerkt, dass die Erfindung natürlich auch zur
aktiven Deformation anderer optisch wirksamer Elemente, beispielsweise
optischer Elemente der Beleuchtungseinrichtung oder anderer optisch
wirksamer Komponenten der Abbildungseinrichtung, insbesondere von
Komponenten der Maskeneinrichtung und/oder der Substrateinrichtung,
Anwendung finden kann.
-
Schließlich
ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung vorstehend anhand
von Beispielen aus dem Bereich der Mikrolithographie beschrieben wurde.
Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung ebenso auch
für beliebige andere Anwendungen bzw. Abbildungsverfahren,
insbesondere bei beliebigen Wellenlängen des zur Abbildung
verwendeten Lichts, eingesetzt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - US 2003/0234918
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