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Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung in einem optischen System, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
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Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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Im Betrieb von optischen Systemen, wie etwa der vorstehend beschriebenen Projektionsbelichtungsanlage, tritt insbesondere bei global oder lokal hohen Wärmelasten das Problem auf, dass die mit den hohen Wärmelasten und deren Absorption einhergehende Temperaturerhöhung von temperatursensiblen Bauelementen (wie z. B. Spiegeln, Linsen oder Fassungselementen) oder anderen (Sub-)Systemen eine Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften des optischen Systems zur Folge haben kann.
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Ein Beispiel hierfür ist die Beeinträchtigung von im optischen System vorhandenen temperaturempfindlichen Elementen wie z. B. Positionssensoren oder von temperatursensiblen Subsystemen im abbildenden Strahlengang der vorstehend beschriebenen Projektionsbelichtungsanlage.
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So ist es etwa in für den EUV-Bereich (d. h. bei Wellenlängen unterhalb von 15 nm, z. B. etwa 13,5 nm) ausgelegten Projektionsobjektiven, bei denen mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet werden, bekannt, zusätzlich zu einer Tragstruktur, die Spiegel und Spiegelaktuatoren trägt, eine typischerweise außerhalb der Tragstruktur angeordnete Messstruktur vorzusehen, die eine thermisch wie mechanisch stabile Fixierung von Positionssensoren oder anderen Messsystemen zur Bestimmung der Spiegelpositionen gewährleisten soll. Das Problem einer unerwünschten Erwärmung dieser Messstruktur ist umso gravierender, als der Abstand zwischen den Positionssensoren und den sich in Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage erwärmenden Spiegeln, der z. B. im Bereich von etwa 1–100 mm liegen kann, relativ gering ist.
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Aus
US 2005/0018154 A1 ist es bekannt, in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage wenigstens eine Wärmeabschirmung vorzusehen, welche die von den Spiegeln und/oder deren Tragstruktur abgegebene Wärme abfangen soll, wobei diese Wärme durch einen in mechanischem Kontakt mit der Wärmeabschirmung stehenden Wärmetransportkreis abgeführt wird.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Anordnung in einem optischen System, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welche einen wirksamen Schutz temperaturempfindlicher Komponenten vor unerwünschtem Wärmeeintrag ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
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Eine erfindungsgemäße optische Anordnung in einem optischen System, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, weist auf:
- – wenigstens ein wärmeemittierendes Subsystem, welches im Betrieb des optischen Systems Wärme abgibt;
- – eine erste Wärmeabschirmung, welche so angeordnet ist, dass sie die von dem wärmeemittierenden Subsystem abgegebene Wärme wenigstens zum Teil abfängt;
- – eine erste Kühlvorrichtung, welche mit der ersten Wärmeabschirmung in mechanischem Kontakt steht und dazu ausgelegt ist, Wärme von der ersten Wärmeabschirmung abzuführen; und
- – eine zweite Wärmeabschirmung, welche von der ersten Wärmeabschirmung abgegebene Wärme wenigstens zum Teil abfängt, wobei diese zweite Wärmeabschirmung ebenfalls mit einer Kühlvorrichtung in mechanischem Kontakt steht, welche Wärme von der zweiten Wärmeabschirmung abführt.
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Das wärmeemittierende Subsystem kann z. B. ein einzelnes Element, z. B. ein optisches Element, insbesondere ein Spiegel, oder auch ein Fassungselement sein. Dabei sind von dem Begriff „optisches Element” im Sinne der vorliegenden Anmeldung beliebige optische Elemente, insbesondere auch refraktive Elemente (wie z. B. Linsen oder Prismen), Strahlteiler oder Gitter umfasst.
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Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, so dass es sich auch um eine beliebige andere Wärmequelle handeln kann. Des Weiteren kann das Subsystem auch mehrere optische Elemente aufweisen, die dann insgesamt als Wärmequelle angesehen werden, wie z. B. das Beleuchtungssystem der vorstehend beschriebenen Projektionsbelichtungsanlage oder auch ein beliebig anderes Subsystem. Insbesondere kann mittels der erfindungsgemäßen Anordnung das Projektionsobjektiv der Projektionsbelichtungsanlage vor einem Wärmeeintrag seitens der wärmeemittierenden Beleuchtungseinrichtung insofern geschützt werden, als der abbildende Strahlengang im Projektionsobjektiv möglichst vor Temperaturschwankungen freigehalten und eine Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften zumindest weitgehend vermieden werden kann.
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Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, zusätzlich zu einer ersten Wärmeabschirmung eine zweite Wärmeabschirmung vorzusehen. Auf diese Weise werden im Bereich der ersten Wärmeabschirmung typischerweise noch vorhandene Temperaturinhomogenitäten insofern von zu schützenden temperaturempfindlichen Komponenten wie z. B. Positionssensoren oder anderen zu schützenden temperaturempfindlichen Subsystemen wie z. B. dem abbildenden Strahlengang der vorstehend beschriebenen Projektionsbelichtungsanlage abgeschirmt, als eine auf der zweiten Wärmeabschirmung durch Wärmeabgabe von der ersten Wärmeabschirmung gegebenenfalls noch verbleibende Restwärme entweder vernachlässigbar ist oder zumindest gegenüber der auf der ersten Wärmeabschirmung vorhandenen Restwärme wesentlich reduziert wird. Neben der Reduzierung der besagten Restwärme besteht dabei ein weiterer erwünschter Effekt der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Homogenisierung (im Sinne einer gleichmäßigeren Verteilung) der Temperatur auf der zweiten Wärmeabschirmung.
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Dadurch, dass die zweite Wärmeabschirmung ihrerseits ebenfalls mit einer Kühlvorrichtung in mechanischem Kontakt steht, bei der es sich um ein- und dieselbe Kühlvorrichtung oder eine separate Kühlvorrichtung handeln kann und die Wärme von der zweiten Wärmeabschirmung abführt, wird eine Übertragung etwaiger auf der zweiten Wärmeabschirmung noch vorhandener Temperaturinhomogenitäten auf die zu schützenden temperaturempfindlichen Komponenten zumindest weitgehend vermieden. Hierdurch wird auch dem Umstand Rechnung getragen, dass der Wärmeleitwert der zweiten Wärmeabschirmung (ebenso wie der Wärmeleitwert der ersten Wärmeabschirmung) in der Regel wesentlich höher als der Wärmeleitwert des im optischen System vorhandenen Gases (z. B. Luft oder ein geeignetes Spülgas wie z. B. Wasserstoff) ist, so dass bei fehlendem thermischem Kontakt der zweiten Wärmeabschirmung zu einer Kühlvorrichtung in unerwünschter Weise der thermische Widerstand der Wärme auf ihrem Weg zu vorhandenen temperaturempfindlichen Bauelementen reduziert würde.
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Durch die erfindungsgemäße optische Anordnung kann insbesondere ein Schutz temperatursensibler Bauelemente oder Systeme vor Temperaturschwankungen erreicht werden. Typische Werte für die in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage noch „zulässigen” Temperaturschwankungen temperatursensibler Bauelemente, wie sie mittels der vorliegenden Erfindung realisiert werden, können dabei kleiner als 500 μK/min, insbesondere kleiner als 100 μK/min, weiter insbesondere kleiner als 40 μK/min, und weiter insbesondere kleiner als 10 μK/min sein.
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Neben der vorstehend beschriebenen Abschirmung kann eine weitere, durch die erfindungsgemäße Anordnung wahrgenommene Funktion in einer Kühlfunktion insofern bestehen, als die aufgenommene, vom wärmeemittierenden Subsystem ausgehende und mittels der Wärmeabschirmung abgefangene Wärme nach außen hin abgeführt wird. Auf diese Weise können beispielsweise übermäßige Erwärmungen z. B. der Spiegel in einer Projektionsbelichtungsanlage und damit einhergehende Beeinträchtigungen der auf den Spiegeln vorhandenen Beschichtungen vermieden werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann der Wärmeanteil, der von dem wärmeemittierenden Subsystem bis hin zum temperatursensiblen Element gelangt, im Vergleich zu einer herkömmlichen (einfachen bzw. einstufigen) Wärmeabschirmung beispielsweise um etwa eine Größenordnung reduziert werden. So kann etwa gegenüber einem herkömmlichen einstufigen System mit einem beispielhaften Verhältnis von 1:10 zwischen der zum temperatursensiblen Element hin durchgelassener Wärme zur vom temperatursensiblen Element abgeschirmten Wärme je nach Ausführung auf ein Verhältnis von größenordnungsmäßig 1:100 gesteigert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform steht die zweite Wärmeabschirmung mit der ersten Wärmeabschirmung nicht oder nur im Bereich einer Kühlvorrichtung in mechanischem bzw. körperlichem Kontakt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die in mechanischem Kontakt mit der zweiten Wärmeabschirmung stehende Kühlvorrichtung eine von der ersten Kühlvorrichtung separate zweite Kühlvorrichtung. Dabei können die erste und die zweite Kühlvorrichtung an unterschiedliche Kühlkreisläufe angeschlossen sein, was im Hinblick auf die thermische Stabilität des Kühlmediums insbesondere für die zweite Wärmeabschirmung vorteilhaft ist, da dieses nicht unmittelbar durch erste Wärmeabschirmung erwärmt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die in mechanischem Kontakt mit der zweiten Wärmeabschirmung stehende Kühlvorrichtung die erste Kühlvorrichtung, d. h. beide Wärmeabschirmungen sind an ein- und dieselbe Kühlvorrichtung bzw. denselben Kühlkreislauf angeschlossen. Diese Ausgestaltung ist im Hinblick auf die hierdurch mögliche kompaktere Bauweise und damit die Einsparung von Bauraum vorteilhaft.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Anordnung wenigstens drei Wärmeabschirmungen, insbesondere wenigstens vier Wärmeabschirmungen, auf. Durch diese Ausgestaltung kann, wie im Weiteren noch dargestellt, eine noch effektivere Abfangung der von dem wärmeemittierenden Subsystem herrührenden Wärme bzw. Temperaturverteilung erzielt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist zumindest eine der Wärmeabschirmungen, insbesondere sämtliche Wärmeabschirmungen, wenigstens bereichsweise eine erste Beschichtung auf, welche für die Wellenlänge der von dem wärmeemittierenden Subsystem abgegebenen Wärme oder auf die Kühlertemperatur angepaßte Emissivität von maximal 0.5, insbesondere maximal 0.2, weiter insbesondere maximal 0.05, besitzt. Die erste Beschichtung kann zumindest auf der dem wärmeemittierenden Subsystem abgewandten bzw. einer zu schützenden Komponente (z. B. einem Sensor) zugewandten Seite der betreffenden Wärmeabschirmung angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine weitere Reduzierung der bis zu der zu schützenden Komponente gelangenden bzw. „nach außen sichtbaren”, von der Erwärmung des wärmeemittierenden Subsystems herrührenden Temperaturverteilung erzielt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die erste Wärmeabschirmung wenigstens bereichsweise eine zweite Beschichtung auf, welche für die Wellenlänge der von dem wärmeemittierenden Subsystem abgegebenen Wärme eine Emissivität von mindestens 0.5, insbesondere mindestens 0.8, weiter insbesondere mindestens 0.95, besitzt. Die zweite Beschichtung kann insbesondere zumindest auf der dem wärmeemittierenden Subsystem zugewandten Seite der ersten Wärmeabschirmung angeordnet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die dem wärmeemittierenden Subsystem zugewandten Seite der Wärmeabschirmung zumindest bereichsweise eine für die Wellenlänge der von dem wärmeemittierenden Subsystem abgegebenen Wärme eine die Emissivität verringernde Beschichtung aufweisen, insbesondere von maximal 0.5, oder maximal 0.2, oder insbesondere maximal 0.05 besitzt.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Wärmeabschirmungen wenigstens ein Teilgehäuse mit einer von der Umgebung der Anordnung unterschiedlichen Atmosphäre bilden. Das Medium in dem abgeschlossenen Gehäuse bzw. Teilgehäuse weist bevorzugt eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit auf als das Medium in der umgebenden Atmosphäre. Bei dem Medium schlechterer Wärmeleitfähigkeit kann es sich beispielsweise um ein Gas niederen Drucks handeln. Durch diese Ausgestaltung kann eine noch effektivere Abfangung der von dem wärmeemittierenden Subsystem herrührenden Wärme bzw. Temperaturverteilung erzielt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die zweite Wärmeabschirmung eine zur ersten Wärmeabschirmung korrespondierende Geometrie auf. Insbesondere kann die erste Wärmeabschirmung das wärmeemittierende Subsystem zumindest bereichsweise schachtel- bzw. haubenartig umgeben. Des Weiteren kann die zweite Wärmeabschirmung die erste Wärmeabschirmung zumindest bereichsweise schachtel- bzw. haubenartig umgeben. Mit einer solchen Ausgestaltung kann eine noch effektivere Abfangung der vom wärmeemittierenden Subsystem abgegebenen Wärme, also eine weitere Reduzierung der nach außen „sichtbaren”, durch die Erwärmung des wärmeemittierenden Subsystems verursachten Temperaturverteilung erzielt werden, und zwar insbesondere in Situationen, in welcher nicht nur eine, sondern mehrere temperaturempfindliche Komponenten an unter schiedlichen Positionen im optischen System vorhanden bzw. vor Wärmeeinflüssen zu schützen sind.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann auch die erste Wärmeabschirmung ein temperatursensibles Subsystem (insbesondere ein temperatursensibles Element) zumindest bereichsweise schachtel- bzw. haubenartig umgeben. Eine solche Ausgestaltung ist beispielsweise vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl von (insbesondere weit gestreuten) Wärmequellen oder eine oder mehrere relativ zum temperatursensiblen Bauelement vergleichsweise große Wärmequellen bzw. wärmeemittierenden Subsysteme vorhanden sind.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Wärmeabschirmungen kaskadenartig angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die optische Anordnung für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 400 nm, weiter insbesondere weniger als 250 nm, weiter insbesondere weniger als 200 nm, weiter insbesondere weniger als 160 nm, und weiter insbesondere weniger als 15 nm ausgelegt.
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Die Erfindung betrifft ferner eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung und/oder das Projektionsobjektiv eine erfindungsgemäße optische Anordnung mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist, sowie auch ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1a–b schematische Darstellungen zur Erläuterung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2a–8b schematische Darstellungen zur Erläuterung weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
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9a–12b Ergebnisse von FEM-Simulationen zur Veranschaulichung von Temperaturerhöhungen der gemäß der Erfindung in, Luft-Atmosphäre (9a–10b) bzw. in einer Atmosphäre aus einem Gas niederen Druckes (11a–12b) erzielten Effekte, und zwar sowohl für die erste Ausführungsform (9a–b und 11a–b) aus 1 als auch für die zweite Ausführungsform (10a–b und 12a–b) aus 2; und
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13 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines für EUV ausgelegten Projektionsobjektivs gemäß dem Stand der Technik.
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Die von einer Wärmequelle bzw. einem wärmeemittierenden Element 110, insbesondere einem optischen Element wie z. B. einem Spiegel in einer Projektionsbelichtungsanlage abgegebene Wärme (in 1a durch Pfeile symbolisiert) wird hier zum Schutz eines lediglich exemplarisch eingezeichneten temperaturempfindlichen Bauelementes 150 (z. B. einem zu einer Messstruktur in besagter Projektionsbelichtungsanlage gehörenden Sensor, etwa einem Positionssensor für eine Spiegelposition) über eine (erste) Wärmeabschirmung 120 wenigstens zum Teil abgefangen.
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Die erste Wärmeabschirmung 120 kann z. B. aus Aluminium oder Stahl oder einem anderen Material mit guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein und steht in mechanischem (bzw. körperlichem) Kontakt zu einer Kühlvorrichtung 130, welche eine Wärmesenke, wie z. B. Kühlkanäle oder Kühlrohre, 131 umfasst. Die Kühlrohre 131 werden von einem Kühlmedium, z. B. Wasser mit einer Ausgangstemperatur von beispielsweise 22°C, durchströmt, stehen mit einer externen Kühlvorrichtung in Verbindung und führen über den so geschaffenen Kühlkreislauf die von der ersten Wärmeabschirmung 120 abgefangene Wärme nach außen ab.
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Zur Realisierung der schematisch dargestellten Anordnung aus 1a, b können die Kühlrohre 131 auf die erste Wärmeabschirmung 120 beispielsweise aufgeschweißt werden. Alternativ, insbesondere falls ein Aufschweißen aus bauraumtechnischen Gründen nicht möglich ist, können die Kühlrohre 131 auch in die (dann mit hinreichender Blechdicke auszulegende) erste Wärmeabschirmung 120 eingefräst werden.
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Die Anordnung weist wenigstens eine zweite Wärmeabschirmung 140 auf, welche von der ersten Wärmeabschirmung 120 abgegebene Wärme wenigstens zum Teil abfängt und in dem Ausführungsbeispiel lediglich mit der ersten Kühlvorrichtung 130 in mechanischem bzw. körperlichem Kontakt steht, im Übrigen jedoch keinen körperlichen Kontakt zur ersten Wärmeabschirmung 120 aufweist.
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Das Material der zweiten Wärmeabschirmung sowie der Kühlrohre kann ebenfalls z. B. Aluminium oder Stahl oder ein anderes Material mit guter Wärmeleitfähigkeit sein.
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Ohne das die Erfindung hierauf beschränkt wäre, können beispielhafte Dicken der ersten wie der zweiten Wärmeabschirmung etwa im Millimeterbereich (z. B. bei 1–3 mm) liegen, und die Durchmesser der Kühlrohre 131 können ebenfalls lediglich beispielhaft im Bereich von 5–10 mm liegen. Dabei kann bei gleichbleibendem Wärmeeintrag die Dicke der ersten wie auch der zweiten Wärmeabschirmung 120, 140 umso geringer gewählt werden, je kleiner der Abstand zwischen den Kühlrohren 131 ist, da bei nahe benachbarten Kühlrohren 131 der Wärmeabtransport auch noch über geringere Querschnittsflächen bzw. Blechstärken ausreichend effektiv ist.
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Wie aus der perspektivischen Darstellung von 1b ersichtlich ist, besitzt die zweite Wärmeabschirmung 140 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine im Wesentlichen plattenförmige Geometrie. Ohne das die Erfindung hierauf beschränkt wäre, überdeckt hierbei im Ausführungsbeispiel die zweite Wärmeabschirmung 140 die erste Wärmeabschirmung 120 mit konstantem (alternativ auch variierendem) Spaltabstand, wobei die mechanische Verbindung der zweiten Wärmeabschirmung 140 zu den Kühlrohren 131 der Kühlvorrichtung 130 über Stege 144 angedeutet ist. In der Praxis kann die zweite Wärmeabschirmung 140 an die Kühlrohre 131 bzw. den mit den Kühlrohren 131 in direktem Kontakt stehenden Bereich der ersten Wärmeabschirmung 130 zur Schaffung eines guten thermischen Kontakts angelötet oder auf eine andere Weise stoffschlüssig verbunden sein.
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2a–b zeigen eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform, wobei zur Ausführungsform von 1a–b entsprechende bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Elemente mit um „100” erhöhten Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
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Die Anordnung von 2a–b unterscheidet sich von derjenigen aus 1a–b dadurch, dass zusätzlich zu der zweiten Wärmeabschirmung 240 eine dritte Wärmeabschirmung 241 vorgesehen ist, welche ihrerseits mit (im Beispiel wiederum konstantem) Abstand zur zweiten Wärmeabschirmung 240 angeordnet ist und ebenfalls lediglich über Stege in thermischem Kontakt zu den Kühlrohren 231 steht.
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3 zeigt in ebenfalls schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform, wobei wiederum zur Ausführungsform von 2a–b im Wesentlichen entsprechende bzw. funktionsgleiche Elemente mit um „100” erhöhten Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Die Anordnung von 3 unterscheidet sich von derjenigen aus 2a–b durch das Vorhandensein einer vierten Abschirmung 342, welche ihrerseits in (im Beispiel wiederum konstantem) Abstand zur dritten Abschirmung 341 angeordnet ist.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass in den vorstehend beschriebenen und weiteren Ausführungsformen die Wärmeabschirmungen nicht notwendigerweise dem temperatursensiblen Bauelement zugewandt sein müssen. Insbesondere können die Wärmeabschirmungen auch so angeordnet sein, dass sie dem jeweiligen wärmeemittierenden Subsystem zugewandt sind.
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Zur Veranschaulichung der durch die erfindungsgemäßen Anordnungen aus 1a–b bzw. 2a–b erzielten Effekte dienen die in 9–12 dargestellten FEM-Simulationen (FEM = Finite-Elemente-Methode), welche jeweils die Isothermen der Temperaturerhöhung darstellen.
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Im Einzelnen zeigt 9a für den Fall einer die Anordnung aus 1a, b umgebenden Luftatmosphäre die Temperaturverteilung in der ersten Wärmeabschirmung 120. 9b zeigt, mit entsprechend kleinerer Skala, die sich in der zweiten Wärmeabschirmung 140 ergebende Temperaturverteilung. Dabei befindet sich hier wie auch in den weiteren Darstellungen in 10–12 das (nicht dargestellte) wärmeemittierende Subsystem jeweils im Bild „unten”, d. h. am Beispiel von 9a auf der zur zweiten Wärmeabschirmung 140 gegenüberliegenden bzw. abgewandten Seite der ersten Wärmeabschirmung 120.
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Es ist ersichtlich, dass die zweite Wärmeabschirmung 140 zu einer wesentlich effektiveren Abfangung der von der Wärmequelle bzw. dem wärmeemittierenden Element 110 (z. B. dem optischen Element) abgegebenen Wärme führt, wobei die in der zweiten Wärmeabschirmung 140 resultierende Temperaturverteilung gemäß 9b gegenüber derjenigen in der ersten Wärmeabschirmung gemäß 9a sowohl in den absoluten Werten reduziert ist als auch eine geringere Temperaturschwankung aufweist, insoweit also auch homogener verläuft.
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Dieser Effekt kann gemäß 10a–b für die Anordnung aus 2a–b mit insgesamt drei Wärmeabschirmungen 220, 240 und 241 nochmals gesteigert werden. Hierbei ist zu beachten, dass 10b bereits die in der obersten (d. h. dritten) Wärmeabschirmung 241 erhaltene Temperaturverteilung zeigt, welche im Vergleich zu 9b in noch geringerer Skala aufgetragen ist.
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11a–b und 12a–b zeigen die zu 9–10 analogen Resultate für die entsprechenden Anordnungen in einer Atmosphäre aus einem Gas schlechterer Leitfähigkeit oder einem Gas niederen Druckes mit beispielsweise einem Zehntel der Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zur Umgebung.
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Ein Vergleich der Temperaturverteilungen von 11a–b und 12a–b mit den Ergebnissen bei Luftatmosphäre aus 9–10 zeigt eine weitere Verbesserung der Wärmeabfangung bzw. Homogenisierung durch die zweite bzw. dritte Wärmeabschirmung 240 bzw. 241. Dabei hat die Verwendung eines geeigneten Spülgases niederen Druckes im Vergleich zu Luft den Vorteil, dass die Abstände der plattenförmigen Wärmeabschirmungen 220, 240 und 241 geringer gewählt werden können, da der Wärmewiderstand im Gas eine geringere Abhängigkeit vom Abstand der Wärmeabschirmungen aufweist.
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4a zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei wiederum im Vergleich zu 3 entsprechende bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Elemente mit um „100” erhöhten Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
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Die Anordnung von 4a unterscheidet sich von derjenigen aus 3 dadurch, dass zum einen die erste Wärmeabschirmung 420 auf ihrer der Wärmequelle bzw. dem wärmeemittierenden Element 410 (z. B. dem optischen Element) zugewandten Seite eine die Emissivität erhöhende Beschichtung 470, vorzugsweise mit einer Emissivität von wenigstens 0.5, insbesondere wenigstens 0.8, weiter insbesondere wenigstens 0.95, aufweist. Zum anderen sind die übrigen Oberflächen der Wärmeabschirmungen 420, 440, 441 und 442 mit einer die Emissivität verringernden Beschichtung 460 (vorzugsweise mit einer Emissivität von weniger als 0.5, insbesondere weniger als 0.2, weiter insbesondere weniger als 0.05) versehen.
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Gemäß einer weiteren alternativen, in 4b dargestellten Ausführungsform kann auch auf der dem wärmeemittierenden Element 410 zugewandten Seite der ersten Abschirmung 420 eine die Emissivität verringernde Beschichtung 460 vorgesehen sein.
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Auch in den in den anhand von 4 beschriebenen Ausführungsformen können die Wärmeabschirmungen alternativ auch dem jeweiligen wärmeemittierenden Subsystem zugewandt sein, wobei dann gegebenenfalls die Lage der jeweiligen Beschichtungen entsprechend der geänderten Anordnung anzupassen ist.
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5 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform, wobei wiederum im Vergleich zu 4a im Wesentlichen funktionsgleiche Elemente mit um „100” erhöhten Bezugszeichen versehen sind.
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Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden gemäß 5 durch die Wärmeabschirmungen 520, 540, 541 und 542 durch Schaffung einer geschlossenen Bauweise mit umseitigen Wandungen 545 Bereiche bzw. Teilgehäuse mit eigener „Vakuumumgebung” gebildet, innerhalb derer sich die Atmosphäre von derjenigen in der Umgebung der Anordnung unterscheidet. Insbesondere kann in den durch die Wärmeabschirmungen in Verbindung mit der äußeren Wandung 545 definierten Teilgehäusen bzw. Bereichen ein Vakuum oder ein Gas schlechterer Wärmeleitfähigkeit verglichen mit der Umgebungsatmosphäre vorliegen.
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Wie in 6a bzw. 6b angedeutet ist, kann die geschlossene Bauweise aus 5 auch mit den Beschichtungen aus 4a bzw. 4b kombiniert werden. Hierzu zeigt 6a eine Anordnung, in welcher sämtliche Flächen der Wärmeabschirmungen 620, 640, 641 und 642 mit einer die Emissivität verringernden Beschichtung 660 versehen sind, und 6b zeigt eine Anordnung, bei welcher analog zu 4a auf der dem wärmeemittierenden Element 610 zu gewandten Seite der ersten Wärmeabschirmung 620 eine die Emissivität erhöhende Beschichtung 670 vorgesehen ist.
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Auch in den in den anhand von 5 und 6 beschriebenen Ausführungsformen können die Wärmeabschirmungen alternativ auch dem jeweiligen wärmeemittierenden Subsystem zugewandt sein, wobei gegebenenfalls die Lage von Beschichtungen entsprechend der geänderten Anordnung anzupassen ist.
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Wie in 7 veranschaulicht, kann die zweite Wärmeabschirmung 740 auch so ausgestaltet sein, dass sie die erste Wärmeabschirmung 720 im Wesentlichen schachtel- bzw. haubenartig umgibt, wozu die zweite Wärmeabschirmung 740 aus sich in unterschiedlichen (im Beispiel zueinander senkrechten) Raumrichtungen erstreckenden Abschnitten 740a, 740b und 740c zusammengesetzt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist auch die erste Wärmeabschirmung 720 eine analoge, den Bereich des wärmeemittierenden Elements 710 umgebende schachtel- bzw. haubenartige Geometrie auf. Die in 7 veranschaulichte Ausführungsform führt zu einer noch effektiveren Abfangung der vom wärmeemittierenden Element 710 abgegebenen Wärme, also gewissermaßen einer weiteren Reduzierung der nach außen „sichtbaren”, durch die Erwärmung des wärmeemittierenden Elementes 810 verursachten Temperaturverteilung, und ist insbesondere in der dargestellten Situation vorteilhaft, in welcher nicht nur eine, sondern mehrere temperaturempfindliche Komponenten 750, 751, 752 ... an unterschiedlichen Positionen im optischen System vorhanden sind.
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In weiteren Ausführungsformen (nicht dargestellt) kann die schachtel- bzw. haubenartige Geometrie auch das zu schützende temperatursensible Bauelement umgeben, was beispielsweise dann vorteilhaft ist, wenn eine Mehrzahl von (insbesondere weit gestreuten) Wärmequellen oder eine oder mehrere relativ zum temperatursensiblen Bauelement vergleichsweise große Wärmequellen bzw. ein wärmeemittierendes Subsystem vorhanden sind. Des Weiteren können in Abwandlungen der vorstehend beschriebenen Ausführungen mit schachtel- bzw. haubenartiger Geometrie die Wärmabschirmungen bzw. Bleche auch innenliegend in der jeweiligen haubenartigen Anordnung, d. h. etwa gemäß 7 zwischen wärmeemittierendem Element 710 und der Anordnung aus Kühlrohren 731 angeordnet sein.
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8a und 8b zeigen schematische Darstellungen mit zu 7 analogen Anordnungen, bei denen nicht nur zwei Wärmeabschirmungen 820 und 840, sondern noch zusätzlich eine dritte Wärmeabschirmung 841 (8a) bzw. eine dritte und vierte Wärmeabschirmung 841 bzw. 842 (8b) in analoger Weise angeordnet sind. Gemäß weiterer (nicht dargestellter Ausführungsformen kann auch eine beliebige höhere Anzahl von Wärmeabschirmungen vorgesehen sein.
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13 zeigt in schematischer Darstellung einen beispielhaften Aufbau eines Projektionsobjektivs 1 einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage. Das Projektionsobjektiv 1 ist aus sechs Spiegeln 21–26 aufgebaut und kann z. B. einen Vergrößerungsfaktor von 1:4 aufweisen, wobei der Strahlengang gemäß 7 objektseitig (d. h. auf Seiten des Retikels bzw. der Maske M) nicht telezentrisch verläuft, hingegen bildebenenseitig (d. h. auf Seiten des Wafers W) telezentrisch verläuft. Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei sämtlichen Spiegeln 21–26 um Konkavspiegel. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt sondern umfasst auch Ausgestaltungen mit einer abweichenden Anzahl oder Ausgestaltung der verwendeten Spiegel. Gemäß 13 gelangt ein von der Maske M bzw. dem Retikel ausgehendes Strahlenbündel S nach Reflexion an den Spiegeln 21–26 zur Erzeugung eines Bildes der abzubildenden Struktur des Retikels M auf den Wafer W.
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Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z. B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2005/0018154 A1 [0006]
