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Die
Erfindung betrifft einen Spiegel zur Führung eines Strahlungsbündels
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung
eine Vorrichtung zur Temperatureinstellung einer Reflexionsfläche
eines derartigen Spiegels, eine Beleuchtungsoptik für eine
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie mit
mindestens einem derartigen Spiegel, eine Projektionsoptik für
eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie
mit mindestens einem derartigen Spiegel, eine Projektionsbelichtungsanlage
für die Mikrolithografie mit einer Beleuchtungsoptik und
einer Projektionsoptik, mindestens einem derartigen Spiegel und
mindestens einer derartigen Temperatureinstellungsvorrichtung, ein Verfahren
zur Herstellung mikro- bzw. nanostrukturierter Bauelemente und ein
mit einem derartigen Verfahren hergestelltes strukturiertes Bauelement.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmeabführkapazität
der Wärmeabführeinrichtung des Spiegels zu verbessern.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
einen Spiegel mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Erfindungsgemäß wurde
erkannt, dass das direkte Aufbringen der die Reflektivität
steigernden Beschichtung auf dem Peltierelement dazu führt, dass
in der Beschichtung deponierte Wärme unmittelbar über
das Peltierelement von der Reflexionsfläche des Spiegels
abgeführt werden kann. Ein Wärmestau im Grundkörper
des Spiegels wird auf diese Weise vermieden oder zumindest weitgehend
reduziert. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Beschichtung
als hitzeempfindliche Multilager-Beschichtung ausgeführt
ist. Das Peltierelement kann direkt oder über ein passives
Wärmeleiterelement an ein Wärmereservoir angeschlossen
sein, welches die vom Peltierelement abgeführte Wärme seinerseits
abführt. Die mit der Beschichtung versehene Reflexionsflä che
des Peltierelements ist entsprechend den optischen Anforderungen,
die an den Spiegel gestellt werden, optisch geformt.
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Ein
Mehrstufiges Peltierelement nach Anspruch 2 hat eine erhöhte
Wärmeabfuhrleistung. Das mehrstufige Peltierelement kann
dabei so angeordnet sein, dass alle Stufen direkt mit der die Reflektivität
des Spiegels steigernden Beschichtung beschichtet sind, also nebeneinander
unter der Reflexionsfläche angeordnet sind und mit dieser
in direktem Wärmekontakt stehen. Alternativ ist eine Mehrstufigkeit der
Peltierelemente auch in einer Anordnung möglich, bei der
eines der Peltierelemente Wärme hin zu einem weiteren der
Peltierelemente abführt, so dass dieses weitere Peltierelement
nicht in direktem Wärmekontakt mit der Reflexionsfläche
und der Beschichtung steht.
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Eine
Reihenschaltung aus einstufigen Peltiereinheiten nach Anspruch 3
stellt ein Beispiel für eine Anordnung mehrerer Peltiereinheiten
nebeneinander unter der Reflexionsfläche dar. Hierdurch
ist eine effiziente Wärmeabführung weg von der
Reflexionsfläche möglich.
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Eine
Ausführung nach Anspruch 4 mit genau einer einstufigen
Peltiereinheit ist im Aufbau einfach.
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Bei
der Ausführung nach Anspruch 5 nutzen mehrere einstufige
Peltiereinheiten ein gemeinsames Halbleiterelement. Dies reduziert
die Komplexität des Aufbaus. Prinzipiell ist auch eine
gemeinsame Nutzung in Form eines Peltierelements mit mehreren einstufigen
Peltiereinheiten mit einem gemeinsamen n-dotierten oder p-dotierten
Halbleiterelement möglich.
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Eine
Anordnung der Übergangselemente nach Anspruch 6, d. h.,
dass die wärmeaufnehmenden Übergangselemente wenigstens
bereichsweise matrixartig unter der Reflexionsfläche angeordnet sind,
schafft die Möglichkeit einer gezielten Ansteuerung bestimmter
Abschnitte der Reflexionsfläche, von denen Wärme
abgeführt werden soll. Auch eine andere Anordnung der Übergangselemente,
insbesondere in ihrer Struktur angepasst an die Form der Verteilung
der in der Beschichtung deponierten Wärme, ist möglich.
Derartige Anordnungen können beispielsweise in Form konzentrisch
um ein Zentrum der Reflexionsfläche verlaufender Kreise
gebildet sein. Auch eine Ausformung der Übergangselemente,
die an einen orthogonalen Funktionensatz, beispielsweise an einen
Satz Zernike-Polynome, angepasst ist, ist möglich.
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Beschichtungen
nach den Ansprüchen 7 und 8 führen jeweils zu
einem direkten Wärmekontakt zwischen der Beschichtung und
dem Peltierelement.
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Eine
Haltebrücke nach Anspruch 9 vereint die Funktionen einer
Haltestruktur einerseits und einer Wärmeabführeinrichtung
andererseits.
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Eine
Haltebrücke nach Anspruch 10 ist gut an die Erfordernisse
bei einer Spiegelhalterung angepasst.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Temperatur in der Beschichtung
des Spiegels zu kontrollieren.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
eine Temperatureinstellungsvorrichtung nach Anspruch 11.
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Mit
einer derartigen Temperatureinstellungsvorrichtung lässt
sich eine geregelte Wärmeabführung von der Reflexionsfläche
des Spiegels weg erreichen. Der Temperatursensor kann die Temperatur der
Reflexionsfläche, oder einen mit der Temperatur der Reflexionsfläche
in bekannter Beziehung stehenden Parameter, insbesondere orts- und/oder
zeitaufgelöst, insbesondere in Echtzeit, erfassen. Auf
diese Weise kann eine Echtzeit-Temperaturkontrolle realisiert werden.
Auch mehrere Temperatursensoren können vorgesehen sein.
Entsprechend abschnittsweise können dann individuelle Untereinheiten
der Wärmeabführeinrichtung durch die Temperatureinstellungsvorrichtung
angesteuert werden. Dies erlaubt eine exakte Temperaturkontrolle über
die Reflexionsfläche. Zur Temperaturkontrolle kann die
Wärmeabführeinrichtung mindestens ein Mikropeltier-Element
aufweisen. Derartige Mikropeltier-Elemente sind bekannt aus "Micropelt® Miniaturised Thermoelectric
Devices: Small Size, High Cooling Power Densities, Short Response
Time," in Proceedings of 24th International Conference
an Thermoelectrics (ICT), 2005; H. Böttner,
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Mit
derartigen Mikropeltier-Elementen können sehr schnelle
Temperaturänderungen bewirkt werden, mit denen einem veränderten
Wärmeeintrag auf dem Spiegel Rechnung getragen werden kann. Typische
Ansprechzeiten solcher Mikropeltier-Elemente liegen im Bereich von
ms. Die Mikropeltier-Elemente haben eine sehr hohe Kühlleistung
im Bereich von 500000 W/m2 und sogar noch
darüber. Die Mikropeltier-Elemente werden auf Basis von
Siliziumsubstraten hergestellt, die mit Hilfe eines entsprechenden
Polierschritts auf gewünschte Oberflächenspezifikationen
für die Reflexionsfläche des Spiegels gebracht
werden können. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Temperatureinstellungsvorrichtung kann die Temperatur der Beschichtung
des Spiegels unter einem Vorgabewert gehalten werden. Alternativ ist
es möglich, die Temperatur der Beschichtung auf einen Vorgabewert
zu regeln. Hierzu kann das mindestens eine Peltierelement für
den Fall, dass der Wärmeeintrag über das vom Spiegel
geführte Strahlungsbündel nicht ausreicht, um
die Vorgabetemperatur zu halten, auch zusätzliche Wärme
in die Beschichtung eintragen.
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Die
Vorteile einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 12, einer Projektionsoptik
nach Anspruch 13, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch
14, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 15 und eines Bauelements
nach Anspruch 16 entsprechen denjenigen, die vorstehend unter Bezugnahme
auf den erfindungsgemäßen Spiegel und die erfindungsgemäße
Temperatureinstellvorrichtung bereits erläutert wurden.
Bei der Projektionsbelichtungsanlage kann es sich um eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage
handeln.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
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1 schematisch
eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithografie,
wobei eine Beleuchtungsoptik im Meridionalschnitt dargestellt ist;
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2 schematisch
und in Bezug auf Spiegelkomponenten in einem Axialschnitt eine Vorrichtung
zur Temperatureinstellung einer Reflexionsfläche eines
Spiegels zur Führung eines EUV-Strahlungsbündels;
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3 eine
Ausführung einer Wärmeabführeinrichtung
zur Abführung von in einer Beschichtung der Reflexionsfläche
deponierter Wärme;
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4 bis 6 weitere
Ausführungen einer derartigen Wärmeabführeinrichtung;
und
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7 eine
Haltebrücke zur Halterung eines Grundkörpers des
Spiegels mit der Wärmeabführeinrichtung nach 6,
wobei die Haltebrücke einen Teil der Wärmeabführeinrichtung
darstellt.
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1 zeigt
schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für
die EUV-Mikrolithografie. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 hat
eine EUV-Strahlungsquelle 2 zur Erzeugung eines Nutz-Strahlungsbündels 3.
Die Wellenlänge des Nutz-Strahlungsbündels 3 liegt
insbesondere zwischen 5 nm und 30 nm.
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Das
Nutz-Strahlungsbündel
3 wird von einem Kollektor
4 gesammelt.
Entsprechende Kollektoren sind beispielsweise aus der
EP 1 225 481 A und der
US 2003/0043455 A bekannt.
Nach dem Kollektor
4 propagiert das Nutz-Strahlungsbündel
3 zunächst
durch eine Zwischenfokusebene
5 und trifft dann auf einen
Feldfacettenspiegel
6. Nach Reflexion am Feldfacettenspiegel
6 trifft
das Nutz-Strahlungsbündel
3 auf einen Pupillenfacettenspiegel
7.
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Nach
Reflexion am Pupillenfacettenspiegel 7 wird das Nutz-Strahlungsbündel 3 zunächst
an zwei weiteren Spiegeln 8, 9 reflektiert. Der
dem Pupillenfacettenspiegel 7 direkt nachgeordnete Spiegel 8 wird
nachfolgend auch als N1-Spiegel bezeichnet. Der auf den N1-Spiegel
folgende Spiegel 9 wird nachfolgend auch als N2-Spiegel
bezeichnet. Nach dem N2-Spiegel trifft das Nutz-Strahlungsbündel 3 auf
einen Spiegel 10 für streifenden Einfall (Grazing Incidence
Spiegel). Dieser Spiegel 10 wird nachfolgend auch als G-Spiegel
bezeichnet.
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Gemeinsam
mit dem Pupillenfacettenspiegel 7 bilden die weiteren Spiegel 8 bis 10 Feldfacetten des
Feldfacettenspiegels 6 in ein Objektfeld 11 in
einer Objektebene 12 der Projektionsbelichtungsanlage 1 ab.
Im Objektfeld 11 ist ein abzubildender Oberflächenabschnitt
eines reflektierenden Retikels 13 angeordnet.
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Die
Spiegel
6 bis
10 und in einem weiteren Sinne auch
der Kollektor
4 gehören zu einer Beleuchtungsoptik
14 der
Projektionsbelichtungsanlage
1. Eine entsprechende Beleuchtungsoptik
mit einem Feldfacettenspiegel und einem Pupillenfacettenspiegel
ist beispielsweise bekannt aus der
DE 10 2006 020 734 A1 .
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Eine
Projektionsoptik 15 bildet das Objektfeld 11 in
ein in der 1 nicht dargestelltes Bildfeld in
einer Bildebene 16 ab. Der Pupillenfacettenspiegel 7 liegt
in einer optischen Ebene, die zu einer Pupillenebene 17 der
Projektionsoptik 15 optisch konjugiert ist.
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Das
Objektfeld 11 ist bogenförmig, wobei der in der 1 dargestellte
Meridionalschnitt der Beleuchtungsoptik 14 durch eine Spiegelsymmetrieachse
des Objektfelds 11 verläuft. Eine typische Erstreckung
des Objektfeldes 11 in der Zeichenebene der 1 beträgt
8 mm. Senkrecht zur Zeichenebene der 1 beträgt
eine typische Erstreckung des Objektfeldes 11 104 mm. Auch
ein rechteckiges Objektfeld, beispielsweise mit einem entsprechenden
Aspektverhältnis von 8 mm × 104 mm ist möglich.
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Bei
der Projektionsoptik 15 handelt es sich um eine Spiegeloptik.
Ein letzter Spiegel 18 der Projektionsoptik 15,
der nachfolgend auch als Spiegel M6 bezeichnet wird, ist in der 1 gestrichelt
dargestellt. Vor diesem Spiegel M6 sind in der Projektionsoptik 15 fünf
weitere, in der 1 nicht dargestellte Spiegel
M1 bis M5 angeordnet.
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Jeder
der Spiegel 6 bis 10 der Beleuchtungsoptik 14 sowie
M1 bis M6 der Projektionsoptik 15 stellt ein optisches
Element mit einer von dem Nutz-Strahlungsbündel 3 beaufschlagbaren
optischen Reflexionsfläche 19 dar. Diese optischen
Elemente sind daher im Sinne der vorliegenden Beschreibung Spiegel.
Auch das Retikel 13 stellt ein derartiges optisches Element,
also einen Spiegel, dar.
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2 zeigt
schematisch am Beispiel des Spiegels 8 den Aufbau einer
Vorrichtung 20 zur Temperatureinstellung der Reflexionsfläche 19 des
Spiegels 8. Entsprechende Temperatureinstellungsvorrichtungen 20 können
auch bei den anderen Spiegeln der Beleuchtungsoptik 14,
der Projektionsoptik 15 und beim Retikel 13 vorgesehen
sein. Was nachfolgend zum Aufbau des Spiegels 8 und zum
Aufbau der Temperatureinstellungsvorrichtung 20 beschrieben
wird, kann in dieser Form auch bei den anderen Spiegelelementen
der Projektionsbelichtungsanlage 1 vorhanden sein. Der
Spiegel 8 ist in den nachfolgenden Figuren vereinfachend
mit planer Reflexionsfläche 19 dargestellt.
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Der
Spiegel 8 hat einen Grundkörper 21. Die Reflexionsfläche 19 des
Grundkörpers 21 trägt eine die Reflektivität
des Spiegels 8 steigernde Multilager-Beschichtung 22.
Hierbei kann es sich um eine alternierende Schichtfolge aus Molybdän-
und Silizium-Schichten handeln. Die Multilager-Beschichtung 22 dient
zur Steigerung Reflektivität des Spiegels 8 für
das EUV-Strahlungsbündel 3.
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Zur
Abführung von in der Beschichtung 22 über
das Strahlungsbündel 3 deponierter Wärme 23 dient
eine Wärmeabführeinrichtung 24. Diese
hat, wie nachfolgend anhand der 3 bis 7 noch erläutert
wird, mindestens ein Peltierelement 25. Die Multilager-Beschichtung 22 ist
direkt auf dem Peltierelement 25 aufgebracht. Das Peltierelement 25 stellt also
gleichzeitig den Grundkörper 21 des Spiegels 8 dar.
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Über
ein passives Wärmeleiterelement 26 steht das Peltierelement 25 auf
einer der Beschichtung 22 abgewandten Rückseite
des Spiegels 8 mit einem Wärmereservoir 27 in
wärmeleitender Verbindung.
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Die
Temperatureinstellungsvorrichtung 20 hat weiterhin mindestens
einen Temperatursensor 28 zur Messung einer Oberflächentemperatur
der Reflexionsfläche 19. Der Temperatursensor 28 ist
in der Ausführung nach 2 oberhalb
der Reflexionsfläche 19 so angebracht, dass er
außerhalb des Strahlengangs des Strahlungsbündels 3 angeordnet
ist. Beim Temperatursensor 28 kann es sich beispielsweise
um eine Wärmebildkamera, z. B. um eine CCD-Kamera mit infrarotempfindlichen
Pixeln handeln. Auch andere Ausgestaltungen des Temperatursensors 28 sind
möglich, beispielsweise Sensorelemente, die im Grundkörper 21 nahe
der Reflexionsfläche 19 angebracht und thermisch
an diesen angekoppelt sind. Hierbei kann es sich beispielsweise
um Widerstands-Temeperatursensorelemente des Typs Pt 100 handeln.
Der Temperatursensor 28 kann einen Messwert ausgeben, der
einer integrierten Temperatur der gesamten Reflexionsfläche 19 und
insbesondere des gesamten mit dem Strahlungsbündel 3 beaufschlagten
Abschnitts der Reflexionsfläche 19 entspricht.
Alternativ ist es möglich, dass der Temperatursensor 28 lediglich
einen Abschnitt der mit dem Strahlungsbündel 3 beaufschlagten
Reflexionsfläche 19 erfasst. Der Temperatursensor 28 kann
die Reflexionsfläche 19 auch orts- und/oder zeitaufgelöst
erfassen. Mehrere der Temperatursensoren 28 können vorgesehen
sein, die jeweils aneinander angrenzende Abschnitte der Reflexionsfläche 19 erfassen.
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Der
Temperatursensor 28 steht über eine Signalleitung 29 mit
einer Regeleinrichtung 30 in Verbindung. Diese steht wiederum über
eine Steuerleitung 31 mit dem Peltierelement 25 in
Verbindung.
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Das
Peltierelement 25 stellt ein aktives thermisches Element
dar, das Wärme von der Reflexionsfläche 19 hin
zum passiven Wärmeleiterelement 26 abführt.
Dadurch, dass die Multilager-Beschichtung 22 direkt auf
dem Peltierelement 25 aufgebracht ist, sind die thermische
Masse und der thermische Widerstand zwischen der Beschichtung 22 und
dem Peltierelement 25 minimiert. Über die Regeleinrichtung 30 ist
eine Kontrolle des Peltierelements 25 und damit einer von
diesem abgeführten Wärmemenge pro Zeit möglich.
Durch eine Anpassung der von der Reflexionsfläche 19 abgeführten
Wärmeleistung an den Eintrag der Wärme 23 auf
die Multilager-Beschichtung 22 kann eine Temperatur Ts der Reflexionsfläche 19 kontrolliert
werden. Ein erhöhter Eintrag der Wärme 23 kann
mit einer erhöhten Wärmeabführleistung
durch das Peltierelement 25 kompensiert werden, wodurch
die Temperatur Ts der Reflexionsfläche 19 konstant,
insbesondere auf einen Vorgabewert, gehalten werden kann. Hierzu
misst der Temperatursensor 28 die Temperatur der Reflexionsfläche 19,
so dass über eine entsprechende Rückkopplung in
der Regeleinrichtung 30 eine diesem Messergebnis entsprechende
Ansteuerung des Peltierelements 25 gewährleistet
ist.
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Über
das passive Wärmeleiterelement 26 geschieht eine
Wärmeabfuhr vom Peltierelement 25 hin zum Wärmereservoir 27.
Eine Wärmeabfuhrkapazität über das passive
Wärmeleiterelement 26 ist proportional zu einem
Wärmeleitvermögen von diesem und proportional
zu einer Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur Tp im Ankoppelbereich zwischen dem Peltierelement 25 und
dem passiven Wärmeleiterelement 26 und einer Temperatur
Tr im Ankoppelbereich zwischen dem passiven
Wärmeleiterelement 26 und dem Wärmereservoir 27.
Aufgrund des Peltierelements 25 ist Tp größer
als Ts, so dass hierdurch die Wärmeabfuhrkapazität
des passiven Wärmeleiterelements 26 durch den
Einsatz des Peltierelements 25 vergrößert
ist.
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Durch
die Ansteuerung des Peltierelements 25 mit Hilfe der Regeleinrichtung 30 ist
insbesondere eine Regelung der Temperatur der Reflexionsfläche 19 in
Echtzeit möglich.
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Die
Regeleinrichtung 30 hat einen Speicher 32, beispielsweise
einen RAM-Baustein. Im Speicher 32 werden die Messwerte
des Temperatursensors 28 über einen bestimmten
Zeitraum und damit der Verlauf des Eintrags der Wärme 23 auf
die Reflexionsfläche 19 und damit auf die Multilager-Beschichtung 22 abgelegt.
Neben dem aktuellen Messwert des Temperatursensors 28 wird
auch dieser zeitliche Verlauf zur Regelung des Peltierelements 25 benutzt
und dient zur Einstellung der Temperatur der Reflexionsfläche 19 und
damit der Temperatur in der Multilager-Beschichtung 22.
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3 zeigt
eine Ausführung des Peltierelements 25. Dieses
umfasst eine Schicht 33, wie z. B. eine Keramikschicht 33 (z.
B. Al2O3) oder eine
Siliziumschicht, deren Oberseite, also deren in der 3 nach
oben gewandte Seite, in optischer Qualität poliert ist
und somit die Reflexionsfläche 19 darstellt.
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Ist
die Schicht 33 eine elektrisch leitende Schicht, wie z.
B. eine Siliziumschicht oder eine Silizium umfassende Schicht, oder
allgemein, ein Metall oder ein Halbleiter, so ist es gegebenenfalls
erforderlich, eine zusätzliche elektrisch isolierende Schicht anzubringen,
welche bis zu einige hundert Nanometer dick sein kann, um etwaige
unerwünschte elektrische Ströme innerhalb der
Schicht 33 zu vermeiden. Damit wird eine Reduktion des
Wirkungsgrades des Peltierelements vermieden.
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Das
Ausführungsbeispiel der 3 wird ohne
Beschränkung auf das Schichtmaterial der Schicht 33 anhand
einer Keramikschicht beschrieben. Die Keramikschicht 33 ist
in der 3 noch ohne die Multilager-Beschichtung 22 dargestellt.
Je nach den Anforderungen an den Spiegel, dessen Teil das Peltierelement 25 darstellt,
ist die Keramikschicht 33 plan, konvex oder konkav ausgeformt.
Die Reflexionsfläche 19 der Keramikschicht 33 kann sphärisch,
asphärisch oder als Freiformfläche gestaltet sein.
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Die
Keramikschicht 33 hat eine Schichtstärke im Bereich
zwischen 50 μm und 1 mm. Insbesondere hat die Keramikschicht 33 eine
Stärke im Bereich vom 50 μm und 200 μm.
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Das
Peltierelement 25 weist eine Reihenschaltung aus zwei einstufigen
Peltiereinheiten 34 auf. Auch eine Ausführung
mit lediglich einer Peltiereinheit 34 oder eine Ausführung
mit mehr als zwei Peltiereinheiten 34, beispielsweise mit
drei, vier, fünf, zehn oder noch mehr Peltiereinheiten 34 ist
möglich.
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Jede
der Peltiereinheiten 34 hat ein p-dotiertes Halbleiterelement 35 und
ein hierzu in Reihe geschaltetes n-dotiertes Halbleiterelement 36.
Zwischen den beiden Halbleiterelementen 35, 36 ist
ein wärmeaufnehmendes metallisches Übergangselement 37 geschaltet,
das auf der der Reflexionsfläche 19 abgewandten
Seite mit der Keramikschicht 33 in thermischem Kontakt
steht.
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Dem Übergangselement 37 abgewandte Seiten
der Halbleiterelemente 35, 36 stehen mit metallischen
Ankoppelelementen 38 bzw. mit einem metallischen Verbindungselement 39 in
elektrisch leitender Verbindung. Die Ankoppelelemente 38 und
das Verbindungselement 39 sind gegeneinander elektrisch
isoliert und werden auf der der Keramikschicht 33 gegenüberliegenden
Seite von einem Substrat 40 aus einem elektrisch isolierenden
Material getragen. Beim Substrat 40 kann es sich um das
passive Wärmeleiterelement 26 handeln. Alternativ
ist es möglich, dass das Substrat 40 in thermischem
Kontakt mit dem dann separaten passiven Wärmeleiterelement 26 steht.
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Die
Reihenschaltung der beiden Peltiereinheiten 34 wird komplettiert
durch eine Spannungsquelle 41, die über Zuleitungen 42 mit
den beiden Ankoppelelementen 38 in Ver bindung steht. Durch
das Peltierelement 25 nach 3 wird ein
Wärmefluss 43 von der Keramikschicht 33 hin
zum Substrat 40 erzeugt.
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Anhand
der 4 wird nachfolgend eine weitere Ausführung
eines Spiegels mit einer Wärmeabführeinrichtung
entsprechend der Wärmeabführeinrichtung 24 nach 2 erläutert.
Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme
auf die 1 bis 3 bereits
erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und
werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Dargestellt
ist in der 4 ein Mikrospiegel 44,
bei dem es sich beispielsweise um ein Facettenelement des Feldfacettenspiegels 6 oder
des Pupillenfacettenspiegels 7 oder um ein Spiegelelement
eines Multi-Mirror-Arrays handeln kann, das bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 zum
Einsatz kommt. Ein Grundkörper 45 des Mikrospiegels 44 ist
gleichzeitig das p-dotierte Halbleiterelement 35 des Peltierelements 25,
das bei der Ausführung nach 4 eine einzelne
einstufige Peltiereinheit 34 aufweist. Der Grundkörper 45 ist
aus monolithischem Silizium. Alternativ kann der Grundkörper 45 auch
aus einem anderen Halbleitermaterial oder aus einer Verbindung verschiedener
Halbleitermaterialien gefertigt sein. Die Reflexionsfläche 19 des
Grundkörpers 45 ist optisch geformt und poliert.
Auf der Reflexionsfläche 19 ist wiederum die Multilager-Beschichtung 22 aufgetragen.
Auf der der Reflexionsfläche 19 abgewandten Rückseite
des Grundkörpers 45 ist eine zylindrische Sacköffnung 46 geätzt.
Im Boden der Sacköffnung 46 ist das metallische Übergangselement 37 ausgeführt,
das der Reflexionsfläche 19 nahe benachbart, also
im Bereich von dieser, angeordnet ist.
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Ein
Abstand zwischen dem Übergangselement 37 und der
Reflexionsfläche 19 liegt im Bereich zwischen
10 μm und 500 μm.
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In
der Sacköffnung 46 ist das zylindrisch oder prismatisch
ausgeführte n-dotierte Halbleiterelement 36 der
Peltiereinheit 34 angeordnet. Das n-dotierte Halbleiterelement 36 ist
ebenfalls aus Silizium oder einem anderen Halbleitermaterial ausgeführt
und wird durch ein Beschichtungsverfahren hergestellt. Zwischen
der äußeren Mantelwand des n-dotierten Halbleiterelements 36 und
der inneren Mantelwand der Sacköffnung 46 im p-dotierten
Halbleiterelement 35 ist eine elektrische Isolierschicht 47 ausgeführt.
Auf der von der Reflexionsfläche 19 abgewandten
Seite des Grundkörpers 45 sind die Ankoppelelemente 38 einerseits
an das p-dotierte Halbleiterelement 35 und andererseits
an das n-dotierte Halbleiterelement 36 gegeneinander elektrisch
isoliert angeformt. Über die Zuleitungen 42 sind
diese Ankoppelelemente 38 wiederum mit der Spannungsquelle 41 verbunden.
Thermisch sind die Halbleiterelemente 35, 36 auf
der der Reflexionsfläche 19 abgewandten Seite
an das Substrat 40 angekoppelt. Das Substrat 40 stellt
einen Tragkörper für den Mikrospiegel 44 dar.
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Anhand
der 5 wird nachfolgend eine weitere Ausführung
eines Spiegels mit einer Wärmeabführeinrichtung
entsprechend der Wärmeabführeinrichtung 24 nach 2 erläutert.
Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme
auf die 1 bis 4 bereits
erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und
werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Der
Spiegel 8 weist bei der Ausführung nach 5 eine
Mehrzahl einstufiger Peltiereinheiten 34 nach Art der Peltiereinheit 34 nach 4 auf,
die gemeinsam das Peltierelement 25 bilden. In der 5 sind
schematisch drei der Peltiereinheiten 34 dargestellt. Innerhalb
des Grundkörpers 21 setzt sich die Anordnung mit
den Peltiereinheiten 34 in der 5 nach rechts
fort. Die Peltiereinheiten 34 können insbesondere
matrixartig, also zeilen- und spaltenweise, unter der Reflexionsfläche 19 angeordnet
sein.
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Die
Peltiereinheiten 34 haben in der Anordnung nach 5 ein
gemeinsames p-dotiertes Halbleiterelement 35. In diesem
sind entsprechend der Anzahl der Peltiereinheiten 34 die
Sacköffnungen 46 zur Aufnahme der n-dotierten
Halbleiterelemente 36 ausgeführt.
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Anhand
der 6 und 7 wird nachfolgend eine weitere
Ausführung eines Spiegels mit einer Wärmeabführeinrichtung
entsprechend der Wärmeabführeinrichtung 24 nach 2 erläutert.
Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme
auf die 1 bis 5 bereits
erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und
werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Die
Ausführung nach den 6 und 7 hat
zunächst einen Mikrospiegel 44 nach Art desjenigen,
der im Zusammenhang mit der 4 erläutert wurde. Über
ein weiteres einstufiges Peltierelement 48 ist der Mikrospiegel 44 bei
der Ausführung nach den 6 und 7 mit
dem Substrat 40 mechanisch verbunden. Das weitere Peltierelement 48 dient
also gleichzeitig als Haltebrücke zur Halterung des Mikrospiegels 44 am
Substrat 40.
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Das
weitere Peltierelement 48 hat ein als Federarm ausgebildetes
p-dotiertes Halbleiterelement 49 aus monolithischem Silizium
oder einem anderen geeigneten Halbleitermaterial und ein ebenfalls
als Federarm ausgebildetes n-dotiertes Halbleiterelement 50,
ebenfalls aus monolithischem Silizium oder einem anderen geeigneten
Halbleitermaterial. Auch eine andere Anzahl derartiger als dotierte
Halbleiterelemente ausgeführter Federarme ist möglich,
wobei jeweils paarweise p-dotierte und n-dotierte Halbleiterelemente 49, 50 zum
Einsatz kommen. Die beiden Peltierelemente 34, 48 sind
in Serie geschaltet. Hierzu sind die beiden als Federarme ausgeführten
Halbleiterelemente 49, 50 über ein Verbindungsbauteil 51 mechanisch
miteinander verbunden, das Metallbrücken 52 aufweist,
die mit den metallischen Ankoppelelementen 38 elektrisch
verbunden sind.
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Die
Metallbrücke 52 ist mit dem zentralen Ankoppelelement 38 verbunden
(n-dotiert). Die ringförmige Metallbrücke 52 ist
mit den äußeren Ankoppelelementen 38 verbunden
(p-dotiert). Das äußere Ankoppelelement 38,
das an den p-dotierten Halbleiter ankoppelt, ist als Hohlzylinder
ausgelegt.
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Über
die den verschiedenen Peltiereinheiten 34 zugeordneten
Spannungsquellen 41 der Ausführung nach 5 ist
eine individuelle Ansteuerung der verschiedenen Peltiereinheiten 34 möglich.
Hierzu stehen die Spannungsquellen 41 über in
der 5 nicht dargestellte, individuelle Steuerleitungen 31 mit der
Regeleinrichtung 30 in Verbindung. Durch die Ausführung
nach 5 kann eine lokal unterschiedliche Wärmeabführung
von der Reflexionsfläche 19 des Spiegels 8 realisiert
werden. Hierdurch kann einem entsprechend nicht uniformen Eintrag
der Wärme 23 Rechnung getragen werden.
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Grundsätzlich
sind „p” und „n-” dotierte Halbleiter
in den beschriebenen Ausführungsbeispielen gegeneinander
austauschbar. Dadurch können Halbleiterpaarungen, wie z.
B. p-dotierter Halbleiter mit n-dotiertem Halbleiter, -durch eine
Halbleiterpaarung n-dotierter Halbleiter mit p-dotiertem Halbleiter
ersetzt werden. Dabei muss allerdings dann die Stromrichtung umgekehrt
werden.
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Mit
Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird wenigstens
ein Teil des Retikels 13 auf einem Bereich einer lichtempfindlichen
Schicht auf einem in der Bildebene 16 angeordneten Wafer
zur lithografischen Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten
Bauelements, insbesondere eines Halbleiterbauelements, beispielsweise
eines Mikrochips, abgebildet. Je nach Ausführung der Projektionsbelichtungsanlage 1 als
Scanner oder als Stepper werden das Retikel 13 und der
Wafer zeitlich synchronisiert und kontinuierlich im Scannerbetrieb
oder schrittweise im Stepperbetrieb verfahren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3752388
T2 [0002]
- - WO 2008/034636 A2 [0002]
- - EP 1376185 A2 [0002]
- - EP 1225481 A [0026]
- - US 2003/0043455 A [0026]
- - DE 102006020734 A1 [0029]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ”Micropelt® Miniaturised
Thermoelectric Devices: Small Size, High Cooling Power Densities, Short
Response Time,” in Proceedings of 24th International Conference
an Thermoelectrics (ICT), 2005; H. Böttner [0016]