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Die Erfindung betrifft eine Spiegelanordnung zum Einsatz in einem optischen System, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Facettenspiegel einer Beleuchtungseinrichtung 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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In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, 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.
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In der Beleuchtungseinrichtung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist der Einsatz von Facettenspiegeln in Form von Feldfacettenspiegeln und Pupillenfacettenspiegeln als bündelführende Komponenten z. B. aus
DE 10 2008 009 600 A1 bekannt. Derartige Facettenspiegel sind aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln aufgebaut, welche jeweils zum Zwecke der Justage oder auch zur Realisierung bestimmter Beleuchtungswinkelverteilungen über Festkörpergelenke kippbar ausgelegt sind.
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Im Betrieb einer solchen Projektionsbelichtungsanlage tritt u. a. das Problem auf, dass infolge des Umstandes, dass das Licht nicht durch die reflektierenden optischen Elemente bzw. Spiegel hindurchtritt, zunächst nur eine Seite der Spiegel Energie absorbiert und sich aufheizt. Dies kann wiederum (über den sogenannten Bimetalleffekt) dazu führen, dass die Spiegelanordnung deformiert bzw. gekrümmt wird. Dieser unerwünschte Effekt einer Deformation infolge einseitiger Aufheizung lässt sich auch nicht allein durch Optimierung der Kühlerperformance (z. B. Spülen des Kühlers mit viel Wasser bzw. Betreiben mit hoher Kühllast) vermeiden, da auch hierdurch der Temperaturgradient nicht beseitigt wird und weiterhin eine Deformation zur Folge hat.
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Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spiegelanordnung zum Einsatz in einem optischen System, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, bereitzustellen, in welcher auch beim Betrieb unter vergleichsweise hohen Wärmelasten unerwünschte Spiegeldeformationen vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
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Eine Spiegelanordnung, insbesondere zum Einsatz in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, weist auf:
- – wenigstens einen Einzelspiegel; und
- – einen Kühler zur Kühlung der Spiegelanordnung;
- – wobei der Kühler einen dem wenigstens einen Einzelspiegel zugewandten ersten Abschnitt und einen dem wenigstens einen Einzelspiegel abgewandten zweiten Abschnitt aufweist, wobei sich im Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt ein Kühlfluid befindet; und
- – wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt derart ausgestaltet sind, dass sich im Betrieb der Spiegelanordnung die jeweiligen Beiträge dieser Abschnitte zu einer temperaturbedingten Deformation der Spiegelanordnung wenigstens teilweise gegenseitig kompensieren.
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Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einer einen Kühler aufweisenden Spiegelanordnung über eine Optimierung des Designs des Kühlers zu erreichen, dass sich die temperaturbedingten Deformationsbeiträge der auf einander entgegengesetzten Seiten des Kühlfluids befindlichen Abschnitte des Kühlers gegenseitig wenigstens teilweise kompensieren. Dabei kann insbesondere die Anordnung in solcher Weise ausgelegt werden, dass die sich in dem ersten bzw. zweiten Abschnitt einstellenden Temperaturgradienten jeweils den entgegengesetzt gleichen Deformationsbeitrag liefern.
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Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass in jedem der beiden auf einander entgegengesetzten Seiten des Kühlfluids befindlichen Abschnitte der dem Kühlfluid jeweils abgewandte Außenbereich sich auf einer höheren Temperatur befindet als der dem Kühlfluid jeweils zugewandte Innenbereich, da letzterer unmittelbar durch das angrenzende Kühlfluid abgekühlt wird. Infolgedessen ergibt sich für jeden der beiden Abschnitte eine Deformation bzw. Krümmung, wobei die Richtungen der beiden Krümmungen zueinander entgegengesetzt sind. Bei geeigneter Auslegung der Anordnung hinsichtlich der sich im Bereich des ersten bzw. zweiten Abschnitts ergebenden thermischen Widerstände und damit der sich im Bereich des ersten bzw. zweiten Abschnitts einstellenden Temperaturgradienten kann nun erreicht werden, dass die temperaturbedingten Deformationsbeiträge der beiden auf einander entgegengesetzten Seiten des Kühlfluids befindlichen Abschnitte einander kompensieren. Die besagten Deformationsbeiträge lassen sich über die sich im Bereich des ersten bzw. zweiten Abschnitts ergebenden Temperaturgradienten einstellen bzw. steuern, welche wiederum – wie im Weiteren noch näher erläutert – von den im Bereich des ersten bzw. zweiten Abschnitts vorhandenen thermischen Widerständen (die ihrerseits von Material und Dicke der jeweiligen Abschnitte einstellbar sind) abhängen.
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Erfindungsgemäß kann letztlich eine Temperatursteuerung in solcher Weise erfolgen, dass die Deformationsbeiträge der auf einander entgegengesetzten Seiten des Kühlfluids befindlichen Abschnitte des Kühlers sich wenigstens teilweise gegenseitig kompensieren. Im Ergebnis wird somit eine sich für die gesamte Spiegelanordnung ergebende Deformation minimiert oder sogar (zumindest nahezu vollständig) eliminiert, so dass die Spiegelanordnung auch bei Beaufschlagung der Einzelspiegel mit hohen Wärmelasten im Betrieb des optischen Systems eine optimale Formstabilität beibehält.
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Das Prinzip der Erfindung basiert hierbei nicht in erster Linie auf der Kühlung des Spiegelanordnung selbst, sondern zielt darauf ab, die sich im Bereich des ersten bzw. zweiten Abschnitts des Kühlers einstellenden Temperaturgradienten in optimaler Weise dahingehend zu steuern, dass unerwünschte Spiegeldeformationen vermieden werden.
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In weiteren Ausführungsformen kann sogar eine Optimierung des Designs des Kühlers dahingehend erfolgen, dass auch transiente Übergänge (d. h. dynamische zeitliche Verläufe) kontrolliert werden können, so dass die Vermeidung der eingangs beschriebenen Deformationen nicht nur für den sich nach einer gewissen Zeitdauer (von z. B. ca. 10 Minuten) einstellenden Gleichgewichtszustand, sondern auch dynamisch während des Aufheizvorganges erzielt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt derart ausgestaltet, dass im Betrieb des optischen Systems ein Wärmeabfluss von dem ersten Abschnitt zum Kühlmedium größer ist als ein Wärmeabfluss von dem zweiten Abschnitt zum Kühlmedium.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Spiegelanordnung, insbesondere zum Einsatz in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, auf:
- – wenigstens einen Einzelspiegel; und
- – einen Kühler zur Kühlung der Spiegelanordnung;
- – wobei der Kühler einen dem wenigstens einen Einzelspiegel zugewandten ersten Abschnitt und einen dem wenigstens einen Einzelspiegel abgewandten zweiten Abschnitt aufweist, wobei sich im Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt ein Kühlfluid befindet; und
- – wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt derart ausgestaltet sind, dass im Betrieb des optischen Systems ein Wärmeabfluss von dem ersten Abschnitt zum Kühlmedium größer ist als ein Wärmeabfluss von dem zweiten Abschnitt zum Kühlmedium.
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Erfindungsgemäß kann dadurch, dass ein vergleichsweise großer thermischer Widerstand zwischen dem Kühlmedium und einer im Bereich der Spiegelrückseite befindlichen (unteren) Kühlplatte vorliegt, erreicht werden, dass einer im Bereich der Spiegelrückseite befindlichen Komponente des Kühlers so viel Wärmeenergie zugeführt wird, dass im obigen Sinne ein Kompensationseffekt erzielt wird. Insbesondere kann die Temperatur auf der Spiegelrückseite dadurch gesteuert werden, dass der Wärmefluss von der der optisch wirksamen, reflektierenden Fläche der Spiegelanordnung zugewandten Seite zur Spiegelrückseite (d. h. der reflektierenden Fläche abgewandten Seite) geeignet ausgestaltet wird. Dabei kann insbesondere die Temperatur auf der unteren Seite über den thermischen Widerstand zwischen dem Kühlmedium und der der reflektierenden Fläche der Spiegelanordnung abgewandten Seite des Kühlers gesteuert werden.
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Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt können insbesondere durch voneinander separate Komponenten des Kühlers gebildet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des Kühlers über eine Mehrzahl von Stiften miteinander verbunden, wobei jeder dieser Stifte jeweils einem der Einzelspiegel zugeordnet ist. Auf diese Weise kann beispielsweise bei einer Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl von (z. B. jeweils über Festkörpergelenke verkippbaren) Einzelspiegeln die Ausbildung des vorstehend erläuterten Temperaturgradienten vermieden werden, wobei die zur Verkippung der Spiegelelemente dienenden Stifte bzw. Stößel zugleich als Wärmeübertragungsstab bzw. -rohr („heat pipe”) genutzt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt jeweils zumindest bereichsweise plattenförmig ausgebildet, wobei der zweite Abschnitt in dem plattenförmig ausgebildeten Bereich eine größere Dicke aufweist als der erste Abschnitt.
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Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Abschnitt aus einem ersten Material und der zweite Abschnitt aus einem zweiten Material hergestellt, wobei das erste Material eine größere spezifische Wärmeleitfähigkeit aufweist als das zweite Material.
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Gemäß einer Ausführungsform wird der erste Abschnitt durch einen Träger der Spiegelanordnung gebildet. Des Weiteren kann der zweite Abschnitt durch eine weitere Kühlplatte des Kühlers gebildet werden.
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Die erfindungsgemäße Spiegelanordnung kann insbesondere ein Facettenspiegel, insbesondere ein Pupillenfacettenspiegel einer Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, sein.
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Die Erfindung betrifft ferner ein optisches System, insbesondere eine Beleuchtungseinrichtung, einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei das optische System eine erfindungsgemäße Spiegelanordnung mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere für die EUV-Lithographie, mit einem solchen optischen System.
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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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1–3 schematische Darstellungen zur Erläuterung des Aufbaus einer Spiegelanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Prinzips; und
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5 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die Erfindung realisierbar ist.
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Im Weiteren wird der Aufbau einer erfindungsgemäßen Spiegelanordnung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen in 1-3 beschrieben. Hierbei zeigt 1 eine schematische Querschnittsansicht, 2 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der Anordnung (unter Weglassung der Einzelspiegel) und 3 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teils der Spiegelanordnung und insbesondere eines in dieser enthaltenen Festkörpergelenks.
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Wie am besten aus 1 und 3 ersichtlich ist, weist eine erfindungsgemäße Spiegelanordnung eine Mehrzahl von Einzelspiegeln 101, 102, 103, 104, ... auf, welche jeweils über ein zugeordnetes Festkörpergelenk 151, 152, 153, 154, ... um mindestens eine Kippachse (im Ausführungsbeispiel um zwei zueinander senkrechte Kippachsen) verkippbar sind. Die Festkörpergelenke 151, 152, 153, 154, ... sind, wie am besten aus 2 ersichtlich, in ein gemeinsames Bauteil integriert, welches im Ausführungsbeispiel als eine Gelenkplatte 150 ausgebildet ist, in welcher die Festkörpergelenke 151, 152, 153, 154, ... als Blattfedergelenke durch Erzeugung entsprechender Ausschnitte in der Gelenkplatte 150 (etwa mittels Photoätzen) integriert sind.
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Die Festkörpergelenke 151, 152, 153, 154, ... sind im konkreten Ausführungsbeispiel derart ausgestattet, dass zusätzlich zu der Aktuierbarkeit in zwei rotatorischen Freiheitsgraden (entsprechend einer Drehung um die x- bzw. y-Achse, d. h. den Freiheitsgraden Rx und Ry) eine Aktuierbarkeit in einem translatorischen Freiheitsgrad (entsprechend einer Verschiebbarkeit entlang der z-Achse) bereitgestellt wird. Wie in 3 für das Festkörpergelenk 152 dargestellt, ist jedes Festkörpergelenk 151, 152, 153, 154, ... hierzu mit drei in bezogen auf die z-Achse tangentialer Richtung verlaufenden, flügelartig ausgeschnittenen Abschnitten 152a, 152b und 152c ausgebildet und als Blattfedergelenk hergestellt.
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Während durch die Freiheitsgrade Rx und Ry die z. B. zu Justagezwecken benötigte Verkippbarkeit der Einzelspiegel gewährleistet ist, kann durch den zusätzlichen translatorischen Freiheitsgrad in z-Richtung eine im Betrieb auftretende thermische Ausdehnung (z. B. eine Längenausdehnung) eines in 1 gezeigten und u. a. zur Aktuierung des betreffenden Einzelspiegels 102 dienenden Stifts bzw. Stössels 142 aufgefangen werden.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1 sind die betreffenden, den Einzelspiegeln 101, 102, 103, 104, ... zugeordneten Stifte bzw. Stössel (von denen nur der Stift bzw. Stössel 142 zu sehen ist) jeweils innerhalb eines rohr- bzw. hülsenförmigen Elements 131, 132, 133, ... angeordnet und in den (jeweils mit einem Gewinde versehenen) Spiegelkörper des jeweils zugeordneten Einzelspiegels 101, 102, 103, ... (gemäß 1 mittels eines stirnseitig vorgesehenen Gewindestifts 142a) eingeschraubt.
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Auf diese den Einzelspiegeln 101, 102, 103, 104, ... zugeordnete Stifte bzw. Stössel und deren im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ausgenutzte Wirkung als Wärmeübertragungsstab bzw. -rohr (= „heat pipe”) wird im Weiteren im Zusammenhang mit der Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung unter Bezugnahme von 4 noch detaillierter eingegangen.
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Die das gemeinsame Bauteil zur Integration der Festkörpergelenke 151, 152, 153, 154, ... bildende Gelenkplatte 150 ist, wie am besten aus 1 ersichtlich, über eine Klemmverbindung mit den Einzelspiegeln 101, 102, 103, 104, ... lösbar verbunden. Konkret erfolgt diese Klemmung der Gelenkplatte 150 im Ausführungsbeispiel zwischen den Einzelspiegeln 101, 102, 103, 104, ... einerseits und einem Träger 110 andererseits, wobei dieser Träger wiederum im Ausführungsbeispiel eine Komponente eines (aus dem Träger 110 sowie einer weiteren Kühlplatte 120 gebildeten) Kühlers zur Kühlung der Spiegelanordnung bildet. Das zur Kühlung verwendete Kühlfluid fließt innerhalb dieses Kühlers im Bereich zwischen den rohr- bzw. hülsenförmigen Elementen 131, 132, 133, ..., wobei diese rohrförmigen Elemente 131, 132, 133, ... wie bereits beschrieben jeweils in ihrem Inneren einen der in den jeweiligen Einzelspiegel 101, 102, 103, 104, ... eingeschraubten Stifte (z. B. den Stift 142 in 1) aufnehmen und wobei diese Stifte ihrerseits über auf der Unterseite bzw. auf der den Einzelspiegeln 101, 102, 103, 104, ... abgewandten Seite der unteren Kühlerplatte 120 befindliche Fixierelemente 171, 172, 173, ... z. B. in Form von Schrauben fixiert sind.
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Die Verbindung zwischen der Gelenkplatte 150 und dem Träger 110 ist im Ausführungsbeispiel als flächige Verbindung insbesondere durch Löten oder Schweißen (z. B. Diffusions- oder Laserschweißen mit einer Vielzahl von Schweißpunkten) realisiert. Wie aus 1 ersichtlich, ist ferner die Gelenkplatte 150 im Bereich unterhalb des Randabschnitts jedes Einzelspiegels jeweils mit einer Aussparung 160 in Form einer Ausbohrung versehen, welche bewirkt, dass die Gelenkplatte 150 in diesem Gereicht über ein zur Justage benötigtes Spiel verfügt. Hierdurch wird dem Umstand Rechnung getragen, dass der Drehpunkt des jeweiligen Festkörpergelenks 151, 152, 153, 154, ... auf der Elementachse der jeweiligen Einzelspiegels 101, 102, 103, 104, ... liegt, so dass das Festkörpergelenk 151, 152, 153, 154, ... sich während der Justage auf seiner einen Seite etwas nach oben und auf seiner anderen Seite etwas nach unten bewegt, was durch die Aussparung 160 zugelassen wird.
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Ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre, können beispielhafte Abmessungen der in 1–3 gezeigten Anordnungen etwa wie folgt realisiert sein: Bei einem beispielhaften Abstand der jeweiligen Achsen der Einzelspiegel 101, 102, 103, 104, ... in der Größenordnung von einigen Millimetern (z. B. 5 mm) können die Festkörpergelenke 151, 152, 153, 154, ... etwa mit einem Außendurchmesser der jeweiligen Blattfedergelenke von ca. 4 mm bei einer Dicke der Gelenkplatte von wenigen Zehntelmillimetern (z. B. 0.3 mm) realisiert sein. Als Material der Gelenkplatte 150 kann (ebenfalls ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) z. B. ein Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit wie etwa eine Kupferlegierung verwendet werden.
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Die bereits im Zusammenhang mit 1 erwähnten, den Einzelspiegeln 101, 102, 103, 104, ... zugeordneten Stifte bzw. Stössel, von denen in 1 nur der Stift bzw. Stössel 142 zu sehen ist und welche jeweils innerhalb eines rohr- bzw. hülsenförmigen Elements 131, 132, 133, ... angeordnet sind, dienen als Wärmeübertragungsstab bzw. -rohr (= „heat pipe”) und sind vorzugsweise aus einem Material mir guter Wärmeleitfähigkeit (z. B. Kupfer oder eine geeignete Flüssigkeit) hergestellt, um Wärme von der der optisch wirksamen, reflektierenden Fläche zugewandten Seite zu der der optisch wirksamen, reflektierenden Fläche abgewandten Seite zu leiten, wie im Folgenden erläutert wird.
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Im Betrieb der die Spiegelanordnung enthaltenden Projektionsbelichtungsanlage werden die Einzelspiegel 101, 102, 103, 104, ... durch den Lichtstrahl aufgeheizt. Die hierbei der Spiegelanordnung zugeführte Wärmeenergie wird teilweise durch die Gelenkplatte 150 geleitet, so dass die Wärme von der der optisch wirksamen, reflektierenden Fläche zugewandten Seite durch die Gelenkplatte 150 über die durch die Stifte bzw. Stössel 141, 142, 143, ... gebildeten „heat pipes” in den Bereich der Spiegelrückseite (d. h. der der optisch wirksamen, reflektierenden Fläche abgewandten Seite) fließt. Wie bereits erwähnt befindet sich dabei das zur Kühlung verwendete Kühlfluid innerhalb des Kühlers im Bereich zwischen den rohr- bzw. hülsenförmigen Elementen 131, 132, 133, ..., so dass das Kühlfluid durch den Träger 110 und die weitere Kühlplatte 120 eingeschlossen ist.
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Wesentlich für das erfindungsgemäße Konzept ist nun, dass der Kühler insbesondere hinsichtlich des thermischen Widerstandes der (in 1, 2 „unteren”) Kühlplatte 120 und über geeignete Wahl von Dicke, Material sowie gegebenenfalls vorhandenen Isolierungsschichten derart eingestellt ist, dass idealerweise keine Beeinflussung der Stabilität des aus Träger 110 und weiterer Kühlplatte 120 gebildeten Aufbaus mehr durch den eingangs beschriebenen, sich zwischen reflektierender Fläche und Spiegelrückseite ausbildenden Temperaturgradienten vorliegt.
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In der lediglich schematischen und stark vereinfachten Darstellung von 5 sind Bereiche von relativ hoher sowie Bereiche von relativ niedriger Temperatur innerhalb des Trägers 110 bzw. der weiteren Kühlplatte 120 durch voneinander verschiedene Schraffuren dargestellt. Dabei weisen die durch einfache (von links unten nach rechts oben verlaufende) Schraffur dargestellten Bereiche eine vergleichsweise hohe Temperatur (z. B. ca. 68°C) auf, wohingegen die durch doppelte (Kreuz-)Schraffur dargestellten Bereiche solchen von vergleichsweise niedriger Temperatur (z. B. ca. 22°C, entsprechend der Temperatur des Kühlfluids) entsprechen. Letztgenannte, vergleichsweise kühlen Bereiche liegen gemäß 4 dort vor, wo der Träger 110 bzw. die weitere Kühlplatte 120 in Kontakt mit dem Kühlfluid stehen, wohingegen erstere, relativ warme Bereiche sich in der jeweils entgegengesetzten Seite von Träger 110 bzw. weiterer Kühlplatte 120) ausbilden. Der einfacheren Darstellung wird in 5 lediglich zwischen hoher und niedriger Temperatur unterschieden, wobei natürlich in Realität kontinuierliche Temperaturübergänge zwischen den jeweiligen Bereichen vorliegen.
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Der sich zwischen den besagten Bereichen unterschiedlicher Temperatur ausbildende Temperaturgradient ist abhängig von den jeweiligen Eigenschaften von Träger
110 bzw. weiterer Kühlplatte
120 hinsichtlich Geometrie sowie Material (d. h. Plattendicke, Leitfähigkeit und Querschnitt). Während der Querschnitt von Träger
110 bzw. weiterer Kühlplatte
120 (senkrecht zur Lichtausbreitungsrichtung, d. h. in der x-y-Ebene) weitgehend durch das optische Design der Spiegelanordnung vorgegeben ist, ist die Dicke (d. h. die geometrische Abmessung in der parallel zur Lichtausbreitungsrichtung verlaufenden z-Richtung) flexibel wählbar. Des Weiteren lässt sich die Wärmeleitfähigkeit über die jeweilige Materialauswahl für den Träger
110 bzw. die weitere Kühlplatte
120 beeinflussen. Bezeichnet man den Querschnitt der jeweiligen Platte mit A deren Dicke mit d, den Wärmestrom
Q . sowie die Wärmeleitfähigkeit mit k, so gilt für die in Richtung der Plattendicke bestehende Temperaturdifferenz ΔT die folgende Beziehung:
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Wie nun aus 1, 2 sowie auch aus 5 ersichtlich, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die weitere Kühlplatte 120 („untere” Platte) im Vergleich zur Trägerplatte 110 mit einer größeren Dicke ausgeführt mit der Folge, dass der thermische Widerstand der Kühlplatte 120 relativ zu dem der Trägerplatte 110 groß ist. Infolgedessen ist die Kühlung der den Spiegelelementen 101, 102, 103, ... abgewandten (in 5 unteren) Oberfläche der Kühlplatte 120 im Vergleich zur Kühlung der den Spiegelelementen 101, 102, 103, ... abgewandten (in 5 oberen) Oberfläche des Trägers 110 über das Kühlfluid weniger effektiv, so dass sich auf der den Spiegelelementen 101, 102, 103, ... abgewandten (in 5 unteren) Oberfläche der Kühlplatte 120 eine vergleichsweise hohe Temperatur einstellt.
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Wie ebenfalls in 5 angedeutet verläuft die Wärme von den im Betrieb aufgeheizten Spiegelelementen 101, 102, 103 hindurch über die jeweils als „heat pipe” dienenden Stifte bzw. Stößel 141, 142, 143, ..., bis zur unteren, den Spiegelelementen 101, 102, 103 abgewandten Seite der Kühlplatte 120 (z. B. den dort befindlichen Fixierelementen bzw. Muttern 151, 152, 153, ... aus 1, wo die Wärmeenergie dazu führt, dass die untere Seite der Kühlplatte 120 aufgeheizt wird. Im Bereich der Trägerplatte 110 erfolgt entsprechend ein Wärmefluss über den Kontakt zwischen den Spiegelelementen 101, 102, 103 und dem Träger 110, so dass die den Spiegelelementen 101, 102, 103 zugewandte Seite des Trägers 110 aufgeheizt wird. Hierbei kommt nun zum Tragen, dass die Wegstrecke des Wärmeflusses für die Trägerplatte 110 wesentlich kürzer als für die Kühlplatte 120 ist, so dass entsprechend mehr Wärmeenergie im Bereich der Trägerplatte 110 als im Bereich der weiteren Kühlplatte 120 fließt.
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Diesem Umstand wird nun erfindungsgemäß dadurch Rechnung getragen, dass die Kühlung der in 5 „oberen” Seite des Kühlers (d. h. der Bereich des Trägers 110) wesentlich viel effizienter ausgestaltet wird als die in 5 „untere” Seite des Kühlers (d. h. der Bereich der Kühlplatte 120. Diese größere Effizienz des Kühlers in dem den Spiegelelementen 101, 102, 103, ... zugewandten Bereich hat zur Folge, dass dort Wärmeenergie schneller über das Kühlmedium abgeführt wird. Infolgedessen wird das erfindungsgemäße Prinzip verwirklicht, dem den Spiegelelementen 101, 102, 103, ... abgewandten Bereich mehr Wärme zuzuführen, um so die wie eingangs beschriebenen temperaturbedingten Oberflächendeformationen zu vermeiden, was durch geeignete Auswahl von Materialien, Dimensionierung sowie Wärmeleitfähigkeit der Komponenten erfolgt. Im Ergebnis kann zunächst für den statischen Fall, d. h. den sich nach einer gewissen Zeitdauer (von z. B. ca. 10 Minuten) einstellenden Gleichgewichtszustand, der eingangs beschriebene Temperaturgradient eliminiert zumindest weitgehend eliminiert werden, so dass die Spiegelanordnung eine optimale Formstabilität beibehält.
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Im weiteren Ausführungsformen können die obere und die untere Seite des Kühlers (Trägerplatte 110 und weitere Kühlplatte 120) auch derart ausgestaltet werden, dass sich übereinstimmende thermische Zeitkonstanten ergeben mit der Folge, dass sich auch während transienter Übergänge bzw. während des Aufheizvorganges eine Formstabilität ergibt.
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Wenngleich die Erfindung vorstehend anhand eines Facettenspiegels (insbesondere eines Pupillenfacettenspiegels) als Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. So besteht eine weitere beispielhafte Realisierungsmöglichkeit auch in einer auch als „MMA” bezeichneten Mikrospiegelanordnung (= Micro Mirror Array”), wie sie in einer Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung unterschiedlicher Beleuchtungssettings (d. h. Intensitätsverteilungen in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung) verwendet wird und welche ebenfalls eine Vielzahl unabhängig voneinander verstellbarer Einzelspiegel aufweist. Eine solche Beleuchtungseinrichtung bzw. die zugehörige mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage kann auch für den Betrieb DUV (d. h. bei Wellenlängen von z. B. ca. 193 nm oder ca. 157 nm) ausgelegt sein.
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5 zeigt lediglich schematisch den Aufbau einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die vorliegende Erfindung realisierbar ist.
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Die in 5 dargestellte mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage 1 weist eine Beleuchtungseinrichtung 2 und ein Projektionsobjektiv 3 auf, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Objektebene OP der Projektionsobjektives 3 beleuchtet. Das von einer Plasma-Strahlungsquelle 4 erzeugte EUV-Beleuchtungslicht gelangt über einen Kollektorspiegel 5 auf eine Zwischenfokusebene IMI und von dort über einen Feldfacettenspiegel 6 auf einen Pupillenfacettenspiegel 7, welcher gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgestaltet sein. Von dem Pupillenfacettenspiegel 7 gelangt das Beleuchtungslicht über eine Übertragungsoptik aus Spiegeln 8–10 in die Objektebene OP, in welcher eine abzubildende Strukturen aufweisende Maske (Retikel) angeordnet ist. Die Maskenstrukturen werden über das Projektionsobjektiv 3 auf die lichtempfindliche Beschichtung eines in der Bildebene IP des Projektionsobjektivs 3 befindlichen Substrats (Wafer) übertragen.
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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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- DE 102008009600 A1 [0004]
