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Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Anordnung in einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie.
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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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In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsbelichtungsanlagen, d. h. bei Wellenlängen von z. B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet. Der Betrieb unter EUV-Bedingungen erfordert es dabei in der Praxis, eine Vielzahl von Funktionalitäten wahrzunehmen bzw. anspruchsvollen Anforderungen gerecht zu werden.
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Zunächst ist, da die Lebensdauer der Spiegel bzw. der für den Betrieb unter EUV-Bedingungen ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage durch kontaminierende Teilchen oder Gase, insbesondere Kohlenwasserstoffverbindungen, begrenzt wird, ein Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage unter Vakuumbedingungen (z. B. bei Gesamtdrücken von 10–3 mbar oder darunter) erforderlich. Dabei tritt das Problem auf, dass die sich im System ausbreitenden Kontaminanten auf den Oberflächen der optischen Elemente anhaften können, was wiederum eine Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften der Elemente wie z. B. einen Reflexionsverlust der Spiegel zur Folge hat.
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Aus
WO 2008/034582 A2 ist u. a. eine optische Anordnung, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie bekannt, welche zur Reduzierung der Anhaftung von Kontaminanten insbesondere an reflektiven optischen Elementen innerhalb eines evakuierten Gehäuses mindestens ein weiteres Vakuumgehäuse aufweist, welches die optische Oberfläche des jeweiligen reflektiven optischen Elementes umgibt. Dem Vakuumgehäuse ist eine Kontaminationsreduzierungseinheit zugeordnet, welche den Partialdruck von kontaminierenden Stoffen wie Wasser und/oder Kohlenwasserstoffen zumindest in unmittelbarer Nähe der optischen Oberfläche verringert. Auf diese Weise wird eine Art „Mini-Umgebung” mit einer reduzierten Anzahl von kontaminierenden Teilchen um die optische Oberfläche herum erzeugt, so dass sich weniger Teilchen auf der optischen Oberfläche anlagern können.
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Aus
US 2009/0135386 A1 ist es u. a. bekannt, in einer Beleuchtungseinrichtung einer Projektionsbelichtungsanlage innerhalb einer Vakuumkammer mehrere Unterkammern vorzusehen, welche über mit einer Durchtrittsöffnung versehene, jeweils an Positionen minimaler Lichtquerschnittsfläche oder in deren Nähe angeordnete Trennwände voneinander getrennt und jeweils durch zugeordnete Vakuumpumpen evakuiert werden.
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Des Weiteren tritt im Betrieb bei global oder lokal hohen Lichtleistungsdichten das Problem auf, dass die mit der hohen Lichtleistungsdichte und der Absorption einhergehende Temperaturerhöhung der optischen Elemente wie z. B. Spiegel, Linsen oder Fassungselemente in unterschiedlicher Hinsicht eine Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften des optischen Systems zur Folge haben kann. Ein Beispiel hierfür ist die Beeinträchtigung von im optischen System vorhandenen temperaturempfindlichen Elementen wie z. B. Positionssensoren. So ist es etwa in für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven 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 relativ gering ist (und z. B. im Bereich von 5–100 mm liegen kann).
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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 einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie bereitzustellen, welche die Schaffung einer Tragstruktur für optische Elemente des Systems in bauraumsparender Weise sowie unter gleichzeitiger und flexibler Wahrnehmung weiterer von der Projektionsbelichtungsanlage wahrzunehmender Funktionalitäten 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 einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie weist auf:
- – eine Mehrzahl von optischen Elementen; und
- – eine Tragstruktur, welche die optischen Elemente trägt;
- – wobei die Tragstruktur aus wenigstens zwei lösbar miteinander verbundenen Modulen zusammengesetzt ist, und
- – wobei jedes Modul aus wenigstens einem Tragstruktur-Teilelement zusammengesetzt ist.
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Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, eine die optischen Elemente tragende Tragstruktur in modularer Weise von vorneherein so aufzubauen, dass weitere von dem optischen System wahrzunehmende Funktionalitäten in bauraumoptimierender Weise und gewissermaßen „in einem Zuge” gleich mit wahrgenommen werden können. Dadurch, dass nämlich die Tragstruktur den vorstehend beschriebenen modularen Aufbau besitzt, wird eine erhöhte Flexibilität bereitgestellt, die ihrerseits wiederum dazu führt, dass Funktionalitäten wie etwa die Gewährleistung eines Kontaminationsschutzes für die optischen Elemente durch Schaffung der eingangs beschriebenen „Mini-Umgebungen” bzw. Teilgehäuse oder die Bereitstellung einer Wärmeabschirmung für temperatursensible Bauteile wie Sensoren unter Minimierung oder Eliminierung des Erfordernisses zusätzlicher Komponenten realisiert werden können. Mit anderen Worten werden die vorstehend genannten sowie gegebenenfalls weitere Funktionalitäten bereits durch die Konstruktion der Tragstruktur miteinander verknüpft.
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So können insbesondere etwa im Vergleich zu einer von vorneherein festliegenden bzw. starren Tragstruktur die erfindungsgemäßen Module bereits zielgerichtet so ausgelegt werden, dass für den im Betrieb des optischen Systems erfolgenden Strahldurchtritt notwendige Aussparungen bzw. Durchbrüche schon an den Strahlverlauf angepasst sind, also die aus den Modulen fertig zusammengesetzte Tragstruktur bereits in bauraumoptimierender Weise gerade eben den Strahldurchtritt erlaubt, ohne dass ein nennenswerter Anteil an ungenutztem Bauraum verbleibt. Hierbei können insbesondere auch die eingangs erwähnten „Mini-Umgebungen” in einem Zuge mit aufgebaut werden, ohne dass hierzu separate Trennwände oder Gehäuseteile notwendig sind.
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Des Weiteren kann, was die eingangs erwähnte und in der Regel ebenfalls erforderliche Wärmeabschirmung betrifft, der modulare Aufbau dazu genutzt werden, z. B. als Wärmeabschirmung dienende Kühlkanäle zum einen von vorneherein gleich mit aufzubauen, indem Tragstruktur-Teilelemente bereits so geformt werden, dass Abschnitte solcher Kühlkanäle bereits integriert sind, so dass beim Zusammensetzen der Tragstruktur-Teilelemente die besagten Kühlkanäle quasi „automatisch” ausgebildet werden. Zum anderen kann aber auch, wie im Weiteren noch näher erläutet wird, in flexibler Weise eine optimale Anordnung und gegebenenfalls Verschaltung dieser Kühlkanäle und damit eine geeignete Mehrfachausnutzung von Kühlmittelkreisläufen im Hinblick auf die konkreten Gegebenheiten bzw. Erfordernisse in dem jeweiligen optischen System realisiert werden.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzung aus mehreren Tragstruktur-Teilelementen ist, dass die einzelnen Tragstruktur-Teilelemente (etwa hinsichtlich der Oberflächen ihrer Innenkonturen) aufgrund der modularen Aufbauweise jeweils ideal an die jeweils im konkreten System bestehenden Anforderungen hinsichtlich der Reflexion von Streulicht angepasst werden können, wobei in gezielter und selektiver Weise die Auswahl des jeweils geeigneten Oberflächenbearbeitungsverfahrens wie mechanische Bearbeitung oder Beschichtung auf die jeweiligen lokalen Gegebenheiten bzw. Erfordernisse im optischen System abgestimmt werden kann. Hierbei können in Bereichen des optischen Systems, in denen Streulicht besonders kritisch ist, aufwändigere Oberflächenbearbeitungen angewandt werden, wohingegen Oberflächen in weniger kritischen Bereichen einfacher gefertigt oder sogar im Wesentlichen unverändert belassen werden können.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass das Tragen der optischen Elemente durch die erfindungsgemäße Tragstruktur sowohl aktiv wie auch passiv bzw. indirekt (etwa im Wege des Tragens von Aktuatoren, welche ihrerseits die optischen Elemente wie z. B. Spiegel tragen können) erfolgen kann.
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Des Weiteren ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf optische Systeme mit einer Wärmeabschirmung bzw. Systeme mit Kühlkanälen beschränkt ist. Vielmehr ist der erfindungsgemäße modulare Aufbau auch in optischen Systemen vorteilhaft, bei denen solche Wärmeabschirmungen (etwa infolge nicht vorhandener oder nicht weiter störender thermischer Ausdehnung von Komponenten wie z. B. Sensoren) nicht notwendig sind.
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Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens eines der Module aus wenigstens zwei Tragstruktur-Teilelementen, insbesondere wenigstens drei Tragstruktur-Teilelementen, weiter insbesondere wenigstens vier Tragstruktur-Teilelementen zusammengesetzt, wodurch eine weiter erhöhte Flexibilität sowohl hinsichtlich der Anpassung an den Strahlengang im Betrieb des optischen Systems als auch hinsichtlich der gezielten Einflussnahme auf bestimmte Bereiche des Strahlenganges geschaffen wird.
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Gemäß einer Ausführungsform weist wenigstens eines der Tragstruktur-Teilelemente wenigstens zwei Ausnehmungen zur Ermöglichung eines Strahldurchtritts im Betrieb des optischen Systems auf. Des Weiteren können wenigstens zwei Tragstruktur-Teilelemente eine unterschiedliche Anzahl von Ausnehmungen zur Ermöglichung eines Strahldurchtritts im Betrieb des optischen Systems aufweisen, wobei sich außerdem wenigstens zwei Tragstruktur-Teilelemente hinsichtlich der Größe und/oder Positionierung ihrer Ausnehmungen unterscheiden können.
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Gemäß einer Ausführungsform wird durch eine Mehrzahl von Tragstruktur-Teilelementen und/oder Modulen ein Teilgehäuse ausgebildet, welches zumindest ein das optische System im Betrieb durchlaufendes Strahlenbündel umgibt. Auf diese Weise können beim Aufbau der Tragstruktur die eingangs erwähnten „Mini-Umgebungen” in einem Zuge mit aufgebaut werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Anordnung der Tragstruktur-Teilelemente und/oder der Ausnehmungen an den Verlauf eines das optische System im Betrieb durchlaufenden Strahlenbündels angepasst. So kann beispielsweise zwischen einem das optische System im Betrieb durchlaufenden Strahlenbündel und dem das Strahlenbündel umgebenden Teilgehäuse ein maximaler Abstand von nicht mehr als 10 mm, insbesondere nicht mehr als 8 mm, weiter insbesondere nicht mehr als 5 mm, bestehen.
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Gemäß einer Ausführungsform weisen wenigstens zwei Tragstruktur-Teilelemente, insbesondere an ihrer dem Strahlengang im Betrieb des optischen Systems zugewandten Innenkontur, zumindest bereichsweise eine unterschiedliche Oberflächenbehandlung, z. B. durch mechanische Bearbeitung, Beschichtung oder dergleichen, auf. Hierdurch kann die Flexibilität der erfindungsgemäßen modularen Anordnung ausgenutzt werden, indem jeweils eine Abstimmung der Oberfläche an die lokalen Gegebenheiten bzw. Erfordernisse im optischen System abgestimmt werden kann (und z. B. in Bereichen des optischen Systems, in denen Streulicht besonders kritisch ist, aufwändigere Oberflächenbearbeitungen angewandt werden).
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Gemäß einer Ausführungsform weisen wenigstens zwei Tragstruktur-Teilelemente zueinander korrespondierende Oberflächenabschnitte auf, welche nach Zusammenfügen dieser Tragstruktur-Teilelemente einen Kühlkanalabschnitt miteinander ausbilden, der im Betrieb des optischen Systems von einem Kühlmedium durchströmbar ist. Auf diese Weise können beim Aufbau der Tragstruktur die eingangs erwähnten Kühlkanäle bzw. Wärmeabschirmungen in einem Zuge mit aufgebaut werden.
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Gemäß einer Ausführungsform wird durch eine Mehrzahl solcher Kühlkanalabschnitte wenigstens ein Kühlmediumkreislauf aufgebaut. Insbesondere kann durch eine Mehrzahl solcher Kühlkanalabschnitte eine Mehrzahl von Kühlmediumkreisläufen aufgebaut werden, welche selektiv miteinander verschaltbar sind. Auf diese Weise kann unter Berücksichtigung des zur Verfügung stehenden, typischerweise begrenzten Vorrats an Kühlmedium eine im Hinblick auf die konkreten Gegebenheiten bzw. Anforderungen optimal abgestimmte Wirkung bzw. Wärmeabschirmung erzielt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist im Bereich wenigstens eines der Kühlmediumkreisläufe wenigstens eine poröse Struktur angeordnet, wodurch die Einleitung strömungsbedingter Vibrationen von der Tragstruktur in die Spiegel bzw. in die diese Spiegel tragenden Aktuatoren reduziert bzw. verhindert werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform sind wenigstens zwei Tragstruktur-Teilelemente über wenigstens ein Dichtelement gegeneinander fluiddicht abgedichtet. Hierdurch kann auch bei Verbindung der Tragstruktur-Teilelemente selbst z. B. über einfache Klemmverbindungen oder Verschraubungen eine fluiddichte Abdichtung bei Integration der Kühlkanäle realisiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Dichtelement als Deckblech ausgebildet, wobei vorzugsweise dieses Deckblech und wenigstens eines der Tragstruktur-Teilelemente aus demselben Material hergestellt sind. Bei dem Deckblech kann es sich insbesondere um ein einen Kühlkanal abdeckendes Blech handeln, welches beispielsweise eingeschweißt werden kann. Durch Verwendung gleicher Materialien werden (mit unterschiedlichen Materialien einhergehende) voneinander verschiedene elektrochemische Potentiale und eine in Verbindung mit dem typischerweise elektrolytischen Kühlmedium verursachte elektrochemische Korrosion vermieden (zumal gegebenenfalls außerdem vorgesehene O-Ringe aus nicht elektrisch leitfähigem Material wie z. B. Gummi ebenfalls keine elektrochemische Korrosion bewirken können).
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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 optische Anordnung mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie, wobei das optische System aus einer Mehrzahl von optischen Elementen aufgebaut wird, welche von einer Tragstruktur getragen werden, und wobei die Tragstruktur aus wenigstens zwei lösbar miteinander verbundenen Modulen zusammengesetzt wird, wobei jedes Modul aus wenigstens einem Tragstruktur-Teilelement zusammengesetzt wird. Zu bevorzugten Ausgestaltungen und Vorteilen des Verfahrens wird auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung Bezug genommen.
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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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1 eine schematische Prinzipskizze zur Erläuterung des Aufbaus einer optischen Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung eines beispielhaften, in der Tragstruktur der Anordnung von 1 einsetzbaren Tragstruktur-Teilelementes in Draufsicht;
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3 eine schematische Frinzipskizze zur Erläuterung einer Integration von Kühlkanälen in eine erfindungsgemäße Tragstruktur;
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4 eine schematische Darstellung eines beispielhaften, in der Tragstruktur von 3 einsetzbaren Tragstruktur-Teilelementes mit eingefertigtem Kühlkanal in Draufsicht;
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5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels zur Verbindung von Tragstruktur-Teilelementen zu einer Tragstruktur mit integrierten Kühlkanälen; und
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6 eine schematische eines weiteren Ausführungsbeispiels zur Verbindung von Tragstruktur-Teilelementen zu einer Tragstruktur mit integrierten Kühlkanälen.
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Im Folgenden wird zunächst das erfindungsgemäße Konzept unter Bezugnahme auf die in 1 dargestellte Prinzipskizze erläutert.
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In 1a dargestellt ist eine Mehrzahl von Modulen 110, 120, 130, 140 (deren Anzahl von vier selbstverständlich lediglich beispielhaft ist und auch höher oder niedriger sein kann), welche gemeinsam eine Tragstruktur 100 aufbauen. Die Tragstruktur 100 trägt aktiv oder passiv optische Elemente wie z. B. Spiegel 101, 102 in einer für EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage (wobei die Tragstruktur in der Beleuchtungseinrichtung und/oder im Projektionsobjektiv der Projektionsbelichtungsanlage vorgesehen sein kann).
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Wenngleich im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Spiegel 101, 102 gezeigt sind, ist diese Anzahl ebenfalls lediglich beispielhaft und kann auch höher oder niedriger sein, wobei es sich im Falle einer Tragstruktur eine Projektionsobjektivs typischerweise um mehr (beispielsweise sechs) Spiegel handelt. Des Weiteren kann das Tragen der optischen Elemente bzw. Spiegel 101, 102 auch indirekt, z. B. über diese Spiegel ihrerseits tragende Aktuatoren (welche der Einfachheit halber in 1 nicht dargestellt sind) erfolgen.
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In der lediglich schematischen Prinzipskizze von 1 ist jedes der Module 110–140 aus vier Tragstruktur-Teilelementen (z. B. den Tragstruktur-Teilelementen 121–124) zusammengesetzt. Auch diese Anzahl ist lediglich beispielhaft und kann höher oder niedriger sowie auch für die einzelnen Module 110–140 unterschiedlich sein.
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Das Material der Tragstruktur 100 kann beispielsweise ein geeignetes Metall, Stahl oder eine Aluminiumlegierung sein bzw. aufweisen, wobei die Module 110–140 auch aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein können. Des Weiteren können die Tragstruktur-Teilelemente (z. B. 121–124) wie im Weiteren noch näher erläutert über unterschiedliche Fertigungsverfahren zu den Modulen 110–140 aneinander gefügt werden. Insbesondere geeignet sind Vakuumhartlöten, Diffusionsschweißen, Klemmverbindung, Schraubverbindung und Schweißen. Die Verbindungstechnik unterstützt dabei die Anforderungen nach ausreichend hoher Eigenfrequenz, Dämpfung und Wärmeleitung.
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Die Module 110–140 können beispielsweise auch durch Verschweißen von Platten bzw. Facetten, welche auch gebogen sein können, in einer Blech- (ggf. Biege-)-Schweißkonstruktion hergestellt werden, auf welche wiederum (die im Weiteren noch näher beschriebenen) Kühlkanäle aufgebracht (z. B. aufgeschweißt oder aufgelötet) werden können, wobei die so hergestellten Module wiederum miteinander verbunden (z. B. verschraubt) werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften, in der erfindungsgemäßen Tragstruktur von 1 einsetzbaren Tragstruktur-Teilelements 121 in Draufsicht. In diesem Beispiel besitzt das Tragstruktur-Teilelement 121 insgesamt drei Aussparungen 121a, 121b und 121c als Durchbrüche für den Strahldurchtritt. Dabei sind diese Aussparungen 121a, 121b und 121c in ihrer Geometrie, Anordnung und Anzahl je nach der letztendlich vorgesehenen Platzierung des jeweiligen Tragstruktur-Teilelementes 121 im Strahlengang so gewählt, dass sich bei Aneinanderfügen der Tragstruktur-Teilelemente bzw. der aus diesen wiederum zusammengesetzten Module die angestrebte Einkapselung des das optische System im Betrieb durchlaufenden Lichtstrahls bzw. gegebenenfalls die Schaffung der eingangs beschriebenen „Mini-Umgebungen” ergibt.
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Somit ist die im Beispiel von 2 gezeigte regelmäßige bzw. symmetrische Anordnung der Aussparungen bzw. Durchbrüche 121a, 121b und 121c vereinfacht, da diese Aussparungen an den jeweiligen Positionen des Strahldurchtritts vorzugsweise so angeordnet werden, dass eine optimale geometrische Annäherung an den Strahlengang erzielt wird. Im Allgemeinen weisen die Tragstruktur-Teilelemente somit sowohl hinsichtlich ihrer Außenkontur als auch hinsichtlich ihrer Innenkontur eine etwa im Vergleich zu einer runden Scheibe, aber auch verglichen mit dem im Ausführungsbeispiel dargestellten Tragstruktur-Teilelement 121 komplexere Geometrie auf. Wie bereits aus 1 ersichtlich impliziert dies, dass bereits in dem dort skizzierten, vereinfachten Strahlengang auch Tragstruktur-Teilelemente mit weniger Aussparungen bzw. Durchbrüchen vorgesehen sind, je nachdem, wie oft das jeweilige Tragstruktur-Teilelement vom Strahlengang durchquert wird.
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Des Weiteren können die in 2 erkennbaren Oberflächen der Innenkontur jedes Tragstruktur-Teilelements aufgrund der modularen Aufbauweise jeweils ideal an die Anforderungen hinsichtlich Reflexion von Streulicht angepasst werden, indem jeweils geeignete Oberflächenbearbeitungsverfahren wie mechanische Bearbeitung (z. B. zur definierten Anrauung der Oberfläche zwecks Reduzierung oder Vermeidung von Reflexionen) oder Beschichtung in geeigneter Weise ausgewählt werden.
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Die Innengeometrie (die ja gleichzeitig auch eine „Mini-Umgebung” innerhalb des optischen Systems bildet) kann somit individuell gefertigt werden, wobei z. B. zur gezielten Beeinflussung der Streulichteigenschaften in Bereichen in denen Streulicht besonders kritisch ist, aufwändigere Oberflächenbearbeitungen angewandt werden können und Oberflächen in weniger kritischen Bereichen einfacher gefertigt oder sogar im Wesentlichen unverändert belassen werden.
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Beim Zusammenbau der Tragstruktur-Teilelemente zu der Tragstruktur z. B. von 1 können die einzelnen Tragstruktur-Teilelemente zum einen zunächst mit den geeigneten Aussparungen versehen und dann übereinander gestapelt (und mit den im Weiteren noch beschriebenen Verfahren gefügt) werden, in welchem Falle sich eine durch die Form bzw. Plattengeometrie der Tragstruktur-Teilelemente bestimmte, stufenförmige Umwandung für den Strahldurchtritt ergibt. Alternativ können auch mehrere Tragstruktur-Teilelemente zum Aufbau der Tragstruktur zunächst übereinander gestapelt werden, bevor anschließend die entsprechenden Ausnehmungen für den Strahldurchtritt gefertigt werden.
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Im Weiteren werden unter Bezugnahme auf 3–6 unterschiedliche Möglichkeiten der Integration von Kühlkanälen in die Tragstruktur erläutert.
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Die grundsätzliche Aufgabe solcher Kühlkanäle besteht in für sich bekannter Weise darin, in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage die mit der strahlungsbedingten Erwärmung der Spiegel einhergehenden, im Bereich der Tragstruktur vorhandenen Wärmelasten von temperaturempfindlichen Elementen wie z. B. Sensoren abzuschirmen. Auch bei dieser Wärmeabschirmung erweist sich die erfindungsgemäße modulare Ausgestaltung der Kühlkanäle in mehrfacher Hinsicht als vorteilhaft, wie im Weiteren erläutert wird.
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Zunächst kann, wie in der schematischen Darstellung von 4 angedeutet, eine Realisierung vom Kühlkanälen 450 mit vergleichsweise komplexem Verlauf im Wesentlichen auf zweidimensionale Strukturen reduziert werden, indem in die zuvor beschriebenen Tragstruktur-Teilelemente 421 Kühlkanäle 450 zunächst etwa durch Einfräsen eingearbeitet und anschließend durch Aufschweißen von Deckblechen verschlossen werden.
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Des Weiteren kann auch eine individuelle Platzierung der Kühlkanäle innerhalb der Tragstruktur zwecks gezielter Ansteuerung von Wärmelasten im optischen System erfolgen.
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3 zeigt hierzu zunächst eine schematische Prinzipskizze, in welcher jedem der Module 310–340 ein eigener bzw. separater Kühlkreislauf 315, 325, 335 bzw. 345 zugeordnet ist.
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Diese Kühlkreisläufe können nun in weiteren Ausführungsformen auch innerhalb der Tragstruktur individuell miteinander verschaltet werden. Beispielsweise kann in Abwandlung des Ausführungsbeispiels von 3 in das oberste Modul 310 einströmendes Kühlmedium (z. B. Wasser) durch Verschaltung mit dem untersten Modul 340 weitergenutzt werden, um die Module 310, 340 zu einem einzigen gemeinsamen Kühlkreislauf zusammenzuschalten, etwa wenn diese nur vergleichsweise geringe thermische Lasten zu tragen haben. Des Weiteren können jedem Modul nur ein Kühlkreislauf oder auch mehrere Kühlkreisläufe zugeordnet sein. Die Kühlkreisläufe können also individuell in solchen Bereichen platziert werden, wo sie am meisten benötigt sind, so dass diese Bereiche gesondert mit Kühlwasser versorgt werden. Auf diese Weise kann unter Berücksichtigung des zur Verfügung stehenden, typischerweise begrenzten Vorrats an Kühlmedium eine im Hinblick auf die konkreten Gegebenheiten bzw. Anforderungen optimal abgestimmte Wirkung bzw. Wärmeabschirmung erzielt werden.
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Anhand der Prinzipskizze von 5 wird im Folgenden ein erstes Ausführungsbeispiel für die Integration von Kühlkanälen in die Tragstruktur erläutert.
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Gemäß 5 werden die (analog zu 1 zu einem Modul 510 zusammengesetzten) Tragstruktur-Teilelemente 511–514 stoffschlüssig miteinander verbunden, indem nach erfolgter Fertigung der Tragstruktur-Teilelemente 511–514 z. B. aus Aluminium oder Stahl und Einfräsen der Bereiche für die Kühlkanäle (mit z. B. rechteckigem, rundem oder ovalem Querschnitt) in deren Planflächen die einander zugewandten Grenzflächen der Tragstruktur-Teilelemente 511–514 zur Abdichtung gegeneinander und zur Erzielung einer hinreichenden Dichtigkeit gegen die äußere (typischerweise Vakuum-)Umgebung der Kühlkanäle vakuumhart gelötet werden. Ein weiteres geeignetes Verfahren zur dichten Verbindung der Tragstruktur-Teilelemente 511–514, welches im Hinblick auf im Weiteren noch näher betrachteten Korrosionsaspekte vorteilhaft ist, bietet das Diffusionsschweißen, bei dem die Tragstruktur-Teilelemente 511–514 direkt aufeinander geschweißt werden.
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Die im Ergebnis wie vorstehend beschrieben erhaltenen monolithischen Module 510, ... können dann zum Aufbau der Tragstruktur analog zu 1 miteinander verschraubt werden.
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In dem Aufbau von 5 fließt Kühlmedium 550 (z. B. Kühlwasser) über eine Kühlmediumzuführung 560 dem Modul 510 zu und wird über eine Kühlmediumabführung 570 von dem Modul 510 wieder abgeführt, wobei die sich in Richtung der Papierebene (d. h. in y-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem) erstreckenden Kühlkanäle mit „550a” und die diese Kühlkanäle 550a in z-Richtung miteinander verbindenden Durchgangskanäle mit „550b” bezeichnet sind.
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Vorzugsweise erfolgt hierbei gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung die Gestaltung des Kühlmediumstromes durch die Kühlkanäle 550a und die Durchgangskanäle 550b in strömungsoptimierender Weise mit dem Ziel, nach Möglichkeit keine Vibrationen von der Tragstruktur in die Spiegel bzw. in die diese Spiegel tragenden Aktuatoren zu induzieren.
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Als eine hierzu geeignete Maßnahme werden die Kühlkanäle 550a, wie etwa in 4 anhand des dort angedeuteten Kühlkanals 450 ersichtlich, möglichst ohne Knicke im Strömungsweg realisiert. Um durch gegebenenfalls dennoch auftretende Verwirbelungen hervorgerufenen Vibrationen entgegenzuwirken, werden vorzugsweise die Kühlkanäle 550a insbesondere an den Übergängen zwischen benachbarten Tragstruktur-Teilelementen 511–514 mit vergleichsweise großen Radien bzw. Querschnittsflächen ausgeführt, da in den hierdurch bereitgestellten größeren Volumina die Strömungsgeschwindigkeit geringer ist.
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Als weitere geeignete Gegenmaßnahme in Bezug auf zu vermeidende strömungsinduzierte Vibrationen erfolgt vorzugsweise (insbesondere in den die Kühlkanäle 550a miteinander verbindenden Durchgangskanälen 550b) der Einbau von Strömungsgleichrichtern 580 in Form poröser Strukturen (z. B. Wabenstrukturen, Filterstrukturen aus porösen Materialien oder dergleichen).
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Verbindung von Tragstruktur-Teilelementen zu einer Tragstruktur mit integrierten Kühlkanälen.
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Gemäß 6 werden (analog zu 1 zu einem Modul 610 zusammengesetzte) Tragstruktur-Teilelemente 612–614 über Schrauben 605 miteinander verschraubt. Da durch diese Verschraubung nur eine bezüglich der Kühlmediumströmung nicht fluiddichte Klemmverbindung hergestellt wird, erfolgt anschließend ein dichtes Verschließen der (beispielsweise wiederum vorgefrästen) Kühlkanäle 650a über Dichtbleche 690, welche ihrerseits über Schweißnähte 696 in die jeweiligen Tragstruktur-Teilelemente 612–614 eingebunden werden. Eine Abdichtung an den Übergängen zwischen dem jeweiligen Dichtblech 690 und dem jeweils angrenzenden Tragstruktur-Teilelement 612–614 kann durch eine weitere (gemäß dem Ausführungsbeispiel als doppelte O-Ring-Dichtung 695 ausgeführte) Dichtung erzielt werden.
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Die in 6 dargestellte Ausführungsform ist insbesondere im Hinblick auf Korrosionsaspekte vorteilhaft, da identische Materialien (z. B. Aluminium) zur Herstellung der Dichtbleche 690 und der Tragstruktur-Teilelemente 612–614 verwendet werden können und außerdem die zur Verbindung notwendigen Schweißvorgänge ebenfalls ohne Zusatzmaterialien durchführbar sind, so dass die Kühlkanäle im Wesentlichen unter Verwendung ein- und demselben Materials ausgebildet werden können. Im Bereich der Kühlkanäle kann somit das Vorhandensein unterschiedlicher (z. B. Löt-)Materialien mit voneinander verschiedenen elektrochemischen Potentialen und eine hiermit sowie dem typischerweise elektrolytischen Kühlmedium einhergehende elektrochemische Korrosion zumindest weitgehend vermieden werden. Eine weitere Maßnahme zur Verhinderung einer elektrochemischen Korrosion innerhalb der Kühlkanäle besteht in einem zumindest bereichsweisen Vernickeln der Kühlkanäle.
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Ein weiteres mögliches Verfahren zur Aufbringung der Kühlkanäle besteht in dem Auflegen einer Folie (die vorzugsweise aus demselben Material wie das Blechmaterial, z. B. aus Stahl oder Aluminium, und mit einer lediglich beispielhaften Dicke von 0.5 mm bis 1 mm hergestellt sein kann), welche sowohl umfangsseitig als auch an geeigneten Stützpunkten fixiert (z. B. angeschweißt) und über Druckbeaufschlagung zu kissenförmig verformten Folien plastisch verformt wird, wobei die so ausgebildeten Kühlkanäle mit geeigneten Anschlüssen zum Durchspülen mit einem Kühlmedium versehen werden.
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Selbstverständlich können auch unterschiedliche Fügeverfahren zum Aneinanderfügen der Tragstruktur-Teilelemente bzw. Module zur erfindungsgemäßen Tragstruktur in Kombination eingesetzt werden, wobei z. B. einzelne Module aus Vollmaterialblöcken gefräst werden (gegebenenfalls unter Einfräsen von Kühlkanälen in die Oberfläche der Module und dichtem Fügen unter Anwendung von Löt- oder Schweißprozessen) und andere einzelne Module aus (gegebenenfalls gebogenen) Facetten unter Anwendung von Löt- oder Schweißprozessen gefügt werden, wobei die Kühlkanäle aufgeschweißt oder aufgelötet werden können.
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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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- WO 2008/034582 A2 [0005]
- US 2009/0135386 A1 [0006]
- US 2005/0018154 A1 [0008]
